JP5061849B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置に用いられる定着装置として、トナー像を熱溶融させて用紙に定着する発熱部材を電磁誘導により加熱するものが知られている。このような電磁誘導加熱方式の定着装置では、発熱部材での発熱むらを抑えるために、交流磁界を生成するコイルは、発熱部材との間が所定の距離を維持するように設定される。
例えば特許文献１には、第１のフレームと第２のフレームとの間にコイルを配置し、コイルが配置された第１のフレームと第２のフレームとの間に液状の樹脂を流し込み、これを硬化させることで、コイルの変形や位置移動を抑える技術が記載されている。

特開２００３−６８４４２号公報

ここで一般に、コイルから交流磁界が生成されると、コイル近傍に配置された磁心等の磁性体との間で相互に磁力が作用し、コイル自身に振動が発生する。そのため、時間の経過に伴ってコイルを支持する支持体との固定が徐々に緩み、発熱部材との位置関係にずれが生じる場合がある。
本発明は、交流磁界を生成する磁界生成部材とトナー像を定着する発熱部材との間に設定された位置関係を維持することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、導電層が形成され、当該導電層が電磁誘導加熱されて発熱する発熱部材と、前記発熱部材に形成された前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、前記磁界生成部材を前記発熱部材に対して所定の位置に設定する位置設定面が形成された位置設定部材と、前記磁界生成部材の長手方向に沿って複数に分割されて構成され、当該磁界生成部材を前記位置設定面に向けて押圧しながら弾性変形して当該磁界生成部材を当該位置設定面に支持する弾性支持部材と、前記磁界生成部材の長手方向に沿って複数に分割されて構成されるとともに、前記弾性支持部材を前記位置設定面に向けて押圧するように配置され、当該磁界生成部材にて生成された交流磁界を前記発熱部材の所定位置に導く磁路を形成する磁心部材と、弾性変形しながら前記磁心部材を前記弾性支持部材に向けて加圧する加圧部材とを備えたことを特徴とする定着装置である。

請求項２に記載の発明は、前記位置設定面と前記磁界生成部材との間に配置され、当該
位置設定面と当該磁界生成部材との間の押圧力により弾性変形して当該磁界生成部材を支
持する下部弾性支持部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の定着装置である
。
請求項３に記載の発明は、前記磁界生成部材と前記位置設定部材と前記弾性支持部材と
は、前記発熱部材の外周面側と内周面側との双方に備えられたことを特徴とする請求項１
記載の定着装置である。

請求項４に記載の発明は、トナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像形成手段によって形成されたトナー像を記録材上に転写する転写手段と、前記記録材上に転写されたトナー像を当該記録材に定着する定着手段とを有し、前記定着手段は、導電層が形成され、当該導電層が電磁誘導加熱されて発熱する発熱部材と、前記発熱部材に形成された前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、前記磁界生成部材を前記発熱部材に対して所定の位置に設定する位置設定面が形成された位置設定部材と、前記磁界生成部材の長手方向に沿って複数に分割されて構成され、当該磁界生成部材を前記位置設定面に向けて押圧しながら弾性変形して当該磁界生成部材を当該位置設定面に支持する弾性支持部材と、前記磁界生成部材の長手方向に沿って複数に分割されて構成されるとともに、前記弾性支持部材を前記位置設定面に向けて押圧するように配置され、当該磁界生成部材にて生成された交流磁界を前記発熱部材の所定位置に導く磁路を形成する磁心部材と、弾性変形しながら前記磁心部材を前記弾性支持部材に向けて加圧する加圧部材とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。

請求項５に記載の発明は、前記定着手段は、前記磁界生成部材と前記位置設定部材と
前記弾性支持部材とが前記発熱部材の外周面側と内周面側との双方に備えられたことを特
徴とする請求項４記載の画像形成装置である。
請求項６に記載の発明は、前記定着手段は、前記位置設定面と前記磁界生成部材との間に配置され、当該位置設定面と当該磁界生成部材との間の押圧力により弾性変形して当該磁界生成部材を支持する下部弾性支持部材をさらに備えたことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置である。

本発明の請求項１によれば、交流磁界を生成する磁界生成部材とトナー像を定着する発
熱部材との間に設定された位置関係を、本発明を採用しない場合に比べて、高い精度で維
持することができる。
本発明の請求項２によれば、位置設定面に磁界生成部材を押圧することで、本発明を採
用しない場合に比べて、磁界生成部材に変形が生じることを抑えることができる。
本発明の請求項３によれば、本発明を採用しない場合に比べて、発熱部材の発熱量を高
めるとともに、発熱量の部分的なばらつきを小さく抑えることができる。

本発明の請求項４によれば、交流磁界を生成する磁界生成部材とトナー像を定着する発
熱部材との間に設定された位置関係を、本発明を採用しない場合に比べて、高い精度で維
持することができる。
本発明の請求項５によれば、本発明を採用しない場合に比べて、発熱部材の発熱量を
高めるとともに、発熱量の部分的なばらつきを小さく抑えることができる。
本発明の請求項６によれば、位置設定面に磁界生成部材を押圧することで、本発明を採用しない場合に比べて、磁界生成部材に変形が生じることを抑えることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[実施の形態１]
図１は本実施の形態が適用される画像形成装置１の全体構成を示した図である。図１に示す画像形成装置１は、所謂タンデム型のカラープリンタであり、各色の画像データに対応して画像形成を行う画像形成プロセス部１０、画像形成装置１全体の動作を制御する制御部３０、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３や画像読取装置４等といった外部装置に接続され、これらから受信された画像データに対して所定の画像処理を施す画像処理部３５、各部に電力を供給する主電源３８を備えている。

画像形成プロセス部１０には、一定の間隔を置いて並列的に配置されるトナー像形成手段の一例である４つの画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋ（「画像形成ユニット１１」とも総称する）が備えられている。各画像形成ユニット１１は、静電潜像を形成してトナー像を保持する像保持体の一例としての感光体ドラム１２、感光体ドラム１２の表面を所定電位で一様に帯電する帯電器１３、帯電器１３によって帯電された感光体ドラム１２を画像データに基づいて露光するＬＥＤプリントヘッド１４、感光体ドラム１２上に形成された静電潜像を現像する現像器１５、転写後の感光体ドラム１２表面を清掃するクリーナ１６を備えている。
また、各画像形成ユニット１１は、現像器１５に収納されるトナーを除いて、略同様に構成される。そして、各画像形成ユニット１１は、それぞれがイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像を形成する。

さらに、画像形成プロセス部１０は、各画像形成ユニット１１の感光体ドラム１２にて形成された各色トナー像が多重転写される中間転写ベルト２０、各画像形成ユニット１１にて形成された各色トナー像を中間転写ベルト２０に順次転写（一次転写）する一次転写ロール２１、中間転写ベルト２０上に重畳して転写された各色トナー像を記録材（記録紙）である用紙Ｐに一括転写（二次転写）する二次転写ロール２２、二次転写された各色トナー像を用紙Ｐ上に定着させる定着手段（定着装置）の一例である定着装置６０を備えている。なお、本実施の形態の画像形成装置１では、中間転写ベルト２０、一次転写ロール２１、および二次転写ロール２２により転写手段が構成される。

本実施の形態の画像形成装置１において、ＰＣ３や画像読取装置４から入力された画像データは、画像処理部３５によって所定の画像処理が施された後、不図示のインターフェースを介して各画像形成ユニット１１に送られる。そして、例えば黒（Ｋ）色トナー像を形成する画像形成ユニット１１Ｋでは、感光体ドラム１２が矢印Ａ方向に回転しながら、帯電器１３により所定電位で一様に帯電され、画像処理部３５から送信された画像データに基づいてＬＥＤ（Light Emitting Diode）アレイが発光するＬＥＤプリントヘッド１４により走査露光される。それにより、感光体ドラム１２上には、黒（Ｋ）色画像に関する静電潜像が形成される。そして、感光体ドラム１２上に形成された静電潜像は現像器１５により現像され、感光体ドラム１２上には黒（Ｋ）色トナー像が形成される。同様に、画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃにおいても、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色トナー像が形成される。

各画像形成ユニット１１で形成された各色トナー像は、矢印Ｂ方向に移動する中間転写ベルト２０上に、一次転写ロール２１により順次静電吸引されて、各色トナーが重畳された重畳トナー像が形成される。中間転写ベルト２０上の重畳トナー像は、中間転写ベルト２０の移動に伴って二次転写ロール２２が配置された領域（二次転写部Ｔ）に搬送される。重畳トナー像が二次転写部Ｔに搬送されると、重畳トナー像が二次転写部Ｔに搬送されるタイミングに合わせて用紙保持部４０から用紙Ｐが二次転写部Ｔに供給される。そして、重畳トナー像は、二次転写部Ｔにて二次転写ロール２２が形成する転写電界の作用により、搬送されてきた用紙Ｐ上に一括して静電転写される。

その後、重畳トナー像が静電転写された用紙Ｐは、中間転写ベルト２０から剥離され、定着装置６０まで搬送される。定着装置６０に搬送された用紙Ｐ上のトナー像は、定着装置６０によって熱および圧力による定着処理を受けて用紙Ｐ上に定着される。そして、定着画像が形成された用紙Ｐは、画像形成装置１の排出部に設けられた排紙積載部４５に搬送される。
一方、二次転写後に中間転写ベルト２０に付着しているトナー（転写残トナー）は、二次転写の終了後に中間転写ベルト２０表面からベルトクリーナ２５によって除去され、次の画像形成サイクルに備えられる。
このようにして、画像形成装置１での画像形成がプリント枚数分のサイクルだけ繰り返して実行される。

次に、本実施の形態の画像形成装置１に配置された定着装置６０の構成を説明する。
図２は、本実施の形態の定着装置６０の構成を示す側断面図である。図２に示すように、定着装置６０は、交流磁界を発生させる交流磁界発生手段の一例としてのＩＨ（Induction Heating）ヒータ８０、ＩＨヒータ８０により電磁誘導加熱される発熱部材の一例としての定着ベルト６１、定着ベルト６１に対向するように配置された加圧ロール６２、定着ベルト６１を介して加圧ロール６２から押圧される押圧パッド６５を備えている。
また、定着装置６０は、押圧パッド６５等を支持するホルダ６３、定着ベルト６１の内周面を支持するベルトガイド部材６４、定着ベルト６１内周面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布部材６６、ＩＨヒータ８０による定着ベルト６１に対する加熱効率を高めるためのフェライト部材６７、定着ベルト６１内周面と押圧パッド６５との摺擦抵抗を低減する低摩擦シート６８、定着ベルト６１の両端部を支持するエッジガイド部材９０（後段の図４参照）、定着ベルト６１からの用紙Ｐの剥離を補助する剥離補助部材７０を備えている。

定着ベルト６１は、無端ベルトであって、原形（円筒形状）時の直径が例えば３０ｍｍである。また、図３（定着ベルト６１の断面図）に示したように、定着ベルト６１は、耐熱性の高いシート状部材からなる基材層６１１、基材層６１１の上に積層された導電層６１２、トナー像の定着性を向上させる弾性層６１３、最上層に被覆された表面離型層６１４からなる多層ベルトで構成される。
基材層６１１は、例えばポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリサルフォン、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアミド等といった耐熱性の高い合成樹脂からなるシート状部材で構成される。基材層６１１の厚さは、１０〜１５０μｍに形成される。
導電層６１２は、ＩＨヒータ８０にて生成される交流磁界によって電磁誘導加熱される電磁誘導発熱体層であり、厚み１〜８０μｍの例えば鉄、コバルト、ニッケル、銅、クロム等といった金属が用いられる。本実施の形態の定着装置６０では、押圧パッド６５と加圧ロール６２とで形成されるニップ部Ｎおよびこのニップ部Ｎの近傍において定着ベルト６１を変形させて使用する。そのため、本実施の形態では、例えば導電率の高い銅を基材層６１１上に厚さ１０μｍ程度にメッキまたは蒸着等することで導電層６１２を形成して、定着ベルト６１全体としての柔軟性・フレキシブル性を高めている。

弾性層６１３は、シリコーンゴム等の弾性体で構成される。定着対象となる用紙Ｐに保持されるトナー像は、粉体である各色トナーが積層して形成されている。そのため、ニップ部Ｎにおいてトナー像の全体に均一に熱を供給するには、用紙Ｐ上のトナー像の凹凸に倣って定着ベルト６１表面が変形することが好ましい。そこで、本実施の形態の弾性層６１３では、例えば、厚みが１００〜６００μｍ、硬度が１０°〜３０°（ＪＩＳ−Ａ）のシリコーンゴムを用いている。
表面離型層６１４は、用紙Ｐ上に保持された未定着トナー像と直接接触するため、離型性の高い材質が使用される。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重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、シリコーン共重合体、またはこれらの複合層等が用いられる。表面離型層６１４の厚さとしては、薄すぎると、耐摩耗性の面で充分でなく、定着ベルト６１の寿命を短くする。一方、厚すぎると、定着ベルト６１の熱容量が大きくなりすぎ、ウォームアップタイムが長くなる。そこで、本実施の形態の表面離型層６１４では、耐摩耗性と熱容量とのバランスを考慮して、厚さを１〜５０μｍに設定している。

次に、押圧パッド６５は、加圧ロール６２と対向する位置にてホルダ６３に支持されている。そして、定着ベルト６１を介して加圧ロール６２から押圧される状態で配置され、加圧ロール６２との間でニップ部Ｎを形成する。押圧パッド６５は、ニップ部Ｎの入口側（用紙Ｐの搬送方向上流側）に配置されたプレニップ部材６５１と、ニップ部Ｎの出口側（用紙Ｐの搬送方向下流側）に配置された剥離ニップ部材６５２とで構成される。
プレニップ部材６５１は、加圧ロール６２側の面がほぼ加圧ロール６２の外周面に倣う円弧形状に形成されたシリコーンゴム等やフッ素ゴム等の弾性体で構成される。それにより、幅の広いニップ部Ｎを形成する。
また、剥離ニップ部材６５２は、剥離ニップ部材６５２の配置領域を通過する定着ベルト６１の曲率半径が小さくなるように、加圧ロール６２表面から局所的に大きなニップ圧で押圧されるように構成される。それにより、剥離ニップ部材６５２の配置領域を通過する用紙Ｐに定着ベルト６１表面から離れる方向のカールを形成して、用紙Ｐを定着ベルト６１表面から剥離させる。

なお、本実施の形態では、押圧パッド６５による剥離の補助手段として、ニップ部Ｎの下流側に、剥離補助部材７０を配設している。剥離補助部材７０は、剥離バッフル７１が定着ベルト６１の回転移動方向と対向する向き（カウンタ方向）に定着ベルト６１と近接する状態でホルダ７２によって支持される。そして、剥離ニップ部材６５２によって用紙Ｐに形成されたカール部分を剥離バッフル７１により支持することで、用紙Ｐが定着ベルト６１方向に向かうことを抑制する。

押圧パッド６５と定着ベルト６１との間には、低摩擦シート６８が配置されている。低摩擦シート６８には、定着ベルト６１内周面と押圧パッド６５との摺擦抵抗を低減するために、摩擦係数が小さく、耐摩耗性・耐熱性に優れた材質が用いられる。例えば、ポリイミドフィルムやフッ素樹脂を含浸させたガラス繊維シート等が用いられる。なお、低摩擦シート６８は、押圧パッド６５と別体に構成しても、押圧パッド６５と一体的に構成しても、いずれでもよい。本実施の形態の定着装置６０では、低摩擦シート６８は押圧パッド６５と別体に構成し、一端をホルダ６３に固定して、押圧パッド６５と定着ベルト６１との間に挟持されるように設定される。

押圧パッド６５を支持するホルダ６３は、押圧パッド６５が加圧ロール６２からの押圧力を受けた状態での撓み量が一定量以下となるように、剛性の高い材料で構成される。それにより、ニップ部Ｎにおける長手方向の圧力（ニップ圧）の均一性を維持している。さらに、本実施の形態の定着装置６０では、電磁誘導を用いて定着ベルト６１を加熱する構成を採用していることから、ホルダ６３は、誘導磁界に影響を与えないか、または与え難い材料であり、かつ、誘導磁界から影響を受けないか、または受け難い材料で構成される。例えば、ガラス混入ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の耐熱性樹脂や、アルミニウム等の非磁性金属等が用いられる。

また、ホルダ６３は、高透磁率の材質（例えば、フェライトやパーマロイ等）で構成され、ＩＨヒータ８０による定着ベルト６１に対する加熱効率を高めるためのフェライト部材６７を支持する。さらに、ホルダ６３の長手方向に沿って、定着ベルト６１の回転移動を定着ベルト６１の内周面側から支持するベルトガイド部材６４を支持する。ベルトガイド部材６４には、定着ベルト６１内周面との接触面積を少なくするように、定着ベルト６１の移動方向に沿った複数のリブが形成されている（後段の図４参照）。
ベルトガイド部材６４には、長手方向に亘って潤滑剤塗布部材６６が配置される。潤滑剤塗布部材６６は、定着ベルト６１の内周面に接触するように設定され、潤滑剤を定着ベルト６１内周面に適量供給する。それにより、定着ベルト６１と低摩擦シート６８との摺擦部に潤滑剤を供給し、低摩擦シート６８を介した定着ベルト６１と押圧パッド６５との摺擦抵抗を低減する。なお、潤滑剤としては、例えば、シリコーンオイルやフッ素オイル等の液体状オイルや、固形物質と液体とを混合させた合成潤滑油グリース等、さらにはこれらを組み合わせたものが用いられる。

また、ホルダ６３の軸方向両端部には、定着ベルト６１を支持するエッジガイド部材９０が配置される。定着ベルト６１は、両端部の内周面がエッジガイド部材９０で支持されることで、所定の形状（例えば、略円形）を維持しながら回転移動する。
ここで、図４は定着ベルト６１がエッジガイド部材９０によって支持される構成を説明する図であり、用紙Ｐの搬送方向下流側（ニップ部Ｎの出口側）から見た定着装置６０の一方の端部領域を示している。
図４に示したように、エッジガイド部材９０は、ニップ部Ｎとその近傍に対応する部分に切り欠きが形成された円筒状、すなわち断面がＣ形状のベルト走行ガイド部９１、このベルト走行ガイド部９１の長手方向外側に設けられ、定着ベルト６１の外径よりも大きな外径で形成されたフランジ部９２、さらにエッジガイド部材９０の外側面に設けられ、エッジガイド部材９０を定着装置６０本体に結合するための保持部９３で構成される。
そして、定着ベルト６１は、定着ベルト６１の幅方向両端部において、両端部の内周面がエッジガイド部材９０のベルト走行ガイド部９１に支持されながら、加圧ロール６２に従動して回転移動する（図２の矢印Ｄ）。それにより、定着ベルト６１は、ＩＨヒータ８０との間隙が所定値（例えば、０．５〜２ｍｍ）に設定される。さらに、フランジ部９２によって幅方向への移動（ベルトウォーク）が制限される。

次に、加圧ロール６２は、定着ベルト６１に対向するように配置され、図示しない駆動モータにより矢印Ｃ方向に、例えば１４０ｍｍ／ｓのプロセススピードで回転する。この回転により定着ベルト６１は加圧ロール６２に従動して回転移動する（図２の矢印Ｄ）。そして、加圧ロール６２と押圧パッド６５とにより定着ベルト６１を挟持した状態でニップ部Ｎを形成し、このニップ部Ｎに未定着トナー像を保持した用紙Ｐを通過させることで、熱および圧力を加えて未定着トナー像を用紙Ｐに定着する。
加圧ロール６２は、例えば直径１８ｍｍの中実の鉄製コア (円柱状芯金)６２１と、コア６２１の外周面に被覆された例えば厚さ５ｍｍのシリコーンスポンジ等の耐熱性弾性体層６２２と、さらに例えば厚さ５０μｍのＰＦＡ等の耐熱性樹脂被覆または耐熱性ゴム被覆による離型層６２３とが積層されて構成されている。そして、例えば２０ｋｇｆの荷重で定着ベルト６１を介して押圧パッド６５を押圧している。

続いて、定着ベルト６１の導電層６１２に交流磁界を作用させて電磁誘導加熱するＩＨヒータ８０について説明する。
本実施の形態のＩＨヒータ８０は、交流磁界生成部（図５の励磁コイル８２）が定着ベルト６１の外周面と例えば０．５〜２ｍｍの間隙を保持して配置される（図２参照）。またＩＨヒータ８０は、定着ベルト６１の移動方向と直交する方向を長手方向とする、定着ベルト６１の全幅に亘って伸びた長方形状で形成される。なお、ＩＨヒータ８０は、定着ベルト６１の内周面側に配置してもよい。また、定着ベルト６１の内周面側および外周面側の双方に配置してもよい。
図５は、本実施の形態のＩＨヒータ８０の構成を説明する概略断面図である。図５に示したように、ＩＨヒータ８０は、例えば耐熱性樹脂等の非磁性体から構成される支持体８１、交流磁界を生成する励磁コイル８２、励磁コイル８２を支持体８１上に固定する弾性体で構成された弾性支持部材８３、励磁コイル８２にて生成された交流磁界の磁路を形成する磁心８４、磁界を遮蔽するシールド８５、磁心８４を支持体８１側に加圧する加圧部材８６、励磁コイル８２に交流電流を供給する励磁回路８８を備えている。

支持体８１は、位置設定部材の一例であって、断面が定着ベルト６１の表面形状に沿って湾曲した形状で形成され、励磁コイル８２を支持する上部面（支持面）８１ａが、いずれの位置においても定着ベルト６１との距離が所定値となるように形成されている。すなわち、支持面８１ａは、励磁コイル８２と定着ベルト６１との距離が所定値となる位置に設定する位置設定面を構成する。また、支持体８１を構成する材質としては、例えば、耐熱ガラス、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の耐熱性樹脂、またはこれらにガラス繊維を混合した耐熱性樹脂等の耐熱性のある非磁性材料が用いられる。
励磁コイル８２は、磁界生成部材の一例であって、相互に絶縁された例えば直径０．５ｍｍの銅線材を例えば２０本束ねたリッツ線が長円形状や楕円形状、長方形状等の中空きの閉ループ状に巻かれて構成される。そして、励磁コイル８２に励磁回路８８から所定の周波数の交流電流が供給されることにより、励磁コイル８２の周囲には、閉ループ状に巻かれたリッツ線を中心とする交流磁界Ｈが生成される。
磁心８４は、磁心部材の一例であって、例えばフェライト樹脂等の高透磁率の材質で構成される。磁心８４は、励磁コイル８２にて生成された交流磁界Ｈによる磁力線が、励磁コイル８２から定着ベルト６１を横切ってフェライト部材６７に向かい、フェライト部材６７の中を通過して励磁コイル８２に戻るといった磁力線の通路（磁路）を形成する。磁心８４によって磁路を形成することにより、励磁コイル８２にて生成された交流磁界Ｈ（磁力線）が定着ベルト６１の磁心８４と対向する領域に集中される。

ここで、図６は、交流磁界によって定着ベルト６１が発熱する状態を説明する図である。図６に示したように、交流磁界Ｈ（磁力線）が定着ベルト６１の導電層６１２を横切る際に、導電層６１２には、その交流磁界Ｈの変化を妨げる磁界を生成するように渦電流Ｉが発生する。そして、渦電流Ｉが導電層６１２を流れることによって、導電層６１２の抵抗値Ｒに比例したジュール熱Ｗ（Ｗ＝Ｉ^２Ｒ）が発生し、定着ベルト６１が加熱される。その際の励磁コイル８２に印加する交流電流の周波数は、例えば１０〜５０ｋＨｚに設定される。
本実施の形態の定着装置６０では、ＩＨヒータ８０により定着ベルト６１を電磁誘導加熱することで、定着ベルト６１を定着可能温度まで上昇させる時間が短縮化される。また、エネルギーの利用効率が向上する。

次に、本実施の形態のＩＨヒータ８０における励磁コイル８２の支持体８１への固定方法について述べる。
本実施の形態のＩＨヒータ８０においては、励磁コイル８２を支持体８１に支持する弾性支持部材の一例である弾性支持部材８３は、例えばシリコーンゴム等やフッ素ゴム等の弾性体で構成される。そして、弾性支持部材８３が励磁コイル８２を支持体８１に対して押圧しながら弾性変形することで、支持体８１の支持面に支持する。すなわち、弾性支持部材８３は、ヤング率が低い材質で構成される。そのため、弾性支持部材８３が励磁コイル８２を支持体８１に向けて押圧するに際して、ヤング率の低い弾性支持部材８３が弾性変形して、励磁コイル８２を支持体８１に支持する。

図７は、本実施の形態のＩＨヒータ８０の積層構造を説明する図である。図７に示したように、励磁コイル８２は、支持体８１の支持面８１ａ上にて、励磁コイル８２の閉ループ中空き部８２ａが支持面８１ａに設けられた凸部８１ｂに嵌め込まれるように設置される。支持面８１ａは、上記したエッジガイド部材９０（図４参照）に支持されて所定の軌跡を描きながら回転移動する定着ベルト６１との距離が所定値（設計値）に設定された位置設定面として形成されている。それにより、励磁コイル８２が支持面８１ａ上に配置されることで、励磁コイル８２と定着ベルト６１との距離が設計値に設定されることとなる。
そして、支持体８１の支持面８１ａ上に配置された励磁コイル８２は、磁心８４が取付部材８７によって支持体８１に取り付けられることで（図５参照）、磁心８４の下側面（支持体８１側の側面）に配置された弾性支持部材８３により支持面８１ａ側に向けて押圧される。それにより、励磁コイル８２は、弾性支持部材８３による弾性力を受けながら、弾性変形する弾性支持部材８３によって支持面８１ａ上に支持される。

一般に、励磁コイル８２にて交流磁界が生成されると、励磁コイル８２近傍に配置された磁心８４や定着ベルト６１の内周面側に配置されたフェライト部材６７等との間で相互に磁力が作用し、励磁コイル８２自身に振動が発生する。そのため、支持体８１に対して例えば接着剤等の所謂剛性体（ヤング率が高い材質）を用いて励磁コイル８２を固定したとすると、定着装置６０の長期に亘る累積使用により、励磁コイル８２の振動が要因となって、接着剤等の剛性体と励磁コイル８２との間が剥離し易くなる。そして、励磁コイル８２が接着剤等の剛性体から剥離すると、励磁コイル８２が支持面８１ａ上で位置ずれを起こしたり、或いは、励磁コイル８２に変形が生じる。そうなると、励磁コイル８２の定着ベルト６１との距離が当初の設計値から外れ、磁心８４を経て定着ベルト６１を通過する磁力線（図６参照）の密度（磁束密度）が、定着ベルト６１表面で部分的にばらつくこととなる。それにより、定着ベルト６１で発生する渦電流Ｉの大きさに不均一が生じ、定着ベルト６１表面での発熱量に部分的なばらつきが生じた状態が形成される。

また、接着剤等の剛性体を用いて励磁コイル８２を支持体８１に固定する場合には、接着剤等が固化するまでの間、励磁コイル８２の全面を支持体８１との位置ずれが生じないように固定しておく必要がある。ところが、励磁コイル８２は例えばリッツ線を閉ループ状に束ねて接着されたものであるため、変形が生じ易い。そのため、接着剤等が固化するまで、励磁コイル８２を支持体８１と位置ずれが生じないように固定しておくことは困難を伴い、励磁コイル８２の支持体８１に対する位置精度が低下し易くなる。励磁コイル８２の支持体８１に対する位置精度が低下すると、上記の同様に、定着ベルト６１表面での発熱量に部分的なばらつきが生じた状態が形成される。

そこで、本実施の形態のＩＨヒータ８０では、例えばシリコーンゴム等やフッ素ゴム等の弾性体で構成された弾性支持部材８３が、励磁コイル８２を支持体８１に対して押圧することで、支持体８１の支持面８１ａに支持するように構成している。そして、弾性体で構成された弾性支持部材８３は、励磁コイル８２の振動を吸収しながら、励磁コイル８２の振動に合わせて弾性支持部材８３自身が弾性変形する。それにより、定着装置６０の長期に亘る累積使用によって励磁コイル８２の振動の累積数が多大となっても、弾性支持部材８３と励磁コイル８２との間は剥離せず、支持体８１と励磁コイル８２との間を初期に設定された両者の位置関係に維持する。
また、弾性支持部材８３は、製造時に厚さ（設定値）が所定の寸法精度に収まるように管理される。そのため、励磁コイル８２を支持面８１ａ上に支持する長手方向に亘る押圧力がほぼ均等となるように設定される。特に、本実施の形態のＩＨヒータ８０では、励磁コイル８２の長手方向に亘って分割して設けられた複数の磁心８４が励磁コイル８２を長手方向に亘って均一に押圧する。それにより、励磁コイル８２と支持面８１ａとの密着性が長手方向に亘って高められ、励磁コイル８２と定着ベルト６１との位置が長手方向に亘って設定される。
さらには、ＩＨヒータ８０の製造時には、接着剤等が固化するまでの時間を要さず、短時間で励磁コイル８２が取り付けられる。

引き続き、磁心８４の上部には、磁界を遮蔽するシールド８５が取り付けられる。シールド８５は、磁心８４とともに取付部材８７によって支持体８１に固定される。その際に、シールド８５の下側面（支持体８１側の側面）には、例えばシリコーンゴム等やフッ素ゴム等の弾性体で構成された加圧部材の一例である加圧部材８６が配置されている。そして、シールド８５が支持体８１に固定されることにより、加圧部材８６が磁心８４を支持体８１側に加圧する。すなわち、加圧部材８６は、シールド８５の中央部に配置され、厚みが磁心８４とシールド８５との間の間隙よりも大きく構成されている。それにより、両側部が支持体８１に支持された磁心８４の中央部を下方に加圧することで磁心８４の中央部が下方に撓み、弾性支持部材８３が磁心８４を介して加圧されることとなる。それによって、弾性支持部材８３による励磁コイル８２を支持面８１ａ側に向けて押圧する力が高められ、励磁コイル８２は、支持体８１の支持面８１ａと密着して設置される。
なお、加圧部材８６としては、例えばシリコーンゴム等やフッ素ゴム等の弾性体の他に、バネ等の弾性部材を用いてもよい。

なお、本実施の形態のＩＨヒータ８０では、磁心８４とシールド８５とは、ともに取付部材８７によって支持体８１に固定される構成とした。このような取付方法の他に、例えば、磁心８４とシールド８５との双方に爪状の取付部を設けておき、そして支持体８１側には、磁心８４とシールド８５との双方に設けられた爪状の取付部が嵌め込まれる溝部を設け、双方の爪状の取付部を支持体８１側の溝部に嵌め込むように固定する方法を用いてもよい。また、磁心８４に爪状の取付部を設けておき、支持体８１側に磁心８４に設けられた爪状の取付部が嵌め込まれる溝部を設け、磁心８４の爪状の取付部を支持体８１側の溝部に嵌め込む。さらに、シールド８５に爪状の取付部を設けておき、磁心８４側にシールド８５に設けられた爪状の取付部が嵌め込まれる溝部を設け、シールド８５の爪状の取付部を磁心８４側の溝部に嵌め込む。このようにして、磁心８４と支持体８１、およびシールド８５と磁心８４をそれぞれ別途嵌め込むように固定する方法を用いてもよい。このような取付方法を用いれば、ＩＨヒータ８０の組み立て時の作業工程数が少なくなる。

以上説明したように、本実施の形態の定着装置６０では、定着ベルト６１を電磁誘導加熱するＩＨヒータ８０において、励磁コイル８２は、弾性体で構成された弾性支持部材８３により押圧されることで、支持体８１に支持される。それにより、定着装置６０の長期に亘る累積使用によって励磁コイル８２の振動の累積数が多大となっても、弾性支持部材８３と励磁コイル８２との間が初期に設定された状態のままに維持される。そのため、定着ベルト６１と励磁コイル８２との距離が設計値に保たれ、定着ベルト６１表面での発熱量の均一性が高められる。

[実施の形態２]
実施の形態１では、励磁コイル８２が上方から弾性支持部材８３により押圧されることで、支持体８１に固定される構成について説明した。本実施の形態では、励磁コイル８２が上方の弾性支持部材８３と下方の弾性シート部材８９とで挟み込まれるように支持体８１に固定される構成について説明する。なお、実施の形態１と同様な構成については同様な符号を用い、ここではその詳細な説明を省略する。

図８は、本実施の形態の定着装置６０に搭載されるＩＨヒータ８０の構成を説明する概略断面図である。また、図９は、本実施の形態のＩＨヒータ８０の積層構造を説明する図である。図８および図９に示したように、本実施の形態のＩＨヒータ８０では、実施の形態１のＩＨヒータ８０の構成に加えて、支持体８１の支持面８１ａ上に例えばシリコーンゴム等やフッ素ゴム等からなる一定の厚さを持った弾性シートで構成された下部弾性支持部材の一例としての弾性シート部材８９が配置される。そして、励磁コイル８２を弾性シート部材８９上に設置し、弾性支持部材８３と弾性シート部材８９とで挟み込むようにして励磁コイル８２を支持する。

このように励磁コイル８２を支持することで、励磁コイル８２にて発生する振動を吸収しながら、励磁コイル８２の振動に合わせて弾性支持部材８３および弾性シート部材８９の双方が弾性変形する。それにより、定着装置６０の長期に亘る累積使用によって励磁コイル８２の振動の累積数が多大となっても、弾性支持部材８３および弾性シート部材８９の双方と励磁コイル８２との間は剥離せず、支持体８１と励磁コイル８２との間を初期に設定された両者の位置関係に維持する。
特に、励磁コイル８２と支持体８１との間に弾性シート部材８９を配置することで、励磁コイル８２が弾性支持部材８３から押圧されて支持面８１ａに支持される際に、剛性体である支持面８１ａによって励磁コイル８２に変形が生じることを抑える。

[実施の形態３]
実施の形態１では、ＩＨヒータ８０を定着ベルト６１の外周面側に配置した構成について説明した。本実施の形態では、定着ベルト６１の外周面側に配置されたＩＨヒータ８０に加えて、内周面側にＩＨヒータ１００を配置した構成について説明する。なお、実施の形態１と同様な構成については同様な符号を用い、ここではその詳細な説明を省略する。

図１０は、本実施の形態の定着装置６０の構成を示す側断面図である。図１０に示すように、定着装置６０は、実施の形態１の定着装置６０の構成に加えて、定着ベルト６１の内周面側にＩＨヒータ１００をさらに配置した構成を有する。
図１１は、定着ベルト６１の内周面側に配置されたＩＨヒータ１００の構成を説明する概略断面図である。図１１に示したように、ＩＨヒータ１００は、例えば耐熱性樹脂等の非磁性体から構成される支持体１０１、交流磁界を生成する励磁コイル１０２、励磁コイル１０２を支持体１０１上に固定する弾性体で構成された弾性支持部材１０３、励磁コイル１０２にて生成された交流磁界の磁路を形成する磁心１０４、磁界を遮蔽するシールド１０５を備えている。
また、励磁コイル１０２は、ＩＨヒータ８０の励磁コイル８２と直列に接続される。そして、ＩＨヒータ８０の励磁回路８８から、励磁コイル８２に供給される交流電流に同期した交流電流が供給される。それにより、ＩＨヒータ８０の励磁コイル８２とＩＨヒータ１００の励磁コイル１０２とは一体的な励磁コイルを形成することとなり、ＩＨヒータ８０の磁心８４から定着ベルト６１を横切ってＩＨヒータ１００の磁心１０４に向かい、磁心１０４の中を通過して磁心８４に戻るといった磁力線の通路（磁路）を形成する。それによって、定着ベルト６１を通過する磁束密度は高まって、定着ベルト６１の発熱量を増加させる。

本実施の形態のＩＨヒータ１００においても、ＩＨヒータ８０と同様に、例えばシリコーンゴム等やフッ素ゴム等の弾性体で構成された弾性支持部材１０３が、励磁コイル１０２を支持体１０１に対して弾性的に押圧することで、支持体１０１の支持面１０１ａに支持するように構成している。弾性体で構成された弾性支持部材１０３は、励磁コイル１０２の振動を吸収しながら、励磁コイル１０２の振動に合わせて弾性支持部材１０３自身が弾性変形する。それにより、定着装置６０の長期に亘る累積使用によって励磁コイル１０２の振動の累積数が多大となっても、弾性支持部材１０３と励磁コイル１０２との間は剥離せず、支持体１０１と励磁コイル１０２との間を初期に設定された両者の位置関係を維持する。

特に、本実施の形態の定着装置６０では、ＩＨヒータ８０の励磁コイル８２とＩＨヒータ１００の励磁コイル１０２とが一体的な励磁コイルを形成することにより、定着ベルト６１を磁束密度の高い交流磁界が通過するので、定着ベルト６１には大きなジュール熱が発生する。そのため、ＩＨヒータ１００における支持体１０１と励磁コイル１０２との間の位置関係、およびＩＨヒータ８０における支持体８１と励磁コイル８２との間の位置関係のいずれか一方または双方にずれが生じた場合には、定着ベルト６１表面での発熱量の部分的なばらつきは大きくなる。
しかし、本実施の形態の定着装置６０では、上記の構成により、ＩＨヒータ８０およびＩＨヒータ１００での励磁コイル８２および励磁コイル１０２の位置が初期に設定された位置に維持される。それにより、定着ベルト６１表面での発熱量の部分的なばらつきが小さく抑えられる。

本発明が適用される画像形成装置の全体構成を示した図である。 実施の形態１の定着装置の構成を示す側断面図である。 定着ベルトの断面図である。 定着ベルトがエッジガイド部材によって支持される構成を説明する図である。 実施の形態１のＩＨヒータの構成を説明する概略断面図である。 交流磁界によって定着ベルトが発熱する状態を説明する図である。 実施の形態１のＩＨヒータの積層構造を説明する図である。 実施の形態２の定着装置に搭載されるＩＨヒータの構成を説明する概略断面図である。 実施の形態２のＩＨヒータの積層構造を説明する図である。 実施の形態３の定着装置の構成を示す側断面図である。 定着ベルトの内周面側に配置されたＩＨヒータの構成を説明する概略断面図である。

符号の説明

１…画像形成装置、６０…定着装置、６１…定着ベルト、６２…加圧ロール、６７…フェライト部材、８０,１００…ＩＨヒータ、８１,１０１…支持体、８１ａ…支持面、８２,１０２…励磁コイル、８３,１０３…弾性支持部材、８４,１０４…磁心８４,１０５…シールド、８６…加圧部材、８７…取付部材、８８…励磁回路、８９…弾性シート部材

Claims (6)

1. 導電層が形成され、当該導電層が電磁誘導加熱されて発熱する発熱部材と、
   前記発熱部材に形成された前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、
   前記磁界生成部材を前記発熱部材に対して所定の位置に設定する位置設定面が形成された位置設定部材と、
   前記磁界生成部材の長手方向に沿って複数に分割されて構成され、当該磁界生成部材を前記位置設定面に向けて押圧しながら弾性変形して当該磁界生成部材を当該位置設定面に支持する弾性支持部材と、
   前記磁界生成部材の長手方向に沿って複数に分割されて構成されるとともに、前記弾性支持部材を前記位置設定面に向けて押圧するように配置され、当該磁界生成部材にて生成された交流磁界を前記発熱部材の所定位置に導く磁路を形成する磁心部材と、
   弾性変形しながら前記磁心部材を前記弾性支持部材に向けて加圧する加圧部材と
   を備えたことを特徴とする定着装置。
2. 前記位置設定面と前記磁界生成部材との間に配置され、当該位置設定面と当該磁界生成部材との間の押圧力により弾性変形して当該磁界生成部材を支持する下部弾性支持部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記磁界生成部材と前記位置設定部材と前記弾性支持部材とは、前記発熱部材の外周面側と内周面側との双方に備えられたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
4. トナー像を形成するトナー像形成手段と、
   前記トナー像形成手段によって形成されたトナー像を記録材上に転写する転写手段と、
   前記記録材上に転写されたトナー像を当該記録材に定着する定着手段とを有し、
   前記定着手段は、
   導電層が形成され、当該導電層が電磁誘導加熱されて発熱する発熱部材と、
   前記発熱部材に形成された前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、
   前記磁界生成部材を前記発熱部材に対して所定の位置に設定する位置設定面が形成された位置設定部材と、
   前記磁界生成部材の長手方向に沿って複数に分割されて構成され、当該磁界生成部材を前記位置設定面に向けて押圧しながら弾性変形して当該磁界生成部材を当該位置設定面に支持する弾性支持部材と、
   前記磁界生成部材の長手方向に沿って複数に分割されて構成されるとともに、前記弾性支持部材を前記位置設定面に向けて押圧するように配置され、当該磁界生成部材にて生成された交流磁界を前記発熱部材の所定位置に導く磁路を形成する磁心部材と、
   弾性変形しながら前記磁心部材を前記弾性支持部材に向けて加圧する加圧部材と
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
5. 前記定着手段は、前記磁界生成部材と前記位置設定部材と前記弾性支持部材とが前記発熱部材の外周面側と内周面側との双方に備えられたことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記定着手段は、前記位置設定面と前記磁界生成部材との間に配置され、当該位置設定面と当該磁界生成部材との間の押圧力により弾性変形して当該磁界生成部材を支持する下部弾性支持部材をさらに備えたことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。

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