JP3931589B2

JP3931589B2 - Electromagnetic induction heating device, fixing device and image recording device

Info

Publication number: JP3931589B2
Application number: JP2001187769A
Authority: JP
Inventors: 基文馬場; 康博上原; 龍一郎前山; 和善伊藤; 茂彦長谷波; 康隆内藤; 秀明大原
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2001-06-21
Filing date: 2001-06-21
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2021-06-21
Also published as: JP2003007438A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、交番磁界の作用で渦電流が生じ、発熱する電磁誘導発熱体、交番磁界を発生する励磁コイルと面状の導電性層とが対向配置され、渦電流による導電性層の発熱を利用する電磁誘導加熱装置、記録媒体上のトナー像を電磁誘導加熱装置で加熱・溶融するとともに、該トナー像を記録媒体に押圧して定着画像とする定着装置、及びトナー像を電磁誘導による発熱で加熱溶融し、記録媒体上に圧着して転写と定着とを同時に行う画像記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
交番磁界を面状の導電性層に作用させたときに渦電流が生じ、発熱する。この原理を利用する電磁誘導加熱は、熱効率がよく短時間で高温の加熱を行うことができることが知られており、様々な装置への利用が提案されている。電子写真方式、静電記録方式等の、熱可塑性樹脂バインダーを用いるトナーによって画像を形成する画像記録装置では、トナー像を加熱溶融し、記録媒体に融着させるのに電磁誘導加熱を用いることが提案されている。
【０００３】
特開平9-44014号公報、特開平9-96974号公報に記載の装置は、形成されたトナー像を記録媒体上に転写し、記録媒体とともに加熱加圧して定着画像を得るものであり、金属発熱層を有する無端ベルト状の定着フィルムと加圧ローラとの間に、トナー像を担持する記録媒体を挟み込み、定着フィルムの背面側に励磁コイルを配設して、加熱と加圧とを行う。
【０００４】
特開平11-352804号公報に記載の装置は、静電電位の差による潜像にトナーを転写することによって形成されたトナー像を一旦中間転写体上に転写し、加熱溶融した状態で記録媒体に圧着して、２次転写と定着とを同時に行うものである。上記中間転写体は無端ベルト状の部材であり、導電性の発熱層を有し、対向配置された励磁コイルの作用によって発熱するものとなっている。
【０００５】
上記のような電磁誘導加熱によってトナーを加熱溶融し、定着する装置では、従来から広く知られているハロゲンヒータやセラミックヒータを用いた装置に比べて次のような長所を備えている。
ａ）電磁誘導加熱では、フィルム状の熱容量が小さい部材を発熱させることができるので、急速加熱が可能となる。このため、装置の電源をＯＮ状態としたときからの予備加熱時間（ウオーミングアップタイム）をほとんど不要とすることができる。
ｂ）ハロゲンヒータを用いたときのように、輻射によって熱が伝えられるのではなく、被加熱体に極めて近い位置にある導電性層を発熱させる。したがって、熱が伝達するときの損失を低減でき、熱効率の良い加熱が可能となる。
ｃ）電磁誘導加熱では、被加熱体に極めて近い位置にある導電性層を発熱させるので、熱伝達の抵抗が少なく、高速で多数枚の画像を連続して定着する場合にも熱の供給が不足することなく、良好な定着を行うことができる。
【０００６】
上記のような、電磁誘導加熱を行うときの発熱層は、多くの場合、特開平9-44014号公報に開示されるように磁束の吸収が良好な磁性金属が用いられ、ニッケル、鉄、磁性ステンレス、コバルト−ニッケル合金、鉄−ニッケル合金等が望ましいとされている。
【０００７】
また、発熱層の層厚は、次式で示される表皮深さδより厚くするのが望ましいとされている。
【数４】

【０００８】
一方、特開2000-268952号公報には、発熱層として、一般的な磁性金属より導電性の良好な銅、銀、アルミニウム等の非磁性金属を用い、層厚を表皮深さδより小さく０．１μm〜２０μm程度として有効な発熱層が得られることが記載されている。そして、このように薄い金属層は、それだけでは充分な強度を有していないので、ポリイミド等の耐熱性樹脂フィルムに積層して発熱層を保持し、発熱体としている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような技術には、さらに改良すべき課題として次のような事項がある。
電磁誘導加熱のための発熱層として、磁性金属の表皮深さδより厚い層を用いると、発熱範囲は、発熱層を形成する金属の固有の性質と交番磁界の周波数によって決定され、発熱体の設計における自由度が小さい。このため、発熱体の層構成や層厚、剛性等を自由に設定できない場合が生じる。
【００１０】
一方、発熱層として、非磁性金属の表皮深さδより薄い層を用いると、上記の問題点は解消されるが、次のような課題が生じる。
図６に示すように、非磁性金属の薄い発熱層５１ｂを、ポリイミド等の耐熱性樹脂からなる基層５１ａ上に積層すると、耐熱性樹脂と発熱層５１ｂである非磁性金属との間に十分な接着強度を得るために、加工費用が多く必要となってしまう。また、発熱体を無端ベルト状に成形しようとすると、加工上の問題から耐熱樹脂と非磁性金属との間に十分な接着強度を得ることが難しい。さらに、発熱体５１を短時間で高温にするためには熱容量を小さくしなければならず、耐熱性樹脂からなる基層５１ａの厚さを小さくすると、発熱層５１ｂが急激に加熱されることによる熱膨張で、ベルト状の発熱体５１に波うつような変形が生じる。これは、基層５１ａの耐熱性樹脂と発熱層５１ｂの金属との熱膨張係数の差が大きいことや耐熱性樹脂の剛性が充分でないことによって起る現象である。
【００１１】
さらに、表皮深さδより発熱層５１ｂが薄いと、励磁コイル５２によって生成される磁束Ｈは発熱層５１ｂを貫通する。このため、磁束が広い範囲に拡がることになり、効率の良い加熱を行うためには磁束を誘導する手段５３が必要となる。
【００１２】
本願発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電磁誘導により効率よく発熱し、層構成や層厚の設計における自由度の大きい電磁誘導発熱体を提供すること、この発熱体を用いて熱効率の良い加熱を行う電磁誘導加熱装置を提供すること、電磁誘導による加熱を行い良好な熱効率でトナー像を定着するとともに、耐久性にすぐれた定着装置を提供すること、並びに記録媒体へのトナー像の転写と定着とを同時に行う画像記録装置であって、熱の利用効率が良く、耐久性に優れた画像記録装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、交番磁界を発生させる励磁コイルと、周回移動する無端状の周面を備え、該周面の一部が前記励磁コイルと対向するように支持された電磁誘導発熱体とを有し、該電磁誘導発熱体は、磁性金属からなる基層と、非磁性の導電性金属からなり、前記基層の、前記励磁コイルと対向する面に積層された発熱層とを備え、該発熱層は、表皮深さδより薄く形成されている電磁誘導加熱装置を提供する。
なお、表皮深さδは、先に記載した（１）式で示されるものである。
【００１４】
電磁誘導による発熱の原理は次のとおりである。図４に示すように、導線性の発熱層３１と対向するように励磁コイル３２を配置し、励磁回路３３から交流電流を供給して交番磁界を発生させる。上記励磁コイル３２は、磁性体からなるコア３２ａと、このコア３２ａを支持する台座３２ｂと、コアに巻き回された巻き線３２ｃと、磁束を誘導する磁性板３２ｄとを有するものであるが、コアの形状は上記形状に限定されることはなく、コアを用いないものでもよい。交番電流の供給によって生成消滅を繰り返す磁束Ｈは、発熱層３１に貫入される。このとき、発熱層３１中にはその磁界の変化を妨げる磁界を生じるように、矢印Ｂで示される渦電流が発生する。この渦電流は表皮効果のためにほとんど発熱層の励磁コイル３２側の面に集中して流れ、発熱層の表皮抵抗Ｒ_Sに比例した電力で発熱を生じる。
【００１５】
ここで、角周波数をω、透磁率をμ、固有抵抗をρとすると、表皮深さδは次式で示される。
【数５】

【００１６】
さらに、表皮抵抗Ｒ_Sは次式で示される。
【数６】

【００１７】
電磁誘導発熱体の発熱層３１に発生する電力Ｐは、電磁誘導発熱体中を流れる電流をＩｆとすると、次式で表せる。
【数７】

【００１８】
したがって、表皮抵抗Ｒ_Sを大きくするか、あるいは発熱層を流れる電流Ｉｆを大きくすれば、電力Ｐを増すことができ、発熱量を増すことが可能となる。表皮抵抗Ｒ_Sを大きくするには、周波数ωを高くするか、透磁率μの高い材料又は固有抵抗ρの高いものを用いればよい。
【００１９】
上記のような加熱原理からすると、本請求項に係る発明のように、非磁性金属を発熱層に用いると、加熱しづらいことが憶測されるが、発熱層の厚さｔが表皮深さδより薄い場合には、次式のようになる。
【数８】

【００２０】
つまり、本発明に係る電磁誘導加熱装置では、図５に示すように、発熱層４１ｂの厚さｔが表皮深さδより薄くなっていることにより、表皮抵抗Ｒ_Sが増大し、発熱層４１ｂに充分な発熱が生じる。このとき、磁束Ｈは発熱層４１ｂを貫通し、基層４１ａに及んでおり、磁性金属からなる基層４１ａを通って励磁コイル４２側に向かい、閉じた磁路を形成する。したがって、磁束が広範囲に拡がらず、効率の良い発熱が生じる。
【００２１】
また、磁束Ｈは発熱層４１ｂを貫通しており、渦電流Ｂは発熱層４１ｂに集中して生じ、発熱層４１ｂを効率よく発熱させる。一方、磁束Ｈは基層４１ａに及んでいるので、基層４１ａにも多少の発熱は生じるが、基層４１ａは磁性金属からなり、磁束は深い位置まで吸収されないので、発熱は発熱層４１ｂに極近い位置のみで生じ、発熱量もわずかとなる。
【００２２】
したがって、このような電磁誘導加熱装置では、周回駆動される電磁誘導発熱体が励磁コイルとの対向位置を通過するときに電磁誘導によって瞬時に加熱される。例えば、電磁誘導発熱体の表面に担持されているトナー像を加熱溶融したり、加熱された電磁誘導発熱体を被加熱体に圧接することによって、予備加熱時間（ウォームアップタイム）なしで効率の良い加熱が可能となる。
また、電磁誘導発熱体が、非磁性金属からなる薄い発熱層と磁性金属からなる基層とを備えているので、励磁コイルに供給される交流の周波数に対応して、適切に発熱層の層厚を設定し、この発熱層に集中して効率よく発熱を生じさせることができる。
【００２３】
また、請求項２に係る発明の電磁誘導加熱装置では、基層４１ａより発熱層４１ｂの固有抵抗値が小さくなっているので、渦電流Ｂは発熱層４１ｂにより集中して流れ、基層４１ａはほとんど発熱しないものとなる。これにより、発熱層の厚さ等を適切に設定し、所定の範囲で効率良く発熱させることが可能となる。
【００２４】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に係る電磁誘導加熱装置において、前記発熱層は、固有抵抗値が２．７×１０^-8Ωｍ以下で、比透磁率が２以下の材料で形成されていることを特徴とする。
【００２５】
この電磁誘導加熱装置では、発熱層の比透磁率が２以下と小さくなっているので、表皮深さは大きくなる。そして、発熱層は表皮深さより充分薄い層となり、磁束はこの発熱層を貫通する。このとき、発熱層は固有抵抗値が２．７×１０^-8Ωｍ以下と小さくなっているが、薄い層とすることによって表皮抵抗が大きくなり充分な発熱量を得ることができる。したがって、発熱層の層厚を適切に選択することによって薄い発熱層に集中して発熱させることができる。
【００２６】
請求項４に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の電磁誘導加熱装置において、前記基層は、固有抵抗値が２．７×１０^-8Ωｍ以上で、比透磁率が２以上の材料で形成されていることを特徴とする。
【００２７】
この電磁誘導加熱装置では、基層の比誘電率が２以上となっているので、発熱層を貫通した磁束は基層に深く貫入することなく、基層に沿って誘導され、励磁コイルへの磁路を形成する。また、磁束は基層へも貫入するが、基層の固有抵抗値が２．７×１０^-8Ωｍ以上と大きくなっているので、基層には渦電流が流れにくく、発熱層に集中して渦電流が生じる。このため、発熱層で集中して発熱が生じ、効率の良い発熱が得られる。
【００２８】
請求項５に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の電磁誘導加熱装置において、前記発熱層は、銅、銀又はアルミニウムで形成され、前記基層は、ニッケル、鉄、磁性ステンレス、コバルト−ニッケル合金又は鉄−ニッケル合金で形成されていることを特徴とする。
【００２９】
上記のように発熱層と基層との材料を選択することにより、発熱層の層厚を適切に設定し、薄い発熱層に集中して効率の良い発熱を生じさせることができる。
【００３０】
請求項６に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の電磁誘導加熱装置において、前記発熱層の上に、耐熱性を有する合成樹脂又は合成樹脂に導電性材料の粉体を混入した材料からなる離型層が積層されていることを特徴とする。
【００３１】
この電磁誘導加熱装置では、発熱層が離型性の良好な層で被覆されているので、トナー等の熱可塑性樹脂と直接に接触させ、加熱溶融した場合にも、熱可塑性樹脂が電磁誘導発熱体に付着してしまうのを有効に防止することができる。また、離型性の良好な合成樹脂は、一般に絶縁体であるが導電性材料の粉体を混入することによって抵抗値を調整することができ、表面の離型層が帯電するのを防止することが可能となる。
【００３２】
請求項７に係る発明は、交番磁界を発生させる励磁コイルと、周回移動する無端状の周面を備え、該周面の一部が前記励磁コイルと対向するように支持されて電磁誘導により発熱する加熱部材と、未定着のトナー像を担持した記録媒体を前記加熱部材に押圧する加圧部材とを有し、前記加熱部材は、磁性金属からなる基層と、非磁性の導電性金属からなり、前記基層の、前記励磁コイルと対向する面に積層された発熱層とを備え、該発熱層は、表皮深さδより薄く形成されていることを特徴とする定着装置を提供する。
【００３３】
また、請求項８に係る発明は、請求項７に記載の定着装置において、前記発熱層は、前記基層を構成する金属より固有抵抗値の小さい金属で形成されていることを特徴とする。
【００３４】
上記加熱部材は、円筒状の剛性を有する部材であってもよいし、無端ベルト状の部材であってもよい。また、加圧部材は、ロール状の部材であっても良いし、パッド状の部材であってもよい。そして、上記加熱部材は、それ自身が回転駆動されるものでもよいし、押圧されるロール状の加圧部材に従動するものでもよい。また、加熱部材がベルト状の部材であって、周方向に張力を発生させることなく支持する場合は、例えば加圧部材と対向する位置に保持部材を配置し、加圧部材との間に挟持する構造を採用することができる。そして、保持部材又は加圧部材の少なくともいずれか一方をロール状の部材とし、回転駆動することによって加熱部材を周回させることができる。
一方、励磁コイルは、加熱部材に加圧部材が押圧される位置又はこれより上流側で加熱部材に対向させるのが望ましい。
【００３５】
このような定着装置では、加熱部材が電磁誘導によって加熱され、この加熱部材がトナー像を担持した記録媒体に圧接され、記録媒体上のトナーに熱を供給する。これにより、トナーは溶融して記録媒体に圧着される。
【００３６】
上記電磁誘導による加熱は、加熱部材の熱容量が小さく瞬時に高温まで加熱されるので、ウォーミングアップタイムをほとんど必要とせず、トナー像を短時間で定着することができる。また、加熱部材の表面近くのみを効率よく加熱することができ、高速で連続してトナー像を定着する場合にも、良好な画像定着を行うことができる。
【００３７】
請求項９に係る発明は、無端状の周面を有し、該周面上にトナー像を担持して搬送するトナー像担持搬送部材と、該トナー像担持搬送部材の周面と対向するように配置され、交番磁界を発生させて、該トナー像担持搬送部材を電磁誘導加熱する励磁コイルと、前記トナー像担持搬送部材の周面に記録媒体を押圧し、該トナー像担持搬送部材上で加熱溶融されたトナー像を記録媒体に転写すると同時に定着する加圧部材とを有し、前記トナー像担持搬送部材は、磁性金属からなる基層と、非磁性の導電性金属からなり、前記基層の前記励磁コイルと対向する面に積層された発熱層とを備え、該発熱層は、表皮深さδより薄く形成されていることを特徴とする画像記録装置を提供するものである。
【００３８】
また、請求項１０に係る発明は、請求項９に記載の画像記録装置において、前記発熱層は、前記基層を構成する金属より固有抵抗値の小さい金属で形成されていることを特徴とする。
【００３９】
上記構成に含まれるトナー像担持搬送部材は、無端状の周面上に静電電位の差による潜像が形成され、これにトナーが転移するものであってもよいし、形成されたトナー像が一旦転写される、いわゆる中間転写体であってもよい。
【００４０】
このような画像記録装置では、トナー像担持搬送部材が励磁コイルと対向する位置を通過するときに、電磁誘導による渦電流で加熱され、トナー像担持搬送部材上のトナーが溶融される。そして、このトナー像は、トナー像担持搬送部材と加圧部材との間に送り込まれた記録部材に圧着され、転写と定着とが同時に行われる。
【００４１】
上記電磁誘導による加熱は、熱容量の大きい部材を加熱する必要がなく、薄いベルト状のトナー像担持搬送部材を短い時間で急速に高温まで加熱することができるので、ウォーミングアップタイムがほとんど不要となり、電源投入時にも直ちに画像を形成することができる。
また、トナー像担持搬送部材は、磁性金属からなる基層とこの上に積層された非磁性金属の薄い発熱層とを有しているので、発熱層が集中して効率よく発熱する。これにより、高速での画像形成にも対応して、良好な定着画像を得ることができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下に、本願に係る発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、請求項１から請求項６に係る発明の一実施形態である電磁誘導加熱装置を用いた画像記録装置であって、請求項９又は請求項１０に係る発明の実施形態を示す概略構成図である。
この画像記録装置は、周面が周回可能に支持された無端ベルト状の中間転写体６（トナー像担持搬送体）を備えており、この中間転写体６と対向する位置に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成する４つの画像形成ユニット１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが配設されている。
【００４３】
各画像形成ユニット１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを有しており、各感光体ドラムの周囲に、この感光体ドラムの表面をそれぞれほぼ一様に帯電する帯電装置３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと、感光体ドラム１に像光を照射して表面に潜像を形成する露光装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと、感光体ドラム上に形成された各潜像にイエロー、マゼンタ、シアン又はブラックのトナーを転移させてトナー像を形成する現像装置５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄと、中間転写体６と感光体ドラム１との間に適切なニップ幅を形成する押さえロール７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄと、トナー像の転写後に感光体ドラム１に残留するトナーを除去するクリーニング装置８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄと、感光体ドラム１の表面を除電する除電露光装置９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄとを備えている。
【００４４】
中間転写体６の内側には、駆動ロール１０と、テンションロール１１と、二次転写を行うための転写ロール１２とが配置されており、これらによって中間転写体６が周回可能に張架されている。そして、転写ロール１２と対向する位置には中間転写体６を挟んで加圧ロール１３が設けられている。また、中間転写体６に沿った位置には、中間転写体６及びこの上に担持されたトナー像を加熱する交番磁界発生装置１４と、中間転写体６と感光体ドラム１との間にバイアス電圧を印加することにより、感光体ドラム上のトナー像を中間転写体６に転写するバイアス印加器１５と、二次転写後、中間転写体上に残留するトナーを除去するクリーニング装置１６とが設けられている。
【００４５】
以下に、本実施形態の画像記録装置を構成している各要素について、より詳しい説明を加える。
上記感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、ドラム表面にSe、a-Si、a-SiC 、CdS 等の各種無機感光体層を有するもの、又は各種有機感光体層を有するものを用いることができる。
【００４６】
上記帯電装置３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、グリッドと電極ワイヤとを備えるコロナ放電器であり、電極ワイヤに高電圧を印加するとともにグリッドに所定の電圧を印加し、上記各感光体ドラムとの間でコロナ放電を発生させて各感光体ドラムの表面を一様に帯電するものである。
【００４７】
上記露光装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、画像信号に基づいてレーザー光を発生し、これをポリゴンミラーによって感光体ドラムの主走査方向にスキャンする。これにより一様に帯電された各感光体ドラムの露光部で電位が減衰し、静電電位の差による潜像が形成されるようになっている。
【００４８】
上記現像装置５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのそれぞれのトナーを収容した現像器が、各感光体ドラムと順次、近接・対向するようになっており、各色に対応した潜像にトナーを転移して可視像を形成するものである。
【００４９】
上記中間転写体６は、図２に示すように、ベルトに十分な強度を有する基層６ａと、その上に積層された発熱層６ｂと、最も上層となる表面離型層６ｃとの３層で構成されている。
基層６ａは、固有抵抗値及び比透磁率が高く、磁性を有する金属が用いられる。コストや強度を考慮すると鋼、ニッケル、ステンレス等が用いられ、特に、固有抵抗値と比透磁率とがいずれも高い磁性ステンレスが望ましい。これらの材料は、固有抵抗値が２．７×１０^-8Ωｍ以上で、比透磁率が２以上のものである。また、発熱層６ｂは、厚さ１μｍ〜１５μｍの銅、銀又はアルミニウムが用いられる。これらの材料は、固有抵抗値が２．７×１０^-8Ωｍ以下で、比透磁率が２以下のものである。銅は比較的安価で容易に基層に接着可能であるため好適である。中間転写体の可撓性を損なわないために、基層と発熱層とからなる金属層は、３０μｍ〜６０μｍとするのが望ましい。本実施例では、基層は厚さ３０μｍ〜５０μｍの磁性ステンレス、発熱層６ｂは厚さ５μｍ〜１０μｍの銅が選択されている。
【００５０】
表面離型層６ｃは、厚さ０．１μｍ〜３０μｍの離型性の高いシート又はコート層であることが好ましく、例えばＰＦＡ（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体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）などが用いられる。この表面離型層には、一次転写時のトナー像の静電転写性も考慮して、カーボンブラックなどの導電材料を分散し、抵抗調整を行ったシートを用いてもよい。
【００５１】
上記交番磁界発生装置１４は、転写ロール１２と、加圧ロール１３とが対向して設けられた位置の上流側に中間転写体６の外周面に沿って配置され、該中間転写体６の発熱層を発熱させて、この中間転写体上に担持されるトナー像を加熱溶融するものである。
この交番磁界発生装置１４は、図２に示すように、励磁コイル１４ａと励磁回路１４ｂとを備えており、励磁コイル１４ａは、台座１４ｃに支持されたフェライト等からなる強磁性体コア１４ｄと、この強磁性体コアに巻き回された巻き線１４ｅと、発熱層を通過した磁束を集める強磁性体１４ｆとで構成されている。
台座１４ｃは、非磁性で耐熱性を有するものであり、ポリカーボネイト等の耐熱性樹脂や耐熱ガラス等が用いられる。強磁性体コア１４ｄは、単一のコアブロック、あるいは複数のコアブロックを連続で配設する。強磁性体１４ｆは、鉄、コバルト、ニッケル、フェライト等の磁性材料が用いられる。
【００５２】
上記巻き線１４ｅに印加する交流電流の周波数は２０kHz〜１００kHzが望ましい。２０kHz以上となると発熱層への吸収率が良くなり、１００kHz以上となると電磁波の放射ノイズ等が無視できなくなり、また、電源のコストが高くなる。
【００５３】
上記転写ロール１２と加圧ロール１３とは、中間転写体６を挟んで圧接されるものであり、記録紙を中間転写体６と加圧ロール１３との間に挟み込み、押圧するものである。これにより、中間転写体上で溶融したトナー像を記録紙に圧着し、二次転写と定着とを同時に行うようになっている。
【００５４】
上記バイアス印加器１５は、中間転写体６の裏面に導電性ロールを接触させ、転写バイアス電源から電圧を印加する。これにより、感光体ドラム１と中間転写体６との間に電界が形成され、感光体ドラム１上のトナー像が中間転写体６に一次転写するようになっている。
【００５５】
次に、上記画像記録装置の動作について説明する。
ベルト状の中間転写体６の周辺に配置された各画像形成ユニット１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ内で、感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄがそれぞれ帯電装置３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄによりほぼ一様に帯電される。その後、画像信号に応じてオンオフされる露光装置４によって露光され、静電潜像が形成される。
【００５６】
各感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ上の静電潜像は、それぞれ、黒、イエロー、マゼンタ、シアン色のトナーが入った現像装置５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄにより現像され、面積変調により濃度を表現する、いわゆるディジタル画像が各感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ上にトナー像として形成される。
【００５７】
この各色トナー像は、感光体ドラム１の周回移動により中間転写体６との対向位置に搬送される。該中間転写体６は、バイアス印加器１５が有する導電性ロールを介して電圧が印加されており、感光体ドラム１との間に電界が形成されている。これにより、各色トナー像は、中間転写体６上へ重ね合わせて転写され、中間転写体６上にフルカラーのトナー像が形成される。
一方、一次転写後に感光体ドラム１上に残留するトナーはクリーニング装置８により除去され、感光体ドラム１の表面は除電露光装置９により電位的に初期化され、再び帯電装置２との対向位置に移動する。
【００５８】
中間転写体上に重ね合わされたトナー像は、中間転写体６の周回移動により交番磁界発生装置１４と対向する加熱領域を通過する。このとき、励磁コイル１４ａに交流電流が印加されると、励磁コイル１４ａの周囲に矢印Ｈで示される磁束が生成消滅を繰り返す。そして、この磁束Ｈが中間転写体６の発熱層を横切るとき、その磁界の変化を妨げる磁界を生じるように、発熱層中には矢印Ｂで示される渦電流が発生する。このとき発熱層は、低抵抗の金属で形成されているが、表皮深さδより層厚が十分に小さく、表皮抵抗が適切な値となるように形成されているので、発熱層全体が効率良く発熱する。
【００５９】
一方、発熱層を貫通した磁束は基層に至るが、基層は比透磁率の高い磁性ステンレスで形成されており、この基層内に奥深く侵入することなく強磁性体１４ｆに向かって、閉じた磁路を形成する。このとき基層内にも多少の渦電流を生じることが考えられるが、発熱層より固有抵抗値が著しく大きく、渦電流はわずかしか生じない。したがって、発熱はほとんどが発熱層で生じることになる。
【００６０】
上記のような発熱により、発熱層及び表面離型層の温度が上昇し、中間転写体６の周面上に担持されたトナー像は加熱・溶融され、転写ロール１２と加圧ロール１３との対向位置へ搬送される。この搬送タイミングに合わせて、用紙トレイ（図示しない）からは記録紙Ｐが搬送され、中間転写体６と加圧ロール１３との間に送り込まれ、加圧される。これにより、溶融したトナー像は記録紙Ｐに圧着され、二次転写と定着とが同時に行われる。
【００６１】
以上に説明した画像記録装置は、電磁誘導加熱されるトナー像担持搬送部材が中間転写体であったが、トナー像担持搬送部材上でトナー像を形成する構成とすることもできる。この場合、トナー像担持搬送部材は、電磁誘導加熱によって高温となるため、熱の影響を受け易い感光体は用いるのが難しいが、イオンビームによって静電潜像を形成し、これにトナーを転写してトナー像を形成するものや、画像信号に基づいてトナー粒子を射出し、図面に付着させる、いわゆるトナージェットによってトナー像を形成するものを採用することができる。そして、トナー像担持搬送部材上で形成されたトナー像を加熱溶融し、記録媒体に圧着して転写と定着とを同時に行う。
【００６２】
次に、本願発明に係る電磁誘導加熱装置の性能を確認する実験を行った結果を示す。
この実験は、中間転写体が有する基層及び発熱層の構成の違いによる該中間転写体のしわの発生状況や耐久性等の特性について、従来のものと対比して示す。実験は、約２０００枚の記録紙を図１に示す画像記録装置を用いて連続で転写同時定着し、評価を行った。この実験結果を表１に示す。
【表１】

【００６３】
この実験に用いられた基層及び発熱層は、信頼性、可撓性及びクイックスタート性を損なわないように、材質及び厚さが選択されたものであり、発熱層の上に表面離型層が積層されている。該表面離型層は、上記実施形態で用いられる中間転写体が有する表面離型層と同様のもので、厚さ３０μｍ〜５０μｍとなっている。特に、表面離型層として弾性に富んだ材料を用いると、トナー像は包み込まれるように中間転写体に密着する。このため、画像の劣化が少なく、光沢が均一となる。
【００６４】
実験（１）、（２）で使用したベルトの構成は、メッキによって製造されたニッケル電鋳ベルトであり、厚い程コストが高くなってしまう。また、実験（３）、（４）で使用した金属層は、ポリイミドの表面に接着層を施し、厚さ５μｍ又は１０μｍの銅メッキをしたものである。一方、実験（５）、（６）の基層は電鋳法によって形成されたニッケルベルトであり、発熱層として厚さ５μｍ又は１０μｍの銅メッキが施されている。なお、この銅は蒸着やスパッタリングによって基層の上に形成することもできる。また、実験（７）、（８）の基層は塑性加工によって形成された磁性ステンレスである。
【００６５】
この実験は、電磁誘導加熱によって６００Ｗ〜１２００Ｗの熱エネルギーを発生させ、中間転写体上のトナー像を溶融させて、記録紙に圧着した。表１の実験結果より、本願発明の実施形態である中間転写体は、表１に記載されているほとんどの項目において、従来の中間転写体より良好な評価を得ることができた。特に、実験（７）、（８）に用いた中間転写体は、環境への対応にも優れており、良好な結果となった。
【００６６】
次に、請求項７又は請求項８に係る発明の一実施形態である定着装置を図３に基づいて説明する。
この定着装置は、無張力状態で支持されている定着ベルト２１と、この定着ベルト２１の外周面に当接される加圧ロール２２と、定着ベルト２１の背面側に当接され、定着ベルト２１を加圧ロール２２に押圧する加圧パッド２３と、加圧ロール２２の軸方向の温度差を小さくする金属ロール２４と、定着ベルト２１の外周面に沿って設けられ、該定着ベルト２１を加熱する交番磁界発生装置２５とで構成されている。そして、未定着トナー像を担持した記録紙が、定着ベルト２１と加圧ロール２２との間に送り込まれて加熱及び加圧され、トナー像が記録紙に溶融圧着される。
【００６７】
上記定着ベルト２１は、基層と、その上に積層された発熱層と、最上層に設けられた表面離型層との３層で構成されている。
基層と発熱層とからなる金属層は、自身で円形を維持し、座屈等が生じない程度の剛性が必要とされ、図１に示す画像記録装置が有する中間転写体と同様の材料を用いることができる。金属層の厚さは、発熱効率及び耐久性を考慮して４０μｍ〜６０μｍとするが、ニップ部で加圧ロール２２の周面に倣って移動するよう、できる限り薄くすることが望ましい。表面離型層は、図１に示す中間転写体と同様の材料を用いることができ、耐摩耗性や熱容量を考慮して厚さ１μｍ〜５０μｍとする。本実施例では、厚さ１０μｍのＰＦＡ（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体）が用いられている。
【００６８】
上記定着ベルト２１は加圧ロール２２に従動して回転し、定着ベルト２１の摺動性を良好にするために、該定着ベルト２１と加圧パッド２３との間に耐摩耗性及び摺動性の高いシート状部材を設け、さらに潤滑材を塗布する。本実施例では、シート状部材としてフッ素樹脂を含浸させたガラス繊維シートが用いられ、潤滑材としてシリコーンオイルが用いられている。これにより、定着ベルト２１のウォーミングアップとして加圧ローラ２２を回転させたとき、従来の加圧ローラの駆動トルクが約６ｋｇ／ｃｍであったのに対し、約３ｋｇ／ｃｍに低減された。
【００６９】
上記加圧パッド２３は、剛性を有する支持部材２２ａ上に、弾性層２２ｂを設けたものであり、定着ベルト２１を介して加圧ロール２２との間にニップ部を形成する。支持部材２２ａは、例えば、ステンレス、鉄等の金属や耐熱性の高い樹脂等を用いることができる。また、弾性層２２ｂは、ゴム強度がＪＩＳ−Ａ、３５°のシリコーンゴムが用いられており、定着ベルト２１との当接面は加圧ロール２２の周面に沿った形に湾曲している。このため、加圧ロール２２と定着ベルト２１との間のニップ部に送り込まれた記録紙は、定着ベルト２１の形状、すなわち加圧ロール２２の周面に沿って進むが、ニップ部の出口で定着ベルト２１の形状が急激に変化するため、該記録紙は自身の剛性によって定着ベルト２１から剥離される。
【００７０】
上記加圧ロール２２は、φ２６の鉄からなるロール２２ａの表面に、離型層２２ｂとして、厚さ３０μｍのＰＦＡを被覆したものである。
【００７１】
上記金属ロール２４は、熱伝導性の良い金属からなるロールであり、φ１０の鉄製ロールが用いられている。この金属ロールは、加圧ロール２２に接離可能となっており、小サイズの記録紙を連続して通過させ、定着ベルト２１や加圧ロール２２が軸方向に温度差を生じると、加圧ロール２２に接触し従動回転する。加圧ロール２２が有する熱は、金属ロール２４を伝達し、加圧ロール２２の温度が均一になるように促され、定着ベルト２１の軸方向の温度がほぼ均一となる。このため、良好な定着温度を維持することができる。
【００７２】
上記交番磁界発生装置２５は、図１に示す画像記録装置が有するもの同様のものであり、電磁誘導発熱体である定着ベルト２１の外周面から０．５ｍｍ〜２ｍｍ離れた位置に設置されている。
【００７３】
この定着装置は、図示しないセンサに画像形成信号が入力されると同時に、加圧ロール２２が駆動を開始し、交番磁界発生装置２５が有する励磁コイルに交流電流が印加され、定着ベルト２１が有する発熱層が発熱する。本実施例では、７００Ｗの有効電力を投入した場合、定着ベルト２１は、室温から約２秒で定着可能な温度に達する。このため、定着装置は、記録紙が送り込まれるまでにウォーミングアップすることができ、画像形成時間が短縮される。
【００７４】
本実施例では、加圧ロールは周速が１００ｍｍ／ｓで回転し、定着ベルトも該加圧ロールに従動してほぼ同じ速度で回転している。また、定着動作時の定着ベルトのニップ温度は、１８０℃〜２００℃となるよう制御されている。
【００７５】
この定着装置においても、実験性能等を確認する実験を行った。この実験では、表１に記載の構成を有する各定着ベルトについて、５０００枚の記録紙を連続して定着した。そして、該定着ベルトが受ける影響を評価したところ、本実施形態の定着装置が従来より良好な結果となった。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明に係る電磁誘導発熱体は、磁性金属からなる基層と、この上に積層された非磁性金属の薄い発熱層とを有しているので、発熱層を集中して発熱させるとともに、発熱層を透過した磁束は基層によって広範囲に広がることなく誘導され、効率の良い加熱が可能となる。また、薄い発熱層は層厚を適宜に設定することができ、励磁コイルに供給される交流の周波数に応じて自由度の高い設計ができる。さらに、上記のような電磁誘導発熱体を応用し、効率の良い加熱が可能な電磁誘導加熱装置、トナー像の良好な定着を熱効率よく行うことができる定着装置又は画像記録装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項９又は請求項１０に係る発明の一実施形態である画像記録装置を示す概略構成図である。
【図２】図１の画像記録装置で用いられる中間転写体（電磁誘導発熱体）及び交番磁界発生装置を示す概略構成図である。
【図３】請求項７又は請求項８に係る発明の一実施形態である定着装置を示す概略構成図である。
【図４】従来の電磁誘導発熱体を用いたときの磁束及び電磁誘導による渦電流を示す概略図である。
【図５】本願に係る発明の電磁誘導発熱体を用いたときの磁束及び電磁誘導による渦電流を示す概略図である。
【図６】従来の他の電磁誘導発熱体を用いたときの磁束及び電磁誘導による渦電流を示す概略図である。
【符号の説明】
１画像形成ユニット
２感光体ドラム
３帯電装置
４露光装置
５現像装置
６中間転写体
７押さえロール
８クリーニング装置
９除電露光装置
１０駆動ロール
１１テンションロール
１２転写ロール
１３加圧ロール
１４交番磁界発生装置
１５バイアス印加器
１６クリーニング装置
２１定着ベルト
２２加圧ロール
２３加圧パッド
２４金属ロール
２５交番磁界発生装置
３１発熱層
３２励磁コイル
３３励磁回路
４１ａ基層
４１ｂ発熱層
４２励磁コイル
５１発熱体
５２励磁コイル
５３磁束を誘導する手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  In the invention of the present application, an electromagnetic induction heating element that generates eddy current by the action of an alternating magnetic field and generates heat, an exciting coil that generates the alternating magnetic field, and a planar conductive layer are arranged to face each other, and heat generation of the conductive layer due to eddy current is prevented. An electromagnetic induction heating device to be used, a toner image on a recording medium is heated and melted by the electromagnetic induction heating device, and the toner image is pressed against the recording medium to form a fixed image, and the toner image is heated by electromagnetic induction. The present invention relates to an image recording apparatus that performs heat transfer and fixing and press-fitting onto a recording medium to perform transfer and fixing simultaneously.
[0002]
[Prior art]
  When an alternating magnetic field is applied to the planar conductive layer, an eddy current is generated and heat is generated. Electromagnetic induction heating using this principle is known to have high thermal efficiency and can perform high-temperature heating in a short time, and has been proposed for use in various apparatuses. In an image recording apparatus that forms an image with toner using a thermoplastic resin binder, such as an electrophotographic system or an electrostatic recording system, electromagnetic induction heating is used to heat and melt a toner image and fuse it to a recording medium. Proposed.
[0003]
  The apparatuses described in JP-A-9-44014 and JP-A-9-96974 transfer a formed toner image onto a recording medium and heat and press together with the recording medium to obtain a fixed image. A recording medium carrying a toner image is sandwiched between an endless belt-like fixing film having a heat generating layer and a pressure roller, and an excitation coil is disposed on the back side of the fixing film to perform heating and pressing. .
[0004]
  The apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-352804 discloses a recording medium in which a toner image formed by transferring toner to a latent image due to a difference in electrostatic potential is temporarily transferred onto an intermediate transfer member and heated and melted. The secondary transfer and the fixing are performed simultaneously by pressure bonding. The intermediate transfer member is an endless belt-like member, has a conductive heat generating layer, and generates heat by the action of the exciting coils arranged opposite to each other.
[0005]
  An apparatus for heating and melting and fixing toner by electromagnetic induction heating as described above has the following advantages over apparatuses using a halogen heater or a ceramic heater that have been widely known.
a) In the electromagnetic induction heating, a film-like member having a small heat capacity can be heated, so that rapid heating is possible. For this reason, the preheating time (warming up time) from when the apparatus is turned on can be made almost unnecessary.
b) Heat is not transmitted by radiation as in the case of using a halogen heater, but heat is generated from the conductive layer located very close to the object to be heated. Therefore, loss when heat is transferred can be reduced, and heating with high thermal efficiency is possible.
c) In the electromagnetic induction heating, the conductive layer located very close to the object to be heated generates heat, so there is less heat transfer resistance, and heat is supplied even when fixing a large number of images continuously at high speed. Good fixing can be performed without shortage.
[0006]
  As described above, in many cases, the heat generation layer when performing electromagnetic induction heating is made of a magnetic metal having good magnetic flux absorption as disclosed in JP-A-9-44014. Stainless steel, cobalt-nickel alloy, iron-nickel alloy, etc. are considered desirable.
[0007]
  In addition, it is desirable that the thickness of the heat generating layer is larger than the skin depth δ represented by the following equation.
[Expression 4]

[0008]
  On the other hand, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-268952, a non-magnetic metal such as copper, silver, or aluminum having better conductivity than a general magnetic metal is used as a heat generating layer, and the layer thickness is smaller than the skin depth δ 0. It is described that an effective heat generation layer can be obtained with a thickness of about 1 μm to 20 μm. And since such a thin metal layer does not have sufficient strength by itself, it is laminated on a heat-resistant resin film such as polyimide to hold the heat generating layer, thereby forming a heat generating element.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
  However, the above-described technology has the following items as problems to be further improved.
  When a layer thicker than the skin depth δ of the magnetic metal is used as a heat generation layer for electromagnetic induction heating, the heat generation range is determined by the inherent properties of the metal forming the heat generation layer and the frequency of the alternating magnetic field, The degree of freedom in design is small. For this reason, the case where the layer structure, layer thickness, rigidity, etc. of a heat generating body cannot be set freely arises.
[0010]
  On the other hand, when a layer thinner than the skin depth δ of the nonmagnetic metal is used as the heat generating layer, the above problems are solved, but the following problems arise.
  As shown in FIG. 6, when a thin heat generating layer 51b made of a nonmagnetic metal is laminated on a base layer 51a made of a heat resistant resin such as polyimide, there is sufficient space between the heat resistant resin and the nonmagnetic metal that is the heat generating layer 51b. In order to obtain adhesive strength, a large processing cost is required. Further, when trying to form the heating element into an endless belt shape, it is difficult to obtain sufficient adhesive strength between the heat-resistant resin and the nonmagnetic metal due to processing problems. Further, in order to increase the temperature of the heating element 51 in a short time, the heat capacity must be reduced, and when the thickness of the base layer 51a made of a heat-resistant resin is reduced, the heat generated when the heating layer 51b is rapidly heated. Due to the expansion, the belt-like heating element 51 undergoes a wave-like deformation. This is a phenomenon caused by a large difference in thermal expansion coefficient between the heat resistant resin of the base layer 51a and the metal of the heat generating layer 51b, or insufficient rigidity of the heat resistant resin.
[0011]
  Further, when the heat generating layer 51b is thinner than the skin depth δ, the magnetic flux H generated by the exciting coil 52 penetrates the heat generating layer 51b. For this reason, the magnetic flux spreads over a wide range, and means 53 for inducing the magnetic flux is necessary to perform efficient heating.
[0012]
  The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and an object thereof is to provide an electromagnetic induction heating element that generates heat efficiently by electromagnetic induction and has a high degree of freedom in designing the layer configuration and layer thickness. To provide an electromagnetic induction heating device that performs heating with high heat efficiency using this heating element, and to fix a toner image with good thermal efficiency by performing heating by electromagnetic induction and to provide a fixing device with excellent durability. An image recording apparatus that simultaneously transfers and fixes a toner image onto a recording medium, and that has high heat utilization efficiency and excellent durability.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, the invention according to claim 1An electromagnetic coil that generates an alternating magnetic field, and an electromagnetic induction heating element that is provided with an endless peripheral surface that circulates and is supported so that a part of the peripheral surface faces the excitation coil. The heating element includes a base layer made of a magnetic metal and a heat generating layer made of a nonmagnetic conductive metal and laminated on a surface of the base layer facing the exciting coil, and the heat generating layer has a skin depth δ. An electromagnetic induction heating device formed thinner is provided.
  The skin depth δ is indicated by the previously described equation (1).
[0014]
  The principle of heat generation by electromagnetic induction is as follows. As shown in FIG. 4, the exciting coil 32 is disposed so as to face the conductive heat generating layer 31, and an alternating current is supplied from the exciting circuit 33 to generate an alternating magnetic field. The exciting coil 32 includes a core 32a made of a magnetic material, a pedestal 32b that supports the core 32a, a winding 32c wound around the core, and a magnetic plate 32d that induces magnetic flux. The shape of the core is not limited to the above shape, and the core may not be used. The magnetic flux H that repeatedly generates and disappears due to the supply of the alternating current penetrates the heat generating layer 31. At this time, an eddy current indicated by an arrow B is generated in the heat generating layer 31 so as to generate a magnetic field that hinders the change of the magnetic field. This eddy current flows almost concentrated on the surface of the heat generating layer on the side of the exciting coil 32 due to the skin effect, and the skin resistance R of the heat generating layer._SGenerates heat with power proportional to
[0015]
  Here, when the angular frequency is ω, the magnetic permeability is μ, and the specific resistance is ρ, the skin depth δ is expressed by the following equation.
[Equation 5]

[0016]
Furthermore, skin resistance R_SIs expressed by the following equation.
[Formula 6]

[0017]
The electric power P generated in the heat generating layer 31 of the electromagnetic induction heating element can be expressed by the following equation, where If is the current flowing in the electromagnetic induction heating element.
[Expression 7]

[0018]
Therefore, skin resistance R_SIf the current is increased or the current If flowing through the heat generating layer is increased, the power P can be increased and the amount of heat generated can be increased. Skin resistance R_SIn order to increase the frequency, the frequency ω may be increased, or a material having a high magnetic permeability μ or a material having a high specific resistance ρ may be used.
[0019]
According to the heating principle as described above, it is speculated that it is difficult to heat when a nonmagnetic metal is used for the heat generating layer as in the invention according to the present claim. However, the thickness t of the heat generating layer is the skin depth δ. If it is thinner, the following equation is obtained.
[Equation 8]

[0020]
  That is, according to the present inventionElectromagnetic induction heating deviceThen, as shown in FIG. 5, since the thickness t of the heat generating layer 41b is thinner than the skin depth δ, the skin resistance R_SIncreases and sufficient heat generation occurs in the heat generating layer 41b. At this time, the magnetic flux H penetrates the heat generating layer 41b and reaches the base layer 41a, and passes through the base layer 41a made of magnetic metal toward the exciting coil 42 to form a closed magnetic path. Therefore, the magnetic flux does not spread over a wide range, and efficient heat generation occurs.
[0021]
  Further, the magnetic flux H penetrates the heat generating layer 41b, and the eddy current B is concentrated on the heat generating layer 41b, and the heat generating layer 41b is efficiently heated. On the other hand, since the magnetic flux H reaches the base layer 41a, some heat generation occurs in the base layer 41a, but the base layer 41a is made of a magnetic metal, and the magnetic flux is not absorbed to a deep position. The amount of heat generated is small.
[0022]
  Therefore,In such an electromagnetic induction heating device, an electromagnetic induction heating element driven in a circular manner is instantaneously heated by electromagnetic induction when passing through a position facing the exciting coil. For example, the toner image carried on the surface of the electromagnetic induction heating element is heated and melted, or the heated electromagnetic induction heating element is pressed against the object to be heated, so that there is no need for preheating time (warm-up time). Good heating is possible.
  In addition, since the electromagnetic induction heating element includes a thin heating layer made of a non-magnetic metal and a base layer made of a magnetic metal, the layer thickness of the heating layer appropriately corresponds to the AC frequency supplied to the exciting coil. Can be concentrated on the heat generating layer to generate heat efficiently.
[0023]
  Further, the invention according to claim 2Electromagnetic induction heating deviceThen, since the specific resistance value of the heat generating layer 41b is smaller than that of the base layer 41a, the eddy current B flows more concentrated in the heat generating layer 41b, and the base layer 41a hardly generates heat. As a result, it is possible to appropriately set the thickness of the heat generating layer and the like to efficiently generate heat within a predetermined range.
[0024]
  The invention according to claim 3 relates to claim 1 or claim 2.Electromagnetic induction heating deviceThe heating layer has a specific resistance value of 2.7 × 10^-8It is characterized by being formed of a material having an Ωm or less and a relative permeability of 2 or less.
[0025]
  thisElectromagnetic induction heating deviceThen, since the relative magnetic permeability of the heat generating layer is as small as 2 or less, the skin depth becomes large. The heat generating layer is sufficiently thinner than the skin depth, and the magnetic flux penetrates the heat generating layer. At this time, the heating layer has a specific resistance value of 2.7 × 10.^-8Although it is as small as Ωm or less, by making it a thin layer, the skin resistance increases and a sufficient calorific value can be obtained. Therefore, by appropriately selecting the thickness of the heat generating layer, heat can be generated concentrated on the thin heat generating layer.
[0026]
  The invention according to claim 4 is described in claim 1 or claim 2.Electromagnetic induction heating deviceThe base layer has a specific resistance value of 2.7 × 10^-8It is characterized by being formed of a material having Ωm or more and a relative permeability of 2 or more.
[0027]
  thisElectromagnetic induction heating deviceThen, since the relative permittivity of the base layer is 2 or more, the magnetic flux penetrating the heat generating layer is guided along the base layer without penetrating deeply into the base layer, and forms a magnetic path to the exciting coil. Moreover, although magnetic flux penetrates into the base layer, the specific resistance value of the base layer is 2.7 × 10.^-8Since it is as large as Ωm or more, eddy currents hardly flow in the base layer, and eddy currents are concentrated in the heat generating layer. Therefore, heat generation is concentrated in the heat generating layer, and efficient heat generation is obtained.
[0028]
  The invention according to claim 5 is described in claim 1 or claim 2.Electromagnetic induction heating deviceThe heating layer is made of copper, silver or aluminum, and the base layer is made of nickel, iron, magnetic stainless steel, cobalt-nickel alloy or iron-nickel alloy.
[0029]
  By selecting the materials for the heat generating layer and the base layer as described above, the layer thickness of the heat generating layer can be appropriately set, and the heat can be generated efficiently by concentrating on the thin heat generating layer.
[0030]
  The invention according to claim 6 is the electromagnetic induction heating device according to claim 1 or claim 2, wherein a heat-resistant synthetic resin or conductive resin powder is mixed on the heat generating layer. A release layer made of a material is laminated.
[0031]
  In this electromagnetic induction heating device, since the heat generating layer is coated with a layer having good releasability, the thermoplastic resin does not generate heat even when it is brought into direct contact with a thermoplastic resin such as toner and melted by heating. It can prevent effectively adhering to the body. Synthetic resins with good releasability are generally insulators, but the resistance value can be adjusted by mixing powder of a conductive material, and the surface release layer is prevented from being charged. It becomes possible.
[0032]
  Claim 7The invention includes an exciting coil that generates an alternating magnetic field, an endless circumferential surface that circulates, a heating member that is supported so that a part of the circumferential surface faces the exciting coil, and generates heat by electromagnetic induction. A pressure member that presses a recording medium carrying an unfixed toner image against the heating member, the heating member comprising a base layer made of a magnetic metal and a non-magnetic conductive metal, And a heat generating layer laminated on a surface facing the exciting coil, and the heat generating layer is formed to be thinner than a skin depth δ.
[0033]
  Also,Claim 8The invention concernedClaim 7In the fixing device described in (1), the heat generating layer is formed of a metal having a specific resistance smaller than that of the metal constituting the base layer.
[0034]
  The heating member may be a member having a cylindrical rigidity or an endless belt member. Further, the pressurizing member may be a roll-shaped member or a pad-shaped member. The heating member itself may be rotationally driven, or may be driven by a roll-shaped pressing member that is pressed. Further, when the heating member is a belt-like member and is supported without generating tension in the circumferential direction, for example, a holding member is disposed at a position facing the pressure member and is sandwiched between the pressure member. It is possible to adopt a structure to And at least any one of a holding member or a pressurization member is made into a roll-shaped member, and a heating member can be made to circulate by rotationally driving.
  On the other hand, it is desirable that the exciting coil is opposed to the heating member at a position where the pressing member is pressed against the heating member or upstream thereof.
[0035]
  In such a fixing device, the heating member is heated by electromagnetic induction, the heating member is pressed against the recording medium carrying the toner image, and heat is supplied to the toner on the recording medium. As a result, the toner is melted and pressed onto the recording medium.
[0036]
  The heating by the electromagnetic induction has a small heat capacity of the heating member and is instantaneously heated to a high temperature, so that almost no warm-up time is required and the toner image can be fixed in a short time. Further, only the vicinity of the surface of the heating member can be efficiently heated, and good image fixing can be performed even when the toner image is continuously fixed at a high speed.
[0037]
  Claim 9The invention has an endless peripheral surface, and is disposed so as to face a peripheral surface of the toner image carrying and conveying member, a toner image carrying and conveying member that carries and conveys a toner image on the circumferential surface, An excitation coil that generates an alternating magnetic field to electromagnetically heat the toner image carrying and conveying member, and a recording medium is pressed against the peripheral surface of the toner image carrying and conveying member, and is heated and melted on the toner image carrying and conveying member. A pressure member for transferring and fixing a toner image to a recording medium at the same time, and the toner image carrying and conveying member is made of a magnetic metal base layer and a nonmagnetic conductive metal, and the excitation coil of the base layer And an exothermic layer laminated on the opposing surface, wherein the exothermic layer is formed to be thinner than the skin depth δ.
[0038]
  Also,Claim 10The invention concernedClaim 9In the image recording apparatus described above, the heat generating layer is formed of a metal having a specific resistance smaller than that of the metal constituting the base layer.
[0039]
  The toner image carrying / conveying member included in the above configuration may have a latent image formed on an endless peripheral surface due to a difference in electrostatic potential, and the toner may be transferred to the latent image. May be a so-called intermediate transfer member to which is transferred once.
[0040]
  In such an image recording apparatus, when the toner image carrying / conveying member passes a position facing the exciting coil, the toner on the toner image carrying / conveying member is melted by being heated by an eddy current due to electromagnetic induction. This toner image is pressed against a recording member fed between the toner image carrying and conveying member and the pressure member, and transfer and fixing are performed simultaneously.
[0041]
  Heating by electromagnetic induction does not require heating of a member having a large heat capacity, and can heat a thin belt-like toner image carrying / conveying member rapidly to a high temperature in a short time. An image can be immediately formed even at the time of insertion.
  Further, since the toner image carrying / conveying member has a base layer made of a magnetic metal and a thin heat generation layer made of a nonmagnetic metal laminated thereon, the heat generation layer is concentrated and heat is efficiently generated. As a result, it is possible to obtain a good fixed image corresponding to image formation at high speed.
[0042]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, embodiments of the invention according to the present application will be described with reference to the drawings.
  FIG. 1 is an embodiment of the invention according to claims 1 to 6.Electromagnetic induction heating deviceAn image recording apparatus used,Claim 9 or claim 10It is a schematic block diagram which shows embodiment of the invention which concerns.
  This image recording apparatus includes an endless belt-shaped intermediate transfer body 6 (toner image carrying / conveying body) supported so that the circumferential surface thereof can circulate, and yellow, magenta, Four

image forming units

1a, 1b, 1c, and 1d for forming cyan and black toner images are provided.
[0043]
Each of the

image forming units

1a, 1b, 1c, and 1d has

photosensitive drums

2a, 2b, 2c, and 2d on which electrostatic latent images are formed, and the photosensitive drums are disposed around the photosensitive drums.

Charging devices

3a, 3b, 3c, and 3d for charging the surface of the drum almost uniformly, and

exposure devices

4a, 4b, 4c, and 4d for irradiating the photosensitive drum 1 with image light to form a latent image on the surface. Developing

devices

5a, 5b, 5c, and 5d for transferring toners of yellow, magenta, cyan, or black to each latent image formed on the photosensitive drum to form a toner image; an intermediate transfer member 6 and a photosensitive drum;

Press rollers

7a, 7b, 7c, 7d that form appropriate nip widths between the toner 1 and

cleaning devices

8a, 8b, 8c, 8d that remove toner remaining on the photosensitive drum 1 after the transfer of the toner image; Photosensitive drum 1 Extinguishing light 9a for discharge surface comprises 9b, 9c, and 9d.
[0044]
  Inside the intermediate transfer member 6, a driving roll 10, a tension roll 11, and a transfer roll 12 for performing secondary transfer are arranged, and the intermediate transfer member 6 is stretched around the intermediate transfer member 6 so as to be able to go around. Yes. A pressure roll 13 is provided at a position facing the transfer roll 12 with the intermediate transfer body 6 interposed therebetween. Further, at a position along the intermediate transfer body 6, there is a bias between the intermediate transfer body 6 and the alternating magnetic field generator 14 for heating the toner image carried thereon, and the intermediate transfer body 6 and the photosensitive drum 1. A bias applicator 15 for transferring the toner image on the photosensitive drum to the intermediate transfer member 6 by applying a voltage, and a cleaning device 16 for removing the toner remaining on the intermediate transfer member after the secondary transfer are provided. It has been.
[0045]
  In the following, a more detailed description will be given for each element constituting the image recording apparatus of the present embodiment.
  As the

photosensitive drums

2a, 2b, 2c, and 2d, those having various inorganic photosensitive layers such as Se, a-Si, a-SiC, and CdS on the drum surface or those having various organic photosensitive layers are used. Can do.
[0046]
Each of the

charging devices

3a, 3b, 3c, and 3d is a corona discharger including a grid and an electrode wire. The charging

device

3a, 3b, 3c, and 3d applies a high voltage to the electrode wire and a predetermined voltage to the grid. Corona discharge is generated between them to uniformly charge the surface of each photosensitive drum.
[0047]
The

exposure devices

4a, 4b, 4c, and 4d generate laser light based on the image signal, and scan this in the main scanning direction of the photosensitive drum by a polygon mirror. As a result, the potential is attenuated at the exposed portion of each uniformly charged photosensitive drum, and a latent image is formed by the difference in electrostatic potential.
[0048]
In the developing

devices

5a, 5b, 5c, and 5d, developing units containing yellow, magenta, cyan, and black toners sequentially approach and face each photosensitive drum, and correspond to each color. A visible image is formed by transferring toner to the latent image.
[0049]
  As shown in FIG. 2, the intermediate transfer member 6 is composed of three layers: a base layer 6a having sufficient strength for the belt, a heat generating layer 6b laminated thereon, and a surface release layer 6c as the uppermost layer. It is configured.
  The base layer 6a is made of a metal having high resistivity and relative permeability and having magnetism. In consideration of cost and strength, steel, nickel, stainless steel and the like are used, and magnetic stainless steel having a high specific resistance and high relative permeability is particularly desirable. These materials have a specific resistance value of 2.7 × 10.^-8Ωm or more and relative permeability of 2 or more. The heat generating layer 6b is made of copper, silver or aluminum having a thickness of 1 μm to 15 μm. These materials have a specific resistance value of 2.7 × 10.^-8Ωm or less and relative permeability of 2 or less. Copper is preferable because it is relatively inexpensive and can be easily bonded to the base layer. In order not to impair the flexibility of the intermediate transfer member, the metal layer composed of the base layer and the heat generating layer is desirably 30 μm to 60 μm. In this embodiment, magnetic stainless steel having a thickness of 30 μm to 50 μm is selected for the base layer, and copper having a thickness of 5 μm to 10 μm is selected for the heat generating layer 6b.
[0050]
  The surface release layer 6c is preferably a sheet or coat layer having a thickness of 0.1 μm to 30 μm and high release properties. For example, PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), PTFE (polytetra) Fluoroethylene), FEP (tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer) and the like are used. For the surface release layer, a sheet in which a conductive material such as carbon black is dispersed and the resistance is adjusted may be used in consideration of electrostatic transfer properties of the toner image during primary transfer.
[0051]
  The alternating magnetic field generator 14 is disposed along the outer peripheral surface of the intermediate transfer body 6 on the upstream side of the position where the transfer roll 12 and the pressure roll 13 are provided to face each other, and the intermediate transfer body 6 generates heat. The layer is heated to melt the toner image carried on the intermediate transfer member by heating.
  As shown in FIG. 2, the alternating magnetic field generator 14 includes an exciting coil 14a and an exciting circuit 14b. The exciting coil 14a includes a ferromagnetic core 14d made of ferrite or the like supported by a pedestal 14c, The winding 14e is wound around the ferromagnetic core, and the ferromagnetic body 14f collects the magnetic flux that has passed through the heat generating layer.
  The pedestal 14c is nonmagnetic and heat resistant, and heat resistant resin such as polycarbonate, heat resistant glass, or the like is used. The ferromagnetic core 14d has a single core block or a plurality of core blocks arranged continuously. The ferromagnetic material 14f is made of a magnetic material such as iron, cobalt, nickel, or ferrite.
[0052]
  The frequency of the alternating current applied to the winding 14e is preferably 20 kHz to 100 kHz. When the frequency exceeds 20 kHz, the absorption rate to the heat generating layer is improved, and when the frequency exceeds 100 kHz, radiation noise of electromagnetic waves cannot be ignored, and the cost of the power source increases.
[0053]
  The transfer roll 12 and the pressure roll 13 are pressed against each other with the intermediate transfer body 6 interposed therebetween, and the recording paper is sandwiched between the intermediate transfer body 6 and the pressure roll 13 and pressed. As a result, the toner image melted on the intermediate transfer member is pressed against the recording paper, and the secondary transfer and the fixing are simultaneously performed.
[0054]
  The bias applicator 15 brings a conductive roll into contact with the back surface of the intermediate transfer member 6 and applies a voltage from a transfer bias power source. As a result, an electric field is formed between the photosensitive drum 1 and the intermediate transfer member 6, and the toner image on the photosensitive drum 1 is primarily transferred to the intermediate transfer member 6.
[0055]
  Next, the operation of the image recording apparatus will be described.
  In each of the

image forming units

1a, 1b, 1c, and 1d arranged around the belt-shaped intermediate transfer member 6, the

photosensitive drums

2a, 2b, 2c, and 2d are almost respectively charged by the

charging devices

3a, 3b, 3c, and 3d. Uniformly charged. After that, exposure is performed by the exposure device 4 that is turned on / off according to the image signal, and an electrostatic latent image is formed.
[0056]
The electrostatic latent images on the

photosensitive drums

2a, 2b, 2c, and 2d are developed by developing

devices

5a, 5b, 5c, and 5d containing black, yellow, magenta, and cyan toners, respectively, and are subjected to area modulation. A so-called digital image representing the density is formed as a toner image on each of the

photosensitive drums

2a, 2b, 2c, and 2d.
[0057]
  Each color toner image is conveyed to a position facing the intermediate transfer member 6 by the circumferential movement of the photosensitive drum 1. A voltage is applied to the intermediate transfer member 6 via a conductive roll included in the bias applicator 15, and an electric field is formed between the intermediate transfer member 6 and the photosensitive drum 1. As a result, each color toner image is transferred onto the intermediate transfer member 6 in a superimposed manner, and a full-color toner image is formed on the intermediate transfer member 6.
  On the other hand, the toner remaining on the photosensitive drum 1 after the primary transfer is removed by the cleaning device 8, the surface of the photosensitive drum 1 is initialized to the potential by the static elimination exposure device 9, and is again placed at the position facing the charging device 2. Moving.
[0058]
  The toner image superimposed on the intermediate transfer member passes through a heating region facing the alternating magnetic field generator 14 by the circular movement of the intermediate transfer member 6. At this time, when an alternating current is applied to the exciting coil 14a, the magnetic flux indicated by the arrow H around the exciting coil 14a repeatedly generates and disappears. When this magnetic flux H crosses the heat generating layer of the intermediate transfer member 6, an eddy current indicated by an arrow B is generated in the heat generating layer so as to generate a magnetic field that prevents the magnetic field from changing. At this time, the heat generating layer is made of a low-resistance metal, but the layer thickness is sufficiently smaller than the skin depth δ and the skin resistance is set to an appropriate value. Fever well.
[0059]
  On the other hand, the magnetic flux penetrating the heating layer reaches the base layer, but the base layer is formed of magnetic stainless steel having a high relative permeability, and the magnetic path closed toward the ferromagnetic body 14f without penetrating deeply into the base layer. Form. At this time, it is conceivable that some eddy current is generated in the base layer. Therefore, most of the heat is generated in the heat generating layer.
[0060]
  Due to the heat generation as described above, the temperature of the heat generation layer and the surface release layer rises, and the toner image carried on the peripheral surface of the intermediate transfer body 6 is heated and melted. It is conveyed to the opposite position. In synchronization with this transport timing, the recording paper P is transported from a paper tray (not shown), sent between the intermediate transfer member 6 and the pressure roll 13, and pressurized. As a result, the melted toner image is pressed against the recording paper P, and the secondary transfer and fixing are performed simultaneously.
[0061]
  In the image recording apparatus described above, the toner image carrying / conveying member heated by electromagnetic induction is the intermediate transfer member. However, a toner image may be formed on the toner image carrying / conveying member. In this case, the toner image carrying / conveying member becomes high temperature due to electromagnetic induction heating, so it is difficult to use a photosensitive member that is easily affected by heat. However, an electrostatic latent image is formed by an ion beam, and toner is transferred to this. Thus, a toner image can be formed, or a toner image can be formed by a so-called toner jet that ejects toner particles based on an image signal and adheres to the drawing. Then, the toner image formed on the toner image carrying / conveying member is heated and melted and pressure-bonded to the recording medium to perform transfer and fixing simultaneously.
[0062]
  Next, according to the present inventionElectromagnetic induction heating deviceThe result of conducting an experiment to confirm the performance of is shown.
  This experiment shows characteristics of the intermediate transfer member such as wrinkles and durability due to differences in the configuration of the base layer and the heat generating layer of the intermediate transfer member, in comparison with the conventional one. In the experiment, about 2000 recording papers were continuously transferred and fixed continuously using the image recording apparatus shown in FIG. 1 and evaluated. The experimental results are shown in Table 1.
[Table 1]

[0063]
  The base layer and the heat generating layer used in this experiment were selected in terms of material and thickness so as not to impair reliability, flexibility, and quick start properties. A surface release layer was formed on the heat generating layer. Are stacked. The surface release layer is the same as the surface release layer of the intermediate transfer member used in the above embodiment, and has a thickness of 30 μm to 50 μm. In particular, when an elastic material is used as the surface release layer, the toner image is in close contact with the intermediate transfer member so as to be wrapped. For this reason, there is little deterioration of an image and glossiness becomes uniform.
[0064]
  The configuration of the belt used in Experiments (1) and (2) is a nickel electroformed belt manufactured by plating, and the cost increases as the thickness increases. In addition, the metal layer used in Experiments (3) and (4) is obtained by applying an adhesive layer to the polyimide surface and performing copper plating with a thickness of 5 μm or 10 μm. On the other hand, the base layers of Experiments (5) and (6) are nickel belts formed by electroforming, and copper plating having a thickness of 5 μm or 10 μm is applied as a heat generating layer. In addition, this copper can also be formed on a base layer by vapor deposition or sputtering. Further, the base layer of Experiments (7) and (8) is magnetic stainless steel formed by plastic working.
[0065]
  In this experiment, heat energy of 600 W to 1200 W was generated by electromagnetic induction heating, and the toner image on the intermediate transfer member was melted and pressed onto the recording paper. From the experimental results in Table 1, the intermediate transfer member according to the embodiment of the present invention was able to obtain better evaluation than the conventional intermediate transfer member in most items described in Table 1. In particular, the intermediate transfer member used in Experiments (7) and (8) was excellent in environmental response and gave good results.
[0066]
  next,Claim 7 or Claim 8A fixing device according to an embodiment of the invention will be described with reference to FIG.
  The fixing device includes a fixing belt 21 that is supported in a tension-free state, a pressure roll 22 that is in contact with the outer peripheral surface of the fixing belt 21, and a back surface of the fixing belt 21. Are provided along the outer peripheral surface of the fixing belt 21 to heat the fixing belt 21. The pressure pad 23 presses the pressure roller 22 against the pressure roll 22, the metal roll 24 reduces the temperature difference in the axial direction of the pressure roll 22. And an alternating magnetic field generator 25. Then, the recording paper carrying the unfixed toner image is fed between the fixing belt 21 and the pressure roll 22 and heated and pressurized, and the toner image is melted and pressed onto the recording paper.
[0067]
  The fixing belt 21 is composed of three layers: a base layer, a heat generating layer laminated thereon, and a surface release layer provided as the uppermost layer.
  The metal layer composed of the base layer and the heat generating layer is required to have a rigidity that does not cause buckling and the like, and uses the same material as the intermediate transfer member of the image recording apparatus shown in FIG. be able to. The thickness of the metal layer is 40 μm to 60 μm in consideration of heat generation efficiency and durability, but it is desirable to make it as thin as possible so that it moves along the peripheral surface of the pressure roll 22 at the nip portion. The surface release layer can be made of the same material as that of the intermediate transfer member shown in FIG. 1, and has a thickness of 1 μm to 50 μm in consideration of wear resistance and heat capacity. In this embodiment, PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer) having a thickness of 10 μm is used.
[0068]
  The fixing belt 21 rotates following the pressure roll 22, and wear resistance and slidability are provided between the fixing belt 21 and the pressure pad 23 in order to improve the slidability of the fixing belt 21. A high sheet-like member is provided, and a lubricant is further applied. In this embodiment, a glass fiber sheet impregnated with a fluororesin is used as a sheet-like member, and silicone oil is used as a lubricant. As a result, when the pressure roller 22 was rotated to warm up the fixing belt 21, the driving torque of the conventional pressure roller was about 6 kg / cm, but was reduced to about 3 kg / cm.
[0069]
  The pressure pad 23 is provided with an elastic layer 22b on a rigid support member 22a, and forms a nip portion with the pressure roll 22 via the fixing belt 21. For the support member 22a, for example, a metal such as stainless steel or iron, a resin having high heat resistance, or the like can be used. The elastic layer 22b is made of silicone rubber having a rubber strength of JIS-A and 35 °, and the contact surface with the fixing belt 21 is curved along the peripheral surface of the pressure roll 22. . Therefore, the recording paper fed into the nip portion between the pressure roll 22 and the fixing belt 21 proceeds along the shape of the fixing belt 21, that is, the peripheral surface of the pressure roll 22, but at the exit of the nip portion. Since the shape of the fixing belt 21 changes abruptly, the recording paper is peeled off from the fixing belt 21 by its own rigidity.
[0070]
  The pressure roll 22 is obtained by coating a surface of a roll 22a made of iron of φ26 with PFA having a thickness of 30 μm as a release layer 22b.
[0071]
  The metal roll 24 is a roll made of a metal having good thermal conductivity, and an iron roll having a diameter of 10 is used. This metal roll can be brought into contact with and separated from the pressure roll 22, and when a small size recording paper is continuously passed through and the fixing belt 21 and the pressure roll 22 have a temperature difference in the axial direction, the pressure is increased. The roller 22 contacts and rotates. The heat of the pressure roll 22 is transmitted to the metal roll 24 and is urged to make the temperature of the pressure roll 22 uniform, so that the temperature in the axial direction of the fixing belt 21 becomes substantially uniform. For this reason, a favorable fixing temperature can be maintained.
[0072]
  The alternating magnetic field generator 25 is the same as that of the image recording apparatus shown in FIG. 1, and is installed at a position 0.5 mm to 2 mm away from the outer peripheral surface of the fixing belt 21 that is an electromagnetic induction heating element. .
[0073]
  In this fixing device, an image forming signal is input to a sensor (not shown), and at the same time, the pressure roll 22 starts to be driven, an alternating current is applied to the exciting coil of the alternating magnetic field generator 25, and the fixing belt 21 has. The heating layer generates heat. In this embodiment, when an effective power of 700 W is applied, the fixing belt 21 reaches a temperature at which fixing can be performed in about 2 seconds from room temperature. For this reason, the fixing device can warm up before the recording paper is fed, and the image forming time is shortened.
[0074]
  In this embodiment, the pressure roll rotates at a peripheral speed of 100 mm / s, and the fixing belt also rotates at substantially the same speed following the pressure roll. Further, the nip temperature of the fixing belt during the fixing operation is controlled to be 180 ° C. to 200 ° C.
[0075]
  Also in this fixing device, an experiment for confirming experimental performance and the like was performed. In this experiment, 5000 recording sheets were continuously fixed for each fixing belt having the configuration shown in Table 1. And when the influence which this fixing belt receives is evaluated, the fixing device of this embodiment has a better result than before.
[0076]
【The invention's effect】
  As described above, the electromagnetic induction heating element according to the present invention has a base layer made of a magnetic metal and a thin heating layer made of a nonmagnetic metal laminated thereon, so that the heating layer is concentrated. While generating heat, the magnetic flux transmitted through the heat generating layer is induced by the base layer without spreading over a wide range, and efficient heating becomes possible. In addition, the thin heat generating layer can be appropriately set in layer thickness, and can be designed with a high degree of freedom according to the frequency of the alternating current supplied to the exciting coil. Furthermore, by applying the electromagnetic induction heating element as described above, it is possible to obtain an electromagnetic induction heating device capable of efficient heating, a fixing device or an image recording device capable of thermally fixing a toner image efficiently. .
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]Claim 9 or claim 10It is a schematic block diagram which shows the image recording device which is one Embodiment of the invention which concerns.
2 is a schematic configuration diagram showing an intermediate transfer member (electromagnetic induction heating element) and an alternating magnetic field generator used in the image recording apparatus of FIG. 1. FIG.
[Fig. 3]Claim 7 or Claim 81 is a schematic configuration diagram illustrating a fixing device according to an embodiment of the invention.
FIG. 4 is a schematic diagram showing magnetic flux and eddy current due to electromagnetic induction when a conventional electromagnetic induction heating element is used.
FIG. 5 is a schematic diagram showing magnetic flux and eddy current due to electromagnetic induction when the electromagnetic induction heating element according to the present invention is used.
FIG. 6 is a schematic diagram showing magnetic flux and eddy current due to electromagnetic induction when another conventional electromagnetic induction heating element is used.
[Explanation of symbols]
1 Image forming unit
2 Photosensitive drum
3 Charging device
4 Exposure equipment
5 Development device
6 Intermediate transfer member
7 Pressing roll
8 Cleaning device
9 Static elimination exposure equipment
10 Drive roll
11 Tension roll
12 Transfer roll
13 Pressure roll
14 Alternating magnetic field generator
15 Bias applicator
16 Cleaning device
21 Fixing belt
22 Pressure roll
23 Pressure pad
24 Metal roll
25 Alternating magnetic field generator
31 Heat generation layer
32 Excitation coil
33 Excitation circuit
41a Substratum
41b Heat generation layer
42 Excitation coil
51 Heating element
52 Excitation coil
53 Means for Inducing Magnetic Flux

Claims

An exciting coil that generates an alternating magnetic field;
An endless peripheral surface that moves around, and an electromagnetic induction heating element that is supported so that a part of the peripheral surface faces the excitation coil;
The electromagnetic induction heating element includes a base layer made of a magnetic metal and a heat generation layer made of a nonmagnetic conductive metal and laminated on a surface of the base layer facing the exciting coil. An electromagnetic induction heating device, wherein the electromagnetic induction heating device is formed to be thinner than the skin depth δ represented by the formula.

2. The electromagnetic induction heating device according to claim 1, wherein the heat generating layer is formed of a metal having a specific resistance value smaller than that of the metal constituting the base layer.

3. The electromagnetic induction according to claim 1, wherein the heat generating layer is formed of a material having a specific resistance value of 2.7 × 10 ⁻⁸ Ωm or less and a relative permeability of 2 or less. Heating device.

3. The electromagnetic induction heating according to claim 1, wherein the base layer is made of a material having a specific resistance value of 2.7 × 10 ⁻⁸ Ωm or more and a relative permeability of 2 or more. apparatus.

The heat generating layer is formed of copper, silver, or aluminum, and the base layer is formed of nickel, iron, magnetic stainless steel, cobalt-nickel alloy, or iron-nickel alloy. 2. The electromagnetic induction heating device according to 2.

3. A release layer made of a heat-resistant synthetic resin or a material obtained by mixing a conductive resin powder in a synthetic resin is laminated on the heat generating layer. The electromagnetic induction heating device described.

An exciting coil that generates an alternating magnetic field;
A heating member that has an endless peripheral surface that circulates and is supported so that a part of the peripheral surface faces the excitation coil, and generates heat by electromagnetic induction;
A pressure member that presses a recording medium carrying an unfixed toner image against the heating member;
The heating member includes a base layer made of a magnetic metal, and a heat generating layer made of a nonmagnetic conductive metal and laminated on a surface of the base layer facing the excitation coil. A fixing device characterized in that the fixing device is formed to be thinner than an indicated skin depth δ.

The fixing device according to claim 7, wherein the heat generating layer is formed of a metal having a specific resistance value smaller than that of the metal constituting the base layer.

A toner image carrying and conveying member having an endless circumferential surface and carrying and conveying a toner image on the circumferential surface;
An exciting coil that is disposed to face the peripheral surface of the toner image carrying and conveying member, generates an alternating magnetic field, and electromagnetically heats the toner image carrying and conveying member;
A pressure member that presses the recording medium against the peripheral surface of the toner image carrying and conveying member, and transfers and fixes the toner image heated and melted on the toner image carrying and conveying member to the recording medium,
The toner image carrying / conveying member includes a base layer made of a magnetic metal and a heat generating layer made of a nonmagnetic conductive metal and laminated on a surface of the base layer facing the excitation coil, An image recording apparatus characterized by being formed thinner than the skin depth δ represented by the formula.

The image recording apparatus according to claim 9, wherein the heat generating layer is formed of a metal having a specific resistance smaller than that of the metal constituting the base layer.