JPH11190950A - 像加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁誘導加熱方式の像加熱装置について、小
熱容量の像加熱装置を実現して省電力動作を可能とし、
しかも記録材によらず長時間の動作においても安定した
加熱動作を実現すること、ウエイトタイムの短縮を可能
とし、省電力で画像形成を行うとともに、フルカラー画
像のようなトナー量の多い画像に対しても高画質を維持
できるようにすること等。 【解決手段】 磁界発生手段の磁性体コアのキュリー温
度に対して、温調温度を低く設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁誘導を利用し
て渦電流を発生させて加熱する像加熱装置、及び該像加
熱装置を備えた画像形成装置に関する。

【０００２】より詳しくは、電子写真複写機・プリンタ
・ファックス等の画像形成装置における定着装置、即ち
電子写真・静電記録・磁気記録等の適宜の画像形成プロ
セス手段により、加熱溶融性の樹脂等よりなるトナー
（熱軟化性有色粉体）を用いて記録材の面に直接若しく
は間接方式で形成した未定着のトナー画像を記録材面に
永久固着画像として加熱定着処理する装置、画像を担持
した記録材を加熱して表面性（つや等）を改質する装
置、仮定着する装置等に関する。

【０００３】

【従来の技術】加熱定着装置に代表される像加熱装置と
しては、従来から熱ローラ方式やフィルム加熱方式等の
接触加熱方式の装置が広く用いられている。

【０００４】その中でも、最大４層のトナー層を十分加
熱溶融させる能力を要求されるフルカラーの画像形成を
行う装置の定着装置としては、高い熱容量を有する定着
ローラの芯金、トナー像を包み込んで均一に溶融するた
めのゴム弾性層を介してトナー像の加熱を行っている。

【０００５】一方、実開昭５１−１０９７３７号公報で
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、ハロゲンランプを用
いた熱ローラよりも高効率の定着プロセスを達成してい
る。

【０００６】また、米国特許第５２７８６１８号明細書
では定着ローラを小熱容量化した定着フィルムを用い
て、ニップ近傍の励磁部材により加熱する例が開示され
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の定
着装置では、定着ローラの熱容量が大きく、加熱に要す
る電力が大きくなるばかりか、ウエイトタイムが長くな
るという問題があった。

【０００８】また、フルカラーの画像記録装置のような
熱容量の大きな定着ローラを用いる場合、温調と定着ロ
ーラ表面の昇温とに遅延が発生するため、定着不良や光
沢ムラやオフセット等の問題が発生していた。

【０００９】さらに、実開昭５１−１０９７３７号公報
や米国特許第５２７８６１８号明細書で開示されている
定着装置は上記問題点は改善できたが、定着温度を高透
磁率磁性部材のキュリー温度以上にすると時間とともに
加熱体の熱が高透磁率部材に伝わって、ついに磁性が消
滅して、定着ローラやフィルムの十分な加熱ができなく
なるばかりでなく、励磁回路に大きな負担がかかって回
路が破損する恐れがあった。

【００１０】そこで発明の目的は、像加熱装置において
小熱容量の加熱体を利用して低エネルギー加熱を可能と
し、安定した動作を実現することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする像加熱装置及び画像形成装置である。

【００１２】（１）抵抗体からなる円筒フィルムの回転
加熱部材と、上記回転加熱部材とニップを形成する回転
加圧部材と、上記回転加熱部材の温度を検知する温度検
知手段と、その温度検知手段からの信号を基に上記回転
加熱部材の温度を制御する温度制御手段とを有し、上記
回転加熱部材が励磁コイルと、上記励磁コイルによる磁
束を上記回転加熱部材に導く磁性部材とを内包する電磁
誘導加熱方式の像加熱装置において、上記温度制御手段
は上記回転加熱部材の温度を上記磁性部材のキュリー温
度以下に制御することを特徴とする像加熱装置。

【００１３】（２）温度制御手段は、回転加熱部材の長
尺方向の温度分布における最高温度を磁性部材のキュリ
ー温度以下に制御することを特徴とする（１）に記載の
像加熱装置。

【００１４】（３）温度制御手段は、回転加熱部材の温
度を磁性部材のキュリー温度から励磁コイルの銅損によ
る昇温分差し引いた温度以下に制御することを特徴とす
る（１）または（２）に記載の像加熱装置。

【００１５】上記（１）乃至（３）の構成において、温
度制御は磁性部材の磁性を失わない範囲で効率的に回転
加熱体を加熱する効果がある。

【００１６】（４）記録材上に熱軟化性有色粉体像を形
成し、この熱軟化性有色粉体像を担持した記録材を定着
装置を通過させることにより永久画像ならしめる画像形
成装置であって、上記定着装置は（１）乃至（３）の何
れか１つに記載の像加熱装置であることを特徴とする画
像形成装置。

【００１７】（５）即時画像形成可能な待機状態を持
ち、この待機状態においては定着装置に電力を供給せ
ず、画像形成動作とともに定着装置に電力を供給するこ
とを特徴とする（４）に記載の画像形成装置。

【００１８】〈作 用〉上記（１）乃至（３）の構成に
おいて、温度制御は磁性部材の磁性を失わない範囲で効
率的に回転加熱体を加熱する効果がある。

【００１９】また（４）又は（５）の構成において、
（１）乃至（３）の構成を有する像加熱装置を用いた画
像形成装置は、低電力においてもウエイトタイムの短縮
を可能とし、省電力で安定した画像形成を行うことが可
能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】〈第１の実施例〉（図１〜図６） 図１は本発明に従う像加熱装置の一例としての定着装置
１００の概略構成を示す横断面模型図である。本例の定
着装置１００は電磁誘導を利用して渦電流を発生させて
加熱する電磁誘導加熱方式の装置である。

【００２１】図２は磁界発生手段としての励磁コイルと
磁性部材である磁性コア部分の斜視図と、励磁回路系の
ブロック図である。

【００２２】１）該装置１００の全体的概略構成と定着
動作 １は定着フィルムアセンブリ（加熱アセンブリ）であ
り、回転加熱部材としての円筒フィルム状抵抗体２（以
下、定着フィルムと記す）、この円筒状の定着フィルム
２を内側から支持する円筒状のフィルム支持部材３（以
下、フィルムガイドと記す）、この円筒状のフィルムガ
イド３の内側に配設した磁界発生手段としての、交番磁
束を発生する励磁コイル４と磁性コア（高透磁率磁性部
材）５、等からなる。円筒状の定着フィルム２は円筒状
のフィルムガイド３にルーズに外嵌させてある。

【００２３】上記の定着フィルムアセンブリ１はフィル
ムガイド３の両端側を装置の手前側と奥側の側板間に保
持させて配設してある。

【００２４】６は加圧回転部材としての弾性加圧ローラ
であり、芯金６ａ上にシリコーンゴム層６ｂを２ｍｍ被
覆させて弾性をもたせ、これを定着フィルムアセンブリ
１の下側において装置の手前側と奥側の側板間に定着フ
ィルムアセンブリ１と略並行にして軸受け保持させ、か
つ定着フィルムアセンブリ１のフィルムガイド３の下面
に定着フィルム２を挟ませて所定の押圧力をもって所定
幅の定着ニップ部Ｎを形成させて圧接させてある。

【００２５】この加圧ローラ６は駆動源Ｍから駆動伝達
系を介して駆動が伝達されて矢示の時計方向に所定の周
速度で回転駆動される（加圧ローラ駆動式）。

【００２６】この加圧ローラ６の回転駆動に伴い、定着
フィルムアセンブリ１と加圧ローラ６との圧接部である
定着ニップ部Ｎにおいて、定着フィルムアセンブリ１の
フィルムガイド３にルーズに外嵌させてある円筒状の定
着フィルム２に対して回転加圧ローラ６と定着フィルム
２の外面との摩擦力で円筒状の定着フィルム２に回転力
が作用して該円筒状の定着フィルム２がフィルムガイド
３の外回りを定着ニップ部Ｎにおいてフィルムガイド３
の下面に対して内面が密着摺動しながら矢示の反時計方
向に加圧ローラ６の回転周速度にほぼ対応した周速度を
もって回転状態になる。

【００２７】図２の励磁回路系において、７は励磁コイ
ル４に接続した励磁回路であり、この励磁回路７は８０
ＫＨｚの交番電流を励磁コイル４へ供給できるようにな
っている。Ｓは電源である。

【００２８】８は温度検知素子としてのＮＴＣ素子（Ne
gative Temperature Coefficient：負性温度係数素子）
であり、図１のように定着ニップ部Ｎよりも定着フィル
ム移動方向下流側で定着ニップ部Ｎの近傍位置において
フィルムガイド３の外面に露呈させて配設してあり、回
転する定着フィルム２の裏面に接触し、定着フィルム２
の温度を電圧に変換してマイコン９に伝えている。

【００２９】１０は矩形波発生回路で、マイコン９から
の情報によって矩形波のデューティー比を変化させて励
磁回路７内のスイッチング素子を制御する。

【００３０】励磁コイル４は励磁回路７から供給される
交番電流によって交番磁束を発生する。その交番磁束は
定着ニップ部Ｎの位置に対応している磁性コア５により
定着ニップ部Ｎ近傍に集中して分布する。ｆは発生交番
磁束を表している。

【００３１】交番磁束ｆは定着フィルム２の後述する電
磁誘導発熱性層である抵抗体層に渦電流を発生させる。
その渦電流は抵抗体層の固有抵抗によって抵抗体層にジ
ュール熱を発生させる。即ち定着フィルム２が電磁誘導
発熱する。この定着フィルム２の電磁誘導発熱は交番磁
束ｆを集中して分布させた定着ニップ部Ｎ近傍において
集中的に生じて定着ニップ部Ｎが高効率に加熱される。

【００３２】而して、加圧ローラ６が回転駆動され、そ
れに伴って円筒状の定着フィルム２がフィルムガイド３
の外回りを回転し、励磁回路７から励磁コイル４への給
電により上記のように定着フィルム２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、本実施例では定着フィルム２が定着温度
である１８０℃に温調制御された状態において、画像形
成手段部側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２と加圧
ローラ６との間に画像面が上向き、即ち定着フィルム２
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２の外面に密着して定着フィルム２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２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２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２の外面から分離して排出搬送されてい
く。

【００３３】２）定着フィルム２ 図３は本例における定着フィルム２の層構成模型図であ
る。

【００３４】本例の定着フィルム２は、透磁率の比較的
高い抵抗体、例えばニッケルからなる厚み５０μｍの抵
抗体層（以下、発熱層と記す）２ａと、その外表面を被
覆させたシリコーンゴムからなる弾性層２ｂと、更にそ
の外表面を被覆させたフッ素樹脂の離型層２ｃからなる
３層複合構造のものである。離型層２ｃ側が外面側、発
熱層２ａ側が内面側である。

【００３５】前述したように、抵抗体である発熱層２ａ
に交番磁束ｆが作用することで該発熱層２ａに渦電流が
発生して該発熱層２ａが発熱する。その熱が弾性層２ｂ
・離型層２ｃを介して定着ニップ部Ｎを加熱し、該定着
ニップ部Ｎに通紙される被加熱材としての記録材Ｐを加
熱してトナー画像ｔの加熱定着がなされる。

【００３６】抵抗体である発熱層２ａは、ニッケル以外
にも１０^-5〜１０^-10 Ω・ｍの電気良導体である金属、
金属化合物、有機導電体であればよく、より好ましくは
透磁率が高い強磁性を示す鉄、コバルト等の純金属若し
くはそれらの化合物を用いることができる。

【００３７】この発熱層２ａの厚みは薄くすると十分な
磁路が確保できなくなり、外部へ磁束が洩れて発熱体自
身の発熱エネルギーは小さくなる場合があり、また厚く
すると熱容量が大きくなり昇温に要する時間が長くなる
傾向がある。

【００３８】従って、発熱層２ａの厚みは用いた材料の
比熱、密度、透磁率、抵抗率の値によって適正値があ
り、本実施例では１０〜１００μｍの厚みの範囲で、３
℃／ｓｅｃ以上の昇温速度を得ることができた。

【００３９】弾性層２ｂは、その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２ｂ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。

【００４０】弾性層２ｂの熱伝導率λに関しては、 ６×１０^-4〜２×１０^-3［ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅ
ｇ．］ がよい。

【００４１】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２の表層における温度上昇が遅くな
る。離型層２ｃは、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフッ
素樹脂以外に、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、フッ
素ゴム、シリコーンゴム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。

【００４２】離型層２ｃの厚さは２０〜１００μｍが好
ましく、厚さが２０μｍ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、１００μｍを越えると熱伝導
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２ｂの効果がなくな
ってしまう。

【００４３】また、図４に示すように、上記図３の層構
成の定着フィルム２の内面側（発熱層２ａの自由面側）
に更に断熱層２ｄを設けてもよい。断熱層２ｄを設けた
場合、発熱層２ａに発生した熱による励磁コイル４・磁
性コア５の昇温を防止（あるいは緩和）できるため、安
定した加熱をすることができる。

【００４４】断熱層２ｄ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。断熱層２
ｄの厚さとしては１０〜１０００μｍが好ましい。断熱
層２ｄ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、１０００
μｍを超えると磁性コア５から発熱層２ａの距離が大き
くなり、磁束が十分に発熱層２ａに到達しなくなる。

【００４５】３）フィルムガイド３ フィルムガイド３は下側と上側の横断面略半円弧状樋型
の成形部材３ａ・３ｂを重ね合わせることにより、両者
３ａ・３ｂで略円筒体を構成させてある。フィルムガイ
ド３はこれにルーズに外嵌させた円筒状の定着フィルム
２の支持、定着フィルム２の回転時の搬送安定性を図る
役目をする。

【００４６】下側のフィルムガイド半体３ａは定着ニッ
プ部Ｎへの加圧、磁場発生手段としての励磁コイル４・
磁性コア５の支持部材の役目もし、磁束の通過を妨げな
い絶縁性の部材であり、高い加重に耐えられる、耐熱性
のある材料が用いられる。

【００４７】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。

【００４８】上側のフィルムガイド半体３ｂも同材料で
構成することができる。上側のフィルムガイド半体３ｂ
は省略した装置構成にすることもできる。

【００４９】４）励磁コイル４と磁性コア５ 磁界発生手段は励磁コイル４と磁性コア５で構成させて
ある。

【００５０】励磁コイル４としては加熱に十分な交番磁
束を発生するものでなければならないが、そのためには
抵抗成分を低く、インダクタンス成分を高くとる必要が
ある。本実施例では励磁コイル４の芯線として線径φ１
が０．２ｍｍの銅線に耐熱絶縁被覆を施した細線を束ね
て束線径φ２を３ｍｍにした高周波用のものを用いて、
定着ニップ部Ｎを周回するように１０回巻いてある。

【００５１】励磁コイル４は本例の場合は、円筒状のフ
ィルムガイド３の内面の略下半面形状に略対応させて舟
形に電線を巻回して構成したものであり、この舟形の励
磁コイル４を円筒状のフィルムガイド３内の略下半面部
に位置させて保持させてある。磁性コア５はこの舟形の
励磁コイル４内の略中央部に位置させてある。

【００５２】磁性コア５は励磁コイル４で発生する磁束
を効率よく定着フィルム２に導くための高透磁率磁性部
材である。本例のものはフェライトコアである。

【００５３】フェライトコア５は、 〔Ｍ_x Ｚｎ_1-x Ｆｅ₂ Ｏ₄ 〕（Ｍは金属元素、ｘは組
成） の組成からなる金属酸化物に微量の添加物を加えたもの
であり、他の高透磁率材料に比較して極めて高い比抵抗
を示し、渦電流による損失が小さいという特徴がある。

【００５４】また一般的に金属元素Ｍや組成ｘや添加物
が異なると、フェライトの性能を代表する透磁率やキュ
リー温度や保持力等が異なる。

【００５５】本例では 比透磁率 ２５００ キュリー温度 ２０５℃ のもの（トーキン製２５００Ｂ）を用いている。

【００５６】前述したように励磁コイル４は励磁回路７
から供給される交番電流によって交番磁束ｆを発生し、
交番磁束は定着フィルム２の発熱層２ａに渦電流を発生
させる。この渦電流は発熱層２ａの固有抵抗によってジ
ュール熱を発生させて、弾性層２ｂ、離型層２ｃを介し
て定着ニップ部Ｎに搬送される記録材Ｐと記録材Ｐ上の
トナーＴを加熱することができる。

【００５７】定着フィルム２の発熱層２ａで発生する熱
エネルギーは渦電流の大きさの二乗に比例し、渦電流の
大きさは交番磁束のエネルギーに比例するので、定着フ
ィルム２の温度を上昇させる時は励磁コイル４への磁界
エネルギーを増加させて、逆に温度を下げる場合には磁
界エネルギーを減少させればよい。

【００５８】この磁界エネルギーの加減は励磁コイル４
に印加する電圧を加減しても良いし、電流を加減しても
良い。

【００５９】通常の電灯線を利用する場合には定電圧源
と考えられるので、安価に回路を構成するには励磁コイ
ル４に流す電流を加減するのが好ましい。

【００６０】これらの電磁回路が共振条件を満たす範囲
で考える場合、上記の電流の加減は励磁コイル４に与え
る電圧の印加時間の長短で制御可能である。即ち、電磁
回路における磁界の振動周期に同期してスイッチング
し、図５に示す電圧印加時間ａや解放時間ｂを変化させ
ることによって、定着フィルム２の温度を変えることが
できる。本例では解放時間ｂを固定して６ｍｓとし、電
圧印加時間ａを１〜１５ｍｓの間で制御可能としてい
る。

【００６１】マイコン９はＮＴＣ素子８から得た定着フ
ィルム２の温度を一定の周期でサンプリングして、この
情報に対して上記電圧印加時間ａを算出し矩形波発生回
路１０から出力する。

【００６２】電圧印加時間ａの算出方法としては、像加
熱を可能にする適正温度（定着温度）とサンプリングさ
れた温度との差を時間順にΔ_k-2 、Δ_k-1 、Δ_k とした
場合に、前回の電圧印加時間ａ_k に対して ．βΔ_k ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥比例制御量 ．γ（Δ_k-1 −Δ_k ）‥‥‥‥‥‥‥微分制御量 ．δ（Δ_k-2 ＋Δ_k-1 ＋Δ_k ）‥‥積分制御量 を加減乗算して今回の印加時間ａを決定する所謂ＰＩＤ
制御（Proportional Integral Differential：比例・積
分・微分）を採用している。

【００６３】実験によれば、後述する第３の実施例の４
色カラー画像形成装置において良好なカラー画像が得ら
れる定着フィルム２の表面温度は１８９〜２００℃の範
囲であったが、本例では定着フィルム２の内面に対して
温度検知及び制御を行うために、定着性確保の点で定着
フィルム２の熱抵抗分を考慮して１９４〜２０８℃の範
囲に制御温度を設定する必要がある。

【００６４】一方本発明では、定着フィルム２はフェラ
イトコア５を内包しており、上記定着フィルム２の制御
温度はフェライトコア５の温度に密接に関係しているこ
とが検討により明らかになった。

【００６５】図６は制御温度を１６５℃及び１９５℃に
設定して連続２５０枚の通紙を行ったときの定着フィル
ム２の表面温度及びフェライトコア５の温度変化を示す
図である。これより長時間の通紙においてはフェライト
コア５の温度がほぼ定着フィルム２の内面の温度に達す
ることがわかる。

【００６６】フェライトコア５はキュリー温度以上で磁
性を失って本来の磁束誘導の役目を果たさなくなるのに
加えて、励磁回路７から見たインダクタンスが急変す
る。このため、フェライトコア５の温度が高くなると、
加熱効率の低下及び励磁回路の故障等の問題が発生す
る。

【００６７】そこで本実施例では、フェライトコア５の
キュリー温度以下で、しかも定着性を維持できる温度で
ある１９６℃に制御温度を設定して、長時間の連続通紙
においても良好な定着性を確保し、且つ動作の安定した
定着装置を実現している。

【００６８】〈第２の実施例〉次に、本発明のさらなる
他の実施例について説明する。

【００６９】前述の第１の実施例は主にＡ４サイズ紙の
記録材を対象とした画像形成装置に関するものであった
が、本例は葉書サイズからＡ３サイズ紙まで印字可能な
ワイドフォーマット画像形成装置に対応するものであ
る。定着装置の構成は前述の図１・図２のものと同様で
ある。

【００７０】ワイドフォーマット画像形成装置の特徴
は、多様なサイズの記録材への対応であり、そのために
特に小サイズの記録材に対して様々な工夫が必要となる
が、本実施例は定着装置における小サイズ対応を可能に
するものである。

【００７１】通常、定着装置は最大通紙幅を持つ記録材
に対して温度分布を均一に保つ必要があるため、小サイ
ズ通紙時に非通紙部において定着フィルム２の温度上
昇、所謂非通紙部昇温が見られる場合がある。非通紙部
昇温の程度は、定着フィルム２の熱容量、熱伝導率、及
び印字速度に大きく影響される。本実施例で使用してい
る定着フィルム２はオンデマンド定着を実現するために
熱容量を小さくしており、ワイドフォーマットの画像形
成装置において大きな非通紙部昇温を示す。

【００７２】実験によれば、毎分３枚の印字速度におけ
る非通紙部昇温は約１５℃であり、この温度はフェライ
トコア５の温度にも反映されるということがわかった。

【００７３】本実施例では上記問題に鑑み、温度特性に
重きをおいてフェライトコア５の選択として比透磁率１
８００、キュリー温度２１０℃の２５００Ｂ３（トーキ
ン製品名）を使用し、フェライトの透磁率が低いことに
関しては励磁回路７の容量を増やすことで対処した。

【００７４】本実施例では制御温度を１９５℃とするこ
とで、フェライトコア５の温度は非通紙部昇温分を加味
しても２１０℃以下に抑えることができてキュリー温度
に対してマージンを確保している。

【００７５】上記構成により良好な定着性を得ることが
できて、且つワイドフォーマット画像形成装置において
も安定した動作でメディア（記録材）対応を図れる画像
形成装置を提供できる。

【００７６】〈第３の実施例〉（図７） 本実施例は、前記第１の実施例の定着装置１００を具備
させた画像形成装置の一例の概略構成図である。

【００７７】本例の画像形成装置は、最大通紙幅がＡ４
サイズ紙、印字速度が毎分３枚の電子写真４色フルカラ
ープリンタである。

【００７８】１０１は有機感光体やアモルファスシリコ
ンでできた電子写真感光体ドラム（像担持体）であり、
矢示の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。

【００７９】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。

【００８０】次いでその帯電処理面にレーザスキャナー
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。レーザスキャナー１１
０は不図示の画像読取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１０３を出力して回転
感光体ドラム面を走査露光するもので、この走査露光に
より回転感光体ドラム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
スキャナー１１０からの出力レーザ光を感光体ドラム１
０１の露光位置に偏向させるミラーである。

【００８１】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（或は近接部）である
一次転写部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１０
７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。

【００８２】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
て順次に実行され、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。

【００８３】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に接触して或は近接して感光体ドラム１
０１と略同じ周速度で矢示の反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。

【００８４】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。

【００８５】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、前述実施例の
電磁誘導加熱方式の加熱定着装置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。

【００８６】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。

【００８７】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。

【００８８】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、或は
多重画像プリントモードも実行できる。

【００８９】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、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。

【００９０】〈第４の実施例〉（図８〜図１０） 前述第３の実施例における画像形成装置（図７）は４色
フルカラー画像形成装置であるが、モノクロあるいは１
パルスマルチカラー画像形成装置等であってもよく、こ
の場合は、電磁誘導発熱性の定着フィルム２は弾性層２
ｂを省略した形態のものにすることもできる。また、発
熱層２ａ・離型層２ｃの２層構成、断熱層２ｄ・発熱層
２ａ・離型層２ｃの３層構成、発熱層２ａ単層の部材な
ど、任意の層構成にすることができる。発熱層２ａ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。

【００９１】図８はモノクロ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転写式電子写真プ
ロセス利用、プロセスカートリッジ着脱式、レーザービ
ームプリンタである。

【００９２】ホストコンピュータより送られた画像情報
信号によりスキャナー１３からのレーザ光Ｌの強度を変
調し、一次帯電器１２で帯電された像担持体としての回
転感光体ドラム１１を走査露光して回転感光体ドラム１
１上に静電潜像を作成する。レーザ光Ｌの強度及び照射
スポット径は画像形成装置の解像度及び所望の画像濃度
によって適正に設定されており、感光体ドラム１１上の
静電潜像はレーザ光Ｌが照射された部分は明部電位Ｖ_L
に、そうでない部分は一次帯電器１２で帯電された暗部
電位Ｖ_D に保持されることによって形成する。

【００９３】感光体ドラム１１は矢印の反時計方向に回
転して静電潜像は現像器１４によって順次現像される。
現像器１４内のトナーはトナー供給回転体である現像ス
リーブ１４ａと現像ブレード１４ｂとによって、トナー
高さ、トリボを制御され、現像スリーブ上１４ａに均一
なトナー層を形成する。現像ブレード１４ｂとしては通
常金属製若しくは樹脂製のものが用いられ、樹脂系のも
のは現像スリーブ１４ａに対して適正な当接圧をもって
接している。現像スリーブ１４ａ上に形成されたトナー
層は現像スリーブ１４ａ自身の回転にともない感光ドラ
ム１１に対向し、現像スリーブ１４ａに印加されている
電圧Ｖ_DCと感光ドラム１１の表面電位が形成する電界に
よりＶ_L の部分だけ選択的に顕像化する。

【００９４】感光体ドラム１１上のトナー画像は転写装
置１５によって、給紙装置から送られてきた紙Ｐに順次
転写される。転写装置としては図に示したコロナ帯電器
以外に、導電弾性回転体に電源から電流を供給して紙に
転写電荷を付与しながら搬送する転写ローラ方式があ
る。

【００９５】トナー画像を転写された紙は感光体ドラム
１１の回転と共にシートパス２２から定着装置１００へ
と送り出され、加熱加圧により永久固着画像となる。

【００９６】１６はクリーナであり、転写後の回転感光
体ドラム１１の面から転写残りトナー等の残留付着物を
除去する。

【００９７】１７は給紙カセットであり、被記録材とし
ての転写紙Ｐを積載収納してあり、該積載転写紙Ｐが給
紙ローラ１８の回転により一枚分離給紙され、シートパ
ス１９、レジストローラ対２０、シートパス２１を経由
して所定の制御タイミングで転写部に給送される。

【００９８】定着装置１００を出たトナー像定着済みの
紙Ｐはシートパス２３、排紙ローラ対２４を経由して排
紙トレイ２５上に排出される。

【００９９】ＰＣはプリンタ本体に対して着脱交換自在
のプロセスカートリッジであり、本例の場合は感光体ド
ラム１１・帯電器１２・現像器１４・クリーナ１６の４
つのプロセス機器を包含させてある。プロセスカートリ
ッジＰＣに包含させるプロセス機器の組み合わせは上記
に限られるものではなく任意である。

【０１００】本実施例においては、毎分３０枚の印字速
度の上記モノクロ画像形成装置に像加熱装置１００を用
いている。

【０１０１】定着フィルム２としては前述のものから弾
性層２ｂを省いたものを用いている。

【０１０２】本実施例は高速通紙に対応するために励磁
回路７から供給する電力を増やし、最大１１００Ｗ供給
できるものを用いている。

【０１０３】このように高い出力を得るために励磁コイ
ル４には大電流を流す必要があるが、そのために励磁コ
イル４自身の銅損による発熱が大きくなる。本構成によ
れば励磁コイル４とフェライトコア５は近接しているた
めに、上記励磁コイル４の発熱はフェライトコア５の温
度上昇に大きく関与する。

【０１０４】図９は制御温度１９５℃で供給電力をそれ
ぞれ４００Ｗで毎分３枚、１１００Ｗで毎分３０枚連続
通紙した時のフェライトコア５の温度変化を示したもの
である。供給電力を高くすると、定着フィルム２の温度
のみならず、励磁コイル４の発熱による昇温が確認さ
れ、長時間経っても飽和せずに上昇傾向にある。

【０１０５】本実施例においては、上記フェライトコア
５としてキュリー温度が２４０℃のＢ４０（トーキン製
品名）を用いて温度特性を高めるとともに、励磁コイル
４の昇温を低減するために通紙時間とともに制御温度を
下げる動作を行っている。温度ダウンレートを０．１ｄ
ｅｇ／分とし、１９５℃から１８５℃まで実行したとき
のフェライトコア５の温度変化を示したものが図１０で
ある。フェライトコア５の温度上昇が鈍化して、フェラ
イトのキュリー温度に対して十分なマージンが確保され
ることが確認できる。

【０１０６】定着性に関しては制御温度を下げると厳し
くなるが、本実施例のように小熱容量の定着フィルム２
を回転加熱体として用いる場合には、加圧ローラ６の温
度によって必要な温度が変わることが実験の結果確かめ
られており、本実施例は通紙時間とともに加圧ローラ６
の温度が上昇して必要な制御温度が下がることに着目
し、上記のダウンレートで動作させたものである。

【０１０７】本実施例によれば、長時間の連続通紙にお
いても良好な定着性を確保し、且つ動作の安定した定着
装置を実現し、省エネルギーの画像形成装置を提供でき
る。

【０１０８】〈第５の実施例〉（図１１） 加熱定着装置１００の装置構成は上述の実施形態例の加
圧ローラ駆動方式に限られるものではない。

【０１０９】例えば、図１１の（ａ）ように、磁界発生
手段としての励磁コイル４・磁性コア５を支持させたフ
ィルムガイド３と、駆動ローラ３１と、テンションロー
ラ３２との間に、エンドレスベルト状の電磁誘導発熱性
定着フィルム２を懸回張設し、フィルムガイド３の下面
部と従動回転加圧ローラ６とを定着フィルム２を挟んで
圧接させて定着ニップ部Ｎを形成させ、定着フィルム２
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。

【０１１０】（ｂ）の装置のように、磁界発生手段とし
ての励磁コイル４・磁性コア５を支持させたフィルムガ
イド３と、駆動ローラ３１との間に、エンドレスベルト
状の電磁誘導発熱性定着フィルム２を懸回張設し、フィ
ルムガイド３の下面部と従動回転加圧ローラ６とを定着
フィルム２を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２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。

【０１１１】（ｃ）の装置のように、電磁誘導発熱性定
着フィルム２をロール巻きにした長尺のウエブ状部材に
し、これを繰り出し軸３３側から、磁界発生手段として
の励磁コイル４・磁性コア５を支持させたフィルムガイ
ド３の下面を経由させて巻き取り軸３４側に係止させ、
フィルムガイド３の下面部と従動回転加圧ローラ６とを
定着フィルム２を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２を繰り出し軸３３側から巻き取
り軸３４側へ所定の速度で巻き取り走行移動させる装置
構成である。

【０１１２】〈第６の実施例〉（図１２） 電磁誘導発熱性部材は固定部材とした装置構成のものと
することもできる。図１２はその例を示すものである。

【０１１３】２Ａは下側フィルムガイド３ａの下面部に
固定して配設した電磁誘導発熱性の横長板部材（鉄板な
どの発熱板）である。この固定の電磁誘導発熱性部材２
Ａと加圧ローラ６とを耐熱性の薄肉の定着フィルムＦを
挟ませて圧接させてニップ部Ｎを形成させてある。

【０１１４】励磁コイル４は横断面門型（下向きコ字
形）の磁性コア（フェライトコア）５に巻き付けて、こ
のフェライトコア５を下側フィルムガイドの内側におい
て発熱板２Ａの上側に配設してある。

【０１１５】定着フィルムＦは、例えばポリイミド樹脂
等の耐熱性ベースフィルム（支持層）とその外周面に形
成した離型層からなる円筒状の薄肉の低熱容量のフィル
ム部材（回転加熱部材）であり、円筒状のフィルムガイ
ド３にルーズに外嵌させてある。この定着フィルムＦ自
体は電磁誘導発熱性はない。

【０１１６】定着フィルムＦは加圧ローラ６の回転駆動
に伴い定着ニップ部Ｎをその内側面が固定の電磁誘導発
熱性部材２Ａの下面に密着して摺動しながら回転する
（加圧ローラ駆動方式）。

【０１１７】固定の電磁誘導発熱性部材２Ａは励磁コイ
ル４に交番電流が印加されることで生じる交番磁束をフ
ェライトコア５で集中的に受けて電磁誘導発熱する。

【０１１８】そして定着ニップ部Ｎの定着フィルムＦと
加圧ローラ６の間に記録材Ｐが導入されて定着フィルム
Ｆと一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく過程に
おいて、固定の電磁誘導発熱性部材２Ａの発熱エネルギ
ーを定着フィルムＦを介して受けて加熱され、トナー画
像ｔの定着がなされる。

【０１１９】本例では定着フィルムＦに電磁誘導発熱層
を持たないために安価な構成となり、また柔軟性も富む
ために定着フィルムＦを小径化することができて装置を
小型化しやすいという特徴がある。

【０１２０】定着フィルムＦの層構成は上記例に限ら
ず、耐熱性ベースフィルムと離型層との間に弾性層を介
在させるなど他の層構成のものにすることもできる。

【０１２１】〈その他〉 １）上述の各実施例の加熱定着装置１００においては加
圧ローラ６を位置固定して配置し、これに定着フィルム
アセンブリ（加熱アセンブリ）１を付勢手段により押圧
して両者間に定着ニップ部Ｎを形成させているが、逆に
定着フィルムアセンブリ１側を位置固定しこれに加圧ロ
ーラ６を付勢手段により押圧して定着ニップ部Ｎを形成
させてもよいし、定着フィルムアセンブリ１側と加圧ロ
ーラ６側の両方をそれぞれ付勢部材で相互押圧させて定
着ニップ部Ｎを形成させてもよい。

【０１２２】２）磁界発生手段としての励磁コイル４や
磁性部材（磁性コア）５の形態は実施例のものに限られ
ないことは勿論である。

【０１２３】３）画像形成装置の画像形成原理・方式は
電子写真プロセスに限らず、転写方式あるいは直接方式
の静電記録プロセス、磁気記録プロセスなどその他任意
である。

【０１２４】４）加圧部材６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。

【０１２５】５）本発明の加熱装置は実施例の加熱定着
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。

【０１２６】

【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、小熱容量の加熱
装置を実現して省電力動作を可能とし、しかも記録材に
よらず長時間の動作においても安定した加熱動作を実現
できる。

【０１２７】またこの電磁誘導加熱方式の加熱装置を像
加熱装置（画像定着装置）として用いた画像形成装置に
ついて、ウエイトタイムの短縮を可能とし、省電力で画
像形成を行なうとともに、フルカラー画像のようなトナ
ー量の多い画像に対しても高画質を維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電磁誘導加熱方式の加熱定着装置の一例の横断
面模型図

【図２】磁界発生手段（励磁コイル・磁性コア）部分の
斜視模型図と励磁回路系のブロック図

【図３】電磁誘導発熱性定着フィルムの層構成模型図
（その１）

【図４】電磁誘導発熱性定着フィルムの層構成模型図
（その２）

【図５】励磁コイルに対する電圧印加時間の説明用グラ
フ図

【図６】第１の実施例装置の原理説明図

【図７】第３の実施例における画像形成装置の概略構成
模型図

【図８】第４の実施例における画像形成装置の概略構成
模型図

【図９】第４の実施例装置の原理説明図

【図１０】第４の実施例装置の効果説明図

【図１１】（ａ）・（ｂ）・（ｃ）はそれぞれ加熱定着
装置の他の構成形態例の概略図

【図１２】第６の実施例の加熱定着装置の一例の横断面
模型図

【符号の説明】

１００ 電磁誘導加熱方式の加熱装置（加熱定着装
置）の総括符号 １ 定着フィルムアセンブリ（加熱アセンブリ） ２ 電磁誘導発熱性定着フィルム ３（３ａ・３ｂ） フィルムガイド ４ 励磁コイル ５ 磁性部材（磁性コア、フェライトコア） ６ 加圧ローラ ７ 励磁回路 ８ 温度検知素子（ＮＴＣ素子） ９ マイコン １０ 矩形波発生回路 Ｓ 電源 Ｍ 加圧ローラ駆動手段 Ｎ 定着ニップ部 Ｐ 被加熱材（記録材） ｔ トナー画像

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷川 耕一 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 (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 抵抗体からなる円筒フィルムの回転加熱
   部材と、上記回転加熱部材とニップを形成する回転加圧
   部材と、上記回転加熱部材の温度を検知する温度検知手
   段と、その温度検知手段からの信号を基に上記回転加熱
   部材の温度を制御する温度制御手段とを有し、上記回転
   加熱部材が励磁コイルと、上記励磁コイルによる磁束を
   上記回転加熱部材に導く磁性部材とを内包する電磁誘導
   加熱方式の像加熱装置において、 上記温度制御手段は上記回転加熱部材の温度を上記磁性
   部材のキュリー温度以下に制御することを特徴とする像
   加熱装置。
2. 【請求項２】 温度制御手段は、回転加熱部材の長尺方
   向の温度分布における最高温度を磁性部材のキュリー温
   度以下に制御することを特徴とする請求項１に記載の像
   加熱装置。
3. 【請求項３】 温度制御手段は、回転加熱部材の温度を
   磁性部材のキュリー温度から励磁コイルの銅損による昇
   温分差し引いた温度以下に制御することを特徴とする請
   求項１または２に記載の像加熱装置。
4. 【請求項４】 記録材上に熱軟化性有色粉体像を形成
   し、この熱軟化性有色粉体像を担持した記録材を定着装
   置を通過させることにより永久画像ならしめる画像形成
   装置であって、 上記定着装置は請求項１乃至３の何れか１つに記載の像
   加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。
5. 【請求項５】 即時画像形成可能な待機状態を持ち、こ
   の待機状態においては定着装置に電力を供給せず、画像
   形成動作とともに定着装置に電力を供給することを特徴
   とする請求項４に記載の画像形成装置。