JP4711003B2 - 定着装置、および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置、および画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置に搭載する定着装置として、電磁誘導加熱方式を用いたものが知られている。
例えば特許文献１には、磁束発生手段としての電磁誘導コイルが磁性金属製の芯金シリンダからなる定着ロールの内部に配置され、電磁誘導コイルにて生成した誘導磁界により定着ロールに渦電流を誘起させて、定着ロールを直接的に加熱する誘導加熱方式の定着装置が記載されている。

特開２００３−１８６３２２号公報

ここで一般に、例えば電磁誘導方式で加熱される定着部材を熱容量の小さいベルト部材で構成することにより、定着部材を定着可能温度まで上昇させる時間（ウォームアップタイム）が短縮される。ところが、例えば小サイズの用紙を連続して通紙した場合等に、熱消費の少ない非通紙領域が過剰に昇温して、定着部材に損傷が生じることがある。
本発明は、誘導加熱方式の定着装置における非通紙領域での過剰な昇温を抑制することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、導電層を有し、当該導電層が電磁誘導加熱されることで記録材にトナーを定着する定着部材と、前記定着部材の前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、外周面が前記定着部材の内周面と接触して配置されて前記磁界生成部材で生成された交流磁界の磁路を形成し、磁気特性が温度に応じて強磁性と常磁性との間で遷移する遷移領域が２０°の温度範囲内に構成された磁性層と、化学式がＣｒＮの窒化クロムおよび化学式がＣｒ_２Ｎの窒化クロムの何れか一方または双方により構成された外周層とを有する磁路形成部材とを備えたことを特徴する定着装置である。

請求項２に記載の発明は、前記磁路形成部材は、前記磁性層のビッカース硬度が１２０Ｈｖ以上２５０Ｈｖ以下であることを特徴とする請求項１記載の定着装置である。
請求項３に記載の発明は、外周面が前記磁路形成部材の内周面と接触して配置されて前記磁界生成部材で生成された交流磁界を誘導する誘導部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の定着装置である。

請求項４に記載の発明は、トナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像形成手段によって形成された前記トナー像を記録材上に転写する転写手段と、前記記録材上に転写された前記トナー像を当該記録材に定着する定着手段とを有し、前記定着手段は、導電層を有し、当該導電層が電磁誘導加熱されることで記録材にトナーを定着する定着部材と、前記定着部材の前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、外周面が前記定着部材の内周面と接触して配置されて前記磁界生成部材で生成された交流磁界の磁路を形成し、磁気特性が温度に応じて強磁性と常磁性との間で遷移する遷移領域が２０°の温度範囲内に構成された磁性層と、化学式がＣｒＮの窒化クロムおよび化学式がＣｒ_２Ｎの窒化クロムの何れか一方または双方により構成された外周層とを有する磁路形成部材とを備えたことを特徴する画像形成装置である。

請求項５に記載の発明は、前記定着手段の前記磁路形成部材は、前記磁性層のビッカース硬度が１２０Ｈｖ以上２５０Ｈｖ以下であることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置である。
請求項６に記載の発明は、前記定着手段は、外周面が前記磁路形成部材の内周面と接触して配置されて前記磁界生成部材で生成された交流磁界を誘導する誘導部材をさらに備えたことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置である。

請求項１の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、非通紙領域での過剰な昇温を抑制することができる。
請求項２の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、軟質材料で構成される磁性層を有する磁路形成部材の外周層に剥離や割れが生じるのが抑制され、磁路形成部材における定着部材の非通紙領域の昇温を抑制する機能を長期に亘って維持することができる。
請求項３の発明によれば、誘導部材に蓄熱された熱が定着部材に供給され、本発明を採用しない場合に比べ、定着部材をより安定的に定着設定温度に維持することができる。

請求項４の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、画像形成装置に搭載した誘導加熱方式の定着装置における非通紙領域での過剰な昇温を抑制することができる。
請求項５の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、軟質材料で構成される磁性層を有する磁路形成部材の外周層に剥離や割れが生じるのが抑制され、磁路形成部材における定着部材の非通紙領域の昇温を抑制する機能を長期に亘って維持することができる。
請求項６の発明によれば、誘導部材に蓄熱された熱が定着部材に供給され、本発明を採用しない場合に比べ、定着部材をより安定的に定着設定温度に維持することができる。

本実施の形態の定着装置が適用される画像形成装置の構成例を示した図である。 本実施の形態の定着ユニットの構成を示す正面図である。 図２における定着ユニットのII−II断面図である。 定着ベルトの断面層構成図である。 (ａ)がエンドキャップ部材の側面図であり、(ｂ)がＺ方向から見たエンドキャップ部材の平面図である。 ＩＨヒータの構成を説明する断面図である。 定着ベルトの温度が透磁率変化開始温度以下の温度範囲にある場合の磁力線の状態を説明する図である。 小サイズ紙を連続して通紙した際の定着ベルトの幅方向の温度分布の概略を示した図である。 非通紙領域での定着ベルトの温度が透磁率変化開始温度を超えた温度範囲にある場合の磁力線の状態を説明する図である。 感温磁性部材の比透磁率に関する温度特性の一例を示した図である。 感温磁性部材の断面層構成図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜画像形成装置の説明＞
図１は本実施の形態の定着装置が適用される画像形成装置の構成例を示した図である。図１に示す画像形成装置１は、所謂タンデム型のカラープリンタであり、画像データに基づき画像形成を行う画像形成部１０、画像形成装置１全体の動作を制御する制御部３１を備えている。さらには、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３や画像読取装置（スキャナ）４等との通信を行って画像データを受信する通信部３２、通信部３２にて受信された画像データに対し予め定めた画像処理を施す画像処理部３３を備えている。

画像形成部１０は、一定の間隔を置いて並列的に配置されるトナー像形成手段の一例である４つの画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋ（「画像形成ユニット１１」とも総称する）を備えている。各画像形成ユニット１１は、静電潜像を形成してトナー像を保持する像保持体の一例としての感光体ドラム１２、感光体ドラム１２の表面を予め定めた電位で一様に帯電する帯電器１３、帯電器１３によって帯電された感光体ドラム１２を各色画像データに基づき露光するＬＥＤ（Light Emitting Diode）プリントヘッド１４、感光体ドラム１２上に形成された静電潜像を現像する現像器１５、転写後の感光体ドラム１２表面を清掃するドラムクリーナ１６を備えている。
画像形成ユニット１１各々は、現像器１５に収納されるトナーを除いて略同様に構成され、それぞれがイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像を形成する。

また、画像形成部１０は、各画像形成ユニット１１の感光体ドラム１２にて形成された各色トナー像が多重転写される中間転写ベルト２０、各画像形成ユニット１１にて形成された各色トナー像を中間転写ベルト２０に順次転写（一次転写）する一次転写ロール２１を備えている。さらに、中間転写ベルト２０上に重畳して転写された各色トナー像を記録材（記録紙）である用紙Ｐに一括転写（二次転写）する二次転写ロール２２、二次転写された各色トナー像を用紙Ｐ上に定着させる定着手段（定着装置）の一例としての定着ユニット６０を備えている。なお、本実施の形態の画像形成装置１では、中間転写ベルト２０、一次転写ロール２１、および二次転写ロール２２により転写手段が構成される。

本実施の形態の画像形成装置１では、制御部３１による動作制御の下で、次のようなプロセスによる画像形成処理が行われる。すなわち、ＰＣ３やスキャナ４からの画像データは通信部３２にて受信され、画像処理部３３により予め定めた画像処理が施された後、各色毎の画像データとなって各画像形成ユニット１１に送られる。そして、例えば黒（Ｋ）色トナー像を形成する画像形成ユニット１１Ｋでは、感光体ドラム１２が矢印Ａ方向に回転しながら帯電器１３により予め定めた電位で一様に帯電され、画像処理部３３から送信されたＫ色画像データに基づきＬＥＤプリントヘッド１４が感光体ドラム１２を走査露光する。それにより、感光体ドラム１２上にはＫ色画像に関する静電潜像が形成される。感光体ドラム１２上に形成されたＫ色静電潜像は現像器１５により現像され、感光体ドラム１２上にＫ色トナー像が形成される。同様に、画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃにおいても、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色トナー像が形成される。

各画像形成ユニット１１の感光体ドラム１２に形成された各色トナー像は、一次転写ロール２１により矢印Ｂ方向に移動する中間転写ベルト２０上に順次静電転写（一次転写）され、各色トナーが重畳された重畳トナー像が形成される。中間転写ベルト２０上の重畳トナー像は、中間転写ベルト２０の移動に伴って二次転写ロール２２が配置された領域（二次転写部Ｔ）に搬送される。重畳トナー像が二次転写部Ｔに搬送されると、そのタイミングに合わせて用紙保持部４０から用紙Ｐが二次転写部Ｔに供給される。そして、重畳トナー像は、二次転写部Ｔにて二次転写ロール２２が形成する転写電界により、搬送されてきた用紙Ｐ上に一括して静電転写（二次転写）される。

その後、重畳トナー像が静電転写された用紙Ｐは、定着ユニット６０まで搬送される。定着ユニット６０に搬送された用紙Ｐ上のトナー像は、定着ユニット６０によって熱および圧力を受け、用紙Ｐ上に定着される。そして、定着画像が形成された用紙Ｐは、画像形成装置１の排出部に設けられた用紙積載部４５に搬送される。
一方、一次転写後に感光体ドラム１２に付着しているトナー（一次転写残トナー）、および二次転写後に中間転写ベルト２０に付着しているトナー（二次転写残トナー）は、それぞれドラムクリーナ１６、およびベルトクリーナ２５によって除去される。
このようにして、画像形成装置１での画像形成処理がプリント枚数分のサイクルだけ繰り返し実行される。

＜定着ユニットの構成の説明＞
次に、本実施の形態の定着ユニット６０について説明する。
図２および図３は本実施の形態の定着ユニット６０の構成を示す図であり、図２は正面図、図３は図２におけるII−II断面図である。
まず、断面図である図３に示すように、定着ユニット６０は、交流磁界を生成する磁界生成部材の一例としてのＩＨ（Induction Heating）ヒータ８０、ＩＨヒータ８０により電磁誘導加熱されてトナー像を定着する定着部材の一例としての定着ベルト６１、定着ベルト６１に対向するように配置された加圧ロール６２、定着ベルト６１を介して加圧ロール６２から押圧される押圧パッド６３を備えている。
さらに、定着ユニット６０は、押圧パッド６３等の構成部材を支持するホルダ６５、ＩＨヒータ８０にて生成された交流磁界を誘導して磁路を形成する磁路形成部材の一例としての感温磁性部材６４、感温磁性部材６４を通過した磁力線を誘導する誘導部材６６、磁路がホルダ６５側に漏洩するのを防止する磁路遮蔽部材１７５、定着ベルト６１からの用紙Ｐの剥離を補助する剥離補助部材１７３を備えている。

＜定着ベルトの説明＞
定着ベルト６１は、原形が円筒形状の無端のベルト部材で構成され、例えば原形（円筒形状）時の直径が３０ｍｍ、幅方向長が３７０ｍｍに形成されている。また、図４（定着ベルト６１の断面層構成図）に示したように、定着ベルト６１は、基材層６１１、基材層６１１の上に積層された導電発熱層６１２、トナー像の定着性を向上させる弾性層６１３、最上層に被覆された表面離型層６１４からなる多層構造のベルト部材である。

基材層６１１は、薄層の導電発熱層６１２を支持するとともに、定着ベルト６１全体としての機械的強度を形成する耐熱性のシート状部材で構成される。また、基材層６１１は、ＩＨヒータ８０にて生成された交流磁界が感温磁性部材６４まで作用するように、磁界を通過させる物性（比透磁率、固有抵抗）を持った材質、厚さで形成される。一方、基材層６１１自身は、磁界の作用により発熱しないか、または発熱し難く構成される。
具体的には、基材層６１１として、例えば、厚さ３０〜２００μｍ（好ましくは５０〜１５０μｍ）の非磁性ステンレススチール等の非磁性金属や、厚さ６０〜２００μｍの樹脂材料等が用いられる。

導電発熱層６１２は、導電層の一例であって、ＩＨヒータ８０にて生成される交流磁界によって電磁誘導加熱される電磁誘導発熱体層である。すなわち、導電発熱層６１２は、ＩＨヒータ８０からの交流磁界が厚さ方向に通過することにより、渦電流を発生させる層である。
通常、ＩＨヒータ８０に交流電流を供給する励磁回路８８（後段の図６も参照）の電源として、安価に製造できる汎用電源が使用される。そのため、ＩＨヒータ８０により生成される交流磁界の周波数は、一般に、汎用電源による２０ｋ〜１００ｋＨｚとなる。それにより、導電発熱層６１２は、周波数２０ｋ〜１００ｋＨｚの交流磁界が侵入し通過するように構成される。

導電発熱層６１２に交流磁界が侵入できる領域は、交流磁界が１/ｅに減衰する領域である「表皮深さ（δ）」として規定され、次の（１）式から導かれる。（１）式において、ｆは交流磁界の周波数（例えば、２０ｋＨｚ）、ρは固有抵抗値（Ω・ｍ）、μ_ｒは比透磁率である。
そのため、導電発熱層６１２の厚さは、周波数２０ｋ〜１００ｋＨｚの交流磁界が導電発熱層６１２を侵入し通過するように、（１）式で規定される導電発熱層６１２の表皮深さ（δ）よりも薄層に構成される。また、導電発熱層６１２を構成する材料として、例えば、Ａｕ,Ａｇ,Ａｌ,Ｃｕ,Ｚｎ,Ｓｎ,Ｐｂ,Ｂｉ,Ｂｅ,Ｓｂ等の金属や、これらの金属合金が用いられる。

具体的には、導電発熱層６１２として、厚さ２〜２０μｍ、固有抵抗２．７×１０^−８Ω・ｍ以下の例えばＣｕ等の非磁性金属（比透磁率が概ね１）が用いられる。
また、定着ベルト６１が定着設定温度まで加熱されるまでに要する時間（以下、「ウォームアップタイム」）を短縮する観点からも、導電発熱層６１２は、薄層に構成するのが好ましい。

次に、弾性層６１３は、シリコーンゴム等の耐熱性の弾性体で構成される。定着対象となる用紙Ｐに保持されるトナー像は、粉体である各色トナーが積層して形成されている。そのため、ニップ部Ｎにおいてトナー像の全体に均一に熱を供給するには、用紙Ｐ上のトナー像の凹凸に倣って定着ベルト６１表面が変形することが好ましい。そこで、弾性層６１３には、例えば厚みが１００〜６００μｍ、硬度が１０°〜３０°（ＪＩＳ−Ａ）のシリコーンゴムが好適である。
表面離型層６１４は、用紙Ｐ上に保持された未定着トナー像と直接接触するため、離型性の高い材質が使用される。例えば、ＰＦＡ(テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル重合体)、ＰＴＦＥ(ポリテトラフルオロエチレン)、シリコーン共重合体、またはこれらの複合層等が用いられる。表面離型層６１４の厚さとしては、薄すぎると、耐摩耗性の面で充分でなく、定着ベルト６１の寿命を短くする。その一方で、厚すぎると、定着ベルト６１の熱容量が大きくなりすぎ、ウォームアップタイムが長くなる。そこで、表面離型層６１４の厚さとして、耐摩耗性と熱容量とのバランスを考慮し、１〜５０μｍが好適である。

＜押圧パッドの説明＞
押圧パッド６３は、シリコーンゴム等やフッ素ゴム等の弾性体で構成され、加圧ロール６２と対向する位置にてホルダ６５に支持される。そして、定着ベルト６１を介して加圧ロール６２から押圧される状態で配置され、加圧ロール６２との間でニップ部Ｎを形成する。
また、押圧パッド６３は、ニップ部Ｎの入口側（用紙Ｐの搬送方向上流側）のプレニップ領域６３ａと、ニップ部Ｎの出口側（用紙Ｐの搬送方向下流側）の剥離ニップ領域６３ｂとで異なるニップ圧が設定されている。すなわち、プレニップ領域６３ａでは、加圧ロール６２側の面がほぼ加圧ロール６２の外周面に倣う円弧形状に形成され、均一で幅の広いニップ部Ｎを形成する。また、剥離ニップ領域６３ｂでは、剥離ニップ領域６３ｂを通過する定着ベルト６１の曲率半径が小さくなるように、加圧ロール６２表面から局所的に大きなニップ圧で押圧されるように形成される。それにより、剥離ニップ領域６３ｂを通過する用紙Ｐに定着ベルト６１表面から離れる方向のカール（ダウンカール）を形成して、用紙Ｐに対する定着ベルト６１表面からの剥離を促進させている。

なお、本実施の形態では、押圧パッド６３による剥離の補助手段として、ニップ部Ｎの下流側に、剥離補助部材１７３を配置している。剥離補助部材１７３は、剥離バッフル１７１が定着ベルト６１の回転移動方向と対向する向き（所謂カウンタ方向）に定着ベルト６１と近接する状態でホルダ１７２によって支持される。そして、押圧パッド６３の出口にて用紙Ｐに形成されたカール部分を剥離バッフル１７１により支持することで、用紙Ｐが定着ベルト６１方向に向かうことを抑制する。

＜感温磁性部材の説明＞
次に、感温磁性部材６４は、定着ベルト６１の内周面に倣った円弧形状で形成され、定着ベルト６１の内周面と接触するように配置される。それにより、感温磁性部材６４の温度は定着ベルト６１の温度に対応して変化し、感温磁性部材６４は定着ベルト６１の温度を検知する検知部として機能する。
そして、感温磁性部材６４は、その磁気特性の透磁率が急変する温度である「透磁率変化開始温度」が各色トナー像が溶融する定着設定温度以上であって、定着ベルト６１の弾性層６１３や表面離型層６１４の耐熱温度よりも低い温度範囲内に設定された材質で構成される。すなわち、感温磁性部材６４は、定着設定温度を含む温度領域において強磁性と非磁性（常磁性）との間を可逆的に変化する特性（「感温磁性」）を有する材質で構成される。それにより、感温磁性部材６４は、強磁性を呈する透磁率変化開始温度以下の温度範囲において磁路形成部材として機能し、ＩＨヒータ８０にて生成され定着ベルト６１を透過した磁力線を内部に誘導して、感温磁性部材６４の内部を通過する磁路を形成する。そして、感温磁性部材６４は、定着ベルト６１とＩＨヒータ８０の励磁コイル８２（後段の図６参照）とを内部に包み込むような閉磁路を形成する。一方、透磁率変化開始温度を超える温度範囲においては、感温磁性部材６４は、ＩＨヒータ８０にて生成され定着ベルト６１を透過した磁力線を、感温磁性部材６４の厚さ方向に横切るように透過させる。それにより、ＩＨヒータ８０にて生成され定着ベルト６１を透過した磁力線は、感温磁性部材６４を透過し、誘導部材６６の内部を通過してＩＨヒータ８０に戻る磁路を形成する。

感温磁性部材６４に用いる材質としては、透磁率変化開始温度が定着設定温度として用いられる例えば１４０℃〜２４０℃の範囲内に設定された、例えばＦｅ−Ｎｉ合金（パーマロイ）等の二元系感温磁性合金やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金等の三元系の感温磁性合金等が用いられる。例えば、Ｆｅ−Ｎｉの二元系感温磁性合金においては約Ｆｅ６４％、Ｎｉ３６％（原子数比）とすることで２２０℃〜２２５℃前後に透磁率変化開始温度を設定することができる。このようなパーマロイや感温磁性合金等の金属合金等は、成型性や加工性に優れ、伝熱性も高く安価である等の理由から、感温磁性部材６４に適する。その他の材質としては、Ｆｅ,Ｎｉ,Ｓｉ,Ｂ,Ｎｂ,Ｃｕ,Ｚｒ,Ｃｏ,Ｃｒ,Ｖ,Ｍｎ,Ｍｏ等からなる金属合金が用いられる。
また、感温磁性部材６４は、ＩＨヒータ８０により生成された交流磁界（磁力線）に対する表皮深さδ（上記（１）式参照）よりも厚い厚さで形成される。具体的には、例えばＦｅ−Ｎｉ合金を用いた場合には５０〜３００μｍ程度に設定される。

また、本実施の形態の感温磁性部材６４は発熱体としても機能して、接触して配置される定着ベルト６１に対して熱を供給する。それにより、トナー像を定着する定着部材として機能する定着ベルト６１の発熱を補助して、画像形成時の定着ベルト６１の温度を定着設定温度の近傍範囲内に維持する。例えば、感温磁性部材６４自らが発熱して定着ベルト６１に対して熱を供給することで、定着動作の開始時に生じ易い定着ベルト６１の温度の一時的な落ち込み（所謂「温度ドループ現象」）の発生等を抑制して、定着ベルト６１の温度が定着設定温度の近傍範囲内に安定的に維持されるように構成している。

＜ホルダの説明＞
押圧パッド６３を支持するホルダ６５は、押圧パッド６３が加圧ロール６２からの押圧力を受けた状態での撓み量が一定量以下となるように、剛性の高い材料で構成される。それにより、ニップ部Ｎにおける長手方向の圧力（ニップ圧Ｎ）の均一性を維持している。さらに、本実施の形態の定着ユニット６０では、電磁誘導を用いて定着ベルト６１を加熱する構成を採用していることから、ホルダ６５は、誘導磁界に影響を与えないか、または与え難い材料であり、かつ、誘導磁界から影響を受けないか、または受け難い材料で構成される。例えば、ガラス混入ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の耐熱性樹脂や、例えばＡｌ,Ｃｕ,Ａｇ等の非磁性金属材料等が用いられる。

＜誘導部材の説明＞
誘導部材６６は、感温磁性部材６４の内周面に倣った円弧形状で形成され、感温磁性部材６４の内周面と接触して配置される。また、誘導部材６６は、例えばＡｇ,Ｃｕ,Ａｌといった固有抵抗値が比較的小さい非磁性金属で構成される。そして、感温磁性部材６４が透磁率変化開始温度以上の温度に上昇した際に、ＩＨヒータ８０により生成された交流磁界（磁力線）を誘導して、定着ベルト６１の導電発熱層６１２よりも渦電流Ｉが発生し易い状態を形成する。それにより、誘導部材６６の厚さは、渦電流Ｉが流れ易いように、表皮深さδ（上記（１）式参照）よりも充分に厚い厚さ（例えば、１．０ｍｍ）で形成される。

さらに、誘導部材６６は、感温磁性部材６４にて発生した熱に関する蓄熱体としても機能する。そして、誘導部材６６が感温磁性部材６４と接触して配置されることにより、感温磁性部材６４にて発生した熱を蓄える。それにより、感温磁性部材６４を介して定着ベルト６１に熱を供給することで、画像形成時の定着ベルト６１の温度を定着設定温度の近傍範囲内に維持する。すなわち、本実施の形態の誘導部材６６は、感温磁性部材６４にて発熱した熱を貯蔵し、温度が落ち込んだ定着ベルト６１に対し感温磁性部材６４を介して熱を供給する。それにより、例えば定着動作の開始時に生じ易い定着ベルト６１の温度の一時的な落ち込み（温度ドループ現象）の発生等の抑制を補助して、定着ベルト６１の温度が定着設定温度の近傍範囲内に安定的に維持されるように機能する。

＜定着ベルトの駆動機構の説明＞
次に、定着ベルト６１の駆動機構について説明する。
正面図である図２に示したように、ホルダ６５（図３参照）の軸方向両端部には、定着ベルト６１の両端部の断面形状を円形に維持しながら定着ベルト６１を周方向に回転駆動するエンドキャップ部材６７が固定されている。そして、定着ベルト６１は、両端部からエンドキャップ部材６７を介した回転駆動力を直接的に受けて、例えば１４０ｍｍ／ｓのプロセススピードで図３の矢印Ｃ方向に回転移動する。
ここで図５は、（ａ）がエンドキャップ部材６７の側面図であり、（ｂ）がＺ方向から見たエンドキャップ部材６７の平面図である。図５に示したように、エンドキャップ部材６７は、定着ベルト６１の両端部内側に嵌合される固定部６７ａ、固定部６７ａより外径が大きく形成され、定着ベルト６１に装着された際に定着ベルト６１よりも半径方向に張り出すように形成されたフランジ部６７ｄ、回転駆動力が伝達されるギヤ部６７ｂ、ホルダ６５の両端部に形成された支持部６５ａと結合部材１６６を介して回転自在に結合されたベアリング軸受部６７ｃを備える。そして、上記図２に示したように、ホルダ６５の両端部の支持部６５ａが定着ユニット６０の筐体６９の両端部に固定されることで、エンドキャップ部材６７は、支持部６５ａに結合されたベアリング軸受部６７ｃを介して回転自在に支持される。
エンドキャップ部材６７を構成する材質としては、機械的強度や耐熱性の高い所謂エンジニアリングプラスチックスが用いられる。例えば、フェノール樹脂、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、ＬＣＰ樹脂等が適する。

そして、図２に示すように、定着ユニット６０では、駆動モータ９０からの回転駆動力が伝達ギヤ９１,９２を介してシャフト９３に伝達され、シャフト９３に結合された伝達ギヤ９４,９５から両エンドキャップ部材６７のギヤ部６７ｂ（図５参照）に伝達される。それによって、エンドキャップ部材６７から定着ベルト６１に回転駆動力が伝わり、エンドキャップ部材６７と定着ベルト６１とが一体となって回転駆動される。
このように、定着ベルト６１が定着ベルト６１の両端部から駆動力を直接受けて回転するので、定着ベルト６１は安定して回転する。

ここで、定着ベルト６１が両端部のエンドキャップ部材６７から駆動力を直接受けて回転する場合には、一般に、０．１〜０．５Ｎ・ｍ程度のトルクが作用する。ところが、本実施の形態の定着ベルト６１では、基材層６１１を機械的強度の高い例えば非磁性ステンレススチール等で構成している。そのため、定着ベルト６１全体に０．１〜０．５Ｎ・ｍ程度のねじりトルクが作用した場合でも、定着ベルト６１には座屈等が生じ難い。
また、エンドキャップ部材６７のフランジ部６７ｄにより定着ベルト６１の片寄りを抑えているが、その際の定着ベルト６１には、一般に、端部（フランジ部６７ｄ）側から軸方向に向けて１〜５Ｎ程度の圧縮力が働く。しかし、定着ベルト６１がこのような圧縮力を受けた場合においても、定着ベルト６１の基材層６１１が非磁性ステンレススチール等で構成されていることから、座屈等の発生が抑制される。
上記のように、本実施の形態の定着ベルト６１においては、定着ベルト６１の両端部から駆動力を直接受けて回転するので、安定した回転が行われる。また、その際に、定着ベルト６１の基材層６１１を機械的強度の高い例えば非磁性ステンレススチール等で構成することで、ねじりトルクや圧縮力に対して座屈等が発生し難い構成を実現している。さらには、基材層６１１および導電発熱層６１２を薄層に形成して、定着ベルト６１全体としての柔軟性/フレキシブル性を確保しているので、ニップ部Ｎに倣った変形と形状復元とが行われる。

図３に戻り、加圧ロール６２は、定着ベルト６１に対向するように配置され、定着ベルト６１に従動して図３の矢印Ｄ方向に、例えば１４０ｍｍ／ｓのプロセススピードで回転する。そして、加圧ロール６２と押圧パッド６３とにより定着ベルト６１を挟持した状態でニップ部Ｎを形成し、このニップ部Ｎに未定着トナー像を保持した用紙Ｐを通過させることで、熱および圧力を加えて未定着トナー像を用紙Ｐに定着する。
加圧ロール６２は、例えば直径１８ｍｍの中実のアルミニウム製コア（円柱状芯金）６２１と、コア６２１の外周面に被覆された例えば厚さ５ｍｍのシリコーンスポンジ等の耐熱性弾性体層６２２と、さらに例えば厚さ５０μｍのカーボン配合のＰＦＡ等の耐熱性樹脂被覆または耐熱性ゴム被覆による離型層６２３とが積層されて構成される。そして、押圧バネ６８（図２参照）により例えば２５ｋｇｆの荷重で定着ベルト６１を介して押圧パッド６３を押圧している。

＜ＩＨヒータの説明＞
続いて、定着ベルト６１の導電発熱層６１２に交流磁界を作用させて電磁誘導加熱するＩＨヒータ８０について説明する。
図６は、本実施の形態のＩＨヒータ８０の構成を説明する断面図である。図６に示したように、ＩＨヒータ８０は、例えば耐熱性樹脂等の非磁性体から構成される支持体８１、交流磁界を生成する励磁コイル８２を備えている。また、励磁コイル８２を支持体８１上に固定する弾性体で構成された弾性支持部材８３、励磁コイル８２にて生成された交流磁界の磁路を形成する磁心８４を備えている。さらには、磁界を遮蔽するシールド８５、磁心８４を支持体８１側に加圧する加圧部材８６、励磁コイル８２に交流電流を供給する励磁回路８８を備えている。

支持体８１は、断面が定着ベルト６１の表面形状に沿って湾曲した形状で形成され、励磁コイル８２を支持する上部面（支持面）８１ａが定着ベルト６１表面と予め定めた間隙（例えば、０．５〜２ｍｍ）を保つように形成され設定されている。また、支持体８１には、支持面８１ａの定着ベルト６１移動方向中央部にて長手方向に平行に配置された一対の磁心支持部８１ｂと、支持面８１ａの定着ベルト６１移動方向両端部にて磁心８４の配置位置を定着ベルト６１移動方向に規制する磁心規制部８１ｃとが配置されている。そして、一対の磁心支持部８１ｂは、支持面８１ａ両端部に設けられた磁心規制部８１ｃの間で、磁心８４を定着ベルト６１移動方向の前後に移動自在に支持する。それにより、製造時の熱処理によって形状にばらつきが生じ易い磁心８４と支持面８１ａとの間隙が、定着ベルト６１移動方向中央部を中心として上流側領域と下流側領域とにおいて略対称となるように磁心８４を支持する。
支持体８１を構成する材質としては、例えば、耐熱ガラス、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の耐熱性樹脂、またはこれらにガラス繊維を混合した耐熱性樹脂等の耐熱性のある非磁性材料が用いられる。

励磁コイル８２は、相互に絶縁された例えば直径０．１７ｍｍの銅線材を例えば９０本束ねたリッツ線が長円形状や楕円形状、長方形状等の中空きの閉ループ状に巻かれて構成される。そして、励磁コイル８２に励磁回路８８から予め定めた周波数の交流電流が供給されることにより、励磁コイル８２の周囲には、閉ループ状に巻かれたリッツ線を中心とする交流磁界が生成される。励磁回路８８から励磁コイル８２に供給される交流電流の周波数は、一般に、上記した汎用電源により生成される２０ｋ〜１００ｋＨｚが用いられる。
弾性支持部材８３は、例えばシリコーンゴム等やフッ素ゴム等の弾性体で構成されたシート状部材である。弾性支持部材８３は、励磁コイル８２が支持体８１の支持面８１ａに密着して固定されるように、励磁コイル８２を支持体８１に対して押圧するように設定されている。

磁心８４は、例えばソフトフェライト、フェライト樹脂、非晶質合金（アモルファス合金）、やパーマロイ、感温磁性合金等の高透磁率の酸化物や合金材質で構成される強磁性体が用いられ、磁路形成手段として機能する。磁心８４は、励磁コイル８２にて生成された交流磁界による磁力線（磁束）を内部に誘導し、磁心８４から定着ベルト６１を横切って感温磁性部材６４方向に向かい、感温磁性部材６４の中を通過して磁心８４に戻るといった磁力線の通路（磁路）を形成する。すなわち、励磁コイル８２にて生成された交流磁界が磁心８４の内部と感温磁性部材６４の内部とを通過するように構成して、磁力線が定着ベルト６１と励磁コイル８２とを内部に包み込むような閉磁路を形成する。それにより、励磁コイル８２にて生成された交流磁界の磁力線が定着ベルト６１の磁心８４と対向する領域に集中される。
ここで、磁心８４は磁路形成による損失が小さい材料が望ましい。具体的には、磁心８４は渦電流損を小さくする形態（スリット等による電流経路遮断や分断化、薄板束ね等）での使用が望ましく、ヒステリシス損の小さい材料で形成されることが望ましい。
また、定着ベルト６１の回転方向に沿った磁心８４の長さは、感温磁性部材６４の定着ベルト６１の回転方向に沿った長さよりも小さく構成される。それにより、磁力線のＩＨヒータ８０周辺への漏洩が減り、力率が向上する。さらには、定着ユニット６０を構成する金属製部材への電磁誘導を抑え、定着ベルト６１（導電発熱層６１２）での発熱効率を高める。

＜定着ベルトが発熱する状態の説明＞
引き続いて、ＩＨヒータ８０により生成された交流磁界によって定着ベルト６１が発熱する状態を説明する。
まず、上記したように、感温磁性部材６４の透磁率変化開始温度は、各色トナー像を定着する定着設定温度以上であって定着ベルト６１の耐熱温度以下となる温度範囲内（例えば、１４０〜２４０℃）に設定されている。そして、定着ベルト６１の温度が透磁率変化開始温度以下の状態にある場合には、定着ベルト６１に近接する感温磁性部材６４の温度も定着ベルト６１の温度に対応して、透磁率変化開始温度以下となる。そのため、感温磁性部材６４は強磁性を呈するので、ＩＨヒータ８０により生成された交流磁界の磁力線Ｈは、定着ベルト６１を透過した後、感温磁性部材６４の内部を広がり方向に沿って通過する磁路を形成する。ここでの「広がり方向」とは、感温磁性部材６４の厚さ方向と直交する方向を意味する。

図７は、定着ベルト６１の温度が透磁率変化開始温度以下の温度範囲にある場合の磁力線（Ｈ）の状態を説明する図である。図７に示したように、定着ベルト６１の温度が透磁率変化開始温度以下の温度範囲にある場合には、ＩＨヒータ８０により生成された交流磁界の磁力線Ｈは、定着ベルト６１を透過し、感温磁性部材６４の内部を広がり方向（厚さ方向と直交する方向）に沿って通過する磁路を形成する。そのため、定着ベルト６１の導電発熱層６１２を横切る領域での単位面積あたりの磁力線Ｈの数（磁束密度）は多くなる。

すなわち、ＩＨヒータ８０の磁心８４から磁力線Ｈが放射されて定着ベルト６１の導電発熱層６１２を横切る領域Ｒ１,Ｒ２を通過した後、磁力線Ｈは強磁性体である感温磁性部材６４の内部に誘導される。そのため、定着ベルト６１の導電発熱層６１２を厚さ方向に横切る磁力線Ｈは感温磁性部材６４の内部に進入するように集中し、領域Ｒ１,Ｒ２での磁束密度は高くなる。また、感温磁性部材６４の内部を広がり方向に沿って通過した磁力線Ｈが再び磁心８４に戻るに際しても、導電発熱層６１２を厚さ方向に横切る領域Ｒ３では、感温磁性部材６４内の磁位の低い部分から集中して磁心８４に向けて発生する。そのため、定着ベルト６１の導電発熱層６１２を厚さ方向に横切る磁力線Ｈは、感温磁性部材６４から集中して磁心８４に向かうこととなり、領域Ｒ３での磁束密度も高くなる。

磁力線Ｈが厚さ方向に横切る定着ベルト６１の導電発熱層６１２では、単位面積当たりの磁力線Ｈの数（磁束密度）の変化量に比例した渦電流Ｉが発生する。それにより、図７に示したように、磁束密度の変化量が大きい領域Ｒ１,Ｒ２および領域Ｒ３では、大きな渦電流Ｉが発生する。導電発熱層６１２に生じた渦電流Ｉは、導電発熱層６１２の固有抵抗値Ｒと渦電流Ｉの二乗の積であるジュール熱Ｗ（Ｗ＝Ｉ^２Ｒ）を発生させる。それにより、大きな渦電流Ｉが発生した導電発熱層６１２では、大きなジュール熱Ｗが発生する。
このように、定着ベルト６１の温度が透磁率変化開始温度以下の温度範囲にある場合には、磁力線Ｈが導電発熱層６１２を横切る領域Ｒ１,Ｒ２や領域Ｒ３において大きな熱が発生する。それにより、定着ベルト６１は加熱される。

ところで、本実施の形態の定着ユニット６０では、定着ベルト６１の内周面に接触させて感温磁性部材６４を配置している。それにより、励磁コイル８２にて生成された磁力線Ｈを内部に誘導する磁心８４と、定着ベルト６１を厚さ方向に横切って透過した磁力線Ｈを内部に誘導する感温磁性部材６４とが近接した構成を実現している。そのため、ＩＨヒータ８０（励磁コイル８２）により生成された交流磁界は、磁路が短いループを形成するので、磁路内での磁束密度や磁気結合度は高まる。それにより、定着ベルト６１の温度が透磁率変化開始温度以下の温度範囲にある場合、定着ベルト６１にはさらに効率的に熱が発生する。

＜定着ベルトの非通紙領域の昇温を抑制する機能の説明＞
次に、定着ベルト６１の非通紙領域の昇温を抑制する機能について説明する。
ここでまず、定着ユニット６０に小サイズの用紙Ｐ（小サイズ紙Ｐ１）を連続して通紙した場合について述べる。図８は、小サイズ紙Ｐ１を連続して通紙した際の定着ベルト６１の幅方向の温度分布の概略を示した図である。図８においては、画像形成装置１にて使用される用紙Ｐの最大サイズ幅（例えば、Ａ３横幅）である最大通紙領域をＦｆ、最大サイズ用紙Ｐよりも横幅の小さな小サイズ紙Ｐ１（例えば、Ａ４縦送り）が通過する領域（小サイズ紙通紙領域）をＦｓ、小サイズ紙Ｐ１が通過しない非通紙領域をＦｂとする。なお、画像形成装置１では中央位置基準で通紙が行われるものとする。

図８に示したように、小サイズ紙Ｐ１が連続して通紙された場合に、小サイズ紙Ｐ１が通過する小サイズ紙通紙領域Ｆｓでは定着のための熱が消費される。そのため、制御部３１（図１参照）による定着設定温度での温度調整制御が行われ、小サイズ紙通紙領域Ｆｓでの定着ベルト６１の温度は定着設定温度の近傍範囲内に維持される。その一方で、非通紙領域Ｆｂにおいても、小サイズ紙通紙領域Ｆｓと同様の温度調整制御が行われる。しかし、非通紙領域Ｆｂでは定着のための熱が消費されない。そのために、非通紙領域Ｆｂの温度は、定着設定温度よりも高い温度に上昇し易い。そして、その状態で小サイズ紙Ｐ１の連続通紙を続けると、非通紙領域Ｆｂの温度が例えば定着ベルト６１の弾性層６１３や表面離型層６１４の耐熱温度よりも上昇して、定着ベルト６１を損傷させる場合がある。

そこで、上記したように、本実施の形態の定着ユニット６０では、感温磁性部材６４は、定着設定温度以上であって、例えば定着ベルト６１の弾性層６１３や表面離型層６１４の耐熱温度以下の温度範囲内に透磁率変化開始温度が設定された例えばＦｅ−Ｎｉ合金等で構成されている。すなわち、図８に示したように、感温磁性部材６４の透磁率変化開始温度Ｔｃｕは、定着設定温度Ｔｆ以上であって、例えば弾性層６１３や表面離型層６１４の耐熱温度Ｔｌｉｍ以下の温度領域に設定されている。

それにより、小サイズ紙Ｐ１が連続通紙されると、定着ベルト６１の非通紙領域Ｆｂでの温度は、感温磁性部材６４の透磁率変化開始温度を超える。それによって、定着ベルト６１に近接する感温磁性部材６４の非通紙領域Ｆｂでの温度も定着ベルト６１の温度に対応して、定着ベルト６１と同様に透磁率変化開始温度を超える。そのため、非通紙領域Ｆｂでの感温磁性部材６４は比透磁率が１に近づき、強磁性体としての性質が消失する。感温磁性部材６４の比透磁率が低下して１に近づくことで、非通紙領域Ｆｂでの磁力線Ｈは感温磁性部材６４の内部に誘導されず、感温磁性部材６４を透過するようになる。そのため、定着ベルト６１の非通紙領域Ｆｂでは、導電発熱層６１２を通過した後の磁力線Ｈは拡散し、導電発熱層６１２を横切る磁力線Ｈの磁束密度は低下する。それにより、導電発熱層６１２で発生する渦電流Ｉは減少して、定着ベルト６１での発熱量（ジュール熱Ｗ）は低減される。その結果、非通紙領域Ｆｂでの過剰な温度上昇は抑えられ、定着ベルト６１の損傷が抑制される。
このように、感温磁性部材６４は、定着ベルト６１の温度を検知する検知部としての機能と、検知した定着ベルト６１の温度に応じて定着ベルト６１の過度の温度上昇を抑制する昇温抑制部としての機能とを併せ持っている。

感温磁性部材６４を通過した後の磁力線Ｈは、誘導部材６６（図３参照）に到達してこの内部に誘導される。磁束が誘導部材６６に到達してその内部に誘導されるようになると、導電発熱層６１２より渦電流Ｉの流れ易い誘導部材６６の方に多くの渦電流Ｉが流れる。そのため、導電発熱層６１２で流れる渦電流量はさらに抑制され、非通紙領域Ｆｂでの温度上昇は抑えられる。

その際に、誘導部材６６が励磁コイル８２からの磁力線Ｈの殆どを誘導して定着ユニット６０からの磁力線Ｈの漏洩を抑え、また、感温磁性部材６４からの熱を充分に蓄積するように、誘導部材６６の厚さ、材質、および形状が選定される。本実施の形態では、誘導部材６６を感温磁性部材６４に沿う略円形形状の厚さ１ｍｍのＡｌ（アルミニウム）で構成し、感温磁性部材６４とは非接触（平均的な距離を例えば４ｍｍ）に配置している。その他の材料としては、ＡｇやＣｕが好適である。

ところで、その後、定着ベルト６１の非通紙領域Ｆｂでの温度が感温磁性部材６４の透磁率変化開始温度よりも低くなると、感温磁性部材６４の非通紙領域Ｆｂでの温度も透磁率変化開始温度よりも低くなる。それにより、感温磁性部材６４は再び強磁性に変化して磁力線Ｈが感温磁性部材６４の内部に誘導されるので、導電発熱層６１２に渦電流Ｉが多く流れるようになる。そのため、定着ベルト６１が再び加熱されるようになる。

図９は、非通紙領域Ｆｂでの定着ベルト６１の温度が透磁率変化開始温度を超えた温度範囲にある場合の磁力線Ｈの状態を説明する図である。図９に示したように、定着ベルト６１の温度が非通紙領域Ｆｂにて透磁率変化開始温度を超えた温度範囲にある場合には、非通紙領域Ｆｂの感温磁性部材６４は比透磁率が低下する。そのため、ＩＨヒータ８０により生成された交流磁界の磁力線Ｈは感温磁性部材６４を容易に透過するように変化する。それにより、ＩＨヒータ８０（励磁コイル８２）により生成された交流磁界の磁力線Ｈは、磁心８４から定着ベルト６１側に向けて拡散するように放射され、誘導部材６６に到達するようになる。

すなわち、ＩＨヒータ８０の磁心８４から磁力線Ｈが放射されて定着ベルト６１の導電発熱層６１２を横切る領域Ｒ１,Ｒ２では、磁力線Ｈが感温磁性部材６４に誘導され難いため、放射状に拡散する。それにより、定着ベルト６１の導電発熱層６１２を厚さ方向に横切る磁力線Ｈの磁束密度（単位面積当たりの磁力線Ｈの数）が減少する。また、磁力線Ｈが再び磁心８４に戻る際に導電発熱層６１２を厚さ方向に横切る領域Ｒ３でも、拡散した広い領域から磁力線Ｈが磁心８４に戻ることとなるため、定着ベルト６１の導電発熱層６１２を厚さ方向に横切る磁力線Ｈの磁束密度が減少する。
そのため、定着ベルト６１の温度が透磁率変化開始温度を超える温度範囲にある場合には、領域Ｒ１,Ｒ２や領域Ｒ３において導電発熱層６１２を厚さ方向に横切る磁力線Ｈの磁束密度が減少することとなる。それにより、磁力線Ｈが厚さ方向に横切る導電発熱層６１２に発生する渦電流Ｉは減り、定着ベルト６１に発生するジュール熱Ｗは減少する。それにより、定着ベルト６１の温度は低下する。

このように、非通紙領域Ｆｂでの定着ベルト６１の温度が透磁率変化開始温度以上の温度範囲にある場合において、非通紙領域Ｆｂでの感温磁性部材６４の内部に磁力線Ｈが誘導され難くなり、励磁コイル８２により生成された交流磁界の磁力線Ｈは、定着ベルト６１の導電発熱層６１２を厚さ方向を拡散しながら横切る。そのため、励磁コイル８２により生成された交流磁界の磁路は長いループを形成することとなり、定着ベルト６１の導電発熱層６１２を通過する磁路での磁束密度は減少する。
それにより、例えば小サイズ紙Ｐ１が連続通紙されて、温度が上昇した非通紙領域Ｆｂでは、定着ベルト６１の導電発熱層６１２に発生する渦電流Ｉが減って、定着ベルト６１の非通紙領域Ｆｂでの発熱量（ジュール熱Ｗ）は低減する。その結果、非通紙領域Ｆｂでの過剰な温度上昇は抑えられる。

＜感温磁性部材の感温磁性に関する説明＞
ここで、感温磁性部材６４が有する上記の「感温磁性」について説明する。
本実施の形態の感温磁性部材６４は、透磁率（例えば、ＪＩＳ Ｃ２５３１で測定される透磁率）が上記した「透磁率変化開始温度」に到達した温度から減少への変化を開始し、物質が磁性を消失する温度であるキュリー点（「ＣＰ：Curie Point」）に到達するまで減少を続けるという磁気特性を有する。このような特定の温度領域において強磁性と非磁性（常磁性）との間で可逆的に変化する感温磁性部材６４の磁気特性を「感温磁性」と称している。

本実施の形態の感温磁性部材６４は、上記したように、透磁率変化開始温度が各色トナー像を用紙に定着させるために定着ベルト６１に設定する温度（定着設定温度）以上であって、定着ベルト６１（弾性層６１３や表面離型層６１４）の耐熱温度よりも低い温度範囲内に設定された材質によって構成されている。それにより、定着設定温度領域においては、感温磁性部材６４は強磁性を呈するので、上記図７に示したように、ＩＨヒータ８０により生成された交流磁界の磁力線Ｈは、定着ベルト６１を透過した後、感温磁性部材６４の内部を広がり方向（厚さ方向と直交する方向）に沿って通過する磁路を形成する。それによって、定着ベルト６１を横切る磁力線Ｈの磁束密度は高くなり（図７の領域Ｒ１,Ｒ２,Ｒ３）、定着ベルト６１に大きな熱が発生する。

一方、透磁率変化開始温度を超えた温度領域においては、感温磁性部材６４の透磁率はキュリー点ＣＰに到達して比透磁率が１になるまで減少する。それにより、定着ベルト６１の非通紙領域（例えば、図８の非通紙領域Ｆｂ）の温度が定着設定温度領域を超えると、非通紙領域に対向する領域の感温磁性部材６４が非磁性（常磁性）に変化するので、定着ベルト６１を横切る磁力線Ｈの磁束密度は温度変化に応じて小さくなり（図９の領域Ｒ１,Ｒ２,Ｒ３）、発熱量が減少する。それにより、定着ベルト６１の非通紙領域の昇温が抑制される。

この場合、定着ベルト６１の非通紙領域での昇温をより効果的に抑制するには、透磁率変化開始温度を超えた温度領域において、感温磁性部材６４の透磁率がキュリー点ＣＰに向けて急峻に減少する特性を有することが好ましい。すなわち、感温磁性部材６４の磁気特性が強磁性と非磁性（常磁性）との間で遷移する温度領域（「遷移領域」）がある程度の狭い温度範囲内、例えば２０°以内に設定されることにより、感温磁性部材６４による非通紙領域での昇温抑制機能が高められる。

ここで、図１０は、本実施の形態の感温磁性部材６４の比透磁率μ_ｒに関する温度特性の一例を示した図である。図１０に示したように、本実施の形態の感温磁性部材６４の比透磁率μ_ｒは、透磁率変化開始温度ＴＰ１までの温度領域においては、温度Ｔの上昇に伴って一次関数Ｆ_１（Ｔ）に従って漸増する傾向を示す。ところが、感温磁性部材６４の温度Ｔが透磁率変化開始温度ＴＰ１を超えると比透磁率μ_ｒは減少を開始し、その後は、温度Ｔの上昇に伴って一次関数Ｆ_２（Ｔ）に従って急峻に減少する。そして、感温磁性部材６４の温度Ｔがキュリー点ＣＰ（ＴＰ４）に到達することで、感温磁性部材６４の比透磁率μ_ｒは１（感温磁性部材６４の透磁率μ＝μ_０：μ_０＝真空の透磁率）となる。

本実施の形態では、このような感温磁性部材６４の比透磁率μ_ｒの温度特性における強磁性と非磁性との間の遷移領域を定量的に評価する指標として、指標温度ＴＰ２と指標温度ＴＰ３とを定義することとする。図１０に示したように、指標温度ＴＰ２は、遷移領域の開始温度の一例であって、透磁率変化開始温度ＴＰ１までの温度範囲における温度Ｔと比透磁率μ_ｒとの関係を表す第１の関数の一例である一次関数Ｆ_１（Ｔ）と、透磁率変化開始温度ＴＰ１を超えた温度範囲における温度Ｔと比透磁率μ_ｒとの関係を表す第２の関数の一例である一次関数Ｆ_２（Ｔ）との交点の温度である。
また、指標温度ＴＰ３は、遷移領域の終了温度の一例であって、一次関数Ｆ_２（Ｔ）と比透磁率μ_ｒ＝１との交点の温度である。
なお、図１０に示したように、透磁率変化開始温度ＴＰ１を超えた温度範囲においては、比透磁率μ_ｒが多次関数で減少する領域が存在するが、第２の関数の一例である一次関数Ｆ_２（Ｔ）は、透磁率変化開始温度ＴＰ１を超えた温度範囲において一次関数で減少する領域での温度Ｔと比透磁率μ_ｒとの関係を表すものである。

指標温度ＴＰ２は、感温磁性部材６４の磁気特性が強磁性から非磁性（常磁性）への変化を開始する指標となる温度であって、感温磁性部材６４が実質的に定着ベルト６１の非通紙領域の昇温を抑制するという機能を発現し始める温度（機能発現温度）として捉えることができる。すなわち、感温磁性部材６４の温度が透磁率変化開始温度ＴＰ１を超えても、一次関数Ｆ_２（Ｔ）で減少する温度領域までは、比透磁率μ_ｒの減少量は大きくはない。そのため、この透磁率変化開始温度ＴＰ１以上であって一次関数Ｆ_２（Ｔ）で減少する温度領域以下の温度領域では、感温磁性部材６４は強磁性として機能している。そのため、指標温度ＴＰ２は、感温磁性部材６４の機能が実質的に発現し始める機能発現温度として捉えることができる。
一方、温度Ｔと比透磁率μ_ｒとが一次関数Ｆ_２（Ｔ）で減少する温度領域の最も高温の領域部分では感温磁性部材６４の比透磁率μ_ｒは殆ど１となる。そのため、指標温度ＴＰ３は、実質的なキュリー点ＣＰとして捉えることができる。
そのため、指標温度ＴＰ３と指標温度ＴＰ２との間の温度領域は、感温磁性部材６４の磁気特性が強磁性と非磁性（常磁性）との間で遷移する「遷移領域」として定義付けることができる。

そして、本実施の形態の感温磁性部材６４では、磁気特性の遷移領域である指標温度ＴＰ３と指標温度ＴＰ２との間の温度幅（指標温度ＴＰ３と指標温度ＴＰ２との差分温度）を２０°以内となるように構成して、透磁率変化開始温度を超える温度領域において透磁率（比透磁率μ_ｒ）が急峻に減少する磁性特性を実現している。例えば、図１０に例示した感温磁性部材６４では、指標温度ＴＰ２が例えば２２５℃、指標温度ＴＰ３が例えば２４０℃となるように構成し、指標温度ＴＰ３と指標温度ＴＰ２との温度幅を２０°以内である１５°に設定している。
このように、磁気特性の遷移領域（指標温度ＴＰ３と指標温度ＴＰ２との温度幅）を２０°以内に構成することにより、定着ベルト６１の非通紙領域の温度が指標温度ＴＰ２から２０°（図１０の例では１５°）を超えて変化すれば、非通紙領域での感温磁性部材６４の磁気特性は非磁性（常磁性）に変化する。それにより、定着設定温度を例えば１６０℃〜１８０℃程度に高く設定しても、例えば２４５℃程度の耐熱温度の定着ベルト６１において損傷が発生することが抑制される。

すなわち、感温磁性部材６４の機能を考慮すれば、指標温度ＴＰ３と指標温度ＴＰ２との温度幅（磁気特性の遷移領域）は０となることが理想的ではある。しかし、実際には、感温磁性部材６４を構成する材質には、磁気特性が強磁性と非磁性（常磁性）との間で遷移するある程度の温度幅を持った遷移領域が存在する。この遷移領域の温度幅が大きいと、定着ベルト６１が定着設定温度を超えて昇温しても、感温磁性部材６４の磁気特性は非磁性（常磁性）に向けて緩慢に変化する。そうすると、定着設定温度を超えて昇温した非通紙領域の定着ベルト６１の温度が定着設定温度に向けて低下するまでの時間差が大きくなり、非通紙領域における昇温抑制が有効に作用し難い。また、例えば用紙サイズを大判に変更した場合に、新たに非通紙領域から通紙領域となった領域においては定着ベルト６１の温度が定着設定温度まで上昇する速度も低下するので、定着不良が生じ易くなる。
そこで、強磁性と非磁性との間の遷移領域の温度幅は０であることが理想的ではあるが、定着ベルト６１の非通紙領域の昇温を効果的に抑制できる許容範囲として、感温磁性部材６４における磁気特性の遷移領域（指標温度ＴＰ３と指標温度ＴＰ２との温度幅）を２０°以内に設定している。

＜感温磁性部材と定着ベルトとの接触部についての説明＞
次に、感温磁性部材６４と定着ベルト６１との接触部について説明する。
上記したように、感温磁性部材６４は、定着ベルト６１の内周面に倣った円弧形状で形成され、定着ベルト６１の内周面と接触するように配置される。それにより、感温磁性部材６４にて発生した熱が定着ベルト６１に伝熱し、定着ベルト６１での発熱量を補助する。
すなわち、定着ベルト６１の温度が透磁率変化開始温度以下であり、感温磁性部材６４が強磁性を呈する状態であっても、ＩＨヒータ８０からの磁力線Ｈの中には、感温磁性部材６４を厚さ方向に横切る磁力線Ｈが存在する。それにより、感温磁性部材６４内部には弱い渦電流Ｉが発生し、感温磁性部材６４自身も発熱する。その場合に、本実施の形態の感温磁性部材６４では、スリット等の渦電流Ｉを抑制する機構を設けず、積極的に感温磁性部材６４が発熱するように構成している。そして、円弧形状の感温磁性部材６４が同様に円弧形状の内周面を持った定着ベルト６１と大きな面積領域において接触するように配置して、感温磁性部材６４の熱が定着ベルト６１に伝熱するように構成している。それにより、感温磁性部材６４から定着ベルト６１に熱を供給する。またその際に、感温磁性部材６４と接触して配置されて感温磁性部材６４からの熱を蓄熱した誘導部材６６からも、感温磁性部材６４を介して定着ベルト６１に熱が供給される。
それにより、例えば定着動作の開始時等に定着ベルト６１の温度の一時的な落ち込み（温度ドループ現象）が発生した際には、感温磁性部材６４から定着ベルト６１に熱が補給される。それにより、定着ベルト６１の温度の落ち込みが低減され、定着ベルト６１の温度は定着設定温度の近傍範囲内に維持される。

本実施の形態における感温磁性部材６４は、透磁率変化開始温度以下の状態において強磁性体である感温磁性部材６４と、同じく強磁性体である磁心８４でＩＨヒータ８０と定着ベルト６１とを挟むように配置することでＩＨヒータ８０の磁力線の磁路を形成する磁路形成部材の機能と、発熱体として定着ベルト６１に熱を供給する機能の両方を実現する部材である。特に発熱体として熱を供給するために定着ベルト６１に接触して摺動させる形態であるため、室温から耐熱温度付近までの温度変化、後述する小サイズを連続通紙した場合の感温磁性部材６４内に生じる軸方向温度差に対する摺動安定性、摺動維持性が必要になる。

このように、定着ベルト６１に対して熱を補給するために感温磁性部材６４が定着ベルト６１と接触して配置される構成では、感温磁性部材６４における定着ベルト６１との接触面（円弧形状の外周面）に磨耗が生じ易くなる。そこで、感温磁性部材６４での定着ベルト６１との接触面には、磨耗を抑制する磨耗抑制層を被覆している。
図１１は、感温磁性部材６４の断面層構成図である。図１１に示したように、感温磁性部材６４は、上記した磁気特性の遷移領域（指標温度ＴＰ３と指標温度ＴＰ２との間の温度領域）が２０°以内となるように構成された磁性層の一例としての感温磁性層６４ａと、その定着ベルト６１側の表面に形成された外周層の一例としての磨耗抑制層６４ｂとで構成されている。そして、磨耗抑制層６４ｂは、化学式がＣｒＮで表される窒化クロムおよび化学式がＣｒ_２Ｎで表される窒化クロムの何れか一方で構成され、または双方を混合して構成されている。化学式がＣｒＮで表される窒化クロムと化学式がＣｒ_２Ｎで表される窒化クロムとの「混合」とは、ＣｒＮで構成される層とＣｒ_２Ｎで構成される層とにより多層に構成される場合や、ＣｒＮとＣｒ_２Ｎとを混ぜ合わせて一層構成とする場合が含まれる。

ところで、上記図１０で例示したような磁気特性の遷移領域が２０°以内となるように構成された感温磁性層６４ａは、圧延加工やプレス加工が施された後に熱処理が施されて製造される。この場合の熱処理は、例えば、水素（Ｈ_２）雰囲気中において１１００℃以上の焼鈍温度を維持しながら２０分以上保持し、その後に２０°/分の割合で冷却することで行われる。
そして、このような熱処理を施すことにより、感温磁性層６４ａの遷移領域が２０°以内に小さく構成され、比透磁率μ_ｒが高められる。ところが、その一方で、このような熱処理（焼鈍）により感温磁性層６４ａの硬度（ビッカース硬度）が１２０〜２５０Ｈｖ程度の軟質材料に変化する。焼鈍により感温磁性層６４ａの結晶配列が揃えられるためと考えられている。それにより、感温磁性層６４ａは、定着ベルト６１との接触により磨耗が生じ易い材質となる。

そのため、磁気特性の遷移領域が２０°以内となるように構成された感温磁性層６４ａにおいては、磨耗抑制層６４ｂを定着ベルト６１側の外周面に形成する必要性が高い。この場合に、磨耗抑制層６４ｂとしては、一般に、耐摩耗性の観点からビッカース硬度が高く、潤滑性の観点から摩擦係数が低い特性を有することが好ましい。例えば、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）は、ビッカース硬度が３０００〜５０００Ｈｖと高く、摩擦係数が約０．１と低いので、耐摩耗性および潤滑性からは好適ではある。

しかし、ダイヤモンドライクカーボンは、磁気特性の遷移領域が２０°以内となるように構成された本実施の形態の感温磁性部材６４に磨耗抑制層６４ｂとして使用した際に、剥離や割れが生じ易いという性質を有している。一般に、硬度が高い材質は感温磁性層６４ａ等に物理蒸着される際に高い圧縮残留応力を持つ。そのため、焼鈍によりビッカース硬度が１２０〜２５０Ｈｖ程度と軟らかくなった本実施の形態の感温磁性層６４ａと、ビッカース硬度が３０００〜５０００Ｈｖ程度と硬質であって高い圧縮残留応力を有するダイヤモンドライクカーボンとの境界面（接着面）においては、ダイヤモンドライクカーボンの圧縮残留応力値が境界面での両者の接着強度を超え易い。それにより、ダイヤモンドライクカーボンに剥離や割れが発生することがあったため、摺動性が悪化していた。特に、室温（例えば、２３℃程度）と定着時の温度（２００℃程度）との間で頻繁に温度変動する感温磁性部材６４では、温度衝撃が大きく剥離や割れが発生し易い。

その一方で、化学式がＣｒＮで表される窒化クロムおよび化学式がＣｒ_２Ｎで表される窒化クロムの何れか一方で構成されるかまたは双方が混合して構成される磨耗抑制層６４ｂは、本実施の形態の感温磁性層６４ａとは剥離や割れが生じ難いという性質を有している。これは、化学式がＣｒＮで表される窒化クロムはビッカース硬度が１５００〜２２００Ｈｖ、化学式がＣｒ_２Ｎで表される窒化クロムはビッカース硬度が１８００〜２５００Ｈｖとそれぞれがダイヤモンドライクカーボンよりも低い。それにより、窒化クロムの圧縮残留応力値がダイヤモンドライクカーボンよりも小さく、境界面での両者の接着強度を超え難いためであると考えられる。
また、ダイヤモンドライクカーボンの結晶構造は、立方晶と六方晶とが混在したアモルファス構造を有する。それに対して、化学式がＣｒＮで表される窒化クロムの結晶構造は立方晶であり、化学式がＣｒ_２Ｎで表される窒化クロムの結晶構造は六方晶であって、両者ともアモルファス構造とは異なる。それにより、立方晶のＦｅとＮｉとの合金であるパーマロイ等で構成され、焼鈍により結晶配列が揃えられた感温磁性層６４ａは、アモルファス構造とは異なる結晶構造を有する窒化クロムとの親和性が高いことが考えられる。

そこで、本実施の形態の感温磁性部材６４では、磁気特性の遷移領域が２０°以内となるように構成された感温磁性層６４ａの表面に形成する磨耗抑制層６４ｂとして、化学式がＣｒＮで表される窒化クロムおよび化学式がＣｒ_２Ｎで表される窒化クロムの何れか一方で構成するか、または双方を混合して構成する。それにより、磨耗抑制層６４ｂが感温磁性層６４ａから剥離し難く、磨耗抑制層６４ｂに割れが生じ難い感温磁性部材６４が構成される。それによって、感温磁性部材６４が定着ベルト６１と接触して配置される構成において、感温磁性部材６４が定着ベルト６１に対して熱を補給する機能が長期に亘って安定して実現される。また、感温磁性層６４ａの磨耗が低下され、感温磁性部材６４における定着ベルト６１の非通紙領域の昇温を抑制するという機能が長期に亘って維持できる。

本実施の形態において、富士ゼロックス製Ｎ-Ｃｏｌｏｒ１０４ｇｓｍ用紙のＢ５サイズの小サイズを合計して１５００００枚にわたり集中して連続的に通紙した実験においては、感温磁性層６４ａ（感温磁性部材６４）の軸方向に大きな温度差が発生する。小サイズ連続通紙時の感温磁性層６４ａの通紙領域と非通紙領域との温度差は４０〜５０℃程度になる場合があり、非通紙領域の感温磁性層６４ａは２３０℃〜２４０℃に達する。このような温度差が生じてもその境界領域でも層が剥がれたりすることなく良好な状態を長期に亘って維持することができることも分かっている。

以上説明したように、本実施の形態の画像形成装置１に備えられる定着ユニット６０では、定着ベルト６１の内周面に接触させて感温磁性部材６４を配置している。そして、感温磁性部材６４には、定着ベルト６１側の表面に、化学式がＣｒＮで表される窒化クロムおよび化学式がＣｒ_２Ｎで表される窒化クロムの何れか一方で構成されるかまたは双方が混合して構成された磨耗抑制層６４ｂを形成している。それにより、感温磁性部材６４が定着ベルト６１に対して熱を補給する機能が長期に亘って安定して実現される。また、感温磁性部材６４における定着ベルト６１の非通紙領域の昇温を抑制するという機能が長期に亘って維持される。

１…画像形成装置、６０…定着ユニット、６１…定着ベルト、６２…加圧ロール、６４…感温磁性部材、６４ａ…感温磁性層、６４ｂ…磨耗抑制層、６６…誘導部材、８０…ＩＨヒータ、８２…励磁コイル、８４…磁心、６１１…基材層、６１２…導電発熱層

Claims (6)

1. 導電層を有し、当該導電層が電磁誘導加熱されることで記録材にトナーを定着する定着部材と、
   前記定着部材の前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、
   外周面が前記定着部材の内周面と接触して配置されて前記磁界生成部材で生成された交流磁界の磁路を形成し、磁気特性が温度に応じて強磁性と常磁性との間で遷移する遷移領域が２０°の温度範囲内に構成された磁性層と、化学式がＣｒＮの窒化クロムおよび化学式がＣｒ_２Ｎの窒化クロムの何れか一方または双方により構成された外周層とを有する磁路形成部材と
   を備えたことを特徴する定着装置。
2. 前記磁路形成部材は、前記磁性層のビッカース硬度が１２０Ｈｖ以上２５０Ｈｖ以下であることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 外周面が前記磁路形成部材の内周面と接触して配置されて前記磁界生成部材で生成された交流磁界を誘導する誘導部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
4. トナー像を形成するトナー像形成手段と、
   前記トナー像形成手段によって形成された前記トナー像を記録材上に転写する転写手段と、
   前記記録材上に転写された前記トナー像を当該記録材に定着する定着手段とを有し、
   前記定着手段は、
   導電層を有し、当該導電層が電磁誘導加熱されることで記録材にトナーを定着する定着部材と、
   前記定着部材の前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、
   外周面が前記定着部材の内周面と接触して配置されて前記磁界生成部材で生成された交流磁界の磁路を形成し、磁気特性が温度に応じて強磁性と常磁性との間で遷移する遷移領域が２０°の温度範囲内に構成された磁性層と、化学式がＣｒＮの窒化クロムおよび化学式がＣｒ_２Ｎの窒化クロムの何れか一方または双方により構成された外周層とを有する磁路形成部材と
   を備えたことを特徴する画像形成装置。
5. 前記定着手段の前記磁路形成部材は、前記磁性層のビッカース硬度が１２０Ｈｖ以上２５０Ｈｖ以下であることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記定着手段は、外周面が前記磁路形成部材の内周面と接触して配置されて前記磁界生成部材で生成された交流磁界を誘導する誘導部材をさらに備えたことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。

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