JP3324351B2 - 誘導加熱定着装置 - Google Patents

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、誘導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１８
（Ａ）（Ｂ）に示すように、金属導体からなる定着ロー
ラ１の内部に、螺旋状に巻かれたコイル２が同心状に配
置されている。そして、定着ローラ１の内面に近接した
前記コイル２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１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１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
して次ぎ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１９
（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ローラ両端部のコイル２
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１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２
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２の量産性がよくなく、コイル２の価格の低減を
図ることが難しいという問題がある。

【００１１】さらに、図１８（Ａ）（Ｂ）に示すよう
に、コイル２の巻き方向が定着ローラ１の周方向と同じ
であり、発生する磁束と定着ローラ１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。

【００１２】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い誘導加
熱定着装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の、請求項１に記載の本発明の誘導加熱定着装置は、被
加熱金属体である金属製中空ローラまたは金属製加熱板
と、前記被加熱金属体の長手方向に沿って、該被加熱金
属体との距離が変化するように、配置された複数個のコ
アと、前記コア毎に巻回された複数のコイルと、を有す
る誘導加熱定着装置である。

【００１４】

【００１５】コアと被加熱金属体の距離を小さくすれ
ば、磁気結合が強くなるので発熱量が大きくなり、距離
を大きくすれば、磁気結合が弱くなるので発熱量が小さ
くなる。したがって、コイルの巻線密度を変化させなく
とも、被加熱金属体の長手方向に沿って、該被加熱金属
体との距離が変化するように、コアを配置することによ
り、発熱量の分布を、所望に応じて、被加熱金属体の長
手方向に沿って調整することができ、コイルの量産性も
優れたものとなる。

【００１６】ここに、被加熱金属体の長手方向端部は放
熱による影響を受け易く、中央部に比べて温度が低くな
ってしまうことから、請求項２に記載のように、被加熱
金属体の長手方向端部における被加熱金属体とコアとの
間の距離は、被加熱金属体の長手方向中央部における被
加熱金属体とコアとの間の距離よりも小さくするのがよ
い。

【００１７】このようにすれば、放熱による影響を考慮
して、被加熱金属体の長手方向に沿う温度分布を略均一
にでき、もって、被加熱金属体の長手方向に沿って均一
な定着性を実現することが可能となる。

【００１８】また、請求項３に記載の本発明の誘導加熱
定着装置は、被加熱金属体である金属製中空ローラまた
は金属製加熱板と、前記被加熱金属体の長手方向に並ん
で配設された、それぞれ透磁率が異なる複数個のコア
と、前記コア毎に巻回された複数のコイルと、を有する
誘導加熱定着装置である。

【００１９】

【００２０】発生する磁束はコアの透磁率が高いほど大
きくなるので、コアの透磁率を大きくすれば、被加熱金
属体を錯交する磁束が増えて発熱量が大きくなり、コア
の透磁率を小さくすれば、被加熱金属体を錯交する磁束
が減って発熱量が小さくなる。したがって、コイルの巻
線密度を変化させなくとも、それぞれ透磁率が異なる複
数個のコアを被加熱金属体の長手方向に並んで配設する
ことにより、発熱量の分布を、所望に応じて、被加熱金
属体の長手方向に沿って調整することができ、コイルの
量産性も優れたものとなる。

【００２１】ここに、被加熱金属体の長手方向端部は放
熱による影響を受け易く、中央部に比べて温度が低くな
ってしまうことから、請求項４に記載のように、複数個
のコアのうち、被加熱金属体の長手方向端部に配置され
たコアの透磁率を、該コアより中央部に配置されたコア
の透磁率よりも大きくするのがよい。

【００２２】このようにすれば、放熱による影響を考慮
して、被加熱金属体の長手方向に沿う温度分布を略均一
にでき、もって、被加熱金属体の長手方向に沿って均一
な定着性を実現することが可能となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２４】《実施の形態１》図１は、本発明の実施の
形態である誘導加熱定着装置を示す断面図、図２は、図
１に示される定着ローラおよび加圧ローラを示す斜視図
である。

【００２５】図１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
に設けられたヒートローラつまり定着ローラ１０と、当
該定着ローラ１０に圧接して設けられ定着ローラ１０の
回転に伴って従動回転する加圧ローラ１１とを有する。
定着ローラ１０は、導電体の中空パイプであり、その内
部には、当該定着ローラ１０に誘導電流（渦電流）を発
生させるための複数個のコイル・アセンブリ１２が配設
されている。各コイル・アセンブリ１２は、ホルダ２４
に保持されて、ホルダユニット１３を構成している。誘
導電流により発熱するのは定着ローラ１０自身であり、
この定着ローラ１０が被加熱金属体に相当している。

【００２６】定着ローラ１０は、その両端にスベリ軸受
部が形成され、図示しない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１０
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。また、ホルダユニット１３は、定
着ローラ１０の内周面との間に所定寸法のギャップを保
って、定着ローラ１０の内部に収納されている。このホ
ルダユニット１３は、定着ユニットフレームに固定さ
れ、非回転となっている。

【００２７】未定着のトナー像が転写されているトナー
担持体つまりシート１４は、図１中矢印ｂで示すように
左方向から搬送され、定着ローラ１０と加圧ローラ１１
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１０の熱
と、両ローラ１０、１１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１０の曲率によって当該定着ローラ１０から自然に分
離し、あるいは図１に示すように、先端部が定着ローラ
１０の表面に摺接するように設けられた分離爪１５ない
し分離ガイドによって定着ローラ１０から強制的に分離
され、図１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。

【００２８】定着ローラ１０の上方には、当該定着ロー
ラ１０の温度を検出する温度センサ１６が設けられてい
る。この温度センサ１６は、定着ローラ１０を隔ててコ
イル２２の側面に向かい合うように、定着ローラ１０の
表面に圧接している。温度センサ１６は、例えば、サー
ミスタより構成される。このサーミスタ１６で定着ロー
ラ１０の温度を検出しつつ、定着ローラ１０の温度が最
適温度となるように、コイル２２への通電が制御され
る。

【００２９】定着ローラ１０の上方にはさらに、温度異
常上昇時の安全機構として、サーモスタット１７が設け
られている。このサーモスタット１７は、定着ローラ１
０の表面に圧接しており、予め設定された温度になると
接点を開放してコイル２２への通電を切断する。これに
より、定着ローラ１０が所定温度以上の高温となること
を防止している。

【００３０】定着ローラ１０は、鉄、ステンレス合金
管、ニッケル、炭素鋼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１０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１１は、軸芯１８の
周囲に、表面離型性耐熱ゴム層であるシリコンゴム層１
９が形成されている。また、スベリ軸受や分離爪１５
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。

【００３１】コイル・アセンブリ１２は、図３に示すよ
うに、中央部に通孔２０ａが形成されたロの字型のボビ
ン２０を有し、このボビン２０の周りに銅線２１を一方
向に複数回巻いてコイル２２を形成してある。ボビン２
０の通孔２０ａには、コイル２２の銅線２１と直交する
ようにコア２３が挿入されている。ボビン２０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
チックで形成すればよく、また、コイル２２としては表
面に融着層と絶縁層を持つ単一またはリッツ銅線を用い
ることが好ましい。コア２３は、例えば、フェライトコ
アまたは積層コアからなる。

【００３２】図４は、定着ローラ１０内のコイル２２と
コア２３を示す透視図である。コイル・アセンブリ１２
は、定着ローラ１０の長手方向である回転軸方向に対し
直交する方向へ磁束が発生するように、ボビン２０に巻
回された銅線２１が定着ローラ１０の回転軸に平行な平
面に沿うように、すなわち、コア２３が回転軸と直交す
る向きに配設されている。

【００３３】さらに、本実施の形態においては、図１お
よび図５に示すように、複数（図示例では４個）のコイ
ル・アセンブリ１２が、コア２３がシート１４の搬送方
向と平行でコイル２２が加圧ローラ１１と対向するよう
にホルダ２４を用いて定着ローラ１０の軸方向へ並んで
配設されている。このホルダ２４は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、図５に示すよう
に、円柱の周囲に上下左右に突き抜ける穴を複数個開け
た形状をしており、両端部には定着ユニットフレームに
固定するための突起部２５が設けられている。コイル・
アセンブリ１２は、例えばホルダ２４に設けられた左右
の穴にボビン２０を挿入し、その後上下の穴にコア２３
を挿入することによってホルダ２４に組み込まれる。複
数のコイル２２はホルダ２４内で直列に接続されてお
り、ホルダ２４の両端にはこれらのコイル２２ヘ電流を
流すためのリード線２６が引き出されている。ホルダユ
ニット１３は、定着ローラ１０の内壁との間にギャップ
が形成されるように、定着ローラ１０の内径よりも若干
小さい外径を有している。

【００３４】図６は、本発明を適用した誘導加熱定着装
置における定着ローラ１０の加熱原理を説明する説明図
である。コイル２２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２３から定着ローラ１０の
長手軸方向に対し直交する磁束が発生する。この磁束も
また高周波磁束である。

【００３５】導電体の定着ローラ１０に到達した磁束
は、定着ローラ１０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１０の円周面内を通る磁束と
なる。定着ローラ１０の周面に集中した磁束は、コイル
２２に対向する部分で密度が最大となる。

【００３６】この集中した磁束の作用により、定着ロー
ラ１０には「レンツの法則」に従って、前記磁束を妨げ
る前記磁束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
１０の表皮抵抗によりジュール熱に変換されるので、定
着ローラ１０が発熱する。

【００３７】この構成では、定着ローラ１０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１０の発熱は、円周面内において均一
ではなく、２点鎖線で囲まれる部分が局所的に発熱す
る。この局所的に発熱する部分は、図１において示せ
ば、定着ローラ１０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１６が接触しており、サーモ
スタット１７も接触または近接するように配置される。
なお、サーミスタ１６の取り付け箇所は、定着ローラ１
０の上部か下部のどちらかにすれば良いが、図示する実
施の形態では、上部の外側に取り付けている。また、サ
ーミスタ１６が小型であれば、定着ローラ１０上部の内
側または下部の内側に取り付けても良い。

【００３８】本実施の形態においては、図７（Ａ）
（Ｂ）に示すように、各コイル・アセンブリ１２のコア
２３を定着ローラ１０に対して直交する向きに配置し、
コイル２２が定着ローラ１０の回転軸と直交する軸を中
心に巻回した状態となるように配置したので、発生する
磁束の方向は定着ローラ１０に対して直交する方向とな
り、定着ローラ１０とコア２３とにより閉磁路が作られ
ている。このため、定着ローラ１０の両端部における磁
束の漏れが無く、または小さく、発熱効率が高効率とな
る。

【００３９】図８は、誘導加熱コイル２２へ高周波電流
を流し定着ローラ１０の温度を制御する回路のブロック
図である。

【００４０】誘導加熱定着装置では、加熱効率を高める
ために周波数の高い電流を流す必要があることから、商
用電源の交流を一旦整流平滑し、高周波にインバートす
る手段が採られている。

【００４１】すなわち、高周波電流は、商用電源３５の
交流を整流回路３６によって整流し、インバータ回路３
７で高周波に変換し発生させる。商用電源３５と回路と
の間には暴走時の安全保護のためにサーモスタット１７
が入っている。誘導加熱コイル２２への電流は、定着ロ
ーラ１０の表面に圧接されたサーモスタット１７を介し
て供給され、定着ローラ１０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１７によっ
て電流路が切断されるようになっている。制御回路３８
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１６の電位に基づいて定着ローラ１０の温度を
監視しながら、温度制御を行う。制御回路３８は、イン
バータ回路３７内のドライブ回路４０へオン／オフ信号
を出力し、温度制御を行う。インバータ回路３７は、整
流回路３６からの直流電流を高周波電流に周波数変換し
て、コイル２２に供給する。

【００４２】インバータ回路３７は、制御回路３８から
発せられる制御信号がオンになると、まずドライブ回路
４０がスイッチング素子４１をオンし、誘導加熱コイル
２２と共振用コンデンサ４４のＬＣ共振回路に電圧をか
ける。これによって、誘導加熱コイル２２に電流が流れ
る。スイッチオン時間はタイマ回路４７により決めら
れ、タイマ回路４７は、基準電圧４６によるＣＲ充放電
特性で決められる一定時間だけ、スイッチング素子４１
をオンにして安定した加熱出力を得る。タイムアップす
るとスイッチング素子４１をオフするようにドライブ回
路４０に信号を送る。スイッチング素子４１がオフされ
ると、誘導加熱コイル２２と共振用コンデンサ４４との
間で共振電流が流れる。そして、電圧検出回路４３は、
共振によりスイッチング素子４１の誘導加熱コイル２２
側のドレイン電圧が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４１を再びオンするようにドラ
イブ回路４０に信号を送る。つまり、スイッチオフ時間
は電圧検出回路４３により決められる。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２２へ流す。

【００４３】なお、回路用ＤＣ電源４５は、タイマ回路
４７、ドライブ回路４０、電圧検出回路４３、基準電圧
４６に直流電源を供給する簡易な安定化電源である。

【００４４】前述したように、定着ローラ１０の両端部
は放熱による影響を受けて中央部に比べて温度が低くな
るため、定着ローラ１０の両端部の発熱量を中央部に比
べて高くしなければ、定着ローラ１０の長手方向の温度
分布が略均一にならず、前記長手方向に沿う均一な定着
性を実現することが難しくなる。

【００４５】そこで、本実施の形態では、図９（Ａ）
（Ｂ）に示すように、定着ローラ１０とコア２３との間
の距離を変化させることにより、発熱量の分布を定着ロ
ーラ１０の長手方向に沿って変化させてあり、定着ロー
ラ１０の長手方向端部における定着ローラ１０とコア２
３との間の距離を、定着ローラ１０の長手方向中央部に
おける前記距離よりも小さくしてある。つまり、４個の
コイル・アセンブリ１２のうち外側２つのコイル・アセ
ンブリ１２におけるコア２３と定着ローラ１０内面との
間のエアギャップＬ１を、内側２つのコイル・アセンブ
リ１２におけるエアギャップＬ２よりも小さくしてあ
る。

【００４６】定着ローラ１０とコア２３との間の距離を
小さくすれば、磁気結合が強くなるので発熱量が大きく
なる一方、距離を大きくすれば、磁気結合が弱くなるの
で発熱量が小さくなる。したがって、コイル２２の巻線
密度を変化させなくとも、定着ローラ１０とコア２３と
の間の距離を変化させるだけで、発熱量の分布を、所望
に応じて、定着ローラ１０の長手方向に沿って調整する
ことができる。また、均一な巻線密度でコイル２２を製
造できるので、コイル２２の量産性にも優れ、コイル２
２の価格の低減を図ることができる。

【００４７】ここに、外側２つのコイル・アセンブリ１
２におけるエアギャップＬ１を、内側２つのコイル・ア
センブリ１２におけるエアギャップＬ２よりも小さくし
てあるので、定着ローラ１０の長手方向に沿う発熱量の
分布は、図９（Ｃ）に示す通りとなる。このような発熱
量分布にすれば、定着ローラ１０の長手方向端部は放熱
による影響を受け易いものの、定着ローラ１０の長手方
向に沿う温度分布を略均一にでき、もって、定着ローラ
１０の長手方向に沿って均一な定着性を実現することが
可能となる。

【００４８】《実施の形態２》図１０（Ａ）（Ｂ）
（Ｃ）は、それぞれ、実施の形態２における定着ローラ
の横透視図、同図（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、およ
び、発熱分布図である。

【００４９】この実施の形態２は、定着ローラ１０、複
数個のコイル・アセンブリ１２を使用する点で、上述し
た実施の形態１と同様であり、発熱量を連続的に変化さ
せた点で、段階的に発熱量を変化させた実施の形態１と
異なる。

【００５０】図１０（Ａ）に示すように、各コア２３の
図中上下端面を傾斜面とし、エアギャップを、定着ロー
ラ１０の中央部から端部に向かうにつれて徐々に小さく
してある。このようにすれば、定着ローラ１０の長手方
向に沿う発熱量の分布は、同図（Ｃ）に示す通りとな
り、定着ローラ１０の長手方向に沿う発熱量は連続的に
変化する。

【００５１】この実施の形態２においても、定着ローラ
１０に対して直交する方向に磁束が発生するため、定着
ローラ１０の両端部における磁束の漏れが小さく、発熱
効率が高効率となる。さらに、定着ローラ１０の長手方
向に沿う温度分布を略均一にでき、もって、定着ローラ
１０の長手方向に沿って均一な定着性を実現することが
可能となる。

【００５２】《実施の形態３》図１１（Ａ）（Ｂ）
（Ｃ）は、それぞれ、実施の形態３における定着ローラ
の横透視図、同図（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、およ
び、発熱分布図である。

【００５３】この実施の形態３は、定着ローラ１０を使
用すると共に発熱量を連続的に変化させる点で、実施の
形態２と同様であり、１個の比較的長尺のコイル・アセ
ンブリ１２を使用する点で、４個の比較的短いコイル・
アセンブリ１２を使用した実施の形態２と異なる。

【００５４】図１１（Ａ）に示すように、比較的長尺な
１個のコア２３の図中上下端面を傾斜面とし、エアギャ
ップを、定着ローラ１０の中央部から端部に向かうにつ
れて徐々に小さくしてある。このようにすれば、定着ロ
ーラ１０の長手方向に沿う発熱量の分布は、同図（Ｃ）
に示す通りとなる。

【００５５】この実施の形態３においても、発熱効率が
高効率で、定着ローラ１０の長手方向に沿って均一な定
着性を実現することが可能となる。

【００５６】《実施の形態４》誘導加熱定着装置には、
定着ローラ１０に代えて、記録紙に接触しながら移送さ
れる金属などの導電性材料からなる定着ベルトを使用す
るものがある。定着ベルトに対向して配置した誘導加熱
コイルにより、定着ベルト自体をジュール発熱させるよ
うになっており、当該定着ベルトが金属製加熱板に相当
する。

【００５７】定着ベルト３０を使用した誘導加熱定着装
置は、図１２（Ａ）（Ｂ）に示すように、各コイル・ア
センブリ３４のコア３３を定着ベルト３０に対して直交
する向きに配置し、コイル３２が定着ベルト３０と直交
する軸を中心に巻回した状態となるように配置してあ
る。したがって、実施の形態１〜３と同様に、発生する
磁束の方向は定着ベルト３０に対して直交する方向とな
り、定着ベルト３０とコア３３とにより閉磁路が作られ
ている。このため、定着ベルト３０の長手方向（幅方
向）の両端部における磁束の漏れが無く、または小さ
く、発熱効率が高効率となる。

【００５８】図１３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、それぞれ、
実施の形態４における要部を示す横透視図、同図（Ａ）
のＢ−Ｂ線に沿う断面図、および、発熱分布図である。

【００５９】この実施の形態４は、定着ローラ１０に代
えて定着ベルト３０を使用する点を除き、実施の形態１
と同様である。

【００６０】図１３（Ａ）に示すように、外側２つのコ
イル・アセンブリ３４におけるエアギャップＬ１を、内
側２つのコイル・アセンブリ３４におけるエアギャップ
Ｌ２よりも小さくしてある。このようにすれば、定着ベ
ルト３０の幅方向に沿う発熱量の分布は、同図（Ｃ）に
示す通りとなる。

【００６１】この実施の形態４においても、定着ベルト
３０に対して直交する方向に磁束が発生するため、定着
ベルト３０の幅方向両端部における磁束の漏れが小さ
く、発熱効率が高効率となる。さらに、定着ベルト３０
の幅方向に沿う温度分布を略均一にでき、もって、定着
ベルト３０の幅方向に沿って均一な定着性を実現するこ
とが可能となる。

【００６２】《実施の形態５》図１４（Ａ）（Ｂ）
（Ｃ）は、それぞれ、実施の形態５における要部を示す
横透視図、同図（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、およ
び、発熱分布図である。

【００６３】この実施の形態５は、定着ローラ１０に代
えて定着ベルト３０を使用する点を除き、実施の形態２
と同様である。

【００６４】図１４（Ａ）に示すように、各コア２３の
図中下端面を傾斜面とし、エアギャップを、定着ベルト
３０の中央部から幅方向に向かうにつれて徐々に小さく
してある。このようにすれば、定着ベルト３０の幅方向
に沿う発熱量の分布は、同図（Ｃ）に示す通りとなり、
定着ベルト３０の幅方向に沿う発熱量は連続的に変化す
る。

【００６５】この実施の形態５においても、発熱効率が
高効率で、定着ベルト３０の幅方向に沿って均一な定着
性を実現することが可能となる。

【００６６】《実施の形態６》図１５（Ａ）（Ｂ）
（Ｃ）は、それぞれ、実施の形態６における要部を示す
横透視図、同図（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、およ
び、発熱分布図である。

【００６７】この実施の形態６は、定着ローラ１０に代
えて定着ベルト３０を使用する点を除き、実施の形態３
と同様である。

【００６８】図１５（Ａ）に示すように、比較的長尺な
１個のコア３３の図中下端面を傾斜面とし、エアギャッ
プを、定着ベルト３０の中央部から幅方向に向かうにつ
れて徐々に小さくしてある。このようにすれば、定着ベ
ルト３０の幅方向に沿う発熱量の分布は、同図（Ｃ）に
示す通りとなる。

【００６９】この実施の形態６においても、発熱効率が
高効率で、定着ベルト３０の幅方向に沿って均一な定着
性を実現することが可能となる。

【００７０】《実施の形態７》図１６（Ａ）（Ｂ）
（Ｃ）は、それぞれ、実施の形態７における要部を示す
横透視図、同図（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、およ
び、発熱分布図である。

【００７１】この実施の形態７は、同じ構成を有するコ
イル・アセンブリ３４を使用しているが、図１６（Ａ）
に示すように、エアギャップが定着ベルト３０の中央部
から幅方向に向かうにつれて徐々に小さくなるように、
各コイル・アセンブリ３４を定着ベルト３０に対して傾
斜させて配置してある。このようにすれば、定着ベルト
３０の幅方向に沿う発熱量の分布は、同図（Ｃ）に示す
通りとなり、定着ベルト３０の幅方向に沿う発熱量は連
続的に変化する。

【００７２】この実施の形態７においても、発熱効率が
高効率で、定着ベルト３０の幅方向に沿って均一な定着
性を実現することが可能となる。

【００７３】《実施の形態８》図１７（Ａ）（Ｂ）
（Ｃ）は、それぞれ、実施の形態８における定着ローラ
の横透視図、同図（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、およ
び、発熱分布図である。

【００７４】この実施の形態８は、コア２３の透磁率を
変えることにより、発熱量の分布を定着ローラ１０の長
手方向に沿って変化させたものであり、複数個のコア２
３のうち、定着ローラ１０の長手方向端部に配置された
コア２３の透磁率を、該コア２３より中央部に配置され
たコア２３の透磁率よりも大きくしてある。図示例では
４個のコイル・アセンブリ１２が平行に並べられてお
り、個々のコイル・アセンブリ１２におけるコア２３、
コイル２２の形状、および巻き方はすべて同じにされ、
全てのコイル２２には同じ電流が流れるように結線され
ている。４個のコイル・アセンブリ１２のうち外側２つ
のコイル・アセンブリ１２におけるコア２３の透磁率
を、内側２つのコイル・アセンブリ１２におけるコア２
３の透磁率よりも大きくしてある。

【００７５】発生する磁束はコア２３の透磁率が大きい
ほど大きくなるので、コア２３の透磁率を大きくすれ
ば、定着ローラ１０を錯交する磁束が増えて発熱量が大
きくなる一方、コア２３の透磁率を小さくすれば、定着
ローラ１０を錯交する磁束が減って発熱量が小さくな
る。したがって、コイルの巻線密度を変化させなくと
も、定着ローラ１０の長手方向に沿って配置する個々の
コア２３の透磁率を変えるだけで、発熱量の分布を、所
望に応じて、定着ローラ１０の長手方向に沿って調整す
ることができる。また、均一な巻線密度でコイル２２を
製造できるので、コイル２２の量産性も優れたものとな
る。

【００７６】ここに、外側２つのコイル・アセンブリ１
２におけるコアの透磁率を、内側２つのコイル・アセン
ブリ１２におけるコアの透磁率よりも大きくしてあるの
で、定着ローラ１０の長手方向に沿う発熱量の分布は、
図１７（Ｃ）に示す通りとなる。このような発熱量分布
にすれば、定着ローラ１０の長手方向端部は放熱による
影響を受け易いものの、定着ローラ１０の長手方向に沿
う温度分布を略均一にでき、もって、定着ローラ１０の
長手方向に沿って均一な定着性を実現することが可能と
なる。

【００７７】コア２３としてはフェライトコアが挙げら
れるが、フェライトにも、Ｚｎフェライトを初め、Ｍｎ
−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライト、Ｍｎ−Ｍｇ
フェライトなどがある。これらの自発磁化の強さは、４
００〜５００Ｇ（０．５〜０．６Ｗｂ／ｍ^２）であり、
各々のフェライトの特性、即ち、自発磁化の強さ（透磁
率の違い）によって、定着ローラ１０の長手方向に沿っ
てコアを使い分ければよい。

【００７８】なお、図示省略するが、コア３３の透磁率
を変えることにより、定着ベルト３０の幅方向に沿って
発熱量の分布を変化させることもできる。また、被加熱
金属体（定着ローラ１０または定着ベルト３０）とコア
２３，３３との間の距離を変化させ、さらにコア２３，
３３の透磁率をも変えて、発熱量の分布を被加熱金属体
１０，３０の長手方向に沿って変化させてもよい。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の誘
導加熱定着装置によれば、被加熱金属体の長手方向に沿
って、該被加熱金属体との距離が変化するように、複数
個のコアを配置するという簡単な構造で、被加熱金属体
の長手方向に沿う発熱量の分布を任意に設定することが
可能となる。また、均一な巻線密度でコイルを製造でき
るので、コイルの量産性も優れたものとなる。

【００８０】また、請求項２記載の誘導加熱定着装置に
よれば、放熱による影響を考慮して、被加熱金属体の長
手方向に沿う温度分布を略均一にでき、もって、被加熱
金属体の長手方向に沿って均一な定着性を実現すること
が可能となる。

【００８１】また、請求項３記載の誘導加熱定着装置に
よれば、それぞれ透磁率が異なる複数個のコアを被加熱
金属体の長手方向に並んで配設するという簡単な構造
で、被加熱金属体の長手方向に沿う発熱量の分布を任意
に設定することが可能となる。また、均一な巻線密度で
コイルを製造できるので、コイルの量産性も優れたもの
となる。

【００８２】また、請求項４記載の誘導加熱定着装置に
よれば、放熱による影響を考慮して、被加熱金属体の長
手方向に沿う温度分布を略均一にでき、もって、被加熱
金属体の長手方向に沿って均一な定着性を実現すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を適用した誘導加熱定着装置を示す断
面図である。

【図２】 図１に示した誘導加熱定着装置に用いられる
定着ローラおよび加圧ローラを示す斜視図である。

【図３】 図１に示した誘導加熱定着装置に用いられる
コイル・アセンブリを示す斜視図である。

【図４】 定着ローラ内のコイルとコアを示す透視図で
ある。

【図５】 図３に示されるコイル・アセンブリがホルダ
に保持されたホルダユニットを示す斜視図である。

【図６】 図１に示した誘導加熱定着装置における定着
ローラの加熱原理を説明する説明図である。

【図７】 図７（Ａ）は、図１に示した誘導加熱定着装
置で発生する磁束の方向を示す横透視図、同図（Ｂ）
は、同図（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図８】 誘導加熱コイルへ高周波電流を流し定着ロー
ラの温度を制御する回路のブロック図である。

【図９】 図９（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、それぞれ、実施
の形態１における定着ローラの横透視図、同図（Ａ）の
Ｂ−Ｂ線に沿う断面図、および、発熱分布図である。

【図１０】図１０（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、それぞれ、実
施の形態２における定着ローラの横透視図、同図（Ａ）
のＢ−Ｂ線に沿う断面図、および、発熱分布図である。

【図１１】図１１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、それぞれ、実
施の形態３における定着ローラの横透視図、同図（Ａ）
のＢ−Ｂ線に沿う断面図、および、発熱分布図である。

【図１２】図１２（Ａ）は、実施の形態４における誘導
加熱定着装置で発生する磁束の方向を示す横透視図、同
図（Ｂ）は、同図（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図であ
る。

【図１３】図１３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、それぞれ、実
施の形態４における要部を示す横透視図、同図（Ａ）の
Ｂ−Ｂ線に沿う断面図、および、発熱分布図である。

【図１４】図１４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、それぞれ、実
施の形態５における要部を示す横透視図、同図（Ａ）の
Ｂ−Ｂ線に沿う断面図、および、発熱分布図である。

【図１５】図１５（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、それぞれ、実
施の形態６における要部を示す横透視図、同図（Ａ）の
Ｂ−Ｂ線に沿う断面図、および、発熱分布図である。

【図１６】図１６（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、それぞれ、実
施の形態７における要部を示す横透視図、同図（Ａ）の
Ｂ−Ｂ線に沿う断面図、および、発熱分布図である。

【図１７】図１７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、それぞれ、実
施の形態８における要部を示す横透視図、同図（Ａ）の
Ｂ−Ｂ線に沿う断面図、および、発熱分布図である。

【図１８】図１８（Ａ）は、従来の誘導加熱定着装置で
発生する磁束の方向を示す横透視図、同図（Ｂ）は、同
図（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図１９】図１９（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、それぞれ、従
来の誘導加熱定着装置における定着ローラの横透視図、
同図（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、および、発熱分布
図である。

【符号の説明】

１０…定着ローラ（金属製中空ローラ（被加熱金属
体）） １１…加圧ローラ １２，３４…コイル・アセンブリ １４…シート（記録媒体） ２２，３２…コイル ２３，３３…コア ３０…定着ベルト（金属製加熱板（被加熱金属体））

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/20 H05B 6/00 - 6/44

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加熱金属体である金属製中空ローラま
   たは金属製加熱板と、 前記被加熱金属体の長手方向に沿って、該被加熱金属体
   との距離が変化するように、配置された複数個のコア
   と、 前記コア毎に巻回された複数のコイルと、を有する誘導
   加熱定着装置。
2. 【請求項２】 前記被加熱金属体の長手方向端部におけ
   る前記被加熱金属体と前記コアとの間の距離を、前記被
   加熱金属体の長手方向中央部における前記被加熱金属体
   と前記コアとの間の距離よりも小さくしたことを特徴と
   する請求項１に記載の誘導加熱定着装置。
3. 【請求項３】 被加熱金属体である金属製中空ローラま
   たは金属製加熱板と、 前記被加熱金属体の長手方向に並んで配設された、それ
   ぞれ透磁率が異なる複数個のコアと、 前記コア毎に巻回された複数のコイルと、を有する誘導
   加熱定着装置。
4. 【請求項４】 前記複数個のコアのうち、前記被加熱金
   属体の長手方向端部に配置されたコアの透磁率を、該コ
   アより中央部に配置されたコアの透磁率よりも大きくし
   たことを特徴とする請求項３に記載の誘導加熱定着装
   置。