(57)【要約】【課題】画像形成装置の加熱装置において、定着部の回転体の回転軸方向における温度分布を均一する。【解決手段】磁性と導電性を有する発熱部材と、前記発熱部材に対向して配置され電磁誘導によって発熱部材を発熱させる励磁コイル１０５とを備え前記励磁コイル１０５から発生する磁界強度を前記励磁コイルの両端部よりも両端部間一部分を小さく構成したことにより、発熱体に供給する電力を増加させず、発熱体の温度の立ち上がり時間が遅くなることなく定着装置の端部の温度低下が改善でき定着部全体での温度分布を励磁コイル１０５の断面の形状を調整することで均一化できる。【選択図】図２
2005267950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性と導電性を有する発熱部材と、
前記発熱部材に対
向して配置され電磁誘導によって発熱部材を発熱させる励磁コイルと、を備え、
前記励磁コイルから発生する磁界強度を前記励磁コイルの両端部よりも両端部間一部分を小さく構成したことを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記励磁コイルは長手方向のコイル断面形状が端部の断面形状と中央部分の断面形状とで部分的に断面形状を変化させたことを特徴とする請求項1の加熱装置。
【請求項３】
前記励磁コイルは、線材の素線外径が、０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であり、線束の外径が２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記励磁コイルの外側を覆うように配置される強磁性体を含むアーチ状のアーチコアと、前記励磁コイルの巻回中心位置に配置される強磁性体を含むセンターコアと、
前記励磁コイルの巻回束の外側に配置される強磁性体を含むサイドコアの内、少なくとも一つのコアをさらに備えたことを特徴とする請求項２の加熱装置。
【請求項５】
前記励磁コイルと前記発熱部材との間に熱を遮断する断熱部材をさらに備えたことを特徴とする請求項２から請求項４に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記励磁コイル長手方向の断面形状は中央部のコイル巻線幅中央部厚みより端部のコイル巻線幅中央部のコイル厚みを厚く巻線したことを特徴とする請求項２の加熱装置。
【請求項７】
前記励磁コイル長手方向の垂直断面形状は、長手方向中央部の断面の略45°±15°の角度の厚みを薄く、前記励磁コイル長手方向の端部で長手方向中央部の断面の略45°±15°の角度の厚みを厚く巻線したことを特徴とする請求項６の加熱装置
【請求項８】
前記励磁コイル長手方向の断面形状は長手方向中央部のコイル巻線幅中央部に空隙を設け、長手方向の端部のコイル巻線幅中央部は巻線したことを特徴とする請求項２の加熱装置。
【請求項９】
前記励磁コイル長手方向の垂直断面形状は、長手方向中央部の断面の略45°±１５°の角度部分に空隙を配置し、端部では空隙をなくしたことを特徴とする請求項８の加熱装置。
【請求項１０】
前記励磁コイルとは対向する側に配置されて磁路を形成する対向コアをさらに備えた請求項１から請求項９に記載のいずれかの励磁コイルを用いたことを特徴とする構成の加熱装置。
【請求項１１】
記録媒体に形成された未定着画像を加熱する加熱定着手段の加熱手段としての請求項1から請求項１０のいずれかに記載の加熱装置と、
未定着トナーを記録材に定着する定着ローラと、
前記定着ローラと発熱部材に張架された発熱ベルトと、
前記加熱ベルト内面の発熱温度を検出する温度検出手段と、
前記定着ローラと圧接され定着ニップ部を形成する加圧部材と、を具備することを特徴とする定着装置。
【請求項１２】
記録媒体に形成された未定着画像を加熱する加熱定着手段の加熱手段として、請求項１から請求項１０記載のいずれかの加熱装置と、
未定着トナーを記録材に定着する定着ローラと、
前記定着ローラと発熱部材に張架された発熱ベルトと、
前記加熱ベルト内面の発熱温度を検出する温度検出手段と、
前記定着ローラと圧接され定着ニップ部を形成する加圧部材と、を具備し、前記加熱装置の加熱手段としての励磁コイルは、発熱部材内に配置されたことを特徴とする定着装置。
【請求項１３】
記録媒体上に形成された未定着画像を加熱定着する加熱手段として、請求項１１または請求項１２記載のいずれかの定着装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導加熱方式の加熱装置に関し、特に電子写真装置あるいは静電記録方式の複写機、ファクシミリ及びプリンタ等の画像形成装置に用いられ未定着画像を定着装置として用いられる加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、プリンタ、複写機などの画像形成装置に対しこれらの定着装置としては省エネルギー化および高速化の為、ハロゲンランプ等に変わる加熱源として電磁誘導加熱方式の定着装置が広く採用されるようになってきている。かかる電磁誘導加熱方式の定着装置では、発熱体に磁場生成手段により生成した磁場を作用させ、この渦電流により前記発熱体をジュール発熱させるものである。この加熱装置は例えば、画像形成手段によって転写紙及びＯＨＰシートなどの記録媒体上に形成された未定着画像を加熱する画像形成装置の定着装置として用いることができる。
【０００３】
ところで、この電磁誘導加熱方式の加熱装置を用いた定着装置は、加熱時間を短くするため熱容量の小さい薄い導電層フイルムを採用してこのフイルムを励磁コイルの磁界で渦電流を発生させて加熱しているが、定着ベルトの長手方向ではその中央部と端部を比較したとき、端部ではそれを支持する軸受けに熱を奪われ、また開口部の放熱面積も大きいため端部に行くにしたがって放熱が大きくなる。この為、中央部の定着ベルトの温度に比較し、端部の定着ベルトの温度が低下して、端部において記録材と記録材上のトナーに十分な熱エネルギーを供給することができず、端部のトナー定着が不完全になるオフセットになってしまう問題があった。かかる定着ベルトの端部での温度低下現象を改善するために、従来は、励磁コイルと発熱体との距離を変化させる構成があった（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開平９−２６７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記（特許文献１）に開示された励磁コイルと発熱層との距離を変化する構成では発熱体との磁路長が長くなり、磁気抵抗が増加し発熱体に供給する電力が増加する。家庭用機器およびオフィス用機器に（本発明では画像形成装置に）電源コンセントから投入できる電力の上限は法規制があるため、電磁誘導加熱のために使用する励磁コイルに投入できる電力量も制限をうけ、結果的に磁気抵抗が増加した分の電力量はロスすることになり、発熱体への充分な電力の投入ができなくなり発熱体の温度の立ち上がり時間が遅くなる課題を有している。
【０００５】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、磁気抵抗が悪化することなく、したがって発熱体への電力投入量を確保し、発熱体の立上り時間を遅らせずかつ発熱ローラの長手方向の温度分布を均一化可能とする加熱装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決する為に本発明は、磁性と導電性を有する発熱部材と、前記発熱部材に対向して配置され電磁誘導によって発熱部材を発熱させる励磁コイルとを備え前記励磁コイルから発生する磁界強度を前記励磁コイルの両端部よりも両端部間一部分を小さく構成した。
【０００７】
これにより、励磁コイル長手方向端部での発熱体を発熱する磁界が、長手方向両端部で
の発熱体を発熱する磁界より、長手方向中央にかけての発熱体を発熱する磁界を小さくすることができ長手方向全体で温度分布を均一にすることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、励磁コイルと電磁誘導加熱される発熱体との磁気抵抗を悪化させることなく、したがって発熱体に供給する電力を増加させず、発熱体の温度の立ち上がり時間が遅くなることなく定着装置の端部の温度低下が改善でき定着部全体での温度分布を励磁コイルの断面の形状を調整することで均一化できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
請求項１の加熱装置は、磁性と導電性を有する発熱部材と、発熱部材に対向して配置され電磁誘導によって発熱部材を発熱させる励磁コイルとを備え励磁コイルから発生する磁界強度を励磁コイルの両端部よりも両端部間一部分を小さく構成を採る。
【００１０】
この構成によれば、励磁コイル長手方向端部での発熱体を発熱する磁界が、長手方向両端部での発熱体を発熱する磁界より、長手方向中央にかけての発熱体を発熱する磁界を小さくすることができ長手方向全体で温度分布を均一にすることができる。
【００１１】
請求項２の励磁コイルは、磁性と導電性とを有する回転体を含む発熱部材と、発熱部材に近接対抗して配置され電磁誘導によって発熱部材を発熱させる励磁コイルとを備え、励磁コイル長手方向のコイルの断面形状が励磁コイル長手方向の両端部分の断面形状と長手方向中央部分の断面形状とで断面形状を部分的に変化させた構成を採る。
【００１２】
この構成によれば、発熱体の長手方向中央部の断面形状と発熱体の長手方向端部の断面形状を部分的に変化させ、断面形状の差による磁界分布の形状を変化させ、発熱体の渦電流分布を長手方向中央部と長手方向端部で変化させることにより、渦電流による発熱体のジュール熱量が変わる為、中央部と端部での温度差を調整することができる。
【００１３】
請求項３の加熱装置は、励磁コイルの線材の素線外径が、０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であり、線束の外径が２ｍｍ以下である構成を採る。
【００１４】
この構成によれば、高周波の交流電流に対する線束の電気抵抗が小さく励磁コイルの発熱が抑制できる。また線束の外径を小さくできるため、コイルの厚みを薄い部分と厚い部分を巻線の巻間にあわせて調整できる。
【００１５】
請求項４記載の加熱装置は、励磁コイルの外側を覆うように配置される強磁性体を含むアーチ状のアーチコアと、励磁コイルの巻回中心位置に配置される強磁性体を含むセンターコアと、励磁コイルの巻回束の外側に配置される強磁性体を含むサイドコアと、少なくともひとつのコアを備えた構成を採る。
【００１６】
この構成によれば、請求項２の発明に加えて、アーチコア、センターコア及びサイドコアの存在により誘導加熱コイルよりの漏洩磁束が少なくなって発熱体を貫通する磁束密度が増加し発熱体を効率よく発熱できる。その結果、周辺の導電性部材の電磁誘導による発熱を防止するとともに、不要な電磁波の放射を防止することができる。
【００１７】
請求項５記載の加熱装置は、励磁コイルと発熱部材との間に熱を遮断する断熱部材をさらに備えた構成を採る。
【００１８】
この構成によれば、発熱部材の輻射熱を遮断することができ、励磁コイルの発熱を下げることができる。また、励磁コイルの過熱時には発熱部材を冷却することなく、励磁コイ
ルを冷却することができる。
【００１９】
請求項６記載の加熱装置は、励磁コイル長手方向の断面形状は中央部のコイル巻線幅中央部厚みより端部のコイル巻線幅中央部のコイル厚みを厚く巻線した構成を採る。
【００２０】
この構成によれば、励磁コイル長手方向中央部のコイル巻線角度幅中央部の厚みによる渦電流量より長手方向の端部の厚みによる渦電流量を増加させ発熱体のジュール熱量を変え、中央部の温度を端部での温度より低くできる。
【００２１】
請求項７記載の加熱装置は、請求項６において、励磁コイル長手方向の垂直断面形状は、長手方向中央部の断面の略４５°±１５°の角度の厚みを薄く、励磁コイル長手方向の端部で長手方向中央部の断面の略４５°±１５°の角度の厚みを厚く巻線した構成をとる。
【００２２】
この構成によれば、巻線幅の中央部にあたる、略４５°の巻線部の渦電流量を調整し、端部での渦電流を増加させ発熱体のジュール熱量を変え、中央部と端部での温度差を調整することができる。
【００２３】
請求項８記載の加熱装置は、励磁コイル長手方向の断面形状は長手方向中央部のコイル巻線幅中央部に空隙を設け、長手方向の端部のコイル巻線幅中央部は巻線した構成を採る。
【００２４】
この構成によれば、励磁コイル長手方向中央部のコイルの空隙部と長手方向の端部のコイル差による空隙の幅で渦電流量を調整し、端部での渦電流を増加させ発熱体のジュール熱量を変え、中央部と端部での温度差を調整することができる。
【００２５】
請求項９記載の加熱装置は、励磁コイル長手方向の垂直断面形状は、長手方向中央部の断面の略４５°±１５°の角度部分に空隙を配置し、端部では空隙をなくした構成を採る。
【００２６】
この構成によれば、巻線幅の中央部にあたる、略４５°の巻線部の渦電流量を調整し、端部での渦電流を増加させ発熱体のジュール熱量を変え、中央部と端部での温度差を調整することができる。
【００２７】
請求項１０記載の加熱装置は、請求項１から請求項９記載の発明において、励磁コイルとは反対側に配置されて磁路を形成する対向コアを具備する構成を採る。
【００２８】
この構成によれば、励磁コイルで生成される磁束の大半が対向コアを通るので発熱体の材質が非磁性部材であっても励磁コイルの出力低下を抑制することができる。またこの構成にあっては、発熱体の材質が磁性部材であって、その温度がキュリー点を超えた場合でも、上述と同様に磁束の大半が対向コアを通るので漏洩磁束が少なく、コイルの断面の形状の差による磁束の差を有効に活用できる。
【００２９】
請求項１１記載の定着装置は、記録媒体に形成された未定着画像を加熱する加熱定着手段の加熱手段としての請求項１から請求項１０のいずれかに記載の加熱装置と、未定着トナーを記録材に定着する定着ローラと、定着ローラと発熱部材に張架された発熱ベルトと、加熱ベルト内面の発熱温度を検出する温度検知手段と、定着ローラと圧接され定着ニップ部を形成する加圧部材と、を具備する構成とする。
【００３０】
この構成によれば、ニップ部を形成する定着ローラの径に対し発熱部材の径を小さくす
ることができ、また温度検出部が定着部表面を傷つけることがなく温度を検出ができるため発熱ベルトの寿命がのび、さらに加熱手段としての加熱装置の発熱体が回転軸方向の加熱幅全体にわたり、均一の温度分布とすることができる。
【００３１】
請求項１２の定着装置は、記録媒体に形成された未定着画像を加熱する加熱定着手段の加熱手段として、請求項１から請求項１０記載のいずれかの加熱装置と、未定着トナーを記録材に定着する定着ローラと、定着ローラと発熱部材に張架された発熱ベルトと、
加熱ベルト内面の発熱温度を検出する温度検知手段と、定着ローラと圧接され定着ニップ部を形成する加圧部材と、を具備し、加熱装置の加熱手段としての励磁コイルは、発熱部材内に配置されたことを特徴とする定着装置。
【００３２】
この構成によれば、ニップ部を形成する定着ローラの径に対し発熱部材の径を小さくすることができ、また温度検出部が定着部表面を傷つけることがなく温度を検出ができるため発熱ベルトの寿命がのび、さらに加熱手段としての加熱装置の発熱体が回転軸方向の加熱幅全体にわたり、均一の温度分布とすることができる。また、励磁コイルが、発熱体の内部に配置するため、小型の定着装置ができる。
【００３３】
請求項１３記載の画像形成装置は、記録媒体上に形成された未定着画像を加熱定着する加熱手段として、請求項１１または請求項１２記載のいずれかの定着装置を用いる構成を採る。
【００３４】
この構成によれば、記録媒体上に形成された未定着画像を定着装置により回転軸方向の加熱幅全体にわたり均一に加熱定着することができる画像形成装置を提供できる。
【００３５】
本発明の骨子は、励磁コイルにより生成される磁界の作用により電磁誘導される発熱体がローラの長手方向の温度分布を均一にする手段を、コイル断面の形状を変化させることで均一化させることができるようにしたことである。
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお各図において同一の構成または機能を有する構成要素及び相当部分には、同一の符号を付してその説明は繰り返さない。
【００３７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る像加熱装置を定着装置として用いた画像形成装置を示す断面図の一例である。図１において１１は、電子写真感光体（『以下感光ドラム』という）である。感光ドラム１１は、矢印の方向に所定の周速度で回転駆動されながら、その表面が帯電器１２によってマイナスの暗電位Ｖ０に一様に帯電される。１３はビームスキャナであり、図示しない画像読取装置やコンピュータ等のホスト装置から入力される画像装置の時系列的電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビーム１４を出力する。帯電された感光ドラム１１の表面は、このレーザビーム１４によって走査露光される。これにより、感光ドラム１１の露光部分は電位絶対値が低下して明電位ＶＬとなり静電潜像が形成される。この潜像は現像器１５のマイナスに帯電したトナーによって現像され顕像化される。
【００３８】
現像器１５は、回転駆動される現像ローラ１６を備えている。現像ローラ１６は感光ドラム１１と対向して配置されており、その外周面には、トナーの薄層が形成される。現像ローラ１６には、その絶対値が感光ドラム１１の暗電位Ｖ０よりも小さく、明電位ＶＬよりも大きい現像バイアスが印加されており、これにより現像ローラ１６上のトナーが感光ドラム１１の明電位ＶＬにのみ転写されて、潜像が顕像化される。
【００３９】
一方、給紙部１７からは記録材２０５が一枚ずつ給送され、レジストローラ１８を経て、感光ドラム１１と転写ローラ１９のニップ部へ、感光ドラム１１の回転と同期した適切なタイミングで送られる。そして、感光ドラム１１上のトナー像は、転写バイアスが印加された転写ローラ１９により記録材２０５に順次転写される。記録材２０５が分離されたあとの感光ドラム１１は、その表面の転写残りトナー等の残留物がクリーニング装置２０によって除去され、繰り返し次の画像形成に供される。
【００４０】
２１は定着ガイドであり、この定着ガイド２１によって、転写後の記録材２０５の定着装置２２への移動が案内される。記録材２０５は感光ドラム１１から分離された後、定着装置２２へ搬送され、これにより記録材２０５上に転写されたトナー像が定着される。２３は排紙ガイドであり、この排紙ガイド２３によって定着装置２２を通過した記録材２０５が装置外へ案内される。これらの定着ガイド２１、排紙ガイド２３は、ＡＢＳなどの樹脂によって構成されている。尚、定着ガイド２１、排紙ガイド２３は、アルミなどの非磁性体の金属によって構成することもできる。トナー像が定着された後の記録材２０５は排紙トレイ２４へ案内される。
【００４１】
２５は装置本体の底板、２６は装置本体の天板、２７は本体シャーシであり、これらは一体となって装置全体の強度を担うものである。これらの部材は磁性材料である鋼を基材とし、亜鉛メッキを施した材料によって構成されている。
【００４２】
２８は冷却ファンであり、この冷却ファン２８は装置内に気流を発生させる。２９はアルミなどの非磁性体の金属を含む遮蔽部材としてのコイルカバーであり、このコイルカバー２９は、励磁コイル１０５及びアーチコア１０６の背面を覆うように構成されている。
【００４３】
次に、本実施形態１の加熱装置としての定着装置について詳細に説明する。
【００４４】
図２は本発明の実施の形態１に係る定着装置を示す説明図、図３（ａ）は図２の定着装置における誘導加熱手段の励磁コイルを示す平面図、図３（ｂ）は図２の定着装置における誘導加熱手段の励磁コイルを示す側面図、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ図３のＡ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃ線に沿った断面図、図５（ａ）本発明の実施の形態１に係る均一コイル厚みの加熱装置の断面図、図５（ｂ）は（ａ）の断面図に対応する定着ローラ上の発熱量を示すグラフ、図６（ａ）は本発明の実施の形態１に係るコイル厚みをかえた加熱装置断面図、図６（ｂ）は（ａ）の断面図に対応する定着ローラ上の発熱量を示すグラフである。
【００４５】
図２に示す定着装置は画像形成装置に用いられる電磁誘導加熱方式の定着装置であり、誘導加熱手段１００の電磁誘導により外周面に沿って加熱される加熱ローラ（第１の回転体）２０１と、加熱ローラ２０１と平行に配置された定着ローラ２０２と、加熱ローラ２０１と定着ローラ２０２とに張架されて電磁誘導により加熱されるとともに定着ローラ２０２の回転により矢印Ａ方向に回転する無端帯状の発熱ベルト（第２の回転体）２０３と、前記発熱ベルト２０３と接触してニップ部を形成して定着ローラ２０２に圧接されるともに発熱ベルト２０３に対して順方向に回転する加圧ローラ（加圧部材）２０４と、発熱ベルト２０３および加熱ローラ２０１を挟んで励磁コイル１０５と対向する対向コア１１０と、を備えている。対向コア１１０の材料は、フェライト、パーマロイ等の強磁性体を用いることができる。
【００４６】
ここで、加熱ローラ２０１はたとえばＦｅ、Ｎｉ、及びその合金類（ＳＵＳ等）の中空円筒状の強磁性金属部材からなり、外径がたとえば２０ｍｍ、肉厚がたとえば０．１ｍｍとされて、低熱容量で昇温の速い構成となっている。
【００４７】
定着ローラ２０２は、たとえばＳＵＳ等の金属製の芯金２０２ａと、耐熱性を有するシリコーンゴムをソリッド状または発泡状にして芯金２０２ａを被覆した弾性部材２０２ｂとを含む。そして、加圧ローラ２０４からの押圧力でこの加圧ローラ２０４との間に所定幅の接触部を形成するために外径を３０ｍｍ程度として加熱ローラ２０１より大きくしており、弾性部材２０２ｂの肉厚を３〜８ｍｍ程度、硬度を１５〜５０°（Ａｓｋｅｒ  Ｃ）程度としている。
【００４８】
このような構成により、加熱ローラ２０１の熱容量が定着ローラ２０２の熱容量より小さくなるので、加熱ローラ２０１が急速に加熱されてウォームアップ時間が短縮される。
【００４９】
加熱ローラ２０１と定着ローラ２０２の間に張架された発熱ベルト２０３は、加熱ローラ２０１の外周面に配置された誘導加熱手段１００によって加熱されるとともに、加熱された加熱ローラ２０１との接触部位Ｌで熱伝導加熱される。そして、駆動手段（図示せず）による定着ローラ２０２の回転に伴う発熱ベルト２０３の回転によって発熱ベルト２０３の内面が連続的に加熱され、結果としてベルト全体に渡って加熱される。
【００５０】
発熱ベルト２０３は、基材がガラス転移点３６０℃のポリイミド樹脂中に銀粉を分散して導電層を形成した、直径５０ｍｍ、厚さ５０μｍの薄肉の無端状ベルトで構成されている。前記導電層は、厚さ１０μｍ銀層を２〜３積層した構成としてもよい。また、さらに、この発熱ベルト２０３の表面には、離型性を付与するために、フッ素樹脂を含む厚さ５μｍの離型層（図示せず）を被覆してもよい。発熱ベルト２０３の基材のガラス転移点は、２００（℃）〜５００（℃）の範囲であることが望ましい。さらに、発熱ベルト２０３の表面の離型層としては、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の離型性の良好な樹脂やゴムを単独であるいは混合して用いてもよい。
【００５１】
なお、発熱ベルト２０３の基材の材料としては、上述のポリイミド樹脂の他、フッ素樹脂等の耐熱性を有する樹脂、電鋳によるニッケル薄板及びステンレス薄板等の金属を用いることもできる。例えば、この発熱ベルト２０３は、厚さ４０μｍのＳＵＳ４３０（磁性）又はＳＵＳ３０４（非磁性）の表面に、厚さ１０μｍの銅メッキを施した構成のもの、あるいは厚さ３０〜６０μｍのニッケル電鋳ベルトであってもよい。
【００５２】
また、発熱ベルト２０３は、モノクロ画像の加熱定着用の像加熱体として用いる場合には離型性のみを確保すればよいが、この発熱ベルト２０３をカラー画像の加熱定着用の像加熱体として用いる場合にはゴム層を形成して弾性を付与することが望ましい。
【００５３】
加圧ローラ２０４は、たとえばＳＵＳまたはＡｌ等の熱伝導の高い金属製の円筒部材を含む芯金２０４ａと、この芯金２０４ａの表面に設けられた耐熱性およびトナー離型性の高い弾性部材２０４ｂとから構成されている。
【００５４】
このような加圧ローラ２０４は発熱ベルト２０３と接触し定着ローラ２０２を押圧して定着ニップ部Ｎを形成しているが、本実施の形態では、定着ニップ部Ｎの出口部でトナーの剥離作用が大きくなるように、外径は定着ローラ２０２と同じ３０ｍｍ程度であるが、肉厚は２〜５ｍｍ程度で定着ローラ２０２より薄く、また硬度は２０〜６０°（Ａｓｋｅｒ  Ｃ）程度で定着ローラ２０２より硬くされている。
【００５５】
電磁誘導により加熱ローラ２０１を加熱する誘導加熱手段１００は、図２に示すように、磁界発生手段である励磁コイル１０５と、コイルガイド１０９とを有している。ここで、コイルガイド１０９は加熱ローラ２０１の外周面に近接配置された半円弧形状をしており、加熱ローラ２０１と励磁コイル１０５との断熱部材としての働きと、励磁コイル１０５の固定および、アーチコア１０６、センターコア１０７、およびサイドコア１０８の固
定をする部材として構成されている。すなわち、コイルガイド１０９は、加熱ローラ部分の温度は、定着温度の例えば１８０℃に達するため、近接している励磁コイル１０５へ輻射熱を遮断し、励磁コイル１０５の発熱を抑制できる。
【００５６】
また励磁コイル１０５は素線径φ０．０５〜φ０．２の線を束ねたリッツ線束を１〜１０束組み合わせて形成され巻回され、このコイルガイド１０９に固定されている。リッツ線束の外径は最大で２ｍｍの外径の線束を組み合わせて使用しており、コイル厚みは２ｍｍの厚みにできる。さらに薄いコイル厚みに対応するために、リッツ線の１束の撚り本数を１０〜４０本で構成することができる。なお、リッツ線の外径は、ＪＩＳ  Ｃ３００５によれば、（数１）で算出できる。
【００５７】
【数１】
2005267950.tif 000003
【００５８】
（ここで、Ｄ：リッツ線の外径、ｄ：リッツ線の素線の外径、ｎ：素線本数）。
【００５９】
したがって、リッツ線束を複数束組み合わせて同時に巻線することにより、巻線治具の隙間にあわせて励磁コイルの厚みの厚い部分と励磁コイルの薄い部分とが巻線できるようになる。また、素線径がφ０．２より大きい線径では高周波の交流電流による電気抵抗が大きくなり、励磁コイルの発熱が過大となる。
【００６０】
励磁コイル１０５の長さは、加熱ローラ２０１の回転軸方向について発熱ベルト２０３と加熱ローラ２０１とが接する領域と同じ長さにしている。
【００６１】
これによれば、誘導加熱手段１００により電磁誘導加熱される加熱ローラ２０１の領域が最大となり、発熱している加熱ローラ２０１の表面と発熱ベルト２０３とが接する時間も最大となるので、伝熱効率が高くなる。
【００６２】
なお、励磁コイル１０５は、発振回路が周波数可変とされた駆動電源（図示せず）に接続している。
【００６３】
励磁コイル１０５の外側には、励磁コイル１０５の背面を覆うアーチ状に形成されたアーチコア１０６と、励磁コイル１０５の巻回中心に配置されたセンターコア１０７と、励磁コイル１０５の巻回束の両端に配置されたサイドコア１０８とで構成されている。コアの材料は、フェライト、パーマロイ等の強磁性体を用いることができる。
【００６４】
センターコア１０７とサイドコア１０８はアーチコア１０６と共に磁路を構成している。このため発熱ベルト２０３の外側では、励磁コイル１０５によって生成された磁束の大半がこの３種類のコアを通過しコアの外部への漏洩磁束を減らしている。なお、これら３種類のコアは必ずしもすべてが必要でなく、１種類の場合もあるし、いくつか組合せる場合もあるし、ない場合もある。
【００６５】
ここで、センターコア１０７及びサイドコア１０８はアーチコア１０６と一体でもよいし別々の部材を組み合わせてもよい。
【００６６】
励磁コイル１０５には駆動電源（指示せず）から１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの高周波交流電流、好ましくは２０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの高周波交流電流が給電され、これにより励磁
コイル１０５、アーチコア１０６、センターコア１０７およびサイドコア１０８と対向コア１１０間に交番磁界を発生する。そして、加熱ローラ２０１と発熱ベルト２０３との接触領域Ｌおよびその近傍部においてこの交番磁界が加熱ローラ２０１に作用し、これらの内部では上記の磁界の変化を妨げる方向に渦電流が流れる。
【００６７】
この渦電流が加熱ローラ２０１の抵抗に応じたジュール熱を発生させ、主として加熱ローラ２０１と発熱ベルト２０３との接触領域およびその近傍部において加熱ローラ２０１が電磁誘導発熱して加熱される。
【００６８】
このようにして加熱された発熱ベルト２０３は、定着ニップ部Ｎの入口側においてサーミスタなどの熱応答性の高い感温素子を含む温度検知手段１１２により、ベルトの内面温度が検知される。
【００６９】
これにより、温度検知手段１１２が発熱ベルト２０３の表面を傷付けることがないので、定着性能が継続的に確保されるとともに、発熱ベルト２０３の定着ニップ部Ｎに入る直前の温度が検知される。そして、この温度情報を基に出される信号に基づき誘導加熱手段１００への投入電力を制御することにより、発熱ベルト２０３の温度がたとえば１７０℃に安定維持される。
【００７０】
定着装置の上流側に配設された画像形成部（図示せず）において記録材２０５上に形成された未定着トナー２０６が定着ニップ部Ｎに導入される際には、誘導加熱手段１００により加熱された発熱ベルト２０３の表面温度と裏面温度との差が小さくなった状態で定着ニップ部Ｎに送り込まれる。そのため、ベルト表面温度が設定温度に対して過度に高くなる、いわゆるオーバーシュートを抑え安定した温度制御を行うことが可能になる。
【００７１】
次に本実施の形態１に係る加熱装置の構成について詳細に説明する。
【００７２】
図４に示すように、励磁コイル１０５は、コイルの厚みを加熱ローラ２０１の回転軸方向に対して、端部よりも中央部に向かってコイル幅の中央部のコイル厚みを薄くなるように構成したものである。
【００７３】
励磁コイル１０５で発生した磁界によって加熱ローラ２０１および発熱ベルト２０３に発生するジュール熱は、加熱ローラ２０１の回転軸方向に対する励磁コイル１０５の厚みによって変化する。
【００７４】
図５（ｂ）は、励磁コイル１０５の厚みが均一のコイルでの加熱ベルト上の発熱量を示すグラフである。また図６（ｂ）は、励磁コイル厚みを変化させた場合の加熱ベルト上の発熱量を示すグラフである。励磁コイル１０５の厚みが薄い場合、発熱体に供給する磁界が弱くなる方向に作用する。このため、厚みが薄くなると、発熱体の発熱量は減少する。
【００７５】
一方、加熱ローラ２０１の回転軸方向の放熱量は、中央部から端部に向かって大きくなる。これは、加熱ローラ２０１の端部では、中央部と比較して放熱面積が大きくなるためである。そこで、定着ニップ部Ｎにおいて、均一な温度分布を得るためには、加熱ローラ２０１において、端部の発熱量を増加させなけばならない。
【００７６】
そこで、本実施の形態では、加熱ローラ２０１の回転軸方向に対する励磁コイル１０５のコイル巻線幅中央部の厚みｄを、中央部で薄く、中央部から端部に向かって大きくなるように構成したものである。すなわち、中央部での励磁コイル１０５の巻線幅中央部の厚みをｄＢとし、端部で励磁コイル１０５の巻き線幅厚みをｄＡ、ｄＣすると、ｄＢ＜ｄＡ、ｄＢ＜ｄＣなる関係に設定している。
【００７７】
巻線幅中央部は、略４５°±１５°の角度が好ましく、励磁コイル１０５の長手方向中央部では、略４５°±１５°の角度の厚みを薄く巻線し、端部では略４５°±１５°の角度の励磁コイル１０５の厚みを厚く巻線した。
【００７８】
このようにすれば、端部側で加熱ローラ２０１の表面に発生する渦電流の量が、中央部で発生する渦電流の量と比べて大きくなり、端部側での発熱量がアップして定着ニップ部Ｎ内の温度分布を均一にすることができる。
【００７９】
（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２に係る誘導加熱手段の励磁コイルを示す斜視図、図８（ａ）は本発明の実施の形態２に係る励磁コイルの図５の平面Ａの断面図、図８（ｂ）は本発明の実施の形態２に係る励磁コイル図５の平面Ｂの断面図、図８（ｃ）は本発明の実施の形態２に係る励磁コイルの図５の平面Ｃの断面図、図９は本発明の実施の形態２に係るコイル形状の変化の例を示す図、図１０は本発明の実施の形態１に係るコイル断面形状の変化の例を示す図、図１１（ａ）は（ｄ）の平面Ａの断面図、図１１（ｂ）は（ｄ）の平面Ｂの断面図、図１１（ｃ）は（ｄ）の平面Ｃの断面図、図１１（ｄ）は本発明の実施の形態１に係る別の断面形状の変化の例を示す図、図１２は本発明の実施の形態１に係る別の構成を示す概略図である。
【００８０】
図７に示すように、励磁コイル１０５は、加熱ローラ２０１の回転軸と平行する方向に空隙が変化するよう構成されている。
【００８１】
ここで、図８（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、励磁コイル１０５の空隙幅Ｓを、中央部から端部に向かって小さくなるように構成したものである。すなわち、中央部での励磁コイルの空隙幅をＳＢとし、端部での励磁コイル１０５の空隙幅をＳＡ、ＳＣすると、ＳＢ＞ＳＡ、ＳＢ＞ＳＣなる関係に設定している。また両端部では、励磁コイルの空隙をなくしている。
【００８２】
このようにすれば、端部での磁界の発熱温度が中央部の発熱温度と比べて大きくなり、端部側での発熱量がアップして定着ニップ部Ｎ内の温度分布を均一にすることができる。
【００８３】
尚、本発明の各実施の形態において、励磁コイル断面形状は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、図９に示すように、種々の変更を加えることができる。
【００８４】
前記励磁コイル１０５の断面形状は、発熱体側（励磁コイル内側）の凹部を図示したが、図９（ａ）は、励磁コイルの外側に凹部Ｗを設けた構成を採る。この構成によれば、凹部Ｗの発熱体とコイル重心の距離は離れず磁界を変化させることができる。また図９（ｂ）は、励磁コイル内側凹部Ｍと外側凹部Ｗの両側の凹部を設けた構成を採る。この構成によれば、内側凹部Ｍの深さおよび外側凹部Ｗの深さの量を減らすことができ、滑らかに変化する曲面で構成ができる。図９（ｃ）は、凹部の形を円弧状ではなく、略直線部を設けた構成を採る。この構成によれば、励磁コイル１０５から発生する磁界をなだらかに変化する磁界を作成することができる。また、前記の図示例では、励磁コイル１０５の断面は左右対称した構成を採っているが、図９（ｄ）のように、励磁コイル１０５は必ずしも左右対称である必要はなく、発熱体の発熱量をみて、片側のみの断面の形状を変えて発熱量を調整することもある。
【００８５】
また、図９（ｅ）のように、空隙部Ｇと凹部Ｍ、凹部Ｗの組み合わせを構成してもよい。
【００８６】
また、図９（ｆ）のように、凹部Ｗ、凹部Ｍまたは両者に空隙Ｇを配置した構成もしてもよい。
【００８７】
図１０（ａ）の励磁コイル１０５は、中央部から端部にかけて楕円状に空隙が変化する構成を採る。この構成によれば、中央部から端部へ行けば行くほど温度分布が変化する発熱体の温度分布を調整できる。また図１０（ｂ）の励磁コイル１０５は、中央部から端部にかけては略平行の空隙を設け、両端部のみ空隙をなくした構成を採る。この構成によれば、発熱体の両端部の放熱等による温度の低下を改善し、端部側での発熱量がアップして定着ニップＮ部内の温度分布を均一にすることができる。
【００８８】
また、図１０（ｃ）の励磁コイル１０５は端部から中央にかけての一部に空隙をなくした構成を採る。この構成によれば、定着装置の発熱状態に応じて、発熱分布を細かく調整でき、長手方向全体において温度分布の均一性が調整でき高画質の定着器を構成することができる。
【００８９】
ここで、前述した実施の形態において、励磁コイル長手方向中央部と端部の厚みの差を設ける手段として、長手方向中央部の厚みを端部に対して薄くする構成をとったが、図１１（ａ）に示した構成のように、端部のコイル巻幅中央部の厚みを厚くする構成もとることができる。この構成によれば、図１１（ｂ）に示した中央部の断面形状に比べて、端部の断面形状の巻線幅中央部の厚みが厚くなるため、前記実施の形態に加えて端部の発熱量を増加させることができる。
【００９０】
また、画像形成装置内部の空気の流れにより定着装置部の左右で温度勾配が発生することがあり左右で断面のコイル厚みを異なった構造にすることもある。
【００９１】
また、前述した各実施の形態に係る加熱装置は、励磁コイル１０５およびアーチコア１０６、センターコア１０７およびサイドコア１０８を回転体を含む発熱ベルト２０３の外周面に沿って対向配置した構成を採っている。またこの構成の加熱装置においては、発熱ベルト２０３および加熱ローラ２０１は、励磁コイル１０５及びアーチコア１０６とは別部品の構成とすることができるため、装置のメンテナンス等を容易に行なうことができ、また励磁コイル１０５及びアーチコア１０６、センターコア１０７およびサイドコア１０８は交換の必要が無い為、資源の節約ができる長所がある。
【００９２】
ここで、上述のような装置のメンテナンス等を考慮せず装置全体のコンパクト化に重点を置く必要がある場合には図１２のように励磁コイル１０５、アーチコア１０６、センターコア１０７およびサイドコア１０８を前記回転体である発熱ベルト２０３内に配設した構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明に係る加熱装置は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、磁気抵抗が悪化することなく、したがって発熱体への電力投入量を確保し、発熱体の立上り時間を遅らせずかつ発熱ローラの長手方向の温度分布を均一化可能とする加熱装置を提供できるので、電子写真方式あるいは静電記録方式の複写機、ファックス及びプリンタ等の画像形成装置の定着装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る像加熱装置を定着装置として用いた画像形成装置を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態１に係る定着装置を示す説明図
【図３】（ａ）図２の定着装置における誘導加熱手段の励磁コイルを示す平面図、（ｂ）図２の定着装置における誘導加熱手段の励磁コイルを示す側面図
【図４】（ａ）図３のＡ−Ａ線に沿った断面図、（ｂ）図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図、（ｃ）図３のＣ−Ｃ線に沿った断面図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態１に係る均一コイル厚みの加熱装置の断面図、（ｂ）は（ａ）の断面図に対応する定着ローラ上の発熱量を示すグラフ
【図６】（ａ）本発明の実施の形態１に係るコイル厚みをかえた加熱装置断面図、（ｂ）（ａ）の断面図に対応する定着ローラ上の発熱量を示すグラフ
【図７】本発明の実施の形態２に係る誘導加熱手段の励磁コイルを示す斜視図
【図８】（ａ）本発明の実施の形態２に係る励磁コイルの図５の平面Ａの断面図、（ｂ）本発明の実施の形態２に係る励磁コイル図５の平面Ｂの断面図、（ｃ）本発明の実施の形態２に係る励磁コイルの図５の平面Ｃの断面図
【図９】本発明の実施の形態２に係るコイル形状の変化の例を示す図
【図１０】本発明の実施の形態１に係るコイル断面形状の変化の例を示す図
【図１１】（ａ）（ｄ）の平面Ａの断面図、（ｂ）（ｄ）の平面Ｂの断面図、（ｃ）（ｄ）の平面Ｃの断面図、（ｄ）本発明の実施の形態１に係る別の断面形状の変化の例を示す図
【図１２】本発明の実施の形態１に係る別の構成を示す概略図
【符号の説明】
【００９５】
１１    感光ドラム
１２    帯電器
１３    ビームスキャナ
１４    レーザビーム
１５    現像器
１６    現像ローラ
１７    給紙部
１８    レジストローラ
１９    転写ローラ
２０    クリーニング装置
２１    定着ガイド
２２    定着装置
２３    排紙ガイド
２４    排紙トレイ
２５    装置本体の底板
２６    装置本体の天板
２７    本体シャーシ
２８    冷却ファン
２９    コイルカバー
１００    誘導加熱手段
１０５    励磁コイル
１０６    アーチコア
１０７    センターコア
１０８    サイドコア
１０９    コイルガイド
１１０    対向コア
１１２    温度検知手段
２０１    加熱ローラ
２０２    定着ローラ
２０２ａ    芯金
２０２ｂ    弾性部材
２０３    発熱ベルト
２０４    定着ローラ
２０４ａ    芯金
２０４ｂ    弾性部材
２０５    記録材
２０６    未定着トナー
【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】
2005267950.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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