(57)【要約】【課題】小型化を図りつつ、定着ローラを効率的に加熱す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。【解決手段】本発明の定着装置は、互いに圧接してニップ部Ｎを形成しつつ回転する定着ローラ９１および加圧ローラ９２と、定着ローラ９１の内部に配設され、磁界を発生させる磁界発生体９３とを有し、磁界発生体９３によって発生した磁界により定着ローラ９１を誘導加熱し、未定着像を担持する記録媒体を前記ニップ部Ｎに通過させながら、記録媒体を加熱・加圧することにより、未定着像を記録媒体に定着させるものであって、磁界発生体９３は、定着ローラ９１のほぼ全周をほぼ同時に誘導加熱するよう構成されている。【選択図】図２
2007279253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに圧接してニップ部を形成しつつ回転する定着ローラおよび加圧ローラと、
前記定着ローラの内部に配設され、磁界を発生させる磁界発生体とを有し、
前記磁界発生体によって発生した磁界により前記定着ローラを誘導加熱し、未定着像を担持する記録媒体を前記ニップ部に通過させながら、前記記録媒体を加熱・加圧することにより、前記未定着像を前記記録媒体に定着させる定着装置であって、
前記磁界発生体は、前記定着ローラのほぼ全周をほぼ同時に誘導加熱するよう構成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記磁界発生体は、前記ニップ部に対し前記記録媒体の搬送方向での上流側にて前記定着ローラを誘導加熱する磁界を発生させる第１の磁界発生部と、前記ニップ部に対し前記記録媒体の搬送方向での下流側にて前記定着ローラを誘導加熱する磁界を発生させる第２の磁界発生部とを有する請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記第１の磁界発生部および前記第２の磁界発生部は、それぞれ、磁性材料を主材料として構成された芯材と、該芯材に巻回されたコイルとを有する請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記第１の磁界発生部および前記第２の磁界発生部は、前記定着ローラの軸線と前記加圧ローラの軸線とを含む面に対しほぼ対称となるように配設されている請求項２または３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記第１の磁界発生部と前記第２の磁界発生部との間には、磁束を遮蔽する遮蔽部材が介在している請求項２ないし４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記第１の磁界発生部および／または前記第２の磁界発生部は、前記定着ローラの軸線方向での中央部を誘導加熱する磁界を発生させる主磁界発生部と、前記定着ローラの軸線方向での端部を誘導加熱する磁界を発生させる副磁界発生部とを有し、定着条件に基づいて、前記定着ローラの軸線方向における配熱分布を変更するよう構成されている請求項２ないし５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
前記定着条件は、定着に供される記録媒体の厚さ、定着に供される記録媒体の幅、連続定着回数のうちの少なくとも１つである請求項６に記載の定着装置。
【請求項８】
前記第１の磁界発生部における主磁界発生部と副磁界発生部との間の境界部は、前記第２の磁界発生部における主磁界発生部と副磁界発生部との間の境界部に対し、前記定着ローラの軸線方向にずれて位置している請求項２ないし７のいずれかに記載の定着装置。
【請求項９】
前記第２の磁界発生部による前記定着ローラの発熱量は、前記第１の磁界発生部による前記定着ローラの発熱量よりも小さい請求項２ないし８のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１０】
前記定着ローラの周速度は可変となっており、該周速度に基づき、前記第１の磁界発生部および前記第２の磁界発生部の駆動を制御するように構成されている請求項１ないし９のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１１】
前記定着ローラは、導電性を有する円筒状の基材と、該基材の外周面側に設けられた弾性体層と、該弾性体層の外周面側に設けられた離型層とを有する請求項１ないし１０のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１２】
露光・現像・転写・定着を含む一連の画像形成プロセスにより、記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
請求項１ないし１１のいずれか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、定着装置および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用するプリンタ、複写機、ファクシミリなどの画像形成装置には、トナーにより形成されたトナー像を未定着状態で担持する紙等の記録媒体を加熱および加圧することにより、前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置が備えられている(例えば、特許文献１参照。)。
特許文献１にかかる定着装置は、互いに圧接してニップ部を形成しつつ回転する定着ローラおよび加圧ローラと、前記定着ローラの内部空間に配設され、磁界を発生するコイルとを有し、コイルによって発生した磁界により定着ローラを誘導加熱し、未定着像を担持した記録媒体をニップ部に通過させながら、記録媒体を加熱および加圧して、記録媒体上に形成されたトナー像を記録媒体に定着させる。
【０００３】
特許文献１にかかる定着装置では、ニップ部に対し記録媒体の搬送方向での上流側にて、定着ローラの内外で定着ローラの周壁を介して互いに対向するように１対のコイルが設けられている。そして、この１対のコイル間の磁界により定着ローラを誘導加熱する。このような誘導加熱は、定着ローラを直接的に加熱することができるので、定着ローラを効率的に加熱することができる。
しかしながら、かかる定着装置にあっては、定着ローラの外側にコイルが設けられているので、定着装置の大型化を招いてしまう。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１７３３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、小型化を図りつつ、定着ローラを効率的に加熱す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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の定着装置は、互いに圧接してニップ部を形成しつつ回転する定着ローラおよび加圧ローラと、
前記定着ローラの内部に配設され、磁界を発生させる磁界発生体とを有し、
前記磁界発生体によって発生した磁界により前記定着ローラを誘導加熱し、未定着像を担持する記録媒体を前記ニップ部に通過させながら、前記記録媒体を加熱・加圧することにより、前記未定着像を前記記録媒体に定着させる定着装置であって、
前記磁界発生体は、前記定着ローラのほぼ全周をほぼ同時に誘導加熱するよう構成されていることを特徴とする。
これにより、定着ローラの外部に磁界発生のためのコイルなどの部材を配することなく、定着ローラを誘導加熱により効率的に加熱することができる。すなわち、定着装置の小型化を図りつつ、定着ローラを効率的に加熱することができる。
【０００７】
本発明の定着装置では、前記磁界発生体は、前記ニップ部に対し前記記録媒体の搬送方向での上流側にて前記定着ローラを誘導加熱する磁界を発生させる第１の磁界発生部と、前記ニップ部に対し前記記録媒体の搬送方向での下流側にて前記定着ローラを誘導加熱する磁界を発生させる第２の磁界発生部とを有することが好ましい。
これにより、定着ローラは第２の磁界発生部による誘導加熱により余熱された後に第１の磁界発生部による誘導加熱に供されるので、高速定着処理時や連続定着処理時などであっても、ニップ部の温度をより安定的に維持することができる。
【０００８】
本発明の定着装置では、前記第１の磁界発生部および前記第２の磁界発生部は、それぞれ、磁性材料を主材料として構成された芯材と、該芯材に巻回されたコイルとを有することが好ましい。
これにより、小型でかつ強力な磁界を発生させ、定着ローラをより効率的に加熱することができる。
本発明の定着装置では、前記第１の磁界発生部および前記第２の磁界発生部は、前記定着ローラの軸線と前記加圧ローラの軸線とを含む面に対しほぼ対称となるように配設されていることが好ましい。
これにより、磁界発生体の設計が容易となる。
【０００９】
本発明の定着装置では、前記第１の磁界発生部と前記第２の磁界発生部との間には、磁束を遮蔽する遮蔽部材が介在していることが好ましい。
これにより、第１の磁界発生部および第２の磁界発生部のそれぞれの磁界を定着ローラの全周に対し均一に生じさせることができる。その結果、定着ローラをより効率的に加熱することができる。
【００１０】
本発明の定着装置では、前記第１の磁界発生部および／または前記第２の磁界発生部は、前記定着ローラの軸線方向での中央部を誘導加熱する磁界を発生させる主磁界発生部と、前記定着ローラの軸線方向での端部を誘導加熱する磁界を発生させる副磁界発生部とを有し、定着条件に基づいて、前記定着ローラの軸線方向における配熱分布を変更するよう構成されていることが好ましい。
これにより、定着条件に応じて、定着ローラの軸線方向における配熱分布を最適化し、良好な定着性を得ることができる。
本発明の定着装置では、前記定着条件は、定着に供される記録媒体の厚さ、定着に供される記録媒体の幅、連続定着回数のうちの少なくとも１つであることが好ましい。
これにより、定着ローラの軸線方向における配熱分布を比較的簡単に最適化し、良好な定着性を得ることができる。
【００１１】
本発明の定着装置では、前記第１の磁界発生部における主磁界発生部と副磁界発生部との間の境界部は、前記第２の磁界発生部における主磁界発生部と副磁界発生部との間の境界部に対し、前記定着ローラの軸線方向にずれて位置していることが好ましい。
これにより、定着ローラの軸線方向における発熱量のムラを防止することができる。
本発明の定着装置では、前記第２の磁界発生部による前記定着ローラの発熱量は、前記第１の磁界発生部による前記定着ローラの発熱量よりも小さいことが好ましい。
これにより、定着ローラの過昇温を防止することができる。
本発明の定着装置では、前記定着ローラの周速度は可変となっており、該周速度に基づき、前記第１の磁界発生部および前記第２の磁界発生部の駆動を制御するように構成されていることが好ましい。
これにより、良好な定着性を実現しつつ、所望時に定着速度を向上することができる。
【００１２】
本発明の定着装置では、前記定着ローラは、導電性を有する円筒状の基材と、該基材の外周面側に設けられた弾性体層と、該弾性体層の外周面側に設けられた離型層とを有することが好ましい。
これにより、磁界発生体によって発生した磁界により基材を誘導加熱し、定着ローラを昇温させることができる。
【００１３】
本発明の画像形成装置は、露光・現像・転写・定着を含む一連の画像形成プロセスにより、記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
本発明の定着装置を備えることを特徴とする。
これにより、小型化を図りつつ、良好な定着性を発揮して、優れた画質の画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の定着装置および画像形成装置の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
＜画像形成装置＞
まず、本発明の画像形成装置、すなわち本発明の定着装置を備える画像形成装置を簡単に説明する。
【００１５】
図１は、本発明にかかる画像形成装置の１実施形態を示す全体構成の模式的断面図である。
図１に示す本実施形態の画像形成装置１０は、主として露光・現像・転写・定着を含む一連の画像形成プロセスによって画像を記録媒体に記録するものである。このような画像形成装置１０は、図１に示すように、静電的な潜像を担持し図示矢印方向に回転する感光体２０を有し、その回転方向に沿って順次、帯電ユニット３０、露光ユニット４０、現像ユニット５０、中間転写体６１、クリーニングユニット７５が配設されている。また、画像形成装置１０は、図１にて下部に、紙などの記録媒体Ｐを収容する給紙トレイ８２が設けられ、その給紙トレイ８２に対して記録媒体Ｐの搬送方向下流に、中間転写体６１、定着装置９０が記録媒体Ｐの搬送方向に沿って順次配設されている。また、画像形成装置１０には、記録媒体の両面に画像を形成する場合に、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを表裏反転させて、後述する二次転写位置へ帰還させるための搬送部８８が設けられている。
【００１６】
感光体２０は、円筒状の導電性基材（図示せず）と、その外周面に形成された感光層（図示せず）とを有し、その軸線まわりに図１中矢印方向に回転可能となっている。
帯電ユニット３０は、コロナ帯電などにより感光体２０の表面を一様に帯電するための装置である。
露光ユニット４０は、図示しないパーソナルコンピュータなどのホストコンピュータから画像情報を受けこれに応じて、一様に帯電された感光体２０上に、レーザを照射することによって、静電的な潜像を形成する装置である。
【００１７】
現像ユニット５０は、ブラック現像装置５１と、マゼンタ現像装置５２と、シアン現像装置５３と、イエロー現像装置５４との４つの現像装置を有し、これらの現像装置を感光体２０上の潜像に対応して選択的に用いて、前記潜像をトナー像として可視化する装置である。ブラック現像装置５１はブラック（Ｋ）トナー、マゼンタ現像装置５２はマゼンタ（Ｍ）トナー、シアン現像装置５３はシアン（Ｃ）トナー、イエロー現像装置５４はイエロー（Ｙ）トナーを用いて現像を行う。
【００１８】
本実施形態におけるＹＭＣＫ現像ユニット５０は、前述の４つの現像装置５１、５２、５３、５４を選択的に感光体２０に対向するように、回転可能となっている。具体的には、このＹＭＣＫ現像ユニット５０は、軸５０ａを中心として回転可能な保持体５５の４つの保持部５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄにそれぞれ４つの現像装置５１、５２、５３、５４が保持されており、保持体５５の回転により、４つの現像装置５１、５２、５３、５４が相対位置関係を維持したまま、感光体２０に選択的に対向するようになっている。
【００１９】
中間転写体６１は、エンドレスベルト状の中間転写ベルト７０を有し、この中間転写ベルト７０は、一次転写ローラ６０、従動ローラ７２、駆動ローラ７１で張架されており、駆動ローラ７１の回転により、図１に示す矢印方向に、感光体２０とほぼ同じ周速度にて回転駆動される。
一次転写ローラ６０は、感光体２０に形成された単色のトナー像を中間転写ベルト７０に転写するための装置である。
【００２０】
中間転写ベルト７０上には、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのうちの少なくとも１色のトナー像が担持され、例えばフルカラー画像の形成時に、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの４色のトナー像が順次重ねて転写されて、フルカラーのトナー像が形成される。本実施形態では、駆動ローラ７１が、後述する二次転写ローラ８０のバックアップローラとしても機能する。また、一次転写ローラ６０、駆動ローラ７１、従動ローラ７２は、基体７３によって支持されている。
【００２１】
二次転写ローラ８０は、中間転写ベルト７０上に形成された単色やフルカラーなどのトナー像を、紙、フィルム、布等の記録媒体Ｐに転写するための装置である。
定着装置９０は、前記トナー像の転写を受けた記録媒体Ｐを加熱および加圧することにより、前記トナー像を記録媒体Ｐに融着させて永久像として定着させるための装置である。なお、定着装置９０については、後に詳述する。
クリーニングユニット７５は、一次転写ローラ６０と帯電ユニット３０との間で感光体２０の表面に当接するゴム製のクリーニングブレード７６を有し、一次転写ローラ６０によって中間転写ベルト７０上にトナー像が転写された後に、感光体２０上に残存するトナーをクリーニングブレード７６により掻き落として除去するための装置である。
【００２２】
搬送部８８は、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを挟持搬送する搬送ローラ対８８Ａ、８８Ｂと、搬送ローラ対８８Ａ、８８Ｂによって搬送される記録媒体Ｐを表裏反転しつつレジローラ８６へ向け案内する搬送路８８Ｃとを備えている。これにより、記録媒体の両面に画像形成する場合に、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを表裏反転して二次転写ローラ８０へ帰還させる。
【００２３】
次に、このように構成された画像形成装置１０の動作を説明する。
まず、図示しないホストコンピュータからの指令により、感光体２０、現像ユニット５０に設けられた現像ローラ（図示せず）、および中間転写ベルト７０が回転を開始する。そして、感光体２０は、回転しながら、帯電ユニット３０により順次帯電される。
感光体２０の帯電された領域は、感光体２０の回転に伴って露光位置に至り、露光ユニット４０によって、第１色目、例えばイエローＹの画像情報に応じた潜像が前記領域に形成される。
【００２４】
感光体２０上に形成された潜像は、感光体２０の回転に伴って現像位置に至り、イエロー現像装置５４によってイエロートナーで現像される。これにより、感光体２０上にイエロートナー像が形成される。このとき、ＹＭＣＫ現像ユニット５０は、イエロー現像装置５４が、前記現像位置にて感光体２０と対向している。
感光体２０上に形成されたイエロートナー像は、感光体２０の回転に伴って一次転写位置（すなわち、感光体２０と一次転写ローラ６０との対向部）に至り、一次転写ローラ６０によって、中間転写ベルト７０に転写（一次転写）される。このとき、一次転写ローラ６０には、トナーの帯電極性とは逆の極性の一次転写電圧（一次転写バイアス）が印加される。なお、この間、二次転写ローラ８０は、中間転写ベルト７０から離間している。
前述の処理と同様の処理が、第２色目、第３色目および第４色目について繰り返して実行されることにより、各画像信号に対応した各色のトナー像が、中間転写ベルト７０に重なり合って転写される。これにより、中間転写ベルト７０上にはフルカラートナー像が形成される。
【００２５】
一方、記録媒体Ｐは、給紙トレイ８２から、給紙ローラ８４、レジローラ８６によって二次転写ローラ８０へ搬送される。
中間転写ベルト７０上に形成されたフルカラートナー像は、中間転写ベルト７０の回転に伴って二次転写位置（すなわち、二次転写ローラ８０と駆動ローラ７１との対向部）に至り、二次転写ローラ８０によって記録媒体Ｐに転写（二次転写）される。このとき、二次転写ローラ８０は中間転写ベルト７０に押圧されるとともに二次転写電圧（二次転写バイアス）が印加される。
【００２６】
記録媒体Ｐに転写されたフルカラートナー像は、定着装置９０によって加熱および加圧されて記録媒体Ｐに融着される。その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対８７によって画像形成装置１０の外部へ排出される。
一方、感光体２０は一次転写位置を経過した後に、クリーニングユニット７５のクリーニングブレード７６によって、その表面に付着しているトナーが掻き落とされ、次の潜像を形成するための帯電に備える。掻き落とされたトナーは、クリーニングユニット７５内の残存トナー回収部に回収される。
【００２７】
記録媒体の両面に画像形成する場合には、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを一旦排紙ローラ対８７により挟持した後に、排紙ローラ対８７を反転駆動するとともに、搬送ローラ対８８Ａ、８８Ｂを駆動して、当該記録媒体Ｐを搬送路８８Ｃを通じて表裏反転して二次転写ローラ８０へ帰還させ、前述と同様の動作により、記録媒体Ｐの他方の面に画像を形成する。
【００２８】
＜定着装置＞
ここで、本発明にかかる定着装置９０を図２ないし図６に基づいて詳細に説明する。
図２は、定着装置９０の好適な実施形態を示す模式的断面図、図３は、図２におけるＡ−Ａ線断面図、図４は、図２に示す定着装置の部分拡大断面図、図５は、図２におけるＢ−Ｂ線断面図、図６は、図２に示す定着装置の制御系の構成を説明するための図、図７は、図２に示す定着装置に備えられた磁界発生体の駆動を説明するためのフローチャートである。
【００２９】
定着装置９０は、図２に示すように、定着ローラ９１と、この定着ローラ９１に圧接する加圧ローラ９２と、定着ローラ９１内に配設され、磁界を発生させる磁界発生体９３と、定着ローラ９１の温度を検知するための温度検知体９４と、定着ローラ９１および加圧ローラ９２のそれぞれの周面の一部を覆うカバー９５と、磁界発生体９３への通電を行う通電回路９６とを有している。
【００３０】
この定着装置９０は、定着ローラ９１および加圧ローラ９２の圧接により形成されるニップ部Ｎに対し、図２にて下方から、未定着像たるトナー像Ｔを担持する記録媒体Ｐがニップ部Ｎへ搬送され、記録媒体Ｐを加熱および加圧することにより、トナー像Ｔを記録媒体Ｐに定着させる。本実施形態では、ニップ部Ｎに搬送される記録媒体Ｐは定着ローラ９１側にトナー像Ｔを担持している。
このような定着装置９０は、定着ローラ９１を誘導加熱により直接的に加熱するため、定着ローラ９１を定着に必要な温度に迅速に昇温させることができる。すなわち、ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることができる。
【００３１】
以下、定着装置９０を構成する各部を順次説明する。
定着ローラ９１は、円筒状をなし、その軸線まわりに回転可能に設けられている。
このような定着ローラ９１は、図２および図３に示すように、導電性を有する円柱状をなす基部（芯金）９１Ａと、基部９１Ａの外周面を覆う弾性層９１Ｂと、弾性層９１Ｂの外周面を覆う離型層９１Ｃとを有している。
このような定着ローラ９１を用いると、弾性層９１Ｂの弾性により、ニップ部Ｎの幅を大きいものとし、優れた定着性を発揮し、高品位な画像を得ることができる。また、このような定着ローラ９１は、導電性を有する基部９１Ａを誘導加熱により発熱させ、定着ローラ９１を昇温させることができる。
【００３２】
基部９１Ａは、円筒状をなし、導電性を有する。これにより、後述する磁界発生体９３によって発生した磁界により、基部９１Ａを誘導加熱することができる。
基部９１Ａの構成材料としては、基部９１Ａが導電性を有するようにすることができるものであれば特に限定されないが、誘導加熱の発熱効率の観点から、例えば、鉄や鉄系の合金を好適に用いることができる。
【００３３】
このような基部９１Ａの厚さは、特に限定されないが、基部９１Ａに必要な強度を確保しつつ、熱容量をできるだけ小さくすることが好ましい。具体的には、基部９１Ａの厚さは、基部９１Ａの構成材料などによっても異なるが、０．１〜３ｍｍであるのが好ましく、０．２〜１ｍｍであるのがより好ましい。これにより、定着ローラ９１の耐久性を優れたものとしつつ、基部９１Ａの熱容量を低減して、ウォーミングアップ時間を短縮することができる。
このような基部９１Ａの外周面には、弾性層９１Ｂが形成されている。
【００３４】
弾性層９１Ｂの構成材料としては、特に限定されないが、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、ヒドリンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムのような各種ゴム材料（特に加硫処理したもの）や、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマーが挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いることができる。これらの中でも、弾性層９１Ｂの構成材料としては、例えば、Ｓｉゴム、ＥＰＤＭ、フッ素ゴムなどを好適に用いることができる。
【００３５】
また、弾性層９１Ｂの厚さは、後述する加圧ローラ９２の弾性層９２Ｂの厚さより小さいのが好ましい。より具体的には、弾性層９１Ｂの厚さとしては、特に限定されないが、例えば、０．１〜３ｍｍであるのが好ましく、０．５〜１．５ｍｍであるのがより好ましい。これにより、弾性層９１Ｂの耐久性と、基部９１Ａから定着ローラ９１の外周面への熱伝導性とを優れたものとすることができる。
【００３６】
このような弾性層９１Ｂの外周面には、離型層９１Ｃが形成されている。
また、離型層９１Ｃの厚さは、１０〜８０μｍであるのが好ましく、２０〜５０μｍであるのがより好ましい。これにより、離型層９１Ｃに必要な強度を保ちつつ、弾性層９１Ｂの弾性を十分に発揮させることができる。
また、離型層９１Ｃの構成材料としては、例えば、ＰＴＦＥ、ＰＦＡなどを好適に用いることができる。
【００３７】
以上のような定着ローラ９１に圧接する加圧ローラ９２は、円筒状または円柱状をなし、その軸線まわりに回転可能となっている。
また、加圧ローラ９２は、図２および図３に示すように、円柱状をなす金属製の基部（芯金）９２Ａと、基部９２Ａの外周面を覆う弾性層９２Ｂと、弾性層９２Ｂの外周面を覆う離型層９２Ｃとを有している。
【００３８】
弾性層９２Ｂの構成材料としては、例えば、Ｓｉゴム、ＥＰＤＭ、フッ素ゴムなどを好適に用いることができる。
また、弾性層９２Ｂの厚さは、０．３〜１０ｍｍであるのが好ましく、０．６〜８ｍｍであるのがより好ましい。これにより、弾性層９２Ｂの耐久性を優れたものとしつつ、ニップ部Ｎの幅を十分なものとすることができる。
【００３９】
また、離型層９２Ｃの厚さは、１０〜８０μｍであるのが好ましく、２０〜５０μｍであるのがより好ましい。これにより、離型層９２Ｃに必要な強度を保ちつつ、弾性層９２Ｂの弾性を十分に発揮させることができる。
また、離型層９２Ｃの構成材料としては、例えば、ＰＴＦＥ、ＰＦＡなどを好適に用いることができる。
【００４０】
また、前述したような定着ローラ９１の内部空間には、磁界を発生する磁界発生体９３は非回転に配置されている。
この磁界発生体９３は、定着ローラ９１の内部から定着ローラ９１のほぼ全周をほぼ同時に誘導加熱するよう構成されている。
これにより、定着ローラ９１の外部に磁界発生のためのコイルなどの部材を配することなく、定着ローラ９１を誘導加熱により効率的に加熱することができる。すなわち、定着装置９０の小型化を図りつつ、定着ローラ９１を効率的に加熱することができる。また、定着ローラ９１をその全周にわたって比較的高い温度に維持することができるので、高速定着処理時や連続定着処理時などであっても、ニップ部Ｎの温度をより安定的に維持することができる。
【００４１】
より具体的に説明すると、磁界発生体９３は、図４に示すように、ニップ部Ｎに対し記録媒体Ｐの搬送方向での上流側にて定着ローラ９１（より具体的には基部９１Ａ）を誘導加熱する磁界を発生させる第１の磁界発生部９３Ａと、ニップ部Ｎに対し記録媒体Ｐの搬送方向での下流側にて定着ローラ９１を誘導加熱する磁界を発生させる第２の磁界発生部９３Ｂとを有する。
これにより、定着ローラ９１は第２の磁界発生部９３Ｂによる誘導加熱により加熱（余熱）された後に第１の磁界発生部９３Ａによる誘導加熱に供されるので、高速定着処理時や連続定着処理時などであっても、ニップ部Ｎの温度をより安定的に維持することができる。
【００４２】
以下、第１の磁界発生部９３Ａを詳細に説明する。なお、第２の磁界発生部９３Ｂについては、第１の磁界発生部９３Ａと相違する事項を中心に説明し、第１の磁界発生部９３Ａと同様の事項についてはその説明を省略する。
第１の磁界発生部９３Ａは、図５に示すように、定着ローラ９１の軸線方向での中央部を誘導加熱する磁界を発生させる主磁界発生部９３１Ａと、定着ローラ９１の軸線方向での端部を誘導加熱する磁界を発生させる副磁界発生部９３２Ａ、９３３Ａとを有している。
主磁界発生部９３１Ａは、磁性材料を主材料として構成された芯材９３１１Ａと、芯材９３１１Ａに巻回されたコイル９３１２Ａとを有している。これにより、小型でかつ強力な磁界を発生させ、定着ローラ９１をより効率的に加熱することができる。
【００４３】
これと同様に、副磁界発生部９３２Ａも、磁性材料を主材料として構成された芯材９３２１Ａと、芯材９３２１Ａに巻回されたコイル９３２２Ａとを有している。また、副磁界発生部９３３Ａも、磁性材料を主材料として構成された芯材９３３１Ａと、芯材９３３１Ａに巻回されたコイル９３３２Ａとを有している。これにより、小型でかつ強力な磁界を発生させ、定着ローラ９１をより効率的に加熱することができる。
【００４４】
本実施形態では、芯材９３１１Ａ、９３２１Ａ、９３３１Ａがそれぞれ定着ローラ９１の軸線方向に延在している。そして、芯材９３１１Ａ、９３２１Ａ、９３３１Ａの各横断面形状が、図４に示すように、Ｔ字状をなし、芯材９３１１Ａ、９３２１Ａ、９３３１Ａのが、定着ローラ９１の内周面に対し非接触に配設されている。言い換えすれば、芯材９３１１Ａ、９３２１Ａ、９３３１Ａは、定着ローラ９１の軸線（回転中心）を通り定着ローラ９１の軸線方向に延びる第１の板状部と、該第１の板状部材の幅方向での中央部から定着ローラ９１の内周面に向け延びる第２の板状部とで構成されている。このような芯材９３１１Ａ、９３２１Ａ、９３３１Ａの第２の板状部にコイル９３１２Ａ、９３２２Ａ、９３３２Ａが巻回されている。コイル９３１２Ａ、９３２２Ａ、９３３２Ａは、それぞれ、図３および図６に示す通電回路９６に接続され、高周波電流を受けるようになっている。
【００４５】
このような第１の磁界発生部９３Ａと同様に、第２の磁界発生部９３Ｂは、図５に示すように、定着ローラ９１の軸線方向での中央部を誘導加熱する磁界を発生させる主磁界発生部９３１Ｂと、定着ローラ９１の軸線方向での端部を誘導加熱する磁界を発生させる副磁界発生部９３２Ｂ、９３３Ｂとを有している。これら主磁界発生部９３１Ｂおよび副磁界発生部９３２Ｂ、９３３Ｂは、前述した主磁界発生部９３１Ａおよび副磁界発生部９３２Ａ、９３３Ａと同様の構成を有する。なお、図示しないが、第２の磁界発生部９３Ｂも、第１の磁界発生部９３Ａと同様に、通電回路９６に接続され、高周波電流を受けるようになっている。
このような第１の磁界発生部９３Ａおよび第２の磁界発生部９３Ｂは、図４に示すように、横断面視において、定着ローラ９１の軸線と加圧ローラの軸線とを含む面Ｘに対しほぼ対称となるように配設されている。これにより、磁界発生体９３の設計が容易となる。
【００４６】
また、第１の磁界発生部９３Ａと第２の磁界発生部９３Ｂとの間には、磁束を遮蔽する遮蔽部材９７が介在している。これにより、第１の磁界発生部９３Ａおよび第２の磁界発生部９３Ｂのそれぞれの磁界を定着ローラ９１の全周に対し均一に生じさせることができる。その結果、定着ローラ９１をより効率的に加熱することができる。より具体的には、図４にて破線で示すように、定着ローラ９１の基部９１Ａの周方向に沿うような磁力線を有する磁界を発生させ、定着ローラ９１の表面を均一かつ効率的に誘導加熱することができる。
【００４７】
また、図５に示すように、第１の磁界発生部９３Ａにおける主磁界発生部９３１Ａと副磁界発生部９３２Ａ、９３３Ａとの間の境界部Ｙ１は、第２の磁界発生部９３Ｂにおける主磁界発生部９３１Ｂと副磁界発生部９３２Ｂ、９３３Ｂとの間の境界部Ｙ２に対し、定着ローラ９１の軸線方向にずれて位置している。これにより、定着ローラ９１の軸線方向における発熱量のムラを防止することができる。
【００４８】
以上説明したような第１の磁界発生部９３Ａおよび第２の磁界発生部９３Ｂは、図３および図６に示す通電回路９６により、温度検知体９４の検知結果に基づいて駆動制御されるようになっている。
温度検知体９４は、例えばサーミスタであり、定着ローラ９１の周面に接触または近接して設けられている。このような温度検知体９４によって検知された温度に基づき、図示しない制御回路による通電回路９６の駆動制御により、定着ローラ９１の外表面が目標温度となるように、前述した第１の磁界発生部９３Ａおよび第２の磁界発生部９３Ｂの駆動が制御される。
【００４９】
ここで、通電回路９６の一例を図６、図７に基づいて説明する。
通電回路９６は、コイル９３１２Ａ、９３２２Ａ、９３３２Ａへの通電を行うためのものであり、図示しない制御回路により制御される。
より具体的には、この通電回路９６は、例えば、図６に示すように、直列に接続されたコイル９３１２Ａ、９３２２Ａ、９３３２Ａの全体に対して１００Ｖの電圧の印加またはその停止を行うためのスイッチ９６Ａ、９６Ｂと、コイル９３１２Ａに対して１００Ｖの電圧の印加またはその停止を行うためのスイッチ９６Ｃ、９６Ｄと、コイル９３２２Ａ、９３２３Ａに対して８０Ｖの電圧の印加またはその停止を行うためのスイッチ９６Ｅ、９６Ｆとを有している。そして、これらのスイッチ９６Ａ〜９６Ｆは、後述するように、定着条件に基づいて切り換えられる。
【００５０】
ここで、スイッチ９６Ａとスイッチ９６Ｂは対をなし連動してオン・オフするようになっている。これと同様に、スイッチ９６Ｃとスイッチ９６Ｄ、スイッチ９６Ｅとスイッチ９６Ｆも、それぞれ対をなし、連動してオン・オフするようになっている。
すなわち、通電回路９６（電圧印加手段）は、コイル９３１２Ａ、９３２２Ａ、９３３２Ａのすべてに電圧を印加する第１の状態と、コイル９３１２Ａのみに電圧を印加する第２の状態とを定着条件に基づいて切り換えるよう構成されている。これにより、定着ローラ９１の通紙領域と非通紙領域とでの配熱分布を異ならせて、定着ローラ９１の温度分布を最適化することができる。例えば、小サイズ紙（本実施形態ではＡ４サイズ紙）の定着処理時には、第２の状態とし、定着ローラ９１の非通紙領域の過昇温を防止することができる。また、大サイズ紙の定着処理時には、第１の状態とし、定着ローラ９１の通紙領域をその全域に亘って均一な温度とすることができる。
【００５１】
また、通電回路９６は、前述した第２の状態において、コイル９３１２Ａに対する１００Ｖの電圧の印加と独立して、コイル９３２２Ａ、９３２３Ａに対する８０Ｖの電圧の印加を行うよう構成されている。これにより、第２の状態において、定着ローラ９１の軸線方向での中央部の発熱量と両端部の発熱量とを異ならせるとともに、定着ローラ９１の軸線方向での端部の発熱量を定着条件に応じて所望のものとすることができる。
【００５２】
このような通電回路９６は、定着条件に基づき、例えば、以下のように動作する。
まず、定着（画像形成）に供される記録媒体のサイズが小サイズ紙（例えば、Ａ４サイズの縦方向での通紙や、葉書サイズ紙）であるか否かを判断する（Ｓ１）。
記録媒体のサイズが小サイズ紙でない場合（例えば、Ａ４サイズ紙の横方向での通紙の場合）、スイッチ９６Ａ、９６ＢをＯＮ状態とするとともに、スイッチ９６Ｃ〜９６ＦをＯＦＦ状態として、各コイル９３１２Ａ、９３２２Ａ、９３３２Ａに１００Ｖの電圧を印加する（Ｓ２）。そして、プリント（画像形成）を行う（Ｓ４）。
【００５３】
一方、記録媒体のサイズが小サイズ紙である場合、スイッチ９６Ａ、９６ＢをＯＦＦ状態とするとともに、スイッチ９６Ｃ、９６ＤをＯＮ状態として、コイル９３１２Ａに１００Ｖの電圧を印加する（Ｓ３）。また、このとき、スイッチ９６Ｅ、９６ＦをＯＮ状態として、各コイル９３２２Ａ、９３３２Ａに８０Ｖの電圧を印加する（Ｓ３）。そして、プリント（画像形成）を行う（Ｓ４）。
プリント動作を行った後は、終了か否かを判断し（Ｓ５）、終了するまで前述したステップＳ１〜Ｓ４を繰り返す。
【００５４】
以上のように、本実施形態では、主磁界発生部９３１Ａと副磁界発生部９３２Ａ、９３３Ａとを定着条件に応じて駆動制御することにより、定着ローラ９１の軸線方向での温度分布を最適化し、良好な定着性を得ることができる。
なお、本実施形態では、定着条件として記録媒体の大きさ（幅）を用いたが、これに限定されない。また、定着条件としては、定着に供される記録媒体の厚さ、定着に供される記録媒体の幅、連続定着回数のうちの少なくとも１つを用いるのが好ましい。これにより、定着ローラ９１の軸線方向における配熱分布を比較的簡単に最適化し、良好な定着性を得ることができる。
【００５５】
また、第２の磁界発生部９３Ｂの主磁界発生部９３１Ｂおよび副磁界発生部９３２Ｂ、９３３Ｂに関しても、前述した主磁界発生部９３１Ａおよび副磁界発生部９３２Ａ、９３３Ａと同様に、定着条件に応じて駆動制御することができる。
その際、第２の磁界発生部９３Ｂによる定着ローラ９１の発熱量は、第１の磁界発生部９３Ａによる定着ローラ９１の発熱量よりも小さいのが好ましい。これにより、定着ローラ９１の過昇温を防止することができる。
また、定着装置９０においては、定着ローラ９１の周速度が可変となっており、該周速度に基づき、第１の磁界発生部９３Ａおよび第２の磁界発生部９３Ｂの駆動を制御するように構成されているのが好ましい。これにより、良好な定着性を実現しつつ、所望時に定着速度を向上することができる。
【００５６】
以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、本発明の画像形成装置を構成する各部は、同様の機能を発揮する任意のものと置換、または、その他の構成を追加することもできる。
また、定着ローラ９１を誘導加熱するための磁界発生体は、定着ローラ９１のほぼ全周をほぼ同時に誘導加熱するよう構成されているものであれば、前述した実施形態のものに限定されない。
【００５７】
また、第１の磁界発生部および第２の磁界発生部のそれぞれは、１組の芯材およびコイルで構成されていてもよいし、３組以上の芯材およびコイルで構成されていてもよい。
また、第１の磁界発生部および第２の磁界発生部のそれぞれに関し、芯材の形状、大きさ、配置などの形態も、定着装置の仕様などに応じて変更可能である。また、コイルの巻き数、太さ、材質などを適宜設定することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明にかかる画像形成装置の実施形態を示す全体構成の模式的断面図である。
【図２】図１に示す画像形成装置に備えられた定着装置の好適な実施形態を示す模式的断面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２に示す定着装置の部分拡大断面図である。
【図５】図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図２に示す定着装置の制御系の構成を説明するための図である。
【図７】図２に示す定着装置に備えられた磁界発生体の駆動を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００５９】
１０‥‥‥画像形成装置  ２０‥‥‥感光体  ３０‥‥‥帯電ユニット  ４０‥‥‥露光ユニット  ５０‥‥‥現像ユニット  ５０ａ‥‥‥軸  ５１‥‥‥ブラック現像装置  ５２‥‥‥マゼンタ現像装置  ５３‥‥‥シアン現像装置  ５４‥‥‥イエロー現像装置  ５５‥‥‥保持体  ５５ａ〜５５ｄ‥‥‥保持部  ６０‥‥‥一次転写ローラ  ６１‥‥‥中間転写体  ７０‥‥‥中間転写ベルト  ７１‥‥‥駆動ローラ  ７２‥‥‥従動ローラ  ７３‥‥‥基体  ７５‥‥‥クリーニングユニット  ７６‥‥‥クリーニングブレード  ８０‥‥‥二次転写ローラ  ８２‥‥‥給紙トレイ  ８４‥‥‥給紙ローラ  ８６‥‥‥レジローラ  ８７‥‥‥排紙ローラ対  ８８‥‥‥搬送部  ８８Ａ、８８Ｂ‥‥‥搬送ローラ対  ８８Ｃ‥‥‥搬送路  ９０‥‥‥定着装置  ９１‥‥‥定着ローラ  ９１Ａ‥‥‥基部  ９１Ｂ‥‥‥弾性層  ９１Ｃ‥‥‥離型層  ９２‥‥‥加圧ローラ  ９２Ａ‥‥‥基部  ９２Ｂ‥‥‥弾性層  ９２Ｃ‥‥‥離型層  ９３‥‥‥磁界発生体  ９３Ａ‥‥‥第１の磁界発生部  ９３Ｂ‥‥‥第２の磁界発生部  ９３１Ａ、９３１Ｂ‥‥‥主磁界発生部  ９３２Ａ、９３３Ａ、９３２Ｂ、９３３Ｂ‥‥‥副磁界発生部  ９３１１Ａ、９３２１Ａ、９３３１Ａ‥‥‥芯材  ９３１２Ａ、９３２２Ａ、９３３２Ａ‥‥‥コイル  ９４‥‥‥温度検知体  ９５‥‥‥カバー  ９６‥‥‥通電回路  ９６Ａ〜９６Ｆ‥‥‥スイッチ  ９７‥‥‥遮蔽部材  Ｎ‥‥‥ニップ部  Ｐ‥‥‥記録媒体
【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６】
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【図７】
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