JP2000310914A - 像加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 記録紙のサイズや厚み等に拘らず、連続プリ
ント時の定着ニップ部の非通紙部昇温を抑える。 【解決手段】 励磁コイルによって発生する磁束の非通
紙部対応部分を減磁するリング導線と、リング導線で構
成される回路をオープンまたはクローズするスイッチン
グ手段と、紙種に応じてスイッチング手段のオンオフ比
率を制御する制御手段と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やプリン
タ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いると最適な像
加熱装置に関するもので、特に電磁誘導の原理を用いた
像加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置における像加熱装置は、画
像形成装置の作像部に於いて電子写真・静電記録・磁気
記録などの適宜の画像形成プロセス手段により、加熱溶
融性の樹脂等よりなるトナー（顕画剤）を用いて記録材
の面に直接方式若しくは間接（転写）方式で形成したト
ナー画像を記録材面に永久固着画像として加熱定着処理
をする装置である。

【０００３】従来、そのような画像加熱定着装置とし
て、熱ローラ方式、フィルム加熱方式が実用化されてお
り、最近では電磁誘導加熱方式の装置が提案されてい
る。特に、電磁誘導方式の像加熱装置は、記録材に接触
する回転体自身を発熱させることができることから発熱
源からトナーへの熱伝達効率が高く、注目されている。

【０００４】電磁誘導加熱方式のものは、加熱体として
電磁誘導発熱体を用い、該電磁誘導発熱体に磁場発生手
段で磁場を作用させて該電磁誘導発熱体に発生する渦電
流に基づくジュール発熱で被加熱材としての記録材面に
トナーを加熱定着処理する装置である。

【０００５】特公平５−９０２７号公報には強磁性体の
定着ローラを電磁誘導加熱する装置が開示されており、
発熱位置を定着ニップ部に近くすることができ、ハロゲ
ンランプを熱源として用いた熱ローラ方式の装置よりも
高効率の定着プロセスを実現している。

【０００６】特開平４−１６６９６６号公報には熱容量
を低減したフィルム状の回転体を用いた電磁誘導加熱方
式の定着装置が開示されている。この装置はトナーに接
触するフィルム自体が発熱することに加え、熱容量が前
述の定着ローラのものに比べ小さいので非常に高効率で
あるというメリットがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述の加熱方式いずれ
でも複数枚の記録材を連続してプリントすると非通紙部
が昇温する。特に熱容量を低減したフィルム状の回転体
を用いたものは、長尺方向（定着ニップ部長手方向）の
熱伝導が小さく、小サイズ記録材を連続通紙した場合に
非通紙部での過昇温（非通紙部昇温）が発生して、フィ
ルムや加圧ローラの寿命が低下するという課題がある。

【０００８】この問題を解決する方法として、小サイズ
の記録材を使用する場合に給紙間隔を広げてスループッ
ト(単位時間当たりの通紙枚数)を下げることにより、定
着フィルム等の冷却時間を設ける方法が考えられるが、
必要な冷却時間を得るためには装置本来の画像形成速度
を著しく低下させてしまうという問題がある。

【０００９】また、電磁加熱方式においては上記非通紙
部昇温を防止するために磁場発生手段を定着ニップ部長
手に関して分割して配し、これを個別に動作させて部分
的な励磁を行って加熱域を限定する方法が考えられる
が、このような磁場発生手段を多数有する装置は複雑な
構成となり、また各磁場発生手段の励磁位相の調節が必
要になる等解決しなければならない課題も多く、コスト
が高くなるという問題がある。

【００１０】そこで、一つの励磁コイルで定着用回転体
を長手方向に亘って発熱させると共に、非通紙部に減磁
用の導電体を設けて、低コストで回転体の非通紙部の発
熱を抑える技術を特開平９―１７１８８９号で提案し
た。

【００１１】本発明はこの技術を更に熟成させ、種々の
記録材サイズや記録材の厚みに対応できる装置を提供す
るものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決する本
発明は、磁束発生手段と、磁束発生手段によって発生す
る磁束が作用して電磁誘導発熱する発熱体と、を有し、
発熱体の熱により記録材に担持された画像を加熱する像
加熱装置において、上記磁束発生手段によって発生する
磁束の一部を周回するように設けられた導電体と、この
導電体と繋がっており導電体を用いて電気的な閉回路を
形成できるスイッチング手段と、記録材の種類に応じて
スイッチング手段のオンオフ比率を制御する制御手段
と、を有することを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】＜実施形態例１＞（図１〜６、図
１１） （１）画像形成装置例 図１は画像形成装置の一例の概略構成図、図５は画像形
成装置における加熱定着装置制御シーケンスを示す図で
ある。本例の画像形成装置は電子写真フルカラープリン
タである。

【００１４】１１は有機感光体でできた電子写真感光体
ドラム（像担持体）であり、矢印の時計方向に所定のプ
ロセススピード（周速度）で回転駆動される。

【００１５】感光ドラム１１はその回転過程で帯電ロー
ラなどの帯電装置１２で所定の極性・電位の一様な帯電
処理を受ける。次いでその帯電処理面にレーザ光学箱
（レーザスキャナ）１３から出力されるレーザ光Ｌによ
る、画像情報の走査露光処理を受ける。レーザ光学箱１
３は不図示のコンピュータ等の画像信号発生装置からの
画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調
（オン／オフ）したレーザ光Ｌを出力して感光体ドラム
面を走査露光するもので、この走査露光により感光体ド
ラム１１面に走査露光した画像情報に対応した静電潜像
が形成される。１３ａはレーザ光学箱１３からの出力レ
ーザ光を感光体ドラム１１の露光位置に反射させるミラ
ーである。

【００１６】フルカラー画像形成の場合は、目的のフル
カラー画像の第１の色分解成分画像、例えばイエロー成
分画像についての走査露光・潜像形成がなされ、その潜
像が４色画像形成装置１４のうちイエロー現像器１４Ｙ
の作動でイエロートナー像として現像される。そのイエ
ロートナー像は感光体ドラム１１と中間転写体ドラム１
６との接触部（或いは近接部）である一次転写部Ｔ１に
おいて中間転写体ドラム１６の面に転写される。中間転
写体ドラム１６面に対するトナー像転写後の感光体ドラ
ム１１面はクリーナ１７により転写残りトナー等の付着
残留物の除去を受けて清掃される。

【００１７】上記のような帯電・走査露光・現像・一次
転写・清掃のプロセスサイクルが、目的のフルカラー画
像の、第２（例えばマゼンタ成分画像、マゼンタ現像器
１４Ｍが作動）、第３（例えばシアン成分画像、シアン
現像器１４Ｃが作動）、第４（例えば黒成分画像、黒現
像器１４ＢＫが作動）の各色分解成分画像について順次
に実行され、中間転写体ドラム１６面にイエロートナー
像、マゼンタトナー像、シアントナー像、黒トナー像の
都合４色のトナー像が順次重ねて転写されて、目的のフ
ルカラー画像に対応したカラー画像が合成形成される。

【００１８】中間転写体ドラム１６は金属ドラム上に中
抵抗の弾性層と高抵抗の表層を有するもので、感光体ド
ラム１１に接触して或いは近接して感光体ドラム１１と
略同じ周速度で矢印の反時計方向に回転駆動され、金属
ドラムにバイアス電位を与えて感光体ドラム１１との電
位差で感光体ドラム１１側のトナー像を該中間転写体ド
ラム１６面側に転写させる。

【００１９】上記の中間転写体ドラム１６面に合成され
たカラートナー画像は、該中間転写体ドラム１６と転写
ローラ１５との接触ニップ部である二次転写部Ｔ２にお
いて、該二次転写部Ｔ２に不図示の給紙部から所定のタ
イミングで送り出された記録材Ｐの面に転写されてい
く。転写ローラ１５は記録材Ｐの背面からトナーと逆極
性の電荷を供給することで中間転写体ドラム１６面側か
ら記録材Ｐ側へ合成カラートナー画像を一括転写する。

【００２０】二次転写部Ｔ２を通過した記録材Ｐは中間
転写体ドラム１６の面から分離されて画像加熱定着装置
１０へと導入され、未定着トナー像の加熱定着処理を受
けてカラー画像形成物として機外の不図示の排紙トレー
に排出される。

【００２１】画像加熱定着装置１０は本発明に従う電磁
誘導加熱方式の装置である。定着装置１０については次
の（２）項で詳述する。

【００２２】記録材Ｐに対するカラートナー像転写後の
中間転写体ドラム１６はクリーナ１８により転写残りト
ナー・紙粉等の付着残留物の除去を受けて清掃される。
このクリーナ１８は常時は中間転写体ドラム１６に非接
触状態に保持されており、中間転写体ドラム１６から記
録材Ｐに対するカラートナー画像の二次転写実行過程に
おいて中間転写体ドラム１６に接触状態に保持される。

【００２３】また、転写ローラ１５も常時は中間転写体
ドラム１６に非接触状態に保持されており、中間転写体
ドラム１６から記録材Ｐに対するカラートナー画像の二
次転写実行過程において中間転写体ドラム１６に接触状
態に保持される。

【００２４】不図示の画像信号発生装置（コンピュー
タ）からの画像情報には、記録材Ｐに対する情報（紙サ
イズ、紙厚、特殊紙情報など）も付随させることができ
る。画像形成装置はこの情報に基づき給紙部（不図示）
で適合する記録材Ｐを選択して前述の給紙動作を行うと
ともに、この記録材に関する情報を装置内の記憶装置に
記憶して、後述する画像加熱定着装置１０の制御のパラ
メータとして用いる。

【００２５】（２）画像加熱定着装置１０ 図２は画像加熱定着装置１０の一部切り欠き側面模型
図、図３は加熱アセンブリの切り欠き斜視図である。

【００２６】この定着装置１０は加熱アセンブリ１と回
転加圧部材としての加圧ローラ２を主体とする。

【００２７】加熱アセンブリ１は円筒状フィルムガイド
３、その内空に配設した磁束発生手段としての励磁コイ
ル４と磁性コア（高透磁率コア）５、円筒状フィルムガ
イドにルーズに外嵌した誘導発熱体としての円筒状（シ
ームレス）の定着フィルム６、磁性コア５の一部を周回
する導電体としてのリング導線７等からなる。

【００２８】加圧ローラ２は芯金２ａと該芯金の外周を
被覆させた２ｍｍ厚のシリコーンゴム層２ｂからなる弾
性ローラである。

【００２９】上記の加熱アセンブリ１と加圧ローラ２は
互いに上下に圧接させて不図示の装置筐体に組み込ん
で、両者１・２間に所定幅の定着ニップ（加熱ニップ）
部Ｎを形成させてあり、この定着ニップ部Ｎにおいて定
着フィルム６の内面は円筒状フィルムガイド部材３の下
面に密着している。

【００３０】加圧ローラ２は駆動手段Ｍにより図２にお
いて矢印の時計方向に回転駆動されており、この加圧ロ
ーラ２の回転駆動による摩擦力が該ローラ２と定着フィ
ルム６の外面との定着ニップ部Ｎに作用して、定着フィ
ルム６は円筒状フィルムガイド部材３の外回りを、矢印
の反時計方向に従動回転する。

【００３１】励磁コイル４は励磁回路４０（図３）から
供給される交番電流によって交番磁束を発生し、交番磁
束は磁性コア５に導かれて定着フィルム６の後述する電
磁誘導発熱層に渦電流を発生させる。その渦電流は電磁
誘導発熱層の固有抵抗によってジュール熱を発生させ
る。即ち、励磁コイル４に交番電流を供給することで定
着フィルム６が電磁誘導発熱状態になる。

【００３２】定着ニップ部Ｎの温度は不図示の温度検知
手段を含む制御回路１００により励磁回路４０から励磁
コイル４への供給交番電流が制御されることで所定の定
着温度に温度制御される。

【００３３】而して、定着フィルム４へ交番電流の供給
がなされて定着ニップ部Ｎの温度が所定温度に立ち上が
り温調された状態において、回転定着フィルム６と加圧
ローラ２との間のニップ部Ｎに、被加熱部材としての、
未定着トナー像ｔを担持した記録材Ｐが導入されること
で、記録材Ｐは定着フィルム６の外面に密着して該定着
フィルム６と一緒に定着ニップ部Ｎを通過していき、該
定着ニップ部通過過程で、電磁誘導加熱された定着フィ
ルム６の発熱で記録材Ｐと未定着トナー像ｔが加熱され
てトナー像の加熱定着がなされる。定着ニップ部Ｎを通
った記録材Ｐは定着ニップ部Ｎの出口側で定着フィルム
６の外面から分離される。

【００３４】ａ．加熱アセンブリ１において、円筒状フ
ィルムガイド部材３は、磁束の通過を妨げない絶縁性・
耐熱性部材であり、励磁コイル４と磁性コア５を支持す
るとともに、該部材３の外側を回転する定着フィルム６
の内面をガイドして定着フィルム６の回転の安定性を確
保する役目をする。

【００３５】ｂ．本例の励磁コイル４は絶縁性被覆導線
を用い、外側形状を円筒状フィルムガイド部材３の内面
に略対応させた横長舟形に巻回成形してなるものであ
り、円筒状フィルムガイド部材３の内面略下半面部に外
面を受けさせて円筒状フィルムガイド部材３内に挿入配
設してある。

【００３６】励磁コイル４としては加熱に十分な交番磁
束を発生するものでなければならないが、そのためには
抵抗成分を低く、インダクタンス成分を高くとる必要が
ある。本例では芯線として細線を束ねた高周波用のφ１
の絶縁被覆導線を用いて、定着ニップ部Ｎを周回するよ
うに１２回巻回して励磁コイル４を構成した。該励磁コ
イル４には励磁回路４０が接続されており、この励磁回
路４０は５０ＫＨｚの交番電流を励磁コイル４へ供給で
きるようになっている。

【００３７】ｃ．磁性コア５は横長のフェライトコアで
あり、横長舟形の励磁コイル４の略中央部に位置させ円
筒状フィルムガイド部材３に支持させて配設してある。
この磁性コア５は励磁コイル４より発生した交番磁束を
効率よく定着フィルム６へと導く役割をしている。

【００３８】ｄ．定着フィルム６は電磁誘導発熱層を含
む円筒状部材であり、内径を円筒状フィルムガイド部材
３の外径よりも少し大きくしてあり、円筒状フィルムガ
イド部材３にルーズに外嵌する。

【００３９】図４の（ａ）は定着フィルム６の層構成模
型図である。本例の定着フィルム６は、内側（円筒状フ
ィルムガイド部材３側）の電磁誘導発熱層６ａと、その
外側の弾性層６ｂと、更にその外側の離型層（表層；加
圧ローラ２側）６ｃの３層積層の複合層構成である。電
磁誘導発熱層６ａの熱が弾性層６ｂ・離型層６ｃを介し
て定着ニップ部Ｎに搬送される記録材Ｐに伝熱されて記
録材Ｐと記録材上のトナー像ｔを加熱する。

【００４０】発熱層６ａは交番磁束の作用による渦電流
でジュール熱を生じる電磁誘導発熱性を有する材質層で
あり、ニッケルなど１０−５〜１０−１０Ω・ｍの電気
良導体である金属、金属化合物、有機導電体であればよ
く、より好ましくは透磁率が高い強磁性を示す鉄、コバ
ルト等の純金属若しくはそれらの化合物を用いることが
できる。

【００４１】該発熱層６ａは厚みを薄過ぎると十分な磁
路が確保できなくなり、外部へ磁束が洩れて発熱体自身
の発熱エネルギーは小さくなる場合があり、逆に厚過ぎ
ると熱容量が大きくなり昇温に要する時間が長くなる傾
向がある。従って厚みは発熱層６ａに用いた材料の比
熱、密度、透磁率、抵抗率の値によって適正値がある。
実際上、加熱定着装置として動作させた場合に１０〜１
００μmの厚みの範囲で、定着フィルム６の表面温度と
して３ｄｅｇ／ｓｅｃ以上の昇温速度を得ることができ
た。

【００４２】弾性層６ｂはシリコーンゴム等のゴム層で
あり、本例に於いては最大４層のトナー層からなるカラ
ートナー画像の定着を良好にするために設けてあり、ト
ナー像を該層の弾性により包み込んで均一に溶融させる
作用をする。

【００４３】該弾性層６ｂは硬度が高すぎると記録材あ
るいはトナー層の凹凸に追従しきれず画像光沢ムラが発
生してしまう。そこで、弾性層６ｂの硬度としては６０
゜（ＪＩＳ−Ａ）以下、より好ましくは４５゜（ＪＩＳ
−Ａ）以下がよい。

【００４４】弾性層６ｂの熱伝導率λに関しては６×１
０^-4〜２×１０^-3［ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ．］
がよい。熱伝導率λが６×１０^-4［ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅ
ｃ・ｄｅｇ．］よりも小さい場合には、熱抵抗が大き
く、定着フィルム表層における昇温速度が遅くなる。

【００４５】該弾性層６ｂの厚さは１００〜３００μm
が好ましく、１００μmよりも小さいとカラー画像形成
装置のようにベタ画像の割合が多い場合に斑点状の光沢
ムラが発生しやすく、３００μmを越えると表面と発熱
層６ａとの間に大きな熱勾配が発生して弾性層の熱劣化
が発生しやすい。

【００４６】離型層６ｃは定着フィルム表面へのトナー
の付着を防止するもので、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等
のフッ素樹脂、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、フッ
素ゴム、シリコーンゴム等の離型性かつ耐熱性のよい材
料を選択することができる。

【００４７】離型層６ｃの厚さは２０〜１００μｍが好
ましく、２０μｍよりも小さいと塗膜の塗ムラで離型性
の悪い部分ができたり、耐久性が不足するといった問題
が発生する。また、離型層が１００μｍを超えると熱伝
導が悪化するという問題が発生し、特に樹脂系の離型層
の場合は硬度が高くなりすぎ、弾性層６ｂの効果がなく
なってしまう。

【００４８】本例に使用した定着フィルム６は、ニッケ
ルからなる厚み５０μｍの発熱層６ａと、シリコーンゴ
ムからなる厚み３００μmの弾性層６ｂと、フッ素樹脂
からなる厚み３０μmの離型層６ｃからなる３層複合層
フィルムである。

【００４９】また図４の（ｂ）に示すように、定着フィ
ルム６の上記層構成に於いて発熱層６ａの内側に断熱層
６ｄを設けた４層構成の定着フィルム６としても良い。
断熱層６ｄはフッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド
樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹
脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹
脂などの耐熱樹脂がよい。また、断熱層６ｄの厚さとし
ては１０〜１０００μｍが好ましい。断熱層６ｄの厚さ
が１０μｍよりも小さい場合には断熱効果が得られず、
また、耐久性も不足する。１０００μｍを超えると磁性
コア５から発熱層６ａの距離が大きくなり、磁束が十分
に発熱層６ａに到達しなくなる。断熱層６ｄを設けた場
合、発熱層６ａに発生した熱による励磁コイル４や磁性
コア５の昇温を防止できるため、安定した加熱をするこ
とができる。

【００５０】ｅ．リング導線７は絶縁被覆された電気良
導体を、励磁コイル４で発生する磁路の一部を概ね周回
するように配設したもので、両端は画像加熱定着装置１
０外のスイッチング回路４１に接続されて閉回路を構成
する。定着ニップ部Ｎの長手方向に関しては、リング導
線７は装置に使用できる定型の最小サイズの記録材が使
用通紙された場合の非通紙領域内の磁束を周回する位置
に配する。

【００５１】本例ではリング導線７に励磁コイル４と同
様の線材を用いて、このリング導線７を最小サイズ記録
材における非通紙領域部内に対応する磁性コア５の上面
を周回するように配置した。励磁コイル４で発生した磁
束の多くが高透磁率部材である磁性コア５を通ることか
ら、このように磁性コアの一部にリング導線７を配置す
ることによって非通紙領域部における磁束の多くを周回
することができる。

【００５２】本例においては定着装置１０に対する記録
材Ｐの導入は片側基準通紙でなされる。図３においてＯ
は片側通紙基準線、Ａは最大サイズ記録材（装置に通紙
可能な最大幅記録材）の通紙領域部、Ｃは最小サイズ記
録材（装置に通紙可能な最小幅記録材）の通紙領域部、
Ｄは最小サイズの記録材を通紙した時の非通紙領域部
（Ａ−Ｃ）である。本例ではリング導線７をこの領域Ｄ
に亘って配置した。

【００５３】本例に用いたスイッチング回路４１は可動
接点を有するリレーであって、このリレーを開閉するこ
とによってリング導線７で構成される回路を開閉する。
該リレーは極性を有さずスイッチング回路４１を簡素に
構成できるという利点がある。

【００５４】図１１は加熱アセンブリの断面模型図であ
って、スイッチング回路４１は簡単のため接点スイッチ
を使って代表させてあり、（ａ）にＯＦＦ状態（リレー
を開いた状態）及び（ｂ）にＯＮ状態（リレーを閉じた
状態）における加熱アセンブリ内の磁束の様子を模式的
に示した。

【００５５】レンツの法則によれば、該導線７とリレー
とが成す閉ループ内を通る交番磁束により励磁コイル４
が発生する磁束を打ち消す方向にリング導線７の両端に
交番電圧が誘起される。したがって、リレーを閉じた時
には上記誘導交番電圧によりリング導線７に交番電流が
流れ、該導線７を配した領域では定着フィルム６に作用
する磁束が減じられる。リング導線７による閉ループが
磁束を減じる割合は、励磁コイル４とリング導線７との
結合係数ｋに依存し、ｋは一般に

【００５６】

【外１】 で表される。ここにΦｍは励磁コイル４とリング導線７
両方を貫く磁束、Φｌ₁は励磁コイル４の漏れ磁束、Φ
ｌ₂はリング導線７の漏れ磁束である。

【００５７】本例においてはリング導線７を配した領域
の磁性コア５内を通過する磁束がΦｍに相当し、励磁コ
イル４と磁性コア５との空隙を通過する磁束がΦｌ₁及
びΦｌ₂に相当する。本例のように励磁コイル４と磁性
コア５との空隙が大きい系では漏れ磁束Φｌ₁及びΦｌ₂
が比較的大きく、したがって図１１の（ｂ）のようにリ
ング導線７を閉じた場合にはΦｍ分が減磁されて加熱能
力が低減されるとともに、漏れ磁束による定着フィルム
６の加熱が行われ、リング導線７を配しなかった領域
（通紙領域）における温度との滑らかな連続性をもって
非通紙領域温度が維持される。

【００５８】この作用はリレーを閉じたときでも定着フ
ィルム６及び加圧ローラ２の長手温度分布に関して極端
な温度差を発生することなく、熱膨張の差等による変形
や破損を防止する効果がある。

【００５９】一方、図１１の（ａ）のようにリレーを開
いた場合にはリング導線７に上記誘導電流は流れなくな
るために励磁コイル４で発生した磁束が低下することな
く全域に亘って均一な昇温能力が得られる。

【００６０】本例では記憶装置１０１に使用されている
記録材の種類に関する情報を記憶してあり、この中のサ
イズに関する情報を利用して、上記リレーの開閉を行う
割合を制御することによって、最大サイズ記録材と最小
サイズ記録材の間のサイズの記録材に対しても、非通紙
領域部における過昇温を低減することを可能にしてい
る。

【００６１】本例では記録材のサイズに応じて、制御単
位時間（ユニット；本例では２秒間）当たりのＯＮ／Ｏ
ＦＦの割合を以下のように設定してある。

【００６２】

【表１】

【００６３】上記リング導体７の制御は図５に示すよう
に記録材Ｐのサイズが認識・記憶された時点（画像形成
信号受信）より定着装置１０の立ち上げ動作とともに開
始し、最後の記録材が定着装置１０の定着ニップ部Ｎを
抜けるまで行われる。即ち、この間はユニット(2秒間)
毎に表１に示すＯＮ割合の時間だけリレーを閉じるよう
にＯＮ／ＯＦＦを繰り返しながら制御される。

【００６４】図６の（ａ）は本例において各サイズの記
録材を通紙（２０枚連続、定着スピード：１００ｍｍ／
ｓ、定着温度：１９０℃）した場合の定着フィルム６表
面の長手温度分布を示したものである。また、図６の
（ｂ）は比較例として表２に示すようにＯＮ割合を制御
せずにＯＮまたはＯＦＦのみで通紙した場合の定着フィ
ルム６表面の長手温度分布を示したものである。

【００６５】

【表２】

【００６６】図６の（ａ）と（ｂ）との比較に示される
ように、ＯＮ／ＯＦＦの割合を制御することにより全て
のサイズに対して非通紙領域部の過昇温が低減されてい
る。なお、本例で用いた定着フィルム６及び加圧ローラ
２の使用耐熱温度はそれぞれ２４０℃、２２０℃であ
り、比較例ではこれらの耐熱温度を超えているのに対し
て、本例では該耐熱温度に対して十分余裕のある構成と
なっている。

【００６７】この作用により様々なサイズの記録材に対
して個別の磁場発生手段等を配設することなく、また装
置の持つ本来のスループットを著しく低下させることな
く、定着フィルム６の過昇温による劣化を防ぐことがで
きて装置の高耐久化、高速化を図ることができる。

【００６８】本例においては記録材を長尺方向一方に寄
せて通紙する片側基準通紙の例を示したが、中央基準通
紙の装置においてもリング導体７を両端側の非通紙領域
部に配設して同様な効果を得ることができる。

【００６９】また、本例においては記録材に関する情報
は外部の画像信号発生装置（コンピュータ等）から得る
例を示したが、装置内に紙サイズ検知機構等のセンサー
を設け、これにより検知された情報を記憶して、これを
用いる事もできる。

【００７０】また、本例は４色カラー画像形成装置につ
いて説明してきたが、モノクロ画像形成装置に利用して
も良い。この場合は定着フィルム６において弾性層６ｂ
を省略することができる。

【００７１】＜実施形態例２＞（図７・図８） 図７は本実施形態例２の画像形成装置に具備された加熱
定着装置の一部切り欠き模型図、図８は画像形成装置に
おける加熱定着装置制御シーケンスを示す図である。

【００７２】本例の装置は前述図１〜図５の装置との対
比において、図７に示す加熱アセンブリ１内の励磁コイ
ル４の巻き方及び図８に示す加熱定着装置制御シーケン
スが異なる点を除いて同じである。

【００７３】即ち、励磁コイル４を磁性コア５に直接巻
くように配してあり、励磁コイル４により発生した交番
磁束のほとんどが磁性コア５内を通過する構成となって
いる。したがってリング導線７は上記発生磁束の大部分
を周回するため式１に示す結合係数ｋは１に近く、リン
グ導線７を閉じることにより上記発生磁束のほとんどが
減磁されることになる。

【００７４】このようにリング導線７と励磁コイル４の
結合係数を高めた構成は非通紙領域の過昇温を顕著に抑
制する事ができる構成となり、より高速な画像形成装置
に適している。

【００７５】本例におけるスイッチング回路４１の制御
は図８に示すように、加熱定着装置１０に記録材が通紙
されている間のみ制御を行う。この制御によって立ち上
げ時や紙間等で非通紙部領域と通紙部領域とで極端な定
着フィルム６の温度差が発生しないようにすることがで
きる。

【００７６】＜実施形態例３＞（図９・図１０） 図９は本実施形態例２の画像形成装置に具備されたスイ
ッチング回路４１の概略図、図１０はスイッチング回路
４１をドライブする制御パルスを示す図である。

【００７７】本例の装置は前述図１〜図５の装置との対
比において、図９に示すスイッチング回路４１の構成及
び制御回路１００内の定数が異なる点を除いて同じであ
る。

【００７８】即ち本例装置におけるスイッチング回路４
１は駆動接点を持たない電子スイッチであり、図１０に
示す制御パルスによりリング導体７の開閉をきめ細かく
（実施形態例１で説明したユニットに相当するものを短
時間に設定できる）行うことができる。

【００７９】本例では１ＫＨｚの制御パルス（最大パル
ス幅Ｐ＝１ｍｓ）のＶ１デューティ幅Ｐ１として前述表
１のＯＮ割合を用いてスイッチング回路４１に入力し、
リング導体７を電流が流れる時間を調整している。

【００８０】上記制御及びスイッチング回路４１によ
り、非通紙領域部における発熱をリップル等のない時間
的に均一なものにすることが可能となり、中間のサイズ
の記録紙Ｂ１〜Ｂ４を通紙した場合に記録紙の進行方向
における加熱ムラ等が発生せず、光沢ムラや定着ムラ等
の問題を改善することができる。

【００８１】＜実施形態例４＞さらに実施形態例４とし
て前述の実施形態例１における制御論理に関して変更し
た例を説明する。

【００８２】即ち、本例では記録材の種類の情報に含ま
れるサイズの情報以外に紙厚の情報も記憶して、これら
の記憶情報を基に前述表１に相当するＯＮデューティ幅
の割合を決定する。具体的には下記表３に示したものを
使用する。

【００８３】

【表３】

【００８４】厚い記録材は定着フィルム６から熱を奪い
やすいため、温調時には励磁コイル４に流される交番電
流が増えるように制御されて非通紙領域部の過昇温が助
長される傾向がある。表３に示すＯＮデューティ幅の割
合はこの点に鑑み、紙厚が厚い記録材に対してはＯＮデ
ューティ幅の割合を増加させるように配慮してある。

【００８５】したがって、上記制御により記録材のサイ
ズのみならず紙厚に関しても広く対応して、装置の持つ
本来のスループットを著しく低下させることなく、また
定着フィルム６の過昇温による劣化を防ぐことが可能と
なり、装置の高耐久化、高速化を図ることができる。

【００８６】＜その他＞ ａ）定着フィルム６はエンドレスベルト状のものを二つ
以上の部材間に懸回張設して加圧ローラ或いは加圧ロー
ラ以外の駆動手段で回転駆動する装置構成であっても良
い。

【００８７】ｂ）誘導発熱体に薄肉の磁性材料からなる
ローラを用いることもできる。この場合も薄肉であるが
故発生しやすい非通紙部の過昇温を、本発明の効果によ
り顕著に改善することができる。

【００８８】ｃ）励磁コイル４等からなる磁束発生手段
を定着フィルム６等の誘導発熱体の外周囲に配し、リン
グ導線７を磁束発生手段が発生する一部の磁束を周回す
るように配した装置であっても良い。

【００８９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電磁誘導加熱方式の加熱装置を具備した画像形成装置と
して、低消費電力である、ウエイトタイムの短縮が可能
である、様々な記録材に対して非通紙部における過昇温
が防止されて高耐久化が可能である、フルカラー画像形
成が可能である、定着不良、光沢ムラ、オフセットの発
生しない高いパフォーマンスを有する、等の性能を合わ
せ持った安価な装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１における画像形成装置の概略構成
図

【図２】画像加熱定着装置の一部切り欠き側面模型図

【図３】加熱アセンブリの切り欠き斜視図

【図４】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ定着フィルム（誘
導発熱体フィルム）の層構成模型図

【図５】画像加熱定着装置の制御シーケンスを示す図

【図６】（ａ）は実施形態例１の定着フィルム表面の長
手温度分布を示す図、（ｂ）は比較例の定着フィルム表
面の長手温度分布を示す図

【図７】画像加熱定着装置の一部切り欠き側面模型図

【図８】画像加熱定着装置の制御シーケンスを示す図

【図９】電子スイッチ式スイッチング回路の概略配線図

【図１０】電子スイッチ式スイッチング回路を制御する
制御パルスのプロファイル

【図１１】（ａ）はリング導線の回路を開放した時の磁
束の様子を示した断面図、（ｂ）はリング導線の回路を
閉鎖した時の磁束の様子を示した断面図

【符号の説明】

１０ 加熱定着装置 １ 加熱アセンブリ ２ 加圧ローラ ３ 円筒状フィルムガイド部材 ４ 励磁コイル ５ 磁性コア ６ 定着フィルム ７ リング導体

フロントページの続き (72)発明者 野村 崇 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H033 AA03 BA27 BE06 CA17 CA48

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁束発生手段と、磁束発生手段によって
   発生する磁束が作用して電磁誘導発熱する発熱体と、を
   有し、発熱体の熱により記録材に担持された画像を加熱
   する像加熱装置において、 上記磁束発生手段によって発生する磁束の一部を周回す
   るように設けられた導電体と、この導電体と繋がってお
   り導電体を用いて電気的な閉回路を形成できるスイッチ
   ング手段と、記録材の種類に応じてスイッチング手段の
   オンオフ比率を制御する制御手段と、を有することを特
   徴とする像加熱装置。
2. 【請求項２】 上記発熱体は少なくとも装置に使用可能
   な定型の最大サイズの記録材の幅に亘って設けられてお
   り、上記導電体は装置に使用可能な定型の最小サイズの
   記録材の非通過領域内に対応する位置に配置されている
   ことを特徴とする請求項１の像加熱装置。
3. 【請求項３】 上記制御手段は記録材のサイズに応じて
   上記スイッチング手段のオンオフ比率を制御する請求項
   ２の像加熱装置。
4. 【請求項４】 上記制御手段は記録材のサイズが小さい
   ほど上記スイッチング手段のオン比率を多くすることを
   特徴とする請求項３の像加熱装置。
5. 【請求項５】 上記制御手段は記録材の厚さに応じて上
   記スイッチング手段のオンオフ比率を制御する請求項２
   の像加熱装置。
6. 【請求項６】 上記制御手段は記録材の厚みが大きいほ
   ど上記スイッチング手段のオン比率を多くすることを特
   徴とする請求項５の像加熱装置。
7. 【請求項７】 上記導電体を用いた閉回路には電気的に
   電源が繋がれていないことを特徴とする請求項１の像加
   熱装置。
8. 【請求項８】 上記磁束発生手段は上記発熱体に対向す
   る位置に励磁コイルを有することを特徴とする請求項１
   の像加熱装置。
9. 【請求項９】 上記装置は更に上記励磁コイルの内部に
   磁性コアを有し、上記導電体は磁性コアの一部に設けら
   れていることを特徴とする請求項８の像加熱装置。
10. 【請求項１０】 上記発熱体は記録材と接触する回転体
    であることを特徴とする請求項１の像加熱装置。
11. 【請求項１１】 上記回転体はフィルムであることを特
    徴とする請求項１０の像加熱装置。
12. 【請求項１２】 上記装置は更に記録材と接触する回転
    体を有し、上記発熱体はこの回転体の内部に設けられて
    いることを特徴とする請求項１の像加熱装置。