(57)【要約】【課題】加熱回転体とベルト部材の当接面における当接状態を不安定にすることなくベルト部材に張力を付与して、加熱回転体の温度ムラやステアリング制御の不安定を回避できる画像加熱装置を提供する。【解決手段】ベアリングホルダ２２０は、外部加熱ベルト１０５の当接面における外部加熱ベルト１０５の移動方向に沿って上流ローラ１０３の回転軸を可動に配置し、下流ローラ１０４の回転軸を非可動に配置する。加圧ばね３０１は、下流ローラ１０４から遠ざかる方向へ上流ローラ１０３を付勢する。【選択図】図６
2014066802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材に当接して回転する当接回転体と、
前記当接回転体との間に当接面を形成して熱交換を行うベルト部材と、
前記当接面の上流端で前記ベルト部材を張架する上流ローラ部材と、
前記当接面の下流端で前記ベルト部材を張架する下流ローラ部材と、
前記上流ローラ部材の回転軸を前記当接面における前記ベルト部材の移動方向に沿って可動に配置するとともに前記下流ローラ部材の回転軸を前記当接面における前記ベルト部材の移動方向に沿って非可動に配置したローラ支持部材と、
前記下流ローラ部材から遠ざかる方向へ前記上流ローラ部材を付勢する付勢手段と、を備えることを特徴とする画像加熱装置。
【請求項２】
前記上流ローラ部材と前記下流ローラ部材とを前記当接面に平行な面内で一体に回動させて前記上流ローラ部材と前記下流ローラ部材に対する前記当接回転体の交差角度を変更可能な回動機構と、
前記上流ローラ部材と前記下流ローラ部材に対する前記ベルト部材の寄り位置を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて前記回動機構を作動させて前記ベルト部材の寄り移動を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする請求項１記載の画像加熱装置。
【請求項３】
前記ベルト部材は、前記上流ローラ部材と前記下流ローラ部材とに張架され、
前記付勢手段は、前記上流ローラ部材の軸受部材と前記下流ローラ部材の軸受部材との間に配置されることを特徴とする請求項２記載の画像加熱装置。
【請求項４】
前記ローラ支持部材は、前記上流ローラ部材と前記下流ローラ部材の中心を結ぶ線で二つに分割して前記上流ローラ部材の軸受部材と前記下流ローラ部材の軸受部材とを取り外し可能に構成され、
前記付勢手段は、二つに分割された前記ローラ支持部材における前記当接回転体から遠い側の部分に支持されていることを特徴とする請求項３記載の画像加熱装置。
【請求項５】
前記ローラ支持部材を移動させて前記当接回転体に対して前記ベルト部材を接離させる接離機構を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像加熱装置。
【請求項６】
前記ローラ支持部材に回転軸を支持されて回転し、前記下流ローラ部材との間に前記ベルト部材を挟み込んでクリーニングするクリーニング回転体を備え、
前記クリーニング回転体の回転軸線方向の長さは、前記当接回転体に供給される最大サイズの記録材の搬送方向に直角な方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の画像加熱装置。
【請求項７】
前記クリーニング回転体の回転軸線方向の両端が前記ベルト部材の寄り移動の範囲の内側に位置するように、前記クリーニング回転体の回転軸線方向の長さが設定されていることを特徴とする請求項６記載の画像加熱装置。
【請求項８】
前記クリーニング回転体の半径に前記ベルト部材の厚みと前記下流ローラ部材の半径を加算した長さは、前記クリーニング回転体の回転中心から前記下流ローラ部材の回転中心までの距離よりも長いことを特徴とする請求項７記載の画像加熱装置。
【請求項９】
前記上流ローラ部材を所定の温度に加熱する上流ローラ加熱手段と、前記下流ローラ部材を所定の温度に加熱する下流ローラ加熱手段と、を備え、
前記当接回転体は、記録材の画像面を加熱処理する加熱ローラであって、
前記ベルト部材は、前記加熱ローラの表面を補助加熱する外部加熱ベルトであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、当接回転体の周面にベルト部材を当接させて熱交換を行う画像加熱装置、詳しくは当接回転体とベルト部材の当接面の当接状態を安定させて当接回転体とベルト部材の間の熱交換を効率的に行わせる構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
像担持体にトナー像を形成して直接又は中間転写体を介して記録材に転写し、トナー像が転写された記録材を、画像加熱装置の一例である定着装置で加熱加圧して画像を記録材に定着させる画像形成装置が広く用いられている。画像加熱装置は、当接回転体の一例である加熱回転体（ベルト部材又はローラ部材）に同じく当接回転体の一例である圧接回転体（ベルト部材又はローラ部材）を圧接して記録材のニップ部を形成している。
【０００３】
近年、画像加熱装置の生産性の向上や厚紙の加熱処理への対応等から当接回転体の熱負荷が高まって表面温度の低下が発生し易くなっている。そのため、加熱回転体のニップ部の上流側に複数本の外部加熱ローラを接離可能に配置して、熱負荷の大きな加熱処理では、外部加熱ローラを当接させて加熱回転体を外側から補助加熱する画像形成装置が実用化されている（特許文献１）。
【０００４】
特許文献２には、平行な２本のローラ部材に張架した外部加熱ベルトを加熱回転体に当接させて当接面を形成し、２本の外部加熱ローラを用いるよりも効率的に、加熱回転体を加熱する画像加熱装置が示される。ここでは、外部加熱ベルトを張架する２本のローラ部材は、コの字型のローラ支持部材の両端の起立部分に回転軸の両端を固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３１６４２１号公報
【特許文献２】特開２００７−２１２８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２の画像加熱装置において、外部加熱ベルトを加熱回転体から離間させると外部加熱ベルトがたるんでしまう。外部加熱ベルトがたるんだ状態から加熱回転体に当接させると、当接した瞬間に外部加熱ベルトの回転状態が不安定になってローラ支持部材に沿った寄り移動が発生してしまう。
【０００７】
そこで、外部加熱ベルトを張架するローラ部材の１本をテンションローラにして、外部加熱ベルトに張力をかけることが提案された。しかし、加熱回転体と外部加熱ベルトの当接面の下流端に位置するローラ部材をテンションローラとしたところ、加熱回転体に温度ムラが発生し易くなることが判明した。また、後述する「ローラ部材と加熱回転体の回転軸線の交差角度を調整して外部加熱ベルトの寄り移動を制御するステアリング制御」を採用した場合、外部加熱ベルトの寄り移動が不安定になり易くなることが判明した。
【０００８】
本発明は、加熱回転体とベルト部材の当接面における当接状態を不安定にすることなくベルト部材に張力を付与して、加熱回転体の温度ムラやステアリング制御の不安定を回避できる画像加熱装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の画像加熱装置は、記録材に当接して回転する当接回転体と、前記当接回転体との間に当接面を形成して熱交換を行うベルト部材と、前記当接面の上流端で前記ベルト部材を張架する上流ローラ部材と、前記当接面の下流端で前記ベルト部材を張架する下流ローラ部材と、前記上流ローラ部材の回転軸を前記当接面における前記ベルト部材の移動方向に沿って可動に配置するとともに前記下流ローラ部材の回転軸を前記当接面における前記ベルト部材の移動方向に沿って非可動に配置したローラ支持部材と、前記下流ローラ部材から遠ざかる方向へ前記上流ローラ部材を付勢する付勢手段とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の画像加熱装置では、加熱回転体とベルト部材の当接面で発生した張力変動が、当接面に沿った上流ローラ部材の移動によって速やかに相殺される。当接面の上流端にテンションローラを配置することで、下流端に配置した場合よりも当接面の張力変動幅が小さくなる。
【００１１】
したがって、加熱回転体とベルト部材の当接面における当接状態を不安定にすることなくベルト部材に張力をかけて加熱回転体の温度ムラを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】実施例１の定着装置の構成の説明図である。
【図３】外部加熱ベルトの接離機構の説明図である。
【図４】外部加熱ユニットの外観の斜視図である。
【図５】外部加熱ベルトの張架構造の説明図である。
【図６】外部加熱ベルトに対する張力付与の説明図である。
【図７】上流ローラ及び下流ローラにおける固定側と可動側の説明図である。
【図８】外部加熱ベルトのステアリング機構の説明図である。
【図９】ステアリング機構の駆動部の説明図である。
【図１０】ステアリング機構の駆動部の説明図である。
【図１１】ベルト寄り量検知センサの配置の説明図である。
【図１２】ベルト寄り方向とセンサフラグの回転方向の関係の説明図である。
【図１３】定着装置の制御系のブロック図である。
【図１４】外部加熱ベルトのステアリング制御のフローチャートである。
【図１５】クリーニングローラの配置の説明図である。
【図１６】クリーニングローラのクリーニング領域の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１４】
＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト１３０に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。
【００１５】
画像形成部Ｐａでは、感光ドラム３ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト１３０に一次転写される。画像形成部Ｐｂでは、感光ドラム３ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト１３０に一次転写される。画像形成部Ｐｃ、Ｐｄでは、感光ドラム３ｃ、３ｄにそれぞれシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて、中間転写ベルト１３０に順次一次転写される。
【００１６】
記録材Ｐは、記録材カセット１０から１枚ずつ取り出されてレジストローラ１２で待機する。レジストローラ１２は、中間転写ベルト１３０上のトナー像にタイミングを合わせて記録材Ｐを二次転写部Ｔ２へ給送する。二次転写部Ｔ２を搬送されて中間転写ベルト１３０から四色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置９へ搬送され、定着装置９で加熱加圧を受けてトナー像を定着された後に、機体外部のトレイ７へ排出される。
【００１７】
両面印刷の場合、第一面にトナー像を転写して定着装置９で画像を定着された記録材Ｐは、フラッパー１６によって反転パス１８に導かれる。反転パス１８の記録材Ｐは、反転ローラ１７により反転されて両面パス１９へ導かれる。そして、記録材Ｐは、再び、レジストローラ１２で待機して二次転写部Ｔ２へ送り込まれて第二面にトナー像が転写される。定着装置９で第二面に画像が定着されて両面に画像が定着された記録材が機体外部のトレイ７へ排出される。
【００１８】
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、現像装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、実質的に同一に構成される。以下では、画像形成部Ｐａについて説明し、画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄに関する重複した説明を省略する。
【００１９】
画像形成部Ｐａは、感光ドラム３ａの周囲に、帯電ローラ２ａ、露光装置５ａ、現像装置１ａ、一次転写ローラ６ａ、及びドラムクリーニング装置４ａを配置している。感光ドラム３ａは、アルミニウムの円筒材料の表面に感光層が形成されている。
【００２０】
帯電ローラ２ａは、感光ドラム３ａの表面を一様な電位に帯電させる。露光装置５ａは、レーザービームを走査して感光ドラム３ａに画像の静電像を書き込む。現像装置１ａは、静電像を現像して感光ドラム３ａにトナー像を形成する。一次転写ローラ６ａは、電圧を印加されて感光ドラム３ａのトナー像を中間転写ベルト１３０へ一次転写させる。
【００２１】
ドラムクリーニング装置４ａは、感光ドラム３ａにクリーニングブレードを摺擦させて、中間転写ベルト１３０への転写を逃れて感光ドラム３ａに付着した転写残トナーを回収する。ベルトクリーニング装置１５は、二次転写部Ｔ２で記録材への転写を逃れて中間転写ベルト１３０に付着した転写残トナーを回収する。
【００２２】
＜定着装置＞
図２は実施例１の定着装置の構成の説明図である。図２に示すように、定着装置９は、定着ローラ１０１に加圧ローラ１０２を圧接して、記録材のニップ部Ｎを形成する。ニップ部Ｎは、未定着トナーＫを担持した記録材Ｐを挟持搬送して、トナーを融解して記録材Ｐ上に画像を定着させる。定着ローラ１０１は、芯金１０１ａの外周面に弾性層１０１ｂを配置し、弾性層１０１ｂの表面を離型層１０１ｃで被覆している。定着ローラ１０１は、不図示のギア列を含む駆動機構１４１に駆動されて、矢印Ａ方向に所定のプロセススピードで回転する。
【００２３】
加圧ローラ１０２は、芯金１０２ａの外周面に弾性層１０２ｂを配置し、弾性層１０２ｂの表面を離型層１０２ｃで被覆している。加圧ローラ１０２は、駆動機構１４１に駆動されて、矢印Ｂ方向に所定のプロセススピードで回転する。加圧ローラ１０２は、偏心カムを用いた不図示の加圧機構に駆動されて、定着ローラ１０１に対して接離する。不図示の加圧機構は、加圧ローラ１０２を所定の加圧力で定着ローラ１０１に加圧して、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２の間にニップ部Ｎを形成する。
【００２４】
ハロゲンヒータ１１１は、定着ローラ１０１の芯金１０１ａの内部に非回転に配置される。サーミスタ１２１は、定着ローラ１０１に接触して配置されて定着ローラ１０１の表面温度を検出する。制御部１４０は、サーミスタ１２１の検出温度に応じてハロゲンヒータ１１１をＯＮ／ＯＦＦ制御して、定着ローラ１０１の表面温度を記録材の種類に応じた所定の目標温度に維持する。
【００２５】
ハロゲンヒータ１１２は、加圧ローラ１０２の芯金１０２ａの内部に非回転に配置される。サーミスタ１２２は、加圧ローラ１０２に接触して配置されて加圧ローラ１０２の表面温度を検出する。制御部１４０は、サーミスタ１２２の検出温度に応じてハロゲンヒータ１１２をＯＮ／ＯＦＦ制御して、加圧ローラ１０２の表面温度を所定の目標温度に維持する。
【００２６】
＜外部加熱ベルト＞
図３は外部加熱ベルトの接離機構の説明図である。図４は外部加熱ユニットの外観の斜視図である。図５は比較例１の外部加熱ベルトにおけるたるみの説明図である。
【００２７】
画像形成装置は、厚紙など坪量（単位面積当たり重量）の大きな記録材でも、高い生産性（単位時間当たりのプリント枚数）を求められる。坪量の大きな記録材で生産性を上げるためには、定着装置における加熱処理のスピードを高速化する必要がある。しかし、坪量の大きな記録材は、熱を多く奪うため、定着に要する熱量が、坪量の低い記録材に比べて大きくなる。そこで、定着装置９は、定着ローラ１０１に対して外部加熱ベルト１０５を当接／退避可能に配置している。定着ローラ１０１の表面に外部加熱ベルト１０５を圧接して外部から定着ローラ１０１を加熱する。
【００２８】
図２に示すように、加熱ローラの一例である定着ローラ１０１は、記録材の画像面を加熱する。外部加熱ベルト１０５は、定着ローラ１０１の表面を補助加熱する。外部加熱ユニット１５０は、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４に外部加熱ベルト１０５を掛け渡して張架する。外部加熱ベルト１０５は、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４から定着ローラ１０１へ熱伝導を行う接触面積を増やして、定着ローラ１０１の加熱効率を高める。
【００２９】
外部加熱ベルト１０５は、定着ローラ１０１の外周面に当接してニップ部Ｎｅを形成して、定着ローラ１０１を外部加熱する無端ベルトである。外部加熱ベルト１０５は、ステンレス、ニッケル等の金属製の基層又はポリイミド等の樹脂製の基層を有する。基層の表面は、トナーの付着を防止するために、フッ素系樹脂を用いた耐熱性の摺動層で被覆されている。外部加熱ベルト１０５は、定着ローラ１０１の回転に伴って摩擦駆動されて、矢印Ｃ方向に従動回転する。
【００３０】
上流ローラ加熱手段の一例であるハロゲンヒータ１１３は、上流ローラ１０３を所定の温度に加熱する。上流ローラ１０３は、熱伝導率の高いアルミニウム、鉄、ステンレス等の金属で形成された円管材料の表面に高離型性を持つゴム、樹脂等をコートして構成される。上流ローラ１０３の中心を貫通させてハロゲンヒータ１１３が非回転に配置されている。サーミスタ１２３は、上流ローラ１０３に支持された外部加熱ベルト１０５に接触して、上流ローラ１０３の温度を検出する。制御部１４０は、サーミスタ１２３の検出温度に応じてハロゲンヒータ１１３をＯＮ／ＯＦＦ制御して、上流ローラ１０３の温度を所定の目標温度に維持する。
【００３１】
下流ローラ加熱手段の一例であるハロゲンヒータ１１４は、下流ローラ１０４を所定の温度に加熱する。下流ローラ１０４は、熱伝導率の高いアルミニウム、鉄、ステンレス等の金属で形成された円管材料の表面に高離型性を持つゴム、樹脂等をコートして構成される。下流ローラ１０４の中心を貫通させてハロゲンヒータ１１４が非回転に配置されている。サーミスタ１２４は、下流ローラ１０４に支持された外部加熱ベルト１０５に接触して、下流ローラ１０４の温度を検出する。制御部１４０は、サーミスタ１２４の検出温度に応じてハロゲンヒータ１１４をＯＮ／ＯＦＦ制御して、下流ローラ１０４の温度を所定の目標温度に維持する。
【００３２】
上流ローラ１０３と下流ローラ１０４の温度調整の目標温度は、定着ローラ１０１の温度調整の目標温度よりも高く設定される。上流ローラ１０３と下流ローラ１０４の表面温度が定着ローラ１０１の表面温度よりも高温に保たれている方が、定着ローラ１０１の表面温度の降下に対して効率的に熱供給できるからである。厚紙の連続画像形成時、定着ローラ１０１の目標温度１６５℃に対して、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４の目標温度は２３０℃に設定される。上流ローラ１０３と下流ローラ１０４の表面温度は、定着ローラ１０１の表面温度よりも７５℃高く保たれる。
【００３３】
定着装置９は、外部加熱ベルト１０５を定着ローラ１０１から離間させた状態で、次の画像形成ジョブを待機する。図１に示すように、画像形成装置１００に画像形成ジョブが送信されると、画像形成装置１００内の各装置で準備動作が開始され、定着装置９で加熱動作が開始される。加熱動作において定着ローラ１０１、加圧ローラ１０２、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４がそれぞれの目標温度に達すると、外部加熱ベルト１０５を定着ローラ１０１に加圧当接させて画像形成ジョブが開始される。その後、画像形成ジョブが終了すると、定着ローラ１０１から外部加熱ベルト１０５を離間して、次の画像形成の開始時までその状態を保持させる。
【００３４】
図３に示すように、外部加熱ベルト１０５は、定着ローラ１０１との間にニップ部Ｎｅを形成する。外部加熱ベルト１０５は、定着ローラ１０１の回転に従動回転するように、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４によって回転自在に支持される。
【００３５】
外部加熱ベルト１０５は、接離機構２００によって、定着ローラ１０１に対して当接／退避可能である。接離機構２００は、外部加熱ベルト１０５を介して上流ローラ１０３と下流ローラ１０４を定着ローラ１０１に圧接させる圧接機構を兼ねている。加圧フレーム２０１は、支持軸２０３を中心にして、定着装置９の筐体フレ−ム９ｆに対して回動自在である。
【００３６】
加圧フレーム２０１の回動端と定着装置９の筐体フレ−ム９ｆとの間に加圧ばね２０４が配置される。加圧ばね２０４は、加圧フレーム２０１の回動端を押し下げて、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４を定着ローラ１０１に向かって付勢する。外部加熱ベルト１０５を介して上流ローラ１０３と下流ローラ１０４が定着ローラ１０１に当接した状態で、加圧ばね２０４は、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４を総圧力３９２Ｎ（約４０ｋｇｆ）にて加圧する。
【００３７】
圧力解除カム２０５は、加圧フレーム２０１の回動端の下面に当接している。制御部１４０は、モータ２１０を制御して、回動軸２０５ａを中心にして圧力解除カム２０５を回動させて、加圧フレーム２０１の回動端を昇降させる。圧力解除カム２０５が加圧フレーム２０１から離間しているとき、加圧ばね２０４が加圧フレーム２０１の回動端を押し下げて、外部加熱ベルト１０５を定着ローラ１０１に圧接させる。圧力解除カム２０５が加圧ばね２０４を縮めて加圧フレーム２０１を押し上げるとき、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１から離間する。
【００３８】
図３に示すように、外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１に密着した状態で、支持軸２０７と定着ローラ１０１の中心を結ぶ直線は、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４の中心を結ぶ直線の垂直二等分線になっている。揺動フレーム２０８は、手前側と奥側に配置された一対の中間コロ２１０によって加圧フレーム２０１に対して回動自在に支持される。このため、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４とはほぼ等しい加圧力で定着ローラ１０１へ向かって付勢される。
【００３９】
図４の（ａ）に示すように、ローラ保持フレ−ム（２０６：図３）は、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４の長手中央部で手前側のローラ保持フレ−ム２０６ａと奥側のローラ保持フレ−ム２０６ｂとに分割されている。上流ローラ１０３と下流ローラ１０４の手前側の端部は、ローラ保持フレ−ム２０６ａに支持され、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４の奥側の端部は、ローラ保持フレ−ム２０６ｂに支持されている。
【００４０】
図４の（ｂ）に示すように、手前側のローラ保持フレ−ム２０６ａは、支持軸２０７ａ、２０７ｂによって揺動フレーム２０８に回動自在に支持される。奥側のローラ保持フレ−ム２０６ｂは、支持軸２０７ｃ、２０７ｄによって揺動フレーム２０８に回動自在に支持される。加圧フレーム２０１の長手方向の両端部に加圧ばね２０４がそれぞれ配置されている。一対の加圧ばね２０４は、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４を介して、外部加熱ベルト１０５を定着ローラ１０１の外周面に対して所定の圧力で接触させる。
【００４１】
＜比較例１との対比＞
ところで、外部加熱ベルト１０５を用いる場合、定着ローラ１０１の表面温度を安定させるためには、外部加熱ベルト１０５と定着ローラ１０１の当接面の密着性（加圧の場所的時間的な均一性）が重要である。定着ローラ１０１と外部加熱ベルト１０５の密着性が損なわれると、十分な熱量を定着ローラ１０１に供給することができなくなる。その結果、定着ローラ１０１の表面の温度低下が生じて出力画像の品質が低下する。出力画像に光沢ムラが発生したり、記録材へのトナーの定着性が低下したりする。
【００４２】
その点、特許文献２では、外部加熱ベルトが加圧されて定着ローラに当接した際にある程度の張力を確保できるように、外部加熱ベルトの周長を最適化して、定着ローラに対する外部加熱ベルトの密着性を確保している。
【００４３】
しかし、定着装置９は、画像形成ジョブを待機するスタンバイ中には、外部加熱ベルト１０５を完全に離間させて、定着ローラ１０１を専らハロゲンヒータ１１１によって加熱して芯金１０１ａをできるだけ高温にしておく必要がある。芯金１０１ａの温度が低い状態で外部加熱ベルト１０５によって表面だけが高い温度に保たれた状態では、記録材に接触して急激な温度低下が発生するからである。
【００４４】
図５の（ａ）に示すように、比較例１の定着装置９Ｈは、特許文献２の構成と同様に、外部加熱ベルト１０５を用いて定着ローラ１０１に熱量を供給する構成であるが、外部加熱ベルト１０５に対して張力を付与する部材を有しない。そのため、比較例１の定着装置９Ｈでは、スタンバイ時に定着ローラ１０１から外部加熱ベルト１０５を退避すると、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４に張架された外部加熱ベルト１０５にたるみが発生する。定着ローラ１０１に外部加熱ベルト１０５を加圧した状態では定着ローラ１０１と外部加熱ベルト１０５の密着性が得られるものの、外部加熱ベルト１０５の加圧を解除するとたるみが発生するために、離間時の外部加熱ベルト１０５の離間量を大きくする必要がある。外部加熱ベルト１０５を定着ローラ１０１に接触させないために、外部加熱ベルト１０５の離間量を大きくする必要がある。外部加熱ベルト１０５の離間量を大きくすると、外部加熱ベルト１０５の設置スペースが大きくなるため、定着装置９Ｈの大きさが拡大することが問題となる。
【００４５】
そこで、以下の実施例では、外部加熱ベルト１０５を懸架する複数のローラ部材の軸間に加圧ばねを配置して、比較例１よりも離間時の外部加熱ベルト１０５のたるみを少なくしている。最下流のローラ部材を移動可能にして、外部加熱ベルト１０５の離間時の退避量を小さくすると同時に、当接時に大きな加圧力を必要とすることなく外部加熱ベルト１０５と定着ローラ１０１の密着性を向上させている。外部加熱ベルト１０５の張力変動を軽減して外部加熱ベルト１０５の安定した走行を実現している。
【００４６】
＜実施例１＞
図６は外部加熱ベルトの張架構造の説明図である。図７は上流ローラ及び下流ローラにおける固定側と可動側の選択の説明図である。
【００４７】
図３に示すように、実施例１では、当接回転体の一例である定着ローラ１０１は、記録材に当接して回転する。接離機構の一例である加圧機構２００は、ベアリングホルダ２２０を上下に移動させて定着ローラ１０１に対して外部加熱ベルト１０５を接離させる。ベルト部材の一例である外部加熱ベルト１０５は、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４とに張架される。上流ローラ部材の一例である上流ローラ１０３は、定着ローラ１０１と外部加熱ベルト１０５の当接面の上流端で外部加熱ベルト１０５を張架する。下流ローラ部材の一例である下流ローラ１０４は、定着ローラ１０１と外部加熱ベルト１０５の当接面の下流端で外部加熱ベルト１０５を張架する。外部加熱ベルト１０５は、定着ローラ１０１との間に当接面を形成して定着ローラ１０１の加熱のための熱交換を行う。
【００４８】
図６に示すように、ローラ支持部材の一例であるベアリングホルダ２２０は、外部加熱ベルト１０５の当接面における外部加熱ベルト１０５の移動方向に沿って上流ローラ１０３の回転軸を可動に配置し、下流ローラ１０４の回転軸を非可動に配置する。ベアリングホルダ２２０は、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４の中心を結ぶ線で二つに分割して上流ローラ１０３の軸受部材と下流ローラ１０４の軸受部材とを取り外し可能に構成されている。
【００４９】
付勢手段の一例である加圧ばね３０１は、下流ローラ１０４から遠ざかる方向へ上流ローラ１０３を付勢する。加圧ばね３０１は、上流ローラ１０３の軸受部材と下流ローラ１０４の軸受部材との間に配置される。加圧ばね３０１は、二つに分割されたベアリングホルダ２２０における定着ローラ１０１から遠い側の部分に支持されている。上流ローラ１０３と下流ローラ１０４との間に加圧ばね３０１を固定して配置している。
【００５０】
図５の（ｂ）に示すように、実施例１では、上流ローラ１０３の軸受と下流ローラ１０４の軸受との間に加圧ばね３０１を配置して、外部加熱ベルト１０５に張力を発生させて、定着ローラ１０１から離間した際のたるみを解消している。外部加熱ベルト１０５を用いて定着ローラ１０１を外部加熱する構成において、外部加熱ベルト１０５を張架する上流ローラ１０３と下流ローラ１０４の軸間にテンションを付与している。下流ローラ１０４の軸は固定し、上流ローラ１０３の軸を従動可能にすることで、外部加熱ベルト１０５の離間時の退避量を小さくしている。これにより、当接時に大きな加圧力を必要とせずに外部加熱ベルト１０５と定着ローラ１０１の密着性を得て、外部加熱ベルト１０５の走行状態を安定させている。
【００５１】
図４に示すように、ベアリングホルダ２２０は、ローラ保持フレ−ム２０６ａ、２０６ｂに固定されている。
【００５２】
図６に示すように、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４は、高耐熱性を有する断熱ブッシュと軸受（ベアリング）１０３ｅ、１０４ｅとを介して、ベアリングホルダ２２０に回転自在に支持されている。加圧ばね３０１は、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４の間隔を広げる方向に加圧力を付与する。
【００５３】
ベアリングホルダ２２０は、上側の上ホルダ２２１と下側の下ホルダ２２２との間に上流ローラ１０３の軸受１０３ｅと下流ローラ１０４の軸受１０４ｅを保持している。上ホルダ２２１と下ホルダ２２２は、係合ピン２２４を解除すると、回動軸２２３を中心に下ホルダ２２２を回動させて、軸受１０３ｅ、１０４ｅの保持を解除可能である。図４の（ａ）に示すローラ保持フレ−ム２０６ｂも、ローラ保持フレ−ム２０６ａと同様なベアリングホルダ２２０による軸受１０３ｅ、１０４ｅの保持構造を有する。加圧ばね３０１は、加圧部材ホルダ３０２に保持される。加圧部材ホルダ３０２は、上ホルダ２２１に固定され、下ホルダ２２２に対して着脱可能に係合しているので、下ホルダ２２２の開放動作を妨げない。
【００５４】
上流ローラ１０３の軸受１０３ｅは、上ホルダ２２１と下ホルダ２２２に緩く拘束されている。軸受１０３ｅと上ホルダ２２１の間には隙間３０３ａ、３０３ｂが形成されて、外部加熱ベルト１０５を定着ローラ１０１に当接／離間した際に軸受１０３ｅが水平方向に移動可能である。
【００５５】
下流ローラ１０４の軸受１０４ｅは、上ホルダ２２１と下ホルダ２２２に固く拘束されている。軸受１０４ｅと上ホルダ２２１の間には隙間が存在せず、軸受１０４ｅは、ベアリングホルダ２２０に対して完全に軸位置を固定されている。
【００５６】
実施例１におけるベアリングホルダ２２０は、定着ローラ１０１に対する外部加熱ベルト１０５の当接に伴って、下流ローラ１０４を固定側として、上流ローラ１０３を定着ローラ１０１の回転方向の下流側に移動させる。これにより、図５の（ａ）に示すように、定着ローラ１０１から外部加熱ベルト１０５を退避した際にたるみが定着ローラ１０１に接触することを回避している。
【００５７】
これに対して、図５の（ａ）に示すように、比較例１の定着装置９Ｈは、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４の間を広げて外部加熱ベルト１０５に張力を付与する構成がない。上流ローラ１０３と下流ローラ１０４の軸間距離が一定に保たれるため、外部加熱ベルト１０５を定着ローラ１０１から離間すると、外部加熱ベルト１０５に弛みが生じて、定着ローラ１０１に近づく方向に外部加熱ベルト１０５が撓んでしまう。よって、定着ローラ１０１から外部加熱ベルト１０５を完全に離間させるためには、外部加熱ベルト１０５の退避量を大きくする必要があり、定着装置９Ｈの高さを高くする必要性が出てくる。
【００５８】
図５の（ｂ）に示すように、実施例１の定着装置９は、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４の間を広げて外部加熱ベルト１０５に張力を付与する構成がある。外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１から退避した際に、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４間が広がって、外部加熱ベルト１０５が上流ローラ１０３と下流ローラ１０４の接線方向に引っ張られて張力が付与される。よって、定着ローラ１０１から外部加熱ベルト１０５を完全に離間させるための、外部加熱ベルト１０５の移動量を比較例１よりも小さくすることが可能になる。
【００５９】
実施例１のベアリングホルダ２２０は、定着ローラ１０１に対する外部加熱ベルト１０５の離間に伴って、下流ローラ１０４を固定側として、上流ローラ１０３を定着ローラ１０１の回転方向の上流側に移動させる。これにより、図３に示すように、定着ローラ１０１に外部加熱ベルト１０５を当接した際の外部加熱ベルト１０５の密着性を向上している。定着ローラ１０１から外部加熱ベルト１０５を離間させると、下流ローラ１０４は、上流ローラ１０３から遠ざかる方向に移動して、外部加熱ベルト１０５に所定の張力を付与してたるみをさせない。
【００６０】
＜比較例２との対比＞
図７の（ａ）に示すように、比較例２の定着装置９Ｉでは、実施例１とは逆に、上流ローラ１０３を固定側として、下流ローラ１０４を定着ローラ１０１の回転方向の上流側に移動させる。比較例２では、定着ローラ１０１に外部加熱ベルト１０５を当接させたときに、上流ローラ１０３の回転軸は、ベアリングホルダ２２０に位置を固定されて動かない。その代わりに、下流ローラ１０４の回転軸が上流ローラ１０３に近づく方向に移動して、所望のニップ幅（回転方向の長さ）で定着ローラ１０１に外部加熱ベルト１０５が密着する位置へ下流ローラ１０４を自律的に位置決める。上ホルダ２２１と下流ローラ１０４の軸受１０４ｅの隙間３０３ｃがほぼ消滅する位置に下流ローラ１０４の回転軸が配置される。
【００６１】
しかし、比較例２では、最下流のローラ部材をテンションローラとして移動可能にしているため、最下流のローラ部材に対して他のローラ部材から離れる方向に力が作用する。定着ローラ１０１に外部加熱ベルト１０５を当接させた際は、離間時よりも上流ローラ１０３と下流ローラ１０４の軸間距離を短くする必要があるのに対して、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４の軸間距離が拡大する方向に力が作用する。
【００６２】
すなわち、定着ローラ１０１が回転して外部加熱ベルト１０５が従動回転した際に、下流ローラ１０４に対して矢印Ｘ方向の力が働いて上流ローラ１０３と下流ローラ１０４の軸間距離がわずかに開く。上流ローラ１０３と下流ローラ１０４の軸間距離が開くと、外部加熱ベルト１０５の張力が増大して外部加熱ベルト１０５が定着ローラ１０１から浮き上がる。浮き上がりを抑え込んで所望のニップ幅で定着ローラ１０１に対する密着性を得ようとすると、加圧ばね２０４の加圧力を大きくする必要がある。加圧ばね２０４の加圧力を大きくすると、外部加熱ベルト１０５にかかる応力が大きくなって好ましくない。
【００６３】
また、定着ローラ１０１が回転して外部加熱ベルト１０５が従動回転した際に、下流ローラ１０４が矢印Ｘ方向に振動すると外部加熱ベルト１０５に張力変動が発生して、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４の位置における加圧力が変動する。ニップ部Ｎｅ全体の加圧状態が変動すると、外部加熱ベルト１０５に温度ムラが発生して好ましくない。
【００６４】
これに対して、実施例１では、複数のローラ部材に張架されたベルト部材を定着ローラ１０１に当接／離間させる構成において、１本のローラ部材をテンションローラとして他のローラ部材から軸間距離を拡大する方向に付勢している。複数のローラ部材のうちの１本がテンションローラとして機能する構成において、最下流のローラ部材の回転軸を固定している。
【００６５】
図７の（ｂ）に示すように、実施例１の定着装置９では、下流ローラ１０４を固定側にしているので、下流ローラ１０４が矢印Ｘ方向に移動することも振動することもあり得ない。下流ローラ１０４に矢印Ｘ方向が作用しても、下流ローラ１０４の回転軸は一定位置に止まって外部加熱ベルト１０５の張力に影響を及ぼさない。外部加熱ベルト１０５に張力変動を発生することもない。
【００６６】
実施例１の定着装置９では、定着ローラ１０１に外部加熱ベルト１０５を当接させたときに、下流ローラ１０４はベアリングホルダ２２０によって位置を固定されているために動かない。その代わりに、上流ローラ１０３は、ベアリングホルダ２２０との間に隙間があるため、下流ローラ１０４に近づく方向に移動して定着ローラ１０１に外部加熱ベルト１０５を密着させる。上流ローラ１０３は、定着ローラ１０１に外部加熱ベルト１０５が所望のニップ幅で密着する位置へ移動して、上ホルダ２２０と上流ローラ１０３の軸受１０３ｅとの間の隙間３０３ｂをほぼ消滅させる。
【００６７】
そして、定着ローラ１０１が回転して外部加熱ベルト１０５が従動回転すると、上流ローラ１０３に矢印Ｙ方向の力が働いて、外部加熱ベルト１０５は定着ローラ１０１に対して更に密着する。加圧ばね２０４の加圧力を増大しなくても外部加熱ベルト１０５は定着ローラ１０１に密着し続ける。上流ローラ１０３が矢印Ｙ方向に移動すると外部加熱ベルト１０５の引張応力は軽減されるので好ましい。加圧ばね２０４の加圧力を増大せずに済むために、外部加熱ベルト１０５の負担を軽減して寿命を延ばすことが可能になる。
【００６８】
上流ローラ１０３の軸受１０３ｅは、上ホルダ２２０によって、所望のニップ幅で密着性が得られる位置よりも内側に移動できないように規制されている。このため、上流ローラ１０３が矢印Ｙ方向に際限なく引っ張られて所望のニップ幅で密着性を得られなくなることはない。
【００６９】
実施例１では、外部加熱ベルト１０５を用いて定着ローラ１０１に熱量を供給する構成において、外部加熱ベルト１０５を張架する上流ローラ１０３と下流ローラ１０４の軸間に加圧力を付与する。そして、上流ローラ１０３を移動可能にして下流ローラ１０４を移動不可能にする。これにより、外部加熱ベルト１０５の当接時に大きな加圧力を必要とせずに定着ローラ１０１に対する密着性が得られるとともに、安定した外部加熱ベルト１０５の走行が可能になる。加えて、スタンバイ時に定着ローラ１０１から外部加熱ベルト１０５を退避する場合に、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４に張架された外部加熱ベルト１０５に弛みが生じない。定着ローラ１０１から離間させたベルト部材に張力を付与してベルト部材に弛みを生じさせないため、外部加熱ベルト１０５の離間時の退避量を小さくできる。外部加熱ベルト１０５の離間量が小さくて済むため、外部加熱ベルト１０５の可動スペースを小さく設計して、定着装置９の高さを低くできる。比較例１で課題となっていた離間時のベルト部材の弛みによって生じるベルト部材の配置スペースの拡大を阻止できる。
【００７０】
実施例１では、ベルト部材の離間時の退避量を小さくし、且つ、当接時に大きな加圧力を必要とせずに密着性を得て、安定したベルト部材の走行を実現できる。定着ローラの回転によって生じる力がローラ部材の軸間距離を広げる方向に作用しなくなるため、定着ローラに対する外部加熱ベルトの加圧力を軽減できる。安定したベルト部材の走行は、次に説明する外部加熱ベルト１０５のステアリング制御を安定させる効果がある。
【００７１】
＜ステアリング機構＞
図８は外部加熱ベルトのステアリング機構の説明図である。図９はステアリング機構の駆動部の説明図である。図１０はステアリング機構の駆動部の拡大図である。
【００７２】
図３に示すように、外部加熱ベルト１０５は、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４の平行度のずれがあった場合、回転動作時に上流ローラ１０３と下流ローラ１０４に沿って寄り移動する。そこで、定着装置９では、外部加熱ベルト１０５と定着ローラ１０１の交差角度θを外部から強制的に変更して、外部加熱ベルト１０５の寄り移動を反転させて、外部加熱ベルト１０５の寄り移動範囲を所定範囲に収めるステアリング機構を設けている。外部加熱ベルト１０５を張架する上流ローラ１０３と下流ローラ１０４を回動軸２０９を中心にして一体的に傾けて、定着ローラ１０１との間に意図的に交差角度θを設定して、外部加熱ベルト１０５の寄り方向を制御している。回動軸２０９は、外部加熱ベルト１０５と定着ローラ１０１の交差角度を変化させる回転中心である。
【００７３】
図８に示すように、定着ローラ１０１と外部加熱ベルト１０５が接触している当接面に対して法線方向に回動軸２０９を設ける。回動軸２０９を中心にして外部加熱ベルト１０５に交差角度θが設定される。加圧フレーム２０１の支持軸２０３は、本体側板２０２に両端が固定されている。揺動フレーム２０８及び外部加熱ベルト１０５は、回動軸２０９の周りで加圧フレーム２０１に対して一体に回動可能である。揺動フレーム２０８に固定された支持軸２０７ａは、本体側板２０２とクリアランスをもって保持され、アーム部１１８ａの移動に伴ってクリアランスの範囲で矢印Ｈ、Ｊ方向に移動可能である。
【００７４】
図９に示すように、回転軸１１９の周りで回転可能な扇状のウォームホイール１１８は、ウォームギア１２０と噛み合っている。
【００７５】
図１０に示すように、モータ１２５が順方向に回転してウォームホイール１１８を矢印Ｇ方向に回転させると、アーム部１１８ａが矢印Ｈ方向に移動して支持軸２０７ａを矢印Ｈ方向に移動させる。モータ１２５が逆方向に回転してウォームホイール１１８を矢印Ｉ方向に回転させると、アーム部１１８ａが矢印Ｊ方向に移動して支持軸２０７ａを矢印Ｊ方向に移動させる。
【００７６】
図８に示すように、揺動フレーム２０８の手前側が矢印Ｈ方向又はＪ方向に移動すると、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４が回動軸２０９の周りで回動して、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４に定着ローラ１０１に対する交差角度θが設定される。交差角度θは、当接面における定着ローラ１０１の摩擦駆動方向と外部加熱ベルト１０５の摩擦従動方向の傾き角度に等しい。
【００７７】
そのため、定着ローラ１０１と外部加熱ベルト１０５の交差角度θと外部加熱ベルト１０５の寄り速度には関係がある。定着ローラ１０１と外部加熱ベルト１０５の交差角度θを外から調整することで、外部加熱ベルト１０５が上流ローラ１０３と下流ローラ１０４に沿って寄る方向と寄り速度を制御できる。
【００７８】
支持軸２０７ａが寄り力０の点からＨ方向に移動した場合、外部加熱ベルト１０５を定着ローラ１０１の奥側（矢印Ｍ方向）へ移動させる寄り力が大きくなる。支持軸２０７ａが寄り力０の点からＪ方向に移動した場合、外部加熱ベルト１０５を定着ローラ１０１の手前側（矢印Ｌ方向）へ移動させる寄り力が大きくなる。このようにして、支持軸２０７ａを矢印Ｈ、Ｊ方向へ移動することで、外部加熱ベルト１０５の寄る方向を制御することができる。
【００７９】
＜ベルト寄り量検知センサ＞
図１１はベルト寄り量検知センサの配置の説明図である。図１２はベルト寄り方向とセンサフラグの回転方向の関係の説明図である。
【００８０】
図１１に示すように、アーム１２９とコロ１２８は、回転軸１３６の周りで一体に回転する。センサフラグ１３２は、回転軸１３７の周りで回転する。アーム１２９とセンサフラグ１３２は、リンク部１３８で係合して回転を伝達する。
【００８１】
コロ１２８は、外部加熱ベルト１０５のベルトエッジに当接している。ねじりばね１３１は、アーム１２９にトルクを付与してコロ１２８を矢印Ｑ方向に付勢している。そのため、外部加熱ベルト１０５が矢印Ｑ方向に寄ると、リンク部１３８が矢印Ｐ方向に移動する。外部加熱ベルト１０５が矢印Ｒ方向に寄ると、リンク部１３８が矢印Ｏ方向に移動する。
【００８２】
センサフラグ１３２に沿ってフォトインタラプタ１３３、１３４が配置される。フォトインタラプタ１３３、１３４は、センサフラグ１３２に形成された２つのスリットが有する４つのエッジを検出して出力を反転させる。センサフラグ１３２の４つのエッジに対応させて外部加熱ベルト１０５の寄り位置が規定されている。一例として、外部加熱ベルト１０５が５ｍｍの振幅で寄り移動を繰り返すように、フォトインタラプタ１３２、１３３が配置されている。
【００８３】
図１２の（ａ）に示すように、外部加熱ベルト１０５が矢印Ｒ方向に寄ってきた場合、アーム１２９が矢印Ｓ方向に回転して、センサフラグ１３２が矢印Ｔ方向に回転してフォトインタラプタ１３３をＯＦＦしてフォトインタラプタ１３４をＯＮする。
【００８４】
図１２の（ｂ）に示すように、外部加熱ベルト１０５が矢印Ｑ方向に寄ってきた場合、アーム１２９が矢印Ｖ方向に回転して、センサフラグ１３２が矢印Ｖ方向に回転してフォトインタラプタ１３３をＯＮしてフォトインタラプタ１３４をＯＦＦする。
【００８５】
＜ステアリング制御＞
図１３は定着装置の制御系のブロック図である。図１４は外部加熱ベルトのステアリング制御のフローチャートである。図８に示すように、回動機構の一例であるモータ１２５は、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４を外部加熱ベルト１０５の当接面に平行な面内で一体に回動させる。モータ１２５は、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４に対する定着ローラ１０１の交差角度を変更可能である。図１１に示すように、検出手段の一例であるフォトインタラプタ１３３、１３４は、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４に対する外部加熱ベルト１０５の寄り位置を検出する。図１３に示すように、制御手段の一例である制御部１４０は、フォトインタラプタ１３３、１３４の検出結果に基づいてモータ１２５を作動させて外部加熱ベルト１０５の寄り移動を制御する。
【００８６】
図８を参照して図１３に示すように、制御部１４０は、モータコントローラ５１及びモータドライバ５２を介してモータ１２５を制御して外部加熱ベルト１０５を寄り制御する。制御部１４０は、フォトインタラプタ１３３、１３５の出力に基づいて外部加熱ベルト１０５の寄り位置を検知する。
【００８７】
制御部１４０は、外部加熱ベルト１０５が手前側の所定位置まで寄ってくると、モータ１２５を作動させて支持軸２０７ａを矢印Ｈ方向へ移動させて、外部加熱ベルト１０５に奥側へ向かう寄り力を作用させる。制御部１４０は、外部加熱ベルト１０５が奥側の所定位置まで寄ってくると、モータ１２５を作動させて支持軸２０７ａを矢印Ｊ方向へ移動させて、外部加熱ベルト１０５に手前側へ向かう寄り力を作用させる。
【００８８】
図１３に示すように、フォトインタラプタ１３５は、ウォームホイール１１８のホームポジションを検知する。フォトインタラプタ１３５は、モータ１２５を作動させて上流ローラ１０３と下流ローラ１０４を定着ローラ１０１と平行にした際にホームポジションを検知する。
【００８９】
図８に示すように、定着ローラ１０１の回転に伴って外部加熱ベルト１０５が従動回転して外部加熱ベルト１０５が手前側又は奥側へ寄ってきた際に、外部加熱ベルト１０５の寄り方向とは逆の方向に寄り力が作用するように、支持軸２０７ａを移動させる。支持軸２０７の移動量は、ホームポジションから矢印Ｈ、Ｊ方向ともに２ｍｍとする。
【００９０】
図１３を参照して図１４に示すように、制御部１４０は、スタンバイ動作が開始すると（Ｓ１１）、モータ１２５を回転して外部加熱ベルト１０５の交差角度θを０°にしてフォトインタラプタ１３５でホームポジション位置を検知する（Ｓ１２）。制御部１４０は、ハロゲンヒータ１１１、１１２、１１３、１１４へ通電して、定着ローラ１０１、加圧ローラ１０２、上流ローラ１０３と下流ローラ１０４の温度調整を開始する（Ｓ１３）。制御部１４０は、画像形成ジョブが開始すると（Ｓ１４のＹＥＳ）、圧力解除カム２０５を回転させて外部加熱ベルト１０５を定着ローラ１０１に当接させる（Ｓ１５）。定着ローラ１０１の回転に伴って外部加熱ベルト１０５が従動回転する。
【００９１】
制御部１４０は、外部加熱ベルト１０５が手前側に寄ってフォトインタラプタ１３３がＯＦＦすると（Ｓ１７のＹＥＳ）、モータ１２５を回転させて、外部加熱ベルト１０５が奥側に寄り移動する方向に支持軸２０７ａを移動させる（Ｓ１８）。制御部１４０は、外部加熱ベルト１０５が奥側に寄ってフォトインタラプタ１３４がＯＦＦすると（Ｓ１９のＹＥＳ）、モータ１２５を回転させて、外部加熱ベルト１０５が手前側に寄り移動する方向に支持軸２０７ａを移動させる（Ｓ２０）。
【００９２】
制御部１４０は、画像形成ジョブが終了するまで（Ｓ２１のＮＯ）、外部加熱ベルト１０５の寄り制御を継続する（Ｓ１７〜Ｓ２１）。制御部１４０は、画像形成ジョブが終了すると（Ｓ２１のＹＥＳ）、圧力解除カム２０５を回転して、外部加熱ベルト１０５を定着ローラ１０１から退避させる（Ｓ２２）。
【００９３】
制御部１４０は、モータ１２５を回転して定着ローラ１０１と上流ローラ１０３と下流ローラ１０４の交差角度θを０°に近付けてフォトインタラプタ１３５にホームポジションを検知させてモータ１２５を停止させる（Ｓ２３）。
【００９４】
＜クリーニングローラ＞
図１５はクリーニングローラの配置の説明図である。図３に示すように、外部加熱ベルト１０５の表層は、記録材から移転（オフセット）したトナーや紙粉等の異物の付着によって汚れるため、外部加熱ベルト１０５の表層を清掃するクリーニングローラ１０８が必要となる。クリーニングローラ１０８は、表面に設けたシリコンゴム層にトナーや紙粉等の異物を吸着する。クリーニングローラ１０８は、図示しない加圧機構によって、所定の圧力で外部加熱ベルト１０５に押圧されて従動回転して外部加熱ベルト１０５の表面をクリーニングする。
【００９５】
クリーニングローラ１０８を外部加熱ベルト１０５に当接する場合、クリーニングローラ１０８は、外部加熱ベルト１０５を介して上流ローラ１０３又は下流ローラ１０４に圧接することが望ましい。上流ローラ１０３又は下流ローラ１０４に内側面を支持させることで、外部加熱ベルト１０５とクリーニングローラ１０８の密着性が増してクリーニングローラ１０８の清掃能力が向上するからである。
【００９６】
図１５の（ａ）に示すように、比較例３では、クリーニングローラ１０８を、実施例１で説明したようにベアリングホルダ２２０に対して移動可能に配置された上流ローラ１０３に圧接している。比較例３では、定着ローラ１０１の回転に伴う上流ローラ１０３の移動又は振動によって、クリーニングローラ１０８と上流ローラ１０３の軸間距離が変動し易くなる。
【００９７】
クリーニングローラ１０８と上流ローラ１０３の軸間距離が変動すると、外部加熱ベルト１０５に張力変動が発生して、外部加熱ベルト１０５の走行が不安定になり易くなる。外部加熱ベルト１０５の走行が不安定では、上述したステアリング機構によって安定した寄り制御をすることが困難となる。
【００９８】
定着ローラ１０１の回転に伴う上流ローラ１０３の移動又は振動は、上流ローラ１０３の長手方向の両端部で独立に発生するため、クリーニングローラ１０８と上流ローラ１０３の軸間距離が長手方向でも変動し易くなる。クリーニングローラ１０８と上流ローラ１０３の軸間距離が長手方向で変動すると、変動に伴って外部加熱ベルト１０５の寄り移動が変化して、上述したステアリング機構による寄り制御が追従できなくなる。そこで、実施例２では、クリーニングローラ１０８を、ローラ保持フレ−ム２０６に回転軸を固定された下流ローラ１０４に圧接している。
【００９９】
＜実施例２＞
図１６はクリーニングローラのクリーニング領域の説明図である。図１５の（ｂ）に示すように、実施例２では、クリーニング回転体の一例であるクリーニングローラ１０８は、ローラ支持フレーム２０６に回転軸を支持されて回転し、下流ローラ１０４との間に外部加熱ベルト１０５を挟み込んでクリーニングする。クリーニングローラ１０８の半径に外部加熱ベルト１０５の厚みと下流ローラ１０４の半径を加算した長さは、クリーニングローラ１０８の回転中心から下流ローラ１０４の回転中心までの距離よりも長い。
【０１００】
下流ローラ１０４とクリーニングローラ１０８は、回転軸がローラ保持フレ−ム２０６に固定されているので、外部加熱ベルト１０５に仮に大きな張力変動が発生しても、クリーニングローラ１０８と下流ローラ１０４の軸間距離は一定に保たれる。軸間距離が一定に保たれるので、クリーニングローラ１０８が外部加熱ベルト１０５を介して下流ローラ１０４を押圧する力は変化しない。したがって、下流ローラ１０４のクリーニングに伴う外部加熱ベルト１０５の回転負荷が一定に保たれて、外部加熱ベルト１０５の走行が安定する。
【０１０１】
そもそも、実施例１の上流ローラ１０３を可動にする構成によって、外部加熱ベルト１０５に張力変動が発生しにくく、外部加熱ベルト１０５の走行が安定しているため、実施例２の構成は、相乗的に外部加熱ベルト１０５の走行を安定させる。定着ローラ１０１に対する外部加熱ベルト１０５の高度な密着性が一定に保たれることで、当接面全体の熱交換効率が一様に高められて、記録材がニップ部Ｎｅを通過する際の定着ローラ１０１の表面の温度ムラが少なくなる。
【０１０２】
図１６に示すように、実施例２では、クリーニングローラ１０８の回転軸線方向の長さは、定着ローラ１０１に供給される最大サイズの記録材の搬送方向に直角な方向の長さよりも長い。クリーニングローラ１０８の回転軸線方向の長さは、クリーニングローラ１０８の回転軸線方向の両端が外部加熱ベルト１０５の寄り移動の範囲の内側に位置するように設定されている。
【０１０３】
Ｌ２は画像形成最大幅であって画像形成によりトナーが付着する範囲である。Ｌ３はステアリング制御によって外部加熱ベルト１０５の端部が走行する範囲である。Ｌ１はステアリング制御によって外部加熱ローラ１０５にトナーが付着する範囲である。Ｌ４はステアリング制御によって外部加熱ローラ１０５が走行する範囲である。
【０１０４】
画像形成する範囲まではクリーニングローラ１０８によって外部加熱ベルト１０５の外周面を清掃する必要があるため、画像形成する範囲の長さＬ２よりもクリーニングローラ１０８の長さＬは長い。そして、ステアリング制御に伴って外部加熱ベルト１０５の端部がクリーニングローラ１０８の端部よりも内側に入らないように、クリーニングローラ１０８の長さＬは、外部加熱ベルト１０５の寄り移動範囲の内側の間隔Ｌ１よりも短い。
【０１０５】
クリーニングローラ１０８の端部が外部加熱ベルト１０５が蛇行する範囲の外側にはみ出した瞬間、それまでの外部加熱ベルト１０５の寄り移動が変化するからである。また、クリーニングローラ１０８の端部が外部加熱ベルト１０５蛇行する範囲の外側にはみ出した状態で外部加熱ベルト１０５が逆方向に切り返されると、外部加熱ベルト１０５の端部が比較的に柔らかな組織のクリーニングローラ１０８に食い込む。これにより、外部加熱ベルト１０５の寄り移動が変化したり、意図したとおりの寄り制御ができなくなったりする可能性があるからである。
【０１０６】
よって、クリーニングローラ１０８の長さＬを、「Ｌ１＞Ｌ＞Ｌ２」に規定して図１６のように配置することで、必要な清掃能力を得ると伴に、外部加熱ベルト１０５の安定した寄り制御を実現することが可能となる。
【０１０７】
実施例２では、クリーニングローラ１０８を、外部加熱ベルト１０５を介して下流ローラ１０４に当接させるので、下流ローラ１０４とクリーニングローラ１０８とが外部加熱ベルト１０５に及ぼす圧力分布が長手において均一になる。このため、上述したステアリング機構による外部加熱ベルト１０５の寄り制御に対して大きな影響を及ぼすことなく、外部加熱ベルト１０５の安定した走行を実現できる。
【０１０８】
実施例２では、クリーニングローラ１０８と下流ローラ１０４の軸間距離が変動しないので、外部加熱ベルト１０５に張力変動が発生しなくなる。外部加熱ベルト１０５の張力変動に伴う外部加熱ベルト１０５の走行の不安定が除かれるため、外部加熱ベルト１０５の走行が安定して、上述したステアリング機構による安定した寄り制御を実現できる。
【０１０９】
実施例２では、クリーニングローラ１０８の長さＬと配置を図１６のように設定することで、上述したステアリング機構による外部加熱ベルト１０５の寄り制御をより安定させることが可能になる。
【０１１０】
＜実施例３＞
本発明は、一対のローラの一方の端部を支持する第一支持部材と他方の端部を支持する第二支持部材とが独立して回動する限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【０１１１】
したがって、ローラ部材及びベルト部材の加熱方法は、ハロゲンヒータには限らない。ローラ部材及びベルト部材に誘導加熱層を設けて交番磁束により誘導加熱してもよい。本発明におけるローラ部材及びベルト部材は、加熱回転体の加熱用途には限らない。本発明は、加熱回転体の回転軸線方向の温度分布を平均化する均熱用途、加熱回転体の冷却を促進する冷却用途でも実施できる。加熱回転体は定着ローラには限らない。本発明は、記録材の画像面の裏面を加熱する加圧ローラにおいても実施できる。
【０１１２】
像加熱装置は、定着装置の他に、半定着又は定着済画像の光沢や表面性を調整する表面加熱装置を含む。定着済画像が形成された記録材のカール除去装置も含む。画像加熱装置は、画像形成装置に組み込む以外に、単独で設置、操作される１台の装置又はコンポーネントユニットとして実施できる。画像形成装置は、モノクロ／フルカラー、枚葉型／記録材搬送型／中間転写型、トナー像形成方式、転写方式の区別無く実施できる。本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途の画像形成装置で実施できる。
【符号の説明】
【０１１３】
９  定着装置、１０１  定着ローラ、１０２  加圧ローラ
１０３  上流ローラ、１０４  下流ローラ、１０５  外部加熱ベルト
１０８  クリーニングローラ、１１１、１１２、１１３、１１４  ハロゲンヒータ
１１７  加圧アーム、１１８  ウォームギア、１２５  モータ
１２６  ベアリング、１２８  コロ、１２９  寄り検知アーム
１３１  ねじりばね、１３２  センサフラグ
１３３、１３４、１３５  フォトインタラプタ、１３７  回転軸
１４０  制御部、２００  加圧機構、２０１  加圧フレーム、２０２  本体側板
２０３  支持軸、２０４  加圧ばね、２０５  圧力解除カム
２０６ａ、２０６ｂ  ローラ保持フレーム
２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃ、２０７ｄ  支持軸、２０８  支持フレーム
２２０  ベアリングホルダ、２２１  上ホルダ、２２２  下ホルダ
２２３  回動軸、２２４  係合ピン、３０１  加圧ばね
３０２  加圧部材ホルダ、３０３  クリアランス
Ｐ  記録材、Ｋ  トナー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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