(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属層を有するエンドレスのベルトと、前記ベルトを張架する複数の張架部材と、前記ベルトの外面に対向して配置され、前記ベルトを発熱させるための磁束を生ずる電磁誘導加熱手段と、前記ベルトに圧接してニップ部を形成する加圧手段と、前記ベルトのテンションの解除する解除手段と、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て加熱する画像加熱装置において、
前記ベルトのテンションの解除に伴い、前記電磁誘導加熱手段または前記張架部材を移動させる移動手段と、テンションの解除時に前記ベルトと前記電磁誘導加熱手段とが接触することを妨げるために前記ベルトの非通紙部領域に当接する当接手段と、を有することを特徴とする画像加熱装置。
【請求項２】
前記当接手段が、前記電磁誘導加熱手段に取り付けられた回転可能なコロ部材であ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】
前記ベルトは、前記金属層の上に弾性層を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像加熱装置。
【請求項４】
前記ベルトのテンションの解除が、記録材の搬送が正常に行われなかった場合になされることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の画像加熱装置。
【請求項５】
前記ベルトのテンションの解除が、前記電磁誘導加熱手段への通電の有無に連動することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の画像加熱装置。
【請求項６】
前記ベルトのテンションの解除が、ベルト温度に連動することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載の画像加熱装置。
【請求項７】
前記加圧手段を前記ベルトから離間する手段を有し、前記ベルトのテンションの解除を行なう前に、前記加圧手段を前記ベルトから離間させることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載の画像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の部材に張架されたエンドレスのベルトと、前記ベルトの外面に対向して配置され、前記ベルトを発熱させる電磁誘導加熱手段と、前記ベルトに圧接してニップ部を形成する加圧手段と、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て加熱する画像加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を採用した画像形成装置において、未定着トナー像を加熱溶融定着する定着装置として、種々の方式のものが提案されている。
【０００３】
このような定着装置の一つに、誘導加熱させた定着ベルトを用いたものが、例えば特許文献１に開示されている。この定着装置は、２本のローラにより定着ベルトを支持しており、定着ベルトの外部に誘導加熱コイルを配置した構成である。ウォーミングアップタイムの短縮を目的としている。
【０００４】
また、特許文献２に開示されている定着装置は、誘導加熱源である誘導加熱コイルを、記録材の通路を介し定着ベルトに対向して配置している。記録材の加熱時間を長くすることを目的としている。
【０００５】
さらに、特許文献３に開示されている定着装置は、誘導加熱コイルを定着ベルトの外部に配置してあり、定着ベルトと発熱ローラを同時に加熱している。ベルトの温度分布を均一にしながらウォーミングアップタイムを短くすることを目的としている。
【０００６】
また、特許文献４においては、定着ベルトを用いた定着装置において、定着ベルトのテンションを解除する機構が開示されている。
【特許文献１】特開平１−１４４０８４号公報
【特許文献２】特開平１０−７４００４号公報
【特許文献３】特開２００３−２１５９５６号公報
【特許文献４】特開２００３−４３８４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の従来技術によると、ウォームアップタイムを短くする為には低熱容量の定着ベルトを電磁誘導加熱で直接加熱させる方式が有効となる。又そのときは電磁誘導コイルを定着ベルトの外面に対向して配置することで、コイルの温度が高温になることが防止可能となる。このように定着ベルトをその外側に配置した電磁誘導加熱手段で加熱することはウォームアップタイムを短縮し、コイルの昇温を防止する為には有効な構成である。
【０００８】
しかしながら、上述の従来技術によると、次のような問題点がある。
【０００９】
すなわち、電磁誘導加熱を用いて定着ベルトを発熱させるには少なくとも定着ベルトに金属の層が必要となる。またフルカラー画像形成においては高画質を得るために定着ベルトには少なくとも弾性層が必要となる。弾性層を有さないと、定着ベルトが高硬度になりトナーの形状に追随して定着が行われなくなり定着ムラを生じたり、またトナーを必要以上を潰してしまうためドット形状が大きくなってしまい画像劣化を生じさせたりする。
【００１０】
このような弾性層を有する定着ベルトを複数の部材間で長時間張架しておくと、定着ベルトの弾性層にコンプレッションセットが発生し張架の履歴が残ってしまうという問題が発生する。このことにより定着ベルトに回転ムラが生じ、定着ベルトの回転に応じて定着ムラが発生する。
【００１１】
このコンプレッションセットを防止するために、非画像形成時には定着ベルトのテンションを解除することが特許文献４に開示されている。
【００１２】
しかしながら、特許文献１〜３に記載されているような、電磁誘導によって発熱する定着ベルトは少なくとも金属層を有する。従って、テンションを解除すると定着ベルトは円柱状に形状が変化する。ここで電磁誘導加熱手段が定着ベルトの外面に対向近接して配置されていると、定着ベルトと電磁誘導加熱手段とが接触するという新たな問題が発生する。定着ベルトの表層はシリコーンゴム等の弾性体やＰＦＡ等の樹脂が平滑に形成されており、この表面が電磁誘導加熱手段のコイル等に接触すると、それにより定着ベルト表面にキズが発生し画像不良となる。
【００１３】
そこで、本発明は、高速定着が可能で、かつウォーミングアップタイムが短く、誘導加熱コイルの昇温を防止可能で、更に定着ベルトの変形及び表面のキズ付きを防止した，電磁誘導加熱方式の定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記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、金属層を有するエンドレスのベルトと、前記ベルトを張架する複数の張架部材と、前記ベルトの外面に対向して配置され、前記ベルトを発熱させるための磁束を生ずる電磁誘導加熱手段と、前記ベルトに圧接してニップ部を形成する加圧手段と、前記ベルトのテンションの解除する解除手段と、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て加熱する画像加熱装置において、前記ベルトのテンションの解除に伴い、前記電磁誘導加熱手段または前記張架部材を移動させる移動手段と、テンションの解除時に前記ベルトと前記電磁誘導加熱手段とが接触することを妨げるために前記ベルトの非通紙部領域に当接する当接手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
上記の本発明に係る定着装置構成によれば、ウォーミングアップタイムの短縮及び定着ベルトの変形、キズの防止が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
【実施例１】
【００１７】
（１）画像形成装置例
図１は画像形成装置例の概略構成模型図である。この画像形成装置は、電子写真プロセスを用いた、タンデムタイプのフルカラープリンタである。
【００１８】
Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｂは図面上右から左に順に配列した第１〜第４の４つの色トナー像形成ステーションである。各ステーションは何れも、像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体５１、帯電装置５２、レーザースキャナやＬＥＤアレイ等の露光装置５３、現像装置５４、クリーニング装置５５等を有する電子写真プロセス機構である。感光体５１は矢印の時計方向に所定の周速度で回転駆動される。
【００１９】
ステーションＹは感光体５１の面にフルカラー画像のイエロー成分のトナー像を形成する。ステーションＭは感光体５１の面に同じくマゼンタ成分のトナー像を形成する。ステーションＣは感光体５１の面に同じくシアン成分のトナー像を形成する。そして、ステーションＢは感光体５１の面にブラックのトナー像を形成する。各ステーションにおける電子写真画像形成原理・プロセスは公知であるからその説明は省略する。
【００２０】
５６は複数の支持ローラ５７間に懸回張設した転写ベルトであり、各ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｂの下側に、全ステーションに亘たらせて配設してある。転写ベルト５６は矢印の反時計方向に、感光体５１の周速度に対応した周速度で回動駆動される。
【００２１】
５８は転写ローラであり、各ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｂにおいて、感光体５１の下面に対して転写ベルト５６を挟んで圧接して転写ニップ部を形成している。
【００２２】
５９は記録材給送路であり、不図示の給紙機構部から一枚分離給紙されたシート状の記録材（転写材、用紙）Ｐを、転写ベルト５６の第１のステーションＹ側の端部に給送する。転写ベルト５６は給送された記録材Ｐを静電的に吸着保持して、あるいはチャックで把持して各ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｂの転写ニップ部へ順次に搬送する。これにより、同一の記録材Ｐの面にイエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像、およびブラックトナー像が順次に位置合わせ状態で重畳転写されて、未定着のフルカラートナー像が合成形成される。
【００２３】
第４のステーションＢの転写ニップ部を搬送されて通過した記録材Ｐは転写ベルト５６から分離され、定着装置Ｆに導入されて未定着トナー像の加熱定着処理を受けて排出搬送される。
【００２４】
（２）定着装置Ｆ
図２は定着装置Ｆの要部の拡大横断側面模型図と制御系のブロック図である。この定着装置Ｆは電磁誘導加熱方式・ベルト加熱方式の定着装置（ＩＨ定着器）である。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搬送方向に直交する方向に並行な方向である。また、幅または幅方向（短手方向）とは記録材搬送方向の寸法または記録材搬送方向に並行な方向である。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。
【００２５】
１は定着手段としての定着ベルトユニット、２は加圧手段としての加圧ベルトユニットである。この定着手段１と加圧手段２を上下に配設して圧接させることで両者間に定着ニップ部Ｎを形成させている。３は電磁誘導加熱手段（以下、加熱手段と記す）としての誘導加熱コイルユニット（定着ベルトの誘導加熱源）であり、定着手段１の上側に配設してある。
【００２６】
［定着手段１］
定着手段１において、４と５は上流側と下流側に並行に配列したテンションローラと定着ローラである。６はこの２本のローラ４・５間に懸回張設した、エンドレスで、可撓性のある定着ベルトである。
【００２７】
テンションローラ４は鉄の中空ローラである。定着ローラ５は鉄合金製の芯金にシリコンゴム層を設けた弾性ローラである。芯金は長手中央部の径を両端部の径よりも大きくしたテーパー形状にしてある。芯金にテーパー形状をつけているのは、後述する加圧ローラ１０で加圧した時に定着ローラ５が撓んでも加圧ローラ１０との圧接部の幅を長手方向にわたって均一にするためである。
【００２８】
図３は定着ベルト６の層構成を示す断面模型図である。６ａは電磁誘導発熱層としての、磁性金属材料からなる金属層（以下、基層と記す）である。本実施例においては、電気鋳造法によって製造した、厚み５０μｍのエンドレスベルト状のニッケル層を基層６ａとしている。この基層６ａの外側面（外周面）には、弾性層６ｂを設けてある。本実施例ではこの弾性層６ｂは耐熱性シリコーンゴム層であり、厚さは１００〜１０００μｍの範囲で選択可能である。定着ベルト６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、本実施例においては、弾性層６ｂは３００μｍの厚みとしている。弾性層６ｂのシリコーンゴムは、ＪＩＳ−Ａ２０度の硬度を持ち、熱伝導率λ２は０．４Ｗ／ｍＫである。更に、弾性層６ｂの外周には、表面離型層６ｃ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。基層６ａの内面に摺動性を向上させるために、ポリイミド等の樹脂材料をコーティングしても良い。本実施例では基層６ａの内面にポリイミド層６ｄを設けている。定着ベルト６の内面が接する定着ローラ・テンションローラ等の内部部材（内包物）が導電性の場合は、定着ベルト６の基層６ａに有効に誘導電流を流すために、定着ベルト内面には電気絶縁層が有ることが望ましい。定着ベルト６の電磁誘導発熱層を構成させる磁性金属材料としては、ニッケルのほかに、鉄合金や銅、銀など適宜選択可能である。また、樹脂基層にそれら金属の層を積層させるなどの構成でも良い。基層６ａまたは金属層の厚みは、後で説明する誘導加熱コイルに流す高周波電流の周波数と基層６ａまたは金属層の透磁率・導電率に応じて調整して良く、５〜２００μｍ程度の間で設定する。
【００２９】
８は定着ベルト６に対するテンション印加・解除手段としての、テンションローラシフト手段である。このシフト手段８の具体的構成は図に省略したけれども、たとえば、モーターまたはソレノイドに連結されたカムが回転制御されることによって、テンションローラ４を定着ローラ５から遠のかせる方向に移動させて定着ベルト６にテンションをかける第１位置と、定着ローラ５に近づける方向に移動させて定着ベルト６のテンションを解除する第２位置とに切換え的にシフトする。本実施例においては、テンションローラ４が上記の第１位置にシフトされると、定着ベルト６は約１００Ｎのテンションがかけられた状態になる。このシフト手段８は制御手段としての制御回路部１００により制御される。
【００３０】
Ｍ１は定着ローラ駆動手段（モーター）である。定着ベルト６はテンションローラ４でテンションがかけられている状態において、定着ローラ５が駆動手段Ｍ１により時計方向に回転駆動されることで、定着ローラ５のシリコーンゴム表面と定着ベルト６の内面ポリイミド層６ｄとの摩擦によって定着ローラ５の回転と同方向に回転駆動される。
【００３１】
［加圧手段２］
加圧手段２において、９と１０は上流側と下流側に並行に配列したテンションローラと加圧ローラである。１１はこの２本のローラ９・１０間に懸回張設した、エンドレスで、可撓性のある加圧ベルトである。
【００３２】
テンションローラ９は鉄の中空ローラである。加圧ローラ１０は鉄合金製の中実のローラであり、長手中央部の径を両端部の径よりも大きくしたテーパー形状にしてある。テーパー形状をつけているのは、定着ローラ５と同様の理由で、加圧した時に加圧ローラ１０が撓んでも定着ローラ５との圧接部の幅を長手方向にわたって均一にするためである。加圧ローラ１０は定着ローラ５より硬度を固くして、定着ベルト６を介した定着ローラ５と、加圧ベルト１１を介した加圧ローラ１０との圧接部において、定着ベルト６を大きく変形させて、トナー像が形成された記録材の定着ベルト６からの剥離を容易にするためである。
【００３３】
図４は加圧ベルト１１の層構成を示す断面模型図である。加圧ベルト１１は、厚み５０μｍのポリイミド樹脂からなる基層１１ａを有する。基層１１ａにポリイミド樹脂を用いたのは、加圧ベルト１１に関しては誘導加熱によって加熱を行わないので、金属基層を用いる必要がないためである。しかし、定着ベルト６と同様に金属の基層を用いても良い。この基層１１ａの外周には、弾性層１１ｂとして耐熱性シリコーンゴム層を設けている。この弾性層１１ｂの厚みは１００〜１０００μｍの範囲で選択可能であり、本実施例では３００μｍの厚みとしている。この弾性層１１ｂに用いたシリコーンゴムは、ＪＩＳ−Ａ２０度の硬度を持ち、熱伝導率λ３は０．１Ｗ／ｍＫである。更に弾性層１１ｂの外周には、表面離型層１１ｃ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。基層１０ａの内面には特に断熱層を設けても、設けなくても良い。
【００３４】
１３は加圧ベルト１１に対するテンション印加・解除手段としての、テンションローラシフト手段である。このシフト手段１３もその具体的構成は図に省略したけれども、前記の定着手段１におけるシフト手段８と同様に、たとえば、モーターまたはソレノイドに連結されたカムが回転制御されることによって、テンションローラ９を加圧ローラ１０から遠のかせる方向に移動させて加圧ベルト１１にテンションをかける第１位置と、加圧ローラ１０に近づける方向に移動させて加圧ベルト１１のテンションを解除する第２位置とに切換え的にシフトする。このシフト手段１３も制御回路部１００により制御される。
【００３５】
Ｍ２は加圧ローラ駆動手段（モーター）である。加圧ベルト１１はテンションローラ９でテンションがかけられている状態において、加圧ローラ１０が駆動手段Ｍ２により反時計方向に回転駆動されることで、所定の速度で回転駆動される。
【００３６】
１０２は定着手段１に対する加圧手段２の圧接・離間手段としてのシフト手段である。このシフト手段１０２もその具体的構成は図に省略したけれども、例えば、モーターまたはソレノイドに連結されたカムが回転制御されることによって、加圧手段２を定着手段１に対して押上げて加圧当接させた第１位置と、定着手段１から引き下げて所定に離間させた第２位置（退避位置）とに切換え的にシフトする。このシフト手段１０２も制御回路部１００により制御される。
【００３７】
本実施例においては、加圧手段２が上記の第１位置にシフトされると、加圧ローラ１０は定着ローラ５に向かって２８４Ｎ（３０ｋｇｆ）で加圧される。また、テンションローラ９はテンションローラ４に向かって１４７Ｎ（１５ｋｇｆ）で加圧される。また、定着手段１側においてテンションローラ４と定着ローラ５の間に配設した加圧部材７と、加圧手段２側においてテンションローラ９と加圧ローラ１０の間に配設した加圧部材１２とが、定着ベルト６と加圧ベルト１１とを挟んで押圧状態になる。これにより、テンションローラ４・１１間、定着ローラ５・加圧ローラ１０間で、定着ベルト６と加圧ベルト１１が接触して定着ニップ部Ｎが形成される。定着ベルト６と加圧ベルト１１はそれぞれ加圧部材７・１２によって定着ニップ部Ｎで加圧され、ニップ熱、圧を記録材に付与する。
【００３８】
加圧部材７・１２はシリコーンゴム等の弾性体、またはＰＰＳ等の樹脂からなり、定着ベルト６または加圧ベルト１１と当接する面にはガラス繊維製のクロスをフッ素樹脂でコーティングしたものや、凹凸を設けて接触面積を減らすよう工夫したポリイミドのシートなどを用いて摩擦抵抗を減らし、定着ベルト６または加圧ベルト１１のスリップを防止している。
【００３９】
［加熱手段３］
加熱手段３は定着ベルト６の誘導加熱源であり、定着手段１の加圧手段２側とは反対側において、定着ベルト６の外面に対して所定の僅少の一定距離だけ離間させて近接配置されている。この加熱手段３は、磁性体コア（以下、コアと略記する）１４と誘導加熱コイル（以下、コイルと略記する）１５とを備えている。コア１４は、例えば、フェライトコアや積層コアから形成されている。コイル１５は、例えば、表面に融着層と絶縁層とを持つ銅線が複数回巻かれて構成されている。より具体的には、加熱手段３は、コイル１５の電線として例えばリッツ線を用いている。これを横長・扁平のシート状渦巻きコイルに巻回してなるコイル１５と、このコイル１５を覆わせたコア１４と、を電気絶縁性の樹脂によって一体にモールドした横長・薄板状の部材である。より具体的には、コイル１５は、発生した磁界が定着ベルト６の電磁誘導発熱層である基層６ａ以外に漏れないように、コア１４で覆われている。更に電気絶縁性の樹脂によって、コイル１５とコア１４は一体でモールドされている。定着ベルト６とコイル１５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６とコイル１５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６は均一に加熱される。コイル１５は、記録材Ｐの通紙幅方向（記録材Ｐの搬送方向に直交する方向）に沿っての長さが、画像形成に供される最大通紙幅の記録材Ｐのその通紙幅よりも長くなるように形成されている。
【００４０】
１０３は定着手段１に対する加熱手段３の近接・離間手段としてのシフト手段である。このシフト手段１０３もその具体的構成は図に省略したけれども、例えば、モーターまたはソレノイドに連結されたカムが回転制御されることによって、加熱手段３を定着手段１に対して所定の僅少な一定距離だけ離して近接配置させた第１位置と、その第１位置から引き上げて定着手段１と所定に離間させた第２位置（退避位置）とに切換え的にシフトする。このシフト手段１０３も制御回路部１００により制御される。
【００４１】
［定着動作時］
図２は、定着装置Ｆに導入される記録材Ｐ上の未定着トナー像Ｔを定着する定着動作時における定着装置Ｆの状態を示している。
【００４２】
すなわち、制御回路部１００は、定着手段１については、シフト手段８を制御して、テンションローラ４を、定着ベルト６にテンションをかける第１位置にシフトさせた状態に保持している（テンション−ＯＮ）。駆動手段Ｍ１により定着ローラ５を回転駆動させて定着ベルト６を回転させた状態にしている（ベルト−回転）。
【００４３】
加圧ベルトユニット２については、シフト手段１３を制御して、テンションローラ９を、加圧ベルト１１６にテンションをかける第１位置にシフトさせた状態に保持している（テンション−ＯＮ）。駆動手段Ｍ２により加圧ローラ１０を回転駆動させて加圧ベルト１１を回転させた状態にしている（ベルト−回転）。また、シフト手段１０２を制御して、加圧手段２を定着手段１に対して加圧当接させて定着ニップ部Ｎを形成させた第１位置にシフトさせた状態に保持している（加圧手段−着）。
【００４４】
加熱手段３については、シフト手段１０３を制御して加熱手段３を定着手段１に対して所定の僅少な一定距離だけ離して近接配置させた第１位置にシフトさせた状態に保持している（加熱手段−近接）。また、励磁回路１０１からコイル１５に２０〜５０ｋＨｚの高周波電流を流して、定着ベルト６の基層６ａを誘導発熱させている（加熱−ＯＮ）。すなわち、コイル１５に対する通電により定着ベルト６に供給される磁束が発生する。この磁束は、加熱手段３と定着ベルト６との対向領域部において、定着ベルト６の発熱層である基層６ａに吸収され、基層６ａに渦状の誘導電流が発生し、該基層がその固有抵抗により発熱する。このように、コイル１３に流される高周波電流により定着ベルト６に誘導電流が発生し、定着ベルト６自体が電磁誘導で加熱状態になる。定着ベルト６の表面温度が、サーミスタ等の温度センサＴＨで検知され、その検知温度情報が制御回路部１００へフィードバックされる。制御回路部１００は、温度センサＴＨからの検知温度情報が、定着ベルト６の目標温度（目標定着温度）である、例えば、１７０℃で一定に維持されるように、励磁回路１０１の出力高周波電流の周波数を変化させてコイル１５に入力する電力を制御して定着ベルト６の温度調節をする。
【００４５】
上記のような状態において、未定着トナー像Ｔを有する記録材Ｐが入口ガイド部材１６に案内されて定着ニップ部Ｎに、トナー像担持面側を定着ベルト６側に向けて導入される。記録材Ｐは加圧部材７・１２により定着ベルト６の外周面に十分に密着し、定着ベルト６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、定着ベルト６の熱が付与され、また定着ニップ部Ｎの加圧力を受けて未定着トナー像Ｔが記録材Ｐの表面に熱圧定着される。定着ニップ部Ｎを通った記録材Ｐは定着ベルト６の外周面から定着ベルト６の表面が定着ニップ部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。
【００４６】
定着ベルト６と加圧ベルト１１は、定着装置Ｆに搬送されてくる記録材Ｐの搬送速度とほぼ同一の周速度でシワなく回転駆動される。本実施例の場合、定着ベルト６と加圧ベルト１１の表面回転速度が１６０ｍｍ／ｓｅｃであり、フルカラーの画像を１分間にＡ４サイズ４０枚定着することが可能である。
【００４７】
このように加圧手段２にもローラにベルトを張架したものを用いることで、定着ベルト６と加圧手段２との間で定着ニップ部Ｎを広く形成することが出来、装置の速度が速くなった場合においても記録材Ｐに伝熱させる時間を確保できる為、十分な定着性を得ることができる。
【００４８】
コイル１５は、高温になる定着ベルト６の外部に配置されることで、コイル１５の温度が高温になりにくいので、安価な耐熱グレードのコイル材を使用できるといったメリットがある。また、コイル１５が高温にならないので、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メリットもある。
【００４９】
［スタンバイ時］
画像形成開始信号待ちのスタンバイ時は、制御回路部１００は、図５のように、加圧手段２について、シフト手段１０２を制御して、定着手段１から引き下げて所定に離間させた第２位置にシフトさせた状態に保持している（加圧手段−脱）。この状態時において、定着ベルト６と加圧ベルト１１はテンションがかけられた状態に保持されており、また共に回転駆動されている（テンション−ＯＮ、ベルト−回転）。コイル１５には高周波電流が流されて、定着ベルト６が所定の定着温度に加熱温調されている（加熱手段−近接、加熱−ＯＮ）。
【００５０】
スタンバイ時は、上記のように、定着ベルト６と加圧ベルト１１を離間させることで、定着ベルト６の熱が加圧ベルト１１に伝導しないので熱経済がよい。また、定着装置のウォーミングアップタイムを、定着ベルト６と加圧ベルト１１を圧接させている状態の場合よりも早くすることができる。
【００５１】
［電源ＯＦＦ時、節電モード時］
装置に電源が投入されていない電源ＯＦＦ時や節電モード時には、制御回路部１００は、図６のように、加圧手段２については、シフト手段１０２を制御して、定着手段１から引き下げて所定に離間させた第２位置にシフトさせた状態に保持する（加圧手段−脱）。加圧ローラ１０の回転はオフにする（ベルト−停止）。シフト手段１３を制御して、テンションローラ９を、加圧ベルト１１のテンションを解除する第２位置にシフトさせた状態に保持する（テンション−解除）。
【００５２】
加熱手段３については、コイル１５に対する通電をオフにする（加熱−ＯＦＦ）。シフト手段１０３を制御して、加熱手段３を定着手段１から所定に離間させた第２位置にシフトさせた状態に保持する（加熱手段−退避）。すなわち、シフト手段１０３を制御して加熱手段を定着ベルト６に対して接触しないように相対移動させる。
【００５３】
定着手段１については、定着ローラ５の回転はオフにする（ベルト−停止）。シフト手段８を制御して、テンションローラ４を、定着ベルト６のテンションを解除する第２位置にシフトさせた状態に保持する（テンション−解除）。
【００５４】
この図６の状態においては、定着ベルト６はテンションが解除されたフリー状態であるので、コンプレッションセットによるベルトの変形は発生しない。また加熱手段３も定着ベルト６から離れて退避しているため、定着ベルト６の表面が加熱手段３に接触することは無く、定着ベルト６の表面にキズが生じることはない。また加圧手段２においてもテンションローラ９が加圧ベルト１１のテンションを緩める方向に移動して加圧ベルト１１のテンションも解除されている。
【００５５】
［定着装置の状態制御］
図７は、上述した図２、図５、図６のような定着装置状態の制御動作フロー図である。
【００５６】
画像形成装置の電源ＯＦＦ時は、制御回路部１００は、定着装置Ｆを図６の［テンション−解除、ベルト−停止、加圧手段−脱、加熱手段−退避、加熱−ＯＦＦ］の状態に保持する（ステップＳ１⇔Ｓ２）。
【００５７】
電源がＯＮされると、制御回路部１００は、定着装置Ｆを図６の電源ＯＦＦ時の状態から図５のスタンバイ時の状態［テンション−ＯＮ、ベルト−回転、加熱手段−近接、加熱−ＯＮ、加圧手段−脱］に転換する（ステップＳ２→Ｓ３）。すなわち、テンションローラ４・９はそれぞれ定着ベルト６と加圧ベルト１１にテンションがかかる方向に移動し、テンションがかかり、また定着ベルト６と加圧ベルト１１が回転を始める。このとき退避位置にあった加熱手段３は定着手段１の定着ベルト６に近接し加熱動作を開始する。なおこの状態においては加圧ベルト１１は定着ベルト６とはまだ離間状態である。これはウォームアップタイムでできるだけ速くするためで、離間していることにより定着ベルト６の熱が加圧ベルト１１へ移行するのを防止している。そしてこのまま各ベルトは回転をしながら、定着ベルト６の表面温度が所定値になるまで加熱動作が行われる。
【００５８】
定着ベルト６の表面温度が所定値に到達したことを温度センサＴＨが検出すると、プリント可能状態となり、加熱手段３はＯＮ／ＯＦＦ制御に移行し、スタンバイ状態となる。
【００５９】
次に画像形成開始信号が入力され画像形成が開始されると、制御回路部１００は、シフト手段１０２を制御して、加圧手段２を定着手段１に対して押上げて加圧当接させた、加圧手段−着の状態にする（ステップＳ４→Ｓ５）。未定着トナー像Ｔを有する記録材Ｐが定着ニップ部Ｎに導入されて定着動作が行われ、画像形成が終了する（ステップＳ６）。
【００６０】
画像形成が終了すると、再び加圧ベルト１１が定着ベルト６から離間して、それぞれ回転しながらスタンバイ状態にもどる（ステップＳ７）。この状態からタイマーにより時間がカウントされ（ステップＳ８）、所定時間が経過するまでは定着ベルト６は温調されながら回転し、加圧ベルト１１も回転を続ける（ステップＳ８→Ｓ９→Ｓ７）。加圧ベルト１１についてはこの状態で停止しても良い。
【００６１】
このスタンバイ状態で再び画像形成開始信号が得られると、前述のように画像形成動作が開始される（ステップＳ８→Ｓ９→Ｓ４）。
【００６２】
所定時間経過しても画像形成開始信号が得られない場合は節電モードへと移行される（ステップＳ８→Ｓ１０）。この場合は、制御回路１００は、定着装置Ｆを図５のスタンバイ時の状態から、図６の［ベルト−停止、テンション−解除、加圧手段−脱、加熱手段−退避、加熱−ＯＦＦ］の状態に転換保持する。すなわち、加熱手段３への通電が遮断されて定着ベルト６の加熱が停止される。加熱が停止すると、定着ベルト６の駆動も停止され、テンションローラ４・９が定着ベルト６・加圧ベルト１１のテンションを緩める方向に移動してそれぞれのベルトのテンションが解除される。これにあわせて加熱手段３は退避位置に移動し、定着ベルト６から遠ざかる。
【００６３】
この状態においては、定着ベルト６、加圧ベルト１１はテンションが解除されたフリー状態であるので、コンプレッションセットによるベルトの変形は発生しない。また加熱手段３も定着ベルト６から離れて退避しているため、定着ベルト６の表面が加熱手段３に接触することは無く、定着ベルト６の表面にキズが生じることはない。
【００６４】
この状態のまま画像形成開始信号が得られない場合は加熱動作は停止のまま定着装置は冷却され、更に所定時間が経過すると本体電源が自動的に遮断される。この所定時間内に再び画像形成開始信号が得られた場合、もしくは所定時間経過後して電源が遮断された後再び電源がＯＮされた場合は再びスタンバイ状態に移行する（ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３）。
【００６５】
以上説明したように、本実施例においては、加熱手段３を定着ベルト６の外部に配置することで小型化が可能になる。定着ベルト６を定着ローラ５とテンションローラ４によって支持することで、小径で熱容量の小さい定着ベルト６を無駄な熱伝導少なく加熱可能になり、ウォーミングアップタイムの短縮が可能となる。
【００６６】
また、定着ベルト６及び加圧ベルト１１が停止時に、テンションローラ４及び９が移動してベルトのテンションが解除されるので、弾性層を有するベルトを用いた場合においてもベルト変形を生じることはない。また定着ベルト６のテンションが解除される場合においては、加熱手段３が定着ベルト６から遠ざかるので、定着ベルト６が加熱手段３に接触することは無く、定着ベルト６の表面が傷つくことはない。
【００６７】
本実施例においては、加熱手段３への通電遮断に連動してテンション解除を行う例を示したが、必ずしもこれに限ることは無く、例えば加熱手段３への通電が遮断されたのち、定着ベルト６の温度低下をセンサＴＨが検出した場合にテンションを解除しても良い。すなわち、定着ベルトのテンションの解除は、加熱手段３への通電の有無に連動してなされる。あるいは、定着ベルトのテンションの解除は、定着ベルト温度に連動してなされる。
【実施例２】
【００６８】
図８は本実施例における定着装置状態の制御動作フロー図である。このフロー図は上記の実施例１において図７に示した制御動作フローに、さらに、画像形成開始後に記録材の搬送不良（ジャム）が発生した場合の制御動作を付加したものである。
【００６９】
すなわち、ステップＳ５とＳ６の間に挿入したステップＳ１１において記録材搬送不良が検知されなければ、画像形成が正常に終了して、実施例１と同様に再びスタンバイ状態へと移行する（ステップＳ６→Ｓ７）。しかし、ステップＳ５とＳ６の間において、記録材搬送不良等が生じ、本体内の不図示のセンサによってジャムが検知されると、制御回路部１００は、定着装置も含めて画像形成装置の画像形成動作を停止させる。
【００７０】
定着装置Ｆについては、図２の定着動作時の状態から、図７の電源ＯＦＦ時または節電モード時の状態［ベルト−停止、テンション−解除、加圧手段−脱、加熱手段−退避、加熱−ＯＦＦ］の状態に転換保持する（ステップＳ１１→Ｓ１２）。すなわち、定着ベルトのテンションの解除が、記録材の搬送が正常に行われなかった場合になされる。
【００７１】
そして、本体内のジャム処理が完了すると、再びステップＳ３（図５）のスタンバイ状態［テンション−ＯＮ、ベルト−回転、加熱手段−近接、加熱−ＯＮ、加圧手段−脱］に転換する（ステップＳ１２→Ｓ３）。
【００７２】
以上説明したように、本実施例においては加熱手段３を定着ベルト６の外部に配置することで小型化が可能になる。定着ベルト６を定着ローラ５とテンションローラ４によって支持することで、小径で熱容量の小さい定着ベルト６を無駄な熱伝導少なく加熱可能になり、ウォーミングアップタイムの短縮が可能となる。
【００７３】
また、定着ベルト６及び加圧ベルト１１がジャム時にテンションローラ４及び９が移動してベルトのテンションが解除されるので、弾性層を有するベルトをもちいた場合においてもベルト変形を生じることはない。
【００７４】
また定着ベルト６のテンションが解除される場合においては、加熱手段３が定着ベルト６から遠ざかるので、定着ベルト６が加熱手段３に接触することは無く、定着ベルト６の表面が傷つくことはない。
【００７５】
またジャム時に定着ベルト６と加圧ベルト１１を離間し、それぞれのベルトテンションが解除され、且つ加熱手段３が定着ベルト６から遠ざかる方向に退避するため、定着装置内でジャムが発生した場合においてジャム処理が容易になる。
【実施例３】
【００７６】
本実施例は、実施例１または実施例２の定着装置において、定着ベルト６のテンション解除時にも定着ベルト６と加熱手段３との距離を一定以上に保つようにしたものである。図９は本実施例における定着装置の定着動作時の状態図、図１０は電源ＯＦＦ時または節電モード時の状態図である。
【００７７】
本実施例は実施例１または実施例２に示した定着装置に対して、加熱手段３の定着ベルト６に近接する箇所に複数のコロ部材１７（当接手段）を設け、このコロ部材１７を定着ベルト６に当接させたものである。
【００７８】
コロ部材１７は金属或いは耐熱性樹脂からなり、回転可能で定着ベルト６の非通紙領域に当接している。ここでコロ部材１７の大きさは定着ベルト６の加熱手段３との距離が一定以上になる様に、電磁誘導加熱の効率が高くなる距離にあわせて調整されている。
【００７９】
このようなコロ部材１７を有することで、図１０に示すように、実施例１、２と同様にテンションローラ４が定着ベルト６のテンションを緩める位置に移動し定着ベルト６のテンションが解除された場合、加熱手段３は定着ベルト６のテンションによって上方に力を受け位置が移動する。
【００８０】
しかしこの場合においても、加熱手段３と定着ベルト６との距離はコロ部材１７によって一定に規制されているため加熱手段３は定着ベルト６と一定の距離を保ったまま移動するため、定着ベルト６と加熱手段３とが接触することはない。
【００８１】
なお、この定着装置を用いた場合の定着ベルト６のテンション解除動作シーケンスは、図７もしくは図８と同様に電源ＯＦＦ時やジャム発生時でよく、本実施例では説明を省略する。
【実施例４】
【００８２】
本実施例は定着ベルト６のテンションローラ４の移動方向を規定することで、加熱手段３の位置を変動させずに定着ベルト６のテンションを解除させたものである。
【００８３】
図１１は定着動作時の状態を示すもので、実施例１の図２の状態と同様である。図１２は電源ＯＦＦ時または節電モード時の状態図である。本実施例では実施例１及び実施例２に対してテンション解除時の動作が異なる。本実施例においてはテンションを解除する場合は加圧ベルト１１が定着ベルト６から離間し、テンションローラ４及び９が定着ベルト６及び加圧ベルト１１のテンションを緩める位置に移動し、定着ベルト６及び加圧ベルト１１のテンション解除が行われる。加熱手段３の位置は固定で、定着ベルト６から遠ざかる方向に退避することはない。
【００８４】
ここで、テンションローラ４の移動方向について詳細に説明する。図１１に示すように実施例１乃至実施例３のようにテンションローラ４と定着ローラ５の軸中心を結ぶ線上Ａにテンションローラ４が移動すると従来通り、加熱手段３に定着ベルト６が接触してしまう。そこで本実施例は、図１２に示すように、更に加熱手段３から遠ざかる方向にもテンションローラ４が移動するようにして、加熱手段３と定着ベルト６が接触するのを防止した。すなわちテンションローラ４の移動方向は、テンションローラ４と定着ローラ５の軸中心を結ぶ線方向Ａと、テンションローラ４とテンションローラ９との軸中心を結ぶ線方向Ｂとのベクトルをあわせた方向（合成方向）Ｃに移動することになる。テンションローラ４はＣ方向に移動することにより図１２に示すように定着ベルト６のテンションを解除するとともに、加熱手段３から定着ベルト６が遠ざかることになり、定着ベルト６が加熱手段３の接触しなくなる。なおこの移動距離は装置のサイズによって異なる為、定着ベルト６と加熱手段３とが接触しないように設計すればよい。
【００８５】
また、テンション解除が動作するシーケンスは実施例１乃至実施例３と同様である。
【００８６】
このようにすることで本実施例においては実施例１乃至実施例３に比べ、加熱手段３の移動機構（１０３）がいらない為、更に装置の簡略化、低コスト化、省スペース化が達成できる。
【００８７】
ここで、実施例１〜実施例４において、定着ベルト６や加圧ベルト１１は３つ以上の支持部材に懸回張設させた構成にすることもできる。また、加圧手段２については、加圧ベルト構成に限られず、加圧ローラ構成にしてもよい。
【００８８】
なお、本発明の定着装置には、記録材上の未定着画像を仮定着させる像加熱装置や、画像を担持した記録材を加熱してつや等の表面性を改質する像加熱装置等も包含される。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】画像形成装置例の概略構成模型図
【図２】定着装置の要部の拡大横断側面模型図（定着動作時）と制御系のブロック図
【図３】定着ベルトの層構成を示す断面模型図
【図４】加圧ベルトの層構成を示す断面模型図
【図５】スタンバイ時の定着装置の状態を示した図
【図６】電源ＯＦＦ時又は節電モード時の定着装置の状態を示した図
【図７】定着装置状態の制御動作フロー図
【図８】実施例２における定着装置状態の制御動作フロー図
【図９】実施例３における定着装置の要部の拡大横断側面模型図（定着動作時）と制御系のブロック図
【図１０】電源ＯＦＦ時又は節電モード時の定着装置の状態を示した図
【図１１】実施例４における定着装置の要部の拡大横断側面模型図（定着動作時）と制御系のブロック図
【図１２】電源ＯＦＦ時又は節電モード時の定着装置の状態を示した図
【符号の説明】
【００９０】
Ｆ：定着装置、１：定着手段（定着ベルトユニット）、２：加圧手段（加圧ベルトユニット）、３：加熱手段（電磁誘導加熱手段）、４・９：テンションローラ、５・１０：定着ローラと加圧ローラ、６・１１：定着ベルトと加圧ベルト、７・１２：加圧部材、８・１３：シフト手段、１４：磁性体コア、１５：誘導加熱コイル、１７：コロ部材、１００：制御手段（制御回路部）、１０１：励磁回路、１０２・１０３：シフト手段、ＴＨ：温度センサ（サーミスタ）、Ｐ：記録材、Ｔ：トナー像
【図６】
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【図８】
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【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】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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