JP4717566B2 - 画像加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録材上の画像を加熱する画像加熱装置に関する。この画像加熱装置としては、記録材に形成された未定着画像を定着する定着装置や、記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢度を向上させる光沢付与装置等が挙げられる。

加熱された定着ベルトを循環させて、トナー像を転写された記録材に接触させることにより、トナー像を記録材に定着させる画像形成装置が実用化されている。定着ベルトは、大口径の定着ローラを使用した場合と同様な、記録材の長い加熱長さを、比較的に小型の定着装置で実現できる。

特許文献１には、相互に圧接して循環駆動される定着ベルトと加圧ベルトとで記録材を挟み込んで搬送することにより、トナー像を記録材に定着する画像形成装置が示される。ここでは、加熱ヒータを中心軸に設けた加熱ローラに定着ベルトを懸架して定着ベルトを加熱しており、加熱された定着ベルトに接触して循環することにより、加圧ベルトも加熱される。

特許文献２には、誘導加熱方式（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｔｉｎｇ：ＩＨ方式）を用いて、定着ベルトを誘導加熱する画像形成装置が示される。ここでは、金属層を設けた定着ベルトの内周面に対向させてコイル部材を配置しており、コイル部材に高周波電流を印加して発生する磁束を定着ベルトに及ぼすことにより、定着ベルトが誘導加熱されて所定の温度範囲に維持される。

特開２００４−３４１３４６号公報 特開平１０−６９２０８号公報

定着ベルトを用いた定着装置では、定着ベルトを懸架するローラの両端にベルト規制部材（いわゆるつば）を取り付けて定着ベルトの片寄りや外れを防止する必要がある。定着ベルトの幅方向の位置を検知してローラの傾きを制御することにより、定着ベルトの片寄りを防止する方法をとる場合においても、片寄りの規制としてのベルト規制部材は必要である。

しかし、金属製のベルト規制部材を取り付けたローラで、金属層を設けた定着ベルトを懸架した定着装置を運転した場合、定着ベルトとローラとの接触面が絶縁されていない場合、定着ベルトに生じる起電力に起因して大きな電磁ノイズ、電波、および電源リップルが発生することが判明した。特に、定着ベルトとローラの端部とは絶縁距離を確保することが困難である。

本発明は、導電体層を設けたベルト部材を誘導発熱させることで記録材上の画像を加熱する画像加熱装置において、ベルト部材とベルト部材をガイドするガイド部材との間に生じる電位差により発生する電磁ノイズ等を低減することを目的としている。

本発明の画像加熱装置は、導電体層を有するベルト部材と、前記ベルト部材に対向配置され、前記導電体層に磁束を及ぼして前記ベルト部材を誘導加熱する磁束発生手段と、表面に絶縁層を有し、前記ベルト部材を張架する金属ローラと、前記金属ローラの軸方向における端部に設けられ、前記ベルト部材の前記軸方向の移動を規制する規制部材と、を有し、前記ベルト部材の熱により記録材上の画像を加熱する画像加熱装置において、前記金属ローラの絶縁層は、前記金属ローラの端面まで延伸して、前記端面の前記絶縁層が前記金属ローラの金属部と前記規制部材とに挟まれるように前記絶縁層が設けられているものである。

本発明の画像加熱装置は、ベルト部材の導電体層とガイド部材側の導電体とが絶縁層によって分離されているため、ベルト部材の導電体層とガイド部材との間に種々の電位差を生じても電流が流れない。

また、ベルト部材の両端部に露出した導電体層は、規制部からガイド部材までの間が絶縁状態であるため、ベルト部材の循環に伴って、ベルト部材の導電体層が規制部に接近しても、接触しても、接近／接触部分での電流は発生しない。

従って、ベルト部材とガイド部材との不安定な接触、被接触に伴う電流と、ベルト部材の両端部と規制部との接触に伴う電流との両方が効果的に防止され、これらの電流に起因するノイズ発生が少ない。

以下、本発明の一実施形態である定着装置５０と、この定着装置５０を搭載したカラー電子写真プリンタ１００とを、添付した図面に基づいて説明する。本発明の定着装置は、本実施形態に示す定着ベルト１と加圧ベルト２１とを用いた定着装置５０には限定されず、定着ベルトと定着ローラとを用いる現像装置、加圧を伴わない定着ベルトによる加熱だけの定着装置等、誘導加熱を行うための導電体層を設けた定着ベルトを備えた種々の定着装置として実施可能である。

また、本実施形態の現像装置５０は、本実施形態のカラー電子写真プリンタ１００以外の画像形成装置、モノクロ複写機、ファクシミリ、モノクロプリンタ、これらの複合機等で実施されてもよい。

本実施形態の現像装置５０およびカラー電子写真プリンタ１００は、以下に説明する限定的な構成部材の組み合わせには限定されず、それぞれの代替部材で一部または全部を置き換えた別の実施形態で実現してもよい。

＜画像形成装置＞
図１は本発明の画像形成装置の一実施形態であるカラー電子写真プリンタの構成の説明図である。

図１に示すように、カラー電子写真プリンタ１００は、中間点転写ベルト１２２に一次転写されたトナー像を、二次転写ローラ２２１でシートＳに二次転写した後、シートＳを定着装置５０に搬送して、トナー像をシートＳに定着させる。トナー像が転写／定着される転写媒体であるシートＳの具体例としては、普通紙、厚紙、トランスペアレントシート、封筒等がある。シートＳは、給紙カセット２２３や不図示の給紙トレイを通じて、カラー電子写真プリンタ１００に供給される。

カラー電子写真プリンタ１００は、Ｙ（イエロ）、Ｍ（マジェンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）の各色の現像器１１３を備えている。現像器１１３は、Ｙ（イエロ）の現像ローラ１１３Ｙ、Ｍ（マジェンタ）の現像ローラ１１３Ｍ、Ｃ（シアン）の現像ローラ１１３Ｃ、Ｂｋ（ブラック）の現像ローラ１１３Ｋを有し、現像器１１３の回転に伴って、それぞれが感光ドラム１２１へ接触する位置へ移動して、Ｙ（イエロ）、Ｍ（マジェンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）のトナーで像担持体１２１表面の静電潜像を現像する。

感光ドラム１２１の周囲には、一次帯電器１２７、現像器１１３、一次転写器１２１、クリーニング装置２１２が配置され、感光ドラム１２１の回転に伴って次のような手順で静電潜像の形成と現像とを行う。

まず、クリーニング装置２１２によってクリーニングされた感光ドラム１２１の表面が一次帯電器１２７によって一様な帯電状態に帯電される。一様な帯電状態の感光ドラム１２１の表面に、画像信号によって変調されたレーザービームがレーザスキャナ１２８によって走査される。走査露光によって感光ドラム１２１の表面には、順番に、各色ごとの静電潜像が形成される。

各色ごとの静電潜像は、現像器１１３で各色のトナーを塗布されて各色のトナー像となる。感光ドラム１２１の表面に形成された最初のトナー像は、一次転写器１２１によって、中間転写ベルト１２２に一次転写される。その後、次の色のトナー像が同様な手順で感光ドラム１２１の表面に形成されて、最初のトナー像と先頭を合わせた状態で、中間転写ベルト１２２上に重ねられる。残りの２色のトナー像も同様な操作を繰り返して中間転写ベルト１２２上に重ね合わせられ、この結果、中間転写ベルト１２２上にフルカラーのトナー像が形成される。

中間転写ベルト１２２上に形成されたフルカラーのトナー像は、二次転写ローラ２２１によって、シートＳに一括して二次転写される。二次転写に先立たせて、給紙カセット２２３から給紙ローラ２２４を用いてシートＳが１枚ずつ送り出される。シートＳは、レジストローラ対２２５で斜行を修正されて待機する。レジストローラ対２２５は、中間転写ベルト１２２上の転写画像にタイミングを一致させて、二次転写ローラ２２１と分離ローラ２１９のニップへシートＳを送り込む。二次転写ローラ２２１でフルカラーのトナー像を転写されたシートＳは、続いて定着装置５０に搬送されて、トナー像を定着される。

＜定着装置＞
図２は本発明の画像加熱装置としての定着装置の一実施形態である定着装置の構成の説明図、図３は定着テンションローラと定着ベルトの関係の説明図である。

図２に示すように、定着装置５０は、高温に維持されてシートＳのトナー像転写面に接触する定着ベルト１と、シートＳの裏面に接触して定着ベルト１との間でシートＳを加圧する加圧ベルト２１とを備えている。定着ベルト１と加圧ベルト２１とは、圧接／離間が可能に組み立てられており、シートＳの通過時には圧接状態で連動循環しているが、シートＳの待機中は離間されて、それぞれ個別に循環している。

定着ベルト１は、定着ベルト１を回転駆動する定着ローラ２と、懸架および熱源のための定着テンションローラ３とに張架された無端ベルトである。定着ベルト１は、厚み１００μｍのニッケル層（１ａ：図６）を基層とし、基層の外周には４００μｍの弾性層が設けられているベルト部材である。

弾性層の材料としては、公知の弾性材料を使用することができ、例えば、シリコンゴム、フッ素ゴム等を用いることができ、本実施形態では、シリコンゴムを用いている。

定着ローラ２は、外径が２０ｍｍで、内径が１８ｍｍである鉄系合金の芯金に、弾性層としてのシリコンゴム層２ａが設けられた弾性ローラである。外周面に弾性層を設けることによって摩擦伝達力が生じ、図示しない駆動源（モータ）から駆動ギア列を介して入力された駆動力を定着ベルト１へ良好に伝達することができる。シリコンゴム層２ａによって、芯金への熱伝導も少なくなるため、ウォーミングアップタイムの短縮にも効果がある。

定着テンションローラ３は、外径が２０ｍｍで、内径が１８ｍｍである厚さ１ｍｍの鉄製の中空ローラであり、軸端に配置された不図示の張架ばねで外側へ付勢されて、定着ベルト１にテンションを加えている。

誘導加熱用のコイル部材としてＩＨユニット４を備えている。ＩＨユニット４は、前後のコイル４ａ、４ｂをコイルケース４ｃに絶縁支持して構成される。コイル４ａは、被加熱体である定着ベルト１（無端ベルト）の平坦部に対向して配置され、専ら定着ベルト１を誘導加熱する。コイル４ｂは、定着ベルト１を介して定着テンションローラ３に対向しており、定着ベルト１と定着テンションローラ３とを誘導加熱する。ＩＨユニット４は、定着テンションローラ３の外形に沿った外観の対向面を有し、コイル４ａ、４ｂと定着ベルト１との距離は約１．５ｍｍになる様に設定している。

一方、加圧ベルト２１は、金属製の加圧ローラ２０と加圧テンションローラ２２とに懸架されている。加圧ローラ２０は、離間状態でも、定着ローラ２から機械的に動力伝達されて回転し、定着運転時には、定着ローラ２に対して、３００Ｎの加圧力で圧接している。加圧ベルト２１には、定着ベルト１と同じものを使用している。加圧テンションローラ２２は、不図示の張架ばねで外側へ付勢されて、加圧ベルト２１にテンションを加えている。

材質ＳＵＳの定着ステイ２３は、不図示の定着側フレームに固定されて定着ベルト１を裏打ち支持する。定着ベルト１および加圧ベルト２１を介して定着ステイ２３に対向する材質シリコンゴムの加圧パット２４は、定着運転時、定着ベルト１と加圧ベルト２１のニップを定着ステイ２３に押し付けて５００Ｎの加圧力を及ぼしている。

ＩＨ制御部１０は、ＩＨユニット４に対して、最大出力でＡＣ６００Ｖ ２５ｋＨｚの三角波を供給して、コイル４ａ、４ｂに磁束を発生させ、定着ベルト１および定着テンションローラ３を発熱させる。ＩＨ制御部１０は、定着テンションローラ３下流の定着ベルト１中央に配置された温度センサ（サーミスタ）１１の出力に基づいて出力を加減することにより、定着ベルト１の温度を１８０度Ｃに温度調整する。一方、加圧ベルト２１は、加圧ローラ２０に設けた不図示のヒータによって１００度Ｃ前後に温度調整されている。

定着運転時、定着ベルト１に対して加圧ベルト２１が上昇して圧接し、定着ローラ２と加圧ローラ２０のニップから定着ステイ２３と加圧パット２４の対向面端部までの長い圧接面が定着ベルト１と加圧ベルト２１との間に形成される。この長い圧接面に、未定着のトナー像を静電吸着したシートＳが供給されて、挟持搬送されると、加熱加圧を受けたトナー像２３がシートＳに定着される。

図３には、定着テンションローラ３を図２の矢印Ａの方向から見て、定着ベルト１を上下に展開して示す。図３に示すように、Ａ３シートサイズに対応させた細長い定着テンションローラ３の両端には、ベルトフランジ２５ａ、２５ｂが固定され、定着テンションローラ３の回転と共に回転する。ベルトフランジ２５ａ、２５ｂは、定着テンションローラ３の径より大きく設定されて、定着ベルト１の中央位置よりある距離を持った位置に固定され、定着ベルト１の位置をこれ以上外側に行くことを防止する。

ベルトフランジ２５ａ、２５ｂの材質は、耐熱性及び摺動性の高いプラスチック材料を用いている。ベルトフランジ２５ａ、２５ｂにより、定着ベルト１は、定着ベルト１の寄り方向を規制される構成になっている。

＜第１実施形態＞
図４は第１実施形態の定着テンションローラ３の構造の説明図である。図４に示すように、テンションローラ３は、外径が２０ｍｍで、内径が１８ｍｍである厚さ１ｍｍの鉄製の中空ローラ３ａの両端部に、軸取り付け用の金属フランジ２８ａ、２８ｂを接続している。金属フランジ２８ａ、２８ｂには、テンションローラ３の外径とほぼ同径で厚さ３ｍｍの耐熱樹脂である環状の絶縁部材２６ａ、２６ｂを重ねて、ベルトフランジ２５ａ、２５ｂをビス固定する構成になっている。金属フランジ２８ａ、２８ｂの中心の開口には、金属フランジ２８ａ、２８ｂに固定された定着テンションローラ３の回転軸が挿入される。

そして、定着テンションローラ３の外周と絶縁部材２６ａ、２６ｂの円周面とを一体に覆って、厚さ５０μの熱収縮（ＰＡＦ）チューブ２７を挿入して、加熱、密着させてある。熱収縮チューブ２７は絶縁性なので、図３に示すコイル４ｂから磁束が作用したとき、懸架された定着ベルト１のニッケル層（１ａ：図６）と中空ローラ３ａの管壁とにはそれぞれ独立したうず電流が発生する。

これにより、定着ベルト１のニッケル層（１ａ：図６）と中空ローラ３ａの管壁との間の電流の行き来を避けた、再現性の高い抵抗加熱が実現される。また、定着ベルト１が片寄りすると、定着ベルト１の縁がベルトフランジ２５ａ、２５ｂに接触するが、ベルトフランジ２５ａ、２５ｂは表面が絶縁性なので、中空ローラ３ａから金属フランジ２８ａ、２８ｂに挿入された不図示の軸を経て定着装置５０のケース（接地電位）へ電流が流れることは無い。

さらに、絶縁部材２６ａ、２６ｂの厚みが中空ローラ３ａの端部とベルトフランジ２５ａ、２５ｂとの間に間隔を形成しているので、ベルトフランジ２５ａ、２５ｂに突き当たった定着ベルト１の縁が座屈した場合、ベルトフランジ２５ａ、２５ｂの隣接部分に金属粉が付着した場合、熱収縮チューブ２７が少し短い場合等でも、中空ローラ３ａと定着ベルト１の導電体層との導通は確実に回避される。

従って、帯電したシートＳが連続的に供給されて定着ベルト１が帯電しても、また、コイル４ａ、４ｂに供給された高電圧によって定着ベルト１に電圧が誘起されても、さらに、コイル４ｂの磁束による渦電流が定着ベルト１の端部に電位を発生させても、定着ベルト１のニッケル層（１ａ：図６）と定着ベルト１から定着装置５０のケース（接地電位）への電流漏れは確実に防止される。また、ベルトフランジ２５ａ、２５ｂが金属製の場合のように、定着ベルト１の縁との接触に伴って、ベルトフランジ２５ａ、２５ｂと定着ベルト１のニッケル層（１ａ：図６）とを流れる渦電流が発生して、不安定な接触による渦電流の接続と切断とを繰り返すこともない。

＜第２実施形態＞
図５は第２実施形態の定着テンションローラ３Ｂの端部構造の説明図である。図５に示すように、第２実施形態においても、第１実施形態同様に、定着テンションローラ３Ａの両端には、定着ベルト１の中央位置よりある距離を持った位置に、定着ベルト１の位置をこれ以上外側に行くことを防止するベルトフランジ２５ａ、２５ｂが固定されている。金属フランジ２８ａ、２８ｂの中心の開口には、金属フランジ２８ａ、２８ｂに固定された定着テンションローラ３の回転軸が挿入される。

ベルトフランジ２５ａ、２５ｂは、材質が耐熱性及び摺動性の高いプラスチック部材を用いており、外径が定着テンションローラ３Ａの径より大きく設定され、定着テンションローラ３Ａの回転と共に回転する。ただし、ベルトフランジ２５ｂは、反対側の軸端に配置され図示略している。

しかし、第２実施形態の定着テンションローラ３Ｂでは、図５に示すように、定着テンションローラ３Ｂの外周を覆って密着させた厚さ５０μの熱収縮（ＰＦＡ）チューブ２９の縁がベルトフランジ２５ａ（２５ｂ：図示略）と金属フランジ２８ａ（２８ｂ：図示略）との間に挟み込まれている。つまり、定着テンションローラ３Ｂの両端部においては、熱収縮チューブ２９を定着テンションローラ３Ｂの軸中心方向に折り曲げて、ベルトフランジ２５ａ（２５ｂ：図示略）で挟み込むようにし、ビス止めする構成にしている。

これにより、定着ベルト１のニッケル層（１ａ：図６）と中空ローラ３ａの管壁との間の電流の行き来を避けた、再現性の高い抵抗加熱が実現される。また、定着ベルト１が片寄りすると、定着ベルト１の縁がベルトフランジ２５ａ、２５ｂに接触するが、ベルトフランジ２５ａ、２５ｂは表面が絶縁性なので、中空ローラ３ａから定着装置５０のケース（接地電位）へ電流が流れることは無い。

さらに、熱収縮チューブ２９の挟み込み部分が中空ローラ３ａの端部を密封しているので、ベルトフランジ２５ａ、２５ｂに突き当たった定着ベルト１の縁が座屈した場合や、ベルトフランジ２５ａ、２５ｂの隣接部分に金属粉が付着した場合等でも、中空ローラ３ａと定着ベルト１との導通は確実に回避される。

従って、帯電したシートＳが連続的に供給されて定着ベルト１が帯電しても、また、コイル４ａ、４ｂに供給された高電圧によって定着ベルト１に電圧が誘起されても、さらに、磁束による渦電流が定着ベルト１の端部に電位を発生させても、定着ベルト１から定着装置５０のケース（接地電位）への電流漏れは確実に防止される。

＜定着ベルトの誘起電圧＞
図６は定着ベルトの誘起電圧の説明図、図７は定着ベルトの加熱制御系の回路図である。図６中、（ａ）は断面配置、（ｂ）は等価回路である。図２に示すように、定着ベルト１の外部にＩＨユニット４を用いた定着装置５０においては、図６の（ａ）に示すように、無端ベルトの定着ベルト１が被誘導加熱層であるニッケル層１ａを有し、ニッケル層１ａの外周には弾性層であるシリコンゴム層１ｂが設けられている。

そして、コイル４ｂは、隙間４Ｄを介して定着ベルト１に対向しているので、コイル４ｂとニッケル層１ａとの距離ｄ１は、隙間４Ｄとシリコンゴム層１ｂの厚みの合計である。テンションローラ３の中空ローラ３ａとニッケル層１ａとの距離ｄ２は、熱収縮チューブ２７の厚さに等しい。

距離を隔てて配置された２つの電極間に生じる静電容量は一般的に以下の式、
Ｃ＝ε×Ｓ÷ｄ
Ｃ：静電容量
ε：誘電率
Ｓ：電極の面積
ｄ：電極間距離
であらわされる。

これに基づき、図６の（ｂ）に等価回路で示すように、コイル４ｂとニッケル層１ａとの間には、コイル４ｂとニッケル層１ａとを電極とする静電容量Ｃ１が出来ている。また、ニッケル層１ｂと中空ローラ３ａとの間には静電容量Ｃ２が出来ている。定着ベルト１のニッケル層１ａとコイル４ｂとの距離ｄ１が大きいので、静電容量Ｃ１は小さな値で、ニッケル層１ａと中空ローラ３ａの距離ｄ２は小さいので静電容量Ｃ２は大きな値になる。

そして、図７に示すように、ＩＨ制御部１０により、コイル４ｂの端子間に高い電圧を加えると、対ＧＮＤでコイル４ｂに加わる電圧Ｖ１が発生してしまう。この時、定着ベルト１のニッケル層１ａに発生する電圧は、
Ｖ２＝Ｖ１×Ｃ１÷（Ｃ１＋Ｃ２）
となり、厳密には空間とベルトのゴム層と絶縁ＰＦＡのεが異なるが、簡易的に誘電率εを同じにし、面積Ｓも同じにすると、
Ｖ２＝Ｖ１×ｄ２÷（ｄ１＋ｄ２）
たとえば
ｄ１＝１ｍｍ， ｄ２＝８０μｍ，Ｖ１＝ＡＣ６００Ｖ ２５ｋＨｚ とすると、
Ｖ２≒ＡＣ４４Ｖ ２５ｋＨｚ となる。

このＶ２が定着ベルト１のニッケル層１ａと定着装置５０ＧＮＤ間に生じているので、定着ベルト１のニッケル層１ａの一部分を部分的に中空ローラ３ａに接近させると、電界は距離に反比例するので、その間の電界は大きくなり、定着ベルト１のニッケル層１ａ（端面）から定着テンションローラ３（端面）のＧＮＤ電位の部分に放電してノイズを発生してしまう。

これらの事により、ベルトフランジ２５ａ、２５ｂが金属で、中空ローラ３ａに直接接触している場合、定着ベルト１の内面と定着テンションローラ３表面とに絶縁層を設けたとしても、定着ベルト１の端面とベルトフランジ２５ａ、２５ｂの距離が近くなる度に、リーク等の問題が発生する。これにより、定着ベルトの幅方向を規制するためにベルトフランジを採用できなかった。

上記第１実施形態、第２実施形態の定着テンションローラ３、３Ｂは、上記問題点を解決しており、外部ＩＨ方式でかつ、無端ベルトを用いたベルト定着方式の定着装置において、簡易的なベルト規制方式を実現させている。すなわち、無端ベルトにベルトの外面より誘導加熱方式（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｔｉｎｇ：ＩＨ方式）を用い、無端ベルトを懸架する複数のベルト懸架手段の内１つのローラにベルトフランジを設け、ベルトの寄り規制を行う構成においても、ベルト端面から懸架手段のローラ端面に電流漏れが生じることなく、簡易的なベルトより構成手段を実施できる。

＜比較例の定着装置＞
電子写真装置、静電記録装置などの画像形成装置においては、シート上にトナー画像を形成し、これを加熱、加圧して定着させることにより画像を形成している。このような定着装置としては、内部にヒータを有する定着ローラに加圧ローラを圧接して定着ニップを形成し、定着を行うローラ定着方式が一般的である。

しかし、画像の高光沢化や画像形成の高速化を図るためには、シートのニップ通過時間を長くし、トナーを充分に溶融するのが好ましい。ローラ定着方式の場合、これを達成するためにはローラ径を大きくしなければならず、定着装置が大型化してしまう。

そこで、特許文献１には、ローラ定着方式に比して、装置の小型化、高速化対応を達成しつつ、充分なニップ幅（シート搬送方向の長さ）を得ることができるベルト定着方式が提案されている。この提案においては、互いに対向する定着ベルトと加圧ベルトとを設け、これら両ベルト間でシートを挟持搬送しながら定着を行う。それ故、従来に比して充分なニップ長さを得ている。

ところで、この種の定着ベルトもしくは加圧ベルト、いわゆる無端ベルトを使用したベルトニップ方式の定着装置においては、ベルトが蛇行することで、懸架したローラから脱落したり、ベルトの端部が破損したりすることを防止するため、ベルトの片寄り（蛇行）対策が重要な技術的課題である。

図８は比較例の定着ベルト方式定着装置の構成の説明図、図９は比較例の定着ベルト方式定着装置の斜視図、図１０は定着ベルトの幅方向位置の規制方法の説明図である。図１０中、（ａ）は軸傾斜方式、（ｂ）はベルトフランジ方式である。

図８に示すように、比較例の定着装置６０は、搬送ベルト３０３と加熱ロール３００とのニップでシートＰを加圧搬送することにより、未定着のトナー像をシートＰに定着させる。加熱ローラ３００は、内部のハロゲンヒータ３０１が発する熱を、搬送ベルト３０３とともに搬送されるシートＰ上のトナーＴに付与する。加熱ロール３００は、例えば外径５６ｍｍ、内径５０ｍｍのアルミニウム円筒管からなる金属製コアコア３００ａを有し、この金属製コアコア３００ａ内にハロゲンヒータ３０１を内蔵させ、金属製コア３００ａの表面には、例えば厚さ２ｍｍ、硬度（アスカＣ）４５゜のシリコンゴムからなる弾性層３００ｂを、さらに弾性層３００ｂの表層にＰＦＡもしくはＰＴＦＥ耐熱離型層３００ｃを被覆してある。

図９に示すように、搬送ベルト３０３は、２個の支持ロール、すなわち加圧ロール３０４とテンションロール３０５とに所定の張力（例えば１００Ｎ）で掛け渡されて循環する。テンションロール３０５は、ベルトテンションを付与する機能の他に、後述するベルトステアリング機能を有する。

加熱ロール３００と搬送ベルト３０３とのニップ域の入口側（加圧ロール３０４の上流側）に対応する搬送ベルト３０３の内側には、例えばシリコンゴムで形成された加圧パッド３０６が所定圧（例えば４００Ｎ）で加熱ロール３００に押し当てられており、加圧ロール３０４と加圧パッド３０６との間にもに、加圧ロール３０４と搬送ベルト３０３とのニップが形成されている。

図８に示すように、加圧ロール３０４は、例えば中実ステンレスによって外径がφ２０に形成された搬送ベルト３０３を懸架するロールで、加熱ロール３００と搬送ベルト３０３とのニップ域の出口側に配設され、加熱ロール３０４の弾性層１１ｂを所定量弾性的に歪ませるものである。

また、テンションロール３０５は、例えばステンレスによって外径がφ２０、内径φ１８程度に形成された中空ロールであり、ベルト張架ロールとしても働く。

ここで、搬送ベルト３０３としては、耐熱性を具備したものであれば適宜選定して差し支えなく、例えば厚さ７５μｍ、幅３８０ｍｍ、周長２００ｍｍのポリイミドフィルムに例えば厚さ３００μｍのシリコンゴムをコーティングしたものが用いられる。

ところで、定着ベルト、加圧ベルト、搬送ベルトと言った圧接されるベルトを用いた定着装置においては、ベルトの幅方向の走行位置を適正範囲に制御するためのベルト蛇行制御装置が必須である。

ベルト蛇行制御装置の一例が図１０の（ａ）に示す動的な方法、すなわち軸傾斜を用いたベルトステアリング方式である。ここでは、ベルトの縁を検知してローラの軸の傾きを調整することにより、ベルトの幅方向の走行位置を適正範囲に誘導する。搬送ベルト３０３が張架されるテンションローラ３０５を傾動自在なステアリングローラとし、このステアリングローラのアライメント調整（図１０の（ａ）に示す矢印方向）を行うことで、搬送ベルト３０３の片寄り矯正を行う。

ベルト蛇行制御装置の別の例が図１０の（ｂ）に示す静的な方法、すなわちローラ端にベルトフランジを取り付ける方法である。テンションローラ３０５の両端にベルトフランジ２５を取り付けて搬送ベルト３０３の縁を突き当てることにより、幅方向のそれ以上の移動を防止する。ベルトフランジ２５を用いる方法は、ベルトフランジ２５に突き当たる搬送ベルト３０３の縁が傷み易いが、ベルトステアリング方式のようなセンサや駆動機構が不要なので、高速化の他に、オフィスなどの限られたスペースに設置するため装置の小型化も重要なケースでは有利である。画像形成装置全体を小型化する上で、当然のことながら、定着装置も小型化する必要がある。

また、図１０の（ａ）に示すベルトステアリング方式でも、多くの場合、テンションローラ３０５の両端にベルトフランジ２５を取り付けて、ステアリングが間に合わない場合には緊急避難的にベルトフランジ２５に搬送ベルト３０３の縁を突き当てている。

＜発明との比較＞
本実施形態の定着装置５０は、ニッケル層１ａを有する定着ベルト１と、定着ベルト１の幅方向の移動を規制するベルトフランジ２５ａ、２５ｂを有し、ニッケル層１ａを有する定着ベルト１をガイドする定着テンションローラ３と、定着ベルト１に対向配置され、ニッケル層１ａに磁束を及ぼして定着ベルト１を誘導加熱するコイル４ｂとを備え、定着ベルト１の熱によりシートＳ上の画像を加熱する。そして、定着ベルト１と定着テンションローラ３との接触部は、互いを電気的に絶縁する絶縁層を有する。

従って、定着ベルト１のニッケル層１ａと定着テンションローラ３側の中空ローラ３ａとが熱収縮チューブ２７およびベルトフランジ２５ａ、２５ｂによって分離されているため、定着ベルト１のニッケル層１ａと定着テンションローラ３との間に種々の電位差を生じても電流が流れない。

また、定着ベルト１の両端部に露出したニッケル層１ａは、ベルトフランジ２５ａ、２５ｂから定着テンションローラ３の中空ローラ３ａまでの間が絶縁状態であるため、定着ベルト１の循環に伴って、定着ベルト１のニッケル層１ａがベルトフランジ２５ａ、２５ｂに接近しても、接触しても、接近／接触部分での電流は発生しない。

従って、定着ベルト１と定着テンションローラ３との不安定な接触、被接触に伴う電流と、定着ベルト１の両端部とベルトフランジ２５ａ、２５ｂとの接触に伴う電流との両方が効果的に防止され、これらの電流に起因するノイズ発生が少ない。

そして、定着ベルト１のニッケル層１ａと定着テンションローラ３の中空ローラ３ａとが熱収縮チューブ２７によって分離されているため、コイル４ｂの磁束による渦電流がニッケル層１ａと中空ローラ３ａとに再現性高く発生して、定着ベルト１と定着テンションローラ３との不安定な接触、被接触の繰り返しによる加熱ムラを回避できる。

本実施形態の定着装置５０は、ベルトフランジ２５ａ、２５ｂと定着ベルト１の端面との接触面もしくはベルトフランジ２５ａ、２５ｂと定着テンションローラ３側の中空ローラ３ａの端面との接触面の少なくともどちらか一方を電気的に絶縁するベルトフランジ２５ａ、２５ｂおよびスペーサ部材２６を有する。

本実施形態の定着装置５０は、コイル４ｂが定着ベルト１を介して定着テンションローラ３に対向している。

本実施形態の定着装置５０は、ベルトフランジ２５ａ、２５ｂに隣接する位置まで、定着テンションローラ３の表面が熱収縮チューブ２７で一体に覆われている。従って、コイル４ｂの磁束による渦電流がニッケル層１ａと中空ローラ３ａとに再現性高く発生して、定着ベルト１と定着テンションローラ３との不安定な接触、被接触の繰り返しによる加熱ムラを回避できる。

本実施形態の定着装置５０は、熱収縮チューブ２７が熱収縮性の樹脂チューブである。従って、中空ローラ３ａへの装着が容易で、高温下の使用によって、緩んだり皺を生じたりすることがない。

本実施形態の定着装置５０は、定着テンションローラ３の中空ローラ３ａは、コイル４ｂからの磁束の作用により発熱する。従って、定着テンションローラ３ａの蓄熱によって定着ベルト１の冷却が回避され、定着ベルト１をそれほど高温に加熱しなくても、定着ニップ部で十分な温度を確保できる。また、定着テンションローラ３を別途加熱する手段を設ける必要も無い。

本実施形態の定着装置５０は、ニッケル層１ａを有する定着ベルト１と、定着ベルト１に対向配置され、ニッケル層１ａに磁束を及ぼして定着ベルト１を誘導加熱するコイル４ｂとを備える。そして、中空ローラ３ａを有して定着ベルト１を支持するとともに、定着ベルト１の幅方向の移動を限界付けるベルトフランジ２５ａ、２５ｂ材を取り付けた定着テンションローラ３を備え、定着テンションローラ３における外周面に熱収縮チューブ２７を配置し、ベルトフランジ２５ａ、２５ｂ材が絶縁材料で形成されている。

本実施形態の定着装置５０では、コイル４ｂが、定着ベルト１を介して定着テンションローラ３に対向している。従って、コイル４ｂの磁束が定着ベルト１（ニッケル層１ａ）と定着テンションローラ３（中空ローラ３ａ）とにそれぞれ渦電流を発生して、一体に誘導加熱する。これにより、定着ベルト１が循環してシートＳに接触するまでに冷めにくく、定着ベルト１全体の温度差が小さくなって、温度センサを用いた温度調節を精密に行える。

本実施形態の定着装置５０は、定着テンションローラ３とほぼ平行に配置された定着ローラ２を備え、定着テンションローラ３と定着ローラ２との間に定着ベルト１が懸架され、定着ベルト１は、定着テンションローラ３から定着ローラ２へ向かって移動しつつ、シートＳに接触する。従って、定着テンションローラ３に接触して表面温度分布のばらつきを抑制された定着ベルト１によって高品質でばらつきの無い、定着レベル差による光沢ムラの少ない画像形成が実現される。

図１に示すカラー電子写真プリンタ１００は、シートＳにトナー像を転写する二次転写ローラ２２１と、トナー像を転写されたシートＳに高温を及ぼしてトナー像を定着する定着装置５０とを備える。従って、精密に温度制御されて温度分布のばらつきが少ない定着ベルト１を用いて、高品質で定着レベル差による光沢ムラの少ない定着処理を実現できる。

本実施形態の定着装置５０における定着テンションローラ３は、コイル４ｂを用いて誘導加熱されるニッケル層１ａを設けた定着ベルト１を懸架する。そして、コイル４ｂを用いて誘導加熱されるニッケル層１ａを形成した中空ローラ３ａと、中空ローラ３ａの両端に配置されて、定着ベルト１の幅方向の移動を限界付けるベルトフランジ２５ａ、２５ｂとを有し、ベルトフランジ２５ａ、２５ｂが絶縁材料で形成されている。従って、定着ベルト１の両端部とベルトフランジ２５ａ、２５ｂとの接触に伴う電流漏れが効果的に防止され、この電流漏れに起因するノイズ発生が少ない。

第１実施形態の定着テンションローラ３は、ベルトフランジ２５ａ、２５ｂに隣接する位置まで、中空ローラ３ａの表面が、絶縁性の熱収縮チューブ２７で一体に覆われている。従って、定着ベルト１と定着テンションローラ３との不安定な接触、被接触に伴う電流漏れと、定着ベルト１の両端部とベルトフランジ２５ａ、２５ｂとの接触に伴う電流漏れとの両方が効果的に防止され、これらの電流漏れに起因するノイズ発生が少ない。

第２実施形態の定着テンションローラ３Ｂは、中空ローラ３ａの端面とベルトフランジ２５ａ、２５ｂとの対向面に熱収縮チューブ２９が折り込まれている。従って、定着ベルト１の縁に露出したニッケル層１ａと中空ローラ３ａとの間の電流漏れが確実に阻止されて、電流漏れに起因するノイズ発生が少ない。

第１実施形態の定着テンションローラ３は、中空ローラ３ａとほぼ同径に形成された絶縁部材２６ａ、２６ｂを、中空ローラ３ａとベルトフランジ２５ａ、２５ｂとの間に配置し、熱収縮チューブ２７が絶縁部材２６ａ、２６ｂの外周面を覆っている。従って、定着ベルト１の縁に露出したニッケル層１ａと中空ローラ３ａとの間の電流漏れが確実に阻止されて、電流漏れに起因するノイズ発生が少ない。

第１実施形態の定着テンションローラ３は、中空ローラ３ａは、その両端に、回転軸を固定した金属フランジ２８ａ、２８ｂを有し、ベルトフランジ２５ａ、２５ｂは、回転軸を貫通させる環状の外観に形成されている。従って、中空ローラ３ａの中心に精度良く回転軸を取り付けられる。

＜その他の実施形態＞
本発明の画像加熱装置は、以上説明した実施形態の定着装置としての使用に限られず、未定着画像を被記録材に定着する仮定着装置、定着画像を担持した被記録材を再加熱してつや等の画像表面性を改質する表面改質装置等の画像加熱装置としても有効に使用することができる。

本発明の画像形成装置の一実施形態であるカラー電子写真プリンタの構成の説明図である。 本発明の画像加熱装置の一実施形態である定着装置の構成の説明図である。 定着テンションローラと定着ベルトの関係の説明図である 第１実施形態の定着テンションローラの構造の説明図である。 第２実施形態の定着テンションローラの端部構造の説明図である。 定着ベルトの誘起電圧の説明図である。 定着ベルトの加熱制御系の回路図である。 比較例の定着ベルト方式定着装置の構成の説明図である。 比較例の定着ベルト方式定着装置の斜視図である。 定着ベルトの幅方向位置の規制方法の説明図である。

符号の説明

１ ベルト部材（定着ベルト）
１ａ 導電体層（ニッケル層）
２ 定着ローラ
３ ローラ部材（定着テンションローラ）
３ａ 導電体層、円筒形部材（中空ローラ）
４ ＩＨユニット
４ａ、４ｂ コイル部材（コイル）
２０ 定着ローラ
２１ 加圧ベルト
２２ 加圧テンションローラ
２５ａ、２５ｂ 規制部、絶縁層（ベルトフランジ）
２６ａ、２６ｂ 絶縁層（絶縁部材）
２８ａ、２８ｂ フランジ部材（金属フランジ）
２７、２９ 絶縁層（熱収縮チューブ）
Ｓ 記録材（シート）
５０ 画像加熱装置（定着装置）
１００ カラー電子写真プリンタ

Claims (2)

1. 導電体層を有するベルト部材と、前記ベルト部材に対向配置され、前記導電体層に磁束を及ぼして前記ベルト部材を誘導加熱する磁束発生手段と、表面に絶縁層を有し、前記ベルト部材を張架する金属ローラと、前記金属ローラの軸方向における端部に設けられ、前記ベルト部材の前記軸方向の移動を規制する規制部材と、を有し、前記ベルト部材の熱により記録材上の画像を加熱する画像加熱装置において、
   前記金属ローラの絶縁層は、前記金属ローラの端面まで延伸して、
   前記端面の前記絶縁層が前記金属ローラの金属部と前記規制部材とに挟まれるように前記絶縁層が設けられていることを特徴とする画像加熱装置。
2. 前記絶縁層は、中空の前記金属ローラに被せられて両方の端部を前記金属ローラの端面と前記規制部材との間に挟んで固定した熱収縮性の樹脂チューブであることを特徴とする請求項１記載の画像加熱装置。

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