JP2017032667A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ベルトを加熱する磁性材に、滑り性をもたせ、摩耗し難くし、電磁誘導加熱への影響を抑えることができる定着装置を提供する。
【解決手段】実施形態の定着装置は、定着ベルトと、誘導電流発生部と、磁性材とを持つ。定着ベルトは、導電層を備える。誘導電流発生部は、定着ベルトに対向する。誘導電流発生部は、導電層を電磁誘導加熱する。磁性材は、定着ベルトを挟んで誘導電流発生部と対向する。磁性材には、定着ベルトに接する表層が形成される。表層は、定着ベルトにおける表層に接する層よりも硬い非磁性層である。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、定着装置に関する。

従来、Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ（以下「ＭＦＰ」という。）及びプリンタ等の画像形成装置がある。画像形成装置は、定着装置を備える。定着装置は、定着ベルトの導電層を電磁誘導加熱方式（以下「ＩＨ方式」という。）により加熱する。定着装置は、定着ベルトの熱によりトナー像を記録媒体に定着する。定着ベルトの導電層は、誘導電流により発熱する。定着装置は、ウォーミングアップ時間等を短縮するため、定着ベルトの熱容量を小さくする。定着装置は、定着ベルトの発熱量の不足を補うため、磁性材を備える。磁性材は、電磁誘導加熱時の磁束を集中させ、定着ベルトの発熱量を増加させる。例えば、磁性材は整磁合金である。
磁性材は、定着ベルトに近付くほど発熱量を補助し易い。磁性材は、定着ベルトに接することが好ましい。磁性材が定着ベルトに接する場合、磁性材の表面に層（表層）を設けることが好ましい。磁性材は、母材の腐食を防止するためにも表層が必要である。ベルトに接する表層は、滑り性をもち、摩耗し難く、電磁誘導加熱に影響を与え難く、かつ汚れ難いことが好ましい。

特許第３９８８２５１号公報

本発明が解決しようとする課題は、定着ベルトを加熱する磁性材に表層を設けることで、滑り性をもたせ、摩耗し難くし、電磁誘導加熱への影響を抑えることができる定着装置を提供することである。

実施形態の定着装置は、定着ベルトと、誘導電流発生部と、磁性材とを持つ。定着ベルトは、導電層を備える。誘導電流発生部は、定着ベルトに対向する。誘導電流発生部は、導電層を電磁誘導加熱する。磁性材は、定着ベルトを挟んで誘導電流発生部と対向する。磁性材には、定着ベルトに接する表層が形成される。表層は、定着ベルトにおける表層に接する層よりも硬い非磁性層である。

実施形態に係る定着装置を含む画像形成装置の側面図。 実施形態に係るＩＨコイルユニットの制御ブロックを含む側面図。 実施形態に係るＩＨコイルユニットの磁束による定着ベルト及び発熱補助板への磁路の説明図。 実施形態に係るＩＨコイルユニットの制御を主体とする制御系を示すブロック図。 実施形態に係る定着装置の定着ベルトの断面図。 実施形態に係る定着装置の補助加熱板の断面図。

以下、実施形態の画像形成装置を、図面を参照して説明する。なお、各図において、同一構成については同一の符号を付す。

図１は、実施形態に係る画像形成装置の側面図である。以下、画像形成装置の一例として、ＭＦＰ１０を挙げて説明する。
図１に示すように、ＭＦＰ１０は、スキャナ１２、コントロールパネル１３及び本体部１４を備える。スキャナ１２、コントロールパネル１３及び本体部１４は、それぞれ制御部を備える。ＭＦＰ１０は、各制御部を統括する制御部であるシステム制御部１００を備える。システム制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）１００ｂ及びＲＡＭ（Random Access Memory）１００ｃ（図４参照）を備える。

システム制御部１００は、本体部１４の制御部である本体制御回路１０１（図２参照）を制御する。本体制御回路１０１は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備える。本体部１４は、給紙カセット部１６、プリンタ部１８及び定着装置３４等を備える。本体制御回路１０１は、給紙カセット部１６、プリンタ部１８及び定着装置３４等を制御する。

スキャナ１２は、原稿画像を読み取る。コントロールパネル１３は、入力キー１３ａと、表示部１３ｂとを備える。例えば、入力キー１３ａは、ユーザによる入力を受け付ける。例えば、表示部１３ｂは、タッチパネル式である。表示部１３ｂは、ユーザによる入力を受け付け、ユーザへの表示を行う。

給紙カセット部１６は、給紙カセット１６ａと、ピックアップローラ１６ｂとを備える。給紙カセット１６ａは、記録媒体であるシートＰを収納する。ピックアップローラ１６ｂは、給紙カセット１６ａからシートＰを取り出す。
給紙カセット１６ａは、未使用のシートＰを給紙する。給紙トレイ１７は、ピックアップローラ１７ａにより未使用のシートＰを給紙する。

プリンタ部１８は、画像形成する。例えば、プリンタ部１８は、スキャナ１２によって読み取られた原稿画像の画像形成を行う。プリンタ部１８は、中間転写ベルト２１を備える。プリンタ部１８は、バックアップローラ４０、従動ローラ４１及びテンションローラ４２で中間転写ベルト２１を支持する。バックアップローラ４０は、駆動部（不図示）を備える。プリンタ部１８は、中間転写ベルト２１を矢印ｍ方向に回転する。

プリンタ部１８は、４組の画像形成ステーション２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ及び２２Ｋを備える。各画像形成ステーション２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ及び２２Ｋは、各々Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）及びＫ（ブラック）の画像形成用とされる。画像形成ステーション２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ及び２２Ｋは、中間転写ベルト２１の下側で、中間転写ベルト２１の回転方向に沿って並列に配置される。

プリンタ部１８は、各画像形成ステーション２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ及び２２Ｋの上方に、各カートリッジ２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ及び２３Ｋを備える。各カートリッジ２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ及び２３Ｋは、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）及びＫ（ブラック）の補給用のトナーを各々収納する。

以下、各画像形成ステーション２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ及び２２Ｋのうち、Ｙ（イエロー）の画像形成ステーション２２Ｙを例に挙げて説明する。なお、画像形成ステーション２２Ｍ、２２Ｃ及び２２Ｋについては、画像形成ステーション２２Ｙと同様の構成を備えるため、詳細な説明を省略する。

画像形成ステーション２２Ｙは、帯電チャージャ２６、露光走査ヘッド２７、現像装置２８及び感光体クリーナ２９を備える。帯電チャージャ２６、露光走査ヘッド２７、現像装置２８及び感光体クリーナ２９は、矢印ｎ方向に回転する感光体ドラム２４の周囲に配置される。

画像形成ステーション２２Ｙは、１次転写ローラ３０を備える。１次転写ローラ３０は、中間転写ベルト２１を介して感光体ドラム２４と対向する。
画像形成ステーション２２Ｙは、感光体ドラム２４を帯電チャージャ２６で帯電後、露光走査ヘッド２７により露光する。画像形成ステーション２２Ｙは、感光体ドラム２４上に静電潜像を形成する。現像装置２８は、トナーとキャリアとにより形成される二成分の現像剤を用い、感光体ドラム２４上の静電潜像を現像する。

１次転写ローラ３０は、感光体ドラム２４に形成されるトナー像を中間転写ベルト２１に１次転写する。画像形成ステーション２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ及び２２Ｋは、１次転写ローラ３０により、中間転写ベルト２１上にカラートナー像を形成する。カラートナー像は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）及びＫ（ブラック）のトナー像を順次重ねて形成される。感光体クリーナ２９は、感光体ドラム２４に残留するトナーを１次転写後に除去する。

プリンタ部１８は、２次転写ローラ３２を備える。２次転写ローラ３２は、中間転写ベルト２１を介してバックアップローラ４０と対向する。２次転写ローラ３２は、シートＰに、中間転写ベルト２１上のカラートナー像を一括して２次転写する。シートＰは、搬送路３３に沿って給紙カセット部１６又は手差し給紙トレイ１７から給紙される。

プリンタ部１８は、中間転写ベルト２１を介して従動ローラ４１と対向するベルトクリーナ４３を備える。ベルトクリーナ４３は、中間転写ベルト２１に残留するトナーを２次転写後に除去する。

プリンタ部１８は、搬送路３３に沿って、レジストローラ３３ａ、定着装置３４及び排紙ローラ３６を備える。プリンタ部１８は、定着装置３４の下流に、分岐部３７及び反転搬送部３８を備える。分岐部３７は、定着後のシートＰを、排紙部２０又は反転搬送部３８に送る。両面プリントの場合、反転搬送部３８は、分岐部３７から送られるシートＰを、レジストローラ３３ａの方向に反転して搬送する。ＭＦＰ１０は、プリンタ部１８で、シートＰに定着トナー画像を形成して、排紙部２０に排紙する。
なお、ＭＦＰ１０は、タンデム現像方式に限らないし、現像装置２８の数も限定されない。又、ＭＦＰ１０は、感光体ドラム２４からシートＰにトナー像を直接転写してもよい。

以下、定着装置３４について詳述する。
図２は、実施形態に係る電磁誘導加熱コイルユニット５２（誘導電流発生部）及び本体制御回路１０１（制御部）の制御ブロックを含む側面図である。以下、電磁誘導加熱コイルユニットを「ＩＨコイルユニット」という。
図２に示すように、定着装置３４は、定着ベルト５０、プレスローラ５１、ＩＨコイルユニット５２、発熱補助板６９及び本体制御回路１０１を備える。
定着ベルト５０は、筒状のエンドレスベルトである。定着ベルト５０の内周側には、ニップパッド５３及び発熱補助板６９を含むベルト内部機構５５が配置される。
なお、本実施形態では、定着ベルト５０と発熱補助板６９とが接触する。

図５に示すように、定着ベルト５０は、基層５０ｂ上に、発熱部である発熱層５０ａ（導電層）、クッション層５０ｄ及び離型層５０ｃ等を順次積層して形成される。
例えば、基層５０ｂは、ポリイミド樹脂（ＰＩ）により形成される。
例えば、発熱層５０ａは、銅（Ｃｕ）等の非磁性金属により形成される。
例えば、クッション層５０ｄは、シリコンゴム等のソリッドゴムにより形成される。
例えば、離型層５０ｃは、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）等のフッ素樹脂により形成される。

定着ベルト５０は、熱容量を小さくするために、発熱層５０ａの銅層の厚さを１０μｍとする。例えば、発熱層５０ａは、ニッケル等の保護層５０ａ１，５０ａ２に挟まれる。保護層５０ａ１，５０ａ２は、発熱層５０ａの表裏面を覆い、銅層の酸化を抑制する。
例えば、基層５０ｂの厚さは、７０μｍとされる。例えば、基層５０ｂは、ポリイミド樹脂の他、被磁性のステンレス（ＳＵＳ）により形成されてもよい。

定着ベルト５０は、急速なウォーミングアップをするために、発熱層５０ａを薄層化して熱容量を小さくする。熱容量が小さい定着ベルト５０は、ウォーミングアップに必要な時間を短縮し、消費エネルギーを節約する。

なお、発熱層５０ａは、ポリイミド樹脂により形成される基層５０ｂ上に、無電解ニッケルめっきにより保護層５０ａ２を形成し、保護層５０ａ２をバインダー層として、電解銅めっきにより発熱層５０ａを形成してもよい。無電解ニッケルめっきを施すことによって、基層５０ｂと発熱層５０ａとの密着強度を向上する。発熱層５０ａ上には、さらに電解ニッケルにより保護層５０ａ１を形成してもよい。

また、基層５０ｂの表面は、サンドブラスト又は化学的なエッチングで粗らされてもよい。基層５０ｂの表面を粗らすことによって、基層５０ｂと、発熱層５０ａのニッケルめっきとの密着強度を機械的に更に向上する。

また、基層５０ｂを形成するポリイミド樹脂にチタン（Ｔｉ）等の金属を分散させてもよい。基層５０ｂに金属を分散させることによって、基層５０ｂと、発熱層５０ａのニッケルめっきとの密着強度を更に向上する。

例えば、発熱層５０ａは、ニッケル、鉄（Ｆｅ）、ステンレス、アルミニウム(Ａｌ)及び銀（Ａｇ）等により形成されてもよい。発熱層５０ａは、２種類以上の合金を用いてもよいし、２種類以上の金属を層状に重ねてもよい。

図２に示すように、ＩＨコイルユニット５２は、メインコイル５６を備える。メインコイル５６には、インバータ駆動回路６８から高周波電流が印加される。メインコイル５６に高周波電流を流すことによって、メインコイル５６の周囲には高周波磁界が発生する。前記高周波磁界の磁束によって、定着ベルト５０の発熱層５０ａには渦電流が生じる。前記渦電流と発熱層５０ａの電気抵抗とによって、発熱層５０ａにジュール熱が発生する。前記ジュール熱の発生によって、定着ベルト５０が加熱される。

発熱補助板６９は、定着ベルト５０の内周側に配置される。ベルト幅方向から見て、発熱補助板６９は、定着ベルト５０の内周面に沿って円弧形状に形成される。発熱補助板６９は、定着ベルト５０を挟んでメインコイル５６と対向する。

発熱補助板６９の補助板本体６９ｃ（磁性材、図６参照）は、発熱層５０ａよりも低いキュリー点の整磁合金（強磁性体）とされる。メインコイル５６が発生する磁束によって、メインコイル５６と定着ベルト５０との間に磁束が発生する。メインコイル５６が発生する磁束によって、発熱補助板６９と定着ベルト５０との間にも磁束が発生する。前記各磁束の発生によって、定着ベルト５０が加熱される。補助板本体６９ｃの外周側（定着ベルト５０側）には、定着ベルト５０に接する表層（非磁性層６９ｂ）が形成される。この表層については後段に記載する。

発熱補助板６９は、円弧形状の両端を土台（不図示）に支持される。発熱補助板６９の径方向外側面は、定着ベルト５０の内周面に接触する。発熱補助板６９は、円弧形状の両端をベルト内部機構５５に支持される。発熱補助板６９は、弾性的に支持される。発熱補助板６９は、定着ベルト５０に対して押圧されている。このため、発熱補助板６９は定着ベルト５０の内側に接する構造となっている。
なお、ベルト内部機構５５によっては、発熱補助板６９が定着ベルト５０へ近接離反してもよい。例えば、ベルト内部機構５５は、定着装置３４のウォーミングアップ時に、発熱補助板６９の径方向外側面を定着ベルト５０の内周面から離反させてもよい。

また、ベルト幅方向における発熱補助板６９の長さは、ベルト幅方向における通紙領域の長さ（以下「シート幅」という。）よりも大きい。なお、シート幅は、使用するシートのうち最も短辺幅が大きいシートの幅である。例えば、シート幅は、Ａ３用紙の短辺幅よりも少し大きい幅とされる。

図４は、実施形態に係るメインコイル５６と定着ベルト５０及び発熱補助板６９との間の磁路の説明図である。
図４に示すように、メインコイル５６が発生する磁束は、定着ベルト５０の発熱層５０ａに誘導される第１の磁路８１を形成する。第１の磁路８１は、メインコイル５６のコアと定着ベルト５０の発熱層５０ａとを通る。メインコイル５６が発生する磁束は、発熱補助板６９に誘導される第２の磁路８２を形成する。第２の磁路８２は、定着ベルト５０の径方向（以下「ベルト径方向」という。）で第１の磁路８１と隣り合う位置に形成される。第２の磁路８２は、発熱補助板６９と発熱層５０ａとを通る。

発熱補助板６９（補助板本体６９ｃ）は、キュリー点が２２０℃〜２３０℃である鉄、ニッケル合金等の整磁合金製の薄肉金属部材により形成される。発熱補助板６９は、キュリー点を超えると、強磁性から常磁性に変化する。発熱補助板６９は、キュリー点を超えると、第２の磁路８２を形成しなくなり、定着ベルト５０の加熱をアシストしなくなる。発熱補助板６９を整磁合金で形成することによって、キュリー点を境に、低温時は定着ベルト５０の昇温を補助しつつ、高温時は定着ベルト５０の過度な昇温を抑制できる。

なお、発熱補助板６９は、鉄、ニッケル及びステンレス等の磁性特性を備える薄肉金属部材により形成されてもよい。発熱補助板６９は、磁性特性を備えれば、磁性粉末を含む樹脂等で形成されてもよい。発熱補助板６９は、磁性材料（フェライト）により形成されてもよい。発熱補助板６９は、薄板部材に限らない。

図２に示すように、発熱補助板６９の内周側には、シールド７６が配置される。シールド７６は、発熱補助板６９と同様の円弧形状に形成される。シールド７６は、円弧形状の両端を土台（不図示）に支持される。シールド７６は、発熱補助板６９を支持してもよい。例えば、シールド７６は、アルミニウム及び銅等の非磁性材料により形成される。シールド７６は、ＩＨコイルユニット５２からの磁束を遮蔽する。

定着ベルト５０の内周側において、ニップパッド５３は、定着ベルト５０の内周面をプレスローラ５１側に押圧する。定着ベルト５０とプレスローラ５１との間には、ニップ５４が形成される。ニップパッド５３は、定着ベルト５０とプレスローラ５１との間にニップ５４を形成するニップ形成面５３ａを有する。ニップ形成面５３ａは、ベルト幅方向から見て、定着ベルト５０の内周側に凸をなすように湾曲する。ニップ形成面５３ａは、ベルト幅方向から見て、プレスローラ５１の外周面に沿うように湾曲する。

例えば、ニップパッド５３は、シリコンゴム及びフッ素ゴム等の弾性材料により形成される。ニップパッド５３は、ポリイミド樹脂（ＰＩ）、ポリフェニレンサルファド樹脂（ＰＰＳ）、ポリエーテルサルフォン樹脂（ＰＥＳ）、液晶ポリマ（ＬＣＰ）及びフェノール樹脂（ＰＦ）等の耐熱性樹脂により形成されてもよい。

例えば、定着ベルト５０とニップパッド５３との間には、シート状の摩擦軽減部材が配置される。例えば、摩擦軽減部材は、摺動性が良く耐摩耗性に優れるシート部材及び離型層等で形成される。摩擦軽減部材は、ベルト内部機構５５に固定的に支持される。摩擦軽減部材は、走行する定着ベルト５０の内周面に摺接する。摩擦軽減部材は、潤滑性のある以下のシート部材により形成されてもよい。例えば、前記シート部材は、フッ素樹脂を含浸させたガラス繊維シートからなるものでもよい。

例えば、プレスローラ５１は、芯金の周囲に耐熱性のシリコンスポンジ及びシリコンゴム層等を備える。例えば、プレスローラ５１の表面には、離型層が配置される。離型層は、ＰＦＡ樹脂等のフッ素系樹脂により形成される。プレスローラ５１は、加圧機構５１ａにより定着ベルト５０を加圧する。

定着ベルト５０及びプレスローラ５１の駆動源として、１つのモータ５１ｂが設けられる。モータ５１ｂは、本体制御回路１０１により制御されるモータ駆動回路５１ｃによって駆動される。モータ５１ｂは、第１のギア列（不図示）を介してプレスローラ５１に接続される。モータ５１ｂは、第２のギア列及びワンウェイクラッチを介してベルト駆動部材（何れも不図示）に接続される。プレスローラ５１は、モータ５１ｂにより矢印ｑ方向に回転する。定着ベルト５０及びプレスローラ５１の当接時において、定着ベルト５０は、プレスローラ５１に従動して、矢印ｕ方向に回転する。定着ベルト５０及びプレスローラ５１の離反時において、定着ベルト５０は、モータ５１ｂにより、矢印ｕ方向に回転する。定着ベルト５０は、プレスローラ５１に独立して、駆動源を備えてもよい。

定着ベルト５０の内周側には、センターサーミスタ６１及びエッジサーミスタ６２が配置される。センターサーミスタ６１及びエッジサーミスタ６２は、ベルト温度を測定する。ベルト温度の測定結果は、本体制御回路１０１に入力される。センターサーミスタ６１は、ベルト幅方向内側に配置される。エッジサーミスタ６２は、ベルト幅方向において、ＩＨコイルユニット５２の加熱領域かつ非通紙領域に配置される。本体制御回路１０１は、エッジサーミスタ６２が測定したベルト温度が閾値以上になったときに、電磁誘導加熱の出力を停止する。定着ベルト５０の非通紙領域が過度に昇温したときに、電磁誘導加熱の出力を停止することによって、定着ベルト５０の損傷を防止する。

本体制御回路１０１は、センターサーミスタ６１及びエッジサーミスタ６２のベルト温度の測定結果に応じて、ＩＨ制御回路６７を制御する。ＩＨ制御回路６７は、本体制御回路１０１の制御により、インバータ駆動回路６８が出力する高周波電流の大きさを制御する。定着ベルト５０は、インバータ駆動回路６８の出力に応じて、各種の制御温度範囲を保持する。ＩＨ制御回路６７は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備える。

例えば、ベルト内部機構５５には、サーモスタット６３が配置される。サーモスタット６３は、定着装置３４の安全装置として機能する。サーモスタット６３は、定着ベルト５０が異常発熱し、遮断閾値まで温度上昇したときに作動する。サーモスタット６３の作動によって、ＩＨコイルユニット５２への電流が遮断される。ＩＨコイルユニット５２への電流が遮断されることによって、定着装置３４が異常発熱することを防止する。

図４は、実施形態に係るＩＨコイルユニット５２の制御系１１０を示すブロック図である。
図４に示すように、制御系１１０は、システム制御部１００、本体制御回路１０１、ＩＨ回路１２０及びモータ駆動回路５１ｃを備える。
制御系１１０は、ＩＨ回路１２０により、ＩＨコイルユニット５２に電力を供給する。ＩＨ回路１２０は、整流回路１２１、ＩＨ制御回路６７、インバータ駆動回路６８及び電流測定回路１２２を備える。

ＩＨ回路１２０は、リレー１１２を介して交流電源１１１から電流が入力される。ＩＨ回路１２０は、入力される電流を、整流回路１２１で整流してインバータ駆動回路６８に供給する。リレー１１２は、サーモスタット６３が切れた場合に、交流電源１１１からの電流を遮断する。インバータ駆動回路６８は、ＩＧＢＴ素子６８ａのドライブＩＣ６８ｂを備える。ＩＨ制御回路６７は、センターサーミスタ６１及びエッジサーミスタ６２によるベルト温度の測定結果に応じて、ドライブＩＣ６８ｂを制御する。ＩＨ制御回路６７は、ドライブＩＣ６８ｂを制御して、ＩＧＢＴ素子６８ａの出力を制御する。電流測定回路１２２は、ＩＧＢＴ素子６８ａの出力の測定結果をＩＨ制御回路６７に送る。ＩＨ制御回路６７は、電流測定回路１２２によるＩＧＢＴ素子６８ａの出力の測定結果に基づいて、ＩＨコイルユニット５２の出力が一定となるように、ドライブＩＣ６８ｂを制御する。

図３、図６に示すように、発熱補助板６９における定着ベルト５０に接する外周面（接触面）６９ａは、すず（Ｓｎ）を主成分とする層（表層）で形成される。本実施形態の表層（表面コート）は、すずめっきで形成される。例えば、表層は、液中めっきより形成される。表層は、発熱補助板６９の外周面６９ａの低摩擦性、耐摩耗性、薄膜成形性等を向上させる。すずめっきは、純金属に限らず、すず合金として硬さを増してもよい。

定着ベルト５０の発熱層５０ａの素材は銅であり、定着ベルト５０における発熱補助板６９の外周面６９ａと摺接する基層５０ｂの素材はポリイミドである。定着ベルト５０の基層５０ｂは、発熱補助板６９の外周面６９ａに接する内周面５０ｅを形成する。発熱補助板６９の表層は、定着ベルト５０における内周面５０ｅを形成する基層５０ｂ（ポリイミド層）よりも硬い。表層であるすずめっきの硬度を基層５０ｂよりも硬くすることによって、すずめっきが摩擦によって摩耗することを防止する。

また、本実施形態において、定着ベルト５０の内周面５０ｅには、例えばシリコンオイル等の潤滑油が塗布される。この潤滑油によって、定着ベルト５０と発熱補助板６９との摺接の摩擦抵抗は、定着ベルト５０の内周面５０ｅ及び発熱補助板６９の外周面６９ａそれぞれの材料物性による差が出難い。
しかしながら、上記のように潤滑油を設けてはいるが、部材同士が接しているため、定着ベルト５０の基層５０ｂが削れ、摩耗粉が発生する。特に、摩耗粉は、シートＰに定着を行うために加圧されているニップパッド５３が定着ベルト５０の基層５０ｂを削ることにより発生する。また、ニップパッド５３ほどではないが、発熱補助板６９が基層５０ｂを削ることによっても摩耗粉が発生する。
摩耗粉が発生すると、この摩耗粉がシリコンオイルと混ざってペースト状となり、定着ベルト５０及び発熱補助板６９に付着して汚れとなる。これらの汚れは、発熱補助板６９と定着ベルト５０との間、及びニップパッド５３と定着ベルト５０との間、等の隙間に入り込み、定着ベルト５０の回転を重くする。また、センサにも汚れが付着する。定着ベルト５０の回転が重くなると、モータ５１ｂの負荷増加、定着ベルト５０の破損、等の原因となる。センサに汚れが付着すると、装置の制御に影響を与える。これらは何れも故障の原因となり、装置の短寿命化につながる。しかしながら、発熱補助板６９の表層にすずを用いることで、表層に汚れが付着し難くし、故障の原因を少なくする。

発熱補助板６９の表層は、非磁性層６９ｂとされる。非磁性層６９ｂは、ニッケル（Ｎｉ）等の磁性材を含まない。非磁性層６９ｂは、母材である補助板本体６９ｃの腐食を防止しつつ、ＩＨコイルユニット５２による発熱層５０ａの発熱への影響を受けない。
例えば、発熱補助板６９の表層がニッケルを含むと、ニッケルが発熱層５０ａを発熱し過ぎてしまう。すなわち、発熱補助板６９（整磁合金）のキュリー点よりもニッケルのキュリー点の方が高い（ニッケルのキュリー点は６２７度）ので、整磁合金がキュリー点に達して磁路が消失した後も、ニッケルと発熱層５０ａ（導電層）との間で磁路が形成され、ニッケルが発熱を補助してしまう。これは、ニッケル層が厚くなると特に顕著である。このため、定着ベルト５０の温度の上昇が起り続けて、ＩＨコイルユニット５２を停止させる等の措置が発生し、発熱効率が悪くなる。
これに対して、非磁性層６９ｂは、導電層との間で磁路を形成することがないので、導電層の発熱に影響を与え難い。

しかしながら、表層（非磁性層６９ｂ）は、厚さが大きいと、定着ベルト５０の発熱層５０ａと発熱補助板６９の補助板本体６９ｃとの距離を増加させ、発熱効率を悪化させる。このため、表層の厚さは、１μｍ以下が好ましい。また、膜厚が厚いと、成膜後の熱収縮によって、めっきが母材（発熱補助板６９）を変形させてしまうことがある。母材が薄い場合は、特に注意が必要である。

なお、補助板本体６９ｃと表層との間にバインダー層としてニッケル層を持つ場合、前記ニッケル層の厚さは、表層よりも薄くする。これにより、バインダー層の自己発熱が軽減される。試験結果では、ニッケルのバインダー層の厚さが０．４〜１μｍであれば、加熱効率への影響が抑えられる。

また、表層は、すずめっきの他、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース：Triacetylcellulose）及びＤＬＣ(ダイヤモンドライクカーボン：Diamond-Like Carbon)の層又は膜でも同等性能を得られる。これらに対し、すずめっきはコスト的に優位である。

以下、定着装置３４の動作について説明する。
図２に示すように、定着装置３４のウォーミングアップ時、定着装置３４は、定着ベルト５０を矢印ｕ方向に回転する。ＩＨコイルユニット５２は、インバータ駆動回路６８による高周波電流の印加により、定着ベルト５０側に磁束を発生する。

例えば、ウォーミングアップ時、定着ベルト５０をプレスローラ５１から離反した状態で、定着ベルト５０を矢印ｕ方向に回転する。ウォーミングアップ時、定着ベルト５０をプレスローラ５１から離反した状態で回転することによって、以下の効果を奏する。定着ベルト５０をプレスローラ５１に当接した状態で回転する場合と比較して、定着ベルト５０の熱がプレスローラ５１に奪われることを回避することができる。定着ベルト５０の熱がプレスローラ５１に奪われることを回避することによって、ウォーミングアップ時間を短縮することができる。

なお、ウォーミングアップ時、プレスローラ５１を定着ベルト５０に当接した状態で、プレスローラ５１を矢印ｑ方向に回転することによって、定着ベルト５０を矢印ｕ方向に従動回転させてもよい。

図４に示すように、ＩＨコイルユニット５２は、第１の磁路８１によって定着ベルト５０を加熱する。発熱補助板６９は、第２の磁路８２によって定着ベルト５０の加熱をアシストする。定着ベルト５０の加熱をアシストすることによって、定着ベルト５０の急速なウォーミングアップを助長する。

図２に示すように、ＩＨ制御回路６７は、センターサーミスタ６１又はエッジサーミスタ６２によるベルト温度の測定結果から、インバータ駆動回路６８を制御する。インバータ駆動回路６８は、メインコイル５６に高周波電流を供給する。

定着ベルト５０が定着温度に達してウォーミングアップを終了した後、プレスローラ５１が定着ベルト５０に当接する。プレスローラ５１が定着ベルト５０に当接した状態で、プレスローラ５１が矢印ｑ方向に回転することによって、定着ベルト５０を矢印ｕ方向に従動回転させる。プリント要求があると、ＭＦＰ１０（図１参照）はプリント操作を開始する。ＭＦＰ１０は、プリンタ部１８でシートＰにトナー像を形成して、シートＰを定着装置３４に搬送する。

ＭＦＰ１０は、トナー像が形成されたシートＰを、定着温度に達した定着ベルト５０とプレスローラ５１との間のニップ５４に通す。定着装置３４は、トナー像をシートＰに定着する。定着を行う間、ＩＨ制御回路６７は、ＩＨコイルユニット５２を制御して、定着ベルト５０を定着温度に保持する。

定着操作により、定着ベルト５０はシートＰに熱を奪われる。例えば、定着ベルト５０は、高速で連続してシートＰを通紙する場合、シートＰに奪われる熱量が大きいため、定着温度を保持できないことがある。発熱補助板６９は、第２の磁路８２による定着ベルト５０の加熱アシストにより、ベルト発熱量の不足を補う。発熱補助板６９は、第２の磁路８２による定着ベルト５０の加熱アシストにより、高速での連続通紙時においても、ベルト温度を定着温度に保持する。

シートＰを通紙する際、ニップ５４では、定着ベルト５０がニップパッド５３とプレスローラ５１とに加圧されつつ走行する。このとき、定着ベルト５０の裏面を形成する基層５０ｂは、ニップパッド５３に摺接し、削れて摩耗粉を発生させる。この摩耗粉は、定着ベルト５０内周の潤滑油と混ざり、周囲に付着して汚れとなる。この汚れは、定着ベルト５０内周の摺接部分に溜まると、定着ベルト５０の回転（走行）を重くし、定着ベルト５０の走行不可を増加させる。特に、発熱補助板６９は、定着ベルト５０の回転方向に長い範囲で定着ベルト５０に接するので、発熱補助板６９の外周面６９ａ（定着ベルト５０との接触面）に汚れが付着することは、定着ベルト５０の回転への影響が大きい。

しかし、本実施形態では、発熱補助板６９の外周面６９ａを形成する表層であるすずめっき（被磁性層６９ｂ）は、汚れが付着し難く、定着ベルト５０の走行負荷の増加が抑えられる。また、すずめっきによる表層は、定着ベルト５０の基層５０ｂよりも硬く、表層自体の摩耗も抑えられる。そして、発熱補助板６９の表層をすずめっき（非磁性層６９ｂ）とすることで、発熱補助板６９の表層をニッケルめっき等の磁性層とした場合と異なり、表層における磁路形成が抑えられる。したがって、すずめっきによる表層は、補助板本体６９ｃ（整磁合金）を利用した発熱制御に影響を与えず、効率のよい発熱を可能とし、電磁誘導加熱を用いた定着装置３４に好適である。なお、例えば、発熱補助板６９は、外周面６９ａのみならず、全面にすずめっきを施してもよい。

以上述べた少なくともひとつの実施形態の定着装置３４によれば、発熱補助板６９における定着ベルト５０に接する外周面６９ａが、定着ベルト５０の内周面５０ｅを形成する基層５０ｂよりも硬い非磁性層６９ｂ（表層）で形成される。非磁性層６９ｂは、定着ベルト５０との摩擦を抑えて定着ベルト５０の滑り性を確保する。非磁性層６９ｂは、定着ベルト５０と接触しても摩耗し難くい。非磁性層６９ｂは、定着ベルト５０の発熱に影響を与え難い。非磁性層６９ｂは、摩耗粉が発生しても汚れ難い。

また、非磁性層６９ｂはめっきにより形成される。非磁性層６９ｂは、焼成を要するコーティング等に比して形成がし易い。また、非磁性層６９ｂはすず又はすず合金で形成される。非磁性層６９ｂは、液中めっきより容易に形成可能である。このため、非磁性層６９ｂは、発熱補助板６９の表面処理のコストを抑える。

また、定着ベルト５０と発熱補助板６９とは潤滑油を介して接する。潤滑油によって、より確実に定着ベルト５０の滑り性を確保する。

また、非磁性層６９ｂの厚さは１μｍ以下とされる。非磁性層６９ｂは、定着ベルト５０と発熱補助板６９との距離の増加を抑え、電磁誘導加熱への影響を抑える。
また、補助板本体６９ｃと非磁性層６９ｂとの間には、非磁性層６９ｂと同一厚さ又は非磁性層６９ｂよりも厚さの薄いバインダー層が設けられる。バインダー層は、非磁性層６９ｂの形成を容易にする。バインダー層は、非磁性層６９ｂよりも層厚さを薄くし、電磁誘導加熱への影響を抑える。

上述した実施形態における定着装置の機能をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

３４…定着装置、５０…定着ベルト、５０ａ…発熱層（導電層）、５０ｂ…基層（表層に接する層）、５２…ＩＨコイルユニット（誘導電流発生部）、６９…発熱補助板、６９ｃ…補助板本体（磁性材）、６９ｂ…非磁性層（表層）、６９ｄ…バインダー層

Claims (6)

1. 導電層を備える定着ベルトと、
   前記定着ベルトに対向し、前記導電層を電磁誘導加熱する誘導電流発生部と、
   前記定着ベルトを挟んで前記誘導電流発生部に対向する磁性材と、を備え、
   前記磁性材には、前記定着ベルトに接する表層が形成され、
   前記表層は、前記定着ベルトにおける前記表層に接する層よりも硬い非磁性層である、
   定着装置。
2. 前記非磁性層はめっきにより形成される、
   請求項１に記載の定着装置。
3. 前記非磁性層はすず又はすず合金で形成される、
   請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記定着ベルトと前記非磁性層とは潤滑油を介して接する、
   請求項１から３の何れか一項に記載の定着装置。
5. 前記非磁性層の厚さは１μｍ以下とされる、
   請求項１から４の何れか一項に記載の定着装置。
6. 前記磁性材と前記非磁性層との間には、前記非磁性層と同一厚さ又は前記非磁性層よりも厚さの薄いバインダー層が設けられる、
   請求項１から５の何れか一項に記載の定着装置。

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