JP2007108213A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多種類の用紙サイズに対応するとともに，エネルギー損失が少なく，非通紙領域の過昇温が抑制された定着装置を提供すること。
【解決手段】定着装置１００は，定着ローラ１と，加圧ローラ２と，励磁コイル３１および消磁コイル３４を備えた磁束発生部３と，加圧ローラ２に圧接離間可能に設けられた熱均しローラ８とを有している。消磁コイル３４は，定着ローラ１の軸方向上において，大サイズ紙を通紙する際に非通紙領域となる位置に配置される。定着装置１００では，小サイズ紙を通紙させる際には，消磁コイル３４をオンし，熱均しローラ８を離間させる。小サイズ紙よりもサイズが小さい記録紙を通紙させる際には，消磁コイル３４をオンするとともに，熱均しローラ８を圧接させる。
【選択図】 図５

Description

本発明は，トナー画像を記録媒体に加熱定着させる電磁誘導加熱方式の定着装置に関する。さらに詳細には，励磁コイル等の磁束発生部を加熱ローラの外側に配した定着装置に関するものである。

従来から，電子写真方式の画像形成装置では，トナー画像を記録紙に定着させる定着装置が備えられている。定着装置としては，加熱ローラ（定着ローラ）と加圧ローラとからなるローラ対を備え，そのローラ対のニップ部を記録紙が通過することによりトナー画像の定着を図るローラ方式が広く採用されている。このローラ方式の定着装置では，ハロゲンヒータ等の熱源により定着ローラの表層が熱せられ，その熱やローラの圧力によってトナー像を記録紙に定着させる。

また，消費電力の低減，起動時間の短縮化の観点から，電磁誘導加熱方式の定着装置が提案されている。電磁誘導加熱方式の定着装置では，磁束発生部からの磁束によって定着ローラ内の電磁誘導発熱層での発熱を促している。そして，電磁誘導加熱方式の定着装置は，発熱層を直接加熱できるという特徴によってハロゲンヒータと比較して定着部材の熱容量が小さい構成とすることが可能となる。これにより，熱効率を向上させることが可能となる。また，近年，さらなる効率化と起動の迅速性を求め，発熱層の厚みを薄くすることによって熱容量を低減した電磁誘導加熱方式の定着装置が提案されている（例えば，特許文献１，特許文献２）。

電磁誘導加熱方式の定着装置は，発熱層の熱容量が小さいため，小サイズの記録紙を連続して通紙した時に次のような問題が生じる。すなわち，記録紙が通過する領域（通紙領域）では記録紙に熱が伝わり搬送されて行くのに対し，記録紙が通過しない領域（非通紙領域）では熱が蓄積される。そのため，通紙領域と非通紙領域との温度差が大きくなる。定着装置では，通常，通紙領域が所定の定着温度に維持されるため，非通紙領域が過度に昇温してしまう。このような過昇温が生じると，例えば，定着ローラの表面が熱によって劣化する，小サイズの記録紙を連続通紙した直後に大サイズの記録紙を通紙すると光沢差が生じるといった問題が生じる。また，誘導発熱体の近傍にシリコンゴムを使用する場合，その耐熱温度の上限を超えてしまうこともある。

この問題に着目した定着装置として，例えば加熱源となるコイル（励磁コイル）を記録紙のサイズ毎に設け，小サイズ紙と大サイズ紙とで磁束の発生範囲を切り換えるものが実用化されている。また，例えば特許文献１には，非通紙領域に励磁コイルによって形成された磁束を打ち消すためのキャンセルコイル（消磁コイル）を設け，必要に応じて非通紙領域の磁束を打ち消している。これにより，非通紙領域の過昇温を抑制するとしている。また，例えば特許文献２には，加圧ローラに熱均し用の外部ローラ（熱均しローラ）を圧接させて温度の均一化を図ることで過昇温を抑制している。
特開２００１−６０４９０号公報 特開２００２−５５５５２号公報

しかしながら，従来の電磁誘導加熱方式の定着装置では，次のような問題があった。すなわち，記録紙のサイズは，Ａ５Ｔ，Ｂ５Ｔ，Ａ４Ｔ，Ｂ５Ｙ等，多種類ある。そのため，励磁コイルの分割によって過昇温を抑制する定着装置では，記録紙のサイズ毎に励磁コイルを設ける必要がある。しかしながら，発熱層の熱容量が小さい電磁誘導加熱方式の定着装置では，熱のならし効果が小さいため，過昇温を十分に抑制するまでに至っていない。また，サイズの種類が増えるほど励磁コイルの配置が困難になる。この問題は，消磁コイルによって過昇温を抑制する定着装置でも同様である。

また，熱均しローラを利用した定着装置では，用紙のサイズが異なっていても過昇温を抑制することが可能である。しかしながら，熱均しローラによって過昇温が抑制されたとしても，その熱均しローラのウォームアップに時間がかかってしまう。そのため，ウォーミングアップの時間が短いという電磁誘導加熱方式の長所を生かしきれない。また，一旦発熱させた後に異常高温部の熱を奪って冷却することは，結果的に発熱するための電力を無駄に消費することになる。そのため，エネルギー効率が低い。

本発明は，前記した従来の定着装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，多種類の用紙サイズに対応するとともに，エネルギー損失が少なく，非通紙領域の過昇温が抑制された定着装置を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた定着装置は，記録媒体上の画像を記録媒体に定着させる電磁誘導加熱方式の定着装置であって，電磁誘導発熱する発熱層を備えた加熱回転体と，加熱回転体に圧接する加圧ローラと，加圧ローラに対し，長手方向に沿って対向するとともに圧接離間可能に配設された熱均しローラと，加熱回転体の軸方向に沿って配置された励磁コイルと，加熱回転体の軸上の領域うちの，第１のサイズの記録媒体の通紙時に記録媒体が通過しない領域に配置され，励磁コイルとは逆向きの磁場を発生させる消磁コイルとを有し，記録媒体のサイズが第１のサイズ以下であれば，消磁コイルに電力を供給し，記録媒体のサイズが前記第１のサイズよりも小さいサイズである第２のサイズ以下であれば，熱均しローラを加圧ローラに圧接させることを特徴としている。

すなわち，本発明の定着装置は，定着ローラと加圧ローラとの間でニップ部を形成し，そのニップ部に記録媒体を搬送することで未定着画像を溶融定着させる。また，本発明の定着装置は，電磁誘導加熱方式であり，加熱回転体の軸方向に沿って励磁コイルが配設されている。加熱回転体は，ローラ部材であってもベルト部材であってもよい。本発明の定着装置では，励磁コイルへの電力供給によって磁場を発生させる。そして，その磁場の発生により加熱回転体の発熱層（電磁誘導発熱層）に渦電流が生じ，その発熱層が加熱される。

また，本発明の定着装置では，加熱回転体の軸方向の端部に消磁コイルが配置され，励磁コイルとは逆向きの磁場を発生させる。具体的に消磁コイルは，第１のサイズの記録媒体を通紙する際に，非通紙領域となる位置に配設される。これにより，非通紙領域の磁場を消滅させることができる。

また，本発明の定着装置では，加熱回転体とニップ部を形成する加圧ローラに熱均しローラが付設されている。この熱均しローラは，加圧ローラに対して圧接離間可能に設けられている。そして，加圧ローラに圧接することで，加圧ローラおよび加圧ローラとニップ部を形成する加熱回転体の，温度の均一化を図ることができる。

そして，記録媒体の通紙時に，消磁コイルと熱均しローラとを次のように動作させる。まず，記録媒体のサイズが第１のサイズ以下であれば，消磁コイルに電力を供給する。例えば，第１のサイズを「Ｂ４Ｔ」とすると，Ｂ４Ｔ以下の記録紙（例えば，Ａ４Ｔ紙）を通紙する場合に，Ｂ４Ｔ紙の通紙時に非通紙領域となる部分の磁場を消磁コイルによって消滅させる。これにより，非通紙領域での熱の発生を抑えることができ，熱損失なく過昇温が抑制される。

このとき，熱均しローラは，加圧ローラに対して離間状態である。そのため，熱均しローラへの熱の移動に伴う熱損失はない。また，熱損失が少ないことから，大サイズ紙を通紙させても連続通紙可能な枚数を低下させない。

さらに，記録媒体のサイズが第２のサイズ以下であれば，消磁コイルへの電力供給に加え，熱均しローラを加圧ローラに圧接させる。第２のサイズは，第１のサイズよりも小さいサイズである。例えば，第２のサイズを「Ａ４Ｔ」とすると，Ａ４Ｔ以下の記録紙（例えばＢ５Ｔ紙）を通紙する場合に，熱均しローラを圧接させる。これにより，加熱回転体の熱が熱均しローラを介して軸方向に均され，非通紙領域の過昇温が抑制される。特に，非通紙領域のうちの，消磁コイルがカバーしていない領域で発生した熱が熱均しローラに移動し，当該領域での過昇温が抑制される。また，Ｂ５Ｔ紙よりもさらに小さいサイズの記録紙であっても対応することができる。従って，サイズが異なる記録媒体を通紙する場合であっても加熱回転体の過昇温を抑制することができる。

このとき，消磁コイルに電力が供給されているため，励磁コイルによる磁束が記録媒体の通紙領域に集中する。すなわち，通紙領域の熱エネルギーが増大する。このため，熱均しローラを圧接させても連続通紙可能な枚数を低下させない。

また，本発明の定着装置は，励磁コイルおよび消磁コイルを加熱回転体の外側に配置するとよりよい。すなわち，磁束発生部を加熱回転体の外側に配置することで，加熱回転体の小径化を図ることができる。また，低熱容量化を図ることができ，ウォームアップ時間が短縮される。

本発明によれば，消磁コイルによって過昇温を抑制するためエネルギー損失が少ない。また，消磁コイルがカバーしきれない領域の過昇温を熱均しローラによって抑制している。これにより，エネルギー損失を抑えつつ，多種類の用紙サイズにも対応できる。よって，多種類の用紙サイズに対応するとともに，エネルギー損失が少なく，非通紙領域の過昇温が抑制された定着装置が実現される。

以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお，本実施の形態は，電子写真方式のプリンタに備えられた電磁誘導加熱方式の定着装置に本発明を適用したものである。

本形態の画像形成装置は，電子写真方式のレーザプリンタであり，図１に示すように光学系にレーザ発振器１０２と，ポリゴンミラー１０３と，反射ミラー１０４とが配置され，画像プロセス部に感光体ドラム１０１と，帯電チャージャ１０５と，現像器１０６と，転写チャージャ１０７と，クリーニングブレード１０８とが配置されている。また，搬送部に給紙ローラ１０９と，排紙ローラ１１５と，給紙センサ１１０と，排紙センサ１１４と，定着装置１００等とが配置されている。

次に，上記のように構成されたレーザプリンタの動作を簡単に説明する。感光体ドラム１０１は図１中矢印方向に回転しており，帯電チャージャ１０５により表面を一様に帯電させられる。また，画像信号に基づいて，レーザ発振器１０２からレーザ光が変調発光される。このレーザ光は，ポリゴンミラー１０３により主走査方向に走査され，反射ミラー１０４により反射されて感光体ドラム１０１に入射する。これにより，感光体ドラム１０１上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器１０６により現像されてトナー像となる。トナー像は，感光体ドラム１０１に対向して配置された転写チャージャ１０７により，給紙ローラ１０９によって給紙された記録紙Ｐ上に転写される。その後，トナー像が転写された記録紙Ｐは，定着装置１００において加熱され，その熱によりトナー像が溶融して記録紙Ｐ上に定着される。画像定着後，記録紙Ｐは，排紙ローラ１１５により装置外に排出される。以上の動作により，１枚分のプリントが行われる。

続いて，本形態のレーザプリンタに備えられている定着装置１００の構成について説明する。定着装置１００は，電磁誘導加熱方式の定着装置であり，図２に示すように定着ローラ１と，加圧ローラ２と，磁束発生部３と，温度センサ４と，熱均しローラ８とを有している。

定着ローラ１と加圧ローラ２とは長手方向（軸方向）に並行配置されている。加圧ローラ２は，モータ等の駆動機構により所定の速度で回転駆動される。また，加圧ローラ２は，バネ等の付勢部材によって定着ローラ１側に付勢されており，定着ローラ１との間でニップ部を形成している。さらに定着ローラ１は，加圧ローラ２との圧接摩擦力によって定着ローラ１の回転に従動回転するように設けられている。

定着ローラ１は，図３に示すように，芯金１１上に，断熱層１２，電磁誘導発熱層１３，弾性層１４，および離型層１５が順次積層されている。また，ローラ硬度は，例えばアスカーＣ硬度で３０度〜９０度の範囲内に設定される。

支持層としての芯金１１は，厚さが３ｍｍ程度のアルミパイプである。なお，芯金１１には，鉄やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）のような耐熱性樹脂を使用することも可能である。なお，芯金１１が発熱するのを防ぐために電磁誘導加熱の影響が少ない非磁性材料を用いるのが好ましい。

断熱層１２は，電磁誘導発熱層１３を断熱保持するための層であり，耐熱性や弾性を有する部材（例えば，ゴム材や樹脂材）のスポンジ体が適用される。また，ゴム材や樹脂材のスポンジ体を用いると，電磁誘導発熱層１３を断熱保持するとともに，電磁誘導発熱層１３のたわみを許容し，ニップ幅を増やすことができる。そして，ローラ硬度を小さくし，排紙性および記録紙の分離性の向上を図ることができる。例えば，断熱層１２にシリコンスポンジ材を適用する場合には，厚さが２ｍｍ〜１０ｍｍ，望ましくは３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内に，また硬度がアスカーゴム硬度計で２０度〜６０度，望ましくは３０度〜５０度の範囲内にそれぞれ設定される。

また，断熱層１２の代わりに，下層にソリッドゴム層，表層にスポンジゴム層の２層構造を用いると，耐久性の向上を図ることができる。このような構造を有するローラは，特に高荷重や高速回転のような比較的過酷な条件で使用される場合や，ニップ幅の確保のために断熱層１２の厚みを厚く設定する場合や，柔らかいスポンジ層を使用する場合に，ゴムの破断を防ぐことができる。

電磁誘導発熱層１３は，磁束発生部３による励磁によりジュール熱を発生させる層であり，厚さが１０μｍ〜１００μｍ，望ましくは２０〜５０μｍの範囲内のニッケル電鋳ベルト層である。なお，電磁誘導発熱層１３には，例えば磁性ステンレスのような磁性金属といった，高透磁率であり，適当な抵抗率を備えたものを使用してもよい。また，非磁性材料でも，金属などの導電性がある材料の薄膜であっても使用可能である。また，樹脂に発熱粒子を混入したものを使用してもよい。電磁誘導発熱層１３に樹脂ベースのものを用いることによって分離性の向上を図ることが可能となる。

電磁誘導発熱層１３には，後述する磁束発生部３による励磁により渦電流が流れる。電磁誘導発熱層１３は，熱容量が小さく断熱層１２と接しているため，定着ローラ１の表層側に位置する弾性層１４あるいは離型層１５を迅速に加熱する。よって，定着ローラ１の表面温度を所望の温度に迅速に到達させることができ，通紙時に記録紙に熱が奪われたとしても必要な熱をすぐに供給することができる。

弾性層１４は，記録紙と定着ローラ１表面との密着性を高めるための層であり，耐熱性や弾性を有する部材（例えば，ゴム材や樹脂材）が適用される。具体的には，定着温度での使用に耐えうるシリコンゴム，フッ素ゴム等の耐熱性エラストマーが使用可能である。なお，弾性層１４に，熱伝導性や補強等を目的として各種充填剤を混入してもよい。熱伝導性粒子としては，ダイヤモンド，銀，銅，アルミニウム，大理石，ガラス等がある。この他，シリカ，アルミナ，酸化マグネシウム，窒化ホウ素，酸化ベリリウム等が使用可能である。

弾性層１４の厚みは，１０μｍ〜８００μｍ，望ましくは１００μｍ〜３００μｍの範囲内に設定される。なお，弾性層１４の厚さが１０μｍ未満であると厚み方向の弾力性を得ることが困難となる。一方，弾性層１４の厚さが８００μｍを超えてしまうと，電磁誘導発熱層１３からの熱が定着ローラ１の表面に達し難くなって熱効率が悪化する。

弾性層の硬度は，ＪＩＳ硬度で１度〜８０度，望ましくは５度〜３０度のシリコンゴムからなることが好ましい。この範囲内であれば，弾性層１４の強度の低下，密着性の不良を抑制しつつ，トナーの定着性の不良を抑制できる。シリコンゴムとしては，１成分系，２成分系，または３成分系以上のシリコンゴム，ＬＴＶ型，ＲＴＶ型，またはＨＴＶ型のシリコンゴム，縮合型または付加型のシリコンゴム等が使用可能である。本形態では，ＪＩＳ硬度が１０度，厚さが２００μｍのシリコンゴム層とする。

離型層１５は，表面の離型性を高めるための層であり，定着温度での使用に耐えられる材料が使用される。例えば，シリコンゴム，フッ素ゴム，ＰＦＡ，ＰＴＦＥ，ＦＥＰ，ＰＦＥＰ等のフッ素樹脂が使用される。離型層１５の厚みは，５μｍから１００μｍ，望ましくは１０μｍ〜５０μｍがより好ましい。また，層間接着力を向上させるため，プライマ等による接着処理を行ってもよい。なお，離型層１５中に，必要に応じて，導電材，耐磨耗材，良熱伝導材等を充填剤として添加してもよい。

加圧ローラ２は，図４に示すように，芯金２１上に，シリコンスポンジ層２２，および離型層２５が順次積層されている。加圧ローラ２は，定着ローラ１に対して３００Ｎ〜５００Ｎの荷重で加圧され，ニップ部の幅は５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲内となっている。なお，記録紙の種別等により荷重を変化させてもよい。

支持層としての芯金２１は，厚さが３ｍｍ程度のアルミパイプである。なお，芯金２１には，鉄やＰＰＳのような耐熱性樹脂を使用することも可能である。なお，芯金２１が発熱するのを防ぐために電磁誘導加熱の影響が少ない非磁性材料を用いるのが好ましい。シリコンスポンジ層２２の厚さは，３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内で使用条件に合わせて設計される。なお，シリコンスポンジ層２２の代わりにソリッドゴム層を用いることも可能であるが，定着ローラ１からニップ部を通して伝達される熱を逃さないように低熱伝導率の素材が望ましい。離型層２５は，定着ローラ１と同様に表面の離型性を高めるための層であり，厚さが１０μｍ〜５０μｍであり，定着温度での使用に耐えられる材料が使用される。例えば，シリコンゴム，フッ素ゴム，ＰＦＡ，ＰＴＦＥ，ＦＥＰ，ＰＦＥＰ等のフッ素樹脂が使用される。

また，シリコンスポンジ層２２の代わりに，下層にソリッドゴム層，表層にスポンジゴム層の２層構造を用いると，耐久性の向上を図ることができる。このような構造を有するローラは，特に高荷重や高速回転のような比較的過酷な条件で使用される場合や，ニップ幅の確保のためにシリコンスポンジ層２２の厚みを厚く設定する場合や，柔らかいスポンジ層を使用する場合に，ゴムの破断を防ぐことができる。

磁束発生部３は，励磁コイル３１と，磁性体コア３２と，コイルボビン３３と，消磁コイル３４とを有している。そして，磁束発生部３は，定着ローラ１の外側に位置するとともに，定着ローラ１に対向させて長手方向に沿って配設されている。また，磁束発生部３には，高周波インバータ５（励磁回路）や制御回路６が接続されている。

磁性体コア３２は，横断面が略Ｅ字形状であり，定着ローラ１の長手方向の寸法に対応した長さ寸法を有する長尺部材である。磁性体コア３２は，中央部に定着ローラ側に突出した部位を設けて略Ｅ字形状とすることにより，発熱効率を高めている。磁性体コア３２の材料としては，高透磁率かつ低損失のもの（例えば，フェライト）を使用する。パーマロイのような合金の場合には，コア内の渦電流損失が高周波領域で大きくなるため積層構造にするとよい。

また，磁性体コア３２は，磁気回路の高効率化と磁気遮蔽との両機能を備えている。なお，磁気遮蔽が十分にできる手段があれば空芯（コアなし）にしてもよい。また，コア材として樹脂材に磁性粉を混入させたものを用いると，形状の設計自由度が高くなる。

励磁コイル３１は，長尺の磁性体コア３２に沿って長手方向に渡って導線を巻きつけた構造を有している。また，励磁コイル３１は，高周波インバータ５に接続され，１００Ｗ〜２０００Ｗの高周波電力が供給される。そのため，細線を数十から数百本の範囲内で束ねてリッツ線にしたものを用いている。また，巻線に伝熱した場合を考慮し，耐熱性の樹脂で被覆している。

また，励磁コイル３１には，高周波インバータ５により１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの交流電流が印加される。交流電流によって誘導された磁束は，フェライトコア３２内を外部に漏れることなく通り，さらに定着ローラ１の電磁誘導発熱層１３を通る。そして，磁性体コア３２の突起部にて磁性体コア３２の外部に漏れ，定着ローラ１の電磁誘導発熱層１３を貫く。そして，電磁誘導発熱層１３に渦電流が流れることにより，電磁誘導発熱層１３自体がジュール発熱する。これにより，定着ローラ１が加熱状態となる。

消磁コイル３４は，図５に示すように，長手方向の両端部にそれぞれ導線を巻きつけた構造を有している。また，消磁コイル３４も，高周波インバータ５に接続され，１００Ｗ〜２０００Ｗの高周波電力が供給される。また，消磁コイル３４は，制御回路６によって適宜オンオフされる。消磁コイル３４は，制御回路６によってオンされると，励磁コイル３１とは逆向きの磁場が発生し，消磁コイル３４が配置された領域の磁場が減少する。これにより，ジュール熱の発生が抑制される。なお，消磁コイル３４のオンオフ制御の詳細については後述する。

温度センサ４は，定着ローラ１の表面温度を検出するためのものであり，定着ローラ１と加圧ローラ２とのニップ部の近傍に配設される。温度センサ４としては，例えばサーミスタが使用可能である。温度センサ４の検知信号は，制御回路６に入力される。

制御回路６は，高周波インバータ５の制御（すなわち，励磁コイル３１および消磁コイル３４の制御）および後述する圧接離間機構８１の制御を行う。制御回路６は，温度センサ４の検知信号を基に高周波インバータ５を制御して励磁コイル３１および消磁コイル３４への電力供給を増減させる。すなわち，定着ローラ１の表面温度が一定となるように自動制御を行う。

熱均しローラ８は，加圧ローラ２に対して長手方向全域で対向するように配置され，圧接離間機構８１にて圧接離間可能に設けられている。また，熱均しローラ８は，加圧ローラ２に圧接した際に，加圧ローラ２に従動回転するように構成されている。熱均しローラ８が加圧ローラ２に圧接すると，熱均しローラ８の軸方向に熱が移動し，加圧ローラ２の軸方向の温度分布が均一化される。さらに，加圧ローラ２に圧接してニップ部を形成している定着ローラ１の温度分布も均一化される。

熱均しローラ８の材料としては，熱伝導性が良い金属材料が望ましい。熱伝導率は，少なくとも１２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上，望ましくは１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上，さらに望ましくは２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であると良い。具体的には，アルミ，鉄，ＳＵＳ材等の強度が高い材質が望ましい。特に，熱伝導率が高いアルミ材を適用するのが望ましい。

また，熱均しローラ８は，単位長さあたりの熱容量が小さいと，熱が軸方向に移動せずに放熱されてしまう。そのため，均熱化の効果を得るには，熱均しローラ８の単位長さあたりの熱容量を所定値以上にする必要がある。一方，熱容量が大き過ぎると，熱均しローラ８に熱が吸収されてしまうため均熱化の効果が低下する。そのため，単位長さあたりの熱容量は，２００〜１０００Ｊ／（ｍ・Ｋ），望ましくは２５０〜５００Ｊ／（ｍ・Ｋ）が好ましい。具体的には，熱均しローラの直径を１５ｍｍ〜３０ｍｍとした場合，アルミであればその厚みを２ｍｍ〜５ｍｍの範囲内とし，鉄やＳＵＳ材であれば１ｍｍ〜３ｍｍの範囲内とすることが好ましい。

また，熱均しローラ８は，圧接離間機構８１のソレノイドとバネの作用によって加圧ローラ２側に付勢されており，加圧ローラ２との間でニップ部を形成している。また，圧接離間機構８１は，制御回路６からのオンオフ信号によって作動する。本形態では，圧接状態をオンとし，離間状態をオフとする。

熱均しローラ８は，加圧ローラ２に対して８０Ｎ〜１２０Ｎの荷重で加圧され，ニップ部の幅は２ｍｍ〜５ｍｍの範囲内となっている。なお，諸条件に合わせて適宜荷重を変化させ，ニップ部の幅を調節してもよい。

なお，熱均しローラ８は，ヒータランプや抵抗発熱体等の加熱源を内蔵してもよい。加熱源を内蔵すると，加圧ローラ２の温度上昇の補助や温度を一定にする効果がある。また，通紙時に熱源をオフした状態で圧接することにより，さらに非通紙領域の昇温防止を図ることができる。すなわち，定着ローラ１の非通紙領域の熱を加圧ローラ２および熱均しローラ８を介して低温の通紙領域に移動させることができる。

続いて，本形態の定着装置１００での定着動作について説明する。まず，ウォーミングアップ動作として，加圧ローラ２が回転駆動され，これに伴い定着ローラ１も従動回転する。そして，磁束発生部３の発生磁束の作用により，定着ローラ１の電磁誘導発熱層１３が発熱する。このとき，消磁コイル３４への電力供給はオフされ，励磁コイル３１にのみ電力供給が行われる。そして，定着ローラ１の表面温度が所定温度となるように自動制御される。電磁誘導発熱層１３は，その熱容量が小さくかつ断熱層１２により断熱保持されているため，定着ローラ１の表層側に位置する弾性層１４あるいは離型層１５が迅速に加熱される。すなわち，定着ローラ１の表面は定着可能温度に迅速に達する。

ウォーミングアップ動作が終了した後，定着ローラ１と加圧ローラ２とのニップ部に，未定着のトナー像を担持した記録紙Ｐが搬送される（図２，図５参照）。その際，記録紙Ｐ上のトナー像は定着ローラ１と対面する。ニップ部に導入された記録紙Ｐは，ニップ部を挟持搬送され，定着ローラ１からの熱で加熱される。これにより，未定着のトナー像が記録紙Ｐに溶融定着される。

ニップ部での定着処理を終えた記録紙Ｐは，定着ローラ１から分離されて搬出される。その際，定着ローラ１の表面に当接させて配置された分離爪等により，記録紙Ｐが定着ローラ１の表面に貼り付いてしまっても強制的に分離される。これにより，定着装置１００内でのジャムを防止する。

続いて，通紙時における定着ローラ１の温度制御について，図６のフローチャートを基に説明する。まず，消磁コイル３４および熱均しローラ８を初期状態とする。すなわち，消磁コイル３４をオフとし，熱均しローラ８をオフとする（Ｓ１）。勿論，励磁コイル３１はオンしている。

次に，通紙する用紙のサイズが所定のサイズ（以下，「第１サイズ」とする。具体的に，本形態では「Ｂ４Ｔサイズ」とする）以下であるか否かを判断する（Ｓ２）。用紙サイズが第１サイズよりも大きい場合（Ｓ２：ＮＯ）には，消磁コイル３４をオフし（Ｓ４），Ｓ８の処理に移行する。一方，用紙サイズが第１サイズ以下の場合（Ｓ２：ＹＥＳ）には，消磁コイル３４をオンし（Ｓ３），Ｓ５の処理に移行する。

次に，通紙する用紙のサイズが第１サイズよりも小さいサイズ（以下，「第２サイズ」とする。具体的に，本形態では「Ａ４Ｔサイズ」とする）以下であるか否かを判断する（Ｓ５）。用紙サイズが第２サイズよりも大きい場合（Ｓ５：ＮＯ）には，熱均しローラ８をオフし（Ｓ７），Ｓ８の処理に移行する。一方，用紙サイズが第２サイズ以下の場合（Ｓ５：ＹＥＳ）には，熱均しローラ８をオンし（Ｓ６），Ｓ８の処理に移行する。熱均しローラ８のオンにより，熱均しローラ８と接する領域では熱が軸方向に移動し，温度の均一化が図られる。

次に，すべての通紙が終了か否かを判断する（Ｓ８）。終了しない場合（Ｓ８：ＮＯ）には，Ｓ２の処理に戻り，Ｓ２以下の処理を繰り返す。終了した場合（Ｓ８：ＹＥＳ）には，本制御を終了する。

本形態の温度制御では，用紙サイズがＢ４Ｔ以下であれば消磁コイル３４をオンし，定着ローラの端部の過昇温を抑制する。すなわち，消磁コイル３４に電力を供給することにより，軸方向の両端部の領域では磁場が消失し，ジュール熱の発生が抑制される。

図７は，定着ローラ１の温度分布を示している。用紙のサイズがＢ４Ｔよりも大きい，すなわち大サイズ紙の連続印字の時は，全加熱領域が通紙領域となるため，過昇温は生じない（図７の大サイズ連続印字時時）。一方，用紙のサイズがＢ４Ｔ，すなわち小サイズ紙の連続印字の時は，消磁コイル３４をオフしたままだと両端部の非通紙領域で過昇温が生じる（図７の消磁コイルＯＦＦ時）。そこで，非通紙領域上に位置する消磁コイル３４をオンし，非通紙領域の磁場を消失させることで非通紙領域での発熱を抑制する。これにより，小サイズ紙の連続印字における端部での過昇温が抑制される（図７の消磁コイルＯＮ時）。

また，本形態の温度制御では，用紙サイズがＡ４Ｔ以下であれば熱均しローラ８をオンし，非通紙領域中であって消磁コイル３４にて磁場が消失しない領域の過昇温を抑制する。すなわち，熱均しローラ８を加圧ローラ２に圧接させることにより，定着ローラ１で発生した熱が熱均しローラ８を介して軸方向に移動し，定着ローラ１の温度が軸方向に均一化される。

図８は，定着ローラ１内の熱の流れを示している。図８に示すように，熱均しローラ８が圧接すると，主として，非通紙領域であって消磁コイル３４による消磁の影響を受けない領域で発生した熱が移動する。そのため，小サイズ紙よりも小さいサイズの通紙であれば，用紙のサイズを特定することなく定着ローラ１の部分的な過昇温が抑制される。なお，消磁コイル３４をオンすると，励磁コイル３１からの発生磁束が中央部に集中する。そのため，中央部の熱エネルギーが増大する。そのため，熱均しローラ８を圧接しても連続通紙枚数を低下させることなく，熱の均一化を図ることができる。

なお，第２のサイズよりもサイズが大きい記録紙を通紙させるときは，熱均しローラ８を加圧ローラ２から離間させている。そのため，熱容量の増加および熱放射面積の増大はない。よって，通紙間隔は短くてよく，連続通紙枚数を低下させることはない。

以上詳細に説明したように本形態の定着装置１００は，電磁誘導加熱方式の定着装置であり，定着ローラ１の外側に，その軸方向に沿って励磁コイル３１を設けることとしている。さらに，定着ローラ１の軸方向の両端部上に消磁コイル３４を設けることとしている。そして，記録紙のサイズが第１サイズ以下であれば，すなわち小サイズ紙の通紙であれば，消磁コイル３４をオンさせることとしている。これにより，非通紙領域の磁場が消滅し，定着ローラ１の非通紙領域の過昇温が抑制される。このとき，熱均しローラ８は離間しており，熱損失は少ない。

また，本形態の定着ローラ１００は，加圧ローラ２に圧接離間可能な熱均しローラ８を付設することとしている。そして，記録紙のサイズが第２サイズ以下であれば，すなわち小サイズ紙よりもさらにサイズが小さい記録紙の通紙であれば，消磁コイル３４をオンさせるとともに熱均しローラ８を加圧ローラ２に圧接させることとしている。これにより，非通紙領域であって磁場が消滅していない箇所の熱が熱均しローラ８を介して軸方向に移動する。すなわち，定着ローラ１の温度が均一化される。そのため，小サイズ紙よりもサイズが小さい記録紙の通紙時であっても，定着ローラ１の過昇温が抑制される。このとき，磁束が中央部に集中していることから，中央部の熱エネルギーは大きい。よって，多種類の用紙サイズに対応するとともに，エネルギー損失が少なく，非通紙領域の過昇温が抑制された定着装置が実現している。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，実施の形態ではレーザプリンタに本発明を適用しているがこれに限るものではない。すなわち，複写機，スキャナ，ＦＡＸあるいはワードプロセッサ等であっても定着装置を備えるものであれば適用可能である。また，カラーに限らず，モノクロ画像専用のものであってもよい。また，タンデム方式であっても，４サイクル方式であってもよい。

また，消磁コイル３４および熱均しローラ８のオンオフ制御は，用紙のサイズの他，用紙の厚み，坪量，用紙の温度，通紙速度等，もしくはそれらの組み合わせによって行ってもよい。例えば，用紙のサイズと坪量のリストに基づいてオンオフの組み合わせを決定してもよいし，さらに用紙の温度や定着ローラ１の端部の温度を基に補正処理を行ってもよい。

また，磁束発生部３は，加熱ローラ１の外側であっても内側であってもよい。実施の形態のように外側に配置されていると，低熱容量化を図ることができ，ウォームアップ時間が短縮される。すなわち，磁束発生部３を内蔵する場合は，その内蔵物も熱容量を増大させる要因となる。そのため，磁束発生部３を外側に設けることで，加熱ローラ１の内部にスポンジローラのような低熱容量材料を入れることができる。

また，実施の形態では，定着ローラを加熱するものであるが，これに限るものではない。例えば，磁束発生部によって加熱される定着ベルトを備え，その定着ベルトと加圧ローラとを対向配置したタイプであってもよい。

実施の形態にかかるプリンタの概略構成を示す図である。 実施の形態にかかる定着装置の概略構成を示す図である。 定着ローラの概略構成を示す断面図である。 加圧ローラの概略構成を示す断面図である。 磁束発生部内の各コイルの概略構成を示す断面図である。 消磁コイルの制御を示すフローチャートである。 定着ローラの温度分布を示すグラフである。 定着装置の熱の流れを示す図である。

符号の説明

１ 定着ローラ（加熱回転体）
２ 加圧ローラ（加圧ローラ）
３ 磁束発生部
３１ 励磁コイル（励磁コイル）
３２ 磁性体コア
３３ コイルボビン
３４ 消磁コイル（消磁コイル）
４ 温度センサ
５ 高周波インバータ
６ 制御回路
８ 熱均しローラ（熱均しローラ）
１００ 定着装置（定着装置）

Claims (2)

1. 記録媒体上の画像を記録媒体に定着させる電磁誘導加熱方式の定着装置において，
   電磁誘導発熱する発熱層を備えた加熱回転体と，
   前記加熱回転体に圧接する加圧ローラと，
   前記加圧ローラに対し，長手方向に沿って対向するとともに圧接離間可能に配設された熱均しローラと，
   前記加熱回転体の軸方向に沿って配置された励磁コイルと，
   前記加熱回転体の軸上の領域うちの，第１のサイズの記録媒体の通紙時に記録媒体が通過しない領域に配置され，前記励磁コイルとは逆向きの磁場を発生させる消磁コイルとを有し，
   記録媒体のサイズが前記第１のサイズ以下であれば，前記消磁コイルに電力を供給し，
   記録媒体のサイズが前記第１のサイズよりも小さいサイズである第２のサイズ以下であれば，前記熱均しローラを前記加圧ローラに圧接させることを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載する定着装置において，
   前記励磁コイルおよび前記消磁コイルは，加熱回転体の外側に位置することを特徴とする定着装置。

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