JP5238736B2 - 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記録媒体を、定着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のための磁界を発生させる装置を配置する構成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の技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。詳しくは、コイルの周囲にて磁路を形成するフェライト製のセンタコアを備えており、このセンタコアが回転することで、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するか磁界を遮断することで誘導加熱を抑制するかを選択でき、非通紙域と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。

このセンタコアは、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いる。つまり、この細長い単体で構成させる場合には、センタコアを高精度で製造しなければ回転の振れが大きくなって、センタコアとヒートローラとの均一なギャップを得られず、ヒートローラの回転軸線方向で発熱ムラが生ずる。一方、センタコアを切削して製造すると製造コストの低廉化を図れず、型を用いた成型では寸法精度が出難い。そのため、センタコアを複数のコア本体に分割してシャフトに配置することが考えられる（例えば、特許文献２参照）。

特開２００９−３７２６４号公報 特開２００６−１７１２７３号公報

しかしながら、上記従来の技術では、センタコアの組立性向上の点では依然として課題が残されている。
なぜならば、センタコアを複数のコア本体で構成する場合には、各コア本体の製造上の寸法バラツキ、具体的には、粉体を押し固めて焼成する際の収縮率（径方向及び軸線方向）がコア本体毎に異なるからである。

より詳しくは、この径方向の収縮率の違いから内外径の異なるコア本体が存在し、特に、内径の大きなコア本体はシャフトに対するガタが大きく、固定が困難であるばかりか、仮にコア本体の内径をシャフトの一点で接触して固定させた場合には、シャフトに対するコア本体の振れが大きくなってしまう。
しかも、これら内径の異なるコア本体をシャフトに単に並べると、この振れの大きさの他、振れの方向も定まらず、ヒートローラの均一な発熱を実現できない。

この場合にシャフトとコア本体とを接着させると、治具による位置固定の時間や接着材の固化の時間が必要になり、センタコアの組立性が悪くなる。また、当該時間が経過するまではセンタコアを使用できず、作業時間も長期になる。
そこで、本発明の目的は、上記課題を解消し、センタコアの組立性向上を図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である。

上記目的を達成するための第１の発明は、記録媒体に画像を定着するための定着装置であって、加熱部材の外面に沿って配置され、この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、この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コア部とを具備し、コア部は、搬送される記録媒体の幅方向に交差する方向に分割して配置され、磁路を形成するべく磁性材料で構成されるとともに、その内周面に記録媒体の幅方向に沿って延びるコア側平坦面を有した断面Ｄ字形状の複数のコア本体と、その外周面に複数のコア本体を配置させるとともに、この外周面に記録媒体の幅方向に沿って延びる軸側平坦面を有した断面Ｄ字形状のシャフトと、これら軸側平坦面とコア側平坦面との平行を保つべくこれら軸側平坦面とコア側平坦面との間に配置されており、シャフトの外周面に対してコア本体の内周面を支持する弾性部材とを備える。

本発明はシャフトの軸心と各コア本体の軸心とを一致させる点に着目したものである。
そして、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）を採用する。コア部を個々のコア本体に分割して構成すれば、各コア本体は加工精度や寸法精度を出し易い簡易な形状で済む。

また、本発明によれば、断面Ｄ字形状の各コア本体の内周面にはコア側平坦面が、断面Ｄ字形状のシャフトの外周面には軸側平坦面がそれぞれ形成され、弾性部材がコア側平坦面と軸側平坦面との間に配置されており、この弾性部材が、コア側平坦面と軸側平坦面との平行を保持しつつ、シャフトの径方向外側に向けてコア本体を付勢している。よって、分割された各コア本体の軸心をシャフトの軸心に一致可能になる。このように、コア本体をシャフトに機械的に組み付け可能になれば、従来の如く接着剤が不要になり、コア部の組立性が向上する。

さらに、各コア本体やシャフトを断面Ｄ字形状にすれば、形状が複雑にならないので、製造し易い。
第２の発明は、第１の発明の構成において、弾性部材は、金属製或いは耐熱性を有した樹脂製のばね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、弾性部材がばね性を有した金属で構成させれば、高い強度の弾性部材が得られ、また、樹脂の構造に比して製造し易い。一方、ばね性を有した耐熱性樹脂で構成させれば、金属の構造に比して加熱によるロスが避けられる。

第３の発明は、第１や第２の発明の構成において、コア部の外周面に沿って設けられ、コイルで発生した磁界内で磁気を遮蔽可能な遮蔽部材をさらに具備し、コア部は、その外周面が断面円形状に形成され、搬送される記録媒体の幅方向に延びた軸線周りに回転可能に構成さ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、分割された各コア本体の軸心をシャフトの軸心に一致可能になれば、シャフトに対するコア本体の振れ精度が向上する。この結果、コア部の回転が安定してこの軸線方向の発熱ムラを防止でき、均一な発熱が実施可能になり、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。

さらに、シャフトと各コア本体とを同心にして各コア本体の内径のバラツキを無くしても、各コア本体の外径のバラツキは存在する。しかし、コア部や遮蔽部材の各性能、並びにコア部の外側に位置する加熱部材などとの物理的な干渉については、この外径のバラツキのみを考慮して設計すれば済むため、各コア本体の内外径双方のバラツキを考慮して設計する場合に比して定着装置を容易に製造できる。

第４の発明は、第３の発明の構成において、遮蔽部材が磁気の遮蔽を行わない場合に、加熱部材からコア側平坦面までの距離が加熱部材から軸側平坦面までの距離よりも大きくな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、最大の記録媒体サイズの搬送時に、加熱部材からコア側平坦面までの距離が加熱部材から軸側平坦面までの距離よりも大きくなるため、遮蔽部材の無い各コア本体の外周面が弾性部材で付勢されて加熱部材に対して揃い易くなる。よって、上記軸線方向の発熱ムラをより一層防止できる。

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記録媒体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、加熱部材の発熱性能を確保して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、接着剤を用いることなく、分割された各コア本体の軸心をシャフトの軸心に一致させるため、コア部の組立性を向上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。 センタコア周辺の構成を詳細に示す平面図である。 センタコアの平面図及び断面図である。 センタコアの回転に伴う動作例を示す図である。 センタコアの構造例を示す図である。 センタコアの他の構造例を示す図である。 センタコア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記録媒体の一例としての用紙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。また、以下の実施形態では、記録媒体は用紙に限らず、用紙以外の記録媒体（ＯＨＰシートなど）であっても実施可能である。

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、給紙カセット５に収容していない用紙を装置本体２へ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、画像形成装置１と接続されたＰＣ等の上位装置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後述の二次転写部２３に搬送する第１の搬送路９が配設されており、装置本体２の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二次転写部２３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、二次転写部２３で画像が転写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及び捌きローラ対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及び捌きローラ対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対２２の手前で合流しており、レジストローラ対２２に到達し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対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重畳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の感光体ドラム３２の回転方向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感光体ドラム３２の回転方向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の感光体ドラム３２の回転方向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、各現像装置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を含む二成分現像剤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の感光体ドラム３２の回転方向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つの一次転写ローラ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の一次転写ローラ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二次転写部２３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対４３と、二次転写部２３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対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）及び離型層（例えば、ＰＦＡ）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）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（加熱部材）４６が設けられており、この円筒形のヒートローラ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４７，４７が設けられており、二次転写部２３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対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対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。

本実施例の定着ユニット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。加圧ローラ４４は、例えば金属製（例えば、ＳＵＳ）の芯金上に厚み２〜５ｍｍ程度のＳｉゴム層を形成し、さらにその表層に離型層（例えばＦＰＡ）を積層して直径５０ｍｍ程度のローラとしている。定着ローラ４５は、例えば金属製（例えば、ＳＵＳ）の芯金上に厚み５〜１０ｍｍ程度のシリコンゴムスポンジ層を積層して直径４５ｍｍ程度のローラとしている。

また、ヒートローラ４６は、芯金が例えば直径３０ｍｍ程度、厚み０．２〜１．０ｍｍ程度の磁性金属（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、図示しない軸の回転駆動に伴って回転する。
さらに、加熱ベルト４８は、その基材の厚みが例えば３５μｍ（１μｍ＝１×１０^−６ｍ）の強磁性材料（例えばＮｉ電鋳基材）であり、その表層に厚み２００〜５００μｍ程度の薄膜の弾性層（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）が形成されており、その発熱温度を例えば１５０〜２００℃の範囲に調整される。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。

上記のように定着ローラ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と加圧ローラ４４との間にはフラットニップが形成される。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。
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（コア部）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、コイルボビン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。コイルボビン５３は、ヒートローラ４６の外面に沿う半円筒形状に成形されている。なお、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く、また、コイル５２のコイルボビン５３への固定は、例えばシリコン系接着剤を用いて行う。

〔アーチコア、サイドコア〕
図２でみてセンタコア５８はＩＨコイルユニット５０の中央に位置し、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が配置された領域よりも長い。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が配置された領域の外側を覆っている。

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（図３）。本実施形態では、アーチコア５４の幅は１０ｍｍ程度としている。また、アーチコア５４の配置密度は、高ければ高いほど磁界の誘導性能がよいが、ある程度密度を減らしても性能の低下は少ないので、充分な性能を発揮できる範囲で高いコストパフォーマンスが得られるように配置密度を設定することが好ましい。また、軸方向の加熱ベルト４８の温度分布を調整する場合、アーチコア５４の配置密度を調整することで対応することが可能である。本実施形態では、例えばアーチコア５４の配置密度を全体で１／２〜１／３程度とし、誘導加熱コイル５２の長手方向の両端部での配置密度を中央付近よりも高めに設定することで、ヒートローラ４６の長手方向の端部領域での温度低下の改善も行っている。

また、サイドコア５６は、１つが３０〜６０ｍｍ程度の長さであり、複数のサイドコア５６がヒートローラ４６の長手方向に間隔をあけずに連続して配置されている。サイドコア５６を配置する範囲の全長は誘導加熱コイル５２が配置された領域の長さに対応している。このようにサイドコア５６を連続的に複数配置することで、アーチコア５４の配置による温度分布の振れ幅を均す効果がある。なお、各コア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（温度分布）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。
なお、図２の例では、ヒートローラ４６の内側にサーミスタ及びサーモスタット６２が設置されている。サーミスタ等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されている。また、より実用的には、加熱ベルト４８に対して非接触タイプのセンサをコイルユニット５０の下方に配置して、このベルト４８の外面温度を検出することもできる。

〔コア部〕
図２，３に示されたセンタコア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（外径約１８ｍｍ）。センタコア５８は、その中央には軸方向に例えば非磁性金属（ＳＵＳ等）や耐熱性樹脂（ＰＰＳ、ＰＥＴ、ＬＣＰ等）のシャフト５９が挿通され、ヒートローラ４６と略同様に、用紙の最大通紙幅１３インチ（約３４０ｍｍ程度）に対応するだけの長さを有している。

〔遮蔽部材〕
また、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のセンタコア５８への貼り付けは、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誘導加熱コイル５２からの磁束を遮蔽する。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。

〔センタコアの詳細〕
図３は、センタコア５８の周辺の平面図である。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。
ＩＨコイルユニット５０には例えばステッピングモータ６６が装備されており、シャフト５９はこのモータ６６からの動力により回転する。このためシャフト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にステッピングモータ６６の出力ギヤ６６ａが噛み合わされている。ステッピングモータ６６を駆動すると、その動力によってシャフト５９が回転し、センタコア５８を長手方向の軸線回りに回転させることができる。

このとき、センタコア５８の回転角度（基準位置からの回転変位量）を検出するため、シャフト５９の一端部にインデックス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。インデックス７２の位置はセンタコア５８の回転角度に関する基準位置に設定され、基準位置でフォトインタラプタ７４にインデックス７２が反応（例えば遮光）する。

センタコア５８の回転角度は、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、ステッピングモータ６６にはそのための図示しない制御部が付属する。この制御部は、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はセンタコア５８の基準位置を検出することができる。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度（基準位置を０度としたときの角度）の情報を読み出し、その目標とする回転角度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。なお、各種の用紙サイズに応じたセンタコア５８の回転角度の調整についてはさらに後述する。

図３に示される例では、上記の遮蔽部材（図２の参照符号６０）として３種類の第１遮蔽部材６０ａ、第２遮蔽部材６０ｂ及び第３遮蔽部材６０ｃがセンタコア５８の軸方向（長手方向）に分割して配置されている。これら第１〜第３遮蔽部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃは、それぞれセンタコア５８の軸方向でみた配置と長さが異なるとともに、センタコア５８の周方向でみた長さ（センタコア５８を被覆する幅）も異なっている。以下、この点について説明する。なお、第１〜第３遮蔽部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃは上記のように分割して設けるのではなく、一体として設けることも可能である。

図４は、センタコア５８に対する第１〜第３遮蔽部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃの軸方向の配置とそれぞれの長さ、及び周方向の幅を示す図である。
図４（Ａ）に示されているように、３種類の遮蔽部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃは、センタコア５８の軸方向で用紙の幅方向中央に関して対称に設けられており、このうち第１遮蔽部材６０ａがセンタコア５８の両端部に配置され、そこから中央に向かって順に第２遮蔽部材６０ｂ、第３遮蔽部材６０ｃが並べられている。このとき、最も内側（中央寄り）に位置する第３遮蔽部材６０ｃは、最小の用紙サイズに対応した通紙域Ｗ１の外側に設けられている。また、第２遮蔽部材６０ｂは、中間の用紙サイズに対応した通紙域Ｗ２の外側に設けられており、そして、これより１サイズ大きい通紙域Ｗ３の外側に第１遮蔽部材６０ａが設けられている。このような配置であれば、例えば最大の用紙サイズを１３インチ（３４０ｍｍ）として、これより小さい用紙サイズをＡ３（２９７ｍｍ）、Ａ４縦（２１０ｍｍ）、Ａ５縦（１４９ｍｍ）の３種類とし、合計４種類の用紙サイズに対応することができる。各遮蔽部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃの軸方向の長さＷＰ１，ＷＰ２，ＷＰ３は、それぞれ対応する用紙サイズに合わせて設定されている。

なお、本実施形態では、各遮蔽部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃの境界位置は、実際には各通紙域Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３に対して、１０±５ｍｍ程度まで内側に食い込む（進入する）ように設定している。このように、各遮蔽部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃを各通紙域Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３に対して食い込み気味に設定するのは、通常、非通紙域の温度が通紙域内の温度よりは高めになるため、非通紙域からの伝熱も考慮すると、上記程度まで各遮蔽部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃを各通紙域に食い込ませておくことにより、境界付近での温度分布のバランスをとりやすくすることができる。

〔遮蔽部材の周方向の幅〕
図４（Ｂ），（Ｇ）：上記のように４種類の用紙サイズに対応する場合、第１遮蔽部材６０ａの周方向でみた幅は、センタコア５８の中心角Ａ１で２４０度に設定されている。
図４（Ｃ），（Ｆ）：また第２遮蔽部材６０ｂの周方向でみた幅は、中心角Ａ２で１６０度に設定されている。
図４（Ｄ），（Ｅ）：そして第３遮蔽部材６０ｃの周方向でみた幅は、中心角Ａ３で８０度に設定されている。

図５は、センタコア５８の回転に伴う動作例を示す図である。なお、図５では説明の都合上、ボビン５３の図示を省略する。また、第１遮蔽部材６０ａを例に挙げているが、その他の第２及び第３遮蔽部材６０ｂ，６０ｃについても同様である。
図５（Ａ）：センタコア５８の回転に伴い、両端部の第１遮蔽部材６０ａ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ヒートローラ４６や加熱ベルト４８の加熱が行われる。

図５（Ｂ）：第１遮蔽部材６０ａを遮蔽位置に切り替えた場合、センタコア５８の両端部の位置（通紙域の外側）では磁気経路上に第１遮蔽部材６０ａが位置するため、そこで磁界の透過が部分的に抑制される。これにより、非通紙域では発熱量が抑えられ、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。

ここで、本実施例のセンタコア５８は、搬送される用紙の幅方向、つまり、上述したセンタコア５８の回転軸線に交差する方向に分割して構成されている。
詳しくは、センタコア５８は、例えば計８個のコア本体５８ａ〜５８ｄがシャフト５９に配置され、センタコア５８の断面図である図６に示される如く、センタコア５８の幅方向中央に関してセンタコア５８の軸方向で対称に設けられている。

より具体的には、シャフト５９は、回転軸線方向に沿って延びた中実丸棒で形成されており、その回転軸線沿って外周面に軸線方向長さの等しい４種類のコア本体５８ａ〜５８ｄや図示しないキャップを配置させ、その両端がコイルボビン５３に回転自在に支持される。
まず、本実施例のコア本体５８ａは１本のシャフト５９に計２個配置され、大きいサイズの用紙に対応した位置、つまり、上述した第１遮蔽部材６０ａに対応してそれぞれ配置されている。

次に、本実施例のコア本体５８ｂは１本のシャフト５９に計２個配置され、上述したコア本体５８ａの位置よりも小さいサイズの用紙に対応した位置、つまり、上述の第２遮蔽部材６０ｂに対応してそれぞれ配置される。
続いて、本実施例のコア本体５８ｃは１本のシャフト５９に計２個配置されており、上述したコア本体５８ｂの位置よりも小さいサイズの用紙に対応した位置、つまり、上述の第３遮蔽部材６０ｃに対応し、さらに、本実施例のコア本体５８ｄは１本のシャフト５９に計２個配置されており、上述したコア本体５８ｃの位置よりも小さいサイズの用紙に対応した位置、つまり、遮蔽部材６０を備えない位置にそれぞれ配置される。

なお、これら４種類のコア本体５８ａ〜５８ｄは、遮蔽部材６０の設置範囲がセンタコア５８の中心角で約２４０度に設定され、さらに、その軸線方向の両端部分には図示しない凹部や凸部が、センタコア５８の周方向でみて例えば９０度ずつ分割して形成されており、隣り合うコア本体５８ｂ，５８ｃ，５８ｄ、或いはコア本体５８ａの場合には上記キャップに連結可能に構成されている。

また、このキャップは１本のシャフト５９に計２個配置され、シャフト５９の両端に設けられる。そして、当該キャップには、コア本体５８ａの上記凹部に係合する凸部や、シャフト５９の端部に形成されたＤカット部に係合する凹部が形成されている。
そして、これらキャップがシャフト５９に固定されると、コア本体５８ａ等のシャフト５９からの脱落を防止できる。これにより、図４に示されるように、第１遮蔽部材６０ａを有したコア本体５８ａがシャフト５９の外周面の両端側にそれぞれ配置され、そこから中央に向かって順に、第２遮蔽部材６０ｂを有したコア本体５８ｂ、第３遮蔽部材６０ｃを有したコア本体５８ｃ、遮蔽部材６０を有しないコア本体５８ｄがそれぞれ配置される。

このように、計８個のコア本体５８ａ〜５８ｄがシャフト５９に配置されてセンタコア５８を構成しているが、本実施例では、これらコア本体５８ａ〜５８ｄの内周面とシャフト５９の外周面との間には耐熱性樹脂（例えばＰＰＳ）の板ばね（弾性部材）９２が設けられている。
具体的には、本実施例のシャフト５９は、図６に示される如くその外周面が断面Ｄ字形状で構成されており、センタコア５８の回転軸線に沿って延びる軸側平坦面８９を有し、この軸側平坦面８９の周方向両端が断面円形の円形外周面８９ｓに連なっている。

一方、コア本体５８ａを例に挙げると、コア本体５８ａの内周面側には断面Ｄ字形状の空間が形成されている。換言すれば、コア本体５８ａはセンタコア５８の回転軸線に沿って延びるコア側平坦面８８を有し、コア側平坦面８８は、コア本体５８ａの厚みを内径側に向けて部分的に増やして形成される。このコア側平坦面８８の周方向両端は円形内周面８８ｓに連なり、当該円形内周面８８ｓの部分は均等な厚みで形成される（図６）。そして、これら軸側平坦面８９とコア側平坦面８８とが対峙している。

上記板ばね９２は略くさび型で形成され、その全長がコア本体５８ａの軸線方向長さよりもやや短い長さで構成されており、１個のコア本体５８ａに対して１個の板ばね９２が、軸側平坦面８９とコア側平坦面８８との間に配置される。なお、コア本体５８ｂ，５８ｃについてもコア本体５８ａと同様にコア側平坦面８８や円形内周面８８ｓが形成され、略くさび型の板ばね９２がそれぞれ配置されている。

本実施例によるセンタコア５８の組立は、シャフト５９のいずれかの端部に上記キャップを設けておき、シャフト５９の軸側平坦面８９とコア本体５８ａのコア側平坦面８８とを対峙させた状態で、コア本体５８ａをシャフト５９に挿入する。
次いで、これら軸側平坦面８９とコア側平坦面８８との間に、板ばね９２を挿入すると、軸側平坦面８９とコア側平坦面８８との平行が保たれたまま、軸側平坦面８９が板ばね９２の付勢力によってコア側平坦面８８から離間する方向に移動する。これに伴い、コア本体５８ａの円形内周面８８ｓのうち、シャフト５９の中心を通ってコア側平坦面８８に直交する直線に相当する部分がシャフト５９の円形外周面８９ｓで最も強く押圧されるため、コア本体５８ａはその径方向外側に向けて押圧される。

コア本体５８ｂ，５８ｃ，５８ｄについても同様に、軸側平坦面８９との間に板ばね９２を挿入する。そして、計８個のコア本体５８ａ〜５８ｄをシャフト５９の外側に順次嵌合させると、各コア本体５８ａ〜５８ｄはその径方向外側に向けてそれぞれ押圧される。これにより、図２のセンタコア５８の配置の時のコア本体５８ａ〜５８ｄの外周面と加熱ベルト４８やヒートローラ４６の間の距離が従来の方法と比較してより一定になる。

続いて、コア本体５８ａ〜５８ｄ同士を凹凸の嵌め合わせによって連結した後、上記キャップをシャフト５９の他端に嵌合させ、コア本体５８ａの上記凹部やシャフト５９のＤカット部と上記キャップの凸部や凹部との嵌め合わせによって連結する。そして、遮蔽部材６０をコア本体５８ａ，５８ｂ，５８ｃの外周に配置する。

ここで、本実施例の遮蔽部材６０は、センタコア５８の外周面のうちコア側平坦面８８を挟んで板ばね９２とは反対側の面に設けられている（図２）。
具体的には、センタコア５８が図２に示される状態から１８０°回転し、磁気の遮蔽を行わない退避位置で考えると、遮蔽部材６０は、加熱ベルト４８からコア側平坦面８８までの距離が加熱ベルト４８から軸側平坦面８９までの距離よりも大きくなる位置に設けられる。

つまり、図６の姿勢で云えば、遮蔽部材６０はセンタコア５８の上方に配置されている。なお、図２の姿勢で云えば、遮蔽部材６０は、加熱ベルト４８からコア側平坦面８８までの距離が加熱ベルト４８から軸側平坦面８９までの距離よりも小さくなる位置にて、コイル５２で発生した磁界内で磁束を遮蔽するべくセンタコア５８の外周面に沿って設けられることになる。

ところで、上述の略くさび型の板ばね９２に替えて波型の板ばね９６を用いても良い。
詳しくは、図７，８に示された例もまた、上記実施例と同様に、分割したセンタコア５８では軸側平坦面８９とコア側平坦面８８との平行が保持され、シャフト５９に対して支持されている。しかし、図７の実施例では、波型状の板ばね（弾性部材）９６が用いられており、分割したセンタコア５８のそれぞれをシャフト５９に配置する毎に、板ばね９６を軸側平坦面８９とコア側平坦面８８との間に挿入する。

一方、図８の実施例では、センタコア５８の回転軸線方向に沿って長く形成された１個の板ばね９６が用いられており、センタコア５８の総てをシャフト５９に配置した後に、板ばね９６を軸側平坦面８９とコア側平坦面８８との間に挿入する。若しくは、板ばね９６を軸側平坦面８９に載置しておき、その外側に計８個のコア本体５８ａ〜５８ｄを順次嵌合させる。

そして、これら図７，８の板ばね９６も、軸側平坦面８９とコア側平坦面８８との平行を保持するため、分割したセンタコア５８はその径方向外側に向けてそれぞれ押し広げられる。
なお、上記各実施例では樹脂製のばねで説明しているが、金属製のばねであっても良い。

以上のように、各実施例によれば、コイル５２で発生させた磁界により加熱ベルト４８やヒートローラ４６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）を採用する。回転するセンタコア５８を個々のコア本体５８ａ〜５８ｄに分割して構成すれば、各コア本体５８ａ〜５８ｄは加工精度や寸法精度を出し易い簡易な形状で済む。

また、断面Ｄ字形状の各コア本体５８ａ〜５８ｄの内周面にはコア側平坦面８８や円形内周面８８ｓが、断面Ｄ字形状のシャフト５９の外周面には軸側平坦面８９や円形外周面８９ｓがそれぞれ形成され、板ばね９２（９６）がコア側平坦面８８と軸側平坦面８９との間に配置されており、この板ばね９２（９６）が、コア側平坦面８８と軸側平坦面８９との平行を保持しつつ、シャフト５９の軸心に対してシャフト５９の径方向外側に向けてコア本体５８ａ〜５８ｄを付勢している。よって、分割された各コア本体５８ａ〜５８ｄの軸心をシャフト５９の軸心に一致可能になる。

このように、コア本体５８ａ〜５８ｄをシャフト５９に機械的に組み付け可能になれば、従来と異なり接着剤が不要になってその乾燥に要する期間分（例えば３日〜７日）短縮され、センタコア５８の組立性が向上する。
さらに、各コア本体５８ａ〜５８ｄやシャフト５９を断面Ｄ字形状にすれば、形状が複雑にならないので、製造し易い。

さらに、板ばね９２（９６）がばね性を有した金属で構成させれば、高い強度の弾性部材が得られ、また、樹脂で構成する場合に比して製造し易い。一方、ばね性を有した耐熱性樹脂で構成させれば、金属の構造に比して加熱によるロスが避けられる。

ここで、シャフト５９と各コア本体５８ａ〜５８ｄとを同心にして各コア本体５８ａ〜５８ｄの内径のバラツキを無くしても、各コア本体５８ａ〜５８ｄの外径のバラツキは存在する。しかし、センタコア５８や遮蔽部材６０の各性能、並びにセンタコア５８の外側に位置する加熱ベルト４８などとの物理的な干渉については、この外径のバラツキのみを考慮して設計すれば済むため、各コア本体５８ａ〜５８ｄの内外径双方のバラツキを考慮して設計する場合に比して定着ユニット１４を容易に製造できる。

また、分割された各コア本体５８ａ〜５８ｄの軸心とシャフト５９の軸心との一致によって、シャフト５９に対するコア本体５８ａ〜５８ｄの振れ精度が向上し、最大の用紙サイズの搬送時に、加熱ベルト４８からコア側平坦面８８までの距離が加熱ベルト４８から軸側平坦面８９までの距離よりも大きくなるため、遮蔽部材６０の無い各コア本体５８ａ〜５８ｄの外周面が板ばね９２（９６）で付勢されて加熱ベルト４８に対して揃い易くなる。よって、センタコア５８の軸線方向の加熱ベルト４８やヒートローラ４６の発熱ムラをより一層防止でき、均一な発熱が実施可能になり、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。

また、加熱ベルト４８等の発熱性能を確保して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、コア部の構成は回転するセンタコア或いは固定のセンタコアのいずれでも良く、適宜に変形可能である。

さらに、上記実施例では、ヒートローラ４６を用いて説明しているものの、定着ローラ４５に加熱ベルト４８を巻いてヒートローラ４６を省略してもよく、本発明の加熱部材にはヒートローラの他、定着ローラも該当する。
また、本実施例では画像形成装置としてプリンタに具現化した例を示している。しかし、本発明の画像形成装置は、複合機、複写機やファクシミリ等にも当然に適用可能である。

そして、これらいずれの場合にも上記と同様に、コア部の組立性向上を達成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）
４６ ヒートローラ（加熱部材）
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）
５８ センタコア（コア部）
５８ａ〜５８ｄ コア本体
５９ シャフト
６０ 遮蔽部材
８８ コア側平坦面
８９ 軸側平坦面
９２，９６ ばね（弾性部材）

Claims (5)

1. 記録媒体に画像を定着するための定着装置であって、
   加熱部材の外面に沿って配置され、この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、
   この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コア部とを具備し、
   前記コア部は、
   前記搬送される記録媒体の幅方向に交差する方向に分割して配置され、前記磁路を形成するべく磁性材料で構成されるとともに、その内周面に前記記録媒体の幅方向に沿って延びるコア側平坦面を有した断面Ｄ字形状の複数のコア本体と、
   その外周面に前記複数のコア本体を配置させるとともに、この外周面に前記記録媒体の幅方向に沿って延びる軸側平坦面を有した断面Ｄ字形状のシャフトと、
   これら軸側平坦面とコア側平坦面との平行を保つべくこれら軸側平坦面とコア側平坦面との間に配置されており、前記シャフトの外周面に対して前記コア本体の内周面を支持する弾性部材と
   を備える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、
   前記弾性部材は、金属製或いは耐熱性を有した樹脂製のばね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、
   前記コア部の外周面に沿って設けられ、前記コイルで発生した磁界内で磁気を遮蔽可能な遮蔽部材をさらに具備し、
   前記コア部は、その外周面が断面円形状に形成され、搬送される前記記録媒体の幅方向に延びた軸線周りに回転可能に構成さ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、
   前記遮蔽部材が前記磁気の遮蔽を行わない場合に、前記加熱部材から前記コア側平坦面までの距離が前記加熱部材から前記軸側平坦面までの距離よりも大きくな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前記記録媒体に定着させることを特徴とする画像形成装置。

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