JP5476403B2 - 定着装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

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。

従来、電磁誘導加熱方式の定着装置は、加熱部材と、加熱部材に圧接される加圧部材と、所定のキュリー温度をもつ磁性体コアと、この磁性体コアによって加熱部材を誘導加熱する磁束を発生させるコイルと、を備える。そして、この定着装置は、コイルによる磁束で磁性体コアを介して加熱部材内に設けた誘導発熱層に渦電流を発生させ、これによって発生するジュール熱により加熱部材を発熱させ所定の定着温度に加熱している。

例えば、特許文献１に記載の定着装置は、コイルは加熱部材の長手方向に沿ってループ状に巻回され、磁性体コアは、ループ状に巻回されたコイルの輪が形成する隙間に用紙幅方向（長手方向）に沿って延びて設けられている。そして、コイルの長手方向の端部のＵ字状の巻回し部の内側部が定着処理される最大サイズの用紙幅の端部に略対応する構成としている。この構成によって、誘導発熱層を備える加熱部材に対するコイルの配置を適切なものとし、用紙幅方向に均一な加熱処理を可能としている。

特開２００１−２３００６５号公報（段落［００７０］〜［００７２、第２図、第３図）

特許文献１に記載の定着装置では、磁性体コアが最大サイズの用紙幅の両端部まで延びる構成であるが、コイルのＵ字状の巻回し部の近傍では、コイルから発生する磁束がコイルの他の部分から発生する磁束より減少している。また、加熱部材の長手方向の両端部では熱放射或いは熱伝導等により加熱部材の熱が定着装置の外部へ放出されやすい。このため、加熱部材の長手方向の温度は均一になり難く、加熱部材の両端部の温度は加熱部材の中央部に比べて低くなりがちである。従って、用紙の中央部では適切な定着温度になっていても、用紙の両端部では所望する定着温度より低くなることがあり、その場合には低温オフセット等の定着不良が発生することがあるという問題があった。

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、簡単な構成にて記録媒体の端部をも良好に定着させることを可能に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。

上記目的を達成するために第１の発明は、加熱部材と該加熱部材に圧接される加圧部材とにより形成される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、前記加熱部材の長手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ための磁束を発生させるコイルと、該コイルの近傍に記録媒体の搬送方向に直交する記録媒体の幅方向に配設され前記加熱部材の誘導発熱層に磁束を導く磁性体コアと、前記加熱部材の表面に対向し、前記加熱部材に対向する面の反対側の取り付け面に前記コイルと前記磁性体コアとが取り付けられる支持部材と、を備え、前記磁性体コアは、前記コイルを囲み前記幅方向に配設される第１コア部と、前記コイルのループを形成する中空部内で前記幅方向の両端部に配設される第２コア部と、を有し、前記第２コア部は、記録媒体の搬送方向における断面積が前記幅方向の中央部側から端部側に向かって連続的に大きくなるように形成されることを特徴としている。

また、第２の発明では、上記の定着装置において、前記第２コア部は、前記加熱部材に対向する第１の面が、前記幅方向の中央部側から端部側に向かって前記加熱部材に接近する方向に傾斜する側面視台形状の四角柱形であることを特徴としている。

また、第３の発明では、上記の定着装置において、前記第２コア部は、前記第１コア部に対向し且つ記録媒体搬送方向及び前記幅方向を含む第２の面が、前記幅方向の中央部側から端部側に向かって前記第１コア部に接近する方向に傾斜する側面視台形状の四角柱形であることを特徴としている。

また、第４の発明では、上記の定着装置において、前記第２コア部は、記録媒体搬送方向において互いに対向する一対の第３の面が、前記幅方向の中央部側から端部側に向かって互いに離間する方向に傾斜する平面視台形状の四角柱形であることを特徴としている。

また、第５の発明では、前記構成の定着装置を備えた画像形成装置である。

第１の発明によれば、加熱部材の長手方向に端部の領域では、コイルから発生した磁束は、第２コア部と加熱部材の誘導発熱層、及び第１コア部の間で形成される磁路を通り、その結果、加熱部材の端部領域が加熱される。第２コア部を設けることで、第２コア部はその周りの磁束を集める。さらに、第２コア部のコア断面積が記録媒体の幅方向の中央部側から端部側に向かって連続的に大きくなるように形成されていることで、第２コア部は記録媒体の幅方向の端部側にいくほど、より多くの磁束を集めるため、加熱部材の長手方向での磁束密度分布が均一化する。このため、加熱部材の長手方向の温度差が小さくなり、第２コア部のコア断面積を記録媒体の幅方向に変化させるという簡単な構成にて、記録媒体の端部においても定着不良の無い良好な画像を得ることができる。

本発明の第１実施形態に係る定着装置を備えた画像形成装置の概略構成を示す図 第１実施形態に係る誘導加熱部を備えた定着装置を示す側面断面図 第１実施形態に係る誘導加熱部を示す側面断面図 第１実施形態に係る誘導加熱部のアーチコアの配置を示す平面図 第１実施形態に係る誘導加熱部の端部センターコアの配置を示す平面図 第１実施形態に係る端部センターコアの構成を示す平面図 第１実施形態に係る端部センターコアの構成を示す斜視図 第２実施形態に係る端部センターコアの構成を示す平面図 第３実施形態に係る端部センターコアの構成を示す平面図 実施例１の端部センターコアの形状を示す図 実施例２の端部センターコアの形状を示す図 実施例３の端部センターコアの形状を示す図 比較例２の端部センターコアの形状を示す図 実施例及び比較例の加熱部材の温度分布を示す図

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。

（第１実施形態）
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概略構成を示す図である。画像形成装置１は、その下部に配設された給紙部２と、この給紙部２の側方に配設された用紙搬送部３と、この用紙搬送部３の上方に配設された画像形成部４と、この画像形成部４よりも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。

給紙部２は、記録媒体である用紙９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９を１枚ずつ用紙搬送部３に送り出す。

用紙搬送部３に送られた用紙９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９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。

帯電部１２は、高電圧を印加される帯電ワイヤーを備えており、この帯電ワイヤーからのコロナ放電によって感光体１１表面に所定電位を与えることで、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により感光体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。

次いで、現像部１４が感光体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９に転写される。

トナー像が転写された用紙９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９が加熱加圧され、用紙９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９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。

転写部１５による用紙９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。

定着装置５は図２に示すように構成される。図２は定着装置を概略的に示す側面断面図である。

定着装置５は、電磁誘導加熱方式を用いた定着方式であり、加熱部材である発熱ベルト２６と、加圧部材である加圧ローラー１９と、発熱ベルト２６を一体的に取り付けた定着ローラー１８と、発熱ベルト２６に磁束を供給する誘導加熱部３０と、を備える。加圧ローラー１９及び定着ローラー１８は定着装置５のハウジング（図略）の長手方向に回転可能に支持され、誘導加熱部３０はハウジングに固定支持される。

発熱ベルト２６は、無端状の耐熱ベルトであり、内周側から順に、例えば厚み３０〜５０μｍの電鋳ニッケルからなる誘導発熱層２６ａと、例えば厚み２００〜５００μｍのシリコーンゴム等からなる弾性層２６ｂと、厚み３０μｍのフッ素樹脂等からなりニップ部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。

定着ローラー１８は、発熱ベルト２６を一体回転可能とするために、発熱ベルト２６の内周面を張架している。例えば、定着ローラー１８は、アルミニウム合金の芯金１８ａ上に厚み５〜１０ｍｍの発砲シリコーンゴム製の弾性層１８ｂを有し、弾性層１８ｂは発熱ベルト２６を張架している。

加圧ローラー１９は、例えば外径３０ｍｍに設定され、円筒型の鉄製の芯金１９ａ上に厚み２〜５ｍｍの発砲シリコーンゴム製の弾性層１９ｂを有し、弾性層１９ｂ上にフッ素樹脂等からなる厚み５０μｍの離型層１９ｃを有する。また、加圧ローラー１９は図示しないモーター等の駆動源によって回転駆動させられ、加圧ローラー１９の回転によって発熱ベルト２６は従動回転する。加圧ローラー１９と発熱ベルト２６との圧接する部分にニップ部Ｎが形成され、ニップ部Ｎでは、搬送される用紙９上の未定着トナー像が加熱及び加圧され、用紙９上にトナー像が定着される。

誘導加熱部３０は、コイル３７と、ボビン３８と、磁性体コア３９とを備え、電磁誘導により発熱ベルト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）に延びて、発熱ベルト２６の外周の略半分を囲うように発熱ベルト２６に対向して配設される。

コイル３７は、発熱ベルト２６の幅方向（図２の紙面の表裏方向）に沿ってループ状に複数回巻回してボビン３８に取り付けられる。またコイル３７は、図示しない電源に接続され、電源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。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、発熱ベルト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、発熱ベルト２６が発熱（自己発熱）することになる。

発熱ベルト２６が加熱され所定の温度に昇温すると、ニップ部Ｎで挟持された用紙９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９上の粉体状態のトナーが用紙９に溶融定着される。このように、発熱ベルト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、短時間で定着装置５のウォーミングアップを行なうことができ、画像形成が迅速に開始される。

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。

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コアであるアーチコア４１と、第２コアである端部センターコア４２、及びサイドコア４３からなる。さらに誘導加熱部３０は、アーチコア４１を取り付けるためのアーチコアホルダー４５と、磁性体コア３９とコイル３７を覆うカバー部材４７と、を備える。

ボビン３８は、発熱ベルト２６の表面と所定の間隔を隔てて定着ローラー１８の回転中心軸と同心に配置され、発熱ベルト２６の円周表面の略半分を囲う円弧部３８ｉと、円弧部３８ｉの両端に延設されるフランジ部３８ｄとを有する。円弧部３８ｉとフランジ部３８ｄは、ボビン３８の主たる骨格を構成し、その骨格部における強度を維持するために所定の厚みを有し、また、発熱ベルト２６からの放熱に耐えるためにＬＣＰ樹脂（液晶ポリマー）、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。

ボビン３８の円弧部３８ｉは、発熱ベルト２６の表面と所定の間隔を隔てて対向する対向面３８ａと、この対向面３８ａの反対側に位置する円弧状の取り付け面３８ｂとを有する。取り付け面３８ｂの略中央、つまり、定着ローラー１８と加圧ローラー１９（図２参照）の各回転中心軸を結ぶ直線上には、一対の端部センターコア４２が接着剤によって取り付けられる。端部センターコア４２の周囲には、取り付け面３８ｂから立設する立ち壁部３８ｃが長手方向（図３の紙面の表裏方向）に延びて形成される。また、取り付け面３８ｂにはコイル３７が取り付けられる。発熱ベルト２６の表面及びボビン３８の対向面３８ａは、発熱ベルト２６が回転するときにボビン３８に接触しないように所定の間隔を隔てて配設される。

コイル３７は、エナメル線に融着層をコートした線を複数本に撚り合せたものを用い、例えばＡＩＷ線が用いられる。コイル３７は、取り付け面３８ｂに沿った断面視円弧状で長手方向（図３の紙面の表裏方向）の周りをループ状に巻回した状態で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、ボビン３８の立ち壁部３８ｃの周りに配置されてシリコン接着剤等によって取り付け面３８ｂ上に取り付けられる。

各フランジ部３８ｄ、３８ｄの円弧部３８ｉ側には、長手方向に複数個配列されたサイドコア４３が接着剤によって取り付けられる。またフランジ部３８ｄの外縁側には、アーチコアホルダー４５が取り付けられる。

アーチコアホルダー４５は、ボビン３８のフランジ部３８ｄに取り付けられるホルダーフランジ部４５ａと、各ホルダーフランジ部４５ａからアーチ状に形成され長手方向に複数個形成されるコア装着部４５ｂと、を有する。各コア装着部４５ｂには、コア装着部４５ｂと略同じアーチ形状のアーチコア４１が接着剤によって取り付けられる。

従って、上述のようにアーチコア４１と端部センターコア４２及びサイドコア４３が夫々ボビン３８及びアーチコアホルダー４５の所定の位置に取り付けられると、アーチコア４１とサイドコア４３はコイル３７の外側を囲むことになり、また、端部センターコア４２はアーチコア４１に比べて発熱ベルト２６の表面に近接して配置されることになる。さらに、コイル３７は、発熱ベルト２６の表面と、サイドコア４３と、アーチコア４１、及び端部センターコア４２により取り囲まれることになる。コイル３７に高周波電流が供給されることで、コイル３７から発生した磁束は、サイドコア４３、アーチコア４１及び端部センターコア４２に導かれ発熱ベルト２６に沿って流れる。このとき発熱ベルト２６の誘導発熱層２６ａ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、発熱ベルト２６が発熱することになる。

カバー部材４７は、誘導加熱部３０から発せられる磁束をシールドするものであり、例えばアルミニウム製の板材によってコイル３７と磁性体コア３９をボビン３８の反対側から四囲を覆うように構成される。カバー部材４７の取り付けは、ボビン３８のフランジ部３８ｄ上にアーチコアホルダー４５のホルダーフランジ部４５ａとカバー部材４７のフランジ部とを順に積み重ねた状態で、ネジ５１をナット５２に締結することによって行われる。

図４、図５にコイル３７と磁性体コア３９の詳しい配置構成を示す。図４は、図３の下側（ボビン３８側）から見たアーチコアホルダー４５に対するアーチコア４１の配置を示す平面図である。図５は、図３の上側（アーチコアホルダー４５側）から見たボビン３８に対するコイル３７と端部センターコア４２及びサイドコア４３の配置を示す平面図である。

図４に示すように、アーチコアホルダー４５には、アーチコア４１を所定の位置に取り付けるためのコア装着部４５ｂが形成される。コア装着部４５ｂはアーチコアホルダー４５の長手方向（用紙搬送方向Ｙに直交する用紙幅方向Ｘ）に略均等に複数個形成される。隣接するコア装着部４５ｂの間にはホルダー開口部４５ｃが形成され、またコア装着部４５ｂの周りには、アーチコアホルダー４５をボビン３８（図３参照）に取り付けるためのネジ５１（図３参照）を嵌装する複数のネジ孔４５ｄが形成される。

アーチコア４１は、ＭｎＺｎ合金系等の高透磁率のフェライトによって断面視矩形でアーチ状に形成される。アーチコア４１のキュリー温度は、ニップ部Ｎが定着可能温度になった時のアーチコア４１の温度に対応する温度以上に設定されている。アーチコア４１の温度がそのキュリー温度を超えるとアーチコア４１の透磁率が急激に低下して、磁性体として作用しなくなる。複数のアーチコア４１はコイル３７（図５参照）の長手方向（用紙幅方向Ｘ）の長さ内に収められ、コイル３７（図５参照）の長手方向（用紙幅方向Ｘ）の長さ内に均等に配置される。

図５に示すように、ボビン３８には、取り付け面３８ｂから立設した立ち壁部３８ｃと、フランジ部３８ｄと、ネジ５１（図３参照）を嵌装する複数のネジ孔３８ｅとが形成されている。フランジ部３８ｄには複数のサイドコア４３が取り付けられる。

サイドコア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、そのキュリー温度は、ニップ部Ｎが定着可能温度になった時のサイドコア４３の温度以上に設定されている。サイドコア４３の温度がキュリー温度を超えるとサイドコア４３の透磁率が急激に低下して、磁性体として作用しなくなる。複数のサイドコア４３は、ボビン３８の一方のフランジ部３８ｄに、用紙幅方向Ｘ（以下、単に幅方向Ｘという）に互いに側面を接触して配置され、また、他方のフランジ部３８ｄに幅方向Ｘに互いに側面を接触して配置される。

ボビン３８の立ち壁部３８ｃは、幅方向Ｘに延びて互いに対向する壁部と、該対向する壁部に延在し幅方向Ｘの両端部の外縁を形成する円弧状の壁部とを有する。

立ち壁部３８ｃの外縁は、巻回したコイル３７のループ内に形成された中空部３７ａと略同じ形状で構成され、コイル３７の中空部３７ａを嵌め込んでコイル３７を取り付けることを可能にする。立ち壁部３８ｃの内縁には、一対の端部センターコア４２を配置するための矩形の空間が形成される。この矩形の空間は、幅方向Ｘにおいて定着可能な最大サイズの用紙９の通紙領域Ａに対応する長さを有する。立ち壁部３８ｃは、励磁したコイル３７の熱が端部センターコア４２へ放射、伝導するのを抑制するように所定の厚みを有する。

立ち壁部３８ｃの矩形空間には一対の端部センターコア４２、４２が取り付けられる。端部センターコア４２、４２は、最大サイズの用紙９がニップ部Ｎに通紙されたとき、最大サイズの用紙９の通紙領域Ａの端部領域Ｃに対向して夫々配置される。端部領域Ｃは、例えば最大サイズの用紙９より小サイズの用紙９がニップ部Ｎに通紙されたときに通紙領域として形成される中央部領域Ｂの幅方向Ｘの外側に形成される領域である。

端部センターコア４２は、ＭｎＺｎ合金系等の高透磁率のフェライトによって後述する形状に形成され、また、そのキュリー温度は、ニップ部Ｎが定着可能温度になった時の端部センターコア４２の温度以上に設定されている。端部センターコア４２の温度がキュリー温度を超えると端部センターコア４２の透磁率が急激に低下して、磁性体として作用しなくなる。

端部センターコア４２の詳しい構成を図６、図７に示す。図６は端部センターコア４２の構成を示す平面図である。図７は、図６の右側の端部センターコア４２の構成を示す斜視図であり、図７の右側が幅方向Ｘの端部側（外側）であり、図７の左側が幅方向Ｘの中央部側（内側）である。尚、図６では、図を分かり易くするために、コイル３７、ボビン３８、アーチコアホルダー４５を省いている。

図６に示すように、端部センターコア４２は、互いに対向する一対の側面が台形状に形成される四角柱状（図７参照）に構成される。図７に示すように、端部センターコア４２は、第１の面４２ａと、第２の面４２ｂと、第３の面４２ｃ、４２ｃと、四角形状の内側面４２ｄ及び外側面４２ｅと、を有する。

第１の面４２ａは発熱ベルト２６（図６参照）に対向する面である。第２の面４２ｂは、アーチコア４１（図６参照）に対向し、且つ幅方向Ｘ及び用紙搬送方向Ｙを含む面である。第３の面４２ｃは、用紙搬送方向Ｙにおいて互いに対向する一対の面である。内側面４２ｄは、幅方向Ｘの中央部側の面である。外側面４２ｅは、内側面４２ｄと対向する幅方向Ｘの端部側の面であり、内側面４２ｄと平行である。内側面４２ｄは長方形状に形成されて内側コア面積Ｓ１を有し、外側面４２ｅは長方形状に形成されて外側コア面積Ｓ２を有する。尚、内側面４２ｄ及び外側面４２ｅは、縦長または横長の長方形状であってもよく、或いは正方形状であってもよい。

第２の面４２ｂは長方形状に形成され、第３の面４２ｃ、４２ｃは夫々台形状に形成され、平行に対向している。第１の面４２ａは長方形状に形成され、幅方向Ｘの中央部側（図７の左奥側）から端部側（図７の右手前側）に向かって発熱ベルト２６（図６参照）に接近する方向に傾斜して構成されることで、端部センターコア４２は、内側コア面積Ｓ１に対して外側コア面積Ｓ２が大きくなっている。また、端部センターコア４２は、幅方向Ｘの端部に向かって徐々にコア断面積が大きくなっている。端部センターコア４２は、このように第１の面４２ａが傾斜した状態で、ボビン３８（図３参照）に取り付けられる。

端部センターコア４２のコア断面積が大きくなるほど、端部センターコア４２はコイル３７（図３参照）から発生する磁束を多く集め、その磁束が発熱ベルト２６に導かれる。このため、端部センターコア４２は幅方向Ｘの中央部側から端部側に向かって徐々にコア断面積が大きくなることで、発熱ベルト２６の端部側の発熱量が増加する。

本実施形態の定着装置５では、最大サイズの用紙９にトナー像を定着する場合、コイル３７が通電され、ニップ部Ｎが定着可能温度以下に維持されていると、アーチコア４１とサイドコア４３及び端部センターコア４２の透磁率が高い状態にある。従って中央部領域Ｂ（図６参照）では、図３において、コイル３７から発生した磁束は、発熱ベルト２６の誘導発熱層２６ａ、サイドコア４３、及びアーチコア４１からなる磁路を通る。このことによって発熱ベルト２６の誘導発熱層２６ａに渦電流が流れて、発熱ベルト２６の誘導発熱層２６ａが発熱する。

一方、端部領域Ｃ（図６参照）では、コイル３７から発生した磁束は、図３において、端部センターコア４２、発熱ベルト２６の誘導発熱層２６ａ、サイドコア４３、及びアーチコア４１からなる磁路を通る。このことによって発熱ベルト２６の誘導発熱層２６ａに渦電流が流れて、発熱ベルト２６の誘導発熱層２６ａが発熱する。

通常、発熱ベルト２６を加熱するとき、端部領域Ｃは、中央部領域Ｂより温度が低下しやすいが、端部センターコア４２が幅方向Ｘの両端部に配置されることで、端部センターコア４２によってコイル３７から発生する磁束が多く集められ、端部側の発熱ベルト２６の発熱量が増加する。さらに、端部センターコア４２のコア断面積が幅方向Ｘの端部に向かって大きくなる構成であることで、端部センターコア４２は幅方向Ｘの端部側にいくほど、より多くの磁束を集めるため、発熱ベルト２６の幅方向での磁束密度の分布が均一化する。このため、発熱ベルト２６の幅方向の温度差が小さくなり、端部センターコア４２の断面積を幅方向Ｘに変化させるという簡単な構成にて、用紙９の端部においても定着不良の無い良好な画像を得ることができる。

（第２実施形態）
図８は、第２実施形態に係る端部センターコア４２の構成を示す平面図である。尚、図８では、図を分かり易くするために、コイル３７、ボビン３８、アーチコアホルダー４５を省いている。第２実施形態は、第１実施形態に対して端部センターコア４２の形状が異なる、端部センターコア４２について主に説明し、以降、第１実施形態と同じ部分の説明を省略する。

端部センターコア４２は、互いに対向する面が台形状に形成される四角柱状に構成され、第１の面４２ａと、第２の面４２ｂと、第３の面４２ｃ、４２ｃと、四角形状の内側面４２ｄ及び外側面４２ｅと、を有する。

第１の面４２ａは発熱ベルト２６に対向する面である。第２の面４２ｂは、アーチコア４１に対向し、且つ幅方向Ｘ及び用紙搬送方向Ｙを含む面である。第３の面４２ｃは、用紙搬送方向Ｙにおいて互いに対向する一対の面である。内側面４２ｄは、幅方向Ｘの中央部側の面である。外側面４２ｅは、内側面４２ｄと対向する幅方向Ｘの端部側の面であり、内側面４２ｄと平行である。内側面４２ｄは長方形状に形成されて内側コア面積Ｓ１を有し、外側面４２ｅは長方形状に形成されて外側コア面積Ｓ２を有する。尚、内側面４２ｄ及び外側面４２ｅは、縦長または横長の長方形状であってもよく、或いは正方形状であってもよい。

第１の面４２ａは長方形状に形成され、第３の面４２ｃ、４２ｃは夫々台形状に形成され、平行に対向している。第２の面４２ｂは長方形状に形成され、幅方向Ｘの中央部側から端部側に向かってアーチコア４１に接近する方向に傾斜して構成されることで、端部センターコア４２は、内側コア面積Ｓ１に対して外側コア面積Ｓ２が大きくなっている。また、端部センターコア４２は、幅方向Ｘの中央部側から端部に向かって徐々にコア断面積が大きくなっている。端部センターコア４２は、このように第２の面４２ｂが傾斜した状態で、ボビン３８（図３参照）に取り付けられる。

端部センターコア４２のコア断面積が大きくなるほど、端部センターコア４２はコイル３７（図３参照）から発生する磁束を多く集め、その磁束が発熱ベルト２６に導かれる。このため、端部センターコア４２は幅方向Ｘの端部に向かって徐々にコア断面積が大きくなることで、発熱ベルト２６の端部側の発熱量が増加する。

本実施形態の定着装置５では、端部センターコア４２が幅方向Ｘの両端部に配置されることで、端部センターコア４２によってコイル３７から発生する磁束が多く集められ、端部側の発熱ベルト２６の発熱量が増加する。さらに、端部センターコア４２のコア断面積が幅方向Ｘの中央部側から端部側に向かって大きくなる構成であることで、第１実施形態と同様に、端部センターコア４２は幅方向Ｘの中央部側から端部側にいくほど、より多くの磁束を集めるため、発熱ベルト２６の幅方向での磁束密度の分布が均一化する。このため、発熱ベルト２６の幅方向Ｘの温度差が小さくなり、端部センターコア４２の断面積を幅方向Ｘに変化させるという簡単な構成にて、用紙９の端部においても定着不良の無い良好な画像を得ることができる。

（第３実施形態）
図９は、第３実施形態に係る端部センターコア４２の構成を示す、図３の上側からみた平面図である。第３実施形態は、第１及び第２実施形態に対して端部センターコア４２の形状が異なる、尚、図９では、図を分かり易くするために、ボビン３８、アーチコアホルダー４５を省いている。

端部センターコア４２は、互いに対向する面が台形状に形成される四角柱状に構成され、第１の面４２ａ（第２の面４２ｂに対向する下の面であり図９では不可視）と、第２の面４２ｂと、第３の面４２ｃ、４２ｃと、四角形状の内側面４２ｄ及び外側面４２ｅと、を有する。

第１の面４２ａは発熱ベルト２６（図３参照）に対向する面である。第２の面４２ｂは、アーチコア４１に対向し、且つ幅方向Ｘ及び用紙搬送方向Ｙを含む面である。第３の面４２ｃは、用紙搬送方向Ｙにおいて互いに対向する一対の面である。内側面４２ｄは、幅方向Ｘの中央部側の面である。外側面４２ｅは、内側面４２ｄと対向する幅方向Ｘの端部側の面であり、内側面４２ｄと平行である。内側面４２ｄは長方形状に形成されて内側コア面積Ｓ１を有し、外側面４２ｅは長方形状に形成されて外側コア面積Ｓ２を有する。尚、内側面４２ｄ及び外側面４２ｅは、縦長または横長の長方形状であってもよく、或いは正方形状であってもよい。

第１の面４２ａ及び第２の面４２ｂは夫々台形状に形成され、平行に対向している。第３の面４２ｃ、４２ｃは長方形状に形成され、幅方向Ｘの中央部側から端部側に向かって互いに離間する方向に傾斜して構成されることで、端部センターコア４２は、内側コア面積Ｓ１に対して外側コア面積Ｓ２が大きくなっている。また、端部センターコア４２は、幅方向Ｘの中央部側から端部側に向かって徐々にコア断面積が大きくなっている。端部センターコア４２は、このように第３の面４２ｃ、４２ｃが傾斜した状態で、ボビン３８（図３参照）に取り付けられる。尚、第３の面４２ｃ、４２ｃは両面ともに傾斜して構成してもよく、或いは片側面のみ傾斜する構成であってもよい。

端部センターコア４２のコア断面積が大きくなるほど、端部センターコア４２はコイル３７（図３参照）から発生する磁束を多く集め、その磁束が発熱ベルト２６に導かれる。このため、端部センターコア４２は幅方向Ｘの端部に向かって徐々にコア断面積が大きくなることで、発熱ベルト２６の端部側の発熱量が増加する。

本実施形態の定着装置５では、端部センターコア４２が幅方向Ｘの両端部に配置されることで、端部センターコア４２によってコイル３７から発生する磁束が多く集められ、端部側の発熱ベルト２６の発熱量が増加する。さらに、端部センターコア４２のコア断面積が幅方向Ｘの中央部側から端部側に向かって大きくなる構成であることで、第１実施形態と同様に、端部センターコア４２は幅方向Ｘの中央部側から端部側にいくほど、より多くの磁束を集めるため、発熱ベルト２６の幅方向での磁束密度の分布が均一化する。このため、発熱ベルト２６の幅方向の温度差が小さくなり、端部センターコア４２の断面積を幅方向Ｘに変化させるという簡単な構成にて、用紙９の端部においても定着不良の無い良好な画像を得ることができる。

尚、上記第１実施形態は、端部センターコア４２の第１の面４２ａを傾斜させた構成であり、第２実施形態は、第２の面４２ｂを傾斜させた構成であるが、本発明はこれに限らず、端部センターコア４２のコア断面積が幅方向Ｘの端部に向かって大きくなる構成であるならば、第１の面４２ａ及び第２の面４２ｂを傾斜される構成であってもよい。さらに第１の面４２ａ及び第２の面４２ｂとともに第３の面４２ｃを傾斜させてもよい。

また、上記実施形態では、端部センターコア４２を四角柱体で構成したが、本発明はこれに限らず、他の多角柱体の少なくとも一つの幅方向Ｘに延びる面を傾斜させて構成してもよく、また、円錐体で構成してもよい。

また、上記実施形態では、アーチコア４１とサイドコア４３とを夫々別設する構成を示したが、本発明はこれに限らず、アーチコア４１をサイドコア４３側にさらに延ばし、サイドコア４３の機能をアーチコア４１に代用させるように構成してもよい。

また、上記実施形態では、アーチコア４１はアーチコアホルダー４５を介してボビン３８に取り付ける構成を示したが、本発明はこれに限らず、アーチコア４１はボビン３８に直接取り付けられる構成であってもよい。

また、上記実施形態では、発熱ベルト２６が定着ローラー１８に張架される定着装置５に適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、誘導加熱部に対向配置されるヒートローラーと、加圧ローラーを圧接させる定着ローラーとの間で、無端状の発熱ベルトが張架される定着処置に適用してもよい。また、無端状の発熱ベルトを加熱する誘導加熱部と、発熱ベルトの外周面を圧接させる加圧ローラーと、発熱ベルトの内周面に配設され加圧ローラーとの間で用紙と発熱ベルトとを圧接させる押圧部材と、を備える定着装置に適用してもよい。さらに、加圧ローラーと、加圧ローラー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等、誘導加熱部を備える種々の定着装置に適用することができる。

以下、本発明の実施形態をさらに具体化した実施例１〜３と、比較例１、２を説明する。尚、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。

第１実施形態の電磁誘導加熱方式の定着装置５を用いて、異なる形状の端部センターコア４２を備えるもの、或いは端部センターコア４２を備えないものを含む実施例１〜３及び比較例１、２において、試験を行い発熱ベルト２６の長手方向の温度分布を評価した。

試験に用いた定着装置５において、発熱ベルト２６は、その内径が３５ｍｍであり、長手方向の長さが３４０ｍｍであり、誘導発熱層２６ａが厚み４０μｍの電鋳ニッケルからなり、弾性層２６ｂが厚み２００μｍのシリコーンゴムからなり、さらに離型層２６ｃが厚み３０μｍのフッ素樹脂チューブからなる。

定着ローラー１８は、アルミニウム合金の芯金１８ａ上に厚み９ｍｍの発砲シリコーンゴム製の弾性層１８ｂを有する。加圧ローラー１９は、その外径が３０ｍｍであり、鉄製の芯金１９ａ上に厚み５ｍｍの発砲シリコーンゴム製の弾性層１９ｂを有し、さらに弾性層１９ｂ上にフッ素樹脂チューブからなる厚み５０μｍの離型層１９ｃを有する。

コイル３７は、ループ状に複数回巻回し長手方向の長さが３７０ｍｍである。アーチコア４１、端部センターコア４２、及びサイドコア４３はフェライトからなる。

定着荷重を３００Ｎ（片側１５０Ｎ×２）に設定し、発熱ベルト２６を外周面速度２７０ｍｍ／ｓｅｃで回転するように駆動し、そして発熱ベルト２６の長手方向の中央部が１７５℃となるように発熱させた。

上記仕様の定着装置５に実施例１〜３、及び比較例２の端部センターコア４２をボビン３８の幅方向Ｘの両端部の所定位置に夫々取り付けて試験した。各端部センターコア４２の形状を図１０〜図１３に示す。図１０は実施例１の端部センターコア４２の形状を示し、また図１１は実施例２の端部センターコア４２の形状を示し、さらに図１２は実施例３の端部センターコア４２の形状を示す。図１３は比較例２の端部センターコア４２の形状を示し、比較例１は端部センターコア４２を設けていない。各図（ｂ）は端部センターコア４２の平面図（尚、図１２（ｂ）は上側からみた平面図）であり、各図（ａ）は内側面４２ｄを示し、各図（ｃ）は外側面ｅを示す。端部センターコア４２の各辺の長さは図に示す通りである。

実施例１は実施形態１に対応し、実施例２は実施形態２に対応し、実施例３は実施形態３に対応する形状を有する。実施例１〜３の各内側面４２ｄのコア面積Ｓ１は１０ｍｍ^２であり、各外側面４２ｅのコア面積は３５ｍｍ^２である。一方、比較例１は前述のように端部センターコア４２を設けない例であり、比較例２は直方体状の端部センターコア４２からなり、その内側面４２ｄのコア面積Ｓ１は３５ｍｍ^２であり、その外側面４２ｅのコア面積は３５ｍｍ^２である。

最大サイズの用紙を定着処理した際の発熱ベルト２６の温度分布を図１４に示す。図１４のグラフの横軸に発熱ベルト２６の最大サイズの用紙の通紙領域Ａの長手方向位置（単位：ｍｍ）を示し、その縦軸に発熱ベルト２６の温度（単位：℃）を示す。尚、横軸の長手方向位置は発熱ベルト２６の中央位置を基準とした長さである。また、図１４の線Ｍは高温オフセットによる定着不良の発生しうる最低温度を示し、線Ｎは低温オフセットによる定着不良の発生しうる最高温度を示す。また、実施例１〜３及び比較例１、２の評価結果を表１に示す。表１において、定着性に問題がない場合を○、低温オフセットまたは高温オフセットによる定着不良が発生した場合を×とした。

図１４及び表１に示すように、比較例１は、通紙領域Ａの端部側の温度が１５５℃になり低温オフセットによる定着不良が発生した。また、比較例２は、通紙領域Ａの端部側の温度が２１０℃になり高温オフセットによる定着不良が発生した。一方、実施例１は、通紙領域Ａの端部側の温度が１８５℃になり定着性に問題がなかった。実施例２、３においても実施例１とほぼ同様の結果が得られ定着性に問題がなかった。

本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等に用いる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。

１ 画像形成装置
５ 定着装置
１８ 定着ローラー
１９ 加圧ローラー(加圧部材）
２６ 発熱ベルト（加熱部材）
２６ａ 誘導発熱層
３０ 誘導加熱部
３７ コイル
３７ａ 中空部
３８ ボビン（支持部材）
３９ 磁性体コア
４１ アーチコア（第１コア部）
４２ 端部センターコア（第２コア部）
４２ａ 第１の面
４２ｂ 第２の面
４２ｃ 第３の面
４２ｄ 内側面
４２ｅ 外側面
４３ サイドコア
４５ アーチコアホルダー
４７ カバー部材
Ａ 最大サイズ用紙の通紙領域
Ｂ 中央部領域
Ｃ 端部領域
Ｓ１ 内側コア面積
Ｓ２ 外側コア面積
Ｘ 幅方向（長手方向）
Ｙ 用紙搬送方向

Claims (5)

1. 加熱部材と、
   該加熱部材に圧接される加圧部材と、
   前記加熱部材の長手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ための磁束を発生させるコイルと、
   該コイルの近傍に記録媒体の搬送方向に直交する記録媒体の幅方向に配設され前記加熱部材の誘導発熱層に磁束を導く磁性体コアと、
   前記加熱部材の表面に対向し、前記加熱部材に対向する面の反対側の取り付け面に前記コイルが取り付けられる支持部材と、
   を備え、
   前記磁性体コアは、
   前記コイルに対向する第１コア部と、
   前記取り付け面に取り付けられ、前記コイルのループを形成する中空部内で前記幅方向の両端部のみに配設される第２コア部と、
   を有し、
   前記中空部内に設けられる磁性部材は前記第２コア部のみであり、
   前記第２コア部は、前記搬送方向における断面積が前記幅方向の中央部側から端部側に向かって連続的に大きくなるように形成されることを特徴とする定着装置。
2. 前記第２コア部は、前記支持部材を介して前記加熱部材に対向する第１の面が、前記幅方向の中央部側から端部側に向かって前記加熱部材に接近する方向に傾斜する側面視台形状の四角柱形であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前第２コア部は、前記第１コア部に対向し且つ前記搬送方向及び前記幅方向を含む第２の面が、前記幅方向の中央部側から端部側に向かって前記第１コア部に接近する方向に傾斜する側面視台形状の四角柱形であ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。
4. 前記第２コア部は、前記搬送方向において互いに対向する一対の第３の面が、前記幅方向の中央部側から端部側に向かって互いに離間する方向に傾斜する平面視台形状の四角柱形であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の定着装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の定着装置を備えた画像形成装置。

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