(57)【要約】【課題】発熱層の金属の酸化防止と、筒状の加熱回転体にクラック等が生じた場合の十分な過昇温抑制と、を両立できる電磁誘導加熱方式の画像加熱装置を提供する。【解決手段】、径方向に基層と発熱層と保護層とを備え、長手方向で発熱領域と非発熱領域を順に備えるように発熱層が複数に分割された筒状の回転体と、回転体に対向する対向体と、対向体と共にニップ部を形成するニップ部形成部材と、交流電流を流すことで回転体の回転軸方向に交番磁場を形成し回転体の周方向に誘導電流を生じさせる磁場発生手段と、を有し、発熱層は第１の金属で、保護層は発熱層を覆うように第２の金属で構成され、回転軸方向を含む断面で、発熱領域として径方向に発熱層および保護層を備えた第１の領域の単位長さあたりの電気抵抗は、非発熱領域として発熱層を備えず保護層を備えた第２の領域の単位長さあたりの電気抵抗よりも小さい。【選択図】図４
2020038291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向に基層と発熱層と保護層とを備え、長手方向で発熱領域と非発熱領域を順に備えるように前記発熱層が複数に分割された筒状の回転体と、
前記回転体に対向する対向体と、
前記対向体と共に、前記回転体を介してトナー画像を担持した記録材を挟持搬送するニップ部を形成するニップ部形成部材と、
交流電流を流すことで前記回転体の回転軸方向に交番磁場を形成し前記回転体の周方向に誘導電流を生じさせる磁場発生手段と、
を有し、
前記発熱層は第１の金属で構成され、前記保護層は前記発熱層を覆うように前記第１の金属と異なる第２の金属で構成され、
前記回転軸方向を含む断面において、前記発熱領域として径方向に前記発熱層および前記保護層を備えた第１の領域の単位長さあたりの電気抵抗は、前記非発熱領域として径方向に前記発熱層を備えず前記保護層を備えた第２の領域の単位長さあたりの電気抵抗よりも小さいことを特徴とする画像加熱装置。
【請求項２】
前記第２の領域の単位長さあたりの電気抵抗は、前記第１の領域の単位長さあたりの電気抵抗の１０倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
【請求項３】
前記磁場発生手段は前記回転体の中空部に挿通された励磁コイルを備え、前記励磁コイルの内側に前記交番磁場の磁力線を前記回転体の内部に誘導するための磁性コアを有することを特徴とする請求項１または２に記載の画像加熱装置。
【請求項４】
径方向で、前記保護層は前記発熱層の外側に設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像加熱装置。
【請求項５】
径方向で、前記保護層は前記発熱層の外側と内側に設けられることを特徴とする請求項４に記載の画像加熱装置。
【請求項６】
前記第１の金属は、銅で構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像加熱装置。
【請求項７】
前記第２の金属は、ニッケルを含む合金で構成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像加熱装置。
【請求項８】
前記回転体は、径方向で最表面に離型層を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像加熱装置。
【請求項９】
前記回転体は、径方向で前記保護層と前記離型層の間に弾性層を有することを特徴とする請求項８に記載の画像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式等の画像形成装置として複写機やプリンタ等に用いられる電磁誘導加熱方式の画像加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像加熱装置として、加熱回転体の発熱層を直接発熱させることができる電磁誘導加熱方式の画像加熱装置が提案されている（特許文献１）。そして、特許文献１では、筒状の加熱回転体にクラック等が生じた場合においても、加熱回転体の過昇温を抑制できるように、発熱層を回転軸方向で複数に分割することが記載されている。すなわち、特許文献１では、回転軸方向に直交する周回方向に電流が流れ、回転軸方向には電流がほとんど流れない（破損部端部に回り込んで流れる電流が少なくなる）ように、発熱層が回転軸方向で電気的に分割されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１１８２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、温度上昇を速くする観点から加熱回転体の発熱層の厚さを薄くして熱容量を下げることが望ましく、銅等の電気抵抗率の低い金属を採用する場合、銅が空気に触れることで酸化され、発熱層の抵抗上昇や剥離が発生する可能性がある。そのため、通気性のない金属材料で発熱層を覆い酸化を防ぐよう、ニッケルでメッキする方法が考えられる。
【０００５】
しかしながら、特許文献１で提案されている分割した発熱層を用いる場合、発熱層である銅を金属（ニッケル合金）で覆うことから、分割した銅が回転軸方向で短絡してしまい、分割の効果が薄れてしまう問題が考えられる。その為、発熱層の金属の酸化防止と、筒状の加熱回転体にクラック等が生じた場合の十分な過昇温抑制と、を両立させる必要があった。
【０００６】
本発明の目的は、発熱層の金属の酸化防止と、筒状の加熱回転体にクラック等が生じた場合の十分な過昇温抑制と、を両立できる電磁誘導加熱方式の画像加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る画像加熱装置は、径方向に基層と発熱層と保護層とを備え、長手方向で発熱領域と非発熱領域を順に備えるように前記発熱層が複数に分割された筒状の回転体と、前記回転体に対向する対向体と、前記対向体と共に、前記回転体を介してトナー画像を担持した記録材を挟持搬送するニップ部を形成するニップ部形成部材と、交流電流を流すことで前記回転体の回転軸方向に交番磁場を形成し前記回転体の周方向に誘導電流を生じさせる磁場発生手段と、を有し、前記発熱層は第１の金属で構成され、前記保護層は前記発熱層を覆うように前記第１の金属と異なる第２の金属で構成され、前記回転軸方向を含む断面において、前記発熱領域として径方向に前記発熱層および前記保護層を備えた第１の領域の単位長さあたりの電気抵抗は、前記非発熱領域として径方向に前記発熱層を備えず前記保護層を備えた第２の領域の単位長さあたりの電気抵抗よりも小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、発熱層の金属の酸化防止と、筒状の加熱回転体にクラック等が生じた場合の十分な過昇温抑制と、を両立できる電磁誘導加熱方式の画像加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る画像加熱装置としての定着装置の断面図
【図２】実施形態に係る定着装置の正面図
【図３】発熱層の電磁誘導加熱を説明するための図
【図４】加熱回転体としてのフィルムの構成を説明するための図
【図５】発熱層の電流と磁場を表わした模式図
【図６】フィルムの発熱層が破損した場合の電流の流れ方の説明図
【図７】非発熱部と発熱部の単位幅あたりの抵抗の比と破損部端部の温度のグラフ
【図８】実施形態に係る画像加熱装置を搭載した画像形成装置の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
《第１の実施形態》
（画像形成装置）
図８を参照して、本発明の実施形態に係る画像加熱装置を搭載した画像形成装置を説明する。図８は、画像形成装置１００の一例として電子写真方式のモノクロプリンタの概略構成を表わす断面図である。
【００１２】
画像形成装置１００において、記録材Ｐに未定着のトナー画像を形成する為、像担持体としての感光ドラム１０１と、帯電部材１０２と、レーザスキャナ１０３と、現像器１０４と、を有する。更に、感光ドラム１０１をクリーニングするクリーナ１０９と、転写部材１０８とを有する。以上の未定着のトナー画像形成の動作は周知であるので、詳細な説明は割愛する。
【００１３】
画像形成装置１００内のカセット１０５に収納された記録紙等の記録材Ｐは、ローラ１０６の回転によって１枚ずつ繰り出される。その記録材Ｐは、ローラ１０７の回転によって感光ドラム１０１と転写部材１０８とで形成された転写ニップ部に搬送される。転写ニップ部でトナー画像が転写された記録材Ｐは、搬送ガイド１１０を介して画像加熱部としての定着部（以下、定着装置）Ｂに送られる。記録材Ｐに形成された未定着のトナー画像Ｔは、定着装置Ｂによって記録材上に加熱定着される。
【００１４】
定着装置Ｂを出た記録材Ｐは、ローラ１１１、１１２の回転によってトレイ１１３に排出される。
【００１５】
（画像加熱装置）
本実施形態における画像加熱装置としての定着装置Ｂは、電磁誘導加熱方式の装置である。図１は、本実施形態に係る定着装置Ｂの概略構成を示す断面図である。また、図２は定着装置Ｂを記録材Ｐの搬送方向Ｘの上流側から見たときの正面図である。
【００１６】
ここで、定着装置Ｂを構成する定着部材に関し、長手方向とは、記録材搬送方向および記録材厚さ方向に直交する方向である。すなわち、長手方向は図１に示すＹ方向である。図１で、ニップ部形成部材（バックアップ部材）としての摺動部材７が、加熱回転体（回転体）としてのフィルム１を介して、対向体としての加圧ローラ８の外周面（表面）に加圧される。これにより、加圧ローラ８は摺動部材７と共にフィルム１を介して所定幅のニップ部Ｎを形成し、ニップ部Ｎでトナー画像を担持した記録材Ｐを挟持搬送する。
【００１７】
加圧ローラ８は、径方向で順に芯金８ａと、その芯金の外周面上にローラ状に成形被覆させた弾性層８ｂと、この弾性層の外周面上（最表面）に設けられた離型層８ｃと、を有する。芯金８ａの長手方向の両端部は、定着装置Ｂの左右の側板（不図示）に軸受けを介して回転可能に保持されている。弾性層８ｂは、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等で耐熱性がよい材質が好ましい。
【００１８】
離型層８ｃとしては、離型性かつ耐熱性のよい材質を選択することができる。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樹脂）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン樹脂）を選択することができる。あるいは、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン・エチレン樹脂）、ＥＣＴＦＥ（クロロトリフルオエチレン・エチレン樹脂）等を選択することができる。
【００１９】
図１に示すＺ軸方向で、加圧ローラ８に対向させて筒状の回転体としてのフィルム１が配置されている。フィルム１の中空部に挿通されたフィルムガイド（以下、ガイド）６上には、そのガイドを補強するための金属製のステイ５が配置されている。ガイド６は、耐熱性を有するＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂等を用いて作製してある。
【００２０】
ステイ５の長手方向（Ｙ方向）の両端部には、図２に示す耐熱樹脂製のフランジ９ａ、９ｂが外嵌されている。フランジ９ａは、規制部材１０ａにより左側のフレームに固定されている。また、フランジ９ｂは、規制部材１０ｂにより右側のフレームに固定されている。各フランジ９ａ，９ｂは、フィルム１の中空部に挿入された保持部（不図示）でフィルム１の長手方向の端部の内周面（内面）を保持している。更に、各フランジ９ａ、９ｂは、フィルム１の回転時にフィルム１側の規制面９ａ１、９ｂ１でフィルム１の端部を受けてフィルム１のＹ軸方向に沿う寄り移動を規制する。
【００２１】
図２で、ステイ５の長手方向の両端部と左右の側板側のバネ受け部材１２ａ、１２ｂとの間に、それぞれ加圧バネ１１ａ、１１ｂを縮設することで、ステイ５に押し下げ力を作用させている。本実施形態の定着装置Ｂでは、総圧約１００Ｎ〜２５０Ｎ（約１０ｋｇｆ〜約２５ｋｇｆ）の押圧力をステイ５に与えている。その押圧力により、ガイド６の加圧ローラ８側の平坦面に保持させた板状の摺動部材７が、フィルム１を介して加圧ローラの外周面（表面）に加圧される。これにより、摺動部材７と加圧ローラは、フィルム１を介して所定幅のニップ部Ｎ（図１）を形成する。
【００２２】
加圧ローラ８は、駆動手段としてのモータＭの駆動により図１の矢印方向に回転される。そして、フィルム１は、フィルム内面が摺動部材７の加圧ローラ８側の摺動面７ａに摺動しながら、加圧ローラ８の回転に追従して回転する。フィルム１の回転動作中に、フィルム１の内面、及び摺動面７ａ相互の摺動摩擦力を低減するために、フィルム１の内面と摺動面７ａとの間に耐熱性グリスなどの潤滑剤を介在させることができる。
【００２３】
ガイド６の長手方向の両端部には、フィルム１の回転時に当該フィルム１の端部を受けてフィルム１の寄り移動を規制する規制部材としてのフランジ９ａ、９ｂ（図２）が外嵌されている。
【００２４】
図３は、磁性芯材としての磁性コア（以下、コア）２と励磁コイル３による電磁誘導加熱を説明するための図である。コア２は、長手方向（Ｙ軸方向）の長さＬａの円柱形状をしており、不図示の固定手段によりフィルム１の中空部を貫通して配置されている。つまり、コア２はフィルム１の中空部に挿通され、フィルム１の回転軸線１ｏ（Ｙ軸方向）に沿って配置されている。そのコア２は、磁界発生手段（磁場発生手段）としての励磁コイル（以下、コイル）３にて生成された交流磁界（交流磁場）による磁力線（磁束）をフィルム１内部に誘導し、磁力線の通路（磁路）を形成する部材として機能する。
【００２５】
コア２の材質は、ヒステリシス損が小さく、比透磁率の高い材料で形成されることが望ましい。例えば、焼成フェライト、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である。また、好ましくは、筒形状部材であるフィルム１の内部に収納可能な範囲で極力断面積を大きくとることがよい。形状は円柱形状に限定されず、角柱形状なども選択できる。
【００２６】
コイル３は、通常の単一導線をフィルム１の中空部において、コア２に巻数約１０巻〜４０巻で螺旋状に巻き回して形成される。本実施形態では、コイル３を巻き数１８回で構成している。コイル３は、フィルム１の内部にてフィルムの回転軸線１ｏに交差する方向に巻き回されている。このため、コイル３に高周波コンバータ１３と給電接点部３ａ、３ｂを介して高周波電流（交流電流）を流すと、周期的に極性が反転する交番磁界（交番磁場）をフィルム１の回転軸方向であるＹ軸方向に発生させることが出来る。
【００２７】
図３で、制御回路１４は、フィルム１の長手方向（Ｙ軸方向）について、フィルム１の記録材Ｐが通過する通過領域（２３０ｍｍ）の中央に配設された温度検知素子４によって検出された温度を基に、高周波コンバータ１３を制御する。これにより、フィルム１を電磁誘導加熱してフィルム１の表面温度を所定の目標温度に維持する。
【００２８】
未定着のトナー画像Ｔを担持する記録材Ｐは、ニップ部Ｎで搬送されつつ加熱され、これによりトナー画像は記録材上に定着される。
【００２９】
（フィルム構成）
図４に、本実施形態のフィルム１の断面模式図を示す。図４（ａ）は、フィルム１の長手方向に直交する短手方向の断面図である。フィルム１は、直径１０〜１００ｍｍの円筒形状である。フィルム１の層構成は、フィルム１の内面側から径方向に基層１ａ、基層１ａ表面と接する保護層１ｂ、保護層１ｂに挟まれた発熱層１ｃ、保護層１ｂを覆うように弾性層１ｄを積層し、その弾性層１ｄの外周面に離型層１ｅを積層した構成となっている。本実施形態では、フィルム１の外径を３０ｍｍとした。
【００３０】
本実施形態では、後に詳述するように、発熱層１ｃは、第１の金属として電気体積抵抗率の低い銅で構成され、発熱層１ｃを覆うように設けられる保護層１ｂは、第１の金属と異なる第２の金属としてニッケルを含む合金で構成される。
【００３１】
基層１ａの材料は、体積電気抵抗率が高く、耐熱性に優れた物質が適している。例えば、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）等に代表される耐熱性樹脂、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）やＧＦＲＰ（ガラス繊維強化樹脂）等に代表される繊維強化樹脂等がある。
【００３２】
基層１ａの厚みは、耐熱性の樹脂を用いる場合は、フィルム１の強度、フィルム１のニップ部Ｎによる摺動性、及びフィルム１の回転安定性の得られやすい厚さである２０〜２００μｍが適している。本実施形態では、基層１ａはＰＩ（ポリイミド）樹脂で形成し、厚さは６０μｍとした。
【００３３】
保護層１ｂは、発熱層１ｃの酸化を防ぐために設けられ、発熱層１ｃが外気に触れることを防止している。保護層１ｂは、発熱層１ｃを覆うように基層１ａの外面に形成される（図４（ｃ））。保護層１ｂは通気性が無い金属材料が好ましく、本実施形態では、ニッケルリン合金を採用した。
【００３４】
具体的な工程として、本実施形態では、先ず基層１ａ上に保護層１ｂとして、無電解メッキで、電気体積抵抗率２×１０−６Ωｍのニッケルリン合金を厚さ１μｍ形成した。そして、発熱層１ｃを、フィルム１の長手方向において発熱領域と非発熱領域を順に備えるように複数に分割して形成する。
【００３５】
これに関しては、マスキングにより、長手方向の幅（長さ）で９．８ｍｍの発熱層１ｃと隙間０．２ｍｍの繰り返しパターンとして、２３個に分割された長手方向が２３０ｍｍの円筒形状の発熱層１ｃを形成した（図４（ｂ））。そして、発熱層１ｃとして昇温速度を速くする為にごく薄く形成するように、電気メッキで電気体積抵抗率２×１０−８Ωｍの銅を厚さ１μｍで形成した。
【００３６】
そして、発熱層１ｃを形成した後に、更に保護層１ｂとして無電解メッキで電気体積抵抗率２×１０−６Ωｍのニッケルリン合金を厚さ１μｍで形成する（すなわち、本実施形態では、保護層１ｂは径方向で発熱層１ｃの外側と内側に設けられる）。以上の工程を踏むことで、発熱層１ｃである銅の層を保護層１ｂであるニッケルリン層で覆い銅の酸化を防止している。
【００３７】
尚、図４（ｂ）はフィルム１の長手方向断面の一部で、分割した発熱層１ｃを模式的に示している。図４（ｂ）で、発熱層１ｃは長手方向に分割されているが、保護層１ｂは長手方向に分割されておらず、つながっている（図４（ｃ））。図４（ｂ）に示す発熱部（発熱領域）Ｒｈは、保護層１ｂに覆われた発熱層１ｃを有する部分であり、発熱層１ｃを分割している部分は含んでいない。図４（ｂ）に示すｈ１−ｈ１で切ったフィルム１の短手方向の断面は、図４（ａ）に相当する。
【００３８】
図４（ｃ）は、図４（ｂ）の分割された発熱層１ｃの隙間部分を拡大した図であり、この部分は、発熱層１ｃを含んでいない非発熱部（非発熱領域）Ｒｐとなる。図４（ｂ）に示すｐ１−ｐ１で切ったフィルム１の短手方向の断面は、図４（ｄ）に相当する。非発熱部Ｒｐは、非発熱と称したが、微少に電流が流れ発熱する場合もある。但し、定着を行う為の熱源としての機能はしない程度の発熱である。
【００３９】
弾性層１ｄは、保護層１ｂを覆うように形成した。本実施形態では、弾性層１ｄはスプレーコート法により硬度が２０度（ＪＩＳ−Ａ、９．８Ｎ（１ｋｇｆ）荷重）のシリコーンゴムを厚み３００μｍで形成した。
【００４０】
離型層１ｅは、フィルム１表面へのトナーの付着、及び画像不良の発生を防止する為に設ける。離型層１ｅは、弾性層１ｄの外面に形成する。離型層１ｅは非粘着性に優れた材料が適しており、例えばＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＥＣＴＦＥ等が適している。本実施形態では、離型層１ｅとして、厚さ１５μｍのＰＦＡを用いた。
【００４１】
（フィルム１の発熱原理）
図５（ａ）は発熱層１ｃの電流（誘導電流）と磁場を表わした短手方向（記録材搬送方向）の断面模式図であり、図５（ｂ）は発熱層１ｃの電流と磁場を表わした長手方向の模式図である。図５（ａ）は、発熱層１ｃの中心からコア２とコイル３と発熱層１ｃを同心円状に配置したものである。図中、Ｙ軸方向について、紙面奥行き方向に向かう矢印磁力線をＢｉｎ（丸印の中に×印）で模擬し、紙面手前方向に向かう矢印磁力線をＢｏｕｔ（丸印の中に黒丸印）で模擬している。
【００４２】
図５（ａ）で、コイル３の中に矢印Ｉの向きに電流が増加している瞬間は、磁路の中に紙面奥行き方向に向かう矢印（図中の×印）のように磁力線が形成される。すなわち、発熱層１ｃの内側であるコア２の中を紙面奥行き方向に向かう磁力線Ｂｉｎと、発熱層１ｃの外側を紙面手前方向に帰ってくる磁力線Ｂｏｕｔが同数形成される。実際に交番磁界を形成した時には、このように形成された磁力線を打ち消すように、発熱層１ｃの周方向全域に誘導起電力がかかり、矢印Ｊのように発熱層１ｃを周回する周回電流Ｊが流れる。
【００４３】
誘導起電力は発熱層１ｃの周方向にかかっているので、周回電流Ｊは分割された発熱層１ｃそれぞれの内部を一様に流れる。そして、磁力線は高周波電流により生成消滅と方向反転を繰り返すため、周回電流Ｊは高周波電流と同期して生成消滅と方向反転を繰り返し流れる。発熱層１ｃに電流が流れると、発熱層１ｃの電気抵抗によりジュール熱が生じる。
【００４４】
このジュール発熱の発熱量Ｐｅは以下の式（１）で表される。
【００４５】
【数１】
2020038291.tif 000003
【００４６】
Ｐｅ：発熱量
ｔ：厚み
Ｂｍ：最大磁束密度
ρ：抵抗率
ｋｅ：比例定数
（フィルム１の破損による過昇温に関する比較例との比較）
以下、本実施形態におけるフィルム１の破損による過昇温の検討を行う。先ず本実施形態に対する比較例を以下のように定めて、比較例との比較を行う。
【００４７】
１）比較例
本実施形態と同じＰＩ（ポリイミド）樹脂で形成した基層１ａ上に、本実施形態とは異なる保護層１ｂとして、電気ニッケルメッキで、電気体積抵抗率９×１０−８Ωｍのニッケルを厚さ５μｍ形成した。
【００４８】
次に発熱層１ｃは、本実施形態と同様に、電気メッキで、電気体積抵抗率２×１０−８Ωｍの銅を厚さ１μｍで形成した。そして、本実施形態と同様に、マスキングにより、長手方向の幅（長さ）で９．８ｍｍの発熱層１ｃと隙間０．２ｍｍの繰り返しパターンとして、２３個に分割された長手方向が２３０ｍｍの円筒形状の発熱層１ｃを形成した（図４（ｂ））。
【００４９】
そして、発熱層１ｃを形成した後に、更に、本実施形態とは異なる保護層１ｂとして上述したような電気メッキで電気体積抵抗率９×１０−８Ωｍのニッケルを厚さ５μｍ形成した。
【００５０】
図６は、フィルム１の発熱層１ｃが破損した場合の電流の流れ方の説明図である。図６（ａ）（ｂ）は、本実施形態の発熱層１ｃが破損した長さが異なる場合の電流の流れ方の例を示している。また、図６（ｃ）（ｄ）は、比較例の発熱層１ｃが破損した長さが異なる場合の電流の流れ方の例を示している。図６（ａ）乃至（ｄ）で、破損部端部Ｃに電流が多く流れるか否かは、発熱部Ｒｈと非発熱部Ｒｐの単位幅あたりの抵抗の大小関係、すなわち発熱部Ｒｈと非発熱部Ｒｐの単位幅あたりの抵抗の比で決まる。
【００５１】
２）抵抗測定方法
本実施形態における抵抗の比を検証する為の抵抗測定方法について、以下説明する。抵抗測定は、低抵抗率計（三菱化学アナリテック株式会社製ロレスタ−ＧＰ）を用いて求めた。測定は、フィルム１を切り開き、電極を当接する部分の弾性層１ｄ及び離形層１ｅを削除した試験片を作成した。作成した試験片を用い、４探針法により抵抗の測定を行った。４本の針状の電極を間隔１．５ｍｍで直線状に配置したプローブを金属面に押し当て、外側の二探針間に一定電流を流し、内側の二探針間に生じる電位差を測定し抵抗を求めた。
【００５２】
非発熱部Ｒｐをまたがない場合の抵抗Ｒｒｈと、非発熱部Ｒｐをまたぐ場合の抵抗Ｒｒｈ＋ｐの抵抗測定を行った。非発熱部Ｒｐをまたがない場合の抵抗Ｒｒｈは発熱部Ｒｈの抵抗であり、非発熱部Ｒｐをまたぐ場合の抵抗Ｒｒｈ＋ｐは発熱部Ｒｈと非発熱部Ｒｐの合成抵抗である。
【００５３】
発熱部Ｒｈの単位幅（長手方向の単位長さ）当りの抵抗ｒｈは、非発熱部Ｒｐをまたがない場合の抵抗Ｒｒｈ測定と電極間隔ｗｈ（本実施形態では、電極間隔ｗｈは１．５ｍｍ）から求まり、式（２）で表される。
【００５４】
【数２】
2020038291.tif 000004
【００５５】
非発熱部Ｒｐの単位幅当りの抵抗ｒｐは、非発熱部Ｒｐをまたぐ場合の抵抗Ｒｒｈ＋ｐ測定と電極間隔ｗｈ及び、非発熱部幅ｗｐ（本実施形態では、非発熱部幅ｗｐは０．２ｍｍ）から求まり、式（３）で表される。
【００５６】
【数３】
2020038291.tif 000005
【００５７】
非発熱部Ｒｐの単位幅あたりの抵抗ｒｐと、発熱部Ｒｈの単位幅あたりの抵抗ｒｈとの比ｒｐ／ｒｈは、式（４）で表される。
【００５８】
【数４】
2020038291.tif 000006
【００５９】
本実施形態において、非発熱部Ｒｐと発熱部Ｒｈの単位幅あたりの抵抗の比ｒｐ／ｒｈは１００であり、非発熱部Ｒｐの単位幅あたりの抵抗が高い構成となっている。一方、比較例では、非発熱部Ｒｐと発熱部Ｒｈの単位幅あたりの抵抗の比ｒｐ／ｒｈは０．９であり、非発熱部Ｒｐの単位幅あたりの抵抗が低い構成となっている。このため、比較例においても本実施形態のフィルム１に対応させる為に非発熱Ｒｐと称しているが、比較例の非発熱部Ｒｐは、発熱部Ｒｈと同様に発熱する。
【００６０】
図６の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）において、「Ｚａ１」、「Ｚｂ１」、「Ｚｃ１」、「Ｚｄ１」及び、「Ｚａ２」、「Ｚｃ２」は破損の無い領域である。破損の無い領域では、磁性コア２を貫く、フィルム１の回転軸線１ｏであるＹ軸方向と平行な方向の磁束によって発熱層１ｃに誘導起電力が生じ、矢印で示したようにフィルム１の周回方向に周回電流Ｊが流れる。実際には、交流電圧を印加するので、矢印の逆方向にも流れる。
【００６１】
図６（ａ）の本実施形態、図６（ｃ）の比較例のように、破損領域が発熱層１ｃの長手幅以内である場合、非発熱部Ｒｐをまたいでいない為、実施形態、比較例で破損部端部Ｃがある領域「Ｚａ３」、「Ｚｃ３」に回り込んで流れる電流に差が出ていない。しかし、発熱層１ｃの長手幅よりも破損幅が大きくなって、非発熱部Ｒｐをまたぐ様になると、本実施形態と比較例で差が出てくる。
【００６２】
すなわち、図６（ｂ）に示す本実施形態では、非発熱部Ｒｐの単位幅あたりの抵抗ｒｐが、発熱部Ｒｈの単位幅あたりの抵抗ｒｈよりも大きい為、保護層には周回方向に流れる電流が迂回することがない。この為、全幅が破損している「Ｚｂ３」の領域には電流が流れない。また、破損部端部Ｃがある「Ｚｂ２」の領域は、「Ｚｂ２」の領域のみで回り込んで流れる電流が発生する。その為、回り込み電流の総量が少なく、過昇温を許容レベルに抑制できる。
【００６３】
これに対し、比較例である図６（ｄ）の場合、非発熱部Ｒｐの単位幅あたりの抵抗ｒｐが、発熱部Ｒｈの単位幅あたりの抵抗ｒｈと同等に低い為、非発熱部Ｒｐを導通経路の一部として周回方向に流れる電流が迂回する。これによって、破損部端部Ｃに破損領域「Ｚｄ２」及び、「Ｚｄ３」の電流が回り込むように流れる為、破損部端部Ｃに電流が多く流れ、他の領域に比べ過昇温となる。
【００６４】
表１は、本実施形態の効果を確認する為、定着装置Ｂに本実施形態（実施例１）と比較例のフィルム１を装着した場合のそれぞれに対して、実際に加熱定着処理動作を行った際の温度測定結果を示す。この温度測定結果は、発熱層１ｃの破損部端部Ｃの温度を放射温度計で測定したものである。具体的には、投入最大電力９００Ｗ、回転速度３００ｍｍ／ｓｅｃという条件下で、フィルム１を室温（２３℃）から目標温度１６０℃まで加熱、昇温させる実験を行い、破損幅（長手方向の幅）を振った場合の破損部端部Ｃの温度を計測した。
【００６５】
【表１】
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【００６６】
表１に示すように、発熱層１ｃの長手幅９．８ｍｍ以内である破損幅８ｍｍまでは、本実施形態（実施例１）、比較例で破損部温度に差が出ていない。しかし、発熱層１ｃの長手幅よりも破損幅が大きくなると、比較例では破損部端部Ｃの温度が高くなり、破損幅が１８ｍｍとなると２７０℃に達する。すなわち、フィルムの破損幅が大きくなると、破損端に向かって回り込む電流が多くなり、破損部端部Ｃの発熱量が多くなって温度は２７０℃まで上昇する。
【００６７】
一方、本実施形態（実施例１）では、破損幅８ｍｍのときの温度２２０℃が最も高い温度である。発熱層１ｃの長手幅よりも破損幅が大きくなると、発熱層１ｃの長手幅全域が破損した部分には電流が流れなくなる為、比較例に比べ回り込む電流が少なく、過昇温は抑制できることが分かる。
【００６８】
上記実験においては、比較例のように、過昇温が２７０℃以上となった場合、画像不良が顕著となるとともに、熱劣化によりフィルムの耐久性が著しく低下した。本実施形態（実施例１）のように、過昇温が２２０℃以下である場合は、画像不良も軽微であり、また、熱劣化によるフィルムの耐久性も問題ないレベルであった。
【００６９】
また、本実施形態（実施例１）と比較例では、電力投入直後のフィルム１の温度分布で違いが観測できる。表面温度分布測定には、サーモグラフィ（ＮＥＣ  Ａｖｉｏ社製ＴＶＳ−８５００）を用いた。室温（２３℃）の状態から電力を投入すると、本実施形態のフィルム１は、発熱部Ｒｈが先に温度上昇し、遅れて、発熱部からの熱伝導により非発熱部Ｒｐの温度が上昇する。これは、本実施形態では、抵抗の比ｒｐ／ｒｈが大きく、発熱部Ｒｈが発熱している為である。
【００７０】
一方、比較例は、発熱部Ｒｈ、非発熱部Ｒｐとも温度上昇する。比較例の場合、抵抗の比ｒｐ／ｒｈが小さく、非発熱部Ｒｐでも発熱する為である。
【００７１】
ここで、非発熱部Ｒｐと発熱部Ｒｈの単位幅あたりの抵抗の比ｒｐ／ｒｈを変えた時の破損部端部Ｃの温度を、図７に示す。図７に示す破損部端部Ｃの温度は、表１に示した温度測定結果をもとに計算で見積もった結果である。非発熱部Ｒｐと発熱部Ｒｈの単位幅あたりの抵抗の比ｒｐ／ｒｈは、１０以上（１０倍以上）の領域においては、破損部端部Ｃの温度がほとんど変わらない。この抵抗の比ｒｐ／ｒｈの数値が大きい程、電流が非発熱部Ｒｐを経由して回り込む電流がなくなる為、抵抗の比ｒｐ／ｒｈに上限はない。
【００７２】
しかし、抵抗の比ｒｐ／ｒｈが１０を下回ると破損部端部Ｃの温度が上昇し始める。これは先に説明したとおり、電流が非発熱部Ｒｐの一部を経由して回り込む電流が発生する為である。熱劣化の観点から、定常的に使用するフィルムの温度は２３０℃程度以下とするのが一般的である。定着温度制御の振れ、バラツキを考慮すると、抵抗の比ｒｐ／ｒｈは、破損部端部Ｃの温度が変わらない領域で使用することが望ましいことから、抵抗の比ｒｐ／ｒｈは１０以上とすることがより望ましい。
【００７３】
本実施形態では、非発熱部Ｒｐと発熱部Ｒｈの単位幅あたりの抵抗の比ｒｐ／ｒｈは、１００としたが、１０以上であれば、電流が非発熱部Ｒｐに流れにくくなり、過昇温を許容レベルに抑制する事が容易となる。
【００７４】
なお、抵抗の比ｒｐ／ｒｈが１より大きければ、破損幅（長手方向の幅）が小さい場合に用いることができる。
【００７５】
上述した本実施形態では、フィルム１の発熱層１ｃに電気抵抗率の低い銅を採用する構成であるため、金属層である発熱層１ｃをより薄くすることができる。したがって、フィルム１の熱容量を小さくすることができ、より昇温速度が速くクイックスタート性に優れ、プリント待ち時間短縮に有利な構成となる。そして、フィルム１にクラック等が生じた場合においても、過昇温を抑制できるとともに、発熱層１ｃである銅の酸化を抑えることが可能となる。
【００７６】
本実施形態では、発熱層１ｃとして銅を用いたが、銅合金、銀、銀パラジウム等酸化しやすい金属を発熱層１ｃに使用する場合も同様に効果を得ることが出来る。また、保護層１ｂは、ニッケル合金以外でも、厚みを調整することで所望の抵抗を得られれば、ニッケル、硬質クロムメッキ等でもよい。
【００７７】
また、本実施形態では、弾性層１ｃを有しているが、定着が満足できれば、弾性層１ｄは無くてもよく、保護層１ｃの表面に離形層１ｅを直接形成する構成としてもよい。
【００７８】
上述した実施形態は、本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において種々の構成を他の公知の構成に置き換えることが可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１・・フィルム、１ａ・・基層、１ｂ・・保護層、１ｃ・・発熱層、３・・励磁コイル、６・・フィルムガイド、８・・加圧ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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