JP3441820B2 - 加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電磁（磁気）誘導を利
用して導電部材に渦電流を発生させて発熱させ、その熱
により被加熱材を加熱する加熱装置に関するものであ
る。

【０００２】また、該加熱装置を画像加熱定着装置とし
て用いた、電子写真装置、静電記録装置等の画像形成装
置（画像記録装置）に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】例えば、複写機・プリンタ・ファクシミ
リ等の画像形成装置において、電子写真方式・静電記録
方式・磁気記録方式等の適宜の作像プロセス機構により
被記録材（転写材・感光紙・静電記録紙・印刷紙等の紙
葉体）に転写方式（間接方式）又は直接方式で目的の画
像情報に対応させて形成担持させた未定着トナー像を被
記録材面に加熱定着させるための加熱装置としての画像
加熱定着装置（以下、定着装置と記す）としては、従来
から熱ローラー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】このような装置は、加熱体の発熱源として
ハロゲンランプや発熱抵抗体を用い、これに電流をなが
して発熱させ、その熱を伝熱部材としてのローラーやフ
ィルムを介して被加熱材としての被記録材に与えてトナ
ー像の加熱定着を行っている。

【０００５】また特公平５−９０２７号公報では、磁束
により定着ローラーに渦電流を発生させジュール熱によ
って発熱させることが提案されている。このように渦電
流の発生を利用することで発熱位置をトナーに近くする
ことができ、ハロゲンランプを用いた熱ローラーよりも
消費エネルギーの効率アップが達成できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ａ．熱ローラー方式の
加熱装置（定着装置）は、内蔵させた発熱源としてのハ
ロゲンランプで加熱される熱ローラー（定着ローラー）
と、これに圧接させた加圧ローラーとの圧接ニップ部
（定着ニップ部）へ被加熱材（被記録材）を導入して挟
持搬送させて被加熱材を熱ローラーで加熱するものであ
るが、発熱源としてのハロゲンランプは電気エネルギー
を一旦は光にエネルギーを変換しているため効率が悪い
こと、定着ローラーという熱容量の大きなものを加熱す
ることから、効率の最良のものでも決してクイックスタ
ートができるものでもなかった。

【０００７】ｂ．フィルム加熱方式の加熱装置は、発熱
抵抗体を発熱源とする固定支持された加熱体（ヒータ
部、セラミックヒータ）と、該加熱体に対向圧接しつつ
搬送される耐熱性フィルム（定着フィルム）と、該フィ
ルムを介して被加熱材を加熱体に密着させる加圧ローラ
ーを有し、加熱体と加圧ローラーとの圧接ニップ部にお
いて加熱体の熱をフィルムを介して被加熱材へ付与する
方式の装置であるが（特開昭６３−３１３１８２号公報
・特開平１−２６３６７９号公報・特開平１−１５７８
７８号公報・特開平４−４４０７５〜４４０８３号公報
・特開平４−２０４９８０〜２０４９８４号公報等）、
熱伝導性の悪い樹脂フィルムを介して熱を伝えるため、
温度勾配を大きく取るように加熱体を高温にする必要が
あり、周辺への熱のロスがあったため効率が悪い。

【０００８】ｃ．電磁誘導加熱方式の加熱装置は、特公
平５−９０２７号公報に記載の装置のように円筒体（ロ
ーラー）に渦電流を発生させジュール熱を発生させる
と、励磁コイル、励磁鉄芯が昇温して磁束の量が減って
しまい発熱が不安定となる。またローラー内部への放熱
により熱効率も充分ではない。

【０００９】ｄ．カラー画像形成装置では、被記録材に
形成担持された未定着トナー像は３色以上の色トナーに
よる３層以上のトナー層の重ね合わせ層であるため、被
記録材とトナー層の界面まで十分に温めておかないと、
定着性の不良が発生する。また加熱の程度でグロスが変
化する。

【００１０】即ち、カラーの未定着画像を定着させる
時、被記録材上のカラートナーの積載高さは、モノクロ
のトナーのみの積載高さとは違いおよそ３倍ものトナー
が山積みされている。そのため上面のみからの加熱では
被記録材とトナーとの界面が溶融せず定着性が悪くな
る。そこで、カラーの未定着画像を定着させるときには
背面加熱が必要とされる。しかし、従来の熱ローラー方
式の定着装置のように被記録材の上下にローラー２本を
使用した場合は、ローラーの熱容量が大きいことや熱伝
導に時間がかかることから、定着装置を設定温度に立ち
上げるのにかなりの時間を要していた。

【００１１】そこでこの対策として、熱ローラー方式の
定着装置の場合は、加圧ローラーにも加熱ヒータを入れ
ているが、このため最大消費電力が大きくなることや、
ウェイトタイムが長くかかるといった欠点がある。

【００１２】フィルム加熱方式の定着装置は、被記録材
片面からの加熱は早いが、片面の発熱によりカラーのト
ナーを十分に溶融することが出来ず定着不良を起こして
しまう。被記録材とトナー層の界面まで加熱しようとす
ると、トナー層中の温度勾配が大きくなり、定着フィル
ムと直接接するトナーは過剰に溶融されてオフセットを
生じる。

【００１３】ｅ．さらには、モノクロ画像でも近年環境
保護の観点から両面印字（両面記録、両面プリント）に
需要は高まっている。

【００１４】しかし、通常の画像形成装置においては、
片面印字（片面記録、片面プリント）に条件をあわせて
いると、片面印字（第１面に対する印字）・画像定着後
の被記録材には大きいカールが生じているから、該被記
録材を両面印字（第２面に対する印字）のために該被記
録材を搬送するにはカールが大きく、シワが発生した
り、熱が過剰に供給されて加圧ローラーにトナーがオフ
セットしたり、ひどい時には被記録材が巻き付いたりす
る。逆に、両面印字にあわせていると片面印字時の定着
性が悪くなる。このため、被記録材の１面目と２面目と
で定着温度を、特に表面と裏面との熱供給量を変化させ
ることが好ましい。

【００１５】ところが、熱ローラー方式の定着装置の場
合には、ローラーの熱容量が大きく、短時間に各ローラ
ーの温度を変更できない。またフィルム加熱方式の定着
装置では、加圧ローラーからの熱供給量を意図的に変え
ることはできない。このため有効な解決手段がなかっ
た。

【００１６】そこで本発明は、上記のような問題点を解
消した、即ち、被加熱材加熱部を所定の温度に短時間に
立ち上げ状態にできる（クイックスタート性）、カラー
画像の加熱定着装置として使用して、カラートナー像の
定着性を十分に確保できる、両面記録機能を有する画像
形成装置における画像加熱定着装置として使用して、被
記録材の第１面目のトナー像の加熱定着時のカールを少
なくでき、第２面目のトナー像の印字の際にシワや角折
れといった問題の発生を防止することが可能となり、ま
た加圧部材へのトナーオフセットを防止することができ
る、等の利点を有する加熱装置を提供することを目的と
する。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする加熱装置である。

【００１８】（１）導電層を有する円筒状フィルムと、
芯金と弾性層と導電層を有する加圧部材と、円筒状フィ
ルムの内部に配置されており円筒状フィルムと加圧部材
の導電層に磁場を入れることで渦電流を発生させて発熱
させるための交番磁場発生手段と、を有し、前記フィル
ムと加圧部材の圧接ニップ部に被加熱材を挟持搬送させ
ることで加熱する加熱装置において、 前記交番磁場発生
手段への通電周波数が可変となっており、通電周波数を
変えることにより前記円筒状フィルムの発熱量と前記加
圧部材の発熱量の比を変更可能となっていることを特徴
とする加熱装置。

【００１９】（２）前記装置は、被加熱材の一方の面に
画像を形成し加熱定着した後、表裏を反転させて他方の
面に画像を形成し再度加熱定着することにより、被加熱
材の両面に画像を形成可能な画像形成装置に加熱定着装
置として搭載されるものであり、被加熱材の他方の面に
画像を形成し再度加熱定着する際の前記交番磁場発生手
段への通電周波数は被加熱材の一方の面に画像を形成し
た後の加熱定着時より高いことを特徴とする（１）に記
載の加熱装置。

【００２０】（３）前記加圧部材は複数の被加熱材を連
続して加熱すると徐々に温まるものであり、前記加圧部
材の温度に応じて前記交番磁場発生手段への通電周波数
を変えることを特徴とする（１）に記載の加熱装置。

【００２１】（４）前記装置は、モノクロ画像とカラー
画像を形成可能な画像形成装置に加熱定着装置として搭
載されるものであり、モノクロ画像を加熱定着する際と
カラー画像を加熱定着する際の前記交番磁場発生手段へ
の通電周波数が異なることを特徴とする（１）に記載の
加熱装置。

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【作用】即ち、導電層を有する円筒状フィルムと、芯金
と弾性層と導電層を有する加圧部材と、円筒状フィルム
の内部に配置されており円筒状フィルムと加圧部材の導
電層に磁場を入れることで渦電流を発生させて発熱させ
るための交番磁場発生手段と、を有し、前記フィルムと
加圧部材の圧接ニップ部に被加熱材を挟持搬送させるこ
とで加熱する装置構成にすることで、被加熱材加熱部で
ある、フィルムと加圧部材の圧接ニップ部のフィルムと
加圧部材との両方を加熱することができて、被加熱材加
熱部を所定の温度に短時間に立ち上げ状態にでき、クイ
ックスタート性を具備させることができる。

【００２８】カラー画像の加熱定着装置として使用した
とき、定着ニップ部である、フィルムと加圧部材の圧接
ニップ部のフィルムと加圧部材の両方を加熱することが
できることにより定着ニップ部の熱量を十分なものにし
て、カラートナー像の定着性を十分に確保できる。

【００２９】円筒状フィルム内部に配置された交番磁場
発生手段への通電周波数を変えるだけで円筒状フィルム
の発熱量と加圧部材の発熱量の比を変更できるので、両
面プリント時や連続プリント時に最適な加熱条件を簡単
に設定できる。 すなわち、両面記録機能を有する画像形
成装置における加熱定着装置として使用して、第１面目
のトナー像の加熱定着時は被記録材をフィルム側と加圧
ローラー側の両面側から加熱することで被記録材の第１
面目のトナー像の加熱定着時のカールを少なくでき、第
２面目のトナー像印字の際の該被記録材のシワや角折れ
といった問題の発生を防止することが可能となり、また
第２面目のトナー像の加熱定着の際には加圧部材側から
の加熱を少なくして、加圧部材へのトナーオフセットを
防止することができる。

【００３０】

【実施例】〈参考例１〉（図１〜図４）本例は本発明を理解する上で参考となる参考例である。 （１）画像形成装置例（図１） 図１は画像形成装置の一例の概略構成図である。本例の
画像形成装置はレーザー走査式・電子写真カラープリン
タである。

【００３１】３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であり、矢示の時計方向に所
定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動され
る。この回転感光体ドラム３は帯電ローラー４によりそ
の周面が所定の極性・電位に一様帯電される。そしてそ
の帯電面に、レーザー光学箱８から出力される、不図示
の画像読み取り装置やコンピュータ等の画像信号発生装
置から入力された目的の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／オフ変換）されたレー
ザー光６による走査露光がなされることで、画像情報の
静電潜像が形成される。７はレーザー光反射ミラーであ
り、レーザー光学箱８からの出力レーザー光６を感光体
ドラム３に対して偏向する。

【００３２】５は現像器であり、イエロートナー現像器
５Ｙ、マゼンタトナー現像器５Ｍ、シアントナー現像器
５Ｃの切り替え式のカラー現像器と、黒用のブラックト
ナー現像器５Ｂから構成されている。

【００３３】１６は中間転写体ドラムである。感光体ド
ラム３に接触もしくは近接させて配設してあり、感光体
ドラム３の回転に順方向に感光体ドラム３とほぼ同一周
速度で回転駆動される。

【００３４】そして、回転感光体ドラム３に対して、目
的のフルカラー画像の色分解像に各対応する静電潜像の
形成、その静電潜像のトナー現像が順次に実行され、そ
の各トナー像の、中間転写体ドラム１６に対する順次重
ね合わせ転写がなされて該中間転写体ドラム１６の面に
目的のフルカラー画像の鏡像に対応したフルカラートナ
ー像が合成形成される。１２は中間転写体ドラム１６に
対するトナー像転写後の感光体ドラム３の面を清掃する
クリーナーである。

【００３５】この中間転写体ドラム１６に対して、給紙
カセット１１から被記録材としての転写材Ｐが給紙ロー
ラー１０により一枚給紙されて、該転写材Ｐに対して中
間転写体ドラム１６側の鏡像フルカラートナー像が転写
ローラー９により転写されて転写材Ｐ面にフルカラート
ナー像が形成される。転写ローラー９は転写材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１６から転写材Ｐにトナー像を転写する。

【００３６】フルカラートナー像の転写を受けた転写材
Ｐは中間転写体ドラム１６から分離されて定着装置１３
へ導入され、トナー像の加熱定着を受け、排紙トレー１
４に排出される。

【００３７】（２）定着装置（図２〜図４） 図２は本例における定着装置１３の概略構成図であり、
本発明に従う装置である。即ち、導電層（発熱層）を有
する円筒状フィルムと、芯金と弾性層と導電層（発熱
層）を有する加圧部材と、円筒状フィルムの内部に配置
されており円筒状フィルムと加圧部材の導電層に磁場を
入れることで渦電流を発生させて発熱させるための交番
磁場発生手段と、を有し、前記フィルムと加圧部材の圧
接ニップ部に被加熱材を挟持搬送させることで加熱する
加熱装置である。

【００３８】１５は後述するように導電層を有する定着
フィルムであり、円筒状（エンドレスベルト状）フィル
ムである。この円筒状フィルム１５は半円形のフィルム
ガイド３０にルーズに外嵌させてある。

【００３９】２０は後述するように芯金と弾性層と導電
層を有する加圧部材としての加圧ローラーであり、フィ
ルムガイド３０の下面に対してフィルム１５を挟ませて
不図示の付勢手段により所定の加圧力で圧接させてあ
る。

【００４０】Ｎはフィルム１５を挟んでフィルムガイド
３０の下面と加圧ローラー２０とで形成されるの圧接ニ
ップ部（定着ニップ部）である。

【００４１】３１は交番磁場発生手段であり、高透磁率
コア１７とこれに巻いた励磁コイル１８からなる。フィ
ルムガイド３０の中央部に下端部を定着ニップ部Ｎに対
応接近させて、フィルムガイド３０に支持させて配設し
てある。１９はコイル１８に接続した磁気回路（励磁回
路）である。

【００４２】加圧ローラー２０は矢示の反時計方向に所
定の速度で回転駆動される。この加圧ローラー２０の回
転に伴い、円筒状の定着フィルム１５がフィルムガイド
３０の周りを、内面が定着ニップ部Ｎにおいてフィルム
ガイド３０の下面に密着摺動しながら加圧ローラー２０
との摩擦力で矢示の時計方向に従動回転する。この場
合、フィルムガイド１６によって定着ニップ部Ｎへの加
圧と定着フィルム１５の搬送安定化が図られている。

【００４３】そして、この定着ニップ部Ｎの定着フィル
ム１５と加圧ローラー２０との間に被加熱材としての転
写材Ｐが導入されることで、該転写材Ｐが定着フィルム
１５に密着してフィルム１５と一緒に該定着ニップ部Ｎ
を挟持搬送される。

【００４４】図３は定着フィルム１５の層構成模型図で
ある。即ち、１は定着フィルム１５の基層となる金属フ
ィルム等でできた導電層であり、より好ましくはニッケ
ル、鉄、ステンレスといった強磁性体の金属を用いると
よい。２ａはこの導電層１の外面側を被覆させた、シリ
コーン樹脂、フッ素樹脂シリコーンゴム、フッ素ゴム等
の離型性かつ耐熱性の良い耐熱樹脂層である。２ｂは導
電層１の内面側を被覆させた、フッ素樹脂、ポリイミド
樹脂、ポリアミド樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、液
晶ポリマー、フェノール樹脂等の耐熱樹脂層である。

【００４５】加圧ローラー２０は、芯金３２の周囲にシ
リコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性の良い弾性層２５
を設け、その上に金属等の導電性を有し渦電流を発生で
きる導電層（発熱層）２６を設けてあり、最外層にはフ
ッ素樹脂やシリコーン樹脂といった耐熱性かつ離型性の
優れた樹脂層２７を被覆して設けてある。

【００４６】交番磁場発生手段３１の高透磁率コア１７
はフェライトやパーマロイといったトランスのコアに用
いられる材料を用いるが、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。
励磁回路１９は２０ｋＨｚから５００ｋＨｚの高周波を
スイッチング電源で発生させるようになっている。

【００４７】交番磁場発生手段３１のコイル１８に励磁
回路１９から高周波を発生させることで、定着ニップ部
Ｎの定着フィルム１５の導電層１の部分と加圧ローラー
２０の導電層２６部分に磁場が入り、それらの導電層１
と２６部分に渦電流が発生して発熱を生じて定着ニップ
部Ｎが加熱される。従ってこの定着ニップ部Ｎの定着フ
ィルム１５と加圧ローラー２０との間に被加熱材として
の転写材Ｐを導入して挟持搬送させることで転写材Ｐの
未定着トナー像が加熱定着される。

【００４８】このような構成で磁気誘導加熱定着を行な
うことによって被加熱材としての転写材Ｐの背面の加熱
がひとつの加熱体で同時に可能となり、また熱容量が少
なく、熱伝導に時間を要さないため立上り時間の大幅な
短縮が出来る。

【００４９】この定着ニップ部Ｎ内での加熱原理を図４
で説明する。

【００５０】励磁回路１９によってコイル１８に印加さ
れる電流で発生する磁束は、高透磁率コア１７に導かれ
て定着ニップ部Ｎ内で定着フィルム１５の導電層１に磁
束２３と渦電流２４を発生させる。この渦電流２４と導
電層１の固有抵抗によって熱が発生する。

【００５１】また、加圧ローラー２０の表面付近でも金
属等の導電層２６内に入った磁束によって該導電層２６
に渦電流が発生して発熱し、転写材Ｐの裏面からの加熱
を可能とする。この上下の熱を転写材Ｐに供給し、トナ
ーＴを溶融させた後、冷却して永久固着像とする。

【００５２】定着フィルム１５の金属フィルム１は、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、磁性ステンレス等の金属がよい。その
厚みは２００μｍ以下にするとよい。より好ましくは次
の式で表される表皮深さを越えない方が好ましい。表皮
深さを越えると加圧ローラー２０に供給できるエネルギ
ーが少なくなるからである。

【００５３】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（Ω）ｍ）で σ＝５０３×（ρ／ｆμ）^1/2 と表される。

【００５４】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、逆に言うとほとんどのエ
ネルギーはこの深さまでで吸収されている。

【００５５】一方で２００μｍを越えると、金属の硬さ
が目立ち始め、フィルムとしての駆動がしづらくなる。
また熱容量も大きくなり、室温から急速に温度を上げて
数秒間で定着可能にするようなことができなくなる。

【００５６】定着フィルム１５の外面側の耐熱樹脂層２
ａは５μｍ以上２５μｍまでの離型性のよいものを用い
る。

【００５７】２５μｍ以上厚くすることは、熱伝導を悪
化させ、また塗膜の強度が低下したり、一回の工程で作
れない、材料が多くかかるといった問題の割りにメリッ
トが無くなる。

【００５８】一方、５μｍ以下は塗膜のムラで離型性の
悪い部分ができたり、耐久性が不足するといった問題が
生じる。

【００５９】定着フィルム１５の内面側の耐熱樹脂層２
ｂは１０μｍ以上１ｍｍ以下が好ましい。１０μｍ未満
では断熱の効果が得られず、また耐久性も不足する。１
ｍｍを越えると金属フィルム層１が高透磁率コア１７か
ら遠ざかり、磁束が十分金属フィルム層１に吸収されな
くなる。

【００６０】加圧ローラー２０の発熱層としての導電層
２６はニッケル、鉄、ステンレス等の高透磁率でかつ抵
抗の低いものが好ましい。金属のフィルムを使用する場
合には、加圧ローラー２０の弾性を得るために厚みは１
００μｍ以下が好ましく、かつ定着フィルム１５と同じ
く表皮厚みよりも厚いほうが好ましい。

【００６１】更には、定着フィルム１５の導電層１の厚
みと、加圧ローラー２０の導電層２６の厚みの和が表皮
厚みより大きく、かつ定着フィルム１５が表皮厚み以下
が好ましい。これは先述の電磁波の吸収に関する特徴か
ら理解される。実際の２つの導電層１・２６の厚みは必
要な発熱量が決まると、励磁回路１９の周波数と使用す
る導電層の抵抗と透磁率とで決定される。この場合、導
電層１・２６は同じ材質である必要はない。

【００６２】このように、被加熱材Ｐに近い金属フィル
ム１を直接発熱させ、かつ薄い離型樹脂層２ａを介して
熱を被加熱材Ｐに伝達しやすくするとともに、金属フィ
ルム１で発生した熱がフィルム内側に向わないように樹
脂層２ｂで断熱することで、従来の熱ローラー加熱定着
方式や、その他のフィルムを用いた加熱定着に比較して
格段に効率の良い定着装置を提供することができた。

【００６３】

【００６４】ここで、定着フィルム１５は、金属フィル
ム１を基材とせず、ポリイミドのような耐熱性と強度の
ある樹脂フィルム上に金属フィラーのようなものを混ぜ
た樹脂層を重ねて導電層とし、これを発熱させるように
したものでもよい。加圧ローラー２０の導電層２６も同
様で、金属層のかわりに、表層近くのゴム層の中に導電
性を有するフィラーを入れてもよい。

【００６５】（具体例１） 定着フィルム１５の導電層１として、内径２４ｍｍ・肉
厚３０ミクロン・長さ２３０ｍｍのニッケル電鋳スリー
ブを使用した。

【００６６】加圧ローラー２０として、外径１６ｍｍの
芯金３２の上に、耐熱弾性層２５として層厚２ｍｍ・面
長２３０ｍｍのシリコーンゴム層を設け、その外に導電
層２６として３０ミクロンのニッケルフィルム層を、さ
らにその上に耐熱樹脂層２７としてＰＦＡ／ＰＴＦＥの
被覆層を形成したものを用いた。

【００６７】フェライトコア１７は、長さ３０ｍｍ・高
さ１０ｍｍ・幅４ｍｍのものを７個長さ方向に直線状に
並べて長さ２１０ｍｍとしまとめてコイル１８を１５回
巻きつけたものを用いた。

【００６８】このコイル１８には１４０Ｖの直流電圧が
２５０ｋＨの周期でオンデューティーが５０％になるよ
うに印加した。

【００６９】この結果、定着フィルム１５は１５秒程度
で１５０℃に達し、加圧ローラー２０の表面もこの時１
００℃に達し、カラートナー像を十分に定着させること
ができた。

【００７０】（比較例１） 定着フィルム１５の導電層１として、内径２４ｍｍ、肉
厚１００ミクロン、長さ２３０ｍｍのニッケル電鋳スリ
ーブを使用した。

【００７１】加圧ローラー２０として、外径１６ｍｍの
芯金３２の上に、耐熱弾性層２５として層厚２ｍｍ・面
長２３０ｍｍのシリコーンゴム層を設け、その外に導電
層２６として３０ミクロンのニッケルフィルム層を、さ
らにその上に耐熱樹脂層２７としてＰＦＡ／ＰＴＦＥの
被覆層を形成したものを用いた。

【００７２】フェライトコア１７は、長さ３０ｍｍ・高
さ１０ｍｍ・幅４ｍｍのものを７個長さ方向に直線状に
並べて長さ２１０ｍｍとしまとめてコイル１８を１５回
巻きつけたものを用いた。

【００７３】このコイル１８には１４０Ｖの直流電圧が
２５０ｋＨの周期でオンデューティーが５０％になるよ
うに印加した。

【００７４】この結果、定着フィルム１５は１５秒程度
で１５０℃に達し、加圧ローラー２０の表面はこの時８
０℃に達しておらず、カラートナー像を十分に定着させ
ることができなかった。

【００７５】このように加圧ローラーの表面温度の観点
からは、定着フィルムの導電層の厚みは１００μｍより
小さいことが好ましい。

【００７６】（比較例２） 定着フィルム１５の導電層１として、内径２４ｍｍ・肉
厚１０ミクロン・長さ２３０ｍｍのニッケル電鋳スリー
ブを使用した。

【００７７】加圧ローラー２０として、外径１６ｍｍの
芯金３２の上に、耐熱弾性層２５として層厚２ｍｍ・面
長２３０ｍｍのシリコーンゴム層を設け、その外に導電
層２６として１００ミクロンのニッケルフィルムを、さ
らにその上に耐熱樹脂層２７としてＰＦＡ／ＰＴＦＥの
被覆層を形成したものを用いた。

【００７８】フェライトコア１７は長さ３０ｍｍ・高さ
１０ｍｍ・幅４ｍｍのものを７個長さ方向に直線状に並
べて長さ２１０ｍｍとしまとめてコイル１８を１５回巻
きつけたものを用いた。

【００７９】このコイル１８には１４０Ｖの直流電圧が
２５０ｋＨの周期でオンデューティーが５０％になるよ
うに印加した。

【００８０】この結果、定着フィルム１５は１５秒程度
で１５０℃に達し、加圧ローラーの２０の表面もこの時
１５０℃に達したが、転写材Ｐの先端ではカラートナー
像を十分に定着させることができたが、後端では定着フ
ィルム１５の温度が１００℃にまで低下して定着できな
かった。

【００８１】〈実施例１〉（図５〜図７） 近年の省資源の機運の高まりから両面に記録可能な記録
装置の要望は高まっている。

【００８２】図５は本実施例における両面記録可能な画
像形成装置の一例の概略構成図である。本実施例の画像
形成装置はレーザー走査式・電子写真カラープリンタで
ある。中間転写体ドラム１６に対するフルカラートナー
像の形成機構・プロセスは前述の図１の装置と同じであ
るので再度の説明を省略する。

【００８３】両面印字モードにおいて、まず第１面用の
フルカラートナー像が中間転写体ドラム１６に形成さ
れ、このトナー像が給紙カセット１１から給紙された被
記録材としての転写材Ｐの第１面（片面）に対して転写
ローラー９にて転写され、その転写材Ｐが転写体ドラム
１６から分離されて定着装置１３へ導入され、第１面の
転写トナー像の加熱定着をうける。

【００８４】定着装置１３を出た第１面のトナー像加熱
定着済みの転写材Ｐは反転トレー２８へ画像面上向きで
一時貯められる。

【００８５】次に、中間転写体ドラム１６に対して第２
面用のフルカラートナー像の形成が実行される。そして
反転トレー２８から第１面画像形成済みの転写材が経路
２９を通り、給紙カセット１１の上側、給紙ローラー１
０を経由して再び転写部へ給紙されて、中間転写体ドラ
ム１６の第２面用のフルカラートナー像が該再給紙転写
材Ｐの第２面に対して転写される。

【００８６】第２面に対するトナー像の転写を受けた転
写材は再び定着装置１３に導入されて第２面の転写トナ
ー像の加熱定着を受け、排紙トレー１４に排出される。

【００８７】定着装置１３の構成は前述図２〜図４の装
置と同じである。

【００８８】両面印字モードにおいて、転写材Ｐの第２
面の未定着トナー像の加熱定着時に、該第２面の未定着
トナー像側である定着フィルム１５と、既にトナー像定
着処理済みである第１面側の加圧ローラー２０の両方を
同じだけ発熱させてしまうと、加圧ローラー２０側であ
る１面目側の既定着トナー像を溶融してしまい、該１面
目側の既定着トナー像の乱れを起こしてしまう可能性が
ある。さらに、加圧ローラー２０の汚れ、転写材の裏汚
れを起こしてしまうこともある。このような場合、定着
フィルム１５の発熱量と加圧ローラー２０の発熱量を両
者で変える必要がある。例えば定着フィルム１５の発熱
量よりも加圧ローラー２０の発熱量を少なくすること
で、必要以上の熱供給を抑え、両面印字における上記の
１面目側の既定着トナー像の乱れや、加圧ローラー汚
れ、裏汚れを防ぐことができる。

【００８９】即ち、磁気誘導加熱定着においては、両面
印字の際に被記録材の第１面目の未定着画像を定着させ
る場合と第２面目の未定着画像を定着させる場合とで、
定着フィルム１５側の導電層１への供給電力と加圧ロー
ラー２０側の導電層２６への供給電力の比を、入力する
周波数を変動させることにより変化させることが出来
る。つまり、電力供給の比は第１面目の未定着画像を定
着させる場合には加圧ローラー２０側の発熱を多くし
て、被記録材の両面の熱膨張を同じにしてカールを少な
くし、第２面目の未定着画像を定着させる場合には加圧
ローラー２０側の発熱を減らして加圧ローラー２０に接
している被記録材の第１面目のトナー像の再溶融による
オフセットを防止する。このように従来の熱ローラー方
式の定着装置に比べると、レスポンスが良く、ローラー
のように熱容量を利用して定着させるという方式ではな
いため、加圧ローラー側の温度調整も容易に行なうこと
が出来るので両面記録に適している。また従来のフィル
ム加熱方式の定着装置では被記録材のカールが大きくな
ってしまい両面記録に適していなかったが、この点、こ
の磁気誘導加熱定着は単一の加熱手段で両面加熱が可能
になり、しかも加圧部材の発熱調整も可能である。

【００９０】定着フィルム１５と加圧ローラー２０の導
電層１・２６の発熱エネルギーは図６に示された様に配
分される。図の横軸は導電層の厚みを示し、縦軸は電磁
波の強度Ｅを示している。先に述べたように電磁波は表
皮深さσで吸収されて１／ｅにまで減衰する。電磁波の
エネルギーは強度の２乗に比例しており、励磁コイル表
面から深さσまでの間に吸収されるエネルギーＰは次式
で得られる。

【００９１】

【数１】 この式から分かるように、エネルギーは表皮深さσ迄で
８６．４％吸収され、０．５σの時には６３．２％、２
σ迄で９８．２％が吸収されている。

【００９２】従って、定着フィルム１５と加圧ローラー
２０の導電層１・２６を同じ材質として、それぞれを、
ある周波数ｆに対する表皮深さ０．５σでそれぞれ構成
した場合に定着フィルム１５と加圧ローラー２０の吸収
エネルギーの比率は、 ６３．２：（８６．４−６３．２）＝６３．２：２３．２ となる。

【００９３】この状態で被記録材の第１面目を定着した
後、第２面目を定着する際は、周波数を４ｆとする。こ
の結果、この周波数に対する表皮深さσ′は、先のσの
１／２となる。

【００９４】この結果、定着フィルム１５と加圧ローラ
ー２０の吸収エネルギーの比率は ８６．４：（９８．２−８６．４）＝８６．４：１１．８ となり、被記録材の第１面目の加熱の時より、第２面目
の加熱時は加圧ローラー２０側の発熱が抑えられる。

【００９５】（具体例） 両面印字モードにおいて、被記録材の第１面目のトナー
像の加熱定着の時は、定着フィルム１５と加圧ローラー
２０を共に発熱させて被記録材の両面を加熱する。この
場合、例えば先の構成のように定着フィルム１５側の導
電層１にＮｉを使用し、加圧ローラー２０の導電層２６
にもＮｉを用いる。そして厚みは、５０μｍと同じ厚み
のものを使用し、１００ｋＨｚの周波数を印加すると、
定着フィルム１５と加圧ローラー２０の発熱量はほぼ
３：１になった。

【００９６】次に被記録材の第２面目のトナー像を加熱
定着させるときは、同様の構成を使用して周波数を４０
０ｋＨｚに変えると、定着フィルム１５側の発熱と加圧
ローラー２０の発熱の比は８：１になり、被加熱材の第
２面側が面する定着フィルム１５側が大きく発熱し通常
と変わらない定着が行なえ、かつ加圧ローラー２０の面
する被記録材の第１面側のトナー像は再溶融せず、オフ
セットを防ぐことができた。

【００９７】上記の具体例では、定着フィルム１５と加
圧ローラー２０の導電層１・２６を同じ材質、同じ厚み
としたが、これに限らず、異なる材質、異なる厚みでも
よいことは言うまでもない。

【００９８】図７はこの例を示すものである。通常、加
圧ローラー２０側の導電層２６には定着フィルム１５の
導電層１に吸収されたエネルギーの残りが吸収されるた
め、定着フィルム１５の導電層１と同じ材質では発熱量
が少なくなってしまう。そこで、加圧ローラー２０側の
導電層２６は好ましくは定着フィルム１５の導電層１よ
りも表皮深さの小さい材質を選択することが好ましい。

【００９９】なお、定着フィルム１５と加圧ローラー２
０の導電層１・２６に供給する総エネルギー量は高周波
をコイル１８に入れるＯＮとＯＦＦのデューティーを変
えて調整する。

【０１００】また本実施例において両面印字機能を有す
る画像形成装置はカラープリンタに限定されるものでな
くモノクロのプリンターにも適応することができる。

【０１０１】〈実施例２〉 片面プリントでも、連続印字を続けると、加圧ローラー
２０が暖まって被記録材Ｐへの加圧ローラー２０からの
熱供給が多くなる。そのため、加圧ローラー２０が暖ま
ってきた場合には、徐々に定着フィルム１５と加圧ロー
ラー２０の発熱量の関係を変化させて、加圧ローラー２
０の温度が上がり過ぎないようにすることが好ましい。

【０１０２】これには、連続プリントが続いた時間、途
中での給紙時間の組み合わせで、どの程度加圧ローラー
２０が温まっているかわかるので、この時間データをも
とに、周波数を変化させて加圧ローラー２０と定着フィ
ルム１５との発熱量の比を変えると良い。あるいは、直
接加圧ローラー２０の温度を測って発熱量の比を変えて
も良い。

【０１０３】これによって、定着フィルム２０側からの
被記録材Ｐへの熱供給量と加圧ローラー２０からの被記
録材Ｐへの熱供給量が常に一定となり、被記録材のカー
ル量が変化せず、排紙トレ１４ー上の積載性が安定す
る。

【０１０４】〈実施例３〉 またカラー画像とモノクロ画像が交互に印字されるよう
な場合にも、カラー画像のようにトナー像の厚い場合に
は定着フィルム１５と加圧ローラー２０の双方から両面
加熱を行ない、モノクロ画像を片面で印字する場合に
は、定着フィルムのみから片面加熱を行なう。これも単
にコイル１８に印加する周波数を変えるのみで可能であ
る。

【０１０５】〈参考例２〉（図８） １パス同時両面の画像記録装置の一例の概略構成を図８
に示す。この画像記録装置はカラーでもモノクロでも応
用できる。

【０１０６】１パス同時両面の構成は、被記録材の上面
及び下面に、同時或は少し時間をおいてトナー像を乗せ
るといったものである。この構成は、とてもシンプルで
且つ小さい構成にすることが出来る。また、短時間で両
面印字が可能となる。この場合、従来のように熱ローラ
ー方式の定着装置の上下ローラーで定着を行なっていて
は装置構成も大きくなり、実施例２にも書いたように応
答性が悪くなる。しかし、磁気誘導加熱定着を用いるこ
とによって効率良く、また装置構成も簡易化される。

【０１０７】図８の１パス同時両面の画像記録装置にお
いて、給紙カセット１１から給紙ローラー１０によって
送り出された被記録材としての転写材Ｐは、第１の作像
機構Ａの感光体ドラム３と転写ローラー９との間の転写
部に送り込まれる。転写ローラー９は該転写材の背面か
らトナーと逆極性の電荷を供給して、感光体ドラム３上
のトナー像を転写材の第１面に転写させる。

【０１０８】ついでその転写材は第２の作像機構Ｂの感
光体ドラム３と転写ローラー９との間の転写部に送り込
まれて、該感光体ドラム３上のトナー像が該転写材の第
２面に転写される。

【０１０９】このようにして第１と第２の作像機構Ａ・
Ｂの転写部を順次に通って第１面と第２面とに順次にト
ナー像の転写を受けた転写材は定着装置１３に導入され
て第１面と第２面のトナー像の加熱定着を受けて排紙ト
レー１４に排出される。

【０１１０】定着装置１３の構成は前述図２〜図４の装
置と同様である。この定着装置１３は定着フィルム１５
と加圧ローラー２０共に定着温度まで上昇させる、ある
いは必要とあれば定着フィルム１５だけを発熱させて転
写材上の未定着トナー像を定着させる。

【０１１１】以上の各実施例の加熱装置は画像加熱定着
装置であるが、本発明の加熱装置はこれに限らず、画像
を担持した被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、その他、シート状（紙葉
体）の被加熱材を加熱処理する装置として広く利用でき
るものである。

【０１１２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、被加熱材
加熱部を所定の温度に短時間に立ち上げ状態にできる
（クイックスタート性）、カラー画像の加熱定着装置と
して使用して、カラートナー像の定着性を十分に確保で
きる、両面記録機能を有する画像形成装置における画像
加熱定着装置として使用して、被記録材の第１面目のト
ナー像の加熱定着時のカールを少なくでき、第２面目の
トナー像の印字の際にシワや角折れといった問題の発生
を防止することが可能となり、また加圧部材へのトナー
オフセットを防止することができる、等の利点を有する
加熱装置を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】参考例１の画像形成装置の概略構成図

【図２】画像加熱定着装置の概略構成図

【図３】定着フィルムの層構成模型図

【図４】磁気誘導加熱の原理説明図

【図５】実施例１の画像形成装置の概略構成図

【図６】導電層の厚みに対する電磁波の吸収率を示すグ
ラフ

【図７】他の実施例の加熱原理の説明図

【図８】参考例２の画像形成装置の概略構成図

【符号の説明】

１５ 定着フィルム １ 導電層（発熱層） ３０ フィルムガイド ２０ 加圧ローラー ２６ 導電層（発熱層） ２３ 磁束 ２４ 渦電流 ３１ 交番磁場発生手段 １７ 高透磁率コア １８ 励磁コイル Ｐ 被記録材（被加熱材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−166966（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−51872（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−161196（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−271378（ＪＰ，Ａ) 実開 昭52−8435（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/20

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電層を有する円筒状フィルムと、芯金
   と弾性層と導電層を有する加圧部材と、円筒状フィルム
   の内部に配置されており円筒状フィルムと加圧部材の導
   電層に磁場を入れることで渦電流を発生させて発熱させ
   るための交番磁場発生手段と、を有し、前記フィルムと
   加圧部材の圧接ニップ部に被加熱材を挟持搬送させるこ
   とで加熱する加熱装置において、 前記交番磁場発生手段への通電周波数が可変となってお
   り、通電周波数を変えることにより前記円筒状フィルム
   の発熱量と前記加圧部材の発熱量の比を変更可能となっ
   ている ことを特徴とする加熱装置。
2. 【請求項２】 前記装置は、被加熱材の一方の面に画像
   を形成し加熱定着した後、表裏を反転させて他方の面に
   画像を形成し再度加熱定着することにより、被加熱材の
   両面に画像を形成可能な画像形成装置に加熱定着装置と
   して搭載されるものであり、被加熱材の他方の面に画像
   を形成し再度加熱定着する際の前記交番磁場発生手段へ
   の通電周波数は被加熱材の一方の面に画像を形成した後
   の加熱定着時より高いことを特徴とする請求項１に記載
   の加熱装置。
3. 【請求項３】 前記加圧部材は複数の被加熱材を連続し
   て加熱すると徐々に温まるものであり、前記加圧部材の
   温度に応じて前記交番磁場発生手段への通電周波数を変
   えることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
4. 【請求項４】 前記装置は、モノクロ画像とカラー画像
   を形成可能な画像形成装置に加熱定着装置として搭載さ
   れるものであり、モノクロ画像を加熱定着する際とカラ
   ー画像を加熱定着する際の前記交番磁場発生手段への通
   電周波数が異なることを特徴とする請求項１に記載の加
   熱装置。