JP2006267180A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギー効率が高く，簡易な構造によって定着ローラの温度調節が可能な電磁誘導加熱方式の定着装置およびそれを備えた画像形成装置を提供すること。
【解決手段】定着装置１００は，電磁誘導加熱方式の定着器であり，定着ローラ１と，加圧ローラ２と，磁束発生部３と，磁束遮蔽部４とを有している。磁束遮蔽部４は，高透磁率かつ高電気抵抗である磁気遮蔽板４１と，特定の温度で伸縮する熱アクチュエータ４２と，熱アクチュエータ４２を支持する支持台４３と，磁気遮蔽板４１をガイドする保護ケース４４とを有している。そして，磁束遮蔽板４１は，通常時は定着ローラ１と磁束発生部３との間のギャップ部の外側に位置し，高温時は熱アクチュエータ４２の変形に伴ってギャップ部内に移動する。
【選択図】 図２

Description

本発明は，トナー画像を記録媒体に加熱定着させる定着装置およびその定着装置を備えた画像形成装置に関する。さらに詳細には，電磁誘導加熱方式の定着装置およびその定着装置を備えた画像形成装置に関するものである。

従来から，電子写真方式の画像形成装置では，トナー画像を記録紙に定着させる定着装置が備えられている。定着装置としては，定着ローラと加圧ローラとからなるローラ対を備え，そのローラ対のニップ部を記録紙が通過することによりトナー画像の定着を図るローラ方式が広く採用されている。このローラ方式の定着装置では，ローラ対の少なくとも一方の内部に熱源が設けられ，その熱やローラの圧力によってトナー像を記録紙に定着させる。

定着装置では，小サイズの記録紙を連続で通紙した際に，用紙が通過しない部分でエネルギーが過剰供給となる。そのため，その部分が過昇温となってしまうことがある。そこで，例えばハロゲンランプを熱源として利用する場合には，複数本のハロゲンランプを用意し，小サイズの記録紙を通紙する際にはそのサイズに適した範囲内を加熱するように熱源を切り換える技術が提案されている。

また，近年，消費電力の低減，起動時間の短縮化の観点から，電磁誘導加熱方式の定着装置が提案されている。電磁誘導加熱方式の定着装置は，早期の昇温が可能な反面，上記の問題が顕著に現れる。そこで，ハロゲンランプの場合と同様に，熱源を複数に分け，加熱箇所を切り換えて加熱することが考えられる。また，この他，磁束を発生させるコアの位置や向きを切り換えて発熱部分を限定する技術や，高熱伝導率の部材を長手方向の全域に押し当ててローラの表面温度を均一にする技術や，風を当てて異常高温部を冷却する技術等が提案されている。また，特許文献１や特許文献２には，磁気遮蔽板により磁束の発生を抑制する技術が提案されている。
特開平９−１７１８８９号公報 特開２００２−２８７５６３号公報

しかしながら，前記した従来の定着装置には，次のような問題があった。すなわち，複数の熱源を設ける場合，熱源ごとに電源供給部およびそれらの制御部を設置することになる。そのため，部品点数の増加およびコストアップを招く。

また，コアの位置や向きを変更する場合，高精度の駆動部が必要となるとともに，その駆動部やコアの移動にスペースが必要となる。また，高熱伝導率の部材を押し当てる場合，その部材のウォームアップに時間がかかり，電磁誘導加熱方式の長所を生かしきれない。また，一旦発熱させた後に異常高温部の熱を奪って冷却することは，結果的に発熱するための電力を無駄に消費することになる。そのため，エネルギー効率が低い。

また，磁気遮蔽板により磁束の発生を抑制する場合，確かにエネルギーの浪費は少ない。しかし，温度を検知するためのセンサや磁気遮蔽板の駆動部およびそれらの制御部を設置する必要があり，部品点数の増加およびコストアップは避けられない。また，より高精度に制御する際にはそれらの数を増やす必要がある。

本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，エネルギー効率が高く，簡易な構造によって定着ローラの温度調節が可能な電磁誘導加熱方式の定着装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた定着装置は，記録媒体上の画像を記録媒体に定着させる電磁誘導加熱方式の定着装置であって，発熱回転体と，発熱回転体に対して長手方向に沿って対向配置された磁束発生手段と，発熱回転体と磁束発生手段とのギャップ部内に出入可能に配設された磁気遮蔽手段と，発熱回転体からの熱により自動的に変形し，その変形に伴って磁気遮蔽手段を駆動する駆動手段とを有することを特徴としている。

本発明の定着装置は，電磁誘導加熱方式にて発熱回転体が加熱されるものであり，発熱回転体の発熱に作用する磁束を発生させる磁束発生手段が長手方向に沿って発熱回転体と対向配置されている。そして，この磁束発生手段からの磁束により，発熱回転体内の電磁誘導発熱層に渦電流が流れて発熱する。発熱回転体としては，加圧ローラとの間でニップ部を形成するローラであってもよいし，定着ローラにベルト等を介して熱を供給するローラであってもよい。

さらに，本発明の定着装置は，発熱回転体と磁束発生手段とのギャップ部に磁気遮蔽手段を出し入れすることにより発熱回転体の温度を調節する。すなわち，過昇温時に磁気遮蔽手段をギャップ部に挿入することで，発熱回転体への磁束の到達を遮断し，発熱回転体の発熱を抑制する。一方，通常時には，磁気遮蔽手段がギャップ部の外側に移動し，発熱回転体が発熱する。磁気遮蔽手段には，高透磁率かつ高電気抵抗のもの（例えば，フェライト）を使用する。高電気抵抗のものを使用することで電流値が小さくなり，磁気遮蔽手段自体の発熱が抑えられる。

そして，磁気遮蔽手段は，発熱回転体から伝わる熱によって自動的に変形する駆動手段にて駆動される。駆動手段には，温度によって形状が変化するもの（例えば，形状記憶合金やバイメタル）を使用する。駆動手段では，発熱回転体にて生じた熱によって磁気遮蔽手段を駆動するため，エネルギー効率が良く，かつ確実に動作する。また，温度センサ，モータ，駆動回路等が不要であるため，故障する確率が低い。また，モータやソレノイドを使用した制御方法よりも部品点数が少なく，組み立てが容易である。

また，磁気遮蔽手段およびその磁気遮蔽手段を駆動する駆動手段は，発熱回転体の長手方向に少なくとも２組配設されていることとするとよりよい。すなわち，複数の磁気遮蔽手段を発熱回転体の長手方向に並べて配置することにより，発熱回転体の長手方向の領域を各磁気遮蔽手段が分担することになる。そして，磁気遮蔽手段ごとに駆動手段が設けられる。これにより，過昇温となっている非通紙領域の範囲に合わせて，つまり用紙サイズに合わせて，駆動される磁束遮蔽手段を選択することができる。よって，発熱回転体の表面温度の均一化が図られる。そして，発熱回転体の表面温度が均一であるため，用紙サイズが切り換えられたときの待ち時間が短い。

さらに，温度調節手段の数を増やすほど，発熱回転体の表面温度の，より一層の均一化を図ることができる。また，温度調節手段の数を増やしたとしても，駆動回路や温度センサ等を増設する必要はない。そのため，複数種類の用紙サイズへの対応が容易である。

また，複数の温度調節手段が設けられている場合，温度に応じて変形する複数の変形部と，それら変形部を支持する非変形部とからなる一体の部材であるとよりよい。すなわち，駆動手段を形状記憶合金やバイメタルとすることで，１つの部材から複数の駆動手段を作製することができる。そして，一体の部材とすることで，駆動手段の数を増やしたとしても，低コスト，高信頼性，および組み立ての容易性を損なうことがない。

また，本発明の定着装置は，磁気遮蔽手段と発熱回転体との間に位置し，非磁性体の部材からなる内側ガイド手段を有することとするとよりよい。さらには，磁気遮蔽手段と磁束発生手段との間に位置し，非磁性体の部材からなる外側ガイド手段を有することとするとよりよい。これらのガイド部材を設けることで，磁気遮蔽手段のギャップ部内での移動がスムーズになる。また，磁気遮蔽手段の移動に伴う発熱回転体あるいは磁束発生手段の損傷を抑制することができる。

また，本発明の定着装置の磁束発生手段は，発熱回転体の外側に位置することとするとよりよい。磁束発生手段を発熱回転体の外側に配置することで，磁束発生手段と発熱回転体とを別体とすることができる。そのため，取り付けやメンテナンスが容易である。また，磁束発生手段が発熱回転体の内側に配置されている，つまり発熱回転体に内蔵されているものと比べ，発熱回転体の小径化および小熱容量化を図ることができる。

また，本発明の画像形成装置は，電磁誘導加熱方式にて発熱回転体が加熱される定着装置を備えた画像形成装置であって，発熱回転体に対して長手方向に沿って対向配置された磁束発生手段と，発熱回転体と磁束発生手段とのギャップ部内に出入可能に配設された高電気抵抗率の磁気遮蔽手段と，発熱回転体からの熱により自動的に変形し，その変形に伴って磁気遮蔽手段を駆動する駆動手段とを有している。

すなわち，本発明の定着装置のうち，磁束発生手段，磁束遮蔽手段，および駆動手段は，いずれも画像形成装置本体側に設置されていてもよい。本体側に設置されることで，定着装置の構造がシンプルとなり，交換が容易となる。

本発明によれば，高電気抵抗の磁気遮蔽手段にて過昇温領域での発熱回転体の発熱を抑制する。そのため，エネルギー損失は少ない。また，過昇温領域に生じた熱によって変形する駆動手段によって磁気遮蔽手段が駆動されることから，温度センサ，モータ，駆動回路等が不要である。そのため，構造がシンプルである。従って，エネルギー効率が高く，簡易な構造によって定着ローラの温度調節が可能な電磁誘導加熱方式の定着装置およびそれを備えた画像形成装置が実現している。

以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお，本実施の形態は，電子写真方式のプリンタに備えられた電磁誘導加熱方式の定着装置に本発明を適用したものである。

本形態の画像形成装置は，電子写真方式のレーザプリンタであり，図１に示すように光学系にレーザ発振器１０２と，ポリゴンミラー１０３と，反射ミラー１０４とが配置され，画像プロセス部に感光体ドラム１０１と，帯電チャージャ１０５と，現像器１０６と，転写チャージャ１０７と，クリーニングブレード１０８とが配置されている。また，搬送部に給紙ローラ１０９と，排紙ローラ１１５と，給紙センサ１１０と，排紙センサ１１４と，定着装置１００等とが配置されている。

次に，上記のように構成されたレーザプリンタの動作を簡単に説明する。感光体ドラム１０１は図１中矢印方向に回転しており，帯電チャージャ１０５により表面を一様に帯電させられる。また，画像信号に基づいて，レーザ発振器１０２からレーザ光が変調発光される。このレーザ光は，ポリゴンミラー１０３により主走査方向に走査され，反射ミラー１０４により反射されて感光体ドラム１０１に入射する。これにより，感光体ドラム１０１上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器１０６により現像されてトナー像となる。トナー像は，感光体ドラム１０１に対向して配置された転写チャージャ１０７により，給紙ローラ１０９によって給紙された記録紙Ｐ上に転写される。その後，トナー像が転写された記録紙Ｐは，定着装置１００において加熱され，その熱によりトナー像が溶融して記録紙Ｐ上に定着される。画像定着後，記録紙Ｐは，排紙ローラ１１５により装置外に排出される。以上の動作により，１枚分のプリントが行われる。

続いて，本形態のレーザプリンタに備えられている定着装置１００の構成について説明する。定着装置１００は，電磁誘導加熱方式の定着器であり，図２に示すように定着ローラ１と，加圧ローラ２と，磁束発生部３と，磁束遮蔽部４とを有している。

定着ローラ１と加圧ローラ２とは長手方向（軸方向）に並行配置されている。定着ローラ１は，モータ等の駆動機構により所定の速度で回転駆動される。また，加圧ローラ２は，バネ等の付勢部材によって定着ローラ１側に付勢されており，定着ローラ１との間でニップ部を形成している。さらに加圧ローラ２は，定着ローラ１との圧接摩擦力によって定着ローラ１の回転に従動回転するように設けられている。

定着ローラ１は，芯金上に，断熱層，電磁誘導発熱層，弾性層，および離型層が順次積層されている。支持層としての芯金は，厚さが３ｍｍ程度のアルミパイプである。なお，芯金には，鉄やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）のような耐熱性樹脂を使用することも可能である。なお，芯金が発熱するのを防ぐために電磁誘導加熱の影響が少ない非磁性材料を用いるのが好ましい。

断熱層は，電磁誘導発熱層を断熱保持するための層であり，耐熱性や弾性を有する部材（例えば，ゴム材や樹脂材）のスポンジ体が適用される。また，ゴム材や樹脂材のスポンジ体を用いると，電磁誘導発熱層を断熱保持するとともに，電磁誘導発熱層のたわみを許容し，ニップ幅を増やすことができる。そのため，ローラ硬度を小さくし，排紙性および記録紙の分離性の向上を図ることができる。例えば，断熱層にシリコンスポンジ材を適用する場合には，厚さが２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内に，また硬度がアスカーゴム硬度計で２０度〜６０度の範囲内に設定される。

電磁誘導発熱層は，磁束発生部３による励磁によりジュール熱を発生させる層であり，厚さが１０μｍ〜１００μｍ，望ましくは２０〜５０μｍの範囲内のニッケル電鋳ベルト層である。なお，電磁誘導発熱層には，例えば磁性ステンレスのような磁性金属といった，高透磁率であり，適当な抵抗率を備えたものを使用してもよい。また，非磁性材料でも，金属などの導電性がある材料の薄膜であっても使用可能である。また，樹脂に発熱粒子を混入したものを使用してもよい。電磁誘導発熱層に樹脂ベースのものを用いることによって分離性の向上を図ることが可能となる。

弾性層は，記録紙と定着ローラ１表面との密着性を高めるための層であり，耐熱性や弾性を有する部材（例えば，ゴム材や樹脂材）が適用される。具体的には，定着温度での使用に耐えうるシリコンゴム，フッ素ゴム等の耐熱性エラストマーが使用可能である。なお，弾性層に，熱伝導性や補強等を目的として各種充填剤を混入してもよい。熱伝導性粒子としては，ダイヤモンド，銀，銅，アルミニウム，大理石，ガラス等がある。この他，シリカ，アルミナ，酸化マグネシウム，窒化ホウ素，酸化ベリリウム等が使用可能である。

弾性層の厚みは，１０μｍ〜８００μｍ，望ましくは１００μｍ〜３００μｍの範囲内に設定される。なお，弾性層の厚さが１０μｍ未満であると厚み方向の弾力性を得ることが困難となる。一方，弾性層の厚さが８００μｍを超えてしまうと，電磁誘導発熱層からの熱が定着ローラ１の表面に達し難くなって熱効率が悪化する。

弾性層の硬度は，ＪＩＳ硬度で１度〜８０度のシリコンゴムからなることが好ましい。この範囲内であれば，弾性層の強度の低下，密着性の不良を抑制しつつ，トナーの定着性の不良を抑制できる。シリコンゴムとしては，１成分系，２成分系，または３成分系以上のシリコンゴム，ＬＴＶ型，ＲＴＶ型，またはＨＴＶ型のシリコンゴム，縮合型または付加型のシリコンゴム等が使用可能である。

離型層は，定着ローラ１表面の離型性を高めるための層であり，定着温度での使用に耐えられる材料が使用される。例えば，シリコンゴム，フッ素ゴム，ＰＦＡ，ＰＴＦＥ，ＦＥＰ，ＰＦＥＰ等のフッ素樹脂が使用される。離型層の厚みは，５μｍから１００μｍ，望ましくは１０μｍ〜５０μｍがより好ましい。なお，離型層中に，必要に応じて，導電材，耐磨耗材，良熱伝導材等を充填剤として添加してもよい。

加圧ローラ２は，芯金上に，シリコンスポンジ層，および離型層が順次積層されている。加圧ローラ２は，定着ローラ１に対して３００Ｎ〜５００Ｎの荷重で加圧され，ニップ部の幅は５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲内となっている。なお，記録紙の種別等により荷重を変化させてもよい。

支持層としての芯金は，厚さが３ｍｍ程度のアルミパイプである。なお，芯金には，鉄やＰＰＳのような耐熱性樹脂を使用することも可能である。なお，芯金が発熱するのを防ぐために電磁誘導加熱の影響が少ない非磁性材料を用いるのが好ましい。シリコンスポンジ層の厚さは，３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内で使用条件に合わせて設計される。離型層は，定着ローラ１と同様に表面の離型性を高めるための層であり，定着温度での使用に耐えられる材料が使用される。例えば，シリコンゴム，フッ素ゴム，ＰＦＡ，ＰＴＦＥ，ＦＥＰ，ＰＦＥＰ等のフッ素樹脂が使用される。

磁束発生部３は，励磁コイル３１と，磁性体コア３２とを有している。そして，磁束発生部３は，定着ローラ１の外側に位置するとともに，定着ローラ１に対向させて長手方向に沿って配設されている。また，磁束発生部３には，高周波コンバータ（励磁回路）や制御回路が接続されている。

磁性体コア３２は，定着ローラ１の長手方向の寸法に対応した長さ寸法を有する長尺部材である。磁性体コア３２の材料としては，高透磁率かつ低損失のもの（例えば，フェライト）を使用する。パーマロイのような合金の場合には，コア内の渦電流損失が高周波領域で大きくなるため積層構造にするとよい。また，磁性体コア３２は，磁気回路の高効率化と磁気遮蔽との両機能を備えている。なお，磁気遮蔽が十分にできる手段があれば空芯（コアなし）にしてもよい。また，コア材として樹脂材に磁性粉を混入させたものを用いると，形状の設計自由度が高くなる。

また，磁性体コア３２の磁束ガイド有効幅は，大サイズ紙の通紙幅とほぼ同一である。すなわち，加熱領域は，大サイズ紙の通紙幅とほぼ同一である。さらに，磁性体コア３２内の磁束は，長手方向にほぼ均一である。そのため，定着ローラ１の発熱量も長手方向にほぼ均一である。

励磁コイル３１は，長尺の磁性体コア３２に沿って長手方向に渡って導線を巻きつけた構造を有している。また，励磁コイル３１は，高周波コンバータに接続され，１００Ｗ〜２０００Ｗの高周波電力が供給される。そのため，細線を数十から数百本の範囲内で束ねてリッツ線にしたものを用いている。また，巻線に伝熱した場合を考慮し，耐熱性の樹脂で被覆している。

また，励磁コイル３１には，高周波コンバータにより１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの交流電流が印加される。交流電流によって誘導された磁束は，フェライトコア３２内を外部に漏れることなく通り，さらに定着ローラ１の電磁誘導発熱層を通る。そして，磁性体コア３２の突起部にて磁性体コア３２の外部に漏れ，定着ローラ１の電磁誘導発熱層を貫く。そして，電磁誘導発熱層に渦電流が流れることにより，電磁誘導発熱層自体がジュール発熱する。これにより，定着ローラ１が加熱状態となる。

磁束遮蔽部４は，磁気遮蔽板４１と，熱アクチュエータ４２と，支持台４３と，保護ケース４４とを有している。そして，磁束遮蔽部４は，定着ローラ１と磁束発生部３との間に位置するとともに，定着ローラ１に対向させて長手方向に沿って配設されている。

磁気遮蔽板４１は，磁束発生部１の円周方向の寸法に対応した長さ寸法を有するとともに，定着ローラ１の外周に沿って湾曲する平板部材である。磁気遮蔽板４１の材料としては，高透磁率かつ高電気抵抗のもの（例えば，フェライト）を使用する。また，磁気遮蔽板４１は，図３に示すように，定着ローラ１の長手方向に複数枚並列に配置されている。そして，各磁気遮蔽板４１の端部が熱アクチュエータ４２に固定されている。

熱アクチュエータ４２は，図３に示したように，非熱変形の本体の上に，複数の枝部が延出した櫛形の部材であり，各枝部の先端に磁気遮蔽板４１が固定されている。また，熱アクチュエータ４２は，各枝部の一部が形状記憶合金からなり，常温の状態では図２に示したように折り畳まれた形状となっている。すなわち，熱アクチュエータ４２は，温度に応じて変形する複数の枝部と，それらを支持する本体部とから構成された一体の部材である。熱アクチュエータ４２の材料としては，特定の温度で変形するものであればよい。例えば，形状記憶合金であれば，Ｔｉ−Ｎｉ合金が適用可能である。また，熱アクチュエータ４２は，定着ローラ４１に近接する支持台４３に固定されている。

熱アクチュエータ４２の枝部は，形状記憶合金であることから，所定の温度（変態温度）を上回ると瞬時に変形を開始する。すなわち，熱アクチュエータ４２の枝部は，図４に示すように，折り畳まれた形状から定着ローラ１の外縁に沿って広げられた形状に変形する。一方，熱アクチュエータ４２の枝部は，変態温度を下回ると再び瞬時に変形し，折り畳まれた形状になる。なお，熱アクチュエータ４２がバイメタルで構成されていれば，形状の変化は徐々に進行する。

支持台４３は，定着ローラ１の長手方向の寸法に対応した長さ寸法を有する長尺部材であり，熱アクチュエータ４２の本体が固定されている。支持台４３の材料としては，熱伝導率が高いものであれば金属でも樹脂でもよい。支持台４３は，定着ローラ１に近接して配置されている。そのため，定着ローラ１の表面温度が上昇すると，支持台４３の温度も上昇する。さらに，支持台４３の温度が上昇すると，熱アクチュエータ４２の温度も上昇する。すなわち，支持台４３は，熱伝達部材としての機能を有する。

また，支持台４３は，定着ローラ１の熱を熱アクチュエータ４２に瞬時に伝達できるようにできる限り薄くする。また，隣り合う熱アクチュエータに悪影響を与えないように長手方向の熱伝導率は小さくする。

保護ケース４４は，定着ローラ１と磁束発生部３との間に配設され，磁気遮蔽板４１を収容する。磁気遮蔽板４１が保護ケース４４内を移動することにより，定着ローラ１および磁束発生部３への接触を回避することができる。すなわち，磁気遮蔽板４１の移動に伴う定着ローラ１および磁束発生部３の損傷が回避される。また，磁気遮蔽板４１が保護ケース４４の内壁にガイドされることにより，磁気遮蔽板４１の挙動の信頼性も向上する。なお，保護ケース４４の材料としては，非磁性体あるいは低透磁率材料のものであればよい。

続いて，本形態の定着装置１００での定着動作について説明する。まず，ウォーミングアップ動作として，定着ローラ１が回転駆動され，これに伴い加圧ローラ２も従動回転する。そして，磁束発生部３の発生磁束の作用により，定着ローラ１の電磁誘導発熱層が発熱する。そして，定着ローラ１の表面温度が所定温度となるように自動制御される。電磁誘導発熱層は，その熱容量が小さくかつ断熱層により断熱保持されているため，定着ローラ１の表面は定着可能温度に迅速に達する。

ウォーミングアップ動作が終了した後，定着ローラ１と加圧ローラ２とのニップ部に，未定着のトナー像を担持した記録紙Ｐが搬送される（図２参照）。その際，記録紙Ｐ上のトナー像は定着ローラ１と対面する。ニップ部に導入された記録紙Ｐは，ニップ部を挟持搬送され，定着ローラ１からの熱によって加熱される。これにより，未定着のトナー像が記録紙Ｐに溶融定着される。

ニップ部での定着処理を終えた記録紙Ｐは，定着ローラ１から分離されて搬出される。その際，定着ローラ１の表面に当接させて配置された分離爪等により，記録紙Ｐが定着ローラ１の表面に貼り付いてしまっても強制的に分離される。すなわち，定着装置１００内でのジャムを防止する。

続いて，磁束遮蔽部４に着目してその動作について説明する。なお，以下の説明では，磁気遮蔽板４１が定着ローラ１と磁束発生手段３との間に挟み込まれている状態を「遮蔽状態」とし，挟み込まれていない状態を「解放状態」とする。

まず，ウォーミングアップ時では，定着ローラ１の表面温度は均一に上昇し，その表面温度は熱アクチュエータ４２の変態温度以下で推移する。そのため，図２に示したように熱アクチュエータ４２の枝部はすべて折りたたまれた状態である。すなわち，すべての磁気遮蔽板４１が解放状態となっている。

次に，大サイズ紙の通紙時には，次のように動作する。すなわち，定着ローラ１と記録紙とが接触するため，定着ローラ１の熱が奪われて表面温度が低下する。そのため，表面温度が所定の定着温度以下とならないように定着ローラ１の温度制御が行われる。定着ローラ１の表面温度は長手方向にほぼ均一であり，その表面温度は熱アクチュエータ４２の変態温度以下で推移する。そのため，熱アクチュエータ４２の枝部はすべて折りたたまれた状態である。すなわち，すべての磁気遮蔽板４１が解放状態となっている。

一方，小サイズ紙の通紙時には，次のように動作する。すなわち，定着ローラ１と記録紙とが接触する通紙領域では，定着ローラ１の熱が奪われて表面温度が低下する。そのため，表面温度が所定の定着温度以下とならないように定着ローラ１の温度制御が行われる。一方，定着ローラ１と記録紙とが接触しない非通紙領域では，熱が奪われないにもかかわらず，通紙領域の温度制御に合わせて発熱し続けることになる。そのため，非通紙領域では表面温度が上昇し続け，過昇温となる。

このとき，定着ローラ１の熱が支持台４３を介して熱アクチュエータ４２に伝達される。そして，熱アクチュエータ４２の温度が変態温度に達する。これにより，図４に示したように熱アクチュエータ４２が瞬時に変形する。そして，その変形に伴って磁気遮蔽板４１が保護ケース４４内に移動する。すなわち，磁気遮蔽板４１が定着ローラ１と磁束発生部３との間に挟み込まれ，遮蔽状態となる。

磁気遮蔽板４１が定着ローラ１と磁束発生部３との間に存在すると，磁束発生部３にて発生した磁束のほとんどが磁気遮蔽板４１内に導かれる。そのため，磁束発生部３からの磁束は，定着ローラ１の電磁誘導発熱層に僅かしか導かれない。よって，定着ローラ１はほとんど発熱しない。また，磁気遮蔽板４１は高電気抵抗であるため，電流が小さくなる。そのため，ジュール熱をほとんど発生しない。これにより，定着ローラ１の非通紙領域の過昇温が抑制される。

また，磁気遮蔽板４１は，図３に示したように定着ローラ１の長手方向に複数枚並列に配置されている。そのため，過昇温となった領域と対向する熱アクチュエータ４２のみが加熱される。そして，変態温度に達した熱アクチュエータ４２から順次変形する。そして，図５に示すように変形した熱アクチュエータ４２に固定された磁気遮蔽板４１が定着ローラ１と磁束発生部３との間に移動する。これにより，過昇温となった領域についての発熱を確実に抑制することができる。

また，熱アクチュエータ４２が形状記憶合金からなる場合，瞬時に磁気遮蔽板４１の遮蔽と解放とが行われる。そのため，定着ローラ１の表面温度が熱アクチュエータ４２の変態温度近傍となった段階で，熱アクチュエータ４２が振動することが考えられる。そして，遮蔽と解放とが短時間に繰り返されることにより，定着性能に悪影響を及ぼすことが懸念される。

そのため，熱アクチュエータ４２の挙動と温度との間にヒステリシス性を持たせることが好ましい。例えば，目標温度を１６０℃とすると，定着ローラ１の表面温度が１７０℃を上回ると遮蔽を行い，１５０℃を下回ると解放を行うように，形状記憶合金の組成あるいは支持台４３の熱伝導率を調整する。

なお，熱アクチュエータ４２は，伸縮可能な形状のものに限るものではない。例えば，図６および図７に示すように，回転可能な形状であってもよい。この場合の熱アクチュエータ４２は，図８に示すようにコイル状のワイヤの一部が形状記憶合金（あるいはバイメタル）で構成される。そして，形状記憶合金の部分が変形することでワイヤの先端部の向きが変わる。つまり，通常時には，ワイヤの先端部が磁束発生手段３に対して離れる方向に向くため，図６に示すように薄板の磁気遮蔽板４１が折り返されるように畳まれる。これにより，磁気遮蔽板４１がギャップ部から取り出され，解放状態となる。一方，過昇温時には，ワイヤの先端部が磁束発生手段３に対して近づく方向に向くため，図７に示すように磁気遮蔽板４１が保護ケース４４内に押し出される。よって，遮蔽状態となる。このように熱アクチュエータ４２をワイヤで形成することで，熱変形部のコンパクト化を図ることができる。

なお，磁気遮蔽板４１を移動方向に分割し，蝶つがい等によって接続するとよりよい。すなわち，磁気遮蔽板４１を確実にギャップ部内に移動させるため，磁気遮蔽板４１を折り曲げ可能としてもよい。

また，図２あるいは図６に示した熱アクチュエータ４２は，磁気遮蔽板４１を保護ケース４４内に押し込む構成となっているが，これに限るものではない。例えば，ワイヤを利用して磁気遮蔽板４１を引き出す構成としてもよい。

以上詳細に説明したように本形態の定着装置１００では，磁気遮蔽板４１が定着ローラ１と磁束発生部３とのギャップ部内に移動することで，定着ローラ１への磁束の到達が遮断され，定着ローラ１の発熱が抑制される。磁気遮蔽板４１は，高透磁率かつ高電気抵抗のものであり，磁束発生部３からの磁束をほとんど取り込んだとしても，ほとんど発熱しない。よって，エネルギー損失は少ない。

また，形状記憶合金からなる熱アクチュエータ４２にて磁気遮蔽板４１を駆動することとしている。そのため，温度センサ，モータ，駆動回路等を必要とすることなく，簡易な構造で磁気遮蔽板４１は駆動される。よって，エネルギー効率が良く，かつ確実に動作する。また，モータやソレノイドを使用した制御方法よりも部品点数が少なく，組み立てが容易である。よって，エネルギー効率が高く，簡易な構造によって定着ローラの温度調節が可能な電磁誘導加熱方式の定着装置およびそれを備えた画像形成装置が実現している。

また，磁気遮蔽板４１は，定着ローラ１の長手方向に複数枚並列に配置されている。そのため，複雑な温度分布となっても，過昇温となっている領域についての発熱量を抑えることができる。そのため，複数種類の用紙サイズに対応可能であり，定着ローラ１の表面温度を常に均一に保つことができる。また，定着ローラ１の表面温度が均一化されているため，用紙サイズを切り換えた際，短い待機時間で定着を開始することができる。

また，熱アクチュエータ４２は，１つの部材に複数の変形部が設けられている。すなわち，１つの部材から複数の駆動部が作製されている。そのため，遮蔽領域の分割数を増やした場合でも，低コスト，高信頼性，および組み立ての容易性を損なうことがない。

また，磁束発生部３を定着ローラ１の外側に配置することとしている。磁束発生部３を定着ローラ１の外側に配置することで，磁束発生部３と定着ローラ１とを別体とすることができる。そのため，磁束発生部が定着ローラ１に内蔵されているものと比べ，定着ローラ１の小径化および小熱容量化を図ることができる。また，磁束発生部３のほか，磁束遮蔽部４も別体とすることができ，取り付けやメンテナンスが容易となっている。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，実施の形態ではレーザプリンタに本発明を適用しているがこれに限るものではない。すなわち，複写機，スキャナ，ＦＡＸあるいはワードプロセッサ等であっても定着装置を備えるものであれば適用可能である。また，カラーに限らず，モノクロ画像専用のものであってもよい。また，タンデム方式であっても，４サイクル方式であってもよい。

また，本実施の形態では，磁束発生部３および磁束遮蔽部４が定着装置１００に取り付けられていたが，それらをプリンタ本体に取り付けても良い。なお，定着装置に取り付けると，組み立て精度が良好であり，信頼性が高い。一方，プリンタ本体に取り付けると，定着装置の交換の際に磁束発生部および磁束遮蔽部の交換が不要となり，低コスト化を図ることができる。

また，本実施の形態では，定着ローラ１と磁束発生部３との間のギャップ部への磁気遮蔽板４１の出し入れのみで定着ローラ１の温度調節を行っているが，これに限るものではない。すなわち，定着ローラの近傍に温度センサを設置し，温度調節を別途行ってもよい。また，過電力が消費された際に回路を遮断するシステムを別途設置してもよい。

実施の形態にかかるプリンタの概略構成を示す断面図である。 実施の形態にかかる定着装置の概略構成（通常時）を示す断面図である。 磁気遮蔽板と熱アクチュエータとの関係を示す平面図である。 実施の形態にかかる定着装置の概略構成（高温時）を示す断面図である。 過昇温時の定着装置の概略構成を示す斜視図である。 応用例にかかる定着装置の概略構成（通常時）を示す断面図である。 応用例にかかる定着装置の概略構成（高温時）を示す断面図である。 磁気遮蔽板と熱アクチュエータとの関係を示す図である。

符号の説明

１ 定着ローラ（発熱回転体）
２ 加圧ローラ
３ 磁束発生部（磁束発生部）
３１ 励磁コイル
３２ 磁性体コア
４ 磁束遮蔽部
４１ 磁気遮蔽板（磁気遮蔽手段）
４２ 熱アクチュエータ（駆動手段）
４３ 支持台
４４ 保護ケース（内側ガイド手段，外側ガイド手段）
１００ 定着装置（定着装置）

Claims (10)

1. 記録媒体上の画像を記録媒体に定着させる電磁誘導加熱方式の定着装置において，
   発熱回転体と，
   前記発熱回転体に対して長手方向に沿って対向配置された磁束発生手段と，
   前記発熱回転体と前記磁束発生手段とのギャップ部内に出入可能に配設された磁気遮蔽手段と，
   前記発熱回転体からの熱により自動的に変形し，その変形に伴って前記磁気遮蔽手段を駆動する駆動手段とを有することを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載する定着装置において，
   前記磁気遮蔽手段およびその磁気遮蔽手段を駆動する駆動手段は，前記発熱回転体の長手方向に少なくとも２組配設されていることを特徴とする定着装置。
3. 請求項２に記載する定着装置において，
   前記駆動手段は，温度に応じて変形する複数の変形部と，それら変形部を支持する非変形部とからなる一体の部材であることを特徴とする定着装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１つに記載する定着装置において，
   前記磁気遮蔽手段と前記発熱回転体との間に位置し，非磁性体の部材からなる内側ガイド手段を有することを特徴とする定着装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１つに記載する定着装置において，
   前記磁気遮蔽手段と前記磁束発生手段との間に位置し，非磁性体の部材からなる外側ガイド手段を有することを特徴とする定着装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１つに記載する定着装置において，
   前記駆動手段は，温度ヒステリシス特性を有する形状記憶合金であることを特徴とする定着装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１つに記載する定着装置において，
   前記磁束発生手段は，前記発熱回転体の外側に位置することを特徴とする定着装置。
8. 電磁誘導加熱方式にて発熱回転体が発熱する定着装置を備えた画像形成装置において，
   前記発熱回転体に対して長手方向に沿って対向配置された磁束発生手段と，
   前記発熱回転体と前記磁束発生手段とのギャップ部内に出入可能に配設された磁気遮蔽手段と，
   前記発熱回転体からの熱により自動的に変形し，その変形に伴って前記磁気遮蔽手段を駆動する駆動手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項８に記載する画像形成装置において，
   前記磁気遮蔽手段およびその磁気遮蔽手段を駆動する駆動手段は，前記発熱回転体の長手方向に少なくとも２組配設されていることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項８または請求項９に記載する画像形成装置において，
    前記磁束発生手段は，前記発熱回転体の外側に位置することを特徴とする画像形成装置。

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