JP5221416B2 - 誘導加熱ユニット並びにこれを備えた定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転加熱体を電磁誘導作用により発熱させる誘導加熱ユニット並びにこれを備えた定着装置及び画像形成装置に関するものである。

電子写真プロセスにより用紙に画像を形成する画像形成装置（プリンタ、ファクシミリ装置、複写機、及び複合機など）では、感光体から用紙上に転写された未定着のトナーを熱と圧力の作用により用紙に定着させる定着装置が設けられている。この定着装置では、近年、加熱ローラなどの加熱体を電磁誘導作用で生じる渦電流によるジュール熱で加熱する電磁誘導加熱方式によるものが省エネルギーの観点から注目されている。

また、画像形成装置では各種の寸法の用紙が用いられるが、最大通紙幅より幅狭の用紙が連続通紙されると、定着装置の加熱体において、その用紙が通過する紙幅領域の外側の紙幅外領域では用紙との接触により熱が奪われないため、紙幅領域との間の温度差が徐々に拡大し、紙幅領域が温度制御により所定の定着温度に保持されるのに対して、紙幅外領域は定着温度を超えて上昇する過昇温が発生する。この紙幅外領域での過昇温は、構成部材に熱的損傷を与え、また紙幅外領域に過昇温が発生した後に、大サイズの用紙が通紙されると、加熱体の紙幅外領域の過昇温部分にトナーが焼きついてしまい、ホットオフセットなどの定着不良を招くことから、望ましくない。

このような加熱体の紙幅外領域の過昇温を防止するには、幅狭の用紙の通紙時に紙幅外領域で加熱体の発熱を抑制するようにすれば良く、このような加熱体の発熱を部分的に抑制する技術として、励磁コイルによる磁束を打ち消して加熱体に鎖交する磁束を低減する消磁コイルを、励磁コイルに沿って発熱を抑制したい領域に配置したものが知られている（特許文献１参照）。

この従来の技術では、最大幅の用紙より幅狭の用紙が複数種類ある場合でも、各用紙の幅に対応した紙幅外領域の過昇温を適切に抑制することができるように、複数の消磁コイルを回転加熱体の軸方向に並べて配置した構成（特許文献１の図１５参照）や、複数の消磁コイルを回転加熱体の径方向に重ねて配置した構成（特許文献１の図８参照）が採用されている。
特開２００８−１３９４７５号公報（図１５及び図８）

しかしながら、前記従来の技術のように、複数の消磁コイルを回転加熱体の軸方向に並べて配置した構成では、消磁コイルの互いに隣接する部分で、誘導電流が互いに逆向きに流れるため、消磁効果が互いに打ち消されて弱くなり、回転加熱体の発熱を十分に抑制することができず、紙幅外領域に部分的に温度が高い部分が発生するという問題がある。

一方、複数の消磁コイルを回転加熱体の径方向に重ねて配置した構成では、回転加熱体の径方向の寸法が増大するため、誘導加熱ユニットの大型化を招くという問題点がある。また、励磁コイルからの離間距離が消磁コイルによって異なるため、消磁効果が不均一になるという問題がある。

さらに、消磁コイルは、励磁コイルによる磁束により発生する誘導電流によって発熱するが、この消磁コイルが重なり合っていると、消磁コイルからの放熱が阻害されるため、消磁コイルの温度が上昇する。このため、消磁コイルに特別な冷却手段を設けたり、消磁コイルに耐熱性の高い被覆を施した導線を用いたりする必要が生じ、コストアップを招くという問題がある。

本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、大型化及びコストアップを招くことなく、多様なサイズの幅狭の用紙について、連続通紙による紙幅外領域の過昇温を適切に抑制することができるように構成された誘導加熱ユニット並びにこれを備えた定着装置及び画像形成装置を提供することにある。

本発明の誘導加熱ユニットは、回転加熱体を電磁誘導作用により発熱させる誘導加熱ユニットであって、前記回転加熱体の最大加熱領域の全体に渡って延在し、その最大加熱領域の両端部で導線を折り返すと共にその折り返し部間で導線を前記回転加熱体の軸方向に往復させるように巻き回して形成されて、前記回転加熱体に鎖交する磁束を発生する励磁コイルと、この励磁コイルに沿って配置され、通紙される用紙サイズに応じた紙幅外領域に個別に対応した消磁領域を有し、各自の消磁領域の両端部で導線を折り返すと共にその折り返し部間で導線を前記回転加熱体の軸方向に往復させるように巻き回して形成されて、前記励磁コイルによる磁束を打ち消して前記回転加熱体に鎖交する磁束を低減する複数の消磁コイルと、この消磁コイルの両端を結ぶ通電路を開閉してその消磁コイルの作動状態と非作動状態とを切り替えるスイッチとを有し、複数の前記消磁コイルは、幅広の消磁領域を有する前記消磁コイルが幅狭の消磁領域を有する前記消磁コイルを囲繞する態様で、前記回転加熱体の周方向に並ぶように設けられた構成とする。

また、本発明の定着装置は、前記のように構成された誘導加熱ユニットを備えた構成とする。

また、本発明の画像形成装置は、前記のように構成された定着装置を備えた構成とする。

本発明によれば、消磁コイルが、通紙される用紙サイズに応じた紙幅外領域に個別に対応した消磁領域を有するため、部分的に消磁効果が弱くなるところがなく、また、消磁コイルが、励磁コイルからの離間距離を複数の消磁コイルで同一とすることができるため、紙幅外領域の過昇温を適切に抑制することができ、さらに、複数の消磁コイルが回転加熱体の径方向に重なり合わないため、誘導加熱ユニットの大型化を避け、また、消磁コイルからの放熱が阻害されることがないため、冷却や耐熱性向上のためのコストアップを避けることができる。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、回転加熱体を電磁誘導作用により発熱させる誘導加熱ユニットであって、前記回転加熱体の最大加熱領域の全体に渡って延在し、その最大加熱領域の両端部で導線を折り返すと共にその折り返し部間で導線を前記回転加熱体の軸方向に往復させるように巻き回して形成されて、前記回転加熱体に鎖交する磁束を発生する励磁コイルと、この励磁コイルに沿って配置され、通紙される用紙サイズに応じた紙幅外領域に個別に対応した消磁領域を有し、各自の消磁領域の両端部で導線を折り返すと共にその折り返し部間で導線を前記回転加熱体の軸方向に往復させるように巻き回して形成されて、前記励磁コイルによる磁束を打ち消して前記回転加熱体に鎖交する磁束を低減する複数の消磁コイルと、この消磁コイルの両端を結ぶ通電路を開閉してその消磁コイルの作動状態と非作動状態とを切り替えるスイッチとを有し、複数の前記消磁コイルは、幅広の消磁領域を有する前記消磁コイルが幅狭の消磁領域を有する前記消磁コイルを囲繞する態様で、前記回転加熱体の周方向に並ぶように設けられた構成とする。

これによると、複数の消磁コイルが、通紙される用紙サイズに応じた紙幅外領域に個別に対応した消磁領域を有するため、複数の消磁コイルを回転加熱体の軸方向に並べて配置した構成のように、部分的に消磁効果が弱くなるところがなく、また、複数の消磁コイルが回転加熱体の周方向に並ぶことから、励磁コイルからの離間距離を複数の消磁コイルで同一とすることができるため、紙幅外領域での回転加熱体の発熱を均一に抑制することができる。そして、複数の消磁コイルが回転加熱体の周方向に並ぶことで、複数の消磁コイルが回転加熱体の径方向に重なり合わないため、誘導加熱ユニットの大型化を避けることができる。また、複数の消磁コイルが回転加熱体の周方向に並ぶため、消磁コイル同士が放熱を阻害することがなく、冷却や耐熱性向上のためのコストアップを避けることができる。

前記課題を解決するためになされた第２の発明は、前記第１の発明において、前記消磁コイルが、前記励磁コイルと前記回転加熱体との間に配置された構成とする。

これによると、磁束密度が高い領域に消磁コイルが配置されるため、消磁効果を高めることができ、消磁コイルを励磁コイルに対して回転加熱体と相反する側に配置した構成と同等の消磁効果を、より少ない巻き数で実現することができ、誘導加熱ユニットの小型化を図ることができる。また、複数の消磁コイルは、回転加熱体の周方向に並ぶことから、径方向の寸法が小さくなり、消磁コイルを励磁コイルと回転加熱体との間に配置した構成としても、励磁コイルを回転加熱体からさほど離間させずに済むため、励磁コイルの励磁機能の低下を小さく抑えることができる。

この場合、励磁コイルの保持体を回転加熱体の外周面に沿うように近接して配置して、その保持体における回転加熱体と相反する側の面に励磁コイルを保持させた構成では、消磁コイルが励磁コイルとその保持体との間に挟み込まれた状態となる。

前記課題を解決するためになされた第３の発明は、前記第１・第２の発明において、通紙される用紙サイズに応じた紙幅外領域に対応する消磁領域を有する前記消磁コイルのみを作動させ、それ以外の前記消磁コイルは作動させないようにした構成とする。

これによると、幅狭の用紙の連続通紙による紙幅外領域の過昇温を適切に抑制することができる。

前記課題を解決するためになされた第４の発明は、前記第１・第２の発明において、通紙される用紙サイズに応じた紙幅外領域に対応する消磁領域を有する前記消磁コイルとその消磁コイルに囲繞される幅狭の前記消磁コイルを作動させ、それ以外の前記消磁コイルは作動させないようにした構成とする。

これによると、消磁コイルを複数重複して作動させることにより、作動する消磁コイルが重なった部分で、より一層高い消磁効果を得ることができる。特に幅狭の用紙で紙幅外領域が広い場合には、紙幅外領域内で温度むらが発生し易くなるが、複数の消磁コイルを重複的に作動させることにより、作動する消磁コイルの数が内側から外側に向かって次第に増え、これに応じて消磁効果が高くなるため、幅狭の用紙の通紙時の紙幅外領域の過昇温をより一層適切に抑制することができる。

前記課題を解決するためになされた第５の発明は、前記第１〜第４の発明において、前記消磁コイルにおける前記折り返し部を前記回転加熱体の径方向外向きに突出させた突出部を有する構成とする。

これによると、回転加熱体の軸方向に沿った消磁コイル全体の寸法を短縮することができ、誘導加熱ユニットの小型化を図ることができる。また、消磁コイルの一部が回転加熱体の径方向外向きに突出することから、消磁コイルからの放熱が促進され、冷却効果を高めることができる。特に消磁コイルを励磁コイルと回転加熱体との間に配置した構成では、消磁コイルからの放熱が行われ難いため、効果的である。

前記課題を解決するためになされた第６の発明は、前記第５の発明において、前記突出部は、複数の前記消磁コイルの前記折り返し部が互いに前記回転加熱体の径方向に重なり合う態様で設けられた構成とする。

これによると、回転加熱体の軸方向に沿った消磁コイル全体の寸法をより一層短縮することができ、誘導加熱ユニットのより一層の小型化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明が適用される複写機の概略構成を示す模式的な断面図である。この複写機（画像形成装置）１は、原稿の画像を読み取る原稿読取部２と、ここで読み取った原稿の画像をトナーで用紙（記録媒体）上に形成する画像形成部３と、ここで用紙上に形成されたトナー像を定着させる定着部（定着装置）４とを有し、画像形成部３には給紙部５から用紙が供給され、定着部４で定着処理が終わった用紙が排紙部６に排出される。

画像形成部３では、帯電ローラ１１により一様に帯電された感光体ドラム１２に対してレーザ走査ユニット１３からレーザ光が照射されて感光体ドラム１２の像形成面上に静電潜像が形成された後、現像ユニット１４内のトナーが現像ローラ１５を介して感光体ドラム１２に供給されることでその像形成面上の静電潜像が現像され、これにより形成されたトナー像が転写ローラ１６により用紙に転写される。

＜第１の実施形態＞
図２は、図１に示した定着部を示す断面図である。図３は、図２に示した誘導加熱ユニットの平面図である。

図２に示すように、定着部４は、用紙Ｓ上のトナー像を熱溶融させる加熱ローラ（回転加熱体）２１と、図示しないばねにより加熱ローラ２１に圧接する向きに付勢された加圧ローラ２２と、加熱ローラ２１に対向配置されて電磁誘導作用により加熱ローラ２１を発熱させる誘導加熱ユニット２３とを有しており、加熱ローラ２１と加圧ローラ２２とによるニップ部に用紙Ｓが送り込まれ、熱及び圧力の作用で用紙Ｓ上のトナーが用紙Ｓに定着される。

誘導加熱ユニット２３は、加熱ローラ２１に鎖交する磁束を発生する励磁コイル３１と、この励磁コイル３１により発生する磁束を加熱ローラ２１に導く磁路を形成する磁性体コアとしてのセンタコア３２、サイドコア３３及びアーチコア３４と、励磁コイル３１による磁束を打ち消して加熱ローラ２１に鎖交する磁束を低減する第１〜第３の消磁コイル３５〜３７と、この消磁コイル３５〜３７の両端を結ぶ通電路を開閉してその消磁コイル３５〜３７の作動状態と非作動状態とを切り替えるスイッチ４１〜４３とを有している。

磁性体コアを構成するセンタコア３２は、励磁コイル３１の幅方向の中心部を加熱ローラ２１の軸方向に延在するように設けられている。サイドコア３３は、励磁コイル３１の幅方向の端部に沿って加熱ローラ２１の軸方向に延在するように設けられている。アーチコア３４は、センタコア３２及びサイドコア３３を橋絡する態様で加熱ローラ２１の周方向に延在するように設けられている。このアーチコア３４は、加熱ローラ２１の軸方向に離間して複数配列されている。

励磁コイル３１と、センタコア３２、サイドコア３３及びアーチコア３４と、消磁コイル３５〜３７とは、フレーム（保持体）３８における加熱ローラ２１と相反する側の面に保持される共に、このフレーム３８に対して加熱ローラ２１と相反する側に設けられたカバー３９で覆われている。フレーム３８は、加熱ローラ２１の外周面に沿って一定間隔をおいて近接して配置されるように円弧状断面に形成されている。

加熱ローラ２１は、鉄やステンレスなどの金属材料にて形成されている。センタコア３２、サイドコア３３、及びアーチコア３４は、フェライトやパーマロイなどの強磁性体の材料で形成されている。

励磁コイル３１は、加熱ローラ２１を中心にした略半円形の断面領域に渡って加熱ローラ２１の周囲を覆うように設けられている。また、この励磁コイル３１は、図３に示すように、加熱ローラ２１の最大加熱領域の全体に渡って延在し、その最大加熱領域の両端部で導線を折り返すと共にその折り返し部３１ａ・３１ｂ間で導線を加熱ローラ２１の軸方向に往復させながらセンタコア３２の周囲を周回するように巻き回して長円環状に形成されている。なお、この励磁コイル３１には、被覆導線を多数束ねた構成の１条のリッツ線（導線束）が用いられる。

消磁コイル３５〜３７は、図２に示したように、励磁コイル３１に沿ってこの励磁コイル３１に対して加熱ローラ２１の径方向に重なり合うように配置され、特にここでは、消磁コイル３５〜３７が、励磁コイル３１と加熱ローラ２１との間、すなわち励磁コイル３１の下側（径方向内側）に配置されており、励磁コイル３１とフレーム３８との間に挟み込まれた状態となっている。

この消磁コイル３５〜３７では、励磁コイル３１による磁束により誘導電流が流れ、この誘導電流により発生する逆向きの磁束が励磁コイル３１による元の磁束を打ち消すように作用することで、加熱ローラ２１に鎖交する磁束を低減することができる。

図４は、図３に示した誘導加熱ユニットによる加熱ローラの軸方向の温度分布を示している。図４（Ａ）は、未通紙時の温度分布を示しており、図４（Ｂ）は、消磁コイル３５〜３７を作動させない状態での通紙時の温度分布を示している。

この複写機１では、図３に示したように、各種の寸法の用紙が用いられ、例えばここでは、最大加熱領域が最大サイズの用紙（Ａ３）の通紙幅（Ａ３の短辺）に対応し、これより幅狭の用紙（Ｂ４、Ａ４及びハガキ）は、紙幅の中心を最大加熱領域の中心に揃えて通紙され、これらの幅狭の用紙の通紙時には、通紙幅の両端側に用紙が通らない紙幅外領域が通紙幅に応じて形成され、この紙幅外領域に過昇温が発生する（図４（Ｂ）参照）。

そこでここでは、加熱ローラ２１の発熱を抑制する必要のある領域、すなわち最小加熱領域の外側の領域で、最小サイズ（ハガキ）の用紙の通紙時に紙幅外領域となる領域に、第１〜第３の消磁コイル３５〜３７が配置されている。特にここでは、第１〜第３の消磁コイル３５〜３７が、通紙される用紙サイズに応じて幅の異なる消磁領域に個別に対応するように設けられており、具体的には、各々が担当する消磁領域の両端部で導線を折り返すと共にその折り返し部３５ａ〜３７ａ・３５ｂ〜３７ｂ間で導線を加熱ローラ２１の軸方向に往復させるように巻き回して形成されている。なお、この消磁コイル３５〜３７には、励磁コイル３１と同様に、被覆導線を多数束ねた構成の１条のリッツ線（導線束）が用いられる。

第１の消磁コイル３５は、最小サイズ（ハガキ）の用紙の通紙幅（ハガキの短辺）に対応した最も幅広の消磁領域を有し、第２の消磁コイル３６は、中サイズ（Ａ４）の用紙の通紙幅（Ａ４の短辺）に対応した中間幅の消磁領域を有し、第３の消磁コイル３７は、大サイズ（Ｂ４）の用紙の通紙幅（Ｂ４の短辺）に対応した最も幅狭の消磁領域を有している。

特にここでは、第１〜第３の消磁コイル３５〜３７が、幅広の消磁領域を有するものが幅狭の消磁領域を有するものを囲繞するように設けられている。具体的には、最も幅広の消磁領域を有する第１の消磁コイル３５が、中間幅の消磁領域を有する第２の消磁コイル３６を囲繞し、さらにこの第２の消磁コイル３６が、最も幅狭の消磁領域を有する第３の消磁コイル３７を囲繞する。これらの消磁コイル３５〜３７は、図２に示したように、加熱ローラ２１の周方向に隣り合うように並んだ状態となっている。

図５・図６は、図２に示した誘導加熱ユニットの制御に係る要部を示す模式図である。この誘導加熱ユニット２３においては、通紙される用紙のサイズに応じて、作動させる消磁コイル３５〜３７を選択する制御が行われ、図５・図６に示すように、３つのスイッチ４１〜４３により、各消磁コイル３５〜３７の作動状態と非作動状態との切り替えが行われる。

図５は、第１〜第３の消磁コイル３５〜３７がそれぞれ直列接続された例である。図６は、第１〜第３の消磁コイル３５〜３７がそれぞれ並列接続された例である。いずれにおいても、第１〜第３の消磁コイル３５〜３７の各々に個別にスイッチ４１〜４３が設けられ、この３つのスイッチ４１〜４３により第１〜第３の消磁コイル３５〜３７が別々に制御される。各スイッチ４１〜４３の開閉動作は、制御回路４５により制御される。なお、加熱ローラ２１の温度が温度センサ４６により検知され、これに基づいて制御回路４５で所要の制御が行われる。また、励磁コイル３１は、インバータ電源４８により駆動される。

第１〜第３の消磁コイル３５〜３７を制御するにあたっては、通紙される用紙サイズに応じた紙幅外領域に対応する消磁領域を有する消磁コイル３５〜３７を択一的に作動させる、すなわち消磁コイル３５〜３７のうち、通紙される用紙サイズに応じた紙幅外領域に対応する消磁領域を有するもののみを作動させ、それ以外は作動させないようにすれば良い。

また、通紙される用紙サイズに応じた紙幅外領域に含まれる消磁領域を有する全ての消磁コイル３５〜３７を重複的に作動させる、すなわち消磁コイル３５〜３７のうち、通紙される用紙サイズに応じた紙幅外領域に対応する消磁領域を有するものと、それに囲繞される幅狭のものとを作動させ、それ以外は作動させないようにしても良い。

このように消磁コイル３５〜３７を複数重複して作動させることにより、作動する消磁コイル３５〜３７が重なった部分、すなわち内側の幅狭の消磁コイルの配置部分で、より一層高い消磁効果を得ることができる。特に幅狭の用紙で紙幅外領域が広い場合には、紙幅外領域内で温度むらが発生し易くなるが、複数の消磁コイル３５〜３７を重複的に作動させることにより、作動する消磁コイルの数が内側から外側に向かって次第に増え、これに応じて消磁効果が高くなるため、幅狭の用紙の通紙時の紙幅外領域の過昇温をより一層適切に抑制することができる。

以上のように構成された誘導加熱ユニット２３においては、第１〜第３の消磁コイル３５〜３７が、通紙される用紙サイズに応じた紙幅外領域に個別に対応した消磁領域を有するため、部分的に消磁効果が弱くなるところがなく、また、図２に示したように、第１〜第３の消磁コイル３５〜３７が、加熱ローラ２１の周方向に並ぶため、励磁コイル３１からの離間距離を複数の消磁コイル３５〜３７で同一とすることができるため、紙幅外領域で発熱を均一に抑制することができる。

また、第１〜第３の消磁コイル３５〜３７が加熱ローラ２１の周方向に並び、これらの消磁コイル３５〜３７が加熱ローラ２１の径方向に重なり合わないため、誘導加熱ユニット２３の大型化を避けることができる。また、第１〜第３の消磁コイル３５〜３７が周方向に並ぶため、これらの消磁コイル３５〜３７からの放熱が阻害されることがなく、冷却や耐熱性向上のためのコストアップを招くことがない。

また、第１〜第３の消磁コイル３５〜３７が、励磁コイル３１に対して加熱ローラ２１側、すなわち励磁コイル３１と加熱ローラ２１との間に配置されるが、これらの消磁コイル３５〜３７は、加熱ローラ２１の周方向に並ぶことから、径方向の寸法が小さいため、消磁コイル３５〜３７を励磁コイル３１と加熱ローラ２１との間に配置した構成としても、励磁コイル３１を加熱ローラ２１からさほど離間させずに済むため、励磁コイル３１の励磁機能の低下を小さく抑えることができる。

＜第２の実施形態＞
図７は、本発明による誘導加熱ユニットの別の例を示す断面図である。この誘導加熱ユニット７１では、消磁コイル７２〜７４が、励磁コイル７５に対して加熱ローラ２１と相反する側、すなわち励磁コイル７５の上側（径方向外側）に配置されている。

図８は、図２及び図７にそれぞれ示した誘導加熱ユニットにおける励磁コイルによる磁束の発生状況を示している。図９は、図２及び図７にそれぞれ示した誘導加熱ユニットによる未通紙時の加熱ローラの軸方向の温度分布を示している。

励磁コイル３１・７５の内側ではその外側より磁束密度が高くなる。このため、第２の実施形態、すなわち図８（Ｂ）に示すように、消磁コイル７２〜７４を励磁コイル７５の外側に配置した構成では、磁束密度が低い領域に消磁コイル７２〜７４が配置されるため、消磁効果が小さく、一方、第１の実施形態、すなわち図８（Ａ）に示すように、消磁コイル３５〜３７を励磁コイル３１の内側に配置した構成では、磁束密度が高い領域に消磁コイル３５〜３７が配置されるため、消磁効果が大きくなる。

このように、消磁コイル３５〜３７を励磁コイル３１の内側に配置した構成では、消磁コイル７２〜７４を励磁コイル７５の外側に配置した構成と比較して、より大きな消磁効果が得られるため、図９に示すように、紙幅外領域の温度を低くすることができ、また、消磁コイル７２〜７４を励磁コイル７５の外側に配置した構成と同等の消磁効果を、より少ない巻き数で実現することができるため、誘導加熱ユニットの小型化を図ることができる。

一方、図８（Ａ）に示す第１の実施形態では、消磁コイル３５〜３７を挟んで加熱ローラ２１と相反する側に励磁コイル３１が配置されていることから、励磁コイル３１が加熱ローラ２１から遠ざかるため、発熱効率が低下して、ウォームアップ時間が長くなる難点がある。これに対して、図８（Ｂ）に示す第２の実施形態では、励磁コイル７５を加熱ローラ２１の近くに配置することができるので、発熱効率が向上して、ウォームアップ時間を短くすることができる。このように第１・第２の実施形態はそれぞれ、消磁機能の向上による連続通紙時の過昇温防止効果、並びに発熱効率の向上によるウォームアップ時間の短縮効果の各利点を有しており、いずれの利点に重きをおくかに応じて適宜に選択すれば良い。

＜第３の実施形態＞
図１０は、本発明による誘導加熱ユニットの別の例を示す正面図である。図１１は、図１０に示した誘導加熱ユニットを加熱ローラの軸方向から見た側面図である。この誘導加熱ユニット１０１では、消磁コイル１０２・１０３・１０４における加熱ローラ２１の軸方向の端部に、折り返し部１０２ａ・１０３ａ・１０４ａを加熱ローラ２１の径方向外向きに突出させて形成された突出部１０６が設けられている。

この突出部１０６は、図１１に示すように、第１〜第３の消磁コイル１０２〜１０４の折り返し部１０２ａ〜１０４ａが互いに加熱ローラ２１の径方向に重なり合う態様で設けられている。すなわち、第２の消磁コイル１０３の折り返し部１０３ａが第３の消磁コイル１０４の折り返し部１０４ａの径方向外側に重なり合い、さらに第１の消磁コイル１０２の折り返し部１０２ａが第２の消磁コイル１０３の折り返し部１０３ａの径方向外側に重なり合っている。

また、消磁コイル１０２〜１０４は、第１の実施形態（図２）と同様に、励磁コイル１０５と加熱ローラ２１との間、すなわち励磁コイル１０５の下側（径方向内側）に配置され、消磁コイル１０２〜１０４が励磁コイル１０５とフレーム３８との間に挟み込まれた状態となっている。

この構成では、加熱ローラ２１の軸方向に沿った消磁コイル１０２〜１０４全体の寸法を短縮することができ、誘導加熱ユニット１０１の小型化を図ることができる。消磁コイルは、少なくとも各自が担当する消磁領域の全体に延在するように設けられるが、第１の実施形態（図３）のように、消磁コイルの折り返し部が加熱ローラの軸方向に並ぶ構成とすると、消磁コイル全体の軸方向寸法が大きくなり、第１の実施形態のように消磁コイルの折り返し部を励磁コイルの折り返し部に重ね合わせれば問題ないが、消磁コイルの折り返し部を励磁コイルの折り返し部より外側に配置すると、励磁コイルの外側に大きな配置スペースが必要になり、誘導加熱ユニットの小型化が損なわれる。

なお、この消磁コイル１０２〜１０４の突出部１０６は、最大加熱領域の端部またはその外側にあれば良く、励磁コイル１０５の折り返し部１０５ａに重なるように設ける構成も可能であり、このようにすると、消磁コイル１０２〜１０４が励磁コイル１０５より外側に突出しないため、誘導加熱ユニット１０１のより一層の小型化を図ることができる。

また、この誘導加熱ユニット１０１においては、図示しないファンによる冷却風が一方の端部からカバー３９の内部に吹き込まれて他方の端部から排出されるようになっており、この冷却風により励磁コイル１０５及び消磁コイル１０２〜１０４が冷却されるが、このカバー３９の内部を通る冷却風に対して消磁コイル１０２〜１０４の突出部１０６が対向するため、消磁コイル１０２〜１０４からの放熱が促進され、冷却効果を高めることができる。特に消磁コイル１０２〜１０４が励磁コイル１０５とフレーム３８との間に挟み込まれた状態では、消磁コイル１０２〜１０４の放熱が行われ難いため、効果的である。

また、この構成では、消磁コイル１０２〜１０４の折り返し部１０２ａ〜１０４ａが加熱ローラ２１の径方向に並んでいるため、消磁コイル１０２〜１０４の各々を形成するリッツ線１１１を折り返し部１０２ａ〜１０４ａから引き出す際の配線が容易になる。

＜第４の実施形態＞
図１２は、本発明による誘導加熱ユニットの別の例を示す平面図と、この誘導加熱ユニットによる加熱ローラの軸方向の温度分布を示している。この誘導加熱ユニット１２１では、消磁コイル１２２〜１２４における内側の折り返し部１２２ｂ〜１２４ｂが、周方向に対して斜めに傾斜した状態に形成されている。消磁コイル１２２〜１２４における外側の折り返し部１２２ａ〜１２４ａは、周方向に沿って形成されている。なお、消磁コイル１２２〜１２４は、第１の実施形態（図２）と同様に、励磁コイル３１と加熱ローラ２１との間に配置されている。

この構成では、消磁コイル１２２〜１２４における内側の折り返し部１２２ｂ〜１２４ｂ、すなわち消磁領域の内側境界部分において、消磁効果が徐々に増大するようになるため、第１の実施形態と比較して、消磁領域の内側境界部分での加熱ローラ２１の温度変化が緩やかになる。このため、通紙される用紙がサイズの大きなものに変わって加熱領域を拡大する際に、加熱ローラ２１の温度分布を速やかに均一化させることができる。

本発明にかかる誘導加熱ユニット並びにこれを備えた定着装置及び画像形成装置は、大型化及びコストアップを招くことなく、多様なサイズの幅狭の用紙について、連続通紙による紙幅外領域の過昇温を適切に抑制することができる効果を有し、回転加熱体を電磁誘導作用により発熱させる誘導加熱ユニット並びにこれを備えた定着装置及び画像形成装置などとして有用である。

本発明が適用される複写機の概略構成を示す模式的な断面図 図１に示した定着部を示す断面図 図２に示した誘導加熱ユニットの平面図 図３に示した誘導加熱ユニットによる加熱ローラの軸方向の温度分布を示す図 図２に示した誘導加熱ユニットの制御に係る要部を示す模式図 図２に示した誘導加熱ユニットの制御に係る要部を示す模式図 本発明による誘導加熱ユニットの別の例を示す断面図 図２及び図７にそれぞれ示した誘導加熱ユニットにおける励磁コイルによる磁束の発生状況を示す図 図２及び図７にそれぞれ示した誘導加熱ユニットによる未通紙時の加熱ローラの軸方向の温度分布を示す図 本発明による誘導加熱ユニットの別の例を示す正面図 図１０に示した誘導加熱ユニットを加熱ローラの軸方向から見た側面図 本発明による誘導加熱ユニットの別の例を示す平面図と、この誘導加熱ユニットによる加熱ローラの軸方向の温度分布を示す図

１ 複写機（画像形成装置）
４ 定着部
２１ 加熱ローラ（回転加熱体）
２２ 加圧ローラ
２３ 誘導加熱ユニット
３１ 励磁コイル、３１ａ・３１ｂ 折り返し部
３５〜３７ 消磁コイル、３５ａ〜３７ａ・３５ｂ〜３７ｂ 折り返し部
３８ フレーム
３９ カバー
４１〜４３ スイッチ
４５ 制御回路
７１ 誘導加熱ユニット
７２ 消磁コイル
７５ 励磁コイル
１０１ 誘導加熱ユニット
１０２〜１０４ 消磁コイル、１０２ａ〜１０４ａ・１０２ｂ〜１０４ｂ 折り返し部
１０５ 励磁コイル
１０６ 突出部
１１１ リッツ線
１２１ 誘導加熱ユニット
１２２〜１２４ 消磁コイル、１２２ａ〜１２４ａ・１２２ｂ〜１２４ｂ 折り返し部

Claims (8)

1. 回転加熱体を電磁誘導作用により発熱させる誘導加熱ユニットであって、
   前記回転加熱体の最大加熱領域の全体に渡って延在し、その最大加熱領域の両端部で導線を折り返すと共にその折り返し部間で導線を前記回転加熱体の軸方向に往復させるように巻き回して形成されて、前記回転加熱体に鎖交する磁束を発生する励磁コイルと、
   この励磁コイルに沿って配置され、通紙される用紙サイズに応じた紙幅外領域に個別に対応した消磁領域を有し、各自の消磁領域の両端部で導線を折り返すと共にその折り返し部間で導線を前記回転加熱体の軸方向に往復させるように巻き回して形成されて、前記励磁コイルによる磁束を打ち消して前記回転加熱体に鎖交する磁束を低減する複数の消磁コイルと、
   この消磁コイルの両端を結ぶ通電路を開閉してその消磁コイルの作動状態と非作動状態とを切り替えるスイッチとを有し、
   複数の前記消磁コイルは、幅広の消磁領域を有する前記消磁コイルが幅狭の消磁領域を有する前記消磁コイルを囲繞する態様で、前記回転加熱体の周方向に並ぶように設けられたことを特徴とする誘導加熱ユニット。
2. 前記消磁コイルが、前記励磁コイルと前記回転加熱体との間に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱ユニット。
3. 通紙される用紙サイズに応じた紙幅外領域に対応する消磁領域を有する前記消磁コイルのみを作動させ、それ以外の前記消磁コイルは作動させないようにしたことを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載の誘導加熱ユニット。
4. 通紙される用紙サイズに応じた紙幅外領域に対応する消磁領域を有する前記消磁コイルとその消磁コイルに囲繞される幅狭の前記消磁コイルを作動させ、それ以外の前記消磁コイルは作動させないようにしたことを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載の誘導加熱ユニット。
5. 前記消磁コイルにおける前記折り返し部を前記回転加熱体の径方向外向きに突出させた突出部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の誘導加熱ユニット。
6. 前記突出部は、複数の前記消磁コイルの前記折り返し部が互いに前記回転加熱体の径方向に重なり合う態様で設けられたことを特徴とする請求項５に記載の誘導加熱ユニット。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の誘導加熱ユニットを備えたことを特徴とする定着装置。
8. 請求項７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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