(57)【要約】【課題】ベルト３４と磁界発生手段３３との距離αをほぼ均一に保つことができて、発熱ムラを低減することができる、フリーベルト構成で、電磁誘導加熱方式の画像加熱装置２２を提供する。【解決手段】フリーベルト構成で、電磁誘導加熱方式の画像加熱装置２２において、加圧回転体３２の回転駆動に従動して回転するベルト３４の内側からベルトの回転軌跡を規制するガイド部材３８ｃを有し、ガイド部材がベルトの回転軌跡を規制した位置において磁界発生手段３３がベルト３４に対向して配置されていること。【選択図】図４
2010145592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁束の作用により発熱し、可撓性を有する回転可能なベルトと、前記ベルトの内側に配置されたバックアップ部材と、前記ベルトを介して前記バックアップ部材と圧接して前記ベルトとの間でニップ部を形成する加圧回転体と、前記加圧回転体を回転駆動する駆動手段と、前記ベルトの外側において前記ベルトに非接触に対向して配置された、磁束を発生する磁界発生手段と、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画像加熱装置において、
前記加圧回転体の回転駆動に従動して回転する前記ベルトの内側からベルトの回転軌跡を規制するガイド部材を有し、前記ガイド部材が前記ベルトの回転軌跡を規制した位置において前記磁界発生手段が前記ベルトに対向して配置されていることを特徴とする画像加熱装置。
【請求項２】
前記ガイド部材が記録材の最大通紙幅領域の両外側に配置されており、前記ベルトの回転軌跡をベルト長手方向の両端部で規制することを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
【請求項３】
前記ガイド部材がベルト長手方向に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
【請求項４】
前記ガイド部材によるベルトのガイド位置が、前記ニップ部の幅中心を通る垂線よりも記録材の搬送方向の上流側に位置し、前記ガイド部材が前記ベルトの回転軌跡を規制した位置において前記磁界発生手段が前記ベルトに対向して配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに画像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式・静電記録方式・磁気記録方式などによって画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機能機等の画像形成装置に搭載される画像定着装置として用いて好適な電磁（磁気）誘導加熱方式の画像加熱装置に関する。
【０００２】
画像加熱装置としては、記録材上の未定着画像を定着或いは仮定着する定着装置、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を増大させる光沢増大化装置を挙げることができる。また、インクジェット方式などの、染料や顔料を含む液体により画像形成を行う画像形成装置においてインクを速く乾かすため画像加熱装置等を挙げることができる。
【背景技術】
【０００３】
省エネルギの観点や、画像形成装置の使用時に使用者（ユーザー）を待たせない等の観点から、定着装置としては、加熱部材（定着部材）を瞬時に所定の温度に加熱することができ、待ち時間（ＷＵＴ：ウオームアップタイム）を短縮した装置が求められている。加熱手段としては、ハロゲンランプの代わりに、誘導加熱方式を利用した定着装置の開発がなされている。
【０００４】
特許文献１の誘導加熱を利用した定着装置は次のような構成を有する。定着ベルトと、定着ベルトに内接し、少なくとも一部が導電性を有する回転可能な発熱ローラと、発熱ローラとの間で定着ベルトを移動可能に懸架する定着ローラと、発熱ローラの外側に配置され、発熱ローラを励磁して加熱する励磁手段とを備えている。発熱ローラが回転動作を始めた後に励磁手段が発熱ローラを励磁して加熱する。
【０００５】
ＷＵＴを短縮すべく、発熱ローラでなく、熱容量を下げるために発熱ベルトを用いた構成として特許文献２や３のような技術がある。これは、導電層を有する薄肉の発熱ベルトを、磁界発生手段が発生する磁界によって誘導加熱し、発熱ベルトと相対して設けられる加圧部材とのニップ部で、記録媒体上の未定着トナー像を定着する定着装置である。そして、発熱ベルトの内部に、弾性層を有する押圧部材を設け、押圧部材を発熱ベルトを介して加圧部材に押圧することにより、定着のためのニップ部を形成する。またベルト端部で規制部材を有する。
【０００６】
また、誘導加熱による発熱効率向上を狙ったものとして特許文献４が挙げられる。非磁性体のギャップ保持手段により磁束生成コイルと誘導発熱体との距離を一定に保つ構成が記載され、その実施例中に磁束生成コイルを定着ローラ本体の外側に置く例が含まれている。
【特許文献１】特開２００２−０８２５４９号公報
【特許文献２】特開２００２−１４８９８３号公報
【特許文献３】特開平１０−０７４００７号公報
【特許文献４】特開平１１−２３１６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＷＵＴを短縮する定着装置の提案に対して、背景技術で紹介した薄肉ベルトと誘導加熱を用いた構成が考えられる。薄肉ベルトを使うことで、熱容量を抑えることができ、さらにウォームアップタイムの短縮化が可能となる。また、耐久性を考え、ベルトにテンションをかけないフリーベルトを用いた構成が考えられる。磁界発生手段において磁束生成コイルは、ベルトの回転方向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、ベルトと０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度のギャップを保持し、ベルトの外部に配置される。ベルトと励磁手段である磁束生成コイルの距離を近づけ、磁束密度が高いエリアに配置することで効率的な加熱が可能となる。よって、電源周波数を下げることができ、電源の小型化・低コスト化が可能となる。しかし、フリーベルト構成では、ベルトが周方向にばたつくために、ベルトと磁界発生手段との距離が不安定となり、発熱ムラが発生するという課題が生じた。ベルトを規制する構成として、ベルトの長手方向全域で規制する構成が考えられる。しかし、このようなフリーベルトを用いたベルト定着装置でベルトを長手全域で規制する場合、摺動抵抗が発生し、駆動に対する負荷が大きくなり、ベルトスリップという問題が発生する。
【０００８】
本発明は上記の課題に鑑みて提案されたもので、ベルトと磁界発生手段との距離をほぼ均一に保つことができて、発熱ムラを低減することができる、フリーベルト構成で、電磁誘導加熱方式の画像加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、磁束の作用により発熱し、可撓性を有する回転可能なベルトと、前記ベルトの内側に配置されたバックアップ部材と、前記ベルトを介して前記バックアップ部材と圧接して前記ベルトとの間でニップ部を形成する加圧回転体と、前記加圧回転体を回転駆動する駆動手段と、前記ベルトの外側において前記ベルトに非接触に対向して配置された、磁束を発生する磁界発生手段と、と有し、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画像加熱装置において、前記加圧回転体の回転駆動に従動して回転する前記ベルトの内側からベルトの回転軌跡を規制するガイド部材を有し、前記ガイド部材が前記ベルトの回転軌跡を規制した位置において前記磁界発生手段が前記ベルトに対向して配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ベルトと磁界発生手段との距離をほぼ均一に保つことができる。これにより、発熱ムラを低減することができて、熱容量が小さく、熱応答性がよく、待ち時間を短縮した、フリーベルト構成で、電磁誘導加熱方式の画像加熱装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に図面を参照しながら、本発明の実施形態の具体例（実施例）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００１２】
［実施例１］
（１）画像形成装置例
図１は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であるカラー電子写真プリンタの概略構成を示す縦断面模式図である。このプリンタ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、記録材上にフルカラー画像を形成して出力することができる。外部ホスト装置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は外部ホスト装置２００と信号の授受をする。また、プリンタ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。記録材は、普通紙、樹脂製シート状物、厚紙、ＯＨＰ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、ラベルなどがある。
【００１３】
プリンタ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（インライン構成、タンデム型）。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、現像器に収容させた現像剤（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Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋ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。
【００１４】
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。該ユニット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、このベルト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のテンションローラ１１と駆動ローラ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。二次転写対向ローラ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と二次転写ローラ１３との当接部が二次転写部である。ベルト９は駆動ローラ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。
【００１５】
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）色の現像剤が収容されていて、ドラム２にＹ色トナー像を形成する。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色トナー像を形成する。
【００１６】
制御回路部１００は外部ホスト装置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Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋ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色の色トナー像が形成される。なお、ドラム２にトナー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。
【００１７】
各画像形成部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋのドラム２の面に形成される上記のトナー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つのトナー像の重ね合わせによる未定着のフルカラートナー像が合成形成される。
【００１８】
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（以下、シートと記す）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シート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シート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１８に搬送される。レジストローラ対１８は、シートＰを一旦受け止めて、シートが斜行している場合、真っ直ぐに直す。そして、レジストローラ対１８は、ベルト９上のトナー像と同期を取って、シートＰをベルト９と二次転写ローラ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像が一括してシートＰの面に二次転写される。
【００１９】
二次転写部を出たシート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。この定着装置２１により、シートＰ上の複数色のトナー像が溶融混色されてシート面に固着像として定着される。
【００２０】
二次転写部にてシート分離後のベルト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。
【００２１】
モノ黒プリントモードの場合には、ブラックトナー像を形成する第４の画像形成部Ｂｋのみが作像動作制御される。
【００２２】
片面プリントモードの場合において、定着装置２１を出たシート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、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、定着装置２１を出たシート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、定着装置２１を出たシート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。
【００２３】
両面プリントモードの場合は、定着装置２１を出た第１面に対する画像形成・定着済みのシート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。そのシート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、シート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、両面搬送路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、シートＰは第２面に対する画像転写を受ける。二次転写部を出たシートＰは定着装置２１に導入される。定着装置２１を出た両面プリント済みのシート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。
【００２４】
（２）定着装置２２
本実施例の定着装置２２は、シートＰを加熱する加熱部材（定着部材）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ベルト（導電層(誘導発熱体)を有する薄肉の定着ベルト）を用いる。そして、該ベルトを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、ベルト加熱方式、加圧回転体駆動方式（フリーベルト方式）の画像加熱装置である。
【００２５】
以下の説明において、定着装置２２又はこれを構成している部材に関し、正面とは装置をシート（記録材）入口側からみた面、背面とはその反対側の面（シート出口側）、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、シート搬送路面内においてシート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シート搬送方向に関して上流側と下流側である。シートの通紙幅とは、シート面においてシート搬送方向に直交する方向のシート寸法である。
【００２６】
図２は定着装置２２の正面模式図、図３は定着装置２２の縦断正面模式図、図４は定着装置２２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。
【００２７】
この定着装置２２は、装置枠体（シャーシー、フレーム）５０の左右の対向側板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（以下、ベルトユニットと記す）３１が配設されている。また、側板５１Ｌ・５１Ｒ間に長手方向両端部を保持させて、加圧回転体（回転可能な加圧部材）としての弾性を有する加圧ローラ３２が配設されている。ベルトユニット３１と加圧ローラ３２は側板５１Ｌ・５１Ｒ間において上下に並行に配列されている。そして、両者３１・３２が圧接されて、ベルトユニット３１側の定着ベルト（以下、ベルトと記す）３４と加圧ローラ３２との間にシート搬送方向（短手方向）において所定幅のニップ部（定着ニップ部）Ｎが形成されている。また、ベルトユニット３１の加圧ローラ３２側とは１８０°反対側には、装置枠体５０に保持させて、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（以下、コイルユニットと記す）３３がベルトユニット３１に並行に配列されている。このコイルユニット３３は、ベルトユニット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。
【００２８】
１）ベルトユニット３１
ベルトユニット３１において、ベルト３４は、鉄等の強磁性の金属（透磁率の高い金属）を使うことで、コイルユニット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、効率的にベルトを発熱させることができる。ベルトユニット３１は、ベルト３４の内側に挿通して配設された、バックアップ部材としての定着パッド３５と、加圧部材としての加圧ステイ３６を有する。定着パッド３５は耐熱性樹脂等の断熱性部材である。加圧ステイ３６は横断面下向きＵ字型のＳＵＳ等の剛性を有する型鋼材である。加圧ステイ３６は定着パッド３５を支持している。また、ベルトユニット３１は、加圧ステイ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字型の強磁性体などからなるベルト内磁性コア（磁気遮蔽コア）３７を有する。定着パッド３５と加圧ステイ３６の長さはベルト３４よりも長く、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キャップ部材３８Ｌ・３８Ｒが嵌着されている。
【００２９】
図５は本実施例におけるベルト３４の層構成模型図である。このベルト３４は、円筒状の導電層（誘導発熱体：基層）３４ｂと、この導電層３４ｂの内周面に設けた内層３４ａと、導電層３４ｂの外周面に順次に積層して設けた弾性層３４ｃ及び表面離型層３４ｄとの複合層ベルトである。ベルト３４は全体に可撓性を有しており、自由状態においてはほぼ円筒形状をなしている。
【００３０】
内層３４ａはベルト内面に接触する部材との摺動性を確保するために設けられており、１０〜１００μｍ程度の厚さが好ましい。本実施例では、この内層３４ａとして、厚さ１５μｍのポリイミド（ＰＩ）層を用いている。
【００３１】
導電層３４ｂはコイルユニット３３によって生じる磁束の電磁誘導作用により発熱する層であり、鉄・コバルト・ニッケル・銅・クロム等の金属層を１〜５０μｍ程度の厚みで形成したものが用いられる。ベルト３４の熱容量を下げ、ＷＵＴ（待ち時間）を短縮する必要がるので、導電層３４ｂは可能な限り薄層にすることが好ましい。本実施例では、発熱効率と熱容量を両立させるために、導電層３４ｂとして、導電率の高いニッケルで４０μｍ程度の薄い厚さのものを用いる。
【００３２】
弾性層３４ｃは、なるべく薄くすることがクイックスタート性を向上させるためには好ましいが、ベルト表面を柔らかくし、トナーを包み込み溶かす効果を持たせるためにある程度の厚さが必要である。１００〜１０００μｍ程度の厚さが好ましい。本実施例においては、ゴム硬度１０°（ＪＩＳ−Ａ）、熱伝導率０．８Ｗ／ｍ・Ｋ、厚さ４００μｍのゴム層を用いた。
【００３３】
表面離型層３４ｄは、シートＰ上に形成された未定着トナー像ｔと直接に接する層であるため、離型性の良い材料を使用する必要がある。この表面離型層３４ｄを構成する材料としては、例えば、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル重合体（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、シリコン共重合体、またはこれらの複合層等が挙げられる。表面離型層３４ｄは、これらの材料のうちから適宜選択されたものを、１〜５０μｍの厚さでベルトの最上層に設けたものである。この表面離型層３４ｄの厚さは、薄すぎると、耐磨耗性の面で耐久性が悪く、定着ベルト３４の寿命が短くなってしまう。逆に、厚すぎると、定着ベルト３４の熱容量が大きくなってしまい、ウオームアップが長くなってしまうため、望ましくない。本実施例では、耐磨耗性と、ベルト３４の熱容量のバランスを考慮して、表面離型層３４ｄとして、厚さ３０μｍのテトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル重合体（ＰＦＡ）が使用されている。
【００３４】
ベルト内磁性コア３７は、ベルト３４の内側にあってコイルユニット３３と対向しており、コイルユニット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、金属材である加圧ステイ３６の外面を覆うことで、該加圧ステイ３６への磁束を遮断し、加圧ステイ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、加圧ステイ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。
【００３５】
左側のキャップ部材３８Ｌと右側のキャップ部材３８Ｒは耐熱性樹脂等の断熱性部材であり、同一形状の成型体である。図６は左側（又は右側）のキャップ部材３８Ｌ（３８Ｒ）と、定着パッド３５を支持した加圧ステイ３６の左端部（又は右端部）と、の分解斜視図である。キャップ部材３８Ｌ・３８Ｒは、定着パッド３５を支持した加圧ステイ３６の左端部と右端部に対して被さって嵌着する受圧部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円盤状のフランジ部３８ｂを有する。また、フランジ部３８ｂの受圧部３８ａ側とは反対側の内面側に、フランジ部３８ｂと一体で、ベルト３４の内側に進入してベルトの内側からベルトの回転軌跡を規制するガイド部材３８ｃを有する。即ち、ガイド部材３８ｃは、ベルト３４の両端部において、ベルト３４を内側から支持し、ベルト３４の回転軌跡をガイドする機能を有する。これについては後述する。受圧部３８ａとフランジ部３８ｂには、定着パッド３５を支持した加圧ステイ３６の端部を差し込むための穴部３８ｄを有する。
【００３６】
左側と右側のキャップ部材３８Ｌ・３８Ｒは、定着パッド３５を支持した加圧ステイ３６の左端部と右端部とに嵌着された状態において、受圧部３８ａが、装置枠体５０の左右の対向側板５１Ｌ・５１Ｒの縦ガイドスリット部５２Ｌ・５２Ｒに係合されている。これにより、左右のキャップ部材３８Ｌ・３８Ｒは、それぞれ、縦ガイドスリット部５２Ｌ・５２Ｒにガイドされて、左右の対向側板５１Ｌ・５１Ｒに対して加圧ローラ３２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。
【００３７】
ベルト３４の外側には、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。このサーミスタＴＨは弾性部材５３の先端部に保持させて温度検知部をベルト３４の外面に弾性部材５３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の内側に配設し、温度検知部をベルト内面に弾性的に接触させた構成にすることもできる。
【００３８】
２）加圧ローラ３２
加圧ローラ３２は耐熱性弾性ローラであり、芯金３２ａに、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴム、あるいはシリコーンゴムの発泡体からなる弾性層３２ｂを設けたものである。表面性を向上させるために更に外周に、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂層３２ｃを設けてもよい。
【００３９】
加圧ローラ３２は、芯金３２ａの左右両端部を、それぞれ、装置枠体５０の左右の対向側板５１Ｌ・５１Ｒに軸受部材５４Ｌ・５４Ｒを介して回転可能に支持されて配設されている。また、芯金３２ａの右端部にはドライブギアＧが固定されて配設されている。ベルトユニット３１の左右のキャップ部材３８Ｌ・３８Ｒの各受圧部３８ａと、装置枠体５０に設けられた左右のばね受け座５５Ｌと５５Ｒの間には、それぞれ、加圧ばね５６Ｌと５６Ｒが縮設されている。この左右の加圧ばね５６Ｌ・５６Ｒの所定の突っ張り力Ｆが、左右のキャップ部材３８Ｌ・３８Ｒの受圧部３８ａ、加圧ステイ３６を介して定着パッド３５に作用する。これにより、定着パッド３５がベルト３４を挟んで弾性層３２ｂの弾性に抗して加圧ローラ３２に圧接して、ベルト３４と加圧ローラ３２との間にシート搬送方向に関して所定幅のニップ部Ｎが形成される。定着パッド３５はニップ部Ｎの圧プロファイルの形成を補助する。
【００４０】
３）励磁コイルユニット３３
コイルユニット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。そして、ベルトユニット３１を中にして加圧ローラ３２側とは反対側において、長手方向をベルトユニット３１の長手方向に並行にして、ベルト３４の外面との間に所定の隙間αをあけて対向させた状態にして配設されている。コイルユニット３３は、ブラケット５７Ｌ・５７Ｒを介して装置枠体５０に取り付けられることで、左右の対向側板５１Ｌ・５１Ｒ間に配設されている。
【００４１】
本実施例では、コイルユニット３３は、励磁コイル（以下、コイルと記す）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と磁性コア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。第１と第２の磁性コア４２ａ・４２ｂ、及び前記のベルト内磁性コア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。
【００４２】
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、磁性コア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。
【００４３】
磁性コア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３４ｂに導く役目をする。すなわち磁気回路１０１の効率を上げるためと磁気遮蔽のために用いている。
【００４４】
４）定着動作
制御回路部１００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において、定着装置２２のベルト３４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。プリンタ１は、ベルト３４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２２のウォーミングアップは、まず加圧ローラ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、コイルユニット３３のコイル４１に励磁回路１０１から交流電流が供給される。
【００４５】
加圧ローラ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。定着モータＭの駆動力が動力伝達系（不図示）を介してドライブギアＧに伝達されて、加圧回転体である加圧ローラ３２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３２の回転により、定着ニップ部Ｎにおける加圧ローラ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はその内面が定着ニップ部Ｎにおいて定着パッド３５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、左側キャップ部材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、或いは右側キャップ部材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。
【００４６】
また、制御回路部１００は、励磁回路（電磁誘導加熱駆動回路、高周波コンバータ）１０１をオンする。これによりＡＣ電源１０２からコイルユニット３３のコイル４１に交流電流（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４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が磁性コア４２ａ・４２ｂに導かれてベルト３４の導電層３４ｂ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３４ｂには渦電流が発生する。その渦電流は導電層３４ｂ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３４ｂの表皮抵抗及び導電層３４ｂ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３４ｂの発熱により、回転するベルト３４が昇温する。
【００４７】
一方、ベルト３４の導電層３４ｂは表皮深さよりも薄い為に磁束は導電層３４ｂを貫通し、貫通した磁束は、ベルト３４の内部配置された磁性コア３７に向かって閉じた経路を形成する。この際、磁性コア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。
【００４８】
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励磁回路１０１を制御する。即ち、ＡＣ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。
【００４９】
上記のようにして、加圧ローラ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、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ベルト３４側にして導入される。シートＰは定着ニップ部Ｎにおいてベルト３４の外面に密着し、ベルト３４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。
【００５０】
ここで、本実施例のプリンタ・定着装置において大小各種幅サイズのシート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。
【００５１】
（３）ガイド部材３８ｃによるベルト３４の回転軌跡の規制
発明が解決しようとする課題の項で説明したように、可撓性を有する薄肉のベルト３４にテンションをかけず、加圧ローラ３２の搬送力でベルト３４を駆動させた場合（フリーベルト方式）、ベルト３４が周方向でばたつく。
【００５２】
図７の（ａ）、（ｂ）は、本発明者がベルト３４をガイド部材３８ｃでガイドせずに、ベルト３４を加圧ローラ３２の搬送力で駆動させた際のベルト３４の軌道を測定した結果である。ベルト３４をガイドせずに、ニップ部Ｎで加圧ローラ３２により従動駆動させた場合、ベルト３４は周方向でばたつく。
【００５３】
このようにばたつくベルト３４とコイルユニット３３との干渉を防止するために、ベルト３４のばたつき（ベルト軌道最大）を考慮し、ベルト３４の最大軌跡に対して、距離（ギャップ）αを維持するようにコイルユニット３３を配置している。ベルト３４のばたつきが大きくなると、コイルユニット３３とベルト３４の距離αが不安定になり、発熱ムラが発生する。
【００５４】
したがって、上記の課題を解決するためには、ベルト３４の軌跡を安定化させる必要がある。そこで、本実施例では、左右のキャップ部材３８Ｌ・３８Ｒのそれぞれに、加圧ローラ３２の回転駆動に従動して回転するベルト３４についてその内側からベルトの回転軌跡を規制するガイド部材３８ｃを具備させている。そして、ベルト３４の回転軌跡をベルト長手方向の両端部でのみ規制している。即ち、ベルト３４の長手方向の両端部に配置されたガイド部材３８ｃが加圧ローラ３２で駆動した際のベルト３４の回転軌道を両端部でのみガイドする。
【００５５】
本実施例においては、ガイド部材３８ｃは、円筒形のベルト３４の内径にほぼ対応した外径を有する円弧形状の庇状部材としてキャップ部材３８Ｌ・３８Ｒのフランジ部３８ｂの内側面に設けられている。ガイド部材３８ｃは、図３のように、シートの非通紙領域の両端部、即ち、シートＰの最大通紙幅領域Ｗｍａｘの両外側に配置されており、ベルト３４の回転軌跡をベルト長手方向の両端部で規制する。より具体的には、イド部材３８ｃはベルト３４の左右の両端部からベルト３４の内側に進入して、ベルト３４の両端部において、ベルト３４を内側から支持し、ベルト３４の回転軌跡をガイドする機能を有する。即ち、ガイド部材３８ｃの円弧状外面がベルト３４の内面をガイドして、ベルト３４の回転軌跡を安定化させる。ガイド部材３８ｃの円弧状外面がベルト３４をガイドする位置Ｘ（図６）である。ただし、ベルト３４への負荷を低減するために、ベルト３４の内面をガイドするガイド部材３８ｃの外面はベルト内面全域ではなく、一部とする。
【００５６】
ガイド部材３８ｃがベルト３４をガイドする位置Ｘに関して図７と図８を用いて説明する。無負荷状態のベルト３４はほぼ円形状である。一方、ベルト３４を定着パッド３５と加圧ローラ３２で挟持された加圧状態で従動駆動させると、ベルト３４は図７の（ａ）に示す通り楕円形状の最大と最小の軌道を描く。ベルト３４の回転軌跡を安定化させるガイド部材３８ｃは、ベルト３４への負荷を低減するために、ベルト３４の回転軌跡が上記の楕円形状となるようにガイドする。ガイド部材３８ｃによりガイドされたベルト３４の回転軌跡は、図７の（ａ）をもとに、図８に示すガイド部材３８ｃの曲率Ｒ１、長軸Ｌａ、また定着パッド３５の底面とガイド部材３８ｃの登頂部の距離である短軸Ｌｂで規定する。ガイド部材３８ｃによるベルト３４への負荷を低減するために、ガイド部材３８ｃ、定着パッド３５が規定するベルト３４の回転軌跡の周長は、ベルト３４の内面周長に対して小とする。また、前記のように、ガイド部材３８ｃによるガイド位置Ｘはベルト３４の内周全域ではなく、一部とする。
【００５７】
上記の曲率Ｒ１、長軸Ｌａ、短軸Ｌｂに関して説明する。ガイド部材３８ｃの曲率Ｒ１は、図７の（ａ）に示すベルト３４の最大軌道から、図８に示すコイルユニット３３に対向するベルト３４の形状を円弧近似した時の円弧の半径である。長軸Ｌａは、曲率Ｒ１の曲面を有するガイド部材３８ｃのシート搬送方向の長さである。また長軸Ｌａは、図８のＨで示した磁束領域でベルト３４の回転軌道を安定化させ、誘導加熱するために、ガイド位置Ｘは図８のＨで示した磁束領域を少なくとも保障する。短軸Ｌｂは、定着パッド３５の底面（定着ニップ面）とガイド部材３８ｃの登頂部の高さである。
【００５８】
具体的に、本実施例では、ベルト３４として、次のような仕様の可撓性を有する薄肉ベルトを用いた。
【００５９】
内層３４ａ：３０μｍのポリイミド（ＰＩ）
導電層３４ｂ：内径３０ｍｍとするＮｉ（厚み３０もしくは４０μｍ）
弾性層４３ｃ：シリコーンゴム３００μｍ
表面離型層４３ｄ：テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル重合体（ＰＦＡ）４０μｍ
上記のベルト３４を用いて、該ベルトをガイド部材３８ｃでガイドせずに従動駆動させた際の、図７の（ａ）に示すベルトの軌跡のばたつき量（ベルトの軌跡の変位量）Ｔは、最大で１．５ｍｍであった。
【００６０】
一方、ベルト３４の軌跡をガイドする構成において、内径３０ｍｍ（ベルトの内径周長：９４．２５ｍｍ）に対して、Ｒ１＝１５．３、Ｌａ＝３１、Ｌｂ＝２７、ガイド位置Ｘの周長は５３．８９ｍｍとするガイド部材３８ｃにてベルトの軌跡のガイドをした。また、ガイド部材３８ｃが規定するベルト３４の軌跡の周長は９２．３６ｍｍであり、ベルト３４の内周全長に対して小とした。
【００６１】
上記の構成でガイド部材３８ｃにてベルト３４をガイドした際の、ベルト３４の軌跡の最大値と最小値の結果を図７の（ｃ）に示す。
【００６２】
図７の（ｃ）に示す軌跡において、ベルト軌跡の変位量Ｔの最大を０．２６に低減させ、ベルトの軌跡を安定化させることができた。
【００６３】
そこで、ガイド部材３８ｃがベルト３４の回転軌跡を規制した位置において、コイルユニット３３をベルト３４に対向して配置する。即ち、図４・図８に示すようにコイルユニット３３は、ベルト３４の軌跡が安定となる位置Ｘでガイド部材３８ｃに対向する位置に配置する。コイルユニット３３で発生させた磁束が、位置Ｘで最も多くなるようにし、ベルト３４を誘導加熱する。
【００６４】
この構成を用いることで、ベルト３４のばたつきを抑制し、ベルト３４の軌跡とコイルユニット３３との距離を安定化させ、発熱ムラを低減することができる。
【００６５】
［実施例２］
図９・図１０は本実施例の要部図である。本実施例はステイ３６を横断面下向きコ字型にしている。また、ガイド部材３８ｃをキャップ部材３８Ｌ・３８Ｒとは別体の部材として構成し、そのガイド部材３８ｃをステイ３６に取り付けて配設している。本実施例では、ガイド部材３８ｃにステイ３６に対して嵌る凹部３８ｅを設けると共に、ステイ３６に設けたスポット（穴部）３６ａに対してはめ込む突起部３８ｆを具備させて、ガイド部材３８ｃをステイ３６に対して取り付けている。その他の定着装置構成は実施例１の定着装置と同様である。
【００６６】
本実施例においても、左右のガイド部材３８ｃがベルト３４を内側から支持し、ベルト３４の回転軌跡をガイドする機能を有する。即ち、ガイド部材３８ｃの円弧状外面Ｘがベルト３４の内面をガイドして、ベルト３４の回転軌跡を安定化させる。そして、ガイド部材３８ｃがベルト３４の回転軌跡を規制した位置において、コイルユニット３３をベルト３４に対向して配置する。即ち、コイルユニット３３は、ベルト３４の軌跡が安定となる位置Ｘでガイド部材３８ｃに対向する位置に配置する。コイルユニット３３で発生させた磁束が、位置Ｘで最も多くなるようにし、ベルト３４を誘導加熱する。この構成を用いることで、ベルト３４のばたつきを抑制し、ベルト３４の軌跡とコイルユニット３３との距離を安定化させ、発熱ムラを低減することができる。
【００６７】
［実施例３］
図１１は本実施例の要部図である。本実施例においては、ガイド部材３８ｃはベルト３４の長手方向でベルトの軌跡をガイドする。ガイド部材３８ｃは、ベルト内面との摺動抵抗を低減するために、長手方向でリブ構造を有する。３８ｇはリブである。また、ベルト３４からガイド３８ｃへの熱伝導によるベルトの温度ムラを低減するために、リブ３８ｇベルトの回転方向に対して傾斜させて配置する。その他の定着装置構成は実施例１の定着装置と同様である。
【００６８】
本実施例においてはガイド部材３８ｃがベルト長手方向に配置されており、このガイド部材３８ｃがベルト３４を内側から支持し、ベルト３４の回転軌跡をガイドする機能を有する。即ち、ガイド部材３８ｃのリブ３８ｇを有する円弧状外面Ｘがベルト３４の内面をガイドして、ベルト３４の回転軌跡を安定化させる。そして、ガイド部材３８ｃがベルト３４の回転軌跡を規制した位置において、コイルユニット３３をベルト３４に対向して配置する。即ち、コイルユニット３３は、ベルト３４の軌跡が安定となる位置Ｘでガイド部材３８ｃに対向する位置に配置する。コイルユニット３３で発生させた磁束が、位置Ｘで最も多くなるようにし、ベルト３４を誘導加熱する。この構成を用いることで、ベルト３４のばたつきを抑制し、ベルト３４の軌跡とコイルユニット３３との距離を安定化させ、発熱ムラを低減することができる。
【００６９】
［実施例４］
図１２は本実施例の要部図である。本実施例は、ガイド部材３８ｃによるベルト３４のガイド位置Ｘが、シートＰの搬送方向ａに対しニップ部Ｎの幅中心（短手方向中央部）を通る垂線Ａよりも上流側に位置している。そして、ガイド部材３８ｃがベルト３４の回転軌跡を規制した位置においてコイルユニット３３がベルト３４に対向して配置されている。即ち、ベルト３４の軌跡をガイドするガイド部材３８ｃをシートＰの搬送方向の上流側に傾けて配置する。その他の定着装置構成は実施例１の定着装置と同様である。
【００７０】
本実施例においても、実施例１と同様に、左右のガイド部材３８ｃがベルト３４を内側から支持し、ベルト３４の回転軌跡をガイドする機能を有する。即ち、ガイド部材３８ｃの円弧状外面Ｘがベルト３４の内面をガイドして、ベルト３４の回転軌跡を安定化させる。そして、ガイド部材３８ｃがベルト３４の回転軌跡を規制した位置において、コイルユニット３３をベルト３４に対向して配置する。即ち、コイルユニット３３は、ベルト３４の軌跡が安定となる位置Ｘでガイド部材３８ｃに対向する位置に配置する。コイルユニット３３で発生させた磁束が、位置Ｘで最も多くなるようにし、ベルト３４を誘導加熱する。この構成を用いることで、ベルト３４のばたつきを抑制し、ベルト３４の軌跡とコイルユニット３３との距離を安定化させ、発熱ムラを低減することができる。また、コイルユニット３３を鉛直方向からシート搬送方向の上流側に配置することで、加熱源をニップ部Ｎに近づけ、ＷＵＴをより改善することができる。
【００７１】
以上の各実施例１乃至４においては、加熱部材（発熱部材）３４としてベルト部材を用いる構成であったが、加熱部材３４としてより薄膜のフィルム部材を用いる構成であってもベルト部材を用いる構成と同様の効果を得ることができる。
【００７２】
画像形成装置・定着装置は記録材の通紙を片側通紙基準で行う構成であってもよい。
【００７３】
本発明の画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画像加熱装置、仮定着する画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画像加熱装置としても使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】実施例の画像形成装置の概略構成を示す縦断面模式図
【図２】定着装置の正面模式図
【図３】定着装置の縦断正面模式図
【図４】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
【図５】定着ベルトの層構成模型図
【図６】キャップ部材と、定着パッドを支持した加圧ステイとの分解斜視図
【図７】ガイド部材がない場合とある場合における定着ベルトの軌道の説明図
【図８】ガイド部材が定着ベルトをガイドする位置に関する説明図
【図９】実施例２の定着装置の要部図
【図１０】実施例２の定着装置の要部図
【図１１】実施例３の定着装置の要部図
【図１２】実施例３の定着装置の要部図
【符号の説明】
【００７５】
２２・・定着装置（画像加熱装置）、３１・・定着ベルトユニット、３２・・加圧ローラ（加圧回転体）、３３・・励磁コイルユニット（磁界発生手段）、３４・・定着ベルト、３５・・定着パッド（バックアップ部材）、３６・・加圧ステイ、３７・・ベルト内磁性コア、３８Ｌ・３８Ｒ・・左右のキャップ部材、３８ａ・・受圧部、３８ｂ・・フランジ部、３８ｃ・・ガイド部材、Ｎ・・ニップ部、Ｍ・・定着モータ（駆動手段）、Ｐ・・記録材、ｔ・・未定着トナー像、Ｗｍａｘ・・記録材の最大通紙幅領域、Ｘ・・ガイド位置、Ａ・・ニップ部の幅中心を通る垂線、ａ・・記録材搬送方向
【図１０】
2010145592.tif 000003
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010145592.tif 000008
【図６】
2010145592.tif 000009
【図７】
2010145592.tif 000010
【図８】
2010145592.tif 000011
【図９】
2010145592.tif 000012
【図１１】
2010145592.tif 000013
【図１２】
2010145592.tif 000014