JP5980056B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、シート上に形成された未定着トナー画像を加熱及び加圧して定着させる定着装置及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。

電子写真方式、静電記録方式、磁気記録方式等によって画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ、或いは、それらの複合機能を有する画像形成装置に搭載される定着装置の加熱手段として電磁（磁気）誘導加熱手段を有する定着装置が採用されている。

従来の画像形成装置において、シート上に形成された未定着のトナー画像を加熱する加熱手段としては、一般に熱ローラ方式の装置が汎用されている。この装置は、互いに圧接回転している定着ローラと加圧ローラとの圧接部である定着ニップ部で未定着のトナー画像を担持したシートを挟持搬送しながら熱と圧力を加える。これにより、トナー画像をシートに溶融定着させる。定着ローラは一般にハロゲンランプを用いて加熱されている。

このような加熱手段において、定着ローラを加熱するための他の手段として励磁コイルによる磁界で定着ローラ内面に設けた誘導発熱体に渦電流を発生させてジュール熱により発熱させる電磁誘導加熱手段が提案されている。

電磁誘導加熱手段を採用した場合は、熱発生源をトナーのごく近くに置くことが出来る。これにより、従来のハロゲンランプを用いた熱ローラ方式と比較して、加熱手段の起動時に定着ローラ表面の温度が定着に適当な温度になるまでに要する時間が短く出来るという特徴がある。また熱発生源からトナーヘの熱伝達経路が短く単純であるため熱効率が良いという特徴もある。

しかしながら、電磁誘導加熱手段においては、小サイズのシートを連続して画像定着して多量に加熱処理したときに、シートの非通過領域にも昇温が発生する。即ち、定着ローラ表面のシートが接触する領域（シート通過領域）では該シートに熱が伝わりながら搬送されて行く。これに対してシートが接触しない領域（シート非通過領域）では熱を付与するものがないので熱が蓄積され、シート通過領域とシート非通過領域とで大きな温度差が生じてしまう。

通常、シート通過領域は、所定の定着温度に維持されるためシート非通過領域が過度に昇温してしまうという問題がある。

このようにシート非通過領域に過度の昇温が生じると、磁束発生手段を構成している励磁コイルの表皮効果等による発熱や、磁性体コアのヒステリシス損による自己発熱とあいまって、励磁コイルの巻線被覆に高い耐熱性を有する樹脂が必要になる。また、磁性体コアが固有のキュリー温度を超えて磁性を失うといった問題が発生する。尚、キュリー温度とは、磁性体コアが磁性を失う境界となる温度のことである。

これを防止するために、特許文献１では、電磁誘導発熱層を有する定着ローラと、磁束を発生させる励磁コイルとのギャップ部に磁気遮蔽板を出し入れすることにより定着ローラの温度を調節する。即ち、過昇温時に磁気遮蔽板をギャップ部に挿入することで定着ローラへの磁束の到達を遮断し、定着ローラの発熱を抑制する。

一方、通常時には，磁気遮蔽板がギャップ部の外側に移動して定着ローラが発熱する。磁気遮蔽板には、高透磁率で且つ、高電気抵抗のもの（例えば、フェライト）を使用する。高電気抵抗のものを使用することで電流値が小さくなり、磁気遮蔽板自体の発熱が抑えられる。

特開２００６−２６７１８０号公報

特許文献１に示されたように、定着ローラの温度調節手段として可動式の磁気遮蔽板を有する構成において、磁気遮蔽板が定着ローラと加圧ローラとの定着ニップ部よりもシート搬送方向上流側に配置されている場合、スペースが必要となる。更に、定着ニップ部のシート搬送方向上流側のシート搬送路のスペースが小さくなってしまう。これにより、磁気遮蔽板の形状が制約される。

定着ニップ部に搬送されるシートはカールしている場合が多く、定着ニップ部に確実にシートを搬送するためにシート搬送ガイドが必要になる。しかし、定着ニップ部よりもシート搬送方向上流側に磁気遮蔽板がある場合、シート搬送ガイドを配置することが出来ず、シートが先端から定着ニップ部に入らず、シートの角折れやジャムが発生するといった問題がある。

本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、電磁誘導加熱手段から発生する磁束を遮蔽する磁束遮蔽手段を有する定着装置において、シートを定着部材と加圧部材との定着ニップ部に安定してガイドし得る定着装置を提供する。

前記目的を達成するための本発明に係る定着装置の代表的な構成は、シート上に形成されたトナーを加熱することによりシート上のトナー像を定着する定着装置であって、熱によってシート上のトナー像を定着する定着部と、前記定着部を加熱するように磁束を発生する磁束発生部と、前記定着部と前記磁束発生部との間で前記磁束発生部が発生する磁束を遮蔽する磁束遮蔽部と、前記磁束遮蔽部を支持する支持部と、シート搬送方向と直交するシート幅方向に前記支持部を移動させる移動手段と、前記シート幅方向のシートサイズに基づいて、前記磁束遮蔽部を前記シート幅方向の端部位置に移動させるように前記移動手段を制御する制御手段と、前記支持部に支持され、前記定着部にシートをガイドするシートガイド部材と、を有することを特徴とする。

上記構成によれば、電磁誘導加熱方式の定着装置において、シートを定着部材と加圧部材との定着ニップ部に安定してガイドし、シート上に形成された未定着のトナー画像を確実に定着することが出来る。

本発明に係る定着装置を装備した画像形成装置の構成を示す断面説明図である。 本発明に係る定着装置の構成を示す断面説明図及び制御系の構成を示すブロック図である。 本発明に係る定着装置の構成を示す斜視説明図である。 本発明に係る定着装置の構成を示す断面説明図である。 定着部材の構成を示す断面説明図である。 本発明に係る定着装置の構成を示す模式説明図である。 本発明に係る定着装置の構成を示す模式説明図である。 磁束遮蔽手段とシートガイド部材とが一体的に設けられたスライド部材を移動する移動手段の構成を示す要部斜視説明図である。 磁束遮蔽手段とシートガイド部材とが一体的に設けられたスライド部材を移動する移動手段の制御系の構成を示すブロック図である。 シートのシート搬送方向と直交する方向のサイズ幅に対応して移動手段により磁束遮蔽手段とシートガイド部材とが一体的に設けられたスライド部材を移動する動作を説明するフローチャートである。

図により本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置の一実施形態を具体的に説明する。尚、以下に示す実施形態は本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの本発明はこれら実施形態により限定されるものではない。

＜画像形成装置＞
図１に示す本実施形態の画像形成装置は、電子写真方式を用いたカラー画像形成装置の一例である。

図１において、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋはそれぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナー画像（トナー像）を形成する４つの画像形成ユニットであり、図１の下方から上方に向かって順に配列してある。

各画像形成ユニットＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋは、それぞれ、像担持体となる感光ドラム21Ｙ，21Ｃ，21Ｍ，21Ｋ、帯電手段となる帯電装置22Ｙ，22Ｃ，22Ｍ，22Ｋを有する。更に、現像手段となる現像装置23Ｙ，23Ｃ，23Ｍ，23Ｋ、クリーニング手段となるクリーニング装置24Ｙ，24Ｃ，24Ｍ，24Ｋ等を有している。

尚、説明の都合上、感光ドラム21Ｙ，21Ｃ，21Ｍ，21Ｋを感光ドラム21で代表して説明する場合もある。他の各画像形成ユニットを構成する部品も同様に説明する。

イエローの画像形成ユニットＹの現像装置23Ｙにはイエロートナーが収容されている。シアンの画像形成ユニットＣの現像装置23Ｃにはシアントナーが収容されている。マゼンタの画像形成ユニットＭの現像装置23Ｍにはマゼンタトナーが収容されている。ブラックの画像形成ユニットＫの現像装置23Ｋにはブラックトナーがそれぞれ収容されている。

４色の画像形成ユニットＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋに対応してレーザ露光装置25が設けられている。そして、帯電装置22により表面が一様に帯電された各感光ドラム21にレーザ露光装置25から出射される画像情報に応じたレーザ光により走査露光を行うことにより各感光ドラム21の表面に各色の走査露光画像パターンに対応した静電潜像が形成される。

各感光ドラム21の表面に形成された静電潜像は各色の現像装置23により各色のトナーが供給されてトナー画像として現像される。即ち、イエローの画像形成ユニットＹの感光ドラム21Ｙにはイエロートナー画像が形成される。シアンの画像形成ユニットＣの感光ドラム21Ｃにはシアントナー画像が形成される。マゼンタの画像形成ユニットＭの感光ドラム21Ｍにはマゼンタトナー画像が形成される。ブラックの画像形成ユニットＫの感光ドラム21Ｋにはブラックトナー画像がそれぞれ形成される。

各画像形成ユニットＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋの感光ドラム21上に形成された各色のトナー画像は、各感光ドラム21の回転と同期して略等速度で回転する中間転写ベルト26の外周面上へ所定の位置合わせ状態で順に重畳されて一次転写される。これにより中間転写ベルト26上に未定着のフルカラートナー画像が合成形成される。

中間転写ベルト26は、駆動ローラ27、二次転写ローラ対向ローラ28、テンションローラ29の３本の各ローラにより張架され、駆動ローラ27が回転駆動されることによって回転駆動される。

各画像形成ユニットＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋの感光ドラム21上から中間転写ベルト26上へのトナー画像の一次転写手段としては、中間転写ベルト26の内周面側で各感光ドラム21に対向して設けられた一次転写ローラ30を用いている。一次転写ローラ30に対して図示しないバイアス電源によりトナーと逆極性の一次転写バイアス電圧を印加する。これにより、各画像形成ユニットＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋの感光ドラム21上から中間転写ベルト26に対してトナー画像が一次転写される。各画像形成ユニットＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋにおいて感光ドラム21上から中間転写ベルト26への一次転写後、感光ドラム21上に残留したトナーはクリーニング装置24により掻き取られて除去される。

上記画像形成工程を中間転写ベルト26の回転に同調して、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対して行う。そして、中間転写ベルト26上に各色の一次転写トナー画像を順次重ねて形成していく。尚、単色のみの画像形成（単色モード）時には、上記画像形成工程は、目的の色についてのみ行なわれる。

一方、シートカセット31内に収容されたシートＰは、給送ローラ32により繰り出され、図示しない分離手段により一枚ずつ分離給送される。その後、シートＰはレジストローラ33により所定のタイミングで二次転写ローラ対向ローラ28に巻き掛けられている中間転写ベルト26と、二次転写ローラ34とにより形成された転写ニップ部に搬送される。

中間転写ベルト26の外周面上に形成されたトナー画像は、二次転写ローラ34に図示しないバイアス電源により印加されるトナーと逆極性の転写バイアス電圧により、シートＰ上に一括転写される。画像形成ユニットＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋ、中間転写ベルト26および二次転写ローラ34によってシートＰに未定着トナー画像Ｔ（未定着トナー像）を形成する画像形成手段が構成される。二次転写後に中間転写ベルト26の外周面上に残留したトナーはクリーニング装置35により掻き取られて除去される。

トナー画像が転写されたシートＰは、ベルト搬送部39によって定着装置Ａへ向けて搬送される。シートＰ上（シート上）に二次転写により形成された未定着トナー画像Ｔは、定着装置Ａにより加熱及び加圧されてシートＰ上に溶融混色定着される。そして、フルカラープリントとして、排出パス36を通って排出トレイ37に排出される。

＜定着装置＞
図２を用いて定着装置Ａの構成について説明する。図２は本発明に係る定着装置Ａの構成を示す断面説明図及び制御系の構成を示すブロック図である。

図２において、１はシートＰ上に形成された未定着トナー画像Ｔ面側（未定着トナー画像面側）に配置される定着部材となる金属層を有する無端状の定着ベルトである。２は定着ベルト１に対向して配置され、該定着ベルト１の外周面と当接しつつ回転する加圧部材となる加圧回転体としての加圧ローラである。

３は定着ベルト１と加圧ローラ２との間に押圧力を作用させて定着ニップ部Ｎを形成する圧力付与部材である。圧力付与部材３は金属製のステー４に保持されている。

定着ベルト１に対向して加圧ローラ２と反対側には定着ベルト１に内蔵される金属層を電磁誘導加熱する電磁誘導加熱手段となる励磁コイル38（磁束発生部）が配置されている。尚、電磁誘導加熱とは、定着ベルト１に内蔵される金属層（導電層）の周りに励磁コイル38に印加された高周波により発生する磁界の変化を与えると該金属層（導電層）には磁界の変化に応じた電流が流れ、ジュール熱が発生することで定着ベルト１が加熱される。

また、ステー４の励磁コイル38側には、該励磁コイル38から発生する磁束を遮蔽する磁束遮蔽手段となる磁束遮蔽コア５（磁束遮蔽部、磁束制限部）が設けられている。磁束遮蔽コア５は誘導加熱による定着ベルト１の温度上昇を防止する。

本実施形態の励磁コイル38は、例えば、高周波を電線に通す場合に表皮効果による抵抗増加が少ない高周波特性の良いエナメル撚線からなるリッツ線（Litz wire）を電線として用いている。そして、励磁コイル38を横長の船底状にして定着ベルト１の周面と側面の一部に対向するように巻回し構成される。

そして、励磁コイル38によって発生した磁界が定着ベルト１の金属層（導電層）以外に実質的に漏れないように該励磁コイル38を覆う外側磁性体コア11と、それらを電気絶縁性を有する樹脂によって支持するコイル保持部材13（支持部）を有して構成される。

励磁コイル38は定着ベルト１の外周面の図２の上方側において、該定着ベルト１に所定のギャップ（隙間）を設けて対向させて配置されている。

図３に示すように、本実施形態では、外側磁性体コア11は、コア11ａとコア11ｂとに分割して構成した。他にコア11ａとコア11ｂとに分割せずに一体的に構成することも可能である。図３に示すように、外側磁性体コア11は、定着装置Ａの長手方向に分割して配置する。

定着ベルト１の回転状態において、励磁コイル38には電源となる励磁回路101から２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚの高周波電流が印加される。そして、該励磁コイル38によって発生した交番磁界（時間と共に大きさと方向が変化を繰り返す磁界）により定着ベルト１の金属層（導電層）が誘導発熱する。

図２において、６は例えばサーミスタ等の温度センサであり、定着ベルト１のシートＰの搬送方向と直交する方向（以下、「シート幅方向」という）の中央内面部の位置に該定着ベルト１に当接して配置されている。

温度センサ６はシートＰの通過領域における定着ベルト１の温度を検知し、その検知情報が制御部102にフィードバックされる。制御部102は温度センサ６により検知される定着ベルト１の温度が所定の目標温度（定着温度）に維持されるように励磁回路101から励磁コイル38に入力する電力を制御している。

即ち、温度センサ６により検知される定着ベルト１の温度が所定温度に昇温した場合、励磁コイル38への通電が遮断される。本実施形態では、定着ベルト１の目標温度（定着温度）である１８０℃で一定になるように、温度センサ６の検出値に基づいて制御部102は励磁回路101を制御して高周波電流の周波数を変化させて励磁コイル38に入力する電力を制御して温度調節を行っている。

本実施形態の温度センサ６は、圧力付与部材３に弾性支持部材を介して取り付けられており、定着ベルト１の温度センサ６に対する当接面が波打つ等の位置変動が生じた場合でも、これに追従して良好な接触状態が維持されるように構成されている。

定着ベルト１は、少なくとも画像形成動作時には、制御部102により制御される駆動源となるモータ14によって加圧ローラ２が回転駆動される。これにより、二次転写ローラ対向ローラ28に張架された中間転写ベルト26と二次転写ローラ34との転写ニップ部側から搬送されてくる未定着トナー画像Ｔを担持したシートＰの搬送速度と略同一の周速度で回転駆動される。

本実施形態の場合、定着ベルト１の外周面の回転速度が２００ｍｍ／ｓｅｃで回転し、フルカラーのトナー画像を１分間にＡ４サイズ（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）のシートＰで５０枚、Ａ４ＲサイズのシートＰで３２枚定着することが可能である。Ａ４ＲサイズのシートＰとは、Ａ４サイズのシートＰの長手方向（２９７ｍｍ）をシート幅方向に配置して搬送した場合である。

次に図４を用いて定着装置Ａの定着ベルト１と加圧ローラ２とにより形成される定着ニップ部Ｎの構成について説明する。図４において、10は定着ベルト１の長手方向の左右の移動を規制すると共に、該定着ベルト１の周方向の形状を規制する規制部材となる定着フランジである。

左右の定着フランジ10を貫通して設けられたステー４の両端部４ａと、図示しない装置フレームに設けられたバネ受け部材９ａとの間に加圧バネ９ｂを収縮した状態で配置する。これにより、該加圧バネ９ｂの押圧力によりステー４を図４の下方に押し下げる力を作用させている。これにより、ステー４の下面と加圧ローラ２の上面とが定着ベルト１を挟んで圧設して所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。

次に図２を用いて定着装置Ａによる定着プロセスについて説明する。制御部102により制御される励磁回路101から励磁コイル38に電力供給がなされて定着ベルト１が所定の定着温度に温調される。その状態において、定着ニップ部Ｎにおける定着ベルト１と加圧ローラ２との間に表面に未定着トナー画像Ｔが形成されたシートＰが該未定着トナー画像Ｔ面側を定着ベルト１側に向けてシートガイド部材15，55により案内されて定着ニップ部Ｎに導入される。

シートガイド部材55は、定着ベルト１と加圧ローラ２とにより形成される定着ニップ部Ｎの近傍で、該定着ニップ部Ｎよりもシート搬送方向上流側（図２の右側）に配置される。

シートＰは定着ニップ部Ｎにおいて定着ベルト１の外周面に密着し、該定着ベルト１と、加圧ローラ２とにより挟持されて定着ニップ部Ｎを搬送される。これにより、シートＰ上の未定着トナー画像Ｔに定着ベルト１の熱が付与され、また定着ニップ部Ｎの加圧力を受けて未定着トナー画像ＴがシートＰの表面に熱圧定着される。定着ニップ部Ｎを通ったシートＰは定着ニップ部Ｎの出口部分における定着ベルト１の表面変形によって該定着ベルト１の外周面から分離されて定着装置Ａの外へ搬送される。

＜定着ベルト＞
図５は定着ベルト１の層構成を示す模型説明図である。定着ベルト１は内径直径が２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度の金属層からなる基層１ａを有している。

基層１ａの外周には耐熱性ゴム層からなる弾性層１ｂが設けられている。弾性層１ｂの厚さは１００μｍ〜１０００μｍの範囲内で設定するのが好ましい。本実施形態では、定着ベルト１の熱容量を小さくしてウォーミングアップタイムを短縮し、且つ、カラー画像を定着するときに好適な定着画像を得ることを考慮して、弾性層１ｂの厚さは１０００μｍとされている。更に弾性層１ｂの外周には、フッ素樹脂層からなる表面離型層１ｃが設けられている。表面離型層１ｃは、例えばＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルエーテル共重合体）やＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene；ポリテトラフルオロエチレン）により構成することが出来る。

基層１ａの内面側には、定着ベルト１の内周面と温度センサ６との摺動摩擦を低下させるために、摺動性の高い厚さ１０μｍ〜５０μｍ程度の滑性層１ｄを設けても良い。

尚、定着ベルト１の金属層からなる基層１ａには鉄合金や銅、銀等の金属が適宜選択可能である。

＜加圧ローラ＞
図４に示すように、定着ベルト１との間で定着ニップ部Ｎを形成するための加圧ローラ２は金属製の芯金２ａの外周にゴム層からなる弾性層２ｂが設けられる。更に弾性層２ｂの外周表面には離型層２ｃが設けられる。本実施形態の加圧ローラ２は外径直径が４０ｍｍで構成される。

＜励磁コイル＞
図２を用いて、本実施形態における励磁コイル38の構成について説明する。定着ベルト１と励磁コイル38とは厚さ２ｍｍ程度のモールドにより電気的絶縁状態が保たれる。定着ベルト１と励磁コイル38とは一定距離だけ離間して配置される。定着ベルト１は励磁コイル38により発生した交番磁界により定着ベルト１の基層１ａに設けられる金属層（導電層）が誘導発熱して均一に加熱される。

励磁コイル38には、励磁回路101により２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚの高周波電流が印加される。そして、定着ベルト１の基層１ａに設けられる金属層（導電層）が誘導発熱する。そして、定着ベルト１の目標温度（定着温度）である１８０℃で一定になるように、温度センサ６の検出値に基づいて制御部102は励磁回路101の高周波電流の周波数を変化させる。これにより、励磁コイル38に入力する電力を制御して定着ベルト１の温度が調節される。

励磁コイル38は高温になる定着ベルト１の外部に配置されている。これにより、励磁コイル38の温度が高温になり難く、電気抵抗も上昇せず、励磁コイル38に高周波電流を流してもジュール発熱による損失を軽減することが出来る。また、励磁コイル38を定着ベルト１の外部に配置したことで該定着ベルト１の小径化及び低熱容量化にも寄与しており、省エネルギー性能にも優れる。

＜シートサイズに対応した磁束遮蔽手段＞
前述したように、従来の定着装置において、小サイズのシートＰを連続して多量に加熱処理したとき、シートＰの非通過領域で昇温が発生する。シートＰの非通過領域の昇温に対応して、使用する各シートＰのシートサイズに応じて、定着装置Ａの長手方向（シート搬送方向と直交する方向）の発熱分布を制御する温度制御手段について説明する。

図６及び図７は本実施形態の定着装置Ａの構成を説明する図である。図８は磁束遮蔽部材52とシートガイド部材55とが一体的に設けられたスライド部材51を移動する移動手段の構成を示す要部斜視説明図である。

本実施形態の定着装置Ａに対してシートＰは中央基準で搬送される。図６は最大サイズのシート幅Ｗ１を有するシートＰが定着装置Ａを通過する場合を示す図である。図７は最小サイズのシート幅Ｗ２を有するシートＰが定着装置Ａを通過する場合を示す図である。

定着装置Ａの長手方向に配置された外側磁性体コア11は定着ベルト１の発熱幅に影響を与える。外側磁性体コア11はシートＰの最大サイズのシート幅Ｗ１に対応するように、該外側磁性体コア11の最大幅も最大サイズのシート幅Ｗ１と一致するように配置される。

本実施形態では、使用するシートＰの各サイズに対応して励磁コイル38から発生する磁束を遮蔽する磁束遮蔽手段となる磁束遮蔽部材52が設けられている。磁束遮蔽部材52としては、アルミニウム、銅、銀、金、真鍮等の非磁性金属やその合金でも良いし、高透磁率部材である酸化鉄を主成分とするフェライト（ferrite）やＦｅ−Ｎｉの合金からなるパーマロイ（permalloy）等の材料でも良い。

磁束遮蔽部材52は励磁コイル38と外側磁性体コア11との間、或いは、励磁コイル38と定着ベルト１との間、或いは、定着ベルト１と磁束遮蔽コア５との間にそれぞれ配置することが考えられる。

本実施形態では、図８に示すように、磁束遮蔽部材52として銅板を用い、励磁コイル38と定着ベルト１との間にシート幅方向に移動可能に挿入される。励磁コイル38と定着ベルト１との間に銅板からなる磁束遮蔽部材52を挿入することにより、励磁コイル38と外側磁性体コア11とにより形成した磁束が定着ベルト１の基層１ａに設けられる金属層（導電層）を通過するのを弱める効果がある。これにより該金属層（導電層）の誘導発熱を低減する。

図３及び図８に示すように、定着装置Ａの両端部に設けられたコイル保持部材13には軸受部13ａ，13ｂに回転可能に軸支されたリードネジ部材50が設けられている。リードネジ部材50（リードスクリュー部材）はシート搬送方向と直交する方向に配置され、左右に互いに逆方向の雄ネジ部50ａ，50ｂが形成されている。

リードネジ部材50の雄ネジ部50ａ，50ｂにそれぞれ噛合する雌ネジ部を構成するボス部51ｂを有する一対のスライド部材51がリードネジ部材50に沿って互いに近づく方向、或いは互いに離れる方向に移動可能に設けられている。

そして、図６及び図７に示す制御部103により回転制御される駆動源となるモータ７によりリードネジ部材50を回転駆動する。これにより、一対のスライド部材51がリードネジ部材50に沿ってシート搬送方向と直交する方向に互いに近づく方向、或いは互いに離れる方向に移動する。

図８に示すように、スライド部材51には磁束遮蔽部材52とシートガイド部材55とが支持されており、該磁束遮蔽部材52とシートガイド部材55とはスライド部材51と一体的にシート搬送方向と直交する方向に移動可能に構成されている。

リードネジ部材50とスライド部材51とにより、磁束遮蔽部材52とシートガイド部材55とをシート搬送方向と直交する方向に移動可能な移動手段として構成される。そして、この移動手段により使用されるシートＰのシート搬送方向と直交する方向のサイズ幅に対応して磁束遮蔽部材52とシートガイド部材55とをシート搬送方向と直交する方向に移動する。

磁束遮蔽部材52を定着装置Ａの長手方向に移動させることにより、図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示すように、シートＰのサイズに応じて定着ベルト１の長手方向における発熱分布を制御する。

磁束遮蔽部材52は定着装置Ａの長手方向において定着ベルト１の両端部に配置される。定着ベルト１の両端部に配置される磁束遮蔽部材52のシート搬送方向と直交する方向の幅（以下、「磁束遮蔽部材52の軸方向の幅」という）Ｗ３は以下の通りである。即ち、図６（ａ）に示すように、定着ベルト１の支持側板12と、外側磁性体コア11の長手方向における最も外側の端部との間に配置出来る幅以下とした。

励磁コイル38と外側磁性体コア11とにより形成した磁束が定着ベルト１の基層１ａに設けられる金属層（導電層）を通過する。その磁束を磁束遮蔽部材52により遮蔽する効果を発揮するために磁束遮蔽部材52の軸方向の幅Ｗ３は十分な幅を持つことが必要である。更に、磁束遮蔽部材52の軸方向の幅Ｗ３は定着ベルト１の最大発熱幅が使用されるシートＰの最大サイズのシート幅Ｗ１を低減しない十分な幅を持つ必要がある。更に、磁束遮蔽部材52の軸方向の幅Ｗ３は定着装置Ａの長手方向の幅を拡大することなく配置出来る幅である必要がある。

磁束遮蔽部材52による磁束遮蔽効果を十分に発揮させる。このために、磁束遮蔽部材52の軸方向の幅Ｗ３と、外側磁性体コア11のシート搬送方向と直交する方向の幅（以下、「外側磁性体コア11の軸方向の幅」という）Ｗ４とは以下の数１式の関係となるように設定される。

［数１］
Ｗ３＞Ｗ４

上記の数１式の条件を満たさない場合、即ち、磁束遮蔽部材52の軸方向の幅Ｗ３が外側磁性体コア11の軸方向の幅Ｗ４よりも小さいと、シートＰの幅方向（図６の左右方向）端部での昇温の低減効果が小さくなってしまう。このため、磁束遮蔽部材52の軸方向の幅Ｗ３が外側磁性体コア11の軸方向の幅Ｗ４よりも大きくなるように設定している。

磁束遮蔽部材52は、図６（ａ）に示すように、使用されるシートＰの最大サイズのシート幅Ｗ１の領域外に配置される。このとき、磁束遮蔽部材52は外側磁性体コア11と定着ベルト１とが対面する領域から外れた位置にある。これにより、図６（ｂ）に示すように、定着ベルト１は使用されるシートＰの最大サイズのシート幅Ｗ１（使用可能な最大幅）に対応した発熱分布を確保することが出来る。図６（ａ）に示されるスライド部材51の位置を初期位置（ホームポジション）とする。

次に、図７を用いて、使用されるシートＰの最小サイズのシート幅Ｗ２（使用可能な最小幅）に対する磁束遮蔽部材52による磁束調整方法について説明する。図６（ａ）に示すホームポジションから制御部103によりモータ７を所定方向に回転駆動してリードネジ部材50を所定方向に回転させる。これにより一対のスライド部材51を互いに中央側に近付くように図７（ａ）の矢印Ｅ方向に移動する。

これにより、スライド部材51に設けられた磁束遮蔽部材52も図７（ａ）の矢印Ｅ方向に移動する。そして、図７（ａ）に示すように、外側磁性体コア11と定着ベルト１とが対面する領域に磁束遮蔽部材52が配置される。これにより、励磁コイル38と外側磁性体コア11とにより形成した磁束が定着ベルト１の基層１ａに設けられる金属層（導電層）を通過するのを弱める。これにより定着ベルト１の基層１ａに設けられる金属層（導電層）の誘導発熱を低減する。

図７（ａ）に示すように、定着ベルト１の長手方向の両端部に磁束遮蔽部材52が挿入される。これにより定着ベルト１の基層１ａに設けられる金属層（導電層）を通過する磁束が弱まり、図７（ｂ）に示すように、シートＰの最小サイズのシート幅Ｗ２に対応する発熱分布を形成することが出来る。

＜移動手段＞
次に磁束遮蔽部材52及びシートガイド部材55が一体的に設けられたスライド部材51の移動手段の構成について説明する。

図２及び図８に示すように、磁束遮蔽部材52及びシートガイド部材55は、定着ベルト１と励磁コイル38との間に配置され、定着装置Ａの長手方向に移動可能に設けられたスライド部材51に保持されている。

スライド部材51と一体的に定着装置Ａの長手方向に移動する磁束遮蔽部材52及びシートガイド部材55と、回転する定着ベルト１とが接触しないようにスライド部材51がリードネジ部材50に沿って移動可能に支持されている。

コイル保持部材13にはリードネジ部材50に平行に配置され、一対のスライド部材51の移動範囲に亘ってストッパ部13ｃ，13ｄが設けられている。そして、磁束遮蔽部材52の先端部52ａがコイル保持部材13に設けられたストッパ部13ｃ，13ｄの間に摺動自在に挟まれつつ当接摺動することでスライド部材51が安定した姿勢でリードネジ部材50に沿って移動可能に支持されている。これにより、磁束遮蔽部材52が定着ベルト１に接触することを防止することが出来る。

本実施形態では、図６及び図７に示すように、磁束遮蔽部材52及びシートガイド部材55を保持したスライド部材51はシートＰが通過する中央基準に対して定着装置Ａの長手方向の両端部に対称的に配置されている。

図３に示すように、リードネジ部材50は、一方端側と他方端側にそれぞれ右ネジと左ネジからなる雄ネジ部50ａ，50ｂが設けられている。リードネジ部材50はコイル保持部材13の長手方向に並行に設けられている。

リードネジ部材50の一方側と他方側の軸端部50ｃ，50ｄは、コイル保持部材13の長手方向の両端部に設けられた軸受部13ａ，13ｂに回転自由に軸支されている。尚、軸受部13ａ，13ｂに耐久性を有する軸受部材を設けても良い。

磁束遮蔽部材52及びシートガイド部材55を一対のスライド部材51によりそれぞれ保持する。スライド部材51は、モータ７により回転駆動されるリードネジ部材50の雄ネジ部50ａ，50ｂにそれぞれ噛合するボス部51ｂを介してリードネジ部材50に沿ってシートＰが通過する中央基準線に対して対称的に移動する。

例えば、リードネジ部材50が図３に示す矢印Ｇ方向に回転すると、一対のスライド部材51は図３に示す矢印Ｅ方向に移動する。一方、リードネジ部材50が図３に示す矢印Ｈ方向に回転すると、一対のスライド部材51は図３に示す矢印Ｆ方向に移動する。

図８に示すように、リードネジ部材50の雄ネジ部50ａ，50ｂには、それぞれスライド部材51に設けられた円筒形状部51ｃ，51ｄが外嵌されている。そして、該円筒形状部51ｃ，51ｄの内周面に突出して設けられたボス部51ｂを雄ネジ部50ａ，50ｂに係合して噛合させている。

本実施形態では、リードネジ部材50の雄ネジ部50ａ，50ｂに外嵌する円筒形状部51ｃ，51ｄの内周面に突出して設けられたボス部51ｂは、雄ネジ部50ａ，50ｂとの接触面積を減らすために３点で摺動自在に接触する構成とした。他にボス部51ｂが３点以上で雄ネジ部50ａ，50ｂに摺動自在に接触する構成としても良い。

また本実施形態では、磁束遮蔽部材52及びシートガイド部材55の定着装置Ａの長手方向への移動手段として、スライド部材51とリードネジ部材50を用いた。他に、磁束遮蔽部材52をシートＰが通過する中央基準線に対して対称的に移動する構成であれば、ワイヤーやラックギア等を用いた移動手段であっても良い。

＜磁束遮蔽部材の移動＞
次に使用されるシートＰの最大サイズのシート幅Ｗ１から最小サイズのシート幅Ｗ２までのシートＰの搬送領域に対する磁束遮蔽部材52及びシートガイド部材55の移動動作について説明する。

図６（ａ）及び図７（ａ）に示すように、スライド部材51を移動する動作の制御手段として制御部103が設けられている。制御部103はリードネジ部材50を所定方向に回転駆動させるモータ７を回転駆動する。更に、スライド部材51の位置検出手段としてのホームポジションセンサ８が設けられる。そして、ホームポジションセンサ８の検知信号に基づいて制御部103はモータ７の動作を制御する。

本実施形態のホームポジションセンサ８はフォトイタラプタにより構成されている。そして、スライド部材51に設けたフラグ部51ａによりフォトイタラプタの光路を透光／遮光することで、ホームポジションセンサ８のＯＮ／ＯＦＦを行う。

モータ７からリードネジ部材50に駆動伝達する際のギア列の歯面間の遊びによるバックラッシュ（Backlash）等の駆動のばらつきを考慮して、ホームポジションセンサ８でフラグ部51ａのエッジを検出し、スライド部材51の位置制御をおこなう。

図９は磁束遮蔽部材52とシートガイド部材55とが一体的に設けられたスライド部材51を移動する移動手段の制御系の構成を示すブロック図である。図10はシートＰのシート搬送方向と直交する方向のサイズ幅に対応して移動手段により磁束遮蔽部材52とシートガイド部材55とが一体的に設けられたスライド部材51を移動する動作を説明するフローチャートである。

図９に示すように、制御部103は、画像形成装置に設置されている操作部やコンピュータ内のシートサイズ入力部16により入力されたシートＰのサイズ信号を読み取り、ホームポジションセンサ８の検知信号に基づいてモータ７を制御している。

図10を用いて、図７（ａ）に示すように使用されるシートＰが最小サイズのシート幅Ｗ２である場合のスライド部材51の移動動作について説明する。先ず、図10のステップＳ１において、プリントジョブが開始すると、ステップＳ２において、図９に示すシートサイズ入力部16から入力された使用されるシートＰのサイズ信号を読み取る。

そして、ステップＳ３において、制御部103は、読み取ったシートＰのサイズ信号に合わせて図６（ａ）に示す初期位置からスライド部材51を所定の距離だけ移動するためにモータ７へ入力するパルス数Ｃ１を演算して決定する。

次にステップＳ４〜Ｓ８において、制御部103は、ホームポジションセンサ８の検知信号を読み取る。そして、該ホームポジションセンサ８のＯＮ／ＯＦＦ状態に応じて、モータ７とホームポジションセンサ８を用いて、スライド部材51を図６（ａ）に示す初期位置に戻す。

先ず、ステップＳ４において、ホームポジションセンサ８の検知信号がＯＦＦ状態であると、スライド部材51は図６（ａ）に示す初期位置に戻っておらず、シート搬送方向と直交する方向の中央側に寄っていると判断する。このため、ステップＳ５に進んでモータ７を回転駆動してスライド部材51を図６（ａ）の矢印Ｆ方向に移動させる。

そして、ステップＳ６において、スライド部材51に設けたフラグ部51ａがホームポジションセンサ８の検知位置を通過して該ホームポジションセンサ８の検知信号がＯＦＦからＯＮに変わった後はステップＳ７に進んでモータ７に所定のパルス数Ｄ１を入力する。これにより、スライド部材51は図６（ａ）に示す距離Ｘ０だけ移動した位置でスライド部材51の移動動作が終了し、ステップＳ８において、スライド部材51が図６（ａ）に示す初期位置に設定される。

一方、前記ステップＳ４において、ホームポジションセンサ８の検知信号がＯＮ状態であると、ステップＳ９に進んで、モータ７を回転駆動してスライド部材51を図７（ａ）の矢印Ｅ方向に移動する。

そして、前記ステップＳ４において、ホームポジションセンサ８の検知信号がＯＮからＯＦＦに変わったことを認識すると、ステップＳ５に進んでモータ７を逆回転させてスライド部材51を図７（ａ）の矢印Ｆ方向に移動させる。

その後、ステップＳ６において、スライド部材51に設けたフラグ部51ａがホームポジションセンサ８の検知位置を通過して該ホームポジションセンサ８の検知信号がＯＦＦからＯＮに変わった後はステップＳ７に進んでモータ７に所定のパルス数Ｄ１を入力する。これにより、スライド部材51は図６（ａ）に示す距離Ｘ０だけ移動した位置でスライド部材51の移動動作が終了し、ステップＳ８において、スライド部材51が図６（ａ）に示す初期位置に設定される。

次に、ステップＳ10において、モータ７を回転駆動してスライド部材51を図７（ａ）の矢印Ｅ方向に移動する。そして、ステップＳ11において、スライド部材51に設けたフラグ部51ａがホームポジションセンサ８の検知位置を通過する。そして、該ホームポジションセンサ８の検知信号がＯＮからＯＦＦに変わった後はステップＳ12に進んでモータ７に所定のパルス数Ｃ１を入力する。これにより、ステップＳ13において、スライド部材51は、図７（ａ）に示す距離Ｘ１だけ移動した位置でスライド部材51の移動動作が終了し、ステップＳ14において、プリントが開始される。

これにより、図７（ｂ）に示すように、使用されるシートＰの最小サイズのシート幅Ｗ２に対応したシートＰの非通過領域の昇温やシートＰの幅方向端部の定着不良を誘発させることのない発熱分布を形成することが出来る。

また、使用されるシートＰの最大サイズのシート幅Ｗ１のときは、前記ステップＳ３において、モータ７への入力パルス数Ｃ１を「０」に設定し、図６（ａ）に示す初期位置からスライド部材51を移動させずに、ステップＳ14において、プリントが開始される。

また、定着装置Ａを通過するシートＰの長手方向の幅Ｗ_Ｌが、使用されるシートＰの最大サイズのシート幅Ｗ１と、最小サイズのシート幅Ｗ２との間となる以下の数２式で示される値である場合がある。

［数２］
Ｗ１＞Ｗ_Ｌ＞Ｗ２

上記数２式に示される条件のシートＰに対しては、以下のように対応する。即ち、ステップＳ３において、制御部103は、シートサイズ入力部16から読み取ったシートＰの長手方向の幅Ｗ_Ｌのシートサイズ信号に合わせて図６（ａ）に示す初期位置からスライド部材51をシート幅方向に所定の距離だけ移動する。このためにモータ７へ入力するパルス数Ｃ１を変更する。そして、前述したと同様に、使用されるシートＰの長手方向の幅Ｗ_Ｌに対応したシートＰの非通過領域の昇温やシートＰのシート幅端部の定着不良を誘発させることのない発熱分布を形成することが出来る。

＜シートガイド部材＞
次に図２及び図８を用いて、シートガイド部材55について説明する。図８に示すように、シートガイド部材55はスライド部材51と一体的に設けられている。これにより、スライド部材51と一体的にリードネジ部材50に沿って移動する。

シートガイド部材55は、定着装置Ａへ向けて搬送されるシートＰを案内する部材である。シートガイド部材55は金属または樹脂で形成されており、シートＰの搬送性を良くするために表面に摺動性の良いフッ素コーティングや摺動性の良いシートを張り付けても良い。また、シートガイド部材55は清掃や交換のためにスライド部材51から取り外し可能に構成しても良い。

図６（ａ）及び図７（ａ）に示すように、シートガイド部材55は、使用されるシートＰの最大サイズのシート幅Ｗ１と、最小サイズのシート幅Ｗ２との間の領域をスライド部材51と一体的に移動可能に構成されている。

シートガイド部材55は、使用されるシートＰのシート幅端部位置に配置される。図６（ａ）に示すように、使用されるシートＰの最大サイズのシート幅Ｗ１の場合においてもスライド部材51と一体的にシートガイド部材55が移動する。更に、図７（ａ）に示すように、使用されるシートＰの最小サイズのシート幅Ｗ２の場合においてもスライド部材51と一体的にシートガイド部材55が移動する。

これにより、使用されるシートＰのサイズが何れのシート幅であってもシートＰのシート幅端部位置に配置されるようにシートガイド部材55が移動する。

図２に示すように、シートガイド部材55はシートＰの搬送方向上流側（図２の右側）から定着ニップ部ＮにシートＰを搬送出来るように定着ニップ部Ｎの近傍で、且つ該定着ニップ部Ｎよりもシート搬送方向上流側に配置されている。

これにより、図２に示すように、シートＰの先端部Ｐ１にカールがある場合、シートＰのカールした先端部Ｐ１がシートガイド部材55によりガイドされてシートＰは定着ニップ部Ｎに先端部Ｐ１から挟持される。

これにより、シートＰの先端部Ｐ１にカール等の形状があってもシートＰの先端部Ｐ１を確実に定着ニップ部Ｎに案内して挟持させ、シートＰ上に形成された未定着トナー画像Ｔを定着装置Ａによって定着出来る。

Ｐ …シート
Ｔ …未定着トナー画像
Ｎ …定着ニップ部
１ …定着ベルト（定着部材）
２ …加圧ローラ（加圧部材）
38 …励磁コイル（電磁誘導加熱手段）
51 …スライド部材(移動手段)
52 …磁束遮蔽部材（磁束遮蔽手段）
55 …シートガイド部材

Claims (21)

1. シート上に形成されたトナーを加熱することによりシート上のトナー像を定着する定着装置であって、
   熱によってシート上のトナー像を定着する定着部と、
   前記定着部を加熱するように磁束を発生する磁束発生部と、
   前記定着部と前記磁束発生部との間で前記磁束発生部が発生する磁束を遮蔽する磁束遮蔽部と、
   前記磁束遮蔽部を支持する支持部と、
   シート搬送方向と直交するシート幅方向に前記支持部を移動させる移動手段と、
   前記シート幅方向のシートサイズに基づいて、前記磁束遮蔽部を前記シート幅方向の端部位置に移動させるように前記移動手段を制御する制御手段と、
   前記支持部に支持され、前記定着部にシートをガイドするシートガイド部材と、
   を有することを特徴とする定着装置。
2. 前記磁束遮蔽部は、前記シート幅方向に一対で設けられたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記移動手段は、
   リードスクリュー部材と、
   前記リードスクリュー部材を回転させる駆動源と、
   を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着装置。
4. 前記シートガイド部材の少なくとも一部は、前記磁束遮蔽部よりもシート幅方向のシートの中心に向かって内側に延びていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記移動手段は、前記シートガイド部材がシート幅方向のシートの端部をガイドする位置となるように前記支持部を移動させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記移動手段は、前記磁束遮蔽部を、使用可能な最大幅のシートのシート幅方向のシートの端部と、使用可能な最小幅のシートのシート幅方向のシートの端部との間をシート幅方向に移動させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記シートガイド部材は、前記磁束遮蔽部が使用可能な最大幅のシートのシート幅方向のシートの端部の外側に配置された状態でも前記使用可能な最大幅のシートのシート幅方向のシートの端部と、使用可能な最小幅のシートのシート幅方向のシートの端部との間でシートを前記定着部にガイドすることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
8. 前記制御手段は、前記磁束遮蔽部がシート幅方向のシートの端部の外側にあるとき、シート幅方向の端部に位置するように前記移動手段を制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の定着装置。
9. シート上のトナー像を定着する定着装置であって、
   磁束を発生する磁束発生部と、
   前記磁束発生部が発生する磁束により発熱し、熱によりシート上のトナー像を定着する定着部と、
   前記磁束発生部から前記定着部に向かう磁束を制限する磁束制限部と、
   シートをガイドするシートガイド部材と、
   前記磁束制限部と、前記シートガイド部材とをシート搬送方向と直交するシート幅方向に一体的に移動させる移動手段と、
   を有することを特徴とする定着装置。
10. 前記磁束制限部は、前記シート幅方向に一対で設けられたことを特徴とする請求項９に記載の定着装置。
11. 前記磁束制限部と、前記シートガイド部材とが設けられた支持部を有し、
    前記移動手段は、
    リードスクリュー部材と、
    前記リードスクリュー部材を回転させる駆動源と、
    を有し、
    前記リードスクリュー部材と係合するネジ部が前記支持部に設けられており、
    前記リードスクリュー部材が前記駆動源によって回転されると、前記支持部は、前記リードスクリュー部材に沿ってシート幅方向に移動することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の定着装置。
12. 前記シートガイド部材の少なくとも一部は、前記磁束制限部よりもシート幅方向のシートの中に向かって内側に延びていることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の定着装置。
13. 前記移動手段は、前記シートガイド部材がシート幅方向のシートの端部をガイドする位置となるように前記シートガイド部材を移動させることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の定着装置。
14. 前記移動手段は、前記磁束制限部を、使用可能な最大幅のシートのシート幅方向のシートの端部と、使用可能な最小幅のシートのシート幅方向のシートの端部との間をシート幅方向に移動させることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１項に記載の定着装置。
15. 前記シートガイド部材は、前記磁束制限部が使用可能な最大幅のシートのシート幅方向のシートの端部の外側に配置された状態でも前記使用可能な最大幅のシートのシート幅方向のシートの端部と、使用可能な最小幅のシートのシート幅方向のシートの端部との間でシートを前記定着部にガイドすることを特徴とする請求項９〜１４のいずれか１項に記載の定着装置。
16. 前記移動手段は、前記磁束制限部がシート幅方向のシートの端部よりも外側にあるとき、前記磁束制限部をシート幅方向の端部に位置するように移動させることを特徴とする請求項９〜１５のいずれか１項に記載の定着装置。
17. 前記定着部は、導電層を有することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の定着装置。
18. 前記定着部は、導電層を有する、回転可能なベルトを有することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の定着装置。
19. 前記シートガイド部材は、フッ素でコーティングされていることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の定着装置。
20. 前記移動手段は、前記シート幅方向のシートサイズに基づいて、前記磁束制限部を前記シート幅方向の端部位置に移動させることを特徴とする請求項９〜１９のいずれか１項に記載の定着装置。
21. シート上に未定着トナー像を形成する画像形成手段と、
    前記画像形成手段によりシートに形成されたトナー像を定着する請求項１〜２０のいずれか１項に記載の定着装置と、
    を有することを特徴とする画像形成装置。

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