(57)【要約】【課題】誘導加熱による加熱対象領域の幅調整の自由度が高い構成を簡単な構成で実現した定着装置及び画像形成装置を提供すること。【解決手段】定着装置５は，非磁性材料からなる中空円筒状の加熱ローラ５３と，加熱ローラ５３の外部に対向して配置された誘導コイル７１及び磁性体コア７２と，該誘導コイル７１及び磁性体コア７２との間に加熱ローラ５３の表面が介在するように該加熱ローラ５３の内部に配置された磁性体コア８１と，磁性体コア８１を加熱ローラ５３と独立して回転駆動するコア回転機構１０とを備えている。そして，磁性体コア８１は，コア回転機構１０による回転駆動に伴って，誘導コイル７１及び磁性体コア７２に対向する幅が加熱ローラ５３における最大通紙領域と最小通紙領域との間で連続的に変動する形状を有している。これにより，磁性体コア８１の回転位置によって加熱ローラ５３における加熱対象領域が変更する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性材料からなる中空円筒状の被加熱部材と，
前記被加熱部材の外部に前記被加熱部材の表面における最大通紙領域に対向して配置された誘導コイルを含んでなり，前記被加熱部材に磁束を作用させることにより該被加熱部材を加熱する誘導加熱手段と，
前記誘導加熱手段との間に前記被加熱部材の表面が介在するように前記被加熱部材の内部に前記被加熱部材の表面における最大通紙領域に対向して配置され，前記誘導加熱手段から前記被加熱部材を通過して該誘導加熱手段に戻る磁気回路を形成するための磁性体コアと，
を備えてなる定着装置であって，
前記磁性体コアを前記被加熱部材と独立して回転駆動する回転駆動手段を備えてなり，
前記磁性体コアが，前記回転駆動手段による回転駆動に伴って，前記誘導加熱手段に対向する幅が前記被加熱部材における最大通紙領域と最小通紙領域との間で連続的に変動する形状を有してなることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
当該定着装置に通紙される用紙サイズに応じて前記回転駆動手段による前記磁性体コアの回転量を制御する回転量制御手段を更に備えてなる請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記磁性体コアが，前記被加熱部材の周方向から見て略台形状を成すものである請求項１又は２のいずれかに記載の定着装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置を備えてなる画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，誘導加熱方式の定着装置及びこれを備えた画像形成装置に関し，特に，定着ローラや定着ローラに熱的に結合された加熱ローラにおいて誘導加熱が行われる加熱対象領域の幅を調整するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に，プリンタ装置や複写機，ファクシミリ装置，これらの複合機などの画像形成装置には，電磁誘導によって定着ローラを加熱する誘導加熱方式の定着装置が用いられる。具体的に，前記定着装置では，磁性部材からなる定着ローラの最大通紙領域に対向して誘導コイルが配置されており，該誘導コイルに交流電流を流すことにより磁束を発生させる。これにより，定着ローラは，誘導コイルからの磁束による電磁誘導で発生する渦電流（誘導電流）によって加熱される。
従来から，このような誘導加熱方式の定着装置では，最大通紙領域よりも小さいサイズの用紙が通紙される場合，その用紙が通過する通紙領域を所定の定着温度に維持するために，用紙が通過しない定着ローラの端部近傍の非通紙領域で過熱が生じるという問題があった。そこで，定着ローラにおける加熱対象領域の幅を用紙サイズに合わせて変更することのできる構成が従来から検討されている。
例えば，特許文献１に開示された定着装置では，長さの異なる複数の磁性体コアのいずれか一つが誘導コイルに対向するように複数の前記磁性体コアを回転可能に配置している。このような構成では，誘導コイルに対応させる磁性体コアを変更することによって被加熱部材の加熱対象領域の幅を変更することができる。
また，特許文献２に開示された定着装置では，誘導コイルから定着ローラに作用する磁束を磁束遮蔽体で遮ることにより，誘導コイルと磁性体コアとの間に形成される磁気回路の幅を変更し，定着ローラの加熱対象領域を変更している。
【特許文献１】特開２００５−３０８７８３号公報
【特許文献２】特許第３６２４０４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら，前記特許文献１の構成では，多様な用紙サイズに対応するためには，その用紙サイズごとに応じて長さの異なる磁性体コアが多数必要になるという問題がある。また，用紙サイズの規格ごとに応じて多数の磁性体コアを備えたとしても，それ以上に細かい設定，例えばユーザによる任意のサイズ設定に対応することはできない。
一方，前記特許文献２の構成では，前記磁気遮蔽体で遮蔽するか否かを切り換えるだけであるため，複数の用紙サイズごとに対応することができない。仮に，複数の用紙サイズごとに対応する磁気遮蔽板を用意するとしても，その場合には構成が煩雑化するため現実的ではない。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，誘導加熱による加熱対象領域の幅調整の自由度が高い構成を簡単な構成で実現し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】
【０００４】
上記目的を達成するために本発明は，非磁性材料からなる中空円筒状の被加熱部材と，前記被加熱部材の外部に前記被加熱部材の表面における最大通紙領域に対向して配置された誘導コイルを含んでなり，前記被加熱部材に磁束を作用させることにより該被加熱部材を加熱する誘導加熱手段と，前記誘導加熱手段との間に前記被加熱部材の表面が介在するように前記被加熱部材の内部に前記被加熱部材の表面における最大通紙領域に対向して配置され，前記誘導加熱手段から前記被加熱部材を通過して該誘導加熱手段に戻る磁気回路を形成するための磁性体コアとを備えてなる定着装置に適用されるものであって，前記磁性体コアを前記被加熱部材と独立して回転駆動する回転駆動手段を備えてなり，前記磁性体コアが，前記回転駆動手段による回転駆動に伴って，前記誘導加熱手段に対向する幅が前記被加熱部材における最大通紙領域と最小通紙領域との間で連続的に変動する形状を有してなることを特徴とする定着装置として構成される。例えば，前記被加熱部材の周方向から見て略台形状を成すものであることが考えられる。
このように構成された前記定着装置では，前記回転駆動手段によって前記磁性体コアを回転させることによって，前記誘導加熱手段及び前記磁性体コアが対向する幅を変更することで前記被加熱部材における加熱対象領域の幅を任意に変化させることができ，様々な用紙サイズに対応することが可能である。
より具体的には，当該定着装置に通紙される用紙サイズに応じて前記回転駆動手段による前記磁性体コアの回転量を制御する回転量制御手段を更に備えてなることが望ましい。これにより，用紙サイズに応じて前記被加熱部材における加熱対象領域を自動的に調整し，該被加熱部材における端部の過昇温度を防止することができる。
ところで，本発明は，前記定着装置を備えた画像形成装置の発明として捉えることも可能である。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば，前記誘導加熱手段及び前記磁性体コアが対向する幅を変更することによって前記被加熱部材における加熱対象領域の幅を任意に変化させることができ，様々な用紙サイズに対応することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。なお，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係る複写機Ｘの概略構成を示すブロック図，図２及び図３は本発明の実施の形態に係る定着装置５の概略構成を示す模式図である。
まず，図１を用いて，本発明の実施の形態に係る複写機Ｘの概略構成について説明する。
図１に示すように，本発明の実施の形態に係る複写機Ｘは，操作表示部１，画像読取部２，画像処理部３，画像形成部４，定着装置５，及び制御部６などを備えて概略構成されている。前記複写機Ｘは，他にも一般的な電子写真方式の複写機が有する各種の構成要素を有しているが，それらについては従来と異なるところがないため，ここでは説明を省略する。なお，本発明は当該複写機Ｘに限られず，例えばプリンタ装置，ファクシミリ装置，これらの機能やスキャナ機能を有する複合機などの電子写真方式の画像形成装置にも適用可能である。
【０００７】
前記制御部６は，ＣＰＵ及びＲＯＭ，ＲＡＭ等の周辺装置を有してなり，前記ＲＯＭに格納された所定のプログラムに従った処理を実行することにより当該複写機Ｘを統括的に制御する。
前記操作表示部１は，前記制御部６からの指示に応じて各種の情報の表示を行う液晶ディスプレイや，前記制御部６への操作入力を行うためのタッチパネルなどを有している。
前記画像読取部２は，原稿台やＡＤＦ（自動搬送装置）にセットされた原稿の画像を読み取るものであって，該画像読取部２で読み取られた画像データは前記画像処理部３に入力される。
前記画像処理部３は，前記画像読取部２で読み取られた原稿の画像データや，ＬＡＮ等の通信網を介して図外の情報処理装置から入力された原稿の画像データなどに対して各種の画像処理を施すものである。前記画像処理部３で画像処理が施された後の画像データは，前記画像形成部４に入力される。
前記画像形成部４は，感光体ドラムや帯電器，現像装置，ＬＳＵなどを有してなり，前記画像処理部３から入力された原稿の画像データに基づいて用紙にトナー像（現像剤）を形成するものである。
そして，前記定着装置５は，前記画像形成部４によってトナー像が形成された用紙にそのトナー像を溶融定着させる。本発明の実施の形態に係る前記複写機Ｘは，前記定着装置５に関する構成及び動作に特徴を有しており，以下，その点について詳説する。
【０００８】
ここに，図２は定着装置５の側断面を示す模式図，図３は定着装置５の加熱ローラ５３を通紙方向から見た要部模式図である。また，図３（ａ）は最大通紙領域の加熱を行う場合，図３（ｂ）は最小通紙領域の加熱を行う場合の前記定着装置５の状態を示すものである。
図２及び図３に示すように，前記定着装置５は，前記画像形成部４においてトナー像が転写された後，用紙搬送路５０上に搬送される用紙を圧接しながら回転する定着ローラ５１及び加圧ローラ５２と，前記定着ローラ５１と略同じ長さを有する加熱ローラ５３（被加熱部材の一例）と，前記定着ローラ５１及び前記加熱ローラ５３に張架された非磁性部材からなる定着ベルト５４と，交流電流の通電によって磁束を発生させる誘導コイル７１と，前記誘導コイル７１で発生する磁束の磁路（磁気回路）を形成するための外部コア７２及び内部コア８１と，前記内部コア８１を回転可能に支持するコア回転機構１０（回転駆動手段の一例）とを備えている。
前記加熱ローラ５３は，ステンレス鋼（ＳＵＳ）などの非磁性材料からなる中空円筒状の被加熱部材の一例であって，前記内部コア８１は，フェライトなどの強磁性材料からなる磁性体コアの一例である。なお，前記外部コア７２も，フェライトなどの強磁性材料からなるものである。
前記定着装置５では，対向配置された前記外部コア７２及び前記内部コア８１によって，前記誘導コイル７１で発生する磁束が前記加熱ローラ５３を通過する磁路（図２の矢印）が形成される。これにより，前記定着装置５では，前記誘導コイル７１からの磁束の錯交によって前記加熱ローラ５３で発生する渦電流のジュール熱で該加熱ローラ５３が加熱され，該加熱ローラ５３に張架された前記定着ベルト５４が加熱される。
【０００９】
ところで，当該複写機Ｘでは，各種の用紙サイズを用いて画像形成処理（印字処理）が実行されるため，前記定着装置５の定着ベルト５４における用紙の通紙領域が変化する。なお，前記定着装置５では，図３に示すように，前記用紙搬送路５０上に搬送される用紙は，その幅方向の中心が前記定着ローラ５１の長手方向の中心（図３の線分Ｐ−Ｐ）を通るように搬送される。
具体的に，前記複写機Ｘでは，図３に示すように，最小サイズであるＡ５から最大サイズであるＡ３までの範囲で各種の用紙サイズが用いられ，前記加熱ローラ５３は，前記最大サイズに対応する長さを有しているものとする。この場合，前記定着装置５の定着ベルト５４における用紙の通過幅は，Ａ５サイズに対応する最小通紙領域（約１５０ｍｍ）から，Ａ３サイズに対応する最大通紙領域（約３００ｍｍ）までの間で変化する。
ここで，前記定着装置５において，用紙サイズにかかわらず前記定着ベルト５４の全領域を常に加熱するように前記加熱ローラ５３の長手方向の全域を加熱する場合には，該定着ベルト５４における通紙領域の温度を所定の定着温度に維持するために，該定着ベルトにおける非通紙領域に対応する前記加熱ローラ５３の両端部において過熱が生じるおそれがある。そのため，用紙サイズが最大通紙領域に対応するＡ３サイズよりも小さいサイズである場合には，前記加熱ローラ５３における加熱対象領域は，その用紙サイズに対応する通紙領域の幅だけに限定することが望ましい。
そこで，本実施の形態に係る定着装置５では，後述するように，前記コア回転機構１０によって前記内部コア８１を回転させることにより，前記加熱ローラ５３における加熱対象領域の幅が調整される。以下，この点について詳説する。
【００１０】
前記誘導コイル７１は，前記加熱ローラ５３の軸方向に，該加熱ローラ５３の表面における前記最大通紙領域に亘って空芯で巻かれた電線によって形成されたものであり，前記加熱ローラ５３の外部であって，該加熱ローラ５３の表面と予め定められた所定間隔だけ離間した位置に対向配置されている。前記所定間隔は，前記誘導コイル７１及び前記外部コア７２と前記内部コア８１との間で磁路を形成することのできる間隔として予め設定される。なお，前記加熱ローラ５３の長手方向に複数の誘導コイルを並設することにより，前記最大通紙領域に亘って誘導コイルを配置することも他の実施例として考えられる。
前記外部コア７２は，前記加熱ローラ５３の周方向の一部を囲む略コの字状であって，前記加熱ローラ５３の外部において該加熱ローラ５３の前記最大通紙領域に対向して配置されている。また，前記外部コア７２の包囲空間には前記誘導コイル７１が配置されている。
前記外部コア７２は，前記誘導コイル７１で発生する磁束を前記加熱ローラ５３の表面を貫通させた後，前記内部コア８１を経て，前記加熱ローラ５３の表面を再度通過して戻る磁路（図２の矢印）を形成するためのものである。なお，前記外部コア７２は，複数の磁性体コアの磁気的な結合によって構成されるものであってもよい。前記定着装置５では，前記誘導コイル７１で発生する磁束を前記外部コア７２によって前記加熱ローラ５３に作用させることにより該加熱ローラ５３が誘導加熱される。ここに，前記誘導コイル７１及び前記外部コア７２が誘導加熱手段の一例である。
【００１１】
一方，前記内部コア８１は，前記加熱ローラ５３の内部に，該加熱ローラ５３の表面における最大通紙領域に対向して配置されている。前記内部コア８１は，前記誘導コイル７１で発生して前記外部コア７２によって導かれ，前記加熱ローラ５３の表面を通過した磁束を，該加熱ローラ５３の表面を貫通させて前記外部コア７２に戻す磁路（図２の矢印）を形成するためのものであって，前記コア回転機構１０によって回転可能に支持されている。
前記コア回転機構１０は，前記内部コア８１を前記加熱ローラ５３と独立して回転駆動させるものであって，前記内部コア８１の両端に連結された回転軸１１，１２と，前記回転軸１２に連結された回転ギア１３，１４と，前記回転ギア１４に連結されたステッピングモータなどの駆動モータ１５とを備えている。なお，前記回転軸１１は前記定着装置５の筐体（不図示）や当該複写機Ｘの筐体（不図示）などで軸支されている。
そして，前記内部コア８１は，前記コア回転機構１０による回転駆動に伴って，前記誘導コイル７１及び前記外部コア７２に対向する幅（最近接する幅）が前記加熱ローラ５３における最大通紙領域に対応するＡ３の幅から最小通紙領域に対応するＡ５の幅の間で連続的に変動する形状を有している。具体的に，前記定着装置５では，前記内部コア８１は，円柱の両端部を斜めに切り取ったような形状を有しており，図３に示すように，前記加熱ローラ５３の周方向から見て略台形状に形成されている。
これにより，前記定着装置５では，前記内部コア８１の回転位置によって，該内部コア８１と前記誘導コイル７１及び前記外部コア７２との間に形成される磁路の幅が変化する。従って，前記加熱ローラ５３の長手方向において該加熱ローラ５３の表面を貫通する磁束の幅も変化することになる。
【００１２】
このように構成された前記定着装置５では，前記制御部６によって前記駆動モータ１５を制御することにより，前記回転ギア１４，１３から伝達される回転力によって前記内部コア８１を回転駆動し，前記内部コア８１と前記誘導コイル７１及び前記外部コア７２との間に形成される磁路の幅，即ち前記加熱ローラ５３における加熱対象領域の幅を調整することができる。
具体的に，前記制御部６は，当該定着装置５に通紙される用紙サイズに応じて前記内部コア８１の回転量を制御する。ここに，係る制御処理を実行するときの前記制御部６が回転量制御手段に相当する。なお，前記制御部６に代えて，前記定着装置５に設けられる制御回路によって当該処理が実行されるものであってもよく，この場合には該制御回路が回転量制御手段に相当する。
例えば，用いられる用紙のサイズがＡ４である場合，前記制御部６は，前記誘導コイル７１及び前記外部コア７２と前記内部コア８１との対向領域，即ち前記誘導コイル７１からの磁束が前記内部コア８１に作用する幅がＡ４サイズの幅になるように，該内部コア８１を回転させる。なお，前記制御部６は，当該複写機Ｘで実行される印字処理の用紙の設定データや，該印字処理で用いられる給紙カセットの種別などから，前記定着装置５に通紙される用紙サイズを検出する。また，用いられる用紙サイズと，前記コア回転機構１０による回転量との関係，例えば，用紙サイズに対応する位置まで前記内部コア８１を回転させるための前記駆動モータ１５の駆動量（ステップ数や駆動時間など）は，前記制御部６に設けられたＲＯＭなどに予め記憶しておけばよい。もちろん，前記内部コア８１の回転位置を検出するセンサを配置しておくことも他の実施例として考えられる。
そして，前記定着装置５では，用紙サイズに対応する位置に前記内部コア８１がセットされると，前記誘導コイル７１に交流電流が通電され，用紙サイズＡ４の幅に対応する領域だけで前記加熱ローラ５３の誘導加熱が行われる。従って，前記定着ベルト５４の非通紙領域に対応する前記加熱ローラ５３の端部における過昇温度を防止することができる。なお，このとき前記誘導コイル７１で発生した磁束は前記定着ベルト５４をも通過することになり，非磁性材料で形成された前記定着ベルト５４も直接加熱されることになる。
【００１３】
以上説明したように，前記定着装置５では，前記コア回転機構１０によって前記内部コア８１を回転させることにより，該定着装置５で形成される磁路の幅，即ち前記加熱ローラ５３における加熱対象領域の幅を最大通紙領域（図３（ａ）参照）と最小通紙領域（図３（ｂ）参照）との間で任意に変更することが可能である。従って，前記加熱ローラ５３における加熱対象領域の幅の調整の自由度が高く，例えばユーザによって設定される任意のサイズにも対応することが可能である。
また，本実施の形態では，前記定着ベルト５４が張架された前記加熱ローラ５３を誘導加熱する構成を例に挙げて説明したが，これに限られず，前記定着ベルト５４を有しない構成では，用紙に直接接触する定着ローラ５１の内部に前記内部コア８１を配置しておき，該定着ローラ５１を直接加熱することが考えられる。
【００１４】
なお，本実施の形態では，前記定着装置５において用紙の中心が前記加熱ローラ５３の長手方向の中心（図３の線分Ｐ−Ｐ）に沿って通紙されるものである場合を例に挙げて説明したが，用紙の一端部が前記加熱ローラ５３の長手方向の一端部に沿って通紙されるものであっても本発明の適用は可能である。
この場合には，例えば図４に示すように，前記内部コア８１の形状を円柱の一端部のみを斜めに切り取ったような形状にすることで，前記コア回転機構１０による前記内部コア８１の回転駆動によって該内部コア８１が前記誘導コイル７１や前記外部コア７２に対向する領域の幅が，該加熱ローラ５３の一端を基準として変動するように構成すればよい。これにより，前記定着装置５における加熱ローラ５３の加熱対象領域を，最大通紙領域（図４（ａ）参照）と最小通紙領域（図４（ｂ）参照）との間で連続的に変化させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る複写機の概略構成を示すブロック図。
【図２】本発明の実施の形態に係る定着装置の概略構成を示す模式図。
【図３】本発明の実施の形態に係る定着装置の概略構成を示す模式図。
【図４】本発明の実施の形態に係る定着装置の他の構成例を示す模式図。
【符号の説明】
【００１６】
１…操作表示部
２…画像読取部
３…画像処理部
４…画像形成部
５…定着装置
６…制御部
１０…コア回転機構
１１，１２…回転軸
１３，１４…回転ギア
１５…駆動モータ
５０…用紙搬送路
５１…定着ローラ
５２…加圧ローラ
５３…加熱ローラ
５４…定着ベルト
７１…誘導コイル
７２…外部コア
８１…内部コア
Ｘ…複写機
【図１】
2009288634.tif 000003
【図２】
2009288634.tif 000004
【図３】
2009288634.tif 000005
【図４】
2009288634.tif 000006