(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラと、
熱源が内蔵された加熱ローラと、
前記定着ローラ及び前記加熱ローラに張架された無端状の定着ベルトと、
前記定着ローラに前記定着ベルトを介して圧接する加圧ローラと、
前記加熱ローラにおける軸方向の第１端部及び第２端部に固定され、前記定着ベルトにおける幅方向の第１端縁及び第２端縁がそれぞれ当接する第１ベルト寄り止め部材及び第２ベルト寄り止め部材と、
前記加熱ローラの前記第１端部及び前記第２端部のそれぞれの温度を検出する加熱ローラ温度検出部と、
前記定着ベルトにおける幅方向の前記第１端部及び前記第２端部のそれぞれを個別に温度調整する第１温度調整部及び第２温度調整部と、
前記加熱ローラ温度検出部の検出結果に基づいて前記加熱ローラの前記第１端部及び前記第２端部の温度差が所定値以上であることを認識したとき、前記第１温度調整部及び前記第２温度調整部の一方を停止した状態で他方を動作させる制御部と、を備えたベルト式定着装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記温度差が前記所定値未満に低下するまで、前記第１温度調整部及び前記第２温度調整部の一方を停止した状態で他方を動作させる、請求項１に記載のベルト式定着装置。
【請求項３】
前記制御部は、画像形成動作の待機時に、前記温度検出部の検出結果に基づいて前記第１温度調整部及び第２温度調整部の動作を制御する、請求項１または２に記載のベルト式定着装置。
【請求項４】
前記所定値は前記ベルト寄り止め部材に前記定着ベルトの前記端縁が圧接する圧接力を基準として設定される、請求項１または２に記載のベルト式定着装置。
【請求項５】
前記第１温度調整部及び前記第２温度調整部は前記加圧ローラにおける軸方向の第３端部及び第４端部にそれぞれ対向配置された空冷ファンである、請求項１〜４のいずれかに記載のベルト式定着装置。
【請求項６】
前記加圧ローラに内蔵された熱源と、
前記加圧ローラにおける軸方向の第３端部及び第４端部のそれぞれの温度を検出する加圧ローラ温度検出部と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記加熱ローラ温度検出部の検出結果に基づいて前記加熱ローラの前記第１端部及び前記第２端部の温度差が所定値以上であることを認識したとき、又は、前記加圧ローラ温度検出部の検出結果に基づいて前記加圧ローラの前記第３端部及び前記第４端部の温度差が所定値以上であることを認識したとき、前記第１温度調整部及び前記第２温度調整部の一方を停止した状態で他方を動作させる、請求項１〜４のいずれかに記載のベルト式定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像形成装置のベルト式定着装置に関し、更に詳しくは、ベルトの両端部の温度差に基づくベルトの片寄りを抑制するベルト式定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トナーを用い電子写真方式でカラー画像を印刷（以下、印字ともいう）する画像形成装置がある。トナーを用いるカラー印刷は、用紙の１頁に対して、減法混色の三原色であるイエロー（黄）、マゼンタ（赤）、及びシアン（青）の各色と、文字や画像の黒色部分等に専用されるブラック（黒）の合計４色のトナー画像を重ねて用紙に転写して、この重ね転写された画像を定着装置において熱と圧力を加えて用紙に定着させてカラー画像を形成する。
【０００３】
このような画像形成装置における定着装置として従来は主に加熱ローラと加圧ローラからなる圧熱ローラ対方式が用いられていた。しかし、圧熱ローラ対方式による定着は、定着温度の立ち上がりが遅いという問題があり、この問題を解決するために、ベルト方式の定着装置が提案され実用化されている。
【０００４】
ベルト式定着装置は定着ローラと、熱源が内蔵された加熱ローラと、定着ローラ及び加熱ローラに張架された無端状の定着ベルトと、定着ローラに定着ベルトを介して圧接する加圧ローラと、を備えている。加熱ローラにおける軸方向の両端部には定着ベルトにおける幅方向の両端縁がそれぞれ当接するベルト寄り止め部材が固定されている。
【０００５】
ベルト式定着装置は、加熱ローラが熱源を内蔵するために加熱ローラが加熱され、熱膨張する。特許文献１には、画像形成装置の稼働中の加熱ローラが軸方向に熱膨張し、画像形成装置が節電モード等に移行し、熱源が停止したときに逆に加熱ローラが軸方向に収縮することに起因して、定着ベルトの端縁が寄り止め部材に押し付けられ定着ベルトの端部に皺が発生するので、この定着ベルトの端部の皺が解消されるまで、定着ベルトの一回転を繰り返す駆動方式が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−８８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、加熱ローラの熱膨張は軸方向だけでなく径方向にも生ずる。加熱ローラの両端部に温度差がなければ径方向の熱膨張量も両端部で同一となり、定着ベルトの片寄りは理論上生じない。しかし、現実には画像形成装置の筐体内の空気の流れに乱れがあることから加熱ローラの両端部に温度差が生ずることが分かっている。特許文献１に記載された駆動方式ではこのような径方向に生ずる熱膨張に対処することは困難である。
【０００８】
本願発明者等は、鋭意研究を進めるうちに、加熱ローラの両端部に顕著な温度差が生じると、温度が高い方の端側に定着ベルトが片寄る傾向があることを実験的に確かめた。この理由は次のように理解される。加熱ローラの両端部は、温度が高い方が熱膨張量も大きく径も大きくなるために、定着ベルトの張力に加熱ローラの両端部で差が出来る。この状態で定着ベルトが回転されると、張力が大きくなる方、すなわち、温度の高い方の端側に引き寄せられる形で定着ベルトが片寄ると考えられる。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、熱源を内蔵するローラにおける軸方向両端部に生じる温度差に基づく定着ベルトの片寄りを抑制することが可能なベルト式定着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のベルト式定着装置は、定着ローラ、加熱ローラ、定着ベルト、加圧ローラ、第１ベルト寄り止め部材、第２ベルト寄り止め部材、加熱ローラ温度検出部、第１温度調整部、第２温度調整部及び制御部を備える。
【００１１】
前記加熱ローラは熱源を内蔵する。前記定着ベルトは無端状であり、前記定着ローラ及び前記加熱ローラに張架される。前記加圧ローラは前記定着ローラに前記定着ベルトを介して圧接する。前記第１ベルト寄り止め部材及び前記第２ベルト寄り止め部材は、前記加熱ローラにおける軸方向の第１端部及び第２端部に固定され、前記定着ベルトにおける幅方向の第１端縁及び第２端縁がそれぞれ当接する。前記加熱ローラ温度検出部は前記加熱ローラの前記第１端部及び前記第２端部のそれぞれの温度を検出する。前記第１温度調整部及び前記第２温度調整部は前記定着ベルトにおける幅方向の前記第１端部及び前記第２端部のそれぞれを個別に温度調整する。前記制御部は前記加熱ローラ温度検出部の検出結果に基づいて前記第１温度調整部及び第２温度調整部の動作を制御するように構成される。
【００１２】
具体的に、前記制御部は、前記加熱ローラの前記第１端部及び前記第２端部の温度差が所定値以上であるとき前記第１温度調整部及び前記第２温度調整部の一方を停止した状態で他方を動作させることにより前記温度差を補正するように構成される。
【００１３】
さらに具体的には、前記制御部は、前記加熱ローラの前記第１端部及び前記第２端部の温度差が所定値以上であるとき前記第１温度調整部及び前記第２温度調整部の一方を停止した状態で他方を動作させることにより前記温度差を所定値未満に低下させるように構成される。
【００１４】
これにより、加熱ローラの第１端部及び第２端部の温度差が補正され、該温度差に基づく定着ベルトの片寄りが抑制される。これにより、定着ベルトの端縁がベルト寄り止め部材に圧接することによる破損が抑制され、定着ベルトの交換等の手間やコストが削減される効果が得られる。
【００１５】
このような定着装置の駆動方式は、画像形成動作時の画質の安定化のために、画像形成動作の待機時に行うのが良い。
【００１６】
定着ベルトの片寄りは、ベルト寄り止め部材に定着ベルトの端縁が圧接する圧接力と相関があるため、前記所定値はこの圧接力を基準として設定されることが望ましい。
【００１７】
また、前記第１温度調整部及び前記第２温度調整部は、ベルト式定着装置の動作安定化のために加圧ローラの両端部に対向配置された空冷ファンを好適に用いることが可能である。
【００１８】
加圧ローラにも熱源が内蔵される場合、定着ベルトの片寄りを発生させる要因が加熱ローラだけでなく加圧ローラにも存在するので、加熱ローラ及び加圧ローラの両方の両端部の温度を検知してそれぞれの温度差を補正することが必要である。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によると、熱源を内蔵するローラにおける軸方向両端部に生じる温度差に基づく定着ベルトの片寄りを抑制することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るベルト式定着装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るベルト式定着装置の制御系統を示す平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るベルト式定着装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るベルト式定着装置の制御内容を示すフローチャートである。
【図６】定着ベルトの両端部に温度差が生じないようにベルト式定着装置を動作させたときの、定着ベルトの第１端側への寄り力及び第１端縁位置変化を追跡した例を示すグラフである。
【図７】定着ベルトの両端部に第１端部側が相対的に高温となる温度差が生じるようにベルト式定着装置を動作させたときの、定着ベルトの第１端側への寄り力及び第１端縁位置変化を追跡した例を示すグラフである。
【図８】定着ベルトの両端部に第２端部側が相対的に高温となる温度差が生じるようにベルト式定着装置を動作させたときの、定着ベルトの第１端側への寄り力及び第１端縁位置変化を追跡した例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態に係る画像形成装置を、図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１００の構成を示す図である。画像形成装置１００は、外部から伝達された画像データに応じて、所定のシート（記録用紙）に対して多色または単色の画像を形成するものである。画像形成装置１００は、原稿処理装置１２０、給紙部８０、画像形成部１１０及び排紙部９０から構成されている。
【００２３】
原稿処理装置１２０は、原稿載置台１２１、原稿搬送装置１２２及び原稿読取部１２３を有する。原稿載置台１２１は、透明ガラスからなり、原稿が載置可能な構成となっている。原稿搬送装置１２２は、原稿トレイに積載された原稿を１枚ずつ搬送する。また、原稿搬送装置１２２は、矢印１２４方向に回動自在に構成され、原稿載置台１２１の上を開放することにより原稿載置台１２１に原稿を置くことができるようになっている。原稿読取部１２３は、原稿搬送装置１２２で搬送中の原稿または原稿載置台１２１に載置された原稿を読み取る。
【００２４】
給紙部８０は、給紙カセット８１、手差し給紙カセット８２、ピックアップローラ８３及びピックアップローラ８４が設けられている。給紙カセット８１は、定形シートを蓄積しておくためのトレイである。手差し給紙カセット８２は、不定形シートを載置することができるトレイである。ピックアップローラ８３は、給紙カセット８１の端部近傍に備えられ、給紙カセット８１からシートを１枚ずつピックアップして用紙搬送路１０１に供給する。同様にピックアップローラ８４は、手差し給紙カセット８２の端部近傍に設けられ、手差し給紙カセット８２からシートを１枚ずつピックアップして用紙搬送路１０１に供給する。
【００２５】
画像形成部１１０は、画像形成ステーション３１，３２，３３，３４、露光ユニット３０、中間転写ベルトユニット５０及びベルト式定着装置７から構成されている。画像形成ステーション３１，３２，３３，３４は、それぞれ感光体ドラム１０、帯電器２０、現像器４０及びクリーナユニット６０が設けられており、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。本実施形態では、画像形成ステーション３１について説明する。
【００２６】
感光体ドラム１０は、画像形成時に回転し、現像剤像を担持するためのものである。感光体ドラム１０の周囲には、回転方向上流から帯電器２０、露光ユニット３０、現像器４０、中間転写ベルトユニット５０、クリーナユニット６０の順に配置されている。ベルト式定着装置７は、用紙搬送路１０１上において画像形成部１１０の最も下流に位置する。
【００２７】
帯電器２０は、感光体ドラム１０の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、図１に示すようなチャージャ型の他、接触型のローラ型やブラシ型の帯電器が用いられることもある。
【００２８】
露光ユニット３０は、帯電された感光体ドラム１０を入力された画像データに応じて露光することにより、その表面に、画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有する。露光ユニット３０は、レーザ射出部及び反射ミラー等を備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）として構成される。露光ユニット３０は、レーザビームを走査するポリゴンミラーと、ポリゴンミラーによって反射されたレーザ光を感光体ドラム１０に導くためのレンズやミラー等の光学要素が配置されている。露光ユニット３０としては、この他発光素子をアレイ状に並べた例えばＥＬやＬＥＤ書き込みヘッドを用いる手法も採用できる。
【００２９】
現像器４０は、感光体ドラム１０上に形成された静電潜像をトナーにより顕像化するものである。
【００３０】
中間転写ベルトユニット５０は、中間転写ベルト５１、中間転写ベルト駆動ローラ５２、中間転写ベルト従動ローラ５３、中間転写ローラ５４及び中間転写ベルトクリーニングユニット５５を備えている。
【００３１】
中間転写ベルト駆動ローラ５２、中間転写ベルト従動ローラ５３及び中間転写ローラ５４は、中間転写ベルト５１を張架して回転駆動させる。また、中間転写ローラ５４は、感光体ドラム１０のトナー像を、中間転写ベルト５１上に転写するための転写バイアスを与える。
【００３２】
中間転写ベルト５１は、感光体ドラム１０に接触するように設けられている。そして、感光体ドラム１０に形成されたトナー像を中間転写ベルト５１に転写することによって、中間転写ベルト５１上にトナー像を形成する機能を有している。中間転写ベルト５１は、例えば厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。
【００３３】
感光体ドラム１０から中間転写ベルト５１へのトナー像の転写は、中間転写ベルト５１の裏側に接触している中間転写ローラ５４によって行われる。中間転写ローラ５４には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。中間転写ローラ５４は、直径８ｍｍ〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとし、その表面が導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ、発泡ウレタン等）により覆われているローラである。この導電性の弾性材により、中間転写ベルト５１に対して均一に高電圧を印加することができる。本実施形態では転写電極としてローラ形状を使用しているが、それ以外にブラシなども用いることが可能である。
【００３４】
上述のように感光体ドラム１０上で顕像化された静電潜像は中間転写ベルト５１で積層される。このように積層された画像情報は、中間転写ベルト５１の回転によって、用紙と中間転写ベルト５１との接触位置に配置される転写ローラ５６によって用紙上に転写される。
【００３５】
このとき、中間転写ベルト５１と転写ローラ５６は所定ニップで圧接されるとともに、転写ローラ５６にはトナーを用紙に転写させるための電圧が印加される（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）。さらに、上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ５６もしくは中間転写ベルト駆動ローラ５２のいずれか一方を硬質材料（金属等）とし、他方を弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラまたは発泡性樹脂ローラ等）としている。
【００３６】
また、上記のように、感光体ドラム１０に接触することにより中間転写ベルト５１に付着したトナーもしくは転写ローラ５６によって用紙上に転写が行われず中間転写ベルト５１上に残存したトナーは、中間転写ベルトクリーニングユニット５５によって除去・回収されるように設定されている。中間転写ベルトクリーニングユニット５５には、中間転写ベルト５１に接触する例えばクリーニング部材としてクリーニングブレードが備えられており、クリーニングブレードが接触する中間転写ベルト５１は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ５３で支持されている。
【００３７】
クリーナユニット６０は、現像・画像転写後における感光体ドラム１０上の表面に残留したトナーを除去・回収する。
【００３８】
ベルト式定着装置７は、定着ローラ７１、加熱ローラ７２、定着ベルト７３及び加圧ローラ７４を備えており、定着ローラ７１が不図示の駆動源により回転されることにより定着ローラ７１及び加熱ローラ７２に張架された定着ベルト７３及び加圧ローラ７４が回転し、加圧ローラ７４と定着ベルト７３とのニップ部によりシートが挟まれて回転する。また加熱ローラ７２は、図示しない温度検出器からの信号に基づいて制御部によって所定の定着温度（例えば、１４０〜１６０℃）となるように設定されており、加圧ローラ７４とともにトナーをシートに熱圧着することにより、シートに転写されたトナー像を溶融・混合・圧接し、シートに対して熱定着させる機能を有している。
【００３９】
排紙部９０は、排紙トレイ９１及び排紙ローラ９２を有する。ベルト式定着装置７を通過した用紙は、排紙ローラ９２を経て排紙トレイ９１に排出される。排紙トレイ９１は、印刷済みのシートを集積するためのトレイである。
【００４０】
また、排紙部９０は、排紙トレイ９３をさらに有する。ベルト式定着装置７を通過した用紙は、排紙ローラ９２に一旦保持される。その後排紙ローラ９２が逆回転し、用紙搬送路９４を通って排紙トレイ９３に排紙される。
【００４１】
さらに、両面印字要求のときは、上記のように片面印字が終了しベルト式定着装置７を通過したシートの後端が排紙ローラ９２で把持されたときに、排紙ローラ９２が逆回転することによってシートを搬送ローラ１０２，１０３に導く。そしてその後レジストローラ１０４を経てシート裏面に印字が行われた後にシートが排紙トレイ９１に排出される。
【００４２】
図２は本発明の第１実施形態に係るベルト式定着装置の概略構成を示す断面図である。図３は本発明の第１実施形態に係るベルト式定着装置の概略構成を示す平面図である。
【００４３】
図２に示すように、ベルト式定着装置７は、外側を断熱性の筐体７０Ａ、７０Ｂで囲まれた内部に、定着ローラ７１、加熱ローラ７２、定着ベルト７３、加圧ローラ７４、第１ダクト２００Ａ、第２ダクト２００Ｂ、第１空冷ファン２１０Ａ及び第２空冷ファン２１０、温度検出部（加熱ローラ温度検出部２２０、加圧ローラ温度検出部２３０）を有する。加熱ローラ７２は軸方向に沿って熱源であるヒータ７６を内蔵する。加圧ローラ７４も同様に熱源であるヒータ７７を内蔵する。
【００４４】
定着ローラ７１は、後述する加圧ローラ７４が定着ベルト７３を介して圧接される。定着ローラ７１は不図示の駆動源により駆動されて、図２に矢印Ｈで示すように反時計方向に回転し、この回転に従動して定着ベルト７３及び加熱ローラ７２が反時計方向に回転すると共に、加圧ローラ７４が時計方向に回転する。
【００４５】
加熱ローラ７２は、ヒータ７６を内蔵する。加熱ローラ７２は図３に示すように軸方向の第１端部及び第２端部にカラー状の第１ベルト寄り止め部材７９Ａ及び第２ベルト寄り止め部材７９Ｂがそれぞれ固定されている。第１ベルト寄り止め部材７９Ａ及び第２ベルト寄り止め部材７９Ｂには定着ベルト７３における幅方向における第１端縁及び第２端縁がそれぞれ当接する。ベルト寄り止め部材７９Ａ，７９Ｂは定着ベルト７３の片寄りを規制している。
【００４６】
図３に示すように、加熱ローラ温度検出部２２０は、加熱ローラ用第１温度センサ２２０Ａ、加熱ローラ用第２温度センサ２２０Ｂ及び加熱ローラ用第３温度センサ２２０Ｃから構成される。加熱ローラ用第１温度センサ２２０Ａ、加熱ローラ用第２温度センサ２２０Ｂ及び加熱ローラ用第３温度センサ２２０Ｃは、加熱ローラ７２における軸方向の第１端部、第２端部及び中央部にそれぞれ対向配置されていて、各部の温度を検出する。
【００４７】
ここで、加熱ローラ７２が内蔵するヒータ７６は加熱ローラ７２を介して定着ベルト７３を加熱する。このため、加熱ローラ７２における軸方向各部の温度は定着ベルト７３における軸方向各部の温度に反映される。したがって、加熱ローラ温度検出部２２０は定着ベルト７３における軸方向各部の温度を擬似的に測定する手段としても使用出来る。加熱ローラ温度検出部２２０にはサーミスタなどの接触式の他、赤外線センサなどの非接触式の温度センサが好適に用いられる。
【００４８】
図３に示すように、加圧ローラ温度検出部２３０は、加圧ローラ用第１温度センサ２３０Ａ、加圧ローラ用第２温度センサ２３０Ｂ及び加圧ローラ用第３温度センサ２３０Ｃから構成される。加圧ローラ用第１温度センサ２３０Ａ、加圧ローラ用第２温度センサ２３０Ｂ及び加圧ローラ用第３温度センサ２３０Ｃは、加圧ローラ７４における軸方向の第１端部、第２端部及び中央部にそれぞれ対向配置されていて、各部の温度を検出する。
【００４９】
ここで、加圧ローラ７４が内蔵するヒータ７７は加圧ローラ７４を介して定着ベルト７３を加熱する。このため、加圧ローラ７４における軸方向各部の温度は定着ベルト７３における軸方向各部の温度に反映される。したがって、温度検出部２３０は間接的に定着ベルト７３における軸方向各部の温度を擬似的に測定する手段としても使用出来る。加圧ローラ温度検出部２３０にはサーミスタなどの接触式の他、赤外線センサなどの非接触式の温度センサが好適に用いられる。
【００５０】
図２に示すように、第１ダクト２００Ａ及び第２ダクト２００Ｂは加圧ローラ７４の下方に設置される。図３に示すように、第１ダクト２００Ａは加圧ローラ７４における軸方向の第１端部に対向配置され、第２ダクト２００Ｂは加圧ローラ７４における軸方向の第２端部に対向配置される。第１ダクト２００Ａ及び第２ダクト２００Ｂの吸気口はベルト式定着装置７の下方の空間に開放されている。他方、第１ダクト２００Ａ及び第２ダクト２００Ｂの排気口は加圧ローラ７４の下側であって定着ニップ部Ｎからは離れた部分（図２では右下部分）の下方に開口している。
【００５１】
第１空冷ファン２１０Ａ及び第２空冷ファン２１０Ｂはそれぞれ第１ダクト２００Ａ及び第２ダクト２００Ｂの内部に配置される。
【００５２】
第１空冷ファン２１０Ａは不図示の第１空冷ファン駆動部により駆動され、第１ダクト２００Ａ内に図２に矢印Ｋで示すように右下から左下へ向かう斜め方向の空気流が形成される。この空気流は第１ダクト２００Ａの排気口から吹き出されて直接加圧ローラ７４における軸方向の第１端部を冷却するほか、矢印Ｌに示すように筐体７０Ｂと加圧ローラ７４との隙間から筐体７０Ｂの外部へ流れ、定着ベルト７３における軸方向の第１端部を冷却する。
【００５３】
第２空冷ファン２１０Ｂは不図示の第２空冷ファン駆動部により駆動され、第２ダクト２００Ｂ内に図２に矢印Ｋで示すように右下から左下へ向かう斜め方向の空気流が形成される。この空気流は第２ダクト２００Ｂの排気口から吹き出されて直接加圧ローラ７４の第２端部を冷却するほか、矢印Ｌに示すように筐体７０Ｂと加圧ローラ７４との隙間から筐体７０Ｂの外部へ流れ、定着ベルト７３の第２端部を冷却する。
【００５４】
図４は本発明の第１実施形態に係るベルト式定着装置を備えた画像形成装置の制御系統を示すブロック図である。
【００５５】
ＣＰＵ３００は、ＲＯＭ３１０に記録されたプログラムを読み出して実行し、画像形成装置１００の各部を総括的に制御する。ＲＡＭ３２０は、ＣＰＵ３００のワーキングエリアとして活用される。特に、本実施の形態では、ＣＰＵ３００は加熱ローラ温度検出部２２０及び加圧ローラ温度検出部２３０の検出結果に基づいて第１空冷ファン駆動部２５０Ａ及び第２空冷ファン駆動部２５０Ｂを制御する。
【００５６】
図６は定着ベルトの両端部に温度差が生じないようにベルト式定着装置を動作させたときの、定着ベルトの第１端側への寄り力及び第１端縁位置変化を追跡した例を示すグラフである。図７は定着ベルトの両端部に第１端部が相対的に高温となるように温度差を設定したとき、図８は定着ベルトの両端部に第２端部が相対的に高温となるように温度差を設定したとき、温度差を設定したときの同様のグラフ図である。温度差は、加熱ローラ７２が内蔵するヒータ７６の位置を軸方向の第１端側または第２端側にずらすことで設定することが出来る。
【００５７】
「定着ベルトの第１端側への寄り力（以下、寄り力と称する。）」とは、第１ベルト寄り止め部材７９Ａに作用する定着ベルト７３の圧接力を、第１ベルト寄り止め部材７９Ａに取付けた測定器を用いて測定したものであり、その大きさはグラフの右縦軸の目盛で示される。寄り力が顕著に大きくなると、第１端側への定着ベルトの片寄りが発生する。
【００５８】
「定着ベルトの第１端縁位置変化」は、第１ベルト寄り止め部材７９Ａに当接する定着ベルト７３の第１端縁の位置変化を位置センサ等で追跡したものである。
【００５９】
図６に示すように、定着ベルト７３の両端部に温度差が生じないときは、寄り力も位置変化にも大きな変化がない。図７に示すように、定着ベルト７３の両端部に第１端部が相対的に高温となるように温度差をつけたときは、寄り力が顕著に増加、定着ベルト７３が第１端側へ片寄ることがわかった。図８に示すように、定着ベルト７３の両端部に第２端部が相対的に高温となるように温度差をつけたときは、寄り力が顕著に減少し、定着ベルト７３が第２端側へ片寄ることがわかった。
【００６０】
したがって、加熱ローラ７２の両端部に顕著な温度差が生じたときは、第１空冷ファン２１０Ａ及び第２空冷ファン２１０Ｂのうち一方を動作させて高温側の端部の温度を下げれば、温度差が補正され、定着ベルトの片寄りが抑制されるという知見が得られる。
【００６１】
図５は、本発明の第１実施形態に係るベルト式定着装置７の制御内容を示すフローチャートである。
【００６２】
ＣＰＵ３００は、画像形成動作があった場合は本実施形態の動作を終了する（Ｓ１０のＹ）。ＣＰＵ３００は、画像形成動作の待機時（Ｓ１０のＮ）、加熱ローラ温度検出部２２０により検知された加熱ローラ７２の第１端部及び第２端部の温度に基づき、加熱ローラ７２の両端部の温度差が所定値以上であるか否かを判別する（Ｓ２０）。このとき、加熱ローラ７２が内蔵するヒータ７６及び加圧ローラ７４が内蔵するヒータ７７の動作は段階的に温度が低くなるように制御され、例えば、通常の定着動作時の温度が１４０〜１６０℃であるとすると、画像形成ジョブ終了から１分後に４０〜６０℃程度に低下され、更に１分後に停止するというような制御である。
【００６３】
上述したように、定着ベルト７３の片寄りは、ベルト寄り止め部材７９Ａに定着ベルト７３の端縁が圧接する圧接力と相関があるため、前記所定値はこの圧接力を基準として設定されることが望ましい。例えば、図７によると、温度差が８℃に達すると寄り力が２倍になるので、マージンを見て半分の４℃に前記所定値を設定することが出来る。
【００６４】
ＣＰＵ３００は、加熱ローラ７２の両端部の温度差が所定値未満である（Ｓ２０のＮ）と判別すると、加圧ローラ温度検出部２３０により検知された加圧ローラ７４の第１端部及び第２端部の温度に基づき、加圧ローラ７４の両端部の温度差が所定値以上であるか否かを判別する（Ｓ３０）。この所定値の設定は上述した通りである。
【００６５】
ＣＰＵ３００は、加熱ローラ７２の両端部の温度差が所定値以上である（Ｓ２０のＹ）と判別したとき、あるいは、加圧ローラ７４の両端部の温度差が所定値以上である（Ｓ３０のＹ）と判別したとき（Ｓ３０のＹ）、定着ローラ７１を駆動源により回転させることにより、定着ベルト７３を回転駆動する（Ｓ４０）。続いて、ＣＰＵ３００は、第１空冷ファン２１０Ａ及び第２空冷ファン２１０Ｂのうち、加圧ローラ７４の高温側端部に配置された空冷ファンをオン（Ｓ５０）し、ＣＰＵ３００は、加熱ローラ７２の両端部及び加圧ローラ７４の両端部の温度差がいずれも所定値未満となったか否かをと判別する（Ｓ６０）。このとき、加圧ローラ７４の低温側端部に配置された空冷ファンは停止されたままである。
【００６６】
ＣＰＵ３００は、加熱ローラ７２の両端部及び加圧ローラ７４の両端部の温度差がいずれも所定値以上である（Ｓ６０のＹ）と判別すると、本実施の形態の制御を終了する。一方、ＣＰＵ３００は、加熱ローラ７２の両端部及び加圧ローラ７４の両端部の温度差がいずれも所定値未満である（Ｓ６０のＮ）と判別すると、Ｓ５０の制御に戻る。
【００６７】
この構成では、第１空冷ファン２１０Ａまたは第２空冷ファン２１０Ｂにより、定着ベルト７３の高温側端部が冷却され、加熱ローラ７２の高温側端部の熱が奪われやすくなることによって加熱ローラ７２の高温側端部の温度が低下し、加熱ローラ７２の両端部の温度差が低減されていく。この結果、加熱ローラ７２の両端部の温度差に基づく定着ベルト７３の片寄りが抑制される。
【００６８】
あるいは、第１空冷ファン２１０Ａまたは第２空冷ファン２１０Ｂにより、加圧ローラ７４の高温側端部が冷却され、加圧ローラ７４の高温側端部の温度が低下し、加圧ローラ７４の両端部の温度差が低減されていく。この結果、加圧ローラ７４の両端部の温度差に基づく定着ベルト７３の片寄りが抑制される。
【００６９】
これにより、定着ベルト７３の端縁がベルト寄り止め部材７９Ａまたは７９Ｂに圧接することによる破損が抑制され、定着ベルト７３の交換等の手間やコストが削減される効果が得られる。
【００７０】
本実施の形態では、加熱ローラの両端部の温度差を補正するために、加圧ローラ７４の両端部に配置する温度調整部が冷却手段である空冷ファンである場合を例に説明したが、冷却手段に替えて加熱手段であるランプ等を配置しても良い。この場合は、低温側端部に配置された加熱手段を動作させることで、加熱ローラの両端部の温度差が補正される。
【００７１】
また、本実施の形態では、加圧ローラ７４がヒータ７７を内蔵するベルト式定着装置７を例に説明したが、本発明は加圧ローラ７４がヒータ７７を内蔵しないベルト式定着装置７にも適用可能である。この場合は、加圧ローラ温度検出部２３０は不要であり、加熱ローラ温度検出部２２０の検出結果のみに基づいて本発明の制御を行うことが可能である。
【００７２】
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７３】
７…ベルト式定着装置
７０Ａ…筐体
７０Ｂ…筐体
７１…定着ローラ
７２…加熱ローラ
７３…定着ベルト
７４…加圧ローラ
７６…ヒータ
７７…ヒータ
７９Ａ…第１寄り止め部材
７９Ｂ…第２寄り止め部材
１００…画像形成装置
１０１…用紙搬送路
２００Ａ…第１ダクト
２００Ｂ…第２ダクト
２１０Ａ…第１空冷ファン
２１０Ｂ…第２空冷ファン
２２０…加熱ローラ温度検出部
２２０Ａ…加熱ローラ用第１温度センサ
２２０Ｂ…加熱ローラ用第２温度センサ
２２０Ｃ…加熱ローラ用第３温度センサ
２３０…温度検出部
２３０…加圧ローラ温度検出部
２３０Ａ…加圧ローラ用第１温度センサ
２３０Ｂ…加圧ローラ用第２温度センサ
２３０Ｃ…加圧ローラ用第３温度センサ
３００…ＣＰＵ
【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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