JP2006126435A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】誘導加熱による定着において、どのような紙サイズにおいても安定した定着性を確保し、磁束調整時に定着ローラの過昇温を防止し、且つ、退避動作時の定着ローラの温度低下を防止することができる加熱装置を提供すること。
【解決手段】電磁誘導加熱方式の加熱装置において、磁束発生手段は励磁コイルと第１のコアと第２のコアから成り、高周波駆動電源、磁束調整部材、磁束調整部材駆動手段を有し、前記磁束調整部材は前記導電部材内において前記磁束調整部材駆動手段により導電部材上の磁束密度を調整する調整位置と導電部材上の磁束密度に対し影響が小さくなる退避位置を移動可能であり、前記磁束発生手段と前記磁束調整部材が退避位置にて形成される等価負荷抵抗をＲco、磁束発生手段と前記磁束調整部材が調整位置にて形成される等価負荷抵抗をＲco’とすれば、０．４＜Ｒco／Ｒco７＜１となる条件を満たす。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式によって画像形成を行う複写機、プリンタ等の画像形成装置に関するもので、電磁誘導方式の加熱装置及び画像形成装置に関するものである。

従来は、例えば励磁コイル近傍に磁束調整部材を配置し紙サイズにより調整部材を回転させる等して磁束の影響を少なくしていたものがある（例えば、特許文献１参照）。

以下、図９により従来の構成による作用について説明する。

昨今、ＯＡ機器の省エネルギー動向から、プリンタや複写機等に用いられる加熱装置としての画像加熱定着装置としては、省エネルギー及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、誘導加熱方式の定着装置が一部実用化されてきている。

一方、省エネルギー及びクイックスタート性の観点から発熱体として鉄やニッケル、ＳＵＳ等を用いて薄肉化を行っている。これは発熱体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を通紙した場合等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。

誘導加熱方式では図６に示すように非通紙部昇温の対策として、構成した磁気回路内に磁束を調整する手段を配置し定着ローラの長手方向において、磁束調整部材により発生した磁束分布を調整する手段が提案されている。これは例えば大サイズ紙を通紙する場合、磁束分布調整手段を磁束に対し平行になるよう配置することで影響を小さくし、小サイズ紙を通紙する場合には磁束に対して垂直となるよう配置することで作用するよう配置していた。これにより定着ローラ上での磁束密度分布が定着ローラ長手にて変化し得るため渦電流によるジュール発熱の分布を調整できる。即ち、紙サイズにより適切な温度分布となるよう調整を行っていた。

特開２００２−１１０３３６号公報（図１３）

しかしながら、導電性を有する磁束調整部材自身は厚みを持ち磁束に対し平行に配置しても実際には磁束の影響を受けてしまうため定着ローラ表面で温度分布が不均一となり、部分的な定着不良等の不具合を生じていた。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、誘導加熱による定着において、どのような紙サイズにおいても安定した定着性を確保し、磁束調整時に定着ローラの過昇温を防止し、且つ、退避動作時の定着ローラの温度低下を防止することができる加熱装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、固定若しくは移動する導電部材に磁束発生手段より発生した磁束を作用させて前記導電部材に発生する渦電流による発熱により被加熱材（紙）を加熱する電磁誘導加熱方式の加熱装置において、磁束発生手段は励磁コイルと第１のコアと第２のコアから成り、高周波駆動電源を有し、前記磁束発生手段により発生した磁束を調整する磁束調整部材を有し、前記磁束調整部材を駆動する磁束調整部材駆動手段を有し、前記磁束調整部材は前記導電部材内において前記磁束調整部材駆動手段により導電部材上の磁束密度を調整する調整位置と導電部材上の磁束密度に対し影響が小さくなる退避位置を移動可能であり、前記磁束発生手段と前記磁束調整部材が退避位置にて形成される等価負荷抵抗をＲco、磁束発生手段と前記磁束調整部材が調整位置にて形成される等価負荷抵抗をＲco’とすれば、
０．４＜Ｒco／Ｒco７＜１
となる条件を満たすことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、固定若しくは移動する導電部材に磁束発生手段より発生した磁束を作用させて前記導電部材に発生する渦電流による発熱により被加熱材（紙）を加熱する電磁誘導加熱方式の加熱装置において、磁束発生手段は励磁コイルと第１のコアと第２のコアから成り、高周波駆動電源を有し、前記磁束発生手段により発生した磁束を調整する磁束調整部材を有し、前記磁束調整部材を駆動する磁束調整部材駆動手段を有し、前記磁束調整部材は前記導電部材内において前記磁束調整部材駆動手段により導電部材上の磁束密度を調整する調整位置と導電部材上の磁束密度の影響が小さくなる退避位置を移動可能であり、前記導電部材と前記磁束発生手段と前記磁束調整部材が退避位置にて形成される等価負荷抵抗をＲcr、前記導電部材と前記磁束発生手段と前記磁束調整部材が調整位置にて形成される等価負荷抵抗をＲcr’とすれば、
１＜Ｒcr／Ｒcr’＜１．６
となる条件を満たすことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記磁束調整部材は周方向における最大幅または最大角度となる磁束調整部を有し、前記磁束調整部材は前記導電部材の発熱分布の影響を小さくする位置に退避動作を行い、前記磁束調整部材の前記磁束調整部と前記第２のコアとの距離をＤ１、前記第２のコアと前記導電部材の距離をＤ２、前記磁束調整部材の前記磁束調整部と前記導電部材との距離をＤ３とすれば、前記磁束調整部材の位置が、
Ｄ１≧Ｄ２＞Ｄ３
となる条件を満たすことを特徴とする。

本発明によれば、誘導加熱を用いた加熱装置において、磁束調整時定着ローラの過昇温を防止し且つ退避動作時定着ローラの温度低下を防止することができ、どのような紙サイズにおいても安定した定着性を満足することができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
（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成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又は第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導電部材たる回転体（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等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１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。又、内空部には、上記定着ローラ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とで構成されている。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１側板２１，２２間に軸受２６，２６を介して回転自在に保持させ、且つ、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を形成している。

コイルユニット３は、ホルダ４、磁性材から成るＴ字構成の磁性コア（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及び励磁コイル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良く、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取る必要がある。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。又、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２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。これによりニップ部Ｎにおいて定着ローラ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知手段１６が設けられている。この温度検知手段１６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の表面に圧接又は近接されている。又、温度検知手段１６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。尚、上記温度検知手段１６は、励磁コイル６に向かい合うように定着ローラ１の内面に圧接又は近接して配置しても良い。

定着ローラ１の上方には、更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の表面に接触又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及び加圧ローラ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１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及び分離爪１２は、耐熱及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。

８は磁束調整部材である。本実施の形態においては、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成り、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１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。即ち、ホルダ４、磁性コア５及び励磁コイル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若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、ニップ部Ｎ長手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。磁束調整部材８の形状については後述する。

本実施の形態においては、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。

本実施の形態では、通紙位置を中央基準の場合にて説明しているが、片側基準においても同様の効果が得られる。又、コイルユニット３は定着ローラ１内部に配置し説明を行っているがコイルユニット３を定着ローラ１外部に配置した構成においても、磁束調整部材８を定着ローラ１とコイルユニット３の間に挿入すれば同様の効果が得られる。

しかし、検討を進めていく中で大サイズを通紙時、或る大きさ以上の磁束調整部材８を使用すると退避位置においても磁束の影響を受けてしまい、定着ローラ１上にて所望の温度分布が得られないことが分かってきた。よって、退避時においては磁束の影響を極力受けないが、調整時においては極力磁束を遮蔽し温度を低下させるといった相反する構成となり磁束調整部材８の形状を適正化しなければならないことが分かった。

図５は定着ローラ周辺断面構成図と特性グラフを示した図である。

本実施の形態では、適正な形状を得るために励磁コイル６、第１のコア５ａ、第２のコア５ｂ及び磁束調整部材８を配置し磁気結合をさせた上で磁束調整部材８を退避位置の時の等価負荷抵抗と調整位置の時の等価負荷抵抗を測定し比を取ることにした。測定はインピーダンスアナライザ（例えば、ＹＨＰ製４１９４Ａ）を用いて周波数特性含んだ状態において測定を行っている。測定方法としては励磁コイル６、第１のコア５ａ、第２のコア５ｂ及び磁束調整部材８を所定の配置とし励磁コイル６の両端にインピーダンスアナライザの測定端子を結線、周波数によるデータ掃引を行う。

ここで、各部材の表皮効果等の周波数特性がインピーダンスアナライザ上で合算された形で等価負荷抵抗として測定される。

即ち、励磁コイル６の両端により測定を行っているが、単純なコイルの抵抗だけではなく、見掛け上コイル抵抗に第１のコア５ａ、第２のコア５ｂ、磁束調整部材８の負荷が加算され測定されることになる。又、ここで言う等価負荷抵抗は、構成条件において磁気結合の度合いが変化し、例えば第１のコア５ａ、第２のコア５ｂ、磁束調整部材８の材質や相対的な距離により変化する。よって、どのような場合でも所望の温度分布を得られる定着器構成が必要であるため、本検討では調整位置での抵抗と退避位置での等価負荷抵抗の比を取ることにより上記してきたようなコイルやコアや調整部材の材質やコイルの巻き数等に起因する変動要因を排除することにした。

今、退避位置における等価負荷抵抗をＲcoとすれば、磁束調整部材８が無い場合に比べ抵抗値は大きくなり、磁束調整部材８を大きくするほどより大きくなる。即ち、等価負荷抵抗Ｒcoが大きくなることは、退避位置においても定着ローラへの磁束が影響してしまうことと同意であると言える。

又、調整位置における等価負荷抵抗をＲco’とすれば、磁束調整部材８が無い場合に比べ抵抗値は大きくなり、磁束調整部材８を大きくするほどより大きくなる。即ち、等価負荷抵抗Ｒco’が大きくなることは、定着ローラ１への磁束がより調整できることと同意であると言える。よって、本実施の形態では、それぞれの位置における磁束の影響の度合いを等価負荷抵抗を用いて適正な構成とすることを考えた。これは磁束調整部材８が定着ローラ１内において調整及び退避動作を行うため調整時定着ローラ１の過昇温を防止できる大きさで且つ退避時定着ローラ１の温度分布に影響しないことが重要となる。

本発明者等は、調整位置における等価負荷抵抗をＲco’、退避位置における等価負荷抵抗をＲcoとしたとき、０．４＜Ｒco／Ｒco’＜１を満足する構成とすれば、調整及び退避動作時にて問題の起こらない構成となることを見出した。

図５に特性の例を示す。この例はどのような紙サイズにおいても定着不良の起こらない構成の一例である。即ち、Ｒco／Ｒco’が０．４より小さくなれば調整量が多過ぎることを意味し、小サイズ紙（例えば、Ａ５Ｒ）を通紙した際小サイズ紙における端部の温度低下が大きくなり過ぎるために定着性が悪化する。又、Ｒco／Ｒco’が１より大きいということは退避時の影響が大き過ぎることを意味し、大サイズの通紙時（例えば、Ａ４）退避位置においても調整部材の影響が生じ、定着ローラ１の温度が紙端部にて低下、定着性が悪化する。

更には、磁束調整部材８自身の熱損失となり、無駄なエネルギーを消費することになる。よって、前記範囲内となるように構成すれば、磁束調整部材８は適正な形状となり、定着性の悪化を防止できる。又、このときの高周波駆動電源１３より供給される電源は交流であり、その周波数範囲は１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚである。この周波数範囲はこれ以上低くなると可聴音域に入ってしまい、又、これ以上高くなると駆動デバイスの損失が大きくなってしまうため、実用上を踏まえこの範囲とする。尚、本実施の形態では、コイルユニット３を固定し、磁束調整部材８を状況に応じ駆動させているが、図４に示したように、磁束調整部材８を固定としコイルユニット３を状況に応じ駆動しても同様の効果が得られる。

＜実施の形態２＞
図及び説明は実施の形態１と同様であり、図６は定着ローラ周辺断面構成図と特性グラフを示した図である。

本実施の形態では、適正な形状を得るために定着ローラ１内に各部材を配置、即ち励磁コイル６、第１のコア５ａ、第２のコア５ｂ及び磁束調整部材８を配置して磁気結合をさせた上で、磁束調整部材８を退避位置の時の等価負荷抵抗と調整位置の時の等価負荷抵抗を測定し比を取ることにした。測定方法としては実施の形態１と同様である。よって、本実施の形態２では、実施の形態１の負荷として得られた等価負荷抵抗に対し定着ローラ１の負荷も抵抗として加算され測定される。又、ここで言う等価負荷抵抗は構成条件において磁気結合の度合いが変化し、例えば定着ローラ１、第１のコア５ａ、第２のコア５ｂや磁束調整部材８等の材質や相対的な距離により変化する。よって、どのような場合でも所望の温度分布を得られる定着器構成が必要であるため、本実施の形態では、調整位置での抵抗と退避位置での等価負荷抵抗の比を取ることにより、定着ローラ１やコイルやコアや調整部材の材質やコイルの巻き数等に起因する変動要因を排除することにした。

退避位置における等価負荷抵抗をＲcrとすれば、磁束調整部材８が無い場合に比べ抵抗値は小さくなり、磁束調整部材８を大きくするほどより小さくなる。即ち、等価負荷抵抗Ｒcrが小さくなることは退避位置においても定着ローラへの磁束が影響してしまうことと同意であると言える。

調整位置における等価負荷抵抗をＲcr’とすれば、磁束調整部材８が無い場合に比べ抵抗値は小さくなり、磁束調整部材８を大きくするほどより小さくなる。即ち、等価負荷抵抗Ｒcr’が小さくなることは定着ローラ１への磁束がより調整されることと同意であると言える。よって、本実施の形態では、それぞれの位置における磁束の影響の度合いを、定着ローラを含めた構成において等価負荷抵抗を用いて適正な構成とすることを考えた。これは磁束調整部材８が定着ローラ１内において調整及び退避動作を行うため調整時定着ローラ１の過昇温を防止できる大きさで且つ退避時定着ローラ１の温度分布に影響しないことが重要となる。

本発明者等は、調整位置における等価負荷抵抗をＲcr’、退避位置における等価負荷抵抗をＲcrとすれば１＜Ｒcr／Ｒcr’＜１．６を満足する構成とすれば、調整及び退避動作時にて問題の起こらない構成となることを見出した。

図４に特性の一例を示す。この例はどのような紙サイズにおいても定着不良の起こらない構成の一例である。即ち、Ｒcr／Ｒcr’が１．６より大きくなれば調整量が多過ぎることを意味し、小サイズ紙（例えば、Ａ５Ｒ）を通紙した際小サイズ紙における端部の温度低下が大きくなり過ぎるため定着性が悪化する。

又、Ｒcr／Ｒcr’が１より小さいということは退避時の影響が大き過ぎることを意味し、大サイズの通紙時（例えば、Ａ４）退避位置においても調整部材の影響が生じ定着ローラ１の温度が端部にて低下、定着性が悪化する。或は磁束調整部材８自身の熱損失となり、無駄なエネルギーを消費することになる。よって、前記範囲内となるように構成すれば、磁束調整部材８は適正な形状となり、定着性の悪化を防止することができる。このときの周波数範囲は実施の形態１と同様である。本実施の形態は、実施の形態１に比べて定着ローラ１内に組み込んだ状態にての比較が可能となるため、量産時に構成を確認し易いことや不具合を生じた場合のサービス性も向上する等のメリットがある。

尚、本実施の形態では、コイルユニット３を固定し磁束調整部材８を状況に応じ駆動させているが、図４に示したように磁束調整部材８を固定としコイルユニット３を状況に応じ駆動しても同様の効果が得られる。

＜実施の形態３＞
図及び説明は実施の形態２と同様で、図７は定着ローラ周辺断面構成図を示した図及び退避位置における上方図、図８は各形状における磁束調整部材の退避位置における上方図である。

磁束調整部材８は、定着ローラ１の内部に配置され長手方向で磁束密度を変化せしめるために磁束を遮蔽する磁束調整部８ａと連結部８ｂで構成されている。この磁束調整部材８は、小サイズ紙を通紙時、磁束調整部８ａ，８ｂが磁束発生手段と定着ローラ１間に配置され、磁束を調整し定着ローラ１が非通紙域にて過昇温しないように作用する。又、大サイズを通紙時、磁束調整部材８は、磁束発生手段と定着ローラ１間から退避動作を行う。しかし、検討を進めていく中で大サイズを通紙時、磁束調整部材８の磁束調整部８ａが磁束の影響を受けてしまい、定着ローラ上にて所望の温度分布が得られないことが分かり、磁束調整部材８上で磁束が作用しない適正な磁気回路構成が必要となった。ここで、磁気回路とは、励磁コイル６の周りで第１のコア５ａと第２のコア５ｂと定着ローラ１にて形成される。本課題は定着ローラと第２のコア間における空隙よりの漏洩磁束が磁束調整部材８に作用してしまい、定着ローラ１の長手における磁束密度が変化してしまうという問題があった。

よって、本実施の形態では、第２のコア５ｂと磁束調整部８ａ，８ｂ間の距離Ｄ１と、第２のコア５ｂと定着ローラ１間の距離Ｄ２、磁束調整部材８の磁束調整部８ａ，８ｂと定着ローラ１との距離Ｄ３は、Ｄ１≧Ｄ２＞Ｄ３となるように配置する構成とした。ここで、磁束調整部８ａ，８ｂとは定着ローラ１の長手にて磁束が作用する範囲で磁束調整部材８周方向における最大幅又は最大角度となる部分を指す。この構成を満足すれば、磁束調整部材８を退避位置に配置しても磁束発生手段により発生した磁束の影響が小さくなることを見出した。よって、定着ローラ１上の温度分布は所望の分布が得られるようになり、大サイズを通紙時でも安定した定着性を満足することが可能となった。

尚、本実施の形態では、便宜上第１のコア５ａと第２のコア５ｂに分けて説明しているが、本課題では磁束調整部材８と磁気回路の構成が問題となるために実用上一体のコアとしても問題はない。

又、図８に示すように、磁束調整部材８の調整部の形状は階段状や斜め形状でも良く、更に片側基準の通紙時では磁束調整部材８も片側のみで良い。このような形状とすれば調整位置にて磁束調整部材８を調整量変化させることができ数種類の紙サイズでも対応ができる。この場合でも磁束調整部材８周方向における最大幅又は最大角度となる部分８ａが以上説明した関係となるよう構成することで退避時の磁束の影響を小さくすることができる。

画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態１，２に係る定着装置の構成図である。 本発明の実施の形態１，２に係る定着装置の長手方向の構成模型図である。 本発明の実施例１，２の定着装置の構成図である。 本発明の実施の形態１，２における磁束調整部の定着ローラ周辺の概略断面拡大図と特性図である。 本発明の実施の形態１，２における磁束調整部の定着ローラ周辺の概略断面拡大図と特性図である。 本発明の実施の形態３における磁束調整部の定着ローラ周辺の概略断面拡大図と特性図である。 本発明の実施の形態１〜３における磁束調整部の定退避状態を示す上方図である。 従来の加熱装置の構成図である。

符号の説明

１ 定着ローラ
２ 加圧ローラ
３ コイルユニット
４ ホルダ
５ 磁性コア
５ａ 第１のコア
５ｂ 第２のコア
６ 励磁コイル、
８ 磁束調整部材
８ａ 磁束調整部
８ｂ 連結部
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
１６ｂ〜１６ｄ 温度検知手段
１７ コイルユニット駆動手段
１８ 時間検知手段
２１ サーモスタット
１０４ ＣＰＵ
１１６ 定着装置
ｔ トナー
Ｐ 記録材

Claims (3)

1. 固定若しくは移動する導電部材に磁束発生手段より発生した磁束を作用させて前記導電部材に発生する渦電流による発熱により被加熱材（紙）を加熱する電磁誘導加熱方式の加熱装置において、
   磁束発生手段は励磁コイルと第１のコアと第２のコアから成り、高周波駆動電源を有し、前記磁束発生手段により発生した磁束を調整する磁束調整部材を有し、前記磁束調整部材を駆動する磁束調整部材駆動手段を有し、前記磁束調整部材は前記導電部材内において前記磁束調整部材駆動手段により導電部材上の磁束密度を調整する調整位置と導電部材上の磁束密度に対し影響が小さくなる退避位置を移動可能であり、前記磁束発生手段と前記磁束調整部材が退避位置にて形成される等価負荷抵抗をＲco、磁束発生手段と前記磁束調整部材が調整位置にて形成される等価負荷抵抗をＲco’とすれば、
   ０．４＜Ｒco／Ｒco７＜１
   となる条件を満たすことを特徴とする加熱装置。
2. 固定若しくは移動する導電部材に磁束発生手段より発生した磁束を作用させて前記導電部材に発生する渦電流による発熱により被加熱材（紙）を加熱する電磁誘導加熱方式の加熱装置において、
   磁束発生手段は励磁コイルと第１のコアと第２のコアから成り、高周波駆動電源を有し、前記磁束発生手段により発生した磁束を調整する磁束調整部材を有し、前記磁束調整部材を駆動する磁束調整部材駆動手段を有し、前記磁束調整部材は前記導電部材内において前記磁束調整部材駆動手段により導電部材上の磁束密度を調整する調整位置と導電部材上の磁束密度の影響が小さくなる退避位置を移動可能であり、前記導電部材と前記磁束発生手段と前記磁束調整部材が退避位置にて形成される等価負荷抵抗をＲcr、前記導電部材と前記磁束発生手段と前記磁束調整部材が調整位置にて形成される等価負荷抵抗をＲcr’とすれば、
   １＜Ｒcr／Ｒcr’＜１．６
   となる条件を満たすことを特徴とする加熱装置。
3. 前記磁束調整部材は周方向における最大幅または最大角度となる磁束調整部を有し、前記磁束調整部材は前記導電部材の発熱分布の影響を小さくする位置に退避動作を行い、前記磁束調整部材の前記磁束調整部と前記第２のコアとの距離をＤ１、前記第２のコアと前記導電部材の距離をＤ２、前記磁束調整部材の前記磁束調整部と前記導電部材との距離をＤ３とすれば、前記磁束調整部材の位置が、
   Ｄ１≧Ｄ２＞Ｄ３
   となる条件を満たすことを特徴とする請求項２記載の加熱装置。

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