JP2005208286A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 構造が簡単で均一な定着温度が安定して得られ、ホットオフセットや紙シワを起こすことのない、即熱性省エネ型の誘導加熱定着装置を装着した画像形成装置を得る。
【解決手段】 無端ベルトの内面に設けられる摺動部材と共に前記無端ベルトの内面を支持する張架ローラに巻回する前記無端ベルトの外周面に対して加圧部材を圧接してニップ部を形成し、前記無端ベルトを介して前記摺動部材に対向する励磁コイルに交流電流を流すことで摺動部材を発熱させて前記無端ベルトを加熱し、前記ニップ部に転写材を挟持搬送してトナー像を定着する誘導加熱定着装置を装着した画像形成装置において、
前記摺動部材は、回転軸方向に発熱幅の異なる複数の発熱領域を有し、それを切替えて、励磁コイルに対向可能とし、例えばウォームアップ時には、励磁コイルに対応する発熱領域が最大面積面を使用し、通電周期を変更する誘導加熱定着装置を有する画像形成装置。
【選択図】 図７

Description

本発明は、誘導加熱定着装置を用いた複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置に関し、特に発熱幅の異なる発熱領域を有する複数の摺動面を有する摺動部材を備える誘導加熱定着装置を用いた画像形成装置に関する。

誘導加熱方式を採用した定着装置には従来励磁コイルを軸方向に１本配置し、小サイズ通紙時には端部冷却用のファンで冷却していた。しかしせっかく温めたものを冷却するのは省エネに反する。

また、中央部加熱用励磁コイルと端部冷却用コイルの２本を配置し、紙幅に応じて出力を制御することも行われていた。また、特許文献１に示すように、加熱用励磁コイルを軸方向に２本配して両者への通電割合を換えて軸方向の定着温度の均一化を図っていた。しかし、定着ローラの温度を長手方向（軸方向）で経時的に均一に維持するためには、単に紙サイズに応じた励磁コイルの出力変更するのみでは不充分である。なぜなら、定着部材に接している部材、例えば加圧ローラ、清掃部材、軸受けなどからも放熱し、その放熱量は経時的に変化するため、紙との放熱バランスが経時的に変化するからである。

従って、定着ローラからの放熱バランスの経時変化に対応し、定着ローラの温度を長手方向（軸方向）で経時的に均一に維持することが、ホットオフセットや紙シワを経時的に防止するうえで極めて重要となる。
特開２００３−２１５９５４号公報

本発明は、上述のように、定着部材に接している部材、例えば加圧ローラ、清掃部材、軸受けなどからも放熱し、その放熱量は経時的に変化するため、紙との放熱バランスが経時的に変化することに着眼し、紙幅以外に、このような経時変化要因や紙種等の諸要因に対応できるように定着温度の均一安定化を図った誘導加熱定着装置を有する画像形成装置を提供することを課題目的にする。

この目的は次の技術手段（１）〜（７）項の何れかによって達成される。

（１）無端ベルトと、該無端ベルトの内面に設けられる摺動部材と、該摺動部材と共に前記無端ベルトの内面を支持する張架ローラと、該張架ローラ及びそれに巻回する前記無端ベルトの外周面に対して圧接してニップを形成する加圧部材と、前記無端ベルトを介して前記摺動部材に対向する励磁コイルとを有し、該励磁コイルに交流電流を流すことで摺動部材を発熱させて前記無端ベルトを加熱し、前記無端ベルトと前記加圧部材とで転写材を挟持搬送してトナー像を定着する誘導加熱定着装置を装着した画像形成装置であって、
前記摺動部材は、回転軸方向に発熱幅の異なる複数の発熱領域を有し、該複数の発熱領域を適正発熱幅の発熱領域に切替えて、励磁コイルに対向可能とし、ウォームアップ時又はジョブが終了してからのスタンバイ時又はオート復帰時には、励磁コイルに対応する発熱領域を最大発熱幅の発熱領域にして、励磁コイルの通電周期を変更する制御手段を設けた誘導加熱定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。

（２）無端ベルトと、該無端ベルトの内面に設けられる摺動部材と、該摺動部材と共に前記無端ベルトの内面を支持する張架ローラと、該張架ローラ及びそれに巻回する前記無端ベルトの外周面に対して圧接してニップを形成する加圧部材と、前記無端ベルトを介して前記摺動部材に対向する励磁コイルとを有し、該励磁コイルに交流電流を流すことで摺動部材を発熱させて前記無端ベルトを加熱し、前記無端ベルトと前記加圧部材とで転写材を挟持搬送してトナー像を定着する誘導加熱定着装置を装着した画像形成装置であって、
前記摺動部材は、回転軸方向に発熱幅の異なる複数の発熱領域を有し、該複数の発熱領域を適正発熱幅の発熱領域に切替えて、励磁コイルに対向可能とし、画像形成装置の起動開始からの経過時間に応じて摺動部材の発熱領域を切替えると共に励磁コイルの通電周期を変更する制御手段を設けた誘導加熱定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。

（３）無端ベルトと、該無端ベルトの内面に設けられる摺動部材と、該摺動部材と共に前記無端ベルトの内面を支持する張架ローラと、該張架ローラ及びそれに巻回する前記無端ベルトの外周面に対して圧接してニップを形成する加圧部材と、前記無端ベルトを介して前記摺動部材に対向する励磁コイルとを有し、該励磁コイルに交流電流を流すことで摺動部材を発熱させて前記無端ベルトを加熱し、前記無端ベルトと前記加圧部材とで転写材を挟持搬送してトナー像を定着する誘導加熱定着装置を装着した画像形成装置であって、
前記摺動部材は、回転軸方向に発熱幅の異なる複数の発熱領域を有し、該複数の発熱領域を適正発熱幅の発熱領域に切替えて、励磁コイルに対向可能とし、温度検知手段を無端ベルトの端部に設け、その検知温度が各発熱領域毎に設定した所定温度の中で適切な所定温度に達するように、摺動部材の発熱領域を切替えると共に励磁コイルの通電周期を変更する制御手段を設けた誘導加熱定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。

（４）無端ベルトと、該無端ベルトの内面に設けられる摺動部材と、該摺動部材と共に前記無端ベルトの内面を支持する張架ローラと、該張架ローラ及びそれに巻回する前記無端ベルトの外周面に対して圧接してニップを形成する加圧部材と、前記無端ベルトを介して前記摺動部材に対向する励磁コイルとを有し、該励磁コイルに交流電流を流すことで摺動部材を発熱させて前記無端ベルトを加熱し、前記無端ベルトと前記加圧部材とで転写材を挟持搬送してトナー像を定着する誘導加熱定着装置を装着した画像形成装置であって、
前記摺動部材は、回転軸方向に発熱幅の異なる複数の発熱領域を有し、該複数の発熱領域を適正発熱幅の発熱領域に切替えて、励磁コイルに対向可能とし、温度検知手段を無端ベルトの端部に設け、検知温度と制御温度を比較して、摺動部材の発熱領域を該制御温度に近い検知温度の発熱領域に切替えると共に励磁コイルの通電周期を変更する制御手段を設けた誘導加熱定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。

（５）無端ベルトと、該無端ベルトの内面に設けられる摺動部材と、該摺動部材と共に前記無端ベルトの内面を支持する張架ローラと、該張架ローラ及びそれに巻回する前記無端ベルトの外周面に対して圧接してニップを形成する加圧部材と、前記無端ベルトを介して前記摺動部材に対向する励磁コイルとを有し、該励磁コイルに交流電流を流すことで摺動部材を発熱させて前記無端ベルトを加熱し、前記無端ベルトと前記加圧部材とで転写材を挟持搬送してトナー像を定着する誘導加熱定着装置を装着した画像形成装置であって、
前記摺動部材は、回転軸方向に発熱幅の異なる複数の発熱領域を有し、該複数の発熱領域を適正発熱幅の発熱領域に切替えて、励磁コイルに対向可能とし、温度検知手段を無端ベルトの中央部（通紙部）と端部（非通紙部）とに配置し、その検知温度差を算出し、摺動部材の発熱領域を該検知温度差の少ない発熱領域に切替えると共に励磁コイルの通電周期を変更する制御手段を設けた誘導加熱定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。

（６）無端ベルトと、該無端ベルトの内面に設けられる摺動部材と、該摺動部材と共に前記無端ベルトの内面を支持する張架ローラと、該張架ローラ及びそれに巻回する前記無端ベルトの外周面に対して圧接してニップを形成する加圧部材と、前記無端ベルトを介して前記摺動部材に対向する励磁コイルとを有し、該励磁コイルに交流電流を流すことで摺動部材を発熱させて前記無端ベルトを加熱し、前記無端ベルトと前記加圧部材とで転写材を挟持搬送してトナー像を定着する誘導加熱定着装置を装着した画像形成装置であって、
前記摺動部材は、回転軸方向に発熱幅の異なる複数の発熱領域を有し、該複数の発熱領域を適正発熱幅の発熱領域に切替えて、励磁コイルに対向可能とし、紙幅、紙種又は画像サイズの何れかに応じて摺動部材の発熱領域を適切な発熱領域に切替えると共に励磁コイルの通電周期を変更する制御手段を設けた誘導加熱定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。

（７）無端ベルトと、該無端ベルトの内面に設けられる摺動部材と、該摺動部材と共に前記無端ベルトの内面を支持する張架ローラと、該張架ローラ及びそれに巻回する前記無端ベルトの外周面に対して圧接してニップを形成する加圧部材と、前記無端ベルトを介して前記摺動部材に対向する励磁コイルとを有し、該励磁コイルに交流電流を流すことで摺動部材を発熱させて前記無端ベルトを加熱し、前記無端ベルトと前記加圧部材とで転写材を挟持搬送してトナー像を定着する誘導加熱定着装置を装着した画像形成装置であって、
前記摺動部材は、回転軸方向に発熱幅の異なる複数の発熱領域を有し、該複数の発熱領域を適正発熱幅の発熱領域に切替えて、励磁コイルに対向可能とし、特殊な紙幅に応じて、その紙幅に近い２種類の摺動部材の発熱領域を所定の周期で切替える制御手段を設けた誘導加熱定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。

本発明により、端部冷却ファンは不要になり、励磁コイルもただ１つ装着するだけで良く、構造が簡単になり、均一な定着温度が安定して機能し、ホットオフセットや紙シワや光沢ムラを起こすことのない、即熱省エネルギー型の誘導加熱定着装置が有効に働く画像形成装置が得られた。

以下、本願発明の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。

（１）本発明にかかわる誘導加熱定着装置が用いられる画像形成装置について、図１にて以下に述べる。

本発明の画像形成装置は、画像処理後のデータに従って像担持体としての感光体ドラム１０上に像露光を行う像露光手段としての露光装置１２、感光体ドラム１０及びその周囲に、帯電手段としての帯電極１１、現像剤担持体を有する磁気ブラシ型現像装置からなる現像手段としての現像器１３、転写分離手段としての転写分離極１４、クリーニング手段としてのクリーニング装置１９等の画像形成手段と、転写材Ｐ上のトナー像を溶融定着する誘導加熱定着装置１７とを有している。

不図示の画像読取装置により読み取られ、メモリに格納されている画像データが画像形成に応じて呼び出され、当該画像データに従って、例えばレーザ光学系を用いる露光装置１２によりドラム状感光体１０上に像露光が行われる。

当該像露光に先立ち、矢印で示す時計方向に回転されるドラム状感光体１０は、帯電極１１のコロナ放電作用により所定の表面電位を付与されているが、像露光による潜像部位の電位が露光量に応じて減じ、結果として、画像データに応じた静電潜像がドラム状感光体１０上に形成される。

静電潜像は、現像器１３に設けられる現像剤担持体としての現像ローラ（符号なし）により、帯電極性と同極性（本実施形態においては現像に使用されるトナー極性をマイナス極性とし、帯電極性をマイナス極性とする）のトナー（トナー粉末）を用いて反転現像され、可視化されたトナー像とされる。また図に示すように、現像器１３には、現像位置に対してドラム状感光体１０の回転方向上流側に、現像ウレタンシート１３ｂが設けられる。

一方、ドラム状感光体１０上のトナー像の先端部が転写分離極１４の転写領域に到達する前に、給紙トレイ（不図示）内の転写材としての転写材Ｐが、送り出しローラ（不図示）により給送されてレジストローラ１６に到達し、先端規制される。

転写材Ｐは、トナー像、即ちドラム状感光体１０上の画像領域と重畳するように、同期を取って回転を開始するレジストローラ１６により、帯電手段および転写手段である転写分離極１４の転写領域に向けて搬送される。

転写領域において、ドラム状感光体１０上のトナー像は転写分離極１４の転写コロナ放電により転写材Ｐ上への転写が行われ、該転写材Ｐは転写分離極１４の分離コロナ放電による除電によりドラム状感光体１０から分離される。

トナー像が転写された転写材Ｐは、誘導加熱定着装置１７の励磁コイルＬＣＬａにより加熱される加熱部材としての複数の摺動面Ａ、Ｂ、Ｃを有する摺動部材ＳＨＢにより加熱される定着ベルト２７を挟んで設けられる張架ローラ１７ｃと、加圧部材としての加圧ローラ４７ａとの間で形成されるニップ部Ｎで加圧と加熱とにより、トナー像を形成するトナー粉末（トナー）が転写材Ｐ上に溶融定着され、該転写材Ｐは、装置外部に排紙される。なお、摺動部材ＳＨＢの外側には、誘導電流によって摺動部材ＳＨＢの発熱領域ａ、ｂ、ｃを加熱する励磁コイルＬＣＬａが配設される。また、励磁コイルＬＣＬａの外側には、コイル支持部材としてのコイルボビンＣＬＢが設けられる。励磁コイルＬＣＬａはコイルボビンＣＬＢに取り付けられて設けられる。

転写後のドラム状感光体１０の周面上に残った転写残トナーは、例えば導電性ブラシを用いるクリーニングローラ１９１ｃと、クリーニング部材としてのクリーニングブレード１９１ａを備えるブレードユニット１９０とからなるクリーニング装置１９によりクリーニングされ、該クリーニング装置１９内に回収され、搬送スクリュー１９１ｈにより不図示のトナー回収容器に回収される。また、ブレードユニット１９０には交換用のクリーニング部材としてのクリーニングブレード１９１ｂが設けられる。

ドラム状感光体１０上の転写残トナーがクリーニング装置１９により回収された後、画像形成装置は次の画像形成サイクルに入る。

なお、上記画像形成装置の説明においては、モノクロ画像形成にて説明したが、カラー画像を形成する場合も本発明に含まれるものである。

（２）本発明にかかわる摺動部材を有する誘導加熱定着装置について、図２ないし図４を用いて以下に説明する。図２は、本発明にかかわる摺動部材を有する誘導加熱定着装置の概要断面図であり、図３は、図２の摺動部材の斜視図であり、図４は、図３の摺動部材に設けられる複数の摺動面の発熱領域の発熱分布を示す図であり、図５は、図３の各発熱領域の発熱分布が全領域同じ制御温度に制御された状態を示す図である。

誘導加熱定着装置１７は、図２に示すように、摺動部材ＳＨＢの外側に設けられ、誘導電流によって摺動部材ＳＨＢを加熱する励磁コイルＬＣＬａと、該励磁コイルＬＣＬａによって加熱される加熱部材としての摺動部材ＳＨＢと、一方の端部（励磁コイルＬＣＬａ側）において摺動部材ＳＨＢを張架し、他方の端部において張架ローラ１７ｃを張架する無端ベルトとしての定着ベルト２７と、該定着ベルト２７を挟んで設けられる加圧部材としての加圧ローラ４７ａと、励磁コイルＬＣＬａの外側で、励磁コイルＬＣＬａを取り付け、支持するコイル支持部材としてのコイルボビンＣＬＢとにより構成される。励磁コイルＬＣＬａは、表層のチューブＣＢａを被せたリッツ線ＬＰｔからなるコイル線材ＣＬａにより構成される。

励磁コイルＬＣＬａにより加熱される加熱部材としての摺動部材ＳＨＢにより加熱される定着ベルト２７を挟んで設けられる張架ローラ１７ｃと、加圧部材としての加圧ローラ４７ａとの間で形成されるニップ部Ｎで加圧と加熱とにより、トナー像を形成するトナー粉末（トナー）が転写材Ｐ上に溶融定着される。

本発明にかかわる加熱部材としての摺動部材ＳＨＢは、励磁コイルに交流電流を流すことで誘導発熱する発熱幅の異なる発熱領域を有する複数の摺動面を回転軸方向に有し、前記摺動部材に設けられる複数の円弧部からなる摺動面を切替えて励磁コイルに対向可能とするものである。

摺動部材ＳＨＢは、例えばニッケル、鉄、アルミニウム等の板材を使用し、例えば図３に示すように、円周方向に３つの円弧部からなる摺動面Ａ、Ｂ、Ｃに分割され、軸方向には３つの摺動面Ａ、Ｂ、Ｃの異なった発熱領域ａ、ｂ、ｃがある。摺動面Ａは例えばＡ−３縦送りサイズに対応した発熱領域ａを有し、摺動面Ｂは例えばＢ−５縦送りサイズに対応した発熱領域ｂを有し、摺動面Ｃは例えば葉書サイズに対応した発熱領域ｃを有するものである。摺動面Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれの転写材のサイズに応じて回転され、摺動面を切替えて励磁コイルＬＣＬａに対向される。また、摺動部材ＳＨＢの断面（摺動部材の回転軸方向に垂直な面）は図３に示すように、円形状とし、且つその円形状は、上述したように、周方向に２つ以上の円弧部からなる摺動面に分割されている。また、上記円筒状の摺動面Ａ、Ｂ、Ｃの異なった発熱領域ａ、ｂ、ｃは、例えばポリイミドやポリアミド等の樹脂部材からなる断熱部材によって仕切られており、一体的に形成されている。なお、上記摺動部材の形状は、図３に示すように複数の円弧部により形成されていて、円筒形を複数個に分割したものを一体的にしたものが好ましい。更には図６（ｂ）に示すように台形状の摺動部材の板を図６（ａ）に示すような円筒面に一周巻き付けて貼ったものであっても良い。摺動部材の各摺動面Ａ，Ｂ，Ｃの境界位置には断熱材を介在させることが好ましい。

張架ローラ１７ｃとしては、例えばゴム硬度が１０Ｈｓ〜４０Ｈｓ（ＪＩＳ、Ａゴム硬度）程度のシリコンゴムの発泡体からなるソフトローラとして構成される。

無端ベルトである定着ベルト２７としては、基体として内径７０〜１２０ｍｍ程度で厚さ２０〜８０μｍ程度の、例えばニッケル電鋳ベルトを用いた金属ベルトや、厚さ４０〜１５０μｍ程度のポリイミドやポリアミド等を用いた耐熱性の樹脂ベルトの外側（外周面）に、厚さ１００〜３００μｍ程度の耐熱性のシリコンゴムを被覆したものに、離型層として表面に厚さ３０〜５０μｍ程度のＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）コーティング加工やチューブを施したものが用いられる。

また、定着ベルト２７を挟んで張架ローラ１７ｃと対向して設けられる加圧部材としての加圧ローラ４７ａは、例えばステンレス材を用いた中実の丸棒からなる芯金４７１ａと、該芯金４７１ａの外周に形成され、例えばゴム硬度が１０Ｈｓ〜４０Ｈｓ（ＪＩＳ、Ａゴム硬度）程度のシリコンゴムの発泡体からなるゴムローラ層４７１ｂと、該ゴムローラ層４７１ｂの表面に設けられるＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）チューブを被覆した離型層４７１ｃとからなるソフトローラとして形成される。加圧ローラ４７ａの芯金４７１ａとしては、例えばステンレスのパイプ材を用いた中空（パイプ状）の丸棒を用いてもよい。またゴムローラ層４７１ｂとしてはゴム硬度が４０Ｈｓ〜８０Ｈｓ（ＪＩＳ、Ａゴム硬度）程度とし、加圧ローラ４７ａをハードローラとしてもよい。

励磁コイルＬＣＬａのコアとしては、例えばフェライトコアやパーマロイ等の積層鋼板が用いられ、コイル支持部材としての放熱フィンＨＦＮを有するコイルボビンＣＬＢに取り付けられる。

励磁コイルＬＣＬａのコイル線材ＣＬａの誘導電流により発せられる磁力線（磁束）により摺動部材ＳＨＢの発熱領域ａ、ｂ、ｃの何れか１つに交流磁界が形成され、それを妨げるように渦電流が流れて摺動部材ＳＨＢが加熱される。リッツ線ＬＰｔからなる励磁コイルＬＣＬａのコイル線材ＣＬａから発せられる磁力線（磁束）により内部に形成される交流磁界により摺動部材ＳＨＢが加熱され急速加熱が可能になる。即ち本発明に用いる誘導加熱定着装置１７の励磁コイルＬＣＬａに０．５〜５０ｋＨｚ程度の交流電流を流して形成される磁束を妨げるように発生する渦電流により加熱部材としての摺動部材ＳＨＢの発熱領域ａ、ｂ、ｃの何れか１つに発熱が起こる。この摺動部材ＳＨＢの発熱領域ａ、ｂ、ｃの何れか１つの内部の渦電流（誘導電流）により摺動部材ＳＨＢが加熱されるものである。例えば、摺動部材ＳＨＢの発熱領域ａにより、図４に示す曲線（ａ）の発熱幅の摺動部材ＳＨＢの摺動面Ａでの加熱が行われる（前述した転写材Ａ−３縦送りサイズ幅対応）。また例えば、摺動部材ＳＨＢの発熱領域ｂにより、図４に示す曲線（ｂ）の発熱幅の摺動部材ＳＨＢの摺動面Ｂでの加熱が行われる（前述した転写材Ｂ−５縦送りサイズ幅対応）。また例えば、摺動部材ＳＨＢの発熱領域ｃにより、図４に示す曲線（ｃ）の発熱幅の摺動部材ＳＨＢの摺動面Ｃでの加熱が行われる（前述した葉書サイズ幅対応）。

また、不図示の駆動モータの回転により、定着ベルト２７が回転され、定着ベルト２７により加圧ローラ４７ａが従動回転される。定着ベルト２７は、摺動部材ＳＨＢを摺動しながら回転される。

図４に示すように、発熱幅の大きい摺動面Ａの単位面積当たりの発熱量は小さくなり、発熱幅の小さい摺動面Ｃの単位面積当たりの発熱量は大きくなる。これを図５に示すように各サイズの転写材の定着に対して、各摺動面Ａ，Ｂ，Ｃが同じ定着温度に制御されることが必要となる。

これにより定着ベルト２７を挟んで、上側のハードローラとして構成される張架ローラ１７ｃと、同じくソフトローラとして構成される加圧ローラ４７ａとの間で形成される、幅５〜２５ｍｍ程度の幅広のニップ部Ｎで転写材Ｐを挟持し、熱と圧力とを加えることにより、ニップ部Ｎで転写材Ｐ上のトナー像（或いはカラートナー像）の良好な定着が行われる。

ＴＳ１，ＴＳ２は無端ベルトとしての定着ベルト２７を挟んで摺動部材ＳＨＢの近傍で軸方向端部及び中央部にそれぞれ取付けられた温度制御を行うための例えば接触タイプのサーミスタを用いた温度検知手段である温度検知素子であり、ＴＳ３は加圧ローラ４７ａに取付けられた温度制御を行うための例えば接触タイプのサーミスタを用いた温度検知素子である。温度検知素子ＴＳ１、ＴＳ２としては接触タイプの他に、非接触タイプのものを用いることも可能である。

尚、図７の制御回路には、本発明に示す各制御手段をまとめて示してある。即ち、各発熱領域ａ，ｂ，ｃをもつ摺動部材ＳＨＢの摺動面Ａ，Ｂ，Ｃに対して共通に対応する励磁コイルＬＣＬａが配され、また無端ベルト（定着ベルト）２７の中央部、端部等に設けた温度検知手段としての温度センサＴｓ１，Ｔｓ２からのデータや、起動開始からの経過時間のデータや、使用する転写材の紙質や紙幅や画像サイズの何れかのデータを制御因子として選択して制御手段６０に入力し、記憶部６０Ａに予め収納してある、上記制御因子の各データの区分領域毎の（例えば起動開始からの経過した時間領域毎の）励磁コイルＬＣＬａの最適通電時間割合のテーブルと照合して、高周波電源５３の切換手段５３Ａによって図１５の通電チャートに示すように、励磁コイルＬＣＬａへの通電時間と停止時間との割合を交互に切り換えて繰り返し、加熱される摺動部材ＳＨＢの軸方向即ち転写材幅方向の無端ベルト２７の表面温度を一様な適正制御温度、即ち適正な定着温度に制御するものである。

また、別の制御の手段としては、摺動部材ＳＨＢには切替手段ＳＨＢ１が設けられ、該切替手段ＳＨＢ１は発熱領域ａ，ｂ，ｃの隣り合う何れか２つの発熱領域を交互に所定の時間間隔の周期に切り替えて繰り返し、励磁コイルＬＣＬａを通電したまま、加熱される摺動部材ＳＨＢの軸方向即ち転写材幅方向の無端ベルト２７の表面温度を一様な適正制御温度、即ち適正な定着温度に制御するものである。

次に各本発明についてそれぞれ説明する。

第１の発明は図８のフローチャートに示すように、Ｓｔ１のウォームアップ時又はジョブが終了してからのスタンバイ時又はオート復帰時であることを検知して、Ｓｔ２で励磁コイルに対して対向する摺動部材ＳＨＢの発熱領域を切り換えて最大面積面とするようにし、Ｓｔ３で最大面積面をもつ発熱領域ａが適正な定着温度に見合う制御温度になるように、予め記憶部６０Ａに入力してある最大面積面Ａの発熱領域ａに対する通電時間割合を示すテーブルと照合して、励磁コイルＬＣＬａの通電を高周波電源５３の切替手段５３Ａによってオンオフさせる制御をするものである。ウォームアップ時又はジョブが終了してからのスタンバイ時又はオート復帰時に、たとえ、小サイズ紙のコピーがあった場合でも全てのサイズに定着可能の態勢にしておくためである。また、定着装置でジャム発生後や、停電による強制電源オフが入った場合でも、次に通紙する紙種や紙サイズがどのようなものでも対応できるようにするためである。

第２の発明は図９のフローチャートに示すように、Ｓｔ１の起動を開始（ジョブ開始又は通紙開始）してからの経過時間をタイマーによって検出し、それに応じて、Ｓｔ２で紙サイズも参照しながら（必ずしも参照しないでよいが参照することによってより精密な制御が可能になる）、Ｓｔ３で励磁コイルに対して対向する摺動部材の発熱領域ａ，ｂ，ｃを切り換えるようにし、Ｓｔ４で切り換えた発熱領域が適正な制御温度（定着温度に見合う）になるように、予め記憶部６０Ａに入力してある区分領域毎（ここでは経過時間の区分毎）のオンオフの割合を示したテーブルと照合して、励磁コイルＬＣＬａの通電を高周波電源５３の切替手段５３Ａによってオンオフする制御をさせたものである。

第３の発明は図１０のフローチャートに示すように、Ｓｔ１で無端ベルトの端部に設けた温度検知手段Ｔｓ１によってそこの温度を検知し、Ｓｔ２でその検知温度が実験的に決めた発熱領域毎に設定した所定温度の中で適切な所定温度に達して合致するように、予め記憶部６０Ａに記憶されている各発熱領域毎の所定温度のデータと照合させる。そしてＳｔ３で紙サイズも参照しながら、Ｓｔ４でその所定温度に達するように、励磁コイルＬＣＬａに対して対向する摺動部材の発熱領域ａ，ｂ，ｃの中で適正な発熱領域に切替えるようにし、Ｓｔ５で切り換えた発熱領域が適正な制御温度（定着温度に見合う）になるように、予め記憶部６０Ａに入力してある発熱領域ａ，ｂ，ｃに応じた通電時間間隔を示したテーブルと照合して、励磁コイルＬＣＬａの通電周期を変更させるように高周波電源５３の切替手段５３Ａによってオンオフさせる制御をしたたものである。

第４の発明は図１１のフローチャートに示すように、温度検知手段を無端ベルトの端部に設け、Ｓｔ１でその温度を検知し、Ｓｔ２で検知温度と制御温度を比較してその差分を見て、その差分に合致する発熱領域を予め記憶部６０Ａに記憶されているデータと照合させて決める。そしてＳｔ３で紙サイズも参照させる（必ずしも参照しないでよいが参照することによってより精密な制御が可能になる）。そしてＳｔ４で励磁コイルＬＣＬａに対して対向する摺動部材ＳＨＢの発熱領域を適正なものに切替え、Ｓｔ５で切り換えた発熱領域が適正な制御温度（定着温度に見合う）になるように、予め記憶部６０Ａに入力してある区分領域毎のオンオフの割合を示したテーブルと照合して、励磁コイルＬＣＬａの通電周期を変更するように高周波電源５３の切替手段５３Ａをオンオフさせる制御をしたものである。

第５の発明は図１２のフローチャートに示すように、温度検知手段Ｔｓ２，Ｔｓ１を無端ベルトの中央部（通紙部）と端部（非通紙部）とに配置し、Ｓｔ１で各温度を検知し、Ｓｔ２でその検知温度と制御温度の差分同士の差を算出して比較し、その算出値に合致する発熱領域を予め記憶部６０Ａに記憶されているデータと照合させて決める。そしてＳｔ３で紙サイズも参照させる（必ずしも参照しないでよいが参照することによってより精密な制御が可能になる）。そしてＳｔ４で励磁コイルに対して対向する摺動部材ＳＨＢの発熱領域を切替えるようにし、Ｓｔ５で切り換えた発熱領域が適正な制御温度（定着温度に見合う）になるように、予め記憶部６０Ａに入力してある区分領域毎のオンオフの割合を示したテーブルと照合して、励磁コイルＬＣＬａの通電周期を変更するように高周波電源５３の切替手段５３Ａをオンオフさせる制御をしたものである。

各温度検知手段で温度検知を実施し、各温度検知手段と軸方向位置の同じ位置の無端ベルト２７の制御温度と検知温度の差分同士の差を算出する。制御温度と検知温度の差分を互いに比較し、励磁コイルと対向する発熱領域を切り替える。その結果、制御温度と検知温度の差分の各軸方向位置間のバラツキが小さくなる。すなわち、加熱部材としての摺動部材上の長手方向の温度を経時的に均一に維持することが可能となる。更に励磁コイルの通電周期を変更してオンオフも行うことによって定着温度の均一性は更に良くなる。

第６の発明は図１３のフローチャートに示すように、Ｓｔ１で紙幅、画像サイズ又は紙種の何れかのデータを入力して、記憶部６０Ａに収納されているデータを参照して比較し、Ｓｔ２でその決定値に応じて励磁コイルに対向する摺動部材ＳＨＢの発熱領域を決めて切替え、更にＳｔ３で、切り換えた発熱領域が適正な制御温度（定着温度に見合う）になるように、予め記憶部６０Ａに入力してある区分領域毎のオンオフの割合を示したテーブルと照合して、励磁コイルＬＣＬａの通電周期を変更するように高周波電源５３の切替手段５３Ａをオンオフさせる制御をしたものである。

第７の発明は図１４のフローチャートに示すように、Ｓｔ１で紙サイズを参照し、使用する紙サイズが特殊サイズであることを確認し、Ｓｔ２で該特殊サイズに近い２つの発熱領域を決定し、Ｓｔ３で決定した２つの発熱領域を、紙幅に応じて、励磁コイルに対向する摺動部材の発熱領域を、実験的に決めたある発熱時間の割合の周期で、例えば２種類の発熱領域を切替手段ＳＨＢ１で交互にそれぞれ決めた加熱時間を持つ所定の周期で切替えながら、一方、励磁コイルＬＣＬａを通電させたまま適正な一様な定着温度を得るようにしたものである。

誘導加熱定着装置が装着された本発明の画像形成装置の概要断面構成図である。 本発明に用いる摺動部材を有する誘導加熱定着装置の概要断面図である。 図２の摺動部材の斜視図である。 図３の摺動部材に設けられる複数の摺動面の発熱領域の発熱分布を示す図である。 図３の摺動部材に設けられる複数の各摺動面の発熱領域が定着温度に制御された状態を示す図である。 （ａ）は台形状の摺動面の板を円筒面に一周巻き付けて貼った摺動部材を示す斜視図であり、（ｂ）はその台形状の摺動面の板の展開図である。 誘導加熱定着装置の制御回路を示すブロック図である。 第１の発明を示す簡略フローチャートである。 第２の発明を示す簡略フローチャートである。 第３の発明を示す簡略フローチャートである。 第４の発明を示す簡略フローチャートである。 第５の発明を示す簡略フローチャートである。 第６の発明を示す簡略フローチャートである。 第７の発明を示す簡略フローチャートである。 励磁コイルに対する周期的な通電状態を示す図である。

符号の説明

１０ 感光体ドラム
１１ 帯電極
１２ 露光装置
１３ 現像器
１４ 転写分離極
１７ 誘導加熱定着装置
１７ａ 加熱ローラ
１７ｃ 張架ローラ
２７ 定着ベルト（無端ベルト）
４７ａ 加圧ローラ
５３ 高周波電源
５３Ａ 切替手段
６０ 制御手段
６０Ａ 記憶部
Ａ，Ｂ，Ｃ 摺動面
ａ，ｂ，ｃ 発熱領域
ＣＬＢ コイルボビン
ＬＣＬａ 励磁コイル
Ｎ ニップ部
ＳＨＢ 摺動部材
ＳＨＢ１ 切替手段
Ｐ 転写材（記録紙）

Claims (7)

1. 無端ベルトと、該無端ベルトの内面に設けられる摺動部材と、該摺動部材と共に前記無端ベルトの内面を支持する張架ローラと、該張架ローラ及びそれに巻回する前記無端ベルトの外周面に対して圧接してニップを形成する加圧部材と、前記無端ベルトを介して前記摺動部材に対向する励磁コイルとを有し、該励磁コイルに交流電流を流すことで摺動部材を発熱させて前記無端ベルトを加熱し、前記無端ベルトと前記加圧部材とで転写材を挟持搬送してトナー像を定着する誘導加熱定着装置を装着した画像形成装置であって、
   前記摺動部材は、回転軸方向に発熱幅の異なる複数の発熱領域を有し、該複数の発熱領域を適正発熱幅の発熱領域に切替えて、励磁コイルに対向可能とし、ウォームアップ時又はジョブが終了してからのスタンバイ時又はオート復帰時には、励磁コイルに対応する発熱領域を最大発熱幅の発熱領域にして、励磁コイルの通電周期を変更する制御手段を設けた誘導加熱定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 無端ベルトと、該無端ベルトの内面に設けられる摺動部材と、該摺動部材と共に前記無端ベルトの内面を支持する張架ローラと、該張架ローラ及びそれに巻回する前記無端ベルトの外周面に対して圧接してニップを形成する加圧部材と、前記無端ベルトを介して前記摺動部材に対向する励磁コイルとを有し、該励磁コイルに交流電流を流すことで摺動部材を発熱させて前記無端ベルトを加熱し、前記無端ベルトと前記加圧部材とで転写材を挟持搬送してトナー像を定着する誘導加熱定着装置を装着した画像形成装置であって、
   前記摺動部材は、回転軸方向に発熱幅の異なる複数の発熱領域を有し、該複数の発熱領域を適正発熱幅の発熱領域に切替えて、励磁コイルに対向可能とし、画像形成装置の起動開始からの経過時間に応じて摺動部材の発熱領域を切替えると共に励磁コイルの通電周期を変更する制御手段を設けた誘導加熱定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。
3. 無端ベルトと、該無端ベルトの内面に設けられる摺動部材と、該摺動部材と共に前記無端ベルトの内面を支持する張架ローラと、該張架ローラ及びそれに巻回する前記無端ベルトの外周面に対して圧接してニップを形成する加圧部材と、前記無端ベルトを介して前記摺動部材に対向する励磁コイルとを有し、該励磁コイルに交流電流を流すことで摺動部材を発熱させて前記無端ベルトを加熱し、前記無端ベルトと前記加圧部材とで転写材を挟持搬送してトナー像を定着する誘導加熱定着装置を装着した画像形成装置であって、
   前記摺動部材は、回転軸方向に発熱幅の異なる複数の発熱領域を有し、該複数の発熱領域を適正発熱幅の発熱領域に切替えて、励磁コイルに対向可能とし、温度検知手段を無端ベルトの端部に設け、その検知温度が各発熱領域毎に設定した所定温度の中で適切な所定温度に達するように、摺動部材の発熱領域を切替えると共に励磁コイルの通電周期を変更する制御手段を設けた誘導加熱定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。
4. 無端ベルトと、該無端ベルトの内面に設けられる摺動部材と、該摺動部材と共に前記無端ベルトの内面を支持する張架ローラと、該張架ローラ及びそれに巻回する前記無端ベルトの外周面に対して圧接してニップを形成する加圧部材と、前記無端ベルトを介して前記摺動部材に対向する励磁コイルとを有し、該励磁コイルに交流電流を流すことで摺動部材を発熱させて前記無端ベルトを加熱し、前記無端ベルトと前記加圧部材とで転写材を挟持搬送してトナー像を定着する誘導加熱定着装置を装着した画像形成装置であって、
   前記摺動部材は、回転軸方向に発熱幅の異なる複数の発熱領域を有し、該複数の発熱領域を適正発熱幅の発熱領域に切替えて、励磁コイルに対向可能とし、温度検知手段を無端ベルトの端部に設け、検知温度と制御温度を比較して、摺動部材の発熱領域を該制御温度に近い検知温度の発熱領域に切替えると共に励磁コイルの通電周期を変更する制御手段を設けた誘導加熱定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。
5. 無端ベルトと、該無端ベルトの内面に設けられる摺動部材と、該摺動部材と共に前記無端ベルトの内面を支持する張架ローラと、該張架ローラ及びそれに巻回する前記無端ベルトの外周面に対して圧接してニップを形成する加圧部材と、前記無端ベルトを介して前記摺動部材に対向する励磁コイルとを有し、該励磁コイルに交流電流を流すことで摺動部材を発熱させて前記無端ベルトを加熱し、前記無端ベルトと前記加圧部材とで転写材を挟持搬送してトナー像を定着する誘導加熱定着装置を装着した画像形成装置であって、
   前記摺動部材は、回転軸方向に発熱幅の異なる複数の発熱領域を有し、該複数の発熱領域を適正発熱幅の発熱領域に切替えて、励磁コイルに対向可能とし、温度検知手段を無端ベルトの中央部（通紙部）と端部（非通紙部）とに配置し、その検知温度差を算出し、摺動部材の発熱領域を該検知温度差の少ない発熱領域に切替えると共に励磁コイルの通電周期を変更する制御手段を設けた誘導加熱定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。
6. 無端ベルトと、該無端ベルトの内面に設けられる摺動部材と、該摺動部材と共に前記無端ベルトの内面を支持する張架ローラと、該張架ローラ及びそれに巻回する前記無端ベルトの外周面に対して圧接してニップを形成する加圧部材と、前記無端ベルトを介して前記摺動部材に対向する励磁コイルとを有し、該励磁コイルに交流電流を流すことで摺動部材を発熱させて前記無端ベルトを加熱し、前記無端ベルトと前記加圧部材とで転写材を挟持搬送してトナー像を定着する誘導加熱定着装置を装着した画像形成装置であって、
   前記摺動部材は、回転軸方向に発熱幅の異なる複数の発熱領域を有し、該複数の発熱領域を適正発熱幅の発熱領域に切替えて、励磁コイルに対向可能とし、紙幅、紙種又は画像サイズの何れかに応じて摺動部材の発熱領域を適切な発熱領域に切替えると共に励磁コイルの通電周期を変更する制御手段を設けた誘導加熱定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。
7. 無端ベルトと、該無端ベルトの内面に設けられる摺動部材と、該摺動部材と共に前記無端ベルトの内面を支持する張架ローラと、該張架ローラ及びそれに巻回する前記無端ベルトの外周面に対して圧接してニップを形成する加圧部材と、前記無端ベルトを介して前記摺動部材に対向する励磁コイルとを有し、該励磁コイルに交流電流を流すことで摺動部材を発熱させて前記無端ベルトを加熱し、前記無端ベルトと前記加圧部材とで転写材を挟持搬送してトナー像を定着する誘導加熱定着装置を装着した画像形成装置であって、
   前記摺動部材は、回転軸方向に発熱幅の異なる複数の発熱領域を有し、該複数の発熱領域を適正発熱幅の発熱領域に切替えて、励磁コイルに対向可能とし、特殊な紙幅に応じて、その紙幅に近い２種類の摺動部材の発熱領域を所定の周期で切替える制御手段を設けた誘導加熱定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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