JP5842579B2 - 定着装置、及び、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリなどに用いられ、未定着トナー画像を定着させる定着装置の熱源としての誘導発熱手段を備えた定着装置、及び、それを備えた画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ等の画像形成装置において、装置の立ち上がり時間を低減し省エネルギー化をはかるために、電磁誘導加熱方式の定着装置を用いることが広く知られている。

特開２００６−３５００５４号公報（特許文献１）等において、電磁誘導加熱方式の定着装置は、発熱体としての支持ローラ（加熱ローラ）、定着補助ローラ（定着ローラ）、支持ローラと定着補助ローラとによって張架された定着ベルト、支持ローラに定着ベルトを介して対向する誘導加熱部（誘導加熱手段）、定着補助ローラに定着ベルトを介して当接する加圧ローラ、等で構成される。誘導加熱部は、長手方向に巻き回されたコイル部（励磁コイル）や、コイル部に対向するコア（励磁コイルコア）等で構成される。

定着ベルトは誘導加熱部との対向位置で加熱され、加熱された定着ベルトは、定着補助ローラ及び加圧ローラの位置に搬送される記録媒体上のトナー像を加熱して定着させる。

より具体的に説明すると、コイル部に高周波の交番電流を流すことで、コイル部の周囲に交番磁界を形成させ、支持ローラ表面近傍に渦電流が生じさせる。支持ローラ（発熱体）に渦電流が生じると、支持ローラ自身の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱により支持ローラに巻装された定着ベルトが加熱される。このような電磁誘導加熱方式の定着装置は、発熱体が電磁誘導によって直接加熱されるために、従来のハロゲンヒータ方式等に比べて熱変換効率が高く、少ないエネルギー消費、かつ、短い立ち上げ時間で定着ベルトの表面温度（定着温度）ｐを所定の温度まで昇温させることができるものとして知られている。

このような誘導加熱に用いるコイルは、励磁コイルと、励磁コイルから発生した交番磁界を発熱体に導くためのコアと、から構成される。

図１２に従来技術である特開２００６−３５００５４号公報記載の定着装置の断面図を示す。

コイル２５から長尺なローラ状の発熱体を兼ねた支持ローラ２３まで、コイル長さ方向に複数のアーチ型のコア２６を並べてコイル２５を、長尺のドーム状に覆うようにして磁路を形成している。また、アーチ型のコア２６だけでは発熱体までの磁路形成が不十分なために、サイドコア２６ｂやセンターコア２６ａを用いることで、交番磁束の漏れを低減し、発熱効率の向上を果たしている。

ここで、アーチ型のコア２６の両端部の面は一つの平面に存在するように仕上げられており、それらの面をサイドコア２６ｂに面接触させて磁気的に接続させているが、一般的にコア材に用いられるフェライトコアでは、アーチ型のコア両端部の面が一つの平面に存在するようにするためのコストが高いものとなってしまう。

ここで、コアはフェライト粉末を圧縮成型し、焼結して製造される。この焼結の際にはコアは収縮するが、アーチ形状のコアのサイドコアに接する２つの端部は開口しているので、開口部がより広く開いてしまうことが多く、その度合いもばらつく。このためにアーチ形状のコアのサイドコアに接する２つの端部の面が１つの平面に存在するようにするためには多くのアーチ形状のコアで切削などの追加工が必要となり、この加工がコアのコストを上げる大きな要因となる。

また、追加工を行わずにアーチ形状のコアをサイドコアに沿ってそのまま並べると、上記の磁気接続が良好な箇所、あるいは、不良な箇所が存在するために、支持ローラの幅方向の温度にばらつきを生じさせる原因となる。

すなわち、アーチ形状コアの形状の個体差により、端部の面全体で接触するもの、部分のみで接触するもの、間隔が開いてしまうものが混在してしまい、長手方向でのアーチ形状コアとサイドコアとの接触状態が異なり、磁路の形成が良い箇所と悪い箇所とのばらつきが生じる。このとき、磁路形成の良い箇所では当然発熱効率が良く、悪い箇所は漏れ磁束が多く発生し発熱効率が低下する。その結果、支持ローラの幅方向の温度ばらつきを生じる。

また、製造されたアーチ形状コアのうち、両端の面の単一性がある程度大きく損なわれているものを不良品としてしまうと、やはり、コストを押し上げることとなる。

これら問題の解決方法の一つとして全てのアーチ形状コアとサイドコアとの間にギャップを設けることで接触状態を揃えて開口部の寸法ばらつきによる長手方向の温度むらを軽減することも可能であるが、この場合は発熱効率の著しい低下を招く。

本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、発熱効率を損なうことなく、コスト上昇を抑えながら、回転体の幅方向の温度むらを抑制して、画像をむらなく定着することができる定着装置を提供することを目的としている。

本発明の定着装置は、上記課題を解決するために、請求項１に記載の通り、発熱層を設けた加熱用回転体と、前記加熱用回転体の一部をアーチ状に覆う励磁コイルと、前記励磁コイルのアーチの両端部付近に配置したサイドコアと、前記励磁コイルのアーチの頂上付近に配置したセンターコアと、前記励起コイルの加熱用回転体とは反対側に２つの前記サイドコアに端面をそれぞれ接して配置した複数のアーチ形状コアと、を備えた定着装置において、前記アーチ形状コアの２つの前記サイドコアに接する端面が凸曲面に形成されていることを特徴とする定着装置である。

また、本発明の定着装置は、請求項２に記載の通り、請求項１に記載の定着装置において、前記アーチ形状コアが、前記センターコアと２つの前記サイドコアとにそれぞれ接する２つの半アーチ状部材により構成されていることを特徴とする。

また、本発明の定着装置は、請求項３に記載の通り、請求項１または請求項２に記載の定着装置において、前記凸曲面が、加熱用回転体の回転軸と平行な軸の円柱の面の一部として形成されていることを特徴とする。

本発明の画像形成装置は、請求項４に記載の通り、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置である。

本発明の定着装置では、前記アーチ形状コアの２つの前記サイドコアに接する面が凸曲面に形成されていることにより、その曲面をなだらかなものとすることで、アーチ形状コアのサイドコアに接して形成される磁路が面接触したときとほぼ同様の磁路となり、アーチ形状コアとサイドコアとの接触付近からの磁力の漏出を効果的に抑制させることができるので、加熱用回転体の幅方向の温度むらの発生を少なくさせることができるとともに、アーチ形状コアのアーチ部の寸法精度の低いものであっても利用可能となるために、使用不可能品の発生を抑制させ、かつ、アーチ形状コアの両端部の追加工が不要となるので、製造コストを大幅に低下させることができる。

さらに、前記アーチ形状コアが、前記センターコアと２つの前記サイドコアとにそれぞれ接する２つの半アーチ状部材により構成されていると、発熱効率を損なうことなく、アーチ形状コアを構成する部材の大きさを小型化することができ、低コスト化が可能となる。

さらに、加熱用回転体の回転軸と平行な軸の円柱の面の一部として形成されていることにより、アーチ形状コアとサイドコアとの接触付近からの磁力の漏出をより効果的に抑制させることができる。

上記の定着装置が備えられている画像形成装置では定着むらによる問題発生があらかじめ防止されている。

図１は、本発明の定着装置を備えた画像形成装置の例を示すモデル図である。 図２は、本発明に係る定着装置を示すモデル図である。 図３は、定着ベルトのモデル断面図である。 図４は、本発明の定着装置の誘導加熱コイル５の構成を示すモデル図である。 図５は、本発明の構成とその効果について説明するモデル図である。 図６は、本発明に係るアーチ形状コアの端面４２ａ付近のモデル側面図である。 図７は、定着ローラを発熱層が設けられた加熱用回転体とする定着装置の例を示すモデル図である。 図８は、２つの半アーチ状部材４２’から構成されるアーチ形状コアを有する誘導発熱コイル５’を備えた定着装置を示すモデル図である。 図９は、上記誘導発熱コイル５’ の構成を示すモデル図である。 図１０は、実施例で使用した誘導発熱コイル付近を示すモデル図である。 図１１は、装置の駆動開始からの上記熱電対で観察される温度変化の典型例を示すモデル図である。 図１２は、実施例１、比較例１及び比較例２の誘導発熱コイルを用いて行ったテストでのニップ部入り側付近の幅方向温度分布を示す図である。 図１３は、実施例１と実施例２の誘導発熱コイルとの昇温速度の違いを示す図である。 図１４は、従来の定着装置を示すモデル図である。

以下、本発明の一実施形態を、図に基づいて説明する。

まず、図１にて、画像形成装置（カラープリンタの例）全体の構成・動作について説明する。

このプリンタは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナー像をそれぞれ対応した感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ（像担持体）の表面上に形成するために電子写真方式の４組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋ（像形成手段）を備えている。

これら画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの下方には、各画像形成部を通して用紙（記録材）を搬送するための搬送ベルト２０が張架されている。

各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋは、搬送ベルト２０にそれぞれ転接配置され，用紙（記録材）は搬送ベルト２０の表面に静電的に吸着される。

４組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋは、略同じ構造を有する。よって、ここでは用紙の搬送方向最上流側に配設されたイエロー用の画像形成部１０Ｙについて代表して説明し、他の色用の画像形成部１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋについては同一符号を付して詳細な説明を省略する。

画像形成部１０Ｙは、その略中央位置に搬送ベルト２０に転接された感光体ドラム１Ｙを有する。感光体ドラム１Ｙの周囲には、感光体ドラム１Ｙの表面を所定の電位に帯電させる帯電装置２Ｙ、帯電されたドラム表面を色分解された画像信号に基づいて露光し、ドラム表面上に静電潜像を形成する露光装置３Ｙ、ドラム表面上に形成された静電潜像にイエロートナーを供給して現像する現像装置４Ｙ、現像したトナー像を搬送ベルト２０を介して搬送される用紙上に転写する転写ローラ５Ｙ（転写装置）、転写されずにドラム表面に残留した残留トナーを除去するクリーナ６Ｙ、および図示しないドラム表面に残留した電荷を除去する除電ランプが、感光体ドラム１Ｙの回転方向に沿って順に配設されている。

搬送ベルト２０の図中右下方には、用紙を搬送ベルト２０上に給紙するための給紙機構３０が配設されている。

搬送ベルト２０の図中左側には、後述する本発明の実施の形態に係る定着装置４０が配設されている。搬送ベルト２０によって搬送された用紙は、搬送ベルト２０から連続して定着装置４０を通って延びた搬送路を搬送され、定着装置４０を通過する。

定着装置４０は、搬送された用紙、すなわちその表面上に各色のトナー像が転写された状態の用紙を加熱および加圧する。そして、各色のトナー像を溶融して用紙に浸透させて定着させる。また、定着装置４０の搬送経路下流側に排紙ローラを介して排紙する。

次に、本発明に係る定着装置を図２にて説明する。

この定着装置は発熱体を兼ねた加熱ローラ１（支持ローラ（発熱層が設けられた加熱用回転体））、定着ローラ３、加熱ローラ１と定着ローラ３とによって張架された定着ベルト４、加熱ローラ１に定着ベル４トを介して対向する誘導加熱コイル５、定着補助ローラに定着ベルトを介して当接する加圧ローラ２、からなる。

加熱ローラ１はステンレス製芯金として厚さ０．２〜１ｍｍ程度の厚さのステンレス層（発熱層）からなる中空ローラを用いる。芯金表面には銅層を厚さ３〜１５μｍ程度形成し、発熱効率を高めることができる。この場合、銅層の表面には防錆目的にニッケルめっきを施すことが好ましい。

ステンレス以外の例として、キュリー点１６０〜２２０℃程度を有する整磁合金を用いることもできる。整磁合金内部にはアルミ部材を配置し、これによって特別な制御機構なしに上記キュリー点近傍での昇温停止が可能となる。

整磁合金芯金を用いる場合もステンレス芯金と同様に、芯金表面に銅層を設けることで発熱効率を高めることができる。銅層を設ける場合、発熱効率が向上する反作用として所定のキュリー点以上まで発熱することになるため、厚さは１０μｍ以下とし、薄いほどキュリー点近傍への温度制御が可能となる。

定着ローラ３は、例えばステンレス、炭素鋼等の金属製の芯金３ａと、耐熱性を有するシリコーンゴム等をソリッド状または発泡状にして芯金を被覆した弾性部材３ｂとからなる。そして、加圧ローラ２からの押圧力で加圧ローラと定着ローラとの間に所定幅の接触部(定着ニップ部Ｎ)を形成する。定着ローラ３の外径は３０〜８０ｍｍ程度、その弾性部材層の厚さは３〜３０ｍｍ程度、硬度を１０〜５０°(ＪＩＳ−Ａ)程度とすることが好ましい。

定着ベルト４について図３のモデル断面図を用いて詳細に説明する。図３に示されるように定着ベルト４は、基材３１の上に弾性層３２、離型層３３をこの順で積層されてなる。

基材３１に求められる特性として、ベルトを貼り渡した際の機械的強度、柔軟性、定着温度での使用に耐え得る耐熱性、が挙げられる。本発明では加熱ローラ１を誘導加熱するために、基材３１は絶縁性の耐熱樹脂材料が好ましく、このようなものとしては、例えば、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルスルフィド（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、フッ素樹脂等が適している。厚さは熱容量、強度の関係から１０〜２００μｍの範囲であることが好ましい。

弾性層３２は光沢むらのない均一な画像を得るために、ベルト表面に柔軟性を与える目的で形成され、５〜５０°（ＪＩＳ−Ａ）のゴム硬度を有するエラストマー材料からなることが、厚さは５０〜５００μｍであることが、望ましい。ここ、定着温度における耐熱性が求められることから、材質としてはシリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等が挙げられる。

離型層３３に使用される材料として、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、および四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）などのフッ素樹脂、もしくはこれらの樹脂の混合物、あるいは、耐熱性樹脂にこれらフッ素系樹脂を分散させたものが挙げられる。

弾性層３２を離型層３３が被覆すると、シリコーンオイル等を使用しなくともトナー離型性、紙粉固着防止が可能になる（オイルレス化）。しかし、これらの離型性を有する樹脂は一般にゴム材料のような弾性を持たないことから、弾性層３２上に厚く離型層４３を形成するとベルト表面の柔軟性を損ない光沢むらを発生させてしまう。離型性と柔軟性を両立させるため、離型層３３の膜厚として５〜５０μｍ、望ましくは１０〜３０μｍである。

また、必要に応じて、各層間にプライマー層を設けても良く、また、基材の内面に摺動時の耐久性を向上させる層を設けても良い。

基材３１には発熱層を具備させることも好適である。例えば、ポリイミドなどからなる基層上にＣｕ層を３〜１５μｍ形成し、発熱層として用いることも可能である。

加圧ローラ２は、金属製の円筒部材からなる芯金２ａと、耐熱性の高い弾性層２ｂと、離型層２ｃから構成され、定着ベルトを介して定着ローラを押圧して定着ニップ部Ｎを形成している。加圧ローラの外径は３０〜８０ｍｍ程度とし、弾性層は肉厚０．３〜５ｍｍ程度、硬度２０〜５０°（Ａｓｋｅｒ硬度）程度で構成されている。材質は耐熱性が必要であるためシリコーンゴムを用いる。さらに両面印刷時の離型性を高めるため、弾性部材４ｂ上にフッ素樹脂を使用した離型層４ｃを１０〜１００μｍ程度形成している。

加圧ローラの弾性層の硬度を定着ローラの弾性層に比べて硬くすることによって、加圧ローラが定着ローラ（及び定着ベルト）へ食い込む形となり、この食い込みにより記録材６（未定着トナーＴを保持する）はニップ部出口において定着ベルトの表面に沿うことができない曲率を持ち、記録材の定着ローラからの離型性を向上させることができ、ジャミング発生などの問題をあらかじめ防止することができる。

本発明の定着装置の誘導加熱コイル５の構成を図４に示す。誘導加熱コイルはケース４５と励磁コイル４１とコアからなる。コアはさらにアーチ形状コア４２（図面手前及び奥に複数配置されている）と２つのサイドコア４３、センターコア４４とに分割されており、コイルを取り囲むように構成して加熱ローラ１（発熱層が設けられた加熱用回転体）への磁路を形成している。

なお、本発明におけるアーチ形状コアにおけるアーチ形状とは上記のように１つの部材から形成されていても、また、２つ以上の部材をアーチ形状に組み合わせて構成しても良く、後者の場合、それぞれ隣り合う部材との間に間隔が開いている場合も含む。

励磁コイル４１は絶縁被覆を施した直径が０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍ程度の導線を５０〜５００本程度撚り合わせたリッツ線を５〜１５回巻き回したものである。リッツ線の表面には融着層を備えており、通電加熱または恒温槽で加熱することで融着層が固化し、巻き回したコイルが形状保持される。ここで、融着層を保持しないリッツ線を用いてコイルを巻き、それをプレス成型することで形状を与えることも可能である。リッツ線には定着温度以上の耐熱性が必要であることから、素線の絶縁被覆材にはポリアミドイミド、ポリイミドなどの耐熱性と絶縁性を兼ね備えた樹脂が用いられる。

上記のように成形された励磁コイル４１はケース４５にシリコーン接着剤などを用いて接着されている。ケース４５には定着温度以上の耐熱性が必要になるために、耐熱性の高い樹脂であるＰＥＴや液晶ポリマなどを用いて成形されている。

コアの材質にはＭｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトなどが用いられる。

フェライトコアは粉体を圧縮成型、焼結して作製されている。焼結の過程でコアは収縮し、特にアーチ型コアは開口部と連結部で収縮が異なるために、開口部が開いてしまうことが多い。それもばらつきがあるために、両端部の端面とサイドコア４３との接触に個体差が生じる。

アーチ形状コアとサイドコアとの接触面積が大きいほど漏れ磁束が減少し発熱効率が良くなり、その部分の加熱ローラは温度が上がりやすい。そのために、接触状態の異なるアーチ形状コアが混在することは加熱ローラ１の長手方向の温度均一性を損ねてしまい、定着むらが発生する。

本発明ではアーチ形状コアのサイドコアに接する端面を凸曲面に形成していることにより、上記問題を解決している。本発明の効果について図５を用いてモデル的に説明する。図５はアーチ形状コアを平面に置いた模式図である。

図５の表右上欄及び表右下欄は従来のアーチ形状コア、すなわち、サイドコアに接する端部の端面が平面であるもの、表左上欄及び表左下欄は本発明に係るアーチ形状コア、すなわち、サイドコアに接する端部のそれぞれ端面が凸曲面となっているものであり、表左上欄及び表右上欄は所期の形状通りに製造された場合を、表左下欄及び表右下欄は所期の形状に比べサイドコアに接する端部が開いた状態に製造された場合をモデル的に示した。

これらモデル図より理解できるように、従来のサイドコアに接する端面が平面であるアーチ形状コアでは所期の形状に形成されたアーチ形状コア（面接触する）と所期の形状よりも開いた状態で形成されたアーチ形状コア（角の稜線部のみ接触する）との２つの端部の一平面への接触状態が大きく異なるのに対して、本発明に係るアーチ形状コアでは所期の形状に形成されたアーチ形状コアと所期の形状よりも開いた状態で形成されたアーチ形状コアとの２つの端部の一平面への接触状態が等しいことが理解でき、後者の場合、アーチ形状コアの両端の開きの大小が漏れ磁束の発生量の大小に及ぼす影響が小さくなり、両端の開きの異なるアーチ形状コアを混合使用した場合であっても、加熱ローラの幅方向での加熱温度むらが小さくなるので、アーチ形状コアの開き程度のチェック、端面の後加工、あるいは、両端の開きの大きいものの抜き取り等が不要となり、低コストを実現できる。

ここで、アーチ形状コアのサイドコアに接する端部の凸曲面の曲率を極端に小さくすると全ての場合において漏れ磁束が多くなるので、大きい曲率であることが好ましい。この曲率は想定されるアーチ形状コアのサイドコアに接する２つの端部の開きに応じてあらかじめ検討して決定することが好ましい。

また、アーチ形状コアのサイドコアに接する端部の端面形状は、加熱用回転体の回転軸と平行な軸の円柱の面とする（図６にアーチ形状コアの端面４２ａ付近の側面図をモデル的に示す）ことで、サイドコアとの接触が線状接触とすることができ、漏れ磁束の発生量をより少なくすることが可能となる。

上記ではアーチ形状コアの形状を”コ”の字型の例を示したが、サイドコアの形状はこの例に限定されず、コアとしての性能が得られる範囲で、半円弧形など自由に選択できる。

上記では、定着ベルトを介してニップ部を定着に必要な温度にする定着ベルト式定着装置の例について説明したが、定着ベルトを用いずに、定着ローラを加熱することによりニップ部を定着に必要な温度にする定着装置にも用いることができる。このような定着装置の一例を図７に示す。

定着ローラ３’は発熱層が設けられた加熱用回転体であって、外側からスリーブ（最外層としてフッ素樹脂や耐熱性樹脂、あるいはこれらの混合物から形成された離型層、次いで、エラストマー材料からなる弾性層、及び、発熱層の順の３層構造）３ａ’、耐熱性を有するシリコーンゴム等をソリッド状または発泡状の弾性部材３ｂ、そして、ステンレス、炭素鋼等の金属製の芯金３ｃがこの順に積層されて形成されている。この例ではスリーブ３ａは図示しないフランジで軸方向の移動が防止されているが、弾性部材３ｂ’に接着されていても良い。発熱層は厚さが１０〜１００μｍのステンレスか整磁合金により構成することができる。また、この例では、誘導加熱コイル５は図５に示したものと同じ構造を有する。

この定着装置では誘導加熱コイル５により誘導加熱発熱層３ｃ’が加熱され、ニップ部Ｎが定着に必要な温度とされて、記録材６上の未定着トナーＴを定着させる。

上記では前記アーチ形状コアが１つの部材によって構成されている例を示したが、ここで、センターコアと２つの前記サイドコアとにそれぞれ接する２つの半アーチ状部材により構成されていても良い。

そのような例を図８及び図９を用いて説明する。図８にモデル的に示した定着装置は、図２に示した定着装置の誘導加熱コイル５の代わりに、図９にモデル的に示したように２つの半アーチ状部材４２’から構成されるアーチ形状コアを有する誘導加熱コイル５’を用いている。

この例ではセンターコア４３’も２つ有し、これら２つは離間しており、それぞれの半アーチ状部材４２’はセンターコア４３’とサイドコア４４’とにそれぞれ接している。図中符号４１’は励磁コイルを示す。

このような誘導加熱コイル５’では発熱効率を損なうことなく、アーチ形状コアを構成する部材の大きさを小型化することができ、低コスト化が可能となる。

以下の実施例で使用した誘導発熱コイルを定着ベルト式定着装置（図２に概略を示したもの）に組み込んだときの誘導発熱コイル付近の状態を図１０にモデル的に示す。この誘導発熱コイルでは１０ｍｍ幅のアーチ形状コア４２を用い、２０ｍｍ間隔で長手方向（加熱ローラ１（加熱用回転体）の回転軸方向）に１１個配置している。

＜実施例１＞
アーチ形状コア４２はアーチ高さ２５ｍｍ、アーチ幅６０ｍｍ、肉厚２．５ｍｍとし、サイドコアに接する端部の端面を加熱ローラの軸に平行な円柱（Ｒ１．２５（ｍｍ））の側面形状となるように製造されたものであるが、その幅寸法（設計値）に対して、実際に試作されたコアは６０．５〜６３ｍｍの間でばらついていた。

これら試作品のアーチ形状コアから、アーチの開きの最も大きいアーチ形状コア（アーチ幅が６３ｍｍのもの）をサイドコアの中央に配置されるアーチ形状コアの両隣の位置に配置し、他の配置箇所にはアーチ幅が６０．５ｍｍ以上６１ｍｍ以下のアーチ形状コアを無作為に並べて誘導発熱コイルを作製した。

励起コイルとして素線径φ０．１５ｍｍのリッツ線を用いて、撚り本数１００本の一括撚りとした励起コイルを用いた。

＜実施例２＞
実施例１と同様に、ただし、サイドコアに接する端部の端面を加熱ローラの軸に平行な円柱（Ｒ５（ｍｍ））の側面形状として、アーチ幅が６３ｍｍのアーチ形状コア２つとアーチ幅が６０．５ｍｍ以上６１ｍｍ以下のアーチ形状コアとから誘導発熱コイルを作製した。

＜比較例１＞
実施例１同様に、ただし、サイドコアに接する端面を平面としたアーチ形状コアを用い、アーチ幅が６３ｍｍのアーチ形状コア２つとアーチ幅が６０．５ｍｍ以上６１ｍｍ以下のアーチ形状コアとから誘導発熱コイルを作製した。

＜比較例２＞
比較例１と同様に、ただし、アーチ幅が６３ｍｍのアーチ形状コアを配置した箇所に、サイドコアとの接触が面接触となるようにサイドコアに接する端部の端面を切削仕上げしたものを配置して、誘導発熱コイルを作製した。

＜評価＞
上記で作製された誘導発熱コイルを用いて、加熱実験を行った。

すなわち、リコー社製複写機ｉｍａｇｉｏＣ５０００を用い、複写機本体に備えた誘導加熱コイルを上記で作製された誘導発熱コイルと交換し、その定着装置のニップ部入側付近の定着ベルトの表面温度を測定するための熱電対を設けて実験を行った。

ここで、装置の駆動開始からの上記熱電対で観察される温度変化の典型例を図１１に示す。

まず、駆動開始後、目標温度である２００℃まで昇温され、２００℃になったとき（立ち上がり完了）に、通紙を開始し、通紙枚数が５０枚になったときに通紙を終了し、加熱及び定着ベルト駆動を停止する。

図１２に実施例１、比較例１及び比較例２の誘導発熱コイルを用いて行ったテストの５０枚通紙完了直後のニップ部入側付近の幅方向温度分布を示す。

本発明の実施例は長手方向で均一な温度分布が得られるのに対して、比較例１では開口部開きの大きいアーチ形状コアを用いた箇所において温度の低下が、比較例２では切削仕上げしたアーチ形状コアを用いた箇所において温度の上昇が確認された。なお、この試験では幅方向中央付近に配置されるアーチ形状コアとして行ったが、幅方向端部付近で比較例１で用いられた、サイドコアに接する２つの端部が開いたアーチ形状コアが配置された場合には、画像定着ができなくなる程の温度低下が想定される。

次に実施例１の誘導発熱コイルと実施例２の誘導発熱コイルとの比較を行った。

駆動開始からの幅方向中央部分の温度変化を調べた。結果を図１３に示した。

図１１により、実施例１に比べ、端部の円筒形状の直径が大きい実施例２によれば、より速い昇温速度が得られることが判る。これは、実施例２の誘導発熱コイルの場合、実施例１の誘導発熱コイルに比べ磁気漏れが少ないことによるものと判断される。

上記より、本発明に係る定着装置を用いることで、幅方向の温度均一性を高めることができ、またアーチ形状コアの端部の曲率（Ｒ寸法）を大きくすることで、発熱効率も向上させることができることが理解される。

１ 加熱ローラ
４ 定着ベルト
４１、４１’ 励磁コイル
４２ アーチ形状コア
４２’ 半アーチ状部材
４３、４３’ サイドコア
４４、４４’ センターコア
４５ ケース

特開２００６−３５００５４号公報

Claims (4)

1. 発熱層を設けた加熱用回転体と、前記加熱用回転体の一部をアーチ状に覆う励磁コイルと、前記励磁コイルのアーチの両端部付近に配置したサイドコアと、前記励磁コイルのアーチの頂上付近に配置したセンターコアと、前記励起コイルの加熱用回転体とは反対側に２つの前記サイドコアに端面をそれぞれ接して配置した複数のアーチ形状コアと、を備えた定着装置において、
   前記アーチ形状コアの２つの前記サイドコアに接する端面が凸曲面に形成されていることを特徴とする定着装置。
2. 前記アーチ形状コアが、前記センターコアと２つの前記サイドコアとにそれぞれ接する２つの半アーチ状部材により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記凸曲面が、加熱用回転体の回転軸と平行な軸の円柱の面の一部として形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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