JP2012113254A - 誘導加熱ユニット、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着むらが生じにくい誘導加熱ユニット、定着装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】導電性の定着ベルトを電磁誘導加熱して、記録紙にトナー像を熱定着する定着装置における誘導加熱ユニットであって、定着ベルトの外表面に沿うように設けられた湾曲した保持面１７９を有するコイルボビン１７１と、保持面１７９に載置され、通電により定着ベルトを電磁誘導加熱するプリントコイル１７３とを備え、プリントコイル１７３は、耐熱性樹脂からなるベースフィルムに形成されたコイルパターン配線である。
【選択図】図３

Description

本発明は、誘導加熱ユニット、定着装置及び画像形成装置に関し、特に、定着装置における記録シートの幅方向における定着品質のばらつきを抑制する技術に関する。

電子写真方式の画像形成装置において、従来から、電磁誘導加熱を利用してトナー像を記録シートに熱定着する定着装置を採用するものがある（例えば、特許文献１）。
このような電磁誘導方式の定着装置は、ハロゲンヒータを熱源とする定着装置よりも省エネルギー化を図れるという利点がある。
図１２（ａ）は、当該電磁誘導方式の定着装置５００の構成を示す概略断面図であり、図１２（ｂ）は、その部分拡大図である。

図１２（ａ）に示すように、定着装置５００は、誘導加熱ユニット５４０と、外周部に発熱層５５３が設けられた押圧ローラ５５０と、加圧ローラ５６０とを備える。
誘導加熱ユニット５４０は、交番磁界を発生するための励磁コイル５７３を、コイルボビン５７１の保持面５７２に保持してなり、当該励磁コイル５７３の上方を覆うように強磁性体からなるアーチ磁性体コア５７４が配される。

コイルボビン５７１は、押圧ローラ５５０の軸と並行に延びると共に、そのコイル保持面５７２の横断面の形状が、発熱層５５３の外周面に沿って湾曲しており、そこに保持された励磁コイル５７３と発熱層５５３との距離が、周方向と押圧ローラ５５０の軸方向（以下、「長手方向」という。）において、ほぼ均一になるように構成されている。
これにより、励磁コイル５７３から発熱層５５３に作用する磁束密度が、特に長手方向において均一になるようにして、発熱層５５３に発熱むらが生じないようにしている。

図１２（ｂ）に示すように、励磁コイル５７３は、樹脂材料からなる絶縁性の熱融着剤５７３ｂで表面をコーティングされたリッツ線５３５ａを、予め、コイルボビン５７１と同形状の湾曲面を有する巻き付け治具（不図示）に複数ターン巻回した後、所定の電流を供給することによりジュール発熱させて、隣り合うリッツ線５３５ａの熱融着剤５７３ｂ同士を熱融着させることにより、その裏面（凹曲面側）がコイルボビン５７１の保持面５７２に沿うように成形している。

このように成形された励磁コイル５７３は、接着剤を介して上記コイルボビン５７１の保持面に固定される。

特開２００８−１３９４４８号公報

しかしながら、上述のような励磁コイルの製造方法では、実際にリッツ線５７３ａを均一に巻回するのが難しく、寸法精度を確保するのが困難であり、そのため、図１２（ｂ）に示すように、コイルボビン５７１の保持面５７２と励磁コイル５７３との間に部分的に隙間が生じることがある。
しかも、当該隙間は、励磁コイル５７３の長手方向の全域に亘って生じているのものではなく、長手方向のある一部分に生じていることが多い。

このような隙間がコイルボビンの保持面と励磁コイルとの間に生じると、その部分だけ発熱層５５３との距離が大きくなって、発熱層５５３に作用する磁束密度が低下し、その結果、用紙の幅方向において定着品質がばらつく、いわゆる定着むらが発生し易い。
本発明は、上述のような課題に鑑みて為されたものであって、定着むらが生じにくい誘導加熱ユニット、定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る誘導加熱ユニットは、導電性の発熱回転体を電磁誘導加熱して、記録紙にトナー像を熱定着する定着装置における誘導加熱ユニットであって、前記発熱回転体の外表面に沿うように設けられた湾曲面を有するコイルボビンと、前記コイルボビンの前記発熱回転体とは反対側の湾曲面に保持され、通電により前記発熱回転体を電磁誘導加熱する励磁コイルとを備え、前記励磁コイルは、耐熱性樹脂からなるフレキシブル基板に形成されたコイルパターンであることを特徴とする。

励磁コイルは、フレキシブル基板に形成されたコイルパターンであるため、柔軟性を有すると共に、厚み方向における寸法変動も小さいので、コイルボビンの湾曲面に保持される際に容易に変形し、当該湾曲面にしっかりと密着することができる。
これにより、コイルパターンと発熱回転体との距離をその長手方向において等しくすることが可能となり、発熱回転体に作用する磁束密度を均一化できるので、定着むらを生じにくくすることができる。

また、前記コイルパターンは、導体パターンが２ターン以上渦巻状にフレキシブル基板上に形成されており、前記フレキシブル基板は、前記発熱回転体の軸方向と平行な方向における両端部が折り返されており、コイルパターンの対応箇所が当該フレキシブル基板に応じて折り返された折返部を有することが望ましい。
さらに、前記折返部は、折り返す前の最外周側のコイルパターンが、最内周側のコイルパターンより内側に来ないように折り返されていることが望ましい。

また、前記コイルボビンは、前記フレキシブル基板のうちコイルパターンの存しない部分に形成された被係合部に係合して、当該励磁コイルの位置決めを行う係合部を有することが望ましい。
そして、前記被係合部は、前記フレキシブル基板のコイルパターンの存する領域の内側の領域に形成されていることが望ましい。

また、前記被係合部は、フレキシブル基板に設けられた切欠きであり、前記係合部は、コイルボビンに設けられた係合突起であることが望ましい。
もしくは、前記被係合部は、フレキシブル基板に設けられた透孔であり、前記係合部は、コイルボビンに設けられた係合ピンであるとしてもよい。
また、前記フレキシブル基板上に形成されたコイルパターンの表面を覆うようにして耐熱性樹脂からなるカバー層が形成されていることが望ましい。

ここで、前記耐熱性樹脂は、ポリイミドもしくはアラミドであることが望ましい。
また、前記コイルパターンは、導体パターンが２ターン以上渦巻状に巻回された形状をしており、前記励磁コイルのインダクタンス値が設計上の値となるように、当該励磁コイルに流す交番電流の周波数、前記金属箔の幅、厚み、ターン数が設定されていることが望ましい。

そして、前記金属箔の１ターンの幅をＷ、厚みをｔとし、隣接する金属箔同士の離間距離をＬとするとき、Ｗ≧５ｔ、Ｌ≦Ｗ／４の関係を有することが望ましい。
なお、本発明は、上記誘導加熱ユニットを備えた定着装置としてもよく、さらに、当該定着装置を備えた画像形成装置としてもよい。

本発明の実施の形態に係る誘導加熱ユニットを備える画像形成装置の一例であるタンデム型カラープリンタの構成を説明するための概略図である。 本発明の実施の形態に係る定着装置の構成を示す一部切欠き斜視図である。 （ａ）は上記定着装置の構造を示す概略断面図であり、（ｂ）はその部分拡大図である。 上記定着装置における定着ベルトの積層構造を示す断面図である。 （ａ）は、上記定着装置における誘導加熱ユニットに使用されるプリントコイルの構成を示す平面図であり、（ｂ）は、その両端部を折り返す前の状態を示す図である。 上記プリントコイルの断面図を示す図である。 上記プリントコイルのコイルパターン配線の一部を拡大した図である。 上記誘導加熱ユニットにおけるプリントコイルをコイルボビンに装着した状態を示す、切欠き斜視図である。 上記プリントコイルのリード部と給電線との接続構造を例示する断面図である。 上記プリントコイルと従来のリッツ線コイルにおける、ターン数とインダクタンスの関係を示すグラフである。 本発明の変形例に係るプリントコイルの構成を例示する断面図である。 （ａ）は従来の定着装置の構造を示す概略断面図であり、（ｂ）はその部分拡大図である。

以下、本発明に係る誘導加熱ユニット、定着装置及び画像形成装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
＜画像形成装置の構成＞
図１は、本発明の実施の形態に係る誘導加熱ユニットを備える画像形成装置の一例であるタンデム型カラープリンタ（以下、単に「プリンタ」という）の構成を説明するための概略図である。

同図に示すように、このプリンタ１は、画像プロセス部３、給紙部４、定着部５、光学部１０および制御部６０を備えており、ネットワーク（例えばＬＡＮ）に接続されて、外部の端末装置（不図示）からのプリントジョブの実行指示を受け付けると、その指示に基づいてイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックからなるトナー像を形成し、これらを多重転写してフルカラーの画像形成を実行する。

以下、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各再現色をＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋと表し、各再現色に関連する構成部分の番号にこのＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを添字として付加する。
画像プロセス部３は、Ｙ〜Ｋ色のそれぞれに対応する作像部３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋ、光学部１０、中間転写ベルト１１などを備えている。
作像部３０Ｙは、感光体ドラム３１Ｙ、その周囲に配設された帯電器３２Ｙ、現像器３３Ｙ、一次転写ローラ３４Ｙ、感光体ドラム３１Ｙを清掃するためのクリーナ３５Ｙなどを備えており、感光体ドラム３１Ｙ上にＹ色のトナー像を作像する。他の作像部３０Ｍ〜３０Ｋについても、作像部３０Ｙと同様の構成になっており、同図では符号を省略している。

中間転写ベルト１１は、無端状のベルトであり、駆動ローラ１２と従動ローラ１３に張架されて矢印Ａ方向に回転駆動される。
光学部１０は、レーザダイオードなどの発光素子を備え、制御部６０からの駆動信号によりＹ〜Ｋ色の画像形成のためのレーザ光Ｌを発し、感光体ドラム３１Ｙ〜３１Ｋを露光走査させる。

この露光走査により、帯電器３２Ｙ〜３２Ｋにより帯電された感光体ドラム３１Ｙ〜３１Ｋ上に静電潜像が形成される。各静電潜像は、現像器３３Ｙ〜３３Ｋにより現像されて感光体ドラム３１Ｙ〜３１Ｋ上にＹ〜Ｋ色のトナー像が、中間転写ベルト１１上の同じ位置に重ね合わせて一次転写されるようにタイミングをずらして実行される。
一次転写ローラ３４Ｙ〜３４Ｋにより作用する静電力により中間転写ベルト１１上に各色のトナー像が順次転写されフルカラーのトナー像が形成され、さらに二次転写位置４６方向に移動する。

一方、給紙部４は、記録シートＳを収容する給紙カセット４１と、給紙カセット４１内の記録シートＳを搬送路４３上に１枚ずつ繰り出す繰り出しローラ４２と、繰り出された記録シートＳを二次転写位置４６に送り出すタイミングをとるためのタイミングローラ対４４などを備えており、中間転写ベルト１１上のトナー像の移動タイミングに合わせて給紙部４から記録シートＳを二次転写位置に給送し、二次転写ローラ４５の作用により中間転写ベルト１１上のトナー像が一括して記録シートＳ上に二次転写される。

二次転写位置４６を通過した記録シートＳは、定着部５に搬送される。
定着部５は電磁誘導加熱方式の定着器であって、記録シートＳ上のトナー像（未定着画像）を加熱、溶融して、記録シートＳに定着させる。
トナー像が定着された記録シートＳは、排出ローラ対７１を介して排出トレイ７２上に排出される。
＜定着部の構成＞
図２は、定着部５の構成を示す部分断面斜視図であり、図３は、定着部５の概略横断面図である。

図３に示すように、定着部５は、押圧ローラ１５０と、加圧ローラ１６０と、定着ベルト１５４と、誘導加熱ユニット１７０とを備える。
押圧ローラ１５０は、定着ベルト１５４に遊挿されると共に、押圧ローラ１５０と加圧ローラ１６０とが平行に配置されており、定着ベルト１５４を介して加圧ローラ１６０を不図示の付勢機構で押圧ローラ１５０側に付勢することにより、定着ベルト１５４と加圧ローラ１６０との間に定着ニップが形成され、この定着ニップを記録シートＳが通過することにより記録シートＳ上に形成されたトナー像Ｔが溶融・加圧されて定着するようになっている。

以下、各部の詳細について説明する。
＜加圧ローラの構成＞
図２に示すように、加圧ローラ１６０は、ローラ軸１６１、弾性層１６２および離型層１６３を備えている。
ローラ軸１６１は、例えば、アルミニウム製のシャフトであり、不図示の駆動機構により回転駆動される。

弾性層１６２は、シリコーンスポンジゴムなどからなる円筒状の弾性体である。
離型層１６３は、ＰＦＡ等のフッ素系樹脂からなる樹脂層である。
＜押圧ローラの構成＞
押圧ローラ１５０は、ローラ軸１５２、断熱弾性層１５３およびガイドプレート１５７を備えている。

ローラ軸１５２は、例えば、アルミ製のシャフトであり、両端部が不図示の軸受によって支持されている。
断熱弾性層１５３は、高弾性及び高断熱性を有するシリコーンゴムのスポンジ体であって、ローラ軸１５２の両端部を除く部分を覆うように設けられている。
ガイドプレート１５７は、定着ベルト１５４の縁に当接して、当該定着ベルト１５４の幅方向（ローラ軸１５２の軸方向）における位置を規制する鍔状の部材であり、ローラ軸１５１の他方の端部にも装着される。
＜定着ベルト１５４の構成＞
図４は、定着ベルト１５４の積層構造を示す断面図である。

同図に示すように、定着ベルト１５４は、内周面側から金属発熱層１５４ｃ、弾性層１５４ｂ、及び離型層１５４ａが積層されてなる。
金属発熱層１５４ｃは、Ｎｉ電鋳スリーブからなっており、誘導加熱ユニット１７０が発生する交番磁束により誘導電流が流れることによってジュール発熱する。
弾性層１５４ｂは、例えば、シリコーンゴムからなり、離型層１５４ａはＰＦＡ樹脂チューブなどからなる。

＜誘導加熱ユニット＞
誘導加熱ユニット１７０は、定着ベルト１５４に向けて交番磁界を発生させるものであり、図２に示すようにコイルボビン部１７１、サイド磁性体コア１７２、プリントコイル１７３、アーチ磁性体コア１７４および蓋部１７５などからなる。
コイルボビン部１７１は、プリントコイル１７３をその保持面１７９に保持して、プリントコイル１７３が定着ベルト１５４の周面に沿って配されるように位置決めするためのものであり、耐熱性と絶縁性を有する樹脂材料を射出成形して製造される。当該樹脂材料として、液晶ポリマーなど温度による寸法変化の少ないものを用いるのがより望ましい。

図３に示すように保持面１７９は、定着ベルト１５４の外表面の周方向に沿って湾曲しており、当該保持面１７９に沿って保持されたプリントコイル１７３と、定着ベルト１５４表面との距離がどの部分でもほぼ同じとなるように構成されている。
コイルボビン部１７１の湾曲した保持面１７９の周方向の両縁部には、それぞれ定着ベルト１５４から遠ざかる方向（以下、「外方」という。）に向かうように、１対のフランジ部１７７が立設されており、また、当該保持面１７９の周方向の中央部には、１対の縦壁部１７６ａおよび１７６ｂが同じく外方に向けて立設されている。

縦壁部１７６ａおよび１７６ｂは、コイルボビン部１７１の長手方向両端部において繋がっており（不図示）、一体として中央縦壁部１７６を構成する。
また、縦壁部１７６ａおよび１７６ｂに沿って、保持面１７９から複数の突起部１７８が立設されており、プリントコイル１７３の位置決めに使用される。詳しくは後述する。
一対のサイド磁性体コア１７２は、それぞれ強磁性材からなる長尺状のものであって、コイルボビン部１７１の各フランジ部１７７の内壁に沿って配設される。

また、アーチ磁性体コア１７４も強磁性材からなり、上記１対のサイド磁性体コア１７２に跨るようにして配設されている。
蓋部１７５は、樹脂などの絶縁材料からなり、サイド磁性体コア１７２、プリントコイル１７３及びアーチ磁性体コア１７４を収容した状態のコイルボビン部１７１に蓋をするためのものであり、ユーザが誤って直接プリントコイル１７３などに触れることがないようにしている。

プリントコイル１７３は、不図示の高周波インバータに接続され、１０〜１００〔ｋＨｚ〕、１００〜２０００〔Ｗ〕の高周波電力が供給されることによって、交番磁界を発生させるものである。
図５（ａ）、（ｂ）は、当該プリントコイル１７３の構造を示す平面図であり、また、図６は、プリントコイルシート１７３の部分断面図である。

同図５（ａ）に示すように、プリントコイル１７３は、例えば、１０ターン程度のコイルパターン配線１８１（励磁コイル）が形成された柔軟性を有するシート状コイルであり、より具体的には、図６に示すように、ベースフィルム（フレキシブル基板）１９１上に、コイルパターン配線１８１が形成されたものの表面に、カバーレイ１９４が耐熱性および柔軟性を備えた接着層１９３によって接着されてなる。

ここで、ベースフィルム１９１やカバーレイ１９４は、柔軟性と高耐熱性を兼ね備えた樹脂材料、例えば、ポリイミドやアラミドなどからなる。
そして、ベースフィルム１９１の長手方向（定着ベルト１５４の回転軸方向と平行な方向）における両端部が、図５（ｂ）に示す折り返し位置において折り返されており、これに伴い、コイルパターン配線１８１およびカバーレイ１９４の対応箇所がベースフィルム１９１に応じて折り返されている（図５（ａ）参照）。

プリントコイル１７３のコイルパターン配線１８１の存する領域の内側には、中央透孔１８０ａが設けられている。
また、図５（ｂ）は、当該両端部が折り曲げられる前のプリントコイル１７３（以下、「プリントコイルシート１７３ａ」という。）の形状を示す図である。
同図５（ｂ）に示すように、コイルパターン配線１８１は、帯状の銅箔が矩形状に巻回されてなる巻き線部１８１ａと、その両端から引き出されているリード線部１８１ｂ、１８１ｃとからなる。

コイルパターン配線１８１は、例えば、図６に示すベースフィルム１９１の上面に電解めっき処理により銅箔を形成し、これにエッチング処理を施して形成される。
その厚みｔは、通電する高周波電流の周波数と銅の導電率に依存して決定される表皮深さの２倍程度に設定されていることが望ましい。
何故ならば、プリントコイル１７３は、高周波駆動されることにより表皮効果が生じるため、電流は主にコイルパターン配線１８１の表面を流れ、表皮深さよりも深い部分ではあまり電流が流れない。

本実施の形態では、厚みｔは、０．４ｍｍに設定されている。
上記では、コイルパターン配線１８１は銅箔としたが、これに限らず、金、銀およびアルミニウムなどの電気抵抗の小さな金属を用いても構わない。
上述のようにしてベースフィルム１９１にコイルパターン配線１８１を形成した後に、片面に接着剤が塗布されたカバーレイ１９４を、その接着剤の層が、ベースフィルム１９１上のコイルパターン配線１８１が形成された主面に合わさるようにして被せ、加熱及び加圧してラミネート加工することによりプリントコイルシート１７３ａが生成される。

このようなプリントコイルシートは、大判のベースフィルムに複数のコイルパターン配線を形成した後、同じく大判のカバーレイを貼り合わせ、その後、個々のプリントコイルシートに裁断することにより製造できるので、寸法精度が高いにもかかわらず、製造コストを低く抑えることができる。
図７は、コイルパターン配線１８１の巻き線部１８１ａの部分拡大図である。

同図に示すように、各ターンの配線幅をＷｐ、隣り合うターン同士の隙間をＷｃとすると、効率的に交番磁界を発生するためには、これらとコイルパターンの厚みｔとは、経験的に以下の関係を満足することが望ましい。
（式１） Ｗｐ≧５ｔ
（式２） Ｗｃ≦Ｗｐ／４
（式１）のように配線幅Ｗｐを５ｔ以上とすることにより、コイルパターン配線の抵抗値を下げてジュール熱の発生を抑制し、これにより電力消費のロスを低減できると共に、ジュール熱が発生しても、その表面積が大きいので、放熱効果が高い。

また、（式２）のように配線間の隙間Ｗｃを小さくすることにより、コイルの占積率が上がるので、良好な磁界時分布を得やすい。
なお、上記（式１）（式２）では、それぞれ配線幅Ｗｐの上限や隙間Ｗｃの下限値が規定されていないが、当業者であればそれらの限界値を容易に決定することができる。
すなわち、プリントコイル１７３の設置面積は、装置の設計上自ずから限定されて来る、プリントコイル１７３に必要なインダクタンスも予め設計段階で決定され、それに応じてターン数も決定されることになる。

そして、隣り合う配線の隙間Ｗｃを小さくすればするほど、配線幅Ｗｐを大きく設定できると共に、発生する磁界分布を良好に維持できる。
隙間Ｗｃを小さく設定し過ぎると、通常のプリント基板よりも銅箔が厚いため、隣り合う配線同士がショートする可能性があるが、むしろ製造上の制約により、絶縁距離（隙間Ｗｃ）を小さくすることの方が困難であるため、当該隙間Ｗｃは、少なくとも製作可能な範囲で絶縁距離が確保できる幅が必要となる。

このようにして隙間Ｗｃの最小値が特定できれば、この隙間Ｗｃの最小値と、設計上決定されたプリントコイル１７３の設置面積およびターン数との関係から配線幅Ｗｐの最大値を得ることができる。
本実施の形態では、配線幅Ｗｐが２．５ｍｍで、隣り合う配線の距離Ｗｃが０．２ｍｍに設定されている。

図８は、このようなプリントコイル１７３のコイルボビン部１７１への装着状態を示す、切欠き斜視図である。
同図に示すように、プリントコイル１７３において、コイルパターン配線１８１の存する領域の内側の領域に設けられた複数の係合孔１８０ｂに、コイルボビン部１７１の複数の突起部１７８が個々に挿嵌されて係合することにより、プリントコイル１７３のコイルボビン部１７１に対する位置決めが行われる構成となっている。

これにより、コイルパターン配線１８１の位置決め精度が向上し、その直線部分の延びる方向と定着ベルト１５４の回転軸方向との平行度を高めることができ、加熱むらの発生、ひいては定着むらの発生を抑制することができる。
特に、従来の励磁コイルでは、長手方向の両端部を除く部分において、リッツ線をきれいな直線状とすること自体、高度な巻き線技術が必要であったが、本実施の形態におけるプリントコイル１７３は、エッチング技術を利用して寸法精度が極めて高いコイルパターン配線１８１を作製できるため、上記位置決めさえしっかりとすれば、プリントコイル１７３のコイルパターン配線１８１の直線部分と定着ベルト１５４の回転軸方向との平行度を高めることができ、加熱むらの発生の抑制が可能となる。

さらに、同図に示すように、プリントコイル１７３は、プリントコイルシート１７３ａの両端部を折り返したものであり、折り返した部分を接着剤（不図示）で接着した構成となっている。
当該両端部の折り返しは、図５（ａ）に示すように、両端部における最外周側の配線パターン部分１８１ｄが、最内周側の配線パターン部分１８１ｅに重なるように折り曲げられている。

このようにしたのは、次の通りである。
（理由）
加熱対象である定着ベルト１５４は、幅方向（プリントコイル１７３の長手方向）における両端部は、外方向に熱が逃げ易いため温度が低下し易い。
配線パターン部分１８１ｄを最内周側の配線パターン部分１８１ｅに重ねる位置で、プリントコイルシート１７３ａの両端部を折り曲げる構成とすることで、当該両端部において、コイルパターン配線１８１が上下に重複する構成と同様となり、その分だけ両端部における磁束密度が高まり、定着ベルト１５４の幅方向の両端部における温度低下を抑制することができるからである。

また、プリントコイルシート１７３ａの両端部を折り返した部分を接着する代わりに、折り曲げて重なりが生じている部分の上方から、保持面１７９の形状に沿った押圧面を有する押圧部材（不図示）で押圧して密着させる構成としてもよい。
そして、図８に示すように、プリントコイル１７３の中央透孔１８０ａに中央縦壁部１７６が挿通される際、リード線部１８１ｂおよび１８１ｃと干渉しないように、リード線部１８１ｂおよび１８１ｃは、それぞれの根元部分で折り曲げられている。

リード線部１８１ｂおよび１８１ｃは、それぞれ不図示の高周波インバータに連絡する配線と接続される。
図９は、この接続部分の構造を示す断面図である。
同図に示されるように、リード線部１８１ｂにおいては、プリントコイル１７３の配線露出部１８１ｆが、半田２０５によって、配線ケーブル２０２の芯線２０３に半田付けされている。また、芯線２０３の半田付けされていない箇所は絶縁材料２０１で被覆されており、半田付け箇所は絶縁チューブ２０４で被覆されている。

ここで、配線露出部１８１ｆと芯線２０３との接続には、半田に代えて、銀ろうを用いても良い。銀ろうは耐熱性が高いので好適である。
なお、リード線部１８１ｃの接続構造も、上述のリード線部１８１ｂの接続構造と同様であるため説明を省略する。
このようにプリントコイル１７３の長手方向における両端部を内側に折り曲げることにより、当該両端部における磁束密度を上げて、定着ベルト１５４両端部における温度の落ち込みを防止することができると共に、長手方向の長さを折り曲げた分だけ短くすることができ、定着部の小型化を図れる。

また、図１０は、プリントコイル１７３における巻き線部１８１ａのターン数および従来の撚り線コイルの巻き線のターン数と、インダクタンスＬｓとの関係を示すグラフである。
ここで、プリントコイル１７３は、配線幅Ｗｐの値が２．５ｍｍ、隣り合う配線の距離Ｗｃの値が０．２ｍｍ、厚みｔが０．２ｍｍのものを使用している。

一方、従来の撚り線コイルは、素線径がφ０．１５の素線を１１５本撚ったリッツ線である。
同図に示すように、プリントコイル１７３は、従来の撚り線コイルの巻き線と同等の巻数で、当該従来の撚り線コイルよりもインダクタンスを１．３３倍程度と大きくすることができる。

ここで、磁束密度は、インダクタンスに比例するので、従来と同等の磁束密度を確保するには、コイルパターン配線１８１のターン数を２５％程度少なくすることができ、例えば、従来、撚り線コイルで１０ターンのものを採用していた場合、コイルパターン配線１８１では、７．５ターンのものを用いればよい。これにより、コンパクト化を図れる。
もしくは、磁束密度は、コイルに流す電流に比例するので、コイルパターン配線１８１のターン数を、従来の撚り線コイルのターン数と同じにしたままで、プリントコイル１７３に流す電流の値を従来よりも低減して省電力化を図ることができる。

さらに、コイルパターン配線１８１に流す電流が小さくなれば、コイルパターン配線１８１の厚みｔも、その分薄くすることができ、プリントコイル１７３のコストを低減することもできる。
＜変形例＞
本発明は、上述のような実施の形態に限られるものではなく、次のような変形例であってもよい。

（１）上記実施の形態においては、接着剤を用いてカバーレイ１９４を接着することによってコイルパターン配線１８１を絶縁し、保護する場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしても良い。
図１１は、本変形例に係るプリントコイルの断面図である。同図に示されるように、コイルパターン配線１８１の上からポリイミドワニスを全面に塗布して、乾燥させることによってカバーレイ１９５を形成しても良い。

このようにすれば、耐熱温度の高い（例えば、３００℃以上。）ポリイミドワニスを採用することによって、高温環境下（例えば、２００℃以上。）でもカバーレイ１９５が軟化しないようにすることができるので、プリントコイルの耐熱性を向上させることができる。
従って、高温環境に曝される定着装置での使用に適している。

（２）上記実施の形態では、プリントコイル１７３において、コイルパターン配線１８１の存する領域の内側の領域に設けられた複数の係合孔１８０ｂに、コイルボビン部１７１の複数の突起部１７８が個々に挿嵌されることで、プリントコイル１７３の位置決めが行われる構成としたが、この構成に限られない。
例えば、複数の係合孔を、プリントコイル１７３におけるコイルパターン配線１８１の存する領域の外側の領域（プリントコイル１７３の周方向における両端部）に設け、コイルボビン部１７１において、これらの係合孔と対応する位置に突起を設け、両者を係合させることで、プリントコイル１７３を位置決めする構成としてもよい。

なお、複数の係合孔１８０ｂは、以下の理由により、プリントコイル１７３におけるコイルパターン配線１８１の存する領域の外側の領域に設けるよりも、内側の領域に設けた方が望ましい。
即ち、プリントコイル１７３の長手方向と直交する方向（以下、「短手方向」という。）は、定着ベルト１５４の周方向となっており、定着ベルト１５４において磁力線が通過する範囲を大きくするためには、なるべく巻き線部１８１ａの短手方向における幅Ｗ（図４参照）を大きく設定する必要がある。

コイルボビン部１７１の外形形状はそのままにして、複数の係合孔１８０ｂを、プリントコイル１７３におけるコイルパターン配線１８１の存する領域の外側の領域に設けた場合、係合孔１８０ｂが存在する部分には巻き線部１８１ａが設けられなくなるため、その分、幅Ｗが小さくならざるを得ないが、コイルパターン配線１８１の存する領域の内側の領域に設けた場合、巻き線部１８１ａの幅Ｗをよりも大きくすることができるからである。

さらに、プリントコイル１７３において上記係合孔を設ける代わりに、プリントコイル１７３の内周縁（中央透孔１８０ａの縁部）もしくは外周縁に切欠きを設け、コイルボビン部１７１の保持面１７９もしくは中央縦壁部１７６の当該切欠きに対応する位置にリブ状の係合突起を設け、切欠きと係合突起とを係合させることで、プリントコイル１７３の位置決めを行う構成としてもよい。

（３）また、上記実施の形態では、図５（ａ）に示すように、上記両端部の折り返しは、両端部における最外周側の配線パターン部分１８１ｄが、最内周側の配線パターン部分１８１ｅに重なるように行ったが、定着ベルト１５４の両端部の温度低下を改善する必要があまりない場合には、上記両端部の折り返しは、両端部における最外周側の配線パターン部分１８１ｄが、最内周側の配線パターン部分１８１ｅよりも外側に位置するように折り曲げられてもよいであろう。

ここで、両端部における最外周側の配線パターン部分１８１ｄを、最内周側の配線パターン部分１８１ｅよりも内側となるように折り曲げる構成も考えられるが、もともと最内周側の配線パターン部分１８１ｅは、誘導加熱ユニット１７０の省スペース化が図れるように、記録シートの最大通紙幅に応じて、プリントコイル１７３のできるだけ中心寄りに位置するように設定されている筈なので、これよりも内側に最内周側の配線パターン部分１８１ｅが位置するように、プリントコイルシート１７３ａの両端部を折り曲げることが可能であれば、その分、最内周側の配線パターン部分１８１ｅを中心寄りに近づけるのが妥当であると考えられる。

さらに、プリントコイルシート１７３ａを端部のみ、また、全面に複数枚上下に重ねた構成としても構わない。
（４）上記実施の形態では、プリントコイル１７３は、１枚のプリントコイルシート１７３ａの両端部を折り返した構成としたが、誘導加熱ユニット１７０のコンパクト化、もしくは、定着ベルト１５４における両端部の温度低下の抑制を図る必要がなければ、両端部を折り返さない構成であっても構わない。

（５）上記実施の形態では、プリントコイル１７３の巻き線部１８１ａを１０ターンとしたが、この構成に限られない。
何故なら、実際には、加熱対象となる定着ベルト１５４の金属発熱層１５４ｃの材質などによってもプリントコイル１７３のインダクタンスの値は変動する。
このため、シミュレーションや試験等を実施し、励磁コイルのインダクタンス値が設計上の値に近づくように、プリントコイル１７３に流す電流の周波数、コイルパターン配線１８１の配線の幅Ｗｐ、厚みｔおよびターン数が設定されるべきものである。

（６）上記実施の形態では、定着ベルト１５４に押圧ローラ１５０が遊挿されている構成としたが、これに限られない。
例えば、定着ベルト１５４の周回に伴って回転せず、固定された状態で、定着ベルト１５４を周回方向に案内しつつ、加圧ローラ１６０により定着ベルト１５４を介して押圧される押圧部材が定着ベルト１５４の周回経路内側に遊挿されている構成であってもよい。

もしくは、定着ベルト１５４を設ける代わりに、押圧ローラ１５０の断熱弾性層１５３の外表面に金属発熱層１５４ｃを設けてもよい。
（７）なお、上記実施の形態では、本発明に係る画像形成装置をタンデム型カラーデジタルプリンタに適用した場合の例を説明したが、これに限られず、誘導加熱により定着ベルトなどの導電性の発熱回転体を加熱して記録シート上の未定着画像を熱定着させる誘導加熱ユニットを備えた全ての定着装置および画像形成装置に適用することができる。

また、上記実施の形態および上記変形例の内容をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。

本発明は、誘導加熱により発熱回転体を加熱して記録シート上の未定着画像を熱定着させる誘導加熱ユニット、定着装置および画像形成装置に広く適用することができる。

１ プリンタ
３ 画像プロセス部
３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ 作像部
４ 給紙部
５,１０５ 定着部
１０ 光学部
１１ 中間転写ベルト
１２ 駆動ローラ
１３ 従動ローラ
３１ 感光体ドラム
３２ 帯電器
３３ 現像器
３４ 一次転写ローラ
３５ クリーナ
４１ 給紙カセット
４２ ローラ
４３ 搬送路
４４ タイミングローラ対
４５ 二次転写ローラ
４６ 二次転写位置
６０ 制御部
７１ 排出ローラ対
７２ 排出トレイ
１５０ 押圧ローラ
１５２ ローラ軸
１５３ 断熱弾性層
１５４ 定着ベルト
１５４ 誘導発熱層
１５４ａ 離型層
１５４ｂ 弾性層
１５４ｃ 金属発熱層
１５６ 離型層
１６０ 加圧ローラ
１６１ ローラ軸
１６２ 弾性層
１６３ 離型層
１７０ 誘導加熱ユニット
１７１ コイルボビン部
１７２ サイド磁性体コア
１７３ プリントコイル
１７３ａ プリントコイルシート
１７４ アーチ磁性体コア
１７５ 蓋部
１７６ 中央縦壁部
１７６ａ、１７６ｂ 縦壁部
１７７ フランジ部
１７８ 突起部
１７９ 保持面
１８０ａ 中央透孔
１８０ｂ 係合孔
１８１ コイルパターン配線
１８１ａ 巻き線部線部
１８１ｂ、１８１ｃ リード線部
１８１ｄ 最外周側の配線パターン部分
１８１ｅ 最内周側の配線パターン部分
１８１ｆ 配線露出部
１９１ ベースフィルム
１９３ 接着層
１９４、１９５ カバーレイ
２０１ 絶縁材料
２０２ 配線ケーブル
２０３ 芯線
２０５ 半田
２０４ 絶縁チューブ

Claims (13)

1. 導電性の発熱回転体を電磁誘導加熱して、記録紙にトナー像を熱定着する定着装置における誘導加熱ユニットであって、
   前記発熱回転体の外表面に沿うように設けられた湾曲面を有するコイルボビンと、
   前記コイルボビンの前記発熱回転体とは反対側の湾曲面に保持され、通電により前記発熱回転体を電磁誘導加熱する励磁コイルと
   を備え、
   前記励磁コイルは、耐熱性樹脂からなるフレキシブル基板に形成されたコイルパターンである
   ことを特徴とする誘導加熱ユニット。
2. 前記コイルパターンは、導体パターンが２ターン以上渦巻状にフレキシブル基板上に形成されており、
   前記フレキシブル基板は、前記発熱回転体の軸方向と平行な方向における両端部が折り返されており、コイルパターンの対応箇所が当該フレキシブル基板に応じて折り返された折返部を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱ユニット。
3. 前記折返部は、折り返す前の最外周側のコイルパターンが、最内周側のコイルパターンより内側に来ないように折り返されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱ユニット。
4. 前記コイルボビンは、前記フレキシブル基板のうちコイルパターンの存しない部分に形成された被係合部に係合して、当該励磁コイルの位置決めを行う係合部を有する
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の誘導加熱ユニット。
5. 前記被係合部は、前記フレキシブル基板のコイルパターンの存する領域の内側の領域に形成されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の誘導加熱ユニット。
6. 前記被係合部は、フレキシブル基板に設けられた切欠きであり、
   前記係合部は、コイルボビンに設けられた係合突起であることを特徴とする請求項４または５に記載の誘導加熱ユニット。
7. 前記被係合部は、フレキシブル基板に設けられた透孔であり、
   前記係合部は、コイルボビンに設けられた係合ピンであることを特徴とする請求項４または５に記載の誘導加熱ユニット。
8. 前記フレキシブル基板上に形成されたコイルパターンの表面を覆うようにして耐熱性樹脂からなるカバー層が形成されていること
   を特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の誘導加熱ユニット。
9. 前記耐熱性樹脂は、ポリイミドもしくはアラミドであること
   を特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の誘導加熱ユニット。
10. 前記コイルパターンは、導体パターンが２ターン以上渦巻状に巻回された形状をしており、
    前記励磁コイルのインダクタンス値が設計上の値となるように、当該励磁コイルに流す交番電流の周波数、前記金属箔の幅、厚み、ターン数が設定されている
    ことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の誘導加熱ユニット。
11. 前記金属箔の１ターンの幅をＷ、厚みをｔとし、隣接する金属箔同士の離間距離をＬとするとき、
    Ｗ≧５ｔ
    Ｌ≦Ｗ／４
    の関係を有することを特徴とする請求項１０に記載の誘導加熱ユニット。
12. 請求項１から１１のいずれかに記載の誘導加熱ユニットを備える
    ことを特徴とする定着装置。
13. 請求項１２に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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