JP5585839B2 - 定着装置、及び、画像形成装置 - Google Patents
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Description
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置と、そこに設置される電磁誘導加熱方式の定着装置と、に関するものである。
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短いことを特徴とする、電磁誘導加熱方式の定着装置が知られている（例えば、特許文献１〜３等参照。）。
特許文献１には、電磁誘導加熱方式の定着装置であって、定着ベルト（定着回転体）の温度が定着設定温度に到達するまで、感温磁性部材を定着ベルトから離間した状態で定着ベルトの電磁誘導加熱をおこない、定着ベルトの温度が定着設定温度に到達した後に、昇温状態の感温磁性部材を定着ベルトに接触させる技術が開示されている。
また、特許文献２には、電磁誘導加熱方式の定着装置であって、発熱ローラの昇温時には、発熱ローラに内設された導電性部材を励磁コイルに対向しない位置に移動させて、定着ベルト（定着回転体）の温度が所定温度に達した後に、導電性部材を励磁コイルに対向する位置に移動させる技術が開示されている。
また、特許文献２、３には、励磁コイルによって電磁誘導加熱される発熱ローラ（金属パイプ）を、所定のキュリー温度を有する感温磁性材料で形成することで、発熱ローラ（金属パイプ）の過昇温を防止する技術が開示されている。
また、特許文献２、３には、励磁コイルによって電磁誘導加熱される発熱ローラ（金属パイプ）を、所定のキュリー温度を有する感温磁性材料で形成することで、発熱ローラ（金属パイプ）の過昇温を防止する技術が開示されている。
上述した特許文献１の定着装置は、定着ベルト（定着回転体）の温度が定着設定温度に到達するまで、感温磁性部材を定着ベルトから離間した状態で定着ベルトの電磁誘導加熱をおこなっているものの、その間も常に感温磁性部材が電磁誘導加熱されているために、定着ベルト（定着回転体）に対する電磁誘導加熱による加熱効率を充分に高めることができなかった。
また、上述した特許文献２、３の定着装置は、電磁誘導加熱される発熱層と、昇温防止のために形成された感温磁性層と、が一体化されているために、発熱層の熱が感温磁性層に奪われてしない、定着ベルト（定着回転体）の昇温時間を充分に短縮化することができなかった。
また、上述した特許文献２、３の定着装置は、電磁誘導加熱される発熱層と、昇温防止のために形成された感温磁性層と、が一体化されているために、発熱層の熱が感温磁性層に奪われてしない、定着ベルト（定着回転体）の昇温時間を充分に短縮化することができなかった。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、定着回転体に対する電磁誘導加熱による加熱効率が充分に高くて、定着回転体の昇温時間がさらに短縮化される、定着装置、及び、画像形成装置を提供することにある。
この発明の請求項１記載の発明にかかる定着装置は、励磁コイル部によって電磁誘導加熱される第１発熱層を具備するとともに、所定方向に走行してトナー像を加熱して溶融する定着回転体と、前記定着回転体に圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧回転体と、前記定着回転体を介して対向する前記励磁コイル部によって電磁誘導加熱される第２発熱層を具備するとともに、前記定着回転体に当接した状態で前記定着回転体を加熱可能に形成された発熱部材と、を備え、前記励磁コイル部に流れる交流電流の周波数を可変することで、前記励磁コイル部によって前記第１発熱層のみを電磁誘導加熱して前記定着回転体を加熱する第１の加熱状態と、前記励磁コイル部によって前記第１発熱層及び前記第２発熱層を電磁誘導加熱して前記定着回転体を直接的に加熱するとともに前記発熱部材によって前記定着回転体を間接的に加熱する第２の加熱状態と、が切り替えられ、装置の立ち上げ時には前記第１の加熱状態になって、連続通紙時には前記第２の加熱状態になるように制御されるものである。
また、請求項２記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１に記載の発明において、周波数の異なる交流電流を出力する複数の交流電源を具備し、前記複数の交流電源のうち前記励磁コイル部に接続する交流電源を切り替えることで、前記励磁コイル部に流れる交流電流の周波数を可変するものである。
また、請求項３記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記励磁コイル部は、インダクタンスの異なる複数の励磁コイルを具備し、前記複数の励磁コイルのうち交流電源に接続する励磁コイルを切り替えることで、前記励磁コイル部に流れる交流電流の周波数を可変するものである。
また、請求項４記載の発明にかかる定着装置は、励磁コイル部によって電磁誘導加熱される第１発熱層を具備するとともに、所定方向に走行してトナー像を加熱して溶融する定着回転体と、前記定着回転体に圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧回転体と、前記定着回転体を介して対向する前記励磁コイル部によって電磁誘導加熱される第２発熱層を具備するとともに、前記定着回転体に当接した状態で前記定着回転体を加熱可能に形成された発熱部材と、周波数の異なる交流電流を出力する複数の交流電源と、を備え、前記複数の交流電源のうち前記励磁コイル部に接続する交流電源を切り替えて前記励磁コイル部に流れる交流電流の周波数を可変することで、前記励磁コイル部によって前記第１発熱層のみを電磁誘導加熱して前記定着回転体を加熱する第１の加熱状態と、前記励磁コイル部によって前記第１発熱層及び前記第２発熱層を電磁誘導加熱して前記定着回転体を直接的に加熱するとともに前記発熱部材によって前記定着回転体を間接的に加熱する第２の加熱状態と、が切り替えられるものである。
また、請求項５記載の発明にかかる定着装置は、励磁コイル部によって電磁誘導加熱される第１発熱層を具備するとともに、所定方向に走行してトナー像を加熱して溶融する定着回転体と、前記定着回転体に圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧回転体と、前記定着回転体を介して対向する前記励磁コイル部によって電磁誘導加熱される第２発熱層を具備するとともに、前記定着回転体に当接した状態で前記定着回転体を加熱可能に形成された発熱部材と、を備え、前記励磁コイル部は、インダクタンスの異なる複数の励磁コイルを具備し、前記複数の励磁コイルのうち交流電源に接続する励磁コイルを切り替えて前記励磁コイル部に流れる交流電流の周波数を可変することで、前記励磁コイル部によって前記第１発熱層のみを電磁誘導加熱して前記定着回転体を加熱する第１の加熱状態と、前記励磁コイル部によって前記第１発熱層及び前記第２発熱層を電磁誘導加熱して前記定着回転体を直接的に加熱するとともに前記発熱部材によって前記定着回転体を間接的に加熱する第２の加熱状態と、が切り替えられるものである。
また、請求項６記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記第１発熱層は、整磁性金属材料で形成されたものである。
また、請求項７記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記第１発熱層は、非磁性金属材料で形成されたものである。
また、請求項８記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の発明において、前記第１発熱層は、その層厚が、前記励磁コイル部に所定の周波数の交番電流が流れたときの表皮深さよりも小さくなるように形成されたものである。
また、請求項９記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項８のいずれかに記載の発明において、前記第２発熱層は、整磁性金属材料で形成されたものである。
また、請求項１０記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項８のいずれかに記載の発明において、前記第２発熱層は、強磁性金属材料で形成されたものである。
また、この発明の請求項１１記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の定着装置を備えたものである。
また、この発明の請求項１１記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の定着装置を備えたものである。
本発明は、励磁コイル部に流れる交流電流の周波数を可変することで、第１発熱層のみを電磁誘導加熱して定着回転体を加熱する第１の加熱状態と、第１発熱層及び第２発熱層を電磁誘導加熱して定着回転体を直接的に加熱するとともに発熱部材によって定着回転体を間接的に加熱する第２の加熱状態と、を切り替え可能に構成している。これにより、定着回転体に対する電磁誘導加熱による加熱効率が充分に高くて、定着回転体の昇温時間がさらに短縮化される、定着装置、及び、画像形成装置を提供することができる。
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
実施の形態１．
図１〜図５にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としての複写機の装置本体、２は原稿Ｄの画像情報を光学的に読み込む原稿読込部、３は原稿読込部２で読み込んだ画像情報に基いた露光光Ｌを感光体ドラム５上に照射する露光部、４は感光体ドラム５上にトナー像（画像）を形成する作像部、７は感光体ドラム５上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写する転写部、１０はセットされた原稿Ｄを原稿読込部２に搬送する原稿搬送部、１２〜１４は転写紙等の記録媒体Ｐが収納された給紙部、２０は記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する定着装置、２１は定着装置２０に設置された定着回転体としての定着ベルト、３１は定着装置２０に設置された加圧回転体としての加圧ローラ、を示す。
図１〜図５にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としての複写機の装置本体、２は原稿Ｄの画像情報を光学的に読み込む原稿読込部、３は原稿読込部２で読み込んだ画像情報に基いた露光光Ｌを感光体ドラム５上に照射する露光部、４は感光体ドラム５上にトナー像（画像）を形成する作像部、７は感光体ドラム５上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写する転写部、１０はセットされた原稿Ｄを原稿読込部２に搬送する原稿搬送部、１２〜１４は転写紙等の記録媒体Ｐが収納された給紙部、２０は記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する定着装置、２１は定着装置２０に設置された定着回転体としての定着ベルト、３１は定着装置２０に設置された加圧回転体としての加圧ローラ、を示す。
図１を参照して、画像形成装置における、通常の画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部１０の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部２上を通過する。このとき、原稿読込部２では、上方を通過する原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。
そして、原稿読込部２で読み取られた光学的な画像情報は、電気信号に変換された後に、露光部３（書込部）に送信される。そして、露光部３からは、その電気信号の画像情報に基づいたレーザ光等の露光光Ｌが、作像部４の感光体ドラム５上に向けて発せられる。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部１０の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部２上を通過する。このとき、原稿読込部２では、上方を通過する原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。
そして、原稿読込部２で読み取られた光学的な画像情報は、電気信号に変換された後に、露光部３（書込部）に送信される。そして、露光部３からは、その電気信号の画像情報に基づいたレーザ光等の露光光Ｌが、作像部４の感光体ドラム５上に向けて発せられる。
一方、作像部４において、感光体ドラム５は図中の時計方向に回転しており、所定の作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程）を経て、感光体ドラム５上に画像情報に対応した画像（トナー像）が形成される。
その後、感光体ドラム５上に形成された画像は、転写部７で、レジストローラにより搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。
その後、感光体ドラム５上に形成された画像は、転写部７で、レジストローラにより搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。
一方、転写部７に搬送される記録媒体Ｐは、次のように動作する。
まず、画像形成装置本体１の複数の給紙部１２、１３、１４のうち、１つの給紙部が自動又は手動で選択される（例えば、最上段の給紙部１２が選択されたものとする。）。
そして、給紙部１２に収納された記録媒体Ｐの最上方の１枚が、搬送経路Ｋの位置に向けて搬送される。
まず、画像形成装置本体１の複数の給紙部１２、１３、１４のうち、１つの給紙部が自動又は手動で選択される（例えば、最上段の給紙部１２が選択されたものとする。）。
そして、給紙部１２に収納された記録媒体Ｐの最上方の１枚が、搬送経路Ｋの位置に向けて搬送される。
その後、記録媒体Ｐは、搬送経路Ｋを通過してレジストローラの位置に達する。そして、レジストローラの位置に達した記録媒体Ｐは、感光体ドラム５上に形成された画像と位置合わせをするためにタイミングを合わせて、転写部７に向けて搬送される。
そして、転写工程後の記録媒体Ｐは、転写部７の位置を通過した後に、搬送経路を経て定着装置２０に達する。定着装置２０に達した記録媒体Ｐは、定着ベルト２１と加圧ローラ３１との間に送入されて、定着ベルト２１から受ける熱と双方の部材２１、３１から受ける圧力とによって画像が定着される。画像が定着された記録媒体Ｐは、定着ベルト２１と加圧ローラ３１との間（ニップ部である。）から送出された後に、画像形成装置本体１から排出される。
こうして、一連の画像形成プロセスが完了する。
こうして、一連の画像形成プロセスが完了する。
次に、図２及び図３にて、画像形成装置本体１に設置される定着装置２０の構成・動作について詳述する。
図２に示すように、定着装置２０は、定着回転体（定着部材）としての定着ベルト２１、固定部材２２、発熱部材２３、遮蔽部材２４、励磁コイル部２５（誘導加熱部）、加圧回転体としての加圧ローラ３１、温度検知手段としての温度センサ４０、ガイド板３５、３７、等で構成される。
図２に示すように、定着装置２０は、定着回転体（定着部材）としての定着ベルト２１、固定部材２２、発熱部材２３、遮蔽部材２４、励磁コイル部２５（誘導加熱部）、加圧回転体としての加圧ローラ３１、温度検知手段としての温度センサ４０、ガイド板３５、３７、等で構成される。
ここで、定着回転体としての定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有する無端状ベルトであって、図２中の矢印方向（時計方向）に回転（走行）する。定着ベルト２１は、内周面（固定部材２２や発熱部材２３との摺接面である。）側から、第１発熱層（基材層）、弾性層、離型層が順次積層されていて、その全体の厚さが１ｍｍ以下に設定されている。
ここで、定着ベルト２１の第１発熱層（基材層）は、層厚が数ミクロン〜数百ミクロン程度（好ましくは、十ミクロン〜数十ミクロン程度）の低熱容量の導電性材料からなり、励磁コイル部２５によって電磁誘導加熱される発熱層として機能する。
定着ベルト２１の弾性層は、層厚が１００〜３００μｍ程度であって、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム、等のゴム材料で形成されている。弾性層を設けることで、ニップ部における定着ベルト２１表面の微小な凹凸が形成されなくなり、記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに均一に熱が伝わりユズ肌画像の発生が抑止される。なお、本実施の形態１では、定着ベルト２１の弾性層として、層厚が２００μｍのシリコーンゴムを用いている。
定着ベルト２１の離型層は、層厚が１０〜５０μｍ程度であって、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共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）、等の材料で形成されている。離型層を設けることで、トナーＴ（トナー像）に対する離型性（剥離性）が担保される。
定着ベルト２１の弾性層は、層厚が１００〜３００μｍ程度であって、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム、等のゴム材料で形成されている。弾性層を設けることで、ニップ部における定着ベルト２１表面の微小な凹凸が形成されなくなり、記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに均一に熱が伝わりユズ肌画像の発生が抑止される。なお、本実施の形態１では、定着ベルト２１の弾性層として、層厚が２００μｍのシリコーンゴムを用いている。
定着ベルト２１の離型層は、層厚が１０〜５０μｍ程度であって、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共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）、等の材料で形成されている。離型層を設けることで、トナーＴ（トナー像）に対する離型性（剥離性）が担保される。
定着ベルト２１の内部（内周面側）には、固定部材２２、発熱部材２３、遮蔽部材２４、等が固設されている。また、定着ベルト２１の外周面の一部に隙間を空けて対向するように、励磁コイル部２５（誘導加熱部）が配設されている。また、図示は省略するが、定着ベルト２１の内周面には、潤滑剤が塗布されている。
ここで、固定部材２２は、定着ベルト２１の内周面に摺接するように固定されている。そして、固定部材２２が定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１に圧接することで、記録媒体Ｐが搬送されるニップ部が形成される。図示は省略するが、固定部材２２は、その幅方向両端部が定着装置２０の側板に固定支持されている。また、固定部材２２は、加圧ローラ３１による加圧力を受けても大きく撓むことがないように、ある程度剛性のある材料で形成されている。
また、固定部材２２は、加圧ローラ３１との対向面（摺接面）が、加圧ローラ３１の曲率にならうように凹状に形成されている。これにより、記録媒体Ｐは加圧ローラ３１の曲率にならうようにニップ部から送出されるために、定着工程後の記録媒体Ｐが定着ベルト２１に吸着して分離しないような不具合を抑止することができる。
なお、本実施の形態１では、ニップ部を形成する固定部材２２の形状を凹状に形成したが、ニップ部を形成する固定部材２２の形状を平面状に形成することもできる。すなわち、固定部材２２の摺接面（加圧ローラ３１に対向する面である。）が平面形状になるように形成することができる。これにより、ニップ部の形状が記録媒体Ｐの画像面に対して略平行になって、定着ベルト２１と記録媒体Ｐとの密着性が高まるために定着性が向上する。さらに、ニップ部の出口側における定着ベルト２１の曲率が大きくなるために、ニップ部から送出された記録媒体Ｐを定着ベルト２１から容易に分離することができる。
また、固定部材２２は、加圧ローラ３１との対向面（摺接面）が、加圧ローラ３１の曲率にならうように凹状に形成されている。これにより、記録媒体Ｐは加圧ローラ３１の曲率にならうようにニップ部から送出されるために、定着工程後の記録媒体Ｐが定着ベルト２１に吸着して分離しないような不具合を抑止することができる。
なお、本実施の形態１では、ニップ部を形成する固定部材２２の形状を凹状に形成したが、ニップ部を形成する固定部材２２の形状を平面状に形成することもできる。すなわち、固定部材２２の摺接面（加圧ローラ３１に対向する面である。）が平面形状になるように形成することができる。これにより、ニップ部の形状が記録媒体Ｐの画像面に対して略平行になって、定着ベルト２１と記録媒体Ｐとの密着性が高まるために定着性が向上する。さらに、ニップ部の出口側における定着ベルト２１の曲率が大きくなるために、ニップ部から送出された記録媒体Ｐを定着ベルト２１から容易に分離することができる。
図２を参照して、発熱部材２３は、定着ベルト２１（定着回転体）を介して励磁コイル部２５に対向するとともに、定着ベルト２１の内周面に当接するように配設されている。また、図示は省略するが、発熱部材２３は、その幅方向両端部が定着装置２０の側板に固定支持されている。
そして、発熱部材２３には、励磁コイル部２５によって電磁誘導加熱される第２発熱層（導電性材料で形成されている。）が形成されていて、励磁コイル部２５により生成される交番磁界によって電磁誘導加熱されて定着ベルト２１を加熱する（熱を伝える。）。すなわち、発熱部材２３が励磁コイル部２５によって直接的に電磁誘導加熱されて、発熱部材２３を介して定着ベルト２１が間接的に加熱されることになる。
ここで、先に説明したように、定着ベルト２１にも第１発熱層が設けられているため、定着ベルト２１（第１発熱層）自体も、励磁コイル部２５により生成される交番磁界によって直接的に電磁誘導加熱されることになる。したがって、定着ベルト２１は、励磁コイル部２５により直接的に電磁誘導加熱されるとともに、発熱部材２３（励磁コイル部２５により電磁誘導加熱されている。）によって間接的に加熱されることになり、定着ベルト２１の加熱効率が高められる。
そして、発熱部材２３には、励磁コイル部２５によって電磁誘導加熱される第２発熱層（導電性材料で形成されている。）が形成されていて、励磁コイル部２５により生成される交番磁界によって電磁誘導加熱されて定着ベルト２１を加熱する（熱を伝える。）。すなわち、発熱部材２３が励磁コイル部２５によって直接的に電磁誘導加熱されて、発熱部材２３を介して定着ベルト２１が間接的に加熱されることになる。
ここで、先に説明したように、定着ベルト２１にも第１発熱層が設けられているため、定着ベルト２１（第１発熱層）自体も、励磁コイル部２５により生成される交番磁界によって直接的に電磁誘導加熱されることになる。したがって、定着ベルト２１は、励磁コイル部２５により直接的に電磁誘導加熱されるとともに、発熱部材２３（励磁コイル部２５により電磁誘導加熱されている。）によって間接的に加熱されることになり、定着ベルト２１の加熱効率が高められる。
そして、本実施の形態１では、加熱された定着ベルト２１の表面から記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに熱が加えられることになる。
なお、励磁コイル部２５の出力制御は、定着ベルト２１表面に対向するサーミスタ、サーモパイル等の温度センサ４０（温度検知手段）によるベルト表面温度の検知結果に基いておこなわれる。また、このような励磁コイル部２５の出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度に設定することができる。
なお、励磁コイル部２５の出力制御は、定着ベルト２１表面に対向するサーミスタ、サーモパイル等の温度センサ４０（温度検知手段）によるベルト表面温度の検知結果に基いておこなわれる。また、このような励磁コイル部２５の出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度に設定することができる。
図２及び図３を参照して、励磁コイル部２５（誘導加熱部）は、励磁コイル２６、励磁コイルコア２７、等で構成される。励磁コイル２６は、定着ベルト２１の外周面の一部を覆うように配設された励磁コイルコア２７上に細線を束ねたリッツ線を巻回して幅方向（図２及び図３の紙面垂直方向である。）に延設したものである。そして、第１交流電源６１Ａ（又は、第２交流電源６１Ｂ）から励磁コイル２６に交流電流が供給されることで、励磁コイル部２５から定着ベルト２１の第１発熱層や発熱部材２３の第２発熱層に向けて磁束が生成されることになる。なお、励磁コイルコア２７は、フェライト等の強磁性体（比透磁率が２５００程度である。）からなり、定着ベルト２１の第１発熱層や発熱部材２３の第２発熱層に向けて効率のよい磁束を形成するためのものである。
ここで、励磁回路６０には、励磁コイル部２５と、励磁コイル部２５に流れる交流電流の周波数（又は、波長）を可変するための２つの交流電源６１Ａ、６１Ｂと、が設置されているが、これについては後で詳しく説明する。
ここで、励磁回路６０には、励磁コイル部２５と、励磁コイル部２５に流れる交流電流の周波数（又は、波長）を可変するための２つの交流電源６１Ａ、６１Ｂと、が設置されているが、これについては後で詳しく説明する。
図２を参照して、遮蔽部材２４（磁束遮蔽板）は、定着ベルト２１及び発熱部材２３を介して、励磁コイル部２５に対向する位置に配設されている。遮蔽部材２４は、アルミニウムや銅等の非磁性金属材料で形成されている。遮蔽部材２４を設けることで、励磁コイル部２５で生成された磁束が定着ベルト２１及び発熱部材２３を貫通しても、その貫通磁束を打ち消すように渦電流が生じることにより、漏れ磁束を低減して定着ベルト２１や発熱部材２３の加熱効率を高めることができる。
図２を参照して、加圧回転体としての加圧ローラ３１は、中空構造の芯金３２上に弾性層３３（層厚が３ｍｍ程度である。）を形成したものである。加圧ローラ３１（加圧回転体）の弾性層３３は、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の材料で形成されている。なお、弾性層３３の表層にＰＦＡ、ＰＴＦＥ等からなる薄肉の離型層を設けることもできる。加圧ローラ３１は定着ベルト２１を介して固定部材２２に圧接して、双方の部材間に所望のニップ部を形成する。また、図示は省略するが、加圧ローラ３１には不図示の駆動機構の駆動ギアに噛合するギアが設置されていて、加圧ローラ３１は図２中の矢印方向（反時計方向）に回転駆動される。また、加圧ローラ３１は、その幅方向両端部が定着装置２０の側板に軸受を介して回転自在に支持されている。なお、加圧ローラ３１の内部に、ハロゲンヒータ等の熱源を設けることもできる。
なお、加圧ローラ３１の弾性層３３を発泡性シリコーンゴム等のスポンジ状の材料で形成した場合には、ニップ部に作用する加圧力を減ずることができるために、固定部材２２に生じる撓みをさらに軽減することができる。さらに、加圧ローラ３１の断熱性が高められて、定着ベルト２１の熱が加圧ローラ３１側に移動しにくくなるために、定着ベルト２１の加熱効率が向上する。
また、定着ベルト２１と加圧ローラ３１との当接部（ニップ部である。）の入口側には、ニップ部に向けて搬送される記録媒体Ｐを案内するガイド板３５（入口ガイド板）が配設されている。また、ニップ部の出口側には、ニップ部から送出される記録媒体Ｐを案内するガイド板３７（出口ガイド板）が配設されている。双方のガイド板３５、３７は、いずれも、定着装置２０のフレーム（筐体）に固設されている。
以下、上述のように構成された定着装置２０の通常時の動作について簡単に説明する。
装置本体１の電源スイッチが投入されると、高周波電源（第１交流電源６１Ａ）から励磁コイル部２５（励磁コイル２６）に交番電流が供給されるとともに、加圧ローラ３１の図２中の矢印方向の回転駆動が開始される。そして、ニップ部の位置における加圧ローラ３１との摩擦力によって、定着ベルト２１も図２中の矢印方向に従動（回転）する。
その後、給紙部１２から記録媒体Ｐが給送されて、転写部７の位置で、記録媒体Ｐ上に未定着のカラー画像が担持（転写）される。未定着画像Ｔ（トナー像）が担持された記録媒体Ｐは、ガイド板３５に案内されながら図２の矢印Ｙ１０方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト２１及び加圧ローラ３１のニップ部に送入される。
そして、加熱状態にある定着ベルト２１による加熱と、定着ベルト２１（固定部材２２）と加圧ローラ３１との押圧力とによって、記録媒体Ｐの表面にトナー像Ｔが定着される。その後、ニップ部から送出された記録媒体Ｐは、矢印Ｙ１１方向に搬送される。
装置本体１の電源スイッチが投入されると、高周波電源（第１交流電源６１Ａ）から励磁コイル部２５（励磁コイル２６）に交番電流が供給されるとともに、加圧ローラ３１の図２中の矢印方向の回転駆動が開始される。そして、ニップ部の位置における加圧ローラ３１との摩擦力によって、定着ベルト２１も図２中の矢印方向に従動（回転）する。
その後、給紙部１２から記録媒体Ｐが給送されて、転写部７の位置で、記録媒体Ｐ上に未定着のカラー画像が担持（転写）される。未定着画像Ｔ（トナー像）が担持された記録媒体Ｐは、ガイド板３５に案内されながら図２の矢印Ｙ１０方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト２１及び加圧ローラ３１のニップ部に送入される。
そして、加熱状態にある定着ベルト２１による加熱と、定着ベルト２１（固定部材２２）と加圧ローラ３１との押圧力とによって、記録媒体Ｐの表面にトナー像Ｔが定着される。その後、ニップ部から送出された記録媒体Ｐは、矢印Ｙ１１方向に搬送される。
以下、本実施の形態１における定着装置２０において、特徴的な構成・動作について詳述する。
本実施の形態１における定着装置２０は、励磁コイル部２５（励磁コイル２６）に流れる交流電流の周波数を可変できるように構成されている。具体的に、図２及び図３を参照して、励磁回路６０には周波数の異なる交流電流を出力する２つの交流電源６１Ａ、６１Ｂが設置されている。第１交流電源６１Ａは比較的周波数の高い（波長の短い）交流電流を出力する電源であって、第２交流電源６１Ｂは比較的周波数の低い（波長の長い）交流電流を出力する電源である。
本実施の形態１における定着装置２０は、励磁コイル部２５（励磁コイル２６）に流れる交流電流の周波数を可変できるように構成されている。具体的に、図２及び図３を参照して、励磁回路６０には周波数の異なる交流電流を出力する２つの交流電源６１Ａ、６１Ｂが設置されている。第１交流電源６１Ａは比較的周波数の高い（波長の短い）交流電流を出力する電源であって、第２交流電源６１Ｂは比較的周波数の低い（波長の長い）交流電流を出力する電源である。
そして、励磁コイル部２５（励磁コイル２６）に流れる交流電流の周波数を可変することで、励磁コイル部２５によって第１発熱層（定着ベルト２１）のみを電磁誘導加熱して定着ベルト２１を加熱する第１の加熱状態と、励磁コイル部２５によって第１発熱層（定着ベルト２１）及び第２発熱層（発熱部材２３）を電磁誘導加熱して定着ベルト２１を直接的に加熱するとともに発熱部材２３によって定着ベルト２１を間接的に加熱する第２の加熱状態と、が切り替えられる。すなわち、励磁回路６０内のスイッチ回路によって、２つの交流電源６０Ａ、６０Ｂのうち励磁コイル部２５（励磁コイル２６）に接続する交流電源を切り替えることで、励磁コイル部２５（励磁コイル２６）に流れる交流電流の周波数を可変して、第１の加熱状態と第２の加熱状態とが切り替えられる。
具体的に、図３（Ａ）に示すように、励磁コイル部２５（励磁コイル２６）が高周波数（短波長）の第１交流電源６１Ａに接続されているとき、励磁コイル部２５によって生成される磁束（破線矢印で示すものである。）が、第１発熱層（定着ベルト２１）のみに達して、第２発熱層（発熱部材２３）にまで達することがないため、励磁コイル部２５によって第１発熱層（定着ベルト２１）のみが電磁誘導加熱されることになる（第１の加熱状態である。）。このとき、励磁コイル部２５からの磁束は、第１発熱層（定着ベルト２１）のみに集中的に作用するため、第１発熱層（定着ベルト２１）の急速な昇温が可能になる。なお、第１の加熱状態のとき、定着ベルト２１の熱が発熱部材２３に伝熱されることになるが、発熱部材２３の接触面積（定着ベルト２１に対して、周方向全域ではなく、周方向の一部のみに接触する。）はそれ程大きくなく熱容量も小さいために、それによる定着ベルト２１の昇温効率のロスは極めて小さなものになる。
これに対して、図３（Ｂ）に示すように、励磁コイル部２５（励磁コイル２６）が低周波数（長波長）の第１交流電源６１Ａに接続されているとき、励磁コイル部２５によって生成される磁束（破線矢印で示すものである。）が、第１発熱層（定着ベルト２１）を貫いて、第２発熱層（発熱部材２３）にまで達することになり、励磁コイル部２５によって第１発熱層（定着ベルト２１）に加えて、第２発熱層（発熱部材２３）もが電磁誘導加熱されることになる（第２の加熱状態である。）。このとき、励磁コイル部２５からの磁束は、第２発熱層（発熱部材２３）にも分散的に作用するため、加熱状態にある定着ベルト２１の温度低下を補完するように、発熱部材２３の熱が定着ベルト２１に伝熱されることになる。
これに対して、図３（Ｂ）に示すように、励磁コイル部２５（励磁コイル２６）が低周波数（長波長）の第１交流電源６１Ａに接続されているとき、励磁コイル部２５によって生成される磁束（破線矢印で示すものである。）が、第１発熱層（定着ベルト２１）を貫いて、第２発熱層（発熱部材２３）にまで達することになり、励磁コイル部２５によって第１発熱層（定着ベルト２１）に加えて、第２発熱層（発熱部材２３）もが電磁誘導加熱されることになる（第２の加熱状態である。）。このとき、励磁コイル部２５からの磁束は、第２発熱層（発熱部材２３）にも分散的に作用するため、加熱状態にある定着ベルト２１の温度低下を補完するように、発熱部材２３の熱が定着ベルト２１に伝熱されることになる。
このように励磁コイル部２５に流れる交流電流の周波数（波長）によって、励磁コイル部２５によって生成される磁束が作用する領域（表皮深さ）が異なるのは、「表皮深さ」が、発熱層の固有抵抗に比例して、発熱層の透磁率や発熱層を励磁する交番電流の周波数に反比例するためである。
そして、このように、第１の加熱状態と第２の加熱状態とを切り替え可能に構成することで、定着ベルト２１の昇温状態に応じて、適切な加熱状態にて定着ベルト２１を加熱することができる。すなわち、定着ベルト２１に対する電磁誘導加熱による加熱効率が充分に高くて、定着ベルト２１の昇温時間をさらに短縮化することができる。
そして、このように、第１の加熱状態と第２の加熱状態とを切り替え可能に構成することで、定着ベルト２１の昇温状態に応じて、適切な加熱状態にて定着ベルト２１を加熱することができる。すなわち、定着ベルト２１に対する電磁誘導加熱による加熱効率が充分に高くて、定着ベルト２１の昇温時間をさらに短縮化することができる。
具体的に、本実施の形態１では、定着装置２０（装置本体１）の立ち上げ時には第１の加熱状態になって、連続通紙時には第２の加熱状態になるように、励磁コイル部２５に接続される交流電源６１Ａ、６１Ｂの切り替えを制御している。
これにより、朝一等で放置時間が長くて温度が低下している定着ベルト２１が第１の加熱状態で加熱されることになるため、定着ベルト２１の急速な昇温（立ち上げ）が可能になる。また、連続通紙時には、定着ベルト２１の熱が連続通紙される記録媒体Ｐに徐々に奪われることになるが、それを補完するように発熱部材２３の熱が定着ベルト２１に伝熱されるため、連続通紙時における定着ベルト２１の温度低下にともなう定着不良画像の発生を低減することができる。
これにより、朝一等で放置時間が長くて温度が低下している定着ベルト２１が第１の加熱状態で加熱されることになるため、定着ベルト２１の急速な昇温（立ち上げ）が可能になる。また、連続通紙時には、定着ベルト２１の熱が連続通紙される記録媒体Ｐに徐々に奪われることになるが、それを補完するように発熱部材２３の熱が定着ベルト２１に伝熱されるため、連続通紙時における定着ベルト２１の温度低下にともなう定着不良画像の発生を低減することができる。
ここで、定着ベルト２１の第１発熱層は、鉄、ニッケル、コバルト、又は、それらの合金、等の強磁性を有する整磁性金属材料（好ましくは、鉄、ニッケル、シリコン、ホウ素、ニオブ、銅、ジルコニウム、コバルト、又は、それらの合金、等の強磁性から常磁性に変化する整磁性金属材料）で形成することができる。
その場合、第１発熱層のキュリー温度を定着温度近傍に設定することで、定着ベルト２１の温度が定着温度を超えることがなくなるため、連続通紙時における定着ベルト２１の温度リップルが小さくなり、定着性や光沢性が安定した定着画像を得ることができる。また、第１発熱層のキュリー温度を定着ベルト２１の耐熱温度以下に設定することで、小サイズ紙（幅方向サイズが小さな記録媒体Ｐである。）を連続通紙した場合であっても、定着ベルト２１の非通紙領域が耐熱温度を超えて過昇温する不具合を抑止することができる。
図４は、小サイズ紙の連続通紙時における定着ベルト２１の幅方向の温度分布を示すグラフであって、一点鎖線Ｑ０は第１発熱層を通常の金属材料で形成したときの温度分布を示し、実線Ｑ１は第１発熱層を整磁性金属材料で形成したときの温度分布を示す。図４から、第１発熱層を整磁性金属材料で形成したときには、小サイズ紙の非通紙領域においても定着設定温度ＴＭの近傍にベルト温度が抑えられていることがわかる。
その場合、第１発熱層のキュリー温度を定着温度近傍に設定することで、定着ベルト２１の温度が定着温度を超えることがなくなるため、連続通紙時における定着ベルト２１の温度リップルが小さくなり、定着性や光沢性が安定した定着画像を得ることができる。また、第１発熱層のキュリー温度を定着ベルト２１の耐熱温度以下に設定することで、小サイズ紙（幅方向サイズが小さな記録媒体Ｐである。）を連続通紙した場合であっても、定着ベルト２１の非通紙領域が耐熱温度を超えて過昇温する不具合を抑止することができる。
図４は、小サイズ紙の連続通紙時における定着ベルト２１の幅方向の温度分布を示すグラフであって、一点鎖線Ｑ０は第１発熱層を通常の金属材料で形成したときの温度分布を示し、実線Ｑ１は第１発熱層を整磁性金属材料で形成したときの温度分布を示す。図４から、第１発熱層を整磁性金属材料で形成したときには、小サイズ紙の非通紙領域においても定着設定温度ＴＭの近傍にベルト温度が抑えられていることがわかる。
これに対して、定着ベルト２１の第１発熱層を、金、銀、銅、アルミニウム、亜鉛、錫、鉛、ビスマス、ベリリウム、アンチモン、又は、それらの合金、等の非磁性金属材料で形成することもできる。
その場合、励磁コイル部２５と定着ベルト２１との対向距離が変化しても、定着ベルト２１を貫通する磁束の量は大きく変化しないため、定着ベルト２１の幅方向の加熱ムラが発生しにくくなる。また、定着ベルト２１の走行中に、定着ベルト２１に幅方向のベルト寄りが生じても、定着ベルト２１の幅方向の加熱ムラが発生しにくくなる。
その場合、励磁コイル部２５と定着ベルト２１との対向距離が変化しても、定着ベルト２１を貫通する磁束の量は大きく変化しないため、定着ベルト２１の幅方向の加熱ムラが発生しにくくなる。また、定着ベルト２１の走行中に、定着ベルト２１に幅方向のベルト寄りが生じても、定着ベルト２１の幅方向の加熱ムラが発生しにくくなる。
また、定着ベルト２１の第１発熱層は、その層厚が、励磁コイル部２５（励磁コイル２６）に所定の周波数の交番電流が流れたときの表皮深さよりも小さくなるように形成することが好ましい。ここで、「表皮深さ」とは、上述したように、発熱層の固有抵抗及び透磁率、発熱層を励磁する交番電流の周波数（本実施の形態１では、２つの交流電源６１Ａ、６１Ｂから出力される交流電流の周波数が、高低の差異はあるものの、いずれも２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲内で設定されている。）で求まる値である。
そして、本実施の形態１における定着装置２０の構成において、第１発熱層の層厚が表皮深さよりも小さくなるように形成することで、第２の加熱状態において励磁コイル部２５の磁束が確実に第２発熱層（発熱部材２３）に達することになる。
そして、本実施の形態１における定着装置２０の構成において、第１発熱層の層厚が表皮深さよりも小さくなるように形成することで、第２の加熱状態において励磁コイル部２５の磁束が確実に第２発熱層（発熱部材２３）に達することになる。
さらに、発熱部材２３の第２発熱層は、鉄、ニッケル、シリコン、ホウ素、ニオブ、銅、ジルコニウム、コバルト、又は、それらの合金、等の強磁性から常磁性に変化する整磁性金属材料で形成することができる。
その場合、第２発熱層のキュリー温度を定着温度より高く、定着ベルト２１の耐熱温度以下に設定することで、定着ベルト２１が過昇温する不具合を防止することができる。第２発熱層の温度がキュリー温度を超えると、励磁コイル部２５からの磁束が第２発熱層を貫いて、非磁性材料で形成された遮蔽部材２４に達するため、遮蔽部材２４にて貫通磁束を打ち消すように渦電流が生じることになる。
その場合、第２発熱層のキュリー温度を定着温度より高く、定着ベルト２１の耐熱温度以下に設定することで、定着ベルト２１が過昇温する不具合を防止することができる。第２発熱層の温度がキュリー温度を超えると、励磁コイル部２５からの磁束が第２発熱層を貫いて、非磁性材料で形成された遮蔽部材２４に達するため、遮蔽部材２４にて貫通磁束を打ち消すように渦電流が生じることになる。
これに対して、発熱部材２３の第２発熱層を、鉄、ニッケル、コバルト、等の強磁性金属材料で形成することもできる。
この場合、第２の加熱状態においても、励磁コイル部２５からの磁束が第２発熱層を貫くことがなくなるため、遮蔽部材２４を設置しなくても、発熱部材２３の誘導加熱効率を高めることができる。
この場合、第２の加熱状態においても、励磁コイル部２５からの磁束が第２発熱層を貫くことがなくなるため、遮蔽部材２４を設置しなくても、発熱部材２３の誘導加熱効率を高めることができる。
なお、本実施の形態１では、発熱部材２３を第２発熱層のみで形成された単層構造体としたが、発熱部材２３を第２発熱層を含む多層構造体にすることもできる。例えば、発熱部材２３の表裏層を第２発熱層（電磁誘導加熱層）で形成して、中間層をアルミニウム、鉄、ステンレス等の高熱伝導性材料で形成することもできる。
また、本実施の形態１では、発熱部材２３を半円筒状に形成した。これに対して、図５（Ａ）に示すように、発熱部材２３を円筒状に形成することもできる。
さらに、本実施の形態１では、発熱部材２３を定着ベルト２１の内周面に当接するように配設して、励磁コイル部２５を定着ベルト２１の外周面に対向するように配設した。これに対して、図５（Ｂ）に示すように、発熱部材２３を定着ベルト２１の外周面に当接するように配設して、励磁コイル部２５を定着ベルト２１の内周面に対向するように配設することもできる。
これらの場合であっても、励磁コイル部２５に流れる交流電流の周波数を可変して第１の加熱状態と第２の加熱状態とを切り替えることで、本実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
さらに、本実施の形態１では、発熱部材２３を定着ベルト２１の内周面に当接するように配設して、励磁コイル部２５を定着ベルト２１の外周面に対向するように配設した。これに対して、図５（Ｂ）に示すように、発熱部材２３を定着ベルト２１の外周面に当接するように配設して、励磁コイル部２５を定着ベルト２１の内周面に対向するように配設することもできる。
これらの場合であっても、励磁コイル部２５に流れる交流電流の周波数を可変して第１の加熱状態と第２の加熱状態とを切り替えることで、本実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
以上説明したように、本実施の形態１においては、励磁コイル部２５に流れる交流電流の周波数を可変することで、第１発熱層（定着ベルト２１）のみを電磁誘導加熱して定着ベルト２１（定着回転体）を加熱する第１の加熱状態と、第１発熱層（定着ベルト２１）及び第２発熱層（発熱層２３）を電磁誘導加熱して定着ベルト２１を直接的に加熱するとともに発熱部材２３によって定着ベルト２１を間接的に加熱する第２の加熱状態と、を切り替え可能に構成している。これにより、定着ベルト２１に対する電磁誘導加熱による加熱効率が充分に高くて、定着ベルト２１の昇温時間をさらに短縮化することができる。
実施の形態２．
図６及び図７にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図６は、実施の形態２における定着装置２０を示す構成図である。また、図７（Ａ）は第１励磁コイル２６Ａが交流電源６１に接続された第１の加熱状態を示す拡大図であって、図７（Ｂ）は第２励磁コイル２６Ｂが交流電源６１に接続された第２の加熱状態を示す拡大図である。
本実施の形態２における定着装置は、励磁コイル部２５にインダクタンスの異なる複数の励磁コイル２６Ａ、２６Ｂが設置されている点が、複数の交流電源６１Ａ、６１Ｂが設置されている前記実施の形態１のものと相違する。
図６及び図７にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図６は、実施の形態２における定着装置２０を示す構成図である。また、図７（Ａ）は第１励磁コイル２６Ａが交流電源６１に接続された第１の加熱状態を示す拡大図であって、図７（Ｂ）は第２励磁コイル２６Ｂが交流電源６１に接続された第２の加熱状態を示す拡大図である。
本実施の形態２における定着装置は、励磁コイル部２５にインダクタンスの異なる複数の励磁コイル２６Ａ、２６Ｂが設置されている点が、複数の交流電源６１Ａ、６１Ｂが設置されている前記実施の形態１のものと相違する。
図６を参照して、本実施の形態２における定着装置２０も、前記実施の形態１のものと同様に、定着ベルト２１（定着回転体）、固定部材２２、発熱部材２３、遮蔽部材２４、励磁コイル部２５、加圧ローラ３１（加圧回転体）、温度センサ４０（温度検知手段）、等で構成される。
ここで、本実施の形態２における定着装置２０は、前記実施の形態１のものとは異なり、励磁回路６０に１つの交流電源６１（高周波電源）が設置されている。さらに、本実施の形態２における定着装置２０は、前記実施の形態１のものとは異なり、励磁コイル部２５に、インダクタンスの異なる２つの励磁コイル２６Ａ、２６Ｂが並設されている。第１励磁コイル２６Ａはインダクタンスが比較的小さく設定されていて、第２励磁コイル２６Ｂはインダクタンスが比較的大きく設定されている。
そして、本実施の形態２においても、励磁コイル部２５（励磁コイル２６）に流れる交流電流の周波数を可変することで、励磁コイル部２５によって第１発熱層（定着ベルト２１）のみを電磁誘導加熱して定着ベルト２１を加熱する第１の加熱状態と、励磁コイル部２５によって第１発熱層（定着ベルト２１）及び第２発熱層（発熱部材２３）を電磁誘導加熱して定着ベルト２１を直接的に加熱するとともに発熱部材２３によって定着ベルト２１を間接的に加熱する第２の加熱状態と、が切り替えられる。すなわち、励磁回路６０内のスイッチ回路によって、２つの励磁コイル２６Ａ、２６Ｂのうち交流電源６１に接続する励磁コイルを切り替えることで、励磁コイル部２５に流れる交流電流の周波数を可変して、第１の加熱状態と第２の加熱状態とが切り替えられる。
具体的に、図７（Ａ）に示すように、低インダクタンスの第１励磁コイル２６Ａが交流電源６１に接続されているとき、励磁コイル部２５に高周波数の交流電流が流れて、励磁コイル部２５によって生成される磁束（破線矢印で示すものである。）が、第１発熱層（定着ベルト２１）のみに達して、第２発熱層（発熱部材２３）にまで達することがないため、励磁コイル部２５によって第１発熱層（定着ベルト２１）のみが電磁誘導加熱されることになる（第１の加熱状態である。）。
これに対して、図７（Ｂ）に示すように、高インダクタンスの第２励磁コイル２６Ｂが交流電源６１に接続されているとき、励磁コイル部２５に低周波数の交流電流が流れて、励磁コイル部２５によって生成される磁束（破線矢印で示すものである。）が、第１発熱層（定着ベルト２１）を貫いて、第２発熱層（発熱部材２３）にまで達することになり、励磁コイル部２５によって第１発熱層（定着ベルト２１）に加えて、第２発熱層（発熱部材２３）もが電磁誘導加熱されることになる（第２の加熱状態である。）。
さらに具体的に、本実施の形態２でも、定着装置２０（装置本体１）の立ち上げ時には第１の加熱状態になって、連続通紙時には第２の加熱状態になるように、交流電源６１に接続される励磁コイル２６Ａ、２６Ｂの切り替えを制御している。そして、このような場合であっても、前記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
これに対して、図７（Ｂ）に示すように、高インダクタンスの第２励磁コイル２６Ｂが交流電源６１に接続されているとき、励磁コイル部２５に低周波数の交流電流が流れて、励磁コイル部２５によって生成される磁束（破線矢印で示すものである。）が、第１発熱層（定着ベルト２１）を貫いて、第２発熱層（発熱部材２３）にまで達することになり、励磁コイル部２５によって第１発熱層（定着ベルト２１）に加えて、第２発熱層（発熱部材２３）もが電磁誘導加熱されることになる（第２の加熱状態である。）。
さらに具体的に、本実施の形態２でも、定着装置２０（装置本体１）の立ち上げ時には第１の加熱状態になって、連続通紙時には第２の加熱状態になるように、交流電源６１に接続される励磁コイル２６Ａ、２６Ｂの切り替えを制御している。そして、このような場合であっても、前記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
以上説明したように、本実施の形態２においても、前記実施の形態１と同様に、励磁コイル部２５に流れる交流電流の周波数を可変することで、第１発熱層（定着ベルト２１）のみを電磁誘導加熱して定着ベルト２１（定着回転体）を加熱する第１の加熱状態と、第１発熱層（定着ベルト２１）及び第２発熱層（発熱層２３）を電磁誘導加熱して定着ベルト２１を直接的に加熱するとともに発熱部材２３によって定着ベルト２１を間接的に加熱する第２の加熱状態と、を切り替え可能に構成している。これにより、定着ベルト２１に対する電磁誘導加熱による加熱効率が充分に高くて、定着ベルト２１の昇温時間をさらに短縮化することができる。
実施の形態３．
図８にて、この発明の実施の形態３について詳細に説明する。
図８は、実施の形態３における定着装置２０を示す構成図である。本実施の形態３における定着装置は、発熱部材が定着ベルトに内設されていない点が、発熱部材が定着ベルトに内設されている前記各実施の形態のものと相違する。
図８にて、この発明の実施の形態３について詳細に説明する。
図８は、実施の形態３における定着装置２０を示す構成図である。本実施の形態３における定着装置は、発熱部材が定着ベルトに内設されていない点が、発熱部材が定着ベルトに内設されている前記各実施の形態のものと相違する。
図８（Ａ）に示す定着装置２０は、定着ベルト２１（定着回転体）、励磁コイル部２５、加圧ローラ３１（加圧回転体）、温度センサ４０（温度検知手段）、等で構成される。ここで、この定着装置２０は、加圧ローラ３１に第２発熱層（前記実施の形態１における第２発熱層と同様の導電性材料で形成されたものである。）が形成されている。すなわち、加圧ローラ３１が、定着ベルト２１を介して励磁コイル部２５に対向する発熱部材として機能することになる。
そして、このような定着装置２０であっても、前記各実施の形態と同様に、励磁コイル部２５に流れる交流電流の周波数を可変することで、第１の加熱手段と第２の加熱手段とを切り替えることができる。
そして、このような定着装置２０であっても、前記各実施の形態と同様に、励磁コイル部２５に流れる交流電流の周波数を可変することで、第１の加熱手段と第２の加熱手段とを切り替えることができる。
また、図８（Ｂ）に示す定着装置２０は、定着ベルト４１（定着回転体）、定着補助ローラ４２、張架ローラ４３、固定部材２２、励磁コイル部２５、加圧ローラ３１（加圧回転体）、温度センサ４０（温度検知手段）、搬送ベルト５３、遮蔽部材２４、等で構成される。定着ベルト４１は、定着補助ローラ４２と張架ローラ４３とによって張架・支持されている。また、固定部材２２が、定着補助ローラ４２及び定着ベルト４１を介して加圧ローラ３１に圧接することで、ニップ部が形成されている。さらに、搬送ベルト５３は、２つのローラ部材５４、５５によって張架・支持されていて、一方のローラ部材５４の回転駆動によって図の矢印方向に走行しながら記録媒体Ｐをニップ部に向けて搬送する。
ここで、搬送ベルト５３には、第２発熱層（前記実施の形態１における第２発熱層と同様の導電性材料で形成されたものである。）が形成されている。すなわち、搬送ベルト５３が、定着ベルト４１を介して励磁コイル部２５に対向する発熱部材として機能することになる。
そして、このような定着装置２０であっても、前記各実施の形態と同様に、励磁コイル部２５に流れる交流電流の周波数を可変することで、第１の加熱手段と第２の加熱手段とを切り替えることができる。なお、図示は省略するが、励磁コイル部２５に流れる交流電流の周波数を可変する手段としては、前記実施の形態１のもの（複数の交流電源６１Ａ、６１Ｂを用いたものである。）を用いることもできるし、前記実施の形態２のもの（複数の励磁コイル２６Ａ、２６Ｂを用いたものである。）を用いることもできる。
ここで、搬送ベルト５３には、第２発熱層（前記実施の形態１における第２発熱層と同様の導電性材料で形成されたものである。）が形成されている。すなわち、搬送ベルト５３が、定着ベルト４１を介して励磁コイル部２５に対向する発熱部材として機能することになる。
そして、このような定着装置２０であっても、前記各実施の形態と同様に、励磁コイル部２５に流れる交流電流の周波数を可変することで、第１の加熱手段と第２の加熱手段とを切り替えることができる。なお、図示は省略するが、励磁コイル部２５に流れる交流電流の周波数を可変する手段としては、前記実施の形態１のもの（複数の交流電源６１Ａ、６１Ｂを用いたものである。）を用いることもできるし、前記実施の形態２のもの（複数の励磁コイル２６Ａ、２６Ｂを用いたものである。）を用いることもできる。
以上説明したように、本実施の形態３においても、励磁コイル部２５に流れる交流電流の周波数を可変することで、第１発熱層のみを電磁誘導加熱して定着ベルト２１、４１（定着回転体）を加熱する第１の加熱状態と、第１発熱層及び第２発熱層を電磁誘導加熱して定着ベルト２１、４１を直接的に加熱するとともに発熱部材３１、５３によって定着ベルト２１、４１を間接的に加熱する第２の加熱状態と、を切り替え可能に構成している。これにより、定着ベルト２１、４１に対する電磁誘導加熱による加熱効率が充分に高くて、定着ベルト２１、４１の昇温時間をさらに短縮化することができる。
なお、前記各実施の形態では、加圧回転体として加圧ローラを用いて定着回転体として定着ベルトを用いた定着装置に対して本発明を適用したが、加圧回転体として加圧ベルト等を用いた定着装置や、定着回転体として定着フィルムや定着ローラを用いた定着装置に対しても本発明を適用することができる。そして、この場合にも、前記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、前記各実施の形態では、モノクロの画像形成装置１に設置される定着装置２０に対して本発明を適用したが、カラーの画像形成装置に設置される定着装置に対しても当然に本発明を適用することができる。
なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
１ 画像形成装置本体（装置本体）、
２０ 定着装置、
２１ 定着ベルト（定着回転体）、
２２ 固定部材、
２３ 発熱部材、
２４ 遮蔽部材、
２５ 励磁コイル部（誘導加熱部）、
２６ 励磁コイル、
２６Ａ 第１励磁コイル、 ２６Ｂ 第２励磁コイル、
３１ 加圧ローラ（加圧回転体）、
４０ 温度センサ、
６０ 励磁回路、
６１ 交流電源
６１Ａ 第１交流電源、 ６１Ｂ 第２交流電源。
２０ 定着装置、
２１ 定着ベルト（定着回転体）、
２２ 固定部材、
２３ 発熱部材、
２４ 遮蔽部材、
２５ 励磁コイル部（誘導加熱部）、
２６ 励磁コイル、
２６Ａ 第１励磁コイル、 ２６Ｂ 第２励磁コイル、
３１ 加圧ローラ（加圧回転体）、
４０ 温度センサ、
６０ 励磁回路、
６１ 交流電源
６１Ａ 第１交流電源、 ６１Ｂ 第２交流電源。
Claims (11)
- 励磁コイル部によって電磁誘導加熱される第１発熱層を具備するとともに、所定方向に走行してトナー像を加熱して溶融する定着回転体と、
前記定着回転体に圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧回転体と、
前記定着回転体を介して対向する前記励磁コイル部によって電磁誘導加熱される第２発熱層を具備するとともに、前記定着回転体に当接した状態で前記定着回転体を加熱可能に形成された発熱部材と、
を備え、
前記励磁コイル部に流れる交流電流の周波数を可変することで、前記励磁コイル部によって前記第１発熱層のみを電磁誘導加熱して前記定着回転体を加熱する第１の加熱状態と、前記励磁コイル部によって前記第１発熱層及び前記第２発熱層を電磁誘導加熱して前記定着回転体を直接的に加熱するとともに前記発熱部材によって前記定着回転体を間接的に加熱する第２の加熱状態と、が切り替えられ、
装置の立ち上げ時には前記第１の加熱状態になって、連続通紙時には前記第２の加熱状態になるように制御されることを特徴とする定着装置。 - 周波数の異なる交流電流を出力する複数の交流電源を具備し、
前記複数の交流電源のうち前記励磁コイル部に接続する交流電源を切り替えることで、前記励磁コイル部に流れる交流電流の周波数を可変することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。 - 前記励磁コイル部は、インダクタンスの異なる複数の励磁コイルを具備し、
前記複数の励磁コイルのうち交流電源に接続する励磁コイルを切り替えることで、前記励磁コイル部に流れる交流電流の周波数を可変することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。 - 励磁コイル部によって電磁誘導加熱される第１発熱層を具備するとともに、所定方向に走行してトナー像を加熱して溶融する定着回転体と、
前記定着回転体に圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧回転体と、
前記定着回転体を介して対向する前記励磁コイル部によって電磁誘導加熱される第２発熱層を具備するとともに、前記定着回転体に当接した状態で前記定着回転体を加熱可能に形成された発熱部材と、
周波数の異なる交流電流を出力する複数の交流電源と、
を備え、
前記複数の交流電源のうち前記励磁コイル部に接続する交流電源を切り替えて前記励磁コイル部に流れる交流電流の周波数を可変することで、前記励磁コイル部によって前記第１発熱層のみを電磁誘導加熱して前記定着回転体を加熱する第１の加熱状態と、前記励磁コイル部によって前記第１発熱層及び前記第２発熱層を電磁誘導加熱して前記定着回転体を直接的に加熱するとともに前記発熱部材によって前記定着回転体を間接的に加熱する第２の加熱状態と、が切り替えられることを特徴とする定着装置。 - 励磁コイル部によって電磁誘導加熱される第１発熱層を具備するとともに、所定方向に走行してトナー像を加熱して溶融する定着回転体と、
前記定着回転体に圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧回転体と、
前記定着回転体を介して対向する前記励磁コイル部によって電磁誘導加熱される第２発熱層を具備するとともに、前記定着回転体に当接した状態で前記定着回転体を加熱可能に形成された発熱部材と、
を備え、
前記励磁コイル部は、インダクタンスの異なる複数の励磁コイルを具備し、
前記複数の励磁コイルのうち交流電源に接続する励磁コイルを切り替えて前記励磁コイル部に流れる交流電流の周波数を可変することで、前記励磁コイル部によって前記第１発熱層のみを電磁誘導加熱して前記定着回転体を加熱する第１の加熱状態と、前記励磁コイル部によって前記第１発熱層及び前記第２発熱層を電磁誘導加熱して前記定着回転体を直接的に加熱するとともに前記発熱部材によって前記定着回転体を間接的に加熱する第２の加熱状態と、が切り替えられることを特徴とする定着装置。 - 前記第１発熱層は、整磁性金属材料で形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の定着装置。
- 前記第１発熱層は、非磁性金属材料で形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の定着装置。
- 前記第１発熱層は、その層厚が、前記励磁コイル部に所定の周波数の交番電流が流れたときの表皮深さよりも小さくなるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の定着装置。
- 前記第２発熱層は、整磁性金属材料で形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の定着装置。
- 前記第２発熱層は、強磁性金属材料で形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の定着装置。
- 請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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