JP2008139448A - 誘導加熱装置、定着装置及び誘導加熱装置のコイル装着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルをボビンのコイル装着面に高精度で装着することができる誘導加熱装置、コイルと被加熱材との距離を高精度に維持し、被加熱部材の温度分布の均一性を確保して、高速で昇温し、定着品質を向上することができる定着装置を提供する。
【解決手段】環状の被加熱体１９の外側に配置されたコイルボビン３８に励磁コイル３９を装着してなる誘導加熱装置３０において、コイルボビン３８の外表面に設けた弾性接着剤層４４ａと、弾性接着剤層４４ａの上に設けられ、予め装着面に倣って巻き付けられた励磁コイル３９と、励磁コイル３９の上に設けた弾性接着剤層４４ｂとからなる。
【選択図】図６

Description

本発明は複写機、プリンタ、ＦＡＸ、これらの複合機等の画像形成装置における定着装置の熱源となる誘導加熱装置、特にそのコイル加熱構造に関する。また、本発明は、この誘導加熱装置を用いた定着装置、および誘導加熱装置のコイル装着方法に関する。

従来、画像形成装置の定着装置の熱源として、ハロゲンヒータを用いた熱ローラ方式が採用されてきたが、省エネルギーの観点から、高い熱変換効率が得られる誘導加熱方式が着目され、実用化されてきている。誘導加熱方式を用いた定着装置は、熱ローラ方式と同等またはそれ以上の熱変換効率が得られ、迅速に立ち上げることができる。特に、コイルによって発生する磁束をフェライトなどのコア材で発熱層に導く構成の誘導加熱装置は、コンパクトで効率がよい。

定着装置は、互いに表面で圧接して回転可能な定着ローラと加圧ローラを有する。定着ローラは、内側から順に、支持層、スポンジ層、電磁誘導発熱層、弾性層、離型層の少なくとも５層から構成されている。定着ローラの周囲に設けた磁束発生手段が発生する磁束により、定着ローラの電磁誘導発熱層が発熱する。定着ローラと加圧ローラのニップ部に未定着トナー像を担持した記録材が搬送され挟持されると、記録材上の未定着トナー像は発熱した電磁誘導発熱層の熱により記録材に溶融し定着する。

このような、電磁誘導加熱方式の定着装置では、定着品質を確保するために被加熱部材を均一な温度分布で加熱するとともに、高速で昇温することが要求される。しかし、高速昇温性を得るために被加熱材を低熱容量化すると、温度分布の均一性の確保が困難になる。温度分布を均一にするためには、コイルと被加熱部材の距離を高精度に維持する必要がある。

コイルが装着されるボビンは金型成形されるので、コイル装着面の形状は高い精度を有する。このため、ボビンのコイル装着面と被加熱部材の距離も高精度に維持することができる。したがって、コイル装着面にコイルを高精度で装着することが重要である。

従来、コイルをボビンに装着する方法として、図１３に示すように、加熱ローラ５１の周囲に設けた定着ベルト５２の外側に配置したボビン５３のコイル装着面にコイル５４を直接巻き付ける方法がある。この方法は、コイル５４の弛みにより被加熱部材である加熱ローラ５１との距離精度を確保することが困難である。また、高温時の熱膨張や振動により、コイル５４が位置ずれしたり、ばたつきが生じる。特に、装置が小型でコイル５４の巻き数が少ない場合や、コイル５４を多段に装着する場合には、コイル５４と加熱ローラ５１との距離を確保することが困難で、加熱ローラ５１の温度分布を均一にすることが困難であった。

そこで、図１４に示すように、シリコン粘着テープ５５でコイル５４をボビン５３に接着し、コイル５４の上に部分的にＰＦＡテープ５６を巻き、コイル５４のほつれを防止する方法もある。しかし、この方法は、ＰＦＡテープ５６を巻いた以外の部分でコイル５４のほつれが生じることがある。

また、特許文献１には、定着ローラを内部から誘導加熱する定着装置において、図１５に示すように、ボビン５７にコイル５８を直接巻き付けた後、コイル５８に変性シリコン樹脂５９を含浸させることでコイル５８をボビン５７に接着し、コイル５８のほつれを防止する方法が提案されている。さらに、特許文献２には、定着ローラを内部から誘導加熱する定着装置において、リッツ線をコイル巻き形状に形成した後に、プレス成形し、接着剤等でコイルを固化したものも提案されている。しかし、これらの方法は、変性シリコンや接着材の接着力不足によりコイルに捩る変形が生じ、コイルと被加熱材との距離精度が悪くなり、温度分布が均一にならないうえ、コイルのゆるみによる騒音が発生する等の問題があった。
特開２００２−１７４９７１号公報 特開２００２−３７３７７４号公報

本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、コイルをボビンのコイル装着面に高精度で装着することができる誘導加熱装置、該誘導加熱装置のコイル装着方法、およびコイルと被加熱材との距離を高精度に維持し、被加熱部材の温度分布の均一性を確保して、高速で昇温し、定着品質を向上することができる定着装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明の第１の局面は、
環状の被加熱体の外側に配置されたコイルボビンに励磁コイルを装着してなる誘導加熱装置において、
前記コイルボビンの外表面に設けた弾性接着剤層と、
前記弾性接着剤層の上に設けられ、予め装着面に倣って巻き付けられた励磁コイルと、
前記励磁コイルの上に設けた弾性接着剤層と、
からなることを特徴とする。
なお、本明細書においいて、「環状の被加熱体」とは、円形断面のローラ、ローラの外表面に設けた円形断面のベルト、２つのローラに掛け渡された無端ベルト等をいう。また、「装着面」とは、コイルが装着されるコイルボビン上の面をいう。「弾性接着剤」とは、硬化後もゴム状の弾性を維持する接着剤をいう。

前記励磁コイルの上の弾性接着剤層の一部に、
絶縁シートと、
前記絶縁シートの上に設けた弾性接着剤層と、
前記弾性接着剤層の上に設けられ、予め装着面に倣って巻き付けられた第１消磁コイルと、
前記第１消磁コイルの上に設けた弾性接着剤層と、
をさらに設けることが好ましい。

前記第１消磁コイルの上の弾性接着剤層の一部に、
絶縁シートと、
前記絶縁シートの上に設けた弾性接着剤層と、
前記弾性接着剤層の上に設けられ、予め装着面に倣って巻き付けられた第２消磁コイルと、
前記第２消磁コイルの上に設けた弾性接着剤層と、
をさらに設けることが好ましい。

本発明の第２の局面は、
環状の被加熱体の外側に配置されたコイルボビンに励磁コイルを装着してなる誘導加熱装置において、
前記コイルボビンの外表面に、予め装着面に倣って巻き付けられた前記励磁コイルを弾性接着剤により接着し、前記励磁コイルの外表面にさらに弾性接着剤を塗布したことを特徴とする。

前記励磁コイル上の弾性接着剤の一部に絶縁シートを設け、前記絶縁シートの上に、予め装着面に倣って巻き付けられた第１消磁コイルを弾性接着剤により接着し、前記第１消磁コイルの外表面にさらに弾性接着剤を塗布することが好ましい。

前記第１消磁コイル上の弾性接着剤の一部に絶縁シートを設け、前記絶縁シートの上に、予め装着面に倣って巻き付けられた第２消磁コイルを弾性接着剤により接着し、前記第２消磁コイルの外表面にさらに弾性接着剤を塗布することが好ましい。

前記励磁コイル、第１消磁コイル、第２消磁コイルは、その装着面の表面形状に倣った巻付け面を有する巻付け治具にリッツ線を巻き付けて形成することが好ましい。

前記励磁コイルは、自己融着によりその装着面の外表面の形状に保持することが好ましい。

本発明の第３の局面は、
前記いずれかに記載の誘導加熱装置と、
被加熱体としての定着ローラと、
前記定着ローラに圧接して記録媒体を挟持する定着ニップ部を形成する加圧ローラと、
からなることを特徴とする定着装置である。

本発明の第４の局面は、
コイルボビンにコイルを装着する誘導加熱装置のコイル装着方法において、
コイルボビンの表面形状に倣って予め巻付けられた励磁コイルを準備し、
弾性接着剤をコイルボビンの外表面に均一に塗布し、
前記弾性接着剤の上に励磁コイルを設置し、
励磁コイルの外面を均一に加圧し、
前記コイルボビンと前記励磁コイルを加熱して弾性接着剤を硬化させ、
前記励磁コイルの外表面に弾性接着剤を塗布する工程からなることを特徴とする誘導加熱装置のコイル装着方法である。

本発明の第１の局面の誘導加熱装置によれば、弾性接着材層の上に、予め装着面に倣って巻き付けられた励磁コイル
を設けたので、コイルと被加熱材との距離精度を維持することができ、被加熱部材の温度分布を均一にすることができる。また、励磁コイルとコイルボビンの間の熱膨張差によるきしみ音を無くすることができる。

本発明の第２の局面の誘導加熱装置によれば、予め巻き付けた励磁コイルをコイルボビンに弾性接着剤により接着させるので、コイルと被加熱材との距離精度を維持することができ、被加熱部材の温度分布を均一にすることができる。また、励磁コイルとコイルボビンの間の熱膨張差によるきしみ音を無くすることができる。

本発明の第３の局面の定着装置によれば、コイルと被加熱材との距離精度を維持することができ、被加熱部材の温度分布を均一にすることができる誘導加熱装置を有するので、定着品質を向上させることができる。

本発明の第４の局面の誘導加熱装置のコイル装着方法によれば、予め巻き付けた励磁コイルをコイルボビンに弾性接着剤により接着させるので、コイルと被加熱材との距離精度を維持することができ、被加熱部材の温度分布を均一にすることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。

図１は、本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置１０の概略構成を示す。画像形成装置１０は、その内部のほぼ中央部に像担持体として中間転写ベルト１１を備えている。中間転写ベルト１１は、ローラ１２ａ，１２ｂの外周部に支持されて矢印Ａ方向に回転駆動されるようになっている。中間転写ベルト１１の下部水平部の下には、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色にそれぞれ対応する４つの作像ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋが中間転写ベルト１１に沿って並んで配置されている。中間転写ベルト１１の内側には、中間転写ベルト１１を挟んで各作像ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの感光体ドラム１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋと対向する１次転写ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋがそれぞれ配置されている。中間転写ベルト１１の駆動ローラ１２ａで支持された部分には、２次転写ローラ１６が圧接されており、２次転写ローラ１６と中間転写ベルト１１とのニップ部が、２次転写領域１７になっている。２次転写領域１７より下流側の通紙路１８には、定着ローラ１９、加圧ローラ２０が配置されている。定着ローラ１９と加圧ローラ２０の圧接部が定着ニップ領域２１となっている。

画像形成装置１０の下部には、第１、第２、第３、第４の４種類の給紙部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが設けられ、第１給紙部２２ａと第２給紙部２２ｂは上下に配置され、第３給紙部２２ｃと第４給紙部２２ｄは第２給紙部２２ｂの下方で左右に配置されている。各給紙部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ内に積載収容された用紙は、最上部のものから１枚ずつ通紙路２３に送り出されることになる。また、画像形成装置１０の側部には循環路２４が設けられている。排紙ローラ２５でスイッチバックした片面印刷済みの用紙は、循環路２４を介して下方に搬送され、未印刷面が中間転写ベルト１１側に向いた状態で通紙路２３，１８を再度上方に搬送されるようになっている。前記循環路２４の下方には、手差し給紙装置２６が設けられ、手差し給紙装置２６から供給される用紙は前記通紙路２３と合流し、上方に搬送される。なお、２７Ｙ、２７Ｍ、２７Ｃ、２７Ｋは作像ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋにそれぞれの色のトナーを供給するトナーカートリッジである。また、２８は作像ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋを制御する制御部を示す。

次に、以上の構成からなる画像形成装置１０の概略動作について説明する。画像読取部３０で画像を読み取って得られたカラープリントデータ、又はパーソナルコンピュータ等から出力された画像データは、制御部２８で所定の信号処理が施された後、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色の画像信号として、各作像ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋに供給される。各作像ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋでは、それぞれの感光体ドラム１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ上に画像信号で変調されたレーザ光が投射されて静電潜像が形成される。各感光体ドラム１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ上に形成された静電潜像は、それぞれ対応する現像ユニットにより現像され、各感光体ドラム１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ上にはイエロー、マゼンタ、シアン、黒のトナー画像が形成される。形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、黒のトナー画像は、１次転写ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋの作用により、移動する中間転写ベルト１１上に順次重ね合わせて１次転写される。このようにして中間転写ベルト１１上に形成された重ね合わせトナー画像は、中間転写ベルト１１の移動に従って２次転写領域１７に達する。この２次転写領域１７において、重ね合わされた各色トナー画像は、２次転写ローラ１６の作用により、給紙部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ又は手差し給紙装置２６から供給された用紙に一括して２次転写される。次にトナー画像が２次転写された用紙は、定着ニップ領域２１に達する。この定着ニップ領域２１において、トナー画像は定着ローラ１９及び加圧ローラ２０の作用により用紙Ｐに定着される。トナー画像が定着された用紙Ｐは、排紙ローラ２５を介して排紙トレイ７に排出される。

図２は、定着ローラ１９、加圧ローラ２０及び誘導加熱装置３０からなる本願発明の第１実施形態に係る定着装置３１の詳細断面図を示す。

定着ローラ１９は、ステンレス鋼製のパイプからなる芯金３２と、該芯金３２の上に被覆したシリコンスポンジ層３３と、該シリコンスポンジ層３３の上に装着した定着ベルト３４とからなっている。定着ベルト３４は、無端状の電鋳スリーブの表面にシリコンゴム、ＰＦＡチューブを被覆したものである。

加圧ローラ２０は、鉄製のパイプからなる芯金３５と、該芯金３５の上に被覆したシリコンスポンジ層３６と、該シリコンスポンジ層３６の上に被覆したＰＦＡチューブ３７とからなっている。

誘導加熱装置３０は、図３、図４に示すように、コイルボビン３８、励磁コイル３９、及びコア４０からなっている。

コイルボビン３８は、定着ローラ１９のほぼ半周を覆うように定着ローラ１９の外表面に沿って円弧状に湾曲し、定着ローラ１９の軸方向に延びる板形状を有している。コイルボビン３８の外面の中央には、長手方向に延びる長円すなわちトラック状のリブ４１が形成されている。コイルボビン３８は、液晶ポリマー、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＰＥＥＫ（Victrexの登録商標）、フェノール樹脂が使用できるが、これに限るものではない。定着ローラ１９の中心に対するコイルボビン３８の外表面の輪郭度は、０．４以下である。ここで、輪郭度とは、コイルボビン３８の長手方向に所定のピッチで設けた測定位置において、コイルボビン３８の外表面の周方向に所定ピッチで設けた測定位置における定着ローラ１９の中心からの半径の最大値と最小値の差をいう。

励磁コイル３９は、素線を撚り束ねたリッツ線からなり、図３に示すように、コイルボビン３８のリブ４１の回りに巻き付けられた構造を有する。この励磁コイル３９の装着構造については、後にさらに詳細に説明する。リッツ線は伝熱を受けることを考慮し、耐熱性の樹脂で被覆したものを使用するのが好ましい。

コア４０は、コイルボビン３８の周方向に屈曲して延びる棒状の複数の磁性体からなり、コイルボビン３８の長手方向に所定ピッチで配設したもので、励磁コイル３９の外面を覆うようにコイルボビン３８に取り付けられている。

前記励磁コイル３９のコイルボビン３８への装着方法を説明する。まず、コイルボビン３８の外表面と同形状の巻付け面と、コイルボビン３８のリブ４１と同形状のリブと、該リブの両側に巻付け面に沿って延びるフランジとからなる図示しない巻付け治具を準備する。
この巻付け治具を使用してリッツ線４３を巻き付け、この状態で加熱して自己融着させることで、コイルボビン３８の外表面の形状に保持し、図４に示すような励磁コイル３９を形成する。

次に、図５（ａ）に示すように、耐熱性の弾性接着剤４４ａをコイルボビン３８の外表面に均一に塗布し、励磁コイル３９の内径部分をコイルボビン３８のリブ４１に挿通してセットし、図５（ｂ）に示すように、励磁コイル３９の外面を加圧治具４５で均一に加圧する。これにより、励磁コイル３９はコイルボビン３８の外面に倣って密着した状態に接着される。この後、弾性接着剤４４ａを硬化させ、コイルボビン３８からの励磁コイル３９の浮き上がりがないようにする。励磁コイル３９を巻付け治具４２から外したときに、残留応力による反りが生じるが、加圧治具４５による加圧中に弾性接着剤４４ａを硬化させるので、反りが矯正される。なお、励磁コイル３９のコイルボビン３８の外表面からの浮きは０．１ｍｍ以下であればよい。続いて、図５（ｃ）に示すように、励磁コイル３９の外表面に弾性接着剤４４ｂを塗布して硬化させ、励磁コイル３９のほつれを防止する。最後に、図５（ｄ）に示すように、コイルボビン３８にコア４０を取り付ける。

図６は、以上のように励磁コイル３９をコイルボビン３８に装着することにより得られた誘導加熱装置３０の断面図を示す。この誘導加熱装置３０は、コイルボビン３８の外表面に設けた弾性接着剤４４ａの層と、弾性接着剤４４ａの層の上に設けられ、予め装着面に倣って巻き付けられた励磁コイル３９と，励磁コイル３９の上に設けた弾性接着剤４４ｂの層とからなっている。
従来のようにコイルボビンにコイルを直接巻き付ける方法では、巻き付け中のコイルがコイルボビンの各部分に緩衝しないようにコイルボビンを大きくしかも突起部等がないように形成する必要があった。しかし、本発明では、巻付け治具４２により予め巻き付けた励磁コイル３９をコイルボビン３８に接着するので、装着面の近傍に突起部があってもコイルの装着の邪魔にならないので、コイルボビン３８に直接巻き付ける従来の構成に比べて、装置を小型化することができる。

弾性接着剤４４ａ、４４ｂは、少なくとも１８０℃以上の耐熱性能を有することが必要である。また、弾性接着剤４４ａ、４４ｂは、硬化後にゴム弾性能力を有することが重要である。実施例では、ＲＶＴゴムＫＥ３４１８（信越化学工業）を用いた。また、１成分系、２成分系又は３成分系以上のシリコンゴム、ＬＴＶ型、ＲＴＶ型又はＨＴＶ型のシリコンゴムを使用することもできる。

励磁コイル３９の自己融着は、リッツ線４３の表面にあるエナメル層を１８０℃から２２０℃にて通電融着させることで、コイルボビン３８の湾曲形状に保持させる。
なお、誘導加熱装置３０の使用時には、励磁コイル３９がエナメル層の融着温度以上に発熱しないように発熱温度にマージンをとる必要がある。画像形成装置１０を高速化に対応させる場合、使用時に励磁コイル３９が融着温度以上になる場合には、励磁コイル３９又は誘導加熱装置３０全体を冷却装置で空冷することで対処できる。

なお、コイルボビン３８と励磁コイル３９の熱膨張係数が異なるので、画像形成装置１０の使用時に発生する熱により、熱膨張差が生じるが、弾性接着剤４４ａにより、コイルボビン３８の膨張に対し励磁コイル３９が倣い、熱膨張差が吸収される。このため、励磁コイル３９が浮き上がったりすることがなく、励磁コイル３９と被加熱部材である定着ローラ１９との距離精度を確保することができ、励磁コイル３９の弛みによる騒音の発生がなくなる。

誘導加熱装置３０のコイルボビン３８と励磁コイル３９が表１に示す材質と線膨張係数を有し、軸方向寸法が３６０ｍｍであり、誘導加熱装置３０を常温２０℃から実使用温度２００℃まで加熱したときのコイルボビン３８と励磁コイル３９の膨張量を計算して求めた。この結果、表１に示すように、コイルボビン３８と励磁コイル３９の膨張量の差は１．４ｍｍであった。実験でもほぼ同等の結果であった。

このようなコイルボビン３８と励磁コイル３９の膨張量の差により、コイルボビン３８には反りが生じる。図７は、コイルボビン３８と励磁コイル３９の接着に弾性接着剤（ＫＥ３４１７）を用いた本発明の誘導加熱装置３のコイルボビン３８の内面における反り量（図中▲の曲線）と、非弾性接着剤を用いた従来の誘導加熱装置のコイルボビンの内面における反り量（図中＊の曲線）とを示す。
この図から明らかなように、非弾性接着剤を用いた場合、コイルボビンの内面の反りは０．７ｍｍであった。これに対し、本願発明のように弾性接着剤（ＫＥ３４１７）を用いた場合、コイルボビン３８の内面の反りは０．２ｍｍであった。

また、コイルボビン３８の反りにより、励磁コイル３９と定着ローラ１９の距離が変化し、定着ローラ１９の表面の軸方向の温度分布に影響を与える。図８は、コイルボビン３８と励磁コイル３９の接着に弾性接着剤（ＫＥ３４１７）を用いた本発明の誘導加熱装置３０の定着ローラ１９の温度分布（図中太線の曲線）と、非弾性接着剤を用いた従来の誘導加熱装置の定着ローラの温度分布（図中細線の曲線）とを示す。
この図から明らかなように、従来のように非弾性接着剤を用いた場合、定着ローラ表面の温度分布は、中央に比べて両端部が７℃高くなった。これに対し、本願発明のように弾性接着剤（ＫＥ３４１７）を用いた場合、定着ローラ１９表面の温度分布は、ほぼ平坦で最大でも２℃であった。

さらに、コイルボビン３８と励磁コイル３９の膨張量の差、および低温時と高温時の温度変化により、コイルボビン３８と励磁コイル３９の接触部分より、「ぎしぎし」というきしみ音が発生する。表２は、コイルボビン３８と励磁コイル３９の接着剤として弾性接着剤（ＫＥ３４１７）を用いた本発明の誘導加熱装置３０のきしみ音の有無と、非弾性接着剤を用いた従来の誘導加熱装置のきしみ音の有無を示す。テストは、各耐久印刷後に５分間観察し、テスト者の官能に委ねた。
この表から明らかなように、従来の変性シリコン樹脂などの非弾性接着剤を用いた場合、接着が強固できしみ音が発生しやすく、２４時間の耐久印刷から発生し初め、１０００時間の耐久印刷では、きしみ音が頻発した。これに対し、本願発明のように弾性接着剤（ＫＥ３４１７）を用いた場合、１０００時間の耐久印刷でもきしみ音は発生しなかった。

図９は、本願発明の第２実施形態に係る誘導加熱装置３０Ａの分解斜視図、図１０はその正面図である。この誘導加熱装置３０Ａは、励磁コイル３９の両端部上に第１消磁コイル４６を設け、さらに各第１消磁コイル４６の上に第２消磁コイル４７を設けたものである。励磁コイル３９の長さが最大の用紙サイズＡに相当するとすれば、第１消磁コイル４６の長さは、両側の第１消磁コイル４６間の長さが用紙サイズＡより小さい用紙サイズＢとほぼ同じになるように決められ、同様に、第２磁コイル４７の長さは、両側の第２消磁コイル４７間の長さが用紙サイズＢより小さい用紙サイズＣとほぼ同じになるように決められる。

コイルボビン３８に励磁コイル３９を装着するまでは、前記第１実施形態と同様の装着方法である。第１消磁コイル４６は、励磁コイル３９と同様に、巻付け治具を用いて巻き付け、加熱して自己融着させ、装着面となる励磁コイル３９の外表面の形状に保持する。一方、図１１に示すように、励磁コイル３９上に塗布した弾性接着剤４４ｂの上に絶縁シート４８ａを載置する。次に、絶縁シート４８ａの上に耐熱性の弾性接着剤４４ｃを均一に塗布し、前記巻き付けた第１消磁コイル４６を接着し、加圧治具により加圧して硬化させ、弾性接着剤４４ｄを塗布する。さらに、同様の手順で、絶縁シート４８ｂ、弾性接着剤４４ｅ、第２消磁コイル４７、弾性接着剤４４ｆを設け、最上段表面は図示しないガラスクロステープや耐熱性テープで保護する。絶縁シート４８ａ，４８ｂとしては、ノーメックス紙（日東電工（NITTO DENKO CORPORATION）製）が好適であるが、絶縁性、耐熱性が確保できれば、ポリイミドシート、フッ素シート等も可能である。

この誘導加熱装置３０Ａは、コイルボビン３８の外表面に設けた弾性接着剤４４ａの層と、弾性接着剤４４ａの層の上に設けられ、予め装着面に倣って巻き付けられた励磁コイル３９と，励磁コイル３９の上に設けた弾性接着剤４４ｂの層と、弾性接着剤４４ｂの層の上に設けた絶縁シート４８ａと、絶縁シート４８ａの上に設けた弾性接着剤４４ｃの層と、弾性接着剤４４ｃの層の上に設けられ、予め装着面に倣って巻き付けられた第１消磁コイル４６と、第１消磁コイル４６の上に設けた弾性接着剤４４ｄの層と、弾性接着剤４４ｄの層の上に設けた絶縁シート４８ｂと、絶縁シート４８ｂの上に設けた弾性接着剤４４ｅの層と、弾性接着剤４４ｅの層の上に設けられ、予め装着面に倣って巻き付けられた第２消磁コイル４７と、第１消磁コイル４７の上に設けた弾性接着剤４４ｆの層と、からなっている。

一般に、定着ローラの長さに比べて用紙のサイズが小さい場合、連続通紙を行うと、小サイズの用紙が通過する中央部は定着動作に熱を奪われて定着ローラの温度が低下する。これを補うために、定着ローラの温度を上昇させるような制御が働く。しかし、用紙が通過しない両端部においては、定着動作による温度低下がないため、中央部に比べて温度が高くなる。

そこで、前記第２実施形態の誘導加熱装置３０Ａでは、第１消磁コイル４６と第２消磁コイル４７への電流をオン・オフするスイッチを用紙サイズに合わせて閉じることにより
消磁コイル４６，４７に誘導逆起電力を発生させる。これにより、励磁コイル３９からの磁界の変化を妨げる方向に逆磁界が発生し、消磁コイル４６，４７が配置される部分のみ、励磁コイル３９から発生する磁界が小さくなる。その結果、消磁コイル４６，４７がある範囲のみ、定着ローラ１９の温度上昇を防ぐことが可能となる。第１消磁コイル４６と第２消磁コイル４７は、励磁コイル３９と同様に装着されているので、反りやきしみ音の発生がなく、定着ローラ１９に均一な温度分布が得られる。また、消磁コイル４６，４７を使用しない場合に発生する定着ローラ１９の温度異常によるエラーや通紙速度低下が起こらないようになる。

図１２は、前記第２実施形態の誘導加熱装置３０Ａを用いた定着装置を有する画像形成装置により１５０万枚の耐久印刷を行なう前後の定着ローラ１９の温度分布を示す。
この図から明らかなように、耐久印刷を行う前も行った後も定着ローラ１９の温度分布は変化がなく、耐久後も定着品質を確保できることが分かった。

本発明に係る誘導加熱装置を有する定着装置を備えた画像形成装置の内部構成を示す断面図。 本発明の第１実施形態に係る誘導加熱装置を有する定着装置の断面図。 図２の誘導加熱装置の正面平面図。 図３の誘導加熱装置の分解斜視図。 励磁コイルの装着手順を示す断面図。 図３の励磁コイルの装着構造を示す断面図。 定着ローラの反り量を示すグラフ。 定着ローラの温度分布を示すグラフ。 本発明の第２実施形態に係る誘導加熱装置の分解斜視図。 図９の誘導加熱装置の正面図。 図６の励磁コイルの装着構造を示す断面図。 耐久印刷前後の定着ローラの温度分布を示すグラフ。 従来の誘導加熱装置を有する定着装置の断面図。 従来の励磁コイルの装着構造を示す断面図。 従来の励磁コイルの他の装着構造を示す断面図。

符号の説明

１９ 定着ローラ（被加熱体）
２０ 加圧ローラ
３０ 画像形成装置
３１ 定着装置
３８ コイルボビン
３９ 励磁コイル
４４ａ 弾性接着剤
４４ｂ 弾性接着剤
４４ｃ 弾性接着剤
４４ｄ 弾性接着剤
４５ 加圧治具
４６ 第１消磁コイル
４７ 第２消磁コイル
４８ａ 絶縁シート
４８ｂ 絶縁シート

Claims (22)

1. 環状の被加熱体の外側に配置されたコイルボビンに励磁コイルを装着してなる誘導加熱装置において、
   前記コイルボビンの外表面に設けた弾性接着剤層と、
   前記弾性接着剤層の上に設けられ、予め装着面に倣って巻き付けられた励磁コイルと、
   前記励磁コイルの上に設けた弾性接着剤層と、
   からなることを特徴とする誘導加熱装置。
2. 前記励磁コイルの上の弾性接着剤層の一部に、
   絶縁シートと、
   前記絶縁シートの上に設けた弾性接着剤層と、
   前記弾性接着剤層の上に設けられ、予め装着面に倣って巻き付けられた第１消磁コイルと、
   前記第１消磁コイルの上に設けた弾性接着剤層と、
   をさらに設けたことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
3. 前記第１消磁コイルの上の弾性接着剤層の一部に、
   絶縁シートと、
   前記絶縁シートの上に設けた弾性接着剤層と、
   前記弾性接着剤層の上に設けられ、予め装着面に倣って巻き付けられた第２消磁コイルと、
   前記第２消磁コイルの上に設けた弾性接着剤層と、
   をさらに設けたことを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱装置。
4. 環状の被加熱体の外側に配置されたコイルボビンに励磁コイルを装着してなる誘導加熱装置において、
   前記コイルボビンの外表面に、予め装着面に倣って巻き付けられた前記励磁コイルを弾性接着剤により接着し、前記励磁コイルの外表面にさらに弾性接着剤を塗布したことを特徴とする誘導加熱装置。
5. 前記励磁コイル上の弾性接着剤の一部に絶縁シートを設け、前記絶縁シートの上に、予め装着面に倣って巻き付けられた第１消磁コイルを弾性接着剤により接着し、前記第１消磁コイルの外表面にさらに弾性接着剤を塗布したことを特徴とする請求項４に記載の誘導加熱装置。
6. 前記第１消磁コイル上の弾性接着剤の一部に絶縁シートを設け、前記絶縁シートの上に、予め装着面に倣って巻き付けられた第２消磁コイルを弾性接着剤により接着し、前記第２消磁コイルの外表面にさらに弾性接着剤を塗布したことを特徴とする請求項５に記載の誘導加熱装置。
7. 前記励磁コイルは、前記コイルボビンの表面形状に倣った巻付け面を有する巻付け治具にリッツ線を巻き付けて形成したことを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の誘導加熱装置。
8. 前記励磁コイルは、自己融着により前記コイルボビンの外表面の形状に保持したことを特徴とする請求項７に記載の誘導加熱装置。
9. 前記第１消磁コイルは、前記励磁コイルの表面形状に倣った巻付け面を有する巻付け治具にリッツ線を巻き付けて形成したことを特徴とする請求項５又は６に記載の誘導加熱装置。
10. 前記第１消磁コイルは、自己融着により前記励磁コイルの外表面の形状に保持したことを特徴とする請求項９に記載の誘導加熱装置。
11. 前記第２消磁コイルは、前記第１消磁コイルの表面形状に倣った巻付け面を有する巻付け治具にリッツ線を巻き付けて形成したことを特徴とする請求項１０に記載の誘導加熱装置。
12. 前記第２消磁コイルは、自己融着により前記第２消磁コイルの外表面の形状に保持したことを特徴とする請求項１１に記載の誘導加熱装置。
13. 前記請求項１から１２のいずれかに記載の誘導加熱装置と、
    被加熱体としての定着ローラと、
    前記定着ローラに圧接して記録媒体を挟持する定着ニップ部を形成する加圧ローラと、
    からなる定着装置。
14. コイルボビンにコイルを装着する誘導加熱装置のコイル装着方法において、
    コイルボビンの表面形状に倣って予め巻付けられた励磁コイルを準備し、
    弾性接着剤をコイルボビンの外表面に均一に塗布し、
    前記弾性接着剤の上に励磁コイルを設置し、
    励磁コイルの外面を均一に加圧し、
    前記コイルボビンと前記励磁コイルを加熱して弾性接着剤を硬化させ、
    前記励磁コイルの外表面に弾性接着剤を塗布する工程からなることを特徴とする誘導加熱装置のコイル装着方法。
15. 前記励磁コイル上の弾性接着剤の一部に絶縁シートを設け、
    前記絶縁シートの上に、励磁コイルの表面形状に倣って予め巻付けられた第１消磁コイルを弾性接着剤により接着し、
    前記第１消磁コイルの外表面にさらに弾性接着剤を塗布する工程をさらに有することを特徴とする請求項１４に記載の誘導加熱装置のコイル装着方法。
16. 前記第１消磁コイル上の弾性接着剤の一部に絶縁シートを設け、
    前記絶縁シートの上に、第１消磁コイルの表面形状に倣って予め巻付けられた第２消磁コイルを弾性接着剤により接着し、
    前記第２消磁コイルの外表面にさらに弾性接着剤を塗布する工程をさらに有することを特徴とする請求項１５に記載の誘導加熱装置のコイル装着方法。
17. 前記励磁コイルは、前記コイルボビンの表面形状に倣った巻付け面を有する巻付け治具にリッツ線を巻き付けて形成することを特徴とする請求項１４から１６のいずれかに記載の誘導加熱装置のコイル装着方法。
18. 前記予め巻付けられた励磁コイルを加熱して、自己融着により前記コイルボビンの外表面の形状に保持する工程をさらに有することを特徴とする請求項１７に記載の誘導加熱装置のコイル装着方法。
19. 前記第１消磁コイルは、前記励磁コイルの表面形状に倣った巻付け面を有する巻付け治具にリッツ線を巻き付けて形成することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の誘導加熱装置のコイル装着方法。
20. 前記予め巻付けられた第１消磁コイルを加熱して、自己融着により前記励磁コイルの外表面の形状に保持する工程をさらに有することを特徴とする請求項１９に記載の誘導加熱装置のコイル装着方法。
21. 前記第２消磁コイルは、前記第１消磁コイルの表面形状に倣った巻付け面を有する巻付け治具にリッツ線を巻き付けて形成することを特徴とする請求項２０に記載の誘導加熱装置のコイル装着方法。
22. 前記予め巻付けられた第２消磁コイルを加熱して、自己融着により前記第２消磁コイルの外表面の形状に保持する工程をさらに有することを特徴とする請求項２１に記載の誘導加熱装置のコイル装着方法。

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