JP4271790B2

JP4271790B2 - 定着装置

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Publication number: JP4271790B2
Application number: JP26926199A
Authority: JP
Inventors: 修 ▲高▼木; 聡木野内
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Priority date: 1999-09-22
Filing date: 1999-09-22
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2019-09-22
Also published as: US20020054775A1; US6337969B1; JP2001092283A; US6415128B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置の定着装置に係り、特に、加熱源として誘導加熱を用いた、電子写真装置の定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真装置の定着装置では、加熱源としてハロゲンランプ等を用い、これを金属ローラの内側に設置し、このハロゲンランプ等によりローラを加熱し、被定着物をこのローラに加圧接触させるために弾性ローラを押し当て、これらのローラを回転させ、被定着物を通過させる方式が一般的である。それ以外に、フラッシュランプにより、非接触で加熱するものも実用化されている。
【０００３】
図１１は、従来方式の定着器の全体構成の概略を示す図である。一般に、電子写真用の定着装置は、その内側にハロゲンランプヒータ２からなる加熱源を配置した薄肉の金属ローラにより構成した加熱ローラ１と、この加熱ローラ１に十分に被定着物を接触させるために表面を弾性部材で構成した加圧ローラ３とを具備している。これら加熱ローラ１および加圧ローラ３は、図示しない加圧機構により所定の接触幅を維持するように支持されており、また図示しない駆動源により、この被定着物の搬送速度とこれら２つのローラの周速が同一となるように回転可能に支持されている。
【０００４】
従来のこの方式の定着器では、ランプによる加熱のため、熱効率は７０％程度が限界であり、またその構成上、加熱ローラの内側からの加熱となり、立上がり特性が悪く、また構成が複雑となり、また小形化も難しかった。
【０００５】
また、これらの定着装置の効率改善策として、磁場発生手段とベルトを組み合わせた誘導加熱を利用した定着装置（特開平８−７６６２０号公報）、加熱部材としてセラミックスを用いた定着装置（特開昭５９−３３４７６号公報）等も知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
これらの定着装置の中で、誘導加熱を利用した定着装置では、誘導加熱による加熱が均一にならないため、ロ―ラに不均一な温度分布が生じ、不均一な熱的負荷により、ローラが損傷するという問題がある。これを防止するため、定着ローラの外側と接触している部材の内、トナーが付着しやすいものについては、回転動作に入る前に加熱する必要がある。
【０００７】
また、インピーダンスを最適化して発熱効率を最適化するために、コイル構成を最適化する必要がある。発熱効率の最適化は、省エネ効果につながる。
【０００８】
更に、従来のハロゲンランプを加熱源として用いた定着装置では、ローラの回転軸方向の温度ムラに対し、配光特性を変更させることにより対応していたが、誘導加熱を利用した定着装置においても、温度ムラに対する対策が必要となる。
【０００９】
従って、本発明の目的は、発熱効率の最適化および均一な加熱を可能とするとともに、安価に製造することが可能な定着装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、誘導加熱手段を構成するコイル部材と支持部材の様々な構成を有する、以下の第１〜第７の発明が提供される。
【００１１】
第１の発明は、被定着部材の移動速度と等速度で移動し、被定着部材と接触して被定着部材上の画像を加熱定着させる無端加熱部材と、この無端加熱部材を誘導加熱させる誘導加熱手段とを具備し、前記誘導加熱手段は、コイル部材と、このコイル部材を支持する支持部材とを有し、前記支持部材は、前記被定着部材の移動方向に垂直な方向に沿って、複数に分割された骨組み構造を有することを特徴とする定着装置を提供する。
【００１２】
第２の発明は、被定着部材の移動速度と等速度で移動し、被定着部材と接触して被定着部材上の画像を加熱定着させる無端加熱部材と、この無端加熱部材を誘導加熱させる誘導加熱手段とを具備し、前記誘導加熱手段は、コイル部材と、このコイル部材を支持する支持部材とを有し、前記コイル部材は複数のコイルからなり、第１のコイルとこれに隣接する第２のコイルの接続端子間の電圧が、第１のコイルとこれに隣接しない第３のコイルの接続端子間の電圧よりも小さくなるように連結したことを特徴とする定着装置を提供する。
【００１３】
第３の発明は、被定着部材の移動速度と等速度で移動し、被定着部材と接触して被定着部材上の画像を加熱定着させる無端加熱部材と、この無端加熱部材を誘導加熱させる誘導加熱手段とを具備し、前記誘導加熱手段は、コイル部材と、このコイル部材を支持する支持部材とを有し、前記コイル部材は、このコイル部材を駆動する駆動回路に接続するための一対の引き出し線を有し、これら一対の引き出し線は、前記被定着部材の移動方向に垂直な方向の一方の側に引き出されていることを特徴とする定着装置を提供する。
【００１４】
第４の発明は、被定着部材の移動速度と等速度で移動し、被定着部材と接触して被定着部材上の画像を加熱定着させる無端加熱部材と、この無端加熱部材を誘導加熱させる誘導加熱手段とを具備し、前記誘導加熱手段は、コイル部材と、このコイル部材を支持する支持部材とを有し、前記コイル部材は、連結された複数のコイルからなり、これら複数のコイルのそれぞれの連結は、同一の圧着端子を用いて、前記被定着部材の移動方向に垂直な方向の一方の側でなされており、その連結部は、絶縁処理がなされているとともに、前記コイル部材の内側に折り返されていることを特徴とする定着装置を提供する。
【００１５】
第５の発明は、被定着部材の移動速度と等速度で移動し、被定着部材と接触して被定着部材上の画像を加熱定着させる無端加熱部材と、この無端加熱部材を誘導加熱させる誘導加熱手段とを具備し、前記誘導加熱手段は、コイル部材と、このコイル部材を支持する支持部材とを有し、前記支持部材は、前記被定着部材の移動方向に垂直な方向に沿って１つ以上のテーパー部またはステップ部を有し、このテーパー部またはステップ部に従って、前記コイル部材にテーパー部またはステップ部が形成されていることを特徴とする定着装置を提供する。
【００１６】
第６の発明は、被定着部材の移動速度と等速度で移動し、被定着部材と接触して被定着部材上の画像を加熱定着させる無端加熱部材と、この無端加熱部材を誘導加熱させる誘導加熱手段とを具備し、前記誘導加熱手段は、コイル部材と、このコイル部材を支持する支持部材とを有し、前記コイル部材は、複数本のリッツ線からなり、これら複数本のリッツ線の組合せの仕方よび接続の仕方を変えることにより、複数の電圧での適用を可能としたことを特徴とする定着装置を提供する。
【００１７】
第７の発明は、被定着部材の移動速度と等速度で移動し、被定着部材と接触して被定着部材上の画像を加熱定着させる無端加熱部材と、この無端加熱部材を誘導加熱させる誘導加熱手段とを具備し、前記誘導加熱手段は、コイル部材と、このコイル部材を支持する支持部材とを有し、前記コイル部材の中央部分の空間の幅を、前記被定着部材の移動方向に垂直な方向に沿って変化させたことを特徴とする定着装置を提供する。
【００１８】
上記第１の発明によると、支持部材を、被定着部材の移動方向に垂直な方向に沿って、複数に分割された骨組み構造を有するものとすることにより、耐熱性の高価な材料の体積を減らし、コストダウンが図れるとともに、熱容量を下げることができ、それによって立ち上がり時間を加速することができ、電線温度の上昇を防ぐことが可能となる。また、組み合わせを容易に変更する事により、コイル特性を変化させる事も可能となる。
【００１９】
また、第２の発明によると、コイル部材を複数のコイルにより構成し、第１のコイルとこれに隣接する第２のコイルの接続端子間の電圧が、第１のコイルとこれに隣接しない第３のコイルの接続端子間の電圧よりも小さくなるように連結したことにより、安全対策上、絶縁処理を簡略化することが可能となり、コストダウンとコイルの小型化が可能となる。
【００２０】
更に、第３の発明によると、コイル部材が、このコイル部材を駆動する駆動回路に接続するための一対の引き出し線を有し、これら一対の引き出し線は、被定着部材の移動方向に垂直な方向の一方の側に引き出されていることにより、この引き出し線から発するノイズを防止するための部材を片側のみに集中して配置することが可能となり、また、この引き出し線を、駆動回路に近接する側に引き出すことにより、装置の小型化が可能となる。
【００２１】
更にまた、第４の発明によると、コイル部材が、連結された複数のコイルからなり、これら複数のコイルのそれぞれの連結が、同一の圧着端子を用いて、被定着部材の移動方向に垂直な方向の一方の側でなされており、その連結部は、絶縁処理がなされているとともに、コイル部材の内側に折り返されていることにより、次のような効果が得られる。
【００２２】
即ち、複数のコイルを連結する場合、この連結作業はコイル成形作業後に行われるため、線材の被覆剥離を行う場合や、これを例えば圧着工具で接続する場合もコイルから離れて作業する必要があり、これが引き出し線同様にノイズの発生源となる。この接続部分を片側に集中させることにより、ノイズを防止するための部材を片側のみに集中して配置することが可能となり、またこの引き出し線を駆動回路に近接する側とすることにより、装置の小型化が可能となる。
【００２３】
また、ノイズを防止するための部材が大幅に簡略化可能となり、接続部材の小型化も可能となり、更に、コイル接続部分が他のコイルや導電性の支持部材やノイズ対策部材と接触することによる電流のリークに対する安全性能を向上させることが可能となる。
【００２４】
また、第５の発明によると、持部材は、被定着部材の移動方向に垂直な方向に沿って１つ以上のテーパー部またはステップ部を有し、このテーパー部またはステップ部に従って、コイル部材にテーパー部またはステップ部が形成されていることにより、ローラ温度を所望の値に制御することが出来、それによって、定着性能を安定化させることが可能となる。
【００２５】
更に、第６の発明によると、コイル部材は、複数本のリッツ線からなり、これら複数本のリッツ線の組合せの仕方よび接続の仕方を変えることにより、複数の電圧での適用を可能としたことにより、コイル成形方法および手順、金型等を共通化することが可能となり、定着装置のコストダウンが可能となる。
【００２６】
更にまた、第７の発明によると、コイル部材の中央部分の空間の幅を、被定着部材の移動方向に垂直な方向に沿って変化させたことにより、ローラーの熱容量に応じて、発熱パターンを変化させることが可能となり、均一な加熱が可能となる。
【００２７】
なお、本発明には、以下の様々な具体的態様がある。
（１）第１の発明において、支持部材が複数の外形形状を有すること。
（２）第１の発明において、骨組み構造が無端加熱部材の搬送方向と垂直な方向に連結された構成であること。
【００２８】
（３）（２）において、連結部材はコイルの巻き中心部に対向する位置に設けられていること。
（４）第２の発明において、コイル部材が多層構成となる場合、少なくとも同一層内部で隣接する電線の電位差が他の電線との電位差よりも小さくなるように構成すること。
【００２９】
（５）（４）において、コイル支持部材が異なる層の間の絶縁を兼ねること。
【００３０】
（６）（４）において、異なる層の間を絶縁すること。
【００３１】
（７）絶縁が２重以上であること。
【００３２】
（８）第３の発明において、一方の側とは、駆動回路に近接した側であること。
【００３３】
（９）第４の発明において、連結部分は駆動回路への連結線の引き出し方向と同方向であること。
【００３４】
（１０）第７の発明において、コイル部材が複数のコイルを組み合わせる構成の場合、少なくとも一つ以上のコイルで、空間部分の幅を変化させること。
【００３５】
（１）第１〜第７の発明において、無端加熱部材がローラであること。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態としての、本発明の種々の実施例に係る定着装置について説明する。
【００３７】
実施例１
図１は、本発明の一実施例に係る定着装置の要部を示す斜視図である。図１において、参照符号１１は導電体ローラを示し、この導電体ローラ１１は、軸方向の端部に設けられた駆動伝達手段（図示せず）により、図示の矢印の方向に回転している。導電体ローラ１１内に配置された磁場発生手段１２は、高周波回路（図示せず）により交流磁場を発生し、それによって導電体ローラ１１に渦電流が発生し、そのジュール熱により導電体ローラ１１が発熱する。
【００３８】
導電体ローラ１１に対し、従動ローラ１３が、図示しない加圧機構により所定の接触幅を維持するように押圧され、この従動ローラ１３は回転可能であり、導電体ローラ１１に従動して、矢印の方向に回転する。これら導電体ローラ１１および従動ローラ１３の間のニップを被定着材１４が通過し、この際、ジュール熱により被定着材１４に画像が定着される。
【００３９】
本実施例では、導電体ローラ１１を外径４０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの鉄で構成し、内部に磁場発生手段として励磁コイル１５と、このコイル４５を支持する、耐熱性樹脂で構成された芯材１６を備えている。被定着材１４は、紙であり、その表面に電子写真プロセスで形成されたトナー像が形成されている。
【００４０】
本実施例で用いている方式のコイルは、コアを持たないため、高い電流によりコイル性能をひき出す事が必要となる。そこで、コイルを形成する電線はこの電流に耐え得るだけの太さが必要となるが、公知の表皮効果のため、太い電線を用いる事が不可能となり、リッツ線とする事が必要である。ちなみに本実施例では、０．５ｍｍの太さの耐熱エナメル線（ポリイミド被覆）を１９本撚ったリッツ線を用いている。
【００４１】
しかし、リッツ線を用いても、大電流を流すと電線自体の銅損も大きく、この熱を放熱することも必要となるので、コイルを支持する芯材の体積を極小として、放熱を積極的に行うことが必要である。
【００４２】
また、芯材の体積を小さくすることにより高価な耐熱材を減らすことが出来るので、定着装置を安価に構成することが可能になるとともに、熱容量を下げることが出来るので、本発明のような誘導加熱方式の利点であるクイックな立ち上がりを更に促進することが出来る。
【００４３】
従って、本実施例では、芯材をコイルの形状維持に必要な部分にのみ構成する形態としている。即ち、図２に示すように、芯材１６を、複数に分割された支持部材２２を有する構成としている。
【００４４】
また、銅線自体を定着性能を維持する環境に放置することになる（ローラを２００℃近辺に維持するため）が、この際、線の延びにより、コイルに捻じれを生じる可能性があるので、これを防止する目的で、これらの離散的に配置された支持部材２２をはり状の連結部材２３で連結した構成とすることが好ましい。
【００４５】
この場合、連結部材２３は、コイルの巻き中心の空間部分に配置すれば、この巻き中心の形状維持にも役立ち、コイル成形時のガイドとして用いることも可能である。
【００４６】
更に、コイル１５とローラ１１のギャップを調整して、故意に発熱を不均一とすることが望まれる場合には、離散的に配した複数の支持部材２２の形状および位置を変化させればよい。或いはまた、このように支持部材２２の形状および位置を変化させることにより、被加熱物（ローラー１１）に対向させた条件でのコイル特性を調整することも可能となる。
【００４７】
実施例２
図３（ａ）は、本発明の一実施例に係る定着装置に用いる励磁コイルを示す斜視図であり、図３（ｂ）は、励磁コイルの接続の仕方を説明する断面図である。コイル３１は１４ターンであり、コイル３１を構成する線材は、０．５ｍｍ径の銅線に０．０２５ｍｍの厚さのポリイミドの被覆が施されたものであり、１９本を撚り合わせてリッツ線としている。
【００４８】
このコイル３１は、成形を簡略化するため、外側のコイル３２，３３と、内側のコイル３４からなる３個のコイル３２，３３、３４を組み合わせて、図３（ｂ）に示すように、それらを直列に連結して用いている。この３個の連結の方法によっては、隣接する電線間に大きな電位差を生じることがある、その場合、被覆の欠陥や機械的な損傷により隣接する電線間でリークが生じた場合は、大きな損傷を伴う可能性がある。
【００４９】
そこで、本実施例に係るコイルでは、図３（ｂ）に示すように、外側に配置されるコイル３２とコイル３３とを連結し、さらにそれに内側のコイル３４を連結し、この内側のコイル３４と外側のコイル３２，３３の間に絶縁材３５を介在させ、両者を絶縁保護している。
【００５０】
なお、本実施例では、コイルを被覆するポリイミドフィルムを２重にして使用しているが、巻き芯材の構成によっては、絶縁材３５を介在させることなく、これにより絶縁することも可能である。
【００５１】
実施例３
図４は、本発明の一実施例に係る定着装置の要部を示す斜視図である。図４において、参照符号４１は導電体ローラを示し、この導電体ローラ４１は、軸方向の端部に設けられた駆動伝達手段（図示せず）により、図示の矢印の方向に回転している。導電体ローラ４１内に配置された磁場発生手段４２は、高周波回路（図示せず）により交流磁場を発生し、それによって導電体ローラ４１に渦電流が発生し、そのジュール熱により導電体ローラ４１が発熱する。
【００５２】
導電体ローラ４１に対し、従動ローラ４３が、図示しない加圧機構により所定の接触幅を維持するように押圧され、この従動ローラ４３は回転可能であり、導電体ローラ４１に従動して、矢印の方向に回転する。これら導電体ローラ４１および従動ローラ４３の間のニップを被定着材４４が通過し、この際、ジュール熱により被定着材４４に画像が定着される。
【００５３】
本実施例では、導電体ローラ４１を外径４０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの鉄で構成し、内部に磁場発生手段として励磁コイル４５と、このコイル４５を支持する、耐熱性樹脂で構成された芯材４６を備えている。被定着材４４は、紙であり、その表面に電子写真プロセスで形成されたトナー像が形成されている。
【００５４】
コイル４５は１４ターンであり、コイル４５を構成する線材は、０．５ｍｍ径の銅線に０．０２５ｍｍのポリイミドの被覆が施されたものであり、１９本を撚り合わせてリッツ線としている。
【００５５】
このコイル４５は、成形を簡略化するため、例えば上述した図３（ｂ）に示すように、３個のコイルを組み合わせて、それらを直列に連結させて用いている。これら３個のコイルを連結した連結コイルから引き出される電線は、駆動回路に接続されるが、この電線も磁界を発生するとともに、外部へのノイズ発生原因となり得る。
【００５６】
そこで、通常は、この電線に対して金属のような導体を被覆するような対策が取られるが、この電線の長さを極力短くし、更にノイズを遮蔽するカバーも小さくすることが装置の小型化や、コストの低減に結びつくものである。
【００５７】
本実施例では、この２本の引き出し線がローラ軸方向の一方の側に配置されるような構成とし、さらにこの長さを短くするため、駆動回路に近接した方向に引き出すような配置としてある。
【００５８】
なお、この電線から出るノイズを遮蔽するために、鉄製のカバーを設けることが出来る。必要に応じて、このカバーの電位を０とするようにアースに接続することも可能である。
【００５９】
実施例４
図５は、本発明の一実施例に係る定着装置の要部を示す断面図である。図５において、参照符号５１は導電体ローラを示し、この導電体ローラ５１は、軸方向の端部に設けられた駆動伝達手段（図示せず）により、図示の矢印の方向に回転している。導電体ローラ５１内に配置された磁場発生手段５２は、高周波回路（図示せず）により交流磁場を発生し、それによって導電体ローラ５１に渦電流が発生し、そのジュール熱により導電体ローラ５１が発熱する。
【００６０】
導電体ローラ５１に対し、従動ローラ５３が、図示しない加圧機構により所定の接触幅を維持するように押圧され、この従動ローラ５３は回転可能であり、導電体ローラ５１に従動して、矢印の方向に回転する。これら導電体ローラ５１および従動ローラ５３の間のニップを被定着材５４が通過し、この際、ジュール熱により被定着材５４に画像が定着される。
【００６１】
本実施例では、導電体ローラ５１を外径４０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの鉄で構成し、内部に磁場発生手段として励磁コイル５５と、このコイル５５を支持する、耐熱性樹脂で構成された芯材５６を備えている。被定着材５４は、紙であり、その表面に電子写真プロセスで形成されたトナー像が形成されている。
【００６２】
コイル５５は１４ターンであり、コイル５５を構成する線材は、０．５ｍｍ径の銅線に０．０２５ｍｍのポリイミドの被覆が施されたものであり、１９本を撚り合わせてリッツ線としている。
【００６３】
このようなコイル５５は、成形を簡略化するため、例えば、上述した図３（ｂ）に示すように、３個のコイルを組み合わせて、それらを直列に連結させて用いている。
【００６４】
耐熱温度が高く、対薬品性能の高いこれらのコイルを連結するには、撚り線として構成されている１９本の線のそれぞれの被覆を機械的に剥離する必要がある。更に、これらのコイルの連結には、６０Ａを超すピーク電流に対して余裕のある接続金具で連結する必要がある。
【００６５】
従って、このようなコイルの連結を行うためには、コイルから、ある程度の長さの電線を引き出して加工する必要がある。このように電線が延長されれば、この延長部分からのノイズの発生を防ぐ必要がある。
【００６６】
本実施例では、コイルの駆動回路と接続するための引き出し線を引き出す方向と同方向に連結部分５７を設けるとともに、さらにこれらの連結部分５７の少なくとも１つをコイル内側に挿入している。これにより、連結部分から発生するノイズを防止するための部材を簡略化、かつ小型化することが可能となる。
【００６７】
実施例５
図６は、本発明の一実施例に係る定着装置の導電体ローラを軸方向に切断した断面図である。図６において、導電体ローラ６１の内部には、磁場発生手段として、励磁コイル６５と、このコイル６５を支持する、耐熱性樹脂で構成された芯材６６とが収容されている。
【００６８】
本発明に係る定着装置で用いているような、内部に磁性材を持たない、いわゆる空芯のコイルでは、その成形や成形後の形状を維持するために巻き芯材を必要とする。従って、コイルの外形形状は、この芯材の形状によることになる。
【００６９】
また、内部に磁性材料を有し、発生した磁束をこのコア材が集中する方式に対して、本発明で用いている方式は、コイルの外形形状がその特性に大きく影響する。特に、ローラの表面温度を均一化したり、必要に応じて温度分布を持たせる場合には、このコイルの外形形状を変化させ、コイルとローラとのギャップを変化させるのが有効な対策となる。
【００７０】
本実施例では、図６（ａ）に示すように、芯材６６の外径をローラ６１の軸方向に沿って直径で２ｍｍ変化させ、特に、温度変化をゆるやかにする場合には、図６（ｂ）に示すように、テーパ部６７を設けて、コイル６５とローラ６１との間のギャップを徐々に変化させている。これにより、ローラ６１の表面の温度ムラを、非通紙時で１０℃以内と少なくすることが可能である。
【００７１】
本実施例によると、このようにすることにより、ローラ６１の表面温度を所望の値とすることが出来、それによって定着性能を安定化させることが可能となる。
【００７２】
実施例６
図７（ａ）は、本発明の一実施例に係る定着装置の要部を示す断面図である。図７において、参照符号７１は導電体ローラを示し、この導電体ローラ７１は、軸方向の端部に設けられた駆動伝達手段（図示せず）により、図示の矢印の方向に回転している。導電体ローラ７１内に配置された磁場発生手段７２は、高周波回路（図示せず）により交流磁場を発生し、それによって導電体ローラ７１に渦電流が発生し、そのジュール熱により導電体ローラ７１が発熱する。
【００７３】
導電体ローラ７１に対し、従動ローラ７３が、図示しない加圧機構により所定の接触幅を維持するように押圧され、この従動ローラ７３は回転可能であり、導電体ローラ７１に従動して、矢印の方向に回転する。これら導電体ローラ７１および従動ローラ７３の間のニップを被定着材７４が通過し、この際、ジュール熱により被定着材７４に画像が定着される。
【００７４】
本実施例では、導電体ローラ７１を外径４０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの鉄で構成し、内部に磁場発生手段として励磁コイル７５と、このコイル７５を支持する、耐熱性樹脂で構成された芯材７６を備えている。被定着材７４は、紙であり、その表面に電子写真プロセスで形成されたトナー像が形成されている。
【００７５】
コイル７５は１４ターンであり、コイル７５を構成する線材は、０．５ｍｍ径の銅線に０．０２５ｍｍのポリイミドの被覆が施されたものであり、１９本を撚り合わせてリッツ線としている。
【００７６】
このようなコイル７５は、成形を簡略化するため、例えば、上述した図３（ｂ）に示すように、３個のコイルを組み合わせて、それらを直列に連結させて用いている。
【００７７】
耐熱温度が高く、対薬品性能の高いこれらのコイルを連結するには、撚り線として構成されている１９本の線のそれぞれの被覆を機械的に剥離する必要がある。更に、これらのコイルの連結には、６０Ａを超すピーク電流に対して余裕のある接続金具で連結する必要がある。
【００７８】
また、このような大電流でかつ大電圧の構成では、リークに対する対策も重要となり、従来は、端部を丸端子等で処理して、ネジによる締結を行っていた。
これに対し、本実施例では、図７（ｂ）に示すように、例えば電線７７ａと７７ｂとの接続を金属製スリーブ７８で行い、それを耐熱性のチューブ、例えばシリコンチューブ７９で覆っている。なお、シリコンチューブ７９の代わりにポリイミドチューブ等でも、同様の性能を得ることが出来る。
【００７９】
本実施例によると、このような連結方式を採用することにより、連結を永久接続とすることが出来、さらに連結の構造を簡略化するとともに、工数を節約することができ、小型化が可能な一体接続とすることが可能である。
【００８０】
実施例７
図８は、本発明の一実施例に係る定着装置の要部を示す断面図である。図８において、参照符号８１は導電体ローラを示し、この導電体ローラ８１は、軸方向の端部に設けられた駆動伝達手段（図示せず）により、図示の矢印の方向に回転している。導電体ローラ８１内に配置された磁場発生手段８２は、高周波回路（図示せず）により交流磁場を発生し、それによって導電体ローラ８１に渦電流が発生し、そのジュール熱により導電体ローラ８１が発熱する。
【００８１】
導電体ローラ８１に対し、従動ローラ８３が、図示しない加圧機構により所定の接触幅を維持するように押圧され、この従動ローラ８３は回転可能であり、導電体ローラ８１に従動して、矢印の方向に回転する。これら導電体ローラ８１および従動ローラ８３の間のニップを被定着材８４が通過し、この際、ジュール熱により被定着材８４に画像が定着される。
【００８２】
本実施例では、導電体ローラ８１を外径４０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの鉄で構成し、内部に磁場発生手段として励磁コイル８５と、このコイル８５を支持する、耐熱性樹脂で構成された芯材８６を備えている。被定着材８４は、紙であり、その表面に電子写真プロセスで形成されたトナー像が形成されている。
【００８３】
コイル８５は１４ターンであり、コイル８５を構成する線材は、０．５ｍｍ径の銅線に０．０２５ｍｍのポリイミドの被覆が施されたものであり、１８本を撚り合わせてリッツ線としている。
【００８４】
このようなコイル８５は、成形を簡略化するため、例えば、上述した図３（ｂ）に示すように、３個のコイルを組み合わせて、それらを直列に連結させて用いている。
【００８５】
以上のように構成される導電体ローラ内の磁場発生手段によると、約２８μＨの値を得ることが可能であり、コイルをＡＣ１００Ｖを平滑化させた準Ｅ級の駆動回路に接続して発振させている。
【００８６】
ところが、実際に使用される電圧の環境は、この倍の電圧であるＡＣ２００Ｖの地域があり、このような地域における使用を可能とすることも重要な課題である。実際、ＡＣ２００Ｖの地域では、同じコイルを同じ出力条件で用いることは出来ない。
【００８７】
そこで、ＡＣ１００Ｖ用のコイルの巻き芯材、成形型を用いるために、１８本の撚り線を、図９（ａ）に示すように、被覆の着色により、電線Ａと電線Ｂの２種の９本ずつに色分けた、１８本で撚り線加工を行い、ＡＣ２００Ｖの地域で使用する場合には、同じ色の被覆の電線Ａと電線Ｂの９本ずつに撚り、これらを直列に接続することにより、結果として断面積が１／２で巻き数が２倍のコイルを得ることが出来ることとなる。これにより、コイルのインダクタンスを１１０μＨとすることが可能となる。
【００８８】
以上により、共通化した加工条件で、複数の電圧に対応することが可能となる。本実施例では、複数の倍の電圧に対応する例で述べたが、同様の応用で、これ以外の電圧に対応することが可能であるのは言うまでもない。また、駆動回路側は、素子の耐圧を上げることが必要であるのは言うまでもない。
【００８９】
実施例８
図１０（ａ）は、本発明の一実施例に係る定着装置に用いる励磁コイルを示す斜視図であり、図１０（ｂ），（ｃ）は、導電体ローラ９１内の励磁コイル９５の配置を示す断面図であり、図１０（ｂ）は中央部、図１０（ｃ）は両端部をそれぞれ示す。
【００９０】
コイル９５は１４ターンであり、コイル９５を構成する線材は、０．５ｍｍ径の銅線に０．０２５ｍｍの厚さのポリイミドの被覆が施されたものであり、１９本を撚り合わせてリッツ線としている。
【００９１】
このコイル９５は、成形を簡略化するため、例えば、上述した図３（ｂ）に示すように、３個のコイル９６，９７，９８を組み合わせて、それらを直列に連結させて用いている。
【００９２】
本発明で用いている方式のような、磁性のコアを持たない空芯のコイルでは、その外形形状が大きくコイルの特性に作用し、コイルの発熱分布に影響する。従来は、この温度ムラを防止するために、主にコイルと負荷となる導体（本実施例ではローラ）との間ののギャップを変動させていた。しかし、実際には、ギャップの変化には限界があり、また近接させすぎると、コイル等の熱膨張時の設計上のクリアランスが保てない場合がある。
【００９３】
そこで、本実施例では、コイルとローラとの間のギャップを変動させることなく、同様の効果を得ることを可能とする方式を採用した。即ち、内部に磁性材を配置しない、いわゆる空芯のコイルでは、発生した磁束を効果的に作用させるためには、中央部の空間が大きく影響する。中央部の空間が小さすぎると、巻き数を増やしても負荷であるローラとの結合が弱くなる。そこで、この中央部の空間の幅をローラーの軸方向に沿って変化させて、作用させる磁束の量をローラの軸方向に沿って変化させることにより、ローラの発熱量を軸方向で変化させることが可能である。
【００９４】
図１０（ｂ）に示すように、中央部では空間の幅Ａが狭く、図１０（ｃ）に示すように、両端部では空間の幅Ａ’が広くなっている。本実施例では、最外周に配置したコイルの中央の１ターンの配置を軸方向中央部分で３ｍｍ狭めて発熱量を故意に軸方向中央部で減少させて用いているが、変化させるコイルの数によって、また変化させる距離により効果が異なるのは言うまでもない。また、本実施例のように複数のコイルユニットの内の一部のみでこの操作を行っても、効果が得られるのは言うまでもない。
【００９５】
更に、空間の幅の変動にギャップの変動を組み合わせれば、より大きな効果が得られるのも言うまでもない。また、紙サイズに対応するように発熱分布を制御させるため、アクチュエータによりこの空間の幅を変化させれば、紙サイズに最適な発熱パターンが得られ、ローラ両端部軸受け付近の異常加熱を防ぐことも可能である。
【００９６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によると、誘導加熱手段を構成するコイル部材と支持部材の様々な構成を採用することにより、発熱効率の最適化および均一な加熱を可能とするとともに、安価に製造することが可能な、定着性能に優れた定着装置を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１にかかる定着装置の要部を示す斜視図。
【図２】図１に示す定着装置の芯材を示す斜視図。
【図３】実施例２に係る定着装置の励磁コイルを示す斜視図および断面図。
【図４】実施例３に係る定着装置の要部を示す斜視図。
【図５】実施例４に係る定着装置の要部を示す斜視図。
【図６】実施例５に係る定着装置の導電体ローラの断面図。
【図７】実施例６に係る定着装置の要部を示す斜視図。
【図８】実施例７に係る定着装置の要部を示す斜視図。
【図９】実施例７に係る定着装置のコイル部材の形態を示す斜視図。
【図１０】実施例７に係る定着装置の励磁コイルを示す斜視図および断面図。
【図１１】従来の定着装置を示す断面図。
【符号の説明】
１…加熱ローラ
２…ハロゲンランプヒータ
３…加圧ローラ
１１，２１，４１，５１，６１，７１…導電体ローラ
１２，４２，６２，７２…磁場発生手段
１３，４３，５３，６３，７３…従動ローラ
１４，４４，５４，６４，７４…被定着材
４５，５５，６５，７５…励磁コイル
１６…芯材
２２…支持部材
２３…連結部材
３２，３３，３４…コイル
３５…絶縁材

Claims

被定着部材の移動速度と等速度で移動し、被定着部材と接触して被定着部材上の画像を加熱定着させる無端加熱部材と、この無端加熱部材の内側に配置され、前記無端加熱部材を誘導加熱させる誘導加熱手段とを具備し、前記誘導加熱手段は、コイル部材と、このコイル部材を支持する芯材とを有し、前記芯材は、前記被定着部材の移動方向に垂直な方向に沿って、複数に分割され、所定の間隔を隔てて離間するとともに、はり状連結部材により連結された複数の支持部材を有し、前記はり状連結部材は、前記支持部材に巻回されたコイル部材の巻き中心の空間部分に配置されていることを特徴とする定着装置。
前記支持部材は、前記被定着部材の移動方向に垂直な方向に沿って１つ以上のテーパー部またはステップ部を有し、このテーパー部またはステップ部に従って、前記コイル部材にテーパー部またはステップ部が形成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。
前記誘導加熱手段は、コイル部材と、このコイル部材を支持する支持部材とを有し、前記コイル部材の中央部分の空間の幅を、前記被定着部材の移動方向に垂直な方向に沿って変化させたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。