JP2001068263A - 磁束発生装置、加熱装置、像加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電磁誘導加熱方式の加熱装置もしくは像加熱装
置、また該加熱装置を具備した画像形成装置について、
加熱部材の表面温度分布を均一にして、定着不良、光沢
ムラ、オフセット等の発生を防止する。 【解決手段】 磁束発生手段が、励磁コイルと長手方向
に分割された磁性部材５ａ、５ｂを有していて、前記磁
性部材は複数の組合せにより前記励磁コイルの発生磁束
の磁路を形成するものであって、前記複数の磁性部材の
長手方向の端面が同一磁路上に配置されてないこと。該
磁束発生手段と、発生磁束の作用により電磁誘導発熱す
る誘導発熱体とを有し、加熱部に被加熱部材を導入して
前記誘導発熱部材に直接また伝熱部材を介して接触させ
て搬送させ誘導発熱体の発熱で被加熱材を加熱する電磁
誘導加熱方式の加熱装置。該加熱装置を記録材上の画像
を加熱処理する像加熱手段として具備することを特徴と
する画像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁束発生装置、電
磁（磁気）誘導加熱方式の加熱装置および像加熱装置に
関する。また、該加熱装置を画像定着等の像加熱装置と
して備えた画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】便宜上、電子写真複写機・プリンタ・フ
ァックス等の画像形成装置における画像加熱定着装置を
例にして説明する。

【０００３】画像形成装置における画像加熱定着装置
は、画像形成装置の作像部に於いて電子写真・静電記録
・磁気記録などの適宜の画像形成プロセス手投により、
加熱溶融性の樹脂等よりなるトナー（顕画剤）を用いて
記録材の面に直接方式若しくは間接（転写）方式で形成
したトナー画像を記録材面に永久固着画像として加熱定
着処理をする装置である。

【０００４】従来、そのような画像加熱定着装置とし
て、熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方
式等の各種方式がある。

【０００５】ａ．熱ローラ方式 これは、ハロゲンランプ等の熱源を内蔵させて所定の定
着温度に加熱・温調した定着ローラ（熱ローラ）と加圧
ローラとの回転ローラ対からなり、該ローラ対の圧接ニ
ップ部（定着ニップ部）に被加熱材としての、未定着ト
ナー画像を形成担持させた記録材を導入して挟持搬送さ
せることで未定着のトナー画像を記録材面に加熱定着さ
せる装置である。

【０００６】しかしながら、この装置は定着ローラの熱
容量が大きくて、加熱に要する電力が大きい、ウェイト
タイム（装置電源投入時からプリント出力可能状態にな
るまでの待ち時間）が長い等の問題があった。

【０００７】フルカラー画像装置用の定着装置の場合
は、最大４層のトナー層を十分加熱溶融させる能力が要
求されるために、定着ローラはその芯金を高い熱容量を
有するものにし、またトナー層を包み込んで均一に溶融
するため芯金外周にゴム弾性材を具備させ、該ゴム弾性
層を介してトナー像の加熱を行っている。

【０００８】このように特に熱容量の大きな定着ローラ
を用いる装置の場合には、該定着ローラの温調とローラ
表面の昇温とに遅延が発生するため、定着不良、光沢ム
ラ、オフセット等の問題が発生していた。

【０００９】ｂ．フィルム加熱方式 これは、加熱体と、一方の面がこの加熱体と摺動し、他
方の面が記録体と接して移動するフィルムを有し、加熱
体の熱をフィルムを介して記録材に付与して未定着のト
ナー画像を記録材面に加熱定着処理する装置である（特
開昭６３−３１３１８２号公報、特開平２−１５７８７
８号公報、特開平４−４４０７５〜４４０８３，２０４
９８０〜２０４９８４号公報等）。

【００１０】このようなフィルム加熱方式の装置は、加
熱体として低熱容量のセラミックヒータ等を、フィルム
として耐熱性で薄い低熱容量のものを用いることができ
て、熱容量の大きい定着ローラを用いる熱ローラ方式の
装置に比べて格投に省電力化・ウェイトタイム短縮化が
可能となり、クイックスタート性があり、また機内昇温
を抑えることができる等の利点がある。

【００１１】ｃ．電磁誘導加熱方式 これは加熱体として電磁誘導発熱体を用い、該電磁誘導
発熱体に発生磁束の一部を周回する形状の電気導体（励
磁コイル）と、磁性部材（磁性コア）として長手方向に
分割された複数種の高透磁率部材とからなる磁束（磁
場）発生手段で磁場を作用させて該電磁誘導発熱体に発
生する渦電流にもとずくジュール発熱でトナー画像を被
加熱材としての記録材面に加熱定着処理する装置であ
る。

【００１２】特公平７−３１９３１２号公報には強磁性
体の定着ローラを電磁誘導加熱する熱ローラ方式の装置
が開示されており、発熱位置を定着ニップ部に近くする
ことができ、ハロゲンランプを熱源として用いた熱ロー
ラ方式の装置よりも高効率の定着プロセスを実現してい
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】電磁誘導加熱方式の加
熱装置もしくは像加熱装置においては、磁束発生手段の
磁性部材として分割された高透磁率部材を使用している
ため、その切れ目（間隙５ｍｍ以上）では磁場が不均一
になり、電磁誘導発熱体の長尺方向に温度ムラが発生し
て、定着不良や光沢ムラという問題が発生していた。

【００１４】この問題を解決する方法として、分割され
てない高透磁率部材を使用する方法が考えられるが、Ａ
３サイズ対応化等から３００ｍｍ以上の高透磁率部材を
安価に製造するのは困難であり、また高透磁率部材は非
常に高温になるため、反りや欠けが生じ磁場分布を不均
一にしてしまうという問題があった。

【００１５】したがって、低消費電力である、ウェイト
タイムの短縮が可能である、加熱回転体の定着ニップ部
長手方向の温度ムラが防止されて高速化・高耐久化が可
能である、フルカラートナー画像に対して用いる事がで
きる、定着不良、光沢ムラ、オフセットが発生しない高
いパフォーマンスを有する安価な電磁誘導加熱方式の加
熱装置もしくは像加熱装置、また該加熱装置を具備した
画像形成装置が要望されている。

【００１６】本発明はこのような要望に応え得る、磁束
発生装置、電磁誘導加熱方式の加熱装置および像加熱装
置、また該加熱装置を画像定着等の像加熱装置として備
えた画像形成装置を提供するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする、磁束発生装置、加熱装置、像加熱装置及び画
像形成装置である。

【００１８】（１）励磁コイルと長手方向に分割された
磁性部材を有していて、前記磁性部材は複数の組合せに
より前記励磁コイルの発生磁束の磁路を形成するもので
あって、前記複数の磁性部材の長手方向の端面が同一磁
路上に配置されてないことを特徴とする磁束発生装置。

【００１９】（２）前記複数の磁性部材の少なくとも一
つの長手分割寸法が異なることを特徴とする（１）に記
載の磁束発生装置。

【００２０】（３）前記複数の磁性部材の端面の間隙は
１０ｍｍ以内であることを特徴とする（１）または
（２）に記載の磁束発生装置。

【００２１】（４）前記複数の磁性部材の端面の間隙の
重なりは５ｍｍ以内であることを特徴とする（１）ない
し（３）の何れか一つに記載の磁束発生装置。

【００２２】（５）磁束発生手段と、該磁束発生手段の
発生磁束の作用により電磁誘導発熱する誘導発熱体とを
有し、加熱部に被加熱材を導入して前記誘導発熱体に直
接また伝熱部材を介して接触させて搬送させ誘導発熱体
の発熱で被加熱材を加熱する電磁誘導加熱方式の加熱装
置であって、前記磁束発生手段は、励磁コイルと長手方
向に分割された磁性部材を有していて、前記磁性部材は
複数の組合せにより前記励磁コイルの発生磁束の磁路を
形成するものであって、前記複数の磁性部材の長手方向
の端面が同一磁路上に配置されてないことを特徴とする
加熱装置。

【００２３】（６）前記誘導発熱体は回転体であって、
前記複数の磁性部材の長手方向の端面が前記誘導発熱体
の回転軸に垂直な同一平面上に配置されていないことを
特徴とする（５）に記載の加熱装置。

【００２４】（７）前記複数の磁性部材の少なくとも一
つの長手分割寸法が異なることを特徴とする（５）また
は（６）に記載の加熱装置。

【００２５】（８）前記複数の磁性部材の少なくとも一
つは隣の磁性部材と対向する面が回転体の軸に垂直な同
一平面上にないことを特徴とする（６）または（７）に
記載の加熱装置。

【００２６】（９）前記複数の磁性部材の端面の間隙は
１０ｍｍ以内であることを特徴とする（５）ないし
（８）の何れか一つに記載の加熱装置。

【００２７】（１０）前記複数の磁性部材の端面の間隙
の重なりは５ｍｍ以内であることを特徴とする（５）な
いし（９）の何れか一つに記載の加熱装置。

【００２８】（１１）誘導発熱体がシームレスフィルム
からなることを特徴とする（５）ないし（１０）の何れ
か一つに記載の加熱装置。

【００２９】（１２）記録材上の画像を加熱処理する像
加熱装置であり、像加熱手段が（５）ないし（１１）の
何れか一つに記載の加熱装置であることを特徴とする像
加熱装置。

【００３０】（１３）前記（５）ないし（１１）の何れ
か一つに記載の加熱装置を記録材上の画像を加熱処理す
る像加熱手段として具備することを特徴とする画像形成
装置。

【００３１】〈作 用〉分割された複数種の磁性部材
（高透磁率部材）の端面を同一磁路上に配置しないこと
により、磁性部材の切れ目での磁場発生不足を制御し
て、磁束発生装置もしくは磁束発生手段により発生する
磁束を均一化して温度ムラを防止し、装置の高速化・高
耐久化を可能とする。

【００３２】誘導発熱体或いは誘導発熱体を含む部材、
伝熱材を小熱容量の部材にすることで加熱部材を低消費
電力で所定の温度に迅速に立ち上げることができ、ウェ
イトタイムの短縮化、クイックスタート性を加熱装置も
しくは像加熱装置、また画像形成装置に具備させること
ができる。

【００３３】定着不良、光沢ムラ、オフセットの発生し
ない高いパフォーマンスを有するフルカラー画像形成装
置を提供できる。

【００３４】

【発明の実施の形態】〈実施形態例１〉（図１〜図８） （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を示す図である。
本例の画像形成装置は電子写真フルカラープリンタであ
る。

【００３５】１１は有機感光体でできた電子写真感光体
ドラム（像担持体）であり、矢印の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。

【００３６】感光体ドラム１１はその回転過程で帯電ロ
ーラなどの帯電装置１２で所定の極性・電位の一様な帯
電処理を受ける。

【００３７】次いで、その帯電処理面にレーザ光学箱
（レーザスキャナ）１３から出力されるレーザ光ＬＢに
よる、目的画像情報の走査露光処理を受ける。レーザ光
学箱１３は不図示のコンピュータ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ＬＢを出力して
感光体ドラム面を走査露光するもので、この走査露光に
より感光体ドラム１１面に走査露光した目的画像情報に
対応した静電潜像が形成される。１３ａはレーザ光学箱
１３からの出力レーザ光を感光体ドラム１１の露光位置
に反射させるミラーである。

【００３８】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色現像装置１４のうちのイエロー現像器１４Ｙの
作動でイエロートナー像として現像される。

【００３９】そのイエロートナー像は感光体ドラム１１
と中間転写体ドラム１６との接触部（或いは近接部）で
ある一次転写部Ｔ１において中間転写体ドラム１６の面
に転写される。

【００４０】中間転写体ドラム１６面に対するトナー像
転写後の感光体ドラム１１面はクリーナ１７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。

【００４１】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（例えばマゼンタ成分画像、マゼンタ現像器
１４Ｍが作動）、第３（例えばシアン成分画像、シアン
現像器１４Ｃが作動）、第４（例えば黒成分画像、黒現
像器１４ＢＫが作動）の各色分解成分画像について順次
に実行され、中間転写体ドラム１６面にイエロートナー
像、マゼンタトナー像、シアントナー像、黒トナー像の
都合４色のトナー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画像が合成形成される。

【００４２】中間転写体ドラム１６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１１に接触して或いは近接して感光体ドラム１１と
略同じ周速度で矢印の反時計方向に回転駆動され、金属
ドラムにバイアス電位を与えて感光体ドラム１１との電
位差で感光体ドラム１１側のトナー像を該中間転写体ド
ラム１６面側に転写させる。

【００４３】上記の中間転写体ドラム１６面に合成され
たカラートナー画像は、該中間転写体ドラム１６と転写
ローラ１５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
イミングで送り出された記録材（転写材）Ｐの面に転写
されていく。

【００４４】転写ローラ１５は記録材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１
６面側から記録材Ｐ側へ合成カラートナー画像を順次に
一括転写する。

【００４５】二次転写部Ｔ２を通過した記録材Ｐは中間
転写体ドラム１６の面から分離されて画像加熱定着装置
（像加熱装置）１０へと導入され、未定着トナー像の加
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。

【００４６】画像加熱定着装置１０は本発明に従う電磁
誘導加熱方式の装置である。この定着装置１０について
は次の（２）項で詳述する。

【００４７】記録材Ｐに対するカラートナー像転写後の
中間転写体ドラム１６はクリーナ１８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。

【００４８】このクリーナ１８は常時は中間転写体ドラ
ム１６に非接触状態に保持されており、中間転写体ドラ
ム１６から記録材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１６に接触状態に
保持される。

【００４９】また、転写ローラ１５も常時は中間転写体
ドラム１６に非接触状態に保持されており、中間転写体
ドラム１６から記録材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１６に接触状
態に保持される。

【００５０】不図示の画像信号発生装置（コンピュー
タ）からの目的画像情報には、記録材Ｐに対する情報
（紙サイズ、紙厚、特殊紙情報など）も付随させること
ができる。

【００５１】画像形成装置はこの情報に基づき給紙部
（不図示）で適合する記録材Ｐを選択して前述の給紙動
作を行うとともに、この記録材に関する情報を装置内の
記憶装置１０１（図３）に記憶して画像加熱定着装置１
０の制御のパラメータとして用いる。

【００５２】（２）画像加熱定着装置１０ 図２は画像加熱定着装置１０の横断面模型図、図３は磁
束発生手段（磁束発生装置）の斜視図である。

【００５３】この定着装置１０は加熱アセンブリ１と回
転加圧部材としての加圧ローラ２を主体とする。

【００５４】加熱アセンブリ１は、円筒状フィルムガイ
ド３、その内空に配設した磁束発生手段としての励磁コ
イル４と磁性コア（磁性部材、高透磁率部材）５、円筒
状フィルムガイド３にルーズに外嵌した、誘導発熱体と
しての円筒状（シームレス）の定着フィルム（スリー
ブ）６等からなる。

【００５５】加圧ローラ２は、芯金２ａと、該芯金の外
周を被覆させた２ｍｍ厚のシリコーンゴム層２ｂからな
る弾性ローラである。

【００５６】上記の加熱アセンブリ１と加圧ローラ２は
互いに上下に圧接させて不図示の装置筐体に組み込ん
で、両者１・２間に所定幅の定着ニップ（加熱ニップ）
部Ｎを形成させてあり、この定着ニップ部Ｎにおいて定
着フィルム６の内面は円筒状フィルムガイド部材３の下
面に密着している。

【００５７】加圧ローラ２は駆動手段Ｍにより図２にお
いて矢印の時計方向に回転駆動（加圧ローラ駆動式）さ
れ、この加圧ローラ２の回転駆動による該ローラ２と定
着フィルム６の外面とに定着ニップ部Ｎにおける摩擦力
で定着フィルム６に回転力が作用して、定着フィルム６
は円筒状フィルムガイド部材３の外回りを、矢印の反時
計方向に回転する。

【００５８】励磁コイル４は励磁回路４０（図３）から
供給される交番電流によって交番磁束を発生し、交番磁
束は磁性コア５に導かれて定着フィルム６の後述する電
磁誘導発熱層に渦電流を発生させる。定着フィルム６の
電磁誘導発熱層に発生の渦電流は電磁誘導発熱層の固有
抵抗によってジュール熱を発生させる。即ち、励磁コイ
ル４に交番電流を供給することで定着フィルム６が電磁
誘導発熱状態になる。

【００５９】図４は交番磁束の発生の様子および磁路を
模式的に表したものであり、Ｃは発生した磁束の一部を
表す。磁路は磁性コア５（５ａ・５ｂ）の横断面上とな
る。本例の装置においては円筒状定着フィルムの回転軸
線に垂直な平面上となる。

【００６０】定着ニップ部Ｎの温度は不図示の温度検知
手投を含む制御回路１００により励磁回路４０から励磁
コイル４への供給交番電流が制御されることで所定の定
着温度に温調制御される。

【００６１】而して、加圧ローラ２の回転による定着フ
ィルム６の回転、励磁コイル４への交番電流の供給がな
されて、定着ニップ部Ｎの温度が所定に立ち上がり温調
された状態において、定着ニップ部Ｎの回転定着フィル
ム６と加圧ローラ２との間に、被加熱材としての、未定
着トナー像ｔを担持した記録材Ｐが導入されることで、
記録材Ｐは定着フィルム６の外面に密着して該定着フィ
ルム６と一緒に定着ニップ部Ｎを通過していき、該定着
ニップ部通過過程で、電磁誘導加熱された定着フィルム
６の発熱で記録材Ｐと未定着トナー像ｔが加熱されてト
ナー像の加熱定着がなされる。

【００６２】定着ニップ部Ｎを通った記録材Ｐは定着ニ
ップ部Ｎの出口側で定着フィルム６の外面から分離され
て搬送される。

【００６３】ａ．円筒状フィルムガイド部材３ 加熱アセンブリ１において、円筒状フィルムガイド部材
３は、磁束の通過を妨げない絶縁性・耐熱性部材であ
り、励磁コイル４と磁性コア５を支持するとともに、該
部材３の外側を回転する定着フィルム６の内面をガイド
して定着フィルム６の回転の安定性を確保する役目をす
る。

【００６４】ｂ．励磁コイル４ 本例の励磁コイル４は絶縁性被覆導線を用い、外側形状
を円筒状フィルムガイド部材３の内面に略対応させた横
長舟形に巻回成形してなるものであり、円筒状フィルム
ガイド部材３の内面略下半面部に外面を受けさせて円筒
状フィルムガイド部材３内に挿入配設してある。

【００６５】励磁コイル４としては加熱に十分な交番磁
束を発生するものでなければならないが、そのためには
抵抗成分を低く、インダクタンス成分を高くとる必要が
ある。

【００６６】本例では芯線として細線を束ねた高周波用
のφ１の絶縁被覆導線を用いて、定着ニップ部Ｎを周回
するように１２回巻回して励磁コイル４を構成した。

【００６７】該励磁コイル４には励磁回路４０が接続さ
れており、この励磁回路４０は５０ＫＨｚの交番電流を
励磁コイル４へ供給できるようになっている。

【００６８】ｃ．定着フィルム６ 定着フィルム６は電磁誘導発熱層を含む円筒状部材であ
り、内径を円筒状フィルムガイド部材３の外径よりも少
し大きくしてあり、円筒状フィルムガイド部材３にルー
ズに外嵌する。

【００６９】図５の（ａ）は該定着フィルム６の層構成
模型図である。本例の定着フィルム６は、内側（円筒状
フィルムガイド部材３側）の電磁誘導発熱層６ａと、そ
の外側の弾性層６ｂと、更にその外側の離型層（表層；
加圧ローラ２側）６ｃの３層積層の複合層構成である。

【００７０】電磁誘導発熱層６ａの熱が定着ニップ部Ｎ
に搬送される記録材Ｐに弾性層６ｂ・離型層６ｃを介し
て伝熱されて記録材Ｐと該記録材上のトナー像ｔを加熱
する。

【００７１】発熱層６ａは交番磁束の作用による渦電流
でジュール熱を生じる電磁誘導発熱性を有する材質層で
あり、ニッケルなど１０^-5〜１０^-10 Ω・ｃｍの電気良
導体である金属、金属化合物、有機導電体であればよ
く、より好ましくは透磁率が高い強磁性を示す鉄、コバ
ルト等の純金属若しくはそれらの化合物を用いることが
できる。

【００７２】該発熱層６ａは厚みを薄くすると十分な磁
路が確保できなくなり、外部へ磁束が洩れて発熱体自身
の発熱エネルギーは小さくなる場合があり、また厚くす
ると熱容量が大きくなり昇温に要する時間が長くなる傾
向がある。従って厚みは発熱層６ａに用いた材料の比
熱、密度、透磁率、抵抗率の値によって適正値がある。
実際上、加熱定着装置として動作させた場合に、１０〜
１００μｍの厚みの範囲で、定着フィルム６の表面温度
として３ｄｅｇ／ｓｅｃ以上の昇温速度を得ることがで
きた。

【００７３】弾性層６ｂはシリコーンゴム等のゴム層で
あり、本例に於いては最大４層のトナー層からなるカラ
ートナー画像の定着を良好にするために設けてあり、ト
ナー像を該層の弾性により包み込んで均一に溶融させる
作用をする。

【００７４】該弾性層６ｂは硬度が高すぎると記録材あ
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６ｂの硬度としては６０
°（ＪＩＳ−Ａ；ＪＩＳ−Ｋ（Ａタイプ測定装置使
用））以下、より好ましくは４５°以下がよい。

【００７５】弾性層６ｂの熱伝導率λに関しては、６×
１０^-4〜２×１０^-3［ｃａ１／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅ
ｇ．］がよい。熱伝導率λが６×１０^-4［ｃａ１／ｃｍ
・ｓｅｃ・ｄｅｇ．］よりも小さい場合には、熱抵抗が
大きく、定着フィルム表層における昇温速度が遅くな
る。

【００７６】該弾性層６ｂの厚さは１００〜３００μｍ
が好ましく、１００μｍよりも小さいとカラー画像形成
装置のようにべ夕画像の割合が多い場合に斑点状の光沢
ムラが発生しやすく、３００μｍを越えると表面と発熱
層６ａとの間に大きな熱勾配が発生して弾性層の熱劣化
が発生しやすい。

【００７７】離型層６ｃは定着フィルム表面へのトナー
の付着を防止するもので、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等
のフッ素樹脂、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、フッ
素ゴム、シリコーンゴム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。

【００７８】離型層６ｃの厚さは２０〜１００μｍが好
ましく、２０μｍ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６ｂの効果がなく
なってしまう。

【００７９】本例に使用した定着フィルム６は、ニッケ
ルからなる厚み５０μｍの発熱層６ａと、シリコーンゴ
ムからなる厚み３００μｍの弾性層６ｂと、フッ素樹脂
からなる厚み３０μｍの離型層６ｃからなる３層複合層
フィルムである。

【００８０】また図５の（ｂ）に示すように、定着フィ
ルム６の上記層構成に於いて発熱層６ａの内側に断熱層
６ｄを設けた４層構成の定着フィルム６としても良い。

【００８１】断熱層６ｄ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、ＰＥＥＫ
樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ
樹脂、ＦＥＰ樹脂などの耐熱樹脂がよい。

【００８２】また、断熱層６ｄの厚さとしては１０〜１
０００μｍが好ましい。断熱層６ｄ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。１０００μｍを超えると磁性コア５から発
熱層６ａの距離が大きくなり、磁束が十分に発熱層６ａ
に到達しなくなる。

【００８３】断熱層６ｄを設けた場合、発熱層６ａに発
生した熱による励磁コイル４や磁性コア５の昇温を防止
できるため、安定した加熱をすることができる。

【００８４】ｄ．磁性コア５ 磁性コア５は横長の分割されたフェライトコアであり、
横長舟形の励磁コイル４の略中央部に位置させ円筒状フ
ィルムガイド部材３に支持させて配設してある。この磁
性コア５は励磁コイル４より発生した交番磁束を効率よ
く定着フィルム６へと導く役割をしている。

【００８５】本例では図６のように分割した２種類形状
の磁性コア５ａ・５ｂの分割面が重ならないように配置
した。即ち、分割した磁性コア５ａの長手方向の端面
と、同じく分割した磁性コア５ｂの長手方向の端面とが
同一磁路上に位置しないように配置した。磁路は前記し
たように磁性コア５（５ａ・５ｂ）の横断面上となる。
本例の装置においては円筒状定着フィルムの回転軸線に
垂直な平面上となる。

【００８６】このように、各分割の複数の磁性コア５ａ
・５ｂの長手方向の端面が同一磁路上に配置されていな
い、あるいは円筒状定着フィルムの回転軸線に垂直な同
一平面に配置されていないことで、励磁コイル４で発生
した磁束が高透磁率部材である磁性コアを余すことなく
通ることができるので、このように磁性コア５ａ・５ｂ
を配置することによって定着フィルム６の電磁誘導発熱
層６ａにおける磁束を均一にすることができる。

【００８７】分割磁性コア間の間隙（分割磁性コアの端
面間の間隙）としては、図６の間隙Ｏの距離ｄを変えて
空回転温調（定着スピード：１００ｍｍ／ｓ、定着温度
１８０℃）した場合の間隙Ｏ近辺の定着フィルム（スリ
ーブ）６の長手温度分布を測定したところ、図７に示す
様な結果が得られた。図７において、横軸は複数の分割
磁性部材の配列を内包した誘導発熱体の長手方向であ
る。

【００８８】これによるとｄ＝５ｍｍのとき間隙Ｏに当
たるの定着フィルム６の温度は設定温調温度どおり１８
０℃を示し、ｄ＝１０ｍｍでは１７５℃、ｄ＝１５ｍｍ
では１７０となり、温度低下している事が判る。これは
励磁コイル４で発生した磁束が磁性コア５の間隙Ｏ部分
では途切れてしまうので、定着フィルム６の電磁誘導発
熱層６ａにおいて磁束の当たらない部分が発熱しないた
めである。

【００８９】また、その時のべ夕画像（５ｍｍ×５ｍｍ
の□）の定着性（Ｘｅｒｏｘ４０２０／１０５ｇ紙、Ｌ
ＴＲサイズ）を表１に示す。定着性評価では擦り試験に
よる濃度低下率を採用した。

【００９０】

【表１】

【００９１】表１のようにｄ＝１５ｍｍで濃度低下率が
２０％以上となり、良好な定着性を得ることができない
が、ｄ＝１０ｍｍでは濃度低下率が８〜１５％となり、
実用レベルでは問題のない良好な定着性がえられる。

【００９２】従って、これらより磁性コア５の間隙を１
０ｍｍ以下とすることで、定着性を満足する温調温度を
定着フィルム６に与えることが出来る。

【００９３】次に磁性コア５ａと磁性コア５ｂの各々の
間隙の重なり距離Ｌを図８に示すように間隙Ｏに意図的
に設けて、空回転温調（定着スピード：１００ｍｍ／
ｓ、定着温度１８０℃）した場合の間隙Ｏ近辺の定着フ
ィルム（スリーブ）６の長手温度分布を測定したとこ
ろ、図９に示す様な結果が得られた。図９において、横
軸は複数の分割磁性部材の配列を内包した誘導発熱体の
長手方向である。

【００９４】これによるとＬ＝３ｍｍのとき間隙Ｏに当
たるの定着フィルム６の温度は設定温調温度どおり１８
０℃を示し、Ｌ＝５ｍｍでは１７５℃、Ｌ＝７ｍｍでは
１７０となり、温度低下している事が判る。従って先ほ
どの距離ｄの温調温度で１７５℃以上で良好な定着性が
得られているため、磁性コア５ａと磁性コア５ｂの間隙
重なり距離Ｌも５ｍｍ以内とすることで、定着性に影響
ない温調温度を定着フィルム６に与えることが出来る。

【００９５】また、本例においては記録材に関する情報
は外部の画像信号発生装置（コンピュータ等）から得る
例を示したが、装置内に紙サイズ検知機構等のセンサー
を設け、これにより検知された情報を記憶して、これを
用いる事もできる。

【００９６】また、本例は４色カラー画像形成装置につ
いて説明してきたが、モノクロ画像形成装置に利用して
も良い。

【００９７】この場合は定着フィルム６において弾性層
６ｂを省略することができる。

【００９８】なお、図１０は分割の磁性コア５ａと５ｂ
の長手方向の端面が同一磁路上に配置されている形態の
場合を示したものであり、この形態の場合は磁性コア５
ａ・５ｂの切れ目では磁場が不均一になり、電磁誘導発
熱体の長尺方向に温度ムラが発生して、定着不良や光沢
ムラという問題が発生していた。

【００９９】〈実施形態例２〉（図１１・図１２） 図１１は本実施形態例２における磁束発生手段４・５の
斜視図、図１２は磁性コア５の側面図である。

【０１００】本実施形態例の装置は前述実施形態例１の
装置との対比において、図１１・図１２に示すように、
磁束発生手段４・５の磁性コア５の形状及び配置が異な
る点を除いて同じである。

【０１０１】即ち、磁性コア５ａ、５ｂの形状を平行四
辺形及び台形にして、磁性コア５ａ、５ｂの間隙が同一
磁路上にないように配してあり、励磁コイル４により発
生した交番磁束のほとんどが磁性コア５ａ、５ｂ内を通
過する構成となっている。

【０１０２】つまり、分割の各磁性コア５ａ、５ｂの隣
の磁性コアと対向する面が円筒状定着フィルム６の回転
軸線に垂直な同一平面上にない形態のものである。

【０１０３】このような形状の磁性コア５ａ、５ｂを配
置することによっても実施形態例１と同様に定着フィル
ム６の電磁誘導発熱層６ａにおける磁束を均一にするこ
とができる構成となり、より高速な画像形成装置に向い
ている。

【０１０４】〈実施形態例３〉（図１３・図１４） 図１３は本実施形態例３における磁束発生手段４・５の
斜視図、図１４は磁性コア５の側面図である。

【０１０５】本実施形態例の装置は前述実施形態例１の
装置との対比において、図１３・図１４に示すように、
磁束発生手段４・５の磁性コア５の形状及び配置が異な
る点を除いて同じである。

【０１０６】即ち、磁性コア５ａ、５ｂの形状を三角形
にして、磁性コア５ａ、５ｂの間隙が同一磁路上にない
ように配してあり、励磁コイル４により発生した交番磁
束のほとんどが磁性コア５ａ、５ｂ内を通過する構成と
なっている。

【０１０７】このような形状の磁性コア５ａ、５ｂを配
置することによっても実施形態例１と同様に定着フィル
ム６の電磁誘導発熱層６ａにおける磁束を均一にするこ
とができる構成となり、より高速な画像形成装置に向い
ている。

【０１０８】〈その他〉 ａ）磁性コア５の５ａまたは５ｂの一方または両方の接
続面を図１５に示す（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）及
び（Ｅ）のような形状にしても良い。

【０１０９】これらの場合においても実施例形態１及び
２と同様に定着フィルム６の電磁誘導発熱層６ａにおけ
る磁束を均一にすることができる構成となる。

【０１１０】特に（Ａ）の形状は鍵状になっているため
磁性コア５が固定され、磁性コア５の間隙が広がること
がないという効果もある。

【０１１１】ｂ）定着フィルム６はエンドレスベルト状
のものを二つ以上の部材間に懸回張設して加圧ローラ或
いは加圧ローラ以外の駆動手段で回転駆動する装置構成
であっても良い。

【０１１２】また、定着フィルム６は電磁誘導発熱層６
ａの無い耐熱性フィルム材にし、これを電磁誘導発熱体
の面に摺動移動させ、電磁誘導発熱体は磁束発生手段４
・５により電磁誘導発熱させて耐熱性フィルム材を介し
た該電磁誘導発熱体からの熱により被加熱材を加熱する
装置構成にすることもできる。

【０１１３】定着フィルム６または上記の耐熱性フィル
ム材は、ロール巻きにした長尺の有端フィルム材にし、
これを繰り出し軸側から加熱部を経由させて巻き取り軸
側へ所定の速度で走行させる装置構成にすることもでき
る。

【０１１４】ｃ）誘導発熱体に薄肉の磁性材料からなる
ローラを用いることもできる。

【０１１５】この場合も薄肉であるが故発生しやすい非
通紙部の過昇温を、本発明の効果により顕著に改善する
ことができる。

【０１１６】ｄ）励磁コイル４等からなる磁束発生手段
を定着フィルム６等の誘導発熱体の外周囲に配した装置
であっても良い。

【０１１７】ｅ）本発明において、加熱装置には実施形
態例の画像加熱定着装置に限られず、画像を担持した記
録材を加熱してつや当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・装置が含まれる。

【０１１８】ｆ）加圧部材はローラ以外のも、例えばベ
ルト部材などの回転体にすることができる。

【０１１９】ｇ）記録材に対するトナー像の形成原理・
手段は任意である。

【０１２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
磁束発生手段、電磁誘導加熱方式の加熱装置および像加
熱装置、また該加熱装置を画像定着等の像加熱装置とし
て備えた画像形成装置について、低消費電力である、ウ
ェイトタイムの短縮が可能である、加熱回転体の定着ニ
ップ部長手方向の温度ムラが防止されて高速化・高耐久
化が可能である、フルカラートナー画像に対して用いる
事ができる、定着不良、光沢ムラ、オフセットが発生し
ない高いパフォーマンスを有する、等の性能を合わせ持
った安価な装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態例１における画像形成装置の概略構
成図

【図２】 画像加熱定着装置の横断面模型図

【図３】 磁束発生手段の斜視図

【図４】 交番磁束の発生の様子および磁路を模式的に
表した図

【図５】 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ定着フィルム
（誘導発熱体フィルム）の層構成模型図

【図６】 （ａ）は磁性コアの形状と配置を示す側面
図、（ｂ）はその部分の拡大図

【図７】 実施形態例１の定着フィルム表面の長手温度
分布を示す図

【図８】 磁性コアの間隙の配置を示す側面拡大図

【図９】 磁性コアの間隙の重なり距離による定着フィ
ルム表面の長手温度分布を示す図

【図１０】 分割の磁性コアの長手方向の端面が同一磁
路上に配置されている形態の場合を示した図

【図１１】 実施形態例２における磁束発生手段の斜視
図

【図１２】 磁性コアの形状と配置を示す側面図

【図１３】 実施形態例３における磁束発生手段の斜視
図

【図１４】 磁性コアの形状と配置を示す側面図

【図１５】 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）及び
（Ｅ）は磁性コアの分割面の形状と配置を示す横側面図

【符号の説明】

１０・・加熱定着装置、１・・加熱アセンブリ、２・・
加圧ローラ、３・・円筒状フィルムガイド部材、４・・
励磁コイル、５・・磁性コア、６・・定着フィルム、Ｃ
・・交番磁束、ｄ・・磁性コアの間隙距離、Ｌ・・磁性
コアの間隙重なり距離

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野村 崇 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 佐野 哲也 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H033 AA03 AA10 BA25 BE06 3K059 AB00 AB19 AB22 AB23 AB28 AC10 AC33 AC37 AC73 AD02 AD03 AD05 AD07 AD28 AD34 AD35 BD02 CD02 CD44 CD52 CD73 CD77 CD79

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 励磁コイルと長手方向に分割された磁性
   部材を有していて、前記磁性部材は複数の組合せにより
   前記励磁コイルの発生磁束の磁路を形成するものであっ
   て、前記複数の磁性部材の長手方向の端面が同一磁路上
   に配置されてないことを特徴とする磁束発生装置。
2. 【請求項２】 前記複数の磁性部材の少なくとも一つの
   長手分割寸法が異なることを特徴とする請求項１に記載
   の磁束発生装置。
3. 【請求項３】 前記複数の磁性部材の端面の間隙は１０
   ｍｍ以内であることを特徴とする請求項１または２に記
   載の磁束発生装置。
4. 【請求項４】 前記複数の磁性部材の端面の間隙の重な
   りは５ｍｍ以内であることを特徴とする請求項１ないし
   ３の何れか一つに記載の磁束発生装置。
5. 【請求項５】 磁束発生手段と、該磁束発生手段の発生
   磁束の作用により電磁誘導発熱する誘導発熱体とを有
   し、加熱部に被加熱材を導入して前記誘導発熱体に直接
   また伝熱部材を介して接触させて搬送させ誘導発熱体の
   発熱で被加熱材を加熱する電磁誘導加熱方式の加熱装置
   であって、 前記磁束発生手段は、励磁コイルと長手方向に分割され
   た磁性部材を有していて、前記磁性部材は複数の組合せ
   により前記励磁コイルの発生磁束の磁路を形成するもの
   であって、前記複数の磁性部材の長手方向の端面が同一
   磁路上に配置されてないことを特徴とする加熱装置。
6. 【請求項６】 前記誘導発熱体は回転体であって、前記
   複数の磁性部材の長手方向の端面が前記誘導発熱体の回
   転軸に垂直な同一平面上に配置されていないことを特徴
   とする請求項５に記載の加熱装置。
7. 【請求項７】 前記複数の磁性部材の少なくとも一つの
   長手分割寸法が異なることを特徴とする請求項５または
   ６に記載の加熱装置。
8. 【請求項８】 前記複数の磁性部材の少なくとも一つは
   隣の磁性部材と対向する面が回転体の軸に垂直な同一平
   面上にないことを特徴とする請求項６または７に記載の
   加熱装置。
9. 【請求項９】 前記複数の磁性部材の端面の間隙は１０
   ｍｍ以内であることを特徴とする請求項５ないし８の何
   れか一つに記載の加熱装置。
10. 【請求項１０】 前記複数の磁性部材の端面の間隙の重
    なりは５ｍｍ以内であることを特徴とする請求項５ない
    し９の何れか一つに記載の加熱装置。
11. 【請求項１１】 誘導発熱体がシームレスフィルムから
    なることを特徴とする請求項５ないし１０の何れか一つ
    に記載の加熱装置。
12. 【請求項１２】 記録材上の画像を加熱処理する像加熱
    装置であり、像加熱手段が請求項５ないし１１の何れか
    一つに記載の加熱装置であることを特徴とする像加熱装
    置。
13. 【請求項１３】 請求項５ないし１１の何れか一つに記
    載の加熱装置を記録材上の画像を加熱処理する像加熱手
    段として具備することを特徴とする画像形成装置。