JP2012226170A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数サイズの記録シートを通紙する場合においても、装置の大型化を招くことなく、非通紙領域における過昇温を効果的に抑制することができる定着装置および当該定着装置を用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】励磁コイル８０の、サイズＤの記録シートの通紙領域の両外側に存する非通紙領域に相当する各領域Ｎ１，Ｎ２において、回転軸Ｊ方向に沿って消磁コイル８１〜８３が列設されている。消磁コイル８１〜８３において、消磁コイル８２の折返し部８２ｂが、隣接する消磁コイル８１の折返し部８１ａの上に重ねられ、消磁コイル８３の折返し部８３ｂが、隣接する消磁コイル８２の折返し部８２ａの上に重ねられている。そして、消磁コイル８１〜８３のそれぞれが、回転軸Ｊ方向の内側から外側に向かうに従い励磁コイル８０に近接するように傾いた姿勢で配設されてなる。
【選択図】図５

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関し、特に、電磁誘導加熱方式を用いた定着装置およびこれを用いた画像形成装置に関する。

近年、画像形成装置の分野において、省エネルギー化の要請が高まっており、高いエネルギー効率を有する電磁誘導加熱方式の定着装置が注目されている。
電磁誘導加熱方式の定着装置は、定着ローラや定着ベルト（以下、「定着回転体」と総称する。）、励磁コイル、消磁コイルなどからなる。励磁コイルは、定着回転体の軸方向に沿って配され、交流電流の通電により交番磁界を発生させて定着回転体を誘導加熱する。誘導加熱された定着回転体が、通紙された記録シートのトナー像を熱定着する。

消磁コイルは、定着回転体の記録シートが通紙されない非通紙領域に配されており、その巻線の両端部を接続して閉ループを形成することにより（以下、「消磁コイルをオンにする」という。）、励磁コイルで発生した磁束のうち消磁コイルを通過しようとする磁束を打ち消す方向の磁束を発生して、非通紙領域における定着回転体の温度上昇を抑制し、これにより定着回転体やその他の周辺部材の熱劣化を防止する。

複数サイズの記録シートを使用する場合には、例えば、各記録シートの用紙幅サイズ（以下、「用紙幅サイズ」のことを単に「サイズ」という。）における非通紙領域の範囲に応じて異なる大きさの消磁コイルを、励磁コイル上に順次重ねて対応している（特許文献１）。
図１３は、特許文献１に開示された定着装置の主要部の構成を示す斜視図である。

図１３に示すように、定着装置８００は、定着回転体８０１と、励磁コイル８０２と、消磁コイル８０３・８０３、消磁コイル８０４・８０４とを有する（対となる消磁コイルには同じ符号を付している。以下同じ。）。
励磁コイル８０２は、定着回転体８０１の外周面の回転軸Ｊ方向（以下、「長手方向」という。）に沿って配置されており、励磁コイル８０２の長手方向の各両端部において、消磁コイル８０３の上に消磁コイル８０４が、この順に積み重ねられている。

各消磁コイル８０３、８０４の長手方向の長さは、それぞれサイズＣ、サイズＢの記録シートを通紙した際における各非通紙領域に対応した長さに設定されており、サイズＣの記録シートを通紙する際には、消磁コイル８０３・８０３がオンにされ、サイズＢの記録シートを通紙する際には、消磁コイル８０４・８０４がオンにされる。また、サイズＡの記録シートの通紙時は、消磁コイル８０３・８０３、消磁コイル８０４・８０４のいずれもオフの状態にする。

特開２００８−１３９４７５号公報 特開２００９−１４５４２１号公報 特開２００９−２７１１５４号公報

しかしながら、一般に消磁コイルが励磁コイルの磁界を打ち消す効率（以下、「消磁効率」という。）は、消磁コイルが励磁コイルから少しでも離れると極端に低下することが知られている。
図１３に示す従来の定着装置８００では、各消磁コイル８０４が、対応する消磁コイル８０３の上に重ねられて、その分励磁コイル８０２から離れているため、その分だけ消磁効率が低くなり、特に、サイズＢの記録シートを大量に連続印刷すると、非通紙部分での過昇温を抑制し切れず、定着回転体８０１などが熱劣化するおそれがある。

上記のような消磁効率の低下を改善するため、例えば、上に重ねる消磁コイル８０４の巻き数を増やすことが考えられる。しかし、この場合には、当該消磁コイル８０４が大きくなってしまい、定着装置が大型化するという問題が生じる。
図１３では、消磁コイルは２重に重ねているだけだが、さらに異なるサイズの記録シート通紙に備えて、消磁コイルを３重に重ねるような場合には、装置の大型化の問題はさらに顕著になる。

これに対し、例えば、図１４に示す定着装置９００のように、消磁コイル９０３・９０３，消磁コイル９０４・９０４を、それぞれ励磁コイル９０２の両端部において長手方向に並べて、全ての消磁コイルを励磁コイル９０２に近接させて配置する構成も考えられる。この場合、サイズＢの記録シートの通紙時には、消磁コイル９０４・９０４をオンにして対応し、サイズＣの記録シートの通紙時には、消磁コイル９０４・９０４および消磁コイル９０３・９０３をオンにして対応することになる。

ところが、消磁コイルの消磁効率は、コイルの巻き線部分とコイルのループ内とでは異なり、巻き線部分の方がループ内よりも極端に低いことが知られており、サイズＣの記録シートを通紙したときには、消磁コイル９０３と９０４のそれぞれの折り返し部９０３ａ，９０４ａおよび９０３ｂ、９０４ｂが長手方向に並ぶ広い領域Ｒａ、Ｒｂにおいて、消磁効率が低くなるため、いくらその他の部分を励磁コイル９０２に近接させて消磁効率を向上させても、領域Ｒａ、Ｒｂでの消磁効率の低下を補いきれず、大量の記録シートを定着する際に、この部分でやはり過昇温が生じるおそれがある。

本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたものであって、複数サイズの記録シートを通紙する場合においても、装置の大型化を招くことなく、非通紙領域における過昇温を効果的に抑制することができる定着装置およびこれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、定着回転体を、その回転軸方向に沿って配された励磁コイルにより電磁誘導加熱し、当該定着回転体の周面と押圧部材との間に形成された定着ニップに記録シートを通紙して、未定着画像を定着する定着装置であって、前記励磁コイルの、特定サイズの記録シートを通紙したときにおける定着回転体の通紙領域の両外側に存する非通紙領域に相当する各領域において、前記回転軸方向に沿って列設された複数の消磁コイルと、通紙する記録シートの幅に応じて、前記複数の消磁コイルの動作を制御する動作制御手段と、を備え、前記複数の消磁コイルは、隣接する消磁コイルと、前記回転軸方向における折返し部を相互に重ねると共に、隣接する消磁コイルの折返し部上に自己の折返し部を重ねた消磁コイルについては、当該重ねた部分以外の残余の部分が、前記上に重なったいずれの折り返し部の位置よりも励磁コイルから遠ざかることなく、かつ、当該残余の部分の少なくとも一部が、励磁コイル側に近接するような姿勢で配設されてなることを特徴とする。

上記構成の定着装置によれば、定着回転体の回転軸方向に列設した複数の消磁コイルを、隣接する消磁コイルと回転軸方向の折返し部を相互に重ねると共に、隣接する消磁コイルの折り返し部上に自己の折り返し部を重ねた消磁コイルについては、当該重ねた部分以外の残余の部分が、前記上に重なったいずれの折り返し部よりも励磁コイルから遠ざかることなく、かつ、当該残余の部分の少なくとも一部が、励磁コイル側に近接するような姿勢で配設するので、図１３に示す定着装置のように特定の消磁コイルの全体が他の消磁コイルに重ねられて励磁コイルから離れてしまうことがなくなり、特定の消磁コイルの消磁効率が大きく低下するのを回避することができる。

また、隣接する消磁コイルの折返し部を相互に重ねることにより、消磁コイルの折返し部に対応する消磁効率の低い領域の長手方向の幅を、図１４に示す定着装置の場合に比べて半分程度に小さくでき、当該折り返し部の消磁効率低下への影響を抑制することができる。
これにより、各消磁コイルの巻数を増加させて装置を大型化することなく、複数のサイズの記録シートにおける非通紙領域における過昇温が生じるおそれの少ない定着装置を提供できる。

また、複数の消磁コイルのうち、その一方の折返し部が、隣接する消磁コイルの折返し部の上に重なっている消磁コイルは、その他方の折り返し部が、励磁コイルに近付くように回転軸に対して傾斜した姿勢で配設されているのが好ましい。これは、傾斜させるという簡単な構成で、それぞれの消磁コイルを励磁コイルに近付けることができるからである。

また、複数の消磁コイルのうち、その両方または一方の折返し部が、隣接する消磁コイルの折返し部の上に重なっている消磁コイルについては、当該折り返し部と、当該折り返し部以外の部分との間に段差が設けられることにより、上に重なった折り返し部以外の部分が励磁コイルに近接しているのが好ましい。これは、消磁コイルに段差を設けることにより、単に消磁コイルを傾斜させて励磁コイルに近付ける場合に比べて、上に重なっている折り返し部以外の部分を、励磁コイルにより近接させて密着させることができ、消磁効率をより向上させることができるからである。

ここでの各消磁コイルの厚みは１〜２［ｍｍ］であるのが好ましい。
また、本願の発明は、上記構成の定着装置を備えた画像形成装置であってもよく、これにより上記構成の定着装置と同様の効果を得ることができる。

本発明の第１の実施の形態に係るプリンタの構成を示す概略図である。 上記プリンタにおける定着部の主要部の構成を示す分解斜視図である。 図２の定着部の構成を示す断面図である。 定着ローラの積層構造を説明するための図である。 （ａ）は、消磁コイルと励磁コイルとの位置関係を説明するための平面図であり、（ｂ）は、（ａ）における消磁コイルと励磁コイルをＤ−Ｄ線で切断したときの概略部分断面図である。 励磁回路および消磁回路の構成を示す図である。 実施例と従来例との間で、消磁コイルの消磁効率を比較したグラフである。 本実施の形態に係る消磁コイルの平面形状を、従来例と比較した図である。 本発明の第２の実施の形態に係る定着部における消磁コイルの折り返し部の重ね状態を示す概略図である。 消磁コイルの重ね状態の変形例を示す概略図である。 消磁コイルの重ね状態の別の変形例を示す概略図である。 消磁コイルの重ね状態のさらに別の変形例を示す概略図である。 従来例に係る定着装置の主要部の構成を示す概略斜視図である。 複数の消磁コイルを、励磁コイル上の長手方向に並べて配置した構成の一例を示す概略斜視図である。

＜第１の実施の形態＞
以下、本発明に係る画像形成装置の第１の実施の形態について、タンデム型フルカラープリンタ（以下、単に「プリンタ」という）を例にして図面に基づき説明する。
（１）プリンタの全体構成
図１は、本実施の形態に係るプリンタ１の構成を示す概略図である。

同図に示すように、プリンタ１は、画像プロセス部３、給紙部４、定着部５および制御部６０を備えている。このプリンタ１は、ネットワーク（例えばＬＡＮ）に接続されていて、外部の端末装置（不図示）からのプリントジョブの実行指示を受付けると、その指示に基づいてイエロー、マゼンダ、シアンおよびブラックの各色のトナー像を形成し、これらを多重転写してフルカラーの画像を形成した後、記録シートへの印刷処理を実行する構成を有している。

以下、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各再現色をＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋと表し、各再現色に関連する構成部分の番号にこのＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋを添字として付加する。
画像プロセス部３は、Ｙ〜Ｋ色のそれぞれに対応する作像部３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ、光学部１０、中間転写ベルト１１などを備えている。
作像部３Ｙは、感光体ドラム３１Ｙ、その周囲に配設された帯電器３２Ｙ、現像器３３Ｙ、一次転写ローラ３４Ｙ、感光体ドラム３１Ｙを清掃するためのクリーナ３５Ｙなどを備えており、感光体ドラム３１Ｙ上にＹ色のトナー像を作像する。他の作像部３Ｍ〜３Ｋも、作像部３Ｙと同様の構成になっており、同図では符号を省略している。

中間転写ベルト１１は、無端状のベルトであり、駆動ローラ１２と従動ローラ１３に張架されて矢印Ａ方向に循環走行される。
光学部１０は、レーザダイオードなどの発光素子を備え、制御部６０からの駆動信号によりＹ〜Ｋ色の画像形成のためのレーザ光Ｌを発し、感光体ドラム３１Ｙ〜３１Ｋを露光走査する。

この露光走査により、帯電器３２Ｙ〜３２Ｋにより帯電された感光体ドラム３１Ｙ〜３１Ｋ上に静電潜像が形成される。
各静電潜像は現像器３３Ｙ〜３３Ｋにより現像されて、感光体ドラム３１Ｙ〜３１Ｋ上にＹ〜Ｋ色のトナー像が作像される。
作像された各トナー像は、一次転写ローラ３４Ｙ〜３４Ｋに印加された電圧による静電力により中間転写ベルト１１上に一次転写される。この際、各色のトナー像が、走行する中間転写ベルト１１の同じ位置に重ね合わせて転写されるように、作像部３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋにおける作像動作は、中間転写ベルト１１の走行方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして実行される。

一次転写の後、二次転写ローラ４５に印加された電圧による静電力により、中間転写ベルト１１上のトナー像が、給紙部４より搬送されてきた記録シートＰ上に一括して二次転写される。
給紙部４は、記録シートＰを収容する給紙カセット４１と給紙カセット４１内の記録シートＰを搬送路４３上に一枚ずつ繰り出す繰り出しローラ４２と、繰り出された記録シートＰを二次転写位置４６に送り出すタイミングをとるためのタイミングローラ対４４などを備えている。記録シートＰは、中間転写ベルト１１上のトナー像のタイミングに合わせて給紙部４から二次転写位置４６に搬送される。

上記二次転写により、トナー像（未定着画像）が形成された記録シートＰは、さらに定着部５に搬送される。定着部５において、記録シートＰ上のトナー像が加熱・加圧されて熱定着される。その後、記録シートＰは、排出ローラ対７１により排出トレイ７２上に排出される。
制御部６０は、これら画像プロセス部３、給紙部４および定着部５の動作を制御するものである。

（２）定着部の構成
次に、定着部５の構成について、図２および図３を参照しながら説明する。
図２は、定着部５の主要部の構成を示す分解斜視図であり、図３は、定着部５の構成を示す断面図である。この図３は、図２の仮想面Ｖで切断したときのＹ´方向から見た断面に相当する。

定着部５は、電磁誘導加熱方式によるものであり、定着回転体である定着ローラ５１と、加圧ローラ５２と、磁束発生部５３などを備える。
定着ローラ５１と加圧ローラ５２とは平行に配設され、不図示の加圧機構により加圧ローラ５２が定着ローラ５１に押圧されている。これにより、定着ローラ５１と加圧ローラ５２との間に、記録シートを通紙する定着ニップ部Ｎ（図３参照）が形成されている。

また、加圧ローラ５２は、モータ（不図示）を動力源とし、歯車ギアやベルトなどの動力伝達機構を介して回転駆動される。定着ローラ５１は、加圧ローラ５２の回転に従動して回転駆動され、互いに連動している。加圧ローラ５２が矢印Ｃ方向に、定着ローラ５１が矢印Ｂ方向にそれぞれ回転する。
以下、定着部５における各構成要素について詳しく説明する。

（定着ローラ）
定着ローラ５１は、長尺で円柱状の芯金５１１の周囲に断熱層５１２が形成されてなるローラ本体５１ａと、ローラ本体５１ａに外嵌された発熱ベルト５１ｂとからなる。
芯金５１１は、例えば、アルミニウム等の非磁性材料からなり、その軸方向両端部に、定着部５の、不図示の筐体に設けられた軸受部に回転自在に支持される軸部５１１ａ，５１１ｂを有している。

断熱層５１２は、耐熱性および断熱性の高い、例えば、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の発泡弾性体などの材料からなる。
発熱ベルト５１ｂは、図４の部分断面図に示すように、ローラ本体５１ａの断熱層５１２側から、金属発熱層５１３、弾性層５１４、離型層５１５の順に積層されてなる。
金属発熱層５１３は、例えば、Ｎｉ，ＳＵＳ，Ｆｅ等の磁性材料からなる。弾性層５１４は、耐熱性、弾性および絶縁性を有するゴム材や樹脂材、例えばシリコーンゴムからなる。この弾性層５１４を設けることにより、トナー像が押しつぶされたり、トナー像が不均一に溶融されたりするのを防止し、画像ノイズの発生を防止している。離型層５１５は、定着後の記録シートＰとの離型性を高めるための層であり、耐熱性を有し、離型性に優れた絶縁樹脂からなる。当該絶縁樹脂として、例えば、ＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体）等のフッ素樹脂を使用することができる。

ここでの芯金５１１（軸部５１１ａ，５１１ｂを除く）の外径は約１８［ｍｍ］、断熱層５１２の厚みは約１０［ｍｍ］である。また、発熱ベルト５１ｂの各層の厚みは、金属発熱層５１３が１０〜１００［μｍ］、弾性層５１４が１０〜８００［μｍ］、離型層５１５が５〜１００［μｍ］である。各層の厚みは、全周に亘って均一である。
これらを合わせた定着ローラ５１の外径は、約３０［ｍｍ］に設定されている。

定着ローラ５１の軸部５１１ａ，５１１ｂを除いた長さは、記録シートＰの最大通紙幅（ここではＡ３縦通し）よりも大きい寸法に設定されている。
（加圧ローラ）
図２，図３に戻って、加圧ローラ５２は、長尺で円柱状の芯金５２１の周囲に、弾性層５２２と離型層５２３とがこの順に積層されている。

芯金５２１は、例えば、アルミニウム等からなり、その軸方向両端部に、定着部５の、不図示の筐体に設けられた軸受部に回転自在に支持される軸部５２１ａ，５２１ｂを有している。弾性層５２２は、例えば、シリコーンゴムからなり、離型層５２３は、例えば、ＰＦＡ等のフッ素系樹脂からなる。この弾性層５２２を設けることにより、加圧ローラ５２と定着ローラ５１とが弾性接触するようにして、できるだけ接触圧の偏りを無くし、接触状態が良好になるようにしている。弾性層５２２の厚みは１〜２０［ｍｍ］、離型層５２３の厚みは１０〜５０［μｍ］が好ましい。

ここでは、芯金５２１（軸部５２１ａ，５２１ｂを除く）の外径が約３０［ｍｍ］、弾性層５２２の厚みが約３［ｍｍ］である。また、加圧ローラ５２の軸部５２１ａ，５２１ｂを除いた長さは、記録シートＰの最大通紙幅（Ａ３縦通し）よりも大きい寸法に設定されている。
（温度検出部）
定着ローラ５１の回転軸方向の中央部における表面温度を検出するよう温度検出センサ５４（図３参照）が、不図示のフレームにより保持されている。

この温度センサ５４は、たとえば非接触型の赤外線センサからなり、制御部６０は、温度センサ５４の検出結果に基づき、当該定着ローラ５１の通紙領域の表面温度が所定の定着温度（例えば、１７０℃）になるように励磁コイル８０へ供給する電力を制御する。
（磁束発生部）
磁束発生部５３は、図２に示すように励磁コイル８０と、３対の消磁コイル８１・８１、８２・８２、８３・８３と、コイルボビン８４と、メインコア８５と、裾コア８６ａ，８６ｂを有する。なお、図２では、煩雑さを避けるため、各コイルの巻線の図示は省略し、その外径のみで示している。

コイルボビン８４は、励磁コイル８０と３対の消磁コイル８１・８１，８２・８２，８３・８３、並びにコア８５，８６ａ，８６ｂを保持するものであり、定着ローラ５１の外周面の回転軸Ｊ方向に沿って配される。
コイルボビン８４の定着ローラ５１の外周面に対向する部分の横断面の形状は、定着ローラ５１の外周面に沿うように円弧状に湾曲している。コイルボビン８４は、当該円弧状の面と定着ローラ５１との隙間が、所定の間隔、例えば１．５［ｍｍ］程度となるように不図示のフレームに固定されている。

励磁コイル８０は、リッツ線を定着ベルト５１の回転軸Ｊ方向に沿って巻回してなり、これを、コイルボビン８４の円弧状に湾曲した部分の内側の面に沿って載置することにより、励磁コイル８０の横断面形状が、定着ローラ５１の周方向に沿う形状としている。
励磁コイル８０の長手方向の長さは、記録シートの最大通紙幅（ここではＡ３縦通し）よりも大きい寸法に設定されている。

励磁コイル８０は、高周波電力の供給を受けて、定着ローラ５１の金属発熱層５１３を発熱させたるめの交番磁束を発生させる。
励磁コイル８０の上面に、３対の消磁コイル８１・８１、８２・８２、８３・８３が保持される。この配置の詳細については後述する。
各消磁コイル８１〜８３も、それぞれリッツ線を回転軸Ｊ方向に沿って巻き回してなり、かつそれぞれの横断面が、励磁コイル８０の上面に沿った円弧状に形成されている。

メインコア８５および裾コア８６ａ，８６ｂは、高磁性率かつ低損失の磁性体、例えばフェライトやパーマロイのような合金からなる。
メインコア８５は、励磁コイル８０の外面を覆うようにして台形状に屈曲した複数の部材からなる。台形状の各部材は、定着ローラ５１の回転軸Ｊ方向に所定間隔をおいて配置され、それぞれの両端が、回転軸Ｊ方向に平行に伸びる長尺状の裾コア８６ａ，８６ｂに取り付けられている。裾コア８６ａ，８６ｂは、例えば、シリコーン系接着剤などで、コイルボビン８４に固着されている。

このようなメインコア８５および裾コア８６ａ，８６ｂを設けることにより、励磁コイル８０で発生した磁束が、定着ローラ５１側とは反対側から漏れないようにして、定着ローラ５１を効率的に誘導加熱できるようにしている。
（消磁コイルの配置）
次に、各消磁コイル対８１〜８３の配置の詳細について説明する。

図５（ａ）は、各消磁コイル対８１〜８３と励磁コイル８０との位置関係を説明するための平面図であり、図５（ｂ）は、励磁コイル８０と消磁コイル８１〜８３のみを、図５（ａ）のＤ−Ｄ線で切断したときの正面図を概略的に示す図である。
図５（ａ）に示す領域Ｎ１，Ｎ２は、励磁コイル８０の、特定サイズ（ここでは、サイズＤ）の記録シートを定着部５に通紙したときの非通紙領域に相当する領域であって、各領域Ｎ１，Ｎ２のそれぞれにおいて、定着ローラ５１の回転軸Ｊ方向の内側から外側に向かって消磁コイル８１，８２，８３が、それぞれの一方の折り返し部を隣接する消磁コイルの他方の折り返し部に重ねるようにして列設されている。

すなわち、図５（ｂ）に示すように、消磁コイル８２の折返し部８２ｂが、不図示の絶縁樹脂を介して消磁コイル８１の折返し部８１ａの上に重ねられている。同様に、消磁コイル８３の折返し部８３ｂも、不図示の絶縁樹脂を介して消磁コイル８２の折返し部８２ａの上に重ねられている。そして、消磁コイル８１〜８３のそれぞれが、回転軸Ｊ方向の内側から外側に向かうに従い励磁コイル８０に近接するように傾いた姿勢で、それぞれの隙間に介在する耐熱性接着剤（不図示）により励磁コイル８０に固定されている。

もっとも、最内側の消磁コイル８１については、特に傾ける必要はなく、全体を励磁コイル８０に密着して固定してもよい。
なお、図５（ｂ）では、分かりやすいように各折返し部の重なり部分や、折返し部と励磁コイル８２表面との接着部の隙間が誇張して大きく描かれているが、実際には耐熱性接着剤の層は、各コイルの厚みに比べて非常に薄く、無視できる程度である（他の側面図においても同じ。）。

このように、消磁コイル８１〜８３のそれぞれが傾斜して、少なくともその他の消磁コイルの折り返し部と重なった部分以外は、当該他の折り返し部に重なる位置よりも、励磁コイル８０に接近しているので、従来の図１３に示したように特定の消磁コイルの全てが、励磁コイルから離れている場合に比べて各消磁コイルの消磁効率の低下を十分抑えることができる。

しかも、消磁コイル８１〜８３の各折返し部８１ａ，８２ｂを重ねることで、図１４に示したように折返し部を回転軸Ｊ方向に並べた場合と比べて、消磁効率の低い低消磁領域Ｒの長手方向における範囲を半分にすることができ、全体として消磁効率を向上させることが可能となる。
なお、一番狭い通紙幅となる「特定サイズ」は、機種ごとに具体的に決定される。本実施の形態では、サイズＤ（例えば、Ａ５サイズ縦通し）としているが、この特定サイズは、必ずしも当該画像形成装置で使用可能な最小サイズである必要はない。当該最小サイズの使用頻度が極めて低い場合には、それに対応した消磁コイルを設けてもコストアップとなるだけだからである。

（励磁回路および消磁回路）
図６は、励磁コイル８０を駆動する励磁回路９０、および消磁コイル対８１〜８３を動作させる消磁回路９１〜９３の構成例を示す図である。
図６に示すように、励磁回路９０は、励磁コイル８０、高周波電源９４および切替えリレー９５を直列接続して形成されている。

高周波電源９４は、励磁コイル８０に供給する高周波電力（例えば１０〜１００［ｋＨｚ］、１００〜２０００［Ｗ］）を出力する。切替えリレー９５は、公知のリレースイッチからなり、制御部６０からの制御信号に基づいて、励磁コイル８０への電力供給をオン・オフ制御する。
消磁回路９１は、消磁コイル対８１および切替えリレー９６を直列接続して形成されている。切替えリレー９６は、制御部６０からの制御信号に基づいて、消磁コイル対８１の動作をオン・オフ制御する。

切替えリレー９６をＯＮにして消磁回路９１を閉じることにより各消磁コイル８１に、励磁コイル８０により発生された交番磁界の磁束を妨げる方向に磁界が発生する。逆に、切替えリレー９６をオフして消磁回路９１を開くことにより、各消磁コイル８１は動作せず、励磁コイル８０の交番磁界は低減しない。
同様に、消磁回路９２は消磁コイル対８２および切替えリレー９７で構成され、消磁回路９３は、消磁コイル対８３および切替えリレー９８で構成されている。

また、制御部６０は、温度検出部５４の検出結果に基づいて、定着ローラ５１の通紙領域の温度が定着温度となるように、切替えリレー９５に制御信号を送信し、励磁コイル８０の駆動を制御する。
制御部６０は、外部の端末からプリントジョブを受け付けると、当該プリントジョブのデータのヘッダに含まれているユーザ指定のシートサイズに関する情報を抽出して、その情報に基づき、画像形成時に当該サイズの記録シートを給紙させると共に切替えリレー９６〜９８に入力信号を送信し、各消磁コイル対８１〜８３の動作を制御する。ここで、給紙カセット４１の記録シートが指定サイズでない場合には、制御部６０が、プリントジョブを発信した外部の端末にエラー情報を返す。そして、給紙カセット４１に指定サイズの記録シートがセットされると、制御部６０は、記録シートを給紙し、切替えリレー９６〜９８に入力信号を送信して各消磁コイル対８１〜８３の動作を制御する。なお、給紙カセット４１に収納されている記録シートのサイズは、公知のサイズ検出センサで検出することにより、もしくは記録シートを給紙カセットにセットする際にユーザが操作パネルから入力することにより得られる。

また、ここで仮に、プリンタ１が有する給紙カセットが複数あって、それぞれに異なるサイズの記録シートが収容されている場合には、制御部６０は、プリントジョブのシートサイズに関する情報により、該当する記録シートが収容される給紙カセットを選択して、画像形成時に記録シートを給紙させると共に切替えリレー９６〜９８に入力信号を送信して各消磁コイル対８１〜８３の動作を制御する構成が採られる。なお、この場合にも、該当する記録シートがいずれの給紙カセットに収容されていなければ、制御部６０は、プリントジョブを発信した外部の端末にエラー情報を返し、該当する記録シートが給紙カセットにセットされるのを待つことになる。

本実施の形態において、サイズＤ以下の記録シートでは、このように列設された消磁コイル対８１〜８３の３つを全てオンにする。また、このうち消磁コイル対８２，８３の２対をオンにすることにより、サイズＣの記録シートに対応し、消磁コイル対８３のみをオンにすることによりサイズＢの記録シートに対応している。サイズＡの記録シートの場合には、消磁コイル対８１〜８３をＯＦＦのままで動作させない。

各消磁コイル８１〜８３は、オンにされるとそれぞれ励磁コイル８０で発生した磁束のうち、当該消磁コイルを通過する磁束を打ち消す方向に磁束を発生することにより、定着ローラ５１の金属発熱層５１３を誘導加熱する磁束を低減させて、非通紙領域の温度上昇を抑制する。
（実験による検証）
図７は、本実施の形態の定着部５（実施例）と図１３の定着装置８００（従来例）との間で、サイズＢの記録シート（ここでは、Ｂ４サイズ縦通し）を通紙したとき非通紙領域に対応する消磁コイル（一番外側の消磁コイル。実施例では図５の消磁コイル８３、従来例では図１３の二段目の消磁コイル８０４に相当）における消磁効率を測定して比較したグラフである。なお、本実験では比較のため、消磁コイル８３、８０４とも、ターン数や厚みが同じものを使用している。具体的には、素線径φ０．１７の素線を１１４本撚ったリッツ線を１０ターン巻いた消磁コイルであって、コイルの厚みが２．８［ｍｍ］のものを使用している。

図７において、縦軸は消磁効率［％］、横軸は、定着ローラ５１の回転軸Ｊ方向における通紙中心からの距離［ｍｍ］を示している。また、線１０１が実施例の消磁効率を、線１０２が従来例の消磁効率を示している。
図７のグラフに示すように、サイズＢの記録シートを通紙する場合、通紙領域と非通紙領域との境界が通紙中心から１２８．５［ｍｍ］の位置にあって、当該境界から１０〜１５［ｍｍ］程度外側までの領域に、実施例の消磁コイル８３および従来例の消磁コイル８０４の折返し部が配されている。そのため、その範囲内では、実施例および従来例ともに消磁効率が低くなっているが、それより外側においては、本実施例の構成が、従来例の構成よりも、消磁効率が大幅に向上しているのが容易に理解される。

本実験では、従来例として二段目にある消磁コイルと比較したが、従来の構成でさらに異なるサイズの記録シートに対応させる場合には、消磁コイルを３段、４段に重ねることになるが、これに対し、本実施例によれば、いくらサイズが増えても全ての消磁コイルについて同程度に励磁コイルに近接させて設けることができるので、この場合には図７の場合よりもますます消磁効率の向上が望める。

（コイル形状）
本実施の形態では、消磁コイルの一方の折り返し部を隣接する消磁コイルの折返し部に重ねるため、その分だけ励磁コイルとのギャップが生じる。そこで、本願発明者らは消磁コイル自体の厚みを押さえてこのギャップを小さくして消磁コイルの傾きを小さくし、できるだけ励磁コイル８０に近接させて、さらに消磁効率を向上させることを試みた。

図８は、この場合の実施例に係る消磁コイル８１（８２，８３）（以下、「実施例品」の平面視と側面視の形状を、従来例の消磁コイル（以下、「従来品」）と比較して示す図である。
従来品では、素線径φ０．１７の素線を１１４本撚ったリッツ線を１０ターンだけ巻いて形成された消磁コイル８８０を用いており、その厚みＴ２は２．８［ｍｍ］である。

一方、実施例品では、素線径φ０．１７の素線を２０本撚ったリッツ線を１９ターン巻いて形成し、その厚みＴ１を１．０［ｍｍ］に抑えている。
また、従来品では、平面視において、折返し部が大きく湾曲しているのに対して、実施例品では、コイルの巻き形状が平面視において全体的に矩形状であって、折返し部の湾曲が小さくなっている。このように折返し部の湾曲を小さくすることにより、隣接する消磁コイルの折返し部に重ねたときに、それらの折り返し部の大半が重なり合うので、低消磁領域Ｒをより小さくすることができるという利点がある。

実施例品では、リッツ線の撚数が従来品よりも大幅に減っているため、発生する打ち消し磁束も少なくなり消磁効率も従来品よりも低下するように思えるが、実際には励磁コイルに近接した分だけ励磁コイルとの磁気結合が強くなり、厚みが１．０ｍｍの実施例を図５のように配した場合には、当該実施例品の存する領域において平均６３％の消磁効率を得られた。因みに、実施例品の厚みを２．０ｍｍおよび２．８ｍｍにして上記と同様に平均消磁効率を測定したところ、厚みが増す分、隣接する消磁コイルの折返し部の上に重なる折返し部と励磁コイルとのギャップが大きくなることから平均消磁効率は低下して、前者では５７％、後者では５０％となった。

最近では、Ａ４サイズ横通しで７５枚／分の処理能力を有する高速機も登場しており、この場合において、大量に連続印刷した場合でも非通紙領域の過昇温を効果的に防止するためには、消磁コイルの消磁効率が５５％以上あることが望ましいことが経験的に知られており、この観点からすれば、消磁コイルの厚みは２ｍｍ以下が望ましい。
一方、コイル自体の過剰な発熱を防止するため、素線の細さやリッツ線の撚り本数を少なくすることに限界があり、コイルの厚みの下限は、１［ｍｍ］以上であることが望ましい。

したがって、消磁コイルの厚みＴ１は、１〜２［ｍｍ］がより好ましいと言える。
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態の定着部と第１の実施の形態の定着部５とは、消磁コイルの形状および消磁コイルを励磁コイルに近接させるための構成が異なる。

その他の構成については基本的に第１の実施の形態と同様である。したがって、以下では上記の相違点についてのみ説明し、その他の構成についての説明は省略する。また、第１の実施の形態の定着部５と同じ構成要素については、同じ符号を用いる。
図９（ａ）は、第２の実施の形態に係る定着部１５０が有する消磁コイル１８１〜１８３の形状の側面視の形状を示す断面図である。図９（ｂ）は、そのうち消磁コイル１８２の形状を示す斜視図であり、その外観形状のみ示しておりリッツ線の図示は省略している。

なお、図９（ａ）では、定着ローラ５１の回転軸Ｊ方向における通紙中心から一方側のみが示されている。
図９（ａ）に示すように、回転軸Ｊ方向に沿って列設された消磁コイル１８１〜１８３のうち、消磁コイル１８１の形状は側面視で直線状であり、定着ローラ５１に近接させて平行に配し、消磁コイル１８２，１８３は、その一方の折返し部が、段違いになるように成形されている。

すなわち、消磁コイル１８２では、その折返し部１８２ｂが消磁コイル１８１の折返し部１８１ａの上に重ねられた状態で、それ以外の平行部分１８２ｃおよび折返し部１８２ａが励磁コイル８０に近接するように段差が設けられている。
ここでの平行部分１８２ｃとは、消磁コイル１８２の折返し部１８２ａ，１８２ｂ間であって、コイルを構成するリッツ線が回転軸Ｊ方向に沿って平行になっている部分を示している。同様に、消磁コイル１８３でも、折返し部１８３ｂが消磁コイル１８２の折返し部１８２ａの上に重ねられた状態で、それ以外の平行部分１８３ｃおよび折返し部１８３ａが励磁コイル８０に近接するように段差が設けられている。

このような形状は、平坦状に巻いたコイル体をプレス加工することにより容易に成形できる。
上記のように消磁コイル１８２，１８３に段差を設けることにより、それぞれの平行部分１８２ｃ，１８３ｃを励磁コイル８０に近接させて密着させることができるので、第１の実施の形態の消磁コイル８１〜８３のように、それぞれが傾いた姿勢で励磁コイル８０に近接する第１の実施の形態に比べて、消磁効率をさらに向上させることができる。これにより、非通紙領域の過昇温をより効果的に抑制することができる。
［変形例］
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。

（１）消磁コイルの数、配置等の構成は、上記実施の形態に限定されるものではなく、定着ローラや定着部の仕様に応じて、適宜選択することができる。
（１−１）図１０は、上記第１の実施の形態の変形例であって、消磁コイル２８１〜２８３のそれぞれが、定着ローラ５１の回転軸Ｊ方向の外側から内側に向かうに従い励磁コイル８０に近接するように傾く姿勢で配置されている。つまり、上記第１の実施の形態の消磁コイル８１〜８３とは、傾く向きが反対となっている。この場合、消磁コイル２８１〜２８３は、対応する通紙幅サイズの通紙領域と非通紙領域との境界付近で、消磁コイルが励磁コイルに最も近接するようになるので、通紙領域と非通紙領域の境界付近の消磁効率を、上記第１の実施の形態よりも高めることができる。

（１−２）図１１、図１２は、上記第２の実施の形態における変形例であって、図１１では、消磁コイル３８１，３８２の定着ローラ５１の回転軸Ｊ方向外側の折返し部３８１ａ，３８２ａが、それぞれ隣接する消磁コイル３８２，３８３の折返し部３８２ｂ，３８３ｂの上に重ねられている。
図１２では、消磁コイル４８２の２つの折返し部４８２ａ，４８２ｂが、それぞれ隣接する消磁コイル４８１，４８３の折返し部４８１ａ，４８３ｂの上に重ねられた構成となっている。

（２）上記実施の形態では、定着回転体として、金属発熱層５１３を有する発熱ベルト５１ｂをローラ本体５１ａの外周に嵌め込んでなる定着ローラ５１を用いた構成を示したが、これに限定するものではない。例えば、金属発熱層を有する定着ベルトを用いて、その内側にローラ本体を緩嵌めまたは締まり嵌めした構成とすることもできる。また、当該定着ベルトを用いる場合、ローラ本体に変えて、加圧ローラ５２からの押圧力を受け止める長尺の押圧部材を定着ベルトの内側に配するようにしても良い。

（３）上記実施の形態では、金属発熱層５１３、弾性層５１４、離型層５１５がこの順で積層されてなる発熱ベルト５１ｂの構成を示したが、これに限定するものではない。例えば、金属発熱層５１３と弾性層５１４との間に、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕなどの低抵抗材料からなる低抵抗層を介挿することができる。もっともこの場合には、低抵抗層の厚みは、数［μｍ］〜数１０［μｍ］程度が好ましく、低抵抗層を介挿することにより、さらに良好な発熱効率を得ることができる。

（４）上記実施の形態において、メインコア８５および裾コア８６ａ，８６ｂが、励磁コイル８０や定着ローラ５１とともに磁気回路を形成する構成を示したが、さらに励磁コア８０のループ内の長手方向両端部にコア部材（端部コア）を配置しても構わない。
定着ローラ５１の回転軸方向両端部は、十分に励磁コイルの交番磁界が行き届きにくく、また、側方から外部に放熱しやすい場所でもあるので、上記端部コアを配置して、両端部における磁束密度を高めることにより、最大サイズＡの通紙をした場合における幅方向両端部の定着不良を防止することができる。

（５）上記実施の形態では、隣接する消磁コイルの折り返し部に重ねた部分よりも、消磁コイルの他の部分が励磁コイルに近接するように構成するため、消磁コイルを傾斜させたり（第１の実施の形態）、段差部を設けたり（第２の実施の形態）したが、少なくともそれぞれの消磁コイルの他の部分が、前記重ねた折返し部のうち上に重なったいずれの折り返し部の位置よりも、励磁コイル側に近接するような姿勢で配設されておれば、少なくとも従来よりは、消磁効率を向上させることが可能となり得る。

（６）上記実施の形態では、画像形成装置として、タンデム型フルカラープリンタを用いて説明したが、本発明の適用範囲は、これに限らず、抵抗発熱体を用いた定着部を有する複写機、ファクシミリ装置、プリンタなどに適用することができる。
また、上記実施の形態及び変形例の内容は、可能な限り組み合わせても構わない。

本発明は、電磁誘導式の定着装置における非通紙領域における過昇温を防止する技術として好適である。

１ プリンタ
３ 画像プロセス部
４ 給紙部
５ 定着部
１０ 光学部
１１ 中間転写ベルト
３１ 感光体ドラム
３２ 帯電器
３３ 現像器
５１ 定着ベルト
５１ 定着ローラ
５１ａ ローラ本体
５１ｂ 発熱ベルト
５２ 加圧ローラ
５３ 磁束発生部
５４ 温度検出部
５４ａ 赤外線センサ
６０ 制御部
８０ 励磁コイル
８１，８２，８３ 消磁コイル
８１ａ，８１ｂ,８２ａ，８２ｂ,８３ａ，８３ｂ 折返し部
９０ 励磁回路
９１，９２，９３ 消磁回路
１５０ 定着部
１８１，１８２，１８３ 消磁コイル
５１３ 金属発熱層
Ｎ１，Ｎ２ 領域（消磁コイルの非通紙領域に相当する領域）
Ｔ１ 厚み（消磁コイル）

Claims (5)

1. 定着回転体を、その回転軸方向に沿って配された励磁コイルにより電磁誘導加熱し、当該定着回転体の周面と押圧部材との間に形成された定着ニップに記録シートを通紙して、未定着画像を定着する定着装置であって、
   前記励磁コイルの、特定サイズの記録シートを通紙したときにおける定着回転体の通紙領域の両外側に存する非通紙領域に相当する各領域において、前記回転軸方向に沿って列設された複数の消磁コイルと、
   通紙する記録シートの幅に応じて、前記複数の消磁コイルの動作を制御する動作制御手段と、
   を備え、
   前記複数の消磁コイルは、
   隣接する消磁コイルと、前記回転軸方向における折返し部を相互に重ねると共に、隣接する消磁コイルの折返し部上に自己の折返し部を重ねた消磁コイルについては、当該重ねた部分以外の残余の部分が、前記上に重なったいずれの折り返し部の位置よりも励磁コイルから遠ざかることなく、かつ、当該残余の部分の少なくとも一部が、励磁コイル側に近接するような姿勢で配設されてなる
   ことを特徴とする定着装置。
2. 前記複数の消磁コイルのうち、その一方の折返し部が、隣接する消磁コイルの折返し部の上に重なっている消磁コイルは、その他方の折り返し部が、前記励磁コイルに近付くように前記回転軸に対して傾斜した姿勢で配設されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記複数の消磁コイルのうち、その両方または一方の折返し部が、隣接する消磁コイルの折返し部の上に重なっている消磁コイルについては、当該折り返し部と、当該折り返し部以外の部分との間に段差が設けられることにより、上に重なった折り返し部以外の部分が励磁コイルに近接していることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 前記各消磁コイルの厚みが１〜２［ｍｍ］である
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の定着装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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