JP4171928B2 - 定着装置及び画像記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、電磁誘導加熱を利用した定着装置、及び、画像記録装置の改良に関する。

従来、複写機・レーザビームプリンタ・ファクシミリ・マイクロフィルムリーダプリンタ・画像表示（ディスプレイ）装置・静電記録装置等の画像形成装置においては、電子写真・静電記録・磁気記録等の適宜の画像形成プロセス手段により加熱溶融性の樹脂等より成るトナーを用いて記録材（エレクトロファックスシート・静電記録シート・転写材シート・印刷紙など）の面に直接方式もしくは間接（転写）方式で目的の画像情報に対応した顕画像（未定着のトナー画像）を形成し、この記録材を加熱定着装置（像加熱装置）に案内搬送し、記録材面に前記画像を永久固着画像として加熱定着処理するものが既に知られている。

ところで、この種の加熱定着装置（像加熱装置）としては、熱ロール方式やフィルム加熱方式が広く使われてきた。
熱ロール方式は、例えば内部にヒータを備えた金属性の加熱定着ロールと、それに圧接する弾性を持つ加圧定着ロールとを基本構成とし、この一対の定着ロールにより形成される定着ニップ域に記録材を搬入させることにより、トナー像を加熱・加圧定着させるものである。
しかし、このような熱ロール方式では、定着ロールの熱容量が大きいため、定着ロール表面を定着温度まで上げるのには非常に多くの時間を要していたため、ウォーミングアップに時間がかかり、また、ファーストプリントを速くするためには、スタンバイ状態を設けて常時定着ロールを加熱状態に置いておくことが必要であった。
ところが、最近では、この種の問題を解決するために、できる限り定着ロールの熱容量を低下させることで、スタンバイ状態を設けなくても済むレベルになってきた。

一方、フィルム加熱方式としては、固定支持された加熱体としてのヒータと、該ヒータに対向圧接しつつ搬送される耐熱性フィルムと、この耐熱性フィルムを介して被加熱材をヒータに密着させる加圧部材とを有し、ヒータの熱を耐熱性フィルムを介して記録材へ付与する構成の装置が一部利用されるようになってきた。
このフィルム加熱方式は、耐熱性フィルムと加圧部材との間に搬入される画像定着すべき記録材と順方向に同一速度で耐熱性フィルムを走行移動させ、該耐熱性フィルムと加圧部材との圧接で形成される定着ニップ域に記録材を通過させることにより、記録材の顕画像担持面を耐熱性フィルムを介してヒータで加熱し、記録材の顕画像に熱エネルギを付与して軟化・溶融せしめ、次いで、定着ニップ域通過後の耐熱性フィルムと記録材とを分離点で離間させることを基本とする装置である。

このような熱ロール方式やフィルム加熱方式において、加圧定着ロールや加圧部材としては、一般には耐熱性、離型性にすぐれたシリコンゴムやフッ素ゴムのロール体が多く利用されている。
また、ヒータとしてハロゲンランプや低熱容量のサーマルヒータが用いられている。

特開平８−３０２１６号公報 特開平８−１７９６４７号公報 特開平９−２６７１９号公報 特開平１０−１０９０１号公報 特開平１０−３１３７９号公報 特開平９−１０６２０７号公報 特開平１１−１６７９８２号公報 特開平１１−２０２６５２号公報 特開２０００−３９７９６号公報

しかしながら、このような熱ロール方式やフィルム加熱方式の加熱定着装置にあっては、次のような技術的課題が見られた。
すなわち、耐久性や高速化等のために高剛性の厚肉のロールやフィルムを用いた場合、熱伝導が悪くなったり、熱容量が大きくなって熱応答性が低下してしまい、急速に加熱可能な状態を達成できなくなる。
言い換えれば、厚肉ロールやフィルムが熱抵抗となってヒータから被加熱材である記録材への熱伝達を損なう虞れがあるため、省エネルギ・クイックスタート性が損なわれる。

このような技術的課題を解決するために、本発明者等はロール自体またはフィルム自体を発熱させることで、ロールやフィルムが熱抵抗とならないようにして熱効率を向上させた電磁誘導加熱を利用した電磁誘導加熱装置の研究を行ってきた。
これは、磁場発生手段、例えば磁性体である芯材と励磁コイルとを組み合わせることによって発生する磁場を励磁回路（例えば励磁コイルに高周波を与える回路）で変化させ、その発生磁場の中に電磁誘導発熱層（導電性部材［誘導磁性材、磁界吸収導電材］など）が含まれる被加熱体としてのロールやフィルムを通過させ、磁界の発生消滅の繰り返し（変動磁界）によってロールやフィルムの中の電磁誘導発熱層に渦電流を発生させるものである。
この態様においては、前記渦電流が電磁誘導発熱層の電気抵抗によって熱（ジュール熱）に変換され、結果的に被加熱材である記録材に密着するロールやフィルムのみが発熱するから、熱効率の優れた加熱装置が提供される。

すなわち、変動する磁界が導体（ロールやフィルム内の電磁誘導発熱層）中を横切るとき、その磁界の変化を妨げる磁界を発生させるようにロールやフィルムの電磁誘導発熱層には渦電流が発生する。この渦電流がロールやフィルムの電磁誘導発熱層の表皮抵抗により、表皮抵抗に比例した電力でロールやフィルムの電磁誘導発熱層を発熱させる。
このとき、ロールやフィルムの表層近くに電磁誘導発熱層を設けるようにすれば、ロールやフィルムの表層近くを直接発熱させることが可能になるので、ロールやフィルム基層の熱伝導率、熱容量によらず急速に加熱できる利点がある。
これにより、省エネルギ・クイックスタート性を損なうことなく、ロールやフィルム基層の高剛性の厚膜化を図り、耐久性・高速化に対処することが可能である。

しかしながら、このような電磁誘導加熱装置にも次のような技術的課題が見られた。
すなわち、
１） 励磁コイルが巻かれる長尺な芯材（コア）が一体成型されていたため、長手方向に対して発熱量を調整することが困難である。
２） 長尺なコアに巻かれる励磁コイルは長手方向両端にて折り返されるパターンを具備するが、この励磁コイルの両端折返し部では磁場の集中により異常加熱現象が発生する。このことによって長手方向に亘る温度の不均一化が発生し、加熱定着装置において部分昇温に起因する定着画像の光沢むらやホットオフセットの発生原因になる懸念がある。
３） また、熱ロール方式においては、フィルム加熱方式より、定着ニップ域において中央よりも端部の方が放熱量が大きいため、記録材に与える熱量を均一にできず、端部で加熱不足・定着不良を起こしたり、フィルム加熱方式とは逆に中央でトナーがフィルムへオフセットするという技術的課題がある。
４） 更に、加熱領域よりも幅の狭い記録材としての用紙を通過した場合に、非通紙領域の熱が消費されないために、その領域だけ温度が高くなるという技術的課題もある。
このような技術的課題（温度の不均一課題）を解決する先行例としては、例えば以下のものが挙げられる。
・特許文献１は、電磁誘導加熱装置において、被加熱体加熱部長手にわたり良熱伝導性を有する部材を配置する事によって、熱の放散により温度分布を補正しようとするものである。
・特許文献２は、定着ロールの内部に配した励磁コイルの巻き径が励磁コイルの長手方向両端部を中央部より大きくする事によって、ロール両端部の発熱を大きくして均一な温度分布を得るものである。
・特許文献３は、励磁コイルと定着ロール内の電磁誘導発熱層との距離について、両端部を中央部より狭くする事により、両端部における磁束の吸収を大きくして発熱量を増大して端部の温度の落ち込みを補正するものである。
・特許文献４は、励磁コイルのコアに記録サイズに応じた複数の巻き線を具備させ、通過する記録材に対応した発熱を選択できるようにして温度の均一化を達成するものである。

・特許文献５は、低周波誘導加熱方式において、定着ロールの両端部の抵抗を中央部より小さくすることによって、端部の発熱を大きくする事によって励磁ロールの温度分布を均一にするものである。
・特許文献６は、定着ロール内に複数のコアを配設すると共に、夫々のコアに励磁コイルを巻回し、各励磁コイルの接続構造として、並列接続と直列接続とを適宜組みあわせ、定着ロールの温度分布を略均一にするものである。
・特許文献７は、電磁誘導発熱性部材（被加熱体）両端部において、励磁コイルを進行方向に対して傾けるように配置する事によって、発熱量を増大させ、温度の均一化を達成するものである。
・特許文献８は、励磁コイルのコアの形状を両端部でテーパ形状とする事により、両端部で吸収される磁束を大きくして温度分布を均一化するものである。
・特許文献９は、被加熱体の発熱がキューリー地点近傍で減少する事を利用した自己温度制御特性によって温度の均一化を達成するものである。

このように、被加熱体の温度分布の均一化については従前より多くの提案がなされているが、夫々一長一短（短所例：熱効率が悪い、構成が複雑化する等）があり、実際には採用が困難であった。
また、いずれの先行例にあっても、被加熱体の温度分布を均一化することを企図しているが、目的に合致した発熱分布を自由に得ることは何等配慮されていない。

本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、被加熱体の発熱分布を自由に調整し、目的に合致した発熱分布を容易に得ることを可能とした定着装置及び画像記録装置を提供する。

すなわち、請求項１に係る発明は、少なくとも電磁誘導発熱層を有する被加熱体と、この被加熱体の電磁誘導発熱層に向かって対向配置されて電磁誘導発熱層に作用する磁束を生成する磁場発生手段とを備え、前記磁束の作用にて加熱された被加熱体の熱により記録材上の未定着像を定着する定着装置において、前記電磁誘導発熱層が非磁性の金属で構成されており、前記磁場発生手段が、前記被加熱体に対向配置され、記録材の通過領域に対応する部位の電磁誘導発熱層が貫かれる磁束を生成し且つ生成された磁束が被加熱体を貫くように分布させられる励磁コイルと、前記被加熱体のうち当該被加熱体を挟んで励磁コイルの反対側で且つ前記励磁コイルにて生成された磁束が及ぶ範囲に対向配置され、前記磁束により誘導電流が流れることによって、当該対向部に対応する前記電磁誘導発熱層領域に作用する励磁コイルの磁束が低減する方向に変化させられる磁束調整部材とを有する
ことを特徴とする定着装置である。
請求項２に係る発明は、請求項１に係る定着装置において、前記磁束調整部材が移動自在に配置され、移動することにより磁束調整度合が可変せしめられることを特徴とする定着装置である。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る定着装置において、前記磁束調整部材が透磁率の低い材料からなる導電部材であることを特徴とする定着装置である。
請求項４に係る発明は、請求項１に係る定着装置において、前記磁束調整部材が導電性ループであり、この導電性ループを開閉するスイッチング素子により磁束調整度合が可変せしめられることを特徴とする定着装置である。
請求項５に係る発明は、請求項２乃至４いずれかに係る定着装置において、前記磁束調整部材が、寸法の異なる記録材に応じて磁束調整度合が可変せしめられることを特徴とする定着装置である。
請求項６に係る発明は、請求項１乃至５いずれかに係る定着装置と、この定着装置にて定着可能な未定着像を作成する作像手段とを備えたことを特徴とする画像記録装置である。
請求項７に係る発明は、電磁誘導発熱層を有し且つ未定着像が担持搬送せしめられる被加熱体を兼用する像担持搬送体と、この像担持搬送体の電磁誘導発熱層に向かって対向配置されて電磁誘導発熱層に作用する磁束を生成する磁場発生手段と、像担持搬送体上に未定着像を作成する作像手段と、像担持搬送体の磁場発生手段に対向する部位の下流位置に配設され且つ像担持搬送体上で溶融した未定着像を記録材上に少なくとも押圧して転写、定着する定着装置とを備え、前記電磁誘導発熱層が非磁性の金属で構成されており、前記磁場発生手段が、前記像担持搬送体に対向配置され、記録材の通過領域に対応する部位の電磁誘導発熱層が貫かれる磁束を生成し且つ生成された磁束が像担持搬送体を貫くように分布させられる励磁コイルと、前記像担持搬送体のうち当該像担持搬送体を挟んで励磁コイルの反対側で且つ前記励磁コイルにて生成された磁束が及ぶ範囲に対向配置され、前記磁束により誘導電流が流れることによって、当該対向部に対応する前記電磁誘導発熱層領域に作用する励磁コイルの磁束が低減する方向に変化させられる磁束調整部材とを有することを特徴とする画像記録装置である。

次に、本発明の基本的構成を図１に模式的に示す。
同図において、本発明の基本的構成は、少なくとも電磁誘導発熱層２を有する被加熱体１と、この被加熱体１の電磁誘導発熱層２に向かって対向配置されて電磁誘導発熱層２に作用する磁束を生成する励磁コイル４とを備え、前記磁束の作用にて加熱された被加熱体１の熱により記録材上の未定着像を加熱定着する定着装置において、前記励磁コイル４の磁束が鎖交するように配置されて電磁誘導発熱層２へ作用する磁束が変化せしめられる磁束調整部材６を設けたものである。
特に、本発明は、前記電磁誘導発熱層２が非磁性の金属で構成されており、前記電磁誘導発熱層２に作用する磁束を生成する磁場発生手段３が、前記被加熱体１に対向配置され、記録材の通過領域に対応する部位の電磁誘導発熱層２が貫かれる磁束を生成し且つ生成された磁束が被加熱体１を貫くように分布させられる励磁コイル４と、前記被加熱体１のうち当該被加熱体１を挟んで励磁コイル４の反対側で且つ前記励磁コイル４にて生成された磁束が及ぶ範囲に対向配置され、前記磁束により誘導電流が流れることによって、当該対向部に対応する前記電磁誘導発熱層２領域に作用する励磁コイル４の磁束が低減する方向に変化させられる磁束調整部材６とを有することを特徴とするものである。

このような技術的手段において、被加熱体１としては、少なくとも電磁誘導発熱層２を具備し、例えば記録材上の未定着像を加熱定着するように記録材に接触配置されて移動する定着部材が挙げられる。
また、電磁誘導発熱層２とは、磁束による電磁誘導現象に起因して発熱するものであれば、銅、金、銀、アルミニウム等の非磁性の導電性材料を始め、ニッケル、鉄、ニッケル−コバルト合金、強磁性ステンレスなどの強磁性体金属等適宜選定してよい。
更に、図１に示す態様では、磁場発生手段３として励磁コイル４を要件としているが、磁場の生成効率を上げるという観点からすれば、コア５を設け、このコア５に励磁コイル４を巻き付ける態様が好ましい。
また、磁束調整部材６とは、励磁コイル４の磁束の一部に鎖交することによって電磁誘導作用が生じ、前記磁束に変化を与えるものであれば全て含む。
ここで、磁束調整部材６の代表的な態様としては、単数あるいは複数回導電線材を巻装した導電性ループが挙げられる。
この場合において、導電部材としては単一の導線でも差し支えないが、導線を束ねた束線であってもよい。
更に、導電部材の巻き数については単数に限られず、複数回であってもよく、導電性ループの巻き数により電磁誘導作用の程度を調整可能に設定することが可能である。

また、磁束調整部材６の代表的な他の態様としては、透磁率の低い材料からなる導電部材が挙げられるが、ここでいう導電部材は完全に非磁性でなくても、透磁率が低ければよい。
この場合、導電部材は、導電性ループのようにループ構造である必要はなく、単なる板状、ブロック状など、励磁コイル４の磁束の一部が鎖交することによってその周囲に誘導電流が誘導される形状であればよい。

更に、磁場発生手段３の代表的な態様として、構成の簡略化という観点からすれば、励磁コイル４が保持せしめられるホルダに磁束調整部材６を保持させる態様が挙げられる。
また、磁束調整部材６のレイアウトについては、励磁コイル４の磁束の一部が鎖交する位置であれば任意に選定して差し支えない。
例えば励磁コイル４と略同一平面上に設ける場合には、励磁コイル４の内周縁若しくは外周縁の近傍に磁束調整部材６を配置すればよいが、これに限られるものではなく、例えば被加熱体１を挟んで励磁コイル４とは反対側に磁束調整部材６を配置するようにしてもよいし、あるいは、励磁コイル４を挟んで被加熱体１とは反対側に磁束調整部材６を配置するようにしてもよい。
尚、磁束調整部材６としては、励磁コイル４のホルダ上に設けて、励磁コイル４と一体に設けるようにしてもよい。
このように、磁場発生手段３としては適宜選定可能であるが、本発明では、磁束調整部材６は被加熱体１を挟んで励磁コイル４とは反対側に配置される態様が採用されている。

また、磁束調整部材６の用途としては、励磁コイル４の磁束を局所的に弱めることが可能である。
よって、励磁コイル４の磁束の中で局所的に大きい個所があり、これを弱めたいという要請下においては、磁束調整部材６は、電磁誘導発熱層２へ作用する励磁コイル４の磁束のうち周囲より大きい個所に対応する磁束部分が鎖交するように配置されればよい。

このような電磁誘導加熱を利用した定着装置によれば、以下のような作用を奏する。
すなわち、図１に示すように、電磁誘導の法則より、磁場発生手段３の励磁コイル４の磁束と鎖交する位置に磁束調整部材６（図１では導電性ループを例示）を配置すると、磁束調整部材６には鎖交する磁束の変化割合に比例した起電力が生じ、磁束調整部材６には誘導電流が流れる閉回路（鎖交回路）が形成される。
このとき、その起電力の方向、あるいは、起電力が生じて流れる電流の方向はその電流によって生ずる磁束が、鎖交磁束の変化を妨げる方向である。
すなわち、図１において、励磁コイル４の磁束が磁束調整部材６と鎖交する割合が変化しようとしたときに、それを妨げる磁束を作る方向に誘導電流が流れ、この誘導電流によって所定の起電力が生じるのである。
要するに、本発明は電磁誘導の法則を用いたものである。つまり、励磁コイル４の近傍に磁束調整部材６を設けることによって励磁コイル４と磁束調整部材６との間に相互インダクタンスを作用させることによって、励磁コイル４から電磁誘導発熱層２へ作用する磁束を制御するものであり、それによって、電磁誘導発熱層２に生ずる発熱量を制御するのである。

より具体的に説明すると、図１に示すように、磁束調整部材（本例では導電性ループ）６に鎖交する磁束が通る領域では、磁束調整部材６に励磁コイル４の磁束の変化を妨げる方向に誘導電流が作用するため、励磁コイル４からの磁束密度が減少し、電磁誘導発熱層２からの発熱量は押さえられる。
このため、磁束の強い領域に選択的に磁束調整部材６を設けることによって、例えば加熱領域全域にわたって磁束の均一化を達成する事が可能となり、それによって温度の均一化が達成される。
このとき、磁束が特に強い領域では、磁束調整部材６として例えば導電性ループを使用する態様では、鎖交回路を構成する導電性ループの巻き数を多くする事によって、相互インダクタンスを増大させる方法を用い、その部分の大きな発熱を押さえて温度の均一化を達成することが可能である。

また、図１に示す態様においては、磁束調整部材６を用途に応じて選択的に使用する態様も提供することが可能である。
この場合、図１に示す態様は、上述した電磁誘導加熱を利用した定着装置に加え、更に、磁束調整部材６による磁束調整度合が可変せしめられる調整可変手段７を設けるようにすればよい。
この調整可変手段７の可変方法については、単なる調整の有無は勿論のこと、調整度合を多段階に変化させるものも含む。
また、調整可変手段７の代表的な態様としては、磁束調整部材６としての導電性ループを開閉するスイッチング素子である態様が挙げられる。
一方、調整可変手段７の別の態様としては、磁束調整部材６を移動自在に支持し、励磁コイル４の磁束の一部に対する磁束調整部材６の鎖交領域を変化させる態様が挙げられる。
ここで、磁束調整部材６の移動態様としては、磁束調整部材６を直線移動させたり、回転させる等適宜選定して差し支えない。

次に、調整可変手段７を設けた態様の作用について説明する。
今、図１において、例えば励磁コイル４及び磁束調整部材６からの磁束分布が均一な磁束であっても、被加熱体１から消費される熱量が局所的な場合には、被加熱体１の温度が不均一になる。このような場合に、熱量が消費されないところに予め磁束調整部材６を設けておくことによってその領域の磁束を減少して、温度分布の均一化が可能となる。
ところが、被加熱体１から熱量が消費される個所が変化する場合があり、この場合には、それぞれの熱量消費パターンに応じて磁束調整部材６からの磁束調整度合を変化させることが必要になる。
このような状況下において、磁束調整部材６に調整可変手段７を付加する態様が必要になる。
例えば被加熱体１の全領域から熱量が消費される場合との温度分布の両立を図るために、予め設けた磁束調整部材６に調整可変手段（例えばスイッチング素子又は移動手段）７を設けておき、被加熱体１全領域から熱量が消費される場合には、磁束調整部材６を働かないようにし（例えば導電性ループであれば鎖交回路を開いたり、励磁コイル４からの磁束が鎖交しない位置に移動させるなど）、つまり相互インダクタンスが作用しないようにして誘導電流が生じないようにすれば、いずれの場合でも均一温度分布を得る事が可能となる。

また、本発明は、電磁誘導加熱を利用した定着装置のみでなく、画像記録装置をも対象とする。
ここで、画像記録装置における電磁誘導加熱の利用態様としては例えば以下のものがある。
本発明に係る画像記録装置の一つの態様は、未定着像を作成する作像手段と、この作像手段にて作成された未定着像を記録材に定着する定着装置とを備え、この定着装置として上述した電磁誘導加熱を利用した定着装置を使用したものである。

また、本発明に係る画像記録装置の別の態様は、図１に示すように、電磁誘導発熱層２を有し且つ未定着像が担持搬送せしめられる被加熱体１を兼用する像担持搬送体と、この像担持搬送体の電磁誘導発熱層２に向かって対向配置されて電磁誘導発熱層２に作用する磁束を生成する磁場発生手段３と、像担持搬送体上に未定着像を形成する図示外の作像手段と、像担持搬送体の励磁コイル４に対向する部位の下流位置に配設され且つ像担持搬送体上で溶融した未定着像を記録材上に少なくとも押圧して転写、定着する図示外の定着装置とを備え、前記電磁誘導発熱層２が非磁性の金属で構成されており、前記磁場発生手段３が、前記像担持搬送体に対向配置され、記録材の通過領域に対応する部位の電磁誘導発熱層２が貫かれる磁束を生成し且つ生成された磁束が像担持搬送体を貫くように分布させられる励磁コイル４と、前記像担持搬送体のうち当該像担持搬送体を挟んで励磁コイル４の反対側で且つ前記励磁コイル４にて生成された磁束が及ぶ範囲に対向配置され、前記磁束により誘導電流が流れることによって、当該対向部に対応する前記電磁誘導発熱層２領域に作用する励磁コイル４の磁束が低減する方向に変化させられる磁束調整部材６とを有するものである。
これは、転写同時定着タイプの画像記録装置の定着装置以外に電磁誘導加熱装置（被加熱体１を兼用する像担持搬送体，磁場発生手段３）を適用したものであり、ここでいう定着装置の中で、少なくとも押圧して転写、定着する点としたのは、押圧部材による加圧転写、定着を基本とするが、静電転写、定着をも付加することを排除しない趣旨である。
また、磁束調整部材６は、励磁コイル４の内周縁若しくは外周縁の近傍に配置されていてもよいし、あるいは、被加熱体１としての像担持搬送体を挟んで励磁コイル４とは反対側に配置されていてもよいし、あるいは、励磁コイル４を挟んで被加熱体１としての像担持搬送体とは反対側に配置されるようにしてもよいが、本態様の画像記録装置では、被加熱体１としての像担持搬送体を挟んで励磁コイル４とは反対側に配置される態様が採用される。
また、本態様の画像記録装置においては、更に、磁束調整部材６による磁束調整度合が可変せしめられる調整可変手段７を設けるようにしてもよい。

このような画像記録装置においては、記録材が通過した領域で被加熱体の熱量が消費されることになるため、電磁誘導加熱装置を使用する場合には、例えば記録材の通過領域以外の領域に対応した部位に磁束調整部材６（図１参照）を配設するようにすればよい。
このように、記録材の非通過領域に磁束調整部材６を配置することで、電磁誘導発熱層２への磁束を低減し、発熱度合を抑えることが可能になる。
すなわち、記録材の非通過領域では記録材による放熱がないため、発熱分布が不均一になり易いという技術的課題を解消する点で好ましい。
また、このような画像記録装置において、寸法の異なる記録材に対応して、磁束調整部材６による磁束調整作用を異ならせるには、図１に示すように、更に、電磁誘導加熱装置に、磁束調整部材６による磁束調整度合が可変せしめられる調整可変手段７を設け、寸法の異なる記録材に応じて調整可変手段７による磁束調整度合を変化させ、記録材の通過領域以外の領域に対応した部位に対し磁束調整部材６による磁束調整作用を働かせるようにすればよい。

以上説明したように、本発明に係る定着装置によれば、励磁コイルからの磁束と鎖交する磁束調整部材を設け、励磁コイルから被加熱体の電磁誘導発熱層へ作用する磁束を局所的に調整するようにしたので、励磁コイルから被加熱体の電磁誘導発熱層へ至る磁束分布を局所的に調整することが可能になり、例えば電磁誘導発熱層に作用する磁束分布を均一にすることで、電磁誘導発熱層からの発熱分布を均一にして被加熱体を均一加熱する等、被加熱体の発熱分布として、目的に合致した所望の発熱分布を容易に得ることができる。
特に、本発明によれば、前記電磁誘導発熱層が非磁性の金属で構成されており、被加熱体の電磁誘導発熱層に作用する磁束を生成する磁場発生手段が、記録材の通過領域に対応する部位の電磁誘導発熱層が貫かれる磁束を生成し且つ生成された磁束が被加熱体を貫くように分布させられる励磁コイルと、被加熱体のうち当該被加熱体を挟んで励磁コイルの反対側で且つ励磁コイルにて生成された磁束が及ぶ範囲に対向配置され、前記磁束により誘導電流が流れることによって、当該対向部に対応する電磁誘導発熱層領域に作用する励磁コイルの磁束が低減する方向に変化させられる磁束調整部材とを有するので、被加熱体の電磁誘導発熱層の発熱分布を局所的に低減させるような場合に、当該被加熱体の電磁誘導発熱層の発熱分布低減部位に作用する磁束分布を、励磁コイル及び磁束調整部材で被加熱体を挟んで直接的に調整することができる。このため、前記被加熱体の発熱分布低減部位が不必要に昇温する事態を抑えることが可能になり、その分、被加熱体の発熱分布として、目的に合致した所望の発熱分布を容易に得ることができる。
更に、本発明に係る画像記録装置によれば、記録材へ画像記録する際に必要な発熱分布として、目的に合致した所望の発熱分布を容易に得ることができるため、高品質の画像出力を容易に得ることができる。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図２は、本発明の基本的構成（段落〔００１５〕参照）を適用した加熱定着装置の実施の形態１を示す模式図である。
同図において、加熱定着装置は、一対の張架ロール３１，３２間に掛け渡される定着ベルト１０と、この定着ベルト１０の一方の張架ロール３１に対向する部位に押圧せしめられて定着ベルト１０との間に定着ニップ域を形成する加圧ロール３０と、定着ベルト１０内に設けられ、定着ベルト１０を幅方向に沿って電磁誘導加熱する磁場発生装置１５とを備えている。

本実施の形態において、定着ベルト１０の層構成模式図を図４に示す。
同図において、定着ベルト１０は、その内周側から順に例えばポリイミド層からなるベース層１１と、このベース層１１上に積層される例えば金属製の電磁誘導発熱層（以下、実施の形態では必要に応じて発熱層と略記する）１２と、この外面に積層した弾性層１３と、その外面に積層した離型層１４との複合構造である。
尚、ベース層１１と発熱層１２、発熱層１２と弾性層１３、弾性層１３と離型層１４との間の接着のため、各層間にプライマ層（図示せず）を設けてもよい。

以下、ベース層１１〜離型層１４について詳述する。
ベース層１１としては、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、結晶性ポリマー、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂などの耐熱樹脂がよい。厚さとしては１０〜１０００μｍが好ましい。特に２５〜７５μｍが最適である。ベース層１１の厚さが１０μｍよりも小さい場合には強度が得られず、また、耐久性も不足する。一方、１０００μｍを超えるとベルトとしての柔軟性が確保できない。

発熱層１２はニッケル、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であっても、また、銅、アルミニウム、金、銀、プラチナ、白金などの非磁性の金属でもよい。
その厚みは、磁性体の金属の場合には、次の式で表される表皮深さより厚くかつ１００μｍ以下にすることが好ましい。
ここで、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］との関係で
σ＝５０３×（ρ／ｆμ）^１／２
と表される。
磁性体の金属の発熱層１２の厚さは好ましくは２０〜１００μｍがよい。
発熱層１２の厚みが２０μｍよりも小さいとほとんどの電磁エネルギが吸収しきれないため磁場の遮蔽が必要になる。また、発熱層１２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１２の厚みは２０〜１００μｍが好ましい。
また、非磁性の金属の場合には、表皮深さが数百μｍとなり表皮深さより厚くすると抵抗が小さくなりすぎてしまい、十分なジュール発熱が得られない。この場合は、薄膜の金属を用いることによって磁性金属の場合と同様な発熱量を得る事ができる。この場合の好ましい厚みは１〜２０μｍである。１μｍ以下では、抵抗が大きくなりすぎて十分な発熱が得られなくなる。

弾性層１３は、シリコンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコンゴム等で耐熱性がよく、熱伝導率がよい材質である。また、弾性層１３の厚さは１０〜１０００μｍが好ましい。この弾性層１３の厚さは定着画像品質を保証するために必要な厚さである。
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Ｐの凹凸あるいはトナー層の凹凸に加熱面（離型層１４）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１３の厚さとしては、１０μｍ以下では記録材Ｐ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１３が１０００μｍ以上の場合には弾性層１３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１３の厚みは３０〜５００μｍがよい。
弾性層１３の硬度は、硬度が高すぎると記録材Ｐ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１３の硬度としては６０°（ＪＩＳ―Ａ）以下、より好ましくは３０°（ＪＩＳ―Ａ）以下がよい。

弾性層１３の熱伝導率λは、
６×１０^−４〜２×１０^−３［ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ．］がよい。
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、定着ベルトの表面（離型層１４）における温度上昇が遅くなる。また、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。
よって熱伝導率λは６×１０^−４〜２×１０^−３［ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ．］がよい。より好ましくは６×１０^−４〜１．５×１０^−３［ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ．］がよい。
尚、白黒定着専用の場合には、あえて弾性層１３を必要としない場合もある。この場合は、熱抵抗が少なくなる分クイックスタート化や省エネが達成されるが、定着後の画質は弾性体のある場合より劣る。

離型層１４はフッ素樹脂、シリコン樹脂、フルオロシリコンゴム、フッ素ゴム、シリコンゴム、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、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。
離型層１４の厚さは１〜３０μｍが好ましい。離型層１４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１４が３０μｍ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１４の場合は硬度が高くなりすぎ、弾性層１３の効果がなくなってしまう。

更に、定着ベルト１０の一方の張架ロール３１は例えば駆動ロールとして使用されており、芯金３１ａと、該芯金周りに同心一体にロール状に成形被覆させた、シリコンゴム・フッ素ゴム・フッ素樹脂などの耐熱性・弾性材層３１ｂとで構成されている。芯金３１ａの両端部は、図示外の装置シャーシ側板金間に回転自由に軸受保持されている。そして、この駆動ロール３１は図示外の駆動機構により矢示の時計方向に回転駆動されるようになっている。
一方、定着ベルト１０の他方の張架ロール３２はテンションロールとして使用されており、このテンションロール３２は、定着ベルト１０にテンションを加えることにより定着ベルト１０を安定して回転させる。
そして、テンションロール３２の両端には、定着ベルト１０の端部を規制・保持するフランジ部材３２ａが固定的に取り付けられている。このフランジ部材３２ａは、定着ベルト１０の回転時に該定着ベルト１０の端部を受けて定着ベルトの幅方向の寄り移動を規制する役目をする。

更に、加圧ロール３０は、芯金３０ａと該芯金周りに同心一体にロール状に成形被覆させたシリコンゴム・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３０ａの両端部を装置の図示外のシャーシ側板金間に回転自由に軸受保持させたものである。
そして、加圧ロール３０には図示外の押し上げ機構で押し上げ力を作用させている。これにより、駆動ロール３１と加圧ロール３０の上面とが定着ベルト１０を挟んで圧接して所定幅の定着ニップ域が形成される。
この駆動ロール３１の回転駆動による該駆動ロール３１と定着ベルト１０の内面との摩擦力で該定着ベルト１０に回転力が作用して、定着ベルト１０は矢示の時計方向に駆動ロール３１の回転周速度に略対応した周速度をもって回転する。

また、磁場発生装置１５は、図２〜図４に示すように、定着ベルト１０の幅方向に沿って延びる長尺な絶縁性ホルダ１９を有し、このホルダ１９上に磁性コア１７を配設すると共に、この磁性コア１７の周囲に励磁コイル１８を巻き付け保持するようにしたものである。
ここで、磁場発生装置１５と発熱層１２との間の距離は極力小さい方がよいのであるが、設計可能な範囲で最小値になるように設計するのがよい。
本実施の形態においては、定着ベルト１０と磁場発生装置１５とは非接触で配設されている。これは熱容量の大きい磁場発生装置１５と定着ベルト１０が接触することによる定着ベルト１０の温度が低下するのを防止するためである。本例では、定着ベルト１０と磁場発生装置１５との距離は図示外の位置決め機構によってｈ（例えば略１ｍｍ）になるように設定される。

本実施の形態において、ホルダ１９の材質としては絶縁性に優れ、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、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＬＣＰ樹脂などを選択するとよい。
また、磁性コア１７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、より好ましくは周波数が１００ｋＨｚ以上でも損失の少ないフェライトを用いるのがよい。

更に、励磁コイル１８としては、コイル（線輪）を構成する導線（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（例えば１２ターン）巻いたものが用いられる。
上記絶縁被覆は定着ベルト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。本実施の形態において、例えばポリイミドによる被覆を用いるようにすれば、耐熱温度は２６０℃である。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せてもよい。

また、励磁コイル１８の給電部には励磁回路（図示せず）が接続されている。この励磁回路は２０ｋＨｚから１００ｋＨｚ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。この結果、励磁コイル１８は励磁回路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ものである。

特に、本実施の形態に係る磁場発生装置１５としては、図５に示すように、励磁コイル１８両端の折返し部１８ａの内側で励磁コイル１８の磁束と鎖交する位置にループ状の導電体である導電性ループ５１を配設したものが用いられる。
本実施の形態では、導電性ループ５１は例えばホルダ１９上に固定配置されているが、その保持構造についてはこれに限られるものではない。
また、この導電性ループ５１には、励磁コイル１８の磁束と鎖交した場合大きな誘導電流が生ずる。
ここで、導電性ループ５１の電気抵抗が大きい場合には、導電性ループ５１内部でジュール発熱が生じる。その熱エネルギは定着ベルト１０の発熱層１２の発熱には使われないのでエネルギロスとなる。これを防ぐために、導電性ループ５１の抵抗はできる限り小さいのが望ましい。
特に、高周波電流での表皮効果を考慮して、本実施の形態では、励磁コイル１８に使っている束線と略同様な構成のもの、すなわち、コイル（線輪）を構成する導線（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、複数回巻いたものを用いることが好ましい。この場合、導電性ループ５１のジュール発熱は数ワット以下であり、効率低下にはならない。

尚、図２中、符号２６は定着ベルト１０の温度を検出し、図示外の温度制御装置に検出温度情報を供給する温度センサ、４０は記録材Ｐを案内搬送するガイドである。

次に、本実施の形態に係る加熱定着装置の作動について説明する。
今、図２及び図５に示すように、加熱定着装置を作動させる場合には、駆動ロール（張架ロール）３１を駆動回転させる一方、図示外の励磁回路により励磁コイル１８に交番電流を流し、励磁コイル１８から図４に示すような交番磁束を生成させるようにすればよい。
このとき、磁性コア１７に導かれた交番磁束Ｃは定着ベルト１０の発熱層１２に渦電流を発生させる。この渦電流は該発熱層１２の固有抵抗によって発熱層１２にジュール熱（渦電流損）を発生させる。ここでの発熱量Ｑは発熱層１２を通る磁束の密度によって決まる。
そして、発熱層１２からの熱は 弾性層１３・離型層１４を介して定着ベルト１０を加熱する。

本実施の形態においては、図示外の温度制御装置は、温度センサ２６で検知した定着ベルト１０の温度情報をもとに、励磁コイル１８に対する電流供給を制御することで、定着ニップ域の温度が所定の温度に維持されるように、定着ベルト１０を温度調整する。
一方、定着ベルト１０は駆動ロール３１の回転駆動により回転し、電磁誘導加熱により加熱された定着ベルト１０は定着ニップ域へと移動していき、定着ニップ域で所定の温度に温度調整される。

この状態において、図示外の画像形成部から搬送された未定着のトナー画像ｔの形成された記録材Ｐは、定着ベルト１０と加圧ロール３０との間の定着ニップ域に、画像面を上向き、すなわち、定着ベルト１０面に対向させた状態で搬入されることになり、定着ニップ域において、画像面が定着ベルト１０の外面に密着して該定着ベルト１０と一緒に定着ニップ域を挟持搬送されていく。
この定着ニップ域を定着ベルト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、定着ベルト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が記録材Ｐに加熱定着される。

記録材Ｐは定着ニップ域を通過すると、定着ベルト１０の外面から分離して排出搬送される。そして、記録材Ｐ上の加熱定着トナー画像ｔは定着ニップ域通過後、冷却して永久固着像となる。
本実施の形態において、トナーとして低軟化物質が含有されたトナーを使用する場合には、加熱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なくてもよいが、低軟化物質の含有し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るようにするのがよい。また、低軟化物質が含有されたトナーを使用した場合でも、オイル塗布や冷却分離を行ってもよいことは勿論である。

一方、定着ニップ域において均一な温度分布を得るために、磁場発生装置１５にて、定着ベルト１０の幅方向に沿って定着ベルト１０の発熱層１２に均一な磁束分布を作用させることが必要である。
図６は磁場発生装置１５による定着ベルト１０の発熱分布を示す模式図である。
尚、同図において、Ｐ1，Ｐ2は磁場発生装置１５の励磁コイル１８の両端折返し部位置を示す（図５参照）。
同図において、実線は導電性ループ５１からなる鎖交回路（図中では回路と略記）がない場合を示すものであり、励磁コイル１８の両端部に対応した個所での昇温現象は、励磁コイル１８の長手方向両端での折返し部では、磁束が局所的に集中することに起因する。

これを解決するには、定着ベルト１０の発熱層１２において幅方向両端部の発熱量を減少させることが必要になり、本実施の形態では、上述したように、励磁コイル１８両端の折り返し部の内側で励磁コイル１８の磁束と鎖交する位置に導電性ループ５１がそれぞれ設けられている（図５参照）。
この導電性ループ５１には、励磁コイル１８の磁束の時間的変化の割合に比例した起電力が生じ、そのために誘導電流が流れる。その流れる方向はその電流によって生ずる磁束が鎖交磁束の変化を妨げる方向である。
これによって、定着ベルト１０の幅方向両端付近の発熱層１２に鎖交する励磁コイルの磁束は弱められ、昇温現象が減少する。

このとき、導電性ループ５１の巻き数を増やすことによって、発熱層１２に鎖交する励磁コイル１８の磁束を更に減らすことができるので、最適な巻き数を選択することによって、定着ベルト１０の幅方向の温度分布を均一にする事が可能となる。
これにより、導電性ループ５１からなる鎖交回路が存在する態様では、図６に点線で示すように、定着ベルト１０の幅方向の温度分布が均一に保たれる。
本実施の形態において、例えば巻き数３の導電性ループ５１を設けたことによる、インダクタンスの変化を調べたところ、本例では５０μヘンリーから４２μヘンリーに減少し、その分だけ定着ベルト１０の両端部の発熱量が押えられることが確認された。
すなわち、本実施の形態の磁場発生装置１５は、励磁コイル１８と導電性ループ５１との間に相互インダクタンスを作用させる事によって、定着ベルト１０の発熱層１２に作用する磁束を制御するものであり、それによって前記発熱層１２に生ずる発熱量を制御するのである。

また、本実施の形態にあっては、導電性ループ５１は励磁コイル１８の折返し部１８ａの内側に設置されているが、導電性ループ５１の設置個所はこれに限られるものではなく、例えば図７に示すように、励磁コイル１８の外側に設けるようにしてもよい。
更に、導電性ループ５１の設置個所としては、必ずしもホルダ１９上である必要はなく、従って、励磁コイル１８と同一面に設けなくてもよい。つまり、励磁コイル１８からの磁束の一部と鎖交する位置であればどこでもよい。
例えば励磁コイル１８と同一面上に設けられない場合には、図８（ａ）に示すように、導電性ループ５１が励磁コイル１８を挟んで定着ベルト１０の発熱層１２とは反対側に配置してもよいし、あるいは、定着ベルト１０の発熱層１２が非磁性体で励磁コイル１８の磁束の多くを透過できるような場合には、図８（ｂ）に示すように、導電性ループ５１を定着ベルト１０の発熱層１２を挟んで励磁コイル１８と反対側に配置してもよい。

また、本実施の形態では、磁束調整部材として導電性ループ５１を用いているが、この態様に限られるものではなく、導電性ループ５１の代わりに、図９に示すように、導電性ループ５１外形形状と略同じ形状の導電板５２を同じ位置に設けるようにしてもよい。ここで、導電板５２の材料としては例えば金属材料が好ましく、金属材料としては固有抵抗値ができる限り低く、かつ、透磁率の低い材料、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、白金、プラチナなどの金属が最適である。
この態様において、導電板５２は、励磁コイル１８からの磁束の一部が鎖交すると、その周囲に誘導電流がループ状に流れ、導電性ループ５１に相当する鎖交回路を形成し、励磁コイル１８からの磁束を調整するように働く。
本実施の形態において、導電板５２として、厚さ２ｍｍの銅板で前述の導電性ループ５１と同じ外形形状にしたものを同じ場所に設け、インダクタンスの変化分を調べたところ、本例では５０μヘンリーから４７μヘンリーに減少し、その分だけ定着ベルト１０の両端部の発熱量が押さえられることが確認された。

更に、本実施の形態において、加熱定着装置は、定着ベルト１０を被加熱体とする態様のものが示されているが、定着ロール自体を被加熱体とする態様に適用できることは勿論であり、この場合には、定着ロールの内部若しくは外部近傍に磁場発生装置を配設し、定着ロール自体を電磁誘導発熱層として機能するように構成すればよい。
定着ロールの場合には、構造体としての強度が必要であるので、その肉厚は１００μｍ以上となる。
そして、構造体そのものが電磁誘導性材料（電磁誘導発熱層となる材料）である時、この厚さで十分なジュール発熱をするには強磁性体金属が必要である。その材料はニッケル、鉄、強磁性ＳＵＳ、ニッケル―コバルト合金などがある。
一方、構造体が電磁誘導性材料でない場合、例えばセラミックスや定着ベルト１０のベース層１１で述べた耐熱性樹脂の場合には、その構成はベース層１１の厚さだけが定着ベルトの場合と異なるだけで、その他の発熱層１２、弾性層１３、離型層１４は同じである。

◎実施の形態２
図１０は本発明が適用された加熱定着装置の要部（磁場発生装置）を示す説明図である。
同図において、磁場発生装置１５は、実施の形態１と同様に、定着ベルト１０（図２参照）の幅方向に沿って延びる長尺な絶縁製ホルダ１９を有し、このホルダ１９上に磁性コア１７を配設すると共に、この磁性コア１７の周囲に励磁コイル１８を巻き付け保持し、更に、励磁コイル１８両端の折返し部１８ａの内側近傍に導電性ループ５１（又は導電板５２）を配設することで、定着ベルト１０の幅方向全域に均一な発熱分布を得ようとするものである。
ところが、定着ベルト１０が幅方向全域に均一な発熱分布であっても、記録材（用紙）の通過する通紙幅が発熱領域より小さい小サイズ紙を連続的に通過した場合には、非通紙領域の熱が消費されないため、その部分の温度が通紙領域に比較して高くなる現象が起こり、定着ベルト１０の発熱分布が不均一になる場合がある。

本実施の形態に係る磁場発生装置１５はこれを防止するものであり、非通紙部の発熱を抑えるために、励磁コイル１８からの磁束のうち非通紙部領域に対応する部分の磁束と鎖交する位置（本例では励磁コイル１８の長手方向折返し部１８ａの一側方位置）に、更に別の導電性ループ５３を配設すると共に、この導電性ループ５３をスイッチ５４を介して開閉するようにしたものである。
尚、図１０において、符号Ｘは記録材としての用紙通過時の側端基準位置を示す通紙基準位置、ＷLは大サイズ紙（本例ではフルサイズ紙）の幅寸法、ＷSは小サイズ紙の幅寸法を夫々示す。

本実施の形態によれば、小サイズ紙が通過する条件下においては、導電性ループ５３のスイッチ５４を閉じるようにすればよい。
このとき、励磁コイル１８からの磁束のうち非通紙部領域に対応する部分の磁束が閉じた導電性ループ５３を鎖交することになり、導電性ループ５３には誘導電流が流れる鎖交回路が形成される。これに伴って励磁コイル１８の磁束を妨げる方向に磁束が生成され、励磁コイル１８からの磁束が減少し、その分、非通紙部領域に対応した定着ベルト１０部分では、図１１に実線から点線で示すように、発熱が抑えられる。
このため、小サイズ紙が通過する場合でも、定着ベルト１０の非通紙部領域が不必要に昇温する事態は有効に回避される。

一方、大サイズ紙（フルサイズ紙）が通過する条件下では、逆に、導電性ループ５３のスイッチ５４を開くようにすればよい。
このとき、励磁コイル１８からの磁束のうち非通紙部領域に対応する部分の磁束は導電性ループ５３部分を鎖交することになるが、導電性ループ５３が開いているため、この導電性ループ５３には誘導電流が流れる鎖交回路が形成されない。このため、導電性ループ５３からは励磁コイル１８の磁束を妨げる磁束は生成されず、励磁コイル１８の磁束は妨げられない。
それゆえ、大サイズ紙が通過する場合には、導電性ループ５３は何等働かず、定着ベルト１０は幅方向全域に亘って均一に加熱される。
このように、導電性ループ５３のスイッチ５４の開閉を行う事により、大サイズ紙と小サイズ紙の両方のサイズの温度分布の均一化を容易に達成する事が可能である。

本実施の形態において、非通紙部領域に対応して巻き数４の導電性ループ５３を配設し、スイッチ５４を閉じたときのインダクタンスの変化分を調べたところ、５０μヘンリーから４０μヘンリーに減少し、その分だけ、定着ベルト１０の非通紙部の発熱量を押さえる事ができ、均一な温度分布が得られることが確認された。
また、導電性ループ５３のスイッチ５４を開いたときのインダクタンスは５０μｍヘンリーのままで変わらない。

更に、本実施の形態では、導電性ループ５３の一部に開閉用のスイッチ５４を設けた態様が示されているが、これに限られるものではなく、例えば図１２に示すように、導電性ループ５５をホルダ１９とは別に可動台５６上に配設し、この可動台５６を移動機構５７で移動させることにより、例えば励磁コイル１８の長手方向に沿って導電性ループ５５を移動自在に配設するようにしてもよい。尚、導電性ループ５５の移動方向としては、励磁コイル１８の長手方向に限られるものではなく、励磁コイル１８の幅方向を始め任意の方向でもよい。
この態様においては、例えば小サイズ紙が通過する条件下では、図１２に実線で示す位置（非通紙部領域に対応した位置）に導電性ループ５５を移動配置するようにすればよく、定着ベルト１０の非通紙部領域が不必要に昇温することを防止することができる。
一方、大サイズ紙が通過する条件下では、図１２に二点鎖線で示す位置（励磁コイル１８の磁束が鎖交しない位置）に導電性ループ５５を移動配置するようにすればよく、この場合、励磁コイル１８による磁束が導電性ループ５５を鎖交することはなく、導電性ループ５５による磁束調整は働かず、定着ベルト１０は幅方向全域に亘って均一に加熱される。

また、別の変形形態としては、図１３に示すように、例えば励磁コイル１８からの磁束のうち非通紙部領域に対応する部分の磁束と鎖交する位置に閉じた導電性ループ５８を回転可能に設け、例えばステッピングモータ等の駆動装置５９にて、前記導電性ループ５８を励磁コイル１８からの磁束と鎖交する位置（図中実践で示す）と、前記磁束と鎖交しないように前記磁束と平行になる位置（図中二点鎖線で示す）との間で回転移動させるようにしてもよい。
この態様によれば、小サイズ紙が通過する場合には、図１３に実線で示すように、励磁コイル１８からの磁束の一部が導電性ループ５８に鎖交するように導電性ループ５８を回転移動させればよく、この場合には、定着ベルト１０の非通紙部領域が不必要に昇温することを防止することができる。
一方、大サイズ紙が通過する条件下では、図１３に二点鎖線で示すように、導電性ループ５８を回転移動させるようにすればよく、この場合、励磁コイル１８による磁束が導電性ループ５８を鎖交することはなく、導電性ループ５８による磁束調整は働かず、定着ベルト１０は幅方向全域に亘って均一に加熱される。

また、本実施の形態及び図１２，図１３に示す変形形態にあっては、いずれも導電性ループ５３，５５，５８を働かせるか、働かせないかで小サイズ紙、大サイズ紙に対応する態様を示しているが、これに限定されるものではなく、３以上の異なるサイズの記録材（用紙）に対応させるには、夫々のサイズにおける非通紙部領域に対応して導電性ループ５３，５５，５８を選択的に働かせるようにすればよい。
例えばラダー状の導電性ループに複数のスイッチを設け、適宜スイッチを切替選択することで導電性ループの作用領域を可変にしたり、十分に大きい導電性ループを移動可能とし、各種サイズに対応した非通紙部領域に合わせて導電性ループを移動させる等、適宜選定して差し支えない。

◎実施の形態３
図１４は本発明が適用された画像記録装置の実施の形態３を示す説明図である。
本実施の形態に係る画像記録装置は、中間転写型の電子写真カラープリンタであり、実施の形態１又は２に係る加熱定着装置１００を組み込んだものである。尚、実施の形態１又は２と同様な構成要素については実施の形態１又は２と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
同図において、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。
感光体ドラム１０１の周りには、帯電ロールなどの帯電装置１０２、レーザスキャナなどの光学ユニット１１０、各色成分毎の現像装置１０４（具体的にはイエロ現像装置１０４Ｙ，マゼンタ現像装置１０４Ｍ，シアン現像装置１０４Ｃ，ブラック現像装置１０４Ｋ）、中間転写ドラム１０５、クリーナ１０７等の画像形成デバイスが配置されている。

本実施の形態においては、まず、感光体ドラム１０１はその回転過程で帯電ロール等の帯電装置１０２で所定の極性・電位の一様な帯電処理を受ける。
次いで、その帯電処理面に光学ユニット１１０から出力されるビーム１０３による目的の画像情報の走査露光処理を受ける。光学ユニット１１０は、図示外の画像読取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）したビーム１０３を出力し、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を形成する。尚、１０９は光学ユニット１１０からの出力ビーム１０３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。

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のうちのイエロ現像装置１０４Ｙの作動でイエロトナー像として現像される。そのイエロトナー像は感光体ドラム１０１と中間転写ドラム１０５との接触部（あるいは近接部）である一次転写部Ｔ１において中間転写ドラム１０５の面に転写される。中間転写ドラム１０５面に対するトナー像転写後の感光体ドラム１０１面はクリーナ１０７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。

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、マゼンタ現像装置１０４Ｍが作動）、第３の色分解成分画像（例えばシアン成分画像、シアン現像装置１０４Ｃが作動）、第４の色分解成分画像（例えばブラック成分画像、ブラック現像装置１０４Ｋが作動）の各色分解成分画像について順次実行され、中間転写ドラム１０５面にイエロトナー像・マゼンタトナー像・シアントナー像・ブラックトナー像の都合４色のトナー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像が合成形成される。

中間転写ドラム１０５は、例えば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に接触してある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側のトナー像を該中間転写ドラム１０５面側に転写させる。
上記の回転中間転写ドラム１０５面に合成形成されたカラートナー像は、該回転中間転写ドラム１０５と転写ロール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に図示外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の表面に転写される。転写ロール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ドラム１０５面側から記録材Ｐ面側へ合成カラートナー像を順次に一括転写する。二次転写部Ｔ２を通過した記録材Ｐは中間転写ドラム１０５の表面から分離されて加熱定着装置１００へ搬入され、未定着トナー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イに排出される。

記録材Ｐに対するカラートナー像転写後の中間転写ドラム１０５の表面はクリーナ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は常時は中間転写ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写ドラム１０５から記録材Ｐに対するカラートナー像の二次転写実行過程において中間転写ドラム１０５に接触状態に保持される。
また、転写ロール１０６も常時は中間転写ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写ドラム１０５から記録材Ｐに対するカラートナー像の二次転写実行過程において中間転写ドラム１０５に記録材Ｐを介して接触状態に保持される。

更に、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、あるいは多重画像プリントモードも実行できる。両面画像プリントモードの場合は、加熱定着装置１００を出た１回目画像プリント済みの記録材Ｐは図示外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面に対するトナー像転写を受け、再度、加熱定着装置１００に導入されて２面に対するトナー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。
多重画像プリントモードの場合は、加熱定着装置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回目のトナー像転写を受け、再度、加熱定着装置１００に導入されて２回目のトナー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。

特に、本実施の形態にあっては、加熱定着装置１００として実施の形態１のものを組み込んだ場合には、例えば定着ベルト１０の幅方向全域の発熱分布を常時均一することが可能になり、また、加熱定着装置１００として実施の形態２のものを組み込んだ場合には、サイズの異なる記録材Ｐに対応し、記録材Ｐが小サイズであっても大サイズであっても、定着ベルト１０の発熱分布を常時均一に保つことができる。

◎実施の形態４
図１５は本発明が適用された画像記録装置の実施の形態４を示す説明図である。
本実施の形態に係る画像記録装置は、中間転写ベルトを用いた転写同時定着タイプであり、中間転写ベルトを被加熱体とした電磁誘導加熱装置を組み込んだものである。
同図において、この画像記録装置は、表面に静電電位の差による潜像が形成される感光体ドラム２１１を備えており、この感光体ドラム２１１の周囲に、感光体ドラム２１１表面を略一様に帯電する帯電装置２１２と、感光体ドラム２１１に各色信号に応じたレーザ光を照射して潜像を形成するレーザスキャナ２１３及びミラー２１４等からなる露光部と、シアン、マゼンタ、イエロ、ブラックの４色のトナーをそれぞれ収容し、感光体ドラム２１１上の潜像を各色トナーにより可視化するロータリ型現像装置２１５と、一定方向に循環移動が可能に支持された無端状の中間転写ベルト２２０と、中間転写ベルト２２０を挟んで感光体ドラム２１１と対向するように配置され、トナー像を中間転写ベルト２２０に転写する一次転写ロール２１７と、転写後の感光体ドラム２１１表面を清掃するクリーニング装置２１８と、感光体ドラム２１１の表面を除電する除電ランプ２１９とを有している。

また、装置内には、一次転写ロール２１７と共に中間転写ベルト２２０を張架するように配置されたテンションロール２２１、駆動ロール２２２と、中間転写ベルト２２０を挟むように駆動ロール２２２と対向して配置された加圧ロール２２３と、給紙ユニット２００内に収容される記録材Ｐを１枚ずつ搬送する給紙ロール２０１及びレジストロール２０３と、駆動ロール２２２に巻き回された中間転写ベルト２２０と加圧ロール２２３との間に記録材を供給するための記録材ガイド２０４とを有している。
更に、中間転写ベルト２２０の周回方向における加圧ロール２２３との対向位置の上流側には、中間転写ベルト２２０の背面側からトナー像を加熱する電磁誘導加熱装置２３０を有している。
尚、図１５において、符号２０６は定着済みの記録材を排出する排出ロール、２０７は排出された記録材を収容する排出トレイである。

上記感光体ドラム２１１は、円筒状の導電性基材の表面にＯＰＣ又はａ−Ｓｉ等からなる感光体層を備えるものであり、導電性基材は電気的に接地されている。
上記ロータリ型現像装置２１５は、シアン、マゼンタ、イエロ、ブラックのトナーをそれぞれ収容する４台の現像器２１５Ｃ、２１５Ｍ、２１５Ｙ、２１５Ｋを備えており、各現像器２１５Ｃ〜２１５Ｋが感光体ドラム２１１と対向するように回転可能に支持されている。各現像器２１５Ｃ〜２１５Ｋ内には、表面にトナー層を形成して感光体ドラム２１１との対向位置に搬送する現像ロールが設けられている。この現像ロールには、所定の交流に所定の直流を重畳した電圧が印加され、電界の作用によりトナーが感光体ドラム２１１上の潜像に転移されるようになっている。また、各現像器２１５Ｃ、２１５Ｍ、２１５Ｙ、２１５Ｋ内には、トナーホッパ２１６からそれぞれトナーが補給される。

また、この中間転写ベルト２２０は、耐熱性の高い樹脂又はゴム製の基層（ベルト基体）と、その上に積層された導電層（電磁誘導発熱層）と、最も上層となる表面離型層との３層で構成されている。
一方、電磁誘導加熱装置２３０は、中間転写ベルト２２０を被加熱体とし、中間転写ベルト２２０の背面側に実施の形態１又は２に示す磁場発生装置１５を配設したものである。

次に、本実施の形態に係る画像記録装置の作動について説明する。
感光体ドラム２１１は、図中矢印の向きに回転し、帯電装置２１２によって略一様に帯電された後、レーザスキャナ２１３から原稿のイエロ画像信号に従ってパルス幅変調されたレーザ光が照射され、感光体ドラム２１１上にイエロ画像に相当する静電潜像が形成される。このイエロ画像用の静電潜像は、ロータリ型現像装置２１５により予め現像位置に定置されたイエロ用現像器２１５Ｙによって現像され、感光体ドラム２１１上にイエロトナー像が形成される。

このイエロトナー像は、感光体ドラム２１１と中間転写ベルト２２０との当接部である一次転写部Ｘにおいて、一次転写ロール２１７の作用により中間転写ベルト２２０上に静電的に転写される。この中間転写ベルト２２０は、感光体ドラム２１１と同期して周回移動しており、表面にイエロトナー像を保持したまま周回移動を継続し、次の色のマゼンタ像の転写に備える。
一方、感光体ドラム２１１は、クリーニング装置２１８によって表面が清掃された後、再び帯電装置２１２により略一様に帯電され、次のマゼンタの画像信号に従ってレーザスキャナ２１３からレーザ光が照射される。

ロータリ型現像装置２１５は、感光体ドラム２１１上にマゼンタ用の静電潜像が形成される間に回転し、マゼンタ用現像器２１５Ｍを現像位置に定置してマゼンタトナーによる現像を行う。このようにして形成されたマゼンタトナー像は一次転写部Ｘで中間転写ベルト２２０上に静電的に転写される。
引き続いて、上述のプロセスがそれぞれシアン及びブラックに対して行われ、中間転写ベルト２２０上へ４色分の転写が終了したとき、若しくは最終色のブラックの転写途中において、給紙ユニット２００内に収容される記録材（用紙）が給紙ロール２０１により給紙され、レジストロール２０２及び記録材ガイド２０４を経由して中間転写ベルト２２０の二次転写部Ｙに搬送される。

一方、中間転写ベルト２２０上に転写された４色分のトナー像は、二次転写部Ｙの上流側で、電磁誘導加熱装置２３０と対向する加熱領域Ａを通過する。加熱領域Ａでは、磁場発生装置１５からの磁束が中間転写ベルト２２０の導電層（発熱層）に作用し、中間転写ベルト２２０の導電層が電磁誘導加熱により発熱する。これにより導電層は急激に加熱され、この熱は時間経過とともに表層に伝達され、二次転写部Ｙに到達するときには中間転写ベルト２２０上のトナーが溶融した状態となる。
特に、本実施の形態では、実施の形態１の磁場発生装置１５を組み込んだ場合には、例えば中間転写ベルト２２０の幅方向全域の発熱分布を常時均一にすることが可能になり、また、実施の形態２の磁場発生装置１５を組み込んだ場合には、サイズの異なる記録材に対応し、記録材Ｐが通過しない非通紙部領域に対応する中間転写ベルト２２０部分へ作用する磁束を抑制することが可能になり、記録材が小サイズであっても大サイズであっても、記録材通過後に非通紙部領域に対応する中間転写ベルト２２０が部分的に昇温する事態はなく、記録材通過後の中間転写ベルト２２０の発熱分布を常時均一に保つことができる。

更に、中間転写ベルト２２０上で溶融したトナー像は、二次転写部Ｙで記録材の搬送に合わせて圧接される加圧ロール２２３の圧力により、記録材と密着される。加熱領域Ａでは中間転写ベルト２２０は局所的に表面近傍だけが加熱されており、溶融したトナーは室温の記録材と接触して急激に冷却される。つまり、溶融したトナーは二次転写部Ｙのニップを通過するときに、トナーが持っている熱エネルギと圧接力とで瞬時に記録材に浸透して転写定着され、記録材はトナー及び表面近傍だけ加熱された中間転写体の熱を奪いながらニップ出口に向かって搬送され、そのまま略完全に記録材上に転写定着される。
その後、トナー像が転写定着された記録材は、排出ロール２０６を通って排出トレイ２０７上に排出され、フルカラーの画像形成が終了する。

加熱領域Ａを過ぎると、中間転写ベルト２２０の導電層（発熱層）は加熱されなくなり、導電層の温度は周囲の基層及び表面離型層に熱を奪われて低下する。トナー温度は加熱領域Ａを通過した後も表面離型層からの伝熱があるため、二次転写部Ｙ（転写定着領域Ｂ）に到達するまで上がり続ける。
転写定着領域Ｂの入口でトナー及び中間転写ベルト２２０は室温の記録材と当接する。トナーが記録材と接触した瞬間のトナー温度がトナー軟化点温度より低いと、トナーと記録材との界面に働く接着力が十分でないため定着不良が発生する。このため、記録材と接触した瞬間のトナー温度が少なくともトナー軟化点温度以上となるように、電磁誘導加熱装置２３０による加熱量を制御する必要がある。

このように本実施の形態に係る画像記録装置では、電磁誘導加熱装置２３０と対向する加熱領域Ａにおいて、電磁波を吸収する中間転写ベルト２２０の導電層（発熱層）の近傍が加熱され、転写定着領域Ｂにおいては、加熱領域Ａで加熱溶融したトナーが室温の記録材と加圧接触することによって転写と同時に定着される。中間転写ベルト２２０はごく表面が加熱されているだけなので、中間転写ベルト２２０の室温は転写定着直後に低下する。このため、装置内での熱の蓄積は少なくなる。

本発明に係る定着装置及び画像記録装置の基本的構成の概要を示す説明図である。 本発明の基本的構成を適用した加熱定着装置の実施の形態１を示す説明図である。 実施の形態１で用いられる磁場発生装置の概要を示す説明図である。 実施の形態１で用いられる磁場発生装置及び定着ベルトの相互関係を示す説明図である。 実施の形態１で用いられる磁場発生装置の詳細を示す平面説明図である。 実施の形態１に係る加熱定着装置の定着性能を示すグラフ図である。 実施の形態１に係る加熱定着装置の変形形態を示す説明図である。 （ａ）（ｂ）は実施の形態１に係る加熱定着装置の他の変形形態を示す説明図である。 実施の形態１に係る加熱定着装置の更に別の変形形態を示す説明図である。 本発明を適用した実施の形態２に係る加熱定着装置の磁場発生装置の詳細を示す説明図である。 実施の形態２に係る加熱定着装置の定着性能を示すグラフ図である。 実施の形態２に係る加熱定着装置の変形形態を示す説明図である。 実施の形態２に係る加熱定着装置の他の変形形態を示す説明図である。 本発明を適用した画像記録装置の実施の形態３を示す説明図である。 本発明を適用した画像記録装置の実施の形態４を示す説明図である。

符号の説明

１…被加熱体，２…電磁誘導発熱層，３…磁場発生手段，４…励磁コイル，５…コア，６…磁束調整部材，７…調整可変手段

Claims (7)

1. 少なくとも電磁誘導発熱層を有する被加熱体と、この被加熱体の電磁誘導発熱層に向かって対向配置されて電磁誘導発熱層に作用する磁束を生成する磁場発生手段とを備え、前記磁束の作用にて加熱された被加熱体の熱により記録材上の未定着像を定着する定着装置において、
   前記電磁誘導発熱層は非磁性の金属で構成されており、
   前記磁場発生手段は、前記被加熱体に対向配置され、記録材の通過領域に対応する部位の電磁誘導発熱層が貫かれる磁束を生成し且つ生成された磁束が被加熱体を貫くように分布させられる励磁コイルと、
   前記被加熱体のうち当該被加熱体を挟んで励磁コイルの反対側で且つ前記励磁コイルにて生成された磁束が及ぶ範囲に対向配置され、前記磁束により誘導電流が流れることによって、当該対向部に対応する前記電磁誘導発熱層領域に作用する励磁コイルの磁束が低減する方向に変化させられる磁束調整部材とを有することを特徴とする定着装置。
2. 請求項１記載の定着装置において、
   前記磁束調整部材は移動自在に配置され、移動することにより磁束調整度合が可変せしめられることを特徴とする定着装置。
3. 請求項１又は２記載の定着装置において、
   前記磁束調整部材は透磁率の低い材料からなる導電部材であることを特徴とする定着装置。
4. 請求項１記載の定着装置において、
   前記磁束調整部材は導電性ループであり、この導電性ループを開閉するスイッチング素子により磁束調整度合が可変せしめられることを特徴とする定着装置。
5. 請求項２乃至４いずれかに記載の定着装置において、
   前記磁束調整部材は寸法の異なる記録材に応じて磁束調整度合が可変せしめられることを特徴とする定着装置。
6. 請求項１乃至５いずれかに記載の定着装置と、
   この定着装置にて定着可能な未定着像を作成する作像手段とを備えたことを特徴とする画像記録装置。
7. 電磁誘導発熱層を有し且つ未定着像が担持搬送せしめられる被加熱体を兼用する像担持搬送体と、
   この像担持搬送体の電磁誘導発熱層に向かって対向配置されて電磁誘導発熱層に作用する磁束を生成する磁場発生手段と、
   像担持搬送体上に未定着像を作成する作像手段と、
   像担持搬送体の磁場発生手段に対向する部位の下流位置に配設され且つ像担持搬送体上で溶融した未定着像を記録材上に少なくとも押圧して転写、定着する定着装置とを備え、
   前記電磁誘導発熱層は非磁性の金属で構成されており、
   前記磁場発生手段は、前記像担持搬送体に対向配置され、記録材の通過領域に対応する部位の電磁誘導発熱層が貫かれる磁束を生成し且つ生成された磁束が像担持搬送体を貫くように分布させられる励磁コイルと、
   前記像担持搬送体のうち当該像担持搬送体を挟んで励磁コイルの反対側で且つ前記励磁コイルにて生成された磁束が及ぶ範囲に対向配置され、前記磁束により誘導電流が流れることによって、当該対向部に対応する前記電磁誘導発熱層領域に作用する励磁コイルの磁束が低減する方向に変化させられる磁束調整部材とを有することを特徴とする画像記録装置。

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