JP3513545B2 - 加熱ローラ装置 - 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、加熱ローラ装置に
関し、特に、記録紙上に形成されたトナー像を誘導加熱
により熱定着させる加熱ローラ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ
等の電子写真方式、或いは静電記録方式の画像出力装置
には、記録紙上に形成したトナー像を熱定着するための
加熱ローラ装置が設けられている。加熱ローラ装置によ
る熱定着には、ランプの放射熱を利用してトナー像を熱
定着させる方式と誘導加熱による熱伝導を利用してトナ
ー像を熱定着させる方式とがある。

【０００３】図２３は、ランプの放射熱を利用して熱定
着させる加熱ローラ装置を、その回転軸に垂直方向で切
断した断面図で示したものである。円筒形状の定着ロー
ラ１８０は、円筒の中心軸を中心に回転するようになっ
ている。定着ローラ１８０の内部には赤外線ランプなど
の熱源１７９が内蔵されている。また定着ローラ１８０
の表面はテフロン等によるコーティングが施されてい
る。圧着ローラ１８１は定着ローラ１８０の回転軸と平
行に回転軸を有し、所定の圧力で定着ローラ１８０に押
圧されて回転するようになっている。定着ローラ１８０
が例えば図中Ａ方向に回転すると圧着ローラ１８１はＡ
方向と逆方向に回転する。圧着ローラ１８１の表面には
シリコンゴム等の耐熱性を有する弾性体がコーティング
されている。トナー像の形成された記録紙１８２が図中
Ｂ方向に定着ローラ１８０及び圧着ローラ１８１の接触
面に向かって搬送されてくると、相互に逆回転する定着
ローラ１８０及び圧着ローラ１８１により記録紙１８２
は引き込まれて移動しながらトナー像の熱定着が行わ
れ、排紙される。なお、記録紙１８２のトナー像が形成
された面は定着ローラ１８０側である。熱源１７９から
発生した熱は輻射により定着ローラ１８０の内面を加熱
し、定着ローラ１８０の肉厚部を熱伝導して定着ローラ
１８０の表面をトナーの熱定着に必要な温度に維持する
ように加熱する。

【０００４】図２４は、従来の誘導加熱方式の加熱ロー
ラ装置の定着ローラの回転軸を含む面での断面図であ
る。磁性材料の柱状鉄心であるローラ軸１８３の表面に
コイル１８４が巻かれている。ローラ軸１８３の両端部
にベアリング１８８が設けられ、図中右側のベアリング
（軸受）にはローラ側板（右）１８５が、左側のベアリ
ングにはローラ側板（左）１８７がそれぞれ回転可能に
取り付けられている。ローラ側板（右）１８５とローラ
側板（左）１８７との間には、これらローラ側板１８
５、１８７に端部が固定された円筒形状の回転ローラ１
８６がローラ軸１８３の軸を回転中心として設けられて
いる。従って、回転ローラ１８６は、ローラ側板１８
５、１８７と共に、ベアリング１８８を介してローラ軸
１８３に対して回転するようになっている。回転ローラ
１８６、及びローラ側板１８５、１８７は何れも磁性材
料により形成されている。

【０００５】ローラ軸１８３に巻き付けられたコイル１
８４に交流電流が供給されると交番磁束が誘起され、柱
状鉄心のローラ軸１８３、ローラ側板（右）１８５、回
転ローラ１８６、ローラ側板（左）１８７を経てローラ
軸１８３に至る閉磁路が形成される。この閉磁路内の交
番磁束により生じる渦電流によりジュール熱が発生し、
さらに交番磁束によるヒステリシス損を生じることによ
り閉磁路で熱が発生する。この発熱により回転ローラ１
８６表面を所定の温度にまで上昇させてトナー像の熱定
着を行う。

【０００６】また、特開昭５４−３９６４５号公報は、
円筒形状の導体ローラの内部に柱状鉄心を用いないコイ
ルを配置し、このコイルに高周波電流を流すことにより
ローラ表面を誘導加熱する加熱ローラ装置を開示してい
る。この加熱ローラ装置を図２５に示す。耐熱性を有し
電気的、磁気的絶縁材料からなるコイルボビン１８９の
外周に誘導加熱のためのコイル１９０が巻き付けられて
いる。コイル１９０は図示しない高周波電源に接続され
ている。コイルボビン１８９はコイルボビン支持体１９
１に支持されて装置本体側板１９５に固定されている。
円筒形の導体ローラ１９２の両端部は、耐熱性の熱絶縁
性材料で形成されたローラ支持体１９３に固着されてい
る。ローラ支持体１９３の内面側は、ベアリング１９４
の外周面に取り付けられている。そして、ベアリング１
９４の内周面はコイルボビン支持体１９１の外周面に固
定されているので、導体ローラ１９２はコイルボビン１
８９に対して回転できるようになっている。導体ローラ
１９２の形成材料には、一般に鉄鋼等の強磁性体が用い
られている。誘導加熱用のコイル１９０に高周波電流を
流すと、発生した高周波磁束が導体ローラ１９２と鎖交
することにより導体ローラ１９２に渦電流によるジュー
ル熱とヒステリシス損による熱が発生し、この熱により
導体ローラ１９２表面が熱定着に必要な温度にまで高め
られる。

【０００７】また、特開昭５９−３３７８５号公報にお
いて、円筒型導体ローラの内部の誘導コイルの両端に集
束用磁性部材を配置して、誘導コイルに高周波電流を流
すことによりローラを誘導加熱する加熱ローラが開示さ
れている。図２６に、この従来の誘導加熱ローラを示
す。コイル１９７が同心円状に巻き付けられている中空
の円筒形状コイルボビン１９６の内部であって、コイル
１９７の両端部近傍に集束用磁性部材１９８が配置され
ている。コイルボビン１９６を内部に収容するローラ２
００は、回転軸１９９の回転と共に回転する。この従来
の加熱ローラ装置によれば、磁束集束用磁性部材をコイ
ルの両端部に設けて、両端部での磁束数を中央部より増
加させることにより、ローラ全体に一様の温度分布が得
られるようにしたものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来の加熱ロー
ラ装置において、図２３に示したようなランプの放射熱
を利用する方式の加熱ローラの場合、熱源１７９から発
生した熱は輻射によって定着ローラ１８０の肉厚部を熱
伝導により伝達し、ローラ表面をトナー像の熱定着に必
要な温度になるまで加熱する。しかしながらこの輻射に
よる熱伝達方法は熱伝達の効率が低く、熱源１７９での
消費電力が大きくなってしまうと共に、ウォーミングア
ップに要する時間も長くなってしまうという欠点を有し
ている。また、図２に示したような閉磁路を形成して渦
電流による発熱を利用する従来の加熱ローラの場合に
は、回転ローラ１８６のローラ表面の温度分布を一定に
させるのが困難であり複写機等の熱定着装置として用い
るのには問題がある。

【０００９】また、図３に示したような、導体ローラ１
９２の内部に鉄心を設けずにコイルを配置し、高周波電
流を流して導体ローラ１９２を誘導加熱する定着ローラ
と、図４に示したような、図３の定着ローラのコイルの
両端に磁束集束用磁性部材を追加してローラ本体２００
を誘導加熱する定着ローラの場合、コイルを巻いたボビ
ン中心部での磁束密度に対して加熱されるローラ表面の
磁束密度が低くなってしまうので加熱効率が低いという
欠点を有している。従って、ローラ表面の温度を誘導加
熱により所定の温度に上昇させるには定着ローラ表面の
磁束密度を増加させるための大型の電源装置が必要にな
ってしまうという問題を有している。さらに、これら誘
導加熱による定着ローラにおいても、装置の電源投入時
のローラ表面の温度分布を短時間で均一にすることは困
難であり、ウォーミングアップに要する時間も長くなっ
てしまうという問題を有している。

【００１０】本発明は、上記従来の定着ローラ装置が有
している問題を解決するためになされたものであり、そ
の目的は、消費電力の少ない加熱ローラ装置を提供する
ことにある。また、本発明の目的は、ウォーミングアッ
プに要する時間を短縮することができる加熱ローラ装置
を提供することにある。またさらに、本発明の目的は、
定着ローラの表面の温度分布を短時間で均一にすること
ができる加熱ローラ装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、電気的、磁
気的絶縁材料で形成されたコイルボビンと、コイルボビ
ン表面に絶縁導線を巻き付けて形成した誘導加熱用のコ
イルと、コイルボビン内部に挿入された永久磁石と、コ
イルボビン両端部に固着され、磁性材料で形成された側
磁路部材と、コイルボビンを内部に収容し、磁性材料で
形成された回転可能な定着部ローラとを有することを特
徴とする加熱ローラ装置によって達成される。

【００１２】また上記目的は、電気的、磁気的絶縁材料
で形成されたコイルボビンと、コイルボビン表面に絶縁
導線を巻き付けて形成した誘導加熱用のコイルと、コイ
ルボビン内部に挿入された高周波磁性材料からなる心材
と、コイルボビン両端部に設けられ、心材と接続された
高周波磁性材料からなる側磁路部材と、コイルボビンを
内部に収容し、高周波磁性材料より固有抵抗の小さい磁
性材料で形成された回転可能な定着部ローラとを有する
ことを特徴とする加熱ローラ装置によって達成される。
さらに上記目的は、前記加熱ローラ装置において、心材
及び、側磁路部材、永久磁石、定着部ローラにより永久
磁石の磁束の閉磁路が形成されるように永久磁石を設け
たことを特徴とする加熱ローラ装置によっても達成され
る。ここで本発明において、閉磁路は、本発明の構成部
材である各磁性材料間が接触している場合に限らず、例
えば側磁路部材と定着部ローラとの間に間隙があっても
閉磁路を構成しているというものとする。

【００１３】またさらに上記目的は、電気的、磁気的絶
縁材料で形成された複数の空芯のコイルボビンと、複数
の空芯のコイルボビン表面に絶縁導線を巻き付けて形成
した誘導加熱用のコイルと、複数の空芯のコイルボビン
両端部に設けられた高周波磁性材料からなる側磁路部材
と、複数の空芯のコイルボビンを内部に収容し、高周波
磁性材料より固有抵抗の小さい磁性材料で形成された回
転可能な定着部ローラとを有することを特徴とする加熱
ローラ装置によっても達成される。

【００１４】またさらに上記目的は、上述の加熱ローラ
装置において、定着部ローラの回転軸から半径方向に等
距離に配置された複数個の前記コイルボビンを用い、複
数のコイルボビン表面は、少なくとも一部において定着
部ローラ内面に沿う円弧状表面を有することを特徴とす
る加熱ローラ装置によって達成される。また上記目的
は、前記加熱ローラ装置において、回転軸方向に貫通す
る開口部を設けたことを特徴とする加熱ローラ装置によ
って達成される。また上記目的は、上述の加熱ローラ装
置において、定着部ローラの外表面に高熱伝導性の金属
を被着したことを特徴とする加熱ローラ装置によって達
成される。

【００１５】本発明によれば、電気的、磁気的絶縁材料
で形成されたコイルボビン表面に絶縁導線を巻き付けて
形成した誘導加熱用のコイルと、コイルボビン内部に挿
入された永久磁石と、コイルボビン両端部に磁性材料で
形成された側磁路部材と、コイルボビンを内部に収容
し、磁性材料で形成された回転可能な定着部ローラとを
有する特徴的構成により、磁性材料の側磁路部材と定着
部ローラとで永久磁石の磁束の閉磁路を構成し、コイル
に断続的な直流電流を流して当該磁束を変化させること
により定着部ローラに渦電流を生じさせてジュール熱に
より加熱するので、消費電力の少ない、また、ウォーミ
ングアップに要する時間を短縮することができる加熱ロ
ーラ装置を実現できる。

【００１６】また本発明によれば、電気的、磁気的絶縁
材料で形成されたコイルボビン表面に絶縁導線を巻き付
けて形成した誘導加熱用のコイルと、コイルボビン内部
に挿入された高周波磁性材料からなる心材と、コイルボ
ビン両端部に設けられ、心材と接続された高周波磁性材
料からなる側磁路部材と、コイルボビンを内部に収容
し、高周波磁性材料より固有抵抗の小さい磁性材料で形
成された回転可能な定着部ローラとを有する特徴的構成
により、磁性材料の心材、側磁路部材、及び定着部ロー
ラとで閉磁路を構成し、コイルに電流を流して閉磁路内
の磁束を変化させることにより定着部ローラに渦電流を
生じさせてジュール熱を発生させ、及びヒステリシス損
により加熱するので、消費電力の少ない、また、ウォー
ミングアップに要する時間を短縮することができる加熱
ローラ装置を実現できる。

【００１７】またさらに、定着部ローラの外表面に高熱
伝導性の金属を固着又は被着した定着ローラを設けたの
でローラ表面の温度分布を短時間で均一にすることがで
きる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態による
加熱ローラ装置の構造を図１を用いて説明する。図１は
本実施の形態による加熱ローラ装置をその回転軸を含む
面で切断した断面図である。コイルボビン１は円筒形状
をした円筒部と、コイルボビン本体を支持するための例
えば鍔状に形成された支持用端部とを有している。コイ
ルボビン１は耐熱性を有し、電気的、磁気的に絶縁性を
有する材料、例えばポリイミドで形成されている。コイ
ルボビン１の円筒部表面には、絶縁導線を所定の巻数で
円筒部軸方向に巻き付けた誘導加熱用のコイル４が形成
されている。コイルボビン１の内部には、コイルボビン
１の円筒部中心軸にほぼ一致する中心軸を有する円筒状
の空隙部が形成されている。空隙部の軸方向両端部はコ
イルボビン１の支持用端部近傍にまで延在している。こ
のコイルボビン１の空隙部に永久磁石２が挿入されてい
る。永久磁石２は好適にはプラスチックマグネットが用
いられる。永久磁石２は、コイルボビン１の空隙部の一
端部と永久磁石２との間に設けたスペーサ３によりコイ
ルボビン１内に固定されている。

【００１９】コイルボビン１の支持用端部のうち、図中
左側の端部には、コイルボビン１の円筒部の中心軸と中
心軸を同じくし、円筒部の半径より所定量大きい外半径
を有する円筒状の側磁路部材（左）５の一端部が超音波
溶接等により固着されている。同様にして図中右側の端
部にも、コイルボビン１の円筒部の中心軸と軸を同じく
し、側磁路部材５の外半径とほぼ同じ外半径を有する円
筒状の側磁路部材（右）６の一端部が超音波溶接等によ
り固着されている。なおコイルボビン１に金属製雌ねじ
を一体モールドしても、樹脂製雌ねじにヘリサートねじ
を挿入しても樹脂雌ねじにしてもよく、コイルボビン１
を側磁路部材５、６にねじ止めすることも可能である。
これら側磁路部材５、６はフェライト等からなる磁性材
料で形成されている。側磁路部材５のコイルボビン１と
反対側の他端部には図示しないねじ等によって反磁性の
銅製の側板（左）７が固定されている。側磁路部材６の
コイルボビン１と反対側の他端部にも図示しないねじ等
によって反磁性の銅製の側板（右）８が固定されてい
る。側板８の側磁路部材６側と反対の面に、ねじ等（図
示せず）によりサイドフレーム１２が固定されている。
なお、側板（左）７、側板（右）８は銅製に限らずネジ
強度のある材料であれば使用可能である。

【００２０】サイドフレーム１２の側板８側の円筒状端
部は、円筒形の定着部ローラ９の一端部側内面に圧入さ
れて定着部ローラ９に固定されている。従って、定着部
ローラ９の内部には、円筒部に誘導加熱用のコイル４が
形成され内部の空隙部に永久磁石２を内挿したコイルボ
ビン１と、コイルボビン１の支持用端部に固着した側磁
路部材５、６とが収納される。理由は後述するが、定着
部ローラ９の内面と当該内面に対向するコイル４の外周
囲との隙間、及び定着部ローラ９の内面と側磁路部材
５、６の円筒部外面との間隙は狭いほどよく、好適には
それらの間隙がない状態、つまり、それぞれ両者が接触
している状態になるように、サイドフレーム１２の圧入
側の円筒状端部、及びコイルボビン１の円筒部外径、側
磁路部材５、６の円筒部外径は加工されている。

【００２１】定着部ローラ９は磁性材料で形成されてお
り、好適には純鉄が用いられる。定着部ローラ９の他端
部側の内面には、図示しないノックピンで側板７に対し
て位置決めしたギヤフレーム１１が圧入されている。ギ
ヤフレーム１１はねじ等（図示せず）で側板７に固定さ
れている。定着部ローラ９の外周には、高熱伝導性を有
する金属からなる定着ローラ１０が圧入、熱かしめ等に
より固着されている。定着ローラ１０の形成材料として
好適には銅、アルミニウムといった高熱伝導性を有する
金属が用いられる。また、定着ローラ１０の表面にはテ
フロン等によるコーティングが施されている。

【００２２】サイドフレーム１２の圧入側と反対の面に
は基板スペーサ１３を介して基板１４が設けられ、図示
しないＥリングにより固定されている。コイル４を構成
する絶縁導線の両端は、基板１４に設けられ異なる半径
を有する２つの円筒状の端子にそれぞれ接続され、図示
しないブラケットに固定されたブラシ１５を通してロー
ラが回転する間、常に電源が供給されるようになってい
る。以上説明した本実施の形態による加熱ローラ装置
は、ギヤフレーム１１及びサイドフレーム１２で軸受を
介して例えば複写機等のベースフレームに対して回転可
能に取り付けられている。駆動装置（図示せず）からの
動力をギヤフレーム１１の歯車に伝達することにより本
実施の形態による加熱ローラ装置は回転するようになっ
ている。図２２で示した従来の加熱ローラ装置と同様
に、定着ローラ１０の回転軸と平行に回転軸を有し、所
定の圧力で定着ローラ１０に押圧されて回転する圧着ロ
ーラ（図示せず）もベースフレームに取り付けられてい
る。

【００２３】次に本実施の形態による加熱ローラ装置の
動作を図２を用いて説明する。図２は、説明を明確にす
るために、図１に示した加熱ローラ装置の断面図のう
ち、コイル４、永久磁石２、側磁路部材５、６、及び定
着部ローラ９のみを抜き出して示し、且つ各部材の形状
も一部誇張して描いている。これら図２に示した加熱ロ
ーラ装置の構成部材は何れも磁石あるいは磁性体であ
り、その他の図示を省略した構成部材は電気的、磁気的
に絶縁体である。図２（ａ）に示すように、柱状の永久
磁石２の極性が例えば図中左側がＮ極、右側がＳ極であ
るとする。永久磁石２の磁束は図中矢印で示すように、
側磁路部材５、定着部ローラ９、側磁路部材６を通り永
久磁石２に戻る閉磁路を形成する。

【００２４】次に図２（ｂ）に示すようにコイル４に直
流電流を流す。図中、コイル４の絶縁導線の断面におい
て、紙面から出てくる方向に電流が流れる場合を「・」
で示し、紙面に向かって電流が流れる場合を「×」で示
している。この図示のように電流をコイル４に流すとコ
イル４の絶縁導線の各部で右ねじの法則により、定着部
ローラ９内で永久磁石により生じた磁束の向きと逆向き
の磁界が発生する。このコイル４により生じた逆向きの
磁界は、側磁路５、６、定着部ローラ９内の磁束を打ち
消すように作用する。

【００２５】コイル４に流す電流を遮断すると再び図２
（ａ）に示すように永久磁石２からの磁束が定着部ロー
ラ９内を通る閉磁路が形成される。このように、コイル
４に電流を流せば磁束量が変化し、また電流を遮断すれ
ば元の閉磁路が形成されるために磁束量が変化する。つ
まり、コイル４に断続的に電流を流すようにするだけで
定着部ローラ９内の磁束量を容易に変化させることがで
きるようになる。従って、定着部ローラ９内に渦電流を
生じさせて定着部ローラ内９にジュール熱を発生させる
ことができるようになる。さらに、一般的なコンバータ
回路を用いてスイッチングを行ってコイル４に断続的に
電流を流すことにより、定着部ローラ９に生じた熱は、
定着部ローラ９の表面に固着された熱伝導率に優れた銅
或いはアルミニウムからなる定着ローラ１０により短時
間で当該定着ローラ１０表面に均一に拡散することがで
きる。

【００２６】なお、本実施の形態の加熱ローラ装置の構
成において説明した、定着部ローラ９の内面と当該内面
に対向するコイル４の外周囲との隙間が狭い程よく、望
ましくは接触している状態がよいというのは、コイル４
により生じた逆向きの磁界を効率よく用いて定着部ロー
ラ９内の磁束を打ち消すようにさせるためである。ま
た、定着部ローラ９の内面と側磁路部材５、６の円筒部
外面との間隙が狭いほどよく、望ましくは接触している
方がよいというのは、閉磁路での磁束の漏れを少なくさ
せるためである。なお、コイル４は複数層巻きにしても
よい。

【００２７】本実施の形態による加熱ローラ装置は、上
述のようにコイル４に流す直流電流を断続的にさせるだ
けでよく、従来の加熱ローラ装置のようにコイル４に交
流電流を流す必要はない。従って、高周波（交流）電流
を生成するためのインバータ回路は不要であり、単に通
常のコンバータ回路（図示せず）による直流電流のオ
ン、オフを行うようにすればよく、またコイルの空芯部
を通過する磁束により側磁路５、６、定着部ローラ９の
永久磁石２による磁束を消磁できるため、従来の加熱ロ
ーラ装置で要していた消費電力をほぼ半分以下にまで抑
えることができる加熱ローラ装置を実現することができ
る。また、逆にコイルの内側が永久磁石であるため電流
のオン、オフにかかわらずコイル内部の磁束は大きく変
化せず、空芯との差が少なく逆起電力の発生が少ないの
で、コンバータ回路によるコイル４に流す電流をオフに
しておく時間を短くでき、断続回数を増加させるように
すれば、ウォーミングアップに要する時間を大幅に短縮
させることができるようになる。なお、１回当たりコイ
ル４に流す電流値を大きくし、ウォーミングアップに要
する時間を短縮させることも可能である。近年の複写
機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式、
或いは静電記録方式の画像出力装置に要求されている低
消費電力化を実現するためには、加熱ローラ装置での消
費電力を低減させることが必須であるが、本実施の形態
による加熱ローラ装置によれば、電源投入時の立ち上げ
時間、或いは省電力モードからの復帰時間を、上述のよ
うに加熱ローラ装置のコイル４へ流す電流の断続回数を
増加させるだけで短縮させ、また待機時にはコイル４に
流す電流の断続回数を低下させることにより低省電力化
を容易に実現することができるようになる。

【００２８】また、本実施の形態では定着部ローラ９の
表面にさらに熱伝導率に優れた定着ローラ１０を固着し
ているので、記録紙上のトナー像を定着させるためのロ
ーラ表面の温度分布を短時間で均一にすることができ
る。本実施の形態による加熱ローラ装置は、小型に形成
することができるので、特にＰＰＣプリンタや、ファク
シミリ等の小型プリンタ、小型複写機に使用することが
できる点にも特徴を有している。

【００２９】次に、本発明の第２の実施の形態による加
熱ローラ装置を図３を用いて説明する。本実施の形態に
よる加熱ローラ装置は、第１の実施の形態で説明した、
誘導加熱用のコイルを表面に有し永久磁石を内挿した電
気的、磁気的絶縁材料で形成されたコイルボビンを複数
用いた点に特徴を有している。図３は本実施の形態によ
る加熱ローラ装置をその回転軸を含む面で切断した断面
図である。図３に基づいて本実施の形態による加熱ロー
ラ装置の構成を詳述する。本実施の形態による加熱ロー
ラ装置においては、コイルボビン１６を４個用いてい
る。コイルボビン１６は円筒形状をした円筒部と、コイ
ルボビン１６を支持するための例えば鍔状に形成された
支持用端部とを有している。コイルボビン１６は耐熱性
を有し、電気的、磁気的に絶縁性を有する材料、例えば
ポリイミドで形成されている。コイルボビン１６の円筒
部表面には、絶縁導線を所定の巻数で円筒部軸方向に巻
き付けた誘導加熱用のコイル１８が形成されている。コ
イルボビン１６の内部には、コイルボビン１６の円筒部
中心軸にほぼ一致する中心軸を有する円筒状の空隙部が
形成されている。空隙部の軸方向両端部はコイルボビン
１６の支持用端部近傍にまで延在している。このコイル
ボビン１６の空隙部に永久磁石１７が挿入されている。
永久磁石１７は好適にはプラスチックマグネットが用い
られる。永久磁石１７は、コイルボビン１６の空隙部の
一端部と永久磁石１７との間に設けたスペーサ１９によ
りコイルボビン１６内に固定されている。

【００３０】このようなコイルボビン１６を４本用い、
各コイルボビン１６の中心軸がほぼ平行になり、且つ軸
方向からみて各中心軸が正方形の各頂点の位置にくるよ
うに、各コイルボビン１６の支持用端部は固定されてい
る。各コイルボビン１６の支持用端部のうち、図中左側
の端部には、４個のコイルボビン１６の円筒部の中心軸
から等距離の位置、即ち上記正方形の対角線の交点の位
置に中心軸を有し、当該中心軸から４個のコイルボビン
１６の最外周の距離より所定量大きい外半径を有する円
筒状の側磁路部材（左）２０の一端部が超音波溶接等に
より固着されている。なおコイルボビン１６は金属製雌
ねじを一体モールドしても、樹脂製雌ねじにヘリサート
ねじを挿入しても樹脂雌ねじにしてもよく、コイルボビ
ン１６を側磁路部材２０、２１にねじ止めすることも可
能である。同様にして図中右側の端部にも、４個のコイ
ルボビン１６の円筒部の中心軸から等距離の位置、即ち
上記正方形の対角線の交点の位置に中心軸を有し、当該
中心軸から４個のコイルボビン１６の最外周の距離より
所定量大きい外半径を有する円筒状の側磁路部材（右）
２１の一端部が超音波溶接等により固着されている。こ
れら側磁路部材２０、２１はフェライト等からなる磁性
材料で形成されている。側磁路部材２０、２１は、その
中心軸から所定の半径で開口部が設けられている。

【００３１】側磁路部材２０のコイルボビン１６と反対
側の他端部には、図示しないねじ等によって反磁性の銅
製の側板（左）２２が固定されている。側磁路部材２１
のコイルボビン１６と反対側の他端部にも図示しないね
じ等によって反磁性の銅製の側板（右）２３が固定され
ている。側板２３の側磁路部材２１側と反対の面に、ね
じ等（図示せず）によりサイドフレーム２７が固定され
ている。なお、側板（左）２２、側板（右）２３は、銅
製に限らずネジ強度のある材料であれば使用可能であ
る。サイドフレーム２７の側板２３側の円筒状端部は、
中空円筒状の定着部ローラ２４の一端部側内面に圧入さ
れて定着部ローラ２４に固定されている。従って、定着
部ローラ２４の内部には、円筒部に誘導加熱用のコイル
１８がそれぞれ形成され内部の空隙部に永久磁石１７を
それぞれ内挿した４個のコイルボビン１６と、４個のコ
イルボビン１６の支持用端部に固着した側磁路部材２
０、２１とが収納される。第１の実施の形態で説明した
通り、定着部ローラ２４の内面と当該内面に対向するコ
イル１８の外周囲との隙間、及び定着部ローラ２４の内
面と側磁路部材２０、２１の円筒部外面との間隙は狭い
ほどよく、好適にはそれらの間隙がない状態、つまり、
それぞれ両者が接触している状態になるように、サイド
フレーム２７の圧入側の円筒状端部、及びコイルボビン
１７の側磁路部材２０、２１への取り付け位置、コイル
ボビン１７の円筒部外径、側磁路部材２０、２１の円筒
部外径は考慮されて加工されている。

【００３２】定着部ローラ２４は磁性材料で形成されて
おり、好適には純鉄が用いられる。定着部ローラ２４の
他端部側の内面には、図示しないノックピンで側板２２
に対して位置決めしたギヤフレーム２６が圧入されてい
る。ギヤフレーム２６はねじ等（図示せず）で側板２２
に固定されている。定着部ローラ２４の外周には、高熱
伝導性を有する金属からなる定着ローラ２５が圧入、熱
かしめ等により固着されている。定着ローラ２５の形成
材料として好適には銅、アルミニウムといった高熱伝導
性を有する金属が用いられる。また、定着ローラ２５の
表面にはテフロン等によるコーティングが施されてい
る。

【００３３】サイドフレーム２７の圧入側と反対の面に
は基板スペーサ２８を介して基板２９が設けられ、図示
しないＥリングにより固定されている。コイル１８を構
成する絶縁導線の両端は、基板２９に設けられ異なる半
径を有する２つの円筒状の端子にそれぞれ接続され、図
示しないブラケットに固定されたブラシ１５を通してロ
ーラが回転する間、常に電源が供給されるようになって
いる。以上説明した本実施の形態による加熱ローラ装置
は、ギヤフレーム２６及びサイドフレーム２７で軸受を
介して例えば複写機等のベースフレームに対して回転可
能に取り付けられている。駆動装置（図示せず）からの
動力をギヤフレーム２６の歯車に伝達することにより本
実施の形態による加熱ローラ装置は回転するようになっ
ている。図２２で示した従来の加熱ローラ装置と同様
に、定着ローラ２４の回転軸と平行に回転軸を有し、所
定の圧力で定着ローラ２５に押圧されて回転する圧着ロ
ーラ（図示せず）もベースフレームに取り付けられてい
る。

【００３４】次に本実施の形態による加熱ローラ装置の
動作を図４を用いて説明する。図４は、説明を明確にす
るために、図３に示した加熱ローラ装置の断面図のう
ち、図中上部のコイルボビン１６について、コイル１
８、永久磁石１７、側磁路部材２０、２１、及び定着部
ローラ２４のみを抜き出して示し、且つ各部材の形状も
一部誇張して描いている。これら図４に示した加熱ロー
ラ装置の構成部材は何れも磁石あるいは磁性体であり、
その他の図示を省略した構成部材は電気的、磁気的に絶
縁体である。図４（ａ）に示すように、柱状の永久磁石
１７の極性が例えば図中左側がＮ極、右側がＳ極である
とする。永久磁石１７の磁束は図中矢印で示すように、
側磁路部材２０、定着部ローラ２４、側磁路部材２１を
通り永久磁石１７に戻る閉磁路を形成する。

【００３５】次に図４（ｂ）に示すようにコイル１８に
直流電流を流す。図中、コイル１８の絶縁導線の断面に
おいて、紙面から出てくる方向に電流が流れる場合を
「・」で示し、紙面に向かって電流が流れる場合を
「×」で示している。この図示のように電流をコイル１
８に流すとコイル１８の絶縁導線の各部で右ねじの法則
により、定着部ローラ２４内で永久磁石１７により生じ
た磁束の向きと逆向きの磁界が発生する。このコイル１
８により生じた逆向きの磁界は、側磁路２０、２１、定
着部ローラ２４内の磁束を打ち消すように作用する。

【００３６】コイル１８に流す電流を遮断すると再び図
４（ａ）に示すように永久磁石１７からの磁束が定着部
ローラ２４内を通る閉磁路が形成される。このように、
コイル１８に電流を流せば磁束量が変化し、また電流を
遮断すれば元の閉磁路が形成されるために磁束量が変化
する。つまり、コイル１８に断続的に電流を流すように
するだけで定着部ローラ２４内の磁束量を容易に変化さ
せることができるようになる。従って、定着部ローラ２
４内に渦電流を生じさせて定着部ローラ内２４にジュー
ル熱を発生させることができるようになる。さらに、一
般的なコンバータ回路を用いてスイッチングを行ってコ
イル１８に断続的に電流を流すことにより定着部ローラ
２４に生じた熱は、定着部ローラ２４の表面に固着され
た熱伝導率に優れた銅或いはアルミニウムからなる定着
ローラ２５により短時間で当該定着ローラ２５表面に均
一に拡散することができる。なお、コイル１８は、複数
層巻きでもよい。また、図３では、ブラシの数が２個、
コイルの数が４個なので並列でオン、オフ同時制御にな
るが、ブラシの数を増やしてコイル２個同時制御、ある
いはコイル個々に制御を行うことも可能である。

【００３７】本実施の形態による加熱ローラ装置は、上
述のようにコイル１８に流す直流電流を断続的にさせる
だけでよく、従来の加熱ローラ装置のようにコイル１８
に交流電流を流す必要はない。従って、高周波（交流）
電流を生成するためのインバータ回路は不要であり、単
に通常のコンバータ回路（図示せず）による直流電流の
オン、オフを行うようにすればよく、またコイル空芯部
を通過する磁束により側磁路部材２０、２１、定着部ロ
ーラ２４の永久磁石１７による磁束を消磁できるため、
従来の加熱ローラ装置で要していた消費電力をほぼ半分
にまで抑えることができる加熱ローラ装置を実現するこ
とができる。また、逆にコイルの中が永久磁石であるた
め電流のオン、オフにかかわらずコイルの内部の磁束は
大きく変化せず空芯と大差ないので逆起電力の発生が少
なく、コンバータ回路によるコイル１８に流す電流のオ
フの時間を短くでき、断続回数を増加させるようにすれ
ば、ウォーミングアップに要する時間を大幅に短縮させ
ることができるようになる。なお、１回当たりのコイル
１８に流す電流値を大きくしてウォーミングアップに要
する時間を短縮させることも可能である。近年の複写
機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式、
或いは静電記録方式の画像出力装置に要求されている低
消費電力化を実現するためには、加熱ローラ装置での消
費電力を低減させることが必須であるが、本実施の形態
による加熱ローラ装置によれば、電源投入時の立ち上げ
時間、或いは省電力モードからの復帰時間を、上述のよ
うに加熱ローラ装置のコイル１８へ流す電流の断続回数
を増加させるだけで短縮させ、また待機時にはコイル１
８に流す電流の断続回数を低下させることにより低省電
力化を容易に実現することができるようになる。また、
本実施の形態では定着部ローラ２４の表面にさらに熱伝
導率に優れた定着ローラ２５を固着しているので、記録
紙上のトナー像を定着させるためのローラ表面の温度分
布を短時間で均一にすることができる。本実施の形態に
よる加熱ローラ装置は、誘導加熱コイルを複数個設けて
いるので、特に高速印刷を行わせる複写機への使用に適
している。

【００３８】次に、本発明の第３の実施の形態による加
熱ローラ装置を図５を用いて説明する。本実施の形態に
よる加熱ローラ装置は、第１及び第２の実施の形態にお
ける加熱ローラ装置が、定着部ローラとコイルボビンと
が連結されて一体として回転するようになっていたのに
対して、コイルボビンを固定させて回転しないように
し、定着部ローラだけを回転させるようにした点に特徴
を有している。図５は本実施の形態による加熱ローラ装
置をその回転軸を含む面で切断した断面図である。コイ
ルボビン３０は円筒形状をした円筒部と、円筒部両端の
コイルボビン３０を固定するための軸方向に延びた固定
用端部とを有している。コイルボビン３０は、固定用端
部が図示しないベースフレームに固定されているので回
転しないようになっている。コイルボビン３０は耐熱性
を有し、電気的、磁気的に絶縁性を有する材料、例えば
ポリイミドで形成されている。コイルボビン３０の円筒
部表面には、絶縁導線が所定の巻数で円筒部軸方向に巻
き付けられた誘導加熱用のコイル３２が形成されてい
る。コイルボビン３０の内部には、コイルボビン３０の
円筒部中心軸にほぼ一致する中心軸を有する円筒状の空
隙部が形成されている。このコイルボビン３０の空隙部
に永久磁石３１が挿入されている。永久磁石３１は好適
にはプラスチックマグネットが用いられる。永久磁石３
１は、コイルボビン３０の空隙部の一端部と永久磁石３
１との間に設けたスペーサ３３によりコイルボビン３０
内に固定されている。

【００３９】コイルボビン３０の円筒部両端のうち、図
中左側の端部には、コイルボビン３０の円筒部の中心軸
と中心軸を同じくし、円筒部の半径にほぼ等しい外半径
を有する円筒状のフェライト等からなる磁性材料で形成
されている側磁路部材（左）３５が反磁性の銅製の側板
（左）３７にねじ止めされてコイルボビン３０に挿入さ
れて接着され、Ｅリングによりコイルボビン３０に固定
されている。同様にして図中右側の端部にも、コイルボ
ビン３０の円筒部の中心軸と軸を同じくし、円筒部の半
径にほぼ等しい外半径を有する円筒状のフェライト等か
らなる磁性材料で形成されている側磁路部材（右）３６
が反磁性の銅製の側板（右）３８にねじ止めされてコイ
ルボビン３０に挿入されて接着され、Ｅリングによりコ
イルボビン３０に固定されている。なお、側板（右）３
８は銅製に限らずネジ強度のある材料であれば使用可能
である。

【００４０】図示しないベースフレームに固定されてい
るコイルボビン３０の両固定用端部には軸受３４が取り
付けられており、この軸受３４を介して図中左側にはギ
ヤフレーム４１が回転可能に取り付けられ、図中右側に
はサイドフレーム４２が回転可能に取り付けられてい
る。そして、ギヤフレーム４１及びサイドフレーム４２
に端部が固定されて中空円筒状の定着部ローラ３９が回
転可能に支持されている。従って、定着部ローラ３９の
内部には、円筒部に誘導加熱用のコイル３２が形成され
内部の空隙部に永久磁石３１を内挿したコイルボビン３
０と、コイルボビン３０の固定用端部に固着した側磁路
部材３５、３６とが収納される。定着部ローラ３９の内
面と当該内面に対向するコイル３２の外周囲との隙間、
及び定着部ローラ３９の内面と側磁路部材３５、３６の
円筒部外面との間隙はできるだけ狭くすることが望まし
い。しかしながら、本実施の形態による加熱ローラ装置
においては定着部ローラは回転するがコイルボビン３０
は回転しないので、それぞれ両者が接触しないように一
定の間隙を持たせるようにしている。

【００４１】定着部ローラ３９は磁性材料で形成されて
おり、好適には純鉄が用いられる。定着部ローラ３９の
外周には、高熱伝導性を有する金属からなる定着ローラ
４０が圧入、熱かしめ等により固着されている。定着ロ
ーラ４０には好適には銅、アルミニウムといった高熱伝
導性を有する金属が用いられる。また、定着ローラ４０
の表面にはテフロン等のコーティングが施されている。
以上説明した本実施の形態による加熱ローラ装置は、駆
動装置（図示せず）からの動力をギヤフレーム４１の歯
車に伝達することにより、ギヤフレーム４１、定着部ロ
ーラ３９（及び定着ローラ４０）、及びサイドフレーム
４２が一体となって回転するようになっている。図２２
で示した従来の加熱ローラ装置と同様に、定着ローラ４
０の回転軸と平行の回転軸を有し、所定の圧力で定着ロ
ーラ４０に押圧されて回転する圧着ローラ（図示せず）
もベースフレームに取り付けられている。なお、コイル
３２は複数層巻きでも可能である。

【００４２】本実施の形態による加熱ローラ装置の動作
は、コイルボビン等が回転しない点を除き、図２を用い
て説明した第１の実施の形態における加熱ローラ装置の
動作と同様であるので詳細な説明は省略する。本実施の
形態による加熱ローラ装置も、コイル３２に流す電流を
断続的にさせることにより定着部ローラ３９に渦電流を
生じさせて、発生したジュール熱により加熱する。従っ
て、従来の装置のような高周波電流を生成するためのイ
ンバータ回路等は不要であり、単に通常のコンバータ回
路による直流電流のオン、オフを行うようにすればよ
く、またコイル空芯部を通過する磁束により側磁路部材
３５、３６、定着部ローラ３９の永久磁石３１による磁
束を消磁できるため、従来の加熱ローラ装置に要してい
た消費電力をほぼ半分にまで抑えることができる加熱ロ
ーラ装置を実現することができる。また、逆にコイルの
内側が永久磁石であるので電流のオン、オフにかかわら
ずコイル内部の磁束は余り大きく変化せず空芯と大差な
いので、逆起電力の発生が少なくコンバータ回路による
コイル３２に流す電流のオフの時間を短縮でき、断続回
数を増加させるようにすれば、ウォーミングアップに要
する時間を大幅に短縮することができるようになる。な
お、１回当たりのコイル３２に流す電流値を大きくしウ
ォーミングアップに要する時間を短縮させることも可能
である。近年の複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ
等の電子写真方式、或いは静電記録方式の画像出力装置
に要求されている低消費電力化を実現するためには、加
熱ローラ装置での消費電力を低減させることが必須であ
るが、本実施の形態による加熱ローラ装置によれば、電
源投入時の立ち上げ時間、或いは省電力モードからの復
帰時間を、上述のように加熱ローラ装置のコイル３２へ
流す電流の断続回数を増加させるだけで短縮させ、また
待機時にはコイル３２に流す電流の断続回数を低下させ
ることにより低省電力化を容易に実現することができる
ようになる。本実施の形態による加熱ローラ装置は、小
型に形成することができるので、特にＰＰＣプリンタ
や、ファクシミリ等の小型プリンタ、小型複写機に使用
することができる点にも特徴を有している。

【００４３】次に、本発明の第４の実施の形態による加
熱ローラ装置を図６を用いて説明する。本実施の形態に
よる加熱ローラ装置は、第１及び第２の実施の形態にお
ける加熱ローラ装置が、定着部ローラとコイルボビンと
が連結されて一体として回転するようになっていたのに
対して、コイルボビンを固定させて回転しないように
し、定着部ローラだけを回転させるようにした点に特徴
を有し、また誘導加熱用のコイルを表面に有し永久磁石
を内挿した電気的、磁気的絶縁材料で形成されたコイル
ボビンを複数用いた点に特徴を有している。

【００４４】図６は本実施の形態による加熱ローラ装置
をその回転軸を含む面で切断した断面図である。本実施
の形態による加熱ローラ装置においては、コイルボビン
４３を４個用いている。コイルボビン４３は円筒形状を
した円筒部と、コイルボビン４３を支持するための例え
ば鍔状に形成された支持用端部とを有している。コイル
ボビン４３は耐熱性を有し、電気的、磁気的に絶縁性を
有する材料、例えばポリイミドで形成されている。コイ
ルボビン４３の円筒部表面には、絶縁導線が所定の巻数
で円筒部軸方向に巻き付けられた誘導加熱用のコイル４
５が形成されている。コイルボビン４３の内部には、コ
イルボビン４３の円筒部中心軸にほぼ一致する中心軸を
有する円筒状の空隙部が形成されている。空隙部の軸方
向両端部はコイルボビン４３の支持用端部近傍にまで延
在している。このコイルボビン４３の空隙部に永久磁石
４４が挿入されている。永久磁石４４は好適にはプラス
チックマグネットが用いられる。永久磁石４４は、コイ
ルボビン４３の空隙部の一端部と永久磁石４４との間に
設けたスペーサ４６によりコイルボビン４３に固定され
ている。

【００４５】このようなコイルボビン４３を４本用い、
各コイルボビン４３の中心軸がほぼ平行になり、且つ軸
方向からみて各中心軸が正方形の各頂点の位置にくるよ
うに、各コイルボビン４３の支持用端部は固定されてい
る。各コイルボビン４３の支持用端部のうち、図中左側
の端部には、４個のコイルボビン４３の円筒部の中心軸
から等距離の位置、即ち上記正方形の対角線の交点の位
置に中心軸を有し、当該中心軸から４個のコイルボビン
４３の最外周とほぼ等しい外半径を有する円筒状の側磁
路部材（左）４９の一端部が超音波溶接等により固着さ
れている。同様にして図中右側の端部にも、４個のコイ
ルボビン４３の円筒部の中心軸から等距離の位置、即ち
上記正方形の対角線の交点の位置に中心軸を有し、当該
中心軸から４個のコイルボビン４３の最外周の距離とほ
ぼ等しい外半径を有する円筒状の側磁路部材（右）４８
の一端部が超音波溶接等により固着されている。なおコ
イルボビン４３は金属製雌ねじを一体モールドしても、
樹脂製雌ねじにヘリサートねじを挿入しても樹脂雌ねじ
にしてもよく、コイルボビン４３を側磁路部材４８、４
９にねじ止めすることも可能である。これら側磁路部材
４８、４９はフェライト等からなる磁性材料で形成され
ている。側磁路部材４８、４９は、その中心軸から所定
形状の開口部が設けられている。側磁路部材４９の他端
部は、図示しないねじ等によって反磁性の銅製の側板
（左）４９に固定されている。側磁路部材４８の他端部
も図示しないねじ等によって反磁性の銅製の側板（右）
５０に固定されている。なお、側板（左）４９、側板
（右）５０は銅製に限らずネジ強度のある材料であれば
使用可能である。

【００４６】側板４９、５０は、側磁路部材４８、４９
の取り付け面と反対側の面でそれぞれコイル軸５３、５
４とねじ等により接続されて固定されている。従って、
コイル４５、永久磁石４４をそれぞれ備えたこれら４個
のコイルボビン４３と、側磁路部材４７、４８、側板４
９、５０、コイル軸５３、５４とは一体化されたコイル
アッセンブリとして図示しないベースフレームにねじ等
で固定されている。

【００４７】図示しないベースフレームに固定されてい
るコイルアッセンブリの両コイル軸５３、５４には軸受
５７が取り付けられており、この軸受５７を介して図中
左側にはギヤフレーム５５が回転可能に取り付けられ、
図中右側にはサイドフレーム５６が回転可能に取り付け
られている。そして、ギヤフレーム５５及びサイドフレ
ーム５６に端部が固定されて中空円筒状の定着部ローラ
５１が回転可能に支持されている。従って、定着部ロー
ラ５１の内部には、円筒部に誘導加熱用のコイル４５が
それぞれ形成され内部の空隙部に永久磁石４４をそれぞ
れ内挿した４個のコイルボビン４３と、４個のコイルボ
ビンの支持用端部に固着した側磁路部材４７、４８とが
収納される。定着部ローラ５１の内面と当該内面に対向
するコイル４５の外周囲との隙間、及び定着部ローラ５
１の内面と側磁路部材４７、４８の円筒部外面との間隙
は両者が接触しない限度でできるだけ狭くすることが望
ましい。

【００４８】定着部ローラ５１は磁性材料で形成されて
おり、好適には純鉄が用いられる。定着部ローラ５１の
外周には、高熱伝導性を有する金属からなる定着ローラ
５２が圧入、熱かしめ等により固着されている。定着ロ
ーラ５２には好適には銅、アルミニウムといった高熱伝
導性を有する金属が用いられる。また、定着ローラ５２
の表面にはテフロン等のコーティングが施されている。
以上説明した本実施の形態による加熱ローラ装置は、駆
動装置（図示せず）からの動力をギヤフレーム５５の歯
車に伝達することにより、ギヤフレーム５５、定着部ロ
ーラ５１（及び定着ローラ５２）、及びサイドフレーム
５６が一体となって回転するようになっている。図２３
で示した従来の加熱ローラ装置と同様に、定着ローラ５
２の回転軸と平行の回転軸を有し、所定の圧力で定着ロ
ーラ５２に押圧されて回転する圧着ローラ（図示せず）
もベースフレームに取り付けられている。なお、コイル
４５は複数巻きでも可能である。

【００４９】本実施の形態による加熱ローラ装置の動作
は、コイルボビン等を含むコイルアッセンブリが回転し
ない点を除き、図４を用いて説明した第２の実施の形態
における加熱ローラ装置の動作と同様であるので詳細な
説明は省略する。本実施の形態による加熱ローラ装置
も、コイル４５に流す電流を断続的にさせることにより
定着部ローラ５１に渦電流を生じさせて、発生したジュ
ール熱により加熱する。従って、従来の装置のような高
周波電流を生成するためのインバータ回路等は不要であ
り、単に通常のコンバータ回路による直流電流のオン、
オフを行うようにすればよく、またコイル空芯部を通過
する磁束により側磁路部材４７、４８、定着部ローラ５
１の永久磁石４４による磁束を消磁することができるの
で、従来の加熱ローラ装置に要していた消費電力を半分
以下にまで抑えることができる加熱ローラ装置を実現す
ることができる。また、逆にコイルの内側が永久磁石で
あるので電流のオン、オフにかかわらずコイル内部の磁
束は余り大きく変化せず空芯と大差ないので逆起電力の
発生が小さく、コンバータ回路によるコイル４５に流す
電流のオフ時間を短縮でき、断続回数を増加させるよう
にすれば、ウォーミングアップに要する時間を大幅に短
縮することができるようになる。なお、１回当たりのコ
イル３２に流す電流値を大きくしてウォーミングアップ
に要する時間を短縮させることも可能である。近年の複
写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方
式、或いは静電記録方式の画像出力装置に要求されてい
る低消費電力化を実現するためには、加熱ローラ装置で
の消費電力を低減させることが必須であるが、本実施の
形態による加熱ローラ装置によれば、電源投入時の立ち
上げ時間、或いは省電力モードからの復帰時間を、上述
のように加熱ローラ装置のコイル４５へ流す電流の断続
回数を増加させるだけで短縮させ、また待機時にはコイ
ル４５に流す電流の断続回数を低下させることにより低
省電力化を容易に実現することができるようになる。

【００５０】また、本実施の形態における加熱ローラ装
置は、固定された複数のコイルボビンに形成された複数
のコイルに対して定着部ローラが回転するようになって
いるので、回転部ローラの全面に亘って均等に渦電流を
生じさせることができるので、より短時間で所定の熱定
着温度に昇温させることができるようになる。本実施の
形態による加熱ローラ装置は、誘導加熱コイルを複数個
設けているので、特に高速印刷を行わせる複写機への使
用に適している。

【００５１】次に、本発明の第５の実施の形態による加
熱ローラ装置を図７及び図８を用いて説明する。本実施
の形態による加熱ローラ装置は、誘導加熱用のコイルを
表面に有する電気的、磁気的絶縁材料で形成されたコイ
ルボビンを複数用いた加熱ローラ装置であって、各コイ
ルボビンは永久磁石を内挿せず、またコイルボビンの形
状に特徴を有している。図７は本実施の形態による加熱
ローラ装置をその回転軸を含む面で切断した断面図であ
る。本実施の形態による加熱ローラ装置においては、コ
イルボビン５８を４個用いている。コイルボビン５８は
円筒形状をした円筒部と、コイルボビン５８を支持する
ための例えば鍔状に形成された支持用端部とを有してい
る。コイルボビン５８は耐熱性を有し、電気的、磁気的
に絶縁性を有する材料、例えばポリイミドで形成されて
いる。コイルボビン５８の円筒部表面には、絶縁導線が
所定の巻数で円筒部軸方向に巻き付けられた誘導加熱用
のコイル５９が形成され、図示しない高周波電源に接続
されている。

【００５２】このようなコイルボビン５８を４本用い、
各コイルボビン５８の中心軸がほぼ平行になり、且つ軸
方向からみて各中心軸が正方形の各頂点の位置にくるよ
うに、各コイルボビン５８の支持用端部は固定されてい
る。各コイルボビン５８の支持用端部のうち、図中左側
の端部には、４個のコイルボビン５８の円筒部の中心軸
から等距離の位置、即ち上記正方形の対角線の交点の位
置に中心軸を有し、当該中心軸から４個のコイルボビン
５８の最外周とほぼ等しい外半径を有する円筒状の側磁
路部材（左）６０の一端部が超音波溶接等により固着さ
れている。同様にして図中右側の端部にも、４個のコイ
ルボビン５８の円筒部の中心軸から等距離の位置、即ち
上記正方形の対角線の交点の位置に中心軸を有し、当該
中心軸から４個のコイルボビン５８の最外周の距離とほ
ぼ等しい外半径を有する円筒状の側磁路部材（右）６１
の一端部が超音波溶接等により固着されている。なおコ
イルボビン５８は金属製雌ねじを一体モールドしても、
樹脂製雌ねじにヘリサートねじを挿入しても樹脂雌ねじ
にしてもよく、コイルボビン５８を側磁路部材６０、６
１にねじ止めすることも可能である。これら側磁路部材
６０、６１は高周波磁心材料で形成されている。側磁路
部材６０、６１は、その中心軸から所定形状の開口部が
設けられている。側磁路部材６０の他端部は、図示しな
いねじ等によって反磁性の銅製の側板（左）６２に固定
されている。側磁路部材６１の他端部も図示しないねじ
等によって反磁性の銅製の側板（右）６３に固定されて
いる。なお、側板（左）６２、側板（右）６３は、銅製
に限らずネジ強度のある材料であれば使用可能である。

【００５３】側板６２、６３は、側磁路部材６０、６１
の取り付け面と反対側の面でそれぞれコイル軸６４、６
５とねじ等により接続されて固定されている。また、側
板６２、６３とコイル軸６４、６５も中心軸から所定形
状の開口が設けられている。コイル５９をそれぞれ備え
たこれら４個のコイルボビン５８と、側磁路部材６０、
６１、側板６２、６３、コイル軸６４、６５とは一体化
されたコイルアッセンブリとして図示しないベースフレ
ームにねじ等で固定されている。図示の通り、このコイ
ルアッセンブリは軸方向に貫通しており、図示しないフ
ァン等の強制空冷装置を用い、この貫通した一方の開口
から他方の開口に冷気を送風することによりコイル５９
を冷却させることができるようになっている。

【００５４】図示しないベースフレームに固定されてい
るコイルアッセンブリの両コイル軸６４、６５には軸受
７０が取り付けられており、この軸受７０を介して図中
左側にはギヤフレーム６８が回転可能に取り付けられ、
図中右側にはサイドフレーム６９が回転可能に取り付け
られている。そして、ギヤフレーム６８及びサイドフレ
ーム６９に端部が固定されて中空円筒状の定着部ローラ
６６が回転可能に支持されている。従って、定着部ロー
ラ６６の内部には、円筒部に誘導加熱用のコイル５９が
それぞれ形成された４個のコイルボビン５８と、４個の
コイルボビンの支持用端部に固着した側磁路部材６０、
６１とが収納される。定着部ローラ６６の内面と当該内
面に対向するコイル５９の外周囲との隙間、及び定着部
ローラ６６の内面と側磁路部材６０、６１の円筒部外面
との間隙は両者が接触しない限度でできるだけ狭くする
ことが望ましい。

【００５５】定着部ローラ６６は磁性材料で形成されて
おり、好適には純鉄が用いられる。定着部ローラ６６の
外周には、高熱伝導性を有する金属からなる定着ローラ
６７が圧入、熱かしめ等により固着されている。定着ロ
ーラ６７には好適には銅、アルミニウムといった高熱伝
導性を有する金属が用いられる。また、定着ローラ６７
の表面にはテフロン等のコーティングが施されている。
以上説明した本実施の形態による加熱ローラ装置は、駆
動装置（図示せず）からの動力をギヤフレーム６８の歯
車に伝達することにより、ギヤフレーム６８、定着部ロ
ーラ６６（及び定着ローラ６７）、及びサイドフレーム
６９が一体となって回転するようになっている。図２２
で示した従来の加熱ローラ装置と同様に、定着ローラ６
７の回転軸と平行の回転軸を有し、所定の圧力で定着ロ
ーラ６７に押圧されて回転する圧着ローラ（図示せず）
もベースフレームに取り付けられている。

【００５６】本実施の形態による加熱ローラ装置は従来
の加熱ローラ装置と同様に高周波誘導加熱により動作す
るようになっているが、コイルアッセンブリは軸方向に
貫通させてあるので、ファン等の強制空冷装置を用いて
この貫通した一方の開口から他方の開口に冷気を送風す
ることにより、高周波誘導加熱により高温になってしま
うコイル５９を冷却させることができる。従って、高周
波誘導用のコイルを複数個設けることができ、定着部ロ
ーラの熱容量を大きくさせて所定の熱定着に必要な温度
に短時間で昇温させることができるようになる。本実施
の形態においては、コイルアッセンブリが固定され、定
着部ローラ（及び定着ローラ）を回転させる加熱ローラ
装置で説明したが、上記構成の利点、効果は定着部ロー
ラとともにコイルアッセンブリが一体的に回転する加熱
ローラ装置の場合であっても同様に得ることができる。
本実施の形態による加熱ローラ装置も、誘導加熱コイル
を複数個設けているので、特に高速印刷を行わせる複写
機への使用に適している。

【００５７】次に、本実施の形態におけるコイルボビン
の形状の変形例を説明する。上述の本実施の形態におけ
るコイルボビンのコイルを巻き付けた領域は円筒形状で
あったが、例えば図８に示すような断面形状を有する柱
状に加工することもできる。図８（ａ）は、定着部ロー
ラ６６内の４個のコイルボビン５８の形状と配置を示す
断面図である。コイルボビン５８のコイルが巻き付けら
れている領域の定着部ローラ６６側は、円筒形の定着部
ローラ６６の中心軸を中心とする円弧状に形成されてい
る。図８（ｂ）に示したコイルボビンも、コイルボビン
５８のコイルが巻き付けられている領域の定着部ローラ
６６側を、円筒形の定着部ローラ６６の中心軸を中心と
した円弧状に形成している。コイルボビンの定着部ロー
ラ側の形状をこれらのようにすることにより、コイルボ
ビン５８に巻き付けられたコイル５９が定着部ローラ６
６に対向する面積を拡大させることができるので、加熱
効率を向上させることができるようになる。従って、消
費電力を抑え、ウォーミングアップに要する時間を短縮
させることができるようになる。なお図８に示すような
コイルボビンの断面形状は、高周波誘導加熱を行う本実
施の形態における加熱ローラ装置に特に有効であるが、
本願における複数のコイルボビンを用いた他の実施の形
態における加熱ローラ装置にも当然応用することが可能
である。

【００５８】次に、本発明の第６の実施の形態による加
熱ローラ装置を図９及び図１０を用いて説明する。本実
施の形態による加熱ローラ装置は、コイルボビン内部に
鉄心を設け、コイルボビンの側方に永久磁石を設けた点
に特徴を有している。図９は本実施の形態による加熱ロ
ーラ装置をその回転軸を含む面で切断した断面図であ
る。コイルボビン７２は中空円筒形状をしており、耐熱
性を有し、電気的、磁気的に絶縁性を有する材料、例え
ばポリイミドで形成されている。コイルボビン７２の円
筒部表面には、絶縁導線が所定の巻数で複数層巻き付け
られた誘導加熱用のコイル７３が形成されている。な
お、コイル７３は１層巻きでも可能である。

【００５９】コイルボビン７２の円筒内面には、鉄心７
１が挿入されている。鉄心７１は、高い透磁率と高い固
有抵抗を備えた、例えばフェライト、圧粉磁心等の高周
波用磁心材料で形成されている。鉄心７１の両端部のう
ち一端部（図中左側の端部）は、後述する定着部ローラ
８１の内面に接触しないが、極めて接近した円形周囲を
有するように形成されている。鉄心７１のコイルボビン
７２と反対側の面には、鉄心７１とほぼ同一径を有し反
磁性の銅製で形成された側板７７がねじ等により固定さ
れている。

【００６０】鉄心７１の他方の端部（図中右側の端部）
はコイルボビン７２端部より突出しており、その突出部
には側磁路部材７４がはめ込まれている。側磁路部材７
４は、高透磁率と高固有抵抗を備えた、例えばフェライ
ト、圧粉磁心等の高周波用磁心材料で形成されている。
側磁路部材７４は、永久磁石７５及び側磁路部材７６と
共に、側板７８にねじ止めされて鉄心７１突出部にはめ
込まれて接着されている。側磁路部材７６は、高透磁率
と高固有抵抗を備えた、例えばフェライト、圧粉磁心等
の高周波用磁心材料で形成され、定着部ローラ８１の内
面に接触しないが、極めて接近した円形周囲を有するよ
うに形成されている。側板７８は反磁性の銅製で形成さ
れている。なお、側板７７、側板７８は銅製に限らずネ
ジ強度のある材料であれば使用可能である。

【００６１】側磁路部材７６と定着部ローラ８１の間隙
及び鉄心７１の一端部側と定着部ローラ８１の間隙の長
さの和は、側磁路部材７６と定着部ローラ８１の間隙及
び側磁路部材７４と定着部ローラ８１の間隙の長さの和
より長くなるようにしてある。また、側磁路部材７４と
定着部ローラ８１の間隙の長さは、永久磁石７５の厚さ
方向の長さより短く形成されている。側板７７、７８の
コイルボビン側と反対側の面にはコイル軸７９、８０が
それぞれねじ等で固定されており、図中左側からコイル
軸７９、側板７７、鉄心７１、コイル７３が形成された
コイルボビン７２、側磁路部材７４、永久磁石７５、側
磁路部材７６、側板７８、そしてコイル軸８０は一体と
なってコイルアッセンブリを構成し、図示しないベース
フレームに固定されて回転しないようになっている。コ
イル７３の２つの端部は鉄心７１の一端部、側板７７、
コイル時空７９に設けられた図示しない溝を通して外部
の電源端子に接続されている。

【００６２】図示しないベースフレームに固定されてい
るコイルアッセンブリの両コイル軸７９、８０には軸受
８５が取り付けられており、この軸受８５を介して図中
左側にはギヤフレーム８４が回転可能に取り付けられ、
図中右側にはサイドフレーム８３が回転可能に取り付け
られている。そして、ギヤフレーム８４及びサイドフレ
ーム８３に端部が固定されて中空円筒状の定着部ローラ
８１が回転可能に支持されている。従って、定着部ロー
ラ８１の内部には、側板７７、鉄心７１、コイル７３が
形成されたコイルボビン７２、側磁路部材７４、永久磁
石７５、側磁路部材７６、側板７８が定着部ローラ８１
の内面と接触することなく収納されている。

【００６３】定着部ローラ８１は、鉄心７１、側磁路部
材７４、７５より低い固有抵抗を有する磁性材料で形成
されており、好適には純鉄が用いられる。定着部ローラ
８１の外周には、高熱伝導性を有する金属からなる定着
ローラ８２が圧入、熱かしめ等により固着されている。
定着ローラ８２には好適には銅、アルミニウムといった
高熱伝導性を有する金属が用いられる。また、定着ロー
ラ８２の表面にはテフロン等のコーティングが施されて
いる。以上説明した本実施の形態による加熱ローラ装置
は、駆動装置（図示せず）からの動力をギヤフレーム８
４の歯車に伝達することにより、ギヤフレーム８４、定
着部ローラ８１（及び定着ローラ８２）、及びサイドフ
レーム８３が一体となって回転するようになっている。
図２２で示した従来の加熱ローラ装置と同様に、定着ロ
ーラ８２の回転軸と平行に回転軸を有し、所定の圧力で
定着ローラ８２に押圧されて回転する圧着ローラ（図示
せず）もベースフレームに取り付けられている。

【００６４】次に、本実施の形態による加熱ローラ装置
の動作を図１０を用いて説明する。図１０は、説明を明
確にするために、図９に示した加熱ローラ装置の断面図
のうち、コイル７３、永久磁石７５、側磁路部材７４、
７６、鉄心７１、及び定着部ローラ８１のみを示し、且
つ各部材の形状も誇張して描いている。これら図１０に
示した加熱ローラ装置の構成部材は何れも磁石乃至磁性
体であり、その他の図示しない構成部材は電気的、磁気
的に絶縁体である。図１０（ａ）に示すように、永久磁
石７５の極性が例えば図中左側がＮ極、右側がＳ極であ
るとする。永久磁石７５の磁束は図中実線の矢印で示す
ように、鉄心７１から、定着部ローラ８１、側磁路部材
７６を通り永久磁石７５に戻る閉磁路を形成する。次に
図１０（ｂ）に示すようにコイル７３に電流を流して、
鉄心７１から側磁路部材７４、定着部ローラ８１、鉄心
７１を通る、永久磁石７５により生じた磁束の向きと逆
向きの磁束を発生させる。このコイル７３により生じた
逆向きの磁束は、定着部ローラ８１内の磁束を打ち消す
ように作用する。

【００６５】コイル７３に流す電流を遮断すると再び図
１０（ａ）に示すように永久磁石７５からの磁束が定着
部ローラ８１内を通る閉磁路が形成される。このよう
に、コイル７３に電流を流せば磁束量が変化し、また電
流を遮断すれば元の閉磁路が形成されるために磁束量が
変化する。つまり、コイル７３に断続的に電流を流すよ
うにするだけで定着部ローラ８１内の磁束量を容易に変
化させることができるようになる。従って、定着部ロー
ラ８１内に渦電流を生じさせて定着部ローラ内８１にジ
ュール熱を発生させることができるようになる。さら
に、コンバータ回路によるスイッチングでコイル７３に
断続的に電流を流すことにより、定着部ローラ８１に生
じた熱は、定着部ローラ８１の表面に固着された熱伝導
率に優れた銅或いはアルミニウムからなる定着ローラ８
２により短時間で当該定着ローラ８２表面に均一に拡散
することができる。定着部ローラ８１は上述のように低
い固有抵抗を有し、鉄心７１、側磁路部材７４、７５は
高い固有抵抗を有するようにしている。

【００６６】渦電流損Ｐは、 Ｐ∝Φｍ²ｆ²／Ｒ （但し、Φｍ：磁束の変化量、ｆ：単位時間当たりの磁
束の変化の繰り返し数、Ｒ：金属の抵抗値である）と表
される。

【００６７】渦電流損Ｐは抵抗値に反比例するので、従
って定着部ローラ８１の方が鉄心７１、側磁路部材７
４、７５より発熱する。なお、側磁路部材７６と定着部
ローラ８１の間隙及び鉄心７１の一端部側と定着部ロー
ラ８１の間隙の長さの和が、側磁路部材７６と定着部ロ
ーラ８１の間隙及び側磁路部材７４と定着部ローラ８１
の間隙の長さの和より長いと、永久磁石７５、側磁路部
材７４、定着部ローラ８１、側磁路部材７６、永久磁石
７５と流れる閉磁路の磁気抵抗が、永久磁石７５、側磁
路部材７４、鉄心７１、定着部ローラ８１、側磁路部材
７６、永久磁石７５と流れる閉磁路の磁気抵抗より小さ
くなって、永久磁石７５の大部分の磁束が永久磁石７
５、側磁路部材７４、定着部ローラ８１、側磁路部材７
６、永久磁石７５の閉磁路に流れてしまうので、定着部
ローラ８１に渦電流を十分生じさせるだけの磁束の変化
を定着部ローラ８１に与えられなくなる。従って、側磁
路部材７６と定着部ローラ８１の間隙及び鉄心７１の一
端部側と定着部ローラ８１の間隙の長さの和は、側磁路
部材７６と定着部ローラ８１の間隙及び側磁路部材７４
と定着部ローラ８１の間隙の長さの和より短くしてい
る。また、側磁路部材７４と定着部ローラ８１の間隙の
長さが、永久磁石７５の厚さ方向の長さより長いと、鉄
心７１、側磁路部材７４、定着部ローラ８１、鉄心７１
（一端部側）に流れるコイル７３の閉磁路の磁気抵抗
が、鉄心７１、側磁路部材７４、永久磁石７５、側磁路
部材７６、定着部ローラ８１、鉄心７１（一端部側）に
流れるコイル７３の閉磁路の磁気抵抗より大きくなり、
側磁路部材７４がバイパスの役目を果たさなくなるの
で、側磁路部材７４と定着部ローラ８１の間隙の長さ
は、永久磁石７５の厚さ方向の長さより短くしている。
なお、側磁路部材７４と定着部ローラ８１の間隙の長さ
を永久磁石７５の厚さ方向の長さよりも長くしても効率
は落ちるが、コイル７３に電流を流すことにより永久磁
石７５の磁束による閉磁路と同じ閉磁路で逆向きの鉄心
７１、側磁路部材７４、永久磁石７５、側磁路部材７
６、定着部ローラ８１、鉄心７１と磁束が流れ、永久磁
石７５の閉磁路の磁束を打ち消し、さらにコイル７３の
電流を切ることにより再び永久磁石７５の磁束が閉磁路
に流れ、コイル７３のオン、オフにより定着部ローラ８
１の磁束量が変化し、渦電流とヒステリシスにより定着
部ローラ８１を発熱させる方法によりバイパスの役目な
しでも使用できるので前記間隙の長さが永久磁石の厚さ
より長くても使用可能である。なお、本実施の形態では
永久磁石を１つ用いたが、例えば鉄心７１の図中左側端
部と側板７７との間にさらに永久磁石を設けるようにす
ることも可能である。また、効率は落ちるが鉄心７１、
側磁路部材７４、７６、定着部ローラ８１は磁性材料で
あれば使用可能である。

【００６８】以上のような本実施の形態による加熱ロー
ラ装置においては、従来の加熱ローラ装置のようにコイ
ル７３に交流電流を流す必要はなく、高周波（交流）電
流を生成するためのインバータ回路は不要であり、単に
通常のコンバータ回路（図示せず）による直流電流のオ
ン、オフを行うようにすればよいので、従来の加熱ロー
ラ装置に要していた消費電力をほぼ半分にまで抑えるこ
とができる加熱ローラ装置を実現することができる。ま
た、逆に従来の加熱ローラ装置と同程度の電力量を供給
するとして、コンバータ回路によるコイル７３に流す電
流値を大きくして定着部ローラ８１が消磁以上の永久磁
石と逆向きの磁界になるよう磁束を増加させるようにす
れば、ウォーミングアップに要する時間をほぼ半分に短
縮することができるようになる。また、オフの時間を短
くしてコイル７３に流す電流の断続回数を増加させるよ
うにすればウォーミングアップに要する時間を大幅に短
縮することができる。但し、本実施の形態による加熱ロ
ーラ装置のコイルに従来と同様の高周波電流を流す方式
を用いることも可能である。

【００６９】近年の複写機、レーザプリンタ、ファクシ
ミリ等の電子写真方式、或いは静電記録方式の画像出力
装置に要求されている低消費電力化を実現するために
は、加熱ローラ装置での消費電力を低減させることが必
須であるが、本実施の形態による加熱ローラ装置によれ
ば、電源投入時の立ち上げ時間、或いは省電力モードか
らの復帰時間を、上述のように加熱ローラ装置のコイル
７３へ流す電流の断続回数を増加させるだけで短縮さ
せ、また待機時にはコイル７３に流す電流の断続回数を
低下させることにより低省電力化を容易に実現すること
ができるようになる。また、本実施の形態では定着部ロ
ーラ８１の表面にさらに熱伝導率に優れた定着ローラ８
２を固着しているので、記録紙上のトナー像を定着させ
るためのローラ表面の温度分布を短時間で均一にするこ
とができる。本実施の形態による加熱ローラ装置は、小
型に形成することができるので、特にＰＰＣプリンタ
や、ファクシミリ等の小型プリンタ、小型複写機に使用
することができる点にも特徴を有している。

【００７０】次に、本発明の第７の実施の形態による加
熱ローラ装置を図１１乃至図１３を用いて説明する。本
実施の形態による加熱ローラ装置は、第６の実施の形態
による加熱ローラ装置のコイルボビンを複数個設けた点
に特徴を有している。図１１は本実施の形態による加熱
ローラ装置をその回転軸を含む面で切断した断面図であ
る。本実施の形態による加熱ローラ装置においては、コ
イルボビン８７を４個用いている。コイルボビン８７は
中空円筒形状をしており、耐熱性を有し、電気的、磁気
的に絶縁性を有する材料、例えばポリイミドで形成され
ている。コイルボビン８７の円筒部表面には、絶縁導線
を所定の巻数で複数層巻き付けた誘導加熱用のコイル８
８が形成されている。なお、コイル８８は１層巻きでも
可能である。

【００７１】コイルボビン８７の円筒内面には、鉄心８
６が挿入されている。鉄心８６は、高い透磁率と高い固
有抵抗を備えた、例えばフェライト、圧粉磁心等の高周
波用磁心材料で形成されている。このようなコイルボビ
ン８７を４本用い、各コイルボビン８７の中心軸がほぼ
平行になり、且つ軸方向からみて各中心軸が正方形の各
頂点の位置にくるように、各コイルボビン８７は固定さ
れる。コイルボビン８７にそれぞれ挿入された４個の鉄
心８６の一端部（図中左側の端部）８６’は図１３に示
すように一体的に形成されており、後述する定着部ロー
ラ９６の内面に接触しないが、極めて接近した円形周囲
を有するように形成されている。鉄心の一端部８６’に
は、図中×状の溝が形成され、溝を隔てて各鉄心８６が
コイルボビン８７に挿入されている。鉄心の一端部８
６’は、一端部８６’とほぼ同一径を有し反磁性の銅製
で形成された側板９２がねじ等により固定されている。

【００７２】４本の鉄心８６の他方の端部（図中右側の
端部）は４個のコイルボビン８７端部より突出してお
り、その４個の突出部に側磁路部材８９がはめ込まれて
いる。側磁路部材８９は、高透磁率と高固有抵抗を備え
た、例えばフェライト、圧粉磁心等の高周波用磁心材料
で形成されている。側磁路部材８９は、永久磁石９０及
び側磁路部材９１と共に、側板９３にねじ止めされて４
個の鉄心８６突出部にはめ込まれて接着されている。側
磁路部材９１は、高透磁率と高固有抵抗を備えた、例え
ばフェライト、圧粉磁心等の高周波用磁心材料で形成さ
れ、定着部ローラ９６の内面に接触しないが、極めて接
近した円形周囲を有するように形成されている。側板９
３は反磁性の銅製で形成されている。なお、側板９２、
９３は、銅製に限らずねじ強度のある材料であれば使用
可能である。側磁路部材９１と定着部ローラ９６の間隙
及び鉄心の一端部８６’と定着部ローラ９６の間隙の長
さの和は、側磁路部材９１と定着部ローラ９６の間隙及
び側磁路部材８９と定着部ローラ９６の間隙の長さの和
より長くなるようにしてある。また、側磁路部材８９と
定着部ローラ９６の間隙の長さは、永久磁石９０の厚さ
方向の長さより短く形成されている。なお、側磁路部材
８９と定着部ローラ９６の間隙の長さを永久磁石９０の
厚さ方向の長さより長くしても、効率は落ちるが、コイ
ル８８に電流を流すことにより側磁路部材８９、鉄心８
６、定着部ローラ９６、側磁路部材９１、永久磁石９０
と流れる永久磁石９０の磁束による閉磁路と同じ閉磁路
で逆向きの鉄心８６、側磁路部材８９、永久磁石９０、
側磁路部材９１、定着部ローラ９６、鉄心８６と磁束が
流れ、永久磁石９０の閉磁路の磁束を打ち消し、さらに
コイル８８の電流を切ることにより再び永久磁石９０の
磁束が閉磁路に流れ、コイル８８のオン、オフにより定
着部ローラ９６の磁束量が変化し、渦電流とヒステリシ
スにより定着部ローラ９６を発熱させる方法によりバイ
パスの役目なしでも使用できるので前記間隙の長さが永
久磁石の厚さより長くても使用可能である。

【００７３】側板９２、９３のコイルボビン８７側と反
対側の面にはコイル軸９４、９５がそれぞれねじ等で固
定されており、コイル軸９４からコイル軸９５までが一
体となってコイルアッセンブリを構成し、図示しないベ
ースフレームに固定されて回転しないようになってい
る。図示しないベースフレームに固定されているコイル
アッセンブリの両コイル軸９４、９５には軸受１００が
取り付けられており、この軸受１００を介して図中左側
にはギヤフレーム９８が回転可能に取り付けられ、図中
右側にはサイドフレーム９９が回転可能に取り付けられ
ている。そして、ギヤフレーム９８及びサイドフレーム
９９に端部が固定されて中空円筒状の定着部ローラ９６
が回転可能に支持されている。従って、定着部ローラ９
６の内部にコイルアッセンブリが定着部ローラ９６の内
面と接触することなく収納されている。

【００７４】定着部ローラ９６は、鉄心８６及びその一
端部８６’、側磁路部材８９、９１より低い固有抵抗を
有する磁性材料で形成されており、好適には純鉄が用い
られる。定着部ローラ９６の外周には、高熱伝導性を有
する金属からなる定着ローラ９７が圧入、熱かしめ等に
より固着されている。定着ローラ９７には好適には銅、
アルミニウムといった高熱伝導性を有する金属が用いら
れる。また、定着ローラ９７の表面にはテフロン等のコ
ーティングが施されている。以上説明した本実施の形態
による加熱ローラ装置は、駆動装置（図示せず）からの
動力をギヤフレーム９８の歯車に伝達することにより、
ギヤフレーム９８、定着部ローラ９６（及び定着ローラ
９７）、及びサイドフレーム９９が一体となって回転す
るようになっている。図２２で示した従来の加熱ローラ
装置と同様に、定着ローラ９７の回転軸に平行の回転軸
を有し、所定の圧力で定着ローラ９７に押圧されて回転
する圧着ローラ（図示せず）もベースフレームに取り付
けられている。

【００７５】本実施の形態による加熱ローラ装置の動作
は第６の実施の形態における加熱ローラと同様であるの
で詳細な説明は省略するが、鉄心８６を複数個設けたこ
とによる磁気干渉について図１２を用いて説明する。図
１２は、説明を明確にするために、図１１に示した加熱
ローラ装置の断面図のうち、コイル８８、側磁路部材８
９、及び鉄心８６とその一端部８６’の一部のみを抜き
出して示し、且つ各部材の形状も誇張して描いたもので
ある。一般に図１２のような構成であると、図中上部鉄
心（Ａ）８６で発生した磁束は側磁路を形成する鉄心の
一端部８６’、図中下部鉄心（Ｂ）８６、側磁路部材８
９を通って鉄心（Ａ）８６に戻る閉磁路を形成してしま
うので、定着部ローラ９６に磁束が流れにくくなってし
まう。従って、本実施の形態による加熱ローラにおいて
は、図１３に示すように鉄心の一端部８６’に×状の溝
を形成して、隣接する鉄心８６同士に磁束が流れにくく
なるようにしている。なお、本実施の形態では、永久磁
石を１つ用いたが、例えば鉄心８６の図中左側端部と側
板９２との間にさらに永久磁石を設けるようにすること
も可能である。また効率は落ちるが鉄心８６、側磁路部
材８９、９１、定着部ローラ９６は磁性材料であれば使
用可能である。本実施の形態による加熱ローラ装置によ
れば、第６の実施の形態における加熱ローラ装置と同様
の効果を得ることができ、特に高速の複写機等へ使用す
ることができる。

【００７６】次に、本発明の第８の実施の形態による加
熱ローラ装置を図１４を用いて説明する。本実施の形態
における加熱ローラ装置は、第６の実施の形態における
加熱ローラ装置と同様にコイルボビン内部に鉄心を設
け、コイルボビンの側方に永久磁石を設けた点に特徴を
有し、且つコイルボビンと定着部ローラが一体として回
転するようにした点に特徴を有している。図１４は本実
施の形態による加熱ローラ装置をその回転軸を含む面で
切断した断面図である。コイルボビン１０２は中空円筒
形状をしており、耐熱性を有し、電気的、磁気的に絶縁
性を有する材料、例えばポリイミドで形成されている。
コイルボビン１０２の円筒部表面には、絶縁導線を所定
の巻数で複数層巻き付けた誘導加熱用のコイル１０３が
形成されている。なお、コイル１０３は１層巻きでも可
能である。

【００７７】コイルボビン１０２の円筒内面には、鉄心
１０１が挿入されている。鉄心１０１は、高い透磁率と
高い固有抵抗を備えた、例えばフェライト、圧粉磁心等
の高周波用磁心材料で形成されている。鉄心１０１の両
端部のうち一端部（図中左側の端部）は、定着部ローラ
１０９の内面に極めて接近した円形周囲を有するように
形成されている。本実施の形態においては、鉄心１０１
の一端部は定着部ローラ１０９に接触させている。鉄心
１０１のコイルボビン１０２と反対側の面には、鉄心１
０１とほぼ同一径を有し反磁性の銅製で形成された側板
１０７がねじ等により固定されている。

【００７８】鉄心１０１の他方の端部（図中右側の端
部）はコイルボビン１０２端部より突出しており、その
突出部には側磁路部材１０４がはめ込まれている。側磁
路部材１０４は、高透磁率と高固有抵抗を備えた、例え
ばフェライト、圧粉磁心等の高周波用磁心材料で形成さ
れている。側磁路部材１０４は、永久磁石１０５及び側
磁路部材１０６と共に、側板１０８にねじ止めされて鉄
心１０１突出部にはめ込まれて接着され、定着部ローラ
１０９の内面に接触せずに所定の間隙の円形周囲を有す
るように形成されている。側磁路部材１０６は、高透磁
率と高固有抵抗を備えた、例えばフェライト、圧粉磁心
等の高周波用磁心材料で形成されている。側板１０８は
反磁性の銅製で形成されている。側板１０８の側磁路部
材１０６側と反対の面に、ねじ等（図示せず）によりサ
イドフレーム１１２が固定されている。サイドフレーム
１１２の側板１０８側の円筒状端部は、円筒形の定着部
ローラ１０９の一端部側内面に圧入されて定着部ローラ
１０９に固定されている。従って、定着部ローラ１０９
の内部には、円筒部に誘導加熱用のコイル１０３が形成
され内部の空隙部に鉄心１０１を内挿したコイルボビン
１０２と、永久磁石１０５、側磁路部材１０４、１０６
が収納される。

【００７９】定着部ローラ１０９は磁性材料で形成され
ており、好適には純鉄が用いられる。定着部ローラ１０
９の他端部の内面に、図示しないノックピンで側板１０
７に対して位置決めたギヤフレーム１１１が圧入されて
いる。ギヤフレーム１１１はねじ等（図示せず）で側板
１０７に固定されている。なお、側板１０７、１０８は
銅製に限らずネジ強度のある材料であれば使用可能であ
る。定着部ローラ１０９の外周には、高熱伝導性を有す
る金属からなる定着ローラ１１０が圧入、熱かしめ等に
より固着されている。定着ローラ１１０には好適には
銅、アルミニウムといった高熱伝導性を有する金属が用
いられる。また、定着ローラ１１０の表面にはテフロン
等のコーティングが施されている。

【００８０】ギヤフレーム１１１の圧入側と反対の面に
は基板スペーサ１１３を介して基板１１４が設けられ図
示しないＥリングにより固定されている。コイル１０３
を構成する絶縁導線の両端は、基板１１４に設けられた
異なる半径を有する２つの円筒状の端子にそれぞれ接続
され、図示しないブラケットに固定されたブラシ１５を
通してローラが回転する間、常に電源が供給されるよう
になっている。以上説明した本実施の形態による加熱ロ
ーラ装置は、ギヤフレーム１１１及びサイドフレーム１
１２で軸受を介して例えば複写機等のベースフレームに
対して回転可能に取り付けられている。駆動装置（図示
せず）からの動力をギヤフレーム１１１の歯車に伝達す
ることにより本実施の形態による加熱ローラ装置は回転
するようになっている。図２２で示した従来の加熱ロー
ラ装置と同様に、定着ローラ１１０の回転軸と平行の回
転軸を有し、所定の圧力で定着ローラ１１０に押圧され
て回転する圧着ローラ（図示せず）もベースフレームに
取り付けられている。

【００８１】本実施の形態による加熱ローラ装置の動作
は図１０を用いて説明した第６の実施の形態における加
熱ローラ装置の動作と同様であるので詳しい説明は省略
する。なお、側磁路部材１０４と定着部ローラ１０９と
の間隙がないと永久磁石１０５の磁束が側磁路部材１０
６、定着部ローラ１０９、側磁路部材１０４、永久磁石
１０５という閉磁路を流れてしまい、定着部ローラ１０
９を加熱する磁束が流れにくくなって発熱効率が非常に
低下してしまう。従って、側磁路部材１０４と定着部ロ
ーラ１０９との間隙は所定量設ける必要がある。なお、
側磁路部材１０４と定着部ローラ１０９の間隙の長さを
永久磁石１０５の厚さ方向の長さよりも長くしても効率
は落ちるが、コイル１０３に電流を流すことにより側磁
路部材１０４、鉄心１０１、定着部ローラ１０９、側磁
路部材１０６、永久磁石１０５と流れる永久磁石１０５
の磁束による閉磁路と同じ閉磁路で逆向きの鉄心１０
１、側磁路部材１０４、永久磁石１０５、側磁路部材１
０６、定着部ローラ１０９、鉄心１０１と磁束が流れ、
永久磁石１０５の閉磁路の磁束を打ち消し、さらにコイ
ル１０３の電流を切ることにより再び永久磁石１０５の
磁束が閉磁路に流れ、コイル１０３のオン、オフにより
定着部ローラ１０９の磁束量が変化し、渦電流とヒステ
リシスにより定着部ローラ１０９を発熱させる方法によ
りバイパスの役目なしでも使用できるので前記間隙の長
さが永久磁石の厚さより長くても使用可能である。ま
た、コイルに流す電流を断続的にすることにより、定着
部ローラ１０９での磁束の変化と共に鉄心１０１、側磁
路部材１０４、１０６での磁束も変化するが、第６の実
施の形態でも説明したように、定着部ローラ１０９の固
有抵抗に比べてこれらの固有抵抗は大きいので余り発熱
することはない。なお、本実施の形態では永久磁石を１
つ用いたが、例えば鉄心１０１の図中左側端部と側板１
０７との間にさらに永久磁石を設けるようにすることも
可能である。また、効率は落ちるが鉄心１０１、側磁路
部材１０４、１０６、定着部ローラ１０９は磁性材料で
あれば使用可能である。

【００８２】以上のような本実施の形態による加熱ロー
ラ装置においては、従来の加熱ローラ装置のようにコイ
ル１０３に交流電流を流す必要はなく、高周波（交流）
電流を生成するためのインバータ回路は不要であり、単
に通常のコンバータ回路（図示せず）による直流電流の
オン、オフを行うようにすればよいので、従来の加熱ロ
ーラ装置に要していた消費電力をほぼ半分にまで抑える
ことができる加熱ローラ装置を実現することができる。
また、逆に従来の加熱ローラ装置と同程度の電力量を供
給するとして、コンバータ回路によるコイル１０３に流
す電流値を大きくして定着部ローラ１０９が消磁以上の
永久磁石と逆向きの磁界になるよう磁束を増加させるよ
うにすれば、ウォーミングアップに要する時間をほぼ半
分に短縮することができるようになる。また、オフの時
間を短くしてコイル１０３に流す電流の断続回数を増加
させるようにすれば、ウォーミングアップに要する時間
を大幅に短縮することができる。但し、本実施の形態に
よる加熱ローラ装置のコイルに従来と同様の高周波電流
を流す方式を用いることも可能である。

【００８３】近年の複写機、レーザプリンタ、ファクシ
ミリ等の電子写真方式、或いは静電記録方式の画像出力
装置に要求されている低消費電力化を実現するために
は、加熱ローラ装置での消費電力を低減させることが必
須であるが、本実施の形態による加熱ローラ装置によれ
ば、電源投入時の立ち上げ時間、或いは省電力モードか
らの復帰時間を、上述のように加熱ローラ装置のコイル
１０３へ流す電流の断続回数を増加させるだけで短縮さ
せ、また待機時にはコイル１０３に流す電流の断続回数
を低下させることにより低省電力化を容易に実現するこ
とができるようになる。

【００８４】また、本実施の形態では定着部ローラ１０
９の表面にさらに熱伝導率に優れた定着ローラ１１０を
固着しているので、記録紙上のトナー像を定着させるた
めのローラ表面の温度分布を短時間で均一にすることが
できる。本実施の形態による加熱ローラ装置は、小型に
形成することができるので、特にＰＰＣプリンタや、フ
ァクシミリ等の小型プリンタ、小型複写機への使用に適
している。

【００８５】次に、本発明の第９の実施の形態による加
熱ローラ装置を図１５を用いて説明する。本実施の形態
による加熱ローラ装置は、第８の実施の形態による加熱
ローラ装置のコイルボビンを複数個設けた点に特徴を有
している。図１５は本実施の形態による加熱ローラ装置
をその回転軸を含む面で切断した断面図である。本実施
の形態による加熱ローラ装置においては、コイルボビン
１１６を４個用いている。コイルボビン１１６は耐熱性
を有し、電気的、磁気的に絶縁性を有する材料、例えば
ポリイミドで形成されている。コイルボビン１１６の円
筒部表面には、絶縁導線を所定の巻数で複数層巻き付け
た誘導加熱用のコイル１１７が形成されている。なお、
コイル１１７は１層巻きでも可能である。

【００８６】コイルボビン１１６の円筒内面には、鉄心
１１５が挿入されている。鉄心１１５は、高い透磁率と
高い固有抵抗を備えた、例えばフェライト、圧粉磁心等
の高周波用磁心材料で形成されている。このようなコイ
ルボビン１１６を４本用い、各コイルボビン１１６の中
心軸がほぼ平行になり、且つ軸方向からみて各中心軸が
正方形の各頂点の位置にくるように、各コイルボビン１
１６は固定される。コイルボビン１１６にそれぞれ挿入
された４個の鉄心１１５の一端部（図中左側の端部）は
一体的に形成されており、定着部ローラ１２３の内面に
接触している。鉄心の一端部は、一端部とほぼ同一径を
有し反磁性の銅製で形成された側板１２１がねじ等によ
り固定されている。

【００８７】４本の鉄心１１５の他方の端部（図中右側
の端部）は４個のコイルボビン１１６端部より突出して
おり、その４個の突出部に側磁路部材１１８がはめ込ま
れている。側磁路部材１１８は、高透磁率と高固有抵抗
を備えた、例えばフェライト、圧粉磁心等の高周波用磁
心材料で形成されている。側磁路部材１１８は、永久磁
石１１９及び側磁路部材１２０と共に、側板１２２にね
じ止めされて４個の鉄心１１５突出部にはめ込まれて接
着され、定着部ローラ１２３の内面に接触しないが、接
近した円形周囲を有するように形成されている。側磁路
部材１２０は、高透磁率と高固有抵抗を備えた、例えば
フェライト、圧粉磁心等の高周波用磁心材料で形成され
ている。側板１２２は反磁性の銅製で形成されている。
側板１２２の側磁路部材１２０側と反対の面に、ねじ等
（図示せず）によりギヤフレーム１２６が固定されてい
る。なお、側板１２１、１２２は銅製に限らずネジ強度
のある材料であれば使用可能である。

【００８８】ギヤフレーム１２６の側板１２２側の円筒
状端部は、中空円筒状の定着部ローラ１２３の一端部側
内面に圧入されて定着部ローラ１２３に固定されてい
る。従って、定着部ローラ１２３の内部には、円筒部に
誘導加熱用のコイル１１７がそれぞれ形成され内部に鉄
心１１５をそれぞれ内挿した４個のコイルボビン１１６
と、永久磁石１１９、側磁路部材１１８、１２０が収納
される。定着部ローラ１２３は磁性材料で形成されてお
り、好適には純鉄が用いられる。定着部ローラ１２３の
他端部の内面に、図示しないノックピンで側板１２１に
対して位置決めしたサイドフレーム１２５が圧入されて
いる。サイドフレーム１２５はねじ等（図示せず）で側
板１２１に固定されている。定着部ローラ１２３の外周
には、高熱伝導性を有する金属からなる定着ローラ１２
４が圧入、熱かしめ等により固着されている。定着ロー
ラ１２４には好適には銅、アルミニウムといった高熱伝
導性を有する金属が用いられる。また、定着ローラ１２
４の表面にはテフロン等のコーティングが施されてい
る。

【００８９】サイドフレーム１２５の圧入側と反対の面
には基板スペーサ１２７を介して基板１２８が設けられ
図示しないＥリングにより固定されている。コイル１１
７を構成する絶縁導線の両端は、基板１２８に設けられ
た異なる半径を有する２つの円筒状の端子にそれぞれ接
続され、図示しないブラケットに固定されたブラシ１５
を通してローラが回転する間、常に電源が供給されるよ
うになっている。以上説明した本実施の形態による加熱
ローラ装置は、サイドフレーム１２５及びギヤフレーム
１２６で軸受を介して例えば複写機等のベースフレーム
に対して回転可能に取り付けられている。駆動装置（図
示せず）からの動力をギヤフレーム１２６の歯車に伝達
することにより本実施の形態による加熱ローラ装置は回
転するようになっている。図２２で示した従来の加熱ロ
ーラ装置と同様に、定着ローラ１２４の回転軸と平行の
回転軸を有し、所定の圧力で定着ローラ１２４に押圧さ
れて回転する圧着ローラ（図示せず）もベースフレーム
に取り付けられている。

【００９０】本実施の形態による加熱ローラ装置の動作
は第８の実施の形態における加熱ローラ装置の動作と同
様であるので詳しい説明は省略する。なお、本実施の形
態による加熱ローラ装置においても、側磁路部材１１８
と定着部ローラ１２３との間隙がないと永久磁石１１９
の磁束が側磁路部材１２０、定着部ローラ１２３、側磁
路部材１１８、永久磁石１１９という閉磁路を流れてし
まい、定着部ローラ１２３を加熱する磁束が流れにくく
なって発熱効率が非常に低下してしまう。従って、側磁
路部材１１８と定着部ローラ１２３との間隙は所定量設
ける必要がある。また、本実施の形態における加熱ロー
ラ装置においても、図１２を用いて説明したような磁気
干渉を防止するために、図１３に示すように鉄心１１５
の一端部に×状の溝を形成して、隣接する鉄心１１５同
士に磁束が流れないようにしている。なお、側磁路部材
１１８と定着部ローラ１２３の間隙の長さを永久磁石１
１９の厚さ方向の長さよりも長くしても効率は落ちる
が、コイル１１７に電流を流すことにより側磁路部材１
１８、鉄心１１５、定着部ローラ１２３、側磁路部材１
２０、永久磁石１１９と流れる永久磁石１１９の磁束に
よる閉磁路と同じ閉磁路で逆向きの鉄心１１５、側磁路
部材１１８、永久磁石１１９、側磁路部材１２０、定着
部ローラ１２３、鉄心１１５と磁束が流れ、永久磁石１
１９の閉磁路の磁束を打ち消し、さらにコイル１１７の
電流を切ることにより再び永久磁石１１９の磁束が閉磁
路に流れ、コイル１１７のオン、オフにより定着部ロー
ラ１２３の磁束量が変化し、渦電流とヒステリシスによ
り定着部ローラ１２３を発熱させる方法によりバイパス
の役目なしでも使用できるので前記間隙の長さが永久磁
石の厚さより長くても使用可能である。なお、本実施の
形態では永久磁石を１つ用いたが、例えば鉄心１１５の
図中左側端部と側板１２１との間にさらに永久磁石を設
けるようにすることも可能である。本実施の形態による
加熱ローラ装置においても、第８の実施の形態において
説明したのと同様の効果を奏するとともに、特に高速の
複写機等へ使用することができる。また、効率は落ちる
が鉄心１１５、側磁路部材１１８、１２０、定着部ロー
ラ１２３は磁性材料であれば使用可能である。なお、図
１５では、ブラシ２個に対してコイルが４個あるので、
並列でオン、オフ同時制御を行っているがブラシの数を
増やしてコイル２個の同時制御、コイル個々に制御する
ことも可能である。

【００９１】次に、本発明の第１０の実施の形態による
加熱ローラ装置を図１６を用いて説明する。本実施の形
態による加熱ローラ装置は、第９の実施の形態による加
熱ローラ装置から永久磁石を取り除いている点に特徴を
有している。図１６は本実施の形態による加熱ローラ装
置をその回転軸を含む面で切断した断面図である。本実
施の形態による加熱ローラ装置においては、コイルボビ
ン１３０を４個用いている。コイルボビン１３０は耐熱
性を有し、電気的、磁気的に絶縁性を有する材料、例え
ばポリイミドで形成されている。コイルボビン１３０の
円筒部表面には、絶縁導線を所定の巻数で円筒部軸方向
に巻き付けた誘導加熱用のコイル１３１が形成されてい
る。

【００９２】コイルボビン１３０の円筒内面には、鉄心
１２９が挿入されている。鉄心１２９は、高い透磁率と
高い固有抵抗を備えた、例えばフェライト、圧粉磁心等
の高周波用磁心材料で形成されている。このようなコイ
ルボビン１２９を４本用い、各コイルボビン１３０の中
心軸がほぼ平行になり、且つ軸方向からみて各中心軸が
正方形の各頂点の位置にくるように、各コイルボビン１
３０は固定される。コイルボビン１３０にそれぞれ挿入
された４個の鉄心１２９の一端部（図中左側の端部）は
一体的に形成されており、定着部ローラ１３５の内面に
接触している。鉄心１２９の一端部は、一端部とほぼ同
一径を有し反磁性の銅製で形成された側板１３３がねじ
等により固定されている。

【００９３】４本の鉄心１２９の他方の端部（図中右側
の端部）は４個のコイルボビン１３０端部より突出して
おり、その４個の突出部に側磁路部材１３２がはめ込ま
れている。側磁路部材１３２は、高透磁率と高固有抵抗
を備えた、例えばフェライト、圧粉磁心等の高周波用磁
心材料で形成されている。側磁路部材１３２は、側板１
３４にねじ止めされて４個の鉄心１２９突出部にはめ込
まれて接着されている。側磁路部材１３２は、定着部ロ
ーラ１３５の内面に接触する円形周囲を有するように形
成されている。側板１３４は反磁性の銅製で形成されて
いる。側板１３４の側磁路部材１３２側と反対の面に、
ねじ等（図示せず）によりサイドフレーム１３９が固定
されている。

【００９４】サイドフレーム１３９の側板１３４側の円
筒状端部は、中空円筒状の定着部ローラ１３５の一端部
側内面に圧入されて定着部ローラ１３５に固定されてい
る。従って、定着部ローラ１３５の内部には、円筒部に
誘導加熱用のコイル１３１がそれぞれ形成され内部に鉄
心１２９をそれぞれ内挿した４個のコイルボビン１３０
と、側磁路部材１３２が収納される。定着部ローラ１３
５は固有抵抗の小さい磁性材料で形成されており、好適
には純鉄が用いられる。定着部ローラ１３５の他端部の
内面に、図示しないノックピンで側板１３３に対して位
置決めしたギヤフレーム１３７が圧入されている。ギヤ
フレーム１３７はねじ等（図示せず）で側板１３３に固
定されている。なお、側板１３３、１３４は銅製に限ら
ずネジ強度のある材料であれば使用可能である。定着部
ローラ１３５の外周には、高熱伝導性を有する金属から
なる定着ローラ１３６が圧入、熱かしめ等により固着さ
れている。定着ローラ１３６には好適には銅、アルミニ
ウムといった高熱伝導性を有する金属が用いられる。ま
た、定着ローラ１３６の表面にはテフロン等のコーティ
ングが施されている。

【００９５】サイドフレーム１３８の圧入側と反対の面
には基板スペーサ１３９を介して基板１４０が設けられ
図示しないＥリングにより固定されている。コイル１３
１を構成する絶縁導線の両端は、基板１４０に設けられ
た異なる半径を有する２つの円筒状の端子にそれぞれ接
続され、図示しないブラケットに固定されたブラシ１５
を通してローラが回転する間、常に電源が供給されるよ
うになっている。以上説明した本実施の形態による加熱
ローラ装置は、ギヤフレーム１３７及びサイドフレーム
１３８で軸受を介して例えば複写機等のベースフレーム
に対して回転可能に取り付けられている。駆動装置（図
示せず）からの動力をギヤフレーム１３７の歯車に伝達
することにより本実施の形態による加熱ローラ装置は回
転するようになっている。図２２で示した従来の加熱ロ
ーラ装置と同様に、定着ローラ１３６の回転軸と平行の
回転軸を有し、所定の圧力で定着ローラ１３６に押圧さ
れて回転する圧着ローラ（図示せず）もベースフレーム
に取り付けられている。

【００９６】次に、本実施の形態による加熱ローラ装置
の動作を説明する。コイル１３１に電流を流すとコイル
の磁束は鉄心１２９から鉄心１２９の一端部を通って定
着部ローラ１３５、さらに側磁路部材１３２を通って鉄
心１２９に戻る（あるいはその逆）の閉磁路を構成す
る。コイル１３１に交流電流を流すことにより渦電流に
よるジュール熱とヒステリシス損による熱が発生し閉磁
路は発熱する。鉄心１２９、側磁路部材１３２は高周波
用磁心材料を用いているので固有抵抗が大きく、対して
定着部ローラ１３５は固有抵抗の小さい磁性材料を用い
ているので、第６の実施の形態で説明したように渦電流
は固有抵抗に反比例するから定着部ローラ１３５の方が
より発熱する。

【００９７】また、本実施の形態における加熱ローラ装
置においても、図１２を用いて説明したような磁気干渉
を防止するために、図１３に示すように鉄心１２９の一
端部に×状の溝を形成して、隣接する鉄心１２９同士に
磁束が流れにくくなるようにしている。なお、図１６で
はブラシ２個でコイル４個なので並列でコイル４個同時
に制御しているが、ブラシの数を増やしコイル２個同時
制御、あるいはコイル個々に制御することも可能であ
る。本実施の形態による加熱ローラ装置も、第９の実施
の形態と同様の効果を奏するとともに、特に高速の複写
機等へ使用することができる。

【００９８】図１７は本発明の第１１の実施の形態によ
る加熱ローラ装置をその回転軸を含む面で切断した断面
図である。本実施の形態による加熱ローラ装置は、第７
の実施の形態による加熱ローラ装置から永久磁石９０と
側磁路部材９１を除いた点以外は第７の実施の形態によ
る加熱ローラ装置と同一である。従って、図中におい
て、第７の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号
を付してその説明は省略する。また、本実施の形態によ
る加熱ローラ装置の動作は、第１０の実施の形態と同様
であるので説明は省略する。

【００９９】図１８は本発明の第１２の実施の形態によ
る加熱ローラ装置をその回転軸を含む面で切断した断面
図である。本実施の形態による加熱ローラ装置は、第６
の実施の形態による加熱ローラ装置から永久磁石７５と
側磁路部材７４を除いた点以外は第６の実施の形態によ
る加熱ローラ装置と同一である。従って、図中におい
て、第６の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号
を付してその説明は省略する。また、本実施の形態によ
る加熱ローラ装置の動作は、第１０の実施の形態と同様
（但し、コイルの数は異なっている）であるので説明は
省略する。

【０１００】図１９は本発明の第１３の実施の形態によ
る加熱ローラ装置をその回転軸を含む面で切断した断面
図である。本実施の形態による加熱ローラ装置は、第８
の実施の形態による加熱ローラ装置から永久磁石１０５
と側磁路部材１０４を除いた点以外は第８の実施の形態
による加熱ローラ装置と同一である。従って、図中にお
いて、第８の実施の形態と同一の構成要素には同一の符
号を付してその説明は省略する。また、本実施の形態に
よる加熱ローラ装置の動作は、第１０の実施の形態と同
様（但し、コイルの数は異なっている）であるので説明
は省略する。

【０１０１】図２０は本発明の第１４の実施の形態によ
る加熱ローラ装置をその回転軸を含む面で切断した断面
図である。第１の実施の形態による加熱ローラ装置にお
ける定着ローラ１０が、銅、アルミニウムといった高熱
伝導性を有する金属を定着部ローラ９の外周に圧入、熱
かしめ等により固着して作製したのに対して、本実施の
形態による加熱ローラ装置の構造は、定着部ローラ９の
外周に銅、銀、金等の高熱伝導性を有する金属をメッキ
あるいは蒸着等により被着して定着ローラ１４１とした
点に特徴を有している。その他の構成要素は、第１の実
施の形態と同様である。従って、図中において、第１の
実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付してそ
の説明は省略する。また、本実施の形態による加熱ロー
ラ装置の動作は、第１の実施の形態と同様であるので説
明は省略する。

【０１０２】第１の実施の形態を初めとして上述の各実
施の形態による加熱ローラ装置において示した定着ロー
ラ１０は、銅、アルミニウム等の高熱伝導性の金属を圧
入、熱かしめ、あるいは接着等により固着する点、及び
円筒加工を行う点から、その厚さを１ｍｍ以下の薄さに
することが困難である。そのため、さらなるウォーミン
グアップ時間の短縮を図るには、より定着ローラ１０の
体積を小さくして熱容量をより小さくさせる必要があ
る。

【０１０３】そこで定着部ローラ９の外周に、銅、銀、
金等の高熱伝導性の金属をメッキ又は蒸着等により被着
させる。こうすることにより、定着部ローラ９の外周に
は数十μｍ以下の高熱伝導性の金属が被着されるので、
より速く定着部ローラ９の表面温度を上昇させ、且つ表
面温度を均一にさせることができるようになる。なお、
定着部ローラの外周に高熱伝導性の金属を被着させて定
着ローラ１４１と同等の定着ローラを形成することは、
第１の実施の形態による加熱ローラ装置に限らず上記全
ての実施の形態による加熱ローラ装置に当然適用できる
と共に、従来の加熱ローラ装置であって、磁性材料で形
成された回転可能な定着部ローラを有する誘導加熱ロー
ラ装置の定着部ローラの外表面に、本実施の形態による
定着ローラを適用して、ローラの表面温度を均一にさせ
ることもできる。なお、高熱伝導性金属の被着膜の厚さ
は、数十μｍより厚くすることも可能である。また、定
着部ローラ内表面にも高熱伝導性の金属をメッキあるい
は蒸着してもコイルの発熱が定着部ローラに伝導されや
すくなりコイルの温度が下がるので有効である。なお、
側磁路部材と接触又は隣接するところは磁気効率が悪く
なるので上述のメッキあるいは蒸着はしないほうがよ
い。

【０１０４】本発明は、上記実施の形態に限らず種々の
変形が可能である。例えば、上記実施の形態において複
数のコイルボビンを用いた加熱ローラ装置の例として４
個のコイルボビンを用いた場合で説明したが、本発明は
これに限ることなく、コイルボビンの数は２個以上幾つ
でもよい。

【０１０５】本発明による定着ローラは、上記実施の形
態に限らず従来の加熱ローラ装置であって、磁性材料で
形成された回転可能な定着部ローラを有する誘導加熱ロ
ーラ装置の定着部ローラの外表面に銅、アルミニウム等
の高熱伝導性の金属を圧入、熱かしめ等により固着し、
ローラの表面温度を均一にさせるようにしてもよい。

【０１０６】また、上記第６乃至第９の実施の形態によ
る加熱ローラ装置を変形して図２１に示すような加熱ロ
ーラ装置とすることもできる。図２１の加熱ローラ装置
は、鉄心７１の内部に永久磁石７５が入っている構成で
ある。このようにしても、上記第６乃至第９の実施の形
態で説明したように、効率は落ちるがバイパスなしの閉
磁路として同様の動作に基づいて使用することができ
る。

【０１０７】また、上記第６乃至第９の実施の形態によ
る加熱ローラ装置を変形して図２２に示すような加熱ロ
ーラ装置とすることもできる。図２２の加熱ローラ装置
は、鉄心８６の突起部側に永久磁石９０が直接接触した
構造で第７の実施の形態の電磁石の閉磁路のバイパスの
役目を果たす側磁路部材８９を除いたものである。この
ようにしても、上記第６乃至第９の実施の形態で説明し
たように、効率は落ちるがバイパスなしの閉磁路として
同様の動作に基づいて使用することができる。

【０１０８】なお、第１乃至第４の実施の形態におい
て、プラスチックマグネットに絶縁処理を行い、永久磁
石とコイルボビンを兼ねるようにすることも可能であ
る。

【０１０９】なお、第６乃至第１３の実施の形態で使用
する鉄心に絶縁処理を行いコイルボビンなしで使用する
ことももちろん可能である。

【０１１０】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、消費電力
が少なく、ウォーミングアップに要する時間を短縮する
ことができ、定着ローラの表面の温度分布を短時間で均
一にすることができる加熱ローラ装置を実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による加熱ローラ装
置の構成を示す図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態による加熱ローラ装
置の動作を示す図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態による加熱ローラ装
置の構成を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態による加熱ローラ装
置の動作を示す図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態による加熱ローラ装
置の構成を示す図である。

【図６】本発明の第４の実施の形態による加熱ローラ装
置の構成を示す図である。

【図７】本発明の第５の実施の形態による加熱ローラ装
置の構成を示す図である。

【図８】本発明の第５の実施の形態による加熱ローラ装
置のコイルボビンの形状の変形例を示す図である。

【図９】本発明の第６の実施の形態による加熱ローラ装
置の構成を示す図である。

【図１０】本発明の第６の実施の形態による加熱ローラ
装置の動作を示す図である。

【図１１】本発明の第７の実施の形態による加熱ローラ
装置の構成を示す図である。

【図１２】鉄心が複数個設けられている場合に生じ得る
磁気干渉を説明する図である。

【図１３】本発明の第７の実施の形態における鉄心の一
端部８６’の正面図である。

【図１４】本発明の第８の実施の形態による加熱ローラ
装置の構成を示す図である。

【図１５】本発明の第９の実施の形態による加熱ローラ
装置の構成を示す図である。

【図１６】本発明の第１０の実施の形態による加熱ロー
ラ装置の構成を示す図である。

【図１７】本発明の第１１の実施の形態による加熱ロー
ラ装置の構成を示す図である。

【図１８】本発明の第１２の実施の形態による加熱ロー
ラ装置の構成を示す図である。

【図１９】本発明の第１３の実施の形態による加熱ロー
ラ装置の構成を示す図である。

【図２０】本発明の第１４の実施の形態による加熱ロー
ラ装置の構成を示す図である。

【図２１】本発明の第６乃至第９の実施の形態による加
熱ローラ装置の変形例を示す図である。

【図２２】本発明の第６乃至第９の実施の形態による加
熱ローラ装置の変形例を示す図である。

【図２３】従来の加熱ローラ装置を示す図である。

【図２４】従来の加熱ローラ装置を示す図である。

【図２５】従来の加熱ローラ装置を示す図である。

【図２６】従来の加熱ローラ装置を示す図である。

【符号の説明】

１、１６、３０、４３、５８、７２ コイルボビン ８７、１０２、１１６、１３０ コイルボビン ２、１７、３１、４４、７５、９０、１０５、１１９
永久磁石 ３、１９、３３、４６ スペーサ ４、１８、３２、４５、５９、７３ コイル ８８、１０３、１１７、１３１ コイル ５、６、２０、２１、３５、３６、４７、４８ 側磁路
部材 ６０、６１、７４、７６、８９、９１、１０４ 側磁路
部材 １０６、１１８、１２０、１３２ 側磁路部材 ７、２２、３７、４９、６２、７７ 側板（左） ９２、１０７、１２１、１３３ 側板（左） ８、２３、３８、５０、６３、７８ 側板（右） ９３、１０８、１２２、１３４ 側板（右） ９、２４、３９、５１、６６、８１ 定着部ローラ ９６、１０９、１２３、１３５ 定着部ローラ １０、２５、４０、５２、６７、８２、９７ 定着ロー
ラ １１０、１２４、１３６、１４１ 定着ローラ １１、２６、４１、５５、６８、８４ ギヤフレーム ９８、１１１、１２６、１３７ ギヤフレーム １２、２７、４２、５６、６９、８３ サイドフレーム ９９、１１２、１２５、１３８ サイドフレーム １３、２８、１１３、、１２７、１３９ 基板スペーサ １４、２９、１１４、、１２８、１４０ 基板 １５ ブラシ ５３、５４、６４、６５、７９、８０、９４、９５ コ
イル軸 ３４、５７、７０、８５、１００ 軸受 ７１、８６、１０１、１１５、１２９ 鉄心

───────────────────────────────────────────────────── 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 (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁性材料で形成された回転可能な定着部ロ
   ーラを、コイルに電流を流して発生させた渦電流により
   発熱させる加熱ローラ装置において、 前記定着部ローラ内部に配置された永久磁石と、磁性材
   料で形成され前記永久磁石の両端部に配置された側磁路
   部材とを有し、前記永久磁石、側磁路部材、及び定着部
   ローラにより前記永久磁石の磁束の閉磁路が形成されて
   いることを特徴とする加熱ローラ装置。
2. 【請求項２】磁性材料で形成された回転可能な定着部ロ
   ーラを、当該定着部ローラ内部に位置するコイルに電流
   を流して発生させた渦電流により発熱させる加熱ローラ
   装置において、 磁性材料で形成され前記定着部ローラ内部に配置された
   心材と、磁性材料で形成された側磁路部材と、永久磁石
   とを有し、前記心材及び側磁路部材、永久磁石、定着部
   ローラにより前記永久磁石の磁束の閉磁路が形成されて
   いることを特徴とする加熱ローラ装置。