(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに圧接される定着ローラと加圧ローラとから構成される１対の定着部材の圧接部に、トナー像を担持する記録材を通過させることにより記録材にトナー像を定着する定着装置であって、
電磁誘導加熱により発熱する誘導加熱層を有し、定着ローラの表面を外部から加熱する外部加熱ベルトと、
外部加熱ベルトを回転可能に張架し、定着ローラよりも外径の小さい複数の支持ローラと、
複数の支持ローラ間に張架された領域における外部加熱ベルトの外周面に沿って外側から対向して、外部加熱ベルトを電磁誘導加熱する誘導コイルと、
外部加熱ベルトを定着ローラに当接または離間させるための外部加熱ベルトユニットと、
前記誘導コイルが前記外部加熱ベルトと対向する面とは反対側の位置、誘導コイルの周回方向中心部、誘導コイルの周回方向外側および誘導コイルに対向する部分の外部加熱ベルトの内周面側に設けられる磁性部材と、
外部加熱ベルトにおける記録材が通過しない非通過部の大きさに応じて、電磁誘導加熱による外部加熱ベルトの発熱分布を変化させる発熱分布制御手段と、を備え、
前記支持ローラは磁性材料を含んで構成され、前記磁性部材および前記支持ローラは、磁路を形成するように構成され、
前記発熱分布制御手段は、前記加熱ベルトの内周面側の磁性部材に設けられ、磁束遮蔽部材、ホルダ、楕円形の調整カムおよび付勢バネを含み、
前記ホルダは、前記調整カムに前記付勢バネにより両側から当接し、
前記調整カムはその周方向に所定角度回転可能に構成され、
前記調整カムが回転して前記調整カムの長軸が水平状態になると、前記磁束遮蔽部材が前記誘導コイルの内周面側の磁性部材に対向しない位置に移動し、
前記調整カムが回転して前記調整カムの短軸が水平状態になると、前記磁束遮蔽部材が前記誘導コイルの内周面側の磁性部材に対向する位置に移動するよう構成され、
前記外部加熱ベルトユニットは、
支持ローラを回転自在に軸支するサイドフレームと、
一端部にサイドフレームを軸支するアームと、
該サイドフレームを定着ローラ側に付勢するコイルバネと、
その回転によってアームの他端部に当接または離間してサイドフレームを前記コイルバネの付勢方向に離間または当接させる偏芯カムとを含んで構成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
誘導コイルに対向する部分の外部加熱ベルトの内周面側に、外部加熱ベルトの内周面の温度を検知する温度検知手段を備え、温度検知手段からの信号に基づいて誘導コイルへの通電を制御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】
誘導コイルに対向する部分の外部加熱ベルトの内周面側における非通過部に非通過部温度検知手段を備え、非通過部温度検知手段からの信号に基づいて発熱分布制御手段の動作を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の定着装置を備える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、トナー像を記録材に定着させる定着装置およびそれを備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機およびプリンタなどの電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置として、熱ローラ定着方式の定着装置が多用されている。熱ローラ定着方式の定着装置は、互いに圧接されるローラ対である定着部材、具体的には定着ローラおよび加圧ローラを備え、このローラ対の両方あるいはいずれか一方の内部に配置されるハロゲンヒータなどからなる加熱手段によりローラ対を所定の定着温度に加熱する。そしてローラ対が加熱されている状態で、未定着トナー像Ｔが形成された記録材である記録紙Ｐをローラ対の圧接部、いわゆる定着ニップ部に給紙して通過させることで、熱と圧力とによりトナー画像の定着を行う。
【０００３】
また、カラー画像形成装置に備えられる定着装置においては、定着ローラの表層にシリコンゴムなどからなる弾性層を設けた弾性ローラを用いることが一般的である。このように定着ローラを弾性ローラとすることで、定着ローラの表面が、未定着トナー像の凹凸に対応して弾性変形し、トナー像の表面を覆い包むように接触するため、モノクロに比べてトナー量の多いカラーの未定着トナー像に対して良好に加熱定着を行うことが可能となる。また、定着ニップ部での弾性層の歪み解放効果によりモノクロに比べてオフセットしやすいカラートナーに対して離型性を向上させることができる。さらに、定着ニップ部のニップ形状が半径方向外方に凸状、いわゆる逆ニップ形状となることから、用紙の剥離性能を向上させることができ、剥離爪などの剥離手段を用いずとも用紙の剥離が可能となり（セルフストリッピング）、剥離手段に起因する画像欠陥を解消することができる。
【０００４】
さらに、単色のトナーを用いて画像形成を行う画像形成装置に備えられる定着装置において、定着ローラには弾性層を設けず、加圧ローラにのみ弾性層を設けることにより定着ニップ部を形成させる構成のものも用いられている。
【０００５】
しかし、弾性層を具備させた定着ローラまたは加圧ローラは、弾性層自体の熱伝導性が非常に低いため、弾性層を厚くすると、定着ローラまたは加圧ローラの内部に加熱手段を設けた場合に、熱伝達効率がさらに低下するおそれがある。そのため、プロセス速度を高速化した場合に、定着ローラの温度が定着温度に追従しなくなるおそれがある。またウォームアップ時間が長くなってしまうおそれがある。
【０００６】
このような問題を解決するために、定着ローラまたは加圧ローラの外周面に外部加熱手段を当接させることにより、定着ローラまたは加圧ローラを外部から加熱する外部加熱定着方式の定着装置が提案されており、このような定着装置において、特に近年では、外部加熱手段として無端ベルトを用いる外部ベルト加熱定着方式のものが多く提案されている。
【０００７】
たとえば特許文献１では、上述の外部ベルト加熱定着方式の定着装置において、ベルト支持ローラの外周面であって、無端ベルトが巻き掛けられた周方向領域における外周面の外側には、電磁誘導加熱用の励磁コイルが該外周面の少なくとも一部領域を外側から隙間をおいて覆うように配設されている電磁誘導加熱方式の定着装置について開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１６４６９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の定着装置では、支持ローラに巻き掛けられた周方向領域の無端ベルトを電磁誘導加熱して必要な熱量を得るために、加熱される側の支持ローラの外径を定着ローラの外径と同程度となるように、比較的大きく設定している。このために、支持ローラの熱容量が大きくなり熱応答性が低下すると同時に、外部加熱手段が大型化してしまう。逆に、支持ローラの外径を小さくしてしまうと、無端ベルトにおける加熱範囲が狭くなるため励磁コイルに印加する高周波電流を増加させなければ充分な熱量が得られなくなってしまう。
【００１０】
また、励磁コイルを支持ローラの外周面に沿って対向させるために、励磁コイルを半円形断面を有する形状に周回作製しなければならない。このため励磁コイルの周回作製が困難となり、複雑な磁具や工程を必要とし、コイルを安価に作製することができない。
【００１１】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、安価で簡便に作製でき、小型化および外部加熱ベルトの熱応答性に優れ、充分な発熱量を得ることのできる定着装置およびそれを備える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】
【００１２】
本発明は、互いに圧接される定着ローラと加圧ローラとから構成される１対の定着部材の圧接部に、トナー像を担持する記録材を通過させることにより記録材にトナー像を定着する定着装置であって、
電磁誘導加熱により発熱する誘導加熱層を有し、定着ローラの表面を外部から加熱する外部加熱ベルトと、
外部加熱ベルトを回転可能に張架し、定着ローラよりも外径の小さい複数の支持ローラと、
複数の支持ローラ間に張架された領域における外部加熱ベルトの外周面に沿って外側から対向して、外部加熱ベルトを電磁誘導加熱する誘導コイルと、
外部加熱ベルトを定着ローラに当接または離間させるための外部加熱ベルトユニットと、
前記誘導コイルが前記外部加熱ベルトと対向する面とは反対側の位置、誘導コイルの周回方向中心部、誘導コイルの周回方向外側および誘導コイルに対向する部分の外部加熱ベルトの内周面側に設けられる磁性部材と、
外部加熱ベルトにおける記録材が通過しない非通過部の大きさに応じて、電磁誘導加熱による外部加熱ベルトの発熱分布を変化させる発熱分布制御手段と、を備え、
前記支持ローラは磁性材料を含んで構成され、前記磁性部材および前記支持ローラは、磁路を形成するように構成され、
前記発熱分布制御手段は、前記加熱ベルトの内周面側の磁性部材に設けられ、磁束遮蔽部材、ホルダ、楕円形の調整カムおよび付勢バネを含み、
前記ホルダは、前記調整カムに前記付勢バネにより両側から当接し、
前記調整カムはその周方向に所定角度回転可能に構成され、
前記調整カムが回転して前記調整カムの長軸が水平状態になると、前記磁束遮蔽部材が前記誘導コイルの内周面側の磁性部材に対向しない位置に移動し、
前記調整カムが回転して前記調整カムの短軸が水平状態になると、前記磁束遮蔽部材が前記誘導コイルの内周面側の磁性部材に対向する位置に移動するよう構成され、
前記外部加熱ベルトユニットは、
支持ローラを回転自在に軸支するサイドフレームと、
一端部にサイドフレームを軸支するアームと、
該サイドフレームを定着ローラ側に付勢するコイルバネと、
その回転によってアームの他端部に当接または離間してサイドフレームを前記コイルバネの付勢方向に離間または当接させる偏芯カムとを含んで構成されていることを特徴とする定着装置である。
【００１８】
また本発明は、誘導コイルに対向する部分の外部加熱ベルトの内周面側に、外部加熱ベルトの内周面の温度を検知する温度検知手段を備え、温度検知手段からの信号に基づいて誘導コイルへの通電を制御することを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、誘導コイルに対向する部分の外部加熱ベルトの内周面側における非通過部に非通過部温度検知手段を備え、非通過部温度検知手段からの信号に基づいて発熱分布制御手段の動作を制御することを特徴とする。
【００２４】
また本発明は、前記定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、互いに圧接される定着ローラと加圧ローラとから構成される１対の定着部材の圧接部に、トナー像を担持する記録材を通過させることにより記録材にトナー像を定着する定着装置であって、
電磁誘導加熱により発熱する誘導加熱層を有し、定着ローラの表面を外部から加熱する外部加熱ベルトと、
外部加熱ベルトを回転可能に張架し、定着ローラよりも外径の小さい複数の支持ローラと、
複数の支持ローラ間に張架された領域における外部加熱ベルトの外周面に沿って外側から対向して、外部加熱ベルトを電磁誘導加熱する誘導コイルと、
外部加熱ベルトを定着ローラに当接または離間させるための外部加熱ベルトユニットと、
前記誘導コイルが前記外部加熱ベルトと対向する面とは反対側の位置、誘導コイルの周回方向中心部、誘導コイルの周回方向外側および誘導コイルに対向する部分の外部加熱ベルトの内周面側に設けられる磁性部材と、
外部加熱ベルトにおける記録材が通過しない非通過部の大きさに応じて、電磁誘導加熱による外部加熱ベルトの発熱分布を変化させる発熱分布制御手段と、を備え、
前記支持ローラは磁性材料を含んで構成され、前記磁性部材および前記支持ローラは、磁路を形成するように構成され、
前記発熱分布制御手段は、前記加熱ベルトの内周面側の磁性部材に設けられ、磁束遮蔽部材、ホルダ、楕円形の調整カムおよび付勢バネを含み、
前記ホルダは、前記調整カムに前記付勢バネにより両側から当接し、
前記調整カムはその周方向に所定角度回転可能に構成され、
前記調整カムが回転して前記調整カムの長軸が水平状態になると、前記磁束遮蔽部材が前記誘導コイルの内周面側の磁性部材に対向しない位置に移動し、
前記調整カムが回転して前記調整カムの短軸が水平状態になると、前記磁束遮蔽部材が前記誘導コイルの内周面側の磁性部材に対向する位置に移動するよう構成され、
前記外部加熱ベルトユニットは、
支持ローラを回転自在に軸支するサイドフレームと、
一端部にサイドフレームを軸支するアームと、
該サイドフレームを定着ローラ側に付勢するコイルバネと、
その回転によってアームの他端部に当接または離間してサイドフレームを前記コイルバネの付勢方向に離間または当接させる偏芯カムとを含んで構成されている。
【００２６】
このように、定着ローラ表面を外部加熱ベルトで加熱することにより、定着ローラ内部のみから加熱する場合と比較して、短時間で定着ローラの表面温度を設定温度まで昇温させることができる。また、連続動作時に紙に奪われる熱量を瞬時に補い、定着ローラの表面温度低下を防止することができる。さらに、電磁誘導加熱により外部加熱ベルトの誘導加熱層を発熱させるために支持ローラに熱源を設ける必要がなくなり、支持ローラからの熱伝導により外部加熱ベルトの表面温度が一時的に設定温度を大きく超えてしまうことを避けることができる。
【００２７】
また、定着ローラよりも外径の小さい複数の支持ローラは、外部加熱ベルトを回転可能に張架する。このように、支持ローラの外径が定着ローラの外径よりも小さくなるように構成されることにより、支持ローラの熱容量を低下させることができ、外部加熱ベルトの熱応答性を向上させることができる。また装置を小型化することができる。
【００２８】
さらに、誘導コイルは、複数の支持ローラ間に張架された領域における外部加熱ベルトの外周面に沿って外側から対向するように設けられて、外部加熱ベルトを電磁誘導加熱する。これにより、外径の小さい支持ローラを用いた場合においても、外部加熱ベルトの誘導加熱層において充分な加熱範囲を得ることができる。また外部加熱ベルトの内周面に沿って内側から対向するように設けられる場合よりも、大型の誘導コイルを設置することができるため、より広い加熱範囲を得ることができる。したがって、誘導コイルに印加する高周波電流を増加させることで誘導コイルを高温になるまで上昇させることなく充分な発熱量を得ることができる。また、複数の支持ローラ間に張架された領域における外部加熱ベルトの外周面に沿う形状の誘導コイルを使用するため、複数の素線を束ねて形成されたリッツ線を周回して誘導コイルを形成する場合にも、安定した形状の誘導コイルを簡単な工程で安価に作製することができ、より安価で性能の安定した定着装置を得ることができる。
また、外部加熱ベルトユニットによって、定着ローラに対して素早く当接または離間させることができ、連続通紙時には外部加熱ベルトと定着ローラとの接触面積を大きくして、記録紙に奪われる熱量を補い、画像形成動作開始直後に、記録紙が通紙されないために熱供給が過剰になるのを回避し、短時間で外部加熱ベルトからの定着ローラへの熱供給量を少なくすることができる。
【００３０】
また、誘導コイルの周辺に磁性部材を設けることにより、誘導コイルと外部加熱ベルトとの電磁気的な結合が向上して、電磁誘導加熱による加熱効率を向上させることができる。また、外部加熱ベルトに対向しない方向へ漏洩する磁束を抑制することもできる。
【００３１】
また、誘導コイルに対向する部分の外部加熱ベルトの内周面側に、磁性部材を備えることにより、誘導コイルと外部加熱ベルトとの電磁気的な結合が向上して、電磁誘導加熱による加熱効率を向上させることができる。また、定着ローラ側へ漏洩する磁束を抑制することもできる。
【００３３】
また、外部加熱ベルトに対向しない位置、誘導コイルの周回方向中心部、誘導コイルの周回方向外側および誘導コイルに対向する部分の外部加熱ベルトの内周面側に、磁路を形成するように磁性部材を備えることにより、誘導コイルと外部加熱ベルトとの電磁気的な結合が向上して、電磁誘導加熱による外部加熱ベルトの加熱効率を向上させることができる。また、外部加熱ベルトに対向しない方向および定着ローラ側に漏洩する磁束を抑制することができる。
【００３４】
また、外部加熱ベルトに対向しない位置、誘導コイルの周回方向中心部、誘導コイルの周回方向外側および誘導コイルに対向する部分の外部加熱ベルトの内周面側に磁性部材を備え、支持ローラは磁性材料を含んで構成され、磁性部材および支持ローラは、磁路を形成するように構成されることにより、誘導コイルと外部加熱ベルトとの電磁気的な結合が向上して、電磁誘導加熱による外部加熱ベルトの加熱効率を向上させることができる。また、外部加熱ベルトに対向しない方向および定着ローラ側に漏洩する磁束を抑制することができる。
【００３５】
また本発明によれば、本発明の定着装置は、誘導コイルに対向する部分の外部加熱ベルトの内周面側に、外部加熱ベルトの内周面の温度を検知する温度検知手段を備え、この温度検知手段からの信号に基づいて誘導コイルへの通電を制御することが好ましい。
【００３６】
これにより、誘導コイルにより電磁誘導加熱される部分の外部加熱ベルトの温度に基づいて、誘導コイルによる外部加熱ベルトの電磁誘導加熱を制御することができる。したがって、外部加熱ベルトの動作が停止した状態や外部加熱ベルトが低速で回転している状態においても、外部加熱ベルトを所定の温度に正確に加熱することができ、画像形成動作に備えた外部加熱ベルトの予備加熱を容易に行うことができる。この結果、画像形成動作の開始時において、外部加熱ベルトを昇温させるための時間を短縮することができる。また、画像形成動作中に、何らかのアクシデントが生じて外部加熱ベルトの回転動作が急停止した場合においても、上記通電制御により、外部加熱ベルトが過加熱により熱変形および熱劣化することを防止できる。
【００３７】
また、本発明の定着装置は、外部加熱ベルトにおける記録材が通過しない非通過部の大きさに応じて、電磁誘導加熱による外部加熱ベルトの発熱分布を変化させる発熱分布制御手段を備える。
【００３８】
これにより、印字可能な最大幅よりも小さい幅を有する小幅の記録材の連続通過時に、外部加熱ベルトの非通過部の温度が高くなり過ぎることを防止でき、外部加熱ベルトの非通過部における温度上昇を抑制するために通過させる記録材の数を抑制する必要がなくなり、高いスループットを確保することができる。また、小幅の記録材の連続通過後に、続けて印字可能な最大幅の記録材を用いて画像形成を行う場合においても、定着ローラの温度ムラに起因する定着画像の光沢ムラなどの画像劣化を防止して高品位な画像を得ることができる。
【００３９】
また本発明によれば、本発明の定着装置は、誘導コイルに対向する部分の外部加熱ベルトの内周面側における非通過部に非通過部温度検知手段を備え、非通過部温度検知手段からの信号に基づいて発熱分布制御手段の動作を制御することが好ましい。
【００４０】
これにより、印字可能な最大幅よりも小さい幅を有する小幅の記録材の連続通過時に、外部加熱ベルトの非通過部の温度が高くなり過ぎることをより確実に防止でき、外部加熱ベルトの非通過部における温度上昇を抑制するために通過させる記録材の数を抑制する必要がなくなり、高いスループットをより一層確保することができる。また、小幅の記録材の連続通過後に、続けて印字可能な最大幅の記録材を用いて画像形成を行う場合においても、定着ローラの温度ムラに起因する定着画像の光沢ムラなどの画像劣化をより確実に防止してより一層高品位な画像を得ることができる。
【００４２】
このように、支持ローラに発熱分布制御手段が設けられることにより、誘導コイルを分割したり、支持ローラを軸方向に移動させたりすることなく、外部加熱ベルトの電磁誘導加熱による発熱分布を制御することができる。これにより、誘導コイルおよび誘導コイルに高周波電流を印加するための電源が簡単な構成になるとともに、安価で性能の安定した定着装置を得ることができる。
【００４５】
誘導コイルに対向する部分の外部加熱ベルトの内周面側における非通過部に発熱分布制御手段が設けられることにより、誘導コイルを分割したり、支持ローラを軸方向に移動させたりすることなく、外部加熱ベルトの電磁誘導加熱による発熱分布を制御することができる。これにより、誘導コイルおよび誘導コイルに高周波電流を印加するための電源が簡単な構成になるとともに、安価で性能の安定した定着装置を得ることができる。
【００４６】
また、磁束遮蔽部材を、外部加熱ベルトの周方向に移動させることで、磁束遮蔽部材を誘導コイルからの磁束が遮蔽される位置と遮蔽されない位置とに移動させることが好ましい。これにより、電磁誘導加熱による外部加熱ベルトの発熱分布を制御するために、支持ローラを軸方向に移動させるための空間を余分に設ける必要がなくなるため、装置をより小型化することができる。
【００４７】
また本発明によれば、本発明の画像形成装置は、前記定着装置を備えることにより、定着性に優れ、安定した高品位な画像を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
本発明の定着装置は、互いに圧接される定着ローラと加圧ローラとから構成される１対の定着部材の圧接部に、トナー像を担持する記録材を通過させることにより記録材にトナー像を定着する定着装置であって、電磁誘導加熱により発熱する誘導加熱層を有し、定着ローラの表面を外部から加熱する外部加熱ベルトと、外部加熱ベルトを回転可能に張架し、定着ローラよりも外径の小さい複数の支持ローラと、複数の支持ローラ間に張架された領域における外部加熱ベルトの外周面に沿って外側から対向して、外部加熱ベルトを電磁誘導加熱する誘導コイルとを備える。
さらに、外部加熱ベルトを定着ローラに当接または離間させるための外部加熱ベルトユニットとを備え、
外部加熱ベルトユニットは、
支持ローラを回転自在に軸支するサイドフレームと、
一端部にサイドフレームを軸支するアームと、
該サイドフレームを定着ローラ側に付勢するコイルバネと、
その回転によってアームの他端部に当接または離間してサイドフレームを前記コイルバネの付勢方向に離間または当接させる偏芯カムとを含んで構成されている。
【００４９】
このように、定着ローラ表面を外部加熱ベルトで加熱することにより、定着ローラ内部のみから加熱する場合と比較して、短時間で定着ローラの表面温度を設定温度まで昇温させることができる。また、連続動作時に紙に奪われる熱量を瞬時に補い、定着ローラの表面温度低下を防止することができる。さらに、電磁誘導加熱により外部加熱ベルトの誘導加熱層を発熱させるために支持ローラに熱源を設ける必要がなくなり、支持ローラからの熱伝導により外部加熱ベルトの表面温度が一時的に設定温度を大きく超えてしまうことを避けることができる。
【００５０】
また、支持ローラの外径が定着ローラの外径よりも小さくなるように構成されることにより、支持ローラの熱容量を低下させることができ、外部加熱ベルトの熱応答性を向上させることができる。また、装置を小型化することができる。
【００５１】
さらに、誘導コイルは、複数の支持ローラ間に張架された領域における外部加熱ベルトの外周面に沿って外側から対向するように設けられるため、外径の小さい支持ローラを用いた場合においても、外部加熱ベルトの誘導加熱層において充分な加熱範囲を得ることができる。また外部加熱ベルトの内周面に沿って内側から対向するように設けられる場合よりも、大型の誘導コイルを設置することができるため、より広い加熱範囲を得ることができる。したがって、誘導コイルに印加する高周波電流を増加させることで誘導コイルを高温になるまで上昇させることなく充分な発熱量を得ることができる。また、複数の支持ローラ間に張架された領域における外部加熱ベルトの外周面に沿う形状の誘導コイルを使用するため、複数の素線を束ねて形成されたリッツ線を周回して誘導コイルを形成する場合にも、安定した形状の誘導コイルを簡単な工程で安価に作製することができ、より安価で性能の安定した定着装置を得ることができる。
また、外部加熱ベルトユニットによって、定着ローラに対して素早く当接または離間させることができ、連続通紙時には外部加熱ベルトと定着ローラとの接触面積を大きくして、記録紙に奪われる熱量を補い、画像形成動作開始直後に、記録紙が通紙されないために熱供給が過剰になるのを回避し、短時間で外部加熱ベルトからの定着ローラへの熱供給量を少なくすることができる。
【００５２】
［定着装置］
図１は、定着装置１００（本発明の定着装置から発熱制御手段を除いた構成）を簡略化して示す断面図である。定着装置１００は、未定着のトナー像Ｔが表面に形成された記録紙Ｐに対し、熱および圧力によりトナー像Ｔを熱溶融着して記録紙Ｐ上に定着させるものである。未定着のトナー像Ｔは、たとえば、非磁性トナーを含んで構成される非磁性一成分現像剤、非磁性トナーおよびキャリアを含んで構成される非磁性二成分現像剤、磁性トナーを含んで構成される磁性現像剤などの現像剤（以下、単に「トナー」と記す）によって形成される。
【００５３】
定着装置１００は、図１に示すように、一対の定着部材であり、互いに圧接される定着ローラ１０１および加圧ローラ１０２、電磁誘導加熱により発熱する誘導加熱層を有し、定着ローラ１０１の表面を外部から加熱するための外部加熱ベルト１０３、外部加熱ベルト１０３を回転可能に張架し、定着ローラ１０１よりも外径の小さい２本の支持ローラ１０４ａ，１０４ｂ、２本の支持ローラ１０４ａ，１０４ｂ間に張架された領域の外部加熱ベルト１０３の外周面に外側から対向して、外部加熱ベルト１０３を電磁誘導加熱する誘導コイル１０５、定着ローラ１０１を内部から加熱する熱源であるヒータランプ１０６ａ，１０６ｂ、加圧ローラ１０２を内部から加熱する熱源であるヒータランプ１０７、定着ローラ１０１の表面温度を検出するための温度センサであるサーミスタ１０８ａ，１０８ｂ、加圧ローラ１０２の表面温度を検出するための温度センサであるサーミスタ１０９、外部加熱ベルト１０３の表面温度を検出するための温度センサであるサーミスタ１１０ａ，１１０ｂ、ならびに定着ローラ１０１をクリーニングするためのウェブクリーニング装置１１１を備える。
【００５４】
定着ローラ１０１は、定着部材を構成する部材であって、所定の表面温度、本実施形態では１９０℃に加熱されて、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２とが互いに当接する部分である定着ニップ部Ｎ１を通過する未定着のトナー像Ｔが形成された記録紙Ｐを加熱する。定着ローラ１０１は、図示しない支持手段によって回転自在に支持され、かつ図示しない駆動手段によって矢符Ｇの方向に所定の速度で回転するローラ状部材であって、その内側から順に、芯金、弾性層および離型層が形成された３層構造からなる。芯金には、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウムなどの金属あるいはこれらの合金などが用いられる。弾性層には、たとえば、シリコンゴムやフッ素ゴムなどが用いられる。離型層には、たとえば、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂やこれらを混成した材料などが用いられる。
【００５５】
弾性層には、シリコンゴムを用いることが好ましい。弾性層がシリコンゴムを含むことにより、定着ニップ部Ｎ１の形状を定着ローラ１０１から記録紙Ｐが剥離しやすい逆ニップ形状、すなわち定着ローラ１０１の半径方向外方に凸状の形状とすることができると同時に、定着ニップ部Ｎ１の出口付近におけるシリコンゴムの急速な変形回復効果により記録紙Ｐの定着ローラ１０１からの剥離性能を向上させることができる。また、シリコンゴムが弾性変形することにより凹凸のある記録紙Ｐ上の未定着トナー像Ｔにかかる圧力の偏在を緩和して加熱定着できるため、定着画像の光沢の不均一さを改善して安定した高品位な画像を形成することができる。
【００５６】
なお、弾性層にシリコンゴムを用いる場合であって、定着ローラ１０１表面の設定温度が２１０℃を超える場合には、シリコンゴムが熱劣化して定着ローラ１０１の耐久性が低下してしまうという問題がある。本発明の定着装置１００においては、外部加熱ベルト１０３により定着ローラ１０１表面に熱供給を行うとともに、定着ローラ１０１の内部に設けられる芯金による充分な蓄熱効果を得ることができるために、定着ローラの設定温度を２１０℃以下に抑えることができる。したがって、弾性層にシリコンゴムを用いても定着ローラ１０１の耐久性を維持することができる。
【００５７】
本実施形態では、定着ローラ１０１として、厚さ２ｍｍのアルミニウム製芯金上に、厚さ２ｍｍでＪＩＳ−Ａ硬度が５度であるシリコンゴムから構成される弾性層が形成され、さらにその上に厚さ５０μｍのＰＦＡチューブから構成される離型層が形成されたものであって、外径が５０ｍｍのものを使用する。
【００５８】
定着ローラ１０１の芯金の内部には、定着ローラ１０１を内部から加熱する熱源である２つのヒータランプ１０６ａ，１０６ｂが配置されている。ヒータランプ１０６ａ，１０６ｂは、制御回路（図示せず）から通電されることによって発光して赤外線を放射する。この輻射熱によって、定着ローラ１０１の内周面が加熱され、熱伝導により定着ローラ１０１全体が加熱される。ヒータランプ１０６ａは、定着ローラ１０１の軸方向中央部付近、たとえば軸方向中央部を中心とした左右それぞれ１２０ｍｍ以内の範囲の定着ローラ１０１を主に加熱し、本実施形態では定格電力５５０Ｗのものを使用する。ヒータランプ１０６ｂは、定着ローラ１０１の軸方向両端部付近、たとえば軸方向中央部を中心とした左右１２０ｍｍ以内の範囲より外側の部分を主に加熱し、本実施形態では定格電力４００Ｗのものを使用する。このように、定着ローラ１０１の軸方向に発熱分布の異なる２本のヒータランプ１０６ａ，１０６ｂを用いることにより、Ａ４サイズの記録紙を長手方向（縦方向）に通紙して印字する場合や、Ｂ５サイズやＡ５サイズなどの小さいサイズの記録紙を通紙して印字する場合においても、これらの記録紙（以下、「小幅紙」と記す場合がある）が通紙されない部分である定着ローラ１０１の非通紙部、ここでは軸方向両端部の温度が高くなり過ぎることを防止することができる。なお、記録紙は記録材に相当し、非通紙部は非通過部に相当する。
【００５９】
なお、上記構成において、定着ローラ１０１を内部から加熱する熱源として２つのヒータランプを用いたがこれに限定されるものではなく、用いる記録紙の用紙幅に対応した適切な配熱分布を有するヒータランプを１つのみ用いるようにしてもよい。
【００６０】
加圧ローラ１０２は、定着部材を構成する部材であって、定着ローラ１０１の鉛直方向下方に図示しない支持手段によって回転自在に支持され、定着ローラ１０１の回転に従動して矢符Ｈの方向に回転するローラ状部材である。加圧ローラ１０２は、定着ローラ１０１によるトナー像Ｔの記録紙Ｐへの加熱定着に際し、溶融状態にあるトナーを記録紙Ｐに対して押圧することによって、トナー像Ｔの記録紙Ｐへの定着を促進する。加圧ローラ１０２も定着ローラ１０１と同様に構成され、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウムなどの金属あるいはこれらの合金などから構成される芯金の外周面の表面にシリコンゴムなどから構成される弾性層が形成され、さらにその上にＰＦＡやＰＴＦＥなどのフッ素樹脂から構成される離型層が形成されて構成される。本実施形態では、加圧ローラ１０２として、厚さ２ｍｍのアルミニウム製芯金上に、厚さ２ｍｍでＪＩＳ−Ａ硬度が４０度であるシリコンゴムから構成される弾性層が形成され、さらにその上に厚さ５０μｍのＰＦＡチューブから構成される離型層が形成されたものであって、外径は定着ローラ１０１と同様の５０ｍｍのものを使用する。
【００６１】
加圧ローラ１０２の芯金の内部には、加圧ローラ１０１を内部から加熱する熱源であるヒータランプ１０７が設けられる。ヒータランプ１０７は、制御回路（図示せず）から通電されることによって発光して赤外線を放射する。この輻射熱によって、加圧ローラ１０２の内周面が加熱され、熱伝導により加圧ローラ１０２全体が加熱される。ヒータランプ１０７は、加圧ローラ１０２の軸方向の全長、すなわち加圧ローラ１０２の全幅にわたる発熱幅を有し、本実施形態では、定格電力が４５０Ｗのものを使用する。
【００６２】
定着ローラ１０１の外周面近傍における軸方向中央部および軸方向端部には、温度センサであるサーミスタ１０８ａ，１０８ｂがそれぞれ設けられる。また、加圧ローラ１０２の外周面近傍における軸方向中央部においても、温度センサであるサーミスタ１０９が設けられる。
【００６３】
サーミスタ１０８ａは、定着ローラ１０１の軸方向中央部における表面温度を検知し、サーミスタ１０８ｂは、定着ローラ１０１の軸方向端部の表面温度を検知する。サーミスタ１０９は、加圧ローラ１０２の軸方向中央部における表面温度を検知する。サーミスタ１０８ａ，１０８ｂ，１０９は、検出した温度データを信号として温度制御手段としての機能を有する制御回路（図示せず）に与える。制御回路は、上記信号に基づいて、定着ローラ１０１および加圧ローラ１０２の温度が所定の温度となるようヒータランプ１０６ａ，１０６ｂ，１０７への通電を制御する。なお、１０６ａ，１０６ｂ，１０７は、それぞれ独立した通電回路を備えるように構成される。
【００６４】
なお、本実施形態では、定着ローラ１０１の表面温度は１９０℃となるように制御されるがこれに限定されるものではなく、１８０℃〜２１０℃の範囲内となるように制御されることが好ましい。
【００６５】
定着ローラ１０１および加圧ローラ１０２は、所定の定着荷重、本実施形態では５６０Ｎで互いに圧接されて、両ローラの間に、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２とが互いに当接する部分である定着ニップ部Ｎ１を形成している。定着ニップ部Ｎ１における記録紙Ｐの搬送方向の幅である定着ニップ幅は、本実施形態では８ｍｍである。この定着ニップ部Ｎ１に、表面に未定着のトナー像Ｔが形成された記録紙Ｐを給紙して通過させることで、記録紙Ｐにトナー像Ｔが定着される。記録紙Ｐが定着ニップ部Ｎ１を通過するときには、定着ローラ１０１は、記録紙Ｐのトナー像形成面に当接し、加圧ローラ１０２は記録紙Ｐのトナー像形成面とは反対の面に当接する。
【００６６】
定着ローラ１０１は、定着ニップ部Ｎ１を記録紙Ｐが通過するように定着ローラ１０１を回転駆動する駆動手段である駆動モータ（図示せず）によって回転駆動される。また加圧ローラ１０２は、定着ローラ１０１の回転に従動して回転する。したがって、定着ローラ１０１および加圧ローラ１０２は、図１に示すように互いに逆方向、すなわち定着ニップ部Ｎ１において対向する面では同方向になるように回転し、これにより記録紙Ｐは定着ニップ部Ｎ１を通過する。
【００６７】
定着ニップ部Ｎ１には、所定の定着速度および複写速度で未定着のトナー像Ｔが形成された記録紙Ｐが搬送され、熱と圧力により定着が行われる。定着速度とは、いわゆるプロセス速度のことであり、本実施形態では３５５ｍｍ／ｓｅｃである。また複写速度とは、１分あたりのコピー枚数のことであり、本実施形態ではＡ４サイズの記録紙を短手方向（横方向）に通紙する場合において７０枚／分である。
【００６８】
外部加熱ベルト１０３は、無端状のベルトであって、外部加熱ベルト１０３に内接する２本の支持ローラ１０４ａ，１０４ｂによって回転可能に張架される。支持ローラ１０４ａ，１０４ｂは、定着ローラ１０１および加圧ローラ１０２の軸線と略平行な２つの軸線周りにそれぞれ回転可能に設けられる。支持ローラ１０４ａ，１０４ｂは、定着ローラ１０１の軸線に対して定着ニップ部Ｎ１の反対側に、定着ローラ１０１の外周面近傍であって、少なくとも外部加熱ベルト１０３が変位可能な間隔をあけるように、本実施形態ではそれぞれの軸間距離ｄが４０ｍｍとなるように配置される。
【００６９】
したがって外部加熱ベルト１０３は、定着ローラ１０１の回転方向に対して定着ニップ部Ｎ１の上流側に設けられ、さらに所定の押圧荷重、本実施形態では４０Ｎで定着ローラ１０１に圧接されるように構成される。外部加熱ベルト１０３を定着ローラ１０１に圧接させるための機構である外部加熱ベルトユニットについては後述する。上述のようにして、外部加熱ベルト１０３と定着ローラ１０１との間には、外部加熱ベルト１０３と定着ローラ１０１とが互いに当接する部分である加熱ニップ部Ｎ２が形成される。加熱ニップ部Ｎ２における定着ローラ１０１の回転方向の幅である加熱ニップ幅は、本実施形態では１８ｍｍである。外部加熱ベルト１０３は、定着ローラ１０１の回転時には、定着ローラ１０１に従動して回転するように構成され、この外部加熱ベルト１０３の回転に従動して、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂも回転するよう構成される。
【００７０】
外部加熱ベルト１０３は、誘導コイル１０５により外周面が所定の温度、本実施形態では印字動作時において２２０℃になるように加熱され、加熱された状態で定着ローラ１０１に当接することにより定着ローラ１０１を加熱する。
【００７１】
誘導コイル１０５は、励磁手段であり、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂ間に張架された領域の外部加熱ベルト１０３の外周面に沿って外側から所定の間隔を保って対向するように設けられる。これにより、外径の小さい支持ローラを用いた場合においても、外部加熱ベルト１０３の誘導加熱層において充分な加熱範囲を得ることができる。また外部加熱ベルト１０３の内周面に沿って内側から対向するように設けられる場合よりも、大型の誘導コイル１０５を設置することができるため、より広い加熱範囲を得ることができる。そのため、誘導コイル１０５に印加する高周波電流を増加させることで誘導コイル１０５を高温になるまで上昇させることなく充分な発熱量を得ることができる。また、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂ間に張架された領域における外部加熱ベルト１０３の外周面に沿う形状の誘導コイル１０５を使用するため、複数の素線を束ねて形成されたリッツ線を周回して誘導コイル１０５を形成する場合にも、安定した形状の誘導コイル１０５を簡単な工程で安価に作製することができ、より安価で性能の安定した定着装置を得ることができる。
【００７２】
また誘導コイル１０５は、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂ間に張架された領域の外部加熱ベルト１０５の外周面に平行な平面を有する形状であることが好ましい。これにより、複数の素線を束ねて形成されたリッツ線を周回して誘導コイル１０５を形成する場合にも、安定した形状の誘導コイル１０５をより一層簡単な工程で安価に作製することができ、より一層安価で性能の安定した定着装置１００を得ることができる。
【００７３】
誘導コイル１０５は、一般的に用いられるものでよく特に限定されるものではない。本実施形態では、誘導コイル１０５として、表面を絶縁処理した外径０．１５ｍｍの銅線からなる線材を５０本束ねて形成された線束（リッツ線）を、外部加熱ベルト１０３の軸方向に延伸するように周回して形成されたものを使用する。誘導コイル１０５の形状は、図１に示すように、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂ間に張架された領域の外部加熱ベルト１０３の外周面に平行な平面を有する板状形状であり、線束は互いに密着して１０回周回している。
【００７４】
誘導コイル１０５は、対向する外部加熱ベルト１０３の形状に対応した形状であればよいが、特には平面を有する板状形状であることが好ましい。
【００７５】
誘導コイル１０５として、たとえば９５０Ｗの定格電力の誘導コイル１０５を用いる場合には、誘導電源（図示せず）から誘導コイル１０５へ２０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの高周波電流が印加されて、誘導コイル１０５に対向する部分の外部加熱ベルト１０３の誘導加熱層において電磁誘導によって渦電流が発生し、これにより生じるジュール熱により外部加熱ベルト１０３が加熱される。本実施形態の誘導コイル１０５には、誘導電源に相当する電圧共振形インバータである励磁回路から２５ｋＨｚで最大電流振幅６０Ａ、最大電圧振幅６００Ｖの交流電流が印加される。
【００７６】
誘導コイル１０５に対向する部分の外部加熱ベルト１０３の内周面側における軸方向中央部には、温度検知手段であるサーミスタ１１０ａが設けられる。サーミスタ１１０ａは、誘導コイル１０５に対向する部分の外部加熱ベルト１０３の内周面の軸方向中央部における表面温度を検知する。サーミスタ１１０ａは、検出した温度データを信号として誘導電源（図示せず）に与える。誘導電源は、上記信号に基づいて、誘導コイル１０５に印加する高周波電流を、外部加熱ベルト１０３が所定の設定温度、たとえば２２０℃となるように制御する。
【００７７】
このように、サーミスタ１１０ａからの信号に基づいて、誘導コイル１０５への通電が制御されることにより、誘導コイル１０５により電磁誘導加熱される部分の外部加熱ベルト１０３の温度に基づいて、誘導コイル１０５による外部加熱ベルト１０３の電磁誘導加熱を制御することができる。
【００７８】
したがって、外部加熱ベルト１０３の動作が停止した状態や外部加熱ベルト１０３が低速で回転している状態においても、外部加熱ベルト１０３を所定の温度に正確に加熱することができ、画像形成動作に備えて外部加熱ベルト１０３の予備加熱を容易に行うことができる。この結果、画像形成動作の開始時において、外部加熱ベルト１０３を昇温させるための時間を短縮することができる。
【００７９】
また、画像形成動作中に、何らかのアクシデントが生じて外部加熱ベルト１０３の回転動作が急停止した場合においても、上記通電制御により、外部加熱ベルト１０３が過加熱により熱変形および熱劣化することを防止できる。また、外部加熱ベルト１０３の内周面側に接触型センサであるサーミスタ１１０ａが設けられるため、外部加熱ベルト１０３の外周面がサーミスタ１１０ａによって磨耗することを防止できる。
【００８０】
また、誘導コイル１０５に対向する部分の外部加熱ベルト１０３の内周面側の非通紙部には、非通紙部温度検知手段であるサーミスタ１１０ｂが設けられる。本実施形態では、サーミスタ１１０ｂは、誘導コイル１０５に対向する部分の外部加熱ベルト１０３の内周面側の軸方向端部に設けられる。なお、上記非通紙部とは、小幅紙が通紙されない部分のことを示す。
【００８１】
サーミスタ１１０ｂは、誘導コイル１０５に対向する部分の外部加熱ベルト１０３の内周面側における非通紙部の表面温度を検知する。サーミスタ１１０ｂは、検出した温度データを信号として制御回路（図示せず）に与える。制御回路は、上記信号に基づいて、後述する発熱分布制御手段の動作を制御する。
【００８２】
外部加熱ベルト１０３は、上述の電磁誘導加熱により発熱する誘導加熱層を有する構成であればよく、たとえばポリイミドなどの耐熱樹脂に、たとえば金、白金、銀および銅などの導電性材料を分散して導電性を付与したもの、あるいはステンレスやニッケルなどの金属材料からなる中空円筒状の基材の表面に、離型層として、耐熱性および離型性に優れた合成樹脂材料から構成される層、たとえば、ＰＦＡやＰＴＦＥなどのフッ素樹脂を単独でまたは混合して用いられる材料から構成される層が形成された２層構造のものを使用できる。また、外部加熱ベルト１０３の寄り力、すなわち外部加熱ベルト１０３を回転方向に対して垂直な方向に移動させるように作用する力を低減するために、ベルト基材の内周面に、フッ素樹脂などによるコーティングが施されていてもよい。
【００８３】
外部加熱ベルト１０３の離型層には、フッ素樹脂が用いられることが好ましい。これにより、定着ローラ１０１に付着するトナーが外部加熱ベルト１０３に付着することを防止することができる。これにより、外部加熱ベルト１０３に付着したトナーが再び定着ローラ１０１に付着して記録紙Ｐの画像面を汚すことを防ぐことができ、高品位な画像を安定して得ることができる。
【００８４】
なお、外部加熱ベルト１０３がフッ素樹脂を含んで構成される場合には、以下のような問題が生じるおそれがある。たとえば、内部にヒータランプなどの熱源が設けられた支持ローラを用いる定着装置において外部加熱ベルトを加熱する場合には、支持ローラの温度は外部加熱ベルトよりも高い温度、たとえば４００℃を超える高温に保つ必要がある。そのため、加熱動作を急停止した場合などには、ヒータランプと支持ローラとが保有している熱量が外部加熱ベルトに伝わり、外部加熱ベルトの表面温度が、一時的に設定温度を大きく超える温度となってしまうおそれがある。また、外部加熱ベルト１０３表面の設定温度が２３０℃を超える場合には、オーバーシュートなどにより定着ローラおよび外部加熱ベルトの表面温度が一時的に２４０℃以上に上昇してしまうおそれがある。上述のようにして外部加熱ベルトの表面温度が上昇すると、フッ素樹脂が熱劣化して耐久性が低下してしまう。
【００８５】
本発明の定着装置１００においては、昇温動作時に、定着ローラ１０１内部に設けられるヒータランプ１０６ａ，１０６ｂにより芯金を充分に加熱することができ、さらに芯金による充分な蓄熱効果を得ることができる。また支持ローラ１０４ａ，１０４ｂに熱源を設けず、電磁誘導加熱により外部加熱ベルト１０３を加熱するため支持ローラ１０４ａ，１０４ｂの温度を外部加熱ベルト１０３の設定温度以下とすることができる。したがって、外部加熱ベルト１０３の表面温度の上昇を防ぎ、さらに設定温度を低くすることができるためフッ素樹脂の耐久性を維持することができる。また、外部加熱ベルト１０３の設定温度を２３０℃以下に設定しても、定着性の不足しやすい昇温動作直後の印字時においても良好な定着性を得ることができる。
【００８６】
本明細書において、誘導加熱層とは電磁誘導加熱により発熱する層のことであり、ここでは、ポリイミドなどの耐熱樹脂に導電性材料を分散して導電性を付与したもの、またはステンレスやニッケルなどの金属材料からなる中空円筒状の基材のことを示す。
【００８７】
本実施形態では、外部加熱ベルト１０３として、電磁誘導加熱により発熱する誘導加熱層である厚さ４０μｍのニッケル製基材の表面に、離型層として、ＰＴＦＥとＰＦＡとが混合されたフッ素樹脂が厚さ２０μｍとなるように被覆されたものを使用する。また外部加熱ベルト１０３の幅、すなわち軸方向の長さは、定着ローラ１０１の定着面における幅と同じ３２０ｍｍである。
【００８８】
支持ローラ１０４ａ，１０４ｂは、高透磁率で高抵抗なフェライトなどの磁性粉を分散させた樹脂材料からなる中空円筒状の芯材から構成されるものが最も好ましい構成ではあるが、コスト面などを考慮すると、高透磁率でありかつ金属の中では比較的高抵抗である鉄系材料などの磁性材料からなる中空円筒状の金属製芯材を含んで構成されるものが好ましい。
【００８９】
上記支持ローラ１０４ａ，１０４ｂが、たとえばアルミニウムなどの非磁性材料であって低抵抗な材料から構成される場合には、この支持ローラ１０４ａ，１０４ｂは磁束遮蔽部材として振舞うようになるために、誘導コイル１０５と外部加熱ベルト１０３との電磁気的結合を阻害して外部加熱ベルト１０３の加熱効率を大きく低下させてしまう。
【００９０】
したがって、上述のように支持ローラ１０４ａ，１０４ｂが磁性材料から構成されることにより、誘導コイル１０５と外部加熱ベルト１０３との電磁気的な結合が向上して、電磁誘導加熱による外部加熱ベルト１０３の加熱効率を向上させることができる。また、定着ローラ１０１側に漏洩する磁束を抑制することができる。
【００９１】
また、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂは、外部加熱ベルト１０３の寄り力を低減するために、金属製芯材の外周面に、フッ素樹脂などによるコーティングが施されていてもよい。
【００９２】
本実施形態では、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂとして、ともに厚さ０．５ｍｍの磁性材料である炭素鋼製芯材の表面にＰＴＦＥとＰＦＡとが混合されたフッ素樹脂が厚さ２０μｍとなるように被覆されたものであって、外径１５ｍｍのものを使用する。このように、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂの外径は、定着ローラ１０１の外径である５０ｍｍよりも小さくなるように構成される。これにより、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂの熱容量を低下させることができ、外部加熱ベルト１０３の熱応答性を向上させることができる。
【００９３】
また支持ローラ１０４ａ，１０４ｂは、その外径が定着ローラ１０１の外径よりも小さくなるように構成されるとともに、厚さがより薄くなるように構成されることが好ましい。これにより、より一層支持ローラ１０４ａ，１０４ｂの熱容量を小さくすることができる。なお、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂの外径が小さすぎると、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂが屈曲しやすくなり、外部加熱ベルト１０３に対してストレスがかかるおそれがあるため、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂの外径は、１２ｍｍ以上に構成されることが好ましい。
【００９４】
なお、本実施形態では、外径の等しい支持ローラを２本使用する構成としたがこれに限定されるものではなく、たとえば、外径の異なる支持ローラ用いる構成であってもよいし、また支持ローラを３本あるいは４本用いる構成であってもよい。
【００９５】
ウェブクリーニング装置１１１は、クリーニングウェブと、送出ローラと、圧接ローラと、巻取りローラとを含む。クリーニングウェブは定着ローラ１０１表面に圧接してオフセットトナーを除去する。送出ローラはクリーニングウェブを送り出す。圧接ローラはクリーニングウェブを定着ローラ１０１表面に圧接する。巻取りローラは駆動手段（図示せず）からの駆動力を受けて回転駆動してクリーニングウェブを巻き取る。ウェブクリーニング装置１１１によれば、巻取りローラを回転駆動させることによって、送出ローラからウェブを送り出し、定着ローラ１０１表面に当接させてオフセットトナーを除去した後、定着ローラ１０１から離反させる。
【００９６】
以下に、発熱分布制御手段について図２を用いて説明する。図２（ａ）は、定着装置１００の一部の構成を示す断面図であり、図２（ｂ）は、定着装置１００の一部の構成を示す上面図であり、図２（ｃ）は、移動制御手段の参考例である磁束遮蔽部材１１３を用いた構成を示す概略図である。
【００９７】
中空の支持ローラ１０４ａ，１０４ｂの内部には、図２（ａ）に示すように、磁性コア１１２と、磁束遮蔽部材１１３と、中心軸１１４とが一体に構成されて配置される。
【００９８】
磁性コア１１２は、たとえばフェライトなどの磁性材料から構成される略円筒形状の部材である。磁束遮蔽部材１１３は、たとえば銅、アルミニウム、銀、金などの低抵抗の金属から構成される板状部材であり、磁性コア１１２の外部加熱ベルト１０３の非通紙部に相当する部分、本実施形態においては軸方向両端部に貼り付けられる。磁束遮蔽部材１１３の大きさとしては、長さが磁性コア１１２の外周の約半分の長さであり、幅が、図２（ｂ）に示すように、印字可能な最大幅を有する大幅紙の幅Ｗ１と小幅紙の幅Ｗ２との差よりも約２ｍｍ程度大きい幅のものが好ましい。本実施形態では、磁束遮蔽部材１１３として、厚さ０．２ｍｍの銅板を使用する。
【００９９】
中心軸１１４は、ステンレス鋼などから構成される円柱状部材であり、磁性コア１１２の内部に設けられる。中心軸１１４の端部には、図２（ｃ）に示すギア１１５に連結されたステッピングモータ（図示せず）が設けられ、このギア１１５およびステッピングモータにより中心軸１１４と一体の磁性コア１１２、磁束遮蔽部材１１３はその周方向に所定角度回転可能に構成される。ギア１１５およびステッピングモータは、第１の移動制御手段に相当する。
【０１００】
なお、上記構成では、第１の移動制御手段は、中心軸１１４をその周方向に回転させることにより、磁性コア１１２および磁束遮蔽部材１１３を回転移動させるが、これに限定されるものではなく、たとえば磁束遮蔽部材１１３のみを回転移動させる構成であってもよい。磁束遮蔽部材１１３のみを回転移動させる構成としては、たとえば、磁性コア１１２の外周と支持ローラ１０４ａ，１０４ｂとの間に、磁性コア１１２よりも軸方向に長い円筒状の樹脂に磁束遮蔽部材１１３を設け、この円筒状の樹脂のみを回転させる構成などが挙げられる。
【０１０１】
このように、第１の移動制御手段は、磁性コア１１２および磁束遮蔽部材１１３、または磁束遮蔽部材１１３のみを、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂの周方向に回転移動させることにより、電磁誘導加熱による外部加熱ベルト１０３の発熱分布を制御するために、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂを軸方向に移動させるための空間を余分に設ける必要がなくなるため、装置をより小型化することができる。
【０１０２】
支持ローラ１０４ａ，１０４ｂの芯材の内部に設けられる磁性コア１１２と、磁束遮蔽部材１１３と、中心軸１１４、ギア１１５およびステッピングモータは発熱分布制御手段に相当する。
【０１０３】
このように、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂに発熱分布制御手段が設けられることにより、誘導コイル１０５を分割したり、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂを軸方向に移動させたりすることなく、外部加熱ベルト１０３の電磁誘導加熱による発熱分布を制御することができる。これにより、誘導コイル１０５および誘導コイル１０５に高周波電流を印加するための電源が簡単な構成になるとともに、安価で性能の安定した定着装置を得ることができる。
【０１０４】
なお、上記構成においては、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂ両方ともに発熱分布制御手段が設けられるが、これに限定されるものではなく、たとえば支持ローラ１０４ａ，１０４ｂのうちいずれか一方のみに発熱分布制御手段が設けられる構成であってもよい。
【０１０５】
図３は、支持ローラ１０４ａにおける磁束Ｍの通過状態を簡略的に示す断面図であり、図３（ａ）は、参考例である磁束遮蔽部材１１３が誘導コイル１０５に対向する位置に移動したときの状態を示す断面図であり、図３（ｂ）は、参考例である磁束遮蔽部材１１３が誘導コイル１０５に対向しない位置に移動したときの状態を示す断面図である。
【０１０６】
図３（ａ）に示すように、第１の移動制御手段により、支持ローラ１０４ａが周方向に所定角度回転して磁束遮蔽部材１１３が誘導コイル１０５に対向する位置に移動すると、支持ローラ１０４ａの軸方向両端部において磁束Ｍが遮蔽されるために、外部加熱ベルト１０３の軸方向両端部における発熱量が低下する。一方、図３（ｂ）に示すように、第１の移動制御手段により、支持ローラ１０４ａが周方向に所定角度回転して磁束遮蔽部材１１３が誘導コイル１０５に対向しない位置に移動する場合には、磁束Ｍの遮蔽は行われず、外部加熱ベルト１０３は軸方向全領域において発熱する。
【０１０７】
上述の発熱分布制御手段の動作は、誘導コイル１０５に対向する部分の外部加熱ベルト１０３の内周面側の非通紙部に設けられるサーミスタ１１０ｂの温度信号に基づいて制御される。すなわち、サーミスタ１１０ｂにより温度データに基づく信号が与えられた制御回路は、信号による情報があらかじめ入力された所定温度よりも１０℃以上高い場合には、磁束遮蔽部材１１３を誘導コイル１０５に対向する位置に移動させる。そして所定温度との温度差が１０℃未満となると、磁束遮蔽部材１１３を元の位置、すなわち誘導コイル１０５に対向しない位置に移動させる。これにより、小幅紙の連続通紙時においても、外部加熱ベルト１０３の非通紙部における温度上昇を抑制することができる。
【０１０８】
このように、本発明の定着装置１００は、外部加熱ベルト１０３における記録紙Ｐが通紙されない部分である非通紙部の大きさに応じて、誘導コイル１０５の電磁誘導加熱による外部加熱ベルト１０３の発熱分布を変化させる発熱分布制御手段が備えられることにより、印字可能な最大幅を有する大幅紙よりも小さい幅を有する小幅紙の連続通紙時に、外部加熱ベルト１０３の非通紙部の温度が高くなり過ぎることを防止できる。これにより、小幅紙の連続通紙時に、外部加熱ベルト１０３の非通紙部における温度上昇を抑制するために、紙の通紙枚数を抑制する必要がなくなり、高いスループットを確保することができる。また、小幅紙の連続通紙後に、続けて印字可能な最大幅の記録紙を用いて画像形成を行う場合においても、定着ローラ１０１の温度ムラに起因する定着画像の光沢ムラなどの画像劣化を防止して高品位な画像を得ることができる。
【０１０９】
また上述のように、制御回路は、誘導コイル１０５に対向する部分の外部加熱ベルト１０３の内周面側における非通紙部に設けられるサーミスタ１１０ｂからの温度信号に基づいて発熱分布制御手段の動作を制御する。これにより、上述の発熱分布制御手段により得られる効果をより一層確実に得ることができる。
【０１１０】
次いで、外部加熱ベルト１０３を定着ローラ１０１に圧接させるための機構である外部加熱ベルトユニット１１６の構成について、図４および図５を用いて詳細に説明する。図４および図５は、外部加熱ベルトユニット１１６の構成を示す概略図である。図４（ａ）は、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂが定着ローラ１０１を圧接する位置にあるときの状態を示す正面図であり、図４（ｂ）は、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂが定着ローラ１０１から離間する位置にあるときの状態を示す正面図である。また図５（ａ）は、外部加熱ベルトユニット１１６の構成を示す上面図であり、図５（ｂ）は、支持ローラ１０４ｂと寄り規制部材１２２ｂとの関係を示す概略図である。
【０１１１】
図４および図５は、本発明の定着装置の必須の構成である外部加熱ベルトユニットを示す図であり、第１〜第３の実施形態においても共通して設けられる。
外部加熱ベルトユニット１１６は、図４および図５に示すように、サイドフレーム１１７、軸受１１８ａ，１１８ｂ、アーム１１９、コイルバネ１２０，偏芯カム１２１および寄り規制部材１２２ａ，１２２ｂを含んで構成される。
【０１１２】
サイドフレーム１１７は、たとえば鋼板などから構成される板状部材であり、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂの一端部をそれぞれ回転自在に支持するための軸受１１８ａ，１１８ｂを備える。
【０１１３】
軸受１１８ａ，１１８ｂは、たとえばＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）樹脂などのプラスチックから構成される部材であり、サイドフレーム１１７に所定の軸間距離ｄ、本実施形態では４０ｍｍを隔てて支持ローラ１０４ａ，１０４ｂが平行になるように固定される。これにより、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂ間の平行度が確保される。本実施形態においては、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂにおける平行度交差は１００μｍ以下であることが好ましい。
【０１１４】
また、誘導コイル１０５も軸受け１１８ａ、１１８ｂに固定され、外部加熱ベルト１０３および支持ローラ１０４ａ，１０４ｂと一体に構成されてアーム１１９に対して回転可能に支持される。
【０１１５】
なお、図５には支持ローラ１０４ａ，１０４ｂの一端部側の構成のみを示すが、他方の一端部も同様に構成される。
【０１１６】
サイドフレーム１１７は、その上部の中央部に設けられる支点Ａを中心に回転自在にアーム１１９に軸支される。アーム１１９は、たとえば鋼板などから構成される板状部材であり、アーム１１９の中央部に設けられる支点Ｂを中心に回転自在に構成される。また、アーム１１９の支点Ａまたは支点Ａの近傍にはコイルバネ１２０が取り付けられる。このコイルバネ１２０によってアーム１１９に荷重が付与されることで、アーム１１９に取り付けられたサイドフレーム１１７が定着ローラ１０１の方向に付勢される。これにより、図４（ａ）に示すように、サイドフレーム１１７の軸受１１８ａ，１１８ｂによって軸支される支持ローラ１０４ａ，１０４ｂが、等しい荷重で外部加熱ベルト１０３を介して定着ローラ１０１に圧接される。以下、このときの支持ローラ１０４ａ，１０４ｂの位置を第１位置と記す。
【０１１７】
アーム１１９の支点Ａとは反対側の一端部付近であって、アーム１１９の上方には偏芯カム１２１が設けられる。偏芯カム１２１は、その中心が回転軸からずれた位置にくるように構成され、この偏芯カム１２１を回転させることによって、偏芯カム１２１の周面部を、アーム１１９に対してサイドフレーム１１７の付勢方向に当接または離間させる。
【０１１８】
すなわち、図４（ａ）に示すように支持ローラ１０４ａ，１０４ｂが第１位置にある場合には、偏芯カム１２１周面部の短径部がアーム１１９に対して対向する位置にくるため、偏芯カム１２１とアーム１１９とは離間した状態にある。この状態に対して偏芯カム１２１を１８０°回転させると、図４（ｂ）に示すように、偏芯カム１２１周面部の長径部がアーム１１９に対して対向する位置にくるため、偏芯カム１２１はアーム１１９に当接する状態となる。これにより、アーム１１９の支点Ａとは反対側の一端部付近が偏芯カム１２１によって押さえつけられるため、コイルバネ１２０が伸張するとともにアーム１１９の支点Ａまたは支点Ａ近傍の部分が定着ローラ１０１から遠ざかり、これにより支持ローラ１０４ａ，１０４ｂが定着ローラ１０１から離間する。以下、このときの支持ローラ１０４ａ，１０４ｂの位置を第２位置と記す。このようにして支持ローラ１０４ａ，１０４ｂは偏芯カム１２１の回転動作により定着ローラ１０１に対して当接または離間することができ、これにより以下に述べる効果を得ることができる。
【０１１９】
たとえば、図４（ａ）に示すように、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂが第１位置にある場合において、定着ローラ１０１の表面温度を１９０℃、外部加熱ベルト１０３の表面温度を２２０℃となるように制御し、さらに定着速度を３５５ｍｍ／ｓｅｃとなるように制御したとき、外部加熱ベルト１０３は、定着ローラ１０１の回転に従動して回転する。
【０１２０】
一方、図４（ｂ）に示すように、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂが第２位置にある場合において、上述と同様に定着ローラ１０１および外部加熱ベルト１０３の表面温度、ならびに定着温度を制御したときには、外部加熱ベルト１０３と定着ローラ１０１とは接触してはいるもののその接触圧が小さいため、定着ローラ１０１の回転により外部加熱ベルト１０３と定着ローラ１０１との間に生じる摩擦力が充分ではなく、定着ローラ１０１の回転に外部加熱ベルト１０３は従動しない。したがって、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂが第２位置にある場合においては、外部加熱ベルト１０３の熱は定着ローラ１０１に供給されない。
【０１２１】
定着装置１００において、記録紙Ｐの連続通紙時には記録紙Ｐに奪われる熱量を補うために、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂが第１位置にくるように調整して、外部加熱ベルト１０３と定着ローラ１０１との接触面積を大きくすることが好ましい。一方、画像形成動作開始直後には、定着ローラ１０１は周方向の温度分布を均一にするために回転されるが、定着ニップ部Ｎ１に記録紙Ｐが通紙されないために、定着ローラ１０１から熱は奪われない。このような状態において、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂが第１位置にあると、外部加熱ベルト１０３からの熱供給が過剰になるため定着ローラ１０１の温度が設定温度よりも高くなってしまうおそれがある。このような状況を回避するために、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂが第２位置にくるように調整して、短時間で外部加熱ベルト１０３からの定着ローラ１０１への熱供給量を少なくすることが好ましい。また、画像形成動作終了時においても、画像形成動作を行わない放置時の定着ローラ１０１において、周方向の温度ムラが生じることを防止するために、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂは第２位置にくるように調整されることが好ましい。
【０１２２】
上述したように、本発明の定着装置１００において画像形成動作終了後には、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂを第２位置にくるように調整しておき、画像形成動作開始後に、記録紙Ｐが定着ニップ部Ｎ１に通紙されるタイミングに応じて支持ローラ１０４ａ，１０４ｂを第１位置にくるように調整することが好ましい。
【０１２３】
なお、定着ローラ１０１表面の温度低下の程度および外部加熱ベルト１０３が従動するか否かは、外部加熱ベルト１０３と定着ローラ１０１との接触幅および圧接力、ならびに外部加熱ベルト１０３の回転しやすさなどによって変化する。これらは接触部分における表面材質、温度および周速度、外部加熱ベルト１０３の周長と支持ローラ１０４ａ，１０４ｂの軸間距離との関係、支点Ａの位置、ならびに外部加熱ベルト１０３の巻き癖などに依存するため、外部加熱ベルトユニット１１６が組み立てる際に、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂと定着ローラ１０１との離間の程度を適当に調整しながら組み立てることが好ましい。
【０１２４】
このようにして構成された外部加熱ベルトユニット１１６によれば、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂの位置が固定されたサイドフレーム１１７を移動させるため、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂおよび外部加熱ベルト１０３が一体化した状態で、定着ローラ１０１に対して素早く当接または離間させることができる。
【０１２５】
支持ローラ１０４ａ，１０４ｂの両端部付近には、外部加熱ベルト１０３の蛇行を防止するための寄り規制部材１２２ａ，１２２ｂが設けられる。寄り規制部材１２２ａ，１２２ｂは、たとえばＰＰＳ樹脂などのプラスチックから構成されるリング状の部材であって、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂの半径方向外方に凸となるように、軸受１１８ａ，１１８ｂと外部加熱ベルト１０３との間に設けられる。また寄り規制部材１２２ａ，１２２ｂは支持ローラ１０４ａ，１０４ｂの回転方向に対して回転可能に構成され、さらに支持ローラ１０４ａ，１０４ｂの軸方向に対しても移動可能に構成される。寄り規制部材１２２ａ，１２２ｂの外部加熱ベルト１０３に臨む面部は、外部加熱ベルト１０３の幅方向端部付近の面部に対向して接しており外部加熱ベルト１０３に従動して回転する。これにより、外部加熱ベルト１０３が蛇行した際に外部加熱ベルト１０３の支持ローラ１０４ａ，１０４ｂの軸線方向の寄りを規制すると同時に、外部加熱ベルト１０３の幅方向端部の摺動による磨耗やわれを防止できる。
【０１２６】
なお、本実施形態では、記録材として記録紙Ｐを用いたがこれに限定されるものではなく、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２との定着ニップ部Ｎ１に搬送可能な記録材であればよい。
【０１２７】
また本実施形態では、小幅紙の非通紙部を定着ローラ１０１の軸方向両端部に相当する部分としたがこれに限定されるものではなく、たとえば記録紙Ｐの端部を定着ローラ１０１の軸方向一端部に合わせて通紙する場合には、定着ローラ１０１のもう一方の軸方向一端部に相当する部分が非通紙部となる。この場合、磁束遮蔽部材１１３は、磁性コア１１２の定着ローラ１０１のもう一方の軸方向一端部に相当する部分のみに設けられればよい。また、磁束遮蔽部材１１３の移動制御は本実施形態で用いた方法と同様にして行うことができる。
【０１２８】
また本実施形態では、定着ローラ１０１のみに、外部加熱ベルト１０３、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂ、誘導コイル１０５およびサーミスタ１１０ａ，１１０ｂから構成される外部加熱手段が設けられるようにしたが、これに限定されるものではなく、定着ローラ１０１および加圧ローラ１０２ともに外部加熱手段が設けられる構成であってもよい。これにより、連続通紙時および待機時において、定着ローラ１０１表面および加圧ローラ１０２表面の温度を精度よく調整することができる。したがって、より高品位な画像を安定して形成できると同時に、より高いスループットを継続して得ることができる。
【０１２９】
次に、定着装置２００（定着装置１００に参考例である磁束遮蔽部材１１３を備えた構成）について説明する。図６は、本発明の定着装置２００の一部の構成を拡大して示す概略図であり、図６（ａ）は、定着装置２００の一部を示す断面図であり、図６（ｂ）は、定着装置２００の一部を示す上面図である。定着装置２００において、定着装置１００と同一のものには同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１３０】
定着装置２００において、定着装置１００と異なるのは、図６に示すように、中心コア２０１、平板コア２０２、端部コア２０３および内側コア２０４を設けた部分である。中心コア２０１、平板コア２０２、端部コア２０３および内側コア２０４は、磁性部材に相当する。
【０１３１】
中心コア２０１は、誘導コイル１０５の最内周部の内側、すなわち誘導コイル１０５の周回方向中心部に配設される直方体状部材である。平板コア２０２は、誘導コイル１０５に対して外部加熱ベルト１０３の反対側に、外部加熱ベルト１０３に対向しないように配設される板状部材である。端部コア２０３は、誘導コイル１０５の短手方向両端部を挟むようにして誘導コイル１０５の周回方向外側に配設される２つの直方体状部材である。
【０１３２】
内側コア２０４は、誘導コイル１０５に対向する部分の外部加熱ベルト１０３の内周面側に、内周面に沿うようにして設けられる板状部材である。
【０１３３】
中心コア２０１、平板コア２０２、端部コア２０３および内側コア２０４は、外部加熱ベルト１０３の軸方向に連続して伸びるようにして構成される。
【０１３４】
また上述のように各コアが設けられることにより、中心コア２０１、平板コア２０２、端部コア２０３、内側コア２０４および支持ローラ１０４ａ，１０４ｂは、磁束Ｍによる磁路を形成する。
【０１３５】
これらのコアを構成する材料としては、たとえばフェライト、ケイ素鋼などの高透磁率で高抵抗の材料が用いられることが最も好ましい。ただし高透磁率でなくとも磁性材料であれば使用することは可能である。本実施形態において、中心コア２０１、平板コア２０２、端部コア２０３および内側コア２０４は全て高透磁率材料であるフェライトから構成されており、平板コア２０２および内側コア２０４は厚さ４ｍｍの板状部材であり、中心コア２０１および端部コア２０３は縦４ｍｍ×横６ｍｍ×高さ３２０ｍｍの直方体部材である。
【０１３６】
誘導コイル１０５、中心コア２０１、平板コア２０２および端部コア２０３は、板状部材であるコイル保持部材２０５に接着されることにより上述の位置関係を保っている。コイル保持部材２０５を構成する材料としては、たとえばＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）樹脂などの耐熱性に優れる樹脂が用いられることが好ましい。本実施形態において、コイル保持部材２０５は、ＰＰＳ樹脂から構成される厚さ２ｍｍの板状部材である。内側コア２０４は、両端に設けられる軸受１１８ａ，１１８ｂに固定されて支持される。
【０１３７】
なお、本実施形態では、中心コア２０１、平板コア２０２、端部コア２０３および内側コア２０４は、それぞれ外部加熱ベルト１０３の軸方向に連続して伸びるように構成されるがこれに限定されるものではなく、たとえば外部加熱ベルト１０３の軸方向に複数に分割されて隙間を有する形状であってもよい。
【０１３８】
また本実施形態では、中心コア２０１、平板コア２０２、端部コア２０３および内側コア２０４が全て設けられるがこれに限定されるものではなく、少なくともこれらのコアのうちいずれか１つを用いる構成であってもよい。設けるコアの種類および数は、必要となる電力とコストとを考慮して設定すればよい。
【０１３９】
このように、定着装置２００は、少なくとも外部加熱ベルト１０３に対向しない位置、誘導コイル１０５の周回方向中心部、誘導コイル１０５の周回方向外側のうちいずれか一箇所に磁性材料から構成される磁性部材を備える。このように誘導コイル１０５の周辺に磁性部材を設けることにより、誘導コイル１０５と外部加熱ベルト１０３との電磁気的な結合が向上して、電磁誘導加熱による加熱効率を向上させることができる。また、外部加熱ベルト１０３に対向しない方向へ漏洩する磁束を抑制することもできる。
【０１４０】
また定着装置２００は、誘導コイル１０５に対向する部分の外部加熱ベルト１０３の内周面側に、磁性材料から構成される磁性部材を備えることが好ましい。これにより、誘導コイル１０５と外部加熱ベルト１０３との電磁気的な結合が向上して、電磁誘導加熱による加熱効率を向上させることができる。また、定着ローラ１０１側へ漏洩する磁束を抑制することもできる。
【０１４１】
次に、本発明の定着装置３００について説明する。図７は、本発明の定着装置３００の一部の構成を簡略化して示す概略図である。図７（ａ）は、定着装置３００の一部の構成を示す断面図であり、図７（ｂ）は、定着装置３００の一部の構成を示す上面図であり、図７（ｃ）は、移動制御手段の構成を示す概略図である。定着装置３００において、定着装置１００および定着装置２００と同一のものには同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１４２】
本発明の定着装置３００において、定着装置１００および定着装置２００と異なるのは、発熱分布制御手段の構成である。
【０１４３】
定着装置３００において、誘導コイル１０５に対向する部分の外部加熱ベルト１０３の内周面側に、内周面に沿うようにして設けられる内側コア２０４には、図７（ａ）に示すように、磁束遮蔽部材３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ，３０１ｄおよびホルダ３０２ａ，３０２ｂが設けられる。
【０１４４】
磁束遮蔽部材３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ，３０１ｄは、たとえば銅、アルミニウム、銀、金などの低抵抗の金属から構成される板状部材であり、板状部材であるホルダ３０２ａ，３０２ｂの外部加熱ベルト１０３に対向する面であって、外部加熱ベルト１０３の非通紙部に相当する部分、本実施形態においては軸方向両端部に貼り付けられる。磁束遮蔽部材３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ，３０１ｄの外部加熱ベルト１０３の軸方向の幅としては、図７（ｂ）に示すように、印字可能な最大幅を有する大幅紙の幅Ｗ１と小幅紙の幅Ｗ２との差よりも約２ｍｍ程度大きい幅のものが好ましい。本実施形態では、磁束遮蔽部材３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ，３０１ｄとして、厚さ０．２ｍｍの銅板を使用する。
【０１４５】
ホルダ３０２ａ，３０２ｂは、ＰＰＳ樹脂などの絶縁体であって耐熱性を有する材料から構成される板状部材であり、内側コア２０４の外部加熱ベルト１０３に対向する面に設けられる。ホルダ３０２ａ，３０２ｂは、以下に述べる第２の移動制御手段により、外部加熱ベルト１０３の周方向に移動可能に構成される。
【０１４６】
ホルダ３０２ａ，３０２ｂは、図７（ｃ）に示すように、調整カム３０３に付勢バネ（板バネ）３０４により両側から当接されている。調整カム３０３は、断面形状が楕円形であり、その内部には、ステンレス鋼などから構成される円柱状部材である中心軸３０４が設けられる。中心軸３０４の端部には、ギア（図示せず）に連結されたステッピングモータ（図示せず）が設けられ、このギアおよびステッピングモータにより調整カム３０３はその周方向に所定角度回転可能に構成される。調整カム３０３が回転して調整カム３０３の長軸が水平状態になると、磁束遮蔽部材３０１ａ，３０１ｃと磁束遮蔽部材３０１ｂ，３０１ｃとの間隔が広くなり、磁束遮蔽部材３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ，３０１ｄが誘導コイル１０５の周回方向中心部に設けられる中心コア２０１に対向しない位置に移動する。一方、調整カム３０３の短軸が水平状態になると、磁束遮蔽部材３０１ａ，３０１ｃと磁束遮蔽部材３０１ｂ，３０１ｃとの間隔が狭くなり、磁束遮蔽部材３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ，３０１ｄが中心コア２０１に対向する位置に移動する。調整カム３０３、付勢バネ（板バネ）３０４、ギアおよびステッピングモータは、第２の移動制御手段に相当する。
【０１４７】
このように、第２の移動制御手段は、磁束遮蔽部材３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ，３０１ｄを、外部加熱ベルト１０３の周方向に移動させることにより、電磁誘導加熱による外部加熱ベルト１０３の発熱分布を制御するために、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂを軸方向に移動させるための空間を余分に設ける必要がなくなるため、装置をより小型化することができる。
【０１４８】
磁束遮蔽部材３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ，３０１ｄと、ホルダ３０２ａ，３０２ｂと、第２の移動制御手段である調整カム３０３、付勢バネ（板バネ）３０４、ギアおよびステッピングモータとは、発熱分布制御手段に相当する。
【０１４９】
このように、誘導コイル１０５に対向する部分の外部加熱ベルト１０３の内周面側に設けられる内側コア２０４の非通紙部に相当する部分に発熱分布制御手段が設けられることにより、誘導コイル１０５を分割したり、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂを軸方向に移動させたりすることなく、外部加熱ベルト１０３の電磁誘導加熱による発熱分布を制御することができる。これにより、誘導コイル１０５および誘導コイル１０５に高周波電流を印加するための電源が簡単な構成になるとともに、安価で性能の安定した定着装置を得ることができる。
【０１５０】
図８は、支持ローラ１０４ａにおける磁束Ｍの通過状態を簡略的に示す断面図であり、図８（ａ）は、磁束遮蔽部材３０１ａ，３０１ｂが中心コア２０１に対向する位置に移動したときの状態を示す断面図であり、図８（ｂ）は、磁束遮蔽部材３０１ａ，３０１ｂが中心コア２０１に対向しない位置に移動したときの状態を示す断面図である。
【０１５１】
定着装置３００では、中心コア２０１、平板コア２０２、端部コア２０３および内側コア２０４は、磁束Ｍによる磁路を形成している。
【０１５２】
図８（ａ）に示すように、第２の移動制御手段により、調整カム３０３が周方向に所定角度回転して磁束遮蔽部材３０１ａ，３０１ｃが中心コア２０１に対向する位置に移動すると、支持ローラ１０４ａの軸方向両端部において磁束Ｍが遮蔽されるために、外部加熱ベルト１０３の軸方向両端部における発熱量が低下する。一方、図８（ｂ）に示すように、第２の移動制御手段により、調整カム３０３が周方向に所定角度回転して磁束遮蔽部材３０１ａ，３０１ｃが中心コア２０１に対向しない位置に移動する場合には、磁束Ｍの遮蔽は行われず、外部加熱ベルト１０３は軸方向全領域において発熱する。
【０１５３】
上述の発熱分布制御手段の動作は、ユーザによりプリンタドライバから入力された用紙指定情報またはユーザにより複写機において入力された用紙指定情報に基づいて制御されるか、または実施例１と同様に、サーミスタ１１０ｂからの温度信号に基づいて制御される。
【０１５４】
これにより、小幅紙の連続通紙時においても、外部加熱ベルト１０３の非通紙部における温度上昇を抑制することができる。
【０１５５】
このように、定着装置１００，２００，３００は、互いに圧接される定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２とから構成される１対の定着部材の圧接部に、トナー像Ｔを担持する記録紙Ｐを通紙させることにより記録紙にトナー像を定着する定着装置であって、電磁誘導加熱により発熱する誘導加熱層を有し、定着ローラ１０１の表面を外部から加熱する外部加熱ベルト１０３と、外部加熱ベルト１０３を回転可能に張架し、定着ローラ１０１よりも外径の小さい支持ローラ１０４ａ，１０４ｂと、支持ローラ１０４ａ，１０４ｂ間に張架された領域における外部加熱ベルト１０３の外周面に沿って外側から対向して、外部加熱ベルト１０３を電磁誘導加熱する誘導コイル１０５とを備える。これにより、安価で簡便に作製でき、小型化および外部加熱ベルトの熱応答性に優れ、充分な発熱量を得ることのできる定着装置を提供することができる。
【０１５６】
なお、外部加熱ベルト１０３の昇温目標温度の決定方法としては、特に限定されるものではないが、たとえば気温検知信号と紙の秤量による判定信号との両方に基づいて決定される。たとえば、気温が１８℃以下であって、紙の坪量が９０ｇ／ｃｍ２を超える場合には、外部加熱ベルト１０３の昇温目標温度を２２５℃とし、気温が１８℃を超える、または紙の坪量が９０ｇ／ｃｍ２以下の場合には、外部加熱ベルト１０３の昇温目標温度を２１５℃とする。
【０１５７】
［画像形成装置］
図９は、定着装置１００を備える画像形成装置１の構成の一例を示す概略図である。以下、画像形成装置１が備える定着装置について、る定着装置１００を代表例として示すが、定着装置３００を、定着装置１００に代えて使用することもできる。
【０１５８】
画像形成装置１は、たとえば乾式電子写真方式のカラー画像形成装置であり、たとえばネットワーク上の各端末装置から送信される画像データに基づいて、所定の記録紙Ｐに対して多色または単色の画像を形成する。
【０１５９】
画像形成装置１は、定着装置１００、４つの可視像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂ（以下、総称して「可視像形成ユニット１０」と記すことがある）、供給トレイ２０および記録紙搬送手段３０を備える。
【０１６０】
画像形成装置１には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応して、４つの可視像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂが並設されている。可視像形成ユニット１０Ｙは、イエロー（Ｙ）のトナーを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット１０Ｍは、マゼンダ（Ｍ）のトナーを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット１０Ｃは、シアン（Ｃ）のトナーを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット１０Ｂは、ブラック（Ｋ）のトナーを用いて画像形成を行う。具体的な配置としては、記録紙Ｐの供給トレイ２０と定着装置１００とを繋ぐ記録紙Ｐの搬送路に沿って４組の可視像形成ユニット１０を配設した、いわゆるタンデム式である。
【０１６１】
可視像形成ユニット１０は、扱うトナーの色が異なるだけで、それぞれ実質的に同一の構成を有し、それぞれに、感光体ドラム１１の周囲に帯電ローラ１２、レーザ光照射手段１３、現像器１４、転写ローラ１５およびクリーナユニット１６が設けられている。なお、可視像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂの現像器１４には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナーがそれぞれ収容されている。
【０１６２】
感光体ドラム１１は、形成されるトナー像を担持する。帯電ローラ１２は、感光体ドラム１１の表面を所定の電位に均一に帯電させる。レーザ光照射手段１３は、画像形成装置１に入力された画像データに応じて、帯電ローラ１２によって帯電された感光体ドラム１１の表面を露光して、該感光体ドラム１１の表面に静電潜像を形成する。現像器１４は、感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像を、各色のトナーによって顕像化する。転写ローラ１５は、トナーとは逆極性のバイアス電圧が印加されており、後述する記録紙搬送手段３０によって搬送された記録紙Ｐに、形成されたトナー像を転写させる。クリーナユニット１６は、現像器１４での現像処理および感光体ドラム１１に形成されたトナー像の転写後に、感光体ドラム１１の表面に残留したトナーを、除去回収する。以上のような、記録紙Ｐに対するトナー像の転写は、４色について４回繰り返される。
【０１６３】
可視像形成ユニット１０は、以下のようにしてトナー像を記録紙Ｐ上に形成する。すなわち、感光体ドラム１１表面を帯電ローラ１２で均一に帯電した後、入力された画像データに応じてレーザ光照射手段１３により感光体ドラム１１表面を露光して静電潜像を形成する。その後、現像器１４により感光体ドラム１１表面の静電潜像を現像してトナー像を顕像化し、顕像化されたトナー像をトナーとは逆極性のバイアス電圧が印加された転写ローラ１５によって、供給トレイ２０から記録紙搬送手段３０により搬送される記録紙Ｐに各色のトナー像を順次多重転写する。
【０１６４】
供給トレイ２０は、複数の記録紙Ｐを載置可能であり、供給トレイ２０に載置された複数の記録紙Ｐを１枚ずつ分離して、最も供給トレイ２０側の可視像形成ユニット１０Ｙに供給する。
【０１６５】
記録紙搬送手段３０は、駆動ローラ３１、アイドリングローラ３２および搬送ベルト３３を備え、記録紙Ｐに可視像形成ユニット１０で形成されたトナー像が転写されるように、供給トレイ２０から供給される記録紙Ｐを搬送する。駆動ローラ３１およびアイドリングローラ３２は、無端状の搬送ベルト３３を架張する。駆動ローラ３１は、駆動手段（図示せず）によって制御されて回転することによって、搬送ベルト３３を所定の周速度、本実施形態では、３３５ｍｍ／ｓで搬送路に沿って回転させる。搬送ベルト３３は、外側表面に静電気を発生させており、記録紙Ｐを静電吸着させながら搬送する。
【０１６６】
記録紙Ｐは、このようにして、搬送ベルト３３に搬送路に沿って搬送されながら、その表面にトナー像が転写されたあと、駆動ローラ３１の曲率により搬送ベルト３３から剥離され、定着装置１００に搬送される。定着装置１００は、記録紙Ｐに適度な熱と圧力とを与えて、トナーを溶融して記録紙Ｐ表面に固定することで、フルカラー画像を形成する。
【０１６７】
このように、本発明の画像形成装置１は、定着性に優れ、安定した高品位な画像を形成することができる。
【０１６８】
なお、本実施形態の画像形成装置は、記録紙Ｐを搬送してトナー像を転写する手段として搬送ベルト３３を用いる構成としたが特にこれに限定されるものではなく、たとえば中間転写ベルトを用いる構成であってもよいし、感光体ドラム１１から直接記録紙Ｐにトナー像を転写する構成であってもよい。
【０１６９】
また本実施形態の画像形成装置は、弾性層を備える定着ローラ１０１を用いたカラー画像形成装置であるが、特にこれに限定されるものではなく、たとえば芯金上に直接離型層が形成されたハードローラを定着ローラ１０１として用いる単色画像形成装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１７０】
【図１】本発明の定着装置から発熱制御手段を除いた定着装置の構成を簡略化して示す断面図である。
【図２】本発明の定着装置から発熱制御部分を除いた定着装置の一部の構成を簡略化して示す概略図である。図２（ａ）は、定着装置の一部の構成を示す断面図であり、図２（ｂ）は、定着装置の一部の構成を示す上面図であり、図２（ｃ）は、参考例である磁束遮蔽部材１１３を備えた構成を示す概略図である。
【図３】支持ローラにおける磁束の通過状態を簡略的に示す断面図であり、図３（ａ）は、磁束遮蔽部材が誘導コイルに対向する位置に移動したときの状態を示す断面図であり、図３（ｂ）は、磁束遮蔽部材が誘導コイルに対向しない位置に移動したときの状態を示す断面図である。
【図４】外部加熱ベルトユニットの構成を示す概略図であり、図４（ａ）は、支持ローラが定着ローラを圧接する位置にあるときの状態を示す正面図であり、図４（ｂ）は、支持ローラが定着ローラから離間する位置にあるときの状態を示す正面図である。
【図５】外部加熱ベルトユニットの構成を示す概略図であり、図５（ａ）は、外部加熱ベルトユニットの構成を示す上面図であり、図５（ｂ）は、支持ローラと寄り規制部材との関係を示す概略図である。
【図６】本発明の定着装置から発熱制御部分を除いた定着装置に参考例である磁束遮蔽部材１１３を備えた定着装置の一部の構成を拡大して示す概略図であり、図６（ａ）は、定着装置の一部を示す断面図であり、図６（ｂ）は、定着装置の一部を示す上面図である。
【図７】本発明の定着装置の一部の構成を簡略化して示す概略図であり、図７（ａ）は、定着装置の一部の構成を示す断面図であり、図７（ｂ）は、定着装置の一部の構成を示す上面図であり、図７（ｃ）は、移動制御手段の構成を示す概略図である。
【図８】図８は、支持ローラにおける磁束の通過状態を簡略的に示す断面図であり、図８（ａ）は、磁束遮蔽部材が中心コアに対向する位置に移動したときの状態を示す断面図であり、図８（ｂ）は、磁束遮蔽部材が中心コアに対向しない位置に移動したときの状態を示す断面図である。
【図９】本発明の定着装置を備える画像形成装置の構成の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１７１】
１  画像形成装置
１０  可視像形成ユニット
１１  感光体ドラム
１２  帯電ローラ
１３  レーザ光照射手段
１４  現像器
１５  転写ローラ
１６  クリーナユニット
２０  供給トレイ
３０  記録紙搬送手段
３１  駆動ローラ
３２  アイドリングローラ
３３  搬送ベルト
１００，２００，３００  定着装置
１０１  定着ローラ
１０２  加圧ローラ
１０３  外部加熱ベルト
１０４  支持ローラ
１０５  誘導コイル
１０６，１０７  ヒータランプ
１０８，１０９，１１０  サーミスタ
１１１  ウェブクリーニング装置
１１２  磁性コア
１１３，３０１  磁束遮蔽部材
１１４  中心軸
１１５  ギア
１１６  外部加熱ベルトユニット
１１７  サイドフレーム
１１８  軸受
１１９  アーム
１２０  コイルバネ
１２１  偏芯カム
１２２  寄り規制部材
２０１  中心コア
２０２  平板コア
２０３  端部コア
２０４  内側コア
２０５  コイル保持部材
３０２  ホルダ
３０３  調整カム
３０４  付勢バネ（板バネ）
【図１】
0005244360.tif 000002
【図２】
0005244360.tif 000003
【図３】
0005244360.tif 000004
【図４】
0005244360.tif 000005
【図５】
0005244360.tif 000006
【図６】
0005244360.tif 000007
【図７】
0005244360.tif 000008
【図８】
0005244360.tif 000009
【図９】
0005244360.tif 000010