JP5289175B2 - 像加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式などによって画像形成を行う複写機・プリンタ・ＦＡＸ等の画像形成装置に搭載される像加熱装置として用いられる電磁誘導加熱方式の像加熱装置に関する。

従来、電子写真方式を採用した画像形成装置において、未定着トナー画像を加熱溶融定着する像加熱装置である定着装置の構成は、種々の方式のものが提案されている。このような定着装置の一つに、定着部材として定着ベルトを用いた誘導加熱方式の定着装置が、例えば特許文献１、２に開示されている。この定着装置では、磁束を生ずるコイルを定着ベルトの外部に対向させると共に、定着ベルトの内部と外部に磁性体が配設されている。このような構成により、定着ベルトの長手方向の温度分布を均一にすることを目的としている。

特開２００６−２６７７４２号公報 特開２００５―２０３２７２号公報

しかしながら、上述の従来技術によると、次のような問題点がある。特許文献１、特許文献２に開示されている定着装置では、誘導加熱コイルの長手方向両端部での定着ベルト発熱密度は中央部と比べて低い。そのため、使用する紙幅にわたって定着ベルトの長手方向温度分布を均一にするには、使用可能な最大紙幅よりも誘導加熱コイルの幅を大きくする必要がある。一方で、電源の投入から定着部材が所定の温度に達するまでの立ち上げ時間を短縮化するために、定着ベルトといった定着部材の長さを短くすることで定着部材の低熱容量化を測ることが有効である。このように定着部材の長さを短くすると、誘導加熱コイルの端部が定着部材の端部よりも外側に配置されることになる。記録材を挟持搬送するニップ部を形成するためのステイ（押圧部材）は、ニップ部での圧力を定着するために高圧力化する必要があるため、合成が必要であり、金属部材が用いられる。この金属部材は、定着部材を介して加圧部材に十分な圧力を加えるために、定着部材の外側まで延出させ、この延出した部分に圧力を加える構成が好ましい。このような構成にすると、ステイの端部はコイルからの磁束により無駄に発熱してしまい、定着部材の長手方向における発熱分布の調整が困難になる。

そこで、本発明は、金属部材の端部の発熱を抑止することができる電磁誘導加熱方式の像加熱装置を提供することにある。本発明の更なる目的は以下の説明で明らかになるであろう。

上記の目的を達成するための本発明に係る像加熱装置の代表的な構成は、導電層を有し、熱により記録材を加熱する回転可能な像加熱部材と、前記像加熱部材の外部に配置され、導電層に熱を生じさせるための磁束を生じさせるコイルと、前記像加熱部材の外面と接触し、記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧部材と、前記像加熱部材を介して前記加圧部材を加圧するための金属部材と、前記像加熱部材の内側であって前記コイルと前記金属部材の間に配置され、前記コイルからの磁束が前記金属部材に向かうことを抑制する磁束抑制手段と、を有する像加熱装置において、前記像加熱部材の回転軸線方向における前記コイルの端部は前記像加熱部材の端部よりも外側にあり、前記回転軸線方向における前記金属部材の端部は前記像加熱部材の端部よりも外側にあり、前記回転軸線方向における前記磁束抑制手段の端部は前記像加熱部材の端部よりも外側にあることを特徴とする。

本発明によれば、長手方向長さが短く小型化が可能な電磁誘導加熱方式の像加熱装置を提供することができる。また、押圧部材の発熱を抑止し発熱効率の高い電磁誘導加熱方式の像加熱装置を提供することができる。

画像形成装置の一例の構成模型図 定着装置の途中部分省略の正面図 同じく途中部分省略の縦断正面図 図２における（４）−（４）線に沿う拡大横断面図 （ａ）は定着ベルトの層構成模型図、（ｂ）は制御系統のブロック図 （ａ）は加熱アセンブリとコイルユニットとの分解斜視図、（ｂ）は定着ベルトと、コイルと、コイルの中心部の磁性体コアの斜視図 は実施例１における定着装置の長手配置図と定着ベルト長手温度分布を表すグラフ （ａ）はコイルユニット（誘導加熱コイル）との対向部（展開図）における定着ベルトの発熱量分布図、（ｂ）は実施例２における定着装置のコア部材配置図

以下に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、これら実施例は、本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。

［実施例１］
（１）画像形成装置
図１は、本発明に従う像加熱装置を定着装置として搭載した画像形成装置の一例の構成模型図である。この画像形成装置は電子写真方式を用いたカラー画像形成装置である。Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋはそれぞれイエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの色トナー画像を形成する４つの画像形成部であり、下から上に順に配列してある。各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋは、それぞれ、像担持体である感光体ドラム２１、帯電装置２２、現像装置２３、クリーニング装置２４等を有している。画像形成部Ｙの現像装置２３には現像剤としてイエロートナーが、画像形成部Ｃの現像装置２３には現像剤としてシアントナーが収容されている。また、画像形成部Ｍの現像装置２３には現像剤としてマゼンタトナーが、画像形成部Ｋの現像装置２３にはブラックトナーが収容されている。感光体ドラム２１に露光を行うことにより静電潜像を形成する光学系２５が上記４色の画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋに対応して設けられている。光学系としては、レーザー走査露光光学系を用いている。各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋにおいて、帯電装置２２により一様に帯電された感光体ドラム２１に対して光学系２５より画像データに基づいた走査露光がなされることにより、感光体ドラム表面に走査露光画像パターンに対応した静電潜像が形成される。それらの静電潜像が現像装置２３によりトナー画像として現像される。すなわち、画像形成部Ｙの感光体ドラム２１にはイエロートナー画像が、画像形成部Ｃの感光体ドラム２１にはシアントナー画像が形成される。また、画像形成部Ｍの感光体ドラム２１にはマゼンタトナー画像が、画像形成部Ｋの感光体ドラム２１にはブラックトナー画像が形成される。各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋの感光体ドラム２１上に形成された上記の色トナー画像は各感光体ドラム２１の回転と同期して、略等速で回転する中間転写体２６上へ所定の位置合わせ状態で順に重畳されて一次転写される。これにより中間転写体２６上に未定着のフルカラートナー画像が合成形成される。

本実施例においては、中間転写体２６として、エンドレスの中間転写ベルトを用いており、駆動ローラ２７、二次転写ローラ対向ローラ２８、テンションローラ２９の３本のローラに巻きかけて張架してあり、駆動ローラ２７によって駆動される。各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋの感光体ドラム２１上から中間転写ベルト２６上へのトナー画像の一次転写手段としては、一次転写ローラ３０を用いている。一次転写ローラ３０に対して不図示のバイアス電源よりトナーと逆極性の一次転写バイアスを印加する。これにより、各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋの感光体ドラム２１上から中間転写ベルト２６に対してトナー画像が一次転写される。各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋにおいて感光体ドラム２１上から中間転写ベルト２６への一次転写後、感光体ドラム２１上に転写残として残留したトナーはクリーニング装置２４により除去される。上記工程を中間転写ベルト２６の回転に同調して、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に対して行い、中間転写ベルト２６上に、各色の一次転写トナー画像を順次重ねて形成していく。なお、単色のみの画像形成（単色モード）時には、上記工程は、目的の色についてのみ行われる。

一方、記録材カセット３１内の記録材Ｐは、給送ローラ３２により一枚分離給送される。そして、その給送された記録材Ｐが、レジストローラ３３により所定のタイミングで、二次転写ローラ対向ローラ２８に巻きかけられている中間転写ベルト２６部分と二次転写ローラ３４との圧接部である転写ニップ部に搬送される。中間転写ベルト２６上に形成されたカラートナー画像は、二次転写ローラ３４に不図示のバイアス電源より印加されるトナーと逆極性のバイアスにより、記録材Ｐ上に一括転写される。二次転写後に中間転写ベルト２６上に残留した二次転写残トナーは中間転写ベルトクリーニング装置３５により除去される。記録材Ｐ上に二次転写されたトナー画像は、像加熱装置である定着装置１００により記録材Ｐ上に溶融混色定着され、フルカラープリントとして排紙パス３６を通って排紙トレイ３７に送り出される。

（２）定着装置１００
以下の説明において、定着装置に関し、正面とは装置を記録材の搬送方向において記録材入口側からみた面、背面とはその反対側の面（記録材出口側）、左右とは装置を正面から見て左又は右である。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。また、定着装置又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。また短手方向とは記録材搬送方向に並行な方向である。また、記録材の通紙幅とは、記録材面において記録材搬送方向に直交する方向の記録材寸法である。図２は本実施例における定着装置１００の途中部分省略の正面図、図３は同じく途中部分省略の縦断正面図、図４は図２における（４）−（４）線に沿う拡大横断面図である。この定着装置１００は、定着装置の枠体（シャ−シー、フレーム）５０の左右の側板５０Ｌ・５０Ｒ間に、加熱アセンブリ１と、加圧部材としての弾性を有する加圧ローラ２と、加熱源としてのコイルユニット３が配設されている。

ａ：加熱アセンブリ１
加熱アセンブリ１は、誘導加熱する導電層を有し、回転可能な像加熱部材（定着部材）としての円筒状（エンドレスベルト状）で可撓性を有する定着ベルト４（ベルト部材）を有する。また、この定着ベルト４に挿入した、押圧部材（ステイ、金属部材）５及びコイルユニット３により生じる誘導磁界が押圧部材５に作用しないようにする磁束抑制手段としての磁性コア６を有する。本実施例では、磁束抑制手段として磁性コアを用いるが、銅などの定着ベルト４の導電層よりも抵抗率の低い金属部材を用いる構成であっても、同様の効果を得ることができる。

図５の（ａ）は定着ベルト４の層構成模型図である。定着ベルト４は、導電層である金属層４ａを基層として有している。本実施例においては、この金属層４ａは、内径が３０ｍｍ、厚みが４０μｍの、電気鋳造法によって製造した円筒状のニッケル層である。金属層４ａの外周には弾性層４ｂとして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層の厚さは１００〜１０００μｍの範囲内で設定するのが好ましい。本実施例では、定着ベルト４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、このシリコーンゴム層４ｂの厚みは３００μｍとされている。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、このシリコーンゴム層４ｂの外周には、表面離型層４ｃとしてフッ素樹脂層（例えばＰＦＡやＰＴＦＥ）が３０μｍの厚みで設けられている。金属層４ａの内面側には、定着ベルト４の内面と温度センサＴＨ１（図４）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（滑性層）４ｄを１０〜５０μｍ設けても良い。本実施例では、この層４ｄとしてポリイミドを２０μｍの厚さで設けた。なお、定着ベルト４の金属層４ａにはニッケルのほかに鉄合金などを適宜選択可能である。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。金属層４ａ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金属層の透磁率・導電率に応じて調整して良く、５〜２００μｍ程度の間で設定すると良い。

押圧部材５は定着ベルト４の内部にあって定着ベルト４の内面に接触する部材である。そして、押圧部材５は定着ベルト４を介して加圧部材である加圧ローラ２を押圧する部材である。即ち、押圧部材５は定着ベルト４の内側に挿入して配置されており、定着ベルト４のバックアップ部材である。押圧部材５は、加圧ローラ２との間に定着ベルト４を挟んで加圧された圧接部である定着ニップ部Ｎを形成するために剛性が必要であり、本実施例では、横断面矩形の鉄製の角棒材（金属部材）を用いている。また、この押圧部材５は定着ベルト４の内面と摺動する部材である。そこで、押圧部材５の定着ベルト内面に接する面は摺動性の良いシート部材５ａで覆うことで、定着ベルト内面との摩擦抵抗を減少させて、加圧ローラ２を回転駆動したときの定着ベルト４のスリップを防止している。また、押圧部材５は特に両端部でコイルユニット３の後述する誘導加熱コイル７と接近しており、コイルユニット３により生じる誘導磁界の作用により発熱を生じやすい。磁束抑制手段としての磁性コア６は、この押圧部材５の発熱を防止するために、コイルユニット３により生じる誘導磁界が押圧部材５に作用しないようにする部材であり、押圧部材５の上面に長手方向にわたって配置されている。

押圧部材５と磁性コア６の長手方向（像加熱部材の回転軸方向）の寸法は定着ベルト４の長手方向の寸法よりも長くしてあり、それぞれ左右両端部を定着ベルト４の左右両端部から外方に突出させてある。そして、押圧部材５と磁性コア６の左側の突出端部は装置枠体５０の左側板５０Ｌに形成されている支持穴５１Ｌに挿入されて、抑え金具５２Ｌにより左側板５０Ｌに対して固定されている。また、押圧部材５と磁性コア６の右側の突出端部は装置枠体５０の右側板５０Ｒに形成されている支持穴５１Ｒに挿入されて、抑え金具５２Ｒにより右側板５０Ｌに対して固定されている。これにより、加熱アセンブリ１の押圧部材５と磁性コア６は、装置枠体５０の左右の側板５０Ｌ・５０Ｒ間にほぼ水平に固定されて配設されている。定着ベルト４は上記の押圧部材５と磁性コア６に対して遊嵌していて、押圧部材５と磁性コア６をガイド部として、押圧部材５と磁性コア６の外回りを回転可能である。

ｂ：加圧ローラ２
加圧ローラ２は、定着ベルト４の外面と接触し、定着ベルト４との間で記録材を挟持搬送する圧接部である定着ニップ部Ｎを形成するための加圧部材（加圧回転体）である。加圧ローラ２は、加熱アセンブリ１の下側において、回転軸線方向を加熱アセンブリ１の長手方向にほぼ並行にして、装置枠体５０の左右の側板５０Ｌ・５０Ｒ間に左右の軸受け部材５３Ｌ・５３Ｒを介して回転可能に配設されている。本実施例において、この加圧ローラ２は、長手方向中央部の径が２０ｍｍで両端部の径が１９ｍｍである鉄合金製の芯金２ａに、弾性層２ｂとしてシリコーンゴム層が設けた、外径が３０ｍｍの弾性ローラである。表面は、離型層２ｃ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。この加圧ローラ２の長手方向中央部における硬度は、ＡＳＫ−Ｃ７０℃である。芯金２ａにテーパー形状をつけているのは、加圧ローラ２を定着ベルト４を挟ませて押圧部材５に対して加圧した時に押圧部材５が撓んでも定着ベルト４と加圧ローラ２で挟まれるニップ内の圧力を長手方向にわたって均一にするためである。芯金２ａの右側の端部にはドライブギアＧが固定されて配設されている。このドライブギアＧに対して駆動装置（モータ、駆動手段）Ｍの駆動力が伝導手段（不図示）を介して伝達されて、加圧ローラ２が所定の方向に所定の速度で回転駆動される。加圧ローラ２の回転により，定着ベルト４は回転する。即ち、定着ベルト４が回転するための駆動力が加圧ローラ２から伝達される。

左右の軸受け部材５３Ｌ・５３Ｒは、それぞれ、装置枠体５０の左右の側板５０Ｌ・５０Ｒに設けられている上下方向ガイド穴５４Ｌ・５４Ｒに係合していて、上下方向にスライド移動可能である。即ち、加圧ローラ２は、左右の側板５０Ｌ・５０Ｒ間において上下方向に移動可能である。そして、加圧ローラ２の左右の両端部が、それぞれ、左右の上下シフト機構５５Ｌ・５５Ｒによって支持されている。上下シフト機構５５Ｌ・５５Ｒは、例えば、モータに連結されたカム機構、電磁ソレノイド機構等である。上下シフト機構５５Ｌ・５５Ｒが制御回路部１０１（図５の（ｂ））によって上昇動されることで、加圧ローラ２が上方に押上げ付勢される。そして、ローラ上面部が加熱アセンブリ１の押圧部材５の下面部に対して定着ベルト４を挟んで弾性層２ｂの弾性に抗して所定の圧力状態で圧接した着状態になり、その着状態が保持される。本実施例においては、加圧ローラ２は押圧部材５の下面部に対して定着ベルト４を挟んで総圧４９０Ｎ（５０ｋｇｆ）で加圧される。この加圧により、定着ベルト４と加圧ローラ２との間に短手方向（記録材搬送方向）において所定幅の圧接部である定着ニップ部Ｎが形成される。本実施例においては、定着ベルト４と加圧ローラ２との定着ニップ部Ｎの短手方向の幅は、定着ニップ部Ｎの長手方向両端部で約８ｍｍであり、長手方向中央部では約７．５ｍｍである。これは記録材Ｐの紙幅方向両端部での搬送速度が中央部と比べて速くなるので紙しわが発生しにくくなるという利点がある。また、上下シフト機構５５Ｌ・５５Ｒが制御回路部１０１によって下降動されることで、加圧ローラ２が下方に持ち下げられて、押圧部材５に対する加圧が解除或いは圧接力が低減された脱状態に保持される。制御回路部１０１は上下シフト機構５５Ｌ・５５Ｒを制御して、定着動作時以外は加圧ローラ２を脱状態に保持する。こうすることで、加圧ローラ２の弾性層２ｂや定着ベルト４が永久変形してしまうのを防止することが出来る。

ｃ：コイルユニット３
コイルユニット３は、定着ベルト４を誘導加熱する加熱源（誘導加熱手段）である。このコイルユニット３は、加熱アセンブリ１の上側において、長手方向を加熱アセンブリ１の長手方向にほぼ並行にして、装置枠体５０の左右の側板５０Ｌ・５０Ｒ間に左右の支持金具５６Ｌ・５６Ｒを介して固定して配設されている。図６の（ａ）は加熱アセンブリ１とコイルユニット３との分解斜視図である。コイルユニット３は、電線として例えばリッツ線を用い、これを図６の（ｂ）のように横長・船底状にして定着ベルト４の周面と側面の一部に対向するように巻回してなる、加熱手段としての誘導加熱コイル７（以下、コイルと記す）を有する。また、このコイル７によって発生した磁束が定着ベルト４の金属層４ａ二集中するようにコイル７を覆わせた磁性体コア８・８ａを有する。そして、コイルユニット３は、上記のコイル７と、磁性体コア８・８ａと、を電気絶縁性の樹脂９によって一体にモールドした横長状の部材である。このコイルユニット３は定着ベルト４の外周面の上面側において、定着ベルト４に所定のギャップ（隙間）を存して対面させて配設してある。定着ベルト４とコイル７は０．５ｍｍのモールドにより電気絶縁の状態を保ち、定着ベルト４とコイル７との間隔は１．５ｍｍ（モールド表面と定着ベルト表面の距離は１．０ｍｍ）で一定である。コイル７はリード部７ａ・７ｂを介して制御回路部１０１で制御される電源装置（誘導加熱電源部、励磁回路）１０２に接続されており、電源装置１０２からの高周波電流が印加される。

図７は各構成部材の長さ関係図である。以下において、各構成部材の長さは定着ベルト４の回転軸線方向に関する寸法である。本実施例の画像形成装置における記録材Ｐの通紙はいわゆる中央基準搬送でなされる。Ｏはその中央基準線（仮想線）である。Ａは装置に通紙使用される最大用紙幅の記録材Ｐの通紙幅（最大通紙紙幅）である。Ｂは定着ベルト４の長さ（記録材通紙幅方向の長さ）、Ｃは押圧部材５の長さ、Ｄは磁性コア６の長さである。Ｅは加圧ローラ２の長さ（加圧ローラ２の弾性層２ｂ部分の長さ）であり、定着ベルト４と加圧ローラ２との定着ニップ部Ｎの長さでもある。Ｆはコイル７の長さ、Ｇはコイル７の中心部の磁性体コア８ａの長さである。定着ベルト４の長さＢ、コイル７の長さＦ、加圧ローラ２の長さＥは、最大通紙幅Ａよりも大きく設定されている。コイル７は記録材通紙幅方向に沿っての長さが、画像形成に供される最大通紙幅の記録材Ｐの通紙幅Ａよりも長くなるように形成されている。定着ベルト４の温度は長手方向において最大通紙幅Ａだけは定着に必要な温度で均一でなければならない。コイル７の中心部の磁性体コア８ａは定着ベルト４の発熱に関して特に重要であり、定着ベルト４の温度を最大通紙幅Ａにわたり均一にするためには磁性体コア８ａの長さＧも最大通紙幅Ａだけは必要である。本実施例においては、Ａ＜Ｇ＜Ｅ＜Ｂ＜Ｆ＜Ｃ＜Ｄの関係構成にしている。

ｄ：定着動作
制御回路部１０１（図５の（ｂ））は、外部ホスト装置１０３や画像形成装置の操作部１０４との間で各種の電気的情報の授受をすると共に、画像形成装置の画像形成動作を所定の制御プログラムや参照テーブルに従って統括的に制御する。以下、定着装置１００の定着動作を説明する。制御回路部１０１は、画像形成開始信号に基づいて、少なくとも画像形成実行時には、上下シフト機構５５Ｌ・５５Ｒを下降動状態から上昇動状態に転換する。これにより、加圧ローラ２が加熱アセンブリ１の押圧部材５の下面部に対して定着ベルト４を挟んで弾性層２ｂの弾性に抗して所定の圧力状態で圧接した着状態になり、所定の定着ニップ部Ｎが形成された状態になる。また、制御回路部１０１は、駆動装置Ｍをオンにすると共に、電源装置１０２をオンにする。駆動装置Ｍのオンにより加圧ローラ２が図４において矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。この加圧ローラ２の回転により、定着ニップ部Ｎにおける加圧ローラ２の表面と定着ベルト４の表面との摩擦力で定着ベルト４に回転力が作用する。定着ベルト４はその内面が定着ニップ部Ｎにおいて押圧部材５の下面に密着して摺動しながら押圧部材５と磁性コア６の外回りを矢印の時計方向に加圧ローラ２の回転速度とほぼ同じ速度で従動回転する。押圧部材５と磁性コア６はこの回転する定着ベルト４のガイド部材の役目もしている。回転する定着ベルト４は、基層４ａが金属で構成されているので、回転状態にあっても長さ方向への寄り移動を規制するための手段としては、定着ベルト４の端部を単純に受け止めるだけのフランジ部材を設ければ十分である。本実施例においては、コイルユニット３の左側端部の内側面３Ｌ（図３）を定着ベルト４の左側端部を受け止めて定着ベルト４の左方への寄り移動を規制するフランジ部材にしている。また、コイルユニット３の右側端部の内側面３Ｒを定着ベルト４の右側端部を受け止めて定着ベルト４の右方への寄り移動を規制するフランジ部材にしている。これにより、定着装置１００の構成を簡略化できるという利点がある。

また、電源装置１０２がオンにされることで、コイルユニット３のコイル７には２０〜５０ｋＨｚの高周波電流が印加されて、コイル７によって発生した磁界により定着ベルト４の金属層４ａが誘導発熱する。この金属層４ａの発熱により、回転する定着ベルト４が昇温する。制御回路部１０１は、定着ベルト４の所定の目標温度（定着温度）でほぼ一定になるように、定着ベルト４の温度を検出する温度センサ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コイル７に入力する電力を制御して温度調節する。本実施例においては定着ベルト４の温度が１８０℃でほぼ一定になるように温度調節する。温度センサＴＨ１は通紙域になる定着ベルト部分の温度を検知し、その検知温度情報が制御回路部１０１にフィードバックされる。制御回路部１０１はこの温度センサＴＨ１から入力する検知温度が所定の目標温度に維持されるように電源装置１０２からコイル７に入力する電力を制御している。すなわち、定着ベルト４の検出温度が所定温度に昇温した場合、コイル７への通電が遮断される。定着装置１００のウォーミングアップタイムは、例えばコイル７に１２００Ｗ入力すると約１５秒で目標温度である１８０℃に到達できる。

温度センサＴＨ１は例えばサーミスタ等の温度検出素子であり、図４のように、定着ベルト４の内側において、押圧部材５或いは磁性コア６に対して基部を固定した弾性支持部材１０の先端部に取り付けて支持させてある。この温度センサＴＨ１を、定着ベルト４の長手方向のほぼ中央部の位置において、弾性支持部材１０の弾性により定着ベルト４の内側に弾性的に当接させて配設してある。そして、温度センサＴＨ１は、定着ベルト４の内面のコイル７による発熱量が最も高い領域に接触配置され、その部分の温度を検出している。温度センサＴＨ１は弾性支持部材１０により定着ベルト４の当接面が波打つなどの位置変動が生じたとしてもこれに追従して良好な接触状態が維持されるように構成されている。

図８の（ａ）にコイルユニット３（コイル７）との対向部（展開図）における定着ベルト４の発熱量分布を示した。２箇所に発熱量の多い部分Ｈ・Ｈが存在する。すなわち、定着ベルト４の発熱量が最も高い位置は、図４、図８の（ａ）で２つに分割して図示してあるコイル７の定着ベルト回転方向それぞれの中央部である（一方は温度センサＴＨ１が図示してある位置）。温度センサＴＨ１は定着ベルト４の内面のコイル７による発熱量が最も高い位置に接触配置されている。本実施例のように温度センサＴＨ１を配置すれば、定着ベルト４が最も発熱する領域の温度を検出することができるので、何らかの原因により定着ベルト４の温度が異常温度に昇温したことを、極めて正確に、かつ応答速度早く検出可能である。従って、制御回路部１０１において、温度センサＴＨ１の検出温度情報により定着ベルト４の温度異常であることを可及的に素早く判定することが可能となり、コイル７への電力供給を素早く遮断させることができる。画像形成ジョブ実行中であれば、ジョブの中断も連動して行われる。その結果、定着装置（定着ベルト）が破損に至ってしまうのを防止することができる。その際、画像形成装置、特に定着装置が異常状態である旨を、画像形成装置に設けられた液晶表示部からなる操作部１０４に表示させて操作者に対し修復を促すため制御回路部１０１が信号を出力する。なお、画像形成装置がパーソナルコンピュータなどのホストコンピュータと通信ケーブルにてＬＡＮ接続されてプリンタとして機能を果たしている構成の場合には、画像形成装置（定着装置）が異常状態である旨をパーソナルコンピュータに対し報知する。即ち、制御回路部１０１がパーソナルコンピュータに向けて画像形成装置（定着装置）が異常状態である旨の信号を出力する。

上記のようにして、加圧ローラ２が駆動され、また、定着ベルト４が所定の定着温度に立ち上がって温調される。そして、この状態において、定着ニップ部Ｎ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４側に向けてガイド部材１１で案内されて導入される。記録材Ｐは定着ニップ部Ｎにおいて定着ベルト４の外周面に密着し、定着ベルト４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、記録材Ｐに定着ベルト４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４の外周面から定着ベルト４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。定着ベルト４は、駆動装置Ｍによって加圧ローラ２が回転駆動されることで、画像転写部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従動回転する。本実施例の場合、定着ベルト４の表面回転速度が、２１０ｍｍ／ｓｅｃで回転し、フルカラーの画像を１分間にＡ４サイズで５０枚定着することが可能である。本実施例においては、コイル７を含むコイルユニット３が、高温になる定着ベルト４の内部ではなく外部に配置されているので、コイル７の温度が高温になりにくく、安価な耐熱グレードのコイル材を使用できるといったメリットがある。また、コイル７が高温にならないので、電気抵抗も上昇せず高周波電流を流してもジュール発熱による損失を軽減するメリットもある。もちろん、コイル７を定着ベルト４の外部に配置したことで定着ベルト４の小径化（低熱容量化）にも寄与している。

ｅ：定着装置の小型化と発熱効率の向上
定着装置１００の小型化と発熱効率向上のための構成を図７により説明する。定着ベルト４の温度は長手方向において最大通紙幅Ａだけは定着に必要な温度で均一でなければならない。コイル７の中心部の磁性体コア８ａは定着ベルト４の発熱に関して特に重要であり、定着ベルト４の温度を最大通紙幅Ａにわたり均一にするためには磁性体コア６ａの長さＧも最大通紙幅Ａだけは必要である。本実施例では、船底状に巻回した形状のコイル７を用いているので、最大通紙幅Ａの磁性体コア８ａをコイル中心に配置してもコイル７の長さＦは最大通紙幅Ａの磁性体コア６ａの長さに僅かに長いだけですむ。しかしながら、船底状のコイル７の両端部においてそのコイル形状のために、コイル７と鉄製の押圧部材５との距離が接近してしまう。そこで、鉄製の押圧部材５がコイル７によって発熱してしまわないように、本実施例では、コイル７の長さＦよりも１０ｍｍ（片側５ｍｍ）長い長さＤを持つ磁性コア６を押圧部材５の上面に配置した。本実施例の場合、定着ベルト４の最大通紙幅Ａに相当する領域は目標温度である１８０℃でほぼ一定にすることができる。また、磁性体コア８ａの長さＧは最大通紙幅Ａよりも１０ｍｍ（片側５ｍｍ）長く、コイル７の長さＦは磁性体コア８ａの長さＧよりも１０ｍｍ（片側５ｍｍ）長く設定している。各部材の中で最も長さが必要な磁性コア６の長さＤは磁気遮蔽のためにコイル７の長さＦよりも１０ｍｍ（片側５ｍｍ）長くする必要があるので、Ｄ＝Ａ＋３０ｍｍになる。実施例での電源装置１０２の効率は９３％であるが、このコイル７０を用いた装置の場合は９０％に低下してしまった。ここでいう電源装置１０２の効率とは、電源装置１０２に入力した電力に対するコイル７に入力された電力の割合である。

図７のように、磁性コア６の長さＤがコイル７の長さＦよりも長く、コイル７の長さＦが定着ベルト４の長さＢよりも長く、磁性コア６の長さが押圧部材５の長さＣよりも長く、コイル７が定着ベルト４の表面と両端部側面を巻回している構成にする。即ち、定着ベルト４の回転軸線方向におけるコイル７の端部は定着ベルト４の端部よりも外側にある。また、前記回転軸線方向における押圧部材５の端部は定着ベルト４の端部よりも外側にある。また、前記回転軸線方向における磁性コア６の端部は定着ベルト４の端部よりも外側にある。この構成よって、長手方向長さが短くて小型で、押圧部材５の発熱を抑止した、発熱効率の高い定着装置（像加熱装置）を提供することも可能になった。また、図７において、前記回転軸線方向における磁性コア６の端部はコイル７の端部よりも外側に位置する。また、前記回転軸線方向における磁性コア６の端部は押圧部材５の端部よりも外側に位置する。なお、本実施例では、コイルの端部を圧縮する構成であったが、本実施例の長さ関係を満たす構成であれば、コイルの端部を圧縮しなくとも同様の効果を得ることができる。

［実施例２］
本実施例２は上述した実施例１の定着装置１００において、図８の（ｂ）に示したように、コイル７の中心に配置した磁性体コア８ａと磁性コア６を長手方向に複数個に分割した形態のものにしてある。即ち、磁束抑制手段は複数の磁性コアであり、前記複数の磁性コアは定着ベルト４の内部の領域において所定の間隔を有して配置される。その他の装置構成は、実施例１と同様である。磁性体コアは通常粉体を焼き固めて製造するためにソリ等が発生しやすく寸法精度が低い部品である。そこで、長手方向に一部品でコア部材を配置するのではなく、分割して配置すれば、ソリ等の部品精度が緩和できる低コストなコアを採用可能となる。ただし、コアを分割した時に、電源装置１０２の効率低下や、押圧部材５の発熱は好ましくない。それらを防止するために、本実施例では、分割した磁性体コア８ａの隙間部αと、分割した磁性コア６の隙間部βとが、長手方向位置で一致しないように配置した。また、各コア間の隙間部はコアの厚み以下にするのが好ましい。本実施例では各コアの厚みは３ｍｍであるので各隙間は２．５ｍｍに設定した。このように各コアを配置すれば電源装置１０２の効率は９２％を達成でき、各コアを分割しない実施例１の９３％とほぼ同等となり、低コストなコア部材を採用できる。

本発明の像加熱装置は実施例の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光沢等の表面性を改質する像加熱装置、仮定着する像加熱装置等としても使用できる。また、インクジェット方式の画像形成装置において、インクジェット方式で画像形成された記録材を乾燥させる像加熱装置としても使用できる。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の技術思想内であらゆる変形が可能である。

１００・・像加熱装置（定着装置）、２・・加圧部材（加圧ローラ）、３・・励磁ユニット、４・・加熱部材（定着ベルト）、４ａ・・導電層、５・・押圧部材、６・・磁気遮蔽手段（磁気遮蔽コア）、７・・加熱手段（誘導加熱コイル）、８・・磁性体コア、Ｎ・・圧接部（定着ニップ部）、Ｐ・・記録材、Ｔ・・画像（未定着トナー画像）

Claims (8)

1. 導電層を有し、熱により記録材を加熱する回転可能な像加熱部材と、前記像加熱部材の外部に配置され、導電層に熱を生じさせるための磁束を生じさせるコイルと、前記像加熱部材の外面と接触し、記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧部材と、前記像加熱部材を介して前記加圧部材を加圧するための金属部材と、前記像加熱部材の内側であって前記コイルと前記金属部材の間に配置され、前記コイルからの磁束が前記金属部材に向かうことを抑制する磁束抑制手段と、を有する像加熱装置において、前記像加熱部材の回転軸線方向における前記コイルの端部は前記像加熱部材の端部よりも外側にあり、前記回転軸線方向における前記金属部材の端部は前記像加熱部材の端部よりも外側にあり、前記回転軸線方向における前記磁束抑制手段の端部は前記像加熱部材の端部よりも外側にあることを特徴とする像加熱装置。
2. 前記回転軸線方向における前記金属部材の端部は前記コイルの端部よりも外側に位置することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
3. 前記回転軸線方向における前記磁束抑制手段の端部は前記金属部材の端部よりも外側に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の像加熱装置。
4. 前記像加熱部材はベルト部材であるであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の像加熱装置。
5. 前記像加熱部材はベルト部材であって、前記ベルト部材は前記加圧部材から回転するための駆動力が伝達されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の像加熱装置。
6. 前記磁束抑制手段は磁性コアであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の像加熱装置。
7. 前記記録材が搬送される搬送方向における前記磁束抑制手段の幅は、前記搬送方向における金属部材の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の像加熱装置。
8. 前記磁束抑制手段は複数の磁性コアであり、前記複数の磁性コアは前記像加熱部材の内部の領域において所定の間隔を有して配置されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の像加熱装置。

Images