JP2009216751A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置の定着ユニットにおいて、用紙サイズの切り替え用に設けた部材の設置スペースを不用意に増加することがなく、また、誘導加熱時に部材を退避させた状態で磁気遮蔽効果を生じにくい構造を提供する。
【解決手段】定着ユニット１４は、定着ローラ４５の外面に沿って配置された誘導加熱コイル５２と、誘導加熱コイル５２の周囲で磁路を形成するべく磁性材料で構成されたアーチコア５４と、リング形状に形成された非磁性金属の磁気遮蔽部材６０とを備える。磁気遮蔽部材６０の位置を退避位置（Ａ）に切り替えると、磁気が通じて誘導加熱が行われ、遮蔽位置（Ｂ）に切り替えると、リング内の貫通磁束により反磁界を発生するため、磁気が遮蔽されて誘導加熱が行われなくなる。
【選択図】図４

Description

本発明は、トナー画像が転写された用紙を加熱したローラ対や加熱ベルトとローラとのニップ間に通しながら、未定着トナーを加熱溶融させて用紙に定着させる定着ユニットを備えた画像形成装置に関するものである。

この種の画像形成装置においては近年、定着ユニットでのウォームアップ時間の短縮や省エネルギー等の要望から、熱容量を少なく設定できるベルト方式が注目されている（例えば、特許文献１参照。）。また近年、急速加熱や高効率加熱の可能性をもった電磁誘導加熱方式（ＩＨ）が注目されており、カラー画像を定着させる際の省エネルギー化の観点から、電磁誘導加熱をベルト方式と組み合わせたものが多数製品化されている。ベルト方式と電磁誘導加熱とを組み合わせる場合、コイルのレイアウト及び冷却の容易さ、さらにはベルトを直接加熱できるメリット等から、ベルトの外側に電磁誘導器具を配置するケースが多く採用されている（いわゆる外包ＩＨ）。

上記の電磁誘導加熱方式においては、定着ユニットに通紙される用紙サイズの幅（通紙幅）に合わせて、非通紙域での過昇温を防止するために各種の技術が開発されており、特に外包ＩＨにおけるサイズ切り替え手段として以下の先行技術がある（例えば、特許文献２，３参照）。

第１の先行技術（特許文献２）は、誘導加熱用のコイルとコアの間に配置された磁気遮蔽体を、コイルの巻回中心である磁路遮断位置とコイルの巻回部位である磁路解放位置とに変位させる機能を有するものである。この先行技術によれば、磁気遮蔽体がコイルの巻回部位から巻回中心に変位すると、発熱ローラの非通紙領域に対応する磁路が遮断されるので、小型な構成で発熱ローラの非通紙領域の過昇温を防止できると考えられる。

また第２の先行技術（特許文献３）は、高透磁率で高電気抵抗を有する磁気遮蔽板を用いて磁気を遮蔽するものである。特にこの先行技術は、磁束遮蔽板が通常時は定着ローラと磁束発生部との間のギャップ部の外側に位置しており、高温になると、熱アクチュエータの変形に伴ってギャップ部内に移動するものとなっている。
特開平６−３１８００１号公報 特開２００６−１６３２００号公報（図２、図３） 特開２００６−２６７１８０号公報（図６、図７）

しかしながら、第１の先行技術（特許文献２）で用いる磁気遮蔽体は、ある程度の広い面積を有するアルミニウム板であり、これを磁気開放位置に移動させたとしても、コイル上に磁気遮蔽体（アルミニウム板）が重なるため、それによってある程度の磁気遮蔽効果が生じてしまう。このため第１の先行技術には、加熱時の熱変換効率が悪化するという問題がある。

一方、第２の先行技術（特許文献３）は、ギャップ部の外側に磁気遮蔽板を退避させる構造であるため、上記のように退避時まで磁気の遮蔽効果を生じるという問題はない。しかしながら、今度はギャップ部の外側に磁気遮蔽板を退避させる際に格納用のスペースが必要となり、その分、コイル等の設置スペースが圧迫されるという別の問題が生じる。このため第２の先行技術では、定着ローラに対してコイルの設置面積を充分にとることが困難であり、それだけ加熱効率の低下を招くという問題がある。この点を補完するには、定着ローラそのものを大型化する必要があるが、定着ローラの大型化は熱容量の増大を招くことから、ウォームアップタイムの短縮化には不向きである。

そこで本発明は、磁気調整用の部材の設置スペースを不用意に増加することがなく、また、誘導加熱時に磁気調整用の部材を退避させた状態で磁気遮蔽効果を生じにくい構造を提供するものである。

本発明は、画像形成部でトナー画像が転写された用紙を加熱部材と加圧部材との間に挟み込んで搬送し、この搬送過程で、少なくとも加熱部材からの熱によりトナー画像を用紙に定着させる定着ユニットを備えた画像形成装置である。そして定着ユニットは、加熱部材の外面に沿って配置され、加熱部材を誘導加熱するための磁界を発生させるべく所定の巻線中心の周りに形成されたコイルと、コイルを挟んで加熱部材の反対側に配置され、コイルの周囲で磁路を形成するべく磁性材料で構成されたコアと、コイルの発生させる磁路の近傍に配置されてリング形状をなす非磁性金属の磁気遮蔽部材と、磁気遮蔽部材の位置を、その内側に仮想的に形成されたリング面に沿って磁束を通過させる退避位置と、リング面内を磁束が貫通することで磁気が遮蔽される遮蔽位置とに変位させる磁気遮蔽手段とを備えたものである。

本発明で採用している磁気遮蔽部材は、非磁性金属をリング形状にしたユニークな形態を有する。すなわち、リング形状の非磁性金属を磁界中に置くと、特にリングの内側の面（仮想的なリング面）に垂直な磁界（錯交磁束）が貫通することでリング周方向に誘導電流が発生し、そこから貫通磁界と逆向きの反磁界を発生させる。この反磁界がリングの内側を垂直方向に貫通する磁界（錯交磁束）をキャンセルすることで、磁気の遮蔽効果を発揮することができる。

このような磁気遮蔽部材は、そのリングの内側を垂直に貫通する一方向の磁界が発生したときに高い遮蔽効果を発揮するが、磁界内で磁束の通過する方向と略平行にリング面を位置付けた場合は遮蔽効果が発生しない。本発明の発明者等はこの点に着目し、遮蔽時には磁路の途中でリング面を一方向に磁束が貫通する位置（遮蔽位置）に磁気遮蔽部材を変位させ、それによって充分な磁気遮蔽効果を得る一方で、非遮蔽時にはリング面が磁束の通過方向に沿う位置（退避位置）に磁気遮蔽部材を変位させることで、磁気の遮蔽効果を発生させないこととした。

これにより、加熱部材の誘導加熱時に発熱効率を低下させることなく、充分な昇温を得るとともにウォームアップタイムを短縮化することができる。また、磁気遮蔽部材を磁路の近傍に配置していても、退避位置では磁束が磁気遮蔽部材に沿って通過するので、磁気遮蔽部材を磁路から大きく離隔させる必要がない。このため、コイルやコアの外側にまで磁気遮蔽部材を退避させたり、格納したりするためのスペースを確保する必要がなく、それだけ省スペース化を図ることができる。また、磁気遮蔽部材がリング形状であり、中抜けであるため、充分に広い範囲（リング幅）を確保しても部材の質量を小さく抑えることができる。したがって、材料コストの低減を図ることができるし、磁気遮蔽部材を変位させる際の動力（例えばモータ出力）を最小に抑えることができる。

本発明で採用している磁気遮蔽部材は、コアを相対的に挿通可能な大きさのリング形状をなしている。そして磁気遮蔽手段により磁気遮蔽部材が遮蔽位置に変位されると、磁気遮蔽部材の内側にコアが挿通されることで磁気の遮蔽が行われる。

このような構造であれば、より確実に磁束をリング面内に貫通させることができるので、効率よく磁気の遮蔽効果を発揮することができる。また、磁気遮蔽部材を遮蔽位置に変位させた状態でも、コアの外側（外周）を取り巻くように磁気遮蔽部材が配置されるだけであるので、定着ユニット全体として必要なスペースが不用意に拡大することはない。

上記に加えて、本発明は以下の特徴を有する。
（１）磁気遮蔽手段により磁気遮蔽部材が退避位置に変位された状態で、コイルによる磁界の発生時に磁気遮蔽部材の周方向に流れる電流が概ね０となることが好ましい。つまり、退避位置で磁気遮蔽部材（リング内）に流れる電流が０であれば、そこからコイルの発生させる磁界に対して反磁界が発生しないので、加熱部材の磁気誘導を阻害することがない。

（２）また磁気遮蔽部材は、幅寸法が１ｍｍ〜５ｍｍで、かつ、厚みが０．５ｍｍ〜３ｍｍの導体で構成されていることが好ましい。すなわち、磁気遮蔽部材は、自己のジュール発熱を抑制して効率よく磁気を遮蔽するため、なるべく部材の固有抵抗（電気抵抗）を小さくする必要がある。上記の部材寸法であれば、磁気遮蔽部材の固有抵抗を充分に小さくすることで良好な導電性を確保し、充分な磁気遮蔽効果を得ることができるし、磁気遮蔽部材の軽量化を図ることができる。

（３）なお磁気遮蔽部材は、銅を材質とする非磁性金属で構成されていることが好ましい。これにより、部材の固有抵抗を小さくし、部材自身のジュール発熱を抑えて良好な磁気遮蔽効果を得ることができる。

なお本発明において、加熱部材は金属ローラの形態であってもよいし、金属ベルトの形態であってもよい。いずれの形態であっても、コイルによる誘導加熱方式に好適する。

本発明は、定着ユニット全体として省スペース化を図りつつ、磁気遮蔽部材を退避位置に変位させたときは充分な発熱効率を発揮し、また用紙サイズの切り替え時には磁気遮蔽部材によって磁気を遮蔽し、加熱部材の過昇温を確実に防止することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
図１は、一実施形態の画像形成装置１の構成を示した概略図である。画像形成装置１は、例えば外部から入力された画像情報に基づいて印刷用紙等の印刷媒体の表面にトナー画像を転写して印刷を行うプリンタ、複写機、ファクシミリ装置、それらの機能を併せ持つ複合機等としての形態をとることができる。

図１に示される画像形成装置１は、例えばタンデム型のカラープリンタである。この画像形成装置１は、内部で用紙にカラー画像を形成（プリント）する四角箱状の装置本体２を備え、この装置本体２の上面部には、カラー画像が印刷された用紙を排出するための用紙排出部（排出トレイ）３が設けられている。

装置本体２内において、その下部には、用紙を収納する給紙カセット５が配設されている。また装置本体２内の中央部には、手差しの用紙を供給するスタックトレイ６が配設されている。そして装置本体２の上部には画像形成部７が設けられており、この画像形成部７は、装置外部から送信されてくる文字や絵柄などの画像データに基づいて用紙に画像を形成する。

図１中でみて装置本体２の左部には、給紙カセット５から繰り出された用紙を画像形成部７に搬送する第１の搬送路９が配設されており、右部から左部にかけては、スタックトレイ６から繰り出された用紙を画像形成部７に搬送する第２の搬送路１０が配設されている。また装置本体２内の左上部には、画像形成部７で画像が形成された用紙に対して定着処理を行う定着ユニット１４と、定着処理の行われた用紙を用紙排出部３に搬送する第３の搬送路１１とが配設されている。

給紙カセット５は、装置本体２の外部（例えば図１中の手前側）に引き出すことにより用紙の補充を可能にする。この給紙カセット５は収納部１６を備えており、この収納部１６には、給紙方向のサイズが異なる少なくとも２種類の用紙を選択的に収納可能である。なお収納部１６に収納されている用紙は、給紙ローラ１７及び捌きローラ１８により１枚ずつ第１の搬送路９側に繰り出される。

スタックトレイ６は、装置本体２の外面にて開閉可能であり、その手差し部１９には手差し用の用紙が１枚ずつ載置されるか、又は複数枚が積載される。なお、手差し部１９に載置された用紙はピックアップローラ２０及び捌きローラ２１により１枚ずつ第２の搬送路１０側に繰り出される。

第１の搬送路９と第２の搬送路１０とはレジストローラ２２の手前で合流しおり、レジストローラ２２に供給された用紙はここで一旦待機し、スキュー調整とタイミング調整を行った後、二次転写部２３に向けて送出される。送出された用紙には、二次転写部２３で中間転写ベルト４０上のフルカラーのトナー画像が用紙に二次転写される。この後、定着ユニット１４でトナー画像が定着された用紙は、必要に応じて第４の搬送路１２で反転され、最初とは反対側の面にも二次転写部２３でフルカラーのトナー画像が二次転写される。そして、反対面のトナー画像が定着ユニット１４で定着された後、第３の搬送路１１を通って排出ローラ２４により用紙排出部３に排出される。

画像形成部７は、ブラック（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）の各トナー画像を形成する４つの画像形成ユニット２６〜２９を備える他、これら画像形成ユニット２６〜２９で形成した各色別のトナー画像を合成して担持する中間転写部３０を備えている。

各画像形成ユニット２６〜２９は、感光体ドラム３２と、感光体ドラム３２の周面に対向して配設された帯電部３３と、帯電部３３の下流側であって感光体ドラム３２の周面上の特定位置にレーザビームを照射するレーザ走査ユニット３４と、レーザ走査ユニット３４からのレーザビーム照射位置の下流側であって感光体ドラム３２の周面に対向して配設された現像部３５と、現像部３５の下流側であって感光体ドラム３２の周面に対向して配設されたクリーニング部３６とを備えている。

なお、各画像形成ユニット２６〜２９の感光体ドラム３２は、図示しない駆動モータにより図中の反時計回り方向に回転する。また、各画像形成ユニット２６〜２９の現像部３５には、各トナーボックス５１にブラックトナー、イエロートナー、シアントナー及びマゼンタトナーがそれぞれ収納されている。

中間転写部３０は、画像形成ユニット２６の近傍位置に配設された後ローラ（駆動ローラ）３８と、画像形成ユニット２９の近傍位置に配設された前ローラ（従動ローラ）３９と、後ローラ３８と前ローラ３９とに跨って配設された中間転写ベルト４０と、各画像形成ユニット２６〜２９の感光体ドラム３２における現像部３５の下流側の位置に中間転写ベルト４０を介して圧接可能に配設された４つの転写ローラ４１とを備えている。

この中間転写部３０では、各画像形成ユニット２６〜２９の転写ローラ４１の位置で、中間転写ベルト４０上に各色別のトナー画像がそれぞれ重ね合わせて転写されて、最後にはフルカラーのトナー画像となる。

第１の搬送路９は、給紙カセット５から繰り出されてきた用紙を中間転写部３０側に搬送するものであり、装置本体２内で所定の位置に配設された複数の搬送ローラ４３と、中間転写部３０の手前に配設され、画像形成部７における画像形成動作と給紙動作とのタイミングを取るためのレジストローラ２２とを備えている。

定着ユニット１４は、画像形成部７でトナー画像が転写された用紙を加熱及び加圧することにより、未定着トナー画像を用紙に定着させる処理を行うものである。定着ユニット１４は、例えば加熱式の加圧ローラ４４と定着ローラ４５からなるローラ対を備え、このうち加圧ローラ４４が例えば金属製であり、定着ローラ４５が金属製の芯材と弾性体の表層（例えば、シリコンスポンジ）及び離型層（例えば、ＰＦＡ）を有するものである。また定着ローラ４５の外周には加熱部材としての加熱ベルト（図１中参照符号なし）が巻かれている。なお、定着ユニット１４の詳細な構造についてはさらに後述する。

用紙の搬送方向でみて、定着ユニット１４の上流側及び下流側にはそれぞれ搬送路４７が設けられており、中間転写部３０を通って搬送されてきた用紙は上流側の搬送路４７を通じて加圧ローラ４４と定着ローラ４５との間のニップに導入される。そして、加圧ローラ４４及び定着ローラ４５間を通過した用紙は下流側の搬送路４７を通じて第３の搬送路１１に案内される。

第３の搬送路１１は、定着ユニット１４で定着処理の行われた用紙を用紙排出部３に搬送する。このため第３の搬送路１１には、適宜位置に搬送ローラ４９が配設されるとともに、その出口には上記の排出ローラ２４が配設されている。

〔定着ユニットの詳細〕
次に、本実施形態の画像形成装置１に適用された定着ユニット１４の詳細について説明する。

図２は、定着ユニット１４の構造例を示す縦断面図である。なお図２では、画像形成装置１に実装した状態から向きを約９０°反時計回りに転回させて示している。したがって、図１中でみて下方から上方への用紙搬送方向は、図２でみると右方から左方となる。なお、装置本体２がより大型（複合機等）である場合、図２に示される向きで実装されることもある。また、この他のレイアウトとして、図２に示される状態から左右いずれかに傾斜した姿勢で定着ユニット１４が配置される場合もある。

定着ユニット１４は、加圧ローラ４４、定着ローラ４５及びその外周に巻かれた加熱ベルト４８を備えている。加圧ローラ４４が金属製であるのに対し、定着ローラ４５が表層（加熱ベルト４８の内側）にシリコンスポンジの弾性層を有することから、加熱ベルト４８と定着ローラ４５との間にはフラットニップが形成されている。なお加圧ローラ４４の内側には、ハロゲンヒータ４４ａが設けられている。加熱ベルト４８は基材が強磁性材料（例えばＮｉ）であり、その表層に薄膜の弾性層（例えばシリコンゴム）が形成され、その外面には離型層（例えばＰＦＡ）が形成されている。

この他に定着ユニット１４は、定着ローラ４５（加熱ベルト４８）の外側にＩＨコイルユニット５０を備えている（図１には示されていない）。ＩＨコイルユニット５０は、誘導加熱コイル５２の他にアーチコア５４及び磁気遮蔽部材６０を備えている。以下、それぞれについて説明する。

〔コイル〕
図２の例では、定着ローラ４５（加熱ベルト４８）の円弧状の部分で誘導加熱を行うため、誘導加熱コイル５２は円弧状の外面に沿う仮想的な円弧面上に配置されている。実際には、定着ローラ４５（加熱ベルト４８）の外側に例えば図示しない樹脂製のボビンが配置されており、このボビン上に誘導加熱コイル５２が巻線状に配置される構成である。ボビンの材質は、耐熱性樹脂（例えばＰＰＳ、ＰＥＴ、ＬＣＰ）であることが好ましい。

ここでは図示されていないが、誘導加熱コイル５２は、平面視（図２中の上方からみた状態）で長円形状に巻かれている。すなわち、定着ローラ４５（加熱ベルト４８）は用紙の最大通紙幅をカバーするだけの長さを有しており、その長手方向の略全域で磁界を発生させるため、誘導加熱コイル５２の巻線領域も定着ローラ４５等の全長より僅かに長い範囲にまで及んでいる。したがって誘導加熱コイル５２は、定着ローラ４５等の長手方向の略全域を誘導加熱することができる。一方、図２に示される断面では、定着ローラ４５等の略上半分で磁界を発生させることができる。したがって誘導加熱コイル５２は、定着ローラ４５等の周方向ではその略半周分を誘導加熱することができる。

アーチコア５４は、例えばフェライト粉末を焼結させた磁性体である。アーチコア５４は、例えばヒートローラ４６の軸方向に間隔を置いて複数箇所に設置されており、１箇所につき、図示のように両側で一対をなすように配置されている。アーチコア５４の配置は、例えば誘導加熱コイル５２の磁束密度（磁界強度）分布に合わせて決定されている。

個々のアーチコア５４は、約４分の１円形状の本体を有し、この本体の両端がフック状に屈曲された形状をなしている。また、個々のアーチコア５４は、その内周に誘導加熱コイル５２の巻線部分を抱え込むようにして設置されている。これらアーチコア５４もまた、上記のボビン（図示されていない）上に設置されている。またアーチコア５４の外側には、例えば図示しない樹脂製のコアホルダが設けられており、このコアホルダによりアーチコア５４が支持されている。コアホルダの材質もまた、耐熱性樹脂（例えばＰＰＳ、ＰＥＴ、ＬＣＰ）であることが好ましい。なお、ここではアーチコア５４が一体で成型されているが、例えば３つのピースに分割された構造であってもよい。

また、この例では、定着ローラ４５の外側に対向してサーミスタ６２（サーモスタットでもよい）が設置されている。サーミスタ６２は、例えば誘導加熱コイル５２による磁界強度が高く、かつ、誘導加熱コイル５２と干渉しない箇所に配置することができる。

〔磁気遮蔽部材〕
磁気遮蔽部材６０は、１箇所につき一対をなす２つのアーチコア５４の間に２個で１組をなす状態で配置されている。図２には側面だけが示されているが、磁気遮蔽部材６０は、正面視で矩形のリング形状をなす非磁性金属（例えば無酸素銅）である。以下、磁気遮蔽部材６０について詳しく説明する。

図３は、磁気遮蔽部材６０の構造例を示す斜視図である。磁気遮蔽部材６０リング部６０ａ及び支持部材６０ｂから構成されており、このうちリング部６０ａは全体として矩形リング形状をなしている。支持部材６０ｂは、例えば円柱形状をなす本体と側面に突出する板状部分を有しており、このうち円柱形状の本体にリング部６０ａの一端縁（四辺のうち一辺）が連結されている。支持部材６０ｂには、例えばその一端に駆動軸６６が連結されており、この駆動軸６６が軸線周りに回転すると、支持部材６０ｂを中心として磁気遮蔽部材６０がスイング（揺動）するようにして変位する。

磁気遮蔽部材６０のリング部６０ａは、誘導電流によるジュール発熱を抑制し、効率よく磁気を遮蔽するため、非磁性かつ良導電部材が好ましく、上記のように無酸素銅等が材料に用いられている。また磁気遮蔽部材６０の導電性を向上するには、なるべく固有抵抗の小さい材料を選定することと、材料の厚みを厚くすることが必要である。本発明の発明者等が見出した条件では、磁気遮蔽部材６０の厚み（図中符号Ｔ）は０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下が好ましく、この例では１ｍｍのものを用いている。また、磁気遮蔽部材６０の幅寸法（図中符号Ｗ）は１ｍｍ以上５ｍｍ以下が好ましい。

〔磁気遮蔽手段〕
磁気遮蔽部材６０は、上記のようにリング部６０ａの一端縁を支持部材６０ｂによって支持する構造であり、支持部材６０ｂの一端には駆動軸６６が取り付けられている。この駆動軸６６は例えば図示しない駆動機構（ステッピングモータ及び減速機構）に連結されており、駆動機構により駆動軸６６を回転させると、支持部材６４とともに磁気遮蔽部材６０を回転方向に変位させることができる。

図４は、上記の駆動機構を用いて磁気遮蔽部材６０を変位させる動作例を示す斜視図である。以下、それぞれについて説明する。

図４中（Ａ）：磁気遮蔽部材６０を退避位置に変位させた状態を示す。図示しない駆動機構は、この退避位置を基準（初期状態）として駆動軸６６の回転角を制御することができる。例えば、図示しないステッピングモータを基準位置で停止させた状態では、各磁気遮蔽部材６０がそれぞれアーチコア５４の一端部と略平行となる姿勢に位置付けられている。またこの状態では、２個の磁気遮蔽部材６０のリング部６０ａが互いに平行に並んでいる。

図４中（Ｂ）：磁気遮蔽部材６０を遮蔽位置に変位させた状態を示す。図示しない駆動機構は、上記の退避位置（基準位置）からステッピングモータを所定ステップ分だけ回転させ、駆動軸６６を一定角度（例えば３０°程度）だけ回転させた位置で停止させる。この状態では、各磁気遮蔽部材６０がそれぞれアーチコア５４の一端部を相対的にリング部６０ａの内側に挿通させる位置に変位している。またこの状態では、２個の磁気遮蔽部材６０が互いに側面視でハの字を描くようにして並んでいる。

〔磁気遮蔽効果の原理〕
図５は、磁気遮蔽部材６０による磁気遮蔽効果の原理を説明するための概念図である。なお図５中、磁気遮蔽部材６０は単なるワイヤモデルとして簡略化されている。

図５中（Ａ）：リング形状の磁気遮蔽部材６０に対し、そのリング面（リング部６０ａ内に形成される仮想的な平面）を垂直方向（一方向）に貫通磁界（錯交磁束）が発生すると、それによって磁気遮蔽部材６０の周方向に誘導電流が生じる。すると、電磁誘導によって貫通磁界と逆向きの磁界（反磁界）が発生するので、これらが互いに打ち消しあい、磁界をキャンセルする。本実施形態では、この磁界のキャンセル効果を用いて磁気を遮蔽するものである（図４中（Ｂ）の状態）。

図５中（Ｂ）：上段に示されているように、リング形状の磁気遮蔽部材６０に対し、そのリング面に双方向に貫通磁界が発生し、このとき錯交磁束の総和が概ね差し引き０（±０）の場合を想定する。この場合、磁気遮蔽部材６０にはほとんど誘導電流が発生しない。したがって、磁気遮蔽部材６０はほとんど磁界のキャンセル効果を発揮せず、双方向への磁界は磁気遮蔽部材６０を素通りする。これは、下段に示されるように磁気遮蔽部材６０の内側をＵターンする方向に磁界が通過した場合も同様となる。

図５中（Ｃ）：リング形状の磁気遮蔽部材６０に対し、そのリング面と略平行に磁界（錯交磁束）が発生した場合である。この場合も同様に、磁気遮蔽部材６０には誘導電流がほとんど発生せず、したがって磁界のキャンセル効果も発生しない。本実施形態では、このような磁界のキャンセル効果が得られない位置に磁気遮蔽部材６０を退避させることで、誘導加熱効率を高めるものである（図４中（Ａ）の状態）。

本実施形態では、誘導加熱コイル５２の近傍で磁気遮蔽部材６０を変位させることにより、図５中（Ｃ）の磁界環境と図５中（Ａ）の磁界環境を相互に切り替えることで、磁気の遮蔽効果を発生させたり、磁気を遮蔽せずに誘導加熱効率を高めたりする手法を採用している。以下、磁気遮蔽手法の具体例について説明する。

図６は、磁気遮蔽部材６０を用いた磁気遮蔽手法の具体例を示す図である。図６中（Ａ）は磁気遮蔽部材６０を退避位置に変位させた状態を示し、また図６中（Ｂ）は磁気遮蔽部材６０を遮蔽位置に変位させた状態を示す。

〔退避位置〕
図６中（Ａ）：誘導加熱コイル５２に通電されると、その周囲にはアーチコア５４を通ってヒートローラ４６及び加熱ベルト４８に至る磁路が形成されることになる。また、磁気遮蔽部材６０を退避位置に変位させた状態では、各磁気遮蔽部材６０がそれぞれアーチコア５４の一端部に平行な姿勢を維持している。この場合、図５中（Ｃ）に示した原理により、磁気遮蔽部材６０には磁界のキャンセル効果が働かない。したがって、磁気遮蔽部材６０を退避位置に変位させた状態では、誘導加熱コイル５２の磁界強度が阻害されることはない。これにより、ヒートローラ４６及び加熱ベルト４８を高効率に誘導加熱し、ウォームアップタイムを短縮化することができる。

〔遮蔽位置〕
図６中（Ｂ）：これに対し、磁気遮蔽部材６０を遮蔽位置に変位させると、リング部６０ａの内側にアーチコア５４の一端部が相対的に挿通された状態となる。この場合、図５中（Ａ）に示した原理で磁界がキャンセルされるので、磁気遮蔽部材６０の範囲内で磁気を遮蔽することができる。

〔サイズ切り替えの対応〕
用紙サイズ（通紙幅）への対応は、例えば以下のようにして行うことができる。すなわち、ヒートローラ４６の軸方向で、最小通紙領域の両外側に位置する全てのアーチコア５４に対し、それぞれ磁気遮蔽部材６０を設けておく。また磁気遮蔽部材６０は、個別に又は複数個ずつ、図示しない駆動機構により変位させる構造とする。

上記の構造において、そのときの用紙サイズに応じて通紙領域の外側（非通紙領域）に位置する磁気遮蔽部材６０を遮蔽位置に変位させることで、非通紙領域で加熱ベルト４８が過昇温するのを防止することができる。アーチコア５４を設置する個数にも依存するが、例えばＡ５縦相当、Ａ４縦相当、Ｂ４縦相当、Ａ４横相当の各通紙幅に対応する範囲でそれぞれ磁気遮蔽部材６０を用いることにより、複数の用紙サイズの切り替えに対応することができる。

〔他の構造例〕
図７は、定着ユニット１４の他の構造例を示す図である。この構造例では、上記の加熱ベルトを用いずに定着ローラ４５と加圧ローラ４４とでトナー画像を定着する。定着ローラ４５の外周には、例えば上記の加熱ベルトと同様の磁性体が巻かれており、誘導加熱コイル５２によって磁性体を誘導加熱する構成である。この場合、サーミスタ６２は定着ローラ４５の外側で、磁性体層に対向する位置に設けられる。なお、その他については上記と同様であり、各磁気遮蔽部材６０を変位させて用紙サイズの変更に対応することができる。

次に図８は、ＩＨコイルユニット５０の他の構造例を示す図である。この構造例では、加熱ベルト４８の円弧状の位置ではなく、ヒートローラ４６と定着ローラ４５との間の平面状の位置で誘導加熱する構成である。この場合も同様に、各磁気遮蔽部材６０を変位させて用紙サイズの変更に対応することができる。なお、この例ではアーチコア５４が３つに分割されたピースで構成されているが、アーチコア５４は全体として一体成形されていてもよい。

本発明は上述した実施形態に制約されることなく、種々に変形して実施可能である。磁気遮蔽部材６０の形状や配置は図示のものに限らず、その他の形状や配置を採用してもよい。

また、一実施形態では磁気遮蔽部材６０を駆動軸６６の回転に伴って変位させているが、例えばラックとピニオンを用いたスライド機構やリンクレバーとリンクロッドを用いたリンク機構により磁気遮蔽部材６０を変位させてもよい。

あるいは、磁気遮蔽部材６０を変位させる方向は、一実施形態のように回転方向に限らず、２つの磁気遮蔽部材６０が互いに離隔するように水平方向にスライドする態様であってもよい。

一実施形態の画像形成装置の構成を示した概略図である。 定着ユニットの構造例を示す縦断面図である。 磁気遮蔽部材の構造例を示す斜視図である。 駆動機構を用いて磁気遮蔽部材を変位させる動作例を示す斜視図である。 磁気遮蔽部材による磁気遮蔽効果の原理を説明するための概念図である。 磁気遮蔽部材を用いた磁気遮蔽手法の具体例を示す図である。 定着ユニットの他の構造例を示す図である。 ＩＨコイルユニットの他の構造例を示す図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
１４ 定着ユニット
５０ ＩＨコイルユニット
５２ 誘導加熱コイル
５４ アーチコア
６０ 磁気遮蔽部材
６０ａ リング部
６０ｂ 支持部材

Claims (7)

1. 画像形成部でトナー画像が転写された用紙を加熱部材と加圧部材との間に挟み込んで搬送し、この搬送過程で、少なくとも前記加熱部材からの熱によりトナー画像を用紙に定着させる定着ユニットを備えた画像形成装置であって、
   前記定着ユニットは、
   前記加熱部材の外面に沿って配置され、前記加熱部材を誘導加熱するための磁界を発生させるべく所定の巻線中心の周りに形成されたコイルと、
   前記コイルを挟んで前記加熱部材の反対側に配置され、前記コイルの周囲で磁路を形成するべく磁性材料で構成されたコアと、
   前記コイルの発生させる磁路の近傍に配置されてリング形状をなす非磁性金属の磁気遮蔽部材と、
   前記磁気遮蔽部材の位置を、その内側に仮想的に形成されたリング面に沿って磁束を通過させる退避位置と、前記リング面内を磁束が貫通することで磁気が遮蔽される遮蔽位置とに変位させる磁気遮蔽手段と
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置であって、
   前記磁気遮蔽部材は、前記コアを相対的に挿通可能な大きさのリング形状をなしており、
   前記磁気遮蔽手段により前記磁気遮蔽部材が遮蔽位置に変位されると、前記磁気遮蔽部材の内側に前記コアが挿通されることで磁気の遮蔽が行われることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置であって、
   前記磁気遮蔽手段により前記磁気遮蔽部材が退避位置に変位された状態で、前記コイルによる磁界の発生時に前記磁気遮蔽部材の周方向に流れる電流が概ね０となることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置であって、
   前記磁気遮蔽部材は、
   幅寸法が１ｍｍ〜５ｍｍで、かつ、厚みが０．５ｍｍ〜３ｍｍの導体で構成されていることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置であって、
   前記磁気遮蔽部材は、銅を材質とする非磁性金属で構成されていることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の画像形成装置であって、
   前記加熱部材が金属ローラであることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１から５のいずれかに記載の画像形成装置であって、
   前記加熱部材が金属ベルトであることを特徴とする画像形成装置。

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