JP3486519B2 - 加熱装置 - 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、被加熱材を加圧・
加熱する加熱装置、及び該加熱装置を被記録材に形成担
持させた未定着像を加熱定着処理する像加熱装置として
具備した電子写真装置・静電記録装置等の画像形成装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機・プリンタ等の画像形成装
置に具備させ、未定着のトナー画像を被記録材に加熱定
着させる加熱定着装置に代表される像加熱装置として
は、熱ローラ方式の定着装置が広く用いられている。

【０００３】熱ローラ方式の加熱装置としての定着装置
は、定着ローラ（加熱ローラ）と加圧ローラとの圧接ロ
ーラ対を基本構成とするものであり、該ローラ対を回転
させ、該ローラ対の相互圧接部である定着（加熱）ニッ
プ部に未定着画像が形成された被記録材を導入して挟持
搬送させて、定着ローラの熱と、定着ニップ部での加圧
力にて未定着画像を被記録材に熱圧定着させるものであ
る。

【０００４】定着ローラは、一般に、アルミニウムの中
空金属ローラを基体（芯金）とし、その内空に熱源とし
てのハロゲンランプを挿入配設してあり、ハロゲンラン
プの発熱で加熱され、外周面が所定の定着温度に維持さ
れるようにハロゲンランプへの通電が制御されて温調さ
れる。

【０００５】一方、実開昭５１−１０９７３７号公報に
は、磁束により定着ローラに電流を誘導させてジュール
熱によって発熱させる電磁誘導加熱定着装置が開示され
ている。これは、誘導電流の発生を利用することで直接
定着ローラを発熱させることができ、ハロゲンランプを
熱源として用いた熱ローラ方式の定着装置よりも高効率
の定着プロセスを達成している。

【０００６】しかしながら、実開昭５１−１０９７３７
号公報の電磁誘導加熱定着装置は、熱ローラ方式に比べ
高効率を達成するものの、磁場発生手段としての励磁コ
イルにより発生した交番磁束のエネルギーが定着ローラ
全体の昇温に使われるため放熱損失が大きく、投入エネ
ルギーに対する定着エネルギーの密度が低いという欠点
があった。

【０００７】そこで、発熱体である定着ローラをフィル
ムとして全体の熱容量を下げて効率化を図ったり、定着
に作用するエネルギーをより高密度で得るために定着ロ
ーラに励磁コイルを接近させたり、また、励磁コイルの
交番磁束分布を定着ニップ部近傍に集中させたりして効
率化を図った定着装置が考案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した電磁誘導加熱
方式の定着装置に関して、例えば装置をより高速化する
場合には、定着品質の確保のためにより多くの電力の供
給が必要となるが、励磁コイルの自己発熱等の関係上、
供給できる電力量には限界があり、したがって高速化へ
の対応にも限界があった。

【０００９】また、定着ローラ（あるいは定着フィル
ム）に沿った形状にコイルを成形する場合、コイルの形
状及び、フィルムとの位置関係にばらつきがあると、コ
イル特性にもばらつきが生じ、高効率化の妨げとなって
いた。

【００１０】本発明は、上記電磁誘導加熱方式の定着装
置の難点に鑑みて為されたものであり、供給電力を有効
に利用できて低消費電力化、高効率化を図れる上、高速
化にも対応でき、しかもコイル巻きにおける励磁コイル
のコイル形状の安定性、更にはコイル特性の安定化をも
図ることのできる加熱装置及び画像形成装置を提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記の構成を
特徴とする加熱装置である。 〔１〕：電磁誘導発熱性部材と、励磁コイルと励磁コイ
ルにより発生する磁束を電磁誘導発熱性部材に導くため
の芯材を有し電磁誘導発熱性部材に渦電流を発生させる
ための磁場を発生する磁場発生手段と、を有し、電磁誘
導発熱性部材の発熱により被加熱材を加熱する電磁誘導
加熱方式の加熱装置において、前記芯材は前記電磁誘導
発熱性部材の円弧面に沿った円弧形状部を有し、前記励
磁コイルの前記電磁誘導発熱性部材に対向する領域の束
線が前記電磁誘導発熱性部材の母線と略平行で且つ前記
芯材の円弧形状部に沿った形状に巻かれていることを特
徴とする加熱装置。〔２〕：前記芯材の円弧形状部は前記励磁コイルの束線
が入り込むための 凹部になっていることを特徴とする
〔１〕に記載の加熱装置。〔３〕： 前記芯材は断面略半円状に形成されていること
を特徴とする〔１〕又は〔２〕に記載の加熱装置。〔４〕： 前記芯材の円弧形状部と反対面側は断面略Ｖ字
型又は断面略Ｕ字型に切り欠かれていることを特徴とす
る〔１〕乃至〔３〕の何れかに記載の加熱装置。〔５〕： 前記磁場発生手段の芯材は励磁コイルを電磁
誘導発熱性部材に沿った形状に巻くためのコイル保持部
材を有することを特徴とする〔１〕乃至〔４〕の何れか
に記載の加熱装置。 〔６〕： 前記コイル保持部材は励磁コイルを電磁誘導
発熱性部材に沿った形状に巻くための溝又は突起を励磁
コイルと対向する面に複数有することを特徴とする
〔５〕に記載の加熱装置。 〔７〕：前記磁場発生手段の芯材は励磁コイルを電磁誘
導発熱性部材に沿った形状に巻くための溝又は突起を励
磁コイルと対向する面に複数有することを特徴とする
〔１〕乃至〔５〕の何れかに記載の加熱装置。 〔８〕： 磁場発生手段により電磁誘導発熱性部材に磁
場を発生させて該電磁誘導発熱性部材に発生する渦電流
による該電磁誘導発熱性部材の発熱により被加 熱材を加
熱する電磁誘導加熱方式の加熱装置において、 該磁場発
生手段は磁束を発生するための励磁コイル及び該励磁コ
イルにより発生する磁束を電磁誘導発熱性部材に導くた
めの芯材を有し、該励磁コイルを保持する保持体を有
し、該励磁コイルは該保持体と一体的に成形されてコイ
ル部材を構成しており、該電磁誘導発熱性部材に励磁コ
イルが沿い、かつ該励磁コイルに芯材が沿うことを特徴
とする加熱装置。

【００１２】〔作用〕芯材は電磁誘導発熱性部材の円弧面に沿った円弧形状部
を有し、励磁コイルの電磁誘導発熱性部材に対向する領
域の束線が電磁誘導発熱性部材の母線と略平行で且つ芯
材の円弧形状部に沿った形状に巻かれている ように構成
することで、芯材、励磁コイル及び電磁誘導発熱性部材
により形成される磁路、特に芯材中を通る磁路は最短と
なるため、電磁誘導発熱性部材の発熱効率が向上する。
したがって、供給電力を有効に利用できて低消費電力化
が可能となる上、装置を高速化した場合においても十分
な定着性を確保することが可能となる。

【００１３】また、磁場発生手段の芯材を断面略半円
状、断面略Ｖ字型又は断面略Ｕ字型に形成したことによ
り、芯材全体の熱容量を小さくすることができ、これに
よって、装置としての立ち上がり時間を短くすることが
できるとともに高効率化を達成できる。特に、磁場発生
手段の芯材を断面略Ｖ字型又は断面略Ｕ字型に形成した
場合に、断面略半円状の芯材に比し、芯材の容積が軽減
され、全体の熱容量を小さくすることができ、装置とし
ての立ち上がり時間をより短くすることができるととも
に高効率化を達成できる。

【００１４】また、励磁コイルを電磁誘導発熱性部材に
沿った形状に巻くためのコイル保持部材、或いは励磁コ
イルを電磁誘導発熱性部材に沿った形状に巻くための溝
又は突起を複数有する芯材を用いることで、励磁コイル
を電磁誘導発熱性部材に沿って巻くときの作業性の簡易
化を図ることができるとともに、励磁コイルのコイル形
状及びコイル特性の安定化を図ることが可能となる。

【００１５】また、励磁コイルを保持体と一体化して成
形したコイル部材とすることで、コイル形状及びコイル
特性の安定性を確保できるとともに、励磁コイルの芯材
への巻き作業が不要となって加熱定着装置として組み立
てるときの作業性が格段に向上する。

【００１６】

【発明の実施の形態】

〔第１の実施形態例〕本実施形態例は、本発明に係る電
磁誘導加熱方式の加熱装置としての加熱定着装置であ
る。本例の加熱定着装置は、電磁誘導発熱性部材として
円筒状ベルトを用いた電磁誘導加熱方式、加圧ローラ駆
動方式の装置である。

【００１７】（１）加熱定着装置の全体的概略構成 図１は本例の加熱定着装置の要部の横断面模型図、図２
は同装置の要部の正面模型図、図３は同装置の要部の縦
断面正面模型図である。

【００１８】本例の加熱定着装置１００は、電磁誘導発
熱性部材として回転体、即ち、エンドレスベルトとして
の円筒状の電磁誘導発熱性フィルムである定着フィルム
１と、フィルムガイド部材２と、磁場発生手段としての
励磁コイル３及び磁性コア（芯材）４と、加圧部材とし
ての加圧ローラ５とを備え、定着フィルム１と加圧ロー
ラ５とが接触する定着ニップＮに未定着トナー像ｔを形
成担持させた被記録材Ｐを導入し、該定着ニップＮで被
記録材Ｐを加圧しながら定着フィルム１の電磁誘導発熱
により加熱して、未定着トナー画像ｔを被記録材Ｐ面に
融着固定するものである。

【００１９】定着フィルム１は、図４に示すように、電
磁誘導発熱性フィルムの基層となる金属フィルム等でで
きた発熱層１ａと、その外面に積層した弾性層１ｂと、
その外面に積層した離型層１ｃの３層複合構造のもので
ある。

【００２０】発熱層１ａは、ニッケル、鉄、強磁性ＳＵ
Ｓ、ニッケル−コバルト合金等といった強磁性体の金属
を用いるのが好ましく、電磁エネルギーの吸収効率とフ
ィルムの剛性との関係上、１〜１００μｍの厚さが好ま
しい。

【００２１】弾性層１ｂは、カラー画像などを定着する
際に、被記録材Ｐの凹凸あるいは未定着トナー画像ｔの
トナー層の凹凸に加熱面（離型層１ｃ）を追従させて画
像の光沢ムラを防止するために必要な層であり、シリコ
ーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコンゴム等の耐熱
性がよく熱伝導率の良いものが用いられ、厚さ１０〜５
００μｍ、硬度６０°（ＪＩＳ−Ａ）以下とするのが好
ましい。

【００２２】離型層１ｃは、厚さ１〜１００μｍの、フ
ッ素樹脂、シリコーン樹脂、フルオロシリコンゴム、フ
ッ素ゴム、シリコーンゴム、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ
等の離型性かつ耐熱性の良いものが用いられる。

【００２３】また、本例では、図示していないが、発熱
層１ａの内側に、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリア
ミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、Ｐ
ＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂等の耐熱樹脂から
なる断熱層を設け、被記録材Ｐへの熱供給効率をさらに
上げる構成としてもよい。

【００２４】フィルムガイド部材２は、後述の励磁コイ
ル３と定着フィルム１との絶縁性確保のため、フェノー
ル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミド
イミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、
ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＬＣＰ樹脂等
の絶縁性及び耐熱性の良い材料が用いられ、加圧ローラ
５に対する圧接部（定着ニップ部Ｎ）への加圧、磁場発
生手段としての励磁コイル３及び磁性コア４の支持、定
着フィルム１の支持、該定着フィルム１の回転時の搬送
安定性を図る役目をする。

【００２５】磁性コア４は、断面形状が略半円状の高透
磁率のコアであり、フェライトやパーマロイ等といった
トランスのコアに用いられる材料（より好ましくは１０
０ｋＨｚ以上でも損失の少ないフェライト）が用いられ
る。磁性コア４は、定着ニップ部Ｎを中央とする両側
（定着フィルム１の上流側及び下流側）に励磁コイル３
を定着フィルム１の内周面に沿った形状に保持するため
の弧状の凹部４ａを有する。

【００２６】励磁コイル３は、一本ずつがそれぞれ絶縁
被覆された銅製の細線を複数本束ねた束線３ａを磁性コ
ア４の凹部４ａ内で定着フィルム１の内周面に沿うよう
に磁性コア４に複数回巻くことによってコイル（線輪）
を形成しており、該コイルの一対の引出線（給電線）が
不図示の励磁回路に接続されている。励磁コイル３は、
本例においては、耐熱性の絶縁被膜としてポリイミドを
用い、巻き数を７回（７ターン）としたものを用いてい
る。また、細線の直径や、束線３ａの断面積等は励磁コ
イル３に流す電流量によって決まるが、本例では直径
０．２ｍｍの細線を９８本束ねたもの（束線断面積約
３．１ｍｍ² ）を用いている。上述の如く磁性コア４に
巻いた励磁コイル３は、定着フィルム１の移動方向と直
交する方向（定着フィルム１の軸芯方向）の幅にわたっ
て連続して設けられている。

【００２７】なお、励磁コイル３は定着フィルム１にで
きる限り近くなるようにフィルム内周面に沿って配設
し、また、磁性コア４は励磁コイル３の介在する空間を
埋めるように励磁コイル３をフィルム内周面に沿って密
着させるように配設されており、本例においては、励磁
コイル３と定着フィルム１の距離は０．２ｍｍ〜０．５
ｍｍ、磁性コア４と励磁コイル３との距離は０〜０．５
ｍｍになるように配設されている。

【００２８】加圧ローラ５は、芯金５ａと、該芯金周り
に成形被覆させた、シリコーンゴム・フッ素ゴム・フッ
素樹脂などの耐熱性・弾性材料５ｂとで構成されてお
り、芯金５ａの両端部を装置の不図示のシャーシ側板金
間に回転自由に軸受け保持させて配設してある。また、
図２及び図３に示すように、この加圧ローラ５の上側に
定着フィルム１、フィルムガイド部材２、励磁コイル
３、磁性コア４、加圧用剛性ステイ６、フランジ部材７
ａ・７ｂからなる加熱手段ユニットが配設され、加圧用
剛性ステイ６の両端部と装置シャーシ側のバネ受け部材
８ａ・８ｂとの間にそれぞれ加圧バネ９ａ・９ｂを縮設
することで加圧剛性用ステイ６に押し下げ力を作用させ
ている。これにより、フィルムガイド部材２の下面と加
圧ローラ５の上面とが定着フィルム１を挟んで圧接して
所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。

【００２９】加圧ローラ５は、駆動手段Ｍにより矢示の
反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ５の回転
駆動による該加圧ローラ５と定着フィルム１の外面との
摩擦力で定着フィルム１に回転力が作用して、該定着フ
ィルム１がその内面が定着ニップＮにおいてフィルムガ
イド部材２の下面に密着して摺動しながら矢示の時計方
向に加圧ローラ５の回転速度にほぼ対応した周速度をも
ってフィルムガイド部材２の外回りを回転する。

【００３０】定着ニップ部Ｎにおける加熱原理は以下に
示すとおりである。

【００３１】励磁コイル３に、励磁回路（不図示）から
２０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの交番電流を流すことにより
交番磁束を発生させる。その交番磁束は、定着フィルム
１の発熱層１ａに渦電流を発生させ、この渦電流は発熱
層１ａの固有抵抗によりジュール熱を発生させる。発生
した熱は弾性層１ｂ、離型層１ｃを介して定着ニップＮ
に挟持搬送される被記録材Ｐと被記録材Ｐ上の未定着ト
ナー画像ｔを加熱する。

【００３２】図５は、本実施形態例の加熱定着装置の断
面において、磁束分布の様子を表した図である。また、
図６には、比較例として、（１）断面形状がＩ型の磁性
コア４０ａで該磁性コア４０ａに励磁コイル３０ａを巻
いて定着フィルム１面から離して配置したもの（ａ）、
（２）断面形状がＩ型の磁性コア４０ｂで励磁コイル３
０ｂを定着フィルム１に沿って配置したもの（ｂ）、及
び（３）断面形状がＴ型の磁性コア４０ｃで励磁コイル
３０ｂを定着フィルム１に沿って配置したもの（ｃ）の
夫々について磁束分布の様子を表した図を示す。図６に
おいて、Ｊと記した線が主たる磁束を表している。

【００３３】比較例１（図６の（ａ）参照）のように、
励磁コイル３０ａを定着フィルム１面から離して配設し
たものは定着フィルム１内を通る磁束Ｊが少なく、比較
例２（図６の（ｂ）参照）のように、励磁コイル３０ｂ
を定着フィルム１面に沿って配設したものは、定着フィ
ルム１内を通る磁束Ｊは多い。また比較例３（図６の
（ｃ）参照）のように、断面がＴ字型の磁性コア４０ｃ
を用いると、該Ｔ字型磁性コアと定着フィルム１とで形
成される扇形状の空間部を通る磁束Ｊをなくすことがで
きる。これに対して、本実施形態例の場合では、図５に
示すように、比較例３（図６の（ｃ）参照）に比べ、磁
性コア４内を通る磁路長が短くなっている。

【００３４】図７は、発熱効率の比較として、本実施形
態例及び上記比較例の加熱定着装置について、電力の投
入時からの時間に対する定着ニップ部Ｎの温度を表した
グラフである。発熱効率としては、ニップ部温度が１８
０℃に達するまでの時間で比較した。図７からわかるよ
うに、発熱効率は、比較例１、比較例２、比較例３の順
に良くなっていき、本実施形態例が最も良い。

【００３５】〔第１の実施形態例の変形例〕図８に本例
の変形例を示す。本変形例は上記実施形態例の断面略半
円状の磁性コア４の代わりに、断面略Ｖ字型の磁性コア
１０を用いたものである。磁性コア１０は、断面が略半
円状の磁性コア４の中央部を三角柱状に取り除いた形状
のものであり、型により一体成形して、あるいは半円状
のコアを切削して断面略Ｖ字型に形成したものである。
なお、符号１０ａは励磁コイル３を定着フィルム１の内
周面に沿った形状に保持するための弧状の凹部である。

【００３６】上記実施形態例の磁性コア４を本例のよう
な形状にすることで、磁性コア１０の容積が更に軽減さ
れ、全体の熱容量をより小さくすることができるため、
加熱定着装置としての立ち上がり時間を更に短くできる
とともに高効率化を達成することが可能となる。なお、
磁性コア１０の他の変形例として、断面略半円状の磁性
コア４の中央部を略半円柱状に取り除いた断面略Ｕ字型
の形状に形成しても同様な効果を得ることができる。

【００３７】図９は、本実施形態例の他の変形例であ
り、図８に示す磁性コア１０及びコイルユニット（励磁
コイル３）を定着フィルム１の上流側に約９０°回転さ
せ、加圧ステイ１１をより加圧ローラ５側に近い位置に
配置した構成としたものである。本変形例は、より高い
加圧力を必要とする場合などに、有効な構成である。す
なわち、本構成のように、磁性コア１０を定着ニップ部
Ｎの上流側に配置することで、加圧領域（定着ニップ部
Ｎ）に磁性コア１０が存在しないため、直接磁性コア１
０に荷重がかかることがなく、そのため特別に磁性コア
１０の加圧保護用のガイド部材等を用いなくても、加圧
力を高くできる。仮にガイド部材等を用いた場合、ガイ
ド部材の厚さを薄くしても、加圧部材として必要とされ
る強度を十分に保つことが可能であるため、ガイド部材
の厚さを薄くして定着フィルム１と励磁コイル３をより
近接させて定着効率を上げることが可能となる。

【００３８】実際に本例の加熱装置を用いて、高速化し
た時の画像の定着性を確認したところ、定着不良のない
良好な画像が得られた。

【００３９】以上のように、本実施形態例では、定着フ
ィルム１に励磁コイル３が沿い、かつ該励磁コイル３に
断面略半円状の磁性コア４が沿う構成とすることで、磁
性コア４、励磁コイル３及び定着フィルム１により形成
される磁束Ｊの磁路、特に磁性コア４中を通る磁束Ｊの
磁路長は最短となるため、定着フィルム１の発熱効率が
向上する。したがって、供給電力を有効に利用できて低
消費電力化が可能となる上、加熱定着装置を高速化した
場合においても十分な定着性を確保することが可能とな
る。

【００４０】また、断面略半円状の磁性コア４、断面略
Ｖ字型又は断面略Ｕ字型の磁性コア１０を用いること
で、コア全体の熱容量を小さくすることができ、これに
よって、装置としての立ち上がり時間を短くすることが
できるとともに高効率化を達成できる。特に、断面略Ｖ
字型又は断面略Ｕ字型の磁性コア１０を用いた場合に、
断面略半円状の磁性コア４に比し、磁性コアの容積が軽
減され、全体の熱容量を小さくすることができて、加熱
定着装置としての立ち上がり時間をより短くすることが
できるとともに高効率化を達成できる。

【００４１】また、励磁コイル３が定着フィルム１の移
動方向と直交する方向の幅にわたって連続して設けられ
ているので、定着フィルム１の幅方向（励磁コイル３の
長手方向）に関して均一な磁束を発生することができ、
発熱分布を均一にすることができる。

【００４２】〔第２の実施形態例〕図１０は本発明に係
る加熱定着装置の第２の実施形態例の要部の横断面模型
図である。

【００４３】本例の加熱定着装置１００は、励磁コイル
３のコイル形状の安定性を図るために、コイル保持部材
としてのボビン１２を磁性コア４に設けた構成であり、
図中、第１の実施形態例１と同じ符号は同じ働きをする
ものであるので、その部材・部品の説明は省略する。

【００４４】ボビン１２は、フェノール樹脂、ポリイミ
ド樹脂、ポリアミド樹脂等の絶縁性及び耐熱性の良い厚
さ０．５ｍｍの部材からなり、励磁コイル３を定着フィ
ルム１面に沿うように安定して保持し、かつ断面略半円
状の磁性コア４を内面に保持するものである。ボビン１
２の励磁コイル３側の表面は、励磁コイル３の巻線（束
線３ａ）を巻いていくときの補助となるように、長手方
向に幅２ｍｍ、深さ１ｍｍのＶ字型若しくはＵ字型の溝
１２ａが複数設けられている。この溝１２ａは、巻線３
ａの径と同じ径の凹面であったり、あるいは一定の間隔
を持った突起物であったりしてもよい。

【００４５】上記構成とすることで、磁性コア４に巻線
３ａを巻いて励磁コイル３を作成するとき、安定したコ
イル形状及びコイル特性を得ることができる。すなわ
ち、ボビン表面側の巻線３ａに対応した溝１２ａに励磁
コイル３の巻線３ａを埋め込むように巻き付けていくこ
とで、励磁コイル３の巻線３ａの偏りを防止し、一定の
間隔、密度の定着フィルム１面に沿った励磁コイル３を
形成でき、コイル特性も安定化できる。また、ボビン１
２を用いることにより、励磁コイル３を磁性コア４に直
接巻いた場合に生じることがあったコイル被覆破損も防
止できる。

【００４６】〔第２の実施形態例の変形例〕図１１に、
本例の変形例として、フェライトやパーマロイ等といっ
た磁性コア４の材料で形成したボビン１３を用いたもの
を示す。ボビン１３は、前述したボビン１２と同様に、
励磁コイル３の巻線３ａを巻いていくときの補助となる
溝１３ａ又は突起（不図示）を励磁コイル３側の表面に
複数有する。本変形例の場合、ボビン１３が磁性コアと
しても作用するため、磁性コア４、励磁コイル３、及び
定着フィルム１をより密に配置することができ、よっ
て、加熱定着装置としての機能の高効率化を達成でき
る。その上、ボビン１３を用いることにより、励磁コイ
ル３を磁性コア４に直接巻いた場合に生じることがあっ
たコイル被覆破損も防止できる。

【００４７】また、図１２に、更なる変形例として励磁
コイル３を直接保持する磁性コア１４を用いた例を示
す。本変形例の磁性コア１４は、励磁コイル３を定着フ
ィルム１の内周面に沿った形状に保持するための弧状の
凹部１４ａを有し、この凹部１４ａの定着フィルム１側
の表面を励磁コイル３の巻線３ａの径と同じ径の溝１４
ｂ又は突起（不図示）を複数有する凹面状に形成し、そ
の表面をポリイミド樹脂などの絶縁性樹脂でコートした
ものである。このような構成とすることで、励磁コイル
３のコイル形状の安定化とともに、前述のボビン１２・
１３を省略して構成を簡略化することができる。なお、
磁性コア１４の表面のポリイミド樹脂などの絶縁性樹脂
のコートは、主に磁性コア１４との摩擦から励磁コイル
３の巻線３ａの被覆を保護するためのものであり、励磁
コイル３の被覆が摩擦等に対して問題にならないレベル
であれば、絶縁コートは省略できる。

【００４８】以上のように、本実施形態例では、定着フ
ィルム１に励磁コイル３が沿い、かつ該励磁コイル３に
磁性コア４が沿う構成において、励磁コイル３を定着フ
ィルム１に沿った形状に巻くための溝１２ａ・１３ａ又
は突起を励磁コイル３と対向する面に複数有するボビン
１２・１３を用いたり、励磁コイル３を定着フィルム１
に沿った形状に巻くための溝１２ａ・１３ａ又は突起を
励磁コイル３と対向する面に複数有する磁性コア１４を
用いたりすることで、励磁コイル３を定着フィルム１に
沿って巻くときの作業性の簡易化を図ることができると
ともに、励磁コイル３のコイル形状及びコイル特性の安
定化が可能となる。

【００４９】また、ボビン１２・１３を用いることによ
り、励磁コイル３を磁性コア４に直接巻いた場合に生じ
ることがあったコイル被覆破損も防止できる。

【００５０】〔第３の実施形態例〕図１３は本発明に係
る加熱定着装置の第３の実施形態例の要部の横断面模型
図である。また、図１４は本実施形態例に用いられるコ
イル部材の成形方法を説明した図である。また、図１５
は本実施形態例に用いられる磁性コアを説明した図であ
る。

【００５１】本例の加熱定着装置１００に用いられるコ
イル部材１５は、図１４に示すように、横断面略皿型状
の保持体としてのボビン１５ａ上に保持させた励磁コイ
ル３の巻線１５ｂを、プレス器１６により加圧してコイ
ル（線輪）の表面形状が定着フィルム１面に沿った形状
（弧状）となるように一体成形されたものである。

【００５２】また、磁性コア１７は、図１５の（ａ）及
び（ｂ）に示すように、磁性体である２種類の角柱１７
ａと１７ｂを組み合わせることにより略Ｖ字型に形成し
て、コイル部材１５上に配設したものである（図１３参
照）。なお、図１３において符号１７ａはコイル部材１
５を定着フィルム１の内周面に沿った形状に保持するた
めの弧状の凹部である。

【００５３】上述したように、コイル部材１５はボビン
１５ａと励磁コイル３の巻線１５ｂを一体化して成形し
たコイルユニットとして用いることで、コイル形状及び
コイル特性の安定性を確保できるとともに、励磁コイル
３を磁性コア４又はコイル保持部材としてのボビン１２
・１３に巻き付ける巻き作業が不要となって加熱定着装
置として組み立てるときの作業性が向上する。

【００５４】また、磁性体である２種類の角柱１７ａ・
１７ｂの組み合わせで磁性コア１７を構成することで、
磁性コア自身に複雑な形状を要求されないため、磁性コ
アの低コスト化が可能となる。

【００５５】さらに、コイル部材１５上に磁性コア１７
を配設しているため、第１の実施形態例と同様に、磁性
コア１７、コイル部材１５及び定着フィルム１により形
成される磁束の磁路、特に磁性コア１７中を通る磁束の
磁路長は最短となり、定着フィルム１の発熱効率が向上
する。しかして、加熱定着装置を高速化した場合におい
ても十分な定着性を確保することが可能となり、定着効
率の高効率化を達成することができる。

【００５６】〔第４の実施形態例〕本実施形態例は、例
えば第１の実施形態例の加熱定着装置を用いた画像形成
装置である。図１６は該画像形成装置例の概略構成図で
ある。本例の画像形成装置は電子写真カラープリンタで
ある。

【００５７】１０１は有機感光体やアモルファスシリコ
ン感光体でできた電子写真感光体ドラム（像担持体）で
あり、矢示の反時計方向に所定のプロセススピード（周
速度）で回転駆動される。

【００５８】感光体ドラム１０１はその回転過程で帯電
ローラ等の帯電装置１０２で所定の極性・電位の一様な
帯電処理を受ける。

【００５９】ついでその帯電処理面に露光装置としての
レーザ光学箱（レーザスキャナー）１１０から出力され
るレーザ光１０３による、目的の画像情報の走査露光処
理を受ける。レーザ光学箱１１０は不図示の画像読取装
置等の画像信号発生装置からの目的画像情報の時系列電
気デジタル画素信号に対応して変調（オン／オフ）した
レーザ光１０３を出力して回転感光体ドラム１０１面を
走査露光するもので、この走査露光により回転感光体ド
ラム１０１面に走査露光した目的画像情報に対応した静
電潜像が形成される。１０９はレーザ光学箱１１０から
の出力レーザ光を感光体ドラム１０１の露光位置に偏向
させるミラーである。

【００６０】フルカラー画像形成の場合は、目的のフル
カラー画像の第１の色分解成分画像、たとえばイエロー
成分画像についての走査露光・潜像形成がなされ、その
潜像が４色カラー現像装置１０４のうちのイエロー現像
器１０４Ｙの作動でイエロートナー画像として現像され
る。そのイエロートナー画像は感光体ドラム１０１と中
間転写体ドラム（転写装置）１０５との接触部（あるい
は近接部）である一次転写部Ｔ１において中間転写ドラ
ム１０５の面に転写される。中間転写ドラム１０５面に
対するトナー画像転写後の回転感光体ドラム１０１面は
クリーナ１０７により転写残りトナー等の付着残留物の
除去を受けて清掃される。

【００６１】上記のような帯電・走査露光・現像・一次
転写・清掃のプロセスサイクルが、目的のフルカラー画
像の、第２の色分解成分画像（たとえばマゼンタ成分画
像、マゼンタ現像器１０４Ｍが作動）、第３の色成分画
像（たとえばシアン成分画像、シアン現像器１０４Ｃが
作動）、第４の色成分画像（たとえば黒成分画像、黒現
像器１０４ＢＫが作動）の各色分解成分画像について順
次実行され、中間転写体ドラム１０５面にイエロートナ
ー画像・マゼンタトナー画像・シアントナー画像・黒ト
ナー画像の都合４色のトナー画像が順次重ねて転写され
て、目的のフルカラー画像に対応したカラートナー画像
が合成形成される。

【００６２】中間転写体ドラム１０５は、金属ドラム上
に中抵抗の弾性層と高抵抗の表層を有するもので、感光
体ドラム１０１に接触してあるいは近接して感光体ドラ
ム１０１と略同じ周速度で矢示の時計方向に回転駆動さ
れ、中間転写体ドラム１０５の金属ドラムにバイアス電
位を与えて感光体ドラム１０１との電位差で感光体ドラ
ム１０１側のトナー画像を該中間転写体ドラム１０５面
側に転写させる。

【００６３】上記の中間転写体ドラム１０５面に合成形
成されたカラートナー画像は、該回転中間転写体ドラム
１０５と転写ローラ（転写装置）１０６との接触ニップ
部である二次転写部Ｔ２において、該二次転写部Ｔ２に
不図示の給紙部から所定のタイミングで送り込まれた被
記録材Ｐの面に転写されていく。転写ローラ１０６は被
記録材Ｐの背面からトナーと逆極性の電荷を供給するこ
とで中間転写体ドラム１０５面側から被記録材Ｐ側へ合
成カラートナー画像を順次に一括転写する。

【００６４】二次転写部Ｔ２を通過した被記録材Ｐは中
間転写体ドラム１０５の面から分離されて像加熱装置
（定着装置）１００へ導入され、未定着トナー画像の加
熱定着処理を受けてカラー画像形成物として機外の不図
示の排紙トレーに排出される。像加熱装置１００は例え
ば第１の実施形態例の加熱定着装置である。

【００６５】被記録材Ｐに対するカラートナー画像転写
後の回転中間転写体ドラム１０５はクリーナ１０８によ
り転写残りトナー・紙粉等の付着残留物の除去を受けて
清掃される。このクリーナ１０８は常時は中間転写体ド
ラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写体
ドラム１０５から被記録材Ｐに対するカラートナー画像
の二次転写実行過程において中間転写体ドラム１０５に
接触状態に保持される。

【００６６】また、転写ローラ１０６も常時は中間転写
体ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転
写体ドラム１０５から被記録材Ｐに対するカラートナー
画像の二次転写実行過程において中間転写体ドラム１０
５に被記録材Ｐを介して接触状態に保持される。

【００６７】しかして、本例の画像形成装置において
は、被帯電体としての電子写真感光体ドラム（像担持
体）１０１と、電子写真感光体ドラム１０１を帯電する
帯電ローラ（帯電装置）１０２と、該電子写真感光体ド
ラム１０１を露光して静電潜像を形成する露光装置１１
０と、該静電潜像にトナーを付着させてトナー画像を形
成する現像装置１０４と、電子写真感光体ドラム１０１
上のトナー画像を転写材としての被記録材Ｐ上に転写す
る転写装置１０５・１０６とにより、被記録材に未定着
のトナー画像（未定着像）を形成担持させる作像手段Ｉ
Ｍを構成している。

【００６８】本例の画像形成装置は、白黒画面などモノ
カラー画像のプリントモードも実行できる。また両面画
像プリントモード、或いは多重画像プリントモードも実
行できる。

【００６９】両面画像プリントモードの場合は、像加熱
装置１００を出た１面目画像プリント済みの被記録材Ｐ
は不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転されて再び
二次転写部Ｔ２へ送り込まれて２面に対するトナー画像
転写を受け、再度、像加熱装置１００に導入されて２面
に対するトナー画像の定着処理を受けることで両面画像
プリントが出力される。

【００７０】多重画像プリントモードの場合は、像加熱
装置１００を出た１回目画像プリント済みの被記録材Ｐ
は不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転されずに再
び二次転写部Ｔ２へ送り込まれて１回目画像プリント済
みの面に２回目のトナー画像転写を受け、再度、像加熱
装置１００に導入されて２回目のトナー画像の定着処理
を受けることで多重画像プリントが出力される。

【００７１】〔その他の実施形態例〕 １）第１実施形態では、加圧用剛性ステイ６の両端部と
装置シャーシ側のバネ受け部材８ａ・８ｂとの間にそれ
ぞれ加圧バネ９ａ・９ｂを縮設することで加圧剛性用ス
テイ６に押し下げ力を作用させて、フィルムガイド部材
２の下面と加圧ローラ５の上面とで定着フィルム１を挟
んで所定幅の定着ニップ部Ｎを形成しているが、逆に加
圧用剛性ステイ６の両端部を位置固定し、加圧ローラ５
に付勢部材（加圧バネ）により押し上げ力を作用させ
て、フィルムガイド部材２の下面と加圧ローラ５の上面
とで定着フィルム１を挟んで所定幅の定着ニップ部Ｎを
形成させてもよいし、加圧用剛性ステイ６とフィルムガ
イド部材２の両方をそれぞれ付勢部材（加圧バネ）によ
り相互押圧させて、フィルムガイド部材２の下面と加圧
ローラ５の上面とで定着フィルム１を挟んで所定幅の定
着ニップ部Ｎを形成させてもよい。

【００７２】２）第１乃至第３実施形態において、加圧
部材（加圧ローラ３０）はローラ体に限らず、回動ベル
ト型など他の形態の部材にすることもできる。また、加
圧部材は回転体である電磁誘導発熱性部材（定着フィル
ム１）に従動して回転する加圧回転体としてもよい。ま
た、加圧部材側からも被記録材Ｐに熱エネルギーを供給
させるため、加圧部材３０側にも電磁誘導加熱などの発
熱手段を設けて所定の温度に加熱・温調する装置構成と
することもできる。

【００７３】３）第１乃至第３実施形態において、電磁
誘導発熱性部材としての定着フィルム１を磁場発生手段
（励磁コイル及び磁性コア）を含む複数の回転部材（ロ
ーラなど）間に懸回張設して駆動手段Ｍにより回転させ
る構成、或いは電磁誘導発熱性部材としての定着フィル
ム１をロール巻きにした有端の長尺フィルムとし、該長
尺フィルムを磁場発生手段（励磁コイル及び磁性コア）
に繰り出すように走行移動させる構成等にすることがで
きる。

【００７４】４）第２の実施形態例及びその変形例にお
いて、断面略半円状の磁性コア４・１４に代えて、例え
ば図９に示すような断面略Ｖ字型の磁性コア１０、断面
略Ｕ字型の磁性コア（不図示）又は第３の実施形態例の
磁性コア１７を適用することがてきる。また、第１の実
施形態例において、励磁コイル３に代えて、第３の実施
形態例のコイル部材１５を適用することができる。ま
た、第２の実施形態例の変形例における断面略Ｖ字型の
磁性コア１０、又は断面略Ｕ字型の磁性コア（不図示）
の励磁コイル３側の表面に励磁コイル３の巻線３ａを巻
くための溝又は突起を形成してもよい。

【００７５】５）第２の実施形態例及びその変形例にお
いて、磁性コア４・１４・１７及び励磁コイル３・１４
よりなる磁場発生手段を、例えば、図９に示すように、
定着フィルム１の上流側に約９０°回転させて配置する
こともできる。また、第３の実施形態例において、磁性
コア１７及びコイル部材１５を、例えば、図９に示すよ
うに、定着フィルム１の上流側に約９０°回転させて配
置することもできる。

【００７６】６）本発明の加熱装置は各実施形態例の画
像定着装置に限らず、画像を担持した被記録材を加熱し
てつや等の表面性を改質する像加熱装置、仮定着する像
加熱装置、その他、被加熱材の加熱乾燥装置、加熱ラミ
ネート装置など、広く被加熱材を加熱処理する手段・装
置として使用できる。また、電磁誘導発熱性部材（定着
フィルム１）に被加熱材を直接若しくは間接的に密着さ
せる加圧部材を有する装置構成とすることもできる。

【００７７】７）第４実施形態例の画像形成装置は４色
カラー画像形成装置であるが、モノクロ或いは１パルス
マルチカラー画像形成装置であってもよい。

【００７８】８）電磁誘導発熱性の定着フィルム１は、
モノクロ或いは１パルスマルチカラー画像などの加熱定
着用の場合は弾性層を省略した形態のものとすることも
できる。発熱層は樹脂に金属フィラーを混入して構成し
たものとすることもできる。また、発熱層単層の部材と
することもできる。

【００７９】９）画像形成装置の画像形成原理・方式は
電子写真プロセスに限らず、転写方式、或いは直接方式
の静電記録プロセス、磁気記録プロセスなどその他任意
である。

【００８０】以上のように、本実施形態例の加熱装置及
び該加熱装置を具備する画像形成装置は、電磁誘導発熱
性部材としての定着フィルム１に沿って配設した磁場発
生手段の励磁コイル３（又はコイル部材１５）に対し、
同磁場発生手段の磁性コア４・１４・１７を沿わせる構
成とすることで、磁性コア４・１４・１７中の磁路長を
最短にすることができ、これによって、発熱効率をアッ
プさせることができ、供給電力を有効に利用できて低消
費電力化（省エネ化）が可能となるとともに、装置を高
速化した場合においても、十分に定着性を確保すること
ができる。

【００８１】また、磁場発生手段の励磁コイル３を定着
フィルム１に沿った形状に巻くための溝１２ａ・１３ａ
又は突起を励磁コイル３と対向する面に複数有するボビ
ン１２・１３を用いたり、励磁コイル３を定着フィルム
１に沿った形状に巻くための溝１２ａ・１３ａ又は突起
を励磁コイル３と対向する面に複数有する磁性コア１４
を用いたりすることで、励磁コイル３を定着フィルム１
に沿って巻くときの作業性の簡易化を図ることができる
とともに、励磁コイル３のコイル形状及びコイル特性の
安定性を確保できる。

【００８２】また、励磁コイル３を保持体としてのボビ
ン１５ａと一体化して成形したコイル部材１５を用いる
ことで、コイル形状及びコイル特性の安定性を確保でき
るとともに、励磁コイル３を磁性コア４又はコイル保持
部材としてのボビン１２・１３に巻き付ける巻き作業が
不要となって加熱定着装置として組み立てるときの作業
性が格段に向上する。

【００８３】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、磁場発生手段の励磁コイルが電磁誘導発熱性部材に
沿い、該励磁コイルに同磁場発生手段の芯材を沿わせる
構成としたので、芯材中の磁路長を最短にすることがで
き、これによって、発熱効率をアップさせることがで
き、供給電力を有効に利用できて低消費電力化（省エネ
化）が可能となるとともに、装置を高速化した場合にお
いても、十分に定着性を確保することができる加熱装置
及び画像形成装置を実現できた。

【００８４】また、磁場発生手段の励磁コイルを電磁誘
導発熱性部材に沿った形状に巻くためのコイル保持部材
を用いたり、励磁コイルを電磁誘導発熱性部材に沿った
形状に巻くための溝又は突起を複数有する芯材を用いた
り、或いは励磁コイルを保持体と一体化して成形したコ
イル部材を用いたりすることで、励磁コイルを電磁誘導
発熱性部材に沿って巻くときの作業性の簡易化を図るこ
とができるとともに、励磁コイルのコイル形状及びコイ
ル特性の安定性を確保できる加熱装置及び画像形成装置
を実現できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態例の加熱定着装置の要部の横断
面模型図である。

【図２】同装置の要部の正面模型図である。

【図３】同装置の要部の縦断面正面模型図である。

【図４】同装置の定着フィルムの層構成模型図である。

【図５】同装置の磁束分布を示す説明図である。

【図６】同装置の比較例の加熱定着装置の磁束分布を示
す説明図である。

【図７】同装置の加熱定着装置の発熱効率を表した図で
ある。

【図８】第１の実施形態例の加熱定着装置の変形例を示
す説明図である。

【図９】第１の実施形態例の更なる変形例を示す説明図
である。

【図１０】第２の実施形態例の加熱定着装置の要部の横
断面模型図である。

【図１１】第２の実施形態例の加熱定着装置の変形例を
示す説明図である。

【図１２】第２の実施形態例の加熱定着装置の更なる変
形例を示す説明図である。

【図１３】第３の実施形態例の加熱定着装置の横断面模
型図である。

【図１４】第３の実施形態例のコイル部材の説明図であ
る。

【図１５】第３の実施形態例のコア部材を説明する構成
図である。

【図１６】第１の実施形態例の加熱定着装置を画像形成
装置の概略構成図である。

【符号の説明】

Ｐ 被記録材（被加熱
材） １ 定着フィルム（電
磁誘導発熱性部材） １ａ 発熱層 ３ 励磁コイル（磁場
発生手段） ４・１０・１４・１７ 磁性コア（芯材
（磁場発生手段）） ４ａ・１０ａ・１４ａ・１７ａ 凹部 ５ 加圧ローラ（加圧
部材（加圧回転体）） １２・１３ ボビン（コイル保
持部材） １２ａ・１３ａ・１４ａ 溝 １５ コイル部材 １５ａ ボビン（保持体） ＩＭ 作像手段 １０１ 像担持体 １０２ 帯電手段 １０４ 現像手段 １０５・１０６ 転写手段 １１０ 露光手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷川 耕一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−137306（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−69931（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−213048（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−76620（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−144084（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 G03G 15/09 G03G 15/20 G03G 21/00

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁誘導発熱性部材と、励磁コイルと励
   磁コイルにより発生する磁束を電磁誘導発熱性部材に導
   くための芯材を有し電磁誘導発熱性部材に渦電流を発生
   させるための磁場を発生する磁場発生手段と、を有し、
   電磁誘導発熱性部材の発熱により被加熱材を加熱する電
   磁誘導加熱方式の加熱装置において、前記芯材は前記電磁誘導発熱性部材の円弧面に沿った円
   弧形状部を有し、前記励磁コイルの前記電磁誘導発熱性
   部材に対向する領域の束線が前記電磁誘導発熱性部材の
   母線と略平行で且つ前記芯材の円弧形状部に沿った形状
   に巻かれてい ることを特徴とする加熱装置。
2. 【請求項２】 前記芯材の円弧形状部は前記励磁コイル
   の束線が入り込むための凹部になっていることを特徴と
   する請求項１に記載の加熱装置。
3. 【請求項３】 前記芯材は断面略半円状に形成されてい
   ることを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱装置。
4. 【請求項４】 前記芯材の円弧形状部と反対面側は断面
   略Ｖ字型又は断面略Ｕ字型に切り欠かれていることを特
   徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の加熱装置。
5. 【請求項５】 前記磁場発生手段の芯材は励磁コイルを
   電磁誘導発熱性部材に沿った形状に巻くためのコイル保
   持部材を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れ
   かに記載の加熱装置。
6. 【請求項６】 前記コイル保持部材は励磁コイルを電磁
   誘導発熱性部材に沿った形状に巻くための溝又は突起を
   励磁コイルと対向する面に複数有することを特徴とする
   請求項５に記載の加熱装置。
7. 【請求項７】 前記磁場発生手段の芯材は励磁コイルを
   電磁誘導発熱性部材に沿った形状に巻くための溝又は突
   起を励磁コイルと対向する面に複数有することを特徴と
   する請求項１乃至５の何れかに記載の加熱装置。
8. 【請求項８】 磁場発生手段により電磁誘導発熱性部材
   に磁場を発生させて該電磁誘導発熱性部材に発生する渦
   電流による該電磁誘導発熱性部材の発熱により被加熱材
   を加熱する電磁誘導加熱方式の加熱装置において、 該磁場発生手段は磁束を発生するための励磁コイル及び
   該励磁コイルにより発 生する磁束を電磁誘導発熱性部材
   に導くための芯材を有し、該励磁コイルを保持する 保持
   体を有し、該励磁コイルは該保持体と一体的に成形され
   てコイル部材を構成しており、該電磁誘導発熱性部材に
   励磁コイルが沿い、かつ該励磁コイルに芯材が沿うこと
   を特徴とする加熱装置。