JP2002043047A

JP2002043047A - 誘導加熱装置

Info

Publication number: JP2002043047A
Application number: JP2000221918A
Authority: JP
Inventors: Yorihisa Tsubaki; 頼尚椿; Shogo Yokota; 昌吾横田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-07-24
Filing date: 2000-07-24
Publication date: 2002-02-08

Abstract

(57)【要約】【課題】誘導コイルの発熱を抑えるとともに、ウォー
ムアップが速く、熱効率にすぐれ、安全性および信頼性
の高い誘導加熱装置を提供する。【解決手段】誘導加熱装置４０は変動磁場によって発
熱する加熱ローラ１と、加熱ローラ１に被加熱材である
記録用紙８を押圧する加圧ローラ２を基本に構成されて
いる。加熱ローラ１の外周部には、磁界発生手段３が配
置される。この磁界発生手段３は、半円弧状断面の支持
部材５と導電性薄板から成る誘導コイル４とから構成さ
れている。加熱ローラ１は、この磁界発生手段３によっ
て発生する変動磁場を受けて、渦電流によって所定の温
度に昇温される。誘導コイル４を導電性薄板で構成する
ことによって、コイル線素の断面積を導電膜に比べ大き
くできるため、誘導コイル４の全抵抗値を小さくするこ
とができ、電流を流すことによる誘導コイル４の自己発
熱（ジュール損）を低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、乾式電子写真機器
における定着装置、湿式電子写真機器における乾燥装
置、インクジェットプリンタにおける乾燥装置、リライ
タブルメディア用消去装置などで好適に実施される誘導
加熱方式を用いた加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の複写機やプリンタの定着
装置に誘導加熱を適用した構成が、特許２６１６４３３
号公報に記載されている。この定着装置は、図１１に示
されるようにヒートローラ（加熱ローラ）２０１と、ヒ
ートローラ２０１に被加熱材である記録用紙２１６を押
圧する加圧ローラ２０２を基本に構成されている。ヒー
トローラ２０１の外周部には、半円弧状断面の絶縁支持
体（支持部材）２０８に導電膜が渦巻きパターンに形成
された誘導加熱体（磁界発生手段）２０７が配置されて
おり、ヒートローラ２０１は、この磁界発生手段によっ
て発生する変動磁場を受けて、渦電流によって所定の温
度に昇温される。

【０００３】一方、現像工程（図示せず）を経て定着部
に送られてきた未定着像を有する記録用紙２１６は、所
定の温度に昇温されたヒートローラ２０１と加圧ローラ
２０２によって形成された接触ニップ部を通過する。こ
のとき、記録用紙２１６の未定着像は、熱と圧力により
記録用紙２１６に定着される。

【０００４】このように、誘導加熱体２０７を、ヒート
ローラ２０１の半円周を覆う断面形状を有する絶縁支持
体上に膜状に形成することで、コンパクト化や製造・組
立の容易化を図ることができる。また、定着装置の小形
化が可能となることが述べられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の定着装置には、以下の（１）〜（３）のような問題
点があった。（１）誘導加熱方式では、加熱ローラを発熱させるため
に、たとえば、５Ａ以上の大きな高周波電流を加熱コイ
ル（誘導コイル）に流す必要がある。しかしながら、導
電膜を用いた誘導コイルでは、コイル線素の断面積が小
さいため、抵抗成分によってコイル自体がジュール熱に
より発熱し加熱効率が低下するという問題がある。その
ため、電流の流れる部分の断面積を大きくし、抵抗成分
を小さくする必要があるが、フォトリソグラフィやスク
リーン印刷などの手法で該導電膜パターンを厚膜化しよ
うとすると、膜厚の寸法管理や、コスト面などで制約が
あるため限度がある。（２）電流印加時（加熱時）に誘導コイルの温度が急激
に上昇し、誘導コイルと絶縁支持体（支持部材）との間
に温度差が生じる。特に、誘導コイルを薄膜で形成し支
持部材と一体成型した場合においては、両者の線膨張係
数の差から誘導コイルと支持部材が接着面で剥離すると
いう界面皮破壊が発生するおそれがある。（３）誘導加熱体（磁界発生手段）が半円弧状断面の形
状を示し、加熱ローラ外周面に沿って配設されるので、
位置決めなどの寸法形状を維持することが難しい。特に
加熱時は、絶縁支持体の温度が上昇して熱膨張するた
め、捩れやたわみを発生し均一な加熱ができなくなるお
それがある。

【０００６】本発明の目的は、誘導コイルの昇温を抑え
るとともに、ウォームアップが速く、熱効率に優れ、安
全性および信頼性の高い誘導加熱装置を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、変動磁場中で
発熱する導電層を少なくとも１つ以上備える加熱部材
と、被加熱材を加熱部材に押圧することにより、加熱部
材の熱を被加熱材に伝える誘導加熱装置において、前記
磁界発生手段は加熱部材の外周側に配置されており、導
電性薄板から成る誘導コイルで構成されることを特徴と
する誘導加熱装置である。

【０００８】本発明に従えば、誘導コイルを導電性薄板
で構成することによって、コイル線素の断面積を薄膜に
比べて大きくできる。これによって、誘導コイルの全抵
抗値が、導電膜（薄膜）で形成する場合より小さくする
ことができ、電流を流すことによる誘導コイルの自己発
熱（ジュール損）を低減することができる。また、導電
性薄板で誘導コイルを構成するため、厚さのバラツキ
が、導電膜の場合より少なく、抵抗値の管理が容易で、
生産性も良好である。また、誘導コイル全体の抵抗値調
整も、該薄板の厚さを変化させることで容易に行える。

【０００９】また本発明は、前記磁界発生手段は、複数
の導電性薄板を積層して構成されることを特徴とする。

【００１０】誘導コイルを薄板で形成する方法は、薄膜
パターンの場合より線素断面積が大きくなるので、ジュ
ール損低減に有効である。しかし、該誘導コイルが加熱
ローラ（加熱部材）に曲率に沿った形状を有する場合
は、これを１枚の薄板で形成すると、曲げにくく寸法精
度が悪くなるため、使用できる薄板の厚さに限度があ
る。

【００１１】本発明に従えば、導電性薄板を複数積層し
た構成にすることによって、トータルの抵抗値が低く、
かつ曲率に精度よく沿った形状を持つ誘導コイルを容易
に形成することができる。

【００１２】また本発明は、前記磁界発生手段は、導電
性薄板から成る誘導コイルと絶縁部材とを積層して構成
されていることを特徴とするである。

【００１３】誘導コイルでジュール損を低減し、加熱効
率の低下を防ぐためには、コイル抵抗成分は小さいほう
がよい。そのため誘導コイルを構成するコイル線素は、
断面積をできるだけ大きくすることが望ましい。しか
し、動作時に流れる電流が高周波電流であるため、表皮
効果によるジュール損が問題となる。

【００１４】表皮効果とは、コイル電流の周波数が高く
なるほど、電流が線材の表面に流れるようになる現象の
ことで、コイル線素断面積が同じであっても高周波にな
るほど抵抗値が大きくなることを意味する。すなわち、
高周波数ほどコイルでのジュール損が多くなり、損失増
大を招く。この表皮効果によるジュール損を低減するた
めには、表面が絶縁された細線を寄り合わせたリッツ線
を使用するのが有効である。これは表皮効果の影響が出
にくくなるくらい細くした線素を複数束ねることで、抵
抗値が周波数によらず一定になるように工夫された線材
である。

【００１５】このようなリッツ線は、細線を撚り合わせ
た構造のため、線材の直線性とその維持性が悪いという
欠点を持つ。そのため該リッツ線を本構成のような磁界
発生手段に使用した場合、加熱ローラとの間の距離（空
隙）の管理や半円弧形状に成型すること自体が困難にな
るなどの問題があった。

【００１６】本発明に従えば、表皮効果の影響が少なく
なるくらい薄い厚さの導電性薄板から成る誘導コイルと
絶縁部材（たとえば、シート状の絶縁部材である絶縁シ
ートなど）とを交互に積層するように構成することで、
加熱ローラとの空隙管理が容易で、表皮効果によるジュ
ール損が少ない磁界発生手段を提供することができる。

【００１７】また本発明は、前記磁界発生手段は、少な
くとも一部分に良熱伝導性部材を備えることを特徴とす
る。

【００１８】本発明に従えば、支持部材あるいは絶縁部
材の一部に良熱伝導層（良熱伝導性部材）を設けること
で、支持部材や絶縁部材の長手方向の温度分布を均一に
することができる。これによって、支持部材および絶縁
部材の温度ムラによる捩れ、たわみなどを防止すること
ができる。

【００１９】また本発明は、前記導電性薄板の表面は、
耐熱性の絶縁部材で被膜されていることを特徴とする。

【００２０】本発明に従えば、誘導コイルを形成する導
電性薄板の表面を、耐熱性の絶縁部材で被膜することで
誘導コイルと絶縁部材（たとえば、絶縁シートなど）と
を積層する必要がなくなり、コンパクトな磁界発生手段
を実現できる。

【００２１】また本発明は、前記磁界発生手段は複数の
誘導コイルから構成され、これらの複数の誘導コイルの
パターンが異なることを特徴とする。

【００２２】本発明に従えば、積層させる導電性薄板の
形状パターンを、複数用意することで加熱ローラにおけ
る発熱量分布を制御することができる。これによって、
たとえば、加熱ローラの両端部など、熱の逃げが多い部
分の発熱量を増加させるなど加熱ローラ全体の発熱量分
布を容易に制御できる。

【００２３】また本発明は、前記誘導コイルを形成する
導電性薄板のパターンのコーナー部の形状が曲率を有す
ることを特徴とする。

【００２４】本発明に従えば、誘導コイル（導電性薄
板）のパターンにおいて、コーナ部がＲを持つ構成にす
る、つまり曲率を有するように形成することで、通電時
にノイズ、スパーク、リークなどの発生を防止すること
ができる。

【００２５】また本発明は、前記磁界発生手段は、加熱
部材を回転支持する軸受の一部に固定され、該加熱部材
との距離が一定に保持されるように構成されることを特
徴とする。

【００２６】本発明に従えば、磁界発生手段の少なくと
も一部を、加熱部材の軸受部に固定することによって、
該磁界発生手段と加熱部材との間の空隙管理が容易にな
る。これによって、温度ムラのない安定した加熱が可能
となる。

【００２７】また本発明は、前記磁界発生手段は、誘導
コイルとこの誘導コイルを支持する支持部材とから構成
され、この支持部材に補強部材が形成されることを特徴
とする。

【００２８】本発明に従えば、支持部材上に補強リブ
（補強部材）を配置することで、熱膨張によって支持部
材が変形することを防止することができる。また、これ
によって寸法安定性と寸法精度がよくなるため、安定し
た加熱が可能となる。

【００２９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施形態
である誘導加熱装置４０の概略断面図であり、これを利
用して基本構成を説明する。本実施形態の誘導加熱装置
４０は、たとえば、電子写真方式の画像形成装置に用い
られる定着装置として適用されるものである。誘導加熱
装置４０は、加熱部材である円筒状の磁気導電性ローラ
（以下、加熱ローラと呼称する）１、記録用紙８を加熱
ローラ１に押し付ける加圧ローラ２、加熱ローラ１を発
熱させるための磁界発生手段３、加熱ローラ１の温度を
検知するためのサーミスタ（温度検知素子）６、磁界発
生手段３に電流を流すための励磁回路７を含む。

【００３０】加熱ローラ１は、図１の紙面に垂直な方向
に延びる軸９を中心に矢符Ａの方向に回転する。加熱ロ
ーラ１と加圧ローラ２とは、被加熱材である記録用紙８
を挟んで対向して配置される。加圧ローラ２は、加熱ロ
ーラ１に当接し、加熱ローラ１の回転に従い矢符Ｂの方
向に従動回転する。加熱ローラ１と加圧ローラ２との間
には接触ニップ部が形成される。磁界発生手段３は、加
熱ローラ１の加圧ローラ２とは反対側の半円周を覆うよ
うに湾曲した形状で配置される。サーミスタ６は、加熱
ローラ１に当接して配置される。

【００３１】加熱ローラ１は、磁界発生手段３によって
所定の温度に加熱昇温される。このように所定温度に加
熱された加熱ローラ１と加圧ローラ２との間に形成され
た接触ニップ部に、トナーなどの熱溶融樹脂で記録用紙
８に画像を形成した未定着用紙を通過させることで、熱
と圧力によって記録用紙８に画像を固定するように構成
されている。

【００３２】以上が、誘導加熱装置４０の基本的な構成
である。次に、それぞれの詳細構成について説明する。

【００３３】加熱ローラ１は、磁界発生手段３による変
動磁場を受けて発熱するために、少なくとも１層以上の
導電層２１を有するように構成されている。導電層２１
は、比透磁率の大きいものが適している。たとえば、
鉄、磁性ステンレス（たとえば、ＳＵＳ４３０など）、
珪素鋼板、電磁鋼板またはニッケル鋼などから構成され
ることが望ましい。また、比透磁率が低い材料であって
も、抵抗率が大きい材料（たとえば、非磁性ステンレ
ス：ＳＵＳ３０４など）は、渦電流発生時の発熱量が大
きいので使用してもよい。あるいは、非磁性のベース部
材（たとえば、セラミックなど）に比透磁率の高い前記
材料が導電性を有するように配置されているような構成
であってもよい。本実施形態では、加熱ローラ１にφ＝
３０ｍｍ、厚さ０．４ｍｍの鉄ローラ（材質：ＳＴＫ
Ｍ）を使用している。

【００３４】加熱ローラ１の表面には、トナーがオフセ
ット（加熱ローラ１に付着）するのを防ぐために、離型
層２２を有するように構成されている。離型層２２に
は、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペルフルオロア
ルキルビニルエーテルとの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリ
テトラフルオロエチレン）などのフッ素系の材料やシリ
コンゴム、フッ素ゴムが適している。本実施形態では、
ＰＴＦＥを２０μｍコートしている。

【００３５】加熱ローラ１を加熱するための磁界発生手
段３は、高周波電流の流れる誘電コイル４とそれを支持
する支持部材５とから成る。磁界発生手段３は、図１に
示すように加熱ローラ１の外周部に、加熱ローラ１の半
円周を覆うよう湾曲した形状で配置される。このように
磁界発生手段３を加熱ローラ１の外側に配置すると、曲
率が存在するため、その中心側である加熱ローラ１側の
磁束が集中する。これによって加熱ローラ１の導電層２
１に、効率よく渦電流が発生するようになるので、発熱
効率が高くなる。

【００３６】支持部材５は、加熱ローラ１の外周面を覆
うように湾曲した形状で構成されている。支持部材５の
材料には、たとえば、ＰＰＳ（ポリフェニルサルファイ
ド）やＰＩ（ポリイミド）、セラミックなどの耐熱性を
有するものが適している。また、熱の伝導を抑制するた
め、多孔質構造から成る部材であってもよいし、内部に
ガラス繊維を含有する複合部材であってもよい。また、
耐熱性のシリコンスポンジや、アラミド系などの耐熱繊
維で構成された不織布であってもよい。本実施形態で
は、ＰＰＳ系の材料を使用している。また、支持部材５
の加熱ローラ１と対向する面に良熱伝導性の部材が配置
されていてもよいし、加熱ローラ１からの熱輻射を抑え
るために、表面（加熱ローラ１と対向する面）が低放射
率になるように表面処理されていてもよい。

【００３７】加圧ローラ２は、鉄もしくはステンレスの
芯金上に、たとえば、シリコンゴムなどの耐熱弾性体層
を有するように構成されている。表面には、離型層が形
成されていてもよい。加圧ローラ２は、図示していない
弾性部材（バネ）によって、加熱ローラ１に１００Ｎの
力で圧接されている。これによって、加熱ローラ１との
間に３．５ｍｍ程度の接触ニップ部が形成される。

【００３８】次に上記のように構成された本実施形態の
誘導加熱装置４０の動作について説明する。まず、ウォ
ームアップ時においては、誘導コイル４に接続された励
磁回路７がＯＮとなり、磁界発生手段３が励磁される。
このとき、加熱ローラ１の導電層２１に渦電流が誘起さ
れ、ジュール熱により発熱する。このときの発熱量は約
８００Ｗである。また、励磁回路７による通電が開始す
ると同時に、加熱ローラ１が回転駆動することによって
加圧ローラ２が従動回転する。加熱ローラ１の表面温度
は、加熱ローラ１に当接して配置されたサーミスタ６の
検知結果をもとに、不図示のＣＰＵ（Central Processi
ng Unit）によって、励磁回路７の出力を調整すること
で所定の温度を維持するように制御される。

【００３９】次に未定着トナー像が転写された記録用紙
８が接触ニップ部に搬送され、加熱ローラ１の熱および
加圧ローラ２の圧力によりトナー像は溶融定着され記録
用紙８に固定され堅牢な画像となる。

【００４０】図２は、図１の磁界発生手段３の斜面図で
ある。誘導コイル４は、加熱ローラ１の一方側を外囲す
るように配置され、加熱ローラ１の両端部で折り返さ
れ、加熱ローラ１の軸線方向に長手状に巻回されてい
る。誘導コイル４は、導電性薄板から構成されている。
導電性薄板の材質は、低抵抗であることが望ましく、本
実施形態では厚さ０．２ｍｍの銅板を用いているが、た
とえば、絶縁酸化皮膜を形成しやすいアルミニウムなど
で形成してもよい。また、導電性薄板の厚さを変化させ
ることによって、誘導コイル４の全抵抗値の調整が容易
に行える。誘導コイル４の全抵抗値は、ジュール損を抑
えるために、０．５Ω以下であればよいが、０．１Ω以
下になるようにするのが望ましい。また、定着させる用
紙サイズに応じた誘導コイルを複数個、加熱ローラ１の
軸線方向に配置する構成にしてもよい。

【００４１】以上のように構成された誘導コイル４は、
図２に示すように、曲率を有する支持部材５の上に固定
され、この支持部材５には誘導コイル４の位置決めと固
定を容易にするため加熱ローラ１に対向する面とは反対
側の面に、誘導コイル４を嵌め込むための誘導コイル４
と同じ形状を持つ案内溝２３と、誘導コイル４を案内溝
２３に固定するためのつめ２４とが形成されており、こ
れを利用して固定するようになっている。また、案内溝
２３は、固定用のつめ２４の数を増やすことでなくすこ
とも可能である。

【００４２】以上のように構成することで、誘導コイル
４におけるジュール損を低減し、かつ動作時の熱膨張と
収縮による誘導コイル４と支持部材５との間の固定面の
剥離破壊を防止することができる。

【００４３】また、誘導コイル４を支持部材５に固定す
る別の方法として、支持部材５に形成された案内溝２３
の部分に、耐熱性と絶縁性を備えた弾性接着剤（たとえ
ば、シリコン系の耐熱シーリング剤など）を充填させて
おき、誘導コイル４の固定と絶縁を同時に行ってもよ
い。このように構成すると、支持部材に固定用つめを形
成する必要がないためコンパクトな誘導コイルを実現で
きるようになる。また、接着剤の弾性により、支持部材
５と誘導コイル４の熱膨張差を吸収できるので、加熱・
停止時の繰返しによって磁界発生手段３が変形すること
なく安定した加熱ができるようになる。

【００４４】また、誘導コイル４は、図２に示すように
誘導コイル４のターン部において、エッジを形成しない
ようにＲ形状を有するよう、つまり曲率を有するように
構成されている。このように構成することで、加熱動作
である電流印加時にノイズ、スパーク、リークなどの発
生を低減することができるようになる。この曲率半径
は、たとえば、０．５〜０．５＋誘導コイルの幅ｍｍ程
度に選ばれる。

【００４５】次に、上記磁界発生手段３を固定するため
の軸受３５について説明する。図３（ａ）は、軸受３５
の斜視図であり、図３（ｂ）は軸受３５の正面図であ
り、図３（ｃ）軸受３５の側面図である。図３（ａ）に
示されるように、加熱ローラ１の外周面を覆うように湾
曲した形状で構成された支持部材５は、加熱ローラ１を
軸支する軸受３５に取付けるように構成されている。軸
受３５は、支持部材５を案内保持するための凹部３７と
支持部材５の周方向位置を決める挿通孔３９と加熱ロー
ラ１を軸支する開口部３８で構成されている。軸受３５
に設けられている凹部３７は、開口部３８から△Ｒの距
離を保つように形成されており、この部分で支持部材５
を挟持することによって磁界発生手段３と加熱ローラ１
の位置関係、すなわち空隙△Ｒの距離が維持管理され
る。また、この凹部３７は、支持部材５が加熱ローラ１
の熱を受けて熱膨張した場合に、その伸びを吸収するよ
うに加熱ローラ１の周方向に長めに、加熱ローラ１の軸
線方向に深めに構成されている。支持部材５を固定する
際の周方向の位置決めは、支持部材５に配置された位置
決めピン３６を、軸受３５の挿通孔３９に嵌合すること
で行う。

【００４６】以上のように構成することで、支持部材５
が熱によって伸びることによる捩れなどの変形を抑えて
安定した加熱を行えるようになる。

【００４７】次に、本発明の第２の実施形態の誘導加熱
装置について説明する。本実施形態の誘導加熱装置と前
記第１の実施形態の誘導加熱装置４０とは、磁界発生手
段のみが異なる。図４は、本実施形態の磁界発生手段４
３の斜視図である。また、前記第１の実施形態と同様の
部材には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。

【００４８】本実施形態の磁界発生手段４３は、前記第
１の実施形態の磁界発生手段３と同様に加熱ローラ１の
外周部に、加熱ローラ１の半円周を覆うように湾曲した
形状で配置される。磁界発生手段４３の誘導コイル４４
Ａは、誘導コイル４４を複数重ねて構成され、図２に示
す支持部材５と同様な、加熱ローラ１の半円周を覆うよ
うに湾曲した形状で配置された支持部材２５によって支
持されている。支持部材２５は、図３に示す軸受３５に
固定されている。また、誘導コイル４４は、前記第１の
実施形態の誘導コイル４と同様の形状、材料から成る。

【００４９】誘導コイルは、導電性薄板の厚さが厚い場
合、半円弧状に形成するのが困難であるが、薄い導電性
薄板を重ねて用いることにより容易に形成することが可
能になる。このように構成することで、誘導コイルを半
円弧形状の支持部材２５に取付ける際の曲げ性を維持し
たまま、誘導コイルの線素断面積を容易に大きくするこ
とができる。そのため、誘導コイル４４Ａでのジュール
損を低減させることができる。また、誘導コイル４４の
材質や厚さは一定である必要はなく、これらを変えて構
成してもよい。また、複数の導電性薄板を導電性の接着
剤を用いて接着しても構わない。なお、図４に示す磁界
発生手段４３では、説明のため誘導コイル４４を２つ重
ねた構成（２層）としたが、誘導コイル４４の積層数は
任意選択可能である。

【００５０】以上のように構成することによって、誘導
コイル４４Ａにおけるジュール損を低減することができ
る。

【００５１】次に、本発明の第３の実施形態の誘導加熱
装置について説明する。本実施形態の誘導加熱装置と前
記第１の実施形態の誘導加熱装置４０とは、磁界発生手
段のみが異なる。図５（ａ）は、本実施形態の磁界発生
手段５３の斜視図であり、図５（ｂ）は、その断面図で
ある。また、前記第１の実施形態と同様の部材には同一
の参照符号を付し、その説明を省略する。

【００５２】本実施形態の磁界発生手段５３は、前記第
１の実施形態の磁界発生手段３と同様に加熱ローラ１の
外周部に、加熱ローラ１の半円周を覆うように湾曲した
形状で配置される。図５（ｂ）に示すように、磁界発生
手段５３では、誘導コイル５４は、たとえば、ＰＰＳや
ＰＩなどから成るシート状の絶縁部材（以下、絶縁シー
トと呼称する）２５を介して積層され、図２に示す支持
部材５と同様な、加熱ローラ１の半円周を覆うように湾
曲した形状で配置された支持部材５５に支持されてい
る。支持部材５５は、図３に示す軸受３５に固定されて
いる。また、誘導コイル５４は、前記第１の実施形態の
誘導コイル４と同様の形状、材料から成る。

【００５３】また、下層（図５（ａ）に示す絶縁シート
２５の下方側）の誘導コイル５４と上層（図５（ａ）に
示す絶縁シート２５の上方側）の誘導コイル５４の位置
関係は、図５（ｂ）に示すように、絶縁シート２５を介
してほぼ同じ位置になるように積層される。絶縁シート
２５を介して積層された誘導コイル５４は、端部で接続
されており、積層化することでコイルの全抵抗値を低く
抑えることができる。

【００５４】このように構成すると、個々の積層された
誘導コイル５４が絶縁シート２５を介して絶縁されてい
るのでリッツ線と同様の効果があり、高周波でのジュー
ル損が少なくなる。また、誘導コイル５４に導電性薄板
を使用しているため、直線性がよくなるとともに半円弧
形状に成型するのが容易になり、リッツ線を用いた場合
の課題を解決できる。また、誘導コイル５４の厚さや材
質は一定である必要はなく、これらを変えて構成しても
よい。なお、図５（ａ）に示す磁界発生手段５３および
図５（ｂ）に示すその断面図は、説明のためそれぞれ誘
導コイル５４を２つ重ねた構成（２層構造）、３つ重ね
た構成（３層構造）としているが、誘導コイル５４の積
層数は任意選択可能である。

【００５５】以上のように構成することで、周波数の影
響の少ない低抵抗の誘導コイルを実現することができ
る。また、リッツ線では解決できない直線性と寸法安定
性、半円弧形状への成型性を改善した誘導コイルを実現
できるようになる。

【００５６】また、図６に示すように積層されている支
持部材５５や絶縁シート２５の一部（図６では、絶縁シ
ート２５の片側一面）に耐熱性で熱伝導性がよいシリコ
ンゴム層（良熱伝導層）５６を配置してもよい。このよ
うに構成することで、支持部材５５や絶縁シート２５の
熱変形を防止することができるようになる。

【００５７】次に、本発明の第４の実施形態の誘導加熱
装置について説明する。本実施形態の誘導加熱装置と前
記第１の実施形態の誘導加熱装置４０とは、磁界発生手
段のみが異なる。図７（ａ）は、本実施形態の磁界発生
手段７３の斜視図であり、図７（ｂ）は、その平面図で
ある。

【００５８】本実施形態の磁界発生手段７３は、前記第
１の実施形態の磁界発生手段３と同様に加熱ローラ１の
外周部に、加熱ローラ１の半円周を覆うように湾曲した
形状で配置される。磁界発生手段７３では、誘導コイル
７４Ａと、この誘導コイル７４Ａとは異なった形状パタ
ーンを有する誘導コイル７４Ｂとが、絶縁シート７５を
介して積層され、図２に示す支持部材５と同様な、加熱
ローラ１の半円周を覆うように湾曲した形状で配置され
た支持部材（不図示）に支持されている。この支持部材
は、図３に示す軸受３５に固定されている。また、誘導
コイル７４Ａ，７４Ｂの形状は、前記第１の実施形態の
誘導コイル４と同様の形状、材料から成る。また、誘導
コイル７４Ａ，７４Ｂは、加熱ローラ１の軸線方向の長
さＷ１，Ｗ２が同じで、加熱ローラ１の両端部の折り返
し部分である周方向の長さＬ１，Ｌ２が異なるように設
定され（Ｗ１＝Ｗ２，Ｌ１＞Ｌ２）、各誘導コイル７４
Ａ，７４Ｂは直列に接続されている。誘導コイル７４Ａ
と誘導コイル７４Ｂとは、加熱ローラ１の円周方向ｂの
パターンを重ね、加熱ローラ１の軸９に平行な方向ａの
パターンは重ならないように積層される。また、絶縁シ
ート７５は、前記第３の実施形態の絶縁シート２５と同
様な形状、材料から成る。

【００５９】このように構成すると、誘導コイル７４
Ａ，７４Ｂの加熱ローラ１の両端部での折り返し部分の
長さ（図７（ｂ）に示すｄ）を短く抑えることができる
ようになる。この図７（ｂ）に示すｄの部分は、他の部
分と磁束の向きが異なるので加熱ローラ上の発熱量が少
なくなる傾向があり、そのためこの部分の長さをできる
だけ短くする必要がある。しかし、単一形状のコイルだ
けで誘導コイルを構成した場合は、総巻数が少なくて総
発熱量の低下を招くので、形状の異なる誘導コイル７４
Ａ，７４Ｂを積層することで発熱量の低下を防止するこ
とができるようになる。

【００６０】また、磁界発生手段７３では、誘導コイル
７４Ａ，７４Ｂを直列に接続したが、並列に接続しても
よい。また、積層する誘導コイル７４Ａ，７４Ｂの加熱
ローラ１の軸方向の長さを同じにしたが、この部分の長
さやコイルパターンの空隙ピッチ（誘導コイルの隣合う
伝導性薄板の間隔）ｌ１，ｌ２を変えたものを積層して
もよい。ｌ１は、加熱ローラ１の軸線方向に延びる部分
の誘導コイルの隣合う導電性薄板の間隔を表し、ｌ２
は、加熱ローラ１の周方向の延びる部分の誘導コイルの
隣合う導電性薄板の間隔を表す。また、誘導コイル７４
Ａ，７４Ｂの材質や厚さは一定である必要はなく、これ
らを変えて構成してもよい。なお、図７（ａ），（ｂ）
に示す磁界発生手段７３の誘導コイル７４Ａ，７４Ｂ
は、説明のため２つ重ねた構造（２層構造）としている
が、誘導コイル７４Ａ，７４Ｂの積層数は任意選択可能
である。

【００６１】以上のように構成することで、加熱ローラ
端部での温度の落ち込み（低下）が少なく、加熱効率の
よい磁界発生手段７３を実現できるようになる。

【００６２】次に、本発明の第５の実施形態の誘導加熱
装置について説明する。本実施形態の誘導加熱装置と前
記第１の実施形態の誘導加熱装置４０とは、磁界発生手
段のみが異なる。図８（ａ）は、本実施形態の磁界発生
手段８３の斜視図であり、図８（ｂ）は、その断面図で
ある。前記第１の実施形態と同様の部材には同一の参照
符号を付し、その説明を省略する。

【００６３】本実施形態の磁界発生手段８３は、前記第
１の実施形態の磁界発生手段３と同様に加熱ローラ１の
外周部に、加熱ローラ１の半円周を覆うように湾曲した
形状で配置される。磁界発生手段８３では、図８に示す
ように、誘導コイル８４の周囲を絶縁性の樹脂（たとえ
ば、エナメルやＰＩ系の樹脂など）で被膜している（絶
縁被膜８１を形成）。この絶縁被膜した誘導コイル８４
は積層され端部を接続し、図２に示す支持部材５と同様
な、加熱ローラ１の半円周を覆うように湾曲した形状で
配置された支持部材（不図示）に支持される。この支持
部材は、図３に示す軸受３５に固定されている。また、
誘導コイル８４は、前記第１の実施形態の誘導コイル４
と同様な形状、材料から成る。

【００６４】以上のように構成することで、前記第３お
よび４の実施形態のように誘導コイルを積層する場合に
おいて絶縁シート２５を配置する必要がなくなるため、
コンパクトな組立て性能のよい磁界発生手段８３を実現
できるようになる。また、誘導コイル４の材質や厚さは
一定である必要はなく、これらを変えて構成してもよ
い。なお、図８（ａ），（ｂ）に示す磁界発生手段８３
の絶縁被膜８１を形成した誘導コイル８４は説明のため
２つ重ねた構造（２層構造）としているが、絶縁被膜８
１を形成した誘導コイル８４の積層数は任意選択可能で
ある。また、誘導コイル４を積層しない場合において
も、高湿下におけるリーク防止に有効である。

【００６５】次に、本発明の第６の実施形態の誘導加熱
装置について説明する。本実施形態の誘導加熱装置と前
記第１の実施形態の誘導加熱装置４０とは、磁界発生手
段のみが異なる。図９（ａ）は、本実施形態の磁界発生
手段９３の斜視図であり、図９（ｂ）は、その断面図で
ある。前記第１の実施形態と同様の部材には同一の参照
符号を付し、その説明を省略する。

【００６６】本実施形態の磁界発生手段９３は、前記第
１の実施形態の磁界発生手段３と同様に加熱ローラ１の
外周部に、加熱ローラ１の半円周を覆うように湾曲した
形状で配置される。誘導コイル９４は、前記第１の実施
形態の誘導コイル４と同様な形状、材料から成る。誘導
コイル９４を支持する支持部材９５は、加熱ローラ１か
らの熱を受けて膨張収縮を繰返すため、非常に歪みやす
いという欠点がある。特に、その断面形状が半円弧状を
しているので発生した歪みがさらに大きくなる可能性が
ある。そこで、図９（ａ），（ｂ）に示すように、支持
部材９５の加熱ローラ１とは反対側の面上に補強リブ９
１を配置することで支持部材９５の変形を防止すること
ができるようになる。図９（ａ），（ｂ）に示す磁界発
生手段９３では、この補強リブ９１の形状を誘導コイル
９４の形状に沿うように形成することによって、支持部
材９５の面上に案内溝やつめを形成しなくても補強リブ
９１を誘導コイル９４の案内ガイドとして使用できるよ
うに形成しているが、補強リブ９１を形成する位置はこ
れに限らない。

【００６７】また、支持部材９５の加熱ローラ側の面に
良熱伝導層９６を配置し、支持部材９５の温度の均一化
を図ることで、さらに捩れや変形を防止することも可能
である。また、その際の良熱伝導層９６は、誘導コイル
を取付ける側に配置されていてもよい。この良熱伝導層
９６には、比透磁率の低いアルミニウムや銅、またはカ
ーボンを含有した耐熱樹脂などが適している。また、こ
の良熱伝導層９６が加熱ローラ１に対向する面側にある
場合は、その表面を低放射率の表面処理（アルミニウム
などの放射率の低い材料で構成するか、あるいは、これ
らの材料を鏡面処理したもの）を行うことで、加熱ロー
ラ１からの熱輻射を抑えるようにしてもよい。

【００６８】また、補強リブ９１および良熱伝導層９６
は、本実施形態の磁界発生手段９３だけではなく、前記
第１〜５の実施形態の磁界発生手段においても同様に支
持部材に形成することができる。

【００６９】以上のように構成することで、磁界発生手
段９３の歪みがなく安定した加熱を実現できるようにな
る。

【００７０】前記第１〜６の実施形態の誘導加熱装置
は、定着装置に限らず、湿式電子写真機器における乾燥
装置、インクジェットプリンタにおける乾燥装置、リラ
イタブルメディア用消去装置などの加熱装置としても用
いることができる。

【００７１】最後に、本発明の第１の実施形態の誘導加
熱装置４０を用いたカラー画像形成装置１０の構成とそ
の動作説明を行う。なお、誘導加熱装置４０の代わりに
本発明の第２〜６の実施形態の誘導加熱装置のいずれを
用いても実施可能である。

【００７２】カラー画像形成装置１０は、図１０に示す
ように、４色の可視像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１
０Ｃ，１０Ｂを記録媒体搬送路に沿って配列した所謂タ
ンデム式のプリンタである。具体的には、記録用紙８の
供給トレイ２０と誘導加熱装置４０とを繋ぐ記録用紙８
の搬送路に沿って４組の可視像形成ユニット１０Ｙ，１
０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂを配設し、無端状ベルトの記録紙
搬送手段３０によって搬送される記録用紙８に各色トナ
ーを多重転写した後、定着装置である誘導加熱装置４０
によってこれを定着してフルカラー画像を形成するもの
である。前記記録紙搬送手段３０は、一対の駆動ローラ
３１およびアイドリングローラ３２によって架張され、
所定の周速度（本実施例では１３４ｍｍ／ｓ）に制御さ
れて回動する無端状の搬送ベルト３３を有し、このベル
ト上に記録用紙８を静電吸着させて搬送する。各可視像
形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂは、感光
体ドラム１１の周囲に帯電ローラ１２、レーザ光照射手
段１３、現像器１４、転写ローラ１５、クリーナ１６を
配置しており、各ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１
０Ｂの現像器にはＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ
（シアン）、Ｂ（ブラック）の各トナーが収容されてい
る。そして各可視像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０
Ｃ，１０Ｂは、以下の工程によりトナー画像を記録用紙
８に形成する。すなわち感光体ドラム１１表面を帯電ロ
ーラ１２で一様に帯電した後、レーザ光照射手段１３に
よって感光体ドラム１１表面を画像情報に応じてレーザ
露光し静電潜像を形成する。その後、現像器１４により
感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像に対しト
ナー像を現像し、この顕像化されたトナー画像をトナー
とは逆極性のバイアス電圧が印加された転写ローラ１５
により記録紙搬送手段３０によって搬送される記録用紙
８に順次転写するようになっている。

【００７３】その後、記録用紙８は駆動ローラ３１の曲
率により搬送ベルト３３から剥離された後、誘導加熱装
置４０に搬送される。そこで所定の温度に保たれた加熱
ローラ１と加圧ローラ２とによって適度な温度と圧力が
与えられる。そして、トナーは溶解し記録用紙８に固定
され堅牢な画像となる。

【００７４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、誘導コイ
ルを導電性薄板で構成するので、コイル線素の断面積を
薄膜に比べて大きくできる。これによって、誘導コイル
の全抵抗値が、導電膜（薄膜）で形成する場合より小さ
くすることができ、電流を流すことによるコイルの自己
発熱（ジュール損）を低減することができる。また、導
電性薄板でコイルを構成するため、厚さのバラツキが、
導電膜の場合より少なく、抵抗値の管理が容易で、生産
性も良好である。また、コイル全体の抵抗値調整も、該
薄板の厚さを変化させることで容易に行える。

【００７５】また本発明によれば、導電性薄板を複数積
層した構成にするので、トータルの抵抗値が低く、かつ
曲率に精度よく沿った形状を持つ誘導コイルを容易に形
成することができる。

【００７６】また本発明によれば、表皮効果の影響が少
なくなるくらい薄い厚さの導電性薄板から成る誘導コイ
ルと絶縁部材（たとえば、シート状の絶縁部材である絶
縁シートなど）とを交互に積層するように構成するの
で、加熱ローラとの空隙管理が容易で、表皮効果による
ジュール損が少ない磁界発生手段を提供することができ
る。

【００７７】また本発明によれば、支持部材あるいは絶
縁部材の一部に良熱伝導層（良熱伝導性部材）を設ける
ので、支持部材や絶縁部材の長手方向の温度分布を均一
にすることができる。これによって、支持部材および絶
縁部材の温度ムラによる捩れ、たわみなどを防止するこ
とができる。

【００７８】また本発明によれば、誘導コイルを形成す
る導電性薄板の表面を耐熱性の絶縁部材で被膜するの
で、誘導コイルと絶縁部材（たとえば、絶縁シートな
ど）とを積層する必要がなくなり、コンパクトな磁界発
生手段を実現できる。

【００７９】また本発明によれば、積層させる導電性薄
板の形状パターンを複数用意するので、加熱ローラにお
ける発熱量分布を制御することができる。これによっ
て、たとえば、加熱ローラの両端部など、熱の逃げが多
い部分の発熱量を増加させるなど加熱ローラ全体の発熱
量分布を容易に制御できる。

【００８０】また本発明によれば、誘導コイル（導電性
薄板）のパターンにおいて、コーナ部がＲを持つ構成に
する、つまり曲率を有するように形成するので、通電時
にノイズ、スパーク、リークなどの発生を防止すること
ができる。

【００８１】また本発明によれば、磁界発生手段の少な
くとも一部を、加熱ローラの軸受部に固定するので、該
磁界発生手段と加熱ローラの間の空隙管理が容易にな
る。これによって、温度ムラのない安定した加熱が可能
となる。

【００８２】また本発明によれば、支持部材上に補強リ
ブ（補強部材）を配置するので、熱膨張によって支持部
材が変形することを防止することができる。また、これ
によって寸法安定性と寸法精度がよくなるため、安定し
た加熱が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の誘導加熱装置４０の
概略断面図である。

【図２】図１の誘導加熱装置４０の磁界発生手段３の構
成を示す斜視図である。

【図３】（ａ）は、図１の磁界発生手段３の支持部材５
と加熱ローラ１とを固定する軸受３５の斜視図であり、
（ｂ）は、軸受３５の正面図であり、（ｃ）は、軸受３
５の切断面線ＶＩ−ＶＩから見た断面図である。

【図４】本発明の第２の実施形態である誘導加熱装置の
磁界発生手段４３の構成を示す斜視図である。

【図５】（ａ）は、本発明の第３の実施形態である誘導
加熱装置の磁界発生手段５３の構成を示す斜視図であ
り、（ｂ）は、その断面図である。

【図６】図５の磁界発生手段５３の他の構成を示す断面
図である。

【図７】（ａ）は、本発明の第４の実施形態である誘導
加熱装置の磁界発生手段７３の構成を示す斜視図であ
り、（ｂ）は、その平面図である。

【図８】本発明の第５の実施形態である誘導加熱装置の
磁界発生手段８３の構成を示す斜視図である。

【図９】（ａ）は、本発明の第６の実施形態である誘導
加熱装置の磁界発生手段９３の構成を示す斜視図であ
り、（ｂ）は、その断面図である。

【図１０】図１に示す誘導加熱装置４０の一適用例であ
るカラー画像形成装置１０を示す図である。

【図１１】典型的な従来技術の誘導加熱方式の定着装置
の断面図である。

【符号の説明】

１加熱ローラ（加熱部材）２加圧ローラ３，４３，５３，７３，８３，９３磁界発生手段４，４４，４４Ａ，５４，７４Ａ，７４Ｂ，８４，９４
誘導コイル（磁界発生手段）５，２５，５５，９５支持部材２１導電層２３案内溝２４つめ２５，７５絶縁シート（絶縁部材）３５軸受５６，９６良熱伝導層（良熱伝導性部材）９１補強リブ（補強部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2C056 EA01 EA25 EB14 EB30 EC14 EC29 HA46 2H033 AA03 AA21 AA23 AA30 AA31 AA42 AA49 BA25 BA58 BB23 BE06 3K059 AA08 AD02 AD03 AD10 AD26 CD52 CD72

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】変動磁場中で発熱する導電層を少なくと
も１つ以上備える加熱部材と、被加熱材を加熱部材に押圧することにより、加熱部材の
熱を被加熱材に伝える誘導加熱装置において、前記磁界発生手段は加熱部材の外周側に配置されてお
り、導電性薄板から成る誘導コイルで構成されることを
特徴とする誘導加熱装置。
【請求項２】前記磁界発生手段は、複数の導電性薄板
を積層して構成されることを特徴とする請求項１記載の
誘導加熱装置。
【請求項３】前記磁界発生手段は、導電性薄板から成
る誘導コイルと絶縁部材とを積層して構成されているこ
とを特徴とする請求項２記載の誘導加熱装置。
【請求項４】前記磁界発生手段は、少なくとも一部分
に良熱伝導性部材を備えることを特徴とする請求項１〜
３のいずれか１つに記載の誘導加熱装置。
【請求項５】前記導電性薄板の表面は、耐熱性の絶縁
部材で被膜されていることを特徴とする請求項１または
２記載の誘導加熱装置。
【請求項６】前記磁界発生手段は複数の誘導コイルか
ら構成され、これらの複数の誘導コイルのパターンが異
なることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記
載の誘導加熱装置。
【請求項７】前記誘導コイルを形成する導電性薄板の
パターンのコーナー部の形状が曲率を有することを特徴
とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の誘導加熱装
置。
【請求項８】前記磁界発生手段は、加熱部材を回転支
持する軸受の一部に固定され、該加熱部材との距離が一
定に保持されるように構成されることを特徴とする請求
項１〜７のいずれか１つに記載の誘導加熱装置。
【請求項９】前記磁界発生手段は、誘導コイルとこの
誘導コイルを支持する支持部材とから構成され、この支
持部材に補強部材が形成されることを特徴とする請求項
１〜８のいずれか１つに記載の誘導加熱装置。