JP5232707B2 - 定着装置及びこれを搭載した画像形成装置 - Google Patents

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装置及びこれを搭載し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、定着装置でのウォームアップタイム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。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、定着装置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を有した技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第０５／０３８５３５号パンフレット

ところで、上述した従来の技術では、コイルの周囲にて磁路を形成するセンタコアを備えており、このコアが回転すると、コイルで発生させた磁界によりヒートローラを誘導加熱でき、非通紙域及び通紙域におけるヒートローラの発熱量に差を設けることができる。
しかしながら、当該技術ではセンタコアの軸線方向における発熱ムラを防止できないとの問題がある。

なぜならば、上記発熱量の設定値はセンタコアとヒートローラとのギャップの大きさに基づいて決められているが、このギャップはセンタコアの寸法精度によって大きく変化するのである。より詳しくは、センタコアは、最大用紙領域で磁路を形成するべく、その回転軸線に沿って細長い形状で構成されており、高精度で製造しなければ回転の振れが大きくなって、センタコアの全域にわたって均一なギャップを保持できないからである。

また、当該コアが例えばフェライトを用いた焼結製品である場合には、反りが生じ易いため、特に顕著になる。
この場合に、コアの外面を切削することも考えられるが、これでは製造コストの低廉化を図れないとの新たな問題が生ずる。
そこで、本発明の目的は、上記課題を解消し、センタコアの外面を切削することなく、その軸線方向における発熱ムラを防止可能な定着装置及びこれを搭載した画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するための第１の発明は、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装置であって、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べく磁性材料で構成された第１のコアと、コイルによる磁界の発生方向でみて第１のコアと加熱部材との間に介挿して設けられており、前記第１のコアとともに磁路を形成するべく磁性材料で構成された円筒状の第２のコアと、第２のコアの外面に沿って設けられ、コイルの発生させる磁界内で磁気を遮蔽するべく非磁性金属で構成された遮蔽部材と、第２のコアの回転に伴い、遮蔽部材が磁気を遮蔽する遮蔽位置と、磁気の通過を許容する退避位置とに切り替える磁気遮蔽量調整手段とを具備し、第２のコアは、その回転軸線をなすシャフトと、シャフトと一体的に回転する一方、その回転軸線方向に分割して配置され、その外面に遮蔽部材を有した複数のコア本体と、遮蔽部材及び総てのコア本体の外面を圧着状態で覆う絶縁部材とを備える。

第１の発明によれば、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（外包ＩＨ）を採用し、第１のコアは、コイルの発生させる磁界を導く磁路を形成するためにコイルの周囲に配置されている。また、磁気遮蔽量調整手段が第２のコアを回転させて遮蔽部材を退避位置に移動させると、コイルの発生させる磁界が第１のコア、第２のコアに導か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、磁気遮蔽量調整手段が第２のコアを回転させて遮蔽部材を遮蔽位置に移動させると、磁路内の磁気抵抗が増大して磁界強度が低下し、加熱部材の発熱量を低減させる。

ここで、本発明の第２のコアは、コア本体が回転軸線をなすシャフトに一体的に構成されるが、その回転軸線に交差する方向に分割して配置されている。これは、第２のコアの反りを鑑みたものである。また、このコア本体の外面には遮蔽部材が形成され、絶縁部材は、これら総てのコア本体及び遮蔽部材の外面を圧着状態で覆っている。よって、分割されたコア本体同士の外径は揃い易くなり、この軸線方向の発熱のムラを防止でき、均一な発熱が実施可能になる。この結果、製造コストの低廉化の他、ウォームアップタイムの削減及び省エネルギー化に寄与する。

第２の発明は、第１の発明の構成において、コア本体は、フェライト製であることを特徴とする。
第２の発明によれば、第１の発明の作用に加えてさらに、フェライト製のコア本体は焼結製品であり、この焼結時の収縮が特に大きくなるが、上記構成によれば反りによる問題も確実に解消できる。

第３の発明は、第１や第２の発明の構成において、シャフトと各コア本体との間には、弾性層が設けられていることを特徴とする。
第３の発明によれば、第１や第２の発明の作用に加えてさらに、シャフトと各コア本体との間に弾性層を設ければ、仮にこれらシャフトと各コア本体とが異なる材質で構成されていても、加熱部材の輻射熱による熱膨張の差を吸収可能になり、この点も回転軸線方向の発熱のムラ防止に寄与する。

第４の発明は、第３の発明の構成において、弾性層は、回転軸線方向に向けて注入した接着剤で構成されていることを特徴とする。
第４の発明によれば、第３の発明の作用に加えてさらに、接着剤を回転軸線方向に向けて注入すれば弾性層を構成できるため、第２のコアを容易に製造できる。

第５の発明は、第１から第４の定着装置を搭載し、これを用いて画像形成部で形成されたトナー画像を用紙に定着させる画像形成装置であることを特徴とする。
第５の発明によれば、第１から第４の発明の作用に加えてさらに、加熱部材の均一な発熱が実施できるので、良好なトナー画像が形成される結果、画像形成装置の信頼性が向上する。

本発明によれば、絶縁部材が分割された第２のコアの外面を圧着状態で覆うため、その軸線方向における発熱ムラを防止できる定着装置及びこれを搭載した画像形成装置を提供することができる。

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。 センタコアの断面図及び側面図である。 遮蔽部材の配置を一例として示した図である。 回転機構の説明図、及びその動作を示す部分断面図である。 センタコアの回転に伴う動作例を示す図である。 定着ユニットの他の構造例を示す図である。 定着ユニットのさらに他の構造例を示す図である。

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（定着装置）１４と、定着処理の行われた用紙を排出トレイ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により排出トレイ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や第２の搬送路１０は、給紙カセット５やスタックトレイ６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（加圧部材）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（加熱部材）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排出トレイ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。

本実施例の定着ユニット１４は、例えば直径５０ｍｍの加圧ローラ４４、例えば直径４５ｍｍの定着ローラ４５、例えば直径３０ｍｍのヒートローラ４６及び例えば３５μｍの厚み（１μｍ＝１×１０^−６ｍ）の加熱ベルト４８を備えている。なお、当該ベルト４８は例えば１５０〜２００℃の範囲に調整される。
上記のように加圧ローラ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。ヒートローラ４６は芯金が磁性金属（例えば、Ｆｅ）であり、その表面には離型層（例えばＰＦＡ）が形成されている。

この他に定着ユニット１４は、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（第１のコア）５４、同じく一対のサイドコア（第１のコア）５６及びセンタコア（第２のコア）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（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ＰＰＳ、ＰＥＴ、ＬＣＰ等の耐熱性樹脂製のボビン（図示していない）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。なお、当該ボビンに対するコイル５２の固定は、例えばシリコン系接着剤を用いて行う。

〔第１のコア〕
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。アーチコア５４及びサイドコア５６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。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いる。

なお、図２の例では、ヒートローラ４６の内側にサーミスタ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、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。
〔第２のコア〕
センタコア５８は、例えば断面円筒形状をなすフェライト製コアである。センタコア５８はヒートローラ４６と略同様に、用紙の最大通紙幅１３インチ（例えば３４０ｍｍ程度）に対応するだけの長さを有している。なお、当該用紙を用いる場合には２０ｋＨｚ以上の交番電流（交番周波数は例えば３０ｋＨｚ）を使用し、可聴領域を避ける。さらに、図２には示されていないが、センタコア５８は回転機構６４に連結されており（図５）、この回転機構６４により長手方向の軸線回りに回転可能となっている。

〔遮蔽部材〕
再び図２に戻り、センタコア５８には、その外面に沿って遮蔽部材６０が取り付けられている。遮蔽部材６０は薄板状をなし、全体的に円弧状に湾曲して形成されている。なお、遮蔽部材６０は例えば図示のようにセンタコア５８の肉厚部分に埋め込んだ状態に設置されていてもよいし、センタコア５８の外面に貼り付けた状態で設置されていていてもよい。遮蔽部材６０の貼り付けは、例えばシリコン系接着剤を用いて行うことができる。

なお、遮蔽部材６０の構成としては、非磁性かつ良導電部材が好ましく、例えば無酸素銅などが用いられる。遮蔽部材６０はその面に垂直な磁界が貫通することによる誘導電流で逆磁界を発生させ、錯交磁束（垂直な貫通磁界）をキャンセルすることで遮蔽する。また、良導電性部材を用いることで誘導電流によ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。導電性を向上するには、例えば（１）なるべく固有抵抗の小さい材料を選定すること、（２）部材の厚みを厚くすること、等の方法が有効である。具体的には、遮蔽部材６０の板厚は０．５ｍｍ以上が好ましく、本実施形態では例えば１ｍｍのものを用いている。

図２に示されるように、遮蔽部材６０が加熱ベルト４８の表面に近接する位置（遮蔽位置）にあると、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。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、遮蔽部材６０が加熱ベルト４８から最も離隔した位置（退避位置）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。

ところで、本実施例のフェライト製のセンタコア５８は、図３に示される如く、その回転軸線に交差する方向に例えば３つに分割されたブロック状のコア本体５８ａ，５８ｂ，５８ｃを有している。
詳しくは、各コア本体５８ａ，５８ｂ，５８ｃは、例えば外径１４〜２０ｍｍ程度の断面円筒形状をなしており、コア本体５８ａとコア本体５８ｂとの端面が突き合わされ、このコア本体５８ｂとコア本体５８ｃとの端面が突き合わされることにより、その回転軸線方向に沿って連なっている。

また、上述した遮蔽部材６０は各コア本体５８ａ，５８ｂ，５８ｃの外面に貼り付けられている。
そして、遮蔽部材６０を含む各コア本体５８ａ，５８ｂ，５８ｃは、ほぼその全長にわたってチューブ状の絶縁部材８５で覆われている。具体的には、本実施例の絶縁部材８５は、例えば上記離型層と同じＰＦＡで構成され、各コア本体５８ａ，５８ｂ，５８ｃや遮蔽部材６０の外面に圧着した状態で配置されている。これにより、各コア本体５８ａ，５８ｂ，５８ｃの外径が揃えられる。なお、絶縁部材８５はＰＦＡの他、シリコンゴム等の耐熱性及び熱収縮性のある材質で構成されていてもよい。

一方、これらコア本体５８ａ，５８ｂ，５８ｃは、非磁性金属（例えばＳＵＳ：ステンレス鋼）のシャフト５９に挿通されており、各コア本体５８ａ，５８ｂ，５８ｃはシャフト５９とともに回転可能に構成されているが、この各コア本体５８ａ，５８ｂ，５８ｃの内面とシャフト５９の外面との間には、弾性層８７が設けられている。

詳しくは、本実施例の弾性層８７は、例えばＬＴＶ（低温加硫シリコン）の接着剤を用い、当該接着剤をコア本体５８ａ（或いはコア本体５８ｃ）の端面からコア本体５８ｂに向けて注入して形成されている。これにより、コア本体５８ａ，５８ｂ，５８ｃの内径側も調整できる。つまり、弾性層８７は、コア本体５８ａ，５８ｂ，５８ｃの公差（例えば±０．２ｍｍ程度）や、コア本体５８ａ，５８ｂ，５８ｃ及びシャフト５９の熱膨張による差も吸収できる。

図４は、遮蔽部材６０の配置を一例として示した図である。なお、説明の都合上、絶縁部材８５の図示などは省略する。図４（Ａ）が上記の遮蔽位置に対応し、図４（Ｂ）が退避位置に対応する。また、図４（Ａ），（Ｂ）は、それぞれセンタコア５８の側面図及び平面図を表したものである。なお、図中、センタコア５８の外面には網点を施している。

上記のように、センタコア５８は用紙の最大通紙幅Ｗ２と略同等か、それよりも長い全長を有している。このとき、遮蔽部材６０はセンタコア５８の長手方向で２つに分割されており、これらが互いに対称の形状となっている。各遮蔽部材６０は、図４（Ｂ）に示されているように平面視で台形状をなしており、センタコア５８の中央に近い位置では、その周方向でみた遮蔽部材６０の長さが最も短く、そこから遮蔽部材６０は、センタコア５８の両側端に向かって次第に周方向の長さが拡張されている。

また、遮蔽部材６０は、通紙方向と直交する最小通紙幅Ｗ１の両外側に設けられており、最小通紙幅Ｗ１の範囲内には僅かしか遮蔽部材６０が設けられていない。そして、遮蔽部材６０は、センタコア５８の両端において、用紙の最大通紙幅Ｗ２よりも僅かに外側にまで達している。なお、最小通紙幅Ｗ１や最大通紙幅Ｗ２は、画像形成装置１で印刷できる最小サイズ又は最大サイズの用紙によって決定される。

上記のように本実施形態では、センタコア５８の回転方向でみて、その外周長に占める遮蔽部材６０の長さの割合はセンタコア５８の軸線方向（長手方向）に異なっている。このとき、センタコア５８の外周長（Ｌ）に占める遮蔽部材６０の長さ（Ｌｃ）の割合を被覆率（＝Ｌｃ／Ｌ）とすると、被覆率はセンタコア５８の内側では小さく、そこから軸線方向の外側（両端）に向かうほど大きくなっている。具体的には、被覆率は最小通紙領域（最小通紙幅Ｗ１の範囲）の近傍で最小となり、逆にセンタコア５８の両端では最大となっている。

用紙サイズ（通紙幅）への対応は、遮蔽部材６０の位置を切り替えて発生磁束を部分的に抑制することで実現される。このとき、用紙サイズ（通紙幅）に応じてセンタコア５８の回転角（回転変位量）を異ならせ、大きい用紙サイズになるほど磁気の遮蔽量を小さくし、逆に小さい用紙サイズになるほど遮蔽量を大きくすることで、ヒートローラ４６や加熱ベルト４８の両端部分が過昇温するのを防止することができる。なお、図４には時計回り方向と反時計回り方向への回転をそれぞれ矢印で示しているが、センタコア５８は一方向にのみ回転するものであってもよい。また、通紙方向は図４に示される方向と反対であってもよい。

〔回転機構〕
次に、センタコア５８を軸線回りに回転させる機構について説明する。図５は、センタコア５８の回転機構６４の構成を示す側面図及びその動作を示す部分的な断面図（Ｂ−Ｂ線に沿う縦断面）である。
図５（Ａ）：回転機構６４は、例えばステッピングモータ６６の回転を減速機構６８によって減速し、駆動軸７０を駆動してセンタコア５８を回転させるものである。減速機構６８には、例えばウォームギアが用いられているが、その他のものであってもよい。また、センタコア５８の回転角（基準位置からの回転変位量）を検出するため、駆動軸７０の端部にスリット付ディスク７２が設けられており、これにフォトインタラプタ７４が組み合わされている。

図５（Ｂ）：上記の駆動軸７０はセンタコア５８の一端部に連結されており、センタコア５８の内部を貫通することなくセンタコア５８を支持している。センタコア５８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することができ、回転機構６４にはそのための制御部（磁気遮蔽量調整手段）８３が付属する。制御部８３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。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が現在のセンタコア５８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回転角の情報を読み出し、その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を通じてステッピングモータ６６に印加され、これを受けてステッピングモータ６６が作動する。

図６は、センタコア５８の回転に伴う動作例を示す図である。以下、それぞれについて説明する。
図６（Ａ）：センタコア５８の回転に伴い、遮蔽部材６０を退避位置に切り替えた場合の動作例を示す。この場合、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６（Ｂ）：遮蔽部材６０を遮蔽位置に切り替えた場合の動作例を示す。この場合、最小通紙領域の外側では磁気経路上に遮蔽部材６０が位置するため、磁界の発生が部分的に抑制される。これにより、最小通紙領域の外側で発熱量が抑えられ、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。また、センタコア５８の回転角を少しずつ変えていくことで、磁界の遮蔽量を調整することができる。例えば、図６（Ｂ）の位置から反時計回り方向にセンタコア５８の回転角を増加していくと、図中の左側では遮蔽が行われなくなって磁界が発生するが、図中の右側では引き続き磁界が遮蔽される。この場合、図６（Ａ）の位置と比較すると全体として発生する磁界強度が低下するので、その分、発熱量を低減することができる。

〔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、センタコア５８を回転させて磁界の遮蔽量を調整することができる。

次に、図８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、センタコア５８を回転させて磁界の遮蔽量を調整することができる。
以上のように、上述した本実施例によれば、コイル５２で発生させた磁界により加熱ベルト４８を誘導加熱してトナー画像の加熱溶融を行う方式（外包ＩＨ）を採用し、アーチコア５４、サイドコア５６は、コイル５２の発生させる磁界を導く磁路を形成するためにコイル５２の周囲に配置されている。

また、制御部８３がセンタコア５８を回転させて遮蔽部材６０を退避位置に移動させると、コイル５２の発生させる磁界がコア５４，５６、センタコア５８に導かれて加熱ベルト４８に渦電流を発生させ、磁気誘導加熱を行う。一方、制御部８３がセンタコア５８を回転させて遮蔽部材６０を遮蔽位置に移動させると、磁路内の磁気抵抗が増大して磁界強度が低下し、加熱ベルト４８の発熱量を低減させる。

ここで、このセンタコア５８は、フェライト製のコア本体５８ａ，５８ｂ，５８ｃが回転軸線をなすＳＵＳ製のシャフト５９に一体的に構成されるが、その回転軸線に交差する方向に例えば３分割して配置されている。これは、センタコア５８の反りを鑑みたものである。より詳しくは、フェライトの如く焼結される材料である場合に、回転軸線方向に長く形成させてしまうと、反りが生じ易くなり、回転の振れが大きくなるし、この軸線方向の発熱にもムラが生じてウォームアップタイムの削減や省エネルギー化を果たせないからである。なお、上記反りを切削することも考えられるが、これでは製造コストの低廉化を図れない。

そして、このコア本体５８ａ，５８ｂ，５８ｃの外面には遮蔽部材６０が形成され、ＰＦＡの絶縁部材８５は、これら総てのコア本体５８ａ，５８ｂ，５８ｃ及び遮蔽部材６０の外面を圧着状態で覆っている。よって、分割されたコア本体５８ａ，５８ｂ，５８ｃ同士の外径は揃い易くなり、この軸線方向の発熱のムラを防止でき、均一な発熱が実施可能になる。この結果、製造コストの低廉化に加え、ウォームアップタイムの削減及び省エネルギー化に寄与する。

また、シャフト５９と各コア本体５８ａ，５８ｂ，５８ｃとの間に弾性層８７を設ければ、仮にこれらシャフト５９と各コア本体５８ａ，５８ｂ，５８ｃとが異なる材質で構成されていても、加熱ベルト４８の輻射熱による熱膨張の差を吸収可能になり、この点も回転軸線方向の発熱のムラ防止に寄与する。
さらに、接着剤を回転軸線方向に向けて注入すれば弾性層８７を構成できるため、センタコア５８を容易に製造できる。

さらにまた、加熱ベルト４８の均一な発熱が実施できるので、良好なトナー画像が形成される結果、画像形成装置１の信頼性が向上する。
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。例えば、センタコア５８の断面形状は円筒に限らず、円柱や多角形状であってもよい。また、遮蔽部材６０の平面視での形状は台形に限らず、三角形状であってもよい。

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。
そして、これらいずれの場合にも上記と同様に、センタコア５８の外面を切削することなく、その軸線方向における発熱ムラを防止できるとの効果を奏する。

１ プリンタ（画像形成装置）
７ 画像形成部
１４ 定着ユニット（定着装置）
４４ 加圧ローラ（加圧部材）
４８ 加熱ベルト（加熱部材）
５０ ＩＨコイルユニット
５２ 誘導加熱コイル（コイル）
５４ アーチコア（第１のコア）
５６ サイドコア（第１のコア）
５８ センタコア（第２のコア）
５８ａ，５８ｂ，５８ｃ コア本体
５９ シャフト
６０ 遮蔽部材
８３ 制御部（磁気遮蔽量調整手段）
８５ 絶縁部材
８７ 弾性層

Claims (5)

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装置であって、
   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べく磁性材料で構成された第１のコアと、
   前記コイルによる磁界の発生方向でみて前記第１のコアと前記加熱部材との間に介挿して設けられており、前記第１のコアとともに磁路を形成するべく磁性材料で構成された円筒状の第２のコアと、
   前記第２のコアの外面に沿って設けられ、前記コイルの発生させる磁界内で磁気を遮蔽するべく非磁性金属で構成された遮蔽部材と、
   前記第２のコアの回転に伴い、前記遮蔽部材が磁気を遮蔽する遮蔽位置と、磁気の通過を許容する退避位置とに切り替える磁気遮蔽量調整手段とを具備し、
   前記第２のコアは、その回転軸線をなすシャフトと、前記シャフトと一体的に回転する一方、その回転軸線方向に分割して配置され、その外面に前記遮蔽部材を有した複数のコア本体と、前記遮蔽部材及び総ての前記コア本体の外面を圧着状態で覆う絶縁部材とを備えたことを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置であって、
   前記コア本体は、フェライト製であることを特徴とする定着装置。
3. 請求項１又は２に記載の定着装置であって、
   前記シャフトと前記各コア本体との間には、弾性層が設けられていることを特徴とする定着装置。
4. 請求項３に記載の定着装置であって、
   前記弾性層は、前記回転軸線方向に向けて注入した接着剤で構成されていることを特徴とする定着装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の定着装置を画像形成装置に搭載し、これを用いて画像形成部で形成されたトナー画像を用紙に定着させることを特徴とする画像形成装置。

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