JP2004265605A

JP2004265605A - 電磁誘導を用いた発熱装置及び定着装置

Info

Publication number: JP2004265605A
Application number: JP2003009451A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Kadota; 裕一門田; Eiji Torikai; 英次鳥飼; Kazuhiko Soeda; 一彦副田; Tadayuki Kajiwara; 忠之梶原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2004-09-24

Abstract

【課題】励磁コイルにより発熱部材がムラなく均一に発熱することのできる電磁誘導を用いた発熱装置及び定着装置を提供する。
【解決手段】発熱部材１３０と対向配置され、電磁誘導によって発熱部材を発熱させる誘導加熱手段１８０とを備え、誘導加熱手段１８０は、磁界を発生する励磁コイル２２０と、励磁コイル２２０が巻回されるコイルガイド部材１９０とを有し、励磁コイル２２０をコイルガイド部材１９０の周面に第１層目を形成するように複数回巻回させ、コイルガイド部材１９０に対して第１層目の外側に第２層目を周回させた構成とし、少なくとも２層以上形成すると共に、第２層目以降の周回開始を第１層目の巻回開始部近傍から開始する構成とした電磁誘導を用いた発熱装置とした。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やファクシミリ、プリンタなどの静電記録式画像形成装置に使用される定着装置に関し、より具体的には電磁誘導を用いた発熱装置及び定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタ・複写機・ファクシミリなどの画像形成装置に対し、近年、省エネルギー化・高速化についての市場要求が強くなってきている。これらの要求性能を達成するためには、画像形成装置に用いられる定着装置の熱効率の改善が重要である。
【０００３】
画像形成装置では、電子写真記録・静電記録・磁気記録等の画像形成プロセスにより、画像転写方式もしくは直接方式により未定着トナー画像がシート材・印刷紙・感光紙・静電記録紙などの記録媒体に形成される。未定着トナー画像を定着させるための定着装置としては、熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式等の接触加熱方式の定着装置が広く採用されている。
【０００４】
電磁誘導加熱方式の定着装置として、特開平８−２２２０６号公報では、励磁コイルからなる誘導加熱手段の交番磁界により磁性金属部材である発熱部材に発生した渦電流でジュール熱を生じさせ、発熱部材を電磁誘導発熱させる技術が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２２２０６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、通電された励磁コイルが発生する交番磁界は全体にわたって均一な磁力ではないために、発熱部材が均一に発熱しなくなる場合が生じる。
【０００７】
これではトナーの定着ムラが発生して印字品質が悪化してしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、励磁コイルにより発熱部材がムラなく均一に発熱することのできる電磁誘導を用いた発熱装置及び定着装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明は、発熱部材と、発熱部材と対向配置され、電磁誘導によって発熱部材を発熱させる誘導加熱手段とを備え、誘導加熱手段は、磁界を発生する励磁コイルと、励磁コイルが巻回されるコイルガイド部材とを有し、励磁コイルを前記コイルガイド部材の周面に第１層目を形成するように複数回巻回させ、コイルガイド部材に対して第１層目の外側に第２層目を周回させた構成とし、少なくとも２層以上形成すると共に、第２層目以降の周回開始を第１層目の巻回開始部近傍から開始する構成とした電磁誘導を用いた発熱装置としたものであり、これにより、第１層目の最終巻回（以後コイルガイド部材周面の１巻回を１ターンと称す）とその外側の第２層目の初回ターンとが重ならない為にコイルガイド部材の下部開口部付近に磁界が集中する事が無く、コイルガイド部材の開口部から漏れる磁界（発熱部材に作用しない無駄な磁界）が軽減され、発熱部材が励磁コイルの端部に生じる不安定な磁界の影響を受けることがなくなるので、誘導加熱手段により発熱部材がムラなく均一に発熱することができるという作用を有する。
【００１０】
また、第１層目の初回ターン近傍から第２層目の初回ターンを開始することにより、第１層目と第２層目の間は、電位差分布が、極端に高くならず、おおよそ均等となるため、巻き線間の電流リーク要因を減らす事ができ、巻き始めと巻き終わりが離れる事により、両端の絶縁距離を確保することにもなり、電流リーク要因を減らす事ができるため、安定した励磁コイルとすることができる。
【００１１】
さらに、周回幅の狭いコイルガイド部材の頂点から周回幅の広い下部開口部へ向かって周回を開始するため、巻き線が解けることなく安定して巻く事ができ、生産効率を向上させることも可能となる構成とした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、発熱部材と、発熱部材と対向配置され、電磁誘導によって発熱部材を発熱させる誘導加熱手段とを備え、誘導加熱手段は、磁界を発生する励磁コイルと、励磁コイルが巻回されるコイルガイド部材とを有し、励磁コイルをコイルガイド部材の周面に第１層目を形成するように複数回巻回させ、コイルガイド部材に対して第１層目の外側に第２層目を周回させた構成とし、少なくとも２層以上形成すると共に、第２層目以降の周回開始を第１層目の巻回開始部近傍から開始する構成とした電磁誘導を用いた発熱装置としたものであり、コイルガイド部材の下部開口部付近に磁界が集中する事が無く、コイルガイド部材の開口部から漏れる磁界（発熱部材に作用しない無駄な磁界）が軽減され、発熱部材が励磁コイルの端部に生じる不安定な磁界の影響を受けることがなくなるので、誘導加熱手段により発熱部材がムラなく均一に発熱することができるという作用を有する。
【００１３】
また、第１層目の初回ターン近傍から第２層目の初回ターンを開始することにより、第１層目と第２層目の間は、電位差分布が、極端に高くならず、おおよそ均等となるため、巻き線間の電流リーク要因を減らす事ができ、巻き始めと巻き終わりが離れる事により、両端の絶縁距離を確保することにもなり、電流リーク要因を減らす事ができるため、安定した励磁コイルとすることができるという作用を有する。
【００１４】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の電磁誘導を用いた発熱装置において、コイルガイド部材は、発熱部材を覆うように湾曲形成されて発熱部材を格納するための格納室と、開口部を備えた構成とした電磁誘導を用いた発熱装置としたものであり、これにより、励磁コイルと発熱部材が、独立して製造可能であり、また、分離可能となるため、点検・保守・修理などの作業性が向上する構成とすることができるという作用を有する。
【００１５】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項２記載の電磁誘導を用いた発熱装置において、励磁コイルは、第１層目及び第２層目において、コイルガイド部材の頂部から下部開口部へ向かって巻回した電磁誘導を用いた発熱装置としたものであり、これにより、周回幅の狭いコイルガイド部材の頂点から周回幅の広い下部開口部へ向かって周回を開始するため、巻き線が解けることなく安定して巻く事ができ、生産効率を向上させることも可能となる構成とすることができるという作用を有する。
【００１６】
本発明の請求項４に記載の発明は、定着ニップ部で記録媒体を挟持搬送し、記録媒体上の未定着トナーを溶融、加圧して当該記録媒体に定着させる定着装置であって、磁性金属部材の回転体からなる発熱部材と、発熱部材と対向配置され電磁誘導によって発熱部材を発熱させる励磁コイルを備えた誘導加熱手段と、発熱部材もしくはこの発熱部材により加熱されるベルト部材に圧接されて順方向に回転して定着ニップ部を形成する加圧部材とを有し、誘導加熱手段は、磁界を発生する励磁コイルと、励磁コイルが巻回されるコイルガイド部材とを有し、励磁コイルをコイルガイド部材の周面に第１層目を形成するように複数回巻回させ、コイルガイド部材に対して第１層目の外側に第２層目を周回させた構成とし、少なくとも２層以上形成すると共に、第２層目以降の周回開始を第１層目の巻回開始部近傍から開始する様に構成した電磁誘導を用いた定着装置としたものであり、コイルガイド部材の下部開口部付近に磁界が集中する事が無く、コイルガイド部材の開口部から漏れる磁界（発熱部材に作用しない無駄な磁界）が軽減され、発熱部材が励磁コイルの端部に生じる不安定な磁界の影響を受けることがなくなるので、誘導加熱手段により発熱部材がムラなく均一に発熱することができるという作用を有する。
【００１７】
また、第１層目の初回ターン近傍から第２層目の初回ターンを開始することにより、第１層目と第２層目の間は、電位差分布が、極端に高くならず、おおよそ均等となるため、巻き線間の電流リーク要因を減らす事ができ、巻き始めと巻き終わりが離れる事により、両端の絶縁距離を確保することにもなり、電流リーク要因を減らす事ができるため、安定した励磁コイルとすることができるという作用を有する。
【００１８】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項４記載の電磁誘導を用いた定着装置において、コイルガイド部材は、発熱部材を覆うように湾曲形成されて発熱部材を格納するための格納室、開口部を備えた構成とした電磁誘導を用いた定着装置としたものであり、これにより、励磁コイルと発熱部材が、独立して製造可能であり、また、分離可能となるため、点検・保守・修理などの作業性が向上する構成とすることができるという作用を有する。
【００１９】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項５記載の電磁誘導を用いた定着装置において、励磁コイルは、第１層目及び第２層目において、コイルガイド部材の頂部から下部開口部へ向かって巻回した電磁誘導を用いた定着装置としたものであり、これにより、周回幅の狭いコイルガイド部材の頂点から周回幅の広い下部開口部へ向かって周回を開始するため、巻き線が解けることなく安定して巻く事ができ、生産効率を向上させることも可能となる構成とすることができるという作用を有する。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図８を用いて説明する。なお、これらの図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。
【００２１】
図１は本発明の一実施の形態である定着装置を備えた画像形成装置の構成を示す説明図、図２は図１の画像形成装置に用いられる本発明の一実施の形態である定着装置の構成を示す説明図、図３は図２の定着装置を構成する加熱ローラの構成を破断して示す説明図、図４は本発明の一実施の形態である誘導加熱手段の励磁コイルの巻回状態を示す説明図、図５は本発明の一実施の形態である誘導加熱手段の励磁コイルの巻回状態を示す説明図、図６は本発明の一実施の形態である誘導加熱手段の励磁コイルの巻回状態を示す説明図、図７は本発明の一実施の形態である誘導加熱手段の励磁コイルの巻回状態を示す説明図、図８は本発明の別の一実施の形態である定着装置の構成を示す説明図である。
【００２２】
まず、本発明に係る画像形成装置の概略を説明する。なお、本実施の形態で説明する画像形成装置は、電子写真方式を採用する装置の中で特にカラー画像の発色に寄与する４色の基本色トナー毎に現像装置を備え、転写体に４色画像を重ね合わせ、シート材に一括転写するタンデム方式である。しかしながら、本発明はタンデム方式の画像形成装置のみに限定されず、また現像装置の数、中間転写体の有無等に拘らず、あらゆる方式の画像形成装置に採用可能であることはいうまでもない。
【００２３】
図１において、感光体ドラム１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの周囲には、各感光体ドラム１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの表面を一様に所定の電位に帯電させる帯電手段２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ、帯電された感光体ドラム１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ上に特定色の画像データに対応したレーザビームの走査線３０Ｋ，３０Ｃ，３０Ｍ，３０Ｙを照射して静電潜像を形成する露光手段３０、感光体ドラム１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ上に形成された静電潜像を顕像化する現像手段４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ、感光体ドラム１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ上に顕像化されたトナー像を無端状の中間転写ベルト（中間転写体）７０に転写する転写手段５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ、感光体ドラム１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄから中間転写ベルト７０にトナー像を転写した後に感光体ドラム１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに残っている残留トナーを除去するクリーニング手段６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄがそれぞれ配置されている。
【００２４】
ここで、露光手段３０は、感光体ドラム１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに対して所定の傾きをもって配置されている。また、中間転写ベルト７０は、図示する場合においては、矢印Ａ方向へ回動する。なお、画像形成ステーションＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄでは、それぞれブラック画像、シアン画像、マゼンタ画像、イエロー画像が形成される。そして、感光体ドラム１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに形成された各色の単色画像が中間転写ベルト７０上に順次重ね転写されてフルカラー画像が形成される。
【００２５】
装置の下部には、印字用紙などのシート材（記録媒体）９０が収納された給紙カセット１００が設けられている。そして、シート材９０は、給紙ローラ８０により給紙カセット１００から１枚ずつ用紙搬送路に送り出される。
【００２６】
用紙搬送路上には、中間転写ベルト７０の外周面と所定量にわたって接触し、この中間転写ベルト７０上に形成されたカラー画像をシート材９０に転写するシート材転写ローラ１１０、シート材９０上に転写されたカラー画像をローラの狭持回転に伴う圧力と熱とによってシート材９０に定着する定着器１２０が配置されている。
【００２７】
このような構成の画像形成装置において、まず画像形成ステーションＰａの帯電手段２０ａおよび露光手段３０により感光体ドラム１０ａ上に画像情報のブラック成分色の潜像が形成される。この潜像は現像手段４０ａでブラックトナーを有する現像手段４０ａによりブラックトナー像として可視像化され、転写手段５０ａにより中間転写ベルト７０上にブラックトナー像として転写される。
【００２８】
一方、ブラックトナー像が中間転写ベルト７０に転写されている間に、画像形成ステーションＰｂではシアン成分色の潜像が形成され、続いて現像手段４０ｂでシアントナーによるシアントナー像が顕像化される。そして、先の画像ステーションＰａでブラックトナー像の転写が終了した中間転写ベルト７０にシアントナー像が画像ステーションＰｂの転写手段５０ｂにて転写され、ブラックトナー像と重ね合わされる。
【００２９】
以下、マゼンタトナー像、イエロートナー像についても同様な方法で画像形成が行われ、中間転写ベルト７０に４色のトナー像の重ね合わせが終了すると、給紙ローラ８０により給紙カセット１００から給紙されたシート材９０上にシート材転写ローラ１１０によって４色のトナー像が一括転写される。そして、転写されたトナー像は定着器１２０でシート材９０に加熱定着され、このシート材９０上にフルカラー画像が形成される。
【００３０】
次に、このような画像形成装置に用いられた定着装置について説明する。
【００３１】
図２に示すように、定着装置は、誘導加熱手段１８０の電磁誘導により加熱される加熱ローラ（発熱部材）１３０と、加熱ローラ１３０と平行に配置された定着ローラ１４０と、加熱ローラ１３０と定着ローラ１４０とに張け渡され、加熱ローラ１３０により加熱されるとともに少なくともこれらのいずれかのローラの回転により矢印Ｂ方向に回転する無端帯状の耐熱性ベルト（トナー加熱媒体）１５０と、耐熱性ベルト１５０を介して定着ローラ１４０に圧接されるとともに耐熱性ベルト１５０に対して順方向に回転する加圧ローラ１６０とから構成されている。
【００３２】
加熱ローラ１３０はたとえば鉄、コバルト、ニッケルまたはこれら金属の合金等の中空円筒状の磁性金属部材の回転体からなり、外径をたとえば２０ｍｍ、肉厚をたとえば０．３ｍｍとして、低熱容量で昇温の速い構成となっている。
【００３３】
加熱ローラ１３０は、図３に示すように、亜鉛メッキ鋼板からなる支持側板１３１に固定されたベアリング１３２により、その両端が回転可能に支持されている。加熱ローラ１３０は、図示しない装置本体の駆動手段によって回転駆動される。加熱ローラ１３０は、鉄・ニッケル・クロムの合金である磁性材料によって構成され、そのキュリー点が３００℃以上となるように調整されている。また、加熱ローラ１３０は、厚さ０．３ｍｍのパイプ状に形成されている。
【００３４】
加熱ローラ１３０の表面には、離型性を付与するために、厚さ２０μｍのフッ素樹脂からなる離型層（図示せず）が被覆されている。尚、離型層としては、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の離型性の良好な樹脂やゴムを単独であるいは混合して用いてもよい。加熱ローラ１３０をモノクロ画像の定着用として用いる場合には離型性のみを確保すればよいが、加熱ローラ１３０をカラー画像の定着用として用いる場合には弾性を付与することが望ましく、その場合にはさらに厚いゴム層を形成する必要がある。
【００３５】
定着ローラ１４０は、たとえばステンレススチール等の金属製の芯金１４０ａと、耐熱性を有するシリコーンゴムをソリッド状または発泡状にして芯金１４０ａを被覆した弾性部材１４０ｂとからなる。そして、加圧ローラ１６０からの押圧力でこの加圧ローラ１６０と定着ローラ１４０との間に所定幅の定着ニップ部Ｎを形成するために外径を３０ｍｍ程度として加熱ローラ１３０より大きくしている。弾性部材１４０ｂはその肉厚を３〜８ｍｍ程度、硬度を１５〜５０°（Ａｓｋｅｒ硬度：ＪＩＳＡの硬度では６〜２５°による）程度としている。この構成により、加熱ローラ１３０の熱容量は定着ローラ１４０の熱容量より小さくなるので、加熱ローラ１３０が急速に加熱されてウォームアップ時間が短縮される。
【００３６】
加熱ローラ１３０と定着ローラ１４０とに張り渡された耐熱性ベルト１５０は、誘導加熱手段１８０により加熱される加熱ローラ１３０との接触部位で加熱される。そして、加熱ローラ１３０，定着ローラ１４０の回転によって耐熱性ベルト１５０の内面が連続的に加熱され、結果としてベルト全体に渡って加熱される。
【００３７】
耐熱性ベルト１５０は、鉄、コバルト、ニッケル等の磁性を有する金属またはそれらを基材とする合金を基材とした発熱層と、その表面を被覆するようにして設けられたシリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性部材からなる離型層とから構成された複合層ベルトである（図示せず）。
【００３８】
上記複合層ベルトを使用すれば、ベルトを直接加熱できる他、発熱効率が良くなり、またレスポンスが速くなる。
【００３９】
また、仮に何らかの原因で、例えば耐熱性ベルト１５０と加熱ローラ１３０との間に異物が混入してギャップが生じたとしても、耐熱性ベルト１５０の発熱層の電磁誘導による発熱で耐熱性ベルト１５０自体が発熱するので、温度ムラが少なく定着の信頼性が高くなる。
【００４０】
図２において、加圧ローラ１６０は、たとえば銅またはアルミ等の熱伝導性の高い金属製の円筒部材からなる芯金１６０ａと、この芯金１６０ａの表面に設けられた耐熱性およびトナー離型性の高い弾性部材１６０ｂとから構成されている。芯金１６０ａには上記金属以外にＳＵＳを使用しても良い。
【００４１】
加圧ローラ１６０は耐熱性ベルト１５０を介して定着ローラ１４０を押圧してシート材９０を挟持搬送する定着ニップ部Ｎを形成しているが、本実施の形態では、加圧ローラ１６０の硬度を定着ローラ１４０に比べて硬くすることによって、加圧ローラ１６０が定着ローラ１４０（及び耐熱性ベルト１５０）へ食い込む形となり、この食い込みにより、シート材９０は加圧ローラ１６０表面の円周形状に沿うため、シート材９０が耐熱性ベルト１５０表面から離れやすくなる効果を持たせている。この加圧ローラ１６０の外径は定着ローラ１４０と同じ３０ｍｍ程度であるが、肉圧は２〜５ｍｍ程度で定着ローラ１４０より薄く、また硬度は２０〜６０°（Ａｓｋｅｒ硬度：ＪＩＳＡの硬度では６〜２５°による）程度で前述したとおり定着ローラ１４０より硬く構成されている。定着ニップ部Ｎの入口側近傍において耐熱性ベルト１５０の内面側に当接して配置されたサーミスタなどの熱応答性の高い感温素子からなる温度検出手段２４０により、ベルト内面温度が検知される。
【００４２】
次に、誘導加熱手段１８０の構成について説明する。
【００４３】
電磁誘導により加熱ローラ１３０を加熱する誘導加熱手段１８０は、図２に示すように、加熱ローラ１３０の外周面と対向配置されている。誘導加熱手段１８０には、加熱ローラ１３０を覆うように湾曲形成されて加熱ローラ１３０を格納するための格納室２００を備えた支持フレーム（コイルガイド部材）１９０が設けられている。なお、支持フレーム１９０は難燃性の樹脂で構成されている。
【００４４】
支持フレーム１９０の加熱ローラ１３０に相対する位置にはサーモスタット２１０が設けられ、サーモスタット２１０の温度を検知する部分が支持フレーム１９０から加熱ローラ１３０及び耐熱性ベルト１５０に向けて一部表出して設けられている。これにより、加熱ローラ１３０及び耐熱性ベルト１５０の温度を検知し、異常温度を検知した場合に電源回路（図示せず）を強制切断する。
【００４５】
支持フレーム１９０の外周面には、磁界発生手段である表面が絶縁された線材を束ねた線束の励磁コイル２２０が巻回されている。励磁コイル２２０は長い一本の励磁コイル線材をこの支持フレーム１９０に沿って加熱ローラ１３０の軸方向に交互に巻き付けたものである（図８参照）。コイルを巻き付ける長さは耐熱性ベルト１５０と加熱ローラ１３０とが接する領域と略同じにされている。
【００４６】
励磁コイル２２０は、発振回路が周波数可変の駆動電源（図示せず）に接続され、駆動電源（図示せず）から１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの高周波交流電流、好ましくは２０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの高周波交流電流が給電され、これにより交番磁界を発生する。そして、加熱ローラ１３０と耐熱性ベルト１５０との接触領域およびその近傍部においてこの交番磁界が加熱ローラ１３０および耐熱性ベルト１５０の発熱層に作用し、これらの内部では交番磁界の変化を妨げる方向に渦電流が流れる。
【００４７】
この渦電流が加熱ローラ１３０および耐熱性ベルト１５０の発熱層の抵抗に応じたジュール熱を発生させ、主として加熱ローラ１３０と耐熱性ベルト１５０との接触領域およびその近傍部において加熱ローラ１３０および耐熱性ベルト１５０が電磁誘導加熱される。
【００４８】
支持フレーム１９０の外側には格納室２００を囲む形でショートリング２３０が設けられている。ショートリング２３０には励磁コイル２２０に電流を流すことによって生じる磁束のうち外部に漏れ出る漏れ磁束を打ち消す方向に渦電流が発生する。渦電流が発生するとフレミングの法則により、漏れ磁束の磁界を打ち消す方向に磁界が発生し、漏れ磁束による不要輻射を防止する。
【００４９】
ショートリング２３０は、例えば、導電性の高い銅またはアルミニウムを材料とする。また、ショートリング２３０は、少なくとも、漏れ磁束を打ち消す磁束を発生させられる位置にあればよい。
【００５０】
ショートリング２３０の上面には、同じく支持フレーム１９０の格納室２００を囲むような形で励磁コイルコア２５０が設けられ、その上部には、支持フレーム１９０の格納室２００をまたぐような形でＣ型コイルコア２６０が設けられている。
【００５１】
励磁コイルコア２５０及びＣ型コイルコア２６０を設けることにより、励磁コイル２２０のインダクタンスが大きくなり、励磁コイル２２０と加熱ローラ１３０との電磁結合が良好となる。このため、同じコイル電流でも多くの電力を加熱ローラ１３０へ投入することが可能となり、ウォームアップ時間の短い定着装置を実現することができる。
【００５２】
この励磁コイル２２０を挟んで加熱ローラ１３０の反対側には、誘導加熱手段１８０の内部を覆うハウジング２７０が取り付けられている。ハウジング２７０はたとえば樹脂製であり、Ｃ型コイルコア２６０やサーモスタット２１０を覆うような屋根型で支持フレーム１９０に取り付けられている。なお、ハウジング２７０は樹脂製以外であってもよい。ハウジング２７０には複数の放熱孔（図示せず）が形成されており、内部の支持フレーム１９０、励磁コイル２２０、Ｃ型コイルコア２６０等から発散された熱が外部に放出されるようになっている。
【００５３】
ハウジング２７０に形成された放熱孔を塞がないような形状で、ショートリング２９０が支持フレーム１９０に取り付けられている。
【００５４】
ショートリング２９０は、上述したショートリング２３０と同様のものであり、Ｃ型コイルコア２６０等の背面から外部に漏れ出るわずかな漏れ磁束を打ち消す方向に渦電流が発生することで、漏れ磁束の磁界を打ち消す方向に磁界が発生し、漏れ磁束による不要輻射を防止する。
【００５５】
ここで、励磁コイル２２０の支持フレーム（コイルガイド部材）１９０への巻回構成について以下、図２及び図４〜図７を参照しながら説明する。
【００５６】
図２に示すように、加熱ローラ１３０の回転軸に垂直な断面において、加熱ローラ１３０の上半分を覆うように配置された指示フレーム１９０の周面に、線束の励磁コイル２２０を加熱ローラ１３０の周方向に沿って互いに密着させて配置し、それを外側に向かって二重に重ねた形状となっている。加熱ローラ１３０の一端部から他端部に向かう線束のうち隣接する線束が密着し、加熱ローラ１３０の他端部から一端部に向かう線束のうち隣接する線束が密着するように構成されている。
【００５７】
なお、言うまでもないが、本発明は二重に重ねた形状に限定されるものではない。
【００５８】
図４は、本発明の一実施の形態である誘導加熱手段の励磁コイルの巻回状態を示す説明図であり、支持フレーム１９０長手一端方向から見た外観図である。励磁コイル２２０の第１層目を支持フレーム１９０周面に頂部１９１から、下部開口部１９２方向へ向かって順次１ターン目から第１層目の最終ターンである１１ターンまで巻回している。（ターン数はこれに限定されるものではない）第１層目の最終ターンの終端に至ったところで、第１層目の外側の第２層目の開始ターン（１２ターン）が、１ターンの外側に重なる様によう、１１ターン終端から１２ターン始端部に向かって励磁コイル２２０を第１層目の上側（外側）を支持フレーム１９０の下部開口部から頂部へ向かって第１層目とクロスするように張架している（図６参照）。なお、第２層目の開始ターン（１２ターン）の始端が、第１層目開始ターン（１ターン）の始端の上側（外側）近傍となるようにクロスするように張架する。
【００５９】
ここで、１１ターン終端から１２ターン始端部に向かって第１層目が巻き終わった段階で、第１層目のコイルを覆うように絶縁部材２２５を第１層目と第２層目の間に挟み込むように第２層目の巻回を開始する（図５参照）。なお、絶縁部材は、コイルがクロスする部分のみに挟み込んでも良い。
【００６０】
図７（ａ）は、第２層目の励磁コイル２２０を途中まで巻回した状態を示たもので、図７（ｂ）は、第２層目を巻き終えた状態を示したものである。
【００６１】
上記実施の形態においては、励磁コイル２２０を２層重ねた構成に付いて説明したが、３層以上重ねる場合においても、第１層目と第２層目と同様に第２層目の最終ターンの終端と第３層目の開始ターンの始端をクロスすように励磁コイル２２０を引き回す。
【００６２】
このように巻回された励磁コイル２２０が電磁誘導によって発熱ローラ１３０を発熱させる。励磁回路（図示せず）からの交流電流によって励磁コイル２２０が発生させる磁束は、加熱ローラ１３０の磁性のために、加熱ローラ１３０内を円周方向に貫通し、生成消滅を繰り返す。この磁束の変化によって発熱ローラ１３０に発生する誘導電流は、表皮効果によってほとんど発熱ローラ１３０の表面にのみ流れ、ジュール熱を発生させる。
【００６３】
図２で説明した定着装置は耐熱性ベルト１５０を介して、定着を行う構成の定着装置に本発明の誘導加熱手段を用いたもの上げたが、図８に示すように、ベルトを介しない構成の定着装置にも図４〜図７に示した誘導加熱手段を用いる事は容易である。
【００６４】
３３０は発熱部材としての加熱ローラであり、加熱ローラ３３０は、図示しない装置本体の駆動手段によって回転駆動される。加熱ローラ３３０は、鉄・ニッケル・クロムの合金である磁性材料によって構成され、そのキュリー点が３００℃以上となるように調整されている。また、加熱ローラ３３０は、厚さ０．３ｍｍのパイプ状に形成されている。
【００６５】
加熱ローラ３３０の表面には、離型性を付与するために、厚さ２０μｍのフッ素樹脂からなる離型層（図示せず）が被覆されている。尚、離型層としては、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の離型性の良好な樹脂やゴムを単独であるいは混合して用いてもよい。加熱ローラ３３０をモノクロ画像の定着用として用いる場合には離型性のみを確保すればよいが、加熱ローラ３３０をカラー画像の定着用として用いる場合には弾性を付与することが望ましく、その場合にはさらに厚いゴム層を形成する必要がある。
【００６６】
３６０は加圧手段としての加圧ローラである。この加圧ローラ３６０は、硬度ＪＩＳＡ６５度のシリコーンゴムによって構成され、２０ｋｇｆの押圧力で加熱ローラ３３０に圧接してニップ部を形成している。そして、この状態で、加圧ローラ３６０は、加熱ローラ３３０の回転に伴って回転する。尚、加圧ローラ３６０の材料としては、他のフッ素ゴム、フッ素樹脂等の耐熱性樹脂やゴムを用いてもよい。また、耐摩耗性や離型性を高めるために、加圧ローラ３６０の表面には、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の樹脂あるいはゴムを単独であるいは混合して被覆することが望ましい。また、熱の放散を防ぐために、加圧ローラ３６０は、熱伝導性の小さい材料によって構成されることが望ましい。
【００６７】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、電磁誘導加熱にようる発熱装置または定着装置の励磁コイルの巻回しをコイルガイド部材の周面に第１層目を形成するように複数回巻回させ、コイルガイド部材に対して第１層目の外側に第２層目を周回させた構成（少なくとも２層以上形成）すると共に、第２層目以降の周回開始を第１層目の巻回開始部近傍から開始する構成としたことにより、第１層目の最終巻回（以後コイルガイド部材周面の１巻回を１ターンと称す）とその外側の第２層目の初回ターンとが重ならない為にコイルガイド部材の下部開口部付近に磁界が集中する事が無く、誘導加熱手段により発熱部材がムラなく均一に発熱することができるという作用を有する。
【００６８】
また、第１層目の初回ターン近傍から第２層目の初回ターンを開始することにより、第１層目と第２層目の間は、電位差分布が、極端に高くならず、おおよそ均等となるため、巻き線間の電流リーク要因を減らす事ができ、巻き始めと巻き終わりが離れる事により、両端の絶縁距離を確保することにもなり、電流リーク要因を減らす事ができるため、安定した励磁コイルとすることができる。
【００６９】
さらに、周回幅の狭いコイルガイド部材の頂点から周回幅の広い下部開口部へ向かって周回を開始するため、巻き線が解けることなく安定して巻く事ができ、生産効率を向上させることも出来るという効果を奏することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である定着装置を備えた画像形成装置の構成を示す説明図
【図２】図１の画像形成装置に用いられる本発明の一実施の形態である定着装置の構成を示す説明図
【図３】図２の定着装置を構成する加熱ローラの構成を破断して示す説明図
【図４】本発明の一実施の形態である誘導加熱手段の励磁コイルの巻回状態を示す説明図
【図５】本発明の一実施の形態である誘導加熱手段の励磁コイルの巻回状態を示す説明図
【図６】本発明の一実施の形態である誘導加熱手段の励磁コイルの巻回状態を示す説明図
【図７】本発明の一実施の形態である誘導加熱手段の励磁コイルの巻回状態を示す説明図
【図８】本発明の別の一実施の形態である定着装置の構成を示す説明図
【符号の説明】
９０シート材（記録媒体）
１３０加熱ローラ（発熱手段）
１４０定着ローラ
２２０励磁コイル

Claims

発熱部材と、前記発熱部材と対向配置され、電磁誘導によって前記発熱部材を発熱させる誘導加熱手段とを備え、前記誘導加熱手段は、磁界を発生する励磁コイルと、前記励磁コイルが巻回されるコイルガイド部材とを有し、前記励磁コイルを前記コイルガイド部材の周面に第１層目を形成するように複数回巻回させ、前記コイルガイド部材に対して前記第１層目の外側に第２層目を周回させた構成とし、少なくとも２層以上形成すると共に、第２層目以降の周回開始を第１層目の巻回開始部近傍から開始することを特徴とした電磁誘導を用いた発熱装置。
前記コイルガイド部材は、前記発熱部材を覆うように湾曲形成されて前記発熱部材を格納するための格納室と、開口部を備えた構成としたことを特徴とする請求項１記載の電磁誘導を用いた発熱装置。
前記励磁コイルは、前記第１層目、第２層目及び各層目において、前記コイルガイド部材の頂部から下部開口部へ向かって巻回されていることを特徴とする請求項２記載の電磁誘導を用いた発熱装置。
定着ニップ部で記録媒体を挟持搬送し、記録媒体上の未定着トナーを溶融、加圧して当該記録媒体に定着させる定着装置であって、磁性金属部材の回転体からなる発熱部材と、前記発熱部材と対向配置され電磁誘導によって前記発熱部材を発熱させる励磁コイルを備えた誘導加熱手段と、前記発熱部材もしくはこの発熱部材により加熱されるベルト部材に圧接されて順方向に回転して定着ニップ部を形成する加圧部材とを有し、前記誘導加熱手段は、磁界を発生する励磁コイルと、前記励磁コイルが巻回されるコイルガイド部材とを有し、前記励磁コイルを前記コイルガイド部材の周面に第１層目を形成するように複数回巻回させ、前記コイルガイド部材に対して前記第１層目の外側に第２層目を周回させた構成とし、少なくとも２層以上形成すると共に、第２層目以降の周回開始を第１層目の巻回開始部近傍から開始することを特徴とした電磁誘導を用いた定着装置。
前記コイルガイド部材は、前記発熱部材を覆うように湾曲形成されて前記発熱部材を格納するための格納室、開口部を備えた構成としたことを特徴とする請求項４記載の電磁誘導を用いた定着装置。
前記励磁コイルは、前記第１層目及び第２層目において、前記コイルガイド部材の頂部から下部開口部へ向かって巻回されていることを特徴とする請求項５記載の電磁誘導を用いた定着装置。