(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交番磁界中で発熱する導電層を備えた長手状の加熱部材を、磁界発生手段による磁場の作用により発熱させ、その熱を加熱部材により搬送される被加熱材に伝えるようにした誘導加熱装置において、
上記加熱部材の長手方向の長さは上記磁界発生手段の長さとほぼ同等またはそれよりも長く設定され、かつ、上記被加熱材が搬送される加熱部材の搬送領域の長さは上記磁界発生手段の長さよりも短く設定、または、上記加熱部材の長手方向の長さは上記磁界発生手段の長さよりも短く設定されており、
上記磁界発生手段は、空隙を介して互いに相対する面を有する芯材と、この芯材に巻かれたコイルと、上記芯材の長手方向端部に設けられ、その長手方向端部で相対する面同士の空隙の間隔を変更させるように移動する案内部材とを備えていることを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項２】
上記請求項１に記載の誘導加熱装置において、
案内部材の磁界発生手段の長手方向中央部側には、芯材の長手方向端部で相対する面同士の空隙の間隔を徐々に変更するように傾斜する傾斜部が設けられていることを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項３】
上記請求項１に記載の誘導加熱装置において、
磁界発生手段は、案内部材を芯材の面同士が対向する方向へ移動させる移動手段を備え、この移動手段によって長手方向端部での空隙の間隔を調整するようになされていることを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項４】
上記請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の誘導加熱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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乾式電子写真機器における定着装置、湿式電子写真機器における乾燥装置、インクジェットプリンタにおける乾燥装置、リライタブルメディア用消去装置用で好適に実施される誘導加熱方式を用いた誘導加熱装置およびこれを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、乾式電子写真機器に用いられる定着装置においては、加熱ローラ内にハロゲンランプを設け、このハロゲンランプによって加熱ローラを加熱する構成が採用されている。しかし、このような構成では、加熱開始時の立ち上がりが遅いという問題がある。そのため、近年より、導電層を備えた加熱ローラを形成し、この加熱ローラに磁界発生手段からの交番磁界を与えることで渦電流を発生させ、この渦電流によるジュール熱によって加熱ローラ自体を発熱させるという構成を用いた、誘導加熱方式の定着装置が注目されている。
【０００３】
このような誘導加熱装置としては、例えば、特開平８−１６００５号公報に開示されるように、加熱ローラと加圧ローラとの圧接ニップ部（定着ニップ部）における発熱分布を均一にするために、以下に示す手法が講じられている。
【０００４】
つまり、芯材（コア）を複数に分割し、圧接ニップ部を通過させるように紙を搬送する加熱ローラの長手方向（軸芯方向）に分割芯材を積層するようにしている。
【０００５】
そして、分割芯材としてフェリ磁性体を用いた場合には、温度上昇と共に分割芯材の自発磁化が減少し、芯材から発生する磁束が減少することになり、よって、フィルムの導電層に誘導される渦電流が減少し、発熱量が減少することになる。また、複数の分割芯材を加熱ローラの長手方向に積層していると、分割された芯材の界面が断熱効果を有するため、熱的に分断された構造にすることができる。しかし、界面が存在しないと、非通紙領域の熱が小サイズ紙の通紙領域に伝達しやすく通紙領域の温度上昇を招き、結果として発熱量を減少させて定着不良を生じることになる。そこで、この界面を用紙サイズに応じて形成することで、上記界面での断熱効果により小サイズ紙を通紙した際に、非通紙部の昇温による非通紙領域の温度上昇の影響を通紙領域に与えることなく、
小サイズ紙の通紙領域の発熱量を均一にすることができることになる。
【０００６】
また、上記複数の分割芯材のうち、放熱の多いニップ部端部に対応する部分の芯材を、磁束を多く発生する材料（比透磁率の高い材料）にしたり、芯材の断面積を大きくする、あるいはこの部分と加熱ローラの導電層との距離を小さくなるように構成している。このように構成することで、放熱の多いニップ部端部での磁束を多くし、これによって、発熱量を増加させ、ニップ部長手方向
の温度を均一にするようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の誘導加熱装置では、以下に示すような課題が存在している。
【０００８】
つまり、分割芯材などの磁界発生手段を通過する磁束は、そこに界面などが存在していると、その部位（界面）において不連続になる。このため、磁界発生手段の界面が存在する部位において、そのまま加熱ローラなどの加熱部材の導電層に磁束が鎖交し、発熱ムラの原因となる。このように、磁界発生手段に積極的に界面を形成すると、大きなサイズの用紙を加熱する際に界面部に対応する加熱部材の導電層に温度ムラを生じる原因となる。
【０００９】
また、磁界発生手段の界面（分割芯材接続部）での断面積は比較的大きいため、断熱構成にしても、界面を隔てて隣接する芯材への熱移動を防止することが不可能となる。しかも、期待される効果を得るためには、界面の厚さを増加して断熱効果を上げる必要があるが、これでは、界面での温度ムラを更に増加させる原因となる。
【００１０】
さらに、複数に分割された芯材を接続することを利用して、加熱部材の長手方向端部において芯材の材質や、断面形状を変更すると、界面で連続的に磁束分布を変更することが困難となり、温度ムラの原因となる。
【００１１】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、磁界発生手段の界面を廃止し、特に、加熱部材の長手方向端部での温度ムラをなくすことができる誘導加熱装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、交番磁界中で発熱する導電層を備えた長手状の加熱部材を、磁界発生手段による磁場の作用により発熱させ、その熱を加熱部材により搬送される被加熱材に伝えるようにした誘導加熱装置を前提とする。そして、上記加熱部材を、その長手方向の長さを磁界発生手段の長さとほぼ同等またはそれよりも長くするように設定し、被加熱材が搬送される加熱部材の搬送領域の長さを磁界発生手段の長さよりも短くするように設定している。
【００１３】
この特定事項により、磁界発生手段の長手方向端部よりも加熱部材の長手方向端部を長くすれば、加熱部材に鎖交する磁束がその端部に近づくにしたがって、放射状でかつ疎に分布するようになり、発熱量低下の原因となって、接触ニップ部の温度を均一にすることができず、定着不良等の原因となってしまうが、被加熱材が搬送される加熱部材の搬送領域の長さよりも磁界発生手段の長さを長くすることで、磁界発生手段のコア形状を変更することなく、加熱部材端部の発熱量不足を解決することが可能となる。
【００１４】
これに対し、加熱部材を、その長手方向の長さを磁界発生手段の長さよりも短くするように設定した場合には、加熱部材よりも外側にある磁界発生手段から加熱部材の端部に磁束が集中し、この端部での発熱量を増加させることが可能となる。このように、加熱部材の長さを磁界発生手段の長さよりも短くすることで、磁界発生手段のコア形状を変更することなく、加熱部材端部の発熱量不足を同様に解決することが可能となる。
【００１５】
そして、上記磁界発生手段に、空隙を介して互いに相対する面を有する芯材と、この芯材に巻かれたコイルと、上記芯材の長手方向端部に設けられ、その長手方向端部で相対する面同士の空隙の間隔を変更させるように移動する案内部材とを備えている場合には、芯材の空隙を介した面同士の間隔を端部の方が狭くなるように設定すれば、加熱部材に鎖交する磁束を端部ほど密にし、加熱部材端部の発熱量を増加させることが可能となる。
また、芯材の長手方向端部に、その長手方向端部で相対する面同士の空隙の間隔を変更させるように移動する案内部材が設けられているので、加熱部材の長手方向の長さを磁界発生手段の長さ以上に設定している場合に、芯材の空隙を介した面同士の間隔を狭くすると、磁界発生手段で発生した磁束が、案内部材を通って加熱部材へ導かれ、加熱部材端部の磁束密度が中央部よりも集中し、加熱部材端部での発熱量を高くすることが可能となる。
【００２０】
一方、芯材の長手方向端部で相対する面同士の空隙の間隔を、その磁界発生手段の長手方向端部の方が長手方向中央部よりも広くなるように設定すれば、加熱部材に鎖交する磁束を端部ほど疎にし、加熱部材端部の発熱量を低下させることが可能となる。つまり、加熱部材の端部の温度が上昇しすぎる場合に適用すると、この端部での温度を低下させて温度分布の調整を行いやすくすることが可能となる。
【００２１】
そして、加熱部材の長手方向の長さを磁界発生手段の長さよりも短く設定している場合に、芯材の空隙を介した面同士の間隔を広くすると、磁束密度が中央部よりも少なくなり、この部分に相当する部分の発熱量が高くなりすぎたときにダウンさせるのに有効である。このように、芯材の空隙を介した面同士の間隔を変更するだけで、加熱部材の端部での発熱量を制御することが可能となる。しかも、芯材（磁界発生手段）の長手方向の端部が別部材となる案内部材によって構成されているので、磁界発生手段の断面形状を、軸方向に連続的に変化させる必要がなく、加熱部材端部での発熱量の制御を非常に簡単な構成で実現することが可能となる。
【００２３】
加えて、芯材の長手方向端部で相対する面同士の空隙の間隔を変更させるように移動する案内部材が芯材の長手方向端部に設けられているので、加熱部材の長手方向の長さを磁界発生手段の長さ以上に設定している場合に、芯材の空隙を介した面同士の間隔を狭くすると、磁界発生手段で発生した磁束が、案内部材を通って加熱部材へ導かれ、加熱部材端部の磁束密度が中央部よりも集中し、加熱部材端部での発熱量を高くすることが可能となる。一方、加熱部材の長手方向の長さを磁界発生手段の長さよりも短く設定している場合に、芯材の空隙を介した面同士の間隔を広くすると、磁束密度が中央部よりも少なくなり、この部分に相当する部分の発熱量が高くなりすぎたときにダウンさせるのに有効である。このように、芯材の空隙を介した面同士の間隔を変更するだけで、加熱部材の端部での発熱量を制御することが可能となる。
【００２４】
しかも、芯材（磁界発生手段）の長手方向の端部が別部材となる案内部材によって構成されているので、磁界発生手段の断面形状を、軸方向に連続的に変化させる必要がなく、加熱部材端部での発熱量の制御を非常に簡単な構成で実現することが可能となる。
【００２５】
特に、加熱部材の端部における発熱量の局所的な高低差をなくすものとして、以下の構成が掲げられる。
【００２６】
つまり、案内部材の磁界発生手段の長手方向中央部側に、芯材の長手方向端部で相対する面同士の空隙の間隔を徐々に変更するように傾斜する傾斜部を設けている。
【００２７】
この特定事項により、芯材とは別部材となる案内部材は、その磁界発生手段の長手方向中央部側の傾斜部によって、加熱部材に鎖交する磁束の局所的な集中が防止され、加熱部材の端部における発熱量の局所的な高低差をなくすことが可能となる。
【００２８】
特に、加熱部材端部での発熱量の制御を状況に応じて行うものとして、以下の構成が掲げられる。
【００２９】
つまり、案内部材を水平方向へ移動させる水平方向移動手段を磁界発生手段に設け、この水平方向移動手段によって長手方向端部での空隙の間隔を調整するようにしている。
【００３０】
この特定事項により、案内部材を水平方向に移動させることによって、案内部材（芯材）の空隙を介した面同士の間隔を変更し、加熱部材に鎖交する磁束を状況に応じて調整することが可能となる。これによって、加熱部材の端部での発熱量が制御され、用紙サイズに係わらず、加熱部材の温度を安定させることが可能となる。
【００３２】
更に、上述した誘導加熱装置を画像形成装置に備えた場合には、加熱部材の端部を含めた長手方向の温度ムラをなくし、温度の均一化が図れるので、定着不良などが抑制され、品質のよい画像を出力することができる画像形成装置を提供することが可能となる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３４】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る誘導加熱装置を適用したカラー画像形成装置の概略構成図を示している。
【００３５】
この図１において、カラー画像形成装置Ｘは、４色の可視像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂを記録媒体搬送路に沿って配列した所謂タンデム式のプリンタである。具体的には、４組の可視像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂは、被加熱材としての記録紙Ｐの供給トレイ２と定着装置４とを繋ぐ記録紙Ｐの搬送路に沿って配設され、記録紙搬送手段３によって搬送される記録紙Ｐに各色トナーＴ（図１において●で示す）を多重転写した後、定着装置４によってこれを定着してフルカラー画像を形成するものである。
【００３６】
上記記録紙搬送手段３は、一対の駆動ローラ３１及びアイドリングローラ３２によって架張され、所定の周速度（本例では１３４ｍｍ／ｓ）に制御されて回動する無端状の搬送ベルト３３を有し、この搬送ベルト３３上に記録紙Ｐを静電吸着させて搬送する。各可視像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂは、感光体ドラム１１の周囲に、帯電ローラ１２、レーザ光照射手段１３、現像器１４、転写ローラ１５、クリーナー１６を配置している。各可視像形成ユニット１０の現像器１４には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各トナーＴが収容されている。そして各可視像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂは、以下の工程によりトナー画像を記録紙Ｐ上に形成する。
【００３７】
すなわち、感光体ドラム１１表面を帯電ローラ１２で一様に帯電した後、レーザ光照射手段１３により感光体ドラム１１の表面を画像情報に応じてレーザ露光し静電潜像を形成する。その後、現像器１４により感光体ドラム１１上の静電潜像に対しトナー像を現像し、この顕像化されたトナー画像をトナーＴとは逆極性のバイアス電圧が印加された転写ローラ１５により、搬送手段３によって搬送される記録紙Ｐに順次転写するようになっている。
【００３８】
その後、記録紙Ｐは駆動ローラ３１の曲率により搬送ベルト３３から剥離された後、定着装置４に搬送される。そこで、所定の温度に保たれた加熱ローラ４２と加圧ローラ４１により適度な温度と圧力が与えられる。そして、トナーＴは溶解し記録紙Ｐに固定され堅牢な画像となる。
【００３９】
次に、図２を用いて、上記定着装置４の詳細な構成について説明する。図２には、上記定着装置４における軸直角方向の断面図が示されている。
【００４０】
上記定着装置４は、誘導加熱装置４０と加圧ローラ４１とを備えている。上記誘導加熱装置４０は、加熱部材としての加熱ローラ４２と、磁界発生手段４３と、励磁回路４４と、サーミスタ４５とを備えている。磁界発生手段４３は、空隙を介して互いに相対する面を有する断面略コ字状の芯材としてのコア４３ａと、このコア４３ａに巻かれた誘導コイル４３ｂ（コイル）とを備えている。上記加熱ローラ４２は中空構造を有し、記録紙Ｐを加熱する。
【００４１】
加圧ローラ４１は、加熱ローラ４２に対向配置され、図示しない弾性部材によって加熱ローラ４２を押圧する方向（図２では上方向き）に付勢されている。そして、磁界発生手段４３は、加熱ローラ４２の内部に備えられ、加圧ローラ４１が圧接される接触ニップ部Ｎを加熱するように配置されている。
【００４２】
上記のような定着装置４は、加熱ローラ４２と加圧ローラ４１との間にシート状の記録紙Ｐを挟圧搬送することによって、記録紙Ｐに転写されたトナーを加熱溶融させて定着させる。図２には、定着前のトナーＴが定着後のトナーＴに変化する様子が示されている。
【００４３】
次に、本実施の形態に係る上記加熱ローラ４２、加圧ローラ４１、磁界発生手段４３（コア４３ａおよび誘導コイル４３ｂ）の構成について詳しく説明する。
【００４４】
加熱ローラ４２は、変動磁界を受けて発熱するために少なくとも１層以上の導電層４２ａを有するよう構成されている。該導電層４２ａは、比透磁率の大きいものが適している。例えば、鉄や磁性ステンレス（ＳＵＳ４３０など）、珪素鋼板、電磁鋼板、ニッケル鋼等から構成されることが望ましい。また、比透磁率が低い材料であっても、抵抗率が大きい材料（例えば非磁性ステンレス：ＳＵＳ３０４など）は、渦電流発生時の発熱量が大きいので使用してもよい。あるいは、非磁性のベース部材（例えば、セラミックなど）に比透磁率の高い前記材料が導電性を有するように配置されているような構成であっても良い。本実施の形態では、加熱ローラ４２として、直径φ３０ｍｍ、厚さ０．４ｍｍの鉄ローラ（材質：ＳＴＫＭ）を使用している。
【００４５】
また、トナーＴがオフセット（加熱ローラ４２に付着）するのを防ぐために、加熱ローラ４２（導電層４２ａ）の表面には離型層４２ｂが設けられている。この離型層４２ｂには、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素系の材料やシリコンゴム、フッ素ゴムが適している。本実施の形態では、ＰＴＦＥを２０μｍコートすることで離型層４２ｂが形成されている。
【００４６】
次に、磁界発生手段４３の誘導コイル４３ｂについて説明する。この誘導コイル４３ｂの目的は、加熱ローラ４２の導電層４２ａに渦電流を誘起させてジュール熱にて発熱させ、加熱ローラ４２を加熱することにある。
【００４７】
本実施形態では、線材として、耐熱性を考慮してアルミニウム単線（表面絶縁層（例えば、酸化膜あり））を使用しているが、銅線もしくは銅ベースの複合部材線であっても良いし、リッツ線（エナメル線等を撚り線にしたもの）であってもよい。何れの線材を使用しても、誘導コイルでのジュール損を抑えるためには、誘導コイル４３ｂの全抵抗値は、０．５Ω以下、望ましくは０．１Ω以下であるほうがよい。
【００４８】
コア４３ａは、磁束をより多く集中させるために比透磁率の高い材料で構成することが望ましい。使用できる材料には、珪素鋼板、電磁鋼板、フェライトなどがあるが、比透磁率が高い材料であれば適用可能である。また、コア４３ａ中に発生する渦電流を抑えるために、コア４３ａを積層構造にするのが望ましい。ただし、フェライトなどの材料抵抗値が高い場合は、この限りではない。
【００４９】
加圧ローラ４１は、鉄・ステンレスもしくはアルミニウムの芯金４１ａ上に、シリコンゴムなどの耐熱弾性体層４１ｂを有するように構成されている。さらに、表面には、離型層が形成されていても良い。この加圧ローラ４１は、弾性部材によって、加熱ローラ２に１００Ｎの力で圧接されている。これにより、加熱ローラ４２との間に幅が３．５ｍｍ程度の接触ニップ部Ｎが形成される。
【００５０】
次に、上記定着装置４における定着動作について説明する。
【００５１】
まず、ウオームアップ時において、誘導コイル４３ｂに接続された励磁回路４４がＯＮとなり、誘導コイル４３ｂが励磁され、加熱ローラ４２の導電層４２ａに交流渦電流が誘起され、ジュール熱により発熱する。この時の発熱量は約８００Ｗである。また、励磁回路４４による通電が開始すると同時に、加熱ローラ４２が回転駆動することにより、加圧ローラ４１が従動回転する。
【００５２】
加熱ローラ４２の表面温度はサーミスタ４５によって常時検知され、加熱ローラ４２の表面温度が所定の温度（本実施形態では１８０℃）に達するとウオームアップが完了し、励磁回路４４による誘導コイル４３ｂへの通電がＯＮ−ＯＦＦ制御に切り替わり、加熱ローラ４２の表面温度が所定の温度に維持される。それから、未定着トナー像が転写された記録紙Ｐが接触ニップ部Ｎに搬送され、加熱ローラ４２の熱及び加圧ローラ４１の圧力によりトナー像は溶融定着され、記録紙Ｐ上に固定され堅牢な画像となる。
【００５３】
次に、本発明の特徴部分である磁界発生手段４３について説明する。
【００５４】
まず、加熱ローラ４２と磁界発生手段４３の軸方向（図３では左右方向）の長さと記録紙Ｐの通紙領域との関係を図３に基づいて説明する。
【００５５】
図３は、加熱ローラ４２と誘導コイル４３ｂおよびコア４３ａと、加圧ローラ４１の位置関係を示したものである。図３（ａ）は、加熱ローラ４２と誘導コイル４３ｂを、加圧ローラ４１側から眺めた図で、コア４３ａから加熱ローラ４２に鎖交する磁束の様子（図中に矢印で示す）を示したものである。便宜上、加熱ローラ４２の軸受け部などは図示していない。
【００５６】
加熱ローラ４２に鎖交する磁束は、図３（ａ）に示すように、加熱ローラ４２端部に近づくにしたがって、放射状でかつ疎に分布するようになる。この現象は、加熱ローラ４２の導電層４２ａの比透磁率がコア４３ａより低いことによっておこる。
【００５７】
コア４３ａは、コイル４３ｂで発生する磁束を効果的に集中させることができるため、比透磁率が１０００以上の磁性部材（例えば、フェライトなど）を使用するのが一般的である。同様の理由から、加熱ローラ４２の導電層４２ａも、比透磁率が高い材料で構成することが望ましいが、比透磁率が高い磁性部材は加工性が悪く、ローラ状に加工できないものが多い。現在のところ、ローラ状に容易に加工できる材料になると、比透磁率が６００のニッケルや１００以下の鉄やステンレスなどの材料に限られる。そのため、加熱ローラ４２は、コア４３ａからの磁束をすべて受け取れずに漏れ磁束として逃がしてしまい、発熱分布にムラのできる原因となる。この現象は、磁束分布が急激に変化するコア４３ａ端部において、特にコア４３ａより加熱ローラ４２の長さが長い場合に顕著に表れる。
【００５８】
そのため、本実施形態では、磁束の逃げの影響が少なくなるように、最も大きいサイズの記録紙Ｐが通過する幅（最大用紙幅。記録紙Ｐが搬送される加熱ローラ４２の搬送領域）をコア４３ａの端部の長さよりも短く設定し（用紙幅２９７ｍｍに対し、コア４３ａの長さを３２０ｍｍ、加熱ローラ４２の長さを３３０ｍｍとしている）、温度分布が一定になる部分で使用する構成にしている。図３（ｂ）では、この時の加熱ローラ４２の温度分布と最大用紙幅を示している。
【００５９】
このように、記録紙Ｐの幅よりもコア４３ａの長さの方が大きくなるように、かつ加熱ローラ４２がコア４３ａ以上の長さを有する構成にすることによって、コア４３ａの断面積や、加熱ローラ４２との空隙を中央部と端部で調整するなど複雑な構成にすることなく、温度ムラを改善することができることになる。
【００６０】
さらに、上記誘導加熱装置４０をカラー画像形成装置Ｘに備えることで、加熱ローラ４２の端部を含めた長手方向の温度ムラをなくし、温度の均一化が図れるので、定着不良などが抑制され、品質のよい画像を出力することができるカラー画像形成装置Ｘを提供することができる。
【００６１】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施形態を図４に基づいて説明する。
【００６２】
この実施形態では、加熱ローラ４２と磁界発生手段４３の軸方向の長さと記録紙Ｐの通紙領域との関係を変更している。図４（ａ）は、加熱ローラ４２の端部の長さがコア４３ａよりも短い場合の加熱ローラ４２の端部位置を加圧ローラ４１側から眺めた図を示し、コア４３ａから加熱ローラ４２に鎖交する磁束分布の様子を示している。
【００６３】
つまり、本実施形態では、加熱ローラ４２の端部の長さをコア４３ａよりも短く設定している。このように構成すると、加熱ローラ４２のエッジ部（端部）では、磁束密度が高くなる。これは、加熱ローラ４２よりもコア４３ａの長さが長いので、加熱ローラ４２の存在しない位置に相当するコアからの磁束が、加熱ローラ４２端部に鎖交するためであり、これによって、加熱ローラ４２の端部での漏れ磁束の影響が少なくなる。そのため、加熱ローラ４２端部での発熱量を多くすることができる。
【００６４】
このときの発熱量の分布を図４（ｂ）に示している。この図は、説明のために発熱量分布を示しているが、実際は軸受け部に熱が取られるので、温度分布としては一様になる。本実施例では、記録紙Ｐの最大用紙幅を２９７ｍｍ、加熱ローラ４２の長さを３１０ｍｍ、コア４３ａの長さを３２０ｍｍとした。
【００６５】
このように、加熱ローラ４２の長さをコア４３ａよりも短く構成することで、加熱ローラ４２端部に磁束を集中させ、加熱ローラ４２端部の発熱分布を制御できるようことになる。
【００６６】
＜第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施形態を図５に基づいて説明する。
【００６７】
この実施形態では、磁界発生手段４３の端部の形状を変更している。
【００６８】
すなわち、図５（ｂ）に示すように、加熱ローラ４２の長さは、磁界発生手段４３のコア５１ａよりも長く形成されている。コア５１ａは、図５（ａ）にも示すように、互いに対向する面のうちの一方の面（図では手前側の面）が端部に行くに従って他方の面（図では奧側の面）に近づくようにテーパ状に形成されており、これによって、コア５１ａの間隔が狭くなるように設定されている。図５（ｂ）は、このコア５１ａと加熱ローラ４２との位置関係を、同じ角度から眺めている。
【００６９】
このように、コア５１ａの間隔を端部に行くに従い狭くすることで、図５（ｃ）に示すように、加熱ローラ４２に鎖交する磁束の様子が端部に近づくほど密となり、図５（ｄ）に示すように、加熱ローラ４２端部の発熱量を増加させることができる。
【００７０】
また、磁束が加熱ローラ４２に鎖交するエリアが狭くなるため、加熱ローラ４２の軸方向への漏れ磁束も減り、発熱エリアを限定することができる。
【００７１】
なお、上記第３実施形態では、コア５１ａの一方の面のみをテーパ状に形成したが、図６に示すように、コア５２ａの互いに対向する両側の面をそれぞれテーパ状に形成するようにしてもよい。この場合、コア５２ａの形状をテーパ状に連続的に変形させる理由は、加熱ローラ４２に鎖交する磁束を連続的に変化させ、局所的に温度が高くなる部分を生じ難くするためである（コアから加熱ローラに磁束を導く部分に鋭角なエッジがあれば、そこに磁束が集中しやすく、その部分が局所的に高温になりやすい）。要するに、局所的な発熱を抑えるように調整できるのであれば、コアの形状をステップ状に変化させてもよい。
【００７２】
また、加熱ローラ４２端部での発熱量は、コアの間隔を狭めることで多くすることができるが、図７に示すように、コア５３ａの間隔（コア５３ａの相対する面間の距離）Wの値を、コア５３ａと加熱ローラ４２との空隙距離ｄ以下にすると、磁束が空気を短絡して、加熱ローラ４２に鎖交しなくなる。そのため、コア５３ａの間隔Wの値を、加熱ローラ４２との設定空隙ｄ以上に設定する必要がある。以上のような構成にすることによって、コアの断面積や、加熱ローラとの空隙を中央部と端部で調整するなど複雑な構成にすることなく、加熱ローラ４２端部に鎖交する磁束を集中させることができる。
【００７３】
一方、加熱ローラの長さを磁界発生手段のコアの長さよりも短く形成している場合には、加熱ローラ端部近傍のコアの間隔を中央部よりも広く設定すればよい。このように、加熱ローラ端部でコアの間隔を広くすると、その部分で加熱ローラに鎖交する磁束密度が低くなるので加熱ローラ端部の発熱量を低下させることができ、これによって加熱ローラの端部に磁束が集中しすぎる場合は、発熱量を下げることができる。
【００７４】
＜第４の実施の形態＞
次に、本発明の第４の実施形態を図８に基づいて説明する。
【００７５】
この実施形態では、磁界発生手段４３の端部の構成を変更している。
【００７６】
すなわち、本実施形態では、図８（ｂ）に示すように、加熱ローラ４２の長さが磁界発生手段４３よりも長く形成されている。
【００７７】
そして、図８（ａ）に示すように、コア５４ａの面同士が互いに対向する方向に突出するコア５４ａの端部に別部材からなる一対の案内部材５５，５５を設け、この各案内部材５５によって、互いに対向する面同士の間隔が中央部（図８の（ｃ））よりも端部において狭くなるようにしている。この各案内部材５５は、コア５４ａの面同士が互いに対向する方向に突出している。このように構成にすると、コイル４３ｂで発生した磁束が、コア５４ａ（案内部材５５）を通って、加熱ローラ４２へ導かれることで、加熱ローラ４２端部の磁束密度を中央部より密にすることができ、加熱ローラ４２端部での発熱量を高くすることができる。
【００７８】
また、コア５４ａの端部に別部材よりなる案内部材５５，５５が設けられているため、コア５４ａの断面形状を軸方向に連続的に変化させる必要がなく、簡単に構成することができる。
【００７９】
しかも、案内部材５５，５５がコア５４ａとは別部材であるが故に、案内部材５５，５５と加熱ローラ４２との空隙距離ｄの値を容易に変更することができ、先端を加熱ローラ４２に近づけるなど様々な形態に容易に対応することができる上、その製造も容易に行うことができる。
【００８０】
以上、要するに、非常に簡単なコア５４ａの構成で、加熱ローラ４２端部での発熱量を増加させることができるようになる。
【００８１】
一方、加熱ローラ４２の長さを磁界発生手段４３の長さよりも短く形成している場合には、コア５４ａ端部の案内部材５５，５５の間隔を中央部よりも広く設定すればよい。つまり、案内部材５５，５５の間隔を広くすると、加熱ローラ４２の端部に鎖交する磁束密度が疎になり、加熱ローラ４２が磁界発生手段４３より短いことによって集中しすぎた磁束を調整することができるようになる。
【００８２】
＜第５の実施の形態＞
次に、本発明の第５の実施形態を図９に基づいて説明する。
【００８３】
この実施形態では、案内部材の形状を変更している。
【００８４】
すなわち、本実施形態では、図９に示すように、コア５４ａの面同士が互いに対向する方向にそれぞれ突出する案内部材５６，５６の中央部側の辺５６ａを中央部側に行くに従い広くなるようにテーパ状（傾斜部）に形成している。
【００８５】
このように構成すると、加熱ローラ４２に鎖交する磁束、特にコア５４ａから加熱ローラ４２へと連続的伝わるため、加熱ローラ４２上の温度ムラを少なくすることができる。
【００８６】
なお、本実施形態では、各案内部材５６をコア５４ａの面同士が互いに対向する方向にそれぞれ突出させたが、図１０に示すように、案内部材５６，５６をそれぞれコア５４ａに対して傾斜させて設け、各案内部材５６を加熱ローラ４２に近づけるようにした場合には、加熱ローラ４２により多くの磁束を鎖交させることができるようになる。
【００８７】
＜第６の実施の形態＞
次に、本発明の第６の実施形態を図１１に基づいて説明する。
【００８８】
この実施形態では、案内部材の形状を変更している。
【００８９】
すなわち、本実施形態では、図１１に示すように、磁界発生手段５３には、コア５４ａの面同士が互いに対向する方向に突出する案内部材５７，５７をそれぞれ個別に移動させる移動手段５８，５８が設けられている。この各移動手段５８は、コア５４ａの互いに対向する面同士の空隙Ｗの間隔を各案内部材５７の移動によって接離方向（図１１では水平方向）に調整するようになされている。そして、移動手段としては、一般的な手法、例えば、ソレノイド等が用いられている。
【００９０】
これにより、本実施形態では、加熱ローラ４２端部の温度が異常に昇温した場合など、空隙Wの間隔を大きくすることで、端部の発熱量を下げて昇温を抑えることができる。
【００９１】
なお、本実施形態では、案内部材５７の移動によってコア５４ａの互いに対向する面同士の空隙Ｗの間隔を接離方向に調整するようにしたが、図１２に示すように、磁界発生手段５３に、コア５４ａを移動させる移動手段５９を設け、この移動手段５９の移動によって、コア５４ａに対しその互いに対向する面同士とは直交する方向の空隙ｔの間隔を接離方向（図１２では上下方向）に調整するようにしても良い。この場合、通常、各案内部材５９とコア５４ａとの間に空隙ｔがないようにしておき、加熱ローラ４２端部の異常昇温を検知すると、各案内部材５９とコア５４ａとの間に空隙ｔを設けるように移動させることで、各案内部材５９に鎖交する磁束を低下させ、発熱量を低減させることができる。特に、各案内部材５９とコア５４ａとの空隙ｔについては、０．３ｍｍもあれば十分な効果が得られるので、機械的なストロークは少なくてすみ、その分簡単に実現できる。
【００９２】
また、別部材からなる案内部材を磁界発生手段の中央部に設け、案内部材のサイズを、用紙サイズに対応する大きさに設定し、コアの互いに対向する面同士の空隙の間隔を用紙サイズに応じて変更することで、加熱ローラの温度分布を制御してもよい。
【００９３】
さらに、上記各実施形態では、加熱ローラ４２内に磁界発生手段５３を設けたが、図１３に示すように、加熱ローラ４２の外側に磁界発生手段５３が設けられていても良い。
【００９４】
【発明の効果】
以上のように、加熱部材の長さを磁界発生手段の長さ以上に設定し、加熱部材の搬送領域の長さを磁界発生手段の長さよりも短く設定することで、磁界発生手段のコア形状を変更することなく加熱部材端部の発熱量不足を解決することができる。
そして、加熱部材の長手方向の長さを磁界発生手段の長さ以上に設定している場合に、芯材の空隙を介した面同士の間隔を端部の方が狭くなるように設定することで、加熱部材に鎖交する磁束を端部ほど密にし、加熱ローラ端部の発熱量を増加させることができる。
これに対し、加熱部材の長さを磁界発生手段の長さよりも短く設定することで、加熱部材よりも外側にある磁界発生手段から加熱部材の端部に磁束を集中させて、この端部での発熱量を増加させることができる。しかも、磁界発生手段のコア形状を変更することなく、加熱ローラ端部の発熱量不足を同様に解決することができる。
【００９５】
そして、加熱部材の長手方向の長さを磁界発生手段の長さよりも短く設定している場合に、芯材の空隙を介した面同士の間隔を端部の方が広くなるように設定すれば、加熱部材に鎖交する磁束を端部ほど疎にし、加熱部材端部の発熱量を低下させることができ、端部での温度を低下させて温度分布の調整を行いやすくすることができる。
【００９８】
特に、芯材の長手方向端部で相対する面同士の空隙の間隔を変更させるように移動する案内部材を芯材の長手方向端部に設けることで、加熱部材の長さを磁界発生手段の長さ以上に設定している場合に、芯材の空隙を介した面同士の間隔を狭くすれば、案内部材を通って加熱部材へ磁束を導いて加熱部材端部での磁束密度を長手方向中央部よりも集中させ、加熱部材端部での発熱量を高くすることができる。一方、加熱部材の長手方向の長さを磁界発生手段の長さよりも短く設定している場合に、芯材の空隙を介した面同士の間隔を広くすれば、磁束密度を中央部よりも少なくして発熱量をダウンさせることができ、加熱部材の端部での発熱量を制御することができる。しかも、芯材の端部を別部材となる案内部材によって構成することで、磁界発生手段の断面形状を連続的に変化させる必要もなく、加熱部材端部での発熱量の制御を非常に簡単な構成で実現させることができる。
【００９９】
特に、芯材の長手方向端部で相対する面同士の空隙の間隔を徐々に変更するように傾斜する傾斜部を案内部材の磁界発生手段の長手方向中央部側に設けることで、案内部材の磁界発生手段の長手方向中央部側の傾斜部によって加熱部材に鎖交する磁束の局所的な集中を防止し、加熱部材の端部における発熱量の局所的な高低差をなくすことができる。
【０１００】
また、案内部材を芯材の面同士が対向する方向へ移動させて、案内部材の空隙を介した面同士の間隔を変更することで、加熱部材に鎖交する磁束を状況に応じて調整することができ、加熱部材の端部での発熱量を制御して用紙サイズに拘わらず加熱部材の温度を安定させることができる。
【０１０２】
更に、上述した誘導加熱装置を画像形成装置に備えることで、加熱部材の端部を含めた長手方向の温度ムラをなくして温度の均一化を図れ、定着不良などを抑制して品質のよい画像を出力することができる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の誘導加熱装置を定着装置に適用した画像形成装置の概略構成図である。
【図２】同じく定着装置の構造を示す断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係わる誘導加熱装置が適用される、加熱ローラと磁界発生手段及び記録紙の領域の関係を示す説明図である。
（ｂ）は同じく加熱ローラの軸方向の温度分布を示す特性図である。
【図４】（ａ）は本発明の第２の実施形態に係わる誘導加熱装置が適用される、加熱ローラと磁界発生手段及び記録紙の領域の関係を示す説明図である。
（ｂ）は同じく加熱ローラの軸方向の発熱量分布を示したものである。
【図５】（ａ）は本発明の第３の実施形態に係わる誘導加熱装置が適用されるコア端部の斜視図である。
（ｂ）は同じく加熱ローラを付加した状態でのコア端部の斜視図である。
（ｃ）は同じくコア端部での磁束密度を示す説明図である。
（ｄ）は同じく加熱ローラの軸方向の温度分布を示す特性図である。
【図６】第３の実施形態の変形例に係わる誘導加熱装置が適用されるコア端部の斜視図である。
【図７】第３の実施形態のその他の変形例に係わる誘導加熱装置が適用される加熱ローラの構造を示す断面図である。
【図８】（ａ）は本発明の第４の実施形態に係わる誘導加熱装置が適用されるコア端部の斜視図である。
（ｂ）は同じくコア端部での磁束密度を示す説明図である。
（ｃ）は同じくコア中央部での磁束密度の状態を示す説明図である。
【図９】本発明の第５の実施形態に係わる誘導加熱装置が適用されるコア端部の斜視図である。
【図１０】第５の実施形態の変形例に係わる誘導加熱装置が適用されるコア端部の斜視図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態に係わる誘導加熱装置が適用されるコア端部の概略説明図である。
【図１２】第６の実施形態の変形例に係わる誘導加熱装置が適用されるコア端部の概略説明図である。
【図１３】各実施形態の変形例に係わる誘導加熱装置が適用される定着装置の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
４０            誘導加熱装置
４２ａ          導電層
４２            加熱ローラ（加熱部材）
４３            磁界発生手段
４３ａ，５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａ
コア（芯材）
４３ｂ          誘導コイル（コイル）
５５，５６，５７
案内部材
５６ａ          辺（傾斜部）
５８，５９      移動手段
Ｐ              記録紙（被加熱材）
Ｗ              空隙
ｔ              コアと案内部材との間隔
【図１】
0003892241.tif 000002
【図２】
0003892241.tif 000003
【図３】
0003892241.tif 000004
【図４】
0003892241.tif 000005
【図５】
0003892241.tif 000006
【図６】
0003892241.tif 000007
【図７】
0003892241.tif 000008
【図８】
0003892241.tif 000009
【図９】
0003892241.tif 000010
【図１０】
0003892241.tif 000011
【図１１】
0003892241.tif 000012
【図１２】
0003892241.tif 000013
【図１３】
0003892241.tif 000014