JP4577829B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置とそこに設置される定着装置とに関し、特に、電磁誘導加熱方式の定着装置及び画像形成装置に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、装置の立ち上がり時間を低減して省エネルギー化することを目的とした、電磁誘導加熱方式の定着装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１等において、電磁誘導加熱方式の定着装置は、主として、導電層を備えた定着部材（発熱ローラ）、定着部材に対向する誘導加熱部、定着部材に当接してニップを形成する加圧部材（加圧ローラ）、等で構成される。誘導加熱部は、幅方向（記録媒体の搬送方向に直交する方向である。）に延設されたコイル部（誘導加熱コイル）や、コイル部に対向するコア（芯材）等で構成される。

そして、導電層を備えた定着部材は、誘導加熱部との対向位置で加熱される。加熱された定着部材は、加圧部材との間で形成されるニップに搬送される記録媒体上のトナーを加熱して定着する。詳しくは、コイル部に高周波の交番電流を流すことで、コイル部の周囲に磁界が形成されて、定着部材の導電層に渦電流が生じる。導電層に渦電流が生じると、導電層自身の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱によって、定着部材全体が加熱される。そして、定着部材上のトナーが加熱・溶融されて、記録媒体上にトナーが定着される。
このような電磁誘導加熱方式を用いた定着装置は、少ないエネルギー消費と短い立ち上げ時間とで、定着部材の表面温度（定着温度）を所望の温度まで昇温できる装置として知られている。

その一方で、電磁誘導加熱方式を用いた定着装置では、立ち上がり時間のさらなる短縮化のために、導電層の層厚を薄くして定着部材の表面（外周面）における熱容量を小さく設定している場合が多い。このような場合には、定着部材表面における幅方向の熱伝導が悪化して、部分的な温度ムラが生じ易くなってしまうことが知られている。

また、定着部材表面における温度ムラは、幅方向サイズが小さい記録媒体を連続的に通紙（定着）したときに顕著にあらわれることが知られている。すなわち、定着部材表面の通紙領域では記録媒体に熱を奪われて定着温度が低下してしまう。したがって、通紙領域における定着温度を一定に維持するために誘導加熱部への通電を続けると、記録媒体によって熱を奪われていない非通紙領域の温度が急激に上昇してしまう。このような場合には、定着部材の両端やその近傍に配設された軸受等の部品に熱的損傷が生じたり、幅方向サイズが大きい記録媒体を通紙したときにオフセットが生じたりする。

特許文献１等には、定着部材に温度ムラが生じるのを抑止することを目的として、外周面側から磁性薄肉導電層、断熱層、高導電性支持層が形成された定着ローラ（定着部材）を用いた電磁誘導加熱方式の定着装置であって、薄肉導電層のキューリー点を所定温度に調整する技術が開示されている。
また、特許文献２等には、電磁誘導加熱方式の定着装置であって、定着ローラ（定着部材）の内外に設けられた磁気回路部を構成する磁性材料のキューリー点を、定着可能な正常温度よりも高く、暴走した異常時の温度よりも低く、設定する技術が開示されている。

他方、特許文献３等には、ハロゲンヒータを用いた熱ローラ方式の定着装置であって、定着部材に対する熱エネルギー供給効率を向上することを目的として、ハロゲンヒータを内蔵する加熱ローラを定着部材の外周面に当接させる技術が開示されている。

特開２００１−５３１５号公報 特開平８−２８６５４２号公報 特開２００１−３４３８６０号公報

上述した特許文献１、特許文献２等の技術は、定着部材上に温度ムラが生じるのを抑止しつつ、定着工程後の出力画像上に光沢ムラが生じるのを抑止することができなかった。

近年、電磁誘導加熱方式を用いた定着装置では、立ち上がり時間をさらに短縮化するために（１０秒以下である。）、定着部材の導電層の層厚をさらに薄くしている。このような場合には、定着部材における幅方向の熱抵抗が増加するために、定着部材内の導電層のキューリー点を適正化するだけでは定着部材に生じる温度ムラを抑止することができない。

一方、カラー画像形成装置では、定着工程後の出力画像上に光沢ムラが生じるのを抑止するために、定着部材として弾性層を備えたものを用いる場合が多い。
ここで、「光沢ムラ」とは、転写紙等の記録媒体に定着されたトナー（画像）の光沢度が不均一になる現象であって、カラー画像を形成する場合には画像品質上特に無視できない現象である。出力画像上の光沢ムラを抑止するには、定着装置におけるニップ（加圧部材と定着部材との当接によって形成され、記録媒体が通過する領域である。）の表面の圧力が適正化されて、定着部材に弾性をもたせて未定着画像に密着させる必要がある。

このように、弾性層を有する定着部材は外周面の温度が弾性層を介して導電層に伝わるために、特許文献１、特許文献２等のように定着部材内の導電層のキューリー点を最適化しても、温度ムラを抑止する充分な効果が期待できない。また、定着部材内に弾性層を設けることで、定着部材の昇温速度を鈍化させてしまう。

一方、上述した特許文献３等の技術は、ハロゲンヒータを内蔵する加熱ローラを定着部材の外周面に当接させて定着部材の加熱効率を向上させるためのものであって、電磁誘導加熱方式定着装置における光沢ムラの発生と温度ムラの発生とを抑止する効果は期待できない。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、装置の立ち上がり時間が短縮化されるとともに、定着部材上に温度ムラが生じるのを抑止しつつ、定着工程後の出力画像上に光沢ムラが生じることのない定着装置及び画像形成装置を提供することにある。

本願発明者は、上述した課題を解決するために研究を重ねた結果、次の事項を知るに至った。
すなわち、電磁誘導加熱方式の定着装置において、弾性層を有する定着部材の立ち上がり時間をさらに短縮化するためには、定着部材の外周面に直接的に発熱体となる導電体を当接させるのがよい。また、定着部材の温度ムラを抑止するには、連続的で応答性の高い加熱制御が可能な整磁合金からなる導電体を用いるのがよい。

この発明は以上述べた事項に基づくものであり、すなわち、この発明の請求項１記載の発明にかかる定着装置は、弾性層を備えるとともに、外周面上のトナーを加熱・溶融して当該トナーを記録媒体に定着する定着部材と、前記定着部材の外周面に当接するとともに整磁合金からなる導電体と、前記導電体を励磁して加熱する誘導加熱部と、を備え、前記導電体を、回転自在に配設された複数の微小球体としたものである。

また、請求項２記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記導電体は、前記定着部材に対して幅方向に当接する前記複数の微小球体の数を漸増又は漸減できるように構成されたものである。

また、請求項３記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記定着部材は、その外周面の定着温度が所定範囲内になるように制御され、前記導電体は、キューリー点が前記定着温度の所定範囲における上限近傍になるように形成されたものである。

また、請求項４記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記導電体は、鉄−ニッケル系整磁合金であって、ニッケルの含有量が２９〜３４％となるように形成されたものである。

また、請求項５記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記定着部材の幅方向端部に接離自在に当接する放熱部材をさらに備えたものである。

また、請求項６記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記定着部材は、前記外周面の側から離型層、前記弾性層、断熱層、支持層が形成されたものである。

また、請求項７記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項６に記載の発明において、前記弾性層と前記断熱層とは弾性断熱層として一体的に形成されたものである。

また、請求項８記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の発明において、前記定着部材を、加圧部材に当接してニップを形成する定着ローラとしたものである。

また、請求項９記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の定着装置を備えたものである。

本発明は、弾性層を備えた定着部材の外周面に整磁合金からなる導電体を当接させて、導電体を励磁して加熱することで定着部材を加熱している。これによって、装置の立ち上がり時間が短縮化されるとともに、定着部材上に温度ムラが生じるのが抑止されつつ、定着工程後の出力画像上に光沢ムラが生じることのない定着装置及び画像形成装置を提供することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１〜図５にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体、２は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、３は原稿Ｄを原稿読込部４に搬送する原稿搬送部、４は原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部、２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成される感光体ドラム、２２は各感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫ上を帯電する帯電部、２３は各感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫ上に形成される静電潜像を現像する現像部、２４は各感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫ上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐ上に重ねて転写する転写バイアスローラ、２５は各感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫ上の未転写トナーを回収するクリーニング部を示す。

また、２７は複数色のトナー像が記録媒体Ｐ上に重ねて担持されるように記録媒体Ｐを搬送する転写ベルト、２９は転写ベルト２７を清掃する転写ベルトクリーニング部、３０は転写紙等の記録媒体Ｐが収容される給紙部、３５は記録媒体Ｐの搬送タイミングを調整するレジストローラ、４０は記録媒体Ｐ上のトナー（未定着画像）を定着する電磁誘導加熱方式の定着装置を示す。

以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部３の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部４のコンタクトガラス５上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス５上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。

詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス５上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。

そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光（露光光）が、それぞれ、対応する感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫ上に向けて発せられる。

一方、４つの感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫは、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫの表面は、帯電部２２との対向部で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫ上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫ表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部２において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。

イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から１番目の感光体ドラム２１Ｙ表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム２１Ｙの回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部２２にて帯電された後の感光体ドラム２１Ｙ上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。

同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から２番目の感光体ドラム２１Ｍ表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から３番目の感光体ドラム２１Ｃ表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目の感光体ドラム２１ＢＫ表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。

その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫ表面は、それぞれ、現像部２３との対向位置に達する。そして、各現像部２３から感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫ上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫ上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫ表面は、それぞれ、転写ベルト２７との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、転写ベルト２７の内周面に当接するように転写バイアスローラ２４が設置されている。そして、転写バイアスローラ２４の位置で、転写ベルト２７上の記録媒体Ｐに、感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫ上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（転写工程である。）。

そして、転写工程後の感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫ表面は、それぞれ、クリーニング部２５との対向位置に達する。そして、クリーニング部２５で、感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫ上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫ表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫにおける一連の作像プロセスが終了する。

他方、感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫ上の各色のトナーが重ねて転写（担持）された記録媒体Ｐは、図中の矢印方向に走行して、分離チャージャ３８との対向位置に達する。そして、分離チャージャ３８との対向位置で、記録媒体Ｐに蓄積された電荷が中和されて、トナーのちり等を生じさせることなく記録媒体Ｐが転写ベルト２７から分離される。
その後、転写ベルト２７表面は、転写ベルトクリーニング部２９の位置に達する。そして、転写ベルト２７上に付着した付着物が転写ベルトクリーニング部２９に回収される。

ここで、転写ベルト２７上に搬送される記録媒体Ｐは、給紙部３０からレジストローラ３５等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部３０から、給紙ローラ３１により給送された記録媒体Ｐが、不図示の搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ３５に導かれる。レジストローラ３５に達した記録媒体Ｐは、タイミングを合わせて、転写ベルト２７の位置に向けて搬送される。

そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、転写ベルト２７から分離された後に定着装置４０に導かれる。定着装置４０では、定着ローラと加圧ローラとのニップにて、カラー画像（トナー）が記録媒体Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、不図示の排紙ローラによって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２にて、画像形成装置本体１に設置される定着装置２０の構成・動作について詳述する。
図２に示すように、定着装置４０は、主として、誘導加熱部４１、定着部材としての定着ローラ４７、導電体としての加熱ローラ４６（回転体）、加圧部材としての加圧ローラ４８、温度センサ５０、剥離板５１、等で構成される。

ここで、定着ローラ４７は、ステンレス、鉄等からなる芯金の表面に、支持層４７ｃ、断熱層４７ｂ、弾性層４７ａ、離型層（不図示である。）、が順次形成されたものである。支持層４７ｃは、ガラスで形成されている。断熱層４７ｂは、層厚が２ｍｍであって、ＪＩＳ−Ａ硬度が８２Ｈｓのシリコーンゴムとガラスバルーンとによって形成されている。弾性層４７ａは、層厚が０．３ｍｍであって、ＪＩＳ−Ａ硬度が３０Ｈｓのシリコーンゴムにて形成されている。離型層は、層厚が０．０２ｍｍであって、フッ素樹脂にて形成されている。定着ローラ４７の外径は３５ｍｍとなっていて、幅方向の長さはＡ３サイズに対応するように形成されている。定着ローラ４７は、不図示の駆動部によって図２の時計方向に回転駆動される。

このように、本実施の形態１の定着ローラ４７は弾性層４７ａを備えているために、加圧ローラ４８と定着ローラ４７との当接位置（ニップ）において定着ローラ４７が未定着画像に密着して、出力画像上の光沢ムラを抑止することができる。
なお、本実施の形態１では、定着ローラ４７を、外周面の側から離型層、弾性層４７ａ、断熱層４７ｂ、支持層４７ｃが形成された構成とした。これに対して、弾性層と断熱層とを弾性断熱層として一体的に形成することもできる。この場合にも、弾性断熱層の硬度を適正化することによって、出力画像上の光沢ムラを抑止することができる。

導電体としての加熱ローラ４６は、定着ローラ４７に所定圧力で当接する中空構造の回転体であって、図中の反時計方向に回転する。加熱ローラ４６は、鉄−ニッケル系の整磁合金からなり、そのキューリー点が定着温度の所定範囲における上限近傍になるように形成されている。
具体的には、加熱ローラ４６は、肉厚が０．４ｍｍで、外径が１５ｍｍで、キューリー点が２２０℃（定着使用温度１９０℃に対して３０℃高く設定されている。）になるように形成されている。ここで、加熱ローラ４６のキューリー点はニッケル（又はコバルト）の量によって調整できる。本実施の形態１では、鉄−ニッケル系整磁合金からなる加熱ローラ４６のニッケルの含有量が２９〜３４％となるように設定されている。

一般的に、定着使用温度は、記録媒体Ｐの種類や周囲温度の影響を考慮して、定着可能温度からオフセット発生温度までの間で４０〜６０℃程度の温度幅の略中央値に設定される。したがって、キューリー点をオフセット発生温度近傍（オフセットが発生しない定着温度上限近傍である。）に設定することで、オフセットの発生を確実に抑止することができる。キューリー点が定着使用温度に近接し過ぎていたり、定着使用温度以下であったりした場合には、定着ローラ４７が使用温度に達するまでの時間に遅れが生じてしまう。キューリー点が定着使用温度の上限（オフセット発生温度）に対して大幅に高くなっている場合には、整磁合金を用いて温度制御をおこなう意味がなくなってしまう。

誘導加熱部４１は、コイル部４２（励磁コイル）、コア４３（ヨーク）、等で構成される。
ここで、コイル部４２は、加熱ローラ４６の外周面に対向するように、細線を束ねたリッツ線を巻回して幅方向（図２の紙面垂直方向である。）に延設したものである。コア４３は、フェライト等の強磁性体からなり、幅方向に延設されたコイル部４２に対向するように設置されている。

また、加圧ローラ４８は、鉄、アルミニウム等の芯金上にフッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等の弾性断熱層が形成され、さらにその上にフッ素系樹脂からなる表面離型層が形成されたものである。加圧ローラ４８は、定着ローラ４７に約４０ｋｇの力で圧接している。そして、定着ローラ４７と加圧ローラ４８との当接部（ニップである。）に、記録媒体Ｐが搬送される。
さらに、定着ローラ４７の外周面に対向する位置には、温度センサ５０が設置されている。この温度センサ５０によって、定着ローラ４７上の表面温度（定着温度）が検知されて、誘導加熱部４１による加熱量が調整される。
さらに、ニップの出口側には、剥離板５１が設置されている。剥離板５１を設けることで、定着工程後の記録媒体Ｐが定着ローラ４７に巻きつく不具合が抑止される。

このように構成された定着装置２０は、次のように動作する。
定着ローラ４７の回転駆動によって、加熱ローラ４６は図２中の矢印方向に回転するとともに、加圧ローラ４８も矢印方向に回転する。そして、加熱ローラ４６の温度がキューリー点に達していないとき、加熱ローラ４６は誘導加熱部４１によって励磁され加熱される。

詳しくは、ＩＧＢＴ等の発振素子を有する励磁回路によってコイル部４２に２５〜３０ｋＨｚの交番電流を流すことで、加熱ローラ４６の近傍に磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。このとき、図３（Ａ）を参照して、キューリー点に達していない加熱ローラ４６は透磁率が高くなっているために、多くの磁束が加熱ローラ４６内を通過する。これにより、加熱ローラ４６内に渦電流が生じて、その電気抵抗によってジュール熱が発生する。こうして加熱ローラ４６が加熱されて、加熱ローラ４６に当接する定着ローラ４７も加熱される。なお、上述の周波数の交番電流の替わりに、７０〜９０ｋＨｚの交番電流を用いることもできるし、ＭＨｚ帯の交番電流を用いることもできる。

このように、本実施の形態１では、光沢ムラを軽減するために弾性層４７ａを設けた定着ローラ４７を用いた場合であっても、定着ローラ４６の外周面に直接的に加熱ローラ４６を当接させているために、定着ローラ４６の昇温速度を速めることができる。
また、加熱ローラ４６は、他の部材を介在することなく誘導加熱部４１に直接的に対向しているために、誘導加熱の応答性を高めることができる。これにより、キューリー点を最適化することで、定着ローラ４６の温度ムラを確実に抑止することができる。

その後、加熱ローラ４６によって加熱された定着ローラ４７表面は、加圧ローラ４８との当接部に達する。そして、ニップに向けて搬送される記録媒体Ｐ上のトナーＴ（定着ローラ４６上のトナーである。）を加熱して溶融する。
詳しくは、先に説明した作像プロセスを経てトナーＴを担持した記録媒体Ｐが、定着ローラ４７と加圧ローラ４８との間に送入される（矢印方向の移動である。）。そして、定着ローラ４７から受ける熱と加圧ローラ４８から受ける圧力とによってトナーＴが記録媒体Ｐに定着されて、記録媒体Ｐは定着ローラ４７と加圧ローラ４８との間から送出される。

これに対して、加熱ローラ４６の温度がキューリー点に達したとき、誘導加熱部４１による加熱ローラ４６の加熱が軽減される。すなわち、図３（Ｂ）を参照して、キューリー点に達した加熱ローラ４６は磁性がなくなっているために、磁束が加熱ローラ４６内に発散してしまう。これにより、加熱ローラ４６内に生じる渦電流が減ぜられて、ジュール熱の発生も低減する。こうして加熱ローラ４６に当接する定着ローラ４７の加熱も制限されて、定着ローラ４７上に生じる温度ムラも低減される。

なお、本実施の形態１では、定着ローラ４７の支持層４７ｃとして、電気抵抗の低いアルミニウムを用いているために、加熱ローラ４６で発散した磁束の一部が支持層４７ｃを通過することになる。これによって、発振回路の電流を一定に制限しておくことで、加熱ローラ４６の加熱量をさらに低減することができる。
これと同様の理由で、図４（Ａ）に示すように、加熱ローラ４６の内部にアルミニウムからなるアルミ部材を設置することで、キューリー点到達時の温度制御の効果を高めることができる。

また、本実施の形態１では、誘導加熱部４１をコイル部４２とコア４３とで構成して加熱ローラ４６の外周面に対向させたが、図４（Ｂ）に示すように、誘導加熱部４１をコイル部４２のみで構成して加熱ローラ４６の内周面に対向させることもできる。この場合、本実施の形態１の構成のものに比べて、加熱ローラ４６の昇温時間はやや劣るものの、コア４３が不要となるメリットがある。

図５は、鉄−ニッケル系整磁合金からなる加熱ローラ４６のニッケル含有量とキューリー点との関係を示すグラフである。同図に示すように、ニッケル含有量の変化にともないキューリー点も変化することがわかる。本実施の形態１では、キューリー点が２００〜２５０℃になるように、加熱ローラ４６を構成する鉄−ニッケル系整磁合金のニッケル含有量が２９〜３４％に設定されている。

以下、本実施の形態１の定着装置４０を用いた場合の効果を確認するための実験について説明する。
第１の実験は、定着装置４０の立ち上がり時間（所望の定着温度に達するまでの時間である。）を確認するためのものである。詳しくは、本実施の形態１の定着装置４０を用いて、ニップ位置における定着ローラ４７の線速を１００ｍｍ／ｓｅｃとして、１２００Ｗの電力を投入して定着温度が常温から１９０℃に達するまでの時間を測定した。その結果、立ち上がり時間は、１０秒であった。
なお、定着ローラ４７に対して加圧ローラ４８を離した状態で立ち上がり時間を測定したところ、その立ち上がり時間は６秒であった。これは、加圧ローラ４８を離すことで定着ローラ４７から加圧ローラ４８への熱拡散がなくなるためである。

第２の実験は、出力画像上の光沢ムラと定着ローラ４７上の温度ムラとを確認するためのものである。詳しくは、実施の形態１の定着装置４０を用いて、記録媒体Ｐの搬送速度を２００ｍｍ／ｓｅｃとして、出力した画像上の光沢ムラの程度を評価した。その結果、光沢均一性のある良好な出力画像を得ることができた。また、Ａ３縦サイズ、Ａ４横サイズの記録媒体Ｐを各１００枚通紙（定着）した後に、Ａ４縦サイズ、Ｂ４縦サイズ、Ａ４縦サイズ、Ｂ５縦サイズ、Ａ５縦サイズの記録媒体Ｐを各１００枚通紙（定着）して、そのときの非通紙領域及び通紙領域における定着温度を測定した。その結果、非通紙領域における定着温度の最高値は２１０℃であって、通紙領域との温度ムラも少なく、その後に大サイズの記録媒体Ｐを通紙してもオフセット等の異常画像の発生はなかった。

第３の実験は、本実施の形態１の定着装置４０において、整磁合金からなる加熱ローラ４６の替わりに、磁性を有するＳＵＳ４２０からなる加熱ローラ、非磁性のＳＵＳ３０４からなる加熱ローラをそれぞれ用いて、上述の第１の実験、第２の実験と同様の実験をおこなった。その結果、立ち上がり時間は本実施の形態１のものとどちらも同等であったのに対して、Ａ４縦サイズ記録媒体の通紙時に非通紙領域の定着温度が２３０℃に達して、その後の大サイズ記録媒体の通紙でオフセットが発生した。また、Ｂ４以下のサイズの通紙時に非通紙領域の定着温度が２４０℃を超えて、定着ローラの両端部が熱膨張した。
以上の実験結果から、本実施の形態１における定着装置４０を用いた場合の効果が確認できた。

以上説明したように、本実施の形態１では、弾性層４７ａを備えた定着ローラ４７の外周面に整磁合金からなる加熱ローラ４６（導電体）を当接させて、加熱ローラ４６を励磁して加熱することで定着ローラ４７を加熱している。これによって、定着装置４０の立ち上がり時間が短縮化されるとともに、定着ローラ４７上に温度ムラが生じるのが軽減されつつ、定着工程後の出力画像上に光沢ムラが生じるのを低減することができる。

実施の形態２．
図６にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図６は、実施の形態２における定着装置４０を示す断面図であって、前記実施の形態１における図２に相当する図である。本実施の形態２の定着装置４０は、導電体としてベルト状部材を用いている点が、導電体として加熱ローラ（回転体）を用いている前記実施の形態１のものとは相違する。

本実施の形態２の定着装置４０も、前記実施の形態１のものと同様に、弾性層４７ａを有する定着ローラ４７の外周面に導電体４６が当接されている。本実施の形態２の導電体は、周回自在に構成された加熱ベルト４６（ベルト状部材）である。加熱ベルト４６は、整磁合金からなるベルトを溶接して無端状に形成したものであって、その厚さが１００μｍ以下であって、その溶接の継ぎ目の段差が５μｍ以下になるように形成されている。
なお、本願発明者が、継ぎ目の段差が異なる複数の加熱ベルト４６（段差が３、５、１０、１５μｍの４種類である。）を用いて確認実験をしたところ、段差が５μｍ以下のとき定着ローラ４７に温度ムラがほとんど生じないことが確認された。

また、加熱ベルト４６の内周面であって、定着ローラ４７に対向する位置には、加熱ベルト４６を定着ローラ４７に所定圧力で当接させるための押圧部材５８が設置されている。押圧部材５８は、絶縁性及び断熱性を有するセラミック上に低摩擦のフッ素樹脂コートを施したものである。
以上のように構成された加熱ベルト４６も、前記実施の形態１の加熱ローラと同様に、キューリー点に達していないときには誘導加熱部４１によって励磁・加熱されて定着ローラ４７を加熱して、キューリー点に達したときには定着ローラ４７の加熱を鈍化させる。

本願発明者が、本実施の形態２の定着装置４０を用いて、前記実施の形態１で説明した第１の実験をおこなったところ、定着装置４０の立ち上がり時間は８．６秒に短縮化されたのが確認された。これは、ベルト状に構成された本実施の形態２の導電体４６は、その熱容量が小さく、定着ローラ４７との当接時間（又は当接面積）が大きくなるためである。
また、本実施の形態２の定着装置４０を用いて、前記実施の形態１で説明した第２の実験をおこなったところ、非通紙領域における定着温度の最高値は２２０℃であって、通紙領域との温度ムラも少なく、その後に大サイズの記録媒体Ｐを通紙してもオフセット等の異常画像の発生はなかった。

以上説明したように、本実施の形態２では、弾性層４７ａを備えた定着ローラ４７の外周面に整磁合金からなる加熱ベルト４６（導電体）を当接させて、加熱ベルト４６を励磁して加熱することで定着ローラ４７を加熱している。これによって、定着装置４０の立ち上がり時間が短縮化されるとともに、定着ローラ４７上に温度ムラが生じるのが軽減されつつ、定着工程後の出力画像上に光沢ムラが生じるのを低減することができる。

実施の形態３．
図７及び図８にて、この発明の実施の形態３について詳細に説明する。
図７は、実施の形態３における定着装置４０を示す断面図であって、前記実施の形態２における図６に相当する図である。図８は、図７の定着装置に設置される放熱部材５９を幅方向にみた正面図である。本実施の形態３の定着装置４０は、定着ローラ４７の外周面に放熱部材が当接している点が、前記実施の形態２のものとは相違する。

図７に示すように、本実施の形態３の定着装置４０は、前記実施の形態２のものと同様に、導電体として加熱ベルト４６が設置されている。
さらに、本実施の形態３では、定着ローラ４７の外周面に放熱部材としてのヒートパイプ５９が当接されている。このヒートパイプ５９は、図８に示すように、幅方向両端部に大径部５９ａが形成され、幅方向中央部に小径部５９ｂが形成されている。この大径部５９ａは、小サイズの記録媒体Ｐが通紙（定着）されるときの非通紙領域に相当する位置に形成されている。

また、図示は省略するが、ヒートパイプ５９は、定着ローラ４７の表面に接離自在に構成されている。そして、小サイズの記録媒体Ｐが通紙されるときのみ、定着ローラ４７の外周面にヒートパイプ５９が当接される（外径部５９ａのみが当接される。）。これにより、小サイズ通紙時に生じる定着ローラ４７上の温度ムラ（両端部の温度上昇）をさらに軽減することができる。

本願発明者が、本実施の形態３の定着装置４０を用いて、前記実施の形態１で説明した第２の実験をおこなったところ、非通紙領域における定着温度の最高値は１９５℃であって、通紙領域との温度ムラも少なく、その後に大サイズの記録媒体Ｐを通紙してもオフセット、光沢ムラ等の発生はなかった。

以上説明したように、本実施の形態３でも、前記実施の形態２と同様に、弾性層４７ａを備えた定着ローラ４７の外周面に整磁合金からなる加熱ベルト４６（導電体）を当接させて、加熱ベルト４６を励磁して加熱することで定着ローラ４７を加熱している。これによって、定着装置４０の立ち上がり時間が短縮化されるとともに、定着ローラ４７上に温度ムラが生じるのが軽減されつつ、定着工程後の出力画像上に光沢ムラが生じるのを低減することができる。

なお、本実施の形態３では、放熱部材としてヒートパイプ４６を用いたが、中実構造の銅からなるローラ部材（両端部に大径部が設けられたものである。）を用いることもできる。この場合も、非通紙領域における定着温度の最高値が２０５℃になることが確認された。
また、本実施の形態３の放熱部材４６にフィンを設けることで、放熱部材４６の表面積が増加して放熱効果を向上させることができる。

実施の形態４．
図９及び図１０にて、この発明の実施の形態４について詳細に説明する。
図９は、実施の形態４における定着装置４０を示す断面図であって、前記実施の形態１における図２に相当する図である。本実施の形態４の定着装置４０は、導電体として複数の微小球体を用いている点が、導電体として加熱ローラ（回転体）を用いている前記実施の形態１のものとは相違する。

本実施の形態４の定着装置４０も、前記実施の形態１のものと同様に、弾性層４７ａを有する定着ローラ４７の外周面に導電体４６が当接されている。本実施の形態４の導電体は、微小球体群４６（複数の微小球体）である。微小球体群４６を構成する微小球体は、それぞれ、整磁合金からなり、保持部材６０によって回転自在に保持されている。すなわち、複数の微小球体４６は、それぞれ、定着ローラ４７の回転に連動して回転することになる。

以上のように構成された微小球体群４６も、前記実施の形態１の加熱ローラと同様に、キューリー点に達していないときには誘導加熱部４１によって励磁・加熱されて定着ローラ４７を加熱して、キューリー点に達したときには定着ローラ４７の加熱を鈍化させる。なお、微小球体群４６は、整磁合金で形成した場合であっても比較的低廉なものになるというメリットがある。

本願発明者が、本実施の形態４の定着装置４０を用いて、前記実施の形態１で説明した第１の実験をおこなったところ、定着装置４０の立ち上がり時間は９．５秒に短縮化されたのが確認された。
また、本実施の形態４の定着装置４０を用いて、前記実施の形態１で説明した第２の実験をおこなったところ、非通紙領域における定着温度の最高値は２２０℃であって、通紙領域との温度ムラも少なく、その後に大サイズの記録媒体Ｐを通紙してもオフセット等の異常画像の発生はなかった。

また、本実施の形態４における微小球体群４６を、図１０に示すように、定着ローラ４７に対して幅方向に当接する複数の微小球体４６の数を漸増又は漸減できるように構成することもできる。すなわち、保持部材６０を円弧状に形成して、その円弧に沿って微小球体４６の幅方向の数が漸増又は漸減するように配設する。
そして、記録媒体Ｐの幅方向サイズに応じて微小球体群４６の姿勢を変えて、定着ローラ４６に当接する微小球体の数を調整する（通紙領域のみに微小球体が当接するように調整する。）。

具体的に、最小サイズの記録媒体が通紙されるときには、Ａ〜Ｄ列のうちＡ列の微小球体４６のみが定着ローラ４７に当接するように微小球体群の姿勢が調整される。これに対して、最大サイズの記録媒体が通紙されるときには、Ａ〜Ｄ列のうちＤ列の微小球体４６のみが定着ローラ４７に当接するように微小球体群の姿勢が調整される。
これにより、通紙される記録媒体の幅方向サイズによって生じる定着ローラ４７上の温度ムラが、サイズごとに確実に軽減されることになる。

以上説明したように、本実施の形態４では、弾性層４７ａを備えた定着ローラ４７の外周面に整磁合金からなる微小球体群４６（導電体）を当接させて、微小球体群４６を励磁して加熱することで定着ローラ４７を加熱している。これによって、定着装置４０の立ち上がり時間が短縮化されるとともに、定着ローラ４７上に温度ムラが生じるのが軽減されつつ、定着工程後の出力画像上に光沢ムラが生じるのを低減することができる。

なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体構成図である。 図１の画像形成装置に設置される定着装置を示す断面図である。 加熱ローラに作用する磁束を示す概略図である。 加熱ローラの別の形態を示す図である。 加熱ローラのニッケル含有量とキューリー点との関係を示すグラフである。 この発明の実施の形態２における定着装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態３における定着装置を示す断面図である。 図７の定着装置に設置される放熱部材を示す正面図である。 この発明の実施の形態４における定着装置を示す断面図である。 図９の定着装置に設置される微小球体群の別の形態を示す正面図である。

符号の説明

１ 画像形成装置本体（装置本体）、
４０ 定着装置、
４１ 誘導加熱部、
４２ コイル部、 ４３ コア部、
４６ 導電体（加熱ローラ、加熱ベルト、微小球体群）、
４７ 定着ローラ（定着部材）、
４７ａ 弾性層、 ４７ｂ 断熱層、 ４７ｃ 支持層、
４８ 加圧ローラ（加圧部材）、
５０ 温度センサ、 ５１ 剥離板、 ５５ アルミ部材、
５８ 押圧部材、 ５９ 放熱部材、 ６０ 保持部材、
Ｐ 記録媒体、 Ｔ トナー。

Claims (9)

1. 弾性層を備えるとともに、外周面上のトナーを加熱・溶融して当該トナーを記録媒体に定着する定着部材と、
   前記定着部材の外周面に当接するとともに整磁合金からなる導電体と、
   前記導電体を励磁して加熱する誘導加熱部と、
   を備え、
   前記導電体は、回転自在に配設された複数の微小球体であることを特徴とする定着装置。
2. 前記導電体は、前記定着部材に対して幅方向に当接する前記複数の微小球体の数を漸増又は漸減できるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記定着部材は、その外周面の定着温度が所定範囲内になるように制御され、
   前記導電体は、キューリー点が前記定着温度の所定範囲における上限近傍になるように形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
4. 前記導電体は、鉄−ニッケル系整磁合金であって、ニッケルの含有量が２９〜３４％となるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項３のずれかに記載の定着装置。
5. 前記定着部材の幅方向端部に接離自在に当接する放熱部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の定着装置。
6. 前記定着部材は、前記外周面の側から離型層、前記弾性層、断熱層、支持層が形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の定着装置。
7. 前記弾性層と前記断熱層とは弾性断熱層として一体的に形成されたことを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
8. 前記定着部材は、加圧部材に当接してニップを形成する定着ローラであることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の定着装置。
9. 請求項１〜請求項８のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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