(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電層を有する筒状の回転体と、
前記回転体の中空部に挿通され前記回転体の母線方向に長い磁性芯材と、
前記中空部において前記磁性芯材の外周面に直接もしくは他物を介して前記磁性芯材の長手方向に沿って一端側から他端側にかけて一連に且つ前記長手方向の中央部に比べて端部の方が密度が高くなるようにコイル線材を螺旋状に巻き回して形成されている励磁コイルと、を有し、
前記励磁コイルの一端側と他端側の給電接点を介して前記励磁コイルに交番電流を流すことで前記導電層が電磁誘導により発熱し、この熱を利用して画像を記録材に定着する定着装置であって、
前記磁性芯材は前記回転体の外側でループを形成しておらず、
前記回転体の温度を測定する温度検知素子を有し、
前記交番電流の周波数が採用しうる周波数の範囲の中で最も大きい時に前記回転体の母線方向で最も温度が高くなる位置と、採用しうる周波数の範囲の中で周波数が最も小さい時に前記回転体の母線方向で最も温度が高くなる位置と、の両方に前記温度検知素子が配置されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記励磁コイルの外側に絶縁部材を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導電流によって筒状の金属部材自身が直接発熱する方式を用いて記録材上のトナー像を加熱する定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、記録材上に形成したトナー像を加熱及び加圧することで記録材にトナーを定着する。定着の方式としては、セラミックヒータ等による発熱体が加熱部材へ熱を供給するセラミックヒータ方式や、励磁コイルが生成する磁場により加熱部材内に電流を流し、その際発生するジュール熱により加熱部材自身が発熱する電磁誘導方式等が挙げられる。電磁誘導方式では加熱部材自身が発熱するため、加熱部材以外への余分な熱損失が少なくセラミックヒータ加熱方式に比べ熱効率の優れた定着方式であると考えられる。
【０００３】
図１７に特許文献１で開示されている電磁誘導方式の定着装置の一例を示す。この定着装置は主に筒状の加熱ロール２０１と弾性体である加圧ロール２０５、分割コア２０２、コイルボビン２０４、励磁コイル２０３、及び不図示の加圧機構からなる。加熱ロール２０１の内部で、所定の間隔にて分割コア２０２を配置し、分割コア２０２の外側にコイルボビン２０４及び励磁コイル２０３を配置する。
【０００４】
励磁コイル２０３は加熱ロール２０１の回転方向に巻かれており、この励磁コイル２０３に電流を流す事で分割コア２０２が軸Ｘ方向へ磁化する。電磁誘導により、この時発生する磁力線の変化を妨げる向きに加熱ロール２０１の内部に電流が流れ、加熱ロール２０１が発熱する。不図示の加圧機構により加熱ロール２０１と加圧ロール２０５の間に定着ニップＮを形成し、この定着ニップＮ内にて記録材を挟持搬送することで記録材上のトナー像を定着する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３４１１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら励磁コイル２０３に流す高周波電流の周波数により、軸Ｘ方向位置で加熱ロール２０１の温度が異なる事がわかった。具体的には、軸Ｘ方向における中央部と端部で加熱ロール２０１の温度を比較すると、周波数が高い場合には軸Ｘ方向端部の方が温度が高くなり、周波数が低い場合には軸Ｘ方向中央部の方が温度が高くなる。
【０００７】
従来、加熱ロール２０１の特定部位の温度を測定し、その測定温度に基づき加熱ロール全領域が適正温度範囲に収まるように制御する。しかし、周波数により加熱ロール軸Ｘ方向の温度分布が変化すると、この従来の方法では加熱ロール全体を適正温度範囲に収めることができないことがあった。そのため軸Ｘ方向での光沢ムラであったり、特に適正温度範囲から高温側へ外れた領域においてトナーが加熱部材２０１側へオフセットしてしまうといった問題がある。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するため、取りうる駆動周波数範囲内でどの駆動周波数であっても、加熱部材としての回転体の通紙領域の温度が適正温度範囲に収まるように温度制御ができる定着装置の提案を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明の定着装置の代表的な構成は、
導電層を有する筒状の回転体と、
前記回転体の中空部に挿通され前記回転体の母線方向に長い磁性芯材と、
前記中空部において前記磁性芯材の外周面に直接もしくは他物を介して前記磁性芯材の長手方向に沿って一端側から他端側にかけて一連に且つ前記長手方向の中央部に比べて端部の方が密度が高くなるようにコイル線材を螺旋状に巻き回して形成されている励磁コイルと、を有し、
前記励磁コイルの一端側と他端側の給電接点を介して前記励磁コイルに交番電流を流すことで前記導電層が電磁誘導により発熱し、この熱を利用して画像を記録材に定着する定着装置であって、
前記磁性芯材は前記回転体の外側でループを形成しておらず、
前記回転体の温度を測定する温度検知素子を有し、
前記交番電流の周波数が採用しうる周波数の範囲の中で最も大きい時に前記回転体の母線方向で最も温度が高くなる位置と、採用しうる周波数の範囲の中で周波数が最も小さい時に前記回転体の母線方向で最も温度が高くなる位置と、の両方に前記温度検知素子が配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば、取りうる駆動周波数範囲内において回転体の母線方向における最も高い温度を知ることができ、その結果光沢ムラ及びトナーのオフセットを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１の定着装置において、軸方向位置の温度分布測定結果図
【図２】実施例１の定着装置を用いた画像形成装置の概略構成図
【図３】実施例１の定着装置の要部の横断側面模型図
【図４】実施例１の定着装置の要部の斜視図
【図５】２種類の磁性コアを説明する図
【図６】磁性コア付近に存在する磁界説明図
【図７】図５（ａ）の磁気等価回路図
【図８】発熱層の外側を通る磁束比率と変換効率の関係を得るための実験構成図
【図９】発熱層の外側を通る磁束比率と変換効率の関係の実験結果図
【図１０】１次コイルと２次コイルを巻いた形状の同心軸トランスの磁気結合を示す図
【図１１】等価回路を示す図
【図１２】磁性コアに対する位置と等価インダクタンスの関係を示す図
【図１３】一様な磁界中に存在する磁界と磁性コアの境界条件を示す図
【図１４】みかけの透磁率を考慮した等価回路を示す図
【図１５】みかけの透磁率及び巻き数による合成インピーダンスへの影響を説明する図
【図１６】２つの温度検知素子を用いた温度制御を説明する図
【図１７】従来例の電磁誘導方式定着装置の要部の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
《実施例１》
以下、本発明の実施形態を説明する。ただし、以下実施形態に記載する構成部品の材質、形状、相対的位置等は特に記載の無い限りは限定する趣旨のものではない。
【００１３】
＜画像形成装置例の全体構成＞
図２は本実施例の定着装置を用いた画像形成装置１００の概略構成図である。画像形成装置１００は、電子写真方式のレーザービームプリンタである。
【００１４】
１０１は像担持体としての感光体ドラムであり、矢示の時計方向に所定のプロセススピード（周速度）にて回転駆動する。感光体ドラム１０１はその回転過程で帯電ローラ１０２により所定の極性・電位に一様に帯電処理される。
【００１５】
１０３は画像露光手段としてのレーザービームスキャナであり、不図示のコンピュータ等の外部機器から入力されるデジタル画素信号に対応してオン／オフ変調されたレーザー光１１３を出力して、感光体ドラム１０１の帯電処理面を走査露光する。この走査露光により感光体ドラム１０１表面の露光明部の電荷が除電されて感光体ドラム１０１表面に画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００１６】
１０４は現像装置であり、現像ローラ１０４ａから感光体ドラム１０１表面に現像剤（トナー）が供給されて、感光体ドラム１０１表面の静電潜像は、可転写像であるトナー像として順次に現像される。１０５は給送カセットであり、記録材１１４を積載収納させてある。給送スタート信号に基づいて給送ローラ１０６が駆動されて、給送カセット１０５内の記録材１１４は、一枚ずつ分離給送される。そして、レジストローラ対１０７を介して、感光体ドラム１０１と接触して従動回転する転写ローラ１０８との当接ニップ部である転写部位１０８Ｔに、所定のタイミングで導入される。
【００１７】
すなわち、感光体ドラム１０１上のトナー像の先端部と記録材１１４の先端部とが、同時に転写部位１０８Ｔに到達するように、レジストローラ１０７で記録材１１４の搬送が制御される。その後、記録材１１４は転写部位１０８Ｔを挟持搬送され、その間、転写ローラ１０８には不図示の転写バイアス印加電源から所定に制御された転写電圧（転写バイアス）が印加される。転写ローラ１０８にはトナーと逆極性の転写バイアスが印加され、転写部位１０８Ｔにおいて感光体ドラム１０１表面側のトナー像が記録材１１４の表面に静電的に転写される。
【００１８】
転写後の記録材１１４は、感光体ドラム１０１表面から分離されて搬送ガイド１０９を通り加熱装置としての定着装置１１５に導入される。定着装置１１５では、トナー画像２１（図３）の熱定着処理を受ける。一方、記録材１１４に対するトナー像転写後の感光体ドラム１０１表面はクリーニング装置１１０で転写残トナーや紙粉等の除去を受けて清浄面化され、繰り返して作像に供される。定着装置１１５を通った記録材１１４は、排出口１１１から排出トレイ１１２上に排出される。
【００１９】
＜定着装置＞
本実施例において、定着装置１１５は電磁誘導加熱方式の装置である。図３は本例の定着装置１１５の要部の横断側面模型図である。加圧回転体としての加圧ローラ８は、芯金８ａと、前記芯金周りに同心一体にローラ状に成形被覆させたシリコーンゴム・フッ素ゴム・フッ素樹脂などの耐熱性・弾性材層８ｂとで構成されており、表層に離型層８ｃを設けてある。
【００２０】
例えば、離型層８ｃはフッ素樹脂、シリコーン樹脂、フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性かつ耐熱性のよい材料を選択することができる。また、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く、熱伝導率がよい材質が好ましい。
【００２１】
１は導電層を有する筒状の回転体である定着ローラ（定着スリーブ）である。この定着ローラ１が電磁誘導により発熱し画像を記録材に定着する加熱部材である。本実施例において、この定着ローラ１は、基層としての筒状の発熱層（導電層）１ａと、その外周面に順次に積層された弾性層１ｂおよび離型層１ｃとで構成されている。発熱層１ａは電磁誘導発熱性部材である導電性金属部材である。発熱層１ａを不図示の加圧手段により加圧ローラ８の方向へ総圧約１００Ｎ〜５００Ｎの押圧力で押圧する。これにより、定着ローラ１と加圧ローラ８との間に記録材搬送方向において所定幅の定着ニップＮは形成される。
【００２２】
本実施例においては、加圧ローラ８が不図示の駆動手段により矢印の反時計方向に回転駆動され、定着ニップＮにおける加圧ローラ８との摩擦力で定着ローラ１が矢印の時計方向に従動して回転する。
【００２３】
本実施例では発熱層１ａは厚み１．０ｍｍのＳＵＳを採用する。発熱層１ａの厚みは、加圧時の撓みに対する剛性と、発熱層１ａの発熱量により最適な値が決まる。発熱層１ａの厚みと発熱量の関係は後に記述する。
【００２４】
弾性層１ｂ及び離型層１ｃは加圧ローラ８の弾性層８ｂと同様に耐熱性に優れた材質が望ましい。本実施例の構成では、弾性層１ｂとして厚さ２．０ｍｍ、ＪＩＳ−Ａ硬度１５°〜２５°のシリコーンゴムを採用し、離型層１ｃとして厚さ５０μｍのＰＦＡチューブを採用する。
図４は定着装置１１５の要部の斜視図である。定着ローラ１の内部にて、回転軸線方向（定着ローラ１の母線方向）Ｘに磁性芯材としての磁性コア２が不図示の固定手段で定着ローラ１の中空部に貫通（挿通）して配置されている。即ち、定着ローラ１の中空部には、定着ローラ１の母線方向に長い磁性コア２が挿通されている。磁性コア２は、定着ローラ１の外側でループを形成しない形状、つまり有端形状であり、磁路の一部が断絶した開磁路を形成している。
【００２５】
励磁コイル３は、通常の単一導線を定着ローラ１の中空部において、磁性コア２に螺旋状に巻き回して形成される。即ち、励磁コイル３は、中空部において磁性コアの外側に前記母線方向に交差する方向に磁性コアに直接もしくはボビンなどの他物を介して巻かれている。そのため、この励磁コイル３に給電接点部３ａ，３ｂを介して高周波コンバータ１６などで高周波電流（交番電流、交流電流）を流すと、定着ローラ１の母線方向に平行な方向に磁束を発生させることができる。
【００２６】
本実施例では巻き数７０巻で構成している。また、詳細は後述するが、長手中央部に比べて端部の方が密度が高くなるようにコイルを巻き回し励磁コイル３を形成している。その外側の絶縁部材４により、励磁コイル３と発熱層１ａとの絶縁が図られている。
【００２７】
励磁コイル３は回転体としての定着ローラ１の内部にて、定着ローラ１の母線方向に交差する方向に巻き回されている。そのため、この励磁コイル３に給電接点部３ａ，３ｂを介して高周波コンバータ１６などで高周波電流（交番電流、交流電流）を流すと、定着ローラ１の母線方向に平行な方向に磁束を発生させることができる。磁性コア２は、励磁コイル３にて生成された交流磁界による磁力線（磁束）を定着ローラ１の内部に誘導し、磁力線の通路（磁路）を形成する部材として機能する。
【００２８】
定着ローラ１の温度検知は温度検知素子としてのサーミスタ９、１０によって行う。図３および図４に示すように、記録材１１４が定着装置１１５に搬送されてくる側の、長手中央および端部の定着ローラ対向位置にサーミスタ９、１０を配設する。高周波コンバータ１６の駆動周波数は２０ｋＨｚ〜３５ｋＨｚを採用し、サーミスタ９、もしくはサーミスタ１０の検知温度が目標温度（約１５０℃〜２００℃）になるように制御部１５が出力電圧を制御する。本発明の特徴であるサーミスタ９、１０の具体的な位置は後述する。
【００２９】
＜発熱原理＞
図５の（ａ）を用いて本実施例の定着装置の発熱メカニズムについて説明する。コイル３に交流電流を流して生じた磁力線が定着ローラ１の筒状の発熱層１の内側の磁性コア２の内部を発熱層１ａの母線方向（ＳからＮに向かう方向）に通過し、磁性コア２の一端（Ｎ）から発熱層の外側に出て磁性コア２の他端（Ｓ）に戻る。その結果、発熱層１ａの内側を発熱層１ａの母線方向に貫く磁束の増減を妨げる方向の磁力線を発生させる誘導起電力が発熱層１ａに生じて発熱層１ａの周方向に電流が誘導される。この誘導電流によるジュール熱で発熱層１ａが発熱する。
【００３０】
この発熱層１ａの熱が弾性層１ｂと離型層１ｃに伝達され定着ローラ１全体が加熱され、定着ニップＮに導入される記録材１１４を加熱して未定着トナー画像２１の定着がなされる。
【００３１】
この発熱層１ａに生じる誘導起電力Ｖの大きさは、下記の式（１）から発熱層１ａの内部を通過する単位時間当たりの磁束の変化量（Δφ／Δｔ）及びコイルの巻き数に比例する。
【００３２】
Ｖ＝−Ｎ（Δφ／Δｔ）  ・・・（１）
＜発熱層の外側を通る磁束の割合と電力の変換効率との関係＞
ところで、図５の（ａ）の磁性コア２はループを形成しておらず端部を有する形状である。図５の（ｂ）のような磁性コア２が発熱層１ａの外でループを形成している定着装置における磁力線は、磁性コア３に誘導されて発熱層１ａの内側から外側に出て内側に戻る。
【００３３】
しかしながら、本実施例のように磁性コア２が端部を有する構成の場合、磁性コア２の端部から出た磁力線を誘導するものはない。そのため、磁性コア２の一端を出た磁力線が磁性コア２の他端に戻る経路（ＮからＳ）は、発熱層１ａの外側を通る外側ルートと、発熱層１ａの内側を通る内側ルートと、のいずれも通る可能性がある。以後、発熱層１ａの外側を通って磁性コア２のＮからＳに向かうルートを外側ルート、発熱層１ａの内側を通って磁性コア２のＮからＳに向かうルートを内側ルートと呼ぶ。
【００３４】
この磁性コア２の一端から出た磁力線のうち外側ルートを通る磁力線の割合は、コイル３に投入した電力のうち発熱層１ａの発熱で消費される電力（電力の変換効率）と相関があり、重要なパラメータである。外側ルートを通る磁力線の割合が増加する程、コイル３に投入した電力のうち発熱層１ａの発熱で消費される電力の割合（電力の変換効率）は高くなる。
【００３５】
この理由は、トランスにおいて漏れ磁束が十分少なく、トランスの１次巻線と２次巻線の中を通過する磁束の数が等しいと電力の変換効率は高くなることと原理は同じである。つまり、本実施例においては、磁性コア２の内部を通過する磁束と、外側ルートを通過する磁束の数が近い程、電力の変換効率は高くなり、コイル３に流した高周波電流を発熱層１ａの周回電流として効率よく電磁誘導できることになる。
【００３６】
これは、図５の（ａ）におけるコア２の内部をＳからＮに向かう磁力線と、内側ルートを通る磁力線は向きが反対であるから、磁性コア２を含めた発熱層１ａの内側全体で見ると、これらの磁力線は打ち消しあうことになる。その結果、発熱層１ａの内側全体をＳからＮに向かって通過する磁力線の数（磁束）が減り単位時間当たりの磁束の変化量が小さくなる。単位時間当たりの磁束の変化量が減少すると、発熱層１ａに生じる誘導起電力が小さくなり、発熱層の発熱量が小さくなる。
【００３７】
以上述べたことから、本実施例の定着装置は必要な電力の変換効率を得るために外側ルートを通る磁力線の割合を管理することが重要になる。
【００３８】
＜発熱層の外側を通る磁束の割合を示す指標＞
そこで、定着装置１１５における外側ルートを通る磁力線の割合を磁力線の通り易さをパーミアンスという指標を用いて表す。まず、一般的な磁気回路の考え方について説明する。磁力線が通る磁路の回路を電気回路に対して磁気回路という。磁気回路において磁束を計算する際、電気回路の電流の計算に準じて行うことができる。磁気回路は、電気回路に関するオームの法則が適用可能である。電気回路の電流に対応する磁束をφと、起電力に対応する起磁力をＶと、電気抵抗に対応する磁気抵抗をＲと、すると、次の式（２）を満たす。
【００３９】
φ＝Ｖ／Ｒ  ・・・（２）
しかし、ここでは原理をより理解しやすく説明するために磁気抵抗Ｒの逆数であるパーミアンスＰを用いて説明する。パーミアンスＰを用いると、上式（２）は次の式（３）ように表せる。
【００４０】
φ＝Ｖ×Ｐ  ・・・（３）
更に、このパーミアンスＰは、磁路の長さをＢと、磁路の断面積をＳと、磁路の透磁率をμと、すると下記の式（４）のように表せる。
【００４１】
Ｐ＝μＳ／Ｂ  ・・・（４）
パーミアンスＰは、断面積Ｓ及び透磁率μに比例し、磁路の長さＢに反比例する。
【００４２】
図６の（ａ）は、発熱層１ａの内側に、半径ａ1［ｍ］、長さＢ［ｍ］、比透磁率μ１の磁性コア２に、コイル３を螺旋軸が発熱層１ａの母線方向と略平行になるようにＮ［回］巻いたものを表した図である。ここで、発熱層１ａは、長さＢ［ｍ］、内径ａ２［ｍ］、外径ａ３［ｍ］、比透磁率μ２の導体である。発熱層１ａの内側及び外側の真空の透磁率をμ０［Ｈ／ｍ］とする。コイル３に電流Ｉ［Ａ］を流したときに、磁性コア２の単位長さ当たりに発生する磁束をφｃ（ｘ）とする。
【００４３】
図６の（ｂ）は、磁性コア２の長手方向に垂直な断面図である。図中の矢印は、コイル３に電流Ｉを流したときに、磁性コア２の内部、発熱層１ａの内側、発熱層１ａの外側を通る磁性コア２の長手方向に平行な磁束を表している。磁性コア２の内部を通る磁束をφｃ（＝φｃ（ｘ））、発熱層１ａの内側（発熱層１ａと磁性コア２の間の領域）を通る磁束をφａ＿ｉｎ、発熱層そのものを通る磁束をφｓ、発熱層の外側を通る磁束をφａ＿ｏｕｔとする。
【００４４】
図７の（ａ）に、図５の（ａ）に示した単位長さ当たりのコア２、コイル３、発熱層１ａを含む空間の磁気等価回路を示す。磁性コア２を通る磁束φｃにより生じる起磁力をＶｍ、磁性コア２のパーミアンスをＰｃ、発熱層１ａの内側のパーミアンスをＰａ＿ｉｎ、発熱層１ａの内部のパーミアンスをＰｓ、発熱層１ａの外側のパーミアンスをＰａ＿ｏｕｔとする。
【００４５】
ここで、ＰｃがＰａ＿ｉｎ及びＰｓに比べて十分に大きい時、磁性コア２の内部を通過して磁性コア２の一端から出た磁束は、φａ＿ｉｎ、φｓ、φａ＿ｏｕｔの何れかを通過して磁性コア２の他端に戻ると考えられる。よって、以下の関係式（５）が成り立つ。
【００４６】
φｃ＝φａ＿ｉｎ＋φｓ＋Ｐａ＿ｏｕｔ  ・・・（５）
また、φｃ、φａ＿ｉｎ、φｓ、φａ＿ｏｕｔはそれぞれ以下の式（６）〜（９）で表される。
【００４７】
φｃ＝Ｐｃ×Ｗｍ  ・・・（６）
φｓ＝Ｐｓ×Ｗｍ  ・・・（７）
φａ＿ｉｎ＝Ｐａ＿ｉｎ×Ｗｍ  ・・・（８）
φａ＿ｏｕｔ＝Ｐａ＿ｏｕｔ×Ｗｍ  ・・・（９）
よって、式（５）に（６）〜（９）を代入するとＰａ＿ｏｕｔは次の式（１０）示すように表される。
【００４８】
Ｐａ＿ｏｕｔ＝Ｐｃ−Ｐａ＿ｉｎ−Ｐｓ  ・・・（１０）
図６の（ｂ）より、磁性コア２の断面積をＳｃ、発熱層１ａの内側の断面積をＳａ＿ｉｎ、発熱層１ａ自身の断面積をＳｓとすると、パーミアンスは「透磁率×断面積」で表すことができる。単位は［Ｈ・ｍ］である。
【００４９】
Ｐｃ＝μ1Ｓc＝μ1×πa12  ・・・（１１）
Ｐａ＿ｉｎ＝μ0Ｓａ＿ｉｎ＝μ0×π（a22−a12）  ・・・（１２）
Ｐｓ＝μ2Ｓｓ＝μ2×π（a32−a22）  ・・・（１３）
これらの（１１）〜（１３）を式（１０）に代入すると、Ｐａ＿ｏｕｔは式（１４）で表せる。
【００５０】
Ｐａ＿ｏｕｔ＝μ1×πa12−μ0×π（a22−a12）−μ2×π（a32−a22）
・・・（１４）
上記の式（１４）を使用することによって発熱層１ａの外側を通る磁力線の割合であるＰａ＿ｏｕｔ/Ｐｃを計算することができる。
【００５１】
尚、パーミアンスＰの代わりに磁気抵抗Ｒを用いても良い。磁気抵抗Ｒを用いて議論する場合、磁気抵抗Ｒは単純にパーミアンスＰの逆数であるので、単位長さ当たりの磁気抵抗Ｒは「１／（透磁率×断面積）」で表すことができて、単位は「１／（Ｈ・ｍ）」である。
【００５２】
以下、実施例の装置のパラメータを使用して具体的な計算した結果を表１に示す。
【００５３】
【表１】
0006463021.tif 000002
【００５４】
磁性コア２は、フェライト（比透磁率１８００）で形成され、直径１４［ｍｍ］であって、断面積は１．５×１０-4［ｍ2］である。発熱層１ａは、ＳＵＳ（比透磁率１．０）で形成され、直径２４［ｍｍ］、厚み１［ｍｍ］で断面積７．２×１０-5［ｍ2］である。
【００５５】
尚、発熱層１ａと磁性コア２の間の領域の断面積は、直径２４［ｍｍ］の発熱層の内側の中空部の断面積から磁性コアの断面積を差し引いて計算している。弾性層１ｂ及び表層１ｃは、発熱層１ａより外側に設けられており、発熱に寄与しない。従って、パーミアンスを計算する磁気回路モデルにおいては発熱層の外側の空気層であるとみなすことができるので計算に入れる必要はない。表１からＰｃ、Ｐａ＿ｉｎ、Ｐｓは、次のような値になる。
【００５６】
Ｐｃ＝３．５×１０-7［Ｈ・ｍ］
Ｐａ＿ｉｎ＝２．８×１０-10［Ｈ・ｍ］
Ｐｓ＝９．１×１０-11［Ｈ・ｍ］
これらの値を用いて、次の式（１５）からＰａ＿ｏｕｔ/Ｐｃ計算することができる。
【００５７】
Ｐａ＿ｏｕｔ／Ｐｃ＝（Ｐｃ−Ｐａ＿ｉｎ−Ｐｓ）／Ｐｃ
＝０．９９９（９９．９％）  ・・・（１５）
以上述べたことから、外側ルートを通る磁力線の割合をパーミアンスもしくは磁気抵抗を使って表すことができることを示した。
【００５８】
＜装置に必要な電力の変換効率＞
次に、本実施例の定着装置で必要な電力の変換効率について述べる。例えば、電力の変換効率が８０％である場合、残り２０％の電力は発熱層以外のコイルやコア等で熱エネルギーに変換されて消費される。電力の変換効率が低い場合は、磁性コアやコイル等の発熱すべきでないものが発熱し、それらを冷却するための対策を講じる必要性がある場合がある。
【００５９】
そこで、発熱層１ａの外側ルートを通る磁束の割合を振って電力の変換効率を評価する。図８は、電力の変換効率の測定実験に用いる実験装置を表した図である。金属シート１Ｓは、幅２３０ｍｍ、長さ６００ｍｍ、厚み２０μｍのアルミニウム製のシートである。この金属シート１Ｓを磁性コア２とコイル３とを囲むように円筒状に丸めて、太線１ＳＴ部分において導通することによって発熱層とする。
【００６０】
磁性コア２は、比透磁率が１８００、飽和磁束密度が５００ｍＴのフェライトであり、断面積２６ｍｍ2、長さ２３０ｍｍの円柱形状をしている。磁性コア２を不図示の固定手段でアルミニウムシート１Ｓの円筒のほぼ中央に配置する。磁性コア２にはコイル３が巻数２５回で螺旋状に巻かれている。金属シート１Ｓの端部を矢印１ＳＺ方向に引くと、発熱層の直径１ＳＤを１８〜１９１ｍｍの範囲で調整することができる。
【００６１】
図９は、発熱層の外側ルートを通過する磁束の比率［％］を横軸にとり、２１ｋＨｚの周波数における電力の変換効率を縦軸にとったグラフである。図９のグラフ中のプロットＰ１以降に電力の変換効率が急上昇して７０％を超えており、矢印で示すレンジＲ１では電力の変換効率が７０％以上を維持している。Ｐ３付近において電力の変換効率は再度急上昇し、レンジＲ２において８０％以上となっている。Ｐ４以降のレンジＲ３においては電力の変換効率が９４％以上と高い値で安定している。この、電力の変換効率が急上昇し始めたことは発熱層に効率的に周回電流が流れ始めたためである。
【００６２】
下記の表２は、図９のＰ１〜Ｐ４に該当する構成を、実際に定着装置として設計し、評価した結果である。
【００６３】
【表２】
0006463021.tif 000003
【００６４】
（定着装置Ｐ１）
本構成は、磁性コアの断面積が２６.５ｍｍ2（５．７５ｍｍ×４．５ｍｍ）で、発熱層の直径が１４３．２ｍｍであり、外側ルートを通る磁束の割合は６４％である。この装置のインピーダンスアナライザによって求めた電力の変換効率は５４．４％であった。電力の変換効率は定着装置に投入した電力のうち、発熱層の発熱に寄与した分を示すパラメータである。従ってそれ以外は損失となり、その損失はコイル及び磁性コアの発熱となる。
【００６５】
本構成の場合、立ち上げ時、数秒間９００Ｗを投入しただけでもコイル温度は２００℃を超える場合がある。コイルの絶縁体の耐熱温度が２００℃後半であること、フェライトの磁性コアのキュリー点は通常２００℃〜２５０℃程度であることを考えると、損失４５％では励磁コイル等の部材を耐熱温度以下に保つことは難しくなる。また、磁性コアの温度がキュリー点を超えるとコイルのインダクタンスが急激に低下し、負荷変動となる。
【００６６】
定着装置に供給した電力の約４５％が発熱層の発熱に使用されないので、発熱層に９００Ｗの電力を供給するためには約１６３６Ｗの電力供給する必要がある。これは１００Ｖ入力時、１６．３６Ａを消費する電源という事になる。商用交流のアタッチメントプラグから投入できる許容電流をオーバーする可能性がある。よって、電力の変換効率５４．４％の定着装置Ｐ１は、定着装置に供給する電力が不足する可能性がある。
【００６７】
（定着装置Ｐ２）
本構成は、磁性コアの断面積はＰ１と同じで、発熱層の直径が１２７．３ｍｍであり、外側ルートを通る磁束の割合は７１．２％である。この装置のインピーダンスアナライザによって求めた電力の変換効率は７０．８％である。定着装置のスペックによっては、コイル及びコアの昇温が課題になる場合がある。
【００６８】
本構成の定着装置を６０枚／分の印字動作ができる高スペックな装置にすると、発熱層の回転速度は３３０ｍｍ／ｓｅｃとなり、発熱層の温度を１８０℃に維持する必要がある。発熱層の温度を１８０℃に維持しようとすると、磁性コアの温度は２０秒間で２４０℃を超える場合がある。
【００６９】
磁性コア２として用いるフェライトのキュリー温度は通常２００℃〜２５０℃程度であるから、フェライトがキュリー温度を超えて磁性コアの透磁率は急激に減少し、磁性コアで磁力線を適切に誘導することができなくなる場合がある。その結果、周回電流を誘導して発熱層を発熱させることが難しくなる場合がある。
【００７０】
従って、外側ルートを通過する磁束の割合がレンジＲ１の定着装置を、前述した高スペックの装置にすると、フェライトコアの温度を下げるために冷却手段を設けることが望ましい。冷却手段としては、空冷ファン、水冷、放熱板、放熱フィン、ヒートパイプ、または、ベルチェ素子などを用いることができる。もちろん、本構成においてそこまでの高スペックを要求しない場合は、冷却手段は不要である。
【００７１】
（定着装置Ｐ３）
本構成は、磁性コアの断面積はＰ１と同じであり、発熱層の直径が６３．７ｍｍの場合である。この装置のインピーダンスアナライザによって求められる電力の変換効率は８３．９％である。磁性コア及びコイル等に定常的に熱量が発生するものの、冷却手段が必要なレベルではない。
【００７２】
本構成の定着装置を６０枚／分の印字動作ができる高スペックな装置にすると発熱層の回転速度は３３０ｍｍ／ｓｅｃとなり発熱層の表面温度を１８０℃に維持する場合があるものの、磁性コア（フェライト）の温度は２２０℃以上に上昇することはない。従って、本構成において、定着装置を前述した高スペックする場合は、キュリー温度が２２０℃以上のフェライトを用いることが望ましい。
【００７３】
以上述べたことから、外側ルートを通る磁束の割合がレンジＲ２の構成の定着装置は、高スペックで使用する場合は、フェライト等の耐熱設計を最適化することが望ましい。一方、定着装置として高スペックを要求しない場合は、このような耐熱設計は不要である。
【００７４】
（定着装置Ｐ４）
本構成は、磁性コアの断面積がＰ１と同じであり、円筒体の直径が４７．７ｍｍの場合である。この装置でインピーダンスアナライザによって求められる電力の変換効率は９４．７％である。本構成の定着装置を６０枚／分の印字動作ができる高スペックな装置（発熱層の回転速度は３３０ｍｍ／ｓｅｃ）で発熱層の表面温度を１８０℃に維持する場合であっても、励磁コイルやコイル等は、１８０℃以上に達することはない。従って、磁性コアやコイル等を冷却する冷却手段及び特別な耐熱設計は不要である。
【００７５】
以上述べたことから、外側ルートを通過する磁束の割合が９４．７％以上であるレンジＲ３は、電力の変換効率が９４．７％以上となり電力の変換効率が十分高い。よって、更なる高スペックの定着装置として用いても、冷却手段は不要である。
【００７６】
またＲ３の領域では、金属シート外部磁束の比率が変動しても電力変換効率に変化が少ない。これは、フィルムのような可撓性の高い部材を発熱層として採用し、磁性コアとの間の距離が多少変動したとしても、高い電力変換効率を安定維持できる事を意味する。
【００７７】
以上述べたことから、本実施例の定着装置は少なくとも必要な電力の変換効率を満たすために外側ルートを通過する磁束の割合が７２％以上である必要があることがわかる。表２の数値は７１．２％以上であるが測定誤差等を考慮して７２％とする。
【００７８】
＜装置が満たすべきパーミアンス又は磁気抵抗の関係式＞
発熱層１ａの外側ルートを通過する磁束の割合が７２％以上であることは、発熱層１ａのパーミアンスと発熱層１ａの内側（発熱層と磁性コアの間の領域）のパーミアンスとの和が磁性コア２のパーミアンスの２８％以下であることと等価である。従って、本実施例の特徴的な構成の一つは、磁性コア２のパーミアンスをＰｃ、発熱層１ａの内側のパーミアンスをＰａ＿ｉｎ、発熱層のパーミアンスＰｓとした時に、次の式（１６）を満足することである。
【００７９】
０．２８×Ｐｃ≧Ｐｓ＋Ｐａ＿ｉｎ  ・・・（１６）
また、パーミアンスの関係式を磁気抵抗に置き換えて表現すると下記の式（１７）になる。
【００８０】
０．２８×（１／Ｒｃ）≧（１／Ｒｓ）＋（１／Ｒａ＿ｉｎ）（≡１／Ｒsａ）
０．２８×Ｒsａ≧Ｒｃ  ・・・（１７）
ここで、ＲｓとＲａの合成磁気抵抗Ｒｓａは以下の式（１８）ように定義。
【００８１】
Ｒsａ＝（Ｒａ＿ｉｎ×Ｒs）／（Ｒａ＿ｉｎ＋Ｒs）  ・・・（１８）
Ｒｃ：磁性コアの磁気抵抗
Ｒｓ：発熱層の磁気抵抗
Ｒａ＿ｉｎ：発熱層と磁性コアとの間の領域の磁気抵抗
Ｒｓａ：ＲｓとＲａの合成磁気抵抗
上記のパーミアンスもしくは磁気抵抗の関係式を、定着装置の記録材の最大搬送領域全域で、円筒形回転体の母線方向に直交する方向の断面において満足することが望ましい。
【００８２】
同様に、本実施例のレンジＲ２の定着装置は発熱層の外側ルートを通過する磁束の割合が９２％以上である。表２の数値は９１．７％以上であるが測定誤差等を考慮して９２％とする。導電層１ａの外側ルートを通過する磁束の割合が９２％以上であることは、導電層１ａのパーミアンスと導電層の内側（導電層と磁性コアの間の領域）のパーミアンスとの和が磁性コアのパーミアンスの８％以下であることと等価である。従って、パーミアンスの関係式は以下の式（１９）になる。
【００８３】
０．０８×Ｐｃ≧Ｐｓ＋Ｐａ＿ｉｎ  ・・・（１９）
上記のパーミアンスの関係式を磁気抵抗の関係式に変換すると以下の式（２０）ようになる。
【００８４】
０．０８×Ｒsａ≧Ｒｃ  ・・・（２０）
更に、本実施例のレンジＲ３の定着装置は発熱層の外側ルートを通過する磁束の割合が９５％以上である。表２から正確には９４．７％以上であるが測定誤差等を考慮して９５％とする。導電層１ａの外側ルートを通過する磁束の割合が９５％以上であることは、導電層１ａのパーミアンスと導電層１ａの内側（導電層と磁性コアの間の領域）のパーミアンスとの和が磁性コアのパーミアンスの５％以下であることと等価である。パーミアンスの関係式は以下の式（２１）になる。
【００８５】
０．０５×Ｐｃ≧Ｐｓ＋Ｐａ＿ｉｎ  ・・・（２１）
上記のパーミアンスの関係式（２１）を磁気抵抗の関係式に変換すると以下の式（２２）になる。
【００８６】
０．０５×Ｒsａ≧Ｒｃ  ・・・（２２）
本実施例の構成においてＰｃ，Ｐｓ，Ｐａ＿ｉｎはそれぞれ表１に示す通りであり、上記（２１）式を満たしている事がわかる。そのため、効率的に発熱層に電力供給できることがわかる。
【００８７】
以上が基本的な発熱原理である。次に、長手位置により発熱分布がある事及びそれが起きる理由について説明する。
【００８８】
＜等価回路＞
図５の（ａ）を用いて説明したように、励磁コイル２に流れる電流によって形成される交番磁界を打ち消すように、発熱層１ａの周方向全域に誘導電流が流れる。この電流を誘導する物理モデルは、図１０に示すように、実線で示す１次コイル８１と点線で示す２次コイル８２を巻いた形状の同心軸トランスの磁気結合と等価である。
【００８９】
２次コイル８２は回路を形成しており、抵抗８３を有している。高周波コンバータ１６から発生した交番電圧により、１次コイル８１に高周波電流が発生し、その結果２次コイル８２に誘導起電力がかかり、抵抗８３によって熱として消費される。ここで２次コイル８２と抵抗８３は、発熱層１ａにおいて発生するジュール熱をモデル化している。
【００９０】
図１０に示すモデル図の等価回路を図１１の（ａ）に示す。Ｌ１は図１０中１次コイル８１のインダクタンス、Ｌ２は図１０中２次コイル８２のインダクタンス、Ｍは１次コイル８１と２次コイル８２の相互インダクタンス、Ｒは抵抗８３である。この回路図（ａ）は、図１１の（ｂ）に等価変換することが出来る。より単純化したモデルを考えるために、相互インダクタンスＭが十分大きく、Ｌ１≒Ｌ２≒Ｍとであるとする。その場合（Ｌ１−Ｍ）と（Ｌ２−Ｍ）は十分小さくなるため、回路は図１１の（ｂ）から図１１の（ｃ）のように近似することが出来る。
【００９１】
よって、図４に示す本発明の構成に対し、近似した等価回路として図１１の（ｃ）を考える。またここで、抵抗について説明する。図１１の（ａ）の状態において２次側のインピーダンスは、発熱層１ａの周回方向の電気抵抗Ｒとなる。トランスにおいて、２次側のインピーダンスは、１次側から見るとＮ2（Ｎはトランスの巻き数比）倍の等価抵抗Ｒ’となる。
【００９２】
ここで、トランスの巻き数比Ｎは、１次側コイルの巻き数＝発熱層１ａの中での励磁コイルの巻き数（本実施例では７０回）に対し、発熱層１ａを巻き数１回とみなし、トランスの巻き数比Ｎ＝７０と考えることが出来る。よってＲ’＝Ｎ2Ｒ＝７０2Ｒと考えることが出来、巻き数が多い程図１１（ｃ）に示す等価抵抗Ｒは大きくなる。相互インダクタンスＭとＲ’の合成インピーダンスＸは式（２３）のようになる。
【００９３】
【数１】
0006463021.tif 000004
【００９４】
ここで、ω＝２πｆであり、ｆは駆動周波数である。（２３）式より、合成インピーダンスＸは巻き数比Ｎ、発熱層１ａの周回方向の電気抵抗Ｒ、駆動周波数ｆ、相互インダクタンスＭに依存する事がわかる。一般的なトランスでは相互インダクタンスＭは透磁率μに依存する。本実施例の開磁路の構成では透磁率μが長手位置で変化する挙動を示す。そのため、長手位置で合成インピーダンスＸが異なる。詳しくは以下に説明する。
【００９５】
＜みかけの透磁率＞
磁性コア２の長手方向位置と等価インダクタンスの関係を説明したのが図１２である。磁性コア２に対し、直径３０ｍｍのコイル１４１（コイルはＮ＝５回巻）を通し、長手方向の各位置にてインピーダンスアナライザを用いてコイル両端からの等価インダクタンスＬ（周波数３５ｋＨｚ）を測定すると、図１２に示す山形の分布形状となる。等価インダクタンスＬは端部において中央の半分以下に減衰している。Ｌは以下の式（２４）に従う。
【００９６】
Ｌ＝μＮ2Ｓ／ｌ  ・・・（２４）
ここで、μは磁性コアの透磁率、Ｎはコイルの巻き数、ｌはコイルの長さ、Ｓはコイルの断面積である。コイル１４１の形状は変化していないので、本実験においてはＳ，Ｎ，ｌは変化していない。従って、等価インダクタンスＬの変化は透磁率μが変化している事を意味している。以下この位置によって変化するμを「みかけの透磁率」と表記する。以上を整理すると、図１２は磁性コアの長手位置によってみかけの透磁率が変化する事を表している。
【００９７】
図１３は、空気中に一様な磁界Ｈが存在し、その中に磁性コア２０１を配置した場合の磁束を表している。磁性コア２０１は、磁界Ｈに対し垂直な境界面ＮＰ⊥、ＳＰ⊥を有する開磁路を形成している。図１３に示すように、磁性コア端部２０１Ｅでは磁性コア中央部２０１Ｃに対し磁束の密度が低下する。これは空気と磁性コアの境界条件によるものである。磁力線と垂直な境界面ＮＰ⊥、ＳＰ⊥において磁束密度は連続となるため、空気と接している磁性コア端部２０１Ｅでは磁性コア中央部２０１Ｃに対して磁束密度が低くなる。
【００９８】
一様な磁界Ｈ中において、物体の磁化が外部磁場にほぼ比例するような磁場領域においては、空間の磁束密度Ｂは以下の式（２５）に従う。
【００９９】
Ｂ＝μＨ  ・・・（２５）
即ち、磁力線と垂直な境界面ＮＰ⊥、ＳＰ⊥における磁束密度の連続性により磁束密度Ｂが変化し、その結果みかけの透磁率μが変化する。磁路を作る際磁路そのものをループで繋げて作る閉磁路と、開放端にするなどして磁路を断絶させる開磁路があるが、上記の現象は開磁路でのみ起きる現象である。
【０１００】
＜発熱分布＞
みかけの透磁率μが位置によって変化するため、図１１の（ａ）の等価回路は図１４の（ａ）のようになる。みかけの透磁率μが一定の微小幅を考慮しＮ分割している。図１１同様に図１４も等価交換及び近似を行う事で図１４の（ａ）は図１４の（ｂ）になる。ここでの分割は等幅で行っているため、抵抗Ｒは全て同じ値となる。図１４の（ｂ）は各合成インピーダンスの直列回路になっているため図１４の（ｃ）のように書ける。
【０１０１】
以上より、各位置の合成インピーダンスＸは独立に扱う事ができ、各位置における合成インピーダンスＸを考慮する事で長手方向の発熱分布を考察する事ができる。
以下簡単のため、中央部と端部の２点における合成インピーダンスの比較により長手方向の発熱分布を考察する。長手方向中央部における合成インピーダンスＸｃを式（２６）、長手方向端部における合成インピーダンスＸｅを式（２７）と表記する。
【０１０２】
【数２】
0006463021.tif 000005
【０１０３】
合成インピーダンスＸｃ、Ｘｅが周波数でどのように変化するかを模式的に表したものが図１５である。励磁コイル３が長手方向で均等間隔に巻かれている場合、Ｎｃ＝Ｎｅ（＝Ｎ）であるため、周波数を無限大まで大きくすると合成インピーダンスＸｃ、Ｘｅは同じ値Ｎ2Ｒへ収束する。またこれまで説明した通り、中央部のみかけの透磁率μcと端部のみかけの透磁率μeはμc＞μeという関係にある。その結果、相互インダクタンスもＭｃ＞Ｍｅという関係になる。よって、どの周波数においてもＸｃ＞Ｘｅが成り立つ。
【０１０４】
本実施例の構成では２０ｋＨｚ〜３５ｋＨｚの範囲内の周波数を使用するが、この周波数の範囲内において周波数を小さくした方が合成インピーダンスＸｃとＸｅの差が大きくなる。これはつまり、中央部の発熱量Ｑｃと端部の発熱量Ｑｅの割合が周波数により変化する事を意味する。また、周波数を小さくすると中央部の発熱量Ｑｃに対し端部の発熱量Ｑｅが減っている。これにより、長手方向に短い用紙を定着する場合、周波数を下げる事で通紙領域外にて余計な発熱を抑える事ができる。
【０１０５】
一方で、長手方向に長い用紙を定着する場合は高周波とすることで、長手方向中央部と長手方向端部の発熱量を同じにする事ができる。しかしながら長手方向端部の放熱を考慮すると、長手方向中央部より長手方向端部の方が発熱量をやや高めにする必要がある。そこで本実施例では長手方向端部において励磁コイル２の間隔を縮めるようにした。そうすると合成インピーダンスはＸｅから図１５に示すＸｅ´のように変化する。
【０１０６】
ある長手位置において励磁コイル３の間隔を縮める事は、その長手位置における巻き数比Ｎを大きくする事と同じであり、周波数を無限大まで大きくした時の飽和値が大きくなる。そのため図１５に示すように全体的に合成インピーダンスが大きくなる。その結果発熱量も大きくなる。
【０１０７】
具体的な励磁コイル３の間隔は、中央部の間隔を５ｍｍ、端部の間隔を２ｍｍになるようにし、その間の間隔は両者の線形補完により決定した。すなわち本実施例の形態では、周波数を調整する事でＱｃ＞ＱｅとなったりＱｃ＜Ｑｅとなったりする。
【０１０８】
＜測定結果＞
図１に、軸Ｘ方向における定着ローラ１の表面温度分布測定結果を記す。本測定はＮＥＣ Ａｖｉｏ社製のＴＶＳ−８５００を用いて測定を行った。駆動周波数はそれぞれ２０ｋＨｚ、２５ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、３５ｋＨｚとして測定を行った。
【０１０９】
図１は高周波コンバータ１６により電力を投入し、サーミスタ９の温度がある温度に到達した時の温度分布を比較したものである。定着装置１１５で採用する駆動周波数の範囲内では、定着ローラ１の軸Ｘ方向において定着ローラ１が最大温度を取りうる箇所は３カ所存在する。駆動周波数が小さい場合は軸Ｘ方向中央部９ｘの温度が最も高く、駆動周波数が３５ｋＨｚまで大きくなると軸Ｘ方向端部１０ｘの位置で温度が最も高くなる。３５ｋＨｚでは軸Ｘ方向位置１１ｘの位置にも温度ピークが存在する。
【０１１０】
１１ｘは定着ローラ１の中心位置を基準に１０ｘの点対称位置であり、１１ｘの位置においても最も高い温度となりうる。軸Ｘ方向位置１１ｘと１０ｘで温度差ができる理由として、磁性コア２の形状ムラや励磁コイル３の巻き位置ムラが挙げられる。ただし温度差は小さいため、サーミスタ１０は軸Ｘ方向位置１０ｘおよび１１ｘのどちらに配置しても構わない。
【０１１１】
またサーミスタ９及び１０は最も高い温度よりＴ℃低い箇所に置いても実用上問題無い。本実施例の構成では、Ｔ＝５℃の箇所にサーミスタ９及び１０を配置しても問題無い。そのため、サーミスタ９及び１０の位置は範囲９ｙ及び１０ｙ内であれば良く位置９ｘ及び１０ｘに限定するものではない。
【０１１２】
以下、サーミスタ９、１０を用いた場合の加熱ローラ１の温度制御例を説明する。図１６に示すのは、加熱ローラ１の長手方向位置に対する温度分布である。周波数が高く、長手方向端部の温度が中央部に対して高い場合の温度分布を示している。温度ムラやオフセットの観点から、加熱ローラ１の温度は温度Ｔ１より低く温度Ｔ２より高い範囲に収める必要がある。
【０１１３】
位置９ｘで温度制御を行う場合、位置９ｘで適正温度範囲に入ったとしても、長手方向端部で加熱ローラ１の温度が温度Ｔ１よりも大きくなり、適正温度範囲から外れてしまう可能性がある（温度分布（１））。
【０１１４】
そのため本実施例の構成では位置１０ｘに配置するサーミスタ１０も同時に加熱ローラ１の温度を測定する。位置１０ｘでの加熱ローラ１の温度が温度Ｔ１より低くなるように、かつ位置９ｘでの加熱ローラ１の温度が温度Ｔ２よりも高くなるように、位置９ｘでの設定温度を下げて調整する（温度分布（２））。
【０１１５】
以上より本実施例の定着装置１１５では、駆動周波数２０ｋＨｚの時に最も温度が高くなる軸Ｘ方向位置９ｘにサーミスタ９を配置する。また、駆動周波数３５ｋＨｚの時に最も温度が高くなる軸Ｘ方向位置１０ｘにサーミスタ１０を配置する。このようにサーミスタを配置することで、採用する周波数の範囲内において通紙領域の定着ローラ１の温度を適正温度範囲内に収めることができる。その結果、光沢ムラやオフセット等の画像不良を抑制する事ができる。
【０１１６】
上記の定着装置構成をまとめると次のとおりである。
【０１１７】
１）導電層１ａを有する筒状の回転体（定着ローラ）１を有する。回転体１の中空部に挿通され回転体１の母線方向に長い磁性芯材２を有する。中空部において磁性芯材２の外側に母線方向に交差する方向に磁性芯材２に直接もしくは他物を介して巻かれた励磁コイル３を有する。励磁コイル３に交番電流を流すことで導電層１ａが電磁誘導により発熱し画像２１を記録材１１４に定着する定着装置である。
【０１１８】
磁性芯材３は回転体１の外側でループを形成していない。回転体１の温度を測定する温度検知素子９，１０を有する。交番電流の周波数が採用しうる周波数の範囲において、回転体１の母線方向で回転体１の温度が最大となる箇所の温度を測定できるように温度検知素子９，１０が配置されている。
【０１１９】
２）また、前記交番電流の周波数が採用しうる周波数の範囲の中で最も大きい値のとき、回転体１の母線方向で最も温度が高い位置に温度検知素子が配置されている。
【０１２０】
３）また、前記交番電流の周波数が採用しうる周波数の範囲の中で最も小さい値のとき、回転体１の母線方向で最も温度が高い位置に温度検知素子を配置されている。
【０１２１】
４）また、前記交番電流の周波数が採用しうる周波数の範囲の中で最も大きいときに回転体１の母線方向で最も温度が高くなる位置を位置Ａとする。採用しうる周波数の範囲の中で周波数が最も小さい時に回転体の母線方向で最も温度が高くなる位置を位置Ｂとする。この位置Ａと位置Ｂの両方に温度検知素子を配置する。
【０１２２】
ここで、定着装置には、未定着トナー画像を固着像として定着する以外にも、記録材に仮定着されたトナー画像あるいは一度加熱定着されたトナー像を再度加熱加圧して光沢度を向上させる装置（この場合も定着装置と呼ぶ）も包含される。
【０１２３】
導電層１ａを有する筒状の回転体１は、硬質あるいは可撓性の中空ローラあるいはパイプの形態のものにすることもできるし、複数の張架部材間に懸回張設されて回転駆動される可撓性を有するエンドレスベルト形態のものにすることもできる。
【符号の説明】
【０１２４】
１‥‥ 定着ローラ、２‥‥ 磁性コア、３‥‥ 励磁コイル、８‥‥ 加圧ローラ、９，１０‥‥ サーミスタ、１５‥‥ 制御部、１６‥‥ 高周波インバータ、１００‥‥ 画像形成装置、１１４‥‥記録材、１１５‥‥ 定着装置
【図１】
0006463021.tif 000006
【図２】
0006463021.tif 000007
【図３】
0006463021.tif 000008
【図４】
0006463021.tif 000009
【図５】
0006463021.tif 000010
【図６】
0006463021.tif 000011
【図７】
0006463021.tif 000012
【図８】
0006463021.tif 000013
【図９】
0006463021.tif 000014
【図１０】
0006463021.tif 000015
【図１１】
0006463021.tif 000016
【図１２】
0006463021.tif 000017
【図１３】
0006463021.tif 000018
【図１４】
0006463021.tif 000019
【図１５】
0006463021.tif 000020
【図１６】
0006463021.tif 000021
【図１７】
0006463021.tif 000022