JP4208816B2

JP4208816B2 - 像加熱装置

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Publication number: JP4208816B2
Application number: JP2004308738A
Authority: JP
Inventors: 仁鈴木; 直之山本; 貴大中瀬; 敏晴近藤; 康弘吉村
Original assignee: Canon Inc
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Priority date: 2004-10-22
Filing date: 2004-10-22
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2024-10-22
Also published as: US7437113B2; US20060088329A1; JP2006120533A

Description

本発明は、例えば、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おいて、記録材に形成担持させた未定着画像を加熱定着させるための画像加熱定着装置として用いて好適な、電磁誘導加熱方式の像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、複写機・複写機等に搭載される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に対応する発熱部材部分の温度低下が大きくなり、小サイズ記録材の連続通紙後すぐに大サイズ記録材が通紙された場合には、大きく温度低下をしている上記の非通紙部領域に対応する記録材部分において画像の定着性が悪化する等の不具合を生じる。

そこで本発明の目的は、電磁誘導加熱による像加熱装置構成において、小サイズ記録材の連続通紙時に発熱部材の非通紙部領域の過昇温を防止しつつ、該非通紙部領域に生じた温度低下から早いリカバリ動作を行ない該非通紙部領域の温度を素早く回復させて、どのような記録材サイズにおいても記録材を良好に加熱すること、定着装置にあってはどのような記録材サイズにおいても定着性を満足させることにある。

上記目的を達成するための本発明に係る像加熱装置の代表的な構成は、磁束を生ずる磁束発生手段と、前記磁束発生手段により生ずる磁束により、記録材上の画像を加熱するための熱を生ずる回転可能な発熱部材と、前記磁束発生手段と前記発熱部材との間に配置されることで前記磁束発生手段から前記発熱部材に向かう磁束を遮蔽する移動可能な磁束遮蔽部材と、通紙可能な最小サイズの記録材の通紙領域内の前記発熱部材の温度を検知する温度検知部材と、前記温度検知部材の出力に基づいて前記発熱部材の温度が予め設定された目標温度になるように前記磁束発生手段への通電を制御する通電制御手段と、前記磁束遮蔽部材を移動させる移動手段と、を有する像加熱装置において、
前記磁束遮蔽部材は前記発熱部材の回転軸線方向における前記発熱部材の端部の前記発熱部材に向かう磁束を遮蔽する第一磁束遮蔽部と前記発熱部材の端部の前記発熱部材に向かう磁束の遮蔽を行わず、前記温度検知部材が温度を検知する領域を含む前記発熱部材の中央部の前記発熱部材に向かう磁束の遮蔽を行う第二磁束遮蔽部とを有し、前記第一磁束遮蔽部を前記発熱部材の端部に向かう磁束を遮蔽する第一位置に移動させた状態を有する画像形成ジョブの通紙終了後に、第一磁束遮蔽部を前記第一位置から退避させ、第二磁束遮蔽部を前記発熱部材の中央部に向かう磁束を遮蔽する第二位置に移動させた状態で、通電制御手段が前記発熱部材の温度が予め設定された目標温度になるように通電制御を行う動作を実行した後にスタンバイ状態に移行する機能を有することを特徴とする。

上記の像加熱装置によれば、小サイズ記録材の連続通紙時における発熱部材の非通紙部領域の過昇温を防止ししながら、かつ素早く温度のリカバリを行うことができる。

（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像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、制御部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、大サイズ記録材Ｐ１を積載収容した第１のカセット給紙部１１０と、中サイズ記録材Ｐ２を積載収容した第２のカセット給紙部１１１と、小サイズ記録材Ｐ３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（レジストローラ対）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
１）全体的装置構成
図２は本実施例における定着装置１１６の要部の拡大横断面模型図、図３は同じく正面模型図、図４は同じく縦断面正面模型図である。

この定着装置１１６は電磁誘導加熱方式の加熱ローラ型加熱装置である。１は発熱部材としての定着ローラ、２は加圧部材としての弾性加圧ローラである。両者１・２を上下並行に配列して、所定の押圧力で圧接させて定着ニップ部（加熱ニップ部）Ｎを形成させている。

ここで、以下において、定着装置１１６の構成部材・部分について、幅方向（＝長手方向）とは、記録材（被加熱材）搬送路面内において記録材搬送方向ａ（図２）に直交する方向とする。

定着ローラ１は、例えばＮｉ、Ｆｅ、ＳＵＳなどの誘導発熱性材料（磁性金属または磁性材料）を用いて形成された、肉厚０．０２ｍｍ〜３．０ｍｍ程度の薄肉の円筒状ローラ（以下、定着ローラと記す）である。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）を形成してある。この定着ローラ１は、図３・図４のように、その幅方向両端部側をそれぞれ定着装置の奥側と手前側の側板（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、定着ローラ１の内空部には、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を挿入して非回転に固定支持させて配置してある。

加圧ローラ２は、芯金２ａと、該芯金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、芯金２ａの幅方向両端部側をそれぞれ上記の奥側と手前側の側板２１・２２間に軸受２４・２４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押圧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定着ニップ部Ｎを形成させている。

Ｇ１は定着ローラ駆動ギアであり、定着ローラ１の奥側端部に外嵌固着して配設してある。このギアＧ１にモーターを含む定着ローラ駆動機構１１より駆動力が伝達されることで、定着ローラ１が図２において時計方向に所定の周速度で回転駆動される。この定着ローラの回転駆動に伴い、定着ニップ部Ｎにおいて定着ローラ１との摩擦力で加圧ローラ２に回転トルクが作用して該加圧ローラ２が従動回転する。定着ローラ駆動機構１１は制御部１０４からの信号により制御される。

コイルユニット３は、定着ローラ１の内径よりも外径を少し小さくした横断面略半円弧状樋型のホルダ４と、このホルダ４内に収容させた励磁コイル６と、同じくホルダ４内の中央部に配設したセンターコア５ａと、ホルダ４の上面開口部に被せた蓋板４ａと、その蓋板４ａの上面に配設したサイドコア５ｂ等の組み立てユニット体である。図５はこのコイルユニット３の分解斜視模型図である。

ホルダ４と蓋板４ａは、耐熱性と機械的強度を備えた非磁性の成形体である。例えば、耐熱性および電気絶縁性のエンジニアリング・プラスチック等から形成されている。

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。そして、上記のリッツ線を、センターコア５ａを周回するようにホルダ４の内面形状に合せて定着ローラ１の幅方向に横長舟型に複数回巻回して励磁コイル６としてある。センターコア５ａは励磁コイル６の巻き中心付近に配置される。

４ｂはホルダ４の内底面の略中央部にホルダ幅方向に沿って具備させたセンターコア下端受け溝である。４ｃは蓋板４ａの略中央部に蓋板幅方向に沿って具備させたセンターコア上端受け溝である。センターコア５ａは上記の下端受け溝４ｂと上端受け溝４ｃとにより、ホルダ４の内の略中央部に位置決めされて保持される。

センターコア５ａとサイドコア５ｂは両者で横断面Ｔ字形の磁性コア５を構成している。コアとしては、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と蓋板４ａは磁性コア５（５ａ・５ｂ）と励磁コイル６とを絶縁する絶縁部材としても機能している。

ホルダ４の奥側端部には筒軸部４ｄを具備させてある。ホルダ４の手前側端部には先端部をＤカット軸部４ｆとした充実軸部４ｅを具備させてある。そして、図３・図４のように、筒軸部４ｄを定着装置の奥側のサブ側板２５に形成した円穴に挿入して保持させ、充実軸部４ｅのＤカット軸部４ｆを定着装置の手前側のサブ側板２６に形成したＤ形穴に挿入して保持させることで、ホルダ４すなわちコイルユニット３を奥側と手前側のサブ側板２５・２６間に、半円筒外面側を下向にした角度姿勢で非回転に両持支持させて、且つ図２のように定着ローラ１の内面に非接触に所定の隙間部（ギャップ）を形成させて配設してある。コイルユニット３を上記のように配設した状態において、定着ローラ１と、ホルダ４の筒軸部４ｄ及び充実軸部４ｅは略同軸となっている。

すなわち、コイルユニット３はその半円筒外面側が、定着ローラ１の内面の周方向の一部で定着ローラ１の幅方向に亘って定着ローラ内面に所定の間隔を保って対向している。

また、筒軸部４ｄ側からは、ホルダ４内の励磁コイル６のリード線６ａ・６ｂを該筒軸部４ｄ内を通してホルダ４内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（励磁回路）１３に接続してある。

８は定着ローラ１内に配設した磁束調整部材（磁束遮蔽部材）である。この磁束調整部材８はコイルユニット３から定着ローラ１への定着ローラ幅方向に関する磁束作用領域、すなわち、励磁コイル６及び定着ローラ１、コア５ａ・５ｂで構成される磁気回路部（不図示）を調整して定着ローラ幅方向に関する温度分布を調整する部材である。この磁束調整部材８については次の２）項で詳述する。

高周波駆動電源１３は、制御部１０４（通電制御手段）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。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。

図６は上記のような系における定着ローラ１の発熱の状態を定着ローラ１の横断面模型図で示したもので、磁束発生手段３から定着ローラ１への主たる磁束作用領域と、それに対応する定着ローラ部分の円周方向発熱量分布の説明図である。磁束発生手段であるコイルユニット３の励磁コイル６は交番電流が流されることで交番磁束を発生する。定着ローラ１は前記のように磁性金属または磁性材料を用いており、定着ローラ１の肉厚内では磁界を打ち消すように誘導電流（渦電流）が発生する。この誘導電流によるジュール熱により定着ローラ１自体が発熱し、昇温していくことになる。本実施例の構成においては、コイルユニット３の、励磁コイル６とコア５ａ・５ｂを組み込んだホルダ４の半円筒外面側が、コイルユニット３から定着ローラ１への主たる磁束作用領域、すなわち、励磁コイル６及び定着ローラ１、コア５ａ・５ｂで構成される磁気回路部（不図示）であり、この磁束作用領域において定着ローラ１の誘導加熱がなされる。そして、定着ローラ１の円周方向において、その主たる磁束作用領域に対応する定着ローラ部分にて発熱する発熱量分布は模式図に示すように、２ヶ所に発熱量の多い部分Ｈ・Ｈが存在する。

定着ローラ１の外周上には、図３のように定着ローラ１の温度を検出する第１〜第３の温度検知手段１６ａ〜１６ｃが設けられている。これらの温度検知手段１６ａ〜１６ｃは、定着ローラ１を隔てて内部の励磁コイル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。これらの温度検知手段１６ａ〜１６ｃは、例えば、サーミスタやサーモパイル、熱電対などの一般的な温度検知手段である。そして、これらの温度検知手段１６ａ〜１６ｃでそれぞれ検知される定着ローラ１の温度情報が制御部１０４に入力する。第１の温度検知手段１６ａは定着ローラ１の温調制御用として定着ローラ幅方向の略中央部に対応する位置に配設してあり、制御部１０４はこの第１の温度検知手段１６ａから入力する定着ローラ１の温度情報に基づいて高周波駆動電源１３を制御することによって該第１の温度検知手段１６ａから入力する定着ローラ温度が所定の定着温度（目標温度）に維持されるように高周波駆動電源１３から励磁コイル６への供給電力量を制御する。第２と第３の温度検知手段１６ｂと１６ｃについては後述する。上記の温度検知手段１６ａ〜１６ｃ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。

また定着ローラ１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１７（図２）が設けられている。このサーモスタット１７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、熱暴走により定着ローラ１が熱暴走により予め設定された許容温度以上の高温加熱されると接点を開放して励磁コイル６への通電を緊急切断する。

定着ローラ１および加圧ローラ２が回転され、また定着ローラ１が磁束発生手段であるコイルユニット３により電磁誘導加熱されて所定の定着温度に温調された状態において、図２のように、未定着トナー画像ｔが転写されている記録材Ｐが矢印ａで示す方向から定着ニップ部Ｎに導入される。定着ニップ部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には、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画像ｔが固着され、定着トナー画像が形成される。定着ニップ部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１８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。分離爪１８は、耐熱性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。

本実施例の画像形成装置及び定着装置において、記録材Ｐの通紙は記録材中心の中央基準である。図３において、Ｏはその記録材中央通紙基準線（仮想線）である。ここで、記録材Ｐについて、紙幅とは、記録材Ｐの平面において記録材搬送方向ａに直交する方向の記録材寸法である。ＰＷ１は装置に通紙使用可能な最大紙幅の記録材Ｐ１（以下、大サイズ記録材と記す）の通紙域（以下、大サイズ通紙域と記す）である。大サイズ通紙域ＰＷ１は、図４のように、コイルアセンブル３のメインコア５ａの幅寸法に略対応している。ＰＷ３は装置に通紙使用可能な最小紙幅の記録材Ｐ３（以下、小サイズ記録材と記す）の通紙域（以下、小サイズ通紙域と記す）である。ＰＷ２は、上記の記録材Ｐ１よりも紙幅が小さく、上記の小サイズ記録材Ｐ３よりも紙幅が大きい記録材Ｐ２（以下、中サイズ記録材と記す）の通紙域（以下、中サイズ通紙域と記す）である。

２）磁束調整部材８
磁束調整部材８は、前述のように、磁束発生手段であるコイルユニット３から加熱部材である定着ローラ１への定着ローラ幅方向に関する磁束作用領域、すなわち、励磁コイル６及び定着ローラ１、コア５ａ・５ｂで構成される磁気回路部を調整して定着ローラ幅方向に関する温度分布を調整する部材である。

図７の（ａ）はこの磁束調整部材８の外観斜視模型図、（ｂ）は展開平面図である。図８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を表した説明図である。

本実施例において、磁束調整部材８は、定着ローラ１と略同軸に定着ローラ１とコイルユニット３との間に挿入して配置されていて、定着ローラ１内においてローラ内面に沿って周方向に回動移動可能に配設してある。Ｇ２は磁束調整部材駆動ギアであり、前記ホルダ４の奥側の筒軸部４ｄに対して軸受２７を介して回転自由に配設してある。２８は磁束調整部材支持部材であり、前記ホルダ４の手前側の充実軸部４ｅに対して軸受２９を介して回転自由に配設してある。すなわち、磁束調整部材８はその奥側端部８ｆと、手前側端部８ｆをそれぞれ上記のように磁束調整部材駆動ギアＧ２と磁束調整部材支持部材２８とに固定して両持支持させて配設してある。これにより、磁束調整部材８は、筒軸部４ｄと充実軸部４ｅを中心に定着ローラ１と略同軸に、定着ローラ１とコイルユニット３との対向部である磁束作用領域に対してローラ内面に沿って周方向に回動移動可能（開閉動作可能）に配設される。

本例の磁束調整部材８は、図２、図７の（ａ）に示すように、定着ローラ１の幅方向において、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。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（合金板）等が適している。

図７と図８を参照して、磁束調整部材８は、その幅方向両端部側に配設した磁束密度を
調整する過昇温用磁束調整部８ａ・８ａ（定着ローラの回転軸線方向における定着ローラの端部の定着ローラに向う磁束を遮蔽する第一磁束遮蔽部）と、この両磁束調整部８ａ・８ａを連結する連結部８ｂと、幅方向中央部の磁束密度を調整する回復用磁束調整部８ｅ（第二磁束遮蔽部）を有している。

幅方向両端部側の過昇温用磁束調整部８ａ・８ａは、定着ローラ１の幅方向において異なる幅とすれば異なる範囲の磁束密度を調整することができる。ここでは中サイズ用磁束調整部８ｃと小サイズ用磁束調整部８ｄからなる一例を示す。

上記の磁束調整部材８において、過昇温用磁束調整部８ａ・８ａが、発熱部材である定着ローラの幅方向において温度を低下させるための温度低下手段（発熱部材の被加熱材搬送方向に直交する幅方向の領域の一部の温度を低下させる温度低下手段）である。また、回復用磁束調整部８ｅが発熱部材である定着ローラの温度回復を行なう磁束調整部である。そして、前記の第１の温度検知手段１６ａが、発熱部材である定着ローラについて、上記の温度低下手段により温度低下させる領域でない非温度低下領域の温度を検知する温度検知手段である。また、前記の制御部１０４が、この第１の温度検知手段１６ａの検知結果に基いて発熱部材である定着ローラ１の温度を目標温度にするように温度制御する温度制御手段である。

過昇温用磁束調整部８ａ・８ａ及び回復用磁束調整部８ｅは定着ローラ１の幅方向において連結部８ｂから突起状に定着ローラ内周円面に沿って延び出ている。また、連結部８ｂには中央基準の記録材通紙に対応させて両端部側の磁束調整部８ａ・８ａを定着ローラ内周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する領域に配置されている。

ここで、本実施例の構成において、磁束調整位置とは、前述した、磁束発生手段であるコイルユニット３から定着ローラ１への主たる磁束作用領域内の位置である。磁束作用領域におけるコイルユニット３と定着ローラ１との対向隙間部に上記の磁束調整部材８を移動することで、コイルユニット３から定着ローラ１への定着ローラ幅方向に関する磁束作用領域を調整して定着ローラ幅方向に関する温度分布を調整する。

磁束調整部材８の幅方向両端部側に配設した過昇温用磁束調整部８ａ・８ａにおいて、磁束調整部８ｃ・８ｃの内端面間の寸法は、記録材通紙の上で頻度の高いＢ４やＡ４Ｒの中サイズ記録材Ｐ２に対応できるよう中サイズ通紙域ＰＷ２と略同じ幅寸法にしてある。

また、磁束調整部８ｄ・８ｄの内端面間の寸法は、Ｂ５Ｒ等の小サイズ記録材Ｐ３に対応できるよう小サイズ通紙域ＰＷ３と略同じ幅寸法にしてある。

また、磁束調整部８ａ・８ａの外端面間の寸法は、Ａ４等の大サイズ記録材Ｐ１に対応する大サイズ通紙域ＰＷ１の幅寸法と大サイズ非通紙域ＰＷ１´の幅寸法との加算寸法（ＰＷ１´＋ＰＷ１＋ＰＷ１´）と略同じ幅寸法にしてある。

回復用磁束調整部８ｅは、本実施例では磁束調整部材８の幅方向中央に配置し、その幅方向寸法は磁束調整部８ｃ・８ｃの内端面間の寸法と略同じとなるよう構成している。これは図７の（ｂ）に示すように磁束調整部８ａの中で最大周長となる部分が磁束の影響を最も受けやすく定着ローラ端部の温度を低下させやすいため、この部分以外に回復用磁束調整部８ｅを構成し作用させることが望ましい。

本実施例では磁束調整部８ａに対応した構成として回復用磁束調整部８ｅを用いた例にて説明を行っているが、小サイズ紙専用に磁束調整部８ｃ・８ｃの内端面間の寸法と略同じとなるよう回復用磁束調整部をもう1段周方向に設け（不図示）磁束調整部８ａまたは８ｃそれぞれに対応した動作を行うことでより詳細な温度分布の制御が行える。

ここで、図８を参照して、定着ローラ１の温度を検知する第１〜第３の温度検知手段１６ａ〜１６ｃのうち、第１の温度検知手段１６ａは、定着ローラ幅方向における小サイズ通紙域ＰＷ３もしくはその近傍に配置してある。第２の温度検知手段１６ｂは中サイズ過昇温域ＰＷ２’もしくはその近傍に配置してある。第３の温度検知手段１６ｃは小サイズ過昇温域ＰＷ３’もしくはその近傍に配置してある。

図３・図４において、１２は制御部１０４からの信号により磁束調整部材８を移動（変位制御）する磁束調整部材移動手段としての磁束調整部材駆動機構（磁束調整部材を所定の磁束調整作用位置へ移動させる移動手段）である。この磁束調整部材駆動機構１２は、モーターなどを含む駆動系からなり、磁束調整部材８の奥側端部に設けたギア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内において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。磁束調整部材８の動作は、第２と第３の温度検知手段１６ｂ・１６ｃが検知する定着ローラ温度に基づいて制御部１０４が磁束調整部材駆動機構１２を制御することによって行われる。

図９は定着ローラ１内における磁束調整部材８の動作位置の一例を示したものである。図８と図９を参照して磁束調整部材８の動作位置を説明する。

第２と第３の温度検知手段１６ｂ・１６ｃが検知する定着ローラ温度に基づいて、制御部１０４は磁束調整部材駆動機構１２を制御して、磁束調整部材８を、前述した、磁束発生手段であるコイルユニット３から定着ローラ１への主たる磁束作用領域内の励磁コイル６と対向する磁束調整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。

図８に示すように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によって小サイズ非通紙域ＰＷ３´の温度上昇を防止できる。ここで温度上昇を防止する一方で磁束の調整が大きく作用し端部の温度低下が大きくなり過ぎる場合がある。温度低下が大き過ぎると定着可能温度までの復帰時間が必要であり通紙後すぐに他の紙サイズにて通紙が行えないため待ち時間が生じてしまう。そこで低下した領域の温度を急速に回復させることがユーザーの観点から見て重要となる。

図９において、（ａ）と（ｂ）は磁束調整部材８の回復用磁束調整部８ｅが主に作用している場合を示している。（ｃ）と（ｄ）は過昇温用磁束調整部８ｃが主に作用している場合の一例を示している。磁束調整部８ｃ、８ｄ、８ｅは連結部８ｂと一体で構成しており、主に作用する磁束調整部（ここでは８ｃと８ｅの場合で説明）の位置関係をそれぞれ定着ローラ断面図にて示した。ここで示した例では過昇温時磁束調整部８ｃはセンターコア対向部ｂへ移動し磁束を調整している。回復時磁束調整部８ｅはサイドコア対向部ｃへ移動し磁束を調整している。なお、図９に示したように、センターコア対向部ｂとはセンターコア５ａと定着ローラ１近傍のことを示しており、同様にサイドコア対向部ｃとはサイドコア５ｂと定着ローラ１近傍のことを示している。ここでは磁束調整部材８が作用する場所としてセンターコア対向部ｂ及びサイドコア対向部ｃにて説明したが、磁束調整部８ａ及び８ｅが定着ローラ１の長手方向において磁束の作用を調整する位置であればどこでも効果がある。前記したように本実施例の構成で磁束の作用を調整する位置とは励磁コイル６及び定着ローラ１、コア５ａ、５ｂで構成される磁気回路内である。

図８では定着ローラ１の長手方向における各部材の位置関係の一例を示している。通紙領域としては大サイズ、中サイズ、小サイズと記録材の大きさで分類しそれぞれ中サイズ用磁束調整部８ｃ、小サイズ用磁束調整部８ｄの長手方向における幅を略同じとなるよう対応させて構成する。

図１０に通紙開始から通紙終了までの磁束調整部材８の動作フローチャートを示す。小サイズ記録材または中サイズ記録材を通紙した場合は、第３の温度検知手段（中サイズサーミスタ）１６ｃにより検知温度が高ければ磁束調整部８ｃ（第一磁束遮蔽部）を所定の位置（第一位置）に移動し作用させ温度を低下、逆に低ければ回復用磁束調整部８ｅ（第二磁束遮蔽部）を所定の位置（第二位置）に移動し作用させ温度回復を行う。同様に第２の温度検知手段（小サイズサーミスタ:温度検知部材）１６ｂにより検知温度が高くなれば磁束調整部８ｄを所定の位置に移動し作用させる。そして通紙が終了時には回復期間を設け磁束調整部８ｅを所定の位置に移動し作用させ定着ローラの温度を回復させる。

図１１は小サイズ記録材Ｐ３の通紙を行っ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。小サイズを通紙すると定着ローラ端部の温度が上昇し始め、上限温度にて磁
束調整部８ａ（第三磁束遮蔽部）を作用する位置に移動することで温度を低下させ、下限温度にて磁束調整部８ａを作用しない位置に移動することで温度が上昇する。このような動作を繰り返して通紙を行い、終了後磁束調整部８ｅを作用させることで温度回復を早くさせる。

上記図１０・図１１の動作シーケンスは、上限下限温度を設けることで温度の変動幅を小さくでき早く温度回復が行えるといった利点がある。そして磁束調整部８ａの作用により定着ローラ１の温度が低下した領域に対して所定の位置に磁束調整部８ｅを作用させることで小サイズ通紙後の定着ローラ端部温度の回復を早く行うことができる。これにより定着ローラ１上で定着温度までの復帰が早くできるため使い勝手が向上する。

図１２と図１３は上記とは別の、磁束調整部材８の動作フローチャートと、定着ローラ１の時間的温度変化を示す図である。

この例の場合は、スタンバイの状態より出力開始命令を受け、記録材サイズにより、Ａ４ＹやＡ３といった大サイズ記録材ではそのまま通紙を開始、Ａ４ＲやＢ５Ｒといった小サイズ記録材を通紙する場合は磁束調整部材８を動作させて通紙を行う。通紙終了後端部の温度回復期間を設け温度回復後スタンバイへと移行する。

この制御の場合は、磁束調整部材８の動作を少なくできて機械的な信頼性が向上する。そしてこの場合でも、磁束調整部８ａの作用により定着ローラ１の温度が低下した領域に対して所定の位置に磁束調整部８ｅを作用させることで小サイズ通紙後の定着ローラ端部温度の回復を早く行うことができる。これにより定着ローラ１上で定着温度までの復帰が早くできるため使い勝手が向上する。

本実施例では、磁束調整部材８の動作を、定着ローラ１の検知温度や通紙される記録材サイズにより制御する例を示したが、検知手段は一般的なもので良くタイマーによる時間制御などを用いても同様の効果が得られる。

また定着ローラ端部の過昇温に対する温度低下手段として、磁束調整部材にて説明しているが温度を低下させる手段は、例えばファンによる空冷方法や均熱ローラ押し当てによる均熱方法など一般的なものでも良い。

図１４は本実施例２における磁束調整部材８の位置関係の一例を示した図、図１５は小サイズ記録材を通紙した際の定着ローラ１の時間的温度変化を示した一例を示した図である。

本実施例では、画像形成装置及び定着装置の構成は実施例１と同様であり、磁束調整部材８における回復用磁束調整部８ｅの退避位置と退避動作シーケンスを有している。

実施例１で説明したように、定着ローラ１は、回復用磁束調整部８ｅが作用している間は相対的にそれ以外の領域において発熱量が増す。一方で回復用磁束調整部８ｅ上でも磁束の作用にて渦電流が生じ損失が生じてしまう。

そこで本実施例の定着装置は、磁束調整部材８について、定着ローラ１の幅方向において、定着ローラ１の端部に対する磁束を調整する位置と、中央部に対する磁束を調整する位置と、磁束が作用しない位置と、を有している。

図１４に過昇温用磁束調整部８ａ及び回復用磁束調整部８ｅがそれぞれ磁束の影響を受けない位置の一例を示す。図６及び図１４に示すように、小サイズ記録材を通紙中、過昇温用磁束調整部８ａを作用させる位置（定着ローラ端部に対する磁束を調整する位置）と、通紙終了後回復用磁束調整部８ｅを作用させ温度を回復させる位置（定着ローラ中央部に対する磁束を調整する位置）、更に磁束調整部材８において磁束が作用しない退避する位置（磁束が作用しない位置）を設けている。

図１５に示すように、小サイズ通紙による過昇温に対し過昇温用磁束調整部８ａを作用させ温度低下を行い、通紙後回復用磁束調整部８ｅを作用させ温度回復動作を行い、回復後過昇温用磁束調整部８ａ及び回復用磁束調整部８ｅが磁束の影響を受けない位置へ退避動作を行う。このような動作を行うことで磁束調整部材８にて生じていた損失を低減することが可能となる。

上記の実施例１や２では通紙が中央基準である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。また磁束発生手段であるコイルユニット３を発熱部材である定着ローラ１の内部に配置した装置構成で説明を行っているが、コイルユニット３を定着ローラ１の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。

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。

画像形成装置の一例の概略構成模型図定着装置の要部の拡大横断面模型図同じく正面模型図同じく縦断面正面模型図コイルユニットの分解斜視模型図コイルユニットから定着ローラへの主たる磁束作用領域と、それに対応する定着ローラ部分の円周方向発熱量分布の説明図（ａ）はこの磁束調整部材８の外観斜視模型図、（ｂ）は展開平面図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磁束調整部材の動作説明図磁束調整部材の動作フローチャートその動作フローチャート実行時の定着ローラにおける時間的温度変化を示す図磁束調整部材の他の動作フローチャートその動作フローチャート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における磁束調整部材の動作説明図実施例２における磁束調整部材の動作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、２・・加圧ローラ、３・・コイルユニット、４・・ホルダ、５・・磁性コア、６・・励磁コイル、８・・磁束調整部材、８ａ，８ｃ，８ｄ・・磁束調整部、８ｂ・・連結部、１２・・磁束調整部材駆動手段、１３・・高周波駆動電源、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ・・温度検知手段、１７・・サーモスタット、１８・・分離爪、１０４・・ＣＰＵ、１１６・・定着装置、ｔ・・トナー、Ｐ・・記録材

Claims

磁束を生ずる磁束発生手段と、前記磁束発生手段により生ずる磁束により、記録材上の画像を加熱するための熱を生ずる回転可能な発熱部材と、前記磁束発生手段と前記発熱部材との間に配置されることで前記磁束発生手段から前記発熱部材に向かう磁束を遮蔽する移動可能な磁束遮蔽部材と、通紙可能な最小サイズの記録材の通紙領域内の前記発熱部材の温度を検知する温度検知部材と、前記温度検知部材の出力に基づいて前記発熱部材の温度が予め設定された目標温度になるように前記磁束発生手段への通電を制御する通電制御手段と、前記磁束遮蔽部材を移動させる移動手段と、を有する像加熱装置において、
前記磁束遮蔽部材は前記発熱部材の回転軸線方向における前記発熱部材の端部の前記発熱部材に向かう磁束を遮蔽する第一磁束遮蔽部と前記発熱部材の端部の前記発熱部材に向かう磁束の遮蔽を行わず、前記温度検知部材が温度を検知する領域を含む前記発熱部材の中央部の前記発熱部材に向かう磁束の遮蔽を行う第二磁束遮蔽部とを有し、前記第一磁束遮蔽部を前記発熱部材の端部に向かう磁束を遮蔽する第一位置に移動させた状態を有する画像形成ジョブの通紙終了後に、第一磁束遮蔽部を前記第一位置から退避させ、第二磁束遮蔽部を前記発熱部材の中央部に向かう磁束を遮蔽する第二位置に移動させた状態で、通電制御手段が前記発熱部材の温度が予め設定された目標温度になるように通電制御を行う動作を実行した後にスタンバイ状態に移行する機能を有することを特徴とする像加熱装置。
前記磁束遮蔽部材は非磁性金属材料を有する合金板であり、前記合金板は前記第一磁束遮蔽部と前記第二磁束遮蔽部とを有することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
前記磁束遮蔽部部材は、前記第一磁束遮蔽部よりも前記回転軸線方向における磁束を遮蔽する幅が大きい第三磁束遮蔽部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の像加熱装置。
前記発熱部材の端部の温度を検知する第二温度検知部材を有し、前記画像形成ジョブにおいて、前記第二温度検知部材により検知された温度が予め設定された第一設定温度に達すると前記第一磁束遮蔽部は前記第一位置に移動し、前記第二温度検知部材により検知された温度が予め設定された前記第一設定温度よりも低い温度の第二設定温度に達すると前記第一磁束遮蔽部は前記第一位置から退避することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の像加熱装置。