(57)【要約】      （修正有）【課題】ベルト定着装置を供えた画像形成装置において、低コストかつ省スペース構成で、高速化や高寿命化を実現できるベルト寄り制御機構を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】ベルト寄り検知手段の検知結果に基づき、定着装置の非通紙領域の両端の温度差を発熱により生じさせることにより達成する。温度差発生手段は通紙部とは独立した回路の発熱体を有することを特徴とする。前記温度差発生手段は、励磁コイルと磁性体コアを有する磁束発生手段の発生磁束の作用によって発熱する電磁誘導発熱部と、前記磁性体コアを移動させる移動手段を有することを特徴とする。【選択図】図１
2010066689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端ベルトと前記無端ベルトを回転駆動する駆動ローラとで構成された定着手段と、前記無端ベルトの寄りを検知するベルト寄り検知手段とを有する定着装置において、
定着装置の非通紙領域の両端の温度差を発熱により生じさせる温度差発生手段と、前記ベルト寄り検知手段の結果に基づき、前記温度差発生手段の動作を制御する制御手段を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記温度差発生手段は通紙部とは独立した回路の発熱体を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記温度差発生手段は、励磁コイルと磁性体コアを有する磁束発生手段の発生磁束の作用によって発熱する電磁誘導発熱部と、前記磁性体コアを移動させる移動手段を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート等の記録材上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタ、あるいは、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関し、特に、これらの装置に備えられる定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
（ベルト定着）
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、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従来採用されている。
【０００３】
ところで、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。
【０００４】
そこで、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（特開２００４−３４１３４６号公報）。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構成とされている。それ故、従来に比して充分なニップ幅を得ている。
【０００５】
特に、ベルトを用いた定着を行う装置において、ベルトを懸架するローラを最小の２本とし、小型化／低コスト化を実現している。
【０００６】
さらに上述通り、懸架するローラを最小の２本とすることで、定着装置全体を低熱容量化し、定着装置が定着可能温度達するまでの時間を短縮することを実現している。
【０００７】
（寄り制御）
ベルト定着方式の問題点としてのベルトの寄り現象を解決するために、ベルトを懸架する複数のロールのうち一つのロールの片側端部を変位させることで各ロール間のアライメントを変化させてベルトの位置を制御するものが実用されている。
【０００８】
（非通紙部冷却寄り制御）
また、特開平０６−０１９３４６号公報では、エンドレスフィルムが温度の高い方に移動するという性質に着目し、フィルムを冷却する冷却手段を利用して寄りを制御している。
【０００９】
（フランジ付き当て）
また、ベルト定着方式の問題点としてのベルトの寄り現象を解決するためにベルトの長手方向両端部にベルト寄り規制手段としてのフランジ部材を設けたものも実用されている。
【特許文献１】特開２００４−３４１３４６号公報
【特許文献２】特開平０６−０１９３４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
（寄り制御）
しかしながら、従来の寄り制御技術を用いた場合、ロールによってベルト内面へ力学的にストレスを加えることから、ベルトの破損の原因になるほか、ベルト内面の摺擦によって、ベルト寿命を低下させる要因になっていた。
【００１１】
また、ロールのアライメントを変化させるための機構を温度の高い定着装置に設けることから、耐熱部品を多数使用しなければならず、コストアップを招くほか、構造を複雑化して装置の小型化を阻害していた。
【００１２】
（非通紙部冷却寄り制御）
また、従来の冷却手段を用いた寄り制御技術を用いた場合、一度発熱した領域を再度冷却することから、消費電力を増大させる原因になっていた。
【００１３】
また、冷却風の作用により、定着手段で発生した熱を画像形成装置内の作像部まで運ぶため、機内温度を上昇させる原因にもなっていた。
【００１４】
（フランジ付き当て）
また、従来のフランジ付き当て技術を用いた場合、近年の高速化を背景に、定着手段の加圧力が大きくなると、それに伴ってベルト寄り方向の力も増大するため、ベルトの端部が耐えきれずベルト端部破損に至る場合があった。
【００１５】
本発明は、前述の事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ベルト定着装置を供えた画像形成装置において、低コストかつ省スペース構成で、高速化や高寿命化を実現できるベルト寄り制御機構を備えた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するため、本発明における定着装置は、
無端ベルトと前記無端ベルトを回転駆動する駆動ローラとで構成された定着手段と、前記無端ベルトの寄りを検知するベルト寄り検知手段とを有する定着装置において、
定着装置の非通紙領域の両端の温度差を発熱により生じさせる温度差発生手段と、前記ベルト寄り検知手段の結果に基づき、前記温度差発生手段の動作を制御する制御手段を有することを特徴とする。
【００１７】
又、前記温度差発生手段は通紙部とは独立した回路の発熱体を有することを特徴とする。
【００１８】
更に、前記温度差発生手段は、励磁コイルと磁性体コアを有する磁束発生手段の発生磁束の作用によって発熱する電磁誘導発熱部と、前記磁性体コアを移動させる移動手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ベルト定着装置を供えた画像形成装置において、ベルト寄り検知手段の検知結果に基づき、定着装置の非通紙領域の両端の温度差を発熱により生じさせることができるため、低コストかつ省スペース構成で、高速化や高寿命化を満足するベルト寄り制御を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例（実施例）を説明する。
【実施例１】
【００２１】
（定着装置）
図１は本例の定着装置の断面図である。本例の定着装置は、定着ベルト加熱方式、加圧用回転体駆動方式（テンションレスタイプ）の加熱装置である。
【００２２】
２０は無端ベルトである定着ベルトであり、ベルト状部材に弾性層を設けてなる円筒状（エンドレスベルト状、スリーブ状）の部材である。
【００２３】
２２は無端ベルトを回転駆動する駆動ローラである。
【００２４】
１７は加熱体保持部材としての、横断面略半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有するヒータホルダ、１６は加熱体（熱源）としての定着ヒータであり、ヒータホルダ１７の下面に該ホルダの長手に沿って配設してある。定着ベルト２０はこのヒータホルダ１７にルーズに外嵌させてある。
【００２５】
駆動ローラ２２は、ステンレス製の芯金に、射出成形により、厚み約３ｍｍのシリコーンゴム層を形成し、その上に厚み約４０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆してなる。この駆動ローラ２２の上側に、前記の定着ヒータ１６・ヒータホルダ１７・定着ベルト２０等から成る定着ベルトユニットをヒータ１６側を下向きにして駆動ローラ２２に並行に配置し、ヒータホルダ１７の両端部を不図示の加圧機構により片側９８Ｎ（１０ｋｇｆ）、総圧１９６Ｎ（２０ｋｇｆ）の力で駆動ローラ２２の軸線方向に附勢することで、定着ヒータ１６の下向き面を定着ベルト２０を介して駆動ローラ２２の弾性層に該弾性層の弾性に抗して所定の押圧力をもって圧接させ、加熱定着に必要な所定幅の定着ニップを形成させてある。加圧機構は、圧解除機構を有し、ジャム処理時等に、加圧を解除し、記録材Ｐの除去が容易な構成となっている。
【００２６】
駆動ローラ２２は駆動手段（図不示）により矢印の方向に所定の周速度で回転駆動される。この駆動ローラ２２の回転駆動による該駆動ローラ２２の外面と定着ベルト２０との、定着ニップ部における圧接摩擦力により円筒状の定着ベルト２０に回転力が作用して該定着ベルト２０がその内面側が定着ヒータ１６の下向き面に密着して摺動しながらヒータホルダ１７の外回りを従動回転状態になる。定着ベルト２０内面にはグリスが塗布され、ヒータホルダ１７と定着ベルト２０内面との摺動性を確保している。
【００２７】
駆動ローラ２２が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着ベルト２０が従動回転状態になり、また定着ヒータ１６に通電がなされ、該定着ヒータ１６が昇温して所定の温度に立ち上げ温調された状態において、定着ニップ部の定着ベルト２０と駆動ローラ２２との間に未定着トナー像を担持した記録材Ｐが入口ガイド２３に沿って案内されて導入され、定着ニップ部において記録材Ｐのトナー像担持面側が定着ベルト２０の外面に密着して定着ベルト２０と一緒に定着ニップ部を挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において、定着ヒータ１６の熱が定着ベルト２０を介して記録材Ｐに付与され、記録材Ｐ上の未定着トナー像ｔが記録材Ｐ上に加熱・加圧されて溶融定着される。
【００２８】
（ベルト寄り検知手段）
図２は本例の定着装置の斜視図である。
【００２９】
５０はベルト寄り検知手段であり、定着ベルト２０の記録材搬送方向に直交する方向の端部位置を検知する。
【００３０】
定着ベルト２０が矢印Ｙ方向へ移動すると、リンク５１がリンク回転軸５１ａを中心に回転し、ベルト寄り検知手段５０が検知する構成となっている。
【００３１】
（温度差発生手段）
図３は本例の温度差発生手段の斜視図である。
【００３２】
定着ヒータ１６には、通紙域を発熱するメイン発熱体８０が存在する。また、温度差発生手段６０は、メイン発熱体とは独立した非通紙領域を発熱する第１のサブ発熱体８１（Ｆ方向側）、第２のサブ発熱体８２（Ｅ方向側）で構成される。このとき、第１のサブ発熱体８１および第２のサブ発熱体８２はそれぞれ独立に給電される構成になっている。したがって、第１のサブ発熱体８１と第２のサブ発熱体８２の発熱差によって、左右の温度差が発生する。
【００３３】
（ベルト寄りメカニズム）
図４を用いて本例のベルト寄りのメカニズムを説明する。第１のサブ発熱体８１が発熱し、第２の発熱体８２が発熱しないと、定着ベルト２０を駆動している駆動ローラ２２の第１のサブ発熱体側（Ｆ方向側）の温度が高くなる。これに伴って、非通紙部２２ｅに対して２２ｆのローラの外径が大きくなり、周速が速くなる。
【００３４】
こうなると、駆動ローラ２２の外周の周速が速い方向、すなわちＦ方向へ定着ベルト２０が寄ることになる。
【００３５】
（制御手段と方法）
図５は本実施例を示したブロック図である。
【００３６】
制御手段７０は、ベルト寄り検知手段５０の検知信号によって、温度差発生手段６０の動作を制御している。
【００３７】
図６は本実施例を示した説明図である。
【００３８】
記録材Ｐが位置Ａに位置し、定着ベルト２０の端部がＦ方向へ寄ってきて（ａ）、ベルト寄り検知手段５０がＯＮ検知すると、制御手段７０は第２のサブ発熱体８２に通電する。（ｂ）すると、駆動ローラ２２のＥ方向側の外径が熱膨張により、Ｆ方向側の外径よりも大きくなる。こうなると、駆動ローラ２２の外周の周速が速い方向、すなわちＥ方向へ定着ベルト２０が寄ることになる。（ｃ）そして、ベルト寄り検知手段５０がＯＦＦになると、第２のサブ発熱体８２への通電を止め、第１のサブ発熱体に通電する。（ｄ）すると、駆動ローラ２２のＦ方向側の外径が熱膨張により、Ｅ方向側の外径よりも大きくなる。こうなると、駆動ローラ２２の外周の周速が速い方向、すなわちＦ方向へ定着ベルト２０が寄ることになる。（ａ）
このように、上述の動作を繰り返すことで、定着ベルト２０の寄り制御が行われる。
【００３９】
なお、定着ベルト２０の寄りオーバラン量は、フランジ端面や側板などの定着ベルト２０の寄り方向に対する障害壁に当接しないように、記録材Ｐの位置、ベルト寄り検知手段５０の位置、フランジ端面や側板などの位置、定着ベルト２０の長さが設計されている。
【実施例２】
【００４０】
（ＩＨ定着の説明）
（概略）
プリンタ，複写機，ファクシミリ等の画像形成装置で使用される加熱方式の定着装置として、特公平５−９０２７号公報のような電磁誘導加熱方式の定着装置がある。
【００４１】
この電磁誘導加熱方式の定着装置は、加熱体として電磁誘導発熱体を用いている。この電磁誘導発熱体に磁場発生手段により磁場を作用させると、電磁誘導発熱体に渦電流が発生し、さらに渦電流に起因してジュール熱が発生する。
【００４２】
電磁誘導加熱方式の定着装置は、このジュール熱によって被加熱材としての記録材に熱を付与し、記録材表面に担持されている未定着のトナー像を記録材表面に加熱定着するものである。
【００４３】
図７は、本発明における定着装置の断面図を示す。
【００４４】
磁束発生手段は、励磁コイル９１（以下、コイルと称す）と、磁性体コア９２（以下、コアと称す）と、コイル９１とコア９２を保持するホルダー９３から構成され、定着ベルト２０の表層近傍に設けられている。
【００４５】
（励磁コイル）
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２０の外周面に沿うようにホルダー９３の内部に配置されている。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。又、コア９２を周回するように８〜１２回巻回して、コイル９１を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。
【００４６】
（磁性体コア）
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ている。
【００４７】
コア９２はコイル９１より発生した交流磁束を効率よく定着ベルト２０を構成している誘導発熱体に導く役目をする。すなわ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。
【００４８】
コア９２の材質として、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。
【００４９】
（定着ベルト）
誘導発熱体としての定着ベルト２０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２０を発熱させることができる。
【００５０】
（発熱メカニズム）
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、交番磁束はコア９２に導かれて誘導発熱体である定着ベルト２０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２０が電磁誘導発熱状態になる。
【００５１】
（温度差発生手段）
図８は本例の温度差発生手段の斜視図である。
【００５２】
コア９２は、通紙域に配置されている通紙域コア９２ａが存在する。また、非通紙領域に配置されている第１の非通紙域コア９２ｂ（Ｆ方向側）、第２の非通紙域コア９２ｃ（Ｅ方向側）で構成される。
【００５３】
また、第１の非通紙域コア９２ｂ（Ｆ方向側）、第２の非通紙域コア９２ｃはそれぞれ独立に移動できる構成になっている。この移動は移動手段によってなされる。
【００５４】
第１の非通紙域コア９２ｂあるいは第２の非通紙域コア９２ｃが移動し、コイル９１との距離が離れると、コイル９１の周りにできる、コア及び誘導発熱体からなる磁気回路の効率が落ちて、発熱量が低下する。
【００５５】
つまり、温度差発生手段６０は、非通紙領域に配置されている第１の非通紙域コア９２ｂ（Ｆ方向側）、第２の非通紙域コア９２ｃ、移動手段で構成される。
【００５６】
図８では、第１の非通紙域コア９２ｂが移動しているため、駆動ローラ２２の第１の非通紙域コア９２ｂ側の温度が第２の非通紙域コア９２ｃ側の温度よりも低下するため、ベルトは矢印方向に寄ることになる。
【００５７】
（制御方法）
実施の形態１同様に制御手段７０は、ベルト寄り検知手段５０の検知信号によって、温度差発生手段６０の動作を制御している。
【００５８】
図９は本実施例を示した説明図である。
【００５９】
記録材Ｐが位置Ａに位置し、定着ベルト２０の端部がＦ方向へ寄ってきて（ａ）、ベルト寄り検知手段５０がＯＮ検知すると、制御手段７０は第１の非通紙域コア９２ｂをコイル９１から離れるように移動する。（ｂ）すると、駆動ローラ２２のＥ方向側の外径が熱膨張により、Ｆ方向側の外径よりも大きくなる。こうなると、駆動ローラ２２の外周の周速が速い方向、すなわちＥ方向へ定着ベルト２０が寄ることになる。（ｃ）
そして、ベルト寄り検知手段５０がＯＦＦになると、第１の非通紙域コア９２ｂを再度元の位置に戻し、第２の非通紙域コア９２ｃをコイル９１から離れるように移動する。（ｄ）すると、駆動ローラ２２のＦ方向側の外径が熱膨張により、Ｅ方向側の外径よりも大きくなる。こうなると、駆動ローラ２２の外周の周速が速い方向、すなわちＦ方向へ定着ベルト２０が寄ることになる。（ａ）
このように、上述の動作を繰り返すことで、定着ベルト２０の寄り制御が行われる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】実施例における定着装置の断面図
【図２】実施例における定着装置の斜視図
【図３】実施例における温度差発生手段の斜視図である。
【図４】実施例におけるベルト寄りのメカニズムの説明図である。
【図５】実施例におけるブロック図である。
【図６】実施例における説明図
【図７】実施例における定着装置の断面図
【図８】実施例における温度差発生手段の斜視図である。
【図９】実施例における説明図
【符号の説明】
【００６１】
１６  定着ヒータ
１７  ヒータホルダ
２０  定着ベルト
２２  駆動ローラ
２３  入口ガイド
５０  ベルト寄り検知手段
６０  温度差発生手段
７０  制御手段
８１  第１のサブ発熱体
８２  第１のサブ発熱体
９１  コイル
９２  コア
９２ｂ  第１の非通紙域コア
９２ｃ  第２の非通紙域コア
Ｐ  記録材
【図１】
2010066689.tif 000003
【図２】
2010066689.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2010066689.tif 000007
【図６】
2010066689.tif 000008
【図７】
2010066689.tif 000009
【図８】
2010066689.tif 000010
【図９】
2010066689.tif 000011