JP4731982B2 - 像加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、誘導加熱方式により記録材上の像を加熱する像加熱装置に関するものである。例えば、電子写真方式等によって画像形成を行う複写機・プリンタ等の画像形成装置に搭載される画像加熱定着装置として好適な像加熱装置に関するものである。

昨今、ＯＡ機器の省エネルギー動向から、プリンタ・複写機等に搭載される加熱装置としての画像加熱定着装置は、一般的なハロゲンランプを加熱源とする熱ローラ方式の定着装置に代えて、誘導加熱方式の定着装置が一部実用化されてきている。誘導加熱方式の定着装置は、省エネルギーおよびクイックスタート性を両立させることができる。

この誘導加熱方式の定着装置は、磁束発生手段と、磁束発生手段の発生磁束の作用により電磁誘導加熱される誘導発熱体と、を有し、加熱部に被加熱材としての記録材を導入・搬送させて誘導発熱体の熱により記録材上の未定着画像を加熱定着するものである。

そして、省エネルギーおよびクイックスタート性の観点から、誘導発熱体は鉄やニッケル、ＳＵＳなどを用いて薄肉化を行っている。これは誘導発熱体の熱容量を下げつつ強度を保つための構成である。しかし、装置に通紙使用可能な最大通紙幅の大サイズ紙（フルサイズ記録材）よりも通紙幅が小さい小サイズ紙を連続通紙した場合などに生じる非通紙部領域の過昇温問題（非通紙部昇温現象）が大きくなってくる。

誘導加熱方式の定着装置では、その非通紙部昇温の対策として、磁束遮蔽手段を用い温度低減を行っていた。より具体的には、構成した磁気回路内に磁束を調整する手段を配置し、誘導発熱体としての定着ローラの長手方向において、磁束調整部材により磁束発生手段から発生した磁束分布を調整する手段が提案されている（特許文献１）。

これにより定着ローラ上での磁束密度分布が定着ローラ長手にて変化し得るため、定着ローラ長手方向に関する、渦電流によるジュール発熱の分布を調整できる。すなわち通紙する記録材のサイズにより定着ローラ長手方向に関して適切な温度分布となるよう調整を行っていた。
特開平１０−７４００９号公報、図１

しかしながら、磁束遮蔽手段は誘導発熱体と磁束発生手段の間に配置する必要があることや、磁束遮蔽部材を配置上薄くしなければならず磁束遮蔽部材自体の昇温が大きくなることが問題として挙げられる。

そこで本発明の目的は、誘導加熱方式の加熱装置について、上記の問題点を解消して、非通紙部昇温を問題なく緩和することができ、しかも装置構成上の自由度が高い装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る像加熱装置は、磁束発生手段と、前記磁束発生手段からの磁束により発熱する発熱部材と、前記発熱部材の記録材搬送方向に直交する長手方向に関する発熱分布を調整する調整手段と、を有し、前記発熱部材の熱により記録材上の像を加熱する像加熱装置において、前記調整手段は、前記磁束発生手段と前記発熱部材の間で前記発熱部材と当接する当接位置と前記当接位置から退避した退避位置とに移動可能に配置され、前記発熱部材に対して当接することで発熱部材長手方向において前記発熱部材と部分的に電気的な接合をする導電性の当接部材であることを特徴とする。

また、上記目的を達成するための本発明に係る他の像加熱装置は、磁束発生手段と、前記磁束発生手段からの磁束により発熱する発熱部材と、前記発熱部材の記録材搬送方向に直交する長手方向に関する発熱分布を調整する調整手段と、を有し、加熱部に記録材を導入・搬送させて前記発熱部材の熱により記録材上の像を加熱する像加熱装置において、前記発熱部材は、前記調整手段と前記磁束発生手段との間に配置され、表皮深さ以下の厚みであり、前記調整手段は、前記発熱部材と当接する当接位置と前記当接位置から退避した退避位置とに移動可能に配置され、前記発熱部材に対して当接することで発熱部材長手方向において前記発熱部材と部分的に電気的な接合をする導電性の当接部材であることを特徴とする。

上記の装置構成により、小サイズ被加熱材の通紙時には、誘導発熱体長手の非通紙域において導電性当接部材を電気的に接触させることで渦電流を分流して誘導加熱体の非通紙部に対応する部分の過昇温を効果的に緩和することができる。また配置上の自由度が高く当接部材自体の厚みを厚くでき過昇温を効果的に抑えることができる。

発熱領域に当接部材を当接することにより渦電流を分流させる。分流させた方が大きな効果になる。

（１）画像形成装置例
図２は画像形成装置の一例の概略構成図である。本例の画像形成装置は転写式電子写真プロセス利用のレーザビームプリンタである。

５１は像担持体としての感光ドラムである。ＯＰＣ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉ等の感光材料の層がアルミニウムやニッケルなどのシリンダ状の導電性の基盤上に形成されている。

感光ドラム５１は矢印の時計方向に所定の周速度をもって回転駆動され、まず、その表面は帯電装置としての帯電ローラ５２によって所定の極性・電位に一様帯電される。

次に、その一様帯電処理面に対して、レーザスキャナ５３により、画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザビームによる走査露光５３ａが施され、静電潜像が形成される。

この静電潜像は、現像装置５４でトナー像として現像、可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いられることが多い。

可視化されたトナー像は、転写装置としての転写ローラ５５により、所定のタイミングで搬送された紙やＯＨＰ等の記録材Ｐ上に感光ドラム１上より転写される。

ここで、感光ドラム５１上のトナー像の画像形成位置と記録材Ｐの先端の書き出し位置が合致するようにセンサ５８にて記録材Ｐの先端を検知し、タイミングを合わせている。所定のタイミングで搬送された記録材Ｐは感光ドラム５１と転写ローラ５５間で挟持搬送されて、感光ドラム５１上のトナー像が記録材Ｐの面に順次に転写される。トナー像が転写された記録材Ｐは感光ドラム５１の面から分離されて加熱装置である定着装置５６へと搬送され、固着画像として加熱定着される。

一方、記録材分離後の感光ドラム５１の表面は、残存する転写残りの残留トナーがクリーニング装置５７により除去されて清掃され、繰り返して作像に供される。

（２）定着装置５６
１）全体的装置構成
以下の説明において、定着装置またはこれを構成している部材の長手方向とは、記録材搬送路面内において記録材搬送方向に直交する方向に並行な方向である。幅または幅方向（短手方向）とは記録材搬送方向における寸法または並行な方向である。定着装置に関して、正面とは記録材入口側から見た面、背面とはその反対面（記録材出口側）、左右とは装置を正面から見て左または右である。上流側と下流側とは記録材搬送方向に関して上流側と下流側である。

図１は実施例１〜７における誘導加熱方式の定着装置の概念図、図３は本実施例における定着装置の要部の拡大横断面模型図、図４は同じく正面模型図、図５は同じく縦断面正面模型図である。

この定着装置５６は誘導加熱方式の加熱ローラ型加熱装置である。１は発熱部材（誘導発熱体もしくは加熱部材）としての定着ローラ、２は加圧部材としての弾性加圧ローラである。両者１・２を上下並行に配列して、所定の押圧力で圧接させて加熱部としての定着ニップ部Ｎを形成させている。

定着ローラ１は、例えばＮｉ、Ｆｅ、ＳＵＳなどの誘導発熱性材料（磁性金属または磁性材料）を用いて形成された、肉厚０．０２ｍｍ〜３．０ｍｍ程度の薄肉の円筒状金属ローラである。その外周表面には、フッ素樹脂等をコーティングして耐熱性の離型層を形成してある。この定着ローラ１は、図４・図５のように、その長手方向両端部側をそれぞれ定着装置の左右の側板２１・２２間に軸受２３を介して回転可能に支持させて配設してある。

この定着ローラ１の内空部には、定着ローラ１に誘導電流（渦電流）を誘起させてジュール発熱させるための高周波磁界を生じる、磁束発生手段としての励磁コイルユニット３を挿入して非回転に固定支持させて配置してある。

加圧ローラ２は、芯金２ａと、該芯金２ａの周囲に形成された耐熱ゴム層２ｂと、該耐熱ゴム層２ｂの表面に形成されたフッ素樹脂等より成る耐熱離型層２ｃとから成る。この加圧ローラ２は、芯金２ａの長手方向両端部側をそれぞれ上記の左右の側板２１・２２間に軸受２４を介して回転自在に保持させてある。かつ定着ローラ１の下面に対して不図示の押圧手段により耐熱ゴム層２ｂの弾性に抗して所定の押圧力にて圧接させて定着ニップ部Ｎを形成させている。

Ｇは定着ローラ駆動ギアであり、定着ローラ１の左側端部に外嵌固着して配設してある。このギアＧにモータを含む定着ローラ駆動機構１１より駆動力が伝達される。これにより、定着ローラ１が図３において時計方向に所定の周速度で回転駆動される。この定着ローラ１の回転駆動に伴い、定着ニップ部Ｎにおいて定着ローラ１との摩擦力で加圧ローラ２に回転トルクが作用して該加圧ローラ２が従動回転する。定着ローラ駆動機構１１は制御部（ＣＰＵ）１０４によりシーケンス制御される。

励磁コイルユニット３は、定着ローラ１の内径よりも外径を小さくした横断面略半円弧状樋型のホルダ４、このホルダ４に収容させた励磁コイル５および横断面Ｔ字型の磁性体コア６、蓋板４ａ等の組み立てユニット体である。図６はこの励磁コイルユニット３の分解斜視模型図である。

ホルダ４と蓋板４ａは、耐熱性と機械的強度を備えた非磁性の成形体である。例えば、耐熱性および電気絶縁性のエンジニアリング・プラスチック等から形成されている。

励磁コイル５は加熱に十分な交番磁束を発生するものでなければならない。そのためには抵抗成分が低く、インダクタンス成分を高くとる必要がある。励磁コイル５の芯線として所定径の細線を所定本数束ねたリッツ線を用いている。細線には絶縁被覆電線を用いている。そして、上記のリッツ線を、磁性体コア６のセンターコア６ａを周回するようにホルダ４の内面形状に合せて定着ローラ１の幅方向に横長舟型に複数回巻回して励磁コイル５としてある。センターコア６ａは励磁コイル５の巻き中心付近に配置される。

４ｂはホルダ４の内底面の略中央部にホルダ幅方向に沿って具備させたセンターコア下端受け溝である。４ｃは蓋板４ａの略中央部に蓋板幅方向に沿って具備させたセンターコア差し込み溝である。

磁性体コア６としては、透磁率が大きく自己損失の小さい材料がよく、例えばフェライト、パーマロイ、センダスト、アモルファス、珪素鋼板等が適している。ホルダ４と蓋板４ａは磁性コア６と励磁コイル５とを絶縁する絶縁部材としても機能している。

ホルダ４の左側端部には筒軸部４ｄを具備させてある。ホルダ４の右側端部には先端部をＤカット軸部４ｆとした充実軸部４ｅを具備させてある。そして、図４・図５のように、筒軸部４ｄを定着装置の左側のサブ側板２５に形成した円穴に挿入して保持させ、充実軸部４ｅのＤカット軸部４ｆを定着装置の右側のサブ側板２６に形成したＤ形穴に挿入して保持させる。これにより、ホルダ４すなわち励磁コイルユニット３を左側と右側のサブ側板２５・２６間に、半円筒外面側を下向にした角度姿勢で非回転に両持支持させる。且つ図３のように定着ローラ１の内面に非接触に所定の隙間部（ギャップ）を形成させて配設してある。励磁コイルユニット３を上記のように配設した状態において、定着ローラ１と、ホルダ４の筒軸部４ｄ及び充実軸部４ｅは略同軸となっている。

すなわち、励磁コイルユニット３はその半円筒外面側が、定着ローラ１の内面の周方向の一部で定着ローラ１の幅方向に亘って定着ローラ内面に所定の間隔を保って対向している。

また、筒軸部４ｄ側からは、ホルダ４内の励磁コイル５のリード線５ａ・５ｂを該筒軸部４ｄ内を通してホルダ４内から外部に引き出して励磁コイル５に高周波電流を供給する高周波駆動電源（励磁回路）１３に接続してある。

８は定着ローラ１の長手方向に関する発熱分布を変化せしめる発熱分布調整手段としての導電性の当接部材である。この当接部材８は磁束発生手段としての励磁コイルユニット３と誘導発熱体である定着ローラ１の間に配置され、定着ローラ１に対して当接され該定着ローラ１と定着ローラ長手方向において部分的に電気的な接合をする。この当接部材８については次の（２）項で詳述する。

高周波駆動電源１３は、制御部１０４からの信号により励磁コイルユニット３の励磁コイル５に高周波電流（交番電流）を供給する。励磁コイル５は駆動電源１３から供給される高周波電流によって高周波磁界（交番磁束）を定着ローラ長手方向に発生させ、その交番磁束は磁性コア６に導かれて定着ローラ１に渦電流を発生させる。その渦電流は定着ローラ１の固有抵抗によってジュール熱を発生させる。これにより定着ローラ１が電磁誘導発熱状態になる。そして、定着ローラ１は回転駆動されることによって表面温度が均一化される。具体的には、高周波駆動電源１３からは１０ｋＨｚから１００ｋＨｚ程度の電流が流れるよう駆動している。誘導発熱体となる定着ローラ１は表皮効果により渦電流が励磁コイル５に対向している表層部分に集中し、見かけ上の抵抗値を大きくし渦電流と抵抗によるジュール熱で加熱を行う。

図７は上記のような系における定着ローラ１の発熱の状態を定着ローラ１の横断面模型図で示したものである。これは磁束発生手段３から定着ローラ１への主たる磁束作用領域と、それに対応する定着ローラ部分の円周方向発熱量分布の説明図である。磁束発生手段である励磁コイルユニット３の励磁コイル５は交番電流が流されることで交番磁束を発生する。定着ローラ１は前記のように磁性金属または磁性材料を用いており、定着ローラ１の肉厚内では磁界を打ち消すように誘導電流（渦電流）が発生する。この誘導電流によるジュール熱により定着ローラ１自体が発熱し、昇温していくことになる。本実施例の構成においては、励磁コイルユニット３の、励磁コイル５と磁性体コア６を組み込んだホルダ４の半円筒外面側が、励磁コイルユニット３から定着ローラ１への主たる磁束作用領域である。すなわち、励磁コイル５及び定着ローラ１、磁性体コア６で構成される磁気回路部（不図示）である。この磁束作用領域において定着ローラ１の誘導加熱がなされる。そして、定着ローラ１の円周方向において、その主たる磁束作用領域に対応する定着ローラ部分にて発熱する発熱量分布は模式図に示すように、２ヶ所に発熱量の多い部分Ｈ・Ｈが存在する。

定着ローラ１の外周上には、図４のように定着ローラ１の温度を検出する第１と第２の温度検知手段ＴＨ１とＴＨ２が設けられている。これらの温度検知手段ＴＨ１・ＴＨ２は、定着ローラ１を隔てて内部の励磁コイルユニット３の励磁コイル５に向かい合うように、定着ローラ１の表面に接触または非接触に近接させて設けられている。これらの温度検知手段ＴＨ１・ＴＨ２は、例えば、サーミスタやサーモパイル、熱電対などの一般的な温度検知手段である。そして、これらの温度検知手段ＴＨ１・ＴＨ２でそれぞれ検知される定着ローラ１の温度情報が制御部１０４に入力する。第１の温度検知手段ＴＨ１は定着ローラ１の温調制御用として定着ローラ長手方向の略中央部に対応する位置に配設してある。制御部１０４はこの第１の温度検知手段ＴＨ１から入力する定着ローラ１の温度情報に基づいて高周波駆動電源１３を制御する。すなわち、第１の温度検知手段ＴＨ１から入力する検知温度が所定の定着温度（目標温度）に維持されるように高周波駆動電源１３から励磁コイル５への供給電力量を制御する。第２の温度検知手段ＴＨ２は定着ローラ長手方向の端部に対応する位置に配設してある。この第２の温度検知手段ＴＨ２による定着ローラ１の端部温度情報（非通紙域温度情報）も制御部１０４に入力する。

定着ローラ１および加圧ローラ２が回転され、また定着ローラ１が磁束発生手段である励磁コイルユニット３により誘導加熱されて所定の定着温度に温調された状態において、図３のように、未定着トナー画像ｔが転写されている記録材Ｐが矢印ａで示す方向から定着ニップ部Ｎに導入される。定着ニップ部Ｎでは記録材Ｐを挟持搬送する。その搬送過程で記録材Ｐには、加熱された定着ローラ１の熱と、加圧ローラ２から作用する圧力とが加えられる。これにより、記録材Ｐ上には未定着トナー画像ｔが固着され、定着トナー画像が形成される。定着ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐは定着ローラ１から剥離されて図中左方向に搬送される。

本実施例の画像形成装置及び定着装置において、記録材Ｐの通紙は記録材中心の中央基準である。図４・図５において、Ｏはその記録材中央通紙基準線（仮想線）である。記録材Ｐについて、紙幅とは、記録材Ｐの平面において記録材搬送方向ａに直交する方向の記録材寸法である。Ａは装置に通紙使用可能な最大紙幅の記録材（以下、大サイズ紙と記す）の通紙域（以下、大サイズ通紙域と記す）である。Ｂはそれよりも紙幅の小さい記録材（以下、小サイズ紙と記す）の通紙域（以下、小サイズ通紙域と記す）である。Ｃは小サイズ紙を通紙したときに記録材搬送路面内に生じる非通紙域（大サイズ通紙域と小サイズ通紙域との差域）である。前述した第２の温度検知手段ＴＨ２は非通紙域Ｃに対応する定着ローラ部分の温度を検知している。

図８は上記の大サイズ通紙域Ａ・小サイズ通紙域Ｂ・非通紙域Ｃと、定着ローラ１・励磁コイル５、当接部材８の対応図である。

２）当接部材８
当接部材８は、定着ローラ１の長手方向に関する発熱分布を変化せしめる発熱分布調整手段として、定着ローラ１の左右側においてそれぞれ励磁コイルユニット３と誘導発熱体である定着ローラ１の間に配置した横長の板形状の導電性部材である。この左右の当接部材８は、装置に小サイズ紙を通紙したときに生じる非通紙域Ｃ・Ｃに対応する長さ寸法を有する。

１２は当接部材駆動手段であり、定着装置の左側板２１と左側板２２に対してそれぞれ配設してある。左側の当接部材駆動手段１２に左側の当接部材８を、右側の当接部材駆動手段１２に右側の当接部材８をそれぞれ片持ち支持させてある。この左右の当接部材駆動手段１２はそれぞれ左右の当接部材８を定着ローラ１と励磁コイルユニット３とのギャップ内において位置変位させる手段である。例えば電磁ソレノイド機構やカム機構を用いて構成される。

制御部１０４は左右の当接部材駆動手段１２を制御して、
・左右の当接部材８をそれぞれ図９の（ａ）のように定着ローラ１の内面に当接させた
第１変位状態（当接位置）と、
・左右の当接部材８を図９の（ｂ）のように定着ローラ１の内面から非接触に退避させ
た第２変位状態（退避位置）と、
に切換える。

制御部１０４は入力する使用記録材のサイズ選択信号Ｓ（操作部からの信号、画像読取り時の記録材サイズ判定、プリント信号等）が大サイズ紙であるときは、左右の当接部材８がそれぞれ定着ローラ１の内面から非接触に退避した第２変位状態に保持されるように当接部材駆動手段１２を制御する。この場合には、大サイズ紙の通紙域Ａに対応する定着ベルト長さ範囲が発熱効率よく均一に発熱して第１の温度検知手段ＴＨ１に基づく所定の定着温度に温調される。

また、制御部１０４は入力する使用記録材のサイズ選択信号Ｓが小サイズ紙であるときは、左右の当接部材８がそれぞれ定着ローラ１の内面に当接した第１変位状態に保持されるように当接部材駆動手段１２を制御する。定着ローラ１は当接した左右の当接部材８に対して内面が摺擦しながら回転する。この場合には、小サイズ紙の通紙域Ｂに対応する定着ベルト長さ範囲は発熱効率よく均一に発熱して第１の温度検知手段ＴＨ１に基づく所定の定着温度に温調される。しかし、非通紙域Ｃに対応する定着ベルト長さ範囲はこの非通紙域Ｃに対応する定着ベルト部分の内面に導電性の当接部材８が当接している。この定着ベルト部分と定着ベルト長手方向において部分的に電気的な接合をしているために非通紙域Ｃに対応する定着ベルト部分の発熱効率が低下する。そのために定着ローラ１の長手方向に関する発熱分布が非通紙部昇温を緩和する方向に調整される。

図１は導電性の当接部材８を定着ベルト１に当接させた状態における概念図である。（ａ）は本実施例における定着ローラ１の等価的な抵抗を示している。当接部材８を定着ローラ１に部分的に当接すると、当接された部分の抵抗は小さくなる。また、（ｂ）の渦電流の流れ方の概念図では当接部材８を接触させたことにより定着ローラ１上の渦電流が当接部材８に分流した様子を模式的に示している。

このように渦電流を分流させ定着ローラ１上の渦電流が減らせれば減った分定着ローラ１上での発熱を部分的に抑えることができる。

なお、渦電流の流れ方は（ｃ）のように励磁コイル５に流した電流により発生した磁束を打ち消す方向に発生するため、コイル電流の向きと比べ略逆向きに流れる。よって実際には当接部材８は、非通紙域Ｃとなる定着ローラ１上にて渦電流の発生する部分（励磁コイルに対し略対向した位置：図７の発熱量の多い部分Ｈに対応する部分）に電気的に接触させる。また渦電流は略励磁コイル５の定着ローラに対向した部分の電流密度が高くなるためこの部分に対し接触させるのが分流効果として大きくなる。また当接部材８は励磁コイル５により発生した磁束に対し略平行となる位置に退避するのが良い。退避時にも磁束の影響を受け定着ローラ上で分布を生じることもあるが当接時と比べれば微小である。

当接部材８は厚いほど渦電流を分流させる効果があり、特に表皮深さ以上の厚みがあればなお効果が大きく、２ｍｍ以下程度の厚みであれば退避時の磁束に対する影響も小さい。また、当接部材８はメカ強度的な観点から０．０５ｍｍ以上であることがより好ましい。

更に、当接部材８は導電性のある金属であれば良く、特にＣｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕなど導電率の高い材料で構成すればより効果が大きい。実際の動作としては、小サイズ紙の通紙時、非通紙域Ｃにおいて当接部材８が定着ローラ１に当接され、定着ローラ１に発生した渦電流を分流することで定着ローラ１の非通紙域Ｃにおける過昇温を抑えるように作用する。

当接部材８を定着ローラ１の内面に当接させた第１変位状態への切換えは、第１と第２の温度検知手段で検知される定着ベルト温度の温度差が所定以上になったことを制御部１０４が検知したとき（非通紙部昇温が許容温度を越えたとき）に実行させるようにすることもできる。

当接部材８の定着ベルト１と摺擦する部分は機械的なストレスがかからないようにエッジを削除し曲げ加工や曲面加工を施した方がより良い。

本実施例において誘導発熱体は定着ローラの形状であるが、形状にはこだわらず定着ベルトの形状にした場合においても同様の効果が得られる。

磁束遮蔽板の場合、効果的に遮蔽を行うための位置（コイル巻きの中心位置下）が規定される。そのため、退避動作として、周方向の回転にて影響の小さい場所（例えばコイルの背面側でコア配置により磁束の影響が小）に移動が必要となり、回転移動時にローラとの接触またはコイルホルダとの引っかかり等が問題となる。また遮蔽を行うためにはある程度の幅（周方向）が必要となる。当接部材の場合、当接する位置（コイルとの対向した位置）より離せば渦電流の分流効果がなくなるため、移動距離が短く動作上有利または幅が小さくても効果が得られる、コアがない場合でも使用可能等の退避位置の制約に対する優位性等があると考えられる。

本実施例の定着装置においては、誘導発熱体は、表皮深さ以下の厚みである。発熱分布調整手段と磁束発生手段との間に配置され、発熱分布調整手段は、誘導発熱体に対して当接され誘導発熱体長手方向（発熱部材長手方向）において誘導発熱体と部分的に電気的な接合をする導電性の当接部材である。

図１０の（ａ）は本実施例における定着装置の要部の横断面模型図である。（ｂ）は（ａ）における（ｂ）−（ｂ）線に沿う平面模型図である。

本実施例における定着装置は、発熱部材としての誘導発熱体１をベルト形状（以下、定着ベルトと記す）にし、加圧部材２もベルト形状（以下、加圧ベルトと記す）にしてある。定着ベルト１は並行２本のローラＲ１・Ｒ２間に懸回張設してある。加圧ベルト２も並行２本のローラＲ３・Ｒ４間に懸回張設してある。そして両者１・２を上下並行に配列して、所定の押圧力で圧接させて加熱部としての定着ニップ部を形成させている。定着ベルト１と加圧ベルト２は矢印の方向に回転駆動されて定着ニップ部にて記録材を挟持搬送する。定着ベルト１の上面側に磁束発生手段としての励磁コイルユニット３を定着ベルト１の上面との間に所定の間隔をあけて対面させて配設してある。この励磁コイルユニット３は、横長・扁平のシート状渦巻きコイルに巻回してなる励磁コイル５、励磁コイル５を覆わせた横長・扁平な磁性体コア６、これらを収容保持させたホルダ４等の組み立てユニット体である。

（ｃ）は定着ベルト１の層構成例である。誘導発熱体となる金属層１ａの上に、１００μ〜５００μｍ程度の弾性層としてのシリコンゴム１ｂと、ポリイミドからなる離型層１ｃなどの表層が形成されている。トナー像ｔをのせた記録材Ｐは表層側を通り定着される。本実施例においては非磁性の絶縁体からなる表層の厚みはこだわらない。

誘導加熱は、励磁コイルユニット３（励磁コイル５）に対向した誘導発熱体１ａの表層部分に渦電流が集中する。これは表皮効果を利用しており、一般的に次式で表される。

また一般的な材料による表皮深さの例を表１にあげる。

表皮深さ以下の厚みまで誘導発熱体１ａを薄くし形成した定着ベルト１を用いた場合、薄く形成することで定着ベルト１は見かけ上の抵抗が大きくなる。これは薄くした誘導発熱体１ａ内において厚み方向における渦電流密度はおよそ同じとなるためである。

そこで、定着ベルト１を形成する誘導発熱体１ａの厚みを表皮深さ以下とし、励磁コイル５と当接部材８にて定着ベルト４を挟んでコイル対向反対面より当接部材８を定着ベルト１の誘導発熱体１ａに電気的に直接接触させた。渦電流が分流し発熱を減少できることがわかった。実際には当接部材８は、非通紙域Ｃとなる定着ベルト上にて渦電流の発生する部分（励磁コイル５に対し定着ベルトをはさんで略対向した位置）に電気的に接触させる。図１１は定着ベルト１の励磁コイルユニット対向部における発熱量分布の模式図である。２ヶ所に発熱量の多い部分Ｈ・Ｈが存在する。渦電流は略励磁コイル５に対向した部分の電流密度が高くなるためこの部分に対し当接部材８を接触させるのが分流効果として大きくなる。

当接部材８は導電性のある金属であれば良く、特にＣｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕなど導電率の高い材料で構成すればより効果が大きい。

更に当接部材８は厚いほど渦電流を分流させる効果があり、特に当接部材８の表皮深さ以上の厚みがあればなお効果が大きい。

よって当接部材８が電気的に接触した部分においては定着ベルト１上の渦電流が当接部材に分流し渦電流と定着ベルト１の抵抗によるジュール発熱も減少することになり、非通紙域における過昇温が防止できるようになった。

当接部材８の第１と第２の変位状態相互の切換え制御は実施例１の場合と同様である。

実施例１と２において、当接部材８は板形状であり、定着ベルト１の金属層に対し摺擦する。板状の当接部材８は定着ベルト１に対し接触する面積が増えるため温度低減効果が大きくなるメリットがある。定着ベルト１と最初に摺擦する部分には機械的なストレスがかからないようにエッジを削除し曲げ加工や曲面加工を施した方がより良い。

本実施例は実施例２の定着装置において当接部材８を図１２のようにローラ形状にしたものである。このローラ形状の当接部材８は定着ベルト１の金属層１ａに対して当接した状態において定着ベルトの移動方向に順方向に回転する。ローラ形状とすることで摺擦部がなく定着ベルト１の耐久性が良化する。ローラ形状の当接部材８の回転は定着ベルト１の移動に対し従動回転する構成でも、独立した駆動構成でも良く、従動回転する構成であれば簡易な構成となり、駆動構成であれば摺動性が向上するメリットがある。

当接部材８は電気的に非接触となる退避位置８´を有している。定着装置においては、紙サイズは一定ではなく過昇温防止として小サイズ通紙時は定着ベルト１の金属層１ａに当接部材８を電気的に当接させるが、大サイズの場合は電気的に非接触となる位置を設け温度低下を防止する。当接部材８は定着ベルト１の内側に配置されており、発生した渦電流を分流する接触位置（第１の変位状態）と、電気的に絶縁される絶縁位置（第２の変位状態）を定着ベルト１内にて有している。

当接部材８の第１と第２の変位状態相互の切換え制御は実施例１の場合と同様である。大サイズ紙の通紙時は当接部材８は絶縁位置へ退避動作を行い、小サイズ紙の通紙時は接触位置に移動し定着ベルト１に対し電気的に接触するよう構成される。

本実施例は実施例２の定着装置において当接部材８を図１３のようにブラシ形状にしたものである。当接部材８はブラシ形状であり、定着ベルト１の金属層１ａに対し摺擦する。当接部材８を構成するブラシ部８ａは導電性の高い金属で構成され、当接部材８を構成する柄８ｂも同様に導電性の高い金属からなる。ブラシ８ａの部分と柄８ｂの部分は異なる金属でも良い。ブラシ形状とすることで誘導発熱体である定着ベルトとの形状などによる接触部分が大きくでき電気的な接触が良化する。

本実施例は、当接部材８を図１４のように導電部材８１ａと非導電部材８１ｂより構成したものである。

当接部材８は導電部材８１ａと非導電部材８１ｂからなり導電部材８１ａは上記してきたように導電性の高い金属である。非導電部材８１ｂは樹脂やセラミックなど電気的に絶縁性の高い材料で形成される。例えば通紙が中央基準の場合，定着ベルト長手において非通紙域Ｃが両端部にて生じる。この場合、導電部材８１ａは両端部に配置され、両端部に配置された互いの導電部材８１ａは電気的に絶縁状態にある。これは渦電流の分流作用を利用しているため電気的に接合されると分流作用に変化が生じてしまい所望の温度分布とならないためである。非導電部材８１ｂは基材としており、一例として非導電部材８１ｂでローラ形状としたものにパイプ形状とした導電部材８１ａを嵌め込む当接部材構成を挙げる。これは通紙が中央基準の時に用いられる構成であり、両側に配置した導電部材８１ａは共に絶縁状態にある。この時導電部材８１ａと非導電部材８１ｂは、径を同じとすれば定着ベルトに当接した際定着ベルト１上において段差が生じないため、画像に影響を及ぼさない。

この当接部材８の第１と第２の変位状態の相互切換え制御は実施例１の場合と同様である。

ここでは一例としてローラ形状の当接部材８で説明したが、板形状やブラシ形状でも同様の効果が得られる。

本実施例においては、当接部材８は誘導発熱体１の被加熱材搬送方向に直交する長手方向において寸法の異なる２種類以上の部材で構成される。

図１５の（ａ）は本実施例における定着装置の要部の横断面模型図である。（ｂ）は（ａ）における（ｂ）−（ｂ）線に沿う平面模型図である。本実施例における定着装置は実施例２と同様にベルトタイプの定着装置である。

励磁コイルユニット３の励磁コイル５に駆動電源１３から高周波電流を流し発生させた渦電流は定着ベルト１上において略励磁コイル５に対向した位置にてループ状に発生する。当接部材８による分流効果はループ状に発生した渦電流のどの部分に当接しても効果を得られる。すなわち通紙方向から見れば当接部材８が定着ベルト長手にて当接して効果の得られる場所は実質２箇所あることになる（図１１）。よって、図１５のように、例えば当接部材８に対し第２の当接部材８Ａを用意し、長手方向における寸法を異ならせた構成によって、通紙する紙サイズにより当接部材８、及び８Ａの当接方法により異なる発熱分布をつくることができる。よって、大サイズ紙Ｐ１、中サイズ紙（第２小サイズ紙）Ｐ２、小サイズ紙（第１小サイズ紙）Ｐ３のように多種の紙サイズにおいて生じる、異なった長さ範囲の非通紙域Ｃ・Ｄに対し、長手において当接される部材８・８Ａの長さを異ならせれば、異なった長さ範囲の非通紙域Ｃ・Ｄにおける過昇温を防止できる。

当接部材８・８Ａそれぞれの第１と第２の変位状態の相互切換え制御は実施例１の場合と同様である。

本実施例は、装置は押し付け部材を有しており、当接部材８の誘導発熱体１に対する当接時、誘導発熱体１を挟んで当接部材８の反対方向より押し付け部材を押し付けることを特徴としている。

すなわち、今まで述べてきた当接部材８による分流方法は電気的な作用であることから定着ベルト１の金属層１ａと当接部材８を当接した際に生じる接触電気抵抗は小さいほど良い。よって、図１６のように、定着ベルト１を挟んで当接部材８の当接場所の反対側より押し付け部材（バックアップ部材）３４を設け、定着ベルト１と当接部材８を確実に接触させるように構成することで電気的な接触抵抗を低減する。

押し付け部材３４は磁束の影響を受けないよう絶縁体が好ましく、更に画像を形成する面に接触するため傷がつきにくい樹脂やスポンジ、ゴムなどで形成される。

また、押し付け部材３４を励磁コイルユニット３と一体に構成すれば、安定して接触させられるとともに、押し付け具合による励磁コイルユニット３と定着ベルト１の距離が変化することに起因する磁気結合が不安定となるといった不具合も解消する。

［その他］
１）以上の各実施例における装置は記録材Ｐの通紙を記録材中心で行なう中央基準搬送であるが、片側基準搬送の装置に対しても本発明は適用できて同様の効果を得ることができる。

２）本発明の電磁誘導方式の像加熱装置は、実施例の画像加熱定着装置に限られず、未定着画像を記録材に仮定着する仮定着装置、定着画像を担持した記録材を再加熱してつや等の画像表面性を改質する表面改質装置等の像加熱装置としても有効である。

実施例１〜７における定着装置の概念図 実施例１における画像形成装置の一例の概略構成図 実施例１における定着装置の要部の拡大横断面模型図 同装置の正面模型図 同装置の縦断面正面模型図 励磁コイルユニットの分解斜視図 定着ローラの発熱状態をローラ横断面模型で示した図 記録材の通紙域・非通紙域と、励磁コイル，当接部材の対応図 当接部材の第１と第２の変位状態を示した図 実施例２における定着装置の概略構成図 定着ベルトの移動方向に沿う発熱状態を示した図 実施例３における定着装置の概略構成図 実施例４におけるブラシ形状当接部材の説明図 実施例５における当接部材の説明図 実施例６における定着装置の概略構成図 実施例６における定着装置の要部の概略構成図

符号の説明

１・・誘導加熱体（定着ローラ、定着ベルト）、１ａ・・金属層、１ｂ・・ゴム層、１ｃ・・離型層、３・・励磁コイルアセンブリ、４・・ホルダ、５・・励磁コイル、６磁性体コア、８・・当接部材（板形状、ローラ形状、ブラシ形状）、８Ａ・・第２の当接部材、１２・・当接部材駆動手段、３４・・押し付け部材（バックアップ部材）

Claims (8)

1. 磁束発生手段と、前記磁束発生手段からの磁束により発熱する発熱部材と、前記発熱部材の記録材搬送方向に直交する長手方向に関する発熱分布を調整する調整手段と、を有し、前記発熱部材の熱により記録材上の像を加熱する像加熱装置において、
   前記調整手段は、前記磁束発生手段と前記発熱部材の間で前記発熱部材と当接する当接位置と前記当接位置から退避した退避位置とに移動可能に配置され、前記発熱部材に対して当接することで発熱部材長手方向において前記発熱部材と部分的に電気的な接合をする導電性の当接部材であることを特徴とする像加熱装置。
2. 磁束発生手段と、前記磁束発生手段からの磁束により発熱する発熱部材と、前記発熱部材の記録材搬送方向に直交する長手方向に関する発熱分布を調整する調整手段と、を有し、加熱部に記録材を導入・搬送させて前記発熱部材の熱により記録材上の像を加熱する像加熱装置において、
   前記発熱部材は、前記調整手段と前記磁束発生手段との間に配置され、表皮深さ以下の厚みであり、前記調整手段は、前記発熱部材と当接する当接位置と前記当接位置から退避した退避位置とに移動可能に配置され、前記発熱部材に対して当接することで発熱部材長手方向において前記発熱部材と部分的に電気的な接合をする導電性の当接部材であることを特徴とする像加熱装置。
3. 前記当接部材は板形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の像加熱装置。
4. 前記当接部材はローラ形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の像加熱装置。
5. 前記当接部材はブラシ形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の像加熱装置。
6. 前記当接部材は導電部材と非導電部材より構成されていることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の像加熱装置。
7. 前記当接部材は前記発熱部材の記録材搬送方向に直交する長手方向において寸法の異なる２種類以上の部材で構成されることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の像加熱装置。
8. 前記像加熱装置は押し付け部材を有しており、前記当接部材の前記発熱部材に対する当接時、前記発熱部材を挟んで前記当接部材の反対方向より前記押し付け部材を押し付けることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の像加熱装置。