定着装置、及び画像形成装置
【課題】各種サイズの記録媒体を用いても、非通紙部の過剰な昇温を抑制可能な定着装置を提供すること。また、当該定着装置を備えた画像形成装置を提供すること。
【解決手段】発熱層を有する定着ベルト３８を介して磁界発生装置４２と対向して配置して、キューリー点を持つ感温磁性金属材料を含んで構成される発熱制御部材４６を設ける。この発熱制御部材４６を構成する感温磁性金属材料のキューリー点を境とする磁性・非磁性化を利用し、発熱層の発熱を制御する。
【解決手段】発熱層を有する定着ベルト３８を介して磁界発生装置４２と対向して配置して、キューリー点を持つ感温磁性金属材料を含んで構成される発熱制御部材４６を設ける。この発熱制御部材４６を構成する感温磁性金属材料のキューリー点を境とする磁性・非磁性化を利用し、発熱層の発熱を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置、及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置の定着装置として、電磁誘導加熱方式を採用した定着装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。この電磁誘導加熱方式は、導電性層を有する回転体に誘導コイルによって発生させた磁界を作用させ、導電性層に発生する渦電流により回転体を直接発熱させるものである。
【特許文献１】特開２００１−１７６６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、各種サイズの記録媒体を用いても、非通紙部の過剰な昇温を抑制可能な定着装置を提供することである。また、本発明の課題は、当該定着装置を備えた画像形成装置を提供することである。
【０００４】
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項１に係る発明は、
磁界の作用により発熱する発熱層を有する円筒形状の第１回転体と、
前記第１回転体に接する第２回転体と、
前記第１回転体の内周面又は外周面に対し所定の間隙を持って配置され、前記磁界を発生させる磁界発生手段と、
前記第１回転体を介して前記磁界発生手段と対向して配置され、キューリー点を持つ感温磁性材料を含んで構成され、前記発熱層の発熱を制御する発熱制御部材と、
を備えることを特徴とする定着装置である。
ここで、キューリー点とは、キュリー点、キューリー温度、キュリー温度とも称され、この温度以上になると磁性が消失し、非磁性体（常磁性体）になる温度を示す。感温磁性材料とは、磁性材料の温度変化に対して、その磁気特性を変化させる磁性材料のことを指す。
【０００５】
請求項２に係る発明は、
前記キューリー点が、前記第１回転体の設定温度以上、前記第１回転体の耐熱温度以下の範囲である請求項１に記載の定着装置である。
ここで、第１回転体の設定温度とは、定着を開始するときの第１回転体の表面温度のことを意味する。また、耐熱温度とは、連続して使用したときに、第１回転体の構成材料が劣化して機能を損ない、変形が発生する温度である。
【０００６】
請求項３に係る発明は、
前記第１回転体内部に当該第１回転体及び前記発熱制御部材を介し、且つ前記発熱制御部材と非接触で前記磁界発生手段に対向して配置され、非磁性金属材料を含んで構成される非磁性金属部材を備える請求項１に記載の定着装置である。
【０００７】
請求項４に係る発明は、
前記第１回転体内部に当該第１回転体及び前記発熱制御部材を介し、該第１回転体と前記発熱制御部材が接触して配置され、且つ前記発熱制御部材と接触で前記磁界発生手段に対向して配置され、非磁性金属材料を含んで構成される非磁性金属部材を備える請求項１に記載の定着装置である。
【０００８】
請求項５に係る発明は、
前記発熱層が非磁性金属で構成されている請求項１に記載の定着装置である。
【０００９】
請求項６に係る発明は、
前記磁界発生手段からの電磁誘導作用により前記発熱制御部材に発生する渦電流を遮断する遮断手段が設けられている請求項１に記載の定着装置である。
【００１０】
請求項７に係る発明は、
前記遮断手段が、前記発熱制御部材に設けられたスリット又は切り欠きである請求項６に記載の定着装置である。
【００１１】
請求項８に係る発明は、
前記第１回転体の軸方向両端の少なくとも一方に設けられ、前記第１回転体へ回転駆動を伝達する駆動伝達部材を備える請求項１に記載の定着装置である。
【００１２】
請求項９に係る発明は、前記発熱制御部材が前記第１回転体に接している請求項１に記載の定着装置である。
【００１３】
請求項１０に係る発明は、前記発熱制御部材が非押圧で前記第１回転体に接している請求項１に記載の定着装置である。
ここで、「非押圧で接触」とは大きな圧力をかけずに、接触面を有して接触している状態を示し、０．１〜２００Ｎで発熱制御部材が第１回転体に接していることを意味する。
【００１４】
請求項１１に係る発明は、前記発熱制御部材が前記第１回転体に接していない請求項１に記載の定着装置である。
【００１５】
請求項１２に係る発明は、前記発熱制御部材は非発熱体である請求項１に記載の定着装置である。
ここで「非発熱体」とは、電磁誘導作用による渦電流損の発熱が十分に小さいものである。発熱を抑制するために非発熱体を発熱し難くした構造にしてもよく、０．０３８Ｗ／ｍｍ２以下になるような部材である。
【００１６】
請求項１３に係る発明は、
前記感温磁性材料が金属材料である請求項１に記載の定着装置である。
【００１７】
請求項１４に係る発明は、
前記期第１回転体は前記第２回転体との接触時に接触部が内周面側に弾性変形することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の定着装置である。
【００１８】
請求項１５に係る発明は、
潜像保持体と、
潜像保持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
電子写真用現像剤を用いて前記潜像を画像に現像する現像手段と、
現像された前記画像を被転写媒体に転写する転写手段と、
前記被転写媒体上の前記画像を定着する定着手段と、
を備え、
前記定着手段が請求項１〜１４のいずれか１項に記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、各種サイズの記録媒体を用いても、第１回転体における非通紙部の昇温を抑制できる、といった効果を奏する。
【００２０】
請求項２に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、定着不良を防止すると共に第１回転体の劣化を防止しつつ定着時の過加熱が防止される、といった効果を奏する。
【００２１】
請求項３に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、発熱制御部材の磁束（磁界）を貫通した領域での第１回転体の昇温をより低減させる、といった効果を奏する。
【００２２】
請求項４に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、軸方向の単位時間あたりの熱移動量が多くなるため定着ベルト自体の非通紙部昇温を軸方向に分散することで昇温抑制効果が得られる、といった効果を奏する。
【００２３】
請求項５に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、薄くしても十分な発熱が得られるため、熱容量が小さい発熱層を得ることが可能となる、といった効果を奏する。
【００２４】
請求項６に記載の発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、発熱制御部材の自己発熱を抑制することができる、といった効果を奏する。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、発熱制御部材の自己発熱を抑制することができる上に、発熱制御部材の軸方向の温度移動を抑制することが可能となる、といった効果を奏する。
【００２６】
請求項８に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、第１回転体の摺動抵抗の影響による回転速度の変動を抑制し、紙しわや定着ムラを抑制できる、といった効果を奏する。
【００２７】
請求項９に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、発熱制御部材による発熱層の電磁誘導発熱を感度良く制御可能となる、といった効果を奏する。
【００２８】
請求項１０に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、第１回転体の摺動抵抗を抑えることができるため、磨耗による寿命低下を引き起こしにくくなる、といった効果を奏する。
【００２９】
請求項１１に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、直接第１回転体に接触しないため、定着装置の立ち上がり時に温度上昇速度が低下しないので、より迅速に定着可能状態に到達できる、といった効果を奏する。
【００３０】
請求項１２に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、発熱制御部材の自己発熱が抑えられるため、第１回転体の温度変化により感度良く反応した温度制御ができる、といった効果を奏する。
【００３１】
請求項１３に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、発熱制御部材の熱容量が小さくなるため、第１回転体の温度変化に対する発熱制御部材の温度追従性が増してより感度良く反応した温度制御ができる、といった効果を奏する。
【００３２】
請求項１４に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、定着後に第１回転体からの用紙の剥離が容易となる、といった効果を奏する。
【００３３】
請求項１５に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、長期に渡り安定して良質な定着画像が得られる、といった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、実質的に同一の機能を有する部材には、全図面を通して同じ符合を付与し、重複する説明は省略することがある。
【００３５】
図１は、実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。図２は、実施形態に係る定着装置を示す概略断面図である。図３は、実施形態に係る定着装置を示す概略構成図である。なお、図２は、定着装置の軸方向から見た概略断面図である。図３は、図２のＡ−Ａ概略断面図であり、定着装置の軸方向と直交方向から見た概略断面図である。
【００３６】
本実施形態に係る画像形成装置１００は、図１に示すように、一方向へ（図１において矢印Ａ方向）に回転する円筒状の感光体ドラム１０を備えている。この感光体ドラム１０の周囲には、感光体ドラム１０の回転方向上流側から順に、感光体ドラム１０の表面を帯電させる帯電装置１２と、感光体ドラム１０に像光Ｌを照射して表面に潜像を形成する露光装置１４と、感光体ドラム１０表面の潜像にトナーを選択的に転移させてトナー画像を形成する現像器１６Ａ〜１６Ｄで構成される現像装置１６と、感光体ドラム１０と対向し、周面が周回可能に支持される無端ベルト状の中間転写体１８と、トナー画像の転写後に感光体ドラム１０に残留するトナーを除去する清掃装置２０と、感光体ドラム１０の表面を除電する除電露光装置２２とが設けられている。
【００３７】
また、中間転写体１８の内側には、感光体ドラム１０表面に形成されたトナー画像を中間転写体１８に一次転写する転写装置２４と、２つの支持ロール２６Ａ、２６Ｂと、二次転写を行うための転写対向ロール２８とが配置されており、これらによって中間転写体１８が一方向（図１において矢印Ｂ方向）へ周回可能に張架されている。転写対向ロール２８と対向する位置には、中間転写体１８を介して、中間転写体１８の外周面に一次転写されたトナー画像を記録紙（記録媒体）Ｐに二次転写する転写ロール３０が設けられており、転写対向ロール２８と転写ロール３０との圧接部に、記録紙Ｐが矢印Ｃ方向へ送り込まれるようになっている。そして、当該圧接部において表面にトナー画像が二次転写された記録紙Ｐは、そのまま矢印Ｃ方向に搬送される。
【００３８】
記録紙Ｐの搬送方向（矢印Ｃ方向）下流側には、記録紙Ｐ表面のトナー画像を加熱溶融して記録紙Ｐに定着する定着装置３２が配されており、記録紙Ｐが用紙案内部材３６を経由して送り込まれる。また、中間転写体１８の回転方向（矢印Ｂ方向）下流に沿った位置には、中間転写体１８表面に残留するトナーを除去する清掃装置３４が設けられている。
【００３９】
次に、本実施形態に係る定着装置について説明する。
【００４０】
本実施形態に係る定着装置３２は、図２及び図３に示すように、一方向（矢印Ｄ方向）へ回転する無端状の定着ベルト３８（第１回転体）と、定着ベルト３８の周面に圧接され、一方向（矢印Ｅ方向）へ回転する加圧ロール４０（第２回転体）と、定着ベルト３８の加圧ロール４０との圧接面とは反対の外周面に対向すると共に離間して配置される磁界発生装置４２（磁界発生手段）と、を備えている。
【００４１】
定着ベルト３８の内周側には、加圧ロール４０とで接触部を形成する固定部材４４と、磁界発生装置４２に定着ベルト３８を介して対向すると共に定着ベルト３８の内周面に接触して配置される発熱制御部材４６と、固定部材４４を支持する支持部材４８と、を備えている。発熱制御部材４６は、支持部材４８により支持されている。そして、定着ベルト３８の両端部には、定着ベルト３８を回転駆動するために、その回転動力を伝達するための駆動伝達部材５０が設けられている。
【００４２】
また、定着ベルト３８と加圧ロール４０との接触部の記録紙Ｐの搬送方向（矢印Ｆ方向）下流側には、剥離部材５２が設けられている。剥離部材５２は、一端が固定支持された支持部５２Ａと、これに支持されている剥離シート５２Ｂとからなり、剥離シート５２Ｂの先端が定着ベルト３８に近接又は接触するように配置されている。
【００４３】
まず、定着ベルト３８について説明する。定着ベルト３８は、例えば、基材と、その外周面上に発熱層と表面離型層を形成したベルトが適用され得る。
【００４４】
基材としては、薄い発熱層を支持する強度を有し、耐熱性があり、磁界（磁束）を貫通しつつ、磁界の作用により発熱しないか、又は発熱しにくい材料を適宜選ぶことができる。例えば、厚みが３０〜２００μｍ（望ましくは５０〜１５０μｍ、より望ましくは１００〜１５０μｍ）の金属ベルト（非磁性金属として例えば非磁性ステンレススチールや、軟質磁性材料及び硬質磁性材料として（例えば、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，又はこれらの合金Ｆｅ−Ｎｉ−ＣｏやＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ合金等からなる金属材料で構成されたベルト）や、例えば厚みが６０〜２００μｍの樹脂ベルト（例えばポリイミドベルト）等が挙げられ
る。
【００４５】
発熱層としては、磁界（磁束）を容易に貫通しつつ、磁界の作用により発熱しやすい材料であり、熱容量ができるだけ小さいことがよい。
周波数２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの汎用電源（汎用電源用いると安価に製造できる）を使用し、発熱層５０μｍ以下に薄くしていくと、磁性金属より低固有抵抗の非磁性金属の方が電磁誘導加熱しやすくなる。逆に厚さ５０μｍ以上であれば磁性金属が発熱しやすい。一般に磁性金属は固有抵抗が高く、比透磁率が数十から数千であるため、表皮深さにおける渦電流が流れ難くなってしまう。例えば、磁性金属の鉄は９．７１、ニッケルは６．８４（それぞれ×１０−８Ωｍ）である。これに対して低固有抵抗の非磁性金属の銀は１．５９、銅は１．６７、アルミニウムは２．７（それぞれ×１０−８Ωｍ）と固有抵抗が小さく、比透磁率はおおよそ１であるため、薄くすると発熱しやすくなる。特に上記非磁性金属は２０μｍ以下にすると発熱し易くなる。逆に上記非磁性金属はこれより厚くしていくと発熱しにくくなり、渦電流は流れるものの固有抵抗が小さいために渦電流損による発熱量が少なくなる。
発熱層として具体的には、例えば、厚み２μｍ〜２０μｍ（望ましくは５〜１５μｍ、発熱領域の総熱容量例えば３Ｊ／Ｋ以下）である、非磁性金属材料を含む発熱層が挙げられる。非磁性金属材料としては、先に示した通り銅、アルミ、銀が望ましい。
【００４６】
表面離型層としては、例えば、厚さが１μｍ〜３０μｍのフッ素樹脂層（例えば、ＰＦＡ層：ＰＦＡ：テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体の層）等が挙げられる。
【００４７】
また、定着ベルト３８は、上記構成に限られず、２つの基材に発熱層を挟んだベルト、具体的には例えば２つのステンレスチール基材に発熱層（例えば銅）を挟んだベルトも適用し得る。また、基材と発熱層、又は発熱層と表面離型層との間には、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等を含む弾性層を設けてもよい。
【００４８】
また、定着ベルト３８は、例えば、厚みを薄くしたり、構成材料を選択して、熱容量の小さい構成（例えば熱容量５Ｊ／Ｋ〜６０Ｊ／Ｋ、望ましくは３０Ｊ／Ｋ以下）とすることがよい。
【００４９】
定着ベルト３８の直径は、例えば２０〜５０ｍｍのものが適用され得る。また、定着ベルト３８の内周面には、フッ素樹脂が被覆された摺動に対して耐久性のあるフィルムを設けたり（例えば固定部材４４のみに摺動に対して耐久性のあるフィルムを設置）、フッ素樹脂等をコーティングしたり、潤滑剤（例えばシリコーンオイル等）を塗布したりしてもよい。
【００５０】
次に、加圧ロール４０について説明する。本実施形態では、以下に加圧ロール４０が定着ベルト３８と離間している例を示すが、定着ベルト３８と加圧ロール４０は常に接触していてもよい。加圧ロール４０は、両端部がバネ部材（不図示）によって定着ベルト３８を介して固定部材４４に例えば総荷重２９４Ｎ（３０ｋｇｆ）で押圧して配置されている。一方、予備加熱（定着可能状態になるまでの加熱）のときには、定着ベルト３８と離間するように移動される（図４参照）。
【００５１】
加圧ロール４０は、例えば、金属製の円筒状の芯材４０Ａと、該芯材４０Ａの表面に設けられた弾性層４０Ｂ（例えばシリコーンゴム層や、フッ素ゴム層等）と、を備えたロールが適用し得る。また、加圧ロール４０には、必要に応じて最表面に表面離型層（フッ素樹脂層）を備えてもよい。
【００５２】
次に、発熱制御部材４６について説明する。発熱制御部材４６は、定着ベルト３８の内周面に倣った形状に構成され、定着ベルト３８内周面に接すると共に磁界発生装置４２に定着ベルト３８を介して対向して配置されている。
【００５３】
また、発熱制御部材４６は、支持部材４８のバネ部材４８Ｂにより、支持部材本体４８Ａとは非接触で定着ベルト３８を円筒形状に維持させつつ、非押圧で定着ベルト３８の内周面に接して配置されている。本実施形態においては、１Ｎで発熱制御部材４６が定着ベルト３８内周面に接触している。ベルトに張力を作用させないので、接触させてもベルト形状は極端に変化はしない。大きな張力を与えて接触させると、摺動抵抗が高くなるため、磨耗による寿命低下を引き起こすことがある。また摺動抵抗が高くなるためベルトの駆動トルクが増大してベルトに繰り返しのねじり力がかかり、ベルトの発熱層にクラックが入る、座屈するなどの問題を引き起こすこともある。
【００５４】
そして、発熱制御部材４６は、キューリー点を持つ感温磁性金属材料を含んで構成されている。このキューリー点は、定着ベルト３８の設定温度以上、定着ベルト３８の耐熱温度以下の範囲であることがよく、具体的には、例えば１４０℃〜２４０℃であることが望ましく、より望ましくは１５０℃〜２３０℃である。
【００５５】
また、発熱制御部材４６自体は、磁界の作用によって発熱させないようにした「非発熱体」であることが好ましい。もし非発熱体が十分に発熱してしまうと発熱層への電磁誘導作用により定着ベルトを加熱する時に、同時に「非発熱体」にも同様に電磁誘導による磁束が作用するので、渦電流損やヒステリシス損による自己発熱が大きいと温度が上昇して意図せずキューリー温度まで到達してしまい、必要のない時に温度抑制効果が発現してしまうことがある。「非発熱体」は定着ベルトの温度を抑制するために必要な部材であるので、自己発熱による意図しない温度上昇はできる限り小さくする必要がある。本実施形態の「非発熱体」は、発熱層の発熱に対して十分に自己発熱が小さい部材であり、自己発熱により機能の発現に問題が生じる場合には、渦電流損が発生し難くするためのスリットや切り欠きを入れた構造にしてもよい。このスリットや切り欠きは、磁界発生装置４２からの電磁誘導作用により発熱制御部材４６に発生する渦電流を遮断する遮断手段として機能する。
【００５６】
具体的には、例えば、図８、図９に示すように渦電流が流れる経路を遮断するように、発熱制御部材４６の表面にスリット４６Ａが設けられる。このスリット４６Ａは、発熱制御部材４６の幅方向（定着ベルト３８の周方向）に沿って表面に溝を設けることで、形成される。そして、スリット４６Ａは、発熱制御部材４６の軸方向（定着ベルト３８の回転軸方向）に所定間隔で設けられる。このスリット４６Ａは、発熱制御部材４６の幅方向（定着ベルト３８の周方向）に沿って設けてもよいが、当該幅方向に対して傾斜して設けてもよい。発熱制御部材４６の表面にスリット４６Ａを入れることによって発熱制御部材４６の軸方向（定着ベルト３８の回転軸方向）への熱移動（熱伝導）を抑制できるため、小サイズ連続通紙による定着ベルト３８の非通紙部が昇温時し始めると、定着ベルトの非通紙部昇温領域から対向する発熱制御部材４６に伝熱し、温度上昇に伴う発熱制御部材における飽和磁束密度の低下により、非通紙部領域の定着ベルトの発熱層での発熱が抑制され始め、さらにキューリー点付近まで温度上昇すると発熱制御部材が磁性から非磁性に変化して発熱層での発熱がさらに抑制される。このとき、発熱制御部材４６における非通紙部領域の高温部の熱が軸方向における低温部に移動してしまうと、その非通紙部領域での温度が低下するため、発熱層での発熱を抑制できなくなるため、結果として定着ベルトの非通紙部領域の温度上昇の抑制効果は低下する。スリット４６Ａはこの軸方向の熱移動も防止できる点で望ましい。
ここで、図８は、他の本実施形態に係る定着装置の発熱制御部材周辺を示す概略平面図である。図９は、他の本実施形態に係る定着装置の発熱制御部材周辺を示す概略側面図である。
【００５７】
また、感温磁性材料は金属材料と酸化物材料とに大別されるが、酸化物材料（例えば、フェライトなど）は、薄厚化（３００μｍ以下）することが困難であり、割れやすく扱いにくい、また、熱容量は大きくなり、熱伝導率が低いため、定着ベルトの温度変化に感度よく追従せず、狙いの発熱制御ができないといった問題が起こることもある。これらの問題を解決するため、安価で容易に薄肉化成型可能で良加工性、しなやかさを有し、かつ、熱伝導率が高い、金属材料である非結晶合金の整磁鋼、非晶質合金などを用いる。つまり、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｓｉ、Ｂ，Ｎｂ，Ｃｕ，Ｚｒ，Ｃｏ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｍｏなどからなる金属合金材料で、例えば、Ｆｅ−Ｎｉの二元系整磁鋼やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒの三元系整磁鋼を用いることが望ましい。
【００５８】
感温磁性金属材料は強磁性体であり、キューリー点付近となると、材料が非磁性化される。比透磁率が少なくとも数百以上の強磁性体が非磁性化（常磁性化）されることにより比透磁率が１に近づき、磁束密度の変化（磁場の強弱）が生じるため、非磁性化により磁束密度を弱め、発熱しにくくさせる変化を与えることができる。
【００５９】
また、金属からなる導体材料の表皮深さは式（１）で決まる。表皮深さを感温磁性金属層の厚さ以下にする場合には、材料を熱処理により高透磁率化するか、磁界発生装置４１の周波数を高めるか、固有抵抗値が小さい材料を選択することで実現できる。本実施形態では、表皮深さが感温磁性金属層の厚さ以下であることが必須ではないが、感温磁性金属層の厚さ以下にした方が効果がより高まるため望ましい。この場合、感温磁性金属材料の比磁性率は、キューリー点未満の範囲であれば、少なくとも発熱制御部材４６の厚みに応じて式（１）に従って選択され、例えば感温磁性金属材料がＦｅ−Ｎｉ系の整磁合金であれば、発熱制御部材４６の厚みが５０μｍの場合、少なくとも５０００以上とする。
【００６０】
【数１】
【００６１】
なお、式（１）中、δ：表皮深さ（ｍ）、ρ：固有抵抗値（Ωｍ）、ｆ：周波数（Ｈｚ）、μｒ：比透磁率を示す。
【００６２】
発熱制御部材４６の形状は、厚みが（例えば、２０〜３００μｍ）で、例えば円筒の所定の中心角の範囲（例えば３０°〜１８０°）に相当する部分を切り出した形状等が挙げられるが、これに制限はない。
【００６３】
次に固定部材４４について説明する。固定部材４４は例えば定着ベルト３８の軸方向（幅方向）に軸線を有する棒状部材で構成され、加圧ロール４０から作用する押圧力に抵抗するものとなっている。定着ベルト３８を介して加圧ロール４０が固定部材４４に押圧させることで、定着ベルト３８はその内周面側に変形される。このように加圧ロール４０と固定部材４４の接触部の用紙搬送方向の下流側部で定着ベルト３８曲率を与えることにより用紙が定着ベルトから剥離される。
【００６４】
ここで、用紙の剥離性能を得るため、「定着ベルト３８を介して加圧ロール４０が固定パッド４４に押圧させることで、定着ベルト３８はその内周面側に弾性変形できるか」という観点で定着ベルト３８を決定するが、本実施形態での定着ベルトには金属材料を用いているため、可撓性は、定着ベルト３８の剛性を決める金属からなる層で決まり、感温磁性金属層の厚さで決まる。
【００６５】
また、定着ベルト３８が内部側に弾性変形領域内で撓むかどうかを、非磁性スレンレスの硬質材で調査した。少なくとも定着時に定着ベルトに掛かる荷重同等以上の押圧力を付与して撓み量を評価した結果、非磁性スレンレスの硬質材の厚さが２５０μｍではほとんど撓まず、２００μｍで若干撓みが発生し始めた。非磁性スレンレスの硬質材の厚さが１５０μｍ，１２５μｍ、１００、７５μｍでは十分な撓みが発生した。したがって、定着ベルト３８の金属材料の層はで２００μｍ以下が望ましい。
【００６６】
固定部材４４の材料としては、耐熱性樹脂や耐熱性ゴムが最適である。例えば、ガラス繊維入りＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、フェノール、ポリイミド、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂等である。これ以外なら比熱が小さく熱伝導率が高い金属としてアルミが望ましい。
【００６７】
次に支持部材４８について説明する。支持部材４８は、例えば、支持部材本体４８Ａと、発熱制御部材４６を支持するためのバネ部材４８Ｂと、支持部材本体４８Ａと当該本体４８Ａの長手方向両端に設けられるシャフト４８Ｃとで構成されている。
【００６８】
支持部材本体４８Ａやシャフト４８Ｃは、加圧ロール４０から押圧力を受けたときのたわみ量が許容されるレベル以下で、具体的には例えばたわみ量が０．５ｍｍ以下になる程度の材料であれば、特に制限はなく、例えば金属材料、樹脂材料等により構成することができる、また、支持部材本体４８Ａは、例えば非磁性金属材料（例えば、銅、アルミ、銀、非磁性ステンレス）で構成させている（非磁性金属部材）。シャフトにかかる荷重により撓みが大きくなり、シャフト剛性が問題になる場合には、例えば撓みが小さくなるようなヤング率を有する材質の部材と非磁性金属からなる構造体としてもよく、その場合非磁性金属の厚さは少なくとも式（１）の表皮深さ以上とすればよい。
また、磁性金属材料を使用する場合には、表皮深さ以上の低抵抗の非磁性金属（銅、アルミ、銀）で、磁界発生装置４２側の面をシールドし、磁性金属材料に磁界発生装置４１からの磁束が及ばないような構造にすればよい。磁性金属材料に磁束が及ぶと渦電流によるジュール発熱が増加するため無駄な損失が増えてしまう。
【００６９】
一方、バネ部材４８Ｂは、発熱制御部材４６と支持部材本体４８Ａとの連結部材であり、発熱制御部材４６を直接支持するものである。バネ部材４８Ｂは、発熱制御部材４６をその幅方向両端部にて連結されている。
【００７０】
また、バネ部材４８Ｂは、例えば湾曲した板バネ（例えば金属製、各種エラストマー等の板ばね）で構成される。このバネ部材４８Ｂにより、発熱制御部材４６は、支持されると共に、定着ベルト３８が偏心して回転して、定着ベルト３８が半径方向へ変位しても、その変位に対して追従し、定着ベルト３８の内周面に接触状態が維持される。
また、バネ部材４８Ｂを発熱制御部材４６が兼ねてもよい。その場合にはバネ部材と発熱制御部材を一体形として形成すればよい。
【００７１】
次に、駆動伝達部材５０について説明する。駆動伝達部材５０は、定着ベルト３８を自己回転させるための駆動動力を伝達するための部材であり、例えば、定着ベルト３８の端部内側に嵌め込まれるフランジ部５０Ａと、外周面に凹凸を有する円筒状のギア部５０Ｂとで構成されている。駆動伝達部材５０は、例えば、金属材料、樹脂材料等で構成され得る。
【００７２】
駆動伝達部材５０は、フランジ部５０Ａを定着ベルト３８の端部内側に嵌めこませて定着ベルト３８の端部に支持される。そして、図示しないモータ等により駆動伝達部材５０のギア部５０Ｂが回転駆動されると共に、その回転動力が定着ベルト３８に伝達され定着ベルト３８が自己回転される。
【００７３】
なお、駆動伝達部材５０は、定着ベルト３８の軸方向両端に設けているが、これに限られず、定着ベルト３８の軸方向一端のみに設けてもよい。また、駆動伝達部材５０は、フランジ部５０Ａを定着ベルト３８の端部内側に嵌めこませて定着ベルト３８の端部に支持されているが、これに限られず、フランジ部５０Ａの内側に定着ベルト３８の端部を嵌め込んで、駆動伝達部材５０を定着ベルト３８の端部に支持してもよい。
【００７４】
次に、磁界発生装置４２について説明する。磁界発生装置４２は、定着ベルト３８の外周面に倣った形状に構成され、発熱制御部材４６と定着ベルト３８を介して対向すると共に、定着ベルト３８の外周面との間隙が例えば１〜３ｍｍとなるように配置されている。
また、磁界発生装置４２には、複数回巻き回されている励磁コイル（磁界発生手段）４２Ａが、定着ベルト３８の軸方向へ沿って配置されている。
【００７５】
この励磁コイル４２Ａには、励磁コイル４２Ａに交流電流を供給する励磁回路（不図示）が接続されている。また、この励磁コイル４２Ａの表面上には磁性体部材４２Ｂが、長さ方向（定着ベルト３８の軸方向）に沿って延在して配置されている。磁性体部材４２Ｂは、磁性体である発熱制御部材４６とで励磁コイル４２Ａと定着ベルト３８を挿んでおり、磁路を形成して、漏洩磁界の抑制や磁気結合の向上、力率の向上できるようになっている。磁性体部材４２Ｂは、強磁性体であることが望ましく、例えば、鉄やニッケル、クロム、マンガンなど代表される強磁性金属材料やそれらの合金、ならびにこれらの酸化物などを用いれば良く、渦電流損やヒステリシス損が小さくなるようにすればよい。渦電流損が大きい場合には渦電流が流れ難くするようにスリットや切り欠きを入れたり、珪素鋼板のように薄板状に積層して構成すればよい。
例えば渦電流損とヒステリシス損が小さい材料としては、ソフトフェライトや酸化物系の軟質磁性金属材料などがある。
【００７６】
磁界発生装置４２の出力は、例えば磁束（磁界）が定着ベルト３８の発熱層を貫通しつつ発熱させ、キューリー点未満では磁束（磁界）が発熱制御部材４６を貫通させ難く且つ発熱しない範囲で行われる。
【００７７】
なお、磁界発生装置４２は、定着ベルト３８の内周面側に所定の間隙を持って設けてもよい。この場合、発熱制御部材４６は定着ベルト３８の外周面に接して設けられる。
【００７８】
以下、本実施形態に係る画像形成装置１００の動作について説明する。
【００７９】
まず、感光体ドラム１０の表面が帯電装置１２により帯電され、次いで露光装置１４から像光Ｌが照射されて感光体ドラム１０表面に静電電位の差による潜像が形成される。そして、感光体ドラム１０の矢印Ａ方向への回転により、現像装置１６の１つの現像器１６Ａと対向する位置に移動し、現像器１６Ａから１色目のトナーが転移され、感光体ドラム１０表面にトナー画像が形成される。このトナー画像は、感光体ドラム１０の矢印Ａ方向への回転により、中間転写体１８との対向位置に搬送され、転写装置２４によって中間転写体１８表面に静電的に一次転写される。
【００８０】
一方、一次転写後に感光体ドラム１０表面に残留するトナーが清掃装置２０により除去され、清浄化後の感光体ドラム１０表面は、除電露光装置２２により電位的に初期化され、再び帯電装置１２との対向位置に移動する。
【００８１】
以後、現像装置１６の３つの現像器１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄが順次感光体ドラム１０と対向する位置に移動し、同様に２色目、３色目、４色目のトナー画像が順次形成され、４色が重なったところで、一括して中間転写体１８表面に重ねて転写される。
【００８２】
中間転写体１８上に重ね合わされたトナー画像は、中間転写体１８の矢印Ｂ方向への周回移動により、転写ロール３０と転写対向ロール２８との対向位置に搬送され、送り込まれた記録紙Ｐに接触される。転写ロール３０と中間転写体１８との間には転写用バイアス電圧が印加されており、トナー画像は記録紙Ｐ表面に二次転写される。
【００８３】
未定着のトナー画像を保持した記録紙Ｐは、用紙案内部材３６を経由して定着装置３２へ搬送される。
【００８４】
次に、本実施形態に係る定着装置３２の動作について説明する。
まず、定着装置３２では、例えば上記画像形成装置１００におけるトナー画像形成動作が開始されると同時に（無論、当然タイムラグがあってもよい。以下、同様である。）、定着ベルト３８と加圧ロール４０とが離間した状態で（図４参照）、不図示のモータにより駆動伝達部材５０が回転駆動され、これに伴い定着ベルト３８が矢印Ｄ方向へ例えば周速２００ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。
【００８５】
この定着ベルト３８の回転駆動がなされると共に、不図示の励磁回路から磁界発生装置４２に含まれる励磁コイル４２Ａに交流電流が供給される。励磁コイル４２Ａに交流電流が供給されると、励磁コイル４２Ａの周囲に磁束（磁界）が生成消滅を繰り返す。この磁束（磁界）が定着ベルト３８の発熱層を横切るとき、その磁界の変化を妨げる磁界が生じるように、当該発熱層に渦電流が発生し、発熱層の表皮抵抗及び発熱層を流れる電流の二乗に比例して発熱する（図５（ａ）参照）。ここで、図５中、２点鎖線は主磁束を示す。
【００８６】
これにより、定着ベルト３８は、発熱層により例えば１０秒程度で設定温度（例えば１５０℃）まで加熱される。
【００８７】
次に、定着ベルト３８に対し加圧ロール４０を押圧した状態で、上記定着装置に送り込まれた記録紙Ｐが定着ベルト３８と加圧ロール４０との間の接触部に送り込まれ、発熱体により加熱された定着ベルト３８と加圧ロール４０とによって加熱押圧され、トナー画像が当該記録紙Ｐ表面に溶融圧着され、トナー画像が記録紙Ｐ表面に定着される。
【００８８】
ここで、定着ベルト３８及び加圧ロール４０による定着の際、定着ベルト３８の定着領域幅（軸方向長さ）よりも小さい小サイズの記録紙Ｐを連続して定着すると、定着ベルト３８における通紙部では熱が消費されるのに対し、非通紙部では熱の消費がなされない。このため、定着ベルト３８の非通紙部では昇温する。
【００８９】
そして、定着ベルト３８の非通紙部の温度が、発熱制御部材４６を構成する感温磁性金属材料のキューリー点付近となると、定着ベルト３８の非通紙部と重なる（接する）発熱制御部材４６の領域が非磁性化される。これにより磁性が維持された領域である通紙領域と非磁性化（常磁性化）された非通紙領域に磁束密度の違い（磁場の強弱）が生じ、通紙領域より非通紙領域の発熱層の発熱が少なくなる。このように、発熱制御部材４６により、定着ベルト３８の発熱層の発熱が制御される。
【００９０】
また、発熱制御部材４６が非磁性化（比透磁率が１に近づく）することにより、式（１）からわかるように容易に磁束（磁界）が貫通するようになる。このとき、図５（ｂ）に示すように、固有抵抗値の低い非磁性金属材料（銀、銅、アルミなど）で構成された（表皮深さ以上の厚さがある）支持部材本体４８Ａが存在すると、磁束（磁界）が支持部材本体４８Ａに渦電流が主に流れ、定着ベルト３８の発熱層に流れる渦電流損による発熱がさらに抑制される。また、発熱制御部材４６を貫通した磁束（磁界）は、非磁性金属材料で構成された支持部材本体４８Ａまで達して磁界発生装置４２に戻る。加えて、支持部材本体４８Ａは、定着ベルト３８と共に発熱制御部材４６とも非接触で設けられており、定着ベルト３８から熱エネルギーを奪わないようにする。
【００９１】
また、支持材本体４８Ａが、アルミ、銅や銀からなる低固有抵抗の非磁性金属部材４８Ｄと支持体４８Ｆの構造体で構成されていてもよい。例えば、図７に示すように、発熱制御部材４６と支持体４８Ｆとの間に介在するように、湾曲した板状の非磁性金属部材４８Ｄをも設ける構成が挙げられる。低固有抵抗の非磁性金属部材４８Ｄは上述したように定着ベルト３８の発熱層に流れる渦電流損による発熱を抑制するための部材で、支持体４８Ｆは加圧ロール４０からの荷重を支持するための部材であり、撓みの少ない剛性を有していることが望ましい。さらに、非磁性金属部材４８Ｄは、定着ベルト３８と共に発熱制御部材４６と接触させた場合には、定着ベルト３８と非磁性金属部材４８Ｄとの熱移動の主体は、発熱制御部材４６を介した熱伝導となり、単位時間当たりの熱移動量は多くなる。その結果、軸方向の単位時間あたりの熱移動量が多くなるため定着ベルト３８自体の非通紙部昇温を軸方向に分散することで昇温抑制効果が得られる。
ここで、図７は、他の本実施形態に係る定着装置の発熱制御部材及び支持部材周辺を示す概略断面図である。
【００９２】
一方、定着ベルト３８及び加圧ロール４０による定着の際、定着ベルト３８は、その内周面の形状に倣った形状の発熱制御部材４６に非押圧で接触されて、支持されつつ回転し、摺動抵抗を抑制しつつ、定着ベルトの固定部材痕による振れの抑制と電磁力（コイルからの磁界とそれを妨げる方向に発熱層に流れる渦電流が作る反作用磁界との反発力、すなわちベルトにはコイルから遠ざかる方向の力がかかる）を受け止め、ベルトとコイル間距離を安定して保ち、ベルト形状を維持して定着が行われる。
【００９３】
そして、記録紙Ｐは、定着ベルト３８と加圧ロール４０との接触部から送り出されたとき、その剛性によって送り出された方向に直進しようとし、曲げ回される定着ベルト３８から先端が剥離され、その記録紙Ｐの先端と定着ベルト３８との間に剥離部材５２（剥離シート５２Ｂ）が入り込み、記録紙Ｐを定着ベルト３８表面から剥離する。
【００９４】
以上説明したようにトナー画像が記録紙Ｐに形成され、定着が行われる。
【００９５】
なお、本実施形態では、定着ベルト３８は、その内周面の形状に倣った形状の発熱制御部材４６に非押圧で接触されて、支持されつつ回転している形態を示したが、これに限られず、図６に示すように、定着ベルト３８と発熱制御部材を接しないように配設してもよい。この形態では、定着ベルト３８の熱エネルギーが発熱制御部材４６に移動することを防ぐ構成となる。
【００９６】
（試験例）
以下、上記実施形態に係る定着装置の試験例を示す。
【００９７】
−試験例１−
まず、上記実施形態に係る定着装置（図１及び図２、図６参照）を使用し、以下の評価を行った。各部材は以下のものを用いた。また、
【００９８】
・定着ベルト：直径３０ｍｍで幅３７０ｍｍ、厚さ６０μｍのポリイミド樹脂基材の外周面に、厚さ１０μｍの銅層（発熱層）と、厚さ３０μｍのＰＦＡ層（ＰＦＡ：テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）とを順次積層して構成されたベルト（耐熱温度２４０℃程度）
・加圧ロール：外径２８ｍｍ、長さ３５５ｍｍの加圧ロールは、直径１８ｍｍのスレンレス製の心金軸にスポンジ弾性層５ｍｍ、表面離型層のＰＦＡ層３０μｍを順次積層した構成からなるロール。
・発熱制御部材：厚さ１５０μｍ、長さ３４０ｍｍ、直径３０ｍｍの円筒の中心角１６０°に相当する部分を切り出した形状をした湾曲板形状であり、最大比透磁率が１００００以上（加工上がりの比透磁率が約４００程度の硬質材を焼鈍による熱処理により軟質材化して材料を高透磁率化した）、キューリー温度２１５〜２３０℃で、ネオマックスマテリアル製Ｆｅ−Ｎｉ合金ＭＳ−２２０で構成された発熱制御部材。
・定着ベルトと発熱制御部材間距離：
図２の構成では接触させるが、図６の構成では定着ベルトと非接触で配置する。図６の構成においては、定着ベルトと発熱制御部材間の距離を略１ｍｍとし、配置する。半径１４ｍｍの円弧（角度は１６０°相当分）をおおよそ同心円になるように定着ベルトに非接触に沿わせている。
図６の構成の場合、本試験例ではウオームアップ時間（立ち上がり時間）は６〜８秒と極めて短時間で起動準備が完了できるので、使用する時だけ電力と投入すればよい極めて省エネルギーな定着装置が提供できる。図２の構成におけるウオームアップ時間は１１〜１３秒の時間を要する。
・支持部材本体：非磁性金属のアルミからなる支持部材本体
【００９９】
−評価−
図２の構成、図６の構成のそれぞれにおいて、磁界を発生する装置の出力１１００Ｗ〜４００Ｗ内で制御、設定温度１６０〜１７０℃、プロセススピード１７０ｍｍ／ｓの条件で、記録紙（サイズＢ５で用紙の短手の一辺を先端にして給紙）、坪量９８ｇｓｍ：富士ゼロックス製ＪＤ紙）用いて、画像の定着を連続１０００枚行って、定着ベルトの通紙部と非通紙部の温度をそれぞれ測定した。
【０１００】
この結果、定着ベルトの通紙部の温度は１６０〜１７０℃であったのに対し、非通紙部では２３０℃以下に抑制されていた。
【０１０１】
−比較例１−
温度制御部材を設けない以外は、試験例１と同様にして評価した。
【０１０２】
その結果、画像の定着を連続１００枚に達する前に、非通紙部の温度は、定着ベルトの耐熱温度である２３５℃を上回ってしまった。
【０１０３】
そこで、非通紙部の温度上昇を抑制する温度均一化手段として、加圧ロールに径φ１２．７ｍｍのヒートパイプを接触配置して、同様に評価を行ったところ、画像の定着を連続３００〜４００枚程度で非通紙部の温度は、定着ベルトの耐熱温度である２３５℃まで達してしまった。
【０１０４】
以上の試験例の結果から、本試験例では、比較例に比べて、例えば小サイズ等の各種サイズの記録媒体を用いても、定着ベルトにおける非通紙部の昇温を抑制し、過加熱が防止されることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】本実施形態に係る定着装置を示す概略断面図である。
【図３】本実施形態に係る定着装置を示す概略断面図である。
【図４】本実施形態に係る定着装置において、定着ベルトと加圧ロールとが離間した様子を示す概略断面図である。
【図５】本実施形態に係る定着装置において、定着ベルトを貫通する主磁を模式的に示す概略断面図である。
【図６】他の本実施形態に係る定着装置を示す概略断面図である。
【図７】他の本実施形態に係る定着装置の発熱制御部材及び支持部材周辺を示す概略断面図である。
【図８】他の本実施形態に係る定着装置の発熱制御部材周辺を示す概略平面図である。
【図９】他の本実施形態に係る定着装置の発熱制御部材周辺を示す概略側面図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０ 感光体ドラム
１２ 帯電装置
１４ 露光装置
１６ 現像装置
１８ 中間転写体
２０ 清掃装置
２２ 除電露光装置
２４ 転写装置
２６Ａ，２６Ｂ 支持ロール
２８ 転写対向ロール
３０ 転写ロール
３２ 定着装置
３４ 清掃装置
３６ 用紙案内部材
３８ 定着ベルト
４０ 加圧ロール
４２ 磁界発生装置
４４ 固定部材
４６ 発熱制御部材
４８ 支持部材
４８Ａ 支持部材本体
４８Ｂ バネ部材
４８Ｃ シャフト
４８Ｄ 非磁性金属部材
５０ 駆動伝達部材
５２ 剥離部材
１００ 画像形成装置
Ｐ 記録紙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置、及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置の定着装置として、電磁誘導加熱方式を採用した定着装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。この電磁誘導加熱方式は、導電性層を有する回転体に誘導コイルによって発生させた磁界を作用させ、導電性層に発生する渦電流により回転体を直接発熱させるものである。
【特許文献１】特開２００１−１７６６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、各種サイズの記録媒体を用いても、非通紙部の過剰な昇温を抑制可能な定着装置を提供することである。また、本発明の課題は、当該定着装置を備えた画像形成装置を提供することである。
【０００４】
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項１に係る発明は、
磁界の作用により発熱する発熱層を有する円筒形状の第１回転体と、
前記第１回転体に接する第２回転体と、
前記第１回転体の内周面又は外周面に対し所定の間隙を持って配置され、前記磁界を発生させる磁界発生手段と、
前記第１回転体を介して前記磁界発生手段と対向して配置され、キューリー点を持つ感温磁性材料を含んで構成され、前記発熱層の発熱を制御する発熱制御部材と、
を備えることを特徴とする定着装置である。
ここで、キューリー点とは、キュリー点、キューリー温度、キュリー温度とも称され、この温度以上になると磁性が消失し、非磁性体（常磁性体）になる温度を示す。感温磁性材料とは、磁性材料の温度変化に対して、その磁気特性を変化させる磁性材料のことを指す。
【０００５】
請求項２に係る発明は、
前記キューリー点が、前記第１回転体の設定温度以上、前記第１回転体の耐熱温度以下の範囲である請求項１に記載の定着装置である。
ここで、第１回転体の設定温度とは、定着を開始するときの第１回転体の表面温度のことを意味する。また、耐熱温度とは、連続して使用したときに、第１回転体の構成材料が劣化して機能を損ない、変形が発生する温度である。
【０００６】
請求項３に係る発明は、
前記第１回転体内部に当該第１回転体及び前記発熱制御部材を介し、且つ前記発熱制御部材と非接触で前記磁界発生手段に対向して配置され、非磁性金属材料を含んで構成される非磁性金属部材を備える請求項１に記載の定着装置である。
【０００７】
請求項４に係る発明は、
前記第１回転体内部に当該第１回転体及び前記発熱制御部材を介し、該第１回転体と前記発熱制御部材が接触して配置され、且つ前記発熱制御部材と接触で前記磁界発生手段に対向して配置され、非磁性金属材料を含んで構成される非磁性金属部材を備える請求項１に記載の定着装置である。
【０００８】
請求項５に係る発明は、
前記発熱層が非磁性金属で構成されている請求項１に記載の定着装置である。
【０００９】
請求項６に係る発明は、
前記磁界発生手段からの電磁誘導作用により前記発熱制御部材に発生する渦電流を遮断する遮断手段が設けられている請求項１に記載の定着装置である。
【００１０】
請求項７に係る発明は、
前記遮断手段が、前記発熱制御部材に設けられたスリット又は切り欠きである請求項６に記載の定着装置である。
【００１１】
請求項８に係る発明は、
前記第１回転体の軸方向両端の少なくとも一方に設けられ、前記第１回転体へ回転駆動を伝達する駆動伝達部材を備える請求項１に記載の定着装置である。
【００１２】
請求項９に係る発明は、前記発熱制御部材が前記第１回転体に接している請求項１に記載の定着装置である。
【００１３】
請求項１０に係る発明は、前記発熱制御部材が非押圧で前記第１回転体に接している請求項１に記載の定着装置である。
ここで、「非押圧で接触」とは大きな圧力をかけずに、接触面を有して接触している状態を示し、０．１〜２００Ｎで発熱制御部材が第１回転体に接していることを意味する。
【００１４】
請求項１１に係る発明は、前記発熱制御部材が前記第１回転体に接していない請求項１に記載の定着装置である。
【００１５】
請求項１２に係る発明は、前記発熱制御部材は非発熱体である請求項１に記載の定着装置である。
ここで「非発熱体」とは、電磁誘導作用による渦電流損の発熱が十分に小さいものである。発熱を抑制するために非発熱体を発熱し難くした構造にしてもよく、０．０３８Ｗ／ｍｍ２以下になるような部材である。
【００１６】
請求項１３に係る発明は、
前記感温磁性材料が金属材料である請求項１に記載の定着装置である。
【００１７】
請求項１４に係る発明は、
前記期第１回転体は前記第２回転体との接触時に接触部が内周面側に弾性変形することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の定着装置である。
【００１８】
請求項１５に係る発明は、
潜像保持体と、
潜像保持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
電子写真用現像剤を用いて前記潜像を画像に現像する現像手段と、
現像された前記画像を被転写媒体に転写する転写手段と、
前記被転写媒体上の前記画像を定着する定着手段と、
を備え、
前記定着手段が請求項１〜１４のいずれか１項に記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、各種サイズの記録媒体を用いても、第１回転体における非通紙部の昇温を抑制できる、といった効果を奏する。
【００２０】
請求項２に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、定着不良を防止すると共に第１回転体の劣化を防止しつつ定着時の過加熱が防止される、といった効果を奏する。
【００２１】
請求項３に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、発熱制御部材の磁束（磁界）を貫通した領域での第１回転体の昇温をより低減させる、といった効果を奏する。
【００２２】
請求項４に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、軸方向の単位時間あたりの熱移動量が多くなるため定着ベルト自体の非通紙部昇温を軸方向に分散することで昇温抑制効果が得られる、といった効果を奏する。
【００２３】
請求項５に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、薄くしても十分な発熱が得られるため、熱容量が小さい発熱層を得ることが可能となる、といった効果を奏する。
【００２４】
請求項６に記載の発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、発熱制御部材の自己発熱を抑制することができる、といった効果を奏する。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、発熱制御部材の自己発熱を抑制することができる上に、発熱制御部材の軸方向の温度移動を抑制することが可能となる、といった効果を奏する。
【００２６】
請求項８に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、第１回転体の摺動抵抗の影響による回転速度の変動を抑制し、紙しわや定着ムラを抑制できる、といった効果を奏する。
【００２７】
請求項９に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、発熱制御部材による発熱層の電磁誘導発熱を感度良く制御可能となる、といった効果を奏する。
【００２８】
請求項１０に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、第１回転体の摺動抵抗を抑えることができるため、磨耗による寿命低下を引き起こしにくくなる、といった効果を奏する。
【００２９】
請求項１１に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、直接第１回転体に接触しないため、定着装置の立ち上がり時に温度上昇速度が低下しないので、より迅速に定着可能状態に到達できる、といった効果を奏する。
【００３０】
請求項１２に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、発熱制御部材の自己発熱が抑えられるため、第１回転体の温度変化により感度良く反応した温度制御ができる、といった効果を奏する。
【００３１】
請求項１３に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、発熱制御部材の熱容量が小さくなるため、第１回転体の温度変化に対する発熱制御部材の温度追従性が増してより感度良く反応した温度制御ができる、といった効果を奏する。
【００３２】
請求項１４に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、定着後に第１回転体からの用紙の剥離が容易となる、といった効果を奏する。
【００３３】
請求項１５に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、長期に渡り安定して良質な定着画像が得られる、といった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、実質的に同一の機能を有する部材には、全図面を通して同じ符合を付与し、重複する説明は省略することがある。
【００３５】
図１は、実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。図２は、実施形態に係る定着装置を示す概略断面図である。図３は、実施形態に係る定着装置を示す概略構成図である。なお、図２は、定着装置の軸方向から見た概略断面図である。図３は、図２のＡ−Ａ概略断面図であり、定着装置の軸方向と直交方向から見た概略断面図である。
【００３６】
本実施形態に係る画像形成装置１００は、図１に示すように、一方向へ（図１において矢印Ａ方向）に回転する円筒状の感光体ドラム１０を備えている。この感光体ドラム１０の周囲には、感光体ドラム１０の回転方向上流側から順に、感光体ドラム１０の表面を帯電させる帯電装置１２と、感光体ドラム１０に像光Ｌを照射して表面に潜像を形成する露光装置１４と、感光体ドラム１０表面の潜像にトナーを選択的に転移させてトナー画像を形成する現像器１６Ａ〜１６Ｄで構成される現像装置１６と、感光体ドラム１０と対向し、周面が周回可能に支持される無端ベルト状の中間転写体１８と、トナー画像の転写後に感光体ドラム１０に残留するトナーを除去する清掃装置２０と、感光体ドラム１０の表面を除電する除電露光装置２２とが設けられている。
【００３７】
また、中間転写体１８の内側には、感光体ドラム１０表面に形成されたトナー画像を中間転写体１８に一次転写する転写装置２４と、２つの支持ロール２６Ａ、２６Ｂと、二次転写を行うための転写対向ロール２８とが配置されており、これらによって中間転写体１８が一方向（図１において矢印Ｂ方向）へ周回可能に張架されている。転写対向ロール２８と対向する位置には、中間転写体１８を介して、中間転写体１８の外周面に一次転写されたトナー画像を記録紙（記録媒体）Ｐに二次転写する転写ロール３０が設けられており、転写対向ロール２８と転写ロール３０との圧接部に、記録紙Ｐが矢印Ｃ方向へ送り込まれるようになっている。そして、当該圧接部において表面にトナー画像が二次転写された記録紙Ｐは、そのまま矢印Ｃ方向に搬送される。
【００３８】
記録紙Ｐの搬送方向（矢印Ｃ方向）下流側には、記録紙Ｐ表面のトナー画像を加熱溶融して記録紙Ｐに定着する定着装置３２が配されており、記録紙Ｐが用紙案内部材３６を経由して送り込まれる。また、中間転写体１８の回転方向（矢印Ｂ方向）下流に沿った位置には、中間転写体１８表面に残留するトナーを除去する清掃装置３４が設けられている。
【００３９】
次に、本実施形態に係る定着装置について説明する。
【００４０】
本実施形態に係る定着装置３２は、図２及び図３に示すように、一方向（矢印Ｄ方向）へ回転する無端状の定着ベルト３８（第１回転体）と、定着ベルト３８の周面に圧接され、一方向（矢印Ｅ方向）へ回転する加圧ロール４０（第２回転体）と、定着ベルト３８の加圧ロール４０との圧接面とは反対の外周面に対向すると共に離間して配置される磁界発生装置４２（磁界発生手段）と、を備えている。
【００４１】
定着ベルト３８の内周側には、加圧ロール４０とで接触部を形成する固定部材４４と、磁界発生装置４２に定着ベルト３８を介して対向すると共に定着ベルト３８の内周面に接触して配置される発熱制御部材４６と、固定部材４４を支持する支持部材４８と、を備えている。発熱制御部材４６は、支持部材４８により支持されている。そして、定着ベルト３８の両端部には、定着ベルト３８を回転駆動するために、その回転動力を伝達するための駆動伝達部材５０が設けられている。
【００４２】
また、定着ベルト３８と加圧ロール４０との接触部の記録紙Ｐの搬送方向（矢印Ｆ方向）下流側には、剥離部材５２が設けられている。剥離部材５２は、一端が固定支持された支持部５２Ａと、これに支持されている剥離シート５２Ｂとからなり、剥離シート５２Ｂの先端が定着ベルト３８に近接又は接触するように配置されている。
【００４３】
まず、定着ベルト３８について説明する。定着ベルト３８は、例えば、基材と、その外周面上に発熱層と表面離型層を形成したベルトが適用され得る。
【００４４】
基材としては、薄い発熱層を支持する強度を有し、耐熱性があり、磁界（磁束）を貫通しつつ、磁界の作用により発熱しないか、又は発熱しにくい材料を適宜選ぶことができる。例えば、厚みが３０〜２００μｍ（望ましくは５０〜１５０μｍ、より望ましくは１００〜１５０μｍ）の金属ベルト（非磁性金属として例えば非磁性ステンレススチールや、軟質磁性材料及び硬質磁性材料として（例えば、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，又はこれらの合金Ｆｅ−Ｎｉ−ＣｏやＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ合金等からなる金属材料で構成されたベルト）や、例えば厚みが６０〜２００μｍの樹脂ベルト（例えばポリイミドベルト）等が挙げられ
る。
【００４５】
発熱層としては、磁界（磁束）を容易に貫通しつつ、磁界の作用により発熱しやすい材料であり、熱容量ができるだけ小さいことがよい。
周波数２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの汎用電源（汎用電源用いると安価に製造できる）を使用し、発熱層５０μｍ以下に薄くしていくと、磁性金属より低固有抵抗の非磁性金属の方が電磁誘導加熱しやすくなる。逆に厚さ５０μｍ以上であれば磁性金属が発熱しやすい。一般に磁性金属は固有抵抗が高く、比透磁率が数十から数千であるため、表皮深さにおける渦電流が流れ難くなってしまう。例えば、磁性金属の鉄は９．７１、ニッケルは６．８４（それぞれ×１０−８Ωｍ）である。これに対して低固有抵抗の非磁性金属の銀は１．５９、銅は１．６７、アルミニウムは２．７（それぞれ×１０−８Ωｍ）と固有抵抗が小さく、比透磁率はおおよそ１であるため、薄くすると発熱しやすくなる。特に上記非磁性金属は２０μｍ以下にすると発熱し易くなる。逆に上記非磁性金属はこれより厚くしていくと発熱しにくくなり、渦電流は流れるものの固有抵抗が小さいために渦電流損による発熱量が少なくなる。
発熱層として具体的には、例えば、厚み２μｍ〜２０μｍ（望ましくは５〜１５μｍ、発熱領域の総熱容量例えば３Ｊ／Ｋ以下）である、非磁性金属材料を含む発熱層が挙げられる。非磁性金属材料としては、先に示した通り銅、アルミ、銀が望ましい。
【００４６】
表面離型層としては、例えば、厚さが１μｍ〜３０μｍのフッ素樹脂層（例えば、ＰＦＡ層：ＰＦＡ：テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体の層）等が挙げられる。
【００４７】
また、定着ベルト３８は、上記構成に限られず、２つの基材に発熱層を挟んだベルト、具体的には例えば２つのステンレスチール基材に発熱層（例えば銅）を挟んだベルトも適用し得る。また、基材と発熱層、又は発熱層と表面離型層との間には、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等を含む弾性層を設けてもよい。
【００４８】
また、定着ベルト３８は、例えば、厚みを薄くしたり、構成材料を選択して、熱容量の小さい構成（例えば熱容量５Ｊ／Ｋ〜６０Ｊ／Ｋ、望ましくは３０Ｊ／Ｋ以下）とすることがよい。
【００４９】
定着ベルト３８の直径は、例えば２０〜５０ｍｍのものが適用され得る。また、定着ベルト３８の内周面には、フッ素樹脂が被覆された摺動に対して耐久性のあるフィルムを設けたり（例えば固定部材４４のみに摺動に対して耐久性のあるフィルムを設置）、フッ素樹脂等をコーティングしたり、潤滑剤（例えばシリコーンオイル等）を塗布したりしてもよい。
【００５０】
次に、加圧ロール４０について説明する。本実施形態では、以下に加圧ロール４０が定着ベルト３８と離間している例を示すが、定着ベルト３８と加圧ロール４０は常に接触していてもよい。加圧ロール４０は、両端部がバネ部材（不図示）によって定着ベルト３８を介して固定部材４４に例えば総荷重２９４Ｎ（３０ｋｇｆ）で押圧して配置されている。一方、予備加熱（定着可能状態になるまでの加熱）のときには、定着ベルト３８と離間するように移動される（図４参照）。
【００５１】
加圧ロール４０は、例えば、金属製の円筒状の芯材４０Ａと、該芯材４０Ａの表面に設けられた弾性層４０Ｂ（例えばシリコーンゴム層や、フッ素ゴム層等）と、を備えたロールが適用し得る。また、加圧ロール４０には、必要に応じて最表面に表面離型層（フッ素樹脂層）を備えてもよい。
【００５２】
次に、発熱制御部材４６について説明する。発熱制御部材４６は、定着ベルト３８の内周面に倣った形状に構成され、定着ベルト３８内周面に接すると共に磁界発生装置４２に定着ベルト３８を介して対向して配置されている。
【００５３】
また、発熱制御部材４６は、支持部材４８のバネ部材４８Ｂにより、支持部材本体４８Ａとは非接触で定着ベルト３８を円筒形状に維持させつつ、非押圧で定着ベルト３８の内周面に接して配置されている。本実施形態においては、１Ｎで発熱制御部材４６が定着ベルト３８内周面に接触している。ベルトに張力を作用させないので、接触させてもベルト形状は極端に変化はしない。大きな張力を与えて接触させると、摺動抵抗が高くなるため、磨耗による寿命低下を引き起こすことがある。また摺動抵抗が高くなるためベルトの駆動トルクが増大してベルトに繰り返しのねじり力がかかり、ベルトの発熱層にクラックが入る、座屈するなどの問題を引き起こすこともある。
【００５４】
そして、発熱制御部材４６は、キューリー点を持つ感温磁性金属材料を含んで構成されている。このキューリー点は、定着ベルト３８の設定温度以上、定着ベルト３８の耐熱温度以下の範囲であることがよく、具体的には、例えば１４０℃〜２４０℃であることが望ましく、より望ましくは１５０℃〜２３０℃である。
【００５５】
また、発熱制御部材４６自体は、磁界の作用によって発熱させないようにした「非発熱体」であることが好ましい。もし非発熱体が十分に発熱してしまうと発熱層への電磁誘導作用により定着ベルトを加熱する時に、同時に「非発熱体」にも同様に電磁誘導による磁束が作用するので、渦電流損やヒステリシス損による自己発熱が大きいと温度が上昇して意図せずキューリー温度まで到達してしまい、必要のない時に温度抑制効果が発現してしまうことがある。「非発熱体」は定着ベルトの温度を抑制するために必要な部材であるので、自己発熱による意図しない温度上昇はできる限り小さくする必要がある。本実施形態の「非発熱体」は、発熱層の発熱に対して十分に自己発熱が小さい部材であり、自己発熱により機能の発現に問題が生じる場合には、渦電流損が発生し難くするためのスリットや切り欠きを入れた構造にしてもよい。このスリットや切り欠きは、磁界発生装置４２からの電磁誘導作用により発熱制御部材４６に発生する渦電流を遮断する遮断手段として機能する。
【００５６】
具体的には、例えば、図８、図９に示すように渦電流が流れる経路を遮断するように、発熱制御部材４６の表面にスリット４６Ａが設けられる。このスリット４６Ａは、発熱制御部材４６の幅方向（定着ベルト３８の周方向）に沿って表面に溝を設けることで、形成される。そして、スリット４６Ａは、発熱制御部材４６の軸方向（定着ベルト３８の回転軸方向）に所定間隔で設けられる。このスリット４６Ａは、発熱制御部材４６の幅方向（定着ベルト３８の周方向）に沿って設けてもよいが、当該幅方向に対して傾斜して設けてもよい。発熱制御部材４６の表面にスリット４６Ａを入れることによって発熱制御部材４６の軸方向（定着ベルト３８の回転軸方向）への熱移動（熱伝導）を抑制できるため、小サイズ連続通紙による定着ベルト３８の非通紙部が昇温時し始めると、定着ベルトの非通紙部昇温領域から対向する発熱制御部材４６に伝熱し、温度上昇に伴う発熱制御部材における飽和磁束密度の低下により、非通紙部領域の定着ベルトの発熱層での発熱が抑制され始め、さらにキューリー点付近まで温度上昇すると発熱制御部材が磁性から非磁性に変化して発熱層での発熱がさらに抑制される。このとき、発熱制御部材４６における非通紙部領域の高温部の熱が軸方向における低温部に移動してしまうと、その非通紙部領域での温度が低下するため、発熱層での発熱を抑制できなくなるため、結果として定着ベルトの非通紙部領域の温度上昇の抑制効果は低下する。スリット４６Ａはこの軸方向の熱移動も防止できる点で望ましい。
ここで、図８は、他の本実施形態に係る定着装置の発熱制御部材周辺を示す概略平面図である。図９は、他の本実施形態に係る定着装置の発熱制御部材周辺を示す概略側面図である。
【００５７】
また、感温磁性材料は金属材料と酸化物材料とに大別されるが、酸化物材料（例えば、フェライトなど）は、薄厚化（３００μｍ以下）することが困難であり、割れやすく扱いにくい、また、熱容量は大きくなり、熱伝導率が低いため、定着ベルトの温度変化に感度よく追従せず、狙いの発熱制御ができないといった問題が起こることもある。これらの問題を解決するため、安価で容易に薄肉化成型可能で良加工性、しなやかさを有し、かつ、熱伝導率が高い、金属材料である非結晶合金の整磁鋼、非晶質合金などを用いる。つまり、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｓｉ、Ｂ，Ｎｂ，Ｃｕ，Ｚｒ，Ｃｏ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｍｏなどからなる金属合金材料で、例えば、Ｆｅ−Ｎｉの二元系整磁鋼やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒの三元系整磁鋼を用いることが望ましい。
【００５８】
感温磁性金属材料は強磁性体であり、キューリー点付近となると、材料が非磁性化される。比透磁率が少なくとも数百以上の強磁性体が非磁性化（常磁性化）されることにより比透磁率が１に近づき、磁束密度の変化（磁場の強弱）が生じるため、非磁性化により磁束密度を弱め、発熱しにくくさせる変化を与えることができる。
【００５９】
また、金属からなる導体材料の表皮深さは式（１）で決まる。表皮深さを感温磁性金属層の厚さ以下にする場合には、材料を熱処理により高透磁率化するか、磁界発生装置４１の周波数を高めるか、固有抵抗値が小さい材料を選択することで実現できる。本実施形態では、表皮深さが感温磁性金属層の厚さ以下であることが必須ではないが、感温磁性金属層の厚さ以下にした方が効果がより高まるため望ましい。この場合、感温磁性金属材料の比磁性率は、キューリー点未満の範囲であれば、少なくとも発熱制御部材４６の厚みに応じて式（１）に従って選択され、例えば感温磁性金属材料がＦｅ−Ｎｉ系の整磁合金であれば、発熱制御部材４６の厚みが５０μｍの場合、少なくとも５０００以上とする。
【００６０】
【数１】
【００６１】
なお、式（１）中、δ：表皮深さ（ｍ）、ρ：固有抵抗値（Ωｍ）、ｆ：周波数（Ｈｚ）、μｒ：比透磁率を示す。
【００６２】
発熱制御部材４６の形状は、厚みが（例えば、２０〜３００μｍ）で、例えば円筒の所定の中心角の範囲（例えば３０°〜１８０°）に相当する部分を切り出した形状等が挙げられるが、これに制限はない。
【００６３】
次に固定部材４４について説明する。固定部材４４は例えば定着ベルト３８の軸方向（幅方向）に軸線を有する棒状部材で構成され、加圧ロール４０から作用する押圧力に抵抗するものとなっている。定着ベルト３８を介して加圧ロール４０が固定部材４４に押圧させることで、定着ベルト３８はその内周面側に変形される。このように加圧ロール４０と固定部材４４の接触部の用紙搬送方向の下流側部で定着ベルト３８曲率を与えることにより用紙が定着ベルトから剥離される。
【００６４】
ここで、用紙の剥離性能を得るため、「定着ベルト３８を介して加圧ロール４０が固定パッド４４に押圧させることで、定着ベルト３８はその内周面側に弾性変形できるか」という観点で定着ベルト３８を決定するが、本実施形態での定着ベルトには金属材料を用いているため、可撓性は、定着ベルト３８の剛性を決める金属からなる層で決まり、感温磁性金属層の厚さで決まる。
【００６５】
また、定着ベルト３８が内部側に弾性変形領域内で撓むかどうかを、非磁性スレンレスの硬質材で調査した。少なくとも定着時に定着ベルトに掛かる荷重同等以上の押圧力を付与して撓み量を評価した結果、非磁性スレンレスの硬質材の厚さが２５０μｍではほとんど撓まず、２００μｍで若干撓みが発生し始めた。非磁性スレンレスの硬質材の厚さが１５０μｍ，１２５μｍ、１００、７５μｍでは十分な撓みが発生した。したがって、定着ベルト３８の金属材料の層はで２００μｍ以下が望ましい。
【００６６】
固定部材４４の材料としては、耐熱性樹脂や耐熱性ゴムが最適である。例えば、ガラス繊維入りＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、フェノール、ポリイミド、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂等である。これ以外なら比熱が小さく熱伝導率が高い金属としてアルミが望ましい。
【００６７】
次に支持部材４８について説明する。支持部材４８は、例えば、支持部材本体４８Ａと、発熱制御部材４６を支持するためのバネ部材４８Ｂと、支持部材本体４８Ａと当該本体４８Ａの長手方向両端に設けられるシャフト４８Ｃとで構成されている。
【００６８】
支持部材本体４８Ａやシャフト４８Ｃは、加圧ロール４０から押圧力を受けたときのたわみ量が許容されるレベル以下で、具体的には例えばたわみ量が０．５ｍｍ以下になる程度の材料であれば、特に制限はなく、例えば金属材料、樹脂材料等により構成することができる、また、支持部材本体４８Ａは、例えば非磁性金属材料（例えば、銅、アルミ、銀、非磁性ステンレス）で構成させている（非磁性金属部材）。シャフトにかかる荷重により撓みが大きくなり、シャフト剛性が問題になる場合には、例えば撓みが小さくなるようなヤング率を有する材質の部材と非磁性金属からなる構造体としてもよく、その場合非磁性金属の厚さは少なくとも式（１）の表皮深さ以上とすればよい。
また、磁性金属材料を使用する場合には、表皮深さ以上の低抵抗の非磁性金属（銅、アルミ、銀）で、磁界発生装置４２側の面をシールドし、磁性金属材料に磁界発生装置４１からの磁束が及ばないような構造にすればよい。磁性金属材料に磁束が及ぶと渦電流によるジュール発熱が増加するため無駄な損失が増えてしまう。
【００６９】
一方、バネ部材４８Ｂは、発熱制御部材４６と支持部材本体４８Ａとの連結部材であり、発熱制御部材４６を直接支持するものである。バネ部材４８Ｂは、発熱制御部材４６をその幅方向両端部にて連結されている。
【００７０】
また、バネ部材４８Ｂは、例えば湾曲した板バネ（例えば金属製、各種エラストマー等の板ばね）で構成される。このバネ部材４８Ｂにより、発熱制御部材４６は、支持されると共に、定着ベルト３８が偏心して回転して、定着ベルト３８が半径方向へ変位しても、その変位に対して追従し、定着ベルト３８の内周面に接触状態が維持される。
また、バネ部材４８Ｂを発熱制御部材４６が兼ねてもよい。その場合にはバネ部材と発熱制御部材を一体形として形成すればよい。
【００７１】
次に、駆動伝達部材５０について説明する。駆動伝達部材５０は、定着ベルト３８を自己回転させるための駆動動力を伝達するための部材であり、例えば、定着ベルト３８の端部内側に嵌め込まれるフランジ部５０Ａと、外周面に凹凸を有する円筒状のギア部５０Ｂとで構成されている。駆動伝達部材５０は、例えば、金属材料、樹脂材料等で構成され得る。
【００７２】
駆動伝達部材５０は、フランジ部５０Ａを定着ベルト３８の端部内側に嵌めこませて定着ベルト３８の端部に支持される。そして、図示しないモータ等により駆動伝達部材５０のギア部５０Ｂが回転駆動されると共に、その回転動力が定着ベルト３８に伝達され定着ベルト３８が自己回転される。
【００７３】
なお、駆動伝達部材５０は、定着ベルト３８の軸方向両端に設けているが、これに限られず、定着ベルト３８の軸方向一端のみに設けてもよい。また、駆動伝達部材５０は、フランジ部５０Ａを定着ベルト３８の端部内側に嵌めこませて定着ベルト３８の端部に支持されているが、これに限られず、フランジ部５０Ａの内側に定着ベルト３８の端部を嵌め込んで、駆動伝達部材５０を定着ベルト３８の端部に支持してもよい。
【００７４】
次に、磁界発生装置４２について説明する。磁界発生装置４２は、定着ベルト３８の外周面に倣った形状に構成され、発熱制御部材４６と定着ベルト３８を介して対向すると共に、定着ベルト３８の外周面との間隙が例えば１〜３ｍｍとなるように配置されている。
また、磁界発生装置４２には、複数回巻き回されている励磁コイル（磁界発生手段）４２Ａが、定着ベルト３８の軸方向へ沿って配置されている。
【００７５】
この励磁コイル４２Ａには、励磁コイル４２Ａに交流電流を供給する励磁回路（不図示）が接続されている。また、この励磁コイル４２Ａの表面上には磁性体部材４２Ｂが、長さ方向（定着ベルト３８の軸方向）に沿って延在して配置されている。磁性体部材４２Ｂは、磁性体である発熱制御部材４６とで励磁コイル４２Ａと定着ベルト３８を挿んでおり、磁路を形成して、漏洩磁界の抑制や磁気結合の向上、力率の向上できるようになっている。磁性体部材４２Ｂは、強磁性体であることが望ましく、例えば、鉄やニッケル、クロム、マンガンなど代表される強磁性金属材料やそれらの合金、ならびにこれらの酸化物などを用いれば良く、渦電流損やヒステリシス損が小さくなるようにすればよい。渦電流損が大きい場合には渦電流が流れ難くするようにスリットや切り欠きを入れたり、珪素鋼板のように薄板状に積層して構成すればよい。
例えば渦電流損とヒステリシス損が小さい材料としては、ソフトフェライトや酸化物系の軟質磁性金属材料などがある。
【００７６】
磁界発生装置４２の出力は、例えば磁束（磁界）が定着ベルト３８の発熱層を貫通しつつ発熱させ、キューリー点未満では磁束（磁界）が発熱制御部材４６を貫通させ難く且つ発熱しない範囲で行われる。
【００７７】
なお、磁界発生装置４２は、定着ベルト３８の内周面側に所定の間隙を持って設けてもよい。この場合、発熱制御部材４６は定着ベルト３８の外周面に接して設けられる。
【００７８】
以下、本実施形態に係る画像形成装置１００の動作について説明する。
【００７９】
まず、感光体ドラム１０の表面が帯電装置１２により帯電され、次いで露光装置１４から像光Ｌが照射されて感光体ドラム１０表面に静電電位の差による潜像が形成される。そして、感光体ドラム１０の矢印Ａ方向への回転により、現像装置１６の１つの現像器１６Ａと対向する位置に移動し、現像器１６Ａから１色目のトナーが転移され、感光体ドラム１０表面にトナー画像が形成される。このトナー画像は、感光体ドラム１０の矢印Ａ方向への回転により、中間転写体１８との対向位置に搬送され、転写装置２４によって中間転写体１８表面に静電的に一次転写される。
【００８０】
一方、一次転写後に感光体ドラム１０表面に残留するトナーが清掃装置２０により除去され、清浄化後の感光体ドラム１０表面は、除電露光装置２２により電位的に初期化され、再び帯電装置１２との対向位置に移動する。
【００８１】
以後、現像装置１６の３つの現像器１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄが順次感光体ドラム１０と対向する位置に移動し、同様に２色目、３色目、４色目のトナー画像が順次形成され、４色が重なったところで、一括して中間転写体１８表面に重ねて転写される。
【００８２】
中間転写体１８上に重ね合わされたトナー画像は、中間転写体１８の矢印Ｂ方向への周回移動により、転写ロール３０と転写対向ロール２８との対向位置に搬送され、送り込まれた記録紙Ｐに接触される。転写ロール３０と中間転写体１８との間には転写用バイアス電圧が印加されており、トナー画像は記録紙Ｐ表面に二次転写される。
【００８３】
未定着のトナー画像を保持した記録紙Ｐは、用紙案内部材３６を経由して定着装置３２へ搬送される。
【００８４】
次に、本実施形態に係る定着装置３２の動作について説明する。
まず、定着装置３２では、例えば上記画像形成装置１００におけるトナー画像形成動作が開始されると同時に（無論、当然タイムラグがあってもよい。以下、同様である。）、定着ベルト３８と加圧ロール４０とが離間した状態で（図４参照）、不図示のモータにより駆動伝達部材５０が回転駆動され、これに伴い定着ベルト３８が矢印Ｄ方向へ例えば周速２００ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。
【００８５】
この定着ベルト３８の回転駆動がなされると共に、不図示の励磁回路から磁界発生装置４２に含まれる励磁コイル４２Ａに交流電流が供給される。励磁コイル４２Ａに交流電流が供給されると、励磁コイル４２Ａの周囲に磁束（磁界）が生成消滅を繰り返す。この磁束（磁界）が定着ベルト３８の発熱層を横切るとき、その磁界の変化を妨げる磁界が生じるように、当該発熱層に渦電流が発生し、発熱層の表皮抵抗及び発熱層を流れる電流の二乗に比例して発熱する（図５（ａ）参照）。ここで、図５中、２点鎖線は主磁束を示す。
【００８６】
これにより、定着ベルト３８は、発熱層により例えば１０秒程度で設定温度（例えば１５０℃）まで加熱される。
【００８７】
次に、定着ベルト３８に対し加圧ロール４０を押圧した状態で、上記定着装置に送り込まれた記録紙Ｐが定着ベルト３８と加圧ロール４０との間の接触部に送り込まれ、発熱体により加熱された定着ベルト３８と加圧ロール４０とによって加熱押圧され、トナー画像が当該記録紙Ｐ表面に溶融圧着され、トナー画像が記録紙Ｐ表面に定着される。
【００８８】
ここで、定着ベルト３８及び加圧ロール４０による定着の際、定着ベルト３８の定着領域幅（軸方向長さ）よりも小さい小サイズの記録紙Ｐを連続して定着すると、定着ベルト３８における通紙部では熱が消費されるのに対し、非通紙部では熱の消費がなされない。このため、定着ベルト３８の非通紙部では昇温する。
【００８９】
そして、定着ベルト３８の非通紙部の温度が、発熱制御部材４６を構成する感温磁性金属材料のキューリー点付近となると、定着ベルト３８の非通紙部と重なる（接する）発熱制御部材４６の領域が非磁性化される。これにより磁性が維持された領域である通紙領域と非磁性化（常磁性化）された非通紙領域に磁束密度の違い（磁場の強弱）が生じ、通紙領域より非通紙領域の発熱層の発熱が少なくなる。このように、発熱制御部材４６により、定着ベルト３８の発熱層の発熱が制御される。
【００９０】
また、発熱制御部材４６が非磁性化（比透磁率が１に近づく）することにより、式（１）からわかるように容易に磁束（磁界）が貫通するようになる。このとき、図５（ｂ）に示すように、固有抵抗値の低い非磁性金属材料（銀、銅、アルミなど）で構成された（表皮深さ以上の厚さがある）支持部材本体４８Ａが存在すると、磁束（磁界）が支持部材本体４８Ａに渦電流が主に流れ、定着ベルト３８の発熱層に流れる渦電流損による発熱がさらに抑制される。また、発熱制御部材４６を貫通した磁束（磁界）は、非磁性金属材料で構成された支持部材本体４８Ａまで達して磁界発生装置４２に戻る。加えて、支持部材本体４８Ａは、定着ベルト３８と共に発熱制御部材４６とも非接触で設けられており、定着ベルト３８から熱エネルギーを奪わないようにする。
【００９１】
また、支持材本体４８Ａが、アルミ、銅や銀からなる低固有抵抗の非磁性金属部材４８Ｄと支持体４８Ｆの構造体で構成されていてもよい。例えば、図７に示すように、発熱制御部材４６と支持体４８Ｆとの間に介在するように、湾曲した板状の非磁性金属部材４８Ｄをも設ける構成が挙げられる。低固有抵抗の非磁性金属部材４８Ｄは上述したように定着ベルト３８の発熱層に流れる渦電流損による発熱を抑制するための部材で、支持体４８Ｆは加圧ロール４０からの荷重を支持するための部材であり、撓みの少ない剛性を有していることが望ましい。さらに、非磁性金属部材４８Ｄは、定着ベルト３８と共に発熱制御部材４６と接触させた場合には、定着ベルト３８と非磁性金属部材４８Ｄとの熱移動の主体は、発熱制御部材４６を介した熱伝導となり、単位時間当たりの熱移動量は多くなる。その結果、軸方向の単位時間あたりの熱移動量が多くなるため定着ベルト３８自体の非通紙部昇温を軸方向に分散することで昇温抑制効果が得られる。
ここで、図７は、他の本実施形態に係る定着装置の発熱制御部材及び支持部材周辺を示す概略断面図である。
【００９２】
一方、定着ベルト３８及び加圧ロール４０による定着の際、定着ベルト３８は、その内周面の形状に倣った形状の発熱制御部材４６に非押圧で接触されて、支持されつつ回転し、摺動抵抗を抑制しつつ、定着ベルトの固定部材痕による振れの抑制と電磁力（コイルからの磁界とそれを妨げる方向に発熱層に流れる渦電流が作る反作用磁界との反発力、すなわちベルトにはコイルから遠ざかる方向の力がかかる）を受け止め、ベルトとコイル間距離を安定して保ち、ベルト形状を維持して定着が行われる。
【００９３】
そして、記録紙Ｐは、定着ベルト３８と加圧ロール４０との接触部から送り出されたとき、その剛性によって送り出された方向に直進しようとし、曲げ回される定着ベルト３８から先端が剥離され、その記録紙Ｐの先端と定着ベルト３８との間に剥離部材５２（剥離シート５２Ｂ）が入り込み、記録紙Ｐを定着ベルト３８表面から剥離する。
【００９４】
以上説明したようにトナー画像が記録紙Ｐに形成され、定着が行われる。
【００９５】
なお、本実施形態では、定着ベルト３８は、その内周面の形状に倣った形状の発熱制御部材４６に非押圧で接触されて、支持されつつ回転している形態を示したが、これに限られず、図６に示すように、定着ベルト３８と発熱制御部材を接しないように配設してもよい。この形態では、定着ベルト３８の熱エネルギーが発熱制御部材４６に移動することを防ぐ構成となる。
【００９６】
（試験例）
以下、上記実施形態に係る定着装置の試験例を示す。
【００９７】
−試験例１−
まず、上記実施形態に係る定着装置（図１及び図２、図６参照）を使用し、以下の評価を行った。各部材は以下のものを用いた。また、
【００９８】
・定着ベルト：直径３０ｍｍで幅３７０ｍｍ、厚さ６０μｍのポリイミド樹脂基材の外周面に、厚さ１０μｍの銅層（発熱層）と、厚さ３０μｍのＰＦＡ層（ＰＦＡ：テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）とを順次積層して構成されたベルト（耐熱温度２４０℃程度）
・加圧ロール：外径２８ｍｍ、長さ３５５ｍｍの加圧ロールは、直径１８ｍｍのスレンレス製の心金軸にスポンジ弾性層５ｍｍ、表面離型層のＰＦＡ層３０μｍを順次積層した構成からなるロール。
・発熱制御部材：厚さ１５０μｍ、長さ３４０ｍｍ、直径３０ｍｍの円筒の中心角１６０°に相当する部分を切り出した形状をした湾曲板形状であり、最大比透磁率が１００００以上（加工上がりの比透磁率が約４００程度の硬質材を焼鈍による熱処理により軟質材化して材料を高透磁率化した）、キューリー温度２１５〜２３０℃で、ネオマックスマテリアル製Ｆｅ−Ｎｉ合金ＭＳ−２２０で構成された発熱制御部材。
・定着ベルトと発熱制御部材間距離：
図２の構成では接触させるが、図６の構成では定着ベルトと非接触で配置する。図６の構成においては、定着ベルトと発熱制御部材間の距離を略１ｍｍとし、配置する。半径１４ｍｍの円弧（角度は１６０°相当分）をおおよそ同心円になるように定着ベルトに非接触に沿わせている。
図６の構成の場合、本試験例ではウオームアップ時間（立ち上がり時間）は６〜８秒と極めて短時間で起動準備が完了できるので、使用する時だけ電力と投入すればよい極めて省エネルギーな定着装置が提供できる。図２の構成におけるウオームアップ時間は１１〜１３秒の時間を要する。
・支持部材本体：非磁性金属のアルミからなる支持部材本体
【００９９】
−評価−
図２の構成、図６の構成のそれぞれにおいて、磁界を発生する装置の出力１１００Ｗ〜４００Ｗ内で制御、設定温度１６０〜１７０℃、プロセススピード１７０ｍｍ／ｓの条件で、記録紙（サイズＢ５で用紙の短手の一辺を先端にして給紙）、坪量９８ｇｓｍ：富士ゼロックス製ＪＤ紙）用いて、画像の定着を連続１０００枚行って、定着ベルトの通紙部と非通紙部の温度をそれぞれ測定した。
【０１００】
この結果、定着ベルトの通紙部の温度は１６０〜１７０℃であったのに対し、非通紙部では２３０℃以下に抑制されていた。
【０１０１】
−比較例１−
温度制御部材を設けない以外は、試験例１と同様にして評価した。
【０１０２】
その結果、画像の定着を連続１００枚に達する前に、非通紙部の温度は、定着ベルトの耐熱温度である２３５℃を上回ってしまった。
【０１０３】
そこで、非通紙部の温度上昇を抑制する温度均一化手段として、加圧ロールに径φ１２．７ｍｍのヒートパイプを接触配置して、同様に評価を行ったところ、画像の定着を連続３００〜４００枚程度で非通紙部の温度は、定着ベルトの耐熱温度である２３５℃まで達してしまった。
【０１０４】
以上の試験例の結果から、本試験例では、比較例に比べて、例えば小サイズ等の各種サイズの記録媒体を用いても、定着ベルトにおける非通紙部の昇温を抑制し、過加熱が防止されることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】本実施形態に係る定着装置を示す概略断面図である。
【図３】本実施形態に係る定着装置を示す概略断面図である。
【図４】本実施形態に係る定着装置において、定着ベルトと加圧ロールとが離間した様子を示す概略断面図である。
【図５】本実施形態に係る定着装置において、定着ベルトを貫通する主磁を模式的に示す概略断面図である。
【図６】他の本実施形態に係る定着装置を示す概略断面図である。
【図７】他の本実施形態に係る定着装置の発熱制御部材及び支持部材周辺を示す概略断面図である。
【図８】他の本実施形態に係る定着装置の発熱制御部材周辺を示す概略平面図である。
【図９】他の本実施形態に係る定着装置の発熱制御部材周辺を示す概略側面図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０ 感光体ドラム
１２ 帯電装置
１４ 露光装置
１６ 現像装置
１８ 中間転写体
２０ 清掃装置
２２ 除電露光装置
２４ 転写装置
２６Ａ，２６Ｂ 支持ロール
２８ 転写対向ロール
３０ 転写ロール
３２ 定着装置
３４ 清掃装置
３６ 用紙案内部材
３８ 定着ベルト
４０ 加圧ロール
４２ 磁界発生装置
４４ 固定部材
４６ 発熱制御部材
４８ 支持部材
４８Ａ 支持部材本体
４８Ｂ バネ部材
４８Ｃ シャフト
４８Ｄ 非磁性金属部材
５０ 駆動伝達部材
５２ 剥離部材
１００ 画像形成装置
Ｐ 記録紙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界の作用により発熱する発熱層を有する円筒形状の第１回転体と、
前記第１回転体に接する第２回転体と、
前記第１回転体の内周面又は外周面に対し所定の間隙を持って配置され、前記磁界を発生させる磁界発生手段と、
前記第１回転体を介して前記磁界発生手段と対向して配置され、キューリー点を持つ感温磁性材料を含んで構成され、前記発熱層の発熱を制御する発熱制御部材と、を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記キューリー点が、前記第１回転体の設定温度以上、前記第１回転体の耐熱温度以下の範囲である請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記第１回転体内部に当該第１回転体及び前記発熱制御部材を介し、且つ前記発熱制御部材と非接触で前記磁界発生手段に対向して配置され、非磁性金属材料を含んで構成される非磁性金属部材を備える請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記第１回転体内部に当該第１回転体及び前記発熱制御部材を介し、該第１回転体と前記発熱制御部材が接触して配置され、且つ前記発熱制御部材と接触で前記磁界発生手段に対向して配置され、非磁性金属材料を含んで構成される非磁性金属部材を備える請求項１に記載の定着装置。
【請求項５】
前記発熱層が非磁性金属で構成されている請求項１に記載の定着装置。
【請求項６】
前記磁界発生手段からの電磁誘導作用により前記発熱制御部材に発生する渦電流を遮断する遮断手段が設けられている請求項１に記載の定着装置。
【請求項７】
前記遮断手段が前記発熱制御部材に設けられたスリット又は切り欠きである請求項６に記載の定着装置。
【請求項８】
前記第１回転体の軸方向両端の少なくとも一方に設けられ、前記第１回転体へ回転駆動を伝達する駆動伝達部材を備える請求項１に記載の定着装置。
【請求項９】
前記発熱制御部材が前記第１回転体に接している請求項１に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記発熱制御部材が非押圧で前記第１回転体に接している請求項１に記載の定着装置。
【請求項１１】
前記発熱制御部材が前記第１回転体に接していない請求項１に記載の定着装置。
【請求項１２】
前記発熱制御部材は非発熱体である請求項１に記載の定着装置。
【請求項１３】
前記感温磁性材料が金属材料である請求項１に記載の定着装置。
【請求項１４】
前記第１回転体は前記第２回転体との接触時に接触部が内周面側に弾性変形することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１５】
潜像保持体と、
潜像保持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
電子写真用現像剤を用いて前記潜像を画像に現像する現像手段と、
現像された前記画像を被転写媒体に転写する転写手段と、
前記被転写媒体上の前記画像を定着する定着手段と、
を備え、
前記定着手段が請求項１〜１４のいずれか１項に記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
磁界の作用により発熱する発熱層を有する円筒形状の第１回転体と、
前記第１回転体に接する第２回転体と、
前記第１回転体の内周面又は外周面に対し所定の間隙を持って配置され、前記磁界を発生させる磁界発生手段と、
前記第１回転体を介して前記磁界発生手段と対向して配置され、キューリー点を持つ感温磁性材料を含んで構成され、前記発熱層の発熱を制御する発熱制御部材と、を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記キューリー点が、前記第１回転体の設定温度以上、前記第１回転体の耐熱温度以下の範囲である請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記第１回転体内部に当該第１回転体及び前記発熱制御部材を介し、且つ前記発熱制御部材と非接触で前記磁界発生手段に対向して配置され、非磁性金属材料を含んで構成される非磁性金属部材を備える請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記第１回転体内部に当該第１回転体及び前記発熱制御部材を介し、該第１回転体と前記発熱制御部材が接触して配置され、且つ前記発熱制御部材と接触で前記磁界発生手段に対向して配置され、非磁性金属材料を含んで構成される非磁性金属部材を備える請求項１に記載の定着装置。
【請求項５】
前記発熱層が非磁性金属で構成されている請求項１に記載の定着装置。
【請求項６】
前記磁界発生手段からの電磁誘導作用により前記発熱制御部材に発生する渦電流を遮断する遮断手段が設けられている請求項１に記載の定着装置。
【請求項７】
前記遮断手段が前記発熱制御部材に設けられたスリット又は切り欠きである請求項６に記載の定着装置。
【請求項８】
前記第１回転体の軸方向両端の少なくとも一方に設けられ、前記第１回転体へ回転駆動を伝達する駆動伝達部材を備える請求項１に記載の定着装置。
【請求項９】
前記発熱制御部材が前記第１回転体に接している請求項１に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記発熱制御部材が非押圧で前記第１回転体に接している請求項１に記載の定着装置。
【請求項１１】
前記発熱制御部材が前記第１回転体に接していない請求項１に記載の定着装置。
【請求項１２】
前記発熱制御部材は非発熱体である請求項１に記載の定着装置。
【請求項１３】
前記感温磁性材料が金属材料である請求項１に記載の定着装置。
【請求項１４】
前記第１回転体は前記第２回転体との接触時に接触部が内周面側に弾性変形することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１５】
潜像保持体と、
潜像保持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
電子写真用現像剤を用いて前記潜像を画像に現像する現像手段と、
現像された前記画像を被転写媒体に転写する転写手段と、
前記被転写媒体上の前記画像を定着する定着手段と、
を備え、
前記定着手段が請求項１〜１４のいずれか１項に記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−１５２２４７（Ｐ２００８−１５２２４７Ａ）
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０１１４６（Ｐ２００７−３０１１４６）
【出願日】平成１９年１１月２１日（２００７．１１．２１）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２１日（２００７．１１．２１）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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