JP5618882B2 - 定着ユニット及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

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ー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、加熱ローラーと、加熱ローラーに圧接される加圧ローラーとを含む。トナー画像を担持したシートが加熱ローラーと加圧ローラー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ーとを備える。シートがベルトと加圧ローラー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ーに加えて、ベルトに巻回される加熱ローラーと、加圧ローラーと協働してベルトを挟む定着ローラーとを備える。ベルトは、加熱ローラー及び定着ローラーに巻回される。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ーを備える。テンションローラーによって、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ーを誘導加熱する加熱機構を備える。テンションローラーは、加熱ローラーと定着ローラー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

加熱ローラーと定着ローラー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ーは、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、テンションローラーは、加熱ローラーの回転中心軸と定着ローラー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、テンションローラーは加熱ローラーの回転中心軸と定着ローラーの回転中心軸とを結ぶ直線に向けて変位する。

加熱ローラーの回転中心軸と定着ローラーの回転中心軸とを結ぶ直線に対するテンションローラーの離接は、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ー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。

上記目的を達成するために本発明の定着ユニットは、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ーと、前記周面に沿って前記加熱ローラー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、前記加熱ローラー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、前記張力付加要素を支持する支持要素と、を備え、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該ジャーナルを回転可能に支持するベアリングと前記付勢機構によって付勢されるとともに前記ベアリングを収納するホルダーとを備えるテンションローラーを含み、前記支持要素は、前記付勢方向に延在するスリットが形成された支持板を含み、前記ベアリングの外周面が前記スリットの内縁に当接することにより、前記ベアリングが前記付勢方向に摺動可能に支持されることを特徴としている。

上記発明によれば、加熱ローラーとテンションローラー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ーは、ベルトの張力に応じて、ベルトの張設方向に移動する。従って、加熱機構とベルトとの間の間隔が変動しないので、ベルトに対する加熱量は、ベルトの張力変動にほとんど影響されない。また、テンションローを回転可能に支持するベアリングは支持板のスリットに移動可能に支持されるために、ベルトとテンションローラーとの間のガタつきが軽減され、加熱機構とベルトとの間の間隔が安定する。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ーコアの概略的な断面図である。 図４に示されるセンターコア用の駆動機構の概略的なブロック図である。 図４に示されるセンター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平面図である。

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１は、タンデム型のカラープリンターである。尚、本実施形態に係る原理は、プリンター、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、筐体２の右側面部に配設される。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、給紙ローラー１７及び捌きローラー対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である。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ー２０及び捌きローラー対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、レジストローラー対２２の手前で合流する。レジストローラー対２２に到達したシートは、レジストローラー対２２によって一時的に停止される。レジストローラー対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、レジストローラー対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においてシートの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ー対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と、レーザー走査ユニット３４とを備える。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。レーザー走査ユニット３４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、各画像形成ユニット２６〜２９の感光体ドラム３２の周面にレーザービームを出射する。

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。レーザー走査ユニット３４からのレーザービームは、帯電部３３から見て感光体ドラム３２の回転方向下流側の感光体ドラム３２の周面に照射される。各画像形成ユニット２６〜２９は、レーザービームの照射位置から見て感光体ドラム３２の回転方向下流側において感光体ドラム３２の周面に対向して配設された現像部３５を更に備える。現像部３５は、レーザー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、現像部３５から見て感光体ドラム３２の回転方向下流側において感光体ドラム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、駆動モーター（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の各現像装置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をそれぞれ含む二成分現像剤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ー（駆動ローラー）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ー（従動ローラー）３９と、後ローラー３８と前ローラー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つの転写ローラー４１を更に含む。転写ローラー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ー対４３が適切な位置に配置される。また、中間転写部３０の上流に配設されるレジストローラー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シートに定着される。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ー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ローラー５１２及び第２ローラー５１３を備える。本実施形態において、第２ローラー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ーとして例示される。

定着ユニット５００の下流には、搬送ローラー対４９が配設される。筐体２内には、二次転写部２３から搬送ローラー対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、基準ローラー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。基準ローラー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。

搬送ローラー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ー対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及び基準ローラー５２０に加えて、ベルト５１１及び第２ローラー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ローラー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、断面視で略半円筒形状の曲面部２３０を含む。曲面部２３０は、第２ローラー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ローラー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ローラー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ローラー５１３の周面に沿って巻回されたベルト５１１及び第２ローラー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ーコア５３５と、一対のサイドコア５３３それぞれとセンターコア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。センターコア５３５は、第２ローラー５１３に対して、略平行に配設される。センターコア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、センターコア５３５の周面に近接する。センターコア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及びセンターコア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、センターコア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、センターコア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、センターコア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、センターコア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、センターコア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。

センターコア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、センターコア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ーコア５３５の周面領域は、第２ローラー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、センターコア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、センターコア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、センターコア５３５を回転させる。センターコア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を遮蔽（抑制）するかどうかを選択することができる。

駆動機構６４は、例えば、ステッピングモーター６６と、ステッピングモーター６６の回転を減速する減速機６８とを備える。減速機６８にセンターコア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ー６６は、減速機６８及びギア５４９を介して、センターコア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、センターコア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ー７４とを備える。

センターコア５３５の回転角は、例えば、ステッピングモーター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ー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、入力ドライバー６４２、出力ドライバー６４３及び半導体メモリ６４４を備える。フォトインタラプター７４からの検出信号は、入力ドライバー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、現在のセンターコア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、出力ドライバー６４３を通じて、ステッピングモーター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ー６６が作動する。なお、ステッピングモーター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ー７４に検出されてもよい。

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

ベルトユニット５１０は、第１ローラー５１２と、ＩＨコイルユニット５３０と第１ローラー５１２との間に配設される第２ローラー５１３と、第１ローラー５１２及び第２ローラー５１３を巻回するベルト５１１とを含む。基準ローラー５２０は、第１ローラー５１２と協働して、ベルト５１１を挟む。基準ローラー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ローラー５１３は、例えば、外径３０ｍｍの円筒状に形成される。第２ローラー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ローラー５１２は、例えば、円柱状に形成される。第１ローラー５１２は、ステンレス鋼からなる外径４５ｍｍの芯金ローラーと、芯金ローラー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。基準ローラー５２０は、例えば、外径５０ｍｍの円柱状に形成される。基準ローラー５２０は、ステンレス鋼からなる芯金ローラー、芯金ローラー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。基準ローラー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ー５４０を更に備える。テンションローラー５４０は、第２ローラー５１３から第１ローラー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）。テンションローラー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の温度を測定する温度センサー６２を備える。プラットフォーム２００に取り付けられた温度センサー６２は、好ましくは、誘導加熱による発熱量がもっとも大きい部分に対向して配置される。尚、温度センサーに代えて、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ローラー５１３の内部に温度センサー６２又はサーモスタットが配置されてもよい。温度センサー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ローラー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ローラー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によるセンターコア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ーコア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ーコア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及びセンターコア５３５を通過する第１経路Ｐ１を介して、第２ローラー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ローラー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ローラー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。

小さいサイズのシートを定着処理する場合、センターコア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。近接位置にある磁気遮蔽板５４５は、センターコア５３５と第２ローラー５１３との間に存する。したがって、図７（ａ）に示す第１の磁力の経路Ｐ１は、磁気遮蔽板５４５によって妨げられることで、磁力線の強度が大幅に小さくなる。この結果、小さなサイズのシートに対する定着処理では、磁気遮蔽板５４５が配設されたセンターコア５３５の両端部に対向するベルト５１１及び第２ローラー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の平面図である。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ローラー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（図３参照）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（図３参照）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ローラー５１２から伝達される。

第２ローラー５１３のジャーナル５５２には、ブラケット５６２（図３参照）が取り付けられる。ブラケット５６２は、ベルトユニット５１０と基準ローラー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、支持板５５４を備える。第２ローラー５１３は、支持板５５４に適切に支持される。テンションローラー５４０は、ジャーナル３２０を回転可能に支持するベアリング３２１を備える。ベアリング３２１は、滑り軸受け、またはジャーナル３２０に対してボールを介装させた転がり軸受けからなる。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を移動可能に支持する。かくして、本実施形態において、支持板５５４は、テンションローラー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ローラー５１３とテンションローラー５４０とによって規定されるベルト５１１の走行区間（図２参照）に略平行な第１方向Ｆに延びる。第２ローラー５１３とテンションローラー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ローラー５１３の胴部５１８と、テンションローラー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ー５４０の変位を許容する。

図２に示される如く、テンションローラー５４０は、第１ローラー５１２と第２ローラー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、テンションローラー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、テンションローラー５４０は、ベルト５１１の弛みを適切に除去する。

図８に示される如く、ベアリング３２１はホルダー３２６に収納される。略矩形状のホルダー３２６は、スリット３２２の支持縁３２３に沿うように延びる。ホルダー３２６の周縁とスリット３２２の突片３２４にはコイルバネ３４０が係合する。コイルバネ３４０は、ホルダー３２６の周縁とスリット３２２の突片３２４との間で第１方向Ｆに略平行に伸長する圧縮バネである。したがって、コイルバネ３４０は、ホルダー３２６を第１方向Ｆに向けて付勢する。

ホルダー３２６の中央には、一対の開口部３２７が形成される。一対の開口部３２７からベアリング３２１の外周面の一部が露出する。ベアリング３２１の外周面はスリット３２２の支持縁３２３に移動可能に支持される。

コイルバネ３４０は、第１方向Ｆに向けて、ホルダー３２６と共にテンションローラー５４０を付勢する。テンションローラー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ローラー５１３とテンションローラー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ー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）における加熱機構とベルト５１１との間の間隔が変動しないので、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。

ベアリング３２１の外周面はスリット３２２の支持縁３２３に移動可能に支持されるために、ベルト５１１とテンションローラー５４０との間のガタつきが軽減され、加熱機構とベルト５１１との間の間隔が安定する。

本発明は、カラープリンター、プリンター、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（張力付加要素）
３２１・・・ベアリング（張力付加要素）
３２２・・・スリット（支持要素）
３２６・・・ホルダー（張力付加要素）
３４０・・・コイルバネ（付勢機構）
５００・・・定着ユニット
５１１・・・ベルト
５１３・・・第２ローラー（加熱ローラー）
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・・・センターコア
５４０・・・テンションローラー（張力付加要素）
５５４・・・支持板（支持要素）
Ｅ・・・・・終点
Ｆ・・・・・第１方向（付勢方向）
Ｓ・・・・・始点

Claims (2)

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ーと、
   前記周面に沿って前記加熱ローラー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、
   前記加熱ローラー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、
   前記張力付加要素を支持する支持要素と、を備え、
   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該ジャーナルを回転可能に支持するベアリングと前記付勢機構によって付勢されるとともに前記ベアリングを収納するとともに前記ベアリングの外周面の一部が露出する開口部を有するホルダーとを備えるテンションローラーを含み、
   前記支持要素は、前記付勢方向に延在するスリットが形成された支持板を含み、前記ベアリングの外周面が前記スリットの内縁に当接することにより、前記ベアリングが前記付勢方向に摺動可能に支持され、
   前記開口部は前記スリットの内縁に対向することを特徴とする定着ユニット。
2. 請求項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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