(57)【要約】【課題】装置の大型化やコストアップとなることなく，また，特に高精度な部品を使用することなく，小サイズの用紙を連続通紙した場合でも部分的な過昇温が発生せず，生産性のよい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１は，定着ベルト１１と加圧ベルト１２とを有し，それらの間のニップにシートを通すことでシート上のトナー像を定着するものであって，定着ベルト１１が，磁束を受けて発熱する導電発熱層を有するものであり，定着ベルト１１に磁束を印加する，通過するシートの幅方向の最大寸法にわたって設けられた磁束発生部１３を有し，磁束発生部１３の，幅方向の少なくとも一方の端部を含んだ一部が，定着ベルト１１における磁束の印加を受ける箇所に対面する面内で回転可能に設けられているものである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の定着部材を有し，前記一対の定着部材間のニップにシートを通すことでシート上のトナー像を定着する定着装置において，
前記一対の定着部材の一方が，磁束を受けて発熱する導電発熱層を有するものであり，
前記一対の定着部材の前記一方に磁束を印加する，通過するシートの幅方向の最大寸法にわたって設けられた磁束印加部材を有し，
前記磁束印加部材の，幅方向の少なくとも一方の端部を含んだ一部が，前記一対の定着部材の前記一方における磁束の印加を受ける箇所に対面する面内で回転可能に設けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置において，
前記一対の定着部材の前記一方が平面部を有しており，
前記磁束印加部材が前記平面部に対向して配置されており，
前記回転可能な面は前記平面部に平行な面であることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の定着装置において，
前記磁束印加部材が前記幅方向について互いに隣接した複数の部材に分割されており，
前記複数の部材のうち，一部の部材が固定されているとともに残りが回転可能に設けられており，
前記回転可能な部材の回転軸は，前記回転可能な部材が回転された状態でも隣接する部材との間に隙間を生じさせない位置にあることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の定着装置において，
前記磁束印加部材が励磁コイルを有しており，
前記励磁コイルが回転されるものであることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の定着装置において，
前記磁束印加部材が励磁コイルと磁性体コアとを有しており，
前記励磁コイルまたは磁性体コアの少なくとも一方が回転されるものであることを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載の定着装置において，
前記磁束印加部材の回転駆動を制御する制御部を有し，
前記制御部は，通過するシートの幅に対応する加熱幅となるように，前記磁束印加部材の回転角度を制御するものであることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
シートにトナー像を形成する画像形成部と，少なくとも一方が回転する一対の定着部材を有し，前記画像形成部により形成されたトナー像を担持するシートを前記一対の定着部材のニップ間に通すことで，トナー像をシート上に定着する定着装置とを有する画像形成装置において，
前記定着装置は，
前記一対の定着部材の一方が，磁束を受けて発熱する導電発熱層を有するものであり，
前記一対の定着部材の前記一方に磁束を印加する，通過するシートの幅方向の最大寸法にわたって設けられた磁束印加部材を有し，
前記磁束印加部材の，幅方向の少なくとも一方の端部を含んだ一部が，前記一対の定着部材の前記一方における磁束の印加を受ける箇所に対面する面内で回転可能に設けられてい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，コピー機，プリンタ等の画像形成装置およびそれに用いられる定着装置に関する。さらに詳細には，電磁誘導加熱を利用した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】
従来より，画像形成装置の定着装置等において，電磁誘導加熱方式による加熱装置を有するものがある。特に，励磁コイルによって発生される磁束を，フェライトコア等の磁性体コアで導電発熱層に導く構成のものが多く採用されている。電磁誘導加熱方式の加熱装置は，ハロゲンヒータ方式に比較して熱変換効率が高く，このような構成とすることにより，コンパクトで効率のよい定着装置とすることができる。
【０００３】
定着装置のウォームアップ時間の短縮のためには，加熱部材である導電発熱層の熱容量をより小さくすることが望ましい。しかし，導電発熱層の熱容量を小さくすると，小サイズ紙の連続印刷を行った場合等に，通紙範囲外で過昇温しやすいという別の問題点が生じる。これに対し，特許文献１には，消磁コイルを設けて発熱分布を制御する定着装置が開示されている。小サイズ紙への印刷時には，軸方向の両端部に設けた消磁コイルに誘導電流を流すことにより，非通紙領域の過昇温が防止されるとされている。
【０００４】
また，特許文献２には，励磁コイルや磁性コアが保持部材に固定されており，保持部材とともに揺動することのできる定着装置が開示されている。この文献に記載の装置では，保持部材の長手方向端部等にヒンジが設けられ，他端側が定着ローラの内面に対してほぼ垂直に持ち上げられる。これにより，コイルやコアの端部を，定着ローラの内面から離れた位置に移動させることができ，長手方向端部の非通紙領域における発熱量を低下することができるとされている。
【特許文献１】特開２００１−６０４９０号公報
【特許文献２】特開２０００−１８８１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら，特許文献１に記載の定着装置のように消磁コイルを用いた場合，多種類の用紙サイズに対応するためには，多種類の大きさの消磁コイルを備える必要がある。このことは，装置の大型化やコストアップの原因となるため好ましくない。
【０００６】
また，特許文献２に記載の装置のようにコイルやコアと定着ローラ（加熱部材）との距離を変えるものでは，その距離に対する発熱分布の変化が非常に大きいという問題点があった。例えば，距離を０．１ｍｍ移動させると，約１℃程度の発熱量の差が生じる。そのため，精密に発熱分布を制御するためには，高精度な部品や機構が必要であるという問題点があった。
【０００７】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，装置の大型化やコストアップとなることなく，また，特に高精度な部品を使用することなく，小サイズの用紙を連続通紙した場合でも部分的な過昇温が発生せず，生産性のよい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】
【０００８】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の定着装置は，一対の定着部材を有し，一対の定着部材間のニップにシートを通すことでシート上のトナー像を定着する定着装置であって，一対の定着部材の一方が，磁束を受けて発熱する導電発熱層を有するものであり，一対の定着部材の一方に磁束を印加する，通過するシートの幅方向の最大寸法にわたって設けられた磁束印加部材を有し，磁束印加部材の，幅方向の少なくとも一方の端部を含んだ一部が，一対の定着部材の一方における磁束の印加を受ける箇所に対面する面内で回転可能に設けられているものである。
【０００９】
本発明の定着装置によれば，一対の定着部材の一方の導電発熱層が，磁束印加部材による磁束を受けることにより発熱する。そして，この磁束印加部材のうち，幅方向の少なくとも一方の端部を含んだ一部が回転可能とされている。すなわち，磁束印加部材の一部の回転により，導電発熱層に印加される磁束の状態が変化する。本発明では，この回転が，一対の定着部材の一方における磁束の印加を受ける箇所に対面する面内で行われている。すなわち，磁束の印加を受ける箇所を含まない面内での回転である。これは，例えば定着ニップをなす面またはニップを通るときの紙面に平行な面内において，シートの幅方向に対する角度を変える向きの回転である。例えば，長尺タイプの磁束印加部材の場合には，ニップに対して直交する向きから回転すれば，ニップの範囲から外れるかあるいはシートの幅方向の有効幅が小さくなる。これにより，導電発熱層のうち発熱される幅方向の範囲を変えることができる。
【００１０】
さらに，回転可能にされているのが，幅方向の端部を含んだ部分であるので，端部の発熱状況が特に変化する。例えば，導電発熱層のうち，幅方向の端部は発熱されないようにすることができる。従って，小サイズの用紙に印刷する場合にも，端部の過昇温を防止できる。そして，この方向の回転では，磁束印加部材が一対の定着部材の一方に対して大きく距離が変わるものではないので，さほど高精度な制御は必要とならない。これにより，装置の大型化やコストアップとなることなく，また，特に高精度な部品を使用することなく，小サイズの用紙を連続通紙した場合でも部分的な過昇温が発生せず，生産性のよい定着装置となっている。
【００１１】
さらに本発明では，一対の定着部材の一方が平面部を有しており，磁束印加部材が平面部に対向して配置されており，回転可能な面は平面部に平行な面であることが望ましい。
このようなものであれば，一対の定着部材の一方に対する距離をほとんど変えることなく回転させることが可能である。従って，より高精度な制御ができる。
【００１２】
さらに本発明では，磁束印加部材が幅方向について互いに隣接した複数の部材に分割されており，複数の部材のうち，一部の部材が固定されているとともに残りが回転可能に設けられており，回転可能な部材の回転軸は，回転可能な部材が回転された状態でも隣接する部材との間に隙間を生じさせない位置にあることが望ましい。
このようなものであれば，回転によってその一部が移動した状態の磁束印加部材においても，その途中に磁束が小さくなったり途切れたりするおそれはない。従って，加熱する範囲内ではほぼ均一な加熱状態を得ることができる。
【００１３】
さらに本発明では，磁束印加部材が励磁コイルを有しており，励磁コイルが回転されるものであることが望ましい。
このようなものであれば，磁束を発生させる励磁コイルの角度位置が変更される。励磁コイルを回転させることは容易であり，従って，加熱幅を変更する制御は容易である。
【００１４】
さらに本発明では，磁束印加部材が励磁コイルと磁性体コアとを有しており，励磁コイルまたは磁性体コアの少なくとも一方が回転されるものであることが望ましい。
このようなものであれば，磁束を発生させる励磁コイルまたは発生された磁束を集める磁性体コアの角度位置が変更される。従って，導電発熱層に供給される磁束の量を制御することは容易である。
【００１５】
さらに本発明では，磁束印加部材の回転駆動を制御する制御部を有し，制御部は，通過するシートの幅に対応する加熱幅となるように，磁束印加部材の回転角度を制御するものであることが望ましい。
このようなものであれば，シートの幅に合わせて加熱幅を設定できる。従って，シートの通過されない範囲を過昇温させるおそれはない。
【００１６】
さらに本発明は，シートにトナー像を形成する画像形成部と，少なくとも一方が回転する一対の定着部材を有し，画像形成部により形成されたトナー像を担持するシートを一対の定着部材のニップ間に通すことで，トナー像をシート上に定着する定着装置とを有する画像形成装置であって，定着装置は，一対の定着部材の一方が，磁束を受けて発熱する導電発熱層を有するものであり，一対の定着部材の一方に磁束を印加する，通過するシートの幅方向の最大寸法にわたって設けられた磁束印加部材を有し，磁束印加部材の，幅方向の少なくとも一方の端部を含んだ一部が，一対の定着部材の一方における磁束の印加を受ける箇所に対面する面内で回転可能に設けられている画像形成装置にも及ぶ。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の定着装置および画像形成装置によれば，装置の大型化やコストアップとなることなく，また，特に高精度な部品を使用することなく，小サイズの用紙を連続通紙した場合でも部分的な過昇温が発生せず，生産性のよいものとなっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
「第１の形態」
以下，本発明を具体化した第１の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，電磁誘導加熱方式の定着装置を有する画像形成装置に本発明を適用したものである。
【００１９】
本形態の画像形成装置１００は，図１に概略構成を示すように，中間転写ベルト１０１を有する，いわゆるタンデム方式のカラープリンタである。中間転写ベルト１０１は，無端状ベルト部材であり，その図中両端部がローラ１０２，１０３によって支持されている。中間転写ベルト１０１の図中下部に沿って，イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の各色の画像形成部１０４Ｙ，１０４Ｍ，１０４Ｃ，１０４Ｋおよび画像濃度センサ１０５が配置されている。この画像濃度センサ１０５は，レジストセンサとしての機能をも有している。
【００２０】
各色の画像形成部１０４Ｙ，１０４Ｍ，１０４Ｃ，１０４Ｋはいずれも同様の構成である。それぞれ，感光体ドラム１０６とその周囲に配置された帯電装置１０７，露光装置１０８，現像装置１０９，クリーナ装置１１０を有している。また，中間転写ベルト１０１を挟んで感光体ドラム１０６に対向する位置に，１次転写装置１１１が配置されている。図１中では画像形成部１０４Ｙによって代表して示している。
【００２１】
図１中で下方に示すのは，用紙Ｐを収容する給紙装置１１２である。給紙装置１１２の上部には，用紙Ｐを送り出す給紙ローラ１１３が設けられている。用紙Ｐは，給紙装置１１２から搬送経路１１４に沿って上方へ送られる。搬送経路１１４を挟んで，ローラ１０３と対面する位置に，２次転写装置１１５が配置されている。さらにその下流側（図中上方）には，定着装置１が配置されている。定着装置１は，定着ベルト１１，加圧ベルト１２，磁束発生部１３を有している。定着装置１については，後に詳述する。定着装置１より搬送経路１１４のさらに下流側には，排紙ローラ１１６および排紙トレイ１１７が配置されている。
【００２２】
次に，本形態の画像形成装置１００の動作を簡単に説明する。この画像形成装置１００は，画像形成の指示を受けると，その画像信号から各色の画像データを生成する。生成された各色の画像データは，対応する画像形成部１０４Ｙ，１０４Ｍ，１０４Ｃ，１０４Ｋにそれぞれ送出される。各色の画像形成部１０４Ｙ，１０４Ｍ，１０４Ｃ，１０４Ｋは，画像データに基づいて，それぞれの感光体ドラム１０６を帯電・露光して静電潜像を形成する。さらに，形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する。
【００２３】
形成されたトナー像は，順次，１次転写装置１１１によって中間転写ベルト１０１に転写され，重ね合わせられる。中間転写ベルト１０１に重ね合わせられたトナー像は，２次転写装置１１５によって用紙Ｐに転写される。トナー像を担持した用紙Ｐは，さらに搬送されて定着装置１に至り，定着装置１によって加熱されるとともに加圧される。これによりトナー像が用紙Ｐに定着される。トナー像が定着された用紙Ｐは，排紙ローラ１１６によって排紙トレイ１１７に排出される。
【００２４】
本形態の定着装置１は，図１に示すように，定着ベルト１１と加圧ベルト１２とがそれぞれ２本の内部ローラ１４に架け渡されているものである。従って，定着ベルト１１と加圧ベルト１２とはいずれも，断面が長円形状であるとともに，両側面には平面状の部分がある。これらの内部ローラ１４が互いに圧接されることにより，定着ベルト１１と加圧ベルト１２との間に定着ニップが形成されている。
【００２５】
本形態の定着ニップには，内部ローラ１４同士の圧接部と，それらの間に形成される定着ベルト１１と加圧ベルト１２との平面部分同士の当接部とが含まれる。また，定着ベルト１１について，定着ニップの反対側の平面部分に対向して，略平板状の磁束発生部１３が設けられている。なお，本形態の定着装置１は，中央通紙タイプのものである。すなわち，記録材は定着装置１の長手方向について中央部を通過する。
【００２６】
定着ベルト１１の内部ローラ１４は，図２に示すように，内側（図中下側）から芯金２１と断熱層２２とを有している。その外周側には，発熱体層２４，弾性層２５，離型層２６の３層構成の定着ベルト１１が密接している。
【００２７】
芯金２１は，内部ローラ１４の全体を支持する支持体であり，十分な耐熱性と強度を有することが必要である。本形態では，φ６〜３０ｍｍ，望ましくはφ９〜１７ｍｍの範囲内の中実のアルミ棒を用いている。鉄等の磁性材料を使用することも不可能ではないが，芯金２１自身の発熱を防止するためには非磁性材の方が望ましい。また，強度が確保できれば，ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）のような耐熱性の樹脂を使用することもできる。
【００２８】
断熱層２２は，定着ベルト１１に発生した熱を芯金２１へ逃がさないためのものである。そのために，熱伝導率が低く，耐熱性および弾性を有する，ゴム材や樹脂材のスポンジ体（断熱構造体）のものが好ましい。このようなものとすれば，定着ベルト１１のたわみを許容し，ニップ幅を大きく保つことができる。また，内部ローラ１４の硬度を小さくして，定着性や通紙性等を良好なものとできる。また，断熱層２２としては，熱伝導率の低いものであれば，ゴムソリッド材やゴムソリッド材とスポンジ体との２層構造のもの等を使用してもよい。また本形態では，断熱層２２として，樹脂材のスポンジ体を用いる場合は，厚さ１〜６ｍｍさらに望ましくは２〜３ｍｍのものを使用する。また，この断熱層２２の硬度は，硬度アスカーゴム硬度計で２０〜６０度，さらに望ましくは３０〜５０度の範囲内とする。
【００２９】
定着ベルト１１の発熱体層２４は，磁束発生部１３によって発生される磁束を受けて誘導電流が誘起され，それによって発熱する層である。そのため，比透磁率が高く，適度に体積抵抗率が大きい磁性材を用いる。例えば，ニッケル，磁性ステンレス，パーマロイ等が好ましい。ここでは，厚さ１０〜１００μｍ，さらに望ましくは２０〜５０μｍの無端状ニッケル電鋳ベルトを用いている。なお，発熱体層２４としては，金属等の導電性の非磁性材料を薄膜にし，ニッケルやパーマロイ，ＳＵＳ，ＰＩ（ポリイミド）等と積層したものを使用することもできる。
【００３０】
また，発熱体層２４として，樹脂にニッケル，パーマロイ等の磁性材の粒子を分散させたものとしてもよい。あるいは，樹脂材にこれらの磁性材をコーティングしたものとしてもよい。発熱体層２４として，樹脂ベースのものを用いれば，定着ベルト１１全体としての柔軟性がさらに大きくなり，用紙の分離性を向上させることができる。なお，このようなものでは，対外的な導電性は得られないかもしれないが，渦電流は通ることが可能である。本発明の導電層としてはこのようなものも含まれる。
【００３１】
弾性層２５は，記録材と定着ベルト１１との密接性を高めるためのものである。弾性層２５には，耐熱性と弾性とを有するゴム材や樹脂材を用いる。その材料としては，例えば，定着温度での使用に耐えられるシリコンゴム，フッ素ゴム等の耐熱性エラストマーが適している。また，上記の材料に，熱伝導性や補強等を目的とした各種の充填材を混入したものでもよい。そのうち熱伝導性の向上のために充填される粒子の例としては，銀，銅，アルミニウム，鉄，ガラス等が挙げられる。実用的には，シリカ，アルミナ，酸化マグネシウム，窒化ホウ素，酸化ベリリウム等が好ましい。
【００３２】
この弾性層２５としては，厚さ１０〜８００μｍ，さらに望ましくは１００〜３００μｍの範囲内のものとする。弾性層２４の厚さが１０μｍ未満では厚さ方向の十分な弾力性を得ることが難しい。また，この厚さが８００μｍを超えていると，発熱体層２４で発生した熱を定着ベルト１１の外周面まで到達させることが難しく，熱効率が悪いので好ましくない。
【００３３】
弾性層２５の硬度は，ＪＩＳ硬度で１〜８０度，さらに望ましくは５〜３０度の範囲内のものとする。この範囲内の硬度であれば，弾性層２５の強度の低下や密着性の低下を防止しつつ，安定した定着性を確保できる。硬度がこの範囲内となるシリコンゴムとして，例えば，１成分系，２成分系，または３成分系以上のシリコンゴム，ＬＴＶ（Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｖｕｌｃａｎｉｚａｂｌｅ：低温加硫）型，ＲＴＶ（Ｒｏｏｍ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｖｕｌｃａｎｉｚａｂｌｅ：常温加硫）型，またはＨＴＶ（Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｖｕｌｃａｎｉｚａｂｌｅ：高温加硫）型のシリコンゴム，縮合型または付加型のシリコンゴム等が使用できる。本形態では，ＪＩＳ硬度１０度で厚さ２００μｍのシリコンゴムを使用している。
【００３４】
離型層２６は，定着ベルト１１の最外層をなし，定着ベルト１１と用紙との離型性を高めるためのものである。この離型層２６としては，定着温度での使用に耐えられるとともにトナーに対する離型性に優れたものを使用する。例えば，シリコンゴムやフッ素ゴム，あるいはＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体），ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン），ＦＥＰ（四フッ化エチレン・六フッ化エチレン共重合体），ＰＦＥＰ（四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体）等のフッ素樹脂が好ましい。あるいは，これらを混合したものでもよい。
【００３５】
離型層２６の厚さは５〜１００μｍ，さらに望ましくは１０〜５０μｍの範囲内のものとする。また，この離型層２６と弾性層２５との接着力を向上させるために，プライマー等による接着処理を行ってもよい。また，離型層２６の中に，必要に応じて，導電材，耐摩耗材，良熱伝導材等をフィラーとして添加してもよい。
【００３６】
また，加圧ベルト１２は，定着ベルト１１と同様のものである。ただし，記録材のトナー像は加圧ベルト１２には接触しないので，弾性層はなくてもよい。また，発熱体層はかならずしも発熱体でなくてもよい。なお，定着ベルト１１や加圧ベルト１２の周方向の大きさは，例えばφ２５〜６５ｍｍ，望ましくはφ３０〜５０ｍｍの円周と同程度である。また，内部ローラ１４に付与するニップ荷重は，１０〜５００Ｎ，望ましくは２０〜２００Ｎである。なお，通紙方向について上流側の内部ローラ１４の圧接荷重は，下流側のものより小さく設定することが好ましい。本形態では，上流側を２０Ｎ，下流側を５０Ｎとしている。
【００３７】
また，定着装置１の磁束発生部１３は，図３に示すように，定着ベルト１１の外周に対面して，定着ベルト１１の平面部分と平行に配置されている。磁束発生部１３は，３つの励磁コイル４１ａ，４１ｂ，４１ｃと多数の磁性体コア４２，コイルボビン４３，回転軸４４を有している。
【００３８】
励磁コイル４１ａ〜４１ｃは，定着ベルト１１の長手方向に沿って長円形状に巻かれたコイルであり，それぞれコイルボビン４３に保持されている。本形態では，３つの励磁コイル４１ａ〜４１ｃは直列に接続されている。また，励磁コイル４１の巻き線として，細い素線を数十〜数百本束ねてリッツ線としたものを使用している。この励磁コイル４１は通電時に自己発熱する。その場合でも絶縁性を保てるように，巻き線に耐熱性の樹脂が被覆されたものを使用している。
【００３９】
本形態では，図３に示すように，ほぼ同形の３巻きの励磁コイル４１ａ〜４１ｃが，定着ベルト１１の長手方向に沿って３つ並べられている。各励磁コイル４１ａ〜４１ｃの，定着ベルト１１の長手方向と直角な方向の大きさは，定着ベルト１１の平面部分と同程度の大きさにされている。そして，少なくとも励磁コイル４１ａ，４１ｃについては，その定着ベルト１１の長手方向の大きさは，定着ベルト１１の長手方向と直角な方向の大きさより大きい。
【００４０】
中央に配置されている励磁コイル４１ｂは，定着ベルト１１の中央部分に対面して固定されている。その両側に配置されている励磁コイル４１ａ，４１ｃは，それぞれ中央寄りの１箇所に設けられた回転軸４４によって回転可能に係止されている。これにより，励磁コイル４１ａ，４１ｃは，定着ベルト１１の平面部分に対面する面内で回転可能である。具体的には，定着ベルト１１の平面部分に平行な面内で回転可能にされている。
【００４１】
なお，これらの励磁コイル４１ａ，４１ｃにおける，少なくとも中央寄りの端部は半円形に形成されている。そして，その半円の中心位置に回転軸４４が配置されている。また，特許文献２に記載されている定着装置では，励磁コイルや磁性コアの回転面が，定着ローラのうち磁束の印加を受ける箇所を含む面内となっている。これは，本形態における励磁コイル４１ａ，４１ｃの回転面とは異なる配置である。
【００４２】
磁性体コア４２は，磁気回路の効率を上げるためと，磁気遮蔽のためのものである。本形態では，磁性体コア４２は，直方体の板状のものを定着ベルト１１の平面部分の寸法に略対応した範囲に複数枚並べたものである。磁性体コア４２は，高透磁率でありかつ渦電流の損失が低い材質で形成されている。本形態では高周波を用いるため，コア内における渦電流の損失が大きくなりがちである。また，パーマロイのような高透磁率の合金によるコアを用いた場合には，特に渦電流の損失が大きくなりがちである。そこで，このような材質を使用する場合は薄板を積層した構造のコアとすることが望ましい。
【００４３】
なお，励磁コイル４１ａ〜４１ｃと磁性体コア４２とによる磁気回路部分の磁気遮蔽が，他の手段によって十分にできる場合には，コアなし（空芯）にしてもよい。さらに，磁性体コア４２として，樹脂材に磁性粉を分散させたものを用いることもできる。この素材は，透磁率はやや低いが，形状を自由に設定できるという利点がある。
【００４４】
また，本形態ではさらに，図４に示すように，サーミスタ４５，高周波インバータ４６，回転駆動部４７，制御部４８を有している。サーミスタ４５は，定着ベルト１１の表面に当接して配置され，定着ベルト１１の表面温度を検出するものである。さらに，検出した表面温度を，制御部４８に入力するものである。サーミスタ４５は，複数個存在し，定着ベルト１１の長手方向にそれぞれ異なる位置に配置されている。
【００４５】
高周波インバータ４６は，３つの励磁コイル４１ａ〜４１ｃに，１０〜１００ｋＨｚ，１００〜２０００Ｗの高周波電力を供給するためのものである。これにより，励磁コイル４１ａ〜４１ｃに流れる交流電流によって磁束が誘導され，その磁束は磁性体コア４２に導かれる。さらに磁束は，磁性体コア４２の端部から外部へ出て，定着ベルト１１の発熱体層２４の内部を通る。これにより，発熱体層２４に渦電流が流れて，発熱体層２４がジュール熱によって発熱される。すなわち，定着ベルト１１は，磁束発生部１３によって発生される磁束を受けて誘導電流が誘起され，それによって発熱する。
【００４６】
回転駆動部４７は，両側に配置されている励磁コイル４１ａ，４１ｃの回転位置を制御するためのものである。本形態では，図５に示すように，回転されるのは励磁コイル４１ａ，４１ｃのみである。各磁性体コア４２や中央に配置された励磁コイル４１ｂは，いずれも回転されない。また，励磁コイル４１ａと４１ｃとは，同じ角度に回転される。回転方向は図示のように同じ側である方が好ましいが，逆でも構わない。ここでは，定着ベルト１１の長手方向に平行な配置を回転角度０度とし，ここから定着ベルト１１の長手方向に直角である回転角度９０度までの範囲内で回転位置が制御される。
【００４７】
なお本形態では，回転軸４４が，励磁コイル４１ａ，４１ｃの端部の半円形状の中心に位置しているので，９０度まで回転しても，中央の励磁コイル４１ｂとの間にはほとんど隙間はできない。また，サーミスタ４５は，図５に示すように，幅方向の各用紙サイズに対応する位置（４５ｐ，４５ｑ，４５ｒ，４５ｓ）に配置されている。ここでは４箇所に示しているが，より多くても少なくてもよい。
【００４８】
制御部４８は，定着ベルト１１の表面温度が適切な定着温度の範囲内となるように，高周波インバータ４６を制御するためのものである。印刷される用紙の幅に応じて回転駆動部４７を制御して，励磁コイル４１ａ，４１ｃの回転角度を調整する。または，その制御のために，各サーミスタ４５の検出値を使用してもよい。なお，適切な定着温度は，トナーの種類等に応じてあらかじめ設定されている。また，定着ベルト１１の表面温度の検出は，サーミスタ４５に限らず，非接触式の温度センサによって行ってもよい。
【００４９】
このように励磁コイル４１ａ，４１ｃを回転した場合の各部の発熱量の分布は，図６に示すように変化する。まず，図３に示すように，定着ベルト１１の長手方向に平行に全ての励磁コイル４１ａ〜４１ｃが配置されている場合（回転角度０度）には，励磁コイル４１ａ〜４１ｃのすべての部分が，磁性体コア４２および定着ベルト１１に対面している。従って，励磁コイル４１ａ〜４１ｃに発生した磁束のほぼ全てが，磁性体コア４２に入り，全範囲で発熱に寄与する。図６中の実線Ｌ１で示しているのは，回転角度０度の場合の発熱量の分布であり，定着ベルト１１の範囲内でほぼ一律に１００％の発熱となっている。
【００５０】
これに対し，励磁コイル４１ａ，４１ｃがその回転軸４４を中心に回転されると，それらの端部（定着ベルト１１の長手方向の両端部）は，磁性体コア４２や定着ベルト１１に対向する範囲から外れた位置となる。そのため，端部で発生した磁束はまっすぐに磁性体コア４２や定着ベルト１１に入ることができない。磁束は有効な方へ集中するため，外れた位置となった端部で発生した磁束も，中央寄りの箇所に集まる。従って，外れたところで発生する磁束が全て無駄になるわけではない。
【００５１】
すなわち，励磁コイル４１ａ，４１ｃが回転した状態では，定着ベルト１１の長手方向の両端部にはあまり磁束が通らない。従って，定着ベルト１１の両端部はほとんど発熱しない。この発熱しない範囲は，励磁コイル４１ａ，４１ｃの回転角度によって異なるものとなる。図６中の実線Ｌ２は，励磁コイル４１ａ，４１ｃを１０度まで回転させた場合の発熱量の分布を示している。実線Ｌ３，Ｌ４はそれぞれ，励磁コイル４１ａ，４１ｃを２０度，９０度まで回転させた場合の発熱量の分布を示している。
【００５２】
一方，定着ベルト１１の長手方向の中央部は，励磁コイル４１ｂの位置が変化しないことから，その範囲では発熱量もほとんど変化しない。回転角度０度の場合と差はない。通紙可能な最小サイズの用紙の幅と励磁コイル４１ｂの幅（または，回転角度９０度の時の発熱幅）とを同程度としておけば，最小サイズの用紙でも確実に定着できる。また，回転角度とその時の定着可能な用紙幅の範囲との関係は，あらかじめ実験によって把握して記憶させておくようにしてもよい。
【００５３】
このようにすることにより，例えばＡ５縦サイズの用紙からＡ３縦サイズの用紙まで印刷可能なカラープリンタ１であれば，Ａ３縦サイズの印刷は回転角度０度の状態で行う。そして，Ｂ４縦サイズの印刷は回転角度１０度で，Ａ４縦サイズの印刷は回転角度２０度で，Ａ５縦サイズの印刷は回転角度９０度で行うようにすればよい。いずれも，加熱される範囲が印刷用紙の通紙方向と直角な方向の幅と見合うように回転角度を調整する。さらに，それらのサイズの中間のサイズの用紙が使用された場合には，用紙サイズに合わせてさらに細かく回転角度を調整すればよい。
【００５４】
なお，本形態では，３つの励磁コイル４１ａ〜４１ｃを直列に接続しているが，少なくとも励磁コイル４１ａ，４１ｃと励磁コイル４１ｂとはそれぞれ別に電力を供給できるようにしてもよい。このようにすれば，励磁コイル４１ａ，４１ｃへの電力の供給を停止し，励磁コイル４１ｂの範囲のみが発熱に寄与するようにすることもできる。図６中の破線Ｌ５は，このようにして励磁コイル４１ｂのみに電力を供給し，励磁コイル４１ａ，４１ｃへは電力を供給しないようにした場合の発熱量の分布を参考のために示したものである。
【００５５】
次に，本形態の定着装置１による定着処理動作について説明する。本形態の定着装置１では，定着ベルト１１と加圧ベルト１２との内部ローラ１４同士が押し付けられることによって，これらの間に定着ニップが形成されている。定着処理時には，定着ベルト１１の内部ローラ１４が回転駆動され，加圧ベルト１２は定着ベルト１１との圧接による摩擦力によって従動回転する。なお，この駆動と従動との関係は逆でもよいし，両ベルトをともに駆動するようにしてもよい。
【００５６】
磁束発生部１３においては，高周波インバータ４６によって，励磁コイル４１に高周波電力が供給される。これにより発生した磁束は，磁性体コア４２の内部を通る。そして，その磁束は，磁性体コア４２の端部で外部に出て，定着ベルト１１の発熱体層２４を貫く。これにより，発熱体層２４に渦電流が流れ，発熱体層２４がジュール熱により発熱する。これにより，定着ベルト１１が加熱される。
【００５７】
このように発生した熱は，発熱体層２４に接着されている弾性層２５を介して，定着ベルト１１の表面へ伝達される。本形態では，発熱に寄与し，渦電流が流される発熱体層２４は，ごく薄い層であるので熱容量が小さい。また，発熱体層２４の熱は，断熱層２２によって断熱保持されているので，芯金２１側に逃げにくく，定着ベルト１１の表層側の弾性層２５および離型層２６を迅速に加熱する。
【００５８】
そして，定着ベルト１１の表面が適切な定着温度となるように，制御部４８によって高周波インバータ４６が制御される。トナー像を担持する用紙Ｐは，トナー像の載っている面を定着ベルト１１の側に向けた状態で，定着ベルト１１と加圧ベルト１２との間のニップに挿入される。そして，定着ベルト１１と加圧ベルト１２との間のニップを，図１中下から上へ通過する間に，トナーが溶融されて用紙Ｐに定着される。
【００５９】
用紙Ｐの定着処理により，用紙Ｐ及びトナーによって定着ベルト１１の表面から熱が奪われる。そのため，定着ベルト１１の軸方向について用紙Ｐの通紙された範囲では，定着ベルト１１の表面温度が下がる。制御部４８は，サーミスタ４５による定着ベルト１１の表面温度の検出結果を受けて，高周波インバータ４６を制御する。すなわち，次回の用紙Ｐが定着ニップまで搬送されてくるまでに，適切な定着温度の範囲内となるように，制御部４８は，高周波インバータ４６から励磁コイル４１に供給される高周波電力を増減する。
【００６０】
本形態では，定着ベルト１１の熱容量が小さく，その表面を定着温度まで迅速に加熱できるので，定着処理により熱が奪われても熱の供給が追いつくことができる。さらに，印刷用紙の大きさに応じて，制御部４８は，回転駆動部４７による励磁コイル４１ａ，４１ｃの回転角度を制御する。これにより，定着ベルト１１のうち必要十分な幅の部分のみが昇温される。
【００６１】
以上詳細に説明したように，本形態の定着装置１によれば，励磁コイル４１ａ，４１ｂ，４１ｃが３分割され，両端部の２つが回転可能にされている。従って，印刷する用紙のサイズに合わせて，定着ベルト１１のうち必要十分な範囲のみを加熱することができる。また，回転による移動なので，定着装置１の軸方向の外側にスペースが必要となることはない。これにより，小サイズの用紙を連続通紙した場合でも部分的な過昇温が発生せず，生産性のよいものとなっている。
【００６２】
「第２の形態」
次に，本発明を具体化した第２の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，第１の形態に比較して，励磁コイルの構成がやや異なるのみであり，同一の部材については，同一の符号を付し，説明を省略する。
【００６３】
本形態の定着装置２の励磁コイル５１は，図７に示すように，１体の長円形に形成されているものである。その全体がコイルボビン５２に収められ，コイルボビン５２の中央には回転軸５３が設けられている。本形態では，回転駆動部４７によってこの回転軸５３が回転され，図８に示すように，励磁コイル５１の定着ベルト１１に対する角度位置が変更される。この回転により，励磁コイル５１と定着ベルト１１との距離は，回転軸５３の近傍ではさほど大きく変わらないのに対し，軸方向両端部では大きく変化する。
【００６４】
本形態による励磁コイル５１の回転角度とその時の発熱量の分布を図９に示す。図中実線Ｌ６は，図７に示す状態から回転軸５３を回転させていない場合（回転角度０度）のものであり，定着ベルト１１の長手方向の全範囲にわたって，ほぼ均一に１００％の発熱量が得られている。対応可能な最大サイズの用紙への印刷では，励磁コイル５１をこの位置に停止させる。例えば，Ａ３縦サイズの用紙への印刷までできる画像形成装置では，Ａ３縦サイズの用紙への印刷は，回転角度０度で行う。
【００６５】
また，図９において，実線Ｌ７は，回転角度５度における発熱量の分布であり，例えばＢ４縦サイズの用紙への印刷に用いる。また，実線Ｌ８は，回転角度１０度における発熱量の分布であり，例えばＡ４縦サイズの用紙への印刷に用いる。また，実線Ｌ９は，回転角度１５度における発熱量の分布であり，例えばＡ５縦サイズの用紙への印刷に用いる。また，実線Ｌ１０は，回転角度３０度における発熱量の分布であり，例えばＡ６縦サイズの用紙への印刷に用いる。
【００６６】
本形態の装置は，回転軸５３が１つのみであるため，角度調整は容易である。また，本形態では，第１の形態に比較して均一な発熱量を得られる範囲がないことから，通紙領域内でもある程度の温度傾斜が発生する。しかし，定着ベルト１１の長手方向への伝熱による定着ベルト１１内での温度の均し効果から，その表面温度の分布は通紙領域内で±４℃程度以内とすることができる。従って，本形態によっても定着性や光沢度に悪影響はなく，端部の過昇温が防止できる。
【００６７】
以上詳細に説明したように，本形態の画像形成装置によっても，第１の形態と同様に，小サイズの用紙を連続通紙した場合でも部分的な過昇温が発生せず，生産性のよい画像形成装置となっている。
【００６８】
なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，上記の実施例では励磁コイルのみを回転させているが，励磁コイルを固定して磁性体コアを回転させても，ほぼ同様の効果を得ることができる。またあるいは，励磁コイルと磁性体コアとの両方を回転させてもよい。また例えば，磁性体コアや励磁コイルの形状は上記のものに限らない。３分割の励磁コイルのうち，両端部のものと中央のものとで大きさや形状が異なるようにすることもできる。また，中央のもののない２分割の励磁コイルとしてもよい。
【００６９】
また，回転軸の位置は，かならずしも通紙方向について励磁コイルの中心位置でなくてもよい。ただし，回転した際の中央の励磁コイルと両端部のものとの間に隙間のできない形状とする。さらに形状を工夫することにより，分割された励磁コイル同士の境目で，発熱効率があまり落ちないようにすることができる。また，両端部の励磁コイルの回転範囲を妨げない限り，中央の励磁コイルの形状は自由である。
【００７０】
また，定着ベルト１１と加圧ベルト１２との形状や配置は，上記のものに限らない。例えば，円筒形の加圧ベルトとしてもよい。その場合には，定着ベルト１１のうち磁束発生部１３の配置されていない側の平面部に圧接されるものとしてもよいし，定着ベルト１１の内部ローラ１４に対して圧接されるものとしてもよい。また，大きさと配置を調整することにより，定着ベルト１１の内周側に磁束発生部１３を配置することもできる。
【００７１】
さらに，上記では各励磁コイル４１を直列接続するとしたが，並列接続としてもよいし，それぞれ独立に制御するようにすることもできる。例えば，中央の励磁コイルと両端部のものとでそれぞれ独立に高周波電力を供給できるようにしておけば，図６に破線Ｌ５で示した発熱量の分布を得ることは容易である。また，定着ニップ出口に分離爪を有していてもよい。また例えば，本形態ではカラープリンタとしたが，１色の画像形成部のみを有する単色プリンタ，コピー機，ＦＡＸ機等に本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】定着ベルトの層構成を示す説明図である。
【図３】第１の形態に係る定着装置の概略斜視図である。
【図４】第１の形態に係る定着装置の概略構成図である。
【図５】励磁コイルの回転した状態を示す説明図である。
【図６】励磁コイルの回転角度による発熱量の分布の違いを示すグラフ図である。
【図７】第２の形態に係る定着装置の概略斜視図である。
【図８】第２の形態に係る励磁コイルの回転した状態を示す説明図である。
【図９】励磁コイルの回転角度による発熱量の分布の違いを示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００７３】
１  定着装置
１１  定着ベルト
１２  加圧ベルト
１３  磁束発生部
１００  画像形成装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2009271297.tif 000006
【図５】
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【図６】
2009271297.tif 000008
【図７】
2009271297.tif 000009
【図８】
2009271297.tif 000010
【図９】
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