JP5232808B2 - 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）。

国際公開ＷＯ２００５／０３８５３５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、これら分割したコア本体をシャフトに単に並べると両端に位置するコア本体がシャフトからはみ出し易くなるのである。特に、径方向長さよりも軸線方向長さの大きなコア本体では、この軸線方向の収縮率の影響が顕著になる。
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束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、このコイルの周囲にて磁路を形成するコア部とを具備し、このコア部は、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た複数のコア本体と、その外周面に複数のコア本体を配置させるとともに、この外周面がこれら配置した複数のコア本体の軸方向公差も含めた全長よりも長く形成されており、コア本体とコア本体との間に隙間を有したシャフトとを備える。

第１の発明によれば、コイルで発生させた磁束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。そして、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、シャフトの外周面には分割されたコア本体が配置されるが、この外周面は配置したコア本体の軸方向公差も含めた全長よりも長く形成されており、この外周面には、コア本体とコア本体との間にこのコア本体を配置しない隙間が設けられている。

つまり、並べたコア本体の全長はシャフトの外周面の長さよりも隙間分だけ短くなるため、総てのコア本体を外周面に配置しても、両端に位置するコア本体が外周面からはみ出さない。この結果、従来の如くコア本体に対する長さ調整のための加工が不要になり、コア部の組立性が向上する。
第２の発明は、第１の発明の構成において、コア本体は、外周面の軸方向両端側を基準にしてシャフトに配置されてい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、コア本体とコア本体との隙間は、コア本体が存在しないため、加熱部材を通過する磁界が少なくなって発熱量が減るという懸念があるものの、コア本体を外周面の両端側基準で配置すれば、コア本体とコア本体との隙間は、外周面の両端側、換言すれば、最大の記録媒体サイズの領域には設けられない。よって、当該領域における加熱部材の温度低下を防止できる。

第１や第２の発明の構成において、隙間は、印字可能な最小の記録媒体サイズの中央付近に設けられることで、中央付近の磁束密度をその外側領域の磁束密度よりも低下させることを特徴とする。
これにより、コア本体とコア本体との隙間を最小の記録媒体サイズの中央付近に設ければ、この中央付近から最も離れた最大の記録媒体サイズの領域における加熱部材の温度低下を確実に防止でき、また、定着性能に影響を与える程の温度ムラとして顕在化し難くなる。詳しくは、コア本体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３の発明は、第１や第２の発明の構成において、隙間には、隣り合うコア本体とコア本体とに接触する弾性部材が配置され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、コア本体とコア本体との隙間を弾性部材で埋めれば、コア部の組立性が大幅に向上する。

第４の発明は、第１から第３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４の発明によれば、第１から第３の発明の作用に加えてさらに、コア部の組立性向上を図りつつ、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、シャフトの外周面の一部には、コア本体とコア本体との間にこのコア本体を配置しない隙間を設けるため、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。 温度ムラと間隙との関係を説明する図である。 （Ａ）は磁束分布とセンタコアの軸線方向との関係、（Ｂ）は加熱状態の温度分布とセンタコアの軸線方向との関係を示す図である。 センタコアの他の構造例を示す図である。

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、図４や図６に示される如く例えば計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、コア本体５８ａ〜５８ｄやキャップ８６を配置した外周面８０と、この外周面８０の両端から回転軸線方向に沿って延び、コイルボビン５３に回転自在に支持される軸８８とからなる（図４（Ａ））。そして、本実施例の外周面８０は、計８個のコア本体５８ａ〜５８ｄを保持する保持部８１（図４（Ｂ）〜（Ｇ））、コア本体５８ｄとコア本体５８ｄとの間に隙間を設けてコア本体を配置させない隙間Ｌの間隙部８２（図４（Ａ）、図６）、及び、キャップ８６を保持する両端部８３（図６）で構成されている。なお、この図６には両端部８３を明確にするためにキャップ８６を図示していない。

また、このキャップ８６は、軸８８の例えばＤカット部分及びコア本体５８ａの端面部分にそれぞれ係合して固定されており、コア本体５８ａの脱落を防止する。そして、このキャップ８６とコア本体５８ａの端面部分との当接位置がセンタコア５８の位置決めの基準になる。
つまり、上記第１遮蔽部材６０ａを有したコア本体５８ａが外周面８０の両端側に配置され、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が配置されている。

これにより、本実施例の間隙部８２は、最小の用紙サイズの中央部分、すなわち、遮蔽部材６０を有しないコア本体５８ｄとコア本体５８ｄとの間に設けられる（図４，６）。
ここで、焼結製品であるコア本体の径方向公差や軸方向公差は±０．２ｍｍ程度であるのに対し、この間隙部８２の大きさは約４．０ｍｍであり、計８個分のコア本体５８ａ〜５８ｄの軸方向公差の総和よりも大きく形成され、間隙部８２は容易に視認可能な大きさである。

この間隙部８２の大きさは、図７に示されるように、隙間が大きくなるに連れて加熱ベルト４８やヒートローラ４６の温度ムラが大きくなる点、特に、隙間が６．０ｍｍを超えると温度差を示すグラフの勾配が急になる点を鑑みれば、６．０ｍｍ以下であることが望ましい。
詳しくは、図８（Ａ）に破線で示した比較例は、この間隙部８２を設けない場合であり、その磁束密度分布はセンタコアの中央部分で略一定である。一方、同図に実線で示した本実施例では、間隙部８２の位置にて加熱ベルト４８等を貫通する磁束が少なくなり、磁束密度分布はセンタコア５８の中央部分で下がっている。

しかしながら、上述した範囲内の間隙部８２であれば定着性能に影響を与える程の温度ムラは生じない。具体的には、図８（Ｂ）に実線で示されるように、加熱ベルト４８等の温度分布は、特に、同図に点線の円で囲んだ部分が比較例では僅かに盛り上がり、本実施例では、磁束密度分布の低下の影響を受けて盛り上がらずに平坦になっている。しかし、この比較例による温度分布の盛り上がり部分は同図で明確にならない程度の大きさであるため、本実施例による間隙部８２の有無は定着性能に影響を与えないことが分かる。

ところで、上述の間隙部８２を弾性部材で埋めても良い。
詳しくは、図９に示された例では、上記実施例と同様に、計８個のコア本体５８ａ〜５８ｄが両端基準でシャフト５９に配置されているが、隣り合うコア本体５８ｄとコア本体５８ｄとの間にはシリコン製のスポンジ（弾性部材）９０が配置されている。
また、この弾性部材として磁界に影響を与えない材質のバネを用いて、コア本体５８ａ〜５８ｄを両側に押せば、コア本体５８ａ〜５８ｄ同士の接着も不要になる。

一方、上述した間隙部８２は、コア本体５８ｄとコア本体５８ｄとの間に設けられているが、最小の用紙サイズの中央部分に必ずしも限定されるものではなく、当該中央部分の周辺であっても良い。
以上のように、上記各実施例によれば、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。そして、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、シャフト５９の外周面８０には分割されたコア本体５８ａ〜５８ｄが配置されるが、この外周面８０は配置した各コア本体５８ａ〜５８ｄの軸方向公差も含めた全長よりも長く形成されており、この外周面８０には、コア本体５８ｄとコア本体５８ｄとの間にこのコア本体を配置しない隙間部８２が設けられている。

つまり、並べたコア本体５８ａ〜５８ｄの全長はシャフト５９の外周面８０の長さよりも隙間Ｌ分（図４参照）だけ短くなるため、総てのコア本体５８ａ〜５８ｄを外周面８０に配置しても、その両端に位置するコア本体５８ａが外周面８０からはみ出さない。この結果、本実施例で云えば８個のコア本体５８ａ〜５８ｄを外周面８０に単に組み付ければ良く、従来の如くコア本体に対する軸線方向の長さ調整のための加工や選別が不要になり、センタコア５８の組立性が向上する。

さらに、間隙部８２は、コア本体が存在しないため、加熱ベルト４８等を通過する磁界が少なくなって発熱量が減るという懸念があるものの、コア本体５８ａ〜５８ｄを外周面８０の両端側基準で配置すれば、間隙部８２は、外周面８０の両端側、換言すれば、最大の用紙サイズの領域には設けられない。よって、当該領域における加熱ベルト４８等の加熱効率の低下を防止できる。

さらにまた、間隙部８２を最小の用紙サイズの中央付近に設ければ、この中央付近から最も離れた最大の用紙サイズの領域における加熱ベルト４８等の加熱効率の低下を確実に防止でき、また、定着性能に影響を与える程の温度ムラとして顕在化し難くなる。詳しくは、コア本体５８ａ〜５８ｄの軸線方向の加熱ベルト４８等の発熱ムラを防止でき、加熱ベルト４８等の均一な発熱が実施可能になる（図８（Ｂ））。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。

また、この隙間部８２を１箇所に集めることにより、本実施例で云えば、コア本体５８ｄとコア本体５８ｄとの間を除く、隣り合うコア本体５８ａ〜５８ｄは接着して固定できるので、間隙を複数箇所設けた場合に比してコア本体とシャフト５９の外周面８０との接着は不要になり、コア本体５８ａ〜５８ｄの外周面８０への組み付けがより一層容易になる。

さらに、センタコア５８の組立性向上を図りつつ、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。
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ものの、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、センタコアの組立性が向上す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
８０ 外周面
８１ 保持部
８２ 隙間部（間隙）
８６ キャップ
９０ スポンジ（弾性部材）

Claims (4)

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束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、このコイルの周囲にて磁路を形成するコア部とを具備し、
   このコア部は、
   搬送される前記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た複数のコア本体と、
   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、この外周面がこれら配置した複数のコア本体の軸方向公差も含めた全長よりも長く形成されたシャフトとを有し、
   印字可能な最小の記録媒体サイズの中央付近にて相互に隣接して配置された２つの前記コア本体の間に隙間を設けて前記シャフト上に配置することで、前記中央付近の磁束密度をその外側領域の磁束密度よりも低くす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、
   前記コア本体は、前記外周面の軸方向両端側を基準にして前記シャフトに配置されてい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、
   前記隙間には、隣り合う前記コア本体と前記コア本体とに接触する弾性部材が配置されることを特徴とする定着装置。
4. 請求項１又は２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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