JP2005208596A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルと、前記コイルを内部に配置し、該コイルからの磁束の作用によって発熱する発熱体と、を有し、該発熱体の熱により被加熱材上の像を加熱する加熱装置において、発熱体のキュリー点温度に達した部分での漏れ磁束を低減することで、漏れ磁束による近傍に配置された電気パーツ等への影響の懸念を無くすこと、発熱体全体の熱容量を低減して、発熱体温度の立上げ時間等を迅速に行うこと。
【解決手段】発熱体のキュリー点温度は定着温度よりも大きく装置の耐熱温度より小さい温度であり、所定の被加熱材サイズに対応した領域よりも外側の領域の厚みを、前記所定の被加熱材サイズに対応した領域よりも大きくすること。
【選択図】図４

Description

本発明は、誘導発熱する発熱体の発熱により、搬送される被加熱材を加熱する加熱装置に関する。

特許文献１には、加熱源として高周波誘導を利用した電磁誘導加熱方式の定着装置が提案されている。

この定着装置は、金属導体（誘導発熱体）からなる中空の定着ローラの内部にコイルが同心状に配置されており、このコイルに高周波電流を流して生じた高周波磁界により定着ローラに誘導渦電流を発生させ、定着ローラ自体の表皮抵抗によって定着ローラそのものをジュール発熱させるようになっている。

この電磁誘導加熱方式の定着装置によれば、電気−熱変換効率がきわめて向上するため、ウォームアップタイムの短縮化が可能となる。

このような電磁誘導加熱方式の定着装置であっても、被加熱材としての通紙可能な最大サイズ記録材の全域を所定の定着温度で温めてトナー画像定着するように作動するために、実際にトナー画像を定着する以上のエネルギーを消費し、また、通紙される記録材が小サイズであり、それが連続して通紙されたとき、定着部の通紙域ではない領域（非通紙部領域）がトナー画像の定着温度以上に昇温（過昇温）して機内昇温や被加熱材の熱劣化などを引き起こす。

この電磁誘導加熱方式の定着装置の非通紙部昇温対応手段としては例えば特許文献２〜４に記載される磁束遮蔽手段を具備させることが有効である。
特開昭５９−３３７８７号公報 特開平９−１７１８８９号公報 特開平１０−７４００９号公報 特開２００３−１２３９５７号公報

しかしながら、そのような磁束遮蔽手段を具備させた電磁誘導加熱方式の加熱装置においては、通紙する被加熱材サイズによって上記磁束遮蔽手段の遮蔽域を変化させる機構が必要となるため、装置が複雑化してコストアップする。

また、非通紙部昇温の対応手段としては他に通紙スピードの低下（スループットダウン）、放熱手段の当接等があるが、機械の生産性低下を招いたり、放熱手段追加による装置の複雑化、コストアップの課題がある。

そこで、非通紙部昇温対策として、電磁誘導発熱性部材のキュリー点温度を定着温度近傍に設定することで、電磁誘導発熱性部材の温度がキュリー点温度までに制限され、それ以上に昇温していく過昇温が防止する技術が知られている。

更に、近年の省エネルギー化や立上げ時間の迅速化の要求から電磁誘導加熱方式の加熱装置の電磁誘導発熱性部材は低熱量化のために薄肉化してきている。このため、キュリー点温度到達後の磁力線の浸透深さδよりも電磁誘導発熱性部材の厚さが小さい場合が考えられる。この場合、図５の（ｂ）のように、磁場発生手段から発生した磁力線Ｆは電磁誘導発熱性部材１を突き抜けて周辺に漏れ出ることになる。この漏れ磁束Ｆ´は装置の外部まで影響を及ぼすようなものではないが、周辺近傍に信号線や発熱を嫌うものを配置しようとする場合は、距離や磁束遮蔽を考慮する必要があり、装置の大型化や複雑化につながる。

そこで本発明は、電磁誘導加熱方式の加熱装置において、発熱体のキュリー点温度に達した部分での漏れ磁束を低減することで、漏れ磁束による近傍に配置された電気パーツ等への影響の懸念を無くすことができる装置を提供することを目的とする。

また、キュリー点温度に達しない領域である最小通紙サイズの被加熱材搬送領域に対応する発熱体の肉厚は薄肉化することで、発熱体全体の熱容量を低減することができ、電磁誘導発熱性部材温度の立上げ時間等を迅速に行うことができる装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る加熱装置の代表的な構成は、コイルと、前記コイルを内部に配置し、該コイルからの磁束の作用によって発熱する発熱体と、を有し、該発熱体の熱により被加熱材上の像を加熱する加熱装置において、該発熱体のキュリー点温度は定着温度よりも大きく装置の耐熱温度より小さい温度であり、所定の被加熱材サイズに対応した領域よりも外側の領域の厚みを、前記所定の被加熱材サイズに対応した領域よりも大きくすることを特徴とする。

上記本発明においては、漏れ磁束の密度を指数的に低減することができるので、発熱体のキュリー点温度に達した部分での漏れ磁束を低減することで、漏れ磁束による近傍に配置された電気パーツ等への影響の懸念を無くすことができる。

また、発熱体全体の熱容量を低減することができ、電磁誘導発熱性部材温度の立上げ時間等を迅速に行うことができる。

本発明の加熱装置は、搬送される記録材にトナーによる未定着画像を形成し、加熱装置において加熱定着させる複写機、プリンター等に用いられる定着装置として用いるのが最良の形態である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（１）画像形成装置例
図１は本発明の実施の形態に係る電磁誘導加熱装置を画像加熱定着装置として備えた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１００は転写式電子写真プロセス利用、レーザー走査露光方式の画像形成装置（複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機能機等）である。

１０１は原稿台ガラスであり、この原稿台ガラス１０１の上に原稿Ｏを画像面を下向きにして所定の載置基準に従って載置し、その上から原稿圧着板１０２を被せてセットする。コピースタートキーが押されると、移動光学系を含む画像光電読取装置（リーダ部）１０３が動作して原稿台ガラス１０１上の原稿Ｏの下向き画像面の画像情報が光電読取処理される。原稿台ガラス１０１上に原稿自動送り装置（ＡＤＦ、ＲＤＦ）を搭載して原稿を原稿台ガラス１０１上に自動送りさせることもできる。

１０４は回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラム）であり、矢印の時計方向に所定の周速度にて回転駆動される。感光ドラム１０４はその回転過程で、帯電装置１０５により所定の極性・電位の一様な帯電処理を受け、その一様帯電面に対して画像書き込み装置１０６による像露光Ｌを受けることで一様帯電面の露光明部の電位が減衰して感光ドラム１０４面に露光パターンに対応した静電潜像が形成される。画像書き込み装置１０６は本例の場合はレーザースキャナであり、不図示のコントローラからの指令により、上記の光電読取装置１０３で光電読取した原稿画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザー光Ｌを出力し、回転する感光ドラム１０４の一様帯電面を走査露光して原稿画像情報に対応した静電潜像を形成する。

次いで、その静電潜像が現像装置１０７によりトナー画像として現像され、転写帯電装置１０８の位置において、給紙機構部側から感光ドラム１０４と転写帯電装置１０８との対向部である転写部に所定の制御タイミングにて給送された記録材Ｓに感光ドラム１０４面側から静電転写される。

給紙機構部は、本例の画像形成装置の場合は、第一〜第四のカセット給紙部１０９〜１１２、ＭＰトレー（マルチ・パーパス・トレー）１１３、及び反転再給紙部１１４からなり、それ等から記録材Ｓが転写部に選択的に給送される。１１５は転写部に対して記録材をタイミング給送するレジストローラである。

転写部で感光ドラム１０４面側からトナー画像の転写を受けた記録材は、感光ドラム１０４面から分離され、定着装置１１６へ搬送されて未定着トナー画像の定着処理を受け、排紙ローラ１１７により装置外部の排紙トレー１１８上に排紙される。

一方、記録材分離後の感光ドラム１０４面はクリーニング装置１１９により転写残りトナー等の付着汚染物の除去を受けて清掃されて繰り返して作像に供される。

両面コピーモードの場合は、定着装置１１６を出た第一面コピー済みの記録材が反転再給紙部１１４に導入されて転写部に反転再給送されることで記録材の第二面に対するトナー画像の転写がなされ、再び定着装置１１６を通って両面コピーとして排紙ローラ１１７により装置外部の排紙トレー１１８上に排紙される。

（２）加熱装置（定着装置）１１６
図２は定着装置１１６の要部の正面模型図、図３は要部の拡大横断面模型図である。この定着装置１１６は、加熱ローラ型で、電磁誘導加熱方式の加熱装置であり、互いに圧接させて定着ニップ部Ｎを形成させた一対の定着部材と加圧部材として上下並行２本の加熱ローラ１と加圧ローラ２を主体とする。

発熱体として加熱ローラ（以下、定着ローラと記す）１は誘導発熱体製の中空（円筒状）のローラ（電磁誘導発熱性部材）であり、その外周面にトナー離型層１ａを形成具備させてある。本例においてそのトナー離型層１ａはＰＴＦＥ３０μｍで構成されている。この定着ローラ１はその両端部側をそれぞれ定着装置の手前側と奥側の側板２１・２２間に軸受（ベアリング）２３を介して回転可能に支持させて配設してある。また内空部には磁場（磁束）発生手段としての加熱アセンブリ（励磁コイルユニット）３を挿入してその両端部側をそれぞれ定着装置の手前側と奥側の保持部材２４・２５に非回転に固定支持させて配置してある。

加圧ローラ２は、鉄製の芯金２ａと、該芯金の外回りに同心一体にローラ状に形成具備させたシリコーンゴムの耐熱性弾性体層２ｂと、さらにその外周面に形成したトナー離型層２ｃと、からなる弾性ローラである。トナー離型層２ｃは上記定着ローラ１のトナー離型層１ａと同様である。この加圧ローラ２は上記定着ローラ１の下側に並行に配列して、芯金２ａの両端部側をそれぞれ定着装置の手前側と奥側の側板２１・２２間に軸受２６を介して回転自在に保持させて、かつ定着ローラ１の下面に対して不図示の付勢手段により弾性体層２ｂの弾性に抗して所定の押圧力にて圧接させて加熱部としての所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させている。

電磁誘導発熱性部材としての定着ローラ１を構成する誘導発熱体は、ニッケル、鉄、強磁性ＳＵＳ、鉄−ニッケル合金、鉄−ニッケル−クロム合金、ニッケル−コバルト合金等の磁性金属（導電体、磁性体）、特開２０００−３９７９７号公報等に開示されるように、キュリー点温度を所望に調整した整磁合金等である。本例ではキュリー点温度（磁性の無くなる温度）を２２０℃に設定した、鉄−ニッケル合金を用いている。

このキュリー点温度は装置の許容上限温度より小さく設定しており、例えば、装置が耐熱温度に達しないように装置部品の耐熱温度よりも低い温度に設定してもよい。装置の耐熱温度としては、例えば定着性を向上させるために表層にシリコンゴム層を接着してある加熱ローラの表層ゴムとローラ芯金の接着耐久温度や、ローラ内部に設けられたコイルの被覆樹脂（材料）の耐熱温度が挙げられる。また、ローラのキュリー点の温度を高温オフセットが発生する温度よりもキュリー点の温度を低く設定してもよい。

定着ローラ１は、鉄、ニッケル、コバルトなどの金属を用いることが良い。強磁性の金属（透磁率の大きい金属）を使うことで、磁場発生手段から発生する磁束を強磁性の金属内により多く拘束させることができる。すなわち、磁束密度を高くすることができる。それにより、効率的に強磁性金属の表面にうず電流を発生させ、発熱させられる。定着ローラ７の外側表面のトナー離型層１ａは一般にはＰＴＦＥ１０〜５０μｍやＰＦＡ１０〜５０μｍで構成されている。また、トナー離型層１ａの内側にはゴム層を用いる構成にしても良い。

定着ローラ１の内空部に挿入した加熱アセンブリ３は磁場発生手段であり、ホルダー（外装ケース体）４、励磁コイル５、磁性コア６１・６２等の組み立て体であり、ホルダー４内に励磁コイル５と磁性コア６１・６２を格納保持させてある。この加熱アセンブリ３を定着ローラ１の内空部に挿入して所定の角度姿勢でかつ定着ローラ１の内面に対して非接触に所定の隙間間隔をあけた状態にして両端部側をそれぞれ定着装置の手前側と奥側の保持部材２４・２５に非回転に固定支持させて配置してある。

ホルダー４には、ＰＰＳ系樹脂、ＰＥＥＫ系樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド系樹脂ポリアミドイミド系樹脂、セラミック、液晶ポリマー、フッ素樹脂等の耐熱性・非磁性材料が適している。

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が、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φ０．１〜０．３の細線を略８０〜１６０本ほど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。また磁性コア６１・６２を周回するようにホルダー４の内側底面の形状に合せて横長舟型に複数回巻回して励磁コイルとしてある。励磁コイル５は定着ローラ１の長手方向に巻かれており、ホルダー４の内壁と磁性コア６１・６２によって保持されている。５ａ・５ｂは上記励磁コイル５の２本の外方引出しリード線（コイル供給線）であり、電力制御装置（励磁回路）５２に接続してある。

磁性コア６１・６２は横断面Ｔ字型に配置されている。磁性コア６１・６２は例えばフェライト・パーマロイ等の高磁率の部材であり、損失の少ない材料で選別することが好ましい。

７は定着ローラ１の温度検知手段としてのサーミスタであり、定着ローラ１の表面に対して弾性部材により押圧して弾性的に接触させて配置してある。このサーミスタ７の検出温度信号が制御回路５１に入力する。温度検知手段７はサーミスタに限らず、温度検知素子であればよく、また接触式でも非接触式でも構わない。

８は定着前ガイド板であり、作像機構部側から定着装置１１６に搬送された記録材Ｓを定着ニップ部Ｎの入口部に案内する。９は分離爪であり、定着ニップ部Ｎに導入されて定着ニップ部Ｎを出た記録材Ｓが定着ローラ１に巻き付くのを抑え、定着ローラ１から分離させる役目をする。１０は定着後ガイド板であり、定着ニップ部Ｎの出口部を出た記録材Ｓを排紙案内する。

制御回路５１は画像形成装置のメイン電源スイッチがＯＮされると、駆動源（モーター）Ｍを起動させる。その回転駆動力が動力伝達系を介して定着ローラ１の一端部側に固着させた定着ローラギアＧに伝達されることで、定着ローラ１が図３において矢印Ａの時計方向に所定の周速度にて回転駆動される。加圧ローラ２はこの定着ローラ１の回転駆動に従動して矢印の反時計方向Ｂに回転する。

また、制御回路５１は電力制御装置５２を起動させて、定着ローラ１内に配設した加熱アセンブリ３の励磁コイル５に電力制御装置５２からコイル供給線５ａ・５ｂを介して電力（本実施例においては１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲の高周波電流）を供給する。

これにより、加熱アセンブリ３から発生する磁束（交番磁界）の作用で誘導発熱部材である定着ローラ１が誘導発熱（うず電流損によるジュール熱）する。この定着ローラ１の温度が温度検知手段であるサーミスタ７で検出され、その検出温度信号が制御回路５１に入力する。制御回路５１はこのサーミスタ７から入力する定着ローラ１の検出温度が所定の定着温度、本例の場合は２００℃に維持されるように電力制御装置５２から加熱アセンブリ３の励磁コイル５への供給電力を制御して定着ローラ温度を温調する。

上記のように定着ローラ１・加圧ローラ２が回転駆動され、定着ローラ１が加熱アセンブリ３の励磁コイル５への電力供給により誘導発熱して所定の定着温度に温調された状態において、画像形成装置の前記転写部において静電的に転写された未定着トナー画像ｔを担持した記録材Ｓが定着装置１１６の定着ニップ部Ｎに導入されて挟持搬送されていく。この挟持搬送過程で記録材Ｓ上の未定着トナー画像ｔが定着ローラ１の熱とニップ圧で永久固着画像として記録材面に定着される。

（３）定着装置の非通紙部領域の過昇温防止
定着ローラ１はサーミスタ７により表面温度が２００℃となるように温調制御されているため、スタンバイ時や通紙時の通紙域においては定着ローラ温度が前記のキュリー点温度２２０℃を超えることはない。このとき、磁場発生手段から発生した磁力線Ｆは図５の（ａ）のように誘導発熱体である定着ローラ１の表面に集中して通り、誘導発熱体１の内部に浸透するに従って指数的に密度が低下していく（表皮効果）。今、磁束密度が０．３６８倍まで低減する深さを浸透深さδとよび、一般に次式で表される。

δ＝（π＊ｆ＊μ＊σ）^−１／２
ｆ：磁場発生手段の励磁電流周波数
μ：誘導発熱体の透磁率
σ：誘導発熱体の導電率
表皮抵抗Ｒｓは
Ｒｓ＝ρ／δ （ρ：固有抵抗）で表され、この表皮抵抗によるジュール熱により定着ローラ１は加熱される。

一方、小サイズ紙を連続して通紙した場合の非通紙部においては用紙に奪われる熱が無いため、上記ジュール熱により定着ローラ１の温度が上昇していく。この温度上昇が定着ローラ１のキュリー点温度である２２０℃に達すると、定着ローラ１の磁性が無くなる（透磁率が１となる）。

この場合、上式で表される浸透深さδが一気に増加し、結果、表皮抵抗Ｒｓが一気に低下する。このため、キュリー点温度である２２０℃に達するとそれ以降の定着ローラ１の加熱が行われなくなり、非通紙部昇温を２２０℃で抑えることが可能となる。

このように誘導発熱体である定着ローラ１のキュリー点温度を定着ローラ１の非通紙領域に発生する非通紙部昇温の所望の値に設定することで、複雑な構成を用いたり、生産性を低下させたりすることなく、非通紙部昇温にかかわる問題を解決することが可能となる。

上記についていま少し具体的に説明する。本例の定着装置１１６において記録材Ｓの通紙は中央基準搬送でなされる。図２において、Ｃはその中央基準線である。Ｐ１は通常のスループットで送る最大通紙幅、Ｐ２は通常のスループットで送る最小用紙幅である。本例においては、Ｐ１は３２０［ｍｍ］、Ｐ２は１５０［ｍｍ］である。

定着ローラ１の温度検知手段であるサーミスタ７は上記の最小用紙幅Ｐ２の領域内に対応する定着ローラ表面部分の温度を検知するように配置されていて、定着ローラ１はこの領域の定着ローラ表面温度が所定の定着温度、本例では２００℃に立ち上げられて温調維持されるように、上記のサーミスタ７を含む制御系５１・５２で励磁コイル５への電力供給が制御される。

定着装置１１６に対して記録紙Ｓとして小サイズ紙（通紙幅が最小用紙幅Ｐ２以上で、最大通紙幅Ｐ１よりも小さい用紙）の連続通紙がなされたとき、定着ローラ１の小サイズ紙通紙領域に対応する定着ローラ部分の温度は上記のサーミスタ７を含む制御系５１・５２によって所定の定着温度である２００℃に温調維持されるけれども、最大通紙幅Ｐ１と小サイズ紙通紙領域との差領域である非通紙部領域に対応する定着ローラ部分は非通紙部昇温現象により所定の定着温度である２００℃以上に昇温していく。

しかし、本例においては、電磁誘導発熱性部材である定着ローラ１のキュリー点温度を２２０℃に設定してあるから、非通紙部領域に対応する定着ローラ部分の温度が２２０℃に到達すると、該定着ローラ部分の磁性が急激に低下することで該該定着ローラ部分の温度はキュリー点温度２２０℃以上には上がらない。すなわち、非通紙部領域の昇温は最大で定着ローラ１に設定したキュリー点温度２２０℃までに制限され、それ以上に昇温していく過昇温が防止される。

（４）定着ローラ１の肉厚設定
本実施例の電磁誘導発熱性部材である定着ローラ１の長手方向に沿う肉厚分布形状を図４の（ａ）に示す。すなわち、定着ローラ１の肉厚に関して、キュリー点温度到達部領域（非通紙部昇温によりキュリー点温度に到達する領域となる、最大通紙幅Ｐ１と、小サイズ紙（通紙幅が最小用紙幅Ｐ２以上で、最大通紙幅Ｐ１よりも小さい用紙）の通紙領域との差領域部）の肉厚ｔｋを、常に所定の定着温度である２００℃に温調維持されてキュリー点温度には到達しない領域である最小用紙幅Ｐ２に対応する定着ローラ部分の肉厚ｔｎに対して厚くしてある。

即ち、所定サイズ紙に対応した領域のローラの厚みに対して、対応した領域よりも外側の領域のローラの厚みを厚くしている。

ここで、所定サイズ紙に対応した領域とは、必ずしも所定サイズ紙の紙幅でなくても良く、紙の走行領域の交差、ローラの材質や、搬送速度によって決まる昇温領域により適宜対応幅は変更可能である。また、本発明では所定サイズ紙は最大搬送可能サイズよりも小さい紙サイズを例に説明したが、これに限らず、例えば最大搬送可能サイズであってもよい。この場合、最大搬送領域外の領域の磁束漏れを低減できる。

本実施例においては、前記のように、定着ローラ１は鉄とニッケルの配合比率等の設定によりそのキュリー点温度（磁性の無くなる温度）が２２０℃に設定されている。キュリー点温度に達する前の透磁率μは１００＊４π＊１０^−７［Ｈ／ｍ］であり、キュリー点温度に達した後の透磁率μｑは４π＊１０^−７［Ｈ／ｍ］である。また、導電率σは１．３＊１０^６［Ｓ／ｍ］である。

定着ローラ１の内径側形状をその長手位置により変化させることで上記Ｐ２領域の肉厚ｔｎが小さくなっており、本例においてはＰ２領域の肉厚ｔｎが０．５［ｍｍ］、その外側の肉厚ｔｋが１．５［ｍｍ］となっている。なお、定着ローラ１の外周側は用紙搬送時の用紙シワ防止等の観点から僅かな逆クラウン形状（径差で１００μ程度）となっている。

定着ローラ１はサーミスタ７により表面温度が２００℃となるように温調制御されているため、スタンバイ時や通紙時の通紙域においては定着ローラ温度が上記キュリー点温度２２０℃を超えることはない。このため、磁場発生手段３から発生した磁力線は次式で表される浸透深さδだけ定着ローラ１に浸透して定着ローラ１内部を通る。

δ＝（π＊ｆ＊μ＊σ）^−１／２＝０．０００１４［ｍ］＝０．１４［ｍｍ］
ｆ：磁場発生手段の励磁電流周波数
μ：誘導発熱体の透磁率
σ：誘導発熱体の導電率
一方、小サイズ紙を連続して通紙した場合の非通紙部においては用紙に奪われる熱が無いため、上記ジュール熱により定着ローラ１の温度が上昇していく。この温度上昇が定着ローラ１のキュリー点温度である２２０℃に達すると、定着ローラ７の磁性が無くなる。すなわち透磁率が４π＊１０^−７となる。この場合、上式で表される浸透深さδが一気に増加し、
δ＝（π＊ｆ＊μｑ＊σ）^−１／２＝０．００１４［ｍ］＝１．４［ｍｍ］となる。
ここで、周波数は１００ｋＨｚで計算している。

これにより、表皮抵抗が低下し、キュリー点温度である２２０℃に達するとそれ以降の定着ローラ１の加熱が行われなくなり非通紙部昇温を２２０℃で抑えることが可能となる。

一方、小サイズ紙の連続通紙時にキュリー点温度に達するＰ２領域より外側の肉厚ｔｋは１．５［ｍｍ］であるため、キュリー点温度到達後の磁力線の浸透深さ１．４［ｍｍ］より大きい。よって、小サイズ紙の連続時に定着ローラ１がキュリー点温度に達しても磁力線は大部分が定着ローラ１の肉厚内部にとどまり、外部への漏れ磁束はほとんど発生しない。

そのため、例えば前記発熱体の温度を制御する制御回路等に接続された信号線への電磁的な影響を防止することができる。

また、キュリー点温度に達しない領域であるＰ２領域の肉厚ｔｎは０．５［ｍｍ］と薄肉化されているので、定着ローラ全体の熱容量を低減することができ、定着ローラ温度の立上げ時間等を迅速に行うことができる。

定着ローラ肉厚ｔｎ・ｔｋの変化は定着ローラの内径φｄｎ・φｄｋ側で行い、定着ローラ外形側は紙搬送に所望の形状に設定されているので、紙搬送に悪影響無く、上記漏れ磁束防止と定着ローラ熱容量低下の効果を発揮できる。

また、定着ローラ肉厚変化を図４の（ａ）のように段階的にではなく、図４の（ｂ）のように連続的に変化させても同等の効果が期待できる。また、用紙搬送が片側基準搬送の場合は図４の（ｃ）ように各サイズの用紙位置に合わせて形状を変化させれば良い。Ｄは片側基準線である。

また、本例においては定着ローラ非通紙部に対応する部分の肉厚ｔｋをキュリー点に達したのちの浸透深さより大きくしたが、そこまで大きくしなくても厚さに対して磁束密度の減衰効果は指数関数的に得られるため、浸透深さ以下であっても厚くすれば大きな効果は得られる。

また、実際の市場で使われる加熱装置の場合は様々な紙サイズが存在するため、明確に通紙部と非通紙部に対応させて肉厚を変更しなくてもよい。少なくともある小サイズを通紙した場合の通紙領域中央側の肉厚よりも非通紙昇温が発生する非通紙部の肉厚の方が厚ければ漏れ磁束低減する効果を得ることができる。漏れ磁束低減の観点から見ると、より好ましくは最小サイズの通紙領域よりも非通紙部領域の肉厚を大きくすることで全ての紙に対して磁束漏れ低減効果を得ることができる。

図６は本実施例に係る電磁誘導加熱方式の加熱装置としての定着装置１１６の概略断面図である。本実施例の定着装置は、前述の実施例１の定着装置１１６（図３）において定着ローラ１をエンドレスで可撓性の定着フィルム１Ａの形態にしたものである。

フィルムガイド部材１３・励磁コイル５が加熱アセンブリ３として一体的に設けられ、該フィルムガイド部材１３と、駆動ローラ１４と、テンションローラ１５との間に、電磁誘導発熱性部材としてのエンドレスベルト状の定着フィルム１Ａが懸回張設されている。加熱アセンブリ３のフィルムガイド部材１３の下面部と従動回転弾性加圧ローラ２とを定着フィルム１Ａを挟んで圧接させて定着ニップ部Ｎを形成させており、中央基準搬送で記録材Ｓを該定着ニップ部Ｎに導入して挟持搬送させることで、定着フィルム１Ａの電磁誘導発熱とニップ圧により未定着トナー画像ｔを記録材Ｓに定着させる。その他の装置構成や温度制御系の構成は実施例１の定着装置１１６と同様である。

定着フィルム１Ａの層構成は、図７の（ａ）に、長手方向（通紙方向に直交する方向）の拡大横断面模型図に示したように、鉄−ニッケル合金からなる誘導発熱体層ａの表面をシリコーンゴムからなる厚さ２００［μｍ］の弾性層ｂで被覆し、さらに厚さ３０［μｍ］フッ素樹脂の離型層ｃで被覆してある。誘導発熱体層ａの厚みは長手中央部分で５０［μｍ］、端部で２００［μｍ］になるように長手方向で徐変させてある。

誘導発熱体層ａは整磁合金で、キュリー点温度が２２０℃になるように設定されており、小サイズの用紙を中央基準搬送で連続通紙した場合には非通紙部に対応する誘導発熱体層部分は当該温度２２０℃に達しそれ以上の発熱をしないようになっており、小サイズ紙通紙時の非通紙部昇温（過昇温）が抑えられる。

定着ニップ部Ｎは図６の（ｂ）に長手方向断面に示すように、フィルムガイド部材１３の下面部と従動回転加圧ローラ２とを定着フィルム１Ａを挟んで圧接させて定着ニップ部Ｎを形成されているが、フィルムガイド部材１３の下面部は中央が１００［μｍ］出っ張るような下凸形状を形成してあり、上記定着フィルム１Ａの長手厚さ変化をキャンセルして、定着ニップ部Ｎでの定着フィルム１Ａの形状が紙搬送に好適な下凸５０［μｍ］になるように設定されている。

上記の構成により、実施例１の定着装置と同様に、非通紙部昇温時の磁束漏れを誘導発熱体層ａの厚さで低減しながら、好適な紙搬送を実現することができる。

［その他］
１）本発明の電磁誘導加熱方式の加熱装置は、実施例の画像加熱定着装置としての使用に限られず、未定着画像を記録用紙に仮定着する仮定着装置、定着画像を担持した記録用紙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。またその他、例えば、紙幣等のしわ除去用の熱プレス装置や、熱ラミネート装置、紙等の含水分を蒸発させる加熱乾燥装置など、シート状部材を加熱処理する加熱装置として用いても有効であることは勿論である。

２）誘導発熱部材は誘導発熱体単体の部材として構成することもできるし、該誘導発熱体の層を含む、耐熱性樹脂・セラミックス等の他の材料層との２層以上の複合層部材として構成することもできる。

３）磁場発生手段による誘導発熱体の誘導加熱は実施例の内部加熱方式に限られず、磁束発生手段を誘導発熱体の外側に配設した外部加熱方式の装置構成にすることもできる。

実施例１における画像形成装置の概略構成図 実施例１における定着装置の要部の正面模型図 実施例１における定着装置の要部の拡大横断面模型図 （ａ）、（ｂ）、ｃ）はそれぞれ定着ローラの長手方向に沿う肉厚分布形状を示す図 （ａ）は電磁誘導発熱部材のキュリー点温度以下における作用磁力線の様子を示す概略図、（ｂ）キュリー点温度以上における磁力線の様子を示す概略図 実施例２における定着装置の要部の拡大横断面模型図 （ａ）は定着フィルムの層構成模型図、（ｂ）は定着ニップ部の様子を示す長手断面模型図

符号の説明

１１６・・電磁誘導過熱方式の定着装置、１・・定着ローラ（発熱体、電磁誘導発熱部材）、２・・加圧ローラ、３・・加熱アセンブリ（磁場発生手段）、５・・励磁コイル、６・・磁性コア、７・・温度検知手段（サーミスタ）、１Ａ・・定着フィルム（発熱体、電磁誘導発熱部材）、１３・・フィルムガイド部材

Claims (5)

1. コイルと、前記コイルを内部に配置し、該コイルからの磁束の作用によって発熱する発熱体と、を有し、該発熱体の熱により被加熱材上の像を加熱する加熱装置において、
   該発熱体のキュリー点温度は定着温度よりも大きく装置の耐熱温度より小さい温度であり、所定の被加熱材サイズに対応した領域よりも外側の領域の厚みを、前記所定の被加熱材サイズに対応した領域よりも大きくすることを特徴とする加熱装置。
2. 前記発熱体の厚みは、前記発熱体の温度が定着温度での表皮深さよりも大きいことを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
3. 前記所定の被加熱材サイズに対応した領域よりも外側の領域における前記発熱体の厚みは、前記発熱体の温度がキュリー点温度における表皮深さよりも大きいことを特徴とする請求項２記載の加熱装置。
4. 前記発熱体は中空ローラであり、前記発熱体の厚みの変化は前記発熱体の内径が変化することで形成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の加熱装置。
5. 前記発熱体の被加熱材搬送領域内の温度を所望の定着温度になるように前記コイルに電力を供給する電力供給手段を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の加熱装置。