JP5663518B2 - 定着装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置及びそれを備えた画像形成装置に関し、特に、電磁誘導加熱方式の定着装置及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。

従来、電磁誘導加熱方式の定着装置は、励磁コイルによる磁束で加熱部材内に設けた誘導発熱層に渦電流を発生させ、これによって発生するジュール熱により加熱部材を発熱させ加熱部材を所定の定着温度に加熱するものである。この種の定着装置では、加熱部材の熱容量を小さくできるので、ウォームアップ時間が短縮され、コンパクトで高い熱変換効率が得られるが、用紙が通過する通紙領域では加熱部材の表面から用紙に熱が奪われることにより、用紙が通過しない非通紙領域と比べて低温になりやすい。したがって、定着処理される用紙のサイズが小さい場合、特に連続的に小サイズの用紙を定着処理する場合、加熱部材の通紙領域を定着処理温度に維持すると、非通紙領域で加熱部材の温度が過度に上昇し、加熱部材や励磁コイルの温度が耐熱限界を越えて破損するといった不具合が発生する。

そこで、例えば特許文献１、２に記載されるように、定着処理温度よりもやや高い温度に設定されたキュリー温度をもつ磁性体コアと、この磁性体コアによって加熱部材を誘導加熱する磁束を発生させるコイルと、を備えた定着装置が提案されている。そして、この定着装置では、小サイズ用紙を連続して定着処理した場合、通紙領域と非通紙領域とで大きな温度差が生じるのを防ぐために、磁性体コアは、用紙搬送方向に直交する方向にキュリー温度が異なる構成となっている。小サイズ用紙の通紙時の非通紙領域に相当する両端部分の端部磁性体コアは、小サイズ用紙の通紙領域である中央部磁性体コアに比べてキュリー温度が低いものを用いている。小サイズ用紙を定着処理する場合、加熱部材の非通紙領域の温度が過大に上昇して、加熱部材からの熱放射或いは熱伝導によって端部磁性体コアがキュリー温度以上になると、端部磁性体コアの透磁率の低下によって、非通紙領域に対応した加熱部材の発熱量が減少する。この結果、加熱部材の非通紙領域の温度が下がるようになっている。

また、特許文献３に記載の定着装置では、磁性体コアは、誘導加熱するための磁束を発生させるコイルを覆うように用紙搬送方向に直交する方向に複数配列された台形状の第１磁性体コアと、ループ状に巻回されたコイルの輪が形成する隙間に用紙搬送方向に直交する方向に複数配列された第２磁性体コアとを有する構成となっている。第２磁性体コアの非通紙領域に対応する端部磁性体コアのキュリー温度が第１磁性体コアのキュリー温度に比べて低く設定されている。そして端部磁性体コアは、第１磁性体コアに対して別体として配置されているので、第１磁性体コアに比して熱容量が小さくなっている。このために、非通過領域に対応した加熱部材の温度が過大に上昇したとき、加熱部材から端部磁性体コアへの熱放射或いは熱伝導によって、端部磁性体コアの温度が比較的早くキュリー温度以上に上昇し、非通紙領域に対応した加熱部材の過昇温を解消するようにしている。

しかしながら、特許文献１、２記載の定着装置では、端部磁性体コアが加熱部材の温度変化に対して良好な温度追随性を有するものではなく、また特許文献３記載の定着装置では、加熱部材の温度変化に対する端部磁性体コアの温度追随性がまだ不十分であった。

加熱部材の温度変化に対する端部磁性体コアの温度追随性が不十分であると、小サイズ用紙を連続通紙した非通紙領域に対応する端部磁性体コアの温度がキュリー温度を超えた後に小サイズ用紙より大きい定形サイズ紙が通紙された場合、非通紙領域での加熱が不足し、定形サイズ紙全面に亘って均一に加熱定着することが出来ず、定着不良が発生するおそれがある。

そこで、特許文献４記載の定着装置は、コイルに流れる過電流を測定することで磁性体コアの温度がキュリー温度を超えているか否かを検知している。コイルへの過電流を検知した場合、つまり、磁性体コアの温度がキュリー温度を超えた場合には、該キュリー温度に達した時刻からの経過時間を測定し、経過時間が所定の時間以上であれば、ニップ部が十分温まっていると判断して定形サイズ紙の定着処理を行う。一方、該キュリー温度に達した時刻からの経過時間が所定の時間未満であれば、ニップ部はまだ十分に温まっていないと判断し、所定の通紙間隔をあけて定形サイズの定着処理を実行している。

特開２０００−１６２９１２号公報（段落［００５０］〜［００５４］、第２図） 特開２００１−３１８５４５号公報（段落［００４５］〜［００４７］、第５図） 特開２００９−１９８６６５号公報（段落［００４６］〜［００５８］、第４図、第５図） 特開平１０−１０４９７４号公報（段落［００４２］〜［００４７］、第８図）

しかしながら、特許文献４に記載の定着装置では、磁性体コアのキュリー温度を測定する部材が必要となり、また、小サイズ用紙を定着処理した後、定形サイズ紙を定着処理するまでの待ち時間が長くなるという問題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、端部の磁性体コアが加熱部材の温度変化に対して良好な温度追随性を有し、また小サイズの記録媒体を定着処理した後、大サイズの記録媒体を定着処理するまでの待ち時間を短くした定着装置及びそれを備え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に第１の発明は、加熱部材と該加熱部材に圧接される加圧部材とにより形成されるニップ部で未定着トナー像を担持した記録媒体を挟持して、記録媒体上の未定着トナー像を溶融定着する定着装置において、前記加熱部材の幅方向に沿ってループ状に巻回され前記加熱部材を誘導加熱する磁束を発生させるコイルと、前記コイルの近傍に記録媒体の搬送方向に直交する方向に配設され前記加熱部材の誘導発熱層に磁束を導く磁性体コアと、を備え、前記磁性体コアは、前記コイルを囲み記録媒体の搬送方向に直交する方向に複数配列される第１のコア部と、前記コイルのループが形成する中空部内で記録媒体の搬送方向に直交する方向の両端部に配設される第２のコア部と、を有し、前記第２のコア部は、前記第１のコア部に比べてキュリー温度が低く且つ熱容量が小さく構成されてなり、前記加熱部材の幅方向の中央部の第１表面温度を検知する第１温度検知部と、定着可能な最大幅の記録媒体より小さい幅の第１の記録媒体によって前記加熱部材の幅方向の両端部に形成される非通過領域の第２表面温度を検知する第２温度検知部と、前記第１表面温度が所定の定着可能温度に到達するように前記コイルに供給する高周波電流を制御するとともに、前記第１温度検知部と前記第２温度検知部との各検知温度に基づいて、連続して送られる複数の記録媒体の前記ニップ部への挿通タイミングを制御する制御部と、を更に備え、前記制御部は、前記第１の記録媒体が定着処理されて前記第２表面温度が上限定着可能温度よりも上昇した後、前記第１の記録媒体より大きい幅の第２の記録媒体が定着処理される場合、前記第２表面温度が上限定着可能温度まで下降したとき、前記第２の記録媒体を前記ニップ部に挿通することを特徴としている。

また、第２の発明では、上記の定着装置において、前記制御部は、前記第１の記録媒体が定着処理された後、前記第２の記録媒体が連続して定着処理される場合、前記第２表面温度が下限定着可能温度から所定温度上昇すると、後続の第２の記録媒体を前記ニップ部に挿通することを特徴としている。

また、第３の発明では、上記の定着装置において、前記コイルを冷却する冷風を前記コイルの幅方向に向かって送る冷却手段を備え、前記第２温度検知部は、前記冷却手段による送風方向に対して前記加熱部材の幅方向の下流側の端部に配設されることを特徴としている。

また、第４の発明では、前記構成の定着装置を備えた画像形成装置である。

第１の発明によれば、小さい幅の記録媒体が定着処理された後、大きい幅の記録媒体が定着処理される場合、加熱部材の中央部が定着可能な温度にあり、その端部が上限定着可能温度よりも上昇した後、上限定着可能温度まで下降したとき、大きい幅の記録媒体はニップ部に挿通され、定着処理が実行される。このため、小さい幅の記録媒体の定着処理後、第２のコア部の温度がキュリー温度に到達しているか否かに関わらず、大きい幅の記録媒体が定着処理されることで、該定着処理までの待ち時間が短縮され、光沢ムラ等を抑えた良好な画像が得られる。

本発明の実施形態に係る定着装置を備えた画像形成装置の概略構成を示す図 実施形態に係る誘導加熱部を備えた定着装置を示す側面断面図 実施形態に係る誘導加熱部を示す側面断面図 実施形態に係る誘導加熱部のアーチコアの配置を示す平面図 実施形態に係る誘導加熱部の端部センターコアの配置を示す平面図 実施形態に係る連続通紙時の加熱部材の表面温度に基づいた通紙間隔の制御を示す図 実施形態に係る誘導加熱部を冷却する排気ファン及び通風ダクトを示す平面断面図 実施形態に係る温度検知部の配置を示す平面図

以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、この実施形態に限定されない。また発明の用途やここで示す用語等はこれに限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る定着装置を備えた画像形成装置の概略構成を示す図である。画像形成装置１は、その下部に配設された給紙部２と、この給紙部２の側方に配設された用紙搬送部３と、この用紙搬送部３の上方に配設された画像形成部４と、この画像形成部４よりも図１において左方に配設された定着装置５と、画像形成部４及び定着装置５の上方に配設された画像読取部６とを備えている。

給紙部２は、記録媒体である用紙９を収容する複数の給紙カセット７を備えており、給紙ローラー８の回転により、複数の給紙カセット７のうち選択された給紙カセット７から用紙９を１枚ずつ用紙搬送部３に送り出す。

用紙搬送部３に送られた用紙９は、用紙搬送部３に備えられた用紙搬送経路１０を経由して画像形成部４に向けて搬送される。画像形成部４は、電子写真プロセスによって、用紙９にトナー像を形成するものであり、図１の矢印方向に回転可能に支持された感光体１１と、この感光体１１の周囲にその回転方向に沿って、帯電部１２、露光部１３、現像部１４、転写部１５、クリーニング部１６、及び除電部１７を備えている。

帯電部１２は、高電圧を印加される帯電ワイヤーを備えており、この帯電ワイヤーからのコロナ放電によって感光体１１表面に所定電位を与えると、感光体１１表面が一様に帯電させられる。そして、画像読取部６によって読み取られた原稿の画像データに基づく光が、露光部１３により感光体１１に照射されると、感光体１１の表面電位が選択的に減衰され、感光体１１表面に静電潜像が形成される。

次いで、現像部１４が感光体１１表面の静電潜像を現像し、感光体１１表面にトナー像が形成される。このトナー像が転写部１５によって感光体１１と転写部１５との間に供給される用紙９に転写される。

トナー像が転写された用紙９は、画像形成部４の用紙搬送方向の下流側に配置された定着装置５に向けて搬送される。定着装置５では用紙９が加熱加圧され、用紙９上にトナー像が溶融定着される。次いで、トナー像が定着された用紙９は、排出ローラー対２０によって排出トレイ２１上に排出される。

転写部１５による用紙９へのトナー像の転写後、感光体１１表面に残留しているトナーは、クリーニング部１６により除去され、また感光体１１表面の残留電荷は除電部１７により除去される。そして、感光体１１は帯電部１２によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われる。

定着装置５は図２に示すように構成される。図２は定着装置を概略的に示す側面断面図である。

定着装置５は、電磁誘導加熱方式を用いた定着方式を採用しており、加熱部材である発熱ベルト２６と、加圧部材である加圧ローラー１９と、発熱ベルト２６を一体的に取り付けた定着ローラー１８と、発熱ベルト２６に磁束を供給する誘導加熱部３０と、温度検知部２５と、温度検知部２５及び誘導加熱部３０に接続される制御部６２と、誘導加熱部３０のコイルに高周波電流を供給する電源６１と、を備える。加圧ローラー１９及び定着ローラー１８は定着装置５のハウジング（図略）の長手方向に回転可能に支持され、誘導加熱部３０及びサーミスター２５はハウジングに固定支持される。

発熱ベルト２６は、無端状の耐熱ベルトであり、内周側から順に、例えば厚み３０〜５０μｍの電鋳ニッケルからなる誘導発熱層２６ａと、例えば厚み２００〜５００μｍのシリコーンゴム等からなる弾性層２６ｂと、フッ素樹脂等からなりニップ部Ｎで未定着トナー像を溶融定着する際の離型性を向上させる離型層２６ｃと、が積層されて構成される。

定着ローラー１８は、発熱ベルト２６を一体回転可能とするために、発熱ベルト２６の内周面を張架している。例えば、定着ローラー１８は、外径３９．８ｍｍに設定され、ステンレス鋼の芯金１８ａ上に厚み５〜１０ｍｍのシリコーンゴム製の弾性層１８ｂを有し、弾性層１８ｂは発熱ベルト２６を張架している。

加圧ローラー１９は、円筒型の芯金１９ａと、芯金１９ａ上に形成される弾性層１９ｂと、弾性層１９ｂの表面を覆う離型層１９ｃと、を備える。例えば、加圧ローラー１９は、外径３５ｍｍに設定され、ステンレス鋼の芯金１９ａ上に厚み２〜５ｍｍのシリコーンゴム製の弾性層１９ｂを有し、弾性層１９ｂ上にフッ素樹脂等からなる離型層１９ｃを有する。また、加圧ローラー１９は図示しないモーター等の駆動源によって回転駆動させられ、加圧ローラー１９の回転によって発熱ベルト２６は従動回転する。加圧ローラー１９と発熱ベルト２６との圧接する部分にニップ部Ｎが形成され、ニップ部Ｎでは、画像形成部４から送られた用紙９上の未定着トナー像が加熱及び加圧され用紙９上にトナー像が定着される。

誘導加熱部３０は、コイル３７と、ボビン３８と、磁性体コア３９とを備え、電磁誘導により発熱ベルト２６を発熱させるものである。誘導加熱部３０は、長手方向（図２の紙面の表裏方向）に延びて、発熱ベルト２６の外周の略半分を囲うように発熱ベルト２６に対向して配設される。

コイル３７は、発熱ベルト２６の幅方向（図２の紙面の表裏方向）に沿ってループ状に複数回巻回してボビン３８に取り付けられる。またコイル３７は、電源６１に接続され、電源６１から供給される高周波電流により交流磁束を発生させる。コイル３７からの磁束は磁性体コア３９を通過し、図２の紙面に平行な方向に導かれ、発熱ベルト２６の誘導発熱層２６ａに沿って通過する。誘導発熱層２６ａを通過する磁束の交流的な強さの変化によって誘導発熱層２６ａには渦電流が生じる。誘導発熱層２６ａに渦電流が流れると、誘導発熱層２６ａの電気抵抗によってジュール熱が発生して、発熱ベルト２６が発熱（自己発熱）することになる。

温度検知部２５は、第１温度検知部である非接触温度検知素子２５ａと、第２温度検知部であるサーミスター２５ｂを備え、発熱ベルト２６の表面の温度を検知するために配設される。非接触温度検知素子２５ａは、発熱ベルト２６の幅方向の略中央部に配置され、通紙領域Ｂ（図５参照）に対応する表面温度を検知している。一方、サーミスター２５ｂは、発熱ベルト２６の軸方向の一方の端部側に配置され、非通紙領域Ｃ（図５参照）に対応する表面温度を検知している。

制御部６２は、マイクロコンピューターとＲＡＭ及びＲＯＭ等の記憶素子等で構成され、非接触温度検知素子２５ａ及びサーミスター２５ｂによって検知された発熱ベルト２６の表面温度に基づいて、電源６１からコイル３７に供給される高周波電流を制御することで、ニップ部Ｎに送られた用紙９を適切に定着処理する。また、制御部６２は、非接触温度検知素子２５ａ及びサーミスター２５ｂの各検知温度に基づいて、ニップ部Ｎに連続して送られる用紙９の通紙間隔を制御する。

発熱ベルト２６が加熱され定着可能温度に昇温すると、ニップ部Ｎで挟持された用紙９が加熱されるとともに、加圧ローラー１９によって加圧されることにより、用紙９上の粉体状態のトナーが用紙９に溶融定着される。このように、発熱ベルト２６は薄肉の熱伝導性の良好な材質からなり熱容量が小さいため、短時間で定着装置５のウォーミングアップを行なうことができ、画像形成が迅速に開始される。

誘導加熱部３０の詳しい構成を図３に示す。図３は誘導加熱部３０を示す側面断面図である。

誘導加熱部３０は前述のようにコイル３７と支持部材であるボビン３８と磁性体コア３９とを備え、磁性体コア３９は第１コアであるアーチコア４１と、第２コアである端部センターコア４２、及びサイドコア４３からなる。さらに誘導加熱部３０は、アーチコア４１を取り付けるためのアーチコアホルダー４５と、磁性体コア３９とコイル３７を覆うカバー部材４７と、を備える。

ボビン３８は、発熱ベルト２６の表面と所定の間隔を隔てて定着ローラー１８の回転中心軸と同心に配置され、発熱ベルト２６の円周表面の略半分を囲う円弧部３８ｉと、円弧部３８ｉの両端に延設されるフランジ部３８ｄとを有する。円弧部３８ｉとフランジ部３８ｄは、ボビン３８の主たる骨格を構成し、その骨格部における強度を維持するために例えば厚み１〜２ｍｍ、望ましくは厚み１．５ｍｍであって、また、発熱ベルト２６からの放熱に耐えるためにＬＣＰ樹脂（液晶ポリマー樹脂）、ＰＥＴ樹脂（ポリエチレンテレフタレート樹脂）、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド樹脂）等の耐熱性樹脂によって形成される。

ボビン３８の円弧部３８ｉは、発熱ベルト２６の表面と所定の間隔を隔てて対向する対向面３８ａと、この対向面３８ａの反対側に位置する円弧状の取り付け面３８ｂとを有する。取り付け面３８ｂの略中央、つまり、定着ローラー１８と加圧ローラー１９（図２参照）の各回転中心軸を結ぶ直線上には、一対の端部センターコア４２が接着剤によって取り付けられる。端部センターコア４２の周囲には、取り付け面３８ｂから立設する立ち壁部３８ｃが長手方向（図３の紙面の表裏方向）に延びて形成される。また、取り付け面３８ｂにはコイル３７が取り付けられる。発熱ベルト２６の表面とボビン３８の対向面３８ａとの間隔は、発熱ベルト２６が回転するときに接触しないように、例えば１．５〜３ｍｍに設定され、端部センターコア４２が発熱ベルト２６表面から４ｍｍ離間して配置される。

コイル３７は、エナメル線に融着層をコートした線を複数本に撚り合せたものを用い、例えば、耐熱温度が略２００℃であるＡＩＷ線を用いる。コイル３７は、取り付け面３８ｂに沿った断面視円弧状で長手方向（図３の紙面の表裏方向）の周りをループ状に巻回した状態で加熱することで融着層を溶融させ、その後冷却することで所定の形状（ループ状）に成形される。所定形状に固化されたコイル３７は、ボビン３８の立ち壁部３８ｃの周りに配置されてシリコン接着剤等によって取り付け面３８ｂ上に取り付けられる。

各フランジ部３８ｄ、３８ｄの円弧部３８ｉ側には、長手方向に複数個配列されたサイドコア４３が接着剤によって取り付けられる。またフランジ部３８ｄの外縁側には、アーチコアホルダー４５が取り付けられる。

アーチコアホルダー４５は、ボビン３８のフランジ部３８ｄに取り付けられるホルダーフランジ部４５ａと、各ホルダーフランジ部４５ａからアーチ状に形成され長手方向に複数個形成されるコア装着部４５ｂと、を有する。各コア装着部４５ｂには、コア装着部４５ｂと略同じアーチ形状のアーチコア４１が接着剤によって取り付けられる。

従って、上述のようにアーチコア４１と端部センターコア４２及びサイドコア４３が夫々ボビン３８及びアーチコアホルダー４５の所定の位置に取り付けられると、アーチコア４１とサイドコア４３はコイル３７の外側を囲むことになり、また、端部センターコア４２はアーチコア４１に比べて発熱ベルト２６の表面に近接して配置されることになる。さらに、コイル３７は、発熱ベルト２６の表面と、サイドコア４３と、アーチコア４１、及び端部センターコア４２により取り囲まれることになる。コイル３７に高周波電流が供給されると、コイル３７から発生した磁束は、サイドコア４３、アーチコア４１及び端部センターコア４２に導かれ発熱ベルト２６に沿って流れる。このとき発熱ベルト２６の誘導発熱層２６ａには渦電流が生じることで、誘導発熱層２６ａの電気抵抗によって誘導発熱層２６ａにジュール熱が発生し、発熱ベルト２６が発熱することになる。

カバー部材４７は、誘導加熱部３０から発せられる磁束をシールドするものであり、例えばアルミニウム製の板材によってコイル３７と磁性体コア３９をボビン３８の反対側から四囲を覆うように構成される。カバー部材４７の取り付けは、ボビン３８のフランジ部３８ｄ上にアーチコアホルダー４５のホルダーフランジ部４５ａとカバー部材４７のフランジ部とを順に積み重ねた状態で、ネジ５１をナット５２に締結することによって行われる。

図４、図５にコイル３７と磁性体コア３９の詳しい配置を示す。図４は、図３の下側（ボビン３８側）から見たアーチコアホルダー４５に対するアーチコア４１の配置を示す平面図である。図５は、図３の上側（アーチコアホルダー４５側）から見たボビン３８に対するコイル３７と端部センターコア４２及びサイドコア４３の配置を示す平面図である。

図４に示すように、アーチコアホルダー４５には、アーチコア４１を所定の位置に取り付けるためのコア装着部４５ｂが形成される。コア装着部４５ｂは幅方向Ｘ（用紙搬送方向に直交する方向）に略等間隔で複数個形成される。隣接するコア装着部４５ｂの間にはホルダー開口部４５ｃが形成され、またコア装着部４５ｂの周りには、アーチコアホルダー４５をボビン３８（図３参照）に取り付けるためのネジ５１（図３参照）を嵌装する複数のネジ孔４５ｄが形成される。

アーチコア４１は、ＭｎＺｎ合金系等の高透磁率のフェライトによって断面視矩形でアーチ状に形成される。アーチコア４１のキュリー温度は、ニップ部Ｎが定着可能温度になった時のアーチコア４１の温度に対応する温度以上に設定されている。アーチコア４１の温度がそのキュリー温度を超えるとアーチコア４１の透磁率が急激に低下して、磁性体として作用しなくなる。アーチコア４１のキュリー温度は、ＭｎＺｎ合金のＭｎとＺｎの割合を調節することで、所定の温度に設定される。アーチコア４１のサイズは、例えば幅（幅方向Ｘの長さ）が１０ｍｍで、厚みが４．５ｍｍに設定され、アーチコア４１はコイル３７（図５参照）の幅方向Ｘの長さ内に収められ、例えば長さ３１０ｍｍの区間に１３個等間隔に配置される。アーチコア４１のサイズと比重及び比熱から熱容量を算出すると、一つのアーチコア４１の熱容量は、１５Ｊ／Ｋとなる。アーチコア４１は、アーチ形状等の構成のために熱容量が比較的に大きくなり、また、発熱ベルト２６から比較的に離間して配置されるために、発熱ベルト２６の温度変化に対する温度の追随性が端部センターコア４２に比べると劣ることになる。

図５に示すように、ボビン３８には、取り付け面３８ｂから立設した立ち壁部３８ｃと、フランジ部３８ｄと、ネジ５１（図３参照）を嵌装する複数のネジ孔３８ｅとが形成されている。フランジ部３８ｄには複数のサイドコア４３が取り付けられる。

サイドコア４３は、ＭｎＺｎ合金系等の高透磁率のフェライトによって直方体状に形成され、そのキュリー温度は、ニップ部Ｎが定着可能温度になった時のサイドコア４３の温度以上に設定されている。サイドコア４３の温度がキュリー温度を超えるとサイドコア４３の透磁率が急激に低下して、磁性体として作用しなくなる。サイドコア４３のキュリー温度は、ＭｎＺｎ合金の割合を調節することで、所定の温度に設定される。サイドコア４３のサイズは、例えば長さ（幅方向Ｘの長さ）が５７ｍｍで、幅（Ｙ方向の長さ）が１２ｍｍで、厚みが３．５ｍｍに設定され、ボビン３８の一方のフランジ部３８ｄに幅方向Ｘに互いに側面を接触して６個配置され、また、他方のフランジ部３８ｄに幅方向Ｘに互いに側面を接触して６個配置される。サイドコア４３のサイズと比重及び比熱から熱容量を算出すると、一つのサイドコア４３の熱容量は、１０Ｊ／Ｋとなる。サイドコア４３は、そのサイズ及び夫々接触して配置される構成のために熱容量が比較的に大きくなり、発熱ベルト２６の温度変化に対する温度の追随性が端部センターコア４２に比べると劣ることになる。

ボビン３８の立ち壁部３８ｃは、幅方向Ｘに延びて互いに対向する壁部と、該対向する壁部に延在し幅方向Ｘの両端部の外縁を形成する円弧状の壁部とを有する。

立ち壁部３８ｃの外縁は、巻回したコイル３７のループ内に形成された中空部３７ａと略同じ形状で構成され、コイル３７の中空部３７ａを嵌め込んで取り付けることを可能にする。例えば、コイル３７の中空部３７ａは幅方向Ｘに３３０ｍｍで、幅方向Ｘと直交するＹ方向（用紙搬送方向）に１０ｍｍに設定される。一方、立ち壁部３８ｃの外縁は幅方向Ｘに３２９ｍｍでＹ方向に９．４ｍｍに設定される。

立ち壁部３８ｃの内縁には、一対の端部センターコア４２を配置するための矩形の空間が形成される。この矩形の空間は、幅方向Ｘにおいて定着可能な最大サイズの用紙９の通紙領域Ａより長く設けられる。立ち壁部３８ｃの厚みは、励磁したコイル３７の熱が端部センターコア４２へ放射、伝導するのを抑制するように設定され、例えば立ち壁部３８ｃの厚み（外縁から内縁までの長さ）を１．５ｍｍとし、矩形空間のＹ方向長さを６．４ｍｍに設定している。

立ち壁部３８ｃの矩形空間には一対の端部センターコア４２、４２が取り付けられる。一対の端部センターコア４２、４２は、最大サイズの用紙９より小サイズの用紙９がニップ部Ｎに通紙されたときに、小サイズの用紙９の通紙領域Ｂの両端部に形成される非通紙領域Ｃに対応するように配置される。

端部センターコア４２は、ＭｎＺｎ合金系等の高透磁率のフェライトによって直方体状に形成され、また、そのキュリー温度は、ニップ部Ｎが定着可能温度になった時の端部センターコア４２の温度（例えば１００℃）以上であって、アーチコア４１（図４参照）のキュリー温度よりも低い温度に設定されている。端部センターコア４２の温度がキュリー温度を超えると端部センターコア４２の透磁率が急激に低下して、磁性体として作用しなくなる。端部センターコア４２のキュリー温度は、ＭｎＺｎ合金の割合を調節することで、例えば１３０℃に設定される。また、端部センターコア４２の熱容量はアーチコア４１より小さく設定されている。端部センターコア４２のサイズは、例えば長さ（幅方向Ｘの長さ）が１８ｍｍで、幅（Ｙ方向の長さ）が５ｍｍで、高さが７ｍｍに設定され、端部センターコア４２のサイズと比重及び比熱から端部センターコア４２の熱容量を算出すると、一つの端部センターコア４２の熱容量は、２．７Ｊ／Ｋとなる。端部センターコア４２は、アーチコア４１に比べて熱容量が小さく、また発熱ベルト２６に接近して配置されているために、発熱ベルト２６の温度変化に対する温度の追随性がアーチコア４１に比べると良好である。発熱ベルト２６の温度上昇に対する端部センターコア４２の温度追随性が良好であると、非通紙領域Ｃにおいて発熱ベルト２６が温度上昇しても、端部センターコア４２に設定されるキュリー温度では、発熱ベルト２６を熱破壊させることはない。

また、端部センターコア４２のキュリー温度は、コイル３７の冷却設定温度（略１６０℃）以下に設定される。コイル３７の耐熱温度は２００℃であるが、冷却設定温度は、コイル３７の融着層の耐熱温度（１８０℃）を加味して設定される温度であり、融着層の耐熱温度を超えるとコイル３７が変形するおそれがある。端部センターコア４２のキュリー温度を冷却設定温度以下とすることで、発熱ベルト２６の非通紙領域Ｃが過昇温した場合でも、端部センターコア４２が適切にキュリー温度になってその磁性を消失し、発熱ベルト２６の熱による破損を防いでいる。

本実施形態の定着装置５では、コイル３７から発生した磁束は、通紙領域Ｂでは、発熱ベルト２６の誘導発熱層２６ａ、サイドコア４３、及びアーチコア４１で形成される磁路を通る。これにより、電磁誘導によって発熱ベルト２６の誘導発熱層２６ａに渦電流が流れて、発熱ベルト２６の誘導発熱層２６ａが発熱する。一方、非通紙領域Ｃでは、コイル３７から発生した磁束は、端部センターコア４２、発熱ベルト２６の誘導発熱層２６ａ、サイドコア４３、及びアーチコア４１で形成される磁路を通る。これにより、電磁誘導によって発熱ベルト２６の誘導発熱層２６ａに渦電流が流れて、発熱ベルト２６の誘導発熱層２６ａが発熱する。発熱ベルト２６によってニップ部Ｎで挟持された用紙９が加熱されるとともに、加圧ローラー１９によって加圧されることにより、用紙９上の粉体状態のトナーが用紙９に溶融定着される。

図６は、連続通紙時の発熱ベルト２６の表面温度に基づいた通紙間隔の制御を示す図であり、横軸に時間（単位：秒）、縦軸に温度（単位：℃）をとったグラフである。図６（ａ）は発熱ベルト２６の表面温度の変化を示し、図６（ｂ）は端部センターコア４２の温度の変化を示す。図６（ａ）において、表面温度Ｔ１は非接触温度検知素子２５ａ（図２参照）によって検知される温度であり、表面温度Ｔ２はサーミスター２５ｂ（図２参照）によって検知される温度である。発熱ベルト２６の表面温度が上限定着可能温度ＴＡ（例えば、２００℃）と下限定着可能温度ＴＢ（例えば、１６５℃）との間にあると、光沢ムラ等を抑えた良好な画像が得られる。図６（ｂ）において、ＴＣは端部センターコア４２の温度を示し、ＴＤは端部センターコア４２のキュリー温度を示し、ＴＥは待機時の端部センターコア４２の温度（例えば、１００℃）を示す。

制御部６２（図２参照）は非接触温度検知素子２５ａ、サーミスター２５ｂから入力される第１及び第２表面温度Ｔ１、Ｔ２に基づいて下記のように制御する。

時間ｓ１において、第１及び第２表面温度Ｔ１、Ｔ２が定着可能温度、例えば１７０〜１８０℃の所定の温度（例えば、１８０℃）に到達し、第１の記録媒体である小サイズの用紙９がニップ部Ｎにてｓ１〜ｓ２時間だけ定着処理される。このｓ１〜ｓ２時間、及び以後の通紙においても、第１表面温度Ｔ１が所定の定着可能温度（例えば、１８０℃）に制御される。小サイズの用紙９を定着するため、発熱ベルト２６の非通紙領域Ｃ（図５参照）ではｓ１〜ｓ２時間において温度が上昇し、例えば発熱ベルト２６の耐熱温度２３０℃近傍まで上昇する。また、端部センターコア温度ＴＣは、待機時の端部センターコア温度ＴＥから端部センターコアキュリー温度ＴＤを超えて上昇する。定着処理が完了（時間ｓ２）すると、第２表面温度Ｔ２は急速に下降するが、端部センターコア温度ＴＣは徐々に下降する。

第２表面温度Ｔ２が上限定着可能温度ＴＡまで下降すると（時間ｓ３）、良好な画像が得られるために、端部センターコア温度ＴＣの温度に関わらずに、第２の記録媒体である大サイズの用紙９をニップＮに通紙し定着処理を実行する。大サイズの用紙９の定着処理が実行される時間ｓ３〜ｓ４では、第１表面温度Ｔ１は所定の定着可能温度に制御され、また第２表面温度Ｔ２は、上限定着可能温度ＴＡと下限定着可能温度ＴＢとの温度範囲にある。従って、大サイズの用紙９の定着処理では、光沢ムラ等を抑えた良好な画像が得られ、また、小サイズの用紙９の定着処理の完了後、直ちに大サイズの用紙９の定着処理が開始され、定着処理までの待ち時間が短縮される。

大サイズの用紙９の定着処理にともなって、第２表面温度Ｔ２が下降していくが、端部センターコア温度ＴＣも下降し、端部センターコア４２が端部センターコアキュリー温度ＴＤより下降する（時間ｓ４）。端部センターコア４２が端部センターコアキュリー温度ＴＤより下降することで、発熱ベルト２６の非通紙領域Ｃに対応する領域に形成される磁路によって、発熱ベルト２６の非通紙領域Ｃ周辺が発熱し、第２表面温度Ｔ２が上昇する。そして、第２表面温度Ｔ２が下限定着可能温度ＴＢから所定温度ＴＦ、例えば５℃だけ高い温度になると（時間ｓ５）、後続する第２の記録媒体である大サイズの用紙９をニップＮに挿通し定着処理を実行する。尚、所定温度ＴＦは温度検知のバラツキ等があっても定着可能温度範囲にて確実に定着処理を実行するためである。

従って、２回目の大サイズの用紙９の定着処理では、低温オフセットによる定着不良を抑えた良好な画像が得られ、また、１回目の大サイズの用紙９の定着処理の完了後（時間ｓ４）、直ちに２回目の大サイズの用紙９の定着処理が開始され（時間ｓ５）、定着処理までの待ち時間が短縮される。

図７は、誘導加熱部３０の熱を排気する構成を示すものであり、カバー部材４７を幅方向Ｘで断面した平面図である。尚、図７では、カバー部材４７内に収容されているコイル３７、磁性体コア３９等を省略している。

コイル３７（図３参照）が磁束を発生させるために通電されると、コイル３７は自己発熱し、カバー部材４７内の温度が上昇するが、コイル３７の温度上昇を抑えるために、第１吸気ダクト５５と、通気路である排気ダクト５６、及び排気ファン５７が設けられる。

カバー部材４７の上面部には上面開口４７ａ及び排気開口４７ｂが形成される。上面開口４７ａ及び排気開口４７ｂは夫々カバー部材４７の幅方向Ｘの両端側に設けられる。上面開口４７ａに対向させて第１吸気ダクト５５が設けられ、また、排気開口４７ｂに対向させて排気ダクト５６が設けられる。排気ダクト５６は、その一端側の開口が排気開口４７ｂに対向し、その他端側の開口が排気ファン５７に対向して取り付けられる。排気ファン５７は排気ダクト５６に対向して設けられる。

排気ファン５７が回転駆動すると、第１吸気ダクト５５から上面開口４７ａを介してカバー部材４７内に外部の空気が入る。排気ファン５７が形成する空気流によって、コイル３７（図３参照）から発生する熱が排気開口４７ｂを介して排気ダクト５６から外部に排気される。

図８は、非接触温度検知素子２５ａ、及びサーミスター２５ｂの配置を示す平面図である。非接触温度検知素子２５ａは、発熱ベルト２６の幅方向の略中央部に配置される。サーミスター２５ｂは、通紙される用紙９の幅に応じて複数個配置される。サーミスター２５ｂ１はＡ５サイズの用紙９の幅方向の外側に配置され、またサーミスター２５ｂ２はＡ４Ｔサイズの用紙９の幅方向の外側に配置され、さらにサーミスター２５ｂ３はＡ４Ｙサイズの用紙９の幅方向の外側に配置される。サーミスター２５ｂ１〜２５ｂ３は、排気ファン５７によって送風される方向（図８の矢印方向）に対して、発熱ベルト２６の幅方向Ｘの下流側の端部に配設される。この構成によって、排気ファン５７の送風によって、排気ファン５７の送風方向の下流側端部の温度が高くなりやすく、また、サーミスター２５ｂ１〜２５ｂ３が送風方向の下流側端部の温度を検知して発熱ベルト２６の温度を制御するために、発熱ベルト２６の上流側端部の温度が過剰に高くなるのを防止することができる。

尚、上記実施形態では、発熱ベルト２６が定着ローラー１８に張架される定着装置５に適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、誘導加熱部に対向配置されるヒートローラーと加圧ローラーを圧接させる定着ローラーとの間で、無端状の発熱ベルトが張架される定着処置に適用してもよい。また、無端状の発熱ベルトを加熱する誘導加熱部と、発熱ベルトの外周面を圧接させる加圧ローラーと、発熱ベルトの内周面に配設され加圧ローラーとの間で用紙と発熱ベルトとを圧接させる押圧部材と、を備える定着装置に適用してもよい。さらに、加圧ローラーと加圧ローラーに圧接される加熱ローラーとを備え、加熱ローラーが誘導発熱層を内包するとともに誘導加熱部に対向配置される定着装置等、誘導加熱部を備える種々の定着装置に適用することができる。

また、上記実施形態では、アーチコア４１とサイドコア４３とを夫々別設する構成を示したが、本発明はこれに限らず、アーチコア４１をサイドコア４３側にさらに延ばし、サイドコア４３の機能をアーチコア４１に代用させるように構成してもよい。

また、上記実施形態では、アーチコア４１はアーチコアホルダー４５を介してボビン３８に取り付ける構成を示したが、本発明はこれに限らず、アーチコア４１はボビン３８に直接取り付けられる構成であってもよい。

本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等に用いる定着装置及びそれを備えた画像形成装置に利用することができ、特に、電磁誘導加熱方式の定着装置及びそれを備えた画像形成装置に利用することができる。

１ 画像形成装置
５ 定着装置
１８ 定着ローラー
１９ 加圧ローラー(加圧部材）
２５ 温度検知部
２５ａ 非接触温度検知素子（第１温度検知部）
２５ｂ サーミスター（第２温度検知部）
２６ 発熱ベルト（加熱部材）
２６ａ 誘導発熱層
３０ 誘導加熱部
３７ コイル
３７ａ 中空部
３８ ボビン（支持部材）
３８ａ 対向面
３８ｂ 取り付け面
３８ｃ 立ち壁部
３８ｄ フランジ部
３８ｅ ネジ孔
３８ｆ 突起部
３８ｉ 円弧部
３９ 磁性体コア
４１ アーチコア（第１のコア部）
４２ 端部センターコア（第２のコア部）
４３ サイドコア
４５ アーチコアホルダー
４５ａ ホルダーフランジ部
４５ｂ コア装着部
４５ｄ ネジ孔
４７ カバー部材
４７ａ 上面開口
４７ｂ 排気開口
５１ ネジ
５２ ナット
５５ 第１吸気ダクト
５６ 排気ダクト（通気路）
５７ 排気ファン
６１ 電源
６２ 制御部
Ａ 最大サイズ用紙の通紙領域
Ｂ 小サイズ用紙の通紙領域
Ｃ 非通紙領域
Ｔ１ 第１表面温度
Ｔ２ 第２表面温度
ＴＡ 上限定着可能温度
ＴＢ 下限定着可能温度
ＴＣ 端部センターコア温度
ＴＤ 端部センターコアキュリー温度
ＴＥ 待機時の端部センターコア温度
ＴＦ 所定温度

Claims (3)

1. 加熱部材と該加熱部材に圧接される加圧部材とにより形成されるニップ部で未定着トナー像を担持した記録媒体を挟持して、記録媒体上の未定着トナー像を溶融定着する定着装置において、
   前記加熱部材の幅方向に沿ってループ状に巻回され前記加熱部材を誘導加熱する磁束を発生させるコイルと、
   前記コイルの近傍に記録媒体の搬送方向に直交する方向に配設され前記加熱部材の誘導発熱層に磁束を導く磁性体コアと、を備え、
   前記磁性体コアは、前記コイルを囲み記録媒体の搬送方向に直交する方向に複数配列される第１のコア部と、前記コイルのループが形成する中空部内で記録媒体の搬送方向に直交する方向の両端部に配設される第２のコア部と、を有し、
   前記第２のコア部は、前記第１のコア部に比べてキュリー温度が低く且つ熱容量が小さく構成されてなり、
   前記加熱部材の幅方向の中央部の第１表面温度を検知する第１温度検知部と、
   定着可能な最大幅の記録媒体より小さい幅の第１の記録媒体によって前記加熱部材の幅方向の両端部に形成される非通過領域の第２表面温度を検知する第２温度検知部と、
   前記第１表面温度が所定の定着可能温度に到達するように前記コイルに供給する高周波電流を制御するとともに、前記第１温度検知部と前記第２温度検知部との各検知温度に基づいて、連続して送られる複数の記録媒体の前記ニップ部への挿通タイミングを制御する制御部と、を更に備え、
   前記制御部は、前記第１の記録媒体が定着処理されて前記第２表面温度が上限定着可能温度よりも上昇した後、前記第１の記録媒体より大きい幅の第２の記録媒体が定着処理される場合、前記第２表面温度が上限定着可能温度まで下降したとき、前記第２の記録媒体を前記ニップ部に挿通し、その後、前記第２のコア部の温度が前記第２のコア部のキュリー温度よりも下降した後で、前記第１の記録媒体が定着処理された後、前記第２の記録媒体が連続して定着処理される場合、前記第２表面温度が下限定着可能温度から所定温度高い温度になると、後続の第２の記録媒体を前記ニップ部に挿通することを特徴とする定着装置。
2. 前記コイルを冷却する冷風を前記コイルの幅方向に向かって送る冷却手段を備え、
   前記第２温度検知部は、前記冷却手段による送風方向に対して前記加熱部材の幅方向の下流側の端部に配設されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の定着装置を備えた画像形成装置。

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