(57)【要約】【課題】  ウォームアップタイムを極めて短くしつつ、安全でかつ機能性に優れ、小型化が可能で安定した誘導加熱状態を確保することができる加熱装置およびその製造方法、並びに定着装置、画像形成装置を提供する。【解決手段】  少なくとも発熱層を有する無端状の加熱回転体２０を加熱するための加熱装置であって、加熱回転体２０を誘導加熱するための励磁コイル１Ａが、加熱回転体２０の外周面または内周面の一部に沿うように配置され、励磁コイル１Ａ周辺から漏れ出る電磁場を遮蔽するための非磁性金属からなる漏洩電磁場遮蔽部材６が、励磁コイル１Ａから生じる電磁場を囲い込むように配置され、かつ、漏洩電磁場遮蔽部材６の形状が、加熱回転体２０の回転軸方向の位置により、漏洩電磁場遮蔽部材６と励磁コイル１Ａとの距離が異なるように形成されてなることを特徴とする加熱装置１０およびその製造方法、並びに定着装置、画像形成装置である。【選択図】  図１
2006276257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも電磁誘導作用により発熱する発熱層を有する、無端状の加熱回転体を加熱するための加熱装置であって、
前記加熱回転体を誘導加熱するための励磁コイルが、前記加熱回転体の外周面または内周面の一部に沿うように配置され、
当該励磁コイル周辺から漏れ出る電磁場を遮蔽するための非磁性金属からなる漏洩電磁場遮蔽部材が、前記励磁コイルから生じる電磁場を囲い込むように配置され、
かつ、当該漏洩電磁場遮蔽部材の形状が、前記加熱回転体の回転軸方向の位置により、当該漏洩電磁場遮蔽部材と前記励磁コイルとの距離が異なるように形成されてなることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記加熱回転体の回転軸方向における温度分布が略一定になるように、前記漏洩電磁場遮蔽部材と前記励磁コイルとの距離が調整されていることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記漏洩電磁場遮蔽部材と前記励磁コイルとの距離が、前記励磁コイルの端部よりも中央部の方が離れていることを特徴とする請求項１または２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記漏洩電磁場遮蔽部材が、板厚５００μｍ以上２ｍｍ以下のアルミニウム板またはアルミニウム合金板からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項５】
前記加熱回転体の発熱層の厚さが、その表皮深さよりも薄く、
前記励磁コイルが、前記発熱層の厚さ方向に沿って変動磁界を発生させるべく、前記加熱回転体の表面と非接触で、かつ該表面に沿って線材を巻回させて形成されてなり、
前記加熱回転体を挟んで前記励磁コイルの反対側で対向し、かつ該加熱回転体の表面と非接触に、前記励磁コイルにより生成された変動磁界の磁路を形成してその磁場を遮蔽する磁路形成部材が配設されてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項６】
前記加熱回転体が無端ベルト状であって、所定の方向に回転し、その回転方向前後において、前記磁路形成部材の両端部が、対向する前記励磁コイルの両端部を越えてそれぞれ延在していることを特徴とする請求項５に記載の加熱装置。
【請求項７】
前記加熱回転体が、円筒状であることを特徴とする請求項６に記載の加熱装置。
【請求項８】
前記磁路形成部材が、ソフトフェライトで形成されてなることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項９】
前記加熱回転体の発熱層が、主に発熱する層の厚さが２〜１５μｍの銅で形成されており、前記励磁コイルに印加される交流電流の周波数が２０〜１００ｋＨｚであることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項１０】
前記励磁コイルおよび前記加熱回転体を挟んで、前記磁路形成部材に対向して、前記励磁コイルにより生成された変動磁界の磁路を形成してその磁場を遮蔽する第二の磁路形成部材が配置されてなることを特徴とする請求項５〜９のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項１１】
前記磁路形成部材および前記第二の磁路形成部材の少なくとも一方が、前記加熱回転体の回転軸方向に複数の小片部材が互いに所定の間隙を設けて配置された小片部材群で構成されてなることを特徴とする請求項１０に記載の加熱装置。
【請求項１２】
前記磁路形成部材および前記第二の磁路形成部材の両方が前記小片部材群で構成されてなり、前記磁路形成部材および前記第二の磁路形成部材を構成する小片部材群の各小片部材と、それに対向する前記磁路形成部材または前記第二の磁路形成部材を構成する小片部材群において互いに隣接する２つの小片部材が形成する各間隙と、が互いに相対向するように配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の加熱装置。
【請求項１３】
前記磁路形成部材および前記第二の磁路形成部材の両方が前記小片部材群で構成されてなり、前記磁路形成部材の小片部材群と、前記第二の磁路形成部材の小片部材群とが、互いに、対向する相手側の小片部材群の各間隙を補完するように配置されてなることを特徴とする請求項１１に記載の加熱装置。
【請求項１４】
前記磁路形成部材および前記第二の磁路形成部材を構成する小片部材群における各小片部材が、前記加熱回転体の回転軸方向におけるその中心が対向する相手側の小片部材群の各間隙の前記同方向における中心と略一致するように、配置されていることを特徴とする請求項１２または１３に記載の加熱装置。
【請求項１５】
少なくとも発熱層および最表面の離型層を有する加熱定着ベルトと、該加熱定着ベルトと当接して、未定着トナー像を担持した被記録材が挿通され加熱加圧して定着するニップ部を形成する加圧部材と、前記加熱定着ベルトを加熱する加熱部材と、を含む定着装置であって、
前記加熱部材が、前記加熱定着ベルトを加熱回転体とする請求項１〜１４のいずれかに記載の加熱装置であることを特徴とする定着装置。
【請求項１６】
少なくとも、被記録材表面に未定着トナー像を形成する画像形成手段と、加熱定着ベルトおよび加圧部材が当接して、表面に未定着トナー像が形成された前記被記録材が挿通されるニップ部が形成されてなる定着手段と、前記加熱定着ベルトを加熱する加熱部材と、を含む画像形成装置であって、
前記加熱定着ベルトが少なくとも発熱層および最表面の離型層を有し、かつ、
前記加熱部材が、前記加熱定着ベルトを加熱回転体とする請求項１〜１４のいずれかに記載の加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
少なくとも電磁誘導作用により発熱する発熱層を有する、無端状の加熱回転体を加熱するための加熱装置の製造方法であって、
前記加熱回転体を誘導加熱するための励磁コイルを、前記加熱回転体の外周面または内周面の一部に沿うように配置し、
非磁性金属からなり、前記励磁コイル周辺から漏れ出る電磁場を遮蔽するための下記形状の漏洩電磁場遮蔽部材を、前記励磁コイルから生じる電磁場を囲い込むように配置することを特徴とする加熱装置の製造方法。
・漏洩電磁場遮蔽部材の形状：前記加熱回転体の回転軸方向の位置により、当該漏洩電磁場遮蔽部材と前記励磁コイルとの距離が、前記加熱回転体の回転軸方向における温度分布が略一定になるように調整された形状。
【請求項１８】
前記加熱回転体の発熱層の厚さが、その表皮深さよりも薄く、
前記励磁コイルが、前記発熱層の厚さ方向に沿って変動磁界を発生させるべく、前記加熱回転体の表面と非接触で、かつ該表面に沿って線材を巻回させて形成されてなり、かつ、
前記加熱回転体を挟んで前記励磁コイルの反対側で対向し、かつ該加熱回転体の表面と非接触に、前記励磁コイルにより生成された変動磁界の磁路を形成してその磁場を遮蔽する下記形状に形成された磁路形成部材を配設する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の加熱装置の製造方法。
・磁路形成部材の形状：磁路形成部材における前記励磁コイルとの対向面が前記加熱回転体の内周面形状または外周面形状に倣うように形成されてなる形状。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電子写真方式を採用した複写機やプリンター、あるいはファクシミリ等の画像記録装置において、未定着トナー像を加熱・加圧定着する定着装置に用いられる加熱装置およびその製造方法、並びにこれを用いた定着装置、画像形成装置に関し、特に被加熱部材として厚さの薄いベルト状部材を加熱するための加熱装置およびその製造方法、並びにこれを用いた定着装置、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、電子写真方式を採用した複写機やプリンター、あるいはファクシミリ等の画像記録装置において、未定着トナー像を加熱・加圧定着するのに用いられる定着装置としては、少なくとも金属製のコアを有する加熱ロールの内部に、ハロゲンランプ等の加熱源を設けて、加熱ロールを内部から加熱するとともに、この加熱ロールに圧接するように加圧ロールを配設し、これら加熱ロールと加圧ロールとにより形成されたニップ部の間を、未定着トナー像が転写された被記録材を通過させることにより、未定着トナー像を被記録材表面に熱および圧力で定着させ、定着画像を得るように構成したものが主に用いられている。
【０００３】
ここで、定着装置を加熱するための加熱装置としては、省エネルギーの観点や、画像記録装置の使用時にユーザーを待たせない等の観点から、被加熱部材を瞬時に所定の温度に加熱して、待ち時間（ウォームアップタイム）をゼロとすることができる物が要求されているが、上述した加熱ロールの内部に配設されたハロゲンランプ等の加熱源（加熱装置）では、以下の理由により達成することができない。
【０００４】
すなわち、被加熱部材である加熱ロールは、加圧ロール等の加圧部材が圧接されるものであるため、所定の剛性を保つ必要があり、ある厚さ以上の金属製のコアを有している。そのため、上記加熱ロールは、熱容量をあまり減少させることができず、かつ加熱源としてのハロゲンランプは、加熱ロールの内部に設けられており、内部から加熱ロールを加熱することになるので、加熱ロールの表面に熱が伝わるまで時間がかかる。従って、待ち時間が必然的に長くなってしまう。さらには、上記加熱ロールを加熱するハロゲンランプは、通常、ガラス管を有しているため、ハロゲンランプ自体もある程度の熱容量を有しており、ハロゲンランプ自身を温めるのに時間がかかってしまう。
【０００５】
このような理由により、従来の定着装置では、ウォームアップに時間を要してしまい、待ち時間が長くなるという問題点を有していた。また、加熱源として、ハロゲンランプを使用すると、当該ハロゲンランプのＯＮ−ＯＦＦ時に、通電電流が過渡的に流れる、いわゆる"フリッカー"現象が発生するという問題点も有していた。
【０００６】
そこで、近年、このような定着装置において、ハロゲンランプの代わりに、誘導加熱方式を利用した加熱手段が検討されている。これは、導電性層（発熱層）を有する被加熱部材（発熱体）に、磁界発生手段によって発生させた磁界を作用させて、電磁誘導作用により被加熱部材を加熱するものであり、フリッカー等の問題が無く、加熱対象のみを瞬時に加熱することができるので、待ち時間の短い定着装置を提供するために、非常に有効な加熱手段である。
【０００７】
また、上記ハロゲンランプ等の加熱手段は、加熱ロールの内部など３６０°周囲が覆われた状態でしか、高熱が外部に漏れてしまうため使用することができないのに対して、誘導加熱方式の場合には、被加熱部材に磁界を作用させることができさえすれば、被加熱部材の内部に限らず、磁界発生手段を外部に設けてもよく、定着装置の構成に応じて、任意の位置に配することができる。すなわち、上記誘導加熱方式を採用した加熱手段の場合には、任意の位置に配することで、加熱したい部分だけに磁界を作用させて、その部分だけを選択的にしかも瞬時に加熱することができるという利点を有している。
【０００８】
このように、誘導加熱方式における磁界発生手段は、被加熱部材である加熱ロールに対して、任意の位置に配することができるため、装置設計の自由度を広げることができる。また、ハロゲンランプ等を加熱源として使用した定着装置と比較すると、加熱対象である加熱ロールのみを選択的に加熱するため、ウォームアップタイムを１０〜３０％程度短縮することができる。
【０００９】
このような誘導加熱方式を採用した定着装置を、図３６に例示する。ここで、図３６は、誘導加熱方式を採用した従来の定着装置の一例を示す斜視図である。当該定着装置は、加圧ロール３２０と当接してニップ部を形成する、厚さ０．５〜２ｍｍ程度の剛体の鉄製の定着ロール３００の内部に、非接触でコイル３１０が配置されてなる。当該定着装置における定着ロール３００の断面図を図３７に示す。
【００１０】
当該定着装置の変形例を、定着ロールおよびコイルのみ抜き出して図３８に断面図にて示す。当該変形例では、鉄製の定着ロール３００'の外部にコイル３１０'が配されている。
なお、上記コイルの形状により、定着ロールを周方向に亘って、全体的に加熱する加熱装置か、周方向の一部を局部的に加熱する加熱装置かが定まる。
【００１１】
また、誘導加熱方式を採用した加熱装置のその他各種従来技術を列挙する。
電磁誘導するコイルの形状により、ロールを周方向にわたって全体的に誘導加熱する加熱装置（例えば、特許文献１参照）。
厚さ５０μｍ程度のニッケルを発熱層としたベルトを、ベルト内部に挿入されたコイルにより、ベルトの周方向の一部を誘導加熱している加熱装置（例えば、特許文献２参照）。
【００１２】
導電性を有する加熱手段と、この加熱手段に圧接する圧接手段と、導電性線材によりコイル状に形成され、発生する磁場を前記加熱手段に作用させる磁界発生手段と、この磁界発生手段より発生する磁場を遮断する磁場遮断手段とからなり、磁界発生手段が加熱手段と磁場遮断手段との間に挟まれるように配置したもの（例えば、特許文献３参照）。
【００１３】
導電性を有する加熱手段としての加熱ロールに対して、磁界発生手段をその外側または内側に配置した定着装置（例えば、特許文献４参照）。
定着部材としてエンドレスのフィルム状のベルトを用いた定着装置（例えば、特許文献５〜７参照）。
なお、このような定着装置におけるコイルやコアの配置についても各種提案されている（例えば、特許文献８〜１０参照）。
【００１４】
これらの定着装置に用いられている加熱装置の発熱層は、いずれも磁性金属であり、その厚さは表皮深さと同等程度かそれ以上である。そして、いずれの定着装置においても、ウォームアップタイムを１０ｓｅｃ以下で完了することは実現できていない。
ここで、「表皮深さ」とは電磁界が導体に進入できる深さをいい、具体的には、ある材質に入射した電磁界が１／ｅ＝０．３７に減衰する距離をいう。
【００１５】
一般に、電磁誘導作用を利用した加熱装置は、従来から知られており、誘導加熱する発熱層の殆どは鉄やニッケル等の磁性金属が用いられている。そして、従来の磁性金属の発熱層の厚さとしては、５０μｍ〜２ｍｍ程度のものが採用されている。この厚さは、発熱層を誘導加熱する厚さ、すなわち表皮深さとほぼ同等程度かそれ以上である。このように、表皮深さと同等以上の発熱層厚さを有する場合には、電磁誘導による電磁界が発熱層の内部で収束し、発熱層のコイルと反対側から磁束が漏れ出すことはほとんどない。この「磁束がほとんど漏れ出さない」従来の発熱層とは、表皮深さと同等以上の厚さを有している発熱層の場合を指す。
【００１６】
また一方で、電磁誘導を利用した加熱装置は、大きな電磁場を出すことから、人体暴露を防止する必要がある。例えば加熱構成上、磁路を形成するなどして、加熱設計（例えば、電磁気結合度を高める設計）と漏洩磁場防止を実施していたとしても、それのみでは多少の漏洩電磁場の生成の懸念があり、最終的な人体に対する暴露量をより少なくするための対策が望まれる。
【００１７】
ところで、近年の省エネルギー化により、加熱装置は非加熱対象物を必要最小限の熱量で加熱できることが望ましい。ところが、例えば電子写真式の画像記録装置の定着装置においては、被加熱部材の熱容量が大きいため、必要な熱量以上の加熱を行っている。このため、所定の加熱ができる状態になるまでの時間（ウォームアップタイム）が長くなり、加熱装置使用上の利便性が悪いという問題がある。
そこで、誘導加熱方式においても、被加熱部材の発熱層の厚さを薄くして、熱容量を小さくし、さらに軽量化する等が考えられる。
【００１８】
ウォームアップタイムを短縮するために熱容量を小さく、すなわち発熱層（金属）を薄くしていくと、発熱層の固有抵抗値が小さいものが必要となる。例えば鉄やニッケルなどの強磁性金属は固有抵抗値が高いため、１０μｍ程度に薄層化すると電磁誘導加熱が汎用性の高い高周波電源では困難になる。１０μｍ程度の厚さでも電磁誘導加熱が可能な金属を挙げると、アルミニウム、銅、銀などに代表される非磁性金属であるが、この程度の厚さの非磁性金属による発熱層を電磁誘導加熱すると、表皮深さより十分に薄いため、発熱層のコイルと反対側から磁界が漏れ出して広がり、効率低下や周囲への電磁誘導による悪影響を及ぼす懸念がある。
【００１９】
さらに、従来の定着装置の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、例えば特許文献１〜４に開示された定着装置の場合には、誘導加熱方式を採用しているため、ハロゲンランプ等の加熱源を使用した場合に比べて、ウォームアップ時間は速まる。しかし、加熱ロール自体が、剛性を保つためにある程度以上肉厚の金属コアを有しているため、ある程度の熱容量を持っており、これによりウォームアップタイム短縮に対しては限界があり、未定着トナー像を定着する準備が完了するウォームアップタイムを１０秒以下にすることは、困難であった。
【００２０】
一方、特許文献５〜７に開示された定着装置は、定着部材として導電性を有するフィルムを使用しており、フィルム自体の熱容量は、同等クラスの定着装置の定着ロールに対して１／２〜１／１０程度まで小さくなっており、さらに、誘導加熱で直接フィルムを加熱することにより、２０〜３０秒程度で定着部材としてのフィルムを所望の温度にまで立ち上げることができる。
【００２１】
しかしながら、このように励磁コイルによって磁性体金属の発熱層を含む熱容量の小さい像加熱用フィルムを加熱した場合でも、未だウォームアップタイム短縮が十分に達成されていない。
同様に、特許文献８〜１０に開示されたコイルやコアの配置を採用した定着装置においても、未だウォームアップタイム短縮が十分に達成されていない。
【００２２】
待機時間を極めて短くして、特に、ウォームアップタイム１０秒以下を達成することは、実際に定着装置や画像記録装置を使用する際に、使用するときにだけ電力を投入すればよいという、極めて使用上の利便性が高い装置を提供できることとなる。これは省エネルギーの観点からも重要な要素であり、使わないときに予熱を必要とせず、使うときにだけ、エネルギーを投入する加熱装置およびこれを用いた定着装置、画像記録装置（画像形成装置）を提供する意義は大きい。
【００２３】
さらに、漏洩電磁場による人体への暴露を少なくし、安全性の高い加熱装置およびこれを用いた画像記録装置を提供しなければならない。いくら性能が高くても、十分な安全性が確保されなければ意義が無い。また、電磁界を発生している限り、その周辺に人間が存在すれば理論的には暴露を０にすることはできないので、できる限り暴露を少なくする対策が望まれる。
【００２４】
ところで、誘導加熱方式による加熱装置では、加熱定着ベルトや定着ロールのような幅広の加熱回転体の表面を加熱しようとした場合、その幅方向（加熱回転体の回転軸方向）の位置により、特に中央部と端部とで加熱効率に差が生じることがあり、これをできるだけ均一化する何らかの手段をとることが必要になる場合がある。
【００２５】
【特許文献１】特開平１１−３１６５０９号公報
【特許文献２】特開２０００−３２１８９５号公報
【特許文献３】特開２０００−１８１２５８号公報
【特許文献４】特開２０００−２９３３２号公報
【特許文献５】特開平７−２９５４１１号公報
【特許文献６】特開平８−６９１９０号公報
【特許文献７】特開平１１−３８８２７号公報
【特許文献８】特許第３４２６２２９号公報
【特許文献９】特開２００１−３４３８４７号公報
【特許文献１０】特開２００２−１４８９８３号公報
【特許文献１１】特開平２０００−２９３４１
【特許文献１２】特開平２０００−５６６０３
【特許文献１３】特開平２０００−１８１２５８
【特許文献１４】特開平２００３−３３８３６５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
したがって、上記のような従来技術の問題点に鑑みて、本発明の第１の目的は、被加熱部材としての加熱回転体の幅方向（回転軸方向）で加熱効率が略均一で、略一定の温度分布となる加熱装置およびその製造方法を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、ウォームアップタイムを極めて短くしつつ、漏洩電磁場の人体への暴露が少なく安全でかつ機能性に優れ、小型化が可能で安定した誘導加熱状態を確保することができる加熱装置およびその製造方法を提供することにある。
さらに、本発明の第３の目的は、上記優れた特長を具備する加熱装置を用いた定着装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記目的は、以下の本発明により達成される。すなわち本発明は、
＜１＞  少なくとも電磁誘導作用により発熱する発熱層を有する、無端状の加熱回転体を加熱するための加熱装置であって、
前記加熱回転体を誘導加熱するための励磁コイルが、前記加熱回転体の外周面または内周面の一部に沿うように配置され、
当該励磁コイル周辺から漏れ出る電磁場を遮蔽するための非磁性金属からなる漏洩電磁場遮蔽部材が、前記励磁コイルから生じる電磁場を囲い込むように配置され、
かつ、当該漏洩電磁場遮蔽部材の形状が、前記加熱回転体の回転軸方向の位置により、当該漏洩電磁場遮蔽部材と前記励磁コイルとの距離が異なるように形成されてなることを特徴とする加熱装置。
【００２８】
＜２＞  前記加熱回転体の回転軸方向における温度分布が略一定になるように、前記漏洩電磁場遮蔽部材と前記励磁コイルとの距離が調整されていることを特徴とする＜１＞に記載の加熱装置。
【００２９】
＜３＞  前記漏洩電磁場遮蔽部材と前記励磁コイルとの距離が、前記励磁コイルの端部よりも中央部の方が離れていることを特徴とする＜１＞または＜２＞に記載の加熱装置。
【００３０】
＜４＞  前記漏洩電磁場遮蔽部材が、板厚５００μｍ以上２ｍｍ以下のアルミニウム板またはアルミニウム合金板からなることを特徴とする＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の加熱装置。
【００３１】
＜５＞  前記加熱回転体の発熱層の厚さが、その表皮深さよりも薄く、
前記励磁コイルが、前記発熱層の厚さ方向に沿って変動磁界を発生させるべく、前記加熱回転体の表面と非接触で、かつ該表面に沿って線材を巻回させて形成されてなり、
前記加熱回転体を挟んで前記励磁コイルの反対側で対向し、かつ該加熱回転体の表面と非接触に、前記励磁コイルにより生成された変動磁界の磁路を形成してその磁場を遮蔽する（好ましくは、下記形状に形成された）磁路形成部材が配設されてなることを特徴とする＜１＞〜＜４＞のいずれかに記載の加熱装置。
・磁路形成部材の形状：磁路形成部材における前記励磁コイルとの対向面が前記加熱回転体の内周面形状または外周面形状に倣うように形成されてなる形状。
【００３２】
＜６＞  前記加熱回転体が無端ベルト状であって、所定の方向に回転し、その回転方向前後において、前記磁路形成部材の両端部が、対向する前記励磁コイルの両端部を越えてそれぞれ延在していることを特徴とする＜５＞に記載の加熱装置。
【００３３】
＜７＞  前記加熱回転体が、円筒状であることを特徴とする＜６＞に記載の加熱装置。
【００３４】
＜８＞  前記磁路形成部材が、ソフトフェライトで形成されてなることを特徴とする＜５＞〜＜７＞のいずれかに記載の加熱装置。
【００３５】
＜９＞  前記加熱回転体の発熱層が、主に発熱する層の厚さが２〜１５μｍの銅で形成されており、前記励磁コイルに印加される交流電流の周波数が２０〜１００ｋＨｚであることを特徴とする＜５＞〜＜８＞のいずれかに記載の加熱装置。
【００３６】
＜１０＞  前記励磁コイルおよび前記加熱回転体を挟んで、前記磁路形成部材に対向して、前記励磁コイルにより生成された変動磁界の磁路を形成してその磁場を遮蔽する第二の磁路形成部材が配置されてなることを特徴とする＜５＞〜＜９＞のいずれかに記載の加熱装置。
【００３７】
＜１１＞  前記磁路形成部材および前記第二の磁路形成部材の少なくとも一方が、前記加熱回転体の回転軸方向に複数の小片部材が互いに所定の間隙を設けて配置された小片部材群で構成されてなることを特徴とする＜１０＞に記載の加熱装置。
【００３８】
＜１２＞  前記磁路形成部材および前記第二の磁路形成部材の両方が前記小片部材群で構成されてなり、前記磁路形成部材および前記第二の磁路形成部材を構成する小片部材群の各小片部材と、それに対向する前記磁路形成部材または前記第二の磁路形成部材を構成する小片部材群において互いに隣接する２つの小片部材が形成する各間隙と、が互いに相対向するように配置されていることを特徴とする＜１１＞に記載の加熱装置。
【００３９】
＜１３＞  前記磁路形成部材および前記第二の磁路形成部材の両方が前記小片部材群で構成されてなり、前記磁路形成部材の小片部材群と、前記第二の磁路形成部材の小片部材群とが、互いに、対向する相手側の小片部材群の各間隙を補完するように配置されてなることを特徴とする＜１１＞に記載の加熱装置。
【００４０】
＜１４＞  前記磁路形成部材および前記第二の磁路形成部材を構成する小片部材群における各小片部材が、前記加熱回転体の回転軸方向におけるその中心が対向する相手側の小片部材群の各間隙の前記同方向における中心と略一致するように、配置されていることを特徴とする＜１２＞または＜１３＞に記載の加熱装置。
【００４１】
＜１５＞  少なくとも発熱層および最表面の離型層を有する加熱定着ベルトと、該加熱定着ベルトと当接して、未定着トナー像を担持した被記録材が挿通され加熱加圧して定着するニップ部を形成する加圧部材と、前記加熱定着ベルトを加熱する加熱部材と、を含む定着装置であって、
前記加熱部材が、前記加熱定着ベルトを加熱回転体とする＜１＞〜＜１４＞のいずれかに記載の加熱装置であることを特徴とする定着装置。
【００４２】
＜１６＞  少なくとも、被記録材表面に未定着トナー像を形成する画像形成手段と、加熱定着ベルトおよび加圧部材が当接して、表面に未定着トナー像が形成された前記被記録材が挿通されるニップ部が形成されてなる定着手段と、前記加熱定着ベルトを加熱する加熱部材と、を含む画像形成装置であって、
前記加熱定着ベルトが少なくとも発熱層および最表面の離型層を有し、かつ、
前記加熱部材が、前記加熱定着ベルトを加熱回転体とする＜１＞〜＜１４＞のいずれかに記載の加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。
【００４３】
＜１７＞  少なくとも電磁誘導作用により発熱する発熱層を有する、無端状の加熱回転体を加熱するための加熱装置の製造方法であって、
前記加熱回転体を誘導加熱するための励磁コイルを、前記加熱回転体の外周面または内周面の一部に沿うように配置し、
非磁性金属からなり、前記励磁コイル周辺から漏れ出る電磁場を遮蔽するための（好ましくは、下記形状に形成された）漏洩電磁場遮蔽部材を、前記励磁コイルから生じる電磁場を囲い込むように配置することを特徴とする加熱装置の製造方法。
・漏洩電磁場遮蔽部材の形状：前記加熱回転体の回転軸方向の位置により、当該漏洩電磁場遮蔽部材と前記励磁コイルとの距離が、前記加熱回転体の回転軸方向における温度分布が略一定になるように調整された形状。
【００４４】
＜１８＞  前記加熱回転体の発熱層の厚さが、その表皮深さよりも薄く、
前記励磁コイルが、前記発熱層の厚さ方向に沿って変動磁界を発生させるべく、前記加熱回転体の表面と非接触で、かつ該表面に沿って線材を巻回させて形成されてなり、かつ、
前記加熱回転体を挟んで前記励磁コイルの反対側で対向し、かつ該加熱回転体の表面と非接触に、前記励磁コイルにより生成された変動磁界の磁路を形成してその磁場を遮蔽する下記形状に形成された磁路形成部材を配設する工程をさらに含むことを特徴とする＜１７＞に記載の加熱装置の製造方法。
・磁路形成部材の形状：磁路形成部材における前記励磁コイルとの対向面が前記加熱回転体の内周面形状または外周面形状に倣うように形成されてなる形状。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、漏洩電磁場遮蔽部材の形状を、被加熱部材としての加熱回転体の回転軸方向の位置により、当該漏洩電磁場遮蔽部材と前記励磁コイルとの間隙の大きさを適切に異ならせたことにより、加熱効率が略均一で、略一定の温度分布となる加熱装置およびその製造方法を提供することができる。据え付けることが必然である場合が多い漏洩電磁場遮蔽部材の形状を適切に調整・設計するだけで、被加熱対象物たる加熱回転体の回転軸方向の加熱温度分布を略均一なものとすることができる。
【００４６】
また、本発明によれば、漏洩電磁場遮蔽部材を上記のように適切な形状としつつ、前記加熱回転体の発熱層の厚さをその表皮深さよりも薄くして、励磁コイルにより生成された変動磁界の磁路を形成してその磁場を遮蔽する磁路形成部材を配設することで、ウォームアップタイムを極めて短くしつつ、漏洩電磁場の人体への暴露が少なく安全でかつ機能性に優れ、小型化が可能で安定した誘導加熱状態を確保することができる加熱装置およびその製造方法を提供することができる。
さらに、本発明によれば、上記優れた特長を具備する加熱装置を用いた定着装置および画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明を好ましい実施形態を挙げて、図面に基づき詳細に説明する。
［加熱装置および定着装置］
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の例示的一態様である第１の実施形態の定着装置１０の模式断面図である。本実施形態の定着装置には、本発明の加熱装置が含まれ、それには図１に示されるように、漏洩電磁場遮蔽部材６が装着されている。
【００４８】
本実施形態の定着装置は、ウォームアップタイムの短縮化、および被記録材の剥離性能の確保を目的とし、トナー像を定着するための定着部材としては、熱容量の小さい柔軟（フレキシブル）なベルト状の部材を使用し、このベルト状部材の内部には、熱を奪う部材を極力配設しないように構成されている。すなわち、無端状のベルト部材（加熱定着ベルト）は、その内側に駆動ロール等の張架部材を設けずに、無張架で配置され、加圧部材に対向して配置されて定着ニップ部を形成するパッド部材（押圧部材）のみしか、基本的には設けない構成を採用している。また、加熱対象となるベルト状部材を直接加熱できるように、ベルト状部材内部に発熱層を設け、励磁コイルにより生成される変動磁界によってこの発熱層を誘導加熱させる方式を用いている。
【００４９】
具体的には、図１に示されるように、発熱層を有する薄肉中空円筒状の加熱定着ベルト２０と、この加熱定着ベルト２０の図中下部外周面と圧接するように配設された加圧ロール２３とを備え、この加圧ロール２３と対向している加熱定着ベルト２０の内側には、その内周面と当接する弾性部材２４が、支持部材２２により支持されて配設されていると共に、加圧ロール２３との対向面と反対側（図中上部）の加熱定着ベルト２０の内部には、加熱定着ベルト２０の内周面と非接触で、この内周面の一部と対向するように励磁コイル１Ａが設けられている。さらに、励磁コイル１Ａと対向している加熱定着ベルト２０の外部には、加熱定着ベルト２０の外周面と非接触で、この外周面の一部と対向するようにフェライト製の磁路形成部材４１が配設されている。
【００５０】
このように構成された定着装置１０においては、加圧ロール２３と、弾性部材２４とで加熱定着ベルト２０を挟持した状態に保持してニップ部１Ｙが形成され、このニップ部１Ｙに未定着トナー像２５が転写された被記録材２７を挿通させることにより、熱および圧力で未定着トナー像２５が被記録材２７上に定着され、定着画像が形成されるようになっている。そして、発熱層を有する薄肉の加熱定着ベルト２０を、励磁コイル１Ａにより生成される変動磁界によって電磁誘導加熱することにより、未定着トナー像を定着する際の加熱が行われるように構成されている。
【００５１】
次に、定着装置１０の構成部材の詳細について、以下に説明する。
まず、加熱定着部材としての加熱定着ベルト（加熱回転体）２０は、発熱層を有する無端状のベルトとして形成されている。詳細には、図２に示されるように、その内周面側から、耐熱性の高いシート状部材からなる基材層２０ａと、この基材層２０ａの外周面側に積層された単一の発熱層である発熱層２０ｂと、最も上層となる離型層２０ｃの少なくとも３層を備え、直径φ３０ｍｍの無端状ベルトとして形成されている。
【００５２】
なお、図３に示されるように、発熱層２０ｂと離型層２０ｃとの間に、例えば、ゴム硬度３５°（ＪＩＳ−Ａ）のシリコーンゴムからなる弾性層２０ｄをさらに設けてもよい。また、本実施形態においては、図示しないが無端状の加熱定着ベルト２０の両端部をエッジガイドに突き当てることにより、この加熱定着ベルト２０の蛇行を規制して使用するように構成されている。
【００５３】
加熱定着ベルト２０の基材層２０ａは、例えば、厚さ１０〜１００μｍ、さらに好ましくは厚さ５０〜１００μｍ（例えば、７５μｍ）の耐熱性の高いシートであり、例えばポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリサルフォン、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアミド等の耐熱性の高い合成樹脂から形成することができる。
【００５４】
また、発熱層２０ｂは、励磁コイル１Ａによって生成される磁界の電磁誘導作用により、誘導発熱する導電層であり、銅を２〜１５μｍ程度の厚みで形成したものが用いられる。均一な層をめっきや蒸着などで形成しようとすれば、２μ未満であると製造上の歩留りの悪さや膜厚精度の確保、品質管理やコスト面で問題が発生する場合がある。また１５μｍを超えると、熱容量が大きくなり、１０秒以下のウォームアップ達成に影響を及ぼし、発熱層の可撓性が低下することから、定着装置の剥離性能を得るために撓めることが困難となる場合があるため１５μｍ以下とすることが望ましい。
【００５５】
さらに１５μｍを超える厚さになると、周波数２０ｋ〜１００ｋＨｚにおける誘導加熱性能が低下する。このことは、表皮深さより十分に薄い厚さの金属層には層全体に渦電流が流れるが、厚さの増加により抵抗値が低くなるため、渦電流によるジュール発熱損が得にくくなることに起因する。つまり、ジュール発熱は渦電流の２乗値と渦電流が流れる主経路の抵抗値の乗算により決定されるため、抵抗値が低すぎれば、いくら大きな渦電流が流れても発熱しない状態に至るためである。
【００５６】
本実施形態では、図２、図３には図示していないが、銅層である発熱層２０ｂの表面離型層側に、厚さがおよそ０．１〜５μｍ程度のニッケル層を設けた加熱定着ベルトでも実施した。ニッケル層は、加熱定着ベルトの強度の向上のために設けたもので、電磁誘導作用による発熱に寄与する層となるが、電磁誘導特性への影響が小さくなる（誘導状態におけるインダクタンスやレジスタンスの変化がおよそ１０％以下となる）厚さで設けている。実際の一例として、１０μｍの銅層に５μｍのニッケル層を設けた２つの発熱に寄与する層を有する加熱定着ベルトと単一の銅層１０μｍを有する加熱定着ベルトの電磁誘導特性を比較したところ、電磁誘導状態におけるインダクタンス、レジスタンスの変化は５％以下で、単一の銅層との差は非常に小さい。このような層を設けても、主に発熱する層は発熱層２０ｂの銅層となるため、本発明の実施の上でほとんど問題は生じない。
【００５７】
一般に、ウォームアップタイムを限りなく０に近づけて、１０秒以下に短縮するためには、電磁誘導加熱される発熱層（金属）の熱容量を小さくすることが最も重要である。そのためには発熱に寄与する金属の層はトータルで３０μｍ以下、望ましくは２〜２０μｍの範囲内であれば実現可能である。また、主に発熱する層が１層ある場合、その層は製造性（歩留りや層形成の均一性）やコストを考慮すると１０μｍ前後が好適である。
【００５８】
例えば、発熱に寄与する層（金属層）は、製造上の理由または強度補強の理由などから複数存在することがある。電磁誘導作用により発熱する層はコストの観点から１つであることが望ましいが、上記理由等により発熱に寄与する層が複数存在する場合には各層のトータル厚さで３０μｍ以下とすることが望ましい。本発明では、発熱に寄与する層が複数存在しても、全発熱量の５割以上の電磁誘導発熱量が得られる層を主に発熱する層として、単に「発熱層」と呼び、発熱に寄与するすべての層を総称して単に「発熱に寄与する層」と呼称する。
【００５９】
発熱層を１０μｍ程度に薄くした導体、すなわち金属または金属混合物を汎用性が高く低コストの高周波電源（例えば、電磁調理器等で用いられている準Ｅ級並列共振回路電源）で誘導加熱するためには、非磁性金属を用いる必要がある。磁性金属は固有抵抗値が高いため、これを薄膜化してゆくと誘導渦電流が流れにくくなり加熱が困難になる。誘導渦電流が流れにくい発熱層を誘導加熱しようとすれば、コイルに高電圧を印加しなくてはならず電源の高電圧化等の問題が生じるため実際に適応することが困難となる。すべての金属に交番電磁界を作用させれば電磁誘導による渦電流は流れるが、ジュール発熱による加熱装置を設計するためには、発熱しやすい条件を与えること重要である。これに対して、特にアルミニウムや銅、銀などに代表される非磁性金属は固有抵抗値が低く、表皮深さより十分に薄くすることで誘導加熱に好適となる、具体的には例えば１０μｍ程度に薄膜化することで加熱しやすくなる。
【００６０】
例えば単一の発熱層として、非磁性金属の銅を例にとると、周波数が２０ｋ〜１００ｋＨｚの周波数帯において、電磁界が銅層に浸入する表皮深さδは、下記（式１）により、μ＝１，ρ＝１．６７×１０-8Ωｍで、２００〜５００μｍとなり、発熱層の厚さは十分に表皮深さδより小さい。
【００６１】
【数１】
2006276257.tif 000003
【００６２】
しかし、アルミや銅、銀などに代表される低固有抵抗値を有する非磁性金属は、発熱層が表皮深さδより薄い金属を誘導加熱する場合、交番磁界発生手段である励磁コイルから発生する磁界と誘導渦電流による反作用磁界は、発熱層を挟んで励磁コイルと反対側から漏れ出る。表１に磁路形成部材であるフェライトがある場合とない場合の磁束密度の違いを示すが、磁路形成部材がない場合には強磁界が発熱層周辺から発生していることがわかる。この磁界は、コイルによる磁界と発熱層に流れる渦電流による磁界によるもので、発熱層から漏れ出ている。
【００６３】
【表１】
2006276257.tif 000004
【００６４】
そこで、本実施形態の定着装置に使用される本発明の加熱装置は、導電性の発熱層２０ｂを含み、発熱層２０ｂの厚さがその表皮深さよりも薄い加熱定着ベルト２０を被加熱部材とし、この被加熱部材の発熱層２０ｂの厚さ方向に沿って変動磁界を発生させて発熱層２０ｂを電磁誘導加熱するための励磁コイル１Ａを有し、発熱層２０ｂを含む加熱定着ベルト２０を、励磁コイル１Ａと磁路形成部材４１とで挟んで対向させた構成としている。当該構成とすることで、励磁コイル１Ａ−発熱層２０ｂ−磁路形成部材４１で磁束路が形成できるため安定した誘導加熱状態を実現することができる。これにより、表皮深さより十分に薄い非磁性金属であっても安全で安定した誘導加熱状態を得ることが可能な加熱装置を提供することができる。
【００６５】
ここで、銅層（発熱層）の厚さと印加周波数との関係について、図４を参照してさらに説明する。図４は、周波数に対する力率相当量の変化を示した図であり、銅層厚さ２μ〜１５μｍにおける発熱のし易さを示す特性図である。
図４において、２０ｋ〜１００ｋＨｚの周波数帯にわたって、力率相当量である発熱のファクターが０．５に達していれば安定した加熱が可能な状態であるが、図に示されるように、厚さが２μｍの場合にはおよそ６０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚで、１５μｍではおよそ３０ｋＨｚ以下が適正であることがわかる。
【００６６】
従って、コイルに印加する電流の周波数は、２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚであることが望ましい。２０ｋＨｚ未満では、発振ノイズ音が人の可聴領域内に入るために採用できず、また、１００ｋＨｚを超えると、コイルに電流を印加する誘導加熱電源のスイッチングロスが大きくなり、周辺機器に影響を及ぼす放射ノイズが大きくなると共に、コイルの表皮抵抗が増大し、これらによる損失が顕在化するためである。
【００６７】
また、本実施形態では、パッド部材と加圧ロールとで形成されるニップ部の内部で、加熱定着ベルト２０が当該ニップ部の形状に倣う必要がある。このため、フレキシブルなベルトである必要があり、発熱層２０ｂは、可能な限り薄層にすることが好ましい。そこで、本実施形態においては、発熱層２０ｂとして、導電率の高い銅を、発熱効率が高くなるように１０μｍ程度の極薄い厚さで、上述のポリイミドからなる基材層２０ａ外周面にめっきしたものが用いられている。
【００６８】
さらに、離型層２０ｃは、被記録材２７表面に転写された未定着トナー像２５と、直接接する層であるため、離型性の良い材料を使用することが望ましい。この離型層２０ｃを構成する材料としては、例えば、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重合体（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、シリコーン共重合体、またはこれらの複合層等が挙げられる。この離型層２０ｃは、これらの材料のうちから適宜選択されたものを、１〜５０μｍの厚さでベルトの最上層として設けたものである。また、離型層２０ｃの厚さは、薄すぎると、耐磨耗性の面で耐久性が悪く、加熱定着ベルト２０の寿命が短くなってしまい、逆に、厚すぎると、ベルトの熱容量が大きくなり、ウォームアップタイムが長くなってしまう。
本実施形態においては、耐磨耗性と、ベルトの熱容量のバランスを考慮して、加熱定着ベルト２０の離型層２０ｃとして、厚さ２０μｍの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重合体（ＰＦＡ）が使用されている。
【００６９】
また、上記の如く構成された加熱定着ベルト２０の内部には、例えば、シリコーンゴム等から形成されたパッド（押圧部材）としての弾性部材２４が設けられている。本実施形態では、弾性部材２４として、ゴム硬度がＪＩＳ−Ａで３５°のシリコーンゴムを、ステンレス（ＳＵＳ）や鉄等の金属や、耐熱性の高い合成樹脂等からなる剛性を持つ支持部材２２に積層したものが用いられている。
【００７０】
このシリコーンゴムからなる弾性部材２４は、例えば、均一な厚さのものが使用される。また、支持部材２２は、図示しない定着装置のフレームに固定した状態で配置されているが、弾性部材２４が所定の押圧力で加圧ロール２３の表面に圧接するように、図示しないスプリング等の付勢手段によって、加圧ロール２３の表面に向けて押圧してもよい。
【００７１】
なお、本実施形態においては、加圧ロール２３として、直径φ２６ｍｍの中実の鉄製ロールの表面に、離型層として、厚さ３０μｍの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重合体（ＰＦＡ）を被覆したものが使用されている。そして、この加圧ロール２３は、図示しない加圧手段により、加熱定着ベルト２０を介して弾性部材２４に押圧された状態で、図示しない駆動手段によって回転駆動されている。
【００７２】
また、加圧ロール２３には、熱伝導性の良いアルミニウムやステンレス等の金属からなる不図示の金属ロールが、接離可能なように設けられてもよい。この金属ロールは、定着装置に通電が開始された朝一番などで、加熱定着ベルト２０や加圧ロール２３の温度が室温状態に冷えているときには、加圧ロール２３から離れた位置に停止している。そして、上記定着装置において、例えば、小サイズ用紙を連続して定着処理した場合など、当該定着装置が使用されるに伴って、加熱定着ベルト２０や加圧ロール２３に、軸方向に沿った温度差が生じたときには、上記金属ロールを加圧ロール２３と当接させるように構成してもよい。
【００７３】
また、被加熱部材である加熱定着ベルト２０は、加圧ロール２３の回転に従動して、所定の方向に循環移動するものである。そこで、本実施形態では、加熱定着ベルト２０と弾性部材２４との間に、摺動性を良好とするため、耐摩擦性が強く、摺動性の良いシート材、例えばテフロン（登録商標）樹脂を含浸させたガラス繊維シート（中興化成工業：ＦＧＦ４００−４等）を介在させ、さらに潤滑剤として、シリコンオイルなどの離型剤を、加熱定着ベルト２０の内面に塗布することで、摺動性を向上させるように構成されている。このようにすることで、実際の加熱時において、加圧ロール２３の空回転時の駆動トルクを、約６ｋｇ・ｃｍから約３ｋｇ・ｃｍにまで低減することができる。従って、加熱定着ベルト２０は、加圧ロール２３と滑ることなく従動し、加圧ロール２３の回転速度と等しい速度で従動回転する。
【００７４】
本実施形態の定着装置で使用する加熱定着ベルトの加熱原理を説明するための説明図を図５に示す。図５において、加熱定着ベルトの内周面は、上方を向いている。
図５に示されるように、励磁コイル１Ａは、強磁性体からなる芯材を有する線状部材を巻回させて薄肉円筒状の加熱定着ベルト２０の内周面に倣うように形成され、加熱定着ベルト２０の回転方向（周方向）と直交する方向を長手方向としてコイル支持部材１８により支持されている。そして、被加熱部材である加熱定着ベルト２０の表面と０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度のギャップを保持して、加熱定着ベルト２０の表面と対向するように設置されている。
【００７５】
ここで、励磁コイル１Ａとしては、例えば、相互に絶縁された直径φ０．１６ｍｍの銅線材を９０本束ねたリッツ線を直線状に、所定の本数だけ並列的に配置したものが用いられる。リッツ線の巻き方は、１つの巻き方に限定されるものではなく、例えば、渦巻き状に巻いてもよく、励磁コイル１Ａに流す交流電流により生じる変動磁界Ｈが発熱層２０ｂに対して図示したように作用すればよい。また、コイル支持部材１８としては、耐熱性のある非磁性材料を用いるのが望ましく、例えば、セラミックス、耐熱ガラス、ポリカーボネート、ＬＣＰ、ポリイミド、ＰＰＳ等の耐熱性樹脂が用いられる。
【００７６】
この励磁コイル１Ａに、励磁回路３０を通じて所定の周波数の交流電流が印加されることにより、励磁コイル１Ａの周囲には変動磁界Ｈが発生し、この変動磁界Ｈが、加熱定着ベルト２０の発熱層２０ｂを横切るときに、電磁誘導作用によって、この磁界Ｈの変化を妨げるように、加熱定着ベルト２０の発熱層２０ｂに渦電流Ｂが生じる。この渦電流Ｂが加熱定着ベルト２０の発熱層２０ｂを流れることにより、当該発熱層２０ｂの抵抗に比例した電力（Ｗ＝Ｉ2Ｒ）でジュール熱が発生し、被加熱部材（加熱回転体）である加熱定着ベルト２０が加熱される。
【００７７】
励磁コイル１Ａに印加される交流電流の周波数は、例えば、２０〜５０ｋＨｚに設定されるが、本実施形態では、交流電流の周波数が３０ｋＨｚに設定されている。また、本実施形態においては、励磁回路３０として、低コストの並列共振型の励磁回路電源を用いた場合でも極めて良好に電磁誘導加熱が可能であることが確認されている。このような並列共振型の高周波電源は電磁調理器などで実績があり、電磁誘導加熱用の電源としては安価に構成でき、実用性と汎用性が高いものである。
【００７８】
また、磁路形成部材４１としては、鉄、コバルト、ニッケル、フェライト等の磁性材料を用いることができるが、最も望ましいのはソフトフェライトである。ソフトフェライトは強磁性を有しており、透磁率が高く、電気抵抗値が非常に高いため、電磁誘導作用による渦電流Ｂが流れにくい。また交番磁界によるヒステリシス損も小さく、発熱層２０ｂの励磁コイル１Ａと反対側の磁路を形成するには最も適している。この磁路形成部材４１は、励磁コイル１Ａにより生成された磁界および渦電流による反作用磁界の磁束密度が高い周辺の磁束を集めて、磁路を形成するものであり、効率の良い加熱を可能とすると同時に、磁束が定着装置１０の外部に漏れて、周辺部材が不本意に加熱されるのを防止するためのものである。
【００７９】
磁路形成部材４１の周方向両端部４１ｅは、励磁コイル１Ａの周方向両端部１Ａｅ間と対向している領域を超えて、さらに、周方向に延在しているようになっている。すなわち、加熱定着ベルト２０の移動方向前後（周方向）において、磁路形成部材４１の両端部４１ｅは、相対向する励磁コイル１Ａの両端部１Ａｅを越えてそれぞれ延在している。
【００８０】
図６に、励磁コイル１Ａの両端部と、相対向する磁路形成部材の両端部との好適な位置関係を説明するための模式説明図を示す。
図６に模式的に示されるように、磁路形成部材４１の幅ｍ２と、励磁コイル１Ａのコイル幅ｍ１との関係は、ｍ２＞ｍ１となるように設定されている。これは、ｍ２がｍ１よりも短いと、磁路形成が十分に行われず、効率低下や周辺部材への誘導を引き起こす虞が生じるためである（勿論、本発明では漏洩電磁場遮蔽部材が配置されているため、後者の問題は生じない。）。下記表２に、ｍ１＜ｍ２とｍ１＞ｍ２の場合における加熱領域周辺の磁束密度の測定結果を示す。下記表２に示されるように、ｍ１＜ｍ２であると漏れ磁束が少なくて、良好な遮蔽効果を得られることがわかる。
【００８１】
【表２】
2006276257.tif 000005
【００８２】
このように磁路形成部材４１の両端部４１ｅが、励磁コイル１Ａに対向している領域を越えて、さらに加熱定着ベルト２０の周方向に延在しているので、磁路形成部材４１の幅が、励磁コイル１Ａの幅（加熱幅）よりも大きくなり、発熱層２０ｂが表皮深さδより薄い金属を誘導加熱する場合に、発熱層２０ｂを挟んで励磁コイル１Ａと反対側から漏れ出る反作用磁界による磁束漏れをより効果的に防止し、漏洩の少ない磁束路を形成し、遮蔽効果を向上させることができる。
【００８３】
本実施形態では、漏洩電磁場による人体への暴露を十分に少なくするため、励磁コイル１Ａから生じる電磁場を囲い込むように、本発明に特徴的な漏洩電磁場遮蔽部材６が配されている。漏洩電磁場遮蔽部材６は、好ましくは金属の連続体である。連続体であれば、電磁界が進入できる深さ以上にそれを突き抜けることができない。電磁界が進入できる深さは上記（式１）で示した数式で表されるので、部材の厚さを上記（式１）の表皮深さδ以上にすれば電磁界が漏れることはない（ほとんど０に近い）。
【００８４】
この漏洩電磁場遮蔽部材６により、漏洩した電磁場を吸収（誘導）させる。ただし、金属材料に誘導させることになるので、金属内には渦電流が発生することになるが、抵抗の十分小さい材料であれば損失も少なく問題のないレベルにすることが可能である。
【００８５】
漏洩電磁場遮蔽部材６に用いる金属材料としては、非磁性体でなければならない。磁性体なら高抵抗である必要があり高抵抗なら発熱してしまう危険性はないが、電磁界を変えてしまうため設計が敏感になる。漏洩電磁場遮蔽部材６に用いる金属材料として、磁性体であるソフトフェライトも特性上は適切ということができるが、連続体で作ることが困難であり、また重量が嵩み、さらに高コスト化するなどの問題があるため、磁性体を選択することは事実上難しい。
【００８６】
したがって、本発明において漏洩電磁場遮蔽部材に用いる非磁性金属としては、固有抵抗の小さい、銀や銅、アルミニウム、あるいはこれらを多く含む合金が好適である。特に、低コストで低比重化を実現できるアルミニウムは最適で、漏洩電磁場遮蔽部材に適切な材料として望ましいといえる。本実施形態においても、漏洩電磁場遮蔽部材６の材料としてアルミニウムを用いている。
【００８７】
本発明において、漏洩電磁場遮蔽部材の板厚としては、５００μｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましく、８００μｍ以上１．８ｍｍ以下であることがより好ましく、１ｍｍできれば１．５ｍｍという板厚を選択すると市販品が活用できるので低コスト化できる。板厚が５００μｍ未満であると、漏洩電磁場の遮蔽効率が劣る場合があり、一方板厚が２ｍｍを越えると、材料が無駄なばかりでなく、装置全体の重量が大きくなり、かつ大型化してしまうため、好ましくない。
【００８８】
本実施形態に用いた漏洩電磁場遮蔽部材６の斜視図を図７に、平面図を図８に、それぞれ示す。図７および図８に示されるように漏洩電磁場遮蔽部材６は、直方体形状の一面が開口して断面形状が大略コの字型をした部材であり、向かい合う面双方の長手方向中央部が外方向（図面上左右方向）に張り出した形状をしている。なお、当該張り出した部位を張出部６ａと称する。
【００８９】
張出部６ａは、張り出しの無い部位（長手方向両端部）に比して、励磁コイル１Ａからの距離が離れた状態となる。漏洩電磁場遮蔽部材６は、励磁コイル１Ａにより形成される電磁場の軌跡に影響を与えるため、当該電磁場により発熱層２０ｂに生ずる誘導電流にも影響を与える。したがって、漏洩電磁場遮蔽部材６を適切な形状とすることで、加熱定着ベルト２０の回転軸方向における温度分布を略一定とすることができることを見出したのが、本発明の要旨である。
【００９０】
本実施形態の場合、張出部６ａを適切に設けることで、漏洩電磁場遮蔽部材６と励磁コイル１Ａとの距離が、励磁コイル１Ａの端部よりも中央部の方が離れた状態になっている。このような形状に漏洩電磁場遮蔽部材６を形成することで、加熱定着ベルト２０の回転軸方向における温度分布を略一定とすることができる。
かかる本発明の作用・効果の検証については、第４の実施形態の項に譲ることとする。
【００９１】
以上、本発明の定着装置の例示的一態様である第１の実施形態について説明してきたが、本発明において、加熱定着ベルト２０に対する励磁コイル１Ａと磁路形成部材４１との配置関係は、本実施形態のものに限定されるものではない。図９に、本実施形態の変形例の定着装置１０'の模式断面図を示す。本変形例は、励磁コイルと磁路形成部材との配置関係が第１の実施形態と異なるのみであり、漏洩電磁場遮蔽部材６を含む他の部材の構成は第１の実施形態と同様である。そのため、図９においては、第１の実施形態と同一の機能の部材には図１と同一の符号を付している。
【００９２】
本変形例の定着装置１０'は、磁路形成部材４１'が加熱定着ベルト２０の内周面側に配置され、励磁コイル１Ａ'が加熱定着ベルト２０の外周面側に配置されたものである。すなわち、第１の実施形態の定着装置１０とは、励磁コイルと磁路形成部材との配置関係を、加熱定着ベルト２０を基準にして逆にした（入れ替えた）ものである。このように構成した場合でも、第１の実施形態と同様の効果が得られ、併せて、励磁コイル１Ａ'の放熱性を向上させることができる。
【００９３】
＜第２の実施形態＞
図１０は、本発明の例示的一態様である第２の実施形態の定着装置５０の模式断面図である。本実施形態の定着装置においては、加熱装置に相当する構成が第１の実施形態と異なるのみであり、その他の構成は第１の実施形態の定着装置と同様である。したがって、図１０においては、第１の実施形態と同一の機能を示す部材には図１と同一の符号を付して、その詳細な説明は一部省略している。すなわち、以下の説明において触れていない部分については、第１の実施形態と同様の構成である。
【００９４】
本実施形態の定着装置には、本発明の加熱装置が含まれ、それには図１０に示されるように、漏洩電磁場遮蔽部材１６が装着されている。また、本実施形態では、加熱定着ベルト（加熱回転体）２０を挟んで励磁コイル１１Ａと対向配置されている第一磁路形成部材（磁路形成部材）５７のほか、その第一磁路形成部材５７と、励磁コイル１１Ａおよび加熱定着ベルト２０を挟んで対向配置された第二磁路形成部材（第２の磁路形成部材）５５が備えられている。
【００９５】
第２の実施形態の定着装置５０は、第１の実施形態に比べて、励磁コイル１１Ａで発生する磁束をさらに効率良く収集し、その加熱効率を上昇させることを目的としたものである。
具体的には、図１０に示されるように、発熱層を有する薄肉中空円筒状の加熱定着ベルト２０と、この加熱定着ベルト２０の図中下部外周面と圧接するように配設された加圧ロール２３とを備え、加熱定着ベルト２０の中心部には、支持部材２２が配設されている。
【００９６】
そして、この支持部材２２は、加圧ロール２３と対向している加熱定着ベルト２０の内周面（加熱定着ベルト２０の内周の図中下部）と当接してニップ部を形成する弾性部材２４を支持すると共に、その反対側（加熱定着ベルト２０の内周の図中上部）において、加熱定着ベルト２０の内周面の曲面形状に倣うように形成された略半円筒形でフェライト製の第二磁路形成部材５５を支持する。
【００９７】
さらに、この第二磁路形成部材５５の図中上部には、例えば、中空の渦巻き状に形成された励磁コイル１１Ａを介して、加熱定着ベルト２０の内周面の曲面形状に倣うように形成された略半円筒形のコイル支持部材２８が、加熱定着ベルト２０の内周面と非接触で、この内周面の一部と対向するように配置されている。このコイル支持部材２８は、その中央部の第二磁路形成部材５５と対向する側に、突起部２８Ａを有し、この突起部２８Ａに励磁コイル１１Ａの中空部を配置することにより、励磁コイル１１Ａを第二磁路形成部材５５との間で挟み込み、この励磁コイル１１Ａを保持するようになっている。
また、励磁コイル１１Ａと対向している加熱定着ベルト２０の外部には、加熱定着ベルト２０の外周面と非接触で、この外周面の一部と対向するように配設された第一磁路形成部材５７が設けられている。
【００９８】
このように構成した定着装置５０の場合には、励磁コイル１１Ａおよび加熱定着ベルト２０を挟んで、加熱定着ベルト２０の内側に配置されている第二磁路形成部材５５と、励磁コイル１１Ａの外側に配置されている第一磁路形成部材５７との２つの磁路形成部材を具備するので、励磁コイル１１Ａから漏れ出る磁束をより効果的に収集し、遮蔽することができる。
【００９９】
また、加熱定着ベルト２０の外側に配置された第一磁路形成部材５７の周方向両端部５７ｅは、励磁コイル１１Ａに対向している領域を越えて、さらにその周方向に延在するように形成されている。
【０１００】
この場合、加熱定着ベルト２０の外側に配置された第一磁路形成部材５７の周方向両端部５７ｅが、対向している励磁コイル１１Ａの両端部１１Ａｅを越えてそれぞれその周方向に延在しているので、第１の実施形態と同様に、発熱層２０ｂが表皮深さδより薄い金属を誘導加熱する場合に、発熱層２０ｂを挟んで励磁コイル１１Ａと反対側から漏れ出る反作用磁界による磁束漏れをより効果的に防止し、遮蔽効果を向上させることができる。
【０１０１】
また、このように第一磁路形成部材５７と第二磁路形成部材５５とを励磁コイル１１Ａおよび加熱定着ベルト２０を挟んで対向配置することにより、励磁コイル１１Ａに交流電流を印加する高周波電源の周波数を下げたり、励磁コイル１１Ａの巻き数を減少させたりすることが可能となり、さらに、電源の小型化、励磁コイル１１Ａの小型化を通じて、コストダウンを実現することができる。
【０１０２】
本実施形態に用いた漏洩電磁場遮蔽部材１６の斜視図を図１１に、平面図を図１２に、それぞれ示す。図１１および図１２に示されるように漏洩電磁場遮蔽部材１６は、直方体形状の一面が開口して断面形状が大略コの字型をした部材であり、開口部に対向する面の長手方向中央部が外方向（図面上上方向）に張り出した形状をしている。なお、当該張り出した部位を張出部１６ａと称する。
【０１０３】
張出部１６ａは、張り出しの無い部位（長手方向両端部）に比して、励磁コイル１１Ａからの距離が離れた状態となる。すなわち、張出部１６ａを適切に設けることで、漏洩電磁場遮蔽部材１６と励磁コイル１１Ａとの距離が、励磁コイル１１Ａの端部よりも中央部の方が離れた状態になっている。このような形状に漏洩電磁場遮蔽部材１６を形成することで、加熱定着ベルト２０の回転軸方向における温度分布を略一定とすることができる。
かかる本発明の作用・効果の検証については、第４の実施形態の項に譲ることとする。
【０１０４】
なお、本実施形態においては、第一磁路形成部材５７および第二磁路形成部材５５の２つの構成部材で磁路形成部材を形成しているが、磁路形成部材は、励磁コイル１１Ａおよび加熱定着ベルト２０を挟んで対向している部分を有すればよく、コイル１１Ａが作る磁界と発熱層２０ｂが作る磁界の磁路を挟み込むように配置すればよい。
【０１０５】
本実施形態において、遮蔽効果を向上させるために、励磁コイル１１Ａ側に配置された第二磁路形成部材５５の周方向両端部５５ｅは、励磁コイル１１Ａに対向している領域を越えて、さらにその周方向に延在するように形成されている。
【０１０６】
以上、本発明の定着装置の例示的一態様である第２の実施形態について説明してきたが、本発明において、加熱定着ベルト２０に対する励磁コイル１１Ａの配置関係は、本実施形態のものに限定されるものではない。図１３に、本実施形態の変形例の定着装置５０'の模式断面図を示す。本変形例は、励磁コイルおよび磁路形成部材の配置関係が第２の実施形態と異なるのみであり、漏洩電磁場遮蔽部材１６を含む他の部材の構成は第２の実施形態と同様である。そのため、図１３においては、第２の実施形態と同一の機能の部材には図９と同一の符号を付している。
【０１０７】
本変形例の定着装置５０'は、励磁コイル１１Ａ'およびコイル支持部材２８'が加熱定着ベルト２０の外周面側に配置され、磁路形成部材はそのまま励磁コイル１１Ａ'および加熱定着ベルト２０を挟んで対向配置されている。このように構成した場合でも、第２の実施形態と同様の効果が得られ、併せて、励磁コイル１１Ａ'の放熱性を向上させることができる。
【０１０８】
なお、本発明においては、加熱回転体を挟んで励磁コイルの反対側で対向配置されるのが「磁路形成部材」で、その磁路形成部材に対向し、前記励磁コイルおよび前記加熱回転体を挟んで配置されるのが「第２の磁路形成部材」と概念分けしている。そのため、図１３における相対向する磁路形成部材について、図９の符号番号と入れ替えて、加熱定着ベルト２０の内周面側に配置されるものを第一磁路形成部材（磁路形成部材）５７'と、外周面側に配置されるものを第二磁路形成部材（第２の磁路形成部材）５５'としている。
【０１０９】
＜第３の実施形態＞
図１４は、本発明の例示的一態様である第３の実施形態の定着装置７０の模式断面図である。本実施形態の定着装置においては、加熱装置に相当する構成が第１の実施形態と異なるのみであり、その他の構成は第２の実施形態の定着装置と同様である。したがって、図１４においては、第１ないし第２の実施形態と同一の機能を示す部材には図１ないし図１０と同一の符号を付して、その詳細な説明は一部省略している。すなわち、以下の説明において触れていない部分については、第１ないし第２の実施形態と同様の構成である。
【０１１０】
本実施形態の定着装置には、本発明の加熱装置が含まれ、それには図１４に示されるように、漏洩電磁場遮蔽部材２６が装着されている。
本実施形態の定着装置は、第２の実施形態の定着装置をより安価に構成し、コスト低減を考慮した実用性の高い加熱装置およびこれを用いた定着装置を提供することを目的としたものである。本実施形態の定着装置７０は、第２の実施形態の定着装置５０と磁路形成部材の形態が異なっており、本実施形態においては、磁路形成部材の使用量をより少なくすることで、より安価でかつ軽量な加熱装置およびこれを用いた定着装置を提供している。
【０１１１】
本実施形態の定着装置は、図１４に示されるように、発熱層を有する薄肉中空円筒状の加熱定着ベルト２０と、この加熱定着ベルト２０の図中下部外周面と圧接するように配設された加圧ロール２３とを備え、加熱定着ベルト２０の中心部には、支持部材２２が配設されている。
【０１１２】
そして、この支持部材２２は、加圧ロール２３と対向している加熱定着ベルト２０の内周面（加熱定着ベルト２０の内周の図中下部）と当接してニップ部を形成する弾性部材２４を支持すると共に、その反対側（加熱定着ベルト２０の内周の図中上部）において、加熱定着ベルト２０の内周面の曲面形状に倣うように形成された略半円筒形でフェライト製の第一磁路形成部材（磁路形成部材）７７を支持する。
【０１１３】
また、第一磁路形成部材７７と対向している加熱定着ベルト２０の外部には、加熱定着ベルト２０の外周面の曲面形状に倣うように略半円筒形に形成され、中空の渦巻き状に形成された励磁コイル２１Ａを保持するコイル支持部材３８が、加熱定着ベルト２０の外周面と非接触で設けられている。さらにこの励磁コイル２１Ａを保持するコイル支持部材３８を取り囲むようにして、第一磁路形成部材７７と、励磁コイル２１Ａおよび加熱定着ベルト２０を挟んで対向配置された第二磁路形成部材（第２の磁路形成部材）７５が備えられている。
【０１１４】
図１５（ａ）は、本実施形態に係る定着装置７０における加熱定着ベルト２０の図中上部に位置する、加熱装置に相当する部位（漏洩電磁場遮蔽部材２６を除く）のみを抜き出した側面図であり、当該図におけるＨ−Ｈ'線に沿った断面とその延長にある全構成部材を図示した断面図が、図１４に相当する。また、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）における励磁コイル２１Ａのみを抜き出した平面図である。
本実施形態においては、磁路形成部材以外の構成はほぼ第２の実施形態と共通しているためその説明は省略し、以下に磁路形成部材およびその周辺構成部材を中心に説明する。
【０１１５】
励磁コイル２１Ａは、相互に絶縁された直径φ０．１６ｍｍの絶縁被覆された素線（銅線材）を９０本束ねたリッツ線を中空の渦巻き状に１１ターン巻いてプレス成型してコイリングされたものである。この励磁コイル２１Ａの中空部１Ａｃがコイル支持部材３８の凸部３８Ａに配置され、コイル支持部材３８の表面の曲面形状に倣って、湾曲した形状が保持されている。
【０１１６】
また、励磁コイル２１Ａの図中上面には、励磁コイル２１Ａの湾曲形状に略沿った形で、励磁コイル２１Ａを覆うように第二磁路形成部材７５が配置されており、これらの第二磁路形成部材７５、励磁コイル２１Ａおよびコイル支持部材３８は、周回移動する加熱定着ベルト２０の外周面と非接触で、この外周面に対向して配置されている。
【０１１７】
また、加熱定着ベルト２０の内側には第一磁路形成部材７７が、加熱定着ベルト２０の内周面に略沿って、この内周面と非接触で対向配置されており、この第一磁路形成部材７７と第二磁路形成部材７５とが、励磁コイル２１Ａおよび加熱定着ベルト２０を挟んで対向した構成になっている。
【０１１８】
さらに、第一磁路形成部材７７は、非磁性絶縁部材または非磁性金属部材（樹脂またはアルミ・銅など）の支持部材２２により支持されており、この支持部材２２は、併せて定着ニップを形成する弾性部材２４からの荷重を受けてこれをも支持している。
【０１１９】
ここで、支持部材２２は、定着ニップの加圧荷重を支持するため、剛性が高く、耐熱性、耐クリープ性の高い部材であることが必要であり、樹脂材料では形成が困難なため金属部材で形成されることが望ましい。本実施形態においては、コストや製造の容易性、剛性を考慮してアルミニウムが使用されている。金属部材として非磁性金属である、アルミや銅などを使用する理由として、支持部材２２は、励磁コイル２１Ａ及び加熱定着ベルト２０内の発熱層２０ｂの渦電流（図５における渦電流Ｂ）が作る磁界が作用しやすい位置にあり、磁性金属であると、この磁界の作用により発熱してしまうため、表皮深さの大きい非磁性金属を採用することにより渦電流損を極めて小さくすることができる。
【０１２０】
ここで、励磁コイル２１Ａ側に配置されている第二磁路形成部材７５は、図１４および図１５に示されるように、励磁コイル２１Ａを覆うような連続体で構成されている。これに対して、加熱定着ベルト２０の内周側に配置されている第一磁路形成部材７７は複数の小片弓形部材７７Ａに分割され、加熱定着ベルト２０の回転方向と略直交する方向（加熱定着ベルト２０の回転軸方向）に１６ｍｍの間隔をあけて１３個配置されている。
【０１２１】
第一磁路形成部材７７の小片弓形部材７７Ａは、厚さ３ｍｍでゆるやかな曲率を有した弓形の形状をしており、励磁コイル２１Ａの長手方向（加熱定着ベルト２０の回転軸方向）に沿った幅は１０ｍｍである。この小片弓形部材７７Ａは、支持部材２２上に載置され、加熱定着ベルト２０の内周面と非接触で、この内周面に略沿って、励磁コイル２１Ａの対向面に対応するように配置されている。このように配置された第一磁路形成部材７７により、例えば、図１５のＨ−Ｈ'断面における磁路は、図１６の破線で示されるように形成される。ここで、図１６は、本実施形態の定着装置における励磁コイル２１Ａにより生ずる磁路を表す励磁コイル２１Ａ周辺の模式断面図である。
【０１２２】
なお、第一磁路形成部材７７の小片弓形部材７７Ａを間隔を空けて配置したのは、加熱定着ベルト２０の回転軸方向に均等に磁束を作用させて磁路を形成するためである。第一磁路形成部材７７を構成する第一磁路形成部材７７の使用量は、より少ない個数で周辺金属部材への電磁誘導を防止できるように適宜設計すればよい。
【０１２３】
以下に、この第一磁路形成部材７７における第一磁路形成部材７７の使用量について、図１７を参照して検討する。図１７は、第一磁路形成部材７７における、第一磁路形成部材７７の使用量に対する支持部材２２への誘導度を示すグラフである。支持部材２２はアルミニウム製であり、図１７のグラフでいう支持部材２２の金属への誘導度とは、小さいほど励磁コイル２１Ａの電磁誘導作用を受け、誘導度が１であれば電磁誘導作用の影響をほとんど受けていないということを示す特性である。
【０１２４】
また、第一磁路形成部材の使用量とは、励磁コイル２１Ａのコイル全長に対する、それと同方向の小片弓形部材７７Ａの長さの合計の割合のことを言い、例えば使用量１００％の場合、励磁コイル２１Ａのコイル長に対して支持部材２２の表面をコイル長と同じ長さ分だけ小片弓形部材７７Ａにより覆った状態を示している。
【０１２５】
本実施形態の場合には、コイル長は３５０ｍｍで、第一磁路形成部材７７の小片弓形部材７７Ａは幅１０ｍｍのものを合計１３個使用しているので、第一磁路形成部材７７の使用量は、１０×１３ｍｍ／３５０ｍｍ×１００≒３７％となっている。
【０１２６】
図中の点線の誘導度（０．９）以下の場合には、支持部材２２への誘導作用により、無効電力が増えて電源の効率低下を招く可能性のある領域であり、第一磁路形成部材７７の使用量が３０％以上であれば、これを超え、問題ないことがわかる。また、使用量が３０％以上であれば、漏洩磁界も小さく、支持部材２２以外の金属製の構成部材への誘導もほとんど無くすことができる。
従って、このように第一磁路形成部材７７の使用量を減らした第３の実施形態においても、安定した加熱状態を得ることができる加熱装置およびこれを用いた定着装置を提供することができる。
【０１２７】
さらに、本実施形態においては、少なくとも加熱定着ベルト２０側に配置されている第一磁路形成部材７７は、複数個の小片弓形部材７７Ａを、加熱定着ベルト２０の回転軸方向に亘って互いに間隙を設けて配置された小片部材群により形成されているので、個々の小片弓形部材７７Ａを小さくでき、これにより、個々の小片弓形部材７７Ａの型成形が容易となり、その寸法精度が出し易くなる。また、高価な磁路形成部材であるフェライトの使用量が削減でき、軽量化およびコストダウンが可能な加熱装置およびこれを用いた定着装置を提供することができる。
【０１２８】
なお、第２の実施形態と同様に、加熱定着ベルト２０の内周側に配置された第一磁路形成部材７７の周方向両端部７７ｅを、励磁コイル２１Ａに対向している領域を越えてさらにその周方向に延在するように形成することにより、発熱層２０ｂが表皮深さδより薄い金属を誘導加熱する場合に、発熱層２０ｂを挟んで励磁コイル２１Ａと反対側から漏れ出る反作用磁界による磁束漏れをより効果的に防止し、遮蔽効果を向上させることができる。
【０１２９】
さらに、励磁コイル２１Ａは、加熱定着ベルト２０の内側に配置してもよいし、加熱定着ベルト２０の外側に配置された第一磁路形成部材７７を小片弓形部材群で構成して、加熱定着ベルト２０の内側に配置された第二磁路形成部材７５を連続体で構成してもよい。
【０１３０】
本実施形態に用いた漏洩電磁場遮蔽部材２６の斜視図を図１８に、平面図を図１９に、それぞれ示す。図１８および図１９に示されるように漏洩電磁場遮蔽部材２６は、直方体形状の一面が開口して断面形状が大略コの字型をした部材であり、向かい合う面双方の長手方向中央部が外方向（図面上左右方向）に張り出した形状をしている。なお、当該張り出した部位を張出部２６ａと称する。
【０１３１】
張出部２６ａは、張り出しの無い部位（長手方向両端部）に比して、励磁コイル２１Ａからの距離が離れた状態となる。すなわち、張出部２６ａを適切に設けることで、漏洩電磁場遮蔽部材２６と励磁コイル２１Ａとの距離が、励磁コイル２１Ａの端部よりも中央部の方が離れた状態になっている。このような形状に漏洩電磁場遮蔽部材２６を形成することで、加熱定着ベルト２０の回転軸方向における温度分布を略一定とすることができる。
かかる本発明の作用・効果の検証については、第４の実施形態の項に譲ることとする。
【０１３２】
＜第４の実施形態＞
図２０は、本発明の例示的一態様である第３の実施形態の定着装置９０の模式断面図である。本実施形態の定着装置は、その全体構成が第３の実施形態の定着装置と近似しており、断面図にすると略同一となる。したがって、図２０においては、第１ないし第３の実施形態と同一の機能を示す部材には図１ないし図１４と同一の符号を付して、その詳細な説明は一部省略している。すなわち、以下の説明において触れていない部分については、第１ないし第３の実施形態と同様の構成である。
【０１３３】
本実施形態は、第３の実施形態の定着装置を、さらに安価に構成し、コスト低減を考慮した実用性の高い加熱装置およびこれを用いた定着装置を提供することを目的としたものである。本実施形態に係る定着装置は、第３の実施形態で示した定着装置７０の構成と磁路形成部材の形態が異なり、本実施形態においては、磁路形成部材の使用量をより少なくすることで、より安価でかつ軽量な加熱装置およびこれを用いた定着装置を提供している。
【０１３４】
図２１は、本実施形態に係る定着装置９０における加熱定着ベルト２０の図中上部に位置する、加熱装置に相当する部位（漏洩電磁場遮蔽部材２６を除く）のみを抜き出した側面図であり、図１５（ａ）と同様の箇所を同様の向きから眺めた図である。また、図２２は図２１のＪ−Ｊ'断面図であり、図２３は図２１のＫ−Ｋ'断面図である。また、図２４（ａ）は、本実施形態における磁路形成部材の配置関係を示す後述の「千鳥配置」なる呼称の意味を視覚的に説明するために、磁路形成部材群の位置関係を模式的に示す側面図である。また、図２４（ｂ）は、図２４（ａ）における励磁コイル２１Ａのみを抜き出した平面図である。
本実施形態においては、磁路形成部材以外の構成はほぼ第三の実施形態と共通しているためその説明は省略し、以下に磁路形成部材及びその周辺構成部材を中心に説明する。
【０１３５】
図２０に示されるように、本実施形態においては、互いに対向するように配置された第一磁路形成部材（磁路形成部材）９７および第二磁路形成部材（第２の磁路形成部材）９５は、それぞれ複数の小片弓形部材９７Ａおよび９５Ａに分割され、加熱定着ベルト２０の回転軸方向に１６ｍｍの間隔をあけて、励磁コイル２１Ａ側に配置された第二磁路形成部材９５については１４個、加熱定着ベルトの内周面側に配置された第一磁路形成部材９７については１３個それぞれ配置されている。
【０１３６】
第一磁路形成部材９７と第二磁路形成部材９５との互いの位置関係は、図２１および図２４（ａ）に示されるように、いわゆる「千鳥配置」となっており、対向する互いの小片弓形部材９５Ａ，９７Ａの間隙９７Ａｓ，９５Ａｓが、加熱定着ベルト２０に対して非対称で、第一磁路形成部材９７を形成している小片弓形部材９７Ａの間隙９７Ａｓを、第二磁路形成部材９５を形成している小片弓形部材９５Ａが略補間するような位置関係で配置されている。言い換えれば、小片弓形部材９５Ａおよび小片弓形部材９７Ａのそれぞれは、互いに、対向する相手側の第一磁路形成部材９７および第二磁路形成部材９５における各小片弓形部材９７Ａおよび９５Ａの間隙９７Ａｓおよび９５Ａｓに対応するように配置されている。
【０１３７】
さらに具体的には、図２４（ａ）に示されるように、小片弓形部材９５Ａおよび小片弓形部材９７Ａのそれぞれの中心位置９５Ａｃ，９７Ａｃが、対向する相手側の第一磁路形成部材９７および第二磁路形成部材９５における各小片弓形部材９７Ａおよび９５Ａの間隙９７Ａｓ，９５Ａｓの中心と略一致するように配置されている。
【０１３８】
このように第一磁路形成部材９７および第二磁路形成部材９５を複数の小片弓形部材９７Ａおよび９５Ａに分割して、互いに間隙を設けて配置した場合には、磁界の漏洩による周囲部材への電磁誘導の影響が考えられる。
そこで、小片弓形部材９５Ａ，９７Ａの個数を変えて間隙を設けて配置した場合の周囲部材への電磁誘導の影響についての検証結果を以下に説明する。
【０１３９】
まず、励磁コイル２１Ａ側に配置された第二磁路形成部材９５の小片弓形部材９７Ａの個数による特性変化について、図２５および図２６を参照して説明する。
図２５および図２６は、励磁コイル２１Ａに一定の交流電流を与えた場合に、励磁コイル２１Ａから５〜１０ｍｍの距離に励磁コイル２１Ａと同等の大きさの金属部材を近づけたときの、電磁誘導状態におけるインダクタンス値やレジスタンス値、電流と電圧との位相差等の変化情報から、周囲金属部材への電磁誘導の影響度を調査した結果を示すものである。正しくは、図２５は、コイル長を覆う割合に対する、周囲金属への誘導度を示す代表的特性として、磁路形成部材の使用量に対する、金属部材を近づけたときの誘導状態のインダクタンス値の変化を示すグラフであり、図２６は、レジスタンス値の変化を示すグラフである。
【０１４０】
例えば本実施形態では、コイル長３５０ｍｍに対して、第二磁路形成部材９５については幅１０ｍｍの小片弓形部材９５Ａを１４個、間隙を与えて励磁コイル２１Ａをカバーしているので、１０ｍｍ×１４個／３５０ｍｍ＝４０％の磁路形成部材使用量（図中では、横軸のｓｈａｒｅ  ａｒｅａ  ４０％に相当）ということになる。
【０１４１】
なお、励磁コイル２１Ａに近づけた金属はアルミニウムと鉄である。これらの金属部材を近づけたとき、図２５および図２６に示されるように、少なくとも磁路形成部材を４０％以上使用していれば、励磁コイル２１Ａに印加する交流周波数成分における電磁界の周囲への影響は無視できるレベルであることがわかる。
【０１４２】
次に、第二磁路形成部材９５の使用量を４０％とし、同じように第一磁路形成部材９７の周囲部材への電磁誘導の影響度を調査した結果を図２７に示す。第一磁路形成部材９７の周囲部材への電磁誘導の影響度は、これを保持する支持部材２２をアルミニウムや鉄などの金属とし、励磁コイル２１Ａの磁界や発熱層２０ｂの渦電流Ｂが作る磁界Ｈ（図５を参照）の支持部材２２金属への作用を調査した。
【０１４３】
図２７のグラフでいう支持部材２２金属への誘導度とは、小さいほど電磁誘導作用を受け、誘導度が１であれば電磁誘導作用の影響をほとんど受けないということを示す特性である。これは図２５および図２６で示した代表的特性とほぼ同じで、金属部材を近づけたときの誘導状態のインダクタンス値とレジスタンス値の変化の割合を示している。誘導度は、既述の通り０．９以上であれば誘導に対する影響は無視できるレベルである。
図２７に示されるよう、第一磁路形成部材９７は３５％前後の使用量であれば、誘導度が０．９以上となり、周囲部材への電磁誘導の影響を非常に少なくできることがわかった。
【０１４４】
上述の検証結果より、第一磁路形成部材９７と第二磁路形成部材９５とを適切な使用量でそれぞれ間隙を与えて配置すればよいことがわかるが、さらに、加熱定着ベルト２０の回転軸方向の発熱分布をも考慮する必要がある。例えば、第一磁路形成部材９７と第二磁路形成部材９５とが加熱定着ベルト２０の回転軸方向に対して同じ位置関係に（小片弓形部材９５Ａおよび９７Ａのそれぞれが互いに対向するように）配置される場合には、第一磁路形成部材９７および第二磁路形成部材９５を加熱定着ベルトに対して正射影した部分（小片弓形部材９７Ａおよび９５Ａのそれぞれが互いに対向する部分）に磁束が集中し、この部分が過剰に加熱されて、温度差（シマシマ状の温度ムラ）が生じてしまう。このような加熱装置を定着装置に適用した場合に、上記温度差が生じれば定着するトナー像の発色むらなどの問題が起こり望ましくない。
【０１４５】
そこで、図２４に示すように、小片弓形部材９７Ａおよび９５Ａの配置関係を、加熱定着ベルト２０の回転軸方向に対して同じ位置関係にならないように配置し、特に図に示すようにお互いの間隙９７Ａｓおよび９５Ａｓを補完するように配置した、いわゆる「千鳥配置」にすることが望ましい。図２４に示すように第一磁路形成部材９７および第二磁路形成部材９５を千鳥配置にした場合には、コイルの磁界が均等に加熱定着ベルト２０の発熱層２０ｂに作用し、加熱定着ベルト２０の温度差を小さくすることができ、これにより、定着画像の発色むらなどの問題を引き起こすことなく、安定して加熱することが可能となる。
【０１４６】
また、第一磁路形成部材９７および第二磁路形成部材９５における小片弓形部材９７Ａおよび９５Ａが、お互いの間隙９５Ａｓおよび９７Ａｓを補完するように配置されていれば、例えば図２８に示す模式図のように、お互いの位置が一部重なるように配置されていてもよい。ここで、図２８は、図２１に示される対向する磁路形成部材について、その一方（第一磁路形成部材９７）の小片弓形部材（９７Ａ）の使用量を増やして配置した例を示す模式側面図である。図２８は、第一磁路形成部材９７を形成する小片弓形部材９７Ａの使用量を、本実施形態のかかる図２１に示される場合よりも増やして配置した例であるが、第二磁路形成部材９５を形成する小片弓形部材９５Ａの使用量を増やして配置してもよい。
【０１４７】
このように、磁路形成部材を第一磁路形成部材９７Ａおよび第二磁路形成部材９５Ａのように小片に分けて間隙を設けて配置した場合には、上述のようにお互いの位置関係を考慮することで適切な磁路が形成され、磁束の集中による温度ムラの発生が防止されると共に、高価でかつ重量物である磁路形成部材の使用量が減少でき、その効果的な使用が可能となる加熱装置およびこれを適用した定着装置を提供することができる。
【０１４８】
また、図２３に示されるように、加熱定着ベルト２０の内周側に配置された第一磁路形成部材９７の周方向両端部９７ｅを、励磁コイル２１Ａに対向している領域を越えて、さらにその周方向に延在するように形成することにより、第２ないし第３の実施形態と同様に、発熱層２０ｂが表皮深さδより薄い金属を誘導加熱する場合に、発熱層２０ｂを挟んで励磁コイル２１Ａと反対側から漏れ出る反作用磁界による磁束漏れをより効果的に防止し、遮蔽効果を向上させることができる。
【０１４９】
本実施形態に用いた漏洩電磁場遮蔽部材２６は、第３の実施形態で用いたものと同一であり、図１８および図１９に示される通りである。そのため、第３の実施形態と同様、本実施形態においても漏洩電磁場遮蔽部材２６を適切な形状に形成することで、加熱定着ベルト２０の回転軸方向における温度分布を略一定とすることができるという、本発明に特有の卓越した作用並びに効果が奏される。
【０１５０】
特に本実施形態では、励磁コイル２１Ａの外側に配される第二磁路形成部材９５が、連続体状ではなく、小片弓形部材９５Ａが一定間隔を開けて断続的に配された状態なので、隙間が存在し、少ないながらも電磁場が外部に漏洩する。今漏洩電磁場は、先の検証でも明らかな通り、加熱装置としての特性に影響を与えるものではなく、また、他の金属部材に影響を与えるものでは無い程度ではあるが、人体への電磁場の影響が叫ばれている昨今では、その漏洩は極力低減することが望まれる。
【０１５１】
漏洩電磁場を低減させるには、一般に漏洩電磁場遮蔽部材を設けることが行われているが、本実施形態においても漏洩電磁場遮蔽部材２６により漏洩電磁場を効果的に遮蔽している。しかも、当該漏洩電磁場遮蔽部材２６は、本発明に特徴的なものであり、漏洩電磁場遮蔽効果に加えて、加熱回転体たる加熱定着ベルト２０の軸方向の温度分布を均一化するという卓越した効果が奏される。
【０１５２】
（本発明の作用・効果についての検証）
かかる本発明の作用・効果について検証する。
まず、本実施形態の定着装置において、漏洩電磁場遮蔽部材２６を取り外した状態で、１分間定着装置を稼動させた上で、加熱定着ベルト２０の回転軸方向の温度分布を測定した。結果を図２９にグラフにて示す。図２９のグラフからわかるように、漏洩電磁場遮蔽部材２６の取り付けられていない状態の定着装置では、最大用紙幅の全域にわたってフラットな発熱温度であり、理想的な温度分布と言える。
【０１５３】
しかし、従来の漏洩電磁場遮蔽部材をそのまま取り付けると、励磁コイル２１Ａから生ずる電磁場に影響を与えることから、この温度分布が崩れることが、本発明者らの研究の結果わかった。本実施形態の定着装置において、漏洩電磁場遮蔽部材２６に代えて、長手方向に何ら張り出しの無いストレート状の従来例の漏洩電磁場遮蔽部材を用いて上記同様の試験を行った結果を図３１にグラフにて示す。なお、比較に用いた従来例の漏洩電磁場遮蔽部材（２６’）は、図３０に斜視図にて示される形状のものである。
【０１５４】
図３１のグラフからわかるように、従来例の漏洩電磁場遮蔽部材２６’を取り付けた場合、加熱定着ベルト２０の回転軸方向の端部で温度上昇が起こり、温度分布の均一性が損なわれている。この状態のまま定着装置の可動を続けると、被記録材のニップ部への挿通時の先端辺における、両端部が過加熱により定着不良を起こしたり、中央部が熱不足により未定着状態になったり等の虞がある。
【０１５５】
次に、本発明に特徴的な形状の漏洩電磁場遮蔽部材２６を取り付けた第４の実施形態の定着装置についても上記同様の試験を行った。結果を図３２にグラフにて示す。図３２のグラフからわかるように、予め加熱定着ベルト２０の回転軸方向における温度分布が略一定になるように、励磁コイル２１Ａとの距離が調整されている漏洩電磁場遮蔽部材２６を用いることで、最大用紙幅の全域にわたってフラットな発熱温度であり、理想的な温度分布となっている。
【０１５６】
以上説明してきた本発明の加熱装置を適用した定着装置のいずれの実施形態においても、次のように、ウォームアップタイムを１０秒以下、すなわち殆どゼロと同等にすることができると共に、良好な定着性を得ることができ、しかも剥離不良が生じるのを確実に防止することが可能となっている。
【０１５７】
すなわち、これらの実施形態に係る定着装置では、例えば、第１の実施形態の定着装置の場合、加圧ロール２３が１４０ｍｍ／ｓのプロセススピード（回転速度）で、駆動源により回転駆動される。また、加熱定着ベルト２０は、加圧ロール２３に圧接しており、当該加圧ロール２３のプロセススピードと等しい１４０ｍｍ／ｓの速度で従動回転するようになっている。
【０１５８】
そして、上記各実施形態の定着装置では、図示しない転写装置により、未定着トナー像２５が転写された被記録材２７が、加熱定着ベルト２０と加圧ロール２３との間に形成されたニップ部１Ｙを通過し、当該ニップ部１Ｙ内を被記録材２７が通過する間に、加熱定着ベルト２０と加圧ロール２３とによって加熱および加圧されることにより、未定着トナー像２５が被記録材表面に定着されるようになっている。
その際、上記各実施形態の定着装置では、加熱定着ベルト２０の温度が、励磁コイル１Ａ，１１Ａ，２１Ａに流す高周波電流の周波数などにより、定着動作時は、ニップ部１Ｙの入口において、１６０℃〜２００℃程度に制御される。
【０１５９】
このような定着装置では、画像形成信号が入力されると同時に、加圧ロール２３が回転を開始すると共に、励磁コイル１Ａ，１１Ａ，２１Ａに高周波電流が通電される。第１の実施形態の定着装置では、励磁コイル１Ａには、例えば、有効電力として１０００Ｗの電力が投入されると、加熱定着ベルト２０の温度は、誘導加熱作用によって、室温から約８秒以下で定着可能温度に達する。すなわち、被記録材２７が給紙トレイ（不図示）から、定着装置１０まで移動するのに要する時間内にウォームアップが完了してしまうことになる。従って、第１の実施形態の定着装置においては、ユーザーを待たせること無く、定着処理が可能となる。これは、第２〜第４の実施形態の定着装置においても同様である。
【０１６０】
また、一般に定着装置のニップ部に、６０ｇ／ｍ2程度の薄紙に、カラーのベタ画像などトナーが多量に転写された被記録材が進入した場合には、トナーと加熱定着ベルト表面の離型層との間で、引き付け合う力が強くなり、加熱定着ベルトの表面から被記録材を剥離するのが難しくなるのが通常である。しかし、上記各実施形態の定着装置においては、加熱定着ベルト２０の形状がニップ部１Ｙの外では凸形状であるのに対して、ニップ部１Ｙの内部では凹形状となるように形成されている。
【０１６１】
すなわち、ニップ部１Ｙの内部では被記録材２７の方向は、加圧ロール２３側に巻き付く方向であり、かつ、ニップ部１Ｙの出口部では、加熱定着ベルト２０の方向が凹形状から凸形状に急激に変化するため、被記録材２７は、当該被記録材自体のコシ（剛性）により、加熱定着ベルト２０の急激な形状の変化についていくことができず、加熱定着ベルト２０から自然に剥離される。これにより、被記録材２７の剥離不良の問題が生じるのを確実に防止することができる。
【０１６２】
なお、以上の実施形態における加熱定着ベルト２０は、薄肉円筒状に形成されたものであったが、当然にベルト形状は、円筒状に限定されるものではなく、例えば、複数のローラ間に亘ってベルトを張架して加熱定着ベルトを形成してもよい。
【０１６３】
［加熱装置の製造方法］
本発明の加熱装置の製造方法は、上記の如き本発明の加熱装置を製造する方法である。図１および図２を参照して、上記第１の実施形態の定着装置に含まれる加熱装置を例に挙げれば、本発明の加熱装置の製造方法は、
少なくとも電磁誘導作用により発熱する発熱層２０ｂを有する、無端状の加熱定着ロール（加熱回転体）２０を加熱するための加熱装置の製造方法であって、
（Ａ）加熱定着ベルト２０を誘導加熱するための励磁コイル１Ａを、加熱定着ベルト２０の内周面（本発明においては、外周面でも構わない。）の一部に沿うように配置し、
（Ｂ）非磁性金属からなり、励磁コイル１Ａ周辺から漏れ出る電磁場を遮蔽するための下記形状の漏洩電磁場遮蔽部材６を、励磁コイル１Ａから生じる電磁場を囲い込むように配置することを特徴とする。
・漏洩電磁場遮蔽部材６の形状：加熱定着ベルト２０の回転軸方向（図１における奥行方向）の位置により、漏洩電磁場遮蔽部材６と励磁コイル１Ａとの距離が、加熱定着ベルト２０の回転軸方向における温度分布が略一定になるように調整された形状。
【０１６４】
また、本発明の加熱装置の製造方法においては、
加熱定着ベルト２０の発熱層２０ｂの厚さをその表皮深さよりも薄くして、励磁コイル１Ａを、発熱層２０ｂの厚さ方向に沿って変動磁界を発生させるべく、加熱定着ベルト２０の表面と非接触で、かつ該表面に沿って線材を巻回させて形成されてなるものとした上で、
（Ｃ）加熱定着ベルト２０を挟んで励磁コイル１Ａの反対側で対向し、かつ加熱定着ベルト２０の表面と非接触に、励磁コイル１Ａと発熱層２０ｂに流れる渦電流により生成された変動磁界の磁路を形成してその磁場を遮蔽する、下記形状に形成された磁路形成部材４１を配設する工程をさらに含んでも構わない。
・磁路形成部材４１の形状：磁路形成部材４１における励磁コイル１Ａとの対向面が加熱定着ベルト２０の外周面形状（励磁コイルを外周面側に配置した場合には、内周面形状）に倣うように形成されてなる形状。
【０１６５】
上記（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の各工程は、特にその順番は問われることなく、作業性等を勘案して適宜選択すればよい。また、その他の工程を含んでも勿論構わない。他の工程としては、例えば、第２〜第４の実施形態で挙げられた第２磁路形成部材（第２の磁路形成部材）５５，７５，９５を配設する工程等が挙げられる。
【０１６６】
漏洩電磁場遮蔽部材６の形状を予め、加熱定着ロール（加熱回転体）２０の回転軸方向（図１における奥行方向）の位置により、漏洩電磁場遮蔽部材６と励磁コイル１Ａとの距離が、加熱定着ベルト２０の回転軸方向における温度分布が略一定になるように調整しておくことで、加熱定着ベルト２０の軸方向で温度分布が均一な加熱装置を製造することができる。
【０１６７】
具体的に設計する漏洩電磁場遮蔽部材の形状は、本発明においては、図７および図８に示される漏洩電磁場遮蔽部材６に限定されない。例えば、上記の第１〜第４の実施形態ないしその変形例で例示した形状のもの（前記漏洩電磁場遮蔽部材と前記励磁コイルとの距離が、前記励磁コイルの端部よりも中央部の方が離れている形状）が挙げられるが、これらにも限定されるものではなく、使用する励磁コイルの特性や部材の配置等各種条件によっては、端部と中央部の関係が逆になっても構わないし、前記加熱回転体の回転軸方向の中央部を中心として、必ずしも左右対称にならなくても構わない。その都度、温度分布が略一定になるように適宜漏洩電磁場遮蔽部材の形状を調整する点が、本発明において肝心である。
【０１６８】
第４の実施形態の定着装置から、励磁コイル２１Ａの幅方向（加熱定着ベルト２０の回転軸方向）の長さ（励磁コイル長Ｌ１）をより短くした励磁コイル（励磁コイル長Ｌ２）に付け替え、かつ漏洩電磁場遮蔽部材２６を取り外した定着装置について、第４の実施形態で説明した「本発明の作用・効果についての検証」と同様の検証試験を行った。結果は、図３３のグラフに示す通りである。図３３のグラフからわかるように、加熱定着ベルト２０の軸方向両端部において十分な発熱温度が得られず、有効発熱幅が最大用紙幅に達していない。
【０１６９】
このような状態の定着装置に対して漏洩電磁場遮蔽部材を配設するに際し、本発明の製造方法では、加熱定着ベルト２０の回転軸方向の位置により、当該漏洩電磁場遮蔽部材と励磁コイル２１Ａとの距離が、加熱定着ベルト２０の回転軸方向における温度分布が略一定になるように、予め調整して設計する。結果、長手方向に何ら張り出しの無いストレート状の図３０に示される漏洩電磁場遮蔽部材２６’を選択することも考えられる。この場合も勿論、使用する励磁コイルの特性や部材の配置等各種条件に応じて漏洩電磁場遮蔽部材の形状を調整したのであり、本発明の製造方法の概念に含まれるものである。
【０１７０】
実際に、第４の実施形態の定着装置から、励磁コイル２１Ａの幅方向（加熱定着ベルト２０の回転軸方向）の長さ（励磁コイル長Ｌ１）をより短くした励磁コイル（励磁コイル長Ｌ２）に付け替え、かつ漏洩電磁場遮蔽部材２６を漏洩電磁場遮蔽部材２６'に付け替えた定着装置について、上記と同様の検証試験を行った。結果は、図３４のグラフに示す通りである。図３４のグラフからわかるように、加熱定着ベルト２０の軸方向両端部において不足していた発熱温度が増加し、最大用紙幅の全域にわたってフラットな発熱温度であり、理想的な温度分布となっている。
【０１７１】
本発明の製造方法においては、本発明に特徴的な（Ｂ）漏洩電磁場遮蔽部材の形状調整の工程以外の（Ａ）および（Ｃ）の工程や、その他諸々の工程については、従来公知の技術に則して、あらゆる製造方法を採用することができ、本発明においては何ら制限されるものではない。
【０１７２】
［画像形成装置］
以下に、本発明の加熱装置が適用される本発明の画像記録装置の例示的一態様としての実施形態について、図３５を参照して説明する。図３５は、本発明の画像記録装置の例示的一態様である画像記録装置１００の概略構成図である。
【０１７３】
図３５に示されるように、この画像記録装置１００は、例えば、矢印Ｆ方向に回転する感光体ドラム１２１と、この感光体ドラム１２１を予め帯電するコロトロン等の帯電器１２２と、各色成分画像情報に基づいて感光体ドラム１２１表面に各色成分に対応した静電潜像を書き込む不図示のレーザ走査装置（ＲＯＳ）などの画像書込装置（本例では同装置からのビームに符号を付す）１２３と、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の各色に対応した現像器２４１〜２４４が回転ホルダ２４５に搭載されたロータリー型現像装置１２４とを備え、感光体ドラム１２１表面にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の各色成分毎の静電潜像を形成し、ロータリー型現像装置１２４における各現像器２４１〜２４４の対応する色トナーにて各静電潜像を可視像化した後、中間転写ベルト１３０に順次一次転写し、中間転写ベルト１３０外周面の各色成分トナー像の重ね転写像を被記録材Ｐ表面に二次転写し、定着装置１６０にて定着するようにしたものである。
【０１７４】
ここで、被記録材Ｐは、被記録材トレイ１５０からフィードロール１５１にて所定の搬送経路へ向けて搬送され、搬送経路中のレジストレーションロール（レジストロール）１５２で一旦位置決め停止された後に、所定のタイミングで二次転写位置１４０へと搬送され、ここで、中間転写ベルト１３０外周面に形成された転写像（未定着トナー像）が被記録材Ｐ表面に二次転写される。
【０１７５】
二次転写後に、被記録材Ｐは搬送ベルト１５３へと導かれ、この搬送ベルト１５３にて定着装置１６０へと搬送されるようになっている。なお、二次転写工程が終了した時点では、感光体ドラム１２１表面の残留トナーはドラムクリーナ１２５にて清掃され、中間転写ベルト１３０外周面の残留トナーはベルトクリーナ１４１にて清掃される。
【０１７６】
このように構成された画像記録装置１００において、本実施形態では、定着装置１６０として、本発明の加熱装置を含む本発明の定着装置を用いる。本発明の加熱装置ないし定着装置を用いることで、被記録材Ｐの搬送方向に対して垂直方向の温度が、定着装置のニップ部において略均一となリ、安定して高画質の定着画像を得ることができる。また、ウォームアップタイムが短く、かつ、安定して加熱定着が可能な画像記録装置を提供することができる。
【０１７７】
なお、本発明が適用可能な画像記録装置は、上述のロータリー型に限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内で種々の画像記録装置に適用可能である。例えば、いわゆるタンデム型の画像記録装置に適用しても同様の作用効果を得ることができる。
【０１７８】
以上説明してきたように、本発明の加熱装置を定着装置に備えることにより、ウォームアップタイムを１０秒以下にすることが可能な省エネルギーの定着装置を設計することが可能となる。また、低コスト化を実現できる実用性の高い加熱装置の設計も可能とする。このような加熱装置ないし定着装置を備えることにより、搬送方向と垂直方向での定着温度のばらつきが解消され、安定性や安全性に優れ、ウォームアップタイムの極めて短い画像記録装置を提供することができる。
【０１７９】
また、本発明の加熱装置の製造方法によれば、据え付けることが必然である場合が多い漏洩電磁場遮蔽部材の形状を適切に調整・設計するだけで、被加熱対象物たる加熱回転体の回転軸方向の加熱温度分布を略均一なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１８０】
【図１】本発明の例示的一態様である第１の実施形態の定着装置の模式断面図である。
【図２】図１の定着装置における加熱定着ベルトの層構成を説明するための模式拡大断面図である。
【図３】変形例の加熱定着ベルトの層構成を説明するための模式拡大断面図である。
【図４】銅層厚さごとの印加周波数と発熱との関係を示す特性図である。
【図５】図１の定着装置における加熱定着ベルトの加熱原理を説明するための説明図である。
【図６】励磁コイルの両端部と、相対向する磁路形成部材の両端部との好適な位置関係を説明するための模式説明図である。
【図７】図１の定着装置における漏洩電磁場遮蔽部材を示す斜視図である。
【図８】図１の定着装置における漏洩電磁場遮蔽部材を示す平面図である。
【図９】図１の定着装置の変形例を示す模式断面図である。
【図１０】本発明の例示的一態様である第２の実施形態の定着装置の模式断面図である。
【図１１】図１０の定着装置における漏洩電磁場遮蔽部材を示す斜視図である。
【図１２】図１０の定着装置における漏洩電磁場遮蔽部材を示す平面図である。
【図１３】図１３の定着装置の変形例を示す模式断面図である。
【図１４】本発明の例示的一態様である第３の実施形態の定着装置の模式断面図である。
【図１５】（ａ）は、図１４の定着装置における加熱定着ベルトの図中上部に位置する、加熱装置に相当する部位（漏洩電磁場遮蔽部材を除く）のみを抜き出した側面図であり、（ｂ）は、（ａ）における励磁コイルのみを抜き出した平面図である。
【図１６】図１４の定着装置における励磁コイルにより生ずる磁路を表す励磁コイル周辺の模式断面図である。
【図１７】図１４の定着装置の第一磁路形成部材における、第一磁路形成部材の使用量に対する支持部材への誘導度を示すグラフである。
【図１８】図１４の定着装置における漏洩電磁場遮蔽部材を示す斜視図である。
【図１９】図１４の定着装置における漏洩電磁場遮蔽部材を示す平面図である。
【図２０】本発明の例示的一態様である第４の実施形態の定着装置の模式断面図である。
【図２１】図２０の定着装置における加熱定着ベルトの図中上部に位置する、加熱装置に相当する部位（漏洩電磁場遮蔽部材を除く）のみを抜き出した側面図である。
【図２２】図２１のＪ−Ｊ'断面図である。
【図２３】図２１のＫ−Ｋ'断面図である。
【図２４】（ａ）は、図２０の定着装置における磁路形成部材の配置関係を示す「千鳥配置」なる呼称の意味を視覚的に説明するために、磁路形成部材群の位置関係を模式的に示す側面図であり、（ｂ）は、（ａ）における励磁コイルのみを抜き出した平面図である。
【図２５】図２０の定着装置における第二磁路形成部材の使用量に対する、金属部材を近づけたときの誘導状態のインダクタンス値の変化を示すグラフである。
【図２６】図２０の定着装置における第二磁路形成部材の使用量に対する、金属部材を近づけたときの誘導状態のレジスタンス値の変化を示すグラフである。
【図２７】図２０の定着装置の第一磁路形成部材における、第一磁路形成部材の使用量に対する支持部材への誘導度を示すグラフである。
【図２８】図２１に示される対向する磁路形成部材について、その一方の小片弓形部材の使用量を増やして配置した例を示す模式側面図である。
【図２９】本発明の作用・効果についての検証に際し、図２０の定着装置から漏洩電磁場遮蔽部材を取り外した定着装置による発熱温度分布図である。
【図３０】本発明の作用・効果についての検証に際して用いた、従来例の漏洩電磁場遮蔽部材を示す斜視図である。
【図３１】本発明の作用・効果についての検証に際し、図２０の定着装置に図３０の漏洩電磁場遮蔽部材を適用した従来例の定着装置による発熱温度分布図である。
【図３２】本発明の作用・効果を検証するための図２０の定着装置による発熱温度分布図である。
【図３３】図２０の定着装置から漏洩電磁場遮蔽部材を取り外し、かつ、幅方向長さの短い励磁コイルを用いた定着装置による発熱温度分布図である。
【図３４】図２０の定着装置に図３０の漏洩電磁場遮蔽部材を適用し、かつ、幅方向長さの短い励磁コイルを用いた定着装置による発熱温度分布図である。
【図３５】本発明の例示的一態様である画像記録装置の概略構成図である。
【図３６】誘導加熱方式を採用した従来の定着装置の一例を示す斜視図である。
【図３７】図３６の定着装置における定着ロールの断面図である。
【図３８】図３６の定着装置の変形例を、定着ロールおよびコイルのみ抜き出して示す断面図である。
【符号の説明】
【０１８１】
１Ａ，１１Ａ，２１Ａ：励磁コイル、  ６，１６，２６：漏洩電磁場遮蔽部材、  １０，５０，７０，９０，１６０：定着装置、  １８，２８，３８：コイル支持部材、  ２０：加熱定着ベルト（加熱回転体）、  ２２：支持部材、  ２３：加圧ロール、  ２４：弾性部材、  ２５：未定着トナー像、  ２７：被記録材、  ３０：励磁回路、  ４１：磁路形成部材、  ５５，７５，９５：第二磁路形成部材（第２の磁路形成部材）、  ５７，７７，９７：第一磁路形成部材（磁路形成部材）、  １００：画像記録装置、  １２１：感光体ドラム、  １２２：帯電器、  １２４：ロータリー型現像装置、  １２５：ドラムクリーナ、  １３０：中間転写ベルト、  １４０：二次転写位置、  １４１：ベルトクリーナ、  １５０：被記録材トレイ、  １５１：フィードロール、  １５３：搬送ベルト、  ２４１：現像器、  ２４５：回転ホルダ、  ３００：定着ロール、  ３１０：コイル、  ３２０：加圧ロール
【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】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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