JP2009237187A - ベルト定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルト端部の破損を防止する構成としたベルト定着装置および画像形成装置の提供。
【解決手段】ベルト定着装置の初期状態においては、定着ベルト３４が定着ベルトの幅方向の左右の位置に設けられているセンサ４８ａ、４８ｂの間に介在するように、すなわち、左右に設けられているセンサ４８ａ、４８ｂがともにベルトにより遮断されていない状態となるように、組み付けられている。定着ベルト３４が張架ローラ（定着ローラ３１と加熱ローラ３５の少なくとも一方）の軸方向に斜行して、一方のセンサ、例えば４８ａでベルト移動速度を検出後、定着ベルト３４を逆回転させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ベルト端部の破損を防止する構成としたベルト定着装置および画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置においては、記録材に対する定着装置としてベルト定着装置が用いられる場合がある。このようなベルト定着装置のベルトは、例えばステンレス鋼、ニッケルなどの基材にシリコンゴムを被着し、トナーに対する耐熱性と離型性が良好な耐熱離型層を形成して薄肉のエンドレスベルトとして作成されている。

ベルト定着装置では、ベルトの破損対策が課題となっている。その例として、特許文献１には、ベルト定着装置のベルト斜行によるベルト破損対策が記載されている。具体的には、加熱ローラの両端にガイドリングを設けると共に、ガイドリングの形状を改良し、ベルトが斜行してガイドリングに接触しても乗り上げ等による突発的な破損に至らない構成を提案している。
特許第３７１１７１７号公報

特許文献１の構成では、ベルトのガイドリングへの乗り上げ等による破損は生じないが、ベルトが斜行によりガイドリングに接触した状態で電源を遮断した際、熱収縮によるベルト端部の破損が発生する、という問題があった。このようなベルト破損の原因として、部材の線膨張係数が「加熱ローラ＞定着ベルト」の定着装置において、冷却時に部材の熱収縮差分が応力として定着ベルト端部に繰り返し付与されるために、ベルトのせん断破損に至るものと考えられる。

本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ベルト端部の破損を防止する構成としたベルト定着装置および画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成する本発明のベルト定着装置は、定着ローラと、加熱ローラと、前記定着ローラおよび加熱ローラ間に張架される定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記定着ローラに押圧する加圧ローラとを有するベルト定着装置であって、
前記定着ローラまたは加熱ローラの少なくとも一方のローラの軸方向の端部に前記定着ベルトの斜行防止用のガイドリングを設け、
前記定着ベルトが前記ローラの一方端部に斜行して移行する際の前記ローラの軸方向へのベルト移動速度を検出する検出手段を有し、前記検出手段の検出結果に基づいて前記定着ベルトを逆回転制御することを特徴とする。

また、本発明のベルト定着装置は、前記検出手段は、前記定着ベルトに所定形状のマーキング部を設け、前記マーキング部は、前記定着ベルトの周方向における長さが中央部と端部で異なることを特徴とする。

また、本発明のベルト定着装置は、前記検出手段は、前記ローラの正回転時または逆回転時の前記マーキング部の通過時間の変化を記憶手段に記憶することを特徴とする
また、本発明のベルト定着装置は、前記検出手段を、前記定着ベルトの幅方向の外側両
端にそれぞれ設けることを特徴とする。

また、本発明のベルト定着装置は、前記検出手段の一方の検出手段で前記ベルトの遮断を検出後、前記定着ベルトを逆回転させ、前記検出手段の他方の検出手段で前記定着ベルトの遮断を検出するまでの速度または時間を記憶手段に記憶することを特徴とする。

また、本発明のベルト定着装置は、前記加熱ローラは、前記回転動作終了後に加熱して逆回転制御することを特徴とする。

本発明の画像形成装置は、感光体の周囲に帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段のうち少なくとも１つ以上を備えた各画像形成用ユニットと前記請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のベルト定着装置とを設け、前記画像形成用ユニットで形成された画像を記録媒体に転写することにより、画像形成を行うことを特徴とする。

本発明は、定着ベルト張架ローラ（定着ローラと加熱ローラ）のうち、少なくとも１つのローラの端部に斜行防止用ガイドリングを有するベルト定着装置において、前記ローラの軸方向の一端方向に対する定着ベルトの移動検出手段を有すると共に、張架ローラ回転動作終了後に、張架ローラを一定時間逆回転制御を行なうものである。

本発明の実施形態につき、図により説明する。図４において、ベルト張架ローラとして機能する定着ローラ３１および加熱ローラ３５間に、定着ベルト３４が張架されている。加熱ローラ３５内には、定着ヒータ３６が設けられており、サーミスタ等の温度検出装置３７により定着ベルト３４の温度検出がなされている。定着ヒータ３６は、例えばハロゲンランプが用いられている。加熱ローラ３５の近傍には、過昇温防止装置３８が設けられている。また、加熱ローラ３５には、ベルトテンションバネ３３ａによりＦｔの押圧力が付与されており、定着ベルト３４にテンションをかけている。加圧ローラ３２は、加圧バネ３３によりＦｐの押圧力が付与されている。

図３は、ベルト定着装置における加熱ローラ３５と定着ベルト３４の定着ユニットへの固定方法を示した説明図である。図３において、加熱ローラ３５を固定するベアリング４４はテンション板４２に挿入されており、このテンション板４２は定着フレーム４１に対して一方向に移動可能に固定されている。テンション板４２は、一端を定着フレーム４１に固定されたテンションバネ４６により一方向に付勢されている。このような構成により、定着ベルト３４は加熱ローラ３５と定着ローラ３１の間で略一定のテンションで張架される。

ベアリング４４は、耐熱性を考慮したグリスを封入した仕様を選択しているが、加熱ローラ３５の表面温度は非常な高温に達するため、断熱ブッシュ４３を介して加熱ローラ３５の回転軸（フランジ部）に挿入されている。ガイドリング４０は、加熱ローラ３５の回転軸の両端部に回転及びスラスト方向への移動が可能な状態、すなわち、加熱ローラ３５の回転軸との間に隙間が形成されるように設計されている。

これらのベルト定着装置の各部材について、更に詳細に説明する。図４で説明したように、定着ベルト３４は定着ユニットに位置決めされた定着ローラ３１と、テンションバネ３３ａにより一定方向に移動可能に付勢された加熱ローラ３５間に張架されている。ベルトレイアウトの関係上、定着ローラ３１と加熱ローラ３５の間に中間ローラを設け、３本以上のローラに定着ベルト３４が張架される構造をとる場合もある。

定着ローラ３１は、ニップ幅を確保するために熱容量の大きな構造をとっている。熱容
量の小さな加熱ローラ３５に熱源を有し、定着ベルト３４を介して定着ローラ３１に伝熱させることで、ウォームアップ時間の短縮を図っている。加熱ローラ３５は、図４の例では熱源である定着ヒータ３６を内蔵しているが、加熱ローラ３５の内外部に電磁誘導加熱（ＩＨ）方式の熱源を有する場合もある。

加熱ローラ３５に巻き掛けられた定着ベルト３４の表面に接触あるいは近接させて、表面温度を検出するサーミスタ等の温度検出装置３７を配置している。この温度検出装置３７の検出結果に基づいて熱源である定着ヒータ３６をオン／オフし、所望の温度に維持すべく加熱ローラ３５の温度制御を行なっている。加熱ローラ３５の近傍には、異常発生時に火災等を防止する過昇温防止装置３８が設けられている。

加圧ローラ３２は、加圧バネ３３により定着ベルト３４を挟みながら定着ローラ３１に押圧されている。加圧ローラ３２と定着ローラ３１はそれぞれ弾性体で形成されており、ニツプが形成される。図４の例では部材の硬度の大小は、加圧ローラ硬度＞定着ローラ硬度、となっており、図４の様に下向きのニツプが形成される。高速機などにおいては、定着ローラ３１や加圧ローラ３２にも熱源を有する場合がある。駆動入力については、定着ローラ３１が外部より歯車等で接続され駆動ローラとなる場合が多いが、加圧ローラ３２に接続され駆動する場合もある。

次に、ベルト定着装置に使用される部材の材料などについて説明する。本発明の実施形態においては、定着ベルト３４は、Ｎｉ電鋳基材にシリコンゴム弾性層を有し、更にフッ素樹脂離型層を有する３層ベルトを採用している。ウォームアップ時間短縮のため、定着ローラ３１とは別に加熱ローラ３５を有している。このため、加熱ローラ３５からニツプ部に定着ベルト３４を介して熱を伝達する必要があり、定着ベルト３４の基材として比較的熱容量の大きな金属ベルトを採用している。これは、ポリイミドなどの樹脂ベルトでは熱容量が小さくニツプ部までに放熱してしまい、熱損失が大きいことによる。

定着ベルト３４は、シームレス金属ベルトとして構成されており、前記のようにＮｉ電鋳が使用されている。また同じ金属ベルトでもステンレスベルトを採用する場合、その硬さから曲率を小さくする必要があり、ローラの大径化および定着装置の大型化を必要とする。定着ベルトの弾性層は、画像面への密着性が高く画像品質を確保するために必要であり、また耐熱性に優れることからシリコンゴムを採用している。

定着ベルト３４のフッ素樹脂離型層は、ニップ部で溶融したトナーをベルト表面から剥離するために必要であり、使用されている材料としてパーフルオロアルコキシアルカン樹脂（ＰＦＡ）が採用されている。以前には、特許文献１に記載されているように、シリコンゴム弾性層にシリコンオイルを塗布して離型性を確保する方法があったが、シリコンオイルが用紙に付着し加筆性を損ねる事から最近では採用するケースは少なくなっている。

加熱ローラ３５は、ウォームアップ時間の短縮のために、熱容量の小さな薄肉金属ローラを採用している。この薄肉金属ローラとして、軸方向の温度分布を均一にするために、熱伝導率の大きなアルミを採用している。定着ローラ３１は、画像面の用紙剥離性を向上する目的で、ニップ形状を図４に示されているように下向きに、または水平にする。そして、定着ローラ３１の硬度を加圧ローラ３２の硬度より小さくするため、スポンジローラなどが採用されている。加圧ローラ３２としては、ゴムローラが採用される場合が多く、耐熱性の観点からシリコンゴムが使用されている。また、用紙裏面の汚れ対策が必要であり表面離型性を向上させるため、加圧ローラ３２の表面にフッ素樹脂層を形成している。

定着ベルト３４は、正規の状態では定着ローラ３１と加熱ローラ３５間で、ローラの軸方向に傾くことなく移送されている。しかしながら、例えば定着ベルト３４を張架する２
本のローラ（定着ローラ３１と加熱ローラ３５）の平行度が損なわれた場合には、定着ベルト３４のローラの軸方向への斜行が発生する。このように斜行する定着ベルト３４は、定着ローラ３１と加熱ローラ３５の少なくとも一方の張架ローラを逆回転させる事により、正回転時とは逆方向に定着ベルト３４が移動する。

このことについて、図により説明する。図１３（ａ）は、図４のベルト定着装置の一部を示す概略の側面図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の矢視Ｑ方向からみた概略の正面図である。図１３（ｂ）では、定着ローラ３１と加熱ローラ３５の軸方向中心線の方向が水平（平行）に保たれて、アラインメントが取れた状態を示している。

図１４（ａ）、図１４（ｂ）は、定着ローラ３１と加熱ローラ３５の軸方向中心線の方向がずれた状態、すなわち、両ローラのアライメントがずれた状態を示している。この例では、図１４（ｂ）に示されているように、加熱ローラ３５のアライメントがずれている。図１４（ａ）において、定着ローラ３１が矢視Ｒａ方向（時計回り方向）に回転する場合には、図１４（ｂ）に示されるように、定着ベルト３４の内周面が加熱ローラ３５を回転させようとする力Ｆが作用する。この力Ｆは、定着ローラ３１の軸心に垂直方向に作用するため、アライメントのずれた加熱ローラ３５の表面では、図１４（ｂ）に示されるように分力Ｆｖが作用するため、加熱ローラ３５は図中右方向に移動する。この時、反力が定着ベルト３４に作用するため、定着ベルト３４は図視左方向に移動する。

図１５（ａ）、図１５（ｂ）は、図１４（ａ）、図１４（ｂ）とは逆に、定着ローラ３１が矢視Ｒｂ方向（反時計回り方向）に回転する例である。この場合には、図１５（ｂ）に示されるように定着ベルト３４の内周面が加熱ローラ３５を回転させようとする力Ｆ′が作用する。図１４（ｂ）で説明したと同様に、分力Ｆｖ’が作用し、加熱ローラ３５は図視左方向に、定着ベルト３４は右方向に移動する。このように、アライメントのずれにより、定着ベルト３４が定着ローラ３１と加熱ローラ３５の少なくとも一方の張架ローラの軸方向一方端部に斜行する場合、駆動ローラの駆動回転方向を正逆反転することで、定着ベルト３４の寄り方向（斜行方向）を正逆反転させることができる。

定着ベルト３４の端部に印加される応力について、図５〜図８の説明図により説明する。図５は、冷熱時の加熱ローラ３５の長さＬ（ｈｒ）と、定着ベルト３４の長さＬ（ｆｂ）を示している。また、図６は、加熱時の加熱ローラ３５の長さＬ’（ｈｒ）を示している。図５、図６の構成では、小サイズの記録材を通紙する際に、加熱ローラ３５の軸方向の温度分布が均一になるように、熱伝導率の高いアルミを採用している。また、定着ベルト３４には、加熱部からニツプ部まで温度維持可能なＮｉ電鋳ベルトを採用している。

ヒータオンにより、加熱ローラ３５は膨張を始める。図６のＨａ、Ｈａは、加熱ローラ３５の軸方向両端に向けての熱膨張を示している。加熱ローラ３５が目的温度に到達した時点で、ΔＬ（ｈｒ）伸長するので、加熱ローラ３５の全長は、
Ｌ’（ｈｒ）＝Ｌ（ｈｒ）＋ΔＬ（ｈｒ）
となる。以下、加熱ローラ３５と定着ベルト３４の線膨張係数の差による伸び量の関係について説明する。本発明の実施形態においては、問題となる熱収縮による応力が発生するには、線膨張係数が、
加熱ローラ＞定着ベルト
の関係となる場合である。

加熱ローラ３５の昇温に伴い、これに巻き掛けられた定着ベルト３４にも伝熱され、定着ベルト３４も熱膨張が始まる。図６のＢａ、Ｂａは、
ローラ両端方向への定着ベルト３４の熱膨張を示している。定着ベルト３４は、熱膨張により目的温度に到達した時点でΔＬ（ｆｂ）伸長するので、定着ベルト３４の全長は、
Ｌ’（ｆｂ）＝Ｌ（ｆｂ）＋ΔＬ（ｆｂ）
となる。図６の構成で、加熱ローラ３５にアルミを採用した場合のΔＬ（ｈｒ）の例について説明する。アルミの線膨張係数αａは、表１から２４×１０^−６／℃である。加熱ローラ３５の冷却時から加熱時までの温度差をΔｔとする。このときに、ΔＬ（ｈｒ）は、
ΔＬ（ｈｒ）＝Ｌ（ｈｒ）×Δｔ×αａ
となる。

したがって、加熱ローラ３５を２０℃から１８０℃まで加熱する例では、
ΔＬ（ｈｒ）＝Ｌ（ｈｒ）×（１８０−２０）×２４×１０^−６
となる。定着ベルト３４の伸長分のΔＬ（ｆｂ）は、線膨張係数をαｂ、加熱ローラ３５の冷却時から加熱時までの温度差をΔｔとすると、ΔＬ（ｆｂ）は、
ΔｄＬ（ｆｂ）＝Ｌ（ｆｂ）×Δｔ×αｂ
となる。定着ベルト３４の材料としてＮｉ電鋳を用いた場合には、表１からαｂ＝１５×１０^−６／℃であるから、この場合のΔＬ（ｆｂ）は、
ΔＬ（ｆｂ）＝Ｌ（ｆｂ）×（１８０−２０）×１５×１０^−６
となる。このように、Ｌ（ｈｒ）とＬ（ｆｂ）が同じ長さの場合、加熱ローラの伸び量の方が大きくなる。

以上説明したように、ベルト定着装置は、例えば定着フレーム４１の部品精度バラツキ等で定着ベルト３４を張架するローラ対（この例では張架ローラとして用いる定着ローラ３１と加熱ローラ３５）の平行度がずれるために、張架ローラを回転させる際に、定着ベルト３４のローラ軸方向への片寄り（斜行）が発生する。図７では、定着ベルト３４はローラの軸方向の図示右方向に片寄る。この際に、定着ベルト３４の内面と接する加熱ローラ３５にはネジの法則と同様の力が作用し、加熱ローラ３５は軸方向の図示左方向に片寄る。Ｓａは加熱ローラ３５の移動方向、Ｓｂは定着ベルト３４の移動方向である。加熱ローラ３５は、図３で説明したようにベアリング４４によって定着ユニットに設置されており、軸方向には脱落しない構造になっている。

加熱ローラ３５は、図７の右端に設けられている止め輪４５がベアリング４４に接するとそれ以上は軸方向に移動する事が出来なくなる構造である。このため、加熱ローラ３５の回転時に、定着ベルト３４が移動しようとする応力Ｆｄが図示右側に設けられているガイドリング４０に付与される。ガイドリング４０は、強度、耐熱性、摺動性を兼ね備えた材料を選択することで、ガイドリング４０、および定着ベルト３４の破壊強度を高めると共に、定着ベルト３４の巻き掛け端部でのそれぞれの磨耗を最小限に留める効果が得られる。

印字動作終了後、加熱ローラ３５の回転駆動オフ、加熱ヒータオフとなった直後から、加熱状態にあった定着ベルト３４、加熱ローラ３５は熱収縮を開始する。加熱ローラ３５の回転駆動オフと加熱ヒータ３６をオフにするタイミングや、順序は適宜選定することが
できる。この際の熱収縮について、図８により説明する。加熱ローラ３５は、図８の図示右側の止め輪４５とベアリング４４が拘束状態にあり、加熱ローラ３５の熱収縮はこの拘束部に向けて作用する。定着ベルト３４の内面と加熱ローラ３５の外周面は、Ｆｘ＝ベルトテンション力×相互間の静摩擦力、の力により強固に保持される。この状態で加熱ローラ３５が拘束部に向けて熱収縮すると、定着ベルト３４もこれと同じ様に拘束部に向け移動する。

前述の加熱ローラ３５の熱膨張と熱収縮は可逆動作である。このため、同じ長さの加熱ローラ３５と定着ベルト３４が熱収縮した場合、加熱ローラ３５の収縮量は定着ベルト３４の収縮量より大きくなる。両者の収縮量の差分が、図８の図示右側の応力Ｆｔとして、ガイドリング４０に定着ベルト３４が食い込むように付与される事になる。この応力Ｆｔが繰り返し付与されると、定着ベルト３４端部でのせん断破壊が生じることになる。

図９は、定着ベルト３４が張架ローラの軸方向一方端部に斜行する寄り応力の測定例を示す説明図である。ベルトの寄り応力を測定するための測定治具５３は、ガイドリング４０に固定されている。この測定治具５３は、リニアブッシュ等によりベルト定着装置（加熱ローラ３５）と略平行に負荷無く移動可能に設置されている。また測定治具５３には、測定治具５３に掛かる水平方向の応力Ｆｙを測定するためのフォースゲージ５２が接続されている。Ｆｅは定着ベルト３４の寄り応力である。

図１０は、定着ベルト３４の寄り速度と定着ベルト３４の寄り応力を測定した結果のグラフの例を示す特性図である。ベルト定着装置のアライメントを操作し、ベルトの寄り速度を変化させ、８点でのベルトの寄り応力の測定を実施した。横軸がベルトの寄り速度（Ｖ）であり、縦軸がベルトの寄り応力（Ｐ）である。特性Ｅｘは実測値を示し、特性Ｅｙは実測値の傾向を示している。全体的には、ベルトの寄り応力は、ベルトの寄り速度の一次関数で示されることがわかる。

本発明の実施形態においては、定着ベルト３４が回転動作終了後、張架ローラ（定着ローラ３１と加熱ローラ３５の少なくとも一方）の軸方向への斜行によりガイドリング４０に接触した状態から逆回転動作を行なう事で、定着ベルト３４は正回転時とは逆方向に移動する。これにより定着ベルト３４はガイドリング４０に接触した状態から開放され、定着ベルト３４とガイドリング４０の間に隙間が生じることになる。このため、定着ベルト３４の破損を防止することができる。

また本発明では、張架ローラの回転動作終了後に定着ベルト３４が張架ローラの軸方向へ移動する速度を測定する事で、逆回転時間を決定する。ここで、べルトの寄り速度の検出については、図１、図２で後述する。

本発明の実施形態においては、張架ローラの回転動作終了後、電源投入後、節電モードからの復帰後のいずれかに逆回転制御を行っているが、ここで、「回転動作終了後」の意義について説明する。画像形成装置の動作においては、種々の態様が想定される。例えば、電源投入後、ウォームアップ動作終了後、節電モード（待機モード）からの復帰後、印字動作終了後などである。印字動作終了後、通常は張架ローラが回転状態のまま、定着ベルト３４が所定の安定温度に達するまで加熱させ、安定温度に達すると加熱を終了すると共に回転を停止する。これは加圧部材の温度を保持する目的や、定着ベルト全周での温度分布を均一化する目的などで実施されている。

本発明の実施形態においては、印字動作終了後すぐに回転動作を終了させた状態で加熱ヒータ３６による加熱を実施させる。これにより、加熱するΔｔ時間だけ加熱ローラ３５と定着ベルト３４の熱膨張差が生じる事で、定着ベルト３４とガイドリング４０の間に隙
間が生じることになる。仮に回転状態のまま加熱させて安定温度に達する場合には、定着ベルト３４の斜行により定着ベルト３４とガイドリング４０の間に隙間はない事になる。このため、回転動作を終了後の加熱と、回転状態のままの加熱との両者では、熱収縮に対して必要な逆回転時間に差が生じ、本発明の実施形態の方が逆回転時間を短い時間とすることができる。

ベルト定着装置においては、寿命は定着ローラ等の回転時間に比例する。このため、本発明においても逆転を含め、回転時間が短いほど寿命に対して有利となる。また、逆回転時間を短くするには張架ローラの軸方向へのベルトの移動速度を大きくする必要がある。しかしながら、張架ローラの軸方向へのベルトの移動速度を大きくすると、回転時のベルトの寄り応力が大きくなる事から、定着ベルト端部に波打ちやクラックが生じる可能性がある。そのため、ベルト定着装置の想定寿命内で定着ベルト３４の強度の許容範囲を満足できるような、ベルトの寄り応力の最大値を規定し、その応力以下となる張架ローラの軸方向へのベルトの移動速度に合わせてアライメント調整を実施する。

図１は、本発明の実施形態を示す説明図である。図１において、張架ローラの軸方向へのベルトの移動検出手段としてのフォトインタラプタ等からなるベルト検出センサ４８ａ、４８ｂは、ベルト定着装置に精度良く取り付けられている。ベルト定着装置の初期状態においては、定着ベルト３４が定着ベルトの幅方向の左右の外側両端位置に設けられているセンサ４８ａ、４８ｂの間に介在するように、すなわち、左右に設けられているセンサ４８ａ、４８ｂがともにベルトにより遮断されていない状態となるように、組み付けられている。

ベルト定着装置が装着された状態で画像形成装置に電源投入されると、ベルト定着装置は初めて加熱を開始し、所望の温度に達するとその温度に維持される様に加熱手段を制御する。一般的なウォームアップ動作では、加熱開始と同時、あるいは少し遅れて回転動作を開始し、加圧部材を加熱する。本発明の実施形態においては、所望温度への到達の有無に関わらず、定着ベルトの斜行により、左右いずれかのセンサが遮断されるまで回転動作を継続する。そして一方のセンサ、例えば４８ａでベルトの遮断を検出後、定着ベルト３４を逆回転させ、他方のセンサ４８ｂの遮断により前記定着ベルト３４の移動時間を検出する。この際に得られた移動時間と、記録部５２に入力された情報から得られる定着ベルト３４の軸方向移動距離とから、ベルトの移動速度を演算する。この際の移動速度は記録部５２に記録される。

図２は、本発明の異なる実施形態を示す説明図である。図２において、定着ベルト３４の表面には、中央部と端部では周方向の幅が異なるマーキング４７を施す。このマーキング４７をフォトリフレクタ等の反射型のセンサ４８の受光部４９で読み取ることにより、張架ローラの正回転時または逆回転時のマーキング４７の通過時間の変化から、定着ベルト３４の軸方向への移動速度を割り出す事が可能となる。この際の移動速度は記録部５２に記録される。

定着ベルト３４がローラの軸方向に斜行する原因は、例えば定着ベルト３４を張架する２本のローラ（定着ローラ３１と加熱ローラ３５）の平行度が損なわれた場合に発生する。また、斜行する定着ベルト３４は、逆回転する事により正回転時とは逆方向にベルトが移動する。定着ベルト３４が斜行して、左右いずれかに設けたセンサ（第１のセンサ）が遮断されると、張架ローラは逆回転動作を開始する。張架ローラの正転時とは逆方向に定着ベルト３４は張架ローラの軸方向へ移動し、逆方向に設置されているセンサ（第２のセンサ）を遮断する。

定着ベルト３４が第１のセンサを遮断した時刻と定着ベルト３４が第２のセンサを遮断
した時刻間の時間（ｔａ）を測定することにより、第１のセンサと第２のセンサ間の距離と、定着ベルト３４の幅方向の全長の長さとの差分（Ｌａ）から定着ベルト３４の移動速度（ｖ）が判明する。すなわち、
ｖ＝Ｌａ／ｔａ
となる。なお、張架ローラを所定時間正転させても左右いずれのセンサも遮断しない場合は、ベルト移動速度が極めて小さい場合であり、この場合は将来的にいずれかのセンサーが遮断されるまでベルトの移動速度の検出動作を先送りする。

定着ベルト３４の前記移動速度が判明したベルト定着装置において、定着ベルト３４が回転動作終了後、斜行によりガイドリング４０に接触した状態から逆回転動作を行なう事で、定着ベルト３４は正回転時とは逆方向に張架ローラの軸方向へ移動する。前述の手段で判明したベルトの移動速度と、加熱ローラ３５と定着ベルト３４の材料特性（線膨張係数）及び寸法から算出される熱収縮時に破損が生じない為の定着ベルト３４とガイドリング４０の必要隙間量から、必要な逆回転時間は導き出す事ができる。

また、定着部材の劣化により寿命内で定着ベルト３４のベルトの移動速度に変化が生じる場合が考えられる為、定期的に速度検出動作を行なう。回転動作終了後に逆回転を実施すれば、定着ベルト３４とガイドリング４０の間に一定の隙間が生じる。張架ローラ及び定着ベルト３４の形状と寸法から熱収縮時に生じる収縮差分寸法が算出可能であり、前述のベルトの移動速度の測定結果から逆回転に必要な時間が算出でき、その時間逆回転させる事により熱収縮によるベルト端部の破損を防止する事ができると共に総回転時間も考慮し寿命低下も最小に留めている。また定期的に速度検出動作を行なう事で部材劣化により移動速度が減少した際に端部破損が生じる事がないようにできる。

図１１は、本発明の実施形態を示すブロック図である。図１１において、ベルト定着装置の制御装置５０には、記憶部５２、判断処理部５３、駆動部５４を有している。入力装置５５は、例えば定着ベルト３４と加熱ローラ３５の軸方向長さや定着ベルト３４とガイドリング４０間の定着ベルト４０が熱収縮時に破損しないための必要な間隙長、第１のセンサと第２のセンサ間の距離などのパラメータを入力する。入力装置５５からの入力情報と温度検出装置３７による定着ベルト３４の温度の検出結果は、記憶部５２に記憶される。センサ４８、またはセンサ４８ａと４８ｂは、定着ベルト３４の軸方向の移動速度または移動時間を検出し、記録部５２に入力された定着ベルト３４の軸方向移動距離とから演算されるベルトの移動速度は記憶部５２に記憶される。

判断処理部５３は、記憶部５２に記憶されている定着ベルト３４と加熱ローラ３５の軸方向長さや定着ベルト３４とガイドリング４０間の定着ベルト４０が熱収縮時に破損しないための必要な間隙長、第１のセンサと第２のセンサ間の距離、温度検出装置３７の検出温度、定着ベルト３４の軸方向の移動速度またはベルトの移動時間などのパラメータから、定着ベルト３４の張架ローラ（定着ローラ３１または加熱ローラ３５）の逆回転時間を演算し、駆動部５４に制御信号を出力する。駆動部５４は、この制御信号により所定時間張架ローラを駆動する駆動モータ５６を逆回転制御する。なお、センサ４８または４８ａ、４８ｂ、記憶部５２、判断処理部５３、駆動部５４は、ベルト定着装置または画像形成装置に備えられていればよい。また、入力装置５５は、ベルト定着装置または画像形成装置に入力情報を入力するときに接続可能なものでもよい。

図１２は、本発明の実施形態であるタンデム式画像形成装置の一例を示す縦断側面図である。この画像形成装置１は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色のトナーを重ね合わせてカラー画像を形成するか、または、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する。この画像形成装置１は、ローラ８２，８３に掛け渡されて所定の方向Ｄ2に周回移動する中間転写ベルト８１に沿って、４組の
画像形成ステーション１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃおよび１０Ｋが配列されて、タンデム方式のカラー画像形成装置を構成している。各画像形成ステーション１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃおよび１０Ｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラック色のトナーを内部に貯留して当該トナー色の単色トナー像を形成する。

カラー画像形成時において、各画像形成ステーションにより形成された各色の単色トナー像は、中間転写ベルト８１上で互いに重ね合わされ、これにより中間転写ベルト８１上にカラー画像が形成される。紙、透明シートなどの記録材が、給紙カセット７７から給紙ローラ７９の回転により１枚ずつ取り出されて、二次転写ローラ８４１と中間転写ベルト８１とのニップ部である二次転写領域ＴＲ2に搬送される。前記のようにして中間転写ベ
ルト８１上に形成されたカラー画像は、二次転写領域ＴＲ2で記録媒体上に転写される。
画像を転写された記録媒体は、定着ユニット１３を通過して、画像形成装置上部の排紙トレイ４に排出される。

二次転写ローラ８４１は、ローラ支持アーム８４に回転自在に装着されており、必要に応じ該アーム８４が所定の遥動軸中心に遥動することにより、中間転写ベルト８１表面に対し離当接移動する。また、ローラ８３の近傍には、中間転写ベルト８１の回転位相を検出するための垂直同期センサ２６が設けられている。垂直同期センサ２６は、例えばフォトインタラプタからなり、中間転写ベルト８１の周縁部の一部に設けられた、図示を省略する突起部または切り欠き部の通過を検出する。すなわち、垂直同期センサ２６は、中間転写ベルト８１の回転周期に同期した垂直同期信号Ｖsyncを出力する。

また、ローラ８３に巻き掛けられた中間転写ベルト８１の表面に向けて、２つの位置検出センサ２５Ｌ，２５Ｒがローラ８３の軸方向（紙面に垂直な方向）に互いに位置を異ならせて配置されている。位置検出センサ２５は例えば反射型フォトセンサからなり、中間転写ベルト８１との対向位置において、中間転写ベルト８１表面の反射率の変化から、中間転写ベルト８１上に担持されたトナー像の通過の有無を検出する。さらに、中間転写ベルト８１の移動方向において位置検出センサ２５Ｌ，２５Ｒの下流側には、クリーナ７１が設けられており、中間転写ベルト８１上に残留付着するトナーがクリーナ７１により清掃除去される。なお、本発明の実施形態であるタンデム式画像形成装置の一例を示したが、ロータリー式画像形成装置にも用いてもよい。

以上、本発明のベルト定着装置および画像形成装置をその原理と実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。

本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す特性図である。 本発明の実施形態を示すブロック図である。 本発明の電子写真プロセスを用いた画像形成装置の１実施例の全体構成を示す模式的断面図である。 本発明の関連技術を示す説明図である。 本発明の関連技術を示す説明図である。 本発明の関連技術を示す説明図である。

符号の説明

１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ・・・画像形成ステーション、３０・・・ベルト定着装置、３１・・・定着ローラ、３２・・・加圧ローラ、３４・・・定着ベルト、３５・・・加熱ローラ、４０・・・ガイドリング、４１・・・定着フレーム、４２・・・テンション板、４３・・・断熱ブッシュ、４４・・・ベアリング、４５・・・止め輪、４７・・・マーキング、４８ａ、４８ｂ・・・センサ、５０・・・制御装置、５２・・・記憶部、５３・・・判断処理部、５４・・・駆動部、５６・・・駆動モータ

Claims (7)

1. 定着ローラと、加熱ローラと、前記定着ローラおよび加熱ローラ間に張架される定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記定着ローラに押圧する加圧ローラとを有するベルト定着装置であって、
   前記定着ローラまたは加熱ローラの少なくとも一方のローラの軸方向の端部に前記定着ベルトの斜行防止用のガイドリングを設け、
   前記定着ベルトが前記ローラの一方端部に斜行して移行する際の前記ローラの軸方向へのベルト移動速度を検出する検出手段を有し、前記検出手段の検出結果に基づいて前記定着ベルトを逆回転制御することを特徴とする、ベルト定着装置。
2. 前記検出手段は、前記定着ベルトに所定形状のマーキング部を設け、前記マーキング部は、前記定着ベルトの周方向における長さが中央部と端部で異なることを特徴とする、請求項１に記載のベルト定着装置。
3. 前記検出手段は、前記ローラの正回転時または逆回転時の前記マーキング部の通過時間の変化を記憶手段に記憶することを特徴とする、請求項２に記載のベルト定着装置。
4. 前記検出手段を、前記定着ベルトの幅方向の外側両端にそれぞれ設けることを特徴とする、請求項１に記載のベルト定着装置。
5. 前記検出手段の一方の検出手段で前記ベルトの遮断を検出後、前記定着ベルトを逆回転させ、前記検出手段の他方の検出手段で前記定着ベルトの遮断を検出するまでの速度または時間を記憶手段に記憶することを特徴とする、請求項４に記載のベルト定着装置。
6. 前記加熱ローラは、前記回転動作終了後に加熱して逆回転制御することを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のベルト定着装置。
7. 感光体の周囲に帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段のうち少なくとも１つ以上を備えた各画像形成用ユニットとおよび前記請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のベルト定着装置とを設け、前記画像形成用ユニットで形成された画像を記録媒体に転写することにより、画像形成を行うことを特徴とする、画像形成装置。

Images