JP2002222689A - 誘導加熱ローラ装置における加熱ローラ、誘導加熱ローラ装置、定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】加熱ローラの温度分布がなるべく均一になるよ
うに構成された誘導加熱ローラ装置における加熱ロー
ラ、これを用いた誘導加熱ローラ装置、定着装置および
画像形成装置を提供する。 【解決手段】誘導加熱ローラ装置における加熱ローラＴ
Ｒは、非導電性物質製の中空のローラ基体ＢＢと、ロー
ラ基体ＢＢの円周方向に巻回されて閉回路を形成してい
るターン数が１より大きい２次コイルｗｓとを具備して
いる。加熱ローラＴＲの内部に挿入される誘導コイル装
置ＩＣは、ボビンＣＢ、１次コイルｗｐおよび配線対Ｗ
Ｐを備えている。１次コイルｗｐと２次コイルｗｓと
は、好ましくは空芯トランス結合を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘導加熱ローラ装
置における加熱ローラ、これを用いた誘導加熱ローラ装
置、定着装置および画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】トナー画像を熱定着するために、従来か
らハロゲン電球を熱源として用いた加熱ローラが用いら
れているが、ウオームアップ時間が長くなったり、熱容
量が不足したりするという問題がある。そこで、誘導加
熱方式を導入してこの問題を解決しようと開発が行われ
ている。

【０００３】特開２０００−２１５９７４号公報には、
被加熱体に近接して配設され、被加熱体に誘導電流を生
じさせる励磁コイルであって、コイル線材を平面的に巻
いたものを被加熱体の曲面に沿わせて変形してあり、励
磁コイルの長手方向両端部の被加熱体とは反対側に励磁
コイルの曲面に沿うように磁性体コアが配設されている
励磁コイルが記載されている。（従来技術１） また、特開２０００−２１５９７１号公報には、電磁誘
導発熱性の加熱回転体と、加熱回転体の内側に配置され
た磁束発生手段を有し、磁束発生手段から発生させた高
周波誘導磁束により加熱回転体を電磁誘導発熱させて被
加熱体を加熱する誘導加熱装置であって、磁束発生手段
は、磁性体からなるコアと、コアに巻線した電磁変換コ
イルを有し、磁性体コアは、電磁変換コイルを巻線した
コア部分と、コア部分より加熱回転体の一部分に磁束を
集中させるための、先端部間に磁気空間ギャップを存し
て対向させた磁束誘導コア部分を有する構造が記載され
ている。（従来技術２） 従来技術１および２は、いずれも渦電流損を利用する加
熱方式であり、ＩＨジャーなどにおいて実用化されてい
るのと同様な動作原理である。この種の加熱方式におい
て用いられている高周波の周波数は、２０〜１００ｋＨ
ｚ程度である。

【０００４】これに対して、特開昭５９−３３７８７号
公報には、導電部材で構成した円筒状ローラ本体と、ロ
ーラ本体内に同心状に配置した円筒状ボビンと、ボビン
の外周に螺旋状に巻装して通電によりローラ本体内に誘
導電流を誘起させて加熱する誘導コイルとを備えた高周
波誘導加熱ローラが記載されている。（従来技術３） 従来技術３においては、円筒状ローラ本体が閉回路の２
次コイルとなり、誘導コイルが１次コイルとなって、両
者の間にトランス結合が生じて、円筒状ローラ本体の１
次コイルに２次電圧が誘起される。そして、この２次電
圧に基づいて２次コイルの閉回路内を２次電流が流れる
ことにより、円筒状ローラ本体が発熱する２次側抵抗加
熱方式である。この方式は、渦電流損を利用する加熱方
式より定常効率が高いとともに、加熱ローラ全体を加熱
できるので、従来技術１および２に比較して定着装置の
構造が簡単になるという利点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術３
は、その開示の範囲においては、ウオームアップ時間が
期待されるようには短縮されにくいという問題がある。
本発明者の調査、検討の結果、加熱ローラの熱容量が大
きいことに起因していることが分かった。

【０００６】また、従来技術３は、加熱ローラ側に形成
される２次コイルの抵抗値が管理されていないことにも
起因していることが分かった。

【０００７】本発明は、加熱ローラの温度分布がなるべ
く均一になるように構成された誘導加熱ローラ装置にお
ける加熱ローラ、これを用いた誘導加熱ローラ装置、定
着装置および画像形成装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】また、本発明は、高い電力伝達効率が得ら
れる誘導加熱ローラ装置における加熱ローラ、これを用
いた誘導加熱ローラ装置、定着装置および画像形成装置
を提供することを他の目的とする。

【０００９】

【課題を達成するための手段】請求項１の発明の誘導加
熱ローラ装置における加熱ローラは、非導電性物質から
なる中空のローラ基体と；ローラ基体の円周方向に巻回
されて閉回路を形成しているターン数が１より大きい２
次コイルと；を具備していることを特徴としている。

【００１０】本発明および以下の各発明において、特に
指定しない限り用語の定義および技術的意味は次によ
る。

【００１１】＜誘導加熱ローラ装置について＞誘導加熱
ローラ装置は、１次コイルを備えた誘導コイル装置と、
誘導コイル装置が内部に挿入されたときに１次コイルと
トランス結合、たとえば空芯トランス結合する２次コイ
ルを備えた加熱ローラとから構成される。なお、１次コ
イルは、交流電源、好適には高周波電源から付勢すなわ
ち励磁される。

【００１２】そうして、本発明は、誘導加熱ローラ装置
の加熱ローラの構成を規定している。過熱ローラは、ロ
ーラ基体と２次コイルを備えて構成される。以下、構成
要素ごとに説明する。

【００１３】＜ローラ基体について＞ローラ基体は、非
導電性物質たとえばセラミックス、ガラス、耐熱性合成
樹脂などの材料から構成され、内部が中空である。中空
は、その内部に誘導コイル装置の挿入を許容する程度で
あればよい。また、ローラ基体は、加熱ローラとして所
要の機械的強度を主として担当することになるので、構
成材料の強度を考慮して適当な厚みを備えているように
構成するのがよい。

【００１４】また、ローラ基体は、適当な回転機構によ
り回転可能に支持される。

【００１５】＜２次コイルについて＞２次コイルは、基
体の内面および外面のいずれか一方または両方に配設さ
れていてもよい。また、２次コイルは、単一および複数
のいずれであってもよい。さらに、複数の２次コイルを
配設する場合、加熱ローラの軸に対して直交する位置に
配設するか、軸に対して傾斜した面内に位置する、すな
わち加熱ローラの軸と２次コイルの軸とが交差するよう
に配設することができる。後者の構成であると、２次コ
イル間の距離を狭くすることができるので、少ない２次
コイル数で、加熱ローラの温度の均一化を図ることがで
きる。また、２次コイルを１次コイルと重なる位置に配
置することにより、結合係数低下を比較的小さく抑える
ことができる。

【００１６】本発明における特徴的構成は、２次コイル
のターンが１より大きいことである。１より大きいター
ン数の２次コイルを閉回路に形成するには、コイルの両
端間をコイルの部分とを短絡しないように必要部分をコ
イルに対して絶縁した導電体によって接続すればよい。

【００１７】また、２次コイルは、導電膜によって構成
することができる。導電膜は、導電性物質の蒸着、化学
的被着、導電性金属箔の貼着、導電性物質の厚膜構造な
どによって形成することができる。導電性金属箔を貼着
する場合、たとえばフレキシブル配線基板に２次コイル
を展開状態に形成し、このフレキシブル配線基板をロー
ラ基体に巻き付けてもよい。なお、この場合、コイルの
両端を導電性塗料、はんだ付けなどにより接続して閉回
路を形成することができる。

【００１８】＜本発明の作用について＞非導電物質から
なる基体は、鉄などの金属に比較して一般に熱容量が小
さいので、加熱所要時間が短くなる。なお、熱源が一定
の場合、加熱所要時間は熱抵抗と熱容量との積で決まる
ので、熱容量が小さければ加熱所要時間が短くなる。た
とえば、従来一般のこの種加熱ローラにおいては、鉄か
らなるため基体が鉄であるといえるので、これを１００
とすると、ソーダガラスの熱容量は５８、アルミナセラ
ミックスは８７であり、いずれも相対的に熱容量が小さ
いので、これらの非導電性物質からなる基体を備えてい
ることにより、加熱所要時間を短縮することができる。

【００１９】また、２次コイルのターン数が１ターンよ
り大きいので、２次側抵抗値を所望の値に管理しやすく
なる。なお、後述するように、２次コイルの２次側抵抗
値を２次リアクタンスとほぼ等しくすることにより、１
次コイルから２次コイルへの電力伝達力率を高くするこ
とができる。

【００２０】したがって、本発明においては、ウオーム
アップ時間が短くい誘導加熱ローラ装置における加熱ロ
ーラが得られる。

【００２１】請求項２の発明の誘導加熱ローラ装置にお
ける加熱ローラは、非導電性物質からなる中空のローラ
基体と；ローラ基体の円周方向に巻回されているととも
に、ローラ基体の軸方向に蛇行して配設されて閉回路を
形成している２次コイルと；を具備していることを特徴
としている。

【００２２】２次コイルの蛇行の幅は、加熱ローラに配
設される２次コイルの数に応じて適宜設定することがで
きる。２次コイルの数は、１および複数のいずれであっ
てもよい。単一で、しかも１ターンの２次コイルの場合
には、加熱ローラの実効的長さのほぼ全長にわたって蛇
行させることにより、加熱ローラのほぼ全体を加熱する
ことができる。また、単一で、複数ターンの２次コイル
の場合においても、それぞれのターン内でコイルを蛇行
させることができる。２次コイルが複数の場合において
も、蛇行させることができる。

【００２３】そうして、本発明においては、２次コイル
を蛇行させることにより、ローラ基体の広い部分を加熱
することができる。また、単一の２次コイルの場合には
隣接するターン間の隙間が、また複数の２次コイルの場
合には隣接する２次コイル間の隙間が、それぞれ狭くな
るので、加熱ローラの温度むらを低減することができ
る。

【００２４】さらに、２次コイルの蛇行の幅を調節する
ことにより、２次コイルの実効長さが変化するので、２
次側抵抗値を所望範囲に調整することができる。

【００２５】請求項３の発明の誘導加熱ローラ装置にお
ける加熱ローラは、請求項２記載の誘導加熱ローラ装置
における加熱ローラにおいて、２次コイルは、その蛇行
幅内に隣接するターンまたはコイルの蛇行部が入りこん
でいることを特徴としている。

【００２６】本発明は、複数ターンの２次コイルが単一
で配設される場合および２次コイルが複数配設される場
合のいずれであってもよい。

【００２７】そうして、本発明においては、２次コイル
を蛇行させることにより、隣接するターン間または２次
コイル間の隙間の幅が蛇行させない場合より狭くなる。
このため、加熱ローラの温度むらを一層低減するととも
に、隣接する２次コイル間の熱伝導により素早い温度上
昇が行われるので、ウオームアップ時間を一層短縮する
ことができる。

【００２８】請求項４の発明の誘導加熱ローラ装置にお
ける加熱ローラは、請求項１ないし３のいずれか一記載
の誘導加熱ローラ装置における加熱ローラにおいて、２
次コイルは、ローラ基体の外面に配設されていることを
特徴としている。

【００２９】そうして、本発明においては、２次コイル
を基体の外面に配設することにより、２次コイルの配設
が容易になる。すなわち、２次コイルを複数相互に絶縁
しながら配置したり、金属箔からなる２次コイルを貼着
したりするなど所望の２次コイルを配設ことができる。

【００３０】なお、加熱ローラの最外周面に被着された
合成樹脂層を備えることができる。合成樹脂層は、加熱
ローラの表面温度をなるべく均一化するために寄与す
る。また、合成樹脂層は、加熱ローラの表面を平滑化す
るためにも寄与する。したがって、合成樹脂層は、上記
の作用を実質的に呈する程度の層厚に構成される。しか
し、合成樹脂層の層厚が大きすぎると、層表面の温度上
昇が遅くなったり、熱膨張係数の違いによるクラックを
生じやすくなったりするので、適当な層厚、好ましくは
０．５〜５ｍｍの範囲内にすべきである。また、合成樹
脂層は、多層膜構成であることを許容する。たとえば、
異種の合成樹脂層を積層した構造にすることができる。
さらに、合成樹脂層は、加熱ローラの温度上昇に耐える
材質、たとえばフッ素樹脂、シリコーン樹脂およびエポ
キシ樹脂などを用いるのがよい。

【００３１】また、２次コイルの外面にガラス封止層を
配設することができる。ガラス封止層は、２次コイルの
酸化などの変質を防止して抵抗値を一定に保持するのに
寄与する。

【００３２】請求項５の発明の誘導加熱ローラ装置は、
１次コイルを備えた誘導コイル装置と；中空な内部に誘
導コイル装置が挿入された状態で、誘導コイル装置の１
次コイルに空芯トランス結合するとともに、２次側抵抗
値が２次リアクタンスにほぼ等しい閉回路を形成した２
次コイルを備え、回転可能に支持される請求項１ないし
４のいずれか一記載の加熱ローラと；を具備しているこ
とを特徴としている。

【００３３】＜誘導コイル装置について＞誘導コイル装
置は、１次コイルを備えている。

【００３４】また、誘導コイル装置は、回転する加熱コ
イルに対して静止していてもよいし、加熱ローラと一緒
に、または別に回転してもよい。なお、回転する場合に
は、交流電源と誘導コイル装置との間に回転集電機構を
介在すればよい。

【００３５】また、誘導コイル装置は、１次コイルを支
持するためにコイルボビンを備えていることができる。
コイルボビンには、整列巻のための巻溝を形成すること
ができる。

【００３６】さらに、誘導コイル装置は、その１次コイ
ルが単一または複数であることを許容する。単一の場合
には、加熱ローラのほぼ中央位置に位置するように配設
することができる。複数の１次コイルを用いる場合に
は、それらを加熱コイルの軸方向に分散して配設するこ
とができる。そして、各１次コイルを交流電源に対して
並列接続することができる。

【００３７】さらにまた、誘導コイル装置および電源装
置の間に平衡化回路を介在させることにより、１次コイ
ルの中点を接地することができる。これにより、中点接
地経路を経由して１次コイルの熱を逃がすことができ
る。その結果、１次コイルの温度上昇を抑制するととも
に、１次コイルの温度分布の均整度を向上することが可
能になる。さらに、１次コイルの中点接地経路による伝
熱経路を加熱ローラの一端側にのみ設けることにより、
漏洩電流を少なくしながら１次コイルの温度低下を図る
ことができる。

【００３８】＜加熱ローラについて＞加熱ローラは、中
空で、２次コイルを備え、かつ、回転可能に支持され
る。そして、請求項１ないし４のいずれか一記載の構成
を備えている。また、１次コイルと２次コイルとは、空
芯トランス結合するように構成されている。なお、「空
芯トランス結合」とは、完全な空芯のトランス結合だけ
でなく、実質的に空芯とみなせるトランス結合の場合を
含む意味である。

【００３９】また、２次コイルは、閉回路を形成してい
て、閉回路の２次側抵抗値は、２次コイルの２次リアク
タンスとほぼ等しい値を有している。なお、２次側抵抗
値と２次リアクタンスとが「ほぼ等しい」とは、２次側
抵抗値をＲａとし、２次リアクタンスをＸａとし、か
つ、α＝Ｒａ／Ｘａとしたとき、数式１を満足する範囲
とする。なお、数式条件を規定する理由については後述
する。また、２次側抵抗値は、測定により求めることが
可能である。２次リアクタンスは、計算により求めるこ
とが可能である。

【００４０】

【数１】０．２５＜α＜４ また、加熱ローラは、２次コイルを複数の２次コイルを
配設する場合、それらを加熱ローラの軸方向に分散して
配設することが望ましい。

【００４１】さらに、加熱ローラを回転する機構は、既
知の種々の構成を適宜選択して採用することができる。
なお、トナー画像を熱定着する場合には、加熱ローラと
正対して加圧ローラを配設して、両ローラの間を記録媒
体が通過する際に加熱されてトナーが記録媒体に融着す
るように構成することができる。

【００４２】＜その他の構成について＞本発明の必須構
成要件ではないが、要すれば以下の構成を付加すること
ができる。

【００４３】１ 高周波電源装置について 誘導コイル装置の１次コイルを付勢する電源装置として
以下の高周波電源装置を用いると効果的である。すなわ
ち、この高周波電源装置は、ＭＯＳＦＥＴからなるスイ
ッチング手段を備えた高周波インバータを主体とし、周
波数が１ＭＨｚ以上の高周波出力を生じる。

【００４４】高周波は、高周波インバータにより発生す
る。高周波インバータは、その回路方式を限定されない
が、たとえばハーフブリッジ形インバータ、好適には２
石直列共振形インバータを採用することができる。

【００４５】また、高周波電源装置は、高周波インバー
タに加えてその直流入力側にスイッチングレギュレータ
などのアクティブフィルタを要すれば付設することがで
きる。この場合、スイッチングレギュレータをＰＷＭ制
御して、高周波直流インバータの入力電圧を制御するこ
とで、高周波出力電圧を制御することができる。このた
め、加熱ローラの温度制御を可変にしたり、一定に保持
したりするといった制御を容易に行えるようになる。な
お、加熱ローラの温度を一定に保持するには、加熱ロー
ラの温度を監視する温度センサを加熱ローラまたは誘導
コイル装置に配設して、スイッチングレギュレータまた
は高周波インバータを負帰還制御するように構成すれば
よい。しかし、要すれば、高周波インバータの直流入力
側に脈動直流電圧を出力する整流回路手段を直結するこ
ともできる。

【００４６】さらに、高周波インバータは、スイッチン
グ手段がＭＯＳＦＥＴによって構成されている。ＭＯＳ
ＦＥＴは、本発明の周波数範囲において９０％以上のド
レイン効率でスイッチング動作を行うことができる。

【００４７】加熱ローラの２次コイルは、誘導コイル装
置の１次コイルと空芯トランス結合する構成であっても
よいし、コアを介して結合する有芯トランス結合であっ
てもよい。また、空芯トランス結合の場合、２次コイル
がその２次リアクタンスにほぼ等しい２次側抵抗値を有
しているように構成することができる。

【００４８】ＭＯＳＦＥＴを用いた高周波インバータに
より、１ＭＨｚ以上の高周波を変換効率高く発生させ
て、１次コイルを高周波で付勢することにより、空芯コ
イルのＱを大きくすることができる。このため、１次コ
イルの損失が少なくなり、したがって加熱ローラ対する
電力伝達効率が向上する。しかし、周波数が１ＭＨｚ未
満になると、十分大きなＱを得にくくなる。

【００４９】２ 力率改善用コンデンサについて 誘導コイルを負荷とする回路は、負荷の力率が悪い。ま
た、電源装置は、負荷に対する供給電力の増加に伴って
容積が大きくなる。電源装置の容積が小さければ、加熱
ローラの内部空間に電源装置を配置することができる
が、供給電力と適当なサイズで実用的な内径の加熱ロー
ラとの関係から、電源装置は、これを加熱ローラの外部
に配置するのが一般的である。そこで、誘導コイル装置
と電源装置との間を接続する配線対が必要になる。そし
て、負荷の力率が悪いために、配線対を流れる電流が比
較的大きくなってしまい、配線の発熱や電力伝送効率の
低下、さらにそれに伴う絶縁劣化といった不具合が生じ
る。また、配線対を流れる電流が大きくなると、配線対
から輻射されるノイズが増大し、周辺機器に悪影響を及
ぼす危険率が増大する。

【００５０】そうして、１次コイルの近傍において配線
対間に接続されたコンデンサを具備していることによ
り、配線対を流れる電流の力率が改善されて配線電流が
低減する。このため、上記の不具合が軽減される。

【００５１】１次コイルの複数が配線対の間に分散して
接続している場合、個々の１次コイルの近傍に複数のコ
ンデンサを１次コイルの近傍において配線対の間に接続
してもよいし、一括して最も電源装置に接近した１次コ
イルの電源装置側の位置、すなわち加熱ローラの端部付
近において配線対の間に接続してもよい。この構成にお
いては、コンデンサの環境を比較的温度の低い状態にす
ることができる。

【００５２】請求項６の発明の定着装置は、加圧ローラ
を備えた定着装置本体と；定着装置本体の加圧ローラに
加熱ローラを圧接関係に対設して、両ローラ間にトナー
画像が形成された記録媒体を挟んで搬送しながらトナー
画像を定着するように配設された請求項５記載の誘導加
熱ローラ装置と；を具備していることを特徴としてい
る。

【００５３】本発明において、「定着装置本体」とは、
定着装置から誘導加熱装置または誘導加熱ローラ装置に
おける加熱ローラを除去した残余の部分をいう。

【００５４】加圧ローラと加熱ローラとは、直接圧接し
てもよいが、要すれば搬送シートなどを介して間接的に
圧接してもよい。なお、搬送シートは、無端またはロー
ル状であってもよい。

【００５５】そうして、本発明においては、トナー画像
が形成された記録媒体を加熱ローラと加圧ローラとの間
に挟んで搬送しながらトナー画像を定着することができ
る。

【００５６】請求項７の発明の画像形成装置は、記録媒
体にトナー画像を形成する画像形成手段を備えた画像形
成装置本体と；画像形成装置本体に配設されて記録媒体
のトナー画像を定着する請求項６記載の定着装置と；を
具備していることを特徴としている。

【００５７】本発明において、「画像形成装置本体」と
は、画像形成装置から定着装置を除いた残余の部分をい
う。また、画像形成手段は、記録媒体に間接方式または
直接方式により画像情報を形成する画像を形成する手段
である。なお、「間接方式」とは、転写によって画像を
形成する方式をいう。

【００５８】画像形成装置としては、たとえば電子写真
複写機、プリンタ、ファクシミリなどが該当する。

【００５９】記録媒体としては、たとえば転写材シー
ト、印刷紙、エレクトロファックスシート、静電記録シ
ートなどが該当する。

【００６０】そうして、本発明においては、請求項１な
いし４の構成を備えた誘導加熱ローラを備えて、ウオー
ムアップ時間の短い画像形成装置にすることができる。

【００６１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。

【００６２】図１は、本発明の誘導加熱ローラ装置の第
１の実施形態を示す一部切欠分解正面図である。

【００６３】図２は、同じく拡大横断面図である。

【００６４】図３は、同じく加熱ローラの要部拡大正面
断面図である。

【００６５】図４は、同じく加熱ローラの要部拡大平面
断面図である。

【００６６】各図において、ＩＣは誘導コイル装置、Ｔ
Ｒは加熱ローラである。

【００６７】誘導コイル装置ＩＣは、ボビンＣＢ、複数
の１次コイルｗｐおよび配線対ＷＰを備えている。複数
の１次コイルｗｐは、ボビンＣＢの軸方向に沿って分散
して巻装されるとともに、配線対ＷＰに並列接続してい
る。配線対ＷＰは、図示しない高周波電源装置に接続す
る。

【００６８】本実施形態においては、誘導コイル装置Ｉ
Ｃの１次コイルｗｐが複数であるとともに、加熱ローラ
ＴＲの２次コイルｗｓが複数ターンであるが単一であっ
て、基体ＢＢの外面に配設されている。

【００６９】誘導コイル装置ＩＣは、ボビンＣＢに複数
の１次コイルｗｐが分散して配設され、それぞれ配線対
ＷＰに並列接続されている。

【００７０】加熱ローラＴＲは、非導電性のローラ基体
ＢＢ、単一の２次コイルｗｓ、絶縁皮膜ＩＦ、導電体Ｂ
Ｃ、ガラス封止層ＧＳおよび合成樹脂層ＰＬを備えてい
る。

【００７１】非導電性のローラ基体ＢＢは、アルミナセ
ラミックス製で外径３０ｍｍの円筒体からなる。

【００７２】単一の２次コイルｗｓは、ローラ基体ＢＢ
の外面に幅１ｍｍの銅厚膜状導体をローラ基体ＢＢのほ
ぼ実効的全長にわたってスパイラル状に配設して閉回路
の複数ターンに形成されている。銅厚膜状導体は、銅を
主成分とするペースト状導電材料を基体ＢＢの表面にス
クリーン印刷し、乾燥後焼成して形成されている。

【００７３】絶縁皮膜ＩＦは、２次コイルの両端を除い
て中間のターンを跨ぐようにリボン状に配設されてい
る。

【００７４】導電体ＢＣは、絶縁皮膜ＩＦの上に配設さ
れ、両端が２次コイルｗｓの両端に接続している。

【００７５】そうして、２次コイルｗｓは、閉回路を形
成する。そして、３ＭＨｚの高周波が１次コイルｗｐに
印加される場合に、２次コイルｗｓのインダクタンスが
６０ｎＨで、２次側抵抗値Ｒａが１．２Ωである。これ
により、Ｒａ／Ｘａが約１になるように設定されてい
る。

【００７６】ガラス封止層ＧＳは、２次コイルｗｓを基
体ＢＢとの間で封止するように２次コイルｗｓの上から
基体ＢＢの外面に配設されている。

【００７７】合成樹脂層ＰＬは、フッ素樹脂からなり、
ガラス封止層ＧＳの上に配設されている。なお、回転の
ための軸受機構は、既知の構成であることが許容される
ので、図示を省略している。

【００７８】図５は、本発明の誘導加熱ローラ装置の第
１の実施形態における高周波電源装置を示す回路図であ
る。

【００７９】図において、ＡＣは低周波交流電源、ＨＦ
Ｇは高周波電源装置、ＩＣは誘導コイル装置、ＴＲは加
熱ローラである。

【００８０】低周波交流電源ＡＣは、１００Ｖ商用交流
電源からなる。

【００８１】高周波電源装置ＨＦＧは、ノイズフィルタ
ＮＦ、全波整流回路ＦＲＣ、平滑コンデンサＣ１および
ハーフブリッジ形の高周波インバータＨＦＩを備えて構
成されている。ノイズフィルタＮＦは、高周波インバー
タＨＦＩのスイッチングにより発生する高周波ノイズを
吸収して、低周波交流電源ＡＣ側へ流出するのを阻止す
る。全波整流回路ＦＲＣは、低周波交流を整流して脈動
直流を出力する。平滑コンデンサＣ１は、脈動直流を平
滑化直流に変換する。ハーフブリッジ形の高周波インバ
ータＨＦＩは、一対のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２、一
対のコンデンサＣ２、Ｃ３および直列共振回路を構成す
るインダクタＬ１およびコンデンサＣ４を備えている。
一対のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２は、平滑コンデンサ
Ｃ１の両端間に直列接続している。一対のコンデンサＣ
２、Ｃ３は、スイッチング手段Ｑ１、Ｑ２に並列接続し
ている。インダクタＬ１およびコンデンサＣ４は、スイ
ッチング手段Ｑ２の両端間に負荷とともに直列接続して
直列共振回路を構成する。

【００８２】誘導コイル装置ＩＣは、配線対ＷＴの間に
１次コイルｗｐとコンデンサＣ５とが並列接続されてい
る。

【００８３】加熱ローラＴＲは、２次コイルｗｓを備え
ている。なお、Ｒａは等価的な２次側抵抗を示す。

【００８４】そうして、高周波インバータＨＦＩは、ス
イッチング手段Ｑ２の両端間に３ＭＨｚの高周波出力が
現れ、インダクタＬ１およびコンデンサＣ４の直列共振
回路により誘導コイル装置ＩＣに３ＭＨｚの正弦波高周
波電圧を印加する。誘導コイル装置ＩＣは、１次コイル
ｗｐと並列にコンデンサＣ５が接続しているので、力率
が改善される。

【００８５】以下、図６ないし図９を参照して本発明の
誘導加熱ローラ装置の他の実施形態を説明する。各図に
おいて、図１ないし図４と同一部分については同一符号
を付して説明は省略する。

【００８６】図６は、本発明の誘導加熱ローラ装置の第
２の実施形態における中間製品を示す一部切欠正面図で
ある。

【００８７】本実施形態は、２次コイルｗｓの形成方法
が異なる。

【００８８】すなわち、ローラ基体ＢＢの外面のほぼ実
効的全長にわたって銅箔を形成し、次にレーザービーム
を用いて銅箔の一部を飛散させることによって、銅箔が
スパイラル状に残留して、複数のターンを備えた２次コ
イルｗｓを形成している。

【００８９】図７は、本発明の誘導コイル装置の第３の
実施形態を示す正面図である。

【００９０】図は、２次コイルｗｓ１、ｗｓ２を形成し
た段階を示す。したがって、絶縁皮膜ＩＦ、導電体Ｂ
Ｃ、ガラス封止層ＧＳおよび合成樹脂層ＰＬは図示され
ていない。本実施形態は、２次コイルがｗｓ１およびｗ
ｓ２の２つからなる点で異なる。

【００９１】すなわち、２次コイルｗｓ１、ｗｓ２は、
それぞれ複数ターンを備えていて、それぞれのターンに
おいて２次コイルｗｓ１、ｗｓが隣接するように組み合
わせて配設している。

【００９２】図８は、本発明の誘導コイル装置の第４の
実施形態を示す要部拡大正面図である。

【００９３】本実施形態は、２ターンからなる２次コイ
ルの複数がローラ基体の軸方向に分散して配設されてい
る点で異なる。なお、単一の２次コイルｗｓのみを図示
して他の２時コイルは図示を省略している。

【００９４】図９は、本発明の誘導コイル装置の第５の
実施形態を示す２次コイルの一部切欠展開図である。

【００９５】本実施形態においては、複数の２次コイル
ｗｓが蛇行してローラ基体の外面に配設されている。そ
して、その蛇行の幅の中に隣接する２次コイルｗｓの蛇
行部が入り込んでいる。なお、「蛇行の幅」とは、蛇行
の山ｐと谷ｖとの間の加熱ローラの軸方向すなわち図に
おいて横方向の距離をいう。

【００９６】図１０は、本発明の定着装置の一実施形態
を示す縦断面図である。

【００９７】図において、２１は誘導加熱ローラ装置、
２２は加圧ローラ、２３は記録媒体、２４はトナー、２
５は架台である。なお、図２と同一部分については同一
符号を付してある。

【００９８】誘導加熱ローラ装置２１は、図１ないし図
９に示す複数の実施形態のいずれをも用いることができ
る。

【００９９】加圧ローラ２２は、誘導加熱ローラ装置２
１の加熱ローラと圧接関係を有して配設されており、両
者の間に記録媒体２３を狭圧しながら搬送する。

【０１００】記録媒体２３は、その表面にトナー２４が
付着することにより、画像が形成される。

【０１０１】架台２５は、以上の各構成要素（記録媒体
２３を除く。）を所定の一関係に装架している。

【０１０２】そうして、定着装置は、トナー２４が付着
して画像を形成している記録媒体２３が誘導加熱ローラ
装置２１の加熱ローラと加圧ローラ２２との間に挿入さ
れて搬送されるとともに、加熱ローラの熱を受けてトナ
ー２４が加熱されて溶融し、熱定着が行われる。

【０１０３】図１１は、本発明の画像形成装置の一実施
形態としての複写機の概念的断面図である。

【０１０４】図において、３１は読取装置、３２は画像
形成手段、３３は定着装置、３４は画像形成装置ケース
である。

【０１０５】読取装置３１は、原紙を光学的に読み取っ
て画像信号を形成する。

【０１０６】画像形成手段３２は、画像信号に基づいて
感光ドラム３２ａ上に静電潜像を形成し、この静電潜像
にトナーを付着させて反転画像を形成し、これを紙など
の記録媒体に転写して画像を形成する。

【０１０７】定着装置３３は、図１０に示した構造を有
し、記録媒体に付着したトナーを加熱溶融して熱定着す
る。

【０１０８】画像形成装置ケース３４は、以上の各装置
および手段３１ないし３３を収納するとともに、搬送装
置、電源装置および制御装置などを備えている。

【０１０９】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、非導電性物質
製の中空のローラ基体と、ローラ基体の円周方向に巻回
されて閉回路を形成しているターン数が１より大きい２
次コイルとを具備していることにより、２次側抵抗値を
所望の値に管理しやすい誘導加熱ローラ装置における加
熱ローラを提供することができる。

【０１１０】請求項２の発明によれば、ローラ基体と、
ローラ基体の円周方向に沿って蛇行している２次コイル
とを具備していことにより、隣接する２次コイルの間の
隙間が小さくなって加熱ローラの温度むらを低減した誘
導加熱ローラ装置における加熱ローラを提供することが
できる。

【０１１１】請求項３の発明によれば、請求項２の効果
に加えて複数２次コイルの蛇行の幅内に隣接するターン
またはコイルの蛇行部が入り込んでいることにより、さ
らに加熱ローラの温度むらを低減した誘導加熱ローラ装
置における加熱ローラを提供することができる。

【０１１２】請求項４の発明によれば、請求項１ないし
３の効果に加えて２次コイルをローラ基体の外面に配設
していることにより、２次コイルの配設が容易な誘導加
熱ローラ装置における加熱ローラを提供することができ
る。

【０１１３】請求項５の発明によれば、請求項１ないし
４の効果に加えて加熱ローラの閉回路を形成する２次コ
イルを誘導コイル装置の１次コイルと空芯トランス結合
させるとともに、加熱ローラの２次コイルの２次側抵抗
値を２次リアクタンスにほぼ等しくすることにより、誘
導コイル装置から加熱ローラへの電力伝達効率が高くな
り、したがって加熱ローラを効率よく加熱する誘導加熱
ローラ装置を提供することができる。

【０１１４】請求項６の発明によれば、請求項１ないし
５の効果を有する定着装置を提供することができる。

【０１１５】請求項７の発明によれば、請求項１ないし
５の効果を有する画像形成装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の誘導加熱ローラ装置の第１の実施形態
を示す分解正面図

【図２】同じく拡大横断面図

【図３】同じく加熱ローラの要部拡大正面断面図

【図４】同じく加熱ローラの要部拡大平面断面図

【図５】本発明の誘導加熱ローラ装置の第１の実施形態
における高周波電源装置を示す回路図

【図６】本発明の誘導加熱ローラ装置の第２の実施形態
における中間製品を示す一部切欠正面図

【図７】本発明の誘導コイル装置の第３の実施形態を示
す一部切欠正面図

【図８】本発明の誘導コイル装置の第４の実施形態を示
す要部拡大正面図

【図９】本発明の誘導コイル装置の第５の実施形態を示
す２次コイルの一部切欠展開図

【図１０】本発明の定着装置の一実施形態を示す縦断面
図

【図１１】本発明の画像形成装置の一実施形態としての
複写機の概念的断面図

【符号の説明】

ＢＢ…基体 ＢＣ…導電体 ＣＢ…ボビン ＧＳ…ガラス封止層 ＩＣ…誘導コイル装置 ＩＦ…絶縁皮膜 ＰＬ…合成樹脂層 ＴＲ…加熱ローラ ＷＰ…配線対 ｗｐ…１次コイル ｗｓ…２次コイル

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非導電性物質からなる中空のローラ基体
   と；ローラ基体の円周方向に巻回されて閉回路を形成し
   ているターン数が１より大きい２次コイルと；を具備し
   ていることを特徴とする誘導加熱ローラ装置における加
   熱ローラ。
2. 【請求項２】非導電性物質からなる中空のローラ基体
   と；ローラ基体の円周方向に巻回されているとともに、
   ローラ基体の軸方向に蛇行して配設されて閉回路を形成
   している２次コイルと；を具備していることを特徴とす
   る誘導加熱ローラ装置における加熱ローラ。
3. 【請求項３】２次コイルは、その蛇行幅内に隣接するタ
   ーンまたはコイルの蛇行部が入りこんでいることを特徴
   とする請求項２記載の誘導加熱ローラ装置における加熱
   ローラ。
4. 【請求項４】２次コイルは、ローラ基体の外面に並行し
   て配設されていることを特徴とする請求項１ないし３の
   いずれか一記載の誘導加熱ローラ装置における加熱ロー
   ラ。
5. 【請求項５】１次コイルを備えた誘導コイル装置と；中
   空な内部に誘導コイル装置が挿入された状態で、誘導コ
   イル装置の１次コイルに空芯トランス結合するととも
   に、２次側抵抗値が２次リアクタンスにほぼ等しい閉回
   路を形成した２次コイルを備え、回転可能に支持される
   請求項１ないし４のいずれか一記載の加熱ローラと；を
   具備していることを特徴とする誘導加熱ローラ装置。
6. 【請求項６】加圧ローラを備えた定着装置本体と；定着
   装置本体の加圧ローラに加熱ローラを圧接関係に対設し
   て、両ローラ間にトナー画像が形成された記録媒体を挟
   んで搬送しながらトナー画像を定着するように配設され
   た請求項５記載の誘導加熱ローラ装置と；を具備してい
   ることを特徴とする定着装置。
7. 【請求項７】記録媒体にトナー画像を形成する画像形成
   手段を備えた画像形成装置本体と；画像形成装置本体に
   配設されて記録媒体のトナー画像を定着する請求項６記
   載の定着装置と；を具備していることを特徴とする画像
   形成装置。