JPH1074011A

JPH1074011A - 像加熱装置

Info

Publication number: JPH1074011A
Application number: JP18751597A
Authority: JP
Inventors: Minoru Hayashizaki; 実林崎; Hiroshi Mano; 宏真野; Kiyobumi Nakane; 清文中根; Tokuyoshi Abe; 篤義阿部
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1997-06-27
Publication date: 1998-03-17
Anticipated expiration: 2017-06-27
Also published as: JP3919296B2

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気誘導加熱方式の像加熱装置について、装
置を複雑化することなく、スイッチング損失を低減化す
る。【解決手段】導電層１ａを有する発熱部材１と、磁界
を発生するための励磁コイル４を備えた磁界発生手段
と、を有し、前記励磁コイル４はスイッチング回路によ
り電源から電力が供給され、前記磁界磁界発生手段によ
り発生する磁界により前記発熱部材に渦電流が発生し、
この渦電流により前記発熱部材が発熱して、この熱によ
り記録材Ｐ上の画像ｔが加熱される像加熱装置１００に
おいて、前記励磁コイル４は第１コイル部４ａと、前記
第１コイル部と前記発熱部材とのインピーダンスの整合
をとるための第２コイル部４ｂと、を有し、前記第１コ
イル部４ａと前記第２コイル部４ｂは互いに隣接してい
ることを特徴とする像加熱装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複写機及びプリンタ
ー等の画像形成装置に適用される像加熱装置に関し、特
には磁気誘導により発熱部材を発熱させる装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ファーストプリントタイム、及び
充分な加圧・温度応答性を考慮して「磁気誘導加熱方
式」の定着装置が考案されている。

【０００３】この磁気誘導加熱方式の定着装置は、励磁
コイル（線輪、巻線（捲線）、界磁巻線、界磁コイル）
に高周波電流を印加し、発生する高周波磁界によって発
熱体としての磁性材表面に発生する表皮電流による発熱
をそのままトナーに付与する構成の装置である。

【０００４】このような定着装置では熱伝達モデルが非
常に簡素（例えば、磁気発生→磁性材発熱→ゴム層熱伝
達→トナー溶融）となり、熱の伝達応答を、加熱ローラ
方式やセラミックヒータを用いたフィルム加熱方式に比
べ著しく向上させることが可能である。

【０００５】このような、磁気誘導加熱方式の定着装置
に電力を供給する電源装置では、スイッチング損失を低
減して且つコストメリットの高い電圧共振方式の電源が
用いられる。この電圧共振方式電源では、スイッチング
素子がオフ時のフライバック電圧の振動の仕方がスイッ
チング損失を低減するための条件となる。

【０００６】従って、発熱体としての磁性材と励磁コイ
ルはその整合、即ち、インピーダンスの整合に開発の大
部分の比重を占める事になる。この様な状況の中で一般
的には負荷インピーダンスとの整合を行なう為にマッチ
ングトランスやマッチングコイルを用いていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来例の整合トランス
によるスイッチング素子のインピーダンス整合は原理的
にも、また動作上でも良好なスイッチング状態を合わせ
込むことが期待される。ところが、本発明で取り扱おう
としている電力は立ち上げ時に於ては１１００Ｗ以上に
及ぶ電力の規模であり、実際に整合トランスを設計した
際にはその流す電流の大きさからトランスの大きさは一
辺が７０ｍｍを越える立方体となってしまう。このよう
な大きさのトランスを実装する場合、その大きさは定着
装置を加熱する為に構成する電源装置の大きさのほぼ半
分占有してしまう大きさである。また、このようなトラ
ンスのコストアップはスイッチング回路で用いた部品コ
ストを凌ぐ。

【０００８】またマッチングコイルは励磁コイルとは別
部材として別の場所に設けられていたので、その為の収
納スペース等の設計が必要になり、装置構成が複雑化す
るという問題があった。

【０００９】本発明の目的は、装置を複雑化することな
く、スイッチング損失を低減化する像加熱装置を提供す
ることにある。

【００１０】本発明の他の目的は、発熱部材を発熱させ
るための励磁コイルが第１コイル部と発熱部材とのイン
ピーダンスの整合をとるための第２コイル部と、を有
し、第１コイル部と第２コイル部が隣接している像加熱
装置を提供することにある。

【００１１】本発明の他の目的は以下の説明で明らかに
なるであろう。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする像加熱装置である。

【００１３】（１）導電層を有する発熱部材と、磁界を
発生するための励磁コイルを備えた磁界発生手段と、を
有し、前記励磁コイルはスイッチング回路により電源か
ら電力が供給され、前記磁界磁界発生手段により発生す
る磁界により前記発熱部材に渦電流が発生し、この渦電
流により前記発熱部材が発熱して、この熱により記録材
上の画像が加熱される像加熱装置において、前記励磁コ
イルは第１コイル部と、前記第１コイル部と前記発熱部
材とのインピーダンスの整合をとるための第２コイル部
と、を有し、前記第１コイル部と前記第２コイル部は互
いに隣接していることを特徴とする像加熱装置。

【００１４】（２）前記第２コイル部と前記発熱部材と
の磁気結合は前記第１コイル部と前記発熱部材との磁気
結合より弱いことを特徴とすうる（１）に記載の像加熱
装置。

【００１５】（３）前記第２コイル部は前記第１コイル
部よりも前記発熱部材から離れていることを特徴とする
（１）に記載の像加熱装置。

【００１６】（４）前記第１コイル部と前記第２コイル
部は直列に接続されていることを特徴とする（１）に記
載の像加熱装置。

【００１７】（５）前記第２コイル部の巻線の数は前記
第１コイル部の巻線の数より少ないことを特徴とする
（１）に記載の像加熱装置。

【００１８】（６）前記励磁コイルを支持する支持部材
を有し、前記支持部材は前記発熱部材と前記励磁コイル
の間に存在することを特徴とする（１）に記載の像加熱
装置。

【００１９】（７）前記支持部材は電気的絶縁材である
ことを特徴とする（６）に記載の像加熱装置。

【００２０】（８）前記第２コイル部の巻線の密度は前
記第１コイル部の巻線の密度より少ないことを特徴とす
る（１）に記載の像加熱装置。

【００２１】（９）前記発熱部材はエンドレス状のフィ
ルムであることを特徴とする（１）に記載の像加熱装
置。

【００２２】（１０）前記励磁コイルは前記フィルムの
内側に存在することを特徴とする（９）に記載の像加熱
装置。

【００２３】（１１）前記発熱部材とニップを形成する
ローラを有し、前記ニップで未定着像を担持した記録材
が挟持搬送され、未定着像が記録材上に定着されること
を特徴とする（１）に記載の像加熱装置。

【００２４】〈作用〉即ち、導電層を有する発熱部材
に磁気結合することを主たる目的（第１の機能）とする
第１コイル部と、発熱部材への磁気結合を敢えて悪化さ
せ、磁気的に疎結合とする代りに、リーケージインダク
タンスを確保することを主たる目的（第２の機能）とす
る第２コイル部を一つの励磁コイルにおいて構成し、励
磁コイルの第１コイル部と発熱部材とのインピーダンス
の整合をとったので、マッチングトランスを必要とする
ことなくゼロクロススイッチング可能な磁気回路を構成
することを比較的容易に実現することができる。

【００２５】第１コイル部と第２コイル部は隣接し一つ
の励磁コイルとして構成されているので励磁コイルとは
別にマッチングコイル用の収納スペース等を設計する必
要がなく、装置構成を簡略化することができる。

【００２６】従って、磁気誘導加熱方式の像加熱装置に
ついて、装置を複雑化することなく、スイッチング損失
を低減化する像加熱装置を提供することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】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カラープ
リンターである。

【００２８】１０１は有機感光体やアモルファスシリコ
ン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】感光体ドラム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光学箱（レ
ーザスキャナー）１１０から出力されるレーザ光１０３
による、目的の画像情報の走査露光処理を受ける。レー
ザ光学箱１１０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）したレーザ光１０３を
出力して回転感光体ドラム面を走査露光するもので、こ
の走査露光により回転感光体ドラム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。１
０９はレーザ光学箱１１０からの出力レーザ光を感光体
ドラム１０１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体ドラム１０１と中
間転写体ドラム１０５との接触部（或は近接部）である
一次転写部Ｔ１において中間転写体ドラム１０５の面に
転写される。中間転写体ドラム１０５面に対するトナー
画像転写後の回転感光体ドラム１０１面はクリーナ１０
７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、中間転写体ドラム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】中間転写体ドラム１０５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１０１に接触して或は近接して感光体ドラム１
０１と略同じ周速度で矢示の時計方向に回転駆動され、
中間転写体ドラム１０５の金属ドラムにバイアス電位を
与えて感光体ドラム１０１との電位差で感光体ドラム１
０１側のトナー画像を該中間転写体ドラム１０５面側に
転写させる。

【００３４】上記の回転中間転写体ドラム１０５面に合
成形成されたカラートナー画像は、該回転中間転写体ド
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記録材Ｐの
面に転写されていく。転写ローラ１０６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１０５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。

【００３５】二次転写部Ｔ２を通過した記録材Ｐは中間
転写体ドラム１０５の面から分離されて像加熱装置（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。定着装置１００については後
で詳述する。

【００３６】記録材Ｐに対するカラートナー画像転写後
の回転中間転写体ドラム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は常時は中間転写体ドラ
ム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写体ド
ラム１０５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も常時は中間転写体
ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写
体ドラム１０５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１０５に
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、像加熱
装置１００を出た１面目画像プリント済みの記録材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、像加熱装置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、像加熱
装置１００を出た１回目画像プリント済みの記録材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、像加熱装
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】本例においては、トナーは低軟化物質を含
有させたものを用いている。

【００４２】本例の定着装置１００は、円筒状の磁気誘
導発熱性フィルム（金属加熱フィルム）を定着フィルム
として用いた、加圧ローラ駆動方式、磁気誘導加熱方式
の装置である。

【００４３】図２の（ａ）は該定着装置１００の要部の
横断側面模型図、（ｂ）はその一部の拡大模型図、図３
は装置１００の正面模型図、図４は縦断正面模型図であ
る。１は円筒状の発熱部材である磁気誘導発熱性フィル
ム（以下、定着フィルムと記す）である。本例の該定着
フィルム１は図２の（ｂ）にその層構成模型を示したよ
うに、磁気誘導発熱する発熱体としての導電層（金属
層、抵抗体層、磁性体層）１ａ、例えば厚み５０μｍの
円筒状のニッケルフィルム層（以下、金属層と記す）
と、その外周面を被覆させたシリコーンゴム等からなる
弾性層１ｂと、更にその外周を被覆させたフッ素樹脂等
からなる離型層１ｃの３層からなる積層フィルム材であ
る。弾性層１ｂ・離型層１ｃは、トナー画像の定着性を
高め、トナー離型性を向上させる役目をしている。

【００４４】導電層としての金属層１ａに磁束が作用す
ることで該金属層１ａに渦電流が発生して該金属層１ａ
が磁気誘導発熱する。該金属層１ａは、ニッケル以外に
も１０^-5〜１０^-10 Ω・ｃｍの電気良導体である金属、
金属化合物であればよく、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層若しくはそれら
の化合物を用いることができる。

【００４５】弾性層１ｂは定着フィルム１面をトナー層
の厚みが厚い４色重畳のカラートナー画像の場合も定着
フィルム１面をそのトナー層の凹凸に追従させる働きを
する。高度は６０°（ＪＩＳ−Ａ）以下、より好ましく
は４５度（ＪＩＳ−Ａ）以下がよい。熱伝導率λは６×
１０^-4〜２×１０^-3［ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅ
ｇ．］がよい。

【００４６】離型層１ｃは、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ
等のフッ素樹脂以外に、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。厚さは２０〜１０
０μｍが好ましい。

【００４７】上記の円筒状の定着フィルム１はコアホル
ダー２とフィルムガイド部材３とで構成される円筒体に
ルーズに外嵌させてある。

【００４８】コアホルダー２は下側部材であり、フィル
ムガイド部材３は上側部材であり、それぞれ横断面略半
円弧状樋型で上下に重ね合わすことで略円筒体が構成さ
れる。下側のコアホルダー２の内底面の中央部にはホル
ダー長手に沿って並行２枚のリブ板２ａ・２ａを間隔を
あけて具備させてあり、このリブ板２ａ・２ａの間に第
１コア５を落とし込んで保持させてある。図５はコアホ
ルダー２の外観斜視図である。２ｂはコアホルダー２の
外面に設けたフィルム内面ガイドリブである（リブ高さ
０．５ｍｍ程度）。

【００４９】コアホルダー２及びフィルムガイド部材３
は電気的絶縁性・耐熱性部材である。例えば、フェノー
ル樹脂、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、ＬＣＰ樹脂などの成形品である。

【００５０】４は励磁コイル（線輪）であり、横断面略
半円弧状樋型の下側のコアホルダー２の内面に略対応さ
せた舟形に電線を巻回して構成したものでる。図６は該
励磁コイルの外観斜視図である。この舟形の励磁コイル
４をコアホルダー２の内面に保持させてある。

【００５１】７と８はスペーサー板と平板蓋板であり、
励磁コイル４と第１コア５を保持させたコアホルダー２
の上に順次にかぶせて配置される。６・６はスペーサー
板７の裏面に予め接着保持させた左右側一対の第２コア
である。この第２コア６・６は、スペーサー板７がコア
ホルダー２の上に所定にかぶせられることで、第１コア
５を中にして励磁コイル４の左右側上部に位置して第１
コア５と横断面Ｔ字形の配列構成となる。

【００５２】第１コア５、第２コア６・６はコアホルダ
ー２の長手方向を長手とする横長の強磁性・高透磁率部
材であり、フェライトやパーマロイ等といったトランス
のコアに用いられる材料がよく、好ましくは２０〜１０
０ｋＨｚで損失の少ないフェライトを用いるのがよい。

【００５３】９は加圧用の横長ステーであり、平板蓋板
８の上面中央部に予め一体に取り付けてある。このステ
ー９の両端部はそれぞれ平板蓋板８の長手方向両端より
も外方に突出させてある（図３・図４）。

【００５４】上記のようにコアホルダー２の上にスペー
サー板７と平板蓋板８を順次にかぶせ、さらにフィルム
ガイド部材３をかぶせた後、該アセンブリに前述の円筒
状の定着フィルム１をルーズに外嵌させ、更に該アセン
ブリの両端部に夫々リング状のフィルム端部規制フラン
ジ部材１０・１０を外嵌させる。リング状のフィルム端
部規制フランジ部材のコアホルダー２及びフィルムガイ
ド部材３への外嵌により該フランジ部材がタガとなって
アセンブリ１〜１０が組み立て状態に保持される。

【００５５】１５は加圧回転部材としての弾性加圧ロー
ラであり、芯金１５ａと該芯金回りに同心一体に形成し
たシリコーンゴム層１５ｂからなる。この加圧ローラ１
５は定着装置の不図示の手前側と奥側の側板間に回転自
由に軸受保持させて配設してある。

【００５６】この加圧ローラ１５の上側に該ローラに略
並行にして上記のアセンブリ１〜１０をコアホルダー２
側を下側にして配置する。そして加圧用横長ステー９の
両端部側においてそれぞれ不動部材としてのばね受け１
１・１１とステー端部との間に加圧ばね１２・１２を縮
設する。これにより加圧ばね１２・１２の縮設反力ｆ・
ｆがステー端部に作用してステー９が押し下げられるこ
とで、コアホルダー２の下面と加圧ローラ１５とが定着
フィルム１を挟んで所定の加重（１０〜５０ｋｇ）で加
圧されて所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。

【００５７】この加圧ローラ１５は駆動源Ｍから駆動伝
達系を介して駆動が伝達されて図２の（ａ）において矢
示の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される（加圧
ローラ駆動式）。この加圧ローラ１５の回転駆動に伴
い、定着ニップ部Ｎにおいて、コアホルダー２とフィル
ムガイド３の外側にルーズに嵌てある円筒状の定着フィ
ルム１に対して回転加圧ローラ１５と定着フィルム１の
外面との摩擦力で円筒状の定着フィルム１に回転力が作
用して該円筒状の定着フィルム１がコアホルダー２とフ
ィルムガイド３の外回りを定着ニップ部Ｎにおいてコア
ホルダー２の下面を密着摺動しながら矢示の時計方向に
加圧ローラ１５の回転周速度にほぼ対応した周速度をも
って回転状態になる。

【００５８】フィルム端部規制フランジ部材１０・１０
は、定着フィルム１の回転時に該定着フィルム１の端部
を受けて定着フィルムのコアホルダー長手に沿う寄り移
動を規制する役目をする。

【００５９】励磁コイル４は励磁回路（電源及び容量性
インピーダンスを有するスイッチング回路等）Ｓから供
給される高周波電流（交番電流）によって高周波磁界を
発生する。その高周波磁界は定着ニップ部Ｎの位置に対
応している第１コア５により定着ニップ部Ｎ近傍に集中
して分布する。高周波磁界の磁束は定着フィルム１の前
述の発熱体層としての金属層１ａに渦電流を発生させ
る。この渦電流は金属層１ａの固有抵抗によって金属層
にジュール熱を発生させる（渦電流損による発熱）。即
ち定着フィルム１の金属層１ａが磁気誘導発熱する。

【００６０】図１３に励磁回路Ｓの概略構成について示
す。２０はノイズフィルタ、２１はフィルタコンデン
サ、２２は共振コンデンサ、２３はスッチング素子、２
４はフリーホイリングダイオードである。

【００６１】ＤＣ電源回路は、制御回路である。定着許
可信号により、定着開始となる。まず、定着許可信号が
来るとスイッチング制御回路はスイッチング素子が適切
なオン時間・オフ時間を繰り返すようゲートパルスを発
生する。スイッチング素子がオンすると整流回路より励
磁コイルに電流が流れ、オフすると励磁コイルの電流が
共振コンデンサに（電圧によりフリーホイリングダイオ
ードからフィルタコンデンサを通る経路に）流れる。こ
の回路ではオン時間が長いほど多くの電力が励磁コイル
に供給され、電力が多く（発熱量も多く）なる。

【００６２】温度調整は温度測定手段であるサーミスタ
１３により検出された温度情報に基づいて、オン時間幅
を制御することにより行なわれる。

【００６３】この定着ニップ部Ｎの温度は温度検出素子
１３で検知され、その検知温度情報が制御系Ｃ（図６）
に入力され、励磁回路Ｓ内の電源から励磁コイル４に対
する電力供給（電流供給）が制御系Ｃで制御されること
で、定着ニップ部Ｎの温度が所定温度に維持されるよう
に温調される。

【００６４】本例において温度検出素子１３は定着ニッ
プ部Ｎに対応するコアホルダー下面部に配設したサーミ
スタである。このサーミスタ１３は薄いステンレス板に
形成され、このステンレス板をコアホルダー２の外面に
接着して配設し、絶縁保護テープで覆って外面を保護し
ている。

【００６５】本例においては、励磁コイル４を定着ニッ
プ部Ｎ近傍に集中して分布させることによって、発生磁
界を定着フィルム１の金属層１ａの所望の加熱域におい
て通すことことが可能であり、効率の高い定着装置を実
現できる。

【００６６】而して、加圧ローラ１５が回転駆動され、
それに伴って円筒状の定着フィルム１が回転し、励磁回
路Ｓから励磁コイル４への給電により上記のように定着
フィルム１の磁気誘導発熱がなされて定着ニップ部Ｎが
所定の温度に立ち上がって温調された状態において、前
述の画像形成部から搬送された未定着トナー画像ｔが形
成された記録材Ｐが定着ニップ部Ｎの定着フィルム１と
加圧ローラ１５との間に画像面が上向き、即ち画像面が
定着フィルム面に対向して導入され、定着ニップ部Ｎに
おいて画像面が定着フィルム１の外面に密着して定着フ
ィルム１と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されてい
く。この定着ニップ部Ｎを定着フィルム１と一緒に記録
材Ｐが挟持搬送されていく過程において定着フィルム１
の磁気誘導発熱で加熱されて記録材Ｐ上の未定着トナー
画像ｔが加熱定着される。記録材Ｐは定着ニップ部Ｎを
通過すると回転定着フィルム１の外面から分離して排出
搬送されていく。

【００６７】本例において励磁コイル４は、コイルを構
成させる電線として、一本ずつがそれぞれ絶縁被覆され
た銅製の細線を複数本束ねたもの（束線）を用い、これ
を複数回巻いて励磁コイル４を形成している。絶縁被覆
は定着フィルム１の発熱による熱伝導を考慮して耐熱性
を有する被覆を用いるのがよい。例えばポリイミドによ
る被覆は耐熱温度は２２０℃である。

【００６８】図２の（ａ）と（ｂ）において、励磁コイ
ル４の巻線のうち、４ａは定着フィルム１の金属層１ａ
に磁気結合すべく絶縁材を介して隣接させた第１のコイ
ル部である巻線である。絶縁材は本例においてはコアホ
ルダー２である。このコアホルダー２の肉厚は１〜５ｍ
ｍである。

【００６９】４ｂは定着フィルム１の金属層１ａに磁気
結合しないまたは金属層１ａとの磁気結合が上記第１の
４ａよりも弱い第２のコイル部である巻線である。

【００７０】本例における励磁コイル４は上記の第１の
巻線４ａと第２の巻線４ｂの２層巻き構成であり、この
第１と第２の巻線４ａ・４ｂは互いに隣接しており、か
つ定着フィルム１の金属層１ａに対して同方向の磁束を
発生する様に巻かれている。第１の巻線４ａと第２の巻
線４ｂは直列に接続され、容量性インピーダンスを有す
るスイッチング回路により電源から電力供給される。第
２の巻線４ｂの巻き数は第１の巻線４ａよりも少なくし
ている。

【００７１】図２の（ｂ）にこの様な構成での磁束の状
態を示す。即ち、主に第１の巻線で形成される主磁束は
Ｔ字になった第２コア６、第１コア５を通り、定着フィ
ルム１の金属層１ａに磁気結合し、再び第２コア６を通
って第１コア５へと向かう。

【００７２】定着フィルム１の金属層１ａに磁気結合し
ない主に第２の巻線で形成される漏れ磁束の経路は様々
であるが、第１コア５と第２コア６・６の形状から成る
効果により、第１の巻線４ａの外側で定着フィルム１と
の間の絶縁体（コアホルダー２）を通り、第２コア６、
第１コア５に入る経路と、第１の巻線４ａと第２の巻線
４ｂの間を通り、第２コア６、第１コア５を通る経路が
主なものとなると考えられる。

【００７３】このうち、第１の巻線４ａと定着フィルム
１の金属層１ａの間の距離は、効率と漏れ磁束を確保す
るとの考え方から、密着させずにある程度、効率を悪化
させない程度に距離を保つ必要がある。本例装置におい
ては、コアホルダー２はその両者４ａ・１ａ間の絶縁材
として機能し、その肉厚約１ｍｍ〜５ｍｍが両者４ａ・
１ａ間を丁度都合の良い距離に保つ構成である。これに
更に第１の巻線４ａと第２の巻線４ｂの間を通る磁束に
よる、定着フィルム１の金属層１ａに結合しない磁束を
確保する。

【００７４】この様な構成において、励磁コイル部分の
等価回路を書くと、図７の様になる。Ｔ１はマッチング
トランス、Ｌ１は定着フィルムに結合する磁束に対応し
たコイルのインダクタンス、Ｒは定着フィルム（加熱金
属フィルム）１の等価抵抗、Ｌ２は定着フィルムに結合
しなかった磁束に対応したコイルのリーケージインダク
タンスである。

【００７５】図７の（ａ）は、従来のマッチングトラン
スＴ１を用いた回路図である。マッチングトランスＴ１
を用いた場合には、負荷のインダクタンスがどのような
値でも、適切なトランスを用いることにより、理想的な
波形を実現できる。しかし、上述したように実際の装置
にこの様なトランスＴ１を用いることは、サイズ的にも
コスト的にもかなり無理がある。

【００７６】図７の（ｂ）に示したような等価回路とな
る様に励磁コイル４内でリーケージインダクタンスＬ２
を調節することにより、マッチングトランスＴ１を用い
ることなく理想に近い特性を実現することが出来る。

【００７７】励磁コイルと金属との磁気結合が非常に良
く、大きな損失を受けるような系である場合と、リーケ
ージインダクタンスを増加させた場合との、それぞれの
場合でのスイッチング素子の両端にかかる電圧波形を図
８の（ａ）と（ｂ）とに示す。

【００７８】励磁コイルと共振コンデンサを並列に接続
した共振回路に定電圧を印加し、ある時間経過の後、定
電圧源よりの電流供給を停止すると、コイル両端には磁
界に蓄えられていたエネルギーにより電流を流し続けよ
うとし、コンデンサには電界に蓄えられていたエネルギ
ーが電圧として現れ、それぞれ電流を流そうとする。こ
の為に図８のようなフライバック電圧と呼ばれる電圧が
発生するのであるが、コイルと金属体との結合が良く、
また金属による損失が大きすぎる場合には図８の（ａ）
に示すように振動条件を外れ、Ｖｃｃ（オン時間中に印
加した電圧）を中心とした電圧に収束しようとする。こ
の場合、スイッチング素子はＶｃｃの電圧がかかった状
態で次のオンを迎えることとなり、スイッチングに伴う
損失が非常に大きなものになってしまう。

【００７９】これに対し、前述のように第２の巻線４ｂ
を設け、定着フィルム１の金属層１ａに結合しない漏れ
磁束を確保することにより、図８の（ｂ）の様にフライ
バック電圧のスイングが大きくなり、ゼロクロスでのス
イッチングを実現できる為、スイッチング損失の少ない
系を実現することが出来る。

【００８０】つまり理想的には、（損失）＝（電圧）×（電流）＝０×（電流）＝０となり、スイッチング素子でのスイッチングに伴なう電
力を０にでき、スイッチング損失を抑えることができ
る。

【００８１】第１の巻線４ａと第２の巻線４ｂの間は密
着させた場合にも、巻線間の磁束は完全に打ち消し合わ
ない為、この様な効果が期待できるが、絶縁性を確保す
るため、またリーケージを調整するために第１の巻線４
ａと第２の巻線４ｂの間に絶縁体を設けても良い。

【００８２】このように本実施例では、導電層を有する
発熱部材に磁気結合することを主たる目的とする第１の
巻線部分と、発熱部材への磁気結合を敢えて悪化させ、
磁気的に疎結合とする代りに、リーケージインダクタン
スを確保することを主たる目的とする第２の巻線部分を
一つの励磁コイルにおいて構成し、励磁コイルの第１の
巻線部分と発熱部材とのインピーダンスの整合をとった
ので、マッチングトランスを必要とすることなくゼロク
ロススイッチング可能な磁気回路を構成することを比較
的容易に実現することができる。

【００８３】また、励磁コイルとは別にマッチングコイ
ルを構成した場合、励磁コイルとは別にマッチングコイ
ル用の収納スペースなどを設計する必要があるが、本実
施例では、第１の巻線部分と第２の巻線部分は隣接し一
つの励磁コイルとして構成されているので励磁コイルと
は別にマッチングコイル用の収納スペース等を設計する
必要がなく、装置構成を簡略化することができる。

【００８４】上記した例は励磁コイル４の巻線を第１の
巻線４ａと第２の巻線４ｂの２層巻きとしたものであっ
たが、これは多層巻きとしても良い。この様な本発明の
他の実施例を図９に示す。この様な場合にも、等価回路
は基本的には図７の（ｂ）の様に表すことが出来るが、
このうちＬ２のリーケージ分は第１層、第２層、第３
層．．．である各巻線層４ａ・４ｂ・４ｃ・・の磁気結
合に関与しないインダクタンスの和になる。

【００８５】上記と同様の効果は、巻線の１層目に比較
して２層目以降の巻線を疎な巻き方にすることによって
も得ることが出来る。

【００８６】この様な巻き方の他の実施例を図１０の
（ａ）に示す。この時の磁束の状態を図１０の（ｂ）に
示す。

【００８７】励磁コイル４の形状を保つには、熱膨張率
の小さい、弾力性のある絶縁体（樹脂等）で保持する
か、コイルの捲線を被覆線とする。適当な支持体をモー
ルド等で形成し、その上に巻込んでも良い。

【００８８】理想的な場合にはコイル間の磁束は打ち消
し合い、リーケージは発生しないが、実際にはそうなら
ずに間隔が離れるに従って増加する傾向となる為、巻数
を増加させずにリーケージを増加するには有効な手段と
なる。

【００８９】図９の様に巻線構造を少なくとも２層以上
の巻線構造とし、発熱部材から２層目の巻線、３層目の
巻線・・・が構造的に発熱部材から離れてしまうことに
よりリーケージインダクタンスを得るか、又は図１０の
様に発熱部材から２層目以降の巻線を疎な巻き方に構成
し、発熱部材に最も近い第１の巻線に第１の機能、即ち
発熱部材に磁気結合することを主たる目的とする機能
を、また離れた第２の巻線部分に第２の機能、即ち発熱
部材への磁気結合を敢えて悪化させ、磁気的に疎結合と
する代りに、リーケージインダクタンスを確保すること
を主たる目的とする機能を持たせることで、良好なスイ
ッチング状態を得るための十分なフライバック電圧を得
るように構成することができる。

【００９０】上述の実施形態例の装置は励磁コイル４を
定着ニップ部Ｎにおいてコア５と位置を合わせた構成と
なっているが、図１１の装置のように、励磁コイル４と
コア５は定着ニップ部Ｎに対して定着フィルム１の回転
方向上流側に構成し、定着フィルム１を定着ニップ部Ｎ
よりも定着フィルム回転方向上流側で加熱する構成と
し、定着フィルム１の回転によりフィルムの加熱された
部分が定着ニップ部Ｎに入るよう構成しても良い。

【００９１】円筒状の定着フィルム１の径が小さく、該
フィルム内に励磁コイルを構成しきれない小型機では、
図１２の装置のように、定着フィルム１の外側であっ
て、定着ニップ部Ｎに対し定着フィルム回転方向上流側
に励磁コイル４を配設することで、また該励磁コイル４
を上述した２層以上の巻線構成４ａ・４ｂ・・とするこ
とで、同様の効果を得る事が出来る。１４は加圧ローラ
１５に対向して加圧ローラ１５との間に定着フィルム１
を挟んで定着ニップ部Ｎを形成する対向部材である。

【００９２】尚、磁気誘導発熱性の定着フィルム１は、
モノクロあるいは１パスマルチカラー画像等の加熱定着
用の場合は弾性層１ｂを省略した形態のものにすること
もできる。発熱体としての導電層１ａは樹脂に金属フィ
ラーを混入した層とすることもできる。導電層１ａだけ
の単層部材とすることもできる。

【００９３】下側のコアホルダー２に対する上側のフィ
ルムガイド部材３はなしにした装置構成にすることもで
きる。

【００９４】励磁コイル４は絶縁性樹脂でモールド成形
した形態のものにすることもできる。

【００９５】加熱装置としての定着装置１００の装置構
成は実施形態例の加圧ローラ駆動方式に限られるもので
はない。例えば、駆動ローラやテンションローラ等の複
数の部材間にエンドレスベルト状の定着フィルムを懸回
張設して加圧ローラ以外の部材で定着フィルムを回転駆
動する構成の装置にすることもできる。また定着フィル
ムをロール巻きにした長尺のウエブ状部材にし、これを
繰り出し軸側から巻き取り軸側に所定の速度で巻き取り
走行移動させる装置構成とすることもできる。

【００９６】電磁誘導発熱性部材である導電材（磁性
材）は固定部材とした装置構成のものとすることもでき
る。例えば定着ニップ部に該固定の電磁誘導発熱性部材
として例えば鉄板を固定配設してこの鉄板を励磁コイル
で磁気誘導発熱させるようにし、この固定の鉄板と加圧
部材としての加圧ローラとを耐熱性の薄肉フィルムを挟
ませて圧接させて定着ニップ部Ｎを形成させる。耐熱性
フィルムは加圧ローラ駆動方式、あるいは駆動ローラ若
しくは巻き取り軸により定着ニップ部をその内側面が固
定の鉄板の下面に密着して摺動しながら回転移動若しく
は走行移動する。固定の鉄板は励磁コイルに交番電流が
印加されることで生じる交番磁束を集中的に受けて磁気
誘導発熱する。そして定着ニップ部の耐熱性フィルムと
加圧ローラの間に記録材が導入されて耐熱性フィルムと
一緒に定着ニップ部を挟持搬送されていく過程におい
て、固定の鉄板の発熱エネルギーを耐熱性フィルムを介
して受けて加熱され、トナー画像の定着がなされる。

【００９７】加圧部材１５はローラ体に限らず、回動ベ
ルト型など他の形態の部材にすることもできる。

【００９８】また加圧部材１５側からも記録材に熱エネ
ルギーを供給するために、加圧部材１５側にも電磁誘導
加熱等の発熱手段を設けて所定の温度に加熱・温調する
装置構成にすることもできる。

【００９９】画像形成装置の画像形成原理・方式は電子
写真プロセスに限らず、転写方式あるいは直接方式の静
電記録プロセス、磁気記録プロセスなどその他任意であ
る。

【０１００】本発明の加熱装置は実施形態例の画像加熱
定着装置に限らず、画像を担持した記録材を加熱してつ
や等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・装置と
して使用できる。

【０１０１】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の技術思想内であらゆる変形が可能である。

【０１０２】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、磁気誘導
加熱方式の像加熱装置について、導電層を有する発熱部
材に磁気結合することを主たる目的とする第１コイル部
と、発熱部材への磁気結合を敢えて悪化させ、磁気的に
疎結合とする代りに、リーケージインダクタンスを確保
することを主たる目的とする第２コイル部を一つの励磁
コイルにおいて構成し、励磁コイルの第１コイル部と発
熱部材とのインピーダンスの整合をとったので、マッチ
ングトランスを必要とすることなくゼロクロススイッチ
ング可能な磁気回路を構成することを比較的容易に実現
することができる。

【０１０３】第１コイル部と第２コイル部は隣接し一つ
の励磁コイルとして構成されているので励磁コイルとは
別にマッチングコイル用の収納スペース等を設計する必
要がなく、装置構成を簡略化することができる。

【０１０４】従って、磁気誘導加熱方式の像加熱装置に
ついて、装置を複雑化することなく、スイッチング損失
を低減化する像加熱装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である像加熱装置を適用した画
像形成装置の概略図

【図２】（ａ）は像加熱装置の要部の横断側面模型図、
（ｂ）はその一部の拡大模型図

【図３】像加熱装置の正面模型図

【図４】像加熱装置の縦断正面模型図

【図５】コアホルダーの外観斜視図

【図６】励磁コイルの外観斜視図

【図７】等価回路図

【図８】フライバック電圧を示す図

【図９】他の実施例である像加熱装置の横断側面模型図

【図１０】（ａ）は他の実施例である像加熱装置の要部
の横断側面模型図、（ｂ）はその一部の拡大模型図

【図１１】他の実施例である像加熱装置の横断側面模型
図

【図１２】他の実施例である像加熱装置の横断側面模型
図

【図１３】励磁回路を示す図

【符号の説明】

１００定着装置（像加熱装置）１磁気誘導発熱性フィルム（定着フィルム、金属加
熱フィルム）２コアホルダー（絶縁材）３フィルムガイド部材４励磁コイル４ａ第１の巻線４ｂ第２の巻線５・６フェライトコア７スペーサー板８平板蓋板９加圧用横長ステー１０フィルム端部規制フランジ部材１１ばね受け１２加圧ばね１３サーミスタ１５加圧弾性ローラＴ１マッチングトランスＬ１定着フィルムに結合する磁束に対応したコイルの
インダクタンスＲ定着フィルム（金属フィルム）の等価抵抗Ｌ２定着フィルムに結合しなかった磁束に対応したコ
イルのリーケージインダクタンスＶｃｃオン時間中に印加した電圧

フロントページの続き (72)発明者阿部篤義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

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電層を有する発熱部材と、磁界を発生
するための励磁コイルを備えた磁界発生手段と、を有
し、前記励磁コイルはスイッチング回路により電源から
電力が供給され、前記磁界磁界発生手段により発生する
磁界により前記発熱部材に渦電流が発生し、この渦電流
により前記発熱部材が発熱して、この熱により記録材上
の画像が加熱される像加熱装置において、前記励磁コイルは第１コイル部と、前記第１コイル部と
前記発熱部材とのインピーダンスの整合をとるための第
２コイル部と、を有し、前記第１コイル部と前記第２コ
イル部は互いに隣接していることを特徴とする像加熱装
置。
【請求項２】前記第２コイル部と前記発熱部材との磁
気結合は前記第１コイル部と前記発熱部材との磁気結合
より弱いことを特徴とすうる請求項１に記載の像加熱装
置。
【請求項３】前記第２コイル部は前記第１コイル部よ
りも前記発熱部材から離れていることを特徴とする請求
項１に記載の像加熱装置。
【請求項４】前記第１コイル部と前記第２コイル部は
直列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載
の像加熱装置。
【請求項５】前記第２コイル部の巻線の数は前記第１
コイル部の巻線の数より少ないことを特徴とする請求項
１に記載の像加熱装置。
【請求項６】前記励磁コイルを支持する支持部材を有
し、前記支持部材は前記発熱部材と前記励磁コイルの間
に存在することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装
置。
【請求項７】前記支持部材は電気的絶縁材であること
を特徴とする請求項６に記載の像加熱装置。
【請求項８】前記第２コイル部の巻線の密度は前記第
１コイル部の巻線の密度より少ないことを特徴とする請
求項１に記載の像加熱装置。
【請求項９】前記発熱部材はエンドレス状のフィルム
であることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項１０】前記励磁コイルは前記フィルムの内側
に存在することを特徴とする請求項９に記載の像加熱装
置。
【請求項１１】前記発熱部材とニップを形成するロー
ラを有し、前記ニップで未定着像を担持した記録材が挟
持搬送され、未定着像が記録材上に定着されることを特
徴とする請求項１に記載の像加熱装置。