(57)【要約】【課題】装置が大型化することなく、効率良く加熱部材を発熱させる誘導加熱部を有する定着装置及びそれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】定着装置５は、第１磁性体コア４１と、第２磁性体コア４２と、コイル３７によって発生した磁束の経路を第２磁性体コア４２と加熱ベルト２６との間で遮断する遮蔽部４７と、を備える。第２磁性体コア４２は、加熱ベルト２６に対向する側に凸部４２ａを有した円弧状に形成される。遮蔽部４７は、磁束が通過可能な無端状の切替えベルト４６の表面に設けられ、小さい幅の用紙Ｐによって形成される加熱ベルト２６の非通紙領域に対向している。切替えベルト４６は、ローラー４５と凸部４２ａとの間で回転可能に懸架されるとともに、遮蔽部４７によって磁束が遮断される位置と、第２磁性体コア４２と加熱ベルト２６との間で磁束の通過を許容する位置と、に停止する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧部材に圧接されてニップ部を形成する加熱部材と、
該加熱部材の記録媒体搬送方向に直交する幅方向に沿ってループ状に巻回され前記加熱部材を誘導加熱する磁束を発生させるコイルと、
該コイルに対して前記加熱部材と反対側で前記コイルを囲み磁路を形成する第１磁性体コアと、
前記コイルのループが形成する中空部において前記第１磁性体コアと前記加熱部材との間で幅方向に延設され前記第１磁性体コアとともに磁路を形成する第２磁性体コアと、
前記コイルによって発生した磁束の経路を前記第２磁性体コアと前記加熱部材との間で遮断する非磁性材料からなる遮蔽部と、を備え、
前記ニップ部で未定着トナー像を担持した記録媒体を挟持して、記録媒体上の未定着トナー像を溶融定着する定着装置において、
前記第２磁性体コアは、前記加熱部材に対向する側に凸部を有した円弧状に形成され、
前記遮蔽部は、磁束が通過可能な無端状の切替えベルトの表面に設けられ、前記ニップ部に挿通される最大幅の記録媒体より小さい幅の記録媒体が通過する通紙領域の外側の領域である前記加熱部材における非通紙領域に対向しており、
前記切替えベルトは、前記第２磁性体コアの前記凸部と反対側の凹部側に配設されて回転駆動するローラーと前記第２磁性体コアの前記凸部との間で回転可能に懸架されるとともに、前記ローラーの回転により、前記遮蔽部によって前記第２磁性体コアと前記加熱部材との間の磁束が遮断される遮断位置と、前記第２磁性体コアと前記加熱部材との間で磁束の通過を許容する非遮断位置と、に選択配置されることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記遮蔽部は、前記ニップ部に挿通される、互いに幅方向の寸法の異なる複数の前記小さい幅の記録媒体の幅に応じて複数設けられることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記切替えベルトが選択配置される位置を検知する位置検知手段を備え、
前記切替えベルトは、前記位置検知手段によって検知される被検知部が前記切替えベルトの幅方向の端部に形成されてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の定着装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置及びそれを備えた画像形成装置に関し、特に電磁誘導加熱方式の定着装置及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電磁誘導加熱方式の定着装置は、励磁コイルが発生させた磁束で加熱部材内に設けた誘導発熱層に渦電流を発生させ、渦電流によって発生するジュール熱により誘導発熱層を発熱させて加熱部材を所定の定着温度に加熱するものである。この種の定着装置では、誘導発熱層の熱容量を小さくできるので、装置を起動させるためのウォームアップ時間を短縮することができ、コンパクトで高い熱変換効率が得られる。しかし、定着処理される用紙のサイズが小さい場合、用紙が通過する通紙領域では加熱部材の表面から用紙に熱が奪われて、低温になる一方、用紙が通過しない非通紙領域は高温状態にある。特に連続的に通紙する場合、加熱部材の通紙領域を定着処理温度に維持すると、加熱部材の非通紙領域が過昇温し、加熱部材や励磁コイルが耐熱限界の温度を越えて、これらの部材が熱破損するといった不具合が発生する。
【０００３】
そこで、上記の不具合を解決する定着装置が提案されている。特許文献１記載の定着装置は、加熱部材を誘導加熱する磁束を発生させるコイルと、コイルに対して加熱部材と反対側でコイルを囲む磁性体コアと、コイルと磁性体コアとの間で、小サイズ用紙の非通紙領域と対向する位置に配設される磁束の経路を遮断する遮蔽部材と、を備える。最大通紙幅の用紙の定着処理時、遮蔽部材はコイルの巻回部位である磁路解放位置にあり、小サイズ幅の用紙の定着処理時、遮蔽部材はコイルの巻回中心である磁路遮断位置に移動する。小サイズ幅の用紙の定着処理時、遮蔽部材が磁路遮断位置に配置されることで、非通紙領域に作用する磁束が遮蔽部材によって弱められ、加熱部材の非通紙領域の発熱を抑制している。
【０００４】
また、特許文献２記載の定着装置は、加熱ローラーの内周に誘導加熱する磁束を発生させるコイルが配置され、コイルと加熱ローラー内周面との間に可撓性を有する遮蔽部材が配置されている。加熱ローラーの端部には、遮蔽部材を巻き取り、収納する巻き取りローラーが設けられる。最大通紙幅の用紙の定着処理時、遮蔽部材は巻き取りローラーによって巻き取られて収納されている。小サイズ幅の用紙の定着処理時、遮蔽部材はコイルから加熱ローラーの通紙部に向かう磁束の一部を遮蔽するように配置されることで、非通紙領域に作用する磁束が遮蔽部材によって弱められ、加熱ローラーの非通紙領域の発熱を抑制している。
【０００５】
また、特許文献３記載の定着装置は、加熱部材を誘導加熱する磁束を発生させるコイルと、コイルを囲み磁路を形成する第１磁性体コアと、ループ状のコイルの中空部内に配置され磁路を形成する第２磁性体コアとを備える。第２磁性体コアは回転可能であって断面円筒形状をなし、第２磁性体コアの外周面には遮蔽部材が取り付けられている。遮蔽部材は、第２磁性体コアの周方向の一部の位置に小サイズ幅の非通紙領域に対向して設けられる。最大通紙幅の用紙の定着処理時、遮蔽部材が加熱部材から最も離隔した位置に移動しており、小サイズ幅の用紙の定着処理時、第２磁性体コアの回転によって、遮蔽部材が加熱部材の表面に近接する遮断位置に移動する。小サイズ幅の用紙の定着処理時、遮蔽部材が遮断位置に配置されることで、非通紙領域に作用する磁束が遮蔽部材によって弱められ、加熱部材の非通紙領域の発熱を抑制している。
【０００６】
また、特許文献４記載の定着装置は、加熱部材を誘導加熱する磁束を発生させるコイルと、コイルを囲み磁路を形成する第１磁性体コアと、ループ状のコイルの中空部内に配置され磁路を形成する第２磁性体コアとを備える。断面矩形状の第２磁性体コアと回転駆動するローラーとの間に無端状のベルトが懸架されている。ベルトの表面には、磁束の経路を遮断する遮断部材が設けられ、遮断部材は、小サイズ幅の用紙の非通紙領域に対応する第２磁性体コアの部位を覆い隠す。小サイズ幅の用紙の定着処理時、遮蔽部材が第２磁性体コアと加熱部材との磁路に配置されることで、非通紙領域に作用する磁束が遮蔽部材によって弱められ、加熱部材の非通紙領域の発熱を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１６３２００号公報（段落［００３４］〜［００３７］、第２図、第３図）
【特許文献２】特開２００３−７７６４５号公報（段落［００３２］、［００３３］、第１図）
【特許文献３】特開２００９−１６２９９４号公報（段落［００４８］〜［００５４］、第２図）
【特許文献４】特開２００９−３７２６４号公報（段落［０１０１］〜［０１０３］、第１８図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１記載の定着装置では、遮蔽部材がコイルと磁性体コアとの間で移動するための広いスペースが必要になり、装置が大型化する。また、コイルと磁性体コアの間隔が大きくなることで、誘導加熱部による発熱効率が低下するという問題があった。
【０００９】
また、特許文献２記載の定着装置では、加熱ローラーの軸方向には巻き取りローラーと、可撓性を有する遮蔽部材を支持する部材とを配置するスペースが必要であり、装置が大型化し、さらに遮蔽部材がコイルと磁性体コアとの間で移動するための広いスペースが必要になり、装置が大型化する。また、遮蔽部材を支持する部材を加熱ローラーの内周に配設すると、加熱ローラーとコイルとの間隔が大きくなるので、誘導加熱部による発熱効率が低下するという問題があった。
【００１０】
また、特許文献３記載の定着装置では、第２磁性体コアが回転し用紙サイズに応じた所定位置に停止するとき、第２磁性体コアの保持・回転精度によって、第２磁性体コアと加熱部材との間隔、或いは第２磁性体コアと第１磁性体コアとの間隔が夫々変動するおそれがある。第２磁性体コアに対する各間隔が変動すると、誘導加熱部の発熱効率が低下し、また第２磁性体コアが用紙の幅方向に傾斜した状態で停止すると、用紙の幅方向の発熱分布が変化するという問題があった。
【００１１】
また、特許文献４記載の定着装置では、第２磁性体コアが断面矩形状をなし、そしてローラーと、ローラー側が長辺である断面矩形状の第２磁性体コアとの間で、遮蔽部材を設けたベルトが懸架される構成であるために、ローラーが誘導加熱ユニットの外部に突出して配置されることになり、装置が大型化するという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、装置が大型化することなく、効率良く加熱部材を発熱させる誘導加熱部を有する定着装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために第１の発明は、加圧部材に圧接されてニップ部を形成する加熱部材と、該加熱部材の記録媒体搬送方向に直交する幅方向に沿ってループ状に巻回され前記加熱部材を誘導加熱する磁束を発生させるコイルと、該コイルに対して前記加熱部材と反対側で前記コイルを囲み磁路を形成する第１磁性体コアと、前記コイルのループが形成する中空部において前記第１磁性体コアと前記加熱部材との間で幅方向に延設され前記第１磁性体コアとともに磁路を形成する第２磁性体コアと、前記コイルによって発生した磁束の経路を前記第２磁性体コアと前記加熱部材との間で遮断する非磁性材料からなる遮蔽部と、を備え、前記ニップ部で未定着トナー像を担持した記録媒体を挟持して、記録媒体上の未定着トナー像を溶融定着する定着装置において、前記第２磁性体コアは、前記加熱部材に対向する側に凸部を有した円弧状に形成され、前記遮蔽部は、磁束が通過可能な無端状の切替えベルトの表面に設けられ、前記ニップ部に挿通される最大幅の記録媒体より小さい幅の記録媒体が通過する通紙領域の外側の領域である前記加熱部材における非通紙領域に対向しており、前記切替えベルトは、前記第２磁性体コアの前記凸部と反対側の凹部側に配設されて回転駆動するローラーと前記第２磁性体コアの前記凸部との間で回転可能に懸架されるとともに、前記ローラーの回転により、前記遮蔽部によって前記第２磁性体コアと前記加熱部材との間の磁束が遮断される遮断位置と、前記第２磁性体コアと前記加熱部材との間で磁束の通過を許容する非遮断位置と、に選択配置されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明によれば、最大幅の記録媒体を定着処理するとき、切替えベルトは、第２磁性体コアと加熱部材との間で磁束の通過を許容する非遮断位置にあり、記録媒体の幅方向の全域において、コイルによって発生した磁束は、第１磁性体コアと、加熱部材と、切替えベルト、及び第２磁性体コアの磁路を通り、加熱部材は良好に加熱される。小さい幅の記録媒体を定着処理するとき、切替えベルトは遮断位置にあり、加熱部材の通紙領域では、コイルによって発生した磁束は、第１磁性体コアと、加熱部材と、切替えベルト、及び第２磁性体コアの磁路を通り、加熱部材は良好に加熱される。一方、加熱部材の非通紙領域では、コイルによって発生した磁束の経路は、遮蔽部によって第２磁性体コアと加熱部材との間で遮断され、加熱部材の非通紙領域の発熱が抑制される。また、定着処理する記録媒体のサイズに係らず、第２磁性体コアが常に固定されているので、第２磁性体コアに対して第１磁性体コアの間隔、及び加熱部材の間隔が安定し、誘導加熱部が加熱部材を効率良く発熱させる。また、第２磁性体コアが加熱部材に対向する側に凸部を有した円弧状に形成される構成であるので、第２磁性体コアの凸部の反対側の凹部にローラーを配設すると、ローラーを第２磁性体コアに接近して配置することができ、装置が大型化することがない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る定着装置を備える画像形成装置の全体構成を示す断面図
【図２】実施形態に係る定着装置の構成を示す側面断面図
【図３】実施形態に係る定着装置の誘導加熱部を示す側面断面図
【図４】実施形態に係る定着装置の第２磁性体コアとローラーに懸架される切替えベルトを示す斜視図
【図５】実施形態に係る定着装置の切替えベルトを展開した状態で示す平面図
【図６】実施形態に係る定着装置の非通紙領域の磁路を遮断した状態の誘導加熱部を示す側面断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、この実施形態に限定されない。また発明の用途やここで示す用語等はこれに限定されるものではない。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る定着装置を備えた画像形成装置の構成を示す断面図である。画像形成装置１は、その下部に配設された給紙部２と、給紙部２の側方に配設された用紙搬送部３と、用紙搬送部３の上方に配設された画像形成部４と、画像形成部４よりも用紙の排出側に配設された定着装置５と、画像形成部４及び定着装置５の上方に配設された画像読取部６とを備えている。
【００１８】
給紙部２は、記録媒体である用紙Ｐを収容する複数の給紙カセット７を備えており、給紙ローラー８の回転により、複数の給紙カセット７のうち選択された給紙カセット７から用紙Ｐを１枚ずつ用紙搬送部３に送り出す。
【００１９】
用紙搬送部３に送られた用紙Ｐは、用紙搬送部３に備えられた用紙搬送経路１０を経由して画像形成部４に向けて搬送される。画像形成部４は、電子写真プロセスによって、用紙Ｐにトナー像を形成するものであり、図１の矢印方向に回転可能に支持された感光体１１と、この感光体１１の周囲にその回転方向に沿って、帯電部１２、露光部１３、現像部１４、転写部１５、クリーニング部１６、及び除電部１７を備えている。
【００２０】
帯電部１２は、高電圧を印加される帯電ローラーを備えており、感光体１１表面に接触する帯電ローラーから感光体１１表面に所定電位を与えると、感光体１１表面が一様に帯電させられる。そして、画像読取部６によって読み取られた原稿の画像データに基づく光が、露光部１３から感光体１１に照射されると、感光体１１の表面電位が選択的に減衰され、感光体１１表面に静電潜像が形成される。
【００２１】
現像部１４は感光体１１表面の静電潜像を現像し、感光体１１表面にトナー像が形成される。このトナー像が転写部１５によって感光体１１と転写部１５との間に供給される用紙Ｐに転写される。
【００２２】
トナー像が転写された用紙Ｐは、画像形成部４の用紙搬送方向の下流側に配置された定着装置５に向けて搬送される。定着装置５では用紙Ｐが加熱及び加圧され、用紙Ｐ上にトナー像が溶融定着される。次いで、トナー像が定着された用紙Ｐは、排出ローラー対２０によって排出トレイ２１上に排出される。
【００２３】
転写部１５による用紙Ｐへのトナー像の転写後、感光体１１表面に残留しているトナーは、クリーニング部１６により除去され、また感光体１１表面の残留電荷は除電部１７により除去される。そして、感光体１１は帯電部１２によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われる。
【００２４】
定着装置５は図２に示すように構成される。図２は定着装置５の構成を示す側面断面図である。
【００２５】
定着装置５は、電磁誘導加熱方式を用いたものであり、加熱部１８と、加圧部材である加圧ローラー１９とを備える。加熱部１８は、加熱部材である無端状の加熱ベルト２６と、加熱ベルト２６の内周に配設される定着ローラー２３と、定着ローラー２３とともに加熱ベルト２６を懸架する懸架ローラー２７と、加熱ベルト２６の外周で懸架ローラー２７に対向して配される誘導加熱部３０と、を備える。また、定着装置５は、誘導加熱部３０に接続される電源２４と、加熱ベルト２６の外周面の温度を検知するサーミスター２５と、サーミスター２５の検知温度に基づいて電源２４から供給される電流を制御する制御部２８とを備える。
【００２６】
加圧ローラー１９は、モーター等の駆動源（図略）によって図２の矢印方向に回転駆動させられ、さらに定着ローラー２３をその中心方向に加圧する。これにより、加熱ベルト２６を介して加圧ローラー１９と定着ローラー２３とが押圧される。加圧ローラー１９及び定着ローラー２３の押圧状態において、加圧ローラー１９の回転駆動によって、加熱ベルト２６と定着ローラー２３とが図２の矢印方向に回転し、さらに加熱ベルト２６の回転にともなって懸架ローラー２７が従動回転する。加熱ベルト２６及び加圧ローラー１９の互いに逆回転しながら当接する部分にニップ部Ｎが形成される。このニップ部Ｎにおいて、用紙Ｐが挟持され、挟持された用紙Ｐが加熱及び加圧されることにより、用紙Ｐ上の粉体状態のトナーが溶融定着される。
【００２７】
また、加圧ローラー１９は、円筒型の芯金１９ａと、芯金１９ａ上に形成される弾性層１９ｂと、弾性層１９ｂの表面を覆う離型層１９ｃと、を備える。例えば、芯金１９ａは、外径４６ｍｍ、厚さ３ｍｍで、更に用紙Ｐの搬送方向に直交する幅方向の長さが３７２ｍｍに設定される。アルミニウム製の芯金１９ａ上に厚み２ｍｍのシリコーンゴム製の弾性層１９ｂを有し、弾性層１９ｂ上にフッ素樹脂チューブ等からなる厚み３０μｍの離型層１９ｃを有する。
【００２８】
定着ローラー２３は、加熱ベルト２６とともに回転することができるように、加熱ベルト２６の内周面に圧接している。例えば、定着ローラー２３は、外径２７ｍｍ、幅方向長さ３７０ｍｍに設定され、厚さ２ｍｍのアルミニウム製の芯金２３ａ上に、厚み９ｍｍのシリコーンゴム製の弾性層２３ｂを有し、弾性層２３ｂは加熱ベルト２６を懸架している。
【００２９】
懸架ローラー２７は、加熱ベルト２６とともに回転することができるように、加熱ベルト２６の内周面に圧接している。例えば、懸架ローラー２７は、外径３０ｍｍ、幅方向長さ３６０ｍｍに設定され、厚さ０．３ｍｍのアルミニウム管からなる。
【００３０】
加熱ベルト２６は、円形状態で例えば内径６５ｍｍ、幅方向長さ３６０ｍｍの無端状の耐熱ベルトからなり、内周側から順に、厚み３５μｍの電鋳ニッケルの誘導発熱層２６ａと、厚み３００μｍのシリコーンゴム等からなる弾性層２６ｂと、厚み３００μｍのフッ素樹脂チューブからなりニップ部Ｎで未定着トナー像を溶融定着する際の離型性を向上させる離型層２６ｃと、が積層されて構成される。
【００３１】
誘導加熱部３０は、励磁コイル３７と、ボビン３８と、磁性体コア３９とを備え、電磁誘導により加熱ベルト２６を発熱させるものである。誘導加熱部３０は、長手方向（図２の紙面の表裏方向、加熱ベルト２６の幅方向）に延びて、懸架ローラー２７の外周の略半分を囲うように加熱ベルト２６に対向して配設される。
【００３２】
励磁コイル３７は、加熱ベルト２６の幅方向に沿ってリッツ線をループ状に複数回だけ巻回してボビン３８に取り付けられる。また励磁コイル３７は、電源２４に接続され、電源２４から供給される高周波電流により交流磁束を発生させる。励磁コイル３７からの磁束は磁性体コア３９を通過し、図２の紙面に平行な方向に導かれ、加熱ベルト２６の誘導発熱層２６ａに沿って通過する。誘導発熱層２６ａを通過する磁束の交流的な強さの変化によって誘導発熱層２６ａには渦電流が生じる。誘導発熱層２６ａに渦電流が流れると、誘導発熱層２６ａの電気抵抗によってジュール熱が発生して、加熱ベルト２６が発熱することになる。
【００３３】
加熱ベルト２６が誘導加熱部３０によって加熱され、所定の温度に上昇すると、ニップ部Ｎで挟持された用紙Ｐが加熱されるとともに、加圧ローラー１９によって加圧されることにより、用紙Ｐ上の粉体状態のトナーが用紙Ｐに溶融定着される。このように、加熱ベルト２６は薄肉の熱伝導性の良好な材質からなり熱容量が小さいため、定着装置５が短時間で起動状態となり、画像形成が迅速に開始される。
【００３４】
誘導加熱部３０の詳しい構成を図３に示す。図３は誘導加熱部３０を示す側面断面図である。
【００３５】
誘導加熱部３０は、前述のようにコイル３７と、支持部材であるボビン３８と、磁性体コア３９とを備え、磁性体コア３９は第１磁性体コア４１と、第２磁性体コア４２、及び第３磁性体コア４３からなる。さらに誘導加熱部３０には、第２磁性体コア４２とローラー４５に懸架される無端状の切替えベルト４６が配設される。
【００３６】
ボビン３８は、加熱ベルト２６の表面と所定の間隔を隔てて懸架ローラー２７の回転中心軸と同心に配置され、懸架ローラー２７の円周表面の略半分を囲い、加熱ベルト２６からの放熱に耐えるためにＬＣＰ樹脂（液晶ポリマー樹脂）、ＰＥＴ樹脂（ポリエチレンテレフタレート樹脂）、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド樹脂）等の耐熱性樹脂によって形成される。
【００３７】
コイル３７は、リッツ線に融着層をコートしたものを用い、ボビン３８の取り付け面３８ａに沿った断面視円弧状の状態で長手方向（図３の紙面の表裏方向）の周りをループ状に巻回して加熱することで融着層を溶融させ、その後冷却することで所定の形状（ループ状）に成形される。所定形状に固化されたコイル３７は、シリコーン系接着剤等によって取り付け面３８ａ上に取り付けられる。
【００３８】
第１磁性体コア４１は、ＭｎＺｎ合金系等の高透磁率のフェライトにて断面視でＬ字状の矩形に形成され、例えば幅（加熱ベルト２６の幅方向の長さ）が１０ｍｍで、厚みが４．５ｍｍに設定される。また、第１磁性体コア４１は、第２磁性体コア４２及びローラー４５の両側に、第２磁性体コア４２及びローラー４５に対して互いに対称に一対配置される。一対の第１磁性体コア４１、４１は、コイル３７に対向して複数個（例えば１５個）等間隔に加熱ベルト２６の幅方向に配置される。第１磁性体コア４１は、ボビン３８と一体に設けられる支持部材（図略）に取り付けられる。
【００３９】
第３磁性体コア４３は、ＭｎＺｎ合金系等の高透磁率のフェライトによって直方体状に形成され、例えば長さ（加熱ベルト２６の幅方向の長さ）が３８ｍｍで、幅が１３ｍｍで、厚みが４ｍｍに設定される。また、第３磁性体コア４３は、ボビン３８の両側に夫々複数個（例えば１０個）互いに側面を接触させて加熱ベルト２６の幅方向に配置され、ボビン３８に取り付けられる。
【００４０】
従って、第１磁性体コア４１と第３磁性体コア４３が夫々ボビン３８、及びボビン３８と一体に設けられる支持部材（図略）の所定の位置に取り付けられると、第１磁性体コア４１と第３磁性体コア４３はコイル３７の外側を囲むことになる。コイル３７が高周波電流により磁束を発生させると、第１磁性体コア４１及び第３磁性体コア４３は夫々所定の方向に磁路を形成する。
【００４１】
第２磁性体コア４２は、ＭｎＺｎ合金系等の高透磁率のフェライトにて断面視で半円形の円弧状に形成され、例えば円弧の外径が１０ｍｍ、厚さが３〜４ｍｍ、中心角が４５°で加熱ベルト２６の幅方向の全域に設けられる。また、第２磁性体コア４２は、巻回したコイル３７のループ内に形成された中空部３７ａにおいて、第１磁性体コア４１とボビン３８との間に配置され、さらに円弧の凸部４２ａを加熱ベルト２６側に向けて配置される。そして第２磁性体コア４２は、ボビン３８と一体に設けられる支持部材（図略）にシリコーン系接着剤等によって取り付けられる。コイル３７が高周波電流により磁束を発生させると、第２磁性体コア４２は所定の方向に磁路を形成する。
【００４２】
ローラー４５は、第２磁性体コア４２に対向するとともに一対の第１磁性体コア４１の間で加熱ベルト２６の幅方向に延設され、例えば外径２０ｍｍ、厚み３ｍｍのアルミニウム管で形成される。また、ローラー４５は、支持部材（図略）に回転可能に支持され、図示しないモーター等の駆動源に接続され、モーターの回転駆動によって回転させられる。
【００４３】
切替えベルト４６は、ローラー４５と第２磁性体コア４２の凸部４２ａとによって懸架され、ローラー４５の回転駆動により回転させられる。また、切替えベルト４６は、フェライト粉末を含有するポリイミト゛樹脂等の耐熱性樹脂の磁性シートにて、加熱ベルト２６の幅方向長さと同等以上の長さを有して無端状に形成される。コイル３７が高周波電流により磁束を発生させると、フェライト粉末を含有する切替えベルト４６の表面を磁束が貫通する。
【００４４】
切替えベルト４６の外表面には、遮蔽部４７がシリコーン系接着剤等によって貼り付けられる。
【００４５】
遮蔽部４７は、銅等の非磁性かつ導電性が良好な材料でシート状（例えば厚み８０μｍｍ）に形成される。遮蔽部４７は、非磁性であることで、その表面に垂直な磁束が貫通することによる誘導電流で逆方向の磁束を発生させ、その表面に垂直に通過する磁束をキャンセルすることで遮蔽する。また、遮蔽部４７が導電性を有することで、誘導電流によるジュール発熱を抑制し効率よく磁束を遮蔽することができる。遮蔽部４７は切替えベルト４６の巻回し方向の一部に配置され、且つ切替えベルト４６の幅方向の端部に配置される。
【００４６】
図４、図５に切替えベルト４６の詳しい構成を示す。図４は、第２磁性体コア４２とローラー４５に懸架される切替えベルト４６を示す斜視図であり、図５は、無端状の切替えベルト４６を幅方向に切断して展開した状態を示す平面図である。尚、図４では被検知部４６ｂを省略している。
【００４７】
図４に示すように、ローラー４５は、第２磁性体コア４２の円弧状の凸部４２ａの反対側の凹部に近接して配置される。切替えベルト４６はローラー４５と第２磁性体コア４２の凸部４２ａに懸架される。また、切替えベルト４６は、前述のようにフェライト粉末を含有する磁性部４６ａを有し、磁性部４６ａの表面に遮蔽部４７が貼り付けられている。遮蔽部４７は第１遮蔽部４７ａ、第２遮蔽部４７ｂ、及び第３遮蔽部４７ｃ（図５も参照）にて構成され、第１〜第３遮蔽部４７ａ、４７ｂ、４７ｃは、磁性部４６ａの幅方向の両端部に夫々一対配置され、ニップＮに挿通される用紙Ｐの幅に応じて幅方向の長さが異なる。
【００４８】
図５に示すように、切替えベルト４６は、部分的に遮蔽部４７を設けた磁性部４６ａの他に、切替えベルト４６の回転停止位置を検知するための被検知部４６ｂを有する。
【００４９】
磁性部４６ａは、ニップ部Ｎに挿通される最大幅の用紙Ｐの最大通紙領域Ｓｍａｘと同等以上の幅を有する。磁性部４６ａの端部側には、第１遮蔽部４７ａ、第２遮蔽部４７ｂ、及び第３遮蔽部４７ｃが、巻回し方向（図５の上下方向）に所定の間隔を隔てて配設される。第１〜第３遮蔽部４７ａ〜４７ｃは、巻回し方向に、夫々第２磁性体コア４２（図３参照）の凸部４２ａの外周長と略同等の長さを有する。ローラー４５（図３参照）の回転によって、切替えベルト４６が回転し、第１〜第３遮蔽部４７ａ〜４７ｃが第２磁性体コア４２の凸部４２ａに対向する遮断位置に停止すると、第２磁性体コア４２と加熱ベルト２６（図３参照）との間の磁路が第１〜第３遮蔽部４７ａ〜４７ｃによって遮断される。
【００５０】
第１遮蔽部４７ａは、最大幅の用紙Ｐより小さい幅の第１の用紙Ｐによって形成される加熱ベルト２６の第１非通紙領域Ｓａに対向する幅を有する。第１遮蔽部４７ａが第２磁性体コア４２の凸部４２ａに対向する遮断位置に保持されると、第２磁性体コア４２と加熱ベルト２６との間の磁路は、第１非通紙領域Ｓａ以外の最大通紙領域Ｓｍａｘに対向する部分には形成されるが、第１非通紙領域Ｓａに対向する部分では第１遮蔽部４７ａによって遮断される。
【００５１】
第２遮蔽部４７ｂは、第１の用紙Ｐより小さい幅の第２の用紙Ｐによって形成される加熱ベルト２６の第２非通紙領域Ｓｂに対向する幅を有する。第２遮蔽部４７ｂが第２磁性体コア４２の凸部４２ａに対向する遮断位置に保持されると、コイル３７から磁束が発生しているとき、第２磁性体コア４２と加熱ベルト２６との間の磁路は、第２非通紙領域Ｓｂ以外の最大通紙領域Ｓｍａｘに対向する部分には形成されるが、第２非通紙領域Ｓｂに対向する部分では第２遮蔽部４７ｂによって遮断される。
【００５２】
第３遮蔽部４７ｃは、第１の用紙Ｐの幅より小さく、第２の用紙Ｐより大きい幅の第３の用紙Ｐによって形成される加熱ベルト２６の第３非通紙領域Ｓｃに対向する幅を有する。第３遮蔽部４７ｃが第２磁性体コア４２の凸部４２ａに対向する遮断位置に保持されると、コイル３７から磁束が発生しているとき、第２磁性体コア４２と加熱ベルト２６との間の磁路は、第３非通紙領域Ｓｃ以外の最大通紙領域Ｓｍａｘに対向する部分には形成されるが、第３非通紙領域Ｓｃに対向する部分では第３遮蔽部４７ｃによって遮断される。
【００５３】
第１遮蔽部４７ａに近接する位置（図５の第１遮蔽部４７ａの下側、一点鎖線部）には、磁性領域４６ｃが形成される。磁性領域４６ｃは、磁性部４６ａの一部で構成され、最大通紙領域Ｓｍａｘの全域にわたって第２磁性体コア４２の凸部４２ａの外周長と同等以上の長さを有する。この磁性領域４６ｃが第２磁性体コア４２の凸部４２ａに対向する位置（非遮断位置とする）に保持されると、第２磁性体コア４２と加熱ベルト２６との間の磁路は、最大通紙領域Ｓｍａｘの全域にわたって形成される。
【００５４】
第１〜第３遮蔽部４７ａ〜４７ｃ及び磁性領域４６ｃの近傍には、被検知部４６ｂが設けられ、被検知部４６ｂに対向する位置には、位置検知手段である検知センサー５１が設けられる。被検知部４６ｂは、磁性領域４６ｃ及び第１〜第３遮蔽部４７ａ〜４７ｃに夫々対応する反射面Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３を有する。検知センサー５１が反射面Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３のうちの一つの反射面からの反射光を受光することで、磁性領域４６ｃ及び第１〜第３遮蔽部４７ａ〜４７ｃのうちの一つの領域が第２磁性体コア４２の凸部４２ａに対向していることを検知する。
【００５５】
具体的には、反射面Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３は、切替えベルト４６の一端側に配置され、図５の上下方向に夫々、磁性領域４６ｃ、第１遮蔽部４７ａ、第２遮蔽部４７ｂ及び第３遮蔽部４７ｃに対応させて配置される。各反射面Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３は、切替えベルト４６の幅方向（図５の左右方向）に配置される複数の矩形状のパターン（本実施形態では幅方向の三つのパターンの組み合わせ）からなり、アルミニウムのコーティング等により切替えベルト４６の表面上に形成される。検知センサー５１は、図示しない支持部材に取り付けられ、発光ダイオード等の投光部と、投光部から出射される光の反射面Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の各パターンによる反射光を受光する受光部とからなる（本実施形態では投光部と受光部からなるユニットを３個備える）。例えば、反射面Ｂ０が検知センサー５１に対向する位置にある場合、検知センサー５１は反射面Ｂ０のパターンに応じた信号を出力し、或いは、反射面Ｂ１が検知センサー５１に対向する位置にある場合、検知センサー５１は反射面Ｂ１のパターンに応じた信号を出力する。このように、検知センサー５１が反射面Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に対応した信号を出力することで、磁性領域４６ｃ及び第１〜第３遮蔽部４７ａ〜４７ｃの何れの領域が第２磁性体コア４２の凸部４２ａに対向していることを検知することができる。
【００５６】
図３に示すように、最大幅の用紙Ｐを定着処理するとき、切替えベルト４６は、遮蔽部４７（図５の第１〜第３遮蔽部４７ａ〜４７ｃ）が第２磁性体コア４２の凸部４２ａに対向しない位置、即ち、磁性領域４６ｃ（図５参照）が第２磁性体コア４２の凸部４２ａに対向する非遮断位置に保持される。この場合、用紙Ｐの幅方向の全域において、コイル３７によって発生した磁束は、図３の矢印で示すように、第１磁性体コア４１と、第３磁性体コア４３と、加熱ベルト２６を通過した後、切替えベルト４６の磁性部４６ａ（図５の磁性領域４６ｃ）を貫通し、第２磁性体コア４２を通過し、再び切替えベルト４６の磁性部４６ａを貫通して第１磁性体コア４１に至る磁路を形成する。これによって、加熱ベルト２６の誘導発熱層２６ａ（図２参照）には渦電流が生じることで、誘導発熱層２６ａの電気抵抗によって誘導発熱層２６ａにジュール熱が発生し、加熱ベルト２６は最大通紙領域Ｓｍａｘ（図５参照）において良好に加熱される。
【００５７】
図６は、非通紙領域の磁路を遮断した状態の誘導加熱部３０を示す側面断面図である。小さい幅の用紙Ｐを定着処理するとき、例えば、図示しない操作パネルから所定の用紙Ｐを選択すると、ローラー４５が回転駆動し、ローラー４５の回転によって、切替えベルト４６がローラー４５及び第２磁性体コア４２間で回転する。検知センサー５１（図５参照）が所定の用紙Ｐに対応する切替えベルト４６の所定の反射面Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３（図５参照）から反射光を受光すると、ローラー４５は回転を停止し、切替えベルト４６の遮蔽部４７が第２磁性体コア４２の凸部４２ａに対向する位置に確実に停止する。
【００５８】
ローラー４５の回転停止状態で、切替えベルト４６は、第１〜第３遮蔽部４７ａ〜４７ｃ（図５参照）の所定の遮蔽部４７が第２磁性体コア４２の凸部４２ａに対向する遮断位置に保持される。この場合、加熱ベルト２６の通紙領域では、コイル３７によって発生した磁束は、図６の矢印で示すように、第１磁性体コア４１と、第３磁性体コア４３と、加熱ベルト２６を通過した後、切替えベルト４６の磁性部４６ａ（図５参照）を貫通し、第２磁性体コア４２を通過し、再度切替えベルト４６の磁性部４６ａを貫通して第１磁性体コア４１に至る磁路を形成する。これによって、加熱ベルト２６の誘導発熱層２６ａ（図２参照）には渦電流が生じることで、誘導発熱層２６ａの電気抵抗によって誘導発熱層２６ａにジュール熱が発生し、加熱ベルト２６は通紙領域において良好に加熱される。一方、加熱ベルト２６の非通紙領域では、コイル３７によって発生した磁束の経路は、切替えベルト４６の所定の遮蔽部４７によって加熱ベルト２６と第２磁性体コア４２との間で遮断され、加熱ベルト２６の非通紙領域の発熱が抑制される。
【００５９】
上記実施形態によれば、定着処理する用紙Ｐのサイズに係らず、第２磁性体コア４２が常に固定されているので、第２磁性体コア４２に対して第１磁性体コア４１との間隔、及び加熱ベルト２６との間隔が安定し、誘導加熱部３０が効率良く加熱ベルト２６を発熱させる。
【００６０】
また、上記実施形態によれば、第２磁性体コア４２が加熱ベルト２６に対向する側に凸部４２ａを有した円弧状に形成される構成であるので、第２磁性体コア４２の凸部４２ａの反対側の凹部にローラー４５を配設すると、第１磁性体コア４１の外周面からローラー４５が突出することを抑えられ、定着装置５が大型化することがない。また、第２磁性体コア４２が凸部４２ａを有する構成であると、第２磁性体コア４２と第１磁性体コア４１との間の空隙が小さくなり、第２磁性体コア４２と第１磁性体コア４１の空隙を磁束が効率よく形成される。
【００６１】
尚、上記実施形態では、切替えベルト４６に第１〜第３遮蔽部４７ａ〜４７ｃを設ける構成を示したが、本発明はこれに限らず、定着処理する用紙Ｐに対応させて遮蔽部４７は一つであってもよく、または四つ以上であってもよい。
【００６２】
また、上記実施形態では、加熱ベルト２６が定着ローラー２３及び懸架ローラー２７によって懸架される定着装置５に適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、加熱ベルト２６が定着ローラー２３に張架される定着装置５、或いは加熱ベルト２６の外周面を圧接させる加圧ローラー１９と、加熱ベルト２６の内周面に配設されて用紙Ｐと加熱ベルト２６とを圧接させる押圧部材と、を備える定着装置５に適用してもよい。さらに、加圧ローラー１９と加圧ローラー１９に圧接される加熱ローラーとを備え、加熱ローラーが誘導発熱層を内包するとともに誘導加熱部に対向配置される定着装置５等、電磁誘導加熱方式の種々の定着装置に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、定着装置及びそれを備えた画像形成装置に利用することができ、特に、電磁誘導加熱方式の定着装置及びそれを備えた画像形成装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１    画像形成装置
５    定着装置
１９    加圧ローラー（加圧部材）
２３    定着ローラー
２６    加熱ベルト（加熱部材）
２７    懸架ローラー
３０    誘導加熱部
３７    励磁コイル（コイル）
３７ａ    中空部
３８    ボビン
３９    磁性体コア
４１    第１磁性体コア
４２    第２磁性体コア
４２ａ    凸部
４３    第３磁性体コア
４５    ローラー
４６    切替えベルト
４６ａ    磁性部
４６ｂ    被検知部
４６ｃ    磁性領域
４７    遮蔽部
４７ａ    第１遮蔽部
４７ｂ    第２遮蔽部
４７ｃ    第３遮蔽部
５１    検知センサー（位置検知手段）
Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３    反射面
Ｓａ    第１非通紙領域
Ｓｂ    第２非通紙領域
Ｓｃ    第３非通紙領域
Ｓｍａｘ    最大通紙領域
【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１】
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