JP4612862B2 - 像加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機・レーザービームプリンタ等の画像形成装置に搭載される定着装置（定着器）として用いれば好適な、電磁誘導加熱方式の像加熱装置に関する。

近年、画像形成装置において、記録材（用紙）上に形成された未定着トナー画像を該記録材上に加熱溶融して定着する像加熱装置である定着装置としては、近年、電磁誘導加熱方式の定着装置が開発され、製品化されている。この装置は、省エネルギー、立上時間短縮の要求に応えることができる。

電磁誘導加熱方式の定着装置は、変動磁界を発生する励磁コイルに高周波電流を流すことにより高周波磁界を発生させ、その磁場によって定着部材に渦電流が生じて発熱する現象を利用したものである。これは、誘導電流の発生を利用することで、直接定着部材を発熱させることができるため、従来のハロゲンランプやセラミックヒーター等を用いて定着部材を加熱させてきた方法に比べて、高効率の定着プロセスを達成している。

最近では、電磁誘導加熱方式の定着装置において、定着部材の低熱容量化を図るため、定着部材に導電層を含むベルト部材を用いて該ベルト部材を発熱させるようにしている。また、高速化による励磁コイル昇温等を防止するために、該ベルト部材の外周面に励磁コイルを配置し、外部から加熱する方法も開発されている。しかしながらこの構成では、ベルト部材の熱容量が低いため、小サイズ記録材通紙時の非通紙部昇温が顕著になる問題が発生している。また、非通紙部昇温後に大サイズ記録材（フルサイズ紙）を通紙すると、ベルト部材に生じている高温部と低温部でのグロスムラや、高温部でのオフセットといった画像欠陥が発生するといった問題も生じている。

この問題を解決するために、特許文献１では、ベルト部材の外側かつベルト部材の回転方向に複数の励磁コイルを配置して、通紙する記録材サイズに応じて使用する励磁コイルを選択する方法が提案されている。また、特許文献２、特許文献３ではベルト部材長手方向で励磁コイルの間隔を変化させるといった方法が提案されている。
特開２００１−１１７４０１号公報 特開２００２−１２３１０６号公報 特開２００２−１２４３７１号公報

しかし、特許文献１の方法だと構成が大掛かりになるため装置の大型化が懸念され、制御回路も複雑になってしまうといった問題がある。また、特許文献２のように複数のコイルを使用すると構成が複雑になり、電源の数も増える等の問題がある。また、特許文献３コイルを動かすことでベルトとの距離を変更しているが、コイルを動かしてしまうとベルトとの距離を一定に保つことへの難易度が上がり、ベルト面内において温度ムラが生じたり、ベルト面を所望の温度に保てないという問題があった。

また、コイルを移動させる構成の場合、コイルは導線であるため、機械的強度が弱い為コイルが断線し、最悪の場合コイルの交換をしなければならなくなるという問題があった。

本発明は上記のような問題を解決すべく提案されたものである。ベルトタイプ、電磁誘導加熱方式の像加熱装置について、簡単・小型な手段構成により、小サイズ記録材通紙時の非通紙部昇温を緩和し、グロスムラ、定着不良等の問題の無い良好な画像の得られる定着装置を提供することを目的としている。

上記の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、導電層を有する無端状のベルト部材と、前記ベルト部材を支持する支持部材と、前記ベルト部材に対面して配置され、前記ベルト部材を加熱する誘導加熱手段と、を有し、前記ベルト部材により画像を担持した記録材を加熱する像加熱装置において、前記誘導加熱手段に対面する前記ベルト部材の位置を変化させる位置変更手段を有し、前記ベルトの記録材の通紙方向に直交する幅方向の温度分布を均一化するように前記ベルト部材と前記誘導加熱手段の距離を前記幅方向で変化させることを特徴とする。

上記の構成により、本発明の目的である、簡単・小型な手段構成にて、小サイズ通紙時の非通紙部昇温の防止、グロスムラ、定着不良の無い画像の得られる定着装置を提供することが可能となった。

（１）画像形成装置例
図１は画像形成装置の一例の概略構成図である。本例の画像形成装置は、電子写真プロセスを用いた、転写ドラムタイプのフルカラーレーザープリンタである。このプリンタ自体は公知であるから、その説明は簡単にとどめる。

２１は像担持体としての電子写真感光ドラム（以下、感光ドラムと記す）であり、矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される。２２は帯電装置としての接触帯電ローラであり、感光ドラム２１の周面を所定の極性・電位に一様に帯電する。２３は像露光装置としてのレーザースキャナであり、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調したレーザー光Ｌを出力して感光ドラム２１の一様帯電処理面を走査露光する。これにより感光ドラム２１の面に走査露光パターンに対応した静電潜像が形成される。２４Ｙ・２４Ｍ・２４Ｃ・２４Ｋはイエロー・マゼンタ・シアン・ブラックの４色のトナー現像装置である。感光ドラム２１の面に形成された静電潜像はこの４色のトナー現像装置のどれかによりトナー画像として現像される。

２５は転写ドラムであり、その外周面に記録材を巻き付けて保持した状態で回転する。転写ドラム２５は感光ドラム２１に対して接触あるいは僅少な隙間を存して対向していて、矢印の反時計方向に感光ドラム２１の速度と略同じ速度で回転駆動される。感光ドラム２１と転写ドラム２５との対向部が転写部Ｔである。２６は転写帯電器であり、転写部Ｔに対応させて転写ドラム２５の内側に配設してある。転写ドラム２５に対しては、不図示の給紙機構部から一枚分離給紙された記録材Ｐがレジストローラ対２８により所定の制御タイミングにて給送される。そして、その先端部が転写ドラム２５のグリッパ２５ａに把持される。また吸着用帯電器２９により帯電されて、回転する転写ドラム２５の周面に静電吸着して巻き付き状態になって保持され、転写部Ｔへ搬送される。そして転写部Ｔにおいて感光ドラム２１側のトナー画像が転写ドラム２５の周面に保持されている記録材Ｐの面に順次に静電転写される。２７は感光ドラムクリーナである。転写部Ｔにおける感光ドラム２１側から記録材Ｐ側へのトナー画像の転写後に感光ドラム２１側に残った転写残トナーはこの感光ドラムクリーナ２７で除去される。

本例のプリンタにおいては、感光ドラム２１の面に、最初にイエロートナー画像が形成されて転写ドラム２５の外周面に巻き付いて保持されている記録材Ｐの面に転写される。２回目にマゼンタトナー画像が、３回目にシアントナー画像が、４回目にブラックトナー画像が順に形成される。それらのトナー画像が回転している転写ドラム２５に保持されている同一の記録材Ｐの面に順次に重畳転写される。これにより記録材Ｐの面に４色重ね合わせの未定着のトナー画像が合成形成される。

転写部Ｔにおいて最後のブラックトナー画像の転写を受けた記録材Ｐは、グリッパ２５ａが開かれることでその先端部が転写ドラム２５から解放される。また分離用帯電器３０で除電されて、転写ドラム２５の面から順次に分離されていく。そして、本発明に従うベルトタイプ・電磁誘導加熱方式の像加熱装置である定着装置１０に導入されて熱と圧力を受ける。これにより、未定着の４色重ね合わせのトナー画像が溶融混色して固着のフルカラー画像として定着される。

（２）定着装置１０
図２は本実施例における定着装置１０の要部の横断側面図と制御系のブロック図、図３は同定着装置の途中部分省略の平面図である。

以下の説明において、定着装置１０またはこれを構成している部材の長手方向とは記録材搬送路面内において記録材搬送方向に直交する方向に並行な方向である。幅または幅方向（短手方向）とは記録材搬送方向における寸法または並行な方向である。定着装置１０に関し、背面とは装置を正面（記録材入口側）から見て、その反対側の面（記録材出口側）、左右とは装置を正面から見て左（手前側）または右（奥側）である。上流側と下流側とは記録材搬送方向に関して上流側と下流側である。

１は導電層（金属層）を有する無端状のベルト部材としての定着ベルト（定着部材）であり、可撓性を有するものである。図５は該定着ベルト１の層構成模型図である。この定着ベルト１は内径が３４ｍｍで電気鋳造法によって製造した、厚みは５０μｍのニッケル層を基層（導電層）１ａとしている。基層１ａの外周には弾性層１ｂとして耐熱性シリコーンゴム層を形成してある。この弾性層１ｂの厚さは１００〜１０００μｍの範囲で選択可能である。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、か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、本実施例では３００μｍの厚みで設けられている。用いたシリコーンゴムは、ＪＩＳ−Ａ２０度の硬度を持ち、熱伝導率は０．８Ｗ／ｍＫである。更に弾性層１ｂの外周には、表面離型層１ｃとしてフッ素樹脂層（例えばＰＦＡやＰＴＦＥ）が３０μｍの厚みで設けられる。また、基層１ａの内面には、定着ベルト内包物との摺動摩擦を低下させるために、滑性層１ｄとしてフッ素樹脂やポリイミドなどの樹脂層を１０〜５０μｍの厚みで設けても良い。本実施例では、ポリイミドを２０μｍの厚みで設けた。また、定着ベルト内面が接する内包物が導電性の場合は、導電層である定着ベルト基層１ａに有効に誘導電流を流すために、定着ベルト内面には電気絶縁層が有ることが望ましい。なお、定着ベルト１の導電層である基層１ａはニッケルのほかに、鉄合金や銅、銀など適宜の金属材料を選択可能である。また、樹脂基層にそれら金属を積層させるなどの構成でも良い。導電層である定着ベルト基層１ａの厚みは、後で説明する誘導加熱コイルに流す高周波電流の周波数と導電層の透磁率・導電率に応じて調整してよく、５〜２００μｍ程度の間で設定する。

定着ベルト１はその内側に配した２つのベルト支持部材としてのベルトガイド部材２と定着ローラ３によって支持されている。これらのベルトガイド部材２と定着ローラ３は装置筐体（不図示）の左右の側板間に並行に配設してある。

ベルトガイド部材２は樹脂製であり、本実施例ではＰＰＳ製である。ベルトガイド部材２は定着ベルト１に対するテンション付与部材としても機能しており、定着ベルト１に対して５０Ｎの張力を与えている。定着ベルト１の内面と接する部分には周方向にリブ２ａが設けてある。また、定着ベルト１の内面との摩擦抵抗を減らすために、定着ベルト１の内面と接する部分にはベルトガイド部材カバー２ｂを設けると良い。このベルトガイドカバー２ｂは、ベルトガイド部材２の定着ベルト１の回転方向上流部分にビス２ｃで固定されたガラス繊維製のクロスをフッ素樹脂でコーティングしたものや、凹凸を設けて接触面積を減らすよう工夫したポリイミドのシートなどを用いるとよい。本実施例では前者を採用している。

定着ローラ３は、外径が２０ｍｍで、長手方向中央部の径が１６ｍｍで両端部の径が１４ｍｍである鉄合金製の芯金３ａに、熱伝導率を小さくして定着ベルト１からの熱伝導を少なくするために弾性層３ｂとしてシリコーンゴムスポンジを設けたものである。長手方向中央部での定着ローラ３の硬度はＡＳＫ−Ｃ硬度計で約６０度である。芯金３ａにテーパー形状をつけているのは、後述する加圧ローラ４との加圧時に定着ローラ３が撓んでも定着ローラ３と加圧ローラ４との圧接部である定着ニップ部Ｎの幅が長手方向にわたって均一になるようにするためである。定着ローラ３は装置筐体の左右の側板間に軸受部材を介して回転自由に支持させて配設してある。定着ローラ３は駆動手段としてのモータＭ１によって図２の矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される。この定着ローラ３の回転駆動により、定着ローラ３のシリコーンゴムスポンジ層３ｂの表面と定着ベルト１の内面のポリイミド層１ｄとの摩擦によって定着ベルト１が定着ローラ３とベルトガイド部材２との間を緊張状態で回転する。前述したベルトガイドカバー２ｂによってベルトガイド部材２と定着ベルト１の内面との摺動摩擦が小さくなるので、定着ベルト１を定着ローラ３とベルトガイド部材２との間においてスリップ無く安定して回転させることが出来る。

４は加圧部材としての加圧ローラである。この加圧ローラ４は、定着ローラ３の下方において装置筐体の左右の側板間に並行に軸受部材を介して回転自由に配設する。そして、付勢手段（不図示）により上方に押上げて、定着ローラ３との間に定着ベルト１を挟ませて定着ローラ３のシリコーンゴムスポンジ層３ｂの弾性に抗して所定の押圧力をもって圧接させた状態にしてある。これにより、定着ローラ３と加圧ローラ４との間に定着ベルト１を挟ませて所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させている。加圧ローラ４は定着ローラ３の回転駆動に伴う定着ベルト１の回転に従動して定着ニップ部Ｎにおける定着ベルト１の外面との摩擦力により図２の矢印の反時計方向に回転する。

加圧ローラ４は、外径が２０ｍｍで、長手方向中央部の径が１６ｍｍで両端部の径が１４ｍｍである鉄合金製の芯金４ａに、弾性層４ｂとしてシリコーンゴム層４ｂを設けてある。表面は、離型層４ｃとしてフッ素樹脂層（例えばＰＦＡやＰＴＦＥ）が３０μｍの厚みで設けられる。加圧ローラ４の長手方向中央部における硬度は、ＡＳＫ−Ｃ７０℃である。芯金４ａにテーパー形状をつけているのは、定着ローラ３と同様の理由で、加圧した時に加圧ローラ４が撓んでも定着ローラ３との圧接部である定着ニップ部Ｎの幅が長手方向にわたって均一になるようにするためである。加圧ローラ４の弾性層４ｂをシリコーンゴムスポンジではなくシリコーンゴムを用いたのは、定着ローラ３より加圧ローラ４の硬度を固くして、定着ニップ部Ｎにおいて、定着ベルト１を大きく変形させて、トナー画像が形成された記録材Ｐの定着ベルト１からの剥離を容易にするためである。本実施例において加圧ローラ４は定着ベルト１を挟んで定着ローラ３に対して総圧２００Ｎで加圧され、定着ニップ部Ｎの幅は約１０ｍｍである。

７は定着ベルト１を加熱する誘導加熱手段（加熱源）としての励磁ユニットである。励磁ユニット７は、誘導加熱コイル５と、誘導加熱コイル５によって発生した磁界が定着ベルト１の導電層以外に実質漏れないように該誘導加熱コイル５を覆わせた磁性体コア６とを、電気絶縁性の樹脂によって一体にモールドした横長・薄板状の部材である。誘導加熱コイル５は、電線として例えばリッツ線を用い、これを横長・扁平のシート状渦巻きコイルに巻回してなる。この励磁ユニット７は定着ベルト１の外周面の上面側において、ベルト支持部材としての定着ローラ３とベルトガイド部材２とにまたがらせて定着ベルト１に対面させて定置配設してある。

定着ベルト１と誘導加熱コイル５は０．５ｍｍのモールドにより電気絶縁の状態を保つ。定着ベルト１と誘導加熱コイル５との間隔はほぼ２ｍｍ（定着ベルト１と励磁ユニット７の間隔距離はほぼ１．５ｍｍ）で一定であり、定着ベルト１は該誘導加熱コイル５によって発生した磁界により均一に加熱される。

ここで、装置に通紙使用される最大通紙幅の記録材Ｐ（フルサイズ記録材：本実施例ではＡ３記録材（縦送り）、以下、大サイズ紙と記す）のその通紙幅をＡ（図４、図６、図７）とする。そして、定着ベルト１の記録材Ｐの通紙幅方向（記録材Ｐの搬送方向に直交する方向）に沿っての長さは通紙幅Ａよりも大きく設定されている。誘導加熱コイル５の記録材Ｐの通紙幅方向に沿っての長さも通紙幅Ａよりも大きく設定されている。本実施例のプリンタにおける記録材の通紙はいわゆる中央基準搬送でなされる。図４、図６、図７において、Ｏはその中央基準線（仮想線）である。Ｂは小サイズ記録材（本実施例ではＡ４Ｒ記録材（縦送り）：以下、小サイズ紙と記す）の通紙幅（通紙域）である。Ｃは小サイズ紙を通紙したときに生じる非通紙域である。

定着ベルト１の回転状態において、上述の誘導加熱コイル５には電源装置（励磁回路）１０１から２０〜５０ｋＨｚの高周波電流が流されて、該誘導加熱コイル５によって発生した磁界により定着ベルト１の導電層が誘導発熱する。すなわち定着ベルト１１が加熱される。

ＴＨ１は例えばサーミスタ等の第１の温度センサ（第１の温度検知手段）である。図４のように、定着ベルト１の内面かつ長手方向中央部に当接させて配設してある。この第１の温度センサＴＨ１は大サイズ紙の通紙時も小サイズ紙の通紙時も通紙域になる定着ベルト部分の温度を検知してその検知温度情報を制御回路部１００にフィードバックする。制御回路部１００はこの第１の温度センサＴＨ１から入力する検知温度が所定の目標温度（定着温度）に維持されるように電源装置１０１から誘導加熱コイル５に入力する電力を制御している。本実施例では、定着ベルト１の目標温度である１７０℃で一定になるように、第１の温度センサＴＨ１の検出値に基づいて高周波電流の周波数を変化させて誘導加熱コイル５に入力する電力を制御して温度調節を行っている。定着ローラ３のシリコーンゴムスポンジ層３ｂは最も薄いところでも２ｍｍあり、誘導加熱コイル５によって芯金が発熱することはほとんどないので、本実施例では効率よく定着ベルト１のみを加熱することが出来る。

ＴＨ２は第２の温度センサ（第２の温度検知手段）であり、図４のように、定着ベルト１の内面かつ小サイズ紙を通紙したときの非通紙域となる定着ベルト部分の温度を検知してその検知温度情報を制御回路部１００にフィードバックする。

上記の第１と第２の２つの温度センサＴＨ１・ＴＨ２は、ベルトガイド部材２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の内面の誘導加熱コイル５による発熱量が最も高い位置に弾性的に接触しており、その部分の温度を検出している。定着ベルト１の導電層１ａが発熱するので、本実施例のように温度センサＴＨ１・ＴＨ２を配置すれば、極めて正確に、かつ応答速度早く定着ベルト１の温度を検出可能である。なお、定着ベルト１の発熱量が最も高い位置は、図２で２つに分割して図示してある誘導加熱コイル５の定着ベルト回転方向それぞれの中央部である。温度センサＴＨ１・ＴＨ２が図示してある位置、もう一方は定着ローラ３によってその位置を占められている。

定着ベルト１は、少なくとも画像形成実行時には、制御回路部１００で制御されるモータＭ１によって定着ローラ３が回転駆動される。これにより、図２の矢印の反時計方向に所定の周速度、すなわち図１の画像転写部側（転写ドラム２５側）から搬送されてくる、未定着トナー画像Ｔを担持した記録材Ｐの搬送速度とほぼ同一の周速度でシワなく回転駆動される。本実施例の場合、定着ベルト１の表面回転速度が、１６０ｍｍ／ｓｅｃで回転し、フルカラーの画像を１分間にＡ４サイズで４０枚定着することが可能である。

また、励磁ユニット７の誘導加熱コイル５に制御回路部１００で制御される電源装置１０１から電力供給がなされる。これにより、定着ベルト１が所定の定着温度に立ち上がって温調された状態において、定着ニップ部Ｎにおける定着ベルト１と加圧ローラ４との間に、未定着トナー画像Ｔを有する記録材Ｐがそのトナー画像担持面側を定着ベルト１側に向けてガイド部材１１で案内されて導入される。そして、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、定着ベルト１と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。これにより、主に定着ベルト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が記録材Ｐの表面に熱圧定着される。定着ニップ部Ｎを通った記録材Ｐは定着ベルト１の外周面から定着ベルト１の表面が定着ニップ部Ｎの出口部分の変形によって自己分離されて定着装置外へ搬送される。

８はベルト位置規制機構である。このベルト位置規制機構８は、誘導加熱手段である励磁ユニット７に対面する定着ベルト１の位置を変化させる位置変更手段である。このベルト位置規制機構８により定着ベルト１の記録材の通紙方向に直交する幅方向の温度分布を均一化にするように定着ベルト１と励磁ユニット７の距離を前記幅方向で変化させるものである。より具体的には、小サイズ紙通紙時に定着ベルト１と励磁ユニット７との距離（＝定着ベルト１−誘導加熱コイル５間距離）を通紙域と非通紙域とで変化させる手段機構である。すなわち、図６はベルト位置規制機構８の一部切欠斜視図、図７は動作説明図である。定着ベルト１と励磁ユニット７との距離を、記録材の通紙域に対応する部分に対して、非通紙域に対応する部分の距離を変化させるのである。

８ａは横長の台板であり、定着ベルト１の長手方向の長さよりも長い部材である。この台板８ａは定着ベルト１の内側かつベルトガイド部材２と定着ローラ３の間にあり、励磁ユニット７に対向する位置に定置配設されている。台板８ａは装置筐体の左右の側板間に固定支持させてある。あるいはベルトガイド部材２に取り付けられて支持される。

８ｂは横長のベルト位置規制部材であり、定着ベルト１の長手方向の長さよりも長い部材である。このベルト位置規制部材８ｂは台板８ａの上側に該台板に並行に配列され、その長手両端部をそれぞれ台板８ａの長手両端部の上面に具備させた上下方向ガイド部８ｃに係合させてあり、台板８ａに対して上下方向に移動自由である。また、ベルト位置規制部材８ｂには、長手両端部の上側に鍵状部（フック部）８ｄを具備させてあり、その両鍵状部８ｄをそれぞれ定着ベルト１の両端縁部に引っ掛けてある。また、台板８ａの長手両端部とベルト位置規制部材８ｂの長手両端部との間にはそれぞれ押上げばね８ｅを介在させて、ベルト位置規制部材８ｂを台板８ａから上方に移動付勢させている。

ベルト位置規制部材８ｂは下記の移動手段により所定の位置に移動される。８ｆは横長のカム軸であり、励磁ユニット７の上側においてベルト位置規制部材８ｂに対応する位置にベルト位置規制部材８ｂに並行に配列してある。このカム軸８ｆは装置筐体の左右の側板間に軸受部材を介して回転自由に支持させて配設してある。８ｇはこのカム軸８ｆの長手両端部にそれぞれ同位相で固着した偏心カムである。それぞれベルト位置規制部材８ｂの長手両端部の上面に対して押上げばね８ｅの弾性に抗して接触させてある。上記のベルト位置規制機構８を構成させている部材８ａ〜８ｇ、特にはベルト位置規制部材８ｂは非磁性材料で構成される。本実施例にいて、ベルト位置規制部材８ｂは、材質がＰＰＳ製の樹脂部材である。本実施例ではＰＰＳ製の部材を用いたがこれに限定されるものではない。しかし、磁性材料や導電性の材料を用いると、ベルト規制部材８ｂ自体が発熱してしまうため、非磁性材料を用いることが好ましい。カム軸８ｆの長手両端部の２つの偏心カム８ｇはカム軸８ｆが制御回路部１００で制御されるモータＭ２により回転駆動されることで同位相で回転する。そして偏心カム８ｇの回転に連動してベルト位置規制部材８ｂが押上げばね８ｅの協働で台板８ａに対して上下に移動動作する。

図７の（ａ）はベルト位置規制機構８の通常時の状態を、（ｂ）は動作時の状態を示している。

（ａ）の通常時は、ベルト位置規制制御−ＯＦＦであり、偏心カム８ｇは小径部を下向きにした回転角で回転を停止した状態に保持されている。この状態において、ベルト位置規制部材８ｂは偏心カム８ｇの小径部で規定される位置までばね８ｅにより押上げられている。そして、ベルト位置規制部材８ｂの長手両端部の鍵状部８ｄはそれぞれ定着ベルト１の両端縁部には実質的に非接触（非干渉）の状態となっている。そのために定着ベルト１と励磁ユニット７との間隔距離は定着ベルト１の長手全長域に渡って所定の間隔距離、本実施例ではほぼ１．５ｍｍの間隔距離（定着ベルト１−誘導加熱コイル５間距離はほぼ２ｍｍ）に保持される。

（ｂ）の動作時は、ベルト位置規制制御−ＯＮであり、偏心カム８ｇはその大径部を下向きとしている回転角で回転を停止した状態に保持されている。この状態において、ベルト位置規制部材８ｂは偏心カム８ｇの大径部で規定される位置まで押上げばね８ｅに抗して押し下げられている。それに伴って定着ベルト１の長手両端部側がベルト位置規制部材８ｂの長手両端部の鍵状部８ｄによって定着ベルト１のテンションに抗して励磁ユニット７から離れ方向に引き下げられ、励磁ユニット７との間隔距離が通常時よりも大きくなる。一方、定着ベルト１の長手中央部は、定着ベルト１の長手両端部側が上記のように引き下げられる。これにより上方に山形に撓んで励磁ユニット７との間隔距離が小さくなろうとするけれども、励磁ユニット７の内面側に小サイズ紙（Ａ４Ｒ）の通紙幅にほぼ対応させて配置された、ＰＰＳ樹脂製、厚み１．５ｍｍのスペーサ部材８ｈに受け止められる。そのため、励磁ユニット７との間隔距離は所定の間隔距離、本実施例ではほぼ１．５ｍｍの間隔距離（定着ベルト１−誘導加熱コイル５間距離はほぼ２ｍｍ）に保持される。

制御回路部１００は、入力する使用記録材のサイズ選択信号Ｓ（操作部からの信号、画像読取り時の記録材サイズ判定、プリント信号等）が大サイズ紙（Ａ３）であるときは、ベルト位置規制制御をＯＦＦにする。これにより、ベルト位置規制機構８を図７の（ａ）の通常時状態に維持する。この通常時状態においては上記したように定着ベルト１と励磁ユニット７との間隔距離は定着ベルト１の長手全長域に渡って所定の間隔距離である１．５ｍｍの間隔距離に保持されている。これにより、大サイズ紙の通紙幅Ａに対応する定着ベルト１の長さ範囲が発熱効率よく均一に発熱して所定の定着温度に温調される。

また、制御回路部１００は、入力する使用記録材のサイズ選択信号Ｓが小サイズ紙（Ａ４Ｒ）であるときは、ベルト位置規制制御をＯＮにして、ベルト位置規制機構８を図７の（ｂ）の動作時状態に切換える。すなわち、定着ベルト１と励磁ユニット７の距離が記録材の通紙域に対応する部分と非通紙域に対応する部分とで変化するタイミングは、小サイズ記録材の選択時である。

図７の（ｂ）の動作時状態においては上記したように、定着ベルト１はその長さ方向において小サイズ紙の通紙幅Ｂにほぼ対応する中央部分の励磁ユニット７との間隔距離は所定の間隔距離である１．５ｍｍの間隔距離に保持されている。そのため、小サイズ紙の通紙幅Ｂに対応する定着ベルト１の長さ範囲が発熱効率よく均一に発熱して所定の定着温度に温調される。しかし、非通紙域Ｃに対応する定着ベルト部分は励磁ユニット７との間隔距離が上記所定の間隔距離である１．５ｍｍよりも大きくされているので発熱効率が通紙域Ｂに対応する定着ベルト部分よりも低下する。そのために、小サイズ紙の連続通紙時においても定着ベルト１の非通紙域Ｃに対応する部分の非通紙部昇温が防止される。

以上の構成の定着装置１０を用いて、小サイズ紙であるＡ４Ｒ紙（坪量１０５ｇ／ｃｍ^２）を３００枚連続通紙した時の定着ベルト表面の温度推移を測定する。そして、通紙終了後に大サイズ紙であるＡ３紙の全面ベタ画像を通紙してグロスムラ、ホットオフセット性の検討を行った。尚、測定の便宜上、ベルトガイド部材２の外側から温度測定を行った。また、グロスムラ、ホットオフセットとも目視で評価をした。図８に本実施例を用いた場合と、本実施例を用いていない従来例（ベルト位置規制機構８が無いもの）の定着ベルト長手方向の表面温度分布を示す。図中、本実施例を用いた場合は実線で、従来例は破線で示してある。また、表１に、グロスムラ、ホットオフセットの評価結果を示す。

図８より、Ａ４Ｒサイズ連続通紙後の非通紙域Ｃの温度は、破線の従来例において２４０℃まで上昇しているのと比較して、本構成を用いることで１９０℃に抑えられ、非通紙部昇温現象が緩和されていることが確認できた。また表１より、Ａ４Ｒサイズ連続通紙後のＡ３全ベタ画像通紙時のグロスムラ、ホットオフセットとも良好な結果が得られた。

以上の結果より、支持部材間に掛け渡された導電層を含むベルトと、ベルト外部に支持部材にまたがって配置された誘導加熱手段によってベルトを直接加熱する定着装置において、次の効果が得られた。ベルト位置規制部材を用いて小サイズ紙が選択された時にベルトと誘導加熱手段の距離を長手方向で変化させることで、簡単・小型な手段構成により、非通紙域の発熱を抑えることができた。そして、小サイズ紙通紙時の非通紙部昇温を防止し、グロスムラ、定着不良の無い画像の得られる定着装置を提供することが可能となった。

以下に、本発明に係る第２の実施例について説明する。本実施例は実施例１の定着装置１０におけるベルト位置規制機構８の他の構成例である。実施例１の定着装置１０と共通する構成部材・機能部材には同じ符号を付して再度の説明を省略する。

図９の（ａ）は本実施例におけるベルト位置規制機構の通常時の状態を、（ｂ）は動作時の状態を示している。

（ａ）の通常時は、ベルト位置規制制御−ＯＦＦであり、偏心カム８ｇは小径部を上向きにした回転角で回転を停止した状態に保持されている。この状態において、ベルト位置規制部材８ｂは偏心カム８ｇの小径部で規定される位置までばね８ｅにより押下げられていている。ベルト位置規制部材８ｂの長手中央部に具備させた高さ１ｍｍの隆起部８ｂ´は定着ベルト裏面に対して非接触である。そのために定着ベルト１と励磁ユニット７との間隔距離は定着ベルト１の長手全長域に渡って所定の間隔距離、本実施例ではほぼ１．５ｍｍの間隔距離に保持される。

（ｂ）の動作時は、ベルト位置規制制御−ＯＮであり、偏心カム８ｇはその大径部を上向きとしている回転角で回転を停止した状態に保持されている。この状態において、ベルト位置規制部材８ｂは偏心カム８ｇの大径部で規定される位置まで押上げばね８ｅに抗して押し上げられている。それに伴って、ベルト位置規制部材８ｂの長手中央部に具備させた高さ１ｍｍの隆起部８ｂ´が定着ベルト裏面の長手中央部に対して定着ベルト１のテンションに抗して押圧接触した状態になる。これにより定着ベルト１の長手中央部は上方に山形に撓んで励磁ユニット７との間隔距離が小さくなろうとする。しかし、励磁ユニット７の内面側に小サイズ紙（Ａ４Ｒ）の通紙幅にほぼ対応させて配置された、ＰＰＳ樹脂製、厚み１．５ｍｍのスペーサ部材８ｈに受け止められる。これにより、励磁ユニット７との間隔距離は所定の間隔距離、本実施例ではほぼ１．５ｍｍの間隔距離に保持される。一方、定着ベルト１の長手両端部側は、定着ベルト１の長手中央部に対するベルト位置規制部材８ｂの中央隆起部８ｂ´の押圧によるベルト撓みにより励磁ユニット７から離れ方向に自然に反り状態になる。

制御回路部１００は、入力する使用記録材のサイズ選択信号Ｓが大サイズ紙（Ａ３）であるときは、ベルト位置規制制御をＯＦＦにして、ベルト位置規制機構８を（ａ）の通常時状態に維持する。この通常時状態においては上記したように定着ベルト１と励磁ユニット７との間隔距離は定着ベルト１の長手全長域に渡って所定の間隔距離である１．５ｍｍの間隔距離に保持されている。これにより、大サイズ紙の通紙幅Ａに対応する定着ベルト１の長さ範囲が発熱効率よく均一に発熱して所定の定着温度に温調される。

また、制御回路部１００は、入力する使用記録材のサイズ選択信号Ｓが小サイズ紙（Ａ４Ｒ）であるときは、ベルト位置規制制御をＯＮにして、ベルト位置規制機構８を（ｂ）の動作時状態に切換える。この動作時状態においては上記したように、定着ベルト１はその長さ方向において小サイズ紙の通紙幅Ｂにほぼ対応する中央部分の励磁ユニット７との間隔距離は所定の間隔距離である１．５ｍｍの間隔距離に保持されている。これにより、この小サイズ紙の通紙幅Ｂに対応する定着ベルト１の長さ範囲が発熱効率よく均一に発熱して所定の定着温度に温調される。しかし、非通紙域Ｃに対応する定着ベルト部分は励磁ユニット７との間隔距離が上記所定の間隔距離である１．５ｍｍよりも大きくされているので発熱効率が通紙域Ｂに対応する定着ベルト部分よりも低下する。そのために、小サイズ紙の連続通紙時においても定着ベルト１の非通紙域Ｃに対応する部分の非通紙部昇温が防止される。

ベルト位置規制部材８ｂは材質がＰＰＳのモールド部材である。本実施例ではＰＰＳ製の部材を用いたがこれに限定されるものではない。しかし、磁性材料や導電性の材料を用いると、ベルト規制部材８ｂ自体が発熱してしまうため、非磁性材料を用いることが好ましい。

以上の構成を用いて実施例１と同様の検討を行い、実施例１と同等の結果が得られた。よって、本実施形態をとっても、簡単・小型な手段構成により、非通紙域の発熱を抑え、小サイズ通紙時の非通紙部昇温を防止し、グロスムラ、定着不良の無い画像の得られる定着装置を提供できることが確認できた。

以下に、本発明に係る第３の実施例について説明する。なお、本実施例では実施例１または実施例２の定着装置１０におけるベルト位置規制機構８の制御方法を変更したものであり、構成は実施例１または実施例２で用いた定着装置と同様であるため、再度の説明は省略する。

本実施例で用いたベルト位置規制機構８の制御方法について説明する。実施例１または実施例２では小サイズ紙選択時にベルト位置規制機構８の制御を行う方法（通常時から動作時への転換）であった。本実施例では中央部の第１の温度センサＴＨ１と、端部の第２の温度センサＴＨ２の検出温度によってベルト位置規制機構８の制御を入れるか否かを決定する方法（ベルト温度で制御）である。

フローチャートを図１０に示す。制御回路部１００は、ジョブが開始されると、中央部の第１の温度センサ（第１の温度検知手段）ＴＨ１の検出温度Ｔ１と端部の第２の温度センサ（第２の温度検知手段）ＴＨ２の検出温度Ｔ２の差分Ｔ２−Ｔ１を計算する。差分が３０℃以上になったらベルト位置規制制御をＯＮする。すなわち、ベルト位置規制機構８を通常時から動作時に転換する。ジョブ終了後にベルト位置規制部材８の駆動をＯＦＦにする。すなわち、ベルト位置規制機構８を通常時に戻す。

本実施例においては、定着ベルト１の記録材通紙域に対応する部分の温度を検知する第１の温度センサＴＨ１と、非通紙域に対応する部分の温度を検知する第２の第１の温度センサＴＨ２と、を有する。そして、定着ベルト１と励磁ユニット７の距離が記録材の通紙域に対応する部分と非通紙域に対応する部分とで変化するタイミングは、前記第１と第２の温度センサＴＨ１・ＴＨ２で検知される温度の温度差が所定値以上になった時であることを特徴とする。

以上の制御を用いて実施例１と同様の検討を行ったところ、実施例１と同等の結果が得られた。よって、本実施例の形態をとっても、簡単・小型な手段構成により、非通紙域の発熱を抑え、小サイズ紙通紙時の非通紙部昇温を防止し、グロスムラ、定着不良の無い画像の得られる定着装置を提供できることが確認できた。

以下に、本発明に係る第４の実施例について説明する。なお、本実施例では実施例１の構成における加圧ローラ４をベルト体にしたものであるため、実施例１で用いた定着装置と同じ部分の説明は省略する。

図１１に、本実施例における定着装置の模式的断面図を示す。加圧ベルト４１は内径が３４ｍｍで電気鋳造法によって製造したニッケルを基層とし、基層の厚みは５０μｍである。基層の外周には弾性層として１００μｍの厚み耐熱性シリコーンゴム層が設けられている。このシリコーンゴムは、ＪＩＳ−Ａ２０度の硬度を持ち、熱伝導率は０．８Ｗ／ｍＫである。更に弾性層の外周には、表面離型層としてフッ素樹脂層（例えばＰＦＡやＰＴＦＥ）が３０μｍの厚みで設けられる。基層の内面には、加圧ベルト支持部材との摺動摩擦を低下させるために、フッ素樹脂やポリイミドなどの樹脂層を１０〜５０μｍ設けても良い。本実施例では、ポリイミドを２０μｍ設けた。

加圧ベルト４１は、ベルトガイド部材４２と加圧ローラ４３によって支持されている。ベルトガイド部材４２は樹脂製であり本実施例ではＰＰＳ製である。ベルトガイド部材４２は加圧ベルト４１に対して５０Ｎの張力を与えている。加圧ベルト４１の内面と接する部分にはリブ４１ａを設けてある。加圧ベルト４１の内面との摩擦抵抗を減らすためにベルトガイド部材カバー４２ｂを設けると良い。このベルトガイドカバー４２ｂは、ベルトガイド部材４２の加圧ベルト４１の回転方向上流部分にビス４２ｃで固定されたガラス繊維製のクロスをフッ素樹脂でコーティングしたものや、凹凸を設けて接触面積を減らすよう工夫したポリイミドのシートなどを用いるとよい。本実施例では前者を採用している。

加圧ローラ４３は、外径が２０ｍｍで、厚みが１．０ｍｍである鉄合金製である芯金に、厚みが０．３ｍｍのシリコーンゴム層が設けてある。加圧ベルト４１の回転は、加圧ローラ４３をモータＭ３によって駆動し、加圧ローラ４３のシリコーンゴム表面と加圧ベルト４１のポリイミド層との摩擦によって加圧ベルト４１は回転する。ベルトガイドカバー４２ｂによってベルトガイド部材４２と加圧ベルト４１との摺動摩擦が小さくなる。

ベルトガイド部材４２はベルトガイド部材２に向かって１００Ｎで、加圧ローラ４３は定着ローラ３に向かって３００Ｎで加圧されている。その結果、定着ベルト１と加圧ベルト４１との圧接部のベルト回転方向の幅は約２５ｍｍになる。この幅が広いので、実施例１で説明した定着装置よりも高速で定着可能になる。本実施例の場合、定着ベルト１と加圧ベルト１１の表面回転速度が、３００ｍｍ／ｓｅｃで回転し、フルカラーの画像を１分間にＡ４サイズ７０枚定着することが可能である。

以上の構成の定着装置を用いて、小サイズ紙であるＡ４Ｒ紙（坪量１０５ｇ／ｃｍ^２）を３００枚連続通紙した時の定着ベルト表面の温度推移を測定し、通紙終了後に大サイズ紙であるＡ３紙の全面ベタ画像を通紙してグロスムラ、ホットオフセット性の検討を行った。尚、測定の便宜上、ベルトガイド部材の外側から温度測定を行った。また、グロスムラ、ホットオフセットとも目視で評価をした。

図１２に本実施例を用いた場合と、本実施例を用いていない従来例（ベルト位置規制機構８が無いもの）のベルト長手方向の表面温度分布を示す。図中、本実施例を用いた場合は実線で、従来例破線で示してある。また、表２に、グロスムラ、ホットオフセットの評価結果を示す。

図１２より、Ａ４Ｒサイズ連続通紙後の非通紙領域の温度は、破線の従来例において２６０℃まで上昇しているのと比較して、本構成を用いることで１９５℃に抑えられ、非通紙領域の温度が上昇しないことが確認できた。また表２より、Ａ４Ｒサイズ連続通紙後のＡ３全ベタ画像通紙時のグロスムラ、ホットオフセットとも良好な結果が得られた。

以上の結果より、加圧体にベルト体を用いて高速定着可能な定着構成にしても、ベルト位置規制部材を用いることで小サイズ通紙時の非通紙部昇温を防止することが可能であることが確認された。

［その他］
１）上述した各実施例においては、定着ローラ３の駆動手段、ベルト位置規制機構８のカム軸８ｆの駆動手段、加圧体にベルト体を用いた場合の加圧ローラ４３の駆動手段として、それぞれにモータＭ１〜Ｍ３を用いた。モータは共通１つにして、該モータの駆動力をクラッチ機構を含む動力伝達機構を介して各駆動部材に伝達制御する構成にしてもよいことは勿論である。

２）誘導加熱手段である励磁ユニット７はベルト部材１の内側に配設する装置構成にすることもできる。

３）以上の各実施例における装置は記録材Ｐの通紙を記録材中心で行なう中央基準搬送である。片側基準搬送の装置に対しても本発明は適用できて同様の効果を得ることができる。

４）本発明の像加熱装置は画像加熱定着装置としてばかりではなく、その他、例えば、画像を担持した記録材を加熱してつや等の表面性を改質する像加熱装置、仮定着処理する像加熱装置等として広く使用出来ることは勿論である。

本発明は上述の例にとらわれるものではなく、技術思想が同じ他の構成も含むものである。

実施例１における画像形成装置例の概略図 実施例１における定着装置の要部の横断側面図と制御系のブロック図 同定着装置の途中部分省略の平面図 第１と第２の温度センサの配置関係の説明図 定着ベルトの層構成模型図 ベルト位置規制機構の一部切欠斜視図 ベルト位置規制機構の動作説明図 定着ベルトの長手方向の温度分布を示す図 実施例２におけるベルト位置規制機構の動作説明図 実施例３におけるベルト位置規制機構の制御フローチャート 実施例４における定着装置の要部の横断側面図 実施例４における定着ベルトの長手方向の温度分布を示す図

符号の説明

１・・定着ベルト、２，４２・・ベルトガイド部材、３・・定着ローラ、４，４３・・加圧ローラ、５・・励磁コイル、６・・磁性体コア、７・・励磁ユニット、８・・ベルト位置規制機構、４１・・加圧ベルト、ＴＨ１，ＴＨ２・・温度センサ（サーミスタ）

Claims (6)

1. 導電層を有する無端状のベルト部材と、前記ベルト部材を支持する支持部材と、前記ベルト部材に対面して配置され、前記ベルト部材を加熱する誘導加熱手段と、を有し、前記ベルト部材により画像を担持した記録材を加熱する像加熱装置において、
   前記誘導加熱手段に対面する前記ベルト部材の位置を変化させる位置変更手段を有し、前記ベルトの記録材の通紙方向に直交する幅方向の温度分布を均一化するように前記ベルト部材と前記誘導加熱手段の距離を前記幅方向で変化させることを特徴とする像加熱装置。
2. 前記誘導加熱手段は前記支持部材にまたがって配置されている前記ベルト部材に対向するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
3. 前記ベルト部材と前記誘導加熱手段の距離は、記録材の通紙域に対応する部分に対して非通紙域に対応する部分の距離を変化させることを特徴とする請求項１または２いずれかに記載の像加熱装置。
4. 前記ベルト部材と前記誘導加熱手段の距離が記録材の通紙域に対応する部分と非通紙域に対応する部分とで変化するタイミングは、小サイズ記録材の選択時であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の像加熱装置。
5. 前記ベルト部材の記録材通紙域に対応する部分の温度を検知する第１の温度検知手段と、非通紙域に対応する部分の温度を検知する第２の温度検知手段と、を有し、前記ベルト部材と前記誘導加熱手段の距離が記録材の通紙域に対応する部分と非通紙域に対応する部分とで変化するタイミングは、前記第１と第２の温度検知手段で検知される温度の温度差が所定値以上になった時であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の像加熱装置。
6. 前記位置変更手段は前記ベルトの位置を規制する位置規制部材と、前記位置規制部材を所定の位置に移動させる移動手段を有し、前記位置規制部材は非磁性材料であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の像加熱装置。