(57)【要約】【課題】加熱部材としての定着ベルト１の幅方向の発熱領域を変更できる構造で、装置の電源投入時や画像形成ジョブの開始時であっても、記録材にしわが発生することを低減できる構造を実現する。【解決手段】装置の電源投入時又は画像形成ジョブの開始時で、定着ベルト１と回転部材としての加圧ローラ２とのニップ部Ｎに記録材が進入する前に、定着ベルト１の発熱領域が最大となるようにする。これと共に、冷却手段としての冷却ファン６００により、加圧ローラ２の幅方向中間部を冷却する。これにより、加圧ローラ２の幅方向中間部と幅方向端部との温度差を小さくできる。この結果、幅方向中間部と幅方向端部とでの記録材の搬送速度の差を小さくでき、記録材にしわが発生することを低減できる。【選択図】図２
2014052452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁束が通過することにより発熱して、搬送される記録材を加熱する加熱部材と、
前記加熱部材との間でニップ部を形成し、前記ニップ部で記録材を挟持して回転する回転部材と、
磁束を発生する磁束発生手段と、
前記加熱部材に対向する位置に、記録材の搬送方向に直交する幅方向に並べて配置され、前記磁束発生手段により発生した磁束を前記加熱部材に導く複数の磁性体コアと、
前記複数の磁性体コアから前記加熱部材に導かれる磁束を変化させて、前記加熱部材の前記幅方向に関する発熱領域を変更する変更手段と、
前記回転部材の前記幅方向中間部を冷却するための冷却手段と、
装置の電源投入時又は画像形成ジョブの開始時で、前記ニップ部に記録材が進入する前に、前記加熱部材の発熱領域が最大となるように前記変更手段を制御すると共に、前記冷却手段により前記回転部材の前記幅方向中間部を冷却する制御手段と、を備えた、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記加熱部材の前記幅方向中央部の温度を検知する第１温度検知手段と、
前記加熱部材の前記幅方向端部の温度を検知する第２温度検知手段と、を有し、
前記制御手段は、前記第２温度検知手段により検知した温度が、前記第１温度検知手段により検知した温度よりも所定温度以上低い場合に、前記冷却手段により前記回転部材の前記幅方向中間部を冷却する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段は、記録材の坪量が第１の所定値未満の場合に、前記冷却手段により前記回転部材の前記幅方向中間部を冷却する、
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、記録材の前記幅方向の長さが第２の所定値以上の場合に、前記冷却手段により前記回転部材の前記幅方向中間部を冷却する、
ことを特徴とする、請求項１ないし３のうちの何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記加熱部材と前記回転部材とが近づく方向に圧力を付与する圧力付与手段を有し、
前記加熱部材と前記回転部材との間の前記ニップ部の前記幅方向中央部の最大圧力と、前記ニップ部の前記幅方向端部の最小圧力との差が４９ｋＰａ以上となるように構成される、
ことを特徴とする、請求項１ないし４のうちの何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
磁束が通過することにより発熱して、搬送される記録材を加熱する加熱部材と、
前記加熱部材との間でニップ部を形成し、前記ニップ部で記録材を挟持して回転する回転部材と、
磁束を発生する磁束発生手段と、
前記加熱部材に対向する位置に、記録材の搬送方向に直交する幅方向に並べて配置され、前記磁束発生手段により発生した磁束を前記加熱部材に導く複数の磁性体コアと、
前記複数の磁性体コアから前記加熱部材に導かれる磁束を変化させて、前記加熱部材の前記幅方向に関する発熱状態を変更する変更手段と、
装置の電源投入時又は画像形成ジョブの開始時で、前記ニップ部に記録材が進入する前に、前記加熱部材の前記幅方向中間部の発熱量が前記幅方向端部の発熱量よりも低くなるように前記変更手段を制御する制御手段と、を備えた、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記加熱部材の前記幅方向中央部の温度を検知する第１温度検知手段と、
前記加熱部材の前記幅方向端部の温度を検知する第２温度検知手段と、を有し、
前記制御手段は、前記第１温度検知手段により検知した温度が目標温度に達し、且つ、前記第２温度検知手段により検知した温度と前記第１温度検知手段により検知した温度との差が所定温度以上となった場合に、前記ニップ部に記録材を搬送する、
ことを特徴とする、請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記変更手段は、前記加熱部材の前記幅方向中間部に対向する磁性体コアを、前記加熱部材の前記幅方向端部に対向する磁性体コアよりも前記加熱部材から遠ざけることにより、前記加熱部材の前記幅方向中間部の発熱量が前記幅方向端部の発熱量よりも低くなるようにする、
ことを特徴とする、請求項６又は７に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機などの画像形成装置に関し、電磁誘導加熱により記録材に形成された画像を加熱する像加熱装置を備えた構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置は、画像形成部により記録材に形成し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事により画像の光沢度を向上させる光沢付与装置としての像加熱装置を備えている。このような像加熱装置では、小サイズの記録材を連続して通紙すると、記録材が通過しない非通紙部で昇温（非通紙部昇温）が生じる場合がある。
【０００３】
このような非通紙部昇温を抑制するために、記録材を加熱する加熱部材の幅方向の発熱分布を可変とした構造が提案されている（特許文献１参照）。また、加熱部材との間でニップ部を形成する加圧ローラの非通紙部を冷却ファンにより冷却することで、非通紙部昇温を抑制する構造も提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１９４９４０号公報
【特許文献２】特開平６-２４２７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載されているような発熱分布を可変とした構造の場合、装置の電源投入時や画像形成ジョブの開始時には、通常、発熱分布を最大とする制御が行われる。即ち、どのサイズの記録材が通紙されても良いように、加熱部材の幅方向全体を加熱して、例えば、大サイズの記録材が通紙されても幅方向端部の画像の定着性を確保できるようにしている。
【０００６】
一方、加熱部材の幅方向端部は、幅方向中間部よりも昇温しにくいため、このように加熱部材の幅方向全体を加熱しても、加熱部材の幅方向端部の温度は、幅方向中間部の温度よりも低くなる。したがって、加熱部材との間でニップ部を形成し、ニップ部で記録材を挟持して回転する回転部材としての加圧ローラの温度分布も、幅方向端部で低くなる。この結果、加圧ローラの幅方向中間部は昇温により膨張して径が大きくなるのに対し、加圧ローラの幅方向端部はそれ程膨張しないため、幅方向中間部よりも径が小さくなる。この状態で、記録材をニップ部で挟持して搬送すると、記録材を搬送する速度が幅方向中間部よりも幅方向端部で遅くなり、記録材端部が記録材中央に引っ張られて、記録材にしわが発生する可能性がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑み、加熱部材の幅方向の発熱領域や発熱状態を変更できる構造で、装置の電源投入時や画像形成ジョブの開始時であっても、記録材にしわが発生することを低減できる構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、磁束が通過することにより発熱して、搬送される記録材を加熱する加熱部材と、前記加熱部材との間でニップ部を形成し、前記ニップ部で記録材を挟持して回転する回転部材と、磁束を発生する磁束発生手段と、前記加熱部材に対向する位置に、記録材の搬送方向に直交する幅方向に並べて配置され、前記磁束発生手段により発生した磁束を前記加熱部材に導く複数の磁性体コアと、前記複数の磁性体コアから前記加熱部材に導かれる磁束を変化させて、前記加熱部材の前記幅方向に関する発熱領域を変更する変更手段と、前記回転部材の前記幅方向中間部を冷却するための冷却手段と、装置の電源投入時又は画像形成ジョブの開始時で、前記ニップ部に記録材が進入する前に、前記加熱部材の発熱領域が最大となるように前記変更手段を制御すると共に、前記冷却手段により前記回転部材の前記幅方向中間部を冷却する制御手段と、を備えた、ことを特徴とする画像形成装置にある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、装置の電源投入時又は画像形成ジョブの開始時に、加熱部材の発熱領域を最大とすると共に、冷却手段により回転部材の幅方向中間部を冷却しているため、回転部材の幅方向中間部と幅方向端部との温度差を小さくできる。この結果、幅方向中間部と幅方向端部とでの記録材の搬送速度の差を小さくでき、記録材にしわが発生することを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】第１の実施形態に係る定着装置の通紙部の概略構成断面図。
【図３】定着ベルトの層構成を示す模式図。
【図４】加圧ローラの側面図。
【図５】定着装置を側方から見た模式図。
【図６】ニップ部の圧力分布を示す図。
【図７】磁性体コア、コイル、定着ベルト及び加圧ローラの分解斜視図。
【図８】磁性体コアの移動機構を説明するために示す定着装置の断面図。
【図９】同じく定着装置の斜視図。
【図１０】定着装置の非通紙部の概略構成断面図。
【図１１】第１の実施形態の制御部の制御ブロック図。
【図１２】第１の実施形態の制御部が行う制御のタイミングチャート。
【図１３】第１の実施形態の制御部が行う制御のフローチャート。
【図１４】発熱領域が最大で、且つ、定着ベルトの温調温度が同じ場合における、中央の冷却ファンを駆動した時と駆動しない時とでの加圧ローラの温度分布を、定着装置との関係で示す図。
【図１５】発熱領域が最大の場合における、中央の冷却ファンを駆動せずに定着ベルトの温調温度をそのままとした時と、中央の冷却ファンを駆動して定着ベルトの温調温度を変更した時とでの加圧ローラの温度分布を、定着装置との関係で示す図。
【図１６】本発明の第２の実施形態の制御部が行う制御のフローチャート。
【図１７】本発明の第３の実施形態に係る定着装置の発熱領域と、加圧ローラの温度分布との関係を示す図。
【図１８】第３の実施形態の制御部が行う制御のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、本発明を複数の感光ドラムを有する電子写真方式のフルカラーの画像形成装置に適用する例を説明するが、本発明は、これに限らず、各種方式の画像形成装置、単色の画像形成装置などにも適用できる。
【００１２】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図１ないし図１５を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図１を用いて説明する。
【００１３】
［画像形成装置］
図１は本実施形態に係るフルカラーの画像形成装置を示す図である。画像形成装置１０００は、画像読取装置３００と画像形成装置本体４００とを備える。画像読取装置３００は、原稿台ガラス３０２上に置かれた原稿を読み取るもので、光源３０３から照射された光が原稿で反射し、レンズなどの光学系部材３０４を介してＣＣＤセンサ３０５に結像される。このような光学系ユニットは矢印の方向に走査することにより、原稿をライン毎の電気信号データ列に変換する。
【００１４】
ＣＣＤセンサ３０５により得られた画像信号は、画像形成装置本体４００に送られ、制御部３０９で次述する各画像形成部に合わせた画像処理がなされる。また、制御部３０９は画像信号としてプリントサーバ等からの外部入力も受けられる。
【００１５】
画像形成装置本体４００は、複数の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを備え、各画像形成部では、上述の画像信号に基づいて画像形成が行われる。即ち、画像信号は制御部３０９によりＰＷＭ（パルス幅変調制御）されたレーザービームに変換される。図１において、３１０は露光装置としてのポリゴンスキャナで、画像信号に応じたレーザービームを走査する。そして、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの像担持体としての感光ドラム２００ａ〜２００ｄにレーザービームが照射される。
【００１６】
なお、Ｐａはイエロー色（Ｙ）画像形成部、Ｐｂはマゼンタ色（Ｍ）画像形成部、Ｐｃはシアン色（Ｃ）画像形成部、Ｐｄはブラック色（Ｂｋ）画像形成部で、それぞれ対応する色の画像を形成する。画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは略同一なので、以下にＹ画像形成部Ｐａの詳細を説明して、他の画像形成部の説明は省略する。Ｙ画像形成部Ｐａにおいて、２００ａは感光ドラムで、次述するように、画像信号に基づいて表面にトナー画像が形成される。
【００１７】
２０１ａは１次帯電器で、感光ドラム２００ａの表面を所定の電位に帯電させて静電潜像形成の準備を施す。ポリゴンスキャナ３１０からのレーザービームによって、所定の電位に帯電された感光ドラム２００ａの表面に静電潜像が形成される。２０２ａは現像器で、感光ドラム２００ａ上の静電潜像を現像してトナー画像を形成する。２０３ａは転写ローラで、中間転写ベルト２０４の背面から放電を行いトナーと逆極性の一次転写バイアスを印加し、感光ドラム２００ａ上のトナー画像を中間転写ベルト２０４上へ転写する。転写後の感光ドラム２００ａは、クリーナー２０７ａでその表面を清掃される。
【００１８】
また、中間転写ベルト２０４上のトナー画像は次の画像形成部に搬送され、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの順に、順次それぞれの画像形成部にて形成された各色のトナー像が転写され、４色の画像がその表面に形成される。Ｂｋ画像形成部を通過したトナー画像は、２次転写ローラ対２０５、２０６で構成される２次転写部において、中間転写ベルト２０４上のトナー画像と逆極性の２次転写電界が印加されることにより、記録材Ｐに２次転写される。その後、記録材上のトナー画像は、像加熱装置としての定着装置５００で、記録材に定着される。
【００１９】
［定着装置］
次に、本実施形態の定着装置５００について、図２ないし図１０を用いて説明する。なお、以下の説明において、定着装置また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の搬送方向に直交する幅方向である。また短手方向とは記録材の搬送方向に平行な方向である。定着装置に関し、正面とは装置を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または右である。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。
【００２０】
まず、定着装置５００の概略構成について、図２を用いて説明する。定着装置５００は、加熱部材としての定着ベルト１と、回転部材としての加圧ローラ２と、誘導加熱装置１００とを備える。定着ベルト１は、無端状に形成され、磁束が通過することにより発熱する金属層を有し、搬送される記録材を加熱する。加圧ローラ２は、定着ベルト１の外周面と接するように配設され、定着ベルト１との間でニップ部Ｎを形成し、ニップ部Ｎで記録材を挟持して回転する加圧回転体である。３は、後述する圧力付与手段としての圧力付与機構３０により、定着ベルト１と加圧ローラ２との間に押圧力を作用させてニップ部Ｎを形成する圧力付与部材であり、金属製のステー４に保持されている。また、ステー４の誘導加熱装置１００側には、定着ベルト１を効率的に加熱するために誘導磁場をベルトに集中させるための磁性体コア５（内コア）が設けられている。
【００２１】
誘導加熱装置１００は、定着ベルト１を誘導加熱する加熱源（誘導加熱手段）であり、励磁コイル６と、複数の磁性体コア７ａ（外コア）と、励磁コイルに電流を印加する電源装置１０１と、電源装置１０１を制御する制御回路部１０２とを有する。励磁コイルと６、電源装置１０１及び制御回路部１０２により磁束発生手段を構成する。
【００２２】
励磁コイル６は、電線として例えばリッツ線を用い、これを横長・船底状にして定着ベルト１の周面と側面の一部に対向するように巻回してなる。複数の磁性体コア７ａは、励磁コイル６によって発生した磁束が定着ベルト１の金属層（導電層）以外に実質漏れないように励磁コイル６の外側を覆うように配置されている。また、複数の磁性体コア７ａは、定着ベルト１に対向する位置に、記録材の搬送方向に直交する幅方向に並べて配置され、励磁コイル６により発生した磁束を定着ベルト１に導く。これら励磁コイル６と複数の磁性体コア７とは、電気絶縁性の樹脂により形成されたモールド部材７ｃによって支持される。このように構成される誘導加熱装置１００は、定着ベルト１の外周面に対してギャップ（隙間）を存して対面させて配設してある。
【００２３】
定着ベルト１の回転状態において、誘導加熱装置１００の励磁コイル６には電源装置（励磁回路）１０１から２０〜５０ｋＨｚの高周波電流が印加されて、励磁コイル６によって発生した磁束により定着ベルト１の金属層（導電層）が誘導発熱する。
【００２４】
ＴＨ１は例えばサーミスタ等の温度センサ（温度検出素子、第１温度検知手段）であり、定着ベルト１の幅方向中央部の内周面の位置に当接させて配設してあり、定着ベルト１の幅方向中央部の温度を検知する。即ち、温度センサＴＨ１は、記録材が通過する通紙部となる定着ベルト１部分の温度を検知する。温度センサＴＨ１は、圧力付与部材３に弾性支持部材を介して取り付けられており、定着ベルト１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。温度センサＴＨ１により検知された検知温度情報は、制御回路部１０２にフィードバックされる。
【００２５】
制御回路部１０２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（定着温度）に維持されるように電源装置１０１から励磁コイル６に入力する電力を制御している。即ち、定着ベルト１の検知温度が目標温度に昇温した場合、励磁コイル６への通電が遮断される。本実施形態では、電源の立ち上げ中は定着ベルト１の目標温度で一定になるように、温度センサＴＨ１の検出温度に基づいて高周波電流の周波数を変化させて励磁コイル６に入力する電力を制御して温度調節（温調）を行っている。
【００２６】
一方、定着ベルト１の幅方向端部には、第２温度検知手段としての温度センサＴＨ２が、温度センサＴＨ１と同様の構成で設けられている。この温度センサＴＨ２は、定着ベルト１の幅方向中央から例えば１６０ｍｍの位置に配置されている。このような温度センサＴＨ２は、通紙する最大サイズの記録材の端部近傍にあることが望ましく、定着ベルト１の幅方向中央から１５０〜１６５ｍｍの範囲にあることが好ましい。
【００２７】
定着ベルト１は、少なくとも画像形成実行時には、制御回路部１０２で制御されるモータ（駆動手段）によって加圧ローラ２が回転駆動されることで、従動回転する。そして、２次転写部側から搬送されてくる、未定着トナー画像を担持した記録材の搬送速度とほぼ同一の周速度で回転駆動される。本実施形態の場合、定着ベルト１の表面回転速度を、例えば３００ｍｍ／ｓｅｃとし、フルカラーの画像を１分間にＡ４サイズで８０枚、Ａ４Ｒサイズで５８枚定着することが可能である。
【００２８】
また、定着ベルト１が所定の定着温度に立ち上がって温調された状態において、ニップ部Ｎに、未定着トナー画像を有する記録材がそのトナー画像担持面側を定着ベルト１側に向けてガイド部材で案内されて導入される。そして、記録材のトナー画像担持面側がニップ部Ｎにおいて定着ベルト１の外周面に密着し、定着ベルト１と一緒にニップ部Ｎを挟持搬送されていく。これにより、主に定着ベルト１の熱が付与され、またニップ部Ｎの加圧力を受けて未定着トナー画像が記録材の表面に熱圧定着される。ニップ部Ｎを通った記録材は、定着ベルト１の外周面から定着ベルト１の表面のニップ部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。
【００２９】
また、本実施形態の場合、加圧ローラ２に均熱部材としての均熱ローラ９を当接させている。均熱ローラ９は、定着ベルト１の過昇温を防止するための金属製のローラである。詳しくは後述する。また、６００は加圧ローラ２の幅方向中間部を冷却するための冷却手段としての冷却ファンである。冷却ファン６００は、加圧ローラ２及び均熱ローラ９の幅方向中間部に対向するように配置され、駆動されることにより、加圧ローラ２の中間部を冷却する。詳しくは後述する。このように構成される定着装置５００の各部の構成について、以下、詳しく説明する。
【００３０】
［定着ベルト］
定着ベルト１について、図３を用いて説明する。定着ベルト１は内径が３０ｍｍで電気鋳造法によって製造したニッケルの基層（金属層）１ａを有している。この基層１ａの厚みは４０μｍである。基層１ａの外周には弾性層１ｂとして耐熱性シリコーンゴム層が設けられている。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。本実施形態では、定着ベルト１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、シリコーンゴム層の厚みは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。更に弾性層１ｂの外周には、表面離型層１ｃ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。
【００３１】
基層１ａの内面側には、定着ベルト内面と温度センサＴＨ１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）１ｄを１０〜５０μｍ設けても良い。本実施形態では、この層１ｄとしてポリイミドを２０μｍ設けた。
【００３２】
なお、定着ベルト１の基層１ａとしては、ニッケルのほかに鉄合金や銅、銀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。基層１ａの厚みは、後で説明する励磁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。
【００３３】
［加圧ローラ］
加圧ローラ２について、図２及び図４を用いて説明する。加圧ローラ２は、駆動手段としてのモータＭ１により回転駆動される。また、加圧ローラ２は、定着ベルト１に対して着脱可能に配置され、モータＭ２の駆動により、定着ベルト１に当接又は離間する。このような加圧ローラ２（加圧回転体）は、外径が３０ｍｍで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に、弾性層としてシリコーンゴム層が設けてある。表面は、離型層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。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。加圧ローラ２は、図４に誇張して示すように、端部の外径が中央の外径より大きい、逆クラウン形状としている。クラウン量は加圧ローラの中央と端部（中央から１６３．５ｍｍの位置）で２００μｍとしている。なお、加圧ローラ２の外径形状は、このような逆クラウン形状以外に、例えば、中央と端部との径がほぼ同じとなるストレート形状としても良い。
【００３４】
［圧力付与機構］
圧力付与機構３０について、図５を用いて説明する。定着ベルト１の幅方向両端部には、定着ベルト１の長手方向移動および周方向の形状を規制する規制部材としての定着フランジ３１が設けられている。圧力付与機構３０は、定着フランジ３１内に挿通して配設した金属製のステー４の両端部と装置本体に固定のステー用バネ受け部材９ａとの間にステー加圧バネ９ｂを弾性的に縮めた状態で設けている。そして、このステー加圧バネ９ｂによりステー４に加圧ローラ２に近づく方向に圧力を付与している。ステー４には、圧力付与部材３が保持されており、ステー４に付与された圧力により、圧力付与部材３を介して定着ベルト１が加圧ローラ２に向けて付勢され、定着ベルト１と加圧ローラ２との間でニップ部Ｎが形成される。
【００３５】
圧力付与部材３は耐熱性樹脂であり、ステー４は圧接部に圧力を加えるために剛性が必要であるため、本実施形態では鉄製である。圧力付与部材３は、中央が端部よりも加圧ローラ２側に突出するようなクラウンが付けてあり、クラウン量は圧力付与部材３の中央と端部（中央から１６３．５ｍｍの位置）で１．４ｍｍとしている。
【００３６】
なお、回転する定着ベルト１は、基層が金属で構成されているので、回転状態にあっても幅方向への寄りを規制するための手段としては、定着ベルト１の端部を単純に受け止めるだけの定着フランジ３１を設ければ十分である。これにより、定着装置の構成を簡略化できるという利点がある。
【００３７】
このように構成される定着装置５００のニップ部Ｎの圧力分布は、図６に示すようになる。この圧力分布は、面圧力測定分布システムＩ−ＳＣＡＮ（ニッタ（株）製）により測定することができる。図６に示したように、記録材の搬送方向に長手の幅７ｍｍ分の圧を積算した時、長手の圧力分布は、ニップ部の幅方向中央部の圧が幅方向端部の圧より高くなる。本実施形態では、幅方向中央部の最大圧力と幅方向端部の最小圧力との差は、０．５ｋｇ／ｃｍ２以上（４９ｋＰａ以上）としている。
【００３８】
また、本実施形態における定着ベルト１と加圧ローラ２とのニップ部Ｎの回転方向の幅は、定着ニップ圧が５００Ｎにおいては、中央が８．５ｍｍ、端部（中央から１４５ｍｍの位置）が８．０ｍｍである。
【００３９】
［均熱ローラ］
本実施例の定着装置５００には、図２に示すように、加圧ローラ２に対して着脱可能な均熱ローラ９が備えられている。均熱ローラ９は、定着ベルト１の通紙部以外の異常昇温を加圧ローラ２で吸熱し、その吸熱した加圧ローラ２の熱を分散し、定着ベルト１の異常昇温を抑制するために備えられている。
【００４０】
このような均熱ローラ９は、熱伝導率が１００〜２５０℃で１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、且つ熱容量が１００〜２５０℃で３．０ｋＪ／ｍ３・Ｋ以下の材料からなることが好ましい。前記材料はアルミニウム及び銅などであることが好ましい。均熱ローラ９の軸径は８［ｍｍ］であり、均熱ローラの直径はφ２０［ｍｍ］、長手方向長さは３００［ｍｍ］、前記材料で内部が埋まっている中実構成である。
【００４１】
［誘導加熱装置］
定着ベルト１と誘導加熱装置１００の励磁コイル６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１と励磁コイル６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）で一定であり、定着ベルト１は均一に加熱される。前述したように、励磁コイル６には、２０〜５０ｋＨｚの高周波電流が印加されて、定着ベルト１の基層１ａが誘導発熱する。そして、立ち上げ時の定着ベルト１の目標温度である１８０℃で一定になるように、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励磁コイル６に入力する電力を制御して温度調節される。
【００４２】
励磁コイル６を含む誘導加熱装置１００は、高温になる定着ベルト１の内部ではなく外部に配置されているので、励磁コイル６の温度が高温になりにくい。また、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り、また励磁コイル６を外部に配置したことで定着ベルト１の小径化（低熱容量化）にも寄与しており、しいては省エネルギー性にも優れていると言える。本実施形態の定着装置のウォーミングアップタイムは、非常に熱容量が低い構成である。このため、例えば励磁コイル６に１２００Ｗ入力すると約１５秒で目標温度である１８０℃に到達でき、スタンバイ中の加熱動作が不要であるため、電力消費量を非常に低く抑える事が可能である。
【００４３】
［温調温度］
定着ベルト１の温調温度（目標温度）は、画像形成装置が置かれている環境により変更している。即ち、図１に示すように、画像形成装置本体４００内に配置された環境センサＳにより、本体内の温度や湿度を測定し、その測定結果に基づいて、制御部３０９が定着ベルト１の温調温度を設定している。また、制御部３０９は、紙種、例えば、薄紙と普通紙１と再生紙１でも温調温度を変更している。ここで、薄紙とは、紙の坪量が５２〜６４［ｇ／ｍ２］未満の記録材である。普通紙１とは、紙の坪量が６４〜８２［ｇ／ｍ２］未満の記録材である。再生紙１とは、再生紙（リサイクルペーパ）であり、紙の坪量が６４〜８２［ｇ／ｍ２］未満の記録材である。このような紙種の設定は、例えば、ユーザが操作部３０１により行う。
【００４４】
紙種に応じた温調温度の設定値としては、例えば、薄紙の場合には、低温環境１５℃では温調温度が１８５℃、高温環境３０℃では温調温度が１７０℃に設定している。普通紙１の場合には、低温環境１５℃では温調温度は２００℃、高温環境３０℃では温調温度は１８５℃に設定している。再生紙１の場合には、低温環境１５℃では温調温度は１９５℃、高温環境３０℃では温調温度は１８０℃に設定している。
【００４５】
［コア移動機構］
本実施形態の場合、上述の誘導加熱装置１００は、変更手段としてのコア移動機構を有する。このコア移動機構は、複数の磁性体コア７ａから定着ベルト１に導かれる磁束を変化させて、定着ベルト１の幅方向に関する発熱領域を変更する。
【００４６】
このようなコア移動機構について、図２及び図７ないし図１０を用いて説明する。図７に示すように、磁性体コア７ａは記録材搬送方向と直交する幅方向に並んで配置されており、励磁コイル６の巻き中心部と周囲を囲むように構成されている。磁性体コア７ａは、図８及び図９に示すコア移動機構７１によって移動可能となっている。
【００４７】
外側の磁性体コア７ａは励磁コイル６より発生した交流磁束を効率よく定着ベルト１に導く役割をする。すなわち、磁気回路(磁路)の効率を上げるためと磁気遮蔽のために用いている。外側の磁性体コア７ａ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。
【００４８】
図８に示すように、コア移動機構７１は、磁性体コア７ａの上下方向の移動距離を記録材のサイズによって異ならせる。移動手段の一例であるコア移動機構７１は、定着ベルト１に対向して配置された複数の磁性体コア７ａを移動させて、定着ベルト１に近接した第一位置と定着ベルト１から離れた第二位置とに配置可能である。
【００４９】
磁性体コア７ａは、磁性体コアホルダ７７に保持されてハウジング７６内に収まっている。磁性体コアホルダ７７は、磁性体コア７ａと励磁コイル６との間隙を変化させる方向に移動可能になっている。リンク部材７５は、回転軸７８周りに回転可動に組み立てられ、端部の長穴部が磁性体コアホルダ７７と連結されている。リンク部材７５が回転軸７８周りにＱ１方向へ回転すると、磁性体コアホルダ７７と磁性体コア７ａがＰ１方向へ移動する。リンク部材７５がＱ２方向へ回転すると、磁性体コアホルダ７７と磁性体コア７ａがＰ２方向へ移動する。リンク部材７５は、励磁コイルばね７４によってＱ１方向へ回転する方向へ付勢されているが、規制部材７３によって、リンク部材７５のＱ１方向への回転が規制されている。
【００５０】
規制部材７３によってリンク部材７５が押し込まれている状態では、リンク部材７５は、励磁コイルばね７４に逆らってＱ２方向へ回動している。このとき、磁性体コアホルダ７７が矢印Ｐ２方向へ移動して磁性体コア７ａが励磁コイル６に近付いている。
【００５１】
規制部材７３による押し込みが解除されると、リンク部材７５は、励磁コイルばね７４に付勢されてＱ１方向へ回動してフレーム７９に突き当たって停止する。これにより、磁性体コアホルダ７７が矢印Ｐ１方向へ移動して磁性体コア７ａが励磁コイル６から遠ざかる。
【００５２】
図９に示すように、規制部材７３は、中央のピニオンギア８０と連結され、ピニオンギア８０の回転運動により、記録材の搬送方向に直角な幅方向（Ｙ１、Ｙ２方向）へ移動可能となっている。規制部材７３がＹ１方向へ移動すると、端部側のリンク部材７５から順番に規制部材７３による押し込みが解除され、端部側から中央側へ向かって順番に磁性体コア７ａが励磁コイル６から遠ざかる。図９では、端部側から４個の磁性体コアホルダ７７について規制部材７３による押し込みが解除されて、磁性体コア７ａと励磁コイル６との間隙が広がっている。
【００５３】
画像形成装置本体４００の制御部３０９は、コア移動機構７１を制御して、磁性体コアホルダ７７のうちで記録材の搬送幅方向に応じて定めた個数のものについて規制部材７３による押し込みを解除する。これにより、記録材の外側に位置する磁性体コア７ａと励磁コイル６との間隙を拡大させて、非通紙部昇温を防止している。ハガキサイズ、Ａ５、Ｂ４、Ａ３、Ａ３ノビサイズ等、各種の記録材サイズに対応するため、規制部材７３の位置を記録材のサイズによって異ならせて、各記録材のサイズに応じた加熱領域を設定して非通紙部昇温を抑制している。
【００５４】
即ち、磁性体コア７ａは、種々の紙サイズの非通紙部昇温の回避に対応できるよう、通紙端部の領域において複数に分割されている。そして、非通紙部においては、図１０に示すように、磁性体コア７ａが励磁コイル６から離れる方向に移動し、定着ベルト１に通過する磁束密度を弱めている。本実施形態においては、磁性体コア７ａの幅方向の長さは１０ｍｍとしている。
【００５５】
なお、前記加熱部材の前記幅方向に関する発熱領域を変更する変更手段は、例えば、次のように構成しても良い。即ち、磁性体コア７ａの高さを変えずに、複数の磁性体コア７ａに印加する電流値を幅方向に関して異ならせる。このために、電源装置は、複数の磁性体コア７ａに印加する電流値を可変とする。例えば、幅方向中間部の磁性体コア７ａに電流を印加する電源と幅方向中間部の磁性体コア７ａに電流を印加する電源とを別々にし、且つ、幅方向中間部の磁性体コア７ａに印加する電流を可変とする。また、本実施形態の場合、複数の磁性体コア７ａから定着ベルト１に導かれる磁束を変化させて、定着ベルト１の幅方向に関する発熱領域を変更する変更手段として、次述する磁束遮蔽部材１１も有する。
【００５６】
［磁束遮蔽部材］
磁束遮蔽部材１１は、図１０に示すように、定着装置に記録材が通過しない領域（非通紙部）に配置される。上述のように、非通紙部においては励磁コイル６と磁性体コア７ａの隙間を広げることで、定着ベルト１を通過する磁束密度を低め、定着ベルト１の発熱量を低下させている。本実施形態では、これに加えて、磁束遮蔽部材１１を非通紙部に相当する定着ベルト１と誘導加熱装置１００との間に進入させることにより、定着ベルト１と誘導加熱装置１００との間で磁束を遮蔽している。このために磁束遮蔽部材１１は、コア移動機構７１により規制部材７３と共に移動し、定着装置５００の幅方向両端部の非通紙部に相当する位置に進退可能となっている。
【００５７】
このような磁束遮蔽部材１１としては、アルミニウム、銅、銀、金、真鍮などの非磁性金属やその合金でも良いし、高透磁率部材であるフェライトやパーマロイなどの材料でもよい。また、磁束遮蔽部材１１は、励磁コイル６と磁性体コア７ａの間、励磁コイル６と定着ベルト１の間、もしくは定着ベルト１と磁性体コア５との間などに配置しても良い。
【００５８】
本実施形態においては、図１０に示すように磁束遮蔽部材１１として銅板を用い、励磁コイル６と定着ベルト１の間に挿入した。銅板挿入の効果としては、コア移動より磁束を弱めた定着ベルト１の発熱量を低下する効果が大きい。また、磁性体コア７ａのコア移動機構７１と連動して移動することで、磁性体コア７ａの分割幅よりも細かく定着ベルト１の幅方向の発熱分布を制御できる。銅板の厚みとしては表皮深さ以上である０．５ｍｍのものを用いる。
【００５９】
磁束遮蔽部材１１は長手方向において定着ベルト１の両端部に配置される。それぞれの端部に配置される磁束遮蔽部材１１の長手幅(幅方向の長さ)は、磁束遮蔽効果を発揮する十分な幅を持つこと、最大サイズ紙に対応する最大発熱幅を低減しないことを満たすようにしている。そして、定着装置の長手幅も拡大することなく配置できる幅として、磁束遮蔽部材１１の長手幅を２０ｍｍとした。
【００６０】
［冷却ファン］
本実施形態では、図５に示すように、加圧ローラ２を冷却するための冷却ファン（シロッコファン）６００、６０１、６０２が備えられている。冷却ファン６００は加圧ローラ２の幅方向中間部を冷却し、冷却ファン６０１、６０２は加圧ローラ２の幅方向両端部を冷却する。このような冷却ファン６００、６０１、６０２は、均熱ローラ９に対向する位置に配置され、それぞれ均熱ローラ９及び加圧ローラ２を冷却する。具体的には、中央の冷却ファン６００は、加圧ローラ２の中央から±５０ｍｍの範囲を冷却する。両端部の冷却ファン６０１、６０２は、それぞれ加圧ローラ２の中央から５０〜１５０ｍｍの範囲を冷却する。
【００６１】
中央の冷却ファン６００は、画像形成ジョブの受け付け時、ジョブ中の中央の温度センサＴＨ１、端部の温度センサＴＨ２の温度情報やジョブ中の換算枚数に基づいてオンされる。端部の冷却ファン６０１、６０２は非通紙部昇温した場合のみ駆動し、装置の電源投入時又は画像形成ジョブの開始時には、中央の冷却ファン６００しか駆動されない。各冷却ファンは、２４Ｖ電源を受けて駆動する。
【００６２】
なお、このような冷却手段としては、冷却ファン以外に、例えば次のような構成も考えられる。即ち、金属製などの熱伝導率が高い冷却ローラを加圧ローラ２の幅方向中間部に接離可能に配置し、通常は、この冷却ローラを加圧ローラ２から離し、冷却ローラの昇温を抑える。そして、加圧ローラ２を冷却する際に、この冷却ローラを加圧ローラ２の幅方向中間部に当接させる。これにより、加圧ローラ２の幅方向中間部を冷却することができる。
【００６３】
［装置の電源投入時又は画像形成ジョブの開始時の制御］
本実施例の定着装置５００では、装置の電源投入時又は画像形成ジョブの開始時で、ニップ部Ｎに記録材が進入する前に、制御部３０９は、定着ベルト１の発熱領域が最大（最大発熱幅）となるようにコア移動機構７１を制御している。即ち、磁性体コア７ａの全てを定着ベルト１側の第１の位置に位置させると共に、磁束遮蔽部材１１を励磁コイル６と定着ベルト１の間から退避させている。最大発熱幅では、幅方向の長さが３３０ｍｍとなる。また、最大発熱幅内の温度差は±１０℃以内に収まっている。最大発熱幅とは、トナーが記録材に定着できる温度を保っている定着ベルト１の長手の最大幅のことを示している。
【００６４】
このように定着ベルト１を最大発熱幅とすると、前述したように、加圧ローラ２の温度分布が幅方向端部で低くなり、記録材を搬送する速度が幅方向中間部よりも幅方向端部で遅くなる。そして、記録材端部が記録材中央に引っ張られて、記録材にしわが発生する可能性がある。そこで本実施形態では、発熱幅を最大にした状態で、中央の冷却ファン６００を駆動させることにより、加圧ローラ２の幅方向中間部と幅方向端部との温度差を低減して、紙しわの発生を抑えるようにしている。即ち、制御部３０９は、装置の電源投入時又は画像形成ジョブの開始時で、ニップ部Ｎに記録材が進入する前に、定着ベルト１を最大発熱幅にすると共に、中央の冷却ファン６００により加圧ローラ２の幅方向中間部を冷却するようにしている。
【００６５】
このような本実施形態の制御について、図１１ないし図１５を用いて説明する。図１１に示すように、制御部３０９は、ＣＰＵ１００１、記録材情報処理部１００２、カウンタ１００３、コア移動磁束遮蔽部材制御部１００４、ファン制御部１００５、メモリ１００６を備える。
【００６６】
記録材情報処理部１００２は、操作部３０１又は外部端末としてのＰＣから、ユーザが出力する記録材種の情報（用紙サイズおよび用紙種類）が送られる。カウンタ１００３は、画像形成枚数（印字枚数）をカウントする。コア移動磁束遮蔽部材制御部１００４は、コア移動機構７１を制御して、複数の磁性体コア７ａの移動及び磁束遮蔽部材１１の移動を行う。ファン制御部１００５は、冷却ファン６００、６０１、６０２の駆動及び非駆動を制御する。メモリ１００６には、ＣＰＵ１００１が各制御部に指令を送るための各種データが保存されている。
【００６７】
記録材情報処理部１００２に送られた記録材種の情報は、ＣＰＵ１００１に転送され、ＣＰＵ１００１は、メモリ１００６を参照し、記録材情報処理部１００２の情報によって、複数の磁性体コア７ａ及び磁束遮蔽部材１１の制御量を決定する。そして、ＣＰＵ１００１が、この制御量を、コア移動磁束遮蔽部材制御部１００４に転送する。コア移動磁束遮蔽部材制御部１００４は、この制御量に基づいて、複数の磁性体コア７ａの移動及び磁束遮蔽部材１１の移動を行う。
【００６８】
また、ＣＰＵ１００１は、記録材情報処理部１００２の情報により、メモリ１００６を参照し、中央の冷却ファン６００を駆動する紙種か否かを判断する。ファン制御部１００５は、ＣＰＵ１００１からの指令に基づき、中央の冷却ファン６００の駆動、非駆動を制御する。
【００６９】
更に、カウンタ１００３の情報が、ＣＰＵ１００１に転送される。ＣＰＵ１００１では、その情報より、メモリ１００６を参照し、中央の冷却ファン６００のオフ（非駆動）条件を判断する。ＣＰＵ１００１は、中央の冷却ファン６００をオフする条件になったと判断したら、ファン制御部１００５に指令を出し、中央の冷却ファン６００を停止させる。
【００７０】
次に、このような制御を図１２のタイミングチャートを使って説明する。装置の電源が投入されるか、画像形成ジョブが開始されると、制御部３０９は、まず、加圧ローラ２を着脱させるモータＭ２を駆動させ、加圧ローラ２を定着ベルト１に着し、ニップ部Ｎを形成する。次に、制御部３０９は、加圧ローラ２をモータＭ１により駆動させ、加圧ローラ２及び定着ベルト１を回転駆動させる。また、そのときにコア移動機構７１を駆動させて、定着ベルト１の発熱領域が最大となるようにする。
【００７１】
次いで、制御部３０９は、励磁コイル６に電圧を印加し、定着ベルト１の温調を開始し、定着ベルト１の温調開始とほぼ同じタイミングにおいて、中央の冷却ファン６００を駆動させる。そして、制御部３０９は、画像成形を開始し、トナー画像が形成された記録材をニップ部Ｎに通紙する前に、中央の冷却ファン６００を停止させる。その後、通紙枚数が所定枚（例えば最初の１枚）以降（２枚目）で、制御部３０９は、コア移動機構７１を駆動させ、記録材のサイズに合わせて、発熱幅を制御する。
【００７２】
次に、このような本実施形態の制御の流れについて図１３を用いて説明する。まず、画像形成装置の電源が投入（電源ＯＮ）されるか、又は、画像形成ジョブが開始（プリント信号ＯＮ）される（Ｓ１）。すると、ＣＰＵ１００１が、環境センサＳにより検知した装置の置かれている環境を元に、メモリ１００６に記憶された温調テーブルより定着装置５００の温調温度Ｔ０を算出する（Ｓ２）。次いで、定着ベルト１の発熱幅を最大にする（Ｓ３）。同時に、定着ベルト１の中央に置かれているサーミスタＴＨ１より現在のベルト温度を検知し、その温度が２００（好ましくは１４０℃）以下であるか否かを、ＣＰＵ１００１が判断する。なお、このとき、環境センサＳの検知結果から紙の水分量が０［ｇ］以上か否かも判断しても良い（Ｓ４）。
【００７３】
Ｓ４がＮのとき、中央の冷却ファン６００が駆動していれば停止（中央冷却ＦＡＮ  ＯＦＦ）し（Ｓ１３）、温調温度Ｔ０を目標温度Ｔｔｇｔとする。（Ｓ１４）。温度センサＴＨ１の温度が目標温度Ｔｔｇｔになったら、例えば、記録材がニップ部Ｎの突入１秒前など、通紙タイミングであるか否かを判断し（Ｓ１５）、通紙タイミングであれば、Ｓ１６に移行する。
【００７４】
Ｓ４がＹのとき、記録材情報処理部１００２の情報から、ＣＰＵ１００１が、プリントする記録材の種類が、不明（非登録）、薄紙、普通紙１、再生紙１の何れかで、且つ、記録材の幅が１００［ｍｍ］以上かを判断する（Ｓ５）。即ち、記録材の坪量が第１の所定値未満（８２［ｇ／ｍ２］未満）、且つ、記録材の幅方向の長さが第２の所定値以上（１００［ｍｍ］以上）であるか否かを判断する。Ｓ５でＮ、即ち、何れの条件にも該当しない場合は、Ｓ１２に移行し、通紙タイミングであるか否かを判断する。
【００７５】
Ｓ５がＹのとき、定着ベルト１の幅方向端部（中央から１６０ｍｍの位置）の温度センサ（サブサーミスタ）ＴＨ２の温度Ｔ２と幅方向中央の温度センサ（メインサーミスタ）ＴＨ１の温度Ｔ１との差分（Ｔ２−Ｔ１）を求める。そして、この差分（Ｔ２−Ｔ１）がＴｏｆｆ１（例えば−１０℃）より大きいか、即ち、温度Ｔ２が温度Ｔ１よりも例えば１０℃低いか否かを、ＣＰＵ１００１が判断する（Ｓ６）。
【００７６】
Ｓ６がＹのとき、中央の冷却ファン６００が駆動していれば停止（中央冷却ＦＡＮ  ＯＦＦ）し（Ｓ７）、温調温度Ｔ０を目標温度Ｔｔｇｔとする（Ｓ８）。温度センサＴＨ１の温度が目標温度Ｔｔｇｔになったら、通紙タイミングであるか否かを判断し（Ｓ１２）、通紙タイミングであれば、Ｓ１６に移行する。否の場合はＳ５に移行する。
【００７７】
Ｓ６がＮのとき、定着ベルト１の幅方向端部の温度センサＴＨ２の温度Ｔ２と幅方向中央の温度センサＴＨ１の温度Ｔ１との差分（Ｔ２−Ｔ１）がＴｏｎ１（例えば−１５℃）以下か否かを、ＣＰＵ１００１が判断する（Ｓ９）。即ち、温度Ｔ２が温度Ｔ１に対して所定温度以上低い（例えば１５℃以上低い）か否かを、ＣＰＵ１００１が判断する。Ｓ９がＮのとき、Ｓ１２に移行する。Ｓ９がＹのとき、中央の冷却ファン６００を駆動（中央冷却ＦＡＮ  ＯＮ）し（Ｓ１０）、冷却ファン６００により加圧ローラ２の幅方向中間部を冷却する。次いで、温調温度Ｔ０をＴ１（例えば１０℃）オフセット（Ｔ０−Ｔ１）して、即ち、温調温度をＴ１低下させて、この温度を目標温度Ｔｔｇｔとする（Ｓ１１）。そして、温度センサＴＨ１の温度が目標温度Ｔｔｇｔになったら、通紙タイミングであるか否かを判断し（Ｓ１２）、通紙タイミングであれば、Ｓ１６に移行する。否の場合はＳ５に移行する。なお、上述の説明では、Ｔｏｆｆ１の値を−１０℃、Ｔｏｎ１の値を−１５℃、Ｔ１の値を１０℃としているが、これらの値は、適宜変更しても良い。
【００７８】
ここで、Ｓ１１で目標温度を変更した理由は、定着ベルト１の温調はベルト中央の温度センサＴＨ１で行っており、定着ベルト１の温調を低下させないと、定着ベルト端部の温度が高くなりすぎて、グロス斑が出てしまうためである。したがって、本実施形態では、中央の冷却ファン６００を駆動した場合には、定着ベルト１の温調温度を低下させて、このようなグロス斑を防止するようにしている。
【００７９】
この点について、図１４及び図１５を用いて説明する。図１４は、定着ベルト１の温調温度が同じで、且つ、定着ベルト１発熱幅が最大の状態で加熱し、中央の冷却ファン６００を駆動させたときと、駆動させないときの加圧ローラ２の長手方向の温度分布を示す。図１４から明らかなように、中央の冷却ファン６００を駆動させた場合には、駆動させない場合よりも加圧ローラ２の幅方向端部が昇温していることがわかる。
【００８０】
一方、図１５は、定着ベルト１発熱幅が最大の状態で加熱し、中央の冷却ファン６００を駆動させ、且つ、温調温度を低下させたときと、駆動させず、且つ、温調温度を変更しないときの加圧ローラ２の長手方向の温度分布を示す。図１５から明らかなように、中央の冷却ファン６００を駆動させても、駆動させない場合と比べて加圧ローラ２の幅方向端部の昇温が抑えられていることがわかる。したがって、本実施形態では、中央の冷却ファン６００を駆動した場合には、定着ベルト１の温調温度を低下させて、加圧ローラ２の幅方向端部の昇温を抑えるようにしている。
【００８１】
図１３のフローの説明に戻る。Ｓ１２で通紙タイミングのとき、中央の冷却ファン６００が駆動していれば停止（中央冷却ＦＡＮ  ＯＦＦ）する（Ｓ１６）。そして、１枚目の記録材をニップ部Ｎに通紙して、トナー画像を記録材に定着する（Ｓ１７）。次いで、Ｎ枚目（Ｎは２以上の整数）を通紙する場合（Ｓ１８）には、その記録材のサイズに合わせて、定着ベルト１の発熱幅を変更してから（Ｓ１９）、Ｎ枚目の記録材をニップ部Ｎに通紙して、トナー画像を記録材に定着する（Ｓ２０）。次いで、画像形成ジョブが終了（プリント終了）であれば、フローを終了し、終了でなければ、Ｓ１８に戻る。
【００８２】
なお、上述のフローでは、ジョブ開始の最初の１枚目のときのみ、最大発熱幅で中央の冷却ファン６００を駆動した後にニップ部Ｎに通紙して、２枚目以降は、通常の発熱幅の制御を行っている。但し、ジョブ開始の最初のＭ枚（Ｍ：２以上の整数）を、最大発熱幅で中央の冷却ファン６００を駆動した後にニップ部Ｎに通紙して、Ｍ＋１枚目以降で、通常の発熱幅の制御を行うようにしても良い。ここで、Ｍは、適宜設定可能であるが、例えば、ジョブ開始の最初の１〜５枚の範囲で、装置の置かれている環境や、記録材の種類などに応じて変更しても良い。或いは、何れの条件でも、例えば、上部開始の最初の５枚などのように固定しても良い。
【００８３】
このような本実施形態の場合、装置の電源投入時又は画像形成ジョブの開始時に、定着ベルト１の発熱領域を最大とすると共に、中央の冷却ファン６００により加圧ローラ２の幅方向中間部を冷却している。このため、装置の電源投入時又は画像形成ジョブの開始時に、定着ベルト１の発熱領域を最大としても、加圧ローラ２の幅方向中間部と幅方向端部との温度差を小さくできる。この結果、幅方向中間部と幅方向端部とでの記録材の搬送速度の差を小さくでき、記録材にしわが発生することを低減できる。
【００８４】
特に、画像形成ジョブ開始の最初の１枚或いは数枚の画像形成において、定着装置５００が冷えている状態から最大発熱幅とした場合、加圧ローラ２の幅方向中間部と幅方向端部との温度差が大きくなり易い。このため、画像形成ジョブ開始の最初の１枚或いは数枚の画像形成において、記録材にしわが生じ易い。そこで、本実施形態では、装置の電源投入時又は画像形成ジョブの開始時に、最大発熱幅の状態で中央の冷却ファン６００により加圧ローラ２の幅方向中間部を冷却することで、加圧ローラ２の幅方向中間部と幅方向端部との温度差を低減している。これにより、画像形成ジョブ開始の最初の１枚或いは数枚の画像形成において、記録材にしわが発生することを低減できる。
【００８５】
なお、本実施形態のように、定着装置の温調中に加圧中央冷却ファンを吹かなくても、記録材にしわが発生しないように、端部の紙の搬送速度を上げる構成にしておくことも考えられる。端部の紙の搬送速度を上げるためには定着装置のニップの圧分布、ニップ幅を中央より端部の方を大きくすればよい。
【００８６】
しかし紙の端部の速度を上げ過ぎると、紙の後端がばたついたり、跳ねたりする後端ハネ画像・チリメン画像（紙端部の濃度斑・グロス斑）が発生することがある。また、連続通紙して非通紙部昇温してくると、非通紙部昇温している加圧ローラの端部の箇所の径が膨張して、端部のニップが大きくなり、紙の端部の速度が上がってしまう。そうするとより顕著に後端ハネ・チリメンが発生してしまうことがある。そこで、本実施形態では、上述のように冷却ファンを用いて、記録材のしわの発生を防止している。
【００８７】
上述の本実施形態では、中央の冷却ファン６００は薄紙、普通紙１、再生紙１のみ駆動させた。但し、画像形成装置の置かれている環境、紙の放置状態、ジョブを受け付けた時の定着ベルト温度、加圧ローラ温度等の条件により、他の紙種で中央の冷却ファン６００を駆動させても良い。
【００８８】
［実験１］
本実施形態の効果を調べるために行った実験について説明する。実験では、上述の実施形態の構成で、最大発熱幅（３３０ｍｍ）と発熱幅を狭くした場合（３００ｍｍ）とで、中央の冷却ファンの駆動時と非駆動時とで、記録材をニップ部Ｎに通した場合のしわ発生を調べた。
【００８９】
この実験は温度３０℃、相対湿度８０％の環境下において行った。使用した記録材は、ＣＳ−５２０  Ａ３サイズ  Ｔ目（キヤノン株式会社製）、ＣＳ−８１４  Ａ３サイズ（キヤノン株式会社製）、ＧＦ−Ｒ７０  Ａ３サイズ（キヤノン株式会社製）である。そして、それぞれを１晩放置した後に本実施形態の画像形成装置で画像形成を行った。なお、ＣＳ−５２０は薄紙、ＣＳ−８１４は普通紙１、ＧＦ−Ｒ７０は再生紙１に相当する。また、形成した画像は、記録材上にトナー載り量１．０［ｍｇ／ｃｍ２］のブルーの全べた画像とし、実験では、その画像を１０枚連続して生産した。この実験結果を表１に示す。表１では、１０枚中全ての記録材でしわが発生しなかった場合を○、１枚でもしわが発生した場合を×とした。
【００９０】
【表１】
2014052452.tif 000003
【００９１】
表１から明らかなように、中央の冷却ファン６００を駆動しないと記録材にしわが発生した。また、発熱幅が３００ｍｍの状態で中央の冷却ファン６００を駆動させても、しわが発生した。また、最大発熱幅３３０ｍｍの状態で、中央の冷却ファン６００を駆動させるとしわが発生しなかった。
【００９２】
以上説明したように、本実施形態によれば、記録材のしわの発生を防止することができる。
【００９３】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図１６を用いて説明する。上述の第１の実施形態では、薄紙、普通紙１、再生紙１のときの中央の冷却ファン６００のＯＮ／ＯＦＦ条件は同じにしていた。これに対して本実施形態では、薄紙、普通紙１、再生紙１で、中央の冷却ファン６００のＯＮ／ＯＦＦ条件を変更している。その他の点については、上述の第１の実施形態と同様であるため、図示及び説明を省略し、以下、符号も第１の実施形態と同じものを使用して説明する。
【００９４】
まず、図１６のＳ１〜Ｓ５及びＳ１２〜エンドまでの各ステップは、第１の実施形態の図１３に示すフローと同じである。Ｓ５がＹのとき、記録材の種類が不明（非登録紙）か薄紙であるか否かを、ＣＰＵ１００１が判断する（Ｓ３０）。Ｓ３０がＹ（記録材が不明か薄紙）のとき、定着ベルトの幅方向端部（中央から１６０ｍｍの位置）の温度センサ（サブサーミスタ）ＴＨ２の温度Ｔ２と幅方向中央の温度センサ（メインサーミスタ）ＴＨ１の温度Ｔ１との差分（Ｔ２−Ｔ１）を求める。そして、この差分（Ｔ２−Ｔ１）がＴｏｆｆ１＿Ｔｈｉｎ（例えば−１０℃）より大きいか、即ち、温度Ｔ２が温度Ｔ１よりも所定温度（例えば１０℃）低いか否かを、ＣＰＵ１００１が判断する（Ｓ３１）。
【００９５】
Ｓ３１がＹのとき、中央の冷却ファン６００が駆動していれば停止（中央冷却ＦＡＮ  ＯＦＦ）し（Ｓ３２）、温調温度Ｔ０を目標温度Ｔｔｇｔとする（Ｓ３３）。温度センサＴＨ１の温度が目標温度Ｔｔｇｔになったら、通紙タイミングであるか否かを判断し（Ｓ１２）、通紙タイミングであれば、Ｓ１６に移行する。否の場合はＳ５に移行する。
【００９６】
Ｓ３１がＮのとき、中央の冷却ファン６００を駆動（中央冷却ＦＡＮ  ＯＮ）し（Ｓ３４）、冷却ファン６００により加圧ローラ２の幅方向中間部を冷却する。次いで、温調温度Ｔ０をＴ１＿Ｔｈｉｎ（例えば１０℃）オフセット（Ｔ０−Ｔ１＿Ｔｈｉｎ）して、即ち、温調温度をＴ１＿Ｔｈｉｎ低下させて、この温度を目標温度Ｔｔｇｔとする（Ｓ３５）。そして、温度センサＴＨ１の温度が目標温度Ｔｔｇｔになったら、通紙タイミングであるか否かを判断し（Ｓ１２）、通紙タイミングであれば、Ｓ１６に移行する。否の場合はＳ５に移行する。なお、上述の説明では、Ｔｏｆｆ１＿Ｔｈｉｎの値を−１０℃、Ｔ１＿Ｔｈｉｎの値を１０℃としているが、これらの値は、適宜変更しても良い。
【００９７】
Ｓ３０がＮのとき、記録材の種類が普通紙１であるか否かを、ＣＰＵ１００１が判断する（Ｓ４０）。Ｓ４０がＹ（普通紙１）のとき、定着ベルトの幅方向端部の温度センサＴＨ２の温度Ｔ２と幅方向中央の温度センサＴＨ１の温度Ｔ１との差分（Ｔ２−Ｔ１）を求める。そして、この差分（Ｔ２−Ｔ１）がＴｏｆｆ１＿Ｎ１（例えば−１５℃）より大きいか、即ち、温度Ｔ２が温度Ｔ１よりも所定温度（例えば１５℃）低いか否かを、ＣＰＵ１００１が判断する（Ｓ４１）。
【００９８】
Ｓ４１がＹのとき、中央の冷却ファン６００が駆動していれば停止（中央冷却ＦＡＮ  ＯＦＦ）し（Ｓ４２）、温調温度Ｔ０を目標温度Ｔｔｇｔとする（Ｓ４３）。温度センサＴＨ１の温度が目標温度Ｔｔｇｔになったら、通紙タイミングであるか否かを判断し（Ｓ１２）、通紙タイミングであれば、Ｓ１６に移行する。否の場合はＳ５に移行する。
【００９９】
Ｓ４１がＮのとき、中央の冷却ファン６００を駆動（中央冷却ＦＡＮ  ＯＮ）し（Ｓ４４）、冷却ファン６００により加圧ローラ２の幅方向中間部を冷却する。次いで、温調温度Ｔ０をＴ１＿Ｎ１（例えば５℃）オフセット（Ｔ０−Ｔ１＿Ｎ１）して、即ち、温調温度をＴ１＿Ｎ１低下させて、この温度を目標温度Ｔｔｇｔとする（Ｓ４５）。そして、温度センサＴＨ１の温度が目標温度Ｔｔｇｔになったら、通紙タイミングであるか否かを判断し（Ｓ１２）、通紙タイミングであれば、Ｓ１６に移行する。否の場合はＳ５に移行する。なお、上述の説明では、Ｔｏｆｆ１＿Ｎ１の値を−１５℃、Ｔ１＿Ｎ１の値を５℃としているが、これらの値は、適宜変更しても良い。
【０１００】
Ｓ４０がＮ（再生紙１）のとき、定着ベルトの幅方向端部の温度センサＴＨ２の温度Ｔ２と幅方向中央の温度センサＴＨ１の温度Ｔ１との差分（Ｔ２−Ｔ１）を求める。そして、この差分（Ｔ２−Ｔ１）がＴｏｆｆ１＿Ｒ１（例えば−１２℃）より大きいか、即ち、温度Ｔ２が温度Ｔ１よりも所定温度（例えば１２℃）低いか否かを、ＣＰＵ１００１が判断する（Ｓ５１）。
【０１０１】
Ｓ５１がＹのとき、中央の冷却ファン６００が駆動していれば停止（中央冷却ＦＡＮ  ＯＦＦ）し（Ｓ５２）、温調温度Ｔ０を目標温度Ｔｔｇｔとする（Ｓ５３）。温度センサＴＨ１の温度が目標温度Ｔｔｇｔになったら、通紙タイミングであるか否かを判断し（Ｓ１２）、通紙タイミングであれば、Ｓ１６に移行する。否の場合はＳ５に移行する。
【０１０２】
Ｓ５１がＮのとき、中央の冷却ファン６００を駆動（中央冷却ＦＡＮ  ＯＮ）し（Ｓ５４）、冷却ファン６００により加圧ローラ２の幅方向中間部を冷却する。次いで、温調温度Ｔ０をＴ１＿Ｒ１（例えば５℃）オフセット（Ｔ０−Ｔ１＿Ｒ１）して、即ち、温調温度をＴ１＿Ｒ１低下させて、この温度を目標温度Ｔｔｇｔとする（Ｓ５５）。そして、温度センサＴＨ１の温度が目標温度Ｔｔｇｔになったら、通紙タイミングであるか否かを判断し（Ｓ１２）、通紙タイミングであれば、Ｓ１６に移行する。否の場合はＳ５に移行する。なお、上述の説明では、Ｔｏｆｆ１＿Ｒ１の値を−１２℃、Ｔ１＿Ｒ１の値を５℃としているが、これらの値は、適宜変更しても良い。
【０１０３】
このような本実施形態の場合、紙種によって中央の冷却ファン６００の駆動条件を最適化することにより、紙種によっては、中央の冷却ファン６００を駆動させる時間が短縮できる。このため、定着ベルト１及び加圧ローラ２から熱を奪う時間も短くなるので、画像形成装置の省エネルギー化を図れる。
【０１０４】
［実験２］
本実施形態の効果を調べるために行った実験について説明する。実験では、上述の実施形態の構成で、各種の記録材をニップ部Ｎに通した場合のしわ発生を調べた。
【０１０５】
この実験は温度３０℃、相対湿度８０％の環境下において行った。使用した記録材は、ＣＳ−５２０  Ａ３サイズ  Ｔ目（キヤノン株式会社製）、ＣＳ−８１４  Ａ３サイズ（キヤノン株式会社製）、ＧＦ−Ｒ７０  Ａ３サイズ（キヤノン株式会社製）である。そして、それぞれを１晩放置した後に本実施形態の画像形成装置で画像形成を行った。なお、ＣＳ−５２０は薄紙、ＣＳ−８１４は普通紙１、ＧＦ−Ｒ７０は再生紙１に相当する。また、形成した画像は、記録材上にトナー載り量１．０［ｍｇ／ｃｍ２］のブルーの全べた画像とし、実験では、その画像を１０枚連続して生産した。この実験結果を表２に示す。表２では、１０枚中全ての記録材でしわが発生しなかった場合を○、１枚でもしわが発生した場合を×とした。
【０１０６】
【表２】
2014052452.tif 000004
【０１０７】
表２から明らかなように、本実施形態によれば、各種の記録材でしわの発生を防止できることがわかった。
【０１０８】
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について、図１７及び図１８を用いて説明する。上述の第１の実施形態では、加圧ローラ２の幅方向中央部の温度と幅方向端部の温度との差を小さくするために、加圧ローラの幅方向中間部を冷却ファンにより冷やした。本実施形態では、このような冷却ファンを使わずに、加圧ローラ２の幅方向中間部の発熱量を端部の発熱量より低下させている。
【０１０９】
具体的には、変更手段としてのコア移動機構は、複数の磁性体コアから定着ベルト１に導かれる磁束を変化させて、定着ベルト１の幅方向に関する発熱状態を変更する。このようなコア移動機構は、基本的に、第１の実施形態と同様の構成である。但し、図１７に示すように、定着ベルト１の幅方向中間部に対向する磁性体コア７ａを、幅方向端部に対向する磁性体コア７ａよりも、定着ベルト１から遠ざけるように構成されている。そして、定着ベルト１の幅方向中間部の発熱量が幅方向端部の発熱量よりも低くなるように制御できるようにしている。
【０１１０】
本実施形態では、制御部３０９（図１参照）が、装置の電源投入時又は画像形成ジョブの開始時で、ニップ部Ｎに記録材が進入する前に、定着ベルト１の幅方向中間部の発熱量が幅方向端部の発熱量よりも低くなるようにコア移動機構を制御している。例えば、定着ベルト１の長手中央から±１００ｍｍの範囲にある磁性体コア７ａの高さを端部の磁性体コア７ａより１ｍｍ高くしている。
【０１１１】
なお、定着ベルト１の幅方向中間部の発熱量が幅方向端部の発熱量よりも低くするために、次のようにしても良い。即ち、磁性体コア７ａの高さを変えずに、幅方向中間部の磁性体コア７ａに印加する電流値を幅方向端部の磁性体コア７ａに印加する電流値よりも低くする。このために、幅方向中間部の磁性体コア７ａに電流値を可変としている。例えば、幅方向中間部の磁性体コア７ａに電流を印加する電源と幅方向中間部の磁性体コア７ａに電流を印加する電源とを別々にし、且つ、幅方向中間部の磁性体コア７ａに印加する電流を可変とする。
【０１１２】
このような本実施形態の制御の流れについて、図１８を用いて説明する。まず、図１８のＳ１〜Ｓ５及びＳ１２〜エンドまでの各ステップは、第１の実施形態の図１３に示すフローと同じである。Ｓ５がＹのとき、定着ベルト１の幅方向中間部に対向する磁性体コア７ａを、幅方向端部に対向する磁性体コア７ａよりも、定着ベルト１から遠ざける。そして、定着ベルト１の幅方向中間部の発熱量が幅方向端部の発熱量よりも低くする（Ｓ６０）。
【０１１３】
次いで、幅方向中央の温度センサ（メインサーミスタ）ＴＨ１の温度が、目標温度（Ｔｔｇｔ＝Ｔ０）に到達したら（Ｓ６１）、温度センサＴＨ２と温度センサＴＨ１の温度差を求める。即ち、定着ベルトの幅方向端部（中央から１６０ｍｍの位置）の温度センサ（サブサーミスタ）ＴＨ２の温度Ｔ２と幅方向中央の温度センサ（メインサーミスタ）ＴＨ１の温度Ｔ１との差分（Ｔ２−Ｔ１）を求める。そして、この差分（Ｔ２−Ｔ１）が所定温度以上（Ｔ３、例えば−１０℃以上）か否かを、ＣＰＵ１００１が判断する（Ｓ６２）。
【０１１４】
即ち、温度センサＴＨ２により検知した温度Ｔ２が温度センサＴＨ１により検知した温度Ｔ１よりも低く、その温度差が例えば１０℃以内となった（温度差が小さくなった）か否かを判断する。そして、Ｓ６１がＹのとき、定着ベルト１の幅方向端部と幅方向中央部との温度差が小さくなってから、Ｓ１２で通紙タイミングが否かを判断する。通紙タイミングであれば、Ｓ１６に移行する。否の場合はＳ５に移行する。なお、上述の説明では、Ｔ３の値を−１０℃としているが、この値は、適宜変更しても良い。
【０１１５】
このような本実施形態の場合も、上述の第１の実施形態と同様の効果を得られる。その他の構成及び作用は、上述の第１の実施形態と同様である。
【０１１６】
［実験３］
本実施形態の効果を調べるために行った実験について説明する。実験では、幅方向中間部の磁性体コアの高さを端部の磁性体コアの高さより高くして、幅方向中間部の発熱量を端部の発熱量より低下させた状態と、幅方向中間部と端部とで磁性体コアの高さを同じにした状態で、それぞれ記録材をニップ部Ｎに通した。そして、それぞれの記録材のしわの発生を調べた。なお、磁性体コアの高さ（コア高さ）とは、磁性体コアと定着ベルト１との距離に相当する。
【０１１７】
この実験は温度３０℃、相対湿度８０％の環境下において行った。使用した記録材は、ＣＳ−５２０  Ａ３サイズ  Ｔ目（キヤノン株式会社製）、ＣＳ−８１４  Ａ３サイズ（キヤノン株式会社製）、ＧＦ−Ｒ７０  Ａ３サイズ（キヤノン株式会社製）である。そして、それぞれを１晩放置した後に本実施形態の画像形成装置で画像形成を行った。なお、ＣＳ−５２０は薄紙、ＣＳ−８１４は普通紙１、ＧＦ−Ｒ７０は再生紙１に相当する。また、形成した画像は、記録材上にトナー載り量１．０［ｍｇ／ｃｍ２］のブルーの全べた画像とし、実験では、その画像を１０枚連続して生産した。この実験結果を表３に示す。表３では、１０枚中全ての記録材でしわが発生しなかった場合を○、１枚でもしわが発生した場合を×とした。
【０１１８】
【表３】
2014052452.tif 000005
【０１１９】
表３から明らかなように、定着ベルト１の幅方向中間部の発熱量を端部の発熱量より低下させて、記録材を通紙させることにより、記録材のしわの発生を防止することができた。
【符号の説明】
【０１２０】
１・・・定着ベルト（加熱部材）、２・・・加圧ローラ（回転部材）、３・・・圧力付与部材、６・・・励磁コイル（磁束発生手段）、７ａ・・・磁性体コア、１１・・・磁束遮蔽部材（変更手段）、３０・・・圧力付与機構（圧力付与手段）、７１・・・コア移動機構（変更手段）、１００・・・誘導加熱装置、１０１・・・電源装置（磁束発生手段）、１０２・・・制御回路部（磁束発生手段）、３０９・・・制御部（制御手段）、５００・・・定着装置、６００・・・冷却ファン（冷却手段）、１０００・・・画像形成装置、Ｎ・・・ニップ部、ＴＨ１・・・温度センサ（メインサーミスタ、第１温度検知手段）、ＴＨ２・・・温度センサ（サブサーミスタ、第２温度検知手段）
【図１】
2014052452.tif 000006
【図２】
2014052452.tif 000007
【図３】
2014052452.tif 000008
【図４】
2014052452.tif 000009
【図５】
2014052452.tif 000010
【図６】
2014052452.tif 000011
【図７】
2014052452.tif 000012
【図８】
2014052452.tif 000013
【図９】
2014052452.tif 000014
【図１０】
2014052452.tif 000015
【図１１】
2014052452.tif 000016
【図１２】
2014052452.tif 000017
【図１３】
2014052452.tif 000018
【図１４】
2014052452.tif 000019
【図１５】
2014052452.tif 000020
【図１６】
2014052452.tif 000021
【図１７】
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【図１８】
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