JP6086184B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関するものである。

複写機やプリンタ等のような画像形成装置において、例えば用紙に現像剤像を定着させる定着装置には、加熱ロールと加圧ロールとのロール対を備えるロール対方式の定着装置がある。

このロール対方式の定着装置においては、未定着の現像剤像が転写された用紙等を上記ロール対間の定着ニップ部に送り込み、加熱ロールで熱するとともに加圧ロールで圧することにより現像剤像を用紙等に定着させている。

しかし、ロール対方式の定着装置においては、高速で連続処理すると加熱ロールの表面温度が極端に低下して画質が劣化する場合がある。これは、加熱ロールの表面に熱伝導率の低い弾性層が設けられているために内部の加熱源の熱が加熱ロールの表面に伝わるのに時間がかかること等に起因している。

そこで、近年、画像形成装置においては、高速化、省エネルギー化および小型化等を図るために、用紙等を加熱する部材として無端状の加熱ベルトを用いるベルト方式の定着装置が採用されている。

このベルト方式の定着装置においては、上記定着ニップ部を通過するように加熱ロールに掛け渡された状態で周方向に回転する無端状の加熱ベルトを設け、その加熱ベルトを用いて用紙等を加熱することにより用紙等に現像剤像を定着させている。また、定着装置の加圧部材をベルトで形成し、その加圧ベルトを幅方向に揺り動かす制御を行うものもある（例えば特許文献１参照）。

特開２００６−１４６１５４号公報

本発明は、定着画像の光沢ムラを低減することのできる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明の定着装置は、記録媒体に転写された未定着の現像剤像を定着させるために前記記録媒体を加熱する加熱部材と、前記加熱部材に掛け渡された状態で周方向に沿って回転自在に設けられ、前記記録媒体を加熱する無端状の加熱ベルトと、前記加熱部材の上方に配置されて前記無端状の加熱ベルトが掛け渡され、軸方向の一端が固定された状態で回転自在に設けられた回転部材と、前記加熱部材に対向する位置に設けられ、前記加熱部材との間に定着ニップ部を形成する加圧ロールと、前記無端状の加熱ベルトを前記回転部材の軸方向に沿って互いに逆方向となる第１方向および第２方向に移動させる際に、前記無端状の加熱ベルトの移動位置を検出する位置検出手段と、前記無端状の加熱ベルトを該第１方向および該第２方向に移動させる際に、前記無端状の加熱ベルトの該第１方向に移動時の第１速度と、前記無端状の加熱ベルトの該第２方向に移動時の第２速度とが同一になるように、または、近づくように、前記位置検出手段からの情報に基づいて、前記回転部材の軸方向の一端を中心として、前記回転部材の軸方向の他端を該軸方向に対して鉛直方向に交差する方向に沿って回転移動させる回転移動角度を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記加熱部材と前記加圧ロールとのラッチの状態ならびに記録媒体の質および坪量を含んだ定着処理状態に応じて前記回転部材の前記回転移動角度を記憶しておき、その記憶された回転移動角度を前記定着処理状態の切り替え時に初期設定値として用いる制御を行う、ことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、前記制御手段は、前記記録媒体の種類または定着装置本体の用紙走行速度に応じて前記無端状の加熱ベルトの該第１方向および該第２方向の移動量を変える制御を行うことを特徴とする。

請求項３に記載の本発明の画像形成装置は、現像剤像が保持される像保持体と、前記像保持体に保持された現像剤像を前記記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された未定着の現像剤像を前記記録媒体に定着させる請求項１または２記載の定着装置と、を備えることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、定着画像の光沢ムラを低減することが可能になる。
また、請求項１記載の発明によれば、定着処理の状態の切り替え時に無端状の加熱ベルトの第１、第２方向への移動に関する初期設定の時間を短縮させることが可能になる。

請求項２記載の発明によれば、記録媒体の種類に応じて加熱ベルトに損傷が生じ易い場合に加熱ベルトに生じる損傷の分散量を増やすことが可能になる。

請求項３記載の発明によれば、画質を向上させることが可能になる。

本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の一例の概念図である。 図１の画像形成装置の定着装置の一例の概念図である。 図２の定着装置を上から見た場合の加熱ベルトおよび内部加熱ロールの平面図である。 （ａ），（ｂ）は、図２の定着装置の加熱ベルトの位置を検出する位置検出装置の一例の概念図である。 図２の定着装置の加熱ベルトの往復移動制御に関する一例の回路ブロック図である。 図２の定着装置の動作時における加熱ベルトの往復移動の制御の一例の説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置の定着装置の一例の概念図である。

以下、本発明の一例としての実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（第１の実施の形態）

図１は本発明の一実施の形態に係る画像形成装置１の一例の概念図である。

本実施の形態の画像形成装置１は、例えばタンデム型のカラープリンタであり、複数の作像ユニット２０と、中間転写ベルト（像保持体の一例）３０と、バックアップロール４１および二次転写ロール（転写手段の一例）４２の対と、用紙供給トレイ５０ａ，５０ｂと、用紙搬送系６０と、定着装置７０とを備えている。

作像ユニット２０は、例えばイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色のトナー像を形成する４つのカラー用の作像ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋと、例えば透明色のトナー像を転写する透明色用の作像ユニット２０ＣＬ，２０ＣＬとを備えており、各色の画像情報に応じて形成したトナー像を中間転写ベルト３０に一次転写するようになっている。

これら６基の作像ユニット２０ＣＬ，２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋは中間転写ベルト３０の回転方向に沿って透明色、透明色、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色の順に配置されている。なお、透明色に代えて、例えばライトイエロー、ライトマゼンタ、ライトシアンまたはライトブラックのような淡色のトナー像を転写する淡色用の作像ユニットを設けても良い。また、透明色用の作像ユニット２０ＣＬと淡色用の作像ユニットとの両方を並べて設けても良い。

各作像ユニット２０は、感光体ドラム２１と、感光体ドラム２１の表面を規定の電位に帯電させる帯電装置２２と、帯電された感光体ドラム２１上にレーザ光Ｌを照射して静電潜像を形成する露光装置２３と、感光体ドラム２１上に形成された静電潜像を現像して現像剤像を形成する現像装置２４と、感光体ドラム２１上の現像剤像を一次転写部において中間転写ベルト３０に転写する一次転写ロール２５と、現像剤像を転写した後の感光体ドラム２１の表面から残留トナーや紙粉を除去するドラムクリーナ２６とを備えている。なお、各作像ユニット２０の上方には、現像装置２４に現像剤を供給するトナーカートリッジ２７が設置されている。

各作像ユニット２０の一次転写ロール２５は、各感光体ドラム２１との間に中間転写ベルト３０を挟むようにして配置されている。そして、各一次転写ロール２５にトナーの帯電電極に対して逆極性の転写バイアス電圧が印加されることにより、感光体ドラム２１と一次転写ロール２５との間に電界が形成され、感光体ドラム２１上で電荷を帯びている現像剤像がクーロン力により中間転写ベルト３０に転写されるようになっている。なお、感光体ドラム２１は一次転写に際して時計回りの方向に回転する。

上記した中間転写ベルト３０は、各作像ユニット２０により形成された各色成分の現像剤像が順次転写（一次転写）され保持される部材である。この中間転写ベルト３０は、複数の支持ロール３１ａ〜３１ｆおよびバックアップロール４１に掛け渡された状態で無端状に形成されており、反時計回りの周方向に回転しながら各色の作像ユニット２０ＣＬ，２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋで形成された現像剤像の一次転写を受けるようになっている。

上記バックアップロール４１および二次転写ロール４２の対は、中間転写ベルト３０上に多重転写された現像剤像を用紙（記録媒体の一例）等に一括転写（二次転写）してフルカラー画像を形成するための機構部であり、中間転写ベルト３０を挟んで互いに対向した状態で配置されている。バックアップロール４１と二次転写ロール４２との対向部が二次転写部になっている。

バックアップロール４１は、中間転写ベルト３０の裏面側に回転自在に設置され、二次転写ロール４２は、中間転写ベルト３０の現像剤像の転写面に対向した状態で回転自在に設置されている。バックアップロール４１と二次転写ロール４２とは、その各々の回転軸方向（図１紙面に垂直な方向）が互いに沿うように配置されている。

中間転写ベルト３０の現像剤像の転写においては、バックアップロール４１にトナーの帯電極性と同極性の電圧を印加するか、または、二次転写ロール４２にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加する。これにより、バックアップロール４１と二次転写ロール４２との間に転写電界が形成され、中間転写ベルト３０上に保持された未定着現像剤像が用紙上に転写される。

上記用紙供給トレイ５０ａ，５０ｂには、各種のサイズおよび厚さの用紙等が収容されている。用紙供給トレイ５０ａ，５０ｂ内の用紙は、用紙搬送系６０のピックアップロール（図示せず）により引き出された後、用紙搬送系６０のレジストロール６２によりタイミングが制御され二次転写部に導入されて現像剤像が転写され、さらにその後、用紙搬送系６０の搬送ベルト６３，６４を通じて定着装置７０へと搬送される。

定着装置７０は、二次転写部において用紙等に転写された未定着の現像剤像を熱圧着により用紙に定着させる装置であり、加熱ロール（加熱部材の一例）７１と、これに対向する位置に設けられた加圧ロール７２と、それらの間の定着ニップ部Ｎを通過するように設けられた加熱ベルト（加熱ベルトの一例）７３とを備えている。

二次転写後の用紙は、上記定着ニップ部Ｎに搬送され、加熱ベルト７３と加圧ロール７２とに挟まれた状態で排出される。この時、用紙等が加熱ロール７１および加熱ベルト７３により加熱されるとともに、加圧ロール７２により加圧されることにより、現像剤像が用紙等に定着される。この定着装置７０を通過した用紙等は、搬送ベルト６５を通じて排出ロール（図示せず）に送られ、画像形成装置１の外部に排出されるようになっている。

次に、図２は図１の定着装置７０の一例の概念図を示している。

定着装置７０は、上記した加熱ロール７１、加圧ロール７２および加熱ベルト７３の他に、剥離パッド７４、内部加熱ロール（回転部材の一例）７５、外部加熱ロール７６、支持ロール７７ａ，７７ｂおよび冷却ファン７８を備えている。

加熱ロール７１は、用紙Ｐおよび加熱ベルト７３を加熱する部材である。この加熱ロール７１は、例えばアルミニウム、鉄またはステンレスのような金属により形成された円筒状ロールからなり、その筒内には、例えばハロゲンランプのような加熱源７１Ｌが３本設置されている。

ただし、加熱源７１Ｌの本数は、２本以下または４本以上でも良い。また、用紙Ｐのサイズに応じて最適な温度分布が形成されるように発熱量が異なる加熱源７１Ｌを複数本配置し、それらの加熱源７１Ｌを用紙Ｐのサイズに応じて使い分けても良い。また、用紙Ｐの幅方向（図２紙面に垂直な方向）の中央と端部とで温度差が生じる場合には、用紙Ｐの面内温度が均一になるように用紙Ｐの幅方向の中央と端部との各々に対応するように加熱源７１Ｌを配置しても良い。

また、加熱ロール７１は、加圧ロール７２および加熱ベルト７３を回転駆動する駆動源となっており、回転駆動モータ（図示せず）からの駆動力を受けて反時計回りの方向Ｒ１に回転自在の状態で設置されている。この加熱ロール７１の回転により用紙Ｐが搬送されるとともに、加圧ロール７２および加熱ベルト７３が回転（従動）するようになっている。なお、加熱ロール７１と加圧ロール７２との対向間に第１の定着ニップ部Ｎ１が形成される。

この加熱ロール７１の横（用紙Ｐの搬送下流側）には、上記した剥離パッド７４が加熱ロール７１の軸方向全域に隣接した状態で設置されている。剥離パッド７４は、定着処理後の用紙Ｐを加熱ベルト７３から剥離する機能を備えている。なお、剥離パッド７４と加圧ロール７２との間に第２の定着ニップ部Ｎ２が形成される。すなわち、定着装置７０の定着ニップ部Ｎは、第１の定着ニップ部Ｎ１と第２の定着ニップ部Ｎ２とで構成されており、剥離パッド７４が無い場合よりも定着ニップ部Ｎが長くなるようになっている。

このような加熱ロール７１および剥離パッド７４と加熱ベルト７３との間には、オイルが介在されている。これにより、加熱ロール７１および剥離パッド７４と加熱ベルト７３との接触抵抗が低減されるので、加熱ベルト７３の回転移動が滑らかになる。また、そのため、加熱ロール７１および剥離パッド７４と加熱ベルト７３との接触に起因する加熱ベルト７３の損傷が抑制または防止される。

上記した加圧ロール７２は、中空円筒状の芯金７２Ａと、その外周を覆う弾性層７２Ｂと、その弾性層７２Ｂの外周を覆う離型層７２Ｃとを備えている。芯金７２Ａは、例えばアルミニウム、鉄またはステンレス等のような金属からなり、弾性層７２Ｂは、例えばシリコーンゴムのような耐熱性を有する絶縁材料からなり、離型層７２Ｃは、例えばフッ素系の樹脂からなる。

この加圧ロール７２は、加熱ロール７１に近づく方向および加熱ロール７１から離れる方向に移動自在の状態で設置されており、定着処理に際しては弾性部材（バネ等）により加熱ロール７１に押し付けられるようになっている。これにより、加熱ロール７１および剥離パッド７４と加圧ロール７２との対向間に上記した第１、第２の定着ニップ部Ｎ１，Ｎ２が形成される。

上記した加熱ベルト７３は、例えばポリイミド樹脂のような耐熱性絶縁基材上に、例えばフッ素系の樹脂からなる離型層が積層された無端状ベルトからなり、加熱ロール７１と、内部加熱ロール７５と、支持ロール７７ａ，７７ｂに掛け渡された状態で周方向（反時計回りの方向Ｒ２）に回転自在に設けられている。

この加熱ベルト７３は、上記した第１、第２の定着ニップ部Ｎ１，Ｎ２を通過するように掛け渡されている。第１、第２の定着ニップ部Ｎ１，Ｎ２に搬送された用紙Ｐは、加熱ベルト７３と加圧ロール７２に挟まれた状態で加熱ロール７１および加熱ベルト７３により加熱されるとともに加圧ロール７２により加圧される。これにより、用紙Ｐの未定着の現像剤像は、用紙Ｐに定着される。なお、用紙Ｐの現像剤像の形成面には加熱ベルト７３の外周面（離型層）が接するようになっている。

加熱ベルト７３を用いず加熱ロール７１のみで用紙Ｐを加熱する場合、定着処理時に加熱ロール７１の熱が用紙Ｐに奪われ加熱ロール７１の加熱温度が低下するが、加熱ロール７１の熱容量が大きく再び必要な温度まで上げるのに時間がかかるので、続く用紙Ｐの定着処理時に用紙Ｐに対する加熱温度が低下してしまう。

これに対して加熱ベルト７３を用いた場合、加熱ベルト７３は熱容量が加熱ロール７１よりも小さく必要な温度まで速く昇温されるので、続く用紙Ｐの定着処理時に用紙Ｐに対する加熱温度の低下が抑制される。また、加熱ベルト７３を用いた場合、用紙Ｐの搬送方向の長さよりもベルト長さを長くとれ、用紙Ｐの搬送方向全域に渡り加熱温度が均一になるように加熱されるため、光沢段差の発生も抑制または防止される。

上記した内部加熱ロール７５は、加熱ロール７１および外部加熱ロール７６よりも加圧ロール７２から離れた位置に加熱ベルト７３の回転に従動するように回転自在の状態で設置されている。

この内部加熱ロール７５は、例えばアルミニウム、鉄またはステンレスのような金属により形成された円筒状ロールからなり、加熱ベルト７３をその内周面側から加熱するように、その筒内には、例えばハロゲンランプ等のような加熱源７５Ｌが４本設置されている。

ただし、加熱源７５Ｌの本数は、３本以下または５本以上でも良い。また、用紙Ｐのサイズに応じて最適な温度分布が形成されるように発熱量が異なる加熱源７５Ｌを複数本配置し、それらの加熱源７５Ｌを用紙Ｐのサイズに応じて使い分けても良い。また、用紙Ｐの幅方向（図２紙面に垂直な方向）の中央と端部とで温度差が生じる場合には、用紙Ｐの面内温度が均一になるように用紙Ｐの幅方向の中央と端部との各々に対応するように加熱源７５Ｌを配置しても良い。

また、この位置に内部加熱ロール７５に代えて加熱源７５Ｌを備えていない回転ロール（回転手段の一例）を配置しても良い。この回転ロールは、加熱源７５を有さないだけで他の構成は、後述の構成も含めて内部加熱ロール７５と同じである。

上記した外部加熱ロール７６は、加熱ベルト７３をその外周面側から加熱する部材であり、加熱ロール７１と内部加熱ロール７５との間であって加熱ベルト７３の枠外に加熱ベルト７３を枠内側に押し込むように接触した状態で、かつ、加熱ベルト７３の回転に従動するように回転自在の状態で設置されている。

この外部加熱ロール７６は、例えばアルミニウム、鉄またはステンレスのような金属により形成された円筒状ロールからなり、その筒内には、例えばハロゲンランプ等のような加熱源７６Ｌが３本設置されている。

ただし、加熱源７６Ｌの本数は、２本以下または４本以上でも良い。また、用紙Ｐのサイズに応じて最適な温度分布が形成されるように発熱量が異なる加熱源７６Ｌを複数本配置し、それらの加熱源７６Ｌを用紙Ｐのサイズに応じて使い分けても良い。また、用紙Ｐの幅方向（図２紙面に垂直な方向）の中央と端部とで温度差が生じる場合には、用紙Ｐの面内温度が均一になるように用紙Ｐの幅方向の中央と端部との各々に対応するように加熱源７６Ｌを配置しても良い。

このような定着装置７０において、定着ニップ部Ｎに搬送された用紙Ｐの表面の未定着の現像剤像は、主に第１の定着ニップ部Ｎ１に作用する熱および圧力により用紙Ｐに定着されるようになっている。

第１の定着ニップ部Ｎ１で作用する熱は、主に加熱ベルト７３によって用紙Ｐに供給される。すなわち、第１の定着ニップ部Ｎ１においては、加熱ロール７１、内部加熱ロール７５および外部加熱ロール７６の３つの加熱ロールにより加熱された加熱ベルト７３から用紙Ｐに対して熱エネルギーが供給されるので、高速処理でも充分な熱量が確保される。

また、加熱ベルト７３は、加熱ロール７１等よりも熱容量が極めて小さい上、上記３つの加熱ロール７１，７５，７６のそれぞれに対して広いラップ面積（大きなラップ角度）で接触されるため、加熱ベルト７３が１回転する短い期間に、上記３つの加熱ロール７１，７５，７６から充分な熱量が加熱ベルト７３に供給される。このため、加熱ベルト７３の温度は必要な定着温度に短時間で復帰するので、第１の定着ニップ部Ｎ１においては、予め定められた定着温度が維持される。

したがって、定着装置７０においては、高速で連続通紙されても必要な定着温度が維持される。また、高速での定着動作の開始時に定着温度が落ち込む現象、いわゆる温度ドループ現象の発生が抑制される。特に熱容量の大きな厚紙等に対する定着温度においても定着温度の維持および温度ドループ現象の発生が抑制され、さらには、紙種に応じて定着温度を途中で上下に切り替える必要がある場合でも、加熱ベルト７３の熱容量が小さいので、加熱源７１Ｌ，７５Ｌ，７６Ｌの出力調整により定着温度を容易に切り替えられる。

また、加熱ロール７１はアルミニウム等で形成され、加圧ロール７２は弾性層を有する構成とされているため、第１の定着ニップ部Ｎ１では、加熱ロール７１は殆ど撓まず、加圧ロール７２の表面が撓むことによって加熱ベルト７３の進行方向に幅を持った定着ニップ部が形成される。このため、第１の定着ニップ部Ｎ１では、加熱ベルト７３がラップされている側の加熱ロール７１が殆ど変形しないので、加熱ベルト７３は移動速度を予め設定された速度に維持しながら第１の定着ニップ部Ｎ１を通過する。これにより、第１の定着ニップ部Ｎ１において加熱ベルト７３にシワや歪みが生じることが抑制されるので、良質で安定した定着画像が得られる。

また、上記第１の定着ニップ部Ｎ１の形状は加熱ロール７１の曲率により下に凸の湾曲状に形成されるのに対し、第２の定着ニップ部Ｎ２の形状は加圧ロール７２の曲率により上に凸の湾曲状に形成される。このため、第１の定着ニップ部Ｎ１において加熱ロール７１の曲率のもとで加熱および加圧された用紙Ｐは、第２の定着ニップ部Ｎ２において加圧ロール７２による相反する方向に向いた曲率に進行方向が変化させられる。その際、用紙Ｐ上の現像剤像と加熱ベルト７３の外周面との間で微少なマイクロスリップが生じることにより、現像剤像と加熱ベルト７３との付着力が弱められ、用紙Ｐは加熱ベルト７３から剥離され易い状態になる。このように第２の定着ニップ部Ｎ２は、最終の剥離工程で確実に剥離が行われるための準備段階にもなっている。

第２の定着ニップ部Ｎ２の出口では、加熱ベルト７３が剥離パッド７４に巻き付くように搬送されるので、加熱ベルト７３の搬送方向はそこで急激に変化するようになっている。このため、第２の定着ニップ部Ｎ２において、加熱ベルト７３との付着力が弱められた用紙Ｐは、用紙Ｐ自身の弾力（コシ）によって加熱ベルト７３から分離される。分離後の用紙Ｐは、搬送ベルト６５等を通じて冷却ユニット（図示せず）に向けて搬送されるようになっている。

ところで、上記のようなベルト方式の定着装置７０においては、厚紙等を複数枚処理していると、加熱ベルト７３において厚紙の端に当たる部分に極圧がかかり損傷が生じることがあるが、用紙を大きいサイズに代えた時に当該損傷が用紙の画像に当たり顕在化してしまう場合がある。

そこで、加熱ベルト７３を内部加熱ロール７５の軸方向（長手方向）に沿って等ミリ幅で往復移動させることにより、加熱ベルト７３に生じる損傷を分散させている。すなわち、加熱ベルト７３の同じ位置に損傷が重なると損傷が大きくなり画質の劣化も大きくなるのに対して、加熱ベルト７３を左右に振り損傷が生じる位置をずらし、損傷が重ならないようにすることで損傷に起因する画質の劣化を抑制または防止している。この場合、画像の光沢性は低減するものの、加熱ベルト７３の損傷に起因する画質の劣化が抑制または防止されるので、定着装置７０の寿命が長くなる。

ここで、図３は、図２の定着装置７０を上から見た場合の加熱ベルト７３および内部加熱ロール７５の平面図を示している。

本実施の形態においては、内部加熱ロール７５の軸方向の一方の端部７５Ｅ１が画像形成装置１の前面側または後面側に固定され、内部加熱ロール７５の軸方向の他方の端部７５Ｅ２がモータ等を用いた駆動体（図３には図示せず）により内部加熱ロール７５の軸方向に交差する方向（以下、単に軸交差方向という）Ｒ３に沿って回転移動自在の状態とされている。

そして、この内部加熱ロール７５の一方の端部７５Ｅ１を固定中心として他方の端部７５Ｅ２を軸交差方向Ｒ３に沿って回転移動させることにより、加熱ベルト７３を矢印Ｘ１に示すように内部加熱ロール７５の軸方向に沿って左右に往復移動させるようになっている。この加熱ベルト７３の往復移動の状態は、内部加熱ロール７５の端部７５Ｅ２を軸交差方向Ｒ３に移動させるときのステアリング角度（回転移動角度の一例）θ１，θ２によって制御される。

ところで、加熱ベルト７３を往復移動させるには、内部加熱ロール７５の軸方向の両端の各々をその軸方向に交差する方向に移動させるようにしても良い。この場合、内部加熱ロール７５の軸方向の両端を加熱ベルト７３の往復で対称的に移動させれば良い。しかし、実際には内部加熱ロール７５の軸方向の両端を移動させるのは制御が難しい上、内部加熱ロール７５の軸方向の両端にモータ等の駆動体を設ける必要が生じ、装置の大型化とコストの増大を招く。

これに対して、本実施の形態の場合は、内部加熱ロール７５の軸方向の端部７５Ｅ２側のみを操作すれば良いので両端を操作する場合よりも制御が容易になる上、モータ等の駆動体も１つで済むので小型で低コストになる。しかし、内部加熱ロール７５の一端を固定する場合、加熱ベルト７３の往復で非対称となり、加熱ベルト７３が内部加熱ロール７５の軸方向両端のいずれか一方に寄り易いという性質がある。また、定着装置７０毎に個体差がある上、経時により部品や材料等の状態が変化するため上記ステアリング角度θ１，θ２の制御性が劣化することもある。これらにより、加熱ベルト７３の往復移動にムラが生じるため、加熱ベルト７３の幅方向両端で損傷にムラが生じ、画像の光沢にもムラが生じる場合がある。また、加熱ベルト７３が内部加熱ロール７５の軸方向の一方に移動し過ぎて画像形成装置１の筐体に衝突し、擦れたり破壊したりする場合もある。

そこで、本実施の形態においては、内部加熱ロール７５の軸方向の両端または一端側に加熱ベルト７３の位置を検出する位置検出装置（図３には図示せず）を設け、その位置検出装置からの情報に基づいて、加熱ベルト７３の「往」と「復」との移動時間（速度）が同一になるように、または、近づくように、内部加熱ロール７５のステアリング角度θ１，θ２を制御するようになっている。これにより、加熱ベルト７３の幅方向の両端側の損傷の付き方が等間隔に分散され、その損傷が加熱ベルト７３の幅方向の両端側で差がなくなるので、定着装置７０による定着画像の光沢ムラが低減する。

また、上記とともに加熱ベルト７３の「往」と「復」との移動時間（速度）がバランスのとれた最適な時間（速度）となるように内部加熱ロール７５のステアリング角度θ１，θ２を制御するようになっている。これにより、加熱ベルト７３の移動し過ぎが回避されるので、加熱ベルト７３が画像形成装置１の筐体に衝突して擦れたり破壊したりするのが回避される。

次に、図４（ａ），（ｂ）は加熱ベルト７３の位置を検出する上記位置検出装置（位置検出手段の一例）７９の一例の概念図を示している。

位置検出装置７９は、例えば内部加熱ロール７５の軸方向の一端側に設置されている。ただし、位置検出装置７９を内部加熱ロール７５の軸方向の両端側に設置しても良い。位置検出装置７９を一端側に設けた場合は、両端側に設けた場合に比べて小型で低コストになる。位置検出装置７９を両端側に設けた場合は、一端側に設けた場合に比べて位置検出精度が向上する。

この位置検出装置７９は、例えば３つのセンサ７９Ｓａ〜７９Ｓｃと、１本の制御シャフト７９Ｃとを備えている。各センサ７９Ｓａ〜７９Ｓｃは、例えばフォトセンサからなり、検出光ＤＬを発光する発光部７９Ｓａ１〜７９Ｓｃ１と、検出光ＤＬを受光する受光部７９Ｓａ２〜７９Ｓｃ２とを備えている。

発光部７９Ｓａ１〜７９Ｓｃ１と受光部７９Ｓａ２〜７９Ｓｃ２との対は、検出光ＤＬが授受されるように互いに対向した状態で、内部加熱ロール７５の軸方向に沿って並んで配置されている。

受光部７９Ｓａ２〜７９Ｓｃ２は、後述のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）に電気的に接続されており、検出光ＤＬを電気信号に変換してＣＰＵに送信するようになっている。

上記した制御シャフト７９Ｃは、その軸方向の一端がバネ等のような弾性部材により加熱ベルト７３の幅方向の端部に押し付けられているとともに、他端側が発光部７９Ｓａ１〜７９Ｓｃ１と受光部７９Ｓａ２〜７９Ｓｃ２との対向間に矢印Ｘ２に示す軸方向に沿って移動自在の状態で設置されている。

この制御シャフト７９Ｃの他端側には、検出光ＤＬを遮る遮光部７９Ｃａが一体的に形成されている。そして、加熱ベルト７３が往復移動するとそれに従動して制御シャフト７９Ｃも矢印Ｘ２に示す方向に移動し、遮光部７９Ｃａの位置が変わることで加熱ベルト７３の位置が検出されるようになっている。なお、上記したＣＰＵは、例えば遮光部７９Ｃａにより検出光ＤＬが遮られると「オン」として検知するように定義されている。また、図４（ｂ）では説明を分かり易くするために中央の受光部７９Ｓｂ２を遮光部７９Ｃａ越しに透かして見せている。

次に、図５は、図２の定着装置７０の加熱ベルト７３の往復移動制御に関する一例の回路ブロック図を示している。

ＣＰＵ（制御手段の一例）は、画像形成装置１の画像処理を制御する装置である。このＣＰＵには、メモリＭＥが電気的に接続されている他、上記したセンサ７９Ｓａ〜７９Ｓｃの受光部７９Ｓａ２〜７９Ｓｃ２や内部加熱ロール７５の端部７５Ｅ２を軸交差方向Ｒ３に回転移動させる駆動体７５Ｍ等が電気的に接続されている。

定着装置７０の動作において、各センサ７９Ｓａ〜７９Ｓｃの各々の受光部７９Ｓａ２〜７９Ｓｃ２で検出された検出信号は、ＣＰＵに送られる。ＣＰＵでは、その検出信号に基づいて、加熱ベルト７３の位置を把握し、加熱ベルト７３の「往」と「復」との移動時間（速度）が同一になるように、または、近づくように、駆動体７５Ｍの動作（すなわち、ステアリング角度θ１，θ２）を制御するようになっている。これにより、上記のように定着装置７０で定着される画像の光沢ムラが低減する。

また、上記とともに加熱ベルト７３の「往」と「復」との移動時間（速度）がバランスのとれた最適な時間（速度）となるように駆動体７５Ｍの動作（すなわち、ステアリング角度θ１，θ２）を制御するようになっている。これにより、加熱ベルト７３の損傷や破壊が回避される。

また、定着装置７０の状態（加熱ロール７１と加圧ロール７２とのラッチの状態等）や走行状態（用紙Ｐの質や坪量等）等のような定着処理状態に応じた内部加熱ロール７５の上記ステアリング角度θ１，θ２を予めメモリＭＥに記憶しておき、状態切り替え時のステアリング角度θ１，θ２の初期設定値として用いる。これにより、定着処理の状態の切り替え時に無端状の加熱ベルト７３の往復移動に関する初期設定の時間を短縮させられる。

さらに、定着装置７０での用紙Ｐの種類（厚さや材質等）に応じて加熱ベルト７３の往復移動の最大移動量を変えても良い。これは、例えば、薄紙の場合は、熱容量が小さく、高速処理の観点から加熱ベルト７３の回転速度も速いので加熱ベルト７３の端部の行き過ぎを防ぐために加熱ベルト７３の折り返し位置の検出を早めに行う必要があるが、厚紙の場合は、熱容量も大きく充分に加熱するためには加熱ベルト７３の回転速度が薄紙に比べて遅くなる上、紙が厚いので加熱ベルト７３に対する損傷も大きくなることを考慮するとなるべく加熱ベルト７３の往復移動の距離を長くした方が損傷が分散され損傷に起因する画質の低下が低減される等の要望があるからである。したがって、例えば、厚紙を定着処理する場合は、薄紙の場合よりも加熱ベルト７３の往復移動の距離が長くなるようにする。これにより、加熱ベルト７３に傷を付け易い厚紙の場合でも加熱ベルト７３の往復移動量が増えることで損傷がより分散されるので、画質の劣化が抑制されるとともに、画像の光沢ムラが低減する。

ただし、同じ用紙Ｐであっても異なる用紙走行速度で走行させる場合があるので、定着装置７０での用紙走行速度に応じて加熱ベルト７３の往復移動の最大移動量を変えても良い。例えば用紙Ｐの速度が遅い場合は、加熱ベルト７３の往復移動量を長くする。これにより、加熱ベルト７３の往復移動量が増えることで損傷がより分散されるので、画質の劣化が抑制されるとともに、画像の光沢ムラが低減する。

次に、上記のような定着動作時における加熱ベルト７３の往復移動の制御の一例について図３〜図６を参照して説明する。なお、図６では説明を分かり易くするために受光部７９Ｓａ２〜７９Ｓｃ２を遮光部７９Ｃａ越しに透かして見せている。

まず、図６の１段目は、加熱ベルト７３が内部加熱ロール７５の軸方向の中央に位置している時の位置検出装置７９の検出要部を示している。この段階では制御シャフト７９Ｃの遮光部７９Ｃａが中央のセンサ７９Ｓｂの受光部７９Ｓｂ２に入る検出光ＤＬのみを遮っている。この場合、センサ７９Ｓａ〜７９Ｓｃの検出状態は左から順にオフ・オン・オフと検知されている。

続いて、１段目の状態から加熱ベルト７３を内部加熱ロール７５の軸方向に沿って画像形成装置１の前面側に移動させていくと、図６の２段目に示すように、加熱ベルト７３の端部に押された制御シャフト７９Ｃの遮光部７９Ｃａが右側の２つのセンサ７９Ｓｂ，７９Ｓｃの受光部７９Ｓｂ２，７９Ｓｃ２に入る検出光ＤＬを遮る場所に位置する。この場合、センサ７９Ｓａ〜７９Ｓｃの検出状態は左から順にオフ・オン・オンと検知される。すると、ＣＰＵは、加熱ベルト７３が内部加熱ロール７５の軸方向の端部７５Ｅ２側の折り返し位置に到達したと判断して、加熱ベルト７３を逆方向の画像形成装置１の後面側に向かって移動させるように、内部加熱ロール７５の軸方向の端部７５Ｅ２を予め決められたステアリング角度θ１，θ２だけ駆動体７５Ｍにより軸交差方向Ｒ３に移動させる。

続いて、そのまま加熱ベルト７３を内部加熱ロール７５の軸方向の端部７５Ｅ２から中央に向かって移動させると、制御シャフト７９Ｃも移動して、図６の３段目に示すように、制御シャフト７９Ｃの遮光部７９Ｃａが中央のセンサ７９Ｓｂの受光部７９Ｓｂ２に入る検出光を遮る場所に位置する。この場合、センサ７９Ｓａ〜７９Ｓｃの検出状態は左から順にオフ・オン・オフと検知される。

続いて、加熱ベルト７３を内部加熱ロール７５の軸方向の中央から端部７５Ｅ１に向かって移動させると、制御シャフト７９Ｃも移動して、図６の４段目に示すように、遮光部７９Ｃａが左側の２つのセンサ７９Ｓａ，７９Ｓｂの受光部に入る検出光を遮る場所に位置する。この場合、センサ７９Ｓａ〜７９Ｓｃの検出状態は左から順にオン・オン・オフと検知される。すると、ＣＰＵは、加熱ベルト７３が内部加熱ロール７５の軸方向の端部７５Ｅ１側の折り返し位置に到達したと判断して、加熱ベルト７３を逆方向の画像形成装置１の前面側に向かって移動させるように、内部加熱ロール７５の軸方向の端部７５Ｅ２を予め決められたステアリング角度θ１，θ２だけ駆動体７５Ｍにより軸交差方向Ｒ３に移動させる。

このように加熱ベルト７３を往復移動させる際に、本実施の形態においては、上記のように加熱ベルト７３が画像形成装置１の前面側から後面側に移動する時間（速度）と、後面側から前面側に移動する時間（速度）が同一になるように、または、近づくように、内部加熱ロール７５のステアリング角度θ１，θ２を制御する。これにより、加熱ベルト７３の幅方向の両端側の損傷の付き方が等間隔に分散されるので、その損傷が加熱ベルト７３の幅方向の両端側で差がなくなる結果、定着装置７０で定着される画像の光沢ムラが低減する。

また、上記とともに加熱ベルト７３が画像形成装置１の前面側から後面側に移動する時間（速度）と、後面側から前面側に移動する時間（速度）とがバランスのとれた最適な時間（速度）となるように内部加熱ロール７５のステアリング角度θ１，θ２を制御するようになっている。これにより、加熱ベルト７３の移動し過ぎが回避されるので、加熱ベルト７３の損傷や破壊が回避される。

また、定着装置７０の状態（加熱ロール７１と加圧ロール７２とのラッチの状態等）や走行状態（用紙Ｐの質や坪量等）等のような定着処理状態に応じた内部加熱ロール７５の上記ステアリング角度θ１，θ２を予めメモリＭＥに記憶しておき、状態切り替え時のステアリング角度θ１，θ２の初期設定値として用いる。これにより、定着処理の状態の切り替え時に無端状の加熱ベルト７３の往復移動に関する初期設定の時間を短縮させられる。

さらに、用紙Ｐの種類（厚さや材質等）や用紙Ｐの走行速度に応じて、加熱ベルト７３の往復移動の最大移動量を変えても良い。例えば、厚紙を定着処理する場合は、薄紙の場合よりも加熱ベルト７３の往復移動の距離が長くなるようにする。これにより、加熱ベルト７３に傷を付け易い厚紙の場合でも加熱ベルト７３の往復移動量が増えることで損傷がより分散されるので、画質の劣化が抑制されるとともに、画像の光沢ムラが低減する。

厚紙の定着処理時に加熱ベルト７３の往復移動の距離を長くするには、加熱ベルト７３の往復移動時の折り返し位置を変えれば良い。例えば上記の例では、図６の２段目または４段目に示したように、センサ７９Ｓａ〜７９Ｓｃの検出状態が、オフ・オン・オンまたはオン・オン・オフのときに加熱ベルト７３の往復移動の折り返し位置と判断したが、これを、オフ・オフ・オンまたはオン・オフ・オフというように、最も外側に位置するセンサ７９Ｓａ，７９Ｓｃのみがオン状態となったときに加熱ベルト７３の往復移動の折り返し位置と定義すれば良い。

また、他の例としては、位置検出装置７９のセンサを、例えば４個配置しておいて、用紙Ｐが薄紙のときは最も外側のセンサの電源をオフにして機能しないようにしておき、用紙Ｐが厚紙に代わったときに最も外側のセンサの電源をオンにして機能させて、最も外側のセンサがオン状態と検知されたときに加熱ベルト７３の往復移動の折り返し位置と定義しても良い。ただし、位置検出装置７９のセンサの個数は４個以上でも良い。

（第２の実施の形態）

図７は本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置１の定着装置７０の概念図を示している。

本実施の形態の定着装置７０においては、上記した加熱ロール７１および剥離パッド７４に代えて加熱パッド７１ｐが設置されている。この加熱パッド７１ｐと加圧ロール７２との間に定着ニップ部Ｎが形成される。この場合、定着ニップ部Ｎに変曲点が無いので画像ずれが抑制または防止される。このため、画像欠陥が抑制または防止される。

加熱パッド７１ｐは、用紙Ｐおよび加熱ベルト７３を加熱する部材である。この加熱パッド７１ｐは、例えばアルミニウム、鉄またはステンレスのような金属からなる筒状体により形成されている。ただし、加熱パッド７１ｐにおいて加熱ベルト７３との接触面に摺動負荷を下げるための滑りシートを設けても良い。また、その場合、加熱ベルト７３内のオイル供給部材を通じて加熱ベルト７３の内面と滑りシートの表面との間に微少オイルが供給される。

この加熱パッド７１ｐの筒内には、例えばハロゲンランプ等のような加熱源７１ｐＬが１本設置されている。ただし、加熱源７１ｐＬの本数は、２本以上でも良い。また、用紙Ｐのサイズに応じて最適な温度分布が形成されるように発熱量が異なる加熱源７１ｐＬを複数本配置し、それらの加熱源７１ｐＬを用紙Ｐのサイズに応じて使い分けても良い。また、用紙Ｐの幅方向（図７紙面に垂直な方向）の中央と端部とで温度差が生じる場合には、用紙Ｐの面内温度が均一になるように用紙Ｐの幅方向の中央と端部との各々に対応するように加熱源７１ｐＬを配置しても良い。

この場合、加圧ロール７２が、加熱ベルト７３の回転駆動源になっており、回転駆動モータ等のような回転駆動体により時計回りの方向Ｒ４に回転自在に設置されている。すなわち、加圧ロール７２の回転により、用紙Ｐが下流に搬送されるとともに、加熱ベルト７３が周方向（反時計回りの方向Ｒ２）に沿って回転（従動）するようになっている。そして、この加熱ベルト７３の回転により内部加熱ロール７５および外部加熱ロール７６が回転（従動）するようになっている。

このような定着装置７０においても加熱ベルト７３を内部加熱ロール７５の軸方向に沿って往復移動させる際の制御に関する構成については前記第１の実施の形態と同じなので説明を省略する。

以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。

例えば、前記実施の形態においては、中間転写ベルトに転写されたトナー像を用紙に転写する中間転写方式の画像形成装置に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、感光体ドラム（像保持体の一例）の現像剤像を用紙等に直接転写する直接転写方式の画像形成装置に適用しても良い。

また、前記実施の形態においては、カラー画像を形成する場合について説明したが、例えばモノクロ画像を形成する場合に適用しても良い。

また、前記実施の形態においては、記録媒体として用紙に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、フィルム、はがき等、画像が形成される様々なものに適用しても良い。

以上の説明では、本発明をカラープリンタに適用した場合について説明したが、例えば、カラー複写機、ファクシミリまたはこれらの機能を合わせ持つ画像形成装置等、他の画像形成装置に適用しても良い。

１ 画像形成装置
２０，２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ，２０ＣＬ 作像ユニット
２１ 感光体ドラム
２２ 帯電装置
２３ 露光装置
２４ 現像装置
２５ 一次転写ロール
３０ 中間転写ベルト
４１ バックアップロール
４２ 二次転写ロール
５０ａ，５０ｂ 用紙供給トレイ
６０ 用紙搬送系
７０ 定着装置
７１ 加熱ロール
７１Ｌ 加熱源
７１ｐ 加熱パッド
７１ｐＬ 加熱源
７２ 加圧ロール
７３ 加熱ベルト
７４ 剥離パッド
７５ 内部加熱ロール
７５Ｌ 加熱源
７６ 外部加熱ロール
７６Ｌ 加熱源
７７ａ，７７ｂ 支持ロール
７８ 冷却ファン
７９ 位置検出装置
７９Ｓａ〜７９Ｓｃ センサ
７９Ｓａ１〜７９Ｓｃ１ 発光部
７９Ｓａ２〜７９Ｓｃ２ 受光部
７９Ｃ 制御シャフト
７９Ｃａ 遮光部
Ｐ 用紙
Ｎ 定着ニップ部
Ｎ１ 第１の定着ニップ部
Ｎ２ 第２の定着ニップ部

Claims (3)

1. 記録媒体に転写された未定着の現像剤像を定着させるために前記記録媒体を加熱する加熱部材と、
   前記加熱部材に掛け渡された状態で周方向に沿って回転自在に設けられ、前記記録媒体を加熱する無端状の加熱ベルトと、
   前記加熱部材の上方に配置されて前記無端状の加熱ベルトが掛け渡され、軸方向の一端が固定された状態で回転自在に設けられた回転部材と、
   前記加熱部材に対向する位置に設けられ、前記加熱部材との間に定着ニップ部を形成する加圧ロールと、
   前記無端状の加熱ベルトを前記回転部材の軸方向に沿って互いに逆方向となる第１方向および第２方向に移動させる際に、前記無端状の加熱ベルトの移動位置を検出する位置検出手段と、
   前記無端状の加熱ベルトを該第１方向および該第２方向に移動させる際に、前記無端状の加熱ベルトの該第１方向に移動時の第１速度と、前記無端状の加熱ベルトの該第２方向に移動時の第２速度とが同一になるように、または、近づくように、前記位置検出手段からの情報に基づいて、前記回転部材の軸方向の一端を中心として、前記回転部材の軸方向の他端を該軸方向に対して鉛直方向に交差する方向に沿って回転移動させる回転移動角度を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記加熱部材と前記加圧ロールとのラッチの状態ならびに記録媒体の質および坪量を含んだ定着処理状態に応じて前記回転部材の前記回転移動角度を記憶しておき、その記憶された回転移動角度を前記定着処理状態の切り替え時に初期設定値として用いる制御を行う、
   ことを特徴とする定着装置。
2. 前記制御手段は、前記記録媒体の種類または定着装置本体の用紙走行速度に応じて前記無端状の加熱ベルトの該第１方向および該第２方向の移動量を変える制御を行うことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 現像剤像が保持される像保持体と、
   前記像保持体に保持された現像剤像を前記記録媒体に転写する転写手段と、
   前記記録媒体に転写された未定着の現像剤像を前記記録媒体に定着させる請求項１または２記載の定着装置と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。

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