JP2003123961A - 加熱装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電磁誘導加熱方式の加熱装置について、端部温
度ダレ対策と非通紙部昇温対策を両立させることがで
き、また装置の簡素化、省スペース化、低コスト化を図
りつつ、省電力化・生産性を向上した加熱装置を実現す
る。 【解決手段】励磁コイル５と磁性体コア６を有する磁束
発生手段１と、磁束発生手段の発生磁束の作用により電
磁誘導発熱する誘導発熱体７を有し、加熱部Ｎに被加熱
材を導入搬送させて誘導発熱体の熱により加熱する加熱
装置において、磁性体コア６は、励磁コイル５のホルダ
ー２とともに保持される第一磁性体コア６ａと、回動可
能な第二磁性体コア６ｂ・６ｃで構成され、回動手段４
・１１・２０により第二磁性体コアを回動することで誘
導発熱体７の長手方向の発熱分布を変えることを特徴と
する加熱装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁（磁気）誘導
加熱方式の加熱装置、および該加熱装置を画像定着等の
像加熱手段として備えた画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機・プリンタ・ファックス
等の画像形成装置における画像加熱定着装置を例にして
説明する。

【０００３】画像形成装置における画像加熱定着装置
は、画像形成装置の作像部において電子写真・静電記録
・磁気記録等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
た未定着のトナー画像を記録材面に永久固着画像として
加熱定着処理する装置である。

【０００４】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、電磁誘導加熱方
式等の各種装置がある。

【０００５】ａ．熱ローラ方式 これは、ハロゲンランプ等の熱源を内蔵させて所定の定
着温度に加熱・温調した定着ローラ（熱ローラ）と加圧
ローラとの回転ローラ対からなり、該ローラ対の圧接ニ
ップ部（定着ニップ部）に被加熱材としての、未定着ト
ナー画像を形成担持させた記録材を導入して挟持搬送さ
せることで未定着のトナー画像を記録材面に加熱定着す
る装置である。

【０００６】しかしながら、この装置は定着ローラの熱
容量が大きくて、加熱に要する電力が大きい、ウエイト
タイム（装置電源投入時からプリント出力可能状態にな
るまでの待ち時間）が長い等の問題があった。また、定
着ローラの熱容量が大きいため、限られた電力で定着ニ
ップ部の温度を上昇させるためには大きな電力を必要と
するという問題があった。

【０００７】その対策としては、定着ローラの肉厚を薄
くして、定着ローラの熱容量を低減することが行われ
る。しかし、薄す過ぎると強度不足となる。さらに、後
述するフィルム定着と同様に非通紙部昇温の問題が発生
する。

【０００８】ｂ．フィルム加熱方式 これは、加熱体と、一方の面がこの加熱体と摺動し他方
の面が被加熱材としての記録材と接して移動するフィル
ムを有し、加熱体の熱をフィルムを介して記録材に付与
して未定着のトナー画像を記録材面に加熱定着処理する
装置である（特開昭６３−３１３１８２号公報、特開平
２−１５７８７８号公報、特開平４−４４０７５〜４４
０８３、２０４９８０〜２０４９８４号公報等）。

【０００９】このようなフィルム加熱方式の装置は、加
熱体として低熱容量のセラミックヒータ等を、フィルム
として耐熱性で薄い低熱容量のものを用いることができ
て、熱容量が大きい定着ローラを用いる熱ローラ方式の
装置に比べて格段に省電力化・ウエイトタイム短縮化が
可能となり、クイックスタート性があり、また機内昇温
を抑えることができる等の利点がある。

【００１０】ｃ．電磁誘導加熱方式 これは、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
材としての記録材に熱を付与して未定着のトナー画像を
記録材面に加熱定着処理する装置である。

【００１１】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熱ローラ方式の装置が開
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達成している。

【００１２】しかしながら、定着ローラの熱容量が大き
いため、限られた電力で定着ニップ部の温度を上昇させ
るためには大きな電力を必要とするという問題があっ
た。定着ローラの熱容量を低減することが、この問題の
一つの解決方法である。たとえば、定着ローラの肉厚を
薄くすることである。

【００１３】特開平４−１６６９６６号公報には熱容量
を低減したフィルム状の定着ローラ（フィルム）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。

【００１４】しかしながら、熱容量を低減したフィルム
状の定着ローラ（フィルム）では、長尺方向（定着ニッ
プ部長手方向）の熱流が阻害されるため、小サイズ記録
材を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を低下さ
せるという問題が発生していた。この非通紙部昇温の問
題は前記ｂ項のフィルム加熱方式の装置の場合も同様で
ある。

【００１５】特開平９−１７1８８９号公報・特開平１
０―７４００９号公報に、定着ローラ（フィルム）の長
手方向に関する磁束発生手段から誘導発熱体に対する作
用磁束の密度分布を変化せしめる磁束調整手段を有する
ことを特徴とする加熱装置が開示されている。この電磁
誘導加熱方式の加熱装置により、非通紙部昇温を解決す
る一つの方法が示された。特開平９−１７１８８９号公
報・特開平１０−７４００９号公報はフィルム状の誘導
発熱体を加熱させた構成を実施例としているが、円筒状
の誘導発熱体を定着ローラにした構成に対しても非通紙
部昇温の問題の対策として効果があると考えられる。

【００１６】特開平１１−１０９７７４号公報・特開２
０００‐１６２９１３号公報では磁性体コアと誘導発熱
体とのギャップを変化させる構成の非通紙部昇温の問題
の対策を開示している。

【００１７】その他の非通紙部昇温を解決する方法とし
ては、小サイズ記録材を通紙したときに定着スピードを
遅くする方法もある（スループットダウン）。定着スピ
ードを遅くすることで、定着ローラの端部方向（非通紙
部）への熱移動時間を設けている。しかし、この方法で
は画像形成装置の生産性を低下することになっている。

【００１８】また、特開平８−１６００５号公報・特開
平１１‐２０２６５２号公報では、誘導発熱体の長手方
向の端部温度低下（端部温度ダレ）対策として、長手方
向で磁性体コアの配置、形状を変化させる構成が開示さ
れている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のうち特
にｃ項の電磁誘導加熱方式の加熱装置についての更なる
改善に係り、端部温度ダレ対策と非通紙部昇温対策を両
立させることができ、また装置の簡素化、省スペース化
（コンパクト化）、低コスト化を図りつつ、省電力化・
生産性を向上した加熱装置を実現するものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の手段構成
を特徴とする加熱装置および画像形成装置である。

【００２１】（１）励磁コイルと磁性体コアを有する磁
束発生手段と、磁束発生手段の発生磁束の作用により電
磁誘導発熱する誘導発熱体を有し、加熱部に被加熱材を
導入搬送させて誘導発熱体の熱により加熱する加熱装置
において、磁性体コアは、励磁コイルのホルダーととも
に保持される第一磁性体コアと、回動可能な第二磁性体
コアで構成され、回動手段により第二磁性体コアを回動
することで誘導発熱体の長手方向の発熱分布を変えるこ
とを特徴とする加熱装置。

【００２２】（２第一磁性体コアは、励磁コイルの巻き
中心の誘導発熱体に対向する位置に配置され、第二磁性
体コアは、第一磁性体コアの誘導発熱体に対向側の反対
に位置し、磁束発生手段の磁気回路を第一、第二磁性体
コアにより形成することを特徴とする（１）に記載の加
熱装置。

【００２３】（３）回動可能な第二磁性体コアの回動手
段は、被加熱材の搬送方向に交差する加熱部長尺方向に
伸びた、第二磁性体コアを保持し、回動駆動を伝達する
保持兼駆動伝達部材と、回動駆動手段から構成されてい
ることを特徴とする（１）または（２）に記載の加熱装
置。

【００２４】（４）第二磁性体コアの保持兼回動駆動伝
部材は、両端部を励磁コイルを保持する部材に支持さ
れ、磁束発生手段である励磁コイル、第一磁性体コアと
一体に組み立てられたアセンブリ（ユニット）構成にし
たことを特徴とする（３）に記載の加熱装置。

【００２５】（５）第二磁性体コアの保持兼回動駆動伝
部材は、両端部を励磁コイルを保持する部材に支持さ
れ、磁束発生手段である励磁コイル、第一磁性体コアと
一体に組み立てられたアセンブリ（ユニット）構成に
し、一つの誘導発熱体に対して少なくても一つの上記ア
センブリ構成を設けたことを特徴とする請求項３に記載
の加熱装置。

【００２６】（６）第二磁性体コアは、回転方向に第一
の位置と第二の位置の少なくても２つ以上の位置を持
ち、被加熱材のサイズによって位置は選択的に切り替わ
ることを特徴とする（１）〜（５）の何れかに記載の加
熱装置。

【００２７】（７）第二磁性体コアは、誘導発熱体の温
度検知手段の信号をもとに、回転方向に第一の位置と第
二の位置の少なくても２つ以上の位置に切り替わること
を特徴とする（１）〜（６）の何れかに記載の加熱装
置。

【００２８】（８）第一磁性体コアは、誘導発熱体の長
尺方向において、少なくとも片側の端部と中央部の磁性
体コアの形状、または、誘導発熱体と磁性体コアのギャ
ップが異なることを特徴とする（１）〜（７）の何れか
に記載の加熱装置。

【００２９】（９）第二磁性体コアは、誘導発熱体の長
尺方向において、少なくとも片側の端部と中央部の磁性
体コアの形状、または、第一磁性体コアと第二磁性体コ
アのギャップが異なるか、あるいは、端部に第二磁性体
コアは有り、中央部には無い構成であることを特徴とす
る（１）〜（８）の何れかに記載の加熱装置。

【００３０】（１０）励磁コイルの形状は、被加熱材の
搬送方向に交差する加熱部長尺方向に長手半径を持つ略
楕円形状、かつ、断面形状は略半円形状（円弧形状）で
あり、長手方向の端部のＵターン部も同様に略半円形状
の形状であることを特徴とする（１）〜（９）の何れか
に記載の加熱装置。

【００３１】（１１）誘導発熱体が断面略円形のとき、
磁束発生手段が略円筒形状の誘導発熱体の内部にあるこ
とを特徴とする（１）〜（１０）の何れかに記載の加熱
装置。

【００３２】（１２）磁性体コアの材料としては、フェ
ライト、パーマロイなどの高透磁率で残留磁束密度の低
いものを用いることを特徴とする（１）〜（１１）の何
れかに記載の加熱装置。

【００３３】（１３）被加熱材が画像を担持した記録材
であることを特徴とする（１）〜（１２）の何れかに記
載の加熱装置。

【００３４】（１４）記録材に対して画像を形成する作
像手段と、記録材上の画像を加熱する像加熱手段を有す
る画像形成装置において、像加熱手段が（１）〜（１
３）の何れかに記載の加熱装置であることを特徴とする
画像形成装置。

【００３５】

【発明の実施の形態】［第一の実施例］ （１）画像形成装置例 図１は本実施例における画像形成装置１００の構成略図
である。本実施例の画像形成装置１００は転写式電子写
真プロセスを用いたレーザー複写機である。

【００３６】１０１は原稿台ガラスであり、この原稿台
ガラス１０１の上に原稿Ｏを画像面を下向きにして所定
の載置基準に従って載置し、その上から原稿圧着板１０
２を被せてセットする。コピースタートキーが押される
と、移動光学系を含む画像光電読取装置（リーダ部）１
０３が動作して原稿台ガラス１０１上の原稿Ｏの下向き
画像面の画像情報が光電読取処理される。原稿台ガラス
１０１上に原稿自動送り装置（ＡＤＦ、ＲＤＦ）を搭載
して原稿を原稿台ガラス１０１上自動送りさせることも
できる。

【００３７】１０４は回転ドラム型の電子写真感光体
（以下、感光ドラム）であり、矢印の時計方向に所定の
周速度にて回転駆動される。感光ドラム１０４はその回
転過程で、帯電装置１０５により所定の極性・電位の一
様な帯電処理を受け、その一様帯電面に対して画像書き
込み装置１０６による像露光Ｌを受けることで一様帯電
面の露光明部の電位が減衰して感光ドラム１０４面に露
光パターンに対応した静電潜像が形成される。画像書き
込み装置１０６は本例の場合はレーザースキャナであ
り、不図示のコントローラからの指令により、上記の光
電読取装置１０３で光電読取した原稿画像情報の時系列
電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザー光
Ｌを出力し、回転する感光ドラム１０４の一様帯電面を
走査露光して原稿画像情報に対応した静電潜像を形成す
る。

【００３８】次いで、その静電潜像が現像装置１０７に
よりトナー画像として現像され、転写帯電装置１０８の
位置において、給紙機構部側から感光ドラム１０４と転
写帯電装置１０８との対向部である転写部に所定の制御
タイミングにて給送された記録材Ｓに感光ドラム１０４
面側から静電転写される。

【００３９】給紙機構部は、本例の画像形成装置の場合
は、第一〜第四のカセット給紙部１０９〜１１２、ＭＰ
トレー（マルチ・パーパス・トレー）１１３、及び反転
再給紙部１１４からなり、それ等から記録材Ｓが転写部
に選択的に給送される。１１５は転写部に対して記録材
をタイミング給送するレジストローラである。

【００４０】転写部で感光ドラム1０４面側からトナー
画像の転写を受けた記録材は、感光ドラム1０４面から
分離され、定着装置１１６へ搬送されて未定着トナー画
像の定着処理を受け、排紙ローラ１１７により装置外部
の排紙トレー１１８上に排紙される。

【００４１】一方、記録材分離後の感光ドラム１０４面
はクリーニング装置１１９により転写残りトナー等の付
着汚染物の除去を受けて清掃されて繰り返して作像に供
される。

【００４２】両面コピーモードの場合は、定着装置１１
６を出た第一面コピー済みの記録材が反転再給紙部１１
４に導入されて転写部に反転再給送されることで記録材
の第二面に対するトナー画像の転写がなされ、再び定着
装置１１６を通って両面コピーとして排紙ローラ１１７
により装置外部の排紙トレー１１８上に排紙される。

【００４３】なお、本実施例の複写機は、プリンタ機
能、ファクシミリ機能も有する複合機能機であるが、本
発明の要点外であるのでその説明は省略する。

【００４４】（２）定着装置１１６ 図２は定着装置１１６の縦断面模型図（装置長手方
向）、図３は横断面模型図（装置短手方向）である。こ
の定着装置１１６は本発明に従う電磁誘導加熱方式の加
熱装置である。

【００４５】７は電磁誘導発熱する誘導発熱体としての
円筒状の定着ローラであり、装置側板２５ａ・２５ｂ間
に軸受（ベアリング）２１ａ・２１ｂを介して回転自在
に保持させてある。定着ローラ７は、鉄、ニッケル、コ
バルトなどの金属を用いることが良い。強磁性の金属
（透磁率の大きい金属）を使うことで、磁束発生手段か
ら発生する磁束を強磁性の金属内により多く拘束させる
ことができる。すなわち、磁束密度を高くすることがで
きる。それにより、効率的に強磁性金属の表面にうず電
流を発生させ、発熱させられる。定着ローラ７の肉厚
は、略０．３〜２ｍｍ程度にすることで熱容量を低減し
ている。定着ローラ７の外側表面には不図示のトナー離
型層がある。一般にはＰＴＦＥ１０〜５０μｍやＰＦＡ
１０〜５０μｍで構成されている。また、トナー離型層
の内側にはゴム層を用いる構成にしても良い。

【００４６】１は定着ローラ７内に配設した磁束発生手
段としての磁束調整型の加熱アセンブリであり、励磁コ
イル５、磁性体コア６ａ〜６ｃ、ホルダー２、コア保持
回動部材４等からなる。この加熱アセンブリ１の構成は
次の（３）項で詳述する。

【００４７】８は定着ローラ７の下側に定着ローラに並
行に配列した弾性加圧ローラであり、軸受３１ａ・３１
ｂ間に回転自在に保持させて、かつ定着ローラ７の下面
に対して不図示の付勢手段により弾性に抗して所定の押
圧力にて圧接させて所定幅の加熱部としての定着ニップ
部Ｎを形成させている。加圧ローラ８は鉄製の芯金の外
周に、シリコーンゴム層と、定着ローラ７と同様にトナ
ー離型層を設けた構成である。

【００４８】定着ローラ７はその一端部側に固着させた
定着ローラギア１８に不図示の駆動系から回転力が伝達
されることで、図３において矢印の時計方向Ａに所定の
周速度にて回転駆動される。加圧ローラ８はこの定着ロ
ーラ７の回転駆動に従動して矢印の反時計方向Ｂに回転
する。

【００４９】定着ローラ７内に配設した磁束発生手段と
しての加熱アセンブリ１の励磁コイル５に電力制御装置
（励磁回路）２５からコイル供給線１５を介して電力
（高周波電流）が供給され、これにより加熱アセンブリ
１から発生する磁束（交番磁界）の作用で誘導発熱体と
しての定着ローラ７が誘導発熱（うず電流損によるジュ
ール熱）する。この定着ローラ７の温度が第一の温度検
知手段（サーミスタ等）３２で検出され、その検出温度
信号が制御回路３４に入力する。制御回路３４はこの第
二の温度検知手段３２から入力する定着ローラ７の検出
温度が所定の定着温度に維持されるように電力制御装置
２５から加熱アセンブリ１の励磁コイル５への供給電力
を制御して定着ローラ温度を温調する。

【００５０】上記のように定着ローラ７・加圧ローラ８
が回転駆動され、定着ローラ７が加熱アセンブリ１の励
磁コイル５への電力供給により誘導発熱して所定の定着
温度に温調された状態において、画像形成装置の前記転
写部において静電的に転写された未定着トナー画像を担
持した記録材Ｓが図３のように用紙搬送路Ｈを矢印Ｃ方
向から定着装置１１６の定着ニップ部Ｎに導入されて挟
持搬送されていく。この挟持搬送過程で記録材Ｓ面の未
定着トナー画像が定着ローラ７の熱とニップ圧で永久固
着画像として記録材Ｓ面に定着される。３０は分離爪で
あり、定着ニップ部Ｎに導入されて定着ニップ部Ｎを出
た記録材が定着ローラ７に巻き付くのを抑え、定着ロー
ラ７から分離させる役目をする。

【００５１】定着装置１１６に対する記録材Ｓの通紙は
本実施例では中央基準搬送でなされる。図２において、
Ｗ１は定着装置１１６に対する記録材Ｓの最大サイズ紙
幅、Ｗ２は小サイズ紙幅、Ｗ３・Ｗ３は小サイズ紙幅Ｗ
２の記録材Ｓを通紙したときに定着ニップ部Ｎに生じる
非通紙部であり、最大サイズ紙幅Ｗ１と小サイズ紙幅Ｗ
２との差領域である。

【００５２】本実施例の定着装置１１６においては、最
大サイズ紙幅Ｗ１はＡ４幅（２９７ｍｍ）、小サイズ紙
幅Ｗ２はＡ４Ｒ（２１０ｍｍ）である。本実施例の装置
において最大サイズ紙幅Ｗ１が通常紙サイズ幅であり、
以下、Ｗ１を通常紙サイズ幅と記す。

【００５３】（３）加熱アセンブリ１ 励磁コイルと磁性体コアを有する磁束発生手段として
の、本実施例における磁束調整型の加熱アセンブリ１
は、励磁コイル５（以下、コイル５と略記する）と第一
磁性体コア６ａ（以下、第一コア６ａと略記する）がホ
ルダー２によって保持され、第二磁性体コア６ｂ、６ｃ
（以下、第二コア６ｂ、６ｃと略記する）を保持し、回
動するコア保持回動部材４から構成されている。

【００５４】ホルダー２は横断面略半円樋型で、定着ロ
ーラ７と略同じ長さ寸法を有し、このホルダー２の内面
の略中央部にホルダー長手に並行に第一コア６ａを配設
して保持させてある。この第一コア６ａの長さ寸法は通
常紙サイズ幅Ｗ１と略同じで、通常紙サイズ幅部に対応
位置している。

【００５５】コイル５もホルダー２の内面に第一コア６
ａを巻き中心部にして配設して保持させてある。コイル
５は、定着ローラ７の長手方向には略楕円形状で、定着
ローラ７のような円筒物の内面に沿うような形状であ
る。このコイル５の特徴はＵターン部においても定着ロ
ーラ７の内面に沿うような形状である。これにより、コ
ア保持回動部材４をコイル５に近接して配置でき、省ス
ペース化ができる。また、コイル５はホルダー２の内周
面に沿うように配置されている。

【００５６】コア保持回動部材４はホルダー２の内側
に、両端側の軸部４ｃ・４ｄをホルダー２の内側に設け
た軸受部２ａ・２ｂに回転自由に支持させて配設してあ
り、第一コア６ａの長さ寸法と略同じ長さを有し、第一
コア６ａの上部に第一コア６ａに対応位置させてある。
上記軸受部２ａ・２ｂは耐久性のある軸受け部材を別に
設けても良い。

【００５７】第二コア６ｂ・６ｃはこのコア保持回動部
材４に設けたコアセット部で接着、パッチン止めなどに
よりコア保持回動部材４に一体化されている。また、樹
脂成形で一体成形してもよい。第二コア６ｂ・６ｃは中
央部コア６ｂとその両端部側の端部コア６ｃ・６ｃの３
個からなり、中央部コア６ｂの長さ寸法は小サイズ紙幅
Ｗ２と略同じで、小サイズ紙幅部に対応位置している。
端部コア６ｃ・６ｃの長さ寸法は夫々非通紙部幅Ｗ３・
Ｗ３と略同じで、非通紙部に対応位置している。第二コ
ア６ｂ・６ｃの全体の長さ寸法は第一コア６ａの長さ寸
法すなわち通常紙サイズ幅Ｗ１と略同じで、通常紙サイ
ズ幅部に対応位置している。

【００５８】上記のように、ホルダー２、第一コア６
ａ、コイル５、コア保持回動部材４、第二コア６ｂ・６
ｃの組み立て体である加熱アセンブリ１は定着ローラ７
内に挿入され、ホルダー２の両端部の筒型アーム部２ｃ
・２ｄを夫々装置本体側の支持側板１３・１４に不動に
固定支持させて配設してある。

【００５９】加熱アセンブリ１は定着ローラ７の内面と
は非接触であり、また図３の横断面において第一コア６
ａが定着ニップ部Ｎよりも定着ローラ７の回転方向上流
側において斜め下向きで位置する角度姿勢にて定着ロー
ラ７内に配設してある。

【００６０】また、コア保持回動部材４の一方側の軸部
４ｃは延長してその先端部をその側のホルダー端部の筒
型アーム部２ｃ内を通して外部に突出させ、その突出軸
部４ｅをＤ字型形状にし、ギア１１を固着し、このギア
１１と駆動モータ２０のドライブギア２０ａとを噛合さ
せてある。

【００６１】制御回路３４はドライバ３５を介して駆動
モータ２０を制御してコア保持回動部材４の回転角姿勢
位置を後述するように第一と第二の回転角姿勢位置に１
８０°反転切り替え制御する。

【００６２】また、加熱アセンブリ１のコイル５と電力
制御装置２５はホルダー端部の他方側の筒型アーム部２
ｄ内にコイル供給線１５を挿通して電気的に導通させて
ある。

【００６３】而して、上記の第一コア６ａと第二コア６
ｂ・６ｃにより、全体的に略Ｉ字型のコアが形成され、
磁気回路が形成できるのである。磁気回路の磁束は、第
一コア６ａから定着ローラ７に流れ、定着ローラ７の上
方から第二コア６ｂ・６ｃ・に入り込み、第二コア６ｂ
・６ｃ・から第一コア６ａに流れて磁気回路を形成す
る。磁束は交番するので、上記の磁気回路内を磁束は行
ったり来たりするのである。

【００６４】本実施例における第二コア６ｂ、６ｃは、
コア保持回動部材４の１８０°反転切り替え制御によ
り、図４の（ａ）、（ｂ）のような二つの位置がある。

【００６５】（ａ）はコア保持回動部材４の第一回転角
位置状態、（ｂ）はこの第一回転角位置状態からコア保
持回動部材４が１８０°反転回動された第二回転角位置
状態である。また、コア保持回動部材４の回転により、
断面の位置が多少斜めになる位置で回転が止まっても、
長手方向の発熱分布としては、定着ローラ表面温度の分
布は変わらない（全体としての発熱効率は変わる）。

【００６６】図２・図３はコア保持回動部材４が第一回
転角位置状態に切り替え保持されている状態時であり、
図５はコア保持回動部材４が第二回転角位置状態に切り
替え保持されている状態時である。

【００６７】第二コア６ｂと６ｃの違いについて説明す
る。定着ローラ７の端部の表面温度は、端部の支持部材
などへの伝熱により、定着ローラ中央部に比べて、温度
が低くなる（端部温度ダレ）。そのために、定着ローラ
端部の誘導発熱を多くできるようにしているのである。

【００６８】．この実施例では、コア保持回動部材４
を第一回転角位置状態に切り替えることで、図６の
（１）のように、第二コア６ｃを第一コア６ａに近づけ
て配置し、中央部の第二コア６ｂは第一コア６ａとのギ
ャップＧａを設けている。これにより、端部の第二コア
６ｃ部の発熱分布が図６の（２）のように、定着ローラ
７の長手方向に沿う発熱分布は端部が高くなる。図６の
（３）は、そのときの、定着ローラ表面温度で、長手方
向で均一化されている。通常紙サイズ幅Ｗ１の記録材Ｓ
（Ａ４）が通紙使用される場合には、コア保持回動部材
４は第一回転角位置状態に切り替えた状態にされる。

【００６９】．しかし、このように定着ローラ７の端
部温度ダレ対策は、非通紙部昇温に対しては逆に、良く
ない傾向にある。

【００７０】図７に、非通紙部昇温の対策時のコア配
置、発熱分布、定着ローラの表面温度を示した。非通紙
部昇温を生じる小サイズ紙幅Ｗ２の記録材Ｓ（Ａ４Ｒ）
が通紙使用される場合にはコア保持回動部材４は上記の
第一回転角位置状態から１８０°反転回動されて第二回
転角位置状態に切り替えられた状態にされる。

【００７１】即ち、図６の（１）のようなコア配置にな
る。図７では、第一コア６ａと第二コア６ｃのギャップ
Ｇ’が広がることで、第二コア６ｃに対応する定着ロー
ラ７の発熱が抑えられ、温度が低下する。これにより、
定着ローラ７の端部温度ダレのための対策と非通紙部昇
温の対策を両立させることができるのである。

【００７２】非通紙部昇温の起こらない通常紙サイズ幅
Ｗ１の記録材Ｓ（Ａ４）が通紙使用されるときは、図６
のように、紙サイズ幅の全域幅で定着が可能である。非
通紙部昇温の起こる小サイズ紙幅Ｗ２の記録材Ｓ（Ａ４
Ｒ）が通紙使用される場合には非通紙部Ｗ３・Ｗ３の定
着ローラ範囲では電磁誘導による発熱が減少し、非通紙
部昇温を抑えることができる。

【００７３】コア保持回動部材４は、通常は、非通紙部
昇温の起こらない通常紙サイズ幅Ｗ１の記録材Ｓ（Ａ
４）が通紙使用されるときの第一回転角位置状態に切り
替え保持されている（図２、図３、図６）。

【００７４】非通紙部昇温の起こる小サイズ紙幅Ｗ２の
記録材Ｓ（Ａ４Ｒ）が通紙使用されるのときはコア保持
回動部材４が図５・図７のように第二回転角位置状態に
切り替え保持される。

【００７５】上記のコア保持回動部材４の第一と第二の
回転角位置状態の切り替えは、通紙使用される記録材の
サイズが、形成される画像によって制御回路３４で自動
的に決められることで、もしくはユーザーが用紙サイズ
を指定して、決定された用紙サイズのセットされている
給紙カセットから給紙されるることで、それに基づいて
制御回路３４によりなされる。そのとき、給紙される記
録材が非通紙部昇温の発生する用紙サイズの場合に、コ
ア保持回動部材４が第二の回転角位置状態に切り替えら
れて定着ローラ７の非通紙部昇温を防止するのである。

【００７６】さらに、定着ローラの表面温度の検知手段
を長手方向に複数設けた画像形成装置では、非通紙部の
温度を検知して、コア保持回動部材４を作動させること
もできる。具体的には、図２・図５のように、定着ロー
ラ７の表面温度検知手段として第一の温度検知手段３２
の他に非通紙部対応位置に第二の温度検知手段３３を設
け、非通紙部の温度検知によって、コア保持回動部材４
を第二の回転角位置状態に回動制御させても良い。第一
の温度検知手段３２は小サイズ紙幅対応位置に配設して
ある。

【００７７】本発明は、コア保持回動部材の作動シーケ
ンスを限定するものではない。

【００７８】また、通紙使用される記録材Ｓの通紙幅サ
イズが通常紙サイズ幅Ｗ１（Ａ４）よりも小さく、小サ
イズ紙幅Ｗ２（Ａ４Ｒ）よりも大きいサイズ（例えば、
Ｂ４＝２５７ｍｍ）などのときは、コア保持回動部材４
の回動（もしく回転）を頻繁に行うことで定着ローラ長
手方向の表面温度を均一化することができる。

【００７９】コア保持回動部材４、ホルダー２の材質
は、耐熱性と機械的強度を兼ね備えた、ＰＰＳ系樹脂、
ＰＥＥＫ系樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド系樹脂、
ポリアミドイミド系樹脂、セラミック、液晶ポリマー、
フッ素系樹脂などの物質が適している。さらに、それら
樹脂にガラスを添加したものを用いる。

【００８０】磁束発生手段である加熱アセンブリ１の内
部のコア保持回動部材４、ホルダー２が磁性材料である
と、電磁誘導によりコア保持回動部材、ホルダーが発熱
して定着ローラ７の発熱効率が落ちてしまう。樹脂以外
の金属を用いる場合は、非磁性、良電気伝導性の材料を
選択すると発熱効率の低下が押えられる。

【００８１】コイル５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。コイル５の芯線としては、φ０．１〜０．３の細線
を略８０〜１６０本程度に束ねたリッツ線を用いてい
る。細線には絶縁被覆電線を用いている。第一コア６ａ
を周回するように８〜１２回巻回してコイル５を構成し
たものが使われる。

【００８２】コア６ａ・６ｂ・６ｃにはフェライト、パ
ーマロイなどの高透磁率で残留磁束密度の低いものを用
いると良いが、磁束を発生できるものであれば良く特に
規定するものではない。

【００８３】磁束発生手段のコイル５とコア６ａ・６ｂ
・６ｃ、誘導発熱体としての定着ローラ７の形状・材質
を限定するものではない。

【００８４】以上のように、コア保持回動部材４を回動
させることで、端部ダレ対策のコアによる端部の発熱分
布の部分と、非通紙部昇温で発熱分布を抑える部分を入
れ替えることで、両方の効果を得られる構成である。

【００８５】コイル５と誘導発熱体である定着ローラ７
のギャップは近いほど発熱効率が良いことが分かってい
る。磁束遮蔽部材を用いた装置よりも発熱効率を良くで
きるのである。

【００８６】［第二の実施例］第二の実施例を図８〜１
２に示す。第一の実施例と機能が同じものについては、
同じ符号にして説明を省略する。

【００８７】本実施例は、第一の実施例の第二コア６ｂ
部の作用を第一コア６ａ部に持たせることで、コア保持
回動部材４に保持させる第二コアを両端部のコア６ｃ・
６ｃのみにした構成である。

【００８８】磁束発生手段のコアが全体として減少し
て、発熱効率的には第一の実施例の定着装置に劣るが、
コア部材の簡略化による低コスト化が可能である。

【００８９】．図８は、コア保持回動部材４が、非通
紙部昇温の起こらない通常紙サイズ幅Ｗ１の記録材Ｓ
（Ａ４）が通紙使用されるときの第一回転角位置に切り
替え保持されている状態時を示している。図９の（ｂ）
はこの時の第二コア６ｃ部分の断面図である。この状態
時における定着ローラ長手に沿う発熱分布は図１１の
（２）のように端部側が中央部より高くなるように設定
し、端部ダレとの相殺で定着ローラの長手に沿う表面温
度分布は図１１の（３）のように均一になるようにして
ある。

【００９０】．非通紙部昇温の起こる小サイズ紙幅Ｗ
２の記録材Ｓ（Ａ４Ｒ）が通紙使用されるのときはコア
保持回動部材４が上記の第一回転角位置から１８０°回
転された第二回転角位置状態に切り替え保持される。図
１０はこの第二回転角位置に切り替え保持されている状
態時を示しており、コア保持回動部材４が回動移動して
第二コア６ｃの位置が移動する。図９の（ｃ）はこの時
の第二コア６ｃ部分の断面図である。第二コア６ｃと第
一コア６ａのギャップＧは図１２の（１）のように広が
るために、第二コア６ｃに対応する定着ローラ部分の発
熱が図１２の（２）のように抑えられる。これにより、
定着ニップ部Ｎの非通紙部Ｗ３の温度が図１２の（３）
のようになり、非通紙部昇温の対策ができる。

【００９１】また、定着ローラ長手方向の中央部の断面
は図９の（ａ）で、コア保持回動部材４の回動によって
変化しない。

【００９２】本実施例でも、第一の実施例と同様に、コ
ア保持回動部材４の回動移動を制御することで、複数の
紙サイズに対応した非通紙部昇温と端部ダレを両立した
対策ができる。

【００９３】［その他］ １）第一コア、第二コアの形状は、長方形に限ったもの
ではなく、傾斜部がある形状や、複数のコアを組み合わ
せて構成してもよい。さらに、コアの長手方向の寸法
を、良く使う紙サイズなどに設定することもできる。コ
ア形状、配置の設計の自由度が広がり、本体の多くの仕
様に対応した定着装置を作ることが可能になる。また、
定着ローラの替わりに、定着フィルムを用いても本発明
の効果は変わらない。画像形成装置の仕様、定着装置の
配置などにより適時、本発明を用いるとよい。

【００９４】２）被加熱材の搬送基準は片側搬送基準で
あっても勿論よく、加熱装置はその片側搬送基準に対応
して構成される。

【００９５】３）本発明の電磁誘導加熱方式・磁束調整
型の加熱装置は、実施例のような画像加熱定着装置とし
てばかりではなく、その他、例えば、画像を担持した記
録材を加熱してつや等の表面性を改質する像加熱装置、
仮定着処理する像加熱装置、シート状物等の被加熱材を
給送して乾燥処理・ラミネート処理する等の加熱熱装
置、インクジェットプリンタ等に用いられる乾燥用加熱
装置などとして広く使用出来る。

【００９６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、装
置に通紙使用される非記録材サイズに応じて第二磁性体
コアを回動手段で回動させて位置切り替えすることで、
端部ダレ対策のコアによる端部の発熱分布の部分と、非
通紙部昇温で発熱分布を抑える部分を入れ替えること
で、両方の効果を得られる構成であるので、端部ダレ対
策と非通紙部昇温の対策を両立させた構成の誘導発熱を
用いた加熱装置を提供できる。

【００９７】磁束を遮蔽（阻害）する磁束遮蔽部材を用
いないためにコイルと誘導発熱体（定着ローラ）の隙間
（ギャップ）を減少でき、発熱効率の向上により省エネ
ルギー化が可能である。

【００９８】本発明では、磁束遮蔽部材の待機スペース
が無いので、省スペース化が実現でき、画像形成装置本
体の大きさを抑える効果がある。

【００９９】従来の磁束遮蔽部材を回転移動させる構成
では、磁束遮蔽部材がとコイルが接触することが考えら
れたが、本発明ではコイルと磁束遮蔽部材の接触を無く
すことができる。

【０１００】従来は被加熱部材である用紙が誘導発熱体
である定着フィルムの中央を送る場合（中央基準の紙搬
送系）、磁束遮蔽部材の待機スペースおよび磁束遮蔽部
材の駆動手段スペースが、定着フィルム長手方向の両側
に必要であったが、本発明では駆動手段を片側に配置す
ることができるので、省スペース化が実現でき、画像形
成装置本体の大きさを抑える効果がある。

【０１０１】本発明では、定着スピードを落とすことな
く定着装置としての加熱装置の非通紙部昇温の解決がで
きるので、画像形成の生産性の向上につながる。

【０１０２】磁束発生手段（コイル・コア）、ホルダ
ー、コア保持回動部材を一つのアセンブリ構成すること
で、組立て性・サービス性の向上が図れる。

【０１０３】以上により本発明では、・省スペース化・
低コスト化を図りつつ、省電力化・生産性を向上した誘
導発熱方式の加熱装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第一の実施例における画像形成装置の構成略
図

【図２】 定着装置（電磁誘導加熱方式の加熱装置）の
縦断面模型図（コア保持回動部材−第一回転角位置状
態）

【図３】 同じく横断面模型図（コア保持回動部材−第
一回転角位置状態）

【図４】 コア保持回動部材の切り替え状態の説明図

【図５】 定着装置の縦断面模型図（コア保持回動部材
−第二回転角位置状態）

【図６】 コア保持回動部材が第一回転角位置状態に切
り替えられている時の、コア配置、発熱分布、定着ロー
ラの表面温度分布の説明図

【図７】 コア保持回動部材が第二回転角位置状態に切
り替えられている時の、コア配置、発熱分布、定着ロー
ラの表面温度分布の説明図

【図８】 第二の実施例における定着装置の縦断面模型
図（コア保持回動部材−第一回転角位置状態）

【図９】 コア保持回動部材の切り替え状態の説明図

【図１０】 定着装置の縦断面模型図（コア保持回動部
材−第二回転角位置状態）

【図１１】 コア保持回動部材が第一回転角位置状態に
切り替えられている時の、コア配置、発熱分布、定着ロ
ーラの表面温度分布の説明図

【図１２】 コア保持回動部材が第二回転角位置状態に
切り替えられている時の、コア配置、発熱分布、定着ロ
ーラの表面温度分布の説明図

【符号の説明】

１・・磁束調整型の加熱アセンブリ、２・・ホルダー、
４・・コア保持回動部材、５・・励磁コイル、６ａ・・
第一磁性体コア、６ｂ・・第二磁性体コア（中央部）、
６ｃ・・第二磁性体コア（端部）、７・・定着ローラ、
８・・加圧ローラ、１１・・ギア、１５・・コイル電力
供給線、２１ａ，２１ｂ・・ベアリング、Ｎ・・定着ニ
ップ部

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１４年１２月６日（２００２．１２．
６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】その対策としては、定着ローラの肉厚を薄
くして、定着ローラの熱容量を低減することが行われ
る。しかし、薄過ぎると強度不足となる。さらに、後述
するフィルム定着と同様に非通紙部昇温の問題が発生す
る。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７４】非通紙部昇温の起こる小サイズ紙幅Ｗ２の
記録材Ｓ（Ａ４Ｒ）が通紙使用されるときはコア保持回
動部材４が図５・図７のように第二回転角位置状態に切
り替え保持される。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７５】上記のコア保持回動部材４の第一と第二の
回転角位置状態の切り替えは、通紙使用される記録材の
サイズが、形成される画像によって制御回路３４で自動
的に決められることで、もしくはユーザーが用紙サイズ
を指定して、決定された用紙サイズのセットされている
給紙カセットから給紙されることで、それに基づいて制
御回路３４によりなされる。そのとき、給紙される記録
材が非通紙部昇温の発生する用紙サイズの場合に、コア
保持回動部材４が第二の回転角位置状態に切り替えられ
て定着ローラ７の非通紙部昇温を防止するのである。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H033 AA03 AA21 BA25 BA26 BB18 BE06 3K059 AA08 AB19 AB23 AC10 AC33 AC37 AC70 AD03 AD05 CD66 CD77

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 励磁コイルと磁性体コアを有する磁束発
   生手段と、磁束発生手段の発生磁束の作用により電磁誘
   導発熱する誘導発熱体を有し、加熱部に被加熱材を導入
   搬送させて誘導発熱体の熱により加熱する加熱装置にお
   いて、 磁性体コアは、励磁コイルのホルダーとともに保持され
   る第一磁性体コアと、回動可能な第二磁性体コアで構成
   され、回動手段により第二磁性体コアを回動することで
   誘導発熱体の長手方向の発熱分布を変えることを特徴と
   する加熱装置。
2. 【請求項２】 第一磁性体コアは、励磁コイルの巻き中
   心の誘導発熱体に対向する位置に配置され、第二磁性体
   コアは、第一磁性体コアの誘導発熱体に対向側の反対に
   位置し、磁束発生手段の磁気回路を第一、第二磁性体コ
   アにより形成することを特徴とする請求項１に記載の加
   熱装置。
3. 【請求項３】 回動可能な第二磁性体コアの回動手段
   は、被加熱材の搬送方向に交差する加熱部長尺方向に伸
   びた、第二磁性体コアを保持し、回動駆動を伝達する保
   持兼駆動伝達部材と、回動駆動手段から構成されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の加熱装置。
4. 【請求項４】 第二磁性体コアの保持兼回動駆動伝達部
   材は、両端部を励磁コイルを保持する部材に支持され、
   磁束発生手段である励磁コイル、第一磁性体コアと一体
   に組み立てられたアセンブリ構成にしたことを特徴とす
   る請求項３に記載の加熱装置。
5. 【請求項５】 第二磁性体コアの保持兼回動駆動伝達部
   材は、両端部を励磁コイルを保持する部材に支持され、
   磁束発生手段である励磁コイル、第一磁性体コアと一体
   に組み立てられたアセンブリ構成にし、一つの誘導発熱
   体に対して少なくても一つの上記アセンブリ構成を設け
   たことを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。
6. 【請求項６】 第二磁性体コアは、回転方向に第一の位
   置と第二の位置の少なくても２つ以上の位置を持ち、被
   加熱材のサイズによって位置は選択的に切り替わること
   を特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の加熱装置。
7. 【請求項７】 第二磁性体コアは、誘導発熱体の温度検
   知手段の信号をもとに、回転方向に第一の位置と第二の
   位置の少なくても２つ以上の位置に切り替わることを特
   徴とする請求項１〜６の何れかに記載の加熱装置。
8. 【請求項８】 第一磁性体コアは、誘導発熱体の長尺方
   向において、少なくとも片側の端部と中央部の磁性体コ
   アの形状、または、誘導発熱体と磁性体コアのギャップ
   が異なることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載
   の加熱装置。
9. 【請求項９】 第二磁性体コアは、誘導発熱体の長尺方
   向において、少なくとも片側の端部と中央部の磁性体コ
   アの形状、または、第一磁性体コアと第二磁性体コアの
   ギャップが異なるか、あるいは、端部に第二磁性体コア
   は有り、中央部には無い構成であることを特徴とする請
   求項１〜８の何れかに記載の加熱装置。
10. 【請求項１０】 励磁コイルの形状は、被加熱材の搬送
    方向に交差する加熱部長尺方向に長手半径を持つ略楕円
    形状、かつ、断面形状は略半円形状であり、長手方向の
    端部のＵターン部も同様に略半円形状の形状であること
    を特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の加熱装置。
11. 【請求項１１】 誘導発熱体が断面略円形のとき、磁束
    発生手段が略円筒形状の誘導発熱体の内部にあることを
    特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の加熱装置。
12. 【請求項１２】 磁性体コアの材料としては、フェライ
    ト、パーマロイなどの高透磁率で残留磁束密度の低いも
    のを用いることを特徴とする請求項１〜１１の何れかに
    記載の加熱装置。
13. 【請求項１３】 被加熱材が画像を担持した記録材であ
    ることを特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載の加
    熱装置。
14. 【請求項１４】 記録材に対して画像を形成する作像手
    段と、記録材上の画像を加熱する像加熱手段を有する画
    像形成装置において、像加熱手段が請求項１〜１３の何
    れかに記載の加熱装置であることを特徴とする画像形成
    装置。