JP2005208624A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁誘導加熱方式で、温度低減部材を端部昇温を低減せしめる位置に移動もしくは退避させることで端部昇温を防止する加熱装置において、温度低減部材を端部昇温を低減せしめる位置に移動もしくは退避させる動作回数を少なくし、省エネルギー及び、温度低減部材の駆動手段の耐久性の向上を図る。
【解決手段】発熱部材の所定領域の温度を低下させる温度低下部材８と、所定領域の温度に関する情報を検知する温度検知手段１１、１２と、温度低下部材を所定領域の温度を低下させる有効位置と有効位置から退避した位置との間を移動させる移動手段と、を有し、移動手段は温度検知手段の検知結果に基いて温度低下部材を移動させること、および発熱部材のキュリー温度が所定の像加熱温度温度以上装置の耐熱温度よりも小さいこと。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば、被加熱材上の像を加熱する加熱装置に関する。例えば電子写真方式・静電記録方式等のプリンタ・複写機等の画像形成装置において、記録材上の未定着トナー像を加熱定着させるための定着装置として用いて好適な電磁誘導加熱方式の加熱装置に関する。

例えば特許文献１には、加熱源として高周波誘導を利用した誘導加熱方式の定着装置が提案されている。この定着装置は、金属導体からなる中空の定着ローラの内部にコイルが同心状に配置されており、このコイルに高周波電流を流して生じた高周波磁界により定着ローラに誘導渦電流を発生させ、定着ローラ自体の表皮抵抗によって定着ローラそのものをジュール発熱させるようになっている。この電磁誘導加熱方式の定着装置によれば、電気−熱変換効率がきわめて向上するため、ウォームアップタイムの短縮化が可能となる。

このような電磁誘導加熱方式の定着装置であっても、最大通紙域の全域を定着温度で温めて定着するように作動するために、実際にトナーを定着する以上のエネルギーを消費し、また、記録材のサイズによっては、定着ローラの通紙域ではない領域が異常昇温（端部昇温、非通紙部昇温現象）して機内昇温や加熱部材である定着ローラ等の装置構成部材の熱劣化などを引き起こしてしまっていた。

この対応手段としては、例えば特許文献２にあるように、磁束遮蔽手段が有効である。これは、非通紙部昇温発生領域に対応する定着ローラ部分に対して磁束発生手段の発生磁束が作用しないように、該定着ローラ部分と磁束発生手段の間に磁束遮蔽部材を介入移動させるものである。

磁束遮蔽手段は記録材サイズにより磁束遮蔽板を入れることで定着ローラの非通紙部の異常温度を抑えることは可能であるが、効果がありすぎて通紙域内の温度を低下させすぎ、次に大きなサイズの記録材が通紙された場合など、低温オフセットや温度勾配が激しいために生じる紙しわ、画像不良が発生してしまう。

このため、効果の少ない形状で磁束遮蔽板を構成することも可能だが、この場合、長時間において磁束遮蔽位置に磁束遮蔽板がいるため、磁束遮蔽板自体が昇温し、弊害が生じる。

また、次の記録材サイズにより、通紙間隔を広げ、温度回復を待つ手段もあるが、混載原稿などの場合、待機時間が長くなり使い勝手が非常に悪くなることが判明した。また、記録材サイズにより昇温する場所が変化するため、たとえば、Ａ３サイズのプリンタでは、磁束遮蔽機構が１段ではすべての記録材サイズに対応することができず、２段以上の磁束遮蔽機構が必要となる。

また、特許文献３により、定着温度近辺にキュリー点温度を持つ定着ローラが提案されているが、キュリー温度近傍透磁率が低下する為、温度昇温が弱くなるため立ち上がり時間が長くなる弊害が生じる。このため、透磁率が１になる温度を上げると、今度は、非通紙域の昇温が完全にとまることが無いので、定着ローラ等の装置構成部材が破壊（熱損）する可能性のある温度まで昇温してしまう。
特開昭５９−３３７８７号公報 特開２００３−１２３９５７号公報 特許第２９７５４３５号公報

そこで本発明の目的は、電磁誘導加熱方式の加熱装置について、温度低減部材を端部昇温を低減せしめる位置に移動もしくは退避させることで端部昇温を防止する加熱装置において、温度低減部材を端部昇温を低減せしめる位置に移動もしくは退避させる動作回数を少なくし、省エネルギー及び、温度低減部材の駆動手段の耐久性の向上を課題としている。

上記目的を達成するための本発明に係る加熱装置の代表的な構成は、磁束発生手段と、前記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発熱部材と、を有し、前記発熱部材の熱により被加熱材上の像を加熱する加熱装置において、前記発熱部材の所定領域の温度を低下させる温度低下部材と、前記所定領域の温度に関する情報を検知する温度検知手段と、前記温度低下部材を前記所定領域の温度を低下させる有効位置と前記有効位置から退避した位置との間を移動させる移動手段と、を有し、前記移動手段は前記温度検知手段の検知結果に基いて前記温度低下部材を移動させること、および前記発熱部材のキュリー温度が所定の像加熱温度温度以上装置の耐熱温度よりも小さいことを特徴とする。

上記の構成により、温度低減部材を端部昇温を低減せしめる位置に移動もしくは退避させる動作回数を少なくし、省エネルギー及び、温度低減部材の駆動手段の耐久性の向上を図ることができる。

（１）画像形成装置例
図１は本発明に従う電磁誘導加熱方式の加熱装置を画像加熱定着装置１１４として備えた画像形成装置の一例の概略構成模型図である。本例の画像形成装置１００は転写式電子写真プロセス利用、レーザ走査露光方式のデジタル画像形成装置（複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機能機等）である。

１０１は原稿読取装置（イメージスキャナー）、１０２は領域指定装置（デジタイザー）であり、何れも画像形成装置１００の上面側に配設してある。原稿読取装置１０１は該装置の原稿台上に載置した原稿面を内部に設けた光源等からなる走査照明光学系により走査し、原稿面からの反射光をＣＣＤラインセンサ等の光センサにより読み取り、画像情報を時系列電気デジタル画素信号に変換する。領域指定装置１０２は原稿の読み取り領域等の設定を行い、信号を出力する。１０３はプリントコントローラーであり、不図示のパソコン等の画像データに基づくプリント信号を出力する。１０４は原稿読取装置１０１、領域指定装置１０２、プリントコントローラー１０３等からの信号を受けて、画像出力機構の各部に指令を送る信号処理及び種々の作像シーケンス制御を行う制御部（ＣＰＵ）である。

以下は画像出力機構部（作像機構部）の説明である。１０５は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）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１０５はその回転過程で、帯電装置１０６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１０７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１０５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１０７は本例の場合はレーザスキャナーであり、制御部（ＣＰＵ）１０４において信号処理された画像データに従って変調されたレーザ光Ｌを出力し、回転する感光ドラム１０５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。

次いで、その静電潜像が現像装置１０８によりトナー画像として現像される。そのトナー画像が転写帯電装置１０９の位置において、給紙機構部側から感光ドラム１０５と転写帯電装置１０９との対向部である転写部Ｔに所定の制御タイミングにて給送された記録媒体である記録材（転写材）Ｐに感光ドラム１０５面側から静電転写される。

給紙機構部は、本例の画像形成装置の場合は、小サイズ記録材を積載収容した第１のカセット給紙部１１０と、大サイズ記録材を積載収容した第２のカセット給紙部１１１と、第１または第２のカセット給紙部１１０・１１１から選択的に１枚分離給紙された記録材Ｐを転写部Ｔに所定のタイミングにて搬送する記録材搬送路１１２を有している。

転写部Ｔで感光ドラム１０５面からトナー画像の転写を受けた記録材Ｐは、感光ドラム１０５面から分離され、定着装置１１４へ搬送されて未定着トナー画像の定着処理を受け、画像形成装置外部の排紙トレー１１５上に排紙される。

一方、記録材分離後の感光ドラム１０５面はクリーニング装置１１３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。

（２）定着装置１１４
図２は定着装置１１４の要部の拡大横断面模型図、図３は要部の正面模型図、図４はその縦断正面模型図である。

この定着装置１１４は、加熱ローラ型で、電磁誘導加熱方式の加熱装置であり、互いに所定の押圧力で圧接させて所定のニップ長（ニップ幅）の定着ニップ部Ｎを形成させた一対の加熱部材（加熱媒体、定着部材）と加圧部材としての、上下並行２本の加熱ローラ１と加圧ローラ２を主体とする。

発熱部材としての加熱ローラ（以下、定着ローラと記す）１は例えば鉄、ニッケル、ＳＵＳ４３０などの誘導発熱体（導電性磁性材）から形成された、肉厚０．１ｍｍ〜１．５ｍｍ程度の中空（円筒状）の金属層（導電層、芯金）を有するローラであり、その外周表面には、フッ素樹脂等をコーティングして耐熱性の離型層（伝熱材）１ａを形成してある。

本実施例における定着ローラ１の誘導発熱体である金属層は、その厚さが０．８ｍｍであり、２００℃で透磁率の変化点を持ち、２３０℃で透磁率が１に達する整磁合金である。透磁率が１に達する温度がその誘導発熱体に磁性が無くなる所謂キュリー点温度である。本実施例では、キュリー温度を定着温度以上装置の耐熱温度以下に設定してある。整磁合金は特開２０００−３９７９７号公報等に開示されるように、キュリー点温度を所望に調整した鉄−ニッケル合金等である。

この定着ローラ１はその両端部側をそれぞれ定着装置の手前側と奥側の側板（定着ユニットフレーム）２１・２２間に軸受２３を介して回転可能に支持させて配設してある。また内空部には、上記の定着ローラ１に誘導電流（渦電流）を誘起させてジュール発熱させるための高周波磁界を生じる、磁束発生手段としてのコイル・アセンブリ３を挿入して配置してある。

加圧ローラ２は、軸芯２ａと、該軸芯の外回りに同心一体にローラ状に形成具備させた表面離型性耐熱ゴム層であるシリコーンゴム層２ｂ等からなる弾性ローラである。この加圧ローラ２は上記定着ローラ１の下側に並行に配列して、芯金２ａの両端部側をそれぞれ定着装置の手前側と奥側の側板２１・２２間に軸受２６を介して回転自在に保持させて、かつ定着ローラ１の下面に対して不図示の付勢手段により弾性体層２ｂの弾性に抗して所定の押圧力にて圧接させて加熱部としての所定のニップ長の定着ニップ部Ｎを形成させている。

定着ローラ１の内空部に挿入した磁束発生手段としてのコイル・アセンブリ３は、ボビン４、磁性材からなるコア（芯材）５、誘導コイル（励磁コイル、誘導発熱源）６、絶縁部材製のステー７等の組み立て体である。コア５はボビン４に形成した通孔に挿入させてあり、誘導コイル６はこのボビン４の周囲に銅線を巻回して形成されている。このボビン４・コア５・誘導コイル６のユニットをステー７に固定支持させてある。

８は温度低減部材としての磁束低減部材（磁束遮蔽手段、及び磁束遮蔽板）である。前記ステー７の長手両端部側はそれぞれ丸軸形状部７ａにしてあり、磁束遮蔽板８はその長手両端部側をそれぞれ軸受１０・１０を介して上記のステー７の長手両端部側の丸軸形状部７ａに対して回動自由に支持させて配設してある。すなわち、ボビン４、コア５、誘導コイル６、ステー７等の組み立て体であるコイル・アセンブリ３に対して開閉動作可能に配設してある。

上記のように磁束遮蔽板８を組付けたコイル・アセンブリ３を定着ローラ１の内空部に挿入して所定の角度姿勢でかつ定着ローラ１の内面と誘導コイル６との間に一定のギャップを保持させた状態にしてステー７の両端部側をそれぞれ定着装置の手前側と奥側の保持部材２４・２５に非回転に固定支持させて配置してある。ボビン４・コア５・誘導コイル６のユニットは定着ローラ１の外部に露呈しないように収納されている。

コア５としては、透磁率が大きく自己損失の小さい材料がよく、例えばフェライト、パーマロイ、センダスト等が適している。ボビン４は、コア５と誘導コイル６とを絶縁する絶縁部としても機能している。

誘導コイル６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が低く、インダクタンス成分を高くとる必要がある。誘導コイル６の芯線としてφ０．１〜０．３の細線を略８０〜１６０本ほど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。また磁性コア５を周回するようにボビン４の形状に合せて横長舟型に複数回巻回して誘導コイルとしてある。誘導コイル６は定着ローラ１の長手方向に巻かれている。６ａ・６ｂは上記誘導コイル６の２本のリード線（コイル供給線）であり、誘導コイル６に高周波電流を供給するステー７の奥側の丸軸形状部７ａを中空軸にしてその中空部から外部に引き出して、コイル駆動電源（励磁回路）１１６に接続してある。

１１と１２はそれぞれ定着ローラ１の温度検知手段としての第１と第２の２つのサーミスタである。この２つのサーミスタについては後述する。１３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Ｐが定着ローラ１に巻き付くのを抑え、定着ローラ１から分離させる役目をする。

前記のボビン４、ステー７、分離爪１４は耐熱および電気絶縁性エンジニアリング・プラスチックから形成されている。

Ｇ１は定着ローラ１の奥側の端部側に固着させた定着ローラドライブギアである。このドライブギアＧ１に駆動源Ｍ１から伝達系を介して回転力が伝達されることで、定着ローラ１が図２において矢印Ａの時計方向に所定の周速度にて回転駆動される。加圧ローラ２はこの定着ローラ１の回転駆動に従動して矢印の反時計方向Ｂに回転する。

Ｇ２は磁束遮蔽板８の奥側の端部側に固着させた磁束遮蔽板ドライブギアである。このドライブギアＧ２に駆動源Ｍ２から伝達系を介して回転力が伝達されることで、磁束遮蔽板８がステー７の奥側と手前側の丸軸形状部７ａを中心に、ボビン４、コア５、誘導コイル６、ステー７等の組み立て体である磁束発生手段としてのコイル・アセンブリ３の外回りを回転して位置変移制御され、コイル・アセンブリ３に対して開閉動作する。

１４は定着ローラクリーナであり、クリーニング部材としてのクリーニングウエブ１４ａをロール巻きに保持したウエブ繰り出し軸部１４ｂと、ウエブ巻取り軸部１４ｃと、該両軸部１４ｂ・１４ｃ間のウエブ部分を定着ローラ１の外面に押し付ける押し付けローラ１４ｄなどからなる。押し付けローラ１４ｄで定着ローラ１に押し付けたウエブ部分で定着ローラ１面にオフセットしたトナーが拭われて定着ローラ面が清掃される。定着ローラ１に押し付けられるウエブ部分は繰り出し軸部１４ｂ側から巻取り軸部１４ｃ側にウエブ１４ａが少しずつ送られることで徐々に更新される。

１５はサーモスタットであり、定着ローラ温度の異常上昇時（熱暴走時）の安全対策機構として、定着ローラ１の上方に設けられている。このサーモスタット１５は、定着ローラ１の表面に接触しており、予め設定された温度になると接点を開放して誘導コイル６への通電を切断し、定着ローラ１が所定温度以上の高温となることを防止している。

本実施例では、通紙は中央基準で行われる。Ｓはその中央基準である。すなわち、いかなる記録材サイズでも、記録材の中央部が定着ローラ軸方向中央部を通過することになる。本実施例の画像形成装置においては、通紙できる記録材の最大サイズ（以下、大サイズ紙と記す）はＡ４横である。また通紙できる記録材の最小サイズ（以下、小サイズ紙と記す）はＢ５Ｒである。Ｐ１はその大サイズ紙の通紙領域幅、Ｐ２は小サイズ紙の通紙領域幅である。

前述の第１のサーミスタ１１は、定着ローラ１の中央温度検知装置として、小サイズ紙の通紙領域幅Ｐ２の略中央部に対応する定着ローラ中央部分において、定着ローラ１を隔てて誘導コイル６に向かい合うように、定着ローラ１の表面に対して弾性部材により押圧して弾性的に圧接させて配置してある。

第２のサーミスタ１２は、定着ローラ１の端部温度検知装置として、非通紙部昇温を発生する、大サイズ紙の通紙領域幅Ｐ１と小サイズ紙の通紙領域幅Ｐ２との差領域に対応する定着ローラ端部部分において定着ローラ１の表面に対して弾性部材により押圧して弾性的に接触させて配置してある。

この第１と第２の各サーミスタ１１と１２の定着ローラ温度検知信号は制御部（ＣＰＵ）１０４に入力する。

図５は磁束遮蔽板８の外観斜視図である。磁束遮蔽板８は、たとえば、アルミニウム、銅、マグネシウム、銀等の合金であり、非磁性かつ良電気導電性の材料で作られており、長手両側部の略半円弧状の幅広遮蔽板部分（シャッター板部）８ａ・８ａと、その両者間の幅の狭いつなぎ板部８ｂとを有している。そして、この磁束遮蔽板８が、ステー７の奥側と手前側の丸軸形状部７ａを中心に、固定の磁束発生手段である、ボビン４・コア５・誘導コイル６・ステー７の組み立て体の外回りを駆動源Ｍ２とドライブギアＧ２とにより略１８０°交互反転駆動されて、図２の実線示のように、定着ローラ１内の上半部側に対応した第１回転角位置と、２点鎖線示のように、定着ローラ１内の下半部側に対応した第２回転角位置（磁束発生手段に対して閉動作位置）とに変移制御される。

磁束遮蔽板８の第１回転角位置においては、定着ローラ１の内面と誘導コイル６との間のギャップ内から磁束遮蔽板８が逃げている。この磁束遮蔽板８の第１回転角位置を遮蔽板ＯＦＦ位置（磁束発生手段に対して開動作位置）とする。磁束遮蔽板８は常時は遮蔽板ＯＦＦ位置をホームポジションとしてこの位置に保持されている。

また、磁束遮蔽板８の第２回転角位置（非通紙部昇温を低減させる有効位置）においては、定着ローラ１の内面と誘導コイル６との間のギャップ内に幅広遮蔽板部分（シャッター板部）８ａ・８ａが進入位置して、非通紙部昇温を発生する、大サイズ紙の通紙領域幅Ｐ１と小サイズ紙の通紙領域幅Ｐ２との差領域に対応する、定着ローラの内面部分でコイルからみて発熱領域側の誘導コイル部分と前記ローラの間のギャップ内で、コイルの巻中心位置に幅広遮蔽板部分８ａ・８ａが進入位置した状態にある。以下この磁束遮蔽板８の第２回転角位置を遮蔽板ＯＮ位置（磁束発生手段に対して閉動作位置）とする。

画像形成装置の制御部１０４は装置のメイン電源スイッチのＯＮにより装置を起動させて所定の作像シーケンス制御をスタートさせる。定着装置１１４は駆動源Ｍ１の起動により定着ローラ１の回転が開始される。この定着ローラ１の回転に従動して加圧ローラ２も回転する。また制御部１０４はコイル起動電源１１６を起動させて誘導コイル６に高周波電流（例えば１０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ）を流す。これにより誘導コイル６の周囲に高周波交番磁束が発生し、定着ローラ１が電磁誘導発熱して所定の定着温度、本実施例では２００℃に向かって昇温していく。この定着ローラ１の昇温が第１および第２のサーミスタ１１および１２で検知され、その検知温度情報が制御部１０４に入力する。

制御部１０４は第１のサーミスタ１１を温調用の温度検知手段としてこの第１のサーミスタ１１から入力する定着ローラ１の検知温度が所定の定着温度１９５℃に維持されるようにコイル起動電源１１６から誘導コイル６に供給される電力を制御して定着ローラ１の温度立上げ、定着温度１９５℃での温調を行う。この場合、磁束遮蔽板８は常時は第１回転角位置の遮蔽板ＯＦＦ位置に変移されて保持されているので、定着ローラ１は大サイズ紙通紙領域幅Ｐ１の全域が定着温度１９５℃に立ち上げられて温調される。

そして、この温調状態において、定着ニップ部Ｎに対して作像部側から未定着トナー像ｔを担持した被加熱材としての記録材Ｐが導入されて定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていくことで、定着ローラ１の熱と定着ニップ部Ｎの加圧力で、未定着トナー像ｔが記録材Ｐの面に加熱定着される。

通紙される記録材Ｐが小サイズ紙の場合は、定着ニップ部Ｎの大サイズ紙通紙領域幅Ｐ１と小サイズ紙通紙領域幅Ｐ２との差領域が非通紙部領域となり、小サイズ紙の通紙が連続的になされと、通紙域である小サイズ紙通紙領域幅Ｐ２に対応する定着ローラ部分の温度は所定の定着温度１９５℃に温調維持されるけれども、非通紙部領域に対応する定着ローラ部分の温度はこの定着ローラ部分の熱が記録材やトナー画像の加熱に消費されないので所定の定着温度１９５℃を越えて昇温（非通紙部昇温）していく。

第２のサーミスタ１２はこの非通紙部領域に対応する定着ローラ部分の温度を検知しその温度検知情報を制御部１０４に入力する。制御部１０４はこの第２のサーミスタ１２から入力する温度検知情報に基づいて駆動源Ｍ２を制御して、磁束遮蔽板８をＯＮ位置またはＯＦＦ位置に変移させることで、定着ローラ１の記録材が通過する全域Ｐ１において所定の一定範囲内の温度で維持する。

本実施例では、装置の耐熱温度はコイルの被覆樹脂の耐熱温度であり、誘導コイル６の耐熱温度が２３５℃であり、ニップ部Ｎの加圧力及びニップ長さから導き出される低温オフセット温度が１７０℃であるため、小サイズ紙の連続通紙時の場合でも定着ローラ１の通紙域全域Ｐ１がこの温度範囲１７０℃〜２３０℃に入るように、制御部１０４は第２のサーミスタ１２から入力する温度検知情報に基づいて駆動源Ｍ２を制御して、磁束遮蔽板８をＯＮ位置またはＯＦＦ位置に変移制御する。装置の耐熱温度とは、加熱装置への投入電力を増加させ、加熱ローラが温度上昇した際の装置部品が上昇し、破壊もしくは耐熱限界を超える温度である。本実施例では、加熱装置のコイルの被覆樹脂の耐熱温度が加熱装置の耐熱温度である。

すなわち本実施例では、第２のサーミスタ１２の検知温度が２２０℃を越えた場合、磁束遮蔽板８をＯＮ位置に変移させるように制御部１０４により駆動源Ｍ２を制御させている。磁束遮蔽板８がＯＮ位置に変移されることで、非通紙領域に対応する、定着ローラ１の内面と誘導コイル６との間のギャップ内に幅広遮蔽板部分（シャッター板部）８ａ・８ａが進入位置して、該定着ローラ部分に対する誘導コイル６からの作用磁束を遮蔽する。これにより非通紙領域に対応する定着ローラ部分の電磁誘導発熱がなくなり、該非通紙領域に対応する定着ローラ部分の温度は降温していく。この定着ローラ部分の降温状態も第２のサーミスタ１２で検知され、該第２のサーミスタ１２の検知温度が１８０℃を下回った場合、磁束遮蔽板８をＯＦＦ位置に変移させるように制御部１０４により駆動源Ｍ２を制御させている。磁束遮蔽板８がＯＦＦ位置に変移されることで、非通紙領域に対応する、定着ローラ１の内面と誘導コイル６との間のギャップ内に進入していた幅広遮蔽板部分８ａ・８ａがギャップ外に退避して非通紙領域に対応する定着ローラ部分に対して再び誘導コイル６から磁束が作用する。これにより非通紙領域に対応する定着ローラ部分の電磁誘導発熱が再開されて、該非通紙領域に対応する定着ローラ部分の温度は昇温していく。

上記において、温度低下有効位置への移動温度と、それよりも低い温度である温度低下無効位置への移動温度は、少なくとも５℃以上、望ましくは１０℃以上の温度幅をもつことが好ましい。

図６に小サイズ紙（Ｂ５Ｒ）を通紙した場合の上記制御による定着ローラ中央部と定着ローラ端部の温度勾配を示したグラフを記載する。実線が小サイズ紙通紙領域に対応する定着ローラ中央部の温度であり、点線が非通紙部領域に対応する定着ローラ端部の温度である。このように小サイズ紙の連続通紙時の場合でも定着ローラ１は通紙域全域Ｐ１で１７０℃〜２３０℃の温度を維持でき、プロダクティビティーを落とすことなく小サイズ紙を連続通紙できるとともに、この直後の大サイズ紙が通紙されても良好な画像定着を実行させることができる。

また、本実施例における加熱部材である定着ローラ１は所定の像加熱温度である定着温度１９５℃以上である２００℃で透磁率の変化点を持ち、定着ローラ１の破壊温度以下に透磁率が１になる特性を持つ誘導発熱体材料からなるので、端部昇温が始まる温度はすでに透磁率の変化点を超えているため、その後の端部昇温速度は緩やかになるから第２のサーミスタ１２の検知温度が２２０℃を越えた場合の磁束遮蔽板ＯＮ動作回数が少なくなるとともに、動作した場合、定着ローラ端部の急激な温度低下が見られ、磁束遮蔽板自体が昇温する前に磁束遮蔽板をＯＦＦ位置に退避動作させることが可能となる。同様に、本実施例における定着ローラ１のキュリー温度は定着温度（１９５℃）以上装置の耐熱温度よりも小さい温度である為、非通紙部の発熱量は定着温度を超えてキュリー温度に近づくことで通紙領域に比べ発熱量が小さくなり、非通紙部昇温は低減されるため、磁束低減部材の動作回数が少なくてすむ。

尚、キュリー温度の測定方法は以下のように測定することができる。本実施例では岩通計測株式会社製のＢ−Ｈアナライザー（型番：ＳＹ−８２３２）を用いて測定した。測定試料である定着ローラの一部を測定装置の所定の一次コイルと二次コイルを巻きつけて周波数２０ｋＨｚで測定する。測定試料はコイルが巻きつけられる形状であれば構わない（形状が異なることで透磁率の絶対値は異なるが、キュリー温度は殆ど変わらない）。

試料にコイルを設定したら、恒温室に試料を入れて温度を飽和させ、その温度における透磁率をプロットする。恒温室の温度を変えてやることで透磁率の温度依存性曲線が得られる。このとき透磁率が１となる温度をキュリー温度とする。ここで、透磁率が１となる温度は以下のように求める。恒温室の温度を上昇させていき、ある温度で透磁率が変化しなくなる。この温度を透磁率が１となった温度（キュリー温度）とみなす。

上記において制御部１０４による磁束遮蔽板８のＯＮ位置−ＯＦＦ位置変移制御は第１と第２のサーミスタ１１・１２の温度差に基づいて実行させることも出来る。

また上記の実施例は大サイズ紙と小サイズ紙の２種類の記録材に対応して磁束遮蔽板８の開閉（ＯＮ位置とＯＦＦ位置の切換え）は１段であるけれども、３種類以上のサイズの記録材に対応させて多段に開閉する構成にすることもできる。図７は、大・中・小の３種類のサイズの記録材に対応させた磁束遮蔽板８の斜視模型図である。

本実施例では、小サイズ通紙時における非通紙部昇温対策として、磁束低減部材である磁束遮蔽部材を小サイズ非通紙部に対応する昇温部とコイルの間にあるＯＮ位置に向けて移動させることで、非通紙部領域に作用する磁束を低減させ、非通紙部昇温を防止もしくは低減したが、磁束低減領域は非通紙部に限らず、以下のように通紙部でもよい。例えば通常大サイズ紙を通紙する時に予め、所定の小サイズ通紙領域に相当する磁束を低減させておき、この状態で加熱ローラの温度が長手方向に略均一化するように発熱分布を設定しておき、所定の小サイズ紙を通紙することで非通紙部が所定温度まで昇温した場合に、磁束低減部材を、所定の小サイズ通紙領域に相当する磁束を低減させる位置から退避させることで、小サイズ通紙部の作用磁束（発熱量）を非通紙部の作用磁束（発熱量）よりも多くさせ、非通紙部昇温を防止、もしくは低減することができる。

図８は本実施例における定着装置１１４の要部の拡大横断面模型図、図９は要部の正面模型図、図１０は定着ローラと放熱部材としての放熱ローラの関係説明図である。

本実施例の発熱部材としての定着装置１１４も前記実施例１と同様に加熱ローラ型で、電磁誘導加熱方式の加熱装置である。実施例１の定着装置１１４との相違点は、磁束遮蔽板８を無しにして、その代わりに定着ローラ１の非通紙領域に対応する外面部分に対して接離変移制御される金属等の放熱ローラ１６を配設し、この放熱ローラ１６の定着ローラ１に対する接離動作制御により、定着ローラ１の記録材が通過する全域Ｐ１において所定の一定範囲内の温度で維持するようにした構成にある。実施例１の定着装置１１４と共通する構成部材・部分・要素には共通の符号を付して再度の説明を省略する。

温度低減部材としての放熱ローラ１６は定着ローラ１の非通紙領域部分に対応する外面に接触する放熱ローラ部分を有していて、保持枠体１７に回転自在に保持され、その保持枠体１７が電磁ソレノイド装置等の駆動源１１７で不図示のガイドに沿って動かされることで、定着ローラ１に対して接離変移される。

放熱ローラ１６が定着ローラ１に接触した状態の変移位置を放熱ローラ−ＯＮ位置とする。また放熱ローラ１６が定着ローラ１から離間した状態の変移位置を放熱ローラ−ＯＦＦ位置とする。放熱ローラ１６は常時は放熱ローラ−ＯＦＦ位置をホームポジションとしてこの位置に保持されている。

実施例１の場合と同様に、画像形成装置の制御部１０４は装置のメイン電源スイッチのＯＮにより装置を起動させて所定の作像シーケンス制御をスタートさせる。定着装置１１４は駆動源Ｍ１の起動により定着ローラ１の回転が開始される。この定着ローラ１の回転に従動して加圧ローラ２も回転する。また制御部１０４はコイル起動電源１１６を起動させて誘導コイル６に高周波電流（例えば１０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ）を流す。これにより誘導コイル６の周囲に高周波交番磁束が発生し、定着ローラ１が電磁誘導発熱して所定の定着温度、本実施例では１９５℃に向かって昇温していく。この定着ローラ１の昇温が第１および第２のサーミスタ１１および１２で検知され、その検知温度情報が制御部１０４に入力する。

制御部１０４は第１のサーミスタ１１を温調用の温度検知手段としてこの第１のサーミスタ１１から入力する定着ローラ１の検知温度が所定の定着温度１９５℃に維持されるようにコイル起動電源１１６から誘導コイル６に供給される電力を制御して定着ローラ１の温度立上げ、定着温度１９５℃での温調を行う。この場合、放熱ローラ１６は常時は定着ローラ１から離間したＯＦＦ位置に変移されて保持されているので、定着ローラ１は大サイズ紙通紙領域幅Ｐ１の全域が定着温度１９５℃に立ち上げられて温調される。そして、この温調状態において、定着ニップ部Ｎに対して作像部側から未定着トナー像ｔを担持した被加熱材としての記録材Ｐが導入されて定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていくことで、定着ローラ１の熱と定着ニップ部Ｎの加圧力で、未定着トナー像ｔが記録材Ｐの面に加熱定着される。

通紙される記録材Ｐが小サイズ紙の場合は、定着ニップ部Ｎの大サイズ紙通紙領域幅Ｐ１と小サイズ紙通紙領域幅Ｐ２との差領域が非通紙部領域となり、小サイズ紙の通紙が連続的になされと、通紙域である小サイズ紙通紙領域幅Ｐ２に対応する定着ローラ部分の温度は所定の定着温度１９５℃に温調維持されるけれども、非通紙部領域に対応する定着ローラ部分の温度はこの定着ローラ部分の熱が記録材やトナー画像の加熱に消費されないので所定の定着温度１９５℃を越えて昇温（非通紙部昇温）していく。

第２のサーミスタ１２はこの非通紙部領域に対応する定着ローラ部分の温度を検知しその温度検知情報を制御部１０４に入力する。制御部１０４はこの第２のサーミスタ１２から入力する温度検知情報に基づいて駆動源１１７を制御して、放熱ローラ１６をＯＮ位置またはＯＦＦ位置に変移させることで、定着ローラ１の記録材が通過する全域Ｐ１において所定の一定範囲内の温度で維持する。

本実施例では、誘導コイル６の耐熱温度が２３５℃であり、低温オフセット温度が１７０℃であるため、小サイズ紙の連続通紙時の場合でも定着ローラ１の通紙域全域Ｐ１がこの温度範囲１７０℃〜２３０℃に入るように、制御部１０４は第２のサーミスタ１２から入力する温度検知情報に基づいて駆動源１１７を制御して、放熱ローラ１６をＯＮ位置またはＯＦＦ位置に変移させる。

すなわち本実施例では、第２のサーミスタ１２の検知温度が２２０℃を越えた場合、放熱ローラ１６をＯＮ位置に変移させるように制御部１０４により駆動源１１７を制御させている。放熱ローラ１６がＯＮ位置に変移されることで、非通紙領域に対応する定着ローラ部分の熱が接触した放熱ローラ１６により奪われて該非通紙領域に対応する定着ローラ部分の温度は降温していく。この定着ローラ部分の降温状態も第２のサーミスタ１２で検知され、該第２のサーミスタ１２の検知温度が１８０℃を下回った場合、放熱ローラ１６をＯＦＦ位置に変移させるように制御部１０４により駆動源１１７を制御させている。放熱ローラ１６がＯＦＦ位置に変移されることで、非通紙領域に対応する定着ローラ部分の放熱ローラ１６による奪熱がなくなり、非通紙領域に対応する定着ローラ部分が再び昇温していく。

上記において、温度低下有効位置への移動温度と、それよりも低い温度である温度低下無効位置への移動温度は、少なくとも５℃以上、望ましくは１０℃以上の温度幅をもつことが好ましい。

図１１に小サイズ紙（Ｂ５Ｒ）を通紙した場合の上記制御による定着ローラ中央部と定着ローラ端部の温度勾配を示したグラフを記載する。実線が小サイズ紙通紙領域に対応する定着ローラ中央部の温度であり、点線が非通紙部領域に対応する定着ローラ端部の温度である。このように小サイズ紙の連続通紙時の場合でも定着ローラ１は通紙域全域Ｐ１で１７０℃〜２３０℃の温度を維持でき、プロダクティビティーを落とすことなく小サイズ紙を連続通紙できるとともに、この直後の大サイズ紙が通紙されても良好な画像定着を実行させることができる。

また、本実施例における加熱部材である定着ローラ１は定着温度１９５℃以上である２００℃で透磁率の変化点を持ち、定着ローラ１等の装置構成部材の破壊温度（耐熱温度）以下に透磁率が１になる特性を持つ誘導発熱体材料からなるので、端部昇温が始まる温度はすでに透磁率の変化点を超えているため、その後の端部昇温速度は緩やかになるから第２のサーミスタ１２の検知温度が２２０℃を越えた場合の放熱ローラＯＮ動作回数少なくなるとともに、動作した場合、定着ローラ端部の急激な温度低下が見られ、定着ローラとの接触で放熱ローラに汚れなどが付着する前に放熱ローラをＯＦＦ位置に退避動作させることが可能となる。

上記において制御部１０４による放熱ローラ１６のＯＮ−ＯＦＦ位置変移制御は第１と第２のサーミスタ１１・１２の温度差に基づいて実行させることも出来る。

［その他］
１）本発明の電磁誘導加熱方式の加熱装置は、実施例の画像加熱定着装置としての使用に限られず、未定着画像を記録材に仮定着する仮定着装置、定着画像を担持した記録材を再加熱してつや等の画像表面性を改質する表面改質装置等の像加熱装置としても有効である。またその他、例えば、紙幣等のしわ除去用の熱プレス装置や、熱ラミネート装置、紙等の含水分を蒸発させる加熱乾燥装置など、シート状部材を加熱処理する加熱装置として用いても有効であることは勿論である。

２）加熱部材の形態はローラ体に限られず、エンドレスベルト体など他の回転体形態にすることができる。また、加熱部材は誘導発熱体単体の部材として構成することもできるし、誘導発熱体の層を含む、耐熱性樹脂・セラミックス等の他の材料層との２層以上の複合層部材として構成することもできる。

３）磁束発生手段による誘導発熱体の誘導加熱は実施例の内部加熱方式に限られず、磁束発生手段を誘導発熱体の外側に配設した外部加熱方式の装置構成にすることもできる。

４）温度検知手段１１・１２・１９はサーミスタに限らず、温度検知素子であればよく、また接触式でも非接触式でも構わない。

５）実施例の装置は被加熱材（記録材）の搬送を中央基準で搬送する装置構成であるが、片側基準で搬送する構成の装置にも本発明は有効に適用することができる。

６）また、実施例の装置は大小２種類のサイズの被加熱材（記録材）に対応する装置構成であるが、本発明は３種類以上のサイズの被加熱材（記録材）を通紙する装置にも適用することができる。

実施例１における画像形成装置例の概略構成図 実施例１における画像加熱定着装置の要部の拡大横断面模型図 同じく要部の正面模型図 その縦断正面模型図 実施例１における磁束遮蔽板の外観斜視図 実施例１における定着ローラの温度勾配図 磁束遮蔽板の他の構成例の外観斜視図 実施例２における定着装置の要部の拡大横断面模型図 同じく要部の正面模型図 実施例２における定着ローラと放熱ローラの関係説明図 実施例２における定着ローラの温度勾配図

符号の説明

１・・定着ローラ（加熱部材）、２・・加圧ローラ（加圧部材）、３・・コイル・アセンブリ（磁束発生手段）、４・・ボビン、５・・コア、６・・誘導コイル、７・・ステー、８・・磁束遮蔽板（磁束遮蔽手段）、１６・・放熱ローラ（放熱部材）

Claims (3)

1. 磁束発生手段と、前記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発熱部材と、を有し、前記発熱部材の熱により被加熱材上の像を加熱する加熱装置において、
   前記発熱部材の所定領域の温度を低下させる温度低下部材と、前記所定領域の温度に関する情報を検知する温度検知手段と、前記温度低下部材を前記所定領域の温度を低下させる有効位置と前記有効位置から退避した位置との間を移動させる移動手段と、を有し、前記移動手段は前記温度検知手段の検知結果に基いて前記温度低下部材を移動させること、および前記発熱部材のキュリー温度が所定の像加熱温度温度以上装置の耐熱温度よりも小さいことを特徴とする加熱装置。
2. 前記温度低減手段は前記磁束発生手段からの発生する磁束のうち前記発熱部材に作用する磁束を低減する磁束低減部材であることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記磁束発生手段はコイルであり、前記コイルは前記発熱部材の軸方向に沿って巻かれており、前記発熱部材の発熱領域が周方向の一部のみとなるように前記コイルと前記発熱領域が間隙を有して前記コイルは配置されており、前記有効位置は前記間隙における前記コイルの巻き中心位置であることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。