JP5693196B2 - 像加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファックス等の画像形成装置に使用される像加熱装置に関する。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。

一般に、粉状のトナーを用いる画像形成装置において未定着トナー画像を定着する工程には、未定着トナー画像を被記録媒体表面に静電的に転写した後、これを加熱部材と加圧部材との間に挟み込む。そして、未定着トナー画像を加熱溶融して被記録媒体に圧着するという定着装置が広く採用されている。この定着加熱部材には、ローラやエンドレスベルト等の回転部材が用いられている。

特許文献１には、上記回転部材を加熱する手段として、回転部材の外部に導電層を設け、電磁誘導加熱によって導電層を発熱させる定着装置が開示されている。このような定着装置では、励磁コイルに高周波電流を流し、変動磁界を発生させる。このとき、磁束は、磁性材料で形成した磁路に導かれ、この磁束が回転部材内の導電層を貫く際に生ずる渦電流により、導電層にジュール発熱損を生じ、回転部材は加熱される。

従って、磁束が多く集まる部分の発熱量が多く、逆に少ない部分の発熱量は低くなる。このため、磁性材料を回転部材の回転軸線方向（長手方向）全面にわたって配置すれば、長手方向において磁界が均一になり、発熱分布も均一になる。

また特許文献２には、加熱する回転部材の内部に磁性材料を配置し、回転部材の温度を制御する定着装置が開示されている。このような定着装置では、磁性材料は支持部材により固定され、加熱する回転部材との距離を保持している。

ここで、従来技術における搬送方向と直交する方向（長手方向）における位置決めに関し、図１５、図１６で説明する。図１５、図１６は長手方向の断面図である。定着装置５に関して長手方向の両端部側に配置された側板５５に加圧ローラ１０５および定着ベルトユニット１１０が支持されており、定着ベルトユニット１１０の定着フランジ１０３の嵌合部１０３ａが側板５５と嵌合している。

定着ベルトユニット１１０内の長手方向に渡ったステイ１０４と磁性体コア１０６を支持している支持部材１０７は、一方の側板５５の領域における定着フランジ１０３の位置決め部１０３ｃで位置決めされている。したがって、ステイ１０４とコア支持部材１０７はＡ領域側（図の左端部側）が長手方向の基準となる。

特開２０００−１８７４０６号公報 特開２００６−０７８９３３号公報

しかしながら、このような誘導加熱方式の定着装置において、以下のような問題がある。即ち、省エネのニーズに対応した熱容量の小さい定着装置になると、定着部材の表面温度が瞬時にスタンバイ状態となってジョブが開始される。このため、磁性体コアを支持する樹脂で成形された支持部材は、ジョブ開始時には温度が低く、通紙連続ジョブが続くにつれて温度が上昇していく。特に通紙連続ジョブ後のコア支持部材は、定着ベルトの内側に近接して配置されているため、定着部材の外部の周辺温度と比較しても温度上昇が大きい。

そうなると図１６に示すようにコア支持部材１０７は通紙方向と直交する方向（長手方向）に大きく膨張する（ΔＬ）。そして、ジョブ開始時に通紙中心から左右対称に配置されていた磁性体コア１０６が、連続ジョブが続くと大きく左右差を生じてしまうことになる（ＱＲとＱＬ、ＰＲとＰＬ）。

その結果、一方側の磁性体コア１０６とコイルとの間隔と、他方側の磁性体コア１０６とコイルとの間隔とが異なることで、定着部材の温度分布が一方側と他方側とで異なる問題が生ずる。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものである。磁性体コアを支持する樹脂が熱膨張を起こしても、定着部材の一方側端部と他方側端部との温度差を小さくする像加熱装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、この発明に係わる像加熱装置の代表的な構成は、励磁コイルと、前記励磁コイルからの磁束の作用により発熱し回転可能な発熱部材と、前記発熱部材の内側にあって前記磁束を前記発熱部材に導く磁性体コアと、前記磁性体コアと接触して、前記磁性体コアを支持する樹脂製のコア支持部材と、前記発熱部材の内周面に接触するバックアップ部材と、前記発熱部材を介して前記バックアップ部材とニップ部を形成する加圧体と、前記発熱部材の内側に配設され、ニップ部を形成するために前記バックアップ部材を加圧するための金属製のステイ部材と、前記発熱部材の回転軸線方向の両端部側に夫々位置する装置側板と、を有し、前記ニップ部で画像を担持した記録材を挟持搬送しつつ加熱する像加熱装置において、一方側の前記装置側板に対して前記ステイ部材の位置を決めるための第１の位置決め部と、前記ステイ部材の中央部に設けられ、前記コア支持部材の前記ステイ部材に対する位置を決めるための第２の位置決め部と、を有する。

本発明によれば、磁性体コアを支持する樹脂が熱膨張を起こしても、定着部材の一方側端部と他方側端部との温度差を小さくすることができる。

本発明の実施形態に係る像加熱装置としての定着装置の搬送方向断面図である。 第１の実施形態に係る定着装置における長手方向断面図である。 第１の実施形態に係る定着装置における斜視図である。 第１の実施形態に係る定着装置において装置側板に対するステイの位置決めを片側基準で行うことの説明図である。 （ａ）は片側基準に関する上視図、（ｂ）は片側基準に関する長手方向断面図である。 第１の実施形態に係る定着装置においてステイに対するコア支持部材の位置決めを中央基準で行うことの説明図である。 本発明の実施形態に係る定着装置を搭載した画像形成装置の概略断面図である。 第１の実施形態におけるジョブ開始時と温度が上昇した連続ジョブ時のコアの長手方向の位置を示す図である。 第１の実施形態に係る定着装置における励磁コイルを含む概略斜視図である。 第２の実施形態に係る定着装置においてステイに対するコア支持部材の位置決めを中央基準で行うことの斜視図である。 第２の実施形態における定着装置においてステイに対するコア支持部材の位置決めを中央基準で行うことの長手方向断面図である。 第３の実施形態における長手方向断面図である。 第４の実施形態における斜視図である。 第４の実施形態における長手方向断面図である。 背景技術における長手方向断面図である。 背景技術におけるコールドオフセットを示す図である。

以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお以の実施形態の全図においては、同一又は対応する部分には同一の符号を付す。

《第１の実施形態》
（画像形成装置）
本発明の実施形態に係る定着装置を搭載した画像形成装置の全体構成を図７を用いて説明する。図７で、平行に配置された４つの画像形成媒体である感光体ドラムとして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成するドラムａ（イエロー）・ｂ（マゼンタ）・ｃ（シアン）・ｄ（ブラック）が備わる。そして、これらドラムａ〜ｄの上部に、これを縦断する態様で配置された転写搬送手段である中間転写ベルト２が備わる。

ドラムａ・ｂ・ｃ・ｄは不図示のモータにより駆動され、ドラムａ・ｂ・ｃ・ｄの周囲には、それぞれ不図示の一次帯電器、現像器、転写帯電器が配置され、それらがプロセスカートリッジ１ａ〜１ｄとしてユニット化されている。またドラムａ〜ｄの下方には、ポリゴンミラー等で構成される露光装置６が配置される。

ドラムａには、原稿のイエロー成分色の画像信号によるレーザー光が露光装置６のポリゴンミラー等を介して投射され、ドラムａ上に静電潜像が形成される。これに現像器からイエロートナーを供給して現像し、静電潜像がイエロートナー像として可視化される。ドラムａの回転に伴なって、ドラムａと中間転写ベルト２とが当接する１次転写部位に到来すると、転写帯電部材２ａに印加した１次転写バイアスによって、ドラムａ上のイエロートナー像が中間転写ベルト２に転写される（１次転写）。

中間転写ベルト２のイエロートナー像を担持した部位が画像形成部に移動すると、このときまでに画像形成部において上記と同様な方法でドラムｂ上にマゼンタトナー像が形成される。そして、このマゼンタトナー像がイエロートナー像上に重ね合わせられて中間転写ベルト２に転写される。同様に、中間転写ベルト２が移動するにつれて、画像形成部のそれぞれの１次転写部位においてシアントナー像、ブラックトナー像が、前記のイエロートナー像、マゼンタトナー像上に重ね合わせられて中間転写ベルト２に転写される。

一方、記録材Ｐがカセット４に収納されている。記録材Ｐは、カセット４からピックアップローラ８により１枚ずつ送り出され、通路２５を経由してレジストローラ９でタイミングを合わされる。そして、２次転写部位に達し、２次転写ローラ対３に印加した２次転写バイアスによって、中間転写ベルト２上の４色のトナー像が記録材Ｐ上に一括して転写される（２次転写）。

４色のトナー像が転写された記録材Ｐは、搬送ガイド２０に案内されて定着装置５に搬送される。そこで熱および圧力を受けて定着され、これにより各色のトナーが溶融混色して記録材Ｐに固定されたフルカラーのプリント画像とされろ。その後、通路２１を介して定着装置５の下流に設けられた排紙搬送ローラ対１０、１１によって排紙トレイ７に排紙される。

尚、上述の画像形成動作は、ＣＰＵ１００（図１）に記録材サイズ、画像データ、枚数等のユーザー設定情報が転送された後に開始される。ユーザー設定情報は画像形成装置に設置されている操作部や、コンピュータなどから設定される。

（定着装置）
以下、像加熱装置としての定着装置５について説明する。図１は本実施形態における定着装置５の断面図である。また、図２は記録材搬送方向と直交する方向（長手方向）から見た断面図、図３は本実施形態のベルトユニットと加圧ローラを示す斜視断面図である。

１）定着ベルト１０１の内部構成および定着ベルト１０１の加圧
図１において１０１は発熱部材としての定着ベルトであり、励磁コイル９１からの磁束の作用により発熱（電磁誘導加熱）する回転可能な中空回転体を構成する。１０５は定着ベルト１０１の外周と接するように配設された加圧体としての加圧ローラである。加圧体として回転される加圧ローラ１０５に替えて、複数のローラに懸架されて回転する無端ベルトを用いたり、あるいは固定された加圧パッドを用いたりすることもできる。

１０２はバックアップ部材で、圧力分布の形成を司る耐熱樹脂性の定着パッドであって定着ベルト１０１の内周面と接触する。バックアップ部材１０２と加圧ローラ１０５が圧接されることで形成される定着ニップ部Ｎにおいて、バックアップ部材１０２は圧力分布の形成を司る耐熱樹脂性の定着パッドで構成される。

１０４は金属（本実施形態ではステンレス鋼）からなるステイであり、バックアップ部材１０２を加圧支持しており、バックアップ部材１０２が定着ニップ部Ｎから受ける圧力を強度的に支えている。１０６は定着ベルト内部に配置された磁性体コア（内部コア）であり、誘導加熱による磁気回路の効率を上げるためと磁気遮蔽として作用する。即ち、定着ベルト１０１の発熱効率を向上させる働きを有すると共に、金属材であるステイ１０４の外面を覆うことで、ステイ１０４への磁束を遮断し、ステイ１０４が誘導加熱で温まることを抑制する働きもしている。本実施形態ではステイ１０４は内部コア１０６と非接触に配置されている。

１０７は耐熱樹脂性からなるコア支持部材であり、内部コア１０６を支持している。１０３は耐熱樹脂性の定着フランジであり、定着ベルト１０１の両端部に配置され、ステイ１０４を支持するとともに、定着ベルト１０１の回転に伴う長手方向への移動と周方向の形状を規制する。

加圧ローラ１０５の上側に、バックアップ部材１０２・定着フランジ１０３・定着ベルト１０１・ステイ１０４で構成される定着ベルトユニット１１０を、加圧ローラ１０５に対向して配置する。そして、長手方向両端の定着フランジ１０３へ不図示の加圧バネにより加圧力を加えることで長手方向に配置されたステイ１０４が定着パッド１０２、定着ベルト１０１を介して加圧ローラ１０５方向に押圧され、所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。

図１で、９３は磁束発生手段であり、励磁コイル９１と、磁性体コア９２（外部コア）と、コイル９１と外部コア９２を保持するホルダ９３から構成され、定着ベルト１０１の表層近傍に設けられている。外部コア９２は、励磁コイル９１を挟んで内部コア１０６と反対側に設けられる。

２）定着ベルト１０１の電磁誘導加熱
２−ａ）定着ベルト１０１
誘導発熱体としての定着ベルト１０１は、鉄等の強磁性の金属（透磁率の高い金属）を使うことで、磁束発生手段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、効率的に定着ベルト１０１を発熱させることができる。

２−ｂ）コイル９１および外部磁性体コア９２
図９は、定着ベルト１０１の外側に励磁コイル９１と外部磁性体コア９２が設けられることを示す。図９で、定着ベルト１０１の内側に設けられる内部磁性体コア１０６については省略している。コイル９１は励磁回路３００から供給される交流電流によって交番磁束を発生し、交番磁束は外部コア９２と内部コア１０６に導かれて誘導発熱体である定着ベルト１０１に渦電流を発生させる。その渦電流は誘導発熱体の固有抵抗によってジュール熱を発生させる。即ち、コイル９１に交流電流を供給することで定着ベルト１０１が電磁誘導発熱状態になる。

コイル９１は、定着ベルト１０１の回転軸に平行な中央の延在部と、両端の屈曲部とを有するように、定着ベルト１０１の外周の一部に沿って巻回されて、定着ベルト１０１を誘導加熱する。即ち、コイル９１は、長手方向に略楕円形状（横長舟形）をしており、定着ベルト１０１の外周面に沿うように配置される。コイル９１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。

コイル９１は、外部磁性体コア９２を周回するように８〜１２回巻回して構成したものが使われる。コイル９１には励磁回路が接続されており、交番電流をコイル９１へ供給できるようになっている。

外部コア９２は、コイル９１の巻き中心部と周囲を囲むように構成され、コイル９１より発生した交流磁束を効率よく定着ベルト１０１を構成している誘導発熱体に導く役目をする。即ち、磁気回路の効率を上げるためと磁気遮蔽のために用いている。外部コア９２の材質としては、フェライト等の高透磁率残留磁束密度の低いものが用いられる。

外部コア９２としては、図９の破線６０を境として、コイル９１の楕円内部に入り込むコアと、コイル９１の端部に対応したコアが存在する。端部側領域Ｅに設けられる分割可動コアは、個々にコイル９１との隙間を変化させる方向に単独で移動可能となっている。また、通紙中央部の領域Ｄ（図９）におけるコアはホルダ９３（図１）に固定されている。中央部側で固定されるコア９２は複数に分割せずに、一連一体の形態のものとしてもよい。領域Ｄは最小幅サイズ紙の通紙幅に対応した領域幅となっている。

２−ｃ）内部磁性体コア１０６
図１でコイル９１は励磁回路から供給される交流電流によって交番磁束を発生し、交番磁束は外部コア９２と内部コア１０６に導かれて誘導発熱体である定着ベルト１０１に渦電流を発生させる。内部コア１０６は長手方向において一連一体の形態とされるが、外部コアと対応させて複数に分割することもできる。

（定着動作制御）
図１でＣＰＵ１００は、外部ホスト装置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で、定着装置５の定着ベルト１０１の温度を、トナー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。画像形成装置３０（図７）は、定着ベルト１０１の表面温度が所定温度例えば摂氏１８０度に達した後に画像形成可能な状態となる。定着装置５のウォーミングアップは、まず加圧ローラ１０５が駆動を開始し、定着ベルト１０１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、磁束発生手段９３のコイル９１に励磁回路３００から交流電流が供給される。

加圧ローラ１０５の駆動は、定着モータＭ（加圧ローラ１０５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。定着モータＭの駆動力が動力伝達系（不図示）を介して伝達されて、加圧ローラ１０５が図１で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１０５の回転により、定着ニップ部Ｎにおける加圧ローラ１０５の表面と定着ベルト１０１の表面との摩擦力で定着ベルト１０１に回転力が作用する。これにより、定着ベルト１０１はその内面が定着ニップ部Ｎにおいて定着パッド１０２の下面に密着して摺動しながら矢印の時計方向に加圧ローラ１０５の回転速度とほぼ同じ速度で従動回転する。

また、ＣＰＵ１００は、励磁回路３００（電磁誘導加熱駆動回路）の高周波コンバータをオンする。これによりＡＣ電源４００から磁界発生手段９３のコイル９１に交流電流（高周波電流）が供給される。そうすると、コイル９１の周囲に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が外部コア９２に導かれて定着ベルト１０１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、回転する定着ベルト１０１が昇温する。

一方、定着ベルト１０１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、定着ベルトの内部配置された内部コア１０６に向かって閉じた経路を形成する。この際、内部コア１０６は定着ベルト１０１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、定着ベルト１０１を温度ムラなく、誘導加熱している。

そして、定着ベルト１０１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５００を介してＣＰＵ１００へ入力する。ＣＰＵ１００はサーミスタＴＨからの検知温度情報に基づいて定着ベルト１０１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励磁回路３００を制御する。即ち、ＡＣ電源４００からコイル９１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、加圧ローラ１０５が駆動され、また、定着ベルト１０１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、定着ニップ部Ｎに、未定着トナー画像ｔを担持したシートＰがトナー画像担持面側を定着ベルト１０１側にして導入される。シートＰは定着ニップ部Ｎにおいて定着ベルト１０１の外面に密着し、定着ベルト１０１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、シートＰに定着ベルト１０１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がシートＰの表面に固着画像として熱圧定着される。定着ニップ部Ｎを通ったシートＰは定着ベルト１０１の外面から分離されて定着装置外へ搬送される。

（定着装置の長手方向における位置決め）
図２に示すように、本実施形態のプリンタ・定着装置においてシートＰの搬送は、シートの幅中心を基準とする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。Ｗｍａｘは装置に通紙使用可能な最大通紙幅のシートの通紙領域幅である。

１）定着フランジ１０３と側板５５の位置決め
定着装置５は長手方向の両端部側に配置された側板５５に加圧ローラ１０５および定着ベルトユニット１１０が支持されている。図４は上方から見た定着ベルトユニット１１０の断面図である。図５に示すように、定着ベルトユニット１１０は定着フランジ１０３の嵌合部１０３ａが、側板５５と嵌合している。

２）定着フランジ１０３とステイ１０４の関係
定着ベルトユニット１１０内の長手方向に渡ったステイ１０４は、図２における領域Ａにおける定着フランジ１０３の位置決め部１０３ｃに位置決めされている。即ち、図５（ａ）（ｂ）に示すように、位置決め部１０３ｃにおいて孔部にピンを嵌合することで位置決めされている。また図２における領域Ｂにおいては、ステイ１０４に対し定着フランジ１０３ＢがＢ方向にスライド可能に保持されている。

なお、側板５５には縦ガイドスリット部が設けられていて、定着フランジ１０３が加圧ローラに向かう方向とその逆の方向にスライド移動可能に配設されている。

３）ステイ１０４と側板５５の位置決め
ステイ１０４は、長手方向の両端部に設けた側板５５の一方に対し、定着フランジ１０３を介して位置決めされる。即ち、定着フランジ１０３の１０３Ａは側板５５に嵌合することで位置決めされ、かつステイ１０４と定着フランジ１０３の１０３Ａとは、位置決め部１０３ｃで孔部に差し込まれるピンＱによって位置決めされる。即ち、位置決め部１０３ｃは、回転軸線方向の端部側で一方側の装置側板に対してステイ部材の位置決めを行う第１の位置決め部として機能する。

このようにしてＡ領域側でステイ１０４が定着フランジ１０３Ａを介して側板５５Ａに位置決めされる。またＢ領域側でステイ１０４と定着フランジ１０３Ｂの関係により、両側板５５とステイ１０４の熱膨張による長手方向の伸びを吸収することが可能となる。したがって、ステイ１０４はＡ領域側が基準となる。

本実施形態では、Ａ領域側でステイ１０４が定着フランジ１０３Ａを介して側板５５Ａに位置決めされているが、直接ステイ１０４を側板５５Ａに位置決めをしてもよい。

４）コア支持部材１０７とステイ１０４の位置決め
樹脂製のコア支持部材１０７は長手方向に関し、通紙中心Ｏの近傍において、金属製のステイ１０４によって位置決めされている。即ち、図６に示すようにステイ１０４の長手方向の中央部に位置決め部１０４Ｍが設けられ、位置決め部１０４Ｍの孔部に対応するコア支持部材１０７の突起が嵌まるようにする。位置決め部１０４Ｍは、回転軸線方向の中央部側でステイ１０４に対してコア支持部材１０７の位置決めを行う第２の位置決め部として機能する。

５）温度上昇による影響（ステイ１０４と定着フランジ１０３Ｂ）
本実施形態では、既述の通り定着フランジ１０３Ｂ（図６の右側端部側）をステイ１０４に対しスライド可能とした。そのスライド可能な幅は、ステイ１０４の熱膨張を考慮し設定し、その設定理由を説明する。
一般に、熱膨張の式は以下の式で表される。

ΔＬ＝α・Ｌ・（Ｔ−Ｔ０）・・・・・・・・・・・・・・式（１）
ΔＬ：熱膨張量、α：線膨張係数、Ｌ：長さ、Ｔ：温度、Ｔ０：室温
ステイ１０４はステンレス鋼であり、α＝１．６×１０−５（／Ｋ）である。

ここで、Ｌを側板間長さとしＬ＝４００ｍｍ、Ｔ＝２００℃、Ｔ０＝２０℃であるとしたとき、仮にステイ１０４とコア支持部材１０７を長手方向端部側でるＡ領域側に位置決めしたとすると、ステイ１０４の伸びは１．１５ｍｍとなる。これより本実施形態では、ステイ１０４の熱膨張を吸収すべく、上記スライド可能な幅を１．５ｍｍとした。

６）温度上昇による影響（ステイ１０４とコア支持部材１０７）
次に長手方向に関するステイ１０４と、コア支持部材１０７の熱膨張に関し、説明する。ステイ１０４はステンレス鋼であり、α＝１．６×１０−５（／Ｋ）であり、コア支持部材１０７は耐熱樹脂材料（ＰＰＳ）であり６．０×１０−５（／Ｋ）である。ここで、Ｌを側板間長さとしＬ＝４００ｍｍ、Ｔ＝２００℃、Ｔ０＝２０℃であるとする。ここで、仮にステイ１０４とコア支持部材１０７の双方を片側の側板５５に位置決めしたとすると、式（１）よりそれぞれ伸びは、ステイ１０４：１．１５ｍｍ、コア支持部材１０７：４．３２ｍｍとなる。

本実施形態の場合、金属部材で構成されるステイ１０４が片側の側板領域に位置決めされることから、耐熱樹脂で構成されるコア支持部材１０７が片側の側板領域に位置決めされる従来例よりも長手方向への伸びがはるかに小さい。また、長手方向へ伸びが大きいコア支持部材１０７は、通紙中心Ｏの領域においてステイ１０４に位置決め（１０７Ｏ）されているため、長手方向において通紙中心Ｏに対し対称に熱膨張することになる。

したがって、図８に示すように通紙連続ジョブ後であっても、コア支持部材１０７を片側の側板に位置決めするよりも、はるかに通紙中心Ｏに関する非対称性が緩和される。すなわち、コア支持部材１０７に支持され、温度分布を司っている内部コア１０６の非対称性も緩和される。このことから、搬送方向と直交する方向（長手方向）における一方端部側の内部コア１０６とコイルとのギャップと他方端部側の内部コア１０６とコイルとのギャップの差を小さくできる。その結果、一方の非通紙部が過昇温して定着部材に熱的ダメージを与えたり、一方の通紙部の温度が低下して、コールドオフセットの問題を引き起こすことがなくなる。

さらに図１において、コア支持部材１０７は誘導発熱体でもある定着ベルト１０１に近接しているほか、定着ベルト１０１に最も近接している内部コア１０６と密着しているため、熱が伝わりやすく温度が高くなる傾向がある。一方で、ステイ１０４は定着ベルト１０１から内部コア１０６とコア支持部材１０７を介して配置されているため、定着ベルト１０１からの距離も比較的長いため、温度Ｔはコア支持部材１０７よりも上昇しにくい。したがって、ステイ１０４はコア支持部材１０７と比較しても温度Ｔが低くなるため、ステイ１０４の熱膨張による伸びの影響も小さくなる。

次に、片側の定着フランジ１０３Ａの長手方向の熱膨張による通紙中心Ｏに関する非対称性に対する影響について説明する。片側の定着フランジ１０３Ａの嵌合部１０３ａ〜位置決め部１０３ｃの連続通紙後の長手方向の伸びΔＳは、嵌合部１０３ａと位置決め部１０３ｃの距離Ｌ３＝３ｍｍ、通紙連続ジョブ後の温度８０℃であり、ΔＳ＝０．０１ｍｍである。一方、ステイ１０４の位置決め部１０３ｃから通紙中心Ｏまでの伸びΔＳは、Ｌ０＝２００ｍｍ、Ｔ＝１８０℃であるため、ΔＳ＝０．５ｍｍである。したがって、全体の非対称性に関して２％程度であることから、片側の定着フランジ１０３Ａの長手方向の影響は無視することができる。

《第２の実施形態》
画像形成装置、定着構成、定着動作および長手方向構成は第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。本実施形態では、ステイ104に対するコア支持部材１０７の固定方法がスライド式であることを特徴とする。図１０は本実施形態を説明する斜視図である。図１１は本実施形態を説明する長手方向断面図である。

以下、ステイ１０４に対するコア支持部材１０７の固定方法を説明する。内部コア１０６を保持したコア支持部材１０７は、図１１に示す固定部１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃを有し、またステイ１０４は図１０に示す取付溝１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃを有する。コア支持部材１０７をステイ１０４に対し、図１１に示す矢印Ｃ方向に挿入し、矢印Ａ方向にスライドさせることにより、固定部１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃがそれぞれ取付溝１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃに嵌合させる。また長手方向の位置決めに関して、コア支持部材１０７とステイ１０４はそれぞれ位置決め部１０７Ｏと１０４Ｏにより、通紙中心Ｏで位置決めされる。

また長手方向の熱膨張を考慮し、コア支持部材１０７に設けた固定部１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃは、ステイ１０４に設けた取付溝１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃに対し、間隔Ｘ、Ｙを設けている。間隔Ｘは、加熱時に熱膨張したコア支持部材１０７の固定部がステイ１０４に対し、Ａ方向で干渉しないように、コア支持部材１０７のＡ方向への熱膨張による伸びを考慮して、設定する。

また間隔Ｙは、加熱時に熱膨張したコア支持部材１０７の固定部がステイ１０４に対し、−Ａ方向で干渉しないように、コア支持部材１０７のＡ方向への熱膨張による伸びとコア支持部材１０７のスライド量を考慮して、設定する。

本実施形態では、ステイ１０４はステンレス鋼であり、α＝１．６×１０−５（／Ｋ）であり、コア支持部材１０７は耐熱樹脂材料（ＰＰＳ）であり、６．０×１０−５（／Ｋ）である。加熱時に熱膨張したコア支持部材１０７の固定部１０７ａがステイ１０４に対し、Ａ方向で干渉する恐れがあるのは、固定部１０７ａ、１０７ｃの位置決め部１０７Ｏから遠い端面である。その距離をａとする。

ここでａ＝１５５ｍｍ、Ｔ＝２００℃、Ｔ０＝２０℃であるとしたとき、仮にステイ１０４とコア支持部材１０７の双方を紙中心Ｏで位置決めしたとする。すると、式（１）より固定部１０７ａ、１０７ｃの端面近傍でのステイ１０４、コア支持部材１０７のＡ方向への熱膨張量ΔＬは、表１の通りとなる。

加熱時にコア支持部材１０７の固定部１０７ａ、１０７ｃがステイ１０４に対し、Ａ方向で干渉させないためには、１．３６ｍｍ（＝１．６７ｍｍ−０．３０７ｍｍ）以上の空間が必要である。本実施形態では、干渉回避の空間として、間隔Ｘを２ｍｍとした。また、間隔Ｙに関して、ステイ支持部材１０７をステイ１０４に固定する際のスライド量を６ｍｍとしており、スライド量と間隔Ｘを考慮して、間隔Ｙを８ｍｍとした。

上記の構成を用いることにより、長手方向へ伸びが大きいコア支持部材１０７は、通紙中心Ｏの領域においてステイ１０４に位置決め（１０７Ｏ）されているため、長手方向において通紙中心Ｏに対し対称に熱膨張することになる。すなわち、コア支持部材１０７に支持され、温度分布を司っている内部コア１０６の非対称性も緩和される。このことから、搬送方向と直交する方向における一方の非通紙部が過昇温して定着部材に熱的ダメージを与えたり、一方の通紙部の温度が低下して、コールドオフセットの問題を引き起こすことがなくなる。

《第３の実施形態》
画像形成装置、定着構成、定着動作および長手方向構成は第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。本実施形態では、バックアップ部材１０２がステイ１０４に対して長手方向の中央部基準で位置決めされることを特徴とする。図１２は本実施形態を説明する長手方向断面図である。本実施形態では、第１の実施形態と同様にステイ１０４が片側の側板領域に定着フランジ１０３を介して位置決めされている。そして、コア支持部材１０７は通紙中心Ｏの領域においてステイ１０４に位置決めされていることで、通紙連続ジョブ後の長手方向に対する温度分布の通紙中心Ｏにおける非対称性を緩和している。

さらに、本実施形態では、耐熱樹脂材料で形成された定着パッドで構成されるバックアップ部材１０２が通紙中心Ｏの領域においてステイ１０４に位置決めされている（１０２Ｄ、１０４Ｄ）。ここで、バックアップ部材１０２は定着ニップ部Ｎの長手方向における圧力分布を司っている部材である。

仮にバックアップ部材１０２が片側の側板５５Ａの領域に位置決めると、通紙連続ジョブ後にバックアップ部材１０２が熱膨張し、通紙中心Ｏに関し非対称に定着ニップ部Ｎの圧力分布が形成される。更に、温度分布と圧力分布の関係も通紙中心Ｏに関し非対称となる。こうなると、記録材Ｐが定着ニップＮを通過している間、記録材Ｐが斜行してしまい、記録材Ｐを伝わって２次転写ローラ対３の転写部で画像ズレを生じたり、定着ニップ部Ｎ内で紙しわとなってしまう場合がある。

本実施形態の場合、上述のようにバックアップ部材１０２が通紙中心Ｏの領域においてステイ１０４に位置決めされているため、定着ニップ部Ｎの圧力分布の通紙中心Ｏに関する非対称性が緩和される。そして、温度分布と圧力分布の関係の通紙中心Ｏに関する非対称性も緩和されるため、画像ズレや紙しわを防止することができる。

《第４の実施形態》
画像形成装置、定着構成、定着動作および長手方向構成は実施形態１と同様であるため説明を省略する。本実施形態では、励磁コイル９１と外部コア９２がステイ１０４に対して長手方向の中央部基準で位置決めされることを特徴とする。本実施形態では第１の実施形態と同様に、長手方向の両側に配置された側板５５に加圧ローラ１０５および定着ベルトユニット１１０が支持されている。

定着ベルトユニット１１０は定着フランジ１０３の嵌合部１０３ａが、側板５５と嵌合している。またステイ１０４が片側の側板領域に定着フランジ１０３を介して１０３ｃで位置決めされており、コア支持部材１０７は通紙中心Ｏ（１０７Ｏ）の領域においてステイ１０４に位置決めされている。そのため、通紙連続ジョブ後の長手方向に対する温度分布の通紙中心Ｏにおける非対称性を緩和している。

図１３、図１４は本実施形態を説明する斜視図、長手断面図である。図１３に示すように、耐熱性樹脂で形成されたホルダ９３の内部に励磁発生手段としての励磁コイル９１と、励磁コイル９１の外部に外部コア９２とが保持される。本実施形態におけるホルダ９３の耐熱性樹脂の材料は、コア支持部材１０７の耐熱性樹脂の材料と同一である。ホルダ９３は、金属部材で形成された天板９４により、定着ベルトユニット１１０に長手方向の両側で支持されており、定着ベルトユニット１１０の定着フランジ１０３の嵌合１０３ｂが、天板９４の左側の面９４Ａの溝９４ａと嵌合している。

そしてホルダ９３は、天板９４に対して、通紙中心Ｏの領域でホルダ９３に設けた位置決め部９３ａが天板に設けた位置決め穴９４ｃに嵌合することにより、長手方向の中央部基準で位置決めされる。

一方、天板９６は天板９４の面Ａ側における定着フランジ１０３Ａの位置決め部１０３ｂに位置決めされている。したがって、天板９４の位置決め基準は、天板９４Ａ側となる。本実施形態では、天板９４の面Ａ側で、天板９４が定着フランジ１０３Ａを介してステイ１０４に位置決めされているが、天板９４Ａをステイ１０４に直接位置決めをしてもよい。

次に第１の実施形態と同様に長手方向に関する天板９４と、ホルダ９３の熱膨張に関し、説明する。熱膨張の式（１）より、天板９４とホルダ９３の材質、熱膨張係数、および片側基準で固定された場合の熱膨張量を表２にまとめる。計算条件としては、Ｌ＝４００ｍｍ、Ｔ＝２００℃、Ｔ０＝２０℃とする。

表２に示す通り、ホルダ９３の方が天板９４に比べて、熱膨張が５倍程大きい。ホルダ９３を天板９４に対して、片側基準で位置決めすると、表１の結果の通り、通紙中心Ｏに対して非対称に熱膨張してしまう
そこで本実施形態では、非対称な熱膨張を解決すべく、長手方向へ伸びが大きいホルダ９３は、通紙中心Ｏの領域において天板９４に位置決め（９４ｃ）する。これにより長手方向において通紙中心Ｏに対し対称に熱膨張することになる。

図１４に示すように通紙連続ジョブ後であっても、通紙中心Ｏに関する非対称性が緩和され、ホルダ９３に支持され、温度分布を司っている外部コア９２の非対称性も緩和される。このことから、搬送方向と直交する方向（長手方向）における一方の非通紙部が過昇温して定着部材に熱的ダメージを与えたり、一方の通紙部の温度が低下して、コールドオフセットの問題を引き起こすことがなくなる。

（変形例）
上述した各実施形態について、個別に記載した技術的事項を組み合わせて本発明に係る像加熱装置を形成しても良い。例えば、第３の実施形態で記載したバックアップ部材１０２をステイ１０４に対し長手方向の中央部基準で位置合わせすると共に、第４の実施形態で記載した励磁コイル９１をステイ１０４に対し長手方向の中央部基準で位置合わせするようにしても良い。

９１・・励磁コイル、９２・・外部コア、１００・・ＣＰＵ、１０１・・定着ベルト、１０２・・バックアップ部材、１０４・・ステイ、１０５・・加圧ローラ、１０６・・内部コア、１０７・・コア支持部材、２００・・外部ホスト装置、３００・・励磁回路、４００・・ＡＣ電源、５００・・Ａ／Ｄコンバータ、Ｎ・・ニップ部、Ｐ・・記録材、ｔ・・トナー画像

Claims (7)

1. 励磁コイルと、
   前記励磁コイルからの磁束の作用により発熱し回転可能な発熱部材と、
   前記発熱部材の内側にあって前記磁束を前記発熱部材に導く磁性体コアと、
   前記磁性体コアと接触して、前記磁性体コアを支持する樹脂製のコア支持部材と、
   前記発熱部材の内周面に接触するバックアップ部材と、
   前記発熱部材を介して前記バックアップ部材とニップ部を形成する加圧体と、
   前記発熱部材の内側に配設され、ニップ部を形成するために前記バックアップ部材を加圧するための金属製のステイ部材と、
   前記発熱部材の回転軸線方向の両端部側に夫々位置する装置側板と、
   を有し、前記ニップ部で画像を担持した記録材を挟持搬送しつつ加熱する像加熱装置において、
   一方側の前記装置側板に対して前記ステイ部材の位置を決めるための第１の位置決め部と、
   前記ステイ部材の中央部に設けられ、前記コア支持部材の前記ステイ部材に対する位置を決めるための第２の位置決め部と、
   を有することを特徴とする像加熱装置。
2. 前記回転軸線方向の中央部側で前記ステイ部材に対して前記バックアップ部材の位置決めを行う位置決め部を有することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
3. 前記回転軸線方向の中央部側で前記ステイ部材に対して前記励磁コイルの位置決めを行う位置決め部を有することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
4. 前記励磁コイルを挟んで前記磁性体コアと反対側に外部磁性体コアが設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の像加熱装置。
5. 前記磁性体コアが前記回転軸線方向に分割されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の像加熱装置。
6. 前記ステイ部材は前記コア支持部材よりも前記コイルからの距離が長いことを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
7. 前記ステイ部材は前記磁性体コアと非接触に配置されることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。