(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱加圧型定着装置を有する画像形成装置において、前記加熱加圧型定着装置は、
電磁誘導加熱コイルと、
強磁性体ローラからなる加熱ローラと、
第１の加圧ローラと、
該第１の加圧ローラ及び前記加熱ローラの間に巻回された無端状の定着ベルトと、
前記第１の加圧ローラに対して前記定着ベルトを介して圧着される第２の加圧ローラと、前記第１の加圧ローラに対して前記第２の加圧ローラを圧着又は圧着解除させる加圧力着脱手段とを有し、
前記加熱ローラは前記定着ベルトに張力が加わる方向に付勢力が掛けられており、
前記加圧力着脱手段の圧着又は圧着解除させる動作に伴って、前記定着ベルトは経路状態が変更されるとともに、前記加熱ローラは回転中心位置が移動可能であり、
前記加熱ローラと前記電磁誘導加熱コイルは同一の可動支持部材に同心に支持され、前記電磁誘導加熱コイルは前記加熱ローラと同心に移動可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記電磁誘導加熱コイルが、前記強磁性体ローラに内蔵されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記加熱ローラの回転軸を構成する軸受と前記電磁誘導加熱コイルの固定軸を構成する支持軸が、移動可能な可動支持部材に同心に保持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記定着ベルトに対し、前記第２の加圧ローラの接触開始点と前記第１の加圧ローラの接触開始点とは、異なった位相角度位置にあることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電磁誘導加熱コイルを内蔵する加熱ローラと加圧ローラと無端状の定着ベルトを設けた加熱加圧型定着装置を有する画像形成装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今まで、画像形成装置の定着装置においては、熱供給源として、電磁誘導加熱を応用した加熱方法が提案されている。また、定着ベルトを用いてニップ時間を長くするとともに、加圧ローラを圧着解除して、ウォーミングアップ時間を短縮する定着装置が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような方式では、ウォーミングアップ時と、画像形成中とで定着装置の加圧ローラの圧着を解除したり圧着を作動させたりするので、その都度、無端状の定着ベルトの輸動経路が変動し電磁誘導加熱コイルと加熱ローラとの干渉がおこることになり、これを避けるため、電磁誘導加熱コイルと加熱ローラの隙間距離を小さくすることができず、かなり離していた。そのため発熱効率が低下してしまっていた。
【０００４】
本発明はこのような従来技術の欠点を排した、発熱効率の高い加熱加圧型定着装置を有する画像形成装置を提供することを課題目的にする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的は、次の技術手段（１）〜（４）項の何れかによって達成される。
【０００６】
（１）  加熱加圧型定着装置を有する画像形成装置において、前記加熱加圧型定着装置は、
電磁誘導加熱コイルと、
強磁性体ローラからなる加熱ローラと、
第１の加圧ローラと、
該第１の加圧ローラ及び前記加熱ローラの間に巻回された無端状の定着ベルトと、
前記第１の加圧ローラに対して前記定着ベルトを介して圧着される第２の加圧ローラと、前記第１の加圧ローラに対して前記第２の加圧ローラを圧着又は圧着解除させる加圧力着脱手段とを有し、
前記加熱ローラは前記定着ベルトに張力が加わる方向に付勢力が掛けられており、
前記加圧力着脱手段の圧着又は圧着解除させる動作に伴って、前記定着ベルトは経路状態が変更されるとともに、前記加熱ローラは回転中心位置が移動可能であり、
前記加熱ローラと前記電磁誘導加熱コイルは同一の可動支持部材に同心に支持され、前記電磁誘導加熱コイルは前記加熱ローラと同心に移動可能であることを特徴とする画像形成装置。
（２）  前記電磁誘導加熱コイルが、前記強磁性体ローラに内蔵されていることを特徴とする（１）項に記載の画像形成装置。
（３）  前記加熱ローラの回転軸を構成する軸受と前記電磁誘導加熱コイルの固定軸を構成する支持軸が、移動可能な可動支持部材に同心に保持されていることを特徴とする（１）又は（２）項に記載の画像形成装置。
（４）  前記定着ベルトに対し、前記第２の加圧ローラの接触開始点と前記第１の加圧ローラの接触開始点とは、異なった位相角度位置にあることを特徴とする（１）〜（３）の何れか１項に記載の画像形成装置。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。
【０００９】
図１は、本発明の画像形成装置の一実施の形態を示すカラー画像形成装置の断面構成図である。
【００１０】
このカラー画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと、無端状転写ベルトユニット７と、給紙搬送手段及び加熱加圧型定着装置２４とから成る。画像形成装置の本体Ａの上部には、原稿画像読み取り装置ＳＣが配置されている。
【００１１】
イエロー色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、第１の像担持体としてのドラム状の感光体１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像手段４Ｙ、一次転写手段としての一次転写ローラ５Ｙ、クリーニング手段６Ｙを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、第１の像担持体としてのドラム状の感光体１Ｍ、帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像手段４Ｍ、一次転写手段としての一次転写ローラ５Ｍ、クリーニング手段６Ｍを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、第１の像担持体としてのドラム状の感光体１Ｃ、帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像手段４Ｃ、一次転写手段としての一次転写ローラ５Ｃ、クリーニング手段６Ｃを有する。黒色画像を形成する画像形成部１０Ｋは、第１の像担持体としてのドラム状の感光体１Ｋ、帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像手段４Ｋ、一次転写手段としての一次転写ローラ５Ｋ、クリーニング手段６Ｋを有する。
【００１２】
無端状転写ベルトユニット７は、複数のローラ７１，７２，７３，７４，７６により巻回され、回動可能に支持された半導電性エンドレスベルト状の第２の像担持体としての無端状転写ベルト７０を有する。
【００１３】
画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋより形成された各色の画像は、一次転写ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋにより、回動する無端状転写ベルト７０上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット２０内に収容された記録媒体である転写材としての用紙Ｐ（以下転写材は用紙Ｐという）は、給紙手段２１により給紙され、複数の中間ローラ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ、レジストローラ２３を経て、二次転写手段５Ａに搬送され、用紙Ｐ上にカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された用紙Ｐは、加熱加圧型定着装置２４により定着処理され、排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。
【００１４】
一方、二次転写手段５Ａにより用紙Ｐにカラー画像を転写した後、用紙Ｐを曲率分離した無端状転写ベルト７０は、クリーニング手段６Ａにより残留トナーが除去される。
【００１５】
画像形成処理中、一次転写ローラ５Ｋは常時、感光体１Ｋに圧接している。他の一次転写ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃに圧接する。
【００１６】
二次転写手段５Ａは、ここを用紙Ｐが通過して二次転写が行われる時にのみ、無端状転写ベルト７０に圧接する。
【００１７】
このように、感光体上に帯電、露光、現像によりトナー像を形成し、転写ベルト上で各色を重ね合わせ、一括して転写材としての用紙上に転写し、加熱加圧型定着器で加圧・加熱により固定する。そしてトナー像を用紙に転移させた後の感光体と転写ベルトは、クリーニング装置で残されたトナーを清掃した後、次の像形成サイクルに入る。
【００１８】
次に本発明の画像形成装置に組み込まれる加熱加圧型定着装置２４の実施の形態例について図２の模式図及び図３の部分断面図を用いて説明する。
【００１９】
電磁誘導加熱コイル２４３を、固定位置にある第１の加圧ローラ２４５に対して第２の加圧ローラ２４７の圧着作動又は圧着解除に伴って移動する加熱ローラ２４１と連動させて同心に移動させる。そのため実施の形態例としては、加熱ローラ２４１と、支持軸２４３Ａに装着された電磁誘導加熱コイル２４３を同一の可動支持部材２４Ａの同心の軸受２４２Ａ及び固定部材２４Ｂを介して支持する。固定部材２４Ｂは前記電磁誘導加熱コイル２４３の支持軸２４３Ａを回転させずに同心に支持するものである。
【００２０】
加熱ローラ２４１は螺線状の電磁誘導加熱コイル２４３を内蔵した強磁性体ローラ２４２からなり、加熱加圧型定着装置２４は、回転中心位置を移動可能にした加熱ローラ２４１と、この加熱ローラ２４１及び回転軸が固定位置にあり表面に弾性層を有する第１の加圧ローラ２４５の間を張力を付与して巻回された無端状の定着ベルト２４６と、未定着画像を担持した用紙Ｐ及び無端状の定着ベルト２４６をともに第１の加圧ローラ２４５に対して挟持して、加圧する第２の加圧ローラ２４７とからなる。第２の加圧ローラ２４７も弾性層を有する。
【００２１】
無端状の定着ベルト２４６の外側に設置された第２の加圧ローラ２４７は、ウォーミングアップ時間短縮のため、また、非動作時の加圧によるローラ弾性層の永久変形を避けるため、画像形成が所定の時間以上されないときには、無端状の定着ベルト２４６から加圧を解除できるように、無端状の定着ベルト２４６に対して圧着解除可能に支持され、定着動作を行う画像形成中には、無端状の定着ベルト２４６と転写材としての用紙Ｐを介して、無端状の定着ベルト２４６内部に位置を固定して設置された第１の加圧ローラ２４５に対して押圧するようにしてある。このとき、無端状の定着ベルト２４６と用紙Ｐの接触時間を長くするため、無端状の定着ベルト２４６の外側の第２の加圧ローラ２４７及び無端状の定着ベルト２４６の接触開始点と、内側の第１の加圧ローラ２４５及び無端状の定着ベルト２４６の接触開始点とは、異なった位相角度位置にあり、その両点間にあり、第２の加圧ローラ２４７に抱かれる部分の無端状の定着ベルト２４６及び用紙Ｐは密着状態と加圧状態を保ち、ニップ量と必要な熱量が十分確保され、安定した定着状態を保つことができる。
【００２２】
そして無端状の定着ベルト２４６とその外側の第２の加圧ローラ２４７との当接の着脱により、図２の模式図に示すｙの長さが変化し、無端状の定着ベルト２４６の経路状態が変わる。これに伴い、加熱ローラ２４１における強磁性体ローラ２４２の中心位置がｘの長さだけ変わるが、加熱ローラ２４１における電磁誘導加熱コイル２４３は連動して同心で位置を変えるため、相互の位置は変わらず、加熱ローラ２４１の強磁性体ローラ２４２と電磁誘導加熱コイル２４３の干渉や不均一な加熱を回避できると共に発熱効率も大きく保てる。
【００２３】
このように加熱ローラ２４１は強磁性体ローラ２４２と一体にして回転するようにしてあると共に内蔵する電磁誘導加熱コイル２４３は中心部に回転不能に設置されているが、その支持軸２４３Ａの固定部材２４Ｂを前記強磁性体ローラ２４２の回転軸受２４２Ａと同心に可動支持部材２４Ａに設けてあるので、均一な発熱が可能になるとともに、電磁誘導加熱コイル２４３と強磁性体ローラ２４２の隙間距離を小さくできるため、高い発熱効率も可能となる。
【００２４】
尚、図示はしないが、第２の加圧ローラはその軸受のホルダに設けたバネによって付勢されており、ウォーミングアップ時のような付勢解除の時はそのバネを支える部材としてのホルダを第１の加圧ローラ２４５から遠ざけるように動かすソレノイドやカム等による圧力解除や、逆に遠ざける制約をソレノイドやカム等によって外して圧力付加を行う加圧力着脱手段が設けられる。
【００２５】
また、加熱ローラ２４１は内蔵する電磁誘導加熱コイル２４３と共に可動支持部材２４Ａに支持されるが、その可動支持部材２４Ａには図示はしないがバネ機構が設けられ、無端状の定着ベルト２４６に張力が加わる方向に付勢力が掛けられており、前記第２の加圧ローラ２４７が加圧力着脱手段の作動によって着脱動作がおこるたびに、前記可動支持部材２４Ａを移動可能にしてある。
【００２６】
尚、上記実施の形態例では加熱ローラ２４１の中心軸の周りに螺線状に形成したコイルを例に挙げたが、図４の平面図に示すような加熱ローラ２４１の中心軸に直角な線を中心軸とし、長径が加熱ローラ２４１の中心軸に平行な楕円状の形状を螺線状に形成した所謂縦巻コイルにした電磁誘導加熱コイル２４３Ｖに対しても有効である。
また、上記実施の形態例においては、電磁誘導加熱コイル２４３が加熱ローラ２４１に内蔵される方式のものについて記述したが、逆に、図示はしないが、電磁誘導加熱コイル２４３が加熱ローラ２４１の外周面の外側に配置される方式のものについても同様の効果が得られる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明のような構成をとることによって、均一な発熱が可能になるとともに、電磁誘導加熱コイルと加熱ローラの隙間距離を小さくできるため、高い加熱効率も可能となる。また、スタンバイ中や長時間停止時にも加圧ローラの弾性層が傷められにくくなり、スタンバイ時間そのものも短縮でき画像形成効率も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施の形態を示すカラー画像形成装置の断面構成図である。
【図２】本発明に用いる加熱加圧型定着装置の模式図である。
【図３】本発明に用いる加熱加圧型定着装置が電磁誘導加熱コイルを装着した状態を示す部分断面図である。
【図４】本発明に用いる加熱加圧型定着装置の電磁誘導加熱コイルの別の形状を示す平面図である。
【符号の説明】
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ  感光体
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ  帯電手段
３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ  露光手段
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ  現像手段
５Ａ  二次転写手段
５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ  一次転写ローラ
６Ａ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ  クリーニング手段
７  無端状転写ベルトユニット
１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ  画像形成部
２４  加熱加圧型定着装置
２４Ａ  支持部材
２４Ｂ  固定部材
２４１  加熱ローラ
２４２  強磁性体ローラ
２４２Ａ  軸受
２４３  電磁誘導加熱コイル
２４３Ａ  支持軸
２４５  第１の加圧ローラ
２４６  無端状の定着ベルト
２４７  第２の加圧ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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