JP4567852B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば静電複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置において、被定着部材にトナー像（画像）を定着する定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真プロセスを用いた複写装置に組み込まれる定着装置は、被定着部材上に形成された現像剤すなわちトナーを加熱して溶融させ、被定着部材にトナーを固着するものである。なお、定着装置に利用可能なトナーを加熱する方法としては、ハロゲンランプ（フィラメントランプ）による放射熱を用いる方法が、広く利用されている。なお、今日、フラッシュランプを用いて非接触で加熱するものが実用化されている。
【０００３】
熱源としてハロゲンランプを用いる方法においては、被定着部材とトナーに所定の圧力を提供可能に一対のローラを設け、そのローラの少なくとも一方のローラを中空円柱としてその内部空間に、円柱状に構成したハロゲンランプを配置する構成が広く用いられている。この構成においては、ハロゲンランプが配置されたローラは、他の一方のローラと接する位置で作用部（ニップ）を形成し、ニップに案内された被定着部材およびトナーに、圧力と熱を提供する。すなわち、ランプが設けられた加熱ローラと加熱ローラに従動して回転する加圧ローラとの圧接部（ニップ）である定着ポイントに、被定着部材すなわち用紙を通過させて、用紙上のトナーを融着させて、用紙に定着するものである。
【０００４】
ハロゲンランプを用いた定着装置においては、ハロゲンランプからの光と熱が加熱ローラの全周方向に放射されて全体が加熱される。この場合、光が熱に変換される際の損出と、ローラ内の空気を暖めてローラに熱を伝達する際の効率等を考えると熱変換効率は、６０〜７０％であり、熱効率が低く、消費電力が多く、しかも、ウォーミングアップ時間も長くなることが知られている。
【０００５】
このため、近年、薄い金属層（導体）を有する耐熱性フィルム材を無端ベルト状または円筒状とし、磁界発生装置により発生した磁界により誘導加熱方式で、フィルム材を加熱する方式（特開平８−７６６２０）や、加熱部材として、セラミックスを用いた例（特開昭５９−３３４７６）等が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した誘導加熱方式の定着装置では、耐熱性フィルムの導体層に誘導電流を生じさせるための誘導コイルの各線材の配列に起因して、コイルへの通電が開始された直後には、導体層の温度が均一にならない問題がある。このため、トナーが付着し易い部分については、フィルムおよび加圧ローラを回転させる前に加熱（通電）を開始して、フィルムが損傷することを防止しなければならない。
【０００７】
また、誘導加熱方式において、発熱効率を向上させるためには、各線材の配列および間隔を最適化して、インピーダンスを最適にする必要がある。
【０００８】
ところで、コイルを構成する線材をコイル支持体に巻き付ける際に、一般的なコイルと同様に、単純に巻いて隣接する線材との間隔を密着させると、被加熱物である導体（ローラ体）の長手方向の両端部分で放熱が大きく、両端部分の温度が低下して、定着性能が劣化する問題がある。
【０００９】
このことから、多くの場合、導体（ローラ体内面）とコイルとの間のギャップを変化させて発熱分布を最適化する方法が提案されているが、実際にはギャップを管理することが困難であり、また、ギャップを設けたことにより、効率が低下する問題がある。
【００１０】
一方、ローラ体（フィルム）の回転軸方向の温度むらを低減する方法として、ハロゲンランプを用いる方式では、軸方向の配光特性を変更させる方法が実用化されているため、誘導加熱方式においても、被定着媒体が搬送される方向と直交する方向の温度むらを低減しなければならない問題がある。
【００１１】
また、誘導加熱方式においては、誘導コイルおよびコイルの芯材に熱がこもると、コイルの芯材が変形したり最悪の場合溶融する等の問題があるため、特別な構成や付加したりコストを増大することなく、確実に放熱させることが望まれている。
【００１２】
なお、温度むらが顕著である場合、例えば幅の小さい被定着部材に対して定着動作を繰り返した後、最大幅の被定着部材を通過させると、耐熱性フィルムの幅方向の温度差に起因して、被定着部材（最大幅）に、しわが生じる問題がある。
【００１３】
また、耐熱性フィルムの幅方向の温度を均一に管理するために、発熱体の長手方向の温度を制御可能としても、発熱体のコストが大幅に増大する一方で、搬送される被定着部材の幅（サイズ）が変化すると、追従できない問題がある。
【００１４】
この発明の目的は、誘導加熱方式の定着装置において、被定着対象物に対して均一な加熱を可能としながら、耐熱性フィルムの幅方向の温度むらを低減可能な定着装置を提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上述した問題点に基づきなされたもので、導体からなる金属層を有するローラ体またはシート部材を円筒状または楕円形もしくは無端ベルト状としたエンドレス部材に近接配置した励磁コイルに電流を流して前記エンドレス部材を発熱させて被定着部材を加熱する定着装置において、前記励磁コイルは、前記エンドレス部材の長手方向に平行で、かつエンドレス部材の周方向に沿って配置されるものであって、前記励磁コイルを構成する線材は、最も内周面のターンと内周から２番目のターンとの間隔が、内周から２番目のターンと内周から３番目のターンとの間隔と異なる間隔に設定されていることを特徴とする定着装置を提供するものである。
【００２０】
また、この発明は、静電潜像を保持可能な感光体と、この感光体に形成された前記静電潜像にトナーを供給して現像する現像装置と、この現像装置により前記感光体上に形成された前記トナー像を被転写体に転写する画像形成部と、導体からなる金属層を有するローラ体またはシート部材を円筒状または楕円形もしくは無端ベルト状としたエンドレス部材に近接配置した励磁コイルに電流を流して前記エンドレス部材を発熱させて被定着部材を加熱するものであって、前記励磁コイルは、前記エンドレス部材の長手方向に平行で、かつエンドレス部材の周方向に沿って配置されるものであって、前記励磁コイルを構成する線材は、最も内周面のターンと内周から２番目のターンとの間隔が、内周から２番目のターンと内周から３番目のターンとの間隔と異なる間隔に設定されていることを特徴とする定着部と、を有することを特徴とする画像形成装置を提供するものである。
【００２１】
さらに、この発明は、導体からなる金属層を有するローラ体またはシート部材を円筒状または楕円形もしくは無端ベルト状としたエンドレス部材に近接配置した励磁コイルに電流を流して前記エンドレス部材を発熱させて被定着部材を加熱する定着装置において、
前記励磁コイルは、前記エンドレス部材の長手方向に平行で、かつエンドレス部材の周方向に沿って配置されるものであって、前記励磁コイルを構成する線材は、最も内周面のターンと内周から２番目のターンとの間隔が、内周から２番目のターンと内周から３番目のターンとの間隔と異なる間隔であり、さらに、非磁性で、前記励磁コイルの前記線材の間隔を規定する線材支持体を有するを提供するものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態である定着装置について、説明する。
【００２３】
以下、図面を用いて、この発明の実施の形態が適用される画像形成装置の一例として、デジタル複写装置を説明する概略図である。
【００２４】
図１に示すように、デジタル複写装置（画像形成装置）１は、複写対象の画像を光の明暗として読み取って画像信号を生成する画像読取装置（スキャナ）２と、スキャナ２もしくは外部から供給される画像信号に対応する画像を形成して被定着部材（転写材）である用紙Ｐに定着する画像形成部３とからなる。なお、スキャナ２には、複写対象がシート状である場合に、スキャナ２による画像の読み取り動作と連動して、順次複写対象を入れ換える自動原稿送り装置（ＡＤＦ）４が一体的に設けられている。
【００２５】
画像形成部３は、スキャナ２もしくは外部装置から供給される画像情報に対応するレーザビームを照射する露光装置５、露光装置５からのレーザビームに対応する画像を保持する感光体ドラム６、感光体ドラム６に形成された画像に現像剤（トナー）を供給して現像する現像装置７、現像装置７により現像された感光体ドラム６上のトナー像が以下に説明する給紙搬送部により給送された転写材Ｐに転写された状態の現像剤像を加熱して溶融させ、転写材Ｐに定着する定着装置８等を有している。
【００２６】
このような画像形成装置においては、スキャナ２または外部装置から画像信号が供給されると、予め所定の電位に帯電されている感光体ドラム６に、露光装置５から、画像信号に対応して強度変調されたレーザビームが照射される。これにより、感光体ドラム６に、複写すべき画像に対応した静電潜像が形成される。
【００２７】
感光体ドラム６に形成された静電潜像は、現像装置７によりトナーが選択的に提供されることで現像されて、図示しないトナー像に変換される。
【００２８】
感光体ドラム６上のトナー像は、（符号を付さない）転写装置と対向する転写位置で、用紙Ｐを保持している用紙カセット９から、ピックアップローラ１０により１枚ずつ取り出されて感光体ドラム６へ向かう搬送路１１を搬送され、感光体ドラム６に形成されたトナー像との位置を合わせるためのアライニングローラ１２で感光体ドラム６上のトナー像とタイミングが整合されて、（転写位置に）供給される用紙Ｐに転写される。
【００２９】
用紙Ｐに転写されたトナーは、定着装置８に搬送され、定着装置８において、トナーが溶融されると同時に圧力が加えられることで、用紙Ｐに定着される。
【００３０】
一方、定着装置８でトナー像が定着された用紙Ｐは、排紙ローラ１３により、スキャナ２と用紙カセット９との間に定義される排出空間（排紙トレイ）１４に排出される。
【００３１】
図２および図３は、図１に示した画像形成装置に組み込まれる定着装置の一例を説明する概略図である。なお、図２は、定着装置の断面図であり、図３は、被定着材である用紙が通過されている状態を説明する概略図である。
【００３２】
図２に示されるように、定着装置８は、内部に、誘導加熱体２１を収容している第１のローラ体（エンドレス部材）２０と、第１のローラ体２０の軸線に沿って配置され、第１のローラ体の表面に対して所定のニップ幅で接触された第２のローラ体３０とからなる。なお、第１または第２のローラ体のいずれかには、両ローラ体に所定の回転を与える図示しないギヤと、そのギヤに回転を伝達する図示しない駆動機構が設けられている。また、それぞれのローラ体の外径は、一例であるが４０ｍｍである。
【００３３】
第１のローラ体２０は、例えば肉厚１ｍｍの鉄製の円筒すなわち導体で構成された金属層を有するエンドレス部材であり、表面に、テフロン等の離型層が形成されている。なお、第１のローラ体２０には、他にも、ステンレス鋼、アルミニウム、ステンレス鋼とアルミニウムの合金等が利用可能である。また、第１のローラ体として、所定の厚さの耐熱性のフィルムの表面に、所定厚さの金属（上述の鉄等）の薄層を形成したシート部材を円筒状または楕円形もしくは２つ以上のローラにより無端ベルト状等の任意の形状が利用可能である。
【００３４】
第２のローラ体３０は、芯金３１の周囲に、シリコンゴムやフッ素ゴムを素材とした弾性材料が所定の厚さに整形されているものである。
【００３５】
両ローラ体２０，３０は、図示しない加圧機構により、第２のローラ体３０が第１のローラ体２０に対して所定の圧力で圧接されることで、両ローラが接する位置で、上述の所定幅のニップ（圧接により第２のローラ体３０の外周面が弾性変形する領域）Ｎを提供する。なお、ニップＮに用紙Ｐが搬送されると、用紙Ｐ上のトナーが熱により溶融されると同時に、圧力により、用紙Ｐに固着（定着）される。
【００３６】
第１のローラ体２０の周上であって、ニップＮよりも回転方向の下流側には、用紙Ｐを第２のローラ体３０の表面から剥離させる剥離爪８１、第１のローラ体２０の外周面にオフセット転写されたトナーや用紙からの紙粉等を除去するクリーニング部材８２、第１のローラ体２０の外周面にトナーが付着することを防止するために離型剤を塗布する離型剤塗布装置８５および第１の口ーラ体２０の外周面の温度を検出するサーミスタからなる温度センサ９１が設けられている。
【００３７】
なお、図３（ｂ）に示すように、コイル２２は、ローラ体２０の周方向に沿って、２つ配置されている。
【００３８】
図４は、図２および図３を用いて説明した定着装置の第１のローラ体にセットされる誘導加熱体の構成を説明する概略図である。
【００３９】
図４に示すように、誘導加熱体２１は、例えば高耐熱エンジニアリングプラスチックにより形成された外形が円筒状で、励磁コイル２２の線材を巻き付けるための図示しない複数の溝部や曲面が形成されているコイル支持体２３と、コイル支持体２３に、所定回数巻き付けられた線材からなる励磁コイル２２からなる。
【００４０】
励磁コイル２２は、例えば直径０．５ｍｍで耐熱性のポリイミドで被覆されて互いに絶縁されている銅線を、複数本（１９本）束ねたリッツ線を用い、第１のローラ体２０の長手方向に平行、かつ第１のローラ体２０の周方向に沿う平面状コイルとし、周方向に沿って２つ配置したものであり（図３参照）、この線材の形状を維持するために、エンジニアリングプラスチックに耐熱性のワニスで固定している。本実施例では、耐熱性のシリコーン樹脂を含む塗料により、ディッピングで、表面コートと、固着を行っている。これにより、エンジニアリングプラスチック表面のさらなる耐熱コート、線材の耐熱性向上、絶縁および接着を行うことができる。また、市販の耐熱性塗料は、全てこの効果を期待できる。なお、励磁コイル２２をリッツ線により形成したことで、表皮効果が生じる浸透深さよりも線径を小さくすることができ、交流電流を有効に流すことが可能である。
【００４１】
また、励磁コイル２２は、芯材（例えばフェライトや鉄芯等の磁性体）を使用しない空芯コイルであり、コイル支持材２３は、コイル２２を構成する線材を、所定の間隔および配列で支持するために利用される。なお、図４に示す例では、コイル２２の線材は、最も内周側のターンとその次のターン（内周から２番め）との間の間隔をＡ、および内周から２番めのターンと内周から３番めのターンとの間の間隔をＢとするとき、
Ｂ ＞ Ａ
を、満足するとともに、各ターンの線材の間隔が第１のローラ体の長手方向について途中で変化しないように、巻き付けられている。
【００４２】
この構成によれば、平面状コイルを第１のローラ体２０の円周方向に沿わせることによりターン数が「粗」になるコイルの中心付近で発生される磁束の密度が増大されるため、第１のローラ体２０の周方向の発熱むらを低減できる。また、第１のローラ体２０の外周面の温度分布を均一にできる。
【００４３】
なお、コイル２２を形成する方法（工程）およびコイル２２の外形には、変化がないため、被加熱物である第１のローラ体２０とコイル２２との間のギャップが変化することもなく、ローラ体２０の長手方向の両端部の温度を上昇させることができ、実験では、両端部分の温度を、ローラ体２０の導体上で、１０℃程度高い温度に制御可能である。これにより、コイル２２に供給しなければならない電流値が低減され、消費電力が抑制される。
【００４４】
図５は、図４を用いて説明した誘導加熱体の別の構成を説明する概略図である。なお、図４に示した構成と同一の構成には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４５】
図５に示すように、誘導加熱体２１は、例えば高耐熱エンジニアリングプラスチックにより形成された外形が円筒状で、励磁コイル２２の線材を巻き付けるための図示しない複数の溝部や曲面が形成されているコイル支持体２３と、コイル支持体２３に、所定回数巻き付けられた線材からなる励磁コイル２２からなる。
【００４６】
図５に示す例では、誘導コイル２２の線材は、第１のローラ体２０の長手方向を概ね４等分したうちの両端部である領域Ａと領域Ｃ（図１４参照）のそれぞれと、領域ＡとＣに挟まれた領域Ｂ（図１４参照）とで、第１のローラ体２０の円周方向で、各線材の間隔が変化されている。
【００４７】
詳細には、領域ＡおよびＣにおいては、最も内周側のターンとその次のターン（内周から２番め）との間の間隔をＡ１、および内周から２番めのターンと内周から３番めのターンとの間の間隔をＢ１とするとき、
Ｂ１ ＞ Ａ１
を、満足するように、巻き付けられている。
【００４８】
また、領域Ｂにおいては、最も内周側のターンとその次のターン（内周から２番め）との間の間隔をＡ２、内周から２番めのターンと内周から３番めのターンとの間の間隔をＢ２、および内周から３番めのターンと内周から４番めのターンとの間の間隔をＣ２、とするとき、
Ｃ２ ＞ Ａ２， Ｂ２＝０， Ａ１ ＞ Ａ２，
を、満足するように、巻き付けられている。
【００４９】
この構成によれば、平面状コイルを第１のローラ体２０の円周方向に沿わせることによりターン数が「粗」になるコイルの中心付近で発生される磁束の密度が増大されるため、第１のローラ体２０の周方向の発熱むらを低減できる。従って、第１のローラ体２０の外周面の温度分布を均一にできる。
【００５０】
換言すると、コイル２２を構成する線材の間隔を、用紙（被定着部材）が搬送される方向に垂直な方向において任意に変化でき、また、ローラ体２０の周方向の間隔も、最適な発熱分布が得られるように任意に設定できるので、コイル２２に供給しなければならない電流値が低減され、消費電力が抑制される。
【００５１】
図８は、図４および図５を用いて説明した誘導加熱体のさらに別の構成を説明する概略図である。なお、図４および図５に示した構成と同一の構成には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５２】
図８に示すように、誘導加熱体２１は、部分的に、２層に巻き付けられている励磁コイル２２と、励磁コイル２２の線材を巻き付けるための図示しない複数の溝部や曲面が形成されているコイル支持体２３と、からなる。
【００５３】
図８に示す例では、誘導コイル２２の線材は、第１のローラ体２０の長手方向を概ね４等分したうちの両端部である領域Ａと領域Ｃのそれぞれ（図１４参照）と、領域ＡとＣに挟まれた領域Ｂ（図１４参照）とで、第１のローラ体２０の円周方向で、各線材の間隔が変化されている。
【００５４】
詳細には、領域Ｂにおいては、外側の巻き付けの最も内周側のターンの次のターン（内周から２番め）とその次のターン（内周から３番め）のと間に、線材一本の直径に等しい距離を上限とした隙間が設けられている。なお、内周から数えて５番めと６番めの線材は、内側の巻き付けの線材を覆うように、巻き付けられている。
【００５５】
一方、領域ＡおよびＣにおいては、最も内周側のターンの次のターン（内周から２番め）とその次のターン（内周から３番め）との間の間隔が消滅して、２つの平面状コイルの最も外周側のターン相互の間にあたる領域に、内側の巻き付けの線材のうちの２ターン分が、外側の巻き付けの線材に割り込むように、配列されている。
【００５６】
すなわち、第１のローラ体２０の長手方向に関して概ね４等分したうちの中央寄りの２つ分の領域においては、外側の巻き付けには、ローラ体の円周方向に、一部で間隔が与えられて線材が巻き付けられるに対して、第１のローラ体２０の長手方向に関して概ね４等分したうちの両端部においては、ローラ体の円周方向は、線材により満たされるように、各ターンが巻き付けられている。
【００５７】
この構成によれば、ローラ体の長手方向の端部において円周方向に配列される線材の本数（ターン数）が、ローラ体の長手方向の中央付近に配列される線材の本数（ターン数）に比較して見かけ上、増大されることから、ローラ体の長手方向の端部から逃げる熱の分だけ低下する温度を、補償できる。従って、第１のローラ体２０の外周面の温度分布を均一にできる。また、発熱効率が向上される。
【００５８】
図９は、図８を用いて説明した誘導加熱体のさらに別の構成を説明する概略図である。なお、図８に示したと同一の構成には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５９】
図９に示すように、誘導加熱体２１は、部分的に、２層に巻き付けられている励磁コイル２２と、励磁コイル２２の線材を巻き付けるための図示しない複数の溝部や曲面が形成されているコイル支持体２３と、からなる。
【００６０】
図９に示す例では、誘導コイル２２の線材は、第１のローラ体２０の長手方向を概ね４等分したうちの両端部である領域Ａと領域Ｃのそれぞれ（図１４参照）と、領域ＡとＣに挟まれた領域Ｂ（図１４参照）とで、第１のローラ体２０の円周方向で、各線材の間隔が変化されている。
【００６１】
詳細には、領域Ｂにおいては、外側の巻き付けの内周から４番めのターンとその次のターン（内周から５番め）のと間、および同外側の巻き付けの内周から４番めのターンとその次のターン（内周から６番め）のと間に、線材一本の直径に等しい距離を上限とした隙間が設けられている。なお、内周から数えて５番めと６番めの線材は、内側の巻き付けの線材を覆うように、巻き付けられている。
【００６２】
一方、領域ＡおよびＣにおいては、最も内周側のターンの次のターン（内周から２番め）とその次のターン（内周から３番め）との間に、線材一本の直径に等しい距離を上限とした隙間が設けられている。
【００６３】
すなわち、第１のローラ体２０の長手方向に関して概ね４等分したうちの中央寄りの２つ分の領域においては、外側の巻き付けには、ローラ体の円周方向に、一部で間隔が与えられて線材が巻き付けられるに対して、第１のローラ体２０の長手方向に関して概ね４等分したうちの両端部においては、内側の巻き付けを覆うように、線材のうちのいくつかのターンが、ローラ体の円周方向で移動されている。
【００６４】
この構成によれば、ローラ体の長手方向の端部において円周方向に配列される線材の本数（ターン数）が、ローラ体の長手方向の中央付近に配列される線材の本数（ターン数）に比較して見かけ上、増大されることから、ローラ体の長手方向の端部から逃げる熱の分だけ低下する温度を、補償できる。従って、第１のローラ体２０の外周面の温度分布を均一にできる。また、発熱効率が向上される。
【００６５】
図１０は、図４および図５を用いて説明した誘導加熱体の別の構成を説明する概略図である。なお、図４および図５に示した構成と同一の構成には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６６】
図１０に示すように、誘導加熱体２１は、励磁コイル２２の線材を巻き付けるための図示しない複数の溝部や曲面が形成されているコイル支持体２３と、コイル支持体２３に所定回数巻き付けられた線材からなる励磁コイル２２からなる。
【００６７】
図１０に示す例では、誘導コイル２２の線材は、第１のローラ体２０の長手方向を概ね４等分したうちの両端部である領域Ａと領域Ｃ（図１４参照）のそれぞれと、領域ＡとＣに挟まれた領域Ｂ（図１４参照）とで、第１のローラ体２０の円周方向で、各線材の間隔が変化されている。
【００６８】
詳細には、領域ＡおよびＣにおいては、最も内周側のターンとその次のターン（内周から２番め）との間の間隔をＡ１、および内周から２番めのターンと内周から３番めのターンとの間の間隔をＢ１とするとき、
Ｂ１ ＞ Ａ１
を、満足するように、巻き付けられている。
【００６９】
また、領域Ｂにおいては、最も内周側から３番めのターンとその次のターン（内周から４番め）との間に、コイル２２を構成する線材一本の直径よりもわずかに大きな間隔Ｃが与えられている。なお、領域Ｂにおいては、平面状コイルの最内周のターン相互の間隔Ｚ´が、領域ＡおよびＣにおけるターン相互の間隔Ｚよりも狭められている（その分、間隔Ｃは、上述した図４から図９に示したいずれの実施の形態よりも広い）。
【００７０】
この構成によれば、平面状コイルを第１のローラ体２０の円周方向に沿わせることによりターン数が「粗」になるコイルの中心付近で発生される磁束の密度が増大されるため、第１のローラ体２０の周方向の発熱むらを低減できる。従って、第１のローラ体２０の外周面の温度分布を均一にできる。また、ローラ体２０の周方向における各線材の間隔が最適化されているので、各線材からの誘導電流の利用効率が向上される。
【００７１】
図１１は、図９および図１０を用いて説明した誘導加熱体を組み合わせた例を説明する概略図である。なお、図９および図１０に示した構成と同一の構成には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００７２】
図１１に示すように、誘導加熱体２１は、部分的に、２層に巻き付けられている励磁コイル２２と、励磁コイル２２の線材を巻き付けるための図示しない複数の溝部や曲面が形成されているコイル支持体２３と、からなる。
【００７３】
図１１に示す例では、誘導コイル２２の線材は、第１のローラ体２０の長手方向を概ね４等分したうちの両端部である領域Ａと領域Ｃのそれぞれ（図１４参照）と、領域ＡとＣに挟まれた領域Ｂ（図１４参照）とで、第１のローラ体２０の円周方向で、各線材の間隔が変化されている。
【００７４】
詳細には、領域Ｂにおいては、外側の巻き付けの内周から３番めのターンとその次のターン（内周から４番め）のと間に、コイル２２を構成する線材一本の直径よりもわずかに大きな間隔Ｃが与えられている。なお、領域Ｂにおいては、平面状コイルの最内周のターン相互の間隔Ｚ´が、領域ＡおよびＣにおけるターン相互の間隔Ｚよりも狭められている。
【００７５】
また、領域ＡおよびＣにおいては、最も内周側のターンとその次のターン（内周から２番め）との間の間隔をＡ１、および内周から２番めのターンと内周から３番めのターンとの間の間隔をＢ１とするとき、
Ｂ１ ＞ Ａ１
を、満足するように、巻き付けられている。
【００７６】
この構成によれば、平面状コイルを第１のローラ体２０の円周方向に沿わせることによりターン数が「粗」になるコイルの中心付近で発生される磁束の密度が増大されるため、第１のローラ体２０の周方向の発熱むらを低減できる。従って、第１のローラ体２０の外周面の温度分布を均一にできる。また、ローラ体２０の周方向における各線材の間隔が最適化されているので、各線材からの誘導電流の利用効率が向上される。
【００７７】
図１２は、図４，図５および図８を用いて説明した誘導加熱体のさらに別の構成を説明する概略図である。なお、図４および図５に示した構成と同一の構成には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００７８】
図１２に示すように、誘導加熱体２１は、部分的に、２層に巻き付けられている励磁コイル２２と、励磁コイル２２の線材を巻き付けるための図示しない複数の溝部や曲面が形成されているコイル支持体２３と、からなる。
【００７９】
図１２に示す例では、誘導コイル２２の線材は、第１のローラ体２０の長手方向を概ね４等分したうちの両端部である領域Ａと領域Ｃのそれぞれ（図１４参照）と、領域ＡとＣに挟まれた領域Ｂ（図１４参照）とで、第１のローラ体２０の円周方向で、各線材の間隔が変化されている。
【００８０】
詳細には、領域Ｂにおいては、外側の巻き付けの最も内周側のターンの次のターン（内周から２番め）とその次のターン（内周から３番め）のと間に、線材一本の直径に等しい距離を上限とした隙間が設けられている。なお、内周から数えて５番めと６番めの線材は、内側の巻き付けの線材を覆うように、巻き付けられている。
【００８１】
一方、領域ＡおよびＣにおいては、最も内周側のターンの次のターン（内周から２番め）とその次のターン（内周から３番め）との間の間隔が消滅して、２つの平面状コイルの最も外周側のターン相互の間にあたる領域に、内側の巻き付けの線材のうちの中心寄りの２ターン分が、外側の巻き付けの線材に割り込むように、かつ外側の線材と同位相になるように、配列されている。
【００８２】
すなわち、第１のローラ体２０の長手方向に関して概ね４等分したうちの中央寄りの２つ分の領域においては、外側の巻き付けには、ローラ体の円周方向に、一部で間隔が与えられて線材が巻き付けられるに対して、第１のローラ体２０の長手方向に関して概ね４等分したうちの両端部においては、ローラ体の円周方向は、線材により満たされるように、かつ外側の線材と同位相になるように、各ターンが巻き付けられている。
【００８３】
この構成によれば、ローラ体の長手方向の端部において円周方向に配列される線材の本数（ターン数）が、ローラ体の長手方向の中央付近に配列される線材の本数（ターン数）に比較して見かけ上、増大されることから、ローラ体の長手方向の端部から逃げる熱の分だけ低下する温度を、補償できる。従って、第１のローラ体２０の外周面の温度分布を均一にできる。また、発熱効率が向上される。
【００８４】
図１３は、図１２を用いて説明した誘導加熱体のさらに別の構成を説明する概略図である。なお、図１２に示した構成と同一の構成には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００８５】
図１３に示すように、誘導加熱体２１は、部分的に２層に巻き付けられている励磁コイル２２と、励磁コイル２２の線材を巻き付けるための図示しない複数の溝部や曲面が形成されているコイル支持体２３と、からなる。
【００８６】
図１３に示す例では、誘導コイル２２の線材は、第１のローラ体２０の長手方向を概ね４等分したうちの両端部である領域Ａと領域Ｃのそれぞれ（図１４参照）と、領域ＡとＣに挟まれた領域Ｂ（図１４参照）とで、第１のローラ体２０の円周方向で、各線材の間隔が変化されている。
【００８７】
詳細には、領域Ｂにおいては、外側の巻き付けの内周から４番めのターンとその次のターン（内周から５番め）のと間、および同外側の巻き付けの内周から４番めのターンとその次のターン（内周から６番め）のと間に、線材一本の直径に等しい距離を上限とした隙間が設けられている。なお、内周から数えて５番めと６番めの線材は、内側の巻き付けの線材を覆うように、巻き付けられている。
【００８８】
一方、領域ＡおよびＣにおいては、最も内周側のターンの次のターン（内周から２番め）とその次のターン（内周から３番め）との間に、線材一本の直径に等しい距離を上限とした隙間が設けられている。
【００８９】
すなわち、第１のローラ体２０の長手方向に関して概ね４等分したうちの中央寄りの２つ分の領域においては、外側の巻き付けには、ローラ体の円周方向に、一部で間隔が与えられて線材が巻き付けられるに対して、第１のローラ体２０の長手方向に関して概ね４等分したうちの両端部においては、内側の巻き付けを覆うように、かつ外側の巻き付けの外径形状を変化させないよう、外側の巻き付けの線材のうちのいくつかのターンが、線材一本分以上の間隔をあけないように、ローラ体の円周方向で移動されている。
【００９０】
この構成によれば、ローラ体の長手方向の端部において円周方向に配列される線材の本数（ターン数）が、ローラ体の長手方向の中央付近に配列される線材の本数（ターン数）に比較して見かけ上、増大されることから、ローラ体の長手方向の端部から逃げる熱の分だけ低下する温度を、補償できる。従って、第１のローラ体２０の外周面の温度分布を均一にできる。また、発熱効率が向上される。
【００９１】
図１４は、図４を用いて説明した誘導加熱体のさらに別の構成を説明する概略図である。なお、図４に示した構成と同一の構成には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００９２】
図１４に示すように、誘導加熱体２１は、図示しない複数の溝部や曲面が形成されている円筒状のコイル支持体１２３と、コイル支持体１２３に所定回数巻き付けられた線材からなる励磁コイル２２からなる。
【００９３】
誘導コイル２２の線材は、第１のローラ体２０の長手方向を概ね４等分したうちの両端部である領域Ａと領域Ｃのそれぞれと、領域ＡとＣに挟まれた領域Ｂとで、第１のローラ体２０の円周方向で、各線材の間隔が変化されている。
【００９４】
詳細には、励磁コイル２２は、領域Ｂにおいて、２つの各平面状コイル２２の最内周のターンである線材相互間の間隔Ｂが、領域ＡおよびＢのそれぞれの対応する線材相互の間隔ＡまたはＣに比較して狭くなるように、第１のローラ体２０の円周方向で、各線材の間隔が変化されている。
【００９５】
この構成によれば、平面状コイルを第１のローラ体２０の円周方向に沿わせることによりターン数が「粗」になるコイルの中心付近で発生される磁束の密度が増大されるため、第１のローラ体２０の周方向の発熱むらを低減できる。従って、第１のローラ体２０の外周面の温度分布を均一にできる。
【００９６】
図６は、図４、図５および図８ないし図１３を用いて前に説明した各誘導加熱体に用いられるコイル支持体と各コイルにおける線材の位置を第１のローラ体の周方向で変化させるための構成を説明する概略図である。
【００９７】
図６は、例えば図８に示した誘導加熱体において、領域Ｂ部の外側の各線材の配列を定義するために、周方向の特定の位置に、耐熱性の樹脂により構成された複数のスペーサ（間隔保持体）６０１，６０２が、設けられている状態を示している。
【００９８】
なお、スペーサ（間隔保持体）６０１，６０２としては、好ましくは、耐熱温度が２００℃以上である、液晶ポリマー、ポリエステル、フェノール、ＰＥＥＫ等が利用可能である。
【００９９】
また、スペーサ６０１，６０２の厚さ（半径の増加分）は、最大で、コイルを構成する線材の直径よりも小さく形成される。
【０１００】
このスペーサ６０１，６０２を用いることで、励磁コイル２２の隣接する線材の相互の間隔を容易に設定でき、発熱分布を最適化した複雑な線材の巻き付けが要求されるコイルを、正確に形成できる。
【０１０１】
図７は、図４、図５および図８ないし図１３を用いて前に説明した各誘導加熱体に用いられるコイル支持体の形状の特徴を説明する概略図である。
【０１０２】
図７は、図６を用いて説明したスペーサ６０１，６０２を、コイル支持体２３の一部として、コイル支持体２３に、ガイド２３ａ，２３ｂを一体に形成した例を示している。
【０１０３】
なお、ガイド２３ａ．２３ｂの厚さ（半径の増加分）は、最大で、コイルを構成する線材の直径よりも小さく形成される。は、例えば図８に示した誘導加熱体において、領域Ｂ部の外側の各線材の配数のスペーサ（間隔保持体）６０１，６０２が、設けられている状態を示している。
【０１０４】
この構成によれば、励磁コイル２２の隣接する線材の相互の間隔を容易に設定でき、発熱分布を最適化した複雑な線材の巻き付けが要求されるコイルを、正確に形成できる。
【０１０５】
図１５ないし図１７は、図４ないし図１４に示した誘導加熱体のコイル支持体の構成を説明する概略図である。
【０１０６】
図１５に示すように、コイル支持体２２３は、２つの平面状コイルの最内周の間隔を定義するための第１のリブ２２３ａと、第１のリブ２２３ａに沿って最内周が定義されるコイル２２の線材の方向が１８０°変化される反転用曲面部２２３ｂと、例えば図８に示したような外側および内側の２層の巻き付けのための内側の各ターンの線材が巻き付けられる複層ガイド部２２３ｃと、第１のリブ２２３ａに沿って最内周が定義されるコイル２２の線材の順に巻き付けられることでコイル２２の大部分となる各ターンの線材が巻き付けられるコイルガイド部２２３ｄと、複層ガイド部２２３ｃおよびコイルガイド部２２３ｄを貫いて、コイルガイド部２２３ｄの厚さの厚い部分から中心に向かって設けられ、コイル支持体２２３の重量および使用される材料を低減するとともに、誘導加熱体として組み立てられて、通電された際に、支持体２２３の温度が極度に上昇することを抑制するための一対の放熱開口２２３ｅ，２２３ｆを有している。
【０１０７】
なお、放熱開口２２３ｅ，２２３ｆは、図１６に示す通り、側方から見た場合には、各開口が、互いにずれて、形成される。また、それぞれの放熱開口２２３ｅ，２２３ｆの穴の形状は、図では、真円に表示されているが、支持体２２３の軸方向に長い楕円形であってもよく、また、矩形であってもよい。
【０１０８】
従って、図１７から明らかなように、各放熱開口２２３ｅ，２２３ｆの軸方向と直交するコイル支持体の軸方向についても、内部の空気が移動可能である。
【０１０９】
このような放熱開口２２３ｅ，２２３ｆをコイル支持体２２３の軸方向と直交する方向に複数設けたことにより、コイル支持体２２３の軸方向についても空気の流動が可能となる。
【０１１０】
これにより、コイル２２に通電された結果第１のローラ体から発生される熱の輻射、コイルを構成する導体（線材）自身からの輻射、およびコイルを構成する線材に自体に流れている電流によるジュール損失等により発生する多くの熱に対する冷却が可能となる。
【０１１１】
なお、図示しないが冷却ファンと組み合わせることで、温度上昇によりコイル支持体２２３が熱変形することのない所定の温度に、確実に防止可能な冷却能力を得ることができる。
【０１１２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の定着装置は、熱容量の小さい耐熱性フィルムをエンドレス状として加熱に用いる際に生じることのある温度むらを、エンドレス状の被加熱対象のうち側にセットされる誘導加熱体を構成するコイルの線材を、線材相互間の間隔および配列がエンドレス状の被加熱対象の長手方向に位置に応じて変化するよう、配置して巻き付けたので、エンドレス状の被加熱対象を、均一に加熱できる。
【０１１３】
また、被加熱対象を均一に加熱できる線材の配列により、消費電力を低減したにも拘わらず、被加熱対象の温度を上昇させることができる。
【０１１４】
このような構成により、ウォームアップ時間が短く、全域において均一な定着性を得ることができ、消費電力の少ない定着装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態である定着装置が適用される画像形成装置の一例を説明する概略図。
【図２】図１に示した画像形成装置に組み込まれる定着装置の一例を説明する概略断面図。
【図３】図２に示した定着装置の形状を説明する概略図。
【図４】図２および図３に示した定着装置に組み込まれる誘導加熱体の一例を説明する概略図。
【図５】図４に示した誘導加熱体の別の実施の形態を説明する概略断面図。
【図６】図４および図５に示した誘導加熱体のコイルの線材を支持する支持体の構成を説明する概略断面図。
【図７】図４および図５に示した誘導加熱体のコイルの線材を支持する支持体の構成を説明する概略断面図。
【図８】図４に示した誘導加熱体のさらに別の実施の形態を説明する概略図。
【図９】図４に示した誘導加熱体のまたさらに別の実施の形態を説明する概略図。
【図１０】図４に示した誘導加熱体のさらにまた別の実施の形態を説明する概略図。
【図１１】図４に示した誘導加熱体のまたさらに別の実施の形態を説明する概略図。
【図１２】図４に示した誘導加熱体のさらにまた別の実施の形態を説明する概略図。
【図１３】図４に示した誘導加熱体のまたさらに別の実施の形態を説明する概略図。
【図１４】図４に示した誘導加熱体のさらにまた別の実施の形態を説明する概略図。
【図１５】図４ないし図１４に示した誘導加熱体のコイル支持体の特徴を説明する概略図。
【図１６】図４ないし図１４に示した誘導加熱体のコイル支持体の特徴を説明するもので、図１５に示した方向とは異なる側面方向から見た状態を示す概略図。
【図１７】図４ないし図１４に示した誘導加熱体のコイル支持体の特徴を説明するもので、一部を切り欠いた状態を示す概略図。
【符号の説明】
１ ・・・画像形成装置、
３ ・・・画像形成部
８ ・・・定着装置、
９ ・・・用紙カセット、
２０ ・・・第１のローラ体（加熱）、
２１ ・・・誘導加熱体、
２２ ・・・誘導コイル、
２３ ・・・コイル支持体、
３０ ・・・第２のローラ体（加圧）、
８１ ・・・剥離爪、
８３ ・・・クリーニング部材、
８５ ・・・離型剤塗布装置、
９１ ・・・温度センサ、
６０１ ・・・スペーサ、
６０２ ・・・スペーサ。

Claims (6)

1. 導体からなる金属層を有するローラ体またはシート部材を円筒状または楕円形もしくは無端ベルト状としたエンドレス部材に近接配置した励磁コイルに電流を流して前記エンドレス部材を発熱させて被定着部材を加熱する定着装置において、
   前記励磁コイルは、前記エンドレス部材の長手方向に平行で、かつエンドレス部材の周方向に沿って配置されるものであって、前記励磁コイルを構成する線材は、最も内周面のターンと内周から２番目のターンとの間隔が、内周から２番目のターンと内周から３番目のターンとの間隔と異なる間隔に設定されていることを特徴とする定着装置。
2. 前記励磁コイルの前記線材の最も内周面のターンと内周から２番目のターンとの間隔は、内周から２番目のターンと内周から３番目のターンとの間隔よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記励磁コイルの前記線材の各ターンの間隔を規定する支持体をさらに有することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の定着装置。
4. 静電潜像を保持可能な感光体と、この感光体に形成された前記静電潜像にトナーを供給して現像する現像装置と、この現像装置により前記感光体上に形成された前記トナー像を被転写体に転写する画像形成部と、
   導体からなる金属層を有するローラ体またはシート部材を円筒状または楕円形もしくは無端ベルト状としたエンドレス部材に近接配置した励磁コイルに電流を流して前記エンドレス部材を発熱させて被定着部材を加熱するものであって、前記励磁コイルは、前記エンドレス部材の長手方向に平行で、かつエンドレス部材の周方向に沿って配置されるものであって、前記励磁コイルを構成する線材は、最も内周面のターンと内周から２番目のターンとの間隔が、内周から２番目のターンと内周から３番目のターンとの間隔と異なる間隔に設定されていることを特徴とする定着部と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
5. 導体からなる金属層を有するローラ体またはシート部材を円筒状または楕円形もしくは無端ベルト状としたエンドレス部材に近接配置した励磁コイルに電流を流して前記エンドレス部材を発熱させて被定着部材を加熱する定着装置において、
   前記励磁コイルは、前記エンドレス部材の長手方向に平行で、かつエンドレス部材の周方向に沿って配置されるものであって、前記励磁コイルを構成する線材は、最も内周面のターンと内周から２番目のターンとの間隔が、内周から２番目のターンと内周から３番目のターンとの間隔と異なる間隔であり、
   さらに、非磁性で、前記励磁コイルの前記線材の間隔を規定する線材支持体を有することを特徴とする定着装置。
6. 前記励磁コイルの前記線材の最も内周面のターンと内周から２番目のターンとの間隔は、内周から２番目のターンと内周から３番目のターンとの間隔よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載の定着装置。

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