JP2000243545A - 加熱装置用励磁コイルおよびその製造方法、加熱装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電磁誘導加熱方式の加熱装置１００の励磁コイ
ル１８に関して、円筒状等の電磁誘導発熱性部材１０の
形状に対応させて形状を高精度にかつ安定に保持させた
ものを簡素な構成で容易に低コストに量産可能にするこ
と、またこれにより該励磁コイルを用いた電磁誘導加熱
方式の加熱装置、該加熱装置を像加熱装置として具備し
た電子写真装置・静電記録装置などの画像形成装置の高
性能化、低コスト化等を可能にすること。 【解決手段】電磁誘導発熱性部材１０を磁界の作用で電
磁誘導発熱させる励磁コイル１８について、コイル形状
保持部材１９上にコイル線材を略平面状に巻いたあと、
前記コイル形状保持部材１９とともに所要に変形させる
こと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁誘導加熱方式
の加熱装置用の励磁コイル（誘導コイル）およびその製
造方法、該励磁コイルを用いた電磁誘導加熱方式の加熱
装置、該加熱装置を像加熱装置として具備した電子写真
装置・静電記録装置などの画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】便宜上、複写機・プリンタ等の画像形成
装置に具備させる、トナー画像を被記録材に加熱定着さ
せる像加熱装置（定着装置、定着器）を例にして説明す
る。

【０００３】画像形成装置において、電子写真プロセス
・静電記録プロセス・磁気記録プロセス等の適宜の画像
形成プロセス手段部で被記録材（転写材シート・エレク
トロファックスシート・静電記録紙・ＯＨＰシート・印
刷用紙・フォ一マット紙など）に転写方式あるいは直接
方式にて形成担持させた目的の画像情報の未定着画像
（トナー画像）を被記録材面に永久固着画像として加熱
定着させる定着装置としては熱ローラ方式の装置が広く
用いられていた。近時は、クイックスタートや省エネル
ギーの観点からベルト加熱方式の装置が実用化されてい
る。また電磁誘導加熱方式の装置も提案されている。

【０００４】熱ローラ方式の定着装置は互いに圧接・回
転している定着ローラ（熱ローラ）と加圧ローラとの圧
接ニップ部（定着ニップ部）で未定着トナー画像を担持
させた記録材を狭持搬送しながら熱と圧力を加えること
で未定着トナー画像を溶融定着せしめるもので、熱ロー
ラである定着ローラを加熱する手段として、定着ローラ
に熱源としてハロゲンランプを内蔵させ、該ハロゲンラ
ンプで定着ローラを内部から加熱して、定着ローラ表面
の温度を定着に適当な温度に温調するものが一般的であ
った。

【０００５】熱ローラである定着ローラを加熱する他の
手段として、励磁コイルによる磁束（磁界）で定着ロー
ラ内面に設けた導電層に渦電流を発生させてジュール熱
により導電層を発熱させ、その発熱により定着ローラを
加熱するようにした電磁誘導加熱方式の定着装置が提案
されている。

【０００６】この電磁誘導加熱方式の定着装置は熱発生
源をトナー像のごく近くに置くことができるので、ハロ
ゲンランプを用いた定着装置に比して、装置起動時に定
着ローラ表面の温度が定着に適当な温度になるまでに要
する時間が短くできるという特徴がある。また熱発生源
からトナー画像への熱伝達経路が短く単純であるため熱
効率が高いという特徴もある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】電磁誘導加熱方式の加
熱装置において、定着ローラ等の円筒状の電磁誘導発熱
性部材を効率よく発熱させるために励磁コイルを円筒に
沿うように形成する場合、円筒状長手方向にコイルの形
状を保持するのが困難であった。

【０００８】そこで本発明は、電磁誘導加熱方式の加熱
装置の励磁コイルに関して、円筒状等の電磁誘導発熱性
部材の形状に対応させて形状を高精度にかつ安定に保持
させたものを簡素な構成で容易に低コストに量産可能に
すること、またこれにより該励磁コイルを用いた電磁誘
導加熱方式の加熱装置、該加熱装置を像加熱装置として
具備した電子写真装置・静電記録装置などの画像形成装
置の高性能化、低コスト化等を可能にすることを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成・手
段を特徴とする、加熱装置用励磁コイルおよびその製造
方法、加熱装置、画像形成装置である。

【００１０】（１）電磁誘導発熱性部材を磁界の作用で
電磁誘導発熱させる励磁コイルであり、コイル形状保持
部材上にコイル線材が巻かれていて、前記コイル形状保
持部材とともに所要に変形されていることを特徴とする
加熱装置用励磁コイル。

【００１１】（２）電磁誘導発熱性部材を磁界の作用で
電磁誘導発熱させる励磁コイルについて、コイル形状保
持部材上にコイル線材を略平面状に巻いたあと、前記コ
イル形状保持部材とともに所要に変形させることを特徴
とする加熱装置用励磁コイルの製造方法。

【００１２】（３）電磁誘導発熱性部材を磁界の作用で
電磁誘導発熱させる励磁コイルについて、コイル巻き治
具にコイル形状保持部材を固定し、前記コイル形状保持
部材上にコイル線材を略平面状に巻いたあと、コイルを
平面と略直角方向から加圧し、かつ前記コイル形状保持
部材を軟化温度まで加熱してコイル表面形状にならった
形状に変形させて前記コイルと前記コイル形状保持部材
を密着させたあと、前記コイルおよび前記コイル形状保
持部材を所要に変形させることを特徴とする加熱装置用
励磁コイルの製造方法。

【００１３】（４）前記（２）または（３）に記載の加
熱装置用励磁コイルの製造方法において、コイル線材を
略平面状に巻いたコイル形状保持部材を第１のコイル形
状保持部材としたとき、前記第１のコイル形状保持部材
に巻いたコイルを前記第１のコイル形状保持部材との間
に挟むように第２のコイル形状保持部材を配設し、前記
第１および第２のコイル形状保持部材を軟化温度まで加
熱し、変形させたことを特徴とする加熱装置用励磁コイ
ルの製造方法。

【００１４】（５）前記（２）乃至（４）の何れかに記
載の加熱装置用励磁コイルの製造方法において、コイル
およびコイル保持部材を変形されるとき、前記コイル保
持部材を軟化温度まで加熱し、変形させたことを特徴と
する加熱装置用励磁コイルの製造方法。

【００１５】（６）前記（２）乃至（５）の何れかに記
載の加熱装置用励磁コイルの製造方法において、コイル
およびコイル保持部材を電磁誘導発熱性部材に沿う形状
に変形させたことを特徴とする加熱装置用励磁コイルの
製造方法。

【００１６】（７）磁場発生手段と、前記磁場発生手段
の磁界の作用で電磁誘導発熱する電磁誘導発熱性部材
と、該電磁誘導発熱性部材と相互圧接して被加熱材のニ
ップ部を形成する加圧部材を有し、前記電磁誘導発熱性
部材が直交する方向に前記磁場発生手段の磁界を発生さ
せ、電磁誘導発熱性部材の発熱で被加熱材を加熱する加
熱装置であり、磁場発生手段は少なくとも１つの励磁コ
イルを有し、該励磁コイルは前記（１）に記載の励磁コ
イルあるいは前記（２）乃至（６）の何れかの製造方法
で製造された励磁コイルであることを特徴とする加熱装
置。

【００１７】（８）前記（７）に記載の加熱装置におい
て、被加熱材が画像を形成した被記録材であり、装置が
前記被記録材上の画像を加熱処理する像加熱装置である
ことを特徴とする加熱装置。

【００１８】（９）被記録材に画像を形成する画像形成
手段と、被記録材上に形成した画像を加熱処理する加熱
手段を有し、前記加熱手段が前記（７）または（８）に
記載の加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。

【００１９】〈作 用〉即ち、励磁コイルを平面上に巻
いてから変形させることで、円筒状等の電磁誘導発熱性
部材の形状に対応させて形状を高精度にかつ安定に保持
させた励磁コイルを簡素な構成で容易に低コストに形成
することができる。また励磁コイルと電磁誘導発熱性部
材とを距離を近づけることができ、励磁コイルの電磁誘
導発熱性部材に面する面積が広く、励磁コイルと電磁誘
導発熱性部材との距離が励磁コイル全体にわたって均一
になるように作用して電磁誘導発熱性部材の発熱効率を
向上させることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】〈第１の実施例〉（図１〜図１
２） （１）画像形成装置例 図１は画像形成装置の一例の概略構成図である。本例の
画像形成装置は電子写真カラープリンタである。

【００２１】１０１は有機感光体やアモルファスシリコ
ン感光体でできた感光体ドラム（像担持体）であり、矢
示の反時計方向に所定のプロセススピード（周速度）で
回転駆動される。

【００２２】感光体ドラム１０１はその回転過程で帯電
ローラ等の帯電装置１０２で所定の極性・電位の一様な
帯電処理を受ける。

【００２３】次いでその帯電処理面にレーザ光学箱（レ
ーザスキャナー）１１０から出力されるレーザ光１０３
による、目的の画像情報の走査露光処理を受ける。

【００２４】レーザ光学箱１１０は不図示の画像読み取
り装置等の画像信号発生装置からの目的画像情報の時系
列電気デジタル画素信号に対応して変調（オン／オフ）
したレーザ光１０３を出力して回転感光体ドラム１０１
面を走査露光して、該ドラム１０１面に目的画像情報に
対応した静電潜像を形成する。

【００２５】１０９はレーザ光学箱１１０からの出力レ
ーザ光１０３を感光体ドラム１０１の露光位置に偏向さ
せるミラーである。

【００２６】フルカラー画像形成の場合は、目的のフル
カラー画像の第１の色分解成分画像、例えばイエロー成
分画像についての走査露光・潜像形成がなされ、その潜
像が４色カラー現像装置１０４のうちのイエロー現像器
１０４Ｙの作動でイエロートナー画像として現像され
る。

【００２７】そのイエロートナー画像は感光体ドラム１
０１と中間転写体ドラム１０５との接触部（或いは近接
部）である１次転写部Ｔ１において中間転写体ドラム１
０５の面に転写される。

【００２８】中間転写体ドラム１０５は、金属ドラム上
に中抵抗の弾性層と高抵抗の表層を有するもので、感光
体ドラム１０１に接触して或いは近接して感光体ドラム
１０１と略同じ周速度で矢示の時計方向に回転駆動さ
れ、バイアス電位を与えられて感光体ドラム１０１との
電位差で感光体ドラム１０１側のトナー画像を該中間転
写体ドラム１０５面側に転写させる。

【００２９】中間転写体ドラム１０５面に対するトナー
画像転写後の回転感光体ドラム１０１面はクリーナ１０
７により転写残りトナー等の付着残留物の除去を受けて
清掃される。

【００３０】上記のような帯電・走査露光・現像・一次
転写・清掃のプロセスサイクルが、目的のフルカラー画
像の第２の色分解成分画像（例えばマゼンタ成分画像、
マゼンタ現像器１０４Ｍが作動）、第３の色分解成分画
像（例えばシアン成分画像、シアン現像器１０４Ｃが作
動）、第４の色分解成分画像（例えば黒成分画像、黒現
像器１０４ＢＫが作動）の各色分解成分画像について順
次実行され、中間転写体ドラム１０５面にイエロートナ
ー画像・マゼンタトナー画像・シアントナー画像・黒ト
ナー画像の都合４色のトナー画像が順次重ねて転写され
て、目的のフルカラー画像に対応したカラートナー画像
が合成形成される。

【００３１】上記の回転中間転写体ドラム１０５面に合
成形成されたカラートナー画像は、該回転中間転写体ド
ラム１０５と転写ローラ１０６との接触ニップ部である
二次転写部Ｔ２において、該二次転写部Ｔ２に不図示の
給紙部から所定のタイミングで送り込まれた被記録材Ｐ
の面に転写されていく。転写ローラ１０６は被記録材Ｐ
の背面からトナーと逆極性の電荷を供給することで中間
転写体ドラム１０５面側から被記録材Ｐ側へ合成カラー
トナー画像を順次に一括転写する。

【００３２】二次転写部Ｔ２を通過した被記録材Ｐは、
中間転写体ドラム１０５の面から分離されて像加熱装置
である定着装置１００へ導入され、未定着トナー画像の
加熱定着処理を受けてカラー画像形成物として機外の不
図示の排紙トレーに排出される。本例においては、トナ
ーは低軟化物質を含有させたものを用いている。

【００３３】定着装置１００は電磁誘導加熱方式の装置
である。この定着装置１００については（２）項で詳述
する。

【００３４】被記録材Ｐに対するカラートナー画像転写
後の回転中間転写体ドラム１０５はクリーナ１０８によ
り転写残りトナー・紙粉等の付着残留物の除去を受けて
清掃される。このクリ−ナ１０８は常時は中間転写体ド
ラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写体
ドラム１０５から被記録材Ｐに対するカラートナー画像
の二次転写実行過程においてトナー画像転写後の中間転
写体ドラム１０５面に接触状態に保持される。

【００３５】また転写ローラ１０６も常時は中間転写体
ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写
体ドラム１０５から被記録材Ｐに対するカラートナー画
像の二次転写実行過程において中間転写体ドラム１０５
に被記録材Ｐを介して接触状態に保持される。

【００３６】本例装置は、白黒画像などモノカラー画像
のプリントモードも実行できる。また両面画像プリント
モード、或いは多重画像プリントモードも実行できる。

【００３７】両面画像プリントモードの場合は、像加熱
装置１００を出た１面目画像プリント済みの被記録材Ｐ
が不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転されて再び
二次転写部Ｔ２へ送り込まれて２面目に対するトナー画
像転写を受け、再度、像加熱装置１００に導入されて２
面目に対するトナー画像の定着処理を受けることで両面
画像プリントが出力される。

【００３８】多重画像プリントモードの場合は、像加熱
装置１００を出た１回目画像プリント済みの被記録材Ｐ
が不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転されずに再
び二次転写部Ｔ２へ送り込まれて１回目画像プリント済
みの面に２回目のトナー画像転写を受け、再度、像加熱
装置１００に導入されて２回目のトナー画像の定着処理
を受けることで多重画像プリントが出力される。

【００３９】（２）定着装置１００ 図２・図３・図４はそれぞれ本例の定着装置１００の要
部の横断面模型図、正面模型図、縦断面模型図である。

【００４０】本例の定着装置１００は、円筒状の電磁誘
導発熱性ベルト（以下、定着ベルトと記す）１０を用い
た、電磁誘導加熱方式、加圧ローラ駆動方式の装置であ
る。

【００４１】円筒状の電磁誘導発熱性の定着ベルト１０
は本例のものは内側から順に電磁誘導発熱層１・弾性層
２・離型層４（図７）あるいは断熱層４・電磁誘導発熱
層１・弾性層２・離型層３（図９）の積層からなる複合
層部材である。この定着ベルト１０については（３）項
で詳述する。

【００４２】磁場発生手段はＴ字型に組んだ磁性コア１
７ａ・１７ｂ・１７ｃと励磁コイル１８からなる。

【００４３】磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃは高透磁
率の部材であり、フェライトやパーマロイ等といったト
ランスのコアに用いられる材料がよく、より好ましくは
１００ｋＨｚ以上でも損失の少ないフェライトを用いる
のがよい。

【００４４】励磁コイル１８は、コイル形状保持部材１
９上にコイル線材が巻かれていて、該コイル形状保持部
材１９とともに、円筒状の定着ベルト１０の内面の略半
周面に対応した横断面略半円弧状樋型形状に変形されて
いる形態のものである。該励磁コイル１８の製造方法に
ついては（４）項で詳述する。

【００４５】１６ａと１６ｂは絶縁性支持部材としての
横断面略半円弧状樋型の左右のベルトガイド部材であ
り、両者１６ａ・１６ｂのつき合わせで略円筒体のベル
トガイドアセンブリが構成される。

【００４６】そのベルトガイドアセンブリ１６ａ・１６
ｂの外側に電磁誘導発熱性部材としての円筒状の電磁誘
導発熱性の定着ベルト１０をルーズに外嵌させてある。
図３においてＬＦは定着ベルト１０の長さ寸法である。

【００４７】ベルトガイドアセンブリ１６ａ・１６ｂの
一方側のベルトガイド部材１６ａの内側に上述した磁場
発生手段である磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃと励磁
コイル１８をはめ入れて保持させてある。

【００４８】ベルトガイド部材１６ａ・１６ｂの材質と
しては、定着フィルム１０との絶縁を確保するために絶
縁性に優れ、耐熱性がよいものがよい。例えば、フェノ
ール樹脂・フッ素樹脂・ポリイミド樹脂・ポリアミド樹
脂・ポリアミドイミド樹脂・ＰＥＥＫ樹脂・ＰＥＳ樹脂
・ＰＳ樹脂・ＰＦＡ樹脂・ＰＴＦＥ樹脂・ＦＥＰ樹脂・
ＬＣＰ樹脂などを選択するとよい。

【００４９】２２はベルトガイド部材１６ａのニップ部
Ｎに対応する内面平面部に当接させて配設した横長の加
圧用剛性ステイである。

【００５０】２１はベルトガイドアセンブリ１６ａ・１
６ｂの内部の磁場発生手段としての磁性コア１７ａ・１
７ｂ・１７ｃ及び励磁コイル１８と、加圧用剛性ステイ
２２の間を絶縁するための絶縁性部材であり、ベルトガ
イド部材１６ａ・１６ｂと同様の材質材である。

【００５１】４０はベルトガイド部材１６ａのニップ部
Ｎに対応する下面平面部に長手に沿って配設した横長の
受圧部材である。

【００５２】図３・図４において、２３ａ・２３ｂはベ
ルトガイドアセンブリ１６ａ・１６ｂの左右両端部に外
嵌させて位置固定して取り付けたフランジ部材であり、
ベルトガイドアセンブリ１６ａ・１６ｂに外嵌させた定
着ベルト１０の端部を規制・保持する。

【００５３】励磁コイル１８には図５のようにその給電
部１８ａ・１８ｂに励磁回路２７を接続してある。この
励磁回路２７は２０ｋＨｚから５００ｋＨｚの高周波を
スイッチング電源で発生できるようになっている。励磁
コイル１８は励磁回路２７から供袷される交番電流（高
周波電流）によって交番磁束を発生する。

【００５４】３０は加圧ローラであり、芯金３０ａと、
該芯金周りに同心一体にローラ状に成形被覆させた、シ
リコーンゴム・フッ素ゴム・フッ素樹脂などの耐熱性・
弾性材層３０ｂとで構成されており、芯金３０ａの両端
部を装置の不図示のシャーシ側板間に回転自由に軸受け
保持させて配設してある。図３において、ＬＲは加圧ロ
ーラ３０の長さ寸法である。

【００５５】加圧用剛性ステイ２２の両端部と装置シャ
ーシ側のバネ受け部材２９ａ・２９ｂとの間にそれぞれ
加圧バネ２５ａ・２５ｂを縮設することで加圧用剛性ス
テイ２２に押し下げ力を作用させている。

【００５６】これによりベルトガイド部材１６ａの下面
に配設した受圧部材４０の下面と加圧ローラ３０の上面
とが定着ベルト１０を挟んで圧接して所定幅の定着ニッ
プ部Ｎが形成される。

【００５７】加圧ローラ３０は駆動手段Ｍにより矢示の
反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ３０の回
転駆動による該加圧ローラ３０と定着ベルト１０の外面
との摩擦力で定着ベルト１０に回転力が作用して、該定
着ベルト１０が定着ニップ部Ｎにおいてその内面が受圧
部材４０の下面に密着して摺動しながら矢示の時計方向
に加圧ローラ３０の回転周速度にほぼ対応した周速度を
もってベルトガイドアセンブリ１６ａ・１６ｂの外回り
を回転状態になる。ベルトガイドアセンブリ１６ａ・１
６ｂは定着ベルト１０を支持し、該ベルト１０の回転時
の搬送安定性を図る役目をする。

【００５８】１６ｅ（図５）はベルトガイド部材１６ａ
の側面にベルトガイド部材長手に沿って間隔をおいて形
成具備させた複数本のベルトガイド部材周方向の凸リブ
部である。この凸リブ部１６ｅはベルトガイド部材１６
ａの側面と定着ベルト１０の内面との接触摺動抵抗を低
減させて定着ベルト１０の回転負荷を少なくする作用を
する。このような凸リブ部１６ｅは他方のベルトガイド
部材１６ｂの側面にも同様に形成具備させることもでき
る。

【００５９】図６は磁場発生手段である励磁コイル１８
と磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃからの交番磁束の発
生の様子を模式的に表したものである。磁束Ｃは発生し
た交番磁束の一部を表す。

【００６０】磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃに導かれ
た交番磁束Ｃは、磁性コア１７ａと１７ｂとの間、磁性
コア１７ａと１７ｃとの間において、定着ベルト１０の
電磁誘導発熱層１（図６〜８）に渦電流を発生させる。
この渦電流は電磁誘導発熱層１の固有抵抗によって電磁
誘導発熱層１にジュール熱（渦電流損）を発生させる。

【００６１】ここでの発熱量Ｑは電磁誘導発熱層１を通
る磁束の密度によって決まり、図６のグラフのような分
布を示す。図６のグラフは、縦軸に磁性コア１７ａの中
心を０として、中心からの角度θにより定着ベルト１０
の位置を表している。横軸は定着ベルト１０の電磁誘導
発熱層１での発熱量を表す。ここで、発熱域Ｈは最大発
熱量をＱとした場合、発熱量がＱ／ｅ以上の領域と定義
する。これは定着に必要な発熱量が得られる領域であ
る。

【００６２】定着ニップ部Ｎの温度は温度センサ２６
（図２）を含む不図示の温調系により励磁コイル１８に
対する電流供給が制御されることで所定の温度が維持さ
れるように温調される。

【００６３】本例装置においては、定着ベルト１０の温
度を検知するサーミスタなどの温度センサ２６を定着ベ
ルト１０の内面側で定着ニップ部Ｎの直後部に対応する
位置の、ベルトガイド部材１６ｂの外面部に配設し、定
着ニップ部Ｎの温度を制御するようにしている。

【００６４】而して、加圧ローラ３０が回転駆動され、
それに伴って円筒状の定着ベルト１０がベルトガイドア
センブリ１６ａ・１６ｂの外回りを回転し、励磁回路２
７（図５）から励磁コイル１８への給電により上記のよ
うに定着ベルト１０の電磁誘導発熱がなされて定着ニッ
プ部Ｎが所定の温度に立ち上がって温調された状態にお
いて、不図示の画像形成手段部から搬送された未定着ト
ナー画像ｔが形成された被記録材Ｐが定着ニップ部Ｎの
定着ベルト１０と加圧ローラ３０との間に画像面を上向
き、すなわち定着ベルト面に対向させて導入され、定着
ニップ部Ｎにおいて画像面が定着ベルト１０の外面に密
着して定着ベルト１０と一緒に該定着ニップ部Ｎを挟持
搬送されていく。

【００６５】この定着ニップ部Ｎを定着ベルト１０と一
緒に被記録材Ｐが挟持搬送されていく過程において、定
着ベルト１０の電磁誘導発熱で加熱されて被記録材Ｐ上
の未定着トナー画像ｔが加熱定着される。

【００６６】この際、入口ガイド上で被記録材Ｐと未定
着トナーｔが予備加熱される。被記録材Ｐは定着ニップ
部Ｎを通過すると回転定着ベルト１０の外面から分離し
て排出搬送されていく。被記録材上の加熱定着トナー画
像は定着ニップ部通過後、冷却して永久固着像となる。

【００６７】フランジ部材２３ａ・２３ｂは定着ベルト
１０の回転時に該定着ベルト１０の端部を受けて定着ベ
ルト１０のベルトガイドアセンブリ１６ａ・１６ｂの長
手に沿う寄り移動を規制する役目をする。このフランジ
部材２３ａ・２３ｂは定着ベルト１０に従動で回転する
構成にしてもよい。

【００６８】本例では、トナーｔに低軟化物質を含有さ
せたトナーを使用したため、定着装置にオフセット防止
のためのオイル塗布機構を設けていないが、低軟化物質
を含有させていないトナーを使用した場合にはオイル塗
布機構を設けてもよい。また、低軟化物質を含有させた
トナーを使用した場合にもオイル塗布や冷却分離を行っ
てもよい。

【００６９】（３）定着ベルト１０ 図７は本例における定着ベルト１０の層構成模型図であ
る。本例の定着ベルト１０は、電磁誘導発熱性定着ベル
トの基層となる、金属ベルト等でできた電磁誘導発熱性
層（発熱層）１と、その外面に積層した弾性層２と、さ
らにその外面に積層した離型層３の複合構造のものであ
る。電磁誘導発熱性層１と弾性層２との間の接着、弾性
層２と離型層３との間の接着のため、各層間にプライマ
ー層（不図示）を設けてもよい。

【００７０】円筒状の定着ベルト１０において、電磁誘
導発熱性層１が内面側であり、離型層３が外面側として
いる。前述したように、電磁誘導発熱性層１に交番磁束
が作用することで該電磁誘導発熱性層１に渦電流が発生
して該電磁誘導発熱性層１が発熱する。その熱が弾性層
２・離型層３を介して定着ニップＮに通紙される被加熱
材としての被記録材Ｐを加熱してトナー画像ｔの加熱定
着がなされる。

【００７１】ａ．電磁誘導発熱性層１ 電磁誘導発熱性層１は非磁性の金属でも良いが、ニッケ
ル、鉄、強磁性ＳＵＳ、ニッケル−コバル卜合金といっ
た強磁性体の金属を用いるとよい。

【００７２】その厚みは次の式で表される表皮深さより
厚くかつ２００μｍ以下にすることが好ましい。表皮深
さσ［ｍ］は、励磁回路の周波数ｆ［Ｈｚ］と透磁率μ
と固有抵抗ρ［Ωｍ］で、 σ＝５０３×（ρ／ｆμ）^1/2 と表される。

【００７３】これは電磁誘導で使われる電磁波の吸収の
深さを示しており、これより深いところでは電磁波の強
度は１／ｅ以下になっており、逆にいうと殆どのエネル
ギーはこの深さまでで吸収されている（図８）。

【００７４】そこで電磁誘導発熱性層１の厚さは好まし
くは１〜１００μｍがよい。電磁誘導発熱性層１の厚み
が１μｍよりも小さいとほとんどの電磁エネルギーが吸
収しきれないため効率が悪くなる。また、電磁誘導発熱
性層１が１００μｍを超えると剛性が高くなりすぎ、ま
た屈曲性が悪くなり回転体として使用するには現実的で
はない。従って、電磁誘導発熱性層１の厚みは１〜１０
０μｍが好ましい。

【００７５】ｂ．弾性層２ 弾性層２は、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシ
リコーンゴム等で耐熱性がよく、熱伝導率がよい材質で
ある。

【００７６】弾性層２の厚さは１０〜１０００μｍが好
ましい。この弾性層２は定着画像品質を保証するために
必要な厚さである。

【００７７】カラー画像を印刷する場合、特に写真画像
などでは被記録材Ｐ上で大きな面積に渡ってベタ画像が
形成される。この場合、被記録材の凹凸あるいはトナー
層の凹凸に加熱面（離型層３）が追従できないと加熱ム
ラが発生し、伝熱量が多い部分と少ない部分で画像に光
沢ムラが発生する。伝熱量が多い部分は、光沢度が高
く、伝熱量が少ない部分では光沢度が低い。弾性層２の
厚さとしては、１０μｍ以下では被記録材あるいはトナ
ー層の凹凸に追従しきれず画像光沢ムラが発生してしま
う。また、弾性層２が１０００μｍ以上の場合には弾性
層の熱抵抗が大きくなりクイックスタートを実現するの
が難しくなる。より好ましくは弾性層２の厚みは５０〜
５００μｍがよい。

【００７８】また、弾性層２の硬度が高すぎても被記録
材あるいはトナー層の凹凸に追従しきれず画像光沢ムラ
が発生してしまう。そこで、弾性層２の硬度としては６
０°（ＪＩＳ−Ｋ Ａ型試験機）以下、より好ましくは
４５°以下がよい。

【００７９】弾性層２の熱伝導率λに関しては、 ６×１０^-4〜２×１０^-3[cal/cm・sec・deg.］ がよい。

【００８０】熱伝導率λが６×１０^-4[cal/cm・sec・de
g.］よりも小さい場合には、熱抵抗が大きく、定着ベル
トの表層（離型層３）における温度上昇が遅くなる。

【００８１】また、熱伝導率λが２×１０^-3[cal/cm・se
c・deg.］よりも大きい場合には、硬度が高くなりすぎた
り、圧縮永久歪みが悪化する。

【００８２】よって熱伝導率λは６×１０^-4〜２×１０
^-3[cal/cm・sec・deg.］がよい。より好ましくは８×１０
^-4〜１．５×１０^-3[cal/cm・sec・deg.］がよい。

【００８３】ｃ．離型層３離型層３はフッ素樹脂、シリ
コーン樹脂、フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム、シ
リコーンゴム、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性か
つ耐熱性のよい材料を選択することができる。

【００８４】離型層３の厚さは１〜１００μｍが好まし
い。離型層３の厚さが１μｍよりも小さいと塗膜の塗ム
ラで離型性の悪い部分ができたり、耐久性が不足すると
いった問題が発生する。また、離型層が１００μｍを超
えると熱伝導が悪化するという問題が発生し、特に樹脂
系の離型層の場合は硬度が高くなりすぎ、弾性層２の効
果がなくなってしまう。

【００８５】また、図９に示すように、定着ベルト１０
の構成において、電磁誘導発熱性層１の自由面（弾性層
２側とは反対面側）に断熱層４を設けてもよい。

【００８６】断熱層４としては、フッ素樹脂、ポリイミ
ド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥ
ＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴ
ＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂などの耐熱樹脂がよい。

【００８７】また、断熱層４の厚さとしては１０〜１０
００μｍが好ましい。断熱層４の厚さが１０μｍよりも
小さい場合には断熱効果が得られず、また、耐久性も不
足する。一方、１０００μｍを超えると、磁性コア１７
及び励磁コイル１８から電磁誘導発熱性層１までの距離
が大きくなり、磁束が十分に電磁誘導発熱性層１に吸収
されなくなる。

【００８８】断熱層４は、電磁誘導発熱性層１に発生し
た熱が定着ベルト１０の内側に向かわないように断熱で
きるので、断熱層４がない場合と比較して被記録材Ｐ側
への熱供給効率が良くなる。よって、消費電力を抑える
ことができる。

【００８９】（４）励磁コイル１８の製造方法 励磁コイル１８のコイル（線輪）を構成させるコイル線
材（導線、電線）として、一本ずつがそれぞれ絶縁被覆
された銅製の細線を複数本束ねたもの（束線、リッツ
線）、例えば外径０．１５〜０．５０ｍｍの絶縁被覆し
た導線を２０〜１５０本リッツにしたものを用いてい
る。より具体的に本例では外径０．２ｍｍ、８４本、総
外径３ｍｍのリッツ線をコイル線材として用いている。
本例では１０ターン巻いてコイル１８を形成している。
絶縁被覆は定着ベルト１０の発熱による熱伝導を考慮し
て耐熱性を有する被覆を用いるのがよい。たとえば、ア
ミドイミドやポリイミドなどの被覆を用いるとよい。

【００９０】以下、図１０と図１１のａ）〜ｉ）により
励磁コイル１８の製造要領を説明する。

【００９１】ａ）コイル巻き治具５０上に平板状のコイ
ル形状保持部材１９をセットする。コイル形状保持部材
１９の材質としては絶縁性に優れ、耐熱性がよいものが
よい。例えば、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリイミ
ド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥ
ＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴ
ＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＬＣＰ樹脂などを選択するとよ
い。

【００９２】ｂ）コイル線材をコイル形状保持部材１９
の中央に設けた横長スリット回りの凸縁１９ａを芯にし
てその長手方向に沿う外回りに平面的にうず巻き状に複
数回巻つけて横長の角丸四角形状の平板状うず巻き型の
コイル１８を形成する。本例では巻数を１０ターンとす
る。

【００９３】ｃ）→ｄ）加圧治具５１ａ・５１ｂでコイ
ル１８に両サイドから圧力を加えることでコイル密集度
を増加させる。

【００９４】ｄ）→ｅ）加圧治具５２でコイル１８に上
部から圧力を加えることで密集度を増すことができる。
このとき、コイル形状保持部材１９の軟化温度まで加熱
し、コイル１８をコイル形状保持部材１９に食い込ませ
ることでコイル１８をコイル保持部材１９に固定する。

【００９５】ｅ）→ｆ）治具５０・５１ａ・５１ｂ・５
２から取り出したコイル１８とコイル形状保持部材１９
の平板状の一体物を励磁コイル一次成形ユニット６０Ａ
とする。図１２はこの励磁コイル一次成形ユニット６０
Ａの斜視模型図である。

【００９６】ｇ）→ｈ）上記の励磁コイル一次成形ユニ
ット６０Ａをさらに外型５３と内型５４によりプレスす
ることで、円筒状の定着ベルト１０の内面の略半周面に
対応した横断面略半円弧状樋型形状に二次成形する。こ
の際、成形をしやすくするため、コイル形状保持部材１
９を軟化温度まで加熱して行うとよい。この励磁コイル
一次成形ユニット６０Ａの二次成形物を励磁コイル二次
成形ユニット６０Ｂとする。

【００９７】この際、成形をしやすくするため、コイル
形状保持部材１９を軟化温度まで加熱して行うとよい。

【００９８】ｈ）→ｉ）成形型５３・５４から励磁コイ
ル二次成形ユニット６０Ｂを取り出す。

【００９９】そしてこの励磁コイル二次成形ユニット６
０Ｂをベルトガイド部材１６ａの内側にはめ入れて保持
させ、さらにベルトガイド部材１６ａ内に磁性コア１７
ａ・１７ｂ・１７ｃ、絶縁性部材２１等（図２）を組み
入れる。

【０１００】コイル形状を安定させることができるの
で、コイル特性が安定し、また、定着ベルト１０との距
離が安定するため、たとえば、異なる定着装置間でも磁
場発生手段と定着ベルトとの間の電磁誘導によるエネル
ギー変換効率のバラツキが抑制できる。

【０１０１】円筒長手方向にコイルを成形する場合、形
状維持が難しかったが、本発明のように励磁コイルを平
面上に巻いてから変形させることで容易にしかも精度良
く成形することができるようになった。

【０１０２】〈第２の実施例〉（図１３〜図１６） 図１３・図１４のａ）〜ｉ）は本実施例における励磁コ
イル１８（６０Ｂ）の製造要領の説明図である。

【０１０３】第１の実施例における励磁コイル二次成形
ユニット６０Ｂはコイル形状保持部材１９が内側でベル
トガイド部材１６ａに組み付けたが、本例では、コイル
形状保持部材を外側にすることによりフィルムガイド部
材を兼ねさせることができる。

【０１０４】ａ）コイル巻き治具５０上に平板状の第１
のコイル形状保持部材１９１をセットする。

【０１０５】更に、この第１のコイル形状保持部材１９
１の中央に設けた横長凸縁１９ａの内側空間部に手順
ｃ）における加圧力を保持するための加圧力保持部材５
５を嵌入セットする。

【０１０６】ｂ）コイル線材を第１のコイル形状保持部
材１９１の横長凸縁１９ａを芯にしてその長手方向に沿
う外回りに平面的にうず巻き状に複数回巻つけて横長の
角丸四角形状の平板状うず巻き型のコイル１８を形成す
る。本例では巻数を１０ターンとする。

【０１０７】ｃ）→ｄ）加圧治具５１ａ・５１ｂでコイ
ル１８に両サイドから圧力を加えることでコイル密集度
を増加させる。

【０１０８】ｄ）→ｅ）上記ｃ）→ｄ）の手順でコイル
密集度を増加させコイル１８の上に第２のコイル形状保
持部材１９２を被せてコイル１８を第１と第２のコイル
形状保持部材１９１・１９２間に挟み込ませる。加圧治
具５２で第２のコイル形状保持部材１９２に上部から圧
力を加えることで密集度を増すことができる。このと
き、第１と第２のコイル形状保持部材１９１・１９２の
軟化温度まで加熱し、コイル１８を第１と第２のコイル
形状保持部材１９１・１９２に食い込ませることでコイ
ル１８を第１と第２のコイル形状保持部材１９１・１９
２に固定する。

【０１０９】ｅ）→ｆ）治具５０・５１ａ・５１ｂ・５
２・５５から取り出したコイル１８と第１と第２のコイ
ル形状保持部材１９１・１９２の平板状の一体物を励磁
コイル一次成形ユニット６０Ａとする。

【０１１０】ｇ）→ｈ）上記の励磁コイル一次成形ユニ
ット６０Ａをさらに外型５３と内型５４によりプレスす
ることで、円筒状の定着ベルト１０の内面の略半周面に
対応した横断面略半円弧状樋型形状に二次成形する。こ
の場合、第１のコイル形状保持部材１９１が外側となる
ように二次成形する。二次成形をしやすくするため、第
１と第２のコイル形状保持部材１９１・１９２を軟化温
度まで加熱して行うとよい。

【０１１１】この励磁コイル一次成形ユニット６０Ａの
二次成形物を励磁コイル二次成形ユニット６０Ｂとす
る。

【０１１２】ｈ）→ｉ）成形型５３・５４から励磁コイ
ル二次成形ユニット６０Ｂを取り出す。

【０１１３】本例における励磁コイル二次成形ユニット
６０Ｂは励磁コイル１８の外面が第１のコイル形状保持
部材１９１で覆われているので、このコイル形状保持部
材１９１をフィルムガイド１６ａとして機能させること
ができる。

【０１１４】本実施例では、励磁コイル１８の内面側も
保護するするために、第２のコイル形状保持部材１９２
をコイル１８の第１のコイル形状保持部材１９１とは反
対側の面に手順ｄ）で取り付ける過程を設けたが、図１
５・図１６のａ）〜ｉ）に示すように、第２のコイル形
状保持部材１９２をなくした手順にしてもよい。この製
造手順については、第２のコイル形状保持部材１９２が
ないことを除けば、上述の図１３・図１４の手順と同様
であるため、再度の説明を省略する。

【０１１５】〈第３の実施例〉（図１７） 本例においては、第１の実施例または第２の実施例の製
法で製作した励磁コイルユニットを定着ベルトの外部に
設置した構成であり、それ以外は第１の実施例または第
２の実施例と同様の構成である。

【０１１６】励磁コイル１８を定着ベルトの外部に配設
する場合、磁性コア１７と共に定着ベルトに対して非接
触に配設するこのが望ましい。これは摺擦による定着ベ
ルト表層への傷の防止と、接触による回転トルクの上昇
を防止するためである。逆に、定着ベルトの発熱層１と
磁場発生手段の距離は近ければ近いほど発熱効率がよ
い。

【０１１７】本発明によって製作された励磁コイルユニ
ットは励磁コイルの表面を定着ベルトの形状に合わせて
自由に成形できるため、発熱効率を向上させることがで
きる。特に、第２の実施例で示した励磁コイルユニット
６０Ｂは、励磁コイル１８の内面にコイル保持部材を持
つことなくコイル形状が保持されており、励磁コイルと
定着ベルトを最近接させることができる。

【０１１８】〈その他の実施例〉 １）電磁誘導発熱性の定着ベルト１０は、モノクロある
いは１パスマルチカラー画像などの加熱定着用の場合は
弾性層２を省略した形態のものとすることもできる。電
磁誘導発熱性層１は樹脂に金属フイラーを混入して構成
したものとすることもできる。電磁誘導発熱性層単層の
部材とすることもできる。

【０１１９】２）加熱装置としての定着装置１００の装
置構成は実施例の駆動ローラ駆動方式に限られるもので
はない。

【０１２０】３）加圧部材３０はローラ体に限らず、回
動ベルト型など他の形態の部材にすることもできる。

【０１２１】また加圧部材３０側からも被記録材に熱エ
ネルギーを供給するために、加圧部材３０側にも電磁誘
導加熱などの発熱手段を設けて所定の温度に加熱・温調
する装置構成にすることもできる。

【０１２２】４）定着ベルト１０は剛体ローラなど他の
形態の部材にすることもできる。

【０１２３】５）本発明の加熱装置は実施例の画像加熱
定着装置としてに限らず、画像を担持した被記録材を加
熱してつや等の表面性を改質する像加熱装置、仮定着す
る像加熱装置、その他、被加熱材の加熱乾燥装置、加熱
ラミネート装置など、広く被加熱材を加熱処理する手段
・装置として使用できる。

【０１２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
磁誘導加熱方式の加熱装置の励磁コイルに関して、励磁
コイルを平面上に巻いてから変形させることで、円筒状
等の電磁誘導発熱性部材の形状に対応させて形状を高精
度にかつ安定に保持させた励磁コイルを簡素な構成で容
易に低コストに形成することができる。また励磁コイル
と電磁誘導発熱性部材とを距離を近づけることができ、
励磁コイルの電磁誘導発熱性部材に面する面積が広く、
励磁コイルと電磁誘導発熱性部材との距離が励磁コイル
全体にわたって均一になるように作用して電磁誘導発熱
性部材の発熱効率を向上させることができる。

【０１２５】またこれにより該励磁コイルを用いた電磁
誘導加熱方式の加熱装置、該加熱装置を像加熱装置とし
て具備した電子写真装置・静電記録装置などの画像形成
装置の高性能化、低コスト化等を可能にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施例に用いた画像形成装置の概略構
成図

【図２】 像加熱装置としての定着装置の要部の横断側
面模型図

【図３】 同じく要部の正面模型図

【図４】 同じく要部の横断正面模型図

【図５】 内部に励磁コイルと磁性コアを配設支持させ
た右側のベルトガイド部材の斜視模型図

【図６】 磁場発生手段と発熱量Ｑの関係を示した図

【図７】 電磁誘導発熱性の定着ベルトの層構成模型図
（その１）

【図８】 発熱層深さと電磁波強度の関係を示したグラ
フ

【図９】 電磁誘導発熱性の定着ベルトの層構成模型図
（その２）

【図１０】 励磁コイルの製造手順図（その１）

【図１１】 励磁コイルの製造手順図（その２）

【図１２】 励磁コイル一次成形ユニットの斜視模型図

【図１３】 第２の実施例における励磁コイルの製造手
順図（その１）

【図１４】 第２の実施例における励磁コイルの製造手
順図（その２）

【図１５】 第２の実施例における励磁コイルの製造手
順図（その３）

【図１６】 第２の実施例における励磁コイルの製造手
順図（その４）

【図１７】 第３の実施例としての、励磁コイルを定着
ベルトの外部に配設した加熱装置を示した図

【符号の説明】

１ 発熱層 ２ 弾性層 ３ 離型層 ４ 断熱層 １０ 定着ベルト １６ａ・１６ｂ ベルトガイド部材 １７ａ・１７ｂ・１７ｃ 磁性コア １８ 励磁コイル １９・１９１・１９２ コイル形状保持部材 ２１ 絶縁部材 ２３ａ・２３ｂ 定着ベルト端部の規制・保持用フラン
ジ部材 ２６ 温度検知素子（サーミスタ） ３０ 加圧部材としての加圧ローラ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電磁誘導発熱性部材を磁界の作用で電磁誘
   導発熱させる励磁コイルであり、コイル形状保持部材上
   にコイル線材が巻かれていて、前記コイル形状保持部材
   とともに所要に変形されていることを特徴とする加熱装
   置用励磁コイル。
2. 【請求項２】電磁誘導発熱性部材を磁界の作用で電磁誘
   導発熱させる励磁コイルについて、コイル形状保持部材
   上にコイル線材を略平面状に巻いたあと、前記コイル形
   状保持部材とともに所要に変形させることを特徴とする
   加熱装置用励磁コイルの製造方法。
3. 【請求項３】電磁誘導発熱性部材を磁界の作用で電磁誘
   導発熱させる励磁コイルについて、コイル巻き治具にコ
   イル形状保持部材を固定し、前記コイル形状保持部材上
   にコイル線材を略平面状に巻いたあと、コイルを平面と
   略直角方向から加圧し、かつ前記コイル形状保持部材を
   軟化温度まで加熱してコイル表面形状にならった形状に
   変形させて前記コイルと前記コイル形状保持部材を密着
   させたあと、前記コイルおよび前記コイル形状保持部材
   を所要に変形させることを特徴とする加熱装置用励磁コ
   イルの製造方法。
4. 【請求項４】請求項２または３に記載の加熱装置用励磁
   コイルの製造方法において、コイル線材を略平面状に巻
   いたコイル形状保持部材を第１のコイル形状保持部材と
   したとき、前記第１のコイル形状保持部材に巻いたコイ
   ルを前記第１のコイル形状保持部材との間に挟むように
   第２のコイル形状保持部材を配設し、前記第１および第
   ２のコイル形状保持部材を軟化温度まで加熱し、変形さ
   せたことを特徴とする加熱装置用励磁コイルの製造方
   法。
5. 【請求項５】請求項２乃至４の何れかに記載の加熱装置
   用励磁コイルの製造方法において、コイルおよびコイル
   保持部材を変形されるとき、前記コイル保持部材を軟化
   温度まで加熱し、変形させたことを特徴とする加熱装置
   用励磁コイルの製造方法。
6. 【請求項６】請求項２乃至５の何れかに記載の加熱装置
   用励磁コイルの製造方法において、コイルおよびコイル
   保持部材を電磁誘導発熱性部材に沿う形状に変形させた
   ことを特徴とする加熱装置用励磁コイルの製造方法。
7. 【請求項７】磁場発生手段と、前記磁場発生手段の磁界
   の作用で電磁誘導発熱する電磁誘導発熱性部材と、該電
   磁誘導発熱性部材と相互圧接して被加熱材のニップ部を
   形成する加圧部材を有し、前記電磁誘導発熱性部材が直
   交する方向に前記磁場発生手段の磁界を発生させ、電磁
   誘導発熱性部材の発熱で被加熱材を加熱する加熱装置で
   あり、 磁場発生手段は少なくとも１つの励磁コイルを有し、該
   励磁コイルは請求項１に記載の励磁コイルあるいは請求
   項２乃至６の何れかの製造方法で製造された励磁コイル
   であることを特徴とする加熱装置。
8. 【請求項８】請求項７に記載の加熱装置において、被加
   熱材が画像を形成した被記録材であり、装置が前記被記
   録材上の画像を加熱処理する像加熱装置であることを特
   徴とする加熱装置。
9. 【請求項９】被記録材に画像を形成する画像形成手段
   と、被記録材上に形成した画像を加熱処理する加熱手段
   を有し、前記加熱手段が請求項７または８に記載の加熱
   装置であることを特徴とする画像形成装置。