JP5555098B2

JP5555098B2 - 画像加熱装置

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Publication number: JP5555098B2
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Inventors: 達人渡邉
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Publication date: 2014-07-23
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Description

本発明は、記録材上の画像を加熱するための画像加熱装置に関する。画像加熱装置としては、例えば、記録材上の未定着画像を加熱定着する定着装置、記録材に定着された画像を加熱して画像の光沢度を増大させる光沢増大化装置（画像改質装置）などが挙げられる。

電子写真プロセス・静電記録プロセス・磁気記録プロセス等の画像形成プロセスを用いた画像形成装置においては、転写方式あるいは直接方式にて記録材に対して画像情報の未定着画像（トナー画像）を形成する。記録材としては、転写シート・エレクトロファックスシート・静電記録紙・ＯＨＰシート・印刷用紙・フォーマット紙などが挙げられる。そして、記録材上の未定着画像を画像加熱装置としての定着装置で固着画像として加熱定着させる。

定着装置としては熱ローラ方式の装置が広く用いられていた。これは互いに圧接してニップ部を形成しているヒートローラと加圧ローラとのローラ対を有する。そして、未定着画像を形成した記録材をニップ部で挟持搬送して、ヒートローラの熱とニップ圧とで画像を熱圧定着させるものである。

近年では、クイックスタートや省エネルギーの観点からベルト（フィルム）加熱方式が実用化され、加熱源として電磁誘導加熱方式の装置が提案されている。従来のベルト加熱方式の装置として特許文献１の装置は、装置筐体に加圧ローラの両端部を挿入するための嵌合溝と、ベルトを含む定着部材の両端部を挿入するためのスライドガイドが形成されている。この構成により、定着部材の記録材搬送方向およびスラスト方向の位置を規制している。

また、この構成において、加圧ローラは、嵌合溝の底に軸受部材を介して設置され、定着部材はスライドガイドに挿入され可動方向が規制されている。定着部材は加圧ローラの上に設置され、スライドガイドは定着部材が加圧ローラの方向に押圧されることによって形成される水平方向のニップ線に垂直方向に形成される。

上記従来のベルト加熱方式において、さらに高速化、高画質化を行うにあたり、記録材が定着部材と加圧ローラによって形成される定着ニップ部を通過後、ベルトに巻き付きベルトから分離ができないという問題が生まれる。これは、記録材に付着したトナーがベルトより与えられる熱により溶け、粘着性が発生して、記録材をベルトの表面に付着させようとするため発生する。

この問題に対して、ベルト内に設けられた圧接部材のニップ部対応部の記録材搬送方向下流側（ニップ部の記録材出口側）に、ニップ部の面よりも加圧ローラ側へ突出させた段差部を設ける方法がある（特許文献２）。この段差部により、記録材をベルトから離れる方向に矯正させて曲率分離を行い、記録材の分離性を確保する。

特開２００３−０８４６０５号公報特開２００３−２８２２３０号公報

特許文献２の圧接部材の構成を特許文献１の装置構成で使用した場合には下記のような事項の改善が望まれる。即ち、分離性確保のために圧接部材に段差部を設け、ベルトを含む定着部材の両端部に取り付けられているスライド部材を、ベルトと加圧ローラの軸心を結ぶ直線方向に加圧する。このとき、圧接部材がベルトを挟んで加圧ローラに圧接されることにより、加圧ローラから加圧ローラと圧接部材とが圧接する面に対して垂直方向にニップ反力が働く。圧接部材の下面には平面部と段差部が設けられているので、ニップ反力は加圧ローラに圧接している圧接部材の平面部と段差部の２つの面に対して発生する。

圧接部材の平面部に対するニップ反力をＹａ、圧接部材の段差部に対するニップ反力をＹｂとすると、スライド部材は、この２つのニップ反力ＹａとＹｂの合力Ｙの方向に最も大きな力を受ける。このときニップ反力Ｙｂには、水平方向に働く力の成分が含まれている。ニップ反力Ｙｂの水平方向の分力に対する反力とスライド部材と該スライド部材の可動方向を規制しているスライドガイドとの間の摩擦係数μにより、スライド部材とスライドガイドとの間に摩擦力Ｆが生じる。

この摩擦力Ｆは、加圧力に対する方向に働く。また、摩擦係数μはスライドガイドおよびスライド部材の表面性状により変化し、その値は変動するので、摩擦力Ｆの値も変動する。したがって、摩擦力Ｆの値が変動するため、加圧力によって生まれるニップ反力Ｙの値が不安定になり、定着部材の長手方向で圧のバランス差が発生してしまう。そして結果として、記録材において定着ムラ等の問題が生じてしまう。

上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、可撓性を有し回転可能な無端状のベルトと、前記ベルトの内側に配設されておりベルト内面と摺動する摺動面を有する圧接部材と、前記ベルトを挟んで前記圧接部材に当接して前記ベルトとニップ部を形成する弾性を有する加圧部材と、前記圧接部材の端部に配設されたスライド部材と、前記スライド部材が係合するスライドガイドであって、前記スライド部材を前記加圧部材に近づく方向と逆に遠のく方向とに移動案内するスライドガイドと、前記スライド部材を前記加圧部材に近づく方向に付勢して前記圧接部材を前記ベルトを挟んで前記加圧部材に弾性に抗して圧接させる付勢部材と、を有し、画像を担持した記録材を前記ニップ部で挟持搬送して加熱する画像加熱装置であって、前記圧接部材のニップ部形成面には、前記圧接部材の断面において、平面部と、前記平面部よりも記録材搬送方向に関して下流側に前記加圧部材の側に突出している段差部と、が設けられており、前記スライド部材の可動方向が、前記ニップ部における前記平面部と前記段差部に対するニップ反力の合力方向と同一方向およびそれとは逆方向であるように前記スライドガイドと前記スライドガイドに係合する前記スライド部材とが構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、スライド部材とスライドガイドとの間に発生する摩擦力を軽減するとともに、ベルトと加圧部材の長手方向の圧バランスの崩れ、装置構成部材の寿命ばらつきを軽減することができる。

本発明に従う画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概略構成を示す縦断面模式図（ａ）は定着装置を正面側から見た外観斜視図、（ｂ）は定着装置の一部分解斜視図定着装置の要部の拡大横断面模式図と制御系統のブロック図定着装置の途中部分省略の縦断正面模式図（ａ）は定着装置の全体的な分解斜視図、（ｂ）は定着パッドの拡大横断面模式図（ａ）は左側のスライド部材の左側面図（外面図）、（ｂ）は同部材の右側面図（内面図）、（ｃ）は同部材の正面図、（ｄ）は左側のスライド部材と、定着パッド及びステーの左端部と、コアと、の分解斜視図定着ベルトユニットの加圧ローラに対する加圧構成図定着ニップ部の拡大図記録材搬送方向のニップ圧力分布の一例実施の形態２における装置の加圧構成図実施の形態２における装置の要部の斜視図従来の装置の左端部側の要部の斜視図従来の装置の加圧構成図

［実施の形態１］
《画像形成装置例の説明》
図１は本発明に従う画像加熱装置２１を定着装置として搭載した画像形成装置の一例であるカラー電子写真プリンタ１の概略構成を示す縦断面模式図である。プリンタ１は制御回路部（制御基板：ＣＰＵ）１００と通信可能に接続した外部ホスト装置２００からの入力画像情報に応じて作像動作して、シート状の記録材Ｐにフルカラー画像を形成してハードコピーとして出力することができる。装置２００はコンピュータ、イメージリーダー、ファクシミリ等である。制御回路部１００は装置２００と信号の授受をする。また、プリンタ１側の各種の作像機器と信号の授受をして作像シーケンス制御を司る。

記録材Ｐはトナー画像が形成されるものである。普通紙、樹脂製シート状物、厚紙、ＯＨＴシート（オーバーヘッドプロジェクター用シート）、封筒、はがき、ラベルなどが挙げられる。

プリンタ１内には図面上左側から右側にかけて、第１乃至第４の４つの画像形成部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋが水平方向に並べられて配設されている。各画像形成部はいずれもレーザ露光方式の電子写真プロセス機構であり、現像器に収容の現像剤（トナー）の色が異なるだけで、互いに同様な構成である。

即ち、各画像形成部は、それぞれ、矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動されるドラム型の電子写真感光体（像担持体：以下、ドラムと記す）２を有する。また、各ドラム２の周囲には、ドラム２に作用するプロセス手段としての、一次帯電器３、レーザスキャナ４、現像器５、一次転写ブレード６、クリーナ７が配置されている。

画像形成部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋの下側には中間転写ベルトユニット８が配設されている。ユニット８は、無端状でフレキシブルな中間転写ベルト（以下、ベルトと記す）９と、ベルト９を懸回張設している駆動ローラ１０・テンションローラ１１・二次転写対向ローラ１２を有する。各画像形成部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋの一次転写ブレード６はベルト９の内側に配設されていて、ベルト９のローラ１１とローラ１０との間の上行側ベルト部分を介して対応するドラム２の下面に圧接している。各ドラム２とベルト９との当接部が一次転写部である。

ローラ１２にはベルト９を介して二次転写ローラ１３が圧接している。ベルト９とローラ１３との当接部が二次転写部である。ベルト９はローラ１０により矢印の時計方向にドラム２の回転速度に対応した速度にて循環移動される。

本実施例において、第１の画像形成部Ｙは現像器５にイエロー（Ｙ）色の現像剤（有彩色カラートナー）が収容されていて、ドラム２にＹ色トナー画像を形成する。第２の画像形成部Ｍは現像器５にマゼンタ（Ｍ）色の現像剤が収容されていて、ドラム２にＭ色トナー画像を形成する。第３の画像形成部Ｃは現像器５にシアン（Ｃ）色の現像剤が収容されていて、ドラム２にＣ色トナー画像を形成する。第４の画像形成部Ｂｋは現像器５にブラック（Ｂｋ）色の現像剤が収容されていて、ドラム２にＢｋ色トナー画像を形成する。

制御回路部１００は装置２００から入力したカラー色分解画像信号に基づいて、各画像形成部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋを作像動作させる。これにより各画像形成部において回転するドラム２の面に対して所定の制御タイミングで、それぞれ、Ｙ色、Ｍ色、Ｃ色、Ｂｋ色の色トナー画像が形成される。なお、ドラム２にトナー画像を形成する電子写真作像原理・プロセスは公知に属するからその説明は省略する。

各画像形成部のドラム２の面に形成される上記のトナー画像はそれぞれ一次転写部にて、各ドラム２の回転方向と順方向に、かつ各ドラム２の回転速度に対応した速度で回転駆動されているベルト９の外面に対して順次に重畳転写される。これにより、ベルト９の面に上記のＹ色、Ｍ色、Ｃ色、Ｂｋ色の４つのトナー画像の重ね合わせによる未定着のフルカラートナー画像が合成形成される。

一方、所定の給紙タイミングにて、それぞれ大小各種幅サイズの記録材Ｐを積載収容させた上下複数段のカセット給紙部１４Ａ・１４Ｂのうちの選択された段位の給紙カセットの給紙ローラ１５が駆動される。これにより、その段位の給紙カセットに積載収納されている記録材Ｐが１枚分離給紙されて搬送路１６を通ってレジストローラ対１８に搬送される。手差し給紙が選択されているときには、給紙ローラ１９が駆動される。これにより、マルチ給紙トレイ２０に積載セットされている記録材Ｐが１枚分離給紙されて搬送路１６を通ってローラ対１８に搬送される。

ローラ対１８は、記録材Ｐを一旦受け止めて、記録材が斜行している場合、真っ直ぐに直す。そして、ローラ対１８は、ベルト９上のトナー画像と同期を取って、記録材Ｐをベルト９とローラ１３との圧接部である二次転写部に送り込む。これにより、二次転写部において、ベルト９上のフルカラーの合成トナー画像が一括して記録材Ｐの面に二次転写される。即ち、記録材Ｐの面に、複数の有彩色カラートナー画像の重畳画像である未定着トナー画像が形成される。

二次転写部を出た記録材Ｐはベルト９の面から分離されて、定着装置２１に導入される。この装置２１により、記録材Ｐ上の複数色のトナー画像が溶融混色されて記録材面に固着画像として定着される。二次転写部にて記録材分離後のベルト８の面はベルトクリーナ２２により二次転写残トナー等の残留付着物の除去を受けて清掃され、繰り返して作像に供される。

モノ黒などの単色プリントモード或いは２次色若しくは多次色のプリントモードの場合には対応する色の画像形成部が作像動作制御される。片面プリントモードの場合においては、装置２１を出た記録材Ｐは、予めの指定に従って切り換えフラッパ２３により進路切り換えされて、プリンタ側面に配置されているフェイスアップ排紙トレイ２５に排出される。あるいは、第２の排紙ローラ２７により、プリンタ上面に配置されているフェイスダウン排紙トレイ２８に排出される。

トレイ２５への排紙の場合は、装置２１を出た記録材Ｐは第１の姿勢に転換されているフラッパ２３の下面側を通って直進し、第１の排紙ローラ２４によりトレイ２５上に画像面上向きで排出される。トレイ２８への排紙の場合は、装置２１を出た記録材Ｐは第２の姿勢に転換されているフラッパ２３の上面側を通って上方に案内され、搬送路２６により上方搬送される。そして、第２の排紙ローラ２７によりトレイ２８上に画像面下向きで排出される。

両面プリントモードの場合は、装置２１を出た第１面に対する画像形成・定着済みの記録材Ｐが、第２の姿勢に転換されているフラッパ２３の上面側を通って上方に案内され、搬送路２６により上方搬送される。その記録材Ｐの搬送途中で後端が反転ポイントＲに達したとき、搬送路２６が逆搬送駆動に転換される。これにより、記録材Ｐがスイッチバック搬送されて両面搬送路２９に入る。そして、搬送路２９から再び搬送路１６に入って、表裏反転された状態にて二次転写部に再搬送される。これにより、記録材Ｐは第２面に対する画像転写を受ける。

二次転写部を出た記録材Ｐは再び装置２１に導入される。装置２１を出た両面プリント済みの記録材Ｐが、片面プリントモードの場合と同様に予めの指定に従って切り換えフラッパ２３により進路切り換えされてトレイ２５又はトレイ２８に排出される。フラッパ２３、スイッチバック搬送路２６等で構成される部分は反転手段の一例である。

《定着装置》
本実施例の定着装置２１はベルト加熱方式のＩＨ定着装置であり、記録材Ｐを加熱する加熱部材として、磁束の作用により発熱し、可撓性を有する回転可能な無端状のベルト（定着ベルト、定着フィルム）を用いている。ベルトを加圧部材としての加圧回転体により回転させ、ベルトの外側に配設した磁界発生手段（磁束発生手段）により電磁誘導加熱する加圧回転体駆動方式（フリーベルト方式）の定着装置である。

以下の説明において、装置２１又は装置２１を構成している部材に関し、正面とは装置２１を記録材（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。また、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平行な方向である。また短手方向とは長手方向に直交する方向である。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。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の（ａ）は装置２１を正面側から見た外観斜視図、（ｂ）は装置２１の一部分解斜視図である。図３は装置２１の要部の拡大横断面模式図と制御系統のブロック図である。図４は装置２１の途中部分省略の縦断正面模式図である。図５の（ａ）は装置２１の全体的な分解斜視図、（ｂ）は定着パッドの拡大横断面模式図である。

装置２１は、装置筐体（枠体、シャーシー、フレーム）５０の左右の対向側板５１Ｌ・５１Ｒ間に、加圧部材（加圧回転体）としての加圧ローラ３２が配設されている。本実施例において、ローラ３２は、芯金３２ａと、芯金回りに同心一体にローラ状に形成被覆された耐熱性・弾性材層３２ｂと、表層としての離型層３２ｃと、で構成されている。層３２ｂはシリコーンゴム・フッ素ゴム・フッ素樹脂などである。層３２ｃはフッ素樹脂、シリコーン樹脂、フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性かつ耐熱性のよい材料を選択することができる。

ローラ３２は、芯金３２ａの左右両端の軸部３２ｄが、それぞれ、側板５１Ｌ・５１Ｒに半円型の軸受部材５２Ｌ・５２Ｒを介して回転可能に支持されて配設されている。軸受部材５２Ｌ・５２Ｒは、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂製であり、側板５１Ｌ・５１Ｒに形成された嵌合溝５３Ｌ・５３Ｒに装着されている。また、芯金３２ａの左端側の軸部３２ｄにはドライブギアＧが固定されて配設されている。

ローラ３２の上側には、側板５１Ｌ・５１Ｒ間に長手方向両端部を保持させて定着ベルトユニット（定着部材）３１がローラ３２に対して並行に配列されている。そして、ユニット３１がローラ３２に対して圧接されて、ユニット３１側のベルト３４とローラ３２との間に記録材搬送方向Ｚにおいて所定幅の定着ニップ部Ｎが形成されている。ユニット３１のローラ３２に対する加圧構成については（４）項で詳述する。

ローラ３２の上側には、磁束を発生する磁界発生手段としての励磁コイルユニット（誘導加熱装置）３３が配設されている。ユニット３３は、ベルト３４の回転方向Ｂと直交する方向を長手方向とする横長に形成された部材であり、装置２１の上部フレーム板５５の下面にブラケット５６を介して保持されている。上部フレーム板５５は筐体５０に対して連結部材（不図示）を介して所定に位置決めされて配設されている。

この状態において、ユニット３３は、ユニット３１のベルト３４の外側において、ベルト３４に対して非接触にほぼ一定のギャップαを保持して対向している。本実施例ではベルト３４の回転最大軌跡を考慮してユニット３３をユニット３１に対して設置している。

（１）定着ベルトユニット３１
ユニット３１において、ベルト３４は、磁束の作用により発熱する導電層（誘導発熱体）を有する無端状の薄肉の無端状ベルトであり、全体に可撓性を有る。導電層として鉄等の強磁性の金属（透磁率の高い金属）を使うことで、ユニット３３から発生する磁束を金属内部により多く拘束させることができる。即ち、磁束密度を高くすることができることにより、金属表面に渦電流を発生し、効率的にベルト３４を発熱させることができる。ユニット３１は、ベルト３４の内側に挿通して配設された、圧接部材（バックアップ部材、圧力付与部材）としての定着パッド３５と、剛性部材としてのステー３６を有する。

パッド３５は記録材搬送方向Ｚに交差する方向を長手とする耐熱性・断熱性の部材であり、ベルト内面と摺動する摺動面（ニップ部形成面３５Ｎを含む）を有する。パッド３５は、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＬＣＰ樹脂等の絶縁性及び耐熱性の良い材料が用いられる。

パッド３５は、ベルト３４を挟んでローラ３２との間にニップ部Ｎを形成する部材である。ベルト３４のバックアップ（ベルトの支持部材）、ニップ部Ｎの加圧、ニップ部内の記録材搬送方向Ｚにおける必要なプロファイル（加圧分布）の形成、ベルト３４の回転時の搬送安定性を図る等の役目をする。

図５の（ｂ）に示すように、パッド３５の下面のベルト摺動面におけるニップ部形成面３５Ｎには、パッド断面において、平面部３５ａと、段差部３５ｂと、が設けられている。、段差部３５ｂは平面部３５ａよりも記録材搬送方向Ｚに関して下流側に平面部３５ａに連ねてローラ３２側に突出して設けられている。この段差部３５ｂにより、ベルト３４からの記録材Ｐの分離性、およびニップ幅拡大という効果が得られる。

段差部３５ｂの突出量ｈは、平面部３５ａの面を基準に０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であれば良い。突出量ｈが０．１ｍｍ未満であると、記録材分離性が不十分となり、ベルト３４に対する記録材巻き付きジャムが発生してしまう問題がある。逆に、突出量ｈが１．０ｍｍより大きいと、画像定着された記録材のカール量が非常に大きくなってしまう問題がある。さらに、突出量ｈが大きいほどベルト３４への屈曲応力が増大するため、ベルト３４の疲労破壊が発生しやすくなる。よって、より好ましくは、突出量ｈは０．５ｍｍ以下とするのが良い。本実施例において、突出量ｈは０．５ｍｍとしている。

ステー３６は、比較的柔軟な樹脂製のパッド３５の裏面に押し当てることでパッド３５に長手強度を持たせ、かつパッド３５を矯正させるための剛性部材である。ステー３６は、約１〜２．５ｍｍ厚の板金を横断面下向きＵ字形状にプレス加工して一対の突き当て部３６ａを形成し、突き当て部３６ａを記録材搬送方向Ｚにおいてパッド３５の上面の上流側と下流側にそれぞれ突き当てて使用する。また、ユニット３１は、ステー３６の外側を覆って配設された、磁気遮蔽部材としての横断面下向きＵ字型の強磁性体からなるベルト内磁性コア（磁気遮蔽コア）３７を有している。

コア３７は、ベルト３４の内側にあってユニット３３と対向しており、ユニット３３からベルト３４へ作用する誘導磁場の大きさを調整する。コア３７はベルト３４の発熱効率を向上させる働きを有する。また、金属材であるステー３６の外面を覆うことで、ステー３６への磁束を遮断し、ステー３６が誘導加熱で温まることを抑制する働きもしている。コア３７は高透磁率かつ低損失のものを用いる。コア３７は磁気回路の効率を上げるためと、ステー３６に対する磁気遮蔽のために用いている。代表的なものとしてはフェライトコアが挙げられる。

パッド３５とステー３６の長さはベルト３４の長さよりも長く、パッド３５とステー３６の左右の両端部はそれぞれベルト３４の左右の両端部から外方に突出している。そして、その左右の突出端部に対してそれぞれスライド部材（端末部材、キャップ部材、支持部材）３８Ｌ・３８Ｒが嵌着されている。左側のスライド部材３８Ｌと右側のスライド部材３８Ｒは耐熱性樹脂等の断熱性部材であり、左右対称形状の耐熱樹脂成型体である。図６の（ａ）は左側のスライド部材３８Ｌの左側面図（外面図）、（ｂ）は右側面図（内面図）、（ｃ）は正面図である。

スライド部材３８Ｌ・３８Ｒは、パッド３５とステー３６の左端部と右端部に対して被さって嵌着する受圧部（キャップ部）３８ａを有する。また、受圧部３８ａと一体で、ベルト３４の左端面と右端面に対向するフランジ部３８ｂを有する。受圧部３８ａとフランジ部３８ｂには、パッド３５とステー３６の端部を差し込むための穴部３８ｃを有する。穴部３８ｃはフランジ部３８ｂの内面側に開口している。また、フランジ部３８ｂの内面側にはベルト３４の端部をベルト内側から支持してベルト３４の回転軌跡を規定するベルト回転ガイド部３８ｄを有する。

また、受圧部３８ａの正面側と背面側には、フランジ部３８ｂとの連設部（受圧部３８ａの根元側）に、垂直線に対して前後方向に傾斜している並行２条のガイド溝３８ｅを有する。

左側と右側のスライド部材３８Ｌ・３８Ｒは、それぞれ、パッド３５とステー３６の左端部と右端部とに受圧部（キャップ部）３８ａを被せて嵌着される。ベルト３４は、スライド部材３８Ｌ・３８Ｒの間において、パッド３５、ステー３６、コア３７の外回りに回転可能に外嵌されている。ベルト３４の両端部の内側はそれぞれスライド部材３８Ｌ・３８Ｒのガイド部３８ｄにより支持されている。図６の（ｄ）は、左側のスライド部材３８Ｌと、パッド３５とステー３６の左端部と、コア３７と、の分解斜視図である。

そして、ユニット３１の左右のスライド部材３８Ｌ・３８Ｒのガイド溝３８ｅが、それぞれ、側板５１Ｌ・５１Ｒに形成されている、垂直線に対して前後方向に傾斜しているスライドガイド（スリット部、嵌合溝部）５４Ｌ・５４Ｒに対して係合されている。即ち、側板５１Ｌ・５１Ｒに支持させたローラ３２の上側に、ユニット３１がパッド３５側を下向きにして、かつ、左右のスライド部材３８Ｌ・３８Ｒを側板５１Ｌ・５１Ｒのスライドガイド５４Ｌ・５４Ｒに係合させて配置されている。

これにより、左右のスライド部材３８Ｌ・３８Ｒは、それぞれ、スライドガイド５４Ｌ・５４Ｒに沿って移動案内されて、側板５１Ｌ・５１Ｒに対して、ローラ３２に近づく方向と逆に遠のく方向とにスライド移動可能に配設されている。即ち、ユニット３１が側板５１Ｌ・５１Ｒに対してローラ３２に近づく方向と逆に遠のく方向との移動可能に配設されている。

ベルト３４の内側には、ベルト３４の温度制御のためにベルト温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタＴＨが配設されている。サーミスタＴＨは、基部をパッド３５に保持させた弾性部材３９の先端部に保持させて温度検知部をベルト３４の内面に弾性部材３９のバネ性により弾性的に接触させてある。サーミスタＴＨはベルト３４の外側に配設し、温度検知部をベルト外面に弾性的に接触させた構成にすることもできる。

（２）励磁コイルユニット３３
ユニット３３は、横断面において、ほぼ円筒状のベルト３４の外周面の略半周範囲に沿うように湾曲している湾曲部を有する。本実施例では、ユニット３３は、励磁コイル４１と、コイル４１の巻き中心部に設けられる第１の磁性コア４２ａと、コイル４１のベルト３４側とは反対側に設けられる第２の磁性コア４２ｂを有する。コイル４１とコア４２ａ・４２ｂは支持部材としてのホルダー（ケーシング）４３に格納されている。コア４２ａ・４２ｂ、及びコア３７は、強磁性体からなる。フェライト等の高透磁率残留磁束密度の低いものを用いると良い。

コイル４１は、長手方向に略楕円形状（横長舟形）をしており、ベルト３４の外周面に沿うようにホルダー４３の内部に配置されている。コイル４１の芯線としては、φ０．１〜０．３ｍｍの細線を略８０〜１６０本程度束ねたリッツ線を用いている。細線には絶縁被覆電線を用いている。又、コア４２ａ・４２ｂを周回するように８〜１２回巻回して、コイル４１を構成したものが使われる。

コイル４１には励磁回路（電磁誘導加熱駆動回路、高周波コンバータ）１０１が接続されており、交番電流をコイル４１へ供給できるようになっている。コア４２ａ・４２ｂは、コイル４１の巻き中心部と周囲を囲むように構成されていて、コイル４１より発生した交流磁束を効率よくベルト３４の導電層に導く役目をする。すなわち回路１０１の効率を上げるためと磁気遮蔽のために用いている。

上部フレーム板５５の左右のばね受け座５５ａと、左右のスライド部材３８Ｌ・３８Ｒの各受圧部３８ａと、の間には、それぞれ、加圧ばね（付勢部材、加圧弾性部材）５７Ｌ・５７Ｒが縮設されている。このばね５７Ｌ・５７Ｒの所定の突っ張り力（加圧力）が、スライド部材３８Ｌ・３８Ｒの受圧部３８ａ、ステー３６を介してパッド３５に作用する。即ち、スライド部材３８Ｌ・３８Ｒがばね５７Ｌ・５７Ｒによりローラ３２に近づく方向に付勢されてステー３６を介してパッド３５に作用する。

これにより、パッド３５がベルト３４を挟んで弾性層３２ｂの弾性に抗してローラ３２に圧接して、ベルト３４とローラ３２との間に記録材搬送方向Ｚに関して所定幅の画像定着加熱部としての定着ニップ部Ｎを形成させている。即ち、ローラ３２はベルト３４の外側に配設されており、パッド３５とベルト３４を挟んで相互圧接してベルト３４との間に記録材搬送方向Ｚに関して所定幅のニップ部Ｎを形成する。

（３）定着動作
制御回路部１００は装置２００から入力する画像形成開始信号に基づく所定の制御タイミングにおいて、装置２１のベルト３４の温度を、トナー画像を加熱溶融するのに適した温度まで立ち上げるいわゆるウォーミングアップを行う。プリンタ１は、ベルト３４の表面温度が所定温度例えば１８０℃に達した後に画像形成可能な状態となる。装置２１のウォーミングアップは、まずローラ３２が駆動を開始し、ベルト３４が従動して周回を開始するのとほぼ同時あるいは開始直後に、ユニット３３のコイル４１に回路１０１から交流電流が供給される。

ローラ３２の駆動は、定着モータＭ（加圧回転体を回転駆動する駆動手段）がオンにされることでなされる。モータＭの駆動力が動力伝達系（不図示）を介してギアＧに伝達されて、加圧回転体であるローラ３２が図３において矢印の反時計方向Ａに所定の速度で回転駆動される。このローラ３２の回転により、ニップ部Ｎにおけるローラ３２の表面とベルト３４の表面との摩擦力でベルト３４に回転力が作用する。

これにより、ベルト３４はその内面がニップ部Ｎにおいて、パッド３５のニップ形成面３５Ｎ（図５の（ｂ））に密着して摺動しながら、パッド３５、ステー３６、コア３７の外回りを矢印の時計方向Ｂにローラ３２の回転速度とほぼ同じ速度で従動回転する。ベルト３４の回転に伴う長手方向への寄り移動は、左側のスライド部材３８Ｌのフランジ部３８ｂによりベルト左端面が受け止められる、或いは右側のスライド部材３８Ｒのフランジ部３８ｂによりベルト右端面が受け止められることで規制される。

パッド３５とベルト３４の間に潤滑剤としてシリコンオイルやグリスを塗布して両者の摺動抵抗をより低減化させてもよい。

制御回路部１００は、回路１０１をオンする。これによりＡＣ電源１０２からコイル４１に２０〜５０ｋＨｚの交流電流（高周波電流）が供給される。そうすると、コイル４１の周囲に図３のＨで示される磁束が生成消滅を繰り返す。そして、この磁束Ｈがコア４２ａ・４２ｂに導かれてベルト３４の導電層を横切るとき、その磁界の変化を妨げる磁界を生じるように、導電層には渦電流が発生する。その渦電流は導電層の固有抵抗によってジュール熱を発生させる。

即ち、導電層の表皮抵抗及び導電層を流れる電流の大きさに比例してジュール熱が発生する。この導電層の発熱により、回転するベルト３４が昇温する。一方、ベルト３４の導電層は表皮深さよりも薄い為に磁束は導電層を貫通し、貫通した磁束は、ベルト３４の内部配置されたコア３７に向かって閉じた経路を形成する。この際、コア３７はベルト３４に一定の距離を保持し、最近接配置されている為、閉磁路としては最も閉じられた状態となり、効果的に磁束密度を高め、ベルト３４を温度ムラなく、誘導加熱している。

本実施例において、ベルト３４とコイル４１は０．５ｍｍのモールドにより電気絶縁の状態を保ち、ベルト３４とコイル４１との間隔は１．５ｍｍ（モールド表面とベルト表面の距離は１．０ｍｍ）で一定であり、ベルト４１は均一に加熱される。

そして、ベルト３４の温度がサーミスタＴＨで検知され、検知温度に関する電気的な情報がＡ／Ｄコンバータ１０３を介して制御回路部１００へ入力する。制御回路部１００はサーミスタＴＨからの検知温度情報に基づいてベルト３４が所定の設定温度（定着温度）に昇温して維持されるように回路１０１を制御する。即ち、電源１０２からコイル４１に対する供給電力を制御（通電制御）する。上記のようにして、ローラ３２が駆動され、また、ベルト３４が所定の定着温度に立ち上がって温調される。

この状態において、ニップ部Ｎに、未定着トナー画像ｔを担持した記録材Ｐがトナー画像担持面側をベルト３４側にして導入される。記録材Ｐはニップ部Ｎにおいてベルト３４の外面に密着し、ベルト３４と一緒にニップ部Ｎを挟持搬送されていく。これにより、記録材Ｐにベルト３４の熱が付与され、またニップ圧を受けて未定着トナー画像ｔが記録材Ｐの表面に固着画像として加熱加圧で定着される。ニップ部Ｎを通った記録材Ｐはベルト３４の外面から分離されて定着装置外へ搬送される。

コイル４１を含むユニット３３が、高温になるベルト３４の内部ではなく外部に配置されている。これにより、コイル４１の温度が高温になりにくく、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事が可能となる。また、コイル４１を外部に配置したことでベルト３４の小径化（低熱容量化）にも寄与しており、ひいては省エネルギー性にも優れていると言える。

（４）ユニット３１のローラ３２に対する加圧構成
図７の模式図を用いて説明する。図７は装置２１の左側面側である。右側面側は図には省略したけれども、左側面側と左右対称の構成である。側板５１Ｌ・５１Ｒが具備しているスライドガイド５４Ｌ・５４Ｒは、ローラ３２からのパッド３５の平面部３５ａ（図５の（ｂ））と段差部３５ｂに対する２つのニップ反力の合力Ｙ方向に設けられている。スライド部材３８Ｌ・３８Ｒはこのスライドガイド５４Ｌ・５４Ｒに対してガイド溝３８ｅが係合していて可動方向が規制されている。

即ち、ユニット３１が側板５１Ｌ・５１Ｒに対してローラ３２に近づく方向とその逆の遠のく方向とにスライドガイド５４Ｌ・５４Ｒに沿ってスライド移動可能に配置されている。

上記の構成によりスライド部材３８Ｌ・３８Ｒとスライドガイド５４Ｌ・５４Ｒ間に発生する摩擦力Ｆを軽減できる。例えば、いまニップ反力Ｙｂがベルト３４とローラ３２の軸心を結ぶ直線方向Ｘ（ステー１０６の左右対称線（ステー１０６の左右対称線がローラ３２の軸心を通る）：以下同じ）から記録材搬送方向Ｚの下流側に角度θ_１＋θ_２＝１５°の方向に働いている。そして、ニップ反力Ｙａと前記ニップ反力Ｙｂの合力Ｙが前記直線方向Ｘから角度θ_１＝１０°傾いた方向に働いているとする。

ここで、対比のために従来構成を図１２と図１３の模式図により説明する。図１２は従来の装置の左端部側の斜視図、図１３は左端部側の模式図である。スライドガイド５４Ｌ・５４Ｒはユニット３１がローラ３２の方向に押圧されることによって形成される水平方向のニップ線に垂直方向に形成される。

即ち、スライド部材３８Ｌ・３８Ｒの可動方向を規制しているスライドガイド５４Ｌ・５４Ｒの方向がベルト３４とローラ３２の軸心を結ぶ直線方向Ｘに設けられている。そして、スライドガイド５４Ｌ・５４Ｒとスライド部材３８Ｌ・３８Ｒ間の摩擦係数μ＝０．３、ニップ反力Ｙａと前記ニップ反力Ｙｂの合力Ｙを６００Ｎであるとする。

そうすると、従来構成における、スライドガイド５４Ｌ・５４Ｒとスライド部材３８Ｌ・３８Ｒとの間に生じる摩擦力Ｆは、
Ｆ＝μ×Ｙｂ×ｓｉｎθ_１＝０．３×６００×ｓｉｎ１０°＝３１．２６（Ｎ）
となる。

これをいま少し詳しく説明する。図１３に示すように、分離性確保のためにパッド３５に段差部３５ｂを設け、ユニット３１の両端部に配設されているスライド部材３８Ｌ・３８Ｒを、ベルト３４とローラ３２の軸心を結ぶ直線方向Ｘに加圧する。このとき、パッド３５がローラ３２に圧接されることにより、ローラ３２からローラ３２とパッド３５とが接する面に対して垂直方向にニップ反力が働く。したがって、いまパッド３５の下面には平面部３５ａと段差部３５ｂが設けられているので、ニップ反力はローラ３２に接しているパッド３５の平面部３５ａと段差部３５ｂの２つの面に対して発生する。

パッド３５の平面部３５ａに対するニップ反力をＹａ、パッド３５の段差部３５ｂに対するニップ反力をＹｂとすると、スライド部材３８Ｌ・３８Ｒは、この２つのニップ反力の合力Ｙ方向に最も大きな力を受ける。このときニップ反力Ｙｂには、水平方向に働く力の成分が含まれている。ニップ反力Ｙｂの水平方向の分力に対する反力とスライド部材３８Ｌ・３８Ｒとスライド部材３８Ｌ・３８Ｒの可動方向を規制しているスライドガイド５４Ｌ・５４Ｒとの間の摩擦係数μにより摩擦力Ｆが生じる。

この摩擦力Ｆは、加圧力に対する方向に働く。また、摩擦係数μはスライドガイド５４Ｌ・５４Ｒおよびスライド部材３８Ｌ・３８Ｒの表面性状により変化し、その値は変動するので、摩擦力Ｆの値も変動する。したがって、摩擦力Ｆの値が変動するため、加圧力によって生まれるニップ反力Ｙの値が不安定になり、ユニット３１の長手方向で圧のバランス差が発生してしまう。そして結果として、記録材において定着ムラ等の問題が生じてしまう。

このような従来構成に対して、本実施例の図７のように、スライド部材３８Ｌ・３８Ｒの移動方向を規制するスライドガイド５４Ｌ・５４Ｒの方向をニップ反力ＹａとＹｂの合力Ｙ方向に揃える（θ＝θ_１）。即ち、スライド部材３８Ｌ・３８Ｒの可動方向がニップ反力方向と同一方向であるようにスライドガイド５４Ｌ・５４Ｒとこのスライドガイドに係合するスライド部材３８Ｌ・３８Ｒとを構成するのである。これにより、理論上、スライドガイド５４Ｌ・５４Ｒに対向する力はなくなる。そのために、スライドガイド５４Ｌ・５４Ｒとスライド部材３８Ｌ・３８Ｒとの間に生じる摩擦力Ｆを軽減できる。

スライドガイド５４Ｌ・５４Ｒの方向はニップ反力ＹａとＹｂの合力Ｙ方向（直線方向Ｘから角度θ_１だけ傾いた方向）と一致させることが望ましい（θ＝θ_１）。しかし、スライドガイド５４Ｌ・５４Ｒの方向は、０＜θ＜２θ_１の間であれば、直線方向Ｘに設けられているときよりも摩擦力Ｆは軽減できる。

これは、つまり、スライドガイド５４Ｌ・５４Ｒが直線方向Ｘに設けられているとき、ニップ反力ＹａとＹｂの合力Ｙとスライドガイド５４Ｌ・５４Ｒの角度差がθ_１である。そのため、スライドガイド５４Ｌ・５４Ｒの方向の振り角度がニップ反力ＹａとＹｂの合力Ｙ方向から片側θ_１以下であれば、摩擦力Ｆ軽減の効果が得られる、ということである。

［実施の形態２］
図８に定着ニップ部の拡大図を示す。また、図９に記録材搬送方向Ｚのニップ圧力分布の一例を示す。図９より、パッド３５の下面下流側に設けられている段差部３５ｂの個所で局部的にニップ反力が高くなっていることが見受けられる。これはつまり、段差部３５ｂがローラ３２に面する曲面の垂直抗力が大きいことを示す。このとき、筐体５０が具備しているスライドガイド５４Ｌ・５４Ｒを記録材搬送方向Ｚのニップ反力の高い方向に設けて、スライド部材３８Ｌ・３８Ｒの可動方向を規制する。さらにスライド部材３８Ｌ・３８Ｒを、記録材搬送方向Ｚのニップ圧力分布が高い方向から加圧する。

即ち、記録材搬送方向Ｚにおいてローラ３２からのニップ反力が一部局部的に高くなっており、付勢部材５７Ｌ・５７Ｒはそのニップ反力が高くなっている方向にスライド部材３８Ｌ・３８Ｒを加圧する。この構成により、スライド部材３８Ｌ・３８Ｒの可動方向を規制しているスライドガイド５４Ｌ・５４Ｒの方向および加圧力方向Ｘと主なニップ反力方向を一致することができる。これにより、スライド部材３８Ｌ・３８Ｒとスライドガイド５４Ｌ・５４Ｒと間に発生する摩擦力を軽減できる。この構成の断面図を図１０に、斜視図を図１１に示す。

［その他の構成］
（１）上記の実施の形態において、ベルト３４の加熱は電磁誘導加熱方式に限られない。その他、例えば、パッド３５のニップ部形成面に対応する部分にセラミックヒータを配設してベルト３４を加熱する構成にすることもできる。ベルト３４の外側または内側に設けた赤外線ランプで加熱する構成にすることもできる。

（２）ベルト３４は駆動ローラを含む複数本のベルト懸架部材間に懸回張設して駆動ローラで回転駆動する構成にすることもできる。この場合は、加圧ローラ３２は従動回転するローラ、あるいは非回転のパッド状の加圧部材とすることもできる。

２１・・画像加熱装置、３２・・加圧部材、３４・・ベルト、３５・・圧接部材、３５ａ・・平面部、３５ｂ・・段差部、３８Ｌ・３８Ｒ・・スライド部材、５４Ｌ・５４Ｒ・・スライドガイド、Ｎ・・ニップ部、３５Ｎ・・ニップ部形成面、Ｐ・・記録材、ｔ・・画像、５７Ｌ・５７Ｒ・・付勢部材

Claims

可撓性を有し回転可能な無端状のベルトと、前記ベルトの内側に配設されておりベルト内面と摺動する摺動面を有する圧接部材と、前記ベルトを挟んで前記圧接部材に当接して前記ベルトとニップ部を形成する弾性を有する加圧部材と、前記圧接部材の端部に配設されたスライド部材と、前記スライド部材が係合するスライドガイドであって、前記スライド部材を前記加圧部材に近づく方向と逆に遠のく方向とに移動案内するスライドガイドと、前記スライド部材を前記加圧部材に近づく方向に付勢して前記圧接部材を前記ベルトを挟んで前記加圧部材に弾性に抗して圧接させる付勢部材と、を有し、画像を担持した記録材を前記ニップ部で挟持搬送して加熱する画像加熱装置であって、
前記圧接部材のニップ部形成面には、前記圧接部材の断面において、平面部と、前記平面部よりも記録材搬送方向に関して下流側に前記加圧部材の側に突出している段差部と、が設けられており、前記スライド部材の可動方向が、前記ニップ部における前記平面部と前記段差部に対するニップ反力の合力方向と同一方向およびそれとは逆方向であるように前記スライドガイドと前記スライドガイドに係合する前記スライド部材とが構成されていることを特徴とする画像加熱装置。
前記付勢部材は前記合力方向とは逆方向の加圧力をもって前記スライド部材を加圧することを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。