JPH1074002A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数の削減を通してコストの低減を図り
つつ、短絡による損傷を防止した定着装置を提供する。 【解決手段】 この誘導加熱定着装置は、コイルアセン
ブリ１３におけるコア１８とコイル２０との間を電気的
に絶縁するプレート部４４（第１絶縁部４１）と、コイ
ルアセンブリ１３と定着スリーブ１２との間を電気的に
絶縁する延伸部４５（第２絶縁部４２）とを一体的に形
成した絶縁手段４０を有する。この絶縁手段４０は、コ
イルアセンブリ１３を保持すると共に定着スリーブ１２
の内方に固定設置されて、定着スリーブ１２を介して加
圧ローラ１５が圧接する絶縁性の保持部材１４としての
機能を併せ持つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真式の複写
機、プリンタおよびファクシミリなどの画像形成装置に
用いられる定着装置に関し、より詳しくは、シート上に
保持されたトナーを加熱溶融して該シートに定着させる
誘導加熱方式の定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真式の複写機などには、記録媒体
である記録紙ないし転写材などのシート上に転写された
トナー像を熱によって溶解して当該シートに定着させる
定着装置が設けられている。この定着装置の加熱方式に
は、ハロゲンランプ加熱方式や、誘導加熱方式などがあ
るが、近年では、昇温速度が速く、省エネルギに寄与で
きるという利点から、誘導加熱方式が注目されている。

【０００３】誘導加熱方式を採用した従来の定着装置と
して、例えば特開昭５９−３３７８７号公報に示される
ように、ヒートローラ内部に螺旋状に巻いたコイルを配
置し、コイルで発生した磁束によりヒートローラを直接
誘導加熱し、ウォームアップを早めるようにした定着装
置がある。

【０００４】誘導加熱方式のヒートローラ定着装置で消
費電力を増やさずにウォームアップ時間のさらなる短縮
を図るためには、回転体であるヒートローラの熱容量の
低減つまりヒートローラの薄肉化が必要である。しかし
ながら、ヒートローラはシートに対して押圧力を加えて
いるので、ヒートローラにはある程度の強度が必要であ
る。このため、ヒートローラの薄肉化による熱容量の低
減には限度があり、また、製造上も薄く作ることが困難
であった。

【０００５】そこで、近年では、例えば特開平７−１１
４２７６号公報および特開平８−１６００７号公報に示
されるような昇温特性に優れたフィルム定着装置が提案
されている。このフィルム定着装置は、回転体である薄
肉のフィルムと、フィルムの内方に配置される励磁コイ
ルと、加圧ローラとを有し、励磁コイルで発生した磁束
によってフィルムに渦電流を生じさせて当該フィルムを
誘導加熱する。加圧ローラは、励磁コイルを保持した保
持部材としてのホルダにフィルムを介して圧接してお
り、加熱されたフィルムとの間にシートを挟持しつつ当
該フィルムとともに移動せしめ、シートに保持されたト
ナーを加熱溶融して定着させている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この種の誘導加熱定着
装置は、回転体であるヒートローラやフィルムに誘導電
流を生じさせて当該回転体を誘導加熱する磁束発生手段
が設けられており、この磁束発生手段は、磁路を形成す
るコアと、当該コアの周囲に巻線を巻回して誘導コイル
とを備えている。

【０００７】定着装置の損傷を防止するためには短絡の
虞をなくさなければならず、コアとコイルとの間を電気
的に絶縁し、さらに、磁束発生手段（コアおよびコイ
ル）と回転体との間を電気的に絶縁する必要がある。こ
のため、従来の誘導加熱定着装置では、コアとコイルと
の間に配置される絶縁性のボビンを用いてコアとコイル
との間を電気的に絶縁し、磁束発生手段を収納保持する
ホルダを用いて磁束発生手段と回転体との間を電気的に
絶縁していた。

【０００８】しかしながら、上記のように少なくとも２
種類の絶縁部材（ボビンおよびホルダ）が別々に必要な
ことから、製造コストが増加するという問題があった。

【０００９】本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決
するためになされたものであり、部品点数の削減を通し
てコストの低減を図りつつ、短絡による損傷を防止した
定着装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項１に記載の発明は、記録媒体上に保持されたト
ナーを加熱溶融して当該記録媒体に定着させる定着装置
であって、金属材料により形成された回転体と、芯材
と、当該芯材の周囲に巻線を巻回して形成されたコイル
とを備え、前記回転体に誘導電流を生じさせて前記回転
体を誘導加熱する磁束発生手段と、未定着トナーを保持
した前記記録媒体を前記回転体との間に挟持しつつ前記
回転体とともに移動せしめる加圧部材と、を有する定着
装置において、前記磁束発生手段における前記芯材と前
記コイルとの間を電気的に絶縁する第１の絶縁部と、前
記磁束発生手段と前記回転体との間を電気的に絶縁する
第２の絶縁部とを一体的に形成した絶縁手段を有するこ
とを特徴とする定着装置である。

【００１１】かかる構成の定着装置では、第１の絶縁部
により芯材とコイルとの間の電気的絶縁が確実になり、
第２の絶縁部により磁束発生手段と回転体との間の電気
的絶縁が確実となって短絡を防止でき、この定着装置
は、故障の発生が少なく、信頼性が高いものになる。さ
らに、第１と第２の絶縁部を一体的に形成した絶縁手段
であるので、各絶縁部を別個の部品で形成する場合と比
較して部品点数を削減でき、製造コストが低減した。

【００１２】また、請求項２に記載の定着装置では、前
記絶縁手段は、前記磁束発生手段を保持すると共に前記
回転体の内方に固定設置されて、前記回転体を介して前
記加圧部材が圧接する絶縁性の保持部材を構成すること
を特徴とする。

【００１３】このように構成した定着装置は、保持部材
としての機能を併せ持った絶縁手段と加圧部材との間
で、誘導加熱により発熱する回転体を挟持しつつ移動さ
せる形態となる。

【００１４】また、請求項３に記載の定着装置では、絶
縁手段における前記回転体と接する部位に、良摺動性を
有する良摺動表面部が設けられていることを特徴とす
る。

【００１５】このように構成すると、良摺動表面部によ
り、回転体の良好な回転が得られ、記録媒体の円滑な通
紙性が確保される。

【００１６】また、請求項４に記載の定着装置では、前
記絶縁手段は、耐熱性および絶縁性を有する樹脂材料に
より前記芯材および前記コイルを一体的に樹脂モールド
して形成されることを特徴とする。

【００１７】このように構成すると、芯材とコイルとの
間の隙間に入り込んだ樹脂が第１の絶縁部として機能し
て芯材とコイルとの間の電気的絶縁が確実になり、磁束
発生手段の外周をモールドした樹脂が第２の絶縁部とし
て機能して磁束発生手段と回転体との間の電気的絶縁が
確実となって短絡を防止でき、この定着装置は、故障の
発生が少なく、信頼性が高いものになる。さらに、第１
と第２の絶縁部を樹脂モールドで一体的に形成した絶縁
手段であるので、各絶縁部を別個の部品で形成する場合
と比較して製造工程が簡素なものとなり、製造コストが
低減した。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１９】《実施の形態１》図１は、本発明の実施の
形態１に係る定着装置を概略で示す断面図である。

【００２０】本実施の形態に係る誘導加熱を利用した定
着装置は、コイルに高周波電流を流して生じた高周波磁
界により金属導体に誘導渦電流を誘起させ、金属導体自
体の表皮抵抗によって金属導体そのものをジュール発熱
させるようになっている。この種の誘導加熱定着装置
は、高周波誘導の利用により電気−熱変換効率が向上す
るので、定着装置の省エネルギ化（低消費電力化）と、
ユーザの操作性向上（クイックプリント）との両立を図
り得る。

【００２１】詳述すると、図１に示すように、誘導加熱
定着装置は、記録媒体１０上に保持されたトナーを加熱
溶融して当該記録媒体１０に定着させるものであり、金
属材料により形成された定着スリーブ１２（回転体に相
当する）と、定着スリーブ１２に誘導電流を生じさせて
定着スリーブ１２を誘導加熱するコイルアセンブリ１３
（磁束発生手段に相当する）と、コイルアセンブリ１３
を保持すると共に定着スリーブ１２の内方に固定設置さ
れる絶縁性のホルダ１４（保持部材に相当する）と、定
着スリーブ１２を介してホルダ１４に圧接すると共に未
定着トナーを保持した記録媒体１０を定着スリーブ１２
との間に挟持しつつ定着スリーブ１２とともに移動せし
める加圧ローラ１５（加圧部材に相当する）と、を有す
る。加圧ローラ１５は図１中矢印ａ方向に回転可能に設
けられ、中空円筒形状をなす定着スリーブ１２は、加圧
ローラ１５とホルダ１４との間に挟持され、加圧ローラ
１５の回転に伴って従動回転する。

【００２２】未定着のトナーを保持した記録媒体１０つ
まりシートは、図１中矢印ｂで示すように左方向から搬
送され、定着スリーブ１２と加圧ローラ１５との接触部
であるニップ部１６に向けて送り込まれる。シート１０
は、誘導加熱された定着スリーブ１２の熱と、加圧ロー
ラ１５から作用する圧力とが加えられながら、ニップ部
１６で挟持されつつ搬送される。これにより、未定着ト
ナーがシート１０上に定着され、シート１０上には定着
トナー像が形成される。トナーは、シート１０の両面の
うち、定着スリーブ１２と接触する側に保持されてい
る。ニップ部１６を通過したシート１０は、シート自体
のコシの強さで定着スリーブ１２から自然に曲率分離
し、図１中右方向に搬送される。このシート１０は、図
示しない排紙ローラによって搬送され、排紙トレイ上に
排出される。

【００２３】前記定着スリーブ１２は、可撓性を有する
薄肉の中空金属導体であり、例えばニッケル、鉄、ＳＵ
Ｓ４３０などの導電性を有する強磁性材を基材１７とし
て形成するのが好ましい。定着スリーブ１２を強磁性体
から形成すれば、多くの磁束がこの定着スリーブ１２内
を通過するので、発熱効率が一層良くなる。定着スリー
ブ１２の金属製基材１７の肉厚は、例えば２０μｍ〜６
０μｍ程度の厚さが好ましい。定着スリーブの基材１７
の外周表面には、シート１０を分離し易くするために、
フッ素樹脂をコーティングして、トナーに対して良好な
離型性と耐熱性とを有する離型層１１が形成されてい
る。

【００２４】定着スリーブ１２の内方には、当該定着ス
リーブ１２に誘導渦電流を誘起させてジュール発熱させ
るために、高周波磁界を生じるコイルアセンブリ１３が
配置されている。このコイルアセンブリ１３は、非回転
のホルダ１４に保持されている。

【００２５】コイルアセンブリ１３は、磁性材からなり
Ｉ型形状を有するコア１８（芯材に相当する）と、コア
１８の周囲に巻線を巻回して形成された誘導コイル２０
とを備える。

【００２６】加圧ローラ１５は、軸芯２１と、当該軸芯
２１の周囲に形成されたシリコンゴム層２２とから構成
されている。シリコンゴム層２２は、表面からシート１
０が離れ易い離型性を有すると共に、耐熱性を有するゴ
ム層である。また、加圧ローラ１５の両端には、図示し
ないスベリ軸受部が形成され、図示しない定着ユニット
のフレームに回転自在に取り付けられている。加圧ロー
ラ１５は、図示しないばね材により、定着スリーブ１２
を間に挟んでホルダ１４に向かう方向に押圧される。さ
らに、加圧ローラ１５は、その片端に図示しない駆動ギ
アが固定され、この駆動ギアに接続されたモータなどの
図示しない駆動源によって回転駆動される。

【００２７】また、定着装置には、定着スリーブ１２の
温度を検出するために、サーミスタなどからなる温度セ
ンサ（不図示）が定着スリーブ１２の表面あるいは内周
面に圧接するように設けられている。この温度センサで
定着スリーブ１２の温度を検出しつつ、定着スリーブ１
２の温度が最適温度となるように、誘導コイル２０への
通電が制御されている。

【００２８】特に、この定着装置は、コイルアセンブリ
１３におけるコア１８とコイル２０との間を電気的に絶
縁する第１の絶縁部４１と、コイルアセンブリ１３と定
着スリーブ１２との間を電気的に絶縁する第２の絶縁部
４２とを一体的に形成した絶縁手段４０を有する。さら
に、図示する実施の形態１の定着装置は、誘導加熱によ
り発熱する定着スリーブ１２をホルダ１４と加圧ローラ
１５との間で挟持しつつ移動させる形態である。このた
め、前記絶縁手段４０は、コイルアセンブリ１３を保持
すると共に定着スリーブ１２の内方に固定設置され、定
着スリーブ１２を介して加圧ローラ１５が圧接する絶縁
性のホルダ１４（保持部材）としての機能を併せ持って
いる。

【００２９】さらに詳述すると、絶縁手段４０は、断面
円弧状を有する基部４３と、この基部４３の上に所定の
間隔を隔てて設けられた一対のプレート部４４，４４
と、前記基部４３から周方向に沿って図中左右に延びる
延伸部４５と、を有する。一対のプレート部４４の周り
に銅線を複数回巻き付けて前記コイル２０を形成してあ
る。また、一対のプレート部４４の間に形成された凹溝
内に、コイル２０の銅線と直交するようにコア１８が挿
入されている。

【００３０】コア１８は、例えばフェライトコアまたは
積層コアからなる。コア１８の形状は単純なＩ型形状で
あるため、コア１８の製造コストは安く、一対のプレー
ト部４４の間に挿入する作業も簡単になる。

【００３１】コイル２０を構成する銅線としては、表面
に融着層と絶縁層とを持つ単一またはリッツ銅線を用い
ることが好ましい。

【００３２】絶縁手段４０のプレート部４４は、コア１
８の断面長手方向の長さよりも十分に長い長さを有し、
前記第１の絶縁部４１として機能する。また、絶縁手段
４０の延伸部４５は、コイル２０の図中下端面を覆うの
に十分な長さを有し、前記第２の絶縁部４２として機能
する。第１絶縁部４１としてのプレート部４４および第
２絶縁部４２としての延伸部４５は、基部４３とともに
一体的に形成されている。また、絶縁手段４０の基部４
３に、定着スリーブ１２を介して加圧ローラ１５が圧接
している。

【００３３】絶縁手段４０は、絶縁性のほかに、誘導コ
イル２０の熱や周囲からの熱伝導により加熱されるた
め、少なくとも定着温度すなわち定着スリーブ１２の表
面温度に耐え得る耐熱性を有する必要がある。絶縁手段
４０の材料は絶縁性および前記耐熱性を有する材料であ
れば特に限定されないが、所望の形状を容易に一体成形
でき、また、成形時の精度に優れている点を考慮すれ
ば、耐熱性および絶縁性を有する樹脂材料から絶縁手段
４０を形成するのがよい。具体的には、絶縁手段４０
は、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、繊維強化熱硬
化性樹脂から形成するのがよい。

【００３４】さらに、ホルダ１４としての機能を併せ持
った絶縁手段４０における定着スリーブ１２と接する部
位すなわち基部４３には、定着スリーブ１２に対する良
摺動性を有する良摺動表面部４６を設けてある。具体的
には、良摺動表面部４６は、絶縁手段４０の基部４３を
鏡面仕上げすることにより、あるいは、基部４３にＰＴ
ＦＥ（ポリ４フッ化エチレン）を被覆することにより形
成される。また、良摺動表面部４６は、シート１０の搬
送方向に沿って、少なくとも定着スリーブ１２と加圧ロ
ーラ１５との間に形成されるニップ幅よりも長く形成す
るのがよい。このように構成すれば、定着スリーブ１２
が良摺動表面部４６に確実に接する。

【００３５】上記構成の絶縁手段４０を備えた実施の形
態１では、絶縁手段４０のプレート部４４が第１の絶縁
部４１として機能してコア１８とコイル２０との間を電
気的に絶縁し、延伸部４５が第２の絶縁部４２として機
能してコイルアセンブリ１３と定着スリーブ１２との間
を電気的に絶縁している。この構成により、コア１８と
コイル２０との間およびコイルアセンブリ１３と定着ス
リーブ１２との間の電気的絶縁が確実となって短絡を防
止でき、この定着装置は、故障の発生が少なく、信頼性
が高いものになる。なお、絶縁手段４０の延伸部４５
は、コイルアセンブリ１３全体を覆っていないが、開放
された部分ではコイルアセンブリ１３と定着スリーブ１
２内面との間に十分な絶縁距離が確保されているので何
ら支障はない。但し、絶縁距離を十分に確保できない場
合には、絶縁手段４０の延伸部４５で覆われない開放部
分に、ＰＩ（ポリイミド）、フッ素樹脂などからなる３
０μｍ〜１００μｍ程度の厚さを有する絶縁フィルムを
取付けてもよい。

【００３６】さらに、第１と第２の絶縁部４１，４２を
一体的に形成した絶縁手段４０であるので、各絶縁部を
別個の部品で形成する場合と比較して部品点数を削減で
き、製造コストの低減を達成できる。

【００３７】また、ホルダ１４は良摺動表面部４６を備
えるので、定着スリーブ１２の裏面との間の摺動抵抗が
小さく、定着スリーブ１２の回転に対して負荷が極めて
小さくなる。これにより、定着スリーブ１２の良好な回
転が得られ、シート１０の円滑な通紙性の確保を達成で
きる。

【００３８】《実施の形態２》図２は、本発明の実施の
形態２に係る定着装置の要部を示す断面図である。

【００３９】この実施の形態２における絶縁手段４０
は、耐熱性および絶縁性を有する樹脂材料によりコア１
８およびコイル２０を一体的に樹脂モールド５０して形
成してある。また、ホルダ１４としての機能を併せ持つ
ように、コア１８およびコイル２０を一体的に樹脂モー
ルドするのがよい。樹脂材料としては、ＰＩ（ポリイミ
ド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などを
用いるとよい。これら樹脂材料は定着スリーブ１２に対
する良摺動性を有することから、樹脂モールドした後に
定着スリーブ１２と接する部位を鏡面仕上げすることに
より、良摺動表面部４６が形成される。

【００４０】この実施の形態２にあっては、コア１８と
コイル２０との間の隙間に入り込んだ樹脂が第１の絶縁
部４１として機能してコア１８とコイル２０との間を電
気的に絶縁し、コア１８とコイル２０の外周をモールド
した樹脂が第２の絶縁部４２として機能してコイルアセ
ンブリ１３と定着スリーブ１２との間を電気的に絶縁
し、さらに、コイル２０の巻き線間の隙間に入り込んだ
樹脂が巻き線間を電気的に絶縁している。この構成によ
り、コア１８とコイル２０との間、コイルアセンブリ１
３と定着スリーブ１２との間および巻き線間の電気的絶
縁が確実となって短絡を防止でき、この定着装置は、故
障の発生が少なく、信頼性が高いものになる。

【００４１】さらに、第１と第２の絶縁部４１，４２を
樹脂モールド５０で一体的に形成した絶縁手段４０であ
るので、各絶縁部を別個の部品で形成する場合と比較し
て製造工程を簡素化でき、製造コストの低減を達成でき
る。

【００４２】また、コイルアセンブリ１３全体を樹脂モ
ールドするので、コイルアセンブリ１３の機械的強度が
増し、ホルダ形状の選択の自由度も増す。

【００４３】なお、回転体として可撓性のある薄肉金属
スリーブを有する定着装置に本発明を適用した場合を図
示したが、請求項１および請求項４に記載の発明は、い
わゆるハードローラを有するヒートローラ定着装置にも
適用可能である。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の定
着装置によれば、第１と第２の絶縁部を一体的に形成し
た絶縁手段を有するので、部品点数の削減を通してコス
トの低減を図りつつ、短絡による損傷を防止した定着装
置を提供できた。

【００４５】また、請求項２に記載の定着装置によれ
ば、絶縁手段に保持部材としての機能をも併せ持たせ、
誘導加熱により発熱する回転体を保持部材と加圧部材と
の間で挟持しつつ移動させる形態を採用できる。

【００４６】また、請求項３に記載の定着装置によれ
ば、良摺動表面部により、回転体の良好な回転が得ら
れ、記録媒体の円滑な通紙性を確保することが可能とな
る。

【００４７】また、請求項４に記載の定着装置によれ
ば、絶縁手段は芯材およびコイルを一体的に樹脂モール
ドして形成され、請求項１と同様に、コストの低減を図
りつつ、短絡による損傷を防止した定着装置を提供でき
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１に係る定着装置を概略で示す断
面図である。

【図２】 実施の形態２に係る定着装置の要部を示す断
面図である。

【符号の説明】

１０…シート（記録媒体） １２…定着スリーブ（回転体） １３…コイルアセンブリ（磁束発生手段） １４…ホルダ（保持部材） １５…加圧ローラ（加圧部材） １６…ニップ部 １８…コア（芯材） ２０…誘導コイル ４０…絶縁手段 ４１…第１の絶縁部 ４２…第２の絶縁部 ４３…基部 ４４…プレート部 ４５…延伸部 ４６…良摺動表面部 ５０…樹脂モールド

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録媒体上に保持されたトナーを加熱溶
   融して当該記録媒体に定着させる定着装置であって、 金属材料により形成された回転体と、 芯材と、当該芯材の周囲に巻線を巻回して形成されたコ
   イルとを備え、前記回転体に誘導電流を生じさせて前記
   回転体を誘導加熱する磁束発生手段と、 未定着トナーを保持した前記記録媒体を前記回転体との
   間に挟持しつつ前記回転体とともに移動せしめる加圧部
   材と、を有する定着装置において、 前記磁束発生手段における前記芯材と前記コイルとの間
   を電気的に絶縁する第１の絶縁部と、前記磁束発生手段
   と前記回転体との間を電気的に絶縁する第２の絶縁部と
   を一体的に形成した絶縁手段を有することを特徴とする
   定着装置。
2. 【請求項２】 前記絶縁手段は、前記磁束発生手段を保
   持すると共に前記回転体の内方に固定設置されて、前記
   回転体を介して前記加圧部材が圧接する絶縁性の保持部
   材を構成することを特徴とする請求項１に記載の定着装
   置。
3. 【請求項３】 前記絶縁手段における前記回転体と接す
   る部位に、良摺動性を有する良摺動表面部が設けられて
   いることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 【請求項４】 前記絶縁手段は、耐熱性および絶縁性を
   有する樹脂材料により前記芯材および前記コイルを一体
   的に樹脂モールドして形成されることを特徴とする請求
   項１に記載の定着装置。