JPH10161444A - 像加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁誘導方式の像加熱装置において磁場発生
手段に影響を与えることなく加圧力のアップによる定着
性の向上を図る。 【解決手段】 定着フィルム１０を支持するフィルムガ
イド部材１６ａと、定着フィルム１０及びフィルムガイ
ド部材１６ａを介して加圧ローラ３０からの加圧力を保
持する加圧用剛性ステイ２２と、の間以外のところに磁
性コア１７ａ，１７ｂ，１７ｃ及び励磁コイル１８を設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁（磁気）誘導
加熱方式の加熱装置、及び該加熱装置を像加熱装置とし
て備えた電子写真装置・静電記録装置などの画像形成装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】便宜上、複写機・プリンタ等の画像形成
装置に具備させる、トナー画像を被記録材に加熱定着さ
せる像加熱装置（定着装置）を例にして説明する。

【０００３】画像形成装置において、電子写真プロセス
・静電記録プロセス・磁気記録プロセス等の適宜の画像
形成プロセス手段部で記録材（転写材シート・エレクト
ロファックスシート・静電記録紙・ＯＨＰシート・印刷
用紙・フォーマット紙など）に転写方式あるいは直接方
式にて形成担持させた目的の画像情報の未定着画像（ト
ナー画像）を記録材面に永久固着画像として加熱定着さ
せる定着装置としては熱ローラ方式の装置が広く用いら
れていた。近時はフィルム加熱方式の装置が実用化され
ている。また電磁誘導加熱方式の装置も提案されてい
る。

【０００４】実開昭５１−１０９７３９号公報には、磁
束により定着ローラに電流を誘導させてジュール熱によ
って発熱させる誘導加熱定着装置が開示されている。こ
れは、誘導電流の発生を利用することで直接定着ローラ
を発熱させることができて、ハロゲンランプを熱源とし
て用いた熱ローラ方式の定着装置よりも高効率の定着プ
ロセスを達成している。

【０００５】しかしながら、磁場発生手段としての励磁
コイルにより発生した交番磁束のエネルギーが定着ロー
ラ全体の昇温に使われるため放熱損失が大きく、投入エ
ネルギーに対する定着エネルギーの密度が低く効率が悪
いという欠点があった。

【０００６】そこで、定着に作用するエネルギーを高密
度で得るために発熱体である定着ローラに励磁コイルを
接近させたり、励磁コイルの交番磁束分布を定着ニップ
部近傍に集中させたりして、高効率の定着装置が考案さ
れた。

【０００７】図１３に、励磁コイルの交番磁束分布を定
着ニップに集中させて効率を向上させた本発明の背景技
術である電磁誘導加熱方式の定着装置の一例の概略構成
を示した。

【０００８】１０は電磁誘導発熱層（導電体層、磁性体
層、抵抗体層）を有する、電磁誘導発熱性の回転体とし
ての円筒状の定着フィルムである。

【０００９】１６は横断面略半円弧状樋型のフィルムガ
イド部材であり、円筒状定着フィルム１０はこのフィル
ムガイド部材１６の外側にルーズに外嵌させてある。

【００１０】１５はフィルムガイド部材１６の内側に配
設した磁場発生手段であり、励磁コイル１８とＥ型の磁
性コア（芯材）１７とからなる。

【００１１】３０は弾性加圧ローラであり、定着フィル
ム１０を挟ませてフィルムガイド部材１６の下面と所定
の圧接力をもって所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させて
相互圧接させてある。上記磁場発生手段１５の磁性コア
１７は定着ニップ部Ｎに対応位置させて配設してある。

【００１２】加圧ローラ３０は駆動手段Ｍにより矢示の
反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ３０の回
転駆動による該加圧ローラ３０と定着フィルム１０の外
面との摩擦力で定着フィルム１０に回転力が作用して、
該定着フィルム１０がその内面が定着ニップ部Ｎにおい
てフィルムガイド部材１６の下面に密着して摺動しなが
ら矢示の時計方向に加圧ローラ３０の回転周速度にほぼ
対応した周速度をもってフィルムガイド部材１６の外回
りを回転状態になる（加圧ローラ駆動方式）。

【００１３】フィルムガイド部材１６は、定着ニップ部
への加圧、磁場発生手段１５としての励磁コイル１８と
磁性コア１７の支持、定着フィルム１０の支持、該フィ
ルム１０の回転時の搬送安定性を図る役目をする。この
フィルムガイド部材１６は磁束の通過を妨げない絶縁性
の部材であり、必要な荷重に耐えられる材料が用いられ
る。

【００１４】励磁コイル１８は不図示の励磁回路から供
給される交番電流によって交番磁束を発生する。図１４
は定着ニップ部Ｎ付近での交番磁束の発生の様子を模式
的に表したものである。磁束Ｃは発生した交番磁束の一
部を表す。

【００１５】交番磁束（Ｃ）は定着ニップ部Ｎの位置に
対応しているＥ型の磁性コア１７により定着ニップ部Ｎ
に集中的に分布し、その交番磁束（Ｃ）は定着ニップ部
Ｎにおいて定着フィルム１０の電磁誘導発熱層に渦電流
を発生させる。この渦電流は電磁誘導発熱層の固有抵抗
によって電磁誘導発熱層にジュール熱を発生させる。こ
こでの発熱量Ｑは電磁誘導発熱層を通る磁束の密度によ
って決まり、図１４のような分布を示す。図１４のグラ
フは横軸に定着ニップ中心を０として、定着ニップ中心
からの角度θにより定着フィルムの位置を表している。
縦軸は定着フィルム１０の電磁誘導発熱層での発熱量Ｑ
を表す。

【００１６】この定着フィルム１０の電磁誘導発熱は交
番磁束を集中的に分布させた定着ニップ部Ｎにおいて集
中的に生じて定着ニップ部Ｎが高効率に加熱される。

【００１７】定着ニップ部Ｎの温度は、不図示の温度検
知手段を含む温調系により励磁コイル１８に対する電流
供給が制御されることで所定の温度が維持されるように
温調される。

【００１８】而して、加圧ローラ３０が回転駆動され、
それに伴って円筒状の定着フィルム１０がフィルムガイ
ド部材１６の外回りを回転し、励磁回路から励磁コイル
１８への給電により上記のように定着フィルム１０の電
磁誘導発熱がなされて定着ニップ部Ｎが所定の温度に立
ち上がって温調された状態において、不図示の画像形成
手段部から搬送された未定着トナー画像ｔが形成された
記録材Ｐが定着ニップ部Ｎの定着フィルム１０と加圧ロ
ーラ３０との間に画像面が上向き、即ち定着フィルム面
に対向して導入され、定着ニップ部Ｎにおいて画像面が
定着フィルム１０の外面に密着して定着フィルム１０と
一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。この定着
ニップ部Ｎを定着フィルム１０と一緒に記録材Ｐが挟持
搬送されていく過程において定着フィルム１０の電磁誘
導発熱で加熱されて記録材Ｐ上の未定着トナー画像ｔが
加熱定着される。記録材Ｐは定着ニップ部Ｎを通過する
と回転定着フィルム１０の外面から分離して排出搬送さ
れていく。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
図１３のような電磁誘導方式の定着装置に関して、高速
プリンター・複写機、またはフルカラー画像のように定
着するトナー層が厚い場合は、定着ニップでの加圧力を
高く設定しなければならないが、モールド部材の剛性だ
けではモールド部材が撓んでしまい、ニップの中央部に
十分な圧力を加えることができなるという問題があっ
た。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、磁場発生手段と、前記磁場発生手段の磁場
の作用で電磁誘導発熱する回転体と、この回転体と相互
圧接してニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記
ニップ部で記録材を挾持搬送し、前記回転体の熱により
記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、少なく
とも前記回転体内部のニップ位置において前記回転体を
支持する支持部材と、前記回転体及び前記支持部材を介
して前記加圧部材からの加圧力を保持する加圧力保持部
材と、を有し、前記磁場発生手段は前記支持部材と前記
加圧力保持部材の間以外のところに設けられていること
を特徴とするものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】

（第１の実施例） （１）画像形成装置例 図１は本発明の実施の形態である画像形成装置の一例の
概略構成図である。本例の画像形成装置は電子写真カラ
ープリンタである。

【００２２】１０１は有機感光体やアモルファスシリコ
ン感光体でできた感光体ドラム（像担持体）であり、矢
示の反時計方向に所定のプロセススピード（周速度）で
回転駆動される。

【００２３】感光体ドラム１０１はその回転過程で帯電
ローラ等の帯電装置１０２で所定の極性・電位の一様な
帯電処理を受ける。

【００２４】次いでその帯電処理面にレーザ光学箱（レ
ーザスキャナー）１１０から出力されるレーザ光１０３
による、目的の画像情報の走査露光処理を受ける。レー
ザ光学箱１１０は不図示の画像読み取り装置等の画像信
号発生装置からの目的画像情報の時系列電気デジタル画
素信号に対応して変調（オン／オフ）したレーザ光１０
３を出力して回転感光体ドラム１０１面に走査露光した
目的画像情報に対応した静電潜像が形成される。１０９
はレーザ光学箱１１０からの出力レーザ光を感光体ドラ
ム１０１の露光位置に偏向させるミラーである。

【００２５】フルカラー画像形成の場合は、目的のフル
カラー画像の第１の色分解成分画像、例えばイエロー成
分画像についての走査露光・潜像形成がなされ、その潜
像が４色カラー現像装置１０４のうちのイエロー現像器
１０４Ｙの作動でイエロートナー画像として現像され
る。そのイエロートナー画像は感光体ドラム１０１と中
間転写体ドラム１０５との接触部（或いは近接部）であ
る１次転写部Ｔ１において中間転写体ドラム１０５の面
に転写される。中間転写体ドラム１０５面に対するトナ
ー画像転写後の回転感光体ドラム１０１面はクリーナ１
０７により転写残りトナー等の付着残留物の除去を受け
て清掃される。

【００２６】上記のような帯電・走査露光・現像・一次
転写・清掃のプロセスサイクルが、目的のフルカラー画
像の第２の色分解成分画像（例えばマゼンタ成分画像、
マゼンタ現像器１０４Ｍが作動）、第３の色分解成分画
像（例えばシアン成分画像、シアン現像器１０４Ｃが作
動）、第４の色分解成分画像（例えば黒成分画像、黒現
像器１０４ＢＫが作動）の各色分解成分画像について順
次実行され、中間転写体ドラム１０５面にイエロートナ
ー画像・マゼンタトナー画像・シアントナー画像・黒ト
ナー画像の都合４色のトナー画像が順次重ねて転写され
て、目的のフルカラー画像に対応したカラートナー画像
が合成形成される。

【００２７】中間転写体ドラム１０５は、金属ドラム上
に中抵抗の弾性層と高抵抗の表層を有するもので、感光
体ドラム１０１に接触して或いは近接して感光体ドラム
１０１と略同じ周速度で矢示の時計方向に回転駆動さ
れ、中間転写体ドラム１０５の金属ドラムにバイアス電
位を与えて感光体ドラム１０１との電位差で感光体ドラ
ム１０１側のトナー画像を該中間転写体ドラム１０５面
側に転写させる。

【００２８】上記の回転中間転写体ドラム１０５面に合
成形成されたカラートナー画像は、該回転中間転写体ド
ラム１０５と転写ローラ１０６との接触ニップ部である
二次転写部Ｔ２において、該二次転写部Ｔ２に不図示の
給紙部から所定のタイミングで送り込まれた記録材Ｐの
面に転写されていく。転写ローラ１０６は記録材Ｐの背
面からトナーと逆極性の電荷を供給することで中間転写
体ドラム１０５面側から記録材Ｐ側へ合成カラートナー
画像を順次に一括転写する。

【００２９】二次転写部Ｔ２を通過した記録材Ｐは中間
転写体ドラム１０５の面から分離されて像加熱装置（定
着装置）１００へ導入され、未定着トナー画像の加熱定
着処理を受けてカラー画像形成物として機外の不図示の
排紙トレーに排出される。定着装置１００については次
の（２）項で詳述する。

【００３０】記録材Ｐに対するカラートナー画像転写後
の回転中間転写体ドラム１０５はクリーナ１０８により
転写残りトナー・紙粉等の付着残留物の除去を受けて清
掃される。このクリーナ１０８は常時は中間転写体ドラ
ム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写体ド
ラム１０５から記録材Ｐに対するカラートナー画像の二
次転写実行過程において中間転写体ドラム１０５に接触
状態に保持される。

【００３１】また転写ローラ１０６も常時は中間転写体
ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写
体ドラム１０５から記録材Ｐに対するカラートナー画像
の二次転写実行過程において中間転写体ドラム１０５に
記録材Ｐを介して接触状態に保持される。

【００３２】白黒画像などモノカラー画像のプリントモ
ードも実行できる。また両面画像プリントモード、或い
は多重画像プリントモードも実行できる。

【００３３】両面画像プリントモードの場合は、像加熱
装置１００を出た１面目画像プリント済みの記録材Ｐは
不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転されて再び二
次転写部Ｔ２へ送り込まれて２面に対するトナー画像転
写を受け、再度、像加熱装置１００に導入されて２面に
対するトナー画像の定着処理を受けることで両面画像プ
リントが出力される。

【００３４】多重画像プリントモードの場合は、像加熱
装置１００を出た１回目画像プリント済みの記録材Ｐは
不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転されずに再び
二次転写部Ｔ２へ送り込まれて１回目画像プリント済み
の面に２回目のトナー画像転写を受け、再度、像加熱装
置１００に導入されて２回目のトナー画像の定着処理を
受けることで多重画像プリントが出力される。

【００３５】本例においては、トナーは低軟化物質を含
有させたものを用いている。

【００３６】（２）定着装置１００ 図２は本例の定着装置１００の要部の横断側面模型図、
図３は要部の正面模型図、図４は要部の縦断正面模型図
である。

【００３７】本例装置１００は図１３の定着装置と同様
に、回転体である円筒状の電磁誘導発熱性フィルムを用
いた、加圧ローラ駆動方式、電磁誘導加熱方式の装置で
ある。図１３の装置と共通の構成部材・部分には同一の
符号を付して再度の説明を省略する。

【００３８】磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃは高透磁
率の部材であり、フェライトやパーマロイ等といったト
ランスのコアに用いられる材料がよく、より好ましくは
１００ｋＨｚ以上でも損失の少ないフェライトを用いる
のがよい。

【００３９】定着フィルムの指示部材である１６ｂは磁
性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃ及び励磁コイル１８を配
設した上側フィルムガイド部材であり、同じく支持部材
である１６ａの上側に被せて配設した横断面略半円弧状
樋型フィルムガイド部材である。フィルムガイド部材１
６ａとこの上側フィルムガイド部材１６ｂとで略円柱体
が構成される。

【００４０】このフィルムガイド部材１６ａと上側フィ
ルムガイド部材１６ｂとのアセンブリの外側に、円筒状
の電磁誘導発熱性フィルムである定着フィルム１０をル
ーズに外嵌させてある。

【００４１】２２はフィルムガイド１６ａの上面平面部
に当接させて配設した横長の加圧力保持部材である加圧
用剛性ステイである。

【００４２】１９は磁性コア１８と加圧用剛性ステイ２
２の間を絶縁するための絶縁性部材である。

【００４３】２３ａ・２３ｂはフィルムガイド部材１６
ａと上側フィルムガイド部材１６ｂとのアセンブリの左
右両端部に外嵌させて位置固定して取り付けた、定着フ
ィルム１０の端部を規制・保持するフランジ部材であ
る。

【００４４】加圧部材としての加圧ローラ３０は、芯金
３０ａと、該芯金周りに同心一体にローラ状に成形被覆
させた、シリコーンゴム・フッ素ゴム・フッ素樹脂など
の耐熱性・弾性材層３０ｂとで構成されており、芯金３
０ａの両端部を装置の不図示のシャーシ側板金間の回転
自由に軸受け保持させて配設してある。

【００４５】この加圧ローラ３０の上側に、上記のフィ
ルムガイド部材１６ａ、磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７
ｃ、励磁コイル１８、上側フィルムガイド部材１６ｂ、
加圧用剛性ステイ２２、絶縁性部材１９、定着フィルム
１０、フランジ部材２３ａ・２３ｂからなる加熱手段ユ
ニットがフィルムガイド部材１６ａの半円状底面側を下
向きにして配設され、加圧用剛性ステイ２２の両端部と
装置シャーシ側のバネ受け部材２９ａ・２９ｂとの間に
それぞれ加圧バネ２５ａ・２５ｂを縮設することで加圧
用剛性ステイ２２に押し下げ力を作用させている。これ
によりフィルムガイド部材１６ａの下面と加圧ローラ３
０の上面とが定着フィルム１０を挟んで圧接して所定幅
の定着ニップ部Ｎが形成される。加圧用剛性ステイ２２
の下面はフィルムガイド部材１６ａの底板部を隔てて定
着ニップ部Ｎに対応位置している。

【００４６】加圧ローラ３０は駆動手段Ｍにより矢示の
反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ３０の回
転駆動による該加圧ローラ３０と定着フィルム１０の外
面との摩擦力で定着フィルム１０に回転力が作用して、
該定着フィルム１０がその内面が定着ニップ部Ｎにおい
てフィルムガイド部材１６ａの下面に密着して摺動しな
がら矢示の時計方向に加圧ローラ３０の回転周速度にほ
ぼ対応した周速度をもってフィルムガイド部材１６ａと
上側フィルムガイド部材１６ｂの外回りを回転状態にな
る。

【００４７】この場合、定着ニップ部Ｎにおけるフィル
ムガイド部材１６ａの下面と定着フィルム１０の内面と
の相互摺動摩擦力を低減化させるために定着ニップ部Ｎ
のフィルムガイド１６ａの下面と定着フィルム１０の内
面との間に耐熱性グリスなどの潤滑剤を介在させる、あ
るいはフィルムガイド部材１６ａの下面を潤滑部材で被
覆するようにすることもできる。

【００４８】高速プリンタやカラープリンタ等の定着装
置においては低速機と比較して高い加圧力を必要とす
る。例えば、２０ｐｐｍ（ｐｒｉｎｔｓ ｐｅｒ ｍｉ
ｍｕｔｅ）以上のプリンタでは１５Ｎ以上、フルカラー
プリンタでは３０Ｎ以上の加圧力を必要とされる場合が
ある。

【００４９】ここで、比較例１として図１３のようにフ
ィルムガイド１６のみの構成に高い加圧力を加えた場合
のニップ形状を図５（ｂ）に示す。ニップ中央部が良好
な定着性を得るのに必要な定着ニップ幅Ｎ₁とした場
合、フィルムガイド１６の剛性不足により定着ニップ中
央部のニップ幅がＮ₁より狭くなり定着不良領域におい
て十分な定着性が得られなかった。

【００５０】比較例２として図１５のように磁性コア１
７の上に絶縁性部材１９を介して加圧用剛性ステイ２２
を配置し高い加圧力をかけた場合、図５（ａ）のように
定着に十分なニップ幅（＞Ｎ₁）を得ることができた。
しかし、磁性コア１７は硬いが脆いという性質があり、
過大な負荷をかけるとコアが割れる可能性がある。ま
た、励磁コイル１８はコイルの各ターン間の絶縁を維持
しなければならず、そこに、過大な負荷がかかるとコイ
ルの絶縁被覆に傷をつけてしまい絶縁破壊を起こす可能
性がある。本比較例２においては高い加圧力に堪えきれ
ず磁性コアが割れてしまい、励磁コイルの絶縁被覆に傷
をつけてしまった。

【００５１】このため、本発明では加圧用剛性ステイ２
２の加圧位置から定着ニップまでの間に磁性コアと励磁
コイルを配設しない構成とする。本実施の形態では、加
圧用ステイ２２の上部に励磁コイルと磁性コアを配設
し、加圧用ステイ２２の加圧位置と定着ニップまでの間
にはフィルムガイド１６ａと定着フィルム１０があるだ
けの構成である。

【００５２】上記の構成により、磁場発生手段である磁
性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃ及び励磁コイル１８に負
荷をかけることなく、図５（ａ）に示すような安定した
定着ニップを得ることができた。本実施例では総加圧力
として４０Ｎをかけても中央部のニップ幅が狭くなるこ
となく、また、耐久による経時変化もほとんどない安定
した定着ニップが得られた。

【００５３】また、本発明の構成では磁性コア１７ａ・
１７ｂ・１７ｃや励磁コイル１８に負荷がかからないこ
とからコア・コイルの形状に対する制約がなく、発熱効
率の向上を図ることができる。

【００５４】加圧用剛性ステイ２２のヤング率Ｅとして
はＥ≧７×１０¹⁰の金属または合金がよい。Ｅ＜７×１
０¹⁰の場合には加圧用剛性ステイ２２が加圧力に堪えき
れず曲がってしまい、良好な定着に必要なニップ幅Ｎ₁
を確保できなくなる。

【００５５】また、加圧用剛性ステイ２２は非磁性の金
属または合金がよい。加圧用剛性ステイ２２が磁性金属
の場合、励磁コイル１８で発生した磁界の一部を吸収し
てステイ自身が発熱してしまい、定着フィルム１０の発
熱効率が低下する。加圧用剛性ステイ２２が非磁性の金
属または合金であれば、磁界をシールドする効果が得ら
れ定着フィルム１０の発熱効率が低下するのを防止する
ことができる。

【００５６】本実施の形態においては厚さ２ｍｍの非磁
性ステンレスＳＵＳ３０４をコの字型に折り曲げて使用
した。

【００５７】１６ｅ（図６）は上側フィルムガイド部材
１６ｂの側面にフィルムガイド部材長手に沿って間隔を
おいて形成具備させた複数本の下側フィルムガイド周方
向の凸リブ部である。この凸リブ部１６ｅはフィルムガ
イド部材１６ｂの側面と定着フィルム１０の内面との接
触摺動抵抗を低減させて定着フィルム１０の回転負荷を
少なくする作用をする。このような凸リブ部はフィルム
ガイド部材１６ａにも同様な形状に形成具備することが
できる。

【００５８】上側フィルムガイド部材１６ｂ内の励磁コ
イル１８には給電部１８ａ・１８ｂに励磁回路２７（図
６）を接続してある。この励磁回路２７は２０ｋＨｚか
ら５００ｋＨｚの高周波をスイッチング電源で発生でき
るようになっている。

【００５９】上側フィルムガイド部材１６ｂ内の励磁コ
イル１８は励磁回路２７から供給される交番電流（高周
波電流）によって交番磁束を発生する。

【００６０】図７は定着ニップ部Ｎ付近での交番磁束の
発生の様子を模式的に表したものである。磁束Ｃは発生
した交番磁束の一部を表す。

【００６１】磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃに導かれ
た交番磁束（Ｃ）は、磁性コア１７ａと１７ｂとの間、
１７ａと１７ｃとの間に集中的に分布し、定着フィルム
１０の電磁誘導発熱層１に渦電流を発生させる。この渦
電流は電磁誘導発熱層１の固有抵抗によって電磁誘導発
熱層１にジュール熱（渦電流損）を発生させる。ここで
の発熱量Ｑは電磁誘導発熱層１を通る磁束の密度によっ
て決まり、図７のグラフような分布を示す。図７のグラ
フは横軸に定着ニップ中心を０として、定着ニップ中心
からの角度θにより定着フィルム１０の位置を表してい
る。縦軸は定着フィルム１０の電磁誘導発熱層１での発
熱量Ｑを表す。ここで、発熱域Ｈは最大発熱量をＱとし
た場合、発熱量がＱ／ｅ以上の領域と定義する。

【００６２】この定着ニップ部Ｎの温度は、不図示の温
度検知手段を含む温調系により励磁コイル１８に対する
電流供給が制御されることで所定の温度が維持されるよ
うに温調される。２６は定着フィルム１０の温度を検知
するサーミスタなどの温度センサであり、本例において
は温度センサ２６を定着フィルム１０の内面の定着ニッ
プ直後当接し、この温度情報をもとに定着ニップ部Ｎの
温度を制御するようにしている。

【００６３】而して、加圧ローラ３０が回転駆動され、
それに伴って円筒状の定着フィルム１０がフィルムガイ
ド部材１６ａと上側フィルムガイド部材１６ｂの外回り
を回転し、励磁回路２７から上側フィルムガイド部材内
の励磁コイル１８への給電により上記のように定着フィ
ルム１０の電磁誘導発熱がなされて定着ニップ部Ｎが所
定の温度に立ち上がって温調された状態において、画像
形成手段部から搬送された未定着トナー画像ｔが形成さ
れた記録材Ｐが定着ニップ部Ｎの定着フィルム１０と加
圧ローラ３０との間に画像面が上向き、即ち定着フィル
ム面に対向して導入され、定着ニップ部Ｎにおいて画像
面が定着フィルム１０の外面に密着して定着フィルム１
０と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。この
定着ニップ部Ｎを定着フィルム１０と一緒に記録材Ｐが
挟持搬送されていく過程において定着フィルム１０の電
磁誘導発熱で加熱されて記録材Ｐ上の未定着トナー画像
ｔが加熱定着される。記録材Ｐは定着ニップ部Ｎを通過
すると回転定着フィルム１０の外面から分離して排出搬
送されていく。被記録材上の加熱定着トナー画像は定着
ニップ部通過後、冷却して永久固着像となる。

【００６４】図３に示すように、定着フィルム１０の長
さＬ_Fと加圧ローラの長さＬ_Rはフィルムエッジで加圧ロ
ーラに傷をつけてしまうことを防止するためにＬ_F＞Ｌ_R
としている。

【００６５】フランジ部材２３ａ・２３ｂは定着フィル
ム１０の回転時に該定着フィルム１０の端部を受けて定
着フィルムのフィルムガイド部材長手に沿う寄り移動を
規制する役目をする。このフランジ部材２３ａ・２３ｂ
は定着フィルム１０に従動で回転する構成にしてもよ
い。

【００６６】本例ではトナーｔに低軟化物質を含有させ
たトナーを使用したため、定着装置にオフセット防止の
ためのオイル塗布機構を設けていないが、低軟化物質を
含有させていないトナーを使用した場合にはオイル塗布
機構を設けてもよい。また、低軟化物質を含有させたト
ナーを使用した場合にもオイル塗布や冷却分離を行って
もよい。

【００６７】Ａ）励磁コイル１８ 励磁コイル１８はコイル（線輪）を構成させる導線（電
線）として、一本ずつがそれぞれ絶縁被覆された銅製の
細線を複数本束ねたもの（束線）を用い、これを複数回
巻いて励磁コイルを形成している。本例では１２ターン
巻いて励磁コイル１８を形成している。

【００６８】絶縁被覆は定着フィルム１０の発熱による
熱伝導を考慮して耐熱性を有する被覆を用いるのがよ
い。本実施の形態においてはポリイミドによる被覆を用
いており耐熱温度は２２０℃である。

【００６９】ここで、励磁コイル１８の外部から圧力を
かけて密集度を向上さてもよい。

【００７０】励磁コイル１８及び磁性コア１７ａ，１７
ｂ，１７ｃで発生した磁界を定着フィルム１０の発熱層
に効率よく吸収させるためには、励磁コイル１８及び磁
性コア１７ａ，１７ｂ，１７ｃと定着フィルム１０の発
熱層１との距離はできる限り近い方がよい。

【００７１】そこで本例では図２のように、励磁コイル
１８の形状は発熱層の曲面に沿うようにしている。本例
では定着フィルム１０の発熱と励磁コイル１８間の距離
は略１ｍｍになるように設定している。

【００７２】フィルムガイド部材１６ａ・１６ｂの材質
としては、定着フィルム１０との絶縁を確保するために
絶縁性に優れ、耐熱性がよいものがよい。例えば、フェ
ノール樹脂、フッ素樹脂、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、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹
脂、ＬＣＰ樹脂などを選択するとよい。

【００７３】磁性コア１７ａ，１７ｂ，１７ｃ及び励磁
コイル１８と、定着フィルムの発熱層との間の距離はで
きる限り近づけた方が磁束の吸収効率が高いのである
が、この距離が５ｍｍを越えるとこの効率が著しく低下
するため５ｍｍ以内にするのがよい。また、５ｍｍ以内
であれば定着フィルム１０の発熱層と励磁コイル１８の
距離が一定である必要はない。

【００７４】励磁コイル１８のフィルムガイド部材１６
ａからの引出線即ち１８ａ・１８ｂについては、フィル
ムガイド部材１６ａから外の部分について束線の外側に
絶縁被覆を施している。

【００７５】Ｂ）定着フィルム１０ 図８は本例における定着フィルム１０の層構成模型図で
ある。本例の定着フィルム１０は、電磁誘導発熱性の定
着フィルムの基層となる金属フィルム等でできた発熱層
１と、その外面に積層した弾性層２と、その外面に積層
した離型層３の複合構造のものである。発熱層１と弾性
層２との間の接着、弾性層２と離型層３との間の接着の
ため、各層間にプライマー層（不図示）を設けてもよ
い。円筒状の定着フィルム１０において発熱層１が内面
側であり、離型層３が外面側である。前述したように、
発熱層１に交番磁束が作用することで該発熱層１に渦電
流が発生して該発熱層１が発熱する。その熱が弾性層２
・離型層３を介して定着フィルム１０を加熱し、該定着
ニップＮに通紙される被加熱材としての記録材を加熱し
てトナー画像の加熱定着がなされる。

【００７６】ａ．発熱層１ 発熱層１は非磁性の金属でも良いが、ニッケル、鉄、強
磁性ＳＵＳ、ニッケル−コバルト合金といった強磁性体
の金属を用いるとよい。

【００７７】その厚みは次の式で表される表皮深さより
厚くかつ２００μm以下にすることが好ましい。表皮深
さσ〔ｍ〕は、励磁回路の周波数ｆ〔Ｈｚ〕と透磁率μ
と固有抵抗ρ〔Ωｍ〕で σ＝５０３×（ρ／ｆμ）^1/2 と表される。

【００７８】これは電磁誘導で使われる電磁波の吸収の
深さを示しており、これより深いところでは電磁波の強
度は１／ｅ以下になっており、逆にいうと殆どのエネル
ギーはこの深さまでで吸収されている（図１０）。

【００７９】発熱層１の厚さは好ましくは１〜１００μ
ｍがよい。発熱層１の厚みが１μｍよりも小さいとほと
んどの電磁エネルギーが吸収しきれないため効率が悪く
なる。また、発熱層が１００μｍを超えると剛性が高く
なりすぎ、また屈曲性が悪くなり回転体として使用する
には現実的ではない。従って、発熱層１の厚みは１〜１
００μｍが好ましい。

【００８０】ｂ．弾性層２ 弾性層２は、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシ
リコーンゴム等で耐熱性がよく、熱伝導率がよい材質で
ある。

【００８１】弾性層２の厚さは１０〜５００μｍが好ま
しい。この弾性層２は定着画像品質を保証するために必
要な厚さである。

【００８２】カラー画像を印刷する場合、特に写真画像
などでは記録材Ｐ上で大きな面積に渡ってベタ画像が形
成される。この場合、記録材の凹凸あるいはトナー層の
凹凸に加熱面（離型層３）が追従できないと加熱ムラが
発生し、伝熱量が多い部分と少ない部分で画像に光沢ム
ラが発生する。伝熱量が多い部分は光沢度が高く、伝熱
量が少ない部分では光沢度が低い。弾性層２の厚さとし
ては、１０μｍ以下では記録材あるいはトナー層の凹凸
に追従しきれず画像光沢ムラが発生してしまう。また、
弾性層２が１０００μｍ以上の場合には弾性層の熱抵抗
が大きくなりクイックスタートを実現するのが難しくな
る。より好ましくは弾性層２の厚みは５０〜５００μｍ
がよい。

【００８３】弾性層２の硬度は、硬度が高すぎると記録
材あるいはトナー層の凹凸に追従しきれず画像光沢ムラ
が発生してしまう。そこで、弾性層２の硬度としては６
０゜（ＪＩＳ−Ａ）以下、より好ましくは４５゜（ＪＩ
Ｓ−Ａ）以下がよい。

【００８４】弾性層２の熱伝導率λに関しては、λ＝６
×１０^-4〜２×１０^-3〔ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅ
ｇ．〕がよい。

【００８５】熱伝導率λが６×１０^-4〔ｃａｌ／ｃｍ・
ｓｅｃ・ｄｅｇ．〕よりも小さい場合には、熱抵抗が大
きく、定着フィルムの表層（離型層３）における温度上
昇が遅くなる。

【００８６】熱伝導率λが２×１０^-3〔ｃａｌ／ｃｍ・
ｓｅｃ・ｄｅｇ．〕よりも大きい場合には、硬度が高く
なりすぎたり、圧縮永久歪みが悪化する。

【００８７】よって熱伝導率λは６×１０^-4〜２×１０
^-3〔ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ．〕がよい。より好
ましくは８×１０^-4〜１．５×１０^-3〔ｃａｌ／ｃｍ・
ｓｅｃ・ｄｅｇ．〕がよい。

【００８８】ｃ．離型層３ 離型層３はフッ素樹脂、シリコーン樹脂、フルオロシリ
コーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ＰＦＡ、Ｐ
ＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性かつ耐熱性のよい材料を選択
することができる。

【００８９】離型層３の厚さは１〜１００μｍが好まし
い。離型層３の厚さが１μｍよりも小さいと塗膜の塗ム
ラで離型性の悪い部分ができたり、耐久性が不足すると
いった問題が発生する。また、離型層が１００μｍを超
えると熱伝導が悪化するという問題が発生し、特に樹脂
系の離型層の場合は硬度が高くなりすぎ、弾性層２の効
果がなくなってしまう。

【００９０】また図９に示すように、定着フィルム１０
の層構成において、発熱層１の自由面側（発熱層１の弾
性層２側とは反対面側）に断熱層４を設けてもよい。

【００９１】断熱層４としては、フッ素樹脂、ポリイミ
ド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥ
ＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴ
ＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂などの耐熱樹脂がよい。

【００９２】また、断熱層４の厚さとしては１０〜１０
００μｍが好ましい。断熱層４の厚さが１０μｍよりも
小さい場合には断熱効果が得られず、また、耐久性も不
足する。一方、１０００μｍを超えると磁性コア１７
ａ，１７ｂ，１７ｃ及び励磁コイル１８から発熱層１の
距離が大きくなり、磁束が十分に発熱層１に吸収されな
くなる。

【００９３】断熱層４は、発熱層１に発生した熱が定着
フィルムの内側に向かわないように断熱できるので、断
熱層４がない場合と比較して記録材Ｐ側への熱供給効率
良くなる。よって、消費電力を抑えることができる。

【００９４】このように本実施の形態によれば、磁場発
生手段であるコイル・コアにストレスを加えないことに
より安定した磁場を発生させることができる。また、ス
トレスが加わらないため耐久性にも有利である。

【００９５】加圧力保持部材を金属または合金とするこ
とにより曲げに対して強くなり、安定した定着ニップを
形成することができる。

【００９６】また加圧力保持部材を非磁性の金属にする
ことにより、磁場発生手段で発生した磁場による発熱を
防ぐことができ、発熱効率が向上する。

【００９７】（第２の実施例）本例においては、図１１
に示すように、定着フィルム１０のこの発熱域Ｈの対向
位置に暴走時の励磁コイル１８への給電を遮断するため
温度検知素子であるサーモスイッチ４０を配設してい
る。また、磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃと励磁コイ
ル１８を定着ニップの上流側に略９０゜回転させた位置
に配設した。これにより、発熱域Ｈを定着ニップに近づ
けることができる。これ以外は第１の実施の形態と同様
の構成であり、図２の装置と共通の構成部材・部分には
同一の符号を付して再度の説明を省略する。

【００９８】図１２は本例で使用した安全回路の回路図
である。温度検知素子であるサーモスイッチ４０は＋２
４ＶＤＣ電源とリレースイッチ４１と直列に接続されて
おり、サーモスイッチ４０が切れると、リレースイッチ
４１への給電が遮断され、リレースイッチ４１が動作
し、励磁回路２７への給電が遮断されることにより励磁
コイル１８への給電を遮断する構成をとっている。サー
モスイッチ４０はＯＦＦの温度を２２０℃に設定した。

【００９９】また、サーモスイッチ４０は定着フィルム
１０の発熱域Ｈに対向して定着フィルム１０の外面に非
接触に配設した。サーモスイッチ４０と定着フィルム１
０との間の距離は略２ｍｍとした。これにより、定着フ
ィルム１０にサーモスイッチ４０の接触による傷が付く
ことがなく、耐久による定着画像の劣化を防止すること
ができる。

【０１００】本例によれば、装置故障による定着装置暴
走時、図１３のような定着ニップＮで発熱する構成とは
違い、定着ニップＮに紙が挟まった状態で定着器が停止
し、励磁コイル１８に給電が続けられ定着フィルム１０
が発熱し続けた場合でも、紙が挟まっている定着ニップ
部Ｎでは発熱していないために紙が直接加熱されること
がない。また、発熱量が多い発熱域Ｈには、サーモスイ
ッチ４０が配設してあるため、サーモスイッチ４０が２
２０℃を感知して、サーモスイッチが切れた時点で、リ
レースイッチ４１により励磁コイル１８への給電が遮断
される。

【０１０１】本例によれば、紙の発火温度は約４００℃
近辺であるため紙が発火することなく、定着フィルムの
発熱を停止することができた。

【０１０２】本例では、温度検知素子としてサーモスイ
ッチを用いたが、温度ヒューズを用いてもよい。

【０１０３】このように本実施の形態によれば、上述し
た実施の形態の効果の他に、安全装置としてサーモスイ
ッチや温度ヒューズといった温度検知素子を電磁誘導発
熱性の回転体の発熱域に回転体の外側から非接触で温度
検知素子を配設することにより、回転体表面に傷をつけ
ることがないので定着画像を劣化させることなく、加熱
装置が暴走したときに安全に給電を遮断することができ
る。

【０１０４】尚、本発明では、 １）電磁誘導発熱性の定着フィルム１０は、モノクロあ
るいは１パスマルチカラー画像などの加熱定着用の場合
は弾性層２を省略した形態のものとすることもできる。
発熱層１は樹脂に金属フィラーを混入して構成したもの
とすることもできる。発熱層単層の部材とすることもで
きる。

【０１０５】２）加熱装置としての定着装置１００の装
置構成は実施の形態の加圧ローラ駆動方式に限られるも
のではない。

【０１０６】例えば、図１６のように、フィルムガイド
１６と、駆動ローラ３１と、テンションローラ３２との
間に、電磁誘導発熱性のエンドレスベルト状の定着フィ
ルム１０を懸回張設し、フィルムガイド１６の下面部と
加圧部財としての加圧ローラ３０とを定着フィルム１０
に挟んで圧接させて定着ニップ部Ｎを形成させ、定着フ
ィルム１０を駆動ローラ３１によって回転駆動させる装
置構成にすることもできる。この場合、加圧ローラ３０
は従動回転ローラである。

【０１０７】３）加圧部材３０はローラ体に限らず、回
動ベルト型など他の形態の部材にすることもできる。

【０１０８】また加圧部材３０側からも記録材に熱エネ
ルギーを供給するために、加圧部材３０側にも電磁誘導
加熱などの発熱手段を設けて所定の温度に加熱・温調す
る装置構成にすることもできる。

【０１０９】４）本発明の加熱装置は実施の形態の画像
加熱定着装置としてに限らず、画像を担持した記録材を
加熱してつや等の表面性を改質する像加熱装置、仮定着
する像加熱装置、その他、被加熱材の加熱乾燥装置、加
熱ラミネート装置など、広く被加熱材を加熱処理する手
段・装置として使用できる。

【０１１０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電磁誘導加熱方式の加熱装置について、加圧用ステイを
磁場発生手段であるコイル・コアにストレスを加えない
位置に配設することにより、高い加圧力をかけることが
可能となるとともに安定した定着ニップが得られ、良好
な定着画像を得ることができる。

【０１１１】また、定着フィルムの外側の発熱域に安全
素子である温度検知素子を非接触で配設することによ
り、定着フィルムに傷をつけることがないので定着画像
を劣化を防ぐことができ、かつ装置の暴走時に安全に定
着フィルムの発熱を停止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に用いた画像形成装置の概略
構成図

【図２】加熱装置としての定着装置の要部の横断側面模
型図

【図３】図２の要部の正面模型図

【図４】図２の要部の正面模型断面図

【図５】ニップ形状を示した図

【図６】フィルムガイド部材と励磁コイル、磁性コアの
斜視図

【図７】磁束と定着フィルムの発熱量の関係を示した図

【図８】電磁誘導発熱性の定着フィルムの層構成模型図
（その１）

【図９】電磁誘導発熱性の定着フィルムの層構成模型図
（その２）

【図１０】発熱層深さと電磁波強度の関係を示したグラ
フ

【図１１】第２の実施の形態における構成概略断面図

【図１２】第２の実施の形態における安全回路図

【図１３】本発明の背景技術である電磁誘導加熱方式の
加熱装置（定着装置）の一例の構成略図

【図１４】磁束と定着フィルムの発熱量の関係を示した
図

【図１５】定着装置の比較例２の概略図

【図１６】定着装置の他の構成形態例の概略図

【符号の説明】

１ 発熱層 ２ 弾性層 ３ 離型層 ４ 断熱層 １０ 定着フィルム １６ フィルムガイド １７ａ〜１７ｃ 磁性コア １８ 励磁コイル ２２ 加圧用剛性ステイ ２３ａ・２３ｂ 定着フィルム端部の規制・保持用フラ
ンジ部材 ２５ａ・２５ｂ 加圧バネ部材 ２６ 温度検知素子（サーミスタ） ３０ 加圧部材としての加圧ローラ ４０ 温度検知素子（サーモスイッチ） ４１ リレースイッチ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁場発生手段と、前記磁場発生手段の磁
   場の作用で電磁誘導発熱する回転体と、この回転体と相
   互圧接してニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前
   記ニップ部で記録材を挾持搬送し、前記回転体の熱によ
   り記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、 少なくとも前記回転体内部のニップ位置において前記回
   転体を支持する支持部材と、前記回転体及び前記支持部
   材を介して前記加圧部材からの加圧力を保持する加圧力
   保持部材と、を有し、前記磁場発生手段は前記支持部材
   と前記加圧力保持部材の間以外のところに設けられてい
   ることを特徴とする像加熱装置。
2. 【請求項２】 前記回転体はエンドレスフィルムである
   ことを特徴とする請求項１の像加熱装置。
3. 【請求項３】 前記加圧力保持部材は金属または合金か
   らなることを特徴とする請求項１乃至２の像加熱装置。
4. 【請求項４】 前記加圧力保持部材のヤング率ＥがＥ≧
   ７×１０１０の金属または合金のからなることを特徴と
   する請求項３の像加熱装置。
5. 【請求項５】 前記加圧力保持部材が非磁性の金属また
   は合金のからなることを特徴とする請求項３乃至４の像
   加熱装置。
6. 【請求項６】 前記回転体の発熱域に前記回転体の外側
   から非接触で温度検知素子を配設したことを特徴とする
   請求項１乃至５の像加熱装置。