(57)【要約】【課題】  励磁コイルと発熱体とを絶縁する耐熱性絶縁被覆が励磁コイルユニットの熱膨張によりストレスを受け劣化するのを防止し、且つ、耐熱絶縁被覆の位置ずれや抜けを防止する。【解決手段】  加熱手段と耐熱絶縁被覆間に間隙を形成するとともに、加熱手段に耐熱絶縁被覆の抜けを防止する規制部材を設ける。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材を加熱し、記録材上のトナー像を定着する加熱ローラ、該加熱ローラに圧接する加圧ローラ及び前記加熱ローラ内に配置され、前記加熱ローラの中空部に配置され、前記加熱ローラを加熱する誘電加熱方式の加熱手段を有する定着装置において、
前記加熱ローラと前記加熱手段との間に設けられた耐熱絶縁被覆を有し、前記加熱手段は、前記加熱手段内の励磁コイルの引き出し線が設けられた側と反対側端部に前記耐熱絶縁被覆の抜けを防止する規制部材を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
該耐熱絶縁被覆は、前記加熱手段の熱膨張時の外径よりも大きな内径を有す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】
前記加熱手段は、励磁コイル及び該励磁コイルを支持するボビンを有し、前記規制部材は、前記ボビンに形成され、その外接円の直径が前記耐熱絶縁被覆の内径よりも大きく、前記耐熱絶縁被覆の移動を止める突起からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記加熱手段は、励磁コイル及び該励磁コイルを支持するボビンを有し、前記規制部材は、ボビンに形成され、頂部の直径が前記耐熱絶縁被覆の内径よりも大きく、端部に向かって次第に高くなる大径部からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセスにより記録材上に画像を形成する画像形成装置における定着装置、特に、誘電加熱方式の加熱手段を有する定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギー型の画像形成装置の開発が強く要望されている。電子写真方式の画像形成装置では、消費電力のかなりの割合を定着装置により消費される電力が占めるために、定着装置の消費電力を引き下げる技術の開発が画像形成装置の省エネルギー化の主な課題となっている。
【０００３】
定着装置は、コピー釦が押されたり、ネットワーク機器からのプリント指令があったときに、短時間内に立ち上がり作動する必要から、待機時においても定着温度又は定着温度に近い温度に昇温されていることが必要であり、このために待機時においても、定着装置による電力消費があって、この待機時の消費電力が画像形成装置の消費電力の大きな割合を占めていた。
【０００４】
従って、待機時において、定着装置への電力供給を無くするか少なくし、しかも短時間で定着可能温度にまで立ち上がる定着装置が必要であり、開発努力は、短時間に立ち上がる定着装置の開発に向けられている。
【０００５】
短時間で立ち上がる定着装置を実現する手段としては、励磁コイルにより誘導磁界を発生させ、該誘導磁界により導電性部材に渦電流を生じさせ、該渦電流により導電性部材を発熱させ定着温度まで上昇させる誘電加熱方式が有効な手段である。
【０００６】
誘導加熱方式の定着装置においては、高圧高周波電流が流れる励磁コイルと発熱体との間の電気的導通、即ち、地落を防止するために、励磁コイルと発熱体間とを絶縁することが行われている。
【０００７】
例えば、特許文献１では誘励磁コイルをワニスで固め、更にその外側を耐熱素材で成型固定した定着装置が開示されている。また、特許文献２では、励磁コイルを熱収縮性の絶縁体で被覆することが提案されている。特許文献２では、更に、分割されたケースで励磁コイルを覆うことが提案されている。
【特許文献１】特開２００１−１８８４２９号公報
【特許文献２】特開平１０−１１１６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１、２における絶縁性被覆は、いずれも、高温で励磁コイルが熱膨張した場合に、絶縁性被覆及び励磁コイルがストレスを受けて、励磁コイルを巻き付けているボビンが変形したり、絶縁性被覆が変形や機械的な劣化を受け、耐久性が低下するという問題がある。
【０００９】
本発明は、発熱体と励磁コイルとの間の絶縁を防止する従来技術における前記のような問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的は、下記の発明により達成される。
（請求項１）
記録材を加熱し、記録材上のトナー像を定着する加熱ローラ、該加熱ローラに圧接する加圧ローラ及び前記加熱ローラ内に配置され、前記加熱ローラの中空部に配置され、前記加熱ローラを加熱する誘電加熱方式の加熱手段を有する定着装置において、
前記加熱ローラと前記加熱手段との間に設けられた耐熱絶縁被覆を有し、前記加熱手段は、前記加熱手段内の励磁コイルの引き出し線が設けられた側と反対側端部に前記耐熱絶縁被覆の抜けを防止する規制部材を有することを特徴とする定着装置。
（請求項２）
該耐熱絶縁被覆は、前記加熱手段の熱膨張時の外径よりも大きな内径を有す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）
前記加熱手段は、励磁コイル及び該励磁コイルを支持するボビンを有し、前記規制部材は、前記ボビンに形成され、その外接円の直径が前記耐熱絶縁被覆の内径よりも大きく、前記耐熱絶縁被覆の移動を止める突起からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
（請求項４）
前記加熱手段は、励磁コイル及び該励磁コイルを支持するボビンを有し、前記規制部材は、ボビンに形成され、頂部の直径が前記耐熱絶縁被覆の内径よりも大きく、端部に向かって次第に高くなる大径部からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１〜４のいずれかの発明により、発熱体と励磁コイル間が絶縁されるとともに、加熱手段及び耐熱絶縁被覆が熱膨張によるストレスで劣化、変形を受けることが防止され、且つ、耐熱絶縁被覆のずれや抜けが防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図示の実施の形態により本発明を説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態に係る定着装置が組み込まれた画像形成装置であって、画像形成装置本体Ａ、画像読取装置ＳＣ、自動原稿送り装置ＤＦから成る画像形成装置の全体構成図である。
【００１４】
図示の画像形成装置本体Ａは、ドラム状の１、帯電装置２、露光装置（画像書込手段）３、現像装置４、転写装置５、分離装置６、クリーニング装置８等から成る画像形成部と、定着装置２０と、用紙搬送系と、から構成されている。
【００１５】
用紙搬送系は、給紙カセット１０、第１給紙手段１１、第２給紙手段１２、搬送手段１３、排紙手段１４、及び手差し給紙手段１５から成る第１搬送部と、用紙Ｐを循環再給紙する循環再給紙部とから構成されている。
【００１６】
給紙カセット１０及び第１給紙手段１１は、複数の給紙手段（図示の３段）により形成され、複数種のサイズの用紙Ｐを収容して給紙する。用紙サイズは、操作部２１による手動設定、又は用紙サイズ検知手段による自動用紙サイズ設定によって入力される。
【００１７】
搬送手段１３を通過して定着装置２０によって定着処理された用紙Ｐは、搬送路切換手段１６により、ストレート排紙パスの搬送路ｒ１、反転排紙パスの搬送路ｒ２、両面循環パスの搬送路ｒ３の何れかに選択されて搬送される。
【００１８】
搬送路ｒ１を通過する用紙Ｐは、画像形成面を上にして（フェースアップ）排出される。搬送路ｒ２を通過する用紙Ｐは、両面循環パスの搬送路ｒ３、ｒ４に進行した後、逆転搬送されて搬送路ｒ２を通過して、画像形成面を下にして（フェースダウン）排出される。
【００１９】
第２搬送部は、画像形成部により画像形成された用紙Ｐを搬送路切換手段１６により排紙手段１４の手前で分岐させ、用紙Ｐを循環再給紙路に沿って搬送し、循環再給紙路途中で反転搬送ローラ１７により用紙Ｐを反転した後に第２給紙手段１２を経て画像形成部に再給紙する。
【００２０】
自動原稿送り装置ＤＦの原稿台上に載置された原稿ｄは給紙手段により搬送され、画像読取装置ＳＣの光学系により原稿ｄの片面又は両面の画像が読みとられ、イメージセンサＣＣＤにより読み込まれる。イメージセンサＣＣＤにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部（図示せず）において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、露光装置３に画像信号を送る。
【００２１】
露光装置３においては、半導体レーザからの出力光が画像形成部の感光体１に照射され、潜像を形成する。画像形成部においては、帯電、露光、現像、転写、分離、クリーニング等の処理が行われる。給紙カセット１０、手差し給紙手段１５から給送された用紙Ｐは転写装置５により画像が転写される。画像を担持した用紙Ｐは、定着装置２０により定着され、排紙手段１４から排出される。
【００２２】
或いは搬送路切換手段１６により循環再給紙部に送り込まれた片面画像処理済みの用紙Ｐは反転搬送ローラ１７により反転された後に再び画像形成部において両面画像処理された後、定着装置２０によって定着処理され、排紙手段１４により排出される。
【００２３】
図２は誘電加熱方式の定着装置２０をを示す図である。
【００２４】
２１は加熱部材としての加熱ローラであり、鉄又はステンレスからなる芯金２１Ａ、その上に形成された耐熱弾性層２１Ｂ及び更にその上に形成された離型層２１Ｃを有する。芯金２１Ａは鉄又はステンレス等のように後に説明するように、誘導磁界で発生する渦電流によりジュール熱を発生する金属からなり、０．４〜１．０ｍｍの厚さを有する。このように、芯金２１Ａの厚さを薄くすることにより、加熱ローラ２１の熱容量を小さくし、短時間の立ち上がり特性が得られる。
【００２５】
耐熱弾性層２１Ｂはシリコーンゴム又はフッ素ゴムからなり、０．５〜３ｍｍの厚さを有する。離型層２１Ｃは、フッ素樹脂からなり、厚さ１０〜３０μｍを有する。加熱ローラの直径は３０〜５０ｍｍ程度が好ましい。
【００２６】
加圧ローラ２２は芯金２２Ａ及びその上に形成された耐熱弾性層２２Ｂを有する。
【００２７】
芯金２２Ａはアルミ、鉄又はステンレスからなる。耐熱弾性層２２Ｂはシリコンゴム又はフッ素ゴムからなり、厚さ３〜１０ｍｍを有する。なお、耐熱弾性層２２Ｂの上にフッ素樹脂からなる離型層を形成してもよい。加圧ローラ２２の直径は３０〜４０ｍｍが好ましい。
【００２８】
２３は加熱ローラ２１の芯金２１Ａに渦電流を発生させる磁界を形成する加熱手段であり、加熱ローラ２１の回転軸方向中央部に配置された励磁コイルユニット２３Ａ及び両端部に配置された励磁コイルユニット２３Ｂ、２３Ｃを有する。
【００２９】
記録材Ｐは、加熱ローラ２１と加圧ローラ２２とにより挟持・搬送され、加熱ローラ２１の加熱で定着が行われるが、搬送される記録材Ｐの搬送方向に直交する方向、即ち、記録材Ｐの搬送幅方向に分割された励磁コイルユニット２３Ａは記録材Ｐの幅方向中央部を加熱し、励磁コイルユニット２３Ｂ、２３Ｃは記録材Ｐの搬送幅方向端部を加熱する。
【００３０】
２４は進入上ガイド板、２５は進入下ガイド板、２６は排紙上ガイド板、２７は排紙下ガイド板である。２８は加熱ローラ２１から記録材Ｐを分離する上分離爪、２９は加圧ローラ２から記録材Ｐを分離する下分離爪である。
【００３１】
３０は加熱ローラ２１の表面をクリーニングするクリーニングウェブであり、元巻き軸３１から繰り出され、巻き取り軸３２に巻き取られ、押圧ローラ３３により加熱ローラ２１に押圧する。
【００３２】
ＳＥ１は加圧加熱ローラ１の回転軸方向中央部の表面温度を検知する温度センサ、ＳＥ２は加圧ローラ２２の表面温度を検知する温度センサであり、接触形センサ、非接触形センサのいずれでもよい。
【００３３】
図３は加熱ローラ２１及び加熱手段２３を示し、加熱ローラ２１の軸に沿った断面図である。図４（ａ）は図３における矢印Ｗと反対の方向から見た励磁コイルユニット２３Ｂの側面図、図４（ｂ）は図４（ａ）における線Ｙ−Ｙに沿って方向Ｘから見た励磁コイルユニット２３Ｂの側面図である。
【００３４】
加熱ローラ２１の中央部を加熱する励磁コイルユニット２３Ａは励磁コイル２３３Ａ、ボビン２３４Ａ及びコア２３５Ａを有する。ボビン２３４Ａには、励磁コイル２３３Ａが加熱ローラ２１の軸方向に平行な線分を有するように巻かれている。また、ボビン２４Ａの中心部には、強磁性体からなるコア２３５Ａが埋め込まれている。
【００３５】
励磁コイルユニット２３Ｂ、２３Ｃは加熱ローラ２１の両端部を加熱する。
【００３６】
励磁コイルユニット２３Ｂは励磁コイル２３３Ｂ、ボビン２３４Ｂ及びコア２３５Ｂを有する。ボビン２３４Ｂには、励磁コイル２３３Ｂが加熱ローラ２１の軸方向に平行な線分を有するように巻かれている。また、ボビン２４Ｂの中心部には、強磁性体からなるコア２３５Ｂが埋め込まれている。
【００３７】
励磁コイルユニット２３Ｃは励磁コイル２３３Ｃ、ボビン２３４Ｃ及びコア２３５Ｃを有する。ボビン２３４Ｃには、励磁コイル２３３Ｃが加熱ローラ２１の軸方向に平行な線分を有するように巻かれている。また、ボビン２４Ｃの中心部には、強磁性体からなるコア２３５Ｃが埋め込まれている。
【００３８】
ボビン２３４Ａ、２３４Ｂ、２３４Ｃは一体に形成され、励磁コイルユニット２３Ａと励磁コイルユニット２３Ｂと励磁コイルユニット２３Ｃとは一体な加熱手段２３に形成される。
【００３９】
２１２は加熱ローラ２１と加熱手段２３とを絶縁する耐熱絶縁被覆であり、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、フッ素樹脂、シリコンゴム等の耐熱性材料からなるチューブである。
【００４０】
耐熱絶縁性被覆２１２により、加熱ローラ２１と、高圧高周波電流が印加された励磁コイル２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃとが絶縁され、地落が防止される。
【００４１】
図３における右側のボビン２３４Ｂの右端部には、図４に示すように突起２３６が複数設けられる。
【００４２】
加熱ローラ２１と加熱手段２３をを組み立てる際には、まず、励磁コイル２３３Ａ、２３３Ｂ、２３３Ｂが巻き付けられたボビン２３４Ａ、２３４Ｂ、２３４Ｃに耐熱絶縁被覆２１２を被覆する。その際に、耐熱絶縁被覆２１２に図３の矢印Ｗ方向から励磁コイルユニット２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃを挿入することにより、耐熱絶縁被覆２１２で励磁コイルユニット２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃが被覆されるが、図４における耐熱絶縁被覆２１２の右端が規制部材としての突起２３６に突き当たって停止して位置決めされる。
【００４３】
絶縁性被覆２１２で被覆された加熱手段２３を加熱ローラ２１に挿入することによって、組み立てが終了する。
【００４４】
耐熱絶縁被覆２１２は加熱手段２３の熱膨張を考慮して、加熱手段２３の最高温度における外径よりも大きな内径を有するように、耐熱性絶縁層２１２が加熱手段２３に緩く結合するように形成される。このように耐熱絶縁被覆２１２を加熱手段２３に緩く結合するように構成することにより、加熱手段２３に通電されて加熱ローラ２１が加熱し、加熱手段２３が熱膨張した状態でも、耐熱絶縁被覆２１２、励磁コイル２３３Ａ、２３３Ｂ、２３３Ｃ及びボビン２３４Ａ、２３４Ｂ、２３４Ｃにストレスが加わることが防止される。
【００４５】
このような構成では、加熱手段２３と耐熱絶縁被覆２１２との間には間隙が出来る。
【００４６】
このような間隙をもって、耐熱絶縁被覆２１２と加熱手段２３とが緩く結合した構造では、耐熱絶縁被覆２１２が抜けやすい。即ち、画像形成装置の稼働時の振動、画像形成装置の輸送時の振動、定着装置等の部品の形態での輸送中における振動等により、耐熱絶縁被覆２１２が位置ずれを起こしたり、抜けたりする場合がある。励磁コイル２３３Ａ、２３３Ｂ、２３３Ｃに耐熱絶縁樹脂で被覆されたリッツ線を用いる構成であっても、耐熱絶縁被覆２１２の位置ずれ、抜けによって、絶縁性が低下するという問題があるが、以下に説明する対策により、このような問題は解決される。
【００４７】
なお、加熱手段２３は、図４（ａ）に示すように、ボビン２３４Ａ、２３４Ｂ、２３４Ｃの外形及び巻き付けられた励磁コイル２３Ａ、２３Ｂの外形がほぼ円形となるように形成されており、おおむねボビン２３４の外接円内ＣＧに励磁コイル２３３Ａ、２３３Ｂ、２３３Ｃ及びボビン２３４Ａ、２３４Ｂ、２３４Ｃが入るように形成されるが、励磁コイル２３Ａ、２３Ｂがボビン２３４の外接円の外に出る場合もある。
【００４８】
耐熱絶縁被覆２１２の内径が、熱膨張したボビン２３４Ａ、２３４Ｂ、２３４Ｃ及び励磁コイル２３Ａ、２３Ｂの外径よりも大きいとは励磁コイル２３３Ａ、２３３Ｂ、２３３Ｃ及びボビン２３４Ａ、２３４Ｂ、２３４Ｃの外接円ＣＧの直径よりも耐熱絶縁被覆２１２の内径Ｌ１が大きいという意味である。
【００４９】
そして、突起２３６の先端の直径Ｌ２は図４（ａ）における線Ｙ−Ｙに沿ってＸ方向から見た断面図４（ｂ）に示すように、耐熱絶縁被覆２１２の内径Ｌ１よりも大きい。このような構成により、突起２３６は耐熱絶縁被覆２１２のＷ方向への抜けを防止している。
【００５０】
突起２３６は励磁コイル２３３Ａ及び励磁コイル２３３Ｂに電力を供給するの引き出し線ＴＡ、ＴＢと反対側の加熱手段端部、即ち、ボビン２３４Ｂの右端部に設けられており、引き出し線ＴＡ、ＴＢなど、加熱手段２３の定着装置２０への取付構造により規制されて、耐熱絶縁被覆２１２の矢印Ｗと反対方向への位置ずれ、抜けが阻止される。
【００５１】
図５は本発明の実施の形態の他の例を示す。
【００５２】
励磁コイル２３Ａ、２３Ｂが巻き付けられるボビン２３４には、これら励磁コイル２３Ａ、２３Ｂの引き出し線ＴＡ、ＴＢが設けられる側と反対側において、規制部材としての大径部２３７が設けられる。
【００５３】
図５（ａ）の線ＹーＹに沿ってＸ方向から見た断面図である図５（ｂ）に示すように、大径部２３７はその頂部における直径Ｌ３が耐熱絶縁被覆２１２の内径Ｌ１よにも大きくなるように形成される。従って、矢印Ｗ方向から被覆された耐熱絶縁被覆２１２は大径部２３４Ｂにより位置決めされた所定位置に組み付けられ、ボビン２３４から矢印Ｗ方向に抜けることはない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態に係る定着装置が組み込まれた画像形成装置の全体構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る定着装置を示す図である。
【図３】加熱ローラ及び加熱手段の断面図である。
【図４】励磁コイルユニットの一例を示す図である。
【図５】励磁コイルユニットの他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
２０  定着装置
２１  加熱ローラ
２２  加圧ローラ
２３  加熱手段
２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ  励磁コイルユニット
２１２  耐熱絶縁被覆
２３３Ａ、２３３Ｂ、２３３Ｃ  励磁コイル
２３４Ａ、２３４Ｂ、２３４Ｃ  ボビン
２３６  突起
２３７  大径部
【図１】
2006330558.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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