JP2012008487A - 定着ユニット及び定着ユニットが組み込まれた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー画像の定着工程を好適に行う定着ユニット及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】弧状の加熱区間を規定する加熱機構と、前記加熱区間に沿う周面を含む加熱ローラと、前記周面に沿って前記加熱ローラに巻回されるベルトと、該ベルトに張力を与える張力付加要素と、前記加熱ローラと前記張力付加要素との間の前記ベルトの張設方向に沿う付勢方向に前記張力付加要素を付勢する付勢機構と、を備えることを特徴とする定着ユニット。
【選択図】図２

Description

本発明は、トナー像をシートに定着させる定着ユニット及び定着ユニットが組み込まれた画像形成装置に関する。

複写機、ファクシミリ装置やプリンタといった画像形成装置は、典型的には、トナー画像をシートに定着させる定着ユニットを備える。ある種の定着ユニットは、加熱ローラと、加熱ローラに圧接される加圧ローラとを含む。トナー画像を担持したシートが加熱ローラと加圧ローラとの間のニップ部を通過する間、トナー画像はシートに定着される。

他の種の定着ユニットは、加熱されたベルトと、ベルトに圧接される加圧ローラとを備える。シートがベルトと加圧ローラとの間のニップ部を通過する間、トナー画像はシートに定着される。特許文献１は、このようなベルトタイプの定着ユニットを開示する。

特許文献１によれば、定着ユニットは、上述のベルト及び加圧ローラに加えて、ベルトに巻回される加熱ローラと、加圧ローラと協働してベルトを挟む定着ローラとを備える。ベルトは、加熱ローラ及び定着ローラに巻回される。定着ユニットは、ベルトの張力を維持するためのテンションローラを備える。テンションローラによって、ベルトの走行の安定化が図られる。

特許文献１によれば、定着ユニットは、ベルト及び加熱ローラを誘導加熱する加熱機構を備える。テンションローラは、加熱ローラと定着ローラとの間で規定されるベルトの走行経路に対して直交する方向に付勢される。

特開２００９−１３９６７４号公報

加熱ローラと定着ローラとの間で規定されるベルトの走行経路に対して直交する方向に付勢されたテンションローラは、加熱機構とベルトとの間の距離を変動させる。例えば、ベルトの張力が低下したとき、テンションローラは、加熱ローラの回転中心軸と定着ローラの回転中心軸とを結ぶ直線から離間する方向へ変位する。ベルトの張力が上昇したとき、テンションローラは加熱ローラの回転中心軸と定着ローラの回転中心軸とを結ぶ直線に向けて変位する。

加熱ローラの回転中心軸と定着ローラの回転中心軸とを結ぶ直線に対するテンションローラの離接は、加熱機構が規定する加熱区間の始点及び／又は終点におけるベルトと加熱機構との距離の変動を生じさせる。ベルトの温度制御に対する外乱因子となるベルトと加熱機構との距離の変動は、最終的に、トナー画像の定着工程に不具合を生じさせる。

上述の不具合は、誘導加熱方式の定着ユニットのみならず、ベルト外面に向けて熱エネルギを供給する他の加熱機構を有する定着ユニットにも共通する。

本発明は、トナー画像の定着工程を好適に行う定着ユニット及び画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の一局面に係る定着ユニットは、弧状の加熱区間を規定する加熱機構と、前記加熱区間に沿う周面を含む加熱ローラと、前記周面に沿って前記加熱ローラに巻回されるベルトと、該ベルトに張力を与える張力付加要素と、前記加熱ローラと前記張力付加要素との間の前記ベルトの張設方向に沿う付勢方向に前記張力付加要素を付勢する付勢機構と、を備えることを特徴とする（請求項１）。

上記構成によれば、張力付加要素は、加熱機構によって規定される弧状の加熱区間に沿う加熱ローラの周面に沿って巻回されるベルトに張力を与える。付勢機構は、加熱ローラとテンションローラとの間のベルトの張設方向に沿う方向に張力付加要素を付勢する。ベルトの張力の変動に起因するテンションローラの変位はベルトの張設方向に沿うので、ベルトと加熱機構との間の距離は安定化される。かくして、トナー画像の定着工程が良好に行われる。

上記構成において、前記張力付加要素を支持する支持要素を更に備え、前記張力付加要素は、前記ベルトと当接する胴部と該胴部から延出するジャーナルとを備えるテンションローラを含み、前記支持要素は、前記ジャーナルを前記付勢方向に案内するためのスリットが形成された支持板を含むことが好ましい（請求項２）。

上記構成によれば、支持要素は、ベルトと当接する胴部と、胴部から延出するジャーナルとを含むテンションローラを支持する。テンションローラのジャーナルは、支持要素の支持板に形成されたスリットによってベルトの張設方向に沿う付勢方向に案内されるので、ベルトと加熱機構との間の距離は安定化される。かくして、トナー画像の定着工程が良好に行われる。

上記構成において、前記胴部は、アルミニウムから形成されることが好ましい（請求項３）。

上記構成によれば、高い熱伝導率を有する胴部によって、ベルトの熱分布の変動が緩和される。

上記構成において、前記ベルトを誘導加熱する前記加熱機構は、前記加熱区間に沿うコイル面を形成するコイルと、前記コイルから生じた磁界中の磁力線の経路を規定する磁性要素と、を含み、前記磁性要素は、前記加熱区間の始点及び終点を規定する一対のサイドコアと、前記加熱区間の途中部に配設されるセンタコアと、前記一対のサイドコアそれぞれと前記センタコアとの間で延びる一対のアーチコアと、を含み、前記センタコアは、前記加熱ローラへ向かう前記磁力線の前記経路を部分的に遮断する遮断領域を含むことが好ましい（請求項４）。

上記構成によれば、ベルトを誘導加熱する加熱機構は、加熱区間に沿うコイル面を形成するコイルと、コイルから生じた磁界中の磁力線の経路を規定する磁性要素とを含む。磁性要素は、加熱区間の始点及び終点を規定する一対のサイドコアと、加熱区間の途中部に配設されるセンタコアと、一対のサイドコアそれぞれと前記センタコアとの間で延びる一対のアーチコアとを含む。センタコアは、加熱ローラへ向かう磁力線の経路を部分的に遮断する遮断領域を含むので、ベルトに対する加熱領域が遮断領域によって調整可能となる。

上記構成において、前記加熱機構は、前記センタコアを回転させる駆動機構を含むことが好ましい（請求項５）。

上記構成によれば、駆動機構を用いたセンタコアの回転によって、ベルトに対する加熱領域が調整される。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、上述の定着ユニットを備えることを特徴とする（請求項６）。

上記構成によれば、画像形成装置は、上述の定着ユニットを備えるので、トナー画像の定着工程が良好に行われる。

上述の如く、本発明に係る定着ユニット並びに定着ユニットが組み込まれた画像形成装置は、トナー画像の定着工程を好適に行うことができる。

本発明の一実施形態に係る定着ユニットを組み込む画像形成装置の概略構成を示す図である。 図１に示される画像形成装置が備える定着ユニットの概略的な断面図である。 図２に示される定着ユニットの概略的な斜視図である。 図２に示される定着ユニットが備えるＩＨコイルユニットを概略的に示す図である。 図４に示されるＩＨコイルユニットのセンタコアの概略的な断面図である。 図４に示されるセンタコア用の駆動機構の概略的なブロック図である。 図４に示されるセンタコアの回転による温度制御を概略的に説明する図である。 図２に示される定着ユニットが備えるベルトユニットの概略的な斜視図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施例について説明する。尚、以下の説明で用いられる「上」、「下」、「左」や「右」などの方向を表す用語は、単に、説明の明瞭化を目的とするものであり、何ら本発明を限定するものではない。

＜画像形成装置＞
図１は、定着ユニットを備える画像形成装置の構成を示す概略図である。図１に示される画像形成装置は、タンデム型のカラープリンタである。尚、本実施形態に係る原理は、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或いは外部から入力された画像情報に基づいて印刷媒体の表面にトナー画像を転写して印刷を行う他の装置に適用されてもよい。

画像形成装置１は、四角箱状の筐体２を備える。筐体２内部で、カラー画像がシート上に形成される。筐体２の上面部には、シート排出部３が設けられる。シート排出部３には、カラー画像が印刷されたシートが排出される。シートは、例えば、コピー用紙、葉書、ＯＨＰシート、トレーシングペーパやトナー画像を形成可能な他の印刷媒体であってもよい。

筐体２は、シートを供給する給紙カセット５及び画像形成部７を収容する。また、筐体２には、シートを手差し式に供給するスタックトレイ６が取り付けられる。スタックトレイ６は、給紙カセット５の上方に配設される。スタックトレイ６の上方に配設される画像形成部７は、画像形成装置１の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シートに画像を形成する。

図１に示される筐体２の左部には、第１の搬送路９が形成される。給紙カセット５から繰り出されたシートは、第１の搬送路９を通じて、画像形成部７に搬送される。第２の搬送路１０は、給紙カセット５の上方に形成される。スタックトレイ６から送られたシートは、第２の搬送路１０を通じて、筐体２の左方から右方に向けて移動し、画像形成部７に到達する。筐体２内の左上部には、画像形成部７によって画像形成処理が施与されたシートに対して定着処理を行う定着ユニット５００と、定着処理後のシートをシート排出部３に搬送する第３の搬送路１１が設けられている。

給紙カセット５は、筐体２の外部（例えば、図１の右側）に引き出し可能に形成される。使用者は、給紙カセット５を引き出し、シートを補充することができる。給紙カセット５は、収納部１６を備える。使用者は、収納部１６に、様々なサイズのシートを選択的に収納可能である。収納部１６に収納されているシートは、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に向けて繰り出される。

スタックトレイ６は、筐体２の外面に沿う閉位置と筐体２の外面から突出する開位置（図１に示される）との間を上下に回動可能に形成される。スタックトレイ６の手差し部１９にはシートが１枚ずつ載置される。代替的に、使用者は、複数枚のシートを手差し部１９に載置してもよい。手差し部１９に載置されたシート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に向けて繰り出される。

第１の搬送路９と第２の搬送路１０は、レジストローラ２２の手前で合流する。レジストローラ２２に到達したシートは、レジストローラ２２によって一時的に停止される。レジストローラ２２は、その後、シートに対してスキュー調整及びタイミング調整を行う。スキュー調整及びタイミング調整の後、レジストローラ２２は、二次転写部２３に向けてシートを送出する。二次転写部２３に送出されたシートには、中間転写ベルト４０上のフルカラーのトナー画像が二次転写される。二次転写の後、シートは、定着ユニット５００に送られる。定着ユニット５００は、トナー画像をシート上に定着させる。必要に応じて、トナー画像がシートの一方の面に定着された後に、二次転写部２３は他のもう一方の面に新たなフルカラーのトナー画像が形成されてもよい（両面印刷）。両面印刷が行われる場合には、トナー画像がシートの一方の面に定着された後に、シートは第４の搬送路１２に送り出され、反転される。二次転写部２３によって他のもう一方の面に形成された新たなトナー画像は、定着ユニット５００によって定着される。その後、シートは、第３の搬送路１１を通って排出ローラ２４によりシート排出部３に排出される。

画像形成部７は、ブラック（Ｂｋ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）及びマゼンタ（Ｍ）のトナー画像をそれぞれ形成する４つの画像形成ユニット２６〜２９を備える。画像形成部７は、中間転写部３０を更に備える。中間転写部３０は、これら画像形成ユニット２６〜２９で形成されたトナー画像を合成して担持する。

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とを備える。各画像形成ユニット２６〜２９は、画像形成装置１の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従って、各感光体ドラム３２の周面にレーザビームを出射するレーザ走査ユニット３４を備える。レーザ走査ユニット３４からのレーザビームは、帯電部３３の下流の感光体ドラム３２の周面に照射される。各画像形成ユニット２６〜２９は、感光体ドラム３２の周面に対向して配設された現像部３５を更に備える。現像部３５は、レーザビームの照射によって形成された静電潜像を担持する感光体ドラム３２の周面にトナーを供給し、トナー画像を形成する。感光体ドラム３２の周面に形成されたトナー画像は中間転写部３０へ転写される（一次転写）。各画像形成ユニット２６〜２９は、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を更に備える。クリーニング部３６は、一次転写後の感光体ドラム３２の周面を清掃する。

図１に示される各画像形成ユニット２６〜２９の感光体ドラム３２は、駆動モータ（図示せず）により反時計回り方向に回転する。各画像形成ユニット２６〜２９の現像部３５の各トナーボックス５１内には、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の間で延びる中間転写ベルト４０とを備える。中間転写部３０は、中間転写ベルト４０を各画像形成ユニット２６〜２９の感光体ドラム３２に押しつける４つの転写ローラ４１を更に含む。転写ローラ４１は、現像部３５によって形成されたトナー画像を担持する感光体ドラム３２の周面に中間転写ベルト４０を押しつけ、中間転写ベルト４０へのトナー画像の転写（一次転写）を達成する。

中間転写ベルト４０へのトナー画像の転写の結果、中間転写ベルト４０上で、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によって形成されたトナー画像が重ね合わせられ、フルカラーのトナー画像が形成される。

第１の搬送路９は、中間転写部３０に向けて延びる。給紙カセット５から送られたシートは、第１の搬送路９を通じて、中間転写部３０に到達する。第１の搬送路９に沿って、シートを搬送するための複数の搬送ローラ４３が適切に配置される。また、中間転写部３０の上流に配設されるレジストローラ２２は、第１の搬送路９を通過するシートの給紙タイミングを画像形成部７の画像形成動作に合わせて調整する。

定着ユニット５００は、シートを加熱及び加圧する。この結果、シート上に形成された二次転写直後の未定着のトナー画像は定着される。定着ユニット５００は、シートに圧接されるベルト５１１を含むベルトユニット５１０と、ベルト５１１と協働してシートを挟む基準ローラ５２０とを備える。ベルトユニット５１０は、ベルト５１１に巻回される第１ローラ５１２及び第２ローラ５１３を備える。本実施形態において、第２ローラ５１３は、後述される加熱機構によって規定される加熱区間に沿う周面を含む加熱ローラとして例示される。

定着ユニット５００の下流には、搬送ローラ４９が配設される。筐体２内には、二次転写部２３から搬送ローラ４９に向けて延びる搬送路４７が形成される。中間転写部３０を通って搬送されたシートは、搬送路４７を通じて、基準ローラ５２０とベルト５１１との間に形成されたニップ部に導入される。ニップ部で、トナー画像はシート上に定着される。基準ローラ５２０とベルト５１１との間を通過したシートは、その後、搬送路４７を通じて第３の搬送路１１に案内される。

搬送ローラ４９は、第３の搬送路１１にシートを送り出す。第３の搬送路１１は、定着ユニット５００で定着処理が行われたシートをシート排出部３に案内する。また、第３の搬送路１１の出口に配設された排出ローラ２４は、シート排出部３へシートを排出する。

＜定着ユニット＞
図２は、定着ユニット５００の概略的な断面図である。図３は、定着ユニット５００の概略的な斜視図である。図１乃至図３を用いて、定着ユニット５００が説明される。

（加熱機構）
定着ユニット５００は、上述のベルトユニット５１０及び基準ローラ５２０に加えて、ベルト５１１及び第２ローラ５１３を加熱するＩＨコイルユニット５３０を含む。本実施形態において、ＩＨコイルユニット５３０は、加熱機構として例示される。

第２ローラ５１３に隣接して配設されたＩＨコイルユニット５３０は、略Ω形状の断面を有するプラットフォーム２００を備える（図２参照）。尚、図３において、プラットフォーム２００は示されていない。非導電性の耐熱性樹脂（例えばＰＰＳ、ＰＥＴ、ＬＣＰ）から薄板状に成型されたプラットフォーム２００は、略半円筒形状の曲面部２３０を含む。曲面部２３０は、第２ローラ５１３の回転中心軸に対して略平行な一対の端縁を含む。プラットフォーム２００は、曲面部２３０の一対の端縁それぞれから延出する一対の平板状の耳部２４０を更に含む。一対の耳部２４０それぞれは、適切な固定具２５０（例えば、ボルト）を用いて、画像形成装置１の筐体２に固定される。

曲面部２３０は、第２ローラ５１３から離間する方向に突出する一対の位置決め壁２３１を備える。位置決め壁２３１は、第２ローラ５１３の回転中心軸と略平行に延びる。ＩＨコイルユニット５３０は、曲面部２３０に固定されるコイル５３１を備える。一対の位置決め壁２３１を基準に巻回されたエナメル線を含むコイル５３１は、曲面部２３０に沿うコイル面５３２を形成する。

ＩＨコイルユニット５３０は、コイル５３１に電力を供給する電源（図示せず）を備える。電源からの電力供給によって、コイル５３１は磁界を発生させる。

ＩＨコイルユニット５３０は、コイル５３１から生じた磁界中の磁力線の経路を規定する磁性要素２６０を備える。磁性要素２６０は、一対の耳部２４０それぞれに固定された一対の平板状のサイドコア５３３を含む。サイドコア５３３は、例えば、フェライトから成型される。コイル５３１から生じた磁界中の磁力線の経路は、サイドコア５３３を通過する。かくして、一対のサイドコア５３３は、コイル５３１からの磁界によって誘導加熱される加熱区間の始点Ｓ及び終点Ｅを規定する。ＩＨコイルユニット５３０は、始点Ｓから終点Ｅまでの弧状の加熱区間において、第２ローラ５１３の周面に沿って巻回されたベルト５１１及び第２ローラ５１３を誘導加熱する（図２参照）。

磁性要素２６０は、加熱区間の中間位置に配設されたセンタコア５３５と、一対のサイドコア５３３それぞれとセンタコア５３５との間で延びるアーチコア５３４とを更に含む。アーチコア５３４は、例えば、フェライトから成型される。センタコア５３５は、第２ローラ５１３に対して、略平行に配設される。センタコア５３５の一部は、コイル面５３２の内縁に取り囲まれる。アーチコア５３４の基端部は、サイドコア５３３に接続される。アーチコア５３４の他端部は、センタコア５３５の周面に近接する。センタコア５３５、アーチコア５３４、サイドコア５３３及び加熱区間に存するベルト５１１によって取り囲まれる領域内にコイル面５３２は配設される。

図４は、プラットフォーム２００上に載置されたコイル５３１、サイドコア５３３、アーチコア５３４及びセンタコア５３５を概略的に示す。図２乃至図４を用いて、ＩＨコイルユニット５３０が更に説明される。

アーチコア５３４は、例えば、センタコア５３５の長手方向に間隔をおいて複数箇所に配置されるアーチコア片５３７を含む。アーチコア片５３７は、例えば、約幅１０ｍｍの略Ｌ字形状をなすフェライト部材であってもよい。アーチコア片５３７の高い配設密度は、加熱効率を向上させる。一方で、アーチコア片５３７の配設密度の低減は、製造コストの低減並びに定着ユニット５００の軽量化に貢献する。したがって、アーチコア片５３７の配設密度は、好ましくは、加熱効率、製造コスト及び／又は軽量化に基づいて、適切に決定される。本実施形態において、複数のアーチコア片５３７は、等ピッチで整列される。代替的に、センタコア５３５の長手方向中心位置付近で、アーチコア片５３７の配設密度が低くされ、センタコア５３５の端部付近で、アーチコア片５３７の配設密度が高くされてもよい。アーチコア片５３７間の間隙は、例えば、アーチコア片５３７の幅の１／３以上１／２以下の範囲で定められてもよい。

サイドコア５３３は、例えば、連続的に配設された３０ｍｍ以上６０ｍｍ以下の複数のフェライト板から形成されてもよい。アーチコア５３４及びサイドコア５３３の配置は、例えば、コイル５３１から発生される磁界の磁束密度（磁界強度）分布に合わせて決定されてもよい。アーチコア片５３７が存在しない部分では、サイドコア５３３が磁界の集束効果を補い、センタコア５３５の長手方向での磁束密度分布（温度差）を均一化する。

図５は、センタコア５３５の長手方向の断面図である。図２、図３及び図５を用いて、ＩＨコイルユニット５３０が更に説明される。

センタコア５３５は、円柱状の導電性シャフト５３８と、導電性シャフト５３８を被覆する円筒形状の磁性筒５３９を備える。磁性筒５３９は、例えば、シリコン系接着剤を用いて、導電性シャフト５３８に接着される。磁性筒５３９は、例えば、外径１４ｍｍ以上２０ｍｍ以下の円筒形状をなす。導電性シャフト５３８は、円筒形状の磁性筒５３９と嵌合する胴部５４１と、一対のジャーナル５４２，５４３とを含む。ジャーナル５４２，５４３は、胴部５４１よりも細く形成される。胴部５４１に同軸に形成されたジャーナル５４２，５４３は、磁性筒５３９から外方に突出する。導電性シャフト５３８は、好ましくは、非磁性のステンレス鋼から形成される。ステンレス鋼製の導電性シャフト５３８は、センタコア５３５の変形を抑制する。尚、ジャーナル５４２及び５４３は、好ましくは、非導電性部材を用いて被覆される。かくして、コイル５３１から導電性シャフト５３８への電流の伝達が抑制される。

磁性筒５３９は、略円筒形状の複数の磁性筒片５４４を含む。磁性筒片５４４は、例えば、フェライトから成型される。複数の磁性筒片５４４は、導電性シャフト５３８に沿って連設される。導電性シャフト５３８の長手方向中心位置に配される磁性筒片５４４の外径は、導電性シャフト５３８の胴部５４１左右端に位置する磁性筒片５４４の外径よりも大きい。導電性シャフト５３８の中心に位置する磁性筒片５４４と導電性シャフト５３８の左右端に位置する磁性筒片５４４間の段差を補うように、磁気遮蔽板５４５が小径の磁性筒片５４４の外周面を部分的に被覆する。本実施形態において、磁気遮蔽板５４５が取り付けられたセンタコア５３５の周面領域は、第２ローラ５１３へ向かう磁力線の経路を遮断する遮断領域として例示される。

磁気遮蔽板５４５は、好ましくは、非磁性かつ良導電性の材料（例えば、無酸素銅）から形成される。磁気遮蔽板５４５の面に垂直な磁界の貫通は、誘導電流を発生させる。この誘導電流は、逆磁界を発生させ、錯交磁束（垂直な貫通磁界）をキャンセルする。この結果、磁気遮蔽板５４５は、磁界を遮蔽することが可能となる。良導電性部材から形成された磁気遮蔽板５４５は、更に、誘導電流に起因するジュール発熱を抑制し、効率よく磁界を遮蔽することができる。小さな固有抵抗を有する材料で形成された磁気遮蔽板５４５及び／又は厚い磁気遮蔽板５４５は、高い導電性を有する。磁気遮蔽板５４５の板厚は、好ましくは、０．５ｍｍ以上である。本実施形態において、約１ｍｍの厚さの磁気遮蔽板５４５が用いられている。

図６は、センタコア５３５に接続される駆動機構の構成を示す模式図である。図１、図５及び図６を用いて、センタコア５３５を回転させる駆動機構が説明される。

駆動機構６４は、ジャーナル５４２（或いは、ジャーナル５４３）を通じて、センタコア５３５を回転させる。センタコア５３５の回転により、磁気遮蔽板５４５の位置が変更される。磁気遮蔽板５４５の移動に伴い、コイル５３１への電力供給によって生じた磁界中の磁力線の経路の切替がなされる。

駆動機構６４は、例えば、ステッピングモータ６６と、ステッピングモータ６６の回転を減速する減速機６８とを備える。減速機６８にセンタコア５３５のジャーナル５４２と接続されたギア５４９が噛み合う。ステッピングモータ６６は、減速機６８及びギア５４９を介して、センタコア５３５を回転させる。減速機６８として、例えば、ウォームギアが用いられてもよい。駆動機構６４は、更に、ギア５４９の回転に連動して回転するスリット付ディスク７２と、スリット付ディスク７２の回転角（即ち、センタコア５３５の回転角（基準位置からの回転変位量））を検出するフォトインタラプタ７４とを備える。

センタコア５３５の回転角は、例えば、ステッピングモータ６６に印加する駆動パルス数によって制御される。駆動機構６４はステッピングモータ６６の回転を制御する制御回路６４０を備える。制御回路６４０は、例えば、制御用ＩＣ６４１、入力ドライバ６４２、出力ドライバ６４３及び半導体メモリ６４４を備える。フォトインタラプタ７４からの検出信号は、入力ドライバ６４２を通じて、制御用ＩＣ６４１に入力される。入力された信号に基づいて、制御用ＩＣ６４１が、現在のセンタコア５３５の回転角（位置）を検出する。一方、制御用ＩＣ６４１には、画像形成装置１が備える画像形成制御部６５０から現在のシートサイズに関する情報信号が送信される。画像形成制御部６５０からの情報信号を受信した後、制御用ＩＣ６４１は、半導体メモリ（ＲＯＭ）６４４からシートサイズに適した回転角の情報を読み出し、目標とする回転角に到達する分の駆動パルスを一定周期で出力する。駆動パルスは、出力ドライバ６４３を通じて、ステッピングモータ６６に印加される。駆動パルスにしたがって、ステッピングモータ６６が作動する。なお、ステッピングモータ６６の制御に際して基準位置だけを検出する必要がある場合には、スリット付ディスク７２がインデックス部材として用いられてもよい。基準位置において、インデックス部材がフォトインタラプタ７４に検出されてもよい。

（ベルトユニット及び基準ローラ）
図２及び図３を再度用いて、ベルトユニット５１０及び基準ローラ５２０が説明される。

ベルトユニット５１０は、第１ローラ５１２と、ＩＨコイルユニット５３０と第１ローラ５１２との間に配設される第２ローラ５１３と、第１ローラ５１２及び第２ローラ５１３を巻回するベルト５１１とを含む。基準ローラ５２０は、第１ローラ５１２と協働して、ベルト５１１を挟む。基準ローラ５２０とベルト５１１との間には、フラットニップが形成される。

ベルト５１１は、例えば、厚さ寸法約３０μｍ以上約５０μｍ以下のニッケル電鋳基材と、ニッケル電鋳基材上に積層されるシリコンゴム層と、シリコンゴム層上に形成される離型層（例えば、ＰＦＡ層）を含む。第２ローラ５１３は、例えば、外径３０ｍｍの円筒状に形成される。第２ローラ５１３は、円筒形状の鉄基材と、鉄基材外周面に形成される肉厚寸法０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の離型層（例えば、ＰＦＡ層）を含む。第１ローラ５１２は、例えば、円柱状に形成される。第１ローラ５１２は、ステンレス鋼からなる外径４５ｍｍの芯金ローラと、芯金ローラの外周面を被覆する厚さ５ｍｍ以上１０ｍｍ以下のシリコンゴムからなるスポンジ層を含む。基準ローラ５２０は、例えば、外径５０ｍｍの円柱状に形成される。基準ローラ５２０は、ステンレス鋼からなる芯金ローラ、芯金ローラ外周面を被覆する厚さ２ｍｍ以上５ｍｍ以下のシリコンゴムからなるスポンジ層及び離型層（例えば、ＰＦＡ層）を含む。基準ローラ５２０の金属製の芯材は、例えば、ＦｅやＡｌを用いて形成されてもよい。この芯材上にＳｉゴム層が形成されてもよい。さらにＳｉゴム層の表層にフッ素樹脂層が形成されてもよい。

定着ユニット５００は、ベルト５１１に張力を与えるテンションローラ５４０を更に備える。テンションローラ５４０は、第２ローラ５１３から第１ローラ５１２へ向かうベルト５１１の内面に当接する胴部３１０と、胴部３１０の端部から延出するジャーナル３２０とを含む（図３参照）。テンションローラ５４０は、走行中のベルト５１１の撓みの抑制並びにベルト５１１の走行の安定化に寄与する。胴部３１０は、好ましくは、アルミニウムから形成される。アルミニウム製の胴部３１０の高い熱伝導率によって、ベルト５１１の温度分布の変動が低減される。

定着ユニット５００は、非接触式にベルト５１１の温度を測定するサーミスタ６２を備える。プラットフォーム２００に取り付けられたサーミスタ６２は、好ましくは、誘導加熱による発熱量が大きい部分に配置される。尚、サーミスタに代えて、サーモスタットを用いて、ベルト５１１の温度が測定されてもよい。代替的に、第２ローラ５１３の内部にサーミスタ６２又はサーモスタットが配置されてもよい。サーミスタやサーモスタットといった温度測定要素の配設は、異常温度上昇時の安全性を向上に貢献する。

（ベルトユニットに対する熱量制御）
図７は、ベルトユニット５１０に対する熱量制御を概略的に説明する。図７（ａ）は、第２ローラ５１３から最も離間した退却位置に配設された磁気遮蔽板５４５を備える定着ユニット５００を概略的に示す断面図である。図７（ｂ）は、第２ローラ５１３から最も近接した近接位置に配設された磁気遮蔽板５４５を備える定着ユニット５００を概略的に示す断面図である。図６及び図７を用いて、ベルトユニット５１０に対する熱量制御が説明される。

駆動機構６４によるセンタコア５３５の回転は、ベルトユニット５１０に対する熱量制御に用いられる。大きなサイズのシートに対する定着処理は、比較的広い範囲での熱量供給を要求する。一方、小さなサイズのシートに対する定着処理は、比較的狭い範囲での熱量供給を要求する。大きなサイズのシートが定着ユニット５００を通過するとき、駆動機構６４は、磁気遮蔽板５４５が退却位置に至るようにセンタコア５３５を回転させる。小さなサイズのシートが定着ユニット５００を通過するとき、駆動機構６４は、磁気遮蔽板５４５が近接位置に至るようにセンタコア５３５を回転させる。

磁気遮蔽板５４５が退却位置にあるとき、コイル５３１が発生させた磁界の磁力線は、サイドコア５３３、アーチコア５３４及びセンタコア５３５を通過する第１経路Ｐ１を介して、第２ローラ５１３及びベルト５１１を通過する。この結果、強磁性体のベルト５１１及び第２ローラ５１３に渦電流が発生する。渦電流は、それぞれの材料の固有の抵抗に応じたジュール熱を発生させる。かくして、ベルト５１１及び第２ローラ５１３は磁気遮蔽板５４５に妨げられることなく全体的に加熱される。

近接位置にある磁気遮蔽板５４５は、センタコア５３５と第２ローラ５１３との間に存する。したがって、コイル５３１が発生させた磁界の磁力線の第２経路Ｐ２は、センタコア５３５をほとんど通過しない。かくして、センタコア５３５の回転によって、コイル５３１が発生させた磁界中の磁力線の経路が切り換えられる。この結果、磁気遮蔽板５４５が配設されたセンタコア５３５の両端部に対向するベルト５１１及び第２ローラ５１３の発熱量が低減される。

（ベルトユニット）
図８は、ベルトユニット５１０の斜視図である。図２、図３及び図８を用いて、ベルトユニット５１０が説明される。

ベルトユニット５１０の第２ローラ５１３は、弧状の加熱区間に沿うベルト５１１の走行経路を形成する略円柱形状の胴部５１８（図３参照）と、胴部５１８の端面から突出するジャーナル５５２と、胴部５１８とジャーナル５５２とを接続するベアリング５６１（図３参照）と、ベルト５１１の両縁それぞれに沿う一対の円板状のフランジ５１９とを備える。胴部５１８より大径のフランジ５１９は、ベルト５１１の走行の最大の振れ幅を規定する。フランジ５１９によって、ベルト５１１の横位置は、一対のフランジ５１９の間に適切に収められる。胴部５１８は、ベアリング５６１を介して、ジャーナル５５２周りに回転する。胴部５１８を回転させる駆動力は、ベルト５１１を介して、第１ローラ５１２から伝達される。

第２ローラ５１３のジャーナル５５２には、ブラケット５６２が取り付けられる。ブラケット５６２は、ベルトユニット５１０と基準ローラ５２０とを支持する支持枠（図示せず）との接続に用いられる。

図８に示される如く、ベルトユニット５１０は、保持フレーム５５３を備える。保持フレーム５５３は、ブラケット５６２とフランジ５１９との間に配設される支持板５５４と、シートの搬送方向において上流側に配設される入口壁５５５と、入口壁５５５と反対側に配設される出口壁５５６とを含む。ブラケット５６２は、支持板５５４の周縁に形成された切欠部５６３内に差し込まれる。かくして、第２ローラ５１３は、支持板５５４に適切に支持される。

図８に示される如く、テンションローラ５４０は、ジャーナル３２０に取り付けられたベアリング３２１を備える。支持板５５４には、ベアリング３２１を収容するスリット３２２が形成される。スリット３２２の輪郭を規定する支持縁３２３は、ベアリング３２１を支持する。かくして、本実施形態において、保持フレーム５５３は、テンションローラ５４０を支持する支持要素として例示される。

支持板５５４に形成されたスリット３２２は、第２ローラ５１３とテンションローラ５４０とによって規定される走行区間に略平行な第１方向Ｆに延びる。第２ローラ５１３とテンションローラ５４０とによって規定される走行区間において、ベルト５１１は、第２ローラ５１３の胴部５１８と、テンションローラ５４０の胴部３１０との間の共通接線に略一致する。スリット３２２は、第１方向Ｆに沿うテンションローラ５４０の変位を許容する。

図２に示される如く、テンションローラ５４０は、第１ローラ５１２と第２ローラ５１３との間の共通接線Ｔよりも外方にベルト５１１を屈曲させる。したがって、テンションローラ５４０を第１方向Ｆに沿って変位させる力の分力（共通接線Ｔに対して、直交する力成分）によって、ベルト５１１の張力は適切に維持される。かくして、テンションローラ５４０は、ベルト５１１の弛みを適切に除去する。

保持フレーム５５３は、支持板５５４の外面に沿うスライド板３３０を更に備える。略平板状のスライド板３３０の中央には、略台形状の開口部３３１が形成される。開口部３３１からテンションローラ５４０のベアリング３２１が露出する。

スライド板３３０は、開口部３３１の内方に突出する第１爪部３３２を含む。支持板５５４に形成されたスリット３２２に向けて屈曲する第１爪部３３２は、テンションローラ５４０のベアリング３２１の周面に当接する。

支持板５５４には、第１方向Ｆに延びる副スリット３２４が形成される。副スリット３２４は、支持板５５４と入口壁５５５との間の角隅部に向けて延びる。スライド板３３０は、第２爪部３３３を含む。スライド板３３０の周縁から延出する第２爪部３３３は、副スリット３２４に向けて屈曲し、支持板５５４と係合する。

保持フレーム５５３は、コイルバネ３４０を更に備える。コイルバネ３４０は、スライド板３３０の周縁に係合される第１端部３４１と支持板５５４に係合される第２端部３４２とを含む。スライド板３３０の周縁は、コイルバネ３４０の第１端部３４１と係合されるための切欠部３３４を規定する。支持板５５４は、外方に突出する係合爪３４３を含む。係合爪３４３にコイルバネ３４０の第２端部３４２が係合される。コイルバネ３４０は、切欠部３３４と係合爪３４３との間で第１方向Ｆに略平行に伸長される。したがって、コイルバネ３４０は、スライド板３３０を第１方向Ｆに向けて付勢する。

スライド板３３０は、第１爪部３３２を介して、第１方向Ｆに向けて、テンションローラ５４０を付勢する。テンションローラ５４０のジャーナル３２０に取り付けられたベアリング３２１は、支持板５５４に形成されたスリット３２２に案内されて第１方向Ｆに沿って移動する。かくして、第２ローラ５１３とテンションローラ５４０との間のベルトの張設方向に沿う付勢方向に付勢されたテンションローラ５４０は、ベルト５１１の張力に応じて、第１方向Ｆに移動する。加熱区間の終点Ｅ（図２参照）におけるサイドコア５４４とベルト５１１との間の間隔が不必要に変動しないので、ベルト５１１に対する加熱量は、ベルト５１１の張力変動にほとんど影響されない。

本実施形態において、スライド板３３０及びコイルバネ３４０は、第１方向Ｆにテンションローラ５４０を付勢する付勢機構として例示される。代替的に、第１方向Ｆにテンションローラ５４０を付勢することができる他の構造及び／又は要素が付勢機構として用いられてもよい。

本実施形態の定着ユニット５００は、ＩＨコイルユニット５３０を備える。代替的に、ベルト５１１及び／又は第２ローラ５１３を加熱することができる他の加熱機構がＩＨコイルユニット５３０に代えて用いられてもよい。

本実施形態において、張力付加要素としてテンションローラ５４０が用いられている。代替的に、ベルト５１１に適切に張力を付加することができる他の既知の構造或いは要素が張力付加要素として用いられてもよい。

本実施形態において、コイルバネ３４０は、加熱ローラ２１３とテンションローラ５４０との間のベルト５１１の張設方向に沿う第１方向に沿って伸長される。本実施形態において、テンションローラ５４４の変位方向はスリット３２２の延出方向によって規定されるので、代替的に、第１方向と異なる方向にコイルバネ３４４が伸長されてもよい。

本発明は、カラープリンタ、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置、これらの機能を併せ持つ複合機などの各種の画像形成装置に適用可能である。

１・・・・・画像形成装置
６４・・・・駆動機構
２６０・・・磁性要素
３１０・・・胴部
３２０・・・ジャーナル
３２２・・・スリット
３３０・・・スライド板（付勢機構）
３４０・・・コイルバネ（付勢機構）
５００・・・定着ユニット
５１１・・・ベルト
５１３・・・第２ローラ（加熱ローラ）
５３０・・・ＩＨコイルユニット（加熱機構）
５３１・・・コイル
５３２・・・コイル面
５３３・・・サイドコア
５３４・・・アーチコア
５３５・・・センタコア
５４０・・・テンションローラ（張力付加要素）
５５３・・・保持フレーム（支持要素）
５５４・・・支持板
Ｅ・・・・・終点
Ｆ・・・・・第１方向（付勢方向）
Ｓ・・・・・始点

Claims (6)

1. 弧状の加熱区間を規定する加熱機構と、
   前記加熱区間に沿う周面を含む加熱ローラと、
   前記周面に沿って前記加熱ローラに巻回されるベルトと、
   該ベルトに張力を与える張力付加要素と、
   前記加熱ローラと前記張力付加要素との間の前記ベルトの張設方向に沿う付勢方向に前記張力付加要素を付勢する付勢機構と、を備えることを特徴とする定着ユニット。
2. 前記張力付加要素を支持する支持要素を更に備え、
   前記張力付加要素は、前記ベルトと当接する胴部と該胴部から延出するジャーナルとを備えるテンションローラを含み、
   前記支持要素は、前記ジャーナルを前記付勢方向に案内するためのスリットが形成された支持板を含むことを特徴とする請求項１に記載の定着ユニット。
3. 前記胴部は、アルミニウムから形成されることを特徴とする請求項２に記載の定着ユニット。
4. 前記ベルトを誘導加熱する前記加熱機構は、
   前記加熱区間に沿うコイル面を形成するコイルと、
   前記コイルから生じた磁界中の磁力線の経路を規定する磁性要素と、を含み、
   前記磁性要素は、前記加熱区間の始点及び終点を規定する一対のサイドコアと、
   前記加熱区間の途中部に配設されるセンタコアと、
   前記一対のサイドコアそれぞれと前記センタコアとの間で延びる一対のアーチコアと、を含み、
   前記センタコアは、前記加熱ローラへ向かう前記磁力線の前記経路を遮断する遮断領域を含むことを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の定着ユニット。
5. 前記加熱機構は、前記センタコアを回転させる駆動機構を含むことを特徴とする請求項４記載の定着ユニット。
6. 請求項１乃至５いずれか１項に記載の定着ユニットを備える画像形成装置。

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