JP3826008B2

JP3826008B2 - 像加熱装置

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Publication number: JP3826008B2
Application number: JP2001317261A
Authority: JP
Inventors: 肇関口; 篤史伏屋
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Current assignee: Canon Inc
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Filing date: 2001-10-15
Publication date: 2006-09-27
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、励磁コイルと磁性体コアを有する磁束発生手段と、前記磁束発生手段から発生する磁束により誘導発熱する発熱体と、前記発熱体の熱により記録材上の像を加熱する像加熱装置であって、前記磁性体コアを移動することで記録材の幅方向に関する前記発熱体の発熱分布を変更する像加熱装置に関する。
【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４−４４０７５〜４４０８３、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１０―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２０００‐１６２９１３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像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像加熱装置である。
【００２１】
（１）励磁コイルと磁性体コアを有する磁束発生手段と、前記磁束発生手段から発生する磁束により誘導発熱する発熱体と、前記発熱体の熱により記録材上の像を加熱する像加熱装置であって、前記磁性体コアを移動することで記録材の幅方向に関する前記発熱体の発熱分布を変更する像加熱装置において、前記磁性体コアは、記録材の最大サイズに対応して固定される第一の磁性体コアと、前記発熱体の両端部で回転可能に支持された回転軸に、記録材の幅方向に関して中央部と端部で互いに偏心位置が異なるように配置され回転される、もしくは記録材の幅方向端部にのみ偏心して配置され回転される第二の磁性体コアと、を有し、前記第二の磁性体コアは前記発熱体の中央部側よりも端部側の発熱量が大きい第一の発熱分布とする第一の位置と、前記第一の発熱分布に比べて前記端部側の発熱量が低減する第二の発熱分布とする第二の位置と、に移動可能であることを特徴とする像加熱装置。
【００２２】
（２）前記第二の磁性体コアは前記第一の磁性体コアを挟んで前記発熱体に対向して配置されていることを特徴とする（１）記載の像加熱装置。
【００２３】
（３）第一の磁性体コアは励磁コイルの巻中心に配置されていることを特徴とする（２）記載の像加熱装置。
【００２４】
（４）記録材の幅方向サイズが最大サイズよりも小さい所定サイズのとき、前記第一の発熱分布から前記第二の発熱分布に変更することを特徴とする（１）乃至（３）いずれか記載の像加熱装置。
【００２５】
（５）前記発熱体の温度を検知する検知手段を有し、前記検知手段の検知温度が所定温度以上のとき、前記第一の発熱分布から前記第二の発熱分布に変更することを特徴とする（１）乃至（４）いずれか記載の像加熱装置。
【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１０２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）１０３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１１６を出た第一面コピー済みの記録材が反転再給紙部１１４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像加熱装置である。
【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ＰＦＡ１０〜５０μｍ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・３１ｂ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Ｗ２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Ｗ２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６ａ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６ａ、コイル５、コア保持回動部材４、第二コア６ｂ・６ｃ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６ａ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１８０°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２ｄ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６ｂ・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】
▲１▼．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】
▲２▼．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（Ａ４Ｒ）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（Ａ４）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８〜１２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】
▲１▼．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】
▲２▼．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）記録材の搬送基準は片側搬送基準であっても勿論よく、像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・磁束調整型の像加熱装置は、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像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像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

Claims

励磁コイルと磁性体コアを有する磁束発生手段と、前記磁束発生手段から発生する磁束により誘導発熱する発熱体と、前記発熱体の熱により記録材上の像を加熱する像加熱装置であって、前記磁性体コアを移動することで記録材の幅方向に関する前記発熱体の発熱分布を変更する像加熱装置において、
前記磁性体コアは、記録材の最大サイズに対応して固定される第一の磁性体コアと、前記発熱体の両端部で回転可能に支持された回転軸に、記録材の幅方向に関して中央部と端部で互いに偏心位置が異なるように配置され回転される、もしくは記録材の幅方向端部にのみ偏心して配置され回転される第二の磁性体コアと、を有し、前記第二の磁性体コアは前記発熱体の中央部側よりも端部側の発熱量が大きい第一の発熱分布とする第一の位置と、前記第一の発熱分布に比べて前記端部側の発熱量が低減する第二の発熱分布とする第二の位置と、に移動可能であることを特徴とする像加熱装置。
前記第二の磁性体コアは前記第一の磁性体コアを挟んで前記発熱体に対向して配置されていることを特徴とする請求項１記載の像加熱装置。
第一の磁性体コアは励磁コイルの巻中心に配置されていることを特徴とする請求項２記載の像加熱装置。
記録材の幅方向サイズが最大サイズよりも小さい所定サイズのとき、前記第一の発熱分布から前記第二の発熱分布に変更することを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の像加熱装置。
前記発熱体の温度を検知する検知手段を有し、前記検知手段の検知温度が所定温度以上のとき、前記第一の発熱分布から前記第二の発熱分布に変更することを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の像加熱装置。