JP3437392B2 - 像加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁（磁気）誘導
加熱方式の像加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】便宜上、複写機・プリンタ等の画像形成
装置に具備させる、トナー画像を記録材に加熱定着させ
る像加熱装置（定着装置）を例にして説明する。

【０００３】画像形成装置において、電子写真プロセス
・静電記録プロセス・磁気記録プロセス等の適宜の画像
形成プロセス手段部で記録材（転写材シート・エレクト
ロファックスシート・静電記録紙・ＯＨＰシート・印刷
用紙・フォーマット紙など）に転写方式あるいは直接方
式にて形成担持させた目的の画像情報の未定着画像（ト
ナー画像）を記録材面に永久固着画像として加熱定着さ
せる定着装置としては熱ローラ方式の装置が広く用いら
れていた。近時はフィルム加熱方式の装置が実用化され
ている。また電磁誘導加熱方式の装置も提案されてい
る。

【０００４】実開昭５１−１０９７３９号公報には、磁
束により定着ローラに電流を誘導させてジュール熱によ
って発熱させる誘導加熱定着装置が開示されている。こ
れは、誘導電流の発生を利用することで直接定着ローラ
を発熱させることができて、ハロゲンランプを熱源とし
て用いた熱ローラ方式の定着装置よりも高効率の定着プ
ロセスを達成している。

【０００５】しかしながら、磁場発生手段としての励磁
コイルにより発生した交番磁束のエネルギーが定着ロー
ラ全体の昇温に使われるため放熱損失が大きく、投入エ
ネルギーに対する定着エネルギーの密度が低く効率が悪
いという欠点があった。

【０００６】そこで、定着に作用するエネルギーを高密
度で得るために発熱体である定着ローラに励磁コイルを
接近させたり、励磁コイルの交番磁束分布を定着ニップ
部近傍に集中させたりして、高効率の定着装置が考案さ
れた。

【０００７】図１５に、励磁コイルの交番磁束分布を定
着ニップに集中させて効率を向上させた本発明の背景技
術である電磁誘導加熱方式の定着装置の一例の概略構成
を示した。

【０００８】１０は電磁誘導発熱層（導電体層、磁性体
層、抵抗体層）を有する、電磁誘導発熱性の回転体とし
ての円筒状の定着フィルムである。

【０００９】１６は横断面略半円弧状樋型のフィルムガ
イド部材であり、円筒状定着フィルム１０はこのフィル
ムガイド部材１６の外側にルーズに外嵌させてある。

【００１０】１５はフィルムガイド部材１６の内側に配
設した磁場発生手段であり、励磁コイル１８とＥ型の磁
性コア（芯材）１７とからなる。

【００１１】３０は弾性加圧ローラであり、定着フィル
ム１０を挟ませてフィルムガイド部材１６の下面と所定
の圧接力をもって所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させて
相互圧接させてある。上記磁場発生手段１５の磁性コア
１７は定着ニップ部Ｎに対応位置させて配設してある。

【００１２】加圧ローラ３０は駆動手段Ｍにより矢示の
反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ３０の回
転駆動による該加圧ローラ３０と定着フィルム１０の外
面との摩擦力で定着フィルム１０に回転力が作用して、
該定着フィルム１０がその内面が定着ニップ部Ｎにおい
てフィルムガイド部材１６の下面に密着して摺動しなが
ら矢示の時計方向に加圧ローラ３０の回転周速度にほぼ
対応した周速度をもってフィルムガイド部材１６の外回
りを回転状態になる（加圧ローラ駆動方式）。

【００１３】フィルムガイド部材１６は、定着ニップ部
への加圧、磁場発生手段１５としての励磁コイル１８と
磁性コア１７の支持、定着フィルム１０の支持、該フィ
ルム１０の回転時の搬送安定性を図る役目をする。この
フィルムガイド部材１６は磁束の通過を妨げない絶縁性
の部材であり、必要な荷重に耐えられる材料が用いられ
る。

【００１４】励磁コイル１８は不図示の励磁回路から供
給される交番電流によって交番磁束を発生する。この定
着フィルム１０の電磁誘導発熱は交番磁束を集中的に分
布させた定着ニップ部Ｎにおいて集中的に生じて定着ニ
ップ部Ｎが高効率に加熱される。

【００１５】定着ニップ部Ｎの温度は、不図示の温度検
知手段を含む温調系により励磁コイル１８に対する電流
供給が制御されることで所定の温度が維持されるように
温調される。

【００１６】而して、加圧ローラ３０が回転駆動され、
それに伴って円筒状の定着フィルム１０がフィルムガイ
ド部材１６の外回りを回転し、励磁回路から励磁コイル
１８への給電により上記のように定着フィルム１０の電
磁誘導発熱がなされて定着ニップ部Ｎが所定の温度に立
ち上がって温調された状態において、不図示の画像形成
手段部から搬送された未定着トナー画像ｔが形成された
記録材Ｐが定着ニップ部Ｎの定着フィルム１０と加圧ロ
ーラ３０との間に画像面が上向き、即ち定着フィルム面
に対向して導入され、定着ニップ部Ｎにおいて画像面が
定着フィルム１０の外面に密着して定着フィルム１０と
一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。この定着
ニップ部Ｎを定着フィルム１０と一緒に記録材Ｐが挟持
搬送されていく過程において定着フィルム１０の電磁誘
導発熱で加熱されて記録材Ｐ上の未定着トナー画像ｔが
加熱定着される。記録材Ｐは定着ニップ部Ｎを通過する
と回転定着フィルム１０の外面から分離して排出搬送さ
れていく。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上述したような電磁誘
導方式の定着装置に関して、 １）定着フィルムの温度を測定するための温度検知素子
を設置するにあたり、定着フィルムの外面に当接した場
合、フィルムの表面に傷を付けてしまうため、長時間の
使用に対してトナー定着画像のオフセットが発生する、 ２）定着フィルムを高速で回転させると、温度検知素子
を安定して当接させることが難しく、検知する温度の精
度が下がってしまい、定着フィルムの温度の制御が不安
定になってしまう、という問題があった。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、磁場発生手段と、前記磁場発生手段の磁場
の作用で電磁誘導発熱する回転体と、この回転体と相互
圧接してニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記
ニップ部で記録材を挟持搬送し、前記回転体の熱により
記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、一端が
固定された細長い金属板の他端側に温度検知素子が設け
られた温度検知手段を有し、記録材の搬送方向における
前記ニップ部下流側において前記温度検知手段は前記金
属板の前記他端側が固定端側よりも前記回転体の回転方
向上流側になるように前記回転体の内面に弾性的に当接
することを特徴とするものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】（本発明を理解する上で参考とな
る参考例） （１）画像形成装置例 図１は本発明の像加熱装置を搭載した画像形成装置の一
例の概略構成図である。本例の画像形成装置は電子写真
カラープリンタである。

【００２０】１０１は有機感光体やアモルファスシリコ
ン感光体でできた感光体ドラム（像担持体）であり、矢
示の反時計方向に所定のプロセススピード（周速度）で
回転駆動される。

【００２１】感光体ドラム１０１はその回転過程で帯電
ローラ等の帯電装置１０２で所定の極性・電位の一様な
帯電処理を受ける。

【００２２】次いでその帯電処理面にレーザ光学箱（レ
ーザスキャナー）１１０から出力されるレーザ光１０３
による、目的の画像情報の走査露光処理を受ける。レー
ザ光学箱１１０は不図示の画像読み取り装置等の画像信
号発生装置からの目的画像情報の時系列電気デジタル画
素信号に対応して変調（オン／オフ）したレーザ光１０
３を出力して回転感光体ドラム１０１面に走査露光した
目的画像情報に対応した静電潜像が形成される。１０９
はレーザ光学箱１１０からの出力レーザ光を感光体ドラ
ム１０１の露光位置に偏向させるミラーである。

【００２３】フルカラー画像形成の場合は、目的のフル
カラー画像の第１の色分解成分画像、例えばイエロー成
分画像についての走査露光・潜像形成がなされ、その潜
像が４色カラー現像装置１０４のうちのイエロー現像器
１０４Ｙの作動でイエロートナー画像として現像され
る。そのイエロートナー画像は感光体ドラム１０１と中
間転写体ドラム１０５との接触部（或いは近接部）であ
る１次転写部Ｔ１において中間転写体ドラム１０５の面
に転写される。中間転写体ドラム１０５面に対するトナ
ー画像転写後の回転感光体ドラム１０１面はクリーナ１
０７により転写残りトナー等の付着残留物の除去を受け
て清掃される。

【００２４】上記のような帯電・走査露光・現像・一次
転写・清掃のプロセスサイクルが、目的のフルカラー画
像の第２の色分解成分画像（例えばマゼンタ成分画像、
マゼンタ現像器１０４Ｍが作動）、第３の色分解成分画
像（例えばシアン成分画像、シアン現像器１０４Ｃが作
動）、第４の色分解成分画像（例えば黒成分画像、黒現
像器１０４ＢＫが作動）の各色分解成分画像について順
次実行され、中間転写体ドラム１０５面にイエロートナ
ー画像・マゼンタトナー画像・シアントナー画像・黒ト
ナー画像の都合４色のトナー画像が順次重ねて転写され
て、目的のフルカラー画像に対応したカラートナー画像
が合成形成される。

【００２５】中間転写体ドラム１０５は、金属ドラム上
に中抵抗の弾性層と高抵抗の表層を有するもので、感光
体ドラム１０１に接触して或いは近接して感光体ドラム
１０１と略同じ周速度で矢示の時計方向に回転駆動さ
れ、中間転写体ドラム１０５の金属ドラムにバイアス電
位を与えて感光体ドラム１０１との電位差で感光体ドラ
ム１０１側のトナー画像を該中間転写体ドラム１０５面
側に転写させる。

【００２６】上記の回転中間転写体ドラム１０５面に合
成形成されたカラートナー画像は、該回転中間転写体ド
ラム１０５と転写ローラ１０６との接触ニップ部である
二次転写部Ｔ２において、該二次転写部Ｔ２に不図示の
給紙部から所定のタイミングで送り込まれた記録材Ｐの
面に転写されていく。転写ローラ１０６は記録材Ｐの背
面からトナーと逆極性の電荷を供給することで中間転写
体ドラム１０５面側から記録材Ｐ側へ合成カラートナー
画像を順次に一括転写する。

【００２７】二次転写部Ｔ２を通過した記録材Ｐは中間
転写体ドラム１０５の面から分離されて像加熱装置（定
着装置）１００へ導入され、未定着トナー画像の加熱定
着処理を受けてカラー画像形成物として機外の不図示の
排紙トレーに排出される。定着装置１００については次
の（２）項で詳述する。

【００２８】記録材Ｐに対するカラートナー画像転写後
の回転中間転写体ドラム１０５はクリーナ１０８により
転写残りトナー・紙粉等の付着残留物の除去を受けて清
掃される。このクリーナ１０８は常時は中間転写体ドラ
ム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写体ド
ラム１０５から記録材Ｐに対するカラートナー画像の二
次転写実行過程において中間転写体ドラム１０５に接触
状態に保持される。

【００２９】また転写ローラ１０６も常時は中間転写体
ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写
体ドラム１０５から記録材Ｐに対するカラートナー画像
の二次転写実行過程において中間転写体ドラム１０５に
記録材Ｐを介して接触状態に保持される。

【００３０】白黒画像などモノカラー画像のプリントモ
ードも実行できる。また両面画像プリントモード、或い
は多重画像プリントモードも実行できる。

【００３１】両面画像プリントモードの場合は、像加熱
装置１００を出た１面目画像プリント済みの記録材Ｐは
不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転されて再び二
次転写部Ｔ２へ送り込まれて２面に対するトナー画像転
写を受け、再度、像加熱装置１００に導入されて２面に
対するトナー画像の定着処理を受けることで両面画像プ
リントが出力される。

【００３２】多重画像プリントモードの場合は、像加熱
装置１００を出た１回目画像プリント済みの記録材Ｐは
不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転されずに再び
二次転写部Ｔ２へ送り込まれて１回目画像プリント済み
の面に２回目のトナー画像転写を受け、再度、像加熱装
置１００に導入されて２回目のトナー画像の定着処理を
受けることで多重画像プリントが出力される。

【００３３】本例においては、トナーは低軟化物質を含
有させたものを用いている。

【００３４】（２）定着装置１００ 図２は本参考例の定着装置１００の要部の横断側面模型
図、図３は要部の正面模型図、図４は要部の縦断正面模
型図である。

【００３５】装置１００は図１５の定着装置と同様に、
回転体である円筒状の電磁誘導発熱性フィルムを用い
た、加圧ローラ駆動方式、電磁誘導加熱方式の装置であ
る。図１５の装置と共通の構成部材・部分には同一の符
号を付して再度の説明を省略する。

【００３６】磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃは高透磁
率の部材であり、フェライトやパーマロイ等といったト
ランスのコアに用いられる材料がよく、より好ましくは
１００ｋＨｚ以上でも損失の少ないフェライトを用いる
のがよい。

【００３７】１６ａは磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃ
及び励磁コイル１８を配設したフィルムガイド部材であ
り、１６ａの上側に被せて配設した横断面略半円弧状樋
型フィルムガイド部材である。フィルムガイド部材１６
ａとこの上側フィルムガイド部材１６ｂとで略円柱体が
構成される。

【００３８】このフィルムガイド部材１６ａと上側フィ
ルムガイド部材１６ｂとのアセンブリの外側に、円筒状
の電磁誘導発熱性フィルムである定着フィルム１０をル
ーズに外嵌させてある。

【００３９】２２は磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃ及
び励磁コイル１８を配設したフィルムガイド１６ａの上
面平面部に当接させて配設した横長の加圧用剛性ステイ
である。

【００４０】１９は磁性コア１８と加圧用剛性ステイ２
２の間を絶縁するための絶縁性部材である。

【００４１】２３ａ・２３ｂはフィルムガイド部材１６
ａと上側フィルムガイド部材１６ｂとのアセンブリの左
右両端部に外嵌させて配設した、定着フィルム１０の端
部を規制・保持するフランジ部材であり、定着フィルム
１０に従動して回転させることもできる。

【００４２】加圧部材としての加圧ローラ３０は、芯金
３０ａと、該芯金周りに同心一体にローラ状に成形被覆
させた、シリコーンゴム・フッ素ゴム・フッ素樹脂など
の耐熱性・弾性材層３０ｂとで構成されており、芯金３
０ａの両端部を装置の不図示のシャーシ側板金間の回転
自由に軸受け保持させて配設してある。

【００４３】この加圧ローラ３０の上側に、上記のフィ
ルムガイド部材１６ａ、磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７
ｃ、励磁コイル１８、上側フィルムガイド部材１６ｂ、
加圧用剛性ステイ２２、絶縁性部材１９、定着フィルム
１０、フランジ部材２３ａ・２３ｂからなる加熱手段ユ
ニットがフィルムガイド部材１６ａの半円状底面側を下
向きにして配設され、加圧用剛性ステイ２２の両端部と
装置シャーシ側のバネ受け部材２９ａ・２９ｂとの間に
それぞれ加圧バネ２５ａ・２５ｂを縮設することで加圧
用剛性ステイ２２に押し下げ力を作用させている。これ
によりフィルムガイド部材１６ａの下面と加圧ローラ３
０の上面とが定着フィルム１０を挟んで圧接して所定幅
の定着ニップ部Ｎが形成される。磁性コア１７ａの下面
はフィルムガイド部材１６ａの底板部を隔てて定着ニッ
プ部Ｎに対応位置している。

【００４４】加圧ローラ３０は駆動手段Ｍにより矢示の
反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ３０の回
転駆動による該加圧ローラ３０と定着フィルム１０の外
面との摩擦力で定着フィルム１０に回転力が作用して、
該定着フィルム１０がその内面が定着ニップ部Ｎにおい
てフィルムガイド部材１６ａの下面に密着して摺動しな
がら矢示の時計方向に加圧ローラ３０の回転周速度にほ
ぼ対応した周速度をもってフィルムガイド部材１６ａと
上側フィルムガイド部材１６ｂの外回りを回転状態にな
る。

【００４５】この場合、定着ニップ部Ｎにおけるフィル
ムガイド部材１６ａの下面と定着フィルム１０の内面と
の相互摺動摩擦力を低減化させるために定着ニップ部Ｎ
のフィルムガイド１６ａの下面と定着フィルム１０の内
面との間に耐熱性グリスなどの潤滑剤を介在させる、あ
るいはフィルムガイド部材１６ａの下面を潤滑部材で被
覆するようにすることもできる。

【００４６】フィルムガイド部材１６ａは、定着ニップ
部Ｎへの加圧、磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃ及び励
磁コイル１８の支持、上側フィルムガイド部材２１と共
同して定着フィルム１０を支持し、該フィルム１０の回
転時の搬送安定性を図る役目をする。

【００４７】１６ｅ（図５）はフィルムガイド部材１６
ａの側面にフィルムガイド部材長手に沿って間隔をおい
て形成具備させた複数本の下側フィルムガイド周方向の
凸リブ部である。この凸リブ部１６ｅはフィルムガイド
部材１６ａの側面と定着フィルム１０の内面との接触摺
動抵抗を低減させて定着フィルム１０の回転負荷を少な
くする作用をする。このような凸リブ部はフィルムガイ
ド部材１６ｂにも同様な形状に形成具備することができ
る。

【００４８】フィルムガイド部材１６ａ内の励磁コイル
１８には給電部１８ａ・１８ｂに励磁回路２７（図５）
を接続してある。この励磁回路２７は２０ｋＨｚから５
００ｋＨｚの高周波をスイッチング電源で発生できるよ
うになっている。

【００４９】フィルムガイド部材１６ａ内の励磁コイル
１８は励磁回路２７から供給される交番電流（高周波電
流）によって交番磁束を発生する。

【００５０】図６は定着ニップ部Ｎ付近での交番磁束の
発生の様子を模式的に表したものである。磁束Ｃは発生
した交番磁束の一部を表す。

【００５１】磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃに導かれ
た交番磁束（Ｃ）は、磁性コア１７ａと１７ｂとの間、
１７ａと１７ｃとの間に集中的に分布し、定着フィルム
１０の電磁誘導発熱層１に渦電流を発生させる。この渦
電流は電磁誘導発熱層１の固有抵抗によって電磁誘導発
熱層１にジュール熱（渦電流損）を発生させる。ここで
の発熱量Ｑは電磁誘導発熱層１を通る磁束の密度によっ
て決まり、図６のグラフような分布を示す。図６のグラ
フは横軸に定着ニップ中心を０として、定着ニップ中心
からの角度θにより定着フィルム１０の位置を表してい
る。縦軸は定着フィルム１０の電磁誘導発熱層１での発
熱量Ｑを表す。

【００５２】図７に図２の点線枠内の温度検知素子５０
近傍の拡大図を示す。図８は図７における温度検知素子
５０部分を抜き出した図である。

【００５３】この定着ニップ部Ｎの温度は、温度検知素
子による温度情報を温度検知回路を介してＣＰＵで検知
しながら、励磁回路を介して励磁コイル１８に対する電
流供給が制御されることで所定の温度が維持されるよう
に温調される。５０は定着フィルム１０の温度を検知す
る温度検知素子であるサーミスタなどの温度センサであ
り、本参考例では温度センサ５０を定着フィルム１０の
内面の定着ニップＮ前に当接し、この温度情報をもとに
定着フィルム１０の温度を制御する。

【００５４】図９は温度センサ５０の構造を示したもの
である。温度センサ５０はセラミック基板５０ｃ上にＮ
ＴＣサーミスタ５０ｂと電極５０ａをパターン印刷した
構成である。

【００５５】温度センサ５０は電極５０ａと金属薄板電
極５１ａを不図示の導電性接着剤によって接着してあ
る。温度センサ５０は金属薄板５１に設けられ、これら
によって温度検知手段６０が形成されている。

【００５６】金属薄板５１は金属薄板電極５１ａとこれ
を保護するための金属薄板ガイド５１ｂとから成り、こ
の金属薄板５１を電気的絶縁被覆５２で挟み、定着フィ
ルム１０との絶縁を確保する構成である。本参考例では
金属薄板５１は厚さ０．０７ｍｍのＳＵＳ３０４に金メ
ッキを施している。金属薄板５１の厚さは熱容量が小さ
い方が熱応答性に有利であるため、厚さ０．２ｍｍ以下
がよい。絶縁被覆５２は５０μｍのポリイミドを用い
た。絶縁被覆は絶縁性が確保できれば良く、薄ければ薄
いほどよい。

【００５７】絶縁被覆５２は図８中ではわかりやすくす
るため金属薄板５１とは離して描いたが実際は絶縁被覆
５２は金属薄板５１に密着するように構成し、接着して
もよい。

【００５８】５３は金属薄板５１の取付台であり、ここ
から温度検知回路へのリード線が出される。

【００５９】金属薄板５１は磁界の方向（定着フィルム
の移動方向）と平行しており磁界と直交する幅方向が狭
くなっている。これは、磁束と直交する方向に電磁誘導
による渦電流が発生するため、磁束と直交する方向（金
属薄板５１の幅方向）の距離を短くすることにより、渦
電流の発生量を抑制することができ、金属薄板５１自身
の発熱を抑制することができる。金属薄板５１の幅は１
０ｍｍ以下であれば金属薄板自身の発熱を十分抑えるこ
とができ、温度センサ５０による定着フィルム１０の温
度検知に悪影響を与えることはない。尚、金属薄板５１
の定着フィルム１０に対する当接面積は温度センサ５０
の面積より大きい。

【００６０】金属薄板５１は５４を固定支点として金属
薄板５１のバネ性により定着フィルム１０の内面になら
うように押しつけられる。固定支点５４は図７中ではフ
ィルムガイド１６ａのエッジ部分である。

【００６１】図１８に示すように定着フィルム１０の回
転方向に対する金属薄板５１の取付角度すなわちフィル
ムの移動方向から見た定着フィルム１０の回転方向に対
する金属薄板５１の固定支点５４と温度センサ５０を結
んだ線とのなす角度θ_１は−３０゜≦θ_１≦３０゜の範
囲で当接する必要がある。これは、角度θ_１が前記の角
度から外れると摩擦力により金属薄板５１がめくれてし
まい、金属薄板５１と定着フィルム１０の面当接ができ
なくなるためである。

【００６２】固定支点５４と金属薄板５１との関係は、
固定支点５４と定着フィルム１０を結ぶ最短距離を
Ｌ_１、金属薄板５１の長さをＬ_２とした場合、Ｌ_２≧２
×Ｌ_１とする必要がある。これは、Ｌ_２＜２×Ｌ_１では
金属薄板５１の長さが短すぎて定着フィルム１０と金属
薄板５１の間の摩擦力により、金属薄板５１が定着フィ
ルム１０から浮きぎみとなり十分な当接が得られないた
めである。よって、Ｌ_２≧２×Ｌ_１とするのがよい。

【００６３】上記のような構成にすることにより金属薄
板５１が定着フィルム１０に広い範囲で押しつけられる
ため当接の安定性が得られるとともに、定着フィルムか
ら温度センサ５１への伝熱効率が向上する。このため、
温度センサ５０による定着フィルム１０の温度検知の精
度及び応答性が大幅に向上する。

【００６４】また、発生した磁界の影響を受けにくく、
温度検知素子を構成する部材の厚さを抑制することがで
きるので、熱容量が小さく、スペース効率が良く、本参
考例のように定着フィルム１０とフィルムガイド１６ａ
との間のわずかなスペースに配設することが可能となっ
た。

【００６５】本参考例では、温度センサ５０は金属薄板
５１と絶縁被覆５２を介して定着フィルム１０に当接し
ているが、低速機のレーザビームプリンタようにある程
度の応答性があればよい場合には、温度センサ５０と金
属薄板５１の位置関係を反対にして、温度センサ５０を
金属薄板５１を介さずに当接することも可能である。こ
の場合、図１９に示す様に温度センサ５０だけが定着フ
ィルム１０に当接してもよいが、図２０に示すように伝
熱効果を高めるために金属薄板５１が同時に当接しても
よい。図２１はこの時の温度センサ部を抜粋した図であ
る。

【００６６】而して、加圧ローラ３０が回転駆動され、
それに伴って円筒状の定着フィルム１０がフィルムガイ
ド部材１６ａと上側フィルムガイド部材１６ｂの外回り
を回転し、励磁回路２７から上側フィルムガイド部材内
の励磁コイル１８への給電により上記のように定着フィ
ルム１０の電磁誘導発熱がなされて定着フィルム１０が
所定の温度に立ち上がって温調された状態において、画
像形成手段部から搬送された未定着トナー画像ｔが形成
された記録材Ｐが定着ニップ部Ｎの定着フィルム１０と
加圧ローラ３０との間に画像面が上向き、即ち定着フィ
ルム面に対向して導入され、定着ニップ部Ｎにおいて画
像面が定着フィルム１０の外面に密着して定着フィルム
１０と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。こ
の定着ニップ部Ｎを定着フィルム１０と一緒に記録材Ｐ
が挟持搬送されていく過程において定着フィルム１０の
電磁誘導発熱で加熱されて記録材Ｐ上の未定着トナー画
像ｔが加熱定着される。記録材Ｐは定着ニップ部Ｎを通
過すると回転定着フィルム１０の外面から分離して排出
搬送されていく。記録材上の加熱定着トナー画像は定着
ニップ部通過後、冷却して永久固着像となる。

【００６７】本参考例ではトナーｔに低軟化物質を含有
させたトナーを使用したため、定着装置にオフセット防
止のためのオイル塗布機構を設けていないが、低軟化物
質を含有させていないトナーを使用した場合にはオイル
塗布機構を設けてもよい。また、低軟化物質を含有させ
たトナーを使用した場合にもオイル塗布や冷却分離を行
ってもよい。

【００６８】Ａ）励磁コイル１８ 励磁コイル１８はコイル（線輪）を構成させる導線（電
線）として、一本ずつがそれぞれ絶縁被覆された銅製の
細線を複数本束ねたもの（束線）を用い、これを複数回
巻いて励磁コイルを形成している。本参考例では１２タ
ーン巻いて励磁コイル１８を形成している。

【００６９】絶縁被覆は定着フィルム１０の発熱による
熱伝導を考慮して耐熱性を有する被覆を用いるのがよ
い。本参考例においてはポリイミドによる被覆を用いて
おり耐熱温度は２２０℃である。

【００７０】ここで、励磁コイル１８の外部から圧力を
かけて密集度を向上さてもよい。

【００７１】励磁コイル１８及び磁性コア１７ａ，１７
ｂ，１７ｃで発生した磁界を定着フィルム１０の発熱層
に効率よく吸収させるためには、励磁コイル１８及び磁
性コア１７ａ，１７ｂ，１７ｃと定着フィルム１０の発
熱層１との距離はできる限り近い方がよい。

【００７２】そこで本参考例では図２のように、励磁コ
イル１８の形状は発熱層の曲面に沿うようにしている。
本参考例では定着フィルム１０の発熱と励磁コイル１８
間の距離は略１ｍｍになるように設定している。

【００７３】フィルムガイド部材１６ａ・１６ｂの材質
としては、励磁コイル１８と定着フィルム１０との絶縁
を確保するために絶縁性に優れ、耐熱性がよいものがよ
い。例えば、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド
樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥ
Ｋ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦ
Ｅ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＬＣＰ樹脂などを選択するとよ
い。

【００７４】励磁コイル１８のフィルムガイド部材１６
ａからの引出線即ち１８ａ・１８ｂについては、フィル
ムガイド部材１６ａから外の部分について束線の外側に
絶縁被覆を施している。

【００７５】Ｂ）定着フィルム１０ 図１０は本参考例における定着フィルム１０の層構成模
型図である。本参考例の定着フィルム１０は、電磁誘導
発熱性の定着フィルムの基層となる金属フィルム等でで
きた発熱層１と、その外面に積層した弾性層２と、その
外面に積層した離型層３の複合構造のものである。発熱
層１と弾性層２との間の接着、弾性層２と離型層３との
間の接着のため、各層間にプライマー層（不図示）を設
けてもよい。円筒状の定着フィルム１０において発熱層
１が内面側であり、離型層３が外面側である。前述した
ように、発熱層１に交番磁束が作用することで該発熱層
１に渦電流が発生して該発熱層１が発熱する。その熱が
弾性層２・離型層３を介して定着フィルム１０を加熱
し、該定着ニップＮに通紙される被加熱材としての記録
材を加熱してトナー画像の加熱定着がなされる。

【００７６】ａ．発熱層１ 発熱層１は非磁性の金属でも良いが、ニッケル、鉄、強
磁性ＳＵＳ、ニッケル−コバルト合金といった強磁性体
の金属を用いるとよい。

【００７７】その厚みは次の式で表される表皮深さより
厚くかつ２００μｍ以下にすることが好まＶしい。表皮
深さσ〔ｍ〕は、励磁回路の周波数ｆ〔Ｈｚ〕と透磁率
μと固有抵抗ρ〔Ωｍ〕で σ＝５０３×（ρ／ｆμ）^１／２ と表される。

【００７８】これは電磁誘導で使われる電磁波の吸収の
深さを示しており、これより深いところでは電磁波の強
度は１／ｅ以下になっており、逆にいうと殆どのエネル
ギーはこの深さまでで吸収されている（図１２）。

【００７９】発熱層１の厚さは好ましくは１〜１００μ
ｍがよい。発熱層１の厚みが１μｍよりも小さいとほと
んどの電磁エネルギーが吸収しきれないため効率が悪く
なる。また、発熱層が１００μｍを超えると剛性が高く
なりすぎ、また屈曲性が悪くなり回転体として使用する
には現実的ではない。従って、発熱層１の厚みは１〜１
００μｍが好ましい。

【００８０】ｂ．弾性層２ 弾性層２は、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシ
リコーンゴム等で耐熱性がよく、熱伝導率がよい材質で
ある。

【００８１】弾性層２の厚さは１０〜５００μｍが好ま
しい。この弾性層２は定着画像品質を保証するために必
要な厚さである。

【００８２】カラー画像を印刷する場合、特に写真画像
などでは記録材Ｐ上で大きな面積に渡ってベタ画像が形
成される。この場合、記録材の凹凸あるいはトナー層の
凹凸に加熱面（離型層３）が追従できないと加熱ムラが
発生し、伝熱量が多い部分と少ない部分で画像に光沢ム
ラが発生する。伝熱量が多い部分は光沢度が高く、伝熱
量が少ない部分では光沢度が低い。弾性層２の厚さとし
ては、１０μｍ以下では記録材あるいはトナー層の凹凸
に追従しきれず画像光沢ムラが発生してしまう。また、
弾性層２が１０００μｍ以上の場合には弾性層の熱抵抗
が大きくなりクイックスタートを実現するのが難しくな
る。より好ましくは弾性層２の厚みは５０〜５００μｍ
がよい。

【００８３】弾性層２の硬度は、硬度が高すぎると被記
録材あるいはトナー層の凹凸に追従しきれず画像光沢ム
ラが発生してしまう。そこで、弾性層２の硬度としては
６０゜（ＪＩＳ−Ａ）以下、より好ましくは４５゜（Ｊ
ＩＳ−Ａ）以下がよい。

【００８４】弾性層２の熱伝導率λに関しては、λ＝６
×１０^−４〜２×１０^−３〔ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄ
ｅｇ．〕がよい。

【００８５】熱伝導率λが６×１０^−４〔ｃａｌ／ｃｍ
・ｓｅｃ・ｄｅｇ．〕よりも小さい場合には、熱抵抗が
大きく、定着フィルムの表層（離型層３）における温度
上昇が遅くなる。

【００８６】熱伝導率λが２×１０^−３〔ｃａｌ／ｃｍ
・ｓｅｃ・ｄｅｇ．〕よりも大きい場合には、硬度が高
くなりすぎたり、圧縮永久歪みが悪化する。

【００８７】よって熱伝導率λは６×１０^−４〜２×１
０^−３〔ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ．〕がよい。よ
り好ましくは８×１０^−４〜１．５×１０^−３〔ｃａｌ
／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ．〕がよい。

【００８８】ｃ．離型層３ 離型層３はフッ素樹脂、シリコーン樹脂、フルオロシリ
コーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ＰＦＡ、Ｐ
ＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性かつ耐熱性のよい材料を選択
することができる。

【００８９】離型層３の厚さは１〜１００μｍが好まし
い。離型層３の厚さが１μｍよりも小さいと塗膜の塗ム
ラで離型性の悪い部分ができたり、耐久性が不足すると
いった問題が発生する。また、離型層が１００μｍを超
えると熱伝導が悪化するという問題が発生し、特に樹脂
系の離型層の場合は硬度が高くなりすぎ、弾性層２の効
果がなくなってしまう。

【００９０】また図１１に示すように、定着フィルム１
０の層構成において、発熱層１の自由面側（発熱層１の
弾性層２側とは反対面側）に断熱層４を設けてもよい。

【００９１】断熱層４としては、フッ素樹脂、ポリイミ
ド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥ
ＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴ
ＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂などの耐熱樹脂がよい。

【００９２】また、断熱層４の厚さとしては１０〜１０
００μｍが好ましい。断熱層４の厚さが１０μｍよりも
小さい場合には断熱効果が得られず、また、耐久性も不
足する。一方、１０００μｍを超えると磁性コア１７
ａ，１７ｂ，１７ｃ及び励磁コイル１８から発熱層１の
距離が大きくなり、磁束が十分に発熱層１に吸収されな
くなる。

【００９３】断熱層４は、発熱層１に発生した熱が定着
フィルムの内側に向かわないように断熱できるので、断
熱層４がない場合と比較して記録材Ｐ側への熱供給効率
良くなる。よって、消費電力を抑えることができる。

【００９４】このように本参考例によれば、温度検知素
子を定着フィルムの内面に当接させることにより、温度
検知素子当接による定着画像への影響がなくなる。ま
た、温度検知素子をバネ性の有する金属薄板上に配設
し、定着フィルムに当接させることにより定着フィルム
との接触が安定する。また、金属薄板を定着フィルムに
当接させることにより定着フィルムとの接触面積が大き
く取れ、定着フィルムから温度検知素子への伝熱効果が
高まり、温度検知素子の温度検知の応答性が向上する。
このため、定着フィルムの温度を高い精度で温調するこ
とが可能である。

【００９５】（第１の実施の形態） 本実施の形態においては、図１３、図１４に示すように
温度センサ５０を定着ニップ１０の後方に配設してい
る。これ以外は前述の参考例と同様の構成であり、図２
の装置と共通の構成部材・部分には同一の符号を付して
再度の説明を省略する。

【００９６】本実施の形態では、金属薄板５１を定着フ
ィルム１０の回転方向に対して逆（カウンタ）方向に当
接しているため、定着フィルム１０と金属薄板５１間の
摩擦力により金属薄板５１が定着フィルム１０に押しつ
けられる。このため定着フィルム１０と金属薄板５１と
の当接面積が参考例よりも広くなり、伝熱効果をさらに
向上させることができる。また、定着フィルム１０の回
転により金属薄板５１が定着フィルム１０に押しつけら
れるので、より安定した当接が得られる。

【００９７】このように、金属薄板５１をカウンタに当
接することにより当接圧を大きくすることができ、伝熱
効果が高くなるため温度センサ５０の熱応答性が向上し
温度検知精度が向上する。また、参考例のように順方向
に当接した場合、定着フィルム１０の回転数が高くなる
と、金属薄板５１が定着フィルム１０から離れる方向に
摩擦力が働き、金属板５１が定着フィルムから浮き上が
ってしまうことがあるが、本実施の形態のような構成で
は摩擦力が密着する方向に働くため金属薄板５１が浮き
上がるようなことはない。ただし、カウンタ方向に当接
するので、定着フィルム１０の回転方向に対する金属薄
板５１の取付角度すなわち定着フィルム１０に対する金
属薄板５１の固定支点５４と温度センサ５０を結んだ線
とのなす角度θは−２０゜≦θ≦２０゜の範囲で当接す
ることが好ましい。これは、角度θが前記の角度から外
れると摩擦力により金属薄板５１がめくれてしまい、金
属薄板５１と定着フィルム１０の面当接ができなくなる
ためである。

【００９８】固定支点５４と金属薄板５１との関係は、
固定支点５４と定着フィルム１０を結ぶ最短距離を
Ｌ_１、金属薄板５１の長さをＬ_２とした場合、Ｌ_２≧２
×Ｌ_１とする必要がある。これは、Ｌ_２＜２×Ｌ_１では
金属薄板５１の長さが短すぎて定着フィルム１０と金属
薄板５１の間の摩擦力により、金属薄板５１がめくれて
しまい定着フィルム１０の温度検知ができなくなるため
である。よって、Ｌ_２≧２×Ｌ_１とするのがよい。

【００９９】低速機では参考例のように金属薄板５１を
定着フィルム１０の回転方向に対して順方向に当接して
も十分な効果が得られるが、高速機では本実施の形態の
ように金属薄板５１を定着フィルム１０の回転方向に対
して逆（カウンタ）方向に当接することにより、金属薄
板５１と定着フィルム１０の接触面積が十分得られ、温
度センサ５０による定着フィルム１０の温度検知の精度
を確保することができる。

【０１００】本実施の形態の構成は、高速機に対して特
に有利であるが、中低速機で実施しても同等の効果が得
られる。また、低速機の場合には、温度センサ５０と金
属薄板５１の位置関係を反対にして、温度センサ５０を
金属薄板５１を介さずに当接することも可能である。こ
の場合、温度センサ５０だけが定着フィルム１０に当接
してもよいが、伝熱効果を高めるために金属薄板５１が
同時に当接してもよい。

【０１０１】（第２の実施の形態） 本実施の形態においては、温度センサ５０を定着ニップ
１０の前後に配設している。これ以外は第１の実施の形
態と同様の構成であり、共通の構成部材・部分について
は再度の説明を省略する。

【０１０２】本実施の形態では、定着ニップ前の定着フ
ィルムの温度と定着ニップ後の定着フィルムの温度を測
定し、その温度差分ΔＴを測定することにより、定着ニ
ップで記録材Ｐに奪われた熱量を測定できる。

【０１０３】温度差分ΔＴを一定に保つように温調する
ことにより、記録材Ｐに対して一定の熱量を供給するこ
とができる。このため、記録材Ｐに対して、必要以上の
熱量を加えることがなくなり、消費電力を抑制すること
ができ、省エネルギを図ることができる。

【０１０４】また、記録材の種類により温度差分ΔＴを
変更し、記録材の種類に応じた温調制御をすることも可
能である。

【０１０５】尚、本発明では、 １）電磁誘導発熱性の定着フィルム１０は、モノクロあ
るいは１パスマルチカラー画像などの加熱定着用の場合
は弾性層２を省略した形態のものとすることもできる。
発熱層１は樹脂に金属フィラーを混入して構成したもの
とすることもできる。発熱層単層の部材とすることもで
きる。 ２）磁場発生手段の配置は実施例の形態に限られるもの
ではない。例えば、図１６のように配設することも可能
である。 ３）加熱装置としての定着装置１００の装置構成は実施
例の加圧ローラ駆動方式に限られるものではない。例え
ば、図１７のように、フィルムガイド１６と、駆動ロー
ラ３１と、テンションローラ３２との間に、電磁誘導発
熱性のエンドレスベルト状の定着フィルム１０を懸回張
設し、フィルムガイド１６の下面部と加圧部財としての
加圧ローラ３０とを定着フィルム１０に挟んで圧接させ
て定着ニップ部Ｎを形成させ、定着フィルム１０を駆動
ローラ３１によって回転駆動させる装置構成にすること
もできる。この場合、加圧ローラ３０は従動回転ローラ
である。 ４）加圧部材３０はローラ体に限らず、回動ベルト型な
ど他の形態の部材にすることもできる。また加圧部材３
０側からも被記録材に熱エネルギーを供給するために、
加圧部材３０側にも電磁誘導加熱などの発熱手段を設け
て所定の温度に加熱・温調する装置構成にすることもで
きる。 ５）本発明の加熱装置は実施の形態の画像加熱定着装置
としてに限らず、画像を担持した記録材を加熱してつや
等の表面性を改質する像加熱装置、仮定着する像加熱装
置、その他、被加熱材の加熱乾燥装置、加熱ラミネート
装置など、広く被加熱材を加熱処理する手段・装置とし
て使用できる。

【０１０６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一端が固定された細長い金属板の他端側に温度検知素子
が設けられた温度検知手段を有し、記録材の搬送方向に
おける前記ニップ部下流側において前記温度検知手段は
前記金属板の前記他端側が固定端側よりも前記回転体の
回転方向上流側になるように前記回転体の内面に弾性的
に当接することを特徴とするので、温度検知手段と定着
フィルムとの接触が安定し、温度検知素子の温度検知の
応答性が向上する。このため、定着フィルムの温度を高
い精度で温調することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の参考例の像加熱装置を搭載する画像形
成装置の概略構成図

【図２】加熱装置としての定着装置の要部の横断側面模
型図

【図３】図２の要部の正面模型図

【図４】図２の要部の正面模型断面図

【図５】フィルムガイド部材と励磁コイル、磁性コアの
斜視図

【図６】磁束と定着フィルムの発熱量の関係を示した図

【図７】図２の点線内を拡大して示した図

【図８】温度センサ部を抜粋した図

【図９】温度センサの構成図

【図１０】電磁誘導発熱性の定着フィルムの層構成模型
図

【図１１】電磁誘導発熱性の定着フィルムの層構成模型
図

【図１２】発熱層深さと電磁波強度の関係を示したグラ
フ

【図１３】第１の実施の形態における構成概略断面図

【図１４】温度センサ部を抜粋した図

【図１５】本発明の背景技術である電磁誘導加熱方式の
加熱装置の構成略図

【図１６】定着装置の他の構成形態例の概略図

【図１７】定着装置の他の構成形態例の概略図

【図１８】定着フィルムの移動方向から見た温度センサ
取付けの説明図

【図１９】温度センサをフィルム側に設けた他の実施形
態の説明図

【図２０】温度センサをフィルム側に設け、且つ金属薄
板もフィルムに当接させた他の実施形態の説明図

【図２１】図１９、２０の温度センサを抜粋した図

【符号の説明】

１ 発熱層 ２ 弾性層 ３ 離型層 ４ 断熱層 １０ 定着フィルム １７ａ〜１７ｃ 磁性コア １８ 励磁コイル ３０ 加圧部材としての加圧ローラ ５０ 温度検知素子（温度センサ） ５１ 金属薄板 ５１ａ 金属薄板電極 ５１ｂ 金属薄板ガイド ５２ 絶縁体 ５３ 金属薄板取付台

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−6413（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−286911（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−120435（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/20

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁場発生手段と、前記磁場発生手段の磁
   場の作用で電磁誘導発熱する回転体と、この回転体と相
   互圧接してニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前
   記ニップ部で記録材を挟持搬送し、前記回転体の熱によ
   り記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、 一端が固定された細長い金属板の他端側に温度検知素子
   が設けられた温度検知手段を有し、記録材の搬送方向に
   おける前記ニップ部下流側において前記温度検知手段は
   前記金属板の前記他端側が固定端側よりも前記回転体の
   回転方向上流側になるように前記回転体の内面に弾性的
   に当接することを特徴とする像加熱装置。
2. 【請求項２】 前記温度検知手段は前記温度検知素子が
   設けられていない前記金属板の面が前記回転体に当接す
   ることを特徴とする請求項１の像加熱装置。
3. 【請求項３】 前記金属板の前記回転体に対する当接面
   積は前記温度検知素子の面積より大きいことを特徴とす
   る請求項２の像加熱装置。
4. 【請求項４】 前記金属板と前記回転体の間に電気的絶
   縁体を有することを特徴とする請求項２の像加熱装置。
5. 【請求項５】 前記金属板の固定支点から前記回転体ま
   での最短距離をＬ_１、前記金属板の長さをＬ_２とした
   時、Ｌ_２≧２×Ｌ_１であることを特徴とする請求項１の
   像加熱装置。
6. 【請求項６】 前記金属板の固定支点と前記温度検知素
   子を結んだ直線と、前記回転体の回転方向とのなす前記
   回転体の移動方向から見た角度θ_１は−３０゜≦θ_１≦
   ３０゜であることを特徴とする請求項１の像加熱装置。
7. 【請求項７】 前記金属板の前記回転体の移動方向と直
   交する方向の幅は１０ｍｍ以下であることを特徴とする
   請求項１の像加熱装置。
8. 【請求項８】 前記温度検知素子によって得られた温度
   情報をもとに電磁誘導発熱量が制御されることを特徴と
   する請求項１の像加熱装置。
9. 【請求項９】 前記金属板は薄板でバネ性を有すること
   を特徴とする請求項１の像加熱装置。
10. 【請求項１０】 前記回転体はエンドレスフィルムであ
    ることを特徴とする請求項１の像加熱装置。
11. 【請求項１１】 前記回転体からの熱により未定着トナ
    ー像が記録材上に定着されることを特徴とする請求項１
    の像加熱装置。