(57)【要約】      （修正有）【課題】定着速度の向上と非通紙領域における加熱防止を同時に実現する定着装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】励磁コイルを用いて定着ベルトを電磁誘導加熱し、小サイズ紙を定着する際には消磁コイルを用いて非通紙領域の過熱を防止する定着装置において、素線径φ０．１７の素線を１１４本撚ったリッツ線を１０ターン巻いて励磁コイルとする一方、素線径φ０．１７の素線を２０本撚ってなるリッツ線を１９ターン巻いて消磁コイルとする。消磁コイルは撚り本数が少ないほど薄型化され、薄型化されるほど消磁率が高くなるので、定着速度を高めても非通紙領域の過熱を防止することができる。【選択図】図８
2012022236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数サイズの記録紙にトナー像を熱定着する定着装置であって、
トナー像を加熱する、導電性の発熱回転体と、
発熱回転体の外周面に沿って配され、発熱回転体を電磁誘導加熱する励磁コイルと、
励磁コイルの一部に重なるように近接して配置され、小サイズ紙の定着時に、励磁コイルが発生させる磁束の一部を打ち消して、発熱回転体の非通紙領域における過熱を抑制する消磁コイルと、を備え、
励磁コイルよりも消磁コイルの方が、コイル軸方向の厚みが小さい
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
励磁コイルと消磁コイルとは何れもリッツ線が巻回されてなり、
消磁コイルを構成するリッツ線の撚り束外径が、励磁コイルを構成するリッツ線の撚り束外形よりも小さく、
消磁コイルを構成するリッツ線のターン数が、励磁コイルを構成するリッツ線のターン数よりも大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
消磁コイルを構成するリッツ線の撚り本数が、励磁コイルを構成するリッツ線の撚り本数よりも少なくすることによって、消磁コイルを構成するリッツ線の撚り束外径が、励磁コイルを構成するリッツ線の撚り束外形よりも小さくなっている
ことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
消磁コイルは、発熱回転体の回転軸方向に略並行である並行部よりも、発熱回転体の回転軸方向に略直交する直交部の方が、平面視において幅狭になっており、
平行部よりも直交部の方がコイル軸方向の厚みが大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項５】
励磁コイルの、発熱回転体の回転軸方向における両端部から中央部へ向かって、それぞれ複数の消磁コイルが列設されている
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項６】
複数の消磁コイルのうち、発熱回転体の回転軸方向において、励磁コイルの中央部に最も近くに配設された消磁コイルが、コイル軸方向において励磁コイルに最も近接している
ことを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
請求項１から６の何れかに記載の定着装置を備える
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、電磁誘導加熱方式の定着装置およびそのような定着装置を備えた画像形成装置に関し、特に、複数サイズの記録紙にトナー像を定着する定着装置において、小サイズ紙の定着速度を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像形成装置の分野においては、地球温暖化対策の一環として省エネルギー化の要請が高まっており、高いエネルギー効率を実現する誘導加熱方式の定着装置が注目されている。
誘導加熱方式の定着装置においては、例えば、誘導加熱される加熱ローラと、加熱ローラに圧接される加圧ローラが形成する定着ＮＩＰ部に記録紙を通すことによってトナー像を溶融、圧着する。
【０００３】
複数サイズの記録紙にトナー像を定着する場合には、最大通紙幅に亘って加熱ローラを誘導加熱する励磁コイルを用いると共に、小サイズ紙を通紙する際の非通紙領域における定着ローラの過熱を防止するために消磁コイルが用いられる。
図９は、従来技術に係る励磁コイル並びに消磁コイルを示す外観斜視図である。図９に示されるように、小サイズ紙の幅方向両側に生じる非通紙領域に対応する位置に消磁コイル９０１が配される。
【０００４】
消磁コイル９０１は、小サイズ紙が通紙される際には回路が閉じられ、励磁コイル９０２が発生させる磁束による誘導電流が流れる。これによって消磁コイル９０１から逆極性の磁束が発生し、励磁コイル９０２が発生させる磁束が打ち消される。一方、大サイズ紙が通紙される際には回路が開かれ消磁を停止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−６０４９０号公報
【特許文献２】特開２００９−２７１１５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
画像形成装置には常に印字速度の向上が求められており、そのためには定着装置の処理速度、すなわち単位時間に定着することができる記録紙の枚数（以下、「定着速度」という。）を増大させなければならない。定着速度を向上させるには、当然ながら、より多くの熱量が必要になるので、励磁コイルの出力を増大させる必要がある。
しかしながら、励磁コイルの出力を増大させると、非通紙領域における加熱ローラの過熱が著しくなって実用に耐えない、という問題がある。図１０は、最大でＡ３用紙を通紙することができる画像形成装置において、Ａ６Ｔ用紙（１０５〔ｍｍ〕×１４８．５〔ｍｍ〕）を通紙した際の非通紙領域における温度を示すグラフであって、横軸は通紙方向に直交する方向における位置（通紙領域中央からの距離）を示し、縦軸は定着ローラの温度を示す。また、実線グラフ２１０１と破線グラフ２１０２とはそれぞれ通紙速度が７５〔ｐｐｍ〕、６５〔ｐｐｍ〕である場合の温度分布を示す。なお、ｐｐｍ（papers per minute）は１分間の通紙枚数を表わす。
【０００７】
図１０に示されるように、通紙領域は、記録紙によって定着ローラの熱が奪われる一方、励磁コイルによって電磁誘導加熱されるので、適正な定着温度に保たれる。また、非通紙領域は、記録紙による冷却がないので、通紙領域よりも定着ローラの温度が高くなる。
また、破線グラフ２１０２に示されるように、通紙速度が６５〔ｐｐｍ〕である場合には、最も温度が高い位置においても、一般的なシリコーンゴムの耐熱温度である２４０〔℃〕を越えることはない。一方、実線グラフ２１０１に示されるように、通紙速度を７５〔ｐｐｍ〕に高速化すると、場所によって２４０〔℃〕を越えてしまうことが分かる。
【０００８】
本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、定着速度の向上と非通紙領域における過熱防止を同時に実現する定着装置および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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、複数サイズの記録紙にトナー像を熱定着する定着装置であって、トナー像を加熱する、導電性の発熱回転体と、発熱回転体の外周面に沿って配され、発熱回転体を電磁誘導加熱する励磁コイルと、励磁コイルの一部に重なるように近接して配置され、小サイズ紙の定着時に、励磁コイルが発生させる磁束の一部を打ち消して、発熱回転体の非通紙領域における過熱を抑制する消磁コイルと、を備え、励磁コイルよりも消磁コイルの方が、コイル軸方向の厚みが小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
このようにすれば、励磁コイルに近接配置された消磁コイルの方が、励磁コイルよりもコイル軸方向の厚みが小さいので、励磁コイルと消磁コイルの磁気結合を強めて、消磁効率を高めることができる。したがって、小サイズ紙の定着速度を高速化しても、非通紙領域の過熱を防止することができる。
この場合において、励磁コイルと消磁コイルとは何れもリッツ線が巻回されてなり、消磁コイルを構成するリッツ線の撚り束外径が、励磁コイルを構成するリッツ線の撚り束外形よりも小さく、消磁コイルを構成するリッツ線のターン数が、励磁コイルを構成するリッツ線のターン数よりも大きいとしても良く、特に消磁コイルを構成するリッツ線の撚り本数が、励磁コイルを構成するリッツ線の撚り本数よりも少なくすることによって、消磁コイルを構成するリッツ線の撚り束外径が、励磁コイルを構成するリッツ線の撚り束外形よりも小さくなっているとすれば、消磁コイルを薄型化することができる。また、消磁コイルの材料コストを低減して定着装置を安価に提供することができる。
【００１１】
また、消磁コイルは、発熱回転体の回転軸方向に略並行である並行部よりも、発熱回転体の回転軸方向に略直交する直交部の方が、平面視において幅狭になっており、平行部よりも直交部の方がコイル軸方向の厚みが大きいとしても良い。このようにすれば、消磁範囲と消磁範囲外との境界において消磁率をより急激に変化させることができるので、非通紙領域の過熱を更に確実に防止することができる。
【００１２】
また、励磁コイルの、発熱回転体の回転軸方向における両端部から中央部へ向かって、それぞれ複数の消磁コイルが列設されているとしても良い。このようにすれば、様々なサイズの記録紙に対応して消磁範囲を切替えることができるので、消磁範囲が非通紙領域よりも狭くなることによって生じる非通紙領域の過熱を防止することができる。
また、複数の消磁コイルのうち、発熱回転体の回転軸方向において、励磁コイルの中央部に最も近くに配設された消磁コイルが、コイル軸方向において励磁コイルに最も近接しているとしても良い。ハガキやＡ６Ｔ等のサイズの小さな記録紙を定着する場合には、特に、非通紙領域の温度上昇が著しく、定着速度の高速化の妨げとなっていたが、本発明によれば、かかる場合にも十分な消磁効率を得て、非通紙領域の温度上昇を防止することができる。
【００１３】
また、消磁コイルは、可撓性の基板上にコイルをプリントしたプリント基板が複数積層されてなるとしても良い。このようにしても、消磁コイルを薄くして励磁コイルとの磁気結合を強め、消磁効率を向上させることができるので、定着速度を高速化しても非通紙領域の過熱を防止することができる。
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る定着装置を備えることを特徴とする。このようにすれば、本発明に係る定着装置の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の主要な構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る定着装置１１５の主要な構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る定着ベルト２０６の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る励磁コイル２０７や消磁コイル２１５ａ〜２１５ｃを制御するための回路構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る定着装置１１５の外観斜視図である。
【図６】本実施の形態に係る消磁コイル２１５ａ〜２１５ｃの外観形状と従来技術に係る消磁コイルの外観形状とを平面視と側面視とにおいて比較する図である。
【図７】従来技術に係る消磁コイルと本実施の形態に係る消磁コイルとの間で、通紙領域と非通紙領域との境界付近における消磁効率を比較するグラフである。
【図８】消磁コイルの厚みと消磁率、並びにリッツ線の撚り本数との関係をＣＡＥ解析によって示すグラフである。
【図９】従来技術に係る励磁コイル並びに消磁コイルを示す外観斜視図である。
【図１０】最大でＡ３用紙を通紙することができる画像形成装置において、Ａ６Ｔ用紙（１０５〔ｍｍ〕×１４８．５〔ｍｍ〕）を通紙した際の非通紙領域における温度を示すグラフであって、横軸は通紙方向に直交する方向における位置（通紙領域中央からの距離）を示し、縦軸は定着ローラの温度を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る定着装置および画像形成装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
［１］  画像形成装置の構成
まず、本実施の形態に係る画像形成装置の構成について説明する。
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置の主要な構成を示す図である。図１に示されるように、画像形成装置１は、原稿読取部１００、画像形成部１１０及び給紙部１２０を備えている。原稿読取部１００は原稿を光学的に読み取って画像データを生成する。
【００１６】
画像形成部１１０は作像部１１１Ｙ〜１１１Ｋ、制御部１１２、中間転写ベルト１１３、２次転写ローラ対１１４、定着装置１１５、排紙ローラ１１６、排紙トレイ１１７及びクリーナ１１８を備えている。
作像部１１１Ｙ〜１１１Ｋは、制御部１１２の制御の下、それぞれＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）のトナー像を形成し、各色のトナー像が重なり合うように中間転写ベルト１１３に静電転写（１次転写）する。中間転写ベルト１１３は無端状の回転体であって、矢印Ａ方向に回転し、トナー像を２次転写位置まで搬送する。
【００１７】
給紙部１２０は、それぞれ記録紙Ｐを紙サイズ毎に格納する給紙カセット１２１を備え、画像形成部１１０に記録紙Ｐを供給する。供給された記録紙Ｐは、中間転写ベルト１１３がトナー像を搬送するのに並行して、２次転写位置まで搬送される。
２次転写ローラ対１１４は電位差を有する１対のローラからなっており、このローラ対は互いに圧接して転写ＮＩＰ部を形成している。この転写ＮＩＰ部において中間転写ベルト１１３上のトナー像が記録紙Ｐへ静電転写（２次転写）される。トナー像を転写された記録紙Ｐは定着装置１１５へ搬送される。
【００１８】
定着装置１１５は電磁誘導加熱方式の定着装置であって、トナー像を加熱、溶融して、記録紙Ｐに圧着する。トナー像を融着された記録紙Ｐは排紙ローラ１１６によって排紙トレイ１１７上に排出される。
［２］  定着装置１１５の構成
次に、定着装置１１５の構成について説明する。
【００１９】
図２は、定着装置１１５の主要な構成を示す断面図である。図２に示されるように、定着装置１１５は、筺体２０１内部に定着ローラ２０２と加圧ローラ２０３を平行に配設して圧接させ、加圧ローラ２０３を不図示の駆動モータで回転させる。定着ローラ２０２は、芯金２０４の周面にシリコーンスポンジ等からなる断熱弾性層２０５が形成されてなる。
【００２０】
定着ローラ２０２の外周には無端状の定着ベルト２０６が遊嵌されている。図３に示されるように、定着ベルト２０６は定着ローラ２０２の周面に近い方から金属発熱層３０１、弾性層３０２及び離型層３０３が積層されてなる。金属発熱層３０１はＮｉ電鋳スリーブからなり、励磁コイル２０７により発生される交番磁束により電磁誘導で金属発熱層３０１が発熱する。
【００２１】
加圧ローラ２０３は、不図示の圧接機構により定着ベルト２０６に圧接されており、これにより主に定着ローラ２０２の断熱弾性層２０５が変形して定着に必要なニップ幅が確保される。加圧ローラ２０３の回転に従って、定着ベルト２０６並びに定着ローラ２０２が従動回転する。
さらに、定着ベルト２０６の外周面付近には、定着ベルト２０６の回転軸方向のほぼ中央部における表面温度を非接触で検出する赤外線センサ２０８が配されており、制御部１１２はこの検出信号を受けて励磁コイル２０７への通電を制御し、定着ベルト２０６が所定の定着温度になるように制御する。
【００２２】
励磁コイル２０７、センターコア２０９及び裾コア２１０、２１１はコイルボビン２１２に保持され、メインコア２１３はコア保持部材２１４に保持されている。励磁コイル２０７は、最大サイズの記録紙の通紙幅に相当する定着ベルト２０６の領域に発熱に必要な密度の磁束を発生させることができる。
センターコア２０９、裾コア２１０、２１１及びメインコア２１３は、透磁率が高く低損失の磁性体、例えば、フェライトやパーマロイのような合金からなっており、定着ベルト２０６や励磁コイル２０７と共に磁気回路を形成する。これによって磁気回路外への磁束の漏れが遮蔽され、発熱効率が向上する。
【００２３】
励磁コイル２０７は、コイルボビン２１２に保持される。この励磁コイル２０７は、不図示の高周波インバータに接続され、１０〜１００〔ｋＨｚ〕、１００〜２０００〔Ｗ〕の高周波電力が供給されるため、耐熱性の樹脂で被覆した細い線を束ねたリッツ線を巻回して形成するのが望ましい。本実施の形態においては、素線径φ０．１７の素線を１１４本撚ったリッツ線を１０ターン巻いた励磁コイル２０７を用いる。
【００２４】
また、励磁コイル２０７上の定着ベルト２０６の回転軸方向両端部であって、小サイズ紙の非通紙領域に対応する位置には消磁コイル２１５が設けられている。消磁コイル２１５は、絶縁シートを挟んで、励磁コイルの外面上に密着されている。なお、本実施の形態においては、様々なサイズの記録紙に対応するために３対の消磁コイル２１５（以下、「消磁コイル２１５ａ〜２１５ｃ」と記す。）を用いる。３対の消磁コイル２１５ａ〜２１５ｃは何れも、素線径φ０．１７の素線を２０本撚ってなるリッツ線を１９ターンだけ巻いたものである。
【００２５】
図４は、励磁コイル２０７や消磁コイル２１５ａ〜２１５ｃを制御するための回路構成を示す図である。図４に示されるように、励磁コイル２０７は切替えリレー４０１を介して高周波電源４０３に接続されている。また、消磁コイル２１５ａ〜２１５ｃはそれぞれ切替えリレー４０２ａ〜４０２ｃに直列接続されループ回路を形成している。切替えリレー４０１、４０２ａ〜４０２ｃは何れも制御部１１２の制御下にある。
【００２６】
制御部１１２は、赤外線センサ２０８にて非通紙領域の温度を監視しており、当該温度が所定温度に達すると、通紙する記録紙のサイズに応じて切替えリレー４０２ａ〜４０２ｃをオンして消磁コイル２１５ａ〜２１５ｃに逆磁束を発生させる。これによって、励磁コイル２０７が発生させる磁束が打ち消されるので、非通紙領域における過昇温が抑制される。また、言うまでも無く、制御部１１２は画像形成時には切替えリレー４０１をＯＮして励磁コイル２０７に通電し、電磁誘導加熱を行なう。
【００２７】
メインコア２１３は、励磁コイル２０７の外面を覆うようにして台形状に屈曲している。定着ローラ２０２の軸方向と平行な方向に一定間隔をおいて数個から十数個のメインコア２１３がコア保持部材２１４により保持されている。複数個のメインコア２１３のうち軸方向の両端部に配されたものは、定着ベルトの端部からの放熱を補うため、軸方向の両端の磁気結合を高くしている。
【００２８】
また、センターコア２０９、裾コア２１０、２１１は、いずれも定着ローラ２０２の軸方向に平行に延びる長尺状に形成され、コイルボビン２１２にシリコン系接着剤などの耐熱性接着剤などで固着される。裾コア２１０、２１１はそれぞれ軸方向に分割されていても良いが、それぞれ隙間なく並べられなければならない。
センターコア２０９は励磁コイル２０７にて発生した磁束を均一に定着ベルト２０６に導く。定着ベルト２０６を貫く磁束によって渦電流が誘起され、定着ベルト２０６がジュール熱を発生させる。
【００２９】
コイルボビン２１２とコア保持部材２１４とは、両方の裾部分においてボルトとナットにより固定されている。なお、ボルトとナットに代えて、リベットなどで固定しても良い。
図５は、定着装置１１５の外観斜視図である。なお、消磁コイル２１５ａ〜２１５ｃを見易くするために、メインコア２１３は取り外されている。図５に示されるように、本実施の形態に係る定着装置１１５は３対の消磁コイル２１５ａ〜２１５ｃを備えている。消磁コイル２１５ａ〜２１５ｃは通紙される記録紙のサイズに応じた組み合わせでオン／オフされる。
【００３０】
具体的には、もっとも小さいサイズの記録紙を通紙する際には消磁コイル２１５ａ〜２１５ｃのすべてがオンされる。そして、通紙される記録紙のサイズが大きくなるに連れて先ず消磁コイル２１５ａがオフされ、更に大きくなるに連れて、消磁コイル２１５ｂ、２１５ｃが順にオフされる。また、最大サイズの記録紙が通紙される際にはすべての消磁コイル２１５ａ〜２１５ｃがオフされる。
【００３１】
また、消磁コイル２１５ａ〜２１５ｃは、何れも平面視において定着ベルト２０６の回転軸に平行な部分は幅広になっており、平行部分どうしを繋ぐ折返し部分は幅狭になっている。このため、平行部分ではコイル軸方向に薄くなっており、折返し部分では厚くなっている。
［３］  消磁効率について
次に、本実施の形態に係る消磁コイル２１５ａ〜２１５ｃが従来技術に係る消磁コイルに対して有する消磁効率上の優位性について説明する。
【００３２】
（１）  消磁コイルの形状と消磁効率
まず、消磁コイルの形状と消磁効率の関係について説明する。
図６は、本実施の形態に係る消磁コイル２１５ａ〜２１５ｃの外観形状と従来技術に係る消磁コイルの外観形状とを平面視と側面視とにおいて比較する図である。なお、従来技術に係る消磁コイルとして、素線径φ０．１７の素線を１１４本撚ったリッツ線を１０ターンだけ巻いた消磁コイルを例にとった。これは、従来、材料コストの低減を目的として、消磁コイルと励磁コイルとに同じ素線径の素線を同じ本数だけ撚ったリッツ線が用いられることから、本実施の形態に係る励磁コイル２０７に合わせたものである。
【００３３】
図６に示されるように、従来技術に係る消磁コイルは、平面視において、折り返し部分が大きく湾曲しており、平行部分の幅ｗ１´と折返し部分の幅ｗ２´がほぼ同じになっている。また、側面視においても、平行部分の厚みｗ３´が折返し部分の厚みｗ４´と同じく２．８ｔになっている。
一方、本実施の形態に係る消磁コイル２１５ａ〜２１５ｃは、平面視において、折返し部分の湾曲が小さくなっており、幅についても、平行部分の幅ｗ１よりも折返し部分の幅ｗ２の方が小さくなっている。これによって、消磁コイル２１５ａ〜２１５ｃは何れも平面視において略長方形状となっている。
【００３４】
一方、側面視においては、平行部分の厚みｗ３が１．０ｔであるのに対して、折返し部分の厚みｗ４が１．９ｔになっており、平行部分よりも折返し部分の方が、厚みが大きくなっている。これは折返し部分の幅を狭くする都合上、リッツ線を積み上げたためである。
このように、本実施の形態に係る消磁コイル２１５ａ〜２１５ｃは従来技術に係る消磁コイルよりも薄くなっている。一方、励磁コイル２０７が発生させる磁束は励磁コイル２０７に近いほど密度が高くなっている。このため、消磁コイルを励磁コイルに密着させた場合には、消磁コイルが薄いほど、消磁効率を高めることができる。したがって、本実施の形態に係る消磁コイル２１５ａ〜２１５ｃは従来技術に係る消磁コイルよりも高い消磁効率を達成することができる。
【００３５】
次に、消磁効率の差異について更に詳しく比較する。図７は、従来技術に係る消磁コイルと本実施の形態に係る消磁コイルとの間で、通紙領域と非通紙領域との境界付近における消磁効率を比較するグラフであって、実線７０１は本実施の形態に係る消磁コイルの消磁効率を示し、破線７０２は従来技術に係る消磁コイルの消磁効率を示す。また、縦軸は消磁効率を示し、横軸は定着ベルトの回転軸方向における位置を示す。
【００３６】
図７に示されるように、実線７０１の方が破線７０２よりも境界におけるグラフの傾斜がきつくなっている。また、非通紙領域における消磁効率は実線７０１の方が破線７０２よりも高くなっている一方、通紙領域における消磁効率は実線７０１の方が破線７０２よりも低くなっている。
したがって、本実施の形態に係る消磁コイル２１５ａ〜２１５ｃによれば、消磁コイルの副作用として通紙領域内の温度を下げてしまう悪影響を抑制することができる。これは、消磁コイル２１５ａ〜２１５ｃの折返し部分における湾曲が小さく、平面視において略長方形状になっているためである。
【００３７】
なお、励磁コイル２０７についても、折返し部の湾曲を小さくして、平面視略長方形状とすれば、最大通紙サイズ領域外の発熱を抑制することができる。
（２）  消磁コイルの厚みと消磁効率
次に、消磁コイルの厚みと消磁効率の関係について説明する。
消磁コイルによる消磁効率を向上させるためには、励磁コイルと消磁コイルとの磁気結合を上げる必要があり、このために、例えば、励磁コイルを薄くすることが考えられる。しかしながら、励磁コイルを構成するリッツ線の撚り線数をすくなくし、巻き数を多くすると、励磁コイルの電気抵抗値が上昇して、発熱効率が悪化する。また、励磁コイルをプレス圧縮することによって薄くする方法には限界がある。
【００３８】
そこで、本発明では、消磁コイルを薄くして、励磁コイルとの磁気結合を上げるために、消磁コイルを構成するリッツ線の撚り線数を低減する。このようにすれば、消磁コイルを薄くすることができるのみならず、リッツ線を製造するためのコストを低減することができる。ただし、撚り線数を低減すると、消磁コイルの電気抵抗値が上昇して、消磁コイル自体の温度上昇が著しくなる。このため、消磁コイルの温度がリッツ線やコイルボビン２１２の耐熱温度を越えないように、リッツ線の撚り線数を選ぶのが望ましい。消磁コイルに流れる電流は定着ベルト２０６の加熱に必要な電力に比例するので、定着速度や定着温度（トナーの溶融温度）に合わせて撚り線数を数本から数十本の範囲内で選ぶべきである。
【００３９】
上述のように、本実施の形態に係る消磁コイルは従来技術に係る消磁コイルよりもコイル軸方向の厚みが小さい。このように消磁コイルを薄くすれば消磁効率を向上させることができる。
図８は、消磁コイルの厚みと消磁率、並びにリッツ線の撚り本数との関係をＣＡＥ（Computer Aided Engineering）解析によって示すグラフであって、グラフ８０１は１段目の消磁コイルの厚みと消磁率の関係を示し、グラフ８０２は２段目の消磁コイルの厚みと消磁率の関係を示す。なお、１段目の消磁コイルとは消磁コイル２１５ａ、２１５ｃをいい、２段目の消磁コイルとは消磁コイル２１５ｂをいう。消磁コイル２１５ｂは一部が消磁コイル２１５ａ、２１５ｃ上に重なるように配設されているからである。
【００４０】
ＣＡＥ解析のモデルとしては、素線径φ０．１７の素線を１１４本撚ったリッツ線を１０ターン巻いた励磁コイルを用いるものとし、消磁コイルの巻き数はリッツ線の撚り本数ごとに励磁コイルの表面を全て覆うことができる巻き数とした。また、２段目の消磁コイルの消磁率は、１段目の消磁コイルに同じ撚り本数のリッツ線を用いた場合のものである。
【００４１】
リッツ線の材料費用は消磁コイルのコストの多くを占めるところ、１段目と２段目とで同じリッツ線を用いれば材料コストを低減することができる。また、撚り本数の少ないリッツ線ほど安価であるので、かかるリッツ線を用いれば消磁コイルの原価を低減することができる。
また、グラフ８０３は消磁コイルを構成するリッツ線の撚り本数と消磁コイルの厚みとの関係を示す。したがって、グラフ８０１、８０２については左の縦軸を参照し、グラフ８０３については右の縦軸を参照されたい。
【００４２】
なお、図８において消磁率とは、消磁コイルを用いない場合の励磁コイルによる室温から定着温度までの温度上昇ΔＴ１と、消磁コイルを用いた場合の室温からの温度上昇ΔＴ２とから次式によって算出される指数である。
【００４３】
【数１】
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さて、図８に示されるように、従来技術に係る定着装置では励磁コイルと消磁コイルとに同じリッツ線を用いているので、破線８１０内に示されるように、消磁コイルの厚みが２．８ｍｍにもなり、１段目の消磁コイルも２段目の消磁コイルも十分な消磁率を達成することができない。
【００４４】
一方、リッツ線の撚り本数を減らせば、消磁コイルを薄くすることができ、これによって、１段目についても２段目についても消磁率を改善できることが分かる。特に、２段目の消磁コイルについては、１段目の消磁コイルの薄型化の相乗効果もあって、消磁率が大きく改善される。
したがって、本実施の形態のように、消磁コイルを構成するリッツ線の撚り本数を、励磁コイルを構成するリッツ線の撚り本数よりも少なくすることによって、消磁コイルを薄型化すれば、消磁率を向上させることができるので、定着速度を高速化しても非通紙領域が加熱するのを防止することができる。
【００４５】
また、従来は、消磁コイルを重ね合わせると、特に２段目の消磁コイルの消磁率が低くなり過ぎて実用に耐えない。また、消磁コイルの製造コストが高いため、消磁コイルの数を増やすことができない。このため、様々なサイズの記録紙を定着しようとすると、記録紙のサイズによっては非通紙領域よりも狭い範囲の磁束しか消磁することができないので、非通紙領域の過熱を防止する都合上、定着速度を向上させることができない。
【００４６】
これに対して、本実施の形態のように、リッツ線の撚り本数を低減することによって消磁コイルを薄型化すれば、消磁コイルの原価を低減することができると共に、２段目の消磁コイルの消磁率を大幅に改善することができる。したがって、より多くのサイズの記録紙に対応する多数の消磁コイルを用いることができるので、記録紙のサイズに応じて適正な範囲の磁束を消磁することができる、非通紙領域の過熱を防止することができる。
【００４７】
［４］  変形例
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
上記実施の形態においては、素線径φ０．１７の素線を２０本撚ってなるリッツ線を１９ターンだけ巻いた３対の消磁コイル２１５ａ〜２１５ｃを用いる場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、励磁コイルを構成するリッツ線よりも撚り本数の少ないリッツ線を消磁コイルに用いて、消磁コイルを励磁コイルよりも薄くすれば、リッツ線の撚り本数は２０本でなくても良い。また、リッツ線のターン数はリッツ線の撚り本数に応じて異なっても良く、励磁コイルを覆うに足るターン数とすれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明に係る定着装置および画像形成装置は、定着速度を高速化した際に悪化する非通紙領域の過熱問題を解決する技術として有用である。
【符号の説明】
【００４９】
１…………………………………画像形成装置
１１０……………………………画像形成部
１１１Ｙ〜１１１Ｋ……………作像部
１１２……………………………制御部
１１５……………………………定着装置
２０１……………………………筺体
２０２……………………………定着ローラ
２０３……………………………加圧ローラ
２０６……………………………定着ベルト
２０７……………………………励磁コイル
２０８……………………………赤外線センサ
２０９……………………………センターコア
２１０、２１１…………………裾コア
２１２……………………………コイルボビン
２１３……………………………メインコア
２１４……………………………コア保持部材
２１５……………………………消磁コイル
３０１……………………………金属発熱層
３０２……………………………弾性層
３０３……………………………離型層
４０１、４０２ａ〜４０２ｃ…切替えリレー
４０３……………………………高周波電源
【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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