(57)【要約】【課題】部品点数を抑えながらも発熱効率を損なうことがなく長手方向の温度むらを抑制するとともに、誘導加熱部の組み立て性を損なうことのない定着装置を提供する。【解決手段】誘導加熱ユニット５０は、定着部材を誘導加熱する励磁コイル５２と、励磁コイル５２の長手方向外延部に沿って配置されるサイドコア５４と、励磁コイル５２を覆うように設けられ励磁コイルの長手方向に沿って複数配置されるアーチ型コア５３とを有している。アーチ型コア５３は、励磁コイル５２の内側に相当する側の端部５３ｂが図示しない定着部材方向へ折り曲げられるとともに、反対側の端部５３ｃが励磁コイル５２に干渉せずにサイドコア５４に向かう方向に延びる形状に設けられている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な定着部材と、該定着部材に圧接され定着部材との間にニップ部を形成する加圧部材と、前記定着部材を加熱する加熱源としての誘導加熱ユニットを備える定着装置において、
前記誘導加熱ユニットは、前記定着部材を誘導加熱する励磁コイルと、前記励磁コイルの長手方向外延部に沿って配置されるサイドコアと、前記励磁コイルを覆うように設けられ前記励磁コイルの長手方向に沿って複数配置されるアーチ型コアとを有しており、
前記アーチ型コアは、前記励磁コイルの内側に相当する側の端部が前記定着部材方向へ折り曲げられるとともに、反対側の端部が前記励磁コイルに干渉せずに前記サイドコアに向かう方向に延設されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記アーチ型コアの前記折り曲げられた端部の先端面が、前記回転可能な定着部材の接線に略平行であることを特徴とする、請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記複数のアーチ型コアは、前記励磁コイルの長編に沿って対向するように２列に配置されており、該対向するアーチ型コアが千鳥状に配置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記複数のアーチ型コアは、前記励磁コイルの長手方向端部付近での配置密度が中央部での配置密度よりも高いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記回転可能な定着部材の軸方向における発熱温度分布を平滑にするよう、前記各アーチ型コアと前記サイドコアとのギャップが調節されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
前記回転可能な定着部材が無端状ベルトであり、該無端状ベルトが定着ローラと支持ローラとに張架されており、
前記支持ローラが、前記誘導加熱ユニットにより発熱される発熱体であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項７】
前記回転可能な定着部材が定着ローラであり、該定着ローラが、前記誘導加熱ユニットにより発熱される発熱体であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導加熱方式の定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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て省エネルギー化することを目的として、電磁誘導加熱方式の定着装置を用いたものが広く知られている。
【０００３】
例えば、特開２００６−３５００５４号公報（特許文献１）には、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、等で構成される電磁誘導加熱方式の定着装置が開示されている。
【０００４】
誘導加熱手段は、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。そして定着ベルトは誘導加熱部との対向位置で加熱される。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する。詳しくは、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が形成されて、支持ローラ表面近傍に渦電流が生じる。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って、支持ローラに巻装された定着ベルトが加熱される。
【０００５】
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的に加熱されるため、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で短い立ち上げ時間にて定着ベルトの表面温度（定着温度）を所望の温度まで昇温できるものとして知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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から構成される。特開２００８−３２９４４号公報（特許文献２）に記載された定着装置では、励磁コイル（２５）から発熱体を備えた定着ローラ（２０）まで、コア（２８、２９）を用いることで磁路を形成している。
【０００７】
この定着装置の特徴として、特許文献２の図２，４に示されるように、コア２９をＡ〜Ｄに細分化し、励磁コイルの周囲を最小ルートで囲うようにコアを配置し、励磁コイルからの磁束漏れを最小として、発熱効率の向上を可能としている。
【０００８】
また、特許第３４５２９２０号公報（特許文献３）に開示された定着装置では、励磁コイル５は、コア３２，３３及び３８によって囲われている（特許文献３、図１６参照）。
しかし、特許文献２，３に記載されるように、コアを細分化するとコア間のつなぎ目から磁束漏れが発生し、発熱効率の低下を招いてしまう。またコアの細分化から部品点数が増えてしまい、コストアップの要因となる。
【０００９】
そ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だが、この場合は発熱効率の低下を招いてしまう。
【００１０】
また、特開２００９−２１６７５１号公報（特許文献４）には、アーチ形状コアの両側端部を発熱部材方向に屈曲させた構成が開示されている。図１９は、特許文献４の図２の一部を転記したものである。この図に示されるように、アーチコア５４の両側端部は発熱部材であるヒートローラ４６に向かう方向に屈曲されている。
【００１１】
このような構成では、発熱部材への対向面（アーチコア屈曲部の先端面）に発熱が集中するため、ローラ軸方向（コイル長手方向）の温度分布を均一に保つことが難しく、用紙幅方向（コイル長手方向）での温度分布に凹凸（温度ムラ）が生じてしまうという問題がある。
【００１２】
また、アーチ形状コアは、その内側に励磁コイルを抱えるように配設する必要があるが、特許文献４記載の構成のように、両側端部を屈曲させた構成では、誘導加熱手段（誘導加熱ユニット）を組み立てる際に、アーチ形状コアをコイル上方から設置しようとしても、両側にある屈曲部がコイルと干渉してしまい、設置が困難であり、作業性が悪いという問題もある。
【００１３】
本発明は、誘導加熱方式の定着装置における上述の問題を解決し、部品点数を抑えながらも発熱効率を損なうことがなく長手方向の温度むらを抑制するとともに、誘導加熱部の組み立て性を損なうことのない定着装置ならびに画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この課題を解決するため、本発明は、回転可能な定着部材と、該定着部材に圧接され定着部材との間にニップ部を形成する加圧部材と、前記定着部材を加熱する加熱源としての誘導加熱ユニットを備える定着装置において、前記誘導加熱ユニットは、前記定着部材を誘導加熱する励磁コイルと、前記励磁コイルの長手方向外延部に沿って配置されるサイドコアと、前記励磁コイルを覆うように設けられ前記励磁コイルの長手方向に沿って複数配置されるアーチ型コアとを有しており、前記アーチ型コアは、前記励磁コイルの内側に相当する側の端部が前記定着部材方向へ折り曲げられるとともに、反対側の端部が前記励磁コイルに干渉せずに前記サイドコアに向かう方向に延設されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、アーチ型コアは、前記励磁コイルの内側に相当する側の端部が前記定着部材方向へ折り曲げられるとともに、反対側の端部が前記励磁コイルに干渉せずに前記サイドコアに向かう方向に延設されているので、コアを構成する部品点数を増加させずに発熱効率を向上させることができる。また、屈曲部と反対側の端部は定着部材方向へ折り曲げられておらず、発熱の集中をなくして長手方向における温度ムラを抑制することができる。また、組み立て時にアーチ型コアの端部が励磁コイルに干渉せず、組立作業性を損ねることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る定着装置を備える画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明による定着装置の構成を示す断面図である。
【図３】定着ベルトの構成を示す断面図である。
【図４】誘導加熱ユニットの実施例１を示す図である。
【図５】アーチ型コアの特徴について説明する模式図である。
【図６】誘導加熱ユニットの実施例２を示す図である。
【図７】実施例１と実施例２の相違点について説明する模式図である。
【図８】誘導加熱ユニットの実施例３を示す図である。
【図９】長手方向全体でのアーチ型コアの配置を示す模式図である。
【図１０】誘導加熱ユニットの実施例４を示す図である。
【図１１】誘導加熱ユニットの実施例５を示す図である。
【図１２】比較実験に用いた誘導加熱手段（比較例１）の構成を示す図である。
【図１３】比較実験の内容を説明するためのグラフである。
【図１４】比較実験における定着ユニット中央部での温度測定結果を示すグラフである。
【図１５】比較例２と実施例１、５を比較したニップ部温度分布を示すグラフである。
【図１６】比較例２と実施例２、３を比較したニップ部温度分布を示すグラフである。
【図１７】実施例３と実施例４を比較したニップ部温度分布を示すグラフである。
【図１８】本発明をヒートロール方式の定着装置に適用した第２実施形態を示す図である。
【図１９】特許文献４の図２の一部を転記したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る定着装置を備える画像形成装置の一例における作像部付近の概略構成を示す断面図である。まず、図１により、画像形成装置全体の構成と動作について説明する。
【００１８】
図示の画像形成装置は、電子写真方式を採用するものであり、像担持体である感光体ドラム１（１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋ）を中心とする作像ユニット１０を４組（１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂｋ）備えて、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｂｋ）の４色のトナーによるフルカラー画像が形成可能なプリンタとして構成されたものである。ただし、画像形成装置の構成は図示例に限定されるものではない。たとえば、図示のプリンタは、用紙（記録媒体）上にトナー像を直接転写する直接転写方式のものであるが、中間転写体を介して用紙にトナー像を転写する間接転写方式を採用することも可能である。また、色数や色順なども適宜変更可能である。さらに、プリンタに限らず、複写機やファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。
【００１９】
さて、図１に示すように、上記４組の作像ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂｋは、搬送ベルト２０の上辺に沿って並設され、タンデム作像部を構成している。搬送ベルト２０は駆動ローラ２６及び従動ローラ２７に掛け渡され、図に矢印で示す方向に回動する。搬送ベルト２０の下部には、記録媒体である用紙Ｐを収納する用紙トレイ２１が配置されており、給紙ローラ２２により送り出された用紙Ｐは、搬送ローラ対２３,２４により、図示しないガイド部材に案内されて搬送される。搬送された用紙Ｐは、バイアスローラ２５が従動ローラ２７に対向する受け入れ部より搬送ベルト２０の上辺に送り込まれ、搬送ベルト２０に静電的に吸着されて搬送される。搬送ベルト２０により搬送される用紙Ｐ上に、タンデム作像部の各色作像ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂｋから順次トナー像が転写される。未定着のトナー像を担持する用紙は、搬送ベルト２０から定着装置４０に送り込まれ、定着装置４０において熱と圧力によってトナー像が用紙上に定着される。
【００２０】
４組の作像ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂｋの構造は同じであり、ここでは用紙搬送方向の最上流側に位置するイエロー用の作像ユニット１Ｙを代表として説明する。なお、図の煩雑を避けるため、イエロー用の作像ユニット１Ｙ以外は、作像ユニットを構成する要素の符号を省略している。また、以下の説明では、色を示す添え字も省略する。
【００２１】
作像ユニット１０は、搬送ベルト２０に転接された感光体ドラム１を中心に構成されている。感光体ドラム１の周囲には、感光体ドラム１の表面を所定の電位に帯電させる帯電装置２、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３、ドラム表面上に形成された静電潜像にトナーを供給して現像する現像装置４、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５（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６、およびドラム表面に残留した電荷を除去する除電ランプ（図示せず）が、感光体ドラム１の回転方向に沿って順に配設されている。
【００２２】
次に、本発明による定着装置の実施形態について、図を参照して詳細に説明する。
図２は、本発明による誘導加熱方式の定着装置の概略構成を示す断面図であり、図１のプリンタにおける定着装置４０として使用可能なものである。図２に示す定着装置は、加熱ローラ４１、定着ローラ４２、定着ベルト４３、加圧ローラ４４、誘導加熱ユニット５０等により構成されている。
【００２３】
加熱ローラ４１は、非磁性のステンレスで芯金厚さ０．２〜１ｍｍ程度のものを用いる。表面には発熱層として、Ｃｕ（銅）を厚さ３〜２０μｍ程度形成し、発熱効率を高めている。この場合、Ｃｕ表層には防錆目的にＮｉ（ニッケル）めっきを施すことも好適である。また、発熱効率を高めるために、ローラ内部にフェライトコアを配置することも可能である。
【００２４】
他の例として、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、これによってキュリー点近傍での昇温停止が可能となる。整磁合金を用いた場合もローラ表面にはＣｕめっき層を形成することで発熱効率を高めることができる。
【００２５】
定着ローラ４２は、例えばステンレス，炭素鋼等の金属製の芯金４２ａ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４２ｂとからなる。そして、加圧ローラ４４からの押圧力で加圧ローラと定着ローラの間に所定幅の接触部（定着ニップ部Ｎ）を形成する。ローラ外径は３０〜４０ｍｍ程度、弾性部材４２ｂは肉厚を３〜１０ｍｍ程度、硬度を１０〜５０°（ＪＩＳ−Ａ）程度としている。
【００２６】
定着部材としての定着ベルト４３は、加熱ローラ４１と定着ローラ４２とによって張架されている。本例の定着ベルト４３は、図３に示すように、基材４３ａの上に弾性層４３ｂ、離型層４３ｃを積層している。
【００２７】
基材４３ａに求められる特性として、ベルトを張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４１を誘導加熱するため基材４３ａは絶縁性の耐熱樹脂材料、ポリイミド、ポリイミドアミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、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３０〜２００μｍが望ましい。
【００２８】
弾性層４３ｂは光沢ムラ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、ゴム硬度は５〜５０°（ＪＩＳ−Ａ）、厚さは５０〜５００μｍが望ましい。また、定着温度における耐熱性から、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用いられる。
【００２９】
離型層４３ｃ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、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。
【００３０】
弾性層４３ｂを離型層４３ｃ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、弾性層上に厚く離型層を形成するとベルト表面の柔軟性を損ない光沢ムラ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４３ｃの膜厚として５〜５０μｍ、望ましくは１０〜３０μｍである。
【００３１】
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４３ａ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４３ａ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。
【００３２】
加圧ローラ４４は、離型層４４ｃと、耐熱性の高い弾性層４４ｂと、金属製の円筒部材からなる芯金４４ａから構成され、定着ベルト４３を介して定着ローラ４２を押圧して定着ニップ部Ｎを形成している。加圧ローラ４４の外径は３０〜４０ｍｍ程度とし、弾性層４４ｂ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、弾性層４４ｂ上にフッ素樹脂を使用した離型層４４ｃを１０〜１００μｍ程度形成している。
【００３３】
加圧ローラ４４の硬度は定着ローラ４２に比べて硬くすることによって、加圧ローラ４４が定着ローラ４２（及び定着ベルト４３）へ食い込む形となり、この食い込みにより記録材はニップ部出口において定着ベルト４３の表面に沿うことができない曲率を持ち、記録材の離型性を高めることができる。
【００３４】
図４は、誘導加熱ユニット５０の構成を示す図である。図４（ａ）はコイル配設部の上面図、図４（ｂ）は加熱ローラ４１の軸方向から見た断面を示している。
この図に示すように、本例の誘導加熱ユニット５０は、ケース５１と励磁コイル５２とアーチ型コア５３とサイドコア５４、エンドコア５５とからなる。コアはコイル５２を取り囲むように構成して加熱ローラ４１への磁路を形成している。アーチ型コア５３は図４（ｂ）に示すように、加熱ローラ４１の軸方向から見た形状がローラ周面に沿うようなアーチ状をしたコアであり、加熱ローラ４１の長手方向の温度分布が均一になるように、長手方向に適当な間隔をあけて、複数個が設置されている。
【００３５】
励磁コイル５２は絶縁被覆を施した直径０．０５〜０．２ｍｍ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、巻き回したコイルの形状保持が可能となる。または、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を用いる。
【００３６】
巻き終えたコイル５２はケース５１にシリコーン接着剤などを用いて接着する。ケース５１は定着温度以上の耐熱性が必要になるため、耐熱性の高い樹脂であるＰＥＴや液晶ポリマなどを用いる。
【００３７】
コア５３，５４，５５の材質にはＭｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトなどのフェライト材料を用いる。
フェライトコアは粉体を圧縮成型、焼結して加工している。焼結の過程でコアは収縮し、特にアーチ型コア５３は開口部と連結部で収縮量が異なるため、開口部が開いてしまう。アーチ形状コアは大きい（連結部の寸法が大きい）ほど収縮が大きいため、収縮による形状ばらつきも大きくなる。その結果、良品率が下がってしまい、コストを押し上げる原因の一つとなる。こうした課題を考慮し、本実施形態のアーチ型コア５３は巻き回したコイル５２の片側のみを覆うように小型化している。
【００３８】
その上で、アーチ型コア５３のコイル中央部側５３ｂを発熱体側（加熱ローラ４１の方向）へ折り曲げていることを特徴としている。このような形状とすることで、コイル５２から発生した磁束をより効率的に発熱体である加熱ローラ４１へ導くことができる。
【００３９】
また、アーチ型コア５３の外側の端部部分５３ｃは発熱体側に屈曲させず、アーチ形状の内側に配置されるコイル５２と干渉せずにサイドコア５４に向かう方向に延びる形状に設けられている。本例では、外側端部部分５３ｃは、コイル中央部側５３ｂと略平行に直線的に延ばしているが、アーチ形状のままとしても良い。このように、アーチ型コア５３の外側の端部部分５３ｃを励磁コイルと干渉せずにサイドコア５４に向かう方向に延びる形状とすることにより、誘導加熱ユニット５０を組み立てる際に、アーチ型コア５３をコイル５２の上方から（図４（ｂ）の左側から）設置するときに、アーチ型コア端部がコイルに干渉しなくなり、組み立て作業性が向上する。
【００４０】
図５により、本実施形態と比較例を比べながら、アーチ型コア５３の特徴についてさらに詳しく説明する。なお、図５中の一点鎖線の矢印は磁束を示す。
比較例は、アーチ形状コアとセンターコアが分割した構成であり、アーチ形状コアからセンターコアの継ぎ目で反磁束が発生し、コア間を伝達して行かない磁束（漏れ磁束）が発生する。それに対し発明の実施形態では、アーチ型コア５３は、アーチ形状部５３ａと中央部側５３ｂが連続体であるため、磁束を漏れなく伝えることができる。その結果、従来よりも発熱体（加熱ローラ４１）の発熱効率を高めた誘導加熱手段が得られ、定着装置の省エネ化が可能となる。
【００４１】
本実施形態では、サイドコア５４は平板状のもので、加熱ローラ回転軸方向に複数個を並べている。フェライトコア焼結時の収縮によって長いものでは反り大きくなるため、複数個を並べている。なお、サイドコア５４は、励磁コア５２の湾曲部（長手方向端部でコイル直線部が回り込んで曲線状になる部分）まで配置している。
【００４２】
エンドコア５５はニップ部で記録材端部の温度低下を防ぐために、コイル５２の端部に配して端部の温度を持ち上げている。ニック部温度が充分均一な場合はエンドコア５５を省略することも可能である。
【００４３】
次に、誘導加熱ユニット５０の実施例について説明する。
［実施例１］
図４の構成において、アーチ型コア５３を１０ｍｍ幅とし、長手方向に２０ｍｍ間隔で配置している。コイル５２には素線径φ０．１５を１５０本撚り合わせたリッツ線を用いる。本実施例ではアーチ型コア５３を等間隔に並べているが、両端部の温度低下が著しい場合は端部のアーチ型コア５３の間隔を小さくすることも好適である。
【００４４】
［実施例２］
実施例２を図６に示す。また、実施例１との相違点を図７に拡大して示す。実施例２では、アーチ型コア５３のコイル中央部側５３ｂの先端を加熱ローラ４１の接線に略平行としていることを特徴とする。他の構成は実施例１と同じである。アーチ型コア先端の磁束イメージを図７に一点鎖線で示すように、コア先端（コイル中央部側５３ｂの先端）のコイル側において、実施例２では発熱体までの距離が近付くことから磁束が発熱体（加熱ローラ４１）に届きやすくなり、漏れ磁束が減少することから発熱効率の向上が可能となる。
【００４５】
［実施例３］
実施例３を図８に示す。実施例３の特徴は、アーチ型コア５３を、コイル長手方向において千鳥状に配置したことである。すなわち、複数のアーチ型コア５３は、励磁コイル５２の各長辺に沿って２列に並べて配設されているが、その各列のアーチ型コア５３は、対抗する側の列のアーチ型コア５３とは長手方向の位置が異なるように、互い違いに配置されている。このように、アーチ型コア５３を千鳥状に配置した構成により、コイル長手方向における温度分布を平滑にすることができる。
【００４６】
特に、発熱部材（本実施形態では加熱ローラ４１）に磁性金属を用いて形成したとき、各列のアーチ型コア５３を対向するように配置した構成（千鳥配置でない構成）では、コア設置部で発熱部材との磁気結合が良いために発熱が集中し、長手方向における温度分布に凹凸ができ易い。しかし、実施例３の構成では、アーチ型コア５３を千鳥状に配置したことで、長手方向における温度分布の凹凸を抑制して温度分布を平滑にすることができる。
【００４７】
なお、アーチ型コア５３のコイル中央部側５３ｂの先端の形状は、実施例１の形状でも良いし、実施例２の形状（加熱ローラ４１の接線に略平行）でも、どちらを採用することもできる。図８では、実施例２の形状としている。また、アーチ型コア５３の幅は１０ｍｍ、間隔は２０ｍｍとしている。
【００４８】
アーチ型コア５３を千鳥状に配置した場合の、長手方向（加熱ローラ４１の軸方向）全体のコア配置を図９に示す。ただし、図９では、全長を短縮して（アーチ型コア５３の数を少なくして）アーチ型コア５３の千鳥配置について説明している。図９において、コイル両側（図の上側と下側）の各列のアーチ型コア５３は、上側列と下側の列が互い違いに配置されて千鳥配置となっている様子が分かる。
【００４９】
［実施例４］
実施例４を図１０に示す。実施例４の特徴は、長手方向端部でのアーチ型コア５３の密度を高めていることである。すなわち、長手方向の端部側において、アーチ型コア５３間のピッチを狭くしている。図示例では、中央部での通常ピッチ２０ｍｍを、１５ｍｍ、１０ｍｍと、順次ピッチを狭くしている。図示例では２段階に狭くしたが、３段階以上とすることもできる。また、ピッチの変更幅なども適宜設定可能である。
【００５０】
加熱ローラ４１の軸方向の端部では、外部へ熱が逃げるため温度が低下しやすく、本実施例の構成により、長手方向端部でのアーチ型コア５３の配置密度を高めることによって、発熱部材（加熱ローラ４１）における端部温度の低下を抑制することができる。
【００５１】
なお、アーチ型コア５３のコイル中央部側５３ｂの先端の形状は、実施例１の形状でも良いし、実施例２の形状（加熱ローラ４１の接線に略平行）でも、どちらを採用することもできる。図１０では、実施例２の形状としている。
【００５２】
［実施例５］
実施例５を図１１に示す。実施例５の特徴は、サイドコア５４及び内側（加熱ローラ４１側）ケースとの間にギャップを設けた（ギャップを大きくした）アーチ型コア５３を備えることである。なお、全てのアーチ型コア５３にギャップを設けるのではなく、加熱ローラ軸方向におけるニップ部温度分布で凸ができる個所（他よりも温度が高い個所）に対応するアーチ型コア５３を、発熱部材（加熱ローラ４１）からの距離を大きくするものである。
【００５３】
すなわち、図１１（ｂ）の断面図において、下側のアーチ型コア５３は、上側のアーチ型コア５３よりも図において左側に位置しており、サイドコア５４及び内側ケース５１とのギャップが大きく（上側のアーチ型コア５３よりも大きくなっている）。図１１（ａ）には、ギャップを設けた（ギャップを大きくした）アーチ型コア５３を、格子を付けて図示している。（ａ）図では、下側の２つのアーチ型コア５３のギャップを他よりも大きくした例を示している。もちろん、これは一例であり、上記のように、加熱ローラ軸方向におけるニップ部温度分布で凸ができる個所（他よりも温度が高い個所）に対応するアーチ型コア５３のギャップを他のアーチ型コア５３よりも大きくするものである。
【００５４】
実施例５の構成により、発熱部材軸方向における温度分布を平滑にすることができる。
なお、アーチ型コア５３のコイル中央部側５３ｂの先端の形状は、実施例１の形状でも良いし、実施例２の形状（加熱ローラ４１の接線に略平行）でも、どちらを採用することもできる。図１１では、実施例１の形状としている。
【００５５】
図１２は、後述する比較実験に用いた誘導加熱手段（比較例１）の構成を示すものである。本発明の実施形態では、図５で上記説明したように、アーチ型コア５３は、内側（コイル内側）端部の部分においてアーチ形状部５３ａと中央部側５３ｂが連続体として設けられている。一方、比較例（比較例１）では、アーチ形状コア１５３とセンターコア１５４が分割した構成である。この部分が分割されていること以外は、実施形態と同様の構成である。
【００５６】
また、後述する比較実験では、出願人が販売している実機（複写機ｉｍａｇｉｏＣ５０００：製品名）に搭載された誘導加熱手段を比較例２として用いた。
上記比較例１は、本発明によるアーチ型コア（アーチ形状部５３ａと中央部側５３ｂを連続体として設けた構成）の効果についての比較に好適である。また、比較例２は、製品搭載レベルのニップ部温度均一性を有しており、温度分布の比較に好適である。
【００５７】
さて、比較実験について説明する。
比較実験は、前出の実機（複写機ｉｍａｇｉｏＣ５０００：製品名）を使用し、誘導加熱手段を、発明の実施形態、比較例１、比較例２、と順次交換して、加熱実験を行なった。定着ユニットのニップ前（上流側）に温度センサを取り付け、温度測定を可能とした。
【００５８】
まず、図１３のグラフに示すように、通紙開始判定をする定着目標温度である１８０℃まで昇温させる（立上げモード）。温度が定着目標温度に達したら通紙が開始される。通紙開始により、用紙に熱を奪われるため、温度は低下するが、誘導加熱手段からの熱量供給によって温度の復帰が始まる（温度の低下が止まる）。今回の実験では、定着目標温度である１８０℃までの昇温と、通紙直前のニップ部温度分布を測定する。
【００５９】
１）昇温実験
立上げ時の昇温を検証するため、比較例１および上述の実施例１〜２で実験を行う。
定着ユニット中央部での温度測定結果を図１４のグラフに示す。
【００６０】
まず比較例と実施例１で比較すると、実施例１で昇温が早くなることが分かる。本発明によるアーチ型コアを用いることで、発熱効率が上昇し、昇温が早くなったことが分かった。
【００６１】
次に、実施例１と実施例２を比較すると、実施例２ではさらに昇温が早くなることが分かる。これから、コイル中央部側５３ｂの先端形状を発熱体に略平行とすることで発熱効率が向上することが分かった。
【００６２】
以上の昇温実験の結果から、本発明によるアーチ型コアを用いることで、発熱効率が向上することが分かった。
【００６３】
２）ニップ部温度分布
ニップ部の温度分布（加熱ローラ軸方向）を測定し、実際に定着装置への適用可能な温度分布が得られているか確認する。
比較例と実施例における通紙開始前の温度分布を図１５〜１７のグラフに示す。グラフの横軸は、軸方向（用紙幅方向）の位置を表しており、中央を「０」とする。温度分布の許容幅として１０℃を規格としており、いずれの実施例でも条件を満たしていることが分かる。以下、各実施例を詳細に見て行く。
【００６４】
図１５のグラフにおいて、比較例２と実施例１、５を比較する。実施例１ではアーチ型コア５３部において磁束が集中するため、凹凸が大きい傾向にある。実施例５では、アーチ型コア５３のギャップを調整することで凸部を低くできた結果、温度分布の均一性が向上している。
【００６５】
図１６のグラフにおいて、比較例２と実施例２、３を比較する。実施例２でもアーチ型コア５３部において磁束が集中するため、凹凸が大きい傾向にある。これを千鳥に配置した実施例３では温度分布が平滑化している。磁束の集中するアーチコア部を千鳥に配することで発熱を均一にすることができた結果である。
【００６６】
図１７のグラフにおいて、実施例３と実施例４を比較する。実施例４では両端部の温度低下が小さくなっており、コア間の間隔を調整することで温度の均一化が可能である。
以上のように、各実施例において定着性を満足する温度分布が得られており、なおかつ温度分布の均一性を向上させることが可能であることが分かった。
【００６７】
以上より、本発明を適用することで、定着装置に必要なニップ部での温度均一性を損なうことなく、コイルからの漏れ磁束低減による発熱効率向上によって、立上げ時の昇温速度に優れた誘導加熱手段が得られ、これによって画像形成装置の省エネ化が可能となる。
【００６８】
最後に、本発明をヒートロール方式の定着装置に適用した第２の実施形態について説明する。
図１８に示す第２実施形態の定着装置は、定着ローラ４５を定着部材とし、この定着ローラ４５を誘導加熱ユニット５０により加熱する構成である。定着部材を定着ローラ４５としたこと以外は、図２に示す定着装置と同じ構成である。なお、本第２実施形態の構成では、定着ローラ４５は定着部材であるとともに発熱部材（誘導加熱ユニット５０により加熱されて発熱する部材）でもある。
【００６９】
誘導加熱ユニット５０の構成と動作は上記説明した第１実施形態と同じであり、また、各実施例も同様に適用できるものであり、説明を省略する。
第２実施形態での定着ローラ４５は、その外径が３０〜４０ｍｍ程度であって、芯金４５ａ上に、弾性層４５ｂ，発熱層４５ｃ，離型層（図示せず）等が積層されて構成されている。定着ローラ４５は、矢印の方向（図中反時計回り）に回転し、誘導加熱により加熱された定着ローラ４５が、搬送される記録紙上のトナー像を加熱して溶融する。
【００７０】
上記説明したように、本発明の定着装置によれば、アーチ型コア５３は、励磁コイル５２の内側に相当する側の端部５３ｂが定着部材（発熱部材）方向へ折り曲げられるとともに、反対側の端部５３ｃが励磁コイル５２に干渉せずにサイドコア５４に向かう方向に延びる形状に設けられているので、コアを構成する部品点数を増加させずに発熱効率を向上させることができる。また、屈曲部と反対側の端部は定着部材方向へ折り曲げられておらず、発熱の集中をなくして長手方向における温度ムラを抑制することができる。また、組み立て時にアーチ型コアの端部が励磁コイルに干渉せず、組立作業性を損ねることがない。
【００７１】
また、アーチ型コアの屈曲部の先端面が定着部材（発熱部材）の接線に略平行であることにより、アーチ型コアから定着部材（発熱部材）に向かう磁束を増やすことができ、発熱効率を向上させることができる。
【００７２】
また、複数のアーチ型コアは、励磁コイルの長編に沿って対向するように２列に配置されており、該対向するアーチ型コアが千鳥状に配置されることで、長手方向での温度分布を容易に平滑化することができる。
【００７３】
また、複数のアーチ型コアは、励磁コイルの長手方向端部付近での配置密度が中央部での配置密度よりも高いように配置することで、定着部材（発熱部材）端部での温度低下を抑制することができる。
【００７４】
また、回転可能な定着部材の軸方向における発熱温度分布を平滑にするよう各アーチ型コアとサイドコアとのギャップが調節されていることで、定着部材軸方向における温度ムラの発生を抑制することができる。
【００７５】
そして、本発明は、ベルト定着装置にも、ヒートロール方式の定着装置にも適用可能なものである。
以上、本発明を図示例に基づき説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の範囲内で適宜変更可能である。誘導加熱手段においては、アーチ型コアの個数や間隔などは適宜設定できるものである。
【００７６】
また、定着装置及び画像形成装置としては、本発明を適用可能であれば任意な構成を採用可能である。画像形成装置としては複写機あるいはプリンタに限らず、ファクシミリや複数の機能を備える複合機であっても良い。
【符号の説明】
【００７７】
１              感光体ドラム
１０            作像ユニット
４０            定着装置
４１            加熱ローラ
４２            定着ローラ
４３            定着ベルト（定着部材）
４４            加圧ローラ
４５            定着ローラ（定着部材）
５０            誘導加熱ユニット
５１            ユニットケース
５２            励磁コイル
５３            アーチ型コア
５３ａ          アーチ形状部
５３ｂ          中央部側（屈曲部）
５３ｃ          外側端部部分
５４            サイドコア
５５            エンドコア
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７８】
【特許文献１】特開２００６−３５００５４号公報
【特許文献２】特開２００８−３２９４４号公報
【特許文献３】特許第３４５２９２０号公報
【特許文献４】特開２００９−２１６７５１号公報
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2014139610.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2014139610.tif 000018
【図１７】
2014139610.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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