JP2009237402A - 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、加熱ローラ等の内部に配置する部材を削減して低熱容量化を図り、ウォームアップタイムを削減するとともに省スペース化を実現する。
【解決手段】定着ユニット１４は、加熱ベルト４８の外面に沿って配置された誘導加熱コイル５２と、コイル中心の両側で磁路を形成するアーチコア５４及びサイドコア５６と、コイル中心に配置されたセンタコア５８と、センタコア５８の両端位置に設けられた切欠部６０とを備える。センタコア５８を回転させることで、切欠部６０が磁気抵抗を増大させる抵抗位置と、磁気の通過を許容する退避位置とに切り替えることができるので、スペースを増大することなく用紙サイズの変更に対応することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、トナー画像を担持し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タイプ）。

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、磁性部材を複数に分割して通紙幅方向に並べておき、通紙する用紙サイズ（通紙幅）に合わせて、磁性部材の一部を励磁コイルに対して離接させるものである。この場合、非通紙域では磁性部材を励磁コイルから離隔させることで発熱効率が下がり、最小通紙幅の用紙に対応する領域よりも発熱量が小さくなると考えられる。

また第２の先行技術（特許文献３）は、発熱ローラの内部で最小通紙幅の外側に別の導電性部材を配置し、この導電性部材の位置を磁界の範囲内又は範囲外に切り替えるものである。この先行技術では、先ず導電性部材を磁界の範囲外に位置させて発熱ローラを電磁誘導加熱しておき、発熱ローラが昇温によってキュリー温度近傍まで上昇すると、導電性部材を磁界の範囲内に移動させることで、最小通紙幅の外側で発熱ローラから磁束を漏れさせて過昇温を防止する。
特開平６−３１８００１号公報 特開２００３−１０７９４１号公報（図２、図３） 特許第３５２７４４２号公報（図１０）

しかしながら、第１の先行技術は磁性部材の可動範囲が大きく、それだけ余計なスペースを必要とするため、装置全体を不用意に大型化させるという問題がある。一方、第２の先行技術は、発熱ローラ内部にサイズ切り替え用の部材を配置している分、省スペース化が可能である。しかしながら、発熱ローラ内部は高温環境であり、そこに何らかの部材を配置する場合はキュリー温度を高く設定する必要がある上、なにより熱容量の大きな部材はウォームアップタイムを長引かせるという問題がある。

そこで本発明は、加熱部材の内部に配置する部材を削減して低熱容量化を図り、ウォームアップタイムを削減するとともに省スペース化を実現できる技術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。そして上記の定着ユニットは、加熱部材の外面に沿って配置され、搬送される用紙の最大通紙領域にわたって加熱部材を誘導加熱するための磁界を発生させるコイルと、コイルを挟んで加熱部材の反対側に配置され、コイルの周囲にて磁路を形成する固定コアと、コイルによる磁界の発生方向でみて固定コアと加熱部材との間の磁路上に配置されて用紙の搬送方向と直交する方向の軸線に沿って延び、かつ、その軸線方向の断面でみて部分的な切欠部を有する棒状の可動コアと、可動コアをその軸線周りに回転させることで、切欠部を磁路から退避させて磁界を案内する退避位置と、切欠部を磁路内に進入させて磁気抵抗を増大させる抵抗位置とに切り替える磁気調整手段とを備えている。

上記のように本発明では、定着ユニットのコイルで発生させた磁界により加熱部材を誘導加熱してトナー画像の加熱溶融を行う方式（外方ＩＨ）を採用するため、加熱部材の内側には特段の部材を設ける必要がない。また固定コアは、コイルの発生させる磁界を案内する磁路を形成するためにコイルの周囲に配置されており、可動コアも固定コアと加熱部材との間に配置されているだけであるので、全体として占めるスペースが不用意に大型化することはない。

特に本発明では、可動コアを軸線周りに回転させるだけで加熱部材の発熱量の調整を行うことができる。すなわち、磁気調整手段が可動コアを回転させて切欠部を退避位置に切り替えると、コイルの発生させる磁界が固定コア及び可動コアに案内されて加熱部材に渦電流を発生させ、磁気誘導加熱を行う。一方、磁気調整手段が可動コアを回転させて切欠部を抵抗位置に切り替えると、磁路内の磁気抵抗が増大（磁路の一部をエアギャップに置換）して磁界強度が低下し、加熱部材の発熱量を低減させることができる。

このように、本発明では加熱部材の発熱量の調整に際してコアを加熱部材から離隔させる必要がなく、それだけ省スペース化が図られる。また、加熱部材の内側に磁気誘導用のコアや磁界調整用の導電性部材を設ける必要がないので、熱容量の増加を抑えてウォームアップタイムの削減に寄与することができる。

また本発明において、可動コアは、軸線方向でみて中央に位置する中央部位の断面が所定の用紙幅に対応する範囲にわたって略円形状に成形されるとともに、この中央部位の両側にそれぞれ位置する両側部位の断面が円形を部分的に切り欠いた略半月形状に成形されており、この略半月形状の断面を有する両側部位の向きが軸線周りの回転によって変化する態様が好ましい。

このような態様であれば、可動コアの全体に切欠部が形成されるのではなく、略半月形状の断面を有する両側部位だけに切欠部が形成され、所定の用紙幅に対応する中央部位には切欠部が形成されない。このため、可動コアを回転させても、常に所定の用紙幅の範囲内では磁界が良好に案内されて加熱部材を効率よく誘導加熱し、ウォームアップタイムを短縮することができる。また、用紙サイズが大きい場合は両側部位（略半月形状の部位）の向きを変化させて切欠部を退避位置に切り替えることで、可動コアの軸線方向全域にわたって磁界を良好に案内し、加熱部材を最大の用紙幅に対応する範囲で誘導加熱することができる。一方、用紙サイズが所定幅分に変更された場合は、両側部位の向きを変化させて切欠部を抵抗位置に切り替えることで、通紙が行われない範囲での加熱部材の過昇温を防止することができる。

本発明の画像形成装置は、加熱部材の内部に磁気遮蔽用の機構を設ける必要がなく、それだけ低熱容量化できるので、定着ユニットのウォームアップタイム削減を実現することができる。また、外包ＩＨであっても可動物は可動コアの回転だけであるため、全体として可動範囲を小さくすることができ、それだけ定着ユニット、ひいては画像形成装置全体の小型化を図ることができる。

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が設けられている。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が設けられている。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が設けられており、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が設けられている。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とが設けられている。

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の周面に対向して設けられた帯電部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の周面に対向して設けられた現像部３５と、現像部３５の下流側であって感光体ドラム３２の周面に対向して設けら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の近傍位置に設けられた後ローラ（駆動ローラ）３８と、画像形成ユニット２９の近傍位置に設けられた前ローラ（従動ローラ）３９と、後ローラ３８と前ローラ３９とに跨って設けら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設けられた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内で所定の位置に設けられた複数の搬送ローラ４３と、中間転写部３０の手前に設けられ、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が例えば金属製の芯材と弾性体の表層（例えばシリコンゴム）を有するものであり、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に隣接してヒートローラ４６が設けられており、このヒートローラ４６と定着ローラ４５には加熱ベルト４８が掛け回されている。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が設けられるとともに、その出口には上記の排出ローラ２４が設けられている。

〔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、上記のように加圧ローラ４４、定着ローラ４５、ヒートローラ４６及び加熱ベルト４８を備えている。上記のように定着ローラ４５の表層には、シリコンスポンジの弾性層が形成されていることから、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。

加熱ベルト４８は、その基材が強磁性材料（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）が形成されており、その外面には離型層（例えばＰＦＡ）が形成されている。なお、加熱ベルト４８に発熱機能を持たせない場合はＰＩ等の樹脂ベルトであってもよい。またヒートローラ４６は芯金が磁性金属（例えばＦｅ、ＳＵＳ）であり、その表面には離型層（例えばＰＦＡ）が形成されている。

また加圧ローラ４４についてより具体的には、金属製の芯材に例えばＦｅ、Ａｌ等を用いており、この芯材上にＳｉゴム層を形成し、さらにその表層にフッ素樹脂層を成形したものである。なお加圧ローラ４４の内側には、例えばハロゲンヒータ４４ａが設けられている構成であってもよい。

この他に定着ユニット１４は、ヒートローラ４６及び加熱ベルト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をはじめ一対のアーチコア５４、同じく一対のサイドコア５６及びセンタコア５８から構成されている。

〔コイル〕
図２の例では、ヒートローラ４６及び加熱ベルト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、ヒートローラ４６及び加熱ベルト４８の外側に例えば樹脂製のボビン５３が配置されており、このボビン５３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。なおボビン５３は、ヒートローラ４６の外面に沿って半円筒形状に成形されている。またボビン５３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。

〔固定コア〕
図２でみてセンタコア５８は中央に位置し、その両側で対をなすように上記のアーチコア５４及びサイドコア５６が配置されている。このうち両側のアーチコア５４は、互いに対称をなす断面アーチ形に成形されたフェライト製コア（固定コア）であり、それぞれ全長は誘導加熱コイル５２の巻線領域よりも長い。また両側のサイドコア５６は、ブロック形状に成形されたフェライト製のコア（固定コア）である。両側のサイドコア５６は各アーチコア５４の一端（図２では下端）に連結して設けられており、これらサイドコア５６は誘導加熱コイル５２の巻線領域の外側を覆っている。このうちアーチコア５４は、例えばヒートローラ４６の長手方向に間隔をおいて複数箇所に配置されている。またサイドコア５６は、ヒートローラ４６の長手方向に間隔をあけずに連続して配置されており、その全長は誘導加熱コイル５２の巻線領域の長さに対応している。これらコア５４，５６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おり、アーチコア５４がある程度の間隔をおいて配置されている分、その抜けた箇所でサイドコア５６が磁界の集束効果を補い、長手方向での磁束密度分布（温度差）を均している。アーチコア５４及びサイドコア５６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及びサイドコア５６が支持される構造である。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。

また図２の例では、ヒートローラ４６の内側にサーミスタ６２が設置されている。サーミスタ６２は、ヒートローラ４６の特に誘導加熱による発熱量の大きい箇所の内側に配置することができる。この他に、ヒートローラ４６の内側に図示しないサーモスタットを配置し、異常温度上昇時の安全性を向上することもできる。

〔可動コア〕
センタコア５８は、全体として１本の棒形状に成形されたフェライト製コアであり、その中央には軸線方向（長手方向）に回転軸部材５９が挿通されている。この回転軸部材５９は、例えば非磁性金属（ＡＬ等）や耐熱性樹脂（ＰＰＳ、ＰＥＴ、ＬＣＰ等）で成形されている。図２には１箇所の断面のみが示されているが、センタコア５８は軸線方向でみて断面が略半月形の部位と、断面が略円形（本実施形態では環形）の部位とで構成されている。なお、センタコア５８の具体的な構成についてはさらに後述する。

〔切欠部〕
上記のように断面が略半月形となる部位には、センタコア５８の一部を軸線方向に沿って切り欠いた切欠部６０が形成されている。なお切欠部６０は、フェライト粉末の焼結時に成形型によって同時に形成されているものでもよいし、円柱形（円筒形）のものを成形した後、これを切削加工して形成されているものであってもよい（最終形態で断面が略半月形となっていればよい。）。

〔磁気調整手段〕
図２に示されるように、切欠部６０が加熱ベルト４８から最も離隔した位置（退避位置）にあると、誘導加熱コイル５２の周囲で磁気抵抗が低下し、センタコア５８を中心として両側のアーチコア５４及びサイドコア５６を通じて磁路が形成され、加熱ベルト４８やヒートローラ４６に磁界が作用する。一方、図２に示される状態からセンタコア５８が１８０°回転（方向は特に限定しない）し、切欠部６０が加熱ベルト４８の表面に近接する位置（抵抗位置）に移動すると、誘導加熱コイル５２の周囲で磁気抵抗が増大して磁界強度が低下する。なお、切欠部６０の切り替えによる磁気の調整についてはさらに後述する。

〔センタコアの詳細〕
図３は、センタコア５８の全体的な構成を詳細に示す平面図である。センタコア５８は、通紙方向（図３中の矢印方向）と直交する用紙の幅方向に延びており、その全長は最大通紙幅（例えばＡ３縦、Ａ４横）よりも僅かに大きい。センタコア５８は全体として１本の棒形状をなしているが、本実施形態では製造上の利便のため、センタコア５８を複数のブロック状コア５８ａ，５８ｂで構成している。ここでは、例えば各ブロック状コア５８ａ，５８ｂの軸線方向の長さを約３０ｍｍ程度として、中央位置の領域には７分割したブロック状コア５８ｂを配置し（全ては図示されていない）、そして両端位置の領域にはそれぞれ２個ずつ、合計４個のブロック状コア５８ａを配置している。このうち、中央位置にある計７個のブロック状コア５８ｂは、いずれも軸線方向の断面が略円形状に成形されており、これらブロック状コア５８ｂには切欠部６０が形成されていない。一方、両端位置にある計４個のブロック状コア５８ａには切欠部６０が形成されており、そのため軸線方向の断面が略半月形状に成形されている。なお図３では識別の便宜上、断面が略円形状のブロック状コア５８ｂの表面に網点を施し、断面が略半月形状のブロック状コア５８ａには特に網点を施していない。

上記のように回転軸部材５９は、センタコア５８全体を軸方向に貫通して延びており、その全長はセンタコア５８の全体よりも長い。また各ブロック状コア５８ａ，５８ｂは、回転軸部材５９の外周面に接着されている。このためブロック状コア５８ｂ，５８ｃは、回転軸部材５９の回転に伴って一体に回転する。

〔駆動機構〕
ＩＨコイルユニット５０には別の駆動用モータ６６が装備されており、回転軸部材５９はこの駆動用モータ６６の動力により回転させることができる。回転軸部材５９の一端部には従動ギヤ５９ａが取り付けられており、この従動ギヤ５９ａに駆動用モータ６６の出力ギヤ６６ａが噛み合わされている。駆動用モータ６６を駆動すると、その動力によって回転軸部材５９が回転し、センタコア５８（全ブロック状コア５８ｂ，５８ｃ）を一体に回転させることができる。

図４は、センタコア５８の回転に伴う動作例を示す側面図である。以下、それぞれについて説明する。

〔制御手法〕
図４中（Ａ）：切欠部６０を退避位置に切り替えた状態を示す。本実施形態では制御上の構成として、回転軸部材５９の他端部には、外面から径方向に突出するようにして位置検出用部材７３が取り付けられている。また回転軸部材５９の他端部には、その上下に分かれて２個のフォトインタラプタ７４が設置されている。本実施形態では、これらフォトインタラプタ７４からの検出信号に基づいて駆動用モータ６６の停止位置を制御することにより、センタコア５８全体を１８０°ずつ回転させ、切欠部６０の位置を退避位置と抵抗位置に切り替えることができる。なお、図４中（Ａ）に示される退避位置に切り替えられた状態では、切欠部６０がヒートローラ４６及び加熱ベルト４８から最も離れた位置で停止している。この場合、センタコア５８全体として、最大通紙幅Ｗｍａｘの範囲内で磁界を良好に通すことができる。

図４中（Ｂ）：切欠部６０を抵抗位置に切り替えた状態を示す。この抵抗位置と上記の退避位置とは、互いに１８０°回転した反対の位置に相当する。例えば、切欠部６０を退避位置に切り替えた状態を基準とすると、そこから切欠部６０を抵抗位置に切り替える場合、駆動用モータ６６を駆動して回転軸部材５９を一方向に回転させ、位置検出用部材７３が一方（図中下方）のフォトインタラプタ７４で検出される位置で停止させる。また、切欠部６０を退避位置に復帰させる場合、駆動用モータ６６を駆動して回転軸部材５９を回転させ、位置検出用部材７３が他方（図中下方）のフォトインタラプタ７４で検出される位置で停止させる。図４中（Ｂ）に示される抵抗位置に切り替えられた状態では、切欠部６０がヒートローラ４６及び加熱ベルト４８に最も近接した位置で停止している。この場合、センタコア５８全体では、最小通紙幅Ｗｍｉｎの範囲内で磁界を良好に通すが、その外側の範囲では磁界強度が低下する。

本実施形態では、駆動用モータ６６を例えばステッピングモータで構成しており、駆動用モータ６６の動作を制御回路（図示していない）によって制御している。この制御回路は、例えば制御用ＩＣと入出力ドライバ、半導体メモリ等によって構成することができる。各フォトインタラプタ７４からの検出信号は入力ドライバを通じて制御用ＩＣに入力され、これに基づいて制御用ＩＣが現在の駆動用モータ６６の回転角（位置）を検出する。一方、制御用ＩＣには、図示しない画像形成制御部から現在の用紙サイズに関する情報が通知される。これを受けて制御用ＩＣは、半導体メモリ（ＲＯＭ）から用紙サイズに適した切欠部６０の位置情報（抵抗位置又は退避位置）を読み出し、そのときの位置情報に対応する回転角（１８０°）分の駆動パルスを出力する。駆動パルスは出力ドライバを通じて各駆動用モータ６６に印加され、これを受けて駆動用モータ６６が作動する。

なお、ここでは２個のフォトインタラプタ７４を用いているが、切欠部６０が退避位置にある状態を基準位置として、この状態で位置検出用部材７３が検出される位置にフォトインタラプタ７４を１個だけ配置してもよい。この場合、基準位置（退避位置）から回転軸部材５９を１８０°だけ回転した位置を退避位置として、駆動用モータ６６の停止位置を制御することができる。

次に図５は、センタコア５８の回転に伴う動作例を示す断面図（図４中のＶ−Ｖ断面）である。

図５中（Ａ）：上記のように切欠部６０を退避位置に切り替えた場合、磁気経路上に切欠部６０が存在しないので、両端位置のブロック状コア５８ａは、その断面が略半月形状の部分を通じて磁界を良好に案内することができる。この状態では、誘導加熱コイル５２の発生させる磁界がサイドコア５６、アーチコア５４及びセンタコア５８全体（ブロック状コア５８ａ，５８ｂ）を通じて加熱ベルト４８及びヒートローラ４６を通過する。このとき強磁性体である加熱ベルト４８及びヒートローラ４６に渦電流が発生し、それぞれの材料の持つ固有抵抗によりジュール熱が発生して加熱が行われる。

図５中（Ｂ）：一方、上記のように切欠部６０を抵抗位置に切り替えた場合、センタコア５８の両端位置では磁気経路上に切欠部６０が位置するため、そこで磁界の発生が部分的に抑制される。これにより、最小通紙幅の両外側での発熱量が抑えられ、加熱ベルト４８やヒートローラ４６の過昇温を防止することができる。

〔他の構造例〕
図６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、回転軸部材５９とともにセンタコア５８全体を回転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７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、回転軸部材５９とともにセンタコア５８全体を回転させて用紙サイズの変更に対応することができる。

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。一実施形態では、センタコア５８全体を複数のブロック状コア５８ａ，５８ｂで構成しているが、全体を一体成形して、両端位置に切欠部６０が設けられている構造であってもよい。また、センタコア５８全体を中実（軸線方向に貫通穴がない）構造とし、回転軸部材５９をセンタコア５８の両端部だけで固定してもよい。この場合の断面は、中央位置の領域が円形状となり、両端位置の領域が半月形状となる。

また、ブロック状コア５８ｂの断面形状は略円形に限らず、多角形であってもよい。さらに、ブロック状コア５８ａの略半月形状の部分が多角形であってもよいし、切欠部６０の大きさや形状も特に図示の例に限られるものではない。

あるいは、各ブロック状コア５８ａ，５８ｂの軸線方向の長さは特に制約がなく、使用する用紙サイズに合わせて適宜に設定することができる。

その他、アーチコア５４やサイドコア５６を含めた各部の具体的な形態は図示のものに限らず、適宜に変形可能である。

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。 センタコアの全体的な構成を詳細に示す平面図である。 センタコアの回転に伴う動作例を示す側面図である。 センタコアの回転に伴う動作例を示す断面図（図４中のＶ−Ｖ断面）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
５６ サイドコア
５８ センタコア
５８ａ，５８ｂ ブロック状コア
５９ 回転軸部材
６０ 切欠部
６６ 駆動用モータ

Claims (2)

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、搬送される用紙の最大通紙領域にわたって前記加熱部材を誘導加熱するための磁界を発生させるコイルと、
   前記コイルを挟んで前記加熱部材の反対側に配置され、前記コイルの周囲にて磁路を形成する固定コアと、
   前記コイルによる磁界の発生方向でみて前記固定コアと前記加熱部材との間の磁路上に配置されて用紙の搬送方向と直交する方向の軸線に沿って延び、かつ、その軸線方向の断面でみて部分的な切欠部を有する棒状の可動コアと、
   前記可動コアをその軸線周りに回転させることで、前記切欠部を前記磁路から退避させて磁界を案内する退避位置と、前記切欠部を前記磁路内に進入させて磁気抵抗を増大させる抵抗位置とに切り替える磁気調整手段と
   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、
   前記可動コアは、
   前記軸線方向でみて中央に位置する中央部位の断面が所定の用紙幅に対応する範囲にわたって略円形状に成形されるとともに、この中央部位の両側にそれぞれ位置する両側部位の断面が円形を部分的に切り欠いた略半月形状に成形されており、この略半月形状の断面を有する両側部位の向きが前記軸線周りの回転によって変化することを特徴とする画像形成装置。

Images