(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、前記導電層の外側でループを形成しない形状を有する磁性コアと、前記中空部において前記磁性コアの外側に前記回転体の母線方向に交差する方向に螺旋状に巻回された励磁コイルと、を有し、前記励磁コイルに交番電流を流して交番磁界を形成し前記導電層を電磁誘導発熱させて画像を担持した記録材の画像を加熱する画像加熱装置において、
前記交番電流の周波数を制御する制御部を有し、
前記導電層の体積抵抗率、厚さ、半径をそれぞれρ、ｔ、ｒと、前記導電層の母線方向の長さをｗと、した場合に、前記導電層の周回方向の抵抗である周回抵抗Ｒは、Ｒ＝ρ２πｒ／ｔｗで表され、交番電流の周波数をｆとすると、
前記制御部は、前記装置のウォームアップをする時に、ｆ／Ｒが一定になるように前記周波数を制御することを特徴とする画像加熱装置。
【請求項２】
前記回転体の表面温度を検知する検温素子を備え、前記ウォームアップを開始する時の前記検温素子の出力温度、前記周波数をそれぞれＴ０、ｆ０、前記ウォームアップの期間中の前記検温素子の出力温度、前記周波数をそれぞれ、Ｔ１、ｆ１、前記導電層の抵抗温度係数をＴＣＲとした場合に、
制御部は、
ｆ１＝ｆ０（１＋ＴＣＲ・（Ｔ１−Ｔ０））
となるように前記周波数を制御す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】
前記周波数が２０．０５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲であることを特徴とする請求項２に記載の画像加熱装置。
【請求項４】
前記周波数を段階的に切り替えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像加熱装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記ウォームアップの期間が終了した後も、前記励磁コイルに通電を行う際は、前記ｆ／Ｒが一定になるように前記周波数を制御することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の画像加熱装置。
【請求項６】
前記磁性コアの材料は、純鉄、電磁鋼板、焼成フェライト、フェライト樹脂、ダストコア、非晶質合金、アモルファス合金、パーマロイから選択される高透磁率の酸化物、もしくは合金材質で構成される強磁性体、のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の画像加熱装置。
【請求項７】
前記回転体に当接して前記記録材を挟持搬送するニップを形成するニップ形成部材を有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の画像加熱装置。
【請求項８】
前記回転体の内面に接して前記ニップ形成部材と対向するバックアップ部材を有することを特徴とする請求項７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、画像形成装置に搭載する定着装置（定着器）として用いれば好適な、電磁誘導加熱方式の画像加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置に搭載される画像加熱装置としての定着装置は、加熱回転体である定着スリーブとそれに圧接する加圧ローラとで形成されたニップ部で未定着トナー像を担持した記録材を搬送しながら加熱する。これによりトナー像を記録材に定着するものが一般的である。
【０００３】
近年、加熱回転体の導電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おり、これらはウォーミングアップ時間が短く、消費電力も低いという利点を持つ。
【０００４】
特許文献１、特許文献２には、加熱回転体の軸方向（長手方向、母線方向）に交番磁界を発生させ、加熱回転体の周方向に発生する渦電流によるジュール熱で発熱する方式の画像加熱装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１９１２５８号公報
【特許文献２】特開２００３−３４７０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述のような画像形成装置における画像加熱装置では、画像の定着ムラなどを防止するために定着スリーブの長手方向の発熱分布を均一にすることが望まれる。特許文献２では、定着スリーブの発熱層に抵抗率を長手方向で変化させるなどの方法で発熱分布を均一にしている。しかしながら、このような方法では、定着スリーブのＴＣＲ（抵抗温度係数）がゼロでない場合に、特に立ち上げ時（ウォームアップ時）において定着スリーブの長手方向の発熱分布を均一にすることができない場合があった。
【０００７】
以下、その理由を説明する。定着スリーブの発熱層が渦電流によって生じる発熱量Ｐｅは以下の式（１）で表される。
【０００８】
Ｐｅ＝ｋｅ（ｔｆＢｍ）2／ρ  ・・・（Ａ）
Ｐｅ：渦電流損によって生じる発熱量
ｔ：定着スリーブ（発熱層）厚み
ｆ：周波数
Ｂｍ：最大磁束密度
ρ：抵抗率
ｋｅ：比例定数
式（Ａ）に示すように、定着スリーブの発熱層の発熱量Ｐｅは抵抗率ρに依存することとなる。定着スリーブの発熱層のＴＣＲがゼロでない場合は、抵抗率ρは特に温度変化の大きい立ち上げ時に変化しやすく、定着スリーブの発熱層の発熱量Ｐｅも変化することとなる。
【０００９】
特許文献２では、発熱層に抵抗率を長手方向で変化させているため、立ち上げ期間中に長手方向の発熱分布が変化してしまう。そのため、立ち上げ直後にはこの発熱分布の履歴を定着スリーブの温度として残している。このような状態でプリントされると画像の定着ムラやホットオフセットなどの画像不良となってしまうことが想定される。
【００１０】
そこで、本発明は、特に、画像加熱装置の立ち上げ時において、定着スリーブとしての導電層を有する筒状の回転体のＴＣＲによらず長手方向（母線方向）の発熱分布を均一にすることのできる画像加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱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、前記導電層の外側でループを形成しない形状を有する磁性コアと、前記中空部において前記磁性コアの外側に前記回転体の母線方向に交差する方向に螺旋状に巻回された励磁コイルと、を有し、前記励磁コイルに交番電流を流して交番磁界を形成し前記導電層を電磁誘導発熱させて画像を担持した記録材の画像を加熱する画像加熱装置において、
前記交番電流の周波数を制御する制御部を有し、
前記導電層の体積抵抗率、厚さ、半径をそれぞれρ、ｔ、ｒと、前記導電層の母線方向の長さをｗと、した場合に、前記導電層の周回方向の抵抗である周回抵抗Ｒは、Ｒ＝ρ２πｒ／ｔｗで表され、交番電流の周波数をｆとすると、
前記制御部は、前記装置のウォームアップをする時に、ｆ／Ｒが一定になるように前記周波数を制御することを特徴とする画像加熱装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、画像加熱装置のウォームアップの期間中の、導電層を有する筒状の回転体の長手方向の発熱分布が変動することを抑制し、ウォームアップ後の画像加熱において画像の定着ムラやホットオフセットなどの画像不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１の画像加熱装置を定着装置として用いた画像形成装置の一例の概略構成図
【図２】（ａ）は定着装置の要部の横断側面模型図、（ｂ）は同じく要部の正面模型図
【図３】定着装置の加熱ユニットの模式図および制御系統のブロック回路図
【図４】（ａ）は励磁コイルの巻間隔を示した図、（ｂ）は励磁コイルに矢印の向きの電流を流した場合の磁界を示す図
【図５】（ａ）は発熱層に流れる周回電流を示す図、（ｂ）は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６】等価回路を示す図
【図７】（ａ）は励磁コイルの巻間隔を示した図、（ｂ）は発熱量分布を示す図
【図８】（ａ）は磁性コア両端部において「見かけの透磁率μ」が低くなる現象のイメージ図、（ｂ）は一様な磁界中にフェライトと空気を配置した場合の磁束の形状図
【図９】磁性コアにコイルをスキャンする説明図
【図１０】閉磁路を形成した場合の説明図
【図１１】３分割した発熱層の配置図
【図１２】等価回路図
【図１３】中央、端部の発熱量を示す図
【図１４】３分割した発熱層の配置図
【図１５】等価回路図
【図１６】端部発熱低下量を説明する図
【図１７】ｆ／Ｒと発熱分布の関係性を示す図
【図１８】（ａ）は励磁コイルの巻き方を示す図、（ｂ）は発熱分布を示す図
【図１９】等価回路図
【図２０】立ち上げ時の定着スリーブの温度、周波数、ｆ／Ｒを示す図
【図２１】周波数制御を示す図
【図２２】発熱分布を示す図
【図２３】等価回路図
【図２４】立ち上げ時の定着スリーブの温度、周波数、ｆ／Ｒを示す図
【図２５】周波数を段階的に切り替える様子を示す図
【図２６】印刷ジョブ中の定着スリーブの温度、周波数、ｆ／Ｒを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［実施例１］
１．画像加熱装置を備えた画像形成装置の概略説明
図１は本実施例１の画像加熱装置を定着装置として用いた画像形成装置の一例の概略構成図である。この画像形成装置１００は、電子写真方式のレーザービームプリンタである。１０１は像担持体としての感光体ドラム（以下、ドラムと記す）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）にて回転駆動される。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る。このスキャナ１０３は、ホストコンピュータ等の外部機器４２（図３）から入力され、画像処理部４１（プリンタコントローラ）によって生成されたデジタル画像信号に対応してオン／オフ変調されたレーザー光Ｌを出力する。そして、このレーザー光Ｌによりドラム１０１の帯電処理面を走査露光する。上記のデジタル画像信号は外部機器４２から受信した画像データから生成した画像形成用の画像信号である。
【００１６】
この走査露光によりドラム１０１の表面の露光明部の電荷が除電されてドラム１０１の表面に画像信号に対応した静電潜像が形成される。１０４は現像装置であり、現像ローラ１０４ａからドラム１０１の表面に現像剤（トナー）が供給されて、ドラム１０１の表面の静電潜像は、可転写像であるトナー像として順次に現像される。
【００１７】
ここで、以下の説明においては、記録媒体としてのシート状の記録材の扱いについて、給紙、通紙、通紙部、通紙領域、非通紙部、非通紙領域、紙粉、排紙、紙間、通紙幅、大サイズ紙、小サイズ紙、紙などの紙にまつわる用語を使用している。しかし、記録材は紙に限定されるものではなく、樹脂シートやコート紙などであってもよい。
【００１８】
また、記録材の幅もしくは幅サイズとは記録材面において記録材の搬送方向に直交する方向の寸法である。画像形成装置又は定着装置に使用可能（装置に給送可能）な最大幅サイズの記録材を大サイズ記録材、この大サイズ記録材よりも幅が小さい記録材を小サイズ記録材と記す。
【００１９】
１０５は給紙カセットであり、記録材Ｐを積載収納させてある。給紙スタート信号に基づいて給紙ローラ１０６が駆動されて、給紙カセット１０５内の記録材Ｐは一枚ずつ分離給紙される。そして、レジストローラ対１０７を介して、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。すなわち、ドラム１０１上のトナー像の先端部と記録材Ｐ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Ｐの搬送が制御される。
【００２０】
その後、記録材Ｐ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においてドラム１０１の表面側のトナー像が記録材Ｐの表面に静電的に転写される。転写後の記録材Ｐは、ドラム１０１の表面から分離されて搬送ガイド１０９を通り定着装置（定着部）Ａに導入される。
【００２１】
記録材Ｐは、定着装置Ａにおいて、トナー画像の熱定着処理を受ける。一方、記録材Ｐに対するトナー像転写後のドラム１０１の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Ａを通った記録材Ｐは、排紙口１１１から排紙トレイ１１２上に排出される。
【００２２】
上記の画像形成装置１００において、定着装置Ａまでの装置機構部が記録材Ｐにトナー像Ｔ（図２の（ａ））を形成する画像形成部１１３である。
【００２３】
２．定着装置の概略説明
本実施例において、定着装置Ａは電磁誘導加熱方式の画像加熱装置である。図２の（ａ）は本実施例の定着装置Ａの要部の横断側面模型図、図２の（ｂ）は同じく要部の正面模型図である。図３は定着装置Ａの加熱ユニットの模式図および制御系統のブロック回路図である。ここで、定着装置Ａに関して、正面側とは記録材Ｐが導入される側である。左右とは定着装置Ａを正面側から見て左または右である。
【００２４】
この定着装置Ａは、大別して、加熱ユニット１Ａとニップ形成部材（加圧部材）としての加圧ローラ８とを有する。加熱ユニット１Ａと加圧ローラ８とが接触して記録材Ｐを搬送しながらトナー像Ｔを加熱加圧して定着させる定着ニップＮを形成している。
【００２５】
加熱ユニット１Ａは、導電層を有する筒状の回転体（加熱回転体）である定着スリーブ１を有する。定着スリーブ１の内空部には、以下に説明する、磁性部材としての磁性コア２、磁性コア２に巻かれた励磁コイル３、加圧用ステイ５、スリーブガイド部材６等が配設されている。
【００２６】
加圧ローラ８は、芯金８ａと、その芯金周りに同心一体にローラ状に成形被覆させた耐熱性・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。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。芯金８ａの両端部は装置シャーシ（不図示）の板金間に導電性軸受けを介して回転自由に保持させて配設してある。
【００２７】
加熱ユニット１Ａはこの加圧ローラ８の上側に平行に配列されている。そして、加圧用ステイ５の両端部と装置シャーシ側のバネ受け部材１８ａ、１８ｂとの間にそれぞれ加圧バネ１７ａ、１７ｂを縮設することで加圧用ステイ５に押し下げ力を作用させている。なお、本実施例の定着装置Ａでは、総圧約１００Ｎ〜２５０Ｎ（約１０ｋｇｆ〜約２５ｋｇｆ）の押圧力を与えている。
【００２８】
これにより、耐熱性樹脂ＰＰＳ等で構成されたスリーブガイド部材６の下面と加圧ローラ８の上面とが定着スリーブ１を内外から挟んで圧接して記録材搬送方向Ｑにおいて所定幅の定着ニップＮが形成される。スリーブガイド部材６は定着スリーブ１の内面に接触して加圧ローラ８と対向するバックアップ部材であり、定着スリーブ１を保持するとともに定着スリーブ１の回転をガイドする役目をしている。
【００２９】
加圧ローラ８は不図示の駆動手段により図２の（ａ）において矢示の反時計方向に回転駆動され、定着ニップＮにおける定着スリーブ１の外面との摩擦力で定着スリーブ１に回転力が作用する。これにより、定着スリーブ１が、その内面が定着ニップＮにおいてスリーブガイド部材６の面に密着しながら矢印の時計方向に従動回転する。記録材Ｐは定着ニップＮに導入されて挟持搬送される。
【００３０】
１２ａ・１２ｂは加熱ユニット１Ａにおいてスリーブガイド６の左右両端部（一端側と他端側）に外嵌されたフランジ部材であり、左右位置を規制部材１３ａ・１３ｂで固定しつつ回転自在に取り付けられている。そして、定着スリーブ１の回転時に定着スリーブ１の端部を受けて定着スリーブ１のスリーブガイド部材長手に沿う寄り移動を規制する役目をする。フランジ部材１２ａ・１２ｂの材質としては、ＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer：液晶ポリマー）樹脂等の耐熱性の良い材料が好ましい。
【００３１】
定着スリーブ１は、直径１０〜５０ｍｍの、基層となる導電性部材でできた発熱層（導電層）１ａと、その外面に積層した弾性層１ｂと、その外面に積層した離型層（表層）１ｃの複合構造の可撓性を有する筒状の回転体である。
【００３２】
発熱層１ａは、膜厚１０〜７０μｍの金属フィルムとし、弾性層１ｂは、硬度が２０度（ＪＩＳ−Ａ、１ｋｇ加重）のシリコーンゴムを０．３ｍｍ〜０．１ｍｍ成形している。そして、弾性層１ｂ上に表層１ｃ（離型層）として５０μｍ〜１０μｍの厚さのフッ素樹脂チューブを被覆している。
【００３３】
この発熱層１ａに対し、交番磁束を作用させ、誘導電流を発生させて発熱（電磁誘導発熱）する。この熱が弾性層１ｂ、離型層１ｃに伝達されて、定着スリーブ１の全体が加熱され、定着ニップＮに通紙されて挟持搬送される記録材Ｐを加熱加圧してトナー像Ｔの定着がなされる。
【００３４】
発熱層１ａに対し、交番磁束を作用させ、誘導電流を発生させる機構について図３により詳述する。磁性芯材としての磁性コア２は、不図示の固定手段で定着スリーブ１の中空部を貫通して配置させ、磁極ＮＰ，ＳＰを持つ直線状の開磁路を形成している。即ち、定着スリーブ１の中空部には、定着スリーブ１の母線方向Ｘに長い磁性コア２が挿通されている。磁性コア２は発熱層１ａの外側でループを形成せず、磁路の一部が断絶した開磁路を形成している。
【００３５】
磁性コア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が好ましい。例えば、純鉄、電磁鋼板、焼成フェライト、フェライト樹脂、ダストコア、非晶質合金（アモルファス合金）や、パーマロイ等から選択される高透磁率の酸化物、もしくは合金材質で構成される強磁性体が好ましい。
【００３６】
本実施例においては、磁性コア２として、比透磁率１８００の焼成フェライトを用いる。形状は直径５〜３０ｍｍの円柱形状をしており、長手長さは３４０ｍｍである。
【００３７】
図４の（ａ）は、励磁コイル３の巻き方を示した図である。励磁コイル３は、通常の単一導線を定着スリーブ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２の外側に定着スリーブ１の母線方向に交差する方向に磁性コア２に直接もしくはボビンなどの他物を介して巻回されている。
【００３８】
本実施例では、長手寸法３４０ｍｍの磁性コア２に対し、励磁コイル３は巻間隔が均等に２０ｍｍピッチで１８回巻きつけている。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（図３）などで高周波電流（交番電流、交流電流）を流し、磁束（定着スリーブ１の母線方向に平行な方向の磁束）を発生させる。
【００３９】
３．プリンタ制御
図２の（ａ）に示すように定着装置Ａの検温素子９、１０、１１は、記録材Ｐが加熱装置Ａに搬送されてくる上流側に配置する。定着スリーブ１の長手方向に関しては、図２の（ｂ）に示すように、その長手方向の中央部および両端部の定着スリーブ対向位置に検温素子９、１０、１１を配設している。検温素子９、１０、１１は非接触型サーミスタなどによって構成される。この検温素子を用いた温調系により、定着スリーブ１は表面の温度が所定の目標温度に維持・調整される。
【００４０】
また、定着スリーブ１の端部付近に配設された検温素子１０、１１では、小サイズ記録材を連続プリントした時に記録材が通過しない、いわゆる非通紙域の昇温具合を検知することができる。
【００４１】
図３のプリンタ制御部４０のブロック図を参照して、プリンタコントローラ（画像処理部）４１は外部機器としてのホストコンピュータ４２との間で通信と画像データの受信をする。そして、受け取った画像データをプリンタが印字可能な情報に展開する（受信した画像データから画像形成用の画像信号を生成する）。また、プリンタコントローラ４１はこの展開と共に、エンジン制御部（制御部）４３との間で信号のやり取り及びシリアル通信を行う。
【００４２】
エンジン制御部４３はプリンタコントローラ４１との間で信号のやり取りを行い、さらに、シリアル通信を介してプリンタエンジンの定着温度制御部４４、電力制御部４６、周波数制御部（周波数設定部）４５の各ユニット４４〜４６の制御を行う。
【００４３】
定着温度制御部４４は温度検温素子９、１０、１１によって検出された温度を基に定着装置Ａの温調制御を行うと共に、定着装置Ａの異常検出等を行う。周波数設定部としての周波数制御部４５は高周波コンバータ１６の駆動周波数の制御を行う。電力調整部としての電力制御部４６は励磁コイル３に印加する電圧を調整して高周波コンバータ１６の電力の制御を行う。本実施例の周波数制御部４５の動作は、後述の「８．実施例１の構成」において更に詳しく説明する。
【００４４】
このようなプリンタ制御部４０を有するプリンタシステムにおいて、ホストコンピュータ４２はプリンタコントローラ４１に画像データを転送する。また、ユーザからの要求に応じてプリンタコントローラ４１に記録材サイズ等、様々なプリント条件を設定する。
【００４５】
４．発熱原理
図４の（ｂ）は、励磁コイル３に矢印Ｉ１の向きに電流が増加している瞬間の磁界を示す図である。磁性コア２は、励磁コイル３にて生成された磁力線を内部に誘導し、磁路を形成する部材として機能する。そのため磁力線は、磁路に集中して通って、磁性コア２の端部において拡散し、外周の遥か遠くで繋がる形状となる。図の表記上は端部で途切れているものもある。ここでこの磁路を垂直に囲むように、長手幅の小さい円筒形状の回路６１を設置させた。磁性コア内部には交番磁界（時間と共に大きさと方向が変化を繰り返す磁界）が形成される。
【００４６】
この、回路６１の周回方向には、ファラデーの法則に従って誘導起電力が発生する。ファラデーの法則とは、「回路６１に生じる誘導起電力の大きさは、その回路６１を垂直に貫く磁界の変化の割合に比例する」というものであり、誘導起電力は、以下の式（１）で表される。
【００４７】
【数１】
0006351441.tif 000002
【００４８】
Ｖ：誘導起電力
Ｎ：コイル巻き数
ΔΦ／Δｔ：微小時間Δｔでの回路を垂直に貫く磁束の変化
発熱層１ａは、この極短い円筒形の回路６１が長手方向に多数つながったものと考えることが出来る。従って、図５の（ａ）のようになり、励磁コイル３にＩ１を流すと、磁性コア２内部には交番磁界が形成され、発熱層１ａには長手全体に周回方向の誘導起電力がかかり、長手全域に点線で示す周回電流Ｉ２が流れる。
【００４９】
発熱層１ａは電気抵抗を有するので、この周回電流Ｉ２が流れることによりジュール発熱する。磁性コア内部に交番磁界が形成され続ける限り、周回電流Ｉ２は向きを変えながら形成され続ける。これが本発明の構成における、発熱層１ａの発熱原理である。なお、例えばＩ１を５０ｋＨｚの高周波交流にした場合、周回電流Ｉ２も５０ｋＨｚの高周波交流となる。
【００５０】
図５の（ａ）において説明したように、Ｉ１は励磁コイル内を流れる電流の向きを示し、これによって形成された交番磁界を打ち消す方向に、発熱層１ａの周方向全域に点線矢印Ｉ２方向に誘導電流が流れる。この電流Ｉ２を誘導する物理モデルは、図５の（ｂ）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。
【００５１】
２次巻き線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次巻き線８１に高周波電流が発生し、その結果２次巻き線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次巻き線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。
【００５２】
図５の（ｂ）に示すモデル図の等価回路を図６の（ａ）の（１）に示す。Ｌ１は図５の（ｂ）中１次巻き線８１のインダクタンス、Ｌ２は図５の（ｂ）中２次巻き線８２のインダクタンス、Ｍは１次巻き線８１と２次巻き線８２の相互インダクタンス、Ｒは抵抗８３である。この図６の（ａ）の（１）の回路は、図６の（ａ）の（２）に等価変換することが出来る。
【００５３】
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。そのため、回路は図６の（ａ）の（２）から図６の（ａ）の（３）のように近似することが出来る。
【００５４】
以上、図５の（ａ）に示す構成に対し、近似した等価回路として図６の（ａ）の（３）と置き換えて考える。またここで、抵抗について説明する。図６の（ａ）の（１）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。
【００５５】
ここでトランスの巻き数比Ｎは、１次側巻き線の巻き数＝発熱層１ａの中での励磁コイルの巻き数（本実施例では１８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＝１８と考えることが出来る。よってＲ’＝  Ｎ2Ｒ＝１８2Ｒと考えることが出来、巻き数が多い程図６の（ａ）の（３）に示す等価抵抗Ｒは大きくなる。
【００５６】
図６の（ｂ）の（２）は合成インピーダンスＸを定義し、更に単純化したものである。この単純化した等価回路は、後の説明で使用する。合成インピーダンスＸを求めると、以下の式（２）のようになる。
【００５７】
【数２】
0006351441.tif 000003
【００５８】
５．磁性コア端部付近において発熱量が低下する原因
ここで「磁性コアの端部付近において発熱量が低下してしまい、長手方向に発熱ムラが発生する問題」について詳細を説明する。図７の（ａ）に示すように、磁性コア２は磁極ＮＰ，ＳＰを持つ直線状の開磁路を形成しており、長手方向の長さが３４０ｍｍである。本実施例では、この磁性コア２の長さは定着スリーブ１と同じ長さとしている。
【００５９】
本構成は開磁路を採用したことにより小型化を実現できるものの、図７の（ｂ）に示すように磁性コア２の端部付近において発熱量が低下してしまい、長手方向に発熱ムラが発生するという問題が発生する。長手発熱ムラが発生すると、発熱量の低い部分でトナー定着不良を起こしたり、発熱量の高い部分で過定着になり、画像不良の原因となる。そもそも長手方向に発熱ムラが発生する原因は、磁性コア２によって開磁路を形成していることと大きく関与しており、具体的には、
５−１）磁性コア端部において見かけの透磁率が小さくなる事
５−２）磁性コア端部において合成インピーダンスが小さくなる事
の２つが寄与している。以下、５−１）と５−２）に分けて詳細を説明する。
【００６０】
５−１）磁性コア端部において見かけの透磁率が小さくなること
図８の（ａ）のグラフは、磁性コア２の両端部において、「見かけの透磁率μ」が中央部よりも低くなってしまう現象のイメージ図である。この現象が発生する理由を下記に詳述する。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（３）に従う。
【００６１】
Ｂ＝μＨ・・・（３）
即ち、磁界Ｈ中に透磁率μの高い物質を置くと、理想的には透磁率の高さに比例した高さの磁束密度Ｂを作ることが出来る。本発明ではこの磁束密度の高い空間を、「磁路」として活用する。特に、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、本発明では開磁路を用いることに特徴がある。
【００６２】
図８の（ｂ）は、一様な磁界Ｈ中に、フェライト２０１、空気２０２を配置した場合の磁束の形状を表している。フェライトは、空気に対し、磁力線と垂直な境界面ＮＰ⊥、ＳＰ⊥を有する開磁路を有している。磁界Ｈを磁性コアの長手方向に平行に発生させた場合、磁力線は図８の（ｂ）に示すように、空気中では密度が薄く、磁性コアの中央部２０１Ｃでは密度が高くなる。更に、磁性コアの中央部２０１Ｃに比べ、磁束密度が端部２０１Ｅにおいては低くなっている。
【００６３】
このように端部で小さくなる理由は、空気とフェライトの境界条件にある。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境界面付近においてはフェライトと接している空気部分は磁束密度が高くなり、空気と接しているフェライト端部２０１Ｅは、磁束密度が低くなる。これによって、フェライト端部２０１Ｅでの磁束密度が小さくなる。本現象は、磁束密度が小さくなることによって、あたかも端部の透磁率が低くなっているかのように見えるため、本特許においては「磁性コア端部において見かけの透磁率が小さくなる」と表現する。
【００６４】
この現象は、インピーダンスアナライザを用いて間接的に検証する事が出来る。図９において、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、矢印方向にスキャンする。この時、コイルの両端をインピーダンスアナライザに接続し、コイル両端からの等価インダクタンスＬ（周波数は５０ｋＨｚ）を測定すると、グラフに示す山形の分布形状となる。等価インダクタンスＬは端部においては、中央の半分以下に減衰している。Ｌは以下の式（４）に従う。
【００６５】
Ｌ＝μＮ２Ｓ／ｌ  ・・・（４）
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が山形の分布となる原因は、「磁性コア端部において見かけの透磁率が小さくなっている」ことが原因である。
【００６６】
以上纏めると、磁性コアを「開磁路に形成する事」によって、「磁性コア端部において見かけの透磁率が小さくなる」という現象が現れる。
【００６７】
なお、閉磁路であった場合には、本現象は起こらない。例えば、図１０に示すような閉磁路の場合について説明する。励磁コイル１５１及び発熱層１５２より外側において、磁性コア１５３はループを形成しており、閉磁路となる。この場合、先の開磁路の事例とは異なり、磁力線は閉磁路の中だけを通るため「磁力線と垂直な境界面（図８の（ｂ）に示す磁力線と垂直な境界面ＮＰ⊥、ＳＰ⊥）」を一切有さない。従って磁性コア１５３の内部全体（磁路の全周）において一様の磁束密度を形成する事が出来る。
【００６８】
５−２）磁性コア端部において合成インピーダンスが小さくなる事
本構成は、見かけの透磁率において、長手方向に分布を有している。これらを簡単なモデルで説明するため、図１１の（ａ）と（ｂ）の構成を用いて説明する。図１１の（ａ）の（１）は、図７の（ａ）に示した構成に対し、磁性コアと発熱層を長手方向に３分割したものである。発熱層は、図１１の（ａ）の（１）に示すように、同一形状、同一物性の１７３ｅ、１７３ｃがそれぞれ配置されており、１７３ｅの周回方向の抵抗値をＲｅ、１７３ｃの周回方向の抵抗値をＲｃとする。
【００６９】
周回抵抗とは、円筒の周回方向に電流経路を取った場合の抵抗値を示す。周回方向の抵抗をＲとすると、図１１の（ａ）の（２）のように、発熱層１ａの体積抵抗率をρ、厚さをｔ、半径をｒ、長手方向の長さをｗとした場合に、以下の式で表わされる。
【００７０】
Ｒ＝ρ２πｒ／ｔｗ（Ω）
周回抵抗はＲｅ＝Ｒｃ（＝Ｒ）で同じ値になっている。励磁コアは端部１７１ｅ（透磁率μｅ）、中央部１７１ｃ（透磁率μｃ）に分かれており、長手の寸法はそれぞれ８０ｍｍである。各コアの透磁率は
端部μｅ＜中央部μｃ
の関係となっており、極力単純な物理モデルで考えるため、１７１ｅ、１７１ｃの内部における個々の見かけの透磁率の変化は考えないものとする。
【００７１】
巻線は、図１１の（ｂ）に示すように励磁コア１７１ｅと励磁コア１７１ｃにそれぞれ励磁コイル１７２ｅと励磁コイル１７２ｃがＮｅ＝６回巻いてあり、それぞれ直列につながっている。また、端部と中央部での励磁コアの相互作用は十分少なく、各回路は図１２の（ａ）に示すように、３つに枝分かれした回路でモデル化出来るものとする。励磁コアの透磁率はμｅ＜μｃの関係になっているので、相互インダクタンスの関係もＭｅ＜Ｍｃとなっている。更に簡略化したモデルを図１２の（ｂ）に示す。
【００７２】
各回路の１次側から見た等価抵抗を見ると、端部ではＲ´＝６2Ｒ、中央部ではＲ´＝
６2Ｒとなる。よって、合成インピーダンスＸｅとＸｃを求めると、それぞれ下記式（５）（６）となっている。
【００７３】
【数３】
0006351441.tif 000004
【００７４】
ＲとＬの並列回路部分を、合成インピーダンスＸに置き換えると、図１２の（ｃ）のようになる。相互インダクタンスの関係はＭｅ＜Ｍｃであるため、Ｘｅ＜Ｘｃとなる。高周波コンバータから交流電圧をかけた場合、図１２の（ｃ）に示すＸｅとＸｃの直列回路においては発熱量の大小関係はＸｅとＸｃの大小関係によって決まるため、Ｑｅ＜Ｑｃとなる。よって、励磁コイル３に交流電流を流すと、図１３のｈ１に示すように、端部の発熱量が小さく、中央の発熱量が大きい山形の分布形状となる。
【００７５】
本モデルは現象を簡略化して説明するために長手方向に３分割したが、図７の（ａ）に示す実際の構成においては、見かけの透磁率の変化が連続的に起こっている。また、長手方向におけるインダクタンスの相互作用等を考えられるため、複雑な回路になる。しかし、本現象の骨子「磁性コア端部付近において発熱量が低下する原因」については説明できている。
【００７６】
６．長手方向の発熱分布に影響する要因
発熱層１ａの長手方向の発熱分布を変化させる方法として、以下２通りの方法を説明する。
【００７７】
６−１）励磁コイル３の巻き方
ここでは、励磁コイル３の巻き数を磁性コア２の端部で密、中央で疎にした場合について説明する。励磁コイル３の巻き方を変えることで端部と中央部において、インダクタンスと抵抗のバランスを変えることが出来る。先に説明した磁性コアと発熱層を長手方向に３分割したモデルで説明する。
【００７８】
図１４の（ａ）、（ｂ）に示すように、励磁コア１７１ｅには励磁コイル１７２ｅがＮｅ＝７回巻いてあり、励磁コア１７１ｃにはコイル１７２ｃがＮｃ＝４回巻いてある。その他は図１１の（ａ）の（１）のモデルと同一である。簡略化したモデル図を図１５の（ａ）に示す。
【００７９】
各回路の１次側から見た等価抵抗を見ると、端部ではＲ´＝７2Ｒ、中央部ではＲ´＝
４2Ｒとなる。よって、合成インピーダンスＸｅとＸｃを求めると、それぞれ下記式（７）（８）となっている。
【００８０】
【数４】
0006351441.tif 000005
【００８１】
ＲとＬの並列回路部分を、合成インピーダンスＸに置き換えると、図１５の（ｂ）のようになる。このように、発熱層１ａの長手方向の発熱分布を変化させる方法として、励磁コイル３の巻き方を調整することによって、ＸｅとＸｃのバランス、つまりＱｅとＱｃのバランスを変化させることができる。
【００８２】
６−２）ｆ／Ｒ
（５）式と（６）式より、Ｘｅ＜Ｘｃとなることを説明した。ここでは発熱分布が均一になる、つまりＸｅ≒Ｘｃとなる条件について考察する。仮に、Ｘｅ＝Ｘｃ、つまり（５）式と（６）式の右辺が等しいとして式を整理すると、以下の関係式が成立する。
【００８３】
【数５】
0006351441.tif 000006
【００８４】
（９）式はＭｅ＝Ｍｃであれば成立するが、前述したようにＭｅ＜Ｍｃであるため、通常は成立しない。しかし、Ｒ／ωが限りなくゼロに近づくと（９）式が成立することとなる。
【００８５】
言いかえれば、ｆ／Ｒが大きくなるほどＸｅ＝Ｘｃが成立する方向に近づく、つまり長手方向の発熱分布が均一に近づくことを意味する。ｆは周波数で、ω＝２πｆが成り立つ。Ｒは前述した周回抵抗のことである。
【００８６】
次に、ｆ／Ｒによって、発熱層１ａの長手方向の発熱分布が決まるかどうかを確認するために、表１に実験を行った条件を示す。
【００８７】
【表１】
0006351441.tif 000007
【００８８】
結果として発熱層１ａの長手方向の発熱分布が、例えば図１６のように得られる。図１６は長手方向の中心部分の発熱量が最も高く、この発熱量を１００％とした場合の分布を示している。以降、長手方向の発熱分布が均一であるかどうかの指標として、端部発熱低下量を用いる。端部発熱低下量は、本実施例の画像形成領域の最端部（長手中心から１５５ｍｍの位置）における発熱量が、長手中心の発熱量（１００％）から、どの程度発熱量が低下しているかを表わしている。すなわち、この端部発熱低下量が小さいほど、発熱層１ａの長手方向の発熱分布が均一である。
【００８９】
表１で示した各条件において、この端部発熱低下量をプロットしたのが図１７である。図１７で示すように、ｆ／Ｒの値が大きくなるほど、端部発熱低下量は小さくなっていく。以上より、ｆ／Ｒによって、発熱層１ａの長手方向の発熱分布が決まることが確認できた。
【００９０】
本実施例では便宜上、表１に示すように発熱層１ａの長手長さを固定して条件を振ったが、図１７で得られるｆ／Ｒと端部発熱低下量の関係性は、発熱層１ａの長手長さが変わっても変わらないことを筆者の実験によって確認している。
【００９１】
また、本現象は、空気と磁性コア２という、極端に透磁率の異なる部材を磁場領域に配置し、磁力線と垂直な境界面を有する場合にのみ起こり得る現象である。磁性コア２を有さず励磁コイル３だけの空芯の構成を採用した場合、本現象のように、見かけの透磁率が変わってしまう事はない。従って、発熱分布のｆ／Ｒに対する依存性は現れない。筆者の実験によると、図１７で得られるｆ／Ｒと端部発熱低下量の関係性は、磁性コア２の透磁率が１００以下になると成立しなくなった。
【００９２】
７．発熱層のＴＣＲ（抵抗温度係数）の影響（ＰＴＣ特性）
以上、説明したように、発熱層１ａの長手方向の発熱分布を均一にするためには、ｆ／Ｒの値に応じて励磁コイル３の巻き方を変えなければならない。本実施例では、ｆ／Ｒ＝１７．０（ｋＨｚ／ｍΩ）とし、温調温度である２００℃のときに均一に発熱するよう、図１８の（ａ）のように励磁コイル３を巻いている。
【００９３】
一方、発熱層１ａのＴＣＲがゼロではない場合、以下の式（１０）のように周回抵抗Ｒが温度に応じて変化する。
【００９４】
Ｒ＝Ｒ０（１＋ＴＣＲ×ΔＴ）  ・・・・・（１０）
Ｒ０：基準温度（例えば常温）での周回抵抗
ΔＴ：温度の変化分
そのため、ｆ／Ｒも温度変化に応じて変化することなり、発熱分布が変化することを意味する。特に、発熱層１ａの温度変化が大きい定着装置Ａの立ち上げ時（ウォームアップをする時）には、室温から温調温度まで大きく温度変化が起きることとなるため、この立ち上げ期間中の発熱分布も図１８の（ｂ）のように大きく変わってしまう。図１８の（ｂ）ではＴＣＲが正である場合（ＰＴＣ特性）を示している。ＴＣＲが正の場合、立ち上げ期間中に端部の発熱量が多いために、立ち上げ直後の定着スリーブ１の温度分布は、端部の温度が高くなってしまう。
【００９５】
以下、端部の発熱量が多くなる理由について述べる。端部と中央の発熱量を説明するために用いた、図１２の（ｂ）のような長手方向に３分割したモデルにおける等価回路で説明する。図１９は励磁コイル３を端部で密に巻いた場合の等価回路である。ここでは仮に、端部で励磁コイル３は７回巻かれ、中央部では４回巻かれているとしている。図１９の（ａ）は温調温度である２００℃の状態であり、均一に発熱している状態である。そのため、計算を簡単にするために、
ωＭｅ＝４2Ｒ
ωＭｃ＝７2Ｒ
としている。この等価回路では、端部と中央ではインピーダンスが同じとなるため、均一に発熱する。
【００９６】
本実施例では、発熱層１ａとして、室温２５℃時の周回抵抗Ｒが２．７（ｍΩ）、ＴＣＲが５０００（ｐｐｍ／℃）の金属フィルムを用いている。温調温度である２００℃では、発熱層１ａの周回抵抗Ｒは５．１（ｍΩ）である。そのため、周回抵抗Ｒは室温２５℃のときは、温調温度２００℃のときの０．５３倍となる。
【００９７】
図１９の（ｂ）は室温２５℃の状態の等価回路である。この場合の、端部と中央の合成インピーダンスＸｅ、Ｘｃを式（５）、式（６）と同様に計算すると以下のようになる。
【００９８】
【数６】
0006351441.tif 000008
【００９９】
式（１１）、式（１２）より、端部のインピーダンスＸｅは中央のインピーダンスＸｃよりも大きくなるため、室温２５℃時における端部での発熱量は中央よりも高くなる。同様に、２５℃〜２００℃の期間においても、端部での発熱量は中央よりも高くなる。
【０１００】
８．実施例１の周波数制御
図２０の（ａ）は定着装置Ａを室温から１０秒間で立ち上げた際の発熱層１ａの中央部の温度の推移である。簡単のため、２００℃で温調をしている定着スリーブ１の表面温度と発熱層１ａの温度が同じであるとして図示している。図２０の（ｂ）は、周波数が８７ｋＨｚで一定の様子を示している。このような状況においては、図２０の（ｃ）に示すように立ち上げ期間である１０秒の間にｆ／Ｒが大きく変化してしまい、発熱分布も変わってしまう。
【０１０１】
この立ち上げ期間中の発熱分布の変化を抑えるために、本実施例では立ち上げ期間中にｆ／Ｒが一定となるように、周波数を随時変化させる。この制御のことを以降「周波数制御」と称する。即ち、エンジン制御部４３は、励磁コイル３に通電を開始してから定着スリーブ１が所定の温度に達するまでの立ち上げ期間に、ｆ／Ｒが一定になるように周波数制御部（周波数設定部）４５により励磁コイル３に流す交番電流の周波数を制御する。
【０１０２】
図２１の（ａ）は定着装置Ａを室温から１０秒間で立ち上げた際の発熱層１ａの中央部の温度の推移であり、図２０の（ａ）と同じである。図２１の（ｂ）は、周波数を随時変化させた様子を示している。このような状況においては、図２１の（ｃ）に示すように立ち上げ期間である１０秒の間にｆ／Ｒを一定にできるため、立ち上げ期間中の発熱分布を常に均一にすることができる。
【０１０３】
次に、周波数制御の方法について図３を用いて説明する。長手中央に配置された検温素子９は定着スリーブ１の中央部の表面温度を常時モニタし、定着温度制御部４４は検温素子９によって検出された温度を基に定着装置Ａの温調制御を行う。周波数制御部４５は、定着温度制御部４４からの情報である定着スリーブ１の表面温度と、メモリなどの記憶部４７に保存された発熱層１ａのＴＣＲの情報から、ｆ／Ｒが一定となるように随時周波数を切り替える制御を行う。
【０１０４】
つまり、立ち上げ開始時の検温素子９の出力温度をＴ０、立ち上げ中の前記検温素子の出力温度をＴ１、立ち上げ開始時の周波数をｆ０、立ち上げ中の周波数をｆ１とすると、以下の式（１３）を満たすように周波数を制御する。
【０１０５】
ｆ１＝ｆ０（１＋ＴＣＲ・（Ｔ１−Ｔ０））  ・・・・・（１３）
９．実施例１の効果
表２は上述した比較例１と実施例１の構成、および画像不良の有無についてまとめたものである。ここで、比較例１とは、前述した本実施例の周波数制御を行わない場合であり、実施例１とは、前述した本実施例の周波数制御を行う場合である。
【０１０６】
表２に記載した画像不良については、以下のように確認した。記録材ＰとしてＡ３サイズの坪量８０ｇ／ｍ2を使用し、定着スリーブ１は長手中心で温調されており、温調温度は２００℃で、加熱装置Ａを１０秒で２００℃まで立ち上げた直後に１枚のプリントを行い、記録材Ｐ上に形成された画像を目視で確認した。なお、記録材の搬送スピードは３００ｍｍ／ｓｅｃで、記録材Ｐの紙間は４０ｍｍである。
【０１０７】
【表２】
0006351441.tif 000009
【０１０８】
以下、定着スリーブ１の端部温度が高いと、画像不良が発生することについて説明する。今回の条件においては、定着スリーブ１の温度が１８６℃以下では定着不良が発生し、２０３℃以上ではホットオフセットが発生してしまうトナーを用いている。
【０１０９】
ここでいう、定着不良とは、不均一にトナーがつぶされることで発生する定着ムラや、光沢、定着性を判断したものである。また、ホットオフセットとは、定着スリーブ１の温度が高くトナーが過溶融となり、過溶融トナーが定着スリーブ１に付着して、定着スリーブ１が１周回転後に記録材Ｐへ転移して定着され、記録材Ｐを汚してしまう画像不良である。
【０１１０】
比較例１では画像形成領域の端部において、定着スリーブ１の温度が２２６℃であるためにホットオフセットが生じる。また、実施例１では画像形成領域の端部において、定着スリーブ１の温度が１９８℃であるために定着不良やホットオフセットが生じず、良好な画像を得ることができる。
【０１１１】
以上説明したように、本実施例では、定着装置Ａの立ち上げ時において、定着スリーブ１の発熱層１ａのＴＣＲによらず長手方向の発熱分布を均一にし、良好な画像を得ることができる。
【０１１２】
［実施例２］
本実施例２は、発熱層１ａのＴＣＲが負である場合（ＮＴＣ特性）であり、それ以外は実施例１と同様の構成である。
【０１１３】
１０．発熱層のＴＣＲの影響（ＮＴＣ特性）
本実施例２のようにＴＣＲが負の場合においては、図２２に示すように立ち上げ期間中に端部の発熱量が少ない。そのため、立ち上げ直後の定着スリーブ１の温度分布は、端部の温度が低くなってしまう。
【０１１４】
以下、端部の発熱量が少なくなる理由について述べる。端部と中央の発熱量を説明するために用いた、図１２の（ｂ）のような長手方向に３分割したモデルにおける等価回路で説明する。図２３は励磁コイル３を端部で密に巻いた場合の等価回路である。ここでは仮に、端部で励磁コイル３は７回巻かれ、中央部では４回巻かれているとしている。図２３の（ａ）は温調温度である２００℃の状態であり、均一に発熱している状態である。そのため、計算を簡単にするために、
ωＭｅ＝４2Ｒ
ωＭｃ＝７2Ｒ
としている。この等価回路では、端部と中央ではインピーダンスが同じとなるため、均一に発熱する。
【０１１５】
本実施例２では、発熱層１ａとして、室温２５℃時の周回抵抗Ｒが６．２（ｍΩ）、ＴＣＲが―１０００（ｐｐｍ／℃）の金属フィルムを用いている。温調温度である２００℃では、発熱層１ａの周回抵抗Ｒは５．１（ｍΩ）である。そのため、周回抵抗Ｒは室温２５℃のときは、温調温度２００℃のときの１．２倍となる。
【０１１６】
図２３の（ｂ）は室温２５℃の状態の等価回路である。この場合の、端部と中央の合成インピーダンスＸｅ、Ｘｃを式（５）、式（６）と同様に計算すると以下のようになる。
【０１１７】
【数７】
0006351441.tif 000010
【０１１８】
式（１４）、式（１５）より、端部のインピーダンスＸｅは中央のインピーダンスＸｃよりも小さくなるため、室温２５℃時における端部での発熱量は中央よりも低くなる。同様に、２５℃〜２００℃の期間においても、端部での発熱量は中央よりも低くなる。
【０１１９】
１１．実施例２の周波数制御
立ち上げ期間中の発熱分布の変化を抑えるために、本実施例では立ち上げ期間中にｆ／Ｒが一定となるように、周波数制御を行う。図２４の（ａ）は定着装置Ａを室温から１０秒間で立ち上げた際の発熱層１ａの中央部の温度の推移である。図２４の（ｂ）の実線で示すのは、周波数を随時変化させた様子を示している。このような状況においては、図２４の（ｃ）に示すように立ち上げ期間である１０秒の間にｆ／Ｒを一定に近づけることができるため、立ち上げ期間中の発熱分布を均一に近づけることができる。
【０１２０】
本実施例２の周波数制御は図２４の（ｂ）の実線で示すように、立ち上げの初期において１００ｋＨｚで固定している区間がある。これは、定着装置Ａとして用いることのできる周波数帯は限られているためである。励磁コイル３に供給する電力の周波数は、電波法施行規則に基づく画像形成装置に係る型式指定を受けるための技術的要件より、２０．０５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲を使用することが出来る。
【０１２１】
そのため、本実施例２では、ｆ／Ｒを一定にするための初期周波数は１０６ｋＨｚであるにも関わらず、１００ｋＨｚ以上の周波数とならないように、図３に示す周波数制御部４５が制御している。
【０１２２】
このような制御を行っているため、図２４の（ｃ）に示すように、立ち上げ初期においてｆ／Ｒが低い期間が存在し、この期間の発熱分布は均一ではなくなる。しかし、本実施例２では、この期間は１秒未満であり、立ち上げ期間の１０秒に対して非常に短いためその影響は小さい。
【０１２３】
１２．実施例２の効果
表３は上述した比較例２と実施例２の構成、および画像不良の有無についてまとめたものである。ここで、比較例２とは、前述した本実施例２の周波数制御を行わない場合であり、実施例２とは、前述した本実施例の周波数制御を行う場合である。
【０１２４】
表３に記載した画像不良については、以下のように確認した。記録材ＰとしてＡ３サイズの坪量８０ｇ／ｍ2を使用し、定着スリーブ１は長手中心で温調されており、温調温度は２００℃で、加熱装置Ａを１０秒で２００℃まで立ち上げた直後に１枚のプリントを行い、記録材Ｐ上に形成された画像を目視で確認した。なお、記録材の搬送スピードは３００ｍｍ／ｓｅｃで、記録材Ｐの紙間は４０ｍｍである。
【０１２５】
【表３】
0006351441.tif 000011
【０１２６】
以下、定着スリーブ１の端部温度が高いと、画像不良が発生することについて説明する。今回の条件においては、定着スリーブ１の温度が１８６℃以下では定着不良が発生し、２０３℃以上ではホットオフセットが発生してしまうトナーを用いている。
【０１２７】
ここでいう、定着不良とは、不均一にトナーがつぶされることで発生する定着ムラや、光沢、定着性を判断したものである。また、ホットオフセットとは、定着スリーブ１の温度が高くトナーが過溶融となり、過溶融トナーが定着スリーブ１に付着して、定着スリーブ１が１周回転後に記録材Ｐへ転移して定着され、記録材Ｐを汚してしまう画像不良である。
【０１２８】
比較例２では画像形成領域の端部において、定着スリーブ１の温度が１８２℃であるために定着不良が生じる。また、実施例２では画像形成領域の端部において、定着スリーブ１の温度が１９７℃であるために定着不良やホットオフセットが生じず、良好な画像を得ることができる。
【０１２９】
なお、本実施例２に見たように、ｆ／Ｒを立ち上げ期間中に常に一定に保たなくても、画像不良が発生しない場合もある。そこで、図２５の実線に示すように、周波数を切り替える複数の段階を設け徐々に周波数を切り替えても良い（周波数を段階的に切り替える）。
【０１３０】
以上説明したように、本実施例２では、定着装置Ａの立ち上げ時において、定着スリーブ１の発熱層１ａのＴＣＲによらず長手方向の発熱分布を均一にし、良好な画像を得ることができる。
【０１３１】
［実施例３］
本実施例３は、定着装置Ａの立ち上げ期間中の周波数制御に加え、印刷ジョブ中にも周波数制御を行う。それ以外は実施例１と同様の構成である。
【０１３２】
定着装置Ａは、例えば以下に示す２つの例のように、印刷ジョブ中に温調温度を切り替える場合がある。
【０１３３】
第１の例は、記録材の種類に応じた温調制御である。一つの印刷ジョブにおいて、普通紙とコート紙が混在して一つの成果物に仕上げられることがある。普通紙としては、例えば、厚紙、薄紙、再生紙などがある。これらの紙は、一般的に表面性が同じで坪量が異なる紙として扱われる。また、コート紙としては、片面コート紙、両面コート紙などがある。一つの印刷ジョブ内で種類や厚みの異なる複数の記録材を使用する場合に、トナー像を記録材に適切に定着するために、記録材の種類ごとにその記録材に適した加熱装置Ａの温調温度を切り替える必要がある。
【０１３４】
第２の例は、印刷の履歴に応じた温調制御である。定着装置Ａでは、加圧ローラ８の温度によって記録材に与える熱量が異なるので、印刷（画像形成）枚数や前回定着してからの経過時間などにより、記録材に与える熱量を一定にするように温調温度を常に変更している。具体的には電源スイッチオン後の加圧ローラ温度８が低いときは、温調温度を高く設定し、印刷（画像形成）を重ねるうちに加圧ローラ温度８が高くなると、温調温度を徐々に下げていく。これにより定着不良やホットオフセットを防止することができる。
【０１３５】
このように印刷ジョブ中に温調温度が切り替わる場合、発熱層１ａの温度が印刷ジョブ中に変わることとなる。すると、発熱層１ａのＴＣＲの影響で周回抵抗Ｒが変化し（ｆ／Ｒが変化し）、定着スリーブ１の長手方向の発熱分布が変わってしまうこととなる。
【０１３６】
この印刷ジョブ中の発熱分布の変化を抑えるために、本実施例３では印刷ジョブ中にｆ／Ｒが一定となるように周波数を随時変化させる。即ち、エンジン制御部４３は、前記立ち上げ期間が終了した後も、励磁コイル３に通電を行う際は、ｆ／Ｒが一定になるように周波数制御部（周波数設定部）４５により励磁コイル３に流す交番電流の周波数を制御する。
【０１３７】
図２６の（ａ）は印刷ジョブ中の発熱層１ａの中央部の温調温度の推移である。連続的に印刷を行う場合、初期は２００℃で温調しているが、加圧ローラ８の温度が高くなるため、途中で温調温度を下げている様子を示している。図２６の（ｂ）は、周波数を随時変化させた様子を示している。温調温度の切り替えタイミングに応じて、周波数を切り替えている。このような状況においては、図２６の（ｃ）に示すように印刷ジョブ中にｆ／Ｒを一定にできるため、印刷ジョブ中の発熱分布を常に均一にすることができる。
【０１３８】
以上説明したように、本実施例３では、印刷ジョブ中において、定着スリーブ１の発熱層１ａのＴＣＲによらず長手方向の発熱分布を均一にし、良好な画像を得ることができる。
【０１３９】
［その他の事項］
（１）画像加熱装置には、未定着トナー画像を固着像として定着する定着装置以外にも、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画質改質装置なども包含される。
【０１４０】
（２）導電層１ａを有する筒状の回転体１は、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。また、導電層１ａを有する筒状の回転体１は、硬質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。
【０１４１】
（３）加熱回転体としての導電層１ａを有する筒状の回転体１と定着ニップＮを形成するニップ形成部材８は、回転体１が回転駆動されるものである場合には、回転体１の回転に従動して回転する回転体にすることもできる。
【０１４２】
また、回転体１が回転駆動されるものである場合には、ニップ形成部材８は回転体１および記録材Ｐよりも表面の摩擦係数が小さい、横長のパッド状部材などの非回転部材にすることもできる。定着ニップＮに導入された記録材Ｐは裏面側（非画像形成面側）が非回転部材の形態のニップ形成部材の摩擦係数が小さい表面に対して摺動しながら、回転体１の回転搬送力で定着ニップＮを挟持搬送されていく。
【０１４３】
（４）画像形成装置において、記録材にトナー像を形成する画像形成部１１３は実施例の転写方式の電子写真画像形成部に限られない。例えば、記録材として感光紙を用いてこれにトナー像を直接方式で形成する電子写真画像形成部であってもよい。また、像担持体として静電記録誘電体や磁気記録磁性体を用いる転写方式の静電記録画像形成部や磁気記録画像形成部であってもよい。また、記録材として静電記録紙や磁気記録紙を用いてこれにトナー像を直接方式で形成する静電記録画像形成部や磁気記録画像形成部であってもよい。
【符号の説明】
【０１４４】
Ａ・・画像加熱装置、１・・筒状の回転体、１ａ・・導電層、２・・磁性コア、３・・励磁コイル、Ｐ・・記録材、Ｔ・・画像、４３・・制御部、４５・・周波数設定部
【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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