JP5292692B2 - 定着装置、及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
本発明は、定着装置、及び画像形成装置に関する。
画像形成装置の定着装置として、電磁誘導加熱方式を採用した定着装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。この電磁誘導加熱方式は、導電性層を有する回転体に誘導コイルによって発生させた磁界を作用させ、導電性層に発生する渦電流により回転体を直接発熱させるものである。
本発明の課題は、各種サイズの記録媒体を用いても、非通紙部の過剰な昇温を抑制可能な定着装置を提供することである。また、本発明の課題は、当該定着装置を備えた画像形成装置を提供することである。
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項１に係る発明は、
キューリー点を持つ感温磁性金属材料を含んで構成される感温磁性金属層を設けて、円筒形状に保持された第１回転体と、
前記第１回転体に接する第２回転体と、
前記第１回転体の内周面又は外周面に対し所定の間隙を持って配置され、磁界を発生させる磁界発生手段と、
前記第１回転体内部に当該第１回転体を介し、且つ前記第１回転体と非接触で前記磁界発生手段に対向して配置され、非磁性金属材料を含んで構成される非磁性金属部材であって、表皮深さ以上の厚さがある非磁性金属部材と、
前記第１回転体の軸方向両端の少なくとも一方に設けられ、前記第１回転体へ回転駆動を伝達する駆動伝達部材であって、前記第１回転体の端部内側に嵌め込まれるフランジ部又は前記第１回転体の端部が内側に嵌め込まれるフランジ部と、外周面に凹凸を有するギア部と、で構成された駆動伝達部材と、
を備えたことを特徴とする定着装置である。
ここで、キューリー点とは、キュリー点、キューリー温度、キュリー温度とも称され、この温度以上になると磁性が消失し、非磁性体（常磁性体）になる温度を示す。感温磁性材料とは、磁性材料の温度変化に対して、その磁気特性を変化させる磁性材料のことを指す。
請求項１に係る発明は、
キューリー点を持つ感温磁性金属材料を含んで構成される感温磁性金属層を設けて、円筒形状に保持された第１回転体と、
前記第１回転体に接する第２回転体と、
前記第１回転体の内周面又は外周面に対し所定の間隙を持って配置され、磁界を発生させる磁界発生手段と、
前記第１回転体内部に当該第１回転体を介し、且つ前記第１回転体と非接触で前記磁界発生手段に対向して配置され、非磁性金属材料を含んで構成される非磁性金属部材であって、表皮深さ以上の厚さがある非磁性金属部材と、
前記第１回転体の軸方向両端の少なくとも一方に設けられ、前記第１回転体へ回転駆動を伝達する駆動伝達部材であって、前記第１回転体の端部内側に嵌め込まれるフランジ部又は前記第１回転体の端部が内側に嵌め込まれるフランジ部と、外周面に凹凸を有するギア部と、で構成された駆動伝達部材と、
を備えたことを特徴とする定着装置である。
ここで、キューリー点とは、キュリー点、キューリー温度、キュリー温度とも称され、この温度以上になると磁性が消失し、非磁性体（常磁性体）になる温度を示す。感温磁性材料とは、磁性材料の温度変化に対して、その磁気特性を変化させる磁性材料のことを指す。
請求項２に係る発明は、
前記第１回転体を介して、第２回転体と対向配置する固定部材を備え、
前記第１回転体は前記第２回転体と前記固定部材の接触部において内周面側に弾性変形する請求項１に記載の定着装置である。
前記第１回転体を介して、第２回転体と対向配置する固定部材を備え、
前記第１回転体は前記第２回転体と前記固定部材の接触部において内周面側に弾性変形する請求項１に記載の定着装置である。
請求項３に係る発明は、
前記キューリー点が、前記第１回転体の設定温度以上、前記第１回転体の耐熱温度以下の範囲である請求項１に記載の定着装置である。
ここで、第１回転体の設定温度とは、定着動作を開始するときの第１回転体の表面温度のことを意味する。また、耐熱温度とは、連続して使用したときに、第１回転体の構成材料が劣化して機能を損ない、変形が発生する温度である。
前記キューリー点が、前記第１回転体の設定温度以上、前記第１回転体の耐熱温度以下の範囲である請求項１に記載の定着装置である。
ここで、第１回転体の設定温度とは、定着動作を開始するときの第１回転体の表面温度のことを意味する。また、耐熱温度とは、連続して使用したときに、第１回転体の構成材料が劣化して機能を損ない、変形が発生する温度である。
請求項４に係る発明は、
前記感温磁性金属層が、磁界の作用により発熱する発熱層である請求項１に記載の定着装置である。
前記感温磁性金属層が、磁界の作用により発熱する発熱層である請求項１に記載の定着装置である。
請求項５に係る発明は、
像保持体と、
潜像保持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
電子写真用現像剤を用いて前記潜像を画像に現像する現像手段と、
現像された前記画像を被転写媒体に転写する転写手段と、
前記被転写媒体上の前記画像を定着する定着手段と、
を備え、
前記定着手段が請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置である。
請求項６に係る発明は、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置を用いた定着方法であって、
前記第１回転体と前記第２回転体とが離間した状態で、前記駆動伝達部材により前記第１回転体を回転駆動しつつ、前記磁界発生手段により磁界を発生させて、前記第１回転体を加熱した後、前記第１回転体と第２回転体とを押圧した状態で、トナー画像が形成された記録媒体を前記第１回転体と前記第２回転体との間の接触部に送り込み、前記トナー画像を前記記録媒体に定着する定着方法である。
像保持体と、
潜像保持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
電子写真用現像剤を用いて前記潜像を画像に現像する現像手段と、
現像された前記画像を被転写媒体に転写する転写手段と、
前記被転写媒体上の前記画像を定着する定着手段と、
を備え、
前記定着手段が請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置である。
請求項６に係る発明は、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置を用いた定着方法であって、
前記第１回転体と前記第２回転体とが離間した状態で、前記駆動伝達部材により前記第１回転体を回転駆動しつつ、前記磁界発生手段により磁界を発生させて、前記第１回転体を加熱した後、前記第１回転体と第２回転体とを押圧した状態で、トナー画像が形成された記録媒体を前記第１回転体と前記第２回転体との間の接触部に送り込み、前記トナー画像を前記記録媒体に定着する定着方法である。
請求項１に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、各種サイズの記録媒体を用いても、非通紙部の過剰な昇温を抑制できる、といった効果を奏する。
請求項２に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、定着後の第１回転体からの用紙の剥離性に優れる、といった効果を奏する。
請求項３に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、定着不良を防止すると共に第１回転体の劣化を防止しつつ定着時の過加熱が防止される、といった効果を奏する。
請求項１に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、感温磁性金属層の磁束（磁界）を貫通した領域での第１回転体の昇温をより低減させる、といった効果を奏する。
請求項１に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、第１回転体の摺動抵抗の影響による回転速度の変動を抑制し、また、第１回転体の端部が補強されて変形が抑制され、紙しわや定着ムラを抑制できる、といった効果を奏する。
請求項４に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、第１回転体を構成する層構成の数を低減し、簡易且つ低コストで、各種サイズの記録媒体を用いても、非通紙部の過剰な昇温を抑制できる、といった効果を奏する。
請求項５に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、長期に渡り安定して良質な定着画像が得られる、といった効果を奏する。
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、実質的に同一の機能を有する部材には、全図面を通して同じ符合を付与し、重複する説明は省略することがある。
図１は、実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。図２は、実施形態に係る定着装置を示す概略断面図である。図３は、実施形態に係る定着装置を示す概略構成図である。なお、図２は、定着装置の軸方向から見た概略断面図である。図３は、図２のＡ−Ａ概略断面図であり、定着装置の軸方向と直交方向から見た概略断面図である。
本実施形態に係る画像形成装置１００は、図１に示すように、一方向へ（図１において矢印Ａ方向）に回転する円筒状の感光体ドラム１０を備えている。この感光体ドラム１０の周囲には、感光体ドラム１０の回転方向上流側から順に、感光体ドラム１０の表面を帯電させる帯電装置１２と、感光体ドラム１０に像光Ｌを照射して表面に潜像を形成する露光装置１４と、感光体ドラム１０表面の潜像にトナーを選択的に転移させてトナー画像を形成する現像器１６Ａ〜１６Ｄで構成される現像装置１６と、感光体ドラム１０と対向し、周面が周回可能に支持される無端ベルト状の中間転写体１８と、トナー画像の転写後に感光体ドラム１０に残留するトナーを除去するクリーニング装置２０と、感光体ドラム１０の表面を除電する除電露光装置２２とが設けられている。
また、中間転写体１８の内側には、感光体ドラム１０表面に形成されたトナー画像を中間転写体１８に一次転写する転写装置２４と、２つの支持ロール２６Ａ、２６Ｂと、二次転写を行うための転写対向ロール２８とが配置されており、これらによって中間転写体１８が一方向（図１において矢印Ｂ方向）へ周回可能に張架されている。転写対向ロール２８と対向する位置には、中間転写体１８を介して、中間転写体１８の外周面に一次転写されたトナー画像を記録紙（記録媒体）Ｐに二次転写する転写ロール３０が設けられており、転写対向ロール２８と転写ロール３０との圧接部に、記録紙Ｐが矢印Ｃ方向へ送り込まれるようになっている。そして、当該圧接部において表面にトナー画像が二次転写された記録紙Ｐは、そのまま矢印Ｃ方向に搬送される。
記録紙Ｐの搬送方向（矢印Ｃ方向）下流側には、記録紙Ｐ表面のトナー画像を加熱溶融して記録紙Ｐに定着する定着装置３２が配されており、記録紙Ｐが搬送ガイド３６を経由して送り込まれる。また、中間転写体１８の回転方向（矢印Ｂ方向）下流に沿った位置には、中間転写体１８表面に残留するトナーを除去するクリーニング装置３４が設けられている。
次に、本実施形態に係る定着装置について説明する。
本実施形態に係る定着装置３２は、図２及び図３に示すように、一方向（矢印Ｄ方向）へ回転する無端状の定着ベルト３８（第１回転体）と、定着ベルト３８の周面に圧接され、一方向（矢印Ｅ方向）へ回転する加圧ロール４０（第２回転体）と、定着ベルト３８の加圧ロール４０との圧接面とは反対の外周面に対向すると共に離間して配置される磁界発生装置４２（磁界発生手段）と、を備えている。
定着ベルト３８の内周側には、加圧ロール４０とで接触部を形成する固定パッド４４と、前記固定パッド４４を支持すると共に磁界発生装置４２に定着ベルト３８を介して対向すると共に定着ベルト３８の内周面に離間して配置される支持部材４８と、を備えている。そして、定着ベルト３８の両端部には、定着ベルト３８を回転駆動するために、その回転動力を伝達するための駆動伝達部材５０が設けられている。
また、定着ベルト３８と加圧ロール４０との接触部の記録紙Ｐの搬送方向（矢印Ｆ方向）下流側には、剥離部材５２が設けられている。剥離部材５２は、一端が固定支持された支持部５２Ａと、これに支持されている剥離シート５２Ｂとからなり、剥離シート５２Ｂの先端が定着ベルト３８に近接又は接触するように配置されている。
まず、定着ベルト３８について説明する。定着ベルト３８は、例えば、基材を兼ねる発熱層３８Ａを備え、その外周面に弾性層３８Ｂと表面離型層３８Ｃとを順次積層した構成が適用され得る。これら弾性層３８Ｂ、表面離型層３８Ｃは、必要に応じて設けられる。
基材を兼ねる発熱層３８Ａは、感温磁性金属層が適応される。感温磁性金属層は、キューリー点を有する感温磁性金属材料を含んで構成され、磁界の作用によって電磁誘導されて発熱する発熱体である。
感温磁性金属材料のキューリー点付近となると、材料が非磁性化される。比透磁率が少なくとも数百以上の磁性体が非磁性化（常磁性化）されることにより比透磁率が１に近づき、磁束密度の変化（磁場の強弱）が生じるため、非磁性化により磁束密度を弱め、発熱しにくくさせる変化を与えることができる。
また、一般に金属からなる導体材料の表皮深さは式１で決まる。表皮深さを感温磁性金属層の厚さ以下にする場合には、材料を熱処理により高透磁率化するか、磁界発生装置４１の周波数を高めるか、固有抵抗値が小さい材料を選択ことで実現実できる。本実施形態では、表皮深さが感温磁性金属層の厚さ以下であることが必須ではないが、感温磁性金属層の厚さ以下にすれば効果が高まるため望ましい。
なお、式（１）中、δ：表皮深さ（ｍ）、ρ：固有抵抗値（Ωｍ）、ｆ：周波数（Ｈｚ）、μｒ：比透磁率を示す。
このキューリー点は、定着ベルト３８の設定温度以上、定着ベルト３８の耐熱温度以下の範囲であることがよく、具体的には、例えば１４０℃〜２４０℃であることが望ましく、より望ましくは１５０℃〜２３０℃である。
感温磁性金属材料としては、例えば、安価で容易に薄肉化成型可能で良加工性、しなやかさを有し、かつ、熱伝導率が高い、金属材料である非結晶合金の整磁鋼、非晶質合金などを用いる。つまり、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｓｉ、Ｂ，Ｎｂ，Ｃｕ，Ｚｒ，Ｃｏなどからなる金属軟磁性材料で、例えば、Ｆｅ−Ｎｉの二元系整磁鋼やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒの三元系整磁鋼を用いることが望ましい。
また、感温磁性金属材料の比磁性率は、少なくとも約４００以上であれば効果は得られる。
感温磁性金属層で構成される発熱層３８Ａの厚みは、例えば、２０〜２００μｍ、望ましくは５０〜１５０μｍである。
表面離型層３８Ｃとしては、例えば、厚さが１μｍ〜３０μｍのフッ素樹脂層（例えば、ＰＦＡ層：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の層）等が挙げられる。
弾性層３８Ｂは、例えば、厚みが１００〜６００μｍ（望ましくは２００〜４００μｍ）で、弾性材料（例えばシリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等）を含んで構成した層が挙げられる。
定着ベルト３８は、基材の外周面に発熱層３８Ａと弾性層３８Ｂと表面離型層３８Ｃとを順次積層した構成も適用し得る。この場合、発熱層３８Ａを構成する感温磁性金属層の厚みは、例えば２０〜２００μｍ（望ましくは５０〜１５０μｍ）とすることができる。
基材としては、耐熱性があり、磁界（磁束）を貫通しつつ、磁界の作用により発熱しないか、又は発熱しにくい材料を適宜選ぶ。例えば、厚みが３０〜２００μｍ（望ましくは５０〜１５０μｍ、より望ましくは１００〜１５０μｍ）の金属ベルト（非磁性金属として例えば非磁性ステンレススチールや、軟質磁性材料及び硬質磁性材料として例えば、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，又はこれらの合金Ｆｅ−Ｎｉ−ＣｏやＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ合金等からなる金属材料）や、例えば厚みが６０〜２００μｍの樹脂ベルト（例えばポリイミドベルト）等が挙げられる。
また、定着ベルト３８は、例えば、厚みを薄くしたり、構成材料を選択して、熱容量の小さい構成（例えば熱容量５Ｊ／Ｋ〜６０Ｊ／Ｋ、望ましくは３０Ｊ/Ｋ以下）とすることがよい。
定着ベルト３８の直径は、例えば２０〜５０ｍｍのものが適用され得る。また、定着ベルト３８の内周面には、フッ素樹脂が被覆された摺動シートを設けたり（例えば固定パッド４４のみに摺動シートを設置）、フッ素樹脂等をコーティングしたり、潤滑剤（例えばシリコーンオイル等）を塗布したりしてもよい。
次に、加圧ロール４０について説明する。加圧ロール４０は、両端部がバネ部材（不図示）によって定着ベルト３８を介して固定パッド４４に例えば総荷重２９４Ｎ（３０ｋｇｆ）で押圧して配置されている。一方、予備加熱（ウォームアップ）のときには、定着ベルト３８と離間するように移動される（図４参照）。
加圧ロール４０は、例えば、金属製の円筒状の芯材４０Ａと、該芯材４０Ａの表面に設けられた弾性層４０Ｂ（例えばシリコーンゴム層や、フッ素ゴム層等）と、を備えたロールが適用し得る。また、加圧ロール４０には、必要に応じて最表面に表面離型層（フッ素樹脂層）を備えてもよい。
次に固定パッド４４について説明する。固定パッド４４は例えば定着ベルト３８の軸方向（幅方向）に軸線を有する棒状部材で構成され、加圧ロール４０から作用する押圧力に抵抗するものとなっている。定着ベルト３８を介して加圧ロール４０が固定パッド４４に押圧させることで、定着ベルト３８はその内周面側に変形される。このように加圧ロール４０と固定部材４４の接触部の用紙搬送方向の下流側部で定着ベルト３８曲率を与えることにより用紙が定着ベルトから剥離される。
ここで、用紙の剥離性能を得るため、「定着ベルト３８を介して加圧ロール４０が固定パッド４４に押圧させることで、定着ベルト３８はその内周面側に弾性変形できるか」という観点で定着ベルトを決定するが、本実施形態での定着ベルト３８には金属材料を用いているため、可撓性は、定着ベルト３８の剛性を決める金属からなる層で決まり、感温磁性金属層の厚さで決まる。
また、定着ベルト３８が内部側に弾性変形領域内で撓むかどうかを、ネオマックスマテリアル製のＭＳ−２２０の硬質材で調査した。少なくとも定着時に定着ベルトに掛かる荷重同等以上の押圧力を付与して撓み量を評価した結果、硬質材の厚さが２５０μｍではほとんど撓まず、２００μｍで若干撓みが発生し始めた。硬質材の厚さが１５０μｍ，１２５μｍ、１００、７５μｍでは十分な撓みが発生した。したがって、定着ベルト３８の金属材料の層は２００μｍ以下が望ましい。
固定パッド４４の材料としては、加圧ロール４０から押圧力を受けたときのたわみ量が許容されるレベル以下で、具体的には例えばたわみ量が０．５ｍｍ以下になる程度の材料であれば、特に制限はなく、例えば、アルミが最適である。アルミ以外にも、ガラス繊維入りＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、フェノール、ポリイミド、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂等を用いてもよい。
次に支持部材４８について説明する。支持部材４８は、定着ベルト３８を介して磁界発生装置４２に対向する面が定着ベルト３８の内周面に倣った湾曲形状に構成され、その反対側で固定パッド４４を支持している。そして、支持部材４８は、少なくとも磁界発生装置４２に対向する面側が非磁性金属材料（例えば、銅、アルミ、銀）を含む非磁性金属部材で構成されている。支持部材４８には長手方向両端にはシャフト４８Ｃが設けられている。シャフト４８Ｃにかかる荷重により撓みが大きくなり、シャフト４８Ｃの剛性が問題になる場合には、例えば撓みが小さくなるようなヤング率を有する材質の部材と非磁性金属からなる構造体としてもよく、その場合非磁性金属の厚さは少なくとも式（１）の表皮深さ以上とすればよい。
次に、駆動伝達部材５０について説明する。駆動伝達部材５０は、定着ベルト３８を自己回転させるための駆動動力を伝達するための部材であり、例えば、定着ベルト３８の端部内側に嵌め込まれるフランジ部５０Ａと、外周面に凹凸を有する円筒状のギア部５０Ｂとで構成されている。駆動伝達部材５０は、例えば、金属材料、樹脂材料等で構成され得る。
駆動伝達部材５０は、フランジ部５０Ａを定着ベルト３８の端部内側に嵌めこませて定着ベルト３８の端部に支持される。そして、図示しないモータ等により駆動伝達部材５０のギア部５０Ｂが回転駆動されると共に、その回転動力が定着ベルト３８に伝達され定着ベルト３８が自己回転される。
なお、駆動伝達部材５０は、定着ベルト３８の軸方向両端に設けているが、これに限られず、定着ベルト３８の軸方向一端のみに設けてもよい。また、駆動伝達部材５０は、フランジ部５０Ａを定着ベルト３８の端部内側に嵌めこませて定着ベルト３８の端部に支持されているが、これに限られず、フランジ部５０Ａの内側に定着ベルト３８の端部を嵌め込んで、駆動伝達部材５０を定着ベルト３８の端部に支持してもよい。
次に、磁界発生装置４２について説明する。磁界発生装置４２は、定着ベルト３８の外周面に倣った形状に構成され、発熱制御部材４６と定着ベルト３８を介して対向すると共に、定着ベルト３８の外周面との間隙が例えば１〜３ｍｍとなるように配置されている。また、磁界発生装置４２には、複数回巻き回されている励磁コイル（磁界発生手段）４２Ａが、定着ベルト３８の軸方向へ沿って配置されている。
この励磁コイル４２Ａには、励磁コイル４２Ａに交流電流を供給する励磁回路（不図示）が接続されている。また、この励磁コイル４２Ａの表面上には磁性体部材４２Ｂが、長さ方向（定着ベルト３８の軸方向）に沿って延在して配置されている。
磁界発生装置４２の出力は、例えば磁束（磁界）がキューリー点未満では磁性を有する発熱層３８Ａ（感温磁性金属層）であって、キューリー点以上では非磁性化（常磁性化）して磁束を容易に貫通し、且つ電磁誘導されて発熱する範囲で行われる。具体的には、例えば、５０〜２００μｍの範囲が挙げられる。
なお、磁性発生装置４２は、定着ベルト３８の内周面側に所定の間隙を持って設けてもよい。
以下、本実施形態に係る画像形成装置１００の動作について説明する。
まず、感光体ドラム１０の表面が帯電装置１２により帯電され、次いで露光装置１４から像光Ｌが照射されて感光体ドラム１０表面に静電電位の差による潜像が形成される。そして、感光体ドラム１０の矢印Ａ方向への回転により、現像装置１６の１つの現像器１６Ａと対向する位置に移動し、現像器１６Ａから１色目のトナーが転移され、感光体ドラム１０表面にトナー画像が形成される。このトナー画像は、感光体ドラム１０の矢印Ａ方向への回転により、中間転写体１８との対向位置に搬送され、転写装置２４によって中間転写体１８表面に静電的に一次転写される。
一方、一次転写後に感光体ドラム１０表面に残留するトナーがクリーニング装置２０により除去され、清浄化後の感光体ドラム１０表面は、除電露光装置２２により電位的に初期化され、再び帯電装置１２との対向位置に移動する。
以後、現像装置１６の３つの現像器１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄが順次感光体ドラム１０と対向する位置に移動し、同様に２色目、３色目、４色目のトナー画像が順次形成され、４色が重なったところで、一括して中間転写体１８表面に重ねて転写される。
中間転写体１８上に重ね合わされたトナー画像は、中間転写体１８の矢印Ｂ方向への周回移動により、転写ロール３０と転写対向ロール２８との対向位置に搬送され、送り込まれた記録紙Ｐに接触される。転写ロール３０と中間転写体１８との間には転写用バイアス電圧が印加されており、トナー画像は記録紙Ｐ表面に二次転写される。
未定着のトナー画像を保持した記録紙Ｐは、搬送ガイド３６を経由して定着装置３２へ搬送される。
次に、本実施形態に係る定着装置３２の動作について説明する。
まず、定着装置３２では、例えば上記画像形成装置１００におけるトナー画像形成動作が開始されると同時に（無論、厳密に同時である必要ない。以下、同様である。）、定着ベルト３８と加圧ロール４０とが離間した状態で（図４参照）、不図示のモータにより駆動伝達部材５０が回転駆動され、これに伴い定着ベルト３８が矢印Ｄ方向へ例えば周速１７０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。
まず、定着装置３２では、例えば上記画像形成装置１００におけるトナー画像形成動作が開始されると同時に（無論、厳密に同時である必要ない。以下、同様である。）、定着ベルト３８と加圧ロール４０とが離間した状態で（図４参照）、不図示のモータにより駆動伝達部材５０が回転駆動され、これに伴い定着ベルト３８が矢印Ｄ方向へ例えば周速１７０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。
この定着ベルト３８の回転駆動がなされると共に、不図示の励磁回路から磁界発生装置４２に含まれる励磁コイル４２Ａに交流電流が供給される。励磁コイル４２Ａに交流電流が供給されると、励磁コイル４２Ａの周囲に磁束（磁界）が生成消滅を繰り返す。この磁束（磁界）が定着ベルト３８の発熱層３８Ａを横切るとき、その磁界の変化を妨げる磁界が生じるように、当該発熱層３８Ａに渦電流が発生し、発熱層３８Ａの表皮抵抗及び発熱層３８Ａを流れる電流の二乗に比例して発熱する（図５（ａ）参照）。ここで、図５中、２点鎖線は主磁を示す。
これにより、定着ベルト３８は、発熱層３８Ａにより例えば１０秒程度で設定温度（例えば１５０℃）まで加熱される。
次に、定着ベルト３８に対し加圧ロール４０を押圧した状態で、上記定着装置に送り込まれた記録紙Ｐが定着ベルト３８と加圧ロール４０との間の接触部に送り込まれ、発熱体により加熱された定着ベルト３８と加圧ロール４０とによって加熱押圧され、トナー画像が当該記録紙Ｐ表面に溶融圧着され、トナー画像が記録紙Ｐ表面に定着される。
ここで、定着ベルト３８及び加圧ロール４０による定着の際、定着ベルト３８の定着領域幅（軸方向長さ）よりも小さい小サイズの記録紙Ｐを連続して定着すると、定着ベルト３８における通紙部では熱が消費されるのに対し、非通紙部では熱の消費がなされない。このため、定着ベルト３８の非通紙部では昇温する。
そして、定着ベルト３８の非通紙部の温度が、発熱層３８Ａを構成する感温磁性金属材料のキューリー点付近となると、定着ベルト３８の非通紙部と重なる（接する）発熱層３８Ａの領域が非磁性化される。これにより磁性が維持された領域である通紙領域と非磁性化（常磁性化）された非通紙領域に磁束密度の違い（磁場の強弱）が生じ、通紙領域より非通紙領域の発熱層の発熱が少なくなる。このように、発熱層３８Ａにより、定着ベルト３８の発熱層の発熱が制御される。
また、発熱抑制部材が非磁性化（比透磁率が１に近づく）することにより、式（１）からわかるように容易に磁束（磁界）が貫通するようになる。このとき、図５（ｂ）に示すように、固有抵抗値の低い非磁性金属材料（銀、銅、アルミなど）で構成された（表皮深さ以上の厚さがある）支持部材本体４８Ａが存在すると、磁束（磁界）が支持部材本体４８Ａに渦電流が主に流れ、定着ベルト３８の発熱層に流れる渦電流損による発熱がさらに抑制される。また、発熱制御部材４６を貫通した磁束（磁界）は、非磁性金属材料で構成された支持部材本体４８Ａまで達して磁界発生装置４２に戻る。加えて、支持部材本体４８Ａは、定着ベルト３８と共に発熱制御部材４６とも非接触で設けられており、定着ベルト３８から熱エネルギーを奪わないようにする。
そして、記録紙Ｐは、定着ベルト３８と加圧ロール４０との接触部から送り出されたとき、その剛性によって送り出された方向に直進しようとし、定着ベルト３８を介して加圧ロール４０が固定パッド４４に押圧させることで、その内周面側に変形されて曲げ回された定着ベルト３８から先端が剥離され、その記録紙Ｐの先端と定着ベルト３８との間に剥離部材５２（剥離シート５２Ｂ）が入り込み、記録紙Ｐを定着ベルト３８表面から剥離する。
以上説明したようにトナー画像が記録紙Ｐに形成され、定着が行われる。
（試験例）
以下、上記実施形態に係る定着装置の試験例を示す。
以下、上記実施形態に係る定着装置の試験例を示す。
−試験例１−
まず、上記実施形態に係る定着装置（図１及び図２参照）を使用し、以下の評価を行った。各部材は以下のものを用いた。また、
まず、上記実施形態に係る定着装置（図１及び図２参照）を使用し、以下の評価を行った。各部材は以下のものを用いた。また、
・定着ベルト：直径３０ｍｍ、幅３７０ｍｍ、厚さ１２０μｍで、ネオマックスマテリアル製ＭＳ−２２０からなるキュリー点２３０℃の感温磁性金属層（基材兼発熱層）の外周面上に、厚み２５０μｍのシリコンゴム層と、厚さ３０μｍのＰＦＡ層（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）とを順次積層して構成されたベルト（耐熱温度２３０℃程度）
・加圧ロール：外径２８ｍｍ、長さ３５５ｍｍの加圧ロールは、直径１８ｍｍのスレンレス製の心金軸にスポンジ弾性層５ｍｍ、表面離型層のＰＦＡ層３０μｍを順次積層した構成からなるロール。
・支持部材：アルミからなる支持体
・加圧ロール：外径２８ｍｍ、長さ３５５ｍｍの加圧ロールは、直径１８ｍｍのスレンレス製の心金軸にスポンジ弾性層５ｍｍ、表面離型層のＰＦＡ層３０μｍを順次積層した構成からなるロール。
・支持部材：アルミからなる支持体
−評価−
磁界を発生する装置の出力１２００Ｗ〜５００Ｗ内で制御 設定温度１６０〜１７０℃、プロセススピード１７０ｍｍ／ｓの条件で、記録紙（サイズＢ５で用紙の短手の一辺を先端にして給紙）、坪量９８ｇ／ｍ２：富士ゼロックス製ＪＤ紙）用いて、画像の定着を連続５００枚行って、定着ベルトの通紙部と非通紙部の温度をそれぞれ測定した。
磁界を発生する装置の出力１２００Ｗ〜５００Ｗ内で制御 設定温度１６０〜１７０℃、プロセススピード１７０ｍｍ／ｓの条件で、記録紙（サイズＢ５で用紙の短手の一辺を先端にして給紙）、坪量９８ｇ／ｍ２：富士ゼロックス製ＪＤ紙）用いて、画像の定着を連続５００枚行って、定着ベルトの通紙部と非通紙部の温度をそれぞれ測定した。
この結果、定着ベルトの通紙部の温度は１６０〜１７０℃であったのに対し、非通紙部では２３０℃以下に抑制されていた。
−比較例１−
感温磁性金属層の代わりに、厚み５０μｍと１２０μｍで非磁性のステンレススチール（ＳＵＳ３０４）層を有する定着ベルトを用いた以外は、試験例１と同様にして評価した。
感温磁性金属層の代わりに、厚み５０μｍと１２０μｍで非磁性のステンレススチール（ＳＵＳ３０４）層を有する定着ベルトを用いた以外は、試験例１と同様にして評価した。
その結果、画像の定着を連続１００枚を達する前に、非通紙部の温度は、定着ベルトの耐熱温度である２３０℃を上回ってしまった。
そこで、非通紙部の温度上昇を抑制する温度均一化手段として、加圧ロールに径φ１２．７ｍｍのヒートパイプを含む構造体を接触配置して、同様に評価を行ったところ、画像の定着を連続３００〜４００枚程度で非通紙部の温度は、定着ベルトの耐熱温度である２３２℃に達してしまった。
以上の試験例の結果から、本試験例では、比較例に比べて、例えば小サイズ等の各種サイズの記録媒体を用いても、定着ベルトにおける非通紙部の昇温を抑制し、過加熱が防止されることがわかる。
１０ 感光体ドラム
１２ 帯電装置
１４ 露光装置
１６ 現像装置
１８ 中間転写体
２０ クリーニング装置
２２ 除電露光装置
２４ 転写装置
２６Ａ，２６Ｂ 支持ロール
２８ 転写対向ロール
３０ 転写ロール
３２ 定着装置
３４ クリーニング装置
３６ 搬送ガイド
３８ 定着ベルト
４０ 加圧ロール
４２ 磁界発生装置
４４ 固定パッド
４８ 支持部材
４８Ａ シャフト
５０ 駆動伝達部材
５２ 剥離部材
１００ 画像形成装置
Ｐ 記録紙
１２ 帯電装置
１４ 露光装置
１６ 現像装置
１８ 中間転写体
２０ クリーニング装置
２２ 除電露光装置
２４ 転写装置
２６Ａ，２６Ｂ 支持ロール
２８ 転写対向ロール
３０ 転写ロール
３２ 定着装置
３４ クリーニング装置
３６ 搬送ガイド
３８ 定着ベルト
４０ 加圧ロール
４２ 磁界発生装置
４４ 固定パッド
４８ 支持部材
４８Ａ シャフト
５０ 駆動伝達部材
５２ 剥離部材
１００ 画像形成装置
Ｐ 記録紙
Claims (6)
- キューリー点を持つ感温磁性金属材料を含んで構成される感温磁性金属層を設けて、円筒形状に保持された第１回転体と、
前記第１回転体に接する第２回転体と、
前記第１回転体の内周面又は外周面に対し所定の間隙を持って配置され、磁界を発生させる磁界発生手段と、
前記第１回転体内部に当該第１回転体を介し、且つ前記第１回転体と非接触で前記磁界発生手段に対向して配置され、非磁性金属材料を含んで構成される非磁性金属部材であって、表皮深さ以上の厚さがある非磁性金属部材と、
前記第１回転体の軸方向両端の少なくとも一方に設けられ、前記第１回転体へ回転駆動を伝達する駆動伝達部材であって、前記第１回転体の端部内側に嵌め込まれるフランジ部又は前記第１回転体の端部が内側に嵌め込まれるフランジ部と、外周面に凹凸を有するギア部と、で構成された駆動伝達部材と、
を備えたことを特徴とする定着装置。 - 前記第１回転体を介して、第２回転体と対向配置する固定部材を備え、
前記第１回転体は前記第２回転体と前記固定部材の接触部において内周面側に弾性変形する請求項１に記載の定着装置。 - 前記キューリー点が、前記第１回転体の設定温度以上、前記第１回転体の耐熱温度以下の範囲である請求項１に記載の定着装置。
- 前記感温磁性金属層が、磁界の作用により発熱する発熱層である請求項１に記載の定着装置。
- 潜像保持体と、
潜像保持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
電子写真用現像剤を用いて前記潜像を画像に現像する現像手段と、
現像された前記画像を被転写媒体に転写する転写手段と、
前記被転写媒体上の前記画像を定着する定着手段と、
を備え、
前記定着手段が請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置を用いた定着方法であって、
前記第１回転体と前記第２回転体とが離間した状態で、前記駆動伝達部材により前記第１回転体を回転駆動しつつ、前記磁界発生手段により磁界を発生させて、前記第１回転体を加熱した後、前記第１回転体と第２回転体とを押圧した状態で、トナー画像が形成された記録媒体を前記第１回転体と前記第２回転体との間の接触部に送り込み、前記トナー画像を前記記録媒体に定着する定着方法。
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