JP2003347030A - 加熱装置、像加熱装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電磁誘導加熱方式の加熱装置、像加熱装置、お
よび該像加熱装置を有する画像形成装置において、磁場
発生手段の励磁コイルのフォーミングやフェライトコア
の構成による発熱分布調節を不要にして電磁誘導発熱性
部材の端部の熱ダレや非通紙部昇温を防止あるいは緩和
した装置構成を提供すること。 【解決手段】電磁誘導発熱部材１の表面に対して、．
加工１ａを行ない、表面の抵抗率を変化させることによ
り発熱分布を変化させる、．導電性物質をコーティン
グすることにより、渦電流の流れる領域の制御を行い所
望の発熱分布を得る、．絶縁材からなるコーティング
を施すことにより、磁場発生手段からのギャップを適正
に設け所望の発熱分布を得る、．良熱伝導性部材をコ
ーティングすることにより、通紙時の端部温度上昇を抑
制する、．抵抗率の上昇係数の異なる部材のコーティ
ングを施すことにより、所望の発熱分布を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱装置、像加熱
装置および画像形成装置に関する。

【０００２】より詳しくは、磁場発生手段と、前記磁場
発生手段の磁界の作用で電磁誘導発熱する部材と、前記
電磁誘導発熱性部材と相互圧接して被加熱材若しくは画
像を担持した被記録材のニップ部を形成する加圧部材を
有し、前記電磁誘導発熱性部材に前記磁場発生手段の磁
界を作用させ、電磁誘導発熱性部材の発熱で被加熱材若
しくは画像を担持した被記録材を加熱する、電磁誘導加
熱方式の加熱装置若しくは像加熱装置、および該像加熱
装置を有する電子写真装置・静電記録装置などの画像形
成装置に関する。

【０００３】

【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。

【０００４】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。

【０００５】近時はクイックスタートや省エネルギーの
観点からフィルム（ベルト）加熱方式の装置が実用化さ
れている。

【０００６】また電磁誘導加熱方式の装置も提案されて
いる。

【０００７】ａ）熱ローラ方式の定着装置 これは、定着ローラ（加熱ローラ）と加圧ローラとの圧
接ローラ対を基本構成とし、該ローラ対を回転させ、該
ローラ対の相互圧接部である定着ニップ部に画像定着す
べき未定着トナー画像を形成担持させた被記録材を導入
して挟持搬送させて、定着ローラの熱と、定着ニップ部
の加圧力にて未定着トナー画像を被記録材面に熱圧定着
させるものである。

【０００８】定着ローラは、一般に、アルミニウムの中
空金属ローラを基体（芯金）とし、その内空に熱源とし
てのハロゲンランプを挿入配設してあり、ハロゲンラン
プの発熱で加熱され、外周面が所定の定着温度に維持さ
れるようにハロゲンランプヘの通電が制御されて温調さ
れる。

【０００９】特に、最大４層のトナー画像層を十分に加
熱溶融させて混色させる能力を要求される、フルカラー
の画像形成を行う画像形成装置の定着装置としては、定
着ローラの芯金を高い熱容量を有するものにし、またそ
の芯金外周にトナー画像を包み込んで均一に溶融するた
めのゴム弾性層を具備させ、そのゴム弾性層を介してト
ナー画像の加熱を行っている。また、加圧ローラ内にも
熱源を具備させて加圧ローラも加熱・温調する構成にし
たものもある。

【００１０】しかし、熱ローラ方式の定着装置は画像形
成装置の電源をオンにして同時に定着装置の熱源である
ハロゲンランプに通電を開始しても、定着ローラの熱容
量が大きく、定着ローラ等が冷え切っている状態時から
所定の定着可能温度に立ち上がるまでにはかなりの待ち
時間（ウェイトタイム）を要し、クイックスタート性に
欠ける。また画像形成装置のスタンバイ状態時（非画像
出力時）も何時でも画像形成動作が実行できるようにハ
ロゲンランプに通電して定着ローラを所定の温調状態に
維持させておく必要があり、電力消費量が大きい等の問
題があった。

【００１１】また、上述のフルカラーの画像形成装置の
定着装置のように特に熱容量の大きな定着ローラを用い
るものにおいては、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。

【００１２】ｂ）フィルム加熱方式の定着装置 フィルム加熱方式の定着装置は、例えば特開昭６３−３
１３１８２号公報・特開平２−１５７８７８号公報・特
開平４−４４０７５号公報・特開平４−２０４９８０号
公報等に提案されている。

【００１３】即ち、加熱体としての一般にセラミックヒ
ータと、加圧部材としての加圧ローラとの間に耐熱性フ
ィルム（定着フィルム）を挟ませてニップ部を形成さ
せ、該ニップ部のフィルムと加圧ローラとの間に画像定
着すべき未定着トナー画像を形成担持させた被記録材を
導入してフィルムと一緒に挟持搬送させることでニップ
部においてセラミックヒータの熱をフィルムを介して被
記録材に与え、またニップ部の加圧力にて未定着トナー
画像を被記録材面に熱圧定着させるものである。

【００１４】このフィルム加熱方式の定着装置は、セラ
ミックヒータ及びフィルムとして低熱容量の部材を用い
てオンデマンドタイプの装置を構成することができ、画
像形成装置の画像形成実行時のみ熱源としてのセラミッ
クヒータに通電して所定の定着温度に発熱させた状態に
すればよく、画像形成装置の電源オンから画像形成実行
可能状態までの待ち時間が短く（クイックスタート
性）、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい（省電
力）等の利点がある。

【００１５】ただ、大きな熱量が要求されるフルカラー
画像形成装置や高速機種用の定着装置としては熱量的に
難点がある。

【００１６】ｃ）電磁誘導加熱方式の定着装置 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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】図２１に、磁場発生手段の励磁コイルの交
番磁束分布を定着ニップ部に集中させて効率を向上させ
た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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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）。

【００２６】フィルムガイド部材１６は、定着ニップ部
Ｎ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、該定
着フィルム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、高い荷重に耐えられる材料が用
いられる。

【００２７】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。交番磁
束は定着ニップ部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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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
被記録材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と一緒に被記録材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被記録材Ｐ上の未定着トナー画
像ｔが加熱定着される。被記録材Ｐは定着ニップ部Ｎを
通過すると回転定着フィルム１０の外面から曲率分離し
て排出搬送されていく。

【００３１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来の電磁誘導加熱方式の定着装置において、電磁誘導発
熱性部材としての定着フィルムの電磁誘導発熱層及び離
形層、ベースフィルムに均質な材料でかつ一様な厚みの
材料を用いた構成では、発熱はほぼ均一に行われるもの
の、フィルム端部より温度が奪われて行く為に端部の温
度と中央部の温度が異なってくる（端部の熱ダレ）とい
う問題点があった。又被加熱材である被記録材を通紙す
る際に、定着フィルムには、被記録材により熱を奪われ
る通紙部分と、被記録材により熱が奪われない非通紙部
分とで温度差が発生し、温度制御は通紙部分で行われる
ことから、非通紙部分の温度が高くなってしまう（非通
紙部昇温）という傾向があった。

【００３２】このため、従来は磁場発生手段を構成して
いる励磁コイルのフォーミングやフェライトコアの構成
により発熱分布を調節していた。

【００３３】本発明は同じく電磁誘導加熱方式の加熱装
置若しくは像加熱装置であるが、上記従来のような磁場
発生手段の励磁コイルのフォーミングやフェライトコア
の構成による発熱分布調節を不要にして端部の熱ダレや
非通紙部昇温を防止あるいは緩和した装置構成を提供す
ることを目的とする。

【００３４】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする加熱装置、像加熱装置および画像形成装置であ
る。

【００３５】（１）磁場発生手段と、前記磁場発生手段
の磁界の作用で電磁誘導発熱する部材と、前記電磁誘導
発熱性部材と相互圧接して被加熱材のニップ部を形成す
る加圧部材を有し、前記電磁誘導発熱性部材に前記磁場
発生手段の磁界を作用させ、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であり、電磁誘導発熱部
材の表面に加工を行い、表面の抵抗率を変化させた層を
有する事により発熱分布を変化させる事を特徴とした加
熱装置。

【００３６】（２）磁場発生手段と、前記磁場発生手段
の磁界の作用で電磁誘導発熱する部材と、前記電磁誘導
発熱性部材と相互圧接して被加熱材のニップ部を形成す
る加圧部材を有し、前記電磁誘導発熱性部材に前記磁場
発生手段の磁界を作用させ、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であり、電磁誘導発熱性
部材の表面に導電性物質をメッキなどの手法でコーティ
ングすることにより、渦電流の流れる領域の制御を行い
所望の発熱分布を得る事を特徴とした加熱装置。

【００３７】（３）磁場発生手段と、前記磁場発生手段
の磁界の作用で電磁誘導発熱する部材と、前記電磁誘導
発熱性部材と相互圧接して被加熱材のニップ部を形成す
る加圧部材を有し、前記電磁誘導発熱性部材に前記磁場
発生手段の磁界を作用させ、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であり、電磁誘導発熱性
部材の表面に絶縁材からなるコーティングを施すことに
より、磁場発生手段からのギャップを適正に設け所望の
発熱分布を得る事を特徴とした加熱装置。

【００３８】（４）磁場発生手段と、前記磁場発生手段
の磁界の作用で電磁誘導発熱する部材と、前記電磁誘導
発熱性部材と相互圧接して被加熱材のニップ部を形成す
る加圧部材を有し、前記電磁誘導発熱性部材に前記磁場
発生手段の磁界を作用させ、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であり、電磁誘導発熱性
部材の表面に良熱伝導性部材をコーティングすることに
より、通紙時の端部温度上昇を抑制する事を特徴とした
加熱装置。

【００３９】（５）磁場発生手段と、前記磁場発生手段
の磁界の作用で電磁誘導発熱する部材と、前記電磁誘導
発熱性部材と相互圧接して被加熱材のニップ部を形成す
る加圧部材を有し、前記電磁誘導発熱性部材に前記磁場
発生手段の磁界を作用させ、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であり、電磁誘導発熱性
部材の表面に抵抗率の上昇係数の異なる部材のコーティ
ングを施すことにより、所望の発熱分布を得る事を特徴
とした加熱装置。

【００４０】（６）磁場発生手段と、前記磁場発生手段
の磁界の作用で電磁誘導発熱する部材と、前記電磁誘導
発熱性部材と相互圧接して画像を担持した記録材のニッ
プ部を形成する加圧部材を有し、前記電磁誘導発熱性部
材に前記磁場発生手段の磁界を作用させ、電磁誘導発熱
性部材の発熱で画像を担持した被記録材を加熱する像加
熱装置であり、電磁誘導発熱部材の表面に加工を行い、
表面の抵抗率を変化させることにより発熱分布を変化さ
せる事を特徴とした像加熱装置。

【００４１】（７）磁場発生手段と、前記磁場発生手段
の磁界の作用で電磁誘導発熱する部材と、前記電磁誘導
発熱性部材と相互圧接して画像を担持した記録材のニッ
プ部を形成する加圧部材を有し、前記電磁誘導発熱性部
材に前記磁場発生手段の磁界を作用させ、電磁誘導発熱
性部材の発熱で画像を担持した被記録材を加熱する像加
熱装置であり、電磁誘導発熱性部材の表面に導電性物質
をメッキなどの手法でコーティングすることにより、渦
電流の流れる領域の制御を行い所望の発熱分布を得る事
を特徴とした像加熱装置。

【００４２】（８）磁場発生手段と、前記磁場発生手段
の磁界の作用で電磁誘導発熱する部材と、前記電磁誘導
発熱性部材と相互圧接して画像を担持した記録材のニッ
プ部を形成する加圧部材を有し、前記電磁誘導発熱性部
材に前記磁場発生手段の磁界を作用させ、電磁誘導発熱
性部材の発熱で画像を担持した被記録材を加熱する像加
熱装置であり、電磁誘導発熱性部材の表面に絶縁材から
なるコーティングを施すことにより、磁場発生手段から
のギャップを適正に設け所望の発熱分布を得る事を特徴
とした像加熱装置。

【００４３】（９）磁場発生手段と、前記磁場発生手段
の磁界の作用で電磁誘導発熱する部材と、前記電磁誘導
発熱性部材と相互圧接して画像を担持した記録材のニッ
プ部を形成する加圧部材を有し、前記電磁誘導発熱性部
材に前記磁場発生手段の磁界を作用させ、電磁誘導発熱
性部材の発熱で画像を担持した被記録材を加熱する像加
熱装置であり、電磁誘導発熱性部材の表面に良熱伝導性
部材をコーティングすることにより、通紙時の端部温度
上昇を抑制する事を特徴とした像加熱装置。

【００４４】（１０）磁場発生手段と、前記磁場発生手
段の磁界の作用で電磁誘導発熱する部材と、前記電磁誘
導発熱性部材と相互圧接して画像を担持した記録材のニ
ップ部を形成する加圧部材を有し、前記電磁誘導発熱性
部材に前記磁場発生手段の磁界を作用させ、電磁誘導発
熱性部材の発熱で画像を担持した被記録材を加熱する像
加熱装置であり、電磁誘導発熱性部材の表面に抵抗率の
上昇係数の異なる部材のコーティングを施すことによ
り、所望の発熱分布を得る事を特徴とした像加熱装置。

【００４５】（１１）画像を担持した被記録材を加熱す
る像加熱装置として（６）ないし（１０）の何れかに記
載の像加熱装置を具備する事を特徴とした有する画像形
成装置。

【００４６】〈作 用〉即ち、．電磁誘導発熱部材の
表面に加工を行い、表面の抵抗率を変化させることによ
り発熱分布を変化させる、．電磁誘導発熱性部材の表
面に導電性物質をメッキなどの手法でコーティングする
ことにより、渦電流の流れる領域の制御を行い所望の発
熱分布を得る、．電磁誘導発熱性部材の表面に絶縁材
からなるコーティングを施すことにより、磁場発生手段
からのギャップを適正に設け所望の発熱分布を得る、
．電磁誘導発熱性部材の表面に良熱伝導性部材をコー
ティングすることにより、通紙時の端部温度上昇を抑制
する、．電磁誘導発熱性部材の表面に抵抗率の上昇係
数の異なる部材のコーティングを施すことにより、所望
の発熱分布を得る等の処置構成により、従来のような磁
場発生手段の励磁コイルのフォーミングやフェライトコ
アの構成による発熱分布調節を不要にして端部の熱ダレ
や非通紙部昇温を防止あるいは緩和することができ、電
磁誘導発熱性部材表面での温度分布を一定に保つととも
に通紙時の温度むらを防ぎ、像加熱装置あるいは画像形
成装置にあっては画像安定性と耐久性を向上させる事が
可能となる。

【００４７】

【発明の実施の形態】〈第１の実施例〉（図１〜図１
６） （１）画像形成装置例 図１は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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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１０３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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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側のトナー画像を前記中間転写体ドラム１０５
面側に転写させる。

【００５５】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、前記回転中間転写体
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、前記二次転写部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の面に転写されていく。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側へ合成カ
ラートナー画像を順次に一括転写する。

【００５６】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（２）項にて詳述する。

【００５７】被記録材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。

【００５８】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。

【００５９】本例装置は、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。

【００６０】両面画像プリントモードの場合は、定着装
置１００を出た１面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、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。

【００６１】多重画像プリントモードの場合は、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、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。

【００６２】（２）定着装置１００ Ａ）装置の全体的な概略構成 図２は装置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。

【００６３】本実施例における定着装置（定着器）１０
０も前述した図２１の定着装置と同様に、電磁誘導発熱
性部材（加熱部材）として電磁誘導発熱性の円筒状の定
着フィルム（定着ベルト）１０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２１の装置
と共通する構成部材・部分には同一の符号を付して再度
の説明を省略する。

【００６４】本例の装置におけるフィルムガイド部材
（ベルトガイド部材）１６は左右一対の横断面略半円弧
状樋型半体１６ａと１６ｂとを互いに開口側を向かい合
わせて組み合わせることで円筒体を構成させてある。フ
ィルムガイド部材右側半体１６ａの内側には、磁場発生
手段としての磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃと励磁コ
イル１８を配設して保持させてある。

【００６５】この円筒状のフィルムガイド部材１６に対
して電磁誘導発熱性部材である円筒状の定着フィルム１
０をルーズに外嵌させてある。この電磁誘導発熱性部材
である定着フィルム１０の構成については（３）項で詳
述する。

【００６６】加圧部材としての加圧ローラ３０は、芯金
３０ａと、前記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に回転
自由に軸受け保持させて配設してある。

【００６７】定着フィルム１０を外嵌させたフィルムガ
イド部材１６は加圧ローラ３０の上側に配置され、フィ
ルムガイド部材１６内に挿通してこのフィルムガイド部
材の内底面平面部に当接させて配設した横長の加圧用剛
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・２５
ｂ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１
６の下面と加圧ローラ３０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。

【００６８】１９は磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃ及
び励磁コイル１８と加圧用剛性ステイ２２の間を絶縁す
るための絶縁部材である。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、ＰＥ
Ｓ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥ
Ｐ樹脂、ＬＣＰ樹脂などを選択するとよい。

【００６９】定着ニップ部Ｎに対応するフィルムガイド
部材１６ａの下面には部材１６ａの長手に沿って良熱伝
導部材４０を配設してある。本例においてはこの良熱伝
導部材４０としてアルミニウムを用いており、熱伝導率
ｋがｋ＝２４０［Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1］であり、厚さ１［ｍ
ｍ］である。またこの良熱伝導部材４０は磁場発生手段
である励磁コイル１８と磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７
ｃから発生する磁場の影響を受けないように、この磁場
の外に配設してある。具体的には、良熱伝導部材４０を
励磁コイル１８に対して磁性コアを隔てた位置に配設
し、励磁コイル１８による磁路の外側に位置させて良熱
伝導部材４０に影響を与えないようにしている。

【００７０】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
転駆動により、定着ニップ部Ｎにおいて加圧ローラ３０
と定着フィルム１０の外面との摩擦力で定着フィルム１
０に回転力が作用し、定着フィルム１０の内周面が定着
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
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）。

【００７１】この場合、定着ニップ部Ｎにおける良熱伝
導部材４０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の良熱伝
導部材４０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、あるいは良熱伝
導性部材４０の下面を潤滑部材で被覆することもでき
る。これは、良熱伝導部材４０としてアルミニウムを用
いた場合のように表面滑り性が材質的によくない或いは
仕上げ加工を簡素化した場合に、摺動する定着フィルム
１０に傷をつけて定着フィルム１０の耐久性が悪化して
しまうことを防ぐものである。

【００７２】良熱伝導部材４０は定着ニップ部Ｎの長手
方向の温度分布を均一にする効果があり、例えば、小サ
イズ紙を通紙した場合、定着フィルム１０での非通紙部
の熱量が良熱伝導部材４０へ伝熱し、良熱伝導部材４０
における長手方向の熱伝導により、非通紙部の熱量が小
サイズ紙通紙部へ伝熱される。これにより、小サイズ紙
通紙時の消費電力を低減させる効果も得られる。

【００７３】また、図５に示すように、フィルムガイド
部材１６ａの周面に、その長手に沿い所定の間隔を置い
て凸リブ部１６ｃを形成具備させ、フィルムガイド部材
１６ａの周面と定着フィルム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し
ている。このような凸リブ部はフィルムガイド部材１６
ｂにも同様に形成具備することができる。

【００７４】２３ａ・２３ｂはフランジ部材であり、円
筒状のフィルムガイド部材１６の手前側と奥側の端部に
それぞれ外嵌し、左右位置を固定しつつ回転自在に取り
付けてあり、定着フィルム１０の回転時に定着フィルム
の端部を受けて定着フィルム１０のフィルムガイド部材
１６の長手に沿う寄り移動を規制する役目をする。

【００７５】図３において、Ｌ_F は定着フィルム１０の
長さ（幅）寸法、Ｌ_R は加圧ローラ３０の耐熱性弾性材
層３０ｂの長さ（幅）寸法である。

【００７６】而して、加圧ローラ３０が回転駆動され、
それに伴って定着フィルム１０が回転し、励磁回路２７
（図５）から励磁コイル１８への給電により発生する磁
場の作用で加熱部材としての定着フィルム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が形成された被記録材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。

【００７７】この定着ニップ部Ｎを定着フィルム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
着フィルム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が加熱定着される。被記録材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Ｐ上の
加熱定着トナー画像ｔは定着ニップ部Ｎを通過後、冷却
して永久固着像となる。

【００７８】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。

【００７９】Ｂ）磁場発生手段１７・１８、および温調
系 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。

【００８０】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１０ターン巻いて励磁コイル１８を形成している。

【００８１】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。たとえば、アミドイミドやポリイミドなどの被覆を
用いるとよい。本実施形態例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。

【００８２】励磁コイル１８は外部から圧力を加えて密
集度を向上させてもよい。

【００８３】励磁コイル１８には給電部１８ａ・１８ｂ
に励磁回路２７を接続してある。この励磁回路２７は約
２０ｋＨｚから５００ｋＨｚの高周波電流をスイッチン
グ電源で発生できるようになっている。

【００８４】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。

【００８５】図６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。磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃに導かれた交番磁
束Ｃは、磁性コア１７ａと磁性コア１７ｂとの間、そし
て磁性コア１７ａと磁性コア１７ｃとの間において定着
フィルム１０の後述する電磁誘導発熱層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は電磁誘導発熱層を通る磁
束の密度によって決まり図６のグラフような分布を示
す。

【００８６】図６のグラフは、縦軸が磁性コア１７ａの
中心を０とした角度θで表した定着フィルム１０におけ
る円周方向の位置を示し、横軸が定着フィルム１０の電
磁誘導発熱層１での発熱量Ｑを示す。ここで、発熱域Ｈ
（発熱箇所、加熱部位）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。

【００８７】この定着フィルム１０の発熱域Ｈは本実施
例の装置においては定着ニップ部Ｎよりも定着フィルム
回転方向上流側に設定してある。

【００８８】定着ニップ部Ｎの温度は、温度検知手段
（温度検出部）２６（図２・図５）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。温度検知手段
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、本実施例の装置においてはこの
温度センサ２６は定着ニップ部Ｎよりも定着フィルム回
転方向下流側で定着ニップ部寄りの位置においてフィル
ムガイド部材１６ｂの外面に配設してあり、定着フィル
ム１０はその内面がこの温度センサ２６に接触しつつ回
転して該温度センサ２６により温度が検出される。

【００８９】従って、この温度センサ２６の配設位置が
定着フィルム１０の温度検出部位置であり、上記の定着
フィルム１０の発熱箇所である発熱域Ｈとは位置が異な
る構成である。

【００９０】本例においては温度センサ２６で測定した
定着フィルム１０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。すなわち、画像形成装
置の制御回路であるＣＰＵ（図５）は印刷時に定着温度
を一定とする為に温度センサ２６からの出力を監視し
て、定着装置の励磁回路２７への電力投入量を可変す
る。被記録材Ｐが定着ニップ部Ｎに突入して温度センサ
２６の出力電圧が低下して安定状態になった時点におい
て、ＣＰＵは励磁回路２７への電力投入量をほぼ一定に
制御する（定着ニップ部Ｎの温調制御）。

【００９１】図７に励磁回路２７の回路構成を示した。
２０１はスイッチング素子であり、良く用いられるもの
がＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴといった素子である。２０２
は逆導通ダイオードである。２０３は励磁コイル、２０
４は共振コンデンサ、２０５は第２のスイッチ素子、２
０６は第２のスイッチ素子に並列に接続された逆導通ダ
イオード、２０７は第２の共振コンデンサである。通常
の状態ではスイッチ素子２０５はオープン状態にしてお
り、この状態でスイッチ素子２０２をオン、オフするこ
とによりシングル電圧共振を行っている。

【００９２】図８は図７の出力コンバータを含む誘導加
熱制御部の全体構成ブロック図である。３０１は電源ラ
イン入力端子、３０２はサーキットブレーカー、３０３
はリレー、３０４は交流入力から両波整流を行うブリッ
ジ整流回路と高周波フィルタを行うコンデンサで構成さ
れた整流回路、３０５・３０６はゲート制御トランス、
３０７は主スイッチ素子、３０８は第２のスイッチ素
子、３０９は共振コンデンサ、３１０は第２の共振コン
デンサ、３１１は主スイッチ素子３０７でスイッチング
されたスイッチング電流を検出するカレントトランス
で、定着装置の励磁コイル１８と接続される。３１３は
定着装置ユニット部を示しており電気部品構成としては
前述説明した励磁コイル１８と温度検出サーミスタ２６
と過昇温を検出１するサーモスイッチ３１２を有してい
る。３１４は定着装置の加熱オン／オフ信号入力で、プ
リンタシーケンスコントローラから送られてくる。３１
５は定着装置のサーミスタ温度検出値に基づき、目標温
度と比較しながら制御量をコントロールするフィードバ
ック制御回路、３１６はフィードバック制御信号を受け
て、本コンバータの制御形態に相応しい制御を行うドラ
イバー回路である。

【００９３】電源ライン入力端子３０１から交流電源人
力を受け、過電流ブレーカー３０２及びリレー３０３を
介して整流回路３０４にＡＣ電源が印加されると、両波
整流ダイオードにより、脈流化ＤＣ電圧を生成する。

【００９４】後続するスイッチング素子によりスイッチ
ング素子３０７がスイッチングを行うようにゲートトラ
ンス３０５をドライブする事により励磁コイル３０３と
共振コンデンサ３０９で形成された共振回路に交流パル
ス電圧が印加される。この結果、スイッチング素子３０
７の導通時には励磁コイルに脈流化ＤＣ電圧が印加さ
れ、励磁コイルのインダクタンスと抵抗により定まる電
流が流れはじめる。ゲート信号に従ってスイッチング素
子がターンオフすると、励磁コイルは電流を流し続けよ
うとするため、両端に共振コンデンサと励磁コイルによ
り定まる、フライバック電圧と呼ばれる高電圧が発生す
る。この電圧は電源電圧を中心に振動し、そのままオフ
状態を保っておくと電源電圧に収束する。フライバック
電圧のリンギングが大きく、スイッチ素子のコイル側端
子の電圧が負になる期間は逆導通ダイオードがターンオ
ンし、電流がコイルに流入する。この期間中コイルとス
イッチ素子の接点は０Ｖにクランプされることになる。
この様な期間にスイッチ素子をオンすれば、電圧を背負
うことなくターンオン可能なことが一般に知られてお
り、ＺＶＳと呼ばれている。この様な場合にスイッチ素
子のスイッチングに伴う損失は最小となり、効率の良
い、ノイズの少ないスイッチングが可能となっている。

【００９５】定着装置としての温度検出はサーミスタ２
６により行っており、サーミスタ２６の抵抗変化を電圧
に変換し、予め定められる基準電圧と比較し、目標温度
との差として検出する。この検出結果に基づいてオン時
間幅を決定し、それに基づいてＰＷＭ制御（パルス幅変
調制御：Pulse Width Modulation）を行っている。ＰＷ
Ｍ制御部分はオン時間制御部とオフ時間制御部の２対の
定電流源回路及びコンデンサ、コンパレータからなって
おり、オン時間中はオフ時間制御部を停止し、オフ時間
中はオン時間制御部を停止する、ステアリングフリップ
フロップにより順次時間幅を制御されたオン時間・オフ
時間を繰り返し出力していく。オフ時間のコンパレータ
は調整可能ではあるが、フィードバックループを持たせ
ない構成にすることにより一定時間の制御とし、オン時
間のコンパレー夕に温度情報をフィードバックすること
で温度制御を実現している。

【００９６】励磁コイル１８に電流を流す時間、即ちス
イッチング素子のオンしている時間の最大値はＡＣライ
ン電圧値と供給可能な電力により定まり、制御回路から
の制御信号はその時間を超えない範囲となっている。
又、最小時間についても規定する構成を設けても良い。

【００９７】朝一での立ち上げ時など電源投入時の定着
装置の温度が低い場合には最大時間幅に近いオン時間幅
で電力供給を行うことになる。投入可能な電力が１例と
して１１００Ｗの場合には、電源オン時から温度制御が
掛かるまでは最大オン時間幅で１１００Ｗでの電力供給
を行い、温度検出素子であるサーミスタ２６の信号によ
りオン時間幅を制限し、電力を制御するようになってい
る。

【００９８】温度が十分高くなり、温度制御によりオン
時間幅が短くなった場合、先に述べたようにフライバッ
ク電圧は電源電圧を基準電圧として振動を行う為に、特
に電源電圧が高く、オン時間幅が短い場合には０Ｖまで
下がりきることが出来ず、ＺＶＳが実現できなくなって
くる。カレントトランスにより検出した回路電流を基準
値と比較し、電源電圧が予め設定された値以上で電流が
基準値以下の場合に第２のスイッチ素子を駆動する。

【００９９】電源入力端子３０１から交流電力を受け過
電流を保護するブレーカー及びリレー接点を介して整流
回路に入る。ここでリレーの励磁巻線は定着装置のフィ
ルム温度を検出し、フィルム温度が規定の温度を超え異
常昇温した時遮断するサーモスイッチ接点を介して励磁
するように構成されており、仮にトラブルが生じ本定着
装置が異常昇温をした時リレー３０３を遮断して励磁回
路の電源を切り、熱暴走から定着装置の安全を確保して
いる。

【０１００】Ｃ）安全回路 本例においては、定着フィルム１０の発熱域Ｈ（図６）
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５０（図２）
を配設している。

【０１０１】図９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５０は＋２４
ＶＤＣ電源とリレースイッチ５１と直列に接続されてお
り、サーモスイッチ５０が切れると、リレースイッチ５
１への給電が遮断され、リレースイッチ５１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５０はＯＦＦ動作温度を２２０℃に設定した。

【０１０２】また、サーモスイッチ５０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５０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５０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。

【０１０３】本例によれば、装置故障による装置暴走
時、前述した図２１の装置のように定着フィルム１０が
定着ニップ部Ｎで発熱する構成とは違い、定着ニップ部
Ｎに記録媒体Ｐが挟まった状態で装置が停止し、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、記録媒体Ｐ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記録媒体Ｐ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５０が配設してあるため、サーモスイッチ５
０が２２０℃を感知して、サーモスイッチ５０が切れた
時点で、リレースイッチ５１により励磁コイル１８への
給電が遮断される。

【０１０４】本例によれば、被記録材としての紙の発火
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１０の発熱を停止することができる。

【０１０５】温度検知素子としてサーモスイッチのほか
に温度ヒューズを用いることもできる。

【０１０６】（３）定着フィルム１０ 図１０は本実施例における、電磁誘導発熱性部材として
の定着フィルム１０の層構成模型図である。

【０１０７】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、更にその
外面に積層した離型層３の複合構造のものである。

【０１０８】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に、各層間にプライマ
ー層（不図示）を設けてもよい。

【０１０９】略円筒形状である定着フィルム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、発熱層１に渦電流が発生して発熱層１が発熱す
る。この層で誘導発熱した熱が弾性層２・離型層３を介
して定着フィルム１０全体を加熱し、定着ニップ部Ｎに
通紙される被記録材Ｐを加熱してトナーｔ画像の加熱定
着がなされる。

【０１１０】ａ．発熱層１ 発熱層１は、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。

【０１１１】非磁性の金属でも良いが、より好ましくは
磁束の吸収のよいニッケル、鉄、磁性ステンレス、コバ
ルト−ニッケル合金等の金属が良い。

【０１１２】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。

【０１１３】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以下になっていることを示す。逆に言うと、
殆どのエネルギーはこの深さまでで吸収されている（図
１２）。

【０１１４】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。

【０１１５】本実施例では、この発熱層の表面に化学処
理を行う等により、表面を荒らした部分を設け、表面の
抵抗率を処理により高めるようにしている。これについ
ては後記（４）項で詳述する。

【０１１６】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、熱伝導率が良い材質であ
る。

【０１１７】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。

【０１１８】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Ｐの凹凸あるいはトナ
ー層ｔ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。

【０１１９】弾性層２の厚さとしては、１０μｍ以下で
は記録媒体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が良い。

【０１２０】弾性層２は、硬度が高すぎると被記録材Ｐ
あるいはトナー層ｔ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：ＪＩＳ−Ｋ Ａ型試験機）以下、よ
り好ましくは４５゜以下がよい。

【０１２１】弾性層２の熱伝導率λに関しては、６×１
０^-4〜２×１０^-3［cal/cm・sec・deg ］がよい。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１０の表層
（離型層３）における温度上昇が遅くなる。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。よって熱伝導率λは６×１０^-4〜２×１０^-3［cal/
cm・sec・deg ］が良い。より好ましくは８×１０^-4〜
１．５×１０^-3［cal/cm・sec・deg ］が良い。

【０１２２】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。

【０１２３】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。

【０１２４】ｄ．断熱層４ また図１１に示すように、定着フィルム１０の構成にお
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。

【０１２５】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。

【０１２６】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。

【０１２７】断熱層４は、発熱層１に発生した熱が定着
フィルム１０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
供給効率良くなる。よって、消費電力を抑えることがで
きる。

【０１２８】（４）定着フィルム１０の発熱分布調節 本実施例では、電磁誘導発熱性部材である定着フィルム
１０の電磁誘導発熱層１の表面のフィルム軸方向（フィ
ルム長さ方向、定着ニップ部長手方向）に沿う抵抗率を
変化させることにより発熱分布を変化させて、従来のよ
うな磁場発生手段の励磁コイルのフォーミングやフェラ
イトコアの構成による発熱分布調節を不要にして定着フ
ィルム端部の熱ダレや非通紙部昇温を防止あるいは緩和
するようにしている。

【０１２９】即ち図１３・図１４の例は、図１１のもの
のように内面側から外面側に順に断熱層４・電磁誘導発
熱層１・弾性層２・離型層３の４層の積層からなる円筒
状の定着フィルム１０について、その円筒状の電磁誘導
発熱層１の内周表面のフィルム両端側部分を励磁コイル
１８と直交する方向（定着フィルム円周方向）に帯状
（リング状・環状）に他の電磁誘導発熱層部分よりも表
面抵抗率を高めた高抵抗部１ａにしたものである。

【０１３０】この抵抗率変調を施した高抵抗層部分１ａ
は、電磁誘導発熱層１の内周表面のフィルム両端側部分
に化学処理を行う等により表面を荒らして抵抗率を高め
る加工をすることで形成することができる。その他の加
工法に依ってもよい。

【０１３１】上記の電磁誘導発熱層１の電磁誘導発熱に
よる温度は、高抵抗部１ａの温度が他の電磁誘導発熱層
部分よりも高くなり、したがってこの例の場合において
は定着フィルム１０の定着ニップ部Ｎの長手に沿う温度
分布は図１３図の温度分布図のように定着フィルム１０
の両端部分が高くなり、これにより定着フィルム端部の
熱ダレを防止することができる。

【０１３２】この効果は、渦電流が励磁コイルに沿って
流れる為に、抵抗率変調を施した部分１ａがコアあるい
は励磁コイルよりも中心側になければ、抵抗率の低い部
分に電流集中が発生する為に、図１５・図１６の例のよ
うに励磁コイルの境界に加工を行った部分１ａを配置す
ることで励磁コイル内側の温度を高め、励磁コイル外側
の温度を制限する事も可能である。

【０１３３】上記の加工に伴う高抵抗部１ａを発熱部と
して持つ図１３・図１４の例のものは、定着フィルム１
０は電磁誘導発熱層１の端部保護の為に弾性層２・離型
層３・断熱層４の幅を電磁誘導発熱層１の幅よりも大き
くして電磁誘導発熱層端部の保護を行うとともに、加熱
部分の制限を行うようにし、均一加熱の為に定着フィル
ム１０の幅よりも多少長めの励磁コイル１８を用いた。

【０１３４】また、高抵抗部１ａが発熱部を制限してい
る図１５・図１６の例のものは、定着フィルム１０の電
磁誘導発熱層１の高抵抗部１ａにより励磁コイル内側の
温度を高め、励磁コイル外側の温度を制限することで、
定着フィルム１０の長さと同等の長さの励磁コイル・コ
アを用いる構成としている。

【０１３５】〈第２の実施例〉（図１７・図１８） ａ）電磁誘導発熱性部材である定着フィルム１０の電磁
誘導発熱層１の表面に導電性物質（例えば、Ｆｅ、ニッ
ケル等の磁性金属及び銅、アルミニウム等の非磁性金
属）をメッキなどの手法でコーティングすることによ
り、渦電流の流れる領域の制御を行ない、所望の発熱分
布を得ることができる。

【０１３６】ｂ）電磁誘導発熱性部材である定着フィル
ム１０の電磁誘導発熱層１の表面に良熱伝導性部材（例
えば、アルミ等の金属等の熱伝導性の高い物質）をコー
ティングすることにより、通紙時の端部温度上昇（非通
紙部昇温）を抑制することができる。

【０１３７】ｃ）電磁誘導発熱性部材である定着フィル
ム１０の電磁誘導発熱層１の表面に抵抗率の上昇係数の
異なる部材（例えば、炭素系フィラー（導電性）材や、
酸化金属膜、金属膜：金属や酸化金属は温度とともに抵
抗が増大するか、金属の種類によって上昇係数が異な
る、又、炭素系の導電材は、温度により抵抗が減少す
る)のコーティングを施すことにより、所望の発熱分布
を得ることができる。

【０１３８】上記のように電磁誘導発熱層を複数層で構
成することで所望の発熱分布を得ることができる。

【０１３９】図１７・図１８はその具体例であり、電磁
誘導発熱性部材である定着フィルム１０の電磁誘導発熱
層をフィルム外面側と内面側の第１と第２の２層の発熱
層１ ₁ ・１₂ で構成したものである。第１の発熱層１₁
に磁性ＳＵＳ・鉄・ニッケル等の磁性金属部材を用い、
第２の発熱層１₂ にアルミニウム・銅等の非磁性金属部
材を用いた。

【０１４０】通紙時の定着フィルム１０の定着ニップ部
Ｎ面での熱の均一性を考慮する場合には、上記において
第１の層１₁ に非磁性の良導電部材（良熱伝導性材料）
を用い、第２の層１₂ に磁性金属部材を用いた方が良
い。

【０１４１】かくして励磁コイル１８のフォーミングや
フェライトコアの構成による発熱分布調節を不要にして
定着フィルム端部の熱ダレや非通紙部昇温を防止あるい
は緩和することができる。

【０１４２】〈第３の実施例〉（図１９・図２０） 電磁誘導発熱性部材である定着フィルム１０の電磁誘導
発熱層１の表面に絶縁材からなるコーティングを施すこ
とにより、磁場発生手段の励磁コイル１８からのギャッ
プを適切に設け、所望の発熱分布を得ることができる。

【０１４３】図１９・図２０はその具体例であり、定着
フィルム１０の断熱層４の層厚を、フィルム軸方向（フ
ィルム長さ方向、定着ニップ部長手方向）の端部で薄
く、中央部で厚くとることにより、電磁誘導発熱層１と
励磁コイル１８とのギャップを、フィルム端部側では小
さく、中央部では大きくしてフィルム中央部での温度よ
りも端部での温度を高くすることが出来る。

【０１４４】逆の特性が必要な場合には中央部を薄くし
て励磁コイル１８との距離を近づければ良い。

【０１４５】かくして励磁コイル１８のフォーミングや
フェライトコアの構成による発熱分布調節を不要にして
定着フィルム端部の熱ダレや非通紙部昇温を防止あるい
は緩和することができる。

【０１４６】〈その他の実施例〉 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。発熱層だけの部材とすることもで
きる。

【０１４７】２）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。

【０１４８】また加圧部材３０側からも被記録材に熱エ
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。

【０１４９】３）定着フィルム１０は剛体ローラなど他
の形態の部材にすることもできる。

【０１５０】４）本発明の加熱装置は実施例の画像加熱
定着装置としてに限らず、画像を担持した被記録材を加
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。

【０１５１】

【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、像加熱装置、該像加熱装置
を具備する画像形成装置において、電磁誘導発熱性部材
の発熱分布について、磁場発生手段の励磁コイルのフォ
ーミングやフェライトコアの構成による発熱分布調節を
不要にして端部の熱ダレや非通紙部昇温を防止あるいは
緩和することができ、電磁誘導発熱性部材表面での温度
分布を一定に保つとともに通紙時の温度むらを防ぎ、像
加熱装置あるいは画像形成装置にあっては画像安定性と
耐久性を向上させる事が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施例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】 同じく要部の正面模型図

【図４】 同じく要部の横断正面模型図

【図５】 磁場発生手投と励磁回路の関係を示した図

【図６】 磁場発生手段と発熱量Ｑの関係を示した図

【図７】 電流共振のスイッチング部

【図８】 誘導加熱制御部のブロック回路図

【図９】 安全回路を示した図

【図１０】 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１１】 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１２】 発熱層深さと電磁波強度の関係を示したグ
ラフ

【図１３】 定着フィルムの電磁誘導発熱層に高抵抗部
を設けて温度分布調節した例の説明図（その１）

【図１４】 同じく説明図（その２）

【図１５】 同じく説明図（その３）

【図１６】 同じく説明図（その４）

【図１７】 第２の実施例において、定着フィルムの電
磁誘導発熱層を２層構成にして温度分布調節した例の説
明図（その１）

【図１８】 同じく説明図（その２）

【図１９】 第３の実施例において、定着フィルムの断
熱層の層厚変調により温度分布調節した例の説明図（そ
の１）

【図２０】 同じく説明図（その２）

【図２１】 従来例の電磁誘導加熱方式の加熱装置の概
略構成図

【符号の説明】

１・・電磁誘導発熱層、２・・弾性層、３・・離型層、
４・・断熱層、１０・・定着フィルム（電磁誘導発熱性
部材）、１６・・フィルムガイド部材、１７・・磁性コ
ア、１８・・励磁コイル、２３ａ・２３ｂ・・定着フィ
ルム端部の規制・保持用フランジ部材、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、５０・・サーモスイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H033 AA03 AA30 BA25 BA27 BA30 BE06 CA27 3K059 AB19 AC33 AD05 CD44 CD52 CD63

Claims (11)

【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界
   の作用で電磁誘導発熱する部材と、前記電磁誘導発熱性
   部材と相互圧接して被加熱材のニップ部を形成する加圧
   部材を有し、前記電磁誘導発熱性部材に前記磁場発生手
   段の磁界を作用させ、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であり、 電磁誘導発熱部材の表面に加工を行い、表面の抵抗率を
   変化させた層を有する事により発熱分布を変化させる事
   を特徴とした加熱装置。
2. 【請求項２】磁場発生手段と、前記磁場発生手段の磁界
   の作用で電磁誘導発熱する部材と、前記電磁誘導発熱性
   部材と相互圧接して被加熱材のニップ部を形成する加圧
   部材を有し、前記電磁誘導発熱性部材に前記磁場発生手
   段の磁界を作用させ、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であり、 電磁誘導発熱性部材の表面に導電性物質をメッキなどの
   手法でコーティングすることにより、渦電流の流れる領
   域の制御を行い所望の発熱分布を得る事を特徴とした加
   熱装置。
3. 【請求項３】磁場発生手段と、前記磁場発生手段の磁界
   の作用で電磁誘導発熱する部材と、前記電磁誘導発熱性
   部材と相互圧接して被加熱材のニップ部を形成する加圧
   部材を有し、前記電磁誘導発熱性部材に前記磁場発生手
   段の磁界を作用させ、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であり、 電磁誘導発熱性部材の表面に絶縁材からなるコーティン
   グを施すことにより、磁場発生手段からのギャップを適
   正に設け所望の発熱分布を得る事を特徴とした加熱装
   置。
4. 【請求項４】磁場発生手段と、前記磁場発生手段の磁界
   の作用で電磁誘導発熱する部材と、前記電磁誘導発熱性
   部材と相互圧接して被加熱材のニップ部を形成する加圧
   部材を有し、前記電磁誘導発熱性部材に前記磁場発生手
   段の磁界を作用させ、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であり、 電磁誘導発熱性部材の表面に良熱伝導性部材をコーティ
   ングすることにより、通紙時の端部温度上昇を抑制する
   事を特徴とした加熱装置。
5. 【請求項５】磁場発生手段と、前記磁場発生手段の磁界
   の作用で電磁誘導発熱する部材と、前記電磁誘導発熱性
   部材と相互圧接して被加熱材のニップ部を形成する加圧
   部材を有し、前記電磁誘導発熱性部材に前記磁場発生手
   段の磁界を作用させ、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であり、 電磁誘導発熱性部材の表面に抵抗率の上昇係数の異なる
   部材のコーティングを施すことにより、所望の発熱分布
   を得る事を特徴とした加熱装置。
6. 【請求項６】磁場発生手段と、前記磁場発生手段の磁界
   の作用で電磁誘導発熱する部材と、前記電磁誘導発熱性
   部材と相互圧接して画像を担持した記録材のニップ部を
   形成する加圧部材を有し、前記電磁誘導発熱性部材に前
   記磁場発生手段の磁界を作用させ、電磁誘導発熱性部材
   の発熱で画像を担持した被記録材を加熱する像加熱装置
   であり、 電磁誘導発熱部材の表面に加工を行い、表面の抵抗率を
   変化させることにより発熱分布を変化させる事を特徴と
   した像加熱装置。
7. 【請求項７】磁場発生手段と、前記磁場発生手段の磁界
   の作用で電磁誘導発熱する部材と、前記電磁誘導発熱性
   部材と相互圧接して画像を担持した記録材のニップ部を
   形成する加圧部材を有し、前記電磁誘導発熱性部材に前
   記磁場発生手段の磁界を作用させ、電磁誘導発熱性部材
   の発熱で画像を担持した被記録材を加熱する像加熱装置
   であり、 電磁誘導発熱性部材の表面に導電性物質をメッキなどの
   手法でコーティングすることにより、渦電流の流れる領
   域の制御を行い所望の発熱分布を得る事を特徴とした像
   加熱装置。
8. 【請求項８】磁場発生手段と、前記磁場発生手段の磁界
   の作用で電磁誘導発熱する部材と、前記電磁誘導発熱性
   部材と相互圧接して画像を担持した記録材のニップ部を
   形成する加圧部材を有し、前記電磁誘導発熱性部材に前
   記磁場発生手段の磁界を作用させ、電磁誘導発熱性部材
   の発熱で画像を担持した被記録材を加熱する像加熱装置
   であり、 電磁誘導発熱性部材の表面に絶縁材からなるコーティン
   グを施すことにより、磁場発生手段からのギャップを適
   正に設け所望の発熱分布を得る事を特徴とした像加熱装
   置。
9. 【請求項９】磁場発生手段と、前記磁場発生手段の磁界
   の作用で電磁誘導発熱する部材と、前記電磁誘導発熱性
   部材と相互圧接して画像を担持した記録材のニップ部を
   形成する加圧部材を有し、前記電磁誘導発熱性部材に前
   記磁場発生手段の磁界を作用させ、電磁誘導発熱性部材
   の発熱で画像を担持した被記録材を加熱する像加熱装置
   であり、 電磁誘導発熱性部材の表面に良熱伝導性部材をコーティ
   ングすることにより、通紙時の端部温度上昇を抑制する
   事を特徴とした像加熱装置。
10. 【請求項１０】磁場発生手段と、前記磁場発生手段の磁
    界の作用で電磁誘導発熱する部材と、前記電磁誘導発熱
    性部材と相互圧接して画像を担持した記録材のニップ部
    を形成する加圧部材を有し、前記電磁誘導発熱性部材に
    前記磁場発生手段の磁界を作用させ、電磁誘導発熱性部
    材の発熱で画像を担持した被記録材を加熱する像加熱装
    置であり、 電磁誘導発熱性部材の表面に抵抗率の上昇係数の異なる
    部材のコーティングを施すことにより、所望の発熱分布
    を得る事を特徴とした像加熱装置。
11. 【請求項１１】画像を担持した被記録材を加熱する像加
    熱装置として請求項６ないし１０の何れかに記載の像加
    熱装置を具備する事を特徴とした有する画像形成装置。