(57)【要約】【課題】電磁誘導加熱装置と定着ベルトとの間の距離を調整することで蓄熱具合に関わらず、所望の発熱効率を確保できる誘導加熱式定着装置および画像形成装置を提供することにある。【解決手段】電磁誘導加熱装置８Ａ、および、電磁誘導加熱装置８Ａに対向して配置される定着装置２０を備える誘導加熱式定着装置であって、電磁誘導加熱装置８Ａは、電磁誘導加熱装置８Ａを移動させる移動機構１２，１４を含み、電磁誘導加熱装置８Ａの移動方向（Ｘ方向）は、テンション部材１２，１５により定着ローラー２に加えられるテンション力が最も大きい方向（Ｙ方向）とは異なる方向である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁誘導加熱装置、および、前記電磁誘導加熱装置に対向して配置される定着装置を備える誘導加熱式定着装置であって、
前記定着装置は、
定着ローラーと、
前記定着ローラーを内部に位置させ、前記電磁誘導加熱装置により誘導加熱される定着ベルトと、
前記定着ベルトを挟んで前記定着ローラーとともに定着ニップ領域を構成する加圧ローラーと、
前記定着ベルトにテンション力をかけるためのテンション部材と、を含み、
前記電磁誘導加熱装置は、
前記電磁誘導加熱装置を移動させる移動機構を含み、
前記電磁誘導加熱装置の移動方向は、前記テンション部材により前記定着ローラーに加えられるテンション力が最も大きい方向とは異なる方向である、誘導加熱式定着装置。
【請求項２】
前記電磁誘導加熱装置と前記定着ベルトとの間において、前記電磁誘導加熱装置と前記定着ベルトとに当接するコロ部材と、
前記電磁誘導加熱装置を前記コロ部材とは反対側の位置から押圧する押圧部材と、
を有する請求項１に記載の誘導加熱式定着装置。
【請求項３】
前記電磁誘導加熱装置の移動方向と、テンション力が最も大きい方向とのなす角度は４５度以上９０度以下の範囲である、請求項１に記載の誘導加熱式定着装置。
【請求項４】
前記電磁誘導加熱装置の移動方向は、テンション力が最も大きい方向に対して略垂直方向である、請求項３に記載の誘導加熱式定着装置。
【請求項５】
前記定着ローラーの熱変形量を検出する検出部材をさらに備え、
前記検出部材で検出した量に応じて前記電磁誘導加熱装置を移動し、前記定着ベルトと前記電磁誘導加熱装置との間の距離を調整する、請求項１から４のいずれか１項に記載の誘導加熱式定着装置。
【請求項６】
前記検出部材は、光センサーであり、
前記光センサーを用いた前記定着ベルトと前記電磁誘導加熱装置との間の距離の測定結果に基づいて、前記移動機構による前記電磁誘導加熱装置の移動距離を判断する、請求項５に記載の誘導加熱式定着装置。
【請求項７】
前記検出部材は、前記定着ローラーの内部温度を検出する温度測定部材であり、
前記温度測定部材により測定した前記定着ローラーの内部温度に基づいて、前記移動機構による前記電磁誘導加熱装置の移動距離を判断する、請求項５に記載の誘導加熱式定着装置。
【請求項８】
前記検出部材は、前記テンション部材の位置変動を検出する光センサーであり、前記光センサーにより検出した前記テンション部材の位置に基づいて、前記移動機構による前記電磁誘導加熱装置の移動距離を判断する、請求項５に記載の誘導加熱式定着装置。
【請求項９】
前記移動機構は、前記電磁誘導加熱装置を挟んで対向配置される偏心カムとばね機構とを含む、請求項１から８のいずれか１項に記載の誘導加熱式定着装置。
【請求項１０】
前記定着ベルトは、磁性金属材料からなる発熱層を有する、請求項１から９のいずれか１項に記載の誘導加熱式定着装置。
【請求項１１】
前記テンション部材は、金属材料からなるテンションローラーである、請求項１から１０のいずれか１項に記載の誘導加熱式定着装置。
【請求項１２】
前記テンション部材は、円弧形状の規制部材である、請求項１から１０のいずれか１項に記載の誘導加熱式定着装置。
【請求項１３】
搬送路に沿って搬送される用紙上にトナー画像を転写する転写領域と、
前記搬送路に沿って搬送される前記用紙上のトナー画像を定着させる、請求項１から１２のいずれか１項に記載の誘導加熱式定着装置と、
を備える、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導加熱式定着装置、および、その定着装置を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱方式で定着ベルトを加熱する構成において、定着ベルトを保持し、かつニップ幅を確保するために定着ベルトの内部に定着ローラー（弾性ローラー）を設けている。発熱した定着ベルトからの伝熱により弾性ローラーは熱膨張し、外径が大きくなるため、定着ベルトと電磁誘導加熱装置との距離が変動し、定着ベルトと誘導加熱装置とが接触して、ベルトが破損してしまう可能性がある。
【０００３】
そのため、あらかじめ定着ベルトと電磁誘導加熱装置との距離を離すように配置しており、定着装置が冷えているときには発熱効率が悪く、昇温速度が遅くなってしまうという課題があった。この課題を解決するための先行技術として、発熱体の変位に応じて、定着ベルトと電磁誘導加熱装置との距離を調整する技術が、特開２００６−３５００５４号公報（特許文献１）および特開２００６−０１０７２９号公報（特許文献２）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３５００５４号公報
【特許文献２】特開２００６−０１０７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
誘導加熱方式で、電磁誘導加熱装置と対向する定着ベルトの内部に定着ローラー（弾性ローラー）を設け、かつ定着ベルトにテンション力をかけるためのテンション部材を設けた定着装置において、弾性ローラーが扁平膨張して、たとえば朝一番の稼働時と所定時間稼働後の安定時との間においては、発熱効率の変動が大きくなってしまうという課題が挙げられる。
【０００６】
なお、朝一番の稼働時とは、電磁誘導加熱装置が室温と同じ状態になった後に、稼働を開始して２〜３分経過した後を意味し（定着ベルトが所定温度に到達する）、所定時間稼働後の安定時とは、稼働を開始して約６０分程度経過した後を意味する。
【０００７】
具体的には、弾性ローラーはテンション力がかかっている方向ではローラーの圧縮力が大きく、ローラーの熱変形は小さい（発熱効率の変動が小さく、昇温速度への影響は小さい）。しかし、テンション力が最も加わる方向と略垂直方向ではローラーの圧縮力が小さく、ローラーの熱変形が大きくなってしまうことが分かった（ローラーが扁平膨張する）。
【０００８】
その結果、熱変形が大きい方向ではベルトとコイルとの間の距離の変動が大きく、朝一番の稼働時と所定時間稼働後の安定時と間において発熱効率の変動が大きく、昇温速度に影響を及ぼしてしまう。また、この課題は弾性ローラーがシリコーンスポンジローラーであり、ローラー硬度が小さいほうが生じやすい（熱変形が大きくなる）。
【０００９】
特許文献１には、発熱体の変位に連動して誘導加熱部を変位させる可変手段を設けることで、誘導加熱部と発熱体との位置関係の変動が少なく、発熱効率の変動等の不具合が生じない定着装置が開示されている。しかし、電磁誘導加熱装置と対向する定着ベルトの内部に配置されているのは金属ローラーであり、弾性ローラーではない。金属ローラーは若干熱膨張するものの扁平の膨張が生じないため、弾性ローラーの扁平という課題は生じない。
【００１０】
本発明の目的は、電磁誘導加熱装置と対向する定着ベルトの内部にある弾性ローラーが扁平膨張してしまうために弾性ローラーの熱変形量が大きい方向では発熱効率の変動が大きいという新たな課題を解決するためになされたものであり、電磁誘導加熱装置を最もベルトテンション力が加わる方向と略垂直方向（発熱効率の変動が大きい方向）に移動し、電磁誘導加熱装置と定着ベルトとの間の距離を調整することで蓄熱具合に関わらず、所望の発熱効率を確保できる誘導加熱式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】
【００１１】
この発明の定着装置においては、電磁誘導加熱装置、および、上記電磁誘導加熱装置に対向して配置される定着装置を備える誘導加熱式定着装置であって、上記定着装置は、定着ローラーと、上記定着ローラーを内部に位置させ、上記電磁誘導加熱装置により誘導加熱される定着ベルトと、上記定着ベルトを挟んで上記定着ローラーとともに定着ニップ領域を構成する加圧ローラーと、上記定着ベルトにテンション力をかけるためのテンション部材と、を含む。
【００１２】
上記電磁誘導加熱装置は、上記電磁誘導加熱装置を移動させる移動機構を含み、上記電磁誘導加熱装置の移動方向は、上記テンション部材により上記定着ローラーに加えられるテンション力が最も大きい方向とは異なる方向である。
【００１３】
他の形態においては、上記電磁誘導加熱装置と上記定着ベルトとの間において、上記電磁誘導加熱装置と上記定着ベルトとに当接するコロ部材と、上記電磁誘導加熱装置を上記コロ部材とは反対側の位置から押圧する押圧部材とを有する。
【００１４】
他の形態においては、上記電磁誘導加熱装置の移動方向と、テンション力が最も大きい方向とのなす角度は４５度以上９０度以下の範囲である。
【００１５】
他の形態においては、上記電磁誘導加熱装置の移動方向は、テンション力が最も大きい方向に対して略垂直方向である。
【００１６】
他の形態においては、上記定着ローラーの熱変形量を検出する検出部材をさらに備え、上記検出部材で検出した量に応じて上記電磁誘導加熱装置を移動し、上記定着ベルトと上記電磁誘導加熱装置との間の距離を調整する。
【００１７】
他の形態においては、上記検出部材は、光センサーであり、上記光センサーを用いた上記定着ベルトと上記電磁誘導加熱装置との間の距離の測定結果に基づいて、上記移動機構による上記電磁誘導加熱装置の移動距離を判断する。
【００１８】
他の形態においては、上記検出部材は、上記定着ローラーの内部温度を検出する温度測定部材であり、上記温度測定部材により測定した上記定着ローラーの内部温度に基づいて、上記移動機構による上記電磁誘導加熱装置の移動距離を判断する。
【００１９】
他の形態においては、上記検出部材は、上記テンション部材の位置変動を検出する光センサーであり、上記光センサーにより検出した上記テンション部材の位置に基づいて、上記移動機構による上記電磁誘導加熱装置の移動距離を判断する。
【００２０】
他の形態においては、上記移動機構は、上記電磁誘導加熱装置を挟んで対向配置される偏心カムとばね機構とを含む。
【００２１】
他の形態においては、上記定着ベルトは、磁性金属材料からなる発熱層を有する。
他の形態においては、上記テンション部材は、金属材料からなるテンションローラーである。
【００２２】
他の形態においては、上記テンション部材は、円弧形状の規制部材である。
この発明の画像形成装置においては、搬送路に沿って搬送される用紙上にトナー画像を転写する転写領域と、上記搬送路に沿って搬送される上記用紙上のトナー画像を定着させる、上述のいずれかに記載の誘導加熱式定着装置と、を備える。
【発明の効果】
【００２３】
この発明においては、電磁誘導加熱装置と定着ベルトとの間の距離を調整することで蓄熱具合に関わらず、所望の発熱効率を確保できる誘導加熱式定着装置および画像形成装置を提供することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】関連技術としての誘導加熱方式を用いた電磁誘導加熱装置を含む誘導加熱式定着装置の構成を示す図である。
【図３】実施の形態１における誘導加熱式定着装置の構成を示す図である。
【図４】実施の形態１における誘導加熱式定着装置の定着ベルトの断面構造を示す図である。
【図５】実施の形態１における誘導加熱式定着装置の定着ローラーの熱変形量を模式的に示した図である。
【図６】実施の形態１における誘導加熱式定着装置の加熱時間と定着ローラーの熱変形量の関係のグラフを示す図である。
【図７】実施の形態１における誘導加熱式定着装置の定着ローラーの熱変形量を模式的に示す図である。
【図８】実施の形態１における誘導加熱式定着装置の電磁誘導加熱装置の稼働方向と移動量の関係を示す図である。
【図９】実施の形態１における誘導加熱式定着装置の検出手段として光センサーを採用した場合を示す図である。
【図１０】実施の形態１における誘導加熱式定着装置の検出手段として芯金温度を測定する場合を示す図である。
【図１１】実施の形態１における誘導加熱式定着装置の定着ローラーの芯金温度と定着ローラーの熱変形量との関係を示す図である。
【図１２】実施の形態１における誘導加熱式定着装置の熱変形量の換算フローを示す図である。
【図１３】実施の形態１における誘導加熱式定着装置のテンションローラーの位置変動により定着ローラーの熱変形量を算出する構成を示す図である。
【図１４】実施の形態２における誘導加熱式定着装置の構成を示す概略図である。
【図１５】実施の形態３における誘導加熱式定着装置の構成を示す概略図である。
【図１６】実施の形態４における誘導加熱式定着装置の構成を示す概略図である。
【図１７】ばね機構および偏心カムの配置位置を電磁誘導加熱装置の長手方向における配置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明に基づいた実施の形態における定着装置および画像形成装置について、以下、図を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。また、各実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。
【００２６】
（画像形成装置１５０１の概略構成）
図１を参照して、実施の形態における画像形成装置１５０１の概略構成について説明する。図１は、画像形成装置１５０１の全体構成を示す図である。実施の形態における画像形成装置１５０１は、その内部の略中央部にベルト部材として中間転写ベルト１５０２を備えている。
【００２７】
中間転写ベルト１５０２の下部水平部の下には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色にそれぞれ対応する４つの作像ユニット１５０６Ｙ，１５０６Ｍ，１５０６Ｃ，１５０６Ｋが中間転写ベルト１５０２に沿って並んで配置されている。
【００２８】
作像ユニット１５０６Ｙ，１５０６Ｍ，１５０６Ｃ，１５０６Ｋは、感光体ドラム１５０７Ｙ，１５０７Ｍ，１５０７Ｃ，１５０７Ｋをそれぞれ有している。各感光体ドラム１５０７Ｙ，１５０７Ｍ，１５０７Ｃ，１５０７Ｋの周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電器１５０８と、プリントヘッド部１５０９と、現像器１５１０と、中間転写ベルト１５０２を挟んで各感光体ドラム１５０７Ｙ，１５０７Ｍ，１５０７Ｃ，１５０７Ｋと対向する１次転写ローラー１５１１Ｙ，１５１１Ｍ，１５１１Ｃ，１５１１Ｋがそれぞれ配置されている。
【００２９】
中間転写ベルト１５０２の中間転写ベルト駆動ローラー１５０５で支持された部分には、２次転写ローラー１５０３が圧接されており、２次転写ローラー１５０３と中間転写ベルト１５０２とのニップ部が、２次転写領域１５３０になっている。２次転写領域１５３０の後流側の搬送路１５４１の下流位置には、定着ローラー１５２２、加圧ローラー１５２２、磁束発生手段１５２３を含む定着装置１５２０が配置させている。定着ローラー１５２２と加圧ローラー１５２２との圧接部が定着ニップ領域１５３１となっている。
【００３０】
画像形成装置１５０１の下部には、給紙カセット１５１７が着脱可能に配置されている。給紙カセット１５１７の内部に積載収容された用紙Ｐは、給紙ローラー１５１８の回転によって最上部のものから１枚ずつ搬送路１５４０に送り出されることになる。中間転写ベルト１５０２の最下流側の作像ユニット１５０６Ｋと２次転写領域１５３０との間には、レジストセンサーを兼用する画像濃度（ＡＩＤＣ）センサー１５１９が設置されている。
【００３１】
（画像形成装置１５０１の概略動作）
次に、以上の構成からなる画像形成装置１５０１の概略動作について説明する。外部装置（例えばパソコン）から画像形成装置１５０１の画像信号処理部（図示せず）に画像信号が入力される。画像信号が入力された画像信号処理部では、この画像信号をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックに色変換したデジタル画像信号を作成する。各作像ユニット１５０６Ｙ，１５０６Ｍ，１５０６Ｃ，１５０６Ｋのプリントヘッド部１５０９は、それぞれデジタル画像信号に基づいて発光し、各感光体ドラム１５０７Ｙ，１５０７Ｍ，１５０７Ｃ，１５０７Ｋに対して露光を行なう。
【００３２】
各感光体ドラム１５０７Ｙ，１５０７Ｍ，１５０７Ｃ，１５０７Ｋの上に形成された静電潜像は、各現像器１５１０によりそれぞれ現像されて各色のトナー画像となる。各色のトナー画像は、各１次転写ローラー１５１１Ｙ，１５１１Ｍ，１５１１Ｃ，１５１１Ｋの作用により、矢印Ａ方向に移動する中間転写ベルト１５０２上に順次重ね合わされて１次転写される。
【００３３】
中間転写ベルト１５０２上に形成されたトナー画像は、中間転写ベルト１５０２の移動にしたがって２次転写領域１５３０に達する。この２次転写領域１５３０において、重ね合わされた各色トナー画像は、２次転写ローラー１５０３の作用により、用紙Ｐに一括して２次転写される。
【００３４】
用紙Ｐに２次転写されたトナー画像は、定着ニップ領域１５３１に達する。この定着ニップ領域１５３１において、トナー画像は、誘導加熱方式を採用した磁束発生手段１５２３により誘導発熱する加熱ローラー１５２１および加圧ローラー１５２２の作用により用紙Ｐに定着される。トナー画像が定着された用紙Ｐは、排紙ローラー１５１４を介して排紙トレイ１５１３に排出される。
【００３５】
（誘導加熱式定着装置１００の構成）
図２を参照して、関連技術としての誘導加熱方式を用いた電磁誘導加熱装置を含む誘導加熱式定着装置１００の構成、動作について説明する。図２は関連技術としての誘導加熱式定着装置１００構成を示す概略図である。
【００３６】
誘導加熱式定着装置１００は、電磁誘導加熱装置８、加熱ローラー１、定着ローラー２、定着ベルト７、加圧ローラー１０、サーミスター４などを含む。電磁誘導加熱装置８には、制御部３および高周波電源部５が連結されている。この制御部３および高周波電源部５は、誘導加熱式定着装置１００が有していてもよいし、この誘導加熱式定着装置１００を有する画像形成装置が有していてもよい。
【００３７】
定着ローラー２は、ステンレス鋼などからなる芯金２ａの表面にシリコーンゴムなどの弾性層２ｂを形成したものである。定着ローラー２の弾性層２ｂは肉厚が１ｍｍ〜５ｍｍでアスカー硬度が３０度〜６０度になるように形成されている。
【００３８】
定着ローラー２はベアリングを介して固定支持されており、駆動部により図示において反時計方向に回転駆動される。また、発熱体としての加熱ローラー１は、鉄、コバルト、ニッケル、ステンレス鋼、または、それらの合金などの磁性金属材料からなる低熱容量の円筒形状を有している。加熱ローラー１は、外径が２０ｍｍ、肉厚が１ｍｍになるように形成されている。加熱ローラー１は、テンション力が加わっている方向に移動可能に支持されており、定着ローラー２と同様に、図示において反時計方向に回転する。
【００３９】
発熱体としての定着ベルト７は、加熱ローラー１と定着ローラー２とに張架、支持されている。定着ベルト７はポリイミドなどからなるベース層、ニッケルや銀などの金属からなる発熱層、シリコーンゴムなどからなる弾性層、および、フッ素化合物などからなる離型層などを含む多層構造のエンドレスベルトである。定着ベルト７の離型層によってトナー画像に対する離型性が保たれている。
【００４０】
加圧ローラー１０は、アルミニウム、銅等からなる円筒形状の芯金１０ａの上にフッ素ゴム、シリコーンゴム等の弾性層１０ｂが形成されたものである。弾性層１０ｂは、肉厚が０．５ｍｍ〜２ｍｍ、アスカー硬度が６０度〜９０度となるように形成されている。
【００４１】
加圧ローラー１０は、定着ベルト７を介して定着ローラー２に圧接している。定着ベルト７と加圧ローラー１０との当接部（定着ニップ部である。）に、用紙Ｐが搬送される。
【００４２】
電磁誘導加熱装置８は、励磁コイル８ａ、コア８ｂ、コイルガイド８ｃ、および、保持部８ｄを含む。励磁コイル８ａは、定着ベルト７の外周部を覆うように配設されたコイルガイド８ｃに対して、細線を束ねたリッツ線を巻回して幅方向に延設したものである。
【００４３】
コイルガイド８ｃは、耐熱性の高い樹脂材料等が用いられている。コイルガイド８ｃは、励磁コイル８ａを保持する。励磁コイル８ａは、フェライト等の強磁性体（比透磁率が１０００〜３０００程度である。）からなる半円筒状部材であって、発熱体に向けて効率のよい磁束を形成するためにセンターコア、サイドコアが設けられている。コア８ｂは、幅方向に延設された励磁コイル８ａに対向するように設置されている。
【００４４】
（電磁誘導加熱装置８を移動するまでの流れ）
次に、電磁誘導加熱装置８を移動するまでの流れについて説明する。電磁誘導加熱装置８によって定着ベルト７と加熱ローラー１とが発熱する。この熱は定着ベルト７を介して、定着ローラー２に伝熱する。
【００４５】
定着ローラー２の温度が徐々に上昇して、シリコーンゴムなどで形成された弾性層２ｂの熱膨張によって定着ローラー２の外径が大きくなる。定着ローラー２の外径変化に伴い、加熱ローラー１の回転軸が移動可能に設けられている場合には、定着ローラー２と加熱ローラー１との軸間距離が小さくなる。このため、電磁誘導加熱装置８と発熱体である加熱ローラー１との距離が変動し、発熱効率が変動する。そこで、この誘導加熱式定着装置１００ではこの課題を解決するために加熱ローラー１の変位に連動して電磁誘導加熱装置８を移動する機構が採用されている。電磁誘導加熱装置８の移動機構としては、ばね部材１２およびガイドピン１１が用いられる。
【００４６】
しかしながら、電磁誘導加熱装置８に対向する定着ベルト７の内部に配置されているのは加熱ローラー１である。加熱ローラー１は、略熱膨張せず、熱膨張したとしても一様に熱膨張する。上記で説明したように、熱膨張が大きいのは定着ローラー２であり、この定着ローラー２の外形変化に伴い加熱ローラー１の位置が変動する。これにより、電磁誘導加熱装置８と定着ベルト７の距離関係が変化してしまうため、発熱体の変位量に応じて電磁誘導加熱装置８を移動させる機構が必要となる。
【００４７】
（実施の形態１：誘導加熱式定着装置１００Ａ）
次に、図３を参照して、実施の形態１における誘導加熱式定着装置１００Ａの構成について説明する。図３は、誘導加熱式定着装置１００Ａの構成を示す概略図である。上述した関連技術における誘導加熱式定着装置１００と相違する点は、電磁誘導加熱装置８と対向する定着ベルト７の内部に弾性ローラーを用いた定着ローラー２を採用し、加熱ローラー１を別途設けていない点にある。その他の基本的構成は同じであるため、重複説明は省略する。また、電磁誘導加熱装置８Ａには、上記誘導加熱式定着装置１００と同様に制御部３および高周波電源部５が連結されているがここでの図示は省略する。
【００４８】
定着ローラー２は、芯金２ａを有している。芯金２ａは、ステンレス鋼などが用いられる。芯金２ａは、回転軸を構成するが、芯金２ａは、回転可能に固定支持されている。芯金２ａの外側には、弾性層２ｂが設けられている。弾性層２ｂは、シリコーンゴムからなるスポンジ層である。このスポンジ層は、アスカー硬度が２０度〜３５度程度と硬度が小さいものとなっている。弾性層２ｂの肉厚はニップ幅を確保するために大きいほうが望ましく、９ｍｍ〜１５ｍｍ程度であるとよい。定着ローラー２の外径は、約５０ｍｍ程度である。
【００４９】
定着ローラー２とともに定着ベルト７の内部には、テンションローラー１５が配置されている。テンションローラー１５は、テンション力を調整可能なようにテンション力がかかっている方向に移動可能に支持されている。
【００５０】
テンションローラー１５は定着ベルト７の長手方向の温度を均熱化するためのものである。テンションローラー１５は、熱伝導率が大きいアルミ（Ａｌ）などの金属材料から形成されており、表面はＰＦＡチューブまたはＰＦＡコートなどで覆われいる。
【００５１】
図４に定着ベルト７の断面構造を示す。図４を参照して、定着ベルト７は、ニッケルなどの磁性金属材料からなる発熱層７ａ（約５０μｍ）、シリコーンゴムなどからなる弾性層７ｂ（約２００μｍ）、および、フッ素化合物などからなる離型層７ｃ（約３０μ）などからなる多層構造のエンドレスベルトである。
【００５２】
加圧ローラー１０は、アルミニウム、銅等の円筒形状部材を用いた加圧ローラーの芯金１０ａの上にフッ素ゴム、シリコーンゴム等の弾性層１０ｂが形成されている。加圧ローラー１０の弾性層１０ｂは、肉厚が２ｍｍ〜５ｍｍ、アスカー硬度が５０度〜８０度となるように形成されている。加圧ローラー１０の外径は約５０ｍｍである。
【００５３】
加圧ローラー１０は、定着ベルト７を介して定着ローラー２に圧接している。そして、定着ベルト７と加圧ローラー１０との当接部（定着ニップ部）に、用紙Ｐが搬送される。
【００５４】
電磁誘導加熱装置８Ａの形状は、テンション力が最も加わる方向（図中Ｙ方向）とテンション力が最も加わる方向に対して垂直方向（図中Ｘ方向）との間の範囲を覆うような形状を有している。テンション力が最も加わる方向（図中Ｙ方向）とは、定着ローラー２から見てテンションローラー１５が設けられている位置とは反対側の位置となる。
【００５５】
電磁誘導加熱装置８Ａの励磁コイル８ａ、コア８ｂ、および、コイルガイド８ｃの基本的構成は、上記電磁誘導加熱装置８と同じであり、ここでの説明は省略する。
【００５６】
（定着ローラー２の熱変形量）
図５を参照して、定着ローラー２の熱変形量、具体的には、定着ローラー２の熱変形量が大きい方向について説明する。図５は、定着ローラー２の熱変形量を模式的に示した図である。図５中で、（ａ）は、テンション力が最も加わる方向に対して垂直である方向（Ｘ方向）を示し、（ｂ）は、テンション力が最も加わる方向に対して斜め４５度である方向を示し、（ｃ）は、テンション力が最も加わる方向（Ｙ方向）を示している。
【００５７】
テンション力が最も加わる方向（図中のＹ方向）では定着ローラーの圧縮力が大きいため、加熱された場合でも熱変形量が小さい（発熱効率の変動が小さい）。しかし、テンション力が最も加わっている方向に対して垂直方向（図中のＸ方向）では定着ローラーの圧縮力が小さいため、熱変形量が大きくなる（発熱効率の変動が大きい）。
【００５８】
また、定着ローラー２の硬度が小さいほうがより熱変形が起こりやすく、逆に、定着ローラー２の硬度が大きいほうがより熱変形が起こり難い。図６に加熱時間と定着ローラー２の熱変形量の関係のグラフを示す。（ａ）は、テンション力が最も加わる方向に対して垂直である方向（Ｘ方向）を示し、（ｂ）は、テンション力が最も加わる方向に対して斜め４５度である方向を示し、（ｃ）は、テンション力が最も加わる方向（Ｙ方向）を示している。
【００５９】
その結果、図６に示すように、テンション力が最も加わる方向（Ｙ方向）においては、定着ローラー熱変形量は最も小さく、テンション力が最も加わる方向に対して垂直である方向（Ｘ方向）においては、定着ローラー熱変形量は最も大きくなっていることが分かる。
【００６０】
（電磁誘導加熱装置８Ａの移動方向）
図７および図８を参照して、電磁誘導加熱装置８Ａの移動方向について示す。図７は、定着ローラー２の熱変形量を模式的に示す図であり、図８は、電磁誘導加熱装置の稼働方向と移動量の関係を示す図である。
【００６１】
図７を参照して、定着ローラー２の熱変形量は、テンション力が最も加わる方向に対して垂直方向（Ｘ方向）の熱変形量が大きく、朝一番の稼働時と所定時間稼働後の安定時との間においては発熱効率の変動が大きい。図７中において、実線は朝一番の稼働時の状態を示し、破線は所定時間稼働後の安定時の状態を示している。
【００６２】
なお、朝一番の稼働時とは、画像形成装置の停止後、電磁誘導加熱装置が室温と同じ状態になった後に、稼働を開始して２分〜３分経過した後を意味し（定着ベルト７が所定温度に到達する）、所定時間稼働後の安定時とは、電磁誘導加熱装置が室温と同じ状態になった後に、稼働を開始して約６０分程度経過した後を意味する。以下、同様の意味で用いる。
【００６３】
一方、テンション力が最も加わっている方向（Ｙ方向）ではほとんど熱変形せず、発熱効率の変動が小さい。そのため、熱変形量が大きく、発熱効率の変動が大きい方向（昇温速度への影響度が大きい方向：Ｘ方向）に電磁誘導加熱装置８Ａを移動するのが望ましい。
【００６４】
そこで、電磁誘導加熱装置８Ａにおいては、電磁誘導加熱装置８Ａの側面に偏心カム１４を設け、Ｘ方向において対向する反対側の側面に弾性部材としてばね機構１３を配置している。偏心カム１４の回転角度に応じて、電磁誘導加熱装置８Ａは、ばね機構１３の付勢力に対抗してＸ方向およびＹ方向に移動することが可能である。
【００６５】
図８を参照して、テンション力が最も加わる方向と電磁誘導加熱装置８の移動方向がなす角度は４５度から９０度の範囲が望ましい。０度から４５度の範囲の場合、「テンション力が最も加わっている方向（図ではＹ方向）の移動量」のほうが「テンション力が最も加わっている方向に対して９０度方向（図ではＸ方向）の移動量」よりも大きくなってしまう。
【００６６】
そうすると、熱変形量が小さい方向に電磁誘導加熱装置８Ａを移動することになり、Ｙ方向の発熱効率が悪化し、その結果、定着ローラー２の昇温速度に影響を及ぼしてしまう。また、図８には記載していないが、テンション力が最も加わる方向と電磁誘導加熱装置８Ａの移動方向がなす角度が９０度を超えることは望ましくない。
【００６７】
理由としては、９０度よりも大きい方向に移動してしまうと、「テンション力が最も加わっている方向（図ではＹ方向）」や「テンション力が加わる方向に対して斜め４５度方向」における電磁誘導加熱装置８Ａと定着ベルト７との距離を調整できなくなるため望ましくない（電磁誘導加熱装置８Ａと定着ベルト７の距離が小さくなりすぎる）。
【００６８】
このように、本実施の形態における誘導加熱式定着装置においては、定着ベルト７のベルトテンション力が最も加わる方向とは異なる方向に電磁誘導加熱装置８Ａを移動し、電磁誘導加熱装置８Ａと定着ベルト７との間の距離を調整している。
【００６９】
ベルトテンション力が最も加わる方向（Ｙ方向）では、定着ローラー２の変形量が最も小さく、朝一番の稼働時と所定時間稼働後の安定時とで発熱効率の変動が小さい（昇温速度への影響が小さい）。ベルトテンション力が最も加わる方向とは異なる方向に電磁誘導加熱装置８Ａを移動することで、朝一番の稼働時と所定時間稼働後の安定時との間において発熱効率の変動を小さくでき、所望の発熱効率を確保することで昇温速度のばらつきを小さすくすることができる。
【００７０】
電磁誘導加熱装置を移動する方向とベルトテンション力が最も加わる方向とがなす角度は４５度から９０度の範囲であることを特徴としている。上記で説明したように、ベルトテンション力が最も加わる方向に対して垂直方向が発熱効率の変動が大きく、ベルトテンション力が最も加わる方向と同方向に向かうにつれて発熱効率の変動が小さくなる。
【００７１】
そのため、電磁誘導加熱装置８Ａの移動量も次の条件を満たすとよい。「ベルトテンション力が最も加わる方向に対して垂直方向の移動量」が「ベルトテンション力が最も加わる方向と同方向の移動量」よりも大きい。この条件を満たす角度が４５度から９０度の範囲である。
【００７２】
特に９０度においては、ベルトテンション力が加わる方向と略垂直方向に電磁誘導加熱装置８Ａを移動することを意味する。発熱効率の変動が一番大きい方向に電磁誘導加熱装置８Ａを移動することでより発熱効率の変動を小さくでき、所望の発熱効率を確保できる。
【００７３】
（定着ローラー２の熱変形量の検出手段）
図９から図１３を参照して、定着ローラー２の熱変形量の検出手段について説明する。図９は、検出手段として光センサー１６を採用した場合、図１０は、検出手段として芯金温度を測定する場合、図１１は、定着ローラー２の芯金温度と定着ローラー２の熱変形量との関係を示す図、図１２は、熱変形量の換算フローを示す図、図１３は、テンションローラー１５の位置変動により定着ローラー２の熱変形量を算出する構成を示す図である。
【００７４】
図９を参照して、光センサー１６を用いて、定着ローラー２の熱変形量を検出するものである。光センサー１６を本体側に配置し、光センサー１６を最も熱変形量が大きい個所に向け、光センサー１６と定着ベルト７との間の距離（図９中の距離Ａ）を測定する。この結果から、直角三角形の計算式を用いて定着ベルト７と電磁誘導加熱装置８Ａの距離Ｂを算出する。
【００７５】
この距離Ａと距離Ｂの関係については、電磁誘導加熱装置８Ａまたは画像形成装置１５０１の制御部に記憶させておき、検出した定着ベルト７との距離に応じて電磁誘導加熱装置８Ａを移動する量を決定する。光センサー１６の配置場所は図９に示す位置には限定されず、異なる場所、または、複数設に設けるようにしてもよい。
【００７６】
図１０に示す構成は、定着ローラー２の芯金温度を検出して、定着ローラー２の熱変形量に変換するものである。芯金２ａの温度は、サーミスター等を用いた温度測定部材１７を定着ローラー２の端部に設け、芯金２ａの温度を測定する（非駆動側、駆動側のどちらでもよい）。
【００７７】
図１１に定着ローラー芯金温度と熱変形量との関係を示し、図１２に、熱変形量の換算フローを示す。図１１に示す定着ローラー２の熱変形量はテンション力が最も加わる方向と垂直方向（Ｘ方向）の量である。あらかじめ、電磁誘導加熱装置８Ａの制御部または画像形成装置１５０１の制御部にこの関係を記憶させておき、検出した芯金温度から熱変形量を換算する。
【００７８】
定着ベルト７で発熱した熱は定着ローラー２のスポンジ層を有する弾性層２ｂの表層から内部の芯金２ａに向けて伝熱する。朝一番の稼働時では、加熱時間が短いため、定着ベルト７の表層の温度は高いが、定着ローラー２の弾性層２ｂの温度、芯金２ａの温度は低い。
【００７９】
しかし、所定時間稼働後の安定時の状態のように加熱時間が長くなると熱が徐々に定着ローラー２の内部に伝熱されるため、スポンジ層の弾性層２ｂ、および、芯金２ａの温度は高くなる。定着ローラー２の内部まで温まった方が定着ローラー２の熱膨張量は大きく、芯金２ａ温度と定着ローラー２との熱変形量には相関関係があるため、芯金２ａの温度から定着ローラー２の熱変形量を換算することが可能である。
【００８０】
図１２を参照して、熱変形量の換算フローに基づけば、定着ローラー２の芯金２ａの温度を測定する（ステップＳ１０）。次に、芯金２ａの温度を定着ローラー２の熱変形量に換算する（Ｓ２０）。次に、換算された定着ローラー２の熱変形量に応じて電磁誘導加熱装置８Ａを移動する距離を決定し、移動させる（Ｓ３０）。
【００８１】
次に、図１３を参照して、テンションローラー１５の位置変動により定着ローラー２の熱変形量を算出する構成について説明する。定着ローラー２、および、加圧ローラー１０の回転は移動しないが、テンションローラー１５の回転軸はテンション力を調整するために移動するように設けられている。
【００８２】
定着ローラー２が熱変形した場合、定着ローラー２が熱変形した量に応じて、テンションローラー１５の位置も変化する。そこで、光センサー１６を用いてテンションローラー１５との距離を図１３に示すようにして測定し、テンションローラー１５の位置の変位量を算出する。
【００８３】
これにより、テンション力が最も加わる方向（Ｙ方向）の定着ローラー２の変形量が得られる。次に、この定着ローラー２の変形量から、テンション力が最も加わる方向に対して垂直方向（Ｘ方向）の定着ローラー２の変形量の距離への換算は、図６に示した「加熱時間と定着ローラーの熱変形量の関係」から可能である。算出された、テンション力が最も加わる方向と垂直方向（Ｘ方向）の定着ローラー２の変形量から電磁誘導加熱装置８Ａを移動する量を決定することができる。
【００８４】
このように、検出した量に応じて電磁誘導加熱装置８Ａを移動する量を決定し、移動することを特徴としている。具体的には光センサー１６を用いてテンションローラー１５との距離を測定し、テンション部材の変位量を算出する。その後、この変位量からテンション力が最も加わる方向と垂直方向（Ｘ方向）の定着ローラー２の変形量が算出される。よって、熱変形量が精度よく分かるため、電磁誘導加熱装置８Ａと定着ベルト７との距離をより安定的に制御することが可能となる。
【００８５】
（実施の形態２：誘導加熱式定着装置１００Ｂ）
図１４を参照して、実施の形態２における誘導加熱式定着装置１００Ｂの構成について説明する。図１４は、誘導加熱式定着装置１００Ｂの構成を示す概略図である。図３に示した実施の形態１における誘導加熱式定着装置１００Ａと相違する点は、電磁誘導加熱装置８と定着ベルト７との間に双方に当接するコロ部材１８を配置し、電磁誘導加熱装置８をコロ部材１８とは反対側の位置からばね部材１２を用いて、常に電磁誘導加熱装置８に一定の軽押圧する力が加わる構成としたものである。
【００８６】
コロ部材１８は金属あるいは耐熱性樹脂からなり、回転可能で定着ベルト７に当接する。ばね部材１２を用いて電磁誘導加熱装置８Ｂを定着ローラー２側の方向に押圧する力をかけておく。この力が大きすぎるとコロ部材１８が定着ベルト７を押す力が強くなる。その結果、定着ベルト７が破損するおそれがある。そのため、定着ベルト７が破損しないレベルの軽圧力で常に押した状態にする。
【００８７】
このような構成にすることによって、定着ローラー２の熱変形を抑制でき、定着ベルト７と電磁誘導加熱装置８の距離を一定に保つことができ、所望の発熱効率を確保することができる。なお、コロ部材１８の位置は、画像形成領域および非画像形成領域のいずれにも配置することは可能であるが、画像形成領域への影響を考慮する必要がある場合には、非画像形成領域にのみ設けるようにしてもよい。また、この構成においては、定着ローラー２の熱変形量の検出手段を必要としない。
【００８８】
（実施の形態３：誘導加熱式定着装置１００Ｃ）
図１５を参照して、実施の形態３における誘導加熱式定着装置１００Ｃの構成について説明する。図１５は、誘導加熱式定着装置１００Ｃの構成を示す概略図である。図３に示した実施の形態１における誘導加熱式定着装置１００Ａと相違する点は、テンションローラー１５を配置する位置が、Ｙ方向において逆の位置に配置されている点にある。その他の構成においては、基本的には誘導加熱式定着装置１００Ａと同じである。この構成においても、実施の形態１における誘導加熱式定着装置１００Ａと同様の作用効果を得ることが可能である。
【００８９】
（実施の形態４：誘導加熱式定着装置１００Ｄ）
図１６を参照して、実施の形態４における誘導加熱式定着装置１００Ｄの構成について説明する。図１６は、誘導加熱式定着装置１００Ｄの構成を示す概略図である。図３に示した実施の形態１における誘導加熱式定着装置１００Ａと相違する点は、テンションローラー１５に代わり、円弧形状の規制部材１９を用いた点にある。このように、テンションローラー１５に代わり規制部材１９を用いた場合であっても、定着ベルト７に対する作用効果は同じである。その他の構成においては、基本的には誘導加熱式定着装置１００Ａと同じである。この構成においても、実施の形態１における誘導加熱式定着装置１００Ａと同様の作用効果を得ることが可能である。
【００９０】
なお、上記各実施の形態においては、ばね機構１３および偏心カム１４の配置位置を電磁誘導加熱装置８，８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄの側面から見た場合を示しているが、電磁誘導加熱装置８，８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄの長手方向における配置は、図１７に示すように、ばね機構１３の対向する位置に偏心カム１４を設けるとよい。なお、ばね機構１３および偏心カム１４の配置位置、数量については、電磁誘導加熱装置の大きさ等に応じて適宜選択されるものであり、上記各実施の形態に構成に限定されるものではない。
【００９１】
電子写真方式の画像形成装置において、定着装置のウォームアップ時間短縮のために電磁誘導加熱装置を用いた誘導加熱式定着装置が主流になってきている。この電磁誘導加熱装置を用いた定着装置において、電磁誘導加熱装置と定着ベルト７との間の間距離が重要であり、距離が遠くなると発熱効率が悪化し、定着装置の昇温速度が遅くなり、ウォームアップ時間が長くなってしまう。そのため、できる限り電磁誘導加熱装置と定着ベルト７の間の距離が近くなるようにするのが望ましい。
【００９２】
本実施の形態においては、誘導加熱方式で、電磁誘導加熱装置と対向する定着ベルトの内部に定着ローラー２を設け、かつ定着ベルト７にテンション力をかけるためのテンション部材を設けた誘導加熱式定着装置において、定着ローラー２はテンション力がかかっている方向では定着ローラー２の圧縮力が大きく、定着ローラー２の熱変形は小さい。
【００９３】
しかし、テンション力が最も加わっている方向に対して略垂直方向では定着ローラー２の圧縮力が小さく、定着ローラー２の熱変形が大きくなってしまうことが分かった（定着ローラー２が扁平膨張する）。よって、熱変形が大きい方向では定着ベルト７と電磁誘導加熱装置との間の距離の変動が大きく、朝一番の稼働時と所定時間稼働後の安定時との発熱効率の変動が大きい。また、定着ローラー２の熱変形量が大きい個所では、電磁誘導加熱装置をあらかじめ離して配置する必要があり、朝一番の稼働時の発熱効率は悪い状況であった。
【００９４】
そのため、本実施の形態では定着ローラー２の熱変形に応じて、ベルトテンション力が加わる方向と略垂直方向（発熱効率の変動が大きい方向）に電磁誘導加熱装置を移動できるようにし、電磁誘導加熱装置と定着ベルト７との間の距離を調整することによって、誘導加熱式定着装置の蓄熱具合に関わらず所望の発熱効率を確保することができるようになった。
【００９５】
誘導加熱方式で、電磁誘導加熱装置と対向する定着ベルトの内部に定着ローラー（弾性ローラー）を設け、かつベルトにテンション力をかけるためのテンション部材と定着ローラーを相対的に押圧する加圧ローラーを設けた誘導加熱式定着装置において、弾性ローラーの扁平膨張（ローラーに伝熱されると熱膨張する）を考慮して、コイルとベルトの距離を調整、発熱効率の変動を小さくし、所望の発熱効率を確保できる誘導加熱式定着装置および画像形成装置を得ることを可能としている。
【００９６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および、範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９７】
１  加熱ローラー、２  定着ローラー、２ａ  芯金、２ｂ  弾性層、３  制御部、４  サーミスター、５  高周波電源部、７  定着ベルト、７ａ  発熱層、７ｂ  弾性層、７ｃ  離型層、８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ  電磁誘導加熱装置、８ａ  励磁コイル、８ｂ  コア、８ｃ  コイルガイド、８ｄ  保持部、１０  加圧ローラー、１０ａ  芯金、１０ｂ  弾性層、１１  ガイドピン、１２  ばね部材、１３  ばね機構、１４  偏心カム、１５  テンションローラー、１６  光センサー、１８  コロ部材、１９  規制部材、１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ  誘導加熱式定着装置、１５０１  画像形成装置、１５０２  中間転写ベルト、１５０３  ２次転写ローラー、１５０５  中間転写ベルト駆動ローラー、１５０６Ｙ，１５０６Ｍ，１５０６Ｃ，１５０６Ｋ  作像ユニット、１５０７Ｙ，１５０７Ｍ，１５０７Ｃ，１５０７Ｋ  感光体ドラム、１５０８  帯電器、１５０９  プリントヘッド部、１５１０  現像器、１５１１Ｙ，１５１１Ｍ，１５１１Ｃ，１５１１Ｋ  １次転写ローラー、１５１３  排紙トレイ、１５１４  排紙ローラー、１５１７  給紙カセット、１５１８  給紙ローラー、１５１９  画像濃度（ＡＩＤＣ）センサー、１５２０  定着装置、１５２１  加熱ローラー、１５２２  加圧ローラー、１５２３  磁束発生手段、１５３０  ２次転写領域、１５３１  定着ニップ領域、１５４０  搬送路、１５４１  搬送路、Ｐ  用紙。
【図１】
2016212225.tif 000003
【図２】
2016212225.tif 000004
【図３】
2016212225.tif 000005
【図４】
2016212225.tif 000006
【図５】
2016212225.tif 000007
【図６】
2016212225.tif 000008
【図７】
2016212225.tif 000009
【図８】
2016212225.tif 000010
【図９】
2016212225.tif 000011
【図１０】
2016212225.tif 000012
【図１１】
2016212225.tif 000013
【図１２】
2016212225.tif 000014
【図１３】
2016212225.tif 000015
【図１４】
2016212225.tif 000016
【図１５】
2016212225.tif 000017
【図１６】
2016212225.tif 000018
【図１７】
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