(57)【要約】  【課題】  加熱された定着ベルトがニップ部に移動する間の温度低下を抑制すること。  【解決手段】  定着ローラ２は、その表面に誘導加熱コイル６の作用で渦電流を発生させることにより加熱される。定着ベルト１は、定着ローラ２が加熱される領域を通過する際に加熱され、定着ローラ２を周動しニップ部に達する。ニップ部では、加熱された定着ベルト１の熱と、加圧ローラ３の圧力によりトナー像８が用紙７に定着される。定着装置では、定着ベルト１の加熱位置、即ち誘導加熱コイル６の配設位置を、ニップ部より定着ベルト１の送り方向の上流側に設けるようにする。このように、誘導加熱コイル６を定着ローラ２側に配置することにより、定着ベルト１の加熱位置とニップ部との距離の短縮化を図ることができるため、加熱された定着ベルト１の領域がニップ部に達するまでに生じる温度低下を抑制することができる。  【選択図】  図１
2006267643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱溶着により記録媒体上にトナー像を定着させる定着装置であって、
定着ローラと、
前記定着ローラと圧接して配設された加圧ローラと、
前記定着ローラと前記加圧ローラとの挟持部を通り、前記定着ローラと同期周動する無端ベルトと、
前記定着ローラと対向して設けられた誘導加熱コイルから発生する電磁波により前記定着ローラの表面に渦電流を生じさせて加熱を誘導し、前記無端ベルトにおける、前記定着ローラと前記加圧ローラとの挟持部より前記無端ベルトの送り方向の上流側の領域を加熱する誘導加熱手段と、
を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記無端ベルトにおける、前記定着ローラと前記加圧ローラとの挟持部と、前記誘導加熱手段が設けられている部位と、の間の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出された温度に基づいて前記誘導加熱手段の制御を行う加熱制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記無端ベルトの定着面側と密接して回転し、前記定着ローラと前記無端ベルトとが接触する領域の面積を広げる調整用ローラを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の定着装置。
【請求項４】
請求項１、請求項２または請求項３に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱ローラ定着方式を用いて紙等の媒体にトナー像を固着させる定着装置、およびこのような定着装置を搭載した、例えば、電子複写装置、プリンタ装置等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子複写装置やプリンタ装置等の可視像を形成する際にトナーを用いる画像形成装置には、トナー像を紙等の記録媒体に固着（定着）させるための定着装置が備えられている。
このような定着装置の定着方式の一つに熱ローラ定着方式がある。この熱ローラ定着方式は、加熱される加熱ローラと、この加熱ローラと圧接された定着ローラによって記録媒体を挟持しながら搬送する間に、トナー像を記録媒体に加熱溶着する方式である。
熱ローラ定着方式では、加熱溶着するために棒状のハロゲンヒータを加熱ローラまたは定着ローラの内側に配設するタイプのものが一般的であった。
【０００３】
近年では、立ち上がり（起動）時間をさらに早くするために、局部加熱方式や熱容量的に優れた特性を有する誘導加熱方式の原理を利用した定着装置の開発が進められている。
特に、誘導加熱方式は、加熱ローラや定着ベルトを金属導電体で形成し、この加熱ローラや定着ベルトを誘導コイルから発生する電磁波により生じる渦電流によって加熱するものであり、所定温度に達するまでの立ち上がり時間を短くすることができるため、待機時間に消費する電力を低減化することができる点からも、注目されている。
【０００４】
ここで、誘導加熱方式を用いた定着装置の一例として、誘導加熱ベルト定着装置について説明する。
図４は、誘導加熱ベルト定着装置の概略構成を示した図である。
図４に示すように、誘導加熱ベルト定着装置は、定着ローラ１０２、この定着ローラ１０２と圧接するように配置された加圧ローラ１０３、エンドレス（無端）の定着ベルト１０１を介して加圧ローラ１０３と従動する加熱ローラ１０５、加熱ローラ１０５の外側に配設された誘導加熱コイル１０６、定着ローラ１０２の温度を検出する温度センサ１０４を備えている。
この誘導加熱ベルト定着装置では、加熱ローラ１０５および定着ローラ１０２は反時計方向に回転され、定着ローラ１０２と圧接するように配置された加圧ローラ１０３は、時計方向に回転される。
【０００５】
加熱ローラ１０５、定着ローラ１０２、加圧ローラ１０３、これらの３つのローラは、同期して回転および周動する構成となっている。
定着ローラ１０２および加圧ローラ１０３の回転によって、定着ローラ１０２および加圧ローラ１０３の接触部（ニップ部）にトナー像１０８を担持した用紙１０７を引き込む。なお、用紙１０７は、トナー像１０８が定着ベルト１０１と接触する向きで搬送されるようになっている。
そして、定着ローラ１０２および加圧ローラ１０３とでトナー像１０８が形成された用紙１０７を挟持しつつ搬送するときに、熱と圧力によりトナー像１０８を加熱溶着させて用紙１０７に定着（固定）される。
【０００６】
また、上述したような誘導加熱方式を用いた定着装置の他にも下記の特許文献をはじめ、定着装置の性能を向上させる技術が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−２０６８１５公報
【０００７】
特許文献１には、定着温度に達するまでの起動時間の短縮化、また定着処理済みの記録シート（印刷用紙）の定着ローラからの分離性の向上を図る技術が提案されている。
詳しくは、定着装置の定着ローラにおける蓄熱層を無端ベルトで構成し、この無端ベルトの厚さを薄くして熱容量を小さくすることによって、定着温度への立ち上がり時間を短くする技術が提案されている。
また、蓄熱部をなす無端ベルトをポリイミドフィルムの表層にフッ素系コートを施したものや、ポリイミド基体の表層を高離型シリコンゴムで被覆したもの、あるいはニッケル基体の表層を高離型シリコンゴムで被覆したもので形成することによって、蓄熱性と高離型性（記録シートの高分離性）を向上させる技術が提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、図４に示すような誘導加熱ベルト定着装置では、誘導加熱コイル１０６で加熱された定着ベルト１０１が、定着ローラ１０２および加圧ローラ１０３の接触部（ニップ部）に移動するには、それなりの距離と時間がかかる。
そのため、誘導加熱コイル１０６の加熱制御（温度制御）は、ニップ部へ定着ベルト１０１の加熱領域が移動する際に生じる損失、つまり温度低下も考慮しなくてはならない。  誘導加熱ベルト方式を用いた定着装置では、この定着ベルト１０１の移動時における温度低下率が増加してしまうと、温度制御の精度の低下や装置の効率低下などの不具合を生じるおそれがある。
そこで本発明は、熱損失の低下を図ることができる定着装置および画像形成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】
請求項１記載の発明では、加熱溶着により記録媒体上にトナー像を定着させる定着装置であって、定着ローラと、前記定着ローラと圧接して配設された加圧ローラと、前記定着ローラと前記加圧ローラとの挟持部を通り、前記定着ローラと同期周動する無端ベルトと、前記定着ローラと対向して設けられた誘導加熱コイルから発生する電磁波により前記定着ローラの表面に渦電流を生じさせて加熱を誘導し、前記無端ベルトにおける、前記定着ローラと前記加圧ローラとの挟持部より前記無端ベルトの送り方向の上流側の領域を加熱する誘導加熱手段と、を備えることにより前記目的を達成する。
【００１０】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記無端ベルトにおける、前記定着ローラと前記加圧ローラとの挟持部と、前記加熱手段が設けられている部位と、の間の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出された温度に基づいて前記加熱手段の制御を行う加熱制御手段と、を備える。
【００１１】
請求項３記載の発明では、請求項１または請求項２記載の発明において、前記無端ベルトの定着面側と密接して回転し、前記定着ローラと前記無端ベルトとが接触する領域の面積を広げる調整用ローラを備える。
【００１２】
請求項４記載の発明では、請求項１、請求項２または請求項３に記載の定着装置を備えることにより前記目的を達成する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、定着ローラと対向して設けられた誘導加熱コイルから発生する電磁波により定着ローラの表面に渦電流を生じさせて加熱を誘導し、無端ベルトにおける、定着ローラ上の上流側の領域を加熱する誘導加熱手段を備えることにより、加熱された無端ベルトが挟持部に移動するまでの時間の短縮化を図ることができる。これにより、無端ベルトの温度低下を適切に抑制することができ、定着装置の立ち上がり時間の短縮化や消費電力の抑制を図ることができる。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、無端ベルトにおける、定着ローラと加圧ローラとの挟持部と、加熱手段が設けられている部位と、の間の温度を検出する温度検出手段を設け、この温度検出手段により検出された温度に基づいて加熱手段の制御を行うことにより、温度制御の精度を適切に向上させることができる。従って、良好な定着特性を得ることができる。
【００１５】
請求項３記載の発明によれば、定着ローラと無端ベルトとが接触する領域の面積を大きくすることにより、容易に誘導加熱手段の設計の自由度を向上させることができ、装置コストの低減化を容易に図ることができる。
【００１６】
請求項４記載の発明によれば、請求項１、請求項２または請求項３に記載の定着装置を備えることにより、温度制御の精度が良好で、熱損失が小さく、また、立ち上がり時間が早く、熱伝達効率が大きく、消費電力を小さくできる画像形成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】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図１〜図３を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係る定着装置の概略構成を示した図である。
本実施形態に係る定着装置は、加熱ヒータおよび誘導加熱装置を用いて定着ローラを加熱するタイプの熱ローラ定着方式を用いて、トナー像８を用紙７に定着（固定）させる定着装置である。
なお、この定着装置は、図示されていないが、電子複写装置やプリンタ装置等の画像形成装置に搭載されている。
【００１８】
図１に示すように、本実施の形態に係る定着装置は、定着ベルト１、定着ローラ２、加圧ローラ３、温度センサ４、第１ローラ５、誘導加熱コイル６を備えている。
定着ベルト１は、間隔を空けて配設された定着ローラ２と第１ローラ５とに渡って巻回されたエンドレスのベルトである。即ち、定着ローラ２と第１ローラ５に定着ベルト１を掛けることにより、第１ローラ５の回転力を定着ローラ２へ伝動（伝達）させることができるように構成されている。
定着ローラ２は、少なくともその表面が導電性を有する円筒状の部材で形成された回転体部材である。
加圧ローラ３は、定着ローラ２と定着ベルト１を挟んで圧接するように配置された回転体部材である。定着ローラ２が反時計方向に回転されると、この加圧ローラ３は、時計方向に従動回転するように構成されている。
なお、定着ローラ２と加圧ローラ３の接触部を用紙７を挟み込むニップ部とする。
【００１９】
温度センサ４は、定着ベルト１の温度を検知するための温度検出手段であり、例えば、サーミスタや赤外線温度感知センサなどにより構成されている。
なお、温度センサ４は、定着ベルト１におけるニップ部よりも上流側の温度を検出することができる位置に配設されている。
本実施の形態に係る定着装置では、この温度センサ４によって検出された温度に基づいて、図示しない過熱保護回路の制御や誘導加熱コイル６による定着ベルト１の温度制御が行われるように構成されている。
【００２０】
第１ローラ５は、定着ローラ２と間隔を介して配設された円筒形状の部材に形成された回転部材である。なお、第１ローラ５を回転駆動することにより、定着ローラ２および加圧ローラ３を同期して回転させ、定着ベルト１を周動させることができる。
また、定着ローラ２の断面円周上の１／２以上の領域（部分）が、常時、定着ベルト１と接触することができるように、第１ローラ５の径は、定着ローラ２の径よりも十分に小さく形成されている。
【００２１】
誘導加熱コイル６は、定着ローラ２と定着ベルト１との接触部分（接触領域）における、加圧ローラ３の反対側（逆側）の端部付近から接触部分の中央方向にかけて、定着ローラ２の外周部を覆うように配設された断面円弧状の部材である。
誘導加熱コイル６は、誘導磁束を発生させるコイルであり、この誘導加熱コイルに高周波電流を流すことにより、定着ローラ２に渦電流を発生させることができる。
この誘導加熱コイル６の作用により定着ローラ２に渦電流が発生すると、この渦電流によって定着ローラ２の表面が加熱されるようになっている。即ち、この誘導加熱コイル６は、定着ローラ２の加熱を誘導する誘導加熱手段を構成している。
【００２２】
本実施の形態に係る定着装置では、定着ローラ２は反時計回り（誘導加熱コイル６から加圧ローラ３の方向）に回転するように構成されている。
そして、このように構成された誘導加熱ベルト定着方式を用いた定着装置に対して、トナー像８が転写されたトナー像転写済みの用紙７は、転写面（トナー像８の形成面）が定着ローラ２と対向する向きに、定着ベルト１と加圧ローラ３の間に進入する。
定着装置へ用紙７が搬送されると、定着装置は、ニップ部においてトナー像８を用紙７に定着させる。
ニップ部を通過した用紙７は、即ちトナー像８の定着処理が施された用紙７は、反対側（図面左側）から排紙される。
【００２３】
本実施の形態に係る定着装置では、定着ローラ２の表面における誘導加熱コイル６と対向する領域が、誘導加熱コイル６の作用で渦電流を発生させることにより加熱される。
定着ベルト１は、この定着ローラ２の加熱される領域を通過する際に加熱される。
そして、定着ベルト１の加熱された領域は、定着ローラ２を周動しニップ部に達する。
ニップ部では、加熱された定着ベルト１の熱と、加圧ローラ３の圧力により、トナー像８が用紙７に定着される。
このようなトナー像８を加熱溶着させることにより用紙７に定着させる加熱溶着方式を用いた定着装置では、トナー像８を溶着させるための熱が足りない場合、即ちニップ部における定着ベルト１の温度が下がる場合には、定着不良が生じるおそれがある。
【００２４】
そこで、本実施の形態に係る定着装置では、定着ローラ上の定着ベルト１の加熱位置、即ち誘導加熱コイル６の配設位置を、ニップ部に対して定着ベルト１の送り方向の上流側に設けるようにする。
このように、誘導加熱コイル６を定着ローラ２側に配置することにより、定着ベルト１の加熱位置とニップ部との距離の短縮化を図ることができるため、加熱後の定着ベルト１がニップ部まで移動する間の時間の短縮化を図ることができる。
【００２５】
これにより、加熱された定着ベルト１の領域がニップ部に達するまでに生じる温度低下を抑制することができる。つまり、加熱された定着ベルト１が僅かな移動で定着部分（ニップ部）に到達するため、定着ベルト１の温度低下を極めて少なくすることができる。
また、このように定着ベルト１の温度低下を低減させることができるため、定着ベルト１の加熱処理に要するエネルギー量の低減化を図ることができる。つまり、省エネルギー効果が生まれる。
さらに、定着ベルト１の加熱部における設定温度を下げることができるため、定着ベルト１の寿命や耐久性を向上させることができる。
【００２６】
また、本実施の形態に係る定着装置では、定着ベルト１の温度検知手段として、温度センサ４を設け、定着ベルト１上の誘導加熱コイル６と定着部分（ニップ部）の間（の部分）の温度を検出することができるように構成されている。
このように、温度センサ４を設けることにより、過熱制御された直後の温度、即ちニップ部の直前（上流側）の温度を検知することができるため、過加熱等の異常状態の検出精度を向上させることができる。これにより、定着ベルト１の温度制御の精度を上げることができる。
【００２７】
次に、本実施の形態に係る定着装置の第１の変形例について説明する。
図２（ａ）は本実施の形態に係る定着装置の第１の変形例の概略構成を示した図であり、（ｂ）はその斜視図である。
なお、ここでは上述した図１に示す実施の形態と同一部分（重複する箇所）には、同一の符号を用い詳細な説明を省略する。
本実施の形態に係る定着装置の第１の変形例では、図２に示すように、図１に示す定着装置の構成に加え、第２ローラ５２を設けた構成となっている。
第２ローラ５２は、定着ベルト１の定着面側（外周面側）に密接して回転する円筒部材であり、定着ローラ２近傍かつ定着ローラ２の回転方向の上流側に設けられている。
【００２８】
第２ローラ５２を設けることによって、定着ベルト１の配設経路（巻回経路）を変えることができる。即ち、定着ローラ２と定着ベルト１との接触領域を大きくすることができる。
詳しくは、第２ローラ５２を第１ローラ５と定着ローラ２との間に配設し、定着ベルト１をこれらのローラにジグザグに渡すように配設する。これは、ちょうど第１ローラ５と定着ローラ２間における定着ベルトの弛み（撓み）を第２ローラ５２で押さえつけるような構造となっている。
【００２９】
このように、第２ローラ５２を追加配置することにより、図２に示すように、定着ベルト１と定着ローラ２との接触領域（巻付領域）を大きくすることができる。
これにより、誘導加熱コイル６を配置するスペース、即ち、定着ベルト１の加熱可能領域をより大きく確保することができ、大出力の誘導加熱コイル６の配置も可能となる。
また、定着ベルト１の加熱可能領域をより大きく確保することができるため、簡単な構造で（低コストで）定着装置の加熱容量（出力熱容量）の出力アップに対応することができる。
【００３０】
次に、本実施の形態に係る定着装置の第２の変形例について説明する。
図３は、本実施の形態に係る定着装置の第２の変形例の概略構成を示した図である。
なお、ここでは上述した図１に示す実施の形態および図２に示す第１の変形例と同一部分（重複する箇所）には、同一の符号を用い詳細な説明を省略する。
本実施の形態に係る定着装置の第２の変形例では、図３に示すように、図２に示す定着装置の第１の変形例の構成に加え、第３ローラ５３を設けた構成となっている。
第３ローラ５３は、定着ベルト１の定着面側（外周面側）に密接して回転する円筒部材であり、第２ローラ５２の反対側、即ち定着ローラ２近傍でありかつ定着ローラ２の回転方向の下流側に設けられている。
【００３１】
第３ローラ５３を設けることによって、定着ベルト１と定着ローラ２との接触領域をさらに大きくすることができる。
詳しくは、第３ローラ５３を第１ローラ５と定着ローラ２との間の第２ローラ５２の反対側に配設し、定着ベルト１をこれらのローラにジグザグに渡すように配設する。これは、ちょうど第１ローラ５と定着ローラ２間における定着ベルトの弛み（撓み）を第３ローラ５３で押さえつけるような構造となっている。
【００３２】
このように、さらに第３ローラ５３を設けることにより、ニップ部の下流部、即ち、定着ローラ２と加圧ローラ３による定着処理後の用紙７が排紙（搬送）される排紙口側の領域では、定着ローラ２の曲率、つまり定着ベルト１の外周面の曲率を、用紙７の進行方向に対して反る方向（用紙７と離れる方向）に設定することができる。
これにより、定着処理済みの用紙７、即ちニップ部を通過した用紙７が定着ベルト１に付着し巻きつくことを適切に抑制することができる。つまり、ニップ部から排紙される用紙７を定着ベルト１に巻きつきにくくさせることができる。
【００３３】
上述した本実施の形態に係る定着装置では、誘導加熱コイル６を定着ローラ２の外側に配置する構成について説明した。しかしながら、誘導加熱コイル６の配設位置は、これに限定されるものではなく、例えば、定着ローラ２の内側に配設するようにしてもよい。
誘導加熱コイル６を定着装置の内部に設けた場合であっても、定着ベルト１の加熱を行う位置は、ニップ部の上流領域とする。
【００３４】
また、誘導加熱コイル６を定着ローラ２の内部に設けた場合であっても、第２の変形例に示すように第２ローラ５２を設けることにより定着ベルト１と定着ローラ２の接触領域を増大させることができる。そして、この定着ベルト１と定着ローラ２の接触領域と対向する定着ローラ２の内部の領域に誘導加熱コイル６を配設するようにする。
また、このように構成される定着装置を電子複写装置やプリンタ装置、ファクシミリ装置などの画像形成装置に搭載することにより、画像形成装置における温度制御の精度の向上や熱損失の低減化を適切に図ることができる。さらに、画像形成装置の起動時間（立ち上がり時間）の短縮化、熱伝達効率の向上、消費電力の抑制を適切に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施の形態に係る定着装置の概略構成を示した図である。
【図２】（ａ）は本実施の形態に係る定着装置の第１の変形例の概略構成を示した図であり、（ｂ）は第１の変形例の斜視図である。
【図３】本実施の形態に係る定着装置の第２の変形例の概略構成を示した図である。
【図４】誘導加熱ベルト定着装置の概略構成を示した図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  定着ベルト
２  定着ローラ
３  加圧ローラ
４  温度センサ
５  第１ローラ
６  誘導加熱コイル
７  用紙
８  トナー像
５２  第２ローラ
５３  第３ローラ
１０１  定着ベルト
１０２  定着ローラ
１０３  加圧ローラ
１０４  温度センサ
１０５  加熱ローラ
１０６  誘導加熱コイル
１０７  用紙
１０８  トナー像
【図１】
2006267643.tif 000003
【図２】
2006267643.tif 000004
【図３】
2006267643.tif 000005
【図４】
2006267643.tif 000006