JP5691370B2 - 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。

複数の平行に配置された直線状パターン部分と、その直線状パターン部分を隣接する直線状パターン部分に接続する複数の折り返しパターン部分とを備え、折り返しパターン部分の幅が直線状パターン部分の幅よりも広く形成された抵抗発熱体を有した定着装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１８５８９９号公報

本発明の目的は、ベルト状部材を加熱部材により加熱する際の熱損失を低減しベルト状部材の加熱効率を高めることにある。

請求項１に記載の発明は、循環移動が可能に設けられたベルト状部材と、前記ベルト状部材の外周面に接触して配置され、記録材が押圧される押圧部を当該ベルト状部材との間に形成する形成部材と、前記ベルト状部材に接触する接触部材と、前記接触部材よりも前記ベルト状部材から離れた側に位置し、当該接触部材を加熱する加熱部材と、前記加熱部材よりも前記ベルト状部材から離れた側に位置し、当該加熱部材からの熱を受ける金属製の受け部材と、前記受け部材および前記接触部材に接続して設けられ、当該受け部材から当該接触部材へ熱を伝達する熱伝達部と、を含む定着装置である。
請求項２に記載の発明は、前記接触部材は、前記ベルト状部材に面し少なくとも一部が当該ベルト状部材に接触する第１の面と、当該第１の面とは反対側に位置する第２の面とを有し、前記受け部材は、前記接触部材の前記第２の面に対向する対向面を有し、前記接触部材の前記第２の面と、前記受け部材の前記対向面との間に、前記加熱部材が配置され、前記受け部材の前記対向面の面積の方が、前記接触部材の前記第２の面の面積よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の定着装置である。
請求項３に記載の発明は、前記接触部材は、前記ベルト状部材のうち、前記押圧部が設けられている箇所以外の箇所に接触することを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置である。
請求項４に記載の発明は、前記熱伝達部は、複数設けられ、前記接触部材のうちの位置が互いに異なる複数の部位へ熱が伝達されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の定着装置である。
請求項５に記載の発明は、前記熱伝達部は、前記接触部材又は前記受け部材と一体で形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の定着装置である。
請求項６に記載の発明は、前記受け部材は、前記ベルト状部材の幅方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の定着装置である。
請求項７に記載の発明は、前記加熱部材は、前記接触部材および前記受け部材に対して移動できるように設けられていることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の定着装置である。
請求項８に記載の発明は、前記熱伝達部は、前記加熱部材との間に間隙を有した状態で配置されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の定着装置である。
請求項９に記載の発明は、前記受け部材は、前記加熱部材のうちの前記接触部材と対向する対向面とは反対側に位置する面に接触配置されていることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の定着装置である。
請求項１０に記載の発明は、記録材に画像を形成する画像形成部と、循環移動が可能に設けられたベルト状部材と、前記ベルト状部材の外周面に接触して配置され、前記画像形成部により画像が形成された記録材が押圧される押圧部を当該ベルト状部材との間に形成する形成部材と、前記ベルト状部材に接触する接触部材と、前記接触部材よりも前記ベルト状部材から離れた側に位置し、当該接触部材を加熱する加熱部材と、前記加熱部材よりも前記ベルト状部材から離れた側に位置し、当該加熱部材からの熱を受ける金属製の受け部材と、前記受け部材および前記接触部材に接続して設けられ、当該受け部材から当該接触部材へ熱を伝達する熱伝達部と、を含む画像形成装置である。

請求項１の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、ベルト状部材を加熱部材により加熱する際の熱損失が低減されベルト状部材の加熱効率を高めることができる。
請求項２の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、ベルト状部材を加熱部材により加熱する際の熱損失が低減されベルト状部材の加熱効率を高めることができる。
請求項３の発明によれば、ベルト状部材のうちの、押圧部が設けられている箇所以外の箇所に、接触部材が接触するようになる。
請求項４の発明によれば、接触部材の一箇所へ熱を伝達する場合に比べ、接触部材のうちの温度が低い部位へ熱が伝達される可能性が高まり、受け部材から接触部材への熱の伝達効率を高めることができる。
請求項５の発明によれば、熱伝達部を別部材で構成する場合に比べ、定着装置の組み立て工程の簡略化を図ることができる。
請求項６の発明によれば、ベルト状部材の幅方向において生じる温度むらを均すことが可能となる。
請求項７の発明によれば、加熱部材などの熱膨張に起因する加熱部材の損傷などを抑制可能となる。
請求項８の発明によれば、熱膨張する加熱部材と熱伝達部との干渉を抑制することが可能となる。
請求項９の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、加熱部材の過度の昇温を抑制可能となる。
請求項１０の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、ベルト状部材を加熱部材により加熱する際の熱損失が低減されベルト状部材の加熱効率を高めることができる。

定着装置が適用される画像形成装置の構成例を示した図である。 定着ユニットの構成を示す図である。 定着ユニットの構成を示す図である。 感温磁性部材を説明するための図である。 発熱体を説明するための図である。 定着ベルトの断面層構成図である。 （ａ）がエンドキャップ部材の側面図であり、（ｂ）がＶＩＩＢ方向から見たエンドキャップ部材の平面図である。 ＩＨヒータの構成を説明する断面図である。 定着ベルトの温度が透磁率変化開始温度以下の温度範囲にある場合の磁力線の状態を説明する図である。 小サイズ紙を連続して通紙した際の定着ベルトの幅方向の温度分布の概略を示した図である。 非通紙領域での定着ベルトの温度が透磁率変化開始温度を超えた温度範囲にある場合の磁力線の状態を説明する図である。 感温磁性部材に形成されるスリットを示した図である。

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。
＜画像形成装置の説明＞
図１は本実施の形態の定着装置が適用される画像形成装置の構成例を示した図である。
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、画像データに基づき用紙Ｐに対して画像の形成を行う画像形成部１０、画像形成装置１全体の動作を制御する制御部３１を備えている。さらには、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３や画像読取装置（スキャナ）４等との通信を行って画像データを受信する通信部３２、通信部３２にて受信された画像データに対し予め定めた画像処理を施す画像処理部３３を備えている。

画像形成部１０は、一定の間隔を置いて並列的に配置される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）を備えている。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感光体ドラム１２、感光体ドラム１２の表面を予め定めた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を各色画像データに基づき露光するＬＥＤ（Light Emitting Diode）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表面を清掃するドラムクリーナ１６を備えている。画像形成ユニット１１の各々は、現像器１５に収納されるトナーを除いて同様に構成され、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。

また、画像形成部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を備えている。さらに、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ユニット６０（定着装置の一例）を備えている。

本実施形態の画像形成装置１では、制御部３１による動作制御の下で、次のようなプロセスによる画像形成処理が行われる。すなわち、ＰＣ３やスキャナ４からの画像データは通信部３２にて受信され、画像処理部３３により予め定めた画像処理が施された後、各色毎の画像データとなっ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により予め定めた電位で一様に帯電され、画像処理部３３から送信されたＫ色画像データに基づきＬＥＤプリントヘッド１４が感光体ドラム１２を走査露光する。それにより、感光体ドラム１２上にはＫ色画像に関する静電潜像が形成される。感光体ドラム１２上に形成されたＫ色静電潜像は現像器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の感光体ドラム１２に形成された各色トナー像は、一次転写ロール２１により、矢印Ｂ方向に移動する中間転写ベルト２０上に順次静電転写（一次転写）される。これにより、中間転写ベルト２０上には各色トナーが重畳された重畳トナー像が形成される。そして、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、その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により、搬送されてきた用紙Ｐ上に一括して静電転写（二次転写）される。

その後、重畳トナー像が静電転写された用紙Ｐは、定着ユニット６０まで搬送される。定着ユニット６０に搬送された用紙Ｐ上のトナー像は、定着ユニット６０によって熱および圧力を受け、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用紙積載部４５に搬送される。一方、一次転写後に感光体ドラム１２に付着しているトナー（一次転写残トナー）、および二次転写後に中間転写ベルト２０に付着しているトナー（二次転写残トナー）は、それぞれドラムクリーナ１６、およびベルトクリーナ２５によって除去される。このようにして、画像形成装置１での画像形成処理がプリント枚数分のサイクルだけ繰り返し実行される。

＜定着ユニットの構成の説明＞
次に、本実施の形態の定着ユニット６０について説明する。
図２および図３は本実施の形態の定着ユニット６０の構成を示す図であり、図２は正面図、図３は図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
まず、断面図である図３に示すように、定着ユニット６０は、交流磁界を生成するＩＨ（Induction Heating）ヒータ８０、循環移動可能に設けられるとともにＩＨヒータ８０により電磁誘導加熱されてトナー像を定着する定着ベルト６１（ベルト状部材の一例）、定着ベルト６１の外周面に接触して配置され定着ベルト６１を定着ベルト６１の内方側に押圧する加圧ロール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６３を備えている。さらに、定着ユニット６０は、押圧パッド６３よりも定着ベルト６１の内方側（内側）に配置され押圧パッド６３等の部材を支持するホルダ６５、ＩＨヒータ８０にて生成された交流磁界を誘導して磁路を形成する感温磁性部材６４、感温磁性部材６４を通過した磁力線を誘導する誘導部材６６、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１７３を備えている。

＜定着ベルトの説明＞
定着ベルト６１は、原形が円筒形状の無端のベルト部材で構成され、例えば原形（円筒形状）時の直径が３０ｍｍ、幅方向長が３７０ｍｍに形成されている。また、図６（定着ベルト６１の断面層構成図）に示すように、定着ベルト６１は、基材層６１１、基材層６１１の上に積層された導電発熱層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からなる多層構造のベルト部材である。

基材層６１１は、薄層の導電発熱層６１２を支持するとともに、定着ベルト６１全体としての機械的強度を形成する耐熱性のシート状部材で構成される。また、基材層６１１は、ＩＨヒータ８０にて生成された交流磁界が感温磁性部材６４まで作用するように、磁界を通過させる物性（比透磁率、固有抵抗）を持った材質、厚さで形成される。一方、基材層６１１自身は、磁界の作用により発熱しないか、または発熱し難く構成される。具体的には、基材層６１１として、例えば、厚さ３０〜２００μｍ（好ましくは５０〜１５０μｍ）の非磁性ステンレススチール等の非磁性金属や、厚さ６０〜２００μｍの樹脂材料等が用いられる。

導電発熱層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る。すなわち、導電発熱層６１２は、ＩＨヒータ８０からの交流磁界が厚さ方向に通過することにより、渦電流を発生させる層である。通常、ＩＨヒータ８０に交流電流を供給する励磁回路（後段の図８も参照）の電源として、安価に製造できる汎用電源が使用される。そのため、ＩＨヒータ８０により生成される交流磁界の周波数は、一般に、汎用電源による２０ｋ〜１００ｋＨｚとなる。それにより、導電発熱層６１２は、周波数２０ｋ〜１００ｋＨｚの交流磁界が侵入し通過するように構成される。

導電発熱層６１２に交流磁界が侵入できる領域は、交流磁界が１/ｅに減衰する領域である「表皮深さ（δ）」として規定され、次の（１）式から導かれる。（１）式において、ｆは交流磁界の周波数（例えば、２０ｋＨｚ）、ρは固有抵抗値（Ω・ｍ）、μ_rは比透磁率である。そのため、導電発熱層６１２の厚さは、周波数２０ｋ〜１００ｋＨｚの交流磁界が導電発熱層６１２を侵入し通過するように、（１）式で規定される導電発熱層６１２の表皮深さ（δ）よりも薄層に構成される。また、導電発熱層６１２を構成する材料として、例えば、Ａｕ,Ａｇ,Ａｌ,Ｃｕ,Ｚｎ,Ｓｎ,Ｐｂ,Ｂｉ,Ｂｅ,Ｓｂ等の金属や、これらの金属合金が用いられる。

具体的には、導電発熱層６１２として、厚さ２〜２０μｍ、固有抵抗２．７×１０^-8Ω・ｍ以下の例えばＣｕ等の非磁性金属（比透磁率が概ね１）が用いられる。また、定着ベルト６１が定着設定温度まで加熱されるまでに要する時間（以下、「ウォームアップタイム」）を短縮する観点からも、導電発熱層６１２は、薄層に構成するのが好ましい。

次に、弾性層６１３は、シリコーンゴム等の耐熱性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、弾性層６１３には、例えば厚みが１００〜６００μｍ、硬度が１０°〜３０°（ＪＩＳ−Ａ）のシリコーンゴムが好適である。

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。その一方で、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、表面離型層６１４の厚さとして、耐摩耗性と熱容量とのバランスを考慮し、１〜５０μｍが好適である。

＜押圧パッドの説明＞
押圧パッド６３は、シリコーンゴム等やフッ素ゴム等の弾性体で構成され、加圧ロール６２と対向する位置にてホルダ６５に支持される。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、用紙Ｐが押圧されるニップ部Ｎ（押圧部の一例）を加圧ロール６２とともに形成する。ここで加圧ロール６２は、用紙Ｐが押圧される押圧部を定着ベルト６１との間に形成する形成部材として捉えることができる。

また、押圧パッド６３は、ニップ部Ｎの入口側（用紙Ｐの搬送方向上流側）のプレニップ領域６３ａと、ニップ部Ｎの出口側（用紙Ｐの搬送方向下流側）の剥離ニップ領域６３ｂとで異なるニップ圧が設定されている。すなわち、プレニップ領域６３ａでは、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、均一で幅の広いニップ部Ｎを形成する。また、剥離ニップ領域６３ｂでは、剥離ニップ領域６３ｂ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形成される。それにより、剥離ニップ領域６３ｂ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（ダウンカール）を形成して、用紙Ｐに対する定着ベルト６１表面からの剥離を促進させている。

なお、本実施の形態では、押圧パッド６３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１７３を配置している。この剥離補助部材１７３では、剥離バッフル１７１が定着ベルト６１の回転移動方向と対向する向き（所謂カウンタ方向）に且つ定着ベルト６１と近接する状態で設けられている。なお剥離バッフル１７１はホルダ１７２によって支持されている。ここで本実施形態では、押圧パッド６３の出口にて用紙Ｐに形成されたカール部分を剥離バッフル１７１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。

＜感温磁性部材の説明＞
接触部材の一例としての感温磁性部材６４は、図４（感温磁性部材６４を説明するための図）にも示すように、定着ベルト６１の内周面に接触配置されている。また感温磁性部材６４は、定着ベルト６１の内周面に接触する部分が定着ベルト６１の内周面に倣った円弧形状で形成されている。また、感温磁性部材６４は、その磁気特性の透磁率が急変する温度である「透磁率変化開始温度」（後段参照）が各色トナー像が溶融する定着設定温度以上であって、定着ベルト６１の弾性層６１３や表面離型層６１４の耐熱温度よりも低い温度範囲内に設定された材質で構成される。すなわち、感温磁性部材６４は、定着設定温度を含む温度領域において強磁性と非磁性（常磁性）との間を可逆的に変化する特性（感温磁性）を有する材質で構成される。

そして、感温磁性部材６４は、強磁性を呈する透磁率変化開始温度以下の温度範囲においてＩＨヒータ８０にて生成され定着ベルト６１を透過した磁力線を内部に誘導して、感温磁性部材６４の内部を通過する磁路を形成する。それにより、感温磁性部材６４は、定着ベルト６１とＩＨヒータ８０の励磁コイル８２（後段の図８参照）とを内部に包み込むような閉磁路を形成する。一方、透磁率変化開始温度を超える温度範囲においては、感温磁性部材６４は、ＩＨヒータ８０にて生成され定着ベルト６１を透過した磁力線を、感温磁性部材６４の厚さ方向に横切るように透過させる。それにより、ＩＨヒータ８０にて生成され定着ベルト６１を透過した磁力線は、感温磁性部材６４を透過し、誘導部材６６の内部を通過してＩＨヒータ８０に戻る磁路を形成する。

なお、ここでの「透磁率変化開始温度」とは、透磁率（例えば、ＪＩＳ Ｃ２５３１で測定される透磁率）が連続的に低下を開始する温度であり、例えば感温磁性部材６４等の部材を透過する磁束量（磁力線の数）が変化し始める温度点をいう。したがって、透磁率変化開始温度は、磁性が消失する温度であるキュリー点に近い温度となるが、キュリー点とは異なる概念を有するものである。

感温磁性部材６４に用いる材質としては、透磁率変化開始温度が例えば１４０（定着設定温度）〜２４０℃の範囲内に設定された例えばＦｅ−Ｎｉ合金（パーマロイ）等の二元系感温磁性合金やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金等の三元系の感温磁性合金等が用いられる。例えば、Ｆｅ−Ｎｉの二元系感温磁性合金においては約Ｆｅ６４％、Ｎｉ３６％（原子数比）とすることで２２５℃前後に透磁率変化開始温度を設定することができる。このようなパーマロイや感温磁性合金等の金属合金等は、成型性や加工性に優れ、熱伝導性も高く安価である等の理由から、感温磁性部材６４に適する。その他の材質としては、Ｆｅ,Ｎｉ,Ｓｉ,Ｂ,Ｎｂ,Ｃｕ,Ｚｒ,Ｃｏ,Ｃｒ,Ｖ,Ｍｎ,Ｍｏ等からなる金属合金が用いられる。また、感温磁性部材６４は、ＩＨヒータ８０により生成された交流磁界（磁力線）に対する表皮深さδ（上記（１）式参照）よりも厚い厚さで形成される。具体的には、例えばＦｅ−Ｎｉ合金を用いた場合には５０〜３００μｍ程度に設定される。なお、感温磁性部材６４の構成や機能に関しては、後段でさらに詳述する。

また本実施形態では、図４に示すように、感温磁性部材６４の裏面側（定着ベルト６１と接触する面とは反対の面側）に、感温磁性部材６４の裏面に接触配置され感温磁性部材６４を加熱する発熱体６２０が設けられている。付言すると、感温磁性部材６４よりも定着ベルト６１から離れた側に位置し感温磁性部材６４を加熱する加熱部材の一例としての発熱体６２０が設けられている。また本実施形態では、感温磁性部材６４の裏面に、この裏面から突出した第１突出部６４１と第２突出部６４２とが設けられている。ここで第１突出部６４１は、定着ベルト６１の移動方向における上流側に配置され且つ定着ベルト６１の幅方向（定着ベルト６１の移動方向と直交する方向）に沿って設けられている。また第２突出部６４２は、定着ベルト６１の移動方向における下流側に配置され且つ定着ベルト６１の幅方向に沿って設けられている。また本実施形態では、第１突出部６４１と第２突出部６４２との間に凹部６４３が設けられており、発熱体６２０は、この凹部６４３内に収められている。

また本実施形態では、感温磁性部材６４の裏面側に且つ発熱体６２０よりも定着ベルト６１の内方側に、金属板６３０が設けられている。付言すると本実施形態では、発熱体６２０よりも定着ベルト６１から離れた側に金属板６３０が設けられている。ここでこの金属板６３０は、発熱体６２０に接触配置されている。また金属板６３０は、定着ベルト６１の内周面に向かって膨らむように湾曲した状態で形成されている。さらに金属板６３０は、定着ベルト６１の幅方向に沿って配置されている。また本実施形態では、金属板６３０の一方の端部（定着ベルト６１の移動方向上流側に位置する端部）が感温磁性部材６４の第１突出部６４１に接触し、金属板６３０の他方の端部（定着ベルト６１の移動方向下流側に位置する端部）が感温磁性部材６４の第２突出部６４２に接触している。なお金属板６３０は、例えばＡｌ（アルミニウム）により構成することができる。

なお図示は省略するが、発熱体６２０と感温磁性部材６４との間、および、発熱体６２０と金属板６３０との間には、ポリイミドなどにより構成される絶縁層が設けられている。また、発熱体６２０から感温磁性部材６４へ伝わる熱の量を大きくするため、発熱体６２０と感温磁性部材６４との間には不図示のグリースやオイルが介在している。なお定着ベルト６１と押圧パッド６３との摩擦抵抗を減じるため、定着ベルト６１の内面にはオイルやグリースが塗布されるが、上記介在するグリースやオイルには、定着ベルト６１の内面に塗布されるグリースやオイルと同じものを用いることができる。

また発熱体６２０は、感温磁性部材６４に対して固定されておらず、また、金属板６３０に対しても固定されていない。付言すると、感温磁性部材６４と金属板６３０との間に形成された間隙内に発熱体６２０が単に収められることで、発熱体６２０の位置決めが行われている。ここで、発熱体６２０を感温磁性部材６４および金属板６３０に対し固定することもできる。ところでこの場合、発熱体６２０が発熱した際に、熱膨張率の違いから、発熱体６２０と感温磁性部材６４とが干渉したり、発熱体６２０と金属板６３０とが干渉したりし、発熱体６２０の損傷などが起こるおそれがある。このため本実施形態では、上記にように、感温磁性部材６４および金属板６３０に対し発熱体６２０を固定しない構成を採用している。付言すると、感温磁性部材６４および金属板６３０に対し発熱体６２０が移動できる構成を採用している。

また本実施形態では、図４に示すように、定着ベルト６１の回転方向に沿った発熱体６２０の長さが、第１突出部６４１と第２突出部６４２との離間距離（定着ベルト６１の回転方向に沿った離間距離）よりも小さくなっている。このため本実施形態では、発熱体６２０と第１突出部６４１との間、および、発熱体６２０と第２突出部６４２との間に、間隙ＫＧが形成されている。この結果、本実施形態における定着ユニット６０では、発熱により伸長する発熱体６２０と第１突出部６４１との干渉、および、発熱により伸長する発熱体６２０と第２突出部６４２との干渉が避けられるようになっている。

本実施形態では、定着ユニット６０にて定着処理が実行される際に、ＩＨヒータ８０により定着ベルト６１が発熱する。ここで本実施形態では、定着ユニット６０にて定着処理が行われる際、発熱体６２０に対しても通電され発熱体６２０も熱を発するようになる。そしてこの発熱体６２０にて発生した熱は、感温磁性部材６４を介して定着ベルト６１に供給される。これにより本実施形態では、ＩＨヒータ８０のみを用いて定着ベルト６１を加熱する場合に比べ、定着ベルト６１が定着設定温度まで加熱されるまでに要する時間（ウォームアップタイム）の短縮が図られる。なお発熱体６２０による定着ベルト６１の加熱は、ウォームアップ時のみならず、通常の定着動作時にも行うことができる。

ところで、発熱体６２０にて生じた熱の一部は、定着ベルト６１に向かって移動していくが、他の一部の熱は、定着ベルト６１の内方側に放射される。このため本実施形態では、受け部材の一例としての金属板６３０を設け、定着ベルト６１の内方側に放射される熱をこの金属板６３０で受け熱の回収を図っている。ここで金属板６３０により回収された熱は、伝達部として機能する第１突出部６４１および第２突出部６４２を介して感温磁性部材６４の本体部に一旦供給され、その後、定着ベルト６１に供給される。

ここで、第１突出部６４１および第２突出部６４２のように複数の部位（箇所）を利用し、感温磁性部材６４のうちの位置が互いに異なる複数の部位へ熱を伝達する場合、回収した熱がより効率的に感温磁性部材６４に伝わるようになる。付言すると、感温磁性部材６４の一箇所へ熱を伝達する場合に比べ、感温磁性部材６４のうちの温度が低い部位へ熱が伝達される可能性が高まり、金属板６３０から感温磁性部材６４への熱の伝達効率が高まる。

また、発熱体６２０のうちの一方の面（定着ベルト６１と対向する面）は、定着ベルト６１により熱が奪われるために過度の温度上昇が起こりにくいが、他方の面（定着ベルト６１と対向する面とは反対側に位置する面）は、過度の温度上昇が起こりやすい。そしてこの場合、発熱体６２０の損傷などを招くおそれがある。このため本実施形態では、上記他方の面に対し金属板６３０を接触させている。この場合、金属板６３０によって、上記他方の面から熱が奪われるようになり発熱体６２０の過度の温度上昇が抑制され発熱体６２０の損傷が抑制される。

また、小さいサイズの用紙Ｐが連続して搬送される場合、この用紙Ｐが通過する通過領域とこの用紙Ｐが通過しない非通過領域との間で、定着ベルト６１に温度むらが発生する。そしてこのような温度むらが発生した状態にて、大きいサイズの用紙Ｐが搬送されると、定着むらなどが発生しやすい。本実施形態では、定着ベルト６１の幅方向に沿って金属板６３０が設けられており、この金属板６３０を介し、定着ベルト６１の高温部における熱が低温部に移動するようになる。この結果、上記温度むらが均され定着むらが生じにくくなる。

図５は、発熱体６２０を説明するための図である。付言すると、図５は定着ベルト６１の外側から発熱体６２０を眺めた場合の状態を示している。なお本図では、定着ベルト６１および感温磁性部材６４も併せて表示している。
本実施形態における発熱体６２０は、厚さ約３０μｍのステンレススチールにより構成されており通電されることで発熱する。より具体的に説明すると、発熱体６２０は、定着ベルト６１の幅方向に沿って配置されている。また発熱体６２０は、長手方向における一方の端部から他方の端部に向かうに従い蛇行する形状で形成されている。

より具体的に説明すると、発熱体６２０は、長手方向における一端部に直線状に形成された第１直線部６４０Ａを有し、長手方向における他端部に直線状に形成された第２直線部６４０Ｂを有している。さらに発熱体６２０は、定着ベルト６１の移動方向に沿って配置された複数の第３直線部６４０Ｃを有している。また本実施形態では、最も第１直線部６４０Ａに近い箇所に位置する第３直線部６４０Ｃと第１直線部６４０Ａとを接続する第１接続部６４０Ｄと、最も第２直線部６４０Ｂに近い箇所に位置する第３直線部６４０Ｃと第２直線部６４０Ｂとを接続する第２接続部６４０Ｅとを備えている。また、第３直線部６４０Ｃのうちの定着ベルト６１の移動方向上流側に位置する端部同士を接続する第３接続部６４０Ｆと、第３直線部６４０Ｃのうちの定着ベルト６１の移動方向下流側に位置する端部同士を接続する第４接続部６４０Ｇとを有している。なお第１接続部６４０Ｄ〜第４接続部６４０Ｇの各々は、円弧形状で形成されている。

なお上記では説明を省略したが、金属板６３０はネジなどの締結具により感温磁性部材６４に固定することができる。また上記では、感温磁性部材６４側に発熱体６２０を収納するための凹部６４３を設けたが、金属板６３０側に凹部６４３を設けることもできる。また上記実施形態では、感温磁性部材６４の本体部と一体で形成された第１突出部６４１および第２突出部６４２により、金属板６３０の熱を感温磁性部材６４に伝達したが、このような形態に限られず、感温磁性部材６４および金属板６３０とは別に形成された部材を感温磁性部材６４と金属板６３０との間に設けることで、金属板６３０の熱を感温磁性部材６４に伝達することもできる。

また上記では、第１突出部６４１および第２突出部６４２と感温磁性部材６４とを一体で形成したが、第１突出部６４１および第２突出部６４２は金属板６３０と一体で形成することもできる。また本実施形態における定着装置６０は定着ベルト６１がＩＨヒータ８０により加熱される構成となっているが、このような形態に限られず、ヒータを内蔵したロール状部材を定着ベルト６１に接触させて定着ベルト６１を加熱するようにしてもよい。また本実施形態では、発熱体６２０が補助的な役割を果たしているが、ＩＨヒータ８０を省略し発熱体６２０をメインの加熱源とすることも可能である。また上記では、発熱体６２０が定着ベルト６１の内側に設けられ定着ベルト６１を内側から加熱する構成を例示したが、このような構成に限らず、発熱体６２０を定着ベルト６１の外側に設け定着ベルト６１の外側から定着ベルト６１を加熱することもできる。

＜ホルダの説明＞
図３に戻りホルダ６５について説明する。押圧パッド６３を支持するホルダ６５は、押圧パッド６３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ユニット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６５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、例えばＡｌ,Ｃｕ,Ａｇ等の非磁性金属材料等が用いられる。なおホルダ６５は、感温磁性部材６４、誘導部材６６の支持も行っている。なお図３では、感温磁性部材６４の一方端および誘導部材６６の一方端が支持されていないように図示されているが、感温磁性部材６４の一方端および誘導部材６６の一方端は、不図示の部材を介しホルダ６５により支持されている。

＜誘導部材の説明＞
誘導部材６６は、感温磁性部材６４の内周面に倣った円弧形状で形成され、感温磁性部材６４の内周面とは予め定めた間隙（例えば、１．０〜５．０ｍｍ）を有し非接触に配置される。また、誘導部材６６は、例えばＡｇ,Ｃｕ,Ａｌといった固有抵抗値が比較的小さい非磁性金属で構成される。そして、感温磁性部材６４が透磁率変化開始温度以上の温度に上昇した際に、ＩＨヒータ８０により生成された交流磁界（磁力線）を誘導して、定着ベルト６１の導電発熱層６１２よりも渦電流Ｉが発生し易い状態を形成する。それにより、誘導部材６６の厚さは、渦電流Ｉが流れ易いように、表皮深さδ（上記（１）式参照）よりも充分に厚い予め定めた厚さ（例えば、１．０ｍｍ）で形成される。

＜定着ベルトの駆動機構の説明＞
次に、定着ベルト６１の駆動機構について説明する。
正面図である図２に示したように、ホルダ６５（図３参照）の軸方向両端部には、定着ベルト６１の両端部の断面形状を円形に維持しながら定着ベルト６１を周方向に回転駆動するエンドキャップ部材６７が固定されている。そして、定着ベルト６１は、両端部からエンドキャップ部材６７を介した回転駆動力を直接的に受けて、例えば１４０ｍｍ／ｓのプロセススピードで図３の矢印Ｃ方向に回転移動する。

ここで図７は、（ａ）がエンドキャップ部材６７の側面図であり、（ｂ）がＶＩＩＢ方向から見たエンドキャップ部材６７の平面図である。図７に示したように、エンドキャップ部材６７は、定着ベルト６１の両端部内側に嵌合される固定部６７ａ、固定部６７ａより外径が大きく形成され、定着ベルト６１に装着された際に定着ベルト６１よりも半径方向に張り出すように形成されたフランジ部６７ｄ、回転駆動力が伝達されるギヤ部６７ｂ、ホルダ６５の両端部に形成された支持部６５ａと結合部材１６６を介して回転自在に結合されたベアリング軸受部６７ｃを備える。そして、上記図２に示したように、ホルダ６５の両端部の支持部６５ａが定着ユニット６０の筐体６９の両端部に固定されることで、エンドキャップ部材６７は、支持部６５ａに結合されたベアリング軸受部６７ｃを介して回転自在に支持される。

エンドキャップ部材６７を構成する材質としては、機械的強度や耐熱性の高い所謂エンジニアリングプラスチックスが用いられる。例えば、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＬＣＰ樹脂等が適する。

そして、図２に示すように、定着ユニット６０では、駆動モータ９０からの回転駆動力が伝達ギヤ９１,９２を介してシャフト９３に伝達され、シャフト９３に結合された伝達ギヤ９４,９５から両エンドキャップ部材６７のギヤ部６７ｂ（図７参照）に伝達される。それによって、エンドキャップ部材６７から定着ベルト６１に回転駆動力が伝わり、エンドキャップ部材６７と定着ベルト６１とが一体となって回転駆動される。このように、定着ベルト６１が定着ベルト６１の両端部から駆動力を直接受けて回転するので、定着ベルト６１は安定して回転する。

ここで、定着ベルト６１が両端部のエンドキャップ部材６７から駆動力を直接受けて回転する場合には、一般に、０．１〜０．５Ｎ・ｍ程度のトルクが作用する。ところが、本実施の形態の定着ベルト６１では、基材層６１１を機械的強度の高い例えば非磁性ステンレススチール等で構成している。そのため、定着ベルト６１全体に０．１〜０．５Ｎ・ｍ程度のねじりトルクが作用した場合でも、定着ベルト６１には座屈等が生じ難い。また、エンドキャップ部材６７のフランジ部６７ｄにより定着ベルト６１の片寄りを抑えているが、その際の定着ベルト６１には、一般に、端部（フランジ部６７ｄ）側から軸方向に向けて１〜５Ｎ程度の圧縮力が働く。しかし、定着ベルト６１がこのような圧縮力を受けた場合においても、定着ベルト６１の基材層６１１が非磁性ステンレススチール等で構成されていることから、座屈等の発生が抑制される。

上記のように、本実施の形態の定着ベルト６１においては、定着ベルト６１の両端部から駆動力を直接受けて回転するので、安定した回転が行われる。また、その際に、定着ベルト６１の基材層６１１を機械的強度の高い例えば非磁性ステンレススチール等で構成することで、ねじりトルクや圧縮力に対して座屈等が発生し難い構成を実現している。さらには、基材層６１１および導電発熱層６１２を薄層に形成して、定着ベルト６１全体としての柔軟性/フレキシブル性を確保しているので、ニップ部Ｎに倣った変形と形状復元とが行われる。

図３に戻り、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、定着ベルト６１に従動して図３の矢印Ｄ方向に、例えば１４０ｍｍ／ｓのプロセススピードで回転する。そして、加圧ロール６２と押圧パッド６３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の中実のアルミニウム製コア（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のカーボン配合の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る。そして、押圧バネ６８（図２参照）により例えば２５ｋｇｆの荷重で定着ベルト６１を介して押圧パッド６３を押圧している。

＜ＩＨヒータの説明＞
続いて、定着ベルト６１の導電発熱層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。
図８は、本実施の形態のＩＨヒータ８０の構成を説明する断面図である。図８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を備えている。また、励磁コイル８２を支持体８１上に固定する例えばシリコーンゴム等の弾性体で構成された弾性支持部材８３、定着ベルト６１の幅方向に沿って複数配置され、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を備えている。

さらには、定着ベルト６１の幅方向に沿って複数配置され、励磁コイル８２にて生成された交流磁界を支持体８１長手方向に均すための調整用磁心８９、磁心８４を上部から覆うように保持する磁心保持部材８７、磁心保持部材８７を介して磁心８４を支持体８１側に加圧する例えばシリコーンゴム等の弾性体で構成された加圧部材８６、磁界を遮蔽して外部への漏洩を抑制するシールド８５、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、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（以下、「支持面」）８１ａが定着ベルト６１表面と予め定めた間隙（例えば、０．５〜２ｍｍ）を保つように形成され設定されている。また、支持面８１ａの中央には、磁心８４を支持する一対の磁心支持部（凸状部）８１ｂ１,８１ｂ２が支持体８１の長手方向（＝定着ベルト６１移動方向と直交する方向）に沿って平行に配置されている。磁心支持部８１ｂ１,８１ｂ２は、磁心８４と支持面８１ａとの間隙を一定に保つとともに、磁心８４を定着ベルト６１の回転方向に沿って移動可能に支持する。

また、支持面８１ａの両側部には、磁心支持部８１ｂ１,８１ｂ２に支持された磁心８４における定着ベルト６１移動方向（円弧方向）への移動を予め定めた範囲内に規制するとともに、磁心８４における定着ベルト６１幅方向（＝移動方向と直交する方向）の位置を設定する磁心規制部８１ｃが配置されている。
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、相互に絶縁された例えば直径０．１７ｍｍの銅線材を例えば９０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から予め定めた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が生成される。励磁回路８８から励磁コイル８２に供給される交流電流の周波数は、一般に、上記した汎用電源により生成される２０ｋ〜１００ｋＨｚが用いられる。
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たシート状部材である。弾性支持部材８３は、励磁コイル８２が支持体８１の支持面８１ａに密着して固定されるように、励磁コイル８２を支持体８１に対して押圧するように設定されている。

磁心８４は、例えば焼成フェライト、フェライト樹脂、非晶質合金（アモルファス合金）、やパーマロイ、感温磁性合金等の高透磁率の酸化物や合金材質で構成される円弧形状の強磁性体が用いられ、磁路形成部材として機能する。磁心８４は、励磁コイル８２にて生成された交流磁界による磁力線（磁束）を内部に誘導し、磁心８４から定着ベルト６１を横切って感温磁性部材６４方向に向かい、感温磁性部材６４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。すなわち、励磁コイル８２にて生成された交流磁界が磁心８４の内部と感温磁性部材６４の内部とを通過するように構成して、磁力線が定着ベルト６１と励磁コイル８２とを内部に包み込むような閉磁路を形成する。それにより、励磁コイル８２にて生成された交流磁界の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、磁心８４は磁路形成による損失が小さい材料が望ましい。具体的には、磁心８４は渦電流損を小さくする形態（スリット等による電流経路遮断や分断化、薄板束ね等）での使用が望ましく、ヒステリシス損の小さい材料で形成されることが望ましい。
また、定着ベルト６１の回転方向に沿った磁心８４の長さは、感温磁性部材６４の定着ベルト６１の回転方向に沿った長さよりも小さく構成される。それにより、磁力線のＩＨヒータ８０周辺への漏洩が減り、力率が向上する。さらには、定着ユニット６０を構成する金属製部材への電磁誘導を抑え、定着ベルト６１（導電発熱層６１２）での発熱効率を高める。

磁心保持部材８７の各々は、ＳＵＳや樹脂等の非磁性体で形成され、磁心８４の内周面を除く側面（定着ベルト６１の移動方向と直交する方向側の側面）の一部または全部と、外周面（定着ベルト６１の配置側とは反対方向側の側面）の一部または全部とを覆うようにして磁心８４各々を保持する。それにより、磁心保持部材８７は、磁心８４の動きを予め定めた領域内に制限している。そのため、例えば磁心８４に何らかの衝撃が加わって割れが生じた場合にも、その破片がＩＨヒータ８０内の他の領域に移動（飛散）することが抑制される。それによって、磁心８４の破片が励磁コイル８２によって生成された交流磁界を集中させ、移動先の領域にて破片に対向する定着ベルト６１に異常昇温が発生することを抑える機能を果たす。また、磁心保持部材８７は、加圧部材８６からの押圧力を磁心８４に伝達し、磁心８４を支持体８１に設けられた磁心支持部（凸状部）８１ｂ１,８１ｂ２側に加圧する機能を有する。

調整用磁心８９は、例えば焼成フェライト、フェライト樹脂、非晶質合金（アモルファス合金）、やパーマロイ、整磁鋼等の高透磁率の酸化物や合金材質で構成される直方体形状（ブロック形状）の強磁性体が用いられる。そして、調整用磁心８９は、励磁コイル８２の周囲に配置された磁心８４および感温磁性部材６４により形成される交流磁界について支持体８１長手方向の磁界の強さを均すための調整磁性部材として機能する。支持体８１長手方向に生じる磁界の強さが平均化されることにより、定着ベルト６１の幅方向の温度むら（温度のばらつき、温度リップル）が低減される。調整用磁心８９は、磁心支持部８１ｂ１,８１ｂ２の内側領域に形成された空間（磁心支持部８１ｂ１,８１ｂ２内壁で囲まれた領域）に配置される。

＜定着ベルトが発熱する状態の説明＞
引き続いて、ＩＨヒータ８０により生成された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。
まず、上記したように、感温磁性部材６４の透磁率変化開始温度は、各色トナー像を定着する定着設定温度以上であって定着ベルト６１の耐熱温度以下となる温度範囲内（例えば、１４０〜２４０℃）に設定されている。そして、定着ベルト６１の温度が透磁率変化開始温度以下の状態にある場合には、定着ベルト６１に接触配置された感温磁性部材６４の温度も定着ベルト６１の温度に対応して、透磁率変化開始温度以下となる。そのため、感温磁性部材６４は強磁性を呈するので、ＩＨヒータ８０により生成された交流磁界の磁力線Ｈは、定着ベルト６１を透過した後、感温磁性部材６４の内部を広がり方向に沿って通過する磁路を形成する。ここでの「広がり方向」とは、感温磁性部材６４の厚さ方向と直交する方向を意味する。

図９は、定着ベルト６１の温度が透磁率変化開始温度以下の温度範囲にある場合の磁力線（Ｈ）の状態を説明する図である。なお本図や以下の図１１では、上記にて説明した、発熱体６２０、金属板６３０、第１突出部６４１、第２突出部６４２の図示を省略している。
図９に示すように、定着ベルト６１の温度が透磁率変化開始温度以下の温度範囲にある場合には、ＩＨヒータ８０により生成された交流磁界の磁力線Ｈは、定着ベルト６１を透過し、感温磁性部材６４の内部を広がり方向（厚さ方向と直交する方向）に沿って通過する磁路を形成する。そのため、定着ベルト６１の導電発熱層６１２を横切る領域での単位面積あたりの磁力線Ｈの数（磁束密度）は多くなる。

すなわち、ＩＨヒータ８０の磁心８４から磁力線Ｈが放射されて定着ベルト６１の導電発熱層６１２を横切る領域Ｒ１,Ｒ２を通過した後、磁力線Ｈは強磁性体である感温磁性部材６４の内部に誘導される。そのため、定着ベルト６１の導電発熱層６１２を厚さ方向に横切る磁力線Ｈは感温磁性部材６４の内部に進入するように集中し、領域Ｒ１,Ｒ２での磁束密度は高くなる。また、感温磁性部材６４の内部を広がり方向に沿って通過した磁力線Ｈが再び磁心８４に戻るに際しても、導電発熱層６１２を厚さ方向に横切る領域Ｒ３では、感温磁性部材６４内の磁位の低い部分から集中して磁心８４に向けて放射される。そのため、定着ベルト６１の導電発熱層６１２を厚さ方向に横切る磁力線Ｈは、感温磁性部材６４から集中して磁心８４に向かうこととなり、領域Ｒ３での磁束密度も高くなる。

磁力線Ｈが厚さ方向に横切る定着ベルト６１の導電発熱層６１２では、単位面積当たりの磁力線Ｈの数（磁束密度）の変化量に比例した渦電流Ｉが発生する。それにより、図９に示したように、磁束密度の変化量が大きい領域Ｒ１,Ｒ２および領域Ｒ３では、大きな渦電流Ｉが発生する。導電発熱層６１２に生じた渦電流Ｉは、導電発熱層６１２の固有抵抗値Ｒと渦電流Ｉの二乗の積であるジュール熱Ｗ（Ｗ＝Ｉ²Ｒ）を発生させる。それにより、大きな渦電流Ｉが発生した導電発熱層６１２では、大きなジュール熱Ｗが発生する。このように、定着ベルト６１の温度が透磁率変化開始温度以下の温度範囲にある場合には、磁力線Ｈが導電発熱層６１２を横切る領域Ｒ１,Ｒ２や領域Ｒ３において大きな熱が発生する。それにより、定着ベルト６１は加熱される。

ところで、本実施の形態の定着ユニット６０では、定着ベルト６１の内周面側において定着ベルト６１に接触させて感温磁性部材６４を配置している。それにより、励磁コイル８２にて生成された磁力線Ｈを内部に誘導する磁心８４と、定着ベルト６１を厚さ方向に横切って透過した磁力線Ｈを内部に誘導する感温磁性部材６４とが近接した構成を実現している。そのため、ＩＨヒータ８０（励磁コイル８２）により生成された交流磁界は、磁路が短いループを形成するので、磁路内での磁束密度や磁気結合度は高まる。それにより、定着ベルト６１の温度が透磁率変化開始温度以下の温度範囲にある場合、定着ベルト６１にはさらに効率的に熱が発生する。

＜定着ベルトの非通紙部の昇温を抑制する機能の説明＞
次に、定着ベルト６１の非通紙部の昇温を抑制する機能について説明する。
ここでまず、定着ユニット６０に小サイズの用紙Ｐ（小サイズ紙Ｐ１）を連続して通紙した場合について述べる。図１０は、小サイズ紙Ｐ１を連続して通紙した際の定着ベルト６１の幅方向の温度分布の概略を示した図である。図１０においては、画像形成装置１にて使用される用紙Ｐの最大サイズ幅（例えば、Ａ３横幅）である最大通紙領域をＦｆ、最大サイズ用紙Ｐよりも横幅の小さな小サイズ紙Ｐ１（例えば、Ａ４縦送り）が通過する領域（小サイズ紙通紙領域）をＦｓ、小サイズ紙Ｐ１が通過しない非通紙領域をＦｂとする。なお、画像形成装置１では中央位置基準で通紙が行われるものとする。

図１０に示したように、小サイズ紙Ｐ１が連続して通紙された場合に、小サイズ紙Ｐ１が通過する小サイズ紙通紙領域Ｆｓでは定着のための熱が消費される。そのため、制御部３１（図１参照）による定着設定温度での温度調整制御が行われ、小サイズ紙通紙領域Ｆｓでの定着ベルト６１の温度は定着設定温度の近傍範囲内に維持される。その一方で、非通紙領域Ｆｂにおいても、小サイズ紙通紙領域Ｆｓと同様の温度調整制御が行われる。しかし、非通紙領域Ｆｂでは定着のための熱が消費されない。そのために、非通紙領域Ｆｂの温度は、定着設定温度よりも高い温度に上昇し易い。そして、その状態で小サイズ紙Ｐ１の連続通紙を続けると、非通紙領域Ｆｂの温度が例えば定着ベルト６１の弾性層６１３や表面離型層６１４の耐熱温度よりも上昇して、定着ベルト６１を損傷させる場合がある。

そこで、上記したように、本実施の形態の定着ユニット６０では、感温磁性部材６４は、定着設定温度以上であって、例えば定着ベルト６１の弾性層６１３や表面離型層６１４の耐熱温度以下の温度範囲内に透磁率変化開始温度が設定された例えばＦｅ−Ｎｉ合金等で構成されている。すなわち、図１０に示したように、感温磁性部材６４の透磁率変化開始温度Ｔｃｕは、定着設定温度Ｔｆ以上であって、例えば弾性層６１３や表面離型層６１４の耐熱温度Ｔｌｉｍ以下の温度領域に設定されている。

それにより、小サイズ紙Ｐ１が連続通紙されると、定着ベルト６１の非通紙領域Ｆｂでの温度は、感温磁性部材６４の透磁率変化開始温度を超える。それによって、定着ベルト６１に接触配置された感温磁性部材６４の非通紙領域Ｆｂでの温度も定着ベルト６１の温度に対応して、定着ベルト６１と同様に透磁率変化開始温度を超える。そのため、非通紙領域Ｆｂでの感温磁性部材６４は比透磁率が１に近づき、強磁性体としての性質が消失する。感温磁性部材６４の比透磁率が低下して１に近づくことで、非通紙領域Ｆｂでの磁力線Ｈは感温磁性部材６４の内部に誘導されず、感温磁性部材６４を透過するようになる。そのため、定着ベルト６１の非通紙領域Ｆｂでは、導電発熱層６１２を通過した後の磁力線Ｈは拡散し、導電発熱層６１２を横切る磁力線Ｈの磁束密度は低下する。それにより、導電発熱層６１２で発生する渦電流Ｉは減少して、定着ベルト６１での発熱量（ジュール熱Ｗ）は低減される。その結果、非通紙領域Ｆｂでの過剰な温度上昇は抑えられ、定着ベルト６１の損傷が抑制される。このように、感温磁性部材６４は、定着ベルト６１の温度を検知する検知部としての機能と、検知した定着ベルト６１の温度に応じて定着ベルト６１の過度の温度上昇を抑制する昇温抑制部としての機能とを併せ持っている。

感温磁性部材６４を通過した後の磁力線Ｈは、誘導部材６６（図３参照）に到達してこの内部に誘導される。磁束が誘導部材６６に到達してその内部に誘導されるようになると、導電発熱層６１２より渦電流Ｉの流れ易い誘導部材６６の方に多くの渦電流Ｉが流れる。そのため、導電発熱層６１２で流れる渦電流量はさらに抑制され、非通紙領域Ｆｂでの温度上昇は抑えられる。

その際に、誘導部材６６が励磁コイル８２からの磁力線Ｈの殆どを誘導して定着ユニット６０からの磁力線Ｈの漏洩を抑えるように、誘導部材６６の厚さ、材質、および形状が選定される。具体的には、誘導部材６６を表皮深さδが充分に厚い材料で構成すればよい。それにより、誘導部材６６に渦電流Ｉが流れても発熱量も極力小さくなる。本実施の形態では、誘導部材６６を感温磁性部材６４に沿う略円形形状の厚さ１ｍｍのＡｌ（アルミニウム）で構成し、感温磁性部材６４とは非接触（平均的な距離を例えば４ｍｍ）に配置している。その他の材料としては、ＡｇやＣｕが挙げられる。

ところで、その後、定着ベルト６１の非通紙領域Ｆｂでの温度が感温磁性部材６４の透磁率変化開始温度よりも低くなると、感温磁性部材６４の非通紙領域Ｆｂでの温度も透磁率変化開始温度よりも低くなる。それにより、感温磁性部材６４は再び強磁性に変化して磁力線Ｈが感温磁性部材６４の内部に誘導されるので、導電発熱層６１２に渦電流Ｉが多く流れるようになる。そのため、定着ベルト６１が再び加熱されるようになる。

図１１は、非通紙領域Ｆｂでの定着ベルト６１の温度が透磁率変化開始温度を超えた温度範囲にある場合の磁力線Ｈの状態を説明する図である。図１１に示したように、定着ベルト６１の温度が非通紙領域Ｆｂにて透磁率変化開始温度を超えた温度範囲にある場合には、非通紙領域Ｆｂの感温磁性部材６４は比透磁率が低下する。そのため、ＩＨヒータ８０により生成された交流磁界の磁力線Ｈは感温磁性部材６４を容易に透過するように変化する。それにより、ＩＨヒータ８０（励磁コイル８２）により生成された交流磁界の磁力線Ｈは、磁心８４から定着ベルト６１側に向けて拡散するように放射され、誘導部材６６に到達するようになる。

すなわち、ＩＨヒータ８０の磁心８４から磁力線Ｈが放射されて定着ベルト６１の導電発熱層６１２を横切る領域Ｒ１,Ｒ２では、磁力線Ｈが感温磁性部材６４に誘導され難いため、放射状に拡散する。それにより、定着ベルト６１の導電発熱層６１２を厚さ方向に横切る磁力線Ｈの磁束密度（単位面積当たりの磁力線Ｈの数）が減少する。また、磁力線Ｈが再び磁心８４に戻る際に導電発熱層６１２を厚さ方向に横切る領域Ｒ３でも、拡散した広い領域から磁力線Ｈが磁心８４に戻ることとなるため、定着ベルト６１の導電発熱層６１２を厚さ方向に横切る磁力線Ｈの磁束密度が減少する。

そのため、定着ベルト６１の温度が透磁率変化開始温度を超える温度範囲にある場合には、領域Ｒ１,Ｒ２や領域Ｒ３において導電発熱層６１２を厚さ方向に横切る磁力線Ｈの磁束密度が減少することとなる。それにより、磁力線Ｈが厚さ方向に横切る導電発熱層６１２に発生する渦電流Ｉは減り、定着ベルト６１に発生するジュール熱Ｗは減少する。それにより、定着ベルト６１の温度は低下する。

このように、非通紙領域Ｆｂでの定着ベルト６１の温度が透磁率変化開始温度以上の温度範囲にある場合において、非通紙領域Ｆｂでの感温磁性部材６４の内部に磁力線Ｈが誘導され難くなり、励磁コイル８２により生成された交流磁界の磁力線Ｈは、定着ベルト６１の導電発熱層６１２を厚さ方向を拡散しながら横切る。そのため、励磁コイル８２により生成された交流磁界の磁路は長いループを形成することとなり、定着ベルト６１の導電発熱層６１２を通過する磁路での磁束密度は減少する。それにより、例えば小サイズ紙Ｐ１が連続通紙されて、温度が上昇した非通紙領域Ｆｂでは、定着ベルト６１の導電発熱層６１２に発生する渦電流Ｉが減って、定着ベルト６１の非通紙領域Ｆｂでの発熱量（ジュール熱Ｗ）は低減する。その結果、非通紙領域Ｆｂでの過剰な温度上昇は抑えられる。

＜感温磁性部材の昇温を抑制する構成の説明＞
感温磁性部材６４が上記した非通紙領域Ｆｂでの過剰な温度上昇を抑える機能を果たすには、感温磁性部材６４の長手方向の領域毎の温度がそれに対向する定着ベルト６１の長手方向の領域毎の温度に対応して変化し、上記した定着ベルト６１の温度を検知する検出部としての機能を果たす必要がある。

そのために、感温磁性部材６４自身に関しては、磁力線Ｈによって誘導加熱され難い構成が採用される。すなわち、定着ベルト６１の温度が透磁率変化開始温度以下であり、感温磁性部材６４が強磁性を呈する状態であっても、ＩＨヒータ８０からの磁力線Ｈの中には、感温磁性部材６４を厚さ方向に横切る磁力線Ｈは存在する。それにより、感温磁性部材６４内部には弱い渦電流Ｉが発生しており、感温磁性部材６４自身においても若干の発熱が生じる。そのため、例えば、大量の画像形成が連続して行われた場合等には、感温磁性部材６４に自己発熱した熱が蓄積され、通紙領域（図１０参照）でも感温磁性部材６４の温度が上昇傾向を呈する。

このように渦電流損による自己発熱が大きいと感温磁性部材６４の温度が上昇して、意図せず透磁率変化開始温度まで到達してしまい、通紙領域と非通紙領域の磁気特性に差が殆どなくなって昇温抑制効果が充分得られないことがある。そこで、感温磁性部材６４の温度と定着ベルト６１の温度との対応関係が維持され、感温磁性部材６４が定着ベルト６１の温度を検知する検知部として精度良く機能するために、感温磁性部材６４自身に発生するジュール熱Ｗを抑える必要がある。

そこで、感温磁性部材６４での渦電流損やヒステリシス損を小さくするために、まず第１として、感温磁性部材６４は、磁力線Ｈによって誘導加熱され難い物性（固有抵抗値および透磁率）を持った材質が選定される。
また、第２として、感温磁性部材６４の厚さは、少なくとも透磁率変化開始温度以下の温度範囲にて磁力線Ｈが感温磁性部材６４の厚さ方向に横切り難いように、強磁性を呈する状態での表皮深さδよりも厚く形成される。

さらに、第３として、感温磁性部材６４には、磁力線Ｈによって発生する渦電流Ｉの流れを分断する複数のスリット６４ｓが形成される。誘導加熱され難いように感温磁性部材６４の材質や厚さを選定しても、感温磁性部材６４内部に発生する渦電流Ｉを０とすることは困難である。そこで、感温磁性部材６４に発生した渦電流Ｉの流れを複数のスリット６４ｓにより分断することで、渦電流Ｉを減少させて、感温磁性部材６４に発生するジュール熱Ｗを低く抑えている。

図１２は、感温磁性部材６４に形成されるスリットを示した図である。図１２（ａ）は、感温磁性部材６４がホルダ６５に設置された状態の側面図であり、（ｂ）は、（ａ）の上方（ＸＩＩＢ方向）から見た平面図である。図１２に示したように、感温磁性部材６４では、磁力線Ｈによって発生する渦電流Ｉの流れる方向に直交して複数のスリット６４ｓが形成される。そのため、スリット６４ｓが無い場合には感温磁性部材６４の長手方向の全体に亘って大きな渦となって流れる渦電流Ｉ（図１２（ｂ）破線）が、スリット６４ｓにより分断される。

それにより、スリット６４ｓを形成した場合には、感温磁性部材６４内を流れる渦電流Ｉ（図１２（ｂ）実線）は、スリット６４ｓとスリット６４ｓとの間の領域内での小さな渦となり、全体としての渦電流Ｉの電流量は低減される。その結果、感温磁性部材６４での発熱量（ジュール熱Ｗ）は減少し、発熱し難い構成が実現する。したがって、複数のスリット６４ｓは、渦電流Ｉを分断する渦電流分断部として機能する。

なお、図１２に例示した感温磁性部材６４では、スリット６４ｓを渦電流Ｉの流れる方向に直交して形成したが、渦電流Ｉの流れを分断する構成であれば、例えば渦電流Ｉの流れる方向に対して傾斜したスリットを形成してもよい。また、図１２に示したようなスリット６４ｓを感温磁性部材６４の幅方向の全域に亘って形成する構成の他に、感温磁性部材６４の幅方向の一部に形成してもよい。また、感温磁性部材６４に発生する熱量に応じて、スリットの数、位置、傾斜角等を設定してもよい。また、スリットの傾斜角が最大となった状態として、感温磁性部材６４がスリット部で小片に分割された状態となる小片分割群となってもよく、このような形態であっても本発明の効果は同様に得られる。

１…画像形成装置、１０…画像形成部、６０…定着ユニット、６１…定着ベルト、６２…加圧ロール、６４…感温磁性部材、６２０…発熱体、６３０…金属板、６４１…第１突出部、６４２…第２突出部、Ｎ…ニップ部、Ｐ…用紙

Claims (10)

1. 循環移動が可能に設けられたベルト状部材と、
   前記ベルト状部材の外周面に接触して配置され、記録材が押圧される押圧部を当該ベルト状部材との間に形成する形成部材と、
   前記ベルト状部材に接触する接触部材と、
   前記接触部材よりも前記ベルト状部材から離れた側に位置し、当該接触部材を加熱する加熱部材と、
   前記加熱部材よりも前記ベルト状部材から離れた側に位置し、当該加熱部材からの熱を受ける金属製の受け部材と、
   前記受け部材および前記接触部材に接続して設けられ、当該受け部材から当該接触部材へ熱を伝達する熱伝達部と、
   を含む定着装置。
2. 前記接触部材は、前記ベルト状部材に面し少なくとも一部が当該ベルト状部材に接触する第１の面と、当該第１の面とは反対側に位置する第２の面とを有し、
   前記受け部材は、前記接触部材の前記第２の面に対向する対向面を有し、
   前記接触部材の前記第２の面と、前記受け部材の前記対向面との間に、前記加熱部材が配置され、
   前記受け部材の前記対向面の面積の方が、前記接触部材の前記第２の面の面積よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記接触部材は、前記ベルト状部材のうち、前記押圧部が設けられている箇所以外の箇所に接触することを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記熱伝達部は、複数設けられ、
   前記接触部材のうちの位置が互いに異なる複数の部位へ熱が伝達されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の定着装置。
5. 前記熱伝達部は、前記接触部材又は前記受け部材と一体で形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の定着装置。
6. 前記受け部材は、前記ベルト状部材の幅方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の定着装置。
7. 前記加熱部材は、前記接触部材および前記受け部材に対して移動できるように設けられていることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の定着装置。
8. 前記熱伝達部は、前記加熱部材との間に間隙を有した状態で配置されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の定着装置。
9. 前記受け部材は、前記加熱部材のうちの前記接触部材と対向する対向面とは反対側に位置する面に接触配置されていることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の定着装置。
10. 記録材に画像を形成する画像形成部と、
    循環移動が可能に設けられたベルト状部材と、
    前記ベルト状部材の外周面に接触して配置され、前記画像形成部により画像が形成された記録材が押圧される押圧部を当該ベルト状部材との間に形成する形成部材と、
    前記ベルト状部材に接触する接触部材と、
    前記接触部材よりも前記ベルト状部材から離れた側に位置し、当該接触部材を加熱する加熱部材と、
    前記加熱部材よりも前記ベルト状部材から離れた側に位置し、当該加熱部材からの熱を受ける金属製の受け部材と、
    前記受け部材および前記接触部材に接続して設けられ、当該受け部材から当該接触部材へ熱を伝達する熱伝達部と、
    を含む画像形成装置。

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