(57)【要約】【課題】記録材端部の定着性を保ちつつ、非通過領域の過昇温を抑制することができる定着装置を提供すること。【解決手段】励磁コイル３に交流電流を流して交番磁界を生成し、回転体１の導電層１ａを電磁誘導加熱させてニップ部Ｎで未定着のトナー像Ｔを担持する記録材Ｐを搬送しつつトナー像を記録材に定着する定着装置において、前記回転体の、最大幅の記録材が通過する領域内での前記導電層の単位長さ当たりの周回方向の抵抗値をＲ１、前記回転体の、最大幅の記録材が通過する領域外での前記導電層の単位長さ当たりの周回方向の抵抗値の最大値をＲ２とすると、Ｒ１＜Ｒ２であることを特徴とする。【選択図】図７
2016212212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電層を有する回転可能な筒状の回転体と、
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沿って配置された磁性芯材と、
前記磁性芯材の軸方向に交差する方向で前記磁性芯材に巻回された励磁コイルと、
前記回転体と共にニップ部を形成する加圧部材と、
前記回転体と前記加圧部材の何れか一方を駆動する駆動手段と、を備え、
前記励磁コイルに交流電流を流して交番磁界を生成し、前記導電層を電磁誘導加熱させて前記ニップ部で未定着のトナー像を担持する記録材を搬送しつつトナー像を記録材に定着する定着装置において、
前記回転体の、最大幅の記録材が通過する領域内での前記導電層の単位長さ当たりの周回方向の抵抗値をＲ１、前記回転体の、最大幅の記録材が通過する領域外での前記導電層の単位長さ当たりの周回方向の抵抗値の最大値をＲ２とすると、Ｒ１＜Ｒ２であることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記駆動手段が前記回転体を駆動することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記駆動手段が前記加圧部材を駆動することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
記録材に未定着のトナー像を形成する画像形成部と、
トナー像を記録材に定着する定着部と、を有する画像形成装置において、
前記定着部として請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像形成装置に搭載する電磁誘導加熱方式の定着装置、及びこの定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写機やプリンタは、未定着のトナー像を担持した記録材を搬送しながら加熱してトナー像を記録材に定着する定着装置を搭載している。この定着装置として、電磁誘導加熱方式の装置が知られている。このタイプの定着装置は、記録材を加熱するための加熱回転体の温度上昇が速く、消費電力も低いという利点を有する。
【０００３】
特許文献１には、筒状の加熱回転体の内部に励磁コイルと磁性体コアを配置し、加熱回転体の軸方向に交番磁界を発生させ、加熱回転体に発生する周回電流によるジュール熱で加熱回転体を発熱させる電磁誘導加熱方式の定着装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２６２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の定着装置では、交番磁界が加熱回転体の軸方向を貫いている為、記録材の端部において急峻に発熱量を下げる発熱分布を形成させることができない。その為、記録材全域で加熱回転体を一様に発熱させる為には、加熱回転体の発熱領域を記録材幅よりも大きくする必要がある。
【０００６】
しかしながら、加熱回転体の発熱領域を記録材幅よりも大きくすると、加熱回転体の記録材が通過しない領域（非通過領域）が過度に昇温してしまい、記録材の連続プリント中に加熱回転体の耐熱温度を超えてしまう可能性がある。
【０００７】
本発明の目的は、記録材端部の定着性を保ちつつ、非通過領域の過昇温を抑制することができる定着装置、及びその定着装置を備えた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】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る定着装置は、
導電層を有する回転可能な筒状の回転体と、
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沿って配置された磁性芯材と、
前記磁性芯材の軸方向に交差する方向で前記磁性芯材に巻回された励磁コイルと、
前記回転体と共にニップ部を形成する加圧部材と、
前記回転体と前記加圧部材の何れか一方を駆動する駆動手段と、を備え、
前記励磁コイルに交流電流を流して交番磁界を生成し、前記導電層を電磁誘導加熱させて前記ニップ部で未定着のトナー像を担持する記録材を搬送しつつトナー像を記録材に定着する定着装置において、
前記回転体の、最大幅の記録材が通過する領域内での前記導電層の単位長さ当たりの周回方向の抵抗値をＲ１、前記回転体の、最大幅の記録材が通過する領域外での前記導電層の単位長さ当たりの周回方向の抵抗値の最大値をＲ２とすると、Ｒ１＜Ｒ２であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る画像形成装置は、
記録材に未定着のトナー像を形成する画像形成部と、
トナー像を記録材に定着する定着部と、を有する画像形成装置において、
前記定着部として請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、記録材端部の定着性を保ちつつ、非通過領域の過昇温を抑制することができる定着装置、及びその定着装置を備えた画像形成装置の提供を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】画像形成装置の断面図
【図２】実施例１に係る定着装置の断面図
【図３】定着装置を記録材の搬送方向の上流側から見たときの正面図
【図４】磁性体コアと励磁コイルによる発熱層の電磁誘導加熱を説明するための図
【図５】直列共振回路と、励磁コイルと発熱層との関係を説明するための回路図
【図６】励磁コイル３と発熱層１ａのトランスのモデル図
【図７】定着スリーブの長手方向の断面図
【図８】定着スリーブの周回抵抗値の計算方法を説明するための図
【図９】実施例１、実施例２、比較例１、比較例２の各定着装置における定着スリーブ構成での励磁コイルの巻き数と電力の関係を示す図
【図１０】実施例１、実施例２、比較例１、比較例２の各定着装置における連続プリント時の定着スリーブの非通過領域の温度を示す図
【図１１】実施例１、実施例２、比較例１、比較例２の各定着装置における連続プリント時の記録材端部のトナー定着性の評価を示す図
【図１２】実施例１、比較例２の各定着装置における温調制御時の前回転中における定着スリーブの長手方向の温度分布を示す図
【図１３】実施例３、実施例４、比較例３、比較例４の各定着装置Ｂにおけるスリーブ１構成での巻き数と電力の関係を示す図
【図１４】実施例３、実施例４、比較例３、比較例４の各定着装置における連続プリント時の定着スリーブの非通過領域の温度を示す図
【図１５】実施例３、実施例４、比較例３、比較例４の各定着装置における連続プリント時の記録材端部のトナー定着性の評価を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本発明の好適な実施形態は、本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明は以下の実施例により限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において種々の構成を他の公知の構成に置き換えることは可能である。
【００１３】
［実施例１］
１．画像形成装置１００
図１を参照して、本発明に係る画像形成装置を説明する。図１は電子写真記録技術を用いた画像形成装置（本実施例ではモノクロプリンタ）１００の一例の概略構成を表わす断面図である。
【００１４】
画像形成装置１００において、記録材Ｐに未定着のトナー像を形成する画像形成部Ａは、像担持体としての感光体ドラム１０１と、帯電部材１０２と、レーザスキャナ１０３と、現像器１０４と、を有する。更に画像形成部Ａは、感光体ドラムをクリーニングするクリーナ１０９と、転写部材１０８と、を有する。以上の画像形成部Ａの動作は周知であるので詳細な説明は割愛する。
【００１５】
画像形成装置１００の本体１００Ａ内のカセット１０５に収納された記録材Ｐはローラ１０６の回転によって１枚ずつ繰り出される。その記録材Ｐはローラ１０７の回転によって感光体ドラム１０１と転写部材１０８とで形成された転写ニップ部に搬送される。転写ニップ部でトナー像が転写された記録材Ｐは搬送ガイド１１０を介して定着部（以下、定着装置と称する）Ｂに送られる。記録材Ｐに形成された未定着のトナー像Ｔは定着装置Ｂによって記録材上に加熱定着される。定着装置Ｂを出た記録材Ｐはローラ１１１，１１２の回転によってトレイ１１３に排出される。
【００１６】
２．定着装置Ｂ
実施例１に示す定着装置Ｂは電磁誘導加熱方式の装置である。図２は実施例１に係る定着装置Ｂの概略構成を示す断面図である。図３は定着装置Ｂを記録材Ｐの搬送方向Ｙの上流側から見たときの正面図である。図４は磁性体コア２と励磁コイル３による発熱層１aの電磁誘導加熱を説明するための図である。
【００１７】
加圧部材としての加圧ローラ８は、芯金８ａと、芯金８ａの外周面上にローラ状に成形被覆させた弾性層８ｂと、弾性層８ｂの外周面上に設けられた離型層８ｃと、を有する。弾性層８ｂは厚みが３．５ｍｍ、離型層８ｃは１５〜２５μｍである。加圧ローラ８の直径は２５ｍｍである。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の記録材Ｐの搬送方向Ｙと直交する長手方向の両端部は定着装置Ｂの左右の側板（不図示）間に軸受けを介して回転可能に保持させて配設してある。
【００１８】
筒状の回転体としての定着スリーブ（以下、スリーブとも称す）１の中空部に挿通されたスリーブガイド６上には、スリーブガイド６を補強するためのステイ５が配置されている。スリーブガイド６は耐熱性樹脂ＰＰＳ等で構成されている。ステイ５の記録材Ｐの搬送方向Ｙと直交する長手方向の両端部と左右の側板側のバネ受け部材１８ａ，１８ｂとの間に、それぞれ、加圧バネ１７ａ，１７ｂを縮設することでステイ５に押し下げ力を作用させている。
【００１９】
実施例１の定着装置Ｂでは、総圧約１００Ｎ〜２５０Ｎ（約１０ｋｇｆ〜約２５ｋｇｆ）の押圧力をステイ５に与えている。この押圧力によりスリーブガイド６の下面はスリーブ１を介して加圧ローラ８表面に加圧され、これにより加圧ローラ８はスリーブ１と共に所定幅のニップ部Ｎを形成する。
【００２０】
加圧ローラ８は駆動手段としてのモータＭの駆動により矢印方向に回転（駆動）される。スリーブ１は加圧ローラ８の回転に追従して矢印方向に回転する。スリーブガイド６の記録材Ｐの搬送方向Ｙと直交する長手方向の両端部には、スリーブ１の回転時に当該スリーブ１の端部を受けてスリーブ１の寄り移動を規制するフランジ部材１２ａ，１２ｂが外嵌されている。フランジ部材１２ａ，１２ｂの材質としては耐熱性の樹脂材料が好ましい。
【００２１】
スリーブ１は、基層となる導電層としての筒状の発熱層１ａと、発熱層１ａの外周面に積層させた弾性層１ｂと、弾性層１ｂの外周面に積層させた離型層１ｃからなる複合構造の筒形回転体である。スリーブ１の直径は１０〜５０ｍｍである。スリーブ１の層構成については項目６．で詳しく説明する。
【００２２】
導電性部材によって形成された発熱層１ａには後述する励磁コイル３からの交番磁界が作用することにより、発熱層１ａに周回電流Ｉ１（図４参照）が発生して発熱層１ａが発熱する。この熱が弾性層１ｂ、離型層１ｃに伝達されてスリーブ１全体が加熱される。
【００２３】
定着装置Ｂの温度検知は、スリーブ１の記録材Ｐの搬送方向Ｙと直交する長手方向中央、及びスリーブ１の長手方向両端部に配設された非接触型の温度検知素子９，１０，１１によって行われる。温度検知素子９はスリーブ１表面において記録材Ｐが通過する領域（通過領域）Ａｐの温度を検知し、温度検知素子１０，１１は記録材Ｐが通過しない領域（非通過領域）Ａｎｐの温度を検知する。
【００２４】
ここで、定着装置Ｂの温度制御はスリーブ１の長手方向中央の温度検知素子９によって検出された温度をもとに行われ、これによりスリーブ１は誘導加熱されてスリーブ１表面の温度が所定の目標温度に維持される。また、スリーブ１の長手方向両端部に配設された温度検知素子１０，１１によって記録材Ｐを連続プリントした時の昇温具合を検知することができる。
【００２５】
未定着のトナー像Ｔを担持する記録材Ｐはニップ部Ｎで挟持搬送されつつ加熱され、これによりトナー像Ｔは記録材上に定着される。
【００２６】
３．磁性体コア２と励磁コイル３
磁性体コア２は直径１０ｍｍ、長さ３００ｍｍの円筒形の磁性芯材でできており、不図示の固定手段でスリーブ１の中空部を貫通して配置されている。つまり、磁性体コア２はスリーブ１の中空部に挿通されスリーブ１の母線方向に沿って配置されている。そして励磁コイル３にて生成された磁力線をスリーブ１の内部に誘導することによって磁路を形成する。
【００２７】
励磁コイル３は被覆された銅線であり、磁性体コア２に螺旋状に巻き回して配設されている。つまり、励磁コイル３は磁性体コア２の軸方向Ｌに交差する方向で磁性体コア２に巻回されている。この励磁コイル３に高周波コンバータ１６から交流電流としての高周波電流を流すと、周期的に極性が反転する交番磁界が磁性体コア２に平行な方向に発生する。スリーブ１の発熱層１ａにはこの磁界を打ち消すように周回電流Ｉ１が発生し、この周回電流によるジュール熱によりスリーブ１が加熱され温度上昇する。
【００２８】
高周波コンバータ１６については項目４．で詳しく説明する。励磁コイル３の巻き数については項目５で詳しく説明する。
【００２９】
４．高周波コンバータ１６
図５は高周波コンバータの具体例の一つである直列共振回路と、励磁コイル３と発熱層１ａとの関係を説明するための回路図である。この回路図では、商用電源２０、整流回路２１、高周波スイッチング回路２２、共振回路２４、理想変圧器２５、発熱層１ａに分かれている。
【００３０】
商用電源２０から得られる商用交流電圧（例えば、ＡＣ１００Ｖまたは２００Ｖ、５０／６０Ｈｚ）は、整流回路２１によって脈流電圧に変換され、高周波スイッチング回路２２に供給される。
【００３１】
そして、脈流に変換された電圧Ｖａは、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタなどのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２によって高周波電流（例えば２０．５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ）として共振回路２４に供給される。ここで、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを、以降「ＩＧＢＴ」と称す。「ＩＧＢＴ」は、Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒのことである。このＩＧＢＴは、その駆動（オン状態とオフ状態の切り替え）がドライブ回路２３によって制御される。
【００３２】
共振回路２４において共振コンデンサＣＲと励磁コイルＬＲは、直列共振回路を構成している。直列共振回路においては、出力周波数が共振周波数ｆＲと一致しているときに、インピーダンスが最小となり、電流が最も多く流れる。直列共振回路の共振周波数ｆＲは、以下の式（１）によって得られる。
【００３３】
【数１】
2016212212.tif 000003
【００３４】
実施例１においては、励磁コイル３のインダクタンスをＬＣＲメータで測定した結果、ＬＲ＝１４μＨであるため、例えば共振コンデンサＣＲの容量をＣＲ＝２μＦとすると、式（１）より共振周波数ｆＲ＝３０ｋＨｚと計算することが出来る。従って３０ｋＨｚの高周波電流を発生させた時に、共振回路２４に流れる電流が最大となり、発熱層１ａに発生する熱量も最大となる。この共振コンデンサＣＲの容量は、励磁コイル３のインダクタンスＬＲと、使用したい周波数に応じて選択することが出来る。
【００３５】
この高周波コンバータ１６において、高周波スイッチング回路２２に供給される実効値電圧Ｖａと、共振回路２４に供給される実効値電圧ＶＦＨＡの関係は、下記の刊行物１、又は刊行物２の記載によれば、以下の式（２）で表すことが出来る。
【００３６】
【数２】
2016212212.tif 000004
【００３７】
Ｖｅ：商用電源の実効値電圧
刊行物１：「ＬＬＣ  ｒｅｓｏｎａｎｔ  ｈａｌｆ−ｂｒｉｄｇｅ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ  ｄｅｓｉｇｎ  ｇｕｉｄｅｌｉｎｅ，  ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ  ＮＯＴＥ  ＡＮ２４５０」
刊行物２：「Ｈａｌｆ−Ｂｒｉｄｇｅ  ＬＬＣ  Ｒｅｓｏｎａｎｔ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｕｓｉｎｇ  ＦＳＦＲ−Ｓｅｒｉｅｓ  Ｆａｉｒｃｈｉｌｄ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｗｉｔｃｈ（ＦＰＳ），  ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ  ＮＯＴＥ  ＡＮ４１５１」
なお、商用電源２０の電圧の最大値をＶｍで表すと、以下の式（３）となる。
【００３８】
【数３】
2016212212.tif 000005
【００３９】
Ｖｍ：商用電源の電圧の最大値
となる。
【００４０】
５．トランスモデルによる電力の算出方法
図６は励磁コイル３と発熱層１ａのトランスのモデル図である。励磁コイル３への印加電圧ＶＦＨＡと発熱層１ａに発生する熱量（＝電力）ＰＳＬＶとの関係は、トランスの変圧比の式から概算することが出来る。１次巻き線側（励磁コイル３）にＶＦＨＡの高周波電圧を発生させ、その結果トランスモデルの磁性コアＦを介して２次巻き線側（発熱層１ａ）に誘導起電力ＶＳＬＶがかかり、抵抗ＲＳＬＶによって熱として消費され、熱量（＝電力）ＰＳＬＶが発生する。
【００４１】
ここで、２次側コイルの巻き数は１回と考えることが出来、１次側のコイル（励磁コイル３）の巻き数をＮＣＯＩＬとおくと、変圧比の式から、ＶＦＨＡ、ＶＳＬＶ、ＮＣＯＩＬの間には、以下の式（４）の関係が成り立つ。
【００４２】
【数４】
2016212212.tif 000006
【００４３】
ＮＣＯＩＬ：１次側のコイル（励磁コイル３）の巻き数
ＶＦＨＡ：１次側コイル（励磁コイル３）に印加される電圧
ＶＳＬＶ：２次側コイル（発熱層１ａ）の誘導起電力
（４）の式を変形して、以下（５）の式が得られる。
【００４４】
【数５】
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【００４５】
更に、発熱層１ａに発生する熱量（＝電力）はＰＳＬＶ、発熱層１ａの周回抵抗をＲＳＬＶで表すと、式（５）を用いて、以下の式（６）の関係が得られる。
【００４６】
【数６】
2016212212.tif 000008
【００４７】
ＲＳＬＶ：発熱層１ａの周回抵抗
発熱層１ａの周回抵抗ＲＳＬＶは、発熱層１ａの周回方向に電流が流れた際の電気抵抗である。発熱層１ａの周回抵抗ＲＳＬＶについては項目７．で詳しく説明する。
【００４８】
６．スリーブ１の層構成
図７はスリーブ１の長手方向の断面図である。発熱層１ａは、第１の発熱層１ａ１と、第１の発熱層１ａ１の外周面上に設けられた第２の発熱層１ａ２と、を有する。第１の発熱層１ａ１はＳＵＳ３０４により形成された素管であり、直径３０ｍｍ、厚み３５μｍ、長さ２３０ｍｍである。この第１の発熱層１ａ１の外周面に第２の発熱層１ａ２として厚み１０μｍのＳＵＳを蒸着している。スリーブ１の長手方向について、第２の発熱層１ａ２の幅は、第１の発熱層１ａ１より狭く、ニップ部Nを通過させる記録材Ｐの最大幅（ＬＴＲ幅（＝２１６ｍｍ））以上となる２２０ｍｍとした。つまり、発熱層１ａの長手方向の中央２２０ｍｍの領域は厚み４５μｍ、この中央２２０ｍｍの領域より両端部各５ｍｍの領域は厚み３５μｍである。
【００４９】
そして、第２の発熱層１ａ２の外周面上に弾性層１ｂとして厚み２７０μｍのシリコーンゴムを設け、弾性層１ｂの外周面上に離型層１ｃとして厚み１５μｍのＰＦＡを設けている。
【００５０】
７．スリーブ１の周回抵抗値
図８（ａ）に、発熱層１ａの形状と周回抵抗の計算方法を示す。筒状の発熱層１ａは、長さＬ［ｍ］、直径ｄ［ｍ］、厚みｔ［ｍ］、体積抵抗率ρ［Ωｍ］とすると、図８（ｂ）に示すように発熱層１ａを切り開いて矢印Ｒ方向に電流Ｉを流す際の電気抵抗Ｒｓｌｖは、以下の式（７）となる。
【００５１】
【数７】
2016212212.tif 000009
【００５２】
以下に、発熱層１ａの周回抵抗値を式（７）を用いて計算する。ＳＵＳ３０４の体積抵抗値が７．２ｅ−７Ωｍであることと、発熱層１ａは第１の発熱層１ａ１と第２の発熱層１ａ２の周回抵抗値を並列に合成した抵抗であることから、Ｒｓｌｖ＝６．６２ｅ−３Ωである。
【００５３】
また、発熱層１ａの長手方向の中央２２０ｍｍの領域における単位長さ（Ｌ＝１ｍｍ）当たりの周回抵抗値Ｒｉｎは、Ｒｉｎ＝１．５１Ωである。又、発熱層１ａの長手方向の中央２２０ｍｍの領域外における単位長さ（Ｌ＝１ｍｍ）当たりの周回抵抗値の最大値Ｒｏｕｔは、発熱層１ａの長手方向の中央２２０ｍｍ（第２の発熱層の幅）から２３０ｍｍ（第１の発熱層の幅）における領域から見積った。即ち、Ｒｏｕｔ＝１．９４Ωとなる。従って、Ｒｉｎ＜Ｒｏｕｔとなる。
【００５４】
つまり、スリーブ１の、最大幅（ＬＴＲ幅）の記録材Ｐが通過する領域（通過領域Ａｐ）内での発熱層１ａの単位長さ当たりの周回方向の抵抗値の最大値ＲｉｎをＲ１とする。スリーブ１の、最大幅（ＬＴＲ幅）の記録材Ｐが通過する領域外（非通過領域Ａｎｐ）での発熱層１ａの単位長さ当たりの周回方向の抵抗値の最大値ＲｏｕｔをＲ２とする。Ｒｉｎ＜ＲｏｕｔであるのでＲ１＜Ｒ２となる。
【００５５】
また、励磁コイル３の巻き数を１８回にした場合に式（６）から商用電源の実効値電圧が１００Ｖである場合にスリーブ１に投入される最大の電力は９４５Ｗである。
【００５６】
以上が実施例１の定着装置Ｂの構成である。
【００５７】
これに対し、表１に示す比較例１の定着装置Ｂは、スリーブ１以外は実施例１と同じである。比較例１に関し、スリーブ１の発熱層１ａは、厚み３５μｍ、長さ２３０ｍｍのＳＵＳ３０４の素管１ａ１のみの構成である。比較例１の定着装置Ｂにおけるスリーブ１の周回抵抗値はＲｓｌｖ＝８．４３ｅ−３Ωであることから、励磁コイル３の巻き数を１６回にした場合に式（６）から商用電源の実効値電圧が１００Ｖである場合のスリーブ１に投入される最大の電力は９３９Ｗである。
【００５８】
一方、表１に示す比較例２の定着装置Ｂは、磁性体コア３の長さが２８０ｍｍであり、実施例１及び比較例１に比べて磁性体コア３の長さが短い。その他の構成は比較例１と同じである。
【００５９】
図９に、実施例１、比較例１、比較例２の各定着装置Ｂにおけるスリーブ１構成での巻き数と商用電源の実効値電圧が１００Ｖおける電力の関係を示す。また、表１に、実施例１、比較例１、比較例２の各スリーブ１構成の違いを示す。
【００６０】
【表１】
2016212212.tif 000010
【００６１】
８．効果の説明
実施例１、比較例１、比較例２の各定着装置Ｂについて、記録材Ｐをプロセススピード２９６ｍｍ／ｓｅｃにてニップ部Ｎで挟持搬送させた際の非通過領域Ａｎｐのスリーブ１の表面温度を温度検知素子１０，１１で測定し、その測定温度を比較した。スリーブ１に投入する最大電力は表１に示す値とし、温度検知素子９の温度が１７０℃に保たれるように温調制御した。
【００６２】
又、記録材Ｐは、ゼロックス社製Ｂｕｓｉｎｅｓｓ４２００（坪量７５ｇ／ｍ３）、ＬＴＲサイズ（２１６ｍｍ×２７９ｍｍ）を用いた。搬送方向ＹはＬＴＲの縦（２９７ｍｍ）と平行とし、スループット６０ｐｐｍの出力とし、記録材Ｐ上にマゼンタとイエローを混色した未定着トナー像を全域に載せて１５０枚連続プリントした。
【００６３】
図１０に、ＬＴＲサイズの記録材Ｐの各枚数毎に温度検知素子１０で測定したスリーブ１の非通過領域Ａｎｐの温度を示している。尚、温度検知素子１１の温度の結果は温度検知素子１０と略同じであった為省略する。図１１に、連続プリント時の記録材端部のトナー定着性の評価を示している。
【００６４】
図１０に示すように、非通過領域Ａｎｐにおける温度検知素子１０の温度は、比較例１が最も高く、実施例１、比較例２の順に温度が低くなる。比較例１はプリント枚数が９０枚を超えたあたりからスリーブ１の耐熱温度を超えてしまうため、実施例１に比べ耐久性に問題がある。
【００６５】
比較例２については、図１１に示すように、実施例１に比べて記録材Ｐ上のトナー定着性が不利となる。その理由を以下に述べる。
【００６６】
図１２に、実施例１と比較例２に関し、温度検知素子９の温度が１７０℃となるように温調制御した時の前回転中におけるスリーブ１の長手方向の温度分布をＮＥＣ  Ａｖｉｏ赤外線テクノロジー社製ＴＨ９１００ＭＲ／ＷＲを用いて測定比較した結果を示す。ここで、前回転とは、未定着トナー像の加熱定着処理を行う前に加圧ローラ８とスリーブ１を回転させるための処理をいう。
【００６７】
比較例２が示す通り、スリーブ１の非通過領域Ａｎｐにおける発熱量を下げる為に、磁性体コア３の長さを短尺化して発熱領域を狭くすると、記録材端部の領域まで発熱量が低下してしまう。即ち、ＬＴＲ幅の全域で一様に発熱させることができない。このことは、スリーブ１の回転中心軸における磁束密度を、ＬＴＲの端部で急峻に抑えることができないことに起因している。その為、比較例２は実施例１に比べて記録材端部のトナー定着性が不利となる。
【００６８】
つまり、実施例１の定着装置Ｂは、記録材端部の定着性を保ちつつ、非通過領域の過昇温を抑制することができる。
【００６９】
［実施例２］
定着装置Ｂの他の例を説明する。実施例２に示す定着装置Ｂは、スリーブ１の発熱層１ａの構成が実施例１とは異なる。その他の構成については実施例１と同じであるので説明を省略する。
【００７０】
９．スリーブ１の発熱層１ａの構成
スリーブ１の発熱層１ａに関し、第１の発熱層１ａ１としてＳＵＳ３０４により形成された直径３０ｍｍ、厚み３５μｍ、長さ２３０ｍｍの素管を用い、この第１の発熱層の外周面上に第２の発熱層１ａ２として厚み１０μｍのＮｉを蒸着している。スリーブ１の長手方向について、第２の発熱層１ａ２の幅は第１の発熱層１ａ１より狭く、ＬＴＲ幅以上となる２２０ｍｍとした。つまり、発熱層１ａの長手方向の中央２２０ｍｍの領域は厚み４５μｍ、この中央２２０ｍｍの領域より両端部各５ｍｍの領域は厚み３５μｍである。
【００７１】
表２に、実施例１、実施例２、比較例１、比較例２の各スリーブ１構成の違いを示す。
【００７２】
【表２】
2016212212.tif 000011
【００７３】
Ｎｉの体積抵抗値が６．９ｅ−８Ωｍであることと、発熱層１ａは第１の発熱層１ａ１と第２の発熱層１ａ２の周回抵抗値を並列に合成した抵抗であることから、Ｒｓｌｖ＝２．１９ｅ−３Ωである。
【００７４】
また、発熱層１ａの長手方向の中央２２０ｍｍの領域における単位長さ（Ｌ＝１ｍｍ）当たりの周回抵抗値Ｒｉｎは、Ｒｉｎ＝０．４９Ωである。又、発熱層１ａの長手方向の中央２２０ｍｍの領域外における単位長さ（Ｌ＝１ｍｍ）当たりの周回抵抗値の最大値Ｒｏｕｔは、Ｒｏｕｔ＝１．９４１Ωである。その為、Ｒｉｎ＜Ｒｏｕｔとなる。よって、実施例１で説明したＲ１とＲ２の関係はＲ１＜Ｒ２となる。
【００７５】
また、励磁コイル３の巻き数を３１回にした場合に式（６）から商用電源の実効値電圧が１００Ｖである場合にスリーブ１に投入される最大の電力は９６４Ｗである。
【００７６】
図９に、実施例２の定着装置Ｂにおけるスリーブ１構成での巻き数と商用電源の実効値電圧が１００Ｖおける電力の関係を示した。
【００７７】
以上が実施例２の定着装置Ｂの構成である。
【００７８】
１０．効果の説明
実施例２の定着装置Ｂについて、記録材Ｐをプロセススピード２９６ｍｍ／ｓｅｃにてニップ部Ｎで挟持搬送させた際の非通過領域Ａｎｐのスリーブ１の表面温度を温度検知素子１０，１１で測定した。測定条件は実施例１と同様である。
【００７９】
図１０に、実施例２の定着装置Ｂに関し、ＬＴＲサイズの記録材Ｐの各枚数毎に温度検知素子１０で測定したスリーブ１の非通過領域Ａｎｐの温度を示している。尚、温度検知素子１１の温度の結果は温度検知素子１０と略同じであった為省略する。図１１に、連続プリント時の記録材端部のトナー定着性の評価を示している。
【００８０】
図１０に示すように、非通過領域Ａｎｐにおける温度検知素子１０の温度は、比較例１が最も高く、実施例１、実施例２、比較例２の順に温度が低くなる。実施例２の温度は、実施例１と比較例２の間で推移している。
【００８１】
図１１に示すように、記録材Ｐ上のトナー定着性については実施例１と同様の評価を得ている。
【００８２】
よって、実施例２の定着装置Ｂも、記録材端部の定着性を保ちつつ、非通過領域の過昇温を抑制することができる。
【００８３】
［実施例３］
定着装置Ｂの他の例を説明する。実施例３に示す定着装置Ｂは、スリーブ１がモータMの駆動により図２に示す矢印方向に回転（駆動）される。加圧ローラ８はスリーブ１の回転に追従して図２に示す矢印方向に回転する。即ち、実施例１、及び実施例２の定着装置Ｂとは駆動形態が異なる。又、スリーブ１の発熱層１ａの構成が実施例１とは異なる。その他の構成については実施例１と同じであるので説明を省略する。
【００８４】
１１．スリーブ１の発熱層１ａの構成
スリーブ１の発熱層１ａに関し、第１の発熱層１ａ１としてＳＵＳ３０４により形成された直径３０ｍｍ、厚み１７０μｍ、長さ２８０ｍｍの素管を用い、この第１の発熱層の外周面上に第２の発熱層１ａ２として厚み３０μｍのＳＵＳ３０４を蒸着している。スリーブ１の長手方向について、第２の発熱層１ａ２の幅は第１の発熱層１ａ１より狭く、ＬＴＲ幅以上となる２２０ｍｍとした。つまり、発熱層１ａの長手方向の中央２２０ｍｍの領域は厚み２００μｍ、この中央２２０ｍｍの領域より両端部各５ｍｍの領域は厚み１７０μｍである。
【００８５】
１２．スリーブ１の周回抵抗値
発熱層１ａの周回抵抗値を式（７）を用いて計算する。実施例１と同様にして、Ｒｓｌｖ＝１．２５ｅ−３Ωである。
【００８６】
また、発熱層１ａの長手方向の中央２２０ｍｍの領域における単位長さ（Ｌ＝１ｍｍ）当たりの周回抵抗値Ｒｉｎは、Ｒｉｎ＝３．３９ｅ−１Ωである。又、発熱層１ａの長手方向の中央２２０ｍｍの領域外における単位長さ（Ｌ＝１ｍｍ）当たりの周回抵抗値の最大値Ｒｏｕｔは、発熱層１ａの長手方向の中央２２０ｍｍ（第２の発熱層の幅）から２８０ｍｍ（第１の発熱層の幅）における領域から見積った。即ち、Ｒｏｕｔ＝３．９９ｅ−１Ωとなる。従って、Ｒｉｎ＜Ｒｏｕｔとなる。よって、実施例１で説明したＲ１とＲ２の関係はＲ１＜Ｒ２となる。
【００８７】
また、励磁コイル３の巻き数を４０回にした場合に式（６）から商用電源の実効値電圧が１００Ｖである場合にスリーブ１に投入される最大の電力は１０１０Ｗである。
【００８８】
以上が実施例３の定着装置Ｂの構成である。
【００８９】
これに対し、表３に示す比較例３の定着装置Ｂは、スリーブ１以外は実施例１と同じである。比較例３に関し、スリーブ１の発熱層１aは、厚み１７０μｍ、長さ２８０ｍｍのＳＵＳ３０４の素管１ａ１のみの構成である。比較例３の定着装置におけるスリーブ１の周回抵抗値はＲｓｌｖ＝１．４３ｅ−３Ωであることから、励磁コイル３の巻き数を３８回にした場合に式（６）から商用電源の実効値電圧が１００Ｖである場合のスリーブ１に投入される最大の電力は９８４Ｗである。
【００９０】
一方、表３に示す比較例４の定着装置Ｂは、磁性体コア３の長さが２８０ｍｍであり、実施例３及び比較例３に比べて磁性体コア３の長さが短い。その他の構成は比較例３と同じである。
【００９１】
図１３に、実施例３、比較例３、比較例４の各定着装置Ｂにおけるスリーブ１構成での巻き数と商用電源の実効値電圧が１００Ｖおける電力の関係を示す。また、表３に、実施例３、比較例３、比較例４の各スリーブ１構成の違いを示す。
【００９２】
【表３】
2016212212.tif 000012
【００９３】
１３．効果の説明
実施例３、比較例３、比較例４の各定着装置Ｂについて、記録材Ｐをプロセススピード２９６ｍｍ／ｓｅｃにてニップ部Ｎで挟持搬送させた際の非通過領域Ａｎｐのスリーブ１の表面温度を温度検知素子１０，１１で測定し、その測定温度を比較した。測定条件は実施例１と同様である。
【００９４】
図１４に、ＬＴＲサイズの記録材Ｐの各枚数毎に温度検知素子１０で測定したスリーブ１の非通過領域Ａｎｐの温度を示している。図１５に、連続プリント時の記録材端部のトナー定着性の評価を示している。
【００９５】
図１４に示すように、非通過領域Ａｎｐにおける温度検知素子１０の温度は、比較例３が最も高く、実施例３、比較例４の順に温度が低くなる。比較例３はプリント枚数が７０枚を超えたあたりからスリーブ１の耐熱温度を超えてしまうため、実施例３に比べ耐久性に問題がある。
【００９６】
比較例２と同様の原因で、比較例４はＬＴＲの端部のトナー定着性が不利となる。
【００９７】
つまり、実施例３の定着装置Ｂは、記録材端部の定着性を保ちつつ、非通過領域の過昇温を抑制することができる。
【００９８】
［実施例４］
定着装置Ｂの他の例を説明する。実施例４に示す定着装置Ｂは、実施例３と同様、スリーブ１がモータMの駆動により図２に示す矢印方向に回転（駆動）される。加圧ローラ８はスリーブ１の回転に追従して図２に示す矢印方向に回転する。又、スリーブ１の発熱層１ａの構成が実施例１とは異なる。その他の構成については実施例１と同じであるので説明を省略する。
【００９９】
１４．スリーブ１の発熱層１ａの構成
スリーブ１の発熱層１ａに関し、第１の発熱層１ａ１として直径３０ｍｍ、厚み１７０μｍ、長さ２８０ｍｍのＳＵＳ３０４により形成された素管を用い、この第１の発熱層の外周面上に第２の発熱層としてとして厚み１０μｍのＮｉを蒸着している。スリーブ１の長手方向について、第２の発熱層１ａ２の幅は第１の発熱層１ａ１より狭く、ＬＴＲ幅以上となる２２０ｍｍとした。つまり、発熱層１ａの長手方向の中央２２０ｍｍの領域は厚み２００μｍ、この中央２２０ｍｍの領域より両端部各５ｍｍの領域は厚み１７０μｍである。表４に、実施例３、実施例４、比較例３、比較例４の各スリーブ１構成の違いを示す。
【０１００】
【表４】
2016212212.tif 000013
【０１０１】
１５．スリーブ１の周回抵抗値
発熱層１ａの周回抵抗値を式（７）を用いて計算する。実施例３と同様にして、Ｒｓｌｖ＝９．６２ｅ−４Ωである。
【０１０２】
また、発熱層１aの長手方向の中央２２０ｍｍの領域における単位長さ（Ｌ＝１ｍｍ）当たりの周回抵抗値Ｒｉｎは、Ｒｉｎ＝２．４７ｅ−１Ωである。又、発熱層１ａの長手方向の中央２２０ｍｍの領域外における単位長さ（Ｌ＝１ｍｍ）当たりの周回抵抗値の最大値Ｒｏｕｔは、発熱層１ａの長手方向の中央２２０ｍｍ（第２の発熱層の幅）から２８０ｍｍ（第１の発熱層の幅）における領域から見積った。即ち、Ｒｏｕｔ＝３．９９ｅ−１Ωとなる。従って、Ｒｉｎ＜Ｒｏｕｔとなる。よって、実施例１で説明したＲ１とＲ２の関係はＲ１＜Ｒ２となる。
【０１０３】
また、励磁コイル３の巻き数を４６回にした場合に式（６）から商用電源の実効値電圧が１００Ｖである場合にスリーブ１に投入される最大の電力９９６Ｗである。
【０１０４】
以上が実施例４の定着装置Ｂの構成である。
【０１０５】
１６．効果の説明
実施例４の定着装置Ｂについて、記録材Ｐをプロセススピード２９６ｍｍ／ｓｅｃにてニップ部Ｎで挟持搬送させた際の非通過領域Ａｎｐのスリーブ１の表面温度を温度検知素子１０，１１で測定した。測定条件は実施例３と同様である。
【０１０６】
図１４に、実施例４の定着装置Ｂに関し、ＬＴＲサイズの記録材Ｐの各枚数毎に温度検知素子１０で測定したスリーブ１の非通過領域Ａｎｐの温度を示している。尚、温度検知素子１１の温度の結果は温度検知素子１０と略同じであった為省略する。図１５に、連続プリント時の記録材端部のトナー定着性の評価を示している。
【０１０７】
図１４に示すように、非通過領域Ａｎｐにおける温度検知素子１０の温度は、比較例３が最も高く、実施例３、実施例４、比較例４の順に温度が低くなる。実施例４の温度は、実施例３と比較例４の間で推移している。
【０１０８】
図１５に示すように、記録材Ｐ上のトナー定着性については実施例３と同様の評価を得ている。
【０１０９】
よって、実施例４の定着装置Ｂも、記録材端部の定着性を保ちつつ、非通過領域の過昇温を抑制することができる。
【０１１０】
［他の実施形態］
実施例１乃至実施例４では、第２の発熱層１ａ２を蒸着により形成したが、第２の発熱層を形成する方法は、蒸着に依らず、任意に選択することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１  定着スリーブ、１ａ  発熱層、２  磁性体コア、３  励磁コイル、８  加圧ローラ、
１００  画像形成装置、Ａ  画像形成部、Ｂ  定着部、Ｌ  磁性体コアの軸方向、
Ｍ  モータ、Ｎ  ニップ部、Ｐ  記録材、Ｔ  未定着のトナー像
【図１】
2016212212.tif 000014
【図２】
2016212212.tif 000015
【図３】
2016212212.tif 000016
【図４】
2016212212.tif 000017
【図５】
2016212212.tif 000018
【図６】
2016212212.tif 000019
【図７】
2016212212.tif 000020
【図８】
2016212212.tif 000021
【図９】
2016212212.tif 000022
【図１０】
2016212212.tif 000023
【図１１】
2016212212.tif 000024
【図１２】
2016212212.tif 000025
【図１３】
2016212212.tif 000026
【図１４】
2016212212.tif 000027
【図１５】
2016212212.tif 000028