CN104395839A

CN104395839A - 定影装置

Info

Publication number: CN104395839A
Application number: CN201380032430.5A
Authority: CN
Inventors: 西泽祐树; 真野宏; 林崎实; 矶野青儿; 黑田明; 宫本敏男; 内田理夫; 内山正次
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2013-06-13
Publication date: 2015-03-04
Anticipated expiration: 2033-06-13
Also published as: US9377733B2; US20160231679A1; KR20170087527A; CN104395839B; BR112014031156B1; WO2013191229A1; BR112014031156A2; CN107229208A; CN107229208B; EP2862025A4; US20150132035A1; EP2862025B1; EP2862025A1; RU2600073C2; US9618889B2; JP2014026267A; RU2015101246A; KR101761491B1; JP6223003B2; KR20150020677A

Abstract

一种被配置为使记录材料上的图像定影的定影装置包括：旋转部件，包括导电层；线圈，具有螺旋形的部分，并且被布置在所述旋转部件内部；以及磁心，被布置在螺旋形的部分中；其中对于从关于母线方向的记录材料上的图像的最大通过区域的一端到另一端的地带，磁心的磁阻等于或小于由导电层的磁阻和导电层与磁心之间的区域的磁阻构成的组合磁阻的30％。

Description

定影装置

技术领域

本发明涉及要被安装在诸如电子照相系统的复印机、打印机等的图像形成设备中的定影装置。

背景技术

通常，要被安装在诸如电子照相系统的复印机、打印机等的图像形成设备中的定影装置被配置为在通过由加热旋转部件和与其接触的加压辊形成的压合部传输携带有未定影的调色剂图像的记录材料的同时加热该记录材料，以便使记录材料上的调色剂图像定影。

近年来，能够对加热旋转部件的导电层直接加热的电磁感应加热系统的定影装置已经被开发和实行。电磁感应加热系统定影装置具有预热时间短的优点。

在PTL 1、PTL 2和PTL 3中公开的定影装置的情况下，根据利用从磁场发生器产生的磁场在加热旋转部件的导电层中感应的涡流，对导电层加热。在这种定影装置的情况下，作为加热旋转部件的导电层，采用容易通过磁通的其厚度为200μm到1mm的诸如铁或镍等的磁性金属、或主要由这些构成的合金。

顺便提及，为了企图减少定影装置的预热时间，必须减少加热旋转部件的热容，因此有利的是加热旋转部件的导电层的厚度小。然而，在上述文献中公开的定影装置的情况下，降低加热旋转部件的厚度导致热效率的劣化。此外，关于上述文献中公开的定影装置，即使在采用其相对磁导率低的材料的情况下，热效率也劣化。因此，关于上述文献中公开的定影装置，必须选择相对磁导率高的厚的材料作为加热旋转部件的材料。

因此，上述文献中公开的定影装置具有如下的问题，即要用作加热旋转部件的导电层的材料被限制在具有高相对磁导率的材料，并且有约束施加于成本、材料处理方法、以及装置构成。

引文列表

专利文献

PTL 1日本专利公开No.2000-81806

PTL 2日本专利公开No.2004-341164

PTL 3日本专利公开No.9-102385

发明内容

本发明提供了一种定影装置，其中对于导电层的材料和厚度的约束小，并且能够以高效率对导电层加热。

根据本发明的第一实施例，一种定影装置，被配置为通过加热形成有图像的记录材料使记录材料上的图像定影，包括：圆筒形的旋转部件，包括导电层；线圈，被配置为形成使导电层经受电磁感应加热的交变磁场，所述线圈具有螺旋形的部分，所述螺旋形的部分被布置在所述旋转部件中使得螺旋形的部分的螺旋轴被定位为基本上平行于所述旋转部件的母线方向；以及磁心，被配置为感应交变磁场的磁力线，所述磁心被布置在螺旋形的部分中；其中对于从母线方向上的记录材料上的图像的最大通过区域的一端到另一端的地带，磁心的磁阻等于或小于由导电层的磁阻和导电层与磁心之间的区域的磁阻构成的组合磁阻的30％。

根据本发明的第二实施例，一种定影装置，被配置为通过加热形成有图像的记录材料使记录材料上的图像定影，包括：圆筒形的旋转部件，包括导电层；线圈，被配置为形成使导电层经受电磁感应加热的交变磁场，所述线圈具有螺旋形的部分，所述螺旋形的部分被布置在所述旋转部件中使得螺旋形的部分的螺旋轴被定位为基本上平行于所述旋转部件的母线方向；以及磁心，被配置为感应交变磁场的磁力线，所述磁心具有在旋转部件外不形成环路的形状并且被布置在螺旋形的部分中；其中从磁心的母线方向上的一端输出的磁力线的70％或更多通过导电层的外侧并且返回到磁心的另一端。

根据本发明的第三实施例，一种定影装置，被配置为通过加热形成有图像的记录材料来使记录材料上的图像定影，包括：圆筒形的旋转部件，包括导电层；线圈，被配置为形成使导电层经受电磁感应加热的交变磁场，所述线圈具有螺旋形的部分，所述螺旋形的部分被布置在所述旋转部件中使得螺旋形的部分的螺旋轴被定位为基本上平行于所述旋转部件的母线方向；以及磁心，被配置为感应交变磁场的磁力线，所述磁心被布置在螺旋形的部分中；其中在从母线方向上的记录材料上的图像的最大通过区域的一端到另一端的地带中，导电层的相对磁导率以及导电层与磁心之间的区域中的部件的相对磁导率小于1.1；以及其中对于贯穿所述地带的与母线方向垂直的截面，定影装置满足以下关系表达式(1)：0.06×μc×Sc≥Ss+Sa(1)其中Ss表示导电层的截面面积，Sa表示导电层与磁心之间的区域的截面面积，Sc表示磁心的截面面积，并且μc表示磁心的相对磁导率。

根据本发明的第四实施例，一种定影装置，被配置为通过加热形成有图像的记录材料来使记录材料上的图像定影，包括：圆筒形的旋转部件，包括导电层；线圈，被配置为形成使导电层经受电磁感应加热的交变磁场，所述线圈具有螺旋形的部分，所述螺旋形的部分被布置在所述旋转部件中使得螺旋形的部分的螺旋轴被定位为基本上平行于所述旋转部件的母线方向；以及磁心，被配置为感应交变磁场的磁力线，所述磁心被布置在螺旋形的部分中；其中导电层由非磁性材料形成，并且磁心具有在旋转部件外不形成环路的形状。

根据本发明的第五实施例，一种定影装置，被配置为通过加热形成有图像的记录材料来使记录材料上的图像定影，包括：圆筒形的旋转部件，包括导电层；线圈，被配置为形成使导电层经受电磁感应加热的交变磁场，所述线圈具有螺旋形的部分，所述螺旋形的部分被布置在所述旋转部件中使得螺旋形的部分的螺旋轴被定位为基本上平行于所述旋转部件的母线方向；以及磁心，被配置为感应交变磁场的磁力线，所述磁心被布置在螺旋形的部分中；其中导电层由非磁性材料形成，并且导电层的厚度等于或薄于75μm。

附图说明

图1是定影膜、磁心和线圈的透视图。

图2是根据第一实施例的图像形成设备的示意性配置图。

图3是根据第一实施例的定影装置的截面示意图。

图4A是在螺线管线圈附近的磁场的示意图。

图4B是在螺线管中心轴处的磁通密度分布的示意图。

图5A是在螺线管线圈和磁心附近的磁场的示意图。

图5B是在螺线管中心轴处的磁通密度分布的示意图。

图6A是螺线管线圈的磁心的端部的附近的示意图。

图6B是在螺线管中心轴处的磁通密度分布的示意图。

图7A是线圈形状和磁场的示意图。

图7B是其中穿透电路的磁通稳定的区域的示意图。

图8A是线圈形状和磁场的示意图。

图8B是其中磁通稳定的区域的示意图。

图9A是示出使第一实施例的目的受挫的磁力线的示例的图。

图9B是示出使第一实施例的目的受挫的磁力线的示例的图。

图9C是示出使第一实施例的目的受挫的磁力线的示例的图。

图10A是其中布置有限长度螺线管的结构的示意图。

图10B是结构的侧视图和截面图。

图11A是包括磁心、线圈和圆筒体的空间的每单位长度的磁性的等效电路图。

图11B是根据第一实施例的配置的磁性的等效电路图。

图12是磁心和间隙的示意图。

图13A是圆筒形的旋转部件内的电流和磁场的截面示意图。

图13B是圆筒形的旋转部件的纵向的透视图。

图14A是示出从激励线圈的高频电流到套筒圆周电流的转换的图。

图14B是激励线圈和套筒的等效电路。

图15A是关于电路效率的说明图。

图15B是关于电路效率的说明图。

图15C是关于电路效率的说明图。

图16是要被用于电力转换效率的测量实验的实验装置的图。

图17是示出圆筒形的旋转部件外部的磁力线的比率与转换效率之间的关系的图。

图18A是示出在第一实施例的配置的情况下转换效率与频率之间的关系的图。

图18B是示出在第一实施例的配置的情况下转换效率与厚度之间的关系的图。

图19是在磁心被分割时的定影装置的示意图。

图20是在磁心被分割时的磁力线的示意图。

图21是示出在第一实施例和比较示例1的配置的情况下电力转换效率的测量结果的图。

图22是示出在第二实施例和比较示例2的配置的情况下电力转换效率的测量结果的图。

图23是示出用作比较示例2的感应加热系统定影装置的配置的图。

图24是用作比较示例2的感应加热系统定影装置中的磁场的示意图。

图25A是用作比较示例3的感应加热系统定影装置中的磁场的示意截面图。

图25B是用作比较示例3的感应加热系统定影装置中的磁场的放大的示意截面图。

图26是示出在第三实施例和比较示例3的配置的情况下电力转换效率的测量结果的图。

图27是比较示例4的磁心和线圈的纵向方向上的截面图。

图28是用作比较示例4的感应加热系统定影装置中的磁场的示意图。

图29A是用作比较示例4的感应加热系统定影装置中的涡流的方向的说明图。

图29B是用作比较示例4的感应加热系统定影装置中的涡流的方向的说明图。

图29C是用作比较示例4的感应加热系统定影装置中的涡流的方向的说明图。

图30是示出在第四实施例和比较示例4的配置的情况下电力转换效率的测量结果的图。

图31是涡流E//的说明图。

图32是涡流E⊥的说明图。

图33A是示出根据另一个实施例的磁心的形状的图。

图33B是示出根据另一个实施例的磁心的形状的图。

图34是示出空心的定影装置的图。

图35是示出在形成闭合磁路的情况下的磁心的图。

图36是根据第五实施例的定影装置的截面的配置图。

图37是根据第五实施例的定影装置的磁路的等效电路。

图38是用于描述磁力线形状和热量的减少的图。

图39是根据第六实施例的定影装置的示意性配置图。

图40A是根据第六实施例的定影装置的截面图。

图40B是根据第六实施例的定影装置的截面图。

具体实施方式

第一实施例

(1)图像形成设备示例

在下文中，将基于附图描述本发明的实施例。图2是根据本实施例的图像形成设备100的示意性配置图。根据本实施例的图像形成设备100是使用电子照相处理的激光束打印机。101表示用作图像支撑部件的旋转鼓型电子照相感光部件(在下文中，被称为感光鼓)，并且通过具有预定圆周速度的旋转来驱动。在旋转的过程中通过充电辊102使感光鼓101均匀地充电以带有预定极性和预定电位。103表示用作曝光单元的激光束扫描器。扫描器103输出根据从外部装置(诸如未示出的图像扫描器或计算机等)输入的图像信息调制的激光束L，并且通过扫描使感光鼓101的充电面曝光。根据该扫描曝光，去除感光鼓101的表面上的电荷，在感光鼓101的表面上形成根据图像信息的静电潜像。104表示显影设备，调色剂被从显影辊104a供应到感光鼓101的表面，并且静电潜像被形成为调色剂图像。105表示收纳装载记录材料P的进纸盒子。基于进纸开始信号驱动进纸辊106，并且通过一次单独的一个片材来进给进纸盒子105内的记录材料P。在预定定时处经由对齐辊107将记录材料P引入到由感光鼓101和转印辊108形成的转印部分108T中。具体地，在感光鼓101上的调色剂图像的前端部分到达转印部分108T时的定时处，通过对齐辊107控制记录材料P的传输，使得记录材料P的前端部分到达转印部分108T。在将引导到转印部分108T中的记录材料P传输到这个转印部分108T的同时，通过未示出的转印偏置施加电源将转印偏置电压施加到转印辊108。将具有调色剂的相反极性的转印偏置电压施加到转印辊108，并且因此，在转印部分108T处将感光鼓101的表面侧的调色剂图像转印到记录材料P的表面。其中已经在转印部分108T处转印了调色剂图像的记录材料P与感光鼓101的表面分离，并且经由传送引导件109在定影装置A处经受定影处理。稍后将描述定影装置A。另一方面，在记录材料与感光鼓101分离之后的感光鼓101的表面经受清洁装置110处的清洁，并且被重复地用于图像形成操作。经过定影装置A的记录材料P被从纸张输出端口111排放到纸张输出托盘112上。

(2)定影装置

2-1、示意性配置

图3是根据第一实施例的定影装置的示意截面图。定影装置A包括用作圆筒形的加热旋转部件的定影膜、用作与定影膜1的内表面接触的压合部形成部件的膜引导件9(带引导件)、以及用作对向部件的加压辊7。加压辊7经由定影膜1而与压合部形成部件一起形成压合部N。其中支撑调色剂图像T的记录材料P在由压合部N传输的同时被加热，以便将调色剂图像T定影在记录材料P上。

使用未示出的轴承单元和按压单元，通过总压力大约50N到100N(大约5kgf到大约10kgf)的按压力将压合部形成部件9压在加压辊7上，在其之间夹着定影膜1。通过使用未示出的驱动源在箭头方向上的旋转来驱动加压辊7，旋转力根据压合部N处的摩擦力而对定影膜1起作用，并且通过加压辊7来驱动定影膜1以便旋转。压合部形成部件9还具有用作膜引导件的功能，该膜引导件被配置为引导定影膜1的内表面，并且由作为耐热树脂的聚苯硫醚(PPS)等构成。

定影膜1(定影带)包括其直径(外径)为10到100mm的金属制成的导电层1a(基底层)、形成在导电层1a的外侧的弹性层1b、以及形成在弹性层1b的外侧的表面层1c(释放层)。在下文中，导电层1a将被称为“圆筒形的旋转部件”或“圆筒形的部件”。定影膜1具有挠性。

在第一实施例的情况下，作为圆筒形的旋转部件1a，采用其相对磁导率为1.0并且厚度为20μm的铝。作为圆筒形的旋转部件1a的材料，可以采用作为非磁性部件的铜(Cu)或Ag(银)，或者可以采用奥氏体不锈钢(SUS)。作为本实施例的特征之一，列举了存在许多材料选项被采用作为圆筒形的旋转部件1a。因此，存在如下的优点，即可以采用可加工性优秀的材料或者便宜的材料。

圆筒形的旋转部件1a的厚度等于或薄于75μm，并且优选地等于或者薄于50μm。这是因为期望的是为圆筒形的旋转部件1a提供合适的挠性，并且还期望的是降低其热量。小直径对于降低热量而言是有利的。通过将厚度减少到75μm或优选地等于或薄于50μm的另一个优点是，改善挠性性能。定影膜1在由压合部形成部件9和加压辊7按压的状态中通过旋转来驱动。对于其每个旋转，定影膜1在压合部N处被按压和变形并且受到应力。即使这个重复弯曲被连续地施加到定影膜1直到定影装置的耐久寿命，定影膜1的由金属制成的导电层1a也必须被设计为不导致疲劳破损。在减少导电层1a的厚度时，显著地改善对于由金属制成的导电层1a的疲劳破损的耐受性。这是因为，在根据压合部形成部件9的曲面的形状使导电层1a按压并且变形时，导电层1a越薄，对导电层1a起作用的内部应力减少到越小。通常，在要被用于定影膜的金属层的厚度到达等于或薄于50μm时，这个效果变得显著，并且易于获得足够的对于疲劳破损的耐受性。根据上述原因，为了实现热量的最小化并且改善对于疲劳破损的耐受性，重要的是充分利用导电层1a使得抑制其厚度为50μm或更薄。本实施例具有如下的优点，即，即使在电磁感应加热系统定影装置的情况下导电层1a的厚度也能够被抑制到50μm或更薄。

弹性层1b由其硬度为20度(JIS-A，1kg加载)的硅橡胶形成，并且具有0.1到0.3mm的厚度。另外，其厚度为10到50μm的氟碳树脂管被覆盖在弹性层1b上作为表面层1c(释放层)。磁心2在定影膜1的母线(generatrix)方向上被插入定影膜1的空心部分中。围绕其磁心2的外周缠绕激励线圈3。

2-2、磁心

图1是圆筒形的旋转部件1a(导电层)、磁心2、和激励线圈3的透视图。磁心2具有圆柱形的形状，并且由未示出的固定单元基本上被布置在定影膜1的中心。磁心2具有如下的角色，其被配置为将在激励线圈3处产生的交变磁场的磁力线(磁通)诱导到圆筒形的旋转部件1a中(圆筒形的旋转部件1a和磁心2之间的区域)，并且形成用于磁力线的路径(磁路)。期望的是这个磁心2的材料是由具有低磁滞损失和高磁导率的合金材料或氧化物(例如，烘焙铁氧体(ferrite)、铁氧体树脂、非晶形合金、坡莫合金等)构成的铁磁体。特别地，在将21kHz到100kHz频带的高频交流电施加到激励线圈的情况下，在高频的交变电流中具有小损失的烘烤铁氧体是期望的。期望的是，在圆筒形的旋转部件1a的空心部分中可容纳的范围之内尽可能地增大磁心2的截面面积。在本实施例的情况下，假设磁心的直径是5到40mm，并且纵向方向上的长度是230到300mm。注意，磁心2的形状不局限于圆柱形的形状，并且可以是棱柱的形状。此外，可以进行如下的布置，其中在纵向方向上将磁心分割成多于一个，并且在磁心之间设置间隙，但是在这种情况下，期望的是根据稍后描述的原因将分割的磁心之间的间隙配置为尽可能地小。

2-3、激励线圈

通过以大约10匝到100匝、以螺旋形状围绕磁心2缠绕由耐热的聚酰胺酰亚胺覆盖的其直径为1到2mm的铜线材料(单引线)，来形成激励线圈3。在本实施例的情况下，假设激励线圈3的匝数是18匝。在与定影膜1的母线方向正交的方向上围绕磁心2缠绕激励线圈3，并且因此，在将高频电流施加到这个激励线圈的情况下，能够在与定影膜1的母线方向平行的方向上产生交变磁场。

注意，激励线圈3不一定必须围绕磁心2缠绕。期望的是激励线圈3具有螺旋形部分，该螺旋形部分被布置在圆筒形的旋转部件的内部，使得其螺旋形部分的螺旋轴与圆筒形的旋转部件的母线方向平行，并且磁心被布置在螺旋形部分中。例如，可以进行如下的布置，其中将其上以螺旋形状缠绕激励线圈3的线轴(bobbin)设置到圆筒形的旋转部件中，并且磁心2被布置在其线轴内。

此外，从发热的视角来看，当圆筒形的旋转部件的母线方向与螺旋轴平行时，热效率变得最高。然而，在螺旋轴相对于圆筒形的旋转部件的母线方向的平行度被偏移的情况下，“平行地穿透电路的磁通的量”稍微减少，并且其热效率减少，但是在偏移量仅仅是若干度的倾斜的情况下，根本不存在实际的问题。

2-4、温度控制单元

提供图1中的温度检测部件4以用于检测定影膜1的表面温度。在本实施例的情况下，采用非接触型热敏电阻器作为温度检测部件4。高频转换器5经由电力供应接触部分3a和3b将高频电流供应到激励线圈3。注意，通过日本国内的无线电法律实施条例，已经将电磁感应加热的使用频率确定为20.05kHz到100kHz的范围。此外，为了电源的组件成本，优选地频率较低，并且因此，在第一实施例的情况下，在可用的频带的下限附近的21kHz到40kHz的区域中执行频率调制控制。控制电路6基于由温度检测部件4检测到的温度来控制高频转换器5。因此，执行控制以使得定影膜1经受电磁感应加热，并且表面的温度变为预定目标温度(大约150摄氏度到200摄氏度)。

(3)发热原理

3-1、磁力线的形状和感应电动势

首先，将描述磁力线的形状。注意，首先，将使用在普通的空心螺线管线圈中的磁场形状进行描述。图4A为用作激励线圈的空心螺线管线圈3的示意图(为了改善可见性，在图4A和图4B中，匝数被减少，形状被简化)、以及磁场的示意图。螺线管线圈3具有持有有限长度以及间隙Δd的形状，并且将高频电流施加到这个线圈。本磁力线的方向是当在箭头I的方向上电流增大时的瞬间。对于磁力线，大部分经过螺线管线圈3的中心，并且在从间隙Δd泄漏时在外周处连接。图4B示出螺线管中心轴X处的磁通密度分布。如曲线图的曲线B1中所示出的，磁通密度在中心O的部分处最高，并且在螺线管端部处低。作为其原因，这是因为存在磁力线的从线圈的间隙Δd的泄漏L1和L2。线圈附近的圆周磁场L2被形成为使得围绕激励线圈3行进。据说线圈附近的这个圆周磁场L2经过不适合用于有效地加热圆筒形的旋转部件的路径。

图5A是在通过将磁心2插入具有相同形状的螺线管线圈3的中心来形成磁路的情况下的磁场和线圈形状之间的对应图。以与图4A和图4B相同的方式，这是当电流在箭头I的方向上增大时的瞬间。磁心2用作如下的部件，其被配置为内部感应在螺线管线圈3处产生的磁力线以便形成磁路。根据第一实施例的磁心2不具有环状而是具有各纵向方向的端部。因此，在磁力线之中，其大部分变为具有以集中的方式经过在螺线管线圈中心中的磁路并且在磁心2的纵向方向上的端部处扩散的形状的开磁路。与图4A相比，磁力线在线圈的间隙Δd处的泄漏显著地减少，从两极输出的磁力线变为具有其中它们在远离外周处连接的形状的开磁路(在图上的端部处不连接)。图5B示出螺线管中心轴X处的磁通密度分布。对于磁通密度，如曲线图上的曲线B2中所示出的，与B1相比，磁通密度的衰减在螺线管线圈3的端部处减少，并且B2具有接近梯形的形状。

3-2、感应电动势

发热原理遵循法拉第定律(Faraday's law)。法拉第定律是“当改变电路内的磁场时，产生企图将电流施加到该电路的感应电动势，并且感应电动势与垂直穿透该电路的磁通的时间变化成比例”。让我们考虑如下的情况，其中其直径大于线圈和磁心的电路S被布置在图6A中示出的螺线管心3的磁心2的端部附近，将高频交变电流施加到线圈3。在已经向其施加高频交变电流的情况下，在螺线管线圈周围形成交变磁场(其中大小和方向随时间重复地改变的磁场)。在那时，根据下面的表达式(1)，根据法拉第定律在电路S处产生的感应电动势与垂直穿透电路S的内部的磁通的时间变化成比例。

[数学式1]

V = - N \frac{ΔΦ}{Δt} . . . (1)

V：感应电动势

N：线圈的匝数

ΔΦ/Δt：在微小时间Δt处垂直穿透电路的磁通的变化

具体地，在将直流电流施加到激励线圈以便形成静磁场的状态中，在磁力线的更多的垂向分量经过电路S的情况下，在施加高频交变电流以便产生交变磁场时的磁力线的垂直分量的时间变化也增大。作为其结果，要产生的感应电动势也增大，并且电流在其磁通的变化被抵销的方向上流动。也就是说，作为已经产生交变磁场的结果，在电流流动时，磁通的变化被抵销，并且形成与形成静磁场时不同的磁力线形状。此外，交变电流的频率越高(即，Δt越小)，这个感应电动势V倾向于增大。因此，在其中将具有50－60Hz的低频的交变电流施加到激励线圈的情况与其中将具有21－100kHz的高频的交变电流施加到激励线圈的情况之间，能够以预定量的磁通产生的电动势显著地不同。当将交变电流的频率改变为高频率时，即使利用少量磁通也能够产生高电动势。因此，当将交变电流的频率改变为高频率时，能够在其截面面积小的磁心的情况下产生大量热，并且因此，这在企图在小定影装置处产生大量热的情况下是有利的。这类似于其中通过增大交变电流的频率能够减少变压器的尺寸的情况。例如，在要被用于低频带(50－60Hz)的变压器的情况下，必须以等效于Δt的增大量来增大磁通Φ，并且磁心的截面面积必须被增大。另一方面，在要被用于高频带(kHz)的变压器的情况下，能够以等效于Δt的减少量来减少磁通Φ，并且磁心的截面面积能够被设计为较小。

作为以上描述的结论，21－100kHz的高频带被用作交变电流的频率，并且因此，能够通过减少磁心的截面面积实现图像形成设备的尺寸的减少。

为了通过交变磁场以高效率在电路S处产生感应电动势，必须设计其中磁力线的更多垂直分量经过电路S的状态。然而，在交变磁场的情况下，必须考虑在线圈处产生感应电动势时的退磁磁场的影响等，现象变得复杂。稍后将描述根据本实施例的定影装置，但是为了设计根据本实施例的定影装置，以在其中没有产生感应电动势的静磁场的状态中的磁力线的形状来推进讨论，并且因此能够以更简单的物理模型推进设计。也就是说，静磁场中的磁力线的形状被优化，由此定影装置能够被设计为在交变磁场中利用高效率产生感应电动势。

图6B示出螺线管中心轴X处的磁通密度分布。在考虑直流电流已经被施加到线圈以便形成静磁场(没有时间波动的磁场)的情况的情况下，与电路S布置在位置X1中时的磁通相比，当电路S被布置在位置X2中时，垂直地穿透电路S的磁通增大，如B2所示出的。在其位置X2中，几乎所有的由磁心2约束的磁力线被容纳在电路S中，并且对于X轴上的比位置X2更正的方向上的稳定区域M，垂直穿透电路的磁通被饱和从而恒定地变为最大。同样能够被应用于相对侧上的端部，如图7B中的磁通分布中所示出的，对于从位置X2到相对侧上的端部上的X3的稳定区域M，垂直穿透电路S的内部的磁通密度被饱和并且稳定。如图7A中所示出的，这个稳定区域M存在于包括磁心2的区域之内。

如图8A中所示出的，关于在本实施例中的磁力线(磁通)配置，在已经形成静磁场的情况下，圆筒形的旋转部件1a被从X2到X3的区域覆盖。接下来，设计了磁力线的形状，其中磁力线通过圆筒形的旋转部件的外侧从磁心2的一端(磁极NP)到另一端(磁极SP)。接下来，使用稳定区域M对记录材料上的图像加热。因此，在第一实施例的情况下，至少用于形成磁路的磁心2的纵向方向上的长度必须被配置为使得长于记录材料P的最大图像加热区域ZL。作为更优选的配置，期望的是磁心2和激励线圈3两者的纵向方向上的长度都被配置为使得长于最大图像加热区域ZL。因此，记录材料P上的调色剂图像直到端部都可以被均匀地加热。此外，圆筒形的旋转部件1a的纵向方向上的长度必须被配置为使得长于最大图像加热区域ZL。在本实施例的情况下，在已经形成图8A中示出的螺线管磁场的情况下，重要的是两个磁极NP和SP突出到与最大图像加热区域ZL相比的外侧。因此，能够在ZL的范围中产生均匀的热。

注意，可以采用记录材料的最大传送区域来代替最大图像加热区域。

在本实施例的情况下，磁心2的纵向方向上的两端部各个都从定影膜1的母线方向上的端面突出到外侧。因此，定影膜1的母线方向上的整个区域的热量能够被稳定。

根据现有技术的电磁感应加热系统定影装置已经被设计有如下的技术思想，即，使得磁力线被注入到圆筒形的旋转部件的材料中。另一方面，根据第一实施例的电磁感应加热系统在垂直穿透电路S的磁通变为最大的状态中加热圆筒形的旋转部件的整个区域，即，已经被设计有技术思想使得磁力线通过圆筒形的旋转部件的外部。

在下文中，将示出不适合用于本实施例的目的的磁力线形状的三个示例。图9A示出其中磁力线经过圆筒形的旋转部件的内侧(圆筒形的旋转部件和磁心之间的区域)的示例。在该情况下，在磁力线经过圆筒形的旋转部件的内侧的情况下，在图中向左走的磁力线和向右走的磁力线混合，因此，两者彼此抵销，并且根据法拉第定律，Φ的积分值减少，热效率减少，因此其是不期望的。在磁心的截面面积小的情况下、在磁心的相对磁导率小的情况下、在磁心在纵向方向上被分割以便形成大间隙的情况下、以及在圆筒形的旋转部件的直径大的情况下引起这种磁力线形状。图9B示出其中磁力线经过圆筒形的旋转部件的材料的内部的示例。在圆筒形的旋转部件的材料是诸如镍、铁等的具有高相对磁导率的材料的情况下容易引起这种状态。

作为以上描述的结论，不适合用于本实施例的目的的磁力线形状在下面的(I)到(V)的情况中形成，并且这是根据现有技术的定影装置，在其中利用由在圆筒形的旋转部件的材料内发生的涡流损失而引起的焦耳热产生热量。

(I)圆筒形的旋转部件的材料的相对磁导率大

(II)圆筒形的旋转部件的截面面积大

(III)磁心的截面面积小

(IV)磁心的相对磁导率小

(V)磁心在纵向方向上被分割以便形成大间隙

图9C是其中在纵向方向上将磁心分割成多个并且在除磁心的两端部NP和SP以外的位置MP中形成磁极的情况。为了实现本实施例的目的，期望的是形成磁路以使得仅仅取NP和SP两个作为磁极，而不期望的是在纵向方向上将磁心分割成两个或更多个以便形成磁极MP。根据稍后在3-3中描述的原因，可能存在其中增大整个磁心的磁阻从而防止形成磁路的情况、以及其中在磁极MP部分附近的热量减少从而防止图像被均匀地加热的情况。在分割磁心的情况下，范围(稍后将在3-6中描述)被约束为在其中磁阻被降低并且磁导被保持为较大，使得磁心足够用作磁路。

3-3、磁电路(Magnetic Circuit)和磁导

接下来，将描述用于实现作为本实施例的必不可少的特征的在3-2中描述的发热原理的特定的设计指南。为此，磁性到定影装置的组件的圆筒形的旋转部件的母线方向的通过的容易性必须用形状系数来表示。其形状系数使用“静磁场中的磁电路模型”的“磁导”。首先，将描述考虑一般的磁电路的方式。其中磁力线主要经过的磁路的闭合电路相对于电路将被称为磁电路。在计算磁电路中的磁通时，这可以根据电路的电流的计算被执行。磁电路的基础公式与关于电路的欧姆定律相同，并且假设全部磁力线为Φ，电动势为V，并且磁阻为R，这三个要素具有如下的关系

全部磁力线Φ＝电动势V/磁阻R …(2)

(因此，电路中的电流对应于磁电路中的全部磁力线Φ，电路中的电动势对应于磁电路中的电动势V，并且电路中的电阻对应于磁电路中的磁阻)。然而，为了全面地描述原理，将使用作为磁阻R的倒数的磁导P来进行描述。因此，以上表达式(2)用如下代替

全部磁力线Φ＝电动势V×磁导P …(3)

当假设磁路的长度为B，磁路的截面面积为S并且磁路的磁导率为μ时，这个磁导P被如下表示

磁导P＝磁导率μ×磁路截面面积S/磁路长度B …(4)

磁导P指示磁路长度B越短，并且磁路截面面积S和磁导率μ越大，磁导P越大，并且在其中磁导P大的部分中形成更多磁力线Φ。

如图8A中所示出的，进行设计使得静磁场中从磁心的纵向方向上的一端输出的大部分磁力线通过圆筒形的旋转部件的外侧以便返回到磁心的另一端。在其设计时，期望的是定影装置被认为是磁电路，并且磁心2的磁导被设定为足够地大，以及，圆筒形的旋转部件和圆筒形的旋转部件的内侧的磁导被设定为足够地小。

在图10A和10B中，圆筒形的旋转部件(导电层)将被称为圆筒体。图10A是其中在圆筒体1a之内布置半径为a1m且长度为B m且相对磁导率为μ1的磁心2、以及其匝数为N的激励线圈3的有限长度螺线管的结构。这里，圆筒体为长度为B m的导体，圆筒体内侧半径为a2m，圆筒体外侧半径为a3m，并且相对磁导率为μ2。假设在圆筒体的内侧和外侧的真空磁导率为μ₀H/m。当将电流I A施加到螺线管线圈时，磁心的任意位置的每单位长度要产生的磁通8为

图10B为与磁心2的纵向方向垂直的截面的放大视图。图中的箭头表示，当将电流I施加到螺线管线圈时，磁心内的空气、圆筒体内外的空气、以及经过圆筒体的与磁心的纵向方向平行的磁力线。经过磁心的磁通为经过圆筒体的内侧的空气的磁通为经过圆筒体的磁通为以及经过圆筒体的外侧的空气的磁通为

图11A示出图10B中示出的单位长度的包括磁心、线圈和圆筒体的空间中的磁性等效电路。要由磁心的磁通产生的电动势为Vm，磁心的磁导为Pc，圆筒体的内侧的空气内的磁导为Pa_in，圆筒体内的磁导为Pcy，并且圆筒体的外侧的空气的磁导为Pa_out。当与圆筒体的磁导Pcy或圆筒体内侧的磁导Pa_in相比磁心的磁导Pc足够大时，下面的关系成立。

也就是说，这意味着经过磁心的内部的磁通必定经过和中的一个并且返回到磁心。

因此，当将(6)到(9)代入(5)时，表达式(5)变为如下。

Pc·Vm＝Pa_in·Vm+Pcy·Vm+Pa_out·Vm

＝(Pa_in+Pcy+Pa_out)·Vm

Pc-Pa_in-Pcy-Pa_out＝0 ...(10)

根据图10B，如果假设磁性线圈的截面面积为Sc，圆筒体内侧的空气的截面面积为Sa_in，并且圆筒体的截面面积为Scy，每个区域的每单位长度的磁导能够如下地利用“磁导率×截面面积”表示，并且其单位为H·m。

Pc＝μ1·Sc＝μ1·π(a1)² ...(11)

Pa_in＝μ0·Sa_in＝μ0·π((a2)²-(a1)²) ...(12)

Pcy＝μ2·Scy＝μ2·π·((a3)²-(a2)²) ...(13)

此外，Pc-Pa_in-Pcy-Pa_out＝0成立，并且因此，圆筒体外侧的空气内的磁导能够被如下表示。

Pa_out＝Pc-Pa_in-Pcy

＝μ1·Sc-μ0·Sa_in-μ2·Scy

＝π·μ1·(a1)²

-π·μ0·((a2)²-(a1)²)

-π·μ2·((a3)²-(a2)²) ...(14)

如表达式(5)到表达式(10)中所示出的，经过每个区域的磁通与每个区域的磁导成比例。当采用表达式(5)到(10)时，经过每个区域的磁通的比率能够被计算，如稍后描述的表1一样。注意，在除空气以外的材料也存在于圆筒体的空心部分中的情况下，能够以与圆筒体内的空气相同的方法根据其磁导率和截面面积获得磁导。稍后将描述在该情况下如何计算磁导。

在本实施例的情况下，使用“每单位长度的磁导”，作为“用于表示磁性的到圆筒形的旋转部件的纵向方向的通过的容易性的形状系数”。表1在本实施例的配置的情况下使用表达式(5)到(10)对于磁心、膜引导件(压合部形成部件)、圆筒体内的空气和圆筒体、根据磁导率和截面面积来计算每单位长度的磁导。最终，使用表达式(14)计算圆筒体外的空气的磁导。在本计算的情况下，考虑全部“能够被包括在圆筒体内并且用作磁路的部件”。本计算指示在磁心的磁导的值为100％的情况下每个部分的磁导的比率为多少百分比。据此，关于在哪个部分中容易形成磁路、以及磁通经过哪个部分，能够使用磁电路进行数字化。

磁阻R(磁导P的倒数)可以被采用来代替磁导。注意，在使用磁阻讨论的情况下，磁阻简单地为磁导的倒数，并且因此，每单位长度的磁阻R能够利用“1/(磁导率×截面面积)”来表示，并且其单位为“1/(H·m)”。

在下文中，将列出要被用于数字化的第一实施例的配置的细节(材料和数值)。

磁心2：铁氧体(相对磁导率1800)，直径14mm(截面面积1.5×10^-4m²)

膜引导件：PPS(相对磁导率1)，截面面积1.0×10^-4m²

圆筒形的旋转部件(导电层)1a：铝(相对磁导率1)，直径24mm，厚度20μm(截面面积1.5×10^-6m²)

定影膜的弹性层1b和定影膜的表面层1c在比作为发热层的圆筒形的旋转部件(导电层)1a更外侧，并且还不对生热有贡献。因此，不必计算磁导(或磁阻)，并且在本磁电路模型的情况下，定影膜的弹性层1b和定影膜的表面层1c能够通过被包括在“圆筒体外的空气”中来被处理。

根据以上尺寸和相对磁导率计算的定影装置的组件的“每单位长度的磁阻和磁导”将被总结在下面的表1中。

[表1]

第一实施例中的磁导

关于“每单位长度的磁导”，将描述在图11A中的磁性的等效电路图和实际数值之间的对应关系。磁心的每单位长度的磁导Pc被表示如下(表1)。

Pc＝3.5×10^-7H·m

导电层和磁心之间的区域的每单位长度的磁导Pa_in是膜引导件的每单位长度的磁导和圆筒体内的空气的每单位长度的磁导的合成，因此表示如下(表1)。

Pa_in＝1.3×10^-10+2.5×10^-10H·m

导电层的每单位长度的磁导Pcy是表1中描述的圆筒体，并且被表示如下。

Pcy＝1.9×10^-12H·m

Pa_out是表1中描述的圆筒体外的空气，并且被表示如下。

Pa_out＝Pc-Pa_in-Pcy＝3.5×10^-7H·m

接下来，将描述其中磁阻是磁导的倒数的情况。磁心的每单位长度的磁阻如下。

Rc＝2.9×10⁶ 1/(H·m)

导电层和磁心之间的区域的磁阻如下。

Ra_in＝1/Pa_in＝2.7×10⁹ 1/(H·m)

注意，在根据膜引导件的磁阻Rf＝8.0×10⁹ 1/(H·m)和圆筒体内的空气的磁阻Ra＝4.0×10⁹ 1/(H·m)直接计算磁阻的情况下，必须使用并联电路的组合磁阻的表达式。

\frac{1}{R_{a_{in}}} = \frac{1}{R_{f}} + \frac{1}{R_{a}}

\frac{1}{R_{a_{in}}} = \frac{R_{a} \times R_{f}}{R_{a} + R_{f}}

它是表1中描述的圆筒体，对应于Rcy，并且Rcy＝5.3×10¹¹H·m成立。此外，通过从其直径为24mm的空心部分的截面面积中减去磁心的截面面积和膜引导件的截面面积，计算圆筒体和磁心之间的区域的空气的截面面积。通常，在使用本实施例作为定影装置时的磁导值的标准基本上如下。

关于磁心，在使用烧结铁氧体的情况下，相对磁导率基本上为大约500到10000，并且截面变为大约5mm到20mm。因此，磁心的每单位长度的磁导变为1.2×10^-8到3.9×10^-6H·m。在采用其它铁磁体的情况下，能够选择基本上大约100到10000作为相对磁导率。

在采用树脂作为膜引导件的材料的情况下，相对磁导率基本上为1.0，并且截面面积变为大约10mm²到200mm²。因此，每单位长度的磁导变为1.3×10^-11到2.5×10^-10H·m。

关于圆筒体内的空气，空气的相对磁导率基本上为1，并且近似截面面积变为圆筒形的旋转部件的截面面积与磁心的截面面积之间的差值，因此变为相当于10mm到50mm的截面面积。因此，每单位长度的磁导变为1.0×10^-11到1.0×10^-10H·m。这里提到的圆筒体内的空气为圆筒形的旋转部件(导电层)与磁心之间的区域。

关于圆筒形的旋转部件(导电层)，为了减少预热时间，期望的是热容更小。因此，期望的是厚度为1到50μm，并且直径为大约10到100mm。在采用为磁性材料的镍(相对磁导率600)作为该材料的情况下的每单位长度的磁导变为4.7×10^-12到1.2×10^-9H·m。在采用非磁性材料作为该材料的情况下的每单位长度的磁导变为8.0×10^-15到2.0×10^-12H·m。以上为根据本实施例的定影装置的近似“每单位长度的磁导”的范围。

这里，在用磁阻值替代以上磁导值的情况下，其结果变为如下。磁心、膜引导件以及圆筒体内的空气中的每一个的磁阻的范围为2.5×10⁵到8.1×10⁷ 1/(H·m)、4.0×10⁹到8.0×10¹⁰ 1/(H·m)、以及1.0×10⁸到1.0×10¹⁰ 1/(H·m)。

关于圆筒形的旋转部件，在采用为磁性材料的镍(相对磁导率600)作为该材料的情况下的每单位长度的磁阻变为8.3×10⁸到2.1×10¹¹ 1/(H·m)，并且在采用非磁性材料作为该材料的情况下的每单位长度的磁阻变为5.0×10¹¹到1.3×10¹⁴ 1/(H·m)。

以上为根据本实施例的定影装置的近似“每单位长度的磁阻”的范围。

接下来，将参考表1中的“磁通的比率”以及图11B描述磁性的等效电路。在本实施例的情况下，在静磁场中的磁电路模型上，其中从磁心的一端输出的经过磁心的内部的磁力线的100％经过的路径具有下面的内容。在从磁心的一端输出的经过磁心的内部的磁力线的100％中，0.0％经过膜引导件，0.1％经过圆筒体内的空气，0.0％经过圆筒体，并且99.9％经过圆筒体外的空气。在下文中，这个状态将被表示为“圆筒体外的磁通的比率：99.9％”。注意，虽然稍后将描述原因，但是为了实现本实施例的目的，期望的是“在静磁场中的磁电路模型上通过圆筒部件外的磁力线的比率”的值尽可能地接近100％。

“通过圆筒部件外的磁力线的比率”是在将直流电流施加到激励线圈以便形成静磁场时，在膜的母线方向上经过磁心的内部并且从磁心的纵向方向上的一端输出的磁力线中，通过圆筒形的旋转部件外并且返回到磁心的另一端的磁力线的比率。

当用表达式(5)到(10)中描述的参数表示时，“通过圆筒部件外的磁力线的比率”是Pa_out相对于Pc的比率(＝Pa_out/Pc)。

为了创建“圆筒体外的磁力线的比率”高的配置，具体地，期望下面的设计技术。

技术1：增大磁心的磁导(增大磁心的截面面积，增大材料的相对磁导率)

技术2：减少圆筒体内的磁导(减少空气部分的截面面积)

技术3：防止具有大磁导的部件(诸如铁等)被布置在圆筒体内

技术4：减少圆筒体的磁导(减少圆筒体的截面面积，减少要被用于圆筒体的材料的相对磁导率)

根据技术4，期望的是圆筒体的材料在相对磁导率μ方面较低。在采用具有高相对磁导率μ的材料作为圆筒体时，圆筒体的截面面积必须被减少得尽可能小。这与根据现有技术的定影装置相反，在根据现有技术的定影装置中圆筒体的截面面积越大，穿透圆筒体的磁力线的数量增加越多，热效率变得越高。此外，虽然期望的是防止具有大磁导的部件被布置在圆筒体内，但是在铁等别无选择地被布置的情况下，“通过圆筒部件外的磁力线的比率”必须通过减少截面面积等来控制。

注意，可能还有其中磁心在纵向方向上被分割成两个或更多个并且在分割的磁心之间设置间隙的情况。在这种情况下，在用空气或与磁心的相对磁导率相比具有更小相对磁导率的介质(诸如其相对磁导率被认为是1.0的介质)填充这个间隙的情况下，整个磁心的磁阻增大从而减少磁路形成能力。因此，为了实现本实施例，必须严格地管理磁心的间隙。用于计算磁心的磁导的方法变得复杂。在下文中，将描述在将磁心分割成两个或更多个并且将这些以等间隔排列(在其之间夹着间隙或薄片形状的非磁性材料)的情况下用于计算整个磁心的磁导的方法。在该情况下，必须推导纵向方向上的整体的磁阻，通过将导出的磁阻除以整个长度获得每单位长度的磁阻，并且通过取其倒数获得每单位长度的磁导。

首先，磁心的纵向配置图被示出在图12中。在磁心c1到c10的情况下，截面面积为Sc，磁导率为μc，并且每个分割的磁心的纵向的尺寸为Lc，并且具有间隙g1到g9，截面面积为Sg，磁导率为μg，并且每个间隙的纵向的尺寸为Lg。在这时候，纵向的整体的磁阻Rm_all由下面的表达式给出。

Rm_all＝(Rm_c1+Rm_c2+…+Rm_c10)+(Rm_g1+Rm_g2+…+Rm_g9) …(15)

在本配置的情况下，磁心的材料与形状以及间隙宽度为均匀的，并且因此，如果假设Rm_c的相加的总和为ΣRm_c，并且Rm_g的相加的总和为ΣRm_g，表达式(15)被表示如下。

Rm_all＝(ΣRm_c)+(ΣRm_g) …(16)

如果假设磁心的纵向的尺寸为Lc，磁导率为μc，截面面积为Sc，间隙的纵向的尺寸为Lg，磁导率为μg，并且截面面积为Sg，

Rm_c＝Lc/(μc·Sc) …(17)

Rm_g＝Lg/(μg·Sg) …(18)

这些被代入表达式(16)，并且因此，整个纵向的尺寸的磁阻Rm_all变为

Rm_all＝(ΣRm_c)+(ΣRm_g)

＝(Lg/(μc·Sc))×10+(Lg/(μg·Sg))×9 …(19)

如果假设Lc的相加的总和为ΣLc，并且Lg的相加的总和为ΣLg，每单位长度的磁阻Rm变为

Rm＝Rm_all/(ΣLc+ΣLg)

＝Rm_all/(L×10+Lg×9) …(20)

如下获得每单位长度的磁导Pm。

Pm＝1/Rm＝(ΣLc+ΣLg)/Rm_all

＝(ΣLc+ΣLg)/[{ΣLc/(μc+Sc)}+{ΣLg/(μg+Sg)}] …(21)

ΣLc：分割的磁心的长度的总和

μc:磁心的磁导率

Sc:磁心的截面面积

ΣLg:间隙的长度的总和

μg:间隙的磁导率

Sg:间隙的截面面积

根据表达式(21)，增大间隙Lg导致磁心的磁阻的增大(磁导的劣化)。为了构成根据本实施例的定影装置，期望的是从发热的视角来看设计使得减少磁心的磁阻(从而增大磁导)，并且因此不是如此期望的提供间隙。然而，可能有其中为了防止磁心被容易破坏，磁心被分割成两个或更多个以便提供间隙的情况。在该情况下，执行设计使得减少间隙Lg得尽可能小(优选地大约50μm或更小)，并且使得不偏离稍后描述的对于磁导和磁阻的设计条件，由此能够实现本发明的目的。

3-4、圆筒形的旋转部件内的圆周方向电流

在图8A中，从中心同心地布置磁心2、激励线圈3和圆筒形的旋转部件(导电层)1a，并且当在激励线圈3内电流在箭头I方向上增大时，在概念图中八个磁力线经过磁心2。

图13A示出图8A中的位置O中的截面配置的概念图。经过磁路的磁力线Bin被用在图中朝向深度方向的箭头(八个x标记)示出。在图中朝向前侧的箭头Bout(八个点标记)表示在形成静磁场时在磁路外返回的磁力线。据此，在圆筒形的旋转部件1a内在图中的深度方向上行进的磁力线Bin的数量为八个，并且在圆筒形的旋转部件1a外返回到图中的前侧的磁力线Bout的数量也是八个。在当在激励线圈3内电流在箭头I的方向上增大时的瞬间处，在磁路内形成磁力线，像朝向图中的深度方向的箭头(在圆内x标记)。在实际上已经形成交变磁场的情况下，感应电动势被施加到圆筒形的旋转部件1a的圆周方向上的整个区域使得抵消以这个方式形成的磁力线，并且电流在箭头J的方向上流动。当电流流到圆筒形的旋转部件1a中时，圆筒形的旋转部件1a是金属，并且因此，由于电阻引起焦耳加热。

本实施例的重要的特征在于，这个电流J在圆筒形的旋转部件1a的环流(circulating)方向上流动。在本实施例的配置的情况下，静磁场中经过磁心的内部的磁力线Bin经过圆筒形的旋转部件1a的空心部分，并且从磁心的一端输出且返回到磁心的另一端的磁力线Bout通过圆筒形的旋转部件1a的外部。这是因为，在交变磁场中，在圆筒形的旋转部件1a内的圆周方向电流变为占优势的，防止产生其中如图31中所示出的磁力线被产生穿透导电层的材料的内部的涡流E//。注意，在下文中，为了区别基本上用于感应加热的描述的“涡流”(稍后在比较示例3和4中描述)，在本实施例的配置中在箭头J的方向(或其反方向)上均匀地流到圆筒形的旋转部件中的电流将被称为“圆周方向电流”。根据法拉第定律的感应电动势已经被产生在圆筒形的旋转部件1a的环流方向上，并且因此，这个圆周方向电流J均匀地流到圆筒形的旋转部件1a中。磁力线重复根据高频电流的生成/消失以及方向改变，圆周方向电流J重复与高频电流同步地生成/消失以及方向改变，并且根据在圆筒形的旋转部件的材料的厚度方向上的整个区域的磁阻值引起焦耳加热。图13B是示出经过磁心的磁路的磁力线Bin、从磁路的外侧返回的磁力线Bout、以及流到圆筒形的旋转部件1a中的圆周方向电流J的方向的纵向透视图。

另一个优点在于，对于圆筒形的旋转部件和激励线圈3之间的圆筒形的旋转部件的径向上的间隔的约束少。这里，图34示出其中没有提供磁性线圈的定影装置的纵向截面，并且为圆筒体1a的空心部分提供有具有其螺旋轴平行于圆筒体1d的母线方向的螺旋部分的激励线圈3。在这个定影装置的情况下，当在激励线圈3附近产生的磁通L2穿透圆筒形的旋转部件1a时，在圆筒形的旋转部件1a处产生涡流，并且产生热量。因此，为了让L2对加热有贡献，必须执行设计以使得减少激励线圈3与圆筒形的旋转部件1d之间的间隔Δdc。

然而，在已经通过减薄圆筒形的旋转部件1d的厚度将挠性给予圆筒形的旋转部件的情况下，使定影膜1变形，因此，难以以高精度在整个圆周之上维持激励线圈3与圆筒形的旋转部件1d之间的间隔Δdc。

另一方面，在根据本实施例的定影装置的情况下，圆周方向电流与在圆筒形的旋转部件1a的母线方向上穿透圆筒形的旋转部件1a的空心部分的磁力线的时间变化成比例。在该情况下，即使在激励线圈、磁心和圆筒形的旋转部件1a的位置关系被偏移若干毫米到数十毫米时，对圆筒形的旋转部件1a起作用的电动势也不容易波动。因此，根据本实施例的定影装置在用于加热具有挠性的圆筒形的旋转部件(诸如膜)的应用中优秀。因此，如图3中所示出的，即使在圆筒形的旋转部件1a被椭圆形地变形时，圆周方向电流也能够有效地被施加到圆筒形的旋转部件1a。此外，激励线圈3和磁心2的截面形状可以是任何形状(方形，五边形，等)，因此设计灵活性也高。

3-5、电力转换效率

在加热定影膜的圆筒形的旋转部件(导电层)时，高频交变电流被施加到激励线圈以便形成交变磁场。这个交变磁场将电流感应到圆筒形的旋转部件。作为物理模型，这非常类似于变压器的磁耦合。因此，在考虑电力转换效率时，能够采用变压器的磁耦合的等效电路。根据其交变磁场，激励线圈和圆筒形的旋转部件被磁性地耦合，供应到激励线圈的电力被传播到圆筒形的旋转部件。这里提到的“电力转换效率”是要被供应到用作磁场发生器的激励线圈的电力与要由圆筒形的旋转部件消耗的电力之间的比率，并且在本实施例的情况下，是要被供应到用于图1中示出的激励线圈3的高频转换器5的电力与要被消耗作为圆筒形的旋转部件1a处产生的热量的电力之间的比率。这个电力转换效率能够用下面的表达式表示。

电力转换效率＝要被消耗作为圆筒形的旋转部件处的热量的电力/要被供应到激励线圈的电力

在供应给激励线圈之后由除圆筒形的旋转部件以外消耗的电力的示例包括由激励线圈的磁阻引起的损失，以及由磁心材料的磁性特性引起的损失。

图14A和14B示出关于电路效率的说明图。在图14A中，1a表示圆筒形的旋转部件，2表示磁心，并且3表示激励线圈，并且圆周方向电流J流到圆筒形的旋转部件1a中。图14B是图14A中示出的定影装置的等效电路。

R1表示磁心和激励线圈的损失的量，L1表示围绕磁心旋转的激励线圈的电感，M表示绕组导线与圆筒形的旋转部件之间的互感，L2表示圆筒形的旋转部件的电感，并且R2表示圆筒形的旋转部件的电阻。去除圆筒形的旋转部件时的等效电路被示出在图15A中。当从激励线圈的两端测量电阻R1并且使用诸如阻抗分析仪或LCR表之类的装置测量等效电感L1时，如从激励线圈的两端观看的阻抗ZA被表示为

Z_A＝R₁+jωL₁ ...(23)

流到这个电路中的电流由于R₁而损失。也就是说，R₁表示由线圈与磁心引起的损失。

装载圆筒形的旋转部件时的等效电路被示出在图15B中。在测量时的电阻Rx和Lx的情况下，能够通过如图15C中所示出的执行等价转换，获得下面的关系表达式。

[数学式2]

\begin{matrix} Z = R 1 + jω (L 1 - M) + \frac{jωM (jω (L 2 - M) + R 2)}{jωM + jω (L 2 - M) R 2)} \\ = R 1 + \frac{ω^{2} M^{2} R_{2}}{{R_{2}}^{2} + ω^{2} {L_{2}}^{2}} + j (L_{1} - M) + \frac{M \cdot {R_{2}}^{2} + ω^{2} M L_{2} (L_{2} - M)}{{R_{2}}^{2} + ω^{2} {L_{2}}^{2}} \end{matrix}

[数学式3]

Rx = R_{1} + \frac{ω^{2} M^{2} R_{2}}{{R_{2}}^{2} + ω^{2} {L_{2}}^{2}} . . . (23)

[数学式4]

Lx = ω (L_{1} - M) + \frac{M \cdot {R_{2}}^{2} + ω^{2} M L_{2} (L_{2} - M)}{{R_{2}}^{2} + ω^{2} {L_{2}}^{2}} . . . (24)

其中M表示激励线圈和圆筒形的旋转部件之间的互感。

如图15C中所示出的，当流到R₁中的电流为I₁并且流到R₂中的电流为I₂时，

[数学式5]

jωM(I₁-l₂)＝(R₂+jω(L₂-M))l₂ …(25)

成立，并且因此，

[数学式6]

I_{1} = \frac{R_{2} + jω L_{2}}{jωM} l_{2} . . . (26)

成立。

用电阻R₂的功率消耗/(电阻R₁的功率消耗+电阻R₂的功率消耗)表示效率，并且因此，

[数学式7]

成立，在测量装载圆筒形的旋转部件之前的电阻R₁以及在装载圆筒形的旋转部件之后的电阻Rx的情况下，能获得电力转换效率，其指示供应到激励线圈的电力中的多少电力被消耗作为要在圆筒形的旋转部件处产生的热量。注意，在第一实施例的配置的情况下，由Agilent Technologies Inc.制造的阻抗分析仪4294A已经被采用以用于测量电力转换效率。首先，在不存在圆筒形的旋转部件的状态中，已经从绕组导线的两端测量电阻R₁，接下来，在磁心已经被插入圆筒形的旋转部件中的状态中，从绕组导线的两端测量电阻Rx。因此，R₁＝103mΩ并且Rx＝2.2Ω成立，能够通过表达式(27)获得在这时候的电力转换效率为95.3％。在下文中，将使用这个电力转换效率评估电磁感应加热系统定影装置的性能。

3-6、对于“圆筒体外的磁通的比率”的条件

在根据本实施例的定影装置的情况下，在静磁场中经过圆筒形的旋转部件外的磁力线的比率与供应到激励线圈的电力要在交变磁场中被传播到圆筒形的旋转部件的转换效率(电力转换效率)之间存在相关性。通过圆筒体的外侧的磁力线的比率增大越多，电力转换效率越高。其原因依赖于与其中当泄漏磁力线的数量足够小并且经过一次线匝的磁力线的数量与经过二次线匝的磁力线的数量等同时电力转换效率变高的变压器的情况相同的原理。也就是说，经过磁心的内部的磁力线的数量与通过圆筒形的旋转部件的外侧的磁力线的数量越接近，到圆周方向电流的电力转换效率变得越高。这意味着从磁心的纵向方向上的一端输出并且返回到另一端的磁力线(具有与经过磁心的内部的磁力线反方向的磁力线)抵消经过圆筒形的旋转部件的空心部分以及经过磁心的内部的磁力线的比率小。也就是说，如图11B中的磁性的等效电路中所示出的，从磁心的纵向方向上的一端输出并且返回到另一端的磁力线通过圆筒形的旋转部件的外侧(圆筒体外的空气)。因此，本实施例的本质的特征是通过增大圆筒体外的磁力线的比率，有效地感应施加到激励线圈的高频电流作为在圆筒形的旋转部件内的圆周方向电流。特定的示例包括减少经过膜引导件、圆筒体内的空气以及圆筒体的磁力线。

图16是要被用于电力转换效率的测量实验的实验设备的图。金属片1S是其中面积为230mm×600mm并且厚度为20μm的铝片，其通过以圆筒形的形状环绕以使得包围磁心2与激励线圈3并且在粗线1ST部分处导电，形成与圆筒形的旋转部件相同的导电路径。磁心2为相对磁导率为1800并且饱和磁通密度为500mT的铁氧体，并且具有截面面积为26mm²并且长度B为230mm的圆柱体形状。通过使用未示出的固定单元，磁心2被布置为基本上在铝片1S的圆筒的中心，通过穿透具有长度B＝230mm的圆筒的空心部分而在圆筒内形成磁路。通过在圆筒的空心部分处以螺旋形状、以250匝缠绕磁心2来形成激励线圈3。

这里，当在箭头1SZ方向上抽出金属片1S的端部时，圆筒的直径1SD能够被减少。已经使用这个实验设备在将圆筒的直径1SD从191mm变为18mm的同时测量了电力转换效率。注意，在下面表2中示出在1SD＝191mm时的圆筒体外的磁力线的比率的计算结果，并且在下面表3中示出在1SD＝18mm时的圆筒体外的磁力线的比率的计算结果。

[表2]

当圆筒直径1SD为191mm时的圆筒体外部的磁力线的比率

[表3]

当圆筒直径1SD为18mm时的圆筒体外部的磁力线的比率

对于电力转换效率的测量，首先，在不存在圆筒形的旋转部件的状态中从绕组导线的两端测量电阻R₁。接下来，在磁心被插入圆筒形的旋转部件的空心部分中的状态中从绕组导线的两端测量电阻RX，并且根据表达式(27)测量电力转换效率。在图17中，与圆筒的直径对应的圆筒体外的磁力线的比率(％)被作为横轴，并且21kHz的频率中的电力转换效率被作为纵轴。对于曲线图，电力转换效率在图内的P1处及其后急剧地上升并且超过70％，并且在用箭头示出的区域R1的范围中电力转换效率被维持在70％或更多。电力转换效率在P3周围处再次急剧地上升，并且在区域R2中达到80％或更多。电力转换效率在P4处及其后的区域R3中维持94％或更多的较高值。这个电力转换效率开始急剧地上升依赖于圆周方向电流开始有效地流到圆筒体中。

这个电力转换效率是用于设计电磁感应加热系统定影装置的非常重要的参数。例如，在电力转换效率已经为80％的情况下，剩余20％电力在除圆筒形的旋转部件以外的位置中被产生作为热能。关于产生电力的位置，在诸如磁性材料等的部件被布置在圆筒形的旋转部件的内部的情况下，在其部件上产生电力。也就是说，当电力转换效率低时，必须针对在激励线圈与磁心处产生热量而采取措施。根据本发明人及其他的研究，其措施的程度在70％和80％的电力转换效率作为边界的情况下极大地改变。因此，对于区域R1、R2和R3的配置，用作定影装置的配置极大地不同。将描述三个类型的设计条件R1、R2和R3，并且定影装置的配置不属于其任何一种。在下文中，将详细描述适用于设计定影装置的电力转换效率。

下面的表4是与图17中的P1到P4对应的配置实际被设计作为定影装置并且被评估的结果。

[表4]

定影装置P1-P4的评估结果

定影装置P1

本配置是其中磁心的截面面积为5.75mm×4.5mm并且圆筒体(导电层)的直径是143.2mm的情况。在这时候通过阻抗分析仪获得的电力转换效率为54.4％。电力转换效率为指示供应到定影装置的电力之中对圆筒(导电层)的加热的贡献的参数。因此，即使在已经设计作为能够输出最大1000W的定影装置的情况下，大约450W变成损失，并且其损失在线圈和磁心处变成加热。在本配置的情况下，即使在启动时供应1000W持续若干秒时，线圈温度也可能超过200摄氏度。当考虑线圈绝缘体处的耐热温度为200摄氏度的后半段并且铁氧体的磁心的居里点通常为大约200到250摄氏度时，难以在45％损失的情况下将诸如激励线圈等的部件维持为等于或小于耐热温度。此外，当磁心的温度超过居里点时，线圈的电感突然劣化，并且导致负载波动。

供应到定影装置的电力的大约45％被浪费，因此，为了将900W的功率供应到圆筒体(估计1000W的90％)，必须向其供应大约1636W的功率。这意味着在100V的输入时消耗电力供应16.36A。在存在能够从用于商用AC的插头供应的容许电流为15A的限制的情况下，要被供应的电流可能超过容许电流。因此，对于其中圆筒体外的磁力线的比率为64％并且电力转换效率为54.4％的定影装置P1，要被供应到定影装置的电力可能是不足的。

定影装置P2

本配置是其中磁心的截面面积为5.75mm×4.5mm并且圆筒体的直径是127.3mm的情况。在这时候通过阻抗分析仪获得的电力转换效率为70.8％。在这时候，依赖于定影装置的打印操作，在激励线圈等处产生稳定的大量热，并且激励线圈单元的温度上升、特别地磁心的温度上升可能引起问题。当采用高规格装置(借此能够执行每分钟60张的打印操作)作为根据本实施例的定影装置时，圆筒形的旋转部件的旋转速度变成330mm/sec。因此，可能有其中圆筒形的旋转部件的表面温度为保持在180摄氏度的情况。在这种情况下，能够设想磁心的温度可能超过240摄氏度持续20秒，并且超过圆筒体(导电层)的温度。要用作磁心的铁氧体的居里温度通常为200到250摄氏度，并且在铁氧体超过居里温度的情况下，磁导率突然减少。当磁导率突然减少时，这防止在磁心内形成磁路。当防止形成磁路时，对于本实施例，可能有其中感应圆周方向电流以便使得难以产生热的情况。

因此，当采用上述高规格装置作为根据设计条件R1的定影装置时，为了降低铁氧体磁心的温度，期望的是提供冷却单元。作为冷却单元，可以采用空气冷却风扇、水冷、热沉、辐射片、热管、Bell Choi元件等。不用说，在本配置中不要求高规格的情况下不必提供冷却单元。

定影装置P3

本配置是其中磁心的截面面积为5.75mm×4.5mm并且圆筒体的直径是63.7mm的情况。在这时候通过阻抗分析仪获得的电力转换效率为83.9％。在这时候，稳定的热量在激励线圈等处产生，但是不超过能够通过热传递和自然冷却加热的热量。当采用高规格装置(借此能够执行每分钟60张的打印操作)作为根据本配置的定影装置时，圆筒体的旋转速度变成330mm/sec。因此，即使在圆筒体的表面温度被维持为180摄氏度的情况，铁氧体的磁心的温度也不上升到等于或高于220摄氏度。因此，对于本配置，在采用高规格定影装置的情况下，期望的是采用其居里温度等于或高于220摄氏度的铁氧体。在采用根据设计条件R2的定影装置作为高规格定影装置的情况下，期望的是优化诸如铁氧体等的耐热设计。对于本配置，在不要求上述高规格的情况下，不必执行这种水平的耐热设计。

定影装置P4

本配置是其中磁心的截面面积为5.75mm×4.5mm并且圆筒体的直径是47.7mm的情况。在这时候通过阻抗分析仪获得的电力转换效率为94.7％。当采用高规格装置(借此能够执行每分钟60张的打印操作)作为根据本配置的定影装置时，圆筒体的旋转速度变成330mm/sec，并且在圆筒体的表面温度被维持在180摄氏度的情况下，激励线圈等不上升到等于或高于180摄氏度。这表示激励线圈几乎不产生热。在圆筒体外的磁力线的比率为94.7％并且电力转换效率为94.7％(设计条件R3)的情况下，电力转换效率足够高，并且因此，即使在采用定影装置P4作为更高规格定影装置时，也不必提供冷却单元。

此外，对于其中电力转换效率被稳定在较高值的这个区域，即使在圆筒形的旋转部件与磁心之间的位置关系波动时，电力转换效率也不波动。在电力转换效率不波动的情况下，稳定的热量能够被从圆筒形的旋转部件供应。因此，对于使用具有挠性的定影膜的定影装置，采用其中电力转换效率不波动的这个区域R3提供大优点。

如上所述，对于被配置为使得圆筒形的旋转部件在其轴向上产生磁场并且使得圆筒形的旋转部件执行电磁感应加热的定影装置，由圆筒体外的磁力线的比率得到的设计条件可以被用图17中的箭头R1、R2和R3分类为区域。

R1：圆筒体外的磁力线的比率等于或大于70％但是小于90％

R2：圆筒体外的磁力线的比率等于或大于90％但是小于94％

R3：圆筒体外的磁力线的比率等于或大于94％

3-7、根据“圆周方向电流”的加热的特征

3-4中描述的“圆周方向电流”由于图6中的电路S内产生的感应电动势而被引起。因此，圆周方向电流依赖于电路S中收容的磁力线、以及电路S的电阻值。不同于稍后描述的“涡流E//”，圆周方向电流与材料内的磁通密度没有关系。因此，甚至由不用作薄的磁路的薄的磁性金属制成的圆筒形的旋转部件、或者甚至由非磁性金属制成的圆筒形的旋转部件都能够以高效率产生热。此外，对于其中电阻值没有极大地变化的范围，圆周方向电流也不依赖于材料的厚度。图18A示出具有20μm厚度的铝的圆筒形的旋转部件中的电力转换效率的频率依赖性。对于20-100kHz的频带，电力转换效率维持等于或高于90％。如同第一实施例一样，在使用21-40kHz的频带用于加热的情况下，维持高电力转换效率。接下来，图18B示出对于具有相同形状的圆筒形的旋转部件，在21kHz的频率处电力转换效率的厚度依赖性。具有实线的黑圈表示镍的实验结果，具有虚线的白圈表示铝的实验结果。两者对于20-300μm厚度的区域，在电力转换效率方面维持为等于或高于90％，并且两者不依赖于厚度，并且可以被采用作为用于定影装置的加热材料。

因此，在“通过圆周方向电流加热”的情况下，与根据现有技术的涡流损失进行的加热相比，能够扩展对于圆筒形的旋转部件的厚度和材料以及交变电流的频率的设计灵活性。

注意，根据本实施例的R1的定影装置的一个特征是，从磁心的纵向方向上的一端输出的磁力线中，通过圆筒形的旋转部件的外侧并且返回到磁心的另一端的磁力线的比率等于或高于70％。从磁心的纵向方向上的一端输出的磁力线中，通过圆筒形的旋转部件的外侧并且返回到磁心的另一端的磁力线的比率等于或高于70％，等同于圆筒体的磁导与圆筒体的内侧的磁导的和等于或低于圆筒体的磁导的30％。因此，本实施例的特性配置之一是其中如果假设磁心的磁导为Pc、圆筒体的内侧的磁导为Pa并且圆筒体的磁导为Ps则满足0.30×Pc≥Ps+Pa的关系的配置。

此外，在通过用磁阻替换这个来表示磁导关系表达式的情况下，磁导关系表达式如下。

0.30×Pc≥Ps+Pa

0.03 \times \frac{1}{Rc} &GreaterEqual; \frac{1}{R_{s}} &GreaterEqual; \frac{1}{R_{a}}

0.03 \times \frac{1}{Rc} &GreaterEqual; \frac{1}{R_{sa}}

0.30×Rsa≥Rc

其中Rs和Ra的组合磁阻Rsa被如下地计算。

\frac{1}{R_{sa}} = \frac{1}{R_{s}} + \frac{1}{R_{a}}

\frac{1}{R_{sa}} = \frac{R_{a} \times R_{s}}{R_{a} + R_{s}}

Rc:磁心的磁阻

Rs:导电层的磁阻

Ra:导电层与磁心之间的区域的磁阻

Rsa:Rs和Ra的组合磁阻

期望的是在定影装置的记录材料的整个最大传送区域处的与圆筒形的旋转部件的母线方向正交的方向上的截面中满足上述关系表达式。

类似地，本实施例的R2的定影装置满足下面的表达式。

0.10×Pc≥Ps+Pa

0.10×Rsa≥Rc

本实施例的R3的定影装置满足下面的表达式。

0.06×Pc≥Ps+Pa

0.06×Rsa≥Rc

3-8、优于闭合磁路的优点

这里，为了设计使得磁力线通过圆筒形的旋转部件的外侧，还存在用于形成闭合磁路的方法。这里提到的闭合磁路为，如图35中所示出的，磁心2在圆筒形的旋转部件外形成环路，并且具有定影膜1被覆盖在该环路的一部分上的形状。然而，当使用磁心2c形成环路时，这引起导致装置的尺寸增大的问题。另一方面，对于本实施例，能够在其中磁心没有在圆筒形的旋转部件外形成环路的开磁路的配置的情况下执行设计，并且因此可以实现装置的尺寸的减少。

此外，在采用21-100kHz频带作为交变电流的频率的情况下，如同本实施例一样的其中磁心没有在圆筒形的旋转部件外形成环路的开磁路的配置具有除装置的尺寸的减少以外的优点。在下文中，将描述这个优点。

在其中磁心没有在圆筒形的旋转部件外形成环路的闭合磁路的配置的情况下，50-60Hz频带的低频被采用作为交变电流的频率。这是因为当增大磁场的频率时，定影装置的设计根据下列理由而变得较难。为了使得圆筒形的旋转部件以高效率产生热，在采用21-100kHz频带的高频率作为交变电流的频率的情况下，当采用由诸如硅钢片之类的金属制成的磁心作为磁心时，磁心损耗增大。因此，高频率时低损失的烘焙铁氧体适合作为磁心的材料。然而，烘焙铁氧体是烧结材料，因此，这是脆弱的材料。当形成由这个脆弱的烘焙铁氧体构成的具有至少四个L字母配置的磁心(闭合磁路)时，装置的尺寸被增大从而使组装特性劣化，并且还增大在由装置的掉落等引起的外部地施加到装置的冲击的情况下装置被损坏的风险。在磁心已经被损坏并且甚至其一部分已经被断开的情况下，引导磁力线的能力显著地劣化，并且使得圆筒形的旋转部件1产生热的功能被丢失。这物理地等效于闭合磁路的变压器的情况，当磁路的一部分断开时，原始的性能没有被维持。此外，在其中磁心在圆筒形的旋转部件外成环路的闭合磁路的情况下，可能有其中为了改善组装特性和转换性磁心必须被分割成复数个部分的情况。虽然已经描述了期望的是将分割的磁心之间的间隙间隔抑制到50μm或更小，但是当磁心被分割时，引起诸如间隙管理等的设计上的问题。此外，包括其中外物(诸如灰尘等)被夹在分割的磁心之间的接合部分中并且性能劣化的风险。

另一方面，在采用21-100kHz频带的高频率作为交变电流的频率的情况下，定影装置由其中磁心没有在圆筒形的旋转部件外形成环路的开磁路构成提供了下面的优点。

1、磁心的形状能够由杆状构成，并且因此，容易改善抗冲击性能。特别地，这在使用烘焙铁氧体时是有利的。

2、磁心不一定必须包括L字母配置或分割配置，并且因此便于间隙管理。

3、能够通过将磁场变为高频率来减少磁心的截面面积，并且因此，整个装置的尺寸能够减少。

(4)比较实验的结果

在下文中，将描述具有本实施例的配置的图像形成设备与根据现有技术的图像形成设备之间的比较实验的结果。

比较示例1

本比较示例相对于第一实施例具有如下的配置，其中通过在纵向方向上将磁心分割成两个或更多个磁心并且在分割的磁心之间提供间隙，磁心的磁导被减少(磁阻被增大)。

图19是比较示例1中的线圈和磁心的透视图。磁心13是相对磁导率为1800并且饱和磁通密度为500mT的铁氧体，并且具有直径为5.75mm²、截面面积为26mm²并且长度为22mm的圆柱形状。十个磁心13以等间隔布置，在图19中的虚线部分中在磁心之间夹着厚度G＝0.7mm的聚酯薄膜片，并且其整个长度B为226.3mm。关于圆筒形的旋转部件(导电层)，如同第一实施例一样采用相对磁导率1.0的铝。对于圆筒形的旋转部件，厚度为20μm，并且直径为24mm。通过将表5中指出的参数代入表达式(15)到(21)来计算磁心的每单位长度的磁导。

此外，当假设根据上述计算磁心的每单位长度的磁导为1.1×10^-9H·m时计算经过每个区域的磁力线的比率时，其结果为下面的表6。

[表5]

比较示例1中的磁导

比较示例1	符号	数值	单位
				分割的磁心的长度	Lc	0.022	m
磁心的磁导率	μc	2.3E-03	H/m
				磁心的截面面积	Sc	2.6E-05	m^2
磁心的磁阻	Rm_c	374082	1/H
				间隙的长度	Lg	0.0007	m
间隙的磁导率	μg	1.3E-06	H/m
				间隙的截面面积	Sg	2.6E-05	m^2
间隙的磁阻	Rm_g	2.1E+07	1/H
				整个磁心的磁阻	Rm_all	2.2E+08	1/H
每单位长度的Rm_all	Rm	8.8E+08	1/(H·m)
				每单位长度的Pm	Pm	1.1E-09	H·m

[表6]

比较示例1中的磁导

在分割的磁心之间设置许多间隙，因此，与第一实施例相比磁心的磁导更小。因此，圆筒体外的磁力线的比率为63.8％，并且这是不满足“R1：圆筒体外的磁力线的比率等于或大于70％”的设计要求的配置。对于磁力线的形状，如图20中的虚线所示出的，对于磁心3a-3j中的每一个形成磁极，其一部分如同磁力线L一样返回到圆筒体内的空气，此外对于其一部分，如同L1一样磁通在黑圈部分处垂直穿透定影辊的材料。

此外，根据比较示例1的定影装置的每个组件的磁导如下。

磁心的磁导Pc＝1.1×10^-9H·m

圆筒体内的磁导Pa＝1.3×10^-10+4.0×10^-10H·m

圆筒体的磁导Ps＝1.9×10^-12H·m

因此，比较示例1不满足下面的磁导关系表达式。

Ps+Pa≤0.30×Pc

当用磁阻替代这个时，

磁心的磁阻Rc＝9.1×10⁸ 1/(H·m)

成立。

圆筒体内的磁阻是膜引导件Rf和圆筒体内的空气Rair的组合磁阻，因此，当使用下面的表达式计算这个时，

Ra＝1.9×10⁹ 1/(H·m)成立。

\frac{1}{R_{a}} = \frac{1}{R_{f}} + \frac{1}{R_{air}}

R_{a} = \frac{R_{air} \times R_{f}}{R_{air} + R_{f}}

圆筒体的磁阻Rs＝5.3×10¹¹ 1/(H·m)，并且因此，Rs和Ra的组合磁阻Rsa被获得如下，

\frac{1}{R_{sa}} = \frac{1}{R_{s}} + \frac{1}{S_{a}}

R_{sa} = \frac{R_{a} \times R_{s}}{R_{a} + R_{s}}

Rsa＝1.9×10⁹ 1/(H·m)

成立。

因此，根据比较示例1的定影装置不满足下面的磁阻表达式。

0.30×Rsa≥Rc

在该情况下，能够设想在图32中示出的方向上的涡流E⊥和圆周方向电流部分地流到由铝制成的圆筒形的旋转部件中，并且都对加热有贡献。将描述这个涡流E⊥。涡流E⊥具有如下特征，其中越接近于材料的表面，E⊥越大，并且越接近于材料的内部，E⊥按指数规律地变得越小。其深度将被称为穿透深度δ，并且用下面的表达式表示。

δ＝503×(ρ/fμ)^1/2 …(28)

δ:穿透深度m

f:激励电路的频率Hz

μ:磁导率H/m

ρ:磁阻率Ωm

穿透深度δ表示电磁波的吸收的深度，并且电磁波的强度在深于此的位置中变得等于或低于1/e。其深度依赖于频率、磁导率和磁阻率。

比较实验的结果

图21示出具有20μm厚度的铝的圆筒形的旋转部件中的电力转换效率的频率依赖性。黑圈表示第一实施例中的频率和电力转换效率的结果，并且白圈表示比较示例1中的频率和电力转换效率的结果。第一实施例对于20-100kHz的频带，维持等于或高于90％的电力转换效率。比较示例1与第一实施例在90kHz或更高处相同，在50kHz处85％，在30kHz处75％，在20kHz处60％，以这样的方式，频率越低，电力转换效率越低。

下面将描述其原因。对于比较示例1的配置，能够设想在图32中示出的方向上的涡流E⊥和圆周方向电流部分地流到其中，并且都对加热有贡献。

这个涡流E⊥具有频率依赖性，如表达式(28)中所示出的。也就是说，频率越高，铝中容易吸收越多电磁波，因此，电力转换效率增大。

对于第一实施例，在也采用21kHz到40kHz频率的情况下，与能够通过热传递和自然冷却辐射的热量相比，在激励线圈处产生的热量足够小。在该情况下，激励线圈的温度低于圆筒形的旋转部件的温度，因此，不必对于线圈和磁心执行耐热设计。

另一方面，对于比较示例1，其电力转换效率等于或低于70％的25kHz或更低的频带是不可用的。在该情况下，必须进行针对线圈的温度上升的措施，或必须通过升级电源以便将频带增大到90kHz或更高来采用电力转换效率大约为90％的位置。

如上所述，根据第一实施例的配置，即使在采用作为非磁性金属的铝作为导电层的材料时，导电层也能够以高效率被加热而没有增大导电层的厚度。此外，即使在采用21-100kHz频带的频率的情况下，能够以低损失产生热，不必将磁心形成为闭合磁路，因此，便于磁心的设计。因此，即使在输出高时，也能够以紧凑的方式设计整个装置。

现在，让我们考虑满足下面的两个条件的定影装置。

条件1、圆筒形的旋转部件的材料以及磁心与圆筒形的旋转部件之间的区域中的部件的材料全部是具有与空气相同的相对磁导率的非磁性材料。

条件2、制作如下配置，其中从磁心的一端输出的磁力线的94％或更高通过圆筒形的旋转部件的外侧返回到磁心的另一端(R3的定影装置)。

如果假设磁心的磁阻是Rc，并且圆筒形的旋转部件的磁阻以及圆筒形的旋转部件与磁心之间的区域的磁阻的组合磁阻是Rsa，其中从磁心的一端输出的磁力线的94.7％或更高通过圆筒形的旋转部件的外侧返回到磁心的另一端的条件能够被表示如下。

0.06×Rsa≥Rc

磁心的磁阻Rc被表示如下。

Rc = \frac{1}{μ_{c} S_{c}}

μc:磁心的磁导率

Sc:磁心的截面面积

圆筒形的旋转部件的磁阻以及圆筒形的旋转部件与磁心之间的区域的磁阻的组合磁阻Rsa被表示如下。

R_{sa} = \frac{1}{μ_{sa} S_{sa}}

μsa:圆筒形的旋转部件以及圆筒形的旋转部件与磁心之间的区域的磁导率

Ssa:圆筒形的旋转部件以及圆筒形的旋转部件与磁心之间的区域的截面面积

根据上述，如下表示满足其中从磁心的一端输出的磁力线的94％或更高通过圆筒形的旋转部件的外侧返回到磁心的另一端的条件的表达式。

0.06 \times \frac{1}{μ_{sa} S_{sa}} &GreaterEqual; \frac{1}{μ_{c} S_{c}}

0.06×μcSc≥μsaSsa

现在，假设真空磁导率是μμ₀，并且磁心的相对磁导率是μc₀，空气的磁导率是1.0，并且因此，根据条件1，μsa＝1.0×μ₀，并且μc＝μc₀×μ₀，并且因此，满足条件2的表达式如下。

0.06×100×μc₀Sc≥Ssa

0.06×μc₀×Sc≥Ssa

根据上述，发现对于满足条件1和条件2的定影装置，圆筒形的旋转部件的截面面积以及磁心与圆筒形的旋转部件之间的区域的截面面积的和等于或低于磁心的截面面积的(0.06×μc₀)倍。注意，条件1不必与空气的相对磁导率1.0相同。在磁导率小于1.1的情况下，能够应用上述关系表达式。

注意，即使对于如图35中所示出的具有其中磁心在圆筒形的旋转部件(导电层)外形成环路的形状的闭合磁路的配置，当磁心的磁导率小时，本实施例也具有效果。也就是说，可能有其中磁心的磁导率太低而不诱导磁力线到圆筒形的旋转部件的外侧的情况。在这种情况下，当磁心的磁阻满足为圆筒形的旋转部件的磁阻以及圆筒形的旋转部件与磁心之间的区域的磁阻的组合磁阻的30％或更低的条件时，从磁心的一端输出的磁力线的70％或更高通过圆筒形的旋转部件的外侧返回到磁心的另一端。

类似地，当磁心的磁阻满足为圆筒形的旋转部件的磁阻以及圆筒形的旋转部件与磁心之间的区域的磁阻的组合磁阻的10％或更低的条件时，从磁心的一端输出的磁力线的90％或更高通过圆筒形的旋转部件的外侧返回到磁心的另一端。类似地，当磁心的磁阻满足为圆筒形的旋转部件的磁阻以及圆筒形的旋转部件与磁心之间的区域的磁阻的组合磁阻的6％或更低的条件时，从磁心的一端输出的磁力线的94％或更高通过圆筒形的旋转部件的外侧返回到磁心的另一端。

第二实施例

本实施例是关于上述第一实施例的另一个示例，并且与第一实施例的不同之处在于，采用奥氏体不锈钢(SUS304)作为圆筒形的旋转部件(导电层)。以下是作为参考，通过总结各种类型的金属的电阻率和相对磁导率并且根据表达式(28)计算在21kHz、40kHz与100kHz处的穿透深度δ的结果。

[表7]

圆筒形的旋转部件的穿透深度

根据表7，SUS304电阻率高，并且相对磁导率低，因此穿透深度δ大。也就是说，SUS304容易穿透电磁波，并且因此，SUS304几乎不被采用作为感应加热的加热元件。因此，对于根据现有技术的电磁感应加热系统定影装置，难以实现高电力转换效率。然而，表7指出对于本实施例，可以实现高电力转换效率。

注意，除了采用SUS304作为圆筒形的旋转部件的材料之外，第二实施例的配置与第一实施例的配置相同。定影装置的横向截面形状也与第一实施例相同。对于加热层，相对磁导率1.0的SUS304被采用，并且膜厚是30μm，并且直径是24mm。弹性层和表面层与第一实施例相同。磁心、激励线圈、温度检测部件和温度控制与第一实施例相同。

根据本实施例的定影装置的每个组件的磁导和磁阻将被示出在下面表8中。

[表8]

第二实施例中的磁导

对于本配置，圆筒体外的磁通的比率是99.3％，并且满足“R3：圆筒体外的磁力线的比率等于或大于94％”的条件。

此外，第二实施例的每个组件的磁导根据表8如下。

磁心的磁导Pc＝5.9×10^-8H·m

圆筒体内的磁导Pa＝1.3×10^-10+4.0×10^-10H·m

圆筒体的磁导Ps＝2.9×10^-12H·m

因此，第二实施例满足以下的磁导关系表达式。

Ps+Pa≤0.30×Pc

当用磁阻替代这个时，

磁心的磁阻Rc＝1.7×10⁷ 1/(H·m)

成立。

圆筒体内的磁阻是膜引导件Rf和圆筒体内的空气Rair的磁阻的组合磁阻，因此，当使用下面的表达式计算这个时，

Ra＝1.9×10⁹ 1/(H·m)

成立。

\frac{1}{R_{a}} = \frac{1}{R_{f}} + \frac{1}{R_{air}}

R_{a} = \frac{R_{air} \times R_{f}}{R_{air} + R_{f}}

圆筒体的磁阻Rs＝3.5×10¹¹ 1/(H·m)，并且因此，Rs和Ra的组合磁阻Rsa被获得如下，

\frac{1}{R_{sa}} = \frac{1}{R_{s}} + \frac{1}{S_{a}}

\frac{1}{R_{sa}} = \frac{R_{a} \times R_{s}}{R_{a} + R_{s}}

Rsa＝1.9×10⁹ 1/(H·m)

成立。

因此，根据第二实施例的定影装置满足以下的磁阻关系表达式。

0.30×Rsa≥Rc

根据上述，根据第二实施例的定影装置满足磁导(磁阻)关系表达式，并且因此可以被采用作为定影装置。

比较示例2

比较示例2相对于第二实施例具有如下的配置，其中通过在纵向方向上将磁心分割成两个或更多个磁心并且在分割的磁心之间提供许多间隙，磁心的磁导被减少。以与比较示例1相同的方式，磁心是具有圆柱形状的铁氧体，其中直径为5.4mm，截面面积为23mm²，并且长度B为22mm，并且十个磁心13以等间隔布置，在其之间夹着厚度G＝0.7mm的聚酯薄膜片。对于定影膜的圆筒形的旋转部件(导电层)，以与第二实施例相同的方式，采用相对磁导率1.02的SUS304，并且膜厚是30μm，并且直径是24mm。能够以与比较示例1相同的方式计算磁心的每单位长度的磁导，每单位长度的磁导是1.1×10^-9H·m。经过每个区域的磁力线的比率如同以下表一样。

[表9]

比较示例2中的磁导

与第二实施例相比磁心的磁导更小，并且因此，圆筒体外的磁力线的比率是64.1％，并且这不满足“R1：圆筒体外的磁力线的比率等于或大于70％”的条件。

此外，比较示例的每个组件的磁导如下。

磁心的磁导Pc＝1.1×10^-9H·m

圆筒体内的磁导Pa＝1.3×10^-10+4.0×10^-10H·m

圆筒体的磁导Ps＝2.9×10^-12H·m

因此，根据比较示例2的定影装置不满足下面的磁导关系表达式。

Ps+Pa≤0.30×Pc

当用磁阻替代这个时，

磁心的磁阻Rc＝9.1×10⁸ 1/(H·m)

圆筒体内(圆筒体与磁心之间的区域)的磁阻：

Ra＝1.9×10⁹ 1/(H·m)

圆筒体的磁阻：

Rs＝3.5×10¹¹ 1/(H·m)

Rs与Ra的组合磁阻Rsa：

Rsa＝1.9×10⁹ 1/(H·m)

因此，比较示例2不满足下面的磁阻关系表达式。

0.30×Rsa≥Rc

在该情况下，能够设想在图32中示出的方向上的涡流E⊥和圆周方向电流部分地流到由SUS304制成的圆筒形的旋转部件中，并且都对加热有贡献。

比较实验的结果

图22示出具有30μm厚度的SUS304的圆筒形的旋转部件中的电力转换效率的频率依赖性。黑圈表示第二实施例中的频率和电力转换效率的结果，并且白圈表示比较示例2中的频率和电力转换效率的结果。第二实施例对于20-100kHz的频带，维持等于或高于90％的电力转换效率。比较示例2与第二实施例在100kHz或更高处相同，在50kHz处80％，在30kHz处70％，在20kHz处50％，以这样的方式，频率越低，电力转换效率越低。

对于第二实施例，在采用21kHz到40kHz频率的情况下，电力转换效率高达94％，因此，与能够通过热传递和自然冷却辐射的热量相比，在激励线圈处产生的热量足够小。在该情况下，激励线圈的温度不断地低于圆筒形的旋转部件的温度，因此，不必对于线圈和磁心执行耐热设计。

另一方面，对于比较示例2，其电力转换效率等于或低于70％的35kHz或更低的频带是不可用的。在该情况下，必须进行针对线圈的温度上升的措施，或必须通过升级电源以便将频带增大到90kHz或更高来采用电力转换效率大约为90％的位置。

如上所述，根据第二实施例的配置，能够提供如下的定影装置，其中即使在采用相对磁导率低的SUS304作为导电层的材料时，导电层也能够以高效率被加热而没有增大导电层的厚度。

第三实施例

对于本实施例，将描述采用具有高相对磁导率的金属作为圆筒形的旋转部件的配置。

如同本实施例一样，对于其中使得圆筒形的旋转部件主要由圆周方向电流产生热的配置，不一定必须采用具有低相对磁导率的金属作为圆筒形的旋转部件，并且甚至具有高相对磁导率的金属能够被采用。

对于根据现有技术的电磁感应加热系统定影装置，存在问题在于，即使在采用具有高相对磁导率的镍等作为圆筒形的旋转部件时，在减少圆筒形的旋转部件的厚度的情况下，电力转换效率降低。因此，本实施例示出即使在镍的厚度薄的情况下，也能够使得圆筒形的旋转部件以高效率产生热。减薄圆筒形的旋转部件的厚度提供了优点，诸如改善针对重复弯曲的耐久性、以及由热容减少引起的快速启动特性的改善等等。

除了采用镍作为圆筒形的旋转部件之外，图像形成设备的配置与第一实施例相同。对于第三实施例，相对磁导率600的镍作为圆筒形的旋转部件。对于圆筒形的旋转部件，厚度为75μm，并且直径为24mm。弹性层和表面层与第一实施例相同，并且因此将省略其描述。此外，激励线圈、温度检测部件、和温度控制与第一实施例相同。这个磁心2是相对磁导率为1800、饱和磁通密度为500mT、直径为14mm并且长度B为230mm的铁氧体。

根据本实施例的定影装置的每个组件的磁导的比率将被示出在下面表10中。

[表10]

第三实施例中的磁导

对于本实施例，圆筒体外的磁力线的比率是98.7％，并且满足“R3：圆筒体外的磁力线的比率等于或大于90％”的条件。镍部分地用作磁路，因此，圆筒体外的磁通的比率减少大约1％，但是获得足够高热效率。此外，第三实施例的每个组件的磁导根据表10如下。

磁心的磁导:Pc＝3.5×10^-7H·m

圆筒体内的磁导:Pa＝1.3×10^-10+2.4×10^-10H·m

圆筒体的磁导:Ps＝4.2×10^-9H·m

因此，根据第三实施例的定影装置满足以下的磁导关系表达式。

Ps+Pa≤0.30×Pc

现在，当用磁阻关系表达式替换上述磁导关系表达式时，获得以下表达式。

磁心的磁阻:Rc＝2.9×10⁶ 1/(H·m)

圆筒体与磁心之间的区域的磁阻:Ra＝2.7×10⁹ 1/(H·m)

圆筒体的磁阻:Rs＝2.4×10⁸ 1/(H·m)

Rs与Ra的组合磁阻:Rsa＝2.2×10⁸ 1/(H·m)

因此，第三实施例满足以下的磁阻关系表达式。

0.30×Rsa≥Rc

根据上述，根据第三实施例的定影装置满足磁导关系表达式(磁阻关系表达式)，并且因此能够被采用作为定影装置。

比较示例3

作为比较示例3，将描述如下的配置，其中磁心2和圆筒形的旋转部件的截面面积不同于根据第三实施例的定影装置的那些，其不满足“将圆筒体外的磁通的比率设定为等于或高于90％”。特别地，将描述其中圆筒形的旋转部件用作主磁路的配置。图23为根据比较示例3的定影装置的截面图，定影辊11而不是定影膜被采用作为电磁感应加热旋转部件。这是其中通过加压辊7和定影辊11的按压力来形成压合部N、并且图像载体P和调色剂图像T被压合以沿箭头方向旋转的配置。

作为定影辊11的圆筒体(圆筒形的旋转部件)11a，采用相对磁导率为600、厚度为0.5mm、直径为60mm的镍(Ni)。注意，圆筒体的材料不局限于镍，并且可以是具有高相对磁导率的磁性金属，诸如铁(Fe)、钴(Co)等。

磁心2具有由没有分割的一体的组件构成的圆柱形状。磁心2使用未示出的固定单元被布置在定影辊11内，并且用作被配置为将根据由激励线圈3产生的交变磁场的磁力线(磁力线)诱导到定影辊11中以便形成用于磁力线的路径(磁路)的部件。这个磁心2是相对磁导率为1800、饱和磁通密度为500mT、直径为6mm并且长度B为230mm的铁氧体。根据比较示例3的定影装置的每个组件的磁导的计算结果将被总结在表11中。

[表11]

比较示例3中的磁导

比较示例3的每个组件的磁导根据表11如下。

磁心的磁导:Pc＝4.4×10^-8H·m

圆筒体内(圆筒体与磁心之间的区域)的磁导：Pa＝1.3×10^-10+3.3×10^-9H·m

圆筒体的磁导:Ps＝7.0×10^-8H·m

因此，不满足以下的磁导关系表达式。

Ps+Pa≤0.30×Pc

当用磁阻替换上述表达式时，获得以下表达式。

磁心的磁阻:Rc＝2.3×10⁷ 1/(H·m)

圆筒体内(圆筒体与磁心之间的区域)的磁阻：

Ra＝2.9×10⁸ 1/(H·m)

圆筒体的磁阻：

Rs＝1.4×10⁷ 1/(H·m)

Rs与Ra的组合磁阻：

Rsa＝1.4×10⁷ 1/(H·m)

因此，比较示例3不满足下面的磁阻关系表达式。

0.30×Rsa≥Rc

根据比较示例3的定影装置具有其中圆筒体的磁导大于磁心的磁导的1.5倍的配置。因此，圆筒体的外侧没有用作磁路，并且圆筒体外的磁力线的比率是0％。因此，当使用比较示例3的配置产生磁力线时，主磁路是圆筒体(圆筒形的旋转部件)11a，并且没有在圆筒体外形成磁路。对于在该情况下的磁力线形状，如图24中的虚线所示出的，从磁心2产生的磁力线进入圆筒形的旋转部件11a本身，并且返回到磁心2。此外，泄漏磁场LB在线圈3的一些间隙中被产生，并且进入圆筒形的旋转部件11a本身。中心位置D处的截面图将被示出在图25A中。这是当线圈3的电流在箭头I方向上增大时的瞬间处的磁力线的示意图。

经过磁路的磁力线Bin将被用朝向图中的空间中的深度方向的箭头(由圆圈包围的八个x标记)示出。朝向图中的空间中的前侧的箭头(八个黑圆圈)表示返回到圆筒形的旋转部件11a的内部的磁力线Bout。在圆筒形的旋转部件11a、并且特别地用XXVB指示的部分内，如图25B中所示出的，大量的涡流E//发生，使得形成用黑圈表示的用于防止磁场的变化的磁场。对于涡流E//，在精确的意义上，存在相互抵销的部分以及相互增强的部分，并且最终，由虚线箭头指出的涡流的和E1和E2变为主要的。这里，在下文中，E1和E2将被称为表皮电流。当在圆周方向上出现表皮电流E1和E2时，与定影辊加热层11a的表皮电阻(skin resistance)成比例产生焦耳热。这种电流也重复与高频电流同步地生成/消失以及方向改变。此外，在磁场的生成/消失时的磁滞损失也对发热有贡献。

根据涡流E//的发热或根据表皮电流E1和E2的发热物理地等效于图31中示出的，并且根据在这个方向上的涡流E//的发热将基本上被称为励磁损失，并且等效于其的物理现象用以下表达式表示。

现在，将描述“励磁损失”。“励磁损失”是如下的情况，其中图31中示出的电磁感应发热旋转部件200的材料200a内的磁场B//的方向平行于旋转部件的轴X，在箭头B//方向上的磁力线增大的同时，在抵消其增大的方向上产生涡流。这个涡流将被称作E//。另一方面，在图32中示出的电磁感应发热旋转部件200的材料200a内的磁场B//的方向与旋转部件的轴X垂直的情况下，在箭头B⊥方向上的磁通增大的同时，在抵消其增大的方向上产生涡流。这个涡流将被称作E⊥。

如同比较示例3一样，对于其中从磁心2的一端输出的磁力线的大部分经过圆筒形的旋转部件的材料的内部并且返回到磁心的另一端的配置，主要通过根据涡流E//的焦耳热在圆筒形的旋转部件处产生热。根据这个涡流E//的发热基本上被称为“励磁损失”，并且通过该涡流产生的发热的量Pe由以下表达式表示。

P_{e} = k_{e} \frac{{({tfB}_{m})}^{2}}{ρ}

Pe：由涡流损失引起的发热的量

t：定影辊厚度

f：频率

Bm：最大磁通密度

ρ：电阻率

Ke：比例常数

如以上表达式中所示出的，发热的量Pe与“Bm：材料内的最大磁通密度”的平方成比例，并且因此，期望的是选择诸如铁、钴、镍或其合金之类的铁磁材料作为成分。相反地，当采用弱磁性材料或非磁性材料时，热效率劣化。发热的量Pe与厚度t的平方成比例，并且因此，当将该厚度减薄为等于或薄于200μm时，这引起如下的问题，即热效率劣化，并且具有高电阻率的材料也是不利的。也就是说，根据比较示例3的定影装置是高度依赖于圆筒形的旋转部件的厚度的。

比较实验

将描述关于比较示例3和第三实施例的圆筒形的旋转部件的厚度依赖性执行比较实验的结果。作为用于比较实验的由镍制成的圆筒形的旋转部件，采用其中直径为60mm且长度为230mm的部件，并且制备三种类型的厚度(75μm、100μm、150μm和200μm)。作为磁心，对于第三实施例，采用直径14mm的材料，并且对于比较示例3，采用直径6mm的材料。磁心的直径在第三实施例和比较示例3之间不同的原因是，为了区分比较示例3具有没有满足“R1：圆筒体外的磁力线的比率等于或大于70％”的配置，而第三实施例具有满足“R2：圆筒体外的磁力线的比率等于或大于90％”的配置。以下表12示出对于根据第三实施例和比较示例3的圆筒形的旋转部件的每个厚度的“圆筒体外的磁力线的比率”。从表12发现，比较示例3的圆筒形的旋转部件的圆筒体外的磁力线的比率对于圆筒形的旋转部件的厚度高度敏感并且厚度依赖性高，而第三实施例对圆筒形的旋转部件的厚度不敏感并且厚度依赖性低。

[表12]

圆筒形的旋转部件的厚度依赖性

	第三实施例	比较示例3
			磁心直径	14	6
Ni 75μm	98.7％	50.6％
			Ni 100μm	98.3％	38.2％
Ni 150μm	97.5％	13.3％
			Ni 200μm	96.7％	0.0％

接下来，将描述其中磁心被布置在圆筒体内并且测量在21kHz的频率处的电力转换效率的结果。首先，在不存在圆筒体的状态中从绕组导线的两端测量电阻R₁和等效电感L₁。接下来，在磁心已经被插入圆筒体中的状态中从绕组导线的两端测量电阻Rx和Lx。接下来，根据表达式(27)测量电力转换效率，并且测量结果被示出在图26中。

效率＝(R_x-R₁)/R_x …(27)

据此，对于比较示例3，当圆筒形的旋转部件的厚度达到等于或薄于150μm时开始电力转换效率的降低，并且在75μm处电力转换效率达到81％。与其中采用非磁性金属作为圆筒形的旋转部件的情况相比，特别地当圆筒形的旋转部件的厚度更大时电力转换效率倾向于增大。这归因于有效地引起“励磁损失”，其是利用上述发热的量Pe的表达式示出的发热现象。然而，“励磁损失”倾向于与厚度的平方成比例地减少，并且因此，电力转换效率在75μm处减少到81％。通常，为了为定影装置中的圆筒体提供挠性，圆筒形的旋转部件(导电层)的厚度优选地等于或薄于50μm。当超过这个厚度时，圆筒形的旋转部件可能具有差的对于重复弯曲的耐久性，或可能由于热容增大而减损快速启动特性。

对于比较示例3的配置，当将圆筒形的旋转部件的厚度减少为等于或薄于50μm时，电磁感应加热的电力转换效率变为等于或低于80％。因此，如在3-6中描述的，激励线圈等发热，并且极大超过能够通过热传递和自然冷却辐射的热量。在该情况下，激励线圈的温度与圆筒形的旋转部件相比变得极其高温，因此，激励线圈的耐热设计、以及冷却手段(诸如空气冷却、水冷等)是必需的。此外，在采用烘焙铁氧体作为磁心的情况下，让居里点在大约240摄氏度处可以防止形成磁路，因此，必须选择具有更高耐热的材料。这导致关于组件的尺寸增大以及成本增大。当激励线圈单元的尺寸增大时，插入有这个单元的旋转部件也要增大尺寸，热容增大，并且可能减损快速启动性质。

另一方面，对于第三实施例的配置，电力转换效率超过95％，因此，将以高效率执行发热。此外，圆筒形的旋转部件能够被构成为等于或薄于50μm，因此，这个可以被采用作为具有挠性的定影膜。对于根据第三实施例的圆筒形的旋转部件，热容能够被减少，不必对激励线圈执行耐热设计和辐射设计，因此，整个定影装置能够减少尺寸，并且还在快速启动特性方面优秀。

如上所述，根据第三实施例的配置，即使在用具有高相对磁导率的材料(诸如镍)形成导电层时，也能够以高效率对导电层执行发热而没有增大导电层的厚度。

第四实施例

本实施例是第三实施例的变型，并且不同于第三实施例的配置之处仅在于，在纵向方向上磁心被分割成两个或更多个磁心，并且在分割的磁心之间设置间隙。分割磁心具有如下优点，即与在没有分割磁心的情况下由一体的组件构成的磁心相比，分割的磁心更不容易由于外部冲击而损伤。

例如，当在与磁心的纵向方向正交的方向上给磁心冲击时，由一体的组件构成的磁心容易被破坏，但是分割的磁心不容易被破坏。其它配置与第三实施例相同，因此，将省略描述。

根据第四实施例的定影装置的配置之中，其中提供圆筒形的旋转部件1a、磁心3和线圈2并且磁心3已经被分割成10个磁心的配置是与图19中示出的比较示例1的配置相同的配置。根据第四实施例的磁心3与根据比较示例1的磁心之间的极大的不同点是分割的磁心之间的间隙的长度。比较示例1中的间隙的长度为700μm，而第四实施例中的间隙的长度为20μm。对于第四实施例，在间隙中压合相对磁导率为1并且厚度G为20μm的绝缘片(诸如聚酰亚胺等)。以这样的方式，在其磁心之间压合薄的绝缘片，借此能够确保分割的磁心的间隙。对于第四实施例，为了尽可能地抑制整个磁心的磁阻的增大，分割的磁心之间的间隙被设计为尽可能小。对于第四实施例的配置，当以与比较示例1相同的方法获得磁心3的每单位长度的磁导时，其结果如同以下表13一样。

此外，每个组件的磁阻和每单位长度的磁导的计算值将被示出在表14中。

[表13]

第四实施例中的磁导

[表14]

第四实施例中的磁导

对于第四实施例的配置，圆筒体外的磁力线的比率为97.7％，并且满足“R2：圆筒体外的磁力线的比率等于或大于90％”的条件。

此外，第四实施例的每个组件的磁导根据表14如下。

磁心的磁导:Pc＝1.9×10^-7H·m

圆筒体内的磁导:Pa＝1.3×10^-10+1.8×10^-10H·m

圆筒体的磁导:Ps＝4.3×10^-9H·m

因此，第四实施例满足以下的磁导关系表达式。

Ps+Pa≤0.30×Pc

当用磁阻替换上述表达式时，获得以下表达式。

磁心的磁阻:Rc＝5.2×10⁶ 1/(H·m)

圆筒体内的磁阻:Ra＝3.2×10⁹ 1/(H·m)

圆筒体的磁阻:Rs＝2.4×10⁸ 1/(H·m)

Rs与Ra的组合磁阻:Rsa＝2.2×10⁸ 1/(H·m)

因此，第四实施例满足以下的磁阻关系表达式。

0.30×Rsa≥Rc

根据上述，根据第四实施例的定影装置满足磁导关系表达式(磁阻关系表达式)，并且因此能够被采用作为定影装置。

比较示例4

本比较示例不同于第四实施例之处在于分割的磁心之间的间隙的长度以及圆筒体。对于比较示例4，采用用作圆筒体的定影辊(图27)。分割的磁心22a-22k是相对磁导率为1800并且饱和磁通密度为500mT的铁氧体，并且具有直径为11mm的圆柱形状，并且分割的磁心的长度为22mm，并且这十一个磁心以G＝0.5mm的等间隔布置。对于用作圆筒体的定影辊，作为热产生层21a，采用由镍(相对磁导率为600)形成的层，其中直径为40mm，并且厚度为0.5毫米。能够以与第四实施例相同的方式计算磁心33的每单位长度的磁阻和磁导，并且计算结果如以下表15。

此外，每个间隙的磁阻具有磁心的磁阻的若干倍大的值。此外，表16示出定影装置的每个组件的每单位长度的磁阻和磁导的计算结果。

[表15]

比较示例4中的磁导

比较示例4	符号	数值	单位
				分割的磁心的长度	Lc	0.022	m
磁心的磁导率	μc	2.3E-03	H/m
				磁心的截面面积	Sc	9.5E-05	m^2
磁心的磁阻	Rm_c	1.0E+05	1/H
				间隙的长度	Lg	0.0005	m
间隙的磁导率	μg	1.3E-06	H/m
				间隙的截面面积	Sg	9.5E-05	m^2
间隙的磁阻	Rm_g	4.2E+06	1/H
				整个磁心的磁阻	Rm_all	4.3E+07	1/H
每单位长度的Rm_all	Rm	1.7E+08	1/(H·m)
				每单位长度的Pm	Pm	5.8E-09	H·m

[表16]

比较示例4中的磁导

对于根据第四实施例的定影装置中的磁导比率，圆筒体的磁导为磁心的磁导的八倍大。因此，圆筒体的外侧没有用作磁路，并且圆筒体外的磁力线的比率是0％。因此，磁力线不通过圆筒体的外侧，而被诱导到圆筒体本身。此外，间隙部分处的磁阻大，因此，如同图28中示出的磁力线形状一样，在每个间隙部分处出现磁极。

比较示例4的每个组件的磁导根据表16如下。

磁心的每单位长度的磁导:Pc＝5.8×10^-9H·m

圆筒体内的(圆筒体和磁心之间的区域)每单位长度的磁导：

Pa＝1.3×10^-10+1.3×10^-9H·m

圆筒体的每单位长度的磁导:Ps＝4.7×10^-8H·m

因此，比较示例4不满足下面的磁导关系表达式。

Ps+Pa≤0.30×Pc

当用磁阻替换上述表达式时，获得以下表达式。

磁心的每单位长度的磁阻:Rc＝1.7×10⁸ 1/(H·m)

圆筒体内(圆筒体和磁心之间的区域)的每单位长度的磁阻：

Ra＝7.2×10⁸ 1/(H·m)

圆筒体的每单位长度的磁阻:Rs＝2.1×10⁷ 1/(H·m)

Rs与Ra的组合磁阻:Rsa＝2.1×10⁷ 1/(H·m)

因此，比较示例4不满足下面的磁阻关系表达式。

0.30×Rsa≥Rc

将描述比较示例4的配置的发热原理。首先，对于图28中示出的磁心22的间隙部分D1，以与比较示例1相同的方式通过对圆筒体的磁场影响产生涡流E⊥。图29A示出大约D1处的截面图。这是当线圈23的电流在箭头I方向上增大时的瞬间处的磁力线的示意图。经过磁心的磁路的磁力线Bin将被用朝向图中的前侧方向的箭头(八个黑圈)示出。朝向图中的深度方向的箭头(八个x标记)表示返回到圆筒形的旋转部件21a的内部的磁力线Bni。在圆筒形的旋转部件21a的材料、并且特别地用XXIXB指示的部分内，如图29B中所示出的，大量的涡流E//发生使得形成用于防止用白圈内的x标记表示的磁场Bni的变化的磁场。对于涡流E//，在精确的意义上，存在相互抵销的部分以及相互增强的部分，并且最终，涡流的和E1(实线)和E2(虚线)变为主要的。当使用透视图指出这个时，这变为图29C，出现用于抵消在圆筒形的旋转部件的材料内部影响的磁力线Bni的箭头方向上的磁力线的涡流(表皮电流)，电流E1流到外表面中，并且电流E2流到内侧中。当在圆周方向上出现表皮电流E1和E2时，对于定影辊的热产生层21a，电流以集中的方式流到表皮部分中，因此，与表皮电阻成比例地产生焦耳热。这种电流也重复与高频电流同步地生成/消失以及方向改变。此外，在磁场的生成/消失时的磁滞损失也对发热有贡献。根据涡流E//的发热或根据表皮电流E1和E2的发热以与比较示例3相同的方式由表达式(1)表示，并且随着厚度t的平方减少。

接下来，在图28中的D2中，磁通垂直穿透定影辊的材料。在该情况下的涡流在图32中示出的E⊥的方向上出现。对于比较示例4，能够设想在这个方向上的涡流的出现也对发热有贡献。

涡流E⊥具有如下特征，其中越接近于材料的表面，E⊥越大，并且越接近于材料的内部，E⊥按指数规律地变得越小。其深度将被称为穿透深度δ，并且用下面的表达式表示。

δ＝503×(ρ/fμ)^1/2 …(28)

穿透深度δm

激励电路的频率f Hz

磁导率μ H/m

磁阻率ρ Ωm

穿透深度δ表示电磁波的吸收的深度，并且电磁波的强度在深于此的位置中变得等于或低于1/e。相反地，直到这个深度吸收大部分能量。其深度依赖于频率、磁导率和磁阻率。磁阻率ρ(Ω·m)和相对磁导率μ、以及镍的每个频率处的穿透深度δm被示出如以下表。

[表17]

镍的穿透深度

对于镍，穿透深度在21kHz的频率处为37μm，并且当镍的厚度小于这个厚度时，电磁波穿透镍，并且根据涡流的发热的量极大减少。也就是说，即使在涡流E⊥出现时，在大约40μm的材料厚度的情况下也影响发热效率。因此，在采用磁性金属作为热产生层的情况下，期望的是其厚度大于穿透深度。

比较实验

将描述第四实施例和比较示例4之间的圆筒形的旋转部件的厚度依赖性的比较的实验结果。作为根据比较示例4的由镍制成的圆筒形的旋转部件，采用其中直径为60mm且长度为230mm的部件，并且制备四个类型的厚度(75μm、100μm、150μm和200μm)。第四实施例具有如下配置，其中磁心在纵向方向上被分割，为了确保分割的磁心之间的间隙，在分割的磁心之间的间隙中压合厚度G＝20μm的聚酰亚胺片。以下表18示出，对于根据第四实施例和比较示例4的定影装置，在圆筒形的旋转部件的厚度与圆筒体外的磁力线的比率之间的关系。不管圆筒形的旋转部件的厚度如何，第四实施例满足“R2：圆筒体外的磁力线的比率等于或大于90％”的条件。比较示例4是，在具有0.5mm的间隙的磁心上采用根据第四实施例的相同的圆筒形的旋转部件的情况下的“圆筒体外的磁力线的比率”，并且在所有情况下都不满足“R1：圆筒体外的磁力线的比率等于或大于70％”。

[表18]

圆筒体外部的磁力线的比率

	第四实施例	比较示例4
			磁心直径	16	4
Ni 75μm	97.7％	0.0％

Ni 100μm	96.9％	0.0％
			Ni 150μm	95.5％	0.0％
Ni 200μm	94.0％	0.0％

比较示例4的“圆筒体外的磁力线的比率”在所有情况下是0％。因此，磁力线不容易通过圆筒体的外侧，而主要经过该辊。图30是其中磁心被布置在圆筒形的旋转部件的空心部分内并且测量在21kHz的频率处的电力转换效率的结果。

据此，对于根据比较示例4的定影装置，从镍的150μm厚度开始电力转换效率减少，并且在75μm处达到80％，并且表现出与比较示例3相同的趋势。对于比较示例4的配置，在圆筒形的旋转部件的厚度被设定为75μm或更薄的情况下，电磁感应加热的电力转换效率减少到80％或更小，并且如同比较示例3一样具有对于快速启动特性不利的配置。另一方面，对于第四实施例的配置，电力转换效率超过95％，并且因此，根据与第三实施例相同的原因，第四实施例对于快速启动特性是有利的。

如上所述，根据第四实施例的配置，对于由具有高相对磁导率的镍形成的圆筒体，即使在减薄其厚度时，也能够对圆筒体有效地执行发热，并且能够提供在快速启动特性方面优秀的定影装置。

注意，如图33A和33B中所示出的，在磁心2的从圆筒形的旋转部件的端面突出的一部分被配置为以便在圆筒形的旋转部件的径向上不突出到从圆筒形的旋转部件的内周面延伸的虚拟面的外侧的区域的情况下，这对改善组装特性有贡献。

第五实施例

对于第一实施例中的项目“3-3、磁电路和磁导”，已经描述了当必须在圆筒体内提供铁等时，必须控制通过圆筒体的外侧的磁力线的比率。现在，将描述控制通过圆筒体的外侧的磁力线的比率的具体示例。

本实施例是第二实施例的变型，并且不同于第二实施例的配置之处仅在于加强支柱被布置作为加强部件。布置配置有最小的截面面积的铁支柱，因此，定影膜和加压辊能够以更高压力被压制，并且具有其中能够改善定影能力的优点。这里提到的截面面积是在与圆筒形的旋转部件的母线方向垂直的方向上的截面。

图36是根据第五实施例的定影装置的示意截面图。定影装置A包括用作圆筒形的加热旋转部件的定影膜1、用作与定影膜1的内表面接触的压合部形成部件的膜引导件9、被配置为压制压合部形成部件的金属支柱23、以及用作加压部件的加压辊7。金属支柱23是相对磁导率为500的铁，并且其截面面积是1mm×30mm＝30mm²。加压辊7经由定影膜1而与膜引导件9一起形成压合部N。在使用压合部N传送携带调色剂图像T的记录材料P的同时，记录材料P被加热以便将记录材料P上的调色剂图像T定影。使用未示出的轴承单元和按压单元通过总压力大约10N到300N(大约10－30kgf)的按压力将加压辊7压在膜引导件9上。通过使用未示出的驱动源在箭头方向上的旋转来驱动加压辊7，转矩根据压合部N处的摩擦力而对定影膜1起作用，并且定影膜1被驱动和旋转。膜引导件9还具有用作膜引导件的功能，该膜引导件被配置为引导定影膜1的内表面，并且由作为耐热树脂的聚苯硫醚(PPS)等构成。圆筒体和磁心的截面面积和材料与第二实施例相同，因此，当计算经过每个区域的磁力线的比率时，获得如以下表19一样的结果。

[表19]

第五实施例中的磁力线的比率

对于第五实施例的配置，圆筒体外的磁力线的比率为91.6％，并且满足“R1：圆筒体外的磁力线的比率等于或大于70％”的条件。

第五实施例的每个组件的磁导根据表19如下。

磁心的磁导:Pc＝4.5×10^-7H·m

圆筒体内(圆筒体与磁心之间的区域)的磁导:Pa＝3.8×10^-8+1.3×10^-10+3.1×10^-10H·m

圆筒体的磁导:Ps＝1.4×10^-12H·m

因此，第五实施例满足以下的磁导关系表达式。

Ps+Pa≤0.30×Pc

当用磁阻替换上述表达式时，获得以下表达式。

磁心的磁阻:Rc＝2.2×10⁶ 1/(H·m)

圆筒体内的磁阻是铁支柱Rt、膜引导件Rf和圆筒体内的空气Rair的磁阻的组合磁阻Ra，当使用下面的表达式时，

\frac{1}{R_{a}} = \frac{1}{R_{t}} + \frac{1}{R_{f}} + \frac{1}{R_{air}}

Ra＝2.3×10⁹ 1/(H·m)成立。

圆筒体的磁阻Rs是Rs＝3.2×10⁹ 1/(H·m)，因此，Rs和Ra的组合磁阻Rsa是Rsa＝2.3×10⁹ 1/(H·m)成立。

因此，第五实施例的配置满足以下磁阻关系表达式。

0.30×Rsa≥Rc

根据上述，根据第五实施例的定影装置满足磁导(磁阻)关系表达式，并且因此能够被采用作为定影装置。

图37示出每单位长度的包括磁心、线圈、圆筒体和金属支柱的空间的磁性的等效电路。观看的方式与图11B相同，因此，将省略磁性的等效电路的详细说明。当从磁心的纵向方向上的一端输出的磁力线视为100％时，其8.3％经过金属支柱的内部并且返回到磁心的另一端，因此通过圆筒体的外侧的磁力线仅仅减少那么多。将参考图38使用法拉第定律和磁力线的方向描述这个原因。

法拉第定律是“当改变电路内的磁场时，企图将电流施加到该电路的感应电动势发生，并且感应电动势与垂直穿透该电路的磁通的时间变化成比例”。在电路S被布置在图38中示出的螺线管线圈3的磁心2的端部附近并且高频交变电流被施加到线圈3的情况下，电路S处产生的感应电动势根据表达式(2)根据法拉第定律与垂直穿透电路S的内部的磁力线的时间变化成比例。也就是说，当磁力线的更多的垂直分量Bfor经过电路S时，要产生的感应电动势也增大。然而，经过金属支柱的内部的磁力线变为磁心内的磁力线的垂直分量Bfor的相反的方向的磁力线的分量Bopp。当这个相反的方向的磁力线的分量Bopp存在时，“垂直穿透电路的磁力线”变为Bfor与Bopp之间的差值，并且因此减少。作为其结果，可能有电动势减少并且转换效率下降的情况。

因此，在将诸如金属支柱之类的金属部件布置在圆筒体与磁心之间的区域中的情况下，通过选择具有小相对磁导率的材料(诸如奥氏体不锈钢等)，圆筒体内的磁导被减少为使得满足以下磁导关系表达式。在必须将具有高相对磁导率的部件布置在磁心与圆筒体之间的区域中的情况下，通过将其部件的截面面积减少为尽可能小，圆筒体内的磁导被减少(圆筒体内的磁阻被增大)为使得满足以下磁导关系表达式。

比较示例5

本比较示例不同于上面描述的第五实施例之处在于金属支柱的截面面积。在截面面积大于第五实施例并且为作为第五实施例的截面面积的四倍大的2.4×10^-4m²的情况下，当计算经过每个区域的磁力线的比率时，计算结果如以下表20。

[表20]

比较示例5中的磁力线的比率

对于比较示例5的配置，圆筒体外的磁力线的比率为66.8％，并且不满足“R1：圆筒体外的磁力线的比率等于或大于70％”的条件。在这时候，通过阻抗分析仪获得的电力转换效率为60％。

此外，比较示例5的每个组件的每单位长度的磁导根据表20如下。

磁心的每单位长度的磁导:Pc＝4.5×10^-7H·m

圆筒体内(圆筒体与磁心之间的区域)的每单位长度的磁导：

Pa＝1.5×10^-7+1.3×10^-10+3.1×10^-10H·m

圆筒体的每单位长度的磁导:Ps＝1.4×10^-12H·m

因此，比较示例5不满足下面的磁导关系表达式。

Ps+Pa≤0.30×Pc

当用磁阻替换上述表达式时，获得以下表达式。

磁心的磁阻:Rc＝2.2×10⁶ 1/(H·m)

当根据以下表达式计算这个时圆筒体内的磁阻Ra(铁支柱Rt、膜引导件Rf和圆筒体内的空气Rair的磁阻的组合磁阻)为Ra＝6.6×10⁶ 1/(H·m)。

\frac{1}{R_{a}} = \frac{1}{R_{t}} + \frac{1}{R_{f}} + \frac{1}{R_{air}}

圆筒体的磁阻Rs是Rs＝7.0×10¹¹ 1/(H·m)，因此，Rs和Ra的组合磁阻Rsa是Rsa＝6.6×10⁶ 1/(H·m)。

因此，比较示例5不满足下面的磁阻关系表达式。

0.30×Rsa≥Rc

第六实施例

对于第一到第五实施例的情况，定影装置已经被处理为其中最大图像区域内的部件等在圆筒形的旋转部件的母线方向上具有均匀的截面配置。对于第六实施例，将描述在圆筒形的旋转部件的母线方向上具有不均匀的截面配置的定影装置。图39为第六实施例中描述的定影装置。作为与第一到第五实施例的配置不同的点，温度检测部件24被设置在圆筒形的旋转部件内(圆筒形的旋转部件和磁心之间的区域)。其它配置与第二实施例相同，定影装置包括具有导电层(圆筒形的旋转部件)的定影膜1、磁心2、以及压合部形成部件(膜引导件)9。

如果假设磁心2的纵向方向为X轴方向，最大图像形成区域为X轴上的0到Lp的范围。例如，在其中记录材料的最大传送区域为215.9mm的LTR尺寸的图像形成设备的情况下，Lp必须被设定为Lp＝215.9mm。温度检测部件24由相对磁导率为1的非磁性材料构成，在与X轴垂直的方向上的截面面积为5mm×5mm，在与X轴平行的方向上的长度为10mm。温度检测部件24被布置在X轴上的从L1(102.95mm)到L2(112.95mm)的位置中。现在，X坐标上的0到L1将被称为区域1，其中存在温度检测部件24的L1到L2将被称为区域2，并且L2到LP将被称为区域3。区域1中的截面配置被示出在图40A中，并且区域2中的截面配置被示出在图40B中。如图40B中所示出的，温度检测部件24被收容在定影膜1内，因此变为磁阻计算的对象。为了严格地执行磁阻计算，分别对于区域1、区域2和区域3获得“每单位长度的磁阻”，根据每个区域的长度执行积分计算，并且通过将这些相加来获得组合磁阻。首先，区域1或区域3中的每个组件的每单位长度的磁阻被示出在下面表21。

[表21]

区域1或3的截面配置

区域1中的磁心的每单位长度的磁阻rc1如下。

r_c1＝2.9×10⁶ 1/(H·m)

现在，磁心和圆筒体之间的区域的每单位长度的磁阻r_a是膜引导件r_f的每单位长度的磁阻和圆筒内的空气r_air的每单位长度的磁阻的组合磁阻。因此，能够使用以下表达式计算这个。

\frac{1}{r_{a}} = \frac{1}{r_{f}} + \frac{1}{r_{air}}

作为计算的结果，区域1中的磁阻r_a1和区域1中的磁阻r_s1如下。

r_a1＝2.7×10⁹ 1/(H·m)

r_s1＝5.3×10¹¹ 1/(H·m)

此外，区域3与区域1相同，因此，三个类型的关于区域3的磁阻如下。

r_c3＝2.9×10⁶ 1/(H·m)

r_a3＝2.7×10⁹ 1/(H·m)

r_s3＝5.3×10¹¹ 1/(H·m)

接下来，区域2中的每个组件的每单位长度的磁阻被示出在下面表22。

[表22]

区域2的截面配置

区域2中的每个组件的每单位长度的磁阻r_c2如下。

r_c2＝2.9×10⁶ 1/(H·m)

磁心和圆筒体之间的区域的每单位长度的磁阻r_a是膜引导件r_f的每单位长度的磁阻、热敏电阻器r_t的每单位长度的磁阻和圆筒内的空气r_air的每单位长度的磁阻的组合磁阻。因此，能够使用以下表达式计算这个。

\frac{1}{r_{a}} = \frac{1}{r_{t}} + \frac{1}{r_{f}} + \frac{1}{r_{air}}

作为计算的结果，区域2中的每单位长度的磁阻r_a2和区域2中的每单位长度的磁阻r_c2如下。

r_a2＝2.7×10⁹ 1/(H·m)

r_s2＝5.3×10¹¹ 1/(H·m)

区域3与区域1完全相同。注意，对于磁心和圆筒体之间的区域的每单位长度的磁阻r_a，将描述r_a1＝r_a2＝r_a3的原因。对于区域2中的磁阻计算，热敏电阻器24的截面面积增大，并且圆筒体内的空气的截面面积减少。然而，对于两者，相对磁导率都是1，因此，磁阻是相同的，无论热敏电阻器24存在与否。也就是说，在仅仅非磁性材料被布置在磁心与圆筒体之间的区域中的情况下，即使在与空气相同地处理磁阻的计算时，这也是足够作为计算上的精度。这是因为在非磁性材料的情况下，相对磁导率变为几乎接近1的值。相反，在磁性材料(镍、铁、硅钢等)的情况下，期望的是分离地计算其中存在磁性材料的区域以及其他的区域。

用作圆筒体的母线方向上的组合磁阻的磁阻R[A/Wb/(1/H)]的积分能够对于每个区域的磁阻r1、r2和r31/(H·m)如下地计算。

R = {&Integral;}_{o}^{L_{1}} r 1 d 1 + {&Integral;}_{L_{1}}^{L_{2}} r 2 d 1 + {&Integral;}_{L_{2}}^{L_{p}} r 3 d 1 = r 1 (L 1 - 0) + r 2 (L 2 - L 1) + r 3 (LP - L 2)

因此，从记录材料的最大传送区域的一端到另一端的区段中的磁心的磁阻Rc[H]能够被如下计算。

R_{c} = {&Integral;}_{o}^{L_{1}} r_{c} 1 d 1 + {&Integral;}_{L_{1}}^{L_{2}} r_{c} 2 d 1 + {&Integral;}_{L_{2}}^{L_{p}} r_{c} 3 d 1 = r_{c} 1 (L 1 - 0) + r_{c} 2 (L 2 - L 1) + r_{c} 3 (LP - L 2)

此外，从记录材料的最大传送区域的一端到另一端的区段中的圆筒体和磁心之间的区域的组合磁阻Ra[H]能够被如下计算。

R_{a} = {&Integral;}_{o}^{L_{1}} r_{a} 1 d 1 + {&Integral;}_{L_{1}}^{L_{2}} r_{a} 2 d 1 + {&Integral;}_{L_{2}}^{L_{p}} r_{a} 3 d 1 = r_{a} 1 (L 1 - 0) + r_{a} 2 (L 2 - L 1) + r_{a} 3 (LP - L 2)

从记录材料的最大传送区域的一端到另一端的区段中的圆筒体的组合磁阻Rs[H]能够被如下计算。

R_{s} = {&Integral;}_{o}^{L_{1}} r_{s} 1 d 1 + {&Integral;}_{L_{1}}^{L_{2}} r_{s} 2 d 1 + {&Integral;}_{L_{2}}^{L_{p}} r_{s} 3 d 1 = r_{s} 1 (L 1 - 0) + r_{s} 2 (L 2 - L 1) + r_{s} 3 (LP - L 2)

对每个区域执行的以上计算的结果将被示出在下面表23。

[表23]

每个区域中的磁导的积分计算结果

	区域1	区域2	区域3	组合磁阻
					积分开始点mm	0	102.95	112.95
积分结束点mm	102.95	112.95	215.9
					距离mm	102.95	10	102.95
每单位长度的磁导pc H·m	3.5E-07	3.5E-07	3.5E-07
					每单位长度的磁阻rc 1/(H·m)	2.9E+06	2.9E+06	2.9E+06
磁阻rc的积分[A/Wb(1/H)]	3.0E+08	2.9E+07	3.0E+08	6.2E+08
					每单位长度的磁导pa H·m	3.7E-10	3.7E-10	3.7E-10
每单位长度的磁阻ra 1/(H·m)	2.7E+09	2.7E+09	2.7E+09
					磁阻ra的积分[A/Wb(1/H)]	2.8E+11	2.7E+10	2.8E+11	5.8E+11
每单位长度的磁导ps H·m	1.9E-12	1.9E-12	1.9E-12
					每单位长度的磁阻rs 1/(H·m)	5.3E+11	5.3E+11	5.3E+11
磁阻rs的积分[A/Wb(1/H)]	5.4E+13	5.3E+12	5.4E+13	1.1E+14

根据上述表23，Rc、Ra和Rs如下。

Rc＝6.2×10⁸[1/H]

Ra＝5.8×10¹¹[1/H]

Rs＝1.1×10¹⁴[1/H]

Rs和Ra的组合磁阻Rsa能够以以下表达式计算。

\frac{1}{R_{sa}} = \frac{1}{R_{s}} + \frac{1}{R_{a}}

R_{sa} = \frac{R_{a} \times R_{s}}{R_{a} + R_{s}}

根据以上计算，获得Rsa＝5.8×10¹¹[1/H]，因此，满足以下关系表达式。

0.30×Rsa≥Rc

以这样的方式，在定影装置在圆筒形的旋转部件的母线方向上具有不均匀的截面形状的情况下，期望的是磁心在圆筒形的旋转部件的母线方向上被分成多个区域，对于其每个区域计算磁阻，并且最终，根据那些计算组合的磁阻或磁导。然而，在待处理的部件为非磁性材料的情况下，磁导率基本上与空气的磁导率相同，并且因此，这可以通过将其视为空气来计算。接下来，将描述必须被计算的组件。对于布置在圆筒形的旋转部件(导电层，即，圆筒形的旋转部件和磁心之间的区域)内的组件，并且至少一部分被包括在记录材料的最大传送区域(0到Lp)中，磁导或磁阻必须被计算。相反地，对于布置在圆筒形的旋转部件外侧的部件，磁导或磁阻不必被计算。这是因为如上所述，感应电动势根据法拉第定律与垂直穿透电路的磁力线的时间变化成比例，并且与电路外侧的磁力线没有关系。此外，在圆筒形的旋转部件的母线方向上布置在记录材料的最大传送区域外侧的部件不影响圆筒形的旋转部件(导电层)的发热，不必被计算。

虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围将被给予最宽的解释从而包括所有这样的修改、等同的结构与功能。

本申请要求2012年6月19日提交的日本专利申请No.2012-137892和2013年6月10日提交的日本专利申请No.2013-122216的权益，上述两个申请的全部内容通过参考被合并于此。

Claims

1.一种定影装置，被配置为通过加热形成有图像的记录材料使记录材料上的图像定影，包括：

圆筒形的旋转部件，包括导电层；

线圈，被配置为形成使导电层经受电磁感应加热的交变磁场，所述线圈具有螺旋形的部分，所述螺旋形的部分被布置在所述旋转部件中使得螺旋形的部分的螺旋轴被定位为基本上平行于所述旋转部件的母线方向；以及

磁心，被配置为感应交变磁场的磁力线，所述磁心被布置在螺旋形的部分中；

其中对于从母线方向上的记录材料上的图像的最大通过区域的一端到另一端的地带，磁心的磁阻等于或小于由导电层的磁阻和导电层与磁心之间的区域的磁阻构成的组合磁阻的30％。

2.根据权利要求1所述的定影装置，其中磁心具有在旋转部件外部不形成环路的形状。

3.根据权利要求1所述的定影装置，其中，对于所述地带，磁心的磁阻等于或小于组合磁阻的10％。

4.根据权利要求1所述的定影装置，其中，对于所述地带，磁心的磁阻等于或小于组合磁阻的6％。

5.根据权利要求1所述的定影装置，其中导电层由银、铝、奥氏体不锈钢和铜中的至少一种形成。

6.根据权利要求1所述的定影装置，其中磁心的材料是锻烧的铁氧体。

7.根据权利要求1所述的定影装置，其中导电层的厚度等于或薄于75μm。

8.根据权利要求1所述的定影装置，其中磁心在母线方向上与旋转部件的端面相比突出到旋转部件的外侧。

9.根据权利要求8所述的定影装置，其中与旋转部件的端面相比突出到旋转部件的外侧的磁心的一部分在旋转部件的径向方面是在与母线方向上延伸旋转部件的内表面的虚拟面相比的内侧区域中。

10.根据权利要求1所述的定影装置，其中流到线圈中的交变电流的频率等于或大于21kHz但是等于或小于100kHz。

11.根据权利要求1所述的定影装置，其中在母线方向上，图像的最大通过区域被包括在导电层和磁心交叠的区域中。

12.根据权利要求1所述的定影装置，其中旋转部件是圆筒形的膜；以及

其中定影装置具有对向部件，所述对向部件被配置为在所述膜与所述对向部件之间形成传送记录材料的压合部。

13.根据权利要求12所述的定影装置，其中定影装置包括压合部形成部件，所述压合部形成部件被配置为与所述对向部件一起经由所述膜形成压合部，所述压合部形成部件与所述膜的内表面接触。

14.根据权利要求13所述的定影装置，其中定影装置包括加强部件，所述加强部件被配置为加强所述压合部形成部件，所述加强部件在母线方向上较长，在所述膜内部，并且加强部件的材料是奥氏体不锈钢。

15.一种定影装置，被配置为通过加热形成有图像的记录材料使记录材料上的图像定影，包括：

圆筒形的旋转部件，包括导电层；

磁心，被配置为感应交变磁场的磁力线，所述磁心具有在旋转部件外不形成环路的形状并且被布置在螺旋形的部分中；

其中从母线方向上的磁心的一端输出的磁力线的70％或更多通过导电层的外侧并且返回到磁心的另一端。

16.根据权利要求15所述的定影装置，其中从母线方向上的磁心的一端输出的磁力线的90％或更多通过导电层的外侧并且返回到磁心的另一端。

17.根据权利要求15所述的定影装置，其中从母线方向上的磁心的一端输出的磁力线的94％或更多通过导电层的外侧并且返回到磁心的另一端。

18.根据权利要求15所述的定影装置，其中导电层由银、铝、奥氏体不锈钢和铜中的至少一种形成。

19.根据权利要求15所述的定影装置，其中磁心的材料是锻烧的铁氧体。

20.根据权利要求15所述的定影装置，其中导电层的厚度等于或薄于75μm。

21.根据权利要求15所述的定影装置，其中磁心在母线方向上与旋转部件的端面相比突出到旋转部件的外侧。

22.根据权利要求15所述的定影装置，其中与旋转部件的端面相比突出到旋转部件的外侧的磁心的一部分在旋转部件的径向方面是在与母线方向上延伸旋转部件的内表面的虚拟面相比的内侧区域中。

23.根据权利要求15所述的定影装置，其中流到线圈中的交变电流的频率等于或大于21kHz但是等于或小于100kHz。

24.根据权利要求15所述的定影装置，其中在母线方向上，记录材料上的图像的最大通过区域被包括在导电层和磁心交叠的区域中。

25.根据权利要求15所述的定影装置，其中旋转部件是圆筒形的膜；以及

26.根据权利要求15所述的定影装置，其中定影装置包括压合部形成部件，所述压合部形成部件被配置为与所述对向部件一起经由所述膜形成压合部，所述压合部形成部件与所述膜的内表面接触。

27.根据权利要求15所述的定影装置，其中定影装置包括加强部件，所述加强部件被配置为加强所述压合部形成部件，所述加强部件在母线方向上较长，在所述膜内部，并且加强部件的材料是奥氏体不锈钢。

28.一种定影装置，被配置为通过加热形成有图像的记录材料来使记录材料上的图像定影，包括：

圆筒形的旋转部件，包括导电层；

其中在从母线方向上的记录材料上的图像的最大通过区域的一端到另一端的地带中，导电层的相对磁导率以及导电层与磁心之间的区域中的部件的相对磁导率小于1.1；以及

其中对于贯穿所述地带的与母线方向垂直的截面，定影装置满足以下关系表达式(1)：

0.06×μc×Sc≥Ss+Sa (1)

其中Ss表示导电层的截面面积，Sa表示导电层与磁心之间的区域的截面面积，Sc表示磁心的截面面积，并且μc表示磁心的相对磁导率。

29.根据权利要求28所述的定影装置，其中磁心具有在旋转部件外不形成环路的形状。

30.根据权利要求28所述的定影装置，其中导电层由银、铝、奥氏体不锈钢和铜中的至少一种形成。

31.根据权利要求28所述的定影装置，其中磁心的材料是锻烧的铁氧体。

32.根据权利要求28所述的定影装置，其中导电层的厚度等于或薄于75μm。

33.根据权利要求28所述的定影装置，其中磁心在母线方向上与旋转部件的端面相比突出到旋转部件的外侧。

34.根据权利要求33所述的定影装置，其中与旋转部件的端面相比突出到旋转部件的外侧的磁心的一部分在旋转部件的径向方面是在与母线方向上延伸旋转部件的内表面的虚拟面相比的内侧区域中。

35.根据权利要求28所述的定影装置，其中流到线圈中的交变电流的频率等于或大于21kHz但是等于或小于100kHz。

36.根据权利要求28所述的定影装置，其中在母线方向上，图像的最大通过区域被包括在导电层和磁心交叠的区域中。

37.根据权利要求28所述的定影装置，其中旋转部件是圆筒形的膜；以及

38.根据权利要求37所述的定影装置，其中定影装置包括压合部形成部件，所述压合部形成部件被配置为与所述对向部件一起经由所述膜形成压合部，所述压合部形成部件与所述膜的内表面接触。

39.根据权利要求38所述的定影装置，其中定影装置包括加强部件，所述加强部件被配置为加强所述压合部形成部件，所述加强部件在母线方向上较长，在所述膜内部，并且加强部件的材料是奥氏体不锈钢。

40.一种定影装置，被配置为通过加热形成有图像的记录材料来使记录材料上的图像定影，包括：

圆筒形的旋转部件，包括导电层；

其中导电层由非磁性材料形成，并且磁心具有在旋转部件外不形成环路的形状。

41.根据权利要求40所述的定影装置，其中所述非磁性材料由银、铝、奥氏体不锈钢和铜中的至少一种形成。

42.根据权利要求40所述的定影装置，其中所述旋转部件是膜。

43.一种定影装置，被配置为通过加热形成有图像的记录材料来使记录材料上的图像定影，包括：

圆筒形的旋转部件，包括导电层；

其中导电层由非磁性材料形成，并且导电层的厚度等于或薄于75μm。

44.根据权利要求43所述的定影装置，其中所述旋转部件是膜。

45.根据权利要求43所述的定影装置，其中所述磁心具有在旋转部件外不形成环路的形状。

46.根据权利要求43所述的定影装置，其中所述非磁性材料由银、铝、奥氏体不锈钢和铜中的至少一种形成。