JP2002008845A - 加熱装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定した被記録材の搬送を実現することがで
きないという課題があった。 【解決手段】 加圧ローラ駆動の電磁誘導加熱装置にお
いて、定着ベルトに回転検知手段を設けて、定着ベルト
の回転速度をモニタし、定着ベルトの回転速度が略一定
になるように、加圧ローラの回転速度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁誘導加熱方式
の加熱装置、及び前記加熱装置を像加熱装置として備え
た電子写真装置・静電記録装置などの画像形成装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】便宜上、加熱装置として、複写機・プリ
ンタ等の画像形成装置に具備させ、トナー画像を被記録
材に加熱定着させる像加熱装置（定着装置）を例にして
説明する。

【０００３】画像形成装置においては、電子写真プロセ
ス・静電記録プロセス・磁気記録プロセス等の適宜の画
像形成プロセス手段部で被記録材（転写材シート・エレ
クトロファックスシート・静電記録紙・ＯＨＰシート・
印刷用紙・フォーマット紙など）に転写方式あるいは直
接方式にて形成担持させた目的の画像情報の未定着画像
（トナー画像）を被記録材面に永久固着画像として加熱
定着させる定着装置としては熱ローラ方式の装置が広く
用いられていた。近時はクイックスタートや省エネルギ
ーの観点からベルト加熱方式の装置が実用化されてい
る。また電磁誘導加熱方式の装置も提案されている。 ａ）熱ローラ方式の定着装置 これは、定着ローラ（加熱ローラ）と加圧ローラとの回
転する圧接ローラ対を基本構成とし、このローラ対の相
互圧接部である定着ニップ部に画像定着すべき未定着ト
ナー画像を形成担持させた被記録材を導入して挟持搬送
させ、定着ローラの熱と定着ニップ部の加圧力にて未定
着トナー画像を被記録材面に熱圧定着させるものであ
る。

【０００４】定着ローラは、一般に、アルミニウムの中
空金属ローラを基体（芯金）とし、その内空に熱源とし
てのハロゲンランプを挿入配設してあり、ハロゲンラン
プの発熱で加熱され、外周面が所定の定着温度に維持さ
れるようにハロゲンランプヘの通電が制御されて温調さ
れる。

【０００５】特に、最大４層のトナー画像層を十分に加
熱溶融させて混色させる能力を要求される、フルカラー
の画像形成を行う画像形成装置の定着装置としては、定
着ローラの芯金を高い熱容量を有するものにし、またそ
の芯金外周にトナー画像を包み込んで均一に溶融するた
めのゴム弾性層を具備させ、そのゴム弾性層を介してト
ナー画像の加熱を行っている。また、加圧ローラ内にも
熱源を具備させて加圧ローラも加熱・温調する構成にし
たものもある。

【０００６】しかし、熱ローラ方式の定着装置は画像形
成装置の電源をオンにして同時に定着装置の熱源である
ハロゲンランプに通電を開始しても、定着ローラの熱容
量が大きく、定着ローラ等が冷え切っている状態時から
所定の定着可能温度に立ち上がるまでにはかなりの待ち
時間（ウエイトタイム）を要し、クイックスタート性に
欠ける。また画像形成装置のスタンバイ状態時（非画像
出力時）も何時でも画像形成動作が実行できるようにハ
ロゲンランプに通電して定着ローラを所定の温調状態に
維持させておく必要があり、電力消費量が大きい等の問
題があった。

【０００７】また、上述のフルカラーの画像形成装置の
定着装置のように特に熱容量の大きな定着ローラを用い
るものにおいては、温調と定着ローラ表面の昇温とに遅
延が発生するため、定着不良や光沢ムラやオフセット等
の問題が発生していた。 ｂ）フィルム加熱方式の定着装置 フィルム加熱方式の定着装置は、例えば特開昭６３−３
１３１８２号公報・特開平２−１５７８７８号公報・特
開平４−４４０７５号公報・特開平４−２０４９８０号
公報等に提案されている。

【０００８】即ち、加熱体としてのセラミックヒータ
と、加圧部材としての加圧ローラとの間に耐熱性フイル
ム（以下、フイルムまたは定着ベルトと称する）を挟ま
せてニップ部を形成させ、このニップ部のフイルムと加
圧ローラとの間に画像定着すべき未定着トナー画像を形
成担持させた被記録材を導入して該フィルムと一緒に挟
持搬送させることで、ニップ部においてセラミックヒー
タの熱をフィルムを介して被記録材に与え、またニップ
部の加圧力にて未定着トナー画像を被記録材面に熱圧定
着させるものである。

【０００９】このフィルム加熱方式の定着装置は、セラ
ミックヒータ及び定着フィルムとして低熱容量の部材を
用いてオンデマンドタイプの装置を構成することがで
き、画像形成装置の画像形成実行時のみ熱源としてのセ
ラミックヒータに通電して所定の定着温度に発熱させた
状態にすればよく、画像形成装置の電源オンから画像形
成実行可能状態までの待ち時間が短く（クイックスター
ト性）、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい（省電
力）等の利点がある。

【００１０】ただし、最大４層のトナー画像層を十分に
加熱溶融させて混色させる能力を要求されるフルカラー
の画像形成を行う画像形成装置の定着装置としては、画
像を包み込んで均一に溶融するため、フイルムの外周に
ゴム弾性層を具備させる必要がある。このゴム弾性層は
熱容量が大きいためにフイルム加熱装置の特徴であるク
イックスタート性が失われてしまう。

【００１１】また、大きな熱量が要求されるフルカラー
画像形成装置や高速機種用の定着装置としては熱供給量
に難点がある。 ｃ）電磁誘導加熱方式の定着装置 実開昭５１−１０９７３９号公報には、磁束により定着
ローラに電流を誘導させてジュール熱によって発熱させ
る誘導加熱定着装置が開示されている。これは、誘導電
流の発生を利用することで直接定着ローラを発熱させる
ことができて、ハロゲンランプを熱源として用いた熱ロ
ーラ方式の定着装置よりも高効率の定着プロセスを達成
している。

【００１２】しかしながら、磁場発生手段としての励磁
コイルにより発生した交番磁束のエネルギーが定着ロー
ラ全体の昇温に使われるため放熱損失が大きく、投入エ
ネルギーに対する定着エネルギーの密度が低く効率が悪
いという欠点があった。

【００１３】そこで、定着に作用するエネルギーを高密
度で得るために発熱体である定着ローラに励磁コイルを
接近させたり、励磁コイルの交番磁束分布を定着ニップ
部近傍に集中させたりして、高効率の定着装置が提案さ
れた。

【００１４】図１９は、励磁コイルの交番磁束分布を定
着ニップに集中させて効率を向上させた電磁誘導加熱方
式の定着装置の一例を示す概略構成図である。図１９に
おいて、１０は電磁誘導発熱層（導電体層、磁性体層、
抵抗体層）を有する、電磁誘導発熱する発熱回転体とし
ての円筒状の定着ベルトである。

【００１５】１６は横断面略半円弧状樋型のベルトガイ
ド部材であり、円筒状の定着ベルト１０はこのベルトガ
イド部材１６の外側にルーズに外嵌させてある。１５は
べルトガイド部材１６の内側に配設した磁場発生手段で
あり、励磁コイル１８とＥ型の磁性コア（芯材）１７と
からなる。

【００１６】３０は加圧部材としての弾性加圧ローラで
あり、定着ベルト１０を挟ませてベルトガイド部材１６
の下面と所定の圧接力をもって所定幅の定着ニップ部Ｎ
を形成させて相互圧接させてある。上記磁場発生手段１
５の磁性コア１７は定着ニップ部Ｎに対応位置させて配
設してある。

【００１７】加圧ローラ３０は駆動手段Ｍにより矢示の
反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ３０の回
転駆動による該加圧ローラと定着ベルト１０の外面との
摩擦力で該定着ベルトに回転力が作用して、この定着ベ
ルト１０の内面が定着ニップ部Ｎにおいて、ベルトガイ
ド部材１６の下面に密着して摺動しながら矢示の時計方
向に加圧ローラ３０の回転周速度にほぼ対応した周速度
をもって該ベルトガイド部材の外回りを回転状態になる
（加圧ローラ駆動方式）。

【００１８】ベルトガイド部材１６は、定着ニップ部Ｎ
への加圧、磁場発生手段１５としての励磁コイル１８と
磁性コア１７の支持、定着ベルト１０の支持、この定着
ベルト１０の回転時の搬送安定性を図る役目をする。こ
のベルトガイド部材１６は磁束の通過を妨げない絶縁性
の部材であり、高い荷重に耐えられる材料が用いられ
る。

【００１９】励磁コイル１８は不図示の励磁回路から供
給される交番電流によって交番磁束を発生する。交番磁
束は定着ニップ部Ｎの位置に対応しているＥ型の磁性コ
ア１７により定着ニップ部Ｎに集中的に分布し、その交
番磁束は定着ニップ部Ｎにおいて定着ベルト１０の電磁
誘導発熱層に渦電流を発生させる。この渦電流は電磁誘
導発熱層の固着抵抗によって電磁誘導発熱層にジュール
熱を発生させる。

【００２０】この定着ベルト１０の電磁誘導発熱は交番
磁束を集中的に分布させた定着ニップ部Ｎにおいて集中
的に生じて該定着ニップ部が高効率に加熱される。定着
ニップ部Ｎの温度は、不図示の温度検知手段を含む温調
系により励磁コイル１８に対する電流供給が制御される
ことで、所定の温度に維持されるように温調される。

【００２１】而して、加圧ローラ３０が回転駆動され、
それに伴って円筒状の定着ベルト１０がベルトガイド部
材１６の外回りを回転し、励磁回路から励磁コイル１８
への給電により、上記のように定着ベルト１０の電磁誘
導発熱がなされて、定着ニップ部Ｎが所定の温度に立ち
上がって温調された状態において、不図示の画像形成手
段部から搬送された未定着トナー画像ｔが形成された被
記録材Ｐは定着ニップ部Ｎの定着ベルト１０と加圧ロー
ラ３０との間に画像面が上向き、即ち定着ベルト面に対
向して導入され、定着ニップ部Ｎにおいて画像面が定着
ベルト１０の外面に密着して該定着ベルトと一緒に定着
ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。

【００２２】この定着ニップ部Ｎを定着ベルト１０と一
緒に被記録材Ｐが挟持搬送されていく過程において、定
着ベルト１０の電磁誘導発熱で加熱されて被記録材Ｐ上
の未定着トナー画像ｔが加熱定着される。被記録材Ｐは
定着ニップ部Ｎを通過すると回転定着ベルト１０の外面
から分離して排出搬送されていく。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】クイックスタートを実
現するために、電磁誘導加熱方式の加熱装置において、
熱容量の小さい定着ベルトを採用すると、定着ベルト自
身は直接駆動をかけられる程の剛性を得るのは難しいた
め加圧ローラなどに従動する構成で定着ベルトを駆動す
る。

【００２４】そこで、加圧ローラで定着ベルトを駆動す
る電磁誘導加熱方式の加熱装置において、加圧ローラの
回転を開始時に加圧ローラと定着ベルトがスリップして
定着ベルトが回転しないと、熱容量の小さい定着ベルト
は発熱域が過昇温してしまい該定着ベルトを破損する可
能性があった。特に、発熱域がニップ外に及ぶ場合には
従来のフィルム加熱方式の定着器より遥かに昇温速度が
速いので、定着ベルトを破損する可能性が更に高かっ
た。

【００２５】また、定着ベルトが回転してない状態で被
記録材が定着ニップに進入してきた場合、被記録材が定
着ニップを通過することができずジャムが発生する可能
性があった。

【００２６】また、加圧ローラで定着ベルトを駆動する
電磁誘導加熱方式の加熱装置において、加圧ローラの弾
性層が熱膨張すると、加圧ローラの外周長が長くなる。
この状態で加圧ローラ軸を定速回転させると、加圧ロー
ラの温度が上昇すると、一回転あたりの搬送距離が長く
なる。そのため、クイックスタートで使用する場合、朝
一のように室温付近から加熱を開始して加圧ローラ温度
が低い場合の被記録材の搬送速度と、連続プリント時で
加圧ローラ温度が高くなった場合の被記録材の搬送速度
とでは、紙の搬送速度が変化するという問題があった。

【００２７】従来の加圧ローラ駆動の加熱装置で、定着
ニップの搬送速度が変化する画像形成装置においては、
転写ニップと定着ニップの間の距離を長くして、そこに
被記録材にループを持たせるための谷状に搬送経路をも
つことで定着ニップと転写ニップの搬送速度差を吸収す
る構成をとるものがあった。

【００２８】しかし、転写ニップと定着ニップの距離が
長くなるため、装置本体が大きくなってしまったり、フ
ァーストプリントタイムが長くなってしまうという問題
があった。また、コシの強い厚紙のような被記録材では
谷状の搬送経路に沿わず、転写ニップと定着ニップを直
線的に結んでしまうため、定着ニップと転写ニップの搬
送速度差を吸収できず、画像が伸びてしまう問題があっ
た。

【００２９】また、従来の加圧ローラ駆動の加熱装置
で、プリント枚数から加圧ローラ温度を予測し、加圧ロ
ーラの回転速度を変化させることで転写ニップと定着ニ
ップの距離を短くして、画像の伸びを防止する工夫がな
された画像形成装置もあるが、すべての環境や被記録材
の種類に対して予測することは難しく、予測が合わない
場合に画像が伸びてしまうという問題があった。

【００３０】白黒の画像形成装置または、カラー画像形
成装置でも中間転写体を用いてカラー画像が一括して被
記録材に転写されるような場合には、画像が伸びるとい
う問題であるが、カラー画像形成装置でも、定着ベルト
上に複数の感光体をタンデムに並べ順次トナー画像を被
記録材に転写するような場合には、被記録材は複数の転
写ニップにまたがった状態で定着ニップに進入する場合
がある。

【００３１】この状態で、定着ニップにおける被記録材
搬送速度が変化した場合は色ずれの発生となり、より画
像品質を著しく低下させてしまう場合がある。タンデム
型のカラー画像形成装置においては感光ドラムを複数個
ほぼ一列に並べる必要があるため、最終転写ニップと定
着間の距離を搬送速度変化を吸収できるだけの距離をと
ると、装置が大型化してしまうという問題があった。

【００３２】そこで本発明は上記のような問題を解消す
るためになされたもので、弾性層を有する駆動ローラと
しての加圧ローラ駆動による電磁誘導発熱方式の加熱装
置において、定着ベルトの回転検知を安価な構成で実現
することで、定着ベルトの破損を防止する。

【００３３】また、定着ベルトの回転速度を検知して、
定着ベルトの回転速度の変化を加圧ローラの回転速度に
フィードバックすることで、加圧ローラの外径変化によ
る被記録材搬送速度の変化を補正して、被記録材を安定
した速度で搬送できる加熱装置を提供することを目的と
する。

【００３４】像加熱装置として、上記加熱装置を備え、
高品質の画像を形成することのできる画像形成装置を提
供することを目的とする。

【００３５】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を有
することを特徴とする加熱装置および画像形成装置であ
る。 （１）磁場発生手段の磁界の作用で電磁誘導発熱する発
熱回転体と、前記発熱回転体を摩擦力により駆動する弾
性層を有する駆動回転体と、前記発熱回転体の回転を検
知する回転検知手段を有する加熱装置において、前記回
転検知手段を用いて回転速度を検出し、この検出した回
転速度を元に前記駆動回転体の回転速度を制御すること
を特徴とする加熱装置。 （２）前記駆動回転体は前記発熱回転体と相互圧接して
ニップ部を形成する加圧回転体であることを特徴とする
（１）記載の加熱装置。 （３）前記発熱回転体表面に回転検知パターンを形成し
たことを特徴とする（１）または（２）記載の加熱装
置。 （４）前記発熱回転体とともに回転する補助部材に回転
検知パターンを形成したことを特徴とする（１）または
（２）記載の加熱装置。 （５）前記発熱回転体の回転を直接伝達される伝達手段
を設け、前記伝達手段に前記回転検知パターンを形成し
たことを特徴とする（１）または（２）記載の加熱装
置。 （６）前記回転検知パターンから前記回転検知手段を用
いて回転速度を検出することを特徴とする（３）から
（５）のうちのいずれか１項記載の加熱装置。 （７）前記発熱回転体は無端ベルトであることを特徴と
する（１）から（６）のうちのいずれか１項記載の加熱
装置。 （８）前記無端ベルトの発熱域を二ップ部の被記録材の
進入側上方に位置させたことを特徴とする（７）記載の
加熱装置。 （９）前記回転検知手段は被記録材の搬送状態を同時に
検知できることを特徴とする（１）から（７）のうちの
いずれか１項記載の加熱装置。 （１０）前記駆動回転体が回転しているにもかかわらず
前記発熱回転体の回転が検知されない場合、前記発熱回
転体の発熱を停止することと前記駆動回転体の回転を停
止することをを特徴とする（１）から（８）うちのいず
れか１項記載の加熱装置。 （１１）被記録材に画像を形成する画像形成手段と、
（１）から（１０）のうちのいずれか１項記載の加熱装
置を具備し、前記加熱装置を前記画像形成手段により被
記録材上に形成した画像を加熱処理する像加熱装置とし
て備えたことを特徴とする画像形成装置。 （１２）被記録材に画像を形成する画像形成手段が複数
あり、前記被記録材に画像を形成する部位の１カ所以上
と前記ニップ部が同時に前記被記録材を挟持搬送するこ
とを特徴とする（１１）記載の画像形成装置。 （１３）前記被記録材は略垂直に搬送されることを特徴
とする（１１）または（１２）記載の画像形成装置。

【００３６】

【発明の実施の形態】（第１の実施例） 定着装置（加熱装置）１００ 図１は、本発明加熱装置による定着装置１００を示す要
部の正面模型図、図２は図１における要部の横断側面模
型図、図３は要部の縦断正面模型図である。

【００３７】この加熱装置１００は図１９に示した従来
装置と同様に、円筒状の電磁誘導発熱性ベルトを用い
た、加圧ローラ駆動方式、電磁誘導加熱方式の装置であ
る。図１９の装置と共通の構成部材部分には同一の符号
を付して再度の説明を省略する。

【００３８】磁場発生手段は磁性コア１７ａ・１７ｂ及
び励磁コイル１８からなる。磁性コア１７ａ・１７ｂは
高透磁率の部材であり、フェライトやパーマロイ等とい
ったトランスのコアに用いられる材料がよく、より好ま
しくは１００ｋＨｚ以上でも損失の少ないフェライトを
用いるのがよい。励磁コイル１８には給電部１８ａ・１
８ｂに励磁回路２７（図４）を接続してある。この励磁
回路２７は２０ｋＨｚから５００ｋＨｚの高周波をスイ
ッチング電源で発生できるようになっている。励磁コイ
ル１８は励磁回路２７から供給される交番電流（高周波
電流）によって交番磁束を発生する。

【００３９】１６ａ，１６ｂは横断面略半円弧状樋型の
ベルトガイド部材であり、開口側を互いに向かい合わせ
て略円柱体を構成し、外側に円筒状の電磁誘導性発熱ベ
ルトである定着ベルト１０をルーズに外嵌させてある。
前記ベルトガイド部材１６ａは、磁場発生手段としての
磁性コア１７ａ・１７ｂと励磁コイル１８を内側に保持
している。

【００４０】２２はベルトガイド部材１６ｂの内面平面
部に当接させて配設した横長の加圧用剛性ステイであ
る。１９は磁性コア１７ａ・１７ｂ及び励磁コイル１８
と加圧用剛性ステイ２２の間を絶縁するための絶縁部材
である。加圧用剛性ステイ２２の両端部と装置シャーシ
側との間にそれぞれ加圧バネ２５ａ・２５ｂを縮設する
ことで加圧用剛性ステイ２２に押し下げ力を作用させて
いる。これによりベルトガイド部材１６ａの下面と加圧
ローラ３０の上面とが定着ベルト１０を挟んで圧接して
所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。

【００４１】加圧ローラ３０は駆動手段Ｍにより矢示の
反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ３０の回
転駆動による前記加圧ローラ３０と定着ベルト１０の外
面との摩擦力で該定着ベルトに回転力が作用し、前記定
着ベルト１０の内面が定着ニップＮにおいて、摺動部材
４０の下面に密着して摺動しながら矢示の時計方向に加
圧ローラ３０の回転周速度にほぼ対応した周速度をもっ
て、ベルトガイド部材１６ａ，１６ｂの外回りを回転状
態になる。

【００４２】この場合、定着ニップ部Ｎにおける摺動部
材４０の下面と定着ベルト１０の内面との相互摺動摩擦
力を低減化させるために定着ニップ部Ｎの摺動部材４０
の下面と定着ベルト１０の内面との間に耐熱性グリスな
どの潤滑剤を介在させることもできる。これは、摺動部
材４０としてアルミナを用いた場合のように表面滑り性
が材質的によくない或いは仕上げ加工を簡素化した場合
に、摺動する定着ベルト１０に傷をつけて定着ベルト１
０の耐久性が悪化してしまうことを防ぐものである。

【００４３】加圧部材としての加圧ローラ３０は、芯金
３０ａと、前記芯金周りに同心一体にローラ状に成形被
覆させたシリコーンゴム・フッ素ゴムなどの耐熱性・弾
性材層３０ｂと、表層に設けたフッ素樹脂などの離型性
の良い離型層３０ｃとの構成であり、芯金３０ａの両端
部を装置のシャーシ側板金間に回転自由に軸受け２９ａ
・２９ｂで保持させて配設してある。

【００４４】フランジ部材２３ａ・２３ｂは定着ベルト
１０の両端に固定して取り付けられている。また、ベル
トガイド部材１６ａ・１６ｂのアセンブリの左右両端部
に外嵌し、前記左右位置をフランジ規制部材２４ａ・２
４ｂで規制しつつ回転自在に取り付け、定着ベルト１０
の回転時に該定着ベルトの端部を円形状で受けて、定着
ベルト１０のベルトガイド部材長手に沿う寄り移動を規
制するとともに定着ベルト端部の破損防止の役目をす
る。

【００４５】図５に示すように、ベルトガイド部材１６
ａの周面に、その長手方向に所定の間隔を置いて凸リブ
部１６ｅを形成具備させ、ベルトガイド部材１６ａの周
面と定着ベルト１０の内面との接触摺動抵抗を低減させ
て定着ベルト１０の回転負荷を少なくしている。このよ
うな凸リブ部はベルトガイド部材１６ｂにも同様に形成
具備することができる。

【００４６】図５は交番磁束の発生の様子を模式的に表
したものである。磁束Ｃは発生した交番磁束の一部を表
す。図５（ａ）に示すように、磁性コア１７ａ・１７ｂ
に導かれた交番磁束（Ｃ）は、磁性コア１７ａと磁性コ
ア１７ｂとの間において定着ベルト１０の電磁誘導発熱
層１に渦電流を発生させる。この渦電流は電磁誘導発熱
層１の固有抵抗によって該電磁誘導発熱層にジュール熱
（渦電流損）を発生させる。ここでの発熱量Ｑは電磁誘
導発熱層１を通る磁束の密度によって決まり図５のグラ
フような分布を示す。図５（ｂ）に示すグラフは、縦軸
が磁性コア１７ａの中心を０とした角度θで表した定着
ベルト１０における円周方向の位置を示し、横軸が定着
ベルト１０の電磁誘導発熱層１での発熱量Ｑを示す。こ
こで、発熱域Ｈは最大発熱量をＱとした場合、発熱量が
Ｑ／ｅ以上の領域と定義する。これは、定着に必要な発
熱量が得られる領域である。

【００４７】この定着ニップ部Ｎの温度は、不図示の温
度検知手段を含む温調系により励磁コイル１８に対する
電流供給が制御されることで所定の温度が維持されるよ
うに温調される。２６は定着ベルト１０の温度を検知す
るサーミスタなどの温度センサであり、本例においては
温度センサ２６で測定した定着ベルト１０の温度情報を
もとに定着ニップ部Ｎの温度を制御するようにしてい
る。

【００４８】而して、定着ベルト１０が回転し、励磁回
路２７から励磁コイル１８への給電により上記のように
定着ベルト１０の電磁誘導発熱がなされて、定着ニップ
部Ｎが所定の温度に立ち上がって温調された状態におい
て、画像形成手段部から搬送された未定着トナー画像ｔ
の形成された被記録材Ｐが定着ニップ部Ｎの定着ベルト
１０と加圧ローラ３０との間に画像面が上向き、即ち定
着ベルト面に対向して導入され、定着ニップ部Ｎにおい
て画像面が定着ベルト１０の外面に密着して定着ベルト
１０と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。こ
の定着ニップ部Ｎを定着ベルト１０と一緒に被記録材Ｐ
が挟持搬送されていく過程において、定着ベルト１０の
電磁誘導発熱で加熱されて被記録材Ｐ上の未定着トナー
画像ｔが加熱定着される。被記録材Ｐは定着ニップ部Ｎ
を通過すると、回転定着ベルト１０の外面から分離して
排出搬送されていく。被記録材上の加熱定着トナー画像
は定着ニップ部通過後、冷却して永久固着像となる。

【００４９】本例においては、図６に示すように、定着
ベルト１０の発熱域Ｈの対向位置に、暴走時の励磁コイ
ル１８への給電を遮断する温度検知素子であるサーモス
イッチ５０を配設している。

【００５０】図６は本例で使用した安全回路の回路図で
ある。温度検知素子であるサーモスイッチ５０は十２４
ＶＤＣ電源とリレースイッチ５１と直列に接続されてお
り、サーモスイッチ５０が切れると、リレースイッチ５
１への給電が遮断され、リレースイッチ５１が動作し、
励磁回路２７への給電が遮断されることにより、励磁コ
イル１８への給電を遮断する構成をとっている。サーモ
スイッチ５０はＯＦＦ動作温度を２２０℃に設定した。

【００５１】また、サーモスイッチ５０は定着ベルト１
０の発熱域Ｈに対向して定着ベルト１０の外面に非接触
に配設し、サーモスイッチ５０と定着ベルト１０との間
の距離は略１ｍｍとした。これにより、定着ベルト１０
にサーモスイッチ５０の接触による傷が付くことがな
く、耐久による定着画像の劣化を防止することができ
る。

【００５２】本例によれば、定着ベルト１０の発熱域Ｈ
を定着ニップ部Ｎの被記録材Ｐの進入側上方に位置させ
たので、装置故障による定着装置暴走時、図１９に示し
た従来装置のような定着ニップＮで発熱する構成とは違
い、定着ニップＮに紙が挟まった状態で定着器が停止
し、励磁コイル１８に給電が続けられ定着ベルト１０が
発熱し続けた場合でも、紙が挟まっている定着ニップ部
Ｎでは発熱していないために紙が直接加熱されることが
ない。また、発熱量が多い発熱域Ｈには、サーモスイッ
チ５０が配設してあるため、サーモスイッチ５０が２２
０℃を感知して、サーモスイッチが切れた時点で、リレ
ースイッチ５１により励磁コイル１８への給電が遮断さ
れる。

【００５３】本例によれば、紙の発火温度は約４００℃
近辺であるため、紙が発火することなく、定着ベルト１
０の発熱を停止することができる。温度検知素子として
サーモスイッチのほかに温度ヒューズを用いることもで
きる。

【００５４】本例ではトナーｔに低軟化物質を含有させ
たトナーを使用したため、定着装置にオフセット防止の
ためのオイル塗布機構を設けていないが、低軟化物質を
含有させていないトナーを使用した場合にはオイル塗布
機構を設けてもよい，また、低軟化物質を含有させたト
ナーを使用した場合にもオイル塗布や冷却分離を行って
もよい。Ａ）励磁コイル１８励磁コイル１８はコイル
（線輸）を構成させる導線（電線）として、一本ずつが
それぞれ絶縁被覆された銅製の細線を複数本束ねたもの
（束線）を用い、これを複数回巻いて励磁コイルを形成
している。本例では１０ターン巻いて励磁コイル１８を
形成している。

【００５５】絶縁被覆は定着ベルト１０の発熱による熱
伝導を考慮して耐熱性を有する被覆を用いるのがよい。
たとえば、ポリアミドイミドやポリイミドなどの被覆を
用いるとよい。励磁コイル１８は外部から圧力を加えて
密集度を向上させてもよい。

【００５６】励磁コイル１８の形状は、図５（ａ）に示
すように発熱層１の曲面に沿うようにしている。本例で
は定着ベルト１０の発熱層と励磁コイル１８との間の距
離は略２ｍｍになるように設定した。励磁コイル保持部
材１９の材質としては絶縁性に優れ、耐熱性がよいもの
がよい。例えば、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリイ
ミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、Ｐ
ＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、Ｐ
ＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＬＣＰ樹脂などを選択すると
よい。

【００５７】磁性コア１７ａ・１７ｂ及び励磁コイル１
８と、定着ベルト１０の発熱層１の間の距離はできる限
り近づけた方が磁束の吸収効率が高いのであるが、この
距離が５ｍｍを越えるとこの効率が著しく低下するた
め、５ｍｍ以内にするのがよい。また、５ｍｍ以内であ
れば、定着ベルト１０の発熱層１と励磁コイル１８の距
離が一定である必要はない。

【００５８】励磁コイル１８の励磁コイル保持部材１９
からの引出線すなわち１８ａ・１８ｂ（図４）について
は、励磁コイル保持部材１９から外の部分について束線
の外側に絶縁被覆を施している。 Ｂ）定着ベルト１０ 図７は本例における定着ベルト１０の層構成模型図であ
る。本例の定着ベルト１０は、電磁誘導発熱性の定着ベ
ルト１０の基層となる金属ベルト等でできた発熱層１
と、その外面に積層した弾性層２と、その外面に積層し
た離型層３の複合構造のものである。発熱層１と弾性層
２との間の接着、弾性層２と離型層３との間の接着のた
め、各層間にプライマー層（不図示）を設けてもよい。
略円筒形状である定着ベルト１０において発熱層１が内
面側であり、離型層３が外面側である。前述したよう
に、発熱層１に交番磁束が作用することで前記発熱層１
に渦電流が発生して該発熱層が発熱する。その熱が弾性
層２・離型層３を介して定着ベルト１０を加熱し、前記
定着ニップＮに通紙される被加熱材としての被記録材Ｐ
を加熱してトナー画像の加熱定着がなされる。

【００５９】ａ．発熱層１ 発熱層１はニッケル、鉄、強磁性ＳＵＳ、ニッケル−コ
バルト合金といった強磁性体の金属を用いるとよい。非
磁性の金属でも良いが、より好ましくは磁束の吸収の良
いニッケル、鉄、磁性ステンレス、コバルト−ニッケル
合金等の金属が良い。

【００６０】その厚みは次の式で表される表皮深さより
厚くかつ２００μｍ以下にすることが好ましい。表皮深
さσ［ｍ］は、励磁回路の周波数ｆ［Ｈｚ］と透磁率μ
と固有抵抗ρ［Ωｍ］で σ＝５０３×（ρ／ｆμ）^1/2 と表される。

【００６１】これは電磁誘導で使われる電磁波の吸収の
深さを示しており、これより深いところでは電磁波の強
度は１／ｅ以下になっており、逆にいうと殆どのエネル
ギーはこの深さまでで吸収されている（図９）。

【００６２】発熱層１の厚さは好ましくは１〜１００μ
ｍがよい。発熱層１の厚みが１μｍよりも小さいとほと
んどの電磁エネルギーが吸収しきれないため効率が悪く
なる。また、発熱層１が１００μｍを超えると剛性が高
くなりすぎ、また屈曲性が悪くなり回転体として使用す
るには現実的ではない。従って、発熱層１の厚みは１〜
１００μｍが好ましい。

【００６３】ｂ．弾性層２ 弾性層２は、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシ
リコーンゴム等で耐熱性がよく、熱伝導率がよい材質で
ある。弾性層２の厚さは１０〜５００μｍが好ましい。
この弾性層２は定着画像晶質を保証するために必要な厚
さである。

【００６４】カラー画像を印刷する場合、特に写真画像
などでは被記録材Ｐ上で大きな面積に渡ってベタ画像が
形成される。この場合、被記録材の凹凸あるいはトナー
層の凹凸に加熱面（離型層３）が追従できないと加熱ム
ラが発生し、伝熱量が多い部分と少ない部分で画像に光
沢ムラが発生する。伝熱量が多い部分は光沢度が高く、
伝熱量が少ない部分では光沢度が低い。

【００６５】弾性層２の厚さとしては、１０μｍ以下で
は被記録材あるいはトナー層の凹凸に追従しきれず画像
光沢ムラが発生してしまう。また、弾性層２が１０００
μｍ以上の場合には弾性層の熱抵抗が大きくなり、クイ
ックスタートを実現するのが難しくなる。より好ましく
は弾性層２の厚みは５０〜５００μｍがよい。

【００６６】弾性層２の硬度は、硬度が高すぎると被記
録材あるいはトナー層の凹凸に追従しきれず画像光沢ム
ラが発生してしまう。そこで、弾性層２の硬度としては
６０゜（ＪＩＳ−Ａ）以下、より好ましくは４５゜（Ｊ
ＩＳ−Ａ）以下がよい。

【００６７】弾性層２の熱伝導率λに関しては、 ２．５×１０^−３〜８．４×１０^−３［Ｗ／ｃｍ・°
Ｃ］（６×１０^-4〜２×１０^-3［ｃａ１／ｃｍ・ｓｅｃ
・ｄｅｇ］） がよい。

【００６８】熱伝導率λが ２．５×１０^−３［Ｗ／ｃｍ・°Ｃ］（６×１０^-4［ｃ
ａ１／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ］） よりも小さい場合には、熱抵抗が大きく、定着ベルトの
表層（離型層３）における温度上昇が遅くなる。

【００６９】熱伝導率λが ８．４×１０^−３［Ｗ／ｃｍ・°Ｃ］（２×１０^-3［ｃ
ａ１／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ］） よりも大きい場合には、硬度が高くなりすぎたり、圧縮
永久歪みが悪化する。

【００７０】よって熱伝導率λは ２．５×１０^−３［Ｗ／ｃｍ・°Ｃ］（６×１０^-4［ｃ
ａ１／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ］）〜８．４×１０
^−３［Ｗ／ｃｍ・°Ｃ］（２×１０^-3［ｃａ１／ｃｍ・
ｓｅｃ・ｄｅｇ］）がよい。

【００７１】より好ましくは ３．３×１０^−３［Ｗ／ｃｍ・°Ｃ］（８×１０^-4［ｃ
ａ１／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ］）〜６．３×１０
^−３［Ｗ／ｃｍ・°Ｃ］（１．５×１０^-3［ｃａ１／ｃ
ｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ］） がよい。

【００７２】ｃ．離型層３ 離型層３はフッ素樹脂、シリコーン樹脂、フルオロシリ
コーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ＰＦＡ，Ｐ
ＴＦＥ，ＦＥＰ等の離型性かつ耐熱性のよい材料を選択
することができる。

【００７３】離型層３の厚さは１〜１００μｍが好まし
い。離型層３の厚さが１μｍよりも小さいと塗膜の塗ム
ラで離型性の悪い部分ができたり、耐久性が不足すると
いった問題が発生する。また、離型層が１００μｍを超
えると、熱伝導が悪化するという問題が発生し、特に樹
脂系の離型層の場合は硬度が高くなりすぎ、弾性層２の
効果がなくなってしまう。

【００７４】また図８に示すように、定着ベルト１０の
構成において、発熱層１のベルトガイド面側（発熱層１
の弾性層２とは反対面側）に断熱層４を設けてもよい。
断熱層４としては、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリ
アミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、Ｐ
ＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、Ｆ
ＥＰ樹脂などの耐熱樹脂がよい。

【００７５】また、断熱層４の厚さとしては１０〜１０
００μｍが好ましい。断熱層４の厚さが１０μｍよりも
小さい場合には断熱効果が得られず、また、耐久性も不
足する。一方、１０００μｍを超えると、磁性コア１７
ａ・１７ｂ及び励磁コイル１８から発熱層１の距離が大
きくなり、磁束が十分に発熱層１に吸収されなくなる。

【００７６】断熱層４は、発熱層１に発生した熱が定着
ベルトの内側に向かわないように断熱できるので、断熱
層４がない場合と比較して被記録材Ｐ側への熱供給効率
が良くなる。よって、消費電力を抑えることができる。 Ｃ）回転速度検知 図１に示すように、発熱回転体の回転を直接伝達される
手段としての定着ベルト１０の端部の被記録材Ｐが通過
しない領域に、特定波長の光を吸収する回転検知パター
ン６０を形成してある。たとえば、幅２ｍｍ、長さ１０
ｍｍの帯状パターンを定着ベルト表面に等間隔に２０本
形成してある。パターン間の距離は２ｍｍとした。ま
た、図２に示すように回転検知パターン６０の対向位置
には、発光素子および反射光受光素子からなる光学セン
サ６１が配設してある。

【００７７】光学センサ６１は発光素子と受光素子から
なり、発光素子から発せられた光は定着ベルト１０上の
回転検知パターン６０の位置で反射され受光素子で検知
する。受光素子で得られた光量は電気信号に変換され、
変換された電気信号は制御回路（不図示）に取り込ま
れ、電気信号の変化を監視することができる。

【００７８】本例においては、電気信号は受光素子で得
られた光量を電圧値に変換したものである。以後、この
変換された電圧値を検出電圧値という。光学センサ６１
の発光素子から発せられた光は、回転検知パターン６０
により吸収されると、受光素子で検知する光量が減少す
るので検出電圧値も減少する。

【００７９】そのため、図１０に示すように定着ベルト
１０が回転すると、検出電圧値は回転検知パターン６０
の位置に応じて変化する。ここで電圧値のピーク間を１
周期として考える。回転検知パターンは前述したように
光を吸収するパターンであるため、検出電圧値は光学セ
ンサ６１の中央の位置に回転検知パターン６０が位置す
るときに最小となり、光学センサ６１の中央の位置に回
転検知パターン６０の中間が位置するときに最大値とな
る。

【００８０】本例では、光学センサ６１で検知した回転
検知パターン６０の電気信号の周期から定着ベルト１０
の回転速度つまり被記録材Ｐの搬送速度を算出する。検
出電圧値のピーク間である１周期の時間をモニターし、
この時間の変化量に応じて駆動手段Ｍの回転速度にフィ
ードハックをかけることを行っている。

【００８１】例として、以下、定着ベルト１０が１ｓｅ
ｃ間に１回転するような場合を想定して説明を行う。第
１の実施例で説明したように定着ベルト１０の１周に対
して２０本の回転検出パターンがある。よって、図１０
に示すように定着ベルト１０を１ｓｅｃ間に１回転させ
ると、１周期５０ｍｓｅｃの電圧変動信号が得られる。

【００８２】加圧ローラ３０の温度が室温状態で上記の
ように定着ベルトの回転速度を設定すると、加熱動作を
開始して１枚目の被記録材が定着ニップに到達するまで
に、加圧ローラの熱膨張によって加圧ローラ外周長が長
くなる。さらに、連続プリントや間欠プリントを行うと
加圧ローラ温度はさらに上昇し、加圧ローラ外周長はさ
らに長くなる。加圧ローラの熱膨張量は加圧ローラの外
径、弾性層の厚さ、熱膨張率等の設定の仕方、加圧ロー
ラ温度により異なるが、加圧ローラ軸の回転角速度が一
定の場合、加圧ローラ表面速度は温度上昇によって数パ
ーセント増加することになる。

【００８３】例えば、５パーセント加圧ローラ表面速度
が速くなると、被記録材の搬送速度も略５パーセント速
くなり、定着ベルトの回転検知の１周期は ５０ｍｓｅｃ×（１００−５）％＝４７．５ｍｓｅｃ と短くなり、被記録材の搬送速度が速くなる。

【００８４】定着ニップＮの搬送速度をＶｆ、転写ニッ
プＴ２の搬送速度をＶｔとすると、室温時にＶｆ≒Ｖｔ
とした場合、電磁誘導加熱が開始され加圧ローラ径が膨
張するとＶｆ＞Ｖｔとなり、被記録材が定着ニップに進
入すると、定着ニップと転写ニップ間で被記録材を引張
ってしまう。

【００８５】そこで、本実施例では、定着ベルトの回転
検知の１周期を略５０ｍｓｅｃで一定値を保持できるよ
うに加圧ローラの駆動手段Ｍの回転速度にフィードバッ
クをかける。フィードバック制御は、一般的なＰＬＬ
（フェーズド・ロックド・ループ）制御、ＰＩＤ（比例
積分微分）制御などで行うと良い。このフィードバック
制御を実現するためにはオペアンプなどからなる回路
や、ＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッシング）を
用いると良い。制御定数は回転速度や加圧ローラの熱膨
張量に合わせて設定できる。このフィードバック制御に
より、回転検知の１周期が設定値（本例では５０ｍｓｅ
ｃ）より短くなれば駆動手段Ｍの回転速度を遅くし、回
転検知の１周期が設定値よりも長くなれば、駆動手段Ｍ
の回転速度を速くする制御を行う。この制御により、定
着ベルトの回転速度を略一定に保つことができる。よっ
て、被記録材を安定した速度で搬送することができる。

【００８６】本例では、初期設定として室温時の定着ニ
ップＮの搬送速度と転写ニップＴ２の搬送速度を略等し
く設定したが、この初期設定値は任意の加圧ローラ温度
に対して設定しても同様の効果が得られる。また、被記
録材の搬送と画像に影響を与えない範囲でＶｆ＜Ｖｔと
するのが好ましい。これは被記録材が定着ニップＮと転
写ニップＴ２間で引張られないことを確実にするために
有効である。

【００８７】本発明では、加圧ローラ駆動の加熱装置に
おいて、熱容量の小さい定着ベルトを使用して室温から
のクイックスタートが実現できる電磁誘導加熱方式の加
熱装置で、定着ベルト１０の回転検知周期をモニタし、
加圧ローラの熱膨張による搬送速度の変化分を駆動手段
Ｍの回転速度にフィードバックをすることで搬送速度変
化を補正することができる。よって被記録材の安定した
搬送が可能となるとともに、定着ニップＮと転写ニップ
Ｔ２の間の距離を短くすることが可能となり、画像形成
装置本体の小型化が可能となる。さらに、ファーストブ
リントタイムの短縮が可能となる。

【００８８】また、本例のように中間転写体を用いてカ
ラー画像が一括して被記録材に転写するカラー画像形成
装置、または、白黒の画像形成装置（不図示）におい
て、定着ニップＮ部での被記録材の搬送速度が略一定に
保つことができるので、定着ニップ部の搬送速度を転写
ニップの搬送速度とほぼ同等かわずかに遅くすること
で、被記録材が定着ニップに進入しても被記録材を引張
ることがないので画像の伸びが発生することがない。

【００８９】さらに、カラー画像形成装置でも、搬送ベ
ルト上に複数の感光体をタンデムに並べ順次トナー画像
を被記録材に転写するような場合でも、画像の伸びが発
生せず、加えて、被記録材が複数の転写ニップにまたが
った状態で、定着ニップに被記録材が進入する場合で
も、定着ニップＮ部での被記録材の搬送速度を略一定に
保つことができるので、転写ニップの搬送速度とほぼ同
等かわずかに定着ニップ部での搬送速度を遅くすること
で、被記録材が定着ニップに進入しても被記録材を引っ
張ることがなくなり、色ずれが発生しない良好な画像品
質を得ることができる。

【００９０】タンデム型のカラー画像形成装置において
は感光ドラムを複数個ほぼ一列に並べる必要があるた
め、最終転写ニップと定着間の距離は搬送速度変化を吸
収できるだけの距離をとると、装置が大型化してしまう
という問題があったが、加圧ローラ駆動方式の加熱装置
であっても本発明を実施することで本体の小型化が図れ
る。

【００９１】さらに、タンデム型でも略垂直に被記録材
を搬送した場合、搬送ベルト後端と定着ニップＮの距離
の関係は、最小通紙長さを考えると、被記録材の画像面
側で被記録材を保持すると画像が乱れてしまうため、搬
送ベルト後端と定着ニップの間の距離をＬ_TFとし、最小
通紙長さをＬ_SPとすると、 Ｌ_TF＜Ｌ_SP を満足する必要がある。加圧ローラ駆動の加熱装置にお
いて本発明を実施することで、タンデム型の略垂直に被
記録材を搬送する画像形成装置で搬送ベルト後端と定着
ニップＮの距離を短くすることができ、より小さいサイ
ズの被記録材を搬送可能にするためには特に有効であ
る。

【００９２】本例では、特定波長の光を吸収する回転検
知パターンを形成したが、定着ベルト表面よりも反射率
の高いパターンを形成することができる。この場合は回
転検知パターンの中間の位置よりも回転検知パターンの
中心の方が検出電圧値は高くなる。要は、検出電圧値の
コントラストが取れ、回転状態を検知できるようなパタ
ーンを形成すればよい。同様に、検出パターンの代わり
に定着ベルトにスリットを入れることも可能である。

【００９３】また、同様の効果が得られる構成として図
１１に示すように、定着ベルト１０の端部保護を目的と
した補助部材であるフランジ部材２３ｂに回転検出パタ
ーンを設けることができる。この場合は図１２に示すよ
うに回転検知パターンとしてスリット６２を放射状に設
けることができ、さらに、このスリット６２を挟んで、
発光素子６３と透過光受光素子６４が向き合うように配
設することができる。この場合は、上記スリット６２の
場合では注意しなければならないパターン面の汚れによ
る電圧値変動を考慮しなくて良い。

【００９４】さらに、回転検知パターンの数は要求され
る検知精度に応じて任意に設定でき、必要に応じて定着
ベルト周中のパータン幅、パターン間隔を変更すること
もできる。 （第２の実施例）本例では、第１の実施例の図１１およ
び図１２において用いられた光学センサである発光素子
６３と受光素子６４を被記録材Ｐの搬送状態検知センサ
として活用する例について説明する。

【００９５】画像形成装置内には被記録材Ｐの搬送状態
をモニタするために搬送経路上にセンサをいくつか配設
している。そして、被記録材Ｐが通常の搬送状態と異な
る状態になったとき、つまり、被記録材Ｐが規定のタイ
ミングでセンサ位置を通過しなかった場合に、ジャムと
判断して画像形成過程を中止し、ユーザに知らせる。

【００９６】そこで、本例では、図１３、図１４、図１
５に示すように定着ニップ後に設けた排紙検知用アーム
６５から得られる被記録材Ｐの通過情報と第１の実施例
で使用した光学センサで同時にモニタする。

【００９７】被記録材Ｐが定着ニップＮを通過して排紙
検知用アーム６５を動かす仕組みを簡単に説明する。排
紙検知用アーム６５は被記録材Ｐの通過位置に配設され
回転軸に固定されている。回転軸は不図示の位置決め手
段により回転可能に固定されている。さらに回転軸には
遮光板６６が固定されており、排紙検知用アーム６５に
連動して動く。

【００９８】そして、遮光板６６は光学検知センサの発
光素子６３と受光素子６４の間に移動可能に設置する。
図１４は被記録材Ｐが排紙検知用アーム６５を押す前の
状態である（排紙センサｏｆｆ）。図１５は被記録材が
排紙検知用アーム６５を押した状態（排紙センサｏｎ）
で、このアームの動きが回転軸を介して遮光板６６を矢
印の方向へ動かす。そして、被記録材Ｐが通過し排紙検
知用アーム６５が元の位置に戻ると、これに連動して遮
光板６６も元の位置（図１４）に戻る。遮光板６６の移
動先は前記回転検知用のスリット６２の一部を遮蔽する
ように設定されており、本例ではスリット６２の約５０
パーセント遮蔽するように配設した。

【００９９】上記のように被記録材Ｐが排紙検知用アー
ム６５の位置にある場合（排紙センサｏｎ）とない場合
（排紙センサｏｆｆ）で、図１６に示すように得られる
検出電圧値が変化する。本例では約５０パーセント遮光
することで電圧レベルも約５０パーセント減少する（電
圧降下）。このピーク電圧値の変化をモニタすることで
被記録材の搬送状態をモニタすることができる。搬送状
態は、ピーク電圧値からの減少量、ピーク電圧値からの
減少率、設定したしきい値を下回った場合などから判断
することができる。

【０１００】以上のように、本実施例では、前記第１の
実施例で記述した定着ベルト１０の回転検知に加えて被
記録材Ｐの搬送状態も同じ光学検知素子でモニタするこ
とが可能となった。このため、安価に定着ベルト１０の
回転を検知することが可能な画像形成装置の提供が可能
となった。 （第３の実施例）本例では、第１及び第２の実施例で検
出した定着ベルト１０の回転速度から該定着ベルトの回
転状態をモニタし、以下の制御を行う。図１７に示すよ
うに定着ベルトが回転していない場合（停止時）には、
定着ベルトの停止した位置に応じて一定の電圧値を示
す。そこで、この電圧値を監視することで、定着ベルト
１０の回転を検知することが可能となる。もし、加圧ロ
ーラ３０を回転させたにもかかわらず、定着ベルト１０
の回転が検知されなかった場合、つまり、電圧値が一定
値を示していた場合には、定着ベルト１０が回転してい
ないと判断して、電磁誘導発熱を停止させるとともに、
画像形成動作を停止させる。

【０１０１】また、図１７に示すように１周期の時間に
ついて電圧値が正常の速度で回転しているとき（正常
時）の周期よりも長い周期で検出された場合（スリップ
時）には、定着ベルト１０がスリップしている判断して
電磁誘導発熱を停止させるとともに、画像形成動作を停
止させる。ここで、正常の速度とは、熱膨張で加圧ロー
ラ３０の回転角速度が変化する最大の値よりも速く加圧
ローラを回転させたにもかかわらず１周期の時間が設定
値よりも長くなった場合のことをいう。

【０１０２】ここで、たとえば、画像形成装置のオペレ
ーションパネル（不図示）や、接続されている画像入力
装置（コンピュータなど）に定着ベルト１０の回転不良
状態を表示させることができる。

【０１０３】図１７は図２に示した光学センサ６１を用
いた例について説明したが、図１１、図１３に示した光
学センサの場合でも同様の制御を行うことができる。

【０１０４】本発明により、加圧ローラを回転させたに
もかかわらず定着ベルトが回転しなかった場合や定着ベ
ルトがスリップした場合に加熱動作を安全に停止するこ
とができる。特に、発熱域がニップ外に及び昇温速度が
速い場合でも定着ベルト１０の破損を防止することがで
きる。 （その他） １）定着ベルト１０から直接回転を伝達する手段を設け
て、この手段に光学センサ６１を設けても良い。具体的
には、直接回転を伝達する手段としてフランジ部材２３
の外周をギア形状とし、この手段として直接回転を伝達
されたもうひとつのギアに回転検出パターンを形成する
ことができる。

【０１０５】２）回転検知パターンと光学センサはエン
コーダを用いることができる。

【０１０６】３）電磁誘導発熱性の定着ベルト１０は、
モノクロあるいは１パスマルチカラー画像などの加熱定
着用の場合は弾性層２を省略した形態のものとすること
もできる。発熱層１は樹脂に金属フィラーを混入して構
成したものとすることもできる。発熱層単層の部材とす
ることもできる。

【０１０７】４）加圧部材３０側からも被記録材に熱エ
ネルギーを供給するために、加圧部材３０側にも電磁誘
導加熱などの発熱手段を設けて、所定の温度に加熱・温
調する装置構成にすることもできる。

【０１０８】５）定着ベルト１０は剛体ローラなど他の
形態の部材にすることもできる。

【０１０９】６）本発明の加熱装置は実施例の画像加熱
定着装置に限らず、画像を把持した被記録材を加熱して
つや等の表面性を改質する像加熱装置、仮定着する像加
熱装置、その他、被加熱材の加熱乾燥装置、加熱ラミネ
ート装置など、広く被加熱材を加熱処理する手段・装置
として使用できる。 （第４の実施例）画像形成装置例図１８は前記各実施例
に示した加熱装置を加熱定着装置として適用した本発明
の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。本例の
画像形成装置は電子写真カラープリンタである。図１８
において、１０１は有機感光体やアモルファスシリコン
感光体でできた感光体ドラム（像担持体）であり、矢示
の反時計方向に所定のプロセススピード（周速度）で回
転駆動される。感光体ドラム１０１はその回転過程で帯
電ローラ等の帯電装置１０２で所定の極性・電位の一様
な帯電処理を受ける。

【０１１０】次いでその帯電処理面にレーザ光学籍（レ
ーザスキャナー）１１０から出力されるレーザ光１０３
による、目的の画像情報の走査露光処理を受ける。レー
ザ光学籍１１０は不図示の画像読み取り装置等の画像信
号発生装置からの目的画像情報の時系列電気デジタル画
素信号に対応して変調（オン／オフ）したレーザ光１０
３を出力して回転感光体ドラム１０１面に走査露光した
目的画像情報に対応した静電潜像が形成される。１０９
はレーザ光学箱１１０からの出力レーザ光を感光体ドラ
ム１０１の露光位置に偏向させるミラーである。

【０１１１】フルカラー画像形成の場合は、目的のフル
カラー画像における第１の色分解成分画像、例えばイエ
ロー成分画像についての走査露光・潜像形成がなされ、
その潜像が４色カラー現像装置１０４のうちのイエロー
現像器１０４Ｙの作動でイエロートナー画像として現像
される。そのイエロートナー画像は感光体ドラム１０１
と中間転写体ドラム１０５との接触部（或いは近接部）
である１次転写部Ｔ１において中問転写体ドラム１０５
の面に転写される。中間転写体ドラム１０５面に対する
トナー画像転写後の回転感光体ドラム１０１面はクリー
ナ１０７により転写残りトナー等の付着残留物の除去を
受けて清掃される。

【０１１２】上記のような帯電・走査露光・現像・一次
転写・清掃のプロセスサイクルが、目的のフルカラー画
像の第２の色分解成分画像（例えばマゼンタ成分画像、
マゼンタ現像器１０４Ｍが作動）、第３の色分解成分画
像一（例えばシアン成分画像、シアン現像器１０４Ｃが
作動）、第４の色分釦成分画像（例えば黒成分画像、黒
現像器１０４ＢＫが作動）の各色分解成分画像について
順次実行され、中間転写体ドラム１０５面にイエロート
ナー画像．マゼンタトナー画像・シアントナー画像・黒
トナー画像の都合４色のトナー画像が順次重ねて転写さ
れて、目的のフルカラー画像に対応したカラートナー画
像が合成形成される。

【０１１３】中間転写体ドラム１０５は、金属ドラム１
０５ａ上に中抵抗の弾性層１０５ｂと高抵抗の表層１０
５ｃを有するもので、感光体ドラム１０１に接触して或
いは近接して該感光体ドラムと略同じ周速度で矢示の時
計方向に回転駆動され、中間転写体ドラム１０５の金属
ドラム１０５ａにバイアス電位を与えて、感光体ドラム
１０１との電位差で該感光体ドラム側のトナー画像を前
記中間転写体ドラム１０５面側に転写させる。

【０１１４】上記の中間転写体ドラム１０５面に合成形
成されたカラートナー画像は、前記中間転写体ドラム１
０５と転写ローラ１０６との接触ニップ部である二次転
写部Ｔ２において、前記二次転写部Ｔ２に不図示の給紙
部から所定のタイミングで送り込まれた被記録材Ｐの面
に転写されていく。転写ローラ１０６は被記録材Ｐの背
面からトナーと逆極性の電荷を供給印加されることで、
中間転写体ドラム１０５面側から被記録材Ｐ側へ合成カ
ラートナー画像を順次に一括転写する。

【０１１５】二次転写部Ｔ２を通過した被記録材Ｐは中
間転写体ドラム１０５の面から分離されて像加熱装置
（定着装置）１００へ導入され、未定着トナー画像の加
熱定着処理を受けてカラー画像形成物として機外の不図
示の排紙トレーに排出される。被記録材Ｐに対するカラ
ートナー画像転写後の中間転写体ドラム１０５は、クリ
ーナ１０８により転写残りトナー・紙粉等の付着残留物
の除去を受けて清掃される。このクリーナ１０８は、常
時は中間転写体ドラム１０５に非接触状態に保持されて
おり、中間転写体ドラム１０５から被記録材Ｐに対する
カラートナー画像の二次転写実行過程において、中間転
写体ドラム１０５に接触状態に保持される。

【０１１６】また転写ローラ１０６も常時は中間転写体
ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写
体ドラム１０５から被記録材Ｐに対するカラートナー画
像の二次転写実行過程において、中問転写体ドラム１０
５に被記録材Ｐを介して接触状態に保持される。

【０１１７】本例装置は、白黒画像などモノカラー画像
のプリントモードも実行できる。また両面画像プリント
モード、或いは多重画像プリントモードも実行できる。

【０１１８】両面画像プリントモードの場合は、像加熱
装置１００を出た１面目画像プリント済みの被記録材Ｐ
は、不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転されて再
び二次転写部Ｔ２へ送り込まれて２面に対するトナー画
像転写を受け、再度、像加熱装置１００に導入されて２
面に対するトナー画像の定着処理を受けることで両面画
像プリントが出力される。

【０１１９】多重画像プリントモードの場合は、像加熱
装置１００を出た１回目画像プリント済みの被記録材Ｐ
は、不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転されずに
再び二次転写部Ｔ２へ送り込まれて１回目画像プリント
済みの面に２回目のトナー画像転写を受け、再度、像加
熱装置１００に導入されて２回目のトナー画像の定着処
理を受けることで多重画像プリントが出力される。

【０１２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加圧ローラ駆動の加熱装置において、熱容量の小さい定
着ベルトを使用して室温からのクイックスタートが実現
できる電磁誘導加熱方式の加熱装置で、定着ベルトの回
転検知周期をモニタし、加圧ローラの熱膨張による搬送
速度の変化分を駆動手段の回転速度にフィードバックを
することで搬送速度変化を補正することができる。よっ
て、被記録材の安定した搬送が可能となるとともに、定
着ニップと転写ニップの間の距離を短くすることが可能
となり、本発明加熱装置を加熱定着装置として適用した
画像形成装置本体の小型化が可能となる。さらに、ファ
ーストプリントタイムの短縮が可能となる。

【０１２１】また、定着ニップＮ部での被記録材の搬送
速度を略一定に保つことができるので、定着ニップ部の
搬送速度を転写ニップの搬送速度とほぼ同等かわずかに
遅くすることで、被記録材が定着ニップに進入しても被
記録材を引張ることがないので画像の伸びが発生するこ
とがない。

【０１２２】さらに、カラー画像形成装置で、搬送ベル
ト上に複数の感光体をタンデムに並べ、順次トナー画像
を被記録材に転写するような場合でも、画像の伸びが発
生せず、加えて、被記録材が複数の転写ニップにまたが
った状態で、定着ニップに被記録材が進入する場合で
も、定着ニップＮ部での被記録材の搬送速度を略一定に
保つことができるので、転写ニップの搬送速度とほぼ同
等かわずかに定着ニップ部での搬送速度を遅くすること
で、被記録材が定着ニップに進入しても被記録材を引っ
張ることがなくなり、色ずれが発生しない良好な画像品
質を得ることができる。

【０１２３】また、定着ベルトの発熱域を定着ニップ部
の被記録材の進入側上方に位置させたので、装置故障に
よる定着装置暴走時、定着ニップに紙が挟まった状態で
定着器が停止し、励磁コイルに給電が続けられ定着ベル
ト１０が発熱し続けた場合でも、紙が挟まっている定着
ニップ部では発熱していないために紙が直接加熱される
ことがない。

【０１２４】さらに、タンデム型の画像形成装置でも略
垂直に被記録材を搬送した場合、画像を乱すことなく搬
送ベルト後端と定着ニップＮの距離を短くすることがで
き、より小さいサイズの被記録材の搬送が可能となる。

【０１２５】また、定着ベルトの回転検知に加えて被記
録材の搬送状態も同じ光学センサでモニタすることが可
能となる。このため、安価に定着ベルトの回転を検知す
ることが可能な画像形成装置の提供が可能となる。

【０１２６】また、加圧ローラを回転させたにもかかわ
らず定着ベルトが回転しなかった場合や定着ベルトがス
リップした場合に加熱動作を安全に停止することができ
る等の効果がある。

【０１２７】また、被記録材に画像を形成する画像形成
手段と、上記した本発明の加熱装置とを具備し、この加
熱装置を画像形成手段により被記録材上に形成した画像
を該被記録材に加熱定着処理する像加熱装置として構成
したので、高品質の画像を形成することのできる画像形
成装置を得ることができる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明加熱装置としての第１の実施の形態を
示す要部の正面模型図である。

【図２】 その加熱装置の要部の横断側面模型図であ
る。

【図３】 その加熱装置の要部の横断正面模型図であ
る。

【図４】 磁場発生手段と励磁回路の関係を示した図で
ある。

【図５】 磁場発生手段と発熱量Ｑの関係を示した図で
ある。

【図６】 励磁コイルの巻き方を示した図である。

【図７】 電磁誘導発熱性の定着ベルトの層構成模型図
である。

【図８】 電磁誘導発熱性の定着ベルトの層構成模型図
である。

【図９】 発熱層深さと電磁波強度の関係を示したグラ
フ図である。

【図１０】 検知電圧値の時間変化を示したグラフ図で
ある。

【図１１】 別の形態の加熱装置の要部の正面模型図で
ある。

【図１２】 別の形態の加熱装置の要部の横断側面模型
図である。

【図１３】 第２の実施例の加熱装置の要部の正面模型
図である。

【図１４】 その要部の排紙センサｏｆｆにおける横断
側面模型図である。

【図１５】 同じくその要部の排紙センサｏｎにおける
横断側面模型図である。

【図１６】 第２の実施例の検知電圧値と時間の関係を
示したグラフ図である。

【図１７】 第３の実施例の検知電圧値の時間変化を示
したグラフ図である。

【図１８】 本発明加熱装置を加熱定着装置として適用
した画像形成装置の概略構成図である。

【図１９】 従来の定着装置の横断側面模型図である。

【符号の説明】

１ 発熱層 ２ 弾性層 ３ 離型層 ４ 断熱層 １０ 定着ベルト １６ ベルトガイド １７ａ，１７ｂ 磁性コア １８ 励磁コイル １９ 励磁コイル保持部材 ２３ａ・２３ｂ 定着ベルト端部の規制・保持用フラン
ジ部材 ２６ 温度検知素子（サーミスタ） ２７ 励磁回路 ３０ 加圧回転体としての加圧ローラ ６０ 回転検知パターン ６１ 光学センサ ６２ スリット ６３ 発光素子 ６４ 受光素子 ６５ 排紙検知用アーム ６６ 遮光板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H033 BA11 BA12 BA25 BA31 BA32 BE06 CA13 3K059 AA08 AB19 AB27 AB28 AC47 AD08 AD29 AD30 AD32 AD34 BD23 CD10 CD75

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁場発生手段の磁界の作用で電磁誘導発熱
   する発熱回転体と、前記発熱回転体を摩擦力により駆動
   する弾性層を有する駆動回転体と、前記発熱回転体の回
   転を検知する回転検知手段とを有する加熱装置におい
   て、前記回転検知手段を用いて回転速度を検出し、検出
   した回転速度を元に前記駆動回転体の回転速度を制御す
   ることを特徴とする加熱装置。
2. 【請求項２】前記駆動回転体は前記発熱回転体と相互圧
   接してニップ部を形成する加圧回転体であることを特徴
   とする請求項１の記載の加熱装置。
3. 【請求項３】前記発熱回転体表面に回転検知パターンを
   形成したことを特徴とする請求項１または請求項２記載
   の加熱装置。
4. 【請求項４】前記発熱回転体とともに回転する補助部材
   に回転検知パターンを形成したことを特徴とする請求項
   １または請求項２記載の加熱装置。
5. 【請求項５】前記発熱回転体の回転を直接伝達される手
   段を設け、前記手段に前記回転検知パターンを形成した
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の加熱装
   置。
6. 【請求項６】前記発熱回転検知パターンから前記回転検
   知手段を用いて回転速度を検出することを特徴とする請
   求項３から請求項５のうちのいずれか１項記載の加熱装
   置。
7. 【請求項７】前記発熱回転体は無端ベルトであることを
   特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項
   記載の加熱装置。
8. 【請求項８】前記無端ベルトの発熱域を二ップ部の被記
   録材の進入側上方に位置させたことを特徴とする請求項
   ７記載の加熱装置。
9. 【請求項９】前記回転検知手段は被記録材の搬送状態を
   同時に検知できることを特徴とする請求項１から請求項
   ７のうちのいずれか１項記載の加熱装置。
10. 【請求項１０】前記駆動回転体が回転しているにもかか
    わらず前記発熱回転体の回転が検知されない場合、前記
    発熱回転体の発熱を停止するとともに前記駆動回転体の
    回転を停止することを特徴とする請求項１から請求項９
    のうちのいずれか１項記載の加熱装置。
11. 【請求項１１】被記録材に画像を形成する画像形成手段
    と、請求項１から請求項１０のうちのいずれか1項記載
    の加熱装置を具備し、前記加熱装置を前記画像形成手段
    により被記録材上に形成した画像を加熱処理する像加熱
    装置として備えたことを特徴とする画像形成装置。
12. 【請求項１２】被記録材に画像を形成する画像形成手段
    が複数あり、前記被記録材に画像を形成する部位の１カ
    所以上と前記ニップ部が同時に前記被記録材を挟持搬送
    することを特徴とする特許請求項１１記載の画像形成装
    置。
13. 【請求項１３】前記被記録材は略垂直に搬送されること
    を特徴とする請求項１１または請求項１２記載の画像形
    成装置。