JP4956975B2 - 定着装置、および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式あるいは静電記録方式の複写機、ファクシミリ、およびプリンタなどの画像形成装置に用いられる定着装置に関し、特に、電磁誘導加熱方式によって未定着画像を記録材に加熱定着する定着装置およびこの定着装置を用いた画像形成装置に関する。

近年、複写機、ファクシミリ、およびプリンタなどに用いられる定着装置に、電磁誘導加熱方式を採用することが盛んに検討されている。電磁誘導加熱方式の定着装置においては、励磁コイルに交流電流が印加され、この励磁コイルの周囲に交番磁束を発生する。そして、発生した交番磁束が導電体を透過することによって渦電流が発生し、この渦電流により導電体で生じた熱が未定着画像の定着に用いられる。

そしてこの定着装置のウォームアップ時間を短縮するために、定着装置の加熱される部分の熱容量を極力低減したり断熱を強化する取り組みが数多くなされている。しかし、加熱部の熱容量を低減したり、断熱を強化すると熱が幅方向に移動しにくくなり、特に幅の狭い記録材を連続して定着した場合など記録材幅の外側の温度が異常に上昇し、ホットオフセットやゴム部材の損傷、寿命の低下を招くことがあった。そこでこの記録材幅外側の過昇温を防止する手段として図１４に示す特許文献１では励磁コイル23で加熱される発熱ローラ44の内側に発熱ローラ44に対面する円弧状の導電部材45aを配置し、この導電部材を動かして記録材幅の外側の磁束を遮蔽することで、記録材幅外の発熱ローラの発熱を低減する構成が提案されている。また、発熱ローラに所定のキュリー温度を有する整磁金属を用い、上記導電性部材と組み合わせることで、ウォームアップ時間の短縮と同時に用紙幅外の過昇温を有効に低減する方法が示されている。
特開2001-125407号公報

しかしながら、この磁気遮蔽用の導電性部材45aは発熱ローラ44の内周面に対向する円弧形状をなしており発熱ローラ44に近接されて配置されている。このためウォームアップ時、発熱ローラ44が昇温して温度が上がり導電性部材45aとの温度差が広がると発熱ローラ44からの輻射熱と空気を介した熱伝導を受け導電性部材45aは昇温し始める。この時、導電性部材45aは円弧状で広い面積で発熱ローラ44と対向しており、また形状も大きく熱容量が大きいため発熱ローラ44からの熱の移動が大きく、そのため発熱ローラ44やベルト20の温度が150℃を越えたあたりから昇温速度が鈍くなりウォームアップ時間が長くなる。また、熱容量が大きいと定着温度まで昇温した後も発熱ローラ44の熱が導電性部材45aに奪われ続けるため、昇温直後に記録材の定着を連続で行うと記録材が奪う熱量と合わせて、供給する熱量が不足して発熱ローラ44や定着ベルト20の温度が低下することがある。これは特に環境温度が低温の時、厚い用紙を定着する場合などに発生しやすい。定着温度の低下は定着不良となるため、これを防止するには導電性部材45aの温度が所定温度に上がるまで定着開始を待つ必要があり、結局ウォームアップ時間が長くなってしまうという課題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、電磁誘導加熱方式の定着装置において、磁気遮蔽用の導電性部材の適正化と発熱ローラに整磁合金を用いた構成により、定着装置のウォームアップの時間を最大限短縮すると同時に、用紙幅外の過昇温を確実に防止し、良好な定着性能を実現する定着装置、及びこれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明は、所定の温度以上になると磁性が無くなる整磁材料から成る略円筒形状の発熱体と、前記発熱体に対向して記録材走行方向と直交する幅方向に周回して配置される励磁コイルを備えた励磁手段と、前記発熱体を挟んで前記励磁手段に対向して設けられ前記発熱体の磁性が無くなると前記発熱体を透過してくる前記励磁コイルからの磁束を透過させることで磁路を形成する非磁性導電体と、前記発熱体で発生した熱を記録材に接触させるための加圧手段とを具備し、前記非磁性導電体は前記励磁コイルの記録材走行方向と直交する幅方向に伸びる板状を有し、記録材走行方向においてその端部だけが前記発熱体に近接して配置されることを特徴とする定着装置である。

また、本発明は、略円筒形状の発熱体と、前記発熱体に対向して記録材走行方向と直交する幅方向に周回して配置される励磁コイルを備えた励磁手段と、前記発熱体を挟んで前記励磁手段に対向して設けられ前記発熱体の磁性が無くなると前記発熱体を透過してくる前記励磁コイルからの磁束を透過させることで磁路を形成する非磁性導電体と、前記発熱体で発生した熱を記録材に接触させるための加圧手段とを具備し、前記非磁性導電体は、前記励磁コイルの記録材走行方向と直交する幅方向に伸びる板状を有し、記録材走行方向においてその端部だけが前記発熱体に近接して前記発熱体の温度が発熱体のキュリー点近傍になった時の前記励磁コイルが形成する磁束の主となる磁路を遮蔽する第１の位置と、主となる磁路を遮蔽しない第２の位置をとることを特徴とする定着装置である。ここで、上記の両発明における「端部」とは、端面を含む端部、及び端面を含まない端部のいずれの形態も意味しており、具体的には、実施の形態１、２において説明する。また、本発明は、所定の温度以上になると磁性が無くなる整磁材料から成る発熱体と、前記発熱体に対向して記録材走行方向と直交する幅方向に周回して配置される励磁コイルを備えた励磁手段と、前記励磁コイルの記録材走行方向と直交する幅方向に伸びる板状を有し、前記発熱体を挟んで前記励磁手段に対向して設けられ前記発熱体の磁性が無くなると前記発熱体を透過してくる前記励磁コイルからの磁束を透過させることで磁路を形成する非磁性導電体と、前記発熱体で発生した熱を記録材に接触させるための加圧手段とを具備し、前記非磁性導電体と前記発熱体が対向する部分において、記録材走行方向における前記非磁性導電体の端部側と前記発熱体との距離が、前記非磁性導電体の中央部側と前記発熱体との距離に較べて小さくなるように構成されることを特徴とする定着装置である。

本発明によれば、過昇温を防止しつつウォームアップの時間を短縮するとともに、オフセットの発生を防止して良好な定着性能を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る定着装置を用いた画像形成装置の構成を示す概略断面図である。この画像形成装置１００は、タンデム方式の画像形成装置である。画像形成装置１００においては、カラー画像の発色に寄与する４色のトナー像が４つの像担持体上に個別に形成され中間転写体上に順次重ね合わせて一次転写された後、この一次転写像が記録媒体に一括転写（二次転写）される。

なお、本実施の形態１に係る定着装置は、前記タンデム方式の画像形成装置のみに限定されず、あらゆる方式の画像形成装置に搭載可能であることはいうまでもない。

また、図１において、画像形成装置１００の各構成要素に付した符号の末尾の記号Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、Ｙはイエロー画像、Ｍはマゼンタ画像、Ｃはシアン画像、Ｋはブラック画像のそれぞれの画像形成に関与する構成要素を示しており、同一符号の構成要素はそれぞれ共通した構成を有している。

画像形成装置１００は、前記４つの像担持体としての感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋ及び中間転写ベルト（中間転写体）１７０を有している。各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋの周囲には、画像形成ステーションＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫが配設されている。画像形成ステーションＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫは、帯電器１２０Ｙ，１２０Ｍ，１２０Ｃ，１２０Ｋ、露光装置１３０、現像器１４０Ｙ，１４０Ｍ，１４０Ｃ，１４０Ｋ、転写器１５０Ｙ，１５０Ｍ，１５０Ｃ，１５０Ｋ、及びクリーニング装置１６０Ｙ，１６０Ｍ，１６０Ｃ，１６０Ｋで構成されている。

図１において、各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋは、それぞれ矢印Ｃ方向に回転される。各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋの表面は、帯電器１２０Ｙ，１２０Ｍ，１２０Ｃ，１２０Ｋにより一様に所定の電位にそれぞれ帯電される。

帯電された各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋの表面には、露光装置１３０により特定色の画像データに対応したレーザビームの走査線１３０Ｙ，１３０Ｍ，１３０Ｃ，１３０Ｋが照射される。これにより、各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋの表面に前記特定色ごとの静電潜像が形成される。

感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋ上に形成された前記特定色ごとの静電潜像は、現像器１４０Ｙ，１４０Ｍ，１４０Ｃ，１４０Ｋにより顕像化される。これにより、各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋ上に、カラー画像の発色に寄与する４色の未定着画像が形成される。

感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋ上に顕像化された４色のトナー像は、転写器１５０Ｙ，１５０Ｍ，１５０Ｃ，１５０Ｋにより、前記中間転写体としての無端状の中間転写ベルト１７０に一次転写される。これにより、感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋ上に形成された４色のトナー像が順次重ね合わされて中間転写ベルト１７０上にフルカラー画像が形成される。

各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋは、中間転写ベルト１７０にトナー像を転写した後、クリーニング手段１６０Ｙ，１６０Ｍ，１６０Ｃ，１６０Ｋにより、それぞれの表面に残っている残留トナーが除去される。

ここで、露光装置１３０は、感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋに対して所定の傾きをもって配置されている。また、中間転写ベルト１７０は、駆動ローラ１７１と従動ローラ１７２とに懸架されており、駆動ローラ１７１の回転により、図１において矢印Ａ方向へ回動される。

一方、画像形成装置１００の下部には、記録媒体としての印字用紙などの記録紙Ｐが収納された給紙カセット１８０が設けられている。記録紙Ｐは、給紙ローラ１８１により給紙カセット１８０から１枚ずつ所定のシート経路に沿って矢印Ｂ方向に送り出される。

前記シート経路に送り出された記録紙Ｐは、従動ローラ１７２に懸架された中間転写ベルト１７０の外周面と中間転写ベルト１７０の外周面に接触する二次転写ローラ１９０とで形成される転写ニップ部を通過する。記録紙Ｐには、前記転写ニップ部を通過する際に、中間転写ベルト１７０上に形成されたフルカラー画像（未定着画像）が二次転写ローラ１９０により一括転写される。

次いで、記録紙Ｐは、図２に詳述する定着装置２００の定着ローラ２１０及び発熱ローラ２２０に懸架された定着ベルト２３０の外周面と定着ベルト２３０の外周面に接触する加圧ローラ２４０とで形成される定着ニップ部Ｎを通過する。これにより、記録紙Ｐには、前記転写ニップ部で一括転写された未定着のフルカラー画像が加熱定着される。

なお、画像形成装置１００には、その筐体の一部を成す開閉自在のドア１０１が設けられており、このドア１０１の開閉により、定着装置２００の交換やメンテナンス及び前記用紙搬送路に詰まった記録紙Ｐのジャム処理などを行なうことができる。

次に、画像形成装置１００に搭載されている定着装置について説明する。図２は、本発明の実施の形態１に係る定着装置２００の構成を示す概略断面図である。

定着ベルト２３０は、表面が低硬度（ＪＩＳＡ３０度）の弾力性ある発泡体のシリコーンゴムで構成された直径３４ｍｍの低熱伝導性の定着ローラ２１０と、後述の合金でなる直径２０ｍｍの発熱ローラ２２０との間に所定の張力をもって懸架され、矢印方向に回転移動可能となっている。発熱ローラ２２０は厚さ０．２ｍｍの鉄・ニッケルの合金でなる整磁金属で構成され、その磁気−温度特性は図４のようになるように鉄とニッケルの配合割合が調整されて（本実施例の整磁合金はニッケルの割合が30数％）製造されている。
そして、発熱ローラ２２０の内部には、発熱ローラ２２０と対向して、アルミ、銅などの導電性部材からなり板状を有する遮蔽板２２１が発熱ローラ幅のほぼ全域にわたって設けられている。この遮蔽板２２１は、平板状である中央部２２１aと、中央部２２１aの両側に対して傾斜して設けられる屈曲部２２１bとを有している。この結果、遮蔽板２２１と発熱ローラ２２０が対向する部分において、遮蔽板２２１と発熱ローラ２２０の距離が異なっている。すなわち、遮蔽板２２１の端部（屈曲部２２１bの端面部）と発熱ローラ２２０との距離が、遮蔽板２２１の中央部２２１ａと発熱ローラ２２０との距離に較べて小さくなる。
このとき、遮蔽板２２１の屈曲部２２１bの端面部が発熱ローラ２２０に最も近接して配置されており、遮蔽板２２１の屈曲部２２１bの端面部において、遮蔽板２２１と発熱ローラ２２０との距離が最小となっている。より具体的には、遮蔽板２２１の屈曲部２２１bの端面部は、励磁コイル２５０の左右の巻き線のほぼ中央部にそれぞれ対向しており、発熱ローラ２２０との距離は約０．５mmとなっている。

図２において、加圧ローラ２４０は硬度ＪＩＳＡ６５度のシリコーンゴムで構成され、ベルト２３０を介して図２のように定着ローラ２１０に対して圧接してニップを形成している。加圧ローラ２４０は図示しない装置本体の駆動手段によって矢印方向に回転駆動され、これに伴い定着ベルト２３０、定着ローラ２１０、発熱ローラ２２０が従動して回転し、定着動作が行われる。なお、励磁コイル２５０、遮蔽板２２１は固定位置にあり動かないように構成しても良いし、磁気遮蔽作用が必要ないときは１８０度反転させる構成でも良い。

加圧ローラ２４０の材質は他のフッ素ゴム、フッ素樹脂等の耐熱性樹脂やゴムで構成しても良い。また加圧ローラ２４０の表面には耐摩耗性や離型性を高めるために、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の樹脂あるいはゴムを単独あるいは混合で被覆してもよい。熱の放散を防ぐため、加圧ローラ２４０は熱伝導性の小さい材料で構成されることが望ましい。
２３５は温度センサであり定着ベルト２３０の幅方向ほぼ中央でかつ定着ニップ入り口側に位置し、定着ベルト２３０の温度を検知し、用紙通紙部の温度を図示しない制御回路により常時所定の一定温度に制御するものである。

２５０は励磁手段としての励磁コイルで、細い線を束ねたリッツ線を使用し、断面形状は図２のようにベルト２３０と発熱ローラ２２０の接触部分を覆うように形成され、中心と背面の一部にはフェライトで構成された芯材２６０が設置されている。芯材２６０はパーマロイ等の高透磁率の材料を用いることもできる。励磁コイル２５０には励磁回路（図示しない）から２０から６０ｋＨｚの交流電流で最大１２００W程度の電力が印加される。

図３に薄肉の定着ベルト２３０の断面を示す。定着ベルト２３０は基材２３１がポリイミド樹脂でなるエンドレスのベルトでA3記録用として約３４０ｍｍ幅、直径４７ｍｍ、厚さ７０μｍで、図３にその断面を示すように、基材２３１の上には電磁誘導で発熱する層として厚さ約１０μmの銅材からなる導電層２３３が形成されている。またその表面にはトナー画像との離型性を付与するため、フッ素樹脂の厚さ２５μｍの離型層２３２が被覆してある。なお、この導電層２３３は樹脂基材に銀などの低抵抗粉末材料を分散した導電層を塗布することで形成しても良い。また基材２３１の材質としては電鋳で製作した厚み約４０μm程度のニッケル等のごく薄い金属を用いることもできる。この場合はニッケルが発熱機能を有するため上記の導電層２３３は無くても良い。金属基材としてはニッケルのほかに鉄、ステンレス材、コバルトニッケル合金、鉄ニッケル合金などの金属があるが、非磁性のSUS材などでは上記と同様銅材からなる導電層２３３を形成するのが好ましい。
また表面の離型層２３２はＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の離型性の良好な樹脂やゴムを単独あるいは混合で被覆してもよい。モノクロ画像の定着用としては離型性のみを確保すればよいが、カラー画像の定着用として用いる場合には弾性を付与するのが望ましく、その場合には弾性層２３４として耐熱性ゴムのシリコーンゴムやフッ素ゴムからなる５０〜３００μｍ程度のゴム層を形成する必要がある。
本実施例の定着ベルトでは導電層２３３を設けているが、導電層がない構成でも加熱効率が若干低下するものの使用は可能である。

本実施例では、上記の発熱ローラ部の構成によってこの部分に自己温度制御特性をもたせている。以下にその作用を図４、図５を用いて説明する。
図４は横軸に発熱ローラ２２０の温度、縦軸に比透磁率をとっており、曲線μは発熱ローラ２２０の温度を上げていったときの比透磁率の変化を示している。図中Ｔｋはキュリー温度を表し、この温度以上では透磁率は空気中とほとんど同じになり非磁性状態になる。発熱ローラ２２０の温度が低いときは比透磁率が高い値を示し、温度が上昇しキュリー点近傍になると急速に比透磁率が低下する。
図５（ａ）は、発熱ローラ２２０の整磁金属がキュリー温度以下で強磁性状態にあるとき励磁コイル２５０がつくる磁束Ｍの磁路を示しており、図５（ｂ）は、整磁金属がキュリー温度を超え非磁性状態になったときの磁束Ｍの主となる磁路を示している。
ここで、発熱ローラ２２０が強磁性状態である場合には、図５（ａ）に示すように定着ベルト２３０を透過し発熱ローラ２２０に達した磁束Mは発熱ローラ２２０内を通り励磁コイル２５０を周回する。そのため、発熱ローラ２２０に流れる誘導電流によるジュール熱で発熱ローラ２２０は急速に発熱する。一方、発熱ローラ２２０がキュリー温度を超えて非磁性になると図５（ｂ）に示すように、磁束Mは発熱ローラ２２０を透過してローラ内部に侵入し、遮蔽板２２１を透過して励磁コイル２５０を周回する磁路が形成される。このとき、磁束Ｍの主となる磁路（磁界強度が最大となる位置）には、遮蔽板２２１の中央部は位置しておらず、遮蔽板２２１の端部である屈曲部２２１ｂがそれぞれ位置しているため、磁束Ｍは屈曲部２２１bを透過することになる。この場合、誘導電流は発熱ローラ２２０ではなく、ほとんどが遮蔽板２２１内を流れるようになる。
本実施例では定着ベルト２３０に導電層２３３を形成した構成を用いているが、導電層がないベルトを用いても上記の自己温度制御特性に影響はない。

以上のように構成した定着装置２００に画像形成装置１００から最小幅の記録紙Ｐを突入させ、トナー像１１１を連続的に定着させた。その際、発熱ローラ２２０は記録紙Ｐが奪っていく熱量に応じて発熱するが、記録紙Ｐの通過した幅では定着温度が維持されるものの、記録紙Ｐの紙幅外端部では発熱だけして記録紙Ｐが熱を奪わないため、どんどん温度が上昇する。発熱ローラ２２０端部の温度が発熱ローラ２２０のキュリー点に達すると、発熱ローラは磁性を失い、誘導電流は遮蔽板２２１上を流れるようになる。この時、遮蔽板２２１を流れる電流により励磁コイル２５０から発生する磁束とは反対向きの磁束が発生し、励磁コイル２５０の磁束が打ち消されることになる。そのため、上昇した発熱ローラ２２０端部の温度は、キュリー点以上にはあがらず、キュリー点近傍の所定の温度で飽和する。この作用は記録紙Ｐの幅に関係なく機能するため、どんな幅の記録紙であっても、記録紙通過幅内においては定着温度を維持し、紙幅外端部はキュリー点近傍の所定の温度で一定になる自己温度制御作用を発揮する。

ここで遮蔽板２２１の板厚は０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下が望ましい。図６は、交流電流の周波数を２０ｋHzとし、遮蔽板２２１の板厚を変化させた場合の発熱ローラ２２０と励磁コイル２５０からなる系の等価回路の抵抗Rを示す図である。ただし、遮蔽板２２１には銅を用い、発熱ローラ２２０の温度がキュリー点付近の高温時の抵抗を示している。発熱ローラ２２０がキュリー温度近傍の時は発熱が抑制されることが望ましいので、抵抗Ｒは低い方がよい。そこで図６を参照すると、遮蔽板２２１がない場合（遮蔽板の厚みが０の場合）は、抵抗Rが０．９Ω程度であるが、遮蔽板２２１の板厚が０．２ｍｍになると急激に抵抗Ｒが低下して０．３Ω程度となる。そして、板厚を０．２ｍｍ以上としても抵抗Ｒはあまり変化しない。
このため、遮蔽板２２１の板厚が０．２ｍｍ以上あれば、キュリー温度付近の高温時に発熱を抑制することができる。なお、遮蔽板の熱容量が大きいと発熱ローラ２２０の熱を奪う効果が大きくなるため、遮蔽板２２１の厚みは２ｍｍ以下が望ましい。

ここで、図７に本実施例の定着装置（ａ）と従来例（ｂ）のウォームアップ時と印刷時のベルト温度を示す。本実施例の定着装置は、励磁コイル２５０に板材からなる遮蔽板２２１の端部（屈曲部２２１bの端面部）を対向して配置することにより、発熱ローラに沿って面している部分を極力少なくしていることを特徴とする。これにより、発熱ローラ２２０から輻射や伝導で伝わる熱を受けにくくなっている。従来図１２のように遮蔽板を半円形状とし発熱ローラに沿うようにわずかなギャップを隔てて配置した場合、定着装置のウォームアップ時に発熱ローラの熱が遮蔽板に逃げるため、図７（ｂ）に示すように１５０℃を超えるあたりから昇温速度が遅くなりウォームアップ時間が長くなっていた。本発明の遮蔽板２２１では、発熱ローラに沿う部分が少なく、遮蔽板の端部（屈曲部２２１bの端面部）だけが発熱ローラに接近しているため、発熱ローラの熱を奪うことなく、ウォームアップ時間も短い。また、低温環境では、ウォームアップ直後の印字時に発熱ローラが定着温度を維持できずに温度低下する現象がある。これは、加圧ローラ２４０等含めた定着装置全体の熱容量が大きいと温度低下も大きくなる傾向になる。そのため遮蔽板２２１が発熱ローラ２２０に接近している構成だと遮蔽板２２１の温度が低いときに、発熱ローラ２２０から遮蔽板２２１へ逃げる熱量が多くなり、温度低下幅も大きくなる。しかし本発明の定着装置では、遮蔽板２２１がその端部だけが発熱ローラに接近しているため、発熱ローラ２２０から遮蔽板２２１へ逃げる熱量も少なく、温度低下幅も小さくなった。

ここで、図８および図９は、本発明の実施の形態１に係る遮蔽板の別の構成図である。すなわち、図２の遮蔽板２２１において、中央部２２１aが平板状に構成されていたのに対し、略コの字状の中央部２２１a’として構成されている点が異なる。本構成のように、コの字型形状とすることにより遮蔽板２２１自身の強度が向上する。そのため図９に示すように、軸心２２４を遮蔽板２２１の長手方向全体にわたって配する必要が無くなり、両端部のみで支持することが可能となる。これにより、遮蔽板２２１としての強度を維持しつつ、軸心２２４の熱容量を低下することが可能となり、先に述べた発熱ローラ２２０の温度低下が小さくなり、ウォームアップを早くすることが可能となる。
（実施の形態２）
図１０は、本発明の実施の形態２に係る定着装置の構成を示す概略断面図である。実施の形態２において、実施の形態１の定着装置と同様の構成で同じ役割をする部分は、同一附番を付与しその詳細な説明を省略する。

実施の形態２では実施の形態１から定着ベルト２３０と定着ローラ２１０を無くし、発熱ローラ２２０で直接トナー１１１を溶融定着させる構成であり、それ以外は実施の形態１と同様の構成である。実施の形態２の発熱ローラ２２０は、厚さ０．４ｍｍ、直径３０ｍｍの鉄・ニッケルの合金でなる整磁金属からなり、表面には離型性を付与するため、フッ素樹脂の厚さ１５μｍの離型層が被覆してある。表面の離型層としてはＰＴＦＥ、ＰＦＥ、ＦＥＰ、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の離型性の良好な樹脂やゴムを単独あるいは混合で被覆しても良い。加圧ローラ２４０は表層が５ｍｍのスポンジからなり、薄肉の発熱ローラであっても、十分なニップが確保できるようになっている。
ここで、実施の形態２の遮蔽板２２１は略円弧状をしており、その端面部を発熱ローラ２２０に対向させず、端面を含まない端部を発熱ローラ２２０や励磁コイル２５０に対向させる構成になっている。本実施の形態の遮蔽板２２１は板材からなり、その端部を折り返した構造となっている。これにより、磁束を遮蔽する効果を大きくすることが可能である。
実施の形態２の定着装置も実施の形態１と同等の自己温度制御機能を持たせてある。また本定着装置は実施の形態１よりも定着装置全体の熱容量が小さく、本発明の遮蔽板２２１の作用により、ウォームアップ時間が早く、低温環境での温度低下も小さくなった。
（実施の形態３）
図１１は、本発明の実施の形態３に係る定着装置の構成を示す概略断面図である。実施の形態３において、実施の形態１の定着装置と同様の構成で同じ役割をする部分は、同一附番を付与しその詳細な説明を省略する。
実施の形態３では励磁コイル２５０と心材２６０を発熱ローラ２２０の中に内包させている。
遮蔽板２２１は発熱ローラ２２０の外側にあり、励磁コイル２５０に対向した二つの長方形の平板を、その背面でつないだ構成である。励磁コイル２５０に対向している部分は遮蔽板２２１の端面であり、発熱ローラ２２０に対する熱負荷は小さい。遮蔽板２２１の背面側は発熱ローラに面している構成であるが、発熱ローラ２２０からは十分に遠く、熱負荷は小さい。よって、遮蔽板２２１は発熱ローラに沿って配置しているのではなく、端部が発熱ローラに対向しており、背面がつながっているだけの構成であるため、発熱ローラ２２０に対する熱負荷は小さく、ウォームアップ時間を短縮できる。また、遮蔽板２２１の背面のアーチ部は磁束を遮蔽することによる自己発熱の熱を放熱する効果もある。

本実施例でも実施の形態１と同様、遮蔽板２２１がその端部だけが発熱ローラ２２０に接近しているため、ウォームアップ時間も短く、低温環境での温度低下も少なくなった。
（実施の形態４）
図１２は、本発明の実施の形態４に係る定着装置の構成を示す概略断面図である。実施の形態４において、実施の形態３の定着装置と同様の構成で同じ役割をする部分は、同一附番を付与しその詳細な説明を省略する。

実施の形態４では実施の形態３から定着ベルト２３０と定着ローラ２１０を無くし、発熱ローラ２２０で直接トナー１１１を溶融定着させる構成であり、それ以外は実施の形態２と同様の構成である。実施の形態４の発熱ローラ２２０は、厚さ０．４ｍｍ、直径３０ｍｍの鉄・ニッケルの合金でなる整磁金属からなり、表面には離型性を付与するため、フッ素樹脂の厚さ１５μｍの離型層が被覆してある。表面の離型層としてはＰＴＦＥ、ＰＦＥ、ＦＥＰ、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の離型性の良好な樹脂やゴムを単独あるいは混合で被覆しても良い。

実施の形態４の遮蔽板２２１は、平板の一方の端部が励磁コイル２５０に対向している構成である。発熱ローラの大きさが実施の形態３より大きいため、その背面はつながっておらず、２個の独立した遮蔽板となっている。
実施の形態４の定着装置も実施の形態３と同等の自己温度制御機能を持たせてある。また本定着装置は実施の形態３よりも定着装置全体の熱容量が小さく、本発明の遮蔽板２２１の作用により、ウォームアップ時間が早く、低温環境での温度低下も小さくなった。
（実施の形態５）
図１３は、本発明の実施の形態５に係る定着装置の構成を示す概略断面図である。実施の形態５において、実施の形態１の定着装置と同様の構成で同じ役割をする部分は、同一附番を付与しその詳細な説明を省略する。

実施の形態５では実施の形態１から発熱ローラ２２０を無くし、発熱部材２２３と定着ローラ２１０で定着ベルト２３０を縣架した構成であり、それ以外は実施の形態１と同様の構成である。ここで、遮蔽板２２１は長方形の平板からなる。
ここで発熱板２２３は実施の形態１の発熱ローラと同等の材料からなり、自己温度制御機能を持つ。表面には離型性を付与するため、フッ素樹脂の厚さ１５μｍの離型層が被覆してある。表面の離型層としてはＰＴＦＥ、ＰＦＥ、ＦＥＰ、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の離型性の良好な樹脂やゴムを単独あるいは混合で被覆しても良い。

実施の形態５の定着装置は、発熱部材２２３が実施の形態１の発熱ローラ２２０と比べて低熱容量化しているため、ウォームアップ時間がさらに短くなっている。
さらに本実施の形態５に係る遮蔽板２２１は、発熱板２２３の温度が発熱板２２３のキュリー点近傍になった時の励磁コイル２５０が形成する磁束の主となる磁路２２５を遮断する第１の位置（図中実線）と主となる磁路２２５を遮断しない第２の位置（図中点線）をとることを特徴とする。遮蔽板２２１は軸心２２４に固定されており、軸心２２４の回転と共に、前記第１の位置と第２の位置を切り替えて使用する。遮蔽板２２１は、ウォームアップ時に主となる磁路を遮断しない第２の位置（図中点線）をとる。これにより、発熱部材２２３がウォームアップ中に熱を奪うことが無く、初期温度低下が少ない。その後、磁束の主となる磁路２２５を遮断する第１の位置（図中実線）に軸心２２４の回転と共に移動し、主となる磁路２２５を遮断する。これにより、自己温度制御機能を維持したままウォームアップ時間を短縮することが可能であり、低温環境での温度低下も小さくなった。
なお、上記した実施の形態１乃至４では、遮蔽板の形状として、断面が略凹形状、略μまたは略Ｍ字状および平板状について説明したが、これに限定されず、そのほかに例えば、断面が略Ｖ字状、Ｕ字状などを有するように構成されていても良い。
（比較例１）
図１５は、比較例１に係る定着装置の構成を示す概略断面図である。比較例１において、実施の形態４の定着装置と同様の構成で同じ役割をする部分は、同一附番を付与しその詳細な説明を省略する。

比較例１では実施の形態４における遮蔽板２２１の端部がコイル側に向いておらず、発熱ローラ２２０の外周に沿うような円弧状の遮蔽板２２６が発熱ローラ２２０外にある。遮蔽板２２６は形状が異なる以外は実施の形態４の遮蔽板２２１と同等の材料構成となっている。比較例１に係る定着装置のウォームアップ時と印刷時のベルト温度を測定したところ、遮蔽板２２６が発熱ローラ２２０の近傍に対向して存在するため、実施の形態４に比べてウォームアップが遅く、低温環境での温度低下幅が大きくなった。

以上のように本発明の定着装置は、電子写真方式あるいは静電記録方式の複写機、ファクシミリ、およびプリンタなどの画像形成装置に利用できる。

本発明の実施の形態１の画像形成装置の概略断面図 本発明の実施の形態１の定着装置の概略断面図 本発明の実施の形態１の定着ベルトの概略断面図 本発明の実施の形態１の定着装置に用いる発熱ローラの透磁率と温度の関係を表す図 本発明の実施の形態１の定着装置に用いる発熱ローラの低温時と高温時での磁束の流れを説明する図 本発明の実施の形態１の定着装置における、遮蔽板の板厚と等価回路の抵抗の関係を表す図 本発明の実施の形態１の定着装置のウォームアップと印字時のベルト温度を表す図 本発明の実施の形態１の別構成の概略断面図 本発明の実施の形態１の別構成の説明図 本発明の実施の形態２の定着装置の概略断面図 本発明の実施の形態３の定着装置の概略断面図 本発明の実施の形態４の定着装置の概略断面図 本発明の実施の形態５の定着装置の概略断面図 従来技術を示す図 本発明に対する比較例１の定着装置の概略断面図

符号の説明

１００ 画像形成装置
１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋ 感光体ドラム
１２０Ｙ，１２０Ｍ，１２０Ｃ，１２０Ｋ 帯電器
１３０ 露光装置
１４０Ｙ，１４０Ｍ，１４０Ｃ，１４０Ｋ 現像器
１５０Ｙ，１５０Ｍ，１５０Ｃ，１５０Ｋ 転写器
１６０Ｙ，１６０Ｍ，１６０Ｃ，１６０Ｋ クリーニング装置
１７０ 中間転写ベルト
２００ 定着装置
２１０ 定着ローラ
２２０ 発熱ローラ
２２１ 遮蔽板
２３０ 定着ベルト
２４０ 加圧ローラ
２５０ 励磁コイル
２６０ 芯材

Claims (17)

1. 所定の温度以上になると磁性が無くなる整磁材料から成る発熱体と、
   前記発熱体に対向して記録材走行方向と直交する幅方向に周回して配置される励磁コイルを備えた励磁手段と、
   前記発熱体を挟んで前記励磁手段に対向して設けられ前記発熱体の磁性が無くなると前記発熱体を透過してくる前記励磁コイルからの磁束を透過させることで磁路を形成する非磁性導電体と、
   前記発熱体で発生した熱を記録材に接触させるための加圧手段とを具備し、
   前記非磁性導電体は、前記励磁コイルの記録材走行方向と直交する幅方向に伸びる板状を有し、
   記録材走行方向においてその端部だけが前記発熱体に近接して配置される、
   ことを特徴とする定着装置。
2. 発熱体は薄肉のローラであり、励磁手段は前記発熱体の外側に配置され、非磁性導電体は前記発熱体の内側に配置されることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 発熱体は薄肉のローラであり、励磁手段は前記発熱体の内側に配置され、非磁性導電体は前記発熱体の外側に配置されることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
4. 発熱体が薄肉のローラであり、前記発熱体に掛け回されるエンドレスの定着ベルトを具備し、前記定着ベルトと加圧手段の間に記録材を導入して記録材の定着を行うことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
5. 発熱体は断面が略半円状の非回転の板材から成ることを特徴とする請求項４記載の定着装置。
6. 定着ベルトが励磁手段により電磁誘導発熱される導電層を有することを特徴とする請求項４または５記載の定着装置。
7. 発熱体が表面に離型層を有するエンドレスの定着ベルトであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
8. 非磁性導電体の板厚は０．２ｍｍ以上、２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の定着装置。
9. 発熱体と、
   前記発熱体に対向して記録材走行方向と直交する幅方向に周回して配置される励磁コイルを備えた励磁手段と、
   前記発熱体を挟んで前記励磁手段に対向して設けられ前記発熱体の磁性が無くなると前記発熱体を透過してくる前記励磁コイルからの磁束を透過させることで磁路を形成する非磁性導電体と、
   前記発熱体で発生した熱を記録材に接触させるための加圧手段とを具備し、
   前記非磁性導電体は、前記励磁コイルの記録材走行方向と直交する幅方向に伸びる板状を有し、記録材走行方向においてその端部だけが前記発熱体に近接して前記発熱体の温度が発熱体のキュリー点近傍になった時の前記励磁コイルが形成する磁束の主となる磁路を遮蔽する第１の位置と、主となる磁路を遮蔽しない第２の位置をとる、
   ことを特徴とする定着装置。
10. ウォームアップ時には非磁性導電体は第２の位置にあることを特徴とする請求項９記載の定着装置。
11. 所定の温度以上になると磁性が無くなる整磁材料から成る発熱体と、
    前記発熱体に対向して記録材走行方向と直交する幅方向に周回して配置される励磁コイルを備えた励磁手段と、
    前記励磁コイルの記録材走行方向と直交する幅方向に伸びる板状を有し、前記発熱体を挟んで前記励磁手段に対向して設けられ前記発熱体の磁性が無くなると前記発熱体を透過してくる前記励磁コイルからの磁束を透過させることで磁路を形成する非磁性導電体と、
    前記発熱体で発生した熱を記録材に接触させるための加圧手段とを具備し、
    前記非磁性導電体と前記発熱体が対向する部分において、記録材走行方向における前記非磁性導電体の端部側と前記発熱体との距離が、前記非磁性導電体の中央部側と前記発熱体との距離に較べて小さくなるように構成される、
    ことを特徴とする定着装置。
12. 非磁性導電体は、発熱体との距離が最小となる部位が前記発熱体を介して励磁コイルに対向するように、配置されていることを特徴とする請求項１１記載の定着装置。
13. 発熱体は断面が円形状を有する発熱ローラであり、非磁性導電体は断面が略板状であることを特徴とする請求項１１記載の定着装置。
14. 非磁性導電体と発熱体が対向する部分における、前記非磁性導電体と前記発熱体との距離が最小となる部位が、前記非磁性導電体の端部であることを特徴とする請求項１３記載の定着装置。
15. 非磁性導電体は長方形の平板であることを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載の定着装置。
16. 励磁手段は、周波数が２０ｋＨｚから６０ｋＨｚである電流が印加されることを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載の定着装置。
17. 感光体ドラムと、前記感光体ドラム上の静電潜像をトナーにより顕像化する現像装置と、記録紙上に転写されたトナー画像を定着する請求項１から請求項１６のいずれかに記載の定着装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。

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