JP2006119463A

JP2006119463A - 像加熱装置

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Publication number: JP2006119463A
Application number: JP2004308507A
Authority: JP
Inventors: Joji Nagahira; 譲二永平
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-10-22
Filing date: 2004-10-22
Publication date: 2006-05-11
Also published as: US20060086723A1; CN1770035A; US7326890B2; CN101533255B; CN101533255A

Abstract

【課題】記録材サイズによらず、磁気誘導発熱手段について発熱効率のよい最適な電力供給ができる像加熱装置の提供。
【解決手段】磁束発生手段５と、前記磁束発生手段からの磁束により発熱する発熱部材１と、前記発熱部材への作用磁束を調整する磁束調整手段２０・２１と、を有する。発熱部材は、少なくとも金属層１ａを有し、前記金属層の厚みが表皮深さ以下であり、かつ磁束調整手段を発熱部材に対して磁束発生手段と反対側に設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁(磁気)誘導加熱を利用して被加熱材上の画像を加熱する像加熱装置に関する。

電磁誘導加熱式の像加熱装置として、電子写真式の複写機、プリンタおよびファクシミリなどの画像形成装置に搭載される画像加熱定着装置がある。

電磁誘導加熱方式の画像加熱定着装置では、磁場発生手段（磁束発生手段）としての励磁コイルと励磁体コアなどによる発生磁場（発生磁束）の作用により電磁誘導発熱手段（発熱部材）としての定着ローラ内面に設けた導電層（磁気誘導発熱性金属層）に渦電流を発生させ、この渦電流に応じて発生するジュール熱によって導電層を発熱させて定着ローラを所定温度に加熱・温調する。そして、未定着トナー画像を形成担持させた記録材（被加熱材）を定着ローラと該ローラに加圧させた加圧ローラとの間のニップ部で挟持搬送してトナー画像を記録材面上に加熱定着させる。

上記の画像加熱定着装置においては、小サイズの記録材を連続して多量に定着処理した場合に、定着ローラに対して導入される最大サイズの記録材面域に対応する定着ローラの記録材導入領域において、小サイズ記録材導入部以外の記録材非導入部が、トナー画像の定着温度以上に昇温（過昇温）して機内昇温や記録材の熱劣化などを引き起こす。

上記の記録材非導入部での昇温を抑止あるいは緩和する方法として、特許文献１では、図１に示されるように、磁気誘導発熱手段としての金属スリーブ１１と励磁コイル１８との間に、励磁コイル１８から金属スリーブ１１へ届く磁束の一部を遮蔽する磁束遮蔽手段（磁気遮蔽板）３１を配置し、該磁束遮蔽手段３１の位置を、金属スリーブ１１における通紙範囲に応じて、変位手段４０により変化させることにより、通紙する記録材１４のサイズの種類によらず昇温される金属スリーブ１１の熱分布をコントロール可能としている。
特開平１０−７４００９号公報

しかしながら、特許文献１に示される従来の定着装置では、金属スリーブ１１と該金属スリーブの内側に設けた励磁コイル１８との間に、磁気遮蔽手段３１を入れる空間を必要とし、この空間は励磁コイル１８から金属スリーブ１１に達する磁束を減らし、発熱効率を下げてしまうことが予想される。

本発明は、被加熱材のサイズによらず、発熱部材について発熱効率のよい最適な電力供給ができる像加熱装置を提供しようとするものである。

本発明に係る像加熱装置の代表的な構成は、磁束発生手段と、前記磁束発生手段からの磁束により発熱する発熱部材と、前記発熱部材への作用磁束を調整する磁束調整手段と、を有する像加熱装置であって、前記発熱部材の発熱により被加熱材上の像を加熱する像加熱装置において、前記発熱部材は、少なくとも金属層を有し、前記金属層の厚みが表皮深さ以下であり、かつ前記磁束調整手段を前記発熱部材に対して前記磁束発生手段と反対側に設けることを特徴とする像加熱装置、である。

本発明によれば、発熱部材と磁束調整手段の間に形成される磁束の通路内に、従来のような磁気遮蔽手段を配置するための空間を必要としないので、被加熱材のサイズによらず、発熱部材について発熱効率のよい最適な電力供給ができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。

《実施の形態１》
（１）画像形成装置例
図１２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１１０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画像形成装置である。

１０１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１０１はその回転過程で、帯電装置１０２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１０３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１０１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１０３は本例の場合はレーザスキャナーであり、画像データに従って変調されたレーザ光を出力し、回転する感光ドラム１０１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１０４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１０５の位置において、給紙機構部側から感光ドラム１０１と転写帯電装置１０５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たる記録媒体としての記録材（転写材）Ｐに感光ドラム１０１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、小サイズ記録材を積載収容した第１のカセット給紙部１０６と、大型サイズ記録材を積載収容した第２のカセット給紙部１０７と、第１または第２のカセット給紙部１０６・１０７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路１０８を有している。

転写部Ｔで感光ドラム１０１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１０１面から分離され、定着装置１１０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１１１上に排紙される。

一方、記録材分離後の感光ドラム１０１面はクリーニング装置１０９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）定着装置例
図１は定着装置１１０の横断面模型図（装置短手方向）、図２は定着装置１１０の縦断面一部省略模型図（装置長手方向）である。

本例に示す定着装置１１０は、磁気誘導発熱手段たる発熱部材としての磁気誘導発熱性の加熱用回転体である定着ローラ１と加圧手段としての回転加圧体である加圧ローラ８との圧接部である定着ニップ部（加熱ニップ部）Ｎに、未定着トナー画像ｔを形成担持させた記録材（以下、記録紙と記す）Ｐを導入して挟持搬送させて、定着ローラ１の熱により未定着トナー画像ｔを記録紙Ｐ上に加熱定着させるヒートローラタイプである。

定着ローラ１は、磁気誘導発熱性金属層（以下、金属層と記す）１ａの円筒状ローラであり、その金属層の外周面にトナー離型層１ｂを形成具備させてある。定着ローラ１は、その両端部側を定着装置の手前側と奥側の定着ローラ用シャーシ側板３０Ａ・３０Ｂ間に軸受（ベアリング）３１Ａ・３１Ｂを介して回転可能に保持させて配置してある。金属層１ａは、比透磁率が約１の銅や銀やアルミでもよく、比較的透磁率が低くてよい。トナー離型層１ｂは、ＰＴＦＥやＰＦＡなどのフッ素系樹脂で構成されている。上記の金属層１ａと離型層１ｂの間に所望の機能層たとえば記録紙と定着ローラ表面との密着性を高めるために耐熱性・弾性を有するゴム材や樹脂材などによって弾性層を設けてもよい。

定着ローラ１の下側に定着ローラ１と並行に配列された加圧ローラ８は、芯金６と、この芯金回りに同心一体にローラ状に成形被覆させた、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フッ素樹脂などの耐熱性・弾性材層７などによって構成されている。加圧ローラ８は、芯金６の両端部側を定着装置の加圧ローラ用シャーシ側板３２Ａ・３２Ｂ間に軸受３３Ａ・３３Ｂを介して回転可能に保持させて配置してある。そして、その側板３２Ａ・３２Ｂを該側板対と定着装置のばね支持部材３４Ａ・３４Ｂとの間に縮設させた加圧ばねなどの付勢手段３５Ａ・３５Ｂにより定着ローラ１の下面に対して所定の押圧力で加圧させることによって、加圧ローラ８の耐熱性・弾性材層７を定着ローラ表面に圧接させている。定着ローラ表面に圧接された加圧ローラ８の耐熱性・弾性材層７が弾性に抗して変形することによって定着ローラ１との間に被加熱材加熱部としての所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。

また、定着ローラ１の剛性が小さく、押圧力がたりない場合は、定着ローラ１の内面から加圧ステー（不図示）を用いて、定着ローラ１の下面に対して所定の押圧力を得るように構成してもよい。

５は磁束発生手段たる磁場発生手段としての加熱アセンブリであり、励磁コイル２と、横断面略Ｔ字型の磁性コア（励磁鉄心）３と、横断面略半円形樋型のホルダー（外装ケース体）４などからなる組み立て体である。磁性コア３は磁性材からなり、例えばフェライトコアまたは積層コアなどを用いて定着ニップ部Ｎの長さと略同じ長さに形成してある。励磁コイル２は銅線を磁性コア３の長手方向で一方向に複数回巻いてホルダー４の内周面に沿う船底型としてあり、巻回させた磁性コアの上下の２つの位置で定着ローラ１と対向している。磁性コア３は励磁コイル２の銅線と直交させて当該励磁コイルと共にホルダー４内に格納配置されている。ホルダー４には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、フッ素樹脂などの耐熱性・非磁性材料が適している。励磁コイル２を含む加熱アセンブリ５は定着ローラ１の内空部に挿入され、所定の角度姿勢でかつ定着ローラ１の内面に対して非接触に所定の隙間間隔をあけた状態でホルダー４の両端部が定着装置の加熱アセンブリ用シャーシ側板３６Ａ・３６Ｂに非回転に固定保持されている。

９はサーミスタ等の温度検知素子からなる温度検知手段であり、不図示の支持部材により定着ローラ１の表面に対して非接触に配置され、加熱状態にある定着ローラ１の温度を検知する。温度検知素子９は支持部材により定着ローラ１の表面に弾性的に接触させて配置させてもよい。

５０は制御手段としての制御回路であり、画像形成装置のメイン電源がＯＮされると、第１駆動系Ｍ１で定着ローラ１の一端部側に設けた定着ローラ駆動ギヤＧ１を回転駆動させて定着ローラ１を矢印ａ（図１）の反時計方向に回転させる。加圧ローラ８はこの定着ローラ１の回転駆動に従動して矢印ｂの時計方向に回転する。

また制御回路５０は電力制御装置５１を制御して該電力制御装置からコイル供給線２ａ・２ｂを介して定着ローラ１内の加熱アセンブリ５の励磁コイル２に電力（高周波電流）を供給する。これにより励磁コイル２から発生する磁束（交番磁場）の作用で金属層１ａを含む定着ローラ１が誘導発熱（渦電流損によるジュール熱）する。この定着ローラ１の温度が温度検知素子９で検出され、その検出信号が制御回路５０に入力される。制御回路５０では温度検知素子９から入力する定着ローラ１の検出温度が所定の定着温度（目標温度）に維持されるように電力制御装置５１から加熱アセンブリ５の励磁コイル２への供給電力を制御して定着ローラ温度を温調する。

上記のように定着ローラ１・加圧ローラ８が回転駆動され、加熱アセンブリ５の励磁コイル２に高周波電流が印加されることで発生する交番磁場により定着ローラ１の金属層１ａに高周波誘導電流（渦電流）が誘起されて金属層が電磁誘導発熱し、定着ローラ１が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ｔを担持した記録材Ｐが定着装置１１０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Ｐ上の未定着トナー画像ｔが定着ローラ１の熱とニップ圧により永久固着画像として記録材面上に定着される。

（３）非通紙部昇温対策
定着ローラ１は温度検知素子９を含む制御系５０・５１によって表面温度が定着温度となるように温調制御されているため、スタンバイ時や定着ニップ部Ｎへの記録材通紙時においては定着ローラ温度が定着温度を超えることはない。このとき加熱アセンブリ５から発生した磁力線は定着ローラ１の表面に集中して通り、該定着ローラの内部に浸透するに従って指数的に密度が低下していく（表皮効果）。今、磁束密度が０．３６８倍まで低減する深さを表皮深さ（浸透深さ）δとよび、一般に次式で表される。

δ＝（π＊ｆ＊μ＊σ）^−１／２・・・・（１）
ｆ：加熱アセンブリの励磁電流周波数
μ：定着ローラの透磁率
σ：定着ローラの導電率
表皮抵抗Ｒｓは
Ｒｓ＝ρ／δ （ρ：固有抵抗）・・・（２）
で表され、この表皮抵抗によるジュール熱により定着ローラ１は加熱される。

定着ローラ１の金属層１ａは所定の導電率に設定されている。また金属層１ａの肉厚（以下、厚みと記す）は加熱アセンブリ５の励磁電流周波数すなわち発生磁場の高周波電流周波数と当該金属層の種類（材料）によって定まる誘導電流の表皮深さ以下に設定してある。このため、励磁コイル２から発生する磁束Fのうち、一部の磁束F´は定着ローラ１を突き抜けて周辺に漏れ出ることとなる（図４（ａ））。本例では金属層１ａの厚みを０．０５（ｍｍ）としている。

本例の定着装置１１０では記録材Ｐは定着ローラ１に対して中央基準搬送で導入される。図２において、Ｃはその中央基準線、ＰＷ１は定着ローラ１の記録材導入領域であり、記録紙Ｐとして大型サイズ紙Ｐ１（図３）が導入された場合の通紙部に対応している（以下、記録材導入領域を大型サイズ紙通紙部と記す）。ＰＷ３は大型サイズ紙通紙部ＰＷ１において記録材サイズに応じて生ずる記録材非導入部であり、ＰＷ２は大型サイズ紙通紙部ＰＷ１の記録材非導入部ＰＷ３以外の記録材導入部である。記録材導入部ＰＷ２は、大型サイズ紙通紙部ＰＷ１において記録材Ｐとして例えば小サイズ紙Ｐ２（図３）が導入された場合の記録材通紙部（以下、小サイズ紙通紙部と記す）である。

定着ローラ１の温度検知素子９は小サイズ紙通紙部ＰＷ２の定着ローラ表面部分の温度を検知するように配置されていて、定着ローラ１はこの通紙部の定着ローラ表面温度を基準にして定着温度に温調維持されるように、温度検知素子９を含む制御系５０・５１によって励磁コイル２への電力供給が制御される。

定着ニップ部Ｎに対して小サイズ紙Ｐ２の連続通紙がなされたとき、定着ローラ１の小サイズ通紙部ＰＷ２に対応する定着ローラ表面部分の温度は温度検知素子９を含む制御系５０・５１によって所定の定着温度に温調維持されるけれども、小サイズ紙非通紙部ＰＷ３に対応する定着ローラ部分は非通紙部昇温現象により所定の定着温度以上に昇温していく。

この温度上昇にかかわる前述の問題を解決するため、本実施例では、定着ローラ１の外側に小サイズ紙非通紙部ＰＷ３に対応させて磁束調整手段たる磁気回路変更手段としての磁気回路変更部材２０・２１を配置し、この磁気回路変更部材２０・２１を小サイズ紙非通紙部ＰＷ３で定着ローラ１に対して移動可能とする装置構成とした。

（４）磁気回路変更部材
図３は磁気回路変更部材２０・２１の外観斜図である。磁気回路変更部材２０・２１は、それぞれ、定着ローラ１の外周面の沿う略半円弧状に形成してある。磁気回路変更部材２０・２１の材料としては定着ローラ１の金属層１ａの材料と同じ金属材料が用いられ、導電率と厚みは共に該金属層のそれと同じである。

磁気回路変更部材２０の定着ローラ長手方向の外側端部には円筒状の保持部材２０Ａ(図２)が結合されており、この保持部材は内空部に定着ローラ１の一端部側が非接触状態に挿入され、定着装置の変更部材用シャーシ側板３７Ａに軸受３８Ａを介して回転自在に保持されている。磁気回路変更部材２１の定着ローラ長手方向の外側端部には円筒状の保持部材２１Ｂ(図２)が結合されており、この保持部材は内空部に定着ローラ１の他端部側が非接触状態に挿入され、定着装置の変更部材用シャーシ側板３７Ｂに軸受３８Ｂを介して回転自在に保持されている。すなわち、定着ローラ１が加熱アセンブリ５と磁気回路変更部材２０・２１との間に配置される装置構成である。

保持部材２０Ａ・２１Ｂには変更部材駆動ギアＧ２Ａ・Ｇ２Ｂが固着されており、該各駆動ギアを動力伝達系Ｍ２Ａ・Ｍ２Ｂで制御回路５０により同期回転駆動させることによって、磁気回転変更部材２０・２１は、所定の待機位置から、図２で実線にて示す発生磁束Ｆの多い励磁コイル２側の位置（加熱アセンブリに対して閉動作位置）と、二点鎖線にて示す発生磁束Ｆの少ない励磁コイル２と反対側の位置（加熱アセンブリに対して開動作位置）とに回転移動される。

図４の（ａ）は大型サイズ紙を定着ニップ部に通紙させるときの磁気回路変更部材の位置と発生磁束の様子を概略的に示した図、（ｃ）は（ａ）の位置α−位置β間の電流密度を表したグラフである。

（ｂ）は小サイズ紙を定着ニップ部に通紙させるときの磁気回路変更部材の位置と発生磁束の様子を概略的に示した図、（ｄ）は（ｂ）の位置α−位置β間の電流密度を表したグラフである。

位置αは、励磁コイル２が定着ローラ１と対向する上側および下側の２つの対向位置のうちの上側の対向位置において略中央の定着ローラ内側位置を示している。本例では位置αを０ｍｍと定める。位置βは、位置αを通る定着ローラ径方向の仮想線Ｌ１上において位置αから定着ローラ外側に約１．５ｍｍ離れた位置を示している。位置α・βは何れも定着ローラ１の小サイズ非通紙部ＰＷ３の範囲内にある。磁気回路変更部材２０・２１は位置αから約１．０５ｍｍ離れた位置で回転移動される。すなわち、定着ローラ１と磁気回路変更部材２０・２１は位置αと位置βの間に在る。

磁束調整手段としての磁気回路変更手段と定着ローラ間の距離は０以上コイル幅以下が好ましい。ここで、コイル幅とは、図1のように定着ローラの回転軸方向に関する断面図をみたとき、定着ローラの表面に沿って形成するコイル形成面の円弧Ｌｃに相当する。磁束調整手段と定着ローラ間の距離がこのコイル幅Ｌｃ以上であると、コイルで発生させた磁束が磁束調整手段に届く量が少なくなり、磁束調整量が少なくなってしまう。

また、より好ましくは、磁束調整手段と定着ローラ間の距離は０．３ｍｍ以上コイル幅以下がより好ましい。０．３ｍｍ以下であるとメカ的な精度の関係から磁束調整手段が定着ローラと接触してしまい、耐久性、騒音等の問題となる。

定着ニップ部Ｎに大型サイズ紙Ｐ１が通紙される大型サイズ紙通紙時は、（ａ）の様に、磁気回路変更部材２０・２１を所定の待機位置から励磁コイル２と反対側の位置に回転移動する。このとき、定着ローラ１は励磁コイル２からの発生磁束Ｆと磁気回路を形成するので、（ｃ）の様に、位置α（０ｍｍ）から位置β方向０．０５ｍｍの間、すなわち、定着ローラ１に電流が流れる。ただし、本例では、このときの電流密度を約１に規格化している。上記位置に回転移動された磁気回路変更部材２０・２１は励磁コイル２からの発生磁束Ｆに関与しないので、定着ローラ１の大型サイズ紙通紙部ＰＷ１を加熱でき、磁気回路変更部材２０・２１により発熱効率が落ちることを防ぐことができる。大型サイズ紙通紙の終了後、磁気回路変更部材２０・２１を所定の待機位置に戻す。

一方、定着ニップ部Ｎに小サイズ紙Ｐ２が通紙される小サイズ紙通紙時は、（ｂ）の様に、磁気回路変更部材２０・２１を所定の待機位置から励磁コイル２側の位置に回転移動する。上記位置に回転移動された磁気回路変更部材２０・２１は、定着ローラ１から抜け出ている漏れ磁束Ｆ´と磁気回路を形成することで、励磁コイル２から定着ローラ１に作用する発生磁束Ｆを変更する。このとき、（ｄ）の様に、位置α（０ｍｍ）から位置β方向０．０５ｍｍの間の定着ローラ１に約０．８倍電流が流れ、１．０５ｍｍから１．１ｍｍの間の磁気回路変更部材２０・２１に約０．８倍の電流が流れている。

すなわち、定着ローラ１の金属層１ａと磁気回路変更部材２０・２１は共に導電率、厚みが同じなので、小サイズ紙非通紙部ＰＷ３で、磁気回路変更部材２０・２１に約０．６４（＝０．８＊０．８）倍の電力が発生しているものの、定着ローラ１での電磁誘導発熱を約０．６４（＝０．８＊０．８）倍の電力に抑えることができる。

本実施例の定着装置によれば、定着ローラ１と加熱アセンブリ５の間に形成される磁束の通路（磁気回路）内に、従来のような磁気遮蔽手段を配置するための空間を必要とせず、大型サイズ、小サイズ紙の通紙モードによらず、定着ローラについて発熱効率のよい最適な電力供給ができ、定着ローラの非通紙部における温度上昇を抑制できる。

また、本実施例では小サイズ紙を流すときには、磁束調整部材である導電部材を非通紙領域に対応する位置に対向させることで端部の昇温を抑える説明をしたが、これに限らず通紙部に対応する領域に磁束調整部材である導電部材を対向配置、退避させることで通紙部の磁束調整量を変化させることで通紙部と非通紙部の発熱分布を変えてもよい。

《実施の形態２》
本実施例では、磁気回路変更部材２０・２１の厚み及び導電率の何れか一方が定着ローラ１の金属層１ａの厚み及び導電率と異なる装置構成の定着装置例を説明する。実施例１の定着装置の構成部材と共通の部材には同じ符号を付して再度の説明を省略する。

図５の（ａ）は小サイズ紙を定着ニップ部に通紙させるときの磁気回路変更部材の位置と発生磁束の様子を概略的に示した図、（ｃ）は（ａ）の位置α−位置β間の電流密度を表したグラフである。磁気回路変更部材２０・２１の厚みは金属層の厚みの２倍であり、該部材の導電率は金属層の導電率と同じである。

（ｂ）は小サイズ紙を定着ニップ部に通紙させるときの磁気回路変更部材の位置と発生磁束の様子を概略的に示した図、（ｄ）は（ｂ）の位置α−位置β間の電流密度を表したグラフである。（ｂ）に示す磁気回路変更部材２０・２１の厚みは金属層の厚みと同じであり、該部材の導電率は金属層の導電率の２倍である。

（ｅ）は（ｂ）に示す磁気回路変更部材２０・２１の厚みを金属層の厚みと同じにし、該部材の導電率を金属層の導電率の１０倍にした場合に得られる位置α−位置β間の電流密度を表したグラフである。

本実施例の定着装置において、大型サイズ紙通紙時の動作は実施例１の定着装置と同じであるため、その説明は省略する。

小サイズ紙通紙時に、厚みが２倍の磁気回路変更部材２０・２１を用いた場合は、（ｃ）の様に、位置α（０ｍｍ）から位置β方向０．０５ｍｍの間の定着ローラ１に約０．６倍電流が流れ、１．０５ｍｍから１．１５ｍｍの間の磁気回路変更手段２０・２１に約０．６倍の電流が流れている。

すなわち、定着ローラ１の金属層に対して磁気回路変更部材２０・２１の導電率が同じで、厚みが２倍なので、小サイズ紙非通紙部で、磁気回路変更部材２０・２１に約０．７２（＝０．６＊０．６＊２）倍の電力が発生しているものの、定着ローラ１での電磁誘導発熱を約０．３６（＝０．６＊０．６）倍の電力に抑えるこができる。

また、導電率が２倍の磁気回路変更部材２０・２１を用いた場合は、（ｄ）の様に、位置α（０ｍｍ）から位置β方向０．０５ｍｍの間の定着ローラ１に約０．６倍電流が流れ、１．０５ｍｍから１．１ｍｍの間の磁気回路変更部材２０・２１に約１．０倍の電流が流れている。

すなわち、定着ローラ１の金属層に対して磁気回路変更部材２０・２１の導電率が２倍で、厚みが同じなので、小サイズ紙非通紙部で、磁気回路変更部材２０・２１に約０．５（＝１．０＊１．０／２）倍の電力が発生しているものの、定着ローラ１での電磁誘導発熱を約０．３６（＝０．６＊０．６）倍の電力に抑えることができる。

また、導電率が１０倍の磁気回路変更部材２０・２１を用いた場合は、（ｅ）の様に、位置α（０ｍｍ）から位置β方向０．０５ｍｍの間の定着ローラ１に約０．２倍電流が流れ、１．０５ｍｍから１．１ｍｍの間の磁気回路変更部材２０・２１に約１．４倍の電流が流れている。

すなわち、定着ローラ１の金属層に対して磁気回路変更部材２０・２１の導電率が１０倍で、厚みが同じなので、小サイズ紙非通紙部で、磁気回路変更部材２０・２１に約０．２（＝１．４＊１．４／１０）倍の電力が発生しているものの、定着ローラ１での電磁誘導発熱を約０．０４（＝０．２＊０．２）倍の電力に抑えることができる。

本実施例の定着装置によれば、磁気回路変更部材２０・２１の導電率と厚みの積を定着ローラ１の金属層１ａの導電率と厚みの積よりも大きくすることにより、定着ローラ１と加熱アセンブリ５の間に形成される磁束の通路（磁気回路）内に、従来のような磁気遮蔽手段を配置するための空間を必要とせず、定着ローラ１の非通紙部の温度をさらに下げることができると共に、非通紙部の温度を最適にすることもでき、大型サイズ紙、小サイズ紙の通紙モードによらず、定着ローラについてより発熱効率のよい最適な電力供給ができ、定着ローラの非通紙部における温度上昇を抑制できる。

《実施の形態３》
本実施例では、磁気回路変更部材として図６に示す磁気回路変更部材２２を具備させた定着装置を説明する。実施例１の定着装置の構成部材と共通の部材には同じ符号を付して再度の説明を省略する。

図６は磁気回路変更部材２２の外観斜視図、図７は本実施例の定着装置１１０の縦断面一部省略模型図（装置長手方向）である。

磁気回路変更部材２２は、定着ローラ１の長手方向において、小サイズ非通紙部ＰＷ３に対応する第１の部分２２ａ・２２ｂと、その第１の部分間の第２の部分２２ｃとを有する。第１の部分２２ａ・２２ｂおよび第２の部分２２ｃはそれぞれ定着ローラ１の外周面に沿う円弧状に形成されている。第１の部分２２ａ・２２ｂのうち、一方の第１の部分２２ａの外側端部には円筒状の保持部材２３Ａが結合されており、この保持部材は内空部に定着ローラ１の一端部側が非接触状態に挿入され、定着装置の変更部材用シャーシ側板３７Ａに軸受３８Ａを介して回転自在に保持されている。他方の第１の部分２２ｂの外側端部には円筒状の保持部材２３Ｂが結合されており、この保持部材２３Ｂは内空部に定着ローラ１の他端部側が非接触状態に挿入され、定着装置の変更部材用シャーシ側板３７Ｂに軸受３８Ｂを介して回転自在に保持されている。

保持部材２３Ａには変更部材駆動ギアＧ３が固着されており、該駆動ギアを動力伝達系Ｍ２Ａで制御回路５０により回転駆動させることによって、磁気回転変更部材２２は、小サイズ紙通紙時に、所定の待機位置から前述の発生磁束Ｆの多い励磁コイル２側の所定位置すなわち励磁コイル２の上下２つの位置のうち片側（上側）の位置に回転移動され、大型サイズ紙通紙時に、所定の待機位置から発生磁束Ｆの少ない励磁コイル２と反対側の位置（加熱アセンブリに対して開動作位置）に回転移動される。

第１の部分２２ａ・２２ｂは磁気回路変更部材２２の移動方向において第２の部分２２ｃの幅Ｗ２よりも大きい幅Ｗ１を有し、上述のように小サイズ紙通紙時に第１の部分と第２の部分共に励磁コイル２の片側に対向される。磁気回転変更部材２２の材料としては定着ローラ１の金属層１ａの材料と同じ金属材料が用いられ、導電率と厚みは共に該金属層のそれと同じである。

図８の（ａ）は小サイズ紙通紙時の磁気回路変更部材の位置と発生磁束の様子を概略的に示した図、（ｂ）は（ａ）の位置α−位置β間の電流密度を表したグラフである。

図８（ｂ）の様に、位置α（０ｍｍ）から位置β方向０．０５ｍｍの間の定着ローラ１に約１．０倍電流が流れ、１．０５ｍｍから１．１０ｍｍの間の磁気回路変更部材２２に約０．０５倍の電流が流れている。

すなわち、磁気回路変更部材２２の導電率、厚みが同じなので、励磁コイル２の片側に磁気回路変更部材２２を対向させた定着ローラ１の小サイズ紙非通紙部で、磁気回路変更部材２２は約０．００２５（＝０．０５＊０．０５）倍の小さい電力の発生に抑えられており、定着ローラ１での電磁誘導発熱を約１．０倍に維持できる電力を供給できている。

本実施例の定着装置によれば、磁気回路変更部材２２において第１の部分２２ａ・２２ｂと第２の部分２２ｃ共に励磁コイル２の片側に対向させることにより、磁気回路変更部材の移動量が少なく、磁気回路変更部材を長手方向両端で支持できる安定した構造の磁気回路変更機構を構成できると共に、大型サイズ紙、小サイズ紙の通紙モードによらず、定着ローラについてより発熱効率のよい最適な電力供給ができ、定着ローラの非通紙部の温度上昇を抑制できる。

《実施の形態４》
本実施例では、実施例３に示す磁気回路変更部材に代えて図９に示す磁気回路変更部材２５を具備させた定着装置を説明する。実施例１の定着装置の構成部材と共通の部材には同じ符号を付して再度の説明を省略する。

図９は磁気回路変更部材２５の外観斜視図である。

ＰＷ４は記録紙Ｐとして大型サイズ紙Ｐ１と小サイズ紙Ｐ２の間の中サイズ紙Ｐ３を定着ローラ１に対して導入させた場合の記録材非導入領域（以下、中サイズ紙非通紙部と記す）である。記録材導入部ＰＷ５は、大型サイズ紙通紙部ＰＷ１において中サイズ紙Ｐ３が導入された場合の記録材通紙部（以下、中サイズ紙通紙部と記す）である。

磁気回路変更部材２５は、定着ローラ１の長手方向において、第１の部分として、中サイズ紙非通紙部ＰＷ４に対応する外側部分２５ａ−１・２５ｂ−１と、小サイズ非通紙部ＰＷ３に対応する内側部分２５ａ−２・２５ｂ−２とを具備する。そして、内側部分２５ａ−２・２５ａ−２間が第２の部分２５ｃとなっている。外側部分２５ａ−１・２５ｂ−１は磁気回路変更部材２５の移動方向において内側部分２５ａ−２・２５ｂ−２の幅Ｗ３よりも大きい幅Ｗ４を有し、内側部分２５ａ−２・２５ｂ−２の幅Ｗ３は磁気回路変更部材２５の移動方向における第２の部分２５ｃの幅Ｗ５よりも大きい。

この磁気回路変更部材２５は、小サイズ紙通紙時、中サイズ紙通紙時、大型サイズ紙通紙時に、それぞれ、所定の待機位置から前述の発生磁束Ｆの多い励磁コイル２側の所定位置に回転移動される。

図１０は本実施例の定着装置の概略図で、（ａ１）、（ａ２）、（ａ３）は小サイズ紙通紙時の断面図、（ｂ１）、（ｂ２）、（ｂ３）は中サイズ紙通紙時の断面図、（ｃ１）、（ｃ２）、（ｃ３）は大サイズ紙通紙時の断面図である。また（ａ１）、（ｂ１）、（ｃ１）は図９の磁気回路変更部材２５におけるｄ１の位置（第２の部分２５ｃ）での断面図、（ａ２）、（ｂ２）、（ｃ２）は同部材におけるｄ２の位置（内側部分２５ｂ−２）での断面図、（ａ３）、（ｂ３）、（ｃ３）は同部材におけるｄ３の位置（外側部分２５ｂ−１）での断面図である。

小サイズ紙通紙時には、磁気回路変更部材２５は、第２の部分２５ｃを励磁コイル２の片側（下側）の上部に対向させる位置に回転移動される（図１０（a１））。この場合、外側部分２５ａ−１・２５ｂ−１および内側部分２５ａ−２・２５ｂ−２は励磁コイル２の上側および下側と跨った状態に対向している（（図１０（a２）、（ａ３））。

実施例３で示したように、磁気回路変更部材２２が励磁コイル２の片側だけに対向した場合は、定着ローラ１に電磁誘導発熱をさせることができるけれども、磁気回路変更部材２２を励磁コイル２の上側と下側に対向させた場合は、定着ローラ１での電磁誘導発熱をさせることができない。

すなわち、小サイズ紙Ｐ２が通過する定着ローラ１の通紙域（小サイズ紙通紙部ＰＷ２）を加熱でき、定着ローラ１の小サイズ紙非通紙部ＰＷ３は、磁気回路変更部材の外側部分および内側部分により、加熱が抑えられ、温度上昇が抑えられている。

中サイズ紙通紙時には、磁気回路変更部材２５は、第２の部分２５ｃおよび内側部分２５ａ−２・２５ｂ−２を励磁コイル２の片側（下側）の中央部に対向させる位置に回転移動される（図１０（ｂ１）、（ｂ２））。この場合、外側部分２５ａ−１・２５ｂ−１は励磁コイル２の上側および下側と跨った状態に対向している（（図１０（ｂ３））。

この場合も、上記の実施例３による理由により、中サイズ紙Ｐ２が通過する定着ローラ１の通紙域（中サイズ紙通紙部ＰＷ５）を加熱でき、定着ローラ１の中サイズ紙非通紙部ＰＷ４は、磁気回路変更部材の外側部分により、加熱が抑えられ、温度上昇が抑えられている。

大型サイズ紙通紙時には、磁気回路変更部材２５は、第２の部分２５ｃ、内側部分２５ａ−２・２５ｂ−２および外側部分２５ａ−１・２５ｂ−１を励磁コイル２の片側（下側）に対向させる位置に回転移動される（図１０（ｂ１）、（ｂ２）、（ｂ３））。

この場合も、上記の実施例３による理由により、大型サイズ紙Ｐ１が通過する定着ローラ１の通紙域（大型サイズ紙通紙部ＰＷ１）を加熱できる。

本実施例の定着装置によれば、第１の部分として外側部分２５ａ−１・２５ｂ−１と内側部分２５ａ−２・２５ｂ−２を有し、その外側部分と内側部分の幅Ｗ４・Ｗ３をそれぞれ第２の部分の幅Ｗ５よりも大きく、かつ異なる幅に設定した磁気回路変更部材２５を用いることにより、中サイズ紙、小サイズ紙などのような記録材サイズに応じた複数の通紙モードに応じて、定着ローラについてより発熱効率のよい最適な電力供給ができ、定着ローラの非通紙部の温度上昇を抑制できる。

[その他]
１）磁気誘導発熱手段の形態はローラ体に限られず、フィルム、エンドレスベルト体などの他の回転体形態にすることができる。また、磁気誘導発熱手段は磁気誘導発熱性金属層単体の部材として構成することもできるし、磁気誘導発熱性金属層を含む、耐熱性樹脂・セラミック等の他の材料層との２層以上の複合層部材として構成することもできる。

図１１は磁気誘導発熱手段としてエンドレスベルト体５０を用いた像加熱装置の他の形態の一例を示す要部拡大図である。エンドレスベルト体５０は、励磁コイル５１と磁性コア５２等を具備する加熱アセンブリ５３と、磁気回路変更部材５４との間に配置されており、磁気回路変更部材５４を可逆モータ等の適宜の駆動手段５５によりエンドレスベルト体５０に対して加熱アセンブリ５３の発生磁束の多い位置と発生磁束の少ない位置とに移動される。実線で示す磁気回路変更部材の位置が発生磁束の多い位置である。発生磁束の少ない位置としては、例えば、一点鎖線で示すようにエンドレスベルト体５０の周方向（矢示Ｃ方向）、或いは幅方向（紙面に対して垂直な方向）の位置に移動させることができる。この場合、磁気回路変更部材５４と駆動手段５５をラック・ピニオン機構などの動力伝達機構を介して連結するとよい。また、二点鎖線で示すようにエンドレスベルト体５０に直交する位置に矢示Ｒ方向に回転移動させることができる。この場合、磁気回路変更部材５４と駆動手段５５を減速機構などの動力伝達機構を介して連結するとよい。

２）磁場発生手段による磁気誘導発熱手段の誘導加熱は実施例の内部加熱方式に限られず、磁場発生手段を磁気誘導発熱手段の外側に配置した外部加熱方式の装置構成にすることもできる。

３）各実施例の定着装置において、磁気回路変更部材を加熱アセンブリの励磁コイル側の位置で固定支持させ、加熱アセンブリを回転移動可能に支持させる装置構成とし、その加熱アセンブリを磁気回路変更部材と同様に定着ローラに対して回転移動させても同じ作用・効果を得ることができる。

４）実施例の装置は記録材の搬送を中央基準で搬送する装置構成であるが、片側基準で搬送する構成の装置にも本発明は有効に適用することができる。

５）本発明の電磁誘導加熱方式の像加熱装置は、実施例の画像加熱定着装置としての使用に限られず、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。

実施例１の定着装置の横断面模型図実施例１の定着装置の縦断面一部省略模型図実施例１の定着装置に用いられる磁気回路変更部材の斜視図実施例１の定着装置における励磁コイルと定着ローラと磁気回路変更部材の関係を示す図とグラフ実施例２の定着装置における励磁コイルと定着ローラと磁気回路変更部材の関係を示す図とグラフ実施例３の定着装置に用いられる磁気回路変更部材の斜視図実施例３の定着装置の縦断面一部省略模型図実施例３の定着装置における励磁コイルと定着ローラと磁気回路変更部材の関係を示す図とグラフ実施例４の定着装置に用いられる磁気回路変更部材の斜視図実施例４の定着装置における励磁コイルと定着ローラと磁気回路変更部材の関係を示す図定着ベルトを用いた定着装置の他の実施例を示す図画像形成装置の一例の概略構成模型図

符号の説明

１…定着ローラ
２…励磁コイル
３…磁性コア
４…磁場発生手段
５…加熱アセンブリ
６…芯金
７…弾性材層
８…加圧ローラ
９…温度検知素子
２０・２１・２２・２５…磁気回路変更部材
２５ａ−１，２５ｂ−１、２５ａ−２，２５ｂ−２…第１の部分
２５ｃ…第２の部分
ＰＷ１…記録材導入領域
ＰＷ３…記録材非導入部

Claims

磁束発生手段と、前記磁束発生手段からの磁束により発熱する発熱部材と、前記発熱部材への作用磁束を調整する磁束調整手段と、を有する像加熱装置であって、前記発熱部材の発熱により被加熱材上の像を加熱する像加熱装置において、
前記発熱部材は、少なくとも金属層を有し、前記金属層の厚みが表皮深さ以下であり、かつ前記磁束調整手段を前記発熱部材に対して前記磁束発生手段と反対側に設けることを特徴とする像加熱装置。
前記磁束調整手段は導電部材であり、前記発熱部材の導電率と厚みの積よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の像加熱装置
前記磁束調整手段は、前記発熱部材に対して移動可能であり、前記発熱部材の被加熱材の非導入部に対応する第１の部分と、前記発熱部材の被加熱材の導入領域において前記非導入部以外の被加熱材の導入部に対応する第２の部分と、を備え、前記磁束調整手段の移動方向において前記第１の部分は前記第２の部分よりも大きい幅を有し、前記第１の部分と前記第２の部分共に前記磁束発生手段の有する励磁コイルの片側に対向させた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。
前記磁束調整手段は前記第１の部分を被加熱材のサイズに応じて複数有し、前記複数の第１の部分はそれぞれ前記磁束調整手段の移動方向において前記第２の部分よりも大きく、かつ異なる幅を有することを特徴とする請求項３に記載の像加熱装置。