(57)【要約】【課題】励磁コイルによる磁束の発散を抑制すると共に、幅狭の用紙の連続通紙による紙幅外領域の過昇温を適切に抑制することができるようにする。【解決手段】加熱ローラ２１の最大加熱領域の全体に渡って延在し、加熱ローラに鎖交する磁束を発生する励磁コイル３１と、この励磁コイルにより発生する磁束を加熱ローラに導く磁路を形成し、加熱ローラの軸方向に離間して配列された複数のアーチコア３４と、最小加熱領域の外側の発熱抑制領域にあるアーチコアに沿って設けられて、そのアーチコアの磁路としての機能を低下させるためのキャンセルコイル３５〜３７と、このキャンセルコイルの両端を結ぶ通電路を開閉してそのキャンセルコイルの作動状態と非作動状態とを切り替えるスイッチ４１〜４３と、加熱ローラと相反する側への磁束の発散を抑制する導電性材料からなる磁気遮蔽板３９とを有するものとする。【選択図】図２
2010204265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転加熱体を電磁誘導作用により発熱させる誘導加熱ユニットであって、
前記回転加熱体の最大加熱領域の全体に渡って延在し、前記回転加熱体に鎖交する磁束を発生する励磁コイルと、
この励磁コイルにより発生する磁束を前記回転加熱体に導く磁路を形成し、前記回転加熱体の軸方向に離間して配列された複数のコア部材を備えた磁性体コアと、
最小加熱領域の外側の発熱抑制領域にある前記コア部材に沿って設けられて、そのコア部材の磁路としての機能を低下させるキャンセルコイルと、
このキャンセルコイルの両端を結ぶ通電路を開閉してそのキャンセルコイルの作動状態と非作動状態とを切り替えるスイッチと、
前記回転加熱体と相反する側への磁束の発散を抑制する導電性材料からなる磁気遮蔽板とを有することを特徴とする誘導加熱ユニット。
【請求項２】
前記キャンセルコイルは、通紙される用紙サイズごとの通紙幅を基準にして発熱抑制領域を分割した複数の分割領域にそれぞれ対応するように前記回転加熱体の軸方向に複数設けられ、
前記スイッチは、通紙される用紙サイズに応じて各分割領域にある前記キャンセルコイルごとにその作動状態と非作動状態との切り替えが行われるように設けられたことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱ユニット。
【請求項３】
前記励磁コイルが、これにより発生する磁界が最小加熱領域においてその外側の発熱抑制領域より強くなるように設けられると共に、前記コア部材が、前記励磁コイルにより発生する磁束を前記回転加熱体に導く磁路効果が発熱抑制領域において最小加熱領域より大きくなるように設けられて、前記回転加熱体の発熱量が軸方向に均一になるようにしたことを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載の誘導加熱ユニット。
【請求項４】
前記コア部材における前記回転加熱体の軸方向の配置間隔が、最小加熱領域においてその外側の発熱抑制領域より広く設定されたことを特徴とする請求項３に記載の誘導加熱ユニット。
【請求項５】
前記コア部材は、前記励磁コイルにおける前記回転加熱体の周方向の中心部と周方向の一方の端部との間を周方向に延在するように設けられ、最小加熱領域において千鳥配置されたことを特徴とする請求項４に記載の誘導加熱ユニット。
【請求項６】
前記励磁コイルは、最大加熱領域の両端の折り返し部間で導線を往復させて形成された大巻線部と、最小加熱領域の両端の折り返し部間で導線を往復させて形成された小巻線部とを有し、この大巻線部と小巻線部とが、１条の導線束を巻き回すことで形成されたことを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の誘導加熱ユニット。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の誘導加熱ユニットを備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項８】
請求項７に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転加熱体を電磁誘導作用により発熱させる誘導加熱ユニット並びにこれを備えた定着装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスにより用紙に画像を形成する画像形成装置（プリンタ、ファクシミリ装置、複写機、及び複合機など）では、感光体から用紙上に転写された未定着のトナーを熱と圧力の作用により用紙に定着させる定着装置が設けられている。この定着装置では、近年、加熱ローラなどの加熱体を電磁誘導作用で生じる渦電流によるジュール熱で加熱する電磁誘導加熱方式によるものが省エネルギーの観点から注目されている。
【０００３】
また、画像形成装置では各種の寸法の用紙が用いられるが、最大通紙幅より幅狭の用紙が連続通紙されると、定着装置の加熱体において、その用紙が通過する紙幅領域の外側の紙幅外領域では用紙との接触により熱が奪われないため、紙幅領域との間の温度差が徐々に拡大し、紙幅領域が温度制御により所定の定着温度に保持されるのに対して、紙幅外領域は定着温度を超えて上昇する過昇温が発生する。この紙幅外領域での過昇温は、構成部材に熱的損傷を与え、また紙幅外領域に過昇温が発生した後に、大サイズの用紙が通紙されると、加熱体の紙幅外領域の過昇温部分にトナーが焼きついてしまい、ホットオフセットなどの定着不良を招くことから、望ましくない。
【０００４】
このような加熱体の紙幅外領域の過昇温を防止するには、幅狭の用紙の通紙時に紙幅外領域で加熱体の発熱を抑制するようにすれば良く、このような加熱体の発熱を部分的に抑制する技術として、磁性体コアを通過する磁束を打ち消すように作用するキャンセルコイルを、発熱を抑制したい領域に位置する磁性体コアに巻き付けて、磁性体コアの磁路としての機能を低下させるようにしたものが知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−８６２０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかるに、前記の特許文献１に開示された従来の技術では、キャンセルコイルにより磁性体コアの磁路としての機能を低下させた場合に磁束が広範囲に発散して周辺部材が発熱するという課題の解決を目的として、回転加熱体を半円弧状に覆うように設けられた励磁コイルの全幅に渡るように設けられた磁性体コアにおいて左右対称的に１対の磁路が形成される部分の一方にキャンセルコイルを設けて、１対の磁路の一方のみをキャンセルコイルにより機能を低下させるようにしているが、このような構成では、他方の磁路が有効に機能し、また発散した磁束に応じた磁束が回転加熱体に鎖交するため、回転加熱体の発熱を十分に抑制することができないという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、励磁コイルによる磁束の発散を抑制すると共に、幅狭の用紙の連続通紙による紙幅外領域の過昇温を適切に抑制することができるように構成された誘導加熱ユニット並びにこれを備えた定着装置及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の誘導加熱ユニットは、回転加熱体を電磁誘導作用により発熱させる誘導加熱ユニットであって、前記回転加熱体の最大加熱領域の全体に渡って延在し、前記回転加熱体に鎖交する磁束を発生する励磁コイルと、この励磁コイルにより発生する磁束を前記回転加熱体に導く磁路を形成し、前記回転加熱体の軸方向に離間して配列された複数のコア部材を備えた磁性体コアと、最小加熱領域の外側の発熱抑制領域にある前記コア部材に沿って設けられて、そのコア部材の磁路としての機能を低下させるキャンセルコイルと、このキャンセルコイルの両端を結ぶ通電路を開閉してそのキャンセルコイルの作動状態と非作動状態とを切り替えるスイッチと、前記回転加熱体と相反する側への磁束の発散を抑制する導電性材料からなる磁気遮蔽板とを有する構成とする。
【０００８】
また、本発明の定着装置は、前記のように構成された誘導加熱ユニットを備えた構成とする。
【０００９】
また、本発明の画像形成装置は、前記のように構成された定着装置を備えた構成とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、キャンセルコイルによりコア部材の磁路としての機能を低下させることができるため、このキャンセルコイルが配置された発熱抑制領域において、励磁コイルによる磁束が回転加熱体に効率良く導かれなくなり、回転加熱体の発熱を抑制することができる。そして、磁気遮蔽板により回転加熱体と相反する側への磁束の発散が抑制されるため、磁束の発散による周辺部材の発熱を抑えることができ、さらに磁気遮蔽板により磁束の発散が抑制されるのに応じて回転加熱体に鎖交する磁束も低減するため、回転加熱体の発熱をより一層抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、回転加熱体を電磁誘導作用により発熱させる誘導加熱ユニットであって、前記回転加熱体の最大加熱領域の全体に渡って延在し、前記回転加熱体に鎖交する磁束を発生する励磁コイルと、この励磁コイルにより発生する磁束を前記回転加熱体に導く磁路を形成し、前記回転加熱体の軸方向に離間して配列された複数のコア部材を備えた磁性体コアと、最小加熱領域の外側の発熱抑制領域にある前記コア部材に沿って設けられて、そのコア部材の磁路としての機能を低下させるキャンセルコイルと、このキャンセルコイルの両端を結ぶ通電路を開閉してそのキャンセルコイルの作動状態と非作動状態とを切り替えるスイッチと、前記回転加熱体と相反する側への磁束の発散を抑制する導電性材料からなる磁気遮蔽板とを有する構成とする。
【００１２】
これによると、スイッチを閉じることで、コア部材を通る磁束によりキャンセルコイルに誘導電流が流れ、この誘導電流により発生する逆向きの磁束が励磁コイルによる元の磁束を打ち消すように作用するため、コア部材を通過する磁束が低減して、コア部材の磁路としての機能を低下させることができる。このため、キャンセルコイルが配置された発熱抑制領域において、回転加熱体に磁束が効率良く導かれなくなるため、回転加熱体の発熱を抑制することができる。そして、キャンセルコイルによりコア部材の磁路機能を低下させることで、励磁コイルにより発生した磁束がコア部材を通らずに周囲に発散するが、磁気遮蔽板により回転加熱体と相反する側への磁束の発散が抑制されるため、磁束の発散による周辺部材の発熱を抑えることができる。さらに、磁気遮蔽板により磁束の発散が抑制されるのに応じて回転加熱体に鎖交する磁束も低減するため、回転加熱体の発熱をより一層抑えることができる。
【００１３】
この場合、磁気遮蔽板は、例えば回転加熱体の周方向に延在する磁性体コアに沿って湾曲した形状に形成するなどして、励磁コイル及び磁性体コアの前記回転加熱体と相反する側を略全体的に覆うように設けられた構成とすると良い。
【００１４】
前記課題を解決するためになされた第２の発明は、前記第１の発明において、前記キャンセルコイルは、通紙される用紙サイズごとの通紙幅を基準にして発熱抑制領域を分割した複数の分割領域にそれぞれ対応するように前記回転加熱体の軸方向に複数設けられ、前記スイッチは、通紙される用紙サイズに応じて各分割領域にある前記キャンセルコイルごとにその作動状態と非作動状態との切り替えが行われるように設けられた構成とする。
【００１５】
これによると、簡単な構成で、キャンセルコイルの作動領域を用紙サイズごとの紙幅外領域に対応して細かく制御することができる。このため、種々のサイズの用紙の連続通紙による紙幅外領域の過昇温をより一層適切に抑制することができる。
【００１６】
前記課題を解決するためになされた第３の発明は、前記第１・第２の発明において、前記励磁コイルが、これにより発生する磁界が最小加熱領域においてその外側の発熱抑制領域より強くなるように設けられると共に、前記コア部材が、前記励磁コイルにより発生する磁束を前記回転加熱体に導く磁路効果が発熱抑制領域において最小加熱領域より大きくなるように設けられて、前記回転加熱体の発熱量が軸方向に均一になるようにした構成とする。
【００１７】
これによると、例えば励磁コイルを均一に磁束が発生するように設けると共に、コア部材を均一な磁路効果が得られるように設けた構成と比較して、キャンセルコイルを作動させた際の発熱領域と発熱抑制領域との発熱量の差を大きくすることができる。これにより、幅狭の用紙の連続通紙による紙幅外領域の過昇温をより一層適切に抑制することができる。また、小型のキャンセルコイルで十分な発熱量制御が可能になり、低コスト化を図ることができる。
【００１８】
前記課題を解決するためになされた第４の発明は、前記第３の発明において、前記コア部材における前記回転加熱体の軸方向の配置間隔が、最小加熱領域においてその外側の発熱抑制領域より広く設定された構成とする。
【００１９】
これによると、コア部材の磁路効果を発熱抑制領域において最小加熱領域より高めるために、コア部材の配置間隔を変えるだけで済むため、複数種類のコア部材を用意する必要がなくなるため、低コスト化を図ることができる。
【００２０】
なおこの他に、コア部材の断面積を変えることでも磁路効果を変化させることができるが、この場合、複数種類のコア部材が必要となる。
【００２１】
前記課題を解決するためになされた第５の発明は、前記第４の発明において、前記コア部材は、前記励磁コイルにおける前記回転加熱体の周方向の中心部と周方向の一方の端部との間を周方向に延在するように設けられ、最小加熱領域において千鳥配置された構成とする。
【００２２】
これによると、最小加熱領域においてコア部材による磁路効果を小さくすると共に、コア部材の軸方向の配置間隔が過大となることで発熱が不足する部分が生じて回転加熱体の軸方向の温度分布が不均一になることを避けることができる。
【００２３】
前記課題を解決するためになされた第６の発明は、前記第３〜第５の発明において、前記励磁コイルは、最大加熱領域の両端の折り返し部間で導線を往復させて形成された大巻線部と、最小加熱領域の両端の折り返し部間で導線を往復させて形成された小巻線部とを有し、この大巻線部と小巻線部とが、１条の導線束を巻き回すことで形成された構成とする。
【００２４】
これによると、所望の発熱特性を有する励磁コイルを、１条の導線束を巻き回すだけで得ることができるので、例えば大巻線部と小巻線部とを別々に形成して重ね合わせる構成と比較して、製造が容易になり、低コスト化を図ることができる。
【００２５】
なお、励磁コイルにより発生する磁束は電流量でも変化させることができるが、励磁コイルにより発生する磁束を最小加熱領域とその外側の発熱抑制領域とで異なるようにするには、互いに独立した２つのコイルが必要となることから構成が複雑になり、導線の巻数による方が簡易である。
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
図１は、本発明が適用される複写機の概略構成を示す模式的な断面図である。この複写機（画像形成装置）１は、原稿の画像を読み取る原稿読取部２と、ここで読み取った原稿の画像をトナーで用紙（記録媒体）上に形成する画像形成部３と、ここで用紙上に形成されたトナー像を定着させる定着部（定着装置）４とを有し、画像形成部３には給紙部５から用紙が供給され、定着部４で定着処理が終わった用紙が排紙部６に排出される。
【００２８】
画像形成部３では、帯電ローラ１１により一様に帯電された感光体ドラム１２に対してレーザ走査ユニット１３からレーザ光が照射されて感光体ドラム１２の像形成面上に静電潜像が形成された後、現像ユニット１４内のトナーが現像ローラ１５を介して感光体ドラム１２に供給されることでその像形成面上の静電潜像が現像され、これにより形成されたトナー像が転写ローラ１６により用紙に転写される。
【００２９】
＜第１の実施形態＞
図２は、図１に示した定着部を示す模式的な断面図である。図３は、図２に示した誘導加熱ユニットを示す模式的な平面図である。
【００３０】
図２に示すように、定着部４は、用紙Ｓ上のトナー像を熱溶融させる加熱ローラ（回転加熱体）２１と、図示しないばねにより加熱ローラ２１に圧接する向きに付勢された加圧ローラ２２と、加熱ローラ２１に対向配置されて電磁誘導作用により加熱ローラ２１を発熱させる誘導加熱ユニット２３とを有しており、加熱ローラ２１と加圧ローラ２２とによるニップ部に用紙Ｓが送り込まれ、熱及び圧力の作用で用紙Ｓ上のトナーが用紙Ｓに定着される。
【００３１】
誘導加熱ユニット２３は、加熱ローラ２１に鎖交する磁束を発生する励磁コイル３１と、この励磁コイル３１により発生する磁束を加熱ローラ２１に導く磁路を形成する磁性体コアとしてのセンタコア３２、サイドコア３３及びアーチコア（コア部材）３４と、アーチコア３４に沿って設けられてそのアーチコア３４の磁路としての機能を低下させるキャンセルコイル３５〜３７と、このキャンセルコイル３５〜３７の両端を結ぶ通電路を開閉してそのキャンセルコイル３５〜３７の作動状態と非作動状態とを切り替えるスイッチ４１〜４３と、加熱ローラ２１と相反する側への磁束の発散を抑制する磁気遮蔽板３９とを有している。
【００３２】
磁性体コアを構成するセンタコア３２は、励磁コイル３１の中心部を加熱ローラ２１の軸方向に延在するように設けられている。サイドコア３３は、励磁コイル３１の端部に沿って加熱ローラ２１の軸方向に延在するように設けられている。このセンタコア３２及びサイドコア３３は、両側に対をなすように設けられている。アーチコア３４は、片側のセンタコア３２とサイドコア３３とを橋絡するように、励磁コイル３１における加熱ローラ２１の周方向の中心部と周方向の一方の端部との間を周方向に延在するように設けられている。このアーチコア３４は、加熱ローラ２１の軸方向に離間して複数配列されている。
【００３３】
励磁コイル３１と、センタコア３２、サイドコア３３及びアーチコア３４と、キャンセルコイル３５〜３７とは、フレーム（保持体）３８における加熱ローラ２１と相反する側の面に保持されている。フレーム３８は、加熱ローラ２１の外周面に沿って一定間隔をおいて近接して配置されるように円弧状断面に形成されている。
【００３４】
加熱ローラ２１は、鉄やステンレスなどの金属材料にて形成されている。センタコア３２、サイドコア３３、及びアーチコア３４は、フェライトやパーマロイなどの強磁性体の材料で形成されている。磁気遮蔽板３９は、アルミニウムや銅などの導電性材料にて形成されている。
【００３５】
励磁コイル３１は、加熱ローラ２１を中心にした略半円形の断面領域に渡って加熱ローラ２１の周囲を覆うように設けられている。また、この励磁コイル３１は、図３に示すように、加熱ローラ２１の最大加熱領域の全体に渡って延在し、その最大加熱領域の両端部で導線を折り返すと共にその折り返し部３１ａ・３１ｂ間で導線を加熱ローラ２１の軸方向に往復させながらセンタコア３２の周囲を周回するように巻き回して長円環状に形成されている。なお、この励磁コイル３１には、被覆導線を多数束ねた構成の１条のリッツ線（導線束）が用いられる。
【００３６】
キャンセルコイル３５〜３７は、導線がアーチコア３４の周囲を螺旋状に周回する態様でアーチコア３４に外装されている。なお、このキャンセルコイル３５〜３７には、励磁コイル３１と同様に、被覆導線を多数束ねた構成の１条のリッツ線（導線束）が用いられる。
【００３７】
図４は、図１に示した誘導加熱ユニットにおける磁束の発生状況を示す模式的な断面図である。図４（Ａ）に示すように、スイッチ４１〜４３が開いた状態では、励磁コイル３１により発生した磁束がアーチコア３４を通るため、励磁コイル３１の磁束が効率良く加熱ローラ２１に導かれて、加熱ローラ２１が効率良く発熱する。
【００３８】
一方、図４（Ｂ）に示すように、スイッチ４１〜４３を閉じると、アーチコア３４を通る磁束によりキャンセルコイル３５〜３７に誘導電流が流れ、この誘導電流により発生する逆向きの磁束が励磁コイル３１による元の磁束を打ち消すように作用するため、アーチコア３４を通過する磁束が低減して、アーチコア３４の磁路としての機能が低下する。これにより励磁コイル３１の磁束が効率良く加熱ローラ２１に導かれなくなるため、加熱ローラ２１の発熱を抑制することができる。
【００３９】
また、キャンセルコイル３５〜３７によりアーチコア３４の磁路機能を低下させることで、励磁コイル３１により発生した磁束がアーチコア３４を通らずに周囲に発散する。このとき、磁束が磁気遮蔽板３９に鎖交すると、磁気遮蔽板３９に渦電流が発生し、この渦電流による磁束が励磁コイル３１の磁束を打ち消すように作用するため、励磁コイル３１の磁束が磁気遮蔽板３９を通り抜けて加熱ローラ２１と相反する側へ発散することが抑制され、磁束の発散による周辺部材の発熱を抑えることができる。さらに、磁気遮蔽板３９により磁束の発散が抑制されるのに応じて加熱ローラ２１に鎖交する磁束も低減するため、加熱ローラ２１の発熱をより一層抑えることができる。
【００４０】
図５は、図２に示した誘導加熱ユニットにおける加熱ローラの軸方向の温度分布を示す図である。図５（Ａ）は、未通紙時の温度分布を示しており、図５（Ｂ）は、キャンセルコイルコイル３５〜３７を作動させない状態での通紙時の温度分布を示している。
【００４１】
この複写機１では、図３に示したように、各種の寸法の用紙が用いられ、例えばここでは、最大加熱領域が最大サイズの用紙（Ａ３）の通紙幅（Ａ３の短辺）に対応し、これより幅狭の用紙（Ｂ４、Ａ４及びハガキ）は、紙幅の中心を最大加熱領域の中心に揃えて通紙され、これらの幅狭の用紙の通紙時には、通紙幅の両端側に用紙が通らない紙幅外領域が通紙幅に応じて形成され、この紙幅外領域に過昇温が発生する（図５（Ｂ）参照）。
【００４２】
そこでここでは、加熱ローラ２１の発熱を抑制する必要のある領域、すなわち最小加熱領域の外側の領域で、最小サイズ（ハガキ）の用紙の通紙時に紙幅外領域となる領域にあるアーチコア３４に、第１〜第３のキャンセルコイル３５〜３７が配置されている。特にここでは、第１〜第３のキャンセルコイル３５〜３７が、最小加熱領域の外側の発熱抑制領域を、通紙される用紙サイズごとの通紙幅を基準にして分割した３つの分割領域に、それぞれ対応するように設けられている。
【００４３】
具体的には、外側の第３のキャンセルコイル３７は、最大サイズ（Ａ３）の用紙の通紙領域に対応した最大加熱領域から、大サイズ（Ｂ４）の用紙の通紙領域を除いた領域を担当し、中間の第２のキャンセルコイル３６は、大サイズの用紙の通紙領域から、中サイズ（Ａ４）の用紙の通紙領域を除いた領域を担当し、内側の第１のキャンセルコイル３５は、中サイズの用紙の通紙領域から、最小サイズ（ハガキ）の用紙の通紙領域、すなわち最小加熱領域を除いた領域を担当している。
【００４４】
そして、最小サイズの用紙では、全てのキャンセルコイル３５〜３７を作動させ、中サイズの用紙では、中間の第２のキャンセルコイル３６と外側の第３のキャンセルコイル３７を作動させた、大サイズの用紙では、外側の第３のキャンセルコイル３７のみを作動させ、最大サイズの用紙では、全てのキャンセルコイル３５〜３７を作動させない。
【００４５】
図６・図７は、図２に示した誘導加熱ユニットの制御に係る要部を示す模式図である。この誘導加熱ユニット２３においては、通紙される用紙のサイズに応じて、作動させるキャンセルコイル３５〜３７を選択する制御が行われ、図６・図７に示すように、３つのスイッチ４１〜４３は、通紙される用紙サイズに応じて各分割領域にあるキャンセルコイル３５〜３７ごとにその作動状態と非作動状態との切り替えが行われるように設けられている。
【００４６】
図６は、第１〜第３のキャンセルコイル３５〜３７がそれぞれ直列接続された例である。図７は、第１〜第３のキャンセルコイル３５〜３７がそれぞれ並列接続された例である。いずれにおいても、第１〜第３のキャンセルコイル３５〜３７の各々に個別にスイッチ４１〜４３が設けられ、この３つのスイッチ４１〜４３により第１〜第３のキャンセルコイル３５〜３７が別々に制御される。各スイッチ４１〜４３の開閉動作は、制御回路４５により制御される。なお、加熱ローラ２１の温度が温度センサ４６により検知され、これに基づいて制御回路４５で所要の制御が行われる。また、励磁コイル３１は、インバータ電源４８により駆動される。
【００４７】
なおここでは、同一の軸方向位置にある周方向に並んだ１対のキャンセルコイルを直列接続しているが、並列接続することも可能である。この場合、周方向に並んだ１対のキャンセルコイルの接続方法を工夫したり、キャンセルコイルの巻線方向を互いに逆にするなどして、キャンセルコイルに誘導電流が同一方向に流れるようにすれば、直列及び並列のいずれの接続も可能である。
【００４８】
また図３・図５に示した例では、３つの分割領域の各々に加熱ローラ２１の軸方向に１つずつキャンセルコイルを割り当てているが、キャンセルコイルを軸方向に密に配置して、分割領域の各々に軸方向に並んだ複数のキャンセルコイルを割り当てる構成も可能である。
【００４９】
以上のようにキャンセルコイル３５〜３７及びスイッチ４１〜４３を構成することにより、簡単な構成で、用紙サイズごとに異なる紙幅外領域に対応してキャンセルコイル３５〜３７の作動領域を細かく制御することができる。このため、種々のサイズの用紙の連続通紙による紙幅外領域の過昇温をより一層適切に抑制することができる。
【００５０】
図８は、図３に示した励磁コイルの巻線状態及び発熱特性を示す模式図である。励磁コイル３１は、これにより発生する磁界が最小加熱領域においてその外側の発熱抑制領域より強くなるように形成されている。特にここでは、励磁コイル３１を形成する導線の巻数を最小加熱領域で多く、発熱抑制領域で少なくしており、具体的には、最大加熱領域の両端の折り返し部３１ａ・３１ｂ間で導線を往復させて形成された大巻線部５１と、最小加熱領域の両端の折り返し部３１ｃ・３１ｄ間で導線を往復させて形成された小巻線部５２とが設けられている。
【００５１】
この励磁コイル３１の大巻線部５１と小巻線部５２とは、１条のリッツ線（導線束）を巻き回すことで形成されている。これにより所望の発熱特性を有する励磁コイル３１を、１条のリッツ線を巻き回すだけで得ることができるので、例えば大巻線部と小巻線部とを別々に形成して重ね合わせる構成と比較して、製造が容易になり、低コスト化を図ることができる。
【００５２】
なお、励磁コイルにより発生する磁束は電流量でも変化させることができるが、これには互いに独立した２つのコイルが必要となることから構成が複雑になり、導線の巻数による方が簡易である。
【００５３】
一方、図３に示したように、アーチコア３４は、励磁コイル３１により発生する磁束を加熱ローラ２１に導く磁路効果が、キャンセルコイル３５〜３７が配置された発熱抑制領域において最小加熱領域より大きくなる、すなわち励磁コイル３１による磁場が強い最小加熱領域でアーチコア３４の磁路効果が小さく、励磁コイル３１による磁場が弱い発熱抑制領域でアーチコア３４の磁路効果が大きくなるように設けられており、これにより励磁コイル３１による磁界の差異を緩和して、加熱ローラ２１に鎖交する磁束が発熱抑制領域と最小加熱領域とで均一になるようにして、加熱ローラ２１の発熱量が軸方向に均一になるようになっている。
【００５４】
特にここでは、アーチコア３４における加熱ローラ２１の軸方向の配置間隔が、最小加熱領域においてその外側の発熱抑制領域より広く設定されている。すなわちアーチコア３４が、発熱抑制領域で密に配置され、最小加熱領域で粗に配置されている。これによりアーチコア３４の磁路効果を、発熱抑制領域において最小加熱領域より大きくすることができ、アーチコア３４の配置間隔を変えるだけで済むため、複数種類のアーチコアを用意する必要がなくなるため、低コスト化を図ることができる。
【００５５】
なおこの他に、アーチコアの断面積を変えることでも磁路効果を変化させることができるが、この場合、複数種類のアーチコアが必要となる。
【００５６】
また、発熱抑制領域にあるアーチコア３４は、センタコア３２を挟んでその両側に並ぶように設けられており、この２つで対をなすアーチコア３４が、加熱ローラ２１の軸方向に等間隔をおいて配置されている。一方、最小加熱領域にあるアーチコア３４は、千鳥配置されている。すなわち、センタコア３２を挟んでその一方の側のアーチコア３４が他方の側のアーチコア３４の軸方向中間位置に配置されている。これによりアーチコア３４の磁路効果を低くすると共に、アーチコア３４の軸方向の配置間隔が過大となることで発熱が弱くなる部分が生じて温度が不均一になることを避けることができる。
【００５７】
以上のように励磁コイル３１及びアーチコア３４を構成することにより、例えば励磁コイルを均一に磁束が発生するように設けると共に、アーチコアを均一な磁路効果が得られるように設けた構成と比較して、キャンセルコイル３５〜３７を作動させた際の発熱抑制領域と発熱領域との発熱量の差を大きくすることができる。これにより幅狭の用紙の連続通紙による紙幅外領域の過昇温をより一層適切に抑制することができる。また、小型のキャンセルコイルで十分な発熱量制御が可能になり、低コスト化を図ることができる。
【００５８】
＜第２の実施形態＞
図９は、本発明による誘導加熱ユニットの別の例を示す断面図である。この誘導加熱ユニット９１では、磁気遮蔽板９２が、アーチコア３４に沿って湾曲した形状に形成されて、励磁コイル３１及びアーチコア３４の加熱ローラ２１と相反する側を略全体的に覆うように設けられている。この構成では、第１の実施形態での平板状をなす磁気遮蔽板３９に比較して、磁気遮蔽板９２を励磁コイル３１に近接させ、且つ略全体的に覆うことができるため、磁気遮蔽板９２による励磁コイル３１の磁束の発散を抑制すると共に加熱ローラ２１に鎖交する磁束を低減する機能を高めることができる。なお、この磁気遮蔽板９２は、第１の実施形態での磁気遮蔽板３９と同様に、キャンセルコイル３５〜３７を全体的に覆うように設けられる（図３参照）。
【００５９】
＜第３の実施形態＞
図１０は、本発明による誘導加熱ユニットの別の例を示す断面図である。図１１は、図１０に示した誘導加熱ユニットの要部平面図である。この誘導加熱ユニット１０１では、磁気遮蔽板１０２が、キャンセルコイル１０３の内部に設けられており、キャンセルコイル１０３を形成する導線が磁気遮蔽板１０２とアーチコア３４とを一緒に巻き込むように巻回されている。磁気遮蔽板１０２は、アーチコア３４の外周側に配置され、アーチコア３４の外周面に沿って湾曲した形状に形成されている。また、第１の実施形態での磁気遮蔽板３９は、キャンセルコイル３５〜３７を全体的に覆うように設けられているが、この磁気遮蔽板１０２は、図１１に示すように、軸方向位置が同じ１対のアーチコア３４ごとに設けられている。この構成では、磁気遮蔽板１０２を励磁コイル３１に近接させることができるため、磁気遮蔽板１０２による磁束の発散を抑制すると共に加熱ローラ２１に鎖交する磁束を低減する機能を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明にかかる誘導加熱ユニット並びにこれを備えた定着装置及び画像形成装置は、励磁コイルによる磁束の発散を抑制すると共に、幅狭の用紙の連続通紙による紙幅外領域の過昇温を適切に抑制することができる効果を有し、回転加熱体を電磁誘導作用により発熱させる誘導加熱ユニット並びにこれを備えた定着装置及び画像形成装置などとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明が適用される複写機の概略構成を示す模式的な断面図
【図２】図１に示した定着部を示す模式的な断面図
【図３】図２に示した誘導加熱ユニットを示す模式的な平面図
【図４】図１に示した誘導加熱ユニットにおける磁束の発生状況を示す模式的な断面図
【図５】図２に示した誘導加熱ユニットにおける加熱ローラの軸方向の温度分布を示す図
【図６】図２に示した誘導加熱ユニットの制御に係る要部を示す模式図
【図７】図２に示した誘導加熱ユニットの制御に係る要部を示す模式図
【図８】図３に示した励磁コイルの巻線状態及び発熱特性を示す模式図
【図９】本発明による誘導加熱ユニットの別の例を示す断面図
【図１０】本発明による誘導加熱ユニットの別の例を示す断面図
【図１１】図１０に示した誘導加熱ユニットの要部平面図
【符号の説明】
【００６２】
１  複写機（画像形成装置）
４  定着部
２１  加熱ローラ（回転加熱体）
２２  加圧ローラ
２３  誘導加熱ユニット
３１  励磁コイル、３１ａ・３１ｂ・３１ｃ・３１ｄ  折り返し部
３２  センタコア
３３  サイドコア
３４  アーチコア（コア部材）
３５〜３７  キャンセルコイル
３８  フレーム
３９  磁気遮蔽板
４１〜４３  スイッチ
４５  制御回路
５１  大巻線部
５２  小巻線部
９１  誘導加熱ユニット
９２  磁気遮蔽板
１０１  誘導加熱ユニット
１０２  磁気遮蔽板
１０３  キャンセルコイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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