(57)【要約】【課題】筒状の回転体の導電層の厚み差に起因する発熱ムラを抑制可能な定着装置を提供すること。【解決手段】筒状の回転体１の導電層１ａは前記回転体の母線方向に一方の側が厚く他方の側が薄い厚み差を有し、前記母線方向に関し記録材Ｒｐ上の画像Ｔの最大通過領域の一端から他端までの区間において、コア２の磁気抵抗は、前記導電層の磁気抵抗と、前記導電層と前記コアとの間の領域の磁気抵抗と、の合成磁気抵抗の３０％以下であり、画像が形成された記録材を加熱し画像を記録材に定着する定着装置において、前記回転体に挿通した前記コアは、前記導電層から一定量のはみ出し量ａ１，ｂ１を有しており、前記導電層の厚みの厚い側のはみ出し量ｂ１が薄い側のはみ出し量ａ１よりも少ないことを特徴とする。【選択図】図１７
2017072779.tif 000002
【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、
前記回転体の内部に配置され、螺旋軸が前記回転体の母線方向と平行である螺旋形状部を有し、前記導電層を電磁誘導発熱させる交番磁界を形成するためのコイルと、
前記螺旋形状部の中に配置され、前記交番磁界の磁力線を誘導するためのコアと、を備え、
前記導電層は、前記母線方向に一方の側が厚く他方の側が薄い厚み差を有し、前記母線方向に関し記録材上の画像の最大通過領域の一端から他端までの区間において、前記コアの磁気抵抗は、前記導電層の磁気抵抗と、前記導電層と前記コアとの間の領域の磁気抵抗と、の合成磁気抵抗の３０％以下であり、画像が形成された記録材を加熱し画像を記録材に定着する定着装置において、
前記回転体に挿通した前記コアは、前記導電層から一定量のはみ出し量を有しており、前記導電層の厚みの厚い側のはみ出し量が薄い側のはみ出し量よりも少ないことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
導電層を有する筒状の回転体と、
前記回転体の内部に配置され、螺旋軸が前記回転体の母線方向と平行である螺旋形状部を有し、前記導電層を電磁誘導発熱させる交番磁界を形成するためのコイルと、
前記螺旋形状部の中に配置され、前記交番磁界の磁力線を誘導するためのコアと、を備え、
前記導電層は、前記母線方向に一方の側が厚く他方の側が薄い厚み差を有し、前記母線方向に関し記録材上の画像の最大通過領域の一端から他端までの区間において、前記コアの磁気抵抗は、前記導電層の磁気抵抗と、前記導電層と前記コアとの間の領域の磁気抵抗と、の合成磁気抵抗の３０％以下であり、画像が形成された記録材を加熱し画像を記録材に定着する定着装置において、
前記回転体に挿通した前記コア、及び前記コイルは、前記導電層から一定量のはみ出し量を有しており、前記導電層の厚みの厚い側のはみ出し量が薄い側のはみ出し量よりも少ないことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
前記回転体の母線方向への寄り移動を規制するための規制面を備えるフランジを有し、前記はみ出し量は前記フランジの規制面と前記コアの端面の位置で規定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記コア、及び前記コイルは一体のユニットとなっていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の定着装置。
【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する定着装置として、加圧ローラと共にニップ部を形成する筒状の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定着装置が知られている。未定着トナー画像を担持する記録材はニップ部で搬送されつつ加熱され、これによってトナー画像は記録材上に定着される。このタイプの定着装置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。
【０００３】
特許文献１には、交番磁束が通る磁気回路内に導電体にて形成した筒体を備え、筒体に誘起された起電流と筒体の電気抵抗とにより筒体が電磁誘導発熱する定着装置が開示されている。このタイプの定着装置は、筒体そのものがヒータとして作用するため、簡単な構成で熱効率が高い等のメリットがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５１−１２０４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、複写機やプリンタ等の画像形成装置に搭載する定着装置は、加熱回転体の母線方向について、プリント可能な最大サイズの記録材幅に対応した加熱領域をニップ部に有する。加熱領域はトナー画像に定着ムラが発生しないように均一に発熱することが望ましい。
【０００６】
特許文献１のように筒体が電磁誘導発熱する定着装置では、筒体の母線方向について、筒体の一方の端部側と他方の端部側とで厚み差がある場合、厚い側の電気抵抗が低く、薄い側の電気抵抗が高いことに起因して筒体に発熱ムラが生じる。
【０００７】
本発明の目的は、筒状の回転体の導電層の厚み差に起因する発熱ムラを抑制可能な定着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、本発明に係る定着装置は、
導電層を有する筒状の回転体と、
前記回転体の内部に配置され、螺旋軸が前記回転体の母線方向と平行である螺旋形状部を有し、前記導電層を電磁誘導発熱させる交番磁界を形成するためのコイルと、
前記螺旋形状部の中に配置され、前記交番磁界の磁力線を誘導するためのコアと、を備え、
前記導電層は、前記母線方向に一方の側が厚く他方の側が薄い厚み差を有し、前記母線方向に関し記録材上の画像の最大通過領域の一端から他端までの区間において、前記コアの磁気抵抗は、前記導電層の磁気抵抗と、前記導電層と前記コアとの間の領域の磁気抵抗と、の合成磁気抵抗の３０％以下であり、画像が形成された記録材を加熱し画像を記録材に定着する定着装置において、
前記回転体に挿通した前記コアは、前記導電層から一定量のはみ出し量を有しており、前記導電層の厚みの厚い側のはみ出し量が薄い側のはみ出し量よりも少ないことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る定着装置は、
導電層を有する筒状の回転体と、
前記回転体の内部に配置され、螺旋軸が前記回転体の母線方向と平行である螺旋形状部を有し、前記導電層を電磁誘導発熱させる交番磁界を形成するためのコイルと、
前記螺旋形状部の中に配置され、前記交番磁界の磁力線を誘導するためのコアと、を備え、
前記導電層は、前記母線方向に一方の側が厚く他方の側が薄い厚み差を有し、前記母線方向に関し記録材上の画像の最大通過領域の一端から他端までの区間において、前記コアの磁気抵抗は、前記導電層の磁気抵抗と、前記導電層と前記コアとの間の領域の磁気抵抗と、の合成磁気抵抗の３０％以下であり、画像が形成された記録材を加熱し画像を記録材に定着する定着装置において、
前記回転体に挿通した前記コア、及び前記コイルは、前記導電層から一定量のはみ出し量を有しており、前記導電層の厚みの厚い側のはみ出し量が薄い側のはみ出し量よりも少ないことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、筒状の回転体の導電層の厚み差に起因する発熱ムラを抑制可能な定着装置の提供を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】画像形成装置の概略構成を示す断面図
【図２】実施例１の定着装置の概略構成を示す断面図
【図３】実施例１の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】実施例１の定着装置における磁性コアと励磁コイルによる定着フィルムの電磁誘導加熱を説明するための図
【図５】実施例１の定着装置におけるユニットと、コイルホルダと、コアスペーサーと、の関係を説明するための断面図
【図６】実施例１の定着装置における定着フィルムと、コイルホルダと、フランジと、規制部材と、の位置関係を説明するための図
【図７】励磁コイルと磁性コア周辺の磁界の模式図
【図８】励磁コイルと磁性コアの端部近傍の模式図
【図９】円筒形回転体と磁束が安定する領域の模式図
【図１０】円筒形回転体内部の電流と磁場の模式図
【図１１】有限長ソレノイドを配置した構造体の模式図
【図１２】単位長さ当たりの磁性コア、励磁コイル、及び円筒体を含む空間の磁気等価回路図
【図１３】回路の効率に関する説明図
【図１４】電力の変換効率の測定実験に用いる実験装置の図
【図１５】円筒形回転体外部磁束の比率と変換効率の関係の図
【図１６】導電層の厚みムラの一例を示す図
【図１７】導電層と磁性コアの位置関係、及びその位置関係における磁束密度の分布を示す図
【図１８】実施例１、及び比較例１の定着装置におけるフィルム母線方向の発熱分布を示す図
【図１９】実施例１の定着装置における導電層厚みと磁性コアの最適移動量の関係を表わした補正式を示す図
【図２０】実施例２の定着装置におけるユニットを説明するための断面図
【図２１】実施例２の定着装置における定着フィルムと、ユニットのコイルホルダと、フランジと、規制部材と、ホルダスペーサーと、位置決め部材と、の位置関係を示す図
【図２２】比較例２の定着装置における定着フィルムと、コイルホルダと、フランジと、規制部材と、ホルダスペーサーと、位置決め部材と、の位置関係を示す図
【図２３】実施例２、及び比較例２の定着装置におけるフィルム母線方向の発熱分布を示す図
【図２４】実施例２の定着装置における導電層厚みと磁性コア、及び励磁コイルの最適移動量の関係を表わした補正式を示す図
【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他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、本発明に係る定着装置を搭載す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示す断面図である。
【００１４】
画像形成装置１００において、記録材Ｒｐにトナー画像を形成する画像形成部ＩＦは、像担持体としての感光ドラム１０１と、帯電部材１０２と、レーザスキャナ１０３と、を有する。更に画像形成部ＩＦは、現像器１０４と、感光ドラム１０１の外周面（表面）をクリーニングするクリーナ１１０と、転写部材１０８と、を有する。以上の画像形成部ＩＦの動作は周知であるので詳細な説明は割愛する。
【００１５】
画像形成装置本体１００Ａ内のカセット１０５に収納された記録材Ｒｐは、ローラ１０６の回転によって１枚ずつ繰り出された後に、ローラ１０７の回転によって感光ドラム１０１と転写部材１０８とで形成された転写部に搬送される。転写部でトナー画像が転写された記録材Ｒｐは画像定着部としての定着装置Ｆに送られ、トナー画像は定着装置Ｆで記録材に加熱定着される。定着装置Ｆを出た記録材Ｒｐはローラ１１１の回転によってトレイ１１２に排出される。
【００１６】
（２）定着装置Ｆ
本実施例に示す定着装置Ｆは電磁誘導加熱方式の装置である。図２は定着装置Ｆの概略構成を示す断面図である。図３は図２に示す定着装置Ｆを記録材Ｒｐの搬送方向ａの上流側から見たときの正面図である。図４は磁性コア２と励磁コイル３による定着フィルム１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設けられた耐熱性の弾性層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の材質は、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ものが好ましい。
【００１８】
記録材Ｒｐの搬送方向ａに直交するＸ軸方向（図３参照）について、加圧ローラ８の芯金８ａの両端部は定着装置Ｆの左右のフレーム（不図示）に軸受けを介して回転自由に保持されている。また、ステイ５の両端部と、左右のフレーム側のバネ受け部材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。本実施例の定着装置Ｆでは、耐熱性樹脂ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等で構成されたニップ形成部材６の加圧ローラ８とは反対側の座面６ａに保持させたステイ５に総圧約１００Ｎ〜２５０Ｎ（約１０ｋｇｆ〜約２５ｋｇｆ）の押圧力を与えている。
【００１９】
ステイ５を保持したニップ形成部材６の外周には、導電層を有する筒状の回転体としての定着フィルム（以下、フィルムと称する）１がルーズに外嵌させてある。ステイ５に押圧力を与えると、ニップ形成部材６の加圧ローラ８側の平坦面６ｂがフィルム１の外周面を加圧ローラ８の外周面に圧接する。これにより、フィルム１を介してニップ形成部材６の平坦面６ｂと加圧ローラ８の外周面とで所定幅のニップ部Ｎ（図２参照）が形成される。
【００２０】
加圧ローラ８はモータ（不図示）により矢印方向に回転駆動し、この加圧ローラ８の回転に追従してフィルム１はフィルム１の内周面がニップ形成部材６の平坦面６ｂに摺動しながら矢印方向に回転する。
【００２１】
記録材Ｒｐの搬送方向ａに直交するＸ軸方向について、ステイ５の両端部にはフランジ１２ａ，１２ｂが外嵌されている。フランジ１２ａ，１２ｂは、それぞれ、規制部材１３ａ，１３ｂによりフレームに固定されている。各フランジ１２ａ，１２ｂは、フィルム１側の内面に規制面１２ａ１，１２ｂ１（図３参照）を有し、フィルム１の回転時に規制面１２ａ１，１２ｂ１でフィルム１の端部を受けてフィルム１の母線方向に沿う寄り移動を規制する。フランジ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ものが好ましい。
【００２２】
フィルム１は、外径２４ｍｍの発熱に寄与する導電性部材でできた筒状の導電層１ａと、その導電層１ａの外周面に積層した弾性層１ｂと、その弾性層１ｂの外周面に積層した離型層１ｃと、からなる複合構造の可撓性を有する筒形回転体である。導電層１ａの材質は金属フィルムである。導電層１ａとして、比透磁率１．０のＳＵＳ３０４を用いている。
【００２３】
弾性層１ｂとして、硬度が２０°（ＪＩＳ−Ｋ６２５３準拠のタイプＡ）のシリコーンゴムを０．３ｍｍ〜０．１ｍｍの厚さに加工したものを用いている。そして、弾性層１ｂ上に離型層１ｃ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。
【００２４】
記録材Ｒｐの搬送方向ａに直交するＸ軸方向について、導電層１ａの長さは２３０ｍｍである。この導電層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する。この熱が弾性層１ｂ、離型層１ｃに伝達されて、フィルム１全体が加熱され、ニップ部Ｎに導入される記録材Ｒｐを加熱して未定着トナー画像Ｔの定着がなされる。
【００２５】
導電層１ａに対し、交番磁束を作用させ、誘導電流を発生させる原理と構成について詳述する。図４は磁性コア２と励磁コイル３によるフィルム１の電磁誘導加熱を説明するための図である。
【００２６】
磁性芯材としての磁性コア２は、不図示の固定手段でフィルム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。つまり、磁性コア２は、後述する励磁コイル３の螺旋形状部３ｃの中にフィルム１の母線方向に沿って配置されている。
【００２７】
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、例えば、焼成フェライト、フェライト樹脂、非晶質合金や、パーマロイ等の高透磁率の酸化物や合金材質で構成される強磁性体が好ましい。本実施例では、比透磁率１８００の焼成フェライトを用いる。コア２の形状は直径１４ｍｍの円柱形状をしている。記録材Ｒｐの搬送方向ａに直交するＸ軸方向について、コア２の長さは２４０ｍｍである。
【００２８】
磁界発生手段としての励磁コイル３は、通常の単一導線をフィルム１の中空部において、磁性コア２を収納させたコアホルダ１４（図５参照）に螺旋状に巻き回してフィルム１の母線方向と平行な螺旋形状部３ｃを形成している。その際、記録材Ｒｐの搬送方向ａに交するＸ軸方向に関し、磁性コア２の左右両側の開磁路端部（以下、端部と称する）において巻間隔が密になるように巻き、これらの端部間の中央部において巻間隔が疎となるように巻く。本実施例においては、長さ２４０ｍｍの磁性コア２に対し、コイル３は１８回巻きつけている。その巻間隔は端部において１０ｍｍ、中央部において２０ｍｍ、その端部と中央部の中間において１５ｍｍとなっている。
【００２９】
このように磁性コア２に対しフィルム１の回転軸Ｘａと交差する方向に単一導線を巻き回して励磁コイル３を形成している。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から高周波交流電流を供給し、磁性コア２の記録材Ｒｐの搬送方向ａに直交するＸ軸方向に交番磁束（交番磁界）を発生させる。この交番磁束により導電層１ａの周回方向に誘導電流が流れ、導電層１ａ自身の電気抵抗によってジュール熱を発生させることで、導電層１ａを発熱させる。このとき導電層１ａは導電層１ａの外周全域で発熱する。
【００３０】
つまり、励磁コイル３は、フィルム１の内部に配置され、螺旋軸３ｃｘがフィルム１の母線方向と略平行である螺旋形状部３ｃを有し、フィルム１の導電層１ｃを電磁誘導発熱させる交番磁界を形成するための部材である。そして、磁性コア２は、励磁コイル３の螺旋形状部３ｃの中に配置され、上記交番磁界の磁力線を誘導するための部材である。ここで、螺旋軸３ｃｘは螺旋形状部３ｃの中心線である。
【００３１】
図５は、磁性コア２を備えるユニットＵ１と、このユニットＵ１を移動可能に収納するコイルホルダ４と、磁性コア２の位置を調整するコアスペーサー１９と、の関係を説明するための断面図である。
【００３２】
記録材Ｒｐの搬送方向ａに直交するＸ軸方向について、磁性コア２は筒状のコアホルダ１４に収納され、このコアホルダ１４の外周面には励磁コイル３が螺旋状に巻かれている。つまり、磁性コア２と励磁コイル３のそれぞれをコアホルダ１４に保持させることで、磁性コア２及び励磁コイル３は一体のユニットＵ１として構成されている。
【００３３】
このユニットＵ１は筒状のコイルホルダ４に収納され、そのコイルホルダ４をステイ５の内側でニップ形成部材６の座面６ｂに固定保持させている。ここで、Ｘ軸方向について、コイルホルダ４、及びコアホルダ１４の長さは同じである。そしてこのコイルホルダ４、及びコアホルダ１４の長さは磁性コア２よりも長い。
【００３４】
磁性コア２はコアホルダ１４内をＸ軸方向に移動可能である。コイルホルダ４の右側の端部には位置調整手段としてのコアスペーサー１９が交換可能に装着されている。Ｘ軸方向に移動可能な磁性コア２の左側の端部を不図示のバネで加圧し磁性コア２の右側の端部をコアスペーサー１９に当接させることによって、磁性コア２の位置がコアスペーサー１９で規定される。よって、厚さの異なるコアスペーサー１９を複数準備しておき、これらのコアスペーサー１９の交換を行うことで、フィルム１の導電層１ａ、及び励磁コイル３に対する磁性コア２の相対位置を調整することができる。
【００３５】
不図示のバネ、及びコアスペーサー１９の材質は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を用いている。
【００３６】
図６は、フィルム１と、コイルホルダ４と、フランジ１２ａ，１２ｂと、規制部材１３ａ，１３ｂと、の位置関係を説明するための図である。
【００３７】
記録材Ｒｐの搬送方向ａに直交するＸ軸方向について、導電層１ａを有するフィルム１は回転時にフランジ１２ａ，１２ｂの規制面１２ａ１，１２ｂ１によって位置が規制される。フィルム１の位置が規制されることで、コイルホルダ４と導電層１ａの相対位置は固定される。コイルホルダ４内で磁性コア２の位置はコアスペーサー１９の厚さを変えることで変更可能なことから、フィルム１の導電層１ａ位置に対する磁性コア２の相対位置を変更することが可能である。
【００３８】
（３）温度制御
図２、図３に示すように、非接触型サーミスタによって構成される検温素子としての温度検知素子９，１０，１１は、記録材Ｒｐの搬送方向ａに関し、ニップ部Ｎの上流側でフィルム１に対向させて配設してある。
【００３９】
記録材Ｒｐの搬送方向ａに直交するＸ軸方向に関し、フィルム１の中央に配設された温度検知素子９は、大サイズ記録材と小サイズ記録材が必ず通過するフィルム中央部（通過領域）の温度を検知する。この温度検知素子９の検出温度に基づきフィルム１は表面の温度が所定の定着温度（目標温度）に維持・調整される。フィルム１の両端部に配設された温度検知素子１０，１１では、大サイズ記録材が通過し小サイズ記録材が通過しないフィルム端部（非通過領域）の昇温具合を検知することができる。
【００４０】
図４に示す高周波コンバータ１６は、励磁コイル３に、給電接点部３ａ，３ｂを介して高周波電流を供給する。温度制御部としての制御回路１５は、温度検知素子９，１０，１１によって検出された温度を基に高周波コンバータ１６を制御する。これによりフィルム１の導電層１ａは電磁誘導加熱される。そしてこの制御回路１５は、フィルム１の表面温度が所定の目標温度（約１５０℃〜２００℃）になるように高周波コンバータ１６の制御を行う。
【００４１】
（４）発熱原理
導電層１ａの発熱原理について、導電層１ａの膜厚が記録材Ｒｐの搬送方向ａに直交するＸ軸方向に均一な場合を例に説明する。
【００４２】
４−１）磁力線の形状と誘導起電力
まず、磁力線の形状について説明する。図７（ａ）は、励磁コイルとしてのソレノイドコイル３の中心に磁性コア２を挿通して磁路を形成した場合の磁界の模式図である。視認性を良くするため図７（ａ）は巻き数を減らし、形状を単純化してある。また、磁性コア２の長手方向の中心位置を位置Ｏとしている。矢印Ｉの向きに電流が増加している瞬間である。ここで、磁性コア２に関し長手方向とはスリーブ１の母線方向と平行な方向をいう。
【００４３】
磁性コア２は、ソレノイドコイル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。本実施例の磁性コア２は、環状になっているものではなく、磁性コア２の長手方向にそれぞれ端部を有するものである。そのため、磁力線は、大多数がソレノイドコイル３中央の磁路に集中して通って、磁性コア２の長手方向の端部において拡散する形状の開磁路となる。両極から出た磁力線は、外周の遥か遠くで繋がる形状の開磁路となる（図の表記上は遠方の磁力線は省略している）。
【００４４】
図７（ｂ）は、ソレノイド中心軸Ｘｓにおける磁束密度の分布を示す。磁束密度は、グラフ上の曲線Ｂに示すように、台形に近い形状となる。
【００４５】
４−２）誘導起電力
発熱原理はファラデーの法則に従う。ファラデーの法則とは、「回路の中の磁界を変化させると、その回路の中に電流を流そうとする誘導起電力が生じ、誘導起電力は回路を垂直に貫く磁束の時間変化に比例する」というものである。
【００４６】
図８（ａ）に示すソレノイドコイル３の磁性コア２の端部近傍に、ソレノイドコイル３と磁性コア２より直径の大きな回路Ｓを置き、ソレノイドコイル３には高周波電流を流す場合を考える。高周波電流を流した場合、ソレノイドコイル３周辺には交番磁界が形成される。その時、回路Ｓに発生する誘導起電力は、以下の式（１）に従い、ファラデーの法則より回路Ｓの中を垂直に貫く磁束の時間変化に比例する。
【００４７】
【数１】
2017072779.tif 000003
【００４８】
Ｖ：誘導起電力
ΔΦ／Δｔ：微小時間Δｔでの回路を垂直に貫く磁束の変化
従って、交流電流の周波数を高周波数にすることは、断面積の小さな磁性コア２で大きな誘導起電力を発生させることができるため、小さな定着装置で大きな熱量を発生させたい場合に非常に有効である。本実施例では、交流電流の周波数を２１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの高周波数帯で用いている。
【００４９】
交番磁界によって高効率で回路Ｓに誘導起電力を発生させるためには、回路Ｓの中を磁束がより多く通過している状態を設計する必要がある。しかし、交番磁界においては、回路Ｓに誘導起電力が発生した際の反磁界の影響等も考慮する必要があり、現象が複雑となってしまう。本実施例の定着装置を設計するためには、誘導起電力の発生していない静磁界の状態の磁力線の形によって議論を進めることによって、より簡単な物理モデルで設計を進めることが出来る。すなわち静磁界における磁力線形状を最適化することによって、交番磁界において高効率に誘導起電力を発生させる定着装置が設計できる。
【００５０】
図８（ｂ）は、ソレノイド中心軸Ｘｓにおける磁束密度の分布を示す。コイルに直流電流を流して静磁界を形成した場合を考えると、回路Ｓを位置Ｘ１に置いたときの磁束に対して、位置Ｘ２に置いたときに、回路Ｓを垂直に貫く磁束はＢに示すように増加する。そして位置Ｘ２において、磁性コア２に束縛された磁力線がほぼ全て回路Ｓの中に納まり、位置Ｘ２よりもＸｓ軸正方向の安定領域Ｍにおいては、回路を垂直に貫く磁束は飽和し、常に最大となる。
【００５１】
図９（ａ）に示すように、本実施例における磁力線構成としては、静磁界を形成した場合において導電層としての円筒形回転体１ａを覆せる。そして磁性コア２の一端（磁極ＮＰ）から他端（磁極ＳＰ）まで、円筒形回転体１ａの外部を磁束が通る磁力線の形状を設計する。
【００５２】
従って、円筒形回転体１ａ、磁性コア２、及び磁性コア２に巻き回した励磁コイル３の巻き領域の長さを最大の画像加熱領域ＺＬよりも長い構成とすることで、記録材Ｒｐ上のトナー画像Ｔを記録材Ｒｐ端部まで加熱することが可能となる。また、円筒形回転体１ａの母線方向の長さは、最大の画像加熱領域（以下、画像加熱領域とも記す）ＺＬより長く構成することが必要である。
【００５３】
本実施例において、図９（ａ）に示すソレノイドコイル３で磁場を形成した際に、２つの磁極ＮＰとＳＰが画像加熱領域ＺＬよりも外側に出ていることが重要である。そうすることによって、画像加熱領域ＺＬの範囲に熱を発生させることができる。尚、画像加熱領域ＺＬの代わりに記録材Ｒｐの最大搬送領域よりも円筒形回転体１ａを長くすることでもよい。
【００５４】
理想的な発熱のためには、画像加熱領域ＺＬの範囲を位置Ｘ２から位置Ｘ３の間である安定領域Ｍを用いて記録材の画像を加熱することが望ましい。しかし、磁性コア２、及び励磁コイル３の巻き領域の両方の長さを画像加熱領域ＺＬよりも長い構成とする必要があるため装置が大型化してしまう。磁性コア２、及び励磁コイル３の巻き領域の長さを、記録材Ｒｐ上のトナー画像Ｔの定着可能な範囲で短くして磁束が飽和していない領域でも使いこなすことで装置が小型化できる。ここで、最大の画像加熱領域ＺＬとは、フィルム１の母線方向に関し記録材Ｒｐ上の画像Ｔの最大通過領域の一端から他端までの区間をいう。
【００５５】
図９（ｂ）に示すように、本実施例の定着装置Ｆでは、最大の画像加熱領域ＺＬの範囲を位置Ｘ４から位置Ｘ５の間とし、円筒形回転体１ａの厚みが均一な時に、安定領域Ｍに対して画像加熱領域ＺＬの端部で１０％低下する設計にしている。
【００５６】
４−３）円筒形回転体１ａ内部の周回電流
図９（ａ）において、磁性コア２の中心から励磁コイル３、円筒形回転体（導電層１ａ）が同心円状に配置されており、励磁コイル３の中に矢印Ｉ方向に電流が増加している時は、同図に示す概念図においては８本の磁力線が磁性コア２の中を通過している。
【００５７】
図１０（ａ）は、図９（ａ）の位置Ｏにおける断面構成の概念図を示したものである。
【００５８】
磁路の中を通過する磁力線Ｂｉｎを、図中奥行き方向に向かう矢印（×印８個）で示す。そして図中手前方向に向かう矢印Ｂｏｕｔ（●印８個）は、静磁界を形成した時に磁路の外から戻ってくる磁力線を表している。これによると、円筒形回転体１ａの中を紙面奥方向に向かう磁力線Ｂｉｎは８本であり、円筒形回転体１ａの外を紙面手前方向に戻ってくる磁力線Ｂｏｕｔも８本である。
【００５９】
励磁コイル３の中に電流が矢印Ｉの向きに増加している瞬間は、磁路の中に図中奥行き方向に向かう矢印（○の中に×印）のように磁力線が形成される。実際に交番磁界を形成した時には、このように形成されようとする磁力線を打ち消すように、円筒形回転体１ａの周方向全域に誘導起電力がかかり、電流は矢印Ｊの方向に流れる。この、円筒形回転体１ａに電流が流れると、円筒形回転体１ａは金属なので電気抵抗によりジュール発熱する。
【００６０】
本実施例の構成は、静磁界において磁性コア２の内部を通過する磁力線Ｂｉｎが円筒形回転体１ａの中空部を通過し、磁路コア２の一端から出て磁性コア２の他端に戻ってくる磁力線Ｂｏｕｔが円筒形回転体１ａの外部を通過する。これは、交番磁界において、円筒形回転体１ａ内部において周回電流が支配的となり、磁束が円筒形回転体１ａの材料内部を母線方向に貫いて発生する渦電流は発生しにくい。以後、一般に誘導加熱の説明で使用される「渦電流」と区別するため、本実施例の構成では円筒形回転体１ａを矢印Ｊの方向（またはその逆方向）に一様に流れる電流を「周回電流」と呼ぶ。
【００６１】
ファラデーの法則に従う誘導起電力は、円筒形回転体１ａの周回方向に生じているので、この周回電流Ｊは円筒形回転体１ａ内部を流れる。そして磁力線は、高周波電流により生成消滅と方向反転を繰り返すため、周回電流Ｊは高周波電流と同期して生成消滅と方向反転を繰り返し、円筒形回転体の材料の厚み方向全域の抵抗値によってジュール発熱する。図１０（ｂ）は、磁性コア２の磁路の中を通過する磁力線Ｂｉｎと、磁路の外から戻ってくる磁力線Ｂｏｕｔと、円筒形回転体１ａ内部を流れる周回電流Ｊの方向を示す円筒形回転体１ａの母線方向の斜視図である。
【００６２】
４−４）磁気回路とパーミアンス、磁気抵抗
「周回電流」を利用して円筒形回転体１ａを発熱させる構成の条件の実験について説明する。定着装置の各構成部品の円筒形回転体１ａの母線方向への磁気の通りやすさを、形状係数によって表現する必要がある。その形状係数は、「静磁界における磁気回路モデル」の「パーミアンス」を用いる。まず、一般的な磁気回路の考え方について説明する。磁束が主として通る磁路の閉回路を、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出来るものである。
【００６３】
磁気回路の基礎計算式は、電気回路に関するオームの法則と同一であり、全磁束をΦ、起磁力をＶ、磁気抵抗をＲとすると、この３つの要素は
全磁束Φ＝起磁力Ｖ／磁気抵抗Ｒ・・・・・（２）
の関係にある。従って、電気回路における電流は磁気回路における全磁束Φと対応し、電気回路における起電力は磁気回路における起磁力Ｖと対応し、電気回路における電気抵抗は磁気回路における磁気抵抗と対応する。
【００６４】
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。従って上記（２）は
全磁束Φ＝起磁力Ｖ×パーミアンスＰ・・・・・（３）
で置き換えられる。
【００６５】
このパーミアンスＰは、磁路の長さをＣ、磁路の断面積をＳ、磁路の透磁率をμとした時、
パーミアンスＰ＝透磁率μ×磁路断面積Ｓ／磁路長Ｃ・・・・・（４）
で表される。パーミアンスＰは、磁路長Ｃが短く、磁路断面積Ｓ及び透磁率μが大きい程大きくなることを示し、パーミアンスＰが大きい部分に磁束Φがより多く形成される。
【００６６】
図９（ａ）に示すように、静磁界において磁性コア２の長手方向の一端から出る磁力線の大部分が円筒形回転体１ａの外部を通って磁性コア２の他端まで戻るように設計する。その設計の際は、定着装置を磁気回路に見立て、「磁性コア２のパーミアンスは十分大きく、かつ円筒形回転体１ａと円筒形回転体１ａ内側のパーミアンスが十分小さい状態」にすれば良い。
【００６７】
図１１（ａ）、（ｂ）では円筒形回転体（導電層）１ａを円筒体と記す。図１１（ａ）は、円筒体１ａ内部に、半径：ａ１［ｍ］、長さ：Ｃ［ｍ］、比透磁率：μ１の磁性コア２に、巻き数：Ｎ［回］の励磁コイル３を巻いた有限長ソレノイドを配置した構造体である。ここで、円筒体１ａは、長さ：Ｃ［ｍ］、円筒体１ａ内側の半径：ａ２［ｍ］、円筒体１ａ外側の半径：ａ３［ｍ］、比透磁率：μ２の導体である。円筒体１ａ内側および外側の真空の透磁率：μ０［Ｈ／ｍ］とする。ソレノイドコイル３に電流：Ｉ［Ａ］を流したときに、磁性コア２の任意の位置の単位長さ当たりに発生する磁束をφｃ（ｘ）とした。
【００６８】
図１１（ｂ）は、磁性コア２の長手方向に垂直な断面を拡大した図である。図中の矢印は、ソレノイドコイル３に電流：Ｉを流したときに、磁性コア２の内部、円筒体１ａ内外の空気、及び、円筒体１ａ内を通る磁性コア２の長手方向に平行な磁束を表している。磁性コア２中を通る磁束をφｃ（＝φｃ（ｘ））、円筒体１ａの内側の空気中を通る磁束をφａ＿ｉｎ、円筒体１ａ内を通る磁束をφｃｙ、円筒体１ａ外側の空気中を通る磁束をφａ＿ｏｕｔとしている。
【００６９】
図１２に、図１１（ｂ）に示した単位長さ当たりの磁性コア２、励磁コイル３、及び円筒体１ａを含む空間の磁気等価回路を示す。
【００７０】
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、円筒体１ａの内側の空気中のパーミアンスをＰａ＿ｉｎ、円筒体１ａ内のパーミアンスをＰｃｙ、円筒体１ａ外側の空気のパーミアンスをＰａ＿ｏｕｔとしている。円筒体１ａ内部または円筒体１ａのパーミアンスＰａ＿ｉｎ、Ｐｃｙに比べて磁性コア２のパーミアンスＰｃが十分大きい時、以下の関係が成り立つ。
φｃ＝φａ＿ｉｎ＋φｃｙ＋φａ＿ｏｕｔ        ・・・・・（５）
すなわち、磁性コア２の内部を通過した磁束は、φａ＿ｉｎ、φｃｙ、φａ＿ｏｕｔの何れかを必ず通過して磁性コア２に戻ってくることを意味する。
φｃ＝Ｐｃ・Ｖｍ                        ・・・・・（６）
φａ＿ｉｎ＝Ｐａ＿ｉｎ・Ｖｍ            ・・・・・（７）
φｃｙ＝Ｐｃｙ・Ｖｍ                    ・・・・・（８）
φａ＿ｏｕｔ＝Ｐａ＿ｏｕｔ・Ｖｍ        ・・・・・（９）
よって、（５）に（６）〜（９）を代入すると下記ようになる。
Ｐｃ・Ｖｍ＝Ｐａ＿ｉｎ・Ｖｍ＋Ｐｃｙ・Ｖｍ＋Ｐａ＿ｏｕｔ・Ｖｍ
＝（Ｐａ＿ｉｎ＋Ｐｃｙ＋Ｐａ＿ｏｕｔ）・Ｖｍ
∴Ｐｃ−Ｐａ＿ｉｎ−Ｐｃｙ−Ｐａ＿ｏｕｔ＝０      ・・・・・（１０）
図１１（ｂ）より、励磁コイル３の断面積：Ｓｃ、円筒体１ａ内側の空気の断面積：Ｓａ＿ｉｎ、円筒体１ａの断面積：Ｓｃｙとすると、各領域の単位長さ当たりのパーミアンスは以下のように、「透磁率×断面積」で表すことができ、単位は［Ｈ・ｍ］である。
Ｐｃ＝μ１・Ｓｃ＝μ１・π（ａ１）２                      ・・・・・（１１）
Ｐａ＿ｉｎ＝μ０・Ｓａ＿ｉｎ＝μ０・π・（（ａ２）２−（ａ１）２）  ・・・・（１２）
Ｐｃｙ＝μ２・Ｓｃｙ＝μ２・π・（（ａ３）２−（ａ２）２）  ・・・・（１３）  
更に、Ｐｃ−Ｐａ＿ｉｎ−Ｐｃｙ−Ｐａ＿ｏｕｔ＝０であるから、円筒体１ａ外側の空気中のパーミアンスは次のように表すことができる。
Ｐａ＿ｏｕｔ＝Ｐｃ−Ｐａ＿ｉｎ−Ｐｃｙ
＝μ１・Ｓｃ−μ０・Ｓａ＿ｉｎ−μ２・Ｓｃｙ
＝π・μ１・（ａ１）２
−π・μ０・（（ａ２）２−（ａ１）２）
−π・μ２・（（ａ３）２−（ａ２）２）          ・・・・・（１４）
各領域を通る磁束は、式（５）〜式（１０）に示すように、各領域のパーミアンスに比例する。式（５）〜（１０）を用いれば、各領域を通る磁束の比率を算出することができる。
【００７１】
「円筒体１ａ母線方向への磁気の通りやすさを表現する形状係数」として、上記した「単位長さ当たりのパーミアンス」を利用する。式（５）〜（１０）を用いて磁性コア２、ニップ形成部材６、円筒体１ａ内空気、円筒体１ａに対して、断面積と透磁率から単位長さ当たりのパーミアンスを計算する。そして最後に、式（１４）を用いて円筒体１ａ外空気のパーミアンスを計算する。
【００７２】
本計算は、「円筒体１ａに内包し、磁路になり得る部材」は全て考慮する。そして磁性コア２のパーミアンスの値を１００％として、各部分のパーミアンスの割合が何％になるかを示している。これによれば、どの部分において最も磁路が形成されやすいか、磁束がどの部分を通過するかについて磁気回路を用いて数値化することが出来る。
【００７３】
パーミアンスの代わりに磁気抵抗Ｒ（パーミアンスＰの逆数）を用いても良い。なお、磁気抵抗を用いて議論する場合、磁気抵抗は単純にパーミアンスの逆数であるので、単位長さ当たりの磁気抵抗Ｒは「１／（透磁率×断面積）」で表すことが出来、単位は「１／（Ｈ・ｍ）」である。
【００７４】
４−５）電力の変換効率
フィルムの円筒形回転体（導電層）１ａを発熱させる際は、励磁コイル３に高周波交流電流を流し、交番磁界を形成する。その交番磁界は円筒形回転体１ａに電流を誘導する。物理モデルとしては、トランスの磁気結合と良く似ている。そのため、電力の変換効率を考える際には、トランスの磁気結合の等価回路を用いることが出来る。その交番磁界によって励磁コイル３と円筒形回転体１ａが磁気結合して、励磁コイル３に投入した電力が円筒形回転体１ａに伝達される。
【００７５】
ここで述べる「電力の変換効率」は、磁界発生手段である励磁コイル３に投入する電力と、円筒形回転体１ａにより消費される電力の比率である。励磁コイル３に対して投入した電力と、円筒形回転体１ａで発生した熱として消費される電力の比率である。この電力の変換効率は以下の式で表すことができる。
電力の変換効率＝円筒回転体で熱として消費される電力／励磁コイルに投入した電力
励磁コイル３に投入して円筒回転体１ａ以外で消費される電力は、励磁コイル３の抵抗による損失、磁性コア３材料の磁気特性による損失などがある。
【００７６】
Ｒ１は励磁コイル３および磁性コア２の損失分、Ｌ１は磁性コア２に周回した励磁コイル３のインダクタンス、Ｍは巻き線と円筒形回転体１ａとの相互インダクタンス、Ｌ２は円筒形回転体１ａのインダクタンス、Ｒ２は円筒形回転体１ａの抵抗である。円筒形回転体１ａを取り外した時の等価回路を図１３（ａ）に示す。図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）では円筒形回転体を導電層と記す。
【００７７】
インピーダンスアナライザやＬＣＲメータといった装置により、励磁コイル３両端からの直列等価抵抗はＲ１、等価インダクタンスＬ１を測定すると、励磁コイル３両端から見たインピーダンスＺＡは
ＺＡ＝Ｒ１＋ｊωＬ１          ・・・・・（１５）
とあらわされる。この回路に流れる電流は、Ｒ１により損失する。即ちＲ１は励磁コイル３及び磁性コア２による損失を表している。
【００７８】
円筒形回転体１ａを装荷したときの等価回路を図１３（ｂ）に示す。この時の直列等価抵抗Ｒｘ及びＬｘを測定しておけば、図１３（ｃ）のように等価変換することで以下のような関係式を得ることが出来る。
【００７９】
【数２】
2017072779.tif 000004
【００８０】
【数３】
2017072779.tif 000005
【００８１】
【数４】
2017072779.tif 000006
【００８２】
Ｍは励磁コイル３と円筒形回転体１ａの相互インダクタンスを表す。
図１３（ｃ）に示すように、Ｒ１に流れる電流をＩ１、Ｒ２に流れる電流をＩ２とおくと
【００８３】
【数５】
2017072779.tif 000007
【００８４】
が成り立つため、
【００８５】
【数６】
2017072779.tif 000008
【００８６】
となる。
効率は抵抗Ｒ２の消費電力／（抵抗Ｒ１の消費電力＋抵抗Ｒ２の消費電力）で表される為、
【数７】
2017072779.tif 000009
【００８７】
となる。
【００８８】
円筒形回転体１ａを装荷する前の直列等価抵抗Ｒ１と、円筒形回転体１ａを装荷した後の直列等価抵抗Ｒｘを測定すると、コイルに投入した電力のうち、どれだけの電力が円筒形回転体で発生する熱として消費されるかを示す電力の変換効率を求めることが出来る。
【００８９】
なお、電力の変換効率の測定には、Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製のインピーダンスアナライザ４２９４Ａを用いた。まず、円筒形回転体１ａの無い状態において巻線両端からの直列等価抵抗Ｒ１を測定し、次に円筒形回転体１ａに磁性コア２を挿入した状態において巻線両端からの直列等価抵抗Ｒｘを測定した。この時電力の変換効率は式（２１）により、求めることが出来る。以後この電力の変換効率を用いて、電磁誘導加熱方式の定着装置の性能を評価する。
【００９０】
４−６）「円筒形回転体外部磁束の比率」に求められる条件
静磁界において円筒形回転体１ａ外部を通る磁束の比率と、交番磁界において励磁コイル３に投入した電力が円筒形回転体１ａに伝達される電力の変換効率（電力の変換効率）とは、相関がある。円筒形回転体１ａ外部を通る磁束の比率が増加するほど電力の変換効率は高くなる。その理由は、トランスの場合に、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同じ原理である。つまり、磁性コア２の内部を通過する磁束と、円筒形回転体１ａの外部を通過する磁束の数が近い程、周回電流への電力の変換効率は高くなる。
【００９１】
これは、磁性コア２の長手方向の一端から出て他端に戻る磁束（磁性コア２の内部を通過する磁束と向きが反対の磁束）が、円筒形回転体１ａの中空部を通過し磁性コア２の内部を通過する磁束をキャンセルする割合が少ないということである。円筒形回転体１ａ外部磁束の比率を高くすることによって、励磁コイル３に流した高周波電流を円筒形回転体１ａ内部の周回電流として効率よく誘導することである。具体的にはニップ形成部材６、円筒形回転体１ａ内空気、円筒形回転体１ａを通る磁束を減らすことである。
【００９２】
円筒形回転体１ａの外部磁束の比率を高くし、電力の変換効率を高くできる条件を求める為、以下の実験を行った。図１４は、電力の変換効率の測定実験に用いる実験装置の図である。
【００９３】
金属シート１Ｓは、面積２３０ｍｍ×６００ｍｍ、厚み２０μｍのアルミニウムシートであり、磁性コア２と励磁コイル３を囲むように円筒上に丸め、太線１ＳＴ部分において導通することによって円筒形回転体１ａと同じ導電経路を形成している。
【００９４】
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Ｃ＝２３０ｍｍの円柱形状をしている。磁性コア２は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させており、長さＣ＝２３０ｍｍの円筒の中空部を貫通して、円筒の内部に磁路を形成する。励磁コイル３は円筒の中空部において、磁性コア２に巻数２５回で螺旋状に巻き回して形成される。
【００９５】
ここで、金属シート１Ｓの端部を矢印１ＳＺ方向に引くと、円筒の直径１ＳＤを小さく出来る。この実験装置を用いて、円筒の直径１ＳＤを１９１ｍｍから１８ｍｍまで変化させながら、電力の変換効率を測定した。なお、１ＳＤ＝１９１ｍｍの時の円筒体外部磁束の比率の計算結果を下記の表１に示し、１ＳＤ＝１８ｍｍの時の円筒体外部磁束の比率の計算結果を下記の表２に示す。
【００９６】
【表１】
2017072779.tif 000010
【００９７】
【表２】
2017072779.tif 000011
【００９８】
電力の変換効率の測定は、まず、フィルム１の無い状態において巻線両端からの直列等価抵抗Ｒ１を測定する。その次に、フィルム１の中空部に磁性コア２を挿入した状態において励磁コイル３両端からの直列等価抵抗Ｒｘを測定し、式（２１）に従って電力の変換効率を測定する。図１５は、円筒の直径に対応する円筒形回転体１ａの外部磁束の比率［％］を横軸にとり、電力の変換効率を縦軸にとったものである。
【００９９】
図１５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、矢印で示す領域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、領域Ｒ２において８０％以上となっている。Ｐ４以降の領域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、円筒形回転体１ａの内部に効率的に周回電流が流れ始めるようになったことに起因する。
【０１００】
電磁誘導加熱方式の定着装置を設計する上で、この電力の変換効率は極めて重要なパラメータである。例えば電力の変換効率８０％であった場合、残り２０％の電力は、円筒形回転体１ａ以外の箇所に熱エネルギーとして発生する。
【０１０１】
発生する箇所は、主に励磁コイル３、磁性コア２、円筒形回転体１ａ内部に磁性体等の部材を配置した場合はその部材に発生する。つまり電力の変換効率が低ければ、励磁コイル３や磁性コア２に発生する熱のための対策を講じなければならない。そしてその対策の程度は、電力の変換効率７０％、８０％を境界として大きく変化する。従って領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の構成において、定着装置としての構成が大きく異なる。設計条件Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の３種類と、いずれにも属さない定着装置の構成について説明する。以下に定着装置を設計する上で、必要な電力の変換効率について詳細を説明する。
【０１０２】
下記の表３は、図１５に示す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。
【０１０３】
【表３】
2017072779.tif 000012
【０１０４】
（定着装置Ｐ１）
定着装置Ｐ１の構成は、磁性コア２の断面積が５．７５ｍｍ×４．５ｍｍであり、円筒体（導電層１ａ）の直径が１４３．２ｍｍの場合である。この定着装置Ｐ１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、円筒体の発熱に寄与した分を示すパラメータである。従って最大１０００Ｗ出力可能な定着装置として設計しても約４５０Ｗが損失となってしまい、その損失は励磁コイル３及び磁性コア２の発熱となる。
【０１０５】
本構成の場合、定着装置Ｐ１の立ち上げ時、数秒間、円筒体に１０００Ｗを投入しただけでも励磁コイル３の温度は２００℃を超える場合がある。励磁コイル３の絶縁体の耐熱温度が２００℃後半であること、磁性コア（フェライト）２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３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２の温度がキュリー点を超えると励磁コイル３のインダクタンスが急激に低下し、負荷変動となる。
【０１０６】
定着装置Ｐ１に供給した電力の約４５％が円筒体の発熱に使用されないので、円筒体に９００Ｗ（１０００Ｗの９０％を想定）の電力を供給するためには約１６３６Ｗの電力を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は１５Ａという制限がある場合、許容電流をオーバーする可能性がある。よって、円筒体の外側を通る外部磁束の比率６４％以上、電力の変換効率５４．４％以上である定着装置Ｐ１は、定着装置Ｐ１に供給する電力が不足する可能性がある。
【０１０７】
（定着装置Ｐ２）
定着装置Ｐ２の構成は、磁性コア２の断面積が５．７５ｍｍ×４．５ｍｍであり、円筒体（導電層１ａ）の外径が１２７．３ｍｍの場合である。この定着装置Ｐ２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７０．８％であった。定着装置Ｐ２の加熱定着処理動作によっては、磁性コア２及び励磁コイル３等に定常的に大きな熱量が発生し、特に磁性コア２の昇温が課題となる場合がある。
【０１０８】
本構成の定着装置Ｐ２を６０枚／分の印字動作ができる高スペックな画像形成装置に搭載して使用すると、円筒体の回転速度は３３０ｍｍ／ｓｅｃとなる。よって、円筒体の表面温度を１８０℃に維持するケースがある。そうすると、磁性コア２の温度は２０秒間で２４０℃を超え、円筒体の温度より高くなる場合が考えられる。
【０１０９】
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℃程度であり、フェライトがキュリー温度を超えた場合、透磁率は急激に減少する。透磁率が急激に減少すると、磁性コア２の中に磁路を形成することができない。磁路を形成することができなくなると、円筒体に周回電流を誘導して円筒体を発熱させることが難しくなる場合がある。
【０１１０】
従って、円筒体の外側を通る外部磁束の比率が７１．２％以上である領域Ｒ１（表３参照）の定着装置Ｐ２を、前述した高スペックの画像形成装置に搭載して使用すると、磁性コア２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。
【０１１１】
（定着装置Ｐ３）
定着装置Ｐ３の構成は、磁性コア２の断面積が５．７５ｍｍ×４．５ｍｍであり、円筒体（導電層１ａ）の外径が６３．７ｍｍの場合である。この定着装置Ｐ３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％であった。磁性コア２及び励磁コイル３等には定常的に熱量が発生したものの、熱伝達と自然冷却で放熱出来る熱量を大きく上回ることはなかった。
【０１１２】
本構成の定着装置Ｐ３を６０枚／分の印字動作ができる高スペックな画像形成装置に搭載して使用すると、円筒体の回転速度は３３０ｍｍ／ｓｅｃとなる。従って、円筒体の表面温度を１８０℃に維持するケースであっても、磁性コア（フェライト）２の温度は２２０℃以上に上昇することはなかった。そのため、本構成の定着装置Ｐ３を前述した高スペックの画像形成装置に搭載して使用する場合、キュリー温度２２０℃以上のフェライトを用いることが望ましい。
【０１１３】
従って、円筒体の外側を通る外部磁束の比率が９１．７％以上である本構成の定着装置Ｐ３を前述した高スペックの画像形成装置に搭載して使用する場合は、フェライトコア等の耐熱設計を最適化することが望ましい。本構成の定着装置Ｐ３を前述した高スペックの画像形成装置に搭載しない場合は、そこまでの耐熱設計は不要である。
【０１１４】
（定着装置Ｐ４）
本構成の定着装置Ｐ４は、磁性コア２の断面積が５．７５ｍｍ×４．５ｍｍであり、円筒体（導電層１ａ）の外径が４７．７ｍｍの場合である。この定着装置Ｐ４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９４．７％であった。
【０１１５】
本構成の定着装置Ｐ４を６０枚／分の印字動作ができる高スペックな画像形成装置に搭載して使用すると、円筒体の回転速度は３３０ｍｍ／ｓｅｃとなる。従って、円筒体の表面温度を１８０℃に維持するケースにおいて、励磁コイル２は１８０℃以上に上昇することはなかった。これは、励磁コイル２がほとんど発熱しないことを示す。
【０１１６】
円筒体の外側を通る外部磁束の比率９４．７％以上、電力の変換効率９４．７％以上である本構成の定着装置Ｐ４は、電力の変換効率が十分高いため、更なる高スペックの画像形成装置に搭載し使用しても、冷却手段は必要ない。
【０１１７】
また、電力の変換効率が高い値で安定している本構成の定着装置Ｐ４は、円筒体と磁性コア２の位置関係が変動しても、電力の変換効率が変動しない。電力の変換効率が変動しない場合、円筒体から常に安定した熱量を発生させることができる。よって、可撓性を有するフィルム１のように円筒体と磁性コア２との距離が変動しやすい定着装置において、この電力の変換効率が高い値で安定している本構成の定着装置Ｐ４を用いることは大きなメリットがある。
【０１１８】
以上、円筒形回転体１ａの母線方向に磁界を発生させ、その円筒形回転体１ａを電磁誘導発熱させる定着装置において、円筒形回転体１ａの外側を通る外部磁束の比率に求められる設計条件は、図１５中矢印Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に領域分けすることが出来る。
【０１１９】
Ｒ１：円筒体外部磁束の比率７０％以上９０％未満
Ｒ２：円筒体外部磁束の比率９０％以上９４％未満
Ｒ３：円筒体外部磁束の比率９４％以上
磁性コア２の長手方向の一端を出た磁束のうち円筒形回転体１ａの外部を通って磁性コア２の他端に戻る割合が７０％以上であることは、下記のパーミアンスの和が磁性コア２のパーミアンスの３０％以下であることと等価である。ここで、パーミアンスの和とは、円筒形回転体１ａのパーミアンスと円筒形回転体１ａ内部（円筒形回転体１ａと磁性コア２の間の領域）のパーミアンスとの和である。従って、磁性コア２のパーミアンスをＰｃ、円筒形回転体１ａ内部のパーミアンスをＰａ、円筒形回転体１ａのパーミアンスＰｓとした時に、０．３０×Ｐｃ≧Ｐｓ＋Ｐａの関係を満足する構成である。
【０１２０】
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ようなる。
【０１２１】
【数８】
2017072779.tif 000013
【０１２２】
ただし、ＲｓとＲａの合成磁気抵抗Ｒｓａは以下のように計算する。
【０１２３】
【数９】
2017072779.tif 000014
【０１２４】
Ｒｃ：磁性コア２の磁気抵抗
Ｒｓ：導電層１ａの磁気抵抗
Ｒａ：導電層１ａと磁性コア２との間の領域の磁気抵抗
Ｒｓａ：ＲｓとＲａの合成磁気抵抗
上記の関係式を、定着装置における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（記録材の搬送方向）の断面において満足するのが望ましい。
同様に、Ｒ２の定着装置は、以下の式を満たす。
【０１２５】
【数１０】
2017072779.tif 000015
【０１２６】
Ｒ３の定着装置は、以下の式を満たす。
【０１２７】
【数１１】
2017072779.tif 000016
【０１２８】
以上のように「周回電流」を利用して円筒形回転体を発熱させる構成としては、フィルム１の母線方向に関し記録材Ｒｐ上の画像Ｔの最大通過領域の一端から他端までの区間において、磁気コア２の磁気抵抗が下記の条件を満たすことが望ましい。つまり、磁気コア２の磁気抵抗が、導電層１ａの磁気抵抗と、導電層１ａと磁気コア２との間の領域の磁気抵抗と、の合成磁気抵抗の３０％以下であることを満たすことが望ましい。
【０１２９】
本実施例では、導電層１ａの周回電流による発熱効率を高くする為に、上記の条件を満たす系で行っている。導電層１ａは、比透磁率１．０のＳＵＳ３０４を用い、外径２４ｍｍである。本実施例の定着装置Ｆの各構成部材のパーミアンスと磁気抵抗を下記の表４に示す。
【０１３０】
【表４】
2017072779.tif 000017
【０１３１】
本構成においては、円筒体外部磁束の比率：９９．９％であり、「Ｒ３：円筒体外部磁束の比率９４％以上」の条件を満たしている。
【０１３２】
（５）導電層１ａの厚みムラ
続いて、フィルム１の導電層１ａの厚みについて説明する。導電層１ａは、薄膜化する為に絞りしごき加工を行っている。絞りしごき加工では、一方から金属を引き延ばしていくため、引き延ばし開始側と終了側で金属の厚みに差が生じる場合がある。この厚みの差（厚み差）は、導電層１ａを作製した際に、導電層１ａの母線方向の左右で厚みムラとなる。
【０１３３】
図１６に、導電層１ａの厚みムラの一例を示す。厚み３５μｍとなるように導電層１ａを作製しているが、導電層１ａの母線方向の左右で一方が厚く他方が薄いといった厚みムラが生じている。図１６に示す導電層１ａは、一方の端部が厚み４０μｍ、他方の端部が厚み３０μｍであり、厚みムラは１０μｍである。
【０１３４】
導電層１ａの厚み測定について説明する。導電層１ａの内面を支持する棒を導電層１ａの中空部に挿入し、導電層１ａの内面が支持されている状態で導電層１ａの表面側からダイヤルゲージを当て、ダイヤルゲージを移動することで導電層１ａの母線方向の厚さプロファイルを測定している。本測定は導電層１ａに弾性層１ｂを設ける前の状態にて予め行っている。
【０１３５】
導電層１ａの厚みが厚い方が、周回電流による発熱は多くなる。これは、厚いと抵抗が低く、周回電流が流れやすくなる為、発熱しやすいことに起因する。反対に、導電層１ａの厚みが薄い方は、周回電流による発熱は少なくなる。これは、薄いと抵抗が高く、周回電流が流れにくくなる為、発熱しにくいことに起因する。
【０１３６】
よって、磁束密度が同じであれば、導電層１ａが厚い側が薄い側よりも発熱量が大きくなる。
【０１３７】
（６）発熱ムラ補正
本実施例の定着装置Ｆの特徴について説明する。図１７（ａ）は、本実施例の定着装置Ｆの導電層１ａと磁性コア２の位置関係を示した断面の模式図である。
【０１３８】
図１７（ａ）では、導電層１ａの母線方向について、導電層１ａは左右で厚みムラを有しており、左側が薄く右側が厚い例を模式的にあらわしている。磁性コア２は実線であらわしている。導電層１ａの厚みの薄い側の磁性コア２の導電層１ａからのはみ出し量をａ１とし、導電層１ａの厚みの厚い側の磁性コア２の導電層１ａからのはみ出し量をｂ１としたとき、ａ１−ｂ１＞０の関係を満たしている。即ち、導電層１ａの厚みの厚い側の磁性コア２のはみ出し量ｂ１を、導電層１ａの厚みの薄い側の磁性コア２のはみ出し量ａ１よりも小さくする。
【０１３９】
ここで、はみ出し量ａ１は、フランジ１２ａの規制面１２ａ１と磁性コア２の端面２ａの位置で規定されている。はみ出し量ｂ１は、フランジ１２ｂの規制面１２ｂ１と磁性コア２の端面２ｂの位置で規定されている。
【０１４０】
図１７（ｂ）は、比較例１の定着装置の導電層１ａと磁性コア２の位置関係を示した断面の模式図である。
【０１４１】
図１７（ｂ）では、導電層１ａの母線方向について、導電層１ａは左右で厚みムラを有しており、左側が薄く右側が厚い例を模式的にあらわしている。磁性コア２は破線であらわしている。導電層１ａの厚みの薄い側の磁性コア２の導電層１ａからのはみ出し量をａ２とし、導電層１ａの厚みの厚い側の磁性コア２の導電層１ａからのはみ出し量をｂ２としたとき、ａ２＝ｂ２の関係を満たしている。
【０１４２】
ここで、はみ出し量ａ２は、フランジ１２ａの規制面１２ａ１と磁性コア２の端面２ａの位置で規定されている。はみ出し量ｂ２は、フランジ１２ｂの規制面１２ｂ１と磁性コア２の端面２ｂの位置で規定されている。
【０１４３】
図１７（ｃ）に、本実施例、及び比較例１の定着装置のソレノイド中心軸Ｘｓにおける磁束密度の分布を示す。画像加熱領域ＺＬを位置Ｘ４から位置Ｘ５の範囲とし、本実施例の磁束密度の分布を実線で示し、比較例１の磁束密度の分布を破線で示している。
【０１４４】
本実施例の定着装置Ｆにおける磁性コア２のはみ出し量はａ１−ｂ１＞０である。その為、導電層１ａの厚みの薄い端部側（位置Ｘ４）の磁束密度は厚い端部側（位置Ｘ５）の磁束密度よりも大きい。一方、比較例１の定着装置における磁性コア２のはみ出し量はａ２＝ｂ２である。その為、導電層１ａの厚みの薄い端部側（位置Ｘ４）の磁束密度と厚い端部側（位置Ｘ５）の磁束密度は画像加熱領域ＺＬの中心Ｏに対して左右対称となっている。
【０１４５】
図１８に、本実施例の定着装置Ｆ、及び比較例１の定着装置の発熱分布を示す。本実施例の定着装置Ｆ、及び比較例１の定着装置について、導電層１ａの厚みムラは１０μｍである。本実施例の定着装置Ｆは導電層１ａに対する磁性コア２のはみ出し量をａ１−ｂ１＝３ｍｍ（図１９参照）としている。比較例１の定着装置Ｆは導電層１ａに対する磁性コア２のはみ出し量をａ２＝ｂ２としている。
【０１４６】
図１８は、本実施例のはみ出し量であるａ１−ｂ１＞０、及び比較例１のはみ出し量であるａ２＝ｂ２において、発熱ムラが抑制された励磁コア２の最適移動位置での導電層１ａ母線方向の発熱分布を示している。実線が本実施例であり、破線が比較例１である。
【０１４７】
本実施例の定着装置Ｆは、導電層１ａに対する励磁コア２のはみ出し量をａ１−ｂ１＞０にすることで、フィルム１の導電層１ａの厚みムラに起因する端部においてもフィルム温度は所定の定着温度（目標温度）の９０％を維持している。このため、トナー画像Ｔに定着不良が発生することはない。また、導電層１ａ母線方向の左右の端部に温度差もない。
【０１４８】
これに対して、比較例１の定着装置は、特にフィルム１の導電層１ａの左側端部においてフィルム温度が所定の定着温度（目標温度）の９０％を下回っている。このため、トナー画像Ｔに定着不良が発生する。また、導電層１ａ母線方向の左右の端部に温度差が発生している。
【０１４９】
本実施例の定着装置Ｆでは、導電層１ａの厚みの薄い端部側の磁束密度を大きくして誘導起電力を多くすることで当該端部側を発熱させる。また、導電層１ａの厚みの厚い端部側の磁束密度を小さくして誘導起電力を少なくすることで当該端部側の発熱を抑える効果がある。このように導電層１ａと磁束密度の位置関係とを変えることを利用して、導電層１ａ母線方向の温度分布の温度差、及び、導電層１ａの厚みの薄い端部側と厚い端部側との温度差といった発熱ムラを補正している。
【０１５０】
比較例１の定着装置では、導電層１ａの厚みが母線方向で均一な場合は、左右対称な発熱分布を示す。しかし、導電層１ａに厚みムラがある場合、左右の対称位置では誘導起電力が同じになる為、厚みムラに応じて発熱量が変わる。即ち、導電層１ａ母線方向の左右の端部について、導電層１ａの厚みが薄く抵抗の高い端部側は厚みが厚く抵抗の低い端部側よりも発熱しないといった発熱ムラが発生する。
【０１５１】
本実施例の定着装置Ｆでは、上記の発熱ムラ補正を定着装置Ｆの組立て時に行う。図５を用いて説明した通り、磁性コア２はコイルホルダ４内をＸ軸方向に移動可能である。そのため、フィルム１の導電層１ａ位置に対して所望の位置に磁性コア２を移動させることが可能である。
【０１５２】
定着装置Ｆの組立て時に行う磁性コア２の位置補正方法について説明する。図１９は、導電層１ａの厚みと磁性コア２の最適移動量ａ１−ｂ１の関係を表わした補正式を説明するための図である。ここで、導電層１ａの厚みムラは、導電層１ａ母線方向の左右の端部の厚みの差分と定義している。
【０１５３】
導電層１ａの左右の端部の厚み測定は、導電層１ａに弾性層１ｂを設ける前の状態でダイヤルゲージで測定した測定値を使用する。若しくは、マイクロゲージで導電層１ａの左右の端部の厚みを測定してもよい。或いは、フィルム１の母線方向の左右の端部断面を画像観察し、導電層１ａの厚みを算出してもよい。
【０１５４】
図１９に示す磁性コア２の移動量はａ１−ｂ１＝０ｍｍのときを基準としている。この移動量は導電層１ａに対し磁性コア２を導電層１ａの厚みの薄い端部側に移動させる量である。導電層１ａに厚みムラが無い場合は磁性コア２を移動させる必要がない。導電層１ａの厚みムラが大きい程、磁性コア２の移動量を大きくすることで、導電層１ａの発熱ムラを補正することができる。
【０１５５】
図１９に示す補正式を予め求めておき、定着装置Ｆの製造時に導電層１ａの厚みムラを測定した後、その測定結果に応じて導電層１ａの母線方向の温度分布が所定の温度分布になるように補正式から磁性コア２の位置（移動量）を決定する。決定した磁性コア２の位置に応じて、コアスペーサー１９の厚みを選択することで、磁性コア２位置の設定を行う。
【０１５６】
以上説明したように、本実施例の定着装置Ｆは、フィルム１の内部に挿通した磁性コア２は導電層１ａの端部から一定量のはみ出し量ａ１，ｂ１を有している。これらのはみ出し量ａ１，ｂ１のうち、導電層１ａの厚みの厚い端部側のはみ出し量ｂ１が薄い端部側のはみ出し量ａ１よりも少なくなっている。これにより、導電層１ａ母線方向の温度分布の温度差、及び、導電層１ａの厚みの薄い端部側と厚い端部側との温度差といった発熱ムラを補正することができるため、フィルム１の導電層１ａの厚み差に起因する発熱ムラを抑制可能である。
【０１５７】
［実施例２］
定着装置Ｆの他の実施例を説明する。本実施例では、本実施例の定着装置Ｆについて、実施例１の定着装置Ｆと異なる構成のみを説明する。
【０１５８】
本実施例に示す定着装置Ｆは、フィルム１の導電層１ａに対して磁性コア２、及び励磁コイル３の移動量を同じにしている点で、実施例１の定着装置Ｆと異なっている。本実施例の定着装置Ｆによれば、導電層１ａに対して磁性コア２、及び励磁コイル３の移動量を同じにすることで、磁性コア２と、励磁コイル３と、コイルホルダ４と、コアホルダ１４と、を一体にユニット化できるので位置調整がしやすくなるという利点がある。
【０１５９】
図２０は、本実施例の定着装置ＦにおけるユニットＵ２を説明するための断面図である。
【０１６０】
記録材Ｒｐの搬送方向ａに直交するＸ軸方向について、磁性コア２は筒状のコアホルダ１４に収納されＸ軸方向に移動しないようにコアホルダ１４に固定されている。このコアホルダ１４の外周面には励磁コイル３が螺旋状に巻かれている。そしてこのコアホルダ１４は筒状のコイルホルダ４に収納されている。つまり、磁性コア２、励磁コイル３、及びコアホルダ１４のそれぞれをコイルホルダ４に保持させることで、磁性コア２、及び励磁コイル３は一体のユニットＵ２として構成されている。
【０１６１】
ユニットＵ２は、ユニットＵ２のコイルホルダ４がステイ５（図２参照）の内側でニップ形成部材６の座面６ｂにＸ軸方向に移動可能に保持されている。つまり、ユニットＵ２はＸ軸方向に移動可能である。ここで、Ｘ軸方向について、磁性コア２、コアホルダ１４、及びコイルホルダ４の長さは同じである。
【０１６２】
図２１は、本実施例の定着装置Ｆのフィルム１と、ユニットＵ２のコイルホルダ４と、フランジ１２ａ，１２ｂと、規制部材１３ａ，１３ｂと、ホルダスペーサー２１と、位置決め部材２０と、の位置関係を説明するための図である。
【０１６３】
記録材Ｒｐの搬送方向ａに直交するＸ軸方向について、位置決め部材２０は左側の規制部材１３ｂとの位置を規定するように当該規制部材１３ｂに設けられた部材である。この位置決め部材２０には位置調整手段としてのホルダスペーサー２１が交換可能に装着されている。
【０１６４】
Ｘ軸方向に移動可能なユニットＵ２の左側の端部を不図示のバネで加圧しユニットＵ２の右側の端部をホルダスペーサー２１に当接させることによって、磁性コア２、及び励磁コイル３の位置がホルダスペーサー２１で規定される。よって、厚さの異なるホルダスペーサー２１を複数準備しておき、これらのホルダスペーサー２１の交換を行うことで、フィルム１の導電層１ａに対する磁性コア２、及び励磁コイル３の相対位置を調整することができる。
【０１６５】
不図示のバネ、及びホルダスペーサー２１の材質は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を用いている。
【０１６６】
本実施例の定着装置Ｆは、実施例１と同様に、フィルム１の母線方向について、導電層１ａは左右で厚みムラを有している。導電層１ａの厚みの薄い側の磁性コア２、及び励磁コイル３の導電層１ａからのはみ出し量をａ３とし、導電層１ａの厚みの厚い側の磁性コア２、及び励磁コイル３の導電層１ａからのはみ出し量をｂ３とした時、ａ３−ｂ３＞０となる構成である。
【０１６７】
ここで、はみ出し量ａ３は、フランジ１２ａの規制面１２ａ１と磁性コア２の端面２ａの位置で規定されている。はみ出し量ｂ３は、フランジ１２ｂの規制面１２ｂ１と磁性コア２の端面２ｂの位置で規定されている。
【０１６８】
はみ出し量ａ３，ｂ３を規定する面はフランジ１２ａの規制面１２ａ１，１２ｂ１、及び磁性コア２の端面２ａ，２ｂに限られない。図２０に示すように、ユニットＵ２におけるコイルホルダ４の左側の端面４ａと磁性コア２の左側の端面２ａは同一位置にあり、コイルホルダ４の右側の端面４ｂと磁性コア２の右側の端面２ｂは同一位置にある。
【０１６９】
その為、フィルム１の導電層１ａの左側の端面（不図示）からコイルホルダ４の左側の端面４ａまでの距離をａ３とし、フィルム１の導電層１ａの右側の端面（不図示）からコイルホルダ４の右側の端面４ｂまでの距離をｂ３としてもよい。或いは、フィルム１の導電層１ａの左側の端面（不図示）から磁性コア２の左側の端面２ａまでの距離をａ３とし、フィルム１の導電層１ａの右側の端面（不図示）からコイルホルダ４の右側の端面４ｂまでの距離をｂ３としてもよい。
【０１７０】
図２２は、比較例２の定着装置のフィルム１と、コイルホルダ４と、フランジ１２ａ，１２ｂと、規制部材１３ａ，１３ｂと、ホルダスペーサー２１と、位置決め部材２０と、の位置関係を説明するための図である。
【０１７１】
比較例２の定着装置は、導電層１ａの厚みの薄い側の磁性コア２の導電層１ａからのはみ出し量をａ４とし、導電層１ａの厚みの厚い側の磁性コア２の導電層からのはみ出し量をｂ４とした時、ａ４−ｂ４＝０となる構成である。
【０１７２】
図２３に、本実施例の定着装置Ｆ、及び比較例２の定着装置の発熱分布を示す。本実施例の定着装置Ｆ、及び比較例２の定着装置について、導電層１ａの厚みムラは１０μｍである。本実施例の定着装置Ｆは導電層１ａに対する磁性コア２、及び励磁コイル３のはみ出し量をａ３−ｂ３＝５ｍｍ（図２４参照）としている。比較例２の定着装置Ｆは導電層１ａに対する磁性コア２、及び励磁コイル３のはみ出し量をａ４＝ｂ４としている。
【０１７３】
図２３は、本実施例のはみ出し量であるａ３−ｂ３＞０、及び比較例２のはみ出し量であるａ４＝ｂ４において、発熱ムラが抑制された励磁コア２の最適移動位置での導電層１ａ母線方向の発熱分布を示している。実線が本実施例であり、破線が比較例２である。
【０１７４】
本実施例の定着装置Ｆは、導電層１ａに対する磁性コア２、及び励磁コイル３のはみ出し量をａ３−ｂ３＞０とすることで、フィルム１の導電層１ａの厚みムラに起因する端部においてもフィルム温度は所定の定着温度（目標温度）の９０％を維持している。このため、トナー画像Ｔに定着不良が発生することがない。また、導電層１ａ母線方向の左右の端部に温度差もない。
【０１７５】
これに対して、比較例２の定着装置は、特にフィルム１の導電層１ａの左側端部においてフィルム１温度が所定の定着温度（目標温度）の９０％を下回っている。このため、トナー画像Ｔに定着不良が発生する。また、導電層１ａ母線方向の左右の端部に温度差が発生している。
【０１７６】
本実施例の定着装置Ｆでは、導電層１ａの厚みの薄い端部側の磁束密度を大きくして誘導起電力を多くすることで当該端部側を発熱させる。また、導電層１ａの厚みの厚い端部側の磁束密度を小さくして誘導起電力を少なくすることで当該端部側の発熱を抑える効果がある。このように導電層１ａと磁束密度の位置関係とを変えることを利用して、導電層１ａ母線方向の温度分布の温度差、及び、導電層１ａの厚みの薄い端部側と厚い端部側との温度差といった発熱ムラを補正している。
【０１７７】
比較例２の定着装置では、実施例１と同様、導電層１ａ母線方向の左右の端部について、導電層１ａの厚みが薄く抵抗の高い端部側は厚みが厚く抵抗の低い端部側よりも発熱しないといった発熱ムラが発生する。
【０１７８】
本実施例の定着装置Ｆも、上記の発熱ムラ補正を定着装置の組立て時に行う。図２１を用いて説明した通り、ユニットＵ２はＸ軸方向に移動可能である。そのため、フィルム１の導電層１ａ位置に対して所望の位置にユニットＵ２を移動させることが可能である。つまり、導電層１ａ位置に対して所望の位置に磁性コア２、及び励磁コイル３を移動させることが可能である。
【０１７９】
定着装置Ｆの組立て時に行う磁性コア２、及び励磁コイル３の位置補正方法について説明する。図２４は、導電層１ａの厚みと磁性コア２、及び励磁コイル３の最適移動量ａ３−ｂ３の関係を表わした補正式を説明するための図である。ここで、導電層１ａの厚みムラは、導電層１ａ母線方向の左右の端部の厚みの差分と定義している。
【０１８０】
導電層１ａの左右の端部の厚み測定は実施例１と同じであるので、その厚み測定の説明は割愛する。
【０１８１】
図２４に示す磁性コア２、及び励磁コイル３の移動量はａ３−ｂ３＝０ｍｍのときを基準としている。この移動量は導電層１ａに対し磁性コア２、及び励磁コイル３を厚みの薄い端部側に移動させる量である。導電層１ａに厚みムラが無い場合は磁性コア２、及び励磁コイル３を移動させる必要がない。導電層１ａの厚みムラが大きい程、磁性コア２、及び励磁コイル３の移動量を大きくすることで、導電層１ａの発熱ムラを補正することができる。
【０１８２】
図２４に示す補正式を予め求めておき、定着装置Ｆの製造時に導電層１ａの厚みムラを測定した後、その測定結果に応じて導電層１ａの母線方向の温度分布が所定の温度分布になるように補正式から磁性コア２、及び励磁コイル３の位置（移動量）を決定する。決定した磁性コア２、及び励磁コイル３の位置に応じて、ホルダスペーサー２１の厚みを選択することで、磁性コア２、及び励磁コイル３位置の設定を行う。
【０１８３】
以上説明したように、本実施例の定着装置Ｆは、フィルム１の内部に挿通した磁性コア２、及び励磁コイル３は導電層１ａの端部から一定量のはみ出し量ａ３，ｂ３を有している。これらのはみ出し量ａ３，ｂ３のうち、導電層１ａの厚みの厚い端部側のはみ出し量ｂ３が薄い端部側のはみ出し量ａ３よりも少なくなっている。これにより、導電層１ａ母線方向の温度分布の温度差、及び、導電層１ａの厚みの薄い端部側と厚い端部側との温度差といった発熱ムラを補正することができるため、フィルム１の導電層１ａの厚み差に起因する発熱ムラを抑制可能である。
【符号の説明】
【０１８４】
１  定着フィルム、１ａ  導電層、３  励磁コイル、３ｃｘ  螺旋軸、３ｃ  螺旋形状部、２  磁性コア、２ａ，２ｂ  端面、１２ａ，１２ｂ  フランジ、１２ａ１，１２ｂ１  規制面、ａ１，ｂ１  はみ出し量、ａ３，ｂ３  はみ出し量、Ｒｐ  記録材、Ｔ  未定着トナー画像、Ｕ１，Ｕ２  ユニット
【図１】
2017072779.tif 000018
【図２】
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【図３】
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【図４】
2017072779.tif 000021
【図５】
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【図６】
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【図７】
2017072779.tif 000024
【図８】
2017072779.tif 000025
【図９】
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【図１０】
2017072779.tif 000027
【図１１】
2017072779.tif 000028
【図１２】
2017072779.tif 000029
【図１３】
2017072779.tif 000030
【図１４】
2017072779.tif 000031
【図１５】
2017072779.tif 000032
【図１６】
2017072779.tif 000033
【図１７】
2017072779.tif 000034
【図１８】
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【図１９】
2017072779.tif 000036
【図２０】
2017072779.tif 000037
【図２１】
2017072779.tif 000038
【図２２】
2017072779.tif 000039
【図２３】
2017072779.tif 000040
【図２４】
2017072779.tif 000041