JP2006120524A

JP2006120524A - 加熱装置

Info

Publication number: JP2006120524A
Application number: JP2004308503A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Suzuki; 仁鈴木; Naoyuki Yamamoto; 直之山本; Takahiro Nakase; 貴大中瀬
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-10-22
Filing date: 2004-10-22
Publication date: 2006-05-11
Also published as: US20060086719A1; US7205514B2

Abstract

【課題】磁束調整部材により調整される発熱部材の磁束作用領域で被加熱材サイズに応じて生ずる過昇温の低減化。
【解決手段】磁束調整部材８が所定の磁束調整位置にある場合において、前記磁束作用領域が被加熱材のサイズに対応するか否かを判断する判断手段２３を有し、前記判断手段の判断結果に基いて被加熱材を単位時間当たりに通過させる枚数を低下させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、レーザービームプリンター等の画像形成装置に用いて好適な電磁誘導加熱方式の加熱装置に関するものである。

昨今、ＯＡ機器の省エネルギー動向から、レーザービームプリンター・複写機等の画像形成装置に搭載される加熱装置としての画像加熱定着装置としては、省エネルギーおよびクイックスタート性を両立させるために、一般的なハロゲンランプを加熱源とする熱ローラ方式の定着装置に代えて、電磁誘導加熱方式の定着装置が一部実用化されてきている。

特許文献１には、磁束発生手段と、磁束発生手段からの磁束により発熱する発熱部材と、を有し、発熱部材の発熱により記録材上の未定着画像を加熱定着する電磁誘導加熱方式の定着装置が記載されている。

発熱部材については、省エネルギーおよびクイックスタート性の観点から、鉄やニッケル、ＳＵＳなどを用いて薄肉化を行っている。これは発熱部材の熱容量を下げつつ強度を保つための構成であるが、小サイズ記録材を通紙した場合などに生じる非通紙部領域の過昇温問題が大きくなってくる。

そこで、特許文献１の電磁誘導加熱方式の定着装置においては、磁束発生手段から発熱部材へ届く磁束の一部を遮蔽する磁束調整部材を配置し、該磁束調整部材の位置を発熱部材における記録材の通紙範囲に応じて変位手段により変化させることで発熱部材の非通紙部領域における温度上昇を抑制する磁束調整手段を具備させている。
特開平１０−７４００９号公報

しかしながら、小サイズ記録材の連続通紙時には、磁束調整部材で磁束遮蔽されている非通紙部領域以外の通紙領域に対応する発熱部材部分は適切な温度に維持されるけれども、小サイズ記録材の連続通紙後すぐに該小サイズ記録材よりも更にサイズの小さい記録材が通紙された場合には、該記録材端と通紙領域端との間に非通紙部領域が生じる。この場合、記録材端と通紙領域端間の非通紙部領域では熱を奪うものがない上に磁束遮蔽がなされないため過昇温が生じてしまう。

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、磁束調整部材により調整される発熱部材の磁束作用領域で被加熱材サイズに応じて生ずる過昇温の低減化を可能する電磁誘導加熱方式の加熱装置を提供することを目的とする。

本発明に係る代表的な加熱装置の構成は、磁束発生手段と、前記磁束発生手段からの磁束により発熱する発熱部材と、前記発熱部材の被加熱材搬送方向に直交する幅方向に関する前記発熱部材への磁束作用領域を調整する磁束調整手段と、を有し、前記発熱部材の発熱により被加熱材を加熱する加熱装置であって、前記磁束調整手段は磁束調整部材と、前記磁束調整部材を移動させる移動手段を有し、前記移動手段により前記磁束調整部材を所定の磁束調整位置に移動させることで前記発熱部材の被加熱材搬送方向に直交する幅方向に関する温度分布を調整する加熱装置において、前記磁束調整部材が所定の磁束調整位置にある場合において、前記磁束作用領域が被加熱材のサイズに対応するか否かを判断する判断手段を有し、前記判断手段の判断結果に基いて被加熱材を単位時間当たりに通過させる枚数を低下させることを特徴とする加熱装置、である。

本発明によれば、発熱部材において磁束調整部材によって調整される被加熱材搬送方向に直交する幅方向に関する磁束作用領域が被加熱材のサイズに対応するか否かを判断手段で判断すると共にその判断結果に基いて被加熱材の単位時間当たりの通過枚数を低下させるので、上記磁束作用領域において被加熱材サイズに応じて生ずる過昇温の低減化が可能となる。

以下、本発明を図面に基づいて詳しく説明する。

（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本体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、制御手段としての制御部（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被加熱材としての用紙やＯＨＰシート等の記録材（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、最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、最小サイズ記録材を積載収容した第３のカセット給紙部１１２と、第１、第２または第３のカセット給紙部１１０・１１１・１１２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部１１３を有している。記録材搬送部１１３は、記録材給送手段としての記録材給送ローラ１１４を有し、この給送ローラ１１４によって記録材Ｐの紙間（先行記録材の後端と後続記録材の先端との間の間隔）を調整することで、所定のスループットをもって上記記録材Ｐを転写部Ｔに給送する。

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１１６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１１７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１１５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１１６
図２は定着装置１１６の一例の構成模型図、図３は定着装置の長手方向の構成模型図である。

本例に示す定着装置１１６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）の圧接ニップ部（定着ニップ部、加熱ニップ部）Ｎを形成させた誘導発熱性の発熱部材としての回転体（誘導発熱体）１と加圧回転体たる加圧ローラ２とを主体とする。

回転体１は、例えばＮｉ、Ｆｅ、ＳＵＳなどの誘導発熱性の材料を用いて形成された、肉厚０．０２ｍｍ〜３．０ｍｍ程度の中空（円筒状）の芯金（金属層、導電層）１ａを有するローラ（以下、定着ローラと記す）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）１ｂを形成してある。

この定着ローラ１はその長手両端部側をそれぞれ定着装置の第一側板（定着ユニットフレーム）２１・２２間に軸受２３・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ユニット３を挿入して配置してある。

加圧ローラ２は、軸心２ａと、該軸心２ａの周囲に形成された耐熱ゴム層２ｂと、該耐熱ゴム層２ｂの表面に形成されたフッ素樹脂等より成る耐熱離型層２ｃとから成る。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、軸心２ａの長手両端部側をそれぞれ上記第一側板２１・２２間に軸受２６・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耐熱ゴム層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ニップ部Ｎを形成させている。

コイルユニット３は、ホルダ４、磁性材からなるＴ字形状の磁性コア（芯材）５、励磁コイル（誘導発熱源）６等の組み立て体である。磁性コア５はホルダ４に形成した通孔に挿入させてあり、励磁コイル６はこのホルダ４の周囲に銅線を巻回して形成されている。このホルダ４、磁性コア５および励磁コイル６は一体的にユニット化されている。磁性コア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、アモルファス、珪素鋼板等が適している。ホルダ４は磁性コア５と励磁コイル６とを絶縁する絶縁部として機能している。

励磁コイル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。励磁コイル６の芯線として所定径の細線を所定本数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のセンタコア５ａを周回するようにホルダ４の形状に合せて横長舟型に複数回巻回して励磁コイルとしてある。これにより磁性コア５は励磁コイル６の巻き中心付近に配置される。励磁コイル６は定着ローラ１の長手方向に巻かれている。６ａ・６ｂは上記励磁コイル６の２本のリード線（コイル供給線）であり、ホルダ４の長手一端部側の丸軸形状部４ａの中空部から外部に引き出して励磁コイル６に高周波電流を供給する駆動電源１３に接続してある。

上記のコイルユニット３は、ホルダ４を所定の角度姿勢でその両端部側をそれぞれ定着装置の第二側板２４・２５に非回転に固定支持させて、定着ローラ１の内面と励磁コイル６との間に一定のギャップを形成している。コイルユニット３は定着ローラ外部に露呈しないように収納されている。

上記定着ローラ１は一端部側に設けられた駆動ギアＧ１がモーター等による駆動源Ｍにより回転駆動されることによって、矢印Ａにて示す時計回りに回転される。加圧ローラ２は定着ローラ１の回転に伴って矢印Ｂにて示す反時計回りに従動回転する。

高周波駆動電源１３は、制御部１０４からの信号によりコイルユニット３の励磁コイル６に高周波電流（交番電流）を供給する。コイルユニット３では、励磁コイル６は駆動電源１３から供給される高周波電流によって高周波磁界（交番磁束）を定着ローラ長手方向に発生させ、その交番磁束は磁性コア５に導かれてニップ部Ｎに対向した定着ローラ１に渦電流を発生させる。その渦電流は定着ローラ１の固有抵抗によってジュール熱を発生させる。これにより定着ローラ１が電磁誘導発熱状態になる。そして、定着ローラ１は回転駆動されることによって表面温度が均一化される。

定着ローラ１の外周上には、定着ローラ１の温度を検出する温度検出手段としての温度センサ１１が設けられている。この温度センサ１１は、定着ローラ１を隔てて励磁コイル６に向かい合うように、定着ローラ１の表面に圧接または近接されている。また、温度センサ１１は、例えば、サーミスタより構成され、このサーミスタで定着ローラ１の温度を検出しつつ、この検出信号に基づいて制御部１０４により駆動電源１３を制御することによって定着ローラ１の温度が定着温度（目標温度）となるように励磁コイル６への通電が制御される。上記の温度センサ１１は、励磁コイル６に向かい合うように定着ローラ１の内面に圧接または近接して配置してもよい。

定着ローラ１の上方にはさらに温度異常上昇時の安全機構として、サーモスタット２１が設けられている。このサーモスタット２１は、定着ローラ１の表面に接触または近接して配置されており、予め設定された温度になると接点を開放して励磁コイル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。

定着ローラ１および加圧ローラ２の回転駆動状態において、未定着トナー画像ｔが転写されている記録材Ｐは、矢印Ｃで示す方向から導入され、ニップ部Ｎに通紙される。ニップ部Ｎでは記録材Ｐを挟持搬送する。その搬送過程で記録材Ｐは、加熱された定着ローラ１の熱と、加圧ローラ２から作用する圧力とが加えられる。これにより、記録材Ｐ上には未定着トナーが固着され、定着トナー画像が形成される。ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐは、先端部が定着ローラ１の表面に当接する分離爪１２により定着ローラから剥離されて図中左方向に搬送される。

前記のホルダ４および分離爪１２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。

２２は磁束調整手段であり、磁束調整部材８と移動手段としての磁束調整部材駆動機構１５を有する。磁束調整部材８は定着ローラ１とコイルユニット３との間に挿入して配置されている。本例の磁束調整部材８は、図２に示すように、定着ローラ１の長手方向において、定着ローラ内面と対向する励磁コイル６を覆う円弧曲面を呈してなり、定着ローラ１とコイルユニット３の間に一定のギャップを持って定着ローラ内面に沿うようにして置かれている。図３に示すように前記ホルダ４の長手両端部側はそれぞれ丸軸形状部４ａにしてあり、磁束調整部材８はその長手両端部側をそれぞれ軸受１０を介して上記ホルダ４の長手両端部側の丸軸形状部４ａに対して回動自由に支持させて配設してある。すなわち、ホルダ４、磁性コア５および励磁コイル６等の組み立て体であるコイルユニット３に対して開閉動作可能に配設してある。磁束調整部材８の材質としては、導電体であって固有抵抗の小さい非磁性金属材料であるＣｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕもしくはこれらの非磁性金属材料を含む合金等が適している。磁束調整部材８の形状として、定着ローラ１の記録材搬送方向に直交する幅方向（ニップ部長手方向）に関する定着ローラ１への磁束作用領域を調整する形状とされる。すなわち、上記幅方向においてコイルユニット３から定着ローラ１に対する作用磁束の磁束密度を調整する形状とされる。ここで定着ローラ１に関して磁束作用領域とは、上記幅方向においてコイルユニット３の磁性コア５の長さに対応する領域であり、最大サイズ記録材の最大サイズ通紙域ＰＷ１（図４参照）と対応している。磁束調整部材８の形状および磁束調整部材駆動機構１５については追って説明する。

本実施例においては、定着装置１１６のニップ部Ｎへの記録材通紙は記録材中心の中央基準である。図３においてＳはその記録材中心導入基準線である。ここで、記録材に関してサイズとは、記録材の平面において記録材搬送方向と直交する方向の記録材幅寸法である。ＰＷ１は通紙可能な記録材の最大サイズ通紙域である。この最大サイズ通紙域ＰＷ１に対応するサイズの記録材を最大サイズ記録材とする。ＰＷ２は通紙可能な記録材の小サイズ通紙域である。この小サイズ通紙域ＰＷ２に対応するサイズの記録材を小サイズ記録材とする。

図４に磁束調整部材８の形状の一例を示す。図４は定着ローラ１に対する各種サイズの記録材の通紙域と非通紙域の関係の説明図である。

磁束調整部材８は、コイルユニット３から定着ローラ１に対する作用磁束の磁束密度を調整する２つの磁束調整部８ａと、この磁束調整部を連結すると共に磁束密度を調整しない連結部８ｂからなる。各磁束調整部８ａは連結部８ｂの両側において突起状に定着ローラ円面に沿って延び出ている。連結部８ｂは、鎖線にて示す磁束調整位置において磁束の影響を受けにくい場所に位置するように配置されている。また、連結部８ｂには中央基準の記録材通紙に対応させて各磁束調整部８ａを定着ローラ円面と平行に保持するよう強度を持たせている。連結部８ｂは記録材通紙が片側基準の場合や強度が必要でない場合はなくても良い。磁束調整部８ａは、磁束調整位置において磁束密度を調整したい領域に位置するように配置されている。本実施例において、２つの磁束調整部８ａの内端面間の寸法は、例えば記録材通紙の上で頻度の高いＡ４ＲやＢ５Ｒ等の小サイズ記録材における小サイズ通紙域ＰＷ２と略同じにしてある。また、２つの磁束調整部８ａの外端面間の寸法は、Ａ４等の最大サイズ記録材における最大サイズ通紙域ＰＷ１と最大サイズ非通紙域ＰＷ１´との加算寸法と略同じにしてある。

すなわち、磁束調整部材８は定着ローラ１の内部に移動可能に配置されている。そして磁束調整部材８は、記録材Ｐの搬送方向に直交する幅方向の定着ローラ１への作用磁束領域を段階的に調整する２つの調整部８ａを有し、搬送可能な記録材Ｐの幅の種類の数よりも調整部８ａの数の方が少ない構成である。

２３は判断手段であり、サイズ検知手段１４と制御部１０４を有する。サイズ検知手段１４は記録材Ｐのサイズを検知するものであり、例えば画像形成装置１００に設けたユーザー操作パネルの複数のプッシュスイッチの入力された信号の組み合わせにより、制御部１０４が記録材サイズを判断するようになっている。また、サイズ検知手段１４は下記のような構成としても良い。サイズ検知手段１４は、記録材搬送時サイズ検知手段１４ａ、操作パネル１４ｂ、カセットサイズ検知手段１４ｃ等からなり、カセットサイズ検知手段１４ｃ、記録材搬送時サイズ検知手段１４ａはそれぞれ超音波センサ等によって構成される。制御部１０４において記録材サイズの判断は基本的には予め設定されたユーザー操作パネルで選択された記録材サイズによる信号とするが、ユーザーの誤操作、給紙カセット１１０・１１１・１１２ヘの記録材サイズ誤挿入による記録材サイズの誤った判断を避けるため、給紙カセット１１０・１１１・１１２、記録材搬送時の搬送経路１１２に置かれた上記センサによって検出される信号と上記信号との組み合わせを併用して記録材サイズの判断を行うようにしても良い。

磁束調整部材駆動機構１５は制御部１０４からの信号により磁束調整部材８を駆動（変位制御）するものである。駆動機構１５は、モーターなどを含む駆動系からなり、磁束調整部材８の一端部側に設けたギアＧ２を回転駆動することによって、磁束調整部材８を定着ローラ１の周方向に回転駆動させる。モーターには、例えばステッピングモーターなどが使用される。

図２及び図４を参照して磁束調整部材８の動作位置を説明する。磁束遮蔽板８の動作はサイズ検知手段１４の信号に基づいて制御部１０４が磁束調整部材駆動機構１５を制御することによって行われる。

サイズ検知手段１４が例えば最大サイズ記録材を検知すると、制御部１０４は磁束調整部材駆動機構１５を制御して、磁束遮蔽板８をコイルユニット３から発生する高周波磁界(以下、磁束と記す)をおおよそ妨げない退避位置すなわち励磁コイル６から離れた所定の位置（図２にて１点鎖線で示す位置）に回転移動させる。この場合、コイルユニット３から発生する磁束について定着ローラ１に作用する磁束密度が磁束調整部材８によって調整されていない状態である。

一方、サイズ検知手段１４が小サイズ記録材を検知すると、制御部１０４は磁束調整部材駆動機構１５を制御して、上記退避位置から磁束調整部材８を励磁コイル６と対向する磁束調整位置（図２にて実線で示す位置）まで回転移動させる。この場合、コイルユニット３から発生する磁束について定着ローラ１に作用する磁束密度が磁束調整部材８の磁束調整部８ａによって調整されている状態である。この状態では磁束調整部８ａは定着ローラ１への作用磁束の密度分布を減少させるよう調整する。これによって定着ローラ１において各磁束調整部８ａと対応する小サイズ非通紙域ＰＷ２´の発熱を低減でき、定着ローラ長手方向に関する温度分布を調整できる。これにより小サイズ記録材を定着処理する際に磁束調整部８ａと対応する定着ローラ両端部の磁束調整域１Ｗａによって小サイズ非通紙域ＰＷ２´の温度上昇を防止できる。

（３）過昇温発生要因
図５は最大サイズ記録材通紙時および最小サイズ記録材通紙時の定着ローラ幅方向（以下、定着ローラ長手方向と記す）の温度分布図である。最大サイズ記録材を通紙した場合、定着ローラ１の最大サイズ通紙域ＰＷ１は最大サイズ記録材の紙幅と対応しているので、その通紙域全域で熱が最大サイズ記録材に奪われる。このため、図５のように最大サイズ記録材（Ａ４）が通紙される最大サイズ通紙域ＰＷ１では定着ローラ温度は定着温度以下の温度分布となる。

しかしながら、上述のように磁束調整部材８を磁束調整位置に位置させた状態において、Ａ５Ｒや葉書等の最小サイズ記録材を連続的に所定枚数通紙させると、図４のように最小サイズ記録材に対応する最小サイズ通紙域ＰＷ３の両側に最小サイズ非通紙域ＰＷ３´が生じる。このとき、図５のように最小サイズ非通紙域ＰＷ３´と磁束調整部８ａにより調整されない非磁束領域１Ｗｂの差領域ＰＷｕで定着温度を超えて過昇温が発生することがわかった。この差領域ＰＷｕは図４の最小サイズ過昇温域に対応している。これは定着ローラ１において磁束調整部材８の磁束調整部８ａにより調整されない非磁束調整域１Ｗｂが小サイズ通紙域ＰＷ３に対応する適正な幅寸法となっておらず、熱を奪わない領域が生じるためである。

本実施例において、適正な幅寸法とは非磁束調整域１Ｗｂと記録材サイズが定着ローラ長手方向においておおよそ同じ寸法となる場合を指す。従って、磁束調整部を多段階具備させた磁束調整部材において、その磁束調整部により調整されない非磁束調整域内に上記差領域が生ずる場合を含む。

更に実際には、多種多様なサイズの記録材全てに対し定着性を確保しながら磁束調整部材８を動作させる必要がある。磁束調整部材８を用いて定着ローラ１の温度分布を調整するためには磁束調整部８ａを多段階の形状、または磁束調整部８ａを斜め形状とするなどが考えられる。しかしながら、磁束調整部材８の動作制御が複雑となることや、形状が複雑になることにより、定着ローラ１内の限られたスペースにおいて収まる形状にならないなどの問題が生じる。

また、多種多様なサイズの記録材全てに対応させることができたとしても、最小サイズ記録材の連続通紙後に、最大サイズ記録材（例えばＡ４）を通紙しようとすると、定着ローラ１端部での温度低下が大きくなりすぎて所望の温度分布が得られず、定着不良となる不具合も生じる。このような時には所望の温度分布となるまで定着動作を行わず復帰時間を設けることが考えられるけれども、復帰には時間がかかり、ユーザーから見れば使い勝手が悪くなる。

（４）過昇温低減策
そこで、本実施例では、定着ローラ１の非磁束調整域１Ｗｂより小さいサイズの記録材を記録材サイズ検知手段１４が検知した場合に、磁束調整部材８を磁束調整位置に移動しかつ記録材のスループットダウンを行う構成とした。ここで、スループットダウンとは、記録材をニップ部Ｎに単位時間当たりに通過させる枚数（通紙枚数）を低下させることである。

図２において、制御部１０４には過昇温シーケンスモードが記憶されている。制御部１０４では、サイズ検知手段１４から検知信号を取り込み、検知サイズが最小サイズ記録材に対応するか否かを判断する。検知サイズが最小サイズ記録材に対応していれば、駆動機構１５を制御して磁束調整部材８を磁束調整位置に移動させ、給送ローラ１１４によって記録材Ｐの紙間を調整することでスループットダウンを行う。

図６は過昇温シーケンスモードを実行した場合の定着ローラ１の時間的温度変化を示した図である。例えばＡ５Ｒや葉書などの最小サイズ記録材を通紙する場合に、サイズ検知手段１４が最小サイズ記録材を検知する時、本来のスループットをダウンさせる。スループットを落とすことにより定着ローラ１と最小サイズ記録材が接触している時間が増え定着性が良化する。その結果、駆動電源１３のコイルユニット３への使用電力（駆動電力）を下げることができる。これにより上記差領域ＰＷｕに対応する過昇温領域の温度を最小サイズ通紙域ＰＷ３に対応する中央の温度付近まで低減できる。よって磁束調整部材８とスループットダウンを併用することで差領域ＰＷｕの過昇温を低減しながら使用電力を減らし定着性を確保することが可能となる。

本実施例では定着装置１１６の他の実施例を説明する。本例の定着装置１１６において判断手段２３は温度検知手段１６ｂと制御部１０４を有する。図７は実施例２に係る定着装置１１６の構成模型図、図８は定着ローラ１に対する温度検知手段の配置例の説明図である。

温度検知手段１６ａ，１６ｂのうち、一方の温度検知手段１６ａは定着ローラ１上の最小サイズ通紙域ＰＷ３もしくはその近傍に配置されており、他方の温度検知手段１６ｂは定着ローラ１上の最小サイズ過昇温域ＰＷｕもしくはその近傍に配置されている。温度検知手段１６ａは通常動作の温調をする用途に用いる。温度検知手段１６ｂはスループットダウン制御をする用途に用いる。温度検知手段１６ａ，１６ｂとしてはサーミスタやサーモパイル、熱電対などが適宜用いられる。

本実施例では、過昇温低減策として、定着ローラ１の最小サイズ過昇温域ＰＷｕの温度を温度検知手段１６ｂにより検知し、その検知温度に基づいて、磁束調整部材８を磁束調整位置に移動しかつスループットダウンを行う構成とした。制御部１０４には過昇温シーケンスモードが記憶されている。制御部１０４では、温度検知手段１６ｂから検知信号を取り込み、検知温度が所定の判定基準温度に達したか否かを判断する。検知温度が判定基準温度に達したとき、駆動機構１５を制御して磁束調整部材８を磁束調整位置に移動させ、給送ローラ１１４によって記録材Ｐの紙間を調整することでスループットダウンを行う。

図９は過昇温シーケンスモードを実行した場合の定着ローラ１の時間的温度変化を示す図である。例えばＡ５Ｒや葉書などの最小サイズ記録材を通紙する場合に、温度検知手段１６ｂによる最小サイズ過昇温域ＰＷｕの検知温度に基づき上記判断が行われた時、本来のスループットをダウンさせる。これにより定着ローラ１上で定着温度まではスループットを落とさず使用できるため使い勝手が向上する。

実施例１と同様にスループットダウンにより差領域ＰＷｕと対応する過昇温領域の温度を最小サイズ通紙域ＰＷ３と対応する中央の温度付近まで低減できる。よって磁束調整部材８とスループットダウンを併用することで差領域ＰＷｕの過昇温を低減しながら使用電力を減らし定着性を確保することが可能となる。

本実施例では定着装置１１６の他の実施例を説明する。本例の定着装置１１６において判断手段２３は枚数検知手段１７と制御部１０４を有する。図１０は実施例３に係る定着装置１１６の構成模型図である。

枚数検知手段１７は、定着装置１１６に通す最小サイズ記録材の枚数を検知できるものであればよい。枚数検知手段１７としては、例えばフラグセンサー等の一般的なものやプリント枚数を設定する操作パネル等が適宜用いられる。

本実施例では、過昇温低減策として、枚数検知手段１７により最小サイズ記録材の通紙枚数を検知し、その検知枚数に基づいて、磁束調整部材８を磁束調整位置に移動しかつスループットダウンを行う構成とした。制御部１０４には過昇温シーケンスモードが記憶されている。制御部１０４では、枚数検知手段１７から検知信号を取り込み、検知枚数が所定の限界通紙枚数を超えたか否かを判断する。限界通紙枚数は非磁束調整域１Ｗｂを通紙した枚数により上昇する温度限界の通紙枚数に対応している。検知枚数が限界通紙枚数を超えれば、駆動機構１５を制御して磁束調整部材８を磁束調整位置に移動させ、給送ローラ１１４によって記録材Ｐの紙間を調整することでスループットダウンを行う。

図１１は過昇温シーケンスモードを実行した場合の定着ローラ１の時間的温度変化を示す図である。例えばＡ５Ｒや葉書などの最小サイズ記録材を通紙する場合に、枚数検知手段１７による最小サイズ記録材の検知枚数に基づき上記判断が行われた時、本来のスループットをダウンさせる。本実施例においては例えばＡ５Ｒを通紙する場合３０枚程度まで連続通紙が可能であった。これにより定着ローラ１上で定着温度まではスループットを落とさず使用できるため使い勝手が向上する。

本実施例では定着装置１１６の他の実施例を説明する。本例の定着装置１１６において判断手段２３は時間検知手段１８と制御部１０４を有する。図１２は実施例４に係る定着装置１１６の構成模型図である。

時間検知手段１８は、定着装置１１６に通す最小サイズ記録材の通紙時間（搬送時間）をカウントできるものであればよい。時間検知手段１８としては、例えばタイマー等の一般的なもので良い。

本実施例では、過昇温低減策として、時間検知手段１８により最小サイズ記録材の通紙時間を検知し、その検知時間に基づいて、磁束調整部材８を磁束調整位置に移動しかつスループットダウンを行う構成とした。制御部１０４には過昇温シーケンスモードが記憶されている。制御部１０４では、時間検知手段１８から検知信号を取り込み、検知時間が所定の限界通紙時間を超えたか否かを判断する。限界通紙時間は非磁束調整域１Ｗｂを通紙した時間により上昇する温度限界の通紙時間に対応している。検知時間が限界通紙時間を超えれば、駆動機構１５を制御して磁束調整部材８を磁束調整位置に移動させ、給送ローラ１１４によって記録材Ｐの紙間を調整することでスループットダウンを行う。

図１３は過昇温シーケンスモードを実行した場合の定着ローラ１の時間的温度変化を示す図である。例えばＡ５Ｒや葉書などの最小サイズ記録材を通紙する場合に、時間検知手段１８による最小サイズ記録材の検知時間に基づき上記判断が行われた時、本来のスループットをダウンさせる。本実施例においては例えばＡ５Ｒを通紙する場合３０ｓｅｃ程度まで連続通紙が可能であった。これにより定着ローラ１上で定着温度まではスループットを落とさず使用できるため使い勝手が向上する。

[その他]
１）本実施例では、磁束調整部材８において磁束調整部８ａにより小サイズ記録材の非通紙域ＰＷ２´の磁束を調整することで定着ローラ長手方向の温度分布を調整した。しかしながら、磁束調整部材はこれに限らず、定着ローラ長手方向の温度分布を調整できるものものであればよい。例えば磁束調整部材として、磁束調整部を小サイズ通紙域ＰＷ２（図４参照）に対応する領域（図では定着ローラの中央部）に設けたものを用いることができる。この場合、磁束調整部材をコイルユニットの励磁コイルに対して変位させて磁束調整部により定着ローラ長手方向の磁束分布を同長手方向に対して相対的に変化させる。これによって定着ローラ１の長手方向の温度分布の調整を行うことができる。

２）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、未定着画像を記録用紙に仮定着する仮定着装置、定着画像を担持した記録用紙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。

３）発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、発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。

４）磁束発生手段による発熱部材への誘導加熱は実施例の内部加熱方式に限られず、磁束発生手段を発熱部材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。

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。

画像形成装置の一例の概略構成模型図実施例１の定着装置の一例の構成模型図実施例１の定着装置の長手方向の構成模型図である定着ローラに対する各種サイズの記録材の通紙域と非通紙域の関係の説明図最大サイズ記録材通紙時および最小サイズ記録材通紙時の定着ローラ長手方向の温度分布図過昇温シーケンスモード実行時の定着ローラにおける時間的温度変化を示す図実施例２の定着装置の一例の構成模型図定着ローラに対する温度検知手段の配置例の説明図過昇温シーケンスモード実行時の定着ローラにおける時間的温度変化を示す図実施例３の定着装置の一例の構成模型図過昇温シーケンスモード実行時の定着ローラにおける時間的温度変化を示す図実施例４の定着装置の一例の構成模型図過昇温シーケンスモード実行時の定着ローラにおける時間的温度変化を示す図

符号の説明

１定着ローラ(発熱部材）、２加圧ローラ、
３コイルユニット（磁束発生手段）、４ホルダ、
５磁性コア５、６励磁コイル、８磁束調整部材、８ａ磁束調整部、
１１温度センサ、１２分離爪、１３高周波駆動電源、
１４紙サイズ検知手段、１５磁束調整部材駆動手段、
１６ａ、１６ｂ温度検知手段、１７枚数検知手段、
１８時間検知手段、２１サーモスタット、２２磁束調整手段、
２３判断手段、１０４ＣＰＵ、１１６定着装置、ｔトナー、Ｐ記録材

Claims

磁束発生手段と、前記磁束発生手段からの磁束により発熱する発熱部材と、前記発熱部材の被加熱材搬送方向に直交する幅方向に関する前記発熱部材への磁束作用領域を調整する磁束調整手段と、を有し、前記発熱部材の発熱により被加熱材を加熱する加熱装置であって、前記磁束調整手段は磁束調整部材と、前記磁束調整部材を移動させる移動手段を有し、前記移動手段により前記磁束調整部材を所定の磁束調整位置に移動させることで前記発熱部材の被加熱材搬送方向に直交する幅方向に関する温度分布を調整する加熱装置において、
前記磁束調整部材が所定の磁束調整位置にある場合において、前記磁束作用領域が被加熱材のサイズに対応するか否かを判断する判断手段を有し、前記判断手段の判断結果に基いて被加熱材を単位時間当たりに通過させる枚数を低下させることを特徴とする加熱装置。
前記判断手段は、前記被加熱材のサイズを検知するサイズ検知手段を有し、
前記サイズ検知手段の検知結果に基いて前記被加熱材を単位時間当たりに通過させる枚数を低下させることを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
前記判断手段は、前記磁束作用領域であって前記被加熱材が搬送されない領域に関する温度を検知する温度検知手段を有し、前記磁束調整部材が所定の磁束調整位置にある場合において、前記温度検知手段の検知結果に基いて前記被加熱材を単位時間当たりに通過させる枚数を低下させることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
前記判断手段は、前記被加熱材を通す枚数を検知する枚数検知手段を有し、前記磁束調整部材が所定の磁束調整位置にあって、前記磁束作用領域が被加熱材のサイズに対応しない場合において、前記被加熱材のサイズに対応しない時からの前記枚数検知手段の検知結果に基いて前記被加熱材を単位時間当たりに通過させる枚数を低下させることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
前記判断手段は、前記被加熱材を搬送する時間をカウントする時間検知手段を有し、前記磁束調整部材が所定の磁束調整位置にあって、前記磁束作用領域が被加熱材のサイズに対応しない場合において、前記被加熱材のサイズに対応しない時から所定時間経過した場合前記被加熱材の搬送速度を低下させることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
前記磁束調整部材は前記発熱部材の内部に移動可能に配置され、前記磁束調整部材は前記被加熱材の搬送方向に直交する幅方向の前記発熱部材への磁束作用領域を段階的に調整する複数の調整部を有し、搬送可能な被加熱材の幅の種類の数よりも前記調整部の数の方が少ないことを特徴とする定着装置。