(57)【要約】【課題】  誘導加熱方式を利用した定着装置において、コイルから発生する高周波の磁界による装置内の他の機器の誤動作を防止できる定着装置および画像形成装置を提供すること。【解決手段】  本発明は、励磁コイルと外装カバーとの間の所定の位置に、所定の材質および所定の厚さからなるシールド板２０２を配置し、外部に所定の磁界強度以上の磁界が漏洩することを防止し、また装置内にある回路もしくはオプションで装着される機器への影響を軽減できる画像形成装置を提供する。【選択図】      図５
2005275401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数の電圧および電流が供給されることで、所定の磁界強度の磁界を生成するコイルを内側に備え、このコイルから提供される磁界により発熱する導電性部材を含む加熱部材と、
前記コイルと所定の磁界強度測定ポイントとの間に、通過する磁界の磁界強度を減衰できる磁界減衰機構を少なくとも１つ備える画像形成装置。
【請求項２】
前記磁界減衰機構は、厚さがｈ１に形成され、表皮深さがδ１の材質を含み、
前記導電性部材は、厚さがｈ２に形成され、表皮深さがδ２の材質を含む場合、
【数１】
2005275401.tif 000007
が成り立つことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記表皮深さδ１およびδ２は、最も大きい磁界強度の磁界を発生させるために前記コイルに供給される電力の周波数に応じて決定されることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
上記磁界減衰機構は、厚さがｈ１に形成され、表皮深さがδ１の材質を含む場合、
【数２】
2005275401.tif 000008
が成り立つことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記表皮深さδ１は、最も大きい磁界強度の磁界を発生させるために前記コイルに供給される電力の周波数に応じて決定されることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記磁界減衰機構は、アルミニウムあるいはアルミニウムの合金からなり、かつ厚さが０．１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記磁界減衰機構と前記コイルとの間は、８０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項８】
所定の周波数の電圧および電流が供給されることで、所定の磁界強度の磁界を形成するコイルを外側に備え、このコイルから提供される磁界により発熱する導電性部材を含む加熱部材と、
前記コイルと所定の磁界強度測定ポイントとの間に、通過する磁界の磁界強度を減衰できる磁界減衰機構を少なくとも１つ備える画像形成装置。
【請求項９】
前記磁界減衰機構は、厚さがｈ１に形成され、表皮深さがδ１の材質を含み、
前記導電性部材は、厚さがｈ２に形成され、表皮深さがδ２の材質を含む場合、
【数３】
2005275401.tif 000009
が成り立つことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記表皮深さδ１およびδ２は、最も大きい磁界強度の磁界を発生させるために前記コイルに供給される電力の周波数に応じて決定されることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
上記磁界減衰機構は、厚さがｈ１に形成され、表皮深さがδ１の材質を含む場合、
【数４】
2005275401.tif 000010
が成り立つことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記表皮深さδ１は、最も大きい磁界強度の磁界を発生させるために前記コイルに供給される電力の周波数に応じて決定されることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記磁界減衰機構は、アルミニウムあるいはアルミニウムの合金からなり、かつ厚さが０．１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記磁界減衰機構と前記コイルとの間は、８０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、用紙上の現像剤像を定着させる定着装置、および定着装置を搭載する複写機やプリンタなどの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真プロセスを用いた複写装置に搭載される定着装置には、電磁誘導による金属の発熱を利用した誘方式が実用化されている。
【０００３】
このような誘導加熱を用いた定着装置として、例えば、定着ローラの外部に位置された誘導コイルから漏れる磁束をシールド部材を用いて抑制し、さらに、誘導コイルの放熱を促進できる構成を有するものが知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、回転体の外側に励磁コイルを設けた定着装置において、励磁コイルの回転体とは反対の側に磁性体を配置することで、発熱効率を向上させるとともに、励磁コイルから発生した磁場が周辺部に漏れることを防止する誘導加熱定着装置が知られている（特許文献２参照）。
【０００５】
さらにまた、誘導加熱部材、加熱部材を移動するフィルム部材、および励磁コイル固定部材が強磁性高抵抗率シールド部材を有し、電磁ノイズ漏れを防止する誘導加熱定着装置が知られている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００１−３１３１６２号公報。
【特許文献２】特開平１１−２９７４６２号公報。
【特許文献３】特開平９−１６００６号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような誘導加熱を用いた加熱装置を有する画像形成装置も省スペース化が求められ、装置構造上、加熱装置と制御基板が近接して配置する必要が生じている。加熱装置に近接して制御基板やプリンタコントローラ、ＦＡＸコントローラ等を配置した場合、コイルから発生する高周波磁界によりこれらの回路が誤動作する可能性がある。
【０００７】
特に、加熱ローラが非常に薄い構成の場合や、高出力で動作中のウォーミングアップ時は、コイルから発生する高周波磁界によりこれらの回路が誤動作する可能性が高い。
【０００８】
この発明は、誘導加熱方式を利用した定着装置において、コイルから発生する高周波の磁界による装置内の他の機器の誤動作を防止できる定着装置および画像形成装置を定着することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記問題点に基づきなされたもので、所定の周波数の電圧および電流が供給されることで、所定の磁界強度の磁界を生成するコイルを内側に備え、このコイルから提供される磁界により発熱する導電性部材を含む加熱部材と、前記コイルと所定の磁界強度測定ポイントとの間に、通過する磁界の磁界強度を減衰できる磁界減衰機構を少なくとも１つ備える画像形成装置を提供する。
【００１０】
また、本発明は、所定の周波数の電圧および電流が供給されることで、所定の磁界強度の磁界を形成するコイルを外側に備え、このコイルから提供される磁界により発熱する導電性部材を含む加熱部材と、前記コイルと所定の磁界強度測定ポイントとの間に、通過する磁界の磁界強度を減衰できる磁界減衰機構を少なくとも１つ備える画像形成装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
コイルから発生する高周波の磁界が定着装置の外部に漏れるのを防ぐことにより、装置内の他の機器、例えばオプションとして搭載されるプリンタコントローラや、ＦＡＸコントローラ等、の誤動作を防止できる。
【００１２】
また、動作モードに応じて強度の異なる磁界が発生する場合であっても、装置内の他の機器が受ける影響を最小限に抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を用いて、この発明の実施の形態が適用される画像形成装置の一例を説明する。
【００１４】
図１に示すように、画像形成装置（デジタル複写装置）１０１は、読取あるいは複写対象（原稿）Ｐの画像を読み取って画像信号を生成する画像読取装置（スキャナ）１０２と、スキャナ１０２の出力する画像信号に基づいて画像を形成する画像形成部１０３とを有する。また、画像形成部１０３には、インターフェース１０３ａが接続されるプリンタボード１０３ｂから出力される画像信号が入力されてもよい。
【００１５】
画像形成部１０３は、定着装置１、感光体ドラム１０５、露光装置１０６、現像装置１０７、用紙カセット１０８、ピックアップローラ１０９、搬送路１１０、アライニングローラ１１１、排紙ローラ１１２、排紙トレイ１１３を有する。
【００１６】
定着装置１は、トナー像を保持する用紙Ｑに、熱と圧力を提供し、溶融されたトナー像を用紙Ｑに固定（定着）させる。なお、後で図５を用いて説明するが、定着装置１は、外装カバー２０１により周囲を覆われ、外装カバー２０１の内側に位置する。
【００１７】
従って、用紙Ｑは、垂直状態で感光体ドラム１０５および定着装置１を順次通過し、原稿Ｐの画像が形成される。画像形成された用紙Ｑは、排紙ローラ１１２により、用紙カセット１０８とスキャナ１０２との間に定義されている排紙トレイ１１３に排出される。
【００１８】
図２および図３は、図１に示した画像形成装置に利用される定着装置の一例を説明する概略図である。
【００１９】
図２は、定着装置１の一例を説明する概略平面図である。
【００２０】
定着装置１は、定着（加熱）ローラ２、プレス（加圧）ローラ３、圧力機構４、剥離爪５、温度検出素子６、クリーニング部材７、発熱異常検知素子８、剥離爪９、クリーニングローラ１０、励磁コイル１１、コイル保持体１２、磁性体コア１３を有する。
【００２１】
加熱ローラ２は、厚さが１ｍｍ程度より好ましくは０．５ｍｍ程度の金属製の中空円筒状の導電性部材をローラ状に保持する。加熱ローラ２の導電性部材は、鉄、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、あるいはステンレス鋼とアルミニウムとの合金等が利用できる。加熱ローラ２の表面には、四フッ化エチレン樹脂等に代表されるフッ素樹脂が所定の厚さだけ堆積されている図示しない離型層が形成される。
【００２２】
なお、本実施の形態では、加熱ローラ２の導電性部材は、厚さｈ２＝０．０４ｍｍのニッケルからなる電鋳ベルトを用い、加熱ローラ２および定着ローラ３は、外径φ４０ｍｍのローラを使用している。
【００２３】
加圧ローラ３は、所定の直径の回転軸の周囲に、所定の厚さのシリコンゴム、もしくはフッ素ゴム等が被覆されている弾性ローラである。
【００２４】
加圧機構４は、加熱ローラ２の軸線に対して所定の圧力で圧接し、加圧ローラ３は、加熱ローラ２の軸線と概ね平行に維持される。
【００２５】
これにより、両ローラ間に所定のニップが形成される。
【００２６】
発熱異常検知素子８は、例えばサーモスタットであって、加熱ローラ２の表面温度が異常に上昇する発熱異常を検知し、発熱異常が生じた場合は、以下に説明する加熱用コイル（励磁コイル）に対して供給される電力を遮断するために利用される。
【００２７】
なお、温度検出素子６ａ，６ｂ、クリーニング部材７および発熱異常検知素子８が位置される順および位置は、図２に示した順および位置に制限されるものではない。
【００２８】
加圧ローラ３の周上には、用紙Ｑを加圧ローラ３から剥離するための剥離爪９および加圧ローラ３の周面に付着したトナーを除去するクリーニングローラ１０が設けられている。
【００２９】
加熱ローラ２の内側には、導電性部材からなる加熱ローラ２に所定の磁界を提供する励磁コイル１１と、励磁コイル１１を保持するコイル保持体１２と、加熱ローラ２を発熱させるために利用可能な励磁コイル１１から発生する磁界の磁束密度を強めている磁性体コア１３が備えられる。
【００３０】
保持体１２は、耐熱性が高く、高い絶縁性を示す、例えばエンジニアリングプラスチック、セラミック、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）材、フェノール材もしくは不飽和ポリエステル等で形成されている。
【００３１】
磁性体コア１３には、高周波域での損失が少ない、例えばダストコア（圧粉磁芯）が主要な材料として用いられる。なお、励磁コイル１１は、磁性体コア材を用いない空芯コイルであってもよい。
【００３２】
図３は、図２に示す定着装置１を矢印Ｒ方向から見たカバーの一部を切断した状態を示す概略図である。
【００３３】
励磁コイル１１は、加熱ローラ２の長手方向の概ね中央付近に位置する第１のコイル１１ａと、加熱ローラ２の長手方向の両端付近、すなわち第１のコイル１１ａの両端に位置する第２のコイル１１ｂおよび第３のコイル１１ｃを含む。
【００３４】
第１のコイル１１ａ（中央コイル）は、例えばＡ４サイズの用紙が、その短辺が加熱ローラ２の軸線と平行になるように搬送される際に、ローラ２の外周面と接する幅を加熱可能な長さに形成されている。
【００３５】
第２および３のコイル１１ｂ，１１ｃ（端部コイル）は、電気的には１つのコイルであって、直列に接続され、第１のコイル１１ａと図３に示すように一列に並べられたとき、長手方向の長さがＡ３サイズの用紙の短辺より若干長い。
【００３６】
第１，２および３のコイル１１ａ，１１ｂおよび１１ｃは、断面積が、例えば１ｍｍの銅線材と同等になる線材により形成されている。なお、線材としては、例えば絶縁皮膜のない細い線材を複数本撚った撚り線または個々の線材が絶縁材に被覆されている線材を所定本数撚ったリッツ線等が利用可能である。それぞれのコイル１１ａ，１１ｂおよび１１ｃは、いずれも任意の巻き方法により形成可能であって、コイル保持体１２に巻き付けられている。
【００３７】
各コイルは、所定の共振周波数の電圧および電流が供給されることで、加熱ローラ２の所定部分に所定の磁界強度の磁界を提供し、加熱ローラ２に磁束と渦電流を発生させる。この渦電流と加熱ローラ抵抗によってジュール熱が発生し、加熱ローラ２が加熱される。
【００３８】
よって、第２，３のコイル１１ｂ，１１ｃは、第１のコイル１１ａが加熱ローラ２の長手方向の中央付近を加熱可能であるに比較して加熱ローラ２の両端付近を加熱するために有益である。
【００３９】
なお、中央コイルと端部コイルは、例えば加熱ローラ２の概ね中央で２つに分割されてもよい。また、図示しないが、例えば加圧ローラ３にコイルが設けられる画像形成装置においては、加熱ローラ２側に第１のコイル１１ａ（中央コイル）と配置し、加圧ローラ３側に第２，３のコイル１１ｂ，１１ｃ（端部コイル）を配置してもよい。
【００４０】
また、第１，２および３のコイル１１ａ，１１ｂおよび１１ｃは、それぞれ、所定の断面積が与えられた線材が用いられ、それぞれ固有の共振周波数で共振して抵抗値が最大になる目的で、所定ターン数を有し、概ね等しい出力を出力可能に形成されている。なお、個々のコイルの出力は、加熱ローラ２（もしくは加圧ローラ３）を発熱させるための渦電流を生じさせることができる磁束を出力可能な電流値であり、多くの場合、コイルが消費する消費電力として管理される。
【００４１】
図４は、図２および図３に示した定着装置を動作させる駆動回路ならびにその定着装置が組み込まれる画像形成装置を動作させるための制御回路の一部を説明している。
【００４２】
定着装置１の加熱ローラ２の内部には、前に説明した通り、加熱ローラ２の導電性部材に渦電流を生じさせて発熱させるための励磁コイル１１（コイル１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）が収容されている。
【００４３】
励磁コイル１１には、励磁コイル１１の個々のコイルに所定の周波数の高周波出力（電流および電圧）を供給する励磁ユニット３１が接続されている。
【００４４】
励磁ユニット３１は、それぞれのコイル１１ａ，１１ｂ，１１ｃに供給すべき高周波出力を出力可能なスイッチング回路３２と、それぞれのコイルに所定出力を供給するため、スイッチング回路３２に所定の制御信号（スイッチング回数）を入力する駆動回路３３を含む。
【００４５】
スイッチング回路３２は、コイル１１ａ，１１ｂ，１１ｃのそれぞれを、例えば全て直列に、またはコイル１１ｂ，１１ｃを直列に接続した状態でコイル１１ａと並列に、もしくは全てのコイルを並列に接続できる。すなわち、スイッチング回路３２は、個々のコイル１１ａ，１１ｂ，１１ｃの間において、直列または並列接続を任意に設定可能な切換装置としても機能する。
【００４６】
スイッチング回路３２には、受電した商用電源の交流電圧が図示しない整流回路により整流された直流電圧が、駆動回路３３を経由して供給される。
【００４７】
このとき、スイッチング回路３２には、駆動回路３３から、スイッチング回路３２が出力すべき高周波出力すなわち各コイル１１ａ，１１ｂ，１１ｃが、所定の加熱力であるコイル出力を出力するために図示しないスイッチング素子がオンされる時間すなわち単位時間当たりにスイッチング素子がオンされる回数（駆動周波数）が、指示される。
【００４８】
なお、この実施の形態では、駆動回路３３は、コイル１１ａに供給すべき第１の周波数ｆ１とコイル１１ｂに供給すべき第２の周波数ｆ２を、スイッチング回路３２に指示する。換言すると、各コイルから、加熱ローラ２を昇温させるために加熱ローラ２に生じる渦電流を発生させる基になる磁束が出力される大きさすなわち加熱力は、駆動回路３３の制御により、スイッチング回路３２からそれぞれのコイルに出力される出力が変化されることで、任意の大きさに設定可能である。
【００４９】
また、加熱力は、一般に、個々のコイルが消費する消費電力として数値管理される。なお、各コイルのコイル出力（消費電力）を、以降、単にコイルに入力される電力として、また、この消費電力が有する周波数を使用周波数として説明する。
【００５０】
また、整流回路から任意の、または全てのコイルに供給される電力は、例えば整流回路と商用電源の入力端との間、または整流回路と駆動回路３３との間、もしくは駆動回路３３とスイッチング回路３２との間等の所定の位置に設けられる電力検知回路４１により、常時監視される。
【００５１】
なお、電力検知回路４１による監視結果は、所定のタイミングで駆動回路３３にフィードバックされる。一方、駆動回路３３の焼損等を検知可能とするため、電力検知回路４１の出力は、画像形成部１０３側の主制御装置１５１にも入力される。
【００５２】
主制御装置１５１は、モータ駆動回路１５３と接続されている。
【００５３】
モータ駆動回路１５３は、感光体ドラム１０５等に代表される画像形成部１０３の所定部材に駆動力を提供するメインモータ１２１と、加熱ローラ２を回転させる定着モータ１２３と接続されている。
【００５４】
ところで、インダクタンスＬに代表されるコイル定数が異なる第１のコイルと第２のコイル（第１のコイルのインダクタンスよりインダクタンスが小さい）に、所定の周波数の電力を供給する場合、スイッチング回路を独立に設けると、例えば第１のコイルの出力を１ｋＷから６００Ｗの範囲で制御するための周波数範囲が２０ｋＨｚないし３０ｋＨｚである場合に、第２のコイルの出力を第１のコイルと同等の範囲で制御しようとすると第２のコイルに要求される周波数の範囲は、３０ｋＨｚないし４０ｋＨｚ程度になる。
【００５５】
すなわち、インダクタンスの異なるコイルのコイル出力を変化する場合に、個々のコイルを独立に動作させるならば、周波数の変動は少ない。
【００５６】
これに対して、所定のインダクタンスが与えられている第１のコイルと第１のコイルのインダクタンスよりインダクタンスが小さい第２のコイルを、単一のスイッチング回路に並列に接続して、所定の周波数の電力を供給すると、例えば周波数が２０ｋＨｚで第１のコイルの出力が９００Ｗで、第２のコイルの出力が１．１ｋＷであるようなコイルでは、周波数を３０ｋＨｚとした場合に、第１のコイルの出力は、５００Ｗに変化されるに対して、第２のコイルの出力は、０．９ｋＷ程度になる。さらに、周波数を４０ｋＨｚとすると、第１のコイルの出力は２００Ｗ程度まで低下されるに対して、第２のコイルの出力は５００Ｗ前後で維持される。
【００５７】
次に、個々のコイルに供給される電力の周波数とコイル出力と間の関係を説明する。
【００５８】
例えば、個々のコイル１１ａ，１１ｂ，１１ｃに供給される電力は、それぞれのコイルが消費する消費電力で示すと、例えば７００Ｗから１．５ｋＷの範囲で、任意に変更可能である。周知の通り、励磁コイル１１の任意のコイル１１ａ，１１ｂ，１１ｃを流れる電流の大きさは、コイルに印加される周波数とインピーダンス等を設定することで、求められる。
【００５９】
例えば、同一のコイルに、周波数のみが異なる電力を供給した場合、電流値が１０ｍＡであっても、２５ｋＨｚでは、インダクタンスＬ＝２４．６μＨ，純抵抗Ｒ＝１，２Ω，１００ｋＨｚでは、インダクタンスＬ＝１８．６９μＨ，純抵抗Ｒ＝３．５Ω、１ＭＨｚでは、インダクタンスＬ＝１５．１μＨ，純抵抗Ｒ＝４，９Ωと変化するので、インピーダンスも、周波数が高い程増大する。
【００６０】
図５は、図１に示した画像形成装置に設けられる定着装置の周辺部であって、画像形成装置１０１の外壁と定着装置の位置関係を示す。
【００６１】
図５に示すとおり、定着装置１は、画像形成装置１０１の内側すなわち外装カバー２０１ａ，２０１ｂの内側に配置され、定着装置１の周辺には、例えばオプションで装着される所定の回路２０３が配置されている。
【００６２】
外装カバー２０１ａは、第１の磁界強度測定ポイントＰ１を有し、第１の磁界強度測定ポイントＰ１は、外装カバー２０１ａのうち、励磁コイル１１と最も近く、最短距離ｄ１（外装カバー２０１ａの厚さを含む）を有する所定のポイントである。
【００６３】
また、回路２０３は、第２の磁界強度測定ポイントＰ２を有し、第２の磁界強度測定ポイントＰ２は、回路２０３のうち、励磁コイル１１と最も近く、最短距離ｄ２を有する所定のポイントである。
【００６４】
第１の磁界強度測定ポイントＰ１と励磁コイル１１との間には、通過する磁界の強度を所定の強度以下に減衰できる磁界減衰機構（シールド板）２０２ａ，２０２ｂが設けられる。また、第２の磁界強度測定ポイントＰ２と励磁コイル１１との間には、シールド板２０２ａが設けられる。なお、磁界減衰機構は、このように、複数の部材から構成されてよいが、一体的に形成されるものであってもよい。また、シールド板２０２ａ，２０２ｂの両者をさす場合はシールド板２０２として、以下説明する。
【００６５】
すなわち、シールド板２０２は、励磁コイル１１と、第１，第２の磁界強度測定ポイントＰ１，Ｐ２に代表される画像形成装置１０１内もしくは装置表面の所定ポイントとの間に設けられる。
【００６６】
シールド板２０２は、励磁コイル１１との間に、最小で距離Ｘｍｉｎを、最大で距離Ｘｍａｘを有する。
【００６７】
（１）シールド板２０２は、励磁コイル１１との距離により決定する第１の特性を有し、定着装置１の励磁コイル１１との間に、以下に説明する距離Ｘｍａｘ〜Ｘｍｉｎ（ｍｍ）の範囲内の所定の位置に配置される。
【００６８】
（２）また、シールド板２０２は、導体の表皮深さにより決定する第２の特性を有し、以下に説明する所定の材質により構成される。
【００６９】
（３）さらにまた、シールド板２０２は、励磁コイル１１に提供される電圧および電流の周波数、および構成される導体の表皮深さにより決定する第３の特性を有し、以下に説明する所定の厚さを有する。
【００７０】
なお、「電波防護標準規格」、あるいは「国際非電離放射線防護委員会（ＩＣＮＩＲＰ）」等で知られている公衆レベルの規格にあるとおり、０．８＜ｆ＜１５０の範囲の周波数ｆ（ｋＨｚ）が利用される場合、６．２５μＴ以上の磁界強度を有する磁界が回路等に提供されると、例えば回路が誤動作する等の問題が生じる虞がある。このため、磁界を生成する機器の周辺に回路が配置される場合、回路が受ける磁界強度が６．２５μＴより小さいことが要求される。
【００７１】
従って、励磁コイル１１は、発生した磁界の強度がシールド板２０２を通過することにより制限されて、第１，第２の磁界強度測定ポイントＰ１，Ｐ２の少なくとも一方において６．２５μＴ以下の磁界強度になるような所定の位置に設けられる必要がある。
【００７２】
なお、外装カバー２０１ｂの左側は、上述のとおり排紙トレイ１１３が形成されているため、磁界の影響は考慮されなくてもよい。また、外装カバー２０１ａ，２０１ｂは、上述の画像形成装置１０１の外装カバー２０１であって、説明のため符号を付して分割されているが、同一材料により一体的に形成されているものであってもよい。
【００７３】
（１）図６を用いて、シールド板２０２が配置される位置の一例を説明する。
【００７４】
図６は、シールド板２０２の所定のポイントと励磁コイル１１との間の距離Ｘ１（ｍｍ）を横軸に、漏洩磁界減衰比Ｙ１を縦軸にとり、両者の関係を示す。なお、距離Ｘ１は、例えば図５に示した最大の距離Ｘｍａｘである。
【００７５】
なお、漏洩磁界減衰比Ｙ１は、シールド板２０２を通過して減衰可能な磁界の割合であって、所定の位置、例えば第１の磁界強度測定ポイントＰ１における、シールド板２０２を用いた場合のシールド板２０２を通過した磁界の強度を、シールド板２０２を用いない場合における外装カバー２０１ａの表面の磁界強度で割った値で定義される。
【００７６】
なお、第１の磁界強度測定ポイントＰ１の磁界強度ｔ１は、励磁コイル１１の表面から第１の磁界強度測定ポイントＰ１までの最小の距離ｄ１、第１の磁界強度測定ポイントＰ１から測定器までの距離Ｄ１、測定器により計測される磁界強度をＴ１とすると、磁界強度は距離の二乗に反比例するため、
【数５】
2005275401.tif 000003
【００７７】
により求められる。
【００７８】
また、図６からわかるとおり、シールド板２０２が励磁コイル１１から離れるに従って、漏洩磁界減衰比Ｙ１が増加する。これは、距離Ｘ１が増加するに伴い、回り込みによる漏れ磁界が発生するためである。
【００７９】
詳細には、シールド板２０２と励磁コイル１１との距離が、１００ｍｍあるいはその周辺では、漏洩磁界減衰比Ｙ１が１となりシールド板２０２が有する「励磁コイル１１からの磁界がシールド板２０２を挟んだ反対側に漏洩することを防止する機能（シールド効果）」が達成されていない。また、Ｘ１＝９０ｍｍ以上では、漏洩磁界減衰比Ｙ１が約０．７以上であり、シールド板２０２を設けるコストに対する効果が薄い。
【００８０】
しかし、シールド板２０２と励磁コイル１１との距離が、６０ｍｍ以内では、効率的に漏洩する磁界を制限できる。また、Ｘ１＝８０ｍｍ以内では、漏洩磁界減衰比Ｙ１が約０．３５以内であり、Ｘ１＝１００ｍｍ付近の磁束強度の約１／３に抑えることができる。
【００８１】
よって、本実施例においては、シールド板２０２は、第１の磁界強度測定ポイントＰ１からの距離Ｘ１が８０ｍｍ以内である範囲に配置されることが好ましい。
【００８２】
なお、シールド板２０２は、励磁コイル１１に近接した位置では、シールド板２０２に含まれる金属材料等に渦電流が発生し発熱する虞があるため、所定距離（たとえば５ｍｍ）以上離されることが好ましい。
【００８３】
なお、上で、第１の磁界強度測定ポイントＰ１を用いて説明したことは、第２の磁界強度測定ポイントＰ２であったとしても、同等な効果が得られることは言うまでもない。
【００８４】
（２）次に、図７を用いて、シールド板２０２を構成する材質の一例を説明する。
【００８５】
図７は、それぞれの使用周波数における、銅、アルミニウム、鉄およびニッケルの核金属材質（導体）と、表皮深さの関係を示す。
【００８６】
表皮深さとは、材質および使用周波数に応じて決定される、入射した電磁界が１／ｅ（≒１／２．７１８）に減衰する距離（厚さ方向の長さ）として定義される。
【００８７】
すなわち、表皮深さδ［ｍ］は、使用周波数をｆ、導体の透磁率をμ、導電率をσとすると、
【数６】
2005275401.tif 000004
【００８８】
で求められ、金属材質と使用周波数の関係を図７に示す。
【００８９】
図７からわかるとおり、同じ使用周波数において、表皮深さδは、銅＜アルミニウム＜ニッケル＜鉄の順に深くなり、また、同一の金属材料においては、使用周波数が低いほど表皮深さδは深くなる。
【００９０】
なお、通過する磁界を低減する効果、すなわちシールド効果としては、表皮深さが浅い程、高くなる。
【００９１】
従って、ニッケル、鉄等に比べて、アルミニウムや銅の方が、より薄い厚さで、高いシールド効果が期待できる。
【００９２】
なお、コストや重量の問題を考慮して、アルミニウムもしくはアルミニウムと鉄の合金を用いてもよい。
【００９３】
（３）次に、図８を用いて、シールド板２０２の厚さの一例を説明する。
【００９４】
図８は、シールド板２０２の板厚と磁界強度減衰率の関係を示す。なお、横軸の板厚は、材質や使用周波数による表皮効果の違いから、相対的な数値として、表皮深さの倍数で示す。
【００９５】
上に説明した通り、表皮深さは、入射した電磁界が１／ｅ（≒１／２．７１８）に減衰する距離（厚さ方向の長さ）として定義される。
【００９６】
従って、第１，第２の磁界強度測定ポイントＰ１，Ｐ２における磁界強度は、発生する磁界に応じて一定の表皮深さを有するシールド板２０２を通過することにより、効果的に減衰される。
【００９７】
図８からわかるように、導体の材質に応じて表皮深さの５倍以上として定義される厚さを確保することで、外装カバー２０１ａの表面における磁界強度は、効率的に減衰される。
【００９８】
また、図２ないし図５に示したとおり、励磁コイル１１は、導電性部材からなる加熱ローラ２の内側に配置されている。すなわち、励磁コイル１１と第１の磁界強度測定ポイントＰ１（外装カバー２０１ａ）との間、あるいは励磁コイル１１と第２の磁界強度測定ポイントＰ２（回路２０３）との間には、加熱ローラ２としての導電性部材とシールド板２０２が配置されている。このため、加熱ローラ２の導電性部材は、シールド板２０２と同様なシールド効果を有する。
【００９９】
これより、図５に示すとおり、シールド板２０２の表皮深さをδ１、厚さをｈ１、加熱ローラ２の導電性部材の表皮深さをδ２、厚さをｈ２、とすると、
【数７】
2005275401.tif 000005
【０１００】
が成り立つ。
【０１０１】
よって、式３を満たすシールド板２０２を用いることにより、第１，２の磁界強度測定ポイントＰ１，Ｐ２における磁界強度は、効率的に減衰される。また、第２の磁界強度測定ポイントＰ２における磁界強度が減衰されることにより回路２０３（オプション装置等を含む）が受ける磁界の強度を軽減できるため、周辺の機器が誤動作する問題を改善できる。
【０１０２】
なお、発生する磁界強度が最も大きいとき、例えばウォーミングアップ時等に代表されるコイルの消費電力が最大となるとき（例えば１３００Ｗ）の周波数は２０〜２５ｋＨｚである。
【０１０３】
上述の第１〜３の特性（１）〜（３）を満たすシールド板２０２として、本実施例においては、（１）励磁コイル１１の表面からの距離Ｘ１が８０ｍｍ以内の範囲に配置され、（２）アルミニウムからなり、（３）厚さｈ１は、少なくとも０．０６５ｍｍ以上、を満たすものが好ましい。なお、（３）厚さｈ１は、本実施の形態で使用される導電性部材は、厚さｈ２＝０．０４ｍｍのニッケル、シールド板２０２はアルミニウムからなる厚さｈ１であることから、それぞれ使用周波数２０ｋＨｚにおける表皮深さおよび厚さを式３に代入して算出できる。このように、シールド板２０２の厚さｈ１は、使用周波数２０ｋＨｚすなわち最も磁界強度の大きい磁界を発生させるために励磁コイルに供給される電力の周波数における表皮深さが式３に代入されて求められることにより、定着装置の使用中では、第１，第２の磁界強度測定ポイントＰ１，Ｐ２のうち少なくとも一方の磁界強度を６．２５μＴ以下にできる。
【０１０４】
本実施例では、コンビノーバ社製ＭＰＲ−II（周波数レンジ２ｋ〜４００ｋＨｚ）を用いて、「電波防護標準規格への適合性の確認法（ＡＲＩＢＴＲ−１１）」に知られているとおり、測定器を持つ人体あるいは近傍の金属等への影響が軽減される範囲として、３００ＭＨｚ以上の周波数の放射源における測定器からの遠隔距離、すなわちあらゆる物体から２０ｃｍ以上、を維持して磁界強度は測定された。
【０１０５】
なお、励磁コイル１１からは、供給される電圧および電流の周波数（使用周波数）に応じた高調波成分の磁界も発生することがあるため、使用される測定器の周波数レンジは、少なくとも使用周波数の５倍以上であることが好ましく、コンビノーバ社製ＭＰＲ−IIは、これを満たす。
【０１０６】
また、上に説明した磁界の測定方法を用いて確認したところ、（１）励磁コイル１１の表面からの距離Ｘ１が５０ｍｍの位置に配置され、（２）アルミニウムからなり、（３）厚さｈ１＝０．２５ｍｍを満たすシールド板２０２を用いることで、定着装置１の外部に漏洩する磁界強度は、回路２０３に影響を与えない範囲内であった。
【０１０７】
上述のとおり、第１〜３の特性（１）〜（３）を全て満たすことにより、より効果的なシールド効果が期待できるが、上記特性の少なくとも１つだけ満たすことでシールド効果が得られることは言うまでもない。
【０１０８】
また、図９は、本発明の画像形成装置１０１に適用可能な誘導加熱方式を用いる定着装置の異なる例を示す。
【０１０９】
図９に示すとおり、定着装置３０１は、導電性フィルム３０２、加圧ローラ３０３、励磁コイル３０４、シールド板３０４ａを有する。なお、定着装置３０１は、図示しないが図１に示す画像形成装置と同様の機能を有する画像形成装置内側、すなわち、外装カバー３０５の内側に搭載される。
【０１１０】
外装カバー３０５は、第３の磁界強度測定ポイントＰ３を有し、第３の磁界強度測定ポイントＰ３は、外装カバー３０５のうち、励磁コイル１１と最も近く、最短距離ｄ３（外装カバー３０５の厚さを含む）を有する所定ポイントである。
【０１１１】
導電性フィルム３０２は、数十μｍの厚さのニッケルもしくはステンレス剛等の金属からなる無端ベルトであって、内側の所定の位置に配置されるローラ部材により、矢印方向に移動される。
【０１１２】
加圧ローラ３０３は、所定の圧力を導電性フィルム３０２に提供し、所定の幅のニップを形成する。
【０１１３】
励磁コイル３０４は、導電性フィルム３０２の外側の所定の位置に配置され、導電性フィルム３０２の外周面に所定の磁界を提供する。
【０１１４】
シールド板３０４ａは、励磁コイル３０４と第３の磁界強度測定ポイントＰ３（外装カバー４０５）との間に配置される。シールド板３０４ａは、後に説明するとおり、厚さｈ３で、表皮深さδ３の導体からなる。
【０１１５】
励磁コイル４０４から発生する磁界は、シールド板３０４ａを通過したものだけが減衰される。よって、シールド３０４ａの厚さおよび材質は、
【数８】
2005275401.tif 000006
【０１１６】
により求められる。
【０１１７】
すなわち、式４を満たす厚さｈ３、表皮深さδ３の材質からなるシールド３０４ａが、本発明に適用できる。
【０１１８】
例えば、シールド板３０４ａの材質としてアルミニウムを用いた場合、厚さｈ３は、図７に示される最大の磁界を発生する使用周波数２０ｋＨｚにおける表皮深さ１７．８μｍの５倍である０．０８９ｍｍ以上であることが好ましい。このように、シールド板３０４ａの厚さｈ３は、使用周波数２０ｋＨｚすなわち最も磁界強度の大きい磁界を発生させるために励磁コイルに供給される電力の周波数における表皮深さを式４に代入して求められることにより、定着装置の使用中では、第３の磁界強度測定ポイントＰ３の磁界強度を６．２５μＴ以下にできる。
【０１１９】
なお、図１０を用いて、本願発明との比較のため、上述したシールド板２０２を用いない図２に示した定着装置において、加熱ローラ２のローラ状に形成される導電性部材の厚さを変更することにより、漏洩する磁界を抑制する例を説明する。
【０１２０】
図１０は、画像形成装置の外装カバーにのみ周辺を囲われている定着装置における、加熱ローラ２の導電性部材の厚さ（横軸）と、所定の磁界強度測定ポイント例えば外装カバーの表面における磁界強度（縦軸）との関係を示す。なお、定着装置と磁界強度測定ポイントとの間には、シールド板は配置されていない。
【０１２１】
従って、シールド板を用いない定着装置においては、励磁コイルの周りを覆い、励磁コイルと画像形成装置の外装カバーとの間に配置される定着装置の加熱ローラの導電性部材を利用して、通過する磁界の強度を低減し、外装カバーの表面の磁界強度を６．２５μＴ以下にしなければならない。
【０１２２】
すなわち、漏洩磁界強度を６．２５μＴ以下にするためには、図１０に示すとおり、厚さ０．１２ｍｍ以上の導電性部材を用いる必要がある。
【０１２３】
しかしながら、導電性部材の厚さが厚くなるほど、加熱ローラ２を要求される温度まで発熱させる時間が増加する問題がある。例えば、ウォーミングアップ時においては、１０秒以内に要求される温度（目標温度）に達成することが好ましい。また、要求されるニップ幅を確保するためには、所定の柔軟性が要求される。このように、導電性部材の厚さは薄く、例えば４０〜６０μｍ以下であることが好ましい。
【０１２４】
従って、シールド板を用いることにより、導電性部材の厚さを薄くでき、上記問題を解決できる。
【０１２５】
上に説明した通り、本願発明は、所定の厚さおよび材質を有するシールド板２０２を所定の位置に設けることにより、外部に所定の磁界強度以上の磁界が漏洩することを防止し、また回路２０３に代表される装置内に搭載される回路もしくはオプションで搭載される機器（プリンタコントローラ、ＦＡＸコントローラ等）への影響を軽減するものであって、上述した実施例以外の装置にも適用できる。
【０１２６】
また、図２，３に示したような定着装置と一体的に設けられる定着装置の定着外装カバー３０１を用いる場合、式３を用いて説明したとおり、励磁コイルと画像形成装置の外装カバーとの間に配置される部材のシールド効果を考慮することにより、シールド板の厚さを薄くすること等が可能となる。すなわち、定着装置外装カバーの厚さを、構成する材質の表皮深さで割った数値を式３の左辺にさらに加算し、これら左辺の合計が５以下であればよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】この発明の実施の形態が適用可能な画像形成装置を説明する概略図。
【図２】図１に示した画像形成装置に搭載される定着装置を説明する概略図。
【図３】図２に示した定着装置における励磁コイルの配列の一例を説明する概略図。
【図４】図２および図３に示した定着装置および図１に示した画像形成装置の制御系を説明する概略図。
【図５】図１に示した画像形成装置に利用可能な定着装置の一例を説明する概略図。
【図６】本発明の定着装置に利用可能なシールド板の第１特性を説明する参考図。
【図７】本発明の定着装置の利用可能なシールド板の第２特性を説明する参考図。
【図８】本発明の定着装置に利用可能なシールド板の第３特性を説明する参考図。
【図９】図１に示した画像形成装置に利用可能な定着装置の異なる例を説明する概略図。
【図１０】本発明の定着装置に利用可能なシールド板を用いない場合の漏洩磁界強度を説明する参考図。
【符号の説明】
【０１２８】
１…定着装置、２…加熱ローラ、３…加圧ローラ、６…サーミスタ、１１…励磁コイル、１１ａ…中央コイル、１１ｂ…端部コイル、１１ｃ…端部コイル、３２…スイッチング回路、３３…駆動回路、３４…温度制御回路、３５…温度検知回路、４１…電力検知回路、１０１…複写装置（画像形成装置）、１５１…主制御回路、２０２…シールド板。
【図１】
2005275401.tif 000011
【図２】
2005275401.tif 000012
【図３】
2005275401.tif 000013
【図４】
2005275401.tif 000014
【図５】
2005275401.tif 000015
【図６】
2005275401.tif 000016
【図７】
2005275401.tif 000017
【図８】
2005275401.tif 000018
【図９】
2005275401.tif 000019
【図１０】
2005275401.tif 000020