JP2001060490A - 加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】磁束発生手段と、該磁束発生手投の発生磁束の
作用により電磁誘導発熱する誘導発熱体とを有し、加熱
部に被加熱材を導入して前記誘導発熱体に直接また伝熱
部材を介して接触させて搬送させ誘導発熱体の発熱で被
加熱材を加熱する電磁誘導加熱方式の加熱装置であっ
て、非通紙部昇温防止のためにキャンセルコイルを採用
する系において、低コスト化、小型化を図る。 【解決手段】磁束発生手段による発生磁束の一部を周回
する形状のコイル状導体を複数箇所７ａ・７ｂに有して
いて、該コイル状導体の少なくとも一組は同じ周回方向
に電流を流す向きに電気導体７ｘ・７ｙで連結されてい
ること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁（磁気）誘導
加熱方式の加熱装置、および該加熱装置を画像定着等の
像加熱装置として備えた画像形成装置に関する。

【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永久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２−１５７８７
８号公報、特開平４−４４０７５〜４４０８３，２０４
９８０〜２０４９８４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ず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】

【発明が解決しようする課題】本発明は上記の特に電磁
誘導加熱方式の加熱装置および該加熱装置を画像定着等
の像加熱装置として備えた画像形成装置の改善に関する
ものである。

【００１３】特公平７−３１９３１２号公報には電磁誘
導加熱方式の定着装置として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。しかしながら定
着ローラの熱容量が大きいため、定着ニップ部の温度を
上昇させるためには大きな電力を必要とするという問題
があった。

【００１４】特開平４−１６６９６６号公報には熱容量
を低減したフィルム状の定着口一ラを用いた電磁誘導加
熱方式の定着装置が開示されている。

【００１５】しかしながら、熱容量を低減したフィルム
状の定着口一ラでは、長尺方向く定着ニップ部長手方
向）の熱流が阻害されるため、小サイズ記録材を通紙し
た場合に非通紙部での過昇温（非通紙部昇温）が発生し
て、フィルムや加圧ローラの寿命を低下させるという問
題が発生していた。この非通紙部昇温の圃題は前記ｂ項
のフィルム加熱方式の装置の場合も同様である。

【００１６】この問題を解決する方法として、小サイズ
の記録材を使用する場合に給紙間隔を広げてスループッ
トを下げることにより、定着フィルム等の冷却時間を設
ける方法が考えられるが、必要な冷却時間を得るために
は装置本来の画像形成速度を著しく低下させてしまうと
いう問題があった。

【００１７】また、電磁加熱方式においては上記非通紙
部昇温を防止するために磁束発生手段を定着ニップ部長
手に関して分割して配し、これを個別に動作させて部分
的な励磁或いほ部分的な滅磁を行って加熱域を限定する
方法が考えられるが、このような磁束発生手段を多数有
する装置は複雑な構成となり、また各磁束発生手段の励
磁位相や励磁電流の調節が必要になる等解決しなければ
ならない課題も多く、コストが高くなるという問題があ
った。

【００１８】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、様々な記録材に対して非通
紙部における過昇温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定着装置を具備した画
線形成装置が要望されている。

【００１９】本発明はこのような要望に応え得る電磁加
熱方式の加熱装置および該加熱装置を用いた画像形成装
置を提供するものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする加熱装置および画像形成装置である。

【００２１】（１）磁束発生手段と、該磁束発生手投の
発生磁束の作用により電磁誘導発熱する誘導発熱体とを
有し、加熱部に被加熱材を導入して前記誘導発熱体に直
接また伝熱部材を介して接触させて搬送させ誘導発熱体
の発熱で被加熱材を加熱する電磁誘導加熱方式の加熱装
置であって、前記磁束発生手段による発生磁束の一部を
周回する形状のコイル状導体を複数箇所に有していて、
該コイル状導体の少なくとも一組は同じ周回方向に電流
を流す向きに電気導体で連結されていることを特徴とし
た加熱装置。

【００２２】（２）コイル状導体は表面を絶縁被覆され
ていることを特徴とする（１）に記載の加熱装置。

【００２３】（３）コイル状導体は被加熱材の幅方向に
関して略対称に配置されていて、該対称に配置されたコ
イル状導体どうしを連結したことを特徴とする（１）ま
たは（２）に記載の加熱装置。

【００２４】（４）誘導発熱体がシームレスフィルムか
らなることを特徴とする（１）乃至（３）の何れか一つ
に記載の加熱装置。

【００２５】（５）連結されたコイル状導体は開閉可能
な端子を有することを特徴とした（１）乃至（４）の何
れか一つに記載の加熱装置。

【００２６】（６）連結されたコイル状導体は開閉可能
な端子を除いて連続体からなることを特徴とした（５）
に記載の加熱装置。

【００２７】（７）連結されたコイル状導体の開閉可能
な端子は被加熱材の幅方向に関して同一方向に存在する
ことを特徴とした（５）または（６）に記載の加熱装
置。

【００２８】（８）磁束発生手段による発生磁束を導く
磁性部材を有していて、コイル状導体は該磁性部材の一
部を周回するものであることを特徴とした（１）乃至
（７）の何れか一つに記載の加熱装置。

【００２９】（９）コイル状導体を連結する電気導体は
互いに絶縁された往復路から成り、それらは磁性部材で
隔たれない側に寄せて配されていることを特徴とした
（８）に記載の加熱装置。

【００３０】（１０）被加熱材が画像を担持させた記録
材であり、該画像を加熱処理する像加熱装置であること
を特徴とする（１）乃至（９）の何れか一つに記載の加
熱装置。

【００３１】（１１）画像を記録材に永久画像として加
熱定着させる画像加熱定着装置であることを特徴とした
（１０）に記載の加熱装置。

【００３２】（１２）前記（１０）に記載の像加熱装置
または（１１９に記載の画像加熱定着装置を備えている
ことを特徴とする画像形成装置。

【００３３】〈作 用〉連結されたコイル状導体は磁束
発生手段の発生磁束の一部により端子間に起電力を生
じ、通紙される被加熱材または記録材の種類に応じて端
子間を開閉制御することにより、上記起電力による誘導
電流が流れて前記磁束発生手段により発生する磁束の一
部を遮断し、非通紙部昇温を防止し、装置の高速化・高
耐久化を可能とする。

【００３４】誘導加熱体或いは誘導加熱体を含む部材、
伝熱材を小熱容量の部材にすることで加熱部材を低消費
電力で所定の温度に迅速に立ち上げることができ、ウェ
イトタイムの短縮化、クイックスタート性を画像形成装
置に具備させることができる。

【００３５】定着不良、光沢ムラ、オフセットの発生し
ない高いパフォーマンスを有するフルカラー画像形成装
置を提供できる。

【００３６】

【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
り、記録材の幅中央を装置長手方向の中央に揃えて通紙
する「中央基準」の装置である。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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Ｌによ
る、目的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
らの目的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Ｌ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面に走査露光した目的画像情報に対応
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。

【００４０】フルカラー画像形成の場合は、目的のフル
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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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、目的のフルカラー画
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、目的のフ
ルカラー画像に対応したカラー画像が合成形成される。

【００４４】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。

【００４５】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記録材（転写材）Ｐの面に転写
されていく。

【００４６】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１
６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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】不図示の画像信号発生装置（コンピュー
タ）からの目的画像情報には、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。

【００５３】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、後述する画像加熱
定着装置１０の制御のパラメータとして用いる。

【００５４】（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
束発生手段の斜視図である。

【００５５】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。

【００５６】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、磁性コアの一部を周回するコイル状導体として
のキャンセルコイル７等からなる。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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され（加圧ローラ駆動
式）、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。

【００６０】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Ｆを発生し、交番
磁束Ｆ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。その渦電流は
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
定着フィルム６が電磁誘導発熱状態になる。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】ｃ．磁性コア５ 磁性コア５は横長の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Ｆを効率よく誘導発
熱体としての定着フィルム６に導く役割をしている。

【００７０】また、磁性コア５は長手に沿って３つに分
割５ａ・５ｃ・５ｂしてあり、両端側２つの分割磁性コ
ア５ａと５ｂにそれぞれ該コア５ａ・５ｂを周回する小
コイル７ａ及び７ｂを配設し、かつその２つの小コイル
７ａ及び７ｂを電気導体を成す連結線７ｘ及び７ｙで連
結してキャンセルコイル７を構成させてある。このキャ
ンセルコイル７については後記ｅ項で詳述する。

【００７１】ｄ．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。

【００７２】図４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。

【００７３】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。

【００７４】発熱層６ａは交番磁束Ｆ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。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】弾性層６ｂの熱伝導率λに関しては、６×
１０^-4〜２×１０^-3［ｃａ１／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅ
ｇ．］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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】また図４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。

【００８４】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。

【００８５】また、断熱層６ｄの厚さとしては１０〜１
０００μｍ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。

【００８６】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。

【００８７】ｅ．キャンセルコイル７ 図５はキャンセルコイル７のモデル図である。前述した
ように、磁束発生手段４・５の磁性コア５は長手に沿っ
て３つに分割５ａ・５ｃ・５ｂしてあり、両端側２つの
分割磁性コア５ａと５ｂにはそれぞれ該コア５ａ・５ｂ
を周回する小コイル７ａ及び７ｂを配設し、かつその２
つの小コイル７ａ及び７ｂを電気導体を成す連結線７ｘ
及び７ｙで連結してキャンセルコイル７を構成させてあ
る。

【００８８】小コイル７ａ及び７ｂは絶縁被覆された電
気良導体を励磁フィル４で発生する磁路の一部を周回す
るように配設したもので、連結線７ｘ及び７ｙは小コイ
ル７ａ及び７ｂに同じ周回方向に電流が流れるょぅにそ
れぞれのコイル端を結んで一つの電流路を構成し、これ
ら７ａ・７ｂ・７ｘ・７ｙは全体としてキャンセルコイ
ル７を構成する。

【００８９】キャンセルコイル７の両端は画像加熱定着
装置１０外のスイッチング回路４１に接続されて閉回路
を構成する。スイッチング回路４１は制御回路１００に
より開閉制御される。

【００９０】即ち、キャンセルコイルを中央振り分けで
２つ配す系において、両者に流れる電流の向きが同じに
なるように接続し、それをスイッチングする構成であ
る。

【００９１】定着ニップ部Ｎの長手方向に関しては、小
コイル７ａ及び７ｂはそれぞれ小サイズの記録材が通紙
された場合に形成される２つの非通紙部領域の磁束を周
回する位置に配する。即ち、図３・図５において、Ｏは
装置の中央通紙基準線、Ａは大サイズ記録材の通紙部領
域、Ｃは小サイズ記録材の通紙部領域、Ｄ・Ｄは小サイ
ズ記録材が通紙された場合に小サイズ記録材通紙部領域
Ｃの両側に生じる２つの非通紙部領域である。小コイル
７ａ及び７ｂはそれぞれこの２つの非通紙部領域Ｄ・Ｄ
に対応位置させてある。

【００９２】本例では小コイル７ａ及び７ｂ、連結緑７
ｘ及び７ｙに励破コイル４と同様の連続した線材を用い
てキャンセルコイル７を構成し、小コイル７ａ及び７ｂ
は小サイズ記録材における非通紙部領域部Ｄ・Ｄに対す
る磁性コア５を周回するように配置し、連結線７ｘ及び
７ｙは磁性コア５に隔たれないように寄せて配置した。

【００９３】励磁コイル４で発生した磁束Ｆの多くが高
透磁率部材である磁性コア５を通ることから、このよう
に小コイル７ａ及び７ｂを配置することによつて非通紙
部領域部Ｄ・Ｄにおける磁束の多くを周回する。

【００９４】本例に用いたスイッチング回路４１は可動
接点を有するリレーであって、このリレーを開閉するこ
とによってキャンセルコイル７の両端を開閉する。

【００９５】図６においてスイッチング回路４１は簡単
のため接点スイッチを使って代表させてあり、（ａ）は
ＯＦＦ状態（リレーを開いた状態）における加熱アセン
ブリ内の磁束の様子、（ｂ）はＯＮ状態（リレーを閉じ
た状態）における加熱アセンブリ内の磁束の様子を模式
的に示した。

【００９６】制御回路１００は装置に通紙する記録材Ｐ
が大サイズである場合にはスイッチング回路４１をＯＦ
Ｆ状態に制御し、小サイズである場合にはＯＮ状態に制
御する。

【００９７】レンツの法則によれば、小コイル７ａ及び
７ｂ内を通る交番磁束により励磁コイル４が発生する磁
束を打ち消す方向に小コイル７ａ及び７ｂに交番電圧が
誘起される。本例では小コイル７ａ及び７ｂに同じ周回
方向に電流が流れるように両コイル７ａ及び７ｂを連結
してあり、キャンセルコイル７の両端には両小コイルに
発生した誘起交番電圧の和が発生する。したがって、リ
レーを閉じた時には上記誘起交番電圧によりキャンセル
コイル７に交番電流が流れ、小コイル７ａ及び７ｂを配
した領域では定着フィルム６に作用する励磁コイル４の
磁束が減じられる。キャンセルコイル線７による閉ルー
プが磁束を減じる割合は、励磁コイル４と小コイル７ａ
及び７ｂとの結合係数ｋに依存し、ｋは一般に、

【００９８】

【式１】

【００９９】で表される。ここで、Φｍは励磁コイル４
と小コイル７ａ及び７ｂ両方を貫く磁束、Φｌ₁ は励磁
コイル４の漏れ磁束、Φｌ₂ は小コイル７ａ及び７ｂの
漏れ磁束である。

【０１００】本例においては小コイル７ａ及び７ｂを配
した領域の磁性コア５ａ・５ｂ内を通過する磁束がΦｍ
に相当し、励磁コイル４と磁性コア５との空隙を通過す
る磁束がΦｌ₁ 及びΦｌ₂ に相当する。

【０１０１】本例のように励磁コイル４と磁性コア５と
の空隙が大きい系では漏れ磁束Φｌ ₁ 及びΦｌ₂ が比較
的大きく、したがって図６の（ｂ）のようにキャンセル
コイル７を閉じた場合にはΦｍ分が減磁されて加熱能力
が低減されるとともに、漏れ磁束による定着フィルム６
の加熱が行われ、小コイル７ａ及び７ｂを配しなかった
領域（小ザイズ通紙領域Ｃ）における温度との滑らかな
連続性をもって非通紙領域Ｄ・Ｄの温度が維持される。
この作用はリレーを閉じたときでも定着フィルム６及び
加圧ローラ２の長手温度分布に関して極端な温度差（非
通紙部昇温）を発生することなく、熱膨張の差等による
変形や破損を防止する効果がある。

【０１０２】一方、図６の（ａ）のようにリレーを開い
た場合にはキャンセルコイル７に上記誘導電流は流れな
くなるために励磁コイル４で発生した磁束が低下するこ
となく全域に亘つて均一な昇温能力が得られる。

【０１０３】本例では、使用されている記録材Ｐのサイ
ズに関して記憶装置１０１に記憶されている情報を利用
して、制御回路１００によりスイッチング回路４１の上
記リレーの開閉を行う制御をすることによって、小サイ
ズ記録材通紙時の非通紙領域部Ｄ・Ｄにおける過昇温
（非通紙部昇温）を低減することを可能にしている。

【０１０４】この作用により小サイズの記録材に対して
磁場発生手段等を配設することなく、また装置の持つ本
来のスループットを著しく低下させることなく、定着フ
ィルム６の過昇温による劣化を防ぐことができて装置の
高耐久化・高速化を図ることができる。

【０１０５】本例では中央基準通紙の装置であって、非
通紙領域Ｄ・Ｄが長手方向両端に発生するため複数の小
コイル７ａ・７ｂが必要であるが、これを連続して構成
することによってキャンセルコイル７としての端子は統
一されて、スイッチング回路４１としてのリレーは一つ
でよく、安価な構成とすることができる。

【０１０６】なお、複数の小コイルの連結方法に関し
て、本例と逆に少なくとも一つの小コイルの周回方向に
流れる電流の向きを他と反対になるように連結した場
合、その小コイルに誘起される交番電圧はキャンセルコ
イル７に流れる電流を減じて、非通紙領域の昇温を抑制
する効果が希薄となる。また連結線７ｘと７ｙとを磁性
コア５を隔てて配置した場合、連結線には通紙域の磁性
コア５を通る磁束による起電カが発生して、リレーＯＮ
時において通紙域の温度を上げるための磁束を弱めて不
十分となり厚紙などの多くの熱を必要とする記録材にお
いて定着不良などの問題が発生する場合がある。

【０１０７】図７は上記連結方法をモデル図で表したも
のである。（ａ）は小コイル７ａ及び７ｂの接続方法を
逆にしたものを表し、（ｂ）は連結線７ｘと７ｙとを磁
性コア５を隋てて配置した場合を表している。

【０１０８】図８は本実施例の効果を検証した実験結果
を示す図であり、（ａ）は図７の（ａ）に示す連結例
（比較例１）を用いてリレーをＯＮ状態にして小サイズ
記録材を５牧連続通紙した場合の定着フィルム６の表面
温度分布を示したものであり、（ｂ）は図７の（ｂ）に
示す連結例（比較例２）を用いてリレーをＯＮ状態にし
て小サイズ厚紙を連続１０枚通紙した場合の定着フィル
ム６の表面温度分布を示したものである。

【０１０９】実験によれば何れの比較においても本構成
の連結例が比較例１や２に比べて大サイズ記録材と小サ
イズ記録材とを通紙したときの定着フィルム６の表面温
度の分布が均一に保たれていることが検証された。

【０１１０】〈実施形態例２〉（図９） 図９は本実施形態例２の画像形成装置に具備された加熱
定着装置のキャンセルコイル７のモデル図である。

【０１１１】本例の装置は前述実施形態例１の図１〜図
６の装置との対比において、図９に示すキャンセルコイ
ル７の構成が異なる点を除いて同じである。

【０１１２】即ち、キャンセルコイル７の両端を加熱ア
センブリ１の長手方向（記録材の幅方向）に関して両側
に振り分けて引き出してある。

【０１１３】したがって、キャンセルコイル７内の連結
線７ｘの一方向とすることができて、加熱アセンブリ内
部を通るキャンセルコイル７の容積を小さくすることが
できる。

【０１１４】本例は定着フィルム６の径を小さくして低
コスト化、小型化を図り易いという特徴がある。

【０１１５】〈実施形態例３〉（図１０） 図１０は本実施形態例３の画像形成装置に具備された加
熱定着装置のキャンセルコイル７のモデル図である。

【０１１６】本例の装置は前述実施形態例１の図１〜図
６の装置との対比において、図１０に示すキャンセルコ
イル７の構成が異なる点を除いて同じである。

【０１１７】即ち、小コイル７ａ及び７ｂを同じ周回方
向に電流が流れるように並列に接続してある。

【０１１８】したがって、キャンセルコイル７の両端子
間に発生する電圧は各小コイルに発生する電圧と同じ
（電流は和となる）にすることができて、キャンセルコ
イル７の開閉を行うスイッチング回路４１への電圧の負
荷を低減することができる。

【０１１９】〈その他〉 ａ）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。

【０１２０】また、定着フィルム６は電磁誘導発熱層６
ａ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。

【０１２１】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。

【０１２２】ｂ）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。

【０１２３】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。

【０１２４】ｃ）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、キャ
ンセルコイル７を磁束発生手段が発生する一部の磁束を
周回するように配した装置であっても良い。

【０１２５】ｄ）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。

【０１２６】ｅ）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。

【０１２７】ｆ）実施形態例は４色カラー画像形成装置
について説明したが、モノクロ画像形成装置に利用して
も良い。記録材に対するトナー像の形成原理・手段は任
意である。

【０１２８】ｇ）また実施形態例ではキャンセルコイル
７のＯＮ・ＯＦＦ制御のための、記録材サイズに関する
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、あ
るいはマニュアルで選択された記録材サイズを記憶し
て、これを用いることもできる。手動スイッチでキャン
セルコイル７をＯＮ・ＯＦＦ制御するようにすることも
できる。

【０１２９】

【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加熱装置を具備した画優形成装置と
して、低消費電力である、ウェイトタイムの短縮が可能
である、様々な記録材に対して非通紙都における過昇温
が防止されて高耐久化が可能である、フルカラー画像形
成が可能である、定着不良・光沢ムラ、オフセットの発
生しない高いパフォーマンスを有する・等の性能を合わ
せ持った安価な装置を得ることができる。

【０１３０】以上説明したように、本発明によれば、電
磁誘導加熱方式の加熱装置また該加熱装置を画像定着等
の像加熱装置として備えた画像形成装置について、低消
費電力である、ウェイトタイムの短縮が可能である、様
々な記録材に対して非通紙部における過昇温が防止され
て高耐久化が可能である、フルカラー画像形成が可能で
ある、定着不良・光沢ムラ、オフセットの発生しない高
いパフォーマンスを有する等の性能を合わせ持った安価
な装置を得ることができる。

【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】磁束発生手段部分の斜視図

【図４】（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５】キャンセルコイルのモデル図

【図６】（ａ）はキャンセルコイルがＯＦＦの時の状態
を示す図、（ｂ）はキャンセルコイルがＯＮの時の状態
を示す図

【図７】（ａ）は比較例１のキャンセルコイルのモデル
図、（ｂ）は比較例２のキャンセルコイルのモデル図

【図８】（ａ）は実施例と比較例１における定着フィル
ム表面の長手温度分布を示す図、（ｂ）は実施例と比較
例２における定着フィルム表面の長手温度分布を示す図

【図９】実施形態例２のキャンセルコイルのモデル図

【図１０】実施形態例３のキャンセルコイルのモデル図

【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、７
・・キャンセルコイル

フロントページの続き (72)発明者 佐野 哲也 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 久米 隆生 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 梅澤 眞郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H033 AA03 AA11 AA32 BA25 BA27 BE03 BE06 3K059 AA08 AB00 AB04 AB19 AB23 AB28 AC07 AC10 AC33 AC73 AD07 AD26 AD32 AD34 AD35 CD44 CD52 CD73

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁束発生手段と、該磁束発生手投の発生磁
   束の作用により電磁誘導発熱する誘導発熱体とを有し、
   加熱部に被加熱材を導入して前記誘導発熱体に直接また
   伝熱部材を介して接触させて搬送させ誘導発熱体の発熱
   で被加熱材を加熱する電磁誘導加熱方式の加熱装置であ
   って、 前記磁束発生手段による発生磁束の一部を周回する形状
   のコイル状導体を複数箇所に有していて、該コイル状導
   体の少なくとも一組は同じ周回方向に電流を流す向きに
   電気導体で連結されていることを特徴とした加熱装置。
2. 【請求項２】コイル状導体は表面を絶縁被覆されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
3. 【請求項３】コイル状導体は被加熱材の幅方向に関して
   略対称に配置されていて、該対称に配置されたコイル状
   導体どうしを連結したことを特徴とする請求項１または
   ２に記載の加熱装置。
4. 【請求項４】誘導発熱体がシームレスフィルムからなる
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の
   加熱装置。
5. 【請求項５】連結されたコイル状導体は開閉可能な端子
   を有することを特徴とした請求項１乃至４の何れか一つ
   に記載の加熱装置。
6. 【請求項６】連結されたコイル状導体は開閉可能な端子
   を除いて連続体からなることを特徴とした請求項５に記
   載の加熱装置。
7. 【請求項７】連結されたコイル状導体の開閉可能な端子
   は被加熱材の幅方向に関して同一方向に存在することを
   特徴とした請求項５または６に記載の加熱装置。
8. 【請求項８】磁束発生手段による発生磁束を導く磁性部
   材を有していて、コイル状導体は該磁性部材の一部を周
   回するものであることを特徴とした請求項１乃至７の何
   れか一つに記載の加熱装置。
9. 【請求項９】コイル状導体を連結する電気導体は互いに
   絶縁された往復路から成り、それらは磁性部材で隔たれ
   ない側に寄せて配されていることを特徴とした請求項８
   に記載の加熱装置。
10. 【請求項１０】被加熱材が画像を担持させた記録材であ
    り、該画像を加熱処理する像加熱装置であることを特徴
    とする請求項１乃至９の何れか一つに記載の加熱装置。
11. 【請求項１１】画像を記録材に永久画像として加熱定着
    させる画像加熱定着装置であることを特徴とした請求項
    １０に記載の加熱装置。
12. 【請求項１２】請求項１０に記載の像加熱装置または請
    求項１１に記載の画像加熱定着装置を備えていることを
    特徴とする画像形成装置。