JPH10162944A - 加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気誘導加熱方式・上下加熱方式の加熱装置
について、低コスト構成で、かつ効率の良い上下加熱を
行なうこと。 【解決手段】 互いに圧接してニップ部Ｎを形成し、そ
れぞれ磁気誘導発熱性である第１と第２の２つの回転体
１１・１２を有し、該両回転体のニップ部に被加熱材Ｐ
を導入して挟持搬送させ、励磁コイル１６から発生する
磁界による該両回転体の磁気誘導発熱で該被加熱材を加
熱する加熱装置において、上記励磁コイル１６が第１と
第２の回転体１１・１２のニップ部Ｎを中心に第１と第
２の２つの回転体中に形成した単一コイルであること、
上記励磁コイルが、回転体の回転軸に垂直な面で見たと
き、ニップ部近傍において回転体の回転方向上流側に多
く巻かれていること、上記励磁コイルが、回転体の回転
軸に垂直な面で見たとき、ニップ部近傍において回転体
の回転方向下流側には巻かれていないこと等。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱装置、より具
体的には磁気（電磁）誘導加熱方式の加熱装置、及び該
加熱装置を画像の加熱定着装置として備えた画像形成装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、プリンタ・複写機・ファクシミ
リなどの画像形成装置において、転写材シート・印刷紙
・感光紙（エレクトロファックスシート）・静電記録紙
などの被記録材に電子写真・静電記録・磁気記録等の適
宜の画像形成プロセス手段により転写（間接）方式もし
くは直接方式で形成担持させた未定着顕画剤像（未定着
トナー画像）を定着させるための加熱定着装置に代表さ
れる像加熱装置としては、熱ローラ方式、フィルム加熱
方式、磁気誘導加熱方式等の接触加熱方式の加熱装置が
広く用いられている。

【０００３】熱ローラ方式の加熱装置は、ハロゲンラン
プ等の熱源により加熱され、所定の温度に温調される熱
ローラ（定着ローラ）と、これに圧接させた加圧ローラ
との回転ローラ対を基本構成とし、該両ローラの圧接ニ
ップ部（定着ニップ部）に被加熱材としての被記録材を
導入し挟持搬送させることで、熱ローラの熱で被記録材
面の未定着顕画剤像を加熱定着させるものである。

【０００４】フィルム加熱方式の加熱装置は、特開昭６
３−３１３１８２号公報・特開平１−２６３６７９号公
報・同２−１５７８７８号公報・同４−４４０７５号公
報・同４−４４０７５〜４４０８３号公報・同４−２０
４９８０〜２０４９８４号公報等に提案され、実用化も
されている。

【０００５】この装置は、支持部材に固定支持させた加
熱体に被加熱材を耐熱性・薄肉のフィルム材（定着フィ
ルム）を介して密着させ、フィルム材を加熱体に摺動移
動させて加熱体の熱をフィルム材を介して被加熱材へ与
える方式構成のものである。加熱体として、昇温の速い
低熱容量のもの、例えば、耐熱性・絶縁性・良熱伝導性
等の特性を有するアルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）や窒化アルミ
ニウム（ＡｌＮ）等のセラミック基板と、該基板の面に
具備させた通電により発熱する抵抗層を基本構成体とす
る所謂セラミックヒータを用いることができ、またフィ
ルム材として薄膜で低熱容量のものを用いることができ
るために、熱ローラ方式の加熱装置よりも熱伝達効率が
高く、装置の立ち上がりも速く、ウェイトタイムの短縮
化（クイックスタート性：オンデマンドで作動）や省電
力化が可能となる。

【０００６】磁気誘導加熱方式の像加熱装置として、特
公平５−９０２７号公報では、交番磁界により定着ロー
ラの芯金部に渦電流を発生させジュール熱によって該芯
金部即ち定着ローラを磁気誘導発熱させることが提案さ
れている。

【０００７】図９に該装置の概略構成を示した。５０・
５４は略並行に配列し互いに圧接させてニップ部Ｎ（定
着ニップ部、加熱ニップ部）を形成させた上下一対の定
着ローラと弾性加圧ローラである。定着ローラ５０は磁
気誘導発熱性材料としての強磁性体製の円筒状の芯金部
を主体とし、一般にその外周面に離型層・弾性層等の所
望の機能層が一層あるいは複数層形成される。加圧ロー
ラ５４は芯金５４ａとその外回りに同心一体にローラ状
に形成した弾性層５４ｂからなり、不図示の加圧手段で
定着ローラ５０側に弾性層５４ｂの弾性に抗して加圧さ
れて定着ローラ５０との間に所定幅のニップ部Ｎを形成
させてある。定着ローラ５０と加圧ローラ５４は矢示の
方向に回転する。

【０００８】５１は励磁鉄芯５２に巻いた励磁コイルで
あり、定着ローラ５０の円筒状の芯金部内に配設してあ
る。５３は補助鉄芯であり、定着ローラの外側において
該ローラの円筒状芯金部内に配設した励磁コイル５１の
励磁鉄芯５２に対向させて配設してあり、励磁鉄芯５２
と該補助鉄芯５３で閉磁路を形成する。励磁コイル５１
には不図示の駆動電源から高周波の交流電流が印加さ
れ、この電流印加で破線示のように交番磁界が発生し、
それが定着ローラ５０の円筒状芯金部に作用する。定着
ローラ５０の円筒状芯金部は磁気誘導発熱性材料として
の強磁性体製であるから、この定着ローラ５０の円筒状
芯金部に交番磁界により渦電流が発生し該円筒状芯金部
がジュール熱によって発熱する。即ち定着ローラ５０が
磁気誘導加熱される。該定着ローラ５０の温度は不図示
の温度検出手段を含む温調系により駆動電源から励磁コ
イル５１への給電が制御されることで所定の定着温度に
温調される。

【０００９】而して、定着ローラ５０と加圧ローラ５４
が回転され、定着ローラ５０が磁気誘導加熱されて所定
の定着温度に温調された状態において、ニップ部Ｎに被
加熱材としての、未定着トナー画像ｔを担持した被記録
材Ｐが画像面を定着ローラ５０側にして導入され、該ニ
ップ部Ｎで挟持搬送される。このニップ部搬送通過過程
において定着ローラ５０による加熱で被記録材Ｐ上の未
定着トナー画像ｔが被記録材Ｐ面に永久固着像として加
熱定着される。

【００１０】このように渦電流の発生を利用すること
で、加熱手段としての定着ローラを直接発熱させて発熱
位置を被加熱材としての被記録材のトナー画像に近くす
ることができ、熱ローラ方式の加熱装置よりも加熱効率
アップが達成できる等の有利性がある。

【００１１】またフルカラー画像形成装置における加熱
定着装置には、最大４層の色トナーの重なりからなる厚
みのあるトナー層を十分加熱溶融させる能力を要求さ
れ、大きな熱容量を有する定着ローラの芯金やトナー像
を包み込んで均一に溶融するためのゴム弾性層を介して
トナー像の加熱を行なうために、磁気誘導加熱方式の加
熱装置として、実開昭５４−１７９７３号公報に開示の
ように定着ローラと加圧ローラの双方に励磁コイルを具
備させて定着ローラと加圧ローラの両ローラを磁気誘導
加熱させる構成のもの（上下加熱方式）、米国特許第５
２７８６１８号明細書に開示のように定着ローラを小熱
容量化した定着フィルムを用いて、ニップ部近傍の励磁
部材により加熱する構成のものが提案されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した各種
方式の加熱装置のうち特に磁気誘導加熱方式の加熱装置
に関する。さらに詳しくは、磁気誘導加熱方式・上下加
熱方式の加熱装置の改善に関する。

【００１３】即ち前述したフルカラー画像形成装置にお
ける加熱定着装置の例のように、被加熱材としての被記
録材を加熱するニップ部を形成する２つの対向圧接回転
体の両方の加熱（上下加熱）が必要な場合、加熱を磁気
誘導加熱方式とするとき、両回転体内に励磁コイルを有
し、それぞれの励磁コイルに対して駆動電源を持つ構成
ではコストが高くなってしまう。

【００１４】本発明は、磁気誘導加熱方式・上下加熱方
式の加熱装置について、低コスト構成で、かつ効率の良
い上下加熱を行なうことを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする磁気誘導加熱方式・上下加熱方式の加熱装置、
及び該加熱装置を画像の加熱定着装置として備えた画像
形成装置である。

【００１６】（１）互いに圧接してニップ部を形成し、
それぞれ磁気誘導発熱性である第１と第２の２つの回転
体を有し、該両回転体のニップ部に被加熱材を導入して
挟持搬送させ、励磁コイルから発生する磁界による該両
回転体の磁気誘導発熱で該被加熱材を加熱する加熱装置
において、上記励磁コイルが第１と第２の回転体のニッ
プ部を中心に第１と第２の２つの回転体中に形成した単
一コイルであることを特徴とする加熱装置。

【００１７】（２）上記励磁コイルが、回転体の回転軸
に垂直な面で見たとき、ニップ部近傍において回転体の
回転方向上流側に多く巻かれていることを特徴とする
（１）に記載の加熱装置。

【００１８】（３）上記励磁コイルが、回転体の回転軸
に垂直な面で見たとき、ニップ部近傍において回転体の
回転方向下流側には巻かれていないことを特徴とする
（１）に記載の加熱装置。

【００１９】（４）互いに圧接してニップ部を形成し、
それぞれ磁気誘導発熱性である第１と第２の２つの回転
体を有し、該両回転体のニップ部に被加熱材を導入して
挟持搬送させ、励磁コイルから発生する磁界による該両
回転体の磁気誘導発熱で該被加熱材を加熱する加熱装置
において、第１の回転体用の励磁コイルと第２の回転体
用の励磁コイルを有し、該両励磁コイルは単一の駆動電
源で駆動され、且つその両励磁コイル間に通電切り替え
部を持つことを特徴とする加熱装置。

【００２０】（５）被加熱材が像を担持させた被記録材
であり、装置が該被記録材の担持像を加熱処理する像加
熱装置であることを特徴とする（１）ないし（４）のい
ずれか１つに記載の加熱装置。

【００２１】（６）像加熱処理が像の被記録材に対する
加熱定着処理であることを特徴とする（５）に記載の加
熱装置。

【００２２】（７）被記録材に未定着画像を形成担持さ
せる画像形成手段と、被記録材に未定着画像を定着させ
る加熱定着手段を有し、加熱定着手段が（１）ないし
（４）のいずれか１つ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。

【００２３】〈作 用〉 ．即ち、磁気誘導加熱方式・上下加熱方式の加熱装置
について、励磁コイルは第１と第２の回転体のニップ部
を中心に第１と第２の２つの回転体中に形成した単一コ
イルとしたことで、この単一励磁コイルと該励磁コイル
に対する単一駆動電源とで第１と第２の回転体両方を磁
気誘導加熱することができ、低コスト構成（単一励磁コ
イル・単一駆動電源）による効率の良い第１と第２の回
転体両方の加熱（上下加熱）が可能となる。

【００２４】．上記励磁コイルが、回転体の回転軸に
垂直な面で見たとき、ニップ部近傍において回転体の回
転方向上流側に多く巻かれている巻線形態にすること
で、プレヒート効果（ニップ部手前での被加熱材予熱効
果）が得られ、加熱定着装置にあっては未定着画像のニ
ップ部手前での仮定着や被記録材のプレ乾燥が可能とな
り、ニップ部手前でのトナー飛び散り（画像の尾引き）
を軽減することができる。

【００２５】．上記励磁コイルが、回転体の回転軸に
垂直な面で見たとき、ニップ部近傍において回転体の回
転方向下流側には巻かれていない巻線形態にすること
で、加熱定着装置にあっては加熱定着部であるニップ部
通過後の被記録材上のトナーを冷却することができ、被
記録材の回転体への巻き付きを防ぐことができる。

【００２６】．第１の回転体用の励磁コイルと第２の
回転体用の励磁コイルを有し、その両励磁コイルは単一
の駆動電源で駆動され、且つその両励磁コイル間に通電
切り替え部を持つ装置構成とすることにより、低コスト
構成（単一駆動電源）で、また第１と第２の加熱用回転
体の加熱比率の切り替えが可能となり、効率の良い回転
体加熱が可能となる。

【００２７】

【発明の実施の形態】

〈第１の実施形態例〉（図１〜図６） （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フルカラープリンタである。

【００２８】１０１は像担持体としての電子写真感光ド
ラムであり、ＯＰＣ（有機感光体）・アモルファスＳｅ
・アモルファスＳｉ等の感光材料層をアルミニウムやニ
ッケルなどのシリンダ状の基体（基盤）上に形成したも
のであり、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。

【００２９】感光ドラム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。

【００３０】次いでその帯電処理面にレーザスキャナ１
１０から出力されるレーザビーム１０３による、目的の
画像情報の走査露光処理を受ける。レーザスキャナ１１
０は不図示の画像読取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）したレーザビーム１０３を出力して
回転感光ドラム面を走査露光するもので、この走査露光
により回転感光ドラム１０１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。１０９はレーザ
スキャナ１１０からの出力レーザビームを感光ドラム１
０１の露光位置に偏向させるミラーである。

【００３１】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。そのイエロートナー画像は感光ドラム１０１と中間
転写ドラム１０５との接触部（或は近接部）である一次
転写部Ｔ１において中間転写ドラム１０５の面に転写さ
れる。中間転写ドラム１０５面に対するトナー画像転写
後の回転感光ドラム１０１面はクリーナ１０７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。

【００３２】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
て順次に実行され、中間転写ドラム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。

【００３３】中間転写ドラム１０５は、金属ドラム上に
中抵抗層と高抵抗の表層を有するもので、感光ドラム１
０１に接触して或は近接して感光ドラム１０１と略同じ
周速度で矢示の時計方向に回転駆動され、中間転写ドラ
ム１０５の金属ドラムにバイアス電位を与えて感光ドラ
ム１０１との電位差で感光ドラム１０１側のトナー画像
を該中間転写ドラム１０５面側に転写させる。

【００３４】上記の回転中間転写ドラム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
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。

【００３５】二次転写部Ｔ２を通過した被記録材Ｐは中
間転写ドラム１０５の面から分離されて像加熱装置（加
熱定着装置）１００へ導入され、未定着トナー画像の加
熱定着処理（画像の永久固着処理）を受けてフルカラー
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。加熱定着装置１００については次の（２）項で詳述
する。

【００３６】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。このクリーナ１０８は常時は中間転写ドラム
１０５に非接触状態に保持されており、中間転写ドラム
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ドラム１０５に接触状態
に保持される。

【００３７】また転写ローラ１０６も常時は中間転写ド
ラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写ド
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ドラム１０５に被記
録材Ｐを介して接触状態に保持される。

【００３８】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、或は
多重画像プリントモードも実行できる。

【００３９】両面画像プリントモードの場合は、加熱定
着装置１００を出た１面目画像プリント済みの被記録材
Ｐは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面に対するトナー画
像転写を受け、再度、加熱定着装置１００に導入されて
２面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。

【００４０】多重画像プリントモードの場合は、加熱定
着装置１００を出た１回目画像プリント済みの被記録材
Ｐは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、加熱
定着装置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。

【００４１】（２）加熱定着装置１００ 本例の加熱定着装置１００は、被加熱材としての被記録
材の加熱用回転体として円筒状の磁気誘導発熱性フィル
ム材を用いた、磁気誘導加熱方式・上下加熱方式の加熱
装置である。

【００４２】図２はこの加熱定着装置１００の横断面模
型図、図３は途中部分省略の縦断面模型図、図４は該装
置の要部の斜視模型図、図５は図２の要部の拡大模型図
である。

【００４３】１１と１２はそれぞれ加熱用回転体として
の第１と第２の２つの円筒状の磁気誘導発熱性フィルム
材である。以下、第１の円筒状の磁気誘導発熱性フィル
ム材を定着フィルム、第２の円筒状の磁気誘導発熱性フ
ィルム材を加圧フィルムと記す。この定着フィルム１１
及び加圧フィルム１２の層構成については後述する。

【００４４】１３ａ・１３ｂは第１と第２の２つの円筒
状のステイであり、それぞれ液晶ポリマー・フェノール
樹脂等からなる耐熱性・剛体部材である。

【００４５】定着フィルム１１は第１のステイ１３ａ
に、また加圧フィルム１２は第２のステイ１３ｂに余裕
をもってルーズに外嵌させて支持させてある。

【００４６】そして、定着フィルム１１を外嵌支持させ
た第１のステイ１３ａと、加圧フィルム１２を外嵌支持
させた第２のステイ１３ｂを不図示の装置側板間に上下
に略並行に配設してある。第１と第２の各ステイ１３ａ
・１３ｂはそれぞれ両端部を不図示の支持部材に非回転
に保持させ、かつ不図示の加圧手段で加圧付勢して定着
フィルム１１と加圧フィルム１２とを挟ませて圧接させ
て所定幅のニップ部Ｎ（定着ニップ部）を形成させてあ
る。

【００４７】１４は加圧フィルム外周駆動ローラであ
り、軸部１４ａの両端部をぞれぞれ不図示の装置側板間
に軸受け保持させて加圧フィルム１２に略並行に配列
し、かつ加圧フィルム外面に圧接させて第２のステイ１
３ｂとの間に加圧フィルム１２を挟ませてある。Ｍはこ
の加圧フィルム外周駆動ローラ１４の駆動手段である。

【００４８】加圧フィルム外周駆動ローラ１４が駆動手
段Ｍにより図２において矢示の時計方向に回転駆動され
ると、該駆動ローラ１４を外面に圧接させてある加圧フ
ィルム１２に摩擦力で回転力が作用し、該加圧フィルム
１２がその内面が前記定着ニップ部Ｎ及びその近傍部に
おいて第２のステイ１３ｂの外面に密着摺動しながら第
２のステイ１３ｂの外回りを矢示の反時計方向に駆動ロ
ーラ１４の回転周速度にほぼ対応した周速度をもって従
動回転状態になる。

【００４９】また上記のように加圧フィルム１２が回転
状態になることで、定着ニップ部Ｎにおいてこの加圧フ
ィルム１２に外面が圧接している定着フィルム１１に摩
擦力で回転力が作用し、該定着フィルム１１がその内面
が前記定着ニップ部Ｎ及びその近傍部において第１のス
テイ１３ａの外面に密着摺動しながら第１のステイ１３
ａの外回りを矢示の時計方向に加圧フィルム１２の回転
周速度にほぼ対応した周速度をもって従動回転状態にな
る。

【００５０】即ち加圧フィルム外周駆動ローラ１４が回
転駆動されることで、互いに圧接させて定着ニップ部Ｎ
を形成させた第１と第２の加熱回転体としての磁気誘導
発熱性フィルム材である定着フィルム１１と加圧フィル
ム１２とが回転状態になる。定着フィルム１１の内面と
第１のステイ１３ａの外面の相互密着摺動部、及び加圧
フィルム１２の内面と第２のステイ１３ｂの外面の相互
密着摺動部にそれぞれ耐熱性グリス等の潤滑剤を介在さ
せることで、摩擦抵抗を低減させて定着フィルム１１・
加圧フィルム１２の低トルクで滑らかな回転を図ること
ができる。

【００５１】１６は磁界発生手段としての励磁コイルで
ある。本例の装置において、この励磁コイル１６は、第
１と第２の加熱用回転体としての定着フィルム１１と加
圧フィルム１２とで形成された定着ニップ部Ｎを中心に
して、定着フィルム１１を外嵌支持させた円筒状の第１
のステイ１３ａと、加圧フィルム１２を外嵌支持させた
第２のステイ１３ｂに、長い一本の励磁コイル線材を交
互に通してコイル状に巻回して形成した、第１と第２の
加熱用回転体としての定着フィルム１１と加圧フィルム
１２とに対して単一の励磁コイルである。この励磁コイ
ル１６は発振回路が周波数可変である駆動電源（スイッ
チング電源）２０に接続してある。

【００５２】１５ａ・１５ｂは第１と第２の励磁コイル
コアであり、本例では、第１の励磁コイルコア１５ａは
励磁コイル１６の第１のステイ１３ａ内を通っている部
分に、また第２の励磁コイルコア１５ｂは励磁コイル１
６の第２のステイ１３ｂ内を通っている部分にそれぞれ
近接させて配設した、フェライト等の強磁性体よりなる
横長板状部材である。本例ではそれぞれ比透磁率が２５
００のものを使用した。

【００５３】１７は温度検出手段としての低熱容量の導
電性チップサーミスタであり、本例の装置では、定着ニ
ップ部Ｎの近傍であって定着ニップ部Ｎよりも定着フィ
ルム１１・加圧フィルム１２の回転方向下流側の第１の
ステイ１３ａの外面部分に配置してある。このサーミス
タ１７の出力はＡ／Ｄ変換器２１を介して制御回路（Ｃ
ＰＵ）２２へ送られる。

【００５４】上記加熱用回転体としての第１と第２の２
つの円筒状の磁気誘導発熱性フィルム材である定着フィ
ルム１１と加圧フィルム１２の層構成を図５の模型図で
説明する。

【００５５】本例における定着フィルム１１は、円筒状
の内側から外側に向かって順に、断熱層１１ａ、ニッケ
ルからなる厚さ５０μｍの発熱層１１ｂ、シリコーンゴ
ムからなる弾性層１１ｃ、フッ素樹脂の離型層１１ｄの
４層積層材である。

【００５６】また加圧フィルム１２も、円筒状の内側か
ら外側に向かって順に、断熱層１２ａ、ニッケルからな
る厚さ５０μｍの発熱層１２ｂ、シリコーンゴムやフッ
素ゴム等の耐熱ゴムあるいはシリコンゴムを発泡して形
成された弾性層１２ｃ、ＰＦＡ・ＰＴＦＥ・ＦＥＰ等の
離型層１２ｄの４層積層材である。この加圧フィルム１
２における弾性層１２ｃは所要幅の定着ニップ部Ｎを形
成するために１〜４ｍｍ程度の厚みとした。

【００５７】断熱層１１ａ・１２ａ；発熱層１１ｂ・１
２ｂの発熱の定着フィルム１１・加熱フィルム１２の内
面側への伝導を抑制する材料層である。定着フィルム１
１・加熱フィルム１２の内側の第１及び第２のステイ１
３ａ・１３ｂ内に配設した磁界発生手段としての励磁コ
イル１６やコア１５ａ・１５ｂの昇温を防止して安定し
た加熱を行なわせることができる。この断熱層１１ａ・
１２ａ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、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。厚さとしては１０〜１００
０μｍが好ましい。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。

【００５８】発熱層１１ｂ・１２ｂ；磁気誘導発熱性材
料層（渦電流損による発熱を生ずる層、金属層、抵抗体
層、磁性体層）である。厚さ１〜１００μｍ程度、例え
ばニッケル、その他、１０^-5〜１０^-10 Ω・ｍの電気良
導体である金属、金属化合物、有機導電体等である。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
の純金属もしくはそれらの化合物を用いることができ
る。

【００５９】弾性層１１ｃ・１２ｃ；被記録材やトナー
層の凹凸にフィルム面を追従させてトナー画像の定着性
を高める働きをする材料層である。特にトナー層の厚み
が厚い４色重畳のカラートナー画像層の加熱定着処理に
有効である。厚さ１０〜５００μｍ程度の、シリコーン
ゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等の耐熱性
があり、熱伝導率の良い材料が使用される。硬度が高す
ぎると被記録材あるいはトナー層の凹凸に追従しきれず
画像の光沢むらが発生してしまう。そこで、硬度は６０
°（ＪＩＳ−Ａ）以下、より好ましくは４５°以下が良
い。熱伝導率σに関しては６×１０^-4〜２×１０^-3（ｃ
ａｌ／ｃｍ・ｓ・ｄｅｇ）がよい。熱伝導率が６×１０
^-4（ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・ｄｅｇ）よりも小さい場合に
は、熱抵抗が大きく、定着フィルム１１および加圧フィ
ルム１２の表層における温度上昇が遅くなる。

【００６０】離型層１１ｄ・１２ｄ；定着フィルム１１
および加圧フィルム１２の表面のトナー離型性を高める
材料層である。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。
厚さは２０〜１００μｍが好ましく、厚さが２０μｍよ
りも小さいと塗膜の塗りむらで離型性の悪い部分ができ
たり、耐熱性が不足するといった問題が発生する。ま
た、厚さが１００μｍを越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１１ｃ・１２ｃの効果がなくなって
しまう。

【００６１】而して、加圧フィルム外周駆動ローラ１４
が回転駆動されることで、互いに圧接させて定着ニップ
部Ｎを形成させた第１と第２の加熱回転体としての磁気
誘導発熱性フィルム材である定着フィルム１１と加圧フ
ィルム１２とが回転した状態において、励磁コイル１６
に駆動電源２０から１０ｋＨ〜１ＭＨの高周波交流電
流、好ましくは２０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの高周波交流
電流が給電され、励磁コイル１６は交番磁界を発生す
る。

【００６２】この交番磁界が主として定着ニップ部Ｎ及
び該定着ニップ部近傍部において定着フィルム１１及び
加圧フィルム１２のそれぞれの磁気誘導発熱性材料層で
ある発熱層１１ｂ・１２ｂに作用し、それらの発熱層１
１ｂ・１２ｂ内部では上記の磁界の変化を妨げるかのよ
うに渦電流が流れる。

【００６３】この渦電流が発熱層１１ｂ・１２ｂの抵抗
に応じたジュール熱を発生させ、発熱層１１ｂ・１２ｂ
即ち定着フィルム１１及び加熱フィルム１２が主として
定着ニップ部Ｎ及び該定着ニップ部近傍部において磁気
誘導発熱し、定着ニップ部Ｎ及び該定着ニップ部近傍部
が加熱される。

【００６４】定着ニップ部Ｎの加熱温度状態がサーミス
タ１７で検知され、検知された温度情報は、Ａ／Ｄ変換
器２１を介して制御回路２２へと送られる。制御回路２
２は入力する温度情報に基づき、駆動電源２０の交流電
源の発振器を最適周波数に設定し、励磁コイル１６には
最適な周波数の交流電流を印加するよう制御すること
で、定着ニップ部Ｎ内の温度を所定値に温調制御する。

【００６５】この定着ニップ部Ｎの定着フィルム１１と
加圧フィルム１２の間に被加熱材としての被記録材Ｐが
導入され、挟持搬送されることで、被記録材Ｐが共に磁
気誘導発熱している定着フィルム１１と加圧フィルム１
２によって上下加熱方式で加熱されて未定着トナー画像
ｔが被記録材Ｐ面に加熱定着処理される。

【００６６】本例の装置１００においては、磁界発生手
段としての励磁コイル１６は前述のように、第１と第２
の加熱用回転体としての定着フィルム１１と加圧フィル
ム１２とで形成された定着ニップ部Ｎを中心にして、定
着フィルム１１を外嵌支持させた円筒状の第１のステイ
１３ａと、加圧フィルム１２を外嵌支持させた第２のス
テイ１３ｂに、長い一本の励磁コイル線材を交互に通し
てコイル状に巻回して形成した、第１と第２の加熱用回
転体としての定着フィルム１１と加圧フィルム１２とに
対して単一の励磁コイルである。

【００６７】即ち、この単一の励磁コイル１６によって
第１と第２の加熱用回転体としての定着フィルム１１と
加圧フィルム１２の両方を磁気誘導加熱する構成とし
た。本構成では単一の励磁コイル１６で上下の加熱用回
転体１１・１２の加熱が可能であると同時に図５のよう
に励磁コイル１６による発生磁界Ｆを定着ニップ部Ｎ及
びその近傍部に集中させやすいため、上下の両加熱用回
転体１１・１２の効率の良い加熱が可能となる。

【００６８】実際に、本例構成のように、単一の励磁コ
イル１６によって第１と第２の加熱用回転体としての定
着フィルム１１と加圧フィルム１２の両方を磁気誘導加
熱するようにした、単一励磁コイル方式の加熱定着装置
（装置Ａとする）と、比較例装置として、第１と第２の
加熱用回転体としての定着フィルム１１と加圧フィルム
１２のそれぞれに対する各独立の励磁コイルを配置し、
それぞれの励磁コイルに対して駆動電源を持つ、上下独
立励磁コイル方式の加熱定着装置（装置Ｂとする）と
の、加熱定着可能となるまでの時間を測定した。その結
果を表１に示す。但し、プロセススピード１０５ｍｍ／
ｓ、消費電力８００Ｗとし、温調温度は１９０℃とし
た。

【００６９】

【表１】 表１からわかるように、装置Ａ即ち定着ニップ部Ｎを中
心に単一励磁コイル１６を形成する構成の装置は、装置
Ｂ即ち上下独立励磁コイル方式の装置に比べ、加熱開始
から定着可能となるまでの時間が短縮され、効率の良い
加熱が可能であることがわかった。また単一励磁コイル
方式は単一駆動電源となり装置を低コスト構成にするこ
とができる。

【００７０】尚、本例では定着ニップ部Ｎを中心とした
単一の励磁コイル１６を形成する方法として、定着フィ
ルム１１を外嵌支持させた円筒状の第１のステイ１３ａ
と、加圧フィルム１２を外嵌支持させた第２のステイ１
３ｂに、長い一本の励磁コイル線材を交互に通してコイ
ル状に巻回して形成したが、図６のように、励磁コイル
線材を所定の本数並べたものを２つ１６ａ・１６ｂ製作
し、その一方１６ａを定着フィルム１１を外嵌支持させ
た円筒状の第１のステイ１３ａ内に、他方１６ｂを加圧
フィルム１２を外嵌支持させた第２のステイ１３ｂ内に
配設し、その両者１６ａ・１６ｂ側の線材の両端側をそ
れぞれエルボ型コネクタ３０によって電気的に接続した
状態にすることによって励磁コイル１６を形成すること
も可能である。

【００７１】〈第２の実施形態例〉（図７） 本例は、第１の実施形態例の加熱定着装置において定着
ニップ部Ｎを中心に形成した単一励磁コイル１６を、図
７のように、定着ニップ部Ｎの定着フィルム１１・加圧
フィルム１２の上流側（以下、定着ニップ部上流側と記
す）では巻き数を多くし、下流側（以下、定着ニップ部
下流側と記す）では巻き数を少なくした形態にしたもの
である。その他の装置構成は第１の実施形態例の加熱定
着装置と同様であり、再度の説明は省略する。

【００７２】本例の装置では励磁コイル１６を定着ニッ
プ部上流側に形成しているため、プレヒート効果（定着
ニップ部手前での加熱）により、トナーの仮定着が可能
となり尾引き（定着ニップ部突入時にトナーが水蒸気に
より飛び散る現象）が改善される。また、定着ニップ部
下流側には励磁コイル１６がはみ出さない構成としたた
め、定着ニップ部下流側での発熱量が少なくなり、被記
録材（紙）の冷却分離（トナー冷却による粘性ダウンを
利用した分離方法）が可能となる。

【００７３】実際に、本例のように励磁コイル１６を定
着ニップ部上流側に形成してプレヒート効果を持たせた
加熱定着装置（装置Ｃとする）と、そのような構成では
ない、したがってプレヒート効果のない加熱定着装置
（装置Ｄとする）とで、尾引きレベルの比較を行った。
その結果を表２に示す。但し、温調温度１９０℃、投入
電力８００Ｗ、加熱開始６０秒後に通紙する条件で定着
を行った。

【００７４】

【表２】 表２から判るように図７の様に定着ニップ部上流側まで
加熱領域を広げることにより、プレヒート効果が得ら
れ、尾引きが改善された。

【００７５】また、励磁コイル１６を定着ニップ部上流
側に形成することで定着ニップ部下流側で実質的に加熱
なしの装置Ｃと、そのような構成ではない、したがって
定着ニップ部下流側で加熱がある装置Ｄとで、被記録材
（紙）の分離性の評価を行った。その結果を表３に示
す。

【００７６】

【表３】 定着ニップ部下流側まで加熱する構成では、被記録材と
しての紙の先端まで印字比率の高い画像がある場合に紙
が定着フィルム１１側に巻き付くことが有るのに対し
て、図７のように定着ニップ部下流側を実質的に加熱し
ない構成では紙の先端まで印字比率の高い画像がある場
合でもほとんど紙の巻付きは発生しなかった。

【００７７】上記構成により上下の加熱用回転体１１・
１２の効率の良い加熱が可能となると同時にプレヒート
効果による尾引きの改善、定着ニップ部下流側での紙の
冷却分離が可能となった。

【００７８】〈第３の実施形態例〉（図８） 図８に示した本例装置は、第１と第２のステイ１３ａ・
１３ｂ内にそれぞれ第１の加熱用回転体としての定着フ
ィルム１１用の励磁コイル１６Ａと、第２の加熱用回転
体としての加圧フィルム１２用の励磁コイル１６Ｂを有
し、該両励磁コイル１６Ａ・１６Ｂは単一の鼓動電源２
０で駆動され、かつ該両励磁コイル１６Ａ・１６Ｂ間に
通電切り替え部２３を有することを特徴とする加熱装置
である。低コスト構成（単一駆動電源）で、また第１と
第２の加熱用回転体の加熱比率の切り替えが可能とな
り、効率の良い回転体加熱が可能となる。その他の装置
構成は前記第１の実施形態例の加熱定着装置１と同様で
あり、再度の説明は省略する。

【００７９】本構成では上下回転体１１・１２中の励磁
コイル１６Ａ・１６Ｂ間に通電切り替え部２３を有する
ため、加熱定着装置１００の状態に応じて上下回転体１
１・１２の加熱比率を変えることができ、効率の良い定
着が可能である。

【００８０】例えば、加圧フィルム１２が冷えている場
合には、切り替え部２３は接点ａの方に接続されて上下
の励磁コイル１６Ａ・１６Ｂは直列に接続されることで
この両励磁コイル１６Ａ・１６Ｂに通電がなされて上下
加熱がなされる。加圧フィルム１２が十分に温まってい
る場合には、切り替え部２３は接点ｂの方に接続されて
加圧フィルム１２側である下の励磁コイル１６Ｂは駆動
電源２０とは切り放され、定着フィルム１１側である上
の励磁コイル１６Ａのみに通電され定着フィルム１１の
みの加熱がなされる等の通電構成のものにすることがで
きる。

【００８１】実際に、本例の装置のように上下の励磁コ
イル１６Ａ・１６Ｂ間に通電切り替え部２３を持たせて
上記のような通電制御を行なわせるようにした加熱定着
装置（装置Ｅとする）と、上下の励磁コイル１６Ａ・１
６Ｂ間に通電切り替え部２３のない加熱定着装置（装置
Ｆとする）との、定着時に必要な電力の測定を行った。
その結果を表４に示す。尚、定着フィルム１１の温調温
度はそれぞれ１９０℃とし、消費電力は１００枚連続定
着した場合の平均の電力で表した。

【００８２】

【表４】 表４から判るように、上下の励磁コイル１６Ａ・１６Ｂ
間に通電切り替え部２３を持たせて、装置の状態により
上下の加熱用回転体１１・１２の加熱比率を変える装置
構成の装置Ｅによれば、消費電力を低減できることがわ
かる。

【００８３】以上の構成により、低コスト構成（単一駆
動電源）で、上下の加熱用回転体の効率の良い加熱が可
能となった。

【００８４】〈その他〉 １）第１及び第２の加熱用回転体としての磁気誘導発熱
性の定着フィルム１１及び加圧フィルム１２の層構成は
それぞれ実施形態例の層構成に限られるものではないこ
とは勿論である。例えば、断熱層１１ａ・１２ａまたは
／および弾性層１１ｃ・１２ｃを省略した層構成のもの
にすることもできる。発熱層１１ｂ・１２ｂ単体のフィ
ルム材にすることもできる。他の所望の機能層を付加し
た層構成のものとすることもできる。

【００８５】２）第１及び第２の加熱用回転体は剛性筒
体（パイプ状ローラ体）にすることもできる。

【００８６】３）第１及び第２の加熱用回転体の駆動手
段構成は種々の形態のものを設計可能である。

【００８７】４）本発明の加熱装置は、実施形態例の画
像形成装置等における画像加熱定着装置としてばかりで
なく、画像を担持した被記録材を加熱してつや等の表面
性を改質する装置、仮定着する装置、シート状物を乾燥
処理したり、熱ラミネート処理する装置等の加熱処理装
置として広く使用できる。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
磁気誘導加熱方式・上下加熱方式の加熱装置について、
励磁コイルは第１と第２の加熱用回転体のニップ部を中
心に第１と第２の２つの加熱用回転体中に形成した単一
コイルとしたことで、この単一励磁コイルと該励磁コイ
ルに対する単一駆動電源とで第１と第２の加熱用回転体
両方を磁気誘導加熱することができ、低コスト構成（単
一励磁コイル・単一駆動電源）による効率の良い第１と
第２の加熱用回転体両方の加熱（上下加熱）が可能とな
る。

【００８９】上記励磁コイルが、加熱用回転体の回転軸
に垂直な面で見たとき、ニップ部近傍において加熱用回
転体の回転方向上流側に多く巻かれている巻線形態にす
ることで、プレヒート効果（ニップ部手前での被加熱材
予熱効果）が得られ、加熱定着装置にあっては未定着画
像のニップ部手前での仮定着や被記録材のプレ乾燥が可
能となり、ニップ部手前でのトナー飛び散り（画像の尾
引き）を軽減することができる。

【００９０】上記励磁コイルが、加熱用回転体の回転軸
に垂直な面で見たとき、ニップ部近傍において加熱用回
転体の回転方向下流側には巻かれていない巻線形態にす
ることで、加熱定着装置にあっては加熱定着部であるニ
ップ部通過後の被記録材上のトナーを冷却することがで
き、被記録材の加熱用回転体への巻き付きを防ぐことが
できる。

【００９１】第１の加熱用回転体用の励磁コイルと第２
の加熱用回転体用の励磁コイルを有し、その両励磁コイ
ルは単一の駆動電源で駆動され、且つその両励磁コイル
間に通電切り替え部を持つ装置構成とすることにより、
低コスト構成（単一駆動電源）で、また第１と第２の加
熱用回転体の加熱比率の切り替えが可能となり、効率の
良い回転体加熱が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置の一例（フルカラー画像形成装
置）の概略構成模型図

【図２】加熱定着装置の横断面模型図

【図３】該装置の途中部分省略の縦断面模型図

【図４】該装置の要部の斜視模型図

【図５】図２の要部の拡大模型図

【図６】励磁コイルの他の構成形態例の分解斜視模型図

【図７】第２の実施形態例における加熱定着装置の横断
面模型図

【図８】第３の実施形態例における加熱定着装置の横断
面模型図

【図９】磁気誘導加熱方式の加熱定着装置の従来例の構
成模型図

【符号の説明】

１００ 磁気誘導加熱方式・上下加熱方式の加熱定着
装置 １１ 磁気誘導発熱性定着フィルム（第１の加熱用回
転体） １２ 磁気誘導発熱性加圧フィルム（第１の加熱用回
転体） １１ａ・１２ａ 断熱層 １１ｂ・１２ｂ 発熱層（磁気誘導発熱材層） １１ｃ・１２ｃ 弾性層 １１ｄ・１１ｄ 離型層 １３ａ・１３ｂ 第１及び第２のステイ １４ 外周駆動ローラ １５ コア １６ 励磁コイル １７ サーミスタ ２０ 駆動電源 ２１ Ａ／Ｄ変換器 ２２ 制御回路（ＣＰＵ） ２３ 励磁コイル通電切り替え部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに圧接してニップ部を形成し、それ
   ぞれ磁気誘導発熱性である第１と第２の２つの回転体を
   有し、該両回転体のニップ部に被加熱材を導入して挟持
   搬送させ、励磁コイルから発生する磁界による該両回転
   体の磁気誘導発熱で該被加熱材を加熱する加熱装置にお
   いて、 上記励磁コイルが第１と第２の回転体のニップ部を中心
   に第１と第２の２つの回転体中に形成した単一コイルで
   あることを特徴とする加熱装置。
2. 【請求項２】 上記励磁コイルが、回転体の回転軸に垂
   直な面で見たとき、ニップ部近傍において回転体の回転
   方向上流側に多く巻かれていることを特徴とする請求項
   １に記載の加熱装置。
3. 【請求項３】 上記励磁コイルが、回転体の回転軸に垂
   直な面で見たとき、ニップ部近傍において回転体の回転
   方向下流側には巻かれていないことを特徴とする請求項
   １に記載の加熱装置。
4. 【請求項４】 互いに圧接してニップ部を形成し、それ
   ぞれ磁気誘導発熱性である第１と第２の２つの回転体を
   有し、該両回転体のニップ部に被加熱材を導入して挟持
   搬送させ、励磁コイルから発生する磁界による該両回転
   体の磁気誘導発熱で該被加熱材を加熱する加熱装置にお
   いて、 第１の回転体用の励磁コイルと第２の回転体用の励磁コ
   イルを有し、該両励磁コイルは単一の駆動電源で駆動さ
   れ、且つその両励磁コイル間に通電切り替え部を持つこ
   とを特徴とする加熱装置。
5. 【請求項５】 被加熱材が像を担持させた被記録材であ
   り、装置が該被記録材の担持像を加熱処理する像加熱装
   置であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか
   １つに記載の加熱装置。
6. 【請求項６】 像加熱処理が像の被記録材に対する加熱
   定着処理である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】 被記録材に未定着画像を形成担持させる
   画像形成手段と、被記録材に未定着画像を定着させる加
   熱定着手段を有し、加熱定着手段が請求項１ないし４の
   いずれか１つ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。