JP2004206920A - 加熱装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】組立て性がよく、消費電力が少なく、廉価で、無駄な発熱がなく、安定した画像定着特性などが得られ、画像形成装置に適用可能な誘電加熱式加熱装置を提供する。
【解決手段】励磁コイルと、非磁性材料でコイルと一体成型したホルダーなどからなるユニットを２つ以上接合し、コイルの加熱ローラ対向面を、加熱ローラと略同径の円筒状にし、コイルに各々独立した端子部を設け、その接続の切り替え手段を有し、補助コイルで、コイルの磁界と逆方向に磁界を発生する。
【選択図】 図１
【解決手段】励磁コイルと、非磁性材料でコイルと一体成型したホルダーなどからなるユニットを２つ以上接合し、コイルの加熱ローラ対向面を、加熱ローラと略同径の円筒状にし、コイルに各々独立した端子部を設け、その接続の切り替え手段を有し、補助コイルで、コイルの磁界と逆方向に磁界を発生する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プロセスを用いた画像形成装置で主にトナーを熱圧着定着し、またはインクジェットプロセスを用いた画像形成装置で主に記録媒体であるシートの多孔質高分子層を融解して表面処理を施すための加熱装置及びこれを用いた画像形成装置であって、特に略円筒形の導電部材と、該導電部材の近傍に配置されたコイルとを有し、該コイルに通電する際に発生した磁界により前記導電部材に渦電流を誘起させて加熱し、記録媒体であるシート上に画像または文字を定着させ、またはシートの表面処理をする誘電加熱装置及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電磁誘導加熱方式の加熱装置は、導電部材（電磁誘導発熱性部材、誘導磁性材、磁界吸収導電材）に磁場を作用させて、該導電部材に渦電流を発生させて加熱するものであり、たとえば、電子写真方式、静電記録方式、磁気記録方式等の画像形成装置において未定着トナー画像を形成担持させた記録媒体を加熱して未定着トナー画像を永久固着画像として加熱定着させ、または、表面に多孔質高分子層が形成されたシートに、例えば、いわゆるインクジェット方式によって画像を形成させた後に、シートを加熱して、多孔質高分子層を融解させて表面処理を施すために用いる画像加熱装置として有効である。
【０００３】
電磁誘導加熱方式の加熱装置を画像加熱定着装置として備えた画像形成装置においては、導電部材である加熱ローラの内側に、磁場発生手段としての励磁コイルが配置されているものが多い（例えば、特許文献１）。
【０００４】
図１０は、特許文献１で開示された定着装置の実施例で用いられている空芯コイルの斜視図である。
【０００５】
上記実施例においては、導電部材である加熱ローラの内側に、磁場発生手段としての励磁コイル２が配置されている。
【０００６】
この励磁コイル２は、φ０．５ｍｍのポリアミドイミドを被覆したエナメル線で、これを１９本撚っている。ここでこの電線の配置は発熱パターンと効率を考え、１４本の電線が定着ローラ内側に適当なギャップを空けて配列されている。この電線の配置は、定着ローラを端面から見た円形断面の中心角３６０°のうち、片側約１５０゜に達しており、両側ではその倍の約３００゜に渡る定着ローラの内側を覆うような形となる。
【０００７】
この場合、このコイルを実現させるためには、内部にほぼ円筒の巻き治具を必要とする。実際に３００°の範囲でコイルを巻いてしまうと、この治具からコイルをはずせない構造となり、さらにこのコイルを保持する事も難しい状態となる。
【０００８】
上記従来例では、これを２分割して別々の型を作成し、半分ずつ（半円筒形状）コイルを形成し、それを繋げて一体化している。接続部２１は１９本の素線をそれぞれ繋げておらず、１カ所で全てを連結させる事により接続部の作業工数を減らすとともに、接続を確実なものとしている。
【０００９】
この構成であれば巻き型を容易に抜き取る事が可能となり、コイル形成後にこのコイルのホルダー部と一体化し、樹脂等で軽量化したベースに取り付ける事を可能としている。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−２７５９９１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、コイル２は材質として通常銅を用いているので、柔らかい銅線により形成されたコイル２を２つ以上重ねる構成では、コイル２に歪みが非常に生じやすくなる。従って、定着ローラとコイルの距離を一定かつ均等に保ち続けることが困難である。
【００１２】
上記が確実に保証されないと、定着ローラ上の温度分布が不均一になり、電子写真プロセスにおけるトナーの定着不良や、インクジェットプロセスにおけるシートの表面処理ムラを引き起こしてしまう。また、接合部２１を設けて一体化したコイル２は、量産性に乏しく取り扱いも難しい。
【００１３】
また、上記の構成では、２つのコイルに接合部２１を設け一体とする複雑な構成なので、動作中にこれらを確実に保持することが困難であるし、接合部の信頼性を確保するのが困難である。
【００１４】
安全性の点でも、コイル２と同様の高周波電流が接合部２１に流れる際に、表皮効果や近接効果によって表皮抵抗が増大し、発熱が大きくなるという問題がある。
【００１５】
本発明の目的は、電磁誘導加熱方式の加熱装置において、簡易な手段によって加熱ローラ内で２つ以上接合したコイルユニットを確実に保持するとともに、加熱ローラとコイルの距離を一定でかつ均等に保ち続け、作業性が良く量産化に適し、無駄な発熱のない、画像形成装置に適用可能な電磁誘導加熱方式の加熱装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明にあっては略円筒形の導電部材と、該導電部材の近傍に配置されたコイルとを有し、該コイルに通電する際に発生した磁界により前記導電部材に渦電流を誘起させて加熱する電磁誘導加熱方式の加熱装置において、磁界を発生させるコイルと、非磁性の材料により該コイルと一体成型して形成されたホルダーとからなるコイルユニットを２つ以上有することを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、コイルと、該コイルと一体成型して形成されたホルダーとをコイルユニットとすることで、柔らかいコイルをホルダーで支持して歪むことなく使用できるとともに、２つ以上接合したコイルユニットを確実に保持することができる。さらに、コイルの歪みがなくなることから、加熱ローラとコイルとの距離を一定かつ均等に保ち続けることができる。そして、コイルユニット全体として強度を持たせることで組み立て時の作業性が良くなるという効果がある。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１は本実施の形態における加熱装置の概略の断面図である。
図２は、本実施の形態における２つのコイルユニットの概略の断面図である。
【００２０】
図１において、円筒形の導電部材としての加熱ローラ１は、円筒の中心軸周りに回転可能に支持されている。加熱ローラ１は、鉄やニッケル、ステンレスなどの磁性特性をもつ導電部材で形成されている。
【００２１】
加熱ローラ１の内部には、半円筒形のコイルユニット５が、２個接合されることにより略円筒形状を形成して、加熱ローラ１の回転軸を中心として配置されている。
【００２２】
加圧ローラ１７は金属芯の外周にシリコンゴム等からなるゴム層が形成された構造となっており、加熱ローラ１と平行に配置され、所定の圧力で加熱ローラに圧接されている。加熱ローラ１と加圧ローラ１７は、ともに、図示しない回転駆動装置の回転力により矢印Ａ方向に回転する。この際に、加熱ローラ１と加圧ローラ１７は、直線状の接触部分２３を形成するが、この接触部分をニップ部と呼んでいる。
【００２３】
コイルユニット５は、磁界を発生するコイル２と、液晶ポリマー樹脂によりコイル２と一体成型されたホルダー４とからなっている。ホルダー４の材料としては、液晶ポリマー樹脂に限られず、フェノール樹脂等、耐熱性・断熱性・剛性を有するものであれば使用可能である。
【００２４】
ここでコイル２の、加熱ローラに対向する面は、コイル軸と垂直方向に軸を有する円筒の一部をなしており、その円筒の半径Ｒ２は、加熱ローラの内周半径Ｒ１より若干小さい値となっている。
【００２５】
また、コイルユニット全体も、略半円筒形をしており、その半径Ｒ３は、Ｒ２にホルダーの厚み分を加えた値で、Ｒ２＜Ｒ３＜Ｒ１の関係を保っている。また、本実施の形態にかかるホルダー４では、異電位となる可能性のある部材に相対する部位全てにおいて０．４ｍｍ以上の厚みを確保している。
【００２６】
従って、Ｒ３はＲ２に比較して０．４ｍｍ以上大きい値をとっている。尚、コイルユニット５は、正しく半円筒形でなくてもよく、その場合は、上記Ｒ２＜Ｒ３＜Ｒ１の関係は成立しなくてもよい。
【００２７】
また、コア３は、コイル２、加熱ローラ１とともに磁気回路を構成し、コイル２に通電することにより発生した磁界を加熱ローラ１に効率的に導くためのもので、フェライトなどの磁性体からなる。
【００２８】
本実施の形態では、図２に示すように、一方のコイルユニット５に設けたコア保持穴４ａに、コア３を圧入または挿入後接着し、さらにコア３の逆側から、他方のコイルユニット５をコア３に圧入または挿入後接着することにより、２個のコイルユニット５と、コア３を固定している。
【００２９】
また、コイルユニット５の固定方法は、上記のように、コア３を介して、固定する方法でもよいし、ホルダー４同士を接着またはねじ留めする方法でもよい。
【００３０】
また、コイルユニット５同士を必ずしも接合させる必要はなく、間に空間があってもよいし、他の部材を介してもよい。
【００３１】
また、本実施の形態では、略半円筒形のコイルユニット５を２個接合しているが、例えば扇型のコイルユニット５を３個またはそれ以上接合させる構成でもよい。
【００３２】
上記加熱装置は以下のように作用する。
【００３３】
加熱装置の動作開始時には、２つのコイルユニット５に図３に示す外部高周波駆動電源２６より高周波電流（１０ｋＨｚ〜１２００ｋＨｚ程度）を印加する。その際に各々のコイル２により発生した交番磁界は、空気より透磁率の高いコア３内を通り、コア３の両端を通じて２箇所から加熱ローラ１に印加される。
【００３４】
そして、その交番磁界は、電磁誘導の原理により加熱ローラ１内に渦電流を発生させる。
【００３５】
本実施の形態における加熱装置は、その渦電流によるジュール熱を利用して、加熱ローラ１自体を加熱し、複写機やプリンタなどの電子写真プロセスにおけるトナー定着または、インクジェットプロセスにおけるシート表面処理を行うものである。
【００３６】
図３は、加熱ローラ１の温度を設定温度に保つための制御回路の概略図である。
【００３７】
図３において、温度検知手段２４によって加熱ローラ１の温度が検知され、その検知信号は制御手段２５に入力される。制御手段２５は、その検知信号が設定温度に応じた所定の値になるように、高周波駆動電源２６から２つのコイルユニット５に印加される電流をオン・オフ制御する。この制御の方法には、オン・オフ制御の他、位相角制御によって加熱ローラ１に送出する電力をコントロールする方法などがある。
【００３８】
上記の制御方法により、加熱ローラ１の温度は設定温度に維持されるが、この設定温度は、トナーを融解して記録媒体上に定着し、またはインクジェットプロセスで主にシートの多孔質高分子層を融解して表面処理を施すのに十分な温度であり、例えば、トナーを記録媒体上に定着する場合は、１６０℃から２００℃程度である。
【００３９】
上記の方法によって十分加熱された加熱ローラ１と加圧ローラ１７の間のニップ部２３を記録媒体９が通過することにより、２本のローラ間の圧力と熱で、前記トナー定着または表面処理が行われる。
【００４０】
なお、本実施の形態においてはコア３を用いた状態を説明しているが、コア３がなくても加熱ローラ１とコイルユニット５の間の距離を近づけることで、加熱ローラ１に十分な磁界が導かれ、コア３を用いた場合と同様の効果が得られる。
【００４１】
また、本実施の形態では、円筒形の導電部材として金属の加熱ローラ１を用いているが、同様の磁気特性を持つ金属フィルムを用いても同様の効果が得られる。
【００４２】
本実施の形態によれば、コイル２と、コイル２と一体成型して形成されたホルダー４とをコイルユニット５とすることで、柔らかいコイル２をホルダー４で支持しているので、コイルユニット５をどのような姿勢で配置しても、コイル自身が歪むことなく全体における電気的なインピーダンスを変えずに安定した発熱特性を得ることができる。
【００４３】
また、２つ以上接合したコイルユニット５も確実に保持することができる。さらに、コイル２の歪みがなくなることから、略円筒形の導電部材である加熱ローラ１とコイル２との距離を一定かつ均等に保ち続けることができる。そして、コイルユニット５全体として強度を持たせることで組み立て時の作業性が良くなるという効果がある。
【００４４】
また、本実施の形態では、前記コイル２と一体成型することにより前記ホルダー４を形成する材料として、液晶ポリマーを用いているため、ホルダー４上記効果をあげるために充分な耐熱性・断熱性・剛性を有している。またホルダー４に非磁性の材料を用いているので、コイル１が発生する磁界に影響を及ぼすこともない。
【００４５】
また、加熱ローラ１を誘導加熱により発熱させるには、コイル２が前記加熱ローラ１に対し対向する面積が多いほど発熱効率が良いことが研究の中で分かっているので、本実施の形態に示すように、コイル２の、略円筒形の導電部材である加熱ローラ１に対向する面を、コイル軸と垂直方向に軸を有する円筒の一部をなす形状とし、その円筒の半径Ｒ２を、加熱ローラ１の内周半径Ｒ１と略同一とすることにより、円筒形の導電部材である加熱ローラ１に対して、コイル２が対向する面積を増やすことができ、加熱ローラ１を効率よく加熱することができ、装置の消費電力を低減することができる。
【００４６】
また、コイル２の加熱ローラ１の内面に対向する面の形状の曲率が、定着ローラ１の曲率と近似していることが、長手方向における温度ムラなどの問題に対し有効であることが分かっているので、本実施の形態の構成をとることで加熱ローラの長手方向の温度ムラも防止することができる。
【００４７】
また、本実施の形態では、前記ホルダー４は、異電位となる部材に相対する部位全てにおいて０．４ｍｍ以上の厚みを確保しているので、ホルダー４が、加熱ローラ１と、コイル２など、異電位になる可能性のある部材間の絶縁部材となり、両者に安全な距離を保つことができる。
【００４８】
さらに、ホルダー４の材料としてＵＬ認可品や電取認可品を使用することで、国内外の規制による必要な空間距離は、条件として沿面距離に置き換えることも可能となり設計上の制約が緩和される。
【００４９】
（第２の実施の形態）
図４は第２の実施の形態に係る加熱装置の概略の断面図である。
【００５０】
本実施の形態においては、磁界を発生させるコイル２と、磁性体からなるコア３と、フェノール樹脂により該コイルおよびコアと一体成型して形成されたホルダー４とからなるコイルコアユニット６を２個接合している。その他の構成は、第１の実施の形態に示したものと同様である。
【００５１】
すなわち、コイル２とホルダー４に加えコア３も含めてコイルコアユニット６として一体成型している。従って、組立て時の作業性が向上し、コア３を挿入していた分作業効率を向上させる。
【００５２】
また、コアのがたつきによる欠けや特性変化といった問題も減少する効果がある。コイルコアユニット６の固定方法は、ホルダー４同士を接着してもよいし、ねじ留めする方法でもよい。
【００５３】
また、コイルコアユニット６同士を必ずしも接合させる必要はなく、間に空間があってもよいし、他の部材を介してもよい。
【００５４】
また、本実施の形態では、略半円筒形のコイルコアユニット６を２個接合しているが、例えば扇型のコイルコアユニット６を３個またはそれ以上接合させる構成でもよい。
【００５５】
（第３の実施の形態）
図５は、第３の実施の形態における２つのコイルユニット５のＢ−Ｂ断面による概略断面図、側面図及びコイルユニット５の平面図である。
【００５６】
図５に示す第３の実施の形態では、略半円筒形をしたコイルユニット５におけるホルダー４の、コイルユニット５同士が接合する面４ｂの４隅近傍に、２個の凸保持部７と、２個の凹保持部８が、各々対角位置に具備されている。
【００５７】
凸保持部７は、４ｂ面から垂直に突出した略四角柱であり、四角柱の、コイルユニットの円筒軸方向側面には、各々嵌合爪７ａが配設されている。一方、凹保持部８は、４ｂ面の、コイルユニット５の４ｂ面同士を接合したときに、凸保持部が挿入される凹部であり、穴形状は、凸保持部と略同形状である。凹保持部のの奥部には、嵌合爪７ａが嵌合するための嵌合部８ａが設けられている。
【００５８】
コイルユニット５は、第１、第２の実施の形態と同様、コイル２と、液晶ポリマー樹脂によりコイル２と一体成型して形成されたホルダー４とからなっているが、一体成型の際にホルダー４の一部として凸保持部７、凹保持部８を設けている。
【００５９】
このことによりコイルユニット５を接合する際に、上下のホルダー４の各々２個ずつの凸保持部と各々２個ずつの凹保持部が互いに嵌合することにより、２個のコイルユニット５を、接着や、ねじ留めを行う必要もなく、より確実に、接合された状態で保持固定することができ、製品コストを下げ、信頼性を向上させることができる。
【００６０】
また、凸保持部７及び凹保持部８は、一体成形する時に同時に形成しているので、部品点数を削減することができる。また、同じコイルユニット５を上下にて組み合わせることができるので、組み立て時の誤作業などを防止することができる。もちろん、凸保持部７、凹保持部８はホルダー４と別部品とし、取り付けても問題はない。
【００６１】
凸保持部７、凹保持部８の形状についても、本実施例の形状に限定されるものではなく、２個以上のコイルユニット５を確実に保持、固定できる保持部として機能するのであれば別の形状でもよい。また、本実施の形態のコイルユニット５の代わりに、コイルコアユニット６を用いてもよいことはもちろんである。
【００６２】
（第４の実施の形態）
図６に、本実施の形態における加熱装置の電気等価回路を示す。
【００６３】
加熱ローラ１近傍に配置された前記コイル２及び２’の前記巻き始め端子部１０及び１０’と前記巻き終わり端子部１１及び１１’は、前記定着ローラ１の外部で互いに独立した端子部を持っている。
【００６４】
本実施の形態の構成をとれば、接合部を設けて一体化したコイルに比べ、コイル２と２’を繋げて一体化するなどの煩雑な作業がなくなり、量産性も向上し、取り扱いも容易となる。また、加熱ローラから離れたところに端子部があるため、加熱ローラの熱が、接合部に加わることもなく、加熱ローラ近傍に配設される接合部の温度が高温になるという問題もなくなる。
【００６５】
また、コイル２及び２’の巻き始め端子部１０及び１０’と巻き終わり端子部１１及び１１’は高周波駆動電源１６と電気的に接合されている。
【００６６】
また、本実施の形態では、前記端子部１０、１０’、１１、１１’の接続を切り替える切り替え手段としてのスイッチ１３、１４、１５及び制御部１２を有している。
【００６７】
この切り替え手段により、前記コイル２とコイル２’の接続方法を直列あるいは並列にすることで磁界を変化させることにより、発熱量をコントロールすることができる。
【００６８】
前記スイッチ１３、１４、１５の内、前記スイッチ１３を導通、前記スイッチ１４、１５を非導通にすることで前記コイル２および２’を直列に接続する。また、前記スイッチ１３を非導通、前記スイッチ１４、１５を導通にすることで前記コイル２および２’を並列に接続する。そして、この前記スイッチ１３、１４、１５は制御部１２より出された信号によりコントロールされる。
【００６９】
本実施例の構成を取る事で、コイルの接続方法を変更でき発熱量をコントロールすることが容易となる。また、本実施例では同一のコイルを使用することで提案しているが異なるコイルを使用することで、詳細な発熱量のコントロールができるようになる。
【００７０】
（第５の実施の形態）
図７は第５の実施の形態における２つのコイルユニット５のＣ−Ｃ断面による概略断面図及び側面図である。
図７において、補助コイル１８は、コイル２による加熱範囲の軸方向端部近傍に２個配置されており、コイル２により発生する磁場の方向に対して打ち消す方向に磁場を生じるよう形成されている。
【００７１】
本実施の形態においては、コア（図示せず）は、２つのコイルユニット５の軸方向に３分割され、両端の２個は、各々補助コイルのコイル中心を貫き、コイル２による磁界および補助コイル１８による磁界両方を過熱ローラ１に導く。
【００７２】
ホルダー４のコア設置穴４ａも同様に３分割されており、上記した３つのコアを全て保持できるようになっている。また、ホルダー４は、補助コイル保持部１９を有し、２個のコイルユニットを接合する際に、補助コイル１８を挟み込んで保持する構造になっている。
【００７３】
本実施の形態における加熱装置の作用を以下に示す。
【００７４】
例えば、本実施の形態における加熱装置の加熱領域よりも、通過する記録媒体９の幅が小さい場合、記録媒体９が通過する通紙領域では、加熱ローラ１の熱が記録媒体９に奪われるので、当該通紙領域の温度が下降する。
【００７５】
従って、温度検知手段２４、制御手段２５の働きにより、高周波駆動電源から、コイル２に供給される電流が増加し、当該部分の温度を上昇させようとする。したがって、通紙領域の温度は、設定温度まで上昇するが、同時に、通紙領域以外の部分の温度は、それ以上に温度が上昇してしまうことになる。
【００７６】
この時通紙領域外で、補助コイル１８に対し、コイル２と逆方向の磁場が発生するような電流を過昇温防止回路２０から供給することにより、加熱ローラ１にコイル２より印加される磁界がキャンセルされ、結果的に、通紙領域外の加熱ローラの温度の過昇温を防止することができる。
【００７７】
上記のように、本実施の形態の構成をとることにより、加熱領域よりも、記録媒体の通紙領域の方が小さい場合などに、通紙領域以外の領域の過昇温を防止することができる。
【００７８】
尚、コイルユニット５において、補助コイル保持部１９を予め設けることで補助コイル１８を安定した位置で動作させることができるとともに、組み立て上の作業性も向上する。
【００７９】
また、コイルユニット５を成形する際に、前記補助コイル１８も一体に成形してしまうことがより一層作業性を向上させることができる。尚、本実施の形態のコイルユニット５の代わりに、コイルコアユニット６を用いてもよいことはもちろんである。
【００８０】
（画像形成装置全体の構成）
本発明の実施の形態に係る加熱装置は、複写機などの画像形成装置に適用されるものである。
【００８１】
以下に、本発明における加熱装置を、電子写真方式の画像形成装置に備えられる定着装置として適用した場合について説明する。
【００８２】
この場合の構成を簡単に説明すると、公知の電子写真プロセスによって、シート上に未定着のトナー画像を形成し、その後、このシートに加熱及び加圧してトナー画像を定着させるために、定着装置が備えられるものである。
【００８３】
なお、以下に説明する定着装置としての加熱装置をそのまま、表面に多孔質高分子層が形成されたシート表面処理を施すための表面処理装置として適用することも可能である。
【００８４】
この場合の構成を簡単に説明すると、多孔質高分子層を有したシート上に、いわゆるインクジェット方式により画像を形成して、その後、このシートを加熱して、多孔質高分子層を融解させて表面処理を施すために表面処理装置が備えられるものである。
【００８５】
以下に、レーザープリンタの場合、および、画像読取装置と画像形成装置とを兼ね備えた装置の一例として複写機の場合に適用する態様について説明する。
まず、図８を参照してレーザープリンタの場合について説明する。
【００８６】
図８はレーザープリンタの概略構成図である。
【００８７】
まず、レーザープリンタについて概略を説明すると、図に示したように、レーザープリンタ１００は、得られた画像情報に基づいたレーザーＬをレーザースキャナ１０１によって発射し、画像形成手段を構成するプロセスカートリッジ１０２に内蔵された感光ドラム１０３上にレーザーＬを照射する。
【００８８】
すると、感光ドラム１０３上には潜像が形成され、プロセスカートリッジ１０２によって、この潜像がトナーにより現像化される。
【００８９】
一方、シート積載板１０４上に積載されたシートＳが、給送ローラ１０５、および、分離パッド１０６によって一枚ずつ分離されながら給送され、搬送ローラ１０７によって、さらに下流側に搬送され、この搬送されたシート上に、上述の感光ドラム１０３上に形成されたトナーによる現像が転写ローラ１０８によって転写される。
【００９０】
そして、この未定着のトナー像が形成されたシートは、さらに下流側に搬送され、定着装置１０９によってトナー像が定着されて、その後、排出ローラ１１０によって機外に排出される。
【００９１】
次に、図９を参照して複写機の場合について説明する。
図９は複写機の概略構成図である。
【００９２】
まず、複写機について概略を説明すると、図に示したように、複写機２００は、概略、原稿シートＳ１を画像読取部へ搬送するＡＳＦ（オートシートフィーダ）と、読み取った画像情報をシート上に画像形成を行う画像形成装置部Ｃとから構成されている。
【００９３】
ＡＳＦに複数載置された原稿シートＳ１は、分離ローラ２０１によって一枚ずつ分離されて、給送ローラ２０２によって原稿読取部へ給送される。
【００９４】
そして、照明２０３によって光が照射されて読み取られた画像光は複数の反射鏡等により感光ドラム２０４に導かれる。
【００９５】
すると、感光ドラム２０４上には読み取った画像の潜像が形成され、その後、現像器２０５によって潜像が現像化される。
【００９６】
一方、シート積載部２０６に積載されたシートＳ２は、分離ローラ２０７によって１枚ずつ分離されて搬送ローラ２０８によってさらに搬送され、シートＳ２上に、上述の感光ドラム２０４上に形成された現像が転写ローラ２０９によって転写され、さらに搬送ベルト２１０により搬送される。
【００９７】
そして、定着装置２１１によってトナー像が定着された後、図示しない排出ローラによって機外に排出される。
【００９８】
本構成においては、定着装置として、記録媒体である記録紙ないしOHPシートなどの転写材に転写されたトナー像を熱により溶融して当該記録媒体に定着させる熱定着装置が使用されている。
【００９９】
上述した定着装置１０９，２１１として、本発明に係る加熱装置を用いることにより、加熱装置の組立て時の作業性がよく、消費電力が少なく、無駄な発熱がなく、安定した画像定着特性または表面処理を実現した画像形成装置を安価で実現することができる。
【０１００】
本発明の実施態様の例を以下に列挙する。
【０１０１】
〔実施態様１〕
略円筒形の導電部材と、該導電部材の近傍に配置されたコイルとを有し、該コイルに通電する際に発生した磁界により前記導電部材に渦電流を誘起させて加熱する電磁誘導加熱方式の加熱装置において、磁界を発生させるコイルと、非磁性の材料により該コイルと一体成型して形成されたホルダーとからなるコイルユニットを２つ以上有することを特徴とする加熱装置。
【０１０２】
〔実施態様２〕
略円筒形の導電部材と、該導電部材の近傍に配置されたコイルとを有し、該コイルに通電する際に発生した磁界により前記導電部材に渦電流を誘起させて加熱する電磁誘導加熱方式の加熱装置において、磁界を発生させるコイルと、磁性体からなるコアと、非磁性の材料により該コイルおよびコアと一体成型して形成されたホルダーとからなるコイルコアユニットを２つ以上有することを特徴とする加熱装置。
【０１０３】
〔実施態様３〕
前記コイルの、前記略円筒形の導電部材に対向する面は、コイル軸と垂直方向に軸を有する円筒の一部をなす形状であり、該円筒の半径は、前記円筒形の導電部材の内周半径と略同一であることを特徴とする実施態様１または２に記載の加熱装置。
【０１０４】
〔実施態様４〕
前記ホルダーは、前記２つ以上のコイルユニットまたはコイルコアユニットを、接合された状態で互いに保持固定する保持部を備えたことを特徴とする実施態様１乃至３のいずれかに記載の加熱装置。
【０１０５】
〔実施態様５〕
前記２つ以上のコイルユニットまたはコイルコアユニットのコイルは、巻き始め部及び巻き終わり部が各々独立した端子部を有することを特徴とする実施態様１乃至４のいずれかに記載の加熱装置。
【０１０６】
〔実施態様６〕
前記端子部の接続を切り替える切り替え手段を有することを特徴とする実施態様５に記載の加熱装置。
【０１０７】
〔実施態様７〕
前記コイルより発生する磁界を打ち消す方向に磁界を発生する補助コイルを有することを特徴とした実施態様１乃至６のいずれかに記載の加熱装置。
【０１０８】
〔実施態様８〕
実施態様１乃至７のいずれかに記載の加熱装置を電子写真プロセスにおけるトナー定着またはインクジェットプロセスにおける記録媒体の表面処理に用いたことを特徴とする画像形成装置。
【０１０９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、コイルと、非磁性の材料によりコイルと一体成型して形成されたホルダーとからなるコイルユニットを２個以上接合することにより、柔らかいコイルをホルダーで支持して歪むことなく使用できるとともに、２個以上接合したコイルユニットを確実に保持することができる。
【０１１０】
さらに、コイルの歪みがなくなることから、加熱ローラとコイルとの距離を一定かつ均等に保ち続けることができる。また、コイルユニット全体として強度を持たせることで組み立て時の作業性が良くなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、第１の実施の形態における加熱装置の概略断面図である。
【図２】図２は、第１の実施の形態における２つのコイルユニットの概略断面図である。
【図３】図３は、加熱ローラの温度を設定温度に保つための制御回路の概略図である。
【図４】図４は、第２の実施の形態における加熱装置の概略断面図である。
【図５】図５は、第３の実施の形態における２つのコイルユニットの概略断面図、側面図及びコイルユニットの平面図である。
【図６】図６は、第４の実施の形態における加熱装置の電気等価回路である。
【図７】図７は、第５の実施の形態における２つのコイルユニットの概略断面図、側面図である。
【図８】図８は、画像形成装置全体の構成におけるプリンタの概略構成断面図である。
【図９】図９は、画像形成装置全体の構成における複写機の概略構成断面図である。
【図１０】図１０は、従来例におけるコイルを示した斜視図である。
【符号の説明】
１ 加熱ローラ
２ コイル
３ コア
４ ホルダー
４ａ コア保持穴
４ｂ コイルユニット接合面
５ コイルユニット
６ コイルコアユニット
７ 凸保持部
７ａ 嵌合穴
８ 凹保持部
８ａ 嵌合部
９ 記録媒体
１０ 巻き始め端子部
１０’ 巻き始め端子部
１１ 巻き終わり端子部
１１’ 巻き終わり端子部
１２ 制御部
１３ スイッチ
１４ スイッチ
１５ スイッチ
１６ 高周波駆動電源
１７ 加圧ローラ
１８ 補助コイル
１９ 補助コイル保持部
２０ 過昇温防止回路
２１ 接合部
２３ ニップ部
２４ 温度検知手段
２５ 制御手段
１００ レーザープリンタ
１０１ レーザースキャナ
１０２ プロセスカートリッジ
１０３ 感光ドラム
１０４ シート積載板
１０５ 給送ローラ
１０６ 分離パッド
１０７ 搬送ローラ
１０８ 転写ローラ
１０９ 定着装置
１１０ 排出ローラ
２００ 複写機
２０１ 分離ローラ
２０２ 給送ローラ
２０３ 照明
２０４ 感光ドラム
２０５ 現像器
２０６ シート積載板
２０７ 分離ローラ
２０８ 搬送ローラ
２０９ 転写ローラ
２１０ 搬送ベルト
Ｓ シート束（シート積載板上）
Ｓ１ 原稿シート
Ｓ２ シート束（シート積載板上）
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プロセスを用いた画像形成装置で主にトナーを熱圧着定着し、またはインクジェットプロセスを用いた画像形成装置で主に記録媒体であるシートの多孔質高分子層を融解して表面処理を施すための加熱装置及びこれを用いた画像形成装置であって、特に略円筒形の導電部材と、該導電部材の近傍に配置されたコイルとを有し、該コイルに通電する際に発生した磁界により前記導電部材に渦電流を誘起させて加熱し、記録媒体であるシート上に画像または文字を定着させ、またはシートの表面処理をする誘電加熱装置及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電磁誘導加熱方式の加熱装置は、導電部材（電磁誘導発熱性部材、誘導磁性材、磁界吸収導電材）に磁場を作用させて、該導電部材に渦電流を発生させて加熱するものであり、たとえば、電子写真方式、静電記録方式、磁気記録方式等の画像形成装置において未定着トナー画像を形成担持させた記録媒体を加熱して未定着トナー画像を永久固着画像として加熱定着させ、または、表面に多孔質高分子層が形成されたシートに、例えば、いわゆるインクジェット方式によって画像を形成させた後に、シートを加熱して、多孔質高分子層を融解させて表面処理を施すために用いる画像加熱装置として有効である。
【０００３】
電磁誘導加熱方式の加熱装置を画像加熱定着装置として備えた画像形成装置においては、導電部材である加熱ローラの内側に、磁場発生手段としての励磁コイルが配置されているものが多い（例えば、特許文献１）。
【０００４】
図１０は、特許文献１で開示された定着装置の実施例で用いられている空芯コイルの斜視図である。
【０００５】
上記実施例においては、導電部材である加熱ローラの内側に、磁場発生手段としての励磁コイル２が配置されている。
【０００６】
この励磁コイル２は、φ０．５ｍｍのポリアミドイミドを被覆したエナメル線で、これを１９本撚っている。ここでこの電線の配置は発熱パターンと効率を考え、１４本の電線が定着ローラ内側に適当なギャップを空けて配列されている。この電線の配置は、定着ローラを端面から見た円形断面の中心角３６０°のうち、片側約１５０゜に達しており、両側ではその倍の約３００゜に渡る定着ローラの内側を覆うような形となる。
【０００７】
この場合、このコイルを実現させるためには、内部にほぼ円筒の巻き治具を必要とする。実際に３００°の範囲でコイルを巻いてしまうと、この治具からコイルをはずせない構造となり、さらにこのコイルを保持する事も難しい状態となる。
【０００８】
上記従来例では、これを２分割して別々の型を作成し、半分ずつ（半円筒形状）コイルを形成し、それを繋げて一体化している。接続部２１は１９本の素線をそれぞれ繋げておらず、１カ所で全てを連結させる事により接続部の作業工数を減らすとともに、接続を確実なものとしている。
【０００９】
この構成であれば巻き型を容易に抜き取る事が可能となり、コイル形成後にこのコイルのホルダー部と一体化し、樹脂等で軽量化したベースに取り付ける事を可能としている。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−２７５９９１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、コイル２は材質として通常銅を用いているので、柔らかい銅線により形成されたコイル２を２つ以上重ねる構成では、コイル２に歪みが非常に生じやすくなる。従って、定着ローラとコイルの距離を一定かつ均等に保ち続けることが困難である。
【００１２】
上記が確実に保証されないと、定着ローラ上の温度分布が不均一になり、電子写真プロセスにおけるトナーの定着不良や、インクジェットプロセスにおけるシートの表面処理ムラを引き起こしてしまう。また、接合部２１を設けて一体化したコイル２は、量産性に乏しく取り扱いも難しい。
【００１３】
また、上記の構成では、２つのコイルに接合部２１を設け一体とする複雑な構成なので、動作中にこれらを確実に保持することが困難であるし、接合部の信頼性を確保するのが困難である。
【００１４】
安全性の点でも、コイル２と同様の高周波電流が接合部２１に流れる際に、表皮効果や近接効果によって表皮抵抗が増大し、発熱が大きくなるという問題がある。
【００１５】
本発明の目的は、電磁誘導加熱方式の加熱装置において、簡易な手段によって加熱ローラ内で２つ以上接合したコイルユニットを確実に保持するとともに、加熱ローラとコイルの距離を一定でかつ均等に保ち続け、作業性が良く量産化に適し、無駄な発熱のない、画像形成装置に適用可能な電磁誘導加熱方式の加熱装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明にあっては略円筒形の導電部材と、該導電部材の近傍に配置されたコイルとを有し、該コイルに通電する際に発生した磁界により前記導電部材に渦電流を誘起させて加熱する電磁誘導加熱方式の加熱装置において、磁界を発生させるコイルと、非磁性の材料により該コイルと一体成型して形成されたホルダーとからなるコイルユニットを２つ以上有することを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、コイルと、該コイルと一体成型して形成されたホルダーとをコイルユニットとすることで、柔らかいコイルをホルダーで支持して歪むことなく使用できるとともに、２つ以上接合したコイルユニットを確実に保持することができる。さらに、コイルの歪みがなくなることから、加熱ローラとコイルとの距離を一定かつ均等に保ち続けることができる。そして、コイルユニット全体として強度を持たせることで組み立て時の作業性が良くなるという効果がある。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１は本実施の形態における加熱装置の概略の断面図である。
図２は、本実施の形態における２つのコイルユニットの概略の断面図である。
【００２０】
図１において、円筒形の導電部材としての加熱ローラ１は、円筒の中心軸周りに回転可能に支持されている。加熱ローラ１は、鉄やニッケル、ステンレスなどの磁性特性をもつ導電部材で形成されている。
【００２１】
加熱ローラ１の内部には、半円筒形のコイルユニット５が、２個接合されることにより略円筒形状を形成して、加熱ローラ１の回転軸を中心として配置されている。
【００２２】
加圧ローラ１７は金属芯の外周にシリコンゴム等からなるゴム層が形成された構造となっており、加熱ローラ１と平行に配置され、所定の圧力で加熱ローラに圧接されている。加熱ローラ１と加圧ローラ１７は、ともに、図示しない回転駆動装置の回転力により矢印Ａ方向に回転する。この際に、加熱ローラ１と加圧ローラ１７は、直線状の接触部分２３を形成するが、この接触部分をニップ部と呼んでいる。
【００２３】
コイルユニット５は、磁界を発生するコイル２と、液晶ポリマー樹脂によりコイル２と一体成型されたホルダー４とからなっている。ホルダー４の材料としては、液晶ポリマー樹脂に限られず、フェノール樹脂等、耐熱性・断熱性・剛性を有するものであれば使用可能である。
【００２４】
ここでコイル２の、加熱ローラに対向する面は、コイル軸と垂直方向に軸を有する円筒の一部をなしており、その円筒の半径Ｒ２は、加熱ローラの内周半径Ｒ１より若干小さい値となっている。
【００２５】
また、コイルユニット全体も、略半円筒形をしており、その半径Ｒ３は、Ｒ２にホルダーの厚み分を加えた値で、Ｒ２＜Ｒ３＜Ｒ１の関係を保っている。また、本実施の形態にかかるホルダー４では、異電位となる可能性のある部材に相対する部位全てにおいて０．４ｍｍ以上の厚みを確保している。
【００２６】
従って、Ｒ３はＲ２に比較して０．４ｍｍ以上大きい値をとっている。尚、コイルユニット５は、正しく半円筒形でなくてもよく、その場合は、上記Ｒ２＜Ｒ３＜Ｒ１の関係は成立しなくてもよい。
【００２７】
また、コア３は、コイル２、加熱ローラ１とともに磁気回路を構成し、コイル２に通電することにより発生した磁界を加熱ローラ１に効率的に導くためのもので、フェライトなどの磁性体からなる。
【００２８】
本実施の形態では、図２に示すように、一方のコイルユニット５に設けたコア保持穴４ａに、コア３を圧入または挿入後接着し、さらにコア３の逆側から、他方のコイルユニット５をコア３に圧入または挿入後接着することにより、２個のコイルユニット５と、コア３を固定している。
【００２９】
また、コイルユニット５の固定方法は、上記のように、コア３を介して、固定する方法でもよいし、ホルダー４同士を接着またはねじ留めする方法でもよい。
【００３０】
また、コイルユニット５同士を必ずしも接合させる必要はなく、間に空間があってもよいし、他の部材を介してもよい。
【００３１】
また、本実施の形態では、略半円筒形のコイルユニット５を２個接合しているが、例えば扇型のコイルユニット５を３個またはそれ以上接合させる構成でもよい。
【００３２】
上記加熱装置は以下のように作用する。
【００３３】
加熱装置の動作開始時には、２つのコイルユニット５に図３に示す外部高周波駆動電源２６より高周波電流（１０ｋＨｚ〜１２００ｋＨｚ程度）を印加する。その際に各々のコイル２により発生した交番磁界は、空気より透磁率の高いコア３内を通り、コア３の両端を通じて２箇所から加熱ローラ１に印加される。
【００３４】
そして、その交番磁界は、電磁誘導の原理により加熱ローラ１内に渦電流を発生させる。
【００３５】
本実施の形態における加熱装置は、その渦電流によるジュール熱を利用して、加熱ローラ１自体を加熱し、複写機やプリンタなどの電子写真プロセスにおけるトナー定着または、インクジェットプロセスにおけるシート表面処理を行うものである。
【００３６】
図３は、加熱ローラ１の温度を設定温度に保つための制御回路の概略図である。
【００３７】
図３において、温度検知手段２４によって加熱ローラ１の温度が検知され、その検知信号は制御手段２５に入力される。制御手段２５は、その検知信号が設定温度に応じた所定の値になるように、高周波駆動電源２６から２つのコイルユニット５に印加される電流をオン・オフ制御する。この制御の方法には、オン・オフ制御の他、位相角制御によって加熱ローラ１に送出する電力をコントロールする方法などがある。
【００３８】
上記の制御方法により、加熱ローラ１の温度は設定温度に維持されるが、この設定温度は、トナーを融解して記録媒体上に定着し、またはインクジェットプロセスで主にシートの多孔質高分子層を融解して表面処理を施すのに十分な温度であり、例えば、トナーを記録媒体上に定着する場合は、１６０℃から２００℃程度である。
【００３９】
上記の方法によって十分加熱された加熱ローラ１と加圧ローラ１７の間のニップ部２３を記録媒体９が通過することにより、２本のローラ間の圧力と熱で、前記トナー定着または表面処理が行われる。
【００４０】
なお、本実施の形態においてはコア３を用いた状態を説明しているが、コア３がなくても加熱ローラ１とコイルユニット５の間の距離を近づけることで、加熱ローラ１に十分な磁界が導かれ、コア３を用いた場合と同様の効果が得られる。
【００４１】
また、本実施の形態では、円筒形の導電部材として金属の加熱ローラ１を用いているが、同様の磁気特性を持つ金属フィルムを用いても同様の効果が得られる。
【００４２】
本実施の形態によれば、コイル２と、コイル２と一体成型して形成されたホルダー４とをコイルユニット５とすることで、柔らかいコイル２をホルダー４で支持しているので、コイルユニット５をどのような姿勢で配置しても、コイル自身が歪むことなく全体における電気的なインピーダンスを変えずに安定した発熱特性を得ることができる。
【００４３】
また、２つ以上接合したコイルユニット５も確実に保持することができる。さらに、コイル２の歪みがなくなることから、略円筒形の導電部材である加熱ローラ１とコイル２との距離を一定かつ均等に保ち続けることができる。そして、コイルユニット５全体として強度を持たせることで組み立て時の作業性が良くなるという効果がある。
【００４４】
また、本実施の形態では、前記コイル２と一体成型することにより前記ホルダー４を形成する材料として、液晶ポリマーを用いているため、ホルダー４上記効果をあげるために充分な耐熱性・断熱性・剛性を有している。またホルダー４に非磁性の材料を用いているので、コイル１が発生する磁界に影響を及ぼすこともない。
【００４５】
また、加熱ローラ１を誘導加熱により発熱させるには、コイル２が前記加熱ローラ１に対し対向する面積が多いほど発熱効率が良いことが研究の中で分かっているので、本実施の形態に示すように、コイル２の、略円筒形の導電部材である加熱ローラ１に対向する面を、コイル軸と垂直方向に軸を有する円筒の一部をなす形状とし、その円筒の半径Ｒ２を、加熱ローラ１の内周半径Ｒ１と略同一とすることにより、円筒形の導電部材である加熱ローラ１に対して、コイル２が対向する面積を増やすことができ、加熱ローラ１を効率よく加熱することができ、装置の消費電力を低減することができる。
【００４６】
また、コイル２の加熱ローラ１の内面に対向する面の形状の曲率が、定着ローラ１の曲率と近似していることが、長手方向における温度ムラなどの問題に対し有効であることが分かっているので、本実施の形態の構成をとることで加熱ローラの長手方向の温度ムラも防止することができる。
【００４７】
また、本実施の形態では、前記ホルダー４は、異電位となる部材に相対する部位全てにおいて０．４ｍｍ以上の厚みを確保しているので、ホルダー４が、加熱ローラ１と、コイル２など、異電位になる可能性のある部材間の絶縁部材となり、両者に安全な距離を保つことができる。
【００４８】
さらに、ホルダー４の材料としてＵＬ認可品や電取認可品を使用することで、国内外の規制による必要な空間距離は、条件として沿面距離に置き換えることも可能となり設計上の制約が緩和される。
【００４９】
（第２の実施の形態）
図４は第２の実施の形態に係る加熱装置の概略の断面図である。
【００５０】
本実施の形態においては、磁界を発生させるコイル２と、磁性体からなるコア３と、フェノール樹脂により該コイルおよびコアと一体成型して形成されたホルダー４とからなるコイルコアユニット６を２個接合している。その他の構成は、第１の実施の形態に示したものと同様である。
【００５１】
すなわち、コイル２とホルダー４に加えコア３も含めてコイルコアユニット６として一体成型している。従って、組立て時の作業性が向上し、コア３を挿入していた分作業効率を向上させる。
【００５２】
また、コアのがたつきによる欠けや特性変化といった問題も減少する効果がある。コイルコアユニット６の固定方法は、ホルダー４同士を接着してもよいし、ねじ留めする方法でもよい。
【００５３】
また、コイルコアユニット６同士を必ずしも接合させる必要はなく、間に空間があってもよいし、他の部材を介してもよい。
【００５４】
また、本実施の形態では、略半円筒形のコイルコアユニット６を２個接合しているが、例えば扇型のコイルコアユニット６を３個またはそれ以上接合させる構成でもよい。
【００５５】
（第３の実施の形態）
図５は、第３の実施の形態における２つのコイルユニット５のＢ−Ｂ断面による概略断面図、側面図及びコイルユニット５の平面図である。
【００５６】
図５に示す第３の実施の形態では、略半円筒形をしたコイルユニット５におけるホルダー４の、コイルユニット５同士が接合する面４ｂの４隅近傍に、２個の凸保持部７と、２個の凹保持部８が、各々対角位置に具備されている。
【００５７】
凸保持部７は、４ｂ面から垂直に突出した略四角柱であり、四角柱の、コイルユニットの円筒軸方向側面には、各々嵌合爪７ａが配設されている。一方、凹保持部８は、４ｂ面の、コイルユニット５の４ｂ面同士を接合したときに、凸保持部が挿入される凹部であり、穴形状は、凸保持部と略同形状である。凹保持部のの奥部には、嵌合爪７ａが嵌合するための嵌合部８ａが設けられている。
【００５８】
コイルユニット５は、第１、第２の実施の形態と同様、コイル２と、液晶ポリマー樹脂によりコイル２と一体成型して形成されたホルダー４とからなっているが、一体成型の際にホルダー４の一部として凸保持部７、凹保持部８を設けている。
【００５９】
このことによりコイルユニット５を接合する際に、上下のホルダー４の各々２個ずつの凸保持部と各々２個ずつの凹保持部が互いに嵌合することにより、２個のコイルユニット５を、接着や、ねじ留めを行う必要もなく、より確実に、接合された状態で保持固定することができ、製品コストを下げ、信頼性を向上させることができる。
【００６０】
また、凸保持部７及び凹保持部８は、一体成形する時に同時に形成しているので、部品点数を削減することができる。また、同じコイルユニット５を上下にて組み合わせることができるので、組み立て時の誤作業などを防止することができる。もちろん、凸保持部７、凹保持部８はホルダー４と別部品とし、取り付けても問題はない。
【００６１】
凸保持部７、凹保持部８の形状についても、本実施例の形状に限定されるものではなく、２個以上のコイルユニット５を確実に保持、固定できる保持部として機能するのであれば別の形状でもよい。また、本実施の形態のコイルユニット５の代わりに、コイルコアユニット６を用いてもよいことはもちろんである。
【００６２】
（第４の実施の形態）
図６に、本実施の形態における加熱装置の電気等価回路を示す。
【００６３】
加熱ローラ１近傍に配置された前記コイル２及び２’の前記巻き始め端子部１０及び１０’と前記巻き終わり端子部１１及び１１’は、前記定着ローラ１の外部で互いに独立した端子部を持っている。
【００６４】
本実施の形態の構成をとれば、接合部を設けて一体化したコイルに比べ、コイル２と２’を繋げて一体化するなどの煩雑な作業がなくなり、量産性も向上し、取り扱いも容易となる。また、加熱ローラから離れたところに端子部があるため、加熱ローラの熱が、接合部に加わることもなく、加熱ローラ近傍に配設される接合部の温度が高温になるという問題もなくなる。
【００６５】
また、コイル２及び２’の巻き始め端子部１０及び１０’と巻き終わり端子部１１及び１１’は高周波駆動電源１６と電気的に接合されている。
【００６６】
また、本実施の形態では、前記端子部１０、１０’、１１、１１’の接続を切り替える切り替え手段としてのスイッチ１３、１４、１５及び制御部１２を有している。
【００６７】
この切り替え手段により、前記コイル２とコイル２’の接続方法を直列あるいは並列にすることで磁界を変化させることにより、発熱量をコントロールすることができる。
【００６８】
前記スイッチ１３、１４、１５の内、前記スイッチ１３を導通、前記スイッチ１４、１５を非導通にすることで前記コイル２および２’を直列に接続する。また、前記スイッチ１３を非導通、前記スイッチ１４、１５を導通にすることで前記コイル２および２’を並列に接続する。そして、この前記スイッチ１３、１４、１５は制御部１２より出された信号によりコントロールされる。
【００６９】
本実施例の構成を取る事で、コイルの接続方法を変更でき発熱量をコントロールすることが容易となる。また、本実施例では同一のコイルを使用することで提案しているが異なるコイルを使用することで、詳細な発熱量のコントロールができるようになる。
【００７０】
（第５の実施の形態）
図７は第５の実施の形態における２つのコイルユニット５のＣ−Ｃ断面による概略断面図及び側面図である。
図７において、補助コイル１８は、コイル２による加熱範囲の軸方向端部近傍に２個配置されており、コイル２により発生する磁場の方向に対して打ち消す方向に磁場を生じるよう形成されている。
【００７１】
本実施の形態においては、コア（図示せず）は、２つのコイルユニット５の軸方向に３分割され、両端の２個は、各々補助コイルのコイル中心を貫き、コイル２による磁界および補助コイル１８による磁界両方を過熱ローラ１に導く。
【００７２】
ホルダー４のコア設置穴４ａも同様に３分割されており、上記した３つのコアを全て保持できるようになっている。また、ホルダー４は、補助コイル保持部１９を有し、２個のコイルユニットを接合する際に、補助コイル１８を挟み込んで保持する構造になっている。
【００７３】
本実施の形態における加熱装置の作用を以下に示す。
【００７４】
例えば、本実施の形態における加熱装置の加熱領域よりも、通過する記録媒体９の幅が小さい場合、記録媒体９が通過する通紙領域では、加熱ローラ１の熱が記録媒体９に奪われるので、当該通紙領域の温度が下降する。
【００７５】
従って、温度検知手段２４、制御手段２５の働きにより、高周波駆動電源から、コイル２に供給される電流が増加し、当該部分の温度を上昇させようとする。したがって、通紙領域の温度は、設定温度まで上昇するが、同時に、通紙領域以外の部分の温度は、それ以上に温度が上昇してしまうことになる。
【００７６】
この時通紙領域外で、補助コイル１８に対し、コイル２と逆方向の磁場が発生するような電流を過昇温防止回路２０から供給することにより、加熱ローラ１にコイル２より印加される磁界がキャンセルされ、結果的に、通紙領域外の加熱ローラの温度の過昇温を防止することができる。
【００７７】
上記のように、本実施の形態の構成をとることにより、加熱領域よりも、記録媒体の通紙領域の方が小さい場合などに、通紙領域以外の領域の過昇温を防止することができる。
【００７８】
尚、コイルユニット５において、補助コイル保持部１９を予め設けることで補助コイル１８を安定した位置で動作させることができるとともに、組み立て上の作業性も向上する。
【００７９】
また、コイルユニット５を成形する際に、前記補助コイル１８も一体に成形してしまうことがより一層作業性を向上させることができる。尚、本実施の形態のコイルユニット５の代わりに、コイルコアユニット６を用いてもよいことはもちろんである。
【００８０】
（画像形成装置全体の構成）
本発明の実施の形態に係る加熱装置は、複写機などの画像形成装置に適用されるものである。
【００８１】
以下に、本発明における加熱装置を、電子写真方式の画像形成装置に備えられる定着装置として適用した場合について説明する。
【００８２】
この場合の構成を簡単に説明すると、公知の電子写真プロセスによって、シート上に未定着のトナー画像を形成し、その後、このシートに加熱及び加圧してトナー画像を定着させるために、定着装置が備えられるものである。
【００８３】
なお、以下に説明する定着装置としての加熱装置をそのまま、表面に多孔質高分子層が形成されたシート表面処理を施すための表面処理装置として適用することも可能である。
【００８４】
この場合の構成を簡単に説明すると、多孔質高分子層を有したシート上に、いわゆるインクジェット方式により画像を形成して、その後、このシートを加熱して、多孔質高分子層を融解させて表面処理を施すために表面処理装置が備えられるものである。
【００８５】
以下に、レーザープリンタの場合、および、画像読取装置と画像形成装置とを兼ね備えた装置の一例として複写機の場合に適用する態様について説明する。
まず、図８を参照してレーザープリンタの場合について説明する。
【００８６】
図８はレーザープリンタの概略構成図である。
【００８７】
まず、レーザープリンタについて概略を説明すると、図に示したように、レーザープリンタ１００は、得られた画像情報に基づいたレーザーＬをレーザースキャナ１０１によって発射し、画像形成手段を構成するプロセスカートリッジ１０２に内蔵された感光ドラム１０３上にレーザーＬを照射する。
【００８８】
すると、感光ドラム１０３上には潜像が形成され、プロセスカートリッジ１０２によって、この潜像がトナーにより現像化される。
【００８９】
一方、シート積載板１０４上に積載されたシートＳが、給送ローラ１０５、および、分離パッド１０６によって一枚ずつ分離されながら給送され、搬送ローラ１０７によって、さらに下流側に搬送され、この搬送されたシート上に、上述の感光ドラム１０３上に形成されたトナーによる現像が転写ローラ１０８によって転写される。
【００９０】
そして、この未定着のトナー像が形成されたシートは、さらに下流側に搬送され、定着装置１０９によってトナー像が定着されて、その後、排出ローラ１１０によって機外に排出される。
【００９１】
次に、図９を参照して複写機の場合について説明する。
図９は複写機の概略構成図である。
【００９２】
まず、複写機について概略を説明すると、図に示したように、複写機２００は、概略、原稿シートＳ１を画像読取部へ搬送するＡＳＦ（オートシートフィーダ）と、読み取った画像情報をシート上に画像形成を行う画像形成装置部Ｃとから構成されている。
【００９３】
ＡＳＦに複数載置された原稿シートＳ１は、分離ローラ２０１によって一枚ずつ分離されて、給送ローラ２０２によって原稿読取部へ給送される。
【００９４】
そして、照明２０３によって光が照射されて読み取られた画像光は複数の反射鏡等により感光ドラム２０４に導かれる。
【００９５】
すると、感光ドラム２０４上には読み取った画像の潜像が形成され、その後、現像器２０５によって潜像が現像化される。
【００９６】
一方、シート積載部２０６に積載されたシートＳ２は、分離ローラ２０７によって１枚ずつ分離されて搬送ローラ２０８によってさらに搬送され、シートＳ２上に、上述の感光ドラム２０４上に形成された現像が転写ローラ２０９によって転写され、さらに搬送ベルト２１０により搬送される。
【００９７】
そして、定着装置２１１によってトナー像が定着された後、図示しない排出ローラによって機外に排出される。
【００９８】
本構成においては、定着装置として、記録媒体である記録紙ないしOHPシートなどの転写材に転写されたトナー像を熱により溶融して当該記録媒体に定着させる熱定着装置が使用されている。
【００９９】
上述した定着装置１０９，２１１として、本発明に係る加熱装置を用いることにより、加熱装置の組立て時の作業性がよく、消費電力が少なく、無駄な発熱がなく、安定した画像定着特性または表面処理を実現した画像形成装置を安価で実現することができる。
【０１００】
本発明の実施態様の例を以下に列挙する。
【０１０１】
〔実施態様１〕
略円筒形の導電部材と、該導電部材の近傍に配置されたコイルとを有し、該コイルに通電する際に発生した磁界により前記導電部材に渦電流を誘起させて加熱する電磁誘導加熱方式の加熱装置において、磁界を発生させるコイルと、非磁性の材料により該コイルと一体成型して形成されたホルダーとからなるコイルユニットを２つ以上有することを特徴とする加熱装置。
【０１０２】
〔実施態様２〕
略円筒形の導電部材と、該導電部材の近傍に配置されたコイルとを有し、該コイルに通電する際に発生した磁界により前記導電部材に渦電流を誘起させて加熱する電磁誘導加熱方式の加熱装置において、磁界を発生させるコイルと、磁性体からなるコアと、非磁性の材料により該コイルおよびコアと一体成型して形成されたホルダーとからなるコイルコアユニットを２つ以上有することを特徴とする加熱装置。
【０１０３】
〔実施態様３〕
前記コイルの、前記略円筒形の導電部材に対向する面は、コイル軸と垂直方向に軸を有する円筒の一部をなす形状であり、該円筒の半径は、前記円筒形の導電部材の内周半径と略同一であることを特徴とする実施態様１または２に記載の加熱装置。
【０１０４】
〔実施態様４〕
前記ホルダーは、前記２つ以上のコイルユニットまたはコイルコアユニットを、接合された状態で互いに保持固定する保持部を備えたことを特徴とする実施態様１乃至３のいずれかに記載の加熱装置。
【０１０５】
〔実施態様５〕
前記２つ以上のコイルユニットまたはコイルコアユニットのコイルは、巻き始め部及び巻き終わり部が各々独立した端子部を有することを特徴とする実施態様１乃至４のいずれかに記載の加熱装置。
【０１０６】
〔実施態様６〕
前記端子部の接続を切り替える切り替え手段を有することを特徴とする実施態様５に記載の加熱装置。
【０１０７】
〔実施態様７〕
前記コイルより発生する磁界を打ち消す方向に磁界を発生する補助コイルを有することを特徴とした実施態様１乃至６のいずれかに記載の加熱装置。
【０１０８】
〔実施態様８〕
実施態様１乃至７のいずれかに記載の加熱装置を電子写真プロセスにおけるトナー定着またはインクジェットプロセスにおける記録媒体の表面処理に用いたことを特徴とする画像形成装置。
【０１０９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、コイルと、非磁性の材料によりコイルと一体成型して形成されたホルダーとからなるコイルユニットを２個以上接合することにより、柔らかいコイルをホルダーで支持して歪むことなく使用できるとともに、２個以上接合したコイルユニットを確実に保持することができる。
【０１１０】
さらに、コイルの歪みがなくなることから、加熱ローラとコイルとの距離を一定かつ均等に保ち続けることができる。また、コイルユニット全体として強度を持たせることで組み立て時の作業性が良くなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、第１の実施の形態における加熱装置の概略断面図である。
【図２】図２は、第１の実施の形態における２つのコイルユニットの概略断面図である。
【図３】図３は、加熱ローラの温度を設定温度に保つための制御回路の概略図である。
【図４】図４は、第２の実施の形態における加熱装置の概略断面図である。
【図５】図５は、第３の実施の形態における２つのコイルユニットの概略断面図、側面図及びコイルユニットの平面図である。
【図６】図６は、第４の実施の形態における加熱装置の電気等価回路である。
【図７】図７は、第５の実施の形態における２つのコイルユニットの概略断面図、側面図である。
【図８】図８は、画像形成装置全体の構成におけるプリンタの概略構成断面図である。
【図９】図９は、画像形成装置全体の構成における複写機の概略構成断面図である。
【図１０】図１０は、従来例におけるコイルを示した斜視図である。
【符号の説明】
１ 加熱ローラ
２ コイル
３ コア
４ ホルダー
４ａ コア保持穴
４ｂ コイルユニット接合面
５ コイルユニット
６ コイルコアユニット
７ 凸保持部
７ａ 嵌合穴
８ 凹保持部
８ａ 嵌合部
９ 記録媒体
１０ 巻き始め端子部
１０’ 巻き始め端子部
１１ 巻き終わり端子部
１１’ 巻き終わり端子部
１２ 制御部
１３ スイッチ
１４ スイッチ
１５ スイッチ
１６ 高周波駆動電源
１７ 加圧ローラ
１８ 補助コイル
１９ 補助コイル保持部
２０ 過昇温防止回路
２１ 接合部
２３ ニップ部
２４ 温度検知手段
２５ 制御手段
１００ レーザープリンタ
１０１ レーザースキャナ
１０２ プロセスカートリッジ
１０３ 感光ドラム
１０４ シート積載板
１０５ 給送ローラ
１０６ 分離パッド
１０７ 搬送ローラ
１０８ 転写ローラ
１０９ 定着装置
１１０ 排出ローラ
２００ 複写機
２０１ 分離ローラ
２０２ 給送ローラ
２０３ 照明
２０４ 感光ドラム
２０５ 現像器
２０６ シート積載板
２０７ 分離ローラ
２０８ 搬送ローラ
２０９ 転写ローラ
２１０ 搬送ベルト
Ｓ シート束（シート積載板上）
Ｓ１ 原稿シート
Ｓ２ シート束（シート積載板上）
Claims (1)
- 略円筒形の導電部材と、該導電部材の近傍に配置されたコイルとを有し、該コイルに通電する際に発生した磁界により前記導電部材に渦電流を誘起させて加熱する電磁誘導加熱方式の加熱装置において、磁界を発生させるコイルと、非磁性の材料により該コイルと一体成型して形成されたホルダーとからなるコイルユニットを２つ以上有することを特徴とする加熱装置。
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