JP4672408B2 - 誘導加熱方式の定着装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機などの画像形成装置に含まれる誘導加熱方式の定着装置に関し、特に、用紙表面に付着したトナー像を用紙に定着させるためのヒートローラを備えた誘導加熱方式の定着装置に関する。

近年、ヒートローラの低熱容量化や加熱効率の向上により省エネルギー化を実現した誘導加熱方式の定着装置が広く普及している。この従来の誘導加熱方式の定着装置では、ヒートローラの低熱容量化に伴う薄肉化によりヒートローラの長手方向への熱移動量が減少するとともに、加熱効率の向上に起因してヒートローラの昇温速度に対する温度検知サーミスタやサーモスタットの検知ラグ（遅れ）の影響が増大することによって、ヒートローラの温度が部分的に上昇し過ぎるという不都合があった。これにより、ホットオフセットなどの画像の定着不良が発生する場合があるという不都合があった。

そこで、従来、上記した不都合を解消するために、感温磁性金属層および非磁性金属層からなるヒートローラを用いる技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示された誘導加熱定着装置では、ヒートローラを構成する感温磁性金属層の厚さを所定の範囲に規定することにより、ヒートローラの温度が予め設定された感温磁性金属のキュリー温度以上に上昇するのを抑制している。
特開２００４−１５１４７０号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されたような従来の誘導加熱方式の定着装置では、感温磁性金属と非磁性金属とを圧延接合法などを用いて層状に接合することによりヒートローラを形成するのが一般的であるので、ヒートローラを構成する感温磁性金属層と非磁性金属層とを離間させるのが困難である。これにより、感温磁性金属層および非磁性金属層のいずれか一方の金属層に劣化などにより交換の必要性が生じた場合に、交換を要する金属層のみを交換するのが困難であるので、交換を要する金属層に加えて、交換する必要のない金属層までも交換しなければならないという不都合がある。その結果、劣化などによる部品交換の際に、交換する必要のない部分が含まれるという問題点がある。

また、上記特許文献１に開示されたような従来の誘導加熱方式の定着装置では、感温磁性金属と非磁性金属とを圧延接合法などを用いて接合することによりヒートローラを形成するので、感温磁性金属と非磁性金属との接合工程が必要な分、装置の製造工程が複雑になるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、劣化などによる部品交換の際に、交換する必要のない部分が含まれるのを抑制することが可能で、かつ、製造工程を簡略化することが可能な誘導加熱方式の定着装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、この発明の請求項１に記載の誘導加熱方式の定着装置は、温度によって透磁率が変化する感温磁性材料からなる円筒形状の発熱部材と、発熱部材の外周側に設けられると共に、発熱部材に対して着脱可能に設けられ、導電性を有する非磁性材料からなる円筒形状の支持部材とを含むヒートローラと、支持部材に対して押圧可能に配置される加圧ローラと、ヒートローラの温度を上昇させるための誘導コイルとを備えている。そして、加圧ローラが支持部材を押圧する押圧時に、支持部材は、弾性変形して、該支持部材における加圧ローラによって押圧される押圧部分と、発熱部材を挟んで押圧部分とは反対側に位置する対向部分とにおいて発熱部材と密着する。一方、加圧ローラが支持部材を押圧しない押圧解除時に、支持部材と発熱部材との間に間隙が形成されて、発熱部材と支持部材との密着状態が解除され、支持部材と発熱部材とが互いに着脱可能になる。

この請求項１に記載の誘導加熱方式の定着装置では、上記のように、ヒートローラを、発熱部材と発熱部材に対して着脱可能に設けられる支持部材とにより構成することによって、ヒートローラの発熱部材と支持部材とを容易に離間させることができるので、発熱部材および支持部材のいずれか一方の部材に劣化などにより交換の必要性が生じた場合に、交換を要する部材のみを容易に交換することができる。また、ヒートローラを、発熱部材と発熱部材に対して着脱可能に設けられる支持部材とにより構成することによって、従来の誘導加熱方式の定着装置の製造工程に含まれる、感温磁性金属（発熱部材）と非磁性金属（支持部材）とを圧延接合法などを用いて層状に接合する工程（接合工程）を必要としない。

また、請求項１に記載の誘導加熱方式の定着装置によれば、加圧ローラが支持部材を押圧する押圧時に、支持部材は、弾性変形して、押圧部分と対向部分とにおいて発熱部材と密着するので、発熱部材と支持部材との間で効率良く熱を伝達することができる。また、加圧ローラが支持部材を押圧しない押圧解除時に、支持部材と発熱部材との間に間隙が形成されて、発熱部材と支持部材との密着状態が解除され、発熱部材および支持部材が互いに着脱可能になるので、発熱部材と支持部材とを容易に離間させることができる。

さらに、請求項１に記載の誘導加熱方式の定着装置によれば、支持部材は、発熱部材の外周側に配置されている。このように構成すれば、発熱部材の外周側に配置される支持部材に用紙を接触させることができるので、感温磁性材料からなる発熱部材が用紙と接触することがない。

上記請求項１に記載の誘導加熱方式の定着装置によれば、ヒートローラの発熱部材および支持部材のいずれか一方の部材に劣化などにより交換の必要性が生じた場合に、交換を要する部材のみを容易に交換することができるので、劣化などによる部品交換の際に、交換する必要のない部分が含まれるのを抑制することができる。また、従来の誘導加熱方式の定着装置の製造工程に含まれる接合工程を必要としないので、装置の製造工程を簡略化することができる。

また、上記請求項１に記載の誘導加熱方式の定着装置によれば、加圧ローラの押圧時に、発熱部材と支持部材との間で効率良く熱を伝達することができるとともに、加圧ローラの押圧解除時に、発熱部材と支持部材とを容易に離間させることができるので、加圧ローラの押圧時には、ヒートローラの温度を均一に保つことができるとともに、加圧ローラの押圧解除時には、容易に、交換を要する部材のみを交換することができる。

さらに、上記請求項１に記載の誘導加熱方式の定着装置によれば、感温磁性材料からなる発熱部材が用紙と接触することがないので、用紙との接触による磨耗などにより感温磁性材料からなる発熱部材が比較的速く劣化するのを抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）

図１は、本発明の第１実施形態による画像定着部を含む複写機の全体構成を示した図であり、図２〜図４は、第１実施形態による画像定着部の構成を示した図である。まず、図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態による誘導加熱方式の画像定着部４７を含む複写機１の全体構成について説明する。なお、画像定着部４７は、本発明の「定着装置」の一例である。

本発明の第１実施形態による複写機１は、図１に示すように、原稿画像の読み取りを行う上方ハウジング１ａと、上方ハウジング１ａの下方に設置され、用紙（記録紙）に画像の印刷を行う下方ハウジング１ｂとにより構成されている。また、複写機１は、上方ハウジング１ａと下方ハウジング１ｂとの間に、機器の右前方から水平に内側（奥側）に入り込むように形成された空間部１ｃを有している。本実施形態の複写機１では、上記の空間部１ｃに、後述する下方ハウジング１ｂから排出（胴内排出）される用紙を積載するための胴内排出部６０が設けられている。

上方ハウジング１ａは、原稿画像を読み取るための原稿読取部１０と、原稿を原稿読取部１０へ搬送するための原稿給送部２０とを備えている。

原稿読取部１０は、原稿給送部２０により搬送された原稿の画像を読み取るとともに、その原稿画像に対応する画像データを生成するための機能を有している。この原稿読取部１０は、光学的に取得した原稿の画像から画像データを生成するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサおよび露光ランプなどを備えたスキャナ１１と、スキャナ１１の上面に配置された装置原稿読み取り用の第１コンタクトガラス１２およびＡＤＦ原稿読み取り用の第２コンタクトガラス１３とを含んでいる。原稿読取部１０は、第１コンタクトガラス１２上に載置された原稿や、原稿給送部２０によって第２コンタクトガラス１３に接触するようにして移送される原稿から取得した画像データなどの情報を図示しない制御部へ出力するように構成されている。

原稿給送部（ＡＤＦ：原稿自動送り装置）２０は、原稿を載置する原稿トレイ２１と、搬入ローラなどにより原稿トレイ２１から原稿を搬入させる搬入駆動部２２と、原稿を搬送経路２３に沿って搬送する搬送ローラ２４と、搬送ローラ２４により搬送されてきた原稿を排出する排出ローラ２５と、排出ローラ２５により排出された原稿を載置（積載）する原稿排出トレイ２６とを含んでいる。この原稿給送部２０は、コピー（複写）開始の指示入力などに応答して、原稿トレイ２１上に載置された原稿を自動的に１枚ずつ第２コンタクトガラス１３に接触させながら搬送するとともに、原稿の露光走査後に原稿排出トレイ２６上へ排出させる、いわゆるシートスルータイプの原稿読み取りを行うための機能を有している。

また、原稿給送部２０は、機器の背面側を回動支点として原稿読取部１０の上面に対して開閉可能に構成されている。本実施形態の複写機１では、原稿給送部２０を上方かつ後方側に持ち上げて、第１コンタクトガラス１２の上面を露出させることにより、第１コンタクトガラス１２の上面に見開き状態の書籍などの読み取り用原稿を載置することが可能なように構成されている。

下方ハウジング１ｂは、用紙の給紙を行うための給紙部３０と、用紙に印刷を行うための画像形成部４０と、複写機１を操作するための操作表示部５０と、印刷後の用紙が排出される胴内排出部６０とを備えている。

給紙部３０は、画像形成部４０に対して用紙の給紙を行うために設けられている。この給紙部３０は、各サイズ（たとえば、Ａ３、Ａ４、Ｂ４およびＢ５など）の用紙を収納可能な給紙カセット３１および３２と、これらの給紙カセット３１および３２から画像形成部４０へ用紙を搬送する搬送経路３３と、各給紙カセット３１および３２に収納されている用紙を取り出すためのピックアップローラ３４および３５と、用紙を１枚ずつ搬送経路３３に送り出す給紙ローラ３６および３７とを含んでいる。また、搬送経路３３には、用紙を搬送する搬送ローラ３８と、搬送されてきた用紙を画像形成部４０の手前で待機させるためのレジストローラ３９とが設けられている。なお、給紙部３０は、下方ハウジング１ｂの側部（たとえば、右側方部）に開閉自在に構成された手差しトレイなどからなる手差し給紙部（図示せず）を備えていてもよい。この場合、手差し給紙部からの用紙搬送経路は、レジストローラ３９の上流側で搬送経路３３に合流するように構成されるのが好ましい。

画像形成部４０は、給紙部３０によって搬送されてきた用紙に対して所定の画像を形成する（印刷する）ための機能を有している。この画像形成部４０は、図１中の矢印の方向に回転可能に支持された感光体ドラム４１と、感光体ドラム４１の周囲に設置された帯電部４２、レーザ走査ユニット４３、現像部４４、転写ローラ４５およびクリーニング部４６と、転写ローラ４５の下流側に配置された誘導加熱方式の画像定着部４７とを含んでいる。また、画像形成部４０には、用紙を画像形成部４０から胴内排出部６０へ搬送するための用紙搬送路４８が設けられている。

帯電部４２は、感光体ドラム４１の表面を所定電位に均一に帯電させるための機能を有している。また、レーザ走査ユニット４３は、画像記憶部（図示せず）などから送信されてきた画像データに基づいて、レーザービームを感光体ドラム４１の表面に照射することにより、感光体ドラム４１の表面に静電潜像を形成するために設けられている。また、現像部４４は、感光体ドラム４１の表面の静電潜像にトナーを付着させて、画像（原稿画像）を顕在化させるための機能を有している。また、転写ローラ４５は、給紙部３０から搬送されてきた用紙（記録紙）を感光体ドラム４１に押し付けることにより、感光体ドラム４１上に顕在化したトナー像を用紙に転写するために設けられている。また、クリーニング部４６は、用紙への画像の転写が終了した後、感光体ドラム４１の表面に残留しているトナーを清掃するために設けられている。

誘導加熱方式の画像定着部４７は、図２および図４に示すように、誘導加熱方式により発熱する円筒形状のヒートローラ４７ａと、ヒートローラ４７ａに対して押圧可能に配置される加圧ローラ４７ｂと、ヒートローラ４７ａの内部に配置され、ヒートローラ４７ａの温度を上昇させるための誘導加熱コイル４７ｃとを備えている。なお、誘導加熱コイル４７ｃは、本発明の「誘導コイル」の一例である。画像定着部４７は、ヒートローラ４７ａおよび加圧ローラ４７ｂの接触部分を通過する用紙表面のトナー像を、ヒートローラ４７ａで発生する熱により溶解させるとともに、加圧ローラ４７ｂによる押圧力で用紙上に定着させることが可能なように構成されている。

ここで、第１実施形態では、ヒートローラ４７ａは、図２〜図４に示すように、円筒形状の発熱部材４７ｄと、発熱部材４７ｄの外周側に設けられた円筒形状の支持部材４７ｅとを含んでいる。この発熱部材４７ｄは、温度によって透磁率が変化する感温磁性材料（たとえば、Ｆｅ−Ｎｉ合金など）からなり、キュリー温度以上で磁性を失うことにより発熱が抑制されるように構成されている。また、発熱部材４７ｄは、ヒートローラ４７ａの内部に配置された誘導加熱コイル４７ｃと対向するように設けられている。また、支持部材４７ｅは、導電性を有する非磁性材料（たとえば、アルミニウムなど）からなり、発熱部材４７ｄの薄肉化に伴う渦電流に対する負荷の増大に起因して、感温磁性材料からなる発熱部材４７ｄがキュリー温度以上においても発熱しつづけるのを抑制するための機能を有している。この支持部材４７ｅの表面には、ヒートローラ４７ａから用紙を容易に剥離させるための機能を有する離型層（図示せず）としてのＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）が塗布されている。

また、第１実施形態では、発熱部材４７ｄは、図２に示すように、支持部材４７ｅの内径よりも小さい外径を有しており、発熱部材４７ｄおよび支持部材４７ｅは、加圧ローラ４７ｂのヒートローラ４７ａに対する押圧解除時に、図３に示すように、互いに着脱可能になるように構成されている。このような第１実施形態による発熱部材４７ｄおよび支持部材４７ｅとして、たとえば、３９．３ｍｍの外径と０．３ｍｍの厚さとを有するＦｅ−Ｎｉ合金からなる発熱部材４７ｄ、および、４０ｍｍの外径と０．３ｍｍの厚さとを有するアルミニウムからなる支持部材４７ｅを用いることができる。この場合、発熱部材４７ｄの外周面と支持部材４７ｅの内周面との間に０．０５ｍｍの間隙（クリアランス）が形成されるため、加圧ローラ４７ｂのヒートローラ４７ａに対する押圧解除時に、発熱部材４７ｄと支持部材４７ｅとが互いに着脱可能になり、発熱部材４７ｄと支持部材４７ｅとを容易に離間させることが可能である。

また、第１実施形態では、発熱部材４７ｄおよび支持部材４７ｅは、図４に示すように、加圧ローラ４７ｂのヒートローラ４７ａに対する押圧時に、加圧ローラ４７ｂからの押圧力により支持部材４７ｅが発熱部材４７ｄに向かって弾性変形することによって、加圧ローラ４７ｂによる押圧部分とその対向部分との２箇所において、発熱部材４７ｄの外周面と支持部材４７ｅの内周面とが互いに密着するように構成されている。また、上記した発熱部材４７ｄおよび支持部材４７ｅの２つの密着箇所は、それぞれ、ヒートローラ４７ａの回転に伴って、互いの対向関係を維持しながら発熱部材４７ｄ（支持部材４７ｅ）上を移動する。これにより、発熱部材４７ｄと支持部材４７ｅとの間で効率良く熱を伝達することが可能である。

加圧ローラ４７ｂは、図２および図４に示すように、ＳＵＳなどからなる円柱形状の心材４７ｆと、心材４７ｆの外周に装着されたシリコンゴムなどからなる弾性部材４７ｇとにより構成されており、図示しない付勢手段によりヒートローラ４７ａに向かって付勢されている。

誘導加熱コイル４７ｃは、図示しない高周波電源から高周波電流が供給されることにより、ヒートローラ４７ａの発熱部材４７ｄに渦電流を発生させ、ヒートローラ４７ａの温度を上昇させるように構成されている。

操作表示部５０は、ユーザ（操作者）の操作に応じて所定の指示入力を行うために設けられている。この操作表示部５０は、図１に示すように、ユーザがコピー（複写）開始の指示を入力するためのスタートキー５１と、印刷部数などを入力するためのテンキー５２と、複写動作の設定を入力するための操作ガイド情報などを表示するとともに、種々の操作ボタンなどが表示されるタッチパネル式の液晶表示器（ＬＣＤ）などからなる表示部（ディスプレイ）５３とを含んでいる。

胴内排出部６０は、画像形成部４０から搬送されてきた用紙を胴内排出部６０へ排出するための排出ローラ６１と、排出された用紙を積載するための用紙排出トレイ６２とを含んでいる。

第１実施形態では、上記のように、ヒートローラ４７ａを、発熱部材４７ｄと発熱部材４７ｄに対して着脱可能に設けられる支持部材４７ｅとにより構成することによって、ヒートローラ４７ａの発熱部材４７ｄと支持部材４７ｅとを容易に離間させることができるので、発熱部材４７ｄおよび支持部材４７ｅのいずれか一方の部材に劣化などにより交換の必要性が生じた場合に、交換を要する部材のみを容易に交換することができる。これにより、劣化などによる部品交換の際に、交換する必要のない部分が含まれるのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ヒートローラ４７ａを、発熱部材４７ｄと発熱部材４７ｄに対して着脱可能に設けられる支持部材４７ｅとにより構成することによって、従来の誘導加熱方式の定着装置の製造工程に含まれる、感温磁性金属層（発熱部材）と非磁性金属層（支持部材）とを圧延接合法などを用いて層状に接合する工程（接合工程）を必要としないので、画像定着部４７（ヒートローラ４７ａ）の製造工程を簡略化することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、発熱部材４７ｄおよび支持部材４７ｅを、加圧ローラ４７ｂのヒートローラ４７ａに対する押圧解除時に、互いに着脱可能になるように構成することによって、加圧ローラ４７ｂのヒートローラ４７ａに対する押圧解除時に、発熱部材４７ｄと支持部材４７ｅとを容易に離間させることができるので、容易に、交換を要する部材のみを交換することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、発熱部材４７ｄおよび支持部材４７ｅを、加圧ローラ４７ｂのヒートローラ４７ａに対する押圧時に、加圧ローラ４７ｂからの押圧力に応じて支持部材４７ｅが発熱部材４７ｄに向かって弾性変形することにより互いに密着するように構成することによって、加圧ローラ４７ｂのヒートローラ４７ａに対する押圧時に、発熱部材４７ｄと支持部材４７ｅとの間で効率良く熱を伝達することができるので、ヒートローラ４７ａの温度を均一に保つことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、支持部材４７ｅを、発熱部材４７ｄの外周側に配置することによって、発熱部材４７ｄの外周側に配置される支持部材４７ｅに用紙を接触させることができるので、感温磁性材料からなる発熱部材４７ｄが用紙と接触することがない。これにより、用紙との接触による磨耗などにより感温磁性材料からなる発熱部材４７ｄが比較的速く劣化するのを抑制することができる。
（第２実施形態）

図５および図６は、本発明の第２実施形態による画像定着部の構成を示した図である。次に、図５および図６を参照して、本発明の第２実施形態による誘導加熱方式の画像定着部１４７は、上記第１実施形態による画像定着部４７のヒートローラ４７ａ（図２参照）とは異なる構成を有するヒートローラ１４７ａを備えている。なお、画像定着部１４７は、本発明の「定着装置」の一例である。すなわち、第２実施形態による画像定着部１４７のヒートローラ１４７ａは、図５および図６に示すように、円筒形状の発熱部材１４７ｄと、発熱部材１４７ｄの内周側に設けられた円筒形状の支持部材１４７ｅとを含んでいる。この発熱部材１４７ｄは、温度によって透磁率が変化する感温磁性材料（たとえば、Ｆｅ−Ｎｉ合金など）からなり、キュリー温度以上で磁性を失うことにより発熱が抑制されるように構成されている。また、発熱部材１４７ｄの表面には、ヒートローラ１４７ａから用紙を容易に剥離させるための機能を有する離型層（図示せず）としてのＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）が塗布されている。

また、支持部材１４７ｅは、図５に示すように、ＰＩ（ポリイミド）からなる支持層１４７ｈと、支持層１４７ｈ上に蒸着された導電性を有する非磁性材料（たとえば、アルミニウムなど）からなる薄膜層１４７ｉとにより構成されている。また、支持部材１４７ｅは、ヒートローラ１４７ａの内部に配置された誘導加熱コイル４７ｃと対向するように設けられている。この構成において、支持部材１４７ｅの薄膜層１４７ｉの厚さが所定値（約０．０５ｍｍ）以下の場合には、誘導加熱コイル４７ｃにより発生される磁界が支持部材１４７ｅを貫通して発熱部材１４７ｄまで浸透するので、渦電流により発熱部材１４７ｄのみならず支持部材１４７ｅの薄膜層１４７ｉも発熱する。そして、発熱部材１４７ｄの温度がキュリー温度まで上昇すると、発熱部材１４７ｄが磁性を失うので、磁気通路が形成されなくなるとともに、渦電流が生じなくなり、その結果、ヒートローラ１４７ａの発熱が抑制される。なお、第２実施形態による画像定着部１４７では、上記動作を実現させるために、支持部材１４７ｅの薄膜層１４７ｉの厚さを所定値（約０．０５ｍｍ）以下にするのが好ましい。

ここで、第２実施形態では、支持部材１４７ｅは、図５に示すように、発熱部材１４７ｄの内径よりも小さい外径を有しており、発熱部材１４７ｄおよび支持部材１４７ｅは、ヒートローラ１４７ａが発熱していない常温（たとえば、２５℃）時に、互いに着脱可能になるように構成されている。このような第２実施形態による発熱部材１４７ｄおよび支持部材１４７ｅとして、たとえば、常温（２５℃）時に４０ｍｍの外径と０．５ｍｍの厚さとを有するＦｅ−Ｎｉ合金からなる発熱部材１４７ｄ、および、常温（２５℃）時に３８．９ｍｍの外径と０．２２ｍｍ（アルミニウム：０．０２ｍｍ、ＰＩ：０．２ｍｍ）の厚さとを有する支持部材１４７ｅを用いることができる。この場合、支持部材１４７ｅの外周面と発熱部材１４７ｄの内周面との間に０．０５ｍｍの間隙（クリアランス）が形成されるため、ヒートローラ１４７ａが発熱していない常温（２５℃）時に、発熱部材１４７ｄと支持部材１４７ｅとが互いに着脱可能になり、発熱部材１４７ｄと支持部材１４７ｅとを容易に離間させることが可能である。

また、第２実施形態では、発熱部材１４７ｄおよび支持部材１４７ｅは、図６に示すように、誘導加熱コイル４７ｃによるヒートローラ１４７ａの温度上昇時に、発熱部材１４７ｄおよび支持部材１４７ｅが熱により膨張することによって、発熱部材１４７ｄと支持部材１４７ｅとが互いに密着するように構成されている。すなわち、ヒートローラ１４７ａの内側に配置された支持部材（非磁性材料）１４７ｅは、ヒートローラ１４７ａの外側に配置された発熱部材（感温磁性材料）１４７ｄの熱膨張率よりも大きい熱膨張率を有するので、温度が上昇するにしたがって、支持部材１４７ｅの外周面と発熱部材１４７ｄの内周面との間隙（クリアランス）が次第に小さくなる。その結果、所定温度以上において、発熱部材１４７ｄの内周面と支持部材１４７ｅの外周面とが密着状態になる。

たとえば、上記した第２実施形態の一例としての常温（２５℃）時に３９ｍｍの内径を有する発熱部材１４７ｄと、常温（２５℃）時に３８．９ｍｍの外径を有する支持部材１４７ｅとは、２００℃の温度下では、それぞれ、３９．０７ｍｍの内径と３９．２７ｍｍの外径とを有することが計算により導出される。このため、誘導加熱コイル４７ｃによりヒートローラ１４７ａの温度が２００℃まで上昇した際には、発熱部材１４７ｄと支持部材１４７ｅとの間に理論上０．２ｍｍの重複部分が発生することになるので、その重複量に対応する分だけ、ヒートローラ１４７ａの外側に配置された発熱部材１４７ｄとヒートローラ１４７ａの内側に配置された支持部材１４７ｅとが互いに密着することとなる。これにより、発熱部材１４７ｄと支持部材１４７ｅとの間で効率良く熱を伝達することが可能である。

なお、第２実施形態による画像定着部１４７のその他の構成は、上記第１実施形態による画像定着部４７と同様である。

第２実施形態では、上記のように、ヒートローラ１４７ａを、発熱部材１４７ｄと発熱部材１４７ｄに対して着脱可能に設けられる支持部材１４７ｅとにより構成することによって、ヒートローラ１４７ａの発熱部材１４７ｄと支持部材１４７ｅとを容易に離間させることができるので、発熱部材１４７ｄおよび支持部材１４７ｅのいずれか一方の部材に劣化などにより交換の必要性が生じた場合に、交換を要する部材のみを容易に交換することができる。これにより、劣化などによる部品交換の際に、交換する必要のない部分が含まれるのを抑制することができる。

また、第２実施形態では、上記のように、ヒートローラ１４７ａを、発熱部材１４７ｄと発熱部材１４７ｄに対して着脱可能に設けられる支持部材１４７ｅとにより構成することによって、従来の誘導加熱方式の定着装置の製造工程に含まれる、感温磁性金属層（発熱部材）と非磁性金属層（支持部材）とを圧延接合法などを用いて層状に接合する工程（接合工程）を必要としないので、画像定着部１４７（ヒートローラ１４７ａ）の製造工程を簡略化することができる。

また、第２実施形態では、上記のように、発熱部材１４７ｄおよび支持部材１４７ｅを、ヒートローラ１４７ａが発熱していない常温（２５℃）時に、互いに着脱可能になるように構成することによって、ヒートローラ１４７ａが発熱していない常温時に、発熱部材１４７ｄと支持部材１４７ｅとを容易に離間させることができるので、容易に、交換を要する部材のみを交換することができる。

また、第２実施形態では、上記のように、発熱部材１４７ｄおよび支持部材１４７ｅを、誘導加熱コイル４７ｃによるヒートローラ１４７ａの温度上昇時に、熱膨張により互いに密着するように構成することによって、誘導加熱コイル４７ｃによるヒートローラ１４７ａの温度上昇時に、発熱部材１４７ｄと支持部材１４７ｅとの間で効率良く熱を伝達することができるので、ヒートローラ１４７ａの温度を均一に保つことができる。
（第３実施形態）

図７および図８は、本発明の第３実施形態による画像定着部の構成を示した図である。次に、図７および図８を参照して、本発明の第３実施形態による誘導加熱方式の画像定着部２４７は、上記第１実施形態による画像定着部４７のヒートローラ４７ａおよび誘導加熱コイル４７ｃとは異なる構成を有するヒートローラ２４７ａおよび誘導加熱コイル２４７ｃを備えている。なお、画像定着部２４７は、本発明の「定着装置」の一例であり、誘導加熱コイル２４７ｃは、本発明の「誘導コイル」の一例である。すなわち、第３実施形態による画像定着部２４７は、図７および図８に示すように、ヒートローラ２４７ａの外部に隣接して配置される一対の誘導加熱コイル２４７ｃを備えている。また、ヒートローラ２４７ａは、円筒形状の発熱部材２４７ｄと、発熱部材２４７ｄの内周側に設けられた円筒形状の支持部材２４７ｅとを含んでいる。

発熱部材２４７ｄは、温度によって透磁率が変化する感温磁性材料（たとえば、Ｆｅ−Ｎｉ合金など）からなり、キュリー温度以上で磁性を失うことにより発熱が抑制されるように構成されている。この発熱部材２４７ｄの表面には、ヒートローラ２４７ａから用紙を容易に剥離させるための機能を有する離型層（図示せず）としてのＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）が塗布されている。また、発熱部材２４７ｄは、ヒートローラ２４７ａの外部に配置された一対の誘導加熱コイル２４７ｃと対向するように設けられている。

また、支持部材２４７ｅは、導電性を有する非磁性材料（たとえば、アルミニウムなど）からなり、発熱部材２４７ｄの薄肉化に伴う渦電流に対する負荷の増大に起因して、感温磁性材料からなる発熱部材２４７ｄがキュリー温度以上においても発熱しつづけるのを抑制するための機能を有している。

ここで、第３実施形態では、支持部材２４７ｅは、図７に示すように、発熱部材２４７ｄの内径よりも小さい外径を有しており、発熱部材２４７ｄおよび支持部材２４７ｅは、ヒートローラ２４７ａが発熱していない常温（たとえば、２５℃）時に、互いに着脱可能になるように構成されている。このような第３実施形態による発熱部材２４７ｄおよび支持部材２４７ｅとして、たとえば、常温（２５℃）時に４０ｍｍの外径と０．５ｍｍの厚さとを有するＦｅ−Ｎｉ合金からなる発熱部材２４７ｄ、および、常温（２５℃）時に３８．９ｍｍの外径と０．１ｍｍの厚さとを有するアルミニウムからなる支持部材２４７ｅを用いることができる。この場合、支持部材２４７ｅの外周面と発熱部材２４７ｄの内周面との間に、０．０５ｍｍの間隙（クリアランス）が形成されるため、ヒートローラ２４７ａが発熱していない常温時に、発熱部材２４７ｄと支持部材２４７ｅとが互いに着脱可能になり、発熱部材２４７ｄと支持部材２４７ｅとを容易に離間させることが可能である。

また、発熱部材２４７ｄおよび支持部材２４７ｅは、図８に示すように、一対の誘導加熱コイル２４７ｃによるヒートローラ２４７ａの温度上昇時に、発熱部材２４７ｄおよび支持部材２４７ｅが熱により膨張することによって、発熱部材２４７ｄと支持部材２４７ｅとが互いに密着するように構成されている。すなわち、非磁性材料からなる支持部材２４７ｅの熱膨張率と感温磁性材料からなる発熱部材２４７ｄの熱膨張率との差に起因して、所定温度以上において、発熱部材２４７ｄの内周面と支持部材２４７ｅの外周面とが密着状態になることにより、発熱部材１４７ｄと支持部材１４７ｅとの間で効率良く熱を伝達することが可能である。

なお、第３実施形態による画像定着部２４７のその他の構成は、上記第１実施形態による画像定着部４７と同様である。

第３実施形態では、上記のように、ヒートローラ２４７ａを、発熱部材２４７ｄと発熱部材２４７ｄに対して着脱可能に設けられる支持部材２４７ｅとにより構成することによって、ヒートローラ２４７ａの発熱部材２４７ｄと支持部材２４７ｅとを容易に離間させることができるので、発熱部材２４７ｄおよび支持部材２４７ｅのいずれか一方の部材に劣化などにより交換の必要性が生じた場合に、交換を要する部材のみを容易に交換することができる。これにより、劣化などによる部品交換の際に、交換する必要のない部分が含まれるのを抑制することができる。

また、第３実施形態では、上記のように、ヒートローラ２４７ａを、発熱部材２４７ｄと発熱部材２４７ｄに対して着脱可能に設けられる支持部材２４７ｅとにより構成することによって、従来の誘導加熱方式の定着装置の製造工程に含まれる、感温磁性金属層（発熱部材）と非磁性金属層（支持部材）とを圧延接合法などを用いて層状に接合する工程（接合工程）を必要としないので、画像定着部２４７（ヒートローラ２４７ａ）の製造工程を簡略化することができる。

なお、第３実施形態のその他の効果は、上記した第２実施形態の効果と同様である。
（第４実施形態）

図９および図１０は、本発明の第４実施形態による画像定着部の構成を示した図である。次に、図９および図１０を参照して、本発明の第４実施形態による誘導加熱方式の画像定着部３４７は、上記第１〜第３実施形態による画像定着部のヒートローラとは異なる構成を有するヒートローラ部３４７ａを備えている。なお、画像定着部３４７は、本発明の「定着装置」の一例であり、ヒートローラ部３４７ａは、本発明の「ヒートローラ」の一例である。すなわち、第４実施形態による画像定着部３４７は、図９に示すように、誘導加熱方式により発熱するヒートローラ部３４７ａを備えている。

ここで、第４実施形態では、ヒートローラ部３４７ａは、図９に示すように、円筒形状の発熱ローラ３４７ｄと、発熱ローラ３４７ｄと所定の間隔を隔てて配置された定着ローラ３４７ｊと、発熱ローラ３４７ｄおよび定着ローラ３４７ｊに装着された定着ベルト３４７ｅとを含んでいる。なお、発熱ローラ３４７ｄは、本発明の「発熱部材」の一例であり、定着ベルト３４７ｅは、本発明の「支持部材」の一例である。発熱ローラ３４７ｄは、温度によって透磁率が変化する感温磁性材料（たとえば、Ｆｅ−Ｎｉ合金など）からなり、キュリー温度以上で磁性を失うことにより発熱が抑制されるように構成されている。この発熱ローラ３４７ｄの内部には、発熱ローラ３４７ｄと対向するように誘導加熱コイル４７ｃが配置されている。

また、定着ローラ３４７ｊは、ＳＵＳなどからなる円柱形状の心材３４７ｋと、心材３４７ｋの外周に装着されたシリコンスポンジなどからなる発泡部材３４７ｌとにより構成されている。この定着ローラ３４７ｊは、定着ベルト３４７ｅを介して加圧ローラ４７ｂにより押圧されるように構成されている。

また、定着ベルト３４７ｅは、図１０に示すように、ＰＩ（ポリイミド）からなる支持層３４７ｍと、支持層３４７ｍ上に蒸着された導電性を有する非磁性材料（たとえば、アルミニウムなど）からなる加熱抑制層３４７ｎと、加熱抑制層３４７ｎ上に形成された離型層３４７ｏとにより構成されており、発熱ローラ３４７ｄの薄肉化に伴う渦電流に対する負荷の増大に起因して、感温磁性材料からなる発熱ローラ３４７ｄがキュリー温度以上においても発熱しつづけるのを抑制するための機能を有している。離型層３４７ｏは、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）からなり、定着ベルト３４７ｅから用紙を容易に剥離させるための機能を有している。なお、第４実施形態による画像定着部３４７をカラー印刷が可能な複写機などの画像形成装置に搭載する場合には、加熱抑制層３４７ｎと離型層３４７ｏとの間にシリコンゴムなどからなる弾性層（図示せず）を設けるのが好ましい。これにより、弾性層のクッション機能により加熱ムラの発生を抑制することが可能であるので、より鮮明な画像を得ることが可能になる。

なお、第４実施形態による画像定着部３４７のその他の構成は、上記第１実施形態による画像定着部４７と同様である。

第４実施形態では、上記のように、ヒートローラ部３４７ａを、発熱ローラ３４７ｄと発熱ローラ３４７ｄに対して着脱可能に設けられる定着ベルト３４７ｅとにより構成することによって、ヒートローラ部３４７ａの発熱ローラ３４７ｄと定着ベルト３４７ｅとを容易に離間させることができるので、発熱ローラ３４７ｄおよび定着ベルト３４７ｅのいずれか一方の部材に劣化などにより交換の必要性が生じた場合に、交換を要する部材のみを容易に交換することができる。これにより、劣化などによる部品交換の際に、交換する必要のない部分が含まれるのを抑制することができる。

また、第４実施形態では、上記のように、ヒートローラ部３４７ａを、発熱ローラ３４７ｄと発熱ローラ３４７ｄに対して着脱可能に設けられる定着ベルト３４７ｅとにより構成することによって、従来の誘導加熱方式の定着装置の製造工程に含まれる、感温磁性金属層と非磁性金属層とを圧延接合法などを用いて層状に接合する工程（接合工程）を必要としないので、画像定着部３４７（ヒートローラ部３４７ａ）の製造工程を簡略化することができる。

また、第４実施形態では、上記のように、ヒートローラ部３４７ａを、発熱ローラ３４７ｄと発熱ローラ３４７ｄに装着される定着ベルト３４７ｅとを含むように構成することによって、装置の非作動時に、発熱ローラ３４７ｄから定着ベルト３４７ｅを取り外すことができるので、ヒートローラ部３４７ａの発熱ローラ３４７ｄと定着ベルト３４７ｅとを容易に離間させることができる。これにより、装置の非作動時に、容易に、交換を要する部材のみを交換することができる。

また、第４実施形態では、上記のように、ヒートローラ部３４７ａを、発熱ローラ３４７ｄと発熱ローラ３４７ｄに装着される定着ベルト３４７ｅとを含むように構成することによって、装置の作動時に、発熱ローラ３４７ｄと定着ベルト３４７ｅとが互いに密着状態になるので、発熱ローラ３４７ｄと定着ベルト３４７ｅとの間で効率良く熱を伝達することができる。これにより、装置の作動時に、ヒートローラ部３４７ａの温度を均一に保つことができる。

また、第４実施形態では、上記のように、定着ベルト３４７ｅを、発熱ローラ３４７ｄの外周側に配置することによって、発熱ローラ３４７ｄの外周側に配置される定着ベルト３４７ｅに用紙を接触させることができるので、感温磁性材料からなる発熱ローラ３４７ｄが用紙と接触することがない。これにより、用紙との接触による磨耗などにより感温磁性材料からなる発熱ローラ３４７ｄが比較的速く劣化するのを抑制することができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、本発明の誘導加熱方式の定着装置を、画像形成装置の一例としての複写機に含まれる画像定着部に適用する例について示したが、本発明はこれに限らず、複写機以外のプリンタやファクシミリなどの画像形成装置に含まれる画像定着部にも本発明の誘導加熱方式の定着装置を適用可能である。

また、上記実施形態では、発熱部材（発熱ローラ）を構成する感温磁性材料としてＦｅ−Ｎｉ合金を用いるとともに、支持部材（定着ベルト）を構成する導電性を有する非磁性材料としてアルミニウムを用いる例について示したが、本発明はこれに限らず、Ｆｅ−Ｎｉ合金以外の感温磁性材料を発熱部材（発熱ローラ）として用いてもよいし、アルミニウム以外の導電性を有する非磁性材料を支持部材（定着ベルト）として用いてもよい。

本発明の第１実施形態による画像定着部を含む複写機の全体構成を示した正面図である。 図１に示した第１実施形態による画像定着部の構成を示した断面図である。 図２に示した第１実施形態による画像定着部のヒートローラを示した斜視図である。 図２に示した第１実施形態による画像定着部の作動時の状態を説明するための断面図である。 本発明の第２実施形態による画像定着部の構成を示した断面図である。 図５に示した第２実施形態による画像定着部の作動時の状態を説明するための断面図である。 本発明の第３実施形態による画像定着部の構成を示した断面図である。 図７に示した第３実施形態による画像定着部の作動時の状態を説明するための断面図である。 本発明の第４実施形態による画像定着部の構成を示した断面図である。 図９に示した第４実施形態による画像定着部の定着ベルトの構成を示した断面図である。

符号の説明

４７、１４７、２４７、３４７ 画像定着部（定着装置）
４７ａ、１４７ａ、２４７ａ ヒートローラ
４７ｂ 加圧ローラ
４７ｃ、２４７ｃ 誘導加熱コイル（誘導コイル）
４７ｄ、１４７ｄ、２４７ｄ 発熱部材
４７ｅ、１４７ｅ、２４７ｅ 支持部材
３４７ａ ヒートローラ部（ヒートローラ）
３４７ｄ 発熱ローラ（発熱部材）
３４７ｅ 定着ベルト（支持部材）

Claims (1)

1. 温度によって透磁率が変化する感温磁性材料からなる円筒形状の発熱部材と、前記発熱部材の外周側に設けられると共に、前記発熱部材に対して着脱可能に設けられ、導電性を有する非磁性材料からなる円筒形状の支持部材とを含むヒートローラと、
   前記支持部材に対して押圧可能に配置される加圧ローラと、
   前記ヒートローラの温度を上昇させるための誘導コイルと、を備え、
   前記加圧ローラが前記支持部材を押圧する押圧時に、前記支持部材は、弾性変形して、該支持部材における前記加圧ローラによって押圧される押圧部分と、前記発熱部材を挟んで前記押圧部分とは反対側に位置する対向部分とにおいて前記発熱部材と密着し、
   一方、前記加圧ローラが前記支持部材を押圧しない押圧解除時に、前記支持部材と前記発熱部材との間に間隙が形成されて、前記発熱部材と前記支持部材との密着状態が解除され、前記支持部材と前記発熱部材とが互いに着脱可能になる誘導加熱方式の定着装置。

Images