JPH11167982A

JPH11167982A - 加熱装置、加熱定着装置および画像形成装置

Info

Publication number: JPH11167982A
Application number: JP35007897A
Authority: JP
Inventors: Tokuyoshi Abe; 篤義阿部; Tetsuya Sano; 哲也佐野; Hideo Nanataki; 秀夫七瀧; Kenji Karashima; 賢司辛島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-12-04
Filing date: 1997-12-04
Publication date: 1999-06-22

Abstract

(57)【要約】【課題】磁界の作用で電磁誘導発熱する電磁誘導発熱
性部材は端部で温度が低下し、長手方向において均一な
温度分布が得られないという課題があった。【解決手段】磁場発生手段１７、１８と、前記磁場発
生手段の発生する磁界の作用で電磁誘導発熱する電磁誘
導発熱性部材１０とを備え、前記電磁誘導発熱性部材が
直交する方向に前記磁場発生手段の磁界を発生させ、電
磁誘導発熱性部材の発熱で被加熱材Ｐを加熱する加熱装
置において、前記電磁誘導発熱性部材と前記磁場発生手
段との距離を略等距離に配設し、前記電磁誘導発熱性部
材の発熱量を進行方向と直交する方向で変化させたこと
を特徴とする。

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、この加熱装置を加熱源とする加熱
定着装置及び該加熱定着装置を備えた電子写真装置・静
電記録装置、プリンタなどの画像形成装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】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被記録材（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、被記録材面に永久固着画像として加
熱定着させる加熱定着装置としては、熱ローラ方式の装
置が広く用いられていたが、近時はクイックスタートや
省エネルギーの観点からベルト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加熱定着装置も提
案されている。

【０００３】実開昭５１−１０９７３９号公報には、磁
束により定着ローラに磁界を作用させ、電磁誘導により
電流を誘導させ、ジュール熱によって発熱させる誘導加
熱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。

【０００４】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、高効率の加熱定着装置を得
る工夫がされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の電磁誘導方式の
加熱定着装置は、定着ローラの長手方向では中央部と比
較して端部では放熱面積が大きくなるため端部の方が放
熱量が大きくなってしまう。このため、加圧ローラと圧
接する定着ニップにおいて均一な温度分布が得られず、
端部で温度が低下してしまい、端部において被記録材上
のトナー画像に十分な熱エネルギーを供給することがで
きず、トナーが定着ローラにオフセットしてしまうとい
う課題があった。

【０００６】そこで、特開平８−１６００５号公報に示
された加熱定着装置では、磁性コアと発熱層との間の距
離を変化させて長手方向の温度補正をしようとしてい
る。また、特開平９−２６７１９号公報に示された加熱
定着装置では発熱層と対向する励磁コイルの距離を変化
させて長手方向の温度を補正しようとしている。

【０００７】しかしながら、磁場発生手段である磁性コ
アまたは励磁コイルと発熱層の距離が小さいところと、
大きいところで比較すると、発生した磁束は距離の大き
い方が発熱層まで届かず、空気中を通過する磁束の量が
増加してしまい、発熱層の磁束の吸収率が低下する。こ
のため励磁コイルの自己発熱量が増加して、発熱層の発
熱に寄与しないロスが発生する。その結果、発熱層での
発熱量を減少させるだけでなく、発熱効率が低下してし
まうという課題があった。

【０００８】本発明は上記従来の課題を解消するために
なされたもので、磁界の作用で電磁誘導発熱する電磁誘
導発熱性部材を備えた加熱装置において、磁束の吸収率
を変化させることなく、長手方向の発熱量を調整した加
熱装置、この加熱装置を熱源として用いて、安定した定
着性を確保したまま、消費電力を小さくすることのでき
る加熱定着装置及び該加熱定着装置を適用して高品質の
定着画像を得ることのできる画像形成装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を有
することを特徴とする加熱装置、加熱定着装置および画
像形成装置である。

【００１０】（１）磁場発生手段と、前記磁場発生手段
の発生する磁界の作用で電磁誘導発熱する電磁誘導発熱
性部材とを備え、前記電磁誘導発熱性部材と直交する方
向に前記磁場発生手段の磁界を発生させ、電磁誘導発熱
性部材の発熱で被加熱材を加熱する加熱装置において、
前記電磁誘導発熱性部材と前記磁場発生手段との距離を
略等距離に配設し、前記電磁誘導発熱性部材の発熱量を
進行方向と直交する方向で変化させたことを特徴とする
加熱装置。

【００１１】（２）前記発熱量が増加する部分は前記電
磁誘導発熱性部材の進行方向と前記磁場発生手段から発
生した磁界の向きとが直交しないことを特徴とする上記
（１）記載の加熱装置。

【００１２】（３）前記磁場発生手段は磁束を発生する
ための励磁コイル及び該励磁コイルにより発生する磁束
を電磁誘導発熱性部材に導くための芯材を有し、前記励
磁コイルは電磁誘導発熱性部材の幅にわたって連続して
設けられていることを特徴とする上記（１）記載の加熱
装置。

【００１３】（４）前記励磁コイル及び芯材を有する磁
場発生手段は電磁誘導発熱性部材としての回転体に設け
られていることを特徴とする上記（２）または（３）記
載の加熱装置。

【００１４】（５）前記電磁誘導発熱性部材は、発熱層
を含む積層部材若しくはそれ自体発熱性の部材であるこ
とを特徴とする上記（１）記載の加熱装置。

【００１５】（６）電磁誘導発熱性部材はエンドレスベ
ルトであり、このエンドレスベルト一周内に曲率の変化
する部分を有することを特徴とする上記（１）または
（２）記載の加熱装置。

【００１６】（７）前記電磁誘導発熱性部材に被加熱材
を直接若しくは間接的に密着させて該被加熱部材のニッ
プ部を形成する加圧部材とを備えたことを特徴とする上
記（５）または（６）記載の加熱装置。

【００１７】（８）前記加圧部材は回転駆動されるある
いは従動回転する加圧回転体であることを特徴とする上
記（７）記載の加熱装置。

【００１８】（９）電磁誘導発熱性部材の進行方向と直
交する方向の前記定着ニップ部と前記磁場発生手段との
間の距離を変化することを特徴とする上記（７）記載の
加熱装置。

【００１９】（１０）前記磁場発生手段と前記定着ニッ
プ部の距離は、中央部よりも端部の方を小さくしたこと
を特徴とする上記（７）または（９）記載の加熱装置。

【００２０】（１１）表面に未定着画像を担持させた被
加熱部材と、前記未定着画像を加熱処理して前記被加熱
部材に定着させる上記（１）から（１０）のうちのいず
れか１項記載の加熱装置を備えていることを特徴とする
加熱定着装置。

【００２１】（１２）被記録材に未定着画像を形成担持
させる作像手段と、前記被記録材に未定着画像を定着さ
せる上記（１１）記載の加熱定着装置とを備えたことを
特徴とする画像形成装置。

【００２２】（１３）被帯電体としての像担持体と、こ
の像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体を露光
して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像にト
ナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、前記
像担持体上のトナー像を被記録材に転写する転写手段
と、前記被記録材に転写されたトナー像を該被記録材に
永久固着像として加熱定着する上記（１１）記載の加熱
定着装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を添
付図面について説明する。

【００２４】実施の形態１．加熱定着装置１００図１、図２は発明の実施の形態１による電磁誘導加熱方
式の加熱定着装置１００の要部の横断模型図であり、図
１は図２に示すところのＢ−Ｂ’断面図、図２は図１に
示すところのＡ−Ａ’断面図である。

【００２５】磁場発生手段１５は磁性コア１７及び励磁
コイル１８からなる。磁性コア１７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１００ｋＨ
ｚ以上でも損失の少ないフェライトを用いるのがよい。

【００２６】励磁コイル１８はコイル（線輪）を構成す
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。

【００２７】上記絶縁被覆は定着ベルト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１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。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。

【００２８】磁場発生手段１５と定着ベルト１０の間に
は絶縁部材１９を配設してある。この絶縁部材１９の材
質としては絶縁性に優れ、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。

【００２９】励磁コイル１８には給電部１８ａ・１８ｂ
に励磁回路２７（図２）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。この結果、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。

【００３０】図３（ａ）は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。

【００３１】磁性コア１７に導かれた交番磁束（Ｃ）は
定着ベルト１０の電磁誘導発熱層１に渦電流を発生させ
る。この渦電流は該電磁誘導発熱層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３（ｂ）のグラフのような分布
を示す。縦軸は定着ベルト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。これ
は、定着に必要な発熱量が得られる領域である。

【００３２】２６は定着ベルト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で検知した定着ベルト１０の温度情報をもと
に、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することで、定着ニッ
プ部Ｎの温度が所定の温度に維持されるように温調す
る。

【００３３】定着ベルト１０を回転させる駆動ローラ３
１は、芯金３１ａと、該芯金周りに同心一体にローラ状
に成形被覆させた、シリコンゴム・フッ素ゴム・フッ素
樹脂などの耐熱性・弾性材層３１ｂとで構成されてい
る。芯金３１ａの両端部は、装置の不図示のシャーシ側
板金間に回転自由に軸受け保持させて配設してある。こ
の駆動ローラ３１は不図示の駆動手段により矢示の反時
計方向に回転駆動される。

【００３４】テンションローラ３２は、定着ベルト１０
にテンションを加えることにより定着ベルト１０を安定
して回転させる。テンションローラ３２はアルミニウム
（Ａ１）などのスリーブを用いている。

【００３５】テンションローラ３２の両端には、定着ベ
ルト１０の端部を規制・保持するフランジ部材３２ａ・
３２ｂが固定して取り付けてある。このフランジ部材３
２ａ・３２ｂは、定着ベルト１０の回転時に該定着ベル
トの端部を受けて、定着ベルトの長手に沿う寄り移動を
規制する役目をする。

【００３６】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３０ａ
の両端部を装置の不図示のシャーシ側板金間に回転自由
に軸受け保持させて配設してある。

【００３７】加圧ローラ３０には不図示の押し上げ手段
で押し上げ力を作用させている。これにより駆動ローラ
３１と加圧ローラ３０の上面とが定着ベルト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。

【００３８】この駆動ローラ３１の回転駆動による該駆
動ローラと定着ベルト１０の内面との摩擦力で該定着ベ
ルトに回転力が作用して、定着ベルト１０は矢示の時計
方向に駆動ローラ３１の回転周速度にほぼ対応した周速
度をもって回転する。

【００３９】而して、駆動ローラ３１が回転駆動され、
それに伴って定着ベルト１０が回転し、励磁回路２７か
ら励磁コイル１８への給電により、上記のように定着ベ
ルト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る。

【００４０】この状態において、後述する画像形成手段
部から搬送された未定着トナー画像ｔの形成された被記
録材Ｐは定着ニップ部Ｎの定着ベルト１０と加圧ローラ
３０との間に画像面が上向き、即ち定着ベルト面に対向
して導入され、定着ニップ部Ｎにおいて画像面が定着ベ
ルト１０の外面に密着して該定着ベルトと一緒に定着ニ
ップ部Ｎを挟持搬送されていく。

【００４１】この定着ニップ部Ｎを定着ベルト１０と一
緒に被記録材Ｐが挟持搬送されていく過程において、定
着ベルト１０の電磁誘導発熱で加熱されて被記録材Ｐ上
の未定着トナー画像ｔが該被記録材Ｐと加熱定着され
る。この際、入ロガイド４０上で被記録材Ｐと未定着ト
ナー画像ｔが予備加熱される。

【００４２】被記録材Ｐは定着ニップ部Ｎを通過する
と、回転定着ベルト１０の外面から分離して排出搬送さ
れる。そして、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。

【００４３】本実施の形態１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、加熱定着装置にオ
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。

【００４４】加圧ローラ３０、駆動ローラ３１及びテン
ションローラ３２の長手方向の放熱量は端部に向かって
大きくなる。これは、各ローラ端部では中央部と比較し
て放熱面積が大きくなるためである。

【００４５】そこで、定着ニップＮにおいて均一な温度
分布を得るために、定着ベルト１０の発熱層１において
端部の発熱量を増加させなければならない。磁場発生手
段１５と発熱層１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、磁束の吸収率が低下するため、５ｍｍ以内
にするのがよい。また、磁場発生手段１５と発熱層１と
の間の距離は最小で略０．５ｍｍになる。これは、図１
３に示すようなベルトガイド１６を成形するとき０．５
ｍｍ以下では安定した形状が得られないからである。

【００４６】磁場発生手段１５と発熱層１との間の距離
は極力小さい方がよいのであるが、設計可能な範囲で最
小値になるように設計するのがよい。

【００４７】本実施の形態１においては、定着ベルト１
０と磁場発生手段１５を非接触で配設している。これは
熱容量の大きい磁場発生手段１５と定着ベルト１０が接
触することにより、定着ベルト１０の温度が低下するの
を防止するためである。定着ベルト１０と磁場発生手段
１５の距離は不図示の位置決め手段によって略１ｍｍに
なるように設定した。

【００４８】ここで、図２に示すように端部側の磁場発
生手段である磁性コア１７及び励磁コイル１８を定着ベ
ルトの進行方向に対して定着ニップＮ側に角度θだけ傾
けている。

【００４９】図４はベルトの進行方向に対する磁束密度
Ｂを積算したものを長手方向についてグラフにしたもの
である。磁場発生手段１５を角度θ傾けることにより、
ニップ面に投影した磁束密度は、中央部の磁束密度をＢ
とした場合、角度θ傾斜した部分の磁束密度Ｂ_θはＢ_θ＝Ｂ／ｃｏｓθ と求めることができる。

【００５０】本実施の形態１では角度θとしてθ＝３０
°と設定した。この場合、３０°傾斜させた部分の磁束
密度Ｂ₃₀°は、Ｂ₃₀°＝Ｂ／ｃｏｓ３０° ≒１．１５×Ｂとなり、磁場発生手段を３０°傾斜させた部分は、中央
部に対して約１５％磁束密度を増加させることができ、
発熱量も１５％増加させることができる。

【００５１】この際、発熱層１と磁場発生手段１５の距
離は略一定に設定していることにより、磁場発生手段１
５と発熱層１の距離を変えた場合に生ずる課題、つま
り、距離が小さいところと、大きいところで比較する
と、大きい方が発生した磁束が発熱層１まで届かず空気
中を通過する磁束の量が増加してしまい発熱層１の磁束
の吸収率が低下する。このため励磁コイル１８の自己発
熱量が増加してしまい発熱層の発熱に寄与しないロスが
発生し、その結果として発熱層１での発熱量を減少させ
るだけでなく発熱効率が低下してしまうという課題を解
決している。

【００５２】これにより、加圧ローラ３０、駆動ローラ
３１及びテンションローラ３２の端部の温度低下分を補
正して、ニップ部Ｎにおける長手方向の温度分布をほぼ
均一にすることができる。

【００５３】本実施の形態１では磁性コア１７は一体で
あったが複数個に分割して組み合わせて構成することも
可能である。

【００５４】上記のように磁場発生手段１５を定着ベル
ト１０の進行方向に対して斜めに配置することにより長
手方向の発熱量を変えることができる。また、傾ける角
度θを連続的に変化させ、図５のようにすることで、よ
り細かな発熱分布の調整を行うことができる。

【００５５】図６は、定着ニップＮの温度分布と、定着
ベルト１０の発熱層１の発熱分布と、ローラ放熱量（加
圧ローラ３０、駆動ローラ３１及びテンションローラ３
２の放熱量を加算したもの）の分布を示す。発熱量と放
熱量のバランスをとることにより、ほぼフラットな温度
分布を得ることができた。

【００５６】磁場発生手段１５を傾ける方向は、定着ニ
ップＮ側つまり本実施の形態１のような方向に傾けるの
がよい。これは、定着ニップＮから発熱域が遠くなるほ
ど、定着ベルト１０の温度降下が大きくなるため、温度
を上げたい端部ほど定着ニップＮに近づけることによ
り、定着ニップＮの温度分布をほぼ均一にするためのエ
ネルギーが小さくて済むからである。

【００５７】端部だけでなく必要に応じて任意の位置の
磁場発生手段１５を定着ベルト１０の進行方向に対して
斜めに配設することにより、任意の位置での発熱量を変
化させることも可能である。

【００５８】定着ベルト１０図８は本実施の形態１における定着ベルト１０の層構成
模型図である。この定着ベルト１０は、電磁誘導発熱性
の定着ベルト１０の基層となる金属ベルト等でできた発
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。

【００５９】定着ベルト１０は発熱層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、発熱層１は渦電流が発
生して発熱する。その熱は弾性層２・離型層３を介して
定着ベルト１０を加熱し、定着ニップＮに通紙される被
加熱材としての被記録材を加熱して該被記録材上の未定
着トナー画像ｔの加熱定着がなされる。

【００６０】発熱層１発熱層１はニッケル、鉄、強磁性ＳＵＳ、ニッケルーコ
バルト合金といった強磁性体の金属を用いるとよい。非
磁性の金属でも良いが、より好ましくは磁束の吸収の良
いニッケル、鉄、磁性ステンレス、コバルトーニッケル
合金等の金属がよい。

【００６１】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。

【００６２】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、図７に示すように、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。

【００６３】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１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〜
１００μｍが好ましい。

【００６４】弾性層２弾性層２は、シリコンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリ
コンゴム等で耐熱性がよく、熱伝導率がよい材質であ
る。また、弾性層２の厚さは１０〜５００μｍが好まし
い。この弾性層２の厚さは定着画像品質を保証するため
に必要な厚さである。

【００６５】カラー画像を印刷する場合、特に写真画像
などでは被記録材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、被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。

【００６６】弾性層２の厚さとしては、１０μｍ以下で
は被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１０００
μｍ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。

【００６７】弾性層２の硬度は、硬度が高すぎると被記
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
６０°（ＪＩＳ−Ａ）以下、より好ましくは４５°（Ｊ
ＩＳ−Ａ）以下がよい。

【００６８】弾性層２の熱伝導率λは、６×１０^-4〜２×１０^-3［ｃａ１／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅ
ｇ．］がよい。

【００６９】熱伝導率λが６×１０^-4［ｃａ１／ｃｍ・
ｓｅｃ・ｄｅｇ．］よりも小さい場合には、熱抵抗が大
きく、定着ベルトの表層（離型層３）における温度上昇
が遅くなる。また、熱伝導率λが２×１０^-3［ｃａ１／
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。

【００７０】よって熱伝導率λは６×１０^-4〜２×１０
^-3［ｃａ１／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ．］がよい。より好
ましくは８×１０^-4〜１．５×１０^-3［ｃａ１／ｃｍ・
ｓｅｃ・ｄｅｇ．］がよい。

【００７１】離型層３離型層３はフッ素樹脂、シリコン樹脂、フルオロシリコ
ンゴム、フッ素ゴム、シリコンゴム、ＰＦＡ、ＰＴＦ
Ｅ、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。

【００７２】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。

【００７３】また、図９に示すように、定着ベルト１０
の構成において、発熱層１の表面側（発熱層１の弾性層
２とは反対面側）に断熱層４を設けてもよい。この断熱
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、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ
樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ
樹脂などの耐熱樹脂がよい。

【００７４】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。

【００７５】断熱層４は、発熱層１に発生した熱が定着
ベルト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被記録材Ｐ側への熱供給効率
が良くなる。よって、消費電力を抑えることができる。

【００７６】実施の形態２．本実施の形態２において
は、図１０に示すように、実施の形態１における磁性コ
ア１７及び励磁コイル１８の構成を変えている以外は実
施の形態１と同様の構成である。

【００７７】本例では、磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７
ｃのように３分割し、それぞれの磁性コアに励磁コイル
１８ａ・１８ｂ・１８ｃのように巻いている。各コイル
は本例では直列に接続している。

【００７８】このように３分割したコアを同一形状にす
ることにより量産効果を高めて、コストダウンを図るこ
とができる。

【００７９】実施の形態３．本実施の形態３において
は、図１１に示すように、定着ベルト１０を上下で加熱
するようにしている。このようにすると、定着ベルト１
０の周長に対する温度差を小さくすることができる。

【００８０】また、暴走時の異常加熱防止のためのサー
モスイッチ、温度ヒューズなどの安全用温度検知素子２
７を設置する場合に適している。これは、実施の形態１
や実施の形態２のような場合は、発熱ピークの近傍に安
全用温度検知素子２７を設置しようとすると、被記録材
Ｐとの干渉を考慮した設計を行わなければならず、被記
録材Ｐと定着ベルト１０の距離が離れてしまい予熱効果
を最大限に生かし切れない。

【００８１】そこで、本実施の形態３のように定着ベル
ト１０の上部で加熱できるようにすることにより、安全
用温度検知素子２７を図のように定着ベルト１０の上部
に近接して設置でき、定着ベルト１０と被記録材Ｐの距
離を十分接近させることが可能になる。

【００８２】本実施の形態３の構成において、磁気回路
を構成する場合、磁性コア１７ｄの片側に磁性コア１７
ｅを配置し、この磁性コア１７ｅの中に励磁コイル１８
を巻付けた磁性コア１７ｆを設け、これ等磁性コア１７
ｄ、１７ｅ、１７ｆの両端に絶縁部材１９を配設した構
成であり、発生した磁場が空気中を通過する距離を最短
とし、励磁コイル１８の自己発熱を低減することがで
き、効率の向上を図ることができる。

【００８３】磁性コア１７ｄ・１７ｅ・１７ｆについて
は長手方向に分割することも可能である。また、実施の
形態２と同様に、磁性コアと励磁コイルを複数個に分割
することも可能である。

【００８４】実施の形態４．１）電磁誘導発熱性の定着ベルト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。また、発熱層単層の部材とすること
もできる。

【００８５】２）加熱定着装置１００の装置構成は実施
の形態の駆動ローラ駆動方式に限られるものではない。
例えば、図１２のように、ベルトガイド１６Ａ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ベルト１０を懸回
張設し、この定着ベルト１０をベルトガイド１６Ａの下
面部に加圧部材としての加圧ローラ３０で圧接させて定
着ニップ部Ｎを形成させ、定着ベルト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は定着ベルト１０の移動
で従動する従動回転ローラである。

【００８６】また、図１３のように、Ｕ字形のベルトガ
イド１６Ｂを設け、このベルトガイド１６Ｂの周りに定
着ベルト１０をルーズに外嵌して、この定着ベルト１０
を加圧ローラ３０で従動駆動してもよい。

【００８７】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。ま
た、加圧部材３０側からも被記録材Ｐ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。

【００８８】４）本発明の加熱装置は各実施の形態の画
像加熱定着装置に限らず、画像を担持した被記録材Ｐ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。

【００８９】実施の形態５．画像形成装置図１４は本発明の加熱定着装置１００を適用した実施の
形態５による画像形成装置を示す概略構成図であり、本
実施の形態の画像形成装置は電子写真カラープリンタで
ある。

【００９０】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。

【００９１】感光体ドラム１０１の回りには、帯電ロー
ラ１０２、レーザ光学箱１１０、現像器１０４、中間転
写体ドラム１０５、クリーナ１０７等の画像形成手段１
１１の構成部材が配置されており、まず、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。

【００９２】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。

【００９３】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。

【００９４】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っいて順
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。

【００９５】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。

【００９６】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被記録材Ｐ
の表面に転写される。転写ローラ１０６は被記録材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面側から被記録材Ｐ面側へ合成カラー
トナー画像を順次に一括転写する。二次転写部Ｔ２を通
過した被記録材Ｐは中間転写体ドラム１０５の表面から
分離されて像加熱定着装置（像加熱装置）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。

【００９７】被記録材Ｐに対するカラートナー画像転写
後の中間転写体ドラム１０５の表面はクリーナ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から被記録材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。

【００９８】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から被記録材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
に被記録材Ｐを介して接触状態に保持される。自黒画像
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。両面画像プリントモードの場合は、
加熱定着装置１００を出た１回目画像プリント済みの被
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、加熱定着装置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。

【００９９】多重画像プリントモードの場合は、加熱定
着装置１００を出た１回目画像プリント済みの被記録材
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、加熱
定着装置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。

【０１００】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
磁場発生手段と電磁誘導性発熱部材の距離を略等距離に
保ったまま、電磁誘導性発熱部材の進行方向に対して磁
場発生手段を傾けるように構成したので、励磁コイルの
長手方向の自己発熱量が増加して発熱層の発熱に寄与し
ないロスが発生することを抑制することができるととも
に、励磁コイルの長手方向の発熱分布を調整し、かつ、
発熱層での発熱量を減少させることがない効果がある。

【０１０１】また、本発明の加熱装置を加熱定着装置の
加熱源として適用することにより、発熱効率を低下させ
ることなく良好な定着画像を得ることができる。

【０１０２】また、本発明の加熱定着装置を画像形成装
置に適用することにより、高品質の画像を出力すること
ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】加熱装置としての定着装置の要部の横断側面
模型図である。

【図２】実施の形態１における磁性コア及び励磁コイ
ルの配置図である。

【図３】磁束と定着ベルトの発熱量の関係を示した図
である。

【図４】磁場発生手段と発熱量Ｑの関係を示した図で
ある。

【図５】磁場発生手段と発熱量Ｑの関係を示した図で
ある。

【図６】長手方向の定着ニップ温度と発熱／放熱量の
関係を示した説明図である。

【図７】発熱層深さと電磁波強度の関係を示した説明
図である。

【図８】電磁誘導発熱性の定着ベルトの層構成模型図
である。

【図９】電磁誘導発熱性の定着ベルトの層構成模型図
である。

【図１０】実施の形態２における磁性コア及び励磁コ
イルの配置図である。

【図１１】実施の形態３による電磁誘導が加熱方式の
定着装置を示す要部の横断側面模型図である。

【図１２】その他の電磁誘導加熱方式の定着装置を示
すの構成略図である。

【図１３】その他の電磁誘導加熱方式の定着装置を示
すの構成略図である。

【図１４】実施の形態５による画像形成装置を示す概
略構成図である。

【符号の説明】

１０定着ベルト（電磁誘導発熱性部材）１７磁性コア（磁場発生手段）１８励磁コア（磁場発生手段）１００加熱定着装置（像加熱装置）１１１画像形成手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者辛島賢司東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁場発生手段と、前記磁場発生手段の発
生する磁界の作用で電磁誘導発熱する電磁誘導発熱性部
材とを備え、前記電磁誘導発熱性部材と直交する方向に
前記磁場発生手段の磁界を発生させ、電磁誘導発熱性部
材の発熱で被加熱材を加熱する加熱装置において、前記
電磁誘導発熱性部材と前記磁場発生手段との距離を略等
距離に配設し、前記電磁誘導発熱性部材の発熱量を進行
方向と直交する方向で変化させたことを特徴とする加熱
装置。
【請求項２】前記発熱量が増加する部分は前記電磁誘
導発熱性部材の進行方向と前記磁場発生手段から発生し
た磁界の向きとが直交しないことを特徴とする請求項１
記載の加熱装置。
【請求項３】前記磁場発生手段は磁束を発生するため
の励磁コイル及び該励磁コイルにより発生する磁束を電
磁誘導発熱性部材に導くための芯材を有し、前記励磁コ
イルは電磁誘導発熱性部材の幅にわたって連続して設け
られていることを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項４】前記励磁コイル及び芯材を有する磁場発
生手段は電磁誘導発熱性部材としての回転体に設けられ
ていることを特徴とする請求項２または請求項３記載の
加熱装置。
【請求項５】前記電磁誘導発熱性部材は、発熱層を含
む積層部材若しくはそれ自体発熱性の部材であることを
特徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項６】電磁誘導発熱性部材はエンドレスベルト
であり、このエンドレスベルト一周内に曲率の変化する
部分を有することを特徴とする請求項１または請求項２
記載の加熱装置。
【請求項７】前記電磁誘導発熱性部材に被加熱材を直
接若しくは間接的に密着させて該被加熱部材のニップ部
を形成する加圧部材とを備えたことを特徴とする請求項
５または請求項６記載の加熱装置。
【請求項８】前記加圧部材は回転駆動されるあるいは
従動回転する加圧回転体であることを特徴とする請求項
７記載の加熱装置。
【請求項９】電磁誘導発熱性部材の進行方向と直交す
る方向の前記定着ニップ部と前記磁場発生手段との間の
距離を変化することを特徴とする請求項７記載の加熱装
置。
【請求項１０】前記磁場発生手段と前記定着ニップ部
の距離は、中央部よりも端部の方を小さくしたことを特
徴とする請求項７または請求項９記載の加熱装置。
【請求項１１】表面に未定着画像を担持させた被加熱
部材と、前記未定着画像を加熱処理して前記被加熱部材
に定着させる請求項１から請求項１０のうちのいずれか
１項記載の加熱装置を備えていることを特徴とする加熱
定着装置。
【請求項１２】被記録材に未定着画像を形成担持させ
る作像手段と、前記被記録材に未定着画像を定着させる
請求項１１記載の加熱定着装置とを備えたことを特徴と
する画像形成装置。
【請求項１３】被帯電体としての像担持体と、この像
担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体を露光して
静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像にトナー
を付着させてトナー像を形成する現像手段と、前記像担
持体上のトナー像を被記録材に転写する転写手段と、前
記被記録材に転写されたトナー像を該被記録材に永久固
着像として加熱定着する請求項１１記載の加熱定着装置
とを備えたことを特徴とする画像形成装置。