JPH086413A - 加熱装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電磁誘導加熱方式の加熱装置について、装置
の所要部の温度を検知して装置を制御する系の精度・信
頼性を向上させること。 【構成】 磁場発生手段１・２により導電部材５（５
ｂ）に磁場を作用させて該導電部材に発生する渦電流に
よる該導電部材の発熱により被加熱材Ｐを加熱する電磁
誘導加熱方式の加熱装置であり、装置に配置した温度検
知素子を金属性の温度検知素子７にしたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電磁（磁気）誘導加熱
方式の加熱装置、および該加熱装置を像加熱装置として
備えた画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば画像の加熱定着等のための
記録材の加熱装置、即ち、複写機・レーザービームプリ
ンター・ファクシミリ・マイクロフィルムリーダプリン
ター・画像表示（ディスプレイ）装置・記録機等の画像
形成装置において、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加熱溶融性の樹脂等
より成るトナーを用いて記録材（エレクトロファックス
シート・静電記録シート・転写材シート・印刷紙など）
の面に直接方式もしくは間接（転写）方式で形成した目
的の画像情報に対応した顕画像（未定着のトナー画像）
を該画像を担持している記録材面に永久固着画像として
加熱定着処理する画像加熱定着装置（像加熱装置）とし
ては、熱ローラ方式、フィルム加熱方式等の接触加熱方
式の装置が広く用いられている。

【０００３】このような装置はハロゲンランプ、発熱抵
抗体に電流を流して発熱させ、加熱部材としてのローラ
やフィルムを介してトナー像の加熱を行っている。

【０００４】一方、電磁誘導加熱方式の加熱装置もあ
る。特公平５−９０２７号公報には、磁束により加熱部
材としての定着ローラに渦電流（うず電流）を発生させ
ジュール熱により発熱させることが提案されている。

【０００５】このように渦電流の発生を利用することで
発熱位置をトナーに近くすることができ、ハロゲンラン
プを用いた熱ローラ方式に比べウォームアップ時間の短
縮が達成できる。

【０００６】また本発明者等は、加熱部材としてのフィ
ルム自体を発熱させることでフィルムが熱抵抗とならな
いようにして熱効率を向上させた電磁誘導加熱方式・フ
ィルム加熱方式の加熱装置の研究を行なってきた。

【０００７】これは磁界発生手段、例えば磁性体である
芯材（コア）と励磁コイルを組み合わせることによって
発生する磁場を励磁回路で変化させる。即ちコイルに高
周波を加えてその発生磁場の中を移動する導電部材（誘
導磁性材、磁界吸収導電材）としてのフィルムに磁界が
発生消滅を繰り返すようにしてフィルムの中の導電層に
渦電流を発生させるものである。この渦電流が導電層の
電気抵抗によって熱（ジュール熱）に変換し、結果的に
被加熱材に密着する加熱部材としてのフィルムのみが発
熱する加熱装置であり、熱効率が優れている。

【０００８】即ち、変動する磁界が導体中を横切ると
き、その磁界の変化を妨げる磁界を発生させるようにフ
ィルムの導電層には渦電流が発生する。この渦電流がフ
ィルムの導電層の表皮抵抗により、表皮抵抗に比例した
電力でフィルムの導電層を発熱させる。このように加熱
部材としてのフィルムの表層近くを直接発熱させるの
で、フィルム基層の熱伝導率、熱容量によらず急速に加
熱できる利点がある。また、フィルムの厚さにも依存し
ない急速加熱が実現できる。

【０００９】これにより省エネルギー・クイックスター
ト性を損なうことなく、フィルム基層の高剛性の厚膜化
を図り、耐久性・高速化に対処することが可能である。

【００１０】

【発明が解決しようとしている課題】本発明は上記のよ
うな各種の加熱装置のうち特に電磁誘導加熱方式の加熱
装置について、装置の所要部の温度を検知して装置を制
御する系の精度・信頼性を向上させたものを提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする加熱装置および画像形成装置である。

【００１２】（１）磁場発生手段により導電部材に磁場
を作用させて該導電部材に発生する渦電流による該導電
部材の発熱により被加熱材を加熱する電磁誘導加熱方式
の加熱装置であり、装置に配置した温度検知素子を金属
性の温度検知素子にしたことを特徴とする加熱装置。

【００１３】（２）磁場発生手段により導電部材に磁場
を作用させて該導電部材に発生する渦電流による該導電
部材の発熱により被加熱材を加熱する電磁誘導加熱方式
の加熱装置であり、装置に配置した温度検知素子を金属
性の温度検知素子にし、磁場発生手段の励磁コイルの作
る磁力線が入るように配置したことを特徴とする加熱装
置。

【００１４】（３）磁場発生手段により導電部材に磁場
を作用させて該導電部材に発生する渦電流による該導電
部材の発熱により被加熱材を加熱する電磁誘導加熱方式
の加熱装置であり、装置に配置した温度検知素子に金属
片を当接させたことを特徴とする加熱装置。

【００１５】（４）磁場発生手段により導電部材に磁場
を作用させて該導電部材に発生する渦電流による該導電
部材の発熱により被加熱材を加熱する電磁誘導加熱方式
の加熱装置であり、装置に配置した温度検知素子に金属
片を当接させ、磁場発生手段の励磁コイルの作る磁力線
が入るように配置したことを特徴とする加熱装置。

【００１６】（５）導電部材が固定部材、あるいは回転
体もしくは走行移動有端部材である事を特徴とする
（１）乃至（４）の何れかに記載の加熱装置。

【００１７】（６）導電部材が導電層を含む積層部材も
しくはそれ自体導電性の部材である事を特徴とする
（１）乃至（５）の何れかに記載の加熱装置。

【００１８】（７）導電部材に被加熱部材を直接もしく
は間接的に密着させる加圧部材を有する事を特徴とする
（１）乃至（６）の何れかに記載の加熱装置。

【００１９】（８）加圧部材が回転駆動されるあるいは
従動回転する加圧回転体である事を特徴とする（７）に
記載の加熱装置。

【００２０】（９）被加熱材が加熱処理すべき画像を担
持させた被記録材であり、該被記録材に画像を加熱処理
する像加熱装置である事を特徴とする（１）乃至（８）
の何れかに記載の加熱装置。

【００２１】（１０）前記（１）乃至（９）の何れかに
記載の加熱装置を像加熱装置として備えている事を特徴
とする画像形成装置。

【００２２】

【作用】

ａ．温度検知素子を金属性のもの、例えば熱電対や白金
の抵抗変化を利用したものなどにすることにより、該温
度検知素子は熱容量が小さく、かつ熱伝導姓がよく、金
属自身の有するばね性を利用して、電磁誘導加熱装置の
加熱部材等の被検体に軽い負荷でしかも良好に圧接可能
であり、精度良く、かつ応答性も向上させることが可能
である。

【００２３】ｂ．また、この金属性の温度検知素子を電
磁誘導加熱装置の磁場発生手段の励磁コイルの作る磁力
線が入るように配置することで、その金属性の温度検知
素子自身も渦電流による発熱をする。このため該温度検
知素子を電磁誘導加熱装置の加熱部材等の被検体に非接
触状態で配置し、どの程度のエネルギーが被検体に加え
られたかを検知することが可能である。即ち被検体温度
の非接触検知が可能である。

【００２４】これにより温度検知素子を被検体に接触さ
せることによる被検体に対する傷発生や被検体の駆動ト
ルクの増加といった問題も解消できる。また温度検知素
子自身も保護用被膜等の必要性がなくなる。

【００２５】特に、この非接触検知により実際に被検体
に供給された熱量を直接検出できるので、回路のばらつ
きや温度検知素子の当接状態のばらつきに左右されない
温度制御が可能となった。

【００２６】ｃ．温度検知素子が金属性でなくとも、例
えばサーミスタ等の半導電性のものである場合でも、こ
れに金属片を当接付加させる構成とすることで前記ａ項
の金属性の温度検知素子の場合と同様の効果を得ること
ができる。

【００２７】ｄ．またさらにこの金属片を当接付加した
温度検知素子を電磁誘導加熱装置の磁場発生手段の励磁
コイルの作る磁力線が入るように配置することで、前記
ｂ項の金属性の温度検知素子の場合と同様の効果を得る
ことができる。

【００２８】

【実施例】

〈実施例１〉（図１〜図３） （１）装置の全体的な概略構成 図１は本発明に従う電磁誘導加熱方式の加熱装置の一例
の構成を示す横断面摸式図である。本実施例の加熱装置
は、導電部材（加熱部材）として導電層を有する回転エ
ンドレスフィルム（定着フィルム）を用いた、電磁誘導
加熱方式・フィルム加熱方式の画像加熱定着装置（像加
熱装置）である。図２は磁場発生手段である芯材（コ
ア）と励磁コイルの斜視図である。

【００２９】１・２は磁場発生手段としての、Ｅ型芯材
と、これに巻き付けた励磁コイルである。この芯材１・
励磁コイル２は後述するフィルム５・被記録材（被加熱
材）Ｐの搬送（移動）方向と交差（直交）する方向を長
手とする横長部材である。

【００３０】３・３は励磁コイル２を巻き付けた芯材１
を支持し、フィルム５の走行を保つためのステーであ
り、液晶ポリマー・フェノール樹脂等で構成され、フィ
ルムと接触する部分に摺擦板が張り付けられている。

【００３１】このステー３・３は励磁コイル２を巻き付
けたＥ型芯材１の３本足側を下向きにして、その長手両
側を挟み込むように配設された横長部材である。

【００３２】４は励磁コイル２を巻き付けたＥ型芯材１
の下向き面に設けたフィルム摺動板（滑板）であり、フ
ィルム５との摩擦抵抗の少ないガラス等である。更にそ
の表面にグリース・オイル等の潤滑材を塗布することが
好ましい。あるいは芯材１で平滑な面としてフィルム摺
動部を構成しても良い。

【００３３】上記の芯材１・励磁コイル２・ステー３・
フィルム摺動板４等からなるアセンブリ（電磁誘導加熱
構造体）の外側に導電部材としてのエンドレス状（円筒
状、シームレス）の耐熱性フィルム５をルーズに外嵌さ
せてある。

【００３４】６は加圧ローラであり、芯金の周囲にシリ
コーンゴム、フッ素ゴム等を被覆して構成される。この
加圧ローラ６は不図示の軸受手段・付勢手段により所定
の押圧力をもって上記アセンブリ１〜４のフィルム摺動
板４の下面に対してフィルム５を挟ませて圧接してあ
り、フィルム摺動板４の下面との間にフィルム５を挟ん
で圧接ニップ部（定着ニップ部）Ｎを形成する。

【００３５】該加圧ローラ６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６の回転
駆動による該ローラとフィルム外面との摩擦力でフィル
ム５に回転力が作用して、該フィルム５がフィルム摺動
板４の下面に密着摺動してアセンブリ１〜４の外回りを
回転する。

【００３６】導電部材（加熱部材）としてのフィルム５
は厚さ１０μｍ〜１００μｍのポリイミド・ポリアミド
イミド・ＰＥＥＫ・ＰＥＳ・ＰＰＳ・ＰＦＡ・ＰＴＦＥ
・ＦＥＰ等の耐熱性樹脂を基層５ａとし、その基層５ａ
の外周（被加熱材圧接面側）に導電層５ｂを、Ｆｅ，Ｃ
ｏや、例えばＮｉ，Ｃｕ，Ｃｒ等の金属を１μｍ〜１０
０μｍの厚みでメッキ等の処理によって形成している。
更にその導電層５ｂの自由面に表面層として例えばＰＦ
Ａ，ＰＴＦＥ，ＦＥＰ，シリコーン樹脂等のトナー離型
性の良好な耐熱性樹脂を混合ないし独立で被覆して離形
層５ｃを形成した、３層構成のものである。この例では
フィルム基層５ａと導電層５ｂを別々の層としたが、フ
ィルム基層５ａそのものを導電層としてもよい。

【００３７】励磁コイル２に励磁回路１０から電流が印
加されることでフィルム５の導電層５ｂが電磁誘導加熱
により発熱する。

【００３８】７は加熱部材としてのフィルム５に接触さ
せた、フィルムの表面温度を検知する温度検知素子であ
る。この温度検知素子については後記（３）項で詳述す
るが、この温度検知素子７にて加熱部材としてのフィル
ム５の温度を計測して、その計測温度に基づき励磁コイ
ル２の励磁回路１０がレギュレータ１１にて制御されて
励磁コイル２への印加電流値が制御され、フィルム５の
温度（定着温度）が適正に制御される。

【００３９】８は過昇温時に励磁コイル２への通電を遮
断する温度ヒューズ、サーモスイッチ等の安全素子であ
り、本実施例では芯材１に当接させて配置してある。

【００４０】而して、加圧ローラ６の回転によるフィル
ム５の回転がなされ、励磁回路１０から励磁コイル２へ
の電流印加がなされてフィルム５の導電層５ｂが発熱し
た状態において、圧接ニップ部Ｎに被加熱体としての被
記録材Ｐが導入されてフィルム５面に密着して該フィル
ムと一緒に圧接ニップ部Ｎを通過することで、電磁誘導
加熱されたフィルム５の熱が被記録材Ｐに付与された未
定着トナー像Ｔが加熱定着Ｔ′される。圧接ニップ部Ｎ
を通った被記録材Ｐはフィルム４の面から分離されて搬
送される。 （２）加熱原理 励磁コイル２には励磁回路１０から交流電流が印加さ
れ、これによってコイル２の周囲に図１・図２の矢印Ｈ
で示した磁束が生成消滅をくり返す。この磁束Ｈがフィ
ルム５の導電層５ｂを横切るように芯材１は構成され
る。

【００４１】変動する磁界が導体中を横切るとき、その
磁界の変化を妨げる磁界を生じるように導体中には渦電
流が発生する。この渦電流を矢印Ａ（図１）で示す。

【００４２】この渦電流は表皮効果のためにほとんど導
電層５ｂの励磁コイル２側の面に集中して流れ、フィル
ム導電層５ｂの表皮抵抗Ｒ_S に比例した電力で発熱を生
じる。

【００４３】Ｒ_S は、角周波数ω、透磁率μ、固有抵抗
ρから得られる表皮深さ

【００４４】

【外１】 と表せる。

【００４５】従って、Ｒ_S を大きくするか、Ｉ_f を大き
くすれば、電力を増すことができ、発熱量を増すことが
可能となる。

【００４６】Ｒ_S を大きくするには周波数ωを高くする
か、透磁率μの高い材料、固有抵抗ρの高いものを使え
ば良い。

【００４７】これからすると、非磁性金属を導電層５ｂ
に用いると加熱しずらいことが推測されるが、導電層５
ｂの厚さｔが表皮深さδより薄い場合には、 Ｒ_S ≒ρ／ｔ となるので加熱可能となる。

【００４８】励磁コイル２に印加する交流電流の周波数
は１０〜５００ｋＨｚが好ましい。

【００４９】１０ｋＨｚ以上になると、導電層５ｂへの
吸収効率が良くなり、５００ｋＨｚ迄は安価な素子を用
いて励磁回路を組むことができる。

【００５０】更には２０ｋＨｚ以上であれば可聴域をこ
えるため通電時に音がすることがなく、２００ｋＨｚ以
下では励磁回路で生じるロスも少なく、周辺への放射ノ
イズも小さい。

【００５１】また１０〜５００ｋＨｚの交流電流を導電
層５ｂに印加した場合、表皮深さは数μｍから数百μｍ
程度である。

【００５２】実際に導電層５ｂの厚みを１μｍより小さ
くすると、ほとんどの電磁エネルギーが導電層５ｂで吸
収しきれないためエネルギー効率が悪くなる。

【００５３】また、もれた磁界が他の金属部を加熱する
という問題も生じる。

【００５４】一方で１００μを越えた導電層５ｂではフ
ィルム５の剛性が高くなりすぎることと、導電層５ｂ中
の熱伝導によって熱が伝わり、離形層５ｃが暖まりにく
くなるという問題が生じる。

【００５５】従って導電層５ｂの厚みは１〜１００μｍ
が好ましい。

【００５６】また導電層５ｂの発熱を増すためにはＩ_f
を大きくすれば良く、そのためには励磁コイル２によっ
て生成される磁束を強くする、あるいは磁束の変化を大
きくすれば良い。この方法としてコイル２の巻き線数を
増すか、励磁コイル２の芯材１をフェライト、パーマロ
イといった高透磁率で残留磁束密度の低いものを用いる
と良い。

【００５７】本実施例では芯材１として断面Ｅ字型のＥ
型心材を用い、この芯材１にフィルム５の移動方向と略
直交する方向である圧接ニップ部Ｎの長手方向に沿って
励磁コイル２を巻いている。端部側Ｂ・Ｃでは磁束が集
中して発熱量が増して端部での熱の逃げが補償される。

【００５８】フィルム５の導電層５ｂの抵抗値が小さす
ぎると、渦電流が発生した際の発熱効率が悪化するた
め、導電層５ｂの固有体積低効率は２０℃環境下で１．
５×１０^-8Ωｍ以上が好ましい。

【００５９】本実施例ではフィルム５の導電層５ｂをメ
ッキ処理によって形成したが、真空蒸着・スパッタリン
グ等で形成しても良い。これによりメッキ処理できない
アルミニウムや金属酸化物合金を導電層５ｂに用いるこ
とができる。但し、メッキ処理が膜厚を得られ易いため
１〜１００μｍの層厚を得るためにはメッキ処理が好ま
しい。

【００６０】例えば高透過率の鉄、コバルト、ニッケル
等の強磁性体を付けると、励磁コイル２によって生成さ
れる電磁エネルギーを吸収し易く、効率よく加熱できか
つ、機外へもれる磁気も少なくなり、周辺装置への影響
も減らせる。また、これらのもので高低効率のものを選
ぶともっと良い。

【００６１】また、フィルム５の導電層５ｂは金属のみ
ならず、低熱伝導電性基材に表面離形層を接着するため
の接着剤中に導電性、高透磁率な粒子、ウィスカーを分
散させて導電層としても良い。

【００６２】例えば、マンガン、チタン、クロム、鉄、
銅、コバルト、ニッケル等の粒子やこれらの合金である
フェライトや酸化物の粒子やウィスカーといったものを
カーボン等の導電性粒子と混合し、接着剤中に分散させ
て導電層とすることができる。

【００６３】以上説明したように、フィルム５の表層近
くを直接発熱させるので、フィルム基材（基層）５ａの
熱伝導率、熱容量によらず、急速に加熱できる利点があ
る。

【００６４】またフィルム５の厚さにも依存しないため
に、高速化のためにフィルム５の剛性を向上するためフ
ィルム５の基材５ａを厚くしても迅速に定着温度にまで
加熱できる。

【００６５】更にはフィルム基材５ａは低熱伝導性の樹
脂のため断熱性が良く、フィルム内側にあるコイル等の
熱容量の大きなものとは断熱ができるので連続プリント
を行なっても熱のロスが少なく、エネルギー効率が良
い。かつフィルム内のコイル２に熱が伝わらずコイルと
しての性能低下も生じない。

【００６６】そして熱効率が向上した分、装置内の昇温
も抑えられて、該加熱装置を画像加熱定着装置として用
いた電子写真装置等の画像形成装置の像形成部への影響
も少なくできる。

【００６７】本実施例では、磁場の方向がフィルム５に
垂直に入るように構成していたが、導電層５ｂ中に層面
に平行に磁場を駆けても良い。

【００６８】また導電層５ｂを構成する材料として、キ
ュリー温度が定着に必要な温度のものを使用すると加熱
されてキュリー温度に近づくと比熱が増大し、内部エネ
ルギーに変わるので自己温度制御が可能となる。キュリ
ー温度を越えると自発磁化がなくなり、これによって導
電層５ｂ中に生成される磁界はキュリー温度以下より減
少し、そのため渦電流が減少して発熱を抑制する方向で
働くので自己温度制御が可能となる。このキュリー点と
してはトナーの軟化点に合わせて１００℃〜２００℃が
好ましい。

【００６９】あるいは、キュリー温度付近では励磁コイ
ル２とフィルム５との間での合成インダクタンスが大き
く変化するので、コイル２に高周波を加える励磁回路側
で温度を検出し、温度制御を行なうことも可能である。

【００７０】またコイル２の芯材１の材質としてはキュ
リー点の低いものを用いることが好ましい。

【００７１】装置の搬送動作が停止して加熱制御が不可
能な所謂暴走状態になった場合に芯材１が昇温し始め
る。この結果、高周波を発生させる回路から見ると励磁
コイル２のインダクタンスが大きくなったように見える
ので、励磁回路が周波数を合わせようとするとどんどん
高周波側へ変化して励磁回路の電力ロスとしてエネルギ
ーが消費され、コイル２に供給されるエネルギーは減
り、暴走は防止される。具体的にキュリー点は１００℃
〜２５０℃で選ぶと良い。

【００７２】１００℃以下ではトナーの融点より低くフ
ィルム内部が断熱されていても昇温が存在するので暴走
防止が誤作動し易く、２５０℃以上では暴走防止になら
ない。前述実施例ではフィルム加熱で説明したが低熱伝
導性の芯材とした熱ローラとしても良い。

【００７３】ただし、励磁コイルと導電層は近い方が高
い磁束密度が得られるため低熱伝導性基材の薄いフィル
ム加熱方式が好ましい。

【００７４】また実施例においてはＥ型の芯材１を用い
たが、Ｉ型、Ｕ型の芯材を用いても良い。またこれらを
組み合わせても良く、組み合わせないで寸法、材質を各
々で変えても良い。 （３）温度検知素子７ 前述したように温度検知素子７にて加熱部材としてのフ
ィルム５の温度を計測して、その計測温度に基づき励磁
コイル２の励磁回路１０がレギュレータ１１にて制御さ
れて励磁コイル２への印加電流値が制御され、フィルム
５の温度（定着温度）が適正に制御される。

【００７５】このようにフィルム５の温度を計測する理
由は、このようなフィルムを用いて定着する場合に、定
着装置全体の暖まり具合によって、被記録材Ｐに対する
熱の供給量が大きく変化する。そこで、定着性を確保
し、かつ過剰な熱供給によるオフセットを防止するため
にフィルム５の温度を見ながら、フィルム５に供給する
熱量、即ち励磁コイル２に印加する交流電圧、電流やデ
ューティー、周波数等を変化させる。

【００７６】このフィルム５の表面温度を検知する温度
検知素子７は、本実施例では金属性温度検知素子として
の熱電対である。

【００７７】熱電対７を使用する理由は、熱容量が小さ
く、かつ熱伝導性がよく、金属自身の有するばね性を利
用して、フィルム５に密着させることができるからであ
る。このため、スポンジにビーズ型のサーミスタを埋め
こんだ従来型のサーミスタに比べて軽い負荷でフィルム
５に圧接可能で、精度よく、かつ応答性も向上させるこ
とが可能である。

【００７８】このような熱電対７を図３の（ａ）に示
す。本例の熱電対７は銅−コンスタンタン熱電対であ
る。７ａは銅電極、７ｂはコンスタンタン電極であり、
破損防止及び摺擦性を向上させる為にＰＦＡ・ＰＴＦＥ
・ポリイミド等の耐熱テープ７ｃで被覆されている。

【００７９】熱電対７としては通常よく使用される、上
記の銅−コンスタンタン熱電対の他にも、クロメル−ア
ルメル熱電対、白金−１０％ロジウム熱電対、白金−１
３％ロジウム熱電対、そのほかに任意の２種類の金属を
組み合わせてもよい。このような熱電対７を温度検知素
子とする場合は、熱電対７に生じる起電力を計測して、
フィルム５の温度を計測する。

【００８０】また温度検知素子は熱電対の代りに、白金
の抵抗変化を用いるものでもフィルム５の温度を計測す
ることは可能である。この場合も白金フィルムは非常に
薄く熱容量が小さく、かつ熱伝導性が良いので、リード
電極のばね性によって軽い負荷でフィルム５に圧接可能
で、精度よく、かつ応答性も向上させることが可能であ
る。図３の（ｂ）はこの温度検知素子を示すもので、７
ｄは白金電極、７ｅ・７ｆはリード電極、７ｃは補強か
つ摺擦性向上の為のＰＦＡ，ＰＴＦＥ，ポリイミド等の
耐熱被覆テープである。

【００８１】温度検知素子７はフィルム５に当接させる
ならば、図１の実線示のようにフィルム５の上面（外
面）に接触させて配置しても、２点鎖線示のようにフィ
ルム５の内面に接触させて配置しても、いずれでもよ
い。

【００８２】また、このようなフィルムを使用した定着
装置は、加圧ローラ６の熱容量が大きく、その暖まり具
合が被記録材Ｐに供給される熱量を大きく変化させる。

【００８３】そのため、図１の３点鎖線示のように加圧
ローラ６に温度検知素子７を接触させて配置してこの加
圧ローラ６の表面温度を検出して、加圧ローラ６が暖ま
るに従って、徐々に励磁コイル２に加える電力を変え
て、フィルム５に発生する渦電流を変化させて定着温度
を下げる方向で変化させることが好ましい。

【００８４】〈実施例２〉（図４〜図６） 前述の実施例１においては、励磁コイル２によって形成
される磁場に無関係に温度検知素子７を配置していた
が、本実施例においては、形成される磁場内に温度検知
素子７を配置するものである。

【００８５】この結果として温度検知素子自身も渦電流
による発熱をする。このためフィルム５との非接触状態
で、どの程度のエネルギーがフィルムに加えられたかを
検出することが可能である。これは温度検知素子７をフ
ィルム５に接触させることによるフィルム５の傷や摺動
トルクの増加といった問題を解決することができる。こ
のため温度検知素子７自身にも前述例のような保護用の
テープ７ｃ（図３の（ａ）・（ｂ））は必要なくなる。

【００８６】このような自己発熱をさせるためには、温
度検知素子７としては金属性のものが好ましく、銅−コ
ンスタンタン熱電対、クロメル−アルメル熱電対、白金
−１０％ロジウム熱電対、白金−１３％ロジウム熱電対
のほかに、任意の２種類の金属を組み合わせてもよい。
あるいは白金の薄膜０．１ｍｍ程度のものを使用しても
よい。

【００８７】これらの金属は磁性的には弱いものである
が、厚みが０．０１ｍｍから１ｍｍ付近の厚さでは、熱
容量が小さいのと、表皮効果でほとんどの渦電流がこの
厚さの中で流れるため、充分に自己発熱する。

【００８８】このような温度検知素子７の配置場所は、
磁場内であればどこでもよいが、より好ましくは、図４
のように圧接ニップ部Ｎの近傍、さらに好ましくは図５
のように圧接ニップ部Ｎ内、ないし図６のように圧接ニ
ップ部Ｎの長手方向の延長線上に配置することが好まし
い。図６は圧接ニップ部Ｎの長手方向の延長線上に通紙
域外に配置したものである。なお図６ではステー１やフ
ィルム５を省略してある。

【００８９】図５のように圧接ニップ部Ｎ内に配置した
場合、非磁性の金属で構成した温度検知素子７であれ
ば、フィルム５の磁性金属等からなる発熱層５ｂに対し
て、ほとんど発熱に影響することなく磁束を通過させる
ので、実際の発生する磁束密度の変化に精度よく対応し
た自己発熱が得られる。かつ設計的には圧接ニップ部Ｎ
内にもっとも磁束密度の変化が大きくなるようにしてい
るため、自己発熱で温度検知を行なう場合はもっとも発
熱が大きくなり、実際のフィルムに近いものになる。

【００９０】図６のように圧接ニップ部Ｎの長手方向の
延長線上に温度検知素子７を配置した場合には、フィル
ム５への磁束に対する影響はなくなる。前述の非磁性の
金属で温度検知素子７を形成してもよいが、より好まし
くは熱電対の少なくとも一方の金属を磁性金属と使用す
る。これにより、磁束密度が同じ変化をしても大きな発
熱をするため、より精度よく温度を測定することができ
る。

【００９１】〈実施例３〉（図３の（ｃ）・（ｄ）） 前述の実施例においては、金属性の温度検知素子７を使
用したが、本実施例においては、チタン酸バリウム，Ｓ
ｉＣ，Ｃｏ／Ｍｎ／Ｎｉ等の半導電性の温度検知素子を
使用する。

【００９２】これらの素子は抵抗が高い為に渦電流が発
生しない。しかし、磁性金属の薄片を該素子に接触させ
れば金属性の温度検知素子７と同じ効果が得られる。あ
るいは、素子自身を磁性金属で被うことで、前述実施例
と同様の効果を期待できる。

【００９３】この構造例を図３の（ｃ）・（ｄ）に示
す。即ち、（ｃ）のものは半導電性のいわゆるサーミス
タビーズ７Ａを磁性の金属箔７ｇで覆ったものであり、
（ｄ）はサーミスタビーズ７Ａに磁性の金属板７ｈを当
接させたものである。本例ではサーミスタビーズ７Ａと
磁性の金属箔７ｇまたは金属板７ｈとの間はシリコーン
樹脂等の耐熱性・熱伝導性の樹脂接着材７ｉを充填して
磁性の金属箔７ｇまたは金属板７ｈからサーミスタビー
ズ７Ａへの熱伝導性の向上を図っている。７ｊはサーミ
スタビーズ７Ａのリード線である。

【００９４】このような温度検知素子の装置内の配置は
前述実施例２の金属性の温度検知素子７と同様に磁場内
である。

【００９５】前述の金属系の温度検知素子７の場合は、
起電力は２００℃までは数ｍＶであって増幅しなければ
ＴＴＬ，Ｃ−ＭＯＳ等の制御レベルにできなかった。こ
のため回路が複雑高価なものになった。

【００９６】しかし本実施例のように、金属片７ｇ・７
ｈを当接した半導電性のいわゆるサーミスタを使用すれ
ば、常温で数ｋΩから数百ｋΩ、１００℃以上で数Ωか
ら数ｋΩのものがあり、これと１０Ωから１０ｋΩの固
定抵抗を直列につなぎ、５ｖを印加すれば、分圧された
電圧で０Ｖから５Ｖまで５度の変化で電圧レベルで０．
０１Ｖ程度の変化が得られる。これならば充分ＴＴＬ、
Ｃ−ＭＯＳ等のレベルで直接ＲＯＭに取り込んで制御す
ることができるので回路も簡単で低価格に達成できる。

【００９７】〈実施例４〉（図７） 本実施例においては、磁場発生手段と導電部材は上下に
向かい合わせて対向もしくは接触させて配設した、線輪
としての界磁コイルプレート１２と、誘導磁性材として
の磁性金属材１３からなる電磁誘導加熱構造体（ヒー
タ）である。この電磁誘導加熱構造体１２・１３を磁性
金属材１３を下向きに露呈させて、熱硬化性樹脂等より
形成された剛性・耐熱性を有する横断面略半円樋型のフ
ィルム内面ガイドステー１４の下面の略中央部にガイド
長手に沿って嵌め込み的に取り付け保持させてある。

【００９８】１５はエンドレスの耐熱性フィルムであ
り、上記の電磁誘導加熱構造体１２・１３を含むフィル
ム内面ガイドステー１４にルーズに外嵌させてあり、該
フィルム１５を加圧ローラ６により電磁誘導加熱構造体
１２・１３の磁性金属材１３の下面に圧接させてある。
フィルム１５には導電層は具備させていない。

【００９９】加圧ローラ６は駆動手段Ｍにより矢示の反
時計方向に回転駆動され、該加圧ローラ６の回転駆動に
よる該ローラとフィルム外面との摩擦力でフィルム１５
に回転力が作用して、該フィルム１５が磁性金属材１３
の下面に密着して摺動回転する。

【０１００】界磁コイルプレート１２の磁界コイルから
の発生高周波磁界を磁性金属材１３に磁気結合させ、磁
気が及ぼす渦電流損によって磁性金属材１３を加熱し、
該磁性金属材１３の発熱により該磁性金属材１３に密着
移動する耐熱性フィルム１５が加熱される。

【０１０１】而して、フィルム１５を挟んで磁性金属材
１３と加圧ローラ６とで形成される圧接ニップ部Ｎのフ
ィルム１５と加圧ローラ６との間に被加熱材としての画
像定着すべき被記録材Ｐが不図示の画像形成部より導入
されてフィルム１５と一緒に圧接ニップ部Ｎを挟持搬送
されることにより磁性金属材１３の熱がフィルム１５を
介して被記録材Ｐに付与され被記録材Ｐ上の未定着トナ
ー像Ｔが被記録材Ｐ面に加熱定着されるものである。圧
接ニップ部Ｎを通った被記録材Ｐはフィルム１５の面か
ら分離されて搬送される。

【０１０２】本例のような装置においても、実施例１乃
至同３のような温度検知素子を配置することで同様な効
果が得られる。

【０１０３】〈実施例５〉（図８） 図８の（ａ）・（ｂ）・（ｃ）はそれぞれ電磁誘導加熱
方式の加熱装置の他の構成形態例を示したものである。

【０１０４】（ａ）のものは電磁誘導加熱構造体１・２
・３のステー３の下面と、駆動ローラ１６と、従動ロー
ラ（テンションローラ）１７との、３部材間にエンドレ
スベルト状の導電部材としてのフィルム５を懸回張設し
て駆動ローラ１６によりフィルム５を回転駆動する構成
のものである。１８はフィルム４を挟んでステー下面に
圧接させた加圧ローラであり、フィルム５の回転移動に
伴ない従動回転する。

【０１０５】（ｂ）のものは、電磁誘導加熱構造体１・
２・３のステー３の下面と駆動ローラ１６の２部材間に
エンドレスベルト状の導電部材としてのフィルム５を懸
回張設して駆動ローラ１６により回転駆動する構成のも
のである。

【０１０６】（ｃ）のものは、導電部材としてのフィル
ム５として、エンドレスベルト状のものではなく、ロー
ル巻きにした長尺の有端フィルムを用い、これを繰り出
し軸１９側から電磁誘導加熱構造体１・２・３のステー
下面を経由させて巻き取り軸２０側へ所定の速度で走行
させるように構成したものである。

【０１０７】〈実施例６〉（図９） 本実施例は例えば前述実施例１の電磁誘導加熱方式の加
熱装置を画像加熱定着装置（像加熱装置）３５として用
いた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、電子写真プロセス利用のレーザービーム
プリンタである。

【０１０８】２１は像担持体（第１の像担持体）として
の回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと
記す）である。該感光ドラム２１は矢印の時計方向に所
定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動さ
れ、その回転過程で一次帯電器２２によりマイナスの所
定の暗電位Ｖ_Ｄに一様に帯電処理される。

【０１０９】２３はレーザービームスキャナであり、不
図示の画像読取装置・ワードプロセッサ・コンピュータ
等のホスト装置から入力される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されたレーザービー
ムＬを出力し、前記のように一次帯電器２２でマイナス
に一様帯電された感光ドラム２１面が該レーザービーム
で走査露光されることで露光部分は電位絶対値が小さく
なって明電位Ｖ_Ｌとなり回転露光ドラム２１面に目的の
画像情報に対応した静電潜像が形成されていく。

【０１１０】次いでその潜像は現像器２４によりマイナ
スに帯電した粉体トナーで反転現像（レーザー露光部Ｖ
_Ｌにトナーが付着）されて顕像化される。

【０１１１】現像器２４は回転駆動される現像スリーブ
２４ａを有し、そのスリーブ外周面にマイナスの電荷を
もったトナーの薄層がコートされて感光ドラム２１面と
対向し、スリーブ２４ａにはその絶対値が感光ドラム２
１の暗電位Ｖ_Ｄよりも小さく、明電位Ｖ_Ｌよりも大きな
現像バイアス電圧Ｖ_ＤＣが印加されていることで、スリ
ーブ２４ａ上のトナーが感光ドラム２１の明電位Ｖ_Ｌの
部分のみ転移して潜像が顕像化（反転現像）される。

【０１１２】一方、給紙トレー２５上に積載セットされ
ている被記録材（第２の像担持体、転写紙）Ｐが給紙ロ
ーラ２６により１枚宛繰り出し給送され、搬送ガイド２
７、レジストローラ対２８、転写前ガイド２９を経由し
て、感光ドラム２１とこれに当接させて電源３１で転写
バイアスを印加した転写部材としての転写ローラ３０と
のニップ部（転写部）３２へ、感光ドラム２１の回転と
同期どりされた適切タイミングをもって給送されて該給
送被記録材Ｐの面に感光ドラム２１面側のトナー像が順
次に転写されていく。転写部材としての転写ローラ３０
の抵抗値は１０^８〜１０^９Ωｍ程度のものが適当であ
る。

【０１１３】転写部３２を通った被記録材Ｐは感光ドラ
ム２１面から分離され、搬送ガイド３４で定着装置３５
へ導入されて転写トナー像の定着を受け、画像形成物
（プリント）として排紙トレイ３６へ出力される。被記
録材分離後の感光ドラム２１面はクリーニング装置３３
で転写残りトナー等の感光ドラム面残留物の除去を受け
て清浄面化されて繰り返して作像に供される。

【０１１４】

【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について、装置の所要部の温
度を検知して装置を制御する系の精度・信頼性を向上さ
せることができる。即ち、金属性の温度検知素子、ない
し金属片を一体化した温度検知素子を使用して、被検体
にきずをつけることなく、かつ摺動抵抗とならずに温度
検知を行なうことが可能となった。

【０１１５】特に、金属に渦電流を発生させて自己発熱
させることで、実際に被検体に供給された熱量を直接検
出できるので、回路のばらつきや温度検知素子の当接状
態のばらつきに左右されない温度制御が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１の加熱装置（電磁誘導加熱方式・フ
ィルム加熱方式の画像加熱定着装置）の概略構成を示す
横断面摸式図

【図２】 磁場発生手段である芯材（コア）と励磁コイ
ルの斜視図

【図３】 （ａ）・（ｂ）・（ｃ）・（ｄ）はそれぞれ
温度検知素子の構成例の斜視図

【図４】 温度検知素子を圧接ニップ部の近傍に配置し
た例の要部図

【図５】 温度検知素子を圧接ニップ部内に配置した例
の要部図

【図６】 温度検知素子を圧接ニップ部の長手方向の延
長線上に配置した例の斜視図

【図７】 加熱装置の他の構成例の摸式図

【図８】 （ａ）・（ｂ）・（ｃ）はそれぞれ加熱装置
の他の構成形態例の略図

【図９】 画像形成装置例の概略構成図

【符号の説明】

１・２ 磁場発生手段としての鉄心（芯材）と励磁コイ
ル ３ フィルム内面ガイドステー ４ フィルム摺動板（滑板） ５ 導電部材（加熱部材）としてのフィルム ５ａ フィルム基層 ５ｂ 導電層 ５ｃ 離形層 ６ 加圧ローラ Ｎ 圧接ニップ部 Ｐ 被加熱材としての被記録材 ７ 温度検知素子 ８ 安全素子（温度ヒューズ、サーモスイッチ等）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 友行 洋二 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 福沢 大三 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 小川 賢一 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

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁場発生手段により導電部材に磁場を作
   用させて該導電部材に発生する渦電流による該導電部材
   の発熱により被加熱材を加熱する電磁誘導加熱方式の加
   熱装置であり、装置に配置した温度検知素子を金属性の
   温度検知素子にしたことを特徴とする加熱装置。
2. 【請求項２】 磁場発生手段により導電部材に磁場を作
   用させて該導電部材に発生する渦電流による該導電部材
   の発熱により被加熱材を加熱する電磁誘導加熱方式の加
   熱装置であり、装置に配置した温度検知素子を金属性の
   温度検知素子にし、磁場発生手段の励磁コイルの作る磁
   力線が入るように配置したことを特徴とする加熱装置。
3. 【請求項３】 磁場発生手段により導電部材に磁場を作
   用させて該導電部材に発生する渦電流による該導電部材
   の発熱により被加熱材を加熱する電磁誘導加熱方式の加
   熱装置であり、装置に配置した温度検知素子に金属片を
   当接させたことを特徴とする加熱装置。
4. 【請求項４】 磁場発生手段により導電部材に磁場を作
   用させて該導電部材に発生する渦電流による該導電部材
   の発熱により被加熱材を加熱する電磁誘導加熱方式の加
   熱装置であり、装置に配置した温度検知素子に金属片を
   当接させ、磁場発生手段の励磁コイルの作る磁力線が入
   るように配置したことを特徴とする加熱装置。
5. 【請求項５】 導電部材が固定部材、あるいは回転体も
   しくは走行移動有端部材である事を特徴とする請求項１
   乃至同４の何れかに記載の加熱装置。
6. 【請求項６】 導電部材が導電層を含む積層部材もしく
   はそれ自体導電性の部材である事を特徴とする請求項１
   乃至同５の何れかに記載の加熱装置。
7. 【請求項７】 導電部材に被加熱部材を直接もしくは間
   接的に密着させる加圧部材を有する事を特徴とする請求
   項１乃至同６の何れかに記載の加熱装置。
8. 【請求項８】 加圧部材が回転駆動されるあるいは従動
   回転する加圧回転体である事を特徴とする請求項７に記
   載の加熱装置。
9. 【請求項９】 被加熱材が加熱処理すべき画像を担持さ
   せた被記録材であり、該被記録材に画像を加熱処理する
   像加熱装置である事を特徴とする請求項１乃至同８の何
   れかに記載の加熱装置。
10. 【請求項１０】 前記請求項１乃至同９の何れかに記載
    の加熱装置を像加熱装置として備えている事を特徴とす
    る画像形成装置。