(57)【要約】【課題】  電磁誘導加熱の際に変動磁界を生成する励磁コイルの複雑化や製造コストアップを招くことなく、より簡易な構成で励磁コイルの許容上限温度を拡大することにより、定着用部材を誘導加熱してトナーからなる像を加熱加圧定着する定着装置、画像形成装置の生産性を向上させることができる励磁コイル及びこれを用いた電磁誘導加熱装置、定着装置、画像形成装置を提供する。【解決手段】  変動磁界を発生させて、所定の加熱領域Ｈａを誘導加熱する電磁誘導加熱装置に用いられる励磁コイル１７であって、少なくとも励磁コイル１７の所定の加熱領域Ｈａに対応している部分は、導電性線材を巻回させて、スパイラル状に形成されており、かつ、隣接する導電性線材間に間隔が設けられて形成されていると共に、この導電性線材は、非絶縁性の裸導線１７ａにて構成されていることを特徴とする。【選択図】          図４
2005166524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変動磁界を発生させて、所定の加熱領域を誘導加熱する電磁誘導加熱装置に用いられる励磁コイルであって、
少なくとも該励磁コイルの前記所定の加熱領域に対応している部分は、導電性線材を巻回させて、スパイラル状に形成されており、かつ、隣接する導電性線材間に間隔が設けられて形成されていると共に、この導電性線材は、非絶縁性の裸導線にて構成されていることを特徴とする電磁誘導加熱装置用の励磁コイル。
【請求項２】
前記隣接する導電性線材間の間隔は、所定の等間隔であることを特徴とする請求項１に記載の励磁コイル。
【請求項３】
前記導電性線材は、複数の裸導線を撚り合わせて構成した裸リッツ線にて形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の励磁コイル。
【請求項４】
前記裸リッツ線を形成している裸導線の線径は、０．１５ｍｍ〜０．５ｍｍであり、隣接する裸リッツ線間の間隔は、２ｍｍ〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の励磁コイル。
【請求項５】
前記励磁コイルの端部は、絶縁材料により被覆されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の励磁コイル。
【請求項６】
前記励磁コイルを形成している裸リッツ線の表面は、耐酸化性金属により被覆されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の励磁コイル。
【請求項７】
導電性材料で形成された発熱層を含む被加熱部材と、導電性線材を支持部材の表面に沿って巻回させて形成され、該発熱層の厚さ方向に磁束を発生させる励磁コイルとを有し、この励磁コイルにより生成された磁束により、被加熱部材の発熱層に渦電流を生ぜしめ、この渦電流により被加熱部材の発熱層の所定の加熱領域を加熱する電磁誘導加熱装置において、
少なくとも該励磁コイルの前記所定の加熱領域に対応している部分は、前記支持部材の表面に沿って、隣接する導電性線材間に間隔が設けられて配置されていると共に、この導電性線材は、非絶縁性の裸導線にて形成されていることを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項８】
前記隣接する導電性線材間の間隔は、所定の等間隔であることを特徴とする請求項７に記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項９】
前記支持部材は、その表面に螺旋状の溝が形成されており、前記加熱領域に対応する励磁コイルを形成している導電性線材は、該支持部材上に形成された溝部に配置されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項１０】
前記導電性線材は、複数の裸導線を撚り合わせて構成した裸リッツ線にて形成されていることを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項１１】
前記裸リッツ線を形成している裸導線の線径は、０．１５ｍｍ〜０．５ｍｍであり、隣接する裸リッツ線間の間隔は、２ｍｍ〜３ｍｍであることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれかに記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項１２】
前記励磁コイルを形成している導電性線材の加熱領域に対応していない端部は、絶縁材料により被覆されていることを特徴とする請求項７ないし１１のいずれかに記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項１３】
前記励磁コイルを形成している裸リッツ線の表面は、耐酸化性金属によって被覆されていることを特徴とする請求項７ないし１２のいずれかに記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項１４】
前記支持部材は、耐熱性無機質材料で形成されていることを特徴とする請求項７ないし１３のいずれかに記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項１５】
前記励磁コイルに印加される電流の周波数は、２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚであることを特徴とする請求項７ないし１４のいずれかに記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項１６】
請求項７ないし１５のいずれかに記載の電磁誘導加熱装置を用いた定着装置であって、
前記電磁誘導加熱装置によって加熱される被加熱部材を形成している定着用回転体と、
この定着用回転体と当接して、未定着トナー像を担持した記録材を該定着用回転体との間に挿通せしめて、この未定着トナー像を定着するニップ部を形成している加圧用回転体と
を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項１７】
前記定着用回転体は、中空円筒状に形成されていることを特徴とする請求項１６に記載の定着装置。
【請求項１８】
前記励磁コイルは、前記定着用回転体の内部に、この定着用回転体の内周面と非接触で配置されていることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の定着装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の定着装置と、記録材表面に未定着トナー像を形成する画像形成手段とを備え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】
本発明は励磁コイル及びこれを用いた電磁誘導加熱装、定着装置、画像形成装置に関し、特に、例えば、電子写真装置あるいはプリンター等の画像形成装置、定着装置に用いられる電磁誘導加熱装置及びこれに適用される励磁コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２０００−３５６９１９号公報
【特許文献２】特開２０００−７２７６４号公報
【特許文献３】特開２０００−３５１２４０号公報
【特許文献４】特開２００２−１５８０８７号公報
【０００３】
一般に、粉状のトナーを用いる画像形成装置においてトナー像を定着する工程は、トナー像を記録材上に静電的に転写した後、定着装置によってトナー像を記録材に溶融圧着する方法が広く採用されている。
【０００４】
このような定着装置は、表面が加熱される定着部材と、定着部材に圧接された加圧部材とで構成されており、定着部材と加圧部材との間に未定着トナー像を担持した記録材を挟み込んで加熱加圧し、トナー像を記録材に融着させて定着画像を形成する。定着部材としては、円筒状芯金の表面に弾性層及び離型層を形成した加熱ロールや、耐熱性を有する無端状のフィルム部材であって内側に圧接部材が設けられているもの、又は複数の支持ロールに掛け回された無端状の定着ベルト等が用いられている。そして、これらの定着部材の内側にはハロゲンランプ等の発熱体が配置されており、この発熱体の輻射熱又は接触熱によって、定着部材の周面がトナー像を加熱溶融するのに適切な温度に加熱される。しかし、ハロゲンランプ等の発熱体を用いる場合、発熱体に電力を投入後、該発熱体の熱が定着部材の芯金や各層に伝達し、定着部材の表面が所定の温度に達するまでに時間を要する。このため、装置が起動する時や待機状態から復帰する時、定着部材のウォーミングアップに時間を要するとともに消費電力が大きくなってしまう。
【０００５】
このような事情から、定着部材を加熱する手段として、定着部材に導電性層を設け、電磁誘導加熱によって該導電性層を発熱させるものが知られている。電磁誘導による加熱を行なう装置には、変動磁界を発生する励磁コイルを導電性層と対向するように配置し、励磁コイルの対向領域の周辺部で導電性層に渦電流を発生させるものや、無端状となった定着部材の内側に、周面に沿って螺旋状に巻き回された励磁コイルを配置し、導電性層に無端状定着部材の周方向に渦電流を発生させるもの等が提案されている。これらはいずれも誘導された渦電流によって導電性層がジュール発熱するものであり、こうした電磁誘導加熱によれば、極めて短い時間で定着部材を直接に加熱することができる。このため、ハロゲンランプ等の発熱体を用いる場合に比べ、効率良く短時間で装置のウォーミングアップを行うことができる。
【０００６】
また、電磁誘導加熱方式の定着装置にあっては、高周波電流を励磁コイルに流すため、表皮効果、近接効果により励磁コイルの交流抵抗が増大し、こうした交流抵抗の増大を防ぐため、励磁コイルを形成する導電性線材として、導体表面積が大きくなるように細い導線を複数本撚り合わせて構成した、いわゆるリッツ線が用いられるのが一般的である。
【０００７】
このような電磁誘導加熱を利用した定着装置として、例えば、加熱部材と、磁束を発生させる励磁コイルとを有し、励磁コイルは複数のマグネットワイヤー（絶縁被覆導線）を撚って構成したリッツ線からなり、励磁コイルにより発生した磁束により加熱部材に渦電流を生じさせ、この渦電流により加熱部材を発熱させて、記録材上の画像を加熱する定着装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
さらに、このような定着装置における励磁コイルの自己発熱による劣化等を防止するために、励磁コイルを送風により冷却する方法（例えば、特許文献２参照）や、励磁コイルを分割して小サイズ用紙にも対応可能な定着装置も提案されている（例えば、特許文献３，４参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述の電磁誘導加熱を利用した定着装置については、以下のような問題を有している。
【００１０】
例えば、特許文献１に開示された定着装置においては、励磁コイルを構成しているリッツ線として、銅などからなる電気的導線の表面をポリイミドやポリアミドなどの電気的絶縁被覆膜で覆って形成される耐熱エナメル線を用いているので、この励磁コイルに電流を流すと誘導加熱による加熱部材が２００℃前後であるため、励磁コイルを形成するリッツ線は熱的に過酷な条件下に置かれることとなる。さらに、小サイズ紙をこうした定着装置に通紙する場合には、用紙が通過しない非通紙部に対応する励磁コイル部の温度がより一層上昇し、被覆材料の許容上限温度（ポリイミド被覆は２２０℃）を上回ってしまう虞が生じる。そこで、こうした励磁コイルの温度上昇を抑制するために、被覆材料の許容上限温度に近づいた際には、例えば、プリント枚数の削減や一時的なプリント停止等を行って、許容上限温度を上回らないように制御することが必要となり、生産性の低下をもたらすという問題を生じていた。
【００１１】
また、特許文献２に開示された定着装置のように、励磁コイルを送風により冷却する場合には、励磁コイルに空気を送り込むための送風手段が当然に必要となり、コストアップや装置が大型化するという問題が生じていた。
【００１２】
また、特許文献３，４に開示された定着装置のように、励磁コイルを分割配置したものは、励磁コイルの形状が複雑となり量産性に劣り、コスト低減を図ることが困難であるという問題を生じていた。
【００１３】
そこで、本発明は上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、電磁誘導加熱の際に変動磁界を生成する励磁コイルの複雑化や製造コストアップを招くことなく、より簡易な構成で励磁コイルの許容上限温度を拡大し、こうした励磁コイルを電磁誘導加熱装置に適用することにより、定着用部材を誘導加熱してトナーからなる像を加熱加圧定着する定着装置、画像形成装置の生産性を向上させることができる励磁コイル及びこれを用いた電磁誘導加熱装置、定着装置、画像形成装置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】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の電磁誘導加熱装置用の励磁コイルは、変動磁界を発生させて、所定の加熱領域を誘導加熱する電磁誘導加熱装置に用いられる励磁コイルであって、少なくとも該励磁コイルの前記所定の加熱領域に対応している部分は、導電性線材を巻回させて、スパイラル状に形成されており、かつ、隣接する導電性線材間に間隔が設けられて形成されていると共に、この導電性線材は、非絶縁性の裸導線にて構成されていることを特徴とする。
【００１５】
一般に、電磁誘導加熱に用いられる励磁コイルに高周波（電流周波数は、例えば、２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ）を流すと、励磁コイルの周囲に磁束が生成消滅を繰り返し、変動磁界を形成する。この変動磁界による磁束が導電層中を横切るとき、その磁界の変化を妨げるような磁界を生じるように、導電層中に渦電流が発生し、被加熱部材が加熱される。
【００１６】
そして、このような高周波を励磁コイルに印加すると、表皮効果、近接効果により、励磁コイルの交流抵抗が増大し、これにより励磁コイル自体の自己発熱量が増大する。
【００１７】
このような電磁誘導加熱を、例えば、画像形成装置の定着装置における加熱部として用い、高周波を励磁コイルに印加した場合には、連続プリント時等において、被加熱部材の輻射熱と励磁コイル自体の自己発熱とにより、励磁コイルを形成する導電性線材の温度が上昇し、導電性線材の絶縁被覆層の耐熱許容温度を超える虞が生じる。
【００１８】
そこで、上述のように構成した本発明の電磁誘導加熱装置用の励磁コイルにおいては、少なくとも励磁コイルの所定の加熱領域に対応している部分が、導電性線材を巻回させて、スパイラル状に形成されており、かつ、隣接する導電性線材間に間隔が設けられて形成されていると共に、この導電性線材は、非絶縁性の裸導線にて構成されているので、隣り合う導電性線材同士の導通を防止しつつ、簡易な構成で、かつ、安価に励磁コイルの許容上限温度を拡大させることができる。
【００１９】
すなわち、例えば、連続プリント時において、加熱部材の輻射熱と励磁コイルの自己発熱により、励磁コイルを形成している導電性線材の温度は上昇するが、本発明に係る励磁コイルは、加熱領域に対応する励磁コイルを形成している導電性線材が裸導線で形成されているので、従来の絶縁被覆材料の許容上限温度（ポリイミド被覆の場合で、２２０℃）を超えても、導電性線材を形成している金属材料の許容上限温度（４００℃〜５００℃）には達していないので、実質的に許容上限温度の拡大を実現することができる。
【００２０】
ここで、前記隣接する導電性線材間の間隔は、所定の等間隔であってもよい。
【００２１】
この場合は、加熱領域に対応している励磁コイルを形成している導電性線材の互いに隣接する導電性線材間の間隔が所定の等間隔であるので、励磁コイルにより生成される磁束が、加熱領域に亘って均等となり、これにより、加熱領域における温度分布が均一となる電磁誘導加熱装置用の励磁コイルを提供することができる。
【００２２】
また、前記導電性線材は、複数の裸導線を撚り合わせて構成した裸リッツ線にて形成されていてもよい。
【００２３】
この場合は、導電性線材が、複数の裸導線を撚り合わせて構成した裸リッツ線にて形成されているので、高周波領域における表皮効果や近接効果による抵抗値の増大を軽減し、電流損失の少ない励磁コイルを提供することができる。
【００２４】
さらに、前記裸リッツ線を形成している裸導線の線径は、０．１５ｍｍ〜０．５ｍｍであり、隣接する裸リッツ線間の間隔は、２ｍｍ〜３ｍｍであってもよい。
【００２５】
この場合は、製造コストと、表皮効果、近接効果による抵抗増大による影響を比較勘案しつつ、適正な絶縁性能を確保するのに好適な励磁コイルを提供することができる。
【００２６】
さらに、前記励磁コイルの端部は、絶縁材料により被覆されていてもよい。
【００２７】
この場合は、励磁コイルの端部が絶縁材料により被覆されているので、自己発熱量を増大させることなく、必要な部分の絶縁性を確保した励磁コイルを提供することができる。
【００２８】
ここで、前記励磁コイルを形成している裸リッツ線の表面は、耐酸化金属により被覆されていてもよい。
【００２９】
この場合は、自己発熱量を増大させることなく、耐腐食性・耐久性の高い励磁コイルを提供することができる。
【００３０】
また、本発明に係る電磁誘導加熱装置は、導電性材料で形成された発熱層を含む被加熱部材と、導電性線材を支持部材の表面に沿って巻回させて形成され、該発熱層の厚さ方向に磁束を発生させる励磁コイルとを有し、この励磁コイルにより生成された磁束により、被加熱部材の発熱層に渦電流を生ぜしめ、この渦電流により被加熱部材の発熱層の所定の加熱領域を加熱する電磁誘導加熱装置において、少なくとも該励磁コイルの前記所定の加熱領域に対応している部分は、前記支持部材の表面に沿って、隣接する導電性線材間に間隔が設けられて配置されていると共に、この導電性線材は、非絶縁性の裸導線にて形成されていることを特徴とする。
【００３１】
このように構成した本発明の電磁誘導加熱装置においては、少なくとも励磁コイルの所定の加熱領域に対応している部分が、支持部材の表面に沿って、隣接する導電性線材間に間隔が設けられて配置されていると共に、この導電性線材は、非絶縁性の裸導線にて形成されているので、隣り合う導電性線材同士の導通を防止しつつ、簡易な構成で、かつ、安価に励磁コイルの許容上限温度を拡大させることができ、これにより、実質的な生産性の向上を図ると共に、簡易な構成でコストダウンが可能な電磁誘導加熱装置を実現することができる。
【００３２】
ここで、前記隣接する導電性線材間の間隔は、所定の等間隔であってもよい。
【００３３】
また、前記支持部材は、その表面に螺旋状の溝が形成されており、前記加熱領域に対応する励磁コイルを形成している導電性線材は、該支持部材上に形成された溝部に配置されていてもよい。
【００３４】
この場合は、加熱領域に対応する励磁コイルを形成している導電性線材を所定の間隔を維持して安定して配置することができる。
【００３５】
また、前記導電性線材は、複数の裸導線を撚り合わせて構成した裸リッツ線にて形成されていてもよい。
【００３６】
さらに、前記裸リッツ線を形成している裸導線の線径は、０．１５ｍｍ〜０．５ｍｍであり、隣接する裸リッツ線間の間隔は、２ｍｍ〜３ｍｍであってもよい。
【００３７】
さらに、前記励磁コイルを形成している導電性線材の加熱領域に対応していない端部は、絶縁材料により被覆されていてもよい。
【００３８】
さらにまた、前記励磁コイルを形成している裸リッツ線の表面は、耐酸化性金属によって被覆されていてもよい。
【００３９】
ここで、前記支持部材は、耐熱性無機質材料で形成されていてもよい。
【００４０】
この場合は、耐熱性、耐絶縁性に優れた、電磁誘導加熱装置における励磁コイルの支持部材を提供することができる。
【００４１】
以上において、前記励磁コイルに印加される電流の周波数は、２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚであってもよい。
【００４２】
一般に、２０ｋＨｚより低い周波数であると人間の可聴域と重なり、ノイズ音が発生し、１００ｋＨｚより高い周波数であると電源による抵抗損失が大きくなるのに対し、この場合は、環境性の向上と、表皮効果、近接効果による抵抗増大による影響の軽減を実現するのに好適な電磁誘導加熱装置を提供することができる。
【００４３】
また、本発明に係る定着装置は、上記電磁誘導加熱装置を用いた定着装置であって、前記電磁誘導加熱装置によって加熱される被加熱部材を形成している定着用回転体と、この定着用回転体と当接して、未定着トナー像を担持した記録材を該定着用回転体との間に挿通せしめて、この未定着トナー像を定着するニップ部を形成している加圧用回転体とを備えることを特徴とする。
【００４４】
上述の電磁誘導加熱装置を定着装置に適用することで、例えば、連続プリント時には、被加熱部材が２００℃前後で維持され、被加熱部材の輻射熱と励磁コイル自体の自己発熱により、励磁コイルを形成するリッツ線の温度も上昇する。さらに、最大通紙幅よりも狭い小サイズ紙を用いた連続プリントの場合には、用紙が通過しない非通紙部に対応する励磁コイル温度が、通紙領域温度以上に一層上昇する。従来の絶縁被覆線では、絶縁被覆材料の許容上限温度（ポリイミド被覆は２２０℃）に近づくと、プリント枚数の低下や一時的なプリント停止を行っていたが、絶縁被覆材料の無い裸導線と耐熱性の無機質ボビンを用いることにより、励磁コイルの上限温度を大幅に改善でき、生産性を落とすことなくプリントを行うことができ、実質的な生産性の向上が図られる。
【００４５】
ここで、前記定着用回転体は、中空円筒状に形成されていてもよい。
【００４６】
また、前記励磁コイルは、前記定着用回転体の内部に、この定着用回転体の内周面と非接触で配置されていてもよい。
【００４７】
この場合は、励磁コイルが定着部材の内部に配置されて、励磁コイルの放熱環境が苛酷となる場合に好適な定着装置を提供することができる。
【００４８】
また、本発明に係る画像形成装置は、上記定着装置と、記録材表面に未定着トナー像を形成する画像形成手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００４９】
本発明によれば、励磁コイルの加熱領域に対応する部分に裸導線を用いたため、誘導加熱のための変動磁界を生成する励磁コイルの複雑化や製造コストアップを招くことなく、より簡易な構成で、この励磁コイルの許容上限温度を拡大することができ、これを用いた電磁誘導加熱装置を定着装置、画像形成装置に適用することにより、実質的な生産性の向上を実現した定着装置、画像形成装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下に、本発明に係る実施の形態を図面を参照して説明する。
＜第一の実施形態＞
【００５１】
まず、本発明に係る電磁誘導加熱装置を用いた定着装置が適用可能な画像形成装置の概略構成について、図１を参照して説明する。図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【００５２】
図１に示すように、この画像形成装置１０は、一様帯電後に像光を照射することにより表面に静電電位の差による潜像が形成される感光体ドラム１を備えており、この周囲に、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させる帯電装置２と、感光体ドラム１に像光を照射して表面に潜像を形成する露光装置３と、感光体ドラム上の潜像にトナーを選択的に転移させてトナー像を形成する現像装置４と、感光体ドラム１と対向し、記録材Ｐを挟んで感光体ドラムとの間に転写バイアス電界を生成する転写ロール５と、トナー像の転写後に感光体ドラム１に残留するトナーを除去するクリーニング装置６とが設けられている。そして、記録材Ｐは感光体ドラム１と転写ロール５との対向部の搬送方向上流側から供給され、搬送方向下流側には記録材Ｐ上に転写された未定着トナー像を加熱溶融して圧着する定着装置７が設けられている。ここで、感光体ドラム１は、金属製ドラムの表面に有機感光材料、アモルファスセレン系感光材料、アモルファスシリコン系感光材料等からなる感光体層を形成したものを用いることができる。帯電装置２は、ステンレススチール、アルミニウム等の導電性を有する金属のロールに高抵抗材料のコーティングを施したものであり、感光体ドラム１に当接され、従動回転するようになっている。そして、所定の電圧が印加されることにより、金属ロール２と感光体ドラム１との接触部近傍における微小間隙内で継続的な放電を生じ、感光体ドラム１の表面をほぼ一様に帯電するものである。露光装置３は、画像信号に基づいて点滅するレーザー光を発生し、これをポリゴンミラーによって感光体ドラム１の主走査方向にスキャンするものであり、これにより感光体ドラム１の表面に静電潜像を形成する。現像装置４は、例えばブラックのトナーを収容しており、感光体ドラム１と近接して対向し、感光体ドラム上の潜像に対応してトナーを転移し、可視像を形成するものである。転写ロール５は、導電性もしくは半導電性のロール状部材からなり、感光体ドラム１との間に転写用バイアス電圧を印加することによって、感光体ドラム１上のトナー像を記録材Ｐに転写する。クリーニング装置６は、例えば不図示のブレードを有し、感光体ドラム１の表面にこのブレードを圧接し、感光体ドラム１上に残留するトナーを掻き取るように除去するものである。なお、ブレードに代えて、ロール状部材によってトナーを掻き取ったり、ブラシによってトナーを掃き出すものであってもよい。
【００５３】
ここで、定着装置７は、図２に示すように、中心軸回りに回転が可能に支持された加熱ロール１１と、この加熱ロール１１の軸線と平行に圧接される加圧ロール１２と、加熱ロール１１の内部に配置され、該加熱ロール１１の周面を加熱する電磁誘導加熱装置１３とで構成されている。
【００５４】
次に、この定着装置７を構成している加熱ロール１１及び電磁誘導加熱装置１３について、図３を参照して説明する。図３は、加熱ロール１１及び電磁誘導加熱装置１３の軸線方向の断面図である。
【００５５】
まず、加熱ロール１１は、図３に示すように、導電性を有する金属製の円筒状芯金１１ａと、この円筒状芯金１１ａの上に積層された表面離型層１１ｂとで構成されており、フランジ２７によって本体フレーム２９に支持されている。円筒状芯金１１ａは、例えば鉄、磁性ステンレス、ニッケルなどの磁性金属、またはこれらを主体とした合金を、厚さ２００μｍ〜１ｍｍで形成したものが用いられ、電磁誘導で十分な発熱が得られるような固有抵抗値となるように材質が選択される。本実施形態では、円筒状芯金１１ａは、厚さ０．５ｍｍの鋼によって形成されている。また、表面離型層１１ｂは、厚さ３０μｍ程度の離型性の高いシート又はコート層であることが好ましく、例えばフッ素樹脂層を用いることができる。
【００５６】
次に、電磁誘導加熱装置１３は、加熱ロール１１の内側で同軸上に支持された円筒状の励磁コイル支持部材１５と、励磁コイル支持部材１５の表面に巻き回された螺旋状の励磁コイル１７と、励磁コイル１７の内部に各々空隙を隔てて配置された複数個の磁性体のコア（例えば、ソフトフェライト）１６、励磁コイル１７に交流電流を供給する励磁回路２５とで主要部が構成されている。なお、複数個の磁性体のコア１６を、空隙を設けて配置したのは、実効的な飽和磁界を磁性体コア１６自体の材料特性としての飽和磁界より大きくするためである。
【００５７】
ここで、本発明に係る励磁コイル１７の詳細について、図４を参照してさらに説明する。図４は本発明の裸導線を用いた励磁コイル１７の軸線方向（長手方向）の概略構成図である。
【００５８】
本発明に係る励磁コイルは、少なくとも、加熱部材の加熱領域に対応した部分が、０．１５ｍｍ〜０．５ｍｍの複数の裸導線を撚って構成したリッツ線（以下、裸リッツ線ともいう）を、励磁コイル支持部材であるボビン１５上に一定の間隔を設けて巻きまわした構造となっている。
【００５９】
具体的には、図４に示すように、励磁コイル１７は、少なくとも、加熱領域Ｈａに対応した部分が裸導線１７ａで形成されている。ここで、加熱領域Ｈａに対応した部分とは、励磁コイル支持部材１５の全周に亘って、リッツ線が巻回されている領域をいう。また、加熱領域外Ｈｂに対応する端部１７ｂは、絶縁被覆されている。この端部１７ｂの絶縁被覆材料としては、ポリイミド、ポリアミド等が用いられる。
【００６０】
より詳細には、本実施形態における裸リッツ線１７ａは、素線０．３ｍｍの裸の銅線材を４０本撚り合わせて形成されており、一定の間隔（２ｍｍ〜３ｍｍ）を有して、励磁コイル支持部材１５の周面に巻き回されている。励磁コイル支持部材１５は加熱ロール１１の内側で、回転する加熱ロール１１とは隔離され、本体フレーム２９によって固定支持されている。励磁コイル支持部材１５は、耐熱性のある無機質材料であり、耐熱ガラス又はセラミックス等が用いられ、表面が凹凸形状となった螺旋状の溝が形成されており、この溝部に沿って裸リッツ線１７ａが配置されることにより、励磁コイル支持部材の表面上で隣接する裸リッツ線１７ａ同士が、所定の等間隔を維持して巻回配置され、隣り合うリッツ線同士の導通を防止している。また、隣り合うリッツ線同士が所定の等間隔となるように形成された励磁コイル支持部材１５の溝部に沿って裸リッツ線１７ａが配置されることにより、励磁コイル１７により生成される磁束が、加熱領域に亘って均等となり、加熱領域における温度分布が均一となる。
【００６１】
このような励磁コイル１７を形成する際には、最初に裸リッツ線１７ａを励磁コイル支持部材１５の螺旋状の溝に巻回させ、その後に端部１７ｂを絶縁被覆処理することにより、簡易に形成することができる。なお、この絶縁被覆処理は、例えば、絶縁性の収縮チューブ等を端部１７ｂに装着することにより行ってもよい。
【００６２】
また、加圧ロール１２は、金属製の円筒状芯金１２ａを芯材とし、この芯金１２ａの表面にスポンジやゴムなどの弾性層１２ｂと、さらにその表面にフッ素樹脂等からなる離型層１２ｃとを備えている。この加圧ロール１２は、加熱ロール１１に対して接離可能に移動する機構を備えている。
【００６３】
なお、上述のように、端部１７ｂのみに絶縁処理を施した励磁コイル１７の場合でも、通常の全面被覆を有するリッツ線により形成された励磁コイルと実質的に同様な表皮抵抗を有し、励磁コイル１７の自己発熱量が増大しないことが、本発明者らの検証結果により、確認されている。
【００６４】
また、本発明に係る電磁誘導加熱装置は、励磁コイル１７の放熱性が問題となる被加熱部材である加熱ロール１１の内部に励磁コイル１７を配置した構成に好適であるが、励磁コイル１７を加熱ロール１１の外部配置とした構成においても当然に適用可能である。
【００６５】
次に、前述の加熱装置１３を有する定着装置７を含む画像形成装置１０の動作について説明する。まず、感光体ドラム１の表面が帯電装置２でほぼ一様に帯電され、次いで露光装置３から像光が照射される。これにより、露光部は感光体ドラム１表面の帯電電位が減衰し、静電電位の差による潜像が形成される。そして、感光体ドラム１が現像装置４と対向する位置に回転移動し、現像装置４からトナーが選択的に転移されてトナー像が形成され、転写ロール５と対向する位置に搬送される。感光体ドラム１と転写ロール５との間には転写用バイアス電圧が印加されており、タイミングを合わせて送り込まれた記録材Ｐに感光体ドラム上のトナー像が転写される。未定着のトナー像を担持した記録材Ｐは定着装置７へ搬送され、定着装置７が有する加熱ロール１１と加圧ロール１２との間で形成されるニップ部にて加熱加圧され、トナー像が記録材Ｐに溶融圧着して定着画像が形成される。一方、トナー像転写後に感光体ドラム上に残留するトナーはクリーニング装置６により除去され、感光体ドラム１は再び帯電装置２との対向位置に移動する。加熱ロール１１及び加圧ロール１２は、駆動モータ（図示しない）により回転駆動されており、電磁誘導加熱装置１３によって加熱ロール１１の周面が所定の温度まで加熱される。また、励磁コイル１７には、励磁回路２５から、２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周波数の交流電流が印加される。これは、高周波電源の周波数が２０ｋＨより小さくなると人間の可聴域と重なってノイズ音が発生し、１００ｋＨｚより大きくなると、電源による損失が大きくなるためである。交流電流を印加すると、図５に示すように、励磁コイル１７の軸線方向（例えば、矢印Ａ方向）に磁界が生成消滅を繰り返す。そして、この磁界の変化を妨げるような磁界を生じるように円筒状芯金１１ａの周方向（例えば、矢印Ｂ方向）に渦電流が発生し、円筒状芯金１１ａの表皮抵抗に比例してジュール発熱する。これにより、加熱ロール１１周面の加熱領域が所定の温度まで加熱される。
【００６６】
一般に、連続プリントを行った際は、加熱ロール１１の輻射熱と、励磁コイル１７の抵抗による自己発熱により、励磁コイル１７の温度が上昇する。そして、加熱ロール１１は１８０℃〜２００℃に維持され、励磁コイル１７は加熱ロール１１より高い温度となる。さらに、最大通紙幅よりも狭い小サイズ紙を連続プリントした際には、非通紙部の加熱ロール１１の温度がさらに上昇し、非通紙部に対応した励磁コイル１７の温度はさらに上昇する。これにより、従来のポリイミド等を絶縁被覆したリッツ線を用いた励磁コイル１７の場合は、許容温度の上限を超える虞が生じる。すなわち、こうした絶縁材料は、耐熱規格（ポリイミド：２２０℃）以下で連続使用可能となっていることから、励磁コイル１７の温度が２２０℃に近づくと、連続プリントの枚数を低下させる、あるいは、一次的にプリントを中止し、励磁コイル１７の温度が２２０℃以上とならないように、制御するといった対応が必要となっていた。ところが、本発明に係る裸導線１７ａにより形成された励磁コイル１７においては、その表面に絶縁被覆材料を有しないため、励磁コイル１７の温度が２２０℃に近づいても、裸導線１７ａ自体の許容上限温度（４００℃〜５００℃）以下であるため、プリント枚数の低下等により励磁コイル１７の温度を低下させる必要が生じない。このため、簡易な構成で安価な励磁コイル１７を提供することができ、このような励磁コイル１７を用いた加熱装置１３を画像形成装置１０の定着装置７に適用することにより、定着装置７及び画像形成装置１０全体のスループットの向上を図ることができる。
＜第二の実施形態＞
【００６７】
次に、本発明に係る励磁コイルの第二の実施形態について図６を参照して説明する。図６は、本発明に係る励磁コイルの第二の実施形態を示す軸線方向の概略構成図である。
【００６８】
本実施形態に係る励磁コイルにおいては、加熱領域Ｈａに対応した裸導線の素線表面の腐食を考慮して、この表面に耐酸化性に優れた金属メッキを施した素線を導電性線材として用いたものであり、先の実施形態と同様な機能を有する部材には、同様な符号を付し、その説明は省略する。なお、この励磁コイルを有する加熱装置が適用される定着装置、画像形成装置についても、先の実施形態と同様であるために省略する。
【００６９】
本実施形態における励磁コイル１７Ａは、図６に示すように、銅などからなる素線１９の表面に、耐酸化性に優れた金属メッキ２０が施された構成であり、金属メッキ２０の厚さは２μｍ〜１０μｍである。
【００７０】
ここで、金属メッキ２０に用いられる材料としては、ニッケル、銀、金などが挙げられるが、特に好ましくは、素線１９の固有抵抗値と同等又は、同等以下のものを用いると、励磁コイル１７Ａの抵抗値増大に繋がることがなく、高周波領域における表皮効果による、励磁コイル１７Ａの自己発熱量を増大させることがない。本実施形態においては、素線０．３ｍｍの銅線材に３μｍのニッケルメッキを施した素線を４０本撚ったリッツ線１９ａが用いられており、一定の間隔を持って励磁コイル支持部材１５の周面に巻き回されている。この励磁コイル支持部材１５は加熱ロール１１の内側で、回転する加熱ロール１１とは隔離され、本体フレーム２９によって固定支持されている。ここで、励磁コイル支持部材１５は、耐熱性のある無機質材料であり、耐熱ガラス又はセラミックス等が用いられ、表面が凹凸形状となっており、凹面にリッツ線１９ａを巻きまわしている。このように、裸リッツ線１９ａの腐食を考慮し、導線の表面に、導線と同等又は同等以下の固有抵抗値の、耐酸化性に優れた金属を２μｍ〜１０μｍ被覆した、金属メッキ導線を用いたことにより、励磁コイル１７Ａの自己発熱量を増大させることなく、耐腐食性・耐久性に優れた励磁コイル１７Ａを提供できる。
【００７１】
なお、上述の実施形態における定着装置においては、いずれも加熱ロール１１をその全周に亘って加熱するような構成としているが、当然に局部的に加熱すような構成としてもよい。また、被加熱部材として薄肉円筒状の加熱ロールを用いているが、例えば、複数の張架ロールに懸架された無端ベルト形状の定着ベルトを被加熱部材として適用することもできる。
【００７２】
また、画像形成装置としても前述の実施形態に限定されるものではなく、例えば、画像形成手段を回転体上に配置したいわゆるロータリー型や、並列配置したタンデム型のいずれにおいても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る電磁誘導加熱装置及びこれを用いた定着装置の一実施形態を示す概略断面図である。
【図３】本発明に係る電磁誘導加熱装置及びこれを用いた定着装置の一実施形態を示す軸線方向の概略断面図である。
【図４】本発明に係る励磁コイルの構成を示す軸線方向の概略側面図である。
【図５】本発明に係る電磁誘導加熱装置及びこれを用いた定着装置における電磁誘導加熱の状態を励磁する概略図である。
【図６】素線の表面に耐酸化性に優れた金属によるメッキを施した本発明の第二の実施形態に係る励磁コイルを示す断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１：感光体ドラム、２：帯電装置、３：露光装置、４：現像装置、５：転写ロール、６：クリーニング装置、７：定着装置、１０：画像形成装置、１１：加熱ロール、１１ａ：円筒状芯金、１１ｂ：表面離型層、１２：加圧ロール、１２ａ：円筒状芯金、１２ｂ：弾性層、１２ｃ：離型層、１３：電磁誘導加熱装置、１５：励磁コイル支持部材、１６：ソフトフェライト、１７，１７Ａ：励磁コイル、１７ａ：裸導線、１７ｂ：端部、１９：素線、１９ａ：リッツ線、２０：金属メッキ、２５：励磁回路、２７：フランジ、２９：本体フレーム、Ｈａ：加熱領域、Ｈｂ：加熱領域外、Ｐ：記録材
【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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