(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向の端部側から見て円弧状に湾曲した凹面を有する第１カートリッジと、
該第１カートリッジに着脱可能であり、前記凹面に所定の間隔を隔てて対向する円弧状の凸面を有する第２カートリッジと、
前記凹面の底部または前記凸面の頂部のいずれかに形成され、リッツ線が巻回される巻芯部と、
該巻芯部の周方向外側に前記凹面と前記凸面とで形成される断面円弧状のコイルガイド部と、
前記巻芯部を介して前記第１カートリッジと前記第２カートリッジとを連結または連結解除する結合手段と、を有し、
前記第１カートリッジ及び前記第２カートリッジの長手方向の両端部における前記コイルガイド部の間隔ｈ１は前記リッツ線の直径の略２倍であり、前記第１カートリッジ及び前記第２カートリッジの長手方向の側面における前記コイルガイド部の間隔ｈ２は前記リッツ線の直径の２倍よりも狭く、
前記ｈ１、ｈ２は、前記リッツ線の巻回方向と直交する前記コイルガイド部の断面方向において一定であるコイル製造用カートリッジ。
【請求項２】
ｈ１／ｈ２が１．１〜１．２であることを特徴とする請求項１に記載のコイル製造用カートリッジ。
【請求項３】
前記結合手段は、前記巻芯部の上面に突設され外周面にネジ山が形成されたボスと、該ボスに対向する前記凹面若しくは凸面に形成され前記ボスが嵌合するボス孔と、該ボス孔を介して突出する前記ボスのネジ山に螺合するナットと、で構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコイル製造用カートリッジ。
【請求項４】
前記第１カートリッジ及び前記第２カートリッジの長手方向の両端部に、前記巻芯部の周方向外側に向かって前記凹面と前記凸面とが離間する方向の傾斜面を形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のコイル製造用カートリッジ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のコイル製造用カートリッジを用いて製造された誘導加熱コイルであって、前記凹面及び前記凸面に対し垂直な方向から見たとき、前記第１カートリッジ及び前記第２カートリッジの長手方向の両端部に形成されるターン部のコイル幅が前記第１カートリッジ及び前記第２カートリッジの長手方向に沿って形成される直線部のコイル幅よりも狭い誘導加熱コイル。
【請求項６】
請求項５に記載の誘導加熱コイルに電流を流して磁束を発生させ、該磁束によって加熱部材に設けた誘導発熱層を誘導加熱する誘導加熱部を備えた定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に搭載される誘導加熱方式の定着装置に用いられる誘導加熱コイルに関し、特に、誘導加熱コイルを製造するためのカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた従来の画像形成装置においては、ニップを形成する定着ローラー対の少なくとも一方のローラーに熱源を内蔵させるか、或いは外部に熱源を配置して加熱ローラーとし、この定着ローラー対のニップ部に未定着トナー画像を担持した用紙を挿通して加熱、及び加圧することによって、用紙にトナー画像を定着する熱ローラー定着方式が広く用いられている。
【０００３】
また、加熱ローラーに代えて、熱源により加熱される無端状の定着ベルトを用い、定着ベルトとこれに圧接される加圧部材とのニップ部に未定着トナー画像を担持した用紙を挿通することによって、用紙にトナー画像を定着するベルト定着方式が開発されている。このベルト定着方式では、熱ローラー定着方式に比べ熱容量を小さくしてウォームアップ時間を短縮するとともに、消費電力を低減することができる。
【０００４】
このような加熱ローラーや定着ベルトの加熱方式として、ハロゲンランプ等のランプで加熱するランプ方式が知られているが、近年のウォームアップ時間の短縮や、省エネルギーの要請から、交番磁界を磁性導体に鎖交させ、渦電流を発生させることによって加熱する誘導加熱（ＩＨ：Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｈｅａｔｉｎｇ）方式が提案されている。
【０００５】
誘導加熱方式では、加熱ローラーや定着ベルトの幅方向に延在するボビンの外周面に沿ってリッツ線が巻回された誘導加熱コイルに高周波電流を印加することにより、高周波磁束が発生する。この高周波磁束が加熱ローラーまたは定着ベルトの誘導発熱層に作用し、誘導発熱層の磁束の周りに渦電流が生じるため、誘導発熱層内の材質固有の抵抗に起因するジュール熱が発生して加熱ローラー、或いは定着ベルトが加熱される。
【０００６】
ところで、誘導加熱方式の定着装置では、誘導加熱コイルの長手方向寸法を加熱ローラー、或いは定着ベルトの幅方向寸法と略同一にすると、加熱ローラー、或いは定着ベルトの幅方向両端部に誘導加熱コイルのターン部（折り返し部分）が対向することになる。ここで、ターン部分に発生する磁束はターン部以外の直線部に発生する磁束に比べて小さくなるため、ターン部に対向する加熱ローラー、或いは定着ベルトの幅方向両端部を効率良く加熱することができず、定着温度ムラの発生やエネルギーのロスに繋がっていた。
【０００７】
また、誘導加熱コイルの直線部を加熱ローラー、或いは定着ベルトの幅方向寸法よりも長くすれば上記の問題を解決できるが、誘導加熱コイルを含む誘導加熱部が大型化するため、画像形成装置の小型化、コンパクト化の妨げとなっていた。
【０００８】
そこで、誘導加熱コイルのターン部の幅を狭くすることにより、装置を大型化することなく誘導加熱コイルに発生する磁束を有効利用する構成が提案されており、例えば特許文献１には、コイルのターン部を加熱部材（加熱ローラー）の長手方向に垂直な方向に積層して巻回する誘導加熱装置が開示されている。また、特許文献２には、コイルの直線部においては被加熱部材（ヒートローラー）の外周面に沿うように面状に配列するとともに、コイルのターン部においてはコイルの巻き回数未満の複数段に積み上げて配列するようにした誘導加熱装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−４３０４９号公報
【特許文献２】特開２００８−２７０２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１のように誘導加熱コイルのターン部においてリッツ線を垂直方向に積層して巻回したり、特許文献２のように複数段に積み上げて配列したりするには、リッツ線を規則的に整列させて巻回するコイル製造装置が必要となる。また、特許文献１の誘導加熱コイルでは、リッツ線を水平方向に巻回した誘導加熱コイルのターン部のみを垂直方向に立ち上げて製造する方法も考えられるが、製造工程数が増加する。従って、誘導加熱コイルの製造コストが増加するという問題点があった。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑み、ターン部の幅が狭くエネルギーのロスが少ない誘導加熱コイルを簡易且つ低コストで製造できるコイル製造用カートリッジを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明は、長手方向の端部側から見て円弧状に湾曲した凹面を有する第１カートリッジと、該第１カートリッジに着脱可能であり、前記凹面に所定の間隔を隔てて対向する円弧状の凸面を有する第２カートリッジと、前記凹面の底部または前記凸面の頂部のいずれかに形成され、リッツ線が巻回される巻芯部と、該巻芯部の周方向外側に前記凹面と前記凸面とで形成される断面円弧状のコイルガイド部と、前記巻芯部を介して前記第１カートリッジと前記第２カートリッジとを連結または連結解除する結合手段と、を有し、前記第１カートリッジ及び前記第２カートリッジの長手方向の両端部における前記コイルガイド部の間隔ｈ１が、前記第１カートリッジ及び前記第２カートリッジの長手方向の側面における前記コイルガイド部の間隔ｈ２よりも広いコイル製造用カートリッジである。
【００１３】
また本発明は、上記構成のコイル製造用カートリッジにおいて、ｈ１／ｈ２が１．１〜１．２であることを特徴としている。
【００１４】
また本発明は、上記構成のコイル製造用カートリッジにおいて、前記結合手段は、前記巻芯部の上面に突設され外周面にネジ山が形成されたボスと、該ボスに対向する前記凹面若しくは凸面に形成され前記ボスが嵌合するボス孔と、該ボス孔を介して突出する前記ボスのネジ山に螺合するナットと、で構成されることを特徴としている。
【００１５】
また本発明は、上記構成のコイル製造用カートリッジにおいて、前記第１カートリッジ及び前記第２カートリッジの長手方向の両端部に、前記巻芯部の周方向外側に向かって前記凹面と前記凸面とが離間する方向の傾斜面を形成したことを特徴としている。
【００１６】
また本発明は、上記構成のコイル製造用カートリッジを用いて製造された誘導加熱コイルであって、前記凹面及び前記凸面に対し垂直な方向から見たとき、前記第１カートリッジ及び前記第２カートリッジの長手方向の両端部に形成されるターン部のコイル幅が前記第１カートリッジ及び前記第２カートリッジの長手方向に沿って形成される直線部のコイル幅よりも狭い誘導加熱コイルである。
【００１７】
また本発明は、上記構成の誘導加熱コイルに電流を流して磁束を発生させ、該磁束によって加熱部材に設けた誘導発熱層を誘導加熱する誘導加熱部を備えた定着装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の第１の構成によれば、第１カートリッジの凹面と第２カートリッジの凸面とで形成される断面円弧状のコイルガイド部の長手方向の両端部における間隔ｈ１を、長手方向の側面における間隔ｈ２よりも広くすることにより、コイルガイド部に沿って巻芯部にリッツ線を巻回するだけでターン部の幅が狭くエネルギーのロスが少ない誘導加熱コイルを製造することができる。
【００１９】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成のコイル製造用カートリッジにおいて、コイルガイド部の長手方向の側面における間隔ｈ２に対する長手方向の両端部における間隔ｈ１の比率を１．１〜１．２とすることにより、誘導加熱コイルのターン部の幅を狭くしつつ、リッツ線を巻回する際の作業性の低下を抑制することができる。
【００２０】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成のコイル製造用カートリッジにおいて、第１カートリッジと第２カートリッジとを連結または連結解除する結合手段として、巻芯部の上面に突設され外周面にネジ山が形成されたボスと、該ボスに対向する凹面若しくは凸面に形成されボスが嵌合するボス孔と、該ボス孔を介して突出するボスのネジ山に螺合するナットとを用いることにより、簡単な構成で第１カートリッジと第２カートリッジとを連結または連結解除することができる。
【００２１】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３のいずれかの構成のコイル製造用カートリッジにおいて、第１カートリッジ及び第２カートリッジの長手方向の両端部に、巻芯部の周方向外側に向かって凹面と凸面とが離間する方向の傾斜面を形成することにより、リッツ線を巻回する際、リッツ線が傾斜面に沿ってコイルガイド部に案内されるため、リッツ線の巻回作業を円滑に行うことができる。
【００２２】
また、本発明の第５の構成によれば、上記第１乃至第４のいずれかの構成のコイル製造用カートリッジを用いて誘導加熱コイルを製造することにより、凹面及び凸面に対し垂直な方向から見たとき、第１カートリッジ及び第２カートリッジの両端部に形成されるターン部のコイル幅が第１カートリッジ及び第２カートリッジの長手方向の側面に沿って形成される直線部のコイル幅よりも狭くなる。これにより、コイルの長手方向における直線部の比率が大きくなり、コイルに発生する磁束を有効利用できる誘導加熱コイルを簡易且つ低コストで製造することができる。
【００２３】
また、本発明の第６の構成によれば、上記第５の構成の誘導加熱コイルに電流を流して磁束を発生させ、該磁束によって加熱部材に設けた誘導発熱層を誘導加熱する誘導加熱部を備えることにより、誘導加熱コイルを含む誘導加熱部が大型化せず、コンパクトでエネルギーのロスが少ない定着装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明により製造された誘導加熱コイルを用いる定着装置が搭載された画像形成装置の概略断面図
【図２】本発明により製造された誘導加熱コイルを用いる定着装置１６の側面断面図
【図３】定着装置１６に用いられる誘導加熱部２５の平面図
【図４】本発明のコイル製造用カートリッジ４０の分解斜視図
【図５】本発明のコイル製造用カートリッジ４０を長手方向の端部側から見た側面図
【図６】誘導加熱コイル２９が巻き上げられたカートリッジ４０を長手方向に対し垂直に切断した側面断面図
【図７】誘導加熱コイル２９が巻き上げられたカートリッジ４０の端部を長手方向に対し平行に切断した側面断面図
【図８】長手方向の側面からコイルガイド部５０にリッツ線押さえ部材５１を挿入したカートリッジ４０を長手方向に対し垂直に切断した側面断面図
【図９】第２カートリッジ４３を取り外したカートリッジ４０を長手方向に対し垂直に切断した側面断面図
【図１０】第２カートリッジ４３を取り外したカートリッジ４０の端部を長手方向に対し平行に切断した側面断面図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明により製造された誘導加熱用コイルを用いる定着装置が搭載された画像形成装置の構成を示す模式断面図であり、ここではタンデム方式のカラー画像形成装置について示している。カラープリンター１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、中間転写ベルト８の移動方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（マゼンタ、シアン、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。
【００２６】
これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、さらに駆動手段（図示せず）により図１において時計回りに回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次一次転写されて重畳された後、二次転写ローラー９の作用によって記録媒体の一例としての用紙Ｐ上に二次転写され、さらに、定着装置１３において用紙Ｐ上に定着された後、装置本体より排出される。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。
【００２７】
トナー像が転写される用紙Ｐは、カラープリンター１００の本体下部に配置された用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａ及びレジストローラー対１２ｂを介して二次転写ローラー９と後述する中間転写ベルト８の駆動ローラー１１とのニップ部へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。また、二次転写ローラー９からみて中間転写ベルト８の移動方向の下流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナー等を除去するためのブレード状のベルトクリーナー１９が配置されている。
【００２８】
次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光装置５と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）等を除去するクリーニング部７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄが設けられている。
【００２９】
パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光装置５によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤が所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置３ａ〜３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ４ａ〜４ｄから各現像装置３ａ〜３ｄにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光装置５からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
【００３０】
そして、一次転写ローラー６ａ〜６ｄにより一次転写ローラー６ａ〜６ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、一次転写後に感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナー等がクリーニング部７ａ〜７ｄにより除去される。
【００３１】
中間転写ベルト８は、上流側の従動ローラー１０と、下流側の駆動ローラー１１とに掛け渡されており、駆動モーター（図示せず）による駆動ローラー１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回りに回転を開始すると、用紙Ｐがレジストローラー対１２ｂから所定のタイミングで駆動ローラー１１とこれに隣接して設けられた二次転写ローラー９とのニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送され、中間転写ベルト８上のフルカラー画像が用紙Ｐ上に転写される。トナー像が転写された用紙Ｐは定着装置１３へと搬送される。
【００３２】
定着装置１３に搬送された用紙Ｐは、定着ベルト２１及び加圧ローラー２３（図２参照）により加熱及び加圧されてトナー像が用紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。用紙Ｐの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。
【００３３】
一方、用紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着装置１３を通過した用紙Ｐは一旦排出ローラー対１５方向に搬送され、用紙Ｐの後端が分岐部１４を通過した後に排出ローラー対１５を逆回転させるとともに分岐部１４の搬送方向を切り換えることで、用紙Ｐの後端から反転搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ニップ部に再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次の画像が二次転写ローラー９により用紙Ｐの画像が形成されていない面に転写され、定着装置１３に搬送されてトナー像が定着された後、排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。
【００３４】
図２は、定着装置１６の側面断面図であり、図３は、定着装置１６の誘導加熱部２５を図２の左方向から見た平面図である。なお、図３では誘導加熱部２５の内部構成が見えるようにアーチコア３０ｂを取り外した状態を示している。図２、図３に示すように、定着装置１３は、図２において反時計回り方向に回動する無端状の定着ベルト２１と、定着ベルト２１に内接するベルト支持部材２２と、定着ベルト２１を介してベルト支持部材２２に圧接され、図２において時計回り方向に回転する加圧ローラー２３と、定着ベルト２１を挟んで加圧ローラー２３の反対側に配置される誘導加熱部２５と、を含む構成である。
【００３５】
用紙搬送方向（図２の下から上方向）に対し定着ニップ部Ｎの下流側には、定着ベルト２１から用紙を分離する分離板３５と、分離板３５を支持する分離板ホルダー３７とが配置されている。
【００３６】
定着ベルト２１は、ベルト支持部材２２に接する最内側に設けられた誘導発熱層や、加圧ローラー２３に接する最外側に設けられた離型層を含む複数の層が積層されて成る無端状のベルトである。この定着ベルト２１は、ベルト支持部材２２、及び定着ハウジング（図示せず）の内面から突出して定着ベルト２１の幅方向両端部に内接する円弧状のフランジ部２４に巻き掛けられ、所定の張力が与えられるとともに、ベルト支持部材２２に接していない部分が誘導加熱部２５と所定の間隔を隔てた円弧形状に保持されている。なお、フランジ部２４に代えて、ベルト支持部材２２の反対側（誘導加熱部２５と対向する側）において定着ベルト２１に内接する断面視アーチ形状の支持部材を配置しても良い。
【００３７】
定着ベルト２１の誘導発熱層としては、ニッケル等の金属をメッキ、又は圧延処理した金属層が用いられる。離型層としては、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等のフッ素系樹脂が用いられ、塗料の塗布やチューブを被せることによって形成されている。離型層は、ＰＦＡチューブであれば１０〜５０μｍ、フッ素樹脂塗料であれば１０〜３０μｍ程度の厚さが適当である。
【００３８】
また、誘導発熱層と離型層との間に、弾性層として厚さ１００〜１０００μｍ程度のシリコンゴム層を設けても良い。この構成によれば、弾性層が用紙上の未定着トナー像を包み込んで、ソフトに定着できる。その結果、画像の高画質化を図ることが可能となり、高性能な定着装置１３を得ることができる。
【００３９】
また、誘導発熱層と離型層との間に蓄熱層を設けて誘導発熱層で発生した熱を逃がさないようにし、且つ定着ベルト２１の表面の温度を均一に保持することもできる。その結果、さらに高い加熱効率が得られるとともに、ウォームアップ時間の短縮及び消費電力の低減の効果を高めることが可能となる。
【００４０】
蓄熱層は、シリカやアルミナ、酸化マグネシウム等の金属酸化物の粉末をフィラーとして配合して熱伝導率を高めたシリコンゴムや、アルミ、銅、ニッケル等の熱伝導率の高い金属で構成され、これらをチューブ状に成型したものを被覆する、或いはメッキするなどして設けられている。蓄熱層は、シリコンゴムのように弾性がある材料であれば良いが、金属で構成した場合、肉厚を厚くし過ぎるとベルトの硬度が上がり、トナーを溶融するのに必要なニップ量が得られなくなってしまう。したがって、蓄熱層の厚さは、１０〜１０００μｍ、望ましくは５０〜５００μｍとする。
【００４１】
本実施形態に用いる定着ベルト２１の構成としては、例えば、厚さ３５μｍのニッケル層（誘導発熱層）上に厚さ２００μｍのシリコンゴム層（弾性層）を積層し、厚さ３０μｍのＰＦＡチューブ（離型層）で被覆した外径４０ｍｍ、幅３６０ｍｍのベルトが挙げられる。
【００４２】
また、定着ベルト２１の表面に接するようにサーミスター（図示せず）が設けられている。このサーミスターにより定着ベルト２１の温度を検知し、誘導加熱部２５に流れる電流をＯＮ／ＯＦＦすることによって定着温度の制御を行う。
【００４３】
また、定着ベルト２１の幅方向（図２の紙面と垂直方向）の寸法は、誘導加熱部２５の幅方向の寸法よりも狭く、且つ定着ニップ部Ｎを通過する最大の用紙幅よりも広く設定されている。これにより、誘導加熱部２５は定着ベルト２１全体を均一に加熱して定着ムラの発生を防止するとともに、定着ベルト２１は用紙サイズに係わらず用紙全面を覆うことができるため、ベルト支持部材２２への未定着トナーの付着を防止できる。
【００４４】
ベルト支持部材２２は、定着ベルト２１を介して加圧ローラー２３と当接することで、用紙を挿通させる定着ニップ部Ｎを形成する。ベルト支持部材２２の材質としては、アルミニウム等の金属や耐熱性樹脂等が用いられる。また、定着ベルト２１との接触面には弾性層として厚さ１００〜１０００μｍ程度のシリコンゴム層が設けられ、シリコンゴム層の表面には離型層としてＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製のシートが貼り付けられている。
【００４５】
本実施形態に用いるベルト支持部材２２の構成としては、例えば、幅１１ｍｍ、長さ３００ｍｍの直方体形状のステンレス（ＳＵＳ）製の板部材の、定着ベルト２１との対向面に、厚さ５００μｍのシリコンゴム層（弾性層）を積層し、さらにＰＴＦＥシート（離型層）を対向面の立ち上がり部分まで貼り付けたものが挙げられる。なお、金属製の薄板を折り曲げて形成した中空状のベルト支持部材２２を用いても良い。
【００４６】
加圧ローラー２３は、例えば芯金２３ａの外側に弾性層２３ｂが設けられている。芯金２３ａには加圧ローラー２３の圧力を調整する圧調整機構（図示せず）が配置されている。加圧ローラー２３の構成としては、例えば、直径２０ｍｍのアルミニウム製の芯金２３ａの外側に、弾性層を構成する厚さ７．５ｍｍのシリコンゴム層２３ｂが設けられた外径３５ｍｍのローラーが挙げられる。加圧ローラー２３は図示しない駆動モーターにより時計回り方向に回転駆動される。なお、加圧ローラー２３の表面はＰＦＡチューブ等の離型層で被覆されていても良い。
【００４７】
誘導加熱部２５は、電磁誘導により定着ベルト２１を加熱するものであり、コイルボビン２７、誘導加熱コイル２９、及びセンターコア３０ａ、アーチコア３０ｂ、サイドコア３０ｃからなるコア部等で構成され、定着ベルト２１の円弧状の外面の一部を囲うように対向して配設される。
【００４８】
コイルボビン２７は、定着ベルト２１の外面に沿う断面円弧状に成形されている。コイルボビン２７の材質は、耐熱性樹脂（例えばＰＰＳ：ポリフェニレンサルファイド樹脂、ＰＥＴ：ポリエチレンテレフタレート樹脂、ＬＣＰ：液晶ポリマー樹脂）であることが好ましい。
【００４９】
コイルボビン２７上には、リッツ線２８を誘導加熱部２５の長手方向（図２の紙面と垂直方向）に複数回（ここでは８回）巻回した誘導加熱コイル２９が配置されている。誘導加熱コイル２９は、図示しない電源に接続されている。また、誘導加熱コイル２９のコイルボビン２７への固定は、耐熱性接着剤（例えばシリコン系接着剤）を用いて行う。
【００５０】
リッツ線２８は、細線（導線）を複数本束ねて撚り合わせたものをエナメル層で被覆し、さらにエナメル層の外側を融着層で被覆したものである。細線の本数はリッツ線２８に接続される電源の電圧に応じて調整される。例えば、電圧１００Ｖの場合は１５０本の細線を撚り合わせた直径３．３ｍｍのリッツ線２８が用いられ、電圧２００Ｖの場合は７５本の細線を撚り合わせた直径１．７〜１．８ｍｍのリッツ線２８が用いられる。
【００５１】
センターコア３０ａは、誘導加熱コイル２９の内部に配置される断面矩形状をなすフェライト製のコアであり、ここではコイルボビン２７の長手方向両端部に配置されている。センターコア３０ａの両側には複数対のアーチコア３０ｂ及び一対のサイドコア３０ｃが配置されている。両側のアーチコア３０ｂは、センターコア３０ａを挟んで互いに対称な形状を有し、その断面形状がアーチ形に成形されたフェライト製コアである。各アーチコア３０ｂの全長は誘導加熱コイル２９が配置された領域よりも長い。また、両側のサイドコア３０ｃは、ブロック形状に成形されたフェライト製のコアである。サイドコア３０ｃは各アーチコア３０ｂの一端（図２では上下端）に連結して設けられている。各サイドコア３０ｃは、それぞれ誘導加熱コイル２９が配置された領域の外側を覆っている。
【００５２】
アーチコア３０ｂは、例えば誘導加熱部２５の長手方向に間隔をおいて複数箇所に配置されている。本実施形態では、隣り合うアーチコア３０ｂ同士の間隔は１０ｍｍ程度としている。また、アーチコア３０ｂの配置密度は、高ければ高いほど磁束の誘導性能が良くなる。しかしながら、ある程度アーチコア３０ｂの配置密度を減らしても磁束の誘導性能の低下は少ないので、充分な性能を発揮できる範囲で高いコストパフォーマンスが得られるようにアーチコア３０ｂの配置密度を設定することが好ましい。また、定着ベルト２１の幅方向の温度分布を調整する場合、アーチコア３０ｂの配置密度を調整することで対応可能である。
【００５３】
また、サイドコア３０ｃは、誘導加熱部２５の長手方向において複数に分割されており、その１つの長さが３０〜６０ｍｍ程度である。複数のサイドコア３０ｃは誘導加熱部２５の長手方向に間隔をあけずに連続して配置されている。サイドコア３０ｃを配置する範囲の全長は誘導加熱コイル２９が配置された領域の長さに対応している。このようにサイドコア３０ｃを連続して複数配置することで、アーチコア３０ｂの配置による温度分布の振れ幅を均す効果がある。なお、各アーチコア３０ｂ、サイドコア３０ｃの配置は、例えば誘導加熱コイル２９の磁束密度（磁界強度）分布に合わせて決定されている。アーチコア３０ｂがある程度の間隔をおいて配置されている分、アーチコア３０ｂが抜けた箇所でサイドコア３０ｃが磁束の集束効果を補い、長手方向での磁束密度分布（温度分布）を均している。  
【００５４】
誘導加熱部２５は、誘導加熱コイル２９に高周波電流を供給することにより、センターコア３０ａ及び両側のアーチコア３０ｂ及びサイドコア３０ｃを通じて磁束を発生させる。誘導加熱部２５から発せられる磁束は定着ベルト２１の誘導発熱層に作用する。その結果、誘導発熱層の磁束の周りに渦電流が生じるため、誘導発熱層の電気抵抗によってジュール熱が発生して定着ベルト２１が発熱することになる。
【００５５】
誘導加熱コイル２９に流れる電流は、サーミスターによって定着ベルト２１が所定の温度となるように制御されている。そして、誘導加熱部２５により定着ベルト２１が加熱されて所定の温度に昇温された後に、定着ニップ部Ｎで挟持されながら搬送される用紙Ｐ（図１参照）が加熱されるとともに、加圧ローラー２３にて加圧されることにより、用紙Ｐ上の粉体状態のトナーが用紙Ｐに溶融定着される。
【００５６】
図３に示すように、誘導加熱コイル２９を平面的に見た場合、誘導加熱部２５の両端部に位置するターン部２９ｂの幅ｗ１の方が、誘導加熱部２５の長手方向に平行な直線部２９ａの幅ｗ２に比べて狭くなっている。この構成により、誘導加熱コイル２９の長手方向に占める直線部２９ａの割合が大きくなり、誘導加熱コイル２９の長手方向寸法を定着ベルト２１の幅方向寸法と略同一としたときの、定着ベルト２１の幅方向に対向する直線部２９ａの割合も大きくなる。
【００５７】
従って、誘導加熱コイル２９の長手方向寸法を大きくすることなく、ターン部２９ｂに比べて大きな磁束の発生する直線部２９ａを定着ベルト２１の加熱に広く利用することができ、定着ベルト２１の幅方向全域を効率良く且つ均一に加熱することができ、定着温度ムラの発生やエネルギーのロスを抑制することができる。
【００５８】
図４は、誘導加熱コイル２９を製造するカートリッジ４０の分解斜視図であり、図５は、カートリッジ４０を長手方向の端部側から見た側面図である。カートリッジ４０は、トレイ状の第１カートリッジ４１と、第１カートリッジ４１に所定の間隔を隔てて重なる第２カートリッジ４３とを有する。第１カートリッジ４１及び第２カートリッジ４３は、例えばアルミニウム等の金属で形成される。
【００５９】
第１カートリッジ４１は、長手方向の端部側から見て円弧状に湾曲した凹面４１ａを有し、凹面４１ａの底部にはリッツ線が巻回される細長状の巻芯部４５が長手方向に沿ってリブ状に形成されている。巻芯部４５には上向きに突出する２本のボス４７が形成されている。ボス４７の外周面にはネジ山が切られている。
【００６０】
第２カートリッジ４３は、長手方向の端部側から見て円弧状に湾曲した凸面４３ａを有し、凸面４３ａの頂部にはボス４７に対応する位置にボス孔４８が形成されている。第１カートリッジ４１の凹面４１ａと第２カートリッジ４３の凸面４３ａとを対向させて、２本のボス４７をボス孔４８に嵌め込み、ボス４７のネジ山にナット４９を螺合することにより、図５に示すように、凹面４１ａと凸面４３ａとの間に断面円弧状のコイルガイド部５０が形成される。カートリッジ４０の端部におけるコイルガイド部５０の間隔ｈ１は、カートリッジ４０の長手方向の側面におけるコイルガイド部５０の間隔ｈ２に比べて広くなっている。
【００６１】
間隔ｈ１とｈ２の比率が小さすぎると、誘導加熱コイル２９のターン部２９ｂの幅ｗ１を十分に狭くすることができない。一方、間隔ｈ１とｈ２の比率が大きすぎると、リッツ線２８を整列させて巻回することが困難となり作業性が低下する。従って、ｈ１をｈ２の１．１〜１．２倍程度の広さにしておくことが好ましい。例えば、ｈ２が３ｍｍのとき、ｈ１は３．４〜３．５ｍｍに調整される。
【００６２】
また、第１カートリッジ４１及び第２カートリッジ４３の長手方向両端部には、それぞれ傾斜面４１ｂ、４３ｂが形成されている。リッツ線２８を巻芯部４５に巻回する際、傾斜面４１ｂ、４３ｂに沿ってリッツ線２８がコイルガイド部５０に案内されるため、リッツ線２８の巻回作業を円滑に行うことができる。
【００６３】
次に、カートリッジ４０を用いた誘導加熱コイル２９の製造方法について説明する。先ず、リッツ線２８が巻き取られたリール（図示せず）からリッツ線２８を繰り出して巻芯部４５に沿わせ、巻き始め側の先端が所定の長さだけカートリッジ４０から突出するようにセットする。次いで、リッツ線２８に所定の張力を掛けつつ、カートリッジ４０の巻芯部４５に所定回数（例えば８回）だけ巻回する。
【００６４】
図６は、誘導加熱コイル２９が巻き上げられたカートリッジ４０を長手方向に対し垂直に切断した側面断面図であり、図７は、誘導加熱コイル２９が巻き上げられたカートリッジ４０の端部を長手方向に対し平行に切断した側面断面図である。図６に示すように、カートリッジ４０の長手方向中央部におけるコイルガイド部５０の間隔ｈ２は、誘導加熱コイル２９を構成するリッツ線２８の直径の２倍よりも狭い。そのため、巻芯部４５にリッツ線２８を巻回していくと、誘導加熱コイル２９の直線部２９ａではリッツ線２８がジグザグに積層され、凹面４１ａに接触するリッツ線２８同士、及び凸面４３ａに接触するリッツ線２８同士が離間している。
【００６５】
一方、カートリッジ４０の長手方向両端部におけるコイルガイド部５０の間隔ｈ１は、誘導加熱コイル２９を構成するリッツ線２８の直径の略２倍となっている。そのため、巻芯部４５にリッツ線２８を巻回していくと、図７に示すように、誘導加熱コイル２９のターン部２９ｂではリッツ線２８が２層に積層され、凹面４１ａに接触するリッツ線２８同士、及び凸面４３ａに接触するリッツ線２８同士が密着している。即ち、ターン部２９ｂでは直線部２９ａに比べてリッツ線２８が密に巻回される。
【００６６】
これにより、リッツ線２８は既に巻回されたリッツ線２８に沿ってコイルガイド部５０の奥側から順次整列して巻回され、コイルガイド部５０に沿って断面円弧状の誘導加熱コイル２９が巻き上げられる。そして、巻き上げられた誘導加熱コイル２９が緩まないように保持しながら、リッツ線２８のリール側を所定の長さだけカートリッジ４０から突出するように切断することにより、リッツ線２８の巻き始め側、及び巻き終わり側の両端がカートリッジ４０から突出した状態となる。このリッツ線２８の両端には端子を取り付けておく。
【００６７】
次に、図８に示すように、カートリッジ４０の長手方向の側面からコイルガイド部５０にリッツ線押さえ部材５１を挿入する。その結果、リッツ線２８はコイルガイド部５０内で圧縮されて断面形状が円形から四角形状に変化し、隣接するリッツ線２８同士が密着する。また、カートリッジ４０の長手方向の両端部においてもリッツ線押さえ部材５１の押圧力がリッツ線に加わるため、リッツ線２８の断面形状が円形から四角形状に変化し、隣接するリッツ線２８同士が密着する。
【００６８】
この状態で、リッツ線２８の両端に取り付けられた端子を介して誘導加熱コイル２９に電流を流すと、リッツ線２８が自己発熱することによって表面の融着層が溶融する。そして、一定時間経過後に電流を遮断して誘導加熱コイル２９を冷却することにより、融着層が再び固化して誘導加熱コイル２９の形状が固定される。
【００６９】
形状が固定された誘導加熱コイル２９は、ナット４９を弛めて第２カートリッジ４３を取り外すことにより巻芯部４５から取り外すことができる。図９は、第２カートリッジ４３を取り外したカートリッジ４０を長手方向に対し垂直に切断した側面断面図であり、図１０は、第２カートリッジ４３を取り外したカートリッジ４０の端部を長手方向に対し平行に切断した側面断面図である。誘導加熱コイル２９のターン部２９ｂの厚みａはコイルガイド部５０の間隔ｈ１と略等しく、直線部２９ａの厚みｂはコイルガイド部５０の間隔ｈ２と略等しくなっている。また、ターン部２９ｂの幅ｗ１は、直線部２９ａの幅ｗ２に比べて狭くなっている。
【００７０】
カートリッジ４０から取り外された誘導加熱コイル２９は、誘導加熱部２５を構成するコイルボビン２７（図２参照）に装着される。ここで、コイルガイド部５０の曲率はコイルボビン２７の曲率と略同一になっているため、コイルボビン２７の形状に応じた誘導加熱コイル２９を簡単に製造することができる。
【００７１】
なお、上記の手順ではカートリッジ４０の長手方向の側面からコイルガイド部５０にリッツ線押さえ部材５１を挿入したが、さらにカートリッジ４０の長手方向の両端部からリッツ線押さえ部材５１を挿入しても良い。この場合、リッツ線押さえ部材５１を挿入する工程が増加するものの、ターン部２９ｂのリッツ線２８同士が確実に密着するため、ターン部２９ｂの幅ｗ１のより狭い誘導加熱コイル２９を製造することができる。
【００７２】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態で示した定着ベルト２１、加圧ローラー２３等の構成は好ましい一例であり、本発明の目的を達成可能な他の構成を採用することもできる。また、上記実施形態では、本発明のカートリッジ４０で製造された誘導加熱コイル２９を、誘導加熱部２５により定着ベルト２１の誘導発熱層を加熱するベルト定着方式に用いた例について説明したが、定着ベルト２１に代えて誘導発熱層を有する加熱ローラーを設けた熱ローラー定着方式にも同様に適用可能である。
【００７３】
また、上記実施形態では、第１カートリッジ４１の凹面４１ａの底部に巻芯部４５を設けたが、第２カートリッジ４３の凸面４３ａの頂部に巻芯部４５を設けても良い。さらに、第１カートリッジ４１と第２カートリッジ４３を連結または連結解除する結合手段としては、ネジ山が形成されたボス４７とナット４９とを用いる他、ボルトやクランプ等の他の結合手段を用いることもできる。
【００７４】
また、本発明のカートリッジ４０を用いて製造された誘導加熱コイル２９は、図１に示したタンデム式のカラープリンターに限らず、デジタル複合機やカラー複写機、アナログ方式のモノクロ複写機、或いはモノクロプリンターやファクシミリ等の、電子写真プロセスを用いた種々の画像形成装置の定着装置１３の誘導加熱部２５に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、熱ローラー定着方式やベルト定着方式の定着装置の誘導加熱部に用いられる誘導加熱コイルの製造に利用可能である。本発明の利用により、ターン部の幅が狭くエネルギーのロスが少ない誘導加熱コイルを簡易且つ低コストで製造することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１３            定着装置
２１            定着ベルト（加熱部材）
２２            ベルト支持部材
２３            加圧ローラー
２５            誘導加熱部
２７            コイルボビン
２８            リッツ線
２９            誘導加熱コイル
２９ａ          直線部
２９ｂ          ターン部
３０ａ          センターコア
３０ｂ          アーチコア
３０ｃ          サイドコア
４０            カートリッジ
４１            第１カートリッジ
４１ａ          凹面
４３            第２カートリッジ
４３ａ          凸面
４１ｂ、４３ｂ  傾斜面
４５            巻芯部
４７            ボス（結合手段）
４８            ボス孔（結合手段）
４９            ナット（結合手段）
５０            コイルガイド部
５１            リッツ線押さえ部材
１００          カラープリンター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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