JP2006018291A - 定着器の発熱装置，電源供給装置，定着器および定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トナーを印刷用紙に定着させる定着装置の定着器を短時間でウォームアップする。
【解決手段】 定着装置は，所定の交流電流に応じて第１誘導電流を生成する電源供給部と；生成された第１誘導電流により抵抗発熱及び誘導発熱し，生成された熱を利用して，前記トナーを印刷用紙に定着する定着部と；を備え，電源供給部は，所定の交流電流を供給する電源部と４１０；交流電流から直流電流を生成する整流部４３０と，直流電流を利用して交流電流を生成する交流電流生成部４４０と，交流電流生成部から交流電流を入力されて，相応する第１誘導電流を生成し，第１誘導電流を定着部に提供する絶縁部４５０と，を備える
【選択図】 図４

Description

本発明は，所定画像に対して転写された印刷トナーを印刷用紙に定着させるための装置に係り，さらに具体的に，変圧器から生成された誘導電流を利用して定着器の発熱体を発熱させることによって，発熱体を電源部から電気的に分離できる定着装置に関する。

通常の画像印刷装置は，所定の画像に対して転写されたトナーを印刷用紙に定着させるために，印刷トナーに一定の圧力及び熱を加える定着装置を備えている。この定着装置は，印刷トナーに一定の熱を加えるための定着器と，一定の圧力を加えるための加圧器とを備えており，定着器は，印刷用紙にトナーを定着させるための熱を発生させる発熱体，及び発熱体で発生した熱を伝達して印刷用紙に伝達する定着ローラ部を備える。

図１は，ハロゲンランプを熱源として使用する定着装置の定着器を概略的に示す断面図である。図１を参照すれば，定着器１０は，定着ローラ部１１と，その内部中央に設置されるハロゲンランプからなる発熱体１２とを備える。定着ローラ部１１の表面には，テフロン（登録商標）からなるコーティング層１１ａが形成されている。発熱体１２は，定着ローラ部１１の内部で熱を発生させ，定着ローラ部１１は，発熱体１２から伝えられる輻射熱により加熱される。

特開２００３−３１７９２５号公報 特開昭５５−０３７６８６号公報 特開２００２−３３４７７４号公報

しかし，ハロゲンランプを熱源として使用する従来の定着器は，電源を入力して定着ローラ部を目標定着温度に到達するまで加熱させるために，数十秒から数分のウォームアップ時間が必要となる。したがって，ユーザーは，画像を印刷するために長いウォームアップ時間を待つ不便さがあった。

また，ハロゲンランプを熱源として使用する従来の定着器では，ウォームアップ時間を短縮するために，印刷作業を行わない場合にも，トナー定着部の温度を一定時間中に一定温度に維持させるため，多くの電力を消耗するという問題があった。

そこで，本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，所定画像に対して転写されたトナーを印刷用紙に定着するために，絶縁部で生成された誘導電流を通じて発熱体を発熱する定着器の発熱装置を提供することにある。

また，本発明の目的は，絶縁部で生成された誘導電流を定着器に供給するための電源供給装置を提供することにある。

また，本発明の目的は，電源部と発熱体とを電気的に分離することによって，薄い絶縁層を備える定着器を提供することにある。

また，本発明の目的は，定着器を短時間にウォームアップできる定着装置を提供することにある。

上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，所定の交流電流を供給する電源部と，交流電流を入力されて交流電流に相応する誘導電流を生成する絶縁部と，生成された誘導電流により抵抗発熱する発熱体と，を備えることを特徴とする，定着器の発熱装置が提供される。

上記絶縁部は，交流電流を入力されて，交流電流に相応する誘導電流を生成する変圧器であってもよい。また，上記絶縁部は，変圧器であってもよい。

上記変圧器は，高周波変圧器であってもよい。上記発熱体は，コイルであってもよい。

上記定着器の発熱装置は，交流電流を整流して直流電流を生成する整流部と；直流電流を利用して交流電流を生成し，生成された交流電流を発熱体に提供する交流電流生成部と；をさらに備えてもよい。

上記交流電流生成部は，高周波交流電流を生成するようにしてもよい。整流部に入力される交流電流から高周波ノイズ成分を除去するラインフィルタ部をさらに備えてもよい。

上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，所定の交流電流を入力されて，入力された交流電流に相応する誘導電流を生成し，生成された誘導電流を定着器に提供する絶縁部と，を備えることを特徴とする電源供給装置が提供される。

上記絶縁部は，電源部と定着器とを電気的に分離するようにしてもよい。上記絶縁部は，交流電流を入力されて，交流電流に相応する誘導電流を生成する変圧器であってもよい。上記変圧器は，高周波変圧器であってもよい。

上記定着器の電源供給装置は，交流電流を整流して直流電流を生成する整流部と，直流電流を利用して交流電流を生成し，生成された交流電流を絶縁部に提供する交流電流生成部と，をさらに備えるようにしてもよい。

上記交流電流生成部は，高周波交流電流を生成するようにしてもよい。上記整流部に入力される交流電流から高周波ノイズ成分を除去するラインフィルタ部をさらに備えるようにしてもよい。

上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，所定の誘導電流が入力されて抵抗発熱する発熱体と，発熱体で生成された熱を伝達されて，トナーを印刷用紙に定着させるトナー定着部と，を備えることを特徴とする，定着器が提供される。

上記定着器は，発熱体とトナー定着部との間に，発熱体とトナー定着部とを絶縁するための絶縁層をさらに備え，絶縁層の耐電圧は，１ｋｖ以下であってもよい。

上記発熱体は，コイルであってもよい。 上記第１絶縁層の材質は，マイカ，ポリイミド，セラミック，シリコン，ポリウレタン，ガラス及びＰＴＦＥのうちいずれか一つであってもよい。上記絶縁層の材質はマイカであり，絶縁層の厚さは０．２ｍｍ以下であってもよい。

上記発熱部は，トナー定着部と密着していてもよい。上記トナー定着部の内部に存在し，トナー定着部と対向する側で発熱部をトナー定着部に密着させる密着部をさらに備えてもよい。上記密着部は，所定大きさの拡管圧により，発熱部をトナー定着部に固着させる拡管密着部であってもよい。上記密着部と上記発熱体との間に，第２絶縁層をさらに備えるようにしてもよい。

上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，トナーを印刷用紙に定着させるための定着器において，所定の誘導電流の入力により抵抗発熱する発熱部と，発熱部で生成された熱を伝達して，トナーを印刷用紙に定着させる定着ローラと，を備えることを特徴とする，定着器が提供される。

上記発熱部は，所定の誘導電流の入力により抵抗発熱する発熱体と，発熱体と定着ローラとの間に存在する第１絶縁層と，を備えてもよい。上記発熱体は，コイルであってもよい。上記第１絶縁層の耐電圧は，１ｋｖ以下であってもよい。

上記第１絶縁層の材質は，マイカ，ポリイミド，セラミック，シリコン，ポリウレタン，ガラス及びＰＴＦＥのうちいずれか一つであってもよい。上記絶縁層の材質はマイカであり，絶縁層の厚さは，０．２ｍｍ以下であってもよい。

上記発熱部は，上記定着ローラと密着されていてもよい。上記発熱部は，定着ローラと共に回転するようにしてもよい。上記定着ローラ内部に存在し，定着ローラと対向する側で発熱部を定着ローラに密着させる密着部をさらに備えるようにしてもよい。

上記密着部は，所定大きさの拡管圧により，発熱部を定着ローラに固着させる拡管密着部であってもよい。上記発熱部は，定着ローラ及び密着部と共に回転するようにしてもよい。上記密着部と上記発熱体との間に，第２絶縁層をさらに備えるようにしてもよい。

上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，所定の交流電流を入力されて，相応する第１誘導電流を生成する電源供給部と，生成された第１誘導電流により抵抗発熱及び誘導発熱し，生成された熱を利用して，トナーを印刷用紙に定着する定着部と，を備えることを特徴とする，定着装置が提供される。

上記電源供給部は，所定の交流電流を供給する電源部と；交流電流から直流電流を生成する整流部と，直流電流を利用して交流電流を生成する交流電流生成部と，交流電流生成部から交流電流を入力されて，相応する第１誘導電流を生成し，第１誘導電流を定着部に提供する絶縁部と，を備えてもよい。

上記絶縁部は，交流電流生成部と定着部とを電気的に分離するようにしてもよい。上記絶縁部は，変圧器であってもよい。

上記定着部は，生成された第１誘導電流により抵抗発熱する発熱体と，発熱体で生成された熱を伝達されて，トナーを印刷用紙に定着させるトナー定着部と，を備え，発熱部とトナー定着部との耐電圧は，１ｋｖ以下であってもよい。

上記発熱体は，第１誘導電流により，トナー定着部に第２の誘導電流を生成し，トナー定着部は，第１誘導電流による発熱体の抵抗発熱と，第２誘導電流によるトナー定着部の誘導発熱とにより加熱されるようにしてもよい。

トナー定着部の内部に存在し，トナー定着部と対向する側で発熱部をトナー定着部に密着させる密着部をさらに備えてもよい。トナー定着部は，定着ローラであり，発熱部は，定着ローラ及び密着部と共に回転するようにしてもよい。

本発明による定着装置は，電源部と発熱コイルとを変圧器により電気的に分離することによって，定着ローラ部と発熱コイルとの間に，定着ローラ部が発熱コイルと短絡されることを防止するための薄い絶縁層を持つ。この薄い絶縁層によって，発熱コイルで発生した熱は効率的に定着ローラ部に伝えられ，定着ローラ部を常温から目標定着温度まで短時間に加熱できる。

また，定着ローラ部を常温から目標定着温度まで短時間に加熱できるために，印刷作業のない間にも定着ローラ部の温度を一定時間一定温度以上に維持する必要がなく，不要な電力浪費を防止できる。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図２は，定着ローラを発熱させるための定着装置の機能ブロック図を図示している。図２に示したように，定着装置は，電源部２１０，ラインフィルタ部２２０，導通スイッチ２３０及び定着器２４０を備えている。電源部２１０は，交流電流を提供し，ラインフィルタ部２２０は，交流電流でノイズとして作用する高周波成分を除去する。導通スイッチ２３０は，ラインフィルタ部２２０から高周波成分が除去された電流を，導通スイッチ２３０の開閉により定着器２４０に提供または遮断する。

定着器２４０は，発熱部２５０と定着ローラ部（図示せず）とを備えており，発熱部２５０は，発熱コイル（図示せず）と定着ローラ部とを絶縁するための絶縁層（図示せず）を備える。以下，図３で，定着器２４０についてさらに詳細に説明する。発熱コイルは，ラインフィルタ部２２０から提供された交流電流により抵抗発熱する。発熱コイルで生成された熱は，絶縁層を経て定着ローラ部に伝えられ，印刷用紙が定着ローラ部を通過する時，定着ローラ部は，印刷用紙に印刷トナーを溶かして印刷用紙に定着させる。

図３は，図２の定着器をさらに詳細に図示している。図３Ａは，発熱部２５０が定着ローラ部に固着された定着器２４０の縦断面図を図示しており，図３Ｂは，図３Ａに図示された定着器２４０の発熱部２５０を細部的に図示している。定着器２４０は，表面にテフロン（登録商標）などでコーティングされた保護層３１０が形成された円筒形の定着ローラ部３２０，定着ローラ部３２０の内部に設置されて両端が開放された管状の拡管密着部３５０，定着ローラ部３２０と拡管密着部３５０との間に設置される発熱部２５０を備える。発熱部２５０は，拡管密着部３５０を螺旋状に包むように設置されて，外部電源から電流を入力されて熱を発生させる発熱コイル３６０，及び発熱コイル３６０を包むように設置されて，発熱コイル３６０に電流を入力する時に絶縁破壊が起きず，漏れ電流が流れないように拡管密着部３５０及び定着ローラ部３２０を絶縁させる絶縁層３３０，３４０を備える。

定着ローラ部３２０は，発熱コイル３６０から伝えられた熱によって加熱されて，印刷用紙に印刷トナーを融着させる。定着ローラ部３２０の材質は，ステンレススチール，アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）からなるようにしてもよい。

絶縁層３３０，３４０は，定着ローラ部３２０と発熱コイル３６０との間に設置される第１絶縁層３３０と，発熱コイル３６０と拡管密着部３５０との間に設置される第２絶縁層３４０とからなっている。

第１絶縁層３３０及び第２絶縁層３４０は，酸化マグネシウム（ＭｇＯ）シートまたはガラスシートからなっていることが望ましい。発熱コイル３６０で発生する熱は，第１絶縁層３３０及び第２絶縁層３４０を経て，定着ローラ部３２０と拡管密着部３５０とにそれぞれ伝えられる。

絶縁層３３０，３４０に使われる絶縁材は，耐電圧特性及び耐絶縁破壊特性を持つ必要がある。耐電圧特性は，所定の外部電源がかかってもそれに耐えられる特性を表すものであり，耐絶縁破壊特性は，最大耐電圧下で１分間漏れ電流が１０ｍＡ以上発生せず，かつ絶縁破壊されない特性を表すものである。望ましくは，定着ローラ部３２０と発熱コイル３６０との間に，一定大きさの耐電圧を要求する。要求される耐電圧大きさを満足させるために，第１絶縁層３３０及び第２絶縁層３４０を，定着ローラ部３２０と拡管密着部３５０との間に挿入する必要がある。

図３Ｂは，図３ＡのＡ部分，すなわち，定着器２４０の発熱部２５０をさらに細部的に図示している。例えば，定着ローラ部３２０と発熱コイル３６０との間に要求される耐電圧が６ｋｖである場合，第１絶縁層３３０は，厚さが０．１８ｍｍであるマイカシート３枚３３０ａ，３３０ｂ及び３３０ｃを用いる必要がある。定着ローラ部３２０と発熱コイル３６０との間に挿入される絶縁層が厚くなるほど，発熱コイル３６０で発生した熱が定着ローラ部３２０に伝達される量は少なくなる。

図４は，本発明の一実施形態にかかる定着装置の機能ブロック図を図示している。図４に示したように，定着装置は，電源部４１０，ラインフィルタ部４２０，整流部４３０，交流電流生成部４４０，絶縁部４５０及び発熱部４７０を備えた定着器４６０を備える。以下，図６を参考として，図４の定着器４６０をさらに詳細に説明する。電源部４１０は，所定大きさ及び周波数を持つ交流電流を提供する。ラインフィルタ部４２０は，インダクタＬ１及びキャパシタＣ１で構成されており，電源部４１０から交流電源を入力されて，交流電流に含まれている高周波成分を除去する。ラインフィルタ部４２０は，本発明を説明するための一つの例であり，他の種類のラインフィルタ部４２０が使われてもよく，これは本発明の範囲に属する。

整流部４３０は，ラインフィルタ４２０から提供された交流電流を整流して，直流成分の電流を生成する役割を行う。図４に図示されている整流器は，４個のダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４で構成されたブリッジ整流器あり，４個のダイオード極性によって，交流電流を直流成分の電流に整流する。交流電流を整流して直流成分の電流を生成するために，他の種類の整流器が使われてもよく，これは本発明の範囲に属する。

交流電流生成部４４０は，整流部４３０から提供された直流成分の電流を入力されて交流電流を生成する。図４に図示されている交流電流生成部４４０は，２個のキャパシタＣ２，Ｃ３と２個のスイッチＳＷ１，ＳＷ２とで構成されており，スイッチの開閉により，整流部４３０で整流された直流電流を交流電流に変換させる。交流電流生成部４４０は，本発明が適用される分野によって，整流部４３０で生成された直流電流を入力されて，高周波または低周波交流電流を生成する。直流電流を交流電流に変化させるために，他の種類の交流電流生成部が使われてもよく，これは本発明の範囲に属する。

絶縁部４５０は，交流電流生成部４４０で生成された交流電流を利用して誘導電流を生成する。絶縁部４５０は，電源部４１０から入力された電流を利用して誘導電流を生成し，生成された誘導電流を発熱部４７０に提供する。発熱部４７０は，誘導電流を利用して抵抗発熱される発熱体（図示せず）及び，発熱体と定着器４６０のトナー定着部（図示せず）とが短絡されることを防止するための薄い絶縁層（図示せず）で構成されている。電源部４１０の電流を直ちに発熱体に提供せずに，絶縁部４５０を利用して生成された誘導電流を発熱体に提供することによって，絶縁部４５０は，電源部４１０と発熱体とを電気的に絶縁する役割を行う。以下，絶縁部４５０の一例として変圧器を説明し，望ましくは，変圧器は，低周波変圧器に比べて体積の小さい高周波変圧器であることを特徴とする。

変圧器４５０の１次側コイル４５２に交流電流が流れれば，２次側コイル４５４の周囲では磁場の変化が発生し，２次側コイル４５４には，変化する磁場により誘導電流が発生する。変圧器４５０により生成された誘導電流を，以下，第１誘導電流という。変圧器４５０により発生した第１誘導電流は，定着器４６０の発熱部４７０に提供される。第１誘導電流の大きさは，１次側コイル４５２と２次側コイル４５４との巻線比により制御できる。変圧器４５０の１次コイル４５２に流れる電源部４１０の電流は，電磁気誘導により変圧器４５０の２次コイル４５４に誘導電流を生成し，生成された誘導電流が定着部４６０の発熱部４７０に提供される。２次コイル４５４には，電源部４１０の電流が提供される代わりに，変圧器４５０で発生した第１誘導電流が提供されるために，電源部４１０と発熱部４７０の発熱体とは，電気的に分離される。

図５は，本発明の他の実施形態に相応する定着装置を図示しているが，図５の定着装置は，電源部５１０，ラインフィルタ部５２０，変圧器５３０，導通スイッチ５４０及び発熱部５６０を備えた定着器５５０を備える。電源部５１０，ラインフィルタ部５２０及び定着ローラ５４０は，図４で説明した電源部４１０，ラインフィルタ部４２０及び定着器４６０と同一である。但し，図５に説明されている本発明の他の実施形態に相応する定着装置は，整流部４３０及び交流電流生成部４４０を備えていない。導通スイッチ５４０は，ラインフィルタ部５２０で高周波成分が除去された電流を，スイッチ５４００の開閉により定着部５５０に提供または遮断する。変圧器５３０の１次コイル５３２に流れる電源部５１０の電流は，電磁気誘導により変圧器５３０の２次コイル５３４に第１誘導電流を生成し，生成された第１誘導電流が定着器５５０の発熱部５６０に提供される。発熱部５６０の発熱体（図示せず）に電源部５１０の電流が提供される代わりに，変圧器５３０で発生した第１誘導電流が提供されるために，電源部５１０と発熱部５６０の発熱体とは，電気的に互いに分離される。

図４及び図５の定着回路で，定着器４６０，５５０の発熱部４７０，５６０は，変圧器４５０，５３０により電源部４１０，５１０と電気的に分離されている。したがって，図４及び図５の定着回路で，定着器４６０，５５０の発熱部４７０，５６０は，図３に図示されている定着器のように厚い絶縁層３３０ａ〜３３０ｃを必要とせず，発熱部４７０，５５０の発熱体とトナー定着部とが互いに短絡されない程度の，望ましくは，絶縁層６３０の耐電圧が１ｋｖ以下である薄い絶縁層を必要とする。

本発明の図６を参考として，図４及び図５の定着器４６０，５５０をさらに詳細に説明する。図６Ａは，図４または図５の定着装置で使われる定着器４６０，５５０の断面図を図示しており，図６Ｂは，図６Ａに図示された定着器４６０，５５０の発熱部４７０，５６０を細部的に図示している。

まず，図６Ａを参考として定着器４６０，５５０の断面図を説明すれば，定着器４６０，５５０は，表面にテフロン（登録商標）などでコーティングされた保護層６１０が形成された円筒形のトナー定着部６２０，トナー定着部６２０の内部に設置されて両端が開放された管状の拡管密着部６５０，トナー定着部６２０と拡管密着部６５０との間に設置されている発熱部４７０，５６０を備える。発熱部４７０，５６０は，拡管密着部６５０を螺旋状に包むように設置されて，外部電源から電流を供給されて熱を発生させる発熱体６６０，及び発熱体６６０を包むように設置されて，発熱体６６０がトナー定着部６２０及び拡管密着部６５０と短絡されないように絶縁させる絶縁層６３０，６４０を備える。

図６Ａに図示されている定着器４６０，５５０で，トナー定着部６２０の一例として定着ローラ部が例示されているが，本発明が適用される分野によって他の種類のトナー定着部６２０が使われてもよく，これは本発明の範囲に属する。以下では，トナー定着部６２０を定着ローラ部として説明する。

発熱体６６０は，コイルであることを特徴とする。本発明が適用される分野による他の種類の発熱体が使われてもよく，これは本発明の範囲に属する。

コイルは，変圧器４５０，５３０で生成された第１誘導電流により抵抗発熱する。また，変圧器４５０，５３０で生成された第１誘導電流は，変圧器４５０，５３０に入力された交流電流に相応する交流電流である。交流電流である第１誘導電流がコイルに入力されれば，コイル周囲では，第１誘導電流に相応して変化する交番磁束が生成される。生成された交番磁束は，定着ローラ部６２０に鎖交され，定着ローラ部６２０では，鎖交される交番磁束の変化を妨害する方向へ誘導電流が発生する。鎖交する交番磁束により定着ローラ部６２０で生成される誘導電流を，第２誘導電流という。定着ローラ部６２０の材質は，銅合金，アルミニウム合金，ニッケル合金，鉄合金，クロム合金，マグネシウム合金などからなり，定着ローラ部６２０は，自体の固有抵抗を持っているので，第２誘導電流により抵抗発熱する。以下，第２誘導電流により定着ローラ部６２０が発熱することを，誘導発熱という。本発明が適用される分野によって，他の材質で定着ローラ部６２０を製作でき，これは本発明の範囲に属する。

発熱体６６０は，電流が入力される時，発熱体６６０の抵抗損失により抵抗発熱するように，発熱体６６０の両端抵抗が１００Ω以下である銅合金，アルミニウム合金，ニッケル合金，鉄合金，クロム合金が使われることができる。本発明が適用される分野によって，他の材質で発熱体６６０を製作でき，これは本発明の範囲に属する。

絶縁層６３０，６４０は，定着ローラ部６２０と発熱体６６０との間に設置される第１絶縁層６３０と，発熱体６６０と拡管密着部６５０との間に設置される第２絶縁層６４０とからなっている。第１及び第２絶縁層６３０，６４０は，マイカ，ポリイミド，セラミック，シリコン，ポリウレタン，ガラス，ＰＴＦＥ（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｕｅｔｈｙｌｅｎｅ）で製作できる。本発明が適用される分野によって，他の材質で絶縁層６３０，６４０を製作でき，これは本発明の範囲に属する。

図６Ｂは，図６ＡのＢ部分，すなわち，定着器の発熱部４７０，５６０をさらに細部的に図示している。発熱部４７０，５６０は，発熱体６６０と定着ローラ部６２０との間に絶縁層を備えている。絶縁層６３０は，発熱体６６０が定着ローラ部６２０と短絡されることを防止するためのものであり，短絡のみを防止する薄い絶縁層が，発熱体６６０と定着ローラ部６２０との間に挿入される。望ましくは，絶縁層６３０の耐電圧は１ｋｖ以下であることを特徴とする。１ｋｖ以下の耐電圧要件を満足させるために，例えば，発熱部４７０，５６０の絶縁層６３０としては，発熱体６６０と定着ローラ部６２０との短絡を防止するために０．１ｍｍマイカシート１枚が使われる。望ましくは，０．１ｍｍマイカシート１枚が破損する場合，定着ローラ部６２０と発熱体６６０とが短絡されることを防止するために，０．１ｍｍのマイカシート２枚を使用できる。

定着ローラ部６２０と発熱体６６０との間に挿入される第１絶縁層６３０が厚くなるほど，発熱体６６０で発生した熱が定着ローラ部６２０に効率的に伝えられない。したがって，第１絶縁層６３０が薄いほど，発熱体６６０で発生した熱が効率的に定着ローラ部６２０に伝達される。本発明が適用される分野によって，他の材質，他の厚さの第１絶縁層６３０が使われてもよく，これは本発明の範囲に属する。

図７は，図４または図５の定着装置で使われる定着器４６０，５５０をさらに詳細に図示している。図６に示すように，定着器４６０，５５０は，コーティング部６１０，定着ローラ部６２０，第１及び第２絶縁層６３０，６４０，発熱体６６０及び拡管密着部６５０を備える。定着器４６０，５５０の両端には，エンドキャップ７２４と動力伝達エンドキャップ７３０とがそれぞれ設置されている。動力伝達エンドキャップ７３０は，エンドキャップ７２４と構成は類似している。但し，定着器４６０，５５０を支持するフレーム７３２に設置される駆動部７３８に連結されて，定着器４６０，５５０を回転させるギア７４０などの動力伝達手段が設けられている。

エンドキャップ７２４には，通気孔７２６が形成されている。通気孔７２６は，エンドキャップ７２４が定着器４６０，５５０に設置された後，定着器の内部空間７２８と外部と空気が通るようにして，定着器の内部空間７２８の圧力を大気圧に維持させる。

したがって，コイル６６０から伝えられた熱によって拡管密着部６５０が加熱されるとしても，内部空間７２８は，通気孔７２６を通じて外部空気が通るので，大気圧が維持される。通気孔７２６は，動力伝達エンドキャップ７３０に設けられる。また，通気孔７２６は，エンドキャップ７２４と動力伝達エンドキャップ７３０とにいずれも設けられてもよい。

エンドキャップ７２４と動力伝達エンドキャップ７３０とには，電極７２２がそれぞれ設置される。電極７２２は，リード部７３４と電気的に連結されている。外部電源部７４２から供給された電流は，ブラシ７３６，電極７２２及びリード部７３４を経て発熱体６６０に供給される。

図８は，図４または図５の定着装置で使われる定着器４６０，５５０の発熱部４７０，５６０，定着ローラ部６２０及び拡管密着部６５０の密着状態を図示している。図８に図示されている定着器４６０，５５０で，発熱コイルを発熱体６６０の例として図示している。

発熱部４７０，５６０の発熱コイル６６０から発生した熱を定着ローラ部６２０に効率的に伝達するために，発熱部４７０，５６０の第１及び第２絶縁層６３０，６４０と発熱コイル６６０との間に空気層が存在してはならない。本発明で定着器４６０，５５０の発熱コイル６６０と，第１及び第２絶縁層６３０，６４０とは，拡管密着部６５０から加えられる拡管圧により塑性変形され，塑性変形された発熱部４７０，５６０は，定着ローラ部６２０及び拡管密着部６５０と互いに固着される。望ましくは，拡管密着部は非磁性物質で構成されるか，または廃ループを形成していない形態のパイプで構成される。例えば，金属パイプ，コイルバネ，発泡ウレタン，プラスチックパイプなどが，拡管密着部６５０として使われる。

拡管密着部６５０に加えられる適正拡管圧は，拡管密着部６５０の円周方向拡管圧が拡管密着部６５０材質の降伏応力σまで到達して，永久塑性変形が発生するレベルで決定される。拡管密着部に加えられる拡管圧は，下の数式１により決定される。

ここで，Ｐは拡管圧，σは降伏応力，ｔは拡管密着部の厚さ及びｒは拡管密着部の半径を表す。

図８Ａは，定着ローラ部６２０，発熱コイル６６０及び絶縁層６３０，６４０の間に空気層が存在する場合を図示しており，図８Ｂは，定着ローラ部６２０，発熱コイル６６０及び絶縁層６３０，６４０の間に空気層が存在していない場合を図示している。発熱部４７０，５６０に空気層が存在しているかどうかによって，すなわち，定着ローラ部６２０，発熱コイル６６０及び絶縁層６３０，６４０の密着度によって，定着器４６０，５５０の定着ローラ部６２０を目標定着温度まで加熱するのに約４〜５秒の差が発生する。

図９は，ハロゲンランプを熱源として使用する定着器及び定着ローラ部６２０と発熱部４７０，５６０とが互いに固着されている定着器（以下，Ｅコイル方式の定着器という）で，定着部の定着ローラ部を目標定着温度まで加熱するのにかかる時間を比較した実験データである。本実験で，Ｅコイル方式の定着器の第１及び第２絶縁層はマイカシートを使用しており，定着ローラ部の半径は３２ｍｍであり，定着ローラ部の材質はアルミニウムである。図９に示すように，ハロゲンランプを熱源として使用する定着器で，定着ローラ部を２０℃の常温から１８０℃の目標定着温度まで加熱するのに７５秒がかかる。

一方，Ｅコイル方式の定着器で，０．１８ｍｍのマイカシートを３枚または２枚使用して絶縁層を形成する場合，定着ローラ部６２０と発熱体６６０との間の耐電圧はそれぞれ６ｋｖ，４．２ｋｖであり，この場合，定着器の定着ローラ部６２０を２０℃の常温から１８０℃の目標定着温度まで加熱するのに，それぞれ３４秒及び２４秒がかかる。Ｅコイル方式の定着器で，０．１５ｍｍのマイカシートを３枚または２枚使用して絶縁層を形成する場合，定着ローラ部６２０と発熱体６６０との間の耐電圧はそれぞれ４．８ｋｖ，３ｋｖであり，この場合，定着ローラ部６２０を２０℃の常温から１８０℃の目標定着温度まで加熱するのに，それぞれ２７秒と１４秒がかかる。Ｅコイル方式の定着器で，０．１ｍｍのマイカシートを３枚，２枚または１枚使用して絶縁層を形成する場合，定着ローラ部６２０と発熱体６６０との間の耐電圧はそれぞれ３．３ｋｖ，２．３ｋｖ，１．４ｋｖであり，この場合，定着ローラ部６２０を２０℃の常温から１８０℃の目標定着温度まで加熱するのに，それぞれ１６秒，１０秒，６秒がかかる。

図９に示すように，ハロゲンを熱源として使用する定着器で，定着ローラ部を目標定着温度まで加熱するためのウォームアップ時間は，Ｅコイル方式定着器で，定着ローラ部を目標定着温度まで加熱するためのウォームアップ時間に比べてかなり長い。一方，Ｅコイル方式の定着器で，絶縁層が厚くなるほど，常温から定着目標温度まで定着ローラ部を加熱するのに長時間がかかるということが分かる。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は，トナーを印刷用紙に定着させる定着装置の関連技術分野に適用可能である。

ハロゲンランプを熱源として使用する定着装置の定着器を概略的に示す断面図である。 定着器を発熱させるための定着装置の機能ブロック図である。 図２の定着装置で使われる定着器を示すものであり，定着器の発熱部が定着ローラ部に固着された定着装置における定着器の断面図である。 図２の定着装置で使われる定着器を示すものであり，図３Ａに図示された定着器の発熱部を細部的に示す図面である。 本発明の一実施形態に相応する定着装置の機能ブロック図である。 本発明の他の実施形態に相応する定着装置の機能ブロック図である。 図４または図５の定着装置で使われる定着器の断面図である。 図６Ａに図示された定着器の発熱部を細部的に示す図面である。 図４または図５の定着装置で使われる定着器をさらに詳細に示す図面である。 図４または図５の定着装置で使われる定着器の発熱部，定着ローラ部及び拡管密着部の密着状態を示す図面である。 図４または図５の定着装置で使われる定着器の発熱部，定着ローラ部及び拡管密着部の密着状態を示す図面である。 ハロゲンランプを熱源として使用する定着器及び定着ローラ部と発熱部とが互いに固着されている定着器のウォームアップ時間を比較したデータを示す図面である。

符号の説明

４１０ 電源部
４２０ ラインフィルタ部
４３０ 整流部
４４０ 交流電流生成部
４５０ 絶縁部
４５２ 変圧器の１次側コイル
４５４ 変圧器の２次側コイル
４６０ 定着器
４７０ 発熱部

Claims (46)

1. トナーを印刷用紙に定着させるための定着器の発熱装置において，
   所定の交流電流を供給する電源部と；
   前記交流電流の入力により，前記交流電流に相応する誘導電流を生成する絶縁部と，
   前記生成された誘導電流により抵抗発熱する発熱体と；
   を備えることを特徴とする，定着器の発熱装置。
2. 前記絶縁部は，
   前記電源部と前記発熱体とを電気的に分離することを特徴とする，請求項１に記載の定着器の発熱装置。
3. 前記絶縁部は，
   変圧器であることを特徴とする，請求項２に記載の定着器の発熱装置。
4. 前記変圧器は，
   高周波変圧器であることを特徴とする，請求項３に記載の定着器の発熱装置。
5. 前記発熱体は，
   コイルであることを特徴とする，請求項３に記載の定着器の発熱装置。
6. 前記交流電流を整流して直流電流を生成する整流部と；
   前記直流電流を利用して交流電流を生成し，前記生成された交流電流を前記発熱体に提供する交流電流生成部と；
   をさらに備えることを特徴とする，請求項１に記載の定着器の発熱装置。
7. 前記交流電流生成部は，
   高周波交流電流を生成することを特徴とする，請求項６に記載の定着器の発熱装置。
8. 前記整流部に入力される交流電流から高周波ノイズ成分を除去するラインフィルタ部をさらに備えることを特徴とする，請求項６に記載の定着器の発熱装置。
9. トナーを印刷用紙に定着させるための定着器に電源を供給する電源供給装置において，
   前記定着器に所定の交流電流を提供する電源部と；
   前記交流電流の入力により，前記入力された交流電流に相応する誘導電流を生成し，前記生成された誘導電流を前記定着器に提供する絶縁部と；
   を備えることを特徴とする，電源供給装置。
10. 前記絶縁部は，
    前記電源部と前記定着器とを電気的に分離することを特徴とする，請求項９に記載の電源供給装置。
11. 前記絶縁部は，
    変圧器であることを特徴とする，請求項１０に記載の電源供給装置。
12. 前記変圧器は，
    高周波変圧器であることを特徴とする，請求項１１に記載の電源供給装置
13. 前記交流電流を整流して直流電流を生成する整流部と；
    前記直流電流を利用して交流電流を生成し，前記生成された交流電流を前記絶縁部に提供する交流電流生成部と；
    をさらに備えることを特徴とする，請求項９に記載の電源供給装置。
14. 前記交流電流生成部は，
    高周波交流電流を生成することを特徴とする，請求項１３に記載の電源供給装置。
15. 前記整流部に入力される交流電流から高周波ノイズ成分を除去するラインフィルタ部をさらに備えることを特徴とする，請求項１３に記載の電源供給装置。
16. トナーを印刷用紙に定着させるための定着器において，
    所定の誘導電流の入力により抵抗発熱する発熱部と；
    前記発熱部で生成された熱を伝達して，前記トナーを印刷用紙に定着させるトナー定着部と，を備えることを特徴とする，定着器。
17. 前記発熱部は，
    所定の誘導電流の入力により抵抗発熱する発熱体と；
    前記発熱体と前記トナー定着部との間に存在する第１絶縁層と；
    を備えることを特徴とする，請求項１６に記載の定着器。
18. 前記発熱体は，コイルであることを特徴とする，請求項１７に記載の定着器。
19. 前記第１絶縁層の耐電圧は，１ｋｖ以下であることを特徴とする，請求項１８に記載の定着器。
20. 前記第１絶縁層の材質は，
    マイカ，ポリイミド，セラミック，シリコン，ポリウレタン，ガラス及びＰＴＦＥのうちいずれか一つであることを特徴とする，請求項１８に記載の定着器。
21. 前記絶縁層の材質はマイカであり，前記絶縁層の厚さは０．２ｍｍ以下であることを特徴とする，請求項２０に記載の定着器。
22. 前記発熱部は，前記トナー定着部と密着していることを特徴とする，請求項１８に記載の定着器。
23. 前記トナー定着部の内部に存在し，前記トナー定着部と対向する側で前記発熱部を前記トナー定着部に密着させる密着部をさらに備えることを特徴とする，請求項２２に記載の定着器。
24. 前記密着部は，
    所定大きさの拡管圧により，前記発熱部を前記トナー定着部に固着させる拡管密着部であることを特徴とする，請求項２３に記載の定着器。
25. 前記密着部と前記発熱体との間に，第２絶縁層をさらに備えることを特徴とする，請求項２３に記載の定着器。
26. トナーを印刷用紙に定着させるための定着器において，
    所定の誘導電流の入力により抵抗発熱する発熱部と，
    前記発熱部で生成された熱を伝達して，前記トナーを印刷用紙に定着させる定着ローラと，を備えることを特徴とする，定着器。
27. 前記発熱部は，
    所定の誘導電流の入力により抵抗発熱する発熱体と，
    前記発熱体と前記定着ローラとの間に存在する第１絶縁層と，を備えることを特徴とする，請求項２６に記載の定着器。
28. 前記発熱体は，コイルであることを特徴とする，請求項２７に記載の定着器。
29. 前記第１絶縁層の耐電圧は，１ｋｖ以下であることを特徴とする，請求項２８に記載の定着器。
30. 前記第１絶縁層の材質は，
    マイカ，ポリイミド，セラミック，シリコン，ポリウレタン，ガラス及びＰＴＦＥのうちいずれか一つであることを特徴とする，請求項２８に記載の定着器。
31. 前記絶縁層の材質はマイカであり，前記絶縁層の厚さは，０．２ｍｍ以下であることを特徴とする，請求項３０に記載の定着器。
32. 前記発熱部は，前記定着ローラと密着されていることを特徴とする，請求項２７に記載の定着器。
33. 前記発熱部は，前記定着ローラと共に回転することを特徴とする，請求項３２に記載の定着器。
34. 前記定着ローラ内部に存在し，前記定着ローラと対向する側で前記発熱部を前記定着ローラに密着させる密着部をさらに備えることを特徴とする，請求項３２に記載の定着器。
35. 前記密着部は，
    所定大きさの拡管圧により，前記発熱部を前記定着ローラに固着させる拡管密着部であることを特徴とする，請求項３４に記載の定着器。
36. 前記発熱部は，前記定着ローラ及び前記密着部と共に回転することを特徴とする，請求項３４に記載の定着器。
37. 前記密着部と前記発熱体との間に，第２絶縁層をさらに備えることを特徴とする，請求項３４に記載の定着器。
38. トナーを印刷用紙に定着させる定着装置において，
    所定の交流電流に応じて第１誘導電流を生成する電源供給部と；
    前記生成された第１誘導電流により抵抗発熱及び誘導発熱し，前記生成された熱を利用して，前記トナーを印刷用紙に定着する定着部と；
    を備えることを特徴とする，定着装置。
39. 前記電源供給部は，
    所定の交流電流を供給する電源部と；
    前記交流電流から直流電流を生成する整流部と，
    前記直流電流を利用して交流電流を生成する交流電流生成部と，
    前記交流電流生成部から交流電流を入力されて，相応する第１誘導電流を生成し，前記第１誘導電流を前記定着部に提供する絶縁部と，を備えることを特徴とする，請求項３８に記載の定着装置。
40. 前記絶縁部は，
    前記交流電流生成部と前記定着部とを電気的に分離することを特徴とする，請求項３９に記載の定着装置。
41. 前記絶縁部は，
    変圧器であることを特徴とする，請求項４０に記載の定着装置。
42. 前記定着部は，
    前記生成された第１誘導電流により抵抗発熱し，前記第１誘導電流により変化する交番磁束を生成する発熱部と，
    前記交番磁束により第２誘導電流を生成し，前記第２誘導電流により抵抗発熱するトナー定着部と，を備えることを特徴とする，請求項３８に記載の定着装置。
43. 前記発熱部は，
    前記生成された第１誘導電流により抵抗発熱し，前記第１誘導電流により変化する交番磁束を生成するコイルと；
    前記コイルと前記トナー定着部との間に存在する絶縁層と；
    を備えることを特徴とする，請求項４２に記載の定着装置。
44. 前記絶縁層の耐電圧は，１ｋｖ以下であることを特徴とする，請求項４３に記載の定着装置。
45. 前記トナー定着部の内部に存在し，前記トナー定着部と対向する側で前記発熱部を前記トナー定着部に密着させる密着部をさらに備えることを特徴とする，請求項４３に記載の定着装置。
46. 前記トナー定着部は，定着ローラであり，前記発熱部は，前記定着ローラ及び前記密着部と共に回転することを特徴とする，請求項４５に記載の定着装置。