(57)【要約】【課題】  複数コイルを有する誘導加熱装置において、複数のコイルで加熱した場合でも単独のコイルで加熱した場合でも温度分布を均一とすることが可能な誘導加熱装置を提供する。【解決手段】  被加熱体に対向して配置され、被加熱体を誘導加熱する複数の励磁コイルを有する誘導加熱装置において、各励磁コイルの被加熱体の長手方向の少なくとも一方の端部は、その他の励磁コイルの被加熱体の長手方向の一方の端部と、少なくとも一部において隣接し、隣接する部分において発生する磁界は、同一方向に調整可能であり、被加熱体の長手方向と直交する短手方向における励磁コイルの最内周寸法は、端部が隣接する励磁コイル間で異なる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱体に対向して配置され、該被加熱体を誘導加熱する複数の励磁コイルを有する誘導加熱装置において、
各励磁コイルの前記被加熱体の長手方向の少なくとも一方の端部は、その他の励磁コイルの前記被加熱体の長手方向の一方の端部と、少なくとも一部において隣接し、
前記隣接する部分において発生する磁界は、同一方向に調整可能であり、
前記被加熱体の長手方向と直交する短手方向における前記励磁コイルの最内周寸法は、端部が隣接する励磁コイル間で異なることを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項２】
前記被加熱体の長手方向における前記励磁コイルの最内周寸法が大きいほど、前記被加熱体の長手方向と直交する短手方向における前記励磁コイルの最内周寸法が大きいことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
前記複数の励磁コイルと前記被加熱体との対向距離は、全て同一であることを特徴とする請求項１又は２に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
前記励磁コイルの少なくとも一部において隣接する端部には、磁性体コアを少なくとも１つ有し、
１つの前記磁性体コアは、１つの前記励磁コイルを覆うことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
前記被加熱体は、発熱層を有する回転体であり、
請求項１〜４の何れか一項に記載の誘導加熱装置を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項６】
前記複数の励磁コイルのうち、
前記回転体の回転軸方向の最内周寸法が最大の励磁コイルは、定着頻度の高い画像サイズに対応することを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記回転体が定着部材を兼ねることを特徴とする請求項５又は６に記載の定着装置。
【請求項８】
請求項５〜７の何れか一項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、被加熱体を誘導加熱により加熱する誘導加熱装置、それを備えた定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、装置の立ち上がり時間を低減して、省エネルギー化することを目的として、電磁誘導加熱方式の定着装置を用いたものが広く知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の誘導加熱方式の定着装置は、図１９に示すように、発熱体としての支持ローラ（加熱ローラ）６２３、定着補助ローラ（定着ローラ）６２１、支持ローラ６２３と定着補助ローラ６２１とによって張架された定着ベルト６２２、定着ベルト６２２を介して支持ローラ６２３に対向する誘導加熱部（誘導加熱手段）６２４、定着ベルト６２２を介して定着補助ローラ６２１に当接する加圧ローラ６３０等、で構成される。誘導加熱部６２４は、その長手方向に巻き回されたコイル部（励磁コイル）６２５、コイル部に対向するコア（励磁コイルコア）６２６等、で構成される。
【０００４】
定着ベルト６２２は、誘導加熱部６２４との対向位置で加熱される。加熱された定着ベルト６２２は、定着補助ローラ６２１及び加圧ローラ６３０の位置に搬送される記録媒体上のトナー像Ｔを加熱して定着する。
【０００５】
具体的には、コイル部６２５に高周波の交番電流を流すことで、コイル部６２５の周囲に交番磁界が形成されて、支持ローラ表面近傍に渦電流が生じる。支持ローラ６２３に渦電流が生じると、支持ローラ自身の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱によって、支持ローラ６２３に巻装された定着ベルト６２２が加熱される。
【０００６】
このような電磁誘導加熱方式の定着装置は、発熱体が電磁誘導によって直接的に加熱されるため、従来のハロゲンヒータ方式等に比べて熱変換効率が高く、少ないエネルギー消費で短い立ち上げ時間にて定着ベルトの表面温度（定着温度）を所望の温度まで昇温できる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の誘導加熱方式の定着装置は、昇温が早い反面、小サイズ紙を通紙する際の非通紙部の過昇温（端部温度上昇）が顕著になってしまう。また、エネルギー効率の観点からも、用紙サイズに応じて発熱させることが望ましい。
【０００８】
このような課題を解決すべく、誘導加熱コイルを複数有する定着装置が公知である。
【０００９】
しかしながら、誘導加熱コイルを複数有する定着装置は、コイル間での周波数が異なる場合、干渉音が発生する。そのため、各コイルに流す電流の位相を合わせることが必要となる。また、隣り合うコイル間での磁界方向が異なる（逆向き）場合、磁束が互いに打ち消し合ってしまい、発熱効率が低下してしまう。
【００１０】
上述のような問題を回避すべく、隣り合うコイルの電流方向を合わせるように制御可能とする誘導加熱方式の定着装置が提案されている。このような定着装置を用いることで干渉音の発生と、磁束の打ち消し合いによる発熱効率の低下との防止を図れる。
【００１１】
しかしながら、このような誘導加熱方式の定着装置は、隣り合うコイルにおける磁界方向が一致するため、このコイル間で発生した磁束が強め合う。その結果、発熱体の表面や定着ニップ部の温度分布に、凸部を形成してしまう。
【００１２】
このような凸部を解消して、温度分布を均一化するため、コイル幅（コイルの巻き幅）を変えた定着装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【００１３】
特許文献２に記載の誘導加熱方式の定着装置は、図２０に示すように、ヒートローラの長手方向に三分割されたコイル７６０，７６１，７６２を備える。各コイルは、ヒートローラの長手方向の２つの長辺７６０ａ，７６１ａ，７６２ａと、ヒートローラの回転方向の２つの短辺７６０ｂ，７６１ｂ，７６２ｂから構成される。そして、短辺７６０ｂ，７６１ｂ，７６２ｂにおいてコイルが隣り合うようになっている。そして、コイル隣接辺（短辺）７６０ｂ，７６１ｂ，７６２ｂのコイル幅βを、長辺７６０ａ，７６１ａ，７６２ａのコイル幅αより小さくしている。そのため、電流方向を合わせた場合に生じるコイル間温度分布凸部に対して、磁束が強め合う効果を低減している。その結果、温度分布の均一化が図れる。
【００１４】
しかしながら、特許文献２に記載の誘導加熱方式の定着装置は、単独コイルを発熱させた場合、ヒートローラ長手方向において、中央部に比して端部の温度が低下する温度だれの現象が顕著になるという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、複数コイルを有する誘導加熱装置において、複数のコイルで加熱した場合でも単独のコイルで加熱した場合でも温度分布を均一とすることが可能な誘導加熱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】
【００１６】
上述した課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の誘導加熱装置は、
被加熱体に対向して配置され、該被加熱体を誘導加熱する複数の励磁コイルを有する誘導加熱装置において、
各励磁コイルの前記被加熱体の長手方向の少なくとも一方の端部は、その他の励磁コイルの前記被加熱体の長手方向の一方の端部と、少なくとも一部において隣接し、
前記隣接する部分において発生する磁界は、同一方向に調整可能であり、
前記被加熱体の長手方向と直交する短手方向における前記励磁コイルの最内周寸法は、端部が隣接する励磁コイル間で異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、複数コイルを有する誘導加熱装置において、複数のコイルで加熱した場合でも単独のコイルで加熱した場合でも温度分布を均一とすることが可能な誘導加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置を概略的に示す構成図である。
【図２】図１に示した画像形成装置の定着装置を概略的に示す断面図である。
【図３】図１に示した画像形成装置の定着ベルトの断面を概略的に示す断面図である。
【図４】図１に示した画像形成装置の誘導加熱手段を概略的に示す平面図である。
【図５】図１に示した画像形成装置の誘導加熱手段の一部を概略的に示す断面図である。
【図６】従来の画像形成装置の励磁コイルを概略的に示す斜視図である。
【図７】図１に示した画像形成装置の励磁コイルを概略的に示す斜視図である。
【図８】図１に示した画像形成装置の誘導加熱手段の一部を概略的に示す斜視図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置の誘導加熱手段を概略的に示す平面図である。
【図１０】図９に示した画像形成装置の励磁コイルを概略的に示す斜視図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る画像形成装置の誘導加熱手段を概略的に示す平面図である。
【図１２】図１１に示した画像形成装置の誘導加熱手段の一部を概略的に示す斜視図である。
【図１３】図１１に示した画像形成装置のニップ部の温度分布を説明する説明図である。
【図１４】図１１に示した画像形成装置の誘導加熱手段の変形例の一部を概略的に示す斜視図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係る画像形成装置の誘導加熱手段を概略的に示す平面図である。
【図１６】図１５に示した画像形成装置の誘導加熱手段の一部を概略的に示す斜視図である。
【図１７】図１５に示した画像形成装置の誘導加熱手段の変形例を概略的に示す平面図である。
【図１８】本発明の画像形成装置の他の態様を示す断面図である。
【図１９】従来の画像形成装置の定着装置を示す断面図である。
【図２０】従来の画像形成装置の誘導加熱手段を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の第１の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る誘導加熱方式の定着装置を備えた電子写真式画像形成装置の一例であるカラープリンタの概略構成を示す構成図である。
【００２０】
このプリンタは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナー像をそれぞれ対応した像担持体としての感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの表面上に形成するために電子写真方式の４組の像形成手段としての画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂｋを備えている。
【００２１】
これら画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂｋの下方には、各画像形成部を通して用紙（記録材）を搬送するための搬送ベルト２０が張架されている。
【００２２】
各画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂｋの感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、搬送ベルト２０にそれぞれ転接配置され、用紙は、搬送ベルト２０の表面に静電的に吸着される。
【００２３】
４組の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂｋは、略同じ構造を有する。そのため、ここでは用紙の搬送方向最上流側に配設されたイエロー用の画像形成部１０Ｙについて代表して説明し、他の色用の画像形成部１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂｋについては同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２４】
画像形成部１０Ｙは、その略中央位置に搬送ベルト２０に転接された感光体ドラム１Ｙを有する。感光体ドラム１Ｙの周囲には、感光体ドラム１Ｙの表面を所定の電位に帯電させる帯電装置２Ｙ、帯電されたドラム表面を色分解された画像信号に基づいて露光し、ドラム表面上に静電潜像を形成する露光装置３Ｙ、ドラム表面上に形成された静電潜像にイエロートナーを供給して現像する現像装置４Ｙ、現像したトナー像を搬送ベルト２０を介して搬送される用紙上に転写する転写装置としての転写ローラ５Ｙ、転写されずにドラム表面に残留した残留トナーを除去するクリーナ６Ｙ、及び図示しないドラム表面に残留した電荷を除去する除電ランプが、感光体ドラム１Ｙの回転方向に沿って順に配設されている。
【００２５】
搬送ベルト２０の図中右下方には、用紙を搬送ベルト２０上に給紙するための給紙機構３０が配設されている。
【００２６】
搬送ベルト２０の図中左側には、定着装置４０が配設されている。搬送ベルト２０によって搬送された用紙は、搬送ベルト２０から連続して定着装置４０を通って延びた搬送路を搬送され、定着装置４０を通過する。
【００２７】
定着装置４０は、搬送された用紙、即ちその表面上に各色のトナー像が転写された状態の用紙を加熱及び加圧する。そして、各色のトナー像を溶融して用紙に浸透させて定着させる。そして、定着装置４０の搬送経路下流側に排紙ローラを介して排紙する。
【００２８】
次に、本実施形態の定着装置４０を説明する。
定着装置４０は、図２に示すように、ベルト定着装置として構成されており、被加熱部材としての発熱層を具備した回転体（加熱ローラ）５１、定着ローラ（定着補助ローラ）５２、加熱ローラ５１と定着ローラ５２に張架された定着部材としての定着ベルト３０、定着ベルト３０を介して加熱ローラ５１に対向する誘導加熱手段（誘導加熱装置）１００、及び定着ベルト３０を介して定着ローラ５２に当接する加圧ローラ５５を備える。なお、被加熱部材は、回転体の態様に限定されず、直方体や多面体等であっても良い。
【００２９】
本実施形態では、加熱ローラ５１には、非磁性のステンレス鋼（ＳＵＳ）であって、芯金層の厚さ０．２〜１ｍｍ程度を有するものを用いる。芯金表面には発熱層としての銅（Ｃｕ）を厚さ３〜２０μｍ程度形成し、発熱効率を高めている。この場合、Ｃｕ表層には、防錆目的でニッケルめっきを施すことも好適である。また、発熱効率を高めるために、ローラ内部にフェライトコアを配置することも可能である。
【００３０】
ステンレス鋼以外の例として、１６０〜２４０℃程度のキュリー点を有する整磁合金を用いることもできる。整磁合金内部には、アルミニウム部材（図示せず）を配置し、これによって特別な制御機構なしにキュリー点近傍での昇温停止が可能となる。整磁合金を用いた場合もローラ表面にＣｕめっき層を形成することで発熱効率を高めることができる。
【００３１】
定着ローラ５２は、例えばステンレス、炭素鋼等の金属製の芯金５２ａと、耐熱性を有するシリコーンゴム等をソリッド状又は発泡状にして芯金５２ａを被覆した弾性部材５２ｂと、からなる。そして、加圧ローラ５５からの押圧力で加圧ローラ５５と定着ローラ５２の間に所定幅の接触部（定着ニップ部Ｎ）を形成する。定着ローラ５２の外径は３０〜４０ｍｍ程度、その弾性部材の厚さは３〜１０ｍｍ程度、硬度は１０〜５０°（ＪＩＳ−Ａ）程度、とすると好ましい。
【００３２】
図３の断面図を用いて、定着ベルト３０の一例について説明する。定着ベルト３０は、図３に示すように、基材３１、この上に積層された弾性層３２、さらにこの上に積層された離型層３３からなる。
【００３３】
基材３１は、ベルトを張り渡した際の機械的強度、柔軟性、定着温度での使用に耐え得る耐熱性等が特性として求められる。本実施形態では、加熱ローラ５１を誘導加熱するために、基材３１としては絶縁性の耐熱樹脂材料が好ましい。耐熱樹脂材料としては、例えばポリイミド、ポリイミドアミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルサルファイド（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、フッ素樹脂等が適している。厚さは、熱容量や強度の関係から３０〜２００μｍの範囲にあることが望ましい。
【００３４】
弾性層３２は、光沢むらのない均一な画像を得るためにベルト表面に柔軟性を与える目的で形成され、ゴム硬度は５〜５０°（ＪＩＳ−Ａ）、厚さは５０〜５００μｍが望ましい。また、定着温度における耐熱性の観点から、材質としてはシリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等が好ましい。
【００３５】
離型層３３に使用される材料として、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）及び四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂、又はこれらの樹脂の混合物若しくは耐熱性樹脂にこれらフッ素系樹脂を分散させたものが挙げられる。
【００３６】
離型層３３が弾性層３２を被覆すると、シリコーンオイル等を使用しなくともトナー離型性と紙粉固着防止が可能になる（オイルレス化）。しかしながら、これらの離型性を有する樹脂は、一般にゴム材料のような弾性を有さないことから、弾性層３２上に厚く離型層３３を形成するとベルト表面の柔軟性を損ない光沢むらを発生させてしまう。離型性と柔軟性を両立させるために、離型層３３の膜厚は、５〜５０μｍ、望ましくは１０〜３０μｍの範囲内とする。
【００３７】
また、必要に応じて各層間にプライマー層を設けても良い。また、基材の内面に摺動の際の耐久性を向上させる層を設けても良い。
【００３８】
基材３１には、発熱層を具備させることも好適である。例えば、ポリイミド等からなる基層上にＣｕ層を３〜１５μｍ形成し、発熱層として用いることも可能である。
【００３９】
加圧ローラ５５は、金属製の円筒部材からなる芯金５５ａと、耐熱性の高い弾性層５５ｂと、離型層５５ｃから構成され、定着ベルト３０を介して定着ローラ５２を押圧して定着ニップ部Ｎを形成している。加圧ローラ５５の外径は、３０〜４０ｍｍ程度とする。弾性層５５ｂは、０．３〜５ｍｍ程度の厚さと硬度２０〜５０°（Ａｓｋｅｒ硬度）程度を有している。また、耐熱性が必要であるため、弾性層５５ｂの材質としては、シリコーンゴムを用いると良い。更に、両面印刷時の離型性を高めるために、弾性部材４ｂ上にフッ素樹脂を使用した離型層５５ｃを１０〜１００μｍ程度形成している。
【００４０】
加圧ローラ５５の弾性層５５ｂの硬度を定着ローラ５２の弾性層の硬度に比べて硬くすることによって、加圧ローラ５５が定着ローラ５２及び定着ベルト３０へ食い込む。そして、この食い込みにより、記録材Ｐは、定着ニップ部Ｎの出口において定着ベルト３０の表面に沿うことができない曲率を有する。そのため、記録材Ｐの加圧ローラ５５からの離型性を向上させることができ、ジャム発生等を予め防止することができる。
【００４１】
次に、本実施形態の誘導加熱手段（誘導加熱装置）１００について説明する。本実施形態では、用紙サイズとしてＡ３サイズとＡ４サイズの２種類を想定し、３つの励磁コイル１０２，１０３を備えている。なお、コイルの数や分割パターンは、本実施形態の態様に限定されず、２分割であっても４分割以上であっても良い。
【００４２】
誘導加熱手段１００は、図４に示すように、ケース１１０と、ケース１１０に設置された１つの中央部励磁コイル１０２と２つの端部励磁コイル１０３と、磁性体コアとしてのアーチ形状コア１０５とサイドコア１０４等を備える。
【００４３】
中央部励磁コイル１０２及び端部励磁コイル１０３は、被加熱体としての加熱ローラ５１から所定の対向距離を隔てて設置されている。即ち、中央部励磁コイル１０２及び端部励磁コイル１０３の加熱ローラ５１に対向する面は、図５に示すように、加熱ローラ５１の表面から所定の距離だけオフセットされた面Ａ上に設置されている。この距離は、発生した磁界が加熱ローラ５１以外のものに流出するのを回避するため、できるだけ短いことが好ましい。なお、各コイルと加熱ローラ５１との対向距離は、本実施形態のように全て同一の距離である態様に限定されず、各コイルによって異なった距離であっても良い。
【００４４】
中央部励磁コイル１０２は、図４に示すように、加熱ローラ５１の長手方向にＡ４タテ相当の大きさを有する。そして、中央部励磁コイル１０２単独では、加熱ローラ５１に対し、定着頻度の高いＡ４サイズの用紙を定着可能温度とする。一方、端部励磁コイル１０３は、中央部励磁コイル１０２に比較して、加熱ローラ５１の長手方向の長さが短く形成される。そして、中央部励磁コイル１０２と組合わせることで、加熱ローラ５１の長手方向にＡ３相当の大きさを有するようになる。そして、中央部励磁コイル１０２と端部励磁コイル１０３を合わせた加熱により、加熱ローラ５１に対し、Ａ３サイズの用紙を定着可能温度とする。
【００４５】
中央部励磁コイル１０２は、加熱ローラ５１の長手方向の両端部の一部が、端部励磁コイル１０３の加熱ローラ５１の長手方向の一方の端部と、加熱ローラ５１の長手方向において、隣接する。なお、中央部励磁コイル１０２は、加熱ローラ５１の長手方向の両端部の一部が、端部励磁コイル１０３の加熱ローラ５１の長手方向の一方の端部と、加熱ローラ５１の回転半径方向において、隣接しても良い。
【００４６】
励磁コイル１０２，１０３は、絶縁被覆を施したφ０．０５〜０．２程度の導線を５０〜５００本程度撚り合わせたリッツ線を５〜１００回巻き回したものである。リッツ線の表面には、融着層を備えており、通電加熱又は恒温槽で加熱することで融着層が固化し、巻き回したコイルの形状保持が可能となる。なお、融着層を保持しないリッツ線を用いて、コイルを巻き、それをプレス成型することで形状を与えることも可能である。リッツ線には、定着温度以上の耐熱性が必要であることから、素線の絶縁被覆材にはポリアミドイミド、ポリイミド等の耐熱性と絶縁性を兼ね備えた樹脂を用いる。
【００４７】
ここで、加熱ローラ５１の長手方向における、励磁コイルの端部が隣接するコイルの端部間で、電流方向、即ち発生する磁界の方向を揃える。そのため、励磁コイルの端部間で強め合う磁束の量が多くなる。従来から、加熱ローラの回転方向（短手方向）において、巻き回したコイルの内側の寸法（最内周寸法）Ｌ１は、図６に示すように、中央部励磁コイル５０２と端部励磁コイル５０３とで同じであった。この場合、励磁コイルの端部が隣接するコイルの端部間（隣接面）に対応する加熱ローラ５１での発熱が大きくなる。また、隣接するコイルの端部間以外で発生する磁界は、隣接するコイルの端部間で発生し強め合う磁界に引かれ、移動する。そのため、更に隣接するコイルの端部間に対応する加熱ローラ５１での発熱が大きくなる。
【００４８】
一方、本実施形態では、加熱ローラ５１の回転方向（短手方向）において、巻き回した端部励磁コイル１０３の内側の寸法（最内周寸法）Ｌ３は、図７に示すように、巻き回した中央部励磁コイル１０２の最内周寸法Ｌ２より小さい。そのため、隣接するコイルの端部間で強め合う磁束の量は、最内周寸法が同サイズの場合と比較して減少する。また、最内周寸法同が同サイズの場合のような磁束を引き付ける効果も低減する。そのため、隣接するコイルの端部間での発熱集中が緩和される。その結果、複数のコイルで加熱した場合でも単独のコイルで加熱した場合でも温度分布を均一とすることができる。
【００４９】
なお、巻き回した端部励磁コイル１０３の最内周寸法Ｌ３は、３０〜４０ｍｍとすることで、定着装置の小型化とコイル間での磁束の打ち消し回避を考慮したものとできる。
【００５０】
巻き終えたコイル１０２，１０３は、ケース１１０にシリコーン接着剤等を用いて接着する。ケース１１０は、定着温度以上の耐熱性が必要になるため、耐熱性の高い樹脂であるＰＥＴや液晶ポリマ等を用いる。また、ケース１１０は、その短手方向に中央部励磁コイル１０２が設置可能な大きさとなっている。また、ケース１１０は、その長手方向に中央部励磁コイル１０２及び２つの端部励磁コイル１０３が設置可能な大きさとなっている。即ち、ケース１１０の短手方向の大きさは、加熱ローラ５１の回転軸方向で最大のサイズを有する中央部励磁コイル１０２の大きさに合わせるようにする。このような構成により、画像形成装置の小型化を図れる。
【００５１】
コア１０４，１０５は、その材質にＭｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト等のフェライト材料を用いる。サイドコア１０４は、図８に示すように、加熱ローラ５１の長手方向に延在して平板状に形成され、加熱ローラ５１を挟むように、アーチ形状コア１０５のニップ側端部に２つ配置される。アーチ形状コア１０５は、アーチ状に形成され、加熱ローラ５１の長手方向に、コイル１０２，１０３の周囲に複数配置される。アーチ形状コア１０５は、加熱ローラ５１の長手方向に亘って千鳥状に配置されることが好ましい。このようにアーチ形状コア１０５が千鳥状に配置されることで、加熱ローラ５１を均一に加熱し、均一な温度分布が得られる。なお、図８は、加熱ローラ５１の長手方向（軸方向）の一部を示している。
【００５２】
次に、本実施形態に係る画像形成装置の作用について説明する。
加熱ローラ５１の回転方向（短手方向）において、巻き回した端部励磁コイル１０３の内側の寸法（最内周寸法）Ｌ３を、巻き回した中央部励磁コイル１０２の最内周寸法Ｌ２より小さくすることで、隣接するコイルの端部間での磁束が強め合うことによる温度上昇を抑制できる。そのため、複数のコイルで加熱した場合でも単独のコイルで加熱した場合でも温度分布を均一とすることができる。その結果、端部温度上昇の抑制したり、出力枚数を落としたりする必要がなくなり、画像光沢むらなど画質や生産性の向上を図れる。
【００５３】
また、加熱ローラ５１の回転軸方向の最内周寸法が最大であるコイル１０２が、加熱ローラ５１の回転方向の最内周寸法が最大であることで、単独加熱時の温度分布の端部低下を抑制できる。そのため、用紙サイズに応じたコイル寸法を設定可能となり、無駄な加熱部を減らすことができ、省エネを図れる。
【００５４】
続いて、本発明の第２の実施形態について以下に説明する。なお、上述した第１の実施形態と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５５】
本実施形態は、上述の第１の実施形態に対し励磁コイルとコアの態様が異なる。本実施形態の励磁コイル２０２，２０３は、加熱ローラ５１から所定の対向距離を隔てて設置されている。即ち、中央部励磁コイル２０２及び端部励磁コイル２０３の加熱ローラ５１に対向する面は、加熱ローラ５１の表面から所定の距離だけオフセットされた面上に設置されている。この距離は、発生した磁界が加熱ローラ５１以外のものに流出するのを回避するため、できるだけ短いことが好ましい。なお、各コイルと加熱ローラ５１との対向距離は、本実施形態のように全て同一の距離である態様に限定されず、各コイルによって異なった距離であっても良い。
【００５６】
中央部励磁コイル２０２は、図９に示すように、加熱ローラ５１の長手方向にＡ４タテ相当の大きさを有する。そして、中央部励磁コイル２０２単独では、加熱ローラ５１に対し、定着頻度の高いＡ４サイズの用紙を定着可能温度とする。一方、端部励磁コイル２０３は、中央部励磁コイル２０２に比較して、加熱ローラ５１の長手方向の長さが短く形成される。そして、中央部励磁コイル２０２と組合わせることで、加熱ローラ５１の長手方向にＡ３相当の大きさを有するようになる。そして、中央部励磁コイル２０２と端部励磁コイル２０３を合わせた加熱により、加熱ローラ５１に対し、Ａ３サイズの用紙を定着可能温度とする。
【００５７】
中央部励磁コイル２０２は、加熱ローラ５１の長手方向の両端部の一部が、端部励磁コイル２０３の加熱ローラ５１の長手方向の一方の端部と、加熱ローラ５１の長手方向において、隣接する。なお、中央部励磁コイル２０２は、加熱ローラ５１の長手方向の両端部の一部が、端部励磁コイル２０３の加熱ローラ５１の長手方向の一方の端部と、加熱ローラ５１の回転半径方向において、隣接しても良い。
【００５８】
また、本実施形態では、アーチ形状コア２０５とサイドコア１０４に追加して、磁性体コアとしてのコの字形状（角型Ｕ字状）の中間コア２０６を有する。そして、１つの中間コア２０６は、１つの励磁コイルを覆う。即ち、中間コア２０６は、Ａ３サイズ加熱用の端部励磁コイル２０３を覆う。具体的には、中間コア２０６は、加熱ローラ５１の長手方向における端部励磁コイル２０３の端部で、加熱ローラ５１の長手方向における中央部励磁コイル２０２の端部と隣接する部分を覆っている。即ち、中央部励磁コイル２０２に対向する端部励磁コイル２０３の辺を覆っている。ここで、磁束は、コアに沿って磁路を形成する。そのため、中央部励磁コイル２０２と端部励磁コイル２０３の磁束は、図１０に示すように、合流することなく発熱体へ導かれる。その結果、コイル間で磁束が強め合う現象が抑制され、複数のコイルで加熱した場合でも単独のコイルで加熱した場合でも温度分布を均一とすることができる。
【００５９】
次に、本実施形態に係る画像形成装置の作用について説明する。
中間コア２０６が中央部励磁コイル２０２に対向する端部励磁コイル２０３の辺を覆うことで、隣接するコイルの端部間の磁束を分離できる。そのため、コイル間で磁束が強め合い温度分布に凸部を生じることがなくなる。その結果、均一な温度分布が得られる。
【００６０】
なお、中間コアの形状は、本実施形態の態様に限定されず、磁束を発熱体へ導く磁路を形成するものであれば良い。
【００６１】
続いて、本発明の第３の実施形態について以下に説明する。なお、上述した第１の実施形態と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６２】
本実施形態は、上述の第１の実施形態に対し励磁コイルとコアの態様が異なる。本実施形態の励磁コイル３０２，３０３は、加熱ローラ５１から所定の対向距離を隔てて設置されている。即ち、中央部励磁コイル３０２及び端部励磁コイル３０３の加熱ローラ５１に対向する面は、加熱ローラ５１の表面から所定の距離だけオフセットされた面上に設置されている。この距離は、発生した磁界が加熱ローラ５１以外のものに流出するのを回避するため、できるだけ短いことが好ましい。なお、各コイルと加熱ローラ５１との対向距離は、本実施形態のように全て同一の距離である態様に限定されず、各コイルによって異なった距離であっても良い。
【００６３】
中央部励磁コイル３０２は、図１１に示すように、加熱ローラ５１の長手方向にＡ４タテより小さい大きさを有する。そして、中央部励磁コイル３０２と後述する中間コア３０６を合わせて、加熱ローラ５１に対し、定着頻度の高いＡ４サイズの用紙を定着可能温度とする。一方、端部励磁コイル３０３は、中央部励磁コイル３０２に比較して、加熱ローラ５１の長手方向の長さが短く形成される。そして、中央部励磁コイル３０２と組合わせることで、加熱ローラ５１の長手方向にＡ３相当の大きさを有するようになる。そして、中央部励磁コイル３０２と端部励磁コイル３０３を合わせた加熱により、加熱ローラ５１に対し、Ａ３サイズの用紙を定着可能温度とする。
【００６４】
中央部励磁コイル３０２は、加熱ローラ５１の長手方向の両端部の一部が、端部励磁コイル３０３の加熱ローラ５１の長手方向の一方の端部と、加熱ローラ５１の長手方向において、隣接する。なお、中央部励磁コイル３０２は、加熱ローラ５１の長手方向の両端部の一部が、端部励磁コイル３０３の加熱ローラ５１の長手方向の一方の端部と、加熱ローラ５１の回転半径方向において、隣接しても良い。
【００６５】
また、本実施形態では、アーチ形状コア３０５とサイドコア１０４に追加して、図１２に示すように、磁性体コアとしてのコの字形状（角型Ｕ字状）の中間コア３０６を有する。そして、１つの中間コア３０６は、１つの励磁コイルを覆う。即ち、中間コア３０６は、中央部励磁コイル３０２を覆う。具体的には、中間コア３０６は、加熱ローラ５１の長手方向における端部励磁コイル３０３の端部で、加熱ローラ５１の長手方向における中央部励磁コイル３０２の端部と隣接する部分を覆う。即ち、中央部励磁コイル３０２の端部励磁コイル３０３に対向する辺を覆う。なお、図１２は、加熱ローラ５１の長手方向（軸方向）の一部を示している。
【００６６】
ここで、磁束は、コアに沿って磁路を形成する。そのため、端部励磁コイル３０３と中央部励磁コイル３０２の磁束は、合流することなく発熱体へ導かれる。その結果、コイル間で磁束が強め合う現象が抑制され、複数のコイルで加熱した場合でも単独のコイルで加熱した場合でも温度分布を均一とすることができる。また、中間コア３０６は、加熱ローラ５１の長手方向における、中央部励磁コイル３０２の端部の磁束をまとめて発熱体に導く。そのため、図１３に示すように、加熱ローラ５１の長手方向において、発熱領域端部の温度だれを低減できる。その結果、中央部励磁コイル３０２の長手寸法を、短くしても、両端での定着温度が得られ、コイルサイズに合わせた領域加熱が更に可能となる。
【００６７】
次に、本実施形態に係る画像形成装置の作用について説明する。
中間コア３０６が端部励磁コイル３０３に対向する中央部励磁コイル３０２の辺を覆うことで、隣接するコイルの端部間の磁束を分離できる。そのため、隣接するコイルの端部間で磁束が強め合い温度分布に凸部を生じることがなくなる。その結果、均一な温度分布が得られる。また、発熱領域端部の温度だれを低減できる。また、中央部励磁コイルの長手寸法をＡ４タテより短くしても、両端での定着温度が得られるため、コイルサイズに合わせた領域加熱が更に可能となる。
【００６８】
なお、中間コアの態様は、本実施形態の態様に限定されず、端部励磁コアと中央部励磁コアにそれぞれ有していても良い。具体的には、図１４に示すように、中間コア３０６’は、端部励磁コイル３０３に対向する中央部励磁コイル３０２の辺を覆っている。また、中間コア３０６’は、中央部励磁コイル３０２に対向する端部励磁コイル３０３の辺を覆っている。更に、中間コア３０６’は、中央部励磁コイル３０２に対向する端部励磁コイル３０３の辺以外を覆っても良い。また、中間コアの形状は、本実施形態の態様に限定されず、磁束を発熱体へ導く磁路を形成するものであれば良い。なお、図１４は、加熱ローラ５１の長手方向（軸方向）の一部を示している。
【００６９】
続いて、本発明の第４の実施形態について以下に説明する。なお、上述した第１の実施形態と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。
【００７０】
本実施形態は、上述の第１の実施形態に対し励磁コイルとコアの態様が異なる。本実施形態の励磁コイル４０２，４０３，４０８は、図１５に示すように、中央部励磁コイル４０２と端部励磁コイル４０３と中間励磁コイル４０８を有する。励磁コイル４０２，４０３，４０８は、加熱ローラ５１から所定の対向距離を隔てて設置されている。即ち、中央部励磁コイル４０２、端部励磁コイル４０３、中間励磁コイル４０８の加熱ローラ５１に対向する面は、加熱ローラ５１の表面から所定の距離だけオフセットされた面上に設置されている。この距離は、発生した磁界が加熱ローラ５１以外のものに流出するのを回避するため、できるだけ短いことが好ましい。なお、各コイルと加熱ローラ５１との対向距離は、本実施形態のように全て同一の距離である態様に限定されず、各コイルによって異なった距離であっても良い。
【００７１】
中間励磁コイル４０８は、中央部励磁コイル４０２と端部励磁コイル４０３との間に配置される。中央部励磁コイル４０２は、加熱ローラ５１の長手方向にＡ４タテ相当の大きさを有する。そして、中央部励磁コイル４０２単独では、加熱ローラ５１に対し、定着頻度の高いＡ４サイズの用紙を定着可能温度とする。
【００７２】
中間励磁コイル４０８は、中央部励磁コイル４０２に比較して、加熱ローラ５１の長手方向の長さが短く形成される。そして、中央部励磁コイル４０２と組合わせることで、加熱ローラ５１の長手方向にＢ４タテ相当の大きさを有するようになる。そして、中央部励磁コイル４０２と端部励磁コイル４０３を合わせた加熱により、加熱ローラ５１に対し、Ｂ４サイズの用紙を定着可能温度とする。
【００７３】
端部励磁コイル４０３は、中央部励磁コイル４０２に比較して、加熱ローラ５１の長手方向の長さが短く形成される。そして、中央部励磁コイル４０２と中間励磁コイル４０８とを組合わせることで、加熱ローラ５１の長手方向にＡ３相当の大きさを有するようになる。そして、中央部励磁コイル４０２と端部励磁コイル４０３中間励磁コイル４０８とを合わせた加熱により、加熱ローラ５１に対し、Ａ３サイズの用紙を定着可能温度とする。
【００７４】
また、各コイル４０２，４０３，４０８の加熱ローラ５１の長手方向の重心線は、一致していない。具体的には、各コイル４０２，４０３，４０８は、加熱ローラ５１の回転方向（短手方向）にずらして配置（スライド配置）されている。このスライド配置によって、中央部励磁コイル４０２の加熱ローラ５１の長手方向両端部において、中間励磁コイル４０８が存在しない場所を設けることができる。
【００７５】
また、本実施形態では、アーチ形状コアとサイドコアに追加して、図１６に示すように、磁性体コアとしてのコの字形状（角型Ｕ字状）の中間コア４０６を有する。そして、１つの中間コア４０６は、１つの励磁コイルを覆う。即ち、中間コア４０６は、中央部励磁コイル４０２と端部励磁コイル４０３をそれぞれ覆う。具体的には、中間コア４０６は、中間励磁コイル４０８が存在しない場所で、端部励磁コイル４０３に対向する中央部励磁コイル４０２の辺を覆っている。また、中間コア４０６は、中間励磁コイル４０８が存在しない場所で、央部励磁コイル４０２に対向する端部励磁コイル４０３の辺を覆っている。更に、中間コア４０６は、中央部励磁コイル４０２に対向する端部励磁コイル４０３の辺以外を覆っても良い。なお、図１６は、加熱ローラ５１の長手方向（軸方向）の一部を示している。
【００７６】
ここで、磁束は、コアに沿って磁路を形成する。そのため、端部励磁コイル４０３と中央部励磁コイル４０２と中間励磁コイル４０８の磁束は、合流することなく発熱体へ導かれる。その結果、コイル間で磁束が強め合う現象が抑制され、複数のコイルで加熱した場合でも単独のコイルで加熱した場合でも温度分布を均一とすることができる。
【００７７】
次に、本実施形態に係る画像形成装置の作用について説明する。
中間コア４０６は、中間励磁コイル４０８が存在しない場所で、中央部励磁コイル４０２と端部励磁コイル４０３の対向辺をそれぞれ覆うことで、隣接するコイルの端部間の磁束を分離できる。そのため、コイル間で磁束が強め合い温度分布に凸部を生じることもなくなる。その結果、均一な温度分布が得られる。また、発熱領域端部の温度だれを低減できる。また、中央部励磁コイルの長手寸法を短くしても両端での定着温度が得られるため、よりコイルサイズに合わせた領域加熱が可能となる。また、定着頻度の高い画像に合わせて、効率的に加熱できる。
【００７８】
励磁コイルは、本実施形態の態様に限定されず、例えば、図１７に示すように、中間励磁コイルと端部励磁コイルの配置が異なっていても良く、画像条件に合わせて適宜変更可能であることは言うまでもない。また、中間コアの形状は、本実施形態の態様に限定されず、磁束を発熱体へ導く磁路を形成するものであれば良い。
【００７９】
なお、本発明は、ベルト定着方式の画像形成装置に限定されない。例えば、図１８に示すように、回転体が定着部材を兼ねる定着装置にも適用可能である。具体的には、この定着装置は、発熱層を有する加熱ローラ１５２及び加圧ローラ１５５が当接してニップ部Ｎを形成する。ここで、従来の画像形成装置の場合、加熱ローラが発熱することで熱容量が低減されるため、発熱集中箇所があるとより顕著な過昇温が生じる。一方、本発明は、発熱層を有する定着回転体１５２が発熱することで、定着装置の熱容量を低減でき、急速立ち上げ可能な定着装置が得られる。
【００８０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。上述の実施形態では、２又は３サイズの用紙に対応する画像形成装置を想定して説明したが、コイルの分割数はこの態様に限らず、更に細分化することも可能である。また、中央部励磁コイルは、Ａ４の用紙に対応する態様をしているが、これに限定されず、定着頻度の高い画像サイズに対応しても良い。また、上述の実施形態は、単独又は少なくとも２つを組合わせて実施することが可能である。
【００８１】
また、上述の実施形態では、誘導加熱方式の定着装置として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、家庭機器、業務用、産業用等に使用される誘導加熱装置の全てにおいて有用である。
【００８２】
なお、上述の実施形態で紹介した各構成の材質、寸法はあくまで一例であり、本発明の作用を発揮し得る範囲内で様々な材質や寸法を選択可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８３】
３０      定着ベルト（定着部材の一例）
５１      加熱ローラ（回転体の一例）
１０２      中央部励磁コイル（励磁コイルの一例）
１０３      端部励磁コイル（励磁コイルの一例）
１０４      サイドコア（磁性体コアの一例）
１０５      アーチ形状コア（磁性体コアの一例）
２０６，３０６，４０６      中間コア（磁性体コアの一例）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８４】
【特許文献１】特開２００６−３５００５４号公報
【特許文献２】特開２００８−２５８１６３号公報
【特許文献３】特開２００６−１５４７３４号公報
【特許文献４】特許第４１３３８８０号公報
【特許文献５】特開２０１１−３４９８３号公報
【特許文献６】特許第３９５３６８９号公報
【特許文献７】特許第４９２２２２９号公報
【特許文献８】特開２００５−２４７６９号公報
【図１】
2015114613.tif 000003
【図２】
2015114613.tif 000004
【図３】
2015114613.tif 000005
【図４】
2015114613.tif 000006
【図５】
2015114613.tif 000007
【図６】
2015114613.tif 000008
【図７】
2015114613.tif 000009
【図８】
2015114613.tif 000010
【図９】
2015114613.tif 000011
【図１０】
2015114613.tif 000012
【図１１】
2015114613.tif 000013
【図１２】
2015114613.tif 000014
【図１３】
2015114613.tif 000015
【図１４】
2015114613.tif 000016
【図１５】
2015114613.tif 000017
【図１６】
2015114613.tif 000018
【図１７】
2015114613.tif 000019
【図１８】
2015114613.tif 000020
【図１９】
2015114613.tif 000021
【図２０】
2015114613.tif 000022