JP4999496B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、加熱装置に関し、特に、画像形成装置、特に電子写真方式の複写機、プリンター、ファクシミリ等で用いられるトナーの定着装置に関する。

誘導加熱方式：複写機、プリンター、ＦＡＸ等は、普通紙やＯＨＰ等の記録媒体上に画像を形成する工程を有する。様々な画像記録方式が実現されているが、そのなかでも高速性、画像品質、コストなどから上記の機器に広く採用されているのが電子写真方式である。

電子写真方式では、紙やＯＨＰ等の記録媒体上に未定着トナー像を形成し、熱と圧力で固定する定着工程がある。定着方式としては、高速性、安全性等の面からヒートローラ方式が現在最も多く採用されている。

ヒートローラ方式とは、ハロゲンヒータなどの発熱部材により加熱される定着ローラと、これに対向配置される加圧ローラを圧接してニップ領域と呼ばれる相互圧接部を形成し、両ローラ間にシートを通過させて加熱する方式である。

ヒートローラ方式は、定着ローラの小熱容量化（薄肉化）に限界があることと、ハロゲンヒータ自体の立ち上がりの遅さから立上時間が遅いという課題がある。

そのため近年では加熱手段に誘導加熱方式を利用した定着方式が検討されている。これは導電層を有する発熱部材に磁界発生手段によって発生させた交番磁界により渦電流を発生させて誘導加熱を行うものである。この方式は加熱の立ち上がりがハロゲンヒータに比べて速く,加熱対象を直接加熱することができるため、ヒートローラ方式と比較して短時間の立上が可能である。

誘導加熱方式の課題（端部昇温）：一方、誘導加熱の課題として、発熱部材の長手方向の温度分布を制御することが難しいという課題がある。

定着装置は、小サイズの記録媒体を連続的に定着した場合や、紙詰まり等により装置が突発的に駆動停止した場合に、定着部材の一部又は全部が過昇温する問題が生じることがあった。

詳しくは、次の通りである。一般的な画像形成装置は、幅方向のサイズが異なる数種類の記録媒体に対して、画像形成ができるように構成されている。ここで、幅方向サイズの異なる記録媒体とは、ＪＩＳ寸法のＡ列やＢ列における種々の定形サイズの記録媒体の他に、不定形サイズの記録媒体も含まれる。また、同一サイズ（例えば、Ａ４サイズである。）の記録媒体であっても、長手方向を搬送方向にした場合と、短手方向（長手方向に直交する方向である。）を搬送方向にした場合とでは、幅方向サイズの異なる記録媒体を扱っていることになる。

このような幅方向サイズの異なる記録媒体を定着装置で定着する場合には、記録媒体の幅方向サイズに応じて、定着部材の幅方向の熱分布が変動して、温度ムラが生じてしまう場合があった。例えば、幅方向サイズの小さな記録媒体を通紙して定着する場合には、その記録媒体の幅方向サイズに対応する定着部材の位置（通紙領域である。）では熱が多く奪われて、その他の位置（非通紙領域である。）に比べて定着温度が低くなる。このような現象は、幅方向サイズの小さな記録媒体を連続的に通紙するような場合に、特に顕著になる。

したがって、定着部材の幅方向中央部の定着温度を基準として定着部材の幅方向全域の定着温度を制御しようとすると、定着部材の幅方向中央部の定着温度は所望の温度に制御できるものの、幅方向両端部の定着温度が上昇（過昇温）してしまうことになる。このように、定着部材の幅方向両端部の定着温度が上昇した状態で、幅方向サイズの大きな記録媒体を定着すると、温度上昇位置に対応した記録媒体上にホットオフセットが発生してしまう。さらに、幅方向両端部の定着温度が定着部材の耐熱温度を超えた場合には、定着部材に熱的破損が生じることも考えられる。

これに対して、定着部材の幅方向両端部の定着温度を基準として定着部材の幅方向全域の定着温度を制御しようとすると、定着部材の幅方向両端部の定着温度は所望の温度に制御できるものの、幅方向中央部の定着温度が下降してしまうことになる。このように、定着部材の幅方向中央部の定着温度が下降した状態で記録媒体を定着すると、温度下降位置に対応した記録媒体上にコールドオフセットが発生してしまう。

この課題に対して加熱源をハロゲンヒータとしている従来の定着装置では、配光分布を中央部と端部に分けた２本のヒータを制御することにより、定着部材の温度制御を行ってきたが、コイルから発生する磁束により対象を加熱する誘導加熱ではこのような制御は非常に困難である。ハロゲンヒータのように中央部を加熱するコイルと端部を加熱するコイルを２つ配置する方法もあるがコストUＰやコイル同士の干渉等多くの問題がある。

整磁合金を利用した自己温度制御型ＩＨ定着：そこで特許文献１などのように発熱層にキュリー点を定着設定温度近傍に調整した磁性材料を使用した自己温度制御型誘導加熱定着方式が提案されている。

これらの技術は、発熱層に適当なキュリー点を有する磁性体（整磁合金）を使用する技術である。

そして、発熱層の温度がキュリー点以下の時は、発熱層が磁性体であるため磁束が発熱層に集中して、高い加熱効率であるのに対し、発熱層の温度がキュリー点以上の時は、発熱層が非磁性となり磁束が発散して、加熱効率が低下して、発熱層の発熱量が低下する技術である。

上記従来技術は発熱層の温度がキュリー点以上になると発熱層が非磁性になり発熱が低下する発明であり、ＩＨ定着装置の課題である端部昇温防止に非常に有用な発明である。
特開２００６−２０８９０９号公報

しかしながら、整磁合金がキュリー点温度を越えることで、発熱量は低下するが、その低下量は小さく過昇温を確実に防止するには充分ではない。

また、整磁合金がキュリー点温度を超える事で、整磁合金が非磁性になり、コイルからの発生磁束がローラ外に大量に放射されるため、定着装置外に漏れる磁束が増加する。

そこで、本発明では、上記のような問題を鑑み、トナー像を記録媒体に定着する定着装置であって、回転体よりなる、記録媒体を挟持搬送して未定着像を記録材に溶融定着させる定着部材を有し、該定着部材が、導電性を有する発熱部材を有し、定着部材内部に配置され、電磁誘導により前記発熱部材を誘導加熱する励磁コイルを有する定着装置において、該定着部材を介して、励磁コイルと対向する位置に過昇温防止部材を有する事により、小サイズ紙を連続通紙した際に非通紙部が過昇温しない自己温度制御機能を有した定着装置を提供する事を目的としている。

請求項１記載の発明は、定着部材内部に配置され、電磁誘導により発熱部材を誘導加熱する励磁コイルを有する定着装置において、発熱部材が磁性部材であり、該定着部材を介して、励磁コイルと対向する位置に過昇温防止部材を有し、過昇温防止部材が整磁合金からなる第一の過昇温防止部材と、非磁性かつ、第一の過昇温防止部材よりも体積抵抗率が低い第二の過昇温防止部材からなり、各部材が、定着部材の内側からコイル、発熱部材、第一の過昇温防止部材、第二の過昇温防止部材の順番に配置される事を特徴とする定着装置である。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の定着装置において、発熱部材は、その厚さが、励磁コイルに印加される交番電流の周波数に対応し、発熱部材の温度がキュリー点以下の時の、浸透深さよりも厚くなるように形成されたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の定着装置において、過昇温防止部材は、その厚さが、励磁コイルに印加される交番電流の周波数に対応した浸透深さよりも厚くなるように形成されたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１から３の何れか１項に記載の定着装置において、第一の過昇温防止部材は、その厚さが、励磁コイルに印加される交番電流の周波数に対応し、第一の過昇温防止部材の温度がキュリー点以下の時の、浸透深さよりも厚くなるように形成されたことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１から４の何れか１項に記載の定着装置において、第二の過昇温防止部材は、その厚さが、励磁コイルに印加される交番電流の周波数に対応した浸透深さよりも厚くなるように形成されたことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の定着装置において、定着部材を収容する筐体を有する定着装置であり、該筐体の一部が過昇温防止部材により形成されることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の定着装置において、定着部材に圧接配置される回転体からなる加圧部材を有し、定着部材と加圧部材の間に形成される定着ニップ領域に記録材が挿通する定着装置であり、定着部材と加圧部材との定着ニップ領域の範囲内で加圧部材の背面より該加圧部材を定着部材に押圧する押圧手段を備え、押圧手段が、過昇温防止部材により形成されることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、定着部材内部に配置され、電磁誘導により発熱部材を誘導加熱する励磁コイルを有する定着装置において、発熱部材が磁性部材であり、該定着部材を介して、励磁コイルと対向する位置に過昇温防止部材を有し、定着装置は、定着部材に圧接配置される回転体からなる加圧部材を有し、定着部材と加圧部材の間に形成される定着ニップ領域に記録材が挿通するよう構成され、定着部材と加圧部材との定着ニップ領域の範囲内で加圧部材の背面より該加圧部材を定着部材に押圧する押圧手段を備え、過昇温防止部材は、整磁合金からなる第一の過昇温防止部材と、非磁性かつ、第一の過昇温防止部材よりも体積抵抗率が低い第二の過昇温防止部材からなり、押圧手段は、弾性層と、第一の過昇温防止部材と、第二の過昇温防止部材とを備えて構成され、各部材が、定着部材の内側からコイル、発熱部材、弾性層、第一の過昇温防止部材、第二の過昇温防止部材の順番に配置され、第一の過昇温防止部材の厚さは整磁合金の温度がキュリー点以下の時の電流の浸透深さ以上の厚みである事を特徴とする定着装置である。
請求項９記載の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の定着装置を有する事を特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、小サイズ紙を連続通紙した際に非通紙部が過昇温しない自己温度制御機能を有した定着装置を提供する事ができる。

画像形成装置構成例：図２２に、本発明が好適に適用できる画像形成装置の断面図を示す。この画像形成装置は、その全体が上部と下部とから構成されている。

前記上部は、その上方に図示しない自動原稿搬送装置と、その下方に詳細を図示しない光学要素からなる光学ユニットを有し、さらにその下方に位置する作像系の各ユニットを有しており、前記下部は、複数のサイズの記録部材Ｐがそれぞれ載置された複数の給紙トレイが収納された給紙ユニットを有している。

符号４１は回転体からなる像担持体の一例であってドラム形状の感光体を示している。この感光体４１のまわりには、矢印で示す向きの回転方向順に、帯電ローラからなる帯電装置４２、露光手段の一部を構成するミラー４３、現像ローラ４４Ａを備えた現像手段４４、記録部材Ｐとしての転写紙に現像画像を転写する転写装置４８、感光体４１の周面に摺接するブレード４６Ａを具備したクリーニング手段４６などが配置されている。感光体４１上には帯電装置４２と現像ローラ４４Ａとの間にはミラー４３を介して露光光ＬＢが走査されるようになっている。この露光光ＬＢの照射位置を露光部１５０と呼ぶ。

転写装置４８は感光体４１の下面と対向している。この対向している部位が転写部４７であり、この転写部４７には転写装置４８が設けられている。

該転写部４７のさらに記録部材Ｐの搬送経路の上流側の位置には一対のレジストローラ４９が設けられている。このレジストローラ４９に向けて、搬送ガイドに案内されて給紙トレイ４０に収納された記録部材Ｐ が給紙コロ１１０から送り出されるようになっている。転写部４７のさらに記録部材Ｐの搬送経路の下流の位置には、定着装置２０が配置されている。定着装置２０の記録部材Ｐの搬送経路の下流には自動両面装置３９が配置されている。

この画像形成装置において、画像形成は次のようにして行われる。感光体４１が回転を始め、この回転中に感光体４１が暗中において帯電装置４２により均一に帯電され、露光光ＬＢが露光部１５０に照射、走査されて作成すべき画像に対応した潜像が形成される。この潜像は感光体４１の回転により現像装置４４ に移動してきて、ここでトナーにより可視像化されてトナー像が形成される。

一方、給紙コロ１１０により給紙トレイ上の記録部材Ｐの送給が開始され、破線で示す搬送経路を経て一対のレジストローラ４９の位置で一旦停止し、感光体４１上のトナー像と転写部４７で合致するように送り出しのタイミングを待つ。かかる好適なタイミングが到来するとレジストローラ４９に停止していた記録部材Ｐはレジストローラ４９から送り出され、転写部４７に向けて搬送される。

感光体４１上のトナー像と記録部材Ｐとは、転写部４７で合致し、転写部材４８による電界により、トナー像は記録部材Ｐ上に転写される。

こうして感光体４１まわりの画像形成部でトナー像を担持した記録部材Ｐは定着装置２０に向けて送り出される。記録部材Ｐ 上のトナー像は定着装置２０ を通過する間に当該記録部材Ｐに定着されて排紙部に排紙される。

また、画像形成装置１は記録部材Ｐの両面に画像形成をすることができる。図示しない分岐爪により自動両面装置３９へ排紙された記録部材Ｐは自動両面装置３９でスイッチバック反転され、レジストローラ４９の手前の搬送経路に搬送される。

一方、転写部４７で転写されずに感光体４１上に残った残留トナーは感光体４１の回転と共にクリーニング装置４６に至り、該クリーニング装置４６を通過する間に清掃されて次の画像形成に備えられる。

実施例１（請求項１、２）：実施例を図を用いて説明する。

図１は本実施例における定着装置２０の断面図である。定着装置２０は、定着部材である定着ローラ２、定着ローラ２とニップ領域を形成する加圧ローラ４、磁界発生手段である励磁コイル３、励磁コイル３を巻きつけるボビン３０１、コイルの鉄芯となるフェライトコア５、過昇温防止部材６により構成されている。

定着ローラ２は外径４０ｍｍであり、励磁コイル３より発生した磁界が定着ローラ２を誘導加熱する。

定着ローラ２は不図示の駆動部によって図１の時計方向に回転駆動される。

記録部材Ｐは定着ローラ２と加圧ローラ４が構成するニップ領域を通過することにより、定着ローラ２から熱を与えられ加熱される。

（コイル形状）励磁コイル３は、表面が絶縁された外径０.１５ｍｍの銅製の線材を９０本束ねた線束を、定着ローラ２の内部に配置されたボビン３０１に周回する事で形成する。線材を回転軸方向に延伸し周回させる。

フェライトコア５は前記定着ローラ２の周面に対向する位置かつコイルの背後に配置されている第一のコア５Ａと前記コイルを介さない前記定着ローラ２の周面に対向し、前記第一のコア５Ａよりも前記定着ローラ２に近接する位置に配置される第二のコア５Ｂにより構成されており、励磁コイル３より発生した磁束を、定着ローラ２の発熱させたい箇所に集中させる構成となっている。

（本実施例では定着ローラのニップ領域手前の部分）第一のコア及び第二のコアの材質は強磁性体かつ電気抵抗率の高いものが望ましい。フェライトの他にはパーマロイ等の材料が挙げられる。

（定着ローラ構成）定着ローラ２は、図２に示すように、定着ローラ外周からローラ中心方向に向かって、離型層２３、弾性層２２、発熱層２１の順に構成されている。

（発熱層）発熱層２１は、磁性導電性材料により構成されている。ここで、発熱層２１の材料として、キュリー点が定着可能温度以上であって３００度以下となる整磁合金を用いている。具体的には、ニッケル、鉄、クロムの合金であって、各材料の添加量と加工条件とを調整することで所望のキュリー点を得ることができる。このように、キュリー点が定着ローラ２の定着温度近傍となる磁性導電性材料にて発熱層２１を形成することで、定着ローラ２は電磁誘導によって過昇温されることなく加熱されることになる。

本実施の形態１では、発熱層２１には過昇温を確実に防止するためキュリー点が１８０度である整磁合金を使用した。

このように、キュリー点が定着温度近傍となる磁性導電性材料にて発熱層２１を形成することで、定着ローラ２は電磁誘導によって過昇温されることなく加熱されることになる。

発熱層２１の肉厚は１００μｍと薄くして、熱容量を小さくする構成とした。本構成では、発熱層２１の厚さは、印加する交流電流の周波数における、発熱層２１の温度がキュリー点以下の時の電流の浸透深さ以上の厚みであることが望ましい。これにより電磁誘導によって過昇温が発生する事が防止できる。

（浸透深さの説明）交番電流によってできる交番磁束が金属に誘導する渦電流は、金属の表面に近いほど大きく、内部になるにつれて指数関数的に小さくなる。金属が磁性体である時、誘導される渦電流はさらに金属表面に集中する。

渦電流が表面における電流密度の０.３６８倍に減少した点での表面からの深さを電流の浸透深さδと呼び式１で表される、金属表面から浸透深さより内部に流れる渦電流は表面と比較して非常に小さく誘導加熱にほとんど影響を与えない。

金属の厚さが浸透深さ以上であれば、金属表面から進入した磁束は金属層中でエネルギーを消失し、金属板をほとんど透過することができなくなる。

（式１）ρ：金属の体積抵抗率(Ω・ｍ) μ：金属の比透磁率 f：交番電流の周波数（Ｈｚ）

すなわち、発熱層２１の厚さを浸透深さよりも著しく薄い厚さになってしまうと、整磁合金の温度がキュリー点以下で磁性の状態であっても、コイルの磁束が整磁合金を透過してしまうため、発熱層２１に誘導加熱のエネルギーを集中させることができない上に、自己温度制御能力が低下する。

したがって発熱層２１の厚さは発熱層２１の温度がキュリー点以下の時の電流の浸透深さ以上の厚みであることが望ましい。

しかしながら発熱層２１の厚さを大幅に厚くしてしまうと、定着ローラ２の熱容量が増加するため、定着ローラ２の昇温速度が鈍化してしまう。

本構成では２５ｋＨｚの交流電流により誘導加熱を行った。本実施例で使用した整磁合金の２５ｋＨｚで温度がキュリー点以下時の、浸透深さは約８０μｍ整磁合金の厚さとしては８０μｍ以上であることが好ましく、厚さの上限は、熱容量の観点から１.５ｍｍ程度が望ましい。

（弾性層）定着ローラ２の弾性層２２は、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等からなり、層厚が５０〜５００μｍでアスカー硬度が５〜５０度となるように形成されている。これにより、出力画像において、光沢ムラのない均一な画質を得ることができる。

（離型層）定着ローラ２の離型層２３は、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂、これらの樹脂の混合物、又は、これらの樹脂を耐熱性樹脂に分散させたものである。

離型層２３の層厚は、５〜５０μｍ（好ましくは、１０〜３０μｍである。）に形成されている。これにより、定着ローラ２上のトナー離型性が担保されるとともに、定着ローラ２の柔軟性が確保される。なお、定着ローラ２の各層２１〜２３の間に、プライマ層等を設けることもできる。

（過昇温防止部材）過昇温防止部材６は定着ローラの外側かつ、励磁コイルと対向する位置に配置されている。過昇温防止部材は、発熱層２１がキュリー点以上の温度になった時に、励磁コイル３から発生する磁界の範囲内に配置されていれば良い。

また、過昇温防止部材６は非磁性かつ、発熱層２１の体積抵抗率よりも低い体積抵抗率を有する導電性材料で形成されている。

発熱層２１の体積抵抗率が３．６×１０−７Ω・ｍであるために、過昇温防止部材６は体積抵抗率が３．６×１０−７Ω・ｍよりも低い材料にて形成されている。具体的には、体積抵抗率が３．０×１０−８Ω・ｍ以下となる、銅、アルミニウム、金、銀、等を用いることが好ましい。

本実施の形態１では、過昇温防止部材の材料として、非磁性材料のアルミを用いている。非磁性かつ電気的に良伝導の部材を使用することで、過昇温防止部材６自身の発熱を抑えつつ磁束を遮蔽する効果を得ることができる。

詳しく説明すると、コイルから発生した磁束が金属を貫くと、貫いた磁束を打ち消す方向に、金属に逆起電力が発生し、金属層中に渦電流が流れる。金属層中に渦電流が流れると、金属はコイルから発生した磁束を打ち消す方向に、磁束を発生させる（反作用磁界）とともに、金属の実効抵抗によりジュール熱も発生させる。従って、誘導加熱は実効抵抗の大きな金属を発熱体にすると効率の良い加熱が行える。

しかし、非磁性かつ低抵抗の材料は実効抵抗が小さいため、ジュール熱による発熱が非常に小さく、コイルから発生した磁界に対する反作用磁界を多く発生させる。従って、過昇温防止部材６は非磁性かつ、発熱層２１の体積抵抗率よりも低い体積抵抗率を有する導電性材料で形成されている。

また、過昇温防止部材の厚さは浸透深さ以上であることが望ましい。過昇温防止部材の厚さを厚くすることにより、過昇温防止部材の実効抵抗を低くすることができるため、過昇温防止部材の発熱を小さくし、なおかつコイルから発生した磁界に対する反作用磁界を多く発生させることができる。

過昇温防止部材を薄くしすぎると実効抵抗が高くなってしまい、過昇温防止部材自身の発熱量が大きくなってしまい自己温度制御能力が低下する。浸透深さ以上の厚みを有していれば、過昇温防止部材表面から進入した磁束は部材中でエネルギーを消失し、過昇温防止部材をほとんど透過することができなくなるため、浸透深さよりも著しく厚くする必要は無い。これにより発熱抑制効果を大きくすることができる。

本構成では２５ｋＨｚの交流電流により誘導加熱を行う構成であるため、過昇温防止部材であるアルミニウムの厚さは０.５ｍｍ以上が望ましい。本構成では過昇温防止部材６の厚さは１ｍｍとした。

（定着装置２０の動作）このように構成された定着装置２０は、次のように動作する。加圧ローラ４の回転駆動によって、定着ローラ２は図１中の矢印方向に回転する。定着ローラ２は発熱層２１の発熱により加熱される。

詳しくは、励磁コイル３に１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの高周波交番電流を流すことで、励磁コイル３のループ内に磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。このように交番磁界が形成されることで、発熱層２１に渦電流が生じて、ジュール熱が発生し、発熱層２１が誘導加熱される。こうして発熱した定着ローラ２からの熱により、搬送される記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔを加熱して溶融する。

このような定着工程において、発熱層２１の温度がキュリー点を超えた場合には、定着ローラ２の発熱が制限されることになる。

（整磁合金の自己温度制御メカニズム）整磁合金による自己温度制御メカニズムを従来技術を例に用いて説明する。

図３は従来技術の定着装置２０の断面図である。本実施例と違いは、過昇温防止部材を有していない点であり、その他の構成は同じである。

図４は従来技術の定着装置２０の誘導加熱に関する部分を抜き出した概略図である。図４(Ａ)は整磁合金の温度がキュリー点以下である時にコイル３から発生する磁束Ａの様子を表している。

整磁合金の温度がキュリー点以下である時にはコイル３から発生する磁束Ａは、コア５を経路として発熱層２１を通り、再びコア５に戻る。この時、発熱層２１である整磁合金は磁性体であるため、磁束は発熱体に集中する。そして発熱層２１に誘導電流が流れジュール熱により発熱する。

一方、整磁合金の温度がキュリー点以上になった時にコイル３から発生する磁束は図４(Ｂ)に示した磁束Ｂのようになる。コイル３から発生する磁束Ｂは、基本的な経路をコア５とするところに変化は無いが、発熱層２１である整磁合金の温度がキュリー点以上になり、整磁合金が非磁性体となったため、磁束Ｂは発熱体２１には集中せず、発熱層２１とコイル３の間の空間や、定着ローラ外の空間に分散する。

この結果、発熱層２１に電流を誘導する磁束が減少してしまうため、発熱量が小さくなるこの磁束Ａ,Ｂの違いにより、整磁合金の温度がキュリー点以上に昇温すると発熱量が小さくなり自己温度制御機能が働く。

（従来技術の課題）しかしながら従来技術は、自己温度制御能力が過昇温を確実に防止するには充分ではないという課題がある。

図３の従来技術の定着装置を用いて、幅方向サイズの小さな紙の連続通紙試験を行った時の定着ローラの温度の経時変化を図５に示す。

図５には、「発熱層にＮｉを使用した定着ローラ」と、「発熱層に整磁合金を使用した定着ローラ」の非通紙領域の温度を示した。また、参考のために通紙領域の定着ローラの温度も示した。

連続通紙が始まると、定着ローラの紙が接触する「通紙領域」の温度は定着設定温度である１７０℃を維持するように制御される。そのため、紙から熱量が奪われない「非通領域」の定着ローラ端部の温度は上昇していく。発熱層にＮｉを使用している装置はそのまま端部が昇温しつづける。

発熱層に整磁合金を使用した定着ローラは、整磁合金の温度がキュリー点を超える事により発熱量が制限されて、端部の昇温が鈍化している事がわかる。

しかしながら、端部の昇温が完全に停止するわけではなく、端部の温度は徐々に上がっていってしまう。従来技術の発熱層に整磁合金を用いた定着装置では、連続通紙開始から３分を経過した時点で端部の温度が２００℃以上となった。

したがって、従来技術では３分以上の小サイズの連続通紙時には、端部の過昇温を整磁合金だけでは防止することができず、所定の枚数を通紙後、通紙を一時停止して端部の温度を低下させる等の温度制御が必要となってしまい、画像形成の効率が著しく低下してしまう。

本願発明者は鋭意検討の結果、過昇温防止部材６を定着ローラ２の外側かつ、励磁コイル３と対向する位置に配置することにより、上記課題を解決できることがわかった。

（本発明の優位性の説明）図６は図１の定着装置２０の図から、誘導加熱に関する部分を抜き出した概略図である。

図６(Ａ)は整磁合金の温度がキュリー点以下である時にコイル３から発生する磁束Ａの様子を表している。

整磁合金の温度がキュリー点以下である時、磁束Ａの様子は図４(Ａ)の従来技術と同様
コア５を経路として発熱層２１を通り、再びコア５に戻る。

一方、整磁合金の温度がキュリー点以上になった時にコイル３から発生する磁束は図６(Ｂ)に示した磁束Ｂのようになる。

定着ローラ外に漏れ出した磁束は、コイルが発する磁界の範囲内に設置された過昇温防止部材に進入する。したがって磁束Ｂは発熱層２１、過昇温防止部材６を含めた磁気回路を形成することになる。

過昇温防止部材６には非磁性かつ低抵抗であるアルミを使用しているため、誘導電流は、体積抵抗率の低い過昇温防止部材６に多く流れ、発熱層２１の発熱が非常に小さくなる。

また、アルミは誘導加熱による発熱が非常に小さく、過昇温防止部材６が高温になることはない。

図７には、交流磁場解析シミュレーションにより計算した本実施例と従来例の発熱層２１の発熱量を示す。

図７(Ａ)は従来例の、整磁合金の温度がキュリー点以下の時（Ｔ＜Ｔｃ）の発熱量と、整磁合金の温度がキュリー点以上の時（Ｔ＞Ｔｃ）の発熱量を、図７(Ｂ)は本実施例の、整磁合金の温度がキュリー点以下の時（Ｔ＜Ｔｃ）の発熱量と、整磁合金の温度がキュリー点以上の時（Ｔ＜Ｔｃ）の発熱量をそれぞれ示している。

本実施の形態と同様の定着ユニットのコイルに２５ｋＨｚの交番電圧をかけた時の発熱層２１の発熱量を比較している。

従来例では、整磁合金の温度がキュリー点以上（Ｔ＞Ｔｃ）になることにより発熱量が４３％抑制されるのに対して、本実施例では、整磁合金の温度がキュリー点以上（Ｔ＞Ｔｃ）になることにより発熱量が９０％以上抑制されることから、非常に発熱抑制効果が向上することがわかる。

図８は、本実施の形態の定着装置に、幅方向サイズの小さな紙の連続通紙試験を行った時の、定着ローラの非通紙領域の温度の経時変化である。

また、図５の従来技術の定着ローラの非通紙領域の温度も示す。

図８より、本実施の形態の定着装置では、通紙が開始された後、整磁合金の温度がキュリー点を超えると発熱量が制限されて、端部の昇温がほぼ停止している事がわかる。したがって、本実施例では小サイズの紙を長時間連続通紙しても端部昇温の課題は発生しない。

（漏れ磁束に関して）また、本実施例では整磁合金の温度がキュリー点以上（Ｔ＞Ｔｃ）になった時に定着ローラ外に放出される漏れ磁束を減少させることが出来る。

誘導加熱を用いた定着装置では、励磁コイルから発生した磁束の内、定着ローラの加熱に使用されなかった磁束は、漏れ磁束として定着装置周辺に放出される事がある。定着装置から漏れ出した磁束は周辺装置に与える影響、すなわち、周囲の電子機器の誤動作やノイズの問題を引き起こす可能性があり、また、仮に磁束が画像形成装置本体外に漏れ出した場合、ノイズの問題のみならず人体に与える電磁波の影響も無視できない。

従来技術では、整磁合金の温度がキュリー点以上（Ｔ＞Ｔｃ）になった時、図４の(Ｂ)に示した様に、磁束を定着ローラに集中させない事で発熱を抑制するため、整磁合金を用いない誘導加熱方式の定着装置よりも漏れ磁束が大きいという課題があった。

したがって、定着装置外、または画像形成装置本体外へ放射ノイズが漏洩するための電磁シールドの設計に非常にコスト・時間を費やしていた。しかしながら本実施例により定着装置外に放出される漏れ磁束を減少させることができる。

従来技術と本実施の形態で定着ローラ外に放出される漏れ磁束を計測した。図９は磁束密度を計測した計測地点を示している。

計測は、従来技術の定着装置において（従来技術は過昇温防止部材６が無い）、もっとも磁束が漏れやすい方向であるコイル対向部かつ、ローラ外周部から４０ｍｍはなれた地点で行った。

測定した定着装置は、図３の定着装置で発熱層がＮｉの装置、図３の定着装置で発熱層が整磁合金の装置、本実施の形態の定着装置である。測定結果を以下に示す。

発熱層にＮｉを使用した従来技術では、もっとも磁束が漏れやすい方向であっても、ローラ外周部から４０ｍｍはなれた地点では０.７５（Ｇ ガウス）であり、漏れ磁束は小さい。それに対して発熱層に整磁合金を使用した従来技術では漏れ磁束が整磁合金の温度がキュリー点以下（Ｔ＜Ｔｃ）である時、４.５（Ｇ）、さらに、整磁合金の温度がキュリー点以上（Ｔ＞Ｔｃ）である時には、１５（Ｇ）と非常に大きくなっている。

それに対して本実施の形態では、整磁合金の温度がキュリー点以上（Ｔ＞Ｔｃ）である時の漏れ磁束が１Ｇにまで減少している。これは、発熱層にＮｉを使用した従来技術の漏れ磁束とほぼ同等の値であり、従来、誘導加熱方式の定着装置で行われている電磁シールドの設計で磁束の放射ノイズを防止する事ができる。

また、整磁合金の温度がキュリー点以下（Ｔ＜Ｔｃ）である時の漏れ磁束も０.２（Ｇ ガウス）と非常に小さくなっている。

本実施例により、定着ローラ外に放出される漏れ磁束を減少させることが出来るため、整磁合金を用いない誘導加熱方式の定着装置と同程度の電磁シールドの設計で、定着装置外、または画像形成装置本体外へ放射ノイズを防止する事ができる。

（発熱層の厚さ）図１０は実施例１において発熱層である整磁合金の厚さを変更した時の、整磁合金の温度がキュリー点以下（Ｔ＞Ｔｃ）の加熱効率を示している。

縦軸の加熱効率は、整磁合金の温度がキュリー点以下である時の発熱層の発熱量を、全体の発熱量（発熱層の発熱量＋コイルの発熱量＋過昇温防止部材の発熱量）で割った値を示している。

発熱量は交流磁場解析シミュレーションによって計算した。加熱効率が高いほど、キュリー点以下の時の発熱量が大きく、昇温特性の良い構成であるといえる。

整磁合金の厚さが浸透深さで８０μｍよりも薄くなると加熱効率が低下することがわかる。これは、発熱層２１の厚さが浸透深さよりも著しく薄くなってしまうと、整磁合金の温度がキュリー点以下で磁性の状態であっても、コイルの磁束が整磁合金を透過して、過昇温防止部材にまで達してしまうためである。

したがって発熱層２１の厚さは発熱層２１の温度がキュリー点以下の時の電流の浸透深さ以上の厚みであることが望ましい。

（過昇温防止部材の厚さ）図１１は実施例１において過昇温防止部材であるアルミの厚さを変更した時の、整磁合金の温度がキュリー点以上である時の各部材の発熱量と、発熱抑制率を示している。発熱量は交流磁場解析シミュレーションによって計算した。

コイルには整磁合金の温度がキュリー点以下である時に、全体の発熱量（発熱層の発熱量＋コイルの発熱量＋過昇温防止部材の発熱量）が１２００Ｗになる電流を流している。

すなわちアルミ厚さ０.１ｍｍでは整磁合金の温度がキュリー点以下である時に、全体の発熱量が１２００Ｗであるのに対して、キュリー点以上になると約５４０Ｗに低減する事を示している。

発熱抑制率は、以下の式によって求めた。
Ｑ１＝整磁合金の温度がキュリー点以下である時の発熱層の発熱量
Ｑ２＝キュリー点以上である場合の発熱層の発熱量
発熱抑制率＝Ｑ１−Ｑ２／Ｑ１×１００

発熱抑制率の値が大きいほど、キュリー点以上になった時の発熱量が小さく、自己温度制御能力の高い構成であるといえる。

アルミの浸透深さ０.５ｍｍよりも過昇温防止部材が薄くなると自己温度制御能力が低下することがわかる。

また、過昇温防止部材が０.５ｍｍよりも薄くなると過昇温防止部材自体の発熱が著しく増加する事がわかる。

自己温度制御能力の点だけで見れば、過昇温防止部材を薄くすることに大きな問題はないが、定着ローラ外に配置される過昇温防止部材が自己発熱し昇温する事は、定着装置の安全上好ましくない。したがって、自己温度制御能力を向上させ、なおかつ過昇温防止部材の自己発熱を抑制するため、過昇温防止部材は浸透深さ以上であることが好ましい。

（過昇温防止部材の体積抵抗率）なお、本実施の形態１では、過昇温防止部材をアルミにて形成したが、過昇温防止部材を他の非磁性の導電性材料にて形成することもできる。

図１２は実施例１において過昇温防止部材の体積抵抗率を変更した時の、整磁合金の温度がキュリー点以上である時の各部材の発熱量と、発熱抑制率を示している。過昇温防止部材の厚さは１ｍｍである。

発熱量は交流磁場解析シミュレーションによって計算した。コイルには整磁合金の温度がキュリー点以下である時に、全体の発熱量（発熱層の発熱量＋コイルの発熱量＋過昇温防止部材の発熱量）が１２００Ｗになる電流を流している。

過昇温防止部材の体積抵抗率は、４.３５×１０−７Ω・ｍから１．７２×１０−８Ω・ｍまでの範囲で解析を行った。

発熱層２１である整磁合金の体積抵抗率は３．６×１０−７Ω・ｍである。図１２より過昇温防止部材の体積抵抗率が低くなるに従い自己温度制御能力が向上し、また過昇温防止部材自体の発熱が低下する事がわかる。

特に過昇温防止部材の体積抵抗率が、発熱層２１の体積抵抗率３．６×１０−７Ω・ｍの１０分の１である３.６×１０−８Ω・ｍ以下になることにより、過昇温防止部材自体の発熱が非常に小さくなり１００Ｗ以下となることがわかる。

このように、過昇温防止部材に、発熱層２１よりも体積抵抗率が低い非磁性の導電性材料を用いることにより、自己温度制御能力を向上させる事ができる。

また、図１２からわかるように、過昇温防止部材の体積抵抗率は発熱層２１の体積抵抗率１０分の１以下であることが望ましく、具体的には、体積抵抗率が３．６×１０−８Ω・ｍ以下となる、銅、アルミニウム、金、銀、等を過昇温防止部材として用いることが好ましい。

（過昇温防止部材と発熱層との距離）図１３は実施例１において過昇温防止部材と発熱層との距離を変更した時の、発熱抑制率を示している。

図１３より過昇温防止部材と発熱層との距離が大きくなるほど発熱抑制率が低下する事がわかる。したがって、過昇温防止部材と発熱層との距離は、可能な限り近づける事が好ましい。本実施例１では過昇温防止部材は発熱層から距離４ｍｍの地点に配置した。

（その他の構成）（過昇温防止部材を定着装置の筐体と一体にする（請求項６））本実施の形態では過昇温防止部材を定着ローラの外部に単独で配置したが、定着部材を収容する筐体の一部として構成しても良い。

定着装置は通常、合成樹脂等で一体成形される筐体の中に定着部材を配置する事で構成される。図１４のように筐体２０１の励磁コイルに対向する部位に過昇温防止部材６を配置しても良い。

本構成により、過昇温防止部材６を配置するスペースを定着ローラ周辺に設ける必要が無く、省スペース化が図れる。

また、過昇温防止部材６が漏れ磁束を防止する電磁シールドの役割を果たすため、筐体の過昇温防止部材が取り付けられている部分には、電磁シールドを配置する必要がなくなる。例えば、図１５のように、定着装置筐体の内壁に電磁シールド２０２を配置する事により定着装置外への放射ノイズを減少することができるが、過昇温防止部材を配置している部分には電磁シールドは必要が無い。電磁シールド２０２には５０μｍ程度のアルミ等を使用することができる。

（過昇温防止部材を非通紙領域にだけ配置）過昇温防止部材６は非通紙領域にだけ配置しても良い。図１６は本実施の形態において過昇温防止部材を非通紙領域にだけ配置した定着装置である。

本定着装置は通紙する記録部材の幅方向の中央が、定着ローラの回転軸方向の中央に一致するようになっているため、過昇温防止部材は、定着ローラの回転軸方向の中点を軸として、対称となるように配置されている。

過昇温防止部材の、定着ローラの回転軸方向の中央に近い側の端部は、定着ローラの、定着装置が通紙する最小の記録部材の両端に相当する位置に、それぞれ配置されている。

過昇温防止部材が配置されていない定着ローラの回転軸方向の中央には、温度測定手段７としてサーモパイルを配置した。

この構成により温度検知手段を新たに配置するスペースを確保する必要がなくなる。また、過昇温防止部材の総量を減らし軽量化することができる。

（その他のコイル構成）励磁コイル３は前述のコイル構成以外であってもよい。定着部材の内部にコイルが配置されており、定着部材の外部に過昇温防止部材６が配置されていれば良い。

過昇温防止部材はコイルの対向部、もしくは、整磁合金の温度がキュリー点以上の時に、コイルが発生する磁界の範囲内に配置すればよい。

図１７は励磁コイル３とコア５の形状が本実施の形態１と異なる。励磁コイルが定着ローラの内周面に広く対向することにより、定着ローラの広い範囲を加熱することができる。図１７のように、コイル形状が変化しても、過昇温防止部材をコイルの対向部、もしくは、整磁合金の温度がキュリー点以上の時に、コイルが発生する磁界の範囲内に配置することにより、発熱抑制率の高い定着装置を提供する事ができる。

実施例２（請求項３）以下に、実施例２を図を用いて説明する。
実施例２は、過昇温防止部材が、整磁合金からなる第一の過昇温防止部材と、非磁性かつ、前記第一の過昇温防止部材よりも体積抵抗率が低い第二の過昇温防止部材からなっている点が、実施例１と大きく異なる。

図１８は本実施例における定着装置２０の断面図である。定着部材である定着ローラ２、定着ローラ２とニップ領域を形成する加圧ベルト４、加圧ベルトの背面より加圧ベルトを定着ローラに押圧する加圧パッド６０を備え、磁界発生手段である励磁コイル３、励磁コイル３を巻きつけるボビン３０１、コイルの鉄芯となるフェライトコア５より構成されている。

（コイル形状）コイルおよびコア形状は、実施例１とほぼ同じであるが、定着ローラ２のニップ領域に磁束を集中させる構成となっている点が異なる。具体的には実施例１のコイル及びコアを、定着ローラの回転軸を軸として、時計回りに９０度回転させた構成となっている。

（発熱層）定着ローラ２は、図示しないが、基材上に、離型層２３，弾性層２２、発熱層２１を順次形成している。

基材は、絶縁性の耐熱樹脂材料からなり、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、フッ素樹脂等を用いることができる。基材の層厚は、熱容量及び強度の点から、３０〜２００μｍに形成されている。また薄層化することにより誘導加熱に大きな影響を与えない、高抵抗,非磁性の金属であっても良い。例えば非磁性のステンレスであるSUS３０４等があげられる。

離型層、弾性層は実施例１と同様である。発熱層２１は良伝導の部材で構成されている。誘導加熱に適した金属としては一般的には高抵抗のものが知られているが、良伝導の部材を薄層化することにより、発熱層の実質的な抵抗を任意に設定することができ発熱量を向上させることができる。

本実施例では発熱層には１０μｍの厚さの銀層を使用した。当然発熱層は良伝導であれば良いので、銅、アルミニウム、マグネシウム等、もしくは磁性体であるニッケル等の他の金属層を用いても良い。

本構成では、発熱層２１の厚さは、印加する交流電流の周波数における、浸透深さ以下の厚みであることが望ましい。これにより電磁誘導によって過昇温が発生する事が防止できる。

（加圧ベルト）加圧部材である加圧ベルト４は、基材（内周面側に配設される。）上に、弾性層、離型層が順次形成された、多層構造のエンドレスベルトである。基材は、絶縁性の耐熱樹脂材料からなり、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、フッ素樹脂等を用いることができる。基材の層厚は、熱容量及び強度の点から、３０〜２００μｍに形成されている。

加圧ベルト４の弾性層は、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等からなり、層厚が５０〜５００μｍでアスカー硬度が５〜５０度となるように形成されている。これにより、出力画像において、光沢ムラのない均一な画質を得ることができる。

加圧ベルトの離型層は、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂、これらの樹脂の混合物、又は、これらの樹脂を耐熱性樹脂に分散させたものである。離型層の層厚は、５〜５０μｍ（好ましくは、１０〜３０μｍである。）に形成されている。

なお、加圧ベルト４の各層の間に、プライマ層等を設けることもできる。

（加圧パッド）押圧手段である加圧パッド６０は、図示しないスプリング等によって加圧ベルト４の裏面に圧接されている。

加圧パッド６０は、弾性層６１、第一の過昇温防止部材６２、第二の過昇温防止部材６３により構成されている。弾性層６１は、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等からなり、均一な押圧力を得ることができるように構成されている。

（第一の過昇温防止部材）第一の過昇温防止部材６２は、キュリー点が定着可能温度以上であって３００度以下となる整磁合金を用いている。

具体的には、ニッケル、鉄、クロムの合金であって、各材料の添加量と加工条件とを調整することで所望のキュリー点を得ることができる。このように、キュリー点が定着ローラ２の定着温度近傍となる磁性導電性材料にて第一の過昇温防止部材６２を形成することで、定着ローラ２は電磁誘導によって過昇温されることなく加熱されることになる。

実施の形態２では、第一の過昇温防止部材６２には、過昇温を確実に防止するためキュリー点が１８０度である整磁合金を使用した。また第一の過昇温防止部材６２の厚さは整磁合金の温度がキュリー点以下の時の電流の浸透深さ以上の厚みであることが望ましい。

（第二の過昇温防止部材）第二の過昇温防止部材６３は非磁性かつ、第一の過昇温防止部材６２の体積抵抗率よりも低い体積抵抗率を有する導電性材料で形成されている。

第一の過昇温防止部材６２の体積抵抗率が３．６×１０−７Ω・ｍであるために、第二の過昇温防止部材６３は体積抵抗率が３．６×１０−７Ω・ｍよりも低い材料にて形成されている。

具体的には、体積抵抗率が３．０×１０−８Ω・ｍ以下となる、銅、アルミニウム、金、銀、等を用いることが好ましい。

本実施の形態１では、第二の過昇温防止部材の材料として、非磁性材料のアルミを用いている。非磁性かつ良伝導の部材を使用することで、過昇温防止部材６自身の発熱を抑えつつ磁束を遮蔽する効果を得ることができる。また、第二の過昇温防止部材の厚さは浸透深さ以上であることが望ましい。実施例２の構成により、自己温度制御能力の高い定着装置を提供する事ができる。

（実施例２の自己温度制御メカニズム）図１９は図１８の定着装置２０の図から、誘導加熱に関する部分を抜き出した概略図である。

図１９(Ａ)は、 第一の過昇温防止部材、すなわち整磁合金の温度がキュリー点以下である時にコイル３から発生する磁束Ａの様子を表している。

整磁合金の温度がキュリー点以下である時にはコイル３から発生する磁束Ａは、コア５を経路として発熱層２１を透過し、磁性体である整磁合金を通って再び発熱層を透過して
コア５に戻る。整磁合金は磁性体であり浸透深さが非常に浅いため、磁束が整磁合金を透過して第二の過昇温防止部材であるアルミに達する事はない。

この時、発熱層２１である銀と第一の加圧昇温部材である整磁合金には誘導電流が流れジュール熱により発熱する。

一方、整磁合金の温度がキュリー点以上になった時にコイル３から発生する磁束は図１９(Ｂ)に示した磁束Ｂのようになる。

コア５を経路として発熱層２１を透過した磁束Ｂは、非磁性体となった整磁合金も透過し第二の過昇温部材であるアルミにまで達する。

したがって磁束Ｂは発熱層２１,第一の過昇温防止部材６２,第二の過昇温防止部材６３を含めた磁気回路を形成することになる。

第二の過昇温防止部材６３には非磁性かつ低抵抗であるアルミを使用しているため、誘導電流は、体積抵抗率の低い第二の過昇温防止部材６３に多く流れ、発熱層２１の発熱が非常に小さくなる。

また、アルミは誘導加熱による発熱が非常に小さく、過昇温防止部材６３が高温になることはない。

実施例２の自己温度制御メカニズムは、整磁合金の温度がキュリー点以下である時では、磁束を発熱層と整磁合金に通し、整磁合金の温度がキュリー点以上である時では、磁束を発熱層と整磁合金とアルミに通すことにより機能するため、コイルから見て、発熱部材、第一の過昇温防止部材、第二の過昇温防止部材の順番に配置されていなければならない。

また、実施例２の自己温度制御メカニズムは、発熱層が磁気回路に加わる事以外は実施例１と同じであり、実施例１と同様の理由で、第一の過昇温防止部材である整磁合金の厚さが、キュリー点以下の時の電流の浸透深さ以上の厚みであることが好ましい。第二の過昇温防止部材が浸透深さ以上であることが好ましい。

第二の過昇温防止部材に、第一の過昇温防止部材よりも体積抵抗率が低い非磁性の導電性材料を用いることが好ましい。

実施例２と図３の従来技術の自己温度制御能力を比較した。図２０には、交流磁場解析シミュレーションにより計算した本実施例２の「発熱層２１の発熱量＋第一の過昇温防止部材６２の発熱量＋第二の過昇温防止部材６２の発熱量」と従来例の発熱層２１の発熱量を示す。

本実施例では加圧パッドである過昇温防止部材の発熱もニップ領域を介して、定着ローラ、紙に伝熱するため、「発熱層２１の発熱量＋第一の過昇温防止部材６２の発熱量＋第二の過昇温防止部材６２の発熱量」の発熱量の変化により自己温度制御能力を評価する。

図２０(Ａ)は従来例の、整磁合金の温度がキュリー点以下の時（Ｔ＜Ｔｃ）の発熱量と、整磁合金の温度がキュリー点以上の時（Ｔ＞Ｔｃ）の発熱量を、図２０(Ｂ)は本実施例の、整磁合金の温度がキュリー点以下の時（Ｔ＜Ｔｃ）の発熱量と、整磁合金の温度がキュリー点以上の時（Ｔ＜Ｔｃ）の発熱量をそれぞれ示している。

従来例では、整磁合金の温度がキュリー点以上（Ｔ＞Ｔｃ）になることにより発熱量が４３％抑制されるのに対して、本実施例では、整磁合金の温度がキュリー点以上（Ｔ＞Ｔｃ）になることにより発熱量が約６０％抑制されることから、発熱抑制効果が向上することがわかる。

図２１は、本実施の形態の定着装置に、幅方向サイズの小さな紙の連続通紙試験を行った時の、定着ローラの非通紙領域の温度の経時変化である。

また、参考のために通紙領域の定着ローラの温度と、従来技術の定着ローラの非通紙領域の温度も示す。

図２１より、本実施の形態の定着装置では、通紙が開始された後、整磁合金の温度がキュリー点を超えると発熱量が制限されて、端部の昇温速度が従来技術よりも鈍化しており、自己温度制御能力が改善されている事がわかる。

このように、過昇温防止部材を、整磁合金からなる第一の過昇温防止部材と、非磁性かつ、前記第一の過昇温防止部材よりも体積抵抗率が低い第二の過昇温防止部材により構成することにより、定着ローラ２は電磁誘導によって過昇温されることなく加熱されることになる。

また、本構成では過昇温防止部材を加圧パッドとして加圧ベルト内に配置する事により、実施例１のように過昇温防止部材を新たに配置するスペースを設ける必要が無く、定着装置の小型化が図れる。

また、第一の過昇温部材である整磁合金は浸透深さ以上の厚さが好ましいが、本実施例では整磁合金の厚さを容易に厚くすることができる。

実施例１では整磁合金が発熱部材であったため、小熱容量化を達成するため、整磁合金を厚くすることは、定着装置の立上性能の低下につながっていたが、本実施例では、整磁合金を厚くしても、発熱部材の熱容量は変化しないため、立上性能は低下しない。

一般に整磁合金は他の鉄などの金属に比べて、応力による疲労破壊が起こり易く、整磁合金を発熱部材として使用し、画像形成の度に回転させる事には、耐久面の課題があったが、本構成により、整磁合金にかかる応力を低減し、かつ自己温度制御機能を向上させる事が出来る。

本実施の形態によれば、発熱部材に整磁合金を使用する誘導加熱方式の定着装置において、該定着部材を介して、励磁コイルと対向する位置に過昇温防止部材を有する事により、発熱部材が整磁合金のみの時よりも自己温度制御機能も高まる。

発熱部材の自己温度制御の能力を高め、短時間に立ち上がり、小サイズの記録媒体を連続的に定着した場合や装置が突発的に駆動停止した場合等であっても過昇温が確実に抑止される定着装置及び画像形成装置を提供することができる。また、整磁合金が非磁性になった時に定着装置外に放出する漏れ磁束を減少させることができる。
また、整磁合金が非磁性になった時の発熱量の低下率を大きくすることができ自己温度制御機能が高まるとともに過昇温防止部材自体の発熱・昇温を小さくする事ができる。

以下、各請求項の効果を述べる。
「請求項３」整磁合金が磁性を有している時の、発熱効率が向上し、立上速度の早い定着装置を得ることができる。

「請求項４」整磁合金のキュリー点近傍で定着ローラの昇温が停止する自己温度制御機能を有した定着装置を提供する事ができる。

「請求項５」整磁合金が磁性を有している時の、発熱効率が向上し、立上速度の早い定着装置を得ることができる。

「請求項６」整磁合金が非磁性になった時の発熱量の低下率を大きくすることができ自己温度制御機能が高まるとともに過昇温防止部材自体の発熱・昇温を小さくする事ができる。

「請求項７」過昇温防止部材を設置する新たなスペースを設ける必要がなく、小型で自己温度制御機能を有した定着装置が提供できる。

「請求項９」小サイズの記録媒体を連続的に定着した場合や装置が突発的に駆動停止した場合等であっても、過昇温が確実に抑止される画像形成装置を提供することができる。

なお、上述する各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更実施が可能である。

本発明の実施例における定着装置の断面図である。 定着ローラの構成を示す図である。 従来技術の定着装置の断面図である。 従来技術の定着装置の誘導加熱に関する部分を抜き出した概略図である。 図３の従来技術の定着装置を用いて、幅方向サイズの小さな紙の連続通紙試験を行った時の定着ローラの温度の経時変化を示す図である。 図１の定着装置の図から、誘導加熱に関する部分を抜き出した概略図である。 交流磁場解析シミュレーションにより計算した本実施例と従来例の発熱層の発熱量を示す図である。 本実施の形態の定着装置に、幅方向サイズの小さな紙の連続通紙試験を行った時の、定着ローラの非通紙領域の温度の経時変化である。 磁束密度を計測した計測地点を示す図である。 実施例１において発熱層である整磁合金の厚さを変更した時の、整磁合金の温度がキュリー点以下（Ｔ＞Ｔｃ）の加熱効率を示す図である。 実施例１において過昇温防止部材であるアルミの厚さを変更した時の、整磁合金の温度がキュリー点以上である時の各部材の発熱量と、発熱抑制率を示す図である。 実施例１において過昇温防止部材の体積抵抗率を変更した時の、整磁合金の温度がキュリー点以上である時の各部材の発熱量と、発熱抑制率を示す図である。 実施例１において過昇温防止部材と発熱層との距離を変更した時の、発熱抑制率を示す図である。 筐体２０１の励磁コイルに対向する部位に過昇温防止部材を配置した図である。 定着装置筐体の内壁に電磁シールドを配置した図である。 本実施の形態において過昇温防止部材を非通紙領域にだけ配置した定着装置である。 励磁コイル３とコア５の形状が本実施の形態１と異なることを示す図である。 本実施例における定着装置２０の断面図である。 図１８の定着装置２０の図から、誘導加熱に関する部分を抜き出した概略図である。 交流磁場解析シミュレーションにより計算した本実施例２の発熱量を示す図である。 本実施の形態の定着装置に、幅方向サイズの小さな紙の連続通紙試験を行った時の、定着ローラの非通紙領域の温度の経時変化である。 本発明が好適に適用できる画像形成装置の断面図である。

符号の説明

２ 定着ローラ
３ 励磁コイル
４ 加圧ローラ
５ フェライトコア
６ 過昇温防止部材
３０１ ボビン

Claims (9)

1. 定着部材内部に配置され、電磁誘導により発熱部材を誘導加熱する励磁コイルを有する定着装置において、
   前記発熱部材が磁性部材であり、該定着部材を介して、励磁コイルと対向する位置に過昇温防止部材を有し、
   前記過昇温防止部材が整磁合金からなる第一の過昇温防止部材と、非磁性かつ、前記第一の過昇温防止部材よりも体積抵抗率が低い第二の過昇温防止部材からなり、各部材が、定着部材の内側からコイル、発熱部材、第一の過昇温防止部材、第二の過昇温防止部材の順番に配置される事を特徴とする定着装置。
2. 前記発熱部材は、その厚さが、励磁コイルに印加される交番電流の周波数に対応し、前記発熱部材の温度がキュリー点以下の時の、浸透深さよりも厚くなるように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記過昇温防止部材は、その厚さが、励磁コイルに印加される交番電流の周波数に対応した浸透深さよりも厚くなるように形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記第一の過昇温防止部材は、その厚さが、励磁コイルに印加される交番電流の周波数に対応し、前記第一の過昇温防止部材の温度がキュリー点以下の時の、浸透深さよりも厚くなるように形成されたことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の定着装置。
5. 前記第二の過昇温防止部材は、その厚さが、励磁コイルに印加される交番電流の周波数に対応した浸透深さよりも厚くなるように形成されたことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の定着装置。
6. 前記定着部材を収容する筐体を有する定着装置であり、該筐体の一部が前記過昇温防止部材により形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記定着部材に圧接配置される回転体からなる加圧部材を有し、前記定着部材と加圧部材の間に形成される定着ニップ領域に記録材が挿通する定着装置であり、定着部材と加圧部材との定着ニップ領域の範囲内で前記加圧部材の背面より該加圧部材を定着部材に押圧する押圧手段を備え、前記押圧手段が、前記過昇温防止部材により形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の定着装置。
8. 定着部材内部に配置され、電磁誘導により発熱部材を誘導加熱する励磁コイルを有する定着装置において、
   前記発熱部材が磁性部材であり、該定着部材を介して、励磁コイルと対向する位置に過昇温防止部材を有し、
   前記定着装置は、
   前記定着部材に圧接配置される回転体からなる加圧部材を有し、
   前記定着部材と加圧部材の間に形成される定着ニップ領域に記録材が挿通するよう構成され、
   定着部材と加圧部材との定着ニップ領域の範囲内で前記加圧部材の背面より該加圧部材を定着部材に押圧する押圧手段を備え、
   前記過昇温防止部材は、整磁合金からなる第一の過昇温防止部材と、非磁性かつ、前記第一の過昇温防止部材よりも体積抵抗率が低い第二の過昇温防止部材からなり、
   前記押圧手段は、弾性層と、前記第一の過昇温防止部材と、前記第二の過昇温防止部材とを備えて構成され、
   各部材が、定着部材の内側からコイル、発熱部材、弾性層、第一の過昇温防止部材、第二の過昇温防止部材の順番に配置され、
   前記第一の過昇温防止部材の厚さは整磁合金の温度がキュリー点以下の時の電流の浸透深さ以上の厚みである事を特徴とする定着装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の定着装置を有する事を特徴とする画像形成装置。

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