画像加熱装置、及びこれを備えた画像形成装置
【課題】電磁誘導加熱方式の画像加熱装置Ａにおいて、画像加熱部材の長手方向の温度分布の変動を小さくする。消費電力の削減および装置の小型化を可能にしつつ、画像加熱部材を効率よく加熱する。
【解決手段】記録材の搬送路面内において記録材搬送方向ａに直交する方向を幅方向としたとき、磁束調整手段６は、磁性流体１２を収容した筐体６ａと、筐体の幅方向に移動可能で、磁性流体の筐体内における存在領域幅を規制する磁性流体規制部材８Ｌ・８Ｒと、磁性流体規制部材を移動させる規制部材移動手段１７と、を有し、制御回路部は装置に通紙される記録材の幅サイズに対応して前記磁性流体の筐体内における存在領域幅が磁性流体規制部材で規制されるように規制部材移動手段を制御する。
【解決手段】記録材の搬送路面内において記録材搬送方向ａに直交する方向を幅方向としたとき、磁束調整手段６は、磁性流体１２を収容した筐体６ａと、筐体の幅方向に移動可能で、磁性流体の筐体内における存在領域幅を規制する磁性流体規制部材８Ｌ・８Ｒと、磁性流体規制部材を移動させる規制部材移動手段１７と、を有し、制御回路部は装置に通紙される記録材の幅サイズに対応して前記磁性流体の筐体内における存在領域幅が磁性流体規制部材で規制されるように規制部材移動手段を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真・静電記録・磁気記録などの画像形成プロセスによって画像形成を行う複写機・プリンタ・ファクシミリ、それらの複合機能機等の画像形成装置に搭載される定着装置として用いて好適な電磁誘導加熱方式の画像加熱装置に関する。また、その画像加熱装置を搭載した画像形成装置に関する。
【０００２】
画像加熱装置としては、記録材上の未定着画像を定着或いは仮定着する定着装置、記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢を増大させる光沢増大化装置を挙げることができる。また、インクジェット方式などの、染料や顔料を含む液体により画像形成を行う画像形成装置においてインクを速く乾かすため画像加熱装置等を挙げることができる。
【背景技術】
【０００３】
以下、定着装置を例にして説明する。従来、電子写真方式を採用した画像形成装置において、未定着トナー画像を加熱溶融定着する定着装置として、種々の方式のものが提案されている。このような定着装置の一つに、電磁誘導加熱方式の定着装置がある。
【０００４】
この定着装置では、未定着トナー画像を加熱溶融定着する定着部材（画像加熱部材）を加熱する手段として、定着部材に導電性層を設け、電磁誘導加熱によって該導電性層を発熱させるものが知られている。電磁誘導加熱は、変動磁界を発生する励磁コイルを導電性層に対向配置し、導電性層に磁束を作用させる。これにより、導電性層に渦電流が生じ発熱するものである。電磁誘導加熱によれば、極めて短い時間で導電性層を発熱させることができ、定着部材を直接加熱することができる。
【０００５】
このため、加熱源としてハロゲンランプ等の発熱体を用いる場合に比べ、効率良く装置のウォーミングアップを行うことができる。また、励磁コイルは導電性層と対向するように定着部材の内側または外側のいずれに配置することも可能であり、設計の自由度が増す。
【０００６】
しかしながら、電磁誘導加熱方式の従来定着装置では以下の様な非通紙部昇温という問題が顕著である。非通紙部昇温は、装置に導入使用可能な最大通紙幅の記録材よりも通紙幅が小さい記録材を連続的に通紙して加熱定着を実行していくと、定着ニップ部を形成して記録材を挟持搬送する定着部材と加圧部材の非通紙部の温度が通紙部よりも昇温していく現象である。
【０００７】
これは、定着部材と加圧部材における通紙部では記録材の加熱のために消費された熱が温調系によって補償されて所定温度に維持されるのに対して、非通紙部では記録材の加熱によって熱が消費されないので熱が蓄積されてしまう。そのため、非通紙部の温度が、所定温度に維持管理されている通紙部よりも昇温していくのである。この非通紙部昇温の温度上昇が著しい場合、定着部材表層、弾性層、加圧部材、その他昇温部周辺の構成部材に熱ダメージを与えやすい。
【０００８】
また省エネのために定着部材の熱容量を小さくしていき、定着部材を、いわゆるフィルム状にすること、及び、通紙速度を増すことで、通紙時に、定着部材を所定の温度に維持するための電力が大きくなる。すると非通紙部の昇温がより顕著になっていく。従って、最大通紙幅の記録材を通紙したときに、すでに、その通紙域外での非通紙部昇温が問題になってしまうことがある。
【０００９】
このような非通紙部昇温の対処策として、特許文献１で示される例がある。これは、励磁コイルの一方の屈曲部と重なり、かつ、延在部が上記励磁コイルの延在部の一部と略重なって、上記励磁コイルが発生した磁束をキャンセルする消磁コイルを備える定着装置である。また、特許文献２では、励磁コイルを中央部のセンターコイルと両端部のサイドコイルに分割させることより、非通紙部領域の昇温制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−３２１６４２号公報
【特許文献２】特開２００８−２５８１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述の従来技術によると、次のような問題点がある。上記特許文献１および２に記載の消磁コイルおよび分割コイルは、長手方向長さが一定であるため、用紙サイズの多様性に対応することができない。つまり、消磁コイルの長手方向長さ以上の、もしくは以下の用紙サイズが通紙される場合は、通紙領域の長手温度分布を一定に保つことができず、端部ダレもしくは非通紙部昇温が生じる。
【００１２】
用紙サイズ対応として用紙サイズそれぞれの非通紙部領域に対応する消磁コイルを配置するという対策も考えられる。しかし、上述の従来技術によると、上記消磁コイルの巻き数は、上記励磁コイルの巻き数の１／２以上であるとされており、多くの消磁コイルを配置することは、定着装置の大型化を招くという問題がある。
【００１３】
更に、消磁コイルに印加する電力は、消磁コイルの巻き数に反比例するため、上記消磁コイルの巻き数による定着装置の大型化の問題と消費電力の増大はトレードオフの関係になっている。上記従来技術においては、上記消磁コイルの巻き数は、上記励磁コイルの巻き数の１／２以上であるとされており、このことから消磁コイルに印加する電力は励磁コイルに印加する電力と同等量が必要と考えられる。それにより、電磁誘導加熱装置で消費されるエネルギーが増大し、結果的に本来省エネルギーの為に採用している電磁誘導加熱装置が、省エネルギー性を損なうという矛盾した結果になりえる。
【００１４】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、電磁誘導加熱方式の画像加熱装置において、画像を担持した記録材を加熱するための、電磁誘導発熱する画像加熱部材の長手方向の温度分布の変動を小さくすることである。また、本発明の目的は、同画像加熱装置において、消費電力の削減および装置の小型化を可能にしつつ、画像加熱部材を効率よく加熱することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、磁束を生ずるコイルと、前記磁束の作用により熱を生じ、画像を担持して搬送される記録材に接して加熱する回転可能な画像加熱部材と、前記画像加熱部材に作用する磁束を調整する磁束調整手段と、制御手段と、を有する画像加熱装置において、記録材の搬送路面内において記録材搬送方向に直交する方向に並行な方向を幅方向としたとき、前記磁束調整手段は、磁性流体を収容した筐体と、前記筐体の幅方向に移動可能で、前記磁性流体の筐体内における存在領域幅を規制する磁性流体規制部材と、前記磁性流体規制部材を移動させる規制部材移動手段と、を有し、前記制御手段は画像加熱装置に通紙される記録材の幅サイズに対応して前記磁性流体の筐体内における存在領域幅が前記磁性流体規制部材で規制されるように前記規制部材移動手段を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電磁誘導加熱方式の画像加熱装置において、画像を担持した記録材を加熱するための、電磁誘導発熱する画像加熱部材の長手方向の温度分布の変動を小さくすることができる。また、消費電力の削減および装置の小型化を可能にしつつ、画像加熱部材を効率よく加熱するができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に従う電磁誘導加熱方式の画像加熱装置を画像定着装置として搭載した画像形成装置の一例の構成模型図
【図２】定着装置の要部の拡大横断側面図と制御系のブロック図
【図３】定着装置を構成する種々の部材の長手方向の寸法関係を示した模式図
【図４】定着ベルトの層構成を示す断面模式図
【図５】（ａ）は磁束調整ユニットの外観斜視図、（ｂ）は内蔵機構部の外観斜視図
【図６】（ａ）は磁束調整ユニットの上面の模式図、（ｂ）は下面の模式図
【図７】（ａ）と（ｂ）は内蔵機構部の動作を説明する模式図
【図８Ａ】通紙領域におけるコイルから発生する磁界分布図
【図８Ｂ】非通紙領域におけるコイルから発生する磁界分布図
【図９】実施例１における磁束調整ユニットの具体的な制御フロー例
【図１０】実施例１における昇温抑制効果のＳＩＭ結果を示す図
【図１１】実施例１における磁性流体領域の発熱変化を示す図
【図１２】実施例２における磁束調整ユニットの構成を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、これら実施例は、本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
【００１９】
［実施例１］
（１）画像形成装置例
図１は、本発明に従う電磁誘導加熱方式の画像加熱装置を定着装置（画像定着手段）Ａとして搭載した画像形成装置の一例の構成模型図である。この画像形成装置は電子写真方式を用いたカラー画像形成装置である。
【００２０】
Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋはそれぞれイエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの色トナー画像を形成する４つの画像形成部であり、下から上に順に配列してある。各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋは、それぞれ、電子写真感光体ドラム２１、帯電装置２２、現像装置２３、クリーニング装置２４等を有している。各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋの現像装置２３にはそれぞれ現像剤として、イエロー色（Ｙ色）、シアン色（Ｃ色）、マゼンタ色（Ｍ色）、ブラック色（Ｋ色）のトナーが収容されている。
【００２１】
各ドラム２１は矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。その各ドラム２１に露光を行うことにより静電潜像を形成する光学系２５が上記４色の画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋに対応して設けられている。光学系としては、レーザー走査露光光学系を用いている。各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋにおいて、帯電装置２２により一様に帯電されたドラム２１に対して光学系２５より画像データに基づいた走査露光がなされることにより、ドラム表面に走査露光画像パターンに対応した静電潜像が形成される。
【００２２】
それらの静電潜像が現像装置２３によりトナー画像として現像される。すなわち、画像形成部Ｙのドラム２１にはＹ色トナー画像が、画像形成部Ｃのドラム２１にはＣ色トナー画像が、画像形成部Ｍのドラム２１にはＭ色トナー画像が、画像形成部Ｋのドラム２１にはＫ色トナー画像が、それぞれ形成される。各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋのドラム２１上に形成された上記の色トナー画像は各ドラム２１の回転と同期して、略等速で回転する中間転写体２６上へ所定の位置合わせ状態で順に重畳されて一次転写される。これにより中間転写体２６上に未定着のフルカラートナー画像が合成形成される。
【００２３】
本実施例においては、中間転写体２６として、エンドレスの中間転写ベルトを用いている。ベルト２６は、駆動ローラ２７、二次転写対向ローラ２８、テンションローラ２９の３本のローラに巻きかけて張架されている。そして、ベルト２６は駆動ローラ２７によって矢印の時計方向にドラム２１の速度とほぼ同じ速度で循環移動駆動される。
【００２４】
各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋのドラム２１上からベルト２６上へのトナー画像の一次転写手段としては、一次転写ローラ３０を用いている。一次転写ローラ３０に対して不図示のバイアス電源よりトナーと逆極性の一次転写バイアスを印加する。これにより、各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋのドラム２１上からベルト２６に対してトナー画像が一次転写される。各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋにおいてドラム２１上からベルト２６への一次転写後、ドラム２１上に転写残として残留したトナーはクリーニング装置２４により除去される。
【００２５】
上記工程をベルト２６の回転に同調して、Ｙ色、Ｃ色、Ｍ色、Ｋ色の各色に対して行い、ベルト２６上に、各色の一次転写トナー画像を順次重ねて形成していく。なお、単色のみの画像形成（単色モード）時には、上記工程は、目的の色についてのみ行われる。
【００２６】
一方、記録材カセット３１内の記録材Ｐは、給送ローラ３２により一枚分離給送される。給送された記録材Ｐはレジストローラ３３により所定のタイミングで、二次転写対向ローラ２８に巻きかけられているベルト２６部分と二次転写ローラ３４との圧接部である二次転写ニップ部に搬送される。
【００２７】
ベルト２６上に形成された一次転写合成トナー画像は二次転写ローラ３４に不図示のバイアス電源より印加されるトナーと逆極性のバイアスにより、二次転写ニップ部において記録材Ｐ上に一括転写される。二次転写後にベルト２６上に残留した二次転写残トナーは中間転写ベルトクリーニング装置３５により除去される。
【００２８】
以上が記録材Ｐに未定着画像を形成する画像形成手段である。記録材Ｐに二次転写された未定着トナー画像は、画像加熱装置である定着装置Ａにより記録材Ｐ上に固着画像として溶融混色定着（加熱定着）され、フルカラープリントとして排紙パス３６を通って排紙トレイ３７に送り出される。
【００２９】
（２）定着装置Ａ
以下の説明において、定着装置（画像定着手段）Ａまたはこれを構成している部材の長手方向もしくは幅方向とは記録材の搬送路面内において記録材搬送方向ａに直交する方向に並行な方向である。また短手方向とは記録材搬送方向に並行な方向である。定着装置に関し、正面とは装置を記録材入口側からみた面、背面とはその反対側の面（記録材出口側）、左右とは装置を正面から見て左または右である。上流側と下流側とは記録材搬送方向に関して上流側と下流側である。
【００３０】
図２は本実施例における電磁誘導加熱方式の画像加熱装置としての定着装置Ａの要部の拡大横断側面図と制御系のブロック図である。図３は定着装置Ａを構成する種々の部材の長手方向（幅方向）の寸法関係を示した模式図である。
【００３１】
電磁誘導加熱は、変動磁界を発生する励磁コイルを導電性層に対向配置し、導電性層に磁束を作用させることにより、導電性層に渦電流が生じ発熱するものである。電磁誘導加熱によれば、極めて短い時間で導電性層を発熱させることができ、定着部材を直接加熱することができる。このため、加熱源としてハロゲンランプ等の発熱体を用いる場合に比べ、効率良く装置のウォーミングアップを行うことができる。また、励磁コイルは導電性層と対向するように定着部材の内側または外側のいずれに配置することも可能であり、設計の自由度が増す。
【００３２】
図２と図３を参照して、本実施例における定着装置Ａは、不図示の定着装置枠体（装置フレーム、シャーシー）の左右の装置側板間に長手方向両端側を保持させて定着ベルトユニット（以下、ベルトユニットと記す）２０が配設されている。ベルトユニット２０の下側には左右の装置側板間に両端部を回転可能に軸受け保持させて加圧部材としての弾性加圧ローラ２が配設されている。ベルトユニット２０の上側には左右の装置側板間に長手方向両端側を保持させて誘導加熱装置４が配設されている。
【００３３】
１）ベルトユニット２０
ベルトユニット２０は、磁束の作用により電磁誘導発熱する画像加熱部材としての左右方向に長い円筒状の定着ベルト（無端状のベルト：以下、ベルトと記す）１と、ベルト１の内側に配設された左右方向に長い押圧部材３を有する。押圧部材３はベルト１を加圧ローラ２に向って加圧する部材であり、ニップ形成部材３ａと、ニップ形成部材３ａを支持するステー３ｂを有する。また、ステー３ｂの外側を覆わせて配設された内側磁性体コア６ｂを有する。
【００３４】
本実施例において、ベルト１の長さＬ１は３５０ｍｍである。図４はベルト１の層構成模型図である。ベルト１は電磁誘導発熱層としての、内径が３０ｍｍで電気鋳造法によって製造したニッケル基層（導電性層、誘電体、金属層：以下、金属層と記す）１ａを有している。この金属層１ａの厚みは４０μｍである。
【００３５】
金属層１ａにはニッケルのほかに鉄合金や銅、銀などを適宜選択可能である。また、樹脂基層にそれら金属を積層させるなどの構成でも良い。金属層１ａの厚みは、後で説明する励磁コイルに流す高周波電流の周波数と金属層の透磁率・導電率に応じて調整して良く、５〜２００μｍ程度の間で設定すると良い。
【００３６】
金属層１ａの外周には弾性層１ｂとして耐熱性シリコーンゴム層が設けられている。シリコーンゴム層の厚さは１００〜１０００μｍの範囲内で設定するのが好ましい。本実施例では、ベルト１の熱容量を小さくしてウォーミングアップタイムを短縮し、かつカラー画像を定着するときに好適な定着画像を得ることを考慮して、シリコーンゴム層１ｂの厚みは３００μｍとされている。このシリコーンゴムは、ＪＩＳ−Ａ２０度の硬度を持ち、熱伝導率は０．８Ｗ／ｍＫである。
【００３７】
更に、弾性層１ｂの外周には、表面離型層１ｃとしてフッ素樹脂層（例えばＰＦＡやＰＴＦＥ）が３０μｍの厚みで設けられている。基層１ａの内面側には、ベルト内面に弾性的に接触させて配設される温度センサＴＨ１・ＴＨ２との摺動摩擦を低下させるために、フッ素樹脂やポリイミドなどの樹脂層（滑性層）１ｄを１０〜５０μｍ設けても良い。本実施例では、この層１ｄとしてポリイミドを２０μｍ設けた。
【００３８】
ニップ形成部材３ａは例えば耐熱樹脂成型品であり、横断面において下面をベルト１の内周面の曲率とほぼ同じ曲率の凸曲面とし上面を平面とした横断面弓型形状の部材である。ステー３ｂはニップ形成部材３ａをベルト１を介して加圧ローラ２に対して加圧するために剛性が必要であるため金属製としている。本実施例ではステー３ｂは横断面下向きコ字型の鉄製部材であり、ニップ形成部材３ａの上面に接合されてニップ形成部材３ａを支持する。
【００３９】
内側磁性体コア６ｂは横断面下向きＣ字型部材であり、ステー３ｂの外側にステー３ｂを覆って配設されている。内側磁性体コア６ｂはベルト１のほぼ上半部の内周面に沿って凸曲面が対面している。即ち、内側磁性体コア６ｂはベルト１の内周面に対して後述する誘導加熱装置４のコイル５に対応して周方向および長手方向に対向している。
【００４０】
後述するように、ステー３ｂによる加圧力でニップ形成部材３ａがベルト１を介して加圧ローラ２に圧接して定着ニップ部Ｎが形成される。定着ニップ部Ｎの長さは加圧ローラ２の長さＬ２と同じ３２０ｍｍである。この定着ニップ部Ｎの長さは、本実施例における最大通紙領域幅Ｗｍａｘ＝３００ｍｍよりも長い。
【００４１】
ニップ形成部材３ａの長さＬ３ａは最大通紙領域幅Ｗｍａｘ＝３００ｍｍよりも長く、加圧ローラ２の長さＬ２３２０ｍｍよりも短い設定である。ステー３ｂの長さＬ３ｂは３６０ｍｍである。内側磁性体コア６ｂの長さＬ６ｂは３２０ｍｍで、定着ニップ部Ｎの長さと同じである。ベルト１は押圧部材３及びコア６ｂのアセンブリに対してルーズに外嵌されている。
【００４２】
ここで、本実施例において、定着装置Ａに対する記録材Ｐの通紙（搬送）は記録材幅中心の中央基準でなされる。即ち、装置に通紙可能な大中小各種幅サイズの記録材も幅方向中央部がベルト１の長手方向中央部を通過することになる。Ｏはその中央基準搬送線Ｏ（仮想線）である。記録材において幅サイズとは、記録材の搬送路面内において記録材搬送方向ａに対して直交する方向の寸法である。
【００４３】
Ｗｍａｘは定着装置Ａに通紙使用可能な最大幅サイズの記録材（大サイズ記録材）の通紙領域（通紙部）の幅（最大通紙領域幅）である。Ｗｍｉｎは定着装置Ａに通紙使用可能な最小幅サイズの記録材（小サイズ記録材）の通紙領域（通紙部）の幅（最小通紙領域幅）である。従って、定着装置Ａには、大サイズ記録材、小サイズ記録材、及び大サイズ記録材よりも幅が小さく小サイズ記録材よりも幅が大きい各種幅サイズの中サイズ記録材を通紙使用することが出来る。
【００４４】
Ｂは小サイズ記録材または中サイズ記録材を通紙したときの通紙領域幅と最大通紙領域幅Ｗｍａｘとの差幅部である非通紙領域（非通紙部）の幅である。本実施例においては記録材通紙が中央基準搬送であるから、非通紙領域Ｂは小サイズ記録材または中サイズ記録材の通紙領域の左右両側部に生じる。非通紙領域Ｂの幅は小サイズ記録材の場合が最も大きく、中サイズ記録材の場合は通紙使用される中サイズ記録材の幅の大小により種々異なる。
【００４５】
ニップ形成部材３ａの長手中央部の位置と一方側の端部（右端部）の位置にはそれぞれ弾性支持部材１４を介して例えばサーミスタ等の第１の温度センサ（温度検知素子）ＴＨ１と第２の温度センサＴＨ２が配設されている。温度センサＴＨ１・ＴＨ２はそれぞれ弾性支持部材１４の弾性によりベルト１の内面に対して弾性的に接触してベルト１の長手中央部（幅方向中央部）の温度と端部の温度を検知する。
【００４６】
第１の温度センサＴＨ１は、大・中・小どの幅サイズの記録材についても通紙部となるベルト部分の温度を検知する。そのために、ベルト１の長手中央部（最小通紙領域幅Ｗｍｉｎ内：本実施例では中央基準搬送線Ｏの位置にほぼ対応するベルト部分）に位置させている。第２の温度センサＴＨ２は、小サイズ記録材または中サイズ記録材を通紙したときの非通紙部Ｂとなるベルト部分の温度を検知する。そのために、最大通紙領域幅Ｗｍａｘの一方側（右側）の境界線よりも少し内側となるベルト部分に位置させている。
【００４７】
第１及び第２の温度センサＴＨ１・ＴＨ２のそれぞれの検知温度情報（温度に関する電気的情報）が制御回路部１００に入力する。第１及び第２の温度センサＴＨ１・ＴＨ２はそれぞれ弾性支持部材１４によりベルト１の内面に弾性的に接触して支持されているので、回転するベルト１の当接面が波打つなどの位置変動が生じたとしてもこれに追従して良好な接触状態が維持される。
【００４８】
ステー３ｂの左右の両端部にはそれぞれ耐熱樹脂成型品である、フランジ部７ａを有する端末部材７Ｌ・７Ｒが嵌着されている。左右の端末部材７Ｌ・７Ｒはそれぞれ左右の装置側板に対して上下方向にスライド移動可能に保持されている。左右の装置側板のそれぞれの外面側には端末部材７Ｌ・７Ｒに対する圧力付勢手段としての端末部材シフト機構１９Ｌ・１９Ｒが配設されている。
【００４９】
シフト機構１９Ｌ・１９Ｒは、例えば、モータに連結されたカム機構等からなり、制御回路部１００により制御され、端末部材７Ｌ・７Ｒを上方または下方に移動する機能を有する。端末部材７Ｌ・７Ｒが下方に移動することで、押圧部材３が押し下げられてニップ形成部材３ａがベルト１を介して加圧ローラ２の上面に対して加圧ローラ２の弾性に抗して所定の加圧力、本実施例では４９０Ｎ（５０ｋｇｆ）で加圧される（着状態）。これにより、ベルト１と加圧ローラ２との間に記録材搬送方向ａにおいて所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。
【００５０】
また、端末部材７Ｌ・７Ｒが上方に移動することで、押圧部材３が持ち上げられてニップ形成部材３ａが加圧ローラ２の上面から引き離される（脱状態）。これにより、ベルト１と加圧ローラ２との圧接が解除される。こうすることで加圧ローラ２の弾性層２ｂやベルト１が恒久的に変形してしまうのを防止することが出来る。
【００５１】
２）加圧ローラ２
加圧ローラ２は、芯金２ａに弾性層２ｂとしてシリコーンゴム層が設けた、外径が３０ｍｍの弾性ローラである。芯金２ａは長手方向中央部の径が２０ｍｍで、両端部の径が１９ｍｍである鉄合金製のテーパー形状のクラウン型芯金である。弾性層２ｂの表面は離型層２ｃとしてフッ素樹脂層（例えばＰＦＡやＰＴＦＥ）が３０μｍの厚みで設けられる。加圧ローラ２の長手方向中央部における硬度は、ＡＳＫ−Ｃ７０度である。
【００５２】
加圧ローラ２は、芯金２ａの左右両端部をそれぞれ左右の装置側板に軸受部材（不図示）を介して回転可能に支持されて配設されている。加圧ローラ２は駆動装置（駆動手段：モータ）Ｍ１から駆動伝達手段（不図示）を介して駆動力が伝達されることにより図２において矢印Ｒ２の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。
【００５３】
芯金２ａにテーパー形状をつけているのは、押圧部材３をベルト１を介して加圧ローラ２に加圧した時に押圧部材３が撓んでもベルト１と加圧ローラ２で形成される定着ニップ部Ｎ内の圧力をニップ部長手方向にわたって均一にするためである。
【００５４】
本実施例における加圧ローラ２の長さ（弾性層２ｂの長さ）Ｌ２は３２０ｍｍである。また、シフト機構１９Ｌ・１９Ｒによりは押圧部材３が加圧ローラ２に対して所定の押圧力で加圧された状態において、ベルト１と加圧ローラ４との間に形成される定着ニップ部Ｎの記録材搬送方向ａに関する幅は、長手方向両端部で約８ｍｍである。中央部では約７．５ｍｍである。これは記録材Ｐの幅方向の両端部での搬送速度が中央部と比べて速くなるので紙しわ（記録材しわ）が発生しにくくなるという利点がある。
【００５５】
３）誘導加熱装置４
誘導加熱装置４はベルト１（金属層１ａ）を誘導加熱する加熱源（誘導加熱手段）であり、ベルトユニット２０の上側において長手方向をベルトユニット２０の長手方向にほぼ並行にして装置側板の間に位置を固定して配設されている。
【００５６】
誘導加熱装置４は、ベルト１のほぼ上半部の外周面に対向するとともに、磁束を発生させて当該磁束によってベルト１を加熱する励磁コイル（以下、コイルと記す）５を有する。コイル５は、電線として例えばリッツ線を用い、これを横長・船底状にしてベルト１の周面と側面の一部に対向するように巻回してなる。コイル５の長Ｌ５は３５０ｍｍである。
【００５７】
また、コイル５の外側には発熱体外部磁束調整手段（外部磁性体コア）としての磁性流体１２を用いた磁束調整ユニット６を有する。磁束調整ユニット６の長Ｌ６は３５０ｍｍである。磁束調整ユニット６はベルト１の外周面に対してコイル５に対応して周方向および長手方向に対向している。この磁束調整ユニット６の詳細については（３）項で後述する。
【００５８】
また、誘導加熱装置４は、第１と第２のサブ磁性体コア６ｅと６ｆを有する。第１のサブ磁性体コア６ｅは定着ニップ部Ｎの記録材入口側において、コイル５と磁束調整ユニット６との両者の前側縁部に近接させて前側縁部長手に沿って配設した横断面矩形の磁性体コアである。第２のサブ磁性体コア６ｆは定着ニップ部Ｎの記録材出口側において、コイル５と磁束調整ユニット６との両者の後側縁部に近接させて後側縁部長手に沿って配設した横断面矩形の磁性体コアである。
【００５９】
上記のコイル５、磁束調整ユニット６、第１と第２のサブ磁性体コア６ｅ・６ｆは電気的絶縁性の樹脂（モールド部材）６ｃによって一体にモールド成型してある。そして、このモールド成型物を、ベルト１の外周面に対向する内面側を除いて、磁束遮蔽ハウジング１５で覆っている。磁束遮蔽ハウジング１５はコイル５によって発生した磁界がベルト１の金属層（導電層）１ａ以外に実質漏れないようにしている。
【００６０】
誘導加熱装置４はその内面側をベルト１の上面側の外周面に所定のギャップ（隙間）を存して対面させて配設されている。本実施例においてはベルト１と誘導加熱装置４のコイル５は０．５ｍｍのモールドにより電気絶縁の状態を保ち、ベルト１とコイル５との間隔は１．５ｍｍ（モールド表面と定着ベルト表面の距離は１．０ｍｍ）で一定であり、ベルト１は均一に加熱される。
【００６１】
４）定着動作
定着装置Ａの定着動作を説明する。制御回路部１００は、画像形成開始信号の入力に基づいて、少なくとも画像形成実行時には、シフト機構１９Ｌ・１９Ｒを脱状態から着状態に転換する。これにより、押圧部材３が押し下げられてニップ形成部材３ａがベルト１を介して加圧ローラ２の上面に対して加圧ローラ２の弾性に抗して所定の加圧力で加圧される。そして、ベルト１と加圧ローラ２との間に記録材搬送方向ａにおいて所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。
【００６２】
また、制御回路部１０１は、駆動装置Ｍ１をオンにすると共に、電源装置（励磁回路）１０１をオンにする。駆動装置Ｍ１のオンにより加圧ローラ２が図２において矢印Ｒ２の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。この加圧ローラ２の回転により、定着ニップ部Ｎにおける加圧ローラ２の表面とベルト１の表面との摩擦力でベルト１に回転力が作用する。ベルト１はその内面がニップ部Ｎにおいてニップ形成部材３ａの下面に密着して摺動しながら押圧部材３と内側磁性体コア６ｂの外回りを矢印Ｒ１の時計方向に加圧ローラ２の回転速度とほぼ同じ速度で従動回転する。
【００６３】
押圧部材３と内側磁性体コア６ｂはこの回転するベルト１のガイド部材の役目もしている。回転するベルト１は、基層１ａが金属で構成されているので、回転状態にあっても長さ方向への寄り移動を規制するための手段としては、ベルト１の端部を単純に受け止めるだけのフランジ部材を設ければ十分である。本実施例においては、ステー３ｂの左右の両端部に嵌着した端末部材７Ｌ・７Ｒにそれぞれフランジ部７ａを具備させてベルト１の左右の両端部を受け止めさせてベルト１の左方又は右方への寄り移動を規制している。これにより、定着装置Ａの構成を簡略化できるという利点がある。
【００６４】
また、電源装置１０１がオンにされることで、コイル５には２０〜５０ｋＨｚの高周波電流（交流電流）が印加されて、コイル５によって発生した磁界によりベルト１の金属層１ａが誘導発熱する。この金属層１ａの発熱により、回転するベルト１が昇温する。制御回路部１００は、ベルト１の温度が所定の目標温度（定着温度）でほぼ一定になるように温度調節する。即ち、ベルト１の長手中央部の温度を検知する第１の温度センサＴＨ１の検知温度に基づいて電源装置１０１からコイル５に入力する電力を制御して温度調節する。
【００６５】
本実施例においてはベルト１の温度が１８０℃でほぼ一定になるように温度調節する。第１の温度センサＴＨ１は記録材の通紙域となるベルト部分の温度を検知し、その検知温度情報が制御回路部１００にフィードバックされる。制御回路部１００はこの第１の温度センサＴＨ１から入力する検知温度が所定の目標温度に維持されるように電源装置１０１からコイル５に入力する電力を制御している。すなわち、ベルト１の検知温度が所定温度に昇温した場合、コイル５への通電が遮断される。
【００６６】
上記のようにして、加圧ローラ２が駆動され、また、ベルト１が所定の定着温度に立ち上がって温調される。そして、この状態において、定着ニップ部Ｎに、未定着トナー画像Ｔを有する記録材Ｐがそのトナー画像担持面側をベルト１側に向けてガイド部材１６で案内されて導入される。記録材Ｐは定着ニップ部Ｎにおいてベルト１の外周面に密着し、ベルト１と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。これにより、記録材Ｐに主にベルト１の熱が付与され、また定着ニップ部Ｎの加圧力を受けて画像Ｔが記録材Ｐの表面に熱圧定着される。
【００６７】
定着ニップ部Ｎを通った記録材Ｐはベルト１の表面が定着ニップ部Ｎの出口部分の変形によってベルト１の外周面から自己分離されて定着装置外へ搬送される。ベルト１は、駆動装置Ｍ１によって加圧ローラ２が回転駆動されることで、画像転写部側から搬送されてくる、画像Ｔを担持した記録材Ｐの搬送速度とほぼ同一の周速度で従動回転する。本実施例の場合、ベルト１の表面回転速度が、２１０ｍｍ／ｓｅｃで回転し、フルカラーの画像を１分間にＡ４サイズ（横送り）で５０枚定着することが可能である。
【００６８】
コイル５を含む誘導加熱装置４が、高温になるベルト１の内部ではなく外部に配置されているので、コイル５の温度が高温になりにくく、電気抵抗も上昇せず高周波電流を流してもジュール発熱による損失を軽減する事が可能となる。また、コイル５を外部に配置したことでベルト１の小径化（低熱容量化）にも寄与している。ひいては省エネルギー性にも優れていると言える。
【００６９】
本実施例の定着装置Ａのウォーミングアップタイムは、非常に熱容量が低い構成であるため、例えば励磁コイル５に１２００Ｗ入力すると約１５秒で目標温度である１８０℃に到達できる。そして、スタンバイ中の加熱動作が不要であるため、電力消費量を非常に低く抑える事が可能である。
【００７０】
（３）磁束調整ユニット６とその制御
定着装置Ａにおいては、装置に導入使用可能な最大通紙幅の大サイズ記録材よりも幅が小さい小サイズ記録材または中サイズ記録材を連続的に通紙して加熱定着を実行していくと非通紙部昇温が生じる。即ち、非通紙部Ｂの温度が、所定温度に維持管理されている通紙部よりも昇温していく。この非通紙部昇温の温度上昇が著しい場合、定着部材であるベルト１の表層や弾性層、加圧ローラ２、その他の昇温部周辺の構成部材に熱ダメージを与えやすい。そのため、この非通紙部昇温を緩和するための対策が必要とされる。
【００７１】
本実施例では、第２の温度センサＴＨ２により定着装置Ａに小サイズ記録材または中サイズ記録材が通紙されたときのベルト１の非通紙部Ｂの昇温を検知する。制御回路部１００はこの第２の温度センサＴＨ２の検知温度情報に基づいて磁束調整ユニット６を制御して非通紙部昇温を緩和するための制御を行う。以下、磁束調整手段としての本実施例における磁性流体１２を用いた磁束調整ユニット６とその制御について説明する。
【００７２】
１）磁束調整ユニット６
図５の（ａ）は磁束調整ユニット６の外観斜視図、（ｂ）は内蔵機構部の外観斜視図である。図６の（ａ）は磁束調整ユニット６の上面の模式図、（ｂ）は下面の模式図である。図７の（ａ）と（ｂ）は内蔵機構部の動作を説明する模式図である
磁束調整ユニット６は、磁性流体１２を収容する筐体６ａを有する。筐体６ａは横断面においてコイル５の外側円弧面（ベルト１に対向する側とは反対側）に沿うように湾曲している下向き樋状の薄型中空体である。長さＬ６ａは３５０ｍｍである。即ち、筐体６ａはコイル５の外側を覆う断面形状と長さを有している。
【００７３】
筐体６ａの上面板には磁性流体だまり６ｄとしての上方膨出部が上面板短手方向のほぼ中央部において上面板長手に沿って形成されている。この磁性流体だまり６ｄの長手方向中央部と左側端部と右側端部にはそれぞれ通気部としての細管部６ｈ、６ｉ、６ｊが上向きに設けられている。
【００７４】
筐体６ａの下面板には中央コア部としての下方膨出部６ｇが下面板短手方向のほぼ中央部において下面板長手に沿って形成されている。この下方膨出部６ｇは磁束調整ユニット６がコイル５の外側に所定に配設された状態において、図２のように、コイル５の捲き中心の空間部５ａに嵌入して位置する。
【００７５】
筐体６ａの内部はシリンダ構造になっており、磁性流体規制部材としての左右一対のピストン８Ｌ・８Ｒを有する。ピストン８Ｌ・８Ｒの外形形状はそれぞれ筐体６ａの内空部の横断面形状に対応しており、筐体内を左右方向（筐体の幅方向）にスライド移動可能である。
【００７６】
左側のピストン８Ｌの内面側（ピストン８Ｒとの対向面側）には筐体６ａの長手方向に並行にシャフト部１０Ｌがガイド部材（不図示）に支持されて配設されている。また、右側のピストン８Ｒの内面側（ピストン８Ｌとの対向面側）には筐体６ａの長手方向に並行にシャフト部１０Ｒがガイド部材（不図示）に支持されて配設されている。各シャフト部１０Ｌ・１０Ｒには長手に沿ってラック歯１０ａが設けられている。
【００７７】
筐体内部の長手方向中央部（幅方向中央部）には軸部１１ａを上下方向にして直径１５ｍｍのギア（ピニオンギア）１１が軸受部（不図示）に保持されて回転可能に配設されている。上記２本のシャフト部１０Ｌ・１０Ｒはギア１１を挟んで前後に位置しており、それぞれのシャフト部１０Ｌ・１０Ｒのラック歯１０ａがギア１１に対して噛合している。
【００７８】
ギア１１の軸部１１ａは筐体６ａの上面板を貫通させて上方に延長させてあり、制御回路部１００で制御される駆動装置Ｍ２により正逆転駆動される。これにより、左右のピストン８Ｌ・８Ｒが連動して筐体内部において左右方向に中央基準にて互いに間隔を広げる方向或いは互いに間隔を狭める方向に左右対称の関係に移動する。即ち、左右のピストン８Ｌ・８Ｒを筐体内部において長手双方向に移動させることができる。
【００７９】
上記において、ラック歯１０ａを有するシャフト部１０Ｌ・１０Ｒ、ギア１１、軸部１１ａ、駆動装置Ｍ２が、磁性流体規制部材である左右のピストン８Ｌ・８Ｒを移動させる規制部材移動手段１７を構成している。筐体６ａと内部機構は非磁性部材或いは磁性部材で構成される。
【００８０】
本実施例においては、ギア１１を正転駆動させて左右のピストン８Ｌ・８Ｒの間隔を最大で図７の（ａ）のようにほぼ最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応する間隔にすることができる。また、ギア１１を逆転駆動させて左右のピストン８Ｌ・８Ｒの間隔を最小で図７の（ｂ）のようにほぼ最小通紙領域幅Ｗｍａｘに対応する間隔にすることができる。また、ギア１１の回転数を制御することで左右のピストン８Ｌ・８Ｒの間隔を最大通紙領域幅Ｗｍａｘと最小通紙領域幅Ｗｍａｘとの間における種々の中サイズ記録材の幅に対応した間隔にすることができる。
【００８１】
筐体６ａの内部の左右のピストン６Ｌ・６Ｒの間の空間部には磁性粉を含有するコロイド状にした磁性流体（磁性コロイド溶液）１２が収容されている。本実施例で使用する磁性流体１２は、２５℃における初透磁率が２０００μｉ、２００℃における初透磁率が４５００μｉとなるソフトフェライトを直径１０ｎｍの微粒子にした磁性粉（軟磁性微粒子）を用いたものとする。
【００８２】
磁性流体１２は印加される磁界がゼロ（コイル５に対する交流電源オフ）の際は磁性のない単なる液体であるが、外部から磁界を作用させる（交流電源オン）ことで磁化し硬化する。しかし、再度外部磁界を取り除くと、磁性流体の磁化は再び消滅する。このような「超常磁性」と呼ばれる磁気的性質をもつ磁性流体は、残留磁化およびヒステリシスといった特性を持たない為、フェライトコアなどと比較しても、高い発熱効率を実現させることができる。
【００８３】
以上のように、印加磁界のオン／オフによって液化／硬化と形質を変化させる磁性流体１２の特性を活用する。本実施例では、コイル５によって発生した磁界が外部に漏れず、かつベルト１に効率よく磁界が流入するように、コイル５を覆わせて配置された磁束調整ユニット６に磁性流体１２を内包させる。
【００８４】
筐体６ａの内部の左右のピストン８Ｌ・８Ｒの間の空間部に収容された磁性流体１２がピストン８Ｌ・８Ｒの移動によってピストン８Ｌ・８Ｌの外側の筐体内部に漏れないようにする。そこで、例えば、ピストン８Ｌ・８Ｒの断面は密閉性が高いゴム材に永久磁石９を配置させることで、磁性流体１２をピストン８Ｌ・８Ｒの間の筐体空間部から漏らすことなくピストン８Ｌ・８Ｒを移動させることができる。
【００８５】
磁性流体１２は外部磁界が印加されていない状態においてはその流動性により、筐体内部における磁性流体１２の存在領域の幅が、広狭変更される左右のピストン８Ｌと８Ｒの間隔に対応して広狭変更される。
【００８６】
即ち、図７の（ａ）のように、左右のピストン８Ｌ・８Ｒの間隔が最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応する間隔にされた場合には、筐体内部における磁性流体１２の存在領域幅はその最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応した幅になる。また、図７の（ｂ）のように、左右のピストン８Ｌ・８Ｒの間隔が最小通紙領域幅Ｗｍａｘに対応する間隔にされた場合には、筐体内部における磁性流体１２の存在領域幅はその最小通紙領域幅Ｗｍａｘに対応した幅になる。
【００８７】
そして、左右のピストン８Ｌ・８Ｒの間隔が最大通紙領域幅Ｗｍａｘと最小通紙領域幅Ｗｍａｘとの間における種々の中サイズ記録材の幅に対応した間隔された場合には、筐体内部における磁性流体１２の存在領域幅はその中サイズ記録材の通紙領域幅になる。
【００８８】
即ち、通紙される記録材が小サイズ記録材または中サイズ記録材である場合において、磁束調整ユニット６の筐体内部の通紙部に対応する部分には磁性流体１２が配置されるが、非通紙部に対応する部分には磁性流体１２は配置されない。
【００８９】
そのため、通紙部においては、図８Ａのように、コイル５から発生した磁界が、磁束調整ユニット６において通紙部に対応して存在している磁性流体１２が外部磁性体コアとして機能することでベルト１に収束して流入する。これによりベルト１の通紙部に対応する部分が効率よく発熱する。
【００９０】
一方、磁束調整ユニット６の非通紙部に対応する部分には磁性流体１２が存在していない。そのため、図８Ｂのように、コイル５から発生した磁界がベルト１に収束されず、ベルト１に流入する磁界が減少する。これにより、ベルト１の非通紙部Ｂに対応する部分の発熱量を大幅に低下させることができる。即ち、非通紙部昇温が効果的に緩和される。非通紙部Ｂにおいてベルト１に収束されなかった磁界は誘導加熱装置４の磁束遮蔽ハウジング１５で遮蔽される。
【００９１】
上記の磁束調整手段である磁束調整ユニット６をまとめると次のとおりである。束調整ユニット６は、磁性流体１２を収容した筐体６ａを有する。この筐体６ａの幅方向に移動可能で、磁性流体１２の筐体内における存在領域幅を規制する磁性流体規制部材８Ｌ・８Ｒを有する。また、磁性流体規制部材を移動させる規制部材移動手段１７を有する。そして、制御手段１００は装置に通紙される記録材の幅サイズに対応して磁性流体１２の筐体内における存在領域幅が磁性流体規制部材８Ｌ・８Ｒで規制されるように規制部材移動手段１７を制御する。
【００９２】
記録材Ｐが中央基準で搬送され、磁性流体１２の筐体内における存在領域幅が定着装置Ａに通紙される記録材の幅サイズに対応して中央基準で移動される磁性流体規制部材により規制される。
【００９３】
図９は本実施例における磁束調整ユニット６の具体的な制御フロー例である。磁束調整ユニット６の左右のピストン８Ｌ・８Ｒは、常時は、図７の（ａ）のようにほぼ最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応する間隔にされている位置をホームポジションとして停止している。従って筐体内部における磁性流体１２の存在領域の幅はほぼ最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応した幅になっている。
【００９４】
制御回路部１００には装置に通紙使用される記録材のサイズ情報が入力される。記録材のサイズ情報は使用者により操作部から入力される。あるいは装置に通紙された記録材のサイズを自動検知するサイズ検知手段から入力する。
【００９５】
ステップＳ１：制御回路部１００は記録材サイズ情報の入力を受けて、通紙される記録材の幅サイズに応じて次の演算をする。即ち、磁束調整ユニット６の左右のピストン８Ｌ・８Ｒを上記のホームポジションから通紙される記録材の幅サイズに対応した間隔の位置に移動するために必要なギア１１の回転数を演算する（長手磁束制御幅選択）。
【００９６】
ステップＳ２：次に、制御回路部１００は、定着装置Ａの駆動装置Ｍ１をオンにする。また、電源装置１０１をオンにしてコイル５に２０〜５０ｋＨｚの高周波電流を流す。これにより、コイル５によって発生した磁界により、回転しているベルト１の金属層（導電層）１ａが誘導発熱する。即ちベルト１が昇温していく。
【００９７】
この場合、磁束調整ユニット６の左右のピストン８Ｌ・８Ｒはほぼ最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応する間隔にされているホームポジションに位置しており、筐体内部における磁性流体１２の存在領域の幅はその最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応した幅になっている。その磁性流体１２は、コイル５から発生する磁界を受け、磁化し硬化することで、例えばソフトフェライトの場合と同等の磁路を形成させる。そして、ベルト１の最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応する全長域が均等に加熱される。
【００９８】
制御回路部１００には第１及び第２の温度センサＴＨ１・ＴＨ２からそれぞれベルト１の検知温度上方が入力する。制御回路部１００は、第１の温度センサＴＨ１の検知温度情報に基づいて、ベルト１の温度が所定の目標温度（定着温度）、本実施例においては１８０℃に立ち上がってその温度に維持されるように温調する。
【００９９】
この状態において記録材が通紙されてプリントが開始される。通紙される記録材が最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応する幅を有する大サイズ記録材である場合には非通紙部昇温は生じないので、第２の温度センサＴＨ２で検知されるベルト１の温度が第１の温度センサＴＨ１で検知されるベルト１の温度とほぼ同じである。
【０１００】
従って、通紙される記録材が大サイズ記録材である場合には、左右のピストン８Ｌ・８Ｒの間隔が最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応する間隔に保持されたままにおいて、所定の設定枚数分の全プリント動作が実行されてプリント終了となる。
【０１０１】
ステップＳ３〜Ｓ５：通紙される記録材が小サイズ記録材または中サイズ記録材であり連続通紙される場合には装置Ａの非通紙部Ｂにおいて非通紙部昇温が発生する。その非通紙部Ｂに対応するベルト部分の温度が第２の温度センサＴＨ２で検知されて制御回路部１００に入力する。制御回路部１００は連続プリント実行中に第２の温度センサＴＨ２から入力する検知温度（端部温度）がＴ＞２００℃になった際には（Ｓ３）、電源装置１０１からコイル５に印加されていた高周波電流をオフにする（Ｓ４）。これにより、磁束調整ユニット６に内包された磁性流体１２は軟化し磁性のないコロイド状の液体となる。
【０１０２】
このステップＳ４と共に、ステップＳ１で演算した回転数だけギア１１を逆回転させるように駆動装置Ｍ２を制御する。これにより、磁束調整ユニット６の左右のピストン８Ｌ・８Ｒが最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応する間隔にされているホームポジションから、通紙されている小サイズ記録材または中サイズ記録材の幅サイズに対応する間隔の位置に移動される。即ち、磁束調整ユニット６の非通紙部に対応する部分には磁性流体１２が存在しなくなる。
【０１０３】
ステップＳ６：この状態において、制御回路部１００は電源装置１０１をオンにしてプリントは続行させる。磁性流体１２は、コイル５から発生する磁界を受け、磁化し硬化することで、例えばソフトフェライトの場合と同等の磁路を形成させる。そして、ベルト１の通紙部に対応する全長域が均等に加熱されて所定の定着温度に温調される。
【０１０４】
一方、磁束調整ユニット６の非通紙部に対応する部分には磁性流体１２が存在していない。そのため、コイル５から発生した磁界がベルト１に収束されず、ベルト１に流入する磁界が減少して、ベルト１の非通紙部Ｂに対応する部分の発熱量を大幅に低下し、第２の温度センサＴＨ２から制御回路部１００に入力するベルト端部の検知温度が低下していく。
【０１０５】
ステップＳ７〜Ｓ９：制御回路部１００は第２の温度センサＴＨ２から入力する検知温度（端部温度）がＴ＜１８０℃になった際には（Ｓ７）、電源装置１０１からコイル５に印加されていた高周波電流をオフにする（Ｓ８）。これにより、磁束調整ユニット６に内包された磁性流体１２は軟化し磁性のないコロイド状の液体となる。
【０１０６】
このステップＳ８と共に、磁束調整ユニット６の左右のピストン８Ｌ・８Ｒが、再び、最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応する間隔のホームポジションに戻るように駆動装置Ｍ２を制御してギア１１を正回転させる（Ｓ９）。これにより、筐体内部における磁性流体１２の存在領域の幅は最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応した幅に戻される。
【０１０７】
ステップＳ１０：この状態において、制御回路部１００は電源装置１０１をオンにしてプリントは続行させる。磁性流体１２は、コイル５から発生する磁界を受け、磁化し硬化することで、例えばソフトフェライトの場合と同等の磁路を形成させる。そして、ベルト１の最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応する全長域が均等に加熱され、非通紙部Ｂの温度が上昇する。
【０１０８】
ステップＳ１１：上記のステップＳ２〜Ｓ１０は、小サイズ記録材または中サイズ記録材の連続通紙において、第２の温度センサＴＨ２から制御回路１００に入力する検知温度が１８０℃＜Ｔ＜２００℃の範囲で一定となるように、全プリント終了まで行われる。
【０１０９】
ステップＳ１２：制御回路部１００は全プリントが終了したら、磁束調整ユニット６の左右のピストン８Ｌ・８Ｒがホームポジションに位置していなければ、ホームポジションの戻すように駆動装置Ｍ２を制御して、次のプリント開始信号の入力待ちをする。
【０１１０】
図１０は本実施例における昇温抑制効果のＳＩＭ結果を示す図である。図１１は本実施例における磁性流体領域の発熱変化を示す図である。以上の制御により、小サイズ記録材または中サイズ記録材の連続通紙における非通紙部昇温を効果的に緩和することができる。また、上記の装置構成により、画像を担持した記録材を加熱するための、電磁誘導発熱する発熱回転体の長手方向の温度分布の変動を小さくすることができる。また、消費電力の削減および装置の小型化を可能にしつつ、発熱回転体を効率よく加熱することができる。
【０１１１】
磁束調整ユニット６において磁性流体１２を収容する筐体６ａには、磁性流体だまり６ｄを設けることで、小サイズ記録材の領域においても磁性流体１２を配置させることができる。この磁性流体だまり６ｄは磁性流体１２の「逃げ」としての効果だけでなく、この磁性流体だまり６ｄに磁性流体１２が配置されることで、図１１に示すように、ベルト回りの磁束密度を向上させる機能を有する。
【０１１２】
このように、通紙領域に磁性流体１２が配置されることで、非通紙領域の昇温を抑制するとともに、通紙領域の発熱効率を大幅に向上させることができる。これにより、通紙領域および磁性流体だまり６ｄに磁性流体１２が配置される場合においては、コイル５に印加させる高周波電流を下げることができ、消費電力を抑えることができる。
【０１１３】
なお、左右のピストン８Ｌ・８Ｒのホームポジションの設定は上記実施例のほぼ最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応した幅の位置に限られない。例えば、筐体６ａ内の左側終端位置と右側終端位置とに設定してもよい。最小通紙領域幅Ｗｍａｘに対応した幅の位置に設定してもよい。ホームポジションの設定をしないで、左右のピストン８Ｌ・８Ｒの現在位置を基点にする。そして、装置に通紙される記録材の幅サイズに記録材の幅サイズに対応して左右のピストン８Ｌ・８Ｒの移動方向と移動量を演算して左右のピストン８Ｌ・８Ｒを移動制御する構成にすることもできる。
【０１１４】
［実施例２］
内側磁性体コア６ｂを発熱体内部磁束調整手段として、発熱体外部磁束調整手段としての磁束調整ユニット６と同様に磁性流体１２を用いたユニットにして、通紙部と非通紙部の磁束調整をすることで非通紙領域の昇温を抑制する装置構成にすることもできる。
【０１１５】
図１２は内側磁性体コア６ｂを磁性流体１２を用いた磁束調整ユニットにした場合の模式図である。中空筐体６ｂの内部に磁束調整ユニット６と同様の内部機構と磁性流体１２が内包されている。動作と制御は磁束調整ユニット６と同様である。
【０１１６】
内側磁性体コア６ｂにおいては、コアを移動させるとベルト１の内側に触れてしまい、ベルトが破損してしまう恐れがあり、温度制御および耐久の観点から問題が生じてしまう。しかし、本実施例を用いれば、コアを移動させることなく、長手非通紙領域の磁束密度を制御できるという点で優位である。外部磁性体コアと内側磁性体コアの両方または何れか一方を磁性流体１２を用いた磁束調整ユニットの構成にすることができる。
【０１１７】
［その他の事項］
１）加熱回転体１はローラ体に限られない。複数の張架部材間に懸回張設されて循環移動される可撓性を有するエンドレスベルト体とすることもできる。
【０１１８】
２）加熱回転体１１とニップ部Ｎを形成する加圧部材２はローラ体に限られない。回転可能なエンドレスベルト体にすることもできる。また、表面（加熱回転体１や記録材Ｐとの当接面）の摩擦係数が小さい非回転部材（加圧パッドなど）の形態にすることもできる。加圧部材２も加熱する構成にすることもできる。
【０１１９】
３）装置に対する記録材Ｐの通紙（搬送）は中央基準に限られない。記録材の幅方向の一方側の側部を基準として通紙（搬送）する片側基準の装置構成とすることもできる。この場合は、磁束調整ユニットにおいて、磁性流体の筐体内における存在領域幅が画像加熱装置に通紙される記録材の幅サイズに対応して片側基準で移動される磁性流体規制部材により規制される。
【０１２０】
４）本発明の画像加熱装置は、実施例のような、記録材に形成された未定着画像を固着画像として加熱定着する定着装置としての使用に限られない。記録材に一旦定着された或いは仮定着された画像（定着済み画像又は半定着画像）を加熱加圧して光沢度を向上させるなどの画像の表面性状を調整する加熱処理装置としても有効である。
【０１２１】
５）画像形成装置の画像形成部は電子写真方式に限られない。静電記録方式や磁気記録方式の画像形成部であってもよい。また、転写方式に限られず、記録材に対して直接方式で未定着画像を形成する構成のものであってもよい。
【符号の説明】
【０１２２】
５・・コイル、ｔ・・画像、Ｐ記録材、１・・画像加熱部材、６・・磁束調整手段、東京都千代田区・・制御手段、Ａ・・画像加熱装置、ａ・・記録材搬送方向、１２・・磁性流体、６ａ・・筐体、８Ｌ・８Ｒ・・磁性流体規制部材、１７・・規制部材移動手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真・静電記録・磁気記録などの画像形成プロセスによって画像形成を行う複写機・プリンタ・ファクシミリ、それらの複合機能機等の画像形成装置に搭載される定着装置として用いて好適な電磁誘導加熱方式の画像加熱装置に関する。また、その画像加熱装置を搭載した画像形成装置に関する。
【０００２】
画像加熱装置としては、記録材上の未定着画像を定着或いは仮定着する定着装置、記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢を増大させる光沢増大化装置を挙げることができる。また、インクジェット方式などの、染料や顔料を含む液体により画像形成を行う画像形成装置においてインクを速く乾かすため画像加熱装置等を挙げることができる。
【背景技術】
【０００３】
以下、定着装置を例にして説明する。従来、電子写真方式を採用した画像形成装置において、未定着トナー画像を加熱溶融定着する定着装置として、種々の方式のものが提案されている。このような定着装置の一つに、電磁誘導加熱方式の定着装置がある。
【０００４】
この定着装置では、未定着トナー画像を加熱溶融定着する定着部材（画像加熱部材）を加熱する手段として、定着部材に導電性層を設け、電磁誘導加熱によって該導電性層を発熱させるものが知られている。電磁誘導加熱は、変動磁界を発生する励磁コイルを導電性層に対向配置し、導電性層に磁束を作用させる。これにより、導電性層に渦電流が生じ発熱するものである。電磁誘導加熱によれば、極めて短い時間で導電性層を発熱させることができ、定着部材を直接加熱することができる。
【０００５】
このため、加熱源としてハロゲンランプ等の発熱体を用いる場合に比べ、効率良く装置のウォーミングアップを行うことができる。また、励磁コイルは導電性層と対向するように定着部材の内側または外側のいずれに配置することも可能であり、設計の自由度が増す。
【０００６】
しかしながら、電磁誘導加熱方式の従来定着装置では以下の様な非通紙部昇温という問題が顕著である。非通紙部昇温は、装置に導入使用可能な最大通紙幅の記録材よりも通紙幅が小さい記録材を連続的に通紙して加熱定着を実行していくと、定着ニップ部を形成して記録材を挟持搬送する定着部材と加圧部材の非通紙部の温度が通紙部よりも昇温していく現象である。
【０００７】
これは、定着部材と加圧部材における通紙部では記録材の加熱のために消費された熱が温調系によって補償されて所定温度に維持されるのに対して、非通紙部では記録材の加熱によって熱が消費されないので熱が蓄積されてしまう。そのため、非通紙部の温度が、所定温度に維持管理されている通紙部よりも昇温していくのである。この非通紙部昇温の温度上昇が著しい場合、定着部材表層、弾性層、加圧部材、その他昇温部周辺の構成部材に熱ダメージを与えやすい。
【０００８】
また省エネのために定着部材の熱容量を小さくしていき、定着部材を、いわゆるフィルム状にすること、及び、通紙速度を増すことで、通紙時に、定着部材を所定の温度に維持するための電力が大きくなる。すると非通紙部の昇温がより顕著になっていく。従って、最大通紙幅の記録材を通紙したときに、すでに、その通紙域外での非通紙部昇温が問題になってしまうことがある。
【０００９】
このような非通紙部昇温の対処策として、特許文献１で示される例がある。これは、励磁コイルの一方の屈曲部と重なり、かつ、延在部が上記励磁コイルの延在部の一部と略重なって、上記励磁コイルが発生した磁束をキャンセルする消磁コイルを備える定着装置である。また、特許文献２では、励磁コイルを中央部のセンターコイルと両端部のサイドコイルに分割させることより、非通紙部領域の昇温制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−３２１６４２号公報
【特許文献２】特開２００８−２５８１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述の従来技術によると、次のような問題点がある。上記特許文献１および２に記載の消磁コイルおよび分割コイルは、長手方向長さが一定であるため、用紙サイズの多様性に対応することができない。つまり、消磁コイルの長手方向長さ以上の、もしくは以下の用紙サイズが通紙される場合は、通紙領域の長手温度分布を一定に保つことができず、端部ダレもしくは非通紙部昇温が生じる。
【００１２】
用紙サイズ対応として用紙サイズそれぞれの非通紙部領域に対応する消磁コイルを配置するという対策も考えられる。しかし、上述の従来技術によると、上記消磁コイルの巻き数は、上記励磁コイルの巻き数の１／２以上であるとされており、多くの消磁コイルを配置することは、定着装置の大型化を招くという問題がある。
【００１３】
更に、消磁コイルに印加する電力は、消磁コイルの巻き数に反比例するため、上記消磁コイルの巻き数による定着装置の大型化の問題と消費電力の増大はトレードオフの関係になっている。上記従来技術においては、上記消磁コイルの巻き数は、上記励磁コイルの巻き数の１／２以上であるとされており、このことから消磁コイルに印加する電力は励磁コイルに印加する電力と同等量が必要と考えられる。それにより、電磁誘導加熱装置で消費されるエネルギーが増大し、結果的に本来省エネルギーの為に採用している電磁誘導加熱装置が、省エネルギー性を損なうという矛盾した結果になりえる。
【００１４】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、電磁誘導加熱方式の画像加熱装置において、画像を担持した記録材を加熱するための、電磁誘導発熱する画像加熱部材の長手方向の温度分布の変動を小さくすることである。また、本発明の目的は、同画像加熱装置において、消費電力の削減および装置の小型化を可能にしつつ、画像加熱部材を効率よく加熱することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、磁束を生ずるコイルと、前記磁束の作用により熱を生じ、画像を担持して搬送される記録材に接して加熱する回転可能な画像加熱部材と、前記画像加熱部材に作用する磁束を調整する磁束調整手段と、制御手段と、を有する画像加熱装置において、記録材の搬送路面内において記録材搬送方向に直交する方向に並行な方向を幅方向としたとき、前記磁束調整手段は、磁性流体を収容した筐体と、前記筐体の幅方向に移動可能で、前記磁性流体の筐体内における存在領域幅を規制する磁性流体規制部材と、前記磁性流体規制部材を移動させる規制部材移動手段と、を有し、前記制御手段は画像加熱装置に通紙される記録材の幅サイズに対応して前記磁性流体の筐体内における存在領域幅が前記磁性流体規制部材で規制されるように前記規制部材移動手段を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電磁誘導加熱方式の画像加熱装置において、画像を担持した記録材を加熱するための、電磁誘導発熱する画像加熱部材の長手方向の温度分布の変動を小さくすることができる。また、消費電力の削減および装置の小型化を可能にしつつ、画像加熱部材を効率よく加熱するができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に従う電磁誘導加熱方式の画像加熱装置を画像定着装置として搭載した画像形成装置の一例の構成模型図
【図２】定着装置の要部の拡大横断側面図と制御系のブロック図
【図３】定着装置を構成する種々の部材の長手方向の寸法関係を示した模式図
【図４】定着ベルトの層構成を示す断面模式図
【図５】（ａ）は磁束調整ユニットの外観斜視図、（ｂ）は内蔵機構部の外観斜視図
【図６】（ａ）は磁束調整ユニットの上面の模式図、（ｂ）は下面の模式図
【図７】（ａ）と（ｂ）は内蔵機構部の動作を説明する模式図
【図８Ａ】通紙領域におけるコイルから発生する磁界分布図
【図８Ｂ】非通紙領域におけるコイルから発生する磁界分布図
【図９】実施例１における磁束調整ユニットの具体的な制御フロー例
【図１０】実施例１における昇温抑制効果のＳＩＭ結果を示す図
【図１１】実施例１における磁性流体領域の発熱変化を示す図
【図１２】実施例２における磁束調整ユニットの構成を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、これら実施例は、本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
【００１９】
［実施例１］
（１）画像形成装置例
図１は、本発明に従う電磁誘導加熱方式の画像加熱装置を定着装置（画像定着手段）Ａとして搭載した画像形成装置の一例の構成模型図である。この画像形成装置は電子写真方式を用いたカラー画像形成装置である。
【００２０】
Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋはそれぞれイエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの色トナー画像を形成する４つの画像形成部であり、下から上に順に配列してある。各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋは、それぞれ、電子写真感光体ドラム２１、帯電装置２２、現像装置２３、クリーニング装置２４等を有している。各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋの現像装置２３にはそれぞれ現像剤として、イエロー色（Ｙ色）、シアン色（Ｃ色）、マゼンタ色（Ｍ色）、ブラック色（Ｋ色）のトナーが収容されている。
【００２１】
各ドラム２１は矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。その各ドラム２１に露光を行うことにより静電潜像を形成する光学系２５が上記４色の画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋに対応して設けられている。光学系としては、レーザー走査露光光学系を用いている。各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋにおいて、帯電装置２２により一様に帯電されたドラム２１に対して光学系２５より画像データに基づいた走査露光がなされることにより、ドラム表面に走査露光画像パターンに対応した静電潜像が形成される。
【００２２】
それらの静電潜像が現像装置２３によりトナー画像として現像される。すなわち、画像形成部Ｙのドラム２１にはＹ色トナー画像が、画像形成部Ｃのドラム２１にはＣ色トナー画像が、画像形成部Ｍのドラム２１にはＭ色トナー画像が、画像形成部Ｋのドラム２１にはＫ色トナー画像が、それぞれ形成される。各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋのドラム２１上に形成された上記の色トナー画像は各ドラム２１の回転と同期して、略等速で回転する中間転写体２６上へ所定の位置合わせ状態で順に重畳されて一次転写される。これにより中間転写体２６上に未定着のフルカラートナー画像が合成形成される。
【００２３】
本実施例においては、中間転写体２６として、エンドレスの中間転写ベルトを用いている。ベルト２６は、駆動ローラ２７、二次転写対向ローラ２８、テンションローラ２９の３本のローラに巻きかけて張架されている。そして、ベルト２６は駆動ローラ２７によって矢印の時計方向にドラム２１の速度とほぼ同じ速度で循環移動駆動される。
【００２４】
各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋのドラム２１上からベルト２６上へのトナー画像の一次転写手段としては、一次転写ローラ３０を用いている。一次転写ローラ３０に対して不図示のバイアス電源よりトナーと逆極性の一次転写バイアスを印加する。これにより、各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋのドラム２１上からベルト２６に対してトナー画像が一次転写される。各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋにおいてドラム２１上からベルト２６への一次転写後、ドラム２１上に転写残として残留したトナーはクリーニング装置２４により除去される。
【００２５】
上記工程をベルト２６の回転に同調して、Ｙ色、Ｃ色、Ｍ色、Ｋ色の各色に対して行い、ベルト２６上に、各色の一次転写トナー画像を順次重ねて形成していく。なお、単色のみの画像形成（単色モード）時には、上記工程は、目的の色についてのみ行われる。
【００２６】
一方、記録材カセット３１内の記録材Ｐは、給送ローラ３２により一枚分離給送される。給送された記録材Ｐはレジストローラ３３により所定のタイミングで、二次転写対向ローラ２８に巻きかけられているベルト２６部分と二次転写ローラ３４との圧接部である二次転写ニップ部に搬送される。
【００２７】
ベルト２６上に形成された一次転写合成トナー画像は二次転写ローラ３４に不図示のバイアス電源より印加されるトナーと逆極性のバイアスにより、二次転写ニップ部において記録材Ｐ上に一括転写される。二次転写後にベルト２６上に残留した二次転写残トナーは中間転写ベルトクリーニング装置３５により除去される。
【００２８】
以上が記録材Ｐに未定着画像を形成する画像形成手段である。記録材Ｐに二次転写された未定着トナー画像は、画像加熱装置である定着装置Ａにより記録材Ｐ上に固着画像として溶融混色定着（加熱定着）され、フルカラープリントとして排紙パス３６を通って排紙トレイ３７に送り出される。
【００２９】
（２）定着装置Ａ
以下の説明において、定着装置（画像定着手段）Ａまたはこれを構成している部材の長手方向もしくは幅方向とは記録材の搬送路面内において記録材搬送方向ａに直交する方向に並行な方向である。また短手方向とは記録材搬送方向に並行な方向である。定着装置に関し、正面とは装置を記録材入口側からみた面、背面とはその反対側の面（記録材出口側）、左右とは装置を正面から見て左または右である。上流側と下流側とは記録材搬送方向に関して上流側と下流側である。
【００３０】
図２は本実施例における電磁誘導加熱方式の画像加熱装置としての定着装置Ａの要部の拡大横断側面図と制御系のブロック図である。図３は定着装置Ａを構成する種々の部材の長手方向（幅方向）の寸法関係を示した模式図である。
【００３１】
電磁誘導加熱は、変動磁界を発生する励磁コイルを導電性層に対向配置し、導電性層に磁束を作用させることにより、導電性層に渦電流が生じ発熱するものである。電磁誘導加熱によれば、極めて短い時間で導電性層を発熱させることができ、定着部材を直接加熱することができる。このため、加熱源としてハロゲンランプ等の発熱体を用いる場合に比べ、効率良く装置のウォーミングアップを行うことができる。また、励磁コイルは導電性層と対向するように定着部材の内側または外側のいずれに配置することも可能であり、設計の自由度が増す。
【００３２】
図２と図３を参照して、本実施例における定着装置Ａは、不図示の定着装置枠体（装置フレーム、シャーシー）の左右の装置側板間に長手方向両端側を保持させて定着ベルトユニット（以下、ベルトユニットと記す）２０が配設されている。ベルトユニット２０の下側には左右の装置側板間に両端部を回転可能に軸受け保持させて加圧部材としての弾性加圧ローラ２が配設されている。ベルトユニット２０の上側には左右の装置側板間に長手方向両端側を保持させて誘導加熱装置４が配設されている。
【００３３】
１）ベルトユニット２０
ベルトユニット２０は、磁束の作用により電磁誘導発熱する画像加熱部材としての左右方向に長い円筒状の定着ベルト（無端状のベルト：以下、ベルトと記す）１と、ベルト１の内側に配設された左右方向に長い押圧部材３を有する。押圧部材３はベルト１を加圧ローラ２に向って加圧する部材であり、ニップ形成部材３ａと、ニップ形成部材３ａを支持するステー３ｂを有する。また、ステー３ｂの外側を覆わせて配設された内側磁性体コア６ｂを有する。
【００３４】
本実施例において、ベルト１の長さＬ１は３５０ｍｍである。図４はベルト１の層構成模型図である。ベルト１は電磁誘導発熱層としての、内径が３０ｍｍで電気鋳造法によって製造したニッケル基層（導電性層、誘電体、金属層：以下、金属層と記す）１ａを有している。この金属層１ａの厚みは４０μｍである。
【００３５】
金属層１ａにはニッケルのほかに鉄合金や銅、銀などを適宜選択可能である。また、樹脂基層にそれら金属を積層させるなどの構成でも良い。金属層１ａの厚みは、後で説明する励磁コイルに流す高周波電流の周波数と金属層の透磁率・導電率に応じて調整して良く、５〜２００μｍ程度の間で設定すると良い。
【００３６】
金属層１ａの外周には弾性層１ｂとして耐熱性シリコーンゴム層が設けられている。シリコーンゴム層の厚さは１００〜１０００μｍの範囲内で設定するのが好ましい。本実施例では、ベルト１の熱容量を小さくしてウォーミングアップタイムを短縮し、かつカラー画像を定着するときに好適な定着画像を得ることを考慮して、シリコーンゴム層１ｂの厚みは３００μｍとされている。このシリコーンゴムは、ＪＩＳ−Ａ２０度の硬度を持ち、熱伝導率は０．８Ｗ／ｍＫである。
【００３７】
更に、弾性層１ｂの外周には、表面離型層１ｃとしてフッ素樹脂層（例えばＰＦＡやＰＴＦＥ）が３０μｍの厚みで設けられている。基層１ａの内面側には、ベルト内面に弾性的に接触させて配設される温度センサＴＨ１・ＴＨ２との摺動摩擦を低下させるために、フッ素樹脂やポリイミドなどの樹脂層（滑性層）１ｄを１０〜５０μｍ設けても良い。本実施例では、この層１ｄとしてポリイミドを２０μｍ設けた。
【００３８】
ニップ形成部材３ａは例えば耐熱樹脂成型品であり、横断面において下面をベルト１の内周面の曲率とほぼ同じ曲率の凸曲面とし上面を平面とした横断面弓型形状の部材である。ステー３ｂはニップ形成部材３ａをベルト１を介して加圧ローラ２に対して加圧するために剛性が必要であるため金属製としている。本実施例ではステー３ｂは横断面下向きコ字型の鉄製部材であり、ニップ形成部材３ａの上面に接合されてニップ形成部材３ａを支持する。
【００３９】
内側磁性体コア６ｂは横断面下向きＣ字型部材であり、ステー３ｂの外側にステー３ｂを覆って配設されている。内側磁性体コア６ｂはベルト１のほぼ上半部の内周面に沿って凸曲面が対面している。即ち、内側磁性体コア６ｂはベルト１の内周面に対して後述する誘導加熱装置４のコイル５に対応して周方向および長手方向に対向している。
【００４０】
後述するように、ステー３ｂによる加圧力でニップ形成部材３ａがベルト１を介して加圧ローラ２に圧接して定着ニップ部Ｎが形成される。定着ニップ部Ｎの長さは加圧ローラ２の長さＬ２と同じ３２０ｍｍである。この定着ニップ部Ｎの長さは、本実施例における最大通紙領域幅Ｗｍａｘ＝３００ｍｍよりも長い。
【００４１】
ニップ形成部材３ａの長さＬ３ａは最大通紙領域幅Ｗｍａｘ＝３００ｍｍよりも長く、加圧ローラ２の長さＬ２３２０ｍｍよりも短い設定である。ステー３ｂの長さＬ３ｂは３６０ｍｍである。内側磁性体コア６ｂの長さＬ６ｂは３２０ｍｍで、定着ニップ部Ｎの長さと同じである。ベルト１は押圧部材３及びコア６ｂのアセンブリに対してルーズに外嵌されている。
【００４２】
ここで、本実施例において、定着装置Ａに対する記録材Ｐの通紙（搬送）は記録材幅中心の中央基準でなされる。即ち、装置に通紙可能な大中小各種幅サイズの記録材も幅方向中央部がベルト１の長手方向中央部を通過することになる。Ｏはその中央基準搬送線Ｏ（仮想線）である。記録材において幅サイズとは、記録材の搬送路面内において記録材搬送方向ａに対して直交する方向の寸法である。
【００４３】
Ｗｍａｘは定着装置Ａに通紙使用可能な最大幅サイズの記録材（大サイズ記録材）の通紙領域（通紙部）の幅（最大通紙領域幅）である。Ｗｍｉｎは定着装置Ａに通紙使用可能な最小幅サイズの記録材（小サイズ記録材）の通紙領域（通紙部）の幅（最小通紙領域幅）である。従って、定着装置Ａには、大サイズ記録材、小サイズ記録材、及び大サイズ記録材よりも幅が小さく小サイズ記録材よりも幅が大きい各種幅サイズの中サイズ記録材を通紙使用することが出来る。
【００４４】
Ｂは小サイズ記録材または中サイズ記録材を通紙したときの通紙領域幅と最大通紙領域幅Ｗｍａｘとの差幅部である非通紙領域（非通紙部）の幅である。本実施例においては記録材通紙が中央基準搬送であるから、非通紙領域Ｂは小サイズ記録材または中サイズ記録材の通紙領域の左右両側部に生じる。非通紙領域Ｂの幅は小サイズ記録材の場合が最も大きく、中サイズ記録材の場合は通紙使用される中サイズ記録材の幅の大小により種々異なる。
【００４５】
ニップ形成部材３ａの長手中央部の位置と一方側の端部（右端部）の位置にはそれぞれ弾性支持部材１４を介して例えばサーミスタ等の第１の温度センサ（温度検知素子）ＴＨ１と第２の温度センサＴＨ２が配設されている。温度センサＴＨ１・ＴＨ２はそれぞれ弾性支持部材１４の弾性によりベルト１の内面に対して弾性的に接触してベルト１の長手中央部（幅方向中央部）の温度と端部の温度を検知する。
【００４６】
第１の温度センサＴＨ１は、大・中・小どの幅サイズの記録材についても通紙部となるベルト部分の温度を検知する。そのために、ベルト１の長手中央部（最小通紙領域幅Ｗｍｉｎ内：本実施例では中央基準搬送線Ｏの位置にほぼ対応するベルト部分）に位置させている。第２の温度センサＴＨ２は、小サイズ記録材または中サイズ記録材を通紙したときの非通紙部Ｂとなるベルト部分の温度を検知する。そのために、最大通紙領域幅Ｗｍａｘの一方側（右側）の境界線よりも少し内側となるベルト部分に位置させている。
【００４７】
第１及び第２の温度センサＴＨ１・ＴＨ２のそれぞれの検知温度情報（温度に関する電気的情報）が制御回路部１００に入力する。第１及び第２の温度センサＴＨ１・ＴＨ２はそれぞれ弾性支持部材１４によりベルト１の内面に弾性的に接触して支持されているので、回転するベルト１の当接面が波打つなどの位置変動が生じたとしてもこれに追従して良好な接触状態が維持される。
【００４８】
ステー３ｂの左右の両端部にはそれぞれ耐熱樹脂成型品である、フランジ部７ａを有する端末部材７Ｌ・７Ｒが嵌着されている。左右の端末部材７Ｌ・７Ｒはそれぞれ左右の装置側板に対して上下方向にスライド移動可能に保持されている。左右の装置側板のそれぞれの外面側には端末部材７Ｌ・７Ｒに対する圧力付勢手段としての端末部材シフト機構１９Ｌ・１９Ｒが配設されている。
【００４９】
シフト機構１９Ｌ・１９Ｒは、例えば、モータに連結されたカム機構等からなり、制御回路部１００により制御され、端末部材７Ｌ・７Ｒを上方または下方に移動する機能を有する。端末部材７Ｌ・７Ｒが下方に移動することで、押圧部材３が押し下げられてニップ形成部材３ａがベルト１を介して加圧ローラ２の上面に対して加圧ローラ２の弾性に抗して所定の加圧力、本実施例では４９０Ｎ（５０ｋｇｆ）で加圧される（着状態）。これにより、ベルト１と加圧ローラ２との間に記録材搬送方向ａにおいて所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。
【００５０】
また、端末部材７Ｌ・７Ｒが上方に移動することで、押圧部材３が持ち上げられてニップ形成部材３ａが加圧ローラ２の上面から引き離される（脱状態）。これにより、ベルト１と加圧ローラ２との圧接が解除される。こうすることで加圧ローラ２の弾性層２ｂやベルト１が恒久的に変形してしまうのを防止することが出来る。
【００５１】
２）加圧ローラ２
加圧ローラ２は、芯金２ａに弾性層２ｂとしてシリコーンゴム層が設けた、外径が３０ｍｍの弾性ローラである。芯金２ａは長手方向中央部の径が２０ｍｍで、両端部の径が１９ｍｍである鉄合金製のテーパー形状のクラウン型芯金である。弾性層２ｂの表面は離型層２ｃとしてフッ素樹脂層（例えばＰＦＡやＰＴＦＥ）が３０μｍの厚みで設けられる。加圧ローラ２の長手方向中央部における硬度は、ＡＳＫ−Ｃ７０度である。
【００５２】
加圧ローラ２は、芯金２ａの左右両端部をそれぞれ左右の装置側板に軸受部材（不図示）を介して回転可能に支持されて配設されている。加圧ローラ２は駆動装置（駆動手段：モータ）Ｍ１から駆動伝達手段（不図示）を介して駆動力が伝達されることにより図２において矢印Ｒ２の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。
【００５３】
芯金２ａにテーパー形状をつけているのは、押圧部材３をベルト１を介して加圧ローラ２に加圧した時に押圧部材３が撓んでもベルト１と加圧ローラ２で形成される定着ニップ部Ｎ内の圧力をニップ部長手方向にわたって均一にするためである。
【００５４】
本実施例における加圧ローラ２の長さ（弾性層２ｂの長さ）Ｌ２は３２０ｍｍである。また、シフト機構１９Ｌ・１９Ｒによりは押圧部材３が加圧ローラ２に対して所定の押圧力で加圧された状態において、ベルト１と加圧ローラ４との間に形成される定着ニップ部Ｎの記録材搬送方向ａに関する幅は、長手方向両端部で約８ｍｍである。中央部では約７．５ｍｍである。これは記録材Ｐの幅方向の両端部での搬送速度が中央部と比べて速くなるので紙しわ（記録材しわ）が発生しにくくなるという利点がある。
【００５５】
３）誘導加熱装置４
誘導加熱装置４はベルト１（金属層１ａ）を誘導加熱する加熱源（誘導加熱手段）であり、ベルトユニット２０の上側において長手方向をベルトユニット２０の長手方向にほぼ並行にして装置側板の間に位置を固定して配設されている。
【００５６】
誘導加熱装置４は、ベルト１のほぼ上半部の外周面に対向するとともに、磁束を発生させて当該磁束によってベルト１を加熱する励磁コイル（以下、コイルと記す）５を有する。コイル５は、電線として例えばリッツ線を用い、これを横長・船底状にしてベルト１の周面と側面の一部に対向するように巻回してなる。コイル５の長Ｌ５は３５０ｍｍである。
【００５７】
また、コイル５の外側には発熱体外部磁束調整手段（外部磁性体コア）としての磁性流体１２を用いた磁束調整ユニット６を有する。磁束調整ユニット６の長Ｌ６は３５０ｍｍである。磁束調整ユニット６はベルト１の外周面に対してコイル５に対応して周方向および長手方向に対向している。この磁束調整ユニット６の詳細については（３）項で後述する。
【００５８】
また、誘導加熱装置４は、第１と第２のサブ磁性体コア６ｅと６ｆを有する。第１のサブ磁性体コア６ｅは定着ニップ部Ｎの記録材入口側において、コイル５と磁束調整ユニット６との両者の前側縁部に近接させて前側縁部長手に沿って配設した横断面矩形の磁性体コアである。第２のサブ磁性体コア６ｆは定着ニップ部Ｎの記録材出口側において、コイル５と磁束調整ユニット６との両者の後側縁部に近接させて後側縁部長手に沿って配設した横断面矩形の磁性体コアである。
【００５９】
上記のコイル５、磁束調整ユニット６、第１と第２のサブ磁性体コア６ｅ・６ｆは電気的絶縁性の樹脂（モールド部材）６ｃによって一体にモールド成型してある。そして、このモールド成型物を、ベルト１の外周面に対向する内面側を除いて、磁束遮蔽ハウジング１５で覆っている。磁束遮蔽ハウジング１５はコイル５によって発生した磁界がベルト１の金属層（導電層）１ａ以外に実質漏れないようにしている。
【００６０】
誘導加熱装置４はその内面側をベルト１の上面側の外周面に所定のギャップ（隙間）を存して対面させて配設されている。本実施例においてはベルト１と誘導加熱装置４のコイル５は０．５ｍｍのモールドにより電気絶縁の状態を保ち、ベルト１とコイル５との間隔は１．５ｍｍ（モールド表面と定着ベルト表面の距離は１．０ｍｍ）で一定であり、ベルト１は均一に加熱される。
【００６１】
４）定着動作
定着装置Ａの定着動作を説明する。制御回路部１００は、画像形成開始信号の入力に基づいて、少なくとも画像形成実行時には、シフト機構１９Ｌ・１９Ｒを脱状態から着状態に転換する。これにより、押圧部材３が押し下げられてニップ形成部材３ａがベルト１を介して加圧ローラ２の上面に対して加圧ローラ２の弾性に抗して所定の加圧力で加圧される。そして、ベルト１と加圧ローラ２との間に記録材搬送方向ａにおいて所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。
【００６２】
また、制御回路部１０１は、駆動装置Ｍ１をオンにすると共に、電源装置（励磁回路）１０１をオンにする。駆動装置Ｍ１のオンにより加圧ローラ２が図２において矢印Ｒ２の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。この加圧ローラ２の回転により、定着ニップ部Ｎにおける加圧ローラ２の表面とベルト１の表面との摩擦力でベルト１に回転力が作用する。ベルト１はその内面がニップ部Ｎにおいてニップ形成部材３ａの下面に密着して摺動しながら押圧部材３と内側磁性体コア６ｂの外回りを矢印Ｒ１の時計方向に加圧ローラ２の回転速度とほぼ同じ速度で従動回転する。
【００６３】
押圧部材３と内側磁性体コア６ｂはこの回転するベルト１のガイド部材の役目もしている。回転するベルト１は、基層１ａが金属で構成されているので、回転状態にあっても長さ方向への寄り移動を規制するための手段としては、ベルト１の端部を単純に受け止めるだけのフランジ部材を設ければ十分である。本実施例においては、ステー３ｂの左右の両端部に嵌着した端末部材７Ｌ・７Ｒにそれぞれフランジ部７ａを具備させてベルト１の左右の両端部を受け止めさせてベルト１の左方又は右方への寄り移動を規制している。これにより、定着装置Ａの構成を簡略化できるという利点がある。
【００６４】
また、電源装置１０１がオンにされることで、コイル５には２０〜５０ｋＨｚの高周波電流（交流電流）が印加されて、コイル５によって発生した磁界によりベルト１の金属層１ａが誘導発熱する。この金属層１ａの発熱により、回転するベルト１が昇温する。制御回路部１００は、ベルト１の温度が所定の目標温度（定着温度）でほぼ一定になるように温度調節する。即ち、ベルト１の長手中央部の温度を検知する第１の温度センサＴＨ１の検知温度に基づいて電源装置１０１からコイル５に入力する電力を制御して温度調節する。
【００６５】
本実施例においてはベルト１の温度が１８０℃でほぼ一定になるように温度調節する。第１の温度センサＴＨ１は記録材の通紙域となるベルト部分の温度を検知し、その検知温度情報が制御回路部１００にフィードバックされる。制御回路部１００はこの第１の温度センサＴＨ１から入力する検知温度が所定の目標温度に維持されるように電源装置１０１からコイル５に入力する電力を制御している。すなわち、ベルト１の検知温度が所定温度に昇温した場合、コイル５への通電が遮断される。
【００６６】
上記のようにして、加圧ローラ２が駆動され、また、ベルト１が所定の定着温度に立ち上がって温調される。そして、この状態において、定着ニップ部Ｎに、未定着トナー画像Ｔを有する記録材Ｐがそのトナー画像担持面側をベルト１側に向けてガイド部材１６で案内されて導入される。記録材Ｐは定着ニップ部Ｎにおいてベルト１の外周面に密着し、ベルト１と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。これにより、記録材Ｐに主にベルト１の熱が付与され、また定着ニップ部Ｎの加圧力を受けて画像Ｔが記録材Ｐの表面に熱圧定着される。
【００６７】
定着ニップ部Ｎを通った記録材Ｐはベルト１の表面が定着ニップ部Ｎの出口部分の変形によってベルト１の外周面から自己分離されて定着装置外へ搬送される。ベルト１は、駆動装置Ｍ１によって加圧ローラ２が回転駆動されることで、画像転写部側から搬送されてくる、画像Ｔを担持した記録材Ｐの搬送速度とほぼ同一の周速度で従動回転する。本実施例の場合、ベルト１の表面回転速度が、２１０ｍｍ／ｓｅｃで回転し、フルカラーの画像を１分間にＡ４サイズ（横送り）で５０枚定着することが可能である。
【００６８】
コイル５を含む誘導加熱装置４が、高温になるベルト１の内部ではなく外部に配置されているので、コイル５の温度が高温になりにくく、電気抵抗も上昇せず高周波電流を流してもジュール発熱による損失を軽減する事が可能となる。また、コイル５を外部に配置したことでベルト１の小径化（低熱容量化）にも寄与している。ひいては省エネルギー性にも優れていると言える。
【００６９】
本実施例の定着装置Ａのウォーミングアップタイムは、非常に熱容量が低い構成であるため、例えば励磁コイル５に１２００Ｗ入力すると約１５秒で目標温度である１８０℃に到達できる。そして、スタンバイ中の加熱動作が不要であるため、電力消費量を非常に低く抑える事が可能である。
【００７０】
（３）磁束調整ユニット６とその制御
定着装置Ａにおいては、装置に導入使用可能な最大通紙幅の大サイズ記録材よりも幅が小さい小サイズ記録材または中サイズ記録材を連続的に通紙して加熱定着を実行していくと非通紙部昇温が生じる。即ち、非通紙部Ｂの温度が、所定温度に維持管理されている通紙部よりも昇温していく。この非通紙部昇温の温度上昇が著しい場合、定着部材であるベルト１の表層や弾性層、加圧ローラ２、その他の昇温部周辺の構成部材に熱ダメージを与えやすい。そのため、この非通紙部昇温を緩和するための対策が必要とされる。
【００７１】
本実施例では、第２の温度センサＴＨ２により定着装置Ａに小サイズ記録材または中サイズ記録材が通紙されたときのベルト１の非通紙部Ｂの昇温を検知する。制御回路部１００はこの第２の温度センサＴＨ２の検知温度情報に基づいて磁束調整ユニット６を制御して非通紙部昇温を緩和するための制御を行う。以下、磁束調整手段としての本実施例における磁性流体１２を用いた磁束調整ユニット６とその制御について説明する。
【００７２】
１）磁束調整ユニット６
図５の（ａ）は磁束調整ユニット６の外観斜視図、（ｂ）は内蔵機構部の外観斜視図である。図６の（ａ）は磁束調整ユニット６の上面の模式図、（ｂ）は下面の模式図である。図７の（ａ）と（ｂ）は内蔵機構部の動作を説明する模式図である
磁束調整ユニット６は、磁性流体１２を収容する筐体６ａを有する。筐体６ａは横断面においてコイル５の外側円弧面（ベルト１に対向する側とは反対側）に沿うように湾曲している下向き樋状の薄型中空体である。長さＬ６ａは３５０ｍｍである。即ち、筐体６ａはコイル５の外側を覆う断面形状と長さを有している。
【００７３】
筐体６ａの上面板には磁性流体だまり６ｄとしての上方膨出部が上面板短手方向のほぼ中央部において上面板長手に沿って形成されている。この磁性流体だまり６ｄの長手方向中央部と左側端部と右側端部にはそれぞれ通気部としての細管部６ｈ、６ｉ、６ｊが上向きに設けられている。
【００７４】
筐体６ａの下面板には中央コア部としての下方膨出部６ｇが下面板短手方向のほぼ中央部において下面板長手に沿って形成されている。この下方膨出部６ｇは磁束調整ユニット６がコイル５の外側に所定に配設された状態において、図２のように、コイル５の捲き中心の空間部５ａに嵌入して位置する。
【００７５】
筐体６ａの内部はシリンダ構造になっており、磁性流体規制部材としての左右一対のピストン８Ｌ・８Ｒを有する。ピストン８Ｌ・８Ｒの外形形状はそれぞれ筐体６ａの内空部の横断面形状に対応しており、筐体内を左右方向（筐体の幅方向）にスライド移動可能である。
【００７６】
左側のピストン８Ｌの内面側（ピストン８Ｒとの対向面側）には筐体６ａの長手方向に並行にシャフト部１０Ｌがガイド部材（不図示）に支持されて配設されている。また、右側のピストン８Ｒの内面側（ピストン８Ｌとの対向面側）には筐体６ａの長手方向に並行にシャフト部１０Ｒがガイド部材（不図示）に支持されて配設されている。各シャフト部１０Ｌ・１０Ｒには長手に沿ってラック歯１０ａが設けられている。
【００７７】
筐体内部の長手方向中央部（幅方向中央部）には軸部１１ａを上下方向にして直径１５ｍｍのギア（ピニオンギア）１１が軸受部（不図示）に保持されて回転可能に配設されている。上記２本のシャフト部１０Ｌ・１０Ｒはギア１１を挟んで前後に位置しており、それぞれのシャフト部１０Ｌ・１０Ｒのラック歯１０ａがギア１１に対して噛合している。
【００７８】
ギア１１の軸部１１ａは筐体６ａの上面板を貫通させて上方に延長させてあり、制御回路部１００で制御される駆動装置Ｍ２により正逆転駆動される。これにより、左右のピストン８Ｌ・８Ｒが連動して筐体内部において左右方向に中央基準にて互いに間隔を広げる方向或いは互いに間隔を狭める方向に左右対称の関係に移動する。即ち、左右のピストン８Ｌ・８Ｒを筐体内部において長手双方向に移動させることができる。
【００７９】
上記において、ラック歯１０ａを有するシャフト部１０Ｌ・１０Ｒ、ギア１１、軸部１１ａ、駆動装置Ｍ２が、磁性流体規制部材である左右のピストン８Ｌ・８Ｒを移動させる規制部材移動手段１７を構成している。筐体６ａと内部機構は非磁性部材或いは磁性部材で構成される。
【００８０】
本実施例においては、ギア１１を正転駆動させて左右のピストン８Ｌ・８Ｒの間隔を最大で図７の（ａ）のようにほぼ最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応する間隔にすることができる。また、ギア１１を逆転駆動させて左右のピストン８Ｌ・８Ｒの間隔を最小で図７の（ｂ）のようにほぼ最小通紙領域幅Ｗｍａｘに対応する間隔にすることができる。また、ギア１１の回転数を制御することで左右のピストン８Ｌ・８Ｒの間隔を最大通紙領域幅Ｗｍａｘと最小通紙領域幅Ｗｍａｘとの間における種々の中サイズ記録材の幅に対応した間隔にすることができる。
【００８１】
筐体６ａの内部の左右のピストン６Ｌ・６Ｒの間の空間部には磁性粉を含有するコロイド状にした磁性流体（磁性コロイド溶液）１２が収容されている。本実施例で使用する磁性流体１２は、２５℃における初透磁率が２０００μｉ、２００℃における初透磁率が４５００μｉとなるソフトフェライトを直径１０ｎｍの微粒子にした磁性粉（軟磁性微粒子）を用いたものとする。
【００８２】
磁性流体１２は印加される磁界がゼロ（コイル５に対する交流電源オフ）の際は磁性のない単なる液体であるが、外部から磁界を作用させる（交流電源オン）ことで磁化し硬化する。しかし、再度外部磁界を取り除くと、磁性流体の磁化は再び消滅する。このような「超常磁性」と呼ばれる磁気的性質をもつ磁性流体は、残留磁化およびヒステリシスといった特性を持たない為、フェライトコアなどと比較しても、高い発熱効率を実現させることができる。
【００８３】
以上のように、印加磁界のオン／オフによって液化／硬化と形質を変化させる磁性流体１２の特性を活用する。本実施例では、コイル５によって発生した磁界が外部に漏れず、かつベルト１に効率よく磁界が流入するように、コイル５を覆わせて配置された磁束調整ユニット６に磁性流体１２を内包させる。
【００８４】
筐体６ａの内部の左右のピストン８Ｌ・８Ｒの間の空間部に収容された磁性流体１２がピストン８Ｌ・８Ｒの移動によってピストン８Ｌ・８Ｌの外側の筐体内部に漏れないようにする。そこで、例えば、ピストン８Ｌ・８Ｒの断面は密閉性が高いゴム材に永久磁石９を配置させることで、磁性流体１２をピストン８Ｌ・８Ｒの間の筐体空間部から漏らすことなくピストン８Ｌ・８Ｒを移動させることができる。
【００８５】
磁性流体１２は外部磁界が印加されていない状態においてはその流動性により、筐体内部における磁性流体１２の存在領域の幅が、広狭変更される左右のピストン８Ｌと８Ｒの間隔に対応して広狭変更される。
【００８６】
即ち、図７の（ａ）のように、左右のピストン８Ｌ・８Ｒの間隔が最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応する間隔にされた場合には、筐体内部における磁性流体１２の存在領域幅はその最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応した幅になる。また、図７の（ｂ）のように、左右のピストン８Ｌ・８Ｒの間隔が最小通紙領域幅Ｗｍａｘに対応する間隔にされた場合には、筐体内部における磁性流体１２の存在領域幅はその最小通紙領域幅Ｗｍａｘに対応した幅になる。
【００８７】
そして、左右のピストン８Ｌ・８Ｒの間隔が最大通紙領域幅Ｗｍａｘと最小通紙領域幅Ｗｍａｘとの間における種々の中サイズ記録材の幅に対応した間隔された場合には、筐体内部における磁性流体１２の存在領域幅はその中サイズ記録材の通紙領域幅になる。
【００８８】
即ち、通紙される記録材が小サイズ記録材または中サイズ記録材である場合において、磁束調整ユニット６の筐体内部の通紙部に対応する部分には磁性流体１２が配置されるが、非通紙部に対応する部分には磁性流体１２は配置されない。
【００８９】
そのため、通紙部においては、図８Ａのように、コイル５から発生した磁界が、磁束調整ユニット６において通紙部に対応して存在している磁性流体１２が外部磁性体コアとして機能することでベルト１に収束して流入する。これによりベルト１の通紙部に対応する部分が効率よく発熱する。
【００９０】
一方、磁束調整ユニット６の非通紙部に対応する部分には磁性流体１２が存在していない。そのため、図８Ｂのように、コイル５から発生した磁界がベルト１に収束されず、ベルト１に流入する磁界が減少する。これにより、ベルト１の非通紙部Ｂに対応する部分の発熱量を大幅に低下させることができる。即ち、非通紙部昇温が効果的に緩和される。非通紙部Ｂにおいてベルト１に収束されなかった磁界は誘導加熱装置４の磁束遮蔽ハウジング１５で遮蔽される。
【００９１】
上記の磁束調整手段である磁束調整ユニット６をまとめると次のとおりである。束調整ユニット６は、磁性流体１２を収容した筐体６ａを有する。この筐体６ａの幅方向に移動可能で、磁性流体１２の筐体内における存在領域幅を規制する磁性流体規制部材８Ｌ・８Ｒを有する。また、磁性流体規制部材を移動させる規制部材移動手段１７を有する。そして、制御手段１００は装置に通紙される記録材の幅サイズに対応して磁性流体１２の筐体内における存在領域幅が磁性流体規制部材８Ｌ・８Ｒで規制されるように規制部材移動手段１７を制御する。
【００９２】
記録材Ｐが中央基準で搬送され、磁性流体１２の筐体内における存在領域幅が定着装置Ａに通紙される記録材の幅サイズに対応して中央基準で移動される磁性流体規制部材により規制される。
【００９３】
図９は本実施例における磁束調整ユニット６の具体的な制御フロー例である。磁束調整ユニット６の左右のピストン８Ｌ・８Ｒは、常時は、図７の（ａ）のようにほぼ最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応する間隔にされている位置をホームポジションとして停止している。従って筐体内部における磁性流体１２の存在領域の幅はほぼ最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応した幅になっている。
【００９４】
制御回路部１００には装置に通紙使用される記録材のサイズ情報が入力される。記録材のサイズ情報は使用者により操作部から入力される。あるいは装置に通紙された記録材のサイズを自動検知するサイズ検知手段から入力する。
【００９５】
ステップＳ１：制御回路部１００は記録材サイズ情報の入力を受けて、通紙される記録材の幅サイズに応じて次の演算をする。即ち、磁束調整ユニット６の左右のピストン８Ｌ・８Ｒを上記のホームポジションから通紙される記録材の幅サイズに対応した間隔の位置に移動するために必要なギア１１の回転数を演算する（長手磁束制御幅選択）。
【００９６】
ステップＳ２：次に、制御回路部１００は、定着装置Ａの駆動装置Ｍ１をオンにする。また、電源装置１０１をオンにしてコイル５に２０〜５０ｋＨｚの高周波電流を流す。これにより、コイル５によって発生した磁界により、回転しているベルト１の金属層（導電層）１ａが誘導発熱する。即ちベルト１が昇温していく。
【００９７】
この場合、磁束調整ユニット６の左右のピストン８Ｌ・８Ｒはほぼ最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応する間隔にされているホームポジションに位置しており、筐体内部における磁性流体１２の存在領域の幅はその最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応した幅になっている。その磁性流体１２は、コイル５から発生する磁界を受け、磁化し硬化することで、例えばソフトフェライトの場合と同等の磁路を形成させる。そして、ベルト１の最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応する全長域が均等に加熱される。
【００９８】
制御回路部１００には第１及び第２の温度センサＴＨ１・ＴＨ２からそれぞれベルト１の検知温度上方が入力する。制御回路部１００は、第１の温度センサＴＨ１の検知温度情報に基づいて、ベルト１の温度が所定の目標温度（定着温度）、本実施例においては１８０℃に立ち上がってその温度に維持されるように温調する。
【００９９】
この状態において記録材が通紙されてプリントが開始される。通紙される記録材が最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応する幅を有する大サイズ記録材である場合には非通紙部昇温は生じないので、第２の温度センサＴＨ２で検知されるベルト１の温度が第１の温度センサＴＨ１で検知されるベルト１の温度とほぼ同じである。
【０１００】
従って、通紙される記録材が大サイズ記録材である場合には、左右のピストン８Ｌ・８Ｒの間隔が最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応する間隔に保持されたままにおいて、所定の設定枚数分の全プリント動作が実行されてプリント終了となる。
【０１０１】
ステップＳ３〜Ｓ５：通紙される記録材が小サイズ記録材または中サイズ記録材であり連続通紙される場合には装置Ａの非通紙部Ｂにおいて非通紙部昇温が発生する。その非通紙部Ｂに対応するベルト部分の温度が第２の温度センサＴＨ２で検知されて制御回路部１００に入力する。制御回路部１００は連続プリント実行中に第２の温度センサＴＨ２から入力する検知温度（端部温度）がＴ＞２００℃になった際には（Ｓ３）、電源装置１０１からコイル５に印加されていた高周波電流をオフにする（Ｓ４）。これにより、磁束調整ユニット６に内包された磁性流体１２は軟化し磁性のないコロイド状の液体となる。
【０１０２】
このステップＳ４と共に、ステップＳ１で演算した回転数だけギア１１を逆回転させるように駆動装置Ｍ２を制御する。これにより、磁束調整ユニット６の左右のピストン８Ｌ・８Ｒが最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応する間隔にされているホームポジションから、通紙されている小サイズ記録材または中サイズ記録材の幅サイズに対応する間隔の位置に移動される。即ち、磁束調整ユニット６の非通紙部に対応する部分には磁性流体１２が存在しなくなる。
【０１０３】
ステップＳ６：この状態において、制御回路部１００は電源装置１０１をオンにしてプリントは続行させる。磁性流体１２は、コイル５から発生する磁界を受け、磁化し硬化することで、例えばソフトフェライトの場合と同等の磁路を形成させる。そして、ベルト１の通紙部に対応する全長域が均等に加熱されて所定の定着温度に温調される。
【０１０４】
一方、磁束調整ユニット６の非通紙部に対応する部分には磁性流体１２が存在していない。そのため、コイル５から発生した磁界がベルト１に収束されず、ベルト１に流入する磁界が減少して、ベルト１の非通紙部Ｂに対応する部分の発熱量を大幅に低下し、第２の温度センサＴＨ２から制御回路部１００に入力するベルト端部の検知温度が低下していく。
【０１０５】
ステップＳ７〜Ｓ９：制御回路部１００は第２の温度センサＴＨ２から入力する検知温度（端部温度）がＴ＜１８０℃になった際には（Ｓ７）、電源装置１０１からコイル５に印加されていた高周波電流をオフにする（Ｓ８）。これにより、磁束調整ユニット６に内包された磁性流体１２は軟化し磁性のないコロイド状の液体となる。
【０１０６】
このステップＳ８と共に、磁束調整ユニット６の左右のピストン８Ｌ・８Ｒが、再び、最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応する間隔のホームポジションに戻るように駆動装置Ｍ２を制御してギア１１を正回転させる（Ｓ９）。これにより、筐体内部における磁性流体１２の存在領域の幅は最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応した幅に戻される。
【０１０７】
ステップＳ１０：この状態において、制御回路部１００は電源装置１０１をオンにしてプリントは続行させる。磁性流体１２は、コイル５から発生する磁界を受け、磁化し硬化することで、例えばソフトフェライトの場合と同等の磁路を形成させる。そして、ベルト１の最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応する全長域が均等に加熱され、非通紙部Ｂの温度が上昇する。
【０１０８】
ステップＳ１１：上記のステップＳ２〜Ｓ１０は、小サイズ記録材または中サイズ記録材の連続通紙において、第２の温度センサＴＨ２から制御回路１００に入力する検知温度が１８０℃＜Ｔ＜２００℃の範囲で一定となるように、全プリント終了まで行われる。
【０１０９】
ステップＳ１２：制御回路部１００は全プリントが終了したら、磁束調整ユニット６の左右のピストン８Ｌ・８Ｒがホームポジションに位置していなければ、ホームポジションの戻すように駆動装置Ｍ２を制御して、次のプリント開始信号の入力待ちをする。
【０１１０】
図１０は本実施例における昇温抑制効果のＳＩＭ結果を示す図である。図１１は本実施例における磁性流体領域の発熱変化を示す図である。以上の制御により、小サイズ記録材または中サイズ記録材の連続通紙における非通紙部昇温を効果的に緩和することができる。また、上記の装置構成により、画像を担持した記録材を加熱するための、電磁誘導発熱する発熱回転体の長手方向の温度分布の変動を小さくすることができる。また、消費電力の削減および装置の小型化を可能にしつつ、発熱回転体を効率よく加熱することができる。
【０１１１】
磁束調整ユニット６において磁性流体１２を収容する筐体６ａには、磁性流体だまり６ｄを設けることで、小サイズ記録材の領域においても磁性流体１２を配置させることができる。この磁性流体だまり６ｄは磁性流体１２の「逃げ」としての効果だけでなく、この磁性流体だまり６ｄに磁性流体１２が配置されることで、図１１に示すように、ベルト回りの磁束密度を向上させる機能を有する。
【０１１２】
このように、通紙領域に磁性流体１２が配置されることで、非通紙領域の昇温を抑制するとともに、通紙領域の発熱効率を大幅に向上させることができる。これにより、通紙領域および磁性流体だまり６ｄに磁性流体１２が配置される場合においては、コイル５に印加させる高周波電流を下げることができ、消費電力を抑えることができる。
【０１１３】
なお、左右のピストン８Ｌ・８Ｒのホームポジションの設定は上記実施例のほぼ最大通紙領域幅Ｗｍａｘに対応した幅の位置に限られない。例えば、筐体６ａ内の左側終端位置と右側終端位置とに設定してもよい。最小通紙領域幅Ｗｍａｘに対応した幅の位置に設定してもよい。ホームポジションの設定をしないで、左右のピストン８Ｌ・８Ｒの現在位置を基点にする。そして、装置に通紙される記録材の幅サイズに記録材の幅サイズに対応して左右のピストン８Ｌ・８Ｒの移動方向と移動量を演算して左右のピストン８Ｌ・８Ｒを移動制御する構成にすることもできる。
【０１１４】
［実施例２］
内側磁性体コア６ｂを発熱体内部磁束調整手段として、発熱体外部磁束調整手段としての磁束調整ユニット６と同様に磁性流体１２を用いたユニットにして、通紙部と非通紙部の磁束調整をすることで非通紙領域の昇温を抑制する装置構成にすることもできる。
【０１１５】
図１２は内側磁性体コア６ｂを磁性流体１２を用いた磁束調整ユニットにした場合の模式図である。中空筐体６ｂの内部に磁束調整ユニット６と同様の内部機構と磁性流体１２が内包されている。動作と制御は磁束調整ユニット６と同様である。
【０１１６】
内側磁性体コア６ｂにおいては、コアを移動させるとベルト１の内側に触れてしまい、ベルトが破損してしまう恐れがあり、温度制御および耐久の観点から問題が生じてしまう。しかし、本実施例を用いれば、コアを移動させることなく、長手非通紙領域の磁束密度を制御できるという点で優位である。外部磁性体コアと内側磁性体コアの両方または何れか一方を磁性流体１２を用いた磁束調整ユニットの構成にすることができる。
【０１１７】
［その他の事項］
１）加熱回転体１はローラ体に限られない。複数の張架部材間に懸回張設されて循環移動される可撓性を有するエンドレスベルト体とすることもできる。
【０１１８】
２）加熱回転体１１とニップ部Ｎを形成する加圧部材２はローラ体に限られない。回転可能なエンドレスベルト体にすることもできる。また、表面（加熱回転体１や記録材Ｐとの当接面）の摩擦係数が小さい非回転部材（加圧パッドなど）の形態にすることもできる。加圧部材２も加熱する構成にすることもできる。
【０１１９】
３）装置に対する記録材Ｐの通紙（搬送）は中央基準に限られない。記録材の幅方向の一方側の側部を基準として通紙（搬送）する片側基準の装置構成とすることもできる。この場合は、磁束調整ユニットにおいて、磁性流体の筐体内における存在領域幅が画像加熱装置に通紙される記録材の幅サイズに対応して片側基準で移動される磁性流体規制部材により規制される。
【０１２０】
４）本発明の画像加熱装置は、実施例のような、記録材に形成された未定着画像を固着画像として加熱定着する定着装置としての使用に限られない。記録材に一旦定着された或いは仮定着された画像（定着済み画像又は半定着画像）を加熱加圧して光沢度を向上させるなどの画像の表面性状を調整する加熱処理装置としても有効である。
【０１２１】
５）画像形成装置の画像形成部は電子写真方式に限られない。静電記録方式や磁気記録方式の画像形成部であってもよい。また、転写方式に限られず、記録材に対して直接方式で未定着画像を形成する構成のものであってもよい。
【符号の説明】
【０１２２】
５・・コイル、ｔ・・画像、Ｐ記録材、１・・画像加熱部材、６・・磁束調整手段、東京都千代田区・・制御手段、Ａ・・画像加熱装置、ａ・・記録材搬送方向、１２・・磁性流体、６ａ・・筐体、８Ｌ・８Ｒ・・磁性流体規制部材、１７・・規制部材移動手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁束を生ずるコイルと、前記磁束の作用により熱を生じ、画像を担持して搬送される記録材に接して加熱する回転可能な画像加熱部材と、前記画像加熱部材に作用する磁束を調整する磁束調整手段と、制御手段と、を有する画像加熱装置において、
記録材の搬送路面内において記録材搬送方向に直交する方向に並行な方向を幅方向としたとき、前記磁束調整手段は、磁性流体を収容した筐体と、前記筐体の幅方向に移動可能で、前記磁性流体の筐体内における存在領域幅を規制する磁性流体規制部材と、前記磁性流体規制部材を移動させる規制部材移動手段と、を有し、前記制御手段は装置に通紙される記録材の幅サイズに対応して前記磁性流体の筐体内における存在領域幅が前記磁性流体規制部材で規制されるように前記規制部材移動手段を制御することを特徴とする画像加熱装置。
【請求項２】
前記磁性流体は直径１０ｎｍの軟磁性微粒子を含有する磁性コロイド溶液であることを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
【請求項３】
前記磁性流体規制部材は永久磁石を用いて構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像加熱装置。
【請求項４】
前記磁束調整手段は前記画像加熱部材の外部にあることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の画像加熱装置。
【請求項５】
前記磁束調整手段は前記画像加熱部材の内部にあることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の画像加熱装置。
【請求項６】
前記磁束調整手段は前記画像加熱部材の外部及び内部にあることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の画像加熱装置。
【請求項７】
前記記録材が中央基準で搬送され、前記磁性流体の筐体内における存在領域幅が画像加熱装置に通紙される記録材の幅サイズに対応して中央基準で移動される前記磁性流体規制部材により規制されることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の画像加熱装置。
【請求項８】
前記記録材が片側基準で搬送され、前記磁性流体の筐体内における存在領域幅が画像加熱装置に通紙される記録材の幅サイズに対応して片側基準で移動される前記磁性流体規制部材により規制されることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の画像加熱装置。
【請求項９】
搬送される記録材に未定着画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段から搬送された前記記録材を加熱して前記未定着画像を定着する画像定着手段と、を有する画像形成装置であって、前記画像定着手段が請求項１から請求項８の何れか一項に記載の画像加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
磁束を生ずるコイルと、前記磁束の作用により熱を生じ、画像を担持して搬送される記録材に接して加熱する回転可能な画像加熱部材と、前記画像加熱部材に作用する磁束を調整する磁束調整手段と、制御手段と、を有する画像加熱装置において、
記録材の搬送路面内において記録材搬送方向に直交する方向に並行な方向を幅方向としたとき、前記磁束調整手段は、磁性流体を収容した筐体と、前記筐体の幅方向に移動可能で、前記磁性流体の筐体内における存在領域幅を規制する磁性流体規制部材と、前記磁性流体規制部材を移動させる規制部材移動手段と、を有し、前記制御手段は装置に通紙される記録材の幅サイズに対応して前記磁性流体の筐体内における存在領域幅が前記磁性流体規制部材で規制されるように前記規制部材移動手段を制御することを特徴とする画像加熱装置。
【請求項２】
前記磁性流体は直径１０ｎｍの軟磁性微粒子を含有する磁性コロイド溶液であることを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
【請求項３】
前記磁性流体規制部材は永久磁石を用いて構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像加熱装置。
【請求項４】
前記磁束調整手段は前記画像加熱部材の外部にあることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の画像加熱装置。
【請求項５】
前記磁束調整手段は前記画像加熱部材の内部にあることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の画像加熱装置。
【請求項６】
前記磁束調整手段は前記画像加熱部材の外部及び内部にあることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の画像加熱装置。
【請求項７】
前記記録材が中央基準で搬送され、前記磁性流体の筐体内における存在領域幅が画像加熱装置に通紙される記録材の幅サイズに対応して中央基準で移動される前記磁性流体規制部材により規制されることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の画像加熱装置。
【請求項８】
前記記録材が片側基準で搬送され、前記磁性流体の筐体内における存在領域幅が画像加熱装置に通紙される記録材の幅サイズに対応して片側基準で移動される前記磁性流体規制部材により規制されることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の画像加熱装置。
【請求項９】
搬送される記録材に未定着画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段から搬送された前記記録材を加熱して前記未定着画像を定着する画像定着手段と、を有する画像形成装置であって、前記画像定着手段が請求項１から請求項８の何れか一項に記載の画像加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−１１４０３５（Ｐ２０１３−１１４０３５Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６０１６１（Ｐ２０１１−２６０１６１）
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]