JP3204052B2

JP3204052B2 - 誘導加熱定着装置

Info

Publication number: JP3204052B2
Application number: JP26182695A
Authority: JP
Inventors: 英二岡林; 剛加藤; 哲米田
Original assignee: ミノルタ株式会社
Priority date: 1995-10-09
Filing date: 1995-10-09
Publication date: 2001-09-04
Anticipated expiration: 2015-10-09
Also published as: JPH09106207A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真式の複写
機、プリンタおよびファクシミリなどに用いられる定着
装置に関し、さらに詳しくは、誘電加熱を利用してトナ
ー像を記録媒体に定着する定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真式の複写機などには、記録媒体
である記録紙ないし転写材などのシート上に転写された
トナー像をシートに定着させる定着装置が設けられてい
る。この定着装置は、例えば、シート上のトナーを熱溶
融させる定着ローラと、当該定着ローラに圧接してシー
トを挟持する加圧ローラとを有している。定着ローラは
円筒状に形成され、この定着ローラの中心軸上には、発
熱体が保持手段により保持されている。発熱体は、例え
ば、ハロゲンランプなどにより構成され、所定の電圧が
印加されることにより発熱するものである。この発熱体
は定着ローラの中心軸に位置しているため、発熱体から
発せられた熱は定着ローラ内壁に均一に輻射され、定着
ローラの外壁の温度分布は円周方向において均一とな
る。定着ローラの外壁は、その温度が定着に適した温度
（例えば、１５０〜２００℃）になるまで加熱される。
この状態で定着ローラと加圧ローラは摺接しながら互い
に逆方向へ回転し、トナーが付着したシートを挟持す
る。定着ローラと加圧ローラとの摺接部（以下、ニップ
部という）において、シート上のトナーは定着ローラの
熱により溶解し、両ローラから作用する圧力によりシー
トに定着される。トナーが定着した後、定着ローラおよ
び加圧ローラの回転に伴い、シートは、排紙ローラによ
って搬送され、排紙トレイ上に排出される。

【０００３】ハロゲンランプなどから構成される発熱体
を備えた上記定着装置においては、電源を投入した後、
定着ローラの温度が定着に適した所定温度に達するまで
には比較的長時間を要していた。その間、使用者は複写
機を使用することができず、長時間の待機を強いられる
という問題があった。その一方、待機時間の短縮を図っ
てユーザの操作性を向上すべく定着ローラの熱容量を増
大させた場合には、定着装置における消費電力が増大
し、省エネルギー化に反するという問題が生じていた。

【０００４】このため、複写機などの商品の価値を高め
るためには、定着装置の省エネルギ化（低消費電力化）
と、ユーザの操作性向上（クイックプリント）との両立
を図ることが一層注目され重視されてきている。これに
伴い、従来から行われてきたトナーの定着温度、定着ロ
ーラの熱容量の低減だけでなく、電気−熱変換効率の向
上を図ることが必要となってきた。

【０００５】かかる要請を満足する装置として、誘導加
熱方式の定着装置が提案されている（特開昭５９−３３
７８８号公報）。この誘導加熱定着装置は、図１５
（ａ）および（ｂ）に示すように、金属導体からなる定
着ローラ５の内部に、螺旋状に巻かれたコイル３が同心
状に配置されている。そして、定着ローラ５の内面に近
接した前記コイル３に高周波電流を流し、これによって
生じた高周波磁界で定着ローラ５に誘導渦電流を発生さ
せ、定着ローラ自体の表皮抵抗によって定着ローラ５そ
のものをジュール発熱させるようになっている。

【０００６】この誘導加熱方式は、他の加熱方式と比較
して次のような利点がある。まず第１に、ハロゲンラン
プの近赤外加熱のような間接加熱よりも、速く昇温し、
定着ローラ以外の部分の発熱や伝熱が少ない。また、ハ
ロゲンランプの光漏れに相当するロスがない。第２に、
定着ローラ表面に固体抵抗発熱体を持つ表面加熱より
も、電磁誘導特有の表皮効果があるために発熱効率が良
く、また摺動接点がないため定着装置の信頼性も長期に
わたって高い。

【０００７】近年では、低定着温度トナーの開発が進
み、また、家電用高周波電源におけるインバータ回路ス
イッチング素子などの普及・低価格化などによって、上
記特長を持つ誘導加熱定着装置の実現が可能となりつつ
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】誘導加熱定着装置にお
いて定着ローラの回転軸方向（長手方向）に沿って均一
な定着性を実現するためには、定着ローラの回転軸方向
に沿う温度分布を略均一にすることが必要であるが、定
着ローラの両端部は放熱による影響を受けることから、
中央部に比べて温度が低くなってしまう。このため、定
着ローラの両端部の発熱量を中央部に比べて高くするの
が一般的である。

【０００９】上記公報（特開昭５９−３３７８８号公
報）に示される誘導加熱定着装置にあっても、ローラ両
端部の放熱による温度低下を考慮しており、図１６
（ａ）〜（ｃ）に示すように、ローラ両端部のコイル３
の巻き方を中央部よりも「密」にして、ローラ両端部の
発熱量を中央部よりも増やし、定着ローラ５の回転軸方
向に沿う温度分布を略均一にしようとしている。

【００１０】しかしながら、かかる構成では、コイル３
の巻線密度が長手方向に沿って途中で変化するために、
コイル３の量産性がよくなく、コイル３の価格の低減を
図ることが難しいという問題があるさらに、図１５
（ａ）および（ｂ）に示したように、コイル３の巻き方
向が定着ローラ５の周方向と同じであり、発生する磁束
と定着ローラ５とが平行であるので、両端部からの磁束
の漏れが多くなり、発熱効率が悪いという問題がある。

【００１１】本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決
するためになされたものであり、その目的は、コイルの
巻線密度を変化させることなく発熱量の分布を調整して
ローラまたは金属板の長手方向に沿う温度分布を略均一
にすることができ、また、コイルの量産性も良く、しか
も、磁束の漏れが少なく発熱効率の良い誘導加熱定着装
置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、記録媒体上に形成されたトナー像を前記記
録媒体上へ定着する定着装置であって、導電性部材で形
成された被加熱体と、該被加熱体に近接して該被加熱体
の長手方向に一列に並んで配設され、該被加熱体に誘導
電流を生じさせて発熱させるための複数のコイルと、該
複数のコイルに交番電流を流すための高周波電源回路
と、を有し、前記複数のコイルが、１つのコイルまたは
並列に接続された複数のコイルからなる第１のコイル群
と、該第１のコイル群より多い数のコイルが並列に接続
された第２のコイル群とが直列に接続されてなることを
特徴とする誘導加熱定着装置である。

【００１３】

【発明の実施の形態】上述のように構成された本発明の
実施の形態は、被加熱体として、例えば金属製の定着ロ
ーラを用いて、この定着ローラを誘導加熱するためのコ
イルを複数個、並列および直列に組み合わせて接続す
る。これにより複数在るコイルの各コイルに流れる電流
量が並列接続部分と直列接続部分とで異なることとな
り、定着ローラに生じる誘導電流が変化する。本発明で
はこれを利用し、コイルの接続を並列と直列を適宜組み
合わせることで、定着ローラの発熱分布を均一にするも
のである。

【００１４】具体的には、例えば図１に示すように、金
属製の定着ローラ５の内部に、角柱形の複数のコア２の
それぞれにコイル３０１、３０２ａ、３０２ｂ、３０３
をコア２の長手方向に巻装して、定着ローラ５の中央部
分に配設されているコイル３０２ａ、３０２ｂは並列に
接続し、この並列接続したコイル３０２ａおよび３０２
ｂに対して、定着ローラ５の端部に配設されたコイル３
０１と３０３は直列に接続する。

【００１５】また、図２に示すように、円筒形の一つの
コア２に、複数のコイル３０１、３０２ａ、３０２ｂ、
３０３を螺旋状に均等に巻装し、定着ローラ５の中央部
分に配設されているコイル３０２ａ、３０２ｂは並列に
接続し、この並列接続したコイル３０２ａおよび３０２
ｂに対して、定着ローラ５の端部に配設されたコイル３
０１および３０３は直列に接続する。この場合、各コイ
ルは従来技術（特開昭５９−３３７８８号公報）の如く
その巻装密度を変化させることなく、全てのコイルは均
等な密度で巻装されていてよい。これらを回路図として
示したものが図３である。

【００１６】さらに、用いるコイルの数を変えた実施の
形態を回路図により示すと、例えば図４（ａ）に示すよ
うに、中央部分に３つのコイル３０２ａ、３０２ｂ、３
０２ｃを並列に接続して配設し、端部にコイル３０１ａ
と３０１ｂ、および３０３ａと３０３ｂをそれぞれ並列
に接続し、中央部分のコイルに直列に接続して配設した
もの、図４（ｂ）に示すように、中央部分に４つのコイ
ル３０２ａ〜３０２ｄを並列に接続して配設し、端部に
３つのコイル３０１ａ〜３０１ｃ、および３０３ａ〜３
０３ｃをそれぞれ並列に接続し、中央部分のコイルに直
列に接続して配設したもの、図４（ｃ）に示すように、
中央部分に５つのコイル３０２ａ〜３０２ｅを並列に接
続して配設し、端部に４つのコイル３０１ａ〜３０１
ｄ、および３０３ａ〜３０３ｄを並列に接続し、中央部
分のコイルに直列に接続して配設したもの、図４（ｄ）
に示すように、中央部分に６つのコイル３０２ａ〜３０
２ｆを並列に接続して配設し、端部に５つのコイル３０
１ａ〜３０１ｅ、および３０３ａ〜３０３ｅを並列に接
続し、中央部分のコイルに直列に接続して配設したも
の、など各種の形態がある。

【００１７】このように、定着ローラ５中央部分に配設
されるコイルを並列接続し、端部に配設されるコイルを
中央部分のコイルに直列に接続することで、後に詳細に
説明するが、中央部分の並列接続されたコイルの数が端
部のコイルの数より多くなるようにすることで、中央部
分のコイルに流れる電流量が端部のコイルより少なくな
るため、この部分の誘導電流が少なくなり、中央部分で
の発熱量が少なく、端部での発熱量が多くなる。したが
って、放熱量が少なくかつほとんど全ての電界が発熱に
使用される中央部分と、放熱量が多くかつ電界の一部が
ローラ外に形成される端部とで、被加熱体の温度分布が
略同じ程度となる。

【００１８】なお、複数のコイルと、コイルが巻装され
るコアとの関係は、図１に示したように、各コイルがそ
れぞれ１つのコアに巻装されていて、中央部分に配設さ
れているコアに巻装されるコイルの並列接続数を多くし
て、端部では並列接続数を少ないものとしてもよいし、
また、１つのコアに対して並列接続された複数のコイル
を巻装して、並列接続数の多いコアを中央部分に、並列
接続数の少ないコアを端部に配設してもよい。

【００１９】また、ここでは、被加熱体として定着ロー
ラ用いて、これを直接誘導加熱することとしたが、その
他に金属板などを被加熱体として、これを誘導加熱し、
耐熱樹脂製の定着ローラの内部に設けたり、さらに、定
着ローラを用いる代わりに、記録媒体に従動するフィル
ムを介して被加熱体となる金属板などを設けたようなも
のであってもよい。

【００２０】以下、このように並列および直列を組み合
わせて接続することによる発熱量の変化について詳細に
説明する。

【００２１】図５は、定着ローラとコイルとの関係を示
す等価回路図である。この図および後出の各式中におい
て、Ｌ₁はコイルのインダクタンス、Ｒ₁はコイルの抵
抗、Ｌ₂定着ローラのインダクタンス、Ｒ₂は定着ロー
ラの抵抗、

【００２２】

【外１】

【００２３】さらに、図示した等価回路の等式を下記
（１）〜（３）に示す。

【００２４】

【数１】

【００２５】

【数２】

【００２６】

【数３】

【００２７】この各式から定着ローラに流れる電流を求
めると、下記（４）式となる。

【００２８】

【数４】

【００２９】さらにこの（４）式の両辺を二乗して
（５）式が得られる。

【００３０】

【数５】

【００３１】定着ローラでの発熱量をＷ₂とすると、下
記（６）式により求めることができる。

【００３２】

【数６】

【００３３】ここで、ω、ｋ、Ｌ₂およびＲ₂は定着ロ
ーラの材質および形状で決まる定数なので、これを下記
（７）式のように置くことができる。

【００３４】

【数７】

【００３５】したがって、定着ローラでの発熱量Ｗ₂は
下記（８）式により求めることができ、この（８）式か
ら、定着ローラでの発熱量はコイルのインダクタンス
と、コイル電流の二乗に比例することが分かる。

【００３６】

【数８】

【００３７】この（８）式を用いて前述の図３および図
４（ａ）〜（ｄ）に示した結線方法による各コイルによ
って得られる定着ローラの発熱量を求める。なお、以下
各式において、中央部分に配設されるコイル一つ当たり
に流れる電流をＩａ、端部に配設されるコイル一つ当た
りに流れる電流をＩｂ、中央部分に配設されるコイル一
つ当たりから得られる発熱量をＷａ、端部に配設される
コイル一つ当たりから得られる発熱量をＷｂとする。

【００３８】まず、図３に示した結線の場合、中央部分
のコイルと端部のコイルとに流れる電流はその結線か
ら、２×Ｉａ＝Ｉｂの関係がある。また、（８）式よ
り、中央部分に配設されるコイル一つ当たりから得られ
る発熱量は、Ｗａ＝Ｋ×Ｌ×Ｉａ×Ｉａとなり、同様
に、端部に配設されるコイル一つ当たりから得られる発
熱量は、Ｗｂ＝Ｋ×Ｌ×Ｉｂ×Ｉｂとなる。したがっ
て、ＷａとＷｂとの関係は、Ｗａ＝４×Ｗｂとなっ
て、端部のコイル一つ当たりによる発熱量は中央部分の
コイル一つ当たりによる発熱量の４倍となる。

【００３９】次に、図４（ａ）に示した結線の場合、中
央部分のコイルと端部のコイルとに流れる電流はその結
線から、３×Ｉａ＝２×Ｉｂの関係がある。また、
（８）式より、中央部分に配設されるコイル一つ当たり
から得られる発熱量は、Ｗａ＝Ｋ×Ｌ×Ｉａ×Ｉａと
なり、端部に配設されるコイル一つ当たりから得られる
発熱量は、Ｗｂ＝Ｋ×Ｌ×Ｉｂ×Ｉｂとなる。よっ
て、ＷａとＷｂとの関係は、Ｗａ＝９／４×Ｗｂとな
り、端部のコイル一つ当たりによる発熱量は中央部分の
コイルによる発熱量の９／４倍となる。

【００４０】次に、図４（ｂ）に示した結線の場合、中
央部分のコイルと端部のコイルとに流れる電流はその結
線から、４×Ｉａ＝３×Ｉｂの関係がある。また、
（８）式より、中央部分に配設されるコイル一つ当たり
から得られる発熱量は、Ｗａ＝Ｋ×Ｌ×Ｉａ×Ｉａと
なり、同様に、端部に配設されるコイル一つ当たりから
得られる発熱量は、Ｗｂ＝Ｋ×Ｌ×Ｉｂ×Ｉｂとな
る。したがって、ＷａとＷｂとの関係は、Ｗａ＝１６／
９×Ｗｂとなって、端部のコイル一つ当たりによる発
熱量は中央部分のコイル一つ当たりによる発熱量の１６
／９倍となる。

【００４１】次に、図４（ｃ）に示した結線の場合、中
央部分のコイルと端部のコイルとに流れる電流はその結
線から、５×Ｉａ＝４×Ｉｂの関係がある。また、
（８）式より、中央部分に配設されるコイル一つ当たり
から得られる発熱量は、Ｗａ＝Ｋ×Ｌ×Ｉａ×Ｉａと
なり、同様に、端部に配設されるコイル一つ当たりから
得られる発熱量は、Ｗｂ＝Ｋ×Ｌ×Ｉｂ×Ｉｂとな
る。したがって、ＷａとＷｂとの関係は、Ｗａ＝２５／
１６×Ｗｂとなって、端部のコイル一つ当たりによる
発熱量は中央部分のコイル一つ当たりによる発熱量の２
５／１６倍となる。

【００４２】次に、図４（ｄ）に示した結線の場合、中
央部分のコイルと端部のコイルとに流れる電流はその結
線から、６×Ｉａ＝５×Ｉｂの関係がある。また、
（８）式より、中央部分に配設されるコイル一つ当たり
から得られる発熱量は、Ｗａ＝Ｋ×Ｌ×Ｉａ×Ｉａと
なり、同様に、端部に配設されるコイル一つ当たりから
得られる発熱量は、Ｗｂ＝Ｋ×Ｌ×Ｉｂ×Ｉｂとな
る。したがって、ＷａとＷｂとの関係は、Ｗａ＝３６／
２５×Ｗｂとなって、端部のコイル一つ当たりによる
発熱量は中央部分のコイル一つ当たりによる発熱量の３
６／２５倍となる。

【００４３】この様に各結線方法によって、中央部分の
コイルによる発熱量と端部のコイルによる発熱量とを様
々に制御することができる。

【００４４】

【実施例】以下、本発明を適用した誘導加熱定着装置の
一実施例を図面に基づいて説明する。なお、同一機能を
有する部材については既に説明した各図と同一の符号を
付した。

【００４５】図６は本発明を適用した誘導加熱定着装置
の概略断面図であり、図７はこの装置に用いられている
定着ローラと加圧ローラを示す概略斜視図であり、図８
は、この装置で用いられている定着ローラの透視図であ
る。

【００４６】図６に示すように、プリンタなどに組み込
まれた誘導加熱定着装置は、矢印ａ方向に回転駆動可能
に設けられた定着ローラ５と、当該定着ローラ５に圧接
して設けられ定着ローラ５の回転に伴って従動回転する
加圧ローラ６とを有する。定着ローラ５は、導電体の円
筒形中空パイプであり、その内部には、図８に示すよう
に、当該定着ローラ５に誘導電流を発生させるためのコ
イルアセンブリ３１が４個配設されている。そして、こ
のコイルアセンブリ３１の各コイル３０１、３０２ａ、
３０２ｂおよび３０３は、中央部分のコイル３０２ａと
３０２ｂが並列に接続され、端部のコイル３０１と３０
３はそれぞれ中央部分のコイル３０２ａ及び３０２ｂに
対して直列に接続されている。すなわち、前述の図３に
示した回路構成となるように接続されている。

【００４７】このコイルアセンブリ３１は、該定着ロー
ラ５との間に該定着ローラ５が回転自在となるように僅
かなギャップを隔てて固定されているホルダユニット３
０に収納されている。

【００４８】また、コイルアセンブリ３１は、図９に示
すように、コア２と、ロの字型の通孔１ａを有し、該コ
ア２をこの通孔１ａに挿入して該コアを取り囲むように
ボビン１が設けられ、このボビン１の周りに銅線を巻い
てコイル３（このコイル３は前記コイル３０１，３０２
ａ、３０２ｂ、３０３などのいずれか一つ、またはこれ
らを総称して表すものである、以下同じ）を形成してあ
る。

【００４９】コイル３は表面に融着層と絶縁層を持つ直
径０．８ｍｍの単一またはリッツ銅線を用いて、ボビン
１の回りに定着ローラ１の回転軸に沿った方向に巻回さ
れている。

【００５０】コア２は、例えば、フェライトコアまたは
積層コアからなり、ボビン１は、例えば、セラミックや
耐熱絶縁性エンジニアリング・プラスチックで形成さ
れ、コイル３を押えてその形状を整える役割を果たす。

【００５１】このコイルアセンブリ３１が収納されるホ
ルダユニット３０は、図１０に示すように、ホルダステ
ー４ａと、このホルダステー４ａに装着されるホルダカ
バー４ｂとによってホルダーを構成し、それぞれ耐熱絶
縁性エンジニアリング・プラスチックから形成されてい
る。ホルダステー４ａおよびホルダカバー４ｂの内面に
は、コイルアセンブリ３１を保持するための凹部４１が
形成され、両端部には装置本体の定着ユニットフレーム
にこのホルダユニット３０を固定するための嵌合部４２
が設けられている。このホルダユニット３０は、ホルダ
ステー４ａに設けられた凹部４１に並列に接続されたコ
イル３０１、３０２ａ、３０２ｂおよび３０３を巻いた
ボビン１を挿入し、ボビン１の通孔１ａにコア２を挿入
し、コイル３０１、３０２ａ、３０２ｂおよび３０３の
外周面に絶縁フィルム４５を配置し、ホルダカバー４ｂ
をホルダステー４ａに装着して組み立てられる。このホ
ルダーユニット３０は、耐熱絶縁性の材料、例えばＰＰ
Ｓ（ポリフェニレンサルファイド）や液晶ポリマーなど
で形成されている。

【００５２】定着ローラ５は、炭素鋼管、ステンレス合
金管あるいはアルミニウム合金管などの導電性部材から
形成され、その外周面にフッ素樹脂をコーティングし
て、表面に耐熱離型性層が形成されている。定着ローラ
５は、導電性磁性部材から形成することがさらに好まし
い。加圧ローラ６は、軸芯６１の周囲に、表面離型性耐
熱ゴム層であるシリコンゴム層６２が形成されている。

【００５３】なお、定着ローラ５は、その両端にスベリ
軸受部５１が形成され、定着ユニットフレームに回転自
在に取り付けられている。さらに、定着ローラ５は、そ
の片端に図示しない駆動ギアが固定され、この駆動ギア
に接続されたモータなどの図示しない駆動源によって回
転駆動される。ホルダー４は、定着ローラ５の内周面と
の間に所定寸法の最小限ギャップを保って、定着ローラ
５の内部に収納され、定着ユニットフレームに固定され
て非回転となっている。スベリ軸受５１や分離爪７は、
耐熱摺動性エンジニアリング・プラスチックなどから形
成されている。

【００５４】さらに、定着ローラ５の上方には、当該定
着ローラ５の温度を検出する温度センサ、例えばサーミ
スタ８が設けられている。このサーミスタ８は、定着ロ
ーラ５を隔ててコイル３の側面に向かい合うように、定
着ローラ５の表面に圧接している。サーミスタ８は、例
えばサーミスタより構成される。このサーミスタ８で定
着ローラ５の温度を検出しつつ、定着ローラ５の温度が
最適温度となるように、コイル３への通電が制御され
る。また、温度の異常上昇時の安全機構として、サーミ
スタ８のほかに、異常な高温を検知した場合にコイル３
への通電を切断するサーモスタット９が設けられてい
る。

【００５５】次にこの定着装置の制御系について説明す
る。図１１はこの定着装置の制御系のブロック図であ
る。

【００５６】高周波電流は、商用電源１０の交流を整流
回路１１によって整流し、自励式インバータ回路１２で
高周波に変換し発生させる。誘導加熱コイル３への電流
は、定着ローラ５の表面に圧接されたサーモスタット９
を介して供給され、定着ローラ５の表面温度が予め設定
されている異常温度に達すると、サーモスタット９によ
って電流路が切断されるようになっている。

【００５７】制御回路１３は、マイクロプロセッサやメ
モリなどから構成され、サーミスタ８の電位に基づいて
定着ローラ５の温度を監視しながら、インバータ回路１
２内のドライブ回路２０へオン／オフ信号を出力し、温
度制御を行う。

【００５８】インバータ回路１２は、整流回路１１から
の直流電流を高周波電流に周波数変換して、コイル３に
供給する。

【００５９】インバータ回路１２は、制御回路１３から
発せられる制御信号（加熱信号）がオンになると、まず
ドライブ回路２０が、例えばトランジスタ、ＦＥＴある
いはＩＧＢＴなどからなるスイッチング素子２１をオン
する。図１２（Ａ）にこのスイッチング素子２１のオン
／オフ信号ＶG を示す。これによって、誘導加熱コイル
３に電流が流れる。一方、電流検出回路２２は所定の電
流値Ｉｐに達したことを検出するとスイッチング素子２
１をオフするようにドライブ回路２０に信号を送る。電
流検出回路２２で検出されるコイル３に流れるドレイン
電流ＩD の波形を図１２（Ｂ）に示す。スイッチング素
子２１がオフされると、誘導加熱コイル３と共振用コン
デンサ２４との間で共振電流が流れる。そして、電圧検
出回路２３は、共振によりスイッチング素子２１の誘導
加熱コイル３側のドレイン電圧ＶD が０Ｖ付近まで下降
したことを検出すると、スイッチング素子２１を再びオ
ンするようにドライブ回路２０に信号を送る。電圧検出
回路２３で検出される電圧ＶD の波形は図１２（Ｃ）に
示す。以下、このスイッチングサイクルを繰り返すこと
によって高周波の電流を誘導加熱コイル３へ流す。

【００６０】これによりコイル３に高周波（数ｋＨｚ〜
数十ｋＨｚ）の電流が流されると、後述する原理に従っ
て、定着ローラ５が発熱しシート（記録媒体）１４にト
ナー像の定着が行われる。

【００６１】このように構成された誘導加熱定着装置は
以下のように動作する。まず、未定着のトナー像が転写
されているシート１４は、図６中左方向から搬送され、
定着ローラ５と加圧ローラ６との間のニップ部に向けて
送り込まれる。シート１４は、後述する原理により熱せ
られた定着ローラ５の熱と、両ローラ５、６から作用す
る圧力とが加えられながら、ニップ部を搬送される。こ
れにより、未定着トナーが定着されて、シート１４上に
は定着トナー像が形成される。ニップ部を通過したシー
ト１４は、定着ローラ５から自然に分離し、あるいは図
６に示すように、先端部が定着ローラ５の表面に摺接す
るように設けられた分離爪７ないし分離ガイドによって
定着ローラ５から強制的に分離され、図６中右方向に搬
送される。このシート１４は、図示しない排紙ローラに
よって搬送されて、排紙トレイ上に排出される。

【００６２】図１３は、この誘導加熱定着装置における
定着ローラ５の加熱原理を説明する説明図である。コイ
ル３に高周波（数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚ）の電流が流され
ると、「アンペアの右ネジの法則」に従って、図示する
ように、コア２から定着ローラ５の長手軸方向に対し直
交する磁束３１ａが発生する。この磁束３１ａもまた高
周波磁束である。

【００６３】導電体の定着ローラ５に到達した磁束３１
ｂは、定着ローラ５に沿って曲り、導電体の比透磁率に
依存した比率で定着ローラ５の円周面内を通る磁束３１
ｃとなる。定着ローラ５の周面に集中した磁束３１ｃ
は、コイル３に対向する部分で密度が最大となる。

【００６４】この構成にあっては、定着ローラ５のＰ，
Ｒ点で円周面内の磁束密度が極大になり、逆に、Ｑ、Ｓ
点で極小になる。よって、誘導電流密度も同様の傾向に
なるので、定着ローラ５の発熱は、円周面内において均
一ではなく、２点鎖線で囲んだ部分３２ａ、３２ｂが局
所的に発熱する。この局所的に発熱する部分３２ａ、３
２ｂは、図６において示せば、定着ローラ５の上部領域
と下部領域に相当する。したがって、ニップ部と一方の
発熱箇所（領域）とは、少なくとも一部で重複してい
る。また、他方の発熱箇所（領域）には、サーミスタ８
が接触するように配置される。なお、サーミスタ８の取
り付け箇所は、定着ローラ５の上部か下部のどちらかに
すれば良いが、図示する実施例では、上部の外側に取り
付けてある。また、サーミスタ８が小型であれば、定着
ローラ５上部の内側または下部の内側に取り付けても良
い。

【００６５】そして、このように集中した磁束３１ｃの
作用により、定着ローラ５には「レンツの法則」に従っ
て、前記磁束３１ｃを妨げる前記磁束３１ｃと逆方向の
磁束を生じるような渦状の誘導電流が壁面内部で発生す
る。この誘導電流は、定着ローラ５の表皮抵抗によりジ
ュール熱に変換される。このときの定着ローラ５の発熱
量は、図１４に示すように、本実施例の場合理論的には
既に説明したように端部の発熱量が中央部分の発熱量に
対して約４倍程度となる。これにより、端部では、ジュ
ール熱への変換効率が中央部分ほどよくないことから、
また、熱の放出が端部の方が中央部分より多いことか
ら、定着ローラ５全体の温度分布が略均一となる。そし
て、この定着ローラ５の発熱により、前述のようにシー
ト１４にトナー像の定着が行われる。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数のコイルの結線方法を変えるだけで被加熱体の発熱温
度を均一にすることができるので、従来技術（特開昭５
９−３３７８８号公報）のとごくコイルの巻き方を特殊
な巻き方にする必要がないので、生産性が高い。また、
形状的な制約がないため発熱量を大きく変化させること
が可能であり、被加熱体端部の放熱による温度低下が大
きくてもその補正を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の誘導加熱定着装置の実施の形態を説
明するための透視図である。

【図２】本発明の誘導加熱定着装置の他の実施の形態
を説明するための透視図である。

【図３】本発明の誘導加熱定着装置の実施の形態を説
明するための回路図である。

【図４】本発明の誘導加熱定着装置のさらに他の実施
の形態を説明するための回路図である。

【図５】定着ローラとコイルとの関係を示す等価回路
図である。

【図６】本発明を適用した一実施例の誘導加熱定着装
置を示す断面図である。

【図７】図６に示される定着ローラと加圧ローラを示
す斜視図である。

【図８】図６に示される定着ローラ内部を示す透視図
である。

【図９】図６に示されるコイルアセンブリを説明する
ための斜視図である。

【図１０】図６に示されるホルダユニットを説明する
ための分解斜視図である。

【図１１】上記実施例の誘導加熱定着装置の制御系を
説明するためのブロック図である。

【図１２】定着ローラの加熱の際の電流電圧波形を示
す図面である。

【図１３】定着ローラの加熱原理を説明するための図
面である。

【図１４】上記実施例の誘導加熱定着装置の定着ロー
ラの発熱量および温度分布を説明するための図面で、図
１４（ａ）は定着ローラの横透視図であり、同図（ｂ）
は発熱量を示す図面であり、同図（ｃ）は温度分布を示
す図面である。

【図１５】従来のコイルを説明するための図面で、図
１５（ａ）は横透視図であり、図１５（ｂ）は同図
（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図１６】従来の定着ローラおよびコイルを示す図で
あり、図１６（ａ）は横透視図であり、図１５（ｂ）は
同図（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、同図（ｃ）
は発熱量を示す図面である。

【符号の説明】

１…ボビン、２…コア、３，３０１，３０１ａ〜３０１ｅ，３０２ａ〜３０２
ｆ，３０３，３０３ａ〜３０３ｅ…コイル４…ホルダー、５…定着ローラ、６…加圧ローラ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−33788（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−24584（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/20 H05B 6/00 - 6/44

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】記録媒体上に形成されたトナー像を前記
記録媒体上へ定着する定着装置であって、導電性部材で形成された被加熱体と、該被加熱体に近接して該被加熱体の長手方向に一列に並
んで配設され、該被加熱体に誘導電流を生じさせて発熱
させるための複数のコイルと、該複数のコイルに交番電流を流すための高周波電源回路
と、を有し、前記複数のコイルが、１つのコイルまたは並列に接続さ
れた複数のコイルからなる第１のコイル群と、該第１の
コイル群より多い数のコイルが並列に接続された第２の
コイル群とが直列に接続されてなることを特徴とする誘
導加熱定着装置。