JP5083263B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置、および画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置に搭載する定着装置として、電磁誘導加熱方式を用いたものが知られている。
例えば特許文献１には、発熱層を有する定着ベルトを介して磁界発生装置と対向して配置して、キュ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を設け、この発熱制御部材を構成する感温磁性金属材料のキュ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定着装置が記載されている。
また特許文献２には、定着ベルトの内周側に、磁界の作用により発熱する発熱体であって、磁界発生装置に対し定着ベルトを介して対向すると共に定着ベルトの内周面に接触して発熱体を設け、この発熱体を厚みが表皮深さを超え且つ磁性金属材料を含んで構成させる定着装置が記載されている。

特開２００８−１５２２４７号公報 特開２００８−１２９５１７号公報

ここで、磁界としては磁界発生装置中に備えられた磁路生成部材に交流電流を流すことにより発生する交流磁界を例えば利用することができる。ところが、この磁路生成部材を磁界発生装置に取り付ける際に、固定するために接着剤を使用すると、接着剤が取り付け位置からはみ出すことがある。そしてそのはみ出した接着剤が他の部材に貼り付き、その部材の機能を損ねることがあった。
本発明は、誘導加熱方式の定着装置において磁界生成部材の取り付けの際に、固定するための接着剤が取り付け位置からはみ出しても、はみ出した接着剤が他の部材へ貼り付くことを抑制することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、導電層を有し、当該導電層が電磁誘導加熱されることで記録材にトナーを定着する定着部材と、前記定着部材に形成された前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、前記磁界生成部材を前記定着部材に対して予め定められた取り付け位置に固定する位置設定面が形成されると共に、当該磁界生成部材を固定するために使用する接着剤であって当該固定を行なう際にはみ出した接着剤を収用する接着剤収用部が形成された位置設定部材と、を備え、前記接着剤収用部は、前記取り付け位置に隣接して配列する複数の突起部の間に形成される空間であることを特徴とする定着装置である。

請求項２に記載の発明は、前記磁界生成部材は、当該磁界生成部材の端部が前記突起部に接して固定されることを特徴とする請求項１記載の定着装置である。
請求項３に記載の発明は、前記突起部は、高さを揃えて形成することを特徴とする請求項１記載の定着装置である。
請求項４に記載の発明は、前記接着剤収用部は、前記磁界生成部材を固定する際に下方となる当該磁界生成部材の端部側に形成することを特徴とする請求項１記載の定着装置である。

請求項５に記載の発明は、トナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像形成手段によって形成された前記トナー像を記録材上に転写する転写手段と、導電層を有し当該導電層が電磁誘導加熱されて発熱する定着部材と、当該定着部材に形成された当該導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、当該磁界生成部材を当該定着部材に対して予め定められた取り付け位置に固定する位置設定面が形成されると共に当該磁界生成部材を固定するために使用する接着剤であって当該固定を行なう際にはみ出した接着剤を収用する接着剤収用部が形成された位置設定部材と、を備える定着手段と、を備え、前記定着手段の前記接着剤収用部は、前記取り付け位置に隣接して配列する複数の突起部の間に形成される空間であることを特徴とする画像形成装置である。

請求項１の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、磁界生成部材の取り付けの際に、固定するための接着剤が取り付け位置からはみ出しても、はみ出した接着剤が他の部材へ貼り付くことを抑制することができるとともに、接着剤収用部を容易に形成することができる。
請求項２の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、磁界生成部材の取り付けの位置合わせを容易にすることができる。
請求項３の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、磁界生成部材の固定位置精度の向上を図ることができる。
請求項４の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、粘性の低い接着剤を使用した場合でも、はみ出した接着剤が他の部材へ貼り付くことを抑制することができる。
請求項５の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、より良好な画質を維持できる画像形成装置が提供できる。

本実施の形態の定着装置が適用される画像形成装置の構成例を示した図である。 本実施の形態の定着ユニットの構成を示す正面図である。 図２における定着装置のＸＸ断面図である。 定着ベルトの断面層構成図である。 (ａ)がエンドキャップ部材の側面図であり、(ｂ)がＺ方向から見たエンドキャップ部材の平面図である。 ＩＨヒータの構成を説明する断面図である。 定着ベルトの温度が透磁率変化開始温度以下の温度範囲にある場合の磁力線の状態を説明する図である。 ＩＨヒータの積層構造を説明する図である。 接着剤収用部を設けた支持体を説明した図である。

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

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

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

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

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

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

＜定着ユニットの構成の説明＞
次に、本実施の形態の定着ユニット６０について説明する。
図２および図３は本実施の形態の定着ユニット６０の構成を示す図であり、図２は正面図、図３は図２におけるＸＸ断面図である。
まず、断面図である図３に示すように、定着ユニット６０は、交流磁界を生成する励磁コイルを有するＩＨ（Induction Heating）ヒータ８０、ＩＨヒータ８０により電磁誘導加熱されてトナー像を定着する定着部材の一例としての定着ベルト６１、定着ベルト６１に対向するように配置された加圧ロール６２、定着ベルト６１を介して加圧ロール６２から押圧される押圧パッド６３を備えている。
さらに、定着ユニット６０は、押圧パッド６３等の構成部材を支持するホルダ６５、ＩＨヒータ８０にて生成された交流磁界を誘導して磁路を形成する感温磁性部材６４、感温磁性部材６４を通過した磁力線を誘導する誘導部材６６、定着ベルト６１からの用紙Ｐの剥離を補助する剥離補助部材７０を備えている。

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

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

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

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

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

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

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

なお、本実施の形態では、押圧パッド６３による剥離の補助手段として、ニップ部Ｎの下流側に、剥離補助部材７０を配置している。剥離補助部材７０は、剥離バッフル７１が定着ベルト６１の回転移動方向と対向する向き（所謂カウンタ方向）に定着ベルト６１と近接する状態でホルダ７２によって支持される。そして、押圧パッド６３の出口にて用紙Ｐに形成されたカール部分を剥離バッフル７１により支持することで、用紙Ｐが定着ベルト６１方向に向かうことを抑制する。

＜感温磁性部材の説明＞
次に、感温磁性部材６４は、定着ベルト６１の内周面に倣った円弧形状で形成され、定着ベルト６１の内周面とは予め定めた間隙（例えば、０．５〜１．５ｍｍ）を有するように近接させるが、非接触で配置される。感温磁性部材６４を定着ベルト６１と近接させて配置するのは、感温磁性部材６４の温度が定着ベルト６１の温度に対応して変化する、すなわち、感温磁性部材６４の温度が定着ベルト６１の温度と略同じ温度となるように構成するためである。また、感温磁性部材６４を定着ベルト６１と非接触で配置するのは、画像形成装置１のメインスイッチがオンされ、定着ベルト６１が定着設定温度まで加熱される際に、定着ベルト６１の熱が感温磁性部材６４に流入するのを抑制して、ウォームアップタイムの短縮を図るためである。

また、感温磁性部材６４は、その磁気特性の透磁率が急変する温度である「透磁率変化開始温度」（後段参照）が各色トナー像が溶融する定着設定温度以上であって、定着ベルト６１の弾性層６１３や表面離型層６１４の耐熱温度よりも低い温度範囲内に設定された材質で構成される。すなわち、感温磁性部材６４は、定着設定温度を含む温度領域において強磁性と非磁性（常磁性）との間を可逆的に変化する特性（「感温磁性」）を有する材質で構成される。そして、感温磁性部材６４は、強磁性を呈する透磁率変化開始温度以下の温度範囲において磁路形成部材として機能し、ＩＨヒータ８０にて生成され定着ベルト６１を透過した磁力線を内部に誘導して、感温磁性部材６４の内部を通過する磁路を形成する。それにより、感温磁性部材６４は、定着ベルト６１とＩＨヒータ８０の励磁コイル８２（後段の図６参照）とを内部に包み込むような閉磁路を形成する。一方、透磁率変化開始温度を超える温度範囲においては、感温磁性部材６４は、ＩＨヒータ８０にて生成され定着ベルト６１を透過した磁力線を、感温磁性部材６４の厚さ方向に横切るように透過させる。それにより、ＩＨヒータ８０にて生成され定着ベルト６１を透過した磁力線は、感温磁性部材６４を透過し、誘導部材６６の内部を通過してＩＨヒータ８０に戻る磁路を形成する。
なお、ここでの「透磁率変化開始温度」とは、透磁率（例えば、ＪＩＳ Ｃ２５３１で測定される透磁率）が連続的に低下を開始する温度であり、例えば感温磁性部材６４等の部材を透過する磁束量（磁力線の数）が変化し始める温度点をいう。したがって、透磁率変化開始温度は、物質の磁性が消失する温度であるキュリー点に近い温度となるが、キュリー点とは異なる概念を有するものである。

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

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

＜誘導部材の説明＞
誘導部材６６は、感温磁性部材６４の内周面に倣った円弧形状で形成され、感温磁性部材６４の内周面とは予め定めた間隙（例えば、１．０〜５．０ｍｍ）を有する非接触に配置される。また、誘導部材６６は、例えばＡｇ,Ｃｕ,Ａｌといった固有抵抗値が比較的小さい非磁性金属で構成される。そして、感温磁性部材６４が透磁率変化開始温度以上の温度に上昇した際に、ＩＨヒータ８０により生成された交流磁界（磁力線）を誘導して、定着ベルト６１の導電発熱層６１２よりも渦電流Ｉが発生し易い状態を形成する。それにより、誘導部材６６の厚さは、渦電流Ｉが流れ易いように、表皮深さδ（上記（１）式参照）よりも充分に厚い予め定められた厚さ（例えば、１．０ｍｍ）で形成される。

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

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

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

図３に戻り、加圧ロール６２は、定着ベルト６１に対向するように配置され、定着ベルト６１に従動して図３の矢印Ｄ方向に、例えば１４０ｍｍ／ｓのプロセススピードで回転する。そして、加圧ロール６２と押圧パッド６３とにより定着ベルト６１を挟持した状態でニップ部Ｎを形成し、このニップ部Ｎに未定着トナー像を保持した用紙Ｐを通過させることで、熱および圧力を加えて未定着トナー像を用紙Ｐに定着する。
加圧ロール６２は、例えば直径１８ｍｍの中実のアルミニウム製コア（円柱状芯金）６２１と、コア６２１の外周面に被覆された例えば厚さ５ｍｍのシリコーンスポンジ等の耐熱性弾性体層６２２と、さらに例えば厚さ５０μｍのカーボン配合のＰＦＡ等の耐熱性樹脂被覆または耐熱性ゴム被覆による離型層６２３とが積層されて構成される。そして、押圧バネ６８（図２参照）により例えば２０ｋｇｆの荷重で定着ベルト６１を介して押圧パッド６３を押圧している。

＜ＩＨヒータの説明＞
続いて、定着ベルト６１の導電発熱層６１２に交流磁界を作用させて電磁誘導加熱するＩＨヒータ８０について説明する。
図６は、本実施の形態のＩＨヒータ８０の構成を説明する断面図である。図６に示したように、ＩＨヒータ８０は、例えば耐熱性樹脂等の非磁性体から構成される支持体８１、交流磁界を生成する磁界生成部材の一例としての励磁コイル８２を備えている。また、励磁コイル８２を支持体８１上に固定する弾性体で構成された弾性支持部材８３、励磁コイル８２にて生成された交流磁界の磁路を形成する磁心８４を備えている。さらには、磁界を遮蔽するシールド８５、磁心８４を支持体８１側に加圧する加圧部材８６、励磁コイル８２に交流電流を供給する励磁回路８８を備えている。

支持体８１は、位置設定部材の一例であって、断面が定着ベルト６１の表面形状に沿って湾曲した形状で形成され、励磁コイル８２を支持する位置設定面としての支持面８１ａが定着ベルト６１表面と予め定めた間隙（例えば、０．５〜２ｍｍ）を保つように形成されている。また、支持体８１を構成する材質としては、例えば、耐熱ガラス、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の耐熱性樹脂、またはこれらにガラス繊維を混合した耐熱性樹脂等の耐熱性のある非磁性材料が用いられる。
励磁コイル８２は、相互に絶縁された例えば直径０．１７ｍｍの銅線材を例えば９０本束ねたリッツ線が長円形状や楕円形状、長方形状等の中空きの閉ループ状に巻かれて構成される。そして、励磁コイル８２に励磁回路８８から予め定めた周波数の交流電流が供給されることにより、励磁コイル８２の周囲には、閉ループ状に巻かれたリッツ線を中心とする交流磁界が生成される。励磁回路８８から励磁コイル８２に供給される交流電流の周波数は、一般に、上記した汎用電源により生成される２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚが用いられる。

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

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

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

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

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

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

＜励磁コイルの固定方法の説明＞
次に、本実施の形態のＩＨヒータ８０における励磁コイル８２の支持体８１への固定方法について述べる。
本実施の形態のＩＨヒータ８０では、励磁コイル８２を支持体８１に支持する弾性支持部材の一例である弾性支持部材８３は、例えばシリコーンゴム等やフッ素ゴム等の弾性体で構成される。そして、弾性支持部材８３が励磁コイル８２を支持体８１に対して押圧しながら弾性変形することで、励磁コイル８２を支持体８１の支持面８１ａに支持する。すなわち、弾性支持部材８３は、ヤング率が低い材質で構成され、弾性支持部材８３が励磁コイル８２を支持体８１に向けて押圧するに際して、ヤング率の低い弾性支持部材８３が弾性変形して、励磁コイル８２を支持体８１に支持する。

図８は、本実施の形態のＩＨヒータ８０の積層構造を説明する図である。図８に示したように、励磁コイル８２は、支持体８１の支持面８１ａ上にて、励磁コイル８２の閉ループ中空部８２ａが支持面８１ａの長手方向中心軸に設けられた凸部８１ｂを囲むように設置される。支持面８１ａは、上記したエンドキャップ部材６７（図２参照）に支持されて略円形状の軌跡を描きながら回転移動する定着ベルト６１との距離が規定値（設計値）に設定された位置設定面として形成されている。それにより、励磁コイル８２が支持面８１ａ上に密着して配置されることで、励磁コイル８２と定着ベルト６１との距離が設計値に設定されることとなる。

そのために、本実施の形態のＩＨヒータ８０では、支持体８１の支持面８１ａ上に配置された励磁コイル８２は、弾性支持部材８３により支持面８１ａ側に向けて押圧されるように構成される。すなわち、励磁コイル８２の上部に配置される磁心８４は、磁心８４の両端部８４ａが支持体８１の両側部に設けられた支持レール部８１ｃに取り付けられる（図６も参照）。それにより、磁心８４の下側面（支持体８１側の側面）に配置された弾性支持部材８３は、励磁コイル８２の上面と接触して設置される。一方、磁心８４は、シールド８５が支持体８１に取り付けられることで、シールド８５の下部面に設けられた加圧部材８６により支持体８１側に加圧される。それにより、励磁コイル８２は、磁心８４からの加圧力を受けた弾性支持部材８３からの弾性力を受け、加圧力により弾性変形する弾性支持部材８３によって支持面８１ａ側に向けて押圧されながら支持面８１ａ上に支持される。それによって、励磁コイル８２が支持面８１ａ上に密着し、励磁コイル８２と定着ベルト６１との距離が設計値に設定される。
なお、加圧部材８６としては、例えばシリコーンゴム等やフッ素ゴム等の弾性体の他に、バネ等の弾性部材を用いてもよい。

また一般に、励磁コイル８２にて交流磁界が生成されると、励磁コイル８２近傍に配置された磁心８４や定着ベルト６１の内周面側に配置された感温磁性部材６４等との間で相互に磁力が作用し、励磁コイル８２自身に振動（磁歪）が発生する。このとき、弾性体で構成された弾性支持部材８３は、励磁コイル８２の振動を吸収しながら、励磁コイル８２の振動に合わせて弾性支持部材８３自身が弾性変形する。それにより、定着ユニット６０の長期に亘る累積使用によって励磁コイル８２の振動の累積数が多大となっても、弾性支持部材８３と励磁コイル８２との間は剥離せず、支持体８１と励磁コイル８２との間を初期に設定された両者の位置関係に維持する。

また、弾性支持部材８３は、製造時に厚さ（設定値）が予め定めた寸法精度に収まるように管理される。そのため、励磁コイル８２を支持面８１ａ上に支持する長手方向に亘る押圧力がほぼ均等となるように設定される。特に、本実施の形態のＩＨヒータ８０では、励磁コイル８２の長手方向に亘って分割して設けられた複数の磁心８４が励磁コイル８２を長手方向に亘って均一に押圧する。それにより、励磁コイル８２と支持面８１ａとの密着性が長手方向に亘って高められ、励磁コイル８２と定着ベルト６１との位置が長手方向に亘って設定される。

ここで、励磁コイル８２を支持体８１に取り付けるには、励磁コイル８２が支持面８１ａ上で位置ずれを起こさないように固定する必要がある。もし位置ずれが生じると励磁コイル８２の定着ベルト６１との距離が当初の設計値から外れ、磁心８４を経て定着ベルト６１を通過する磁力線の密度（磁束密度）が、定着ベルト６１表面で部分的にばらつくこととなる。

そして励磁コイル８２を支持体８１に固定するには、一般的には、接着剤を使用する。具体的には、まず励磁コイル８２の支持体８１に取り付ける面側である内面に接着剤を塗布する。なお、支持体８１の支持面８１ａの側に接着剤を塗布してもよい。次に励磁コイル８２を予め定められた取り付け位置である支持体８１の支持レール部８１ｃに沿わせる形で配する。そして支持面８１ａに励磁コイル８２を押圧することで励磁コイル８２を支持体８１に固定する形で取り付けることができる。接着剤としては、例えば、シリコーン系接着剤のような一般的なものが使用可能である。また励磁コイル８２は例えばリッツ線を閉ループ状に束ねて接着されたものであるため、変形が生じ易い。励磁コイル８２が変形すると、励磁コイル８２の支持体８１に対する位置精度が低下しやすくなる。そして励磁コイル８２の支持体８１に対する位置精度が低下すると、定着ベルト６１表面での発熱量に部分的なばらつきが生じた状態が形成される。そのため押圧の際には励磁コイル８２が変形しない範囲の圧力で均等に行なうのが好ましい。

一方、接着剤を塗布する際に、均一に塗布することは困難である。また同様に接着剤の塗布量についても正確に制御することは困難である。そのため接着剤が多く塗布された部分については、励磁コイル８２を押圧して支持面８１ａに固定する際に、励磁コイル８２の内面の範囲内に収まり切れず、はみ出す場合が生ずる。また粘性の低い接着剤を使用した場合は、下側に垂れることではみ出す場合が生ずる。この場合、他の近接する部材に接着剤が貼り付き、その部材の機能を損ねる場合がある。よって接着剤がはみ出した場合は、この接着剤を拭き取り除去する等の後処理が必要となるため、作業性が悪くなると共にコストアップ要因となる。更に、はみ出す分の接着剤の逃げ場がない場合などは、接着剤が励磁コイル８２の内面で不均一化したまま固化する状態となり、励磁コイル８２の支持体８１に対する固定位置精度が低下しやすくなる。

そこで、本実施の形態では、支持体８１の支持レール部８１ｃにはみ出した接着剤を収用する接着剤収用部を設けることでこの問題を解決する。
図９は、接着剤収用部を設けた支持体８１を説明した図である。この図は、図８のＹＹ断面を拡大して見た斜視図である。
図９に示すように、支持体８１の支持面８１ａの励磁コイル８２を取り付ける位置の図９で見て下側であって、支持レール部８１ｃに沿わせる形で、突起部の一例としてのリブ８１ｄが等間隔に複数形成されている。なおこの図９では励磁コイル８２は説明をわかりやすくするため点線で示している。そして、リブ８１ｄを形成すると、励磁コイル８２の取り付け位置に隣接して配列する複数のリブ８１ｄの間に形成される空間８１ｅが生じる。そしてこの空間８１ｅを接着剤収用部とすることができる。即ち、はみ出した接着剤は、励磁コイル８２の図９で見て下側の部分の支持面８１ａおよびリブ８１ｄの側面に貼り付くことで空間８１ｅの外側に更にはみ出すことが生じにくい。その結果、はみ出した接着剤はこの空間８１ｅ内に収用され、その状態で固化する。

そしてこの場合、リブ８１ｄが障壁となり他の部材との接触も起こりにくいため、空間８１ｅ内に収用された接着剤が他の部材に貼り付き、その部材の機能を損ねる問題は生じにくくなる。更に、この接着剤を拭き取り除去する等の後処理が不必要となる。なお、リブ８１ｄの高さＨは、例えば１ｍｍ〜２ｍｍとすることができる。またリブ８１ｄの間の距離Ｌは、例えば５ｍｍ〜１０ｍｍとすることができる。そしてリブ８１ｄの厚さＷは、例えば１ｍｍ〜２ｍｍとすることができる。

本実施の形態で実際に、励磁コイル８２を支持体８１に取り付けるには、まず上述したように励磁コイル８２の支持体８１に取り付ける面側に接着剤を塗布する。次に励磁コイル８２を支持体８１の支持レール部８１ｃに沿わせる形で配する。このとき励磁コイル８２の下方の端部は、リブ８１ｄに接触する形で配される。そのため、励磁コイル８２の取り付け位置合わせが容易になる。なお取り付け位置の位置精度の向上という観点から、リブ８１ｄの高さＨを揃えて形成することが好ましい。
そして支持面８１ａに励磁コイル８２を押圧することで励磁コイル８２を支持体８１に固定することができる。またこの際にはみ出した接着剤は、接着剤収用部であるリブ８１ｄの間の空間８１ｅに収用され、そのまま固化する。

なお本実施の形態において、リブ８１ｄの大きさ、形状は特に限定されることはなく、はみ出した接着剤が十分収用でき、励磁コイル８２の取り付けを妨げないような形態のものであればよい。他の形状としては、例えば円形状、四角形状等が挙げられる。また本実施の形態では等間隔でリブ８１ｄを設けたが、不規則に配列していてもよい。
また、リブ８１ｄを形成する位置は、励磁コイル８２の固定位置の周囲の隣接する位置であれば特に限られるものではない。ただし粘性の低い接着剤を使用した場合に下側に垂れる分を集中的に収用できるという観点から、励磁コイル８２を固定する際に下方となる励磁コイル８２の端部側に形成することが好ましい。即ち、粘性の低い接着剤を使用した場合でも、はみ出した接着剤が他の部材へ貼り付くことを抑制することができる。

１…画像形成装置、６０…定着ユニット、６１…定着ベルト、８０…ＩＨヒータ、８１…支持体、８１ａ…支持面、８１ｄ…リブ、８１ｅ…空間、８２…励磁コイル、６１２…導電発熱層

Claims (5)

1. 導電層を有し、当該導電層が電磁誘導加熱されることで記録材にトナーを定着する定着部材と、
   前記定着部材に形成された前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、
   前記磁界生成部材を前記定着部材に対して予め定められた取り付け位置に固定する位置設定面が形成されると共に、当該磁界生成部材を固定するために使用する接着剤であって当該固定を行なう際にはみ出した接着剤を収用する接着剤収用部が形成された位置設定部材と、
   を備え、
   前記接着剤収用部は、前記取り付け位置に隣接して配列する複数の突起部の間に形成される空間であることを特徴とする定着装置。
2. 前記磁界生成部材は、当該磁界生成部材の端部が前記突起部に接して固定されることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記突起部は、高さを揃えて形成することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
4. 前記接着剤収用部は、前記磁界生成部材を固定する際に下方となる当該磁界生成部材の端部側に形成することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
5. トナー像を形成するトナー像形成手段と、
   前記トナー像形成手段によって形成された前記トナー像を記録材上に転写する転写手段と、
   導電層を有し当該導電層が電磁誘導加熱されて発熱する定着部材と、当該定着部材に形成された当該導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、当該磁界生成部材を当該定着部材に対して予め定められた取り付け位置に固定する位置設定面が形成されると共に当該磁界生成部材を固定するために使用する接着剤であって当該固定を行なう際にはみ出した接着剤を収用する接着剤収用部が形成された位置設定部材と、を備える定着手段と、
   を備え、
   前記定着手段の前記接着剤収用部は、前記取り付け位置に隣接して配列する複数の突起部の間に形成される空間であることを特徴とする画像形成装置。

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