JP5830587B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、定着装置および画像形成装置に関する。

画像読取装置は、原稿から画像を読取り、その読取り画像に対応するトナー像をシートに形成し、そのトナー像を定着装置によりシート上に定着する。

上記定着装置は、回転部材たとえば定着ローラまたはヒートベルトと加圧部材たとえばプレスローラとの間に上記シートを取込み、そのシートに熱と圧力を加えることにより、同シート上のトナー像を定着する。

回転部材の近傍に、誘導加熱用の励磁コイルがある。この励磁コイルに高周波電流が流れることにより、その励磁コイルから高周波磁界が発生する。この高周波磁界によって回転部材に渦電流が生じ、その渦電流に基づくジュール熱によって回転部材が発熱する。

回転部材と加圧部材との間を小サイズのシートが通るとき、シートに接する回転部材の中央部の温度よりも、シートに接しない回転部材の両側部の温度が高くなる。回転部材の両側部の温度が中央部の温度よりも大きく上昇すると、回転部材の両側部を形成しているゴム等の弾性部材の硬度が、中央部を形成しているゴム等の弾性部材の硬度よりも、早期に低下する。このため、回転部材の寿命が短くなる。

回転部材と加圧部材との間を小サイズのシートが通過した直後に、その回転部材と加圧部材との間をフルサイズのシートが通過した場合には、シート上のトナーが高温状態の回転部材の両側部にオフセットして、定着不良を起こす。

そこで、使用可能な全てのサイズのシートが通過する領域と対応する位置に第１コアを配置し、その通過領域を除く領域と対応する位置に上記第１コアよりもキュリー点の低い第２コアを配置する例がある。第２コアは、温度が上昇してキュリー点を超えると、透磁率が低下して磁束を通さない。これにより、シートの非通過領域における回転部材の温度上昇を抑制する（例えば特許文献１）。

特開２００１−３１８５４５号公報

ただし、上記の例では、キュリー点が異なる２種類のコアを用意しなければならず、コストが上昇するという問題がある。

本発明の実施形態の目的は、素材が異なる２種類のコアを用意することなく、回転部材の温度を均一に維持できる定着装置および画像形成装置を提供することである。

実施形態の定着装置は、回転する回転部材と、前記回転部材の回転により搬送される被定着物に圧力を加える加圧部材と、前記回転部材を誘導加熱するための高周波磁界を発する励磁コイルと、前記回転部材の回転方向と直交する方向に沿って互いに間隔をあけて並べられて前記励磁コイルに装着された複数のコアと、を備える。第１の幅である被定着物が通過する前記回転部材の第１領域に対向する位置に並べられた前記コアは、前記第１の幅よりも広い第２の幅の被定着物が通過する領域のうち前記第１領域を除く領域である第２領域に対向する位置に並べられた前記コアよりも、前記回転部材の回転方向と直交する方向の厚みが大きい。

各実施形態の全体的な構成を示す図。 各実施形態の要部の構成を示す図。 図２を上方から見た図。 図３を各コア側から見た図。 各実施形態における励磁コイル、各コア、各コアを保持する構成を示す図。 第１の実施形態における電気回路のブロック図。 各実施形態における各コアの温度と磁束密度との関係を示す図。 各実施形態におけるヒートベルトの幅方向の温度分布を示す図。 第２の実施形態における各コアおよびその周辺部の構成を示す図。 図９を各コア側から見た図。 第３の実施形態における各コアおよびその周辺部の構成を示す図。 第４の実施形態における各コアおよびその周辺部の構成を示す図。 第５の実施形態における各コアおよびその周辺部の構成を示す図。 第６の実施形態における各コアおよびその周辺部の構成を示す図。 第６の実施形態における各メインコアの構成を示す図。 第６の実施形態における各サブコアの構成を示す図。 第７の実施形態における励磁コイルおよび各消磁コイルの構成を示す図。 第７の実施形態における励磁コイルの形状を示す図。 第７の実施形態における励磁コイルに対する各消磁コイルの装着状態を示す図。 第７の実施形態における励磁コイルおよび各消磁コイルの相互関係を分解して示す図。 第７の実施形態における励磁コイル、各消磁コイル、各メインコア、各サブコアの構成を示す図。 図２１を側方から見た図。 図２２のＢ−Ｂ線に沿う断面を矢印方向に見た図。 第７の実施形態における電気回路のブロック図。 第８の実施形態における励磁コイルおよびホルダの構成を示す図。 第９の実施形態における消磁コイルおよびホルダの構成を示す図。 第１０の実施形態における励磁コイル、消磁コイル、ホルダの要部を示す図。 第１１の実施形態における励磁コイルおよび各消磁コイルの形状を示す図。 第１１の実施形態における励磁コイルおよび各消磁コイルの相互関係を分解して示す図。 第１１の実施形態における励磁コイル、各消磁コイル、各メインコア、各サブコアの構成を示す図。 図３０を側方から見た図。 図３１の折り返し部およびその寸法を示す図。 図３２を側方から見た図。 第１１の実施形態におけるヒートベルトの幅方向の温度分布を示す図。

［１］第１の実施形態
以下、第１の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、画像形成装置の斜視図である。画像形成装置１は、読み取り対象の画像を読み取る画像読取部２と画像を形成する画像形成部を備える。また画像形成装置１の上部には、タッチパネル式の表示部６と各種の操作キー８とを有する操作パネル１０が配置される。操作パネル１０は、画像形成装置１の側面つまり紙面における手前側であるフロント側に存する。紙面における画像形成装置１の奥側が、リヤ側である。紙面における画像形成装置１の右側が、右側である。紙面における画像形成装置１の左側が、左側である。

操作パネル１０における操作キー８は、例えば、テンキー、リセットキー、ストップキー、スタートキー等を有する。また、表示部６では、シートサイズやコピー枚数、印刷濃度設定、綴じ処理等の各種処理の入力が行われる。

画像形成部は、レーザユニット１２、感光体１４、帯電装置１５、現像装置１６、転写装置１８、クリーナ２０、除電装置２２を備える。画像形成装置１はさらに、給紙装置２４、搬送路２６、搬送ベルト２８、定着装置３０、排出ローラ３２、電気基板３４、メンテナンスドア３６を備える。

帯電装置１５は、回転する感光体１４の外周面を帯電する。レーザユニット１２は、帯電された感光体１４の外周面へレーザ光を照射し、その感光体１４の外周面に静電潜像を形成する。現像装置１６は、感光体１４にトナーを供給することにより、感光体１４上の静電潜像をトナー像に現像する。転写装置１８は、搬送路２６を通って給紙装置２４から搬送されるシートへトナー像を転写する。クリーナ２０は、転写されずに感光体１４に残ったトナーを除去する。除電装置２２は、感光体１４の外周面を除電する。

搬送ベルト２８は、トナー像が転写されたシートを定着装置３０へ搬送する。定着装置３０は、シート上のトナー像を定着させる。排出ローラ３２は、トナー像が定着されたシートを画像形成装置１から排出する。

画像形成装置１は、定着装置３０への電力供給を含む画像形成部の電気的制御をする電気基板３４をリヤ側に備え、定着装置３０をフロント側に開放するためのメンテナンスドア３６をフロント側に備える。電気基板３４は、定着装置３０の長手方向のリヤ側端面と対向する。電気基板３４は、発熱して気流を阻害することにより、画像形成装置１のリヤ側を高温にする。メンテナンスドア３６の内側の空間は、画像形成装置１のフロント側を換気して低温にする。画像形成装置１のリヤ側は、フロント側よりも高温になる。

図２に定着装置３０の断面を示す。定着装置３０は、定着ローラ４１、テンションローラ４２、この定着ローラ４１とテンションローラ４２との間に掛け渡した回転部材であるヒートベルト４３を有する。このヒートベルト４３と加圧部材であるプレスローラ４４とが、被定着物であるシート７０の搬送路を上下に挟む。プレスローラ４４は、ヒートベルト４３の表面に加圧状態で接してそのヒートベルト４３と共に回転し、そのヒートベルト４３との間にシート７０を取込んで同シート７０に圧力を加える。このとき、ヒートベルト４３の熱がシート７０に伝わることにより、シート７０上のトナー７１が溶融し、その溶融したトナー７１がシート７０上に定着する。

上記定着ローラ４１は、直径５０mmで、厚さ２mmの芯金２ａ、厚さ５mmの発砲ゴム２ｂを含み、モータの動力を受けて矢印方向に回転する。上記ヒートベルト４３は、厚さ４０μmの金属導電層の上に厚さ２００μmのソリッドゴム層および厚さ３０μmの剥離層を順に形成したもので、横幅がシート７０の最大サイズの横幅よりも長く、かつ定着ローラ４１の回転を受けて矢印方向に回転する。金属導電層として、ニッケル、ステンレス鋼、アルミニウム、ステンレス鋼とアルミニウムの複合材などを用いる。ソリッドゴム層として、シリコンゴムを用いる。剥離層として、ＰＦＡチューブを用いる。上記プレスローラ４４は、回転軸４４ａおよびその回転軸４４ａに上方向への偏倚力を与えるための２つのスプリング４４ｂを有する。

図２を上方から見たのが図３である。この図３に示すように、ヒートベルト４３の回転方向と直交する方向に沿って、かつ定着ローラ４１上のヒートベルト４３と対応する位置に、複数の第１コアであるメインコア５０および複数の第２コアであるサブコア５１が互いに間隔をあけて並ぶ。これらメインコア５０およびサブコア５１に、ヒートベルト４３に対する誘導加熱用の高周波磁界を発する励磁コイル６０を装着する。複数のメインコア５０および複数のサブコア５１は、励磁コイル６０が発する高周波磁界の磁束をヒートベルト４３に与える。なお、ヒートベルト４３の回転方向と直交する方向のことを、以下、ヒートベルト４３の横幅方向という。

励磁コイル６０は、絶縁被覆した線径０．５mmの銅線材を例えば１６本束ねたリッツ線を巻回することにより、形成している。リッツ線は、径方向に潰して線径を小さくすることが可能である。

図３を各コイル側から見たのが図４である。各メインコア５０は、ヒートベルト４３の中央部つまり第１の幅であるシート７０が通過する第１領域と対応する位置に、一定間隔で並ぶ。各サブコア５１は、ヒートベルト４３の一端部と他端部つまり上記第１の幅より広い第２の幅の被定着物が通過する領域のうち上記第１領域を除く領域である第２領域に対向する位置に、一定間隔で並ぶ。複数のメインコア５０および複数のサブコア５１は、形状が互いに異なるだけで、同じ素材の磁性体たとえばフェライトである。

とくに、各メインコア５０は、ヒートベルト４３の横幅方向の厚みがＤａである。各サブコア５１は、ヒートベルト４３の横幅方向の厚みがＤｂである。これらサブコア５１の厚みＤｂは、各メインコア５０の厚みＤａよりも小さい。例えば、厚みＤｂは、厚みＤａの半分である。Ｄａを１０mmとした場合、Ｄｂを５mmとする。また、各サブコア５１の相互間隔は、各メインコア５０の相互間隔よりも小さい。

ヒートベルト４３の周囲に、シート７０をヒートベルト４３から剥離するためのブレード４５、ヒートベルト４３の表面の温度を非接触状態で検知するサーモパイル式の第１温度センサ４６および第２温度センサ４７を配置する。第１温度センサ４６は、ヒートベルト４３における第１領域の温度Ｔ１を、そのヒートベルト４３が発する赤外線光を捕らえることにより、検知する。第２温度センサ４７は、ヒートベルト４３における第２領域の温度Ｔ２を、そのヒートベルト４３が発する赤外線光を捕らえることにより、検知する。なお、温度センサ４６，４７しては、ヒートベルト４３から離れる非接触式に限らず、ヒートベルト４３の表面に接する接触式でもよい。

励磁コイル６０、複数のメインコア５０、および複数のサブコア５１を保持するための構成を図５に示す。絶縁性のホルダ８０における複数個所の各アーム８１は、ヒートベルト４３の周方向に沿って拡がる。これらアーム８１上に、励磁コイル６０を装着する。また、ホルダ８０の上部の複数のリブ８２は、励磁コイル６０の内部空間を通り抜ける。これらリブ８２の相互間に、複数のメインコア５０および複数のサブコア５１を嵌め込んで固定する。そして、複数のメインコア５０および複数のサブコア５１に固定用のカバー８９を被せる。

定着装置３０の電気回路を図６に示す。商用交流電源９０に、整流回路９１を接続する。この整流回路９１の出力端に、高周波電流発生用のハーフブリッジ形のインバータ回路（スイッチング回路ともいう）１００を接続する。インバータ回路１００は、上記励磁コイル６０と共に共振回路を形成する共振用コンデンサ１０１、その共振回路を励起するためのスイッチング素子たとえばトランジスタ１０２，１０３を有し、このトランジスタ１０２，１０３の交互のオン，オフにより、励磁コイル６０に高周波電流を流す。この高周波電流により、励磁コイル６０から高周波磁界が発生する。各メインコア５０および各サブコア５１は、励磁コイル６０から発生する高周波磁界の磁束をヒートベルト４３に与える。この磁束により、ヒートベルト４３に渦電流が生じる。この渦電流に基づくジュール熱により、ヒートベルト４３が発熱する。

上記トランジスタ１０２，１０３として、高圧および大電流に耐え得るＩＧＢＴやＭＯＳ−ＦＥＴを用いる。トランジスタ１０２のオン期間は常に一定である。トランジスタ１０３のオン期間が変化することにより、励磁コイル６０に流れる高周波電流のレベルが変化する。これに伴い、励磁コイル６０の出力が変化する。

商用交流電源９０と整流回路９１との間の通電路に電流トランス９２を接続し、その電流トランス９２の出力端に入力検出部９３を接続する。入力検出部９３は、定着装置３０への入力電力を検出する。

インバータ回路１００における励磁コイル６０の通電路に電流トランス９４を接続し、その電流トランス９４の出力端に電流検出部９５を接続する。電流検出部９５は、励磁コイル６０に流れる高周波電流を検出する。

コントローラ９６に、上記温度センサ４６，４７、入力検出部９３、電流検出部９５、発振回路９７、ＰＷＭ回路９８、および駆動回路９９を接続する。発振回路９７は、２０〜７０ｋＨｚの周波数のうち、コントローラ９６からの指令に応じた周波数の交流電圧信号を出力する。ＰＷＭ回路９８は、発振回路９７の出力をパルス幅変調することにより、コントローラ９６からの指令に応じたオン，オフデューティの駆動信号を生成する。駆動回路９９は、ＰＷＭ回路９８が生成した駆動信号に応じて、トランジスタ１０２，１０３をオン，オフ駆動する。

コントローラ９６は、主要な機能として次の（１）（２）の手段を有する。
（１）第１温度センサ４６の検知温度Ｔ１を予め定めた設定値たとえば１７０℃に維持するためＰＷＭ回路９８および駆動回路９９を介して励磁コイル６０の出力を制御するとともに、第２温度センサ４７の検知温度Ｔ２が異常上昇した場合にＰＷＭ回路９８および駆動回路９９を介して励磁コイル６０の出力を低減する第１制御手段。

（２）電流検出部９５が検出する高周波電流から加熱負荷を検出し、検出した加熱負荷に応じて発振回路９７の発振周波数を制御する第２制御手段。

つぎに、作用を説明する。
コントローラ９６は、励磁コイル６０を例えば最大出力１１００Ｗで駆動する。この駆動により、励磁コイル６０に高周波電流が流れ、励磁コイル６０から高周波磁界が発生する。各メインコア５０および各サブコア５１は、励磁コイル６０から発せられる高周波磁界の磁束をヒートベルト４３に与える。これにより、ヒートベルト４３が発熱する。

第１温度センサ４６は、ヒートベルト４３の温度Ｔ１を検知する。コントローラ９６は、第１温度センサ４６の検知温度Ｔ１を設定値１７０℃に維持するため、励磁コイル６０の出力を制御する。このとき、各メインコア５０および各サブコア５１の温度は、ヒートベルト４３からの輻射熱を受けて高くなる。ヒートベルト４３とプレスローラ４４との間をＡ３サイズおよびＡ４横サイズなどフルサイズのシート７０が連続して通るときの各メインコア５０および各サブコア５１の温度は、約１５０℃となる。

各メインコア５０および各サブコア５１の温度と磁束密度との関係を図７に示す。各メインコア５０および各サブコア５１の磁束密度は、温度が高くなるほど、小さくなる。

各メインコア５０および各サブコア５１を通る磁束数は、励磁コイル６０に流れる高周波電流によって決まる。各メインコア５０および各サブコア５１の温度が約１５０℃以下の場合、励磁コイル６０を最大出力１１００Ｗで駆動した場合でも、各メインコア５０および各サブコア５１を通る磁束数はその各メインコア５０および各サブコア５１の飽和磁束密度を超えない。ただし、各サブコア５１の温度が約１５０℃の場合、各サブコア５１を通る磁束数は飽和磁束密度に近い。

ヒートベルト４３とプレスローラ４４との間をＡ４縦サイズおよびＢ５サイズなど小サイズのシート７０が連続して通るとき、ヒートベルト４３の第１領域である中央部の熱をシート７０が奪う。第２領域であるヒートベルト４３の両側部は、シート７０が熱を奪わないため、中央部よりも温度が上昇する。このとき、ヒートベルト４３の両側部からの輻射熱により、各サブコア５１の温度が１５０℃を超えて上昇する。各サブコア５１の温度が１５０℃を超えると、各サブコア５１を通る磁束数が同各サブコア５１の飽和磁束密度を超えて外に漏れ出す。つまり、各サブコア５１が磁気飽和状態となる。

各サブコア５１が磁気飽和状態になると、各サブコア５１がヒートベルト４３の両側部へ与える磁束数が少なくなり、ヒートベルト４３の両側部に発生する渦電流が減少する。これにより、ヒートベルト４３の両側部の温度上昇を抑制できる。

このとき、加熱負荷が減少するため、励磁コイル６０のインピーダンスが減少して高周波電流が増加する。コントローラ９６は、電流検出部９５が検出する高周波電流が設定値を超えると、発振回路９７の発振周波数を高める。発振周波数が高まることにより、励磁コイル６０の見かけ上のインピーダンスが大きくなる。これにより、高周波電流の増加を抑制できる。したがって、ヒートベルト４３の中央部および両側部の温度は、図８に示すように、制御温度である１７０℃に均一となる。

以上のように、ヒートベルト４３の中央部と対向する位置に各メインコア５０を配置し、各メインコア５０より厚みが小さい各サブコア５１をヒートベルト４３の両端部と対向する位置に配置することにより、ヒートベルト４３の中央部および両側部の温度を均一に維持できる。

したがって、ヒートベルト４３に接する定着ローラ４１の軸方向両側部の弾性部材の硬度が、定着ローラ４１の軸方向中央部の弾性部材の硬度よりも、早期に低下しない。よって、定着ローラ４１およびその周辺部品の寿命が向上する。

ヒートベルト４３とプレスローラ４４との間を小サイズのシート７０が通過した直後に、そのヒートベルト４３とプレスローラ４４との間をフルサイズのシート７０が通過した場合でも、シート７０上のトナー７１がヒートベルト４３の両側部にオフセットしてしない。よって、常に良好な定着が可能となる。

とくに、各メインコア５０および各サブコア５１は、形状が互いに異なるだけで、同じ素材の磁性体たとえばフェライトである。したがって、素材が異なる２種類のコアを用意する必要がなく、コストの上昇を防ぐことができる。
［２］第２の実施形態について説明する。
各サブコア５１の厚みＤｂが各メインコア５０の厚みＤａの半分である点に着目し、図９および図１０に示す構成の複数のメインコア５０を採用する。これらメインコア５０は、各サブコア５１と同じ厚みの２つのコアを接合したものである。

各サブコア５１と同じ形状のコアのみ用意すればよいので、コアを形成するための型枠が１種類ですむ。この点でもコストが低減する。
他の構成および作用は、第１の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。
［３］第３の実施形態について説明する。
図１１に示すように、各サブコア５１は、ヒートベルト４３の中央部から離れるほど、厚みがＤｃ，Ｄｄ，Ｄｅ，Ｄｆ，Ｄｇと徐々に小さい。最も端位置に存する厚みＤｇの各サブコア５１は、温度上昇に伴い、他のサブコア５１よりも先に磁気飽和状態となる。
他の構成および作用は、第１の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。
［４］第４の実施形態について説明する。
図１２に示すように、ヒートベルト４３における第１の幅であるシート７０が通過する第１領域が、そのヒートベルト４３の一端部に寄っている。これに伴い、各メインコア５０および各サブコア５１の配置を変えている。
他の構成および作用は、第１の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。
［５］第５の実施形態について説明する。
図１３に示すように、ヒートベルト４３における第１の幅であるシート７０が通過する第１領域が、そのヒートベルト４３の一端部に寄っている。これに伴い、各メインコア５０および各サブコア５１の配置を変えている。また、各サブコア５１は、ヒートベルト４３における上記第１領域から離れるほど、厚みがＤｃ，Ｄｄ，Ｄｅ，Ｄｆ，Ｄｇ，Ｄｈ，Ｄｉと徐々に小さい。最も端位置の厚みＤｉのサブコア５１は、温度上昇に伴い、他のサブコア５１よりも先に磁気飽和状態となる。
他の構成および作用は、第１の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。
［６］第６の実施形態について説明する。
各サブコア５１は、図１４に示すように、厚みが各メインコア５０と同じＤａである。また、各メインコア５０は、図１５に示すようにＥ型形状であり、突出形状の３つの部位５０ａ，５０ｂ，５０ｃを有する。これら突出形状の部位５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、他の部位よりヒートベルト４３に近い。中央の突出形状の部位５０ａのヒートベルト４３の回転方向に沿う幅は、Ｈａである。

各サブコア５１は、図１６に示すようにＥ型形状であり、突出形状の３つの部位５１ａ，５１ｂ，５１ｃを有する。これら突出形状の部位５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、他の部位よりヒートベルト４３に近い。中央の突出形状の部位５１ａのヒートベルト４３の回転方向に沿う幅は、Ｈｂである。この幅Ｈｂは、各メインコア５０の突出形状の部位５０ａの幅Ｈａよりも小さい。例えば、Ｈａ＝１２mm、Ｈｂ＝７mmである。

各サブコア５１は、温度が１５０℃を超えた場合に磁気飽和状態となる。
他の構成および作用は、第１の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。
［７］第７の実施形態について説明する。

図１７に示すように、励磁コイル６０の中央部の第１部位６０ａが、ヒートベルト４３の第１領域に対向する。励磁コイル６０の両端部の第２部位６０ｂが、ヒートベルト４３の第２領域に対向する。第１部位６０ａの内側開口におけるヒートベルト４３の回転方向に沿う幅は、Ｌａである。各第２部位６０ｂは、ヒートベルト４３の回転方向に沿って内側に狭まる形状である。各第２部位６０ｂの内側開口におけるヒートベルト４３の回転方向に沿う幅は、Ｌｂである。この幅Ｌｂは、第１部位６０ａの幅Ｌａより小さい。

そして、励磁コイル６０の各第２部位６０ｂに、それぞれ消磁コイル６１を重ねる。これら消磁コイル６１は、絶縁被覆した線径０．５mmの銅線材を例えば１６本束ねたリッツ線を巻回することにより形成してもので、励磁コイル６０の各第２部位６０ｂが発する高周波磁界の磁束を打ち消すための高周波磁界を発する。

励磁コイル６０の形状を図１８に示す。励磁コイル６０に対する各消磁コイル６１の装着状態を図１９に示す。励磁コイル６０および各消磁コイル６１の相互関係を図２０に分解して示す。励磁コイル６０、各消磁コイル６１、複数のメインコア５０、複数のサブコア５１の構成を図２１に示す。この図２１を側方から見たのが図２２である。各メインコア５０および各サブコア５１は、厚みが互いに同じである。

図２２のＢ−Ｂ線に沿う断面を図２３に示す。すなわち、励磁コイル６０の各第２部位６０ｂの相対向する両辺部が内側に狭まっているので、各消磁コイル６１の相対向する両辺部を励磁コイル６０と共に上記ホルダ８０の上面に直接的に載置できる。これにより、各消磁コイル６１をヒートベルト４３にできるだけ近づけることができる。しかも、各消磁コイル６１の載置スペースをできるだけ縮小できる。さらに、励磁コイル６０および各消磁コイル６１と複数のサブコア５１との間の隙間寸法Ｑを自由に選定できる。例えば、隙間寸法Ｑを小さくすれば、励磁コイル６０および各消磁コイル６１とヒートベルト４３との磁気結合が強くなる。逆に、隙間寸法Ｑを拡げれば、励磁コイル６０および各消磁コイル６１とヒートベルト４３との磁気結合が弱くなる。

また、ホルダ８０の上部の複数の絶縁用リブ８３は、励磁コイル６０の各第２部位６０ｂと各消磁コイル６１との間に入り込み、その各第２部位６０ｂと各消磁コイル６１とを絶縁する。

定着装置３０の電気回路を図２４に示す。商用交流電源９０に、整流回路９１，１１０を接続する。そして、整流回路９１の出力端に、高周波電流発生用のハーフブリッジ形のインバータ回路１００を接続する。整流回路１１０の出力端に、高周波電流発生用のハーフブリッジ形のインバータ回路２００を接続する。インバータ回路２００は、上記各消磁コイル６１と共に共振回路を形成する共振用コンデンサ２０１、その共振回路を励起するためのスイッチング素子たとえばトランジスタ２０２，２０３を含み、このトランジスタ２０２，２０３の交互のオン，オフにより、各消磁コイル６１に高周波電流を流す。このトランジスタ２０２，２０３をコントローラ９６に接続する。

コントローラ９６は、各消磁コイル６１に流れる高周波電流の位相が、励磁コイル６０に流れる高周波電流の位相に対し１８０度異なるよう、インバータ回路２００を駆動する。これにより、各消磁コイル６１は、励磁コイル６０の各第２部位６０ｂが発する高周波磁界の磁束を打ち消すための高周波磁界を発する。

そして、コントローラ９６は、ヒートベルト４３とプレスローラ４４との間を小サイズのシート７０が連続して通るとき、励磁コイル６０および各消磁コイル６１を駆動する。この各消磁コイル６１の駆動により、励磁コイル６０の各第２部位６０ｂが発する高周波磁界の磁束を打ち消す。したがって、ヒートベルト４３の両側部の不要な温度上昇を防ぐことができる。
他の構成および作用は、第１の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。

この第７の実施形態の特徴を記載しておく。
定着装置は、
回転する回転部材と、
前記回転部材に接してその回転部材と共に回転し、その回転部材との間に被定着物を取込んで同被定着物に圧力を加える加圧部材と、
前記回転部材の回転方向と直交する方向に沿って互いに間隔をあけて並ぶ複数のコアと、
前記各コアに装着され、前記回転部材を誘導加熱するための高周波磁界を発するとともに、前記回転部材における第１の幅である被定着物が通過する第１領域に対向する第１部位の幅より、前記回転部材における前記第１の幅より広い第２の幅の被定着物が通過する領域のうち前記第１領域を除く領域である第２領域に対向する第２部位の幅が小さい励磁コイルと、
前記励磁コイルの前記第２部位に重なり、前記励磁コイルの第２部位が発する高周波磁界の磁束を打ち消すための高周波磁界を発する消磁コイルと、
を備える。
［８］第８の実施形態について説明する。
この第８の実施形態は、上記第７の実施形態の変形例に相当する。

励磁コイル６０の各第２部位６０ｂは、相対向する両辺部が内側に狭まっているので、自身が発する高周波磁界の磁束を打ち消してしまう可能性がある。この打消し作用は、相対向する両辺部の間隔が狭いほど、強い。

この各第２部位６０ｂにおける磁束の打消し作用が強くて、ヒートベルト４３の両端部の発熱が弱くなる場合には、図２５に示すように、励磁コイル６０の第１部位６０ａの相対向する両辺部を、ホルダ８０の上面に形成した各隆起部８４により持ち上げて、ヒートベルト４３から離す。なお、図２５は、図２２のＡ−Ａ線に沿う断面に相当する。

この構成により、励磁コイル６０の第１部位６０ａとヒートベルト４３との間の磁気結合を少し弱めて、励磁コイル６０の全体とヒートベルト４３との間の磁気結合の良好なバランスを確保する。
［９］第９の実施形態について説明する。
この第９の実施形態も、上記第７の実施形態の変形例に相当する。

各消磁コイル６１の消磁作用が強い場合には、図２６に示すように、各消磁コイル６１を、ホルダ８０の上面に形成した隆起部８５により持ち上げて、ヒートベルト４３から離す。

このように、隆起部８５の厚さを増減することにより、各消磁コイル６１の消磁作用を調節できる。

また、隆起部８５の上縁部８５ａは、曲面形状である。この曲面形状の存在により、各消磁コイル６１をホルダ８０に載せるだけで、各消磁コイル６１がホルダ８０の隆起部８５に馴染むように変形していく。よって、各消磁コイル６１を予め整形しておく作業が不要となる。
［１０］第１０の実施形態について説明する。
この第１０の実施形態も、上記第７の実施形態の変形例に相当する。

図２７に示すように、ホルダ８０の上面における複数の絶縁用リブ８６は、励磁コイル６０の各第２部位６０ｂと各消磁コイル６１との間に入り込むとともに、その各第２部位６０ｂを覆う屈曲形状である。これら絶縁用リブ８６の採用により、各第２部位６０ｂと各消磁コイル６１とを確実に絶縁できる。

図２７は、図２２のＢ−Ｂ線に沿う断面に相当する。

なお、第８ないし第１０の実施形態において、各消磁コイル６１に流す高周波電流の位相を励磁コイル６０に流す高周波電流の位相と同期させる動作モードを用意してもよい。何らかの原因でヒートベルト４３の両側部の温度が低下するような状況では、この動作モードを設定することにより、ヒートベルト４３の両側部の温度低下を補うことができる。これにより、ヒートベルト４３の中央部および両側部の温度を均一に維持することが可能である。
［１１］第１１の実施形態について説明する。
この第１１の実施形態も、上記第７の実施形態の変形例に相当する。

図２８に示すように、各消磁コイル６１の両端部のうち、ヒートベルト４３の中央部に臨む側の端部は、ヒートベルト４３から離れる方向に屈曲して立ち上がる屈曲部６１ａである。

励磁コイル６０および各消磁コイル６１の相互関係を図２９に分解して示す。励磁コイル６０、各消磁コイル６１、複数のメインコア５０、複数のサブコア５１の構成を図３０に示す。この図３０を側方から見たのが図３１である。複数のメインコア５０および複数のサブコア５１の厚みは、互いに同じである。

また、図３１における各屈曲部６１ａおよびその寸法を図３２に示す。この図３２を側方から見たのが図３３である。

各屈曲部６１ａは、各消磁コイル６１の構成要素であるリッツ線６１ｘを屈曲することにより、形成する。この屈曲に際しては、巻回状態のリッツ線６１ｘをその積層方向に潰して楕円形状とする。これにより、リッツ線６１ｘの積層方向の高さ寸法Ｍをできるだけ抑えるとともに、ヒートベルト４３の横幅方向における屈曲部６１ａの幅寸法Ｎをリッツ線６１ｘの本来の線径よりも大きく設定している。

各屈曲部６１ａは、各消磁コイル６１が発する高周波磁界の磁束をヒートベルト４３に対して局所的に集中して伝える。この集中の度合いをできるだけ高めるために、上記高さ寸法Ｍおよび幅寸法Ｎを設定している。

この各消磁コイル６１を採用することにより、励磁コイル６０が発する高周波磁界の磁束に対して打消し作用を加える領域と加えない領域との境界をはっきり区別できる。

ヒートベルト４３の横幅方向の温度分布を図３４に示す。すなわち、ヒートベルト４３の中央部では一定温度となり、その中央部から外れたところで急峻に温度低下している。図中の破線は、各屈曲部６１ａが無い場合の温度分布を参考として示したもので、中央部からの温度低下の傾斜が緩やかである。

この第１１の実施形態の特徴を記載しておく。
定着装置は、
回転する回転部材と、
前記回転部材に接してその回転部材と共に回転し、その回転部材との間に被定着物を取込んで同被定着物に圧力を加える加圧部材と、
前記回転部材の回転方向と直交する方向に沿って互いに間隔をあけて並ぶ複数のコアと、
前記各コアに装着され、前記回転部材を誘導加熱するための高周波磁界を発する励磁コイルと、
前記各コアに装着され、前記回転部材における第１の幅である被定着物が通過する第１領域および前記第１の幅より広い第２の幅の被定着物が通過する領域のうち前記第１領域を除く領域である第２領域のうちその第２領域に対向し、前記励磁コイルが発する高周波磁界の磁束を打ち消すための高周波磁界を発するとともに、前記第１領域に臨む側の端部が前記回転部材から離れる方向に屈曲する複数の消磁コイルと、
を備える。

なお、この発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
以下、本願出願の当初の特許請求の範囲の請求項１に記載された発明を付記する。
［１］ 回転する回転部材と、前記回転部材に接してその回転部材と共に回転し、その回転部材との間に被定着物を取込んで同被定着物に圧力を加える加圧部材と、前記回転部材の回転方向と直交する方向に沿って互いに間隔をあけて並ぶとともに、前記回転部材における第１の幅である被定着物が通過する第１領域に対向する位置の形状と前記第１の幅より広い第２の幅の被定着物が通過する領域のうち前記第１領域を除く領域である第２領域に対向する位置の形状とが互いに異なる複数のコアと、前記各コアに装着され、前記回転部材を誘導加熱するための高周波磁界を発する励磁コイルと、を備えることを特徴とする定着装置。

１…画像形成装置、３０…定着装置、４１…定着ローラ、４２…テンションローラ、４３…ヒートベルト（回転部材）、４４…プレスローラ、５０…メインコア、５１…サブコア、６０…励磁コイル、６１…消磁コイル、７０…シート。

Claims (11)

1. 回転する回転部材と、
   前記回転部材の回転により搬送される被定着物に圧力を加える加圧部材と、
   前記回転部材を誘導加熱するための高周波磁界を発する励磁コイルと、
   前記回転部材の回転方向と直交する方向に沿って互いに間隔をあけて並べられて前記励磁コイルに装着された複数のコアと、
   を備え、
   第１の幅である被定着物が通過する前記回転部材の第１領域に対向する位置に並べられた前記コアは、前記第１の幅よりも広い第２の幅の被定着物が通過する領域のうち前記第１領域を除く領域である第２領域に対向する位置に並べられた前記コアよりも、前記回転部材の回転方向と直交する方向の厚みが大きい、定着装置。
2. 前記第１領域に対向する位置に並べられたコアは、前記回転部材の回転方向と直交する方向の厚みが一定である請求項１記載の定着装置。
3. 前記第２領域に対向する位置に並べられたコアの相互間隔は、前記第１領域に対向する位置に並べられたコアの相互間隔よりも小さい請求項１記載の定着装置。
4. 前記第１領域に対向する位置に並べられたコアの厚みは、前記第２領域に対向する位置に並べられたコアの厚みの２倍である請求項１記載の定着装置。
5. 前記第１領域に対向する位置に並べられたコアは、前記第２領域に対向する位置に並べられたコアと同じ厚みのコア複数個を接合したものである請求項４記載の定着装置。
6. 前記第２領域に対向する位置に並べられたコアは、前記第１領域から離れるほど、厚みが徐々に小さい請求項１記載の定着装置。
7. 回転する回転部材と、
   前記回転部材の回転により搬送される被定着物に圧力を加える加圧部材と、
   前記回転部材を誘導加熱するための高周波磁界を発する励磁コイルと、
   前記回転部材の回転方向と直交する方向に沿って互いに間隔をあけて並べられて前記励磁コイルに装着され、少なくとも１つの部位が他の部位よりも前記回転部材に近い凸形状である複数のコアと、
   を備え、
   第１の幅である被定着物が通過する前記回転部材の第１領域に対向する位置に並べられた前記コアは、前記第１の幅よりも広い第２の幅の被定着物が通過する領域のうち前記第１領域を除く領域である第２領域に対向する位置に並べられた前記コアよりも、前記凸形状の部位の前記回転部材の回転方向に沿う幅が大きい、
   定着装置。
8. 前記回転部材における前記第１領域の温度を検知する温度センサと、
   前記温度センサの検知温度を予め定めた設定値に維持するため前記励磁コイルの出力を制御するコントローラと、
   をさらに備える請求項１または７記載の定着装置。
9. 前記回転部材における前記第１領域の温度Ｔ１を検知する第１温度センサと、
   前記回転部材における前記第２領域の温度Ｔ２を検知する第２温度センサと、
   前記第１温度センサの検知温度Ｔ１を予め定めた設定値に維持するため前記励磁コイルの出力を制御するとともに、前記第２温度センサの検知温度Ｔ２が異常上昇した場合に前記励磁コイルの出力を低減するコントローラと、
   をさらに備える請求項１または７記載の定着装置。
10. シート上に形成された画像を加熱により同シートに定着する定着装置を備えた画像形成装置において、
    前記定着装置は、
    回転する回転部材と、
    前記回転部材の回転により搬送される前記シートに圧力を加える加圧部材と、
    前記回転部材を誘導加熱するための高周波磁界を発する励磁コイルと、
    前記回転部材の回転方向と直交する方向に沿って互いに間隔をあけて並べられて前記励磁コイルに装着された複数のコアと、
    を備え、
    第１の幅である前記シートが通過する前記回転部材の第１領域に対向する位置に並べられた前記コアは、前記第１の幅よりも広い第２の幅の前記シートが通過する領域のうち前記第１領域を除く領域である第２領域に対向する位置に並べられた前記コアよりも、前記回転部材の回転方向と直交する方向の厚みが大きい、
    画像形成装置。
11. シート上に形成された画像を加熱により同シートに定着する定着装置を備えた画像形成装置において、
    前記定着装置は、
    回転する回転部材と、
    前記回転部材の回転により搬送される被定着物に圧力を加える加圧部材と、
    前記回転部材を誘導加熱するための高周波磁界を発する励磁コイルと、
    前記回転部材の回転方向と直交する方向に沿って互いに間隔をあけて並べられて前記励磁コイルに装着され、少なくとも１つの部位が他の部位よりも前記回転部材に近い凸形状である複数のコアと、
    を備え、
    第１の幅である被定着物が通過する前記回転部材の第１領域に対向する位置に並べられた前記コアは、前記第１の幅よりも広い第２の幅の被定着物が通過する領域のうち前記第１領域を除く領域である第２領域に対向する位置に並べられた前記コアよりも、前記凸形状の部位の前記回転部材の回転方向に沿う幅が大きい、
    画像形成装置。

Images