JP4110047B2

JP4110047B2 - 像加熱装置

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Publication number: JP4110047B2
Application number: JP2003164703A
Authority: JP
Inventors: 大二郎加藤; 岡樹渡辺
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-06-10
Filing date: 2003-06-10
Publication date: 2008-07-02
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、画像形成装置において、記録材上に形成担持させた未定着画像を定着させるための画像加熱定着装置として用いて好適な加熱装置、特に、電磁（磁気）誘導加熱方式の像加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真複写機・プリンタ・ファックス等の画像形成装置における画像加熱定着装置を例にして説明する。
【０００３】
画像形成装置における画像加熱定着装置は、画像形成装置の作像部において電子写真・静電記録・磁束記録等の適宜の画像形成プロセス手段により、加熱溶融性の樹脂などによりなるトナー（顕画剤）を用いて、記録材の面に直接方式若しくは間接（転写）方式で形成した未定着のトナー画像を記録材面に固着画像として加熱定着処理する装置である。
【０００４】
従来、そのような画像加熱定着装置として、熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式の各種装置がある。
【０００５】
ａ．熱ローラ方式
これは、ハロゲンランプ等の熱源を内蔵させて所定の定着温度に加熱・温調した定着ローラ（熱ローラ）と加圧ローラとの回転ローラ対からなり、該ローラ対の圧接ニップ部（定着ニップ部）に被加熱材としての、未定着トナー画像を形成担持させた記録材を導入して挟持搬送させることで、未定着のトナー画像を記録材面に加熱定着する装置である。
【０００６】
しかしながら、この装置は定着ローラの熱容量が大きくて、加熱に要する電力が大きい、ウエイトタイム（装置電源投入時からプリント出力可能状態になるまでの待ち時間）が長い等の問題があった。また、定着ローラの熱容量が大きいため、限られた電力で定着ニップ部の温度を上昇させるためには大きな電力を必要とするという問題があった。
【０００７】
その対策としては、定着ローラの肉厚を薄くして、定着ローラの熱容量を低減することが行われる。しかし、薄くしすぎると強度不足となり、更に、後述するフィルム定着と同様に非通紙部昇温の問題が発生する。
【０００８】
ｂ．フィルム加熱方式
これは、加熱体と、一方の面がこの加熱体と摺動し他方の面が記録材と接して移動するフィルムを有し、加熱体の熱をフィルムを介して記録材に付与して未定着のトナー画像を記録材面に加熱定着処理する装置である（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００９】
このようなフィルム加熱方式の装置は、加熱体として低熱容量のセラミックヒータ等を、フィルムとして耐熱性で薄い低熱容量のものを用いることができて、熱容量が大きい定着ローラを用いる熱ローラ方式の装置に比べて格段に省電力化・ウエイトタイム短縮化が可能となり、クイックスタート性があり、また機内昇温を抑えることができる等の利点がある。
【００１０】
ｃ．電磁誘導加熱方式
これは加熱体として電磁誘導発熱体を用い、該電磁誘導発熱体に磁場発生手段で磁場を作用させて該電磁誘導発熱体に発生する渦電流に基づくジュール発熱で被加熱材としての記録材に熱を付与して未定着のトナー画像を記録材面に加熱定着処理する装置である。
【００１１】
特許文献５には強磁性体の定着ローラを電磁誘導加熱する熱ローラ方式の装置が開示されており、発熱位置を定着ニップ部に近くすることができ、ハロゲンランプを熱源として用いた熱ローラ方式の装置よりも高効率の定着プロセスを達成している。
【００１２】
しかしながら、定着ローラの熱容量が大きいため、限られた電力で定着ニップ部の温度を上昇させるためには大きな電力を必要とするという問題があった。
【００１３】
特許文献６には熱容量を低減したフィルム状の定着ローラを用いた電磁誘導加熱方式の定着装置が開示されている。
【００１４】
しかしながら、熱容量を低減したフィルム状の定着ローラでは、長尺方向（定着ニップ部長手方向）の熱流が阻害されるため、小サイズ記録材を通紙した場合に非通紙部での過昇温（非通紙部昇温）が発生して、フィルムや加圧ローラの寿命を低下させるという問題が発生していた。この非通紙部昇温の問題は前記ｂ項のフィルム加熱方式の装置の場合も同様である。
【００１５】
特許文献７には、定着ローラ（フィルム）の長手方向に関する作用磁束の密度分布を変化せしめる磁束調整手段を有することを特徴とする加熱装置が開示さている。この電磁誘導加熱方式の定着装置により、非通紙部昇温を解決する一つの方法が示された。また、磁束調整手段をモータやソレノイド等の所定の駆動手段にて移動し、定着ローラ（フィルム）の非通紙部の磁束調整を行う手段が開示されている。
【特許文献１】
特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】
特開平２−１５７８７８号公報
【特許文献３】
特開平４−４４０７５号公報
【特許文献４】
特開平４−２０４９８０号公報
【特許文献５】
特公平５−９０２７号公報
【特許文献６】
特開平４−１６６９６６号公報
【特許文献７】
特開平１０−７４００９号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、周知の電磁誘導加熱方式の加熱装置を定着装置として用いた画像形成装置では、次のような問題を抱えている。
【００１７】
磁場発生手段は、供給される交番電流によって交番磁束を発生する。特許文献７においては、磁場発生手段と磁束遮蔽手段が互いに所定のクリアランスを有するように配置されている。このため、この交番磁束が磁束遮蔽手段に作用すると、磁場発生手段との間に斥力が生まれ、該磁束遮蔽手段が振動して、周期的な振動音を発生させるなどの問題があった。
【００１８】
また、定着フィルムの内部で磁束遮蔽手段を移動させる構成では、定着加圧部材（ホルダー）の内面に沿うようにして磁束遮蔽手段が設けられているため、定着加圧力がかかることによりホルダーが変形し、磁束遮蔽手段の動作不良を生じるなどの問題があった。この遮蔽手段の動作不良に伴い、誘導発熱体の被加熱材搬送方向に対して直行方向の発熱分布を適切に制御できず、非通紙部の異常昇温を引き起こすなどの問題があった。
【００１９】
以上、本発明では上記にある問題を解決した、磁束遮蔽手段を用いた電磁誘導発熱方式の像加熱装置を提供するものである。これにより、磁束遮蔽手段の動作不良の改善、及び磁束遮蔽手段の振動に伴う騒音低減を実現した像加熱装置を実現するものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする像加熱装置である。
【００２１】
磁束を生じさせるコイルと、前記コイルを支持するコイルホルダーと、空隙を設けて前記コイルホルダーを内部に有し、前記コイルホルダーから発生した磁束により発熱し、記録材上のトナー像を加熱する回転可能な発熱部材と、前記コイルホルダーに支持され、前記コイルホルダーと前記発熱部材との間を移動して前記コイルから前記発熱部材に向かう磁束を遮蔽し、前記発熱部材の回転軸方向における磁束分布を変化させる磁束遮蔽部材と、前記磁束遮蔽部材に取り付けられ、前記磁束遮蔽部材を回転させる回転可能な駆動伝達部材と、を備え、前記コイルホルダーの外面は円弧形状部を有する像加熱装置において、
前記磁束遮蔽部材は前記発熱部材の回転中心を中心として回転移動し、前記磁束遮蔽部材の内面の形状は、前記回転中心を中心とする前記外面の円弧の半径よりも大きい半径の円弧の形状であり、前記磁束遮蔽部材が前記円弧形状部と前記発熱部材との間を移動する際には、前記磁束遮蔽部材は前記外面でガイドされて移動することを特徴とする像加熱装置。
この構成により、磁束遮蔽部材がコイルホルダーにガイドされる構成であっても、ガイドされる際に磁束遮蔽部材の移動の負荷を小さくすることができる。
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【発明の実施の形態】
［第一の実施例］
（１）画像形成装置例
図１は本実施例における画像形成装置の概略構成模型図である。本例の画像形成装置は転写式電子写真プロセス利用のレーザープリンタである。
【００３４】
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で回転駆動される。
【００３５】
１０２は帯電手段としての帯電ローラであり、回転する感光ドラム１０１の外周面を所定の極性・電位に一様に帯電処理する。
【００３６】
１０３はレーザースキャナであり、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調したレーザー光を出力して、回転する感光ドラム１０１の一様帯電処理面を走査露光Ｌする。これにより感光ドラム面に走査露光パターンに対応した静電潜像が形成される。
【００３７】
１０４は現像装置であり、感光ドラム面の静電潜像をトナー画像として反転現像または正規現像する。
【００３８】
１０５は転写手段としての転写ローラであり、感光ドラム１０１に対して所定の押圧力で接触して転写ニップ部Ｔを形成している。この転写ニップ部Ｔに不図示の給紙機構部から記録材Ｐが所定の制御タイミングにて給送されて転写ニップ部Ｔを挟持搬送されていく。また転写ローラ１０５には所定の制御タイミングで所定の転写バイアスが印加される。これにより、転写ニップ部Ｔを挟持搬送される記録材Ｐの面に感光ドラム１０１面側のトナー画像が順次に静電転写される。
【００３９】
転写ニップ部Ｔを出た記録材Ｐは感光ドラム１０１面から分離されて画像加熱定着装置１００に導入される。画像加熱定着装置１００は導入された記録材Ｐ上の未定着トナー画像を永久固着画像として加熱定着し、該記録材Ｐを排出搬送する。
【００４０】
１０６は感光ドラムクリーニング器であり、記録材分離後の感光ドラム上の転写残トナーを除去する。転写残トナーが除去されて清浄面化された感光ドラム面は繰り返して作像に供される。
【００４１】
（２）定着装置１００
１）装置１００の全体的な構成
定着装置１００は本発明に従う電磁誘導加熱方式の加熱装置である。図２は該定着装置１００の途中部省略の正面模型図、図３は一部の拡大横断面模型図、図４は定着ローラアセンブリの縦断面模型図、図５は磁束発生アセンブリの分解斜視模型図、図６は磁束遮蔽部材の拡大斜視模型図である。
【００４２】
主として図２・図３を参照して、２０は第一の定着部材としての定着ローラアセンブリであり、電磁誘導発熱する誘導発熱体としての円筒状の定着ローラ（スリーブ：記録材上のトナー像を加熱する回転可能な発熱部材）５と、該定着ローラ５の内空に挿入して配設した磁束発生手段としての磁束発生アセンブリ３０を有する。
【００４３】
誘導発熱体としての円筒状の定着ローラ５は、例えば、ニッケル、鉄、強磁性ＳＵＳ、ニッケル−コバルト合金といった強磁性体の例えば厚さ３００μｍほどの薄肉スリーブ単体、あるいは該金属層を含む複合層スリーブであり、その奥側と手前側の端部にそれぞれ滑り環５ａ・５ｂを外嵌固着し、その滑り環５ａ・５ｂ部分を定着装置の奥側と手前側の側板５１・５２に軸受部材５３・５３を介して回転自在に支持させて配設してある。
【００４４】
定着ローラ５は、鉄など強磁性の金属（透磁率の高い金属）を使うことで、磁束発生手段から発生する磁束を金属内部により多く拘束させることができる。すなわち、磁束密度を高くすることができることにより効率的に金属表面に渦電流を発生させられる。
【００４５】
磁束発生アセンブリ３０は定着ローラ５の内空に挿入して、その奥側と手前側の軸部３ａ・３ｂをそれぞれ定着装置の奥側と手前側のホルダー支持部材１１・１２間に固定支持させることで、定着ローラ５内に定着ローラ内面に非接触に所定の間隔をあけて所定の角度姿勢で配設してある。
【００４６】
４０は第二の定着部材としての弾性加圧ローラである。この弾性加圧ローラ４０は、芯金４１と、耐熱性弾性体層４２と、さらには離形性表面層４３からなり、上記定着ローラアセンブリ２０の下側において定着ローラ５に並行に配列して、芯金４１の奥側と手前側の端部を定着装置の奥側と手前側の側板５１・５２間に軸受部材５４・５４を介して回転自在に支持させて配設してある。軸受部材５４・５４は側板５１・５２に対して定着ローラ５に向かう方向に移動可能に配設してあり、この軸受部材５４・５４を不図示の加圧バネ等の付勢手段で押し上げ付勢状態にすることで、弾性加圧ローラ４０を所定の押圧力をもって定着ローラ５の下面部に対して弾性体層４２の弾性に抗して圧接させて所定幅の定着ニップ部（加熱ニップ部）Ｎを形成させている。
【００４７】
Ｇは定着ローラ５の奥側端部に外嵌固着して配設した定着ローラ駆動ギアである。このギアＧに不図示の駆動源側から駆動力が伝達されることで、定着ローラ５が図３において時計方向に所定の周速度にて回転駆動される。この定着ローラ５の回転駆動に伴い、定着ニップ部Ｎにおいて摩擦力で弾性加圧ローラ４０に回転トルクが作用して弾性加圧ローラ４０が従動回転する。
【００４８】
また、磁束発生アセンブリ３０内の後述する励磁コイル１（磁束を生じさせるコイル）に対して電力制御装置１０（励磁回路）から例えば２０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの高周波電流が流されることで発生する磁場（高周波磁界）が誘導発熱体としての定着ローラ５に作用することで定着ローラ５に発生する渦電流による発熱により定着ローラ５が昇温する。この定着ローラ５の温度がサーミスタ等の不図示検温素子で検知され、その検知温度情報が不図示の制御回路部（ＣＰＵ）に入力する。制御回路部は検温素子から入力する定着ローラ５の検知温度が所定の定着温度に維持されるように電力制御装置１０から励磁コイル１に対する通電を制御して定着ローラ５を温調する。
【００４９】
この状態において、定着ニップ部Ｎに対して作像手段部側から未定着トナー画像ｔを形成担持させた被加熱材としての記録材Ｐが導入され、定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていくことで、定着ローラ５の熱と、定着ニップ部Ｎの加圧力で、未定着トナー画像ｔが記録材Ｐの面に定着される。
【００５０】
図２・図４において、Ａは装置に対する記録材（紙）の最大通紙幅であり、非通紙部昇温の起こらない紙サイズ幅（最大通紙サイズ）に対応している。Ｂは紙サイズ幅Ａよりも幅が小さい記録材の通紙幅に対応している。なお、本実施例の装置においては記録材の通紙は中央基準搬送にてなされるものとする。ＢａとＢｂは小サイズ記録材である紙サイズ幅Ｂを通紙したときに生じる非通紙部領域であり、最大通紙幅の記録材の最大通紙幅Ａとの差領域である。
【００５１】
２）磁束発生アセンブリ３０の構成
次に、主として図３〜図６を参照して、磁束発生アセンブリ３０の構成について詳述する。
【００５２】
本実施例における磁束発生アセンブリ３０は、ホルダー（外装ケース体：コイルを保持するコイルホルダー）３、励磁コイル（以下、コイルと略記する）１、中蓋１４、第一の磁性体コア（以下、コアと略記する）２ａ、第二のコア２ｂ、ホルダー蓋４、磁束遮蔽部材６等の組み立て体である。
【００５３】
１）ホルダー３
ホルダー３は、コイル１と第一と第二のコア２ａ、２ｂを保持する機能と、磁束遮蔽部材６を回動自由に支持する機能を具備させたもので、定着ローラ５の内径よりも外径が少し小さい横断面半円弧状樋形である。即ち、コイルホルダー３の外面は円弧形状部を有する。ホルダー３は、内側底面をコイル１を保持する役割を担う保持部３ｃとし、その保持部３ｃの中央部にはホルダー長手に沿って、後述する第一のコア２ａを挿入セットする横長のコア差込み溝穴部３ｄを形成具備させてある。ホルダー３の奥側と手前側の両端部は後述する磁束遮蔽部材６を回動自在に支持するために軸形状３ａ・３ｂ（支持軸部）になっている。
【００５４】
本実施例においてこのホルダー３は耐熱性と機械的強度を兼ね備えたＰＰＳ系樹脂にガラスを添加したものの成形体である。もちろん非磁性である。ホルダー３が磁性材料であると、電磁誘導によりホルダーが発熱し、定着ローラ５の発熱効率が落ちてしまう。
【００５５】
ホルダー３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、フッ素系樹脂などの材質が適している。
【００５６】
２）コイル１
コイル１としては加熱に十分な交番磁束を発生するものでなければならないが、そのためには抵抗成分を低く、インダクタンス成分を高くとる必要がある。コイル１の芯線としては、φ０．１〜０．３の細線を略８０〜１６０本程度束ねたリッツ線を用いている。細線には絶縁被覆電線を用いている。また、第一のコア２ａを周回するようにホルダー３の内側底面の形状に合わせて横長舟形に８〜１２回巻回してコイル１を構成したものが使われる。
【００５７】
この横長舟形のコイル１の中心位置は横長穴部１ｃとしてあり、この横長穴部１ｃは前記ホルダー３の内側底面のコア差込み溝穴部３ｄの外形形状に対応させてある。
【００５８】
上記のコイル１は横長穴部１ｃをホルダー３のコア差込み溝穴部３ｄに対応させて外嵌させた状態にしてホルダー３の内側底面デアルコイル保持部３ｃに嵌め込んでセットされる。１ａ・１ｂは上記コイル１の２本のコイル供給線（引き出しリード線）であり、ホルダー３の奥側の中空パイプ形状（円筒状）の軸部３ａを通してホルダー３の外側に引き出される。
【００５９】
３）中蓋１４
中蓋１４は、磁気的に影響のない樹脂または非磁性金属の成形部材であり、上記のようにコイル１を嵌め込んでセットしたホルダー３の開口部に被せて係止固定される。
【００６０】
この中蓋１４の中央面部は中蓋長手に沿って凹溝部としてあり、この凹溝部の底面中央部は凹溝部長手に沿って横長スリット部１４ａとしてある。この横長スリット部１４ａは、中蓋１４をホルダー３の開口部に所定に被せた状態においてホルダー３の内側底面のコア差込み溝穴部３ｃに対応位置する。中蓋１４をホルダー３の開口部に所定に被せて係止固定した状態においてホルダー３内のコイル１がホルダー３の内底面に押さえ込まれて固定化される。
【００６１】
４）第一のコア２ａと第二のコア２ｂ
第一のコア２ａと第二のコア２ｂには例えばフェライトやパーマロイ等といったトランスのコアに用いられる磁性材料の板状部材が用いられる。
【００６２】
第一のコア２ａはコイル１の中心位置に配置するコアであり、本実施例では最大通紙幅Ａに対応する長さ寸法を有する一枚の横長矩形板である。これを中蓋１４の横長スリット部１４ａからホルダー３のコア差込み溝穴部３ｃに差込むことでコイル１の中心位置に配置させている。
【００６３】
第二のコア２ｂは中蓋１４の外側に配置されて第一のコア２ａ（垂直部）と横断面ほぼＴ字型コアを構成している。
【００６４】
第一と第二のコア２ａ・２ｂは、フェライト等の高透磁率残留磁束密度の低いものを用いると良いが、磁束を発生できるものであれば良く、特に規定するものではない。本発明はコア２ａ・２ｂの形状・材質を規定するものではなく、第一のコア２ａ及び第二のコア２ｂを一体成形でＴ字型にしても本発明の効果を得ることができる。
【００６５】
５）ホルダー蓋４
ホルダー蓋４は、磁気的に影響のない樹脂または非磁性金属の成形部材であり、上記のよう第二のコア２ａ・２ｂをセットした中蓋１４に被せて係止固定される。このホルダー蓋４の取り付けにより第二のコア２ｂが外れ止めされる。
【００６６】
６）磁束遮蔽部材６
磁束遮蔽部材６は横断面円弧状の横長薄板部材であり、後述するように、紙サイズに応じた遮蔽部が変化している形状である。この磁束遮蔽部材６の材質は、非磁性かつ良電気導電性の物質、例えば、アルミニウム、銅、マグネシウム、銀などの合金である。
【００６７】
磁束遮蔽部材６は、上述したホルダー３、コイル１、中蓋１４、第一のコア２ａ、第二のコア２ｂ、ホルダー蓋４の組み立て体の外側に、その両端側をホルダー３の両端軸部３ａ・３ｂに対して回転自由に支持させて配設してある。即ち、磁束遮蔽部材６の両端部はコイルホルダー３の両端で支持されている。
【００６８】
本実施例では、磁束遮蔽部材６の奥側端部と手前側端部のそれぞれにフランジ部（端板部）６ｇと６ｈを具備させ、その両フランジ部にそれぞれ穴部６ａと異形穴部６ｂを具備させてある。またその両フランジ部の外面側に各穴部を中にして略１８０°対向位置に２つ突起部６ｆ・６ｆを具備させてある。
【００６９】
奥側フランジ部６ｇの穴部６ａは２つ突起部６ｆ・６ｆを結ぶ母線に対し略垂直方向に長丸穴形状を成している。その長丸穴部６ａの長軸方向の一端側縁部に切欠き部６ｃを具備させてある。
【００７０】
手前側フランジ部６ｈの異形穴部６ｂも２つ突起部６ｆ・６ｆを結ぶ母線に対し略垂直方向に長丸穴形状を成している。
【００７１】
そして、磁束遮蔽部材６の奥側フランジ部６ｇは、長丸穴部６ａをホルダー３の奥側軸部３ａに外嵌させ、次いで同じくこの奥側軸部３ａにブッシュ８を外嵌させ、さらにそのブッシュ８に磁束遮蔽部材駆動ギヤ７（磁束遮蔽部材を回転させる回転可能な駆動伝達部材）を回転自由に外嵌させ、該ギヤ７の円筒部７ａを上記奥側フランジ部６ｇの長丸穴部６ａに嵌入させることで、ギヤ７の円筒部７ａに嵌合支持させてある。ブッシュ８はギヤ７との摺動性の良い部材である。
【００７２】
この場合、ギヤ７の円筒部７ａに設けた突起部７ｂ（図５）を上記奥側フランジ部６ｇの長丸穴部６ａに設けた切り欠き部６ｂに嵌合させた状態で、ギヤ７の円筒部７ａを上記奥側フランジ部６ｇの丸長穴部６ａに嵌入させる。そしてギヤ７の円筒部７ａの突起部７ｂ側とは反対側においてバネ等の弾性部材１３を弾性に抗して撓めて両端部をそれぞれ上記２つの突起部に引っ掛けて係止させて、弾性部材１３をギヤ７の円筒部７ａに対して弾性的に腹当て状態にして配設する。これにより磁束遮蔽部材６には弾性部材１３の撓み反力でホルダー３に対して半径中心方向に付勢力が作用する。即ち、磁束遮蔽部材６をホルダー３の側に付勢する付勢手段１３を有する。ブッシュ８とギヤ７は止め輪で軸部３ａから抜け止めている。
【００７３】
磁束遮蔽部材６の手前側フランジ部は、このフランジ部に設けた異形穴部４ｃを、ホルダー３の手前側軸部３ｂに外嵌させたブッシュ９に外嵌支持させてある。そして穴部４ｃの異形側においてバネ等の弾性部材１３を弾性に抗して撓めて両端部をそれぞれ上記２つの突起部６ｆ・６ｆに引っ掛けて係止させて、弾性部材１３をブッシュ９に対して弾性的に腹当て状態にして配設する。これにより磁束遮蔽部材６には弾性部材１３の撓み反力でホルダー３に対して半径中心方向に付勢力が作用する。なお、ブッシュ９は止め輪で軸部３ｂから抜け止めている。ブッシュ９は磁束遮蔽部材６との摺動性の良い部材である。
【００７４】
磁束遮蔽部材駆動ギヤ７、ブッシュ８，９の材質は、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、フッ素系樹脂などの材質が適している。中でも特に摺動性の良いポリアミドイミド系樹脂、ＰＦＡ系樹脂、ＰＥＥＫ系樹脂等を用いると良い。
【００７５】
而して、ホルダー３、コイル１、中蓋１４、第一のコア２ａ、第二のコア２ｂ、ホルダー蓋４、磁束遮蔽部材６等の組み立て体である上記の磁束発生アセンブリ３０を、装置の奥側と手前側の側板５１・５２間に軸受部材５３・５３を介して回転自在に支持させて配設した定着ローラ５の内空に挿入し、該磁束発生アセンブリ３０側のホルダー３の奥側と手前側の軸部３ａ・３ｂをそれぞれ定着装置の奥側と手前側のホルダー支持部材１１・１２間に固定支持させることで、定着ローラ５内に定着ローラ内面に非接触に所定の間隔をあけて所定の角度姿勢で配設する。即ち、定着ローラ５は空隙を設けてホルダー３を内部に有する。
【００７６】
本実施例では、図３のように、第一のコア２ａが定着ニップ部Ｎよりも定着ローラ回転方向上流側において斜めほぼ４５°下向きになる角度姿勢にて磁束発生アセンブリ３０を定着ローラ５内に定着ローラ内面に非接触に定着ローラ５とほぼ同心に配設してある。即ち、ホルダー３の支持軸部３ａ・３ｂの中心と定着ローラ５の中心は同軸線上にある。また、定着ローラ５の内径は、磁束遮蔽部材６の内面の円弧形状の円弧の半径よりも大きい。
【００７７】
本実施例では、この磁束発生アセンブリ３０の配設角度姿勢を、磁束発生アセンブリ３０側のホルダー３の手前側の軸部３ｂと手前側のホルダー支持部材１２とがＤ字形状（Ｄカット）で嵌合する構成にすることで、磁束発生アセンブリ３０のホルダー３を定着ローラ５内において定着ローラ円周方向において位置決めして設定して固定維持させている。
【００７８】
ホルダー３の奥側の軸部３ａは、コイル１へ電力を供給しているコイル供給線１ａ・１ｂのガイドを兼ねた形状をしている。該軸部３ａを中空パイプ形状にすることで、その内部を通してコイル供給線１ａ・１ｂを引き出し、電力制御装置１０と接続して電力を供給する構成になっている。
【００７９】
定着ローラ５が回転駆動され、これに伴い加圧ローラ４０が従動回転し、また、磁束発生アセンブリ３０のコイル１に電力制御装置１０から高周波電流が流されることにより、コイル１に磁場（高周波磁界）が発生する。この発生磁場の交流磁束が、コイル１の中心位置に配置された磁路形成部材としての第一のコア２ａから、該第一のコア２ａと横断面ほぼＴ字型コアを構成している第二のコア２ｂで二つの経路に分岐され、誘導発熱体である定着ローラ５の金属層を通過して、再び第一のコア２ａを経由してコイル１に戻る経路の閉磁路が形成される。この閉磁路中の定着ローラ５の金属層において磁場の作用で発生する渦電流による発熱により定着ローラ５が昇温する。この定着ローラ５の温度が不図示のサーミスタ等の検温素子で検知され、その検知温度情報が制御回路部に入力する。制御回路部は検温素子から入力する定着ローラ５の検知温度が所定の定着温度に維持されるように電力制御装置１０からコイル１に対する通電を制御して定着ローラ５を温調する。
【００８０】
磁束遮蔽部材６はコイル１と第一と第二のコア２ａ・２ｂからなる磁束発生手段から誘導発熱体である定着ローラ５の長手方向に沿う作用磁束を調整し、定着ローラ５の長手方向に関する発熱分布を変化させる役目をするものであり、定着ローラ５の長手方向の磁束調整のために、磁束遮蔽部材６は、磁束遮蔽部材駆動ギヤ７が不図示の駆動手段によって所定の制御角度で回動駆動されることで、ホルダー３の外回りをホルダー３の奥側と手前側の軸部３ａ・３ｂを中心に定着ニップ部Ｎの記録材非通紙部領域に応じて、磁束発生手段と定着ローラ５の内面との間に２値以上で段階的に移動停止される。
【００８１】
すなわち、磁束遮蔽部材駆動ギヤ７が回動されると、このギヤ７側の突起部７ｂと磁束遮蔽部材６側の切り欠き部６ｂが嵌合していることでその回動力が磁束遮蔽部材６に伝達されて磁束遮蔽部材６がホルダー３の外回りをホルダー３の奥側と手前側の軸部３ａ・３ｂを中心に第１の間欠歯車６に同期して図３において矢印ａの時計方向に回動する。
【００８２】
図５・図６に示すように、磁束遮蔽部材６は、紙サイズに応じた遮蔽部が変化している形状である。また、磁束遮蔽部材６は、紙サイズに対応した対応した角度分だけ磁束遮蔽部材６の駆動手段により、磁束遮蔽部材６の変化している形状の遮蔽部６ｄ・６ｅを、第一のコア２ａの対向部に回動移動する。第一のコア２ａから定着ローラ５へと通る磁束線を遮蔽することで、遮蔽部４ｃ、４ｄに対応した定着ローラ５の非通紙部Ｂａ・Ｂｂに対応する部分の発熱を緩和し、異常温度昇温（非通紙部昇温）を防止する。
このように、磁束遮蔽部材６は、ホルダー３と定着ローラ５との間に設けられ、コイル１から定着ローラ５に向かう磁束を遮蔽し、定着ローラ５の回転軸方向における磁束分布を変化させる部材である。
【００８３】
例えば、非通紙部昇温の起こらない最大サイズ記録材である紙サイズ幅Ａ（最大通紙サイズ）よりも小さい紙サイズ幅Ｂの磁束調整が可能である。メートル系の紙サイズであれば、紙サイズ幅ＡをＡ４幅（２９７ｍｍ）、紙サイズ幅ＢをＡ４Ｒ幅（２１０ｍｍ）とする。この遮蔽部の幅をどの紙サイズに対応させるかは、画像形成装置の仕様によって決められる。
【００８４】
前述したように、バネ等の弾性部材１３は、磁束遮蔽部材６の両端部に設けた突起部６ｆ・６ｆに掛け、磁束遮蔽部材駆動ギヤ７の円筒部７ａとブッシュ９を介して磁束遮蔽部材６を支持している。また、磁束遮蔽部材６の一方のフランジ部６ｇの穴部６ａは、突起部６ｆを結ぶ母線に対し略垂直方向に長丸穴形状を成していて、ホルダー３の半径中心方向に付勢力が作用するように構成される。他方のフランジ部６ｈの異形穴部６ｂも同様に突起部６ｆを結ぶ母線に対し略垂直方向に長丸穴形状を成していているため、磁束遮蔽部材６は、ホルダー３に対して半径中心方向に付勢力が作用する。
【００８５】
図７は、ホルダー３と磁束遮蔽部材６が弾性部材１３で付勢されつつ且つ回動する様子を示した図である。
【００８６】
図７の（ａ）は、磁束遮蔽部材６が磁束発生手段から退避する状態（第１切換え状態）である。先述したように、弾性部材１３は、磁束遮蔽部材６の両端部に設けた突起部６ｆ・６ｆに掛けられており、磁束遮蔽部材駆動ギヤ７の円筒部７ａを介して図中のＸ方向へ引き込まれる。さらに、磁束遮蔽部材６の端部のフランジ部６ｇ（６ｈ）に設けた長丸穴６ａ（６ｂ）に沿って、ホルダー３の支持軸３ａの半径中心方向に向かって移動し、磁束遮蔽部材駆動ギヤ７の突起部７ｂと磁束遮蔽部材６の切欠き部６ｃが突き当たる所定の位置にてホルダー３と磁束遮蔽部材６との相対位置関係が位置決めされる。
【００８７】
従って、磁束遮蔽部材６が紙サイズに対応した角度分だけａ方向に回動した状態において、ホルダー３に磁束遮蔽部材６を積極的に付勢して磁束遮蔽部材６をホルダー３に当接支持Ｎ１（図７の（ｂ））、Ｎ２（図７の（ｃ））させてホルダー３と定着ローラ５との間に回動位置する構成にする。即ち、磁束遮蔽部材６は定着ローラ５の回転中心を中心として回転移動し、磁束遮蔽部材６の内面の形状は、定着ローラ５の回転中心を中心とする定着ローラ５の外面の円弧の半径よりも大きい半径の円弧の形状であり、磁束遮蔽部材６がホルダー３の外面の円弧形状部と定着ローラ５との間を移動する際には、磁束遮蔽部材６は、コイルホルダー３の外面でガイドされて移動する。これにより、磁束発生手段から受ける交番磁束による外力は、該付勢力によって打ち消され、磁束遮蔽部材６の振動音を発生させることがなくなった。また、上述したように、磁束遮蔽部材６の穴部６ａ及び異形穴部６ｂのように長丸穴の長手方向に対して、弾性部材１３にて磁束遮蔽部材６を付勢するため、付勢に関わる部品の量産性のばらつきに影響を受けることなく、ホルダー３に安定した不勢力を付与することが可能となる。
【００８８】
また、ホルダー３と磁束遮蔽部材６との当接部に該当する遮蔽部６ｄ、６ｅの内径ｒ１と、ホルダー円筒部の外径ｒ２の関係はｒ１＞ｒ２になるよう定めた。これによって、ホルダー３と磁束遮蔽部材６は、線接触にて付勢回転支持されるため、両者の摺動性が良好となり磁束遮蔽部材６の動作不良を生じることがなくなった。
【００８９】
これについて今少し詳述すると、図３において、誘導発熱体である定着ローラ５は第１の回転中心ＯＡを中心として回転する、内径ｒ３からなる円筒部材である。また図３・図７において、ホルダー３の磁束発生手段保持部３ｃ部分は定着ローラ５と同軸ＯＡの外径ｒ２なる断面形状を成す略円筒状の形状を有する。そして磁束遮蔽部材６は前記第１の回転中心ＯＡとはδ偏心（中心間距離）した第２の回転中心ＯＢを中心とした、内径ｒ１からなる断面形状を成す略円弧状の形状を有し、上記の定着ローラ５の内径ｒ３と、ホルダー３の磁束遮蔽部材当接面の内径ｒ１と、ホルダーの磁束遮蔽部材当接面の外径ｒ２の関係が
ｒ３＞ｒ１＞ｒ２
であり、且つ第１の回転中心ＯＡと第２の回転中心ＯＢの中心間距離δは、
ｒ１−ｒ２＜δ
に定めてある。
【００９０】
次いで、磁束遮蔽部材６の作用について説明する。図８の（ａ）〜（ｃ）は上記図７の（ａ）〜（ｃ）に対応している。
【００９１】
図８の（ａ）は、磁束遮蔽部材６が磁束発生手段から退避する状態（第１切換え状態）である。これは、非通紙部昇温の起こらない紙サイズ幅Ａにおける磁束遮蔽部材６の静止位置に該当し、磁気回路Ｊａに影響の少ない範囲に待機している。この磁束遮蔽部材６の待機位置においては、紙サイズ幅Ａの全域幅で定着が可能である。
【００９２】
また、図８の（ａ）の状態から、磁束遮蔽部材駆動ギヤ７に与えた駆動により、磁束遮蔽部材６が回転を開始し、図８の（ｂ）のようにホルダー３と磁束遮蔽部材６が摺動回転しつつ、遮蔽部６ｄ，６ｅがコア２ａと対向する位置に移動した図８の（ｃ）の位置に所定のタイミングにて停止する（第２切換え状態）。これは、非通紙部昇温の起こる紙サイズＢにおける磁束遮蔽部材６の静止位置に該当し、磁気回路上に移動して磁束の流れを阻害する。非通紙部の幅Ｂａ，Ｂｂの磁気回路Ｊｂからも、紙サイズ幅Ｂの非通紙部の幅Ｂａ（またはＢｂ）の定着部を通る磁束は、図８の（ａ）に比べて小さくなっていることが分かる。これにより、幅Ｂａ，Ｂｂの範囲では電磁誘導による発熱が減少し、非通紙部昇温を抑えることが出来る。尚、このときは紙サイズＢが定着可能領域となる。また、図８の（ｃ）の磁束遮蔽位置において、磁束遮蔽部材６が弾性部材（付勢部材）１３によって図７の（ｃ）のＮ２のようにホルダー３と当接するよう支持されるため、磁束遮蔽部材６に作用する磁束発生手段から受ける交番磁束による磁束遮蔽部材６の振動音を抑制することが可能となる。
【００９３】
ここで、磁束遮蔽部材６の磁束遮蔽部は、上記実施例の小紙サイズ幅Ｂの１段階に限ったものではなく、図９に示すように、非通紙部昇温が起こるサイズによって、その都度、遮蔽部を紙サイズ幅Ｂ、Ｃのように段階的に変化させて設けることが可能であり、磁束遮蔽効果は同様に得ることができる。
【００９４】
［第二の実施例］
次いで、第二の実施例である、ホルダー３と磁束遮蔽部材６の付勢摺動手段について図１０・図１１に基づき説明する。
【００９５】
図１０において、磁束遮蔽部材６の遮蔽部６ｄ（６ｅ）に該当する円筒部の内面に、円周方向に沿って磁束遮蔽部材リブ６ｉを設けた。この磁束遮蔽部材リブ６ｉは図示しない弾性部材によってホルダー３の円筒部に付勢支持することで構成される。従って、ホルダー３と磁束遮蔽部材リブ６ｉとが当接するよう支持されるため、磁束遮蔽部材６は振動音を抑制することが可能となる。更に、上記リブ６ｉを設けない磁束遮蔽部材の回動手段に比べ、ホルダーとの接触面積が減少するため、より摺動性が向上し、磁束遮蔽部材６の動作不良が生じない構成を実現できる。
【００９６】
また、図１１に示すようにホルダー３の円筒外周面に磁束遮蔽部材６の遮蔽部６ｄ（６ｅ）と略対向する位置に円周方向リブ３ｅを設け、磁束遮蔽部材６と付勢支持しても同様の摺動性の効果が得られる。即ち、ホルダー３は、磁束遮蔽部材６との当接面側に突起部３ｅを有し、該突起部３ｅにおいて磁束遮蔽部材６をガイドする。
【００９７】
尚、ホルダー３または磁束遮蔽部材６に設けた上記リブ６ｉまたは３ｅの配設する位置、長さ、個数については特に限定するものではない。
【００９８】
以上説明した第一や第二の実施例によれば、磁束発生手段１・２を保持固定するホルダー３に回転可能に配置したされた磁束遮蔽部材６を付勢支持し、且つ該ホルダー３と磁束遮蔽部材６の当接面に該当する各々の形状を上記に示す所定の関係に適宜構成することにより、磁束発生手段１・２から磁束遮蔽部材６に作用する交番に磁束に伴う、磁束遮蔽部材６の振動音を抑制し、且つ該ホルダー３と磁束遮蔽部材６との摺動性を向上させ、磁束遮蔽部材６の動作不良を起こすことなく、紙サイズに対応した、適切な磁束遮蔽部材６の回転駆動を付与することが可能となった。従って、騒音低減による品質向上、また、動作不良の回避に伴い磁束遮蔽部材６の回転移動を安定化させることで、誘導発熱体の非通紙部昇温を適切に制御することが可能となった。
【００９９】
［その他］
１）本発明の加熱装置において、誘導発熱体の形態は実施例の回転ローラ（スリーブ）体に限られず、ベルトなどの他の回転体、走行移動されるウエブ体、あるいは固定の部材にすることもできる。
【０１００】
２）また、磁束発生手段による誘導発熱体の誘導加熱は実施例の内部加熱方式に限られず、磁束発生手段を誘導発熱体の外側に配設した外部加熱方式にすることもできる。
【０１０１】
３）被加熱材を片側基準で搬送する装置にも本発明は適用できる。
４）本発明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に定着せしめる仮定着装置、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。
【０１０２】
以上、本発明の様々な例と実施例が示され説明されたが、当業者であれば、本発明の趣旨と範囲は本明細書内の特定の説明と図に限定されるのではなく、本願特許請求の範囲に全て述べられた様々の修正と変更に及ぶことが理解されるであろう。
【０１０３】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、磁束遮蔽手段の動作不良の改善、及び磁束遮蔽手段の振動に伴う騒音低減を実現した、磁束遮蔽手段を用いた電磁誘導発熱方式の像加熱装置を実現することができる。磁束遮蔽部材がコイルホルダーにガイドされる構成であっても、ガイドされる際に磁束遮蔽部材の移動の負荷を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置例の概略構成模型図
【図２】定着装置（電磁誘導加熱方式の像加熱装置）の途中部分省略の正面模型図
【図３】一部の拡大断面模型図
【図４】定着ローラアセンブリの縦断面模型図
【図５】磁束発生アセンブリの分解斜視模型図
【図６】磁束遮蔽部材の拡大斜視模型図
【図７】ホルダーと磁束遮蔽部材が弾性部材で付勢されつつ且つ回動する様子を示した図
【図８】磁束遮蔽部材の回動説明図
【図９】磁束遮蔽部材の他の構成例の拡大斜視模型図
【図１０】第二の実施例における要部の拡大斜視模型図（その１）
【図１１】第二の実施例における要部の拡大斜視模型図（その２）
【符号の説明】
１・・コイル、２・・コア、３・・ホルダー、３ａ、３ｂ・・支持軸、３ｃ・・保持部、３ｅ・・ホルダーリブ、４・・ホルダー蓋、５・・定着ローラ、６・・磁束遮蔽部材、６ａ・・穴部、６ｂ・・異形穴部、６ｃ・・切り欠き、６ｄ・・遮蔽部、６ｅ・・遮蔽部、６ｆ・・突起部、６ｉ・・磁束遮蔽部材リブ、７・・磁束遮蔽部材駆動ギヤ、７ａ・・円筒部、７ｂ・・突起部、８・・ブッシュ、９・・ブッシュ、１０・・電力制御装置、１ａ，１ｂ・・コイル供給線、１１・・ホルダー支持板、１２・・ホルダー支持部材、１３・・弾性部材、Ｊａ、Ｊｂ・・磁気回路

Claims

磁束を生じさせるコイルと、前記コイルを支持するコイルホルダーと、空隙を設けて前記コイルホルダーを内部に有し、前記コイルホルダーから発生した磁束により発熱し、記録材上のトナー像を加熱する回転可能な発熱部材と、前記コイルホルダーに支持され、前記コイルホルダーと前記発熱部材との間を移動して前記コイルから前記発熱部材に向かう磁束を遮蔽し、前記発熱部材の回転軸方向における磁束分布を変化させる磁束遮蔽部材と、前記磁束遮蔽部材に取り付けられ、前記磁束遮蔽部材を回転させる回転可能な駆動伝達部材と、を備え、前記コイルホルダーの外面は円弧形状部を有する像加熱装置において、
前記磁束遮蔽部材は前記発熱部材の回転中心を中心として回転移動し、前記磁束遮蔽部材の内面の形状は、前記回転中心を中心とする前記外面の円弧の半径よりも大きい半径の円弧の形状であり、前記磁束遮蔽部材が前記円弧形状部と前記発熱部材との間を移動する際には、前記磁束遮蔽部材は前記外面でガイドされて移動することを特徴とする像加熱装置。
前記発熱部材の内径は、前記磁束遮蔽部材の内面の円弧形状の円弧の半径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
前記磁束遮蔽部材を前記コイルホルダーの側に付勢する付勢手段を有する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。
前記磁束遮蔽部材の両端部は前記コイルホルダーの両端で支持されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の像加熱装置。
前記コイルホルダーは、前記磁束遮蔽部材との当接面側に突起部を有し、前記突起部において前記磁束遮蔽部材をガイドすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の像加熱装置。