CN101546167A - 图像形成装置 - Google Patents

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CN101546167A
CN101546167A CNA2009101323023A CN200910132302A CN101546167A CN 101546167 A CN101546167 A CN 101546167A CN A2009101323023 A CNA2009101323023 A CN A2009101323023A CN 200910132302 A CN200910132302 A CN 200910132302A CN 101546167 A CN101546167 A CN 101546167A
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权钟浩
南条让
近藤昭浩
中嶋荣次
石田直行
笠间健一
浅利珠美
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Abstract

本发明提供一种图像形成装置。该图像形成装置具有的定影单元包括:线圈,沿所述加热构件的外表面配置,用于产生磁场;固定磁芯,隔着所述线圈,配置在与所述加热构件相对的一侧,形成磁路;多个可动磁芯,配置在由所述线圈产生的磁场方向上的所述固定磁芯和所述加热构件之间,与所述固定磁芯一起形成磁路,并且沿所述纸通过区域排列;屏蔽构件,至少沿一个可动磁芯的外表面设置,进行磁屏蔽;磁调整部,通过使至少一个可动磁芯绕规定的轴心转动,使所述屏蔽构件的位置在屏蔽位置和退避位置之间进行切换,当处于所述屏蔽位置时,所述屏蔽构件位于所述磁路内进行磁屏蔽,当处于退避位置时,所述屏蔽构件位于所述磁路外允许磁通过。

Description

图像形成装置
技术领域
本发明涉及具有定影单元的图像形成装置,所述定影单元用于使承载了调色剂图像的纸通过加热辊对或加热带和辊之间的夹缝,把未定影的调色剂加热熔融,定影在纸上。
背景技术
近年来,从缩短定影单元中的预热时间和节能等角度考虑,在图像形成装置中采用可以减少热容量的带方式受到关注(例如参照日本专利公开公报特开平6—318001号)。此外近年来,可以快速加热并高效加热的电磁感应加热方式(IH)也受到关注,从彩色图像定影时节能的角度考虑,产生了很多把电磁感应加热方式与带方式组合的产品。在把带方式和电磁感应加热方式组合的情况下,因线圈的布置和冷却容易,可以直接加热带等优点,大多把电磁感应装置配置在带的外侧(所谓外包IH)。
在所述电磁感应加热方式中,考虑到通过定影单元的纸的宽度(纸通过宽度),为了防止纸非通过区域过度升温,开发了各种技术。特别是作为外包IH中的尺寸切换装置,有以下的现有技术(例如日本专利公开公报特开2003—107941号、特开2006—120523号)。
第一现有技术(日本专利公开公报特开2003—107941号(图2、图3))公开的是:把磁性构件分割成多个,排在纸通过宽度方向上,按照通过的纸的尺寸(纸通过宽度),使磁性构件的一部分与励磁线圈发生离合。在这种情况下,在纸非通过区域中,通过使磁性构件离开励磁线圈降低发热效率,与最小纸通过宽度的纸对应的区域相比,发热量要小。
第二现有技术(日本专利公开公报特开2006—120523号)公开的是:预先把曲面形状的磁通屏蔽板在长边方向设置多个台阶,利用这些台阶在纸的宽度方向上形成磁通过区域和磁屏蔽区域。由此在改变纸的尺寸的情况下,按照该纸通过的宽度使磁屏蔽板转动,对纸非通过区域进行磁屏蔽,可以抑制加热辊等过度升温。
可是第一现有技术的磁性构件的可动范围大,为此需要多余的空间,不经意间会导致整个装置大型化。
另一方面,第二现有技术由于利用预先在屏蔽板上形成的台阶的位置确定屏蔽区域和非屏蔽区域,所以不能适应更多的纸的尺寸。此外,在屏蔽板的转动方向上设置台阶的情况,受整体转动角度的制约,一个个台阶都不能太大(例如使转动角度为15度~30度左右),因此磁屏蔽量小,导致不能充分抑制发热量。
所以,本发明的目的在于提供一种图像形成装置,它可以削减配置在加热构件内部的构件来降低热容量,缩短预热时间,而且能节省空间,此外,可以对应各种纸的尺寸进行磁调整,能够充分发挥屏蔽时的效果。
发明内容
为了达到上述目的,本发明提供一种图像形成装置,包括:图像形成部,形成调色剂像,并把该调色剂像转印到纸上;定影单元,包括加热构件和加压构件,并把所述纸夹在该加热构件和加压构件之间进行输送,把所述调色剂图像定影在纸上;其中,在所述加热构件上,按照所输送的纸的尺寸,设定该纸通过的纸通过区域;所述定影单元还包括:线圈,沿所述加热构件的外表面配置,用于产生磁场;固定磁芯,隔着所述线圈,配置在与所述加热构件相对的一侧,形成磁路;多个可动磁芯,配置在由所述线圈产生的磁场方向上的所述固定磁芯和所述加热构件之间,与所述固定磁芯一起形成磁路,并且沿所述纸通过区域排列;屏蔽构件,沿至少一个可动磁芯的外表面设置,进行磁屏蔽;磁调整部,通过使至少一个可动磁芯绕规定的轴心转动,使所述屏蔽构件的位置在屏蔽位置和退避位置之间进行切换,当所述屏蔽构件处于所述屏蔽位置时,所述屏蔽构件位于所述磁路内进行磁屏蔽,当所述屏蔽构件处于退避位置时,所述屏蔽构件位于所述磁路外允许磁通过。
按照上述结构的图像形成装置,由于采用了利用线圈产生的磁场对加热构件进行感应加热、把调色剂图像加热熔融的方式(外包IH),所以没有必要在加热构件的内侧设置特别的构件。此外,为了形成引导线圈产生的磁场的磁路,固定磁芯配置在线圈的周围,多个可动磁芯也仅仅配置在固定磁芯和加热构件之间,所以整体占用的空间不会不经意而变大。
在上述结构的图像形成装置中,仅通过使至少一个可动磁芯转动,就可以调整加热构件的发热量。具体说,如果磁调整部使可动磁芯转动,使屏蔽构件移动到退避位置,则线圈产生的磁场被固定磁芯和可动磁芯引导,在加热构件中产生涡流,进行磁感应加热。另一方面,如果磁调整部使可动磁芯转动,屏蔽构件移动到屏蔽位置,则磁路内的磁阻增加,磁场强度降低,可以使加热构件的发热量减少。
此外,在上述结构的图像形成装置中,当调整加热构件的发热量时,没有必要使磁芯离开加热构件,由此可以节省空间。而且由于在加热构件内侧没有必要设置磁感应用的磁芯或调整磁场用的导电性构件,所以有助于抑制热容量的增加,减少预热时间。
在上述结构的图像形成装置中,所述屏蔽构件也可以设置在各可动磁芯的外表面,在这种情况下,所述磁调整部使所述多个可动磁芯独立转动。
按照该结构,使多个可动磁芯独立转动,通过对每个可动磁芯独立切换各可动磁芯的屏蔽构件的位置,可以按照各种纸的尺寸(纸通过区域)调整加热构件的发热量。例如在纸的尺寸最小的情况下,通过控制把在纸的宽度方向上位于最小纸通过区域外侧的可动磁芯的屏蔽构件切换到屏蔽位置,可以防止在最小纸通过区域外侧加热构件的过度升温。如果改变纸的尺寸,则通过控制将位于与该改变的纸的尺寸对应的纸通过区域外侧的可动磁芯的屏蔽构件切换到屏蔽位置,可以快速对应纸的尺寸切换,并且可以可靠地防止在纸通过区域外侧加热构件的过度升温。
在上述结构的图像形成装置中,优选的是:所述磁调整部包括:共同转动部,驱动分别对应于输送来最大尺寸的纸时设定的最大纸通过区域的两端部排列的外侧可动磁芯同时进行转动;以及多个独立转动部,分别驱动位于所述外侧可动磁芯之间的其他内侧可动磁芯进行转动。
按照该结构,通过利用共同转动部使外侧可动磁芯一体转动,可以把各个屏蔽构件同时切换到屏蔽位置。因此可以容易地在纸通过区域的最外侧进行磁屏蔽,可以迅速应对纸的尺寸的改变。
此外优选的是:所述共用转动部包括:转动轴构件,嵌入所述外侧可动磁芯的贯通孔中,并且与所述内侧可动磁芯的贯通孔滑动配合;以及驱动源,驱动所述转动轴构件进行转动;所述各独立转动部包括:转动辊,与对应的所述内侧可动磁芯的圆周面压力接触,并利用转动把摩擦力传递给该圆周面;以及驱动源,驱动所述转动辊进行转动。
在上述结构的图像形成装置中,优选的是:所述可动磁芯包括:第一可动磁芯,对应于输送来最小尺寸的纸时设定的最小纸通过区域排列;以及第二可动磁芯,对应于离开所述最小纸通过区域的位置排列;所述屏蔽构件不设置在所述第一可动磁芯上,而设置在所述第二可动磁芯上。
按照该结构,由于在位于最小纸通过区域内的可动磁芯上不设置屏蔽构件,所以伴随该可动磁芯的转动,屏蔽构件不进行磁屏蔽,始终可以使磁通透过加热构件。
在上述结构的图像形成装置中,优选的是:所述磁调整部通过使所述多个可动磁芯之中排列在按照所述纸的尺寸设定的所述纸通过区域外的可动磁芯转动,把该可动磁芯的所述屏蔽构件的位置从所述退避位置切换到所述屏蔽位置。
在该结构中,把位于纸通过区域(加热范围)内的可动磁芯的屏蔽构件切换到退避位置,线圈产生的磁场被固定磁芯和可动磁芯引导,使加热构件中产生涡流,进行磁感应加热。另一方面,磁调整部通过使位于纸通过区域外的可动磁芯转动,把屏蔽构件移动到屏蔽位置,使磁路内的磁阻增加,磁场强度降低,来减少加热构件的发热量。由此可以可靠地防止在纸通过区域外的加热构件过度升温。
在上述结构的图像形成装置中,优选的是:所述多个可动磁芯是把具有沿轴心形成的断面为圆形的贯通通道的单个磁芯分割成多个,所述磁调整部包括:轴构件,与所述多个可动磁芯的所述贯通通道滑动配合,并支撑所述可动磁芯能够转动;导向槽,设置在各可动磁芯的内圆周面上;卡合部,设置在所述轴构件上,与所述导向槽卡合;驱动机构,驱动所述轴构件;所述导向槽的形状设定成:伴随所述轴构件的驱动,所述卡合部在所述导向槽内移动,使所述可动磁芯转动。
在磁调整部更具体的结构成中,优选的是:所述卡合部为多个突起,它们在所述轴构件的外圆周面上,沿所述轴心方向相互隔开规定的间隔设置;所述驱动机构包括:移动机构,在所述贯通通道内使所述轴构件沿轴心方向移动;以及转动机构,在所述贯通通道内使所述轴构件绕所述轴心转动;所述导向槽包括:轴向槽,设置在所述多个可动磁芯的内圆周面上,沿所述轴心方向遍及该多个可动磁芯;以及圆周方向槽,设置在所述多个可动磁芯的内圆周面上,从所述轴向槽沿所述内圆周面的圆周方向延伸;所述轴向槽具有能够收入所述突起的形状,伴随所述移动机构使所述轴构件移动,所述突起相对所述多个可动磁芯在所述轴向槽内沿所述轴心方向移动;所述圆周方向槽具有能够收入所述突起的形状,伴随所述转动机构使所述轴构件转动,所述突起相对所述可动磁芯在所述圆周方向槽内沿所述圆周方向移动;当所述移动机构使所述轴构件沿所述轴心方向移动时,所述突起切换到被收入所述圆周方向槽内的位置或者不被收入所述圆周方向槽内的位置;当所述突起切换到被收入的位置的情况下,当所述转动机构使所述轴构件转动时,所述屏蔽构件的位置保持在所述退避位置上;在所述突起切换到不被收入的位置的情况下,当所述转动机构使所述轴构件转动时,所述屏蔽构件的位置从所述退避位置切换到所述屏蔽位置。
采用上述结构的磁调整部,由于仅仅用移动机构和转动机构就可以有选择地使各可动磁芯转动,所以没有必要在各可动磁芯上设置电动机等转动机构,由此可以使结构简化。
在上述结构的图像形成装置中,优选的是:所述可动磁芯为圆筒形磁芯,具有替代所述屏蔽构件的缺口部,所述缺口部是把所述可动磁芯圆周方向的一部分切掉而形成,从所述轴心方向看的断面为圆弧形;在所述突起切换到被收入所述圆周方向槽的位置的情况下,当所述转动机构使所述轴构件转动时,所述缺口部的位置保持在所述退避位置;在所述突起切换到不被收入所述圆周方向槽的位置的情况下,当所述转动机构使所述轴构件转动时,所述缺口部的位置从所述退避位置切换到所述屏蔽位置。
按照上述结构,如果磁调整部使可动磁芯转动,把缺口部切换到退避位置,则线圈产生的磁场被固定磁芯和可动磁芯引导,使加热构件产生涡流,进行磁感应加热。另一方面,如果磁调整部使可动磁芯转动,把缺口部切换到阻挡位置(屏蔽位置),则磁路内的磁阻增加(把磁路的一部分转换成气隙),磁场强度降低,可以减少加热构件的发热量。在这种情况下,由于多个可动磁芯在纸的宽度方向上排列,所以可以对应于各种纸的尺寸防止过度升温。此外,通过使各可动磁芯转动,把缺口部切换到阻挡位置,可以可靠地抑制在纸通过区域外的磁通过量。
附图说明
图1是表示一个实施方式的图像形成装置结构的简图。
图2是表示定影单元结构示例的纵剖面图。
图3是详细表示在轴向被分割的中心磁芯结构的俯视图。
图4A、4B是分别表示伴随块状磁芯的转动产生的动作示例的图。
图5A、5B分别是表示中心磁芯一个端部的侧视图和表示其动作的局部剖面图(沿B—B线的纵剖面)。
图6A、6B是表示分别对应于最小纸通过宽度和最大纸通过宽度的控制示例的图。
图7A至7G是表示对应于中间纸通过宽度的控制示例的图。
图8A至8G是表示对应于中间纸通过宽度的另外的控制示例的图。
图9是表示定影单元的其他结构示例的图。
图10是表示IH线圈单元的其他结构示例的图。
图11是表示定影单元的结构示例的纵剖面图。
图12A至12E是详细表示在轴向被分割的中心磁芯结构的俯视图。
图13A至13D是表示伴随轴构件的转动,块状磁芯转动或不转动状态的垂直剖面图。
图14是表示轴构件的转动机构和移动机构的结构的侧视图。
图15是表示轴构件的转动机构和移动机构的结构的侧视图。
图16A、16B是表示伴随轴构件的转动产生的动作示例的图。
图17是表示定影单元的其他结构示例(第二例)的图。
图18是表示定影单元的其他结构示例(第三例)的图。
图19是表示定影单元的其他结构示例(第四例)的图。
图20是表示IH线圈单元的其他结构示例的图。
图21是表示IH线圈单元为内包型的结构示例的图。
具体实施方式
下面利用附图对本发明的实施方式进行详细的说明。
图1是表示一个实施方式的图像形成装置1结构的简图。图像形成装置1例如可以为打印机、复印机、传真机以及兼有这些功能的数码复合机等,用于根据图像信息,把调色剂图像转印到印刷纸等印刷介质表面上,进行印刷。
图1的图像形成装置1是串列式彩色打印机。该图像形成装置1具有方箱形的装置主体2,在该装置主体2的内部,把彩色图像形成(打印)在纸上。在该装置主体2的上面,设置有出纸部(出纸盘)3,用于排出印刷有彩色图像的纸。
在装置主体2内,在下部设置有用于存放纸的供纸盒5。在装置主体2的侧面(图1中的右侧面)设置有手动供纸用的堆纸盘6。在装置主体2内部的供纸盒5的上方位置设置有图像形成部7。图像形成部7根据从外部发送来的文字或图样等图像数据,在纸上形成图像。
在图1中,在装置主体2的左侧部位上,配置有第一输送通道9,用于把从供纸盒5抽出的纸输送到图像形成部7。在堆纸盘6和第一输送通道9之间,设置有第二输送通道10,用于把从堆纸盘6抽出的纸输送到图像形成部7。在装置主体2内的左上侧部位配置有:定影单元14,对在图像形成部7中被形成图像的纸进行定影处理;以及第三输送通道11,把进行定影处理后的纸输送到出纸部3。
利用把供纸盒5拉出到装置主体2的外部可以补充纸。供纸盒5具有收纳部16,在该收纳部16中,可以选择性地装入至少两种尺寸不同的纸。装入收纳部16中的纸通过供纸辊17和分配辊18一张一张向第一输送通道9抽出。
堆纸盘6可以在装置主体2的左侧面打开或关闭,在手动供纸部19上可以用手一张一张放上纸,或可以层叠放上多张纸。放在手动供纸部19上的纸由搓纸辊20和分配辊21,一张一张地向第二输送通道10抽出。
第一输送通道9和第二输送通道10在对准辊22近旁汇合。提供给对准辊22的纸在此暂时待机,在进行倾斜调整和时机调整后,向第二转印部23送出。在第二转印部23中,把在中间转印带40上的全彩色调色剂图像二次转印到被送出的纸上。在定影单元14中纸上的调色剂图像被定影后,该纸根据需要在第四输送通道12中翻转,把全彩色调色剂图像二次转印到与调色剂图像被定影的面相反一侧的面上。在把相反的面上的调色剂图像在定影单元14中定影后,纸经过第三输送通道11,利用排出辊24排到出纸部3中。
图像形成部7包括:四个图像形成单元26~29,形成黑色(B)、黄色(Y)、青色(C)、品红色(M)的各调色剂图像;以及中间转印部30,用于合成并承载由所述图像形成单元26~29形成的各种颜色的调色剂图像。
各图像形成单元26~29包括:感光鼓32,利用图中省略的驱动电动机如箭头所示绕逆时针转动;带电部33,与感光鼓32的圆周面相对配置;激光扫描单元34,配置在感光鼓32转动方向上比带电部33更靠向下游一侧,向感光鼓32的圆周面上的特定位置照射激光束;显影部35,配置在感光鼓32转动方向上比激光束照射位置更靠向下游一侧的位置,与感光鼓32的圆周面相对设置;以及清洁部36,在比显影部35更靠向感光鼓32转动方向下游一侧的位置,与感光鼓32的圆周面相对配置。
图像形成单元26~29的各显影部35都具有调色剂盒51,分别存放黑色调色剂、黄色调色剂、青色调色剂和品红色调色剂。
中间转印部30包括:后辊(驱动辊)38,设置在图像形成单元26附近的位置上;前辊(从动辊)39,设置在图像形成单元29附近的位置上;中间转印带40,卷挂在后辊38和前辊39上;四个转印辊41,隔着中间转印带40,按压在各图像形成单元26~29的感光鼓32的圆周面上。
在中间转印部30中,在转印辊41的位置,各颜色的调色剂图像分别重合转印到中间转印带40上,形成全彩色调色剂图像。
第一输送通道9把从供纸盒5抽出来的纸向中间转印部30输送,其包括:多个输送辊43,设置在规定的位置上;对准辊22,配置在中间转印部30附近,用于调整图像形成部7的图像形成动作和供纸动作的时机。
定影单元14通过对在图像形成部7中被转印了调色剂图像的纸进行加热和加压,进行把未定影的调色剂图像定影在纸上的处理。定影单元14具有例如由加热式的加压辊44和定影辊45构成的辊对。加压辊44例如具有金属制的芯和弹性体的表层(例如硅橡胶),定影辊45具有金属制的芯、弹性体的表层(例如硅海绵)和脱模层(例如PFA)。此外与定影辊45相邻设置加热辊46,在该加热辊46和定影辊45上卷挂加热带48。有关定影单元14的详细结构将在后面叙述。
在纸的输送方向上,比定影单元14靠向上游一侧和下游一侧的位置分别设置有输送通道47。经过中间转印部30输送来的纸,通过上游一侧的输送通道47,被导入到加压辊44和定影辊45之间的夹缝中。经过夹缝的纸通过下游一侧的输送通道47被导向第三输送通道11。
第三输送通道11把在定影单元14中被实行定影处理的纸输送到出纸部3。在第三输送通道11中的适当位置处设置输送辊49,并且在其出口配置所述的排出辊24。
第一实施方式
定影单元的详细情况
下面对用于图像形成装置1的第一实施方式的定影单元14进行详细说明。
图2是表示定影单元14结构示例的纵剖面图。在图2中表示把安装在图像形成装置1上的定影单元14绕逆时针方向转大约90度的状态。因此,在图1中从下向上延伸的送纸方向在图2中变成从右向左。此外,在装置主体2是更大型(数码复合机等)的情况下,有时也安装成图2所示的朝向。此外也有其他的布置方式,例如定影单元14被配置成从图2所示的状态向左或右倾斜的姿势。
定影单元14如上所述具有加压辊44、定影辊45、加热辊46和加热带48。由于在定影辊45的表层上形成有硅海绵的弹性层,所以在加热带48和定影辊45之间形成平的夹缝。
加热带48具有强磁性材料(例如Ni)构成的基体材料、在基体材料的表层形成的薄膜弹性层(例如硅橡胶)以及在弹性层的外面形成的脱模层(例如PFA(聚四氟乙烯))。在加热带48不具有发热功能的情况下,加热带48也可以是PI(聚酰亚胺)等的树脂带。加热辊46具有由磁性金属(例如Fe(铁)、SUS(不锈钢))制成的轴芯、在轴芯的表面上形成的脱模层(例如PFA)。
更具体地说,加压辊44具有例如使用Fe、Al等金属制的芯轴材料、在该芯轴材料上形成的硅橡胶层、在硅橡胶层的表面上形成有氟树脂层。在加压辊44的内部设置有例如卤素加热器44a。
除此之外,定影单元14具有配置在加热辊46和加热带48的外侧的IH线圈单元50(图1中没有表示)。IH线圈单元50包括感应加热线圈52、一对拱形磁芯54、一对侧磁芯56和中心磁芯58。
线圈
在图2的例子中,感应加热线圈52为了在卷挂于加热辊46上的加热带48的圆弧形部分进行感应加热,配置在沿该圆弧形部分的假想的圆弧面上。此外,感应加热线圈52沿加热辊46的长边方向延伸,配置成大体覆盖加热辊46的整个长边方向的状态。实际上,在加热辊46的所述圆弧形部分外侧,配置例如沿加热辊46的长边方向延伸的树脂制的绕线管53,感应加热线圈52以绕线状配置在绕线管53上。绕线管53沿加热辊46的圆周面做成半圆筒形。此外,绕线管53的材质优选耐热树脂(例如PPS(聚苯硫醚)、PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、LCP(液晶高分子聚合物))。
固定磁芯
如图2所示,以中心磁芯58为中心,在中心磁芯58的两侧成对配置所述拱形磁芯54和侧磁芯56。一对拱形磁芯54(固定磁芯)是相互对称、断面做成拱形的铁氧体制磁芯,全长都比感应加热线圈52的绕线区域长。一对侧磁芯56(固定磁芯)是做成块形的铁氧体制磁芯。一对侧磁芯56分别连接在对应的拱形磁芯54的一端(图2中的下端),覆盖在感应加热线圈52的绕线区域的外侧。拱形磁芯54在加热辊46的长边方向上相互隔开间隔配置在多个部位上(参照图3)。侧磁芯56沿加热辊46的长边方向配置,其全长与感应加热线圈52的绕线区域的长度相对应。
这些磁芯54、56的配置例如按照感应加热线圈52的磁通密度(磁场强度)分布来确定。尽管拱形磁芯54隔开一定的间隔配置,但在没有配置拱形磁芯54的部位,侧磁芯56补足磁场的聚焦效果(focusingeffect),使在加热辊46的长边方向的磁通密度分布(温度差)均匀。在拱形磁芯54和侧磁芯56的外侧设置有例如图中没有表示的树脂制的磁芯架,用该磁芯架支撑拱形磁芯54和侧磁芯56。磁芯架的材质也优选耐热树脂(例如PPS、PET、LCP)。
在加热辊46的内部设置有热敏电阻62。热敏电阻62可以配置在加热辊46因感应加热造成的发热量特别大的部位的内侧。热敏电阻62响应加热辊46的过度升温而动作,停止利用感应加热线圈52进行加热。此外也可以在加热辊46内侧配置图中没有表示的温度控制器,提高温度异常升高时的安全性。
块状磁芯
中心磁芯58例如是断面做成圆筒形的铁氧体制的磁芯,转动轴构件59沿轴心方向穿过中心磁芯58的中央。转动轴构件59例如用非磁性金属(AL等)或耐热树脂(PPS、PET、LCP等)制成。中心磁芯58在轴心方向上被分割成多个,它们一个个构成块状磁芯58a(可动磁芯)。
如图2所示,在中心磁芯58的上方(与加热辊46相反的方向),设置有驱动用辊80和驱动用电动机82。驱动用辊80例如在表面上形成橡胶层,它的外圆周面处于与一个块状磁芯58a接触的状态。驱动用辊80利用图中没有表示的弹簧等的弹力,把表面的橡胶层以适度的负荷与块状磁芯58a的表面压力接触。驱动用辊80利用驱动用电动机82的动力转动(被驱动),伴随它的转动,可以利用摩擦力使与其接触的块状磁芯58a转动。
屏蔽构件
屏蔽构件60沿各块状磁芯58a的外表面安装在中心磁芯58上。屏蔽构件60做成薄板形,与中心磁芯58的外表面形状一致,整体弯成圆弧形。屏蔽构件60例如可以如图所示,设置成埋入块状磁芯58a厚壁部分中的状态,也可以设置成粘贴在块状磁芯58a外表面上的状态。粘贴屏蔽构件60可以使用例如硅类粘接剂。
屏蔽构件60的材料优选非磁性而且导电性优良的材料,例如可以使用无氧铜等。屏蔽构件60利用与它的面垂直的贯通磁场产生的感应电流,产生逆磁场,并通过该逆磁场抵消交链磁通(垂直的贯通磁场)实现屏蔽。此外,通过使用导电性优良的构件,可以抑制因感应电流产生的焦耳热,可以有效地屏蔽磁场。为了提高导电性,有效的方法是例如尽量选择固有电阻小的材料、增加构件的厚度等。具体说,屏蔽构件60的板厚优选在0.5mm以上,在本实施方式中板厚例如为1mm。
中心磁芯58为了与拱形磁芯54和侧磁芯56一起形成磁路,在由感应加热线圈52产生的磁场的方向上,配置在拱形磁芯54和加热辊46(加热带48)之间。详细地说,拱形磁芯54的端部54a(磁路的入口部或出口部)位于离开加热带48的位置,中心磁芯58用于形成端部54a和加热带48之间的中间磁路。
如图2所示,如果屏蔽构件60位于靠近加热带48表面的位置(屏蔽位置),则在感应加热线圈52的周围,磁阻增加,磁场强度降低。另一方面,如果块状磁芯58a从图2所示的状态转动180度(方向没有特别的限定),屏蔽构件60移动到距加热带48最远的位置(退避位置),则在感应加热线圈52的周围,磁阻降低,以中心磁芯58为中心,通过两侧的拱形磁芯54和侧磁芯56形成磁路,磁场作用于加热带48和加热辊46上。
中心磁芯的详细情况
图3是详细表示把中心磁芯58沿轴向分割并排列后的多个磁芯结构的俯视图。中心磁芯58沿与纸通过方向(图3中的箭头方向)垂直的宽度方向即纸的宽度方向延伸,其全长比最大纸通过宽度(例如A3纵向、A4横向)稍大。在本实施方式中,中心磁芯58包括四个块状磁芯58a、在宽度方向上配置在两端位置上的两块块状磁芯58b、配置在宽度方向的中央位置上的一个块状磁芯58c。在两端位置的块状磁芯58b上分别设置有屏蔽构件60,但在中央位置的块状磁芯58c上不设置屏蔽构件60。
块状磁芯58a、58b、58c分别设置在规定的位置上,沿纸的宽度方向排列。当块状磁芯58c的尺寸大时,为了制造上的方便,也可以把块状磁芯58c在轴向上分割成多个磁芯片。
两端位置和中央位置的磁芯
转动轴构件59沿轴心方向贯通整个中心磁芯58并延伸,其全长比中心磁芯58长。块状磁芯58a、58b、58c之中,在宽度方向上位于两端的两块块状磁芯58b和位于中央的一个块状磁芯58c与转动轴构件59固定安装。因此这三块块状磁芯58b、58c伴随转动轴构件59的转动一体转动。
在IH线圈单元50上装备有另外的驱动用电动机66,转动轴构件59可以利用该驱动用电动机66的动力转动。在转动轴构件59的一端上安装有从动齿轮59a,驱动用电动机66的输出齿轮66a与该从动齿轮59a啮合。如果驱动用电动机66开始驱动,则利用其动力使转动轴构件59转动,可以使所述三块块状磁芯58b、58c一起转动。
独立的磁芯
四块块状磁芯58a都沿其轴心方向被转动轴构件59贯通,并以能够相对于转动轴构件59自由转动的方式支撑在该转动轴构件59。因此通过为各块状磁芯58a设置的驱动用电动机82进行驱动,可以使各块状磁芯58a分别独立转动。
图4A和图4B是表示伴随中心磁芯58(特别是块状磁芯58a、58b)转动产生的动作示例的图。下面分别进行说明。
图4A表示伴随各块状磁芯58a、58b的转动,把屏蔽构件60切换到退避位置时的动作示例。在这种情况下,感应加热线圈52产生的磁场通过侧磁芯56、拱形磁芯54和各块状磁芯58a、58b,通过了加热带48和加热辊46。此时在作为强磁性件的加热带48和加热辊46中产生涡流,利用各材料具有的固有电阻产生焦耳热进行加热。
图4B表示把屏蔽构件60切换到屏蔽位置时的动作示例。在这种情况下,由于各块状磁芯58a、58b的屏蔽构件60在宽度方向上位于磁路上,所以可以部分抑制产生的磁场。由此,在各块状磁芯58a、58b的位置发热量被抑制,所以可以防止加热带48或加热辊46的过度升温。
转动控制的方法
下面对在各块状磁芯58a、58b、58c中单独控制中心磁芯58转动的方法进行说明。图5A和图5B是中心磁芯58一个端部的侧视图和表示其动作的局部剖面图(沿B—B线的纵剖面)。
如图5A所示,在转动轴构件59的另一个端部上,安装位置检测用构件73,使它从外表面向径向突出。在转动轴构件59的另一个端部上设置两个光断续器74,把该另一个端部夹在中间。在本实施方式中,通过根据来自光断续器74的检测信号,控制驱动用电动机66的停止位置,使位于中心磁芯58的两端位置和中央位置的块状磁芯58b、58c转动180度,可以切换屏蔽构件60的位置。由于在中央位置的块状磁芯58c上没有设置屏蔽构件60,所以可以切换两端位置的块状磁芯58b的屏蔽构件60的位置。此外在各块状磁芯58a的外圆周面上安装有位置检测用构件84,位置检测用构件84从块状磁芯58a的外圆周面向径向突出。
如图5B所示,在块状磁芯58a的两侧设置有光断续器86。通过根据来自光断续器86的检测信号,控制各驱动用电动机82的停止位置,使各块状磁芯58a单独转动180度,从而可以单独切换屏蔽构件60的位置(屏蔽位置或退避位置)。
屏蔽位置和退避位置相当于相互分离180度的相反的位置,在使屏蔽构件60移动到屏蔽位置的情况和移动到退避位置的情况下,正反切换驱动用辊80的转动方向。例如在使屏蔽构件60移动到屏蔽位置的情况下,使块状磁芯58a如图5B所示绕顺时针方向转动后,用一个光断续器86检测出位置检测用构件84,同时用位置检测用构件84限定块状磁芯58a的越位。另一方面,在使屏蔽构件60移动到退避位置的情况下,通过使块状磁芯58a绕逆时针方向转动,用另一个光断续器86检测出位置检测用构件84,同时用位置检测用构件84限定块状磁芯58a的越位。
各块状磁芯58a、58b使用两个光断续器86、74。也可以替代这种结构,把各块状磁芯58a、58b的屏蔽位置作为基准位置,在检测位置检测用构件73、84的位置上各配置一个光断续器86、74。在这种情况下,把各块状磁芯58a、58b从基准位置(屏蔽位置)转动180度的位置作为退避位置,可以控制各驱动用电动机82、66的停止位置。
独立的控制电路
在本实施方式中,例如步进式电动机构成各驱动用电动机66、82,利用控制电路(图中没有表示)控制各驱动用电动机66、82的动作。该控制电路例如可以由控制用IC、输入输出设备、半导体存储器等构成。来自各光断续器74、86的检测信号通过输入设备输入控制用IC,控制用IC根据检测信号检测出当前各驱动用电动机66、82的转动角(位置)。另一方面,从图中没有表示的图像形成控制部把有关当前纸的尺寸的信息通知控制用IC。控制用IC接受所述信息后,从半导体存储器(ROM)读出适合纸的尺寸的屏蔽构件60的位置信息(屏蔽位置或退避位置),并输出相当于与此时的位置信息对应的转动角(180度)的驱动脉冲。驱动脉冲通过输出设备施加到各驱动用电动机66、82上,使各驱动用电动机66、82动作。
独立控制示例
下面对与纸的尺寸对应进行的各块状磁芯58a、58b、58c的独立控制进行说明。在本实施方式中,各块状磁芯58a、58b、58c例如设计成与相当于A5纵向、A4纵向、B4纵向、A4横向的各种纸通过宽度对应的尺寸。
图6A和图6B是分别对应于最小纸通过宽度和最大纸通过宽度的控制示例的图。所谓纸通过宽度是指对应于纸的尺寸,主要是对应于与纸通过方向垂直的宽度尺寸,纸通过的纸通过区域。此外,在各块状磁芯58a、58b、58c的外表面划上了网点。下面对各控制示例进行说明。
最小纸通过宽度时
如图6A所示,当以最小纸通过宽度W1(例如A5纵向)进行图像形成的情况下,在把两端位置的块状磁芯58b和四块块状磁芯58a的各屏蔽构件60切换到屏蔽位置的状态下,控制驱动用电动机66、82的停止位置(转动角)。在这种情况下,在最小纸通过宽度W1的范围内进行加热辊46的感应加热,但由于可以抑制在最小纸通过宽度W1的两个外侧产生热量,所以可以防止加热辊46过度升温。
最大纸通过宽度时
如图6B所示,当以最大纸通过宽度W4(例如A4横向、A3纵向)进行图像形成的情况下,在把两端位置的块状磁芯58b和四个块状磁芯58a的各屏蔽构件60切换到退避位置的状态下,控制驱动用电动机66、82的停止位置(转动角)。在这种情况下,由于在整个最大纸通过宽度W4的范围内进行加热辊46的感应加热,所以可以对最大尺寸的纸可靠地进行图像的定影。
中间纸通过宽度时
图7A~图7G是表示对应于中间纸通过宽度的控制示例的图。图7B~图7G分别为沿图7A的B—B线~G—G线剖开的剖面图。以下的说明表示从图6B所示的状态开始的动作。
如图7A所示,在用尺寸比最小纸通过宽度Wi大的中间纸通过宽度W2(例如A4纵向)进行图像形成的情况下,在把两端位置的块状磁芯58b和与各块状磁芯58b邻接的两块块状磁芯58a的各屏蔽构件60切换到屏蔽位置的状态下,控制驱动用电动机66、82的停止位置(转动角)。下面分别进行具体的说明。
两端位置的磁芯
如图7B和图7G所示,利用驱动用电动机66的驱动使块状磁芯58b与转动轴构件59一体转动180度,把块状磁芯58b的各屏蔽构件60切换到屏蔽位置。
两端位置附近的两个磁芯
如图7C和图7F所示,与各块状磁芯58b邻接的块状磁芯58a利用各自的驱动用电动机82分别转动180度,把屏蔽构件60切换到屏蔽位置。
中央位置附近的两个磁芯
如图7D和图7E所示,与位于中心磁芯58中央位置的块状磁芯58c邻接的两块块状磁芯58a保持屏蔽构件60切换到退避位置的状态。
图8A~图8G是与中间纸通过宽度对应的另外的控制示例的图。图8B~图8G分别是沿图8A的B—B线~G—G线剖开的剖面图。下面的说明表示从图7所示的状态开始的动作。
如图8A所示,在用尺寸比中间纸通过宽度W2大且比最大纸通过宽度W4小的中间纸通过宽度W3(例如B4纵向)进行图像形成的情况下,控制驱动用电动机66的停止位置(转动角),使两端位置的块状磁芯58b的各屏蔽构件60切换到屏蔽位置,此外独立控制各驱动用电动机82的停止位置(转动角),使四个块状磁芯58a的各屏蔽构件60切换到退避位置。下面分别进行具体的说明。
两端位置的磁芯
如图8B和图8G所示,位于中心磁芯58两端位置上的块状磁芯58b,保持屏蔽构件60切换到屏蔽位置的状态。
两端位置附近的两个磁芯
如图8C和图8F所示,与两块块状磁芯58b邻接的各块状磁芯58a分别利用各自的驱动用电动机82转动180度,把屏蔽构件60切换到退避位置。
中央位置附近的两个磁芯
如图8D和图8E所示,与位于中心磁芯58中央位置上的块状磁芯58c邻接的两块块状磁芯58a,保持屏蔽构件60切换到退避位置的状态。
磁调整部
在本实施方式中,支承块状磁芯58b、58c的转动轴构件59、驱动转动轴构件59的驱动用电动机66、与块状磁芯58a的各圆周面压力接触的驱动用辊80和对驱动用辊80进行驱动的驱动用电动机82,构成把磁芯58a、58b的各屏蔽构件60在屏蔽位置和退避位置之间进行切换的磁调整部。利用磁调整部可以使四个块状磁芯58a独立转动,通过独立控制它们各自的屏蔽构件60的位置(屏蔽位置和退避位置),从而可以按照各种中间纸通过宽度W2、W3,对磁屏蔽量进行最佳调整。因此可以按照预先确定的纸的尺寸(纸通过宽度),准确控制加热辊46的加热范围,可以可靠地防止在纸通过宽度的外侧过度升温。此外,虽然图中分别用箭头表示了绕顺时针方向和绕逆时针方向的转动,但各块状磁芯58a、58b也可以仅向一个方向转动。此外纸通过方向也可以与图中所示的方向相反。
其他结构示例
图9是表示定影单元14的其他结构示例的图。在该结构示例中,不使用加热带而是用定影辊45和加压辊44对调色剂图像进行定影。在定影辊45的外表面上例如卷绕与所述的加热带相同的磁性件,利用感应加热线圈52对磁性件进行感应加热。在这种情况下,热敏电阻62设置在定影辊45的外侧、与磁性件层相对的位置上。除此以外都与上述的相同,使各块状磁芯58a、58b转动,可以与纸的尺寸的改变对应。
图10是表示IH线圈单元50的其他结构示例的图。在该结构示例中,不是用加热带48的圆弧形部分而是用加热辊46和定影辊45之间的平面形的位置进行感应加热。这种情况下也一样,使各块状磁芯58a、58b转动,可以与纸的尺寸的改变对应。
此外,在本实施方式中,可以进行各种变形。例如各块状磁芯58a、58b、58c的断面形状不限于是圆筒或圆柱,也可以是多边形。各块状磁芯58a、58b、58c轴向上的长度没有特别的限定,可以根据使用的纸的尺寸适当设定。
除此以外,包括拱形磁芯54和侧磁芯56的各部分的具体方式不限于图中所示的方式,可以适当变形。
第二实施方式
定影单元的详细情况
下面对在图像形成装置1中使用的第二实施方式的定影单元14进行详细说明。
图11是表示第二实施方式的定影单元14的纵剖面图。第二实施方式的定影单元14与第一实施方式相同,基本构成要素包括加压辊44、定影辊45、加热辊46和加热带48。因此省略了对这些构件44、45、46、48的说明。
定影单元14在加热辊46和加热带48的外侧还包括IH线圈单元150。IH线圈单元150包括感应加热线圈52、一对拱形磁芯54、一对侧磁芯56和中心磁芯158。IH线圈单元150的感应加热线圈52、拱形磁芯54和侧磁芯56的结构与第一实施方式中的IH线圈50大体相同,故省略了对它们的说明。下面对中心磁芯158进行详细叙述。
中心磁芯
中心磁芯158例如是断面为圆筒形的铁氧体制磁芯,轴构件159沿轴心方向穿入其中央。轴构件159例如用非磁性金属(AL等)或耐热树脂(PPS、PET、LCP等)做成。把中心磁芯158分割成多个,多个块状磁芯158a沿轴心方向排列。
屏蔽构件
在各块状磁芯158a上,沿其外表面安装屏蔽构件160。屏蔽构件160做成薄板形,按照块状磁芯158a的外表面形状整体弯成圆弧形。如图所示,屏蔽构件160可以埋入到块状磁芯158a的厚壁部位中,也可以粘贴在块状磁芯158a的外面上。例如可以使用硅类粘接剂粘贴屏蔽构件160。
屏蔽构件160的材料优选非磁性而且导电性优良的材料。屏蔽构件160利用与它的面垂直的贯通磁场产生的感应电流,产生逆磁场,并通过该逆磁场抵消交链磁通(垂直的贯通磁场)实现屏蔽。此外通过使用导电性优良的构件,可以抑制因感应电流产生的焦耳热,可以有效地屏蔽磁场。为了提高导电性,有效的方法是例如尽量选择固有电阻小的材料、增加构件的厚度等。具体说,屏蔽构件160的板厚优选在0.5mm以上。在第二实施方式中板厚例如为1mm。
如图11所示,如果屏蔽构件160位于靠近加热带48表面的位置(屏蔽位置),则在感应加热线圈52的周围磁阻增加,磁场强度降低。另一方面,如果把块状磁芯158a转动180度(方向没有特别的限定),使屏蔽构件160移动到位于距加热带48最远的位置(退避位置)上,则感应加热线圈52周围的磁阻降低,以中心磁芯158为中心通过两侧的拱形磁芯54和侧磁芯56形成磁路,磁场作用于加热带48或加热辊46上。
中心磁芯的详细情况
图12A~图12E是详细表示沿轴向被分割的中心磁芯158结构的俯视图。在图12A和图12C~图12E中,均表示轴构件159与中心磁芯158分开(被拔出)的状态。中心磁芯158沿图中没有表示的纸的宽度方向延伸,其全长(参照图中的符号L)比最大纸通过宽度(例如A3纵向、A4横向)长。如果把图12A所示的中心磁芯158的长边方向作为图中没有表示的轴心方向,则该轴心方向与纸的宽度方向对应。
在图12A中省略了在轴心方向上的中央位置的块状磁芯158a,而中心磁芯158在轴心方向例如被分割成10份。即,中心磁芯158由十块块状磁芯158a构成。在图12A中,在全部块状磁芯158a上都设置有屏蔽构件160,但也可以在位于最小纸通过宽度(参照图中符号W1)范围内的中央位置的块状磁芯158a上,不设置屏蔽构件160。
轴向槽
如图12A和图12B所示,在各块状磁芯158a上形成沿轴心方向贯通其内部的贯通通道158b,贯通通道158b轴心方向上断面为圆形。轴构件159沿轴心方向穿入贯通通道158b内。此外,在各块状磁芯158a的内圆周面上沿贯通通道158b形成轴向槽158c。轴向槽158c也在轴心方向上延伸。轴向槽158c设定成在轴心方向上断面为方形。
圆周方向槽
在十个块状磁芯158a之中的一部分块状磁芯158a上,在内圆周面上形成沿该块状磁芯158a的圆周方向延伸的圆周方向槽158d。在图12中,在中心磁芯158的轴心方向看,在位于从中心磁芯158的两端位置数第二个和第三个的块状磁芯158a上,形成圆周方向槽158d。此外在位于从两端位置数第二个块状磁芯158a上,形成一条圆周方向槽158d,在位于从两端位置数第三个块状磁芯158a上,形成两条圆周方向槽158d。圆周方向槽158d设定为从轴心方向看断面为方形,从轴向槽158c沿块状磁芯158a的所述圆周方向延伸规定角度(例如180度左右)。
轴构件159做成圆棒形,其全长比中心磁芯158的全长要长。轴构件159的外径设定成比块状磁芯158a的内径稍小,即比贯通通道158b的直径稍小。因此块状磁芯158a可以分别沿轴构件159的外圆周面转动。轴构件159可以相对于中心磁芯158(块状磁芯158a)沿轴心方向相对移动(所谓的滑动)。轴构件159利用后面叙述的移动机构180(图14)可以在轴心方向上移动,并且利用后面叙述的转动机构64(图14)可以绕轴心转动。
突起
在轴构件159的外圆周面上设置有多个突起159a、159b、159c。突起159a、159b、159c位于相互隔开规定间隔的位置上,并且沿轴构件159的轴心方向排列在同一条线上。突起159a、159b、159c的形状和大小大体相同。
突起159a、159b、159c的形状和尺寸被设定成突起159a、159b、159c可以收容在轴向槽158c和圆周方向槽158d内。因此如图12B所示,在使轴构件159穿入贯通通道158b的状态下,由于全部突起159a、159b、159c都被收入轴向槽158c内,所以轴构件159在贯通通道158b内可以相对于块状磁芯158a沿轴心方向移动。
此外,当在轴心方向看突起159a、159b、159c的任一个位于与圆周方向槽158d重合的位置时,如果使轴构件159相对于块状磁芯158a转动,则突起159a、159b、159c被收入到圆周方向槽158d内,并沿圆周方向槽158d在圆周方向上移动。
磁调整的方法
多个块状磁芯158a的各屏蔽构件160根据印刷时纸的尺寸,从退避位置切换到屏蔽位置。在图12A和图12B中,屏蔽构件160位于退避位置,如果使各块状磁芯158a绕轴心转动180度,则屏蔽构件160从退避位置移动到图11所示的屏蔽位置。
此外,对于需要把屏蔽构件160切换到屏蔽位置的块状磁芯158a,通过在突起159a、159b、159c被收入其轴向槽158c内的状态下使轴构件159转动,使块状磁芯158a与轴构件159一起转动。另一方面,对于没有必要把屏蔽构件160切换到屏蔽位置的块状磁芯158a,在突起159a、159b、159c被收入其圆周方向槽158d内的状态下,使轴构件159转动。在这种情况下,由于突起159a、159b、159c沿圆周方向槽158d移动,所以即使轴构件159转动,块状磁芯158a也不转动(所谓的空转)。下面对按照纸的尺寸进行的从退避位置向屏蔽位置的切换进行说明。
最小纸通过宽度W1
如图12C所示,在纸的尺寸最小(例如为A5纵向)的情况下,通过使位于最小纸通过宽度W1两个外侧的六个块状磁芯158a全部转动,控制屏蔽构件160从退避位置切换到屏蔽位置。具体说,使轴构件159在轴心方向上移动,到达突起159a、159b、159c与圆周方向槽158d不重合的位置。如果在这种状态下使轴构件159转动,则由于各突起159a、159b、159c以挂在轴向槽158c上的状态转动,所以可以使全部位于最小纸通过宽度W1两个外侧的块状磁芯158a转动。
中间纸通过宽度W2
如图12D所示,在中间的纸的尺寸(例如为A4纵向)的情况下,使位于中间纸通过宽度W2两个外侧的四块块状磁芯158a转动,控制屏蔽构件160从退避位置切换到屏蔽位置。具体说,通过使轴构件159从图12C所示的位置向规定的方向(在图12C中为向右)移动,位于中间纸通过宽度W2内侧的两块块状磁芯158a的圆周方向槽158d和突起159a位于与轴心垂直的同一直线(图中的L1)上。在这种状态下,如果使轴构件159转动,则四个突起159b、159c以挂在轴向槽158c上的状态转动,两个突起159a不挂在轴向槽158c上,而是沿圆周方向槽158d内移动。由此,只有位于中间纸通过宽度W2外侧的四个块状磁芯158a转动,除此之外的块状磁芯158a不转动。
最大纸通过宽度W3
如图12E所示,在纸的尺寸最大(例如为A4横向)的情况下,只使位于最大纸通过宽度W3两个外侧(中心磁芯158的两端位置)的两个块状磁芯158a转动,控制屏蔽构件160从退避位置切换到屏蔽位置。具体说,通过使轴构件159从图12D所示的位置再向右移动,使位于最大纸通过宽度W3内靠近中央的两个块状磁芯158a(从中心磁芯158的两端位置数第三个中心磁芯158a)的圆周方向槽158d和突起159a在同一直线(图中的L2)上,并且两个块状磁芯158a(从中心磁芯158的两端位置数第二个中心磁芯158a)的圆周方向槽158d和突起159b位于同一直线(图中的L3)上。在这种状态下,如果使轴构件159转动,则两个突起159c分别挂在最外侧的中心磁芯158a的轴向槽158c上,四个突起159a、159b不挂在轴向槽158c上,而是沿圆周方向槽158d移动。在这种情况下,只有位于最大纸通过宽度W3外侧的两块块状磁芯158a转动,除此之外的块状磁芯158a不转动。
图13A~图13D是表示伴随轴构件159的转动,块状磁芯158a转动或不转动状态的垂直剖面图。图13A和图13B是沿图12的A—A线剖开的剖面图,图13C和图13D是沿图12中的B—B线剖开的剖面图。
向屏蔽位置切换时
如图13A所示,在突起159c被收入到轴向槽158c内的状态下,可以向轴构件159的轴心方向移动,但在转动方向上突起159c处于挂在轴向槽158c上的状态。
如图13B所示,如果使轴构件159例如绕顺时针方向转动180度,则由于块状磁芯158a利用轴向槽158c内的突起159c与轴构件159一起转动,所以可以把屏蔽构件160从退避位置切换到屏蔽位置。在使屏蔽构件160从屏蔽位置回归到退避位置的情况下,只要使轴构件159向相反方向转动180度即可。
保持在退避位置
如图13C所示,在突起159a、159b与圆周方向槽158d重合的情况下,不会发生突起159a、159b挂在块状磁芯158a上。
如图13D所示,如果使轴构件159例如绕顺时针方向转动180度,则突起159a、159b分别只在圆周方向槽158d内沿圆周方向移动,由于块状磁芯158a不一起转动,所以屏蔽构件160被保持在退避位置。在这种状态下,即使把轴构件159向相反方向转动180度,各突起159a、159b向相反方向在圆周方向槽158d内移动,只是返回到轴向槽158c内,块状磁芯158a不转动。
转动机构、移动机构
下面对用于使轴构件159转动或移动的结构进行说明。图14和图15是表示轴构件159的转动机构164和移动机构180结构的侧视图。在图14中用纵剖面表示中心磁芯158。
转动机构164例如利用齿轮167、168传递步进式电动机166的转动,对驱动轴170进行驱动,使轴构件159转动。此外,为了检测轴构件159的转动位置(转动方向的基准位置),在齿轮168的侧面设置有指针172,把它与光断续器174组合。
驱动轴170与轴构件159连接成一体,其轴心与轴构件159和中心磁芯158的轴心一致。轴构件159的转动角度(退避位置和屏蔽位置的切换)例如可以根据施加在步进式电动机166上的驱动脉冲数来控制,为此在转动机构164上附属控制电路(图中没有表示)。控制电路例如可以由控制用IC、输入输出设备、半导体存储器等构成。来自光断续器174的检测信号通过输入设备输入到控制用IC中,控制用IC根据该检测信号可以检测出轴构件159是否在基准位置上。在第二实施方式中,当轴构件159停止在基准位置时,屏蔽构件160停止在退避位置上,如果使轴构件159从基准位置转动180度,则屏蔽构件160从退避位置切换到屏蔽位置。
移动机构180例如利用齿轮184、185传递步进式电动机182的动力,使斜板凸轮186转动,通过所述的驱动轴170使轴构件159在轴心方向上移动。即,在斜板凸轮186上形成相对于轴线倾斜的凸轮面186a,驱动轴170的一端与该凸轮面186a滑动接触。此外,压缩螺旋弹簧188连接在驱动轴170的另一端(靠近转动机构164一侧)上,利用其反力赋予驱动轴170初始轴向力(所谓的压靠力)。因此,如果斜板凸轮186转动,则驱动轴170在轴心方向上往复移动。由此可以使轴构件159在轴心方向上往复移动。驱动轴170的另一端贯通转动机构164的齿轮168,不过,由于齿轮168和驱动轴170用键171进行花键连接,即使驱动轴170在轴心方向移动,齿轮168也不会在轴心方向上移动。
利用在中心磁芯158两端设置的套筒163限制其沿轴心方向的移动。另一方面,彩色构件161分别安装在轴构件159的两个端部,彩色构件161与套筒163的内表面嵌合。在轴构件159沿轴心方向移动时,彩色构件161通过由套筒163导向可以顺利移动。
控制方法
轴构件159在轴心方向上的停止位置(移动量)根据斜板凸轮186的转动角度改变。因此轴构件159的停止位置例如可以利用施加在步进式电动机182上的驱动脉冲数进行控制,在移动机构180上还附属有图中没有表示的控制电路。该控制电路例如也可以由控制用IC、输入输出设备、半导体存储器等构成。控制电路预先把对应于纸的尺寸的轴构件159的停止位置的控制信息存储到半导体存储器(例如EEPROM)中。另一方面,把有关来自图中没有表示的图像形成控制部的当前纸的尺寸的信息通知控制用IC。控制用IC接受所述信息后,就从半导体存储器读出有关适合纸的尺寸的轴构件159的停止位置信息,并以一定周期输出到达该目标停止位置的驱动脉冲。驱动脉冲通过输出设备施加到步进式电动机182上,使步进式电动机182动作。
转动机构164的控制电路在确认了有关利用移动机构180进行的轴构件159停止位置的控制完成后,使步进式电动机166转动。由此,如上所述,按照此时的纸的尺寸位于纸通过区域外的块状磁芯158a转动,进行把屏蔽构件160从退避位置切换到屏蔽位置的动作。
图16A和16B是表示块状磁芯158a伴随轴构件159的转动而产生的动作的图。图16A表示使屏蔽构件160保持在退避位置的状态,在这种情况下,感应加热线圈52产生的磁场通过侧磁芯56、拱形磁芯54和中心磁芯158,通过加热带48和加热辊46。此时在强磁性件的加热带48和加热辊46中产生涡流,利用各自材料具有的固有电阻产生焦耳热来进行加热。
图16B表示把屏蔽构件160切换到屏蔽位置的状态,在这种情况下,由于在与纸的尺寸对应的纸通过区域外侧,屏蔽构件160位于磁通路上,所以可以抑制产生磁场。因此可以抑制在纸通过区域外侧的发热量,所以可以防止加热带48或加热辊46的过度升温。
第三实施方式
图17是表示第三实施方式的定影单元14的图。在第三实施方式中,在各块状磁芯158a上形成缺口部90,来替代屏蔽构件160,为此各块状磁芯158a的断面变成圆弧形。
缺口部
把块状磁芯158a的一部分沿轴心方向切去,形成缺口部90。缺口部90也可以在铁氧体粉末烧结时利用成形模具同时形成,还可以在做成圆柱形(圆筒形)后,对其进行切削加工来形成(最终使断面为圆弧形即可)。
在第三实施方式中,也在块状磁芯158a内部形成轴向槽158c和圆周方向槽158d,在轴构件159上形成突起159a、159b、159c。可是由于形成了缺口部90,所以要避开缺口部90形成轴向槽158c和圆周方向槽158d。关于利用突起159a、159b、159c使块状磁芯158a转动或不转动,与第二实施方式相同。
在第三实施方式中,使对应于纸的尺寸并位于纸通过区域外的块状磁芯158a转动,控制缺口部90从退避位置切换到阻挡位置(屏蔽位置)。具体说如图17所示,如果缺口部90移动到靠近加热带48表面的位置(阻挡位置),则在感应加热线圈52的周围磁阻增加,磁场强度降低。因此,与第一例中把屏蔽构件160切换到屏蔽位置时相同,可以防止在纸通过区域外的加热带48或加热辊46的过度升温。
另一方面,在缺口部90位于与图17所示的位置相差180度位置的状态下,即位于距加热带48最远的位置(退避位置)的状态下,在感应加热线圈52的周围磁阻降低,以中心磁芯158为中心通过两侧的拱形磁芯54和侧磁芯56形成磁路,磁场作用于加热带48或加热辊46上。这种情况下与第二实施方式相同,可以得到图像定影所需要的热量。
图18是表示定影单元14的其他结构示例的图。在该结构示例中,不使用加热带而是用定影辊45和加压辊44来定影调色剂图像。例如在定影辊45的外表面上卷绕与上述的加热带相同的磁性件,利用感应加热线圈52对磁性件进行感应加热。在这种情况下,热敏电阻62设置在定影辊45的外侧与磁性件层相对的位置上。其他的结构与第二实施方式相同,使块状磁芯158a与轴构件159一起转动,可以在纸通过区域外进行磁屏蔽。
图19是表示定影单元14另外的结构示例的图。在该结构示例中,加热辊46用非磁性金属(例如SUS:不锈钢)材料制成,在中心磁芯158配置在加热辊46内部这一点上与第二实施方式不同。拱形磁芯54连接在中央,在它的下部设置中间磁芯55。
在加热辊46采用非磁性金属的情况下,由感应加热线圈52产生的磁场通过侧磁芯56、拱形磁芯54和中间磁芯55,贯通加热辊46,到达其内部的中心磁芯158。加热带48利用贯通磁场被感应加热。
在该结构示例中如图19所示,如果把屏蔽构件160切换到与中间磁芯55相对的位置(屏蔽位置),则进行磁屏蔽,抑制在纸通过区域外侧过度升温。另一方面,如果把屏蔽构件160移动到与中间磁芯55相反一侧,则处于退避位置,在这种情况下对加热带48进行感应加热。
图20是表示IH线圈单元150的其他结构示例的图。在该结构示例中,不是在加热带48的圆弧形位置进行感应加热,而是在加热辊46和定影辊45之间的平面形的位置进行感应加热。在这种情况下也与第二实施方式相同,使块状磁芯158a与轴构件159一起转动,可以在纸通过区域外进行磁屏蔽。
图21是表示把IH线圈单元做成内包型的结构示例的图。到目前为止的例子中,都是配置成感应加热线圈52包在加热辊46外侧,而内包型的IH线圈单元250则是整体配置在加热辊46的内侧。
内包型的IH线圈单元250没有以上所述的拱形磁芯和侧磁芯,只有中心磁芯158。由感应加热线圈52产生的磁场的外侧通过加热辊46进入到中心磁芯158,然后从中心磁芯158通过感应加热线圈52的中心,到达加热辊46和加压辊44的夹缝附近,这样进行循环。中心磁芯158虽然配置在加热辊46内部,但与上述的第4例相同,使块状磁芯158a与轴构件159一起转动,可以在纸通过区域外进行磁屏蔽。
本发明不限定于第二实施方式和第三实施方式的结构,可以进行各种变形。例如块状磁芯158a的分割数量不特别限定于实施方式,而是根据使用的纸的尺寸可以适当改变分割数量。
此外,为了进行磁调整(屏蔽),在第一~第三实施方式中使用了板状的屏蔽构件160,但屏蔽构件160也可以采用非磁性金属(例如无氧铜)的闭环形状。在这种情况下,屏蔽构件160利用贯通闭环内的磁通在相反方向产生磁场,来抵消磁场,可以得到与上述实施方式相同的磁屏蔽效果。
除此以外,包含拱形磁芯54和侧磁芯56的各部分的具体方式也不限于图中所示的方式,可以适当变形。

Claims (9)

1.一种图像形成装置,其特征在于包括:
图像形成部,形成调色剂像,并把该调色剂像转印到纸上;
定影单元,包括加热构件和加压构件,并把所述纸夹在该加热构件和加压构件之间进行输送,把所述调色剂图像定影在所述纸上;其中,
在所述加热构件上,按照所输送的纸的尺寸,设定该纸通过的纸通过区域;
所述定影单元还包括:
线圈,沿所述加热构件的外表面配置,用于产生磁场;
固定磁芯,隔着所述线圈,配置在与所述加热构件相对的一侧,形成磁路;
多个可动磁芯,配置在由所述线圈产生的磁场方向上的所述固定磁芯和所述加热构件之间,与所述固定磁芯一起形成磁路,并且沿所述纸通过区域排列;
屏蔽构件,沿至少一个可动磁芯的外表面设置,进行磁屏蔽;
磁调整部,通过使至少一个可动磁芯绕规定的轴心转动,使所述屏蔽构件的位置在屏蔽位置和退避位置之间进行切换,当所述屏蔽构件处于所述屏蔽位置时,所述屏蔽构件位于所述磁路内进行磁屏蔽,当所述屏蔽构件处于退避位置时,所述屏蔽构件位于所述磁路外允许磁通过。
2.根据权利要求1所述的图像形成装置,其特征在于,
所述屏蔽构件设置在各可动磁芯的外表面,
所述磁调整部使所述多个可动磁芯独立转动。
3.根据权利要求2所述的图像形成装置,其特征在于,
所述磁调整部包括:
共同转动部,驱动分别对应于输送来最大尺寸的纸时设定的最大纸通过区域的两端部排列的外侧可动磁芯同时进行转动;以及
多个独立转动部,分别驱动位于所述外侧可动磁芯之间的其他内侧可动磁芯进行转动。
4.根据权利要求2所述的图像形成装置,其特征在于,
所述可动磁芯包括:
第一可动磁芯,对应于输送来最小尺寸的纸时设定的最小纸通过区域排列;以及
第二可动磁芯,对应于离开所述最小纸通过区域的位置排列;其中,
所述屏蔽构件不设置在所述第一可动磁芯上,而设置在所述第二可动磁芯上。
5.根据权利要求3所述的图像形成装置,其特征在于,
所述外侧可动磁芯和内侧可动磁芯都是具有沿轴心形成的贯通孔的圆筒形磁芯,
所述共同转动部包括:转动轴构件,嵌入所述外侧可动磁芯的贯通孔中,并且与所述内侧可动磁芯的贯通孔滑动配合;以及驱动源,驱动所述转动轴构件进行转动;
所述各独立转动部包括:转动辊,与对应的所述内侧可动磁芯的圆周面压力接触,并利用转动把摩擦力传递给该圆周面;以及驱动源,驱动所述转动辊进行转动。
6.根据权利要求1所述的图像形成装置,其特征在于,
所述磁调整部通过使所述多个可动磁芯之中排列在按照所述纸的尺寸设定的所述纸通过区域外的可动磁芯转动,把该可动磁芯的所述屏蔽构件的位置从所述退避位置切换到所述屏蔽位置。
7.根据权利要求6所述的图像形成装置,其特征在于,
所述多个可动磁芯是把具有沿轴心形成的断面为圆形的贯通通道的单个磁芯分割成多个,其中,
所述磁调整部包括:
轴构件,与所述多个可动磁芯的所述贯通通道滑动配合,并支撑所述可动磁芯能够转动;
导向槽,设置在各可动磁芯的内圆周面上;
卡合部,设置在所述轴构件上,与所述导向槽卡合;
驱动机构,驱动所述轴构件;
所述导向槽的形状设定成:伴随所述轴构件的驱动,所述卡合部在所述导向槽内移动,使所述可动磁芯转动。
8.根据权利要求7所述的图像形成装置,其特征在于,
所述卡合部为多个突起,它们在所述轴构件的外圆周面上,沿所述轴心方向相互隔开规定的间隔设置;
所述驱动机构包括:移动机构,在所述贯通通道内使所述轴构件沿轴心方向移动;以及转动机构,在所述贯通通道内使所述轴构件绕所述轴心转动;
所述导向槽包括:轴向槽,设置在所述多个可动磁芯的内圆周面上,沿所述轴心方向遍及该多个可动磁芯;以及圆周方向槽,设置在所述多个可动磁芯的内圆周面上,从所述轴向槽沿所述内圆周面的圆周方向延伸;
所述轴向槽具有能够收入所述突起的形状,伴随所述移动机构使所述轴构件移动,所述突起相对所述多个可动磁芯在所述轴向槽内沿所述轴心方向移动;
所述圆周方向槽具有能够收入所述突起的形状,伴随所述转动机构使所述轴构件转动,所述突起相对所述可动磁芯在所述圆周方向槽内沿所述圆周方向移动;
当所述移动机构使所述轴构件沿所述轴心方向移动时,所述突起切换到被收入所述圆周方向槽内的位置或者不被收入所述圆周方向槽内的位置;
在所述突起切换到被收入的位置的情况下,当所述转动机构使所述轴构件转动时,所述屏蔽构件的位置保持在所述退避位置上;在所述突起切换到不被收入的位置的情况下,当所述转动机构使所述轴构件转动时,所述屏蔽构件的位置从所述退避位置切换到所述屏蔽位置。
9.根据权利要求8所述的图像形成装置,其特征在于,
所述可动磁芯为圆筒形磁芯,并具有替代所述屏蔽构件的缺口部,所述缺口部是把所述可动磁芯圆周方向的一部分切掉而形成,从所述轴心方向看的断面为圆弧形;
在所述突起切换到被收入所述圆周方向槽的位置的情况下,当所述转动机构使所述轴构件转动时,所述缺口部的位置保持在所述退避位置;在所述突起切换到不被收入所述圆周方向槽的位置的情况下,当所述转动机构使所述轴构件转动时,所述缺口部的位置从所述退避位置切换到所述屏蔽位置。
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