JP2008270215A - 誘導加熱装置及び誘導加熱定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数に分割した誘導電流発生コイルの継ぎ目部分での温度ムラを低減して、長手方向全長に渡り、被加熱部材の温度の均一化を図り、均一かつ良好な定着性能を得る。
【解決手段】 誘導電流発生コイル２７のリッツ線３７を、磁性体コア２８ａ、２８ｂ、２８ｃの端部にて、内側３ターン３７ａの上に、外側３ターン３７ｂを俵積みで積み上げる２層構造とする。誘導電流発生コイル２７の継ぎ目部分（β）にブリッジコア３８ａ、３８ｂを掛け渡す。
【選択図】図４

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に搭載され、誘導加熱により加熱される被加熱部材を有し、被加熱部材により、トナー像を用紙に定着する、誘導加熱装置および誘導加熱定着装置に関する。

近年電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置に使用される定着装置としてプロセス速度の高速化を実現する誘導加熱定着装置がある。このような誘導加熱定着装置の１つとして、金属導電層を有するヒートローラあるいは加熱ベルトの外側に、複数に分割された誘導電流発生コイルを対向配置する装置がある。

しかしながらこのように誘導電流発生コイルを複数に分割すると、例えば図１４に示す従来の誘導電流発生コイル１０２、１０３のように、単純形状にて線径０．３ｍｍのエナメル線５０本によるリッツ線１０１を６ターンした場合には、継ぎ目部分（α）のコイル幅は、３６ｍｍ〜４０ｍｍと広くなる。このように継ぎ目部分の幅が広いと、磁界の低下を生じる幅が広くなり、継ぎ目部分に対応するヒートローラの温度低下が著しくなり、ヒートローラ表面の温度ムラが顕著になる恐れがある。そこで、ヒートローラ内部に設けられる励磁コイルの端部を全て積み上げて、端部における励磁コイルの幅を狭くする加熱装置もある（例えば特許文献１参照。）。
日本特許特開平９−２３７６７５号公報(（００３９）カラム、図５)

しかしながら特許文献１のように、誘導電流発生コイルの継ぎ目部分にて全てのコイルを積み上げてしまうと、隣接するコイルとの対向面積が大きくなる。一方、誘導電流発生コイルが複数に分割される装置では、隣接される誘導電流発生コイルの継ぎ目部分にて、誘導電流発生コイル間に相互誘導電流を生じてしまう。この結果、継ぎ目部分の両コイル間に生じる相互誘導電流が大きくなり、ヒートローラの温度ムラが著しくなる恐れがある。

特に、更なる高速化のために、より薄くて熱容量の小さい金属導電層を、ヒートローラの表面近くに設けて、外部の誘導電流発生コイルにより金属導電層を加熱する装置にあっては、誘導電流発生コイルの継ぎ目部分に生じる相互誘導電流が、ヒートローラの温度ムラに著しい影響を及ぼし、定着不良を生じる恐れも生じてしまう。

そこで本発明は上記課題を解決するものであり、複数に分割した誘導電流発生コイルを用いて金属導電層を加熱する加熱装置において、隣接する誘導電流発生コイルの継ぎ目部分を原因とする被加熱部材の温度ムラを低減することにより、被加熱部材の表面温度の均一化を得る事が出来る誘導加熱装置及び誘導加熱定着装置を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するための手段として、金属導電層を有するエンドレスの被加熱部材と、前記被加熱部材に対向され、前記被加熱部材の異なる領域を加熱するために、隣接して配置される複数の誘導電流発生コイルとを有する誘導加熱装置において、前記誘導電流発生コイルの導線は、前記被加熱部材の外周面に沿うように複数周回され、前記被加熱部材の回転軸方向においては前記被加熱部材の外周面に沿って面状に配列され、前記被加熱部材の回転方向においては、前記複数周回未満の複数段に積み上げて配列されるものである。

本発明によれば、複数に分割される誘導加熱コイルの、隣接する誘導加熱コイルの継ぎ目部分にて、相互に対向する面積を低減出来、継ぎ目部分に生じる相互誘導電流を低減出来る。この結果、複数に分割される誘導加熱コイルの継ぎ目部分に生じる相互誘導電流を原因とする被加熱部材の表面温度の温度ムラを低減して、被加熱部材の表面温度の均一化を得られ、ひいては良好な定着性能を得ることが出来る。

以下にこの発明の実施例を図１乃至図１３を参照して詳細に説明する。図１は誘導加熱定着装置である定着装置１１を搭載してなる画像形成装置１を示す概略構成図である。画像形成装置１の上面には自動原稿送り装置４により供給される原稿を読取るスキャナ部６を備える。画像形成装置１は、画像形成ユニット１０に被定着媒体であるシート紙Ｐを供給するカセット機構３を備える。

カセット機構３は第１及び第２の給紙カセット３ａ、３ｂを備える。各給紙カセット３ａ、３ｂから、画像形成ユニット１０に至る搬送路７には、給紙カセット３ａ、３ｂからシート紙を取り出すピックアップローラ７ａ、７ｂ、分離搬送ローラ７ｃ、７ｄ、搬送ローラ７ｅ及びレジストローラ８が設けられる。画像形成ユニット１０の下流には、画像形成ユニット１０にてシート紙Ｐに形成されるトナー像を定着する定着装置１１が設けられる。定着装置１１の下流には、排紙ローラ４０が設けられ、定着後のシート紙Ｐを排紙部１ｂに搬送する排紙搬送路４１が設けられる。

画像形成ユニット１０は、イエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成ステーション１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋを有する。各画像形成ステーション１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋは、矢印ｑ方向に回転される転写ベルト１０ａに沿って、タンデムに配列される。

イエロ（Ｙ）の画像形成ステーション１８Ｙは、矢印ｒ方向に回転する像担持体である感光体ドラム１２Ｙの周囲に、プロセス部材である帯電器１３Ｙ、現像装置１４Ｙ、転写ローラ１５Ｙ、クリーナ１６Ｙ、除電器１７Ｙを配置してなっている。またイエロ（Ｙ）の画像形成ステーション１８Ｙの上方には、感光体ドラム１２Ｙにレーザビームを照射するレーザ露光装置１９が設けられる。

マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成ステーション１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋは、イエロ（Ｙ）の画像形成ステーション１８Ｙと同様の構成を有している。

画像形成ユニット１０にてプリント操作が開始されると、イエロ（Ｙ）の画像形成ステーション１８Ｙにあっては、感光体ドラム１２Ｙが矢印ｒ方向に回転し、帯電器１３Ｙにより一様に帯電される。次いで感光体ドラム１２Ｙは、レーザ露光装置１９により、スキャナ部６で読取った画像情報に対応する露光々を照射されて静電潜像を形成される。この後感光体ドラム１２Ｙは現像装置１４Ｙにてトナー像を形成され、転写ローラ１５Ｙ位置で、転写ベルト１０ａ上を矢印ｑ方向に搬送されるシート紙Ｐにトナー像を転写する。転写終了後、感光体ドラム１２Ｙはクリーナ１６Ｙにより残留トナーをクリーニングされ、除電器１７Ｙにより感光体ドラム１２Ｙ表面を除電され、次のプリント可能となる。

マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成ステーション１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋは、イエロ（Ｙ）の画像形成ステーション１８Ｙと同様に画像形成操作を行い、シート紙Ｐにフルカラートナー像を形成する。この後シート紙Ｐは、誘導加熱定着装置である定着装置１１により加熱加圧定着され、プリント画像を完成されて、排紙部１ｂに排紙される。

次に定着装置１１について述べる。図２は、定着装置１１を示す概略構成図である。定着装置１１は、エンドレスの被加熱部材であるヒートローラ２２と加圧部材であるプレスローラ２３を有する。ヒートローラ２２は、駆動モータ２５により矢印ｓ方向に駆動される。プレスローラ２３は、圧縮バネ２４ａによりヒートローラ２２に加圧接触される。これによりヒートローラ２２とプレスローラ２３との間に一定幅のニップ２６が形成される。プレスローラ２３は、ヒートローラ２２に従動して矢印ｔ方向に回転する。

更に定着装置１１の、ヒートローラ２２の外側には、ギャップを介して、ヒートローラ２２を加熱する誘導電流発生コイル２７が対向配置される。更にヒートローラ２２の外周には、定着後のシート紙Ｐの巻きつきを防止する剥離爪３１、ヒートローラ２２の表面温度を検出する第１のサーミスタ３３ａ、第２のサーミスタ３３ｂ、第３のサーミスタ３３ｃ及び、ヒートローラ２２の表面温度の異常を検知して、加熱を遮断するためのサーモスタット３４が設けられる。プレスローラ２３の外周にはクリーニングローラ２４ｂが設けられる。

尚、シート紙Ｐがヒートローラ２２に巻きつく恐れが無い場合は、剥離爪３１を設けなくても良い。又、サーミスタは３つに限定されず、ヒートローラ２２の回転軸π方向である、ヒートローラ２２の長手方向の必要な箇所に、必要数配置可能である。

ヒートローラ２２は、芯金２２ａ周囲に厚さ５〜１２ｍｍの発泡ゴム(スポンジ）２２ｂ、ニッケル（Ｎｉ）からなる厚さ４０μｍの金属導電層２２ｄ、厚さ２００μｍのソリッドゴム層２２ｅ及び、厚さ３０μｍの離型層２２ｆからなっている。金属導電層２２ｄは、ニッケルに限らず、ステンレス、アルミニウム、あるいはステンレスとアルミニウムの複合材等であっても良い。

プレスローラ２３は、芯金２３ａの周囲にシリコンゴム層２３ｂを被覆してなっている。プレスローラ２３は、さらに離型層２３ｃを有する。尚、シリコンゴム層２３ｂに換えて、フッ素ゴム層を用いても良い。ヒートローラ２２及びプレスローラ２３は、いずれも直径４０ｍｍに形成されている。シート紙Ｐは、このようなヒートローラ２２及びプレスローラ２３間のニップ２６を通過することにより、シート紙Ｐ上のトナー像を加熱加圧定着される。

尚プレスローラ２３も、必要に応じて、誘導電流発生コイルにより加熱される金属導電層を有し、或いはハロゲンランプヒータを内蔵する等、加熱機構を有していても良い。

次に誘導電流発生コイル２７について述べる。誘導電流発生コイル２７は、第１乃至第３の誘導電流発生コイル２７ａ、２７ｂ、２７ｃからなっている。第１乃至第３の誘導電流発生コイル２７ａ、２７ｂ、２７ｃの磁性体コア２８ａ、２８ｂ、２８ｃは、ヒートローラ２２とほぼ同軸状となっている。磁性体コア２８ａ、２８ｂ、２８ｃは、誘導電流発生コイル２７による磁束をヒートローラ２２に集中させるようになっていて、両側に磁気遮蔽材３０ａ、３０ｂ、３０ｃが凸設される事から、ヒートローラ２２に磁束を更に集中させることが出来る。

図３に示すように、第１の誘導電流発生コイル２７ａは、長さ２００ｍｍであり、ヒートローラ２２の中央領域を加熱する。第２及び第３の誘導電流発生コイル２７ｂ、２７ｃは、第１の誘導電流発生コイル２７ａの両側に配置される。第２及び第３の誘導電流発生コイル２７ｂ、２７ｃは、直列接続されていて、同じ制御で駆動される。第１乃至第３の誘導電流発生コイル２７ａ、２７ｂ、２７ｃにより、ヒートローラ２２全長３２０ｍｍを加熱する。第１の誘導電流発生コイル２７ａと、第２及び第３の誘導電流発生コイル２７ｂ、２７ｃは、交互に切り替えて出力される。尚、第１の誘導電流発生コイル２７ａと、第２及び第３の誘導電流発生コイル２７ｂ、２７ｃは同時に出力されても良い。

誘導電流発生コイル２７は高周波電流を印加することにより磁束を発生する。この磁束により、磁界の変化を妨げるように、ヒートローラ２２に渦電流が発生される。この渦電流と、ヒートローラ２２の抵抗によって金属導電層２２ｄにジュール熱が発生し、ヒートローラ２２は加熱される。

誘導電流発生コイル２７は、例えば銅線材を複数本撚った線径３ｍｍのリッツ線３７を用いて形成する。銅線の絶縁材は、耐熱性のポリアミドイミドを用いる。電線及び絶縁材はこれに限定されず、線径も任意である。又リッツ線３７を用いる場合にその構造も任意であり、単に複数の絶縁した銅線を束ねたものであっても良いし、銅線の数や太さも限定されない。誘導電流発生コイル２７は、リッツ線３７を磁性体コア２８ａ、２８ｂ、２８ｃに巻きつけて形成されている。

例えばリッツ線３７を６ターンして誘導電流発生コイル２７を形成する場合に、図４及び図５に示すように、磁性体コア２８ａ、２８ｂ、２８ｃの両側端部にて、リッツ線３７は、積み上げて配列される。即ちヒートローラ２２の回転軸方向と平行なヒートローラ２２の長手方向においては、リッツ線３７は積み上げられることなく、単純に巻かれる。これにより、誘導電流発生コイル２７は、ヒートローラ２２の長手方向においては、ヒートローラ２２の表面と略平行な面状に形成される。

一方、ヒートローラ２２の回転方向と平行な方向となる誘導電流発生コイル２７の両側端部においては、リッツ線３７は、２層に積み上げて形成される。この２層は、第１ポーションである内側３ターン３７ａの上に、第２ポーションである外側３ターン３７ｂを重ねて層形成される。

このようにリッツ線３７を２層に積み上げることにより、図６に示すように、第１乃至第３の誘導電流発生コイル２７ａ、２７ｂ、２７ｃの隣接する継ぎ目部分（β）及び、ヒートローラ２２の両側部に対応する両端部（γ）の幅が狭く形成される。例えば、線径３ｍｍのリッツ線３７を使用する場合には、継ぎ目部分（β）のコイル幅は、夫々３ターン（３×３＝９ｍｍ）ずつが隣接されて、合計１８ｍｍのコイル幅となる。又、ヒートローラ２２の両側部に対応する両端部（γ）のコイル幅は、（３×３＝９ｍｍ）となる。従って、ヒートローラ２２の回転方向と平行な方向となる両側端部にて、リッツ線３７を積み上げないで、誘導電流発生コイルを単純形状に形成した場合に比べて、継ぎ目部分（β）及び、両端部（γ）のコイル幅を、夫々１／２に縮小出来る。この結果、隣接する誘導電流発生コイル２７の継ぎ目部分（β）及び、両端部（γ）の幅を原因とする金属導電層２２ｄの温度低下を減少出来、ヒートローラ２２の温度ムラを低減できる。

しかも第１乃至第３の誘導電流発生コイル２７ａ、２７ｂ、２７ｃの継ぎ目部分（β）にて、夫々対向する誘導電流発生コイル２７ａ、２７ｂ、２７ｃの面積は、リッツ線３７を２層分のみを積み上げた領域であり、狭く形成されている。従って、全てのリッツ線３７を積み上げた場合に比べて、継ぎ目部分（β）で、隣接する第１乃至第３の誘導電流発生コイル２７ａ、２７ｂ、２７ｃ間で生じる相互誘導電流を低減できる。この結果、継ぎ目部分（β）の、相互誘導電流を原因とする金属導電層２２ｄの温度低下を縮小出来、ヒートローラ２２の温度ムラを低減できる。

更にこのようにリッツ線３７を２層に積み上げることにより、誘導電流発生コイル２７は、ヒートローラ２２の長手方向の長さ（磁性体コア２８ａ、２８ｂ、２８ｃの長さ）を変えずに、リッツ線３７の全長を短縮できる。この結果電流発生時において、リッツ線３７の銅損による無駄なジュール熱を低減でき、金属導電層２２ｄの発熱効率を高めることが出来る。

尚、ヒートローラ２２の回転方向と平行な方向となる誘導電流発生コイル２７の両側端部での、リッツ線３７の積み上げは、２層に限定されない。例えば、図７に示すように内側３ターン３７ａの上に、外側３ターン３７ｂを２層に分けて積み上げて、全体として３層となるようにしても良い。更に誘導電流発生コイル２７のターン数が多い場合は、更に積み上げる層の数を増やすことも可能である。又リッツ線を更に積み上げる時の積み上げ方も任意である。但し、リッツ線３７の磁束は、金属導電層２２ｄに近いほど、発熱効果を増加する。従って、端部におけるリッツ線の積み上げ数は、２層〜３層がより適切である。

第１乃至第３の誘導電流発生コイル２７ａ、２７ｂ、２７ｃを、夫々磁性体コア２８ａ、２８ｂ、２８ｃに巻きつける時には、誘導電流発生コイル２７の両側端部にてリッツ線３７を、例えば図８に示すように、俵積み形式で内側３ターン３７ａの上に、外側３ターン３７ｂを重ねる。俵積みは、１層目のリッツ線３７ａの窪みに２層目のリッツ線３７ｂが嵌るように積み重ねる形式である。このように俵積みすると、単純に積み上げる場合に比べて、リッツ線３７の積み上げ高さをより低くすることが可能となる。

このようにリッツ線３７の積み上げ高さをより低くすることにより、ヒートローラ２２の長手方向における誘導電流発生コイル２７の長さを変えずに、リッツ線３７の全長を更に短縮できる。このようにリッツ線３７を俵積みすることにより、単純に積み上げる場合に比べて、リッツ線３７を短縮した分、リッツ線３７の銅損による無駄なジュール熱を更に低減出来、金属導電層２２ｄの発熱効率を高められる。

又、第１乃至第３の誘導電流発生コイル２７ａ、２７ｂ、２７ｃを、夫々磁性体コア２８ａ、２８ｂ、２８ｃに巻きつける時に、誘導電流発生コイル２７の両側端部を、例えば図９に示すようにプレスする。通常リッツ線３７の断面は、図１０に示すように丸くなっている。リッツ線３７をプレスして、断面を、図９に示すように矩形にすることにより、断面が丸いリッツ線３７に比べて、リッツ線３７の積み上げ高さをより低くすることが可能となる。

このように、リッツ線３７の積み上げ高さをより低くすることにより、誘導電流発生コイル２７の長手方向の長さを変えずに、リッツ線３７の全長をより短縮できる。リッツ線３７を矩形にプレスすることにより、断面が丸いリッツ線３７を積み上げる場合に比べて、リッツ線３７の全長を短縮出来た分、リッツ線３７の銅損による無駄なジュール熱を低減出来、金属導電層２２ｄの発熱効率を高められる。

第１乃至第３の誘導電流発生コイル２７ａ、２７ｂ、２７ｃの両側端部のリッツ線３７のプレスは、リッツ線３７をプレス成型機に通すことにより、プレスされたリッツ線を積みあげても良いし、或いは、第１乃至第３の誘導電流発生コイル２７ａ、２７ｂ、２７ｃの両側端部にて、リッツ線３７を内側に３ターン３７ａ形成した上に、外側３ターン３７ｂを積み上げた後に、電流発生コイル２７の両側端部全体をプレス成型するようにしても良い。

尚誘導電流発生コイル２７ａ、２７ｂ、２７ｃの端部にて、リッツ線３７を、図１１に示すように、外側３ターン３７ｂの上に内側３ターン３７ａを積み上げるようにしても良い。これは、内側３ターン３７ａを巻いた後に、内側３ターン３７ａの下に、外側３ターン３７ｂを巻いて形成する。この時、例えば内側３ターン３７ａを巻いた後に、先ず内側３ターン３７ａをプレス成型する。次いで、外側３ターン３７ｂを巻いて更にプレス成型する。

又、第１乃至第３の誘導電流発生コイル２７ａ、２７ｂ、２７ｃの継ぎ目部分（β）には、例えば、図１２に示すような、ブリッジコア３８ａ、３８ｂが掛け渡されている。ブリッジコア３８ａ、３８ｂは、第１乃至第３の誘導電流発生コイル２７ａ、２７ｂ、２７ｃの継ぎ目部分（β）の磁束を金属導電層２２ｄに集中させて、金属導電層２２ｄの発熱効率を向上することが出来る。

尚誘導電流発生コイル２７は、継ぎ目部分（β）にブリッジコア３８ａ、３８ｂを掛け渡さなくても良い。但し、この実施例のようにブリッジコア３８ａ、３８ｂを設けた場合には、ブリッジコア３８ａ、３８ｂを配置しない場合に比べて、継ぎ目部分（β）において金属導電層２２ｄをより効率的に発熱させることが出来る。従って、誘導電流発生コイル２７の継ぎ目部分（β）において、金属導電層２２ｄの温度低下を縮小して、ヒートローラ２２の温度を、より均一化できる。

上記構成からなる誘導電流発生コイル２７により、ヒートローラ２２は加熱される。ここで、第１のサーミスタ３３ａは、第１の誘導電流発生コイル２７ａにより加熱されるヒートローラ２２の中央部分の温度を検知し、第２のサーミスタ３３ｂは、第２の誘導電流発生コイル２７ｂにより加熱されるヒートローラ２２の温度を検知し、第３のサーミスタ３３ｃは、第３の誘導電流発生コイル２７ｃにより加熱されるヒートローラ２２の温度を検知する。

次に図１３のブロック図を参照して、定着装置１１の制御系１００ついて述べる。制御系１００は、ヒートローラ２２を加熱する誘導電流発生コイル２７に供給する高周波電力を変動可能に制御する。

制御系１００は、第１の誘導電流発生コイル２７ａあるいは第２、第３の誘導電流発生コイル２７ｂ、２７ｃに駆動電流を供給するスイッチング回路４８と、スイッチング回路４８に制御信号を供給する駆動部５０、駆動部５０に１００Ｖ直流電源を供給する整流回路５１、第１乃至第３のサーミスタ３３ａ〜３３ｃに接続される温度検知部５２、画像形成装置１全体を制御すると共に、温度検知部５２の検知結果に応じて、駆動部５０を制御するＣＰＵ５６を有する。

ＣＰＵ５６は、温度検知部５２の検知結果に応じて、スイッチング回路４８から第１乃至第３の誘導電流発生コイル２７ａ〜２７ｃに出力される電力量を制御する。これによりヒートローラ２２の発熱温度は、調整される。ＣＰＵ５６は、画像形成装置１のメインモータ５７、カセット機構３及びスキャナ部６等を制御する。更にオプションとして、フィニッシャ５８あるいは大容量給紙装置６０を装備する場合には、ＣＰＵ５６は、フィニッシャ５８あるいは大容量給紙装置６０を制御する。画像形成装置１のメインモータ５７、カセット機構３及びスキャナ部６の消費電力は例えば２００Ｗ程度であり、フィニッシャ５８の消費電力は例えば１００Ｗ程度、大容量給紙装置６０の消費電力は例えば１００Ｗ程度である。

整流回路５１は、商用交流電源５５からの電流を１００Ｖに整流して、駆動部５０に供給する。商用交流電源５５と整流回路５１の入力端との間には、電力検知回路５４が設けられる。電力検知回路５４は、第１乃至第３の誘導電流発生コイル２７ａ〜２７ｃに供給する電力を常時監視する。電力検知回路５４による監視結果は、所定のタイミングで駆動部５０及びＣＰＵ５６にフィードバックされる。

制御系１００は、電力検知回路５４にて、定着装置１１を含め画像形成装置１の消費電力が、電力規定値を超えないよう監視している。即ち、商用電力を用いた場合に、画像形成装置１全体で使用可能な電力規定値は１５００Ｗときまっている。従って、電力検知回路５４は、定着装置１１に使用可能な消費電力量が、最大でも、１５００Ｗから、メインモータ５７等の駆動源に使用する電力量及び、フィニッシャ５８等のオプション機能に使用する電力量を減算した残りの電力量となるように監視する。電力検知回路５４は、メインモータ５７或はオプション機能等、定着装置１１以外に使用する消費電力を各機構に流れ込む入力電流と電圧を積算して求めている。

次に作用について述べる。画像形成プロセスの開始により画像形成ユニット１０では、イエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成ステーション１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋにて、夫々感光体ドラム１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ上にトナー像を形成する。感光体ドラム１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ上のトナー像を、転写ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋにより矢印ｑ方向に回転される転写ベルト１０ａ上のシート紙Ｐに転写して、シート紙Ｐ上にフルカラートナー像を形成する。この後シート紙Ｐは、定着装置１１のヒートローラ２２及びプレスローラ２３間のニップ２６を通過して、トナー像を加熱加圧定着され、プリント画像を完成される。

画像形成プロセス開始により定着装置１１では、駆動モータ２５によりヒートローラ２２が矢印ｓ方向に駆動され、これに従動するプレスローラ２３が矢印ｔ方向に回転される。更に定着装置１１では、サーミスタ３３ａ〜３３ｃによるヒートローラ２２の表面温度の検出結果に従い、ＣＰＵ５６が駆動部５０を制御する。

駆動部５０は、シート紙Ｐサイズに応じて、第１の誘導電流発生コイル２７ａ及び／又は第２及び第３の誘導電流発生コイル２７ｂ、２７ｃに、夫々９００Ｗの電力を供給する。シート紙Ｐサイズが、例えば、ＪＩＳ規格のＡ４横サイズ（２１０×２９７ｍｍ）、Ａ３サイズ（４２０×２９７ｍｍ）等の、フルサイズ紙であれば、定着装置１１は、第１の誘導電流発生コイル２７ａ及び第２及び第３の誘導電流発生コイル２７ｂ、２７ｃに電力を供給してヒートローラ２２の長手方向全長を加熱する。又、シート紙Ｐサイズが、例えば、ＪＩＳ規格のＡ４縦サイズ（２９７×２１０ｍｍ）等の、小サイズ紙であれば、定着装置１１は、第１の誘導電流発生コイル２７ａのみに電力を供給してヒートローラ２２の中央の一部を加熱する。これにより、誘導電流発生コイル２７は、ヒートローラ２２の必要部分を、約１０秒の高速にて、例えば１６０℃の定着温度に昇温し、定着可能とする。

この時、リッツ線３７を６ターンして形成される誘導電流発生コイル２７は、磁性体コア２８ａ、２８ｂ、２８ｃの端部にて、内側３ターン３７ａのリッツ線３７の上に、外側３ターン３７ｂのリッツ線３７を積み上げた２層構造となっている。即ち、第１乃至第３の誘導電流発生コイル２７ａ、２７ｂ、２７ｃの隣接する継ぎ目部分（β）及び、両側端部（γ）の幅は、リッツ線３７を積み上げないで、単純形状とした場合のコイルの幅に比べて略１／２と、狭くなる。又同時に、継ぎ目部分（β）にて、第１乃至第３の誘導電流発生コイル２７ａ、２７ｂ、２７ｃの対向する面積は、全てのリッツ線３７を積み上げた場合に比べて、縮小される。更に誘導電流発生コイル２７の、磁性体コア２８ａ、２８ｂ、２８ｃの長さを変えないで、リッツ線３７の全長を短縮している。

このことから、ヒートローラ２２の長手方向全長を加熱する場合に、誘導電流発生コイル２７の隣接する継ぎ目部分（β）及び、両側端部（γ）のコイル幅を原因とする、金属導電層２２ｄの温度低下を縮小出来る。又、誘導電流発生コイル２７の継ぎ目部分（β）で生じる相互誘導電流を原因とする、金属導電層２２ｄの温度低下も縮小出来る。

更にこの実施例では、第１乃至第３の誘導電流発生コイル２７ａ、２７ｂ、２７ｃの、磁性体コア２８ａ、２８ｂ、２８ｃの端部におけるリッツ線３７の積み上げを２層としている。即ち継ぎ目部分（β）及び、両側端部（γ）にて、第１乃至第３の誘導電流発生コイル２７ａ、２７ｂ、２７ｃを積み上げた部分であっても、上層のリッツ線３７も、ヒートローラ２２に比較的近くなっている。従って、第１乃至第３の誘導電流発生コイル２７ａ、２７ｂ、２７ｃの積み上げた部分から発生した磁界も、多少はヒートローラ２２に作用させることが出来る。このことからも、誘導電流発生コイル２７の継ぎ目部分（β）においてヒートローラ２２が温度低下をきたすという温度ムラを低減でき、ヒートローラ２２の表面温度を全長にわたり、より均一にすることが出来る。又、誘導電流発生コイル２７が同じ長さであった場合に、単純形状にてリッツ線を巻いた場合に比べて、リッツ線３７を短縮出来、銅損による無駄なジュール熱の低減により、金属導電層２２ｄの発熱効率を高めることが出来る。

これに対して、比較例として、単純形状に巻いた誘導加熱コイルの端部を単に折り曲げたのみの場合には、ヒートローラ２２から遠い外周部分は、ヒートローラ２２から離れすぎてしまう。このため、単純形状の端部を折り曲げた誘導加熱コイルの場合は、折り曲げた端部の外周部分から発生した磁界を、ヒートローラ２２に作用させることが出来なくなる。

更に、誘導電流発生コイル２７の端部にて、リッツ線３７を俵積みにより２層構造とすることにより、リッツ線３７の積み上げ高さをより低減できる。或いは誘導電流発生コイル２７の端部にて、リッツ線３７をプレスすることにより、２層構造の積み上げ高さをより低減できる。

このことから、リッツ線３７の全長を更に短縮できる。従って、リッツ線３７の銅損による無駄なジュール熱をより低減することができ、金属導電層２２ｄの発熱効率を更に高めることが出来る。

更に誘導電流発生コイル２７の継ぎ目部分（β）にブリッジコア３８ａ、３８ｂを掛け渡すことにより、誘導電流発生コイル２７の継ぎ目部分（β）における金属導電層２２ｄの発熱効率を向上出来る。このことから、誘導電流発生コイル２７の継ぎ目部分（β）において、金属導電層２２ｄの温度低下を縮小出来、ヒートローラ２２の全長にわたり、温度を、より均一にすることが出来る。

このようにして定着装置１１で加熱加圧定着操作を行う間、駆動部５０はスイッチング回路４８を駆動して、温度検知部５２の検知結果に応じて、第１乃至第３の誘導電流発生コイル２７ａ〜２７ｃに出力する電力量を制御する。これによりヒートローラ２２の長手方向の温度分布を一定に保つ。従って、ヒートローラ２２の長手方向全長に渡り、常に良好な定着性を得ることが出来、フルサイズ紙上に形成されるトナー像であっても、高速にて良好に定着可能となる。

この実施例によれば、磁性体コア２８ａ、２８ｂ、２８ｃの端部にて、誘導電流発生コイル２７の内側３ターン３７ａのリッツ線３７の上に、外側３ターン３７ｂのリッツ線３７を２層の俵積みとなるように積み上げて、継ぎ目部分（β）における誘導電流発生コイル２７の対向面積の縮小を図ると共に誘導電流発生コイルの継ぎ目部分（β）及び、両側端部（γ）のコイル幅を縮小している。更にこの実施例によれば、継ぎ目部分（β）にブリッジコア３８ａ、３８ｂを掛け渡している。

このことから、ヒートローラ２２の全長を加熱する場合に、誘導電流発生コイルの継ぎ目部分（β）で発生される相互誘導電流、及び継ぎ目部分（β）及び、両側端部（γ）のコイル幅を原因とする金属導電層２２ｄの温度低下を縮小出来ると共に、ブリッジコア３８ａ、３８ｂにより継ぎ目部分（β）に磁束を集中できることから、ヒートローラ２２は、及び継ぎ目部分（β）及び、両側端部（γ）における温度ムラを低減出来、全長にわたり、より均一な定着温度を得ることが出来る。

尚この発明は、上記実施例に限られるものではなく、この発明の範囲内で種々変更可能であり、例えばエンドレスの被加熱部材は、定着ベルトであっても良いし、誘導電流発生コイルの周回数も限定されない。更に被加熱部材と平行方向における誘導電流発生コイルの積み上げ方や段数等も任意である。

この発明の実施例の定着装置を搭載した画像形成装置を示す概略構成図である。 この発明の実施例の定着装置を示す概略構成図である。 この発明の実施例の誘導電流発生コイルを示す概略説明図である。 この発明の実施例の誘導電流発生コイル端部の磁性体コアを除いた状態を示す一部斜視図である。 この発明の実施例の誘導電流発生コイルの端部のリッツ線を２層に積み重ねた状態を示す説明図である。 この発明の実施例の誘導電流発生コイルの継ぎ目部分を示す概略説明図である。 この発明の実施例の誘導電流発生コイルの端部のリッツ線を３層に積み重ねた状態を示す説明図である。 この発明の実施例の誘導電流発生コイルの端部のリッツ線を俵積みした状態を示す説明図である。 この発明の実施例の誘導電流発生コイルの端部のリッツ線をプレスした状態を示す説明図である。 この発明の実施例のリッツ線の断面形状を示す説明図である。 この発明の実施例の誘導電流発生コイルの端部にて、外側の周回のリッツ線の上に内側の周回のリッツ線を積み上げた状態を示す説明図である。 この発明の実施例の誘導電流発生コイルの継ぎ目部分にブリッジコアを掛け渡した状態を示す概略説明図である。 この発明の実施例の定着装置の制御ユニットを示すブロック図である。 従来の誘導電流発生コイルの継ぎ目部分を示す概略説明図である。

符号の説明

１…画像形成装置
１０…画像形成ユニット
１０ａ…転写ベルト
１１…定着装置
２２…ヒートローラ
２２ｄ…金属導電層
２３…プレスローラ
２７…誘導電流発生コイル
２７ａ、２７ｂ、２７ｃ…第１、第２、第３の誘導電流発生コイル
２８ａ、２８ｂ、２８ｃ…磁性体コア
３７…リッツ線
３７ａ…内側３ターン
３７ｂ…外側３ターン
３８ａ、３８ｂ…ブリッジコア

Claims (9)

1. 金属導電層を有するエンドレスの被加熱部材と、
   前記被加熱部材に対向され、前記被加熱部材の異なる領域を加熱するために、隣接して配置される複数の誘導電流発生コイルとを有する誘導加熱装置において、
   前記誘導電流発生コイルの導線は、前記被加熱部材の外周面に沿うように複数周回され、前記被加熱部材の回転軸方向においては前記被加熱部材の外周面に沿って面状に配列され、前記被加熱部材の回転方向においては、前記複数周回未満の複数段に積み上げて配列されることを特徴とする誘導加熱装置。
2. 前記誘導電流発生コイルの導線は、前記被加熱部材の回転方向において、前記被加熱部材との対向面にて複数回周回される第１ポーションと、前記第１ポーションの上方に覆いかぶさる第２ポーションを形成するように積み上げて配列されることを特徴とする請求項１記載の誘導加熱装置。
3. 前記第２ポーションは、俵積み形式で、前記第１ポーションの上方に積み上げられることを特徴とする請求項２記載の誘導加熱装置。
4. 前記複数の誘導電流発生コイルの継ぎ目部分に掛け渡されるブリッジコアを更に有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の誘導加熱装置。
5. 金属導電層を有するエンドレスの被加熱部材と、
   前記被加熱部材に対向され、前記被加熱部材の異なる領域を加熱するために、隣接して配置される複数の誘導電流発生コイルと、
   前記被加熱部材に圧接し、前記被加熱部材と共に被定着媒体を所定方向に挟持搬送する加圧部材とを有する誘導加熱定着装置において、
   前記誘導電流発生コイルの導線は、前記被加熱部材の外周面に沿うように複数周回され、前記被加熱部材の回転軸方向においては前記被加熱部材の外周面に沿って面状に配列され、前記被加熱部材の回転方向においては、前記複数周回未満の複数段に積み上げて配列されることを特徴とする誘導加熱定着装置。
6. 前記誘導電流発生コイルの導線は、前記被加熱部材の回転方向において、前記被加熱部材との対向面にて複数回周回される第１ポーションと、前記第１ポーションの上方に覆いかぶさる第２ポーションを形成するように積み上げて配列されることを特徴とする請求項５記載の誘導加熱定着装置。
7. 前記第２ポーションは、俵積み形式で、前記第１ポーションの上方に積み上げられることを特徴とする請求項６記載の誘導加熱定着装置。
8. 前記複数の誘導電流発生コイルの継ぎ目部分に掛け渡されるブリッジコアを更に有することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の誘導加熱定着装置。
9. 金属導電層を有するエンドレスの被加熱部材と、
   前記被加熱部材に対向され、前記被加熱部材の異なる領域を加熱するために、隣接して配置される複数の誘導電流発生コイルと、
   前記複数の誘導電流発生コイルの継ぎ目部分に掛け渡されるブリッジコアと、
   前記被加熱部材に圧接し、前記被加熱部材と共に被定着媒体を所定方向に挟持搬送する加圧部材とを具備することを特徴とする誘導加熱定着装置。

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