(57)【要約】【課題】電磁誘導加熱定着において、エネルギー消費効率を損なうことなく、スループットダウンの必要もなく電磁誘導装置の昇温を防止すること。【解決手段】高周波磁界を発生する磁界発生手段と、該磁界発生手段が発生した磁界中に配置され、磁界の作用により発生する渦電流により発熱する導電層を有する誘導発熱部材と、を有し、前記磁界発生手段は、前記誘導発熱部材より熱容量が大きく、前記誘導発熱部材が所定温度に達してからの経過時間に応じて、待機時における誘導発熱部材の温調温度もしくは待機時と画像形成時の両方の温調温度を変化させる。【選択図】      図６
2005049391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電することにより高周波磁界を発生する磁界発生手段と、
該磁界発生手段に通電する通電手段と、
該磁界発生手段が発生した磁界中に配置され、磁界の作用により発生する渦電流により発熱する導電層を有する誘導発熱部材と、
前記誘導発熱部材と互いに圧接して記録材を挟持搬送する加圧部材と、
を有し、
前記誘導発熱部材の熱と、前記加圧部材の圧力により記録材上の画像を加圧圧接する画像形成装置の定着装置において、
前記磁界発生手段は、前記誘導発熱部材より熱容量が大きく、
前記誘導発熱部材の温度が所定温度に到達した後、前記画像形成装置が画像形成を行わない画像形成待機時の場合には、前記誘導発熱部材の温調温度を前記所定温度より低い温度に下げて制御する待機モードを有し、
前記通電手段が通電を開始してからの経過時間に応じて、前記待機モードでの温調温度を低下させることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
通電することにより高周波磁界を発生する磁界発生手段と、
該磁界発生手段に通電する通電手段と、
該磁界発生手段が発生した磁界中に配置され、磁界の作用により発生する渦電流により発熱する導電層を有する誘導発熱部材と、
前記誘導発熱部材と互いに圧接して記録材を挟持搬送する加圧部材と、
を有し、
前記誘導発熱部材の熱と、前記加圧部材の圧力により記録材上の画像を加圧圧接する画像形成装置の定着装置において、
前記磁界発生手段は、前記誘導発熱部材より熱容量が大きく、
前記誘導発熱部材の温度が所定温度に到達した後、
前記画像形成装置が画像形成を行わない画像形成待機時の場合には、前記誘導発熱部材の温調温度を前記所定温度より低い温度に下げて制御する待機モードを有し、
前記磁界発生手段の温度に応じて待機時における誘導発熱部材の温調温度を低下させることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
前記導電層の厚さが前記導電層に対する表皮深さより大きいことを特徴とする請求項１または２記載の定着装置。
【請求項４】
前記待機時における温調温度は、多段階の温調温度を有し、前記経過時間もしくは前記磁界発生手段の温度に応じて、前記温調温度を適宜低下させることを特徴とする請求項１乃至３いずれかの定着装置。
【請求項５】
前記磁界発生手段から発生する磁束を定着部材に集中させる磁束集中手段を有することを特徴とする請求項１乃至４いずれかの定着装置。
【請求項６】
前記磁界発生手段はコイルを液晶ポリマー系樹脂で覆い、充填していることを特徴とする請求項１乃至５いずれかの定着装置。
【請求項７】
前記磁界発生手段は前記定着部材の内側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至６記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に電子写真方式によって画像形成を行う複写機、プリンタ等の画像形成装置に用いられる、電磁誘導方式の定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は、従来の画像形成装置の定着装置の概略構成図である。７は電磁誘導加熱装置であり、金属導体からなる中空の定着ローラ６の内部にコイルが配置されており、このコイルに高周波電流を流して生じた高周波磁界により定着ローラ６に誘導渦電流を発生させ、定着ローラ６自体の表皮抵抗によって定着ローラそのものをジュール発熱させるようになっている。この誘導加熱方式の定着装置によれば、電気−熱変換効率がきわめて向上するため、ウォームアップタイムの短縮化が可能となる。
【０００３】
用いられる誘導発熱部材としては、熱容量の小さなフィルム状のものを用いることで、更なるウォームアップの短縮を図るものもある。一方、誘導発熱部材の耐久性や複写速度の高速化の観点から、誘導発熱部材にある程度剛性（厚み）を持たせ、高速機向けの誘導加熱定着装置も製品化されてきている。
【０００４】
しかしながら、定着装置に用いられている、電磁誘導加熱装置７は、自己昇温と誘導発熱部材からの熱により、徐々に昇温してしまい、自己の耐熱温度を超え、破損してしまうことがある。このため従来は、風を送ったり、スループットダウンを行うことで、異常昇温を防止していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、別の対処方法として、加熱部材がウォームアップしてからの経過時間に応じて前記加熱部材の制御温度を変更して、コイルの自己発熱による過昇温を抑制し、コイルの耐久性の確保、焼損の防止をしていた（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１０５５１６号公報
【特許文献２】
特開２００３−０９８９０１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記説明したように、電磁誘導方式の加熱装置は、熱変換効率がよく、ウォームアップの短縮やエネルギー消費効率の向上につながるが、磁場発生手段であるコイルそのものの昇温により、コイルの耐久性の低下、場合によってはコイルを被膜している絶縁体が耐熱温度を超え、破損する可能性がある。また、この昇温を従来のように冷却すると、せっかく熱効率が良くても、放熱が多くなり、エネルギー消費的に不利になる。また、スループットダウンは、製品のプロダクティビティーを低減させてしまう。
【０００８】
また、特許文献２には、経過時間に応じて誘導発熱部材の制御温度を下げることでコイル昇温を抑制すると記載されている。
【０００９】
しかしながら、単位時間あたりの通紙枚数が多い高速機や、誘導発熱部材の耐久性や複写速度の高速化の観点から誘導発熱部材の厚みがある程度大きな定着装置では、所定温度に温調させていても連続通紙を行うと、図１７のように定着ローラの温度は徐々に低下し、ある枚数で最低温度をとり、再び上昇し、定着動作時の温調温度に落ち着くといった動きをとるのが普通である。この為、特に連続通紙枚数が多いときには、定着ローラの温度が低下し、トナーを紙に定着するのに必要な最低限の温度が確保できない事態が生じてしまう。その結果、スループットダウン等を行うことを余儀なくされる。
【００１０】
本発明では、エネルギー消費効率を損なうことなく、スループットダウンの必要もなく電磁誘導装置の昇温を防止することが目的である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明では、通電することにより高周波磁界を発生する磁界発生手段と、該磁界発生手段に通電する通電手段と、該磁界発生手段が発生した磁界中に配置され、磁界の作用により発生する渦電流により発熱する導電層を有する誘導発熱部材と、前記誘導発熱部材と互いに圧接して記録材を挟持搬送する加圧部材と、を有し、前記誘導発熱部材の熱と、前記加圧部材の圧力により記録材上の画像を加圧圧接する画像形成装置の定着装置において、前記磁界発生手段は、前記誘導発熱部材より熱容量が大きく、前記誘導発熱部材の温度が所定温度に到達した後、前記画像形成装置が画像形成を行わない画像形成待機時の場合には、前記誘導発熱部材の温調温度を前記所定温度より低い温度に下げて制御する待機モードを有し、前記通電手段が通電を開始してからの経過時間に応じて、前記待機モードでの温調温度を低下させることで上記課題を解決している。
【００１２】
さらに本発明では、通電することにより高周波磁界を発生する磁界発生手段と、該磁界発生手段に通電する通電手段と、該磁界発生手段が発生した磁界中に配置され、磁界の作用により発生する渦電流により発熱する導電層を有する誘導発熱部材と、前記誘導発熱部材と互いに圧接して記録材を挟持搬送する加圧部材と、を有し、前記誘導発熱部材の熱と、前記加圧部材の圧力により記録材上の画像を加圧圧接する画像形成装置の定着装置において、前記磁界発生手段は、前記誘導発熱部材より熱容量が大きく、前記誘導発熱部材の温度が所定温度に到達した後、前記画像形成装置が画像形成を行わない画像形成待機時の場合には、前記誘導発熱部材の温調温度を前記所定温度より低い温度に下げて制御する待機モードを有し、前記磁界発生手段の温度に応じて待機時における誘導発熱部材の温調温度を低下させることことで上記課題を解決している。
【００１３】
（作用）
本発明の構成によれば、エネルギー消費効率を損なうことなく、スループットダウンの必要もなく電磁誘導装置の昇温を防止することが可能な、電磁誘導加熱方式の定着装置を提供できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１２は、本発明の定着装置が用いられる画像形成装置の概略構成図であり、この画像形成装置は、リーダ部Ｒとプリンタ部Ｐとからなる。リーダ部Ｒは、固定された原稿台ガラス２０を有しており、この原稿台ガラス２０の下側には、リフレクタ２２内に収容された光源２１が原稿台ガラス２０の下面に沿って移動自在に設けられている。
【００１５】
そして、コピーすべき原稿１９を原稿台ガラス２０上に載置して、図示しないコピースタートキーを押すと、ホームポジションに停止していた光源２１及び第１ミラー２３が原稿台ガラス２０の下面に沿って所定の速度Ｖで左方より右方へと移動して、原稿台ガラス２０上の原稿１９のコピー面を照明し、原稿１９からの反射光は、第１ミラー２３より光源２１と同方向へＶ／２の速度で移動する第２ミラー２４、第３ミラー２５を経て結像レンズ２９へ送られ、該結像レンズ２９により固定第４ミラー２６を介してＣＣＤ（電荷結合素子）６１上に結像され、図１３に示すＡ（アナログ）／Ｄ（デジタル）変換装置６２によりデジタル信号に変換される。
【００１６】
また、往動した光源２１や第１〜第３ミラー２３、２４、２５は、所定の往動終点に到達すると復動移動に転じられて、始めのホームポジションへ戻り、次のコピーサイクルの開始まで待機する。
【００１７】
なお、上記リーダ部Ｒの解像度は、入出力共に６００ｄｐｉまで可能である。一方、画像形成装置はリーダ部Ｒより読み取った信号以外にも、図１３に示すように複写機能や、コンピュータ７５等からの信号をプリントアウトするプリンタ機能、ファクシミリ（ＦＡＸ）７６の機能等の複数の機能をこなすために、複数種類のデジタル画像信号の入力経路を備えたデジタル複合機となっている。
【００１８】
そして、図１３に示すようにＣＣＤ６１、コンピュータ７５及びファクシミリ７６からのデジタル信号化された画像情報をインターフェイス７７を介して画像処理装置６３を通過させることで画像処理を施し、更にＤ（デジタル）／Ａ（アナログ）変換装置６５によって再びアナログ信号に変換し、その信号によりレーザードライバー６６を介して半導体レーザー６７を点灯させる。
【００１９】
半導体レーザー６７より発射されたレーザー光は、図１２に示すプリンタ部Ｐの高速定速回転されているポリゴンミラー４０とＦθレンズ４１により長手方向に展開され、固定ミラー２７、２８を介して回転感光体ドラム１面上に結像露光される。
【００２０】
回転感光体ドラム１の表面は、この露光前に１次帯電器３０により正または負の所定電位に一様に帯電処理されており、この帯電面に対して上記の露光がなされることで、感光体ドラム１面に原稿画像に対応したパターンの静電潜像が順次形成されていく。そして、感光体ドラム１面に形成された静電潜像は、現像装置３１の現像ローラ３２で現像されることにより、トナー像として顕画化される。
【００２１】
一方、給紙ローラ６２により記録材としての転写材シートが給送され、ガイド３３を通って所定のタイミングで感光体ドラム１と転写帯電器３４との間の転写部へ搬入され、転写帯電器３４より転写コロナを受けることにより、感光体ドラム１の表面に密着して該感光体ドラム１表面のトナー顕画像が転写材シート面に順次転写されていく。
【００２２】
像転写部を通過した転写材シートは、分離帯電器３５によって背面電荷が除電されることにより感光体ドラム１面から順次剥離され、搬送部３８、入口ガイド１０を経て定着装置６０へ搬送される。定着ローラ６は、電磁誘導加熱装置７により加熱され、温度検知装置８と不図示の温度調整回路により、所定の温度に調整される。転写材シートが、定着ローラ６に加圧、接触している加圧ローラ９のニップ内を通過することでトナー画像定着処理が施されて排紙（出口）ガイド１２を介して画像形成物として機外へ搬出される。
【００２３】
次に本発明にかかる定着装置の実施例１を図１〜図９を用いて説明する。図１は、本発明にかかる定着装置の概略断面図、図２は、本発明にかかる軸方向の図、図３はコイルの巻き方を示した図である。定着ローラ１００は、鉄芯金１０３の外周にＰＦＡチューブ１０２（ＰＦＡ：４フッ化エチレン（Ｃ２Ｆ４）とパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体）を配し、芯金の内部には電磁誘導加熱装置のコイル１０１からなっている。鉄芯金１０３は、厚さ１ｍｍの鉄でできており外径は３５ｍｍ、全長３５０ｍｍである。ＰＦＡチューブ１０２は厚さ３０μｍである。コイル１０１は、直径１８０μｍのリッツ線２２０本を束にしたもので形成し、図３に示すように巻きつけ、全長７０００ｍｍになる。この定着ローラに加圧圧接する加圧ローラ２００とニップを形成し用紙にトナーを固着させる。加圧ローラ２００は、３ｍｍ厚の鉄芯金１０７上にシリコンゴム１０６を５ｍｍ配し、その外周に５０μｍ厚のＰＦＡチューブ１０５を配している。定着ローラ１００と加圧ローラ２００で形成されるニップ幅は６ｍｍである。本実施例では定着ローラの周速を２６０ｍｍ／ｓとし１分間にＡ４サイズ横送りで５０枚連続通紙可能な構成となっている。
【００２４】
また、本発明を説明するにあたって、図４に示す比較例に関して説明する。比較例は、実施例１に対しコイルの構成が異なっている。比較例ではコイル３０１は、熱容量を変えるため直径１３０μｍのリッツ線２２０本を束にしたもので形成し、実施例同様に巻き、全長７０００ｍｍになる構成としている。
【００２５】
本実施例における各部の熱容量を以下に記載する。
【００２６】
鉄芯金１０３
体積：｛（１．７５×１．７５×３．１４）―（１．６５×１．６５×３．１４）｝×３５＝３７．３６６ｃｍ３
鉄の比熱、０．４Ｊ／ｇＫ
鉄の密度、７．８６ｇ／ｃｍ３
芯金の熱容量、３７．３６６×０．４×７．８６≒１１７．５Ｊ／Ｋ
表層のＰＦＡチューブ
体積：｛（１．７５３×１．７５３×３．１４）―（１．７５×１．７５×３．１４）｝×３５≒１．１５ｃｍ３
ＰＦＡの比熱、０．２５Ｊ／ｇＫ
ＰＦＡの密度、２．１５ｇ／ｃｍ３
ＰＦＡの熱容量、１．１５×０．２５×２．１５≒０．６２Ｊ／Ｋ
コイル１０１
体積：０．００９×０．００９×３．１４×２２０×７００≒３９ｃｍ３
コイルの比熱、０．３５Ｊ／ｇＫ
コイルの密度、９ｇ／ｃｍ３
コイルの熱容量、３９×０．３５×９≒１２２．９Ｊ／Ｋ
コイルの熱容量／（芯金＋ＰＦＡの熱容量）＝（１２２．９／（１１７．５＋０．６２）＝１．０４
磁界発生手段であるコイルの熱容量は、誘導発熱部材の約１．０４倍である。
【００２７】
次に比較例の熱容量を以下に記載する。尚、芯金及びＰＦＡチューブは実施例１と同じである。
【００２８】
コイル３０１
体積：０．００６５×０．００６５×３．１４×２２０×７００≒２０．４ｃｍ３
コイルの比熱、０．３５Ｊ／ｇＫ
コイルの密度、９ｇ／ｃｍ３
コイルの熱容量、２０．４×０．３５×９≒６４．３Ｊ／Ｋ
コイルの熱容量／（芯金＋ＰＦＡの熱容量）＝（６４．３／（１１７．５＋０．６２）＝０．５４
比較例では、磁界発生手段であるコイルの熱容量は、誘導発熱部材の約０．５４倍である。
【００２９】
上記のように、定着ローラに対し実施例１はコイルの熱容量が大きくなっているのに対し、比較例のコイルは、ほぼ半分の熱容量である。
【００３０】
また、表皮深さδを算出する。表皮深さδは実施例、比較例とも同じである。
【００３１】
表皮深さδは以下の式で算出した。
δ＝（２／ωμσ）１／２
ここでωは電磁場の角振動数
μは材料の透磁率
σは材料の電気伝導率である。
本実施例で使用している周波数：ｆ＝２０〜４０［ｋＨｚ］
角振動数ω：＝２π×２０〜２π×４０
材料の比透磁率μｓ：４０
真空の透磁率：μ０＝４π×１０−７［Ｈ／ｍ］
電気伝導率σ：７８１００００［Ｓ／ｍ］
であるので、
鉄芯金の表皮深さは
周波数ｆ＝２０ｋＨｚのとき
2005049391.tif 000003
である。
【００３２】
同様に、周波数４０ｋＨｚのとき
δ＝１４２［μｍ］
であり、いずれも使用周波数帯域では、芯金の厚みは表皮深さより大きい。
【００３３】
上記の条件で、立ち上げ時、１２００Ｗ、連続通紙時７５０Ｗの電力を投入し、以下、それぞれの温度変化を測定した結果を示す。ここで立ち上げとは、定着ローラを電源ＯＦＦ状態から予め設定された定着温度まで加熱するまでのウォームアップしている状態のことをいう。両者とも定着ローラの温度が２５℃の場合の立ち上げに要する時間は、４５秒で大差なく立ち上がった。
【００３４】
本実施例では、立ち上げ完了直後、連続通紙を行うと両者とも定着ローラの温度が４０℃下がることと、トナーを紙に定着させる為に最低限必要な定着温度が１６０℃であることから、立ち上げ直後の温度は温度検知装置１０４により、２００℃で温調している。
【００３５】
本発明のように、定着ローラの導電層が表皮深さよりも大きい場合、このような連続通紙枚数時における、定着ローラの温度低下はより顕著に現れる。これは、表皮深さより深い導電層部分は、誘導電流が生じないもしくは少量の為、表皮深さ以上の導電層自体は発熱に寄与していないと考えられる。この為、表皮深さより深い導電層部分は熱の伝達のみと考えられ、ローラの給紙側表面に熱を直ちに補うことができず、図１７のようにローラの温度は温調温度に直ちに復帰せず、一度ローラ温度が最低温度をとってから徐々に温調温度に復帰する。
【００３６】
図５と図６は、定着ローラの温度が２５℃の場合の立ち上げ後の時間経過と経過した時間から連続通紙を行い、５００枚流したときの最大の温度低下幅を示したものである。ここで、本実施例で行った連続通紙枚数は５００枚であったが、この枚数は、図１７のような定着ローラの最低温度Ｔｍｉｎを見るのに充分な枚数であり、また、定着ローラの最低温度を見るのに充分な枚数であればこの値でなくても良い。
【００３７】
図６から両者とも時間とともにスタンバイ温度（待機時での定着ローラの温調温度とする）２００℃からの定着ローラの温度低下幅が少なくなるが、実施例１の方が低下幅が小さくなっていることがわかる。
【００３８】
このため、実施例１は、定着ローラ温度がトナーを紙に定着させる為に最低限必要な定着温度１６０℃以下にならないように、待機時の定着ローラの温調温度または画像形成時における定着ローラの温調温度（ここで、画像形成時での温調温度はスタンバイ温度＋３℃とする。）を徐々に下げることが可能で、温調温度を下げることで、コイル昇温が防止できる。逆に、比較例１のように定着ローラの最大温度低下幅が放置時間によってほとんど変わらないので、待機時の定着ローラの温調温度または画像形成時における定着ローラの温調温度を徐々に下げることができない。
【００３９】
図７と図８は、定着ローラの温度が２５℃の場合の立ち上げ後の時間経過と経過した時間から連続通紙を行い、５００枚流したときの最大のコイル昇温を示している。
【００４０】
このとき、スタンバイ温度２００℃である。ここでは、コイル温度とスタンバイ温度の差を縦軸に示している。スタンバイ温度に対するコイル温度の差は、両者ともほぼ同じであり、この差は、スタンバイ温度を変えてもほとんど変わらない。
【００４１】
このように、図７と図８の結果から、経過時間によって、スタンバイ温度に対するコイルの温度は、両者ともほぼ同じであるので、実施例のようにコイルの熱容量よりも定着ローラの熱容量が小さい場合、待機時の定着ローラの温調温度を下げることができるので、コイルの昇温温度を抑制することができる。逆に、比較例のようにコイルの熱容量よりも定着ローラの熱容量が大きい場合、待機時の定着ローラの温調温度を下げることができないので、この場合、コイルの耐熱温度（２３０℃）を超えたり、耐久性の低下等が生じる。
【００４２】
図９にそれぞれの経過時間での、トナーを紙に定着させる為に最低限必要な定着温度を確保する設定可能なスタンバイ温度条件、その条件での最大コイル温度を示す。前記設定可能なスタンバイ温度条件は、図６の最大温度低下幅より求めた。比較例では１５分以上放置した場合に定着性とコイル温度を耐久温度以下に抑えることを両立させるための設定できる条件が無く、コイル冷却やスループットダウンなどの方法でコイル昇温を回避する必要がある。しかしながら実施例１では、３０分まで経っても、定着性とコイル温度を耐久温度以下に抑えることを両立させるための設定可能な条件があり、図８でもわかるように、コイル昇温温度の傾向から、これ以上の時間経過でも問題なく設定可能なことが類推できる。これは、定着ローラに対するコイルの熱容量の差により、コイル内に蓄積された熱エネルギーが、連続通紙時に徐々に放出され、温度低下の防止につながっているため、スタンバイ温度を下げることが可能である。
【００４３】
このことから、定着ローラの温度は低くてすみ、コイル温度を一定以下に抑えられるわけである。
【００４４】
ここで、コイル（磁界発生手段）の熱容量は少なくとも定着ローラの熱容量よりも大きいのが好ましい。なぜならば、コイルの熱容量が定着ローラの熱容量よりも大きいと、定着ローラに通紙を行うことで定着ローラの熱が紙に奪われても、常にコイルからローラに熱が供給し続けられる状態にあるのに対し、コイルの熱容量が定着ローラの熱容量よりも小さいと、始めのうちはコイルに蓄積した熱がローラに供給されるが、熱容量が小さい為、ある時点でコイルからローラへの熱の供給が停止してしまう事態が発生する為である。熱供給が一度停止してしまうと、その時点でローラ温度の大幅低下が免れない。すなわち、コイルの熱容量は少なくとも定着ローラの熱容量よりも大きいことが望ましい。
【００４５】
本発明では、定着ローラの温度が２５℃の場合の立ち上げ後の時間経過で、待機時または画像形成時における定着ローラ温調温度を変更しているが、定着ローラの加熱開始直後からの時間経過に応じて定着ローラ温調温度を変更しても構わない。
【００４６】
また別の手段として、経過時間で定着ローラ温調温度を変えるのではなく、コイル温度を温度検知装置で直接検知し、コイル温度により待機時または画像形成時における定着ローラ温調温度を変更することも可能である。このことは実施例２で詳しく述べる。また、画像形成時の温調温度はスタンバイ温度＋３℃と述べたが、装置によって適宜変更可能である。
【００４７】
（実施例２）
本発明にかかる実施例２を図１４を用いて説明する。本発明にかかる定着装置をのぞく画像形成装置は、実施例１と同じ物である。図１４は、本発明にかかる定着装置の概略断面図であり、コイル１０１の温度を検知する温度検知装置１００１以外は、実施例１と同じである。図１５は、コイル温度と５００枚連続通紙中の定着ローラ温度の最大の温度低下幅を示したものである。本実施例では、コイル温度をモニターし、コイル温度によりスタンバイ温度を変化させている。条件は実施例１と同じであるので、コイル温度により定着ローラの最低温度が１６０℃に維持できる構成に制御している。例えば、コイル温度が１２０℃を超えると１９０℃温調にし、１６０℃を超えると１８５℃に変化させている。また、実施例１と同様、画像形成時での温調温度はスタンバイ温度＋３℃としている。
【００４８】
このように、効果は実施例１と同じであるが、直接コイル温度を見ることで、精度の高い制御が可能である。
【００４９】
（実施例３）
本発明にかかる第３の実施例を、図１０を用いて説明する。本発明にかかる定着装置をのぞく画像形成装置は、実施例１と同じ物である。図１０は、本発明にかかる定着装置の概略断面図である。定着ローラ４００は、第１の実施例と同じで、鉄芯金４０３の外周にＰＦＡチューブ４０２を配している。芯金の内部には電磁誘導加熱装置のコイル４０１、磁束を収束させるためのコア４０８、４０９、コイル４０１とコア４０８．４０９を封止する液晶ポリマー４１０からなっている。鉄芯金４０３は、厚さ１ｍｍの鉄でできており外径は３５ｍｍ、全長３５０ｍｍである。ＰＦＡチューブ４０２は厚さ３０μｍである。コイル４０１は、直径１８０μｍのリッツ線２２０本を束にしたもので形成し、全長３５００ｍｍになる。この局部加熱方式は、実施例１の全周加熱に比べてさらに熱効率がよく、立ち上がり時間が早いというメリットがある。この定着ローラに加圧圧接する加圧ローラ２００とニップを形成し用紙にトナーを固着させる。加圧ローラ２００は、第１実施例と同じで、３ｍｍ厚の鉄芯金１０７上にシリコンゴム１０６を５ｍｍ配し、その外周に５０μｍ厚のＰＦＡチューブ１０５を配している。定着ローラ４００と加圧ローラ２００で形成されるニップ幅は６ｍｍである。本実施例では定着ローラの周速を２６０ｍｍ／ｓとし１分間にＡ４サイズ横送りで５０枚連続通紙可能な構成となっている。
【００５０】
本実施例の各部材の熱容量を以下に述べる。
【００５１】
鉄芯金１０３
体積：｛（１．７５×１．７５×３．１４）―（１．６５×１．６５×３．１４）｝×３５＝３７．３６６ｃｍ３
鉄の比熱、０．４Ｊ／ｇＫ
鉄の密度、７．８６ｇ／ｃｍ３
芯金の熱容量、３７．３６６×０．４×７．８６≒１１７．５Ｊ／Ｋ
表層のＰＦＡチューブ４０２
体積：｛（１．７５３×１．７５３×３．１４）―（１．７５×１．７５×３．１４）｝×３５≒１．１５ｃｍ３
ＰＦＡの比熱、０．２５Ｊ／ｇＫ
ＰＦＡの密度、２．１５ｇ／ｃｍ３
ＰＦＡの熱容量、１．１５×０．２５×２．１５≒０．６２Ｊ／Ｋ
コイル４０１
体積：０．００９×０．００９×３．１４×２２０×３５０≒１９．５ｃｍ３
コイルの比熱、０．３５Ｊ／ｇＫコイルの密度、９ｇ／ｃｍ３
コイルの熱容量、１９．５×０．３５×９≒６１．４Ｊ／Ｋ
コア４０９、
３０ｍｍ×２５ｍｍ×３ｍｍ×１０個
スペース５ｍｍ
体積：３×２．５×０．３＝２．２５×１０個＝２２．５ｃｍ３
コアの比熱、０．６Ｊ／ｇＫ
コアの密度、４．８５ｇ／ｃｍ３
熱容量、２２．５×０．６×４．８５≒６５．５Ｊ／Ｋ
コア４０８
３０ｍｍ×１２ｍｍ×３ｍｍ×１０個
スペース５ｍｍ
体積：３×１．２×０．３＝１．０８×１０個＝１０．８ｃｍ３
熱容量、１０．８×０．６×４．８５≒３１．４Ｊ／Ｋ
液晶ポリマー４１０（直径φ２８ｍｍ、長さ３５０ｍｍの円柱の半分）
液晶ポリマーの体積＝（円柱／２−コイル−コア体積）
＝１．４×１．４×３．１４×３５／２−１９．５−１０．８≒７７．４ｃｍ３
液晶ポリマーの比熱  １．２Ｊ／ｇＫ
液晶ポリマーの密度  １．６２ｇ／ｃｍ３
熱容量  ７７．４×１．２×１．６２≒１５０．４６Ｊ／Ｋ
磁界発生手段に対する誘導発熱部材の熱容量は、
（コイル＋コア＋ポリマーの熱容量）／（芯金＋ＰＦＡの熱容量）＝（６１４．＋６５．５＋３１．４＋１５０．４６）／（１１７．５＋０．６２）＝２．６１
約２．６倍である。
【００５２】
表皮深さδは実施例１と同じである。
【００５３】
図１１に経過時間での、トナーを紙に定着させる為に最低限必要な定着温度を確保する設定可能なスタンバイ温度条件、その条件での最大コイル温度を示す。実施例３では、実施例１同様、３０分まで経っても、定着性とコイル温度を両立させるための設定可能な条件が設定できる。これは、コイルの熱容量の差により、コイル内に蓄積された熱エネルギーが、連続通紙時に徐々に放出され、定着ローラ温度低下の防止につながっているため、スタンバイ温度を下げることが可能である。このことから、コイル温度を一定以下に抑えられるわけである。さらに本実施例では、局部加熱方式である為、２００℃までの立ち上げ時間が４０秒となり、実施例１以上に早いことが確認できた。
【００５４】
本発明では、定着ローラの温度が２５℃の場合の立ち上げ後の時間経過で、待機時または画像形成時における定着ローラ温調温度を変更しているが、定着ローラの加熱開始直後からの時間経過に応じて定着ローラ温調温度を変更しても構わない。
【００５５】
また、経過時間で定着ローラ温調温度を変えるのではなく、コイル温度を温度検知装置で直接検知し、コイル温度により待機時または画像形成時における定着ローラ温調温度を変更することも可能である。
【００５６】
また本発明のように立ち上げ後からの経過時間やコイル（磁場発生手段）温度に応じて、待機時または画像形成時における定着ローラ温調温度を変更する以外に、定着装置の機内温度や、通紙枚数、コイルへの通電時間等に応じて、磁場発生手段の温度を予測し、待機時または画像形成時における定着ローラ温調温度を変更してもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、エネルギー消費効率を損なうことなく、スループットダウンの必要もなく電磁誘導装置の昇温を防止することが可能な、電磁誘導加熱方式の定着装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る定着装置を示す概略構成図。
【図２】本発明の実施例１に係る定着装置の軸方向断面図。
【図３】本発明の実施例１に係るコイルを示す概略構成図。
【図４】本発明の実施例１の比較対照となる比較例の定着装置を示す概略構成図。
【図５】本発明の実施例１に係る定着ローラ表面温度の温度低下幅を示す表。
【図６】本発明の実施例１に係る定着ローラ表面温度の温度低下幅を示すグラフ。
【図７】本発明の実施例１に係る定着ローラ表面温度のスタンバイ温度とコイル温度の最大差示す表。
【図８】本発明の実施例１に係る定着ローラ表面温度のスタンバイ温度とコイル温度の最大差示すグラフ。
【図９】本発明の実施例１に係る定着ローラ表面温度のスタンバイ温度設定とコイル昇温温度の関係を示す表。
【図１０】本発明の実施例３に係る定着装置を示す概略構成図。
【図１１】本発明の実施例３に係る定着ローラ表面温度のスタンバイ温度設定とコイル昇温温度の関係を示す表。
【図１２】本発明の実施例の画像形成装置の概略断面図。
【図１３】本発明の実施例及び従来の画像形成装置の画像処理に関する概略構成図。
【図１４】本発明の実施例２に係る定着装置を示す概略構成図。
【図１５】本発明の実施例２に係るコイル温度と定着ローラ表面温度の温度低下幅の関係を示す表。
【図１６】本発明の従来の定着装置の概略断面図。
【図１７】定着ローラ表面温度の時間推移を示すグラフ。
【符号の説明】
１  感光体ドラム
２  レジストローラ
３  給紙ローラ
６  定着ローラ
９  加圧ローラ
１０  入口ガイド
１２  出口ガイド
１９  原稿
２０  原稿台ガラス
２１  光源（露光手段）
２２  リフレクタ
２３〜２８  ミラー
２９  結像レンズ
３０  １次帯電器（帯電手段）
３１  現像装置（現像手段）
３２  現像ローラ
３４  転写帯電器（帯電手段）
３５  除電針
３６  クリーニング器
３７  クリーニングブレード
３８  搬送部
３９  感光体ドラム（像担持体）
４０  ポリゴンミラー
４１  Ｆθレンズ
６０  定着装置
６１  ＣＣＤ
６２  Ａ／Ｄ変換装置
６３  画像処理装置
６５  Ｄ／Ａ変換装置
６６  レーザードライバー
６７  半導体レーザー
７５  コンピュータ（計算機）
１００  定着ローラ
１０１  コイル
１０２  ＰＦＡチューブ
１０３  鉄芯金
１０４  温度検知装置
１０５  ＰＦＡチューブ
１０６  シリコンゴム
１０７  鉄芯金
２００  加圧ローラ
４０８、４０９  コア
４１０  液晶ポリマー
【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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