JP2001188434A

JP2001188434A - 誘導加熱を用いた定着装置及びその製造方法

Info

Publication number: JP2001188434A
Application number: JP2000080766A
Authority: JP
Inventors: Osamu Takagi; 木修高; Satoshi Kinouchi; 聡木野内
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 2000-03-22
Publication date: 2001-07-10
Anticipated expiration: 2020-03-22
Also published as: US20020017519A1; US7279663B2; US6518552B2; US6252212B1; US20030000944A1; JP3515476B2; US6642488B2; US20040079750A1

Abstract

(57)【要約】【課題】電子写真装置用定着装置を、高効率の加熱性
と均一な加熱性を有し、コイルの作成が容易で、定着も
安定的に行えるようにする。【解決手段】ある１つのターンにおいて往復のコイル
が近づきすぎないようにし、コイルの巻回状態において
も径が変わらないようにし、コイルと加熱ローラの内面
とのギャップも長さ方向の全体において均一化し、電源
投入のオン、オフによっても加熱ローラが影響を受けず
定着が安定化するようにし、コイルの取り出し部からも
ノイズがでないようにし、コイルの巻回手順の工夫によ
り効率良く巻回できるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、電子写真
装置、静電複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置に
おいて、用紙等の被定着材にトナー像等の画像を定着す
るのに用いられる誘導加熱を用いた定着装置及びその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真装置の定着装置では、一
般に次のようにしていた。即ち、加熱源としてハロゲン
ランプ等を用い、これを金属製の加熱ローラの内側に設
置し、この加熱ローラを加熱する。この加熱ローラに対
向、圧接状態に、少なくとも表面を弾性材とした加圧ロ
ーラを設置する。これらの２つのローラによって形成さ
れる互いに接触するニップ部の間を被定着物としての用
紙を通過させる。この通過時に、用紙上のトナー像を溶
融、定着させる。また、これと異なる従来の方法として
は、フラッシュランプを用い、用紙をこれに対して非接
触で加熱して定着させるものもある。さらに、これらの
効率改善策を施したものとして、特開平８−７６６２０
号公報に示されるような磁場発生手段とベルトとを組み
合わせた定着装置や、特開昭５９−３３４７６号公報に
示される加熱部材としてセラミックスを用いた定着装置
等が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のものには各種の難点がある。即ち、誘導コイル
による誘導加熱を応用した定着装置においては、加熱ロ
ーラを均一に加熱するのが実際上非常に困難である。均
一な加熱の実現のために発熱効率を最適化するには、誘
導コイル自体の構成について工夫して最適なものにする
必要があるが、これも実際上には著しく困難である。

【０００４】加熱ローラの均一な加熱という点に関連
し、加熱ローラを軸方向（幅方向）にも温度むらがない
ようにする必要がある。従来のハロゲンランプヒータを
用いた装置にあっては、配光特性を変更することによっ
て対応していた。誘導加熱定着装置においても、これと
同様の効果を期待するための何んらかの対策が必要とな
る。つまり、加熱分布の均一化についての対象が必要で
ある。

【０００５】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、高効率での加熱性と加熱ローラの
均一な加熱性を有し、さらにコイルの芯材への巻回作業
が容易に行え、さらに電源の投入のオン、オフによって
もその影響を受けずに用紙の定着が適正に均一に行わ
れ、さらにノイズの発生も極力押えられる誘導加熱を用
いた定着装置及びその製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した問題
点に基きなされたもので、導体で構成された金属層を持
つエンドレス部材に近接配置した電磁誘導コイルに交流
電流を流し、このエンドレス部材を発熱させて被定着部
材を加熱する構成の誘導加熱を用いた定着装置におい
て、前記コイルの１ターンのうち往きのコイルと帰りの
コイルとを、互いの磁界の打ち消し効果を抑制するため
に、互いに所定距離以上離間させたことを特徴とする誘
導加熱を用いた定着装置を提供するものである。

【０００７】さらに本発明は、導体で構成された金属層
を持つエンドレス部材に近接配置した電磁誘導コイルに
交流電流を流し、このエンドレス部材を発熱させて被定
着部材を加熱する構成の誘導加熱を用いた定着装置にお
いて、前記コイルは前記エンドレス部材の幅方向に沿っ
て巻回されたものであり、このコイルと、このコイルに
よって誘導加熱される被加熱物との間のギャップは、前
記コイルの端部においても一定以上近接しないように設
定されるていることを特徴とする電子写真装置用定着装
置を提供するものである。

【０００８】さらに本発明は、導体で構成された金属層
を持つエンドレス部材に近接配置した電磁誘導コイルに
交流電流を流し、このエンドレス部材を発熱させて被定
着部材を加熱する構成の誘導加熱を用いた定着装置にお
いて、前記コイルは、前記エンドレス部材の幅方向に沿
って多層に巻回されたものであり、前記コイルは内側の
ターンにおいて、これによって誘導加熱される被加熱物
との間のギャップが、前記コイルの中央部分において
も、端部においてもほぼ均一に設定されていることを特
徴とする誘導加熱を用いた定着装置を提供するものであ
る。

【０００９】本発明は、導体で構成された金属層を持つ
エンドレス部材に近接配置した電磁誘導コイルに交流電
流を流し、このエンドレス部材を発熱させて被定着部材
を加熱する構成の誘導加熱を用いた定着装置において、
前記コイルは、前記エンドレス部材の幅方向に沿って巻
回されたものであり、このコイルは多層に巻回されてお
り、最外層以外のコイルをこの最外層のコイルからこの
芯材の内部方向に離間する距離を変えることにより、被
加熱物の発熱分布の最適化を図ったことを特徴とする誘
導加熱を用いた定着装置を提供するものである。

【００１０】さらに本発明は、導体で構成された金属層
を持つエンドレス部材に近接配置した電磁誘導コイルに
交流電流を流し、このエンドレス部材を発熱させて被定
着部材を加熱する構成の誘導加熱を用いた定着装置にお
いて、導体で構成された金属層を持つエンドレス部材に
近接配置した電磁誘導コイルに交流電流を流し、このエ
ンドレス部材を発熱させて被定着部材を加熱する構成の
誘導加熱を用いた定着装置において、前記コイルは、前
記エンドレス部材の幅方向に沿って巻回されたものであ
り、あるターンに対し次のターンは、前記あるターンを
内側に前記次のターンをその外側に順次巻かれており、
前記あるターンのＵターン状部分においては、少なくと
も一部分が折り返しの半径Ｒで屈曲しており、この半径
Ｒと、このターンの往きと帰りのターン間の距離Ｄと
が、所定の関係にあるように設定されていることを特徴
とする誘導加熱を用いた定着装置を提供しようとするも
のである。

【００１１】さらに本発明は、導体で構成された金属層
を持つエンドレス部材に近接配置した電磁誘導コイルに
交流電流を流し、このエンドレス部材を発熱させて被定
着部材を加熱する構成の誘導加熱を用いた定着装置にお
いて、導体で構成された金属層を持つエンドレス部材に
近接配置した電磁誘導コイルに交流電流を流し、このエ
ンドレス部材を発熱させて被定着部材を加熱する構成の
誘導加熱を用いた定着装置の製造方法において、前記コ
イルは、ほぼ円柱状の芯材の外周面にそれの軸方向に沿
って巻回したものであり、この芯材は、前記外周面上の
互いに直径方向に対向する２箇所に、前記コイルの巻き
初めのターンを巻き付け支持する芯本体を、前記軸に沿
った方向に走るものとして、それぞれ備え、前記各芯本
体には前記コイルのうちの巻き初めのターンが巻かれ、
この後に次のターンを前記初めのターンの隣りに巻き付
け、これを順次繰り返すことにより、前記芯材の外周面
のほぼ半分に前記コイルが巻回されるものであり、前記
２つの芯本体のうちの一方について上記の手順で前記コ
イルを巻回して前記芯材の外周面のほぼ半分を被った
後、他方の芯本体について上記の手順で前記コイルを巻
回することにより、前記芯材の外周面の残りの半分を被
うようにして、前記芯材の外周面のほぼ全面を前記コイ
ルで被うようにしたことを特徴とする、誘導加熱を用い
た定着装置の製造方法を提供するものである。

【００１２】さらに本発明は、導体で構成された金属層
を持つエンドレス部材に近接配置した電磁誘導コイルに
交流電流を流し、このエンドレス部材を発熱させて被定
着部材を加熱する構成の誘導加熱を用いた定着装置にお
いて、前記コイルは、このコイルの巻回軸に沿った両端
にコイルの粗なコイルの非中心部を有し、前記非中心部
を、前記被定着部材の定着部に向けた位置関係で、設置
してあることを特徴とする誘導加熱を用いた定着装置を
提供するものである。

【００１３】さらに本発明は、導体で構成された金属層
を持つエンドレス部材に近接配置した電磁誘導コイルに
交流電流を流し、このエンドレス部材を発熱させて被定
着部材を加熱する構成の誘導加熱を用いた定着装置にお
いて、前記コイルの往復の２本の引き出し線は互いにく
っついた状態に引き出されていることを特徴とする誘導
加熱を用いた定着装置を提供しようとするものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。

【００１５】図１は、静電複写機等における、被定着材
（用紙）へ画像としてのトナー像を定着する定着装置１
の全体構成を示した簡略断面図である。図２には、要部
（加熱ローラ２と加圧ローラ３）の斜視図を用紙Ｐと共
に示している。さらに、図１５に、これら２つのローラ
の位置関係が示される。

【００１６】この定着装置１は、図１中の右側にある用
紙Ｐを、互いに圧接する上側の高温の加熱ローラ（定着
ローラ）２と下側の加圧ローラ（プレスローラ）３との
間（ニップ部）を右側から左側方向に通すことにより、
被定着剤としての用紙Ｐ上のトナーの溶融、定着を行う
ようにしたものである。

【００１７】より詳しくは、ボディ（シャーシ）４に対
して加熱ローラ２はベアリングＢ（図１５）によって回
転可能に支持されており、且つ、駆動モータ（図示せ
ず）によって時計回り方向に駆動されるようになってい
る。加熱ローラ２は、エンドレス部材であり例えば、φ
４０ｍｍの円筒に構成される。この加圧ローラ２はエン
ドレス部材として構成されていればよく、例えば２つの
プーリ間に耐熱性のベルトを巻き掛け、内部に後述の誘
導加熱装置６を配置するようにすることもできる。この
加熱ローラ２に対して、前記加圧ローラ３が、圧接状態
にボディ４に対して回転可能に取り付けられている。例
えば、図１５からわかるように、回転可能に支持した加
熱ローラ２をばねＳにより付勢して加熱ローラ２に圧接
させることができる。つまり、加圧ローラ３は加熱ロー
ラ２に対して圧接され、一定幅のニップ部８を持つよう
に維持されている。この加圧ローラ３はそれ自体は駆動
機構を持たず、前記加熱ローラ２によって反時計回り方
向に従動させられる。

【００１８】さらに加熱ローラ２についていえば、これ
は２重構造となっており、内側は、鉄製の本体２ａであ
り、肉厚は例えば１ｍｍとされる。この鉄に代えて、ス
テンレスや、アルミニウムや、ステンレスとアルミニウ
ムの複合材等を用いることもできる。この本体２ａの外
側は、テフロン（登録商標）等によって構成した離型層
２ｂによって被覆されてる。また、この加熱ローラ２に
圧接される加圧ローラ３は、芯金と、これを被覆する外
側のシリコンゴム、フッ素ゴム等の弾性材製の被覆層
と、の２重構造となっている。

【００１９】上記加熱ローラ２の内部空間には、ボディ
４に対して固定状態に誘導加熱装置（磁場発生手段）６
が設けられている。この誘導加熱装置６によって加熱ロ
ーラ２の鉄製の本体２ａが加熱されるのである。この加
熱された加熱ローラ２によって、前記用紙Ｐ上の現像剤
（トナー）Ｔが溶融、圧着される。

【００２０】この加熱ローラ２のまわりには、各種の装
置が取り付けられている。即ち、加熱ローラ２と加圧ロ
ーラ３との接触位置（ニップ部）８よりも回転方向のや
や下流位置に、用紙Ｐを加熱ローラ２から剥離するため
の剥離爪５が設けられている。この爪５よりもさらに回
転方向下流側には、加熱ローラ２の温度を検出するサー
ミスタ１０が設けられている。さらに下流側には、加熱
ローラ２上にオフセットされたトナーや紙屑等のごみを
除去するためのクリーニング部材１１が設けられてい
る。さらに下流側、というよりも定着が行われるニップ
部８の上流位置には、トナーのオフセットを防止するた
めの離型剤を塗布する離型剤塗布装置１２が設けられて
いる。

【００２１】次に、前記誘導加熱装置６について詳しく
説明する。この装置６は、高耐熱性の工業用プラスチッ
クなどの耐熱性の樹脂製の芯材（コイル支持体）２０
に、励磁コイル２１を巻き付けたものである。この励磁
コイル２１としては、リッツ線を用いて、交流電流を有
効に流し得るようにしている。例えば、このコイル２１
としては、耐熱性のポリアミドイミドで被覆された直径
０．５ｍｍの線材単位線を１９本束ねたものを用いるこ
とができる。前述のように、このコイル２１は非磁性の
芯材２０で支持されていることから、磁気的に見ると、
フェライトや鉄芯等の磁性芯材のないいわゆる空芯コイ
ルである。このように、複雑な形状の鉄芯材を不要とし
たので、コストの低減さらには磁気回路全体も安価にで
きる。なお、図中、２２ａ，２２ｂは、コイル温度セン
サである。

【００２２】上記励磁コイル２１には、インバータ回路
等の励磁回路（図示せず）からの高周波電流が供給さ
れ、加熱ローラ２に磁界の変化に伴う渦電流を発生させ
る。この渦電流により、加熱ローラ２にはそれ自体の電
気抵抗によってジュール熱が発生し、加熱される。例え
ば、励磁コイル２１には、周波数２５ｋＨｚ、９００Ｗ
の高周波電流を流すことができる。

【００２３】次に、上記加熱ローラ２における誘電加熱
装置６について詳しく説明する。この誘電加熱装置６と
しては各種の態様をとることができ、以下にその各例に
ついて順次説明する。

【００２４】上記誘導加熱装置６における芯材２０とそ
れに巻回されるコイル２１との関係について説明する。

【００２５】図３（ａ）〜図３（ｃ）にそれぞれ異なる
例の横断面を示す。これらの図に示す距離Ｄは、１ター
ンをなす往きのコイル２１（Ｆ１），２１（Ｆ２），…
帰りのコイル２１（Ｂ１），（Ｂ２），（Ｂ３），…と
を、これ以上近づけることのできない、必要離間距離を
示している。つまり、往きのコイルと帰りのコイルとが
近づきすぎると、それぞれによって構成される磁場が互
いに打ち消しあうことになる。よって、これを避けるた
めには、１ターンの往きのコイルと帰りのコイルとを所
定距離だけ離しておく必要がある。この所定距離を図中
にＤとして表示しているのである。而して、図３（ａ）
〜図３（ｃ）は、それぞれ、コイル２１を２重巻き、３
重巻き、４重巻きとした例を示している。これらのいず
れの例にあっても、１ターンの往きのコイルと帰りのコ
イルを距離Ｄよりも離してある。より詳しくは、図３
（ａ）において、各１ターンの往きのコイル（Ｆ１）と
帰りのコイル（Ｂ１）、往きのコイル（Ｆ２）と帰りの
コイル（Ｂ２）、往きのコイル（Ｆ３）と帰りのコイル
（Ｂ３）は、それぞれ互いに距離Ｄよりも離れている。
図３（ｂ），図３（ｃ）においては３重巻き、４重巻き
にしているが、これらにおいては、最終的に構成される
巻回状態の最外層のコイル２１の外径が一定となるよう
にするため、１層目や２，３層目を芯材２０に設けた溝
２０（１），２０（２）内に埋め込むようにしている。
これらの各図においては、コイル２１を多層に巻く場合
にあっては、下層のコイルに対して上層のコイルの位置
をずらして、下層の２つの隣り合うコイルによって作ら
れる溝部分に上層のコイル２１がくるようにした、いわ
ゆる俵積みを採用している。これにより、内側のコイル
よりも外側のコイルを大きな張力で巻回する場合におい
て、上下層のコイル同士が隙間なく積み重なり、最外周
もより適正な円になり、外周が均一化し、これに被さる
加熱ローラ２（金属製の本体２ａ）の内周面とのギャッ
プが均一化される。これにより、加熱ローラ２の加熱温
度も均一で適正なものとできる。なお、図３の芯材にお
いて、２０′は芯本体であり、コイル２１が最初に巻か
れるところである。

【００２６】図４（ａ）は、誘導加熱装置６における芯
材２０の例を示すものである。コイル２１は芯材２０に
対して軸方向に沿って巻回される。而して、芯材２０の
両端近傍においては、巻回時に加わる張力でＵターン状
に曲げられることにより、コイル２１の断面形状が、図
４（ｂ）に示すような真円状態から、図４（ｃ）の楕円
形又は長円形に変化するのが避けられない。即ち、図４
（ａ）において２１はコイルで、これを切断線Ｃ−Ｃで
切断すると、コイル２１の断面は図４（ｂ）ではなく、
図４（ｃ）のようになる。このため、芯材２０に何んら
の工夫を施さない場合には、（芯材２０＋コイル２１）
の径は、芯材２０の端部近傍における径が、中央部分の
径よりも大きくなってしまう。これを避けるため、本実
施例では、図４（ａ）からわかるように、両端に細径の
首部２０（Ａ）を設けている。つまり、端部巻回部２０
（Ａ），２０（Ａ）の径を小さくしている。これによ
り、芯材２０へコイル２１の巻回終了後において、誘導
加熱装置６の外周径と、加熱ローラ２の内周径とが、つ
まり、両者のギャップが、芯材２０の長手方向中央部分
と両端部分において、均一なものとすることができる。
即ち、軸方向両端において、コイル２１の外周が加熱ロ
ーラ２の内周に近づくのを防ぎ、ギャツプが狭くなるの
を防ぐことができる。

【００２７】図５は、芯材２０に対してのコイル２１の
ある１つの巻き方を示す。この巻き方では、巻回の容易
性に着目し、巻き初めの２ターンを、芯材２０の両端か
ら軸方向に向い合うように凹設した溝２０（Ｂ），２０
（Ｂ）間に巻き掛けるようにしている。しかしながら、
このように巻き掛けた場合には、両端近傍においては、
中央部分よりもコイル２１が加熱ローラ２から大きく離
れている。このため、誘導加熱装置６としてみると、加
熱分布が、両端と中央部分とでは差がでてしまい、加熱
ローラ２の加熱温度に軸方向でむらが出てしまう。つま
り、両端部分の発熱が中央部分より小さくなってしま
う。これは、前述したところからもわかるように、芯材
２０の両端において、コイル２１が芯材２０の両端の溝
２０（Ｂ），２０（Ｂ）に入り込んで、加熱ローラ２か
らみたとき、大きく離れることになるからである。これ
に対し、図６においては、図５に示した最初の２ターン
を、芯材２０の両端の溝２０（Ｂ），２０（Ｂ）間に巻
き掛けるのではなく、中央部分のターンと同じに、芯材
２０の外側部分（首部２０（Ａ））に巻き掛けるように
している。つまり、図６からわかるように、芯材２０の
両端に細く形成した首部２０（Ａ）外周に巻き掛けるよ
うにしている。この際、２ターン分のコイル２１が首部
２０（Ａ）の外周より浮き上がらないように、この首部
２０（Ａ）に埋め込み用の溝を掘り、この溝に埋め込ん
でいる。これにより、両端部分近傍においても、コイル
２１は首部と面一となり、その状態で発熱に寄与するこ
とになる。これにより、両端部分における発熱が、中央
部分の発熱と等しいようになる。この後、さらにコイル
２１のターンを芯材２０に巻き掛ける。

【００２８】なお、図６においては、最初の２ターンを
共に図中首部の上面側に巻き掛けているが、１ターンを
上側に、もう１ターンを下側に巻き掛けるようにしても
よい。

【００２９】図７（ａ），図７（ｂ）は、芯材２０の他
の例を示すものである。図７（ａ）は芯材２０の両端近
傍での横断面を、図７（ｂ）は中央部分での横断面を示
す。この例は、芯材２０に巻き掛けるコイル２１におけ
る最初の２ターンを収納する溝２０（ｃ）の深さを、軸
方向の中央部分においては深いものとし、両端近傍にお
いては浅いものとしたものである。これにより、芯材２
０の中央部分と両端部分の両方において、コイル２１に
よる加熱ローラ２０の加熱が均一化される。

【００３０】図８は、芯材２０に対するコイル２１の巻
き掛け状態を示し、例えば、図４において２点鎖線で示
したコイル２１が芯材２０に対して巻き掛けられている
端部を示している。この端部においては、コイル２１は
いわゆるＵターンしている。この図８に示すように、コ
イル２１は２つの曲率半径Ｒ，Ｒをもって芯材２０の端
に巻き掛けられている。これにより、芯材２０の両端部
分においてコイル２１の走行長さが長くなり、発熱量の
低下しがちな両端部分においても、十分な発熱が確保で
きる。より詳しくは、図９からわかるように、コイル２
１の曲率半径をＲとし、最内周のターン間の距離をＤと
したとき、Ｒ＜Ｄ／２となるようにしている。このよう
な巻き方は、芯材２０の少なくとも一方の端部で行われ
ていればよい。また、１以上のターンで行われていれば
よい。さらに、コイル２１がＵ字状に巻かれるときに、
２つの曲率半径を有するが、これに代え、そのうちの少
なくとも１つの曲率半径Ｒを持つように巻くこともでき
る。

【００３１】図９（ａ），図９（ｂ）は、芯材２０に対
するコイル２１の巻き方の他の例を示すもので、部分的
な斜視図及び平面図である。これは、芯材２０の両端部
分においてコイル２１による加熱を十分なものとするた
め、コイル２１の巻く方向を軸に垂直な方向にして、コ
イル２１のこの部分での長さをかせぎ、端部での加熱を
十分なものにしようとするものである。即ち、図９
（ａ），図９（ｂ）からわかるように、コイル２１は芯
材２０の軸線に沿って巻かれてきて、端部においてはそ
の軸線に垂直に曲げられ、もう一度垂直に曲げられて軸
線に沿ったものとなり、再び今度は逆方向に芯材２０の
軸に沿って走らされる。このコイル２１が単層に巻かれ
るときは少なくとも２ターン分が上記のように軸に垂直
な向きの巻き掛け部分を有すればよい。コイル２１が多
層に巻かれるときは、少なくとも最外周層のコイル２１
において、それの２ターン以上が上記の巻き方をされれ
ばよい。このとき、被加熱物としての加熱ローラ２との
ギャップに変化が生じないようにする必要がある。この
ような巻き方は、芯材２０の少なくとも一方の端部で行
われていればよい。また、芯材２０の一方の端部におい
て上記の巻き方を行う場合において、２箇所の曲率部の
うちの少なくとも一方を９０゜近くに曲げて、この端部
を走るコイル２１の長さをかせぐようにしてもよい。

【００３２】図１０（ａ），図１０（ｂ）が、図９
（ａ），図９（ｂ）と異なるのは、コイル２１のターン
のうち、内側の３ターンは丸く巻きつけ、外側の２ター
ンのみを図９（ａ），図９（ｂ）のように角ばった巻き
方をしたところにあり、本質は両者とも変わりない。

【００３３】図１１は、芯材２０に対してコイル２１の
巻き方に特徴をもたせた例を示す。

【００３４】即ち、これはコイル２１の単層巻きを示し
ている。この場合において、コイル２１のターンは同図
に数字を付した順に巻かれる。つまり、コイル２１は芯
材２０に対し、先ず上方から下方へ向けて１〜６ターン
巻かれ、この後は最下端側へいって、７〜１２ターン
が、下から上へ向って巻かれる。このように巻きつける
ことにより、芯材２０に対し、一連の動作でコイル２１
の巻回動作を行うことができる。これにより、上の１〜
６ターンを巻いたコイルと、下の７〜１２ターンを巻い
たコイルとを、別々に作って一体化する必要がなくな
る。コイル２１を３層以上の巻回を行う場合も上記と同
様にして、一連の動作で可能である。

【００３５】図１３は、２層巻きの場合の例を示す。こ
の場合も、図示した数字の順にコイル２１を巻くことに
より、一連の動作で巻回することができる。

【００３６】図１３は、誘導加熱装置６の配置関係を示
す例である。この誘導加熱装置６の外側には加熱ローラ
２が配置され、このローラ６の下側には加圧ローラ３が
圧接状態に配置される。而して、誘導加熱装置６におい
ては、コイル２１の存在しない弱加熱部分６ａとコイル
２１が密に巻かれた強加熱部分６ｂとがある。而して、
強加熱部分６ｂが加圧ローラ３と対向する時間が長い
と、このローラ３の劣化が促進される。よって、弱加熱
部分６ａを加圧ローラ３に対向させる。つまり、ニップ
部８には、誘導加熱装置６の弱加熱部分６ａを対向配置
させる。

【００３７】図１４（ａ），図１４（ｂ）は、コイル２
１における絶縁を示す例である。つまり、芯材２０に巻
回されるコイル２１は、巻き初めと巻き終りの始端２１
（１）と終端２１（２）の２つの端部を有している。図
１４（ａ）は、これらの２つの端２１（１），２１
（２）を並列状態にくっつけた例を示し、図１４（ｂ）
は、ツイストされている例を示している。一般に、コイ
ル２１には高周波電流が供給されるためノイズが発生す
るのが避けられない。しかしながら、コイル２１の始端
２１（１）と終端２１（２）には逆向きに電流が流れて
いるので、これら２つの端部をくっつけることにより互
いの電磁的影響が相殺され、ノイズが抑えられる。図１
４（ａ），図１４（ｂ）はまさにこのことをねらったも
ので、これらの図に示すように２つの端部をくっつける
ことにより、ノイズの抑制が行われる。

【００３８】以上に説明したように、上記の各実施例に
は各種の利点があり、以下に各実施例の利点をまとめれ
ば、下記通りである。

【００３９】・コイル２１が長いため、１層では巻きき
れない場合がある。このときには、多層とするが、２層
として全コイルを巻ききるのではなく、３層とすること
も考える。このような場合において、３層目は芯材に深
い溝を作ってそこに埋め込む。このとき、１ターン分の
コイルの往きと帰りが必要以上に近づかないようにすれ
ば磁界の打ち消しを抑制することができる。

【００４０】・コイル２１を芯材２０にそれの軸方向に
沿って巻回する。このときに、両端近傍では、コイルが
つぶれて高さが大きくなり、芯材２０の径方向に大形化
しようとする。しかしながら、芯材２０の両端に細い径
の首部を形成したので、巻回後のコイルの径の増大を防
いで、コイル２１と、加熱ローラ２の内面とのギャップ
を均一化できる。これにより、加熱ローラ２の異常発熱
や、コイル２１と加熱ローラ２との接触を防ぐことがで
きる。

【００４１】・コイル２１の芯材２０に対する巻回にお
いて、芯材２０の両端部分では、コイル２１と加熱ロー
ラ２とのギャップが大きくなる傾向にある。このため、
コイル２１を芯材２０に巻き掛けるに当り、両端部分で
も、コイル２１が加熱ローラ２の内面と大きく離れない
ようにしたので、加熱ローラ２の両端部分も適正に加熱
することができる。

【００４２】・コイル２１を芯材２０に巻き掛けるに当
り、コイル２１を部分的に２層巻きとする際には、その
部分が大きく発熱に寄与してしまうことがある。これを
避けるため、２層となるコイル部分のうち、下側層のコ
イルは、芯材２０に作った溝内に埋め込むようにしたの
で、２層に巻いた部分のみが、他の１層に巻いた部分に
比して大きな発熱をさせることをなくすことができる。
これにより、加熱ローラ２の発熱分布のむらをなくし、
温度分布を最適化できる。

【００４３】・コイル２１の芯材２０への巻回におい
て、両端部分においては、コイル２１が、軸方向（長手
方向）に沿ってＵターンするような曲げ半径をもつよう
に屈曲させたので、この屈曲部でのコイル２１の加熱ロ
ーラ２との対向面積（長さ）を増加させることができ、
加熱ローラ２の発熱分布を最適化することができる。

【００４４】・コイル２１の芯材２０への巻回におい
て、両端部分においては、芯材２０の軸のまわりに曲が
るような巻き方で、コイル２１を芯材２０に巻きつける
部分を持たせたので、これによっても加熱ローラ２を温
度分布が長手方向に適正になるように加熱することがで
きる。

【００４５】・コイル２１を芯材２０に巻くに当り、巻
き方を工夫したので、一連の動作で巻くことができる。
これにより、複雑な形状に巻く場合であっても一連の動
作で行えるので、作業効率の向上を図ることができる。

【００４６】・コイル２１を芯材２０に巻回した誘導加
熱装置６をボディ４に対して固定する場合の向きを、コ
イル２１の密集巻回した中央部分が加圧ローラ３（ニッ
プ部８）に向かないようにしたので、電源のオンに伴っ
て加圧ローラ３が必要以外に加熱されるのを防ぐことが
できる。これにより、コイル２１への電源オン／オフに
より、定着動作させた用紙の光沢などの表面状態の大き
な変化を抑制できる。

【００４７】・コイル２１の引き出し線部分において、
入、出の２つの部分を互いに密着させるようにしたの
で、互いの電磁界の効果を相殺させることができる。

【００４８】

【発明の効果】このように本発明によれば、誘導加熱コ
イルによる加熱ローラの加熱を、その温度分布が両端か
ら中央部にかけて均一になるように適正に行うことがで
き、かつ、芯材への巻き掛けも一連の動作で容易に行う
ことができ、さらに、コイルの引き出し線部分において
ノイズが発生するのを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の定着装置の全体構成を示す
側面概略図。

【図２】図１の定着装置の加熱ローラ、誘導加熱装置、
加圧ローラを簡略的に示す斜視図。

【図３】図３（ａ）〜図３（ｃ）は、芯材へのコイルの
それぞれ異なる巻き掛け状態の横断面図。

【図４】図４（ａ）〜図４（ｃ）は、それぞれ、芯材と
それに巻かれるコイルの端部の斜視図、コイルの通常状
態の断面図、及びコイルの変形状態の断面図。

【図５】芯材の斜視図。

【図６】芯材の斜視図。

【図７】図７（ａ），図７（ｂ）は、それぞれ、異なる
例としてのコイルの芯材への巻き掛け状態の横断面図。

【図８】芯材とコイルの端部における説明図。

【図９】図９（ａ），図９（ｂ）は、芯材に対するコイ
ルの巻き掛け状態の部分斜視図及び部分平面図。

【図１０】図１０（ａ），図１０（ｂ）は、芯材に対す
るコイルの巻き掛け状態の部分斜視図及び部分平面図。

【図１１】芯材、コイル、加熱ローラ、加圧ローラの横
断面図。

【図１２】芯材、コイル、加熱ローラ、加圧ローラの横
断面図。

【図１３】芯材、コイル、加熱ローラ、加圧ローラの横
断面図。

【図１４】図１４（ａ），図１４（ｂ）は芯材、コイル
の斜視図及び部分斜視図。

【図１５】加熱ローラ及び加圧ローラのボディによる支
持状態を示す説明図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H033 AA03 AA31 BA25 BA26 BB01 BB12 BB18 BB21 BB22 BB26 BB28 BE06 3K059 AA08 AB19 AB23 AC10 AC73 AD05 AD07 AD15 AD23 AD35 AD40 CD44 CD52 CD53 CD73 CD77

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導体で構成された金属層を持つエンドレス
部材に近接配置した電磁誘導コイルに交流電流を流し、
このエンドレス部材を発熱させて被定着部材を加熱する
構成の誘導加熱を用いた定着装置において、前記コイルの１ターンのうち往きのコイルと帰りのコイ
ルとを、互いの磁界の打ち消し効果を抑制するために、
互いに所定距離以上離間させたことを特徴とする誘導加
熱を用いた定着装置。
【請求項２】導体で構成された金属層を持つエンドレス
部材に近接配置した電磁誘導コイルに交流電流を流し、
このエンドレス部材を発熱させて被定着部材を加熱する
構成の誘導加熱を用いた定着装置において、前記コイルは前記エンドレス部材の幅方向に沿って巻回
されたものであり、このコイルと、このコイルによって
誘導加熱される被加熱物との間のギャップは、前記コイ
ルの端部においても一定以上近接しないように設定され
るていることを特徴とする誘導加熱を用いた定着装置。
【請求項３】導体で構成された金属層を持つエンドレス
部材に近接配置した電磁誘導コイルに交流電流を流し、
このエンドレス部材を発熱させて被定着部材を加熱する
構成の誘導加熱を用いた定着装置において、前記コイルは、前記エンドレス部材の幅方向に沿って多
層に巻回されたものであり、前記コイルは内側のターン
において、これによって誘導加熱される被加熱物との間
のギャップが、前記コイルの中央部分においても、端部
においてもほぼ均一に設定されていることを特徴とする
誘導加熱を用いた定着装置。
【請求項４】導体で構成された金属層を持つエンドレス
部材に近接配置した電磁誘導コイルに交流電流を流し、
このエンドレス部材を発熱させて被定着部材を加熱する
構成の誘導加熱を用いた定着装置において、前記コイルは、前記エンドレス部材の幅方向に沿って巻
回されたものであり、このコイルは多層に巻回されてお
り、最外層以外のコイルをこの最外層のコイルからこの
芯材の内部方向へ離間する距離を変えることにより、被
加熱物の発熱分布の最適化を図ったことを特徴とする誘
導加熱を用いた定着装置。
【請求項５】導体で構成された金属層を持つエンドレス
部材に近接配置した電磁誘導コイルに交流電流を流し、
このエンドレス部材を発熱させて被定着部材を加熱する
構成の誘導加熱を用いた定着装置において、前記コイルは、前記エンドレス部材の幅方向に沿って巻
回されたものであり、あるターンに対し次のターンは、
前記あるターンを内側に前記次のターンをその外側に順
次巻かれており、前記あるターンのＵターンし部分にお
いては、少なくとも一部分が折り返しの半径Ｒで屈曲し
ており、この半径Ｒと、このターンの往きと帰りのター
ン間の距離Ｄとが、所定の関係にあるように設定されて
いることを特徴とする誘導加熱を用いた定着装置。
【請求項６】導体で構成された金属層を持つエンドレス
部材に近接配置した電磁誘導コイルに交流電流を流し、
このエンドレス部材を発熱させて被定着部材を加熱する
構成の誘導加熱を用いた定着装置の製造方法において、前記コイルは、ほぼ円柱状の芯材の外周面にそれの軸方
向に沿って巻回したものであり、この芯材は、前記外周
面上の互いに直径方向に対向する２箇所に、前記コイル
の巻き初めのターンを巻き付け支持する芯本体を、前記
軸に沿った方向に走るものとして、それぞれ備え、前記各芯本体には前記コイルのうちの巻き初めのターン
が巻かれ、この後に次のターンを前記初めのターンの隣
りに巻き付け、これを順次繰り返すことにより、前記芯
材の外周面のほぼ半分に前記コイルが巻回されるもので
あり、前記２つの芯本体のうちの一方について上記の手
順で前記コイルを巻回して前記芯材の外周面のほぼ半分
を被った後、他方の芯本体について上記の手順で前記コ
イルを巻回することにより、前記芯材の外周面の残りの
半分を被うようにして、前記芯材の外周面のほぼ全面を
前記コイルで被うようにしたことを特徴とする、誘導加
熱を用いた定着装置の製造方法。
【請求項７】導体で構成された金属層を持つエンドレス
部材に近接配置した電磁誘導コイルに交流電流を流し、
このエンドレス部材を発熱させて被定着部材を加熱する
構成の誘導加熱を用いた定着装置において、前記コイルは、このコイルの巻回軸に沿った両端にコイ
ルの粗なコイルの非中心部を有し、前記非中心部近傍
を、前記被定着部材の定着部に向けた位置関係で、設置
してあることを特徴とする誘導加熱を用いた定着装置。
【請求項８】導体で構成された金属層を持つエンドレス
部材に近接配置した電磁誘導コイルに交流電流を流し、
このエンドレス部材を発熱させて被定着部材を加熱する
構成の誘導加熱を用いた定着装置において、前記コイルの往復の２本の引き出し線は互いにくっつい
た状態に引き出されていることを特徴とする誘導加熱を
用いた定着装置。