定着装置及び画像形成装置
【課題】省スペースかつ高効率な誘導加熱定着装置であり高応答に消磁機能を発揮させる定着装置及び同装置を備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】回転可能な非磁性発熱層３０１を有する定着回転体３と、磁束を発生させ、発熱層を誘導加熱する励磁コイル２を有し、該発熱層の厚みは励磁コイル２から発生される磁束Ｊ１が定着回転体を透過するように浸透深さ以下に設定され、定着回転体の内部で励磁コイルと対向する位置に配され、励磁磁束を打ち消す反発磁束Ｊ２を発生させる磁束調整機構５を有し、磁束調整機構５を透過する磁束Ｊ１の透過を規制する磁路形成部材６を整磁合金で形成すると共に、該磁路形成部材の発熱層に対し反対側に消磁部材７を配する。
【解決手段】回転可能な非磁性発熱層３０１を有する定着回転体３と、磁束を発生させ、発熱層を誘導加熱する励磁コイル２を有し、該発熱層の厚みは励磁コイル２から発生される磁束Ｊ１が定着回転体を透過するように浸透深さ以下に設定され、定着回転体の内部で励磁コイルと対向する位置に配され、励磁磁束を打ち消す反発磁束Ｊ２を発生させる磁束調整機構５を有し、磁束調整機構５を透過する磁束Ｊ１の透過を規制する磁路形成部材６を整磁合金で形成すると共に、該磁路形成部材の発熱層に対し反対側に消磁部材７を配する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は定着装置及び同装置を備えた画像形成装置に関し、詳細には、発熱源が電磁誘導加熱方式を用いる定着装置及び同装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、印刷機、これらの複合装置などの画像形成装置においては、潜像担持体に担持したトナー像などの可視像を記録シートなどの記録材に静電転写することで画像出力を得る。記録材上のトナー像は、定着装置を通過する際に熱と圧力とによる融解、浸透作用によって記録材上に定着させる。このような、定着装置に採用される加熱方式には、発熱源としてハロゲンランプなどを用いた加熱ローラとこれに対向当接する加圧ローラを備えて定着ニップ部を構成可能な熱ローラ定着方式、ローラ自体よりも熱容量が小さくてすむフィルムを加熱部材として用いたフィルム定着方式があるが、近年、加熱方式に電磁誘導加熱方式を用いた定着方式（例えば、特許文献１参照）が注目されている。
【０００３】
特許文献１に開示されている電磁誘導加熱方式を用いた定着方式においては、定着ローラ（加熱ローラ）の内部にボビンに巻いた誘導加熱コイルを設け、誘導加熱コイルに電流を印加することにより定着ローラに渦電流を発生させ、それによって定着ローラを発熱させる構成が備えられている。この構成においては、熱ローラ定着方式のような余熱を必要とせず、瞬時に所定の温度まで立ち上げることができるという利点がある。
【０００４】
また電磁誘導加熱方式を用いた定着方式に関しては、高周波電源により高周波電圧が印加される誘導加熱コイルからなる高周波誘導加熱装置と、加熱回転体に設けられた磁性を有する発熱層とを有し、発熱層は、キュリー温度（物質が磁性を失う境界となる温度）が概ね定着温度に設定され、高周波誘導加熱装置に高周波電源により高周波電圧が印加されたとき発熱する定着装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
この装置では、高周波誘導加熱装置により接着剤中に含有された強磁性体がキュリー温度に達する迄瞬時に昇温し、キュリー温度に達すると磁性を失うことにより、昇温せず、一定の温度を保持する。この強磁性体のキュリー温度は概ね定着温度に設定されているので、強磁性体は概ね定着温度に保持される。したがって、定着装置として要求される加熱回転体表面の高離型性、耐熱性等を損なうことなく、また複雑な制御装置を必要とすることなく、加熱回転体の立ち上がり時間の短縮及び高精度の温度制御を行なうことができる。
【０００６】
このような、整磁合金を用いて誘導加熱量を自己制御する従来の定着装置としては、例えば図１０（ａ）に示すように、定着スリーブ（加熱ローラ）２００の内部に整磁合金層２０１を接近配備し、これをスリーブ外側のフェライトコア３００ｃに支持された誘導コイル（励磁コイル）２０２と内側の消磁部材（消磁層）２０３の間に配備し、整磁合金２０１がキュリー温度（図１２には整磁合金のキュリー温度特性を示す）Ｔｃ以上になったとき、図１０（ｂ）に示すような消磁部材２０３による反発磁束ｊ２が誘導磁束ｊ１を打ち消す形で自己温度制御機能を発揮させる方式がとられている。なお、図１１には、記録材Ｐに圧接（圧力付加状態で接する状態）する定着スリーブ（加熱ローラ）２００と、これに内接（内面に接する状態）する整磁合金層２０１、消磁部材（消磁層）２０３の断面構成説明図を示す。
【０００７】
ここで整磁合金層２０１は、図１２に示すように、たとえば、キュリー温度Ｔｃ近傍で透磁率が大きく落ち込むため、浸透深さが大きくなることより、消磁部材２０３にまで磁束が透過し、消磁部材２０３から生じる反発磁束ｊ２によって自己温度制御機能が発揮され、定着スリーブ２００のキュリー温度Ｔｃ以上への加熱を抑制できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、整磁合金層２０１を用いた自己温度制御方式の定着装置においては、整磁合金層２０１がキュリー温度Ｔｃになるまでの感温遅れの問題があった。特に図１０に示すような構成で定着スリーブ２００と整磁層２０１を摺接（互いの当接面が互いに摺動して接する状態、以下同様）させても定着スリーブ２００と整磁層２０１の間には、空気を介した接触熱抵抗が存在するため感温が遅れることがあった。またこれら定着スリーブと整磁層の摺動抵抗を減らすために、２ｍｍ以上の空気ＧＡＰを形成した場合には遅れがより顕著であった。
【０００９】
更に、図１３に示すように、スリーブの軸方向（スラスト方向）の温度分布を形成するにあたり、小サイズ（図にはＢ５幅を両端に●の実線で示した）が通紙された場合には、非通紙部はキュリー温度までは上昇してしまうため、理想的に小サイズ通紙時において軸方向温度を一定にすることは困難であった。したがって、キュリー温度まで上昇した定着表面温度が放熱により通紙設定温度（図中、◆印の連結線が示す温度）まで低下するよう待ち時間を設ける必要があった。例えば通紙目標温度が１６０℃の状態でＢ５通紙を行った際には、２２０℃のキュリー温度材を用いた場合に、図１３に示すような温度分布（図中、黒塗り△印の連結線が示す温度）となりキュリー温度から通紙目標温度に非通紙部の温度が低下するまでに定着装置を回転させ、放熱が完了するまでの待ち時間を発生させていた。
【００１０】
一方、図１４に示すように、定着スリーブ２００に対設（対向して設けられた）されたフェライトコア３００ｃに支持された励磁コイル（誘導コイル）２０２上には同励磁コイルからの誘導磁束をキャンセルする消磁コイル２０４を設け、更に、スリーブ軸方向に長い励磁コイル（メインコイル）２０２の両端側に小幅の消磁コイル２０４を一対配備した発熱抑制機能を有する定着装置が公開される。なお、ここで、図１５には、定着スリーブ（加熱ローラ）２００とその内部に充填されたスポンジローラ２０７の断面構成説明図を示す。ここでは図１６に示すように、消磁コイル２０４の開閉スイッチ２０５をオープン（図示状態）よりショートに切換えることにより、インバータ２０６の駆動時に誘導加熱している加熱幅を制御して、問題を回避する技術であり、例えば、特許文献３に開示される。
【００１１】
更に、図１７（ａ），（ｂ）に示すように、励磁コイル２０２の上に軸方向幅の異なる消磁コイル２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃを軸方向に順次重ねて配置し（図１８（ａ），（ｂ）参照）、通紙幅（ハガキ、Ｂ５，Ａ４，Ｂ４，Ａ３を実線で示す）Ｔに応じて選択した消磁コイル２０４の回路の不図示のスイッチをオープンよりショートに切換え、選択的に軸方向の加熱幅を切換えての温度制御を可能とした技術が公開され、例えば、特許文献４に開示される。
【００１２】
しかしながら、この従来技術では、フェライトコア３００ｃに支持された励磁コイル２０２上に消磁コイル２０４ａ〜２０４ｃを複数重ねて配するため、コイルユニットの大型化が問題であった。更に、励磁コイル２０２上に消磁コイル２０４を配するため、コアの配置制約が多く、磁束の閉じ込めを困難にしていたため発熱効率の悪化をもたらしていた。
また整磁合金を用いた自己温度制御機能がないため安全性にリスクがあった。
【００１３】
本発明は上述のような課題を解決し、省スペースかつ高効率な誘導加熱定着装置であり高応答に消磁機能を発揮させる定着装置及び同装置を備えた画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は前記課題を達成するため以下の構成とした。
第１の発明である定着装置は、回転可能な非磁性発熱層を有する定着回転体と、磁束を発生させ、該磁束によって前記発熱層を誘導加熱する励磁コイルを有し、該発熱層の厚みは励磁コイルから発生される磁束が定着回転体を透過するように浸透深さ以下に設定され、前記定着回転体の内部であって前記励磁コイルと対向する位置に配され、励磁磁束を打ち消す反発磁束を発生させる磁束調整機構を有し、該磁束調整機構を透過する磁束の透過を規制する磁路形成部材を整磁合金で形成すると共に、該磁路形成部材の前記発熱層に対し反対側に消磁部材を配することを特徴とする。
【００１５】
第２の発明である定着装置は、請求項１記載の定着装置において、前記磁束調整機構は磁路形成部材の前記定着回転体と対向する側に消磁量を切り替え可能な金属からなる導電材料を配したことを特徴とする。
【００１６】
第３の発明である定着装置は、請求項２記載の定着装置において、前記消磁量は前記導電材料が有する消磁回路のスイッチの導通／非導通により切り替えられ、単位時間当たりの導通比率で制御されることを特徴とする。
【００１７】
第４の発明である定着装置は、請求項３に記載の定着装置において、前記消磁回路は複数配置され、用紙、画像情報、状態により導通／非道通を切り替えられることを特徴とする。
【００１８】
第５の発明である定着装置は、請求項３又は４に記載の定着装置において、前記消磁回路は定着回転体の温度情報により制御されることを特徴とする。
【００１９】
第６の発明である定着装置は、請求項３〜５のいずれか１つに記載の定着装置において、前記消磁回路は、発熱層を含む定着回転体形状に倣うように形成され、前記定着回転体に非接触で配されることを特徴とする。
【００２０】
第７の発明である定着装置は、請求項２〜６のいずれか１つに記載の定着装置において、前記導電材料は巻きまわされたコイルであることを特徴とする。
【００２１】
第８の発明である定着装置は、請求項３〜７のいずれか１つに記載の定着装置において、前記消磁回路は電源を有さず、電磁誘導により反発磁束が発生されることを特徴とする。
【００２２】
第９の発明である定着装置は、請求項１〜８のいずれか１つに記載の定着装置において、前記磁路形成部材は少なくとも一部分を定着回転体に接触して配されることを特徴とする。
【００２３】
第１０の発明である定着装置は、請求項１〜９のいずれか１つに記載の定着装置において、前記消磁部材は、前記磁路形成部材に非接触で配されることを特徴とする。
【００２４】
第１１の発明である定着装置は、請求項１〜１０のいずれか１つに記載の定着装置において、前記定着回転体が、定着スリーブ、定着ローラ、定着発熱ベルトのいずれかである発熱回転体であり、該発熱回転体を押圧して当接する加圧回転体を備え、前記定着回転体と前記加圧回転体の間を通過する記録媒体上に画像を定着させることを特徴とする。
【００２５】
第１２の発明である定着装置は、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の定着装置において、前記発熱回転体が加熱ローラであり、該発熱回転体に掛け回した定着ベルトと、前記発熱回転体と共に該定着ベルトを張架する定着回転体を備えることを特徴とする。
【００２６】
第１３の発明である画像形成装置は、請求項１〜１２のいずれか１つの定着装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、定着回転体の内部であって前記励磁コイルと対向する位置に、磁束調整機構の磁路形成部材や消磁部材を配置、制御可能とすることで、定着回転体の軸方向の発熱量分布と応答速度を自在に調整可能とし、かつ高速なウォーミングアップや、温度オーバーシュートの抑制を実現できる。
更に、整磁合金を用いた温度制御では感温遅れが生じていた問題に対し、消磁回路による高応答な消磁により解決でき、しかも、消磁回路は整磁機能よりも励磁コイルに近い側に配されるため、その機能が抑制されることがないというメリットがある。
更に、また、消磁回路のみでは抑制できなかった軸方向中央部の加熱暴走過昇温を整磁による自己温度制御で抑制でき、これにより安全性が保たれる。
更に、また、消磁回路と整磁機能を定着スリーブ内に配することができるため省スペースな定着装置を提供できるものである。
また、本発明によれば、請求項１ないし１２に記載の定着装置の効果を同様に得られる画像形成装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る定着装置及び同装置を備えた画像形成装置としての複写機の全体構成を示す側面図である。
【図２】図１の定着装置で用いる定着スリーブと加圧ローラの拡大断面図である。
【図３】図１の定着装置で用いる定着スリーブの部分拡大断面模式説明図である。
【図４】図１の定着装置で用いる定着スリーブの磁束説明図で、（ａ）はキュリー温度未満の場合、（ｂ）はキュリー温度以上の場合の磁束説明図である。
【図５】図１の定着装置で用いる定着スリーブのキュリー温度以上で、消磁コイル層（磁束調整機構）の磁束スイッチ短絡の場合の磁束説明図である。
【図６】図１の定着装置で用いる定着スリーブ内の３段重ね消磁部材を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）用紙幅説明図である。
【図７】本発明の他の実施形態での定着スリーブ内の板状消磁部材を概略的に示し、（ａ）はスイッチオープン時の斜視図、（ｂ）はスイッチショート時の斜視図、（ｃ）は要部断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態での定着スリーブ内の直列配備消磁部材を概略的に示し、（ａ）平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）用紙幅説明図である。
【図９】本発明の他の実施形態としての定着装置の概略全体側面図である。
【図１０】従来の定着装置で用いる定着スリーブの磁束説明図で、（ａ）はキュリー温度未満の場合、（ｂ）はキュリー温度以上の場合の磁束説明図である。
【図１１】従来の定着装置で用いる定着スリーブの部分拡大断面模式説明図である。
【図１２】整磁合金のキュリー温度特性説明線図である。
【図１３】従来の定着装置で用いる定着スリーブの軸方向の温度分布説明線図である。
【図１４】従来の他の定着装置で用いる定着スリーブと加圧ローラの拡大断面図である。
【図１５】従来の他の定着装置で用いる定着スリーブの部分拡大断面模式説明図である。
【図１６】従来の定着装置で用いる消磁コイル層の拡大模式説明図である。
【図１７】従来の他の定着装置で用いる定着スリーブ及び励磁コイルの磁束説明図で、（ａ）は消磁コイル作動の場合、（ｂ）は消磁コイル非作動の場合である。
【図１８】従来の他の定着装置で用いる消磁コイル層を示し、（ａ）は拡大模式説明図、（ｂ）は記録材幅説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明を適用した定着装置及び同装置を備えた画像形成装置を説明する。
ここで「第１実施形態」としての定着装置が適用される画像形成装置の一実施例を示す図である。なお、本発明は、図１に示したタイプの装置には限定されず、また単一色画像を作成するものだけでなく、カラー画像を形成するものをも対象とする。
図１の画像形成装置Ｍはその装置本体４００の内部中央に画像形成部４１０が配置され、この画像形成部４１０の下方に給紙部４２０が配置されている。画像形成部４１０の側方には画像形成された記録媒体（以下、記録材と言う）が排紙収納される排紙収納部４３０が、上方には原稿を読み取る読み取り部４４０が配設されている。
【００３０】
画像形成部４１０では、装置本体４００がその内部中央に回転体である電子写真感光体（以下、単に感光体という）１１を回転自在に支持する。感光体１１は像担持体の一例であってドラム形状を有し、この感光体１１の周りには、図中に矢印で示す回転方向に順次、帯電ローラからなる帯電装置１２、露光手段１３の一部を構成するミラー１３１、現像ローラ１４ａを備えた現像手段１４、転写紙、記録紙等のシート状の記録材Ｐに現像された画像（トナー像）を転写する転写装置１８、感光体１１の周面に摺接するブレード１６ａを具備したクリーニング手段１６等が配置してある。
【００３１】
露光手段１３は感光体１１の上方に配備され、原稿を読み取る読み取り部４４０よりの露光光Ｌｂを帯電装置１２と現像ローラ１４ａとの間に位置する照射位置を成す露光部１５０に照射する。
読み取り部４４０はコンタクトガラス２０上に手差しや自動原稿送り部（ＡＤＦ）２１により載置された不図示の原稿からの反射光像を露光光学系１３を介して、感光体１１の部位である露光部１５０に導くよう構成されている。
なお、露光光学系１３は露光光学系１３の一部のミラー１３１を介し露光光Ｌｂを感光体１１の主走査方向（紙面垂直方向）に走査し、露光部１５０を露光照射するようになっている。
【００３２】
転写装置１８が感光体１１の下面と対向する部位に配備され、この部位は記録材Ｐにトナー像が転写される公知の転写部１７となっており、この転写部１７より給紙方向上流側（紙面右側）には一対のレジストローラ１９が設けてある。レジストローラ１９の下方に給紙部４２０が設けられる。給紙部４２０には複数の給紙トレイ１０が設けられ、各給紙トレイ１０にはサイズや紙質の異なる転写紙等のシート状の記録材Ｐがそれぞれ選択給紙可能に収納される。
給紙部４２０の記録材Ｐは給紙コロ群１１０のコロによって送り出され、搬送ガイドおよび搬送ローラ群１２０に案内されながら一対のレジストローラ１９に搬送されてくるようになっている。
【００３３】
図１の画像形成部４１０における転写部１７より給紙方向下流の位置には、定着装置２０が配置してあり、定着装置２０より給紙方向下流側には両面記録実行時に転写材Ｐの表裏を反転させ記録済みの記録面を下向きにして転写部１７に再給紙する自動両面装置３９が配置してある。
本実施形態における画像形成は、概ね次のようにして行なう。まず、装置中央の画像形成部４１０側で感光体１１が回転を始め、回転中に感光体１１が暗中において帯電装置１２により均一に帯電され、読み取り部４４０より作成すべき画像に対応する露光光Ｌｂが露光部１５０に照射および走査されることで、作成すべき画像に対応した静電潜像（以後潜像と記す）が感光体１１上に形成される。この潜像は感光体１１の回転により現像装置１４に近接したとき、ここでトナーにより可視像（顕像）化されて、感光体１１に担持されたトナー像となる。一方、装置下部の給紙部４２０では、何れかの給紙トレイ１０の給紙コロ群１１０により、複数の給紙トレイ１０のうちいずれか一つから記録材Ｐを呼び出す。例えば、図１中に破線で示すような所定の搬送経路を経て一対のレジストローラ１９の位置まで搬送し、ここで一旦停止させ、感光体１１上のトナー像が転写部１７で記録材Ｐの所定位置に対向するようなタイミングで送り出される。すなわち、好適なタイミングが到来すると、レジストローラ１９の位置で停止していた記録材Ｐをレジストローラ１９で送り出し、転写部１７に向けて搬送する。
【００３４】
感光体１１上のトナー像とこのトナー像が転写されるべき記録材Ｐの所定位置とは、その位置が転写部１７で合致し、転写部材１８による電界により、トナー像は記録材Ｐ上に吸引され転写される。こうして感光体１１及びその周りの画像形成部４１０でトナー像を転写され担持した記録材Ｐは、後述する定着装置２０に向けて送り出される。そして、記録材Ｐ上のトナー像が定着装置２０を通過する間に加熱、加圧されて記録材Ｐに定着された後、記録材Ｐは排紙収納部４３０に排紙される。
また、記録材Ｐの両面に画像形成をする場合、切換え可能な分岐爪３８により自動両面装置３９に排紙された記録材Ｐが、自動両面装置３９でスイッチバック反転され、レジストローラ１９の手前の搬送経路に搬送される。
【００３５】
なお、転写部１７で転写されずに感光体１１上に残った残留トナーは、感光体１１の回転と共にクリーニング装置１６に至り、このクリーニング装置１６を通過する間に感光体１１上から清掃・除去され、次の画像形成に移行可能となる。
定着装置２０は、詳細は後述するが、一対の回転体である定着スリーブ３と加圧ローラ４とを採用した定着方式とされている。この定着装置２０には定着スリーブ３を加熱するための加熱装置（熱源）Ｈを備え、定着スリーブ３に加圧ローラ４が当接、押圧している。
図２は、図１に示した画像形成装置Ｍで用い得るローラ方式の定着装置２０の概念的構成を示す断面図である。図２において、符号２は磁束発生部、符号３は定着回転体（発熱回転体）である定着スリーブ、４は加圧回転体である加圧ローラ、Ｐは記録材、Ｔは記録材Ｐ上に載ったトナーである。
【００３６】
ここで、磁束発生部２は磁束を発生させ、該磁束によって定着スリーブ３の発熱層３０１を誘導加熱する扁平したループ束状の励磁コイルとして形成され、このコイルの長手方向の長さは定着スリーブ３の中心線の方向（以後、単に軸方向と記す）の長さに近い長さ（図６参照）となるよう形成される。ここでの磁束発生部２はコイルを誘導加熱回路であるインバータ（図示せず）により高周波駆動することによって高周波磁界を発生させる構成を採る。この磁界により、主に金属性の定着スリーブ３に渦電流ｔｉが流れるようにしてローラ温度（定着スリーブ温度）を上昇させるという加熱装置（熱源）Ｈを備えるものである。
【００３７】
図２中の励磁コイル２は足コア１０３、センターコア１０２、アーチコア１０１からなるフェライトコア１で覆われ、この励磁コイル２はアーチコア１０１、定着スリーブ３の間に位置している。
図３は、筒状の定着スリーブ３、および定着スリーブ３の内部の空域に配備された部材の一部を拡大して取り出して示す断面模式図である。ここで、定着スリーブ３は、非磁性の発熱層３０１を含み直径が例えば３０ｍｍである。
この定着スリーブ３の内部であって励磁コイル２と対向する位置には、励磁コイル２からの励磁磁束Ｊ１を打ち消す反発磁束Ｊ２を発生させる消磁部材が複数配備される。さらに、図２に示すように、定着スリーブ３の内部であって、下方の加圧ローラ４と対向する下部側には肉厚長板状のニップ部材９と、そのニップ部材９を支持し装置本体４００側に結合される剛性バー状の支持部材８が配備される。
【００３８】
ニップ部材９はその下面のうち左右側端縁がアール状部９０１（所定曲率半径でエッジを削り加工した状態）を成し、中央部９０２がほぼ平坦部に形成される。このため、ニップ部材９には定着スリーブ３が加圧ローラ４と圧接（加圧力を受けた状態で接して状態とする）しつつ、周方向に摺動（摺れた状態で移動する動作とする）する。このように定着スリーブ３は加圧ローラ４により押圧力と周方向の回転力を受けることで、ニップ部材９の下面に対し、該下面に沿った形状に曲率を変化させつつ摺接（摺れた状態で互いに当接する状態とする）し、その際に加圧ローラ４と協働（互いの機能が重なり得られる働きとする）して挟持（挟んで保持した状態とする）する記録材Ｐ上のトナーＴ（図２参照）を溶融、加圧して定着処理する。
【００３９】
定着スリーブ３は、図３中に矢印で示すように、記録材Ｐの画像面側に向かい、基材層３００、発熱層３０１、酸化防止層３０２、弾性層３０３、そして表層である離型層３０４が順次重ねて配置されるよう構成してある。ここで、発熱層３０１の厚みは励磁コイル２から発生される磁束Ｊ１（図２参照）が定着スリーブ３を透過するように浸透深さ以下となる値に設定される。
ここで、基材層３００にはステンレス薄板鋼板（例えばＳＵＳ３０４、ｔ＝５０μｍ）、酸化防止層３０２にはニッケルストライクメッキ（例えば、厚さ１μｍ以下）、発熱層３０１にはＣｕメッキ（例えば、厚さ１５μｍ）、弾性層３０３にはシリコーンゴム（例えば、厚さ１５０μｍ）、そして離型層３０４にはＰＦＡ（厚さ３０μｍ）が用いられる。すなわち定着スリーブ３の厚みはたとえば２００〜２５０μｍであるが、ただし、これらの数値はすべて一例である。
【００４０】
また、定着スリーブ３側がニップ部材９との対向位置で凹形状となり、ここでニップを形成しやすくするようニップ部材９は形成されるため、記録材Ｐの分離性が優れたものとし得る。なお、加圧ローラ４の押圧により変形するのは、図示の第１実施例では、定着スリーブ３である。
このような定着スリーブ３の内部には励磁コイル２と対向する位置に配置され、励磁磁束Ｊ１を打ち消す反発磁束Ｊ２を発生させる磁束調整機構としての消磁コイル層（第一消磁層）５と、磁路形成部材６及び消磁部材（第二消磁層）７が配備される。
ここで、図２に示すように、消磁コイル層５は該消磁コイル層５を透過する磁束Ｊ１の透過を規制する磁路形成部材６に組み込まれ、同磁路形成部材６が整磁合金で形成される。しかも、磁路形成部材６には、定着スリーブ３の発熱層３０１とは反対側、すなわち、定着スリーブ３の内部中央側に消磁部材（第二消磁層）７が接近して配備される。
【００４１】
消磁コイル層５は、例えばアルミニウムまたはその合金、ないしはリッツ線を巻きまわしたコイル消磁回路として形成され、回路を機能させる際にショートされるスイッチ６１に接続される。消磁コイル層５は定着スリーブ３の内壁面側から、例えば、０．５ｍｍ以上の間隙を有するように配されることが望ましい。空隙を介して配されることにより、定着スリーブ３としての熱容量を低減させることができるためである。なお、スイッチ６１はリレースイッチ、半導体スイッチを採用できる。
【００４２】
磁路形成部材（整磁層）６には公知かつ適宜の整磁合金（例えば厚さ３００μｍ）を用いる。例えば体積抵抗８×１０＾（−７）Ω・ｍ、透磁率＝１０００の整磁合金を用いた際には、励磁コイル２の交流電流が２０ｋＨｚ時、励磁磁束Ｊ１の浸透深さは１００μｍとなるため３００μｍは、磁路形成部材６がキュリー温度Ｔｃ以下で磁束を透過させない厚みとして十分である。磁路形成部材６が感温してキュリー温度以上となった場合にはμ＝１となり浸透深さは３ｍｍとなるため、磁路形成部材６の背面（スリーブの中心側）にある消磁部材（第二消磁層）７に磁束が透過する。消磁部材（第二消磁層）７としては反発磁束Ｊ３を発生させるため低抵抗な材料が好ましく例えばアルミや銅、銀で形成されることが望ましい。
【００４３】
磁路形成部材（整磁層）６は、キュリー温度Ｔｃが例えば１００〜３００℃になるように形成された磁性体（例えば鉄、ニッケルを含む整磁合金材料）からなり、図６に示すように、軸方向に長く、湾曲主部６０１とその中央より凸部６０２を突出する断面形状をなし、この凸部６０２が定着スリーブ３の温度を感温するように配される。即ち、図２に示すように、磁路形成部材６の凸部６０２は消磁コイル層（第一消磁層）５がそれに巻きまわされるような形状をなすので、凸部６０２を定着スリーブ３の内周面に接近して配することで感温速度が上昇するメリットがある。凸部６０２にはスリーブとの摺動抵抗を減らすために、低摩擦係数な材質例えはフッ素樹脂などを用いることが望ましい。一方、凸部６０２を０．３ｍｍ程度の空気ＧＡＰを介して配することで、低熱容量に保ちつつ、空気を介して感温させることも可能となる。
【００４４】
ここで、図６（ａ）〜（ｃ）参照）に示すように、磁路形成部材６はその長手方向において湾曲主部６０１が一様に形成され、それより突き出す凸部６０２のうち、消磁コイル層５（第一消磁層）が存在しない中央部と、消磁コイル層５がループ状に配された左右側部を有し、両者の境にコイル収容溝ｕが形成される。更に、図６（ｂ）に示すように、左右側部には３層に軸方向の長さが異なる消磁コイル層５０１、５０２、５０３が装着される。
更に、３層の消磁コイル５０１〜５０３は左右対称に配される。それぞれにおいて、軸方向両端側が同位置に配され、中央側が相互に離れた状態で配され、相互に部分的に重なり合っている。なお、凸部６０２には消磁コイル５０１〜５０３の軸方向中央側端が収容されるコイル収容溝ｕが形成される。
【００４５】
ここで消磁コイル５０１〜５０３はそれぞれが磁路形成部材６に重ねて装着され、コイル消磁回路として形成され、同回路を機能させる際にショートされるスイッチ６１１、６１２、６１３に接続される。
これにより、スイッチ６１１〜６１３が選択的にショートされることで、その消磁コイルが軸方向でカバーする非通紙部ｅ２に相当する左右の部位に消磁磁束Ｊ２を発することができ、それぞれが対応する用紙サイズ（図６（ｃ）の通紙部ｅ１参照）に応じて、定着スリーブ３のスラスト方向に対する、より精度の高い発熱幅制御が可能となる。
更に、消磁部材（第二消磁層）７は、図６に示すように、軸方向に長く形成され、低熱容量化のため磁路形成部材６と離れて配されることが望ましい。これにより消磁部材７の温度を低く保つことが出来る。
【００４６】
更に、定着スリーブ３での熱損失を最小化するためには、磁路形成部材６は高抵抗かつ高透磁率であって１００〜３００℃の所望の温度でキュリー温度Ｔｃを持つものであり、非誘導発熱性であることが望ましい。これにより発熱量を定着スリーブに集中できる。例えは、キュリー温度１００〜３００℃のＦｅ−Ｎｉ合金を樹脂、接着剤中に分散させることで達成される。
本実施例では、磁路形成部材（整磁層）６と定着スリーブ３内部の消磁部材（第二消磁層）７の存在において、消磁コイル層５（第一消磁層）が存在しないとすると、誘導磁束Ｊ１により定着スリーブ３が発熱し、その熱を磁路形成部材６を介して受けた消磁部材７が加熱され、キュリー温度１００〜３００以上になると、消磁部材７が反発磁束Ｊ３を発生させ、励磁コイル２からの磁束Ｊ１を抑え、発熱層等の過熱が防止される（図４（ｂ）参照）。しかし、この基本構成では感温遅れが発生し、しかも、記録材Ｐを連続通紙した際の非通紙部過昇温はキュリー温度Ｔｃまでは上昇してしまう。
【００４７】
そこで、図４（ａ）に示す定着スリーブ３の断面図において、太目の実線の矢印は励磁コイル２からの誘導磁束Ｊ１、細い実線の矢印は渦電流ｔｉを示し、消磁コイル層５（オープン状態）に囲まれた磁路形成部材６を構成する整磁合金層の温度Ｔがキュリー温度Ｔｃ未満の状態とする。この場合、磁路形成部材６を構成する整磁合金が磁性体のままであり、励磁コイル２からの誘導磁束Ｊ１が磁路形成部材６を非透過となっている状態であるとする。すなわち、定着スリーブ３の温度Ｔがキュリー温度Ｔｃ未満で磁路形成部材（整磁層）６が磁束Ｊ１を透過させず、誘導磁束Ｊ１が消磁部材（第二消磁層）７に届いていない状態を示している。このような、「消磁コイル層５オープン、キュリー温度未満」、の場合には、このとき誘導磁束Ｊ１による発熱は抑制させず９０％程度の効率で発熱が進む。
【００４８】
一方、図４（ｂ）に示す定着スリーブ３の断面図において、定着スリーブ３や磁路形成部材（整磁層）６がキュリー温度Ｔｃ以上となり誘導磁束Ｊ１が磁路形成部材６を透過して消磁部材（第二消磁層）７に届く状態に達するとする。ここで、図中点線の矢印は消磁部材７が励磁磁束Ｊ１を打ち消すよう発する反発磁束Ｊ３である。すなわち、ここでは「消磁コイル層５オープン、キュリー温度以上」の場合であり、小サイズ通紙等で非通紙部ｅ２が過昇温し、磁路形成部材６を構成する整磁合金層の温度Ｔがキュリー温度Ｔｃより高くなると、整磁合金の磁性が失われて非磁性体となり、誘導磁束Ｊ１が消磁部材７に届き、消磁部材７が励磁磁束Ｊ１を打ち消す反発磁束Ｊ３を発する。
【００４９】
このように、磁路形成部材６はキュリー温度Ｔｃに達するまでは昇温し、同温度に達すると磁性を失い、したがって消磁部材７の反発磁束Ｊ３の機能で昇温しなくなり、一定の温度を保持する。したがって、スイッチ６１１〜６１３を制御しない場合にも、磁路形成部材（整磁層）６をなす素材のキュリー温度Ｔｃがこの種の定着装置において現れる温度である１００〜３００℃になるように形成した磁性体で構成しておけば、定着スリーブ３の発熱層が異常に過熱することが無くなり、概ね、キュリー温度に保持できるようになり、安全性が保たれる。
【００５０】
一方、図５に示す定着スリーブ３の断面図において、定着スリーブ３や磁路形成部材（整磁層）６がキュリー温度Ｔｃ以上となり、スイッチ６１が短絡（ショート）している場合、即ち、「消磁コイル層５ショート、キュリー温度以上」の場合には、消磁コイル層５（第一消磁層）の消磁機能が発現し、誘導磁束Ｊ１に対する逆磁束Ｊ２が発生し、発熱層を透過する実効磁束が低下する。なお、消磁コイル層５（第一消磁層）を機能させる場合には磁路形成部材６がキュリー温度Ｔｃ以上になっていなくても、即ち、消磁部材７が機能できない温度域でも、消磁機能を発現でき、軸方向の温度偏差の発生を解消できる。
【００５１】
また定着スリーブ３内の消磁コイル層５（第一消磁層）は、リッツ線や磁路形成部材（整磁層）６よりも体積抵抗が低い率の材料から構成することが好ましい。これにより、消磁コイル層５による消磁性能が向上する。
このような図１の画像形成装置Ｍの定着装置２０では、定着スリーブ３の軸方向に複数の消磁コイル５０１〜５０３（図６（ａ）参照）を配し、定着装置に達する記録材Ｐの幅情報に応じて、スイッチ６１１〜６１３の選択的な開閉制御をする。これにより、定着装置に達する記録材Ｐの非通紙部ｅ２の過度の昇温を抑制し、精度の高い発熱幅制御が可能である。
【００５２】
例えば、ハガキ定着時（図６（ｃ）参照）にはスイッチ６１１のみショートして消磁コイル５０１を駆動し、Ｂ５転写材定着時にはスイッチ６１２のみショートして消磁コイル５０２を駆動し、Ａ４転写材定着時にはスイッチ６１３のみショートして消磁コイル消磁コイル５０３を駆動し、Ｂ４転写材定着時にはスイッチ６１１〜６１３をオープンして、後述のような消磁部材（第二消磁層）７によるキュリー温度Ｔｃでの温度制御がなされ、これら給紙情報に応じたスイッチ６１１〜６１３の選択的切換え制御により、非通紙部ｅ２の過昇温を抑えて耐久性の良い、精度の高い発熱幅制御が成される。
【００５３】
次に、本発明の「第２の実施形態」を説明する。
上述のように第１の実施形態で、定着装置２０は定着スリーブ３の内部に励磁コイル２からの励磁磁束Ｊ１を打ち消す反発磁束Ｊ２を発生させる磁束調整機構としての消磁コイル層（第一消磁層）５と、磁路形成部材６及び消磁部材（第二消磁層）７が配備されていた。ここでは磁束調整機構として，図７に示されるような、板状の低抵抗体を結線して作成した板状消磁回路を成す板状低抵抗体（第一消磁層）５ａを用いてもよい。ここで板状低抵抗体５ａには回路を機能させる際にショートされるスイッチ６１ａに接続される。
【００５４】
板状低抵抗体５ａは定着スリーブ３を加熱するための励磁コイル２（例えば、図２参照）と対向して配備された一対の板状低抵抗体５ａであり、それらの間に空隙ｔｄが形成され、その空隙ｔｄ内に突部６０２ａを空間下部に主部６０１ａを有した磁路形成部材６ａ（整磁部材）を配する。これにより、磁路形成部材６ａの温度がキュリー温度Ｔｃ以下では、磁路形成部材６ａと励磁コイル２の磁気結合が向上し、消磁性能が向上する。これは磁路形成部材６ａを透過した誘導磁束Ｊ１が、確実に磁路形成部材６ａを通過するためである。
図７（ａ）に示される板状低抵抗体５ａを用いる際も、その空隙ｔｄの内部に高透磁率、高抵抗材料から成る磁路形成部材６ａを配して、磁気結合を向上させることが望ましい。図７（ｂ）では矢印Ｊ２ａで概念的に板状部材から誘起される反発磁束を示しているが、あくまで概念上のものである。図７（ｃ）中には板状低抵抗体５ａ、磁路形成部材６ａの断面を示している。
【００５５】
次に、本発明の「第３の実施形態」を説明する。
上述のように第１の実施形態での定着装置２０は定着スリーブ３の内部に励磁磁束Ｊ１を打ち消す反発磁束Ｊ２を発生させる消磁コイル層（第一消磁層）５として、磁路形成部材（整磁層）６の長手方向において、消磁コイル層５が存在しない中央部と、左右側部に３段重ねで軸方向の長さが異なる消磁コイル層５０１、５０２、５０３を重ねて装着した構成を採っていた。これに代えて、図８（ａ），（ｂ）に示すように形成しても良い。ここで磁路形成部材（整磁層）６ｂはその長手方向において湾曲主部６０１ｂが一様に形成され、それより突き出す凸部６０２ｂのうち、消磁コイル層（第一消磁層）が存在しない中央部（通紙部ｅ１）と、軸方向に所定間隔を介して中央側より左右端に向かい左右対称に３つのループ状の消磁コイル層５０１ｂ、５０２ｂ、５０３ｂが互いに端部を重ねた状態で直列的に配設される。なお。ループ状の各消磁コイル層の重なり部は凸部６０２ｂに形成されたコイル収容溝ｕｂに嵌着される。
【００５６】
このような構成を採った場合、定着装置２０ｂに達する記録材Ｐの幅情報に応じて、消磁コイル層５０１ｂ、５０２ｂ、５０３ｂのスイッチ６１１ｂ〜６１３ｂの選択的な開閉制御をする。これにより、ハガキ定着時には消磁コイル５０１ｂ〜５０３ｂを駆動し、Ｂ５転写材定着時には消磁コイル５０２ｂ、５０３ｂを駆動し、Ａ４転写材定着時には消磁コイル５０３ｂを駆動し、Ｂ４転写材定着時にはスイッチ６１１ｂ〜６１３ｂをオープンして、消磁部材（第二消磁層）７によるキュリー温度Ｔｃでの温度制御のみがなされる。これにより、定着装置２０ｂに達する記録材Ｐの非通紙部ｅ２の過度の昇温を抑制し、精度の高い発熱幅制御が可能である。
【００５７】
上述の第１の実施形態等においては、消磁コイル層（第一消磁層）５と消磁部材（第二消磁層）７の発熱の制御はマシン状態情報（ウォームアップ、通紙、省エネ時など）や定着装置２０の内部温度センサ情報に基づいて、消磁コイル５０１のスイッチ６１１の短絡（ショート）を行えばよく、立上げ復帰時等では消磁コイル層（第一消磁層）５と消磁部材（第二消磁層）７を非機能とさせることや、磁路形成部材（整磁層）６の感温遅れが発生しやすい低温環境下では積極的に消磁コイル層（第一消磁層）５を機能させることも可能となる。つまり、キュリー温度２５０℃に設定して用いる際にも消磁コイル層５の機能を発揮させることで１７０℃の以下の非通紙部の温度を制御可能となる。
【００５８】
また、定着に用いる発熱回転体として定着スリーブ３を第１実施形態で説明したが、発熱回転体の内部に励磁磁束Ｊ１を打ち消す反発磁束Ｊ２を発生させる磁束調整機構（第一消磁層）５と、磁路形成部材６及び消磁部材（第二消磁層）７が配備されるものであれば、ローラ、スリーブ、ベルトの何れの形状を取るもので良い。磁路形成部材６側が発熱回転体側と別体の場合、磁路形成部材６は消磁部材（第二消磁層）７に対して固定されてもよく、固定されていなくてもよい。
【００５９】
次に、本発明の「第４の実施形態」を図９を用いて説明する。
第４の実施形態での定着装置２０ｃは加熱ローラ３ｃと定着ローラ４１とにベルト４２が巻き掛けられ、定着ローラ４１にベルト４２を介して加圧ローラ４ｃが圧接し、両者間に記録材Ｐが通過して、定着するニップ部ｎｐが形成されている。ここで加熱ローラ３ｃにベルト４２を介して加熱手段Ｈを成す励磁コイル２ｃが対向配備される。加熱ローラ３ｃ内には反発磁束Ｊ２（図４（ｃ）参照）を発生させる磁束調整機構（第一消磁層）５ｃと、磁路形成部材６ｃ及び消磁部材（第二消磁層）７ｃが配備される。
【００６０】
この場合、励磁コイル２ｃと、反発磁束Ｊ２を発生させる磁束調整機構（第一消磁層）５ｃと、磁路形成部材６ｃと、消磁部材（第二消磁層）７ｃとは、第１実施形態の図４（ａ）〜（ｃ）に示した励磁コイル２と、磁束調整機構（第一消磁層）５と、磁路形成部材６と、消磁部材（第二消磁層）７と同様の構成を採り、同様の機能を発揮でき、加熱ローラ３ｃに代えてベルト４２の内部に設けた発熱層３０１ｃを発熱させて、その発熱ベルト４２を巻き掛けた定着ローラ４１と加圧ローラ４ｃとで両者間に達した記録材Ｐを定着するよう構成されても良い。
【００６１】
この場合も図１の定着装置２０と同様の作用効果が得られ、特に、レイアウトの自由度が増す利点がある。
【符号の説明】
【００６２】
１ フェライトコア
２ 励磁コイル（磁束発生部）
３ 定着スリーブ（定着回転体）
３０１ 発熱層
４ 加圧ローラ（加圧回転体）
４１０ 画像形成部
５ 消磁コイル層（磁束調整機構）
６ 磁路形成部材
７ 消磁部材（第二消磁層）
Ｊ１ 励磁磁束
Ｊ２ 反発磁束
Ｍ 画像形成装置
Ｐ 記録材
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６３】
【特許文献１】特開２００１−１３８０５号公報
【特許文献２】特許２９７５４３５号公報
【特許文献３】特開２００１−６０４９０号公報
【特許文献４】特開２００９−１４５４２１号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は定着装置及び同装置を備えた画像形成装置に関し、詳細には、発熱源が電磁誘導加熱方式を用いる定着装置及び同装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、印刷機、これらの複合装置などの画像形成装置においては、潜像担持体に担持したトナー像などの可視像を記録シートなどの記録材に静電転写することで画像出力を得る。記録材上のトナー像は、定着装置を通過する際に熱と圧力とによる融解、浸透作用によって記録材上に定着させる。このような、定着装置に採用される加熱方式には、発熱源としてハロゲンランプなどを用いた加熱ローラとこれに対向当接する加圧ローラを備えて定着ニップ部を構成可能な熱ローラ定着方式、ローラ自体よりも熱容量が小さくてすむフィルムを加熱部材として用いたフィルム定着方式があるが、近年、加熱方式に電磁誘導加熱方式を用いた定着方式（例えば、特許文献１参照）が注目されている。
【０００３】
特許文献１に開示されている電磁誘導加熱方式を用いた定着方式においては、定着ローラ（加熱ローラ）の内部にボビンに巻いた誘導加熱コイルを設け、誘導加熱コイルに電流を印加することにより定着ローラに渦電流を発生させ、それによって定着ローラを発熱させる構成が備えられている。この構成においては、熱ローラ定着方式のような余熱を必要とせず、瞬時に所定の温度まで立ち上げることができるという利点がある。
【０００４】
また電磁誘導加熱方式を用いた定着方式に関しては、高周波電源により高周波電圧が印加される誘導加熱コイルからなる高周波誘導加熱装置と、加熱回転体に設けられた磁性を有する発熱層とを有し、発熱層は、キュリー温度（物質が磁性を失う境界となる温度）が概ね定着温度に設定され、高周波誘導加熱装置に高周波電源により高周波電圧が印加されたとき発熱する定着装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
この装置では、高周波誘導加熱装置により接着剤中に含有された強磁性体がキュリー温度に達する迄瞬時に昇温し、キュリー温度に達すると磁性を失うことにより、昇温せず、一定の温度を保持する。この強磁性体のキュリー温度は概ね定着温度に設定されているので、強磁性体は概ね定着温度に保持される。したがって、定着装置として要求される加熱回転体表面の高離型性、耐熱性等を損なうことなく、また複雑な制御装置を必要とすることなく、加熱回転体の立ち上がり時間の短縮及び高精度の温度制御を行なうことができる。
【０００６】
このような、整磁合金を用いて誘導加熱量を自己制御する従来の定着装置としては、例えば図１０（ａ）に示すように、定着スリーブ（加熱ローラ）２００の内部に整磁合金層２０１を接近配備し、これをスリーブ外側のフェライトコア３００ｃに支持された誘導コイル（励磁コイル）２０２と内側の消磁部材（消磁層）２０３の間に配備し、整磁合金２０１がキュリー温度（図１２には整磁合金のキュリー温度特性を示す）Ｔｃ以上になったとき、図１０（ｂ）に示すような消磁部材２０３による反発磁束ｊ２が誘導磁束ｊ１を打ち消す形で自己温度制御機能を発揮させる方式がとられている。なお、図１１には、記録材Ｐに圧接（圧力付加状態で接する状態）する定着スリーブ（加熱ローラ）２００と、これに内接（内面に接する状態）する整磁合金層２０１、消磁部材（消磁層）２０３の断面構成説明図を示す。
【０００７】
ここで整磁合金層２０１は、図１２に示すように、たとえば、キュリー温度Ｔｃ近傍で透磁率が大きく落ち込むため、浸透深さが大きくなることより、消磁部材２０３にまで磁束が透過し、消磁部材２０３から生じる反発磁束ｊ２によって自己温度制御機能が発揮され、定着スリーブ２００のキュリー温度Ｔｃ以上への加熱を抑制できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、整磁合金層２０１を用いた自己温度制御方式の定着装置においては、整磁合金層２０１がキュリー温度Ｔｃになるまでの感温遅れの問題があった。特に図１０に示すような構成で定着スリーブ２００と整磁層２０１を摺接（互いの当接面が互いに摺動して接する状態、以下同様）させても定着スリーブ２００と整磁層２０１の間には、空気を介した接触熱抵抗が存在するため感温が遅れることがあった。またこれら定着スリーブと整磁層の摺動抵抗を減らすために、２ｍｍ以上の空気ＧＡＰを形成した場合には遅れがより顕著であった。
【０００９】
更に、図１３に示すように、スリーブの軸方向（スラスト方向）の温度分布を形成するにあたり、小サイズ（図にはＢ５幅を両端に●の実線で示した）が通紙された場合には、非通紙部はキュリー温度までは上昇してしまうため、理想的に小サイズ通紙時において軸方向温度を一定にすることは困難であった。したがって、キュリー温度まで上昇した定着表面温度が放熱により通紙設定温度（図中、◆印の連結線が示す温度）まで低下するよう待ち時間を設ける必要があった。例えば通紙目標温度が１６０℃の状態でＢ５通紙を行った際には、２２０℃のキュリー温度材を用いた場合に、図１３に示すような温度分布（図中、黒塗り△印の連結線が示す温度）となりキュリー温度から通紙目標温度に非通紙部の温度が低下するまでに定着装置を回転させ、放熱が完了するまでの待ち時間を発生させていた。
【００１０】
一方、図１４に示すように、定着スリーブ２００に対設（対向して設けられた）されたフェライトコア３００ｃに支持された励磁コイル（誘導コイル）２０２上には同励磁コイルからの誘導磁束をキャンセルする消磁コイル２０４を設け、更に、スリーブ軸方向に長い励磁コイル（メインコイル）２０２の両端側に小幅の消磁コイル２０４を一対配備した発熱抑制機能を有する定着装置が公開される。なお、ここで、図１５には、定着スリーブ（加熱ローラ）２００とその内部に充填されたスポンジローラ２０７の断面構成説明図を示す。ここでは図１６に示すように、消磁コイル２０４の開閉スイッチ２０５をオープン（図示状態）よりショートに切換えることにより、インバータ２０６の駆動時に誘導加熱している加熱幅を制御して、問題を回避する技術であり、例えば、特許文献３に開示される。
【００１１】
更に、図１７（ａ），（ｂ）に示すように、励磁コイル２０２の上に軸方向幅の異なる消磁コイル２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃを軸方向に順次重ねて配置し（図１８（ａ），（ｂ）参照）、通紙幅（ハガキ、Ｂ５，Ａ４，Ｂ４，Ａ３を実線で示す）Ｔに応じて選択した消磁コイル２０４の回路の不図示のスイッチをオープンよりショートに切換え、選択的に軸方向の加熱幅を切換えての温度制御を可能とした技術が公開され、例えば、特許文献４に開示される。
【００１２】
しかしながら、この従来技術では、フェライトコア３００ｃに支持された励磁コイル２０２上に消磁コイル２０４ａ〜２０４ｃを複数重ねて配するため、コイルユニットの大型化が問題であった。更に、励磁コイル２０２上に消磁コイル２０４を配するため、コアの配置制約が多く、磁束の閉じ込めを困難にしていたため発熱効率の悪化をもたらしていた。
また整磁合金を用いた自己温度制御機能がないため安全性にリスクがあった。
【００１３】
本発明は上述のような課題を解決し、省スペースかつ高効率な誘導加熱定着装置であり高応答に消磁機能を発揮させる定着装置及び同装置を備えた画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は前記課題を達成するため以下の構成とした。
第１の発明である定着装置は、回転可能な非磁性発熱層を有する定着回転体と、磁束を発生させ、該磁束によって前記発熱層を誘導加熱する励磁コイルを有し、該発熱層の厚みは励磁コイルから発生される磁束が定着回転体を透過するように浸透深さ以下に設定され、前記定着回転体の内部であって前記励磁コイルと対向する位置に配され、励磁磁束を打ち消す反発磁束を発生させる磁束調整機構を有し、該磁束調整機構を透過する磁束の透過を規制する磁路形成部材を整磁合金で形成すると共に、該磁路形成部材の前記発熱層に対し反対側に消磁部材を配することを特徴とする。
【００１５】
第２の発明である定着装置は、請求項１記載の定着装置において、前記磁束調整機構は磁路形成部材の前記定着回転体と対向する側に消磁量を切り替え可能な金属からなる導電材料を配したことを特徴とする。
【００１６】
第３の発明である定着装置は、請求項２記載の定着装置において、前記消磁量は前記導電材料が有する消磁回路のスイッチの導通／非導通により切り替えられ、単位時間当たりの導通比率で制御されることを特徴とする。
【００１７】
第４の発明である定着装置は、請求項３に記載の定着装置において、前記消磁回路は複数配置され、用紙、画像情報、状態により導通／非道通を切り替えられることを特徴とする。
【００１８】
第５の発明である定着装置は、請求項３又は４に記載の定着装置において、前記消磁回路は定着回転体の温度情報により制御されることを特徴とする。
【００１９】
第６の発明である定着装置は、請求項３〜５のいずれか１つに記載の定着装置において、前記消磁回路は、発熱層を含む定着回転体形状に倣うように形成され、前記定着回転体に非接触で配されることを特徴とする。
【００２０】
第７の発明である定着装置は、請求項２〜６のいずれか１つに記載の定着装置において、前記導電材料は巻きまわされたコイルであることを特徴とする。
【００２１】
第８の発明である定着装置は、請求項３〜７のいずれか１つに記載の定着装置において、前記消磁回路は電源を有さず、電磁誘導により反発磁束が発生されることを特徴とする。
【００２２】
第９の発明である定着装置は、請求項１〜８のいずれか１つに記載の定着装置において、前記磁路形成部材は少なくとも一部分を定着回転体に接触して配されることを特徴とする。
【００２３】
第１０の発明である定着装置は、請求項１〜９のいずれか１つに記載の定着装置において、前記消磁部材は、前記磁路形成部材に非接触で配されることを特徴とする。
【００２４】
第１１の発明である定着装置は、請求項１〜１０のいずれか１つに記載の定着装置において、前記定着回転体が、定着スリーブ、定着ローラ、定着発熱ベルトのいずれかである発熱回転体であり、該発熱回転体を押圧して当接する加圧回転体を備え、前記定着回転体と前記加圧回転体の間を通過する記録媒体上に画像を定着させることを特徴とする。
【００２５】
第１２の発明である定着装置は、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の定着装置において、前記発熱回転体が加熱ローラであり、該発熱回転体に掛け回した定着ベルトと、前記発熱回転体と共に該定着ベルトを張架する定着回転体を備えることを特徴とする。
【００２６】
第１３の発明である画像形成装置は、請求項１〜１２のいずれか１つの定着装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、定着回転体の内部であって前記励磁コイルと対向する位置に、磁束調整機構の磁路形成部材や消磁部材を配置、制御可能とすることで、定着回転体の軸方向の発熱量分布と応答速度を自在に調整可能とし、かつ高速なウォーミングアップや、温度オーバーシュートの抑制を実現できる。
更に、整磁合金を用いた温度制御では感温遅れが生じていた問題に対し、消磁回路による高応答な消磁により解決でき、しかも、消磁回路は整磁機能よりも励磁コイルに近い側に配されるため、その機能が抑制されることがないというメリットがある。
更に、また、消磁回路のみでは抑制できなかった軸方向中央部の加熱暴走過昇温を整磁による自己温度制御で抑制でき、これにより安全性が保たれる。
更に、また、消磁回路と整磁機能を定着スリーブ内に配することができるため省スペースな定着装置を提供できるものである。
また、本発明によれば、請求項１ないし１２に記載の定着装置の効果を同様に得られる画像形成装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る定着装置及び同装置を備えた画像形成装置としての複写機の全体構成を示す側面図である。
【図２】図１の定着装置で用いる定着スリーブと加圧ローラの拡大断面図である。
【図３】図１の定着装置で用いる定着スリーブの部分拡大断面模式説明図である。
【図４】図１の定着装置で用いる定着スリーブの磁束説明図で、（ａ）はキュリー温度未満の場合、（ｂ）はキュリー温度以上の場合の磁束説明図である。
【図５】図１の定着装置で用いる定着スリーブのキュリー温度以上で、消磁コイル層（磁束調整機構）の磁束スイッチ短絡の場合の磁束説明図である。
【図６】図１の定着装置で用いる定着スリーブ内の３段重ね消磁部材を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）用紙幅説明図である。
【図７】本発明の他の実施形態での定着スリーブ内の板状消磁部材を概略的に示し、（ａ）はスイッチオープン時の斜視図、（ｂ）はスイッチショート時の斜視図、（ｃ）は要部断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態での定着スリーブ内の直列配備消磁部材を概略的に示し、（ａ）平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）用紙幅説明図である。
【図９】本発明の他の実施形態としての定着装置の概略全体側面図である。
【図１０】従来の定着装置で用いる定着スリーブの磁束説明図で、（ａ）はキュリー温度未満の場合、（ｂ）はキュリー温度以上の場合の磁束説明図である。
【図１１】従来の定着装置で用いる定着スリーブの部分拡大断面模式説明図である。
【図１２】整磁合金のキュリー温度特性説明線図である。
【図１３】従来の定着装置で用いる定着スリーブの軸方向の温度分布説明線図である。
【図１４】従来の他の定着装置で用いる定着スリーブと加圧ローラの拡大断面図である。
【図１５】従来の他の定着装置で用いる定着スリーブの部分拡大断面模式説明図である。
【図１６】従来の定着装置で用いる消磁コイル層の拡大模式説明図である。
【図１７】従来の他の定着装置で用いる定着スリーブ及び励磁コイルの磁束説明図で、（ａ）は消磁コイル作動の場合、（ｂ）は消磁コイル非作動の場合である。
【図１８】従来の他の定着装置で用いる消磁コイル層を示し、（ａ）は拡大模式説明図、（ｂ）は記録材幅説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明を適用した定着装置及び同装置を備えた画像形成装置を説明する。
ここで「第１実施形態」としての定着装置が適用される画像形成装置の一実施例を示す図である。なお、本発明は、図１に示したタイプの装置には限定されず、また単一色画像を作成するものだけでなく、カラー画像を形成するものをも対象とする。
図１の画像形成装置Ｍはその装置本体４００の内部中央に画像形成部４１０が配置され、この画像形成部４１０の下方に給紙部４２０が配置されている。画像形成部４１０の側方には画像形成された記録媒体（以下、記録材と言う）が排紙収納される排紙収納部４３０が、上方には原稿を読み取る読み取り部４４０が配設されている。
【００３０】
画像形成部４１０では、装置本体４００がその内部中央に回転体である電子写真感光体（以下、単に感光体という）１１を回転自在に支持する。感光体１１は像担持体の一例であってドラム形状を有し、この感光体１１の周りには、図中に矢印で示す回転方向に順次、帯電ローラからなる帯電装置１２、露光手段１３の一部を構成するミラー１３１、現像ローラ１４ａを備えた現像手段１４、転写紙、記録紙等のシート状の記録材Ｐに現像された画像（トナー像）を転写する転写装置１８、感光体１１の周面に摺接するブレード１６ａを具備したクリーニング手段１６等が配置してある。
【００３１】
露光手段１３は感光体１１の上方に配備され、原稿を読み取る読み取り部４４０よりの露光光Ｌｂを帯電装置１２と現像ローラ１４ａとの間に位置する照射位置を成す露光部１５０に照射する。
読み取り部４４０はコンタクトガラス２０上に手差しや自動原稿送り部（ＡＤＦ）２１により載置された不図示の原稿からの反射光像を露光光学系１３を介して、感光体１１の部位である露光部１５０に導くよう構成されている。
なお、露光光学系１３は露光光学系１３の一部のミラー１３１を介し露光光Ｌｂを感光体１１の主走査方向（紙面垂直方向）に走査し、露光部１５０を露光照射するようになっている。
【００３２】
転写装置１８が感光体１１の下面と対向する部位に配備され、この部位は記録材Ｐにトナー像が転写される公知の転写部１７となっており、この転写部１７より給紙方向上流側（紙面右側）には一対のレジストローラ１９が設けてある。レジストローラ１９の下方に給紙部４２０が設けられる。給紙部４２０には複数の給紙トレイ１０が設けられ、各給紙トレイ１０にはサイズや紙質の異なる転写紙等のシート状の記録材Ｐがそれぞれ選択給紙可能に収納される。
給紙部４２０の記録材Ｐは給紙コロ群１１０のコロによって送り出され、搬送ガイドおよび搬送ローラ群１２０に案内されながら一対のレジストローラ１９に搬送されてくるようになっている。
【００３３】
図１の画像形成部４１０における転写部１７より給紙方向下流の位置には、定着装置２０が配置してあり、定着装置２０より給紙方向下流側には両面記録実行時に転写材Ｐの表裏を反転させ記録済みの記録面を下向きにして転写部１７に再給紙する自動両面装置３９が配置してある。
本実施形態における画像形成は、概ね次のようにして行なう。まず、装置中央の画像形成部４１０側で感光体１１が回転を始め、回転中に感光体１１が暗中において帯電装置１２により均一に帯電され、読み取り部４４０より作成すべき画像に対応する露光光Ｌｂが露光部１５０に照射および走査されることで、作成すべき画像に対応した静電潜像（以後潜像と記す）が感光体１１上に形成される。この潜像は感光体１１の回転により現像装置１４に近接したとき、ここでトナーにより可視像（顕像）化されて、感光体１１に担持されたトナー像となる。一方、装置下部の給紙部４２０では、何れかの給紙トレイ１０の給紙コロ群１１０により、複数の給紙トレイ１０のうちいずれか一つから記録材Ｐを呼び出す。例えば、図１中に破線で示すような所定の搬送経路を経て一対のレジストローラ１９の位置まで搬送し、ここで一旦停止させ、感光体１１上のトナー像が転写部１７で記録材Ｐの所定位置に対向するようなタイミングで送り出される。すなわち、好適なタイミングが到来すると、レジストローラ１９の位置で停止していた記録材Ｐをレジストローラ１９で送り出し、転写部１７に向けて搬送する。
【００３４】
感光体１１上のトナー像とこのトナー像が転写されるべき記録材Ｐの所定位置とは、その位置が転写部１７で合致し、転写部材１８による電界により、トナー像は記録材Ｐ上に吸引され転写される。こうして感光体１１及びその周りの画像形成部４１０でトナー像を転写され担持した記録材Ｐは、後述する定着装置２０に向けて送り出される。そして、記録材Ｐ上のトナー像が定着装置２０を通過する間に加熱、加圧されて記録材Ｐに定着された後、記録材Ｐは排紙収納部４３０に排紙される。
また、記録材Ｐの両面に画像形成をする場合、切換え可能な分岐爪３８により自動両面装置３９に排紙された記録材Ｐが、自動両面装置３９でスイッチバック反転され、レジストローラ１９の手前の搬送経路に搬送される。
【００３５】
なお、転写部１７で転写されずに感光体１１上に残った残留トナーは、感光体１１の回転と共にクリーニング装置１６に至り、このクリーニング装置１６を通過する間に感光体１１上から清掃・除去され、次の画像形成に移行可能となる。
定着装置２０は、詳細は後述するが、一対の回転体である定着スリーブ３と加圧ローラ４とを採用した定着方式とされている。この定着装置２０には定着スリーブ３を加熱するための加熱装置（熱源）Ｈを備え、定着スリーブ３に加圧ローラ４が当接、押圧している。
図２は、図１に示した画像形成装置Ｍで用い得るローラ方式の定着装置２０の概念的構成を示す断面図である。図２において、符号２は磁束発生部、符号３は定着回転体（発熱回転体）である定着スリーブ、４は加圧回転体である加圧ローラ、Ｐは記録材、Ｔは記録材Ｐ上に載ったトナーである。
【００３６】
ここで、磁束発生部２は磁束を発生させ、該磁束によって定着スリーブ３の発熱層３０１を誘導加熱する扁平したループ束状の励磁コイルとして形成され、このコイルの長手方向の長さは定着スリーブ３の中心線の方向（以後、単に軸方向と記す）の長さに近い長さ（図６参照）となるよう形成される。ここでの磁束発生部２はコイルを誘導加熱回路であるインバータ（図示せず）により高周波駆動することによって高周波磁界を発生させる構成を採る。この磁界により、主に金属性の定着スリーブ３に渦電流ｔｉが流れるようにしてローラ温度（定着スリーブ温度）を上昇させるという加熱装置（熱源）Ｈを備えるものである。
【００３７】
図２中の励磁コイル２は足コア１０３、センターコア１０２、アーチコア１０１からなるフェライトコア１で覆われ、この励磁コイル２はアーチコア１０１、定着スリーブ３の間に位置している。
図３は、筒状の定着スリーブ３、および定着スリーブ３の内部の空域に配備された部材の一部を拡大して取り出して示す断面模式図である。ここで、定着スリーブ３は、非磁性の発熱層３０１を含み直径が例えば３０ｍｍである。
この定着スリーブ３の内部であって励磁コイル２と対向する位置には、励磁コイル２からの励磁磁束Ｊ１を打ち消す反発磁束Ｊ２を発生させる消磁部材が複数配備される。さらに、図２に示すように、定着スリーブ３の内部であって、下方の加圧ローラ４と対向する下部側には肉厚長板状のニップ部材９と、そのニップ部材９を支持し装置本体４００側に結合される剛性バー状の支持部材８が配備される。
【００３８】
ニップ部材９はその下面のうち左右側端縁がアール状部９０１（所定曲率半径でエッジを削り加工した状態）を成し、中央部９０２がほぼ平坦部に形成される。このため、ニップ部材９には定着スリーブ３が加圧ローラ４と圧接（加圧力を受けた状態で接して状態とする）しつつ、周方向に摺動（摺れた状態で移動する動作とする）する。このように定着スリーブ３は加圧ローラ４により押圧力と周方向の回転力を受けることで、ニップ部材９の下面に対し、該下面に沿った形状に曲率を変化させつつ摺接（摺れた状態で互いに当接する状態とする）し、その際に加圧ローラ４と協働（互いの機能が重なり得られる働きとする）して挟持（挟んで保持した状態とする）する記録材Ｐ上のトナーＴ（図２参照）を溶融、加圧して定着処理する。
【００３９】
定着スリーブ３は、図３中に矢印で示すように、記録材Ｐの画像面側に向かい、基材層３００、発熱層３０１、酸化防止層３０２、弾性層３０３、そして表層である離型層３０４が順次重ねて配置されるよう構成してある。ここで、発熱層３０１の厚みは励磁コイル２から発生される磁束Ｊ１（図２参照）が定着スリーブ３を透過するように浸透深さ以下となる値に設定される。
ここで、基材層３００にはステンレス薄板鋼板（例えばＳＵＳ３０４、ｔ＝５０μｍ）、酸化防止層３０２にはニッケルストライクメッキ（例えば、厚さ１μｍ以下）、発熱層３０１にはＣｕメッキ（例えば、厚さ１５μｍ）、弾性層３０３にはシリコーンゴム（例えば、厚さ１５０μｍ）、そして離型層３０４にはＰＦＡ（厚さ３０μｍ）が用いられる。すなわち定着スリーブ３の厚みはたとえば２００〜２５０μｍであるが、ただし、これらの数値はすべて一例である。
【００４０】
また、定着スリーブ３側がニップ部材９との対向位置で凹形状となり、ここでニップを形成しやすくするようニップ部材９は形成されるため、記録材Ｐの分離性が優れたものとし得る。なお、加圧ローラ４の押圧により変形するのは、図示の第１実施例では、定着スリーブ３である。
このような定着スリーブ３の内部には励磁コイル２と対向する位置に配置され、励磁磁束Ｊ１を打ち消す反発磁束Ｊ２を発生させる磁束調整機構としての消磁コイル層（第一消磁層）５と、磁路形成部材６及び消磁部材（第二消磁層）７が配備される。
ここで、図２に示すように、消磁コイル層５は該消磁コイル層５を透過する磁束Ｊ１の透過を規制する磁路形成部材６に組み込まれ、同磁路形成部材６が整磁合金で形成される。しかも、磁路形成部材６には、定着スリーブ３の発熱層３０１とは反対側、すなわち、定着スリーブ３の内部中央側に消磁部材（第二消磁層）７が接近して配備される。
【００４１】
消磁コイル層５は、例えばアルミニウムまたはその合金、ないしはリッツ線を巻きまわしたコイル消磁回路として形成され、回路を機能させる際にショートされるスイッチ６１に接続される。消磁コイル層５は定着スリーブ３の内壁面側から、例えば、０．５ｍｍ以上の間隙を有するように配されることが望ましい。空隙を介して配されることにより、定着スリーブ３としての熱容量を低減させることができるためである。なお、スイッチ６１はリレースイッチ、半導体スイッチを採用できる。
【００４２】
磁路形成部材（整磁層）６には公知かつ適宜の整磁合金（例えば厚さ３００μｍ）を用いる。例えば体積抵抗８×１０＾（−７）Ω・ｍ、透磁率＝１０００の整磁合金を用いた際には、励磁コイル２の交流電流が２０ｋＨｚ時、励磁磁束Ｊ１の浸透深さは１００μｍとなるため３００μｍは、磁路形成部材６がキュリー温度Ｔｃ以下で磁束を透過させない厚みとして十分である。磁路形成部材６が感温してキュリー温度以上となった場合にはμ＝１となり浸透深さは３ｍｍとなるため、磁路形成部材６の背面（スリーブの中心側）にある消磁部材（第二消磁層）７に磁束が透過する。消磁部材（第二消磁層）７としては反発磁束Ｊ３を発生させるため低抵抗な材料が好ましく例えばアルミや銅、銀で形成されることが望ましい。
【００４３】
磁路形成部材（整磁層）６は、キュリー温度Ｔｃが例えば１００〜３００℃になるように形成された磁性体（例えば鉄、ニッケルを含む整磁合金材料）からなり、図６に示すように、軸方向に長く、湾曲主部６０１とその中央より凸部６０２を突出する断面形状をなし、この凸部６０２が定着スリーブ３の温度を感温するように配される。即ち、図２に示すように、磁路形成部材６の凸部６０２は消磁コイル層（第一消磁層）５がそれに巻きまわされるような形状をなすので、凸部６０２を定着スリーブ３の内周面に接近して配することで感温速度が上昇するメリットがある。凸部６０２にはスリーブとの摺動抵抗を減らすために、低摩擦係数な材質例えはフッ素樹脂などを用いることが望ましい。一方、凸部６０２を０．３ｍｍ程度の空気ＧＡＰを介して配することで、低熱容量に保ちつつ、空気を介して感温させることも可能となる。
【００４４】
ここで、図６（ａ）〜（ｃ）参照）に示すように、磁路形成部材６はその長手方向において湾曲主部６０１が一様に形成され、それより突き出す凸部６０２のうち、消磁コイル層５（第一消磁層）が存在しない中央部と、消磁コイル層５がループ状に配された左右側部を有し、両者の境にコイル収容溝ｕが形成される。更に、図６（ｂ）に示すように、左右側部には３層に軸方向の長さが異なる消磁コイル層５０１、５０２、５０３が装着される。
更に、３層の消磁コイル５０１〜５０３は左右対称に配される。それぞれにおいて、軸方向両端側が同位置に配され、中央側が相互に離れた状態で配され、相互に部分的に重なり合っている。なお、凸部６０２には消磁コイル５０１〜５０３の軸方向中央側端が収容されるコイル収容溝ｕが形成される。
【００４５】
ここで消磁コイル５０１〜５０３はそれぞれが磁路形成部材６に重ねて装着され、コイル消磁回路として形成され、同回路を機能させる際にショートされるスイッチ６１１、６１２、６１３に接続される。
これにより、スイッチ６１１〜６１３が選択的にショートされることで、その消磁コイルが軸方向でカバーする非通紙部ｅ２に相当する左右の部位に消磁磁束Ｊ２を発することができ、それぞれが対応する用紙サイズ（図６（ｃ）の通紙部ｅ１参照）に応じて、定着スリーブ３のスラスト方向に対する、より精度の高い発熱幅制御が可能となる。
更に、消磁部材（第二消磁層）７は、図６に示すように、軸方向に長く形成され、低熱容量化のため磁路形成部材６と離れて配されることが望ましい。これにより消磁部材７の温度を低く保つことが出来る。
【００４６】
更に、定着スリーブ３での熱損失を最小化するためには、磁路形成部材６は高抵抗かつ高透磁率であって１００〜３００℃の所望の温度でキュリー温度Ｔｃを持つものであり、非誘導発熱性であることが望ましい。これにより発熱量を定着スリーブに集中できる。例えは、キュリー温度１００〜３００℃のＦｅ−Ｎｉ合金を樹脂、接着剤中に分散させることで達成される。
本実施例では、磁路形成部材（整磁層）６と定着スリーブ３内部の消磁部材（第二消磁層）７の存在において、消磁コイル層５（第一消磁層）が存在しないとすると、誘導磁束Ｊ１により定着スリーブ３が発熱し、その熱を磁路形成部材６を介して受けた消磁部材７が加熱され、キュリー温度１００〜３００以上になると、消磁部材７が反発磁束Ｊ３を発生させ、励磁コイル２からの磁束Ｊ１を抑え、発熱層等の過熱が防止される（図４（ｂ）参照）。しかし、この基本構成では感温遅れが発生し、しかも、記録材Ｐを連続通紙した際の非通紙部過昇温はキュリー温度Ｔｃまでは上昇してしまう。
【００４７】
そこで、図４（ａ）に示す定着スリーブ３の断面図において、太目の実線の矢印は励磁コイル２からの誘導磁束Ｊ１、細い実線の矢印は渦電流ｔｉを示し、消磁コイル層５（オープン状態）に囲まれた磁路形成部材６を構成する整磁合金層の温度Ｔがキュリー温度Ｔｃ未満の状態とする。この場合、磁路形成部材６を構成する整磁合金が磁性体のままであり、励磁コイル２からの誘導磁束Ｊ１が磁路形成部材６を非透過となっている状態であるとする。すなわち、定着スリーブ３の温度Ｔがキュリー温度Ｔｃ未満で磁路形成部材（整磁層）６が磁束Ｊ１を透過させず、誘導磁束Ｊ１が消磁部材（第二消磁層）７に届いていない状態を示している。このような、「消磁コイル層５オープン、キュリー温度未満」、の場合には、このとき誘導磁束Ｊ１による発熱は抑制させず９０％程度の効率で発熱が進む。
【００４８】
一方、図４（ｂ）に示す定着スリーブ３の断面図において、定着スリーブ３や磁路形成部材（整磁層）６がキュリー温度Ｔｃ以上となり誘導磁束Ｊ１が磁路形成部材６を透過して消磁部材（第二消磁層）７に届く状態に達するとする。ここで、図中点線の矢印は消磁部材７が励磁磁束Ｊ１を打ち消すよう発する反発磁束Ｊ３である。すなわち、ここでは「消磁コイル層５オープン、キュリー温度以上」の場合であり、小サイズ通紙等で非通紙部ｅ２が過昇温し、磁路形成部材６を構成する整磁合金層の温度Ｔがキュリー温度Ｔｃより高くなると、整磁合金の磁性が失われて非磁性体となり、誘導磁束Ｊ１が消磁部材７に届き、消磁部材７が励磁磁束Ｊ１を打ち消す反発磁束Ｊ３を発する。
【００４９】
このように、磁路形成部材６はキュリー温度Ｔｃに達するまでは昇温し、同温度に達すると磁性を失い、したがって消磁部材７の反発磁束Ｊ３の機能で昇温しなくなり、一定の温度を保持する。したがって、スイッチ６１１〜６１３を制御しない場合にも、磁路形成部材（整磁層）６をなす素材のキュリー温度Ｔｃがこの種の定着装置において現れる温度である１００〜３００℃になるように形成した磁性体で構成しておけば、定着スリーブ３の発熱層が異常に過熱することが無くなり、概ね、キュリー温度に保持できるようになり、安全性が保たれる。
【００５０】
一方、図５に示す定着スリーブ３の断面図において、定着スリーブ３や磁路形成部材（整磁層）６がキュリー温度Ｔｃ以上となり、スイッチ６１が短絡（ショート）している場合、即ち、「消磁コイル層５ショート、キュリー温度以上」の場合には、消磁コイル層５（第一消磁層）の消磁機能が発現し、誘導磁束Ｊ１に対する逆磁束Ｊ２が発生し、発熱層を透過する実効磁束が低下する。なお、消磁コイル層５（第一消磁層）を機能させる場合には磁路形成部材６がキュリー温度Ｔｃ以上になっていなくても、即ち、消磁部材７が機能できない温度域でも、消磁機能を発現でき、軸方向の温度偏差の発生を解消できる。
【００５１】
また定着スリーブ３内の消磁コイル層５（第一消磁層）は、リッツ線や磁路形成部材（整磁層）６よりも体積抵抗が低い率の材料から構成することが好ましい。これにより、消磁コイル層５による消磁性能が向上する。
このような図１の画像形成装置Ｍの定着装置２０では、定着スリーブ３の軸方向に複数の消磁コイル５０１〜５０３（図６（ａ）参照）を配し、定着装置に達する記録材Ｐの幅情報に応じて、スイッチ６１１〜６１３の選択的な開閉制御をする。これにより、定着装置に達する記録材Ｐの非通紙部ｅ２の過度の昇温を抑制し、精度の高い発熱幅制御が可能である。
【００５２】
例えば、ハガキ定着時（図６（ｃ）参照）にはスイッチ６１１のみショートして消磁コイル５０１を駆動し、Ｂ５転写材定着時にはスイッチ６１２のみショートして消磁コイル５０２を駆動し、Ａ４転写材定着時にはスイッチ６１３のみショートして消磁コイル消磁コイル５０３を駆動し、Ｂ４転写材定着時にはスイッチ６１１〜６１３をオープンして、後述のような消磁部材（第二消磁層）７によるキュリー温度Ｔｃでの温度制御がなされ、これら給紙情報に応じたスイッチ６１１〜６１３の選択的切換え制御により、非通紙部ｅ２の過昇温を抑えて耐久性の良い、精度の高い発熱幅制御が成される。
【００５３】
次に、本発明の「第２の実施形態」を説明する。
上述のように第１の実施形態で、定着装置２０は定着スリーブ３の内部に励磁コイル２からの励磁磁束Ｊ１を打ち消す反発磁束Ｊ２を発生させる磁束調整機構としての消磁コイル層（第一消磁層）５と、磁路形成部材６及び消磁部材（第二消磁層）７が配備されていた。ここでは磁束調整機構として，図７に示されるような、板状の低抵抗体を結線して作成した板状消磁回路を成す板状低抵抗体（第一消磁層）５ａを用いてもよい。ここで板状低抵抗体５ａには回路を機能させる際にショートされるスイッチ６１ａに接続される。
【００５４】
板状低抵抗体５ａは定着スリーブ３を加熱するための励磁コイル２（例えば、図２参照）と対向して配備された一対の板状低抵抗体５ａであり、それらの間に空隙ｔｄが形成され、その空隙ｔｄ内に突部６０２ａを空間下部に主部６０１ａを有した磁路形成部材６ａ（整磁部材）を配する。これにより、磁路形成部材６ａの温度がキュリー温度Ｔｃ以下では、磁路形成部材６ａと励磁コイル２の磁気結合が向上し、消磁性能が向上する。これは磁路形成部材６ａを透過した誘導磁束Ｊ１が、確実に磁路形成部材６ａを通過するためである。
図７（ａ）に示される板状低抵抗体５ａを用いる際も、その空隙ｔｄの内部に高透磁率、高抵抗材料から成る磁路形成部材６ａを配して、磁気結合を向上させることが望ましい。図７（ｂ）では矢印Ｊ２ａで概念的に板状部材から誘起される反発磁束を示しているが、あくまで概念上のものである。図７（ｃ）中には板状低抵抗体５ａ、磁路形成部材６ａの断面を示している。
【００５５】
次に、本発明の「第３の実施形態」を説明する。
上述のように第１の実施形態での定着装置２０は定着スリーブ３の内部に励磁磁束Ｊ１を打ち消す反発磁束Ｊ２を発生させる消磁コイル層（第一消磁層）５として、磁路形成部材（整磁層）６の長手方向において、消磁コイル層５が存在しない中央部と、左右側部に３段重ねで軸方向の長さが異なる消磁コイル層５０１、５０２、５０３を重ねて装着した構成を採っていた。これに代えて、図８（ａ），（ｂ）に示すように形成しても良い。ここで磁路形成部材（整磁層）６ｂはその長手方向において湾曲主部６０１ｂが一様に形成され、それより突き出す凸部６０２ｂのうち、消磁コイル層（第一消磁層）が存在しない中央部（通紙部ｅ１）と、軸方向に所定間隔を介して中央側より左右端に向かい左右対称に３つのループ状の消磁コイル層５０１ｂ、５０２ｂ、５０３ｂが互いに端部を重ねた状態で直列的に配設される。なお。ループ状の各消磁コイル層の重なり部は凸部６０２ｂに形成されたコイル収容溝ｕｂに嵌着される。
【００５６】
このような構成を採った場合、定着装置２０ｂに達する記録材Ｐの幅情報に応じて、消磁コイル層５０１ｂ、５０２ｂ、５０３ｂのスイッチ６１１ｂ〜６１３ｂの選択的な開閉制御をする。これにより、ハガキ定着時には消磁コイル５０１ｂ〜５０３ｂを駆動し、Ｂ５転写材定着時には消磁コイル５０２ｂ、５０３ｂを駆動し、Ａ４転写材定着時には消磁コイル５０３ｂを駆動し、Ｂ４転写材定着時にはスイッチ６１１ｂ〜６１３ｂをオープンして、消磁部材（第二消磁層）７によるキュリー温度Ｔｃでの温度制御のみがなされる。これにより、定着装置２０ｂに達する記録材Ｐの非通紙部ｅ２の過度の昇温を抑制し、精度の高い発熱幅制御が可能である。
【００５７】
上述の第１の実施形態等においては、消磁コイル層（第一消磁層）５と消磁部材（第二消磁層）７の発熱の制御はマシン状態情報（ウォームアップ、通紙、省エネ時など）や定着装置２０の内部温度センサ情報に基づいて、消磁コイル５０１のスイッチ６１１の短絡（ショート）を行えばよく、立上げ復帰時等では消磁コイル層（第一消磁層）５と消磁部材（第二消磁層）７を非機能とさせることや、磁路形成部材（整磁層）６の感温遅れが発生しやすい低温環境下では積極的に消磁コイル層（第一消磁層）５を機能させることも可能となる。つまり、キュリー温度２５０℃に設定して用いる際にも消磁コイル層５の機能を発揮させることで１７０℃の以下の非通紙部の温度を制御可能となる。
【００５８】
また、定着に用いる発熱回転体として定着スリーブ３を第１実施形態で説明したが、発熱回転体の内部に励磁磁束Ｊ１を打ち消す反発磁束Ｊ２を発生させる磁束調整機構（第一消磁層）５と、磁路形成部材６及び消磁部材（第二消磁層）７が配備されるものであれば、ローラ、スリーブ、ベルトの何れの形状を取るもので良い。磁路形成部材６側が発熱回転体側と別体の場合、磁路形成部材６は消磁部材（第二消磁層）７に対して固定されてもよく、固定されていなくてもよい。
【００５９】
次に、本発明の「第４の実施形態」を図９を用いて説明する。
第４の実施形態での定着装置２０ｃは加熱ローラ３ｃと定着ローラ４１とにベルト４２が巻き掛けられ、定着ローラ４１にベルト４２を介して加圧ローラ４ｃが圧接し、両者間に記録材Ｐが通過して、定着するニップ部ｎｐが形成されている。ここで加熱ローラ３ｃにベルト４２を介して加熱手段Ｈを成す励磁コイル２ｃが対向配備される。加熱ローラ３ｃ内には反発磁束Ｊ２（図４（ｃ）参照）を発生させる磁束調整機構（第一消磁層）５ｃと、磁路形成部材６ｃ及び消磁部材（第二消磁層）７ｃが配備される。
【００６０】
この場合、励磁コイル２ｃと、反発磁束Ｊ２を発生させる磁束調整機構（第一消磁層）５ｃと、磁路形成部材６ｃと、消磁部材（第二消磁層）７ｃとは、第１実施形態の図４（ａ）〜（ｃ）に示した励磁コイル２と、磁束調整機構（第一消磁層）５と、磁路形成部材６と、消磁部材（第二消磁層）７と同様の構成を採り、同様の機能を発揮でき、加熱ローラ３ｃに代えてベルト４２の内部に設けた発熱層３０１ｃを発熱させて、その発熱ベルト４２を巻き掛けた定着ローラ４１と加圧ローラ４ｃとで両者間に達した記録材Ｐを定着するよう構成されても良い。
【００６１】
この場合も図１の定着装置２０と同様の作用効果が得られ、特に、レイアウトの自由度が増す利点がある。
【符号の説明】
【００６２】
１ フェライトコア
２ 励磁コイル（磁束発生部）
３ 定着スリーブ（定着回転体）
３０１ 発熱層
４ 加圧ローラ（加圧回転体）
４１０ 画像形成部
５ 消磁コイル層（磁束調整機構）
６ 磁路形成部材
７ 消磁部材（第二消磁層）
Ｊ１ 励磁磁束
Ｊ２ 反発磁束
Ｍ 画像形成装置
Ｐ 記録材
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６３】
【特許文献１】特開２００１−１３８０５号公報
【特許文献２】特許２９７５４３５号公報
【特許文献３】特開２００１−６０４９０号公報
【特許文献４】特開２００９−１４５４２１号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な非磁性発熱層を有する定着回転体と、磁束を発生させ、該磁束によって前記発熱層を誘導加熱する励磁コイルを有し、該発熱層の厚みは励磁コイルから発生される磁束が定着回転体を透過するように浸透深さ以下に設定され、前記定着回転体の内部であって前記励磁コイルと対向する位置に配され、励磁磁束を打ち消す反発磁束を発生させる磁束調整機構を有し、該磁束調整機構を透過する磁束の透過を規制する磁路形成部材を整磁合金で形成すると共に、該磁路形成部材の前記発熱層に対し反対側に消磁部材を配することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記磁束調整機構は磁路形成部材の前記定着回転体と対向する側に消磁量を切り替え可能な金属からなる導電材料を配したことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記消磁量は前記導電材料が有する消磁回路のスイッチの導通／非導通により切り替えられ、単位時間当たりの導通比率で制御されることを特徴とする請求項２記載の定着装置。
【請求項４】
前記消磁回路は複数配置され、用紙、画像情報、状態により導通／非道通を切り替えられることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記消磁回路は定着回転体の温度情報により制御されることを特徴とする請求項３又は４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記消磁回路は、発熱層を含む定着回転体形状に倣うように形成され、前記定着回転体に非接触で配されることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項７】
前記導電材料は巻きまわされたコイルであることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項８】
前記消磁回路は電源を有さず、電磁誘導により反発磁束が発生されることを特徴とする請求項３〜７のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項９】
前記磁路形成部材は少なくとも一部分を定着回転体に接触して配されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１０】
前記消磁部材は、前記磁路形成部材に非接触で配されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１１】
前記定着回転体が、定着スリーブ、定着ローラ、定着発熱ベルトのいずれかである発熱回転体であり、該発熱回転体を押圧して当接する加圧回転体を備え、前記定着回転体と前記加圧回転体の間を通過する記録媒体上に画像を定着させることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１２】
前記発熱回転体が加熱ローラであり、該発熱回転体に掛け回した定着ベルトと、前記発熱回転体と共に該定着ベルトを張架する定着回転体を備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１つの定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
回転可能な非磁性発熱層を有する定着回転体と、磁束を発生させ、該磁束によって前記発熱層を誘導加熱する励磁コイルを有し、該発熱層の厚みは励磁コイルから発生される磁束が定着回転体を透過するように浸透深さ以下に設定され、前記定着回転体の内部であって前記励磁コイルと対向する位置に配され、励磁磁束を打ち消す反発磁束を発生させる磁束調整機構を有し、該磁束調整機構を透過する磁束の透過を規制する磁路形成部材を整磁合金で形成すると共に、該磁路形成部材の前記発熱層に対し反対側に消磁部材を配することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記磁束調整機構は磁路形成部材の前記定着回転体と対向する側に消磁量を切り替え可能な金属からなる導電材料を配したことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記消磁量は前記導電材料が有する消磁回路のスイッチの導通／非導通により切り替えられ、単位時間当たりの導通比率で制御されることを特徴とする請求項２記載の定着装置。
【請求項４】
前記消磁回路は複数配置され、用紙、画像情報、状態により導通／非道通を切り替えられることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記消磁回路は定着回転体の温度情報により制御されることを特徴とする請求項３又は４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記消磁回路は、発熱層を含む定着回転体形状に倣うように形成され、前記定着回転体に非接触で配されることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項７】
前記導電材料は巻きまわされたコイルであることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項８】
前記消磁回路は電源を有さず、電磁誘導により反発磁束が発生されることを特徴とする請求項３〜７のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項９】
前記磁路形成部材は少なくとも一部分を定着回転体に接触して配されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１０】
前記消磁部材は、前記磁路形成部材に非接触で配されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１１】
前記定着回転体が、定着スリーブ、定着ローラ、定着発熱ベルトのいずれかである発熱回転体であり、該発熱回転体を押圧して当接する加圧回転体を備え、前記定着回転体と前記加圧回転体の間を通過する記録媒体上に画像を定着させることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１２】
前記発熱回転体が加熱ローラであり、該発熱回転体に掛け回した定着ベルトと、前記発熱回転体と共に該定着ベルトを張架する定着回転体を備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１つの定着装置を備えた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１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−２４７５０５（Ｐ２０１２−２４７５０５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１７４５２（Ｐ２０１１−１１７４５２）
【出願日】平成２３年５月２５日（２０１１．５．２５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２５日（２０１１．５．２５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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