(57)【要約】【課題】回転発熱体の回転負荷を軽減し、回転発熱体の変形を低減し、かつ、一次コイルから二次コイルへの高効率な電力伝送を実現する。【解決手段】発熱フィルム４の端部には二次コイル３が取り付けられている。コア部材２の内部には、空間２０が形成されている。電磁誘導により二次コイル３に電流を発生させるための磁界を生成する一次コイル１は、二次コイル３とともに、空間２０の内部に配置されている。【選択図】図１
2014109731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱層と、当該発熱層に供給される電流を電磁誘導により発生する受電コイルとを備えた回転発熱体と、
電磁誘導により前記受電コイルに電流を発生させるための磁界を生成する送電コイルと、
前記送電コイルが巻回されたコア部材と
を有し、
前記受電コイルは、前記回転発熱体の端部に固定されており、
前記送電コイルおよび前記受電コイルは、前記コア部材の内部に形成された空間内に配置されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記送電コイルの外径は、前記受電コイルの内径よりも小さく、かつ、前記送電コイルは、前記受電コイルの内周側に設けられており、
前記コア部材の内部には円筒形状の前記空間が設けられており、当該空間の一部分は当該コア部材の外部と連通しており、当該連通している一部分を介して前記回転発熱体の端部が前記コア部材の内部に挿入されており、前記円筒形状の前記空間を構成する外周面と内周面とのうち当該内周面に沿って前記送電コイルが巻回されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記発熱層は、前記回転発熱体のうち前記コア部材の内部に挿入されていない部分に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記発熱層と前記受電コイルとを接続する導電性部材をさらに有し、
前記導電性部材のうち前記コア部材の内部に挿入されている領域の面積は、前記導電性部材のうち前記コア部材の内部に挿入されていない領域の面積よりも小さいことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記コア部材の形状は円柱形状であり、前記コア部材は円形の第１端面および第２端面を有し、前記第２端面にリング状の連通部が設けられており、当該リング状の連通部を介して前記回転発熱体の端部が前記コア部材の内部に挿入されており、前記第１端面には前記空間と連通した第１孔部が設けられており、当該第１孔部を介して前記送電コイルの一端に電源からのケーブルが接続されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
前記コア部材の前記第２端面には前記空間と連通した第２孔部が設けられており、当該第２孔部を介して前記送電コイルの他端に前記電源からのケーブルが接続されていることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記コア部材の前記第１端面に設けられた前記第１孔部を介して前記送電コイルの他端に前記電源からのケーブルが接続されていることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
【請求項８】
柔軟体である前記回転発熱体の外周面の一部に当接して前記回転発熱体の外周面の一部を加圧し、前記回転発熱体との間にニップ部を形成する加圧体と、
前記回転発熱体の内周面に当接し、前記回転発熱体の外周面の回転軌跡を規制するガイド部材と
をさらに有し、
前記回転発熱体の回転軸に直交した方向における前記回転発熱体の外周面の軌跡の一部分が円形であり、当該軌跡の他の一部分が前記ガイド部材によって規制されていることで扁平していることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項９】
前記回転発熱体の一方の端部の内周面を摺動可能に保持する第１保持部材をさらに備え、
前記リング状の連通部の周面は、前記回転発熱体の他方の端部の内周面を摺動可能に保持することを特徴とする請求項８に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記リング状の連通部の形状であって前記回転発熱体の回転軸方向に直交した方向の断面形状が円形であることを特徴とする請求項８または９に記載の定着装置。
【請求項１１】
前記回転発熱体の回転軸方向において、前記リング状の連通部と前記ガイド部材との間に設けられ、前記回転発熱体の内周面の一部を摺動しながら保持する第２保持部材をさらに有し、
前記第２保持部材の断面形状であって前記回転発熱体の回転軸方向と直交した方向における断面形状が円形であることを特徴とする請求項１０に記載の定着装置。
【請求項１２】
前記リング状の連通部の一部分の形状であって前記回転発熱体の回転軸方向に直交した方向の断面形状が円形であり、他の一部分の断面形状が扁平していることを特徴とする請求項８または９に記載の定着装置。
【請求項１３】
前記リング状の連通部の断面形状であって前記回転発熱体の回転軸方向に直交した方向の断面形状と、前記回転発熱体の回転軸に直交した方向における前記回転発熱体の外周面の軌跡とが一致するように、前記ガイド部材が設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の定着装置。
【請求項１４】
前記リング状の連通部の幅であって前記回転発熱体の回転軸方向に直交した方向の幅は、前記受電コイルを含む前記回転発熱体の端部の幅であって前記回転発熱体の回転軸方向に直交した方向の幅よりも狭いことを特徴とする請求項５ないし１３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１５】
前記送電コイルの巻回しの中心と、前記受電コイルの巻回しの中心とが一致していることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１６】
前記送電コイルと、前記受電コイルとが同心円状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１７】
前記コア部材は、
円柱の一部を軸方向にくり抜いた鉢状の外側部材と、
前記外側部材の内周面側に挿入して取り付けられ、前記外側部材の内周面との間に前記空間を形成し、前記送電コイルが巻回される内側部材と
を有していることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１８】
トナー像を形成する画像形成部と、
前記トナー像を記録材上に転写する転写部と、
前記トナー像を前記記録材上に定着する定着部とを有し、
前記定着部は、
発熱層と、当該発熱層に供給される電流を電磁誘導により発生する受電コイルとを備えた回転発熱体と、
電磁誘導により前記受電コイルに電流を発生させるための磁界を生成する送電コイルと、
前記送電コイルが巻回されたコア部材と
を有し、
前記受電コイルは、前記回転発熱体の端部に固定されており、
前記送電コイルおよび前記受電コイルは、前記コア部材の内部に形成された空間内に配置されていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナーを加熱して記録材に定着させる定着装置及びそれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式や静電記録式の画像形成装置は、記録材上に形成された未定着トナー像を定着させる定着装置を有している。特許文献１によれば、定着フィルムそのものに発熱層を設け、この発熱層に電流を流すことにより定着フィルムを直接的に発熱させてトナー像を加熱して定着させる定着装置が提案されている。この定着装置は、電力の供給開始から定着可能状態に達するまでの時間が短く、消費電力も小さいといった利点を有している。しかし、特許文献１の定着装置は、ブラシ電極を用いて発熱層へ電力を供給しているため、定着フィルムの周方向の発熱ムラを引き起こしやすい。これは、摺擦による電極の摩耗や、放電に伴って形成される酸化被膜が原因である。
【０００３】
この課題を解決するため、特許文献２によれば、発熱体への電力供給を非接触で行う定着装置が提案されている。具体的には、それぞれにコアとコイルを備えた一次コイルと二次コイルの磁気結合によって、一次コイルに接続された電源から二次コイルに接続された発熱体へ電力が供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−２０２５１３号公報
【特許文献２】特開２００２−１２３１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献２の定着装置では、定着ローラに備えられたフェライトコアが定着ローラとともに回転するため、定着ローラの回転負荷が増大してしまう。さらに、定着ローラが柔軟性のあるフィルム状の部材で構成される場合には、フェライトコアが負荷となってフィルムにねじれ等の変形が生じてしまう。フィルムの剛性を上げてこうした問題を解決しようとすると、フィルムの熱容量が大きくなり、電力の供給開始から定着可能状態に達するまでの時間や消費電力の面で不利となってしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、回転発熱体の回転負荷を軽減し、回転発熱体の変形を低減し、かつ、一次コイルから二次コイルへの高効率な電力伝送を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の定着装置は、
発熱層と、当該発熱層に供給される電流を電磁誘導により発生する受電コイルとを備えた回転発熱体と、
電磁誘導により前記受電コイルに電流を発生させるための磁界を生成する送電コイルと、
前記送電コイルが巻回されたコア部材と
を有し、
前記受電コイルは、前記回転発熱体の端部に固定されており、
前記送電コイルおよび前記受電コイルは、前記コア部材の内部に形成された空間内に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、回転発熱体にコア部材が取り付けられていないため、回転発熱体の回転負荷を軽減することができる。回転負荷が軽減されるため、ねじれ等の変形が回転発熱体に発生しにくくなる。さらに、送電コイルおよび受電コイルが、コア部材の内部に形成された空間内に配置されているため、磁束が外部に漏れにくくなり、一次コイルから二次コイルへの高効率な電力伝送が実現される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１の定着装置の基本構成を説明する図である。
【図２】電力伝送部の構成を示す模式図である
【図３】実施例１のコア部材形状を説明する図である。
【図４】実施例１のコア部材形状を説明する図である
【図５】実施例１のコア部材設置方法を説明する図である。
【図６】実施例１の発熱フィルムの層構成を説明する模式図である。
【図７】実施例１の発熱フィルム各層の形状を説明する模式図である。
【図８】電力伝送システムの回路構成概略を示す模式図である。
【図９】実施例２のコア部材形状を説明する図である。
【図１０】実施例２の定着装置の基本構成を説明する図である。
【図１１】実施例２の発熱フィルムの層構成を説明する模式図である。
【図１２】画像形成装置の基本構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明で用いる部材、数値、材料等は、理解を助ける目的での例示に過ぎず、本発明を限定する趣旨のものではない。
【００１１】
［実施例１］
図１（ａ）は定着装置１０の概略構成を示している。図１（ｂ）は定着装置１０の長手方向の断面図である。図１（ｃ）、図１（ｄ）、図１（ｅ）はそれぞれ図１（ａ）に示した破線Ｃ、Ｄ、Ｅにおける定着装置１０の断面図である。ここで、定着装置１０の長手方向と定着装置１０の回転軸方向は平行である。また、破線Ｃ、Ｄ、Ｅは定着装置１０の回転軸方向に対して直交している。
【００１２】
図１（ａ）ないし図１（ｅ）に示すように定着装置１０は、発熱フィルム４と加圧ローラ７とを備え、発熱フィルム４と加圧ローラ７とで定着ニップ部を形成している。発熱フィルム４は、筒状の柔軟体である回転発熱体の一例である。加圧ローラ７は、発熱フィルム４の外周面の一部に当接して発熱フィルム４の外周面の一部を加圧し、発熱フィルム４との間にニップ部を形成する加圧体の一例である。加圧ローラ７はモータなどの駆動ユニットにより駆動されて回転する。発熱フィルム４は、加圧ローラ７から駆動力が伝達されて従動回転する。未定着トナー像を担持した記録材がこの定着ニップ部を通過することにより、トナー像が加熱されて溶融し、記録材上に定着する。
【００１３】
図１（ａ）が示すように、発熱フィルム４は、定着ステー６、コア部材２および定着フランジ５によって回転可能に保持されている。
【００１４】
図１（ｂ）が示すように、発熱フィルム４は片側端部に二次コイル３が設けられている。二次コイル３は、発熱フィルム４が有する発熱層に供給する電流を電磁誘導により発生する受電コイルの一例である。二次コイル３は、一次コイル１から非接触で電力を供給される。つまり、一次コイル１は、電磁誘導により二次コイル３に電流を発生させるための磁界を生成する送電コイルとして機能する。図１（ｂ）が示すように、一次コイル１の外径は、二次コイル３の内径よりも小さく、かつ、一次コイル１は、二次コイル３の内周側に設けられている。なお、一次コイル１の形状および二次コイル３の形状は、二次コイル３によって一次コイル１が包囲されるような形状であれば、必ずしもリング形状やソレノイド形状である必要はない。
【００１５】
コア部材２は、たとえば、一次コイル１および二次コイル３と鎖交する磁束ループを形成するフェライトコアである。なお、二次コイル３を含む発熱フィルム４の構成の詳細、および一次コイル１、二次コイル３とコア部材２を含む電力伝送部の構成と動作の詳細については後述する。
【００１６】
図１（ｂ）に示したフィルムガイド８は、発熱フィルム４の内周面に当接して発熱フィルム４の当接面を加圧するように、発熱フィルム４の筒内に配置されたガイド部材である。フィルムガイド８は、たとえば、液晶ポリマー、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等の耐熱性樹脂により形成されている。フィルムガイド８は、定着ステー６に支持されている。定着ステー６の長手方向両端部は画像形成装置のフレームに保持されている。定着ステー６の長手方向両端部が不図示の加圧バネにより加圧されているため、フィルムガイド８は加圧ローラ７側に加圧されている。定着ステー６は、その長手方向の両端部に受けた加圧力をフィルムガイド８の接触面に対して長手方向で均一に伝える。定着ステー６の素材を、たとえば、鉄、ステンレス、ジンコート鋼板等の剛性のある素材としてもよい。また、図１（ｃ）が示すように、定着ステー６の長手方向と直交した方向の断面形状をコの字型に形成してもよい。これらにより定着ステー６の剛性が十分な高さとなり、定着ステー６とフィルムガイド８の接触面に加圧力の均一さが増す。ひいては、フィルムガイド８が発熱フィルム４の長手方向において均一に発熱フィルム４に加圧力を伝達できる。
【００１７】
加圧ローラ７は、たとえば、鉄やアルミニウム等の材質の芯金７１と、シリコーンゴム等の材質の弾性層と、ＰＦＡ（ポリテトラフルオロエチレン）等の材質の離型層とを有している。加圧ローラ７の硬度は、定着ニップ幅と耐久性を満足するように選択される。その硬度は、たとえば、アスカーＣ型硬度計の１ｋｇｆ荷重において４０度から７０度である。
【００１８】
このような構成によって、記録材の搬送方向における幅が所定幅の定着ニップ部が加圧ローラ７の長手方向にわたって均一に形成される。なお、フィルムガイド８には温度検知素子（不図示）が発熱フィルム４の内周面に当接するように設置されている。温度検知素子が検知した温度は発熱フィルム４の温度を目標値に維持するために使用される。
【００１９】
図１（ｂ）が示すように、発熱フィルム４は、定着フランジ５、フィルム保持部材９およびコア部材２によって保持されている。定着フランジ５は、発熱フィルム４の一方の端部の内周面を摺動可能に保持する第１保持部材の一例である。フィルム保持部材９は、発熱フィルム４の回転軸方向において、コア部材２とフィルムガイド８との間に設けられ、発熱フィルム４の内周面の一部を摺動しながら保持する第２保持部材として機能する。図１（ｃ）が示すように、フィルム保持部材９の断面形状、すなわち発熱フィルム４の回転軸方向と直交した方向における断面形状は、円形である。発熱フィルム４は、定着フランジ５、フィルム保持部材９およびコア部材２と摺動しながら、加圧ローラ７の回転に伴って従動回転する。定着フランジ５およびフィルム保持部材９は、定着ステー６に取り付けられている。
【００２０】
図１（ｄ）に示すように、発熱フィルム４は柔軟性を有している。したがって、発熱フィルム４のうちフィルムガイド８と接触している領域は、フィルムガイド８と摺動しながら回転するため、フィルムガイド８の摺動面の形状に倣った軌跡を描く。図１（ｅ）に示すように、定着フランジ５の発熱フィルム４を保持する凸部５１の断面形状は、図１（ｄ）に示した発熱フィルム４の回転軌跡と同様な形状になっている。したがって、発熱フィルム４の周面のうち、フィルムガイド８の存在する領域から定着フランジ５に保持される領域までの周面、図１（ｄ）および図１（ｅ）に示した軌跡を描きながら回転する。
【００２１】
一方、フィルム保持部材９は、図１（ｃ）に示したように円形の断面形状を有している。そのため、図１（ｂ）においてフィルム保持部材９より左側の領域では、発熱フィルム４の回転軌跡は円形となる。コア部材２には、リング状の連通部２１を有している。コア部材２の内部には円筒形状（リング状）の空間２０が設けられている。空間２０は、空間２０の一部分である連通部２１を通じてコア部材２の外部と連通している。この連通部２１を介して発熱フィルム４の端部がコア部材２の内部に挿入されている。発熱フィルム４の端部のうちコア部材２の内部に挿入された端部に二次コイル３が設けられている。円筒形状の空間２０を構成する外周面（外径面）と内周面（内径面）とのうち内周面に沿って一次コイル１が巻回されている。リング状の連通部２１の周面（コア部材２の中央部の摺動面）は、発熱フィルム４の他方の端部の内周面（内径面）を摺動可能に保持している。また、連通部２１の断面形状であって発熱フィルム４の回転軸方向に直交した方向の断面形状は円形である。このように、フィルム保持部材９の断面形状と連通部２１の断面形状とが円形であるため、発熱フィルム４の左端部に備えられた二次コイル３は円形を維持した状態で回転できる。このように長手方向の位置に応じて発熱フィルム４の回転軌跡には差異がある。この差異は、フィルム保持部材９とフィルムガイド８との間の領域において、発熱フィルム４の柔軟性により吸収される。
【００２２】
フィルム保持部材９が存在するため、コア部材２の連通部２１の形状は円形でなくてもよい。ただし、フィルム保持部材９を用いずに、コア部材２でフィルム保持部材９の機能を兼用する場合には、連通部２１の断面形状を円形とする必要がある。いずれにしても、二次コイル３の断面形状を円形に維持できれば十分である。
【００２３】
図２を用いて電力伝送部について説明する。電力伝送部は、交流電源回路１５に接続された一次コイル１と、発熱フィルム４に固定された二次コイル３と、一次コイル１および二次コイル３と鎖交する磁束ループを形成するコア部材２とを備えている。一次コイル１および二次コイル３の線材としては、たとえば、１０Ａ程度の交流電流を低損失で流すことができるリッツ線を用いることができる。一次コイル１および二次コイル３の巻数は、磁気回路の構成やコイル半径、交流周波数等を考慮して決定され、たとえば、数〜１０ターン程度である。
【００２４】
図２に示すように、一次コイル１と二次コイル３は、一次コイル１の中心軸方向（図２の横方向）において、互いの位置が重なり合うように配置される。つまり、一次コイル１の巻回しの中心と、二次コイル３の巻回しの中心とが一致している。また、一次コイル１と、二次コイル３とが略同心円状に形成されている。
【００２５】
一次コイル１は、コア部材２の円筒形状の中央部２ａに巻回されている。二次コイル３は、円筒形状の二次コイル保持部材１１の内面に接着されている。二次コイル保持部材１１は発熱フィルム４の内周面に接着されている。このようにして発熱フィルム４の端部に二次コイル３が配置されている。二次コイル３の固定方法は、接着以外の方法であってもよい。二次コイル保持部材１１には、たとえば、軽量な耐熱性樹脂等が用いられる。これは、二次コイル３の断面形状を円形に維持するためである。なお、二次コイル保持部材１１を用いずに、発熱フィルム４の内周面に二次コイル３を直接取り付けてもよい。この場合、発熱フィルム４の断面形状を円形に維持する部材を発熱フィルム４の端部に備えてもよい。
【００２６】
ここで、図３（ａ）ないし図３（ｄ）を参照してコア部材２の形状について説明する。図３（ａ）はコア部材２の中心軸を含む断面図である。図３（ｂ）、図３（ｃ）、図３（ｄ）はそれぞれ図３（ａ）に示した破線Ｂ、Ｃ、Ｄにおけるコア部材２の断面図である。
【００２７】
コア部材２の全体的な形状は円柱形状である。コア部材２は、円形の第１端面（左側面２ｂ）と、円形の第２端面（右側面２ｄ）と、円筒状の外周面２ｃとを有している。コア部材２の内部には円筒形状の空間２０が設けられている。コア部材２の形状は、中央部２ａに巻回された一次コイル１を概ね囲うような形状になっている。外周面２ｃと右側面２ｄとの間には空隙部である連通部２１が存在している。発熱フィルム４の２つの端部のうち二次コイル３を備える端部は、連通部２１を通じてコア部材２の内部に設けられた空間２０へ挿入されている。このようにして、一次コイル１と二次コイル３は、コア部材２の内部にある空間２０において、同心円状かつ軸方向の位置が重なり合うように配置されている。
【００２８】
図３（ｄ）に示すように、連通部２１の断面形状は円形となっている。連通部２１の半径方向の幅Δ（連通部２１の外径と内径との差）が大きくなると、漏れ磁束が増加する。つまり、電力伝送効率が低下するため、幅Δは、極力小さくなるように選択される。本実施例では、連通部の幅Δは、空間２０内に位置する発熱フィルム４の厚みよりも大きく、二次コイル３が配置された位置での二次コイル３と二次コイル保持部材１１と発熱フィルム４とを合わせた厚みよりも小さくなっている。
【００２９】
コア部材２は一体的に形成されてもよいが、この場合は定着装置１０の組み立てが困難となる。そこで、本実施例のコア部材２は、図３（ａ）に示した破線Ｅ（中央部２ａと左側面２ｂとの境界）で分割された二部品で構成されている。
【００３０】
図４に示すように、コア部材２は、円柱の一部を軸方向にくり抜いた鉢状の外側部材２３と、断面凸状の内側部材２４とを結合することで完成する。内側部材２４は、外側部材２３の内周面側に挿入して取り付けられ、外側部材２３の内周面２３ａとの間に空間２０を形成し、一次コイル１が巻回される。鉢状の外側部材２３は、外周面２ｃ、左側面２ｂおよび右側面２ｄの一部により構成される。また、内側部材は、中央部２ａと右側面２ｄの残りの一部とで構成される。
【００３１】
図３（ｂ）、図３（ｄ）および図４に示すように、左側面２ｂには空間２０と連通した第１孔部２ｆが設けられている。第１孔部２ｆを介して一次コイル１の一端に交流電源回路１５からの配線材であるケーブル２ｈが接続されている。コア部材２の右側面２ｄには空間２０と連通した第２孔部２ｇが設けられている。第２孔部２ｇを介して一次コイル１の他端に交流電源回路１５からの配線材であるケーブル２ｉが接続されている。ケーブル２ｉは、右側面２ｄに形成された第２孔部２ｇを通してコア部材２の右側外部へ一旦引き出され、さらにコア部材２の中央に設けられた中央孔部２ｊを通してコア部材２の左側外部へと引き出される。なお、一次コイル１からの配線材の引き出し方法としては他の方法が採用されてもよい。たとえば、一次コイル１の両端に接続される配線材の両方を左側面２ｂに形成された第１孔部２ｆからまとめて引き出すなどしてもよい。この場合は、第２孔部２ｇを形成する工程を削減できる。
【００３２】
図５（ａ）はコア部材２の中心軸を含む断面図である。図５（ｂ）は図５（ａ）に示した破線における断面図である。図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、コア部材２は、コア保持部材１２を介して定着ステー６に固定されている。
【００３３】
次に、図６（ａ）、図６（ｂ）、図７（ａ）、図７（ｂ）および図７（ｃ）を参照して、二次コイル３を備えた発熱フィルム４の構成について説明する。図６（ａ）は、図６（ｂ）に示した発熱フィルム４の平面Ａによる断面を模式的に示している。図６（ａ）に示すように、発熱フィルム４は、定着領域４１、コア内部領域４２およびコア空隙部通過領域４３を有している。定着領域４１は、加圧ローラ７との間で定着ニップ部を形成してトナー像の定着が行われる領域である。定着領域４１は、多層構造を採用している。すなわち、発熱層４ｂと導電層４ｃとの間に絶縁層４ｄが形成されている。発熱層４ｂの外側および導電層４ｃの内側にも絶縁層４ｅが設けられている。
【００３４】
発熱層４ｂは、たとえば、導電性フィラーとしてカーボンブラックを分散して抵抗値を調整したポリイミドで形成され、長手方向両端部間の実抵抗値は数〜十数Ω程度である。絶縁層４ｄ、４ｅは、たとえば、ポリイミドにより形成される。導電層４ａ、４ｃは、たとえば、銅やアルミニウムなどの金属材料で形成される。図６（ａ）には示されていないが、発熱フィルム４の外側表面には、さらに弾性層や離型層が設けられてもよい。その場合の弾性層としてはシリコーンゴム等を採用し、離型層としてはＰＦＡ等を採用してもよい。
【００３５】
図６（ａ）に示すように、導電層４ｃの一端は発熱層４ｂの一端と接続されており、他端は、二次コイル３の一端に接続されている。導電層４ａの一端は二次コイル３の他端に接続されており、導電層４ａの他端は発熱層４ｂの他端と接続されている。導電層４ｃは、コア内部領域４２にまで形成されており、発熱フィルム４の内側表面に露出し、二次コイル３と接続するための接点Ｃ１を有している。同様に、導電層４ａは、コア内部領域４２にまで形成されており、発熱フィルム４の内側表面に露出し、二次コイル３と接続するための接点Ｃ２を有している。
【００３６】
図７（ａ）、図７（ｂ）および図７（ｃ）は、各層の形状を説明するための図面であり、円筒形状の発熱フィルム４を長方形へと展開して示している。とりわけ、図７（ａ）は発熱層４ｂを含む層を示している。図７（ｂ）は導電層４ｃを含む層を示している。図７（ｃ）は発熱フィルム４の内周面を示している。
【００３７】
図７（ａ）に示すように、発熱層４ｂは定着領域４１に設けられている。このように、発熱層４ｂは、発熱フィルム４のうちコア部材２の内部に挿入されていない部分に設けられている。これは、定着ニップ部を加熱するのに必要十分な面積とするためである。一方で、導電層４ａは、発熱層４ｂ近傍では発熱フィルム４の円周方向の全周にわたって形成されているが、コア空隙部通過領域４３およびコア内部領域４２の周辺では円周方向の一部のみに形成されている。
【００３８】
図７（ｂ）に示すように、導電層４ｃは、定着領域４１とその周辺においては発熱フィルム４の円周方向の全周にわたって形成されているが、コア空隙部通過領域４３およびコア内部領域４２の周辺においては円周方向の一部のみに形成されている。
【００３９】
導電層４ａおよび導電層４ｃなどの導電性部材のうち、コア部材２の内部に挿入されている領域の面積は、導電性部材のうちコア部材２の内部に挿入されていない領域の面積よりも小さい。導電層４ａおよび導電層４ｃをこのような形状に形成する理由は、コア空隙部通過領域４３を通る磁束を導電層４ａおよび導電層４ｃで遮蔽することによって生じる電力伝送効率の低下を極力抑えるためである。
【００４０】
図７（ｃ）が示すように、発熱フィルム４の内周面には、二次コイル３と導電層４ａとを接続するための接点Ｃ１と、二次コイル３と導電層４ｃとを接続するための接点Ｃ２とが設けられている。このように、二次コイル３の両端はそれぞれ接点Ｃ１、Ｃ２に接続される。なお、二次コイル保持部材１１には、接点Ｃ１、Ｃ２と重なり合う部分にそれぞれ切欠部４４が形成される。これにより、二次コイル３を接点Ｃ１、Ｃ２に接続できるようになっている。
【００４１】
このように発熱フィルム４の導電層４ａ、発熱層４ｂ、導電層４ｃと、二次コイル３は閉回路を形成している。一次コイル１から二次コイル３へ電力が伝送されると、導電層４ａ、４ｃを介して発熱層４ｂに電流が流れ、発熱層４ｂが発熱する。発熱フィルム４の構成についての説明は以上とし、電力伝送部の動作の説明に戻る。
【００４２】
図２に示した交流電源回路１５は、図８に示すように整流平滑回路８１とインバータ８２とを有する。整流平滑回路８１は、商用電源８０から入力された交流電圧を整流および平滑してインバータ８２に出力する。インバータ８２でこれをさらに変換し、たとえば、１００Ｖ、２００ｋＨｚの交流電圧を出力する。交流電源回路１５に接続された一次コイル１には２００ｋＨｚの交流電流が流れるため、コア部材２の内部に磁束ループが形成される。
【００４３】
たとえば、一次コイル１に図２の左側から見て時計回りに電流が流れた場合、図２の矢印で示した磁束ループが形成される。電流が逆向きに流れた場合には、図２の矢印と逆向きの磁束ループが形成される。一次コイル１には２００ｋＨｚの交流電流が流れるため、コア部材２内部の磁束ループも２００ｋＨｚで変化する。この磁束ループの変化に伴う電磁誘導作用によって二次コイル３に電流が流れる。このようにして、一次コイル１から二次コイル３へと非接触で電力が伝送される。
【００４４】
以上説明したように、実施例１によれば、二次コイル３を発熱フィルム４の端部に設け、かつ、一次コイル１および二次コイル３をコア部材２の内部に形成された空間２０に配置している。コア部材２は、一次コイル１および二次コイル３を概ね囲うように構成されているため、漏れ磁束の発生を低く抑えることができる。したがって一次コイル１から二次コイル３への電力伝送を高い効率で行うことが可能となる。コア部材２は、定着装置１０に固定的に配置されており、回転する発熱フィルム４がコア部材２を備えていない。そのため、発熱フィルム４の回転負荷を軽減することができる。つまり、コア部材２が発熱フィルム４に対して負荷とならないため、発熱フィルム４にねじれ等の変形が発生しにくくなる。
【００４５】
また、一次コイル１の外径は、二次コイル３の内径よりも小さく、かつ、一次コイル１は、二次コイル３の内周側に設けられている。コア部材２の空間２０は円筒形状であり、空間２０の一部分は連通部２１によってコア部材２の外部と連通している。この連通部２１を介して発熱フィルム４の端部がコア部材２の内部に挿入されている。空間２０を構成する外周面と内周面とのうち内周面に沿って一次コイル１が巻回されている。これにより、一次コイル１と二次コイル３をコア部材２の内部空間内に閉じ込めることができる。
【００４６】
発熱フィルム４の発熱層４ｂは、発熱フィルム４のうちコア部材２の内部に挿入されていない部分に設けられている。つまり、発熱層４ｂは、発熱フィルム４の定着領域４１に設けられているため、効率よく定着領域４１を加熱できる。また、発熱層４ｂの面積を小さくすることで、消費電力を削減できる。
【００４７】
図７（ａ）、図７（ｂ）に示したように、導電層４ａ、導電層４ｃのうちコア部材２の内部に挿入されている領域の面積は、導電層４ａ、導電層４ｃのうちコア部材２の内部に挿入されていない領域の面積よりも小さい。これにより、コア部材２の磁束を妨げにくくなり、効率よく電力を伝送できるようになる。
【００４８】
図１（ａ）などが示すように、コア部材２の全体形状は円柱形状であり、コア部材２の右側面２ｄにリング状の連通部２１が設けられている。さらに、左側面２ｂには空間２０と連通した第１孔部２ｆが設けられており、第１孔部２ｆを介して一次コイル１の一端に電源からの配線材が接続される。ここで、一次コイル１の他端に接続される電源からの配線材については、第１孔部２ｆまたは第２孔部２ｇに配置できる。つまり、第１孔部２ｆに２本の配線材を配線すれば、第２孔部２ｇを省略できる。一方で、第２孔部２ｇを設ければ、２本の配線材が短絡する可能性を削減できる。
【００４９】
加圧ローラ７は、柔軟体である発熱フィルム４の外周面の一部に当接して発熱フィルム４の外周面の一部を加圧し、発熱フィルム４との間にニップ部を形成する。フィルムガイド８は、発熱フィルム４の内周面の一部に当接し、発熱フィルム４の外周面の回転軌跡を規制する。ここで、発熱フィルム４の回転軸に直交した方向における発熱フィルム４の外周面の軌跡の一部分はほぼ円形である。一方で、軌跡の他の一部分は、フィルムガイド８によって規制されているため、扁平している。つまり、発熱フィルム４の扁平した部分に定着ニップ部を形成できる。
【００５０】
定着フランジ５は、発熱フィルム４の一方の端部の内周面を摺動可能に保持している。リング状の連通部２１の周面（摺動面）は、発熱フィルム４の他方の端部の内周面を摺動可能に保持している。リング状の連通部２１の形状であって発熱フィルム４の回転軸方向に直交した方向の断面形状が円形となっている。これにより、発熱フィルム４の端部に設けられた二次コイル３の断面形状を円形に維持することできる。
【００５１】
ここで、発熱フィルム４の断面形状は、一部が円形で、定着領域４１付近が準円形（カマボコ形またはＤ形）となっている。この断面形状の違いによって、発熱フィルム４にねじれが生じやすくなる。そこで、発熱フィルム４の回転軸方向において、リング状の連通部２１とフィルムガイド８との間にフィルム保持部材９を設けてもよい。フィルム保持部材９は、発熱フィルム４の内周面の一部を摺動しながら保持する。フィルム保持部材９の断面形状が円形であるため、発熱フィルム４の形状を緩やかに準円形から円形へと遷移させることができる。ただし、発熱フィルム４が十分に柔軟であり、コア部材２と発熱フィルム４との摩擦力が小さければ、フィルム保持部材９を省略してもよい。
【００５２】
図１（ｂ）、図２および図３（ｄ）に示したように、連通部２１の幅Δは、二次コイル３を含む発熱フィルム４の端部の幅よりも狭い。このように、連通部２１の幅Δを狭くすることで、磁束の漏れを防ぎやすくなる。
【００５３】
一次コイル１の巻回しの中心と、二次コイル３の巻回しの中心とが一致し、かつ、一次コイル１と、二次コイル３とが略同心円状に形成されているため、電磁誘導による電力の伝達効率が優れている。
【００５４】
図４に示したように、コア部材２は、鉢状の外側部材２３と、一次コイル１が巻回される内側部材２４とに分割して形成することで、コア部材２を簡単に製造でき、または、一次コイル１や二次コイル３を空間２０に配置しやすくなる。つまり、定着装置１０を組み立てやすくなる。
【００５５】
ところで、特許文献２の定着装置では、一次側のフェライトコアと二次側のフェライトコアとで、コイルと鎖交する磁束ループを形成している。そのため、二次側のフェライトコアがなくなると、二次側のコイルと鎖交する磁束数が減少し、一次側コイルから二次側コイルへの電力伝送効率が低下してしまう。このように、特許文献２の発明において、単純に二次側のフェライトコアをなくしてしまうと、電力の伝送効率が低下してしまう。一方で、本願発明であれば、一次コイル１と二次コイル３とをコア部材２で包囲し、内部の空間２０内に閉じ込めている。よって、特許文献２の発明と比較し、本発明は、電力の伝送効率の点でも有利である。
【００５６】
［実施例２］
実施例１では、コア部材２の連通部２１の断面形状を円形にする例について説明した。しかし、発熱フィルム４の定着領域４１の付近の断面形状は円周の一部が直線となった準円形のため、コア部材２の連通部２１の形状と不一致であった。また、そのために、フィルム保持部材９が必要となっていた。また、定着領域４１からコア部材２までに形状の移行区間を設けざるを得なかった。そこで、実施例２では、連通部２１の断面形状を、発熱フィルム４の定着領域４１の付近の断面形状に一致させる事例について説明する。
【００５７】
図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）および図９（ｄ）を用いて実施例２のコア部材２の形状について説明する。図９（ａ）はコア部材２の中心軸方向（発熱フィルム４の長手方向と平行な方向）にコア部材２を切断して得られる断面図である。図９（ｂ）、図９（ｃ）、図９（ｄ）はそれぞれ図９（ａ）に示した破線Ｂ、Ｃ、Ｄにおける断面図である。
【００５８】
図９（ｂ）、図９（ｃ）、図９（ｄ）に示されるように、コア部材２の中央部２ａ、左側面２ｂ、外周面２ｃ、右側面２ｄの各断面形状は、一部が円形であり、他の部分が扁平している。つまり、これらの断面形状は、準円形（カマボコ形またはＤ形）となっている。上述したように、定着ニップ部を形成するためには、フィルムガイド８および定着フランジ５の形状によって発熱フィルム４の一部の周面の形状が回転中に扁平にされる。これにより、コア部材２の連通部２１の断面形状が、発熱フィルム４の定着領域４１付近の断面形状に一致させられている。これは、リング状の連通部２１の断面形状の外縁と、発熱フィルム４の回転軸に直交した方向における発熱フィルム４の外周面の軌跡とが一致するように、フィルムガイド８が設けられているともいえる。これにより、発熱フィルム４の断面形状は、長手方向の全域にわたって同一の形状となる。つまり、形状の移行区間を省略できるようになる。
【００５９】
実施例２においても実施例１と同様に、外周面２ｃと右側面２ｄとの間には連通部２１が存在する。図９（ｄ）に示したように、この連通部２１の形状も、定着領域４１における発熱フィルム４の回転軌跡と同一な形状となっている。一次コイル１は、コア部材２の中央部２ａに、その断面形状に倣うように巻回されている。コア部材２と発熱フィルム４の配置やコア部材２の空隙部の幅、一次コイルへの配線材の引き出し方、コア部材２の設置方法等については、実施例２も実施例１と同様なため、説明を省略する。
【００６０】
図１０（ａ）ないし図１０（ｆ）を用いて、実施例２のコア部材２を備えた定着装置１０の構成について説明する。図１０（ａ）は定着装置１０の長手方向の断面図である。図１０（ｂ）ないし図１０（ｆ）はそれぞれ図１０（ａ）に示した破線Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆにおける定着装置１０の断面図である。なお、すでに説明したパーツには同一の参照符号を付与することで、説明の簡明化を図ることにする。
【００６１】
図１０（ａ）に示したように、発熱フィルム４は、定着フランジ５とフィルム保持部材９とにより保持され、定着フランジ５およびフィルム保持部材９と摺動しながら、加圧ローラ７の回転に伴って従動回転する。実施例２によれば、フィルム保持部材９は、コア部材２の内部の空間２０に設けられている。フィルム保持部材９は、右側面２ｄよりも左側面２ｂに近接した位置に配置されており、コア部材２に取り付けられている。
【００６２】
定着フランジ５の発熱フィルム４を保持する凸部の断面形状、フィルム保持部材９の断面形状およびコア部材２の連通部２１の断面形状は、図１０（ｆ）、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）に示すようにほぼ同一な形状となっている。したがって、実施例２の発熱フィルム４は、図１０（ｂ）〜図１０（ｆ）に示すように、長手方向の全域にわたって同一の軌跡を描くように回転する。
【００６３】
発熱フィルム４には二次コイル３が備えられている。図１０（ｃ）に示すように、二次コイル３も発熱フィルム４とともにその回転軌跡に沿って回転しなければならない。そこで、二次コイル３は柔軟性の高い線材を用いて形成されている。
【００６４】
図１１に示すように、二次コイル３が発熱フィルム４に直接取り付けられている。つまり、実施例１で用いられていた二次コイル保持部材１１は実施例２では省略されている。フィルム保持部材９によって二次コイル３の形状が維持されるため、二次コイル保持部材１１を省略できるようになっている。図１１に示した発熱フィルム４自体の構成および二次コイル３と発熱フィルム４の電気的な接続については、実施例１と同様である。
【００６５】
以上説明したように、実施例２では、リング状の連通部２１の一部分の断面形状を円形とし、他の一部分の断面形状を扁平させている。これにより、発熱フィルム４が長手方向の全域にわたって同一の軌跡で回転できるようになる。したがって、実施例２では、実施例１と同様の効果が得られるのに加えて、回転軌跡の差異によって生じる応力が発熱フィルム４にかかりにくくなる。これは、発熱フィルム４の耐久性の面で有利である。また、発熱フィルム４の左端部とそれ以外の部分との間における回転軌跡の差異を発熱フィルム４の柔軟性により吸収しなくてもよい。よって、発熱フィルム４において回転軌跡の差異を吸収するための移行区間が不要となるため、発熱フィルム４の長手方向のサイズを小型化できるようになる。
【００６６】
［実施例３］
図１２を用いて、実施例１および実施例２で説明した定着装置１０を定着部として使用可能な画像形成装置１００の基本的な構成および動作について説明する。図１２に示すように、画像形成装置１００は、画像形成部２００を一つ具備したモノクロの画像形成装置である。なお、画像形成装置１００は、カラー画像形成装置であってもよい。
【００６７】
画像形成部２００では、感光ドラム２２１を回転させながら、帯電、露光、現像のプロセスが行われ、感光ドラム２２１の表面にトナー像が形成される。帯電ローラ２２２は、感光ドラム２２１の表面を一様に帯電させる。次にレーザスキャナ２２５は、画像データに従ってＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査し、感光ドラム２２１の表面に画像データに対応した静電潜像を形成する。現像器２２３は、静電潜像と逆極性に帯電したトナーによって静電潜像をトナー像として現像する。クリーニングブレード２２４は、感光ドラム２２１を摺擦し、転写部２４０を通過して感光ドラム２２１の表面に残留した転写残トナーを除去する。
【００６８】
給紙カセット２２６内の記録材Ｐは、給紙ローラ２２７によって１枚ずつ引き出される。記録材Ｐは、画像形成部２００でのトナー像の形成タイミングに同期するように、レジストローラ２２８と対向ローラ２４１とで狭持搬送される。さらに記録材Ｐは、感光ドラム２２１と転写ローラ２２９とで形成される転写部２４０へ送られる。転写ローラ２２９には不図示の電源から転写電圧が印加されており、感光ドラム２２１上のトナー像が記録材Ｐ上に転写される。トナー像を転写された記録材Ｐは、定着装置１０へ受け渡されて加熱加圧を受ける。これにより記録材Ｐ上にトナー画像が定着する。その後、記録材Ｐは、排紙ローラ２３０と対向ローラ２４１とで狭持搬送されて排紙トレイへと排出される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2014109731.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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