JP2005301044A - ベルト定着装置のベルト寄り制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】揺動機構やソレノイド等の新たな駆動手段から成る複雑な機構を設けることなく、単純且つ安価な構成で定着ベルトの片寄りを防止することができるベルト定着装置のベルト寄り制御装置を提供すること。
【解決手段】無端ベルトを駆動する駆動ローラと、該無端ベルトを張架する１つ以上の従動ローラと、該駆動ローラ若しくは該従動ローラのうち少なくとも１つに加熱体を有し、該無端ベルトを加熱懸回張設支持するベルト定着装置において、加熱体をローラ長手方向で少なくとも該無端ベルト両端部近傍に配設し、一端側の加熱体と他端側の加熱体の相対加熱量を変更可能な加熱制御手段と、無端ベルトの幅方向の片寄りを検知する検知手段とを設け、該検知手段の検知結果に基づき一端側と他端側の加熱量を、ベルト片寄り方向端部＞他端部となるように制御することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に備えられるベルト定着装置のベルト寄り制御装置に関するものである。

例えば、電子写真複写機等の画像形成装置における画像定着装置の実用的装置の１つとして、移動駆動される薄膜ベルト（定着フィルム）を用いたベルト（フィルム）定着方式の装置が知られている（特許文献１等）。

これは、耐熱性で薄膜のエンドレスベルトを少なくとも２つの部材間に懸回張設支持させて回転移動駆動させ、該回転ベルトの外面に画像定着すべき転写材を密着させてベルトと共に搬送させ、その密着搬送過程においてベルトの内側に配設した加熱体の熱をベルトを介して転写材に付与して画像を加熱定着させる構成のもので、所定の定着温度への立ち上がり時間が少なくクイックスタート性に優れ、省電力化できる等の有利性がある。

而して、上記例の装置のように、ベルトを移動駆動させる装置においては、ベルト移動過程で該ベルトが該ベルトを支持させた部材の長手に沿ってベルトの移動方向と直交する方向（以下、ベルト幅方向と記す）の一端側或は他端側へ大なり小なり自然に寄り移動して、ベルト幅方向における基準位置から位置ずれしていき易い。

このベルトの寄り移動による位置ずれの要因として、ベルトを懸回張設支持している部材間の平行度やネジレ等が挙げられるが、これ等の精度を高めるには限界があり、精度向上だけでは上記のベルト寄り移動防止は困難である。

上記例のベルト定着方式の画像定着装置にあっては、ベルトが厚さ４０μｍ未満程度の薄膜で、材質も弾性が少ないポリイミド等の耐熱材であるため、上記のベルトの寄りをリブで規制したり、ベルト懸回張設支持部材としてのベルト搬送ローラの形状を単に太鼓型のクラウン形状等にすることによって抑えることが難しかった。

そこで、このような装置では、ベルトを安定搬送させる手段としてベルトの寄り制御機構を設けることが知られている。そのようなベルトの寄り制御機構として、ベルトの幅方向への寄り位置を検知する手段を設けて、その位置や寄る方向等の情報に基づき、ベルト搬送ローラ等のベルト懸回張設支持部材のうち少なくとも１つの軸の傾きをソレノイド等で変位させる機構や、モータ等で無段階的に変位させることによりベルトの寄り方向を制御して、ベルトの片寄りを修正するようにしたもの等があった。

特開昭６３−３１３１８２号公報

しかしながら、ベルト懸回張設支持部材の軸の傾きを変位させる機構においては、軸を揺動させるための支持構成が必要となり、その結果、装置が複雑化するばかりか組み立て作業及び部品交換等のメンテナンス作業を煩雑にする等の問題があった。又、ベルトの片寄りを修正するだけのためにソレノイドやモータ等の駆動手段を配置しなければならず、コスト面や配置スペースの面で課題が残った。

そこで、本発明の目的は、揺動機構やソレノイド等の新たな駆動手段から成る複雑な機構を設けることなく、単純且つ安価な構成で定着ベルトの片寄りを防止することができるベルト定着装置のベルト寄り制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、無端ベルトを駆動する駆動ローラと、該無端ベルトを張架する１つ以上の従動ローラと、該駆動ローラ若しくは該従動ローラのうち少なくとも１つに加熱体を有し、該無端ベルトを加熱懸回張設支持するベルト定着装置において、加熱体をローラ長手方向で少なくとも該無端ベルト両端部近傍に配設し、一端側の加熱体と他端側の加熱体の相対加熱量を変更可能な加熱制御手段と、無端ベルトの幅方向の片寄りを検知する検知手段とを設け、該検知手段の検知結果に基づき一端側と他端側の加熱量を、ベルト片寄り方向端部＞他端部となるように制御することを特徴とする。

本発明によれば、本来のベルト定着機構に必要なベルト張架ローラ内部の加熱体を分割制御することで定着ベルトの寄りを修正するため、ソレノイドやモータ等の新たな駆動手段やローラ軸揺動機構を無くすことができる。

又、小サイズ転写材を連続通紙した場合の非通紙部過昇温を防止する目的で、予め加熱体がベルト幅方向で分割されている定着装置においては、簡単な制御回路を追加するだけでベルトの片寄りが修正可能となり、機械的なコストが発生しない。

以上により本発明は、省スペース化・低コスト化を図りつつ、確実に定着ベルトの片寄りを修正し得るベルトの寄り制御装置を得ることができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図４は本発明の実施例を示すベルト定着装置の概略縦断面図である。

図４において、１は定着ベルト、２は駆動ローラ、３は従動ローラ、４はテンションローラ、５は加圧ローラ、６はセンサを示す。定着ベルト１は、耐熱性で薄膜のエンドレス形状で構成され、駆動ローラ２、従動ローラ３及びテンションローラ４の間に懸回張設支持されている。加圧ローラ５は、定着ベルト１の外面と所定の圧で回転可能に軸支されている。

駆動ローラ２に不図示の駆動源から駆動伝達されると、駆動ローラ２は図中矢印方向に回転し、定着ベルト１と各ローラの摩擦抵抗により定着ベルト１は回転移動される。定着ベルト１の外面に画像定着すべき転写材を密着させて定着ベルト１と共に搬送させ、その密着搬送過程において従動ローラ３の内側に配設した加熱体の熱を定着ベルト１を介して転写材に付与して画像を加熱定着させる。

ここで、本発明の特徴であるベルトの寄り制御装置について詳しく説明する。

図３は図４における従動ローラ３を長手方向に切断した要部断面図であり、同図において、１１はフランジ、１２は軸受、１３はローラ基材、１４は加熱体である。

ローラ基材１３は、熱伝導率及び線膨張係数の比較的高い材質でフランジ１１と一体的に構成され、両端の軸受１２により回転可能に軸支されている。ローラ基材１３の内部に配置された加熱体１４は、独立した３本のハロゲンヒータ１４ａ（メインヒータ）、１４ｂ（サブヒータＦ）、１４ｃ（サブヒータＲ）から成り、装置側板に機械的に固定されている。ヒータ１４ａ（メインヒータ）は、定着ベルト１の幅方向中央を中心とする幅方向両端部より内側の領域で発熱部を有し、ヒータ１４ｂ（サブヒータＦ）は、定着ベルト１の幅方向一端部近傍の領域で発熱部を有し、ヒータ１４ｃ（サブヒータＲ）は、定着ベルト１の幅方向他端部近傍の領域で発熱部を有している。そして、全てのヒータ１４ａ，１４ｂ，１４ｃに通電して発熱させ、ローラ基材１３を介して定着ベルト１を２００℃近くまで昇温させる。このとき、ローラ基材１３は、各ヒータの発熱部で熱膨張し、例えば従動ローラ３の外径をφ２０ｍｍで、ローラ基材１３の材質を亜鉛ダイカストとすると、従動ローラ３の外径は約φ２１．３ｍｍ（Ｚｎの線膨張係数は３３×１０^{– 5}／℃）となる。

一方、定着ベルト１を回転移動させて定着動作を続けていくと、諸般の要因により定着ベルト１は幅方向に片寄りを生じる。図４のセンサ６はフォトインタラプタであり、定着ベルト1 が幅方向で所定量以上寄ってきた状態を検知するものである。

上記構成において、定着ベルト１の寄りを検知した時のベルトの寄り制御状態を示したのが図１であり、同図において全てのヒータ１４を加熱中に図中左方向の寄りを検知した場合、不図示の制御部により、図中右方向のヒータ１４ｃ（サブヒータＲ）の通電を停止する。このとき、他の領域では２００℃近いローラ温度がヒータ１４ｃ付近で約２０℃低下したとすれば、従動ローラ３の外径が１２０〜１３０μｍ勾配を持つことになる。

図５に従動ローラ３の外径に勾配が生じた状態の定着ベルト１が受ける力の関係を示す。

定着ベルト１は、ベルト幅領域でローラ表面の法線方向に均一な力Ｆを受けるが、同図において加熱部と非加熱部の熱膨張差により形成された従動ローラ３表面の勾配により、図中上方向にベルトを幅方向に移動させる力が作用する。

一方、定着ベルト１と従動ローラ３の摩擦係数がベルト幅方向で異なると、上記作用方向に対抗する力を受けることがあるが、本発明のように熱によりローラ径を可変させた場合、摩擦係数に大きな変化はなく、ベルトの寄り力はローラ表面の法線方向の作用力に支配される。

本実施の形態では、加熱体としてハロゲンヒータを用いているが、セラミックヒータや電磁誘導発熱体をベルト幅方向で分割して構成しても良い。

又、本実施の形態では、定着動作中にベルトの片寄りを修正したい方向の端部ヒータを停止させているが、通電量を減少させたり、或は図２及び図６に示すように、定着動作をしていない時に、ベルト寄り方向の端部のみローラを加熱膨張させて寄りを制御しても良い。

更に、本実施の形態では、加熱体を従動ローラに配置しているが、例えば駆動ローラやテンションローラ等、定着ベルトを懸回張設支持するローラのうち何れのローラに配置しても良い。

尚、一般的にテンションローラの径を可変させた時や、複数のローラ径を同時に可変させた時にベルトを幅方向に移動させる効果が増すことが知られている。

実施形態はこの限りではなく、即ち定着ベルトの寄り状態を検知し、その検知結果を受けてベルト懸回張設支持ローラの配光を寄り方向端部に比して他端部を小さくするものであれば、どのような構成であっても同様の効果が得られる。

本発明は、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に備えられるベルト定着装置のベルト寄り制御装置に対して適用可能である。

本発明の実施形態のベルト定着装置におけるベルトの寄り制御状態を示す断面図である。 本発明の実施形態のベルト定着装置における第２のベルトの寄り制御状態を示す断面図である。 本発明の実施形態のベルト定着装置におけるベルトの寄り制御構成を示す要部断面図である。 本発明の実施形態のベルト定着装置の概略縦断面図である。 本発明の実施形態のベルト片寄り制御作用の説明図である。 本発明の実施形態の第２のベルト片寄り制御作用の説明図である。

符号の説明

１ 定着ベルト
２ 駆動ローラ
３ 従動ローラ
４ テンションローラ
５ 加圧ローラ
６ センサ
１１ フランジ
１２ 軸受
１３ ローラ基材
１４ 加熱体（ヒータ）

Claims (1)

1. 無端ベルトを駆動する駆動ローラと、該無端ベルトを張架する１つ以上の従動ローラと、該駆動ローラ若しくは該従動ローラのうち少なくとも１つに加熱体を有し、該無端ベルトを加熱懸回張設支持するベルト定着装置において、
   加熱体をローラ長手方向で少なくとも該無端ベルト両端部近傍に配設し、一端側の加熱体と他端側の加熱体の相対加熱量を変更可能な加熱制御手段と、無端ベルトの幅方向の片寄りを検知する検知手段とを設け、該検知手段の検知結果に基づき一端側と他端側の加熱量を、ベルト片寄り方向端部＞他端部となるように制御することを特徴とするベルト定着装置のベルト寄り制御装置。

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