(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱部材と、
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、
前記加熱部材の外面に対峙する包絡円形の面を有し、前記コイルを載置するコイル保持部と、
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磁路を形成するコアとを具備し、
前記コイルは、複数本の導電線が前記加熱部材の回転軸線方向に沿って延び、前記コイル保持部の長手方向でみた中心部をなす中心領域を短手方向に挟んだ両側に対をなして載置された直線状部と、この直線状部の両端にそれぞれ連なるとともに、前記対をなす直線状部の間にて前記複数本の導電線が折り返された状態で前記中心領域を長手方向に挟んだ両側にて対をなす折り返し部とを備え、
前記コイル保持部は、前記包絡円形の面よりも前記加熱部材に対して近接した位置で前記折り返し部を載置する平坦状に形成された平坦部を有し、載置した前記折り返し部をこの平坦部に沿うように成形させて前記複数本の導電線の全てを平坦状にすることにより、前記折り返し部と前記加熱部材との距離を、前記直線状部と前記加熱部材との距離に比して短くすることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置であって、
前記コアは、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、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第２のコアとを備えており、
この定着装置は、
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さらに具備することを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項1又は２に記載の定着装置であって、
前記コイル保持部は、平坦状に形成され、前記加熱部材に対峙する対峙面を有することを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１から３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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー画像を担持した記録媒体を、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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
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１，２参照）。詳しくは、コイルは直線状部分や折り返し部分で構成され、この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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−８６３４４号公報
【特許文献２】特開２００９−３７２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の技術では、このコイルの折り返し部分の発熱性能が低下するとの問題がある。
具体的には、この発熱性能とは、例えばウォームアップタイムの長さで評価することができ、コイルとヒートローラとの距離が短い方が望ましい。一方、実際のコイルはコイル保持部（コイルボビン）に載置されており、上記従来の技術で云えば、コイルボビンは、ヒートローラの外面に対峙する包絡円形の面で構成されている。
【０００６】
そして、ヒートローラは、上記コイルの折り返し部分に対峙する箇所の温度が上記直線状部分に対峙する箇所に対して低下する傾向にある（端部温度ダレ）。これは、これら直線状部分に対峙する箇所と折り返し部分に対峙する箇所とでは、伝熱や放熱による熱量ロスが異なるからであり、上記従来の技術では端部温度ダレの点については格別の配慮がなされていない。
【０００７】
この場合に、コアの配置変更によって上記折り返し部分に対峙する箇所の発熱量を高くする、或いは、コイルの折り返し部分の密度を大きくするなどによって端部温度ダレを解消することも考えられるが、これらコアの配置変更やコイルの巻数変更では、装置の製造コストの低廉化を図れないとの問題が別途生ずる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解消し、端部温度ダレを安価な構成で解消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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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る。
そして、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、加熱部材の外面に対峙する包絡円形の面を有し、コイルを載置するコイル保持部と、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コアとを具備する。
【００１０】
このコイルは、加熱部材の回転軸線方向に沿って延び、コアの周面を挟んで対をなす直線状部と、この直線状部の両端にそれぞれ連なるとともに、コアの端面を挟んで対をなす折り返し部とを備える一方、コイル保持部は、折り返し部と加熱部材との距離を、直線状部と加熱部材との距離に比して短くする発熱性能向上手段を備えている。
【００１１】
第１の発明によれば、回転する加熱部材がコイルの磁界で誘導加熱され、トナー画像の加熱溶融を行う方式（外包ＩＨ）を採用する。詳しくは、コアがコイルの周囲に配置され、このコイルで発生した磁界を導く磁路を形成する。また、この磁界はコアに導かれて磁気誘導加熱を行う。
このコイルは、直線状部及び折り返し部で構成される。直線状部は、コアの周面を挟んで対をなし、加熱部材の回転軸線方向に沿って延びている。これに対し、折り返し部は、コアの端面を挟んで対をなしており、この直線状部の両端にそれぞれ連なっている。
【００１２】
ここで、従来の如く、折り返し部と加熱部材との距離が直線状部と加熱部材との距離と同じではなく、発熱性能向上手段によって、この折り返し部は直線状部よりも加熱部材に近接配置される。この結果、この折り返し部における温度ダレを防止でき、発熱性能の向上に寄与する。
第２の発明は、第１の発明の構成において、発熱性能向上手段は、折り返し部を載置する平坦部を有し、載置した折り返し部をこの平坦部に沿うように成形させることを特徴とする。
【００１３】
第２の発明によれば、第１の発明の作用に加えてさらに、折り返し部を載置する平坦部を有し、折り返し部をこの平坦部に沿うように成形すれば、折り返し部と加熱部材との距離は直線状部よりも確実に短くなる。しかも、このコイル保持部の形状変更だけで発熱性能が向上するため、定着装置の製造コストの低廉化も図ることができる。
【００１４】
第３の発明は、第２の発明の構成において、コアは、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、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第２のコアとを備えており、定着装置は、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さらに具備することを特徴とする。
【００１５】
第３の発明によれば、第２の発明の作用に加えてさらに、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。
【００１６】
ここで、折り返し部を平坦部に沿うように成形すれば、この第２のコアの回転軸線と折り返し部との距離も十分に確保できるため、上述した発熱性能と、配置スペースの確保との両立も可能になる。
第４の発明は、第２や第３の発明の構成において、発熱性能向上手段は、平坦状に形成され、加熱部材に対峙する対峙面を有することを特徴とする。
【００１７】
第４の発明によれば、第２や第３の発明の作用に加えてさらに、加熱部材に対峙する対峙面も平坦状に形成すれば、回転する加熱部材の周囲構造にも干渉し難くなるし、コイル保持部の強度も確保できる。
第５の発明は、第１から第４の発明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画像形成装置であることを特徴とする。
【００１８】
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、発熱性能を満たして良好なトナー画像を形成できることから、画像形成装置の信頼性が向上する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、コイル保持部の形状変更によってコイルの折り返し部分の発熱性能を向上させるため、端部温度ダレを安価な構成で解消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。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】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。
【図２】定着ユニットの構造例を示す縦断面図である。
【図３】センタコアの周辺の平面図である。
【図４】センタコア及び遮蔽部材の説明図である。
【図５】センタコアの回転に伴う動作例を示す図である。
【図６】（Ａ）は比較例のコイルの平面図及び側面図、（Ｂ）は本実施例のコイルの平面図及び側面図、（Ｃ）は（Ａ）や（Ｂ）による加熱部材の端部温度ダレの説明図である。
【図７】本実施例によるコイル、コイルボビンや加熱ベルトに関する要部拡大図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線からみた矢視断面図である。
【図９】定着ユニットの他の構造例を示す図である。
【図１０】定着ユニットのさらに他の構造例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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、ＦＰＡ）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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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７に示されたヒートローラ軸４６ａ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。この加熱ベルト４８の寄りは、図７に示されたベルト規制部材４６ｂで規制される。
【００３６】
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と定着ローラ４５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（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（コア、第２のコア）５８から構成されている。
【００３７】
〔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（コイル保持部）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。
【００３８】
〔第１のコア〕
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。
【００３９】
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の端部領域での温度低下の改善も行っている。
【００４０】
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。
【００４１】
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することができる。また、より実用的には、加熱ベルト４８に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。
【００４２】
〔第２のコア〕
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）の軸部材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（例えば３４０ｍｍ程度）に対応するだけの長さを有している。
【００４３】
〔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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
〔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、軸部材５９はこのモータ６６の動力により回転する。このため軸部材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、その動力によって軸部材５９が回転し、センタコア５８を長手方向の軸線回りに一体に回転させることができる。
【００４７】
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、軸部材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。
【００４８】
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。
【００４９】
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、一体として形成することも可能である。
【００５０】
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が並べて配置されている。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。
【００５１】
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。
【００５２】
〔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、に示されているように中心角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。
【００５３】
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加熱が行われる。
【００５４】
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。
【００５５】
ここで、上述した誘導加熱コイル５２は、図６（Ａ）にも示されるように、直線状部５２ａとＵターン部（折り返し部）５２ｂとで形成される。
この直線状部５２ａは、ヒートローラ４６の回転軸線方向に沿って延びており、図３に示すセンタコア５８の周面を挟んで対をなしている。一方、Ｕターン部５２ｂは、このセンタコア５８の各端面を挟んで対をなし、この直線状部５２ａの両端にそれぞれ連なっている。
【００５６】
この直線状部５２ａにおいて、本発明者によるシミュレーション結果などによれば、誘導加熱コイル５２をヒートローラ４６に近接できれば発熱性能が向上し、定着ユニット１４のウォームアップタイムが短くなり、また、センタコア５８をヒートローラ４６に近接できれば磁気遮蔽性能が向上し、非通紙域におけるヒートローラ４６の発熱が抑えられることが分かっている。
【００５７】
一方、センタコア５８に対峙するボビン５３の頂上部分に、仮にボビン５３を貫通する孔をその長手方向に沿って穿設すると、このボビン５３の強度を低下させる原因になる。また、ヒートローラ４６側からの輻射熱が当該孔を介して誘導加熱コイル５２に伝達するため、コイル５２に悪影響を及ぼす一方、このコイル５２を冷却するファンからの冷却風が当該孔を介してヒートローラ４６側に到達して、このローラ４６側に悪影響を及ぼし得る。
【００５８】
そこで、本実施例のコイルボビン５３は、センタコア５８及びベルト４８の双方に対峙する箇所を塞いでいる。
詳しくは、直線状部５２ａを保持するコイルボビン５３は、図２に示される如く、包絡円形の面で構成されてコイル５２を載置する曲面部５３ｂを有し、この包絡円形の中心位置は、ヒートローラ４６の回転中心位置から約１．０ｍｍ上方へシフトしている。
【００５９】
そして、図２でみて曲面部５３ｂ，５３ｂの間には、センタコア５８及びベルト４８の双方に対峙する対峙プレート５３ａが形成されている。この対峙プレート５３ａは、曲面部５３ｂに比して薄肉（厚さ１ｍｍ）の平坦に構成され、曲面部５３ｂと同じ材質で一体形成される。
このボビン５３を上方に移動させた結果、当該ボビン５３の下面とベルト４８の表面とのギャップは、サイドコア５６近傍では殆ど変化せず、発熱性能を満たす。さらに、センタコア５８は、少なくとも上方へシフトさせなくて済むので、磁気遮蔽性能も満たす。
【００６０】
ところで、ヒートローラ４６は、仮にその発熱量を長手方向で一定としても、上記Ｕターン部５２ｂに対峙する箇所の温度が上記直線状部５２ａに対峙する箇所に対して低下する傾向にある（端部温度ダレ）。
具体的には、図６（Ｃ）の１点鎖線で示されるように、図６（Ａ）の誘導加熱コイル５２を用いた場合には、ヒートローラ４６の両端部分において温度の勾配が緩やかになり、端部温度ダレが悪化している。より詳しくは、最大用紙幅の内側から温度低下が始まる。つまり通紙領域両端部で温度低下があるため定着性能が悪化する。
【００６１】
この場合に、Ｕターン部５２ｂに対峙する箇所の発熱量を高くする、或いは、ヒートローラ４６の熱伝導性能を調整することも考えられる。しかし、上述した直線状部５２ａの場合と同様に、コイル５２とヒートローラ４６とを近接させて発熱性能の向上を図ることが、定着ユニット１４の製造コストの観点から望ましい。
【００６２】
そこで、Ｕターン部５２ｂを保持するコイルボビン５３は発熱性能向上手段を備え、このＵターン部５２ｂとヒートローラ４６との距離を直線状部５２ａとヒートローラ４６との距離に比して短くしている。
より詳しくは、図６（Ｂ）の他、図８（この図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線からみた矢視断面図である）にも示されるように、このコイルボビン５３は、包絡円形の面で構成されて誘導加熱コイル５２を載置する曲面部５３ｂの他、センタコア５８の端面近傍に、上記発熱性能向上手段の一態様であるトップ面（平坦部）５３ｔを有している。
【００６３】
このトップ面５３ｔは、平坦状に形成されており、載置したＵターン部５２ｂをこのトップ面５３ｔに沿って平坦状に成形させる。つまり、図７，８にも示されるように、このＵターン部５２ｂは、その底面５２ｕや上面５２ｔがトップ面５３ｔの形状に沿ってフラットになる。
この結果、図６（Ｂ）のＵターン部５２ｂとヒートローラ４６とは、直線状部５２ａとヒートローラ４６よりも近接し、また、図６（Ａ）のＵターン部５２ｂとヒートローラ４６よりも近接するため、ヒートローラ４６の両端部分の発熱性能が持ち上がり、図６（Ｃ）の実線で示される如く、その温度の勾配が急になって端部温度ダレを改善できることが分かる。より詳しくは、最大用紙幅近辺で温度低下が始まる。つまり通紙領域両端部で温度低下が無いため定着性能が悪化しない。
【００６４】
また、本実施例のＵターン部５２ｂを保持するコイルボビン５３には、センタコア５８の端面近傍にて、平坦状のボトム面（対峙面）５３ｕも形成されている。トップ面５３ｔからボトム面５３ｕまでの厚さは対峙プレート５３ａと同様に約１ｍｍで構成される。
〔定着ユニットの他の構造例〕
次に、図９は、定着ユニット１４の他の構造例を示す図であり、図８と同様にＵターン部５２ｂを載置したコイルボビン５３での断面図である。
【００６５】
この構造例では、固定型のセンタコア５８が用いられ、アーチコア５４とコイル５２との間には、コイル５２の巻線に沿って配置した図示しないリング状の回路ユニットを配置する。
なお、当該ユニットには、櫛歯状のオープンな固定リング回路や、この回路に接触する可動リング回路を設けることで閉回路を形成し、磁界の相殺によって用紙サイズの変更に対応させる。
【００６６】
ここで、当該構造例のコイルボビン５３は、その包絡円形の中心位置とヒートローラ４６の回転中心位置とが同心であり、そして、平坦なトップ面５３ｔのみを有し、載置したＵターン部５２ｂの底面５２ｕや上面５２ｔをフラットにしている。なお、このボビン５３でも、その最も薄肉部分の厚みを約１ｍｍで構成できるため、ボビン５３の強度やトップ面５３ｔの成型条件に関する問題は生じない。
【００６７】
また、図１０は、定着ユニット１４のさらに他の構造例を示す図である。この構造例では、断熱性のある弾性層を有した定着ローラ（加熱部材）４５の外周には、加熱ベルト（加熱部材）４８が巻かれており、このベルト４８の熱容量を小さくでき、ウォームアップタイムがより短縮可能になる。この構成を除き、この図１０の構成は上記図９と同じであり、平坦なトップ面５３ｔだけを有する。なお、これら各構造例の他、外包ＩＨ方式の種々の定着ユニットにも適用可能である。
【００６８】
以上のように、本実施例によれば、回転するヒートローラ４６（図８，９では加熱ベルト４８も含み、また、図１０では定着ローラ４５や加熱ベルト４８が該当）が誘導加熱コイル５２の磁界で誘導加熱され、トナー画像の加熱溶融を行う方式（外包ＩＨ）を採用する。詳しくは、アーチコア５４、サイドコア５６がコイル５２の周囲に配置され、このコイル５２で発生した磁界を導く磁路を形成する。また、この磁界はコア５４，５６及びセンタコア５８に導かれて磁気誘導加熱を行う。
【００６９】
このコイル５２は、直線状部５２ａ及びＵターン部５２ｂで構成される。直線状部５２ａは、センタコア５８の周面を挟んで対をなし、ヒートローラ４６の回転軸線方向に沿って延びている。これに対し、Ｕターン部５２ｂは、センタコア５８の端面を挟んで対をなしており、この直線状部５２ａの両端にそれぞれ連なっている。
【００７０】
ここで、図６（Ａ）の例のようなＵターン部５２ｂとヒートローラ４６との距離が直線状部５２ａとヒートローラ４６との距離と同じではなく、発熱性能向上手段によって、このＵターン部５２ｂは直線状部５２ａよりもヒートローラ４６に近接配置される。この結果、このＵターン部５２ｂにおける温度ダレを防止でき、発熱性能の向上に寄与する。
【００７１】
具体的には、図８〜１０に示される如く、Ｕターン部５２ｂを載置するコイルボビン５３ののうち、センタコア５８の端面近傍のトップ面５３ｔを平坦状に形成し（本実施例のトップ面５３ｔは平坦面である）、Ｕターン部５２ｂをこのトップ面５３ｔに沿って平坦状に成形すれば、Ｕターン部５２ｂとヒートローラ４６とが直線状部５２ａよりも近接する。より詳しくは、図７に矢印で示したＵターン部５２ｂの底面５２ｕから加熱ベルト４８までの距離が、直線状部５２ａの底面から加熱ベルト４８までの距離よりも確実に短くなる。しかも、このコイルボビン５３の形状変更だけで発熱性能が向上するため、定着ユニット１４の製造コストの低廉化も図ることができる。
【００７２】
さらに、図８の例のように、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、誘導加熱コイル５２の発生させる磁界がコア５４，５６，５８に導かれてヒートローラ４６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、ヒートローラ４６の発熱量を低減させる。
【００７３】
ここで、トップ面５３ｔを平坦状に形成し、Ｕターン部５２ｂをこのトップ面５３ｔに沿って平坦状に成形すれば、このセンタコア５８の回転軸線とＵターン部５２ｂとの距離、より具体的には、図７に矢印で示した軸部材５９からコイル５２の上面５２ｔまでのクリアランスも十分に確保できるため、上述した発熱性能と、配置スペースの確保との両立も可能になる。
【００７４】
さらにまた、ヒートローラ４６に対峙するボトム面５３ｕも平坦状に形成すれば、図７に矢印で示したボビン５３のボトム面５３ｕからベルト規制部材４６ｂの上端までのクリアランスも例えば１〜１．５ｍｍ確保でき、このベルト規制部材４６ｂにも干渉し難くなるし、コイルボビン５３の強度も確保できる。
また、発熱性能を満たして良好なトナー画像を形成できることから、画像形成装置１の信頼性が向上する。
【００７５】
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、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。また、平坦状のトップ面５３ｔやボトム面５３ｕは、Ｕターン部５２ｂとヒートローラ４６とを近接させる限り、センタコア５８近傍の他、サイドコア５６寄りなどに設けることも可能である。
【００７６】
そして、これらいずれの場合にも上記と同様に、端部温度ダレを安価な構成で解消できるとの効果を奏する。
【符号の説明】
【００７７】
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）
４５  定着ローラ（加熱部材）
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）
５２ａ  直線状部
５２ｂ  Ｕターン部（折り返し部）
５３  コイルボビン（コイル保持部）
５３ｔ  トップ面（平坦部、発熱性能向上手段）
５３ｕ  ボトム面（対峙面、発熱性能向上手段）
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（コア、第２のコア）
６０  遮蔽部材
８３  制御部（磁気遮蔽量調整手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005564240.tif 000008
【図８】
0005564240.tif 000009
【図９】
0005564240.tif 000010
【図１０】
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