JP4194186B2

JP4194186B2 - 像加熱装置

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Publication number: JP4194186B2
Application number: JP24527199A
Authority: JP
Inventors: 隆生久米; 秀夫七瀧; 崇野村; 哲也佐野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-08-31
Filing date: 1999-08-31
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2019-08-31
Also published as: JP2001068263A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁（磁気）誘導加熱方式の像加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
便宜上、電子写真複写機・プリンタ・ファックス等の画像形成装置における画像加熱定着装置を例にして説明する。
【０００３】
画像形成装置における画像加熱定着装置は、画像形成装置の作像部に於いて電子写真・静電記録・磁気記録などの適宜の画像形成プロセス手投により、加熱溶融性の樹脂等よりなるトナー（顕画剤）を用いて記録材の面に直接方式若しくは間接（転写）方式で形成したトナー画像を記録材面に固着画像として加熱定着処理をする装置である。
【０００４】
従来、そのような画像加熱定着装置として、熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式等の各種方式がある。
【０００５】
ａ．熱ローラ方式
これは、ハロゲンランプ等の熱源を内蔵させて所定の定着温度に加熱・温調した定着ローラ（熱ローラ）と加圧ローラとの回転ローラ対からなり、該ローラ対の圧接ニップ部（定着ニップ部）に被加熱材としての、未定着トナー画像を形成担持させた記録材を導入して挟持搬送させることで未定着のトナー画像を記録材面に加熱定着させる装置である。
【０００６】
しかしながら、この装置は定着ローラの熱容量が大きくて、加熱に要する電力が大きい、ウェイトタイム（装置電源投入時からプリント出力可能状態になるまでの待ち時間）が長い等の問題があった。
【０００７】
フルカラー画像装置用の定着装置の場合は、最大４層のトナー層を十分加熱溶融させる能力が要求されるために、定着ローラはその芯金を高い熱容量を有するものにし、またトナー層を包み込んで均一に溶融するため芯金外周にゴム弾性材を具備させ、該ゴム弾性層を介してトナー像の加熱を行っている。
【０００８】
このように特に熱容量の大きな定着ローラを用いる装置の場合には、該定着ローラの温調とローラ表面の昇温とに遅延が発生するため、定着不良、光沢ムラ、オフセット等の問題が発生していた。
【０００９】
ｂ．フィルム加熱方式
これは、加熱体と、一方の面がこの加熱体と摺動し、他方の面が記録体と接して移動するフィルムを有し、加熱体の熱をフィルムを介して記録材に付与して未定着のトナー画像を記録材面に加熱定着処理する装置である（特開昭６３−３１３１８２号公報、特開平２−１５７８７８号公報、特開平４−４４０７５〜４４０８３，２０４９８０〜２０４９８４号公報等）。
【００１０】
このようなフィルム加熱方式の装置は、加熱体として低熱容量のセラミックヒータ等を、フィルムとして耐熱性で薄い低熱容量のものを用いることができて、熱容量の大きい定着ローラを用いる熱ローラ方式の装置に比べて格投に省電力化・ウェイトタイム短縮化が可能となり、クイックスタート性があり、また機内昇温を抑えることができる等の利点がある。
【００１１】
ｃ．電磁誘導加熱方式
これは加熱体として電磁誘導発熱体を用い、該電磁誘導発熱体に発生磁束の一部を周回する形状の電気導体（励磁コイル）と、磁性部材（磁性コア）として長手方向に分割された複数種の高透磁率部材とからなる磁束（磁場）発生手段で磁場を作用させて該電磁誘導発熱体に発生する渦電流にもとづくジュール発熱でトナー画像を被加熱材としての記録材面に加熱定着処理する装置である。
【００１２】
特公平７−３１９３１２号公報には強磁性体の定着ローラを電磁誘導加熱する熱ローラ方式の装置が開示されており、発熱位置を定着ニップ部に近くすることができ、ハロゲンランプを熱源として用いた熱ローラ方式の装置よりも高効率の定着プロセスを実現している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
電磁誘導加熱方式の像加熱装置においては、磁束発生手段の磁性部材として分割された高透磁率部材を使用しているため、その切れ目（間隙５ｍｍ以上）では磁場が不均一になり、電磁誘導発熱体の長尺方向に温度ムラが発生して、定着不良や光沢ムラという問題が発生していた。
【００１４】
この問題を解決する方法として、分割されてない高透磁率部材を使用する方法が考えられるが、Ａ３サイズ対応化等から３００ｍｍ以上の高透磁率部材を安価に製造するのは困難であり、また高透磁率部材は非常に高温になるため、反りや欠けが生じ磁場分布を不均一にしてしまうという問題があった。
【００１５】
したがって、低消費電力である、ウェイトタイムの短縮が可能である、加熱回転体の定着ニップ部長手方向の温度ムラが防止されて高速化・高耐久化が可能である、フルカラートナー画像に対して用いる事ができる、定着不良、光沢ムラ、オフセットが発生しない高いパフォーマンスを有する安価な電磁誘導加熱方式の加熱装置もしくは像加熱装置、また該加熱装置を具備した画像形成装置が要望されている。
【００１６】
本発明はこのような要望に応え得る、電磁誘導加熱方式の像加熱装置を提供するものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする像加熱装置である。
電磁誘導により発生する渦電流で発熱する発熱層を有する筒状の発熱体と、長手方向が前記発熱体の母線と平行になるように配置されている磁性コアと、通電により発生する磁束の向きが前記発熱体の前記母線に対して垂直になるように前記磁性コアの長手周りに導線を複数ターン巻いた励磁コイルと、を有し、前記励磁コイルへの通電により発生し前記磁性コアによって導かれる磁束の作用により前記発熱層に渦電流が発生し、この渦電流の作用により発熱する前記発熱体の熱で記録材上のトナー像を加熱する像加熱装置において、
前記磁性コアは、前記母線の一端側から見た時の断面形状がＴ字型となっており、複数個の分割磁性コアが前記母線に対して平行に一列に並んでおり前記母線の一端側から見た時の前記Ｔ字の横辺部分を構成している第１列と、複数個の分割磁性コアが前記母線に対して平行に一列に並んでおり前記母線の一端側から見た時の前記Ｔ字の縦辺部分を構成している第２列と、を有し、前記第１列の複数個の分割磁性コア間の全ての隙間と前記第２列の複数個の分割磁性コア間の全ての隙間が１０ｍｍ以下であり、前記第１列の全ての前記隙間と前記第２列の全ての前記隙間とが前記母線の方向において重なり合っていないか、重なり合っていてもその重なり距離が５ｍｍ以下となっていることを特徴とする像加熱装置。
本発明によれば、磁性コアのコストを抑えつつ発熱体の母線方向の温度分布ムラを抑えることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
〈実施形態例１〉（図１〜図８）
（１）画像形成装置例
図１は画像形成装置の一例の概略構成を示す図である。本例の画像形成装置は電子写真フルカラープリンタである。
【００３５】
１１は有機感光体でできた電子写真感光体ドラム（像担持体）であり、矢印の時計方向に所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動される。
【００３６】
感光体ドラム１１はその回転過程で帯電ローラなどの帯電装置１２で所定の極性・電位の一様な帯電処理を受ける。
【００３７】
次いで、その帯電処理面にレーザ光学箱（レーザスキャナ）１３から出力されるレーザ光ＬＢによる、画像情報の走査露光処理を受ける。レーザ光学箱１３は不図示のコンピュータ等の画像信号発生装置からの画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調（オン／オフ）したレーザ光ＬＢを出力して感光体ドラム面を走査露光するもので、この走査露光により感光体ドラム１１面に走査露光した画像情報に対応した静電潜像が形成される。１３ａはレーザ光学箱１３からの出力レーザ光を感光体ドラム１１の露光位置に反射させるミラーである。
【００３８】
フルカラー画像形成の場合は、フルカラー画像の第１の色分解成分画像、例えばイエロー成分画像についての走査露光・潜像形成がなされ、その潜像が４色現像装置１４のうちのイエロー現像器１４Ｙの作動でイエロートナー像として現像される。
【００３９】
そのイエロートナー像は感光体ドラム１１と中間転写体ドラム１６との接触部（或いは近接部）である一次転写部Ｔ１において中間転写体ドラム１６の面に転写される。
【００４０】
中間転写体ドラム１６面に対するトナー像転写後の感光体ドラム１１面はクリーナ１７により転写残りトナー等の付着残留物の除去を受けて清掃される。
【００４１】
上記のような帯電・走査露光・現像・一次転写・清掃のプロセスサイクルが、フルカラー画像の、第２（例えばマゼンタ成分画像、マゼンタ現像器１４Ｍが作動）、第３（例えばシアン成分画像、シアン現像器１４Ｃが作動）、第４（例えば黒成分画像、黒現像器１４ＢＫが作動）の各色分解成分画像について順次に実行され、中間転写体ドラム１６面にイエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像、黒トナー像の都合４色のトナー像が順次重ねて転写されて、フルカラー画像に対応したカラー画像が合成形成される。
【００４２】
中間転写体ドラム１６は金属ドラム上に中抵抗の弾性層と高抵抗の表層を有するもので、感光体ドラム１１に接触して或いは近接して感光体ドラム１１と略同じ周速度で矢印の反時計方向に回転駆動され、金属ドラムにバイアス電位を与えて感光体ドラム１１との電位差で感光体ドラム１１側のトナー像を該中間転写体ドラム１６面側に転写させる。
【００４３】
上記の中間転写体ドラム１６面に合成されたカラートナー画像は、該中間転写体ドラム１６と転写ローラ１５との接触ニップ部である二次転写部Ｔ２において、該二次転写部Ｔ２に不図示の給紙部から所定のタイミングで送り出された被加熱材としての記録材（転写材）Ｐの面に転写されていく。
【００４４】
転写ローラ１５は記録材Ｐの背面からトナーと逆極性の電荷を供給することで中間転写体ドラム１６面側から記録材Ｐ側へ合成カラートナー画像を順次に一括転写する。
【００４５】
二次転写部Ｔ２を通過した記録材Ｐは中間転写体ドラム１６の面から分離されて画像加熱定着装置（像加熱装置）１０へと導入され、未定着トナー像の加熱定着処理を受けてカラー画像形成物として機外の不図示の排紙トレーに排出される。
【００４６】
画像加熱定着装置１０は本発明に従う電磁誘導加熱方式の装置である。この定着装置１０については次の（２）項で詳述する。
【００４７】
記録材Ｐに対するカラートナー像転写後の中間転写体ドラム１６はクリーナ１８により転写残りトナー・紙粉等の付着残留物の除去を受けて清掃される。
【００４８】
このクリーナ１８は常時は中間転写体ドラム１６に非接触状態に保持されており、中間転写体ドラム１６から記録材Ｐに対するカラートナー画像の二次転写実行過程において中間転写体ドラム１６に接触状態に保持される。
【００４９】
また、転写ローラ１５も常時は中間転写体ドラム１６に非接触状態に保持されており、中間転写体ドラム１６から記録材Ｐに対するカラートナー画像の二次転写実行過程において中間転写体ドラム１６に接触状態に保持される。
【００５０】
不図示の画像信号発生装置（コンピュータ）からの画像情報には、記録材Ｐに対する情報（紙サイズ、紙厚、特殊紙情報など）も付随させることができる。
【００５１】
画像形成装置はこの情報に基づき給紙部（不図示）で適合する記録材Ｐを選択して前述の給紙動作を行うとともに、この記録材に関する情報を装置内の記憶装置１０１（図３）に記憶して画像加熱定着装置１０の制御のパラメータとして用いる。
【００５２】
（２）画像加熱定着装置１０
図２は画像加熱定着装置１０の横断面模型図、図３は磁束発生手段（磁束発生装置）の斜視図である。
【００５３】
この定着装置１０は加熱アセンブリ１と回転加圧部材としての加圧ローラ２を主体とする。
【００５４】
加熱アセンブリ１は、円筒状フィルムガイド３、その内空に配設した磁束発生手段としての励磁コイル４と磁性コア（磁性部材、高透磁率部材）５、円筒状フィルムガイド３にルーズに外嵌した、誘導発熱体としての円筒状（シームレス）の定着フィルム（スリーブ）６等からなる。以下に説明するように、定着フィルム６は電磁誘導により発生する渦電流で発熱する発熱層を有する筒状の発熱体である。磁性コア５は長手方向が定着フィルム６の母線と平行になるように配置されている。励磁コイル４は通電により発生する磁束の向きが定着フィルム６の母線に対して垂直になるように磁性コア５の長手周りに導線を複数ターン巻いたものである。
【００５５】
加圧ローラ２は、芯金２ａと、該芯金の外周を被覆させた２ｍｍ厚のシリコーンゴム層２ｂからなる弾性ローラである。
【００５６】
上記の加熱アセンブリ１と加圧ローラ２は互いに上下に圧接させて不図示の装置筐体に組み込んで、両者１・２間に所定幅の定着ニップ（加熱ニップ）部Ｎを形成させてあり、この定着ニップ部Ｎにおいて定着フィルム６の内面は円筒状フィルムガイド部材３の下面に密着している。
【００５７】
加圧ローラ２は駆動手段Ｍにより図２において矢印の時計方向に回転駆動（加圧ローラ駆動式）され、この加圧ローラ２の回転駆動による該ローラ２と定着フィルム６の外面とに定着ニップ部Ｎにおける摩擦力で定着フィルム６に回転力が作用して、定着フィルム６は円筒状フィルムガイド部材３の外回りを、矢印の反時計方向に回転する。
【００５８】
励磁コイル４は励磁回路４０（図３）から供給される交番電流によって交番磁束を発生し、交番磁束は磁性コア５に導かれて定着フィルム６の後述する電磁誘導発熱層に渦電流を発生させる。定着フィルム６の電磁誘導発熱層に発生の渦電流は電磁誘導発熱層の固有抵抗によってジュール熱を発生させる。即ち、励磁コイル４に交番電流を供給することで、この通電により発生し磁性コア５によって導かれる磁束の作用により電磁誘導発熱層に渦電流が発生し、この渦電流の作用により定着フィルム６が電磁誘導発熱状態になる。この定着フィルム６の熱で記録材上のトナー像を加熱する。
【００５９】
図４は交番磁束の発生の様子および磁路を模式的に表したものであり、Ｃは発生した磁束の一部を表す。磁路は磁性コア５（５ａ・５ｂ）の横断面上となる。本例の装置においては円筒状定着フィルムの回転軸線に垂直な平面上となる。
【００６０】
定着ニップ部Ｎの温度は不図示の温度検知手投を含む制御回路１００により励磁回路４０から励磁コイル４への供給交番電流が制御されることで所定の定着温度に温調制御される。
【００６１】
而して、加圧ローラ２の回転による定着フィルム６の回転、励磁コイル４への交番電流の供給がなされて、定着ニップ部Ｎの温度が所定に立ち上がり温調された状態において、定着ニップ部Ｎの回転定着フィルム６と加圧ローラ２との間に、被加熱材としての、未定着トナー像ｔを担持した記録材Ｐが導入されることで、記録材Ｐは定着フィルム６の外面に密着して該定着フィルム６と一緒に定着ニップ部Ｎを通過していき、該定着ニップ部通過過程で、電磁誘導加熱された定着フィルム６の発熱で記録材Ｐと未定着トナー像ｔが加熱されてトナー像の加熱定着がなされる。
【００６２】
定着ニップ部Ｎを通った記録材Ｐは定着ニップ部Ｎの出口側で定着フィルム６の外面から分離されて搬送される。
【００６３】
ａ．円筒状フィルムガイド部材３
加熱アセンブリ１において、円筒状フィルムガイド部材３は、磁束の通過を妨げない絶縁性・耐熱性部材であり、励磁コイル４と磁性コア５を支持するとともに、該部材３の外側を回転する定着フィルム６の内面をガイドして定着フィルム６の回転の安定性を確保する役目をする。
【００６４】
ｂ．励磁コイル４
本例の励磁コイル４は絶縁性被覆導線を用い、外側形状を円筒状フィルムガイド部材３の内面に略対応させた横長舟形に巻回成形してなるものであり、円筒状フィルムガイド部材３の内面略下半面部に外面を受けさせて円筒状フィルムガイド部材３内に挿入配設してある。
【００６５】
励磁コイル４としては加熱に十分な交番磁束を発生するものでなければならないが、そのためには抵抗成分を低く、インダクタンス成分を高くとる必要がある。
【００６６】
本例では芯線として細線を束ねた高周波用のφ１の絶縁被覆導線を用いて、定着ニップ部Ｎを周回するように１２回巻回して励磁コイル４を構成した。
【００６７】
該励磁コイル４には励磁回路４０が接続されており、この励磁回路４０は５０ＫＨｚの交番電流を励磁コイル４へ供給できるようになっている。
【００６８】
ｃ．定着フィルム６
定着フィルム６は電磁誘導発熱層を含む円筒状部材であり、内径を円筒状フィルムガイド部材３の外径よりも少し大きくしてあり、円筒状フィルムガイド部材３にルーズに外嵌する。
【００６９】
図５の（ａ）は該定着フィルム６の層構成模型図である。本例の定着フィルム６は、内側（円筒状フィルムガイド部材３側）の電磁誘導発熱層６ａと、その外側の弾性層６ｂと、更にその外側の離型層（表層；加圧ローラ２側）６ｃの３層積層の複合層構成である。
【００７０】
電磁誘導発熱層６ａの熱が定着ニップ部Ｎに搬送される記録材Ｐに弾性層６ｂ・離型層６ｃを介して伝熱されて記録材Ｐと該記録材上のトナー像ｔを加熱する。
【００７１】
発熱層６ａは交番磁束の作用による渦電流でジュール熱を生じる電磁誘導発熱性を有する材質層であり、ニッケルなど１０^-5〜１０^-10 Ω・ｃｍの電気良導体である金属、金属化合物、有機導電体であればよく、より好ましくは透磁率が高い強磁性を示す鉄、コバルト等の純金属若しくはそれらの化合物を用いることができる。
【００７２】
該発熱層６ａは厚みを薄くすると十分な磁路が確保できなくなり、外部へ磁束が洩れて発熱体自身の発熱エネルギーは小さくなる場合があり、また厚くすると熱容量が大きくなり昇温に要する時間が長くなる傾向がある。従って厚みは発熱層６ａに用いた材料の比熱、密度、透磁率、抵抗率の値によって適正値がある。実際上、加熱定着装置として動作させた場合に、１０〜１００μｍの厚みの範囲で、定着フィルム６の表面温度として３ｄｅｇ／ｓｅｃ以上の昇温速度を得ることができた。
【００７３】
弾性層６ｂはシリコーンゴム等のゴム層であり、本例に於いては最大４層のトナー層からなるカラートナー画像の定着を良好にするために設けてあり、トナー像を該層の弾性により包み込んで均一に溶融させる作用をする。
【００７４】
該弾性層６ｂは硬度が高すぎると記録材あるいはトナー層の凹凸に追従しきれず画像光沢ムラが発生してしまう。そこで、弾性層６ｂの硬度としては６０°（ＪＩＳ−Ａ；ＪＩＳ−Ｋ（Ａタイプ測定装置使用））以下、より好ましくは４５°以下がよい。
【００７５】
弾性層６ｂの熱伝導率λに関しては、６×１０^-4〜２×１０^-3［ｃａ１／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ．］がよい。熱伝導率λが６×１０^-4［ｃａ１／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ．］よりも小さい場合には、熱抵抗が大きく、定着フィルム表層における昇温速度が遅くなる。
【００７６】
該弾性層６ｂの厚さは１００〜３００μｍが好ましく、１００μｍよりも小さいとカラー画像形成装置のようにべ夕画像の割合が多い場合に斑点状の光沢ムラが発生しやすく、３００μｍを越えると表面と発熱層６ａとの間に大きな熱勾配が発生して弾性層の熱劣化が発生しやすい。
【００７７】
離型層６ｃは定着フィルム表面へのトナーの付着を防止するもので、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム等の離型性かつ耐熱性のよい材料を選択することができる。
【００７８】
離型層６ｃの厚さは２０〜１００μｍが好ましく、２０μｍよりも小さいと塗膜の塗ムラで離型性の悪い部分ができたり、耐久性が不足するといった問題が発生する。また、離型層が１００μｍを超えると熱伝導が悪化するという問題が発生し、特に樹脂系の離型層の場合は硬度が高くなりすぎ、弾性層６ｂの効果がなくなってしまう。
【００７９】
本例に使用した定着フィルム６は、ニッケルからなる厚み５０μｍの発熱層６ａと、シリコーンゴムからなる厚み３００μｍの弾性層６ｂと、フッ素樹脂からなる厚み３０μｍの離型層６ｃからなる３層複合層フィルムである。
【００８０】
また図５の（ｂ）に示すように、定着フィルム６の上記層構成に於いて発熱層６ａの内側に断熱層６ｄを設けた４層構成の定着フィルム６としても良い。
【００８１】
断熱層６ｄはフッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂などの耐熱樹脂がよい。
【００８２】
また、断熱層６ｄの厚さとしては１０〜１０００μｍが好ましい。断熱層６ｄの厚さが１０μｍよりも小さい場合には断熱効果が得られず、また、耐久性も不足する。１０００μｍを超えると磁性コア５から発熱層６ａの距離が大きくなり、磁束が十分に発熱層６ａに到達しなくなる。
【００８３】
断熱層６ｄを設けた場合、発熱層６ａに発生した熱による励磁コイル４や磁性コア５の昇温を防止できるため、安定した加熱をすることができる。
【００８４】
ｄ．磁性コア５
磁性コア５は横長の分割されたフェライトコアであり、横長舟形の励磁コイル４の略中央部に位置させ円筒状フィルムガイド部材３に支持させて配設してある。この磁性コア５は励磁コイル４より発生した交番磁束を効率よく定着フィルム６へと導く役割をしている。
【００８５】
本例では図６のように分割した２種類形状の磁性コア５ａ・５ｂの分割面が重ならないように配置した。即ち、分割した磁性コア５ａの長手方向の端面と、同じく分割した磁性コア５ｂの長手方向の端面とが同一磁路上に位置しないように配置した。磁路は前記したように磁性コア５（５ａ・５ｂ）の横断面上となる。本例の装置においては円筒状定着フィルムの回転軸線に垂直な平面上となる。
つまり、磁性コア５は、定着フィルム６の母線の一端側から見た時の断面形状がＴ字型となっており、複数個の分割磁性コア５ａが定着フィルム６の母線に対して平行に一列に並んでおり前記母線の一端側から見た時の前記Ｔ字の横辺部分を構成している第１列５ａ・５ａ・・と、複数個の分割磁性コア５ｂが前記母線に対して平行に一列に並んでおり前記母線の一端側から見た時の前記Ｔ字の縦辺部分を構成している第２列５ｂ・５ｂ・・と、を有している。そして、後述するように、第１列５ａ・５ａ・・の複数個の分割磁性コア間の全ての隙間と第２列５ｂ・５ｂ・・の複数個の分割磁性コア間の全ての隙間が１０ｍｍ以下であり、第１列５ａ・５ａ・・の全ての前記隙間と前記第２列５ｂ・５ｂ・・の全ての前記隙間とが前記母線の方向において重なり合っていないか、重なり合っていてもその重なり距離が５ｍｍ以下となっている。
【００８６】
この構成により、励磁コイル４で発生した磁束が高透磁率部材である磁性コアを余すことなく通ることができるので、磁性コアのコストを抑えつつ発熱体の母線方向の温度分布ムラを抑えることができる。
【００８７】
分割磁性コア間の間隙（分割磁性コアの端面間の間隙）としては、図６の間隙Ｏの距離ｄを変えて空回転温調（定着スピード：１００ｍｍ／ｓ、定着温度１８０℃）した場合の間隙Ｏ近辺の定着フィルム（スリーブ）６の長手温度分布を測定したところ、図７に示す様な結果が得られた。図７において、横軸は複数の分割磁性部材の配列を内包した誘導発熱体の長手方向である。
【００８８】
これによるとｄ＝５ｍｍのとき間隙Ｏに当たる定着フィルム６の温度は設定温調温度どおり１８０℃を示し、ｄ＝１０ｍｍでは１７５℃、ｄ＝１５ｍｍでは１７０となり、温度低下している事が判る。これは励磁コイル４で発生した磁束が磁性コア５の間隙Ｏ部分では途切れてしまうので、定着フィルム６の電磁誘導発熱層６ａにおいて磁束の当たらない部分が発熱しないためである。
【００８９】
また、その時のべ夕画像（５ｍｍ×５ｍｍの□）の定着性（Ｘｅｒｏｘ４０２０／１０５ｇ紙、ＬＴＲサイズ）を表１に示す。定着性評価では擦り試験による濃度低下率を採用した。
【００９０】
【表１】

【００９１】
表１のようにｄ＝１５ｍｍで濃度低下率が２０％以上となり、良好な定着性を得ることができないが、ｄ＝１０ｍｍでは濃度低下率が８〜１５％となり、実用レベルでは問題のない良好な定着性がえられる。
【００９２】
従って、これらより磁性コア５の間隙を１０ｍｍ以下とすることで、定着性を満足する温調温度を定着フィルム６に与えることが出来る。
【００９３】
次に磁性コア５ａと磁性コア５ｂの各々の間隙の重なり距離Ｌを図８に示すように間隙Ｏに意図的に設けて、空回転温調（定着スピード：１００ｍｍ／ｓ、定着温度１８０℃）した場合の間隙Ｏ近辺の定着フィルム（スリーブ）６の長手温度分布を測定したところ、図９に示す様な結果が得られた。図９において、横軸は複数の分割磁性部材の配列を内包した誘導発熱体の長手方向である。
【００９４】
これによるとＬ＝３ｍｍのとき間隙Ｏに当たる定着フィルム６の温度は設定温調温度どおり１８０℃を示し、Ｌ＝５ｍｍでは１７５℃、Ｌ＝７ｍｍでは１７０となり、温度低下している事が判る。従って先ほどの距離ｄの温調温度で１７５℃以上で良好な定着性が得られているため、磁性コア５ａと磁性コア５ｂの間隙重なり距離Ｌも５ｍｍ以内とすることで、定着性に影響ない温調温度を定着フィルム６に与えることが出来る。
【００９５】
また、本例においては記録材に関する情報は外部の画像信号発生装置（コンピュータ等）から得る例を示したが、装置内に紙サイズ検知機構等のセンサーを設け、これにより検知された情報を記憶して、これを用いる事もできる。
【００９６】
また、本例は４色カラー画像形成装置について説明してきたが、モノクロ画像形成装置に利用しても良い。
【００９７】
この場合は定着フィルム６において弾性層６ｂを省略することができる。
【００９８】
なお、図１０は分割の磁性コア５ａと５ｂの長手方向の端面が同一磁路上に配置されている形態の場合を示したものであり、この形態の場合は磁性コア５ａ・５ｂの切れ目では磁場が不均一になり、電磁誘導発熱体の長尺方向に温度ムラが発生して、定着不良や光沢ムラという問題が発生していた。
【００９９】
〈実施形態例２〉（図１１・図１２）
図１１は本実施形態例２における磁束発生手段４・５の斜視図、図１２は磁性コア５の側面図である。
【０１００】
本実施形態例の装置は前述実施形態例１の装置との対比において、図１１・図１２に示すように、磁束発生手段４・５の磁性コア５の形状及び配置が異なる点を除いて同じである。
【０１０１】
即ち、磁性コア５ａ、５ｂの形状を平行四辺形及び台形にして、磁性コア５ａ、５ｂの間隙が同一磁路上にないように配してあり、励磁コイル４により発生した交番磁束のほとんどが磁性コア５ａ、５ｂ内を通過する構成となっている。
【０１０２】
つまり、分割の各磁性コア５ａ、５ｂの隣の磁性コアと対向する面が円筒状定着フィルム６の回転軸線に垂直な同一平面上にない形態のものである。
【０１０３】
このような形状の磁性コア５ａ、５ｂを配置することによっても実施形態例１と同様に定着フィルム６の電磁誘導発熱層６ａにおける磁束を均一にすることができる構成となり、より高速な画像形成装置に向いている。
【０１０４】
〈実施形態例３〉（図１３・図１４）
図１３は本実施形態例３における磁束発生手段４・５の斜視図、図１４は磁性コア５の側面図である。
【０１０５】
本実施形態例の装置は前述実施形態例１の装置との対比において、図１３・図１４に示すように、磁束発生手段４・５の磁性コア５の形状及び配置が異なる点を除いて同じである。
【０１０６】
即ち、磁性コア５ａ、５ｂの形状を三角形にして、磁性コア５ａ、５ｂの間隙が同一磁路上にないように配してあり、励磁コイル４により発生した交番磁束のほとんどが磁性コア５ａ、５ｂ内を通過する構成となっている。
【０１０７】
このような形状の磁性コア５ａ、５ｂを配置することによっても実施形態例１と同様に定着フィルム６の電磁誘導発熱層６ａにおける磁束を均一にすることができる構成となり、より高速な画像形成装置に向いている。
【０１０８】
〈その他〉
ａ）磁性コア５の５ａまたは５ｂの一方または両方の接続面を図１５に示す（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）及び（Ｅ）のような形状にしても良い。
【０１０９】
これらの場合においても実施例形態１及び２と同様に定着フィルム６の電磁誘導発熱層６ａにおける磁束を均一にすることができる構成となる。
【０１１０】
特に（Ａ）の形状は鍵状になっているため磁性コア５が固定され、磁性コア５の間隙が広がることがないという効果もある。
【０１１１】
ｂ）定着フィルム６はエンドレスベルト状のものを二つ以上の部材間に懸回張設して加圧ローラ或いは加圧ローラ以外の駆動手段で回転駆動する装置構成であっても良い。
【０１１２】
また、定着フィルム６は電磁誘導発熱層６ａの無い耐熱性フィルム材にし、これを電磁誘導発熱体の面に摺動移動させ、電磁誘導発熱体は磁束発生手段４・５により電磁誘導発熱させて耐熱性フィルム材を介した該電磁誘導発熱体からの熱により被加熱材を加熱する装置構成にすることもできる。
【０１１３】
定着フィルム６または上記の耐熱性フィルム材は、ロール巻きにした長尺の有端フィルム材にし、これを繰り出し軸側から加熱部を経由させて巻き取り軸側へ所定の速度で走行させる装置構成にすることもできる。
【０１１４】
ｃ）誘導発熱体に薄肉の磁性材料からなるローラを用いることもできる。
【０１１５】
この場合も薄肉であるが故発生しやすい非通紙部の過昇温を、本発明の効果により顕著に改善することができる。
【０１１６】
ｄ）励磁コイル４等からなる磁束発生手段を定着フィルム６等の誘導発熱体の外周囲に配した装置であっても良い。
【０１１７】
ｅ）本発明において、加熱装置には実施形態例の画像加熱定着装置に限られず、画像を担持した記録材を加熱してつや当の表面性を改質する像加熱装置、仮定着する像加熱装置、その他、被加熱材の加熱乾燥装置、加熱ラミネート装置など、広く被加熱材を加熱処理する手段・装置が含まれる。
【０１１８】
ｆ）加圧部材はローラ以外のも、例えばベルト部材などの回転体にすることができる。
【０１１９】
ｇ）記録材に対するトナー像の形成原理・手段は任意である。
【０１２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電磁誘導加熱方式の像加熱装置において、磁性コアのコストを抑えつつ発熱体の母線方向の温度分布ムラを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１における画像形成装置の概略構成図
【図２】画像加熱定着装置の横断面模型図
【図３】磁束発生手段の斜視図
【図４】交番磁束の発生の様子および磁路を模式的に表した図
【図５】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ定着フィルム（誘導発熱体フィルム）の層構成模型図
【図６】（ａ）は磁性コアの形状と配置を示す側面図、（ｂ）はその部分の拡大図
【図７】実施形態例１の定着フィルム表面の長手温度分布を示す図
【図８】磁性コアの間隙の配置を示す側面拡大図
【図９】磁性コアの間隙の重なり距離による定着フィルム表面の長手温度分布を示す図
【図１０】分割の磁性コアの長手方向の端面が同一磁路上に配置されている形態の場合を示した図
【図１１】実施形態例２における磁束発生手段の斜視図
【図１２】磁性コアの形状と配置を示す側面図
【図１３】実施形態例３における磁束発生手段の斜視図
【図１４】磁性コアの形状と配置を示す側面図
【図１５】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）及び（Ｅ）は磁性コアの分割面の形状と配置を示す横側面図
【符号の説明】
１０・・加熱定着装置、１・・加熱アセンブリ、２・・加圧ローラ、３・・円筒状フィルムガイド部材、４・・励磁コイル、５・・磁性コア、６・・定着フィルム、Ｃ・・交番磁束、ｄ・・磁性コアの間隙距離、Ｌ・・磁性コアの間隙重なり距離

Claims

電磁誘導により発生する渦電流で発熱する発熱層を有する筒状の発熱体と、長手方向が前記発熱体の母線と平行になるように配置されている磁性コアと、通電により発生する磁束の向きが前記発熱体の前記母線に対して垂直になるように前記磁性コアの長手周りに導線を複数ターン巻いた励磁コイルと、を有し、前記励磁コイルへの通電により発生し前記磁性コアによって導かれる磁束の作用により前記発熱層に渦電流が発生し、この渦電流の作用により発熱する前記発熱体の熱で記録材上のトナー像を加熱する像加熱装置において、
前記磁性コアは、前記母線の一端側から見た時の断面形状がＴ字型となっており、複数個の分割磁性コアが前記母線に対して平行に一列に並んでおり前記母線の一端側から見た時の前記Ｔ字の横辺部分を構成している第１列と、複数個の分割磁性コアが前記母線に対して平行に一列に並んでおり前記母線の一端側から見た時の前記Ｔ字の縦辺部分を構成している第２列と、を有し、前記第１列の複数個の分割磁性コア間の全ての隙間と前記第２列の複数個の分割磁性コア間の全ての隙間が１０ｍｍ以下であり、前記第１列の全ての前記隙間と前記第２列の全ての前記隙間とが前記母線の方向において重なり合っていないか、重なり合っていてもその重なり距離が５ｍｍ以下となっていることを特徴とする像加熱装置。