JP2007199413A - 定着装置、画像形成装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回動するベルト部材を用いる定着装置および画像形成装置において、記録媒体の側縁によるベルト部材の摩耗に起因する定着性能の劣化を抑制する。
【解決手段】定着装置は、定着ベルト６１０を備える定着ベルトモジュールに、加圧ロールが圧接配置されて構成されている。定着ベルト６１０の蛇行幅は、制御部によって駆動される蛇行調整機構によって制御され、最大幅の記録用紙Ｐmaxに画像形成する場合には画像余白幅Ｂ未満の最大用紙蛇行幅ＭＷに、幅の小さい記録用紙Ｐsmlに画像形成する場合には最大用紙蛇行幅ＭＷより大きい通常用紙蛇行幅ＮＷに設定される。
【選択図】図７

Description

本発明は、例えば電子写真方式を利用した画像形成装置に用いられる定着装置等に関し、より詳しくは回動可能なベルト部材を備えた定着装置等に関する。

電子写真方式を用いる複写機、プリンタ等の画像形成装置において、記録用紙上に転写されたトナー像を定着させる定着装置として、２ロール方式と呼ばれる構成が広く一般に用いられている。２ロール方式の定着装置は、加熱源（ヒータ）によって加熱される定着ロールに加圧ロールが圧接されて構成され、両ロールの圧接領域（ニップ部）に、記録用紙を通過させることで加熱・加圧して記録用紙上にトナー像を定着する。
このような２ロール方式の定着装置では、記録用紙が定着ロールの表面から奪う熱量に対応した熱量を、定着ロールの内部に配置したヒータから即応的に、かつ充分に供給することが構造的に難しく、高速化が困難なものであった。

そこで、記録用紙を加熱する加熱部材をフィルム状のベルト部材（定着ベルト）によって構成した定着装置が提案された（たとえば、特許文献１参照）。
このような定着ベルトを用いる定着装置では、ニップ部に進入する前に定着ベルトを充分に加熱し、ニップ部で定着ベルトから記録用紙に熱を加えてトナー像を定着する。定着ベルトは熱容量が小さく、定着作用によって記録用紙に熱を奪われても短時間で所定の定着温度まで回復させることが可能であり、画像形成の高速化に対応することができる。

ところで、トナーを加熱溶融させて記録用紙に定着させる定着装置では、熱によって溶融したトナーの付着力で記録用紙が定着ロールや定着ベルトから剥がれ難くなる。これを防いで剥離性を高めるために、従来は、定着ロールや定着ベルトにシリコンオイルを塗布することが行われていた。しかし、そのシリコンオイルが光学系に悪影響を与えたり、また、シリコンオイルを定着ロールや定着ベルトに均一に塗布することが難しく画像ムラや汚れを招来するという問題があった。
近時、トナーにワックス成分を含有させると共に、定着ロールや定着ベルトの表面に剥離性の良いフッ素樹脂等による皮膜（剥離層）を形成し、オイルレス化することが進められている。また、定着ベルトを用いる定着装置では、このようなオイルレス構成に加えて、ニップ部の出口部（下流部）の定着ベルトの内側に、定着ベルトの曲率を大きく設定するための剥離部材を設け、定着ベルトの曲率の変化によって記録用紙を剥離する構成が提案されている（たとえば、特許文献２および３参照）。

ここで、定着ロールや定着ベルトの表面にフッ素樹脂等による剥離層を形成した定着装置では、定着する記録用紙の側縁によって定着ロールや定着ベルトの表面の剥離層が摩耗し、その摩耗が進行すると定着画像の品質を劣化させるという問題が生じた。すなわち、剥離層が摩耗した部位では平滑性や剥離性が悪くなり、定着画像の光沢が他の部位より低下して目視可能な差異が出る。たとえば、Ａ４の記録用紙を縦長で多量に定着作用して、その側縁によって定着ロールの表面の剥離層が摩耗した定着装置を用い、Ａ３の記録用紙に対して定着作用を行うと、定着画像の摩耗部位と対応する部位が光沢の低い筋状に見える。
なお、定着装置において、記録用紙の側縁部によるロール摩耗による不具合を解消しようとするものとして、特許文献４に開示のごとき構成が提案されている。
この特許文献４には、駆動モーターは、ニップ部分を通過する紙シートに対してロールの位置を変更するためにロールを連続して行きつ戻りつ側方に移動させる構成が開示されている。

特開平３−１３３８７１号公報 特開昭６３−１９３１６８号公報 特開２００３−５５６６号公報 特開２００５−１８２０２８号公報

しかしながら、上記のごとくロールを連続して行きつ戻りつ側方に移動させる構成では、定着装置全体を側方に往復移動させなければならない。このため、画像形成装置の大型化やコストアップを招来し、現実的でないという問題があった。

そこで本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、回動するベルト部材を用いる定着装置および画像形成装置において、記録媒体の側縁によるベルト部材の摩耗に起因する定着性能の劣化を抑制することにある。

かかる目的のもと、本発明の定着装置は、記録媒体に担持されたトナー像を定着する定着装置であって、回転可能な定着ロール部材と、定着ロール部材に張架されて回動する定着ベルト部材と、定着ベルト部材の蛇行幅を、記録媒体の幅に応じて変更する蛇行調整機構と、を備えることを特徴とする。
ここで、蛇行調整機構は、定着ベルト部材の蛇行幅を、最大幅の記録媒体と、最大幅の記録媒体以外の記録媒体とで変更することを特徴とすることができる。また、蛇行調整機構は、最大幅の記録媒体では、定着ベルト部材の蛇行幅を、最大幅の記録媒体における移動方向側方の余白幅未満とすることを特徴とすることができる。さらに、蛇行調整機構は、最大幅以外の記録媒体では、定着ベルト部材の蛇行幅を、最大幅の記録媒体における蛇行幅より大きくすることを特徴とすることができる。

上記構成に加え、定着ロール部材の定着ベルト部材が巻回する部位に圧接してニップ部を形成する、表面に弾性層を有する加圧ロール部材を備えることを特徴とすることができる。
また、ニップ部の下流側の定着ベルト部材と定着ロール部材の間に、定着ベルト部材を大きな曲率で屈曲させて定着ベルト部材から記録媒体を剥離させる剥離部材を備えることを特徴とすることができる。
さらに、定着ベルト部材は、定着ロール部材と回転可能な張架ロール部材とに張架されており、蛇行調整機構は、張架ロール部材を揺動させて定着ベルト部材の蛇行を調整することを特徴とする。

本発明の画像形成装置は、トナー像を形成するトナー像形成手段と、トナー像形成手段によって形成されたトナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、記録媒体上に転写されたトナー像を記録媒体に定着する定着装置と、定着装置を制御する制御装置と、を備えて構成され、定着装置は、回転可能な定着ロール部材と、定着ロール部材に張架されて回動する定着ベルト部材と、定着ベルト部材の蛇行幅を変更調整可能な蛇行調整機構と、を備え、制御装置は、画像形成する記録媒体の幅に応じて異なる定着ベルト部材の蛇行幅に、蛇行調整機構を制御することを特徴とする。
ここで、制御装置は、最大幅の記録媒体を画像形成する際には、定着ベルト部材の蛇行幅を、最大幅の記録媒体の側縁が定着ベルト部材に当接する領域と、最大幅の記録媒体の画像形成領域とが、重合しないように制御することを特徴とすることができる。
また、制御装置は、最大幅以外の記録媒体では、定着ベルト部材の蛇行幅を、最大幅の記録媒体における蛇行幅より大きく制御することを特徴とすることができる。

本発明の画像形成装置の制御方法は、定着ベルト部材を備える定着装置によって記録媒体上にトナー像を定着する画像形成装置の制御方法であって、記録媒体の大きさの情報を取得する情報取得ステップと、記録媒体の幅を判定する記録媒体幅判定ステップと、記録媒体の幅に応じて定着ベルト部材の蛇行幅を異なる幅に設定する蛇行幅設定ステップと、を含むことを特徴とする。
ここで、蛇行幅設定ステップは、記録媒体の幅が最大幅と最大幅以外とで、定着ベルト部材の蛇行幅をそれぞれ異なる幅に設定することを特徴とすることができる。
また、蛇行幅設定ステップは、記録媒体の幅が最大幅では、定着ベルト部材の蛇行幅を、最大幅の記録媒体における移動方向側方の余白幅未満に設定することを特徴とする。さらに、蛇行幅設定ステップは、記録媒体の幅が最大幅以外では、定着ベルト部材の蛇行幅を、記録媒体の幅が最大幅の際より大きく設定することを特徴とすることができる。

本発明によれば、記録媒体の側縁によるベルト部材の摩耗に起因する定着性能の劣化を抑制することができ、高い耐久性を有する定着装置および画像形成装置を構成することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本実施の形態を適用した画像形成装置１の概略構成図である。
図１に示す画像形成装置１は、いわゆるタンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置であって、電子写真方式により各色成分のトナー像が形成するトナー像形成手段としての複数の画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋと、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト１５に順次転写（一次転写）させる一次転写部１０とを備えている。また、画像形成装置１は、中間転写ベルト１５上に転写された重畳トナー画像を記録媒体としての記録用紙Ｐに一括転写（二次転写）させる転写手段としての二次転写部２０と、二次転写された画像を記録用紙Ｐ上に定着させる定着装置６０とを備えている。さらに、画像形成装置１は、記録用紙搬送機構５０と、上記各装置（各部）の動作を制御する制御装置としての制御部４０とを有している。

各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋは、図中画像形成ユニット１Ｙに代表して示すように、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１を備えている。感光体ドラム１１の周囲には、感光体ドラム１１を帯電する帯電器１２と、感光体ドラム１１上に静電潜像を書込むレーザ露光器１３（図中露光ビームを符号Ｂｍで示す）と、各色成分トナーを収容して感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器１４とが配設されている。さらに、感光体ドラム１１上に形成された各色成分トナー像を一次転写部１０にて中間転写ベルト１５に転写する一次転写ロール１６と、感光体ドラム１１上の残留トナーを除去するドラムクリーナ１７とが配設されている。これらの画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋは、中間転写ベルト１５の上流側から、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の順に、略直線状に配置されている。

中間転写ベルト１５は、各種ロールによって各感光体ドラム１１の配列方向に沿って略直線状に延びる経路を有して張架され、図１に示すＢ方向に所定の速度で循環駆動（回動）されるようになっている。
一次転写部１０は、中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１に対向配置された一次転写ロール１６によって構成されている。一次転写ロール１６は感光体ドラム１１に中間転写ベルト１５を圧接させるようになっている。また、一次転写ロール１６にはトナーの帯電極性と逆極性の電圧（一次転写バイアス）が印加されるようになっている。これにより、各々の感光体ドラム１１上のトナー像を中間転写ベルト１５に順次静電吸引し、中間転写ベルト１５上にトナー像を重畳形成する。

二次転写部２０は、中間転写ベルト１５のトナー像担持面側に配置される二次転写ロール２２と、中間転写ベルト１５を挟んでこの二次転写ロール２２に対向配置されたバックアップロール２５とによって構成されている。
バックアップロール２５には二次転写バイアスが印可されると共に、二次転写ロール２２は接地されており、バックアップロール２５との間に二次転写バイアスが形成されるようになっている。そして、中間転写ベルト１５が担持したトナー像を、搬送供給される記録用紙Ｐ上に二次転写する。

また、中間転写ベルト１５の二次転写部２０の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト１５上の残留トナーや紙粉を除去し、中間転写ベルト１５の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーナ３５が設けられている。
記録用紙搬送機構５０は、記録用紙Ｐを収容する記録用紙トレイ５１から、記録用紙Ｐを二次転写部２０へと搬送すると共に、二次転写部２０でトナー像が転写（二次転写）された記録用紙Ｐを定着装置６０に搬送する。

そして、画像形成装置１は、制御部４０によって制御され、下記のようにして画像形成を行う。
すなわち、図示しない画像読取装置や図示しないパーソナルコンピュータ等から出力される画像データに基づいて、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋのそれぞれ感光体ドラム１１上にそれぞれの色のトナー像を形成する。各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋにおけるトナー像の形成は、帯電器１２によって帯電された感光体ドラム１１上をレーザ露光器１３で走査露光して静電潜像を形成し、その静電潜像を現像器１４によって現像してトナー像を形成することによって行われる。

ついで、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋの感光体ドラム１１上に形成したトナー像を、各一次転写部１０において中間転写ベルト１５上に重ね合わせて転写し、二次転写部２０において記録用紙搬送機構５０によって搬送される記録用紙Ｐ上に一括して静電転写する。
その後、トナー像が転写された記録用紙Ｐを、記録用紙搬送機構５０によって定着装置６０に搬送し、定着装置６０によって熱および圧力によってトナー像を記録用紙Ｐ上に定着させ、図示しない排紙載置部に排出するものである。

つぎに、本発明の実施の形態である定着装置６０について詳細に説明する。
図２は本実施の形態の定着装置６０の一方の端部を概念的に示す斜視図、図３は定着装置６０の概略構成を示す側断面図である。また、図４はニップ部Ｎの近傍領域の概略断面図、図５は図３のＡ矢視図に相当する蛇行調整機構７０の概略構成を示す説明図である。
定着装置６０は、定着ベルト６１０を備える定着ベルトモジュール６１と、定着ベルトモジュール６１に圧接配置された加圧部材としての加圧ロール６２とで構成されている。そして、定着ベルトモジュール６１と加圧ロール６２との間に、記録用紙Ｐを加圧加熱してトナー像を定着させるニップ部Ｎを形成している。ニップ部Ｎは、ロールニップ部Ｎ１と、剥離パッドニップ部Ｎ２とから成る。

定着ベルトモジュール６１は、定着ベルト部材としての定着ベルト６１０と、この定着ベルト６１０を張架しながら回転駆動する定着ロール部材としての定着ロール６１１と、内側から定着ベルト６１０を張架する張架ロール部材としての張架ロール６１２とを備えている。また、定着ベルト６１０の外側に配設されてその周回経路を規定する張架ロール６１３と、定着ロール６１１と張架ロール６１２との間の定着ベルト６１０の外側に配設されて定着ベルト６１０の経路を規定する張架ロール６１４とを備えている。さらに、定着ベルトモジュール６１と加圧ロール６２とが圧接する領域であるニップ部Ｎ内の下流側の、定着ロール６１１の近傍に配置された剥離部材としての剥離パッド６４と、ニップ部Ｎの下流側において定着ベルト６１０を張架する張架ロール６１５とを備えている。

定着ベルト６１０は、周長３１４ｍｍ、幅３４０ｍｍのフレキシブルなエンドレスベルトである。厚さ８０μｍのポリイミド樹脂で形成されたベース層と、ベース層の表面側（外周面側）に積層された厚さ２００μｍのシリコーンゴムからなる弾性体層と、さらに弾性体層上に被覆された厚さ３０μｍのテトラフルオロエチレン−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）チューブからなる剥離層とで構成されている。なお、この定着ベルト６１０の構成は、使用目的や使用条件等の装置設計条件に応じて、材質・厚さ・硬度等を適宜選択することができる。

定着ロール６１１は、外径６５ｍｍ、長さ３６０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのアルミニウムからなる円筒状のコアロール（芯金）に、表面の金属磨耗を防止する保護層として、厚さ２００μｍのフッ素樹脂が被覆されて形成されたハードロールである。ただし、定着ロール６１１は、この構成に限るものではなく、加圧ロール６２との間でニップ部Ｎを形成する際に、加圧ロール６２からの押圧力に対して殆ど変形を生じない充分にハードなロールとして機能する構成であればよい。そして定着ロール６１１は、図示しない駆動モータからの駆動力を受けて、２６４ｍｍ／ｓの表面速度で図３中矢印Ｃ方向に回転する。
また、定着ロール６１１の内部には、加熱手段として定格９００Ｗのハロゲンヒータ６１６ａが配設され、定着ロール６１１の表面に接触するように配置された温度センサ６１７ａの計測値に基づき、画像形成装置の制御部４０（図１参照）が定着ロール６１１の表面温度を１５０℃に制御している。

張架ロール６１２は、外径３０ｍｍ、厚さ２ｍｍ、長さ３６０ｍｍのアルミニウムで形成された円筒状ロールである。そして、張架ロール６１２の内部には加熱源として定格１０００Ｗのハロゲンヒータ６１６ｂが配設されており、温度センサ６１７ｂと制御部４０（図１参照）とによって、表面温度が１９０℃に制御されている。したがって、張架ロール６１２は、定着ベルト６１０を張架する機能とともに、定着ベルト６１０を内周面側から加熱する機能をも併せ持っている。
また、張架ロール６１２の両端部には定着ベルト６１０を外側に押圧するバネ部材（不図示）が配設され、定着ベルト６１０全体の張力を１５ｋｇｆに設定し、定着ベルト６１０の張力を幅方向に亘って均一としている。
また、定着ベルト６１０の軸方向の変位をできる限り小さく抑えるため、張架ロール６１２は、外径が端部よりも中央部のほうを１００μｍだけ大きくした所謂クラウン形状に形成しても良い。

さらに、この張架ロール６１２は、一方の端部の支点７０Ｃを中心として他端が定着ロール６１１に対して離接する方向に揺動可能に設けられており、蛇行調整機構７０（図３には示さず、図５に示す）を構成している。
蛇行調整機構７０は、制御部４０に制御されて張架ロール６１２を揺動操作し、定着ベルト６１０の蛇行を所定の範囲に規定する。この蛇行調整機構７０の構成と制御部４０による制御については後に詳述する。

張架ロール６１３は、外径２５ｍｍ、厚さ２ｍｍ、長さ３６０ｍｍのアルミニウムで形成された円筒状ロールである。また、張架ロール６１３の表面には厚さ２０μｍのフッ素樹脂からなる離型層が形成されている。この離型層は、定着ベルト６１０の外周面からの僅かなオフセットトナーや紙粉が張架ロール６１３に堆積するのを防止するために形成されるものである。
また、張架ロール６１３も張架ロール６１２と同様に、外径が端部よりも中央部の方を１００μｍだけ大きくしたクラウン形状としても良い。なお、その場合、張架ロール６１２と張架ロール６１３の双方をクラウン形状で形成しても、張架ロール６１２または張架ロール６１３のいずれか一方のみをクラウン形状で形成しても、いずれでも良い。

張架ロール６１３の内部には、加熱手段としての定格１０００Ｗのハロゲンヒータ６１６ｃが配設されており、温度センサ６１７ｃと制御部４０（図１参照）とによって、表面温度が１９０℃に制御されている。したがって、張架ロール６１３は、定着ベルト６１０を張架する機能とともに、定着ベルト６１０を外周面側から加熱する機能をも併せ持っている。したがって、本実施の形態では、定着ロール６１１と張架ロール６１２および張架ロール６１３とによって定着ベルト６１０が加熱される構成を採用している。
張架ロール６１４は、外径１５ｍｍ、長さ３６０ｍｍのアルミニウムで形成された円柱状ロールである。回転自在に支持されており、張架ロール６１２から定着ロール６１１に至る定着ベルト６１０の経路を規定している。

剥離パッド６４は、例えばＳＵＳ等の金属や樹脂等の剛体で形成された、定着ロール６１１と対応する長さのブロック状の部材である。その断面形状は、定着ロール６１１に面する内側面６４ａと、定着ベルト６１０を加圧ロール６２に押圧する押圧面６４ｂと、押圧面６４ｂに対して所定の角度を有して定着ベルト６１０の進行方向を急激に変化させる外側面６４ｃと、上面６７ｄと、に囲まれた円弧状を呈している。
そして、図２中に示すように、その両端で、定着ロール６１１の支持軸６１１ａに揺動可能に嵌合したアーム６４１によって支持されて、加圧ロール６２が定着ベルトモジュール６１に圧接する領域（ロールニップ部Ｎ１）の下流側の、定着ベルト６１０の内側に、定着ロール６１１の軸方向全域に亘って配設されている。また、この剥離パッド６４は、スプリング等の図示しない付勢手段によって揺動付勢され、その押圧面６４ｂで定着ベルト６１０を加圧ロール６２に所定の荷重（例えば、１０ｋｇｆ）で押圧するように設けられている。これにより、例えば、定着ベルト６１０の進行方向に沿って５ｍｍの幅の剥離パッドニップ部Ｎ２を形成する。

張架ロール６１５は、外径１２ｍｍ、長さ３６０ｍｍのアルミニウムで形成された円柱状ロールである。そして、剥離パッド６４を通過した定着ベルト６１０が定着ロール６１１に向けて円滑に回動するように、剥離パッド６４の定着ベルト６１０の進行方向下流側近傍に配置されている。
加圧ロール６２は、直径４５ｍｍ、長さ３６０ｍｍのアルミニウムからなる円柱状ロール６２１を基体として、基体側から順に、ゴム硬度３０°（ＪＩＳ−Ａ）のシリコーンゴムからなる厚さ１０ｍｍの弾性層６２２と、膜厚１５０μｍのＰＦＡチューブからなる離型層６２３とが積層されて構成されたソフトロールである。そして、加圧ロール６２は、定着ベルトモジュール６１に押圧されるように設置され、定着ベルトモジュール６１の定着ロール６１１の回転に伴って従動し、図３中矢印Ｅ方向に回動する。

上記のごとく構成された定着装置６０は、下記のようにして定着作用を行う。
すなわち、画像形成装置１の二次転写部２０（図１参照）において未定着トナー像が静電転写されて、記録用紙搬送機構５０によって図３中矢印Ｆで示す方向に搬送される記録用紙Ｐを、ニップ部Ｎを通過させて、主としてロールニップ部Ｎ１に作用する圧力と熱とによってトナー像を記録用紙Ｐに定着させる。

このとき、ニップ部Ｎに作用する熱は、主として定着ベルト６１０によって供給される。定着ベルト６１０は、定着ロール６１１の内部に配置されたハロゲンヒータ６１６ａから定着ロール６１１を通じて供給される熱と、張架ロール６１２の内部に配置されたハロゲンヒータ６１６ｂから張架ロール６１２を通じて供給される熱と、張架ロール６１３の内部に配置されたハロゲンヒータ６１６ｃから張架ロール６１３を通じて供給される熱とによって加熱される。そのため、主に張架ロール６１２および張架ロール６１３から適切かつ速やかに定着ベルト６１０に熱エネルギーを補給することができるので、ニップ部Ｎにおいては、プロセススピードがたとえば２６４ｍｍ／ｓという高速であっても充分な熱量を確保することができる。

ここで、ロールニップ部Ｎ１を形成する一方の定着ロール６１１は前述のごとくハードロールであり、他方の加圧ロール６２はその周面に弾性層６２２を備えるソフトロールである。このため、本実施の形態のロールニップ部Ｎ１は、専ら加圧ロール６２の弾性層６２２の変形によって形成される。
このように、ロールニップ部Ｎ１において、定着ベルト６１０がラップしている定着ロール６１１は殆ど変形しないため、その表面に沿って回動する定着ベルト６１０の回動半径は変化しない。このため、定着ベルト６１０はその進行速度を一定に維持してロールニップ部Ｎ１を通過することができ、その通過の際にシワや歪みを生ずることがない。その結果、定着画像の画像乱れが抑制され、良質の定着画像を安定的に提供することができる。なお、本実施の形態の定着装置６０では、ロールニップ部Ｎ１は定着ベルト６１０の進行方向に１５ｍｍ（すなわちニップ幅１５ｍｍ）に設定されている。

ロールニップ部Ｎ１を通過した後、記録用紙Ｐは剥離パッドニップ部Ｎ２に移動する。定着ロール６１１の曲率によって下に凸の湾曲した形状のロールニップ部Ｎ１に対して、剥離パッドニップ部Ｎ２は所定の角度を有して形成されている。このため、ロールニップ部Ｎ１において定着ロール６１１の曲率のもとで加熱加圧された記録用紙Ｐは、剥離パッドニップ部Ｎ２とのニップ境界点において進行方向が変化し、これによってトナー像と定着ベルト６１０との付着力が弱められて、記録用紙Ｐは定着ベルト６１０から剥離され易くなる。

剥離パッドニップ部Ｎ２の出口では、定着ベルト６１０は押圧面６４ｂから外側面６４ｃへと剥離パッド６４に巻き付くように回動し、その進行方向が急激に変化する。これにより、記録用紙Ｐは、それ自身が有しているコシによって定着ベルト６１０から自然に剥離する。つまり、記録用紙Ｐは、剥離パッドニップ部Ｎ２を出た時点で定着ベルト６１０から安定的に分離される。
そして、定着ベルト６１０から分離された記録用紙Ｐは、排紙ガイド６５および排紙ロール６６によって装置外に排出されて、定着処理が完了するものである。

この定着作用時において、定着ベルト６１０の蛇行は、制御部４０によって駆動される蛇行調整機構７０によって制御される。
制御部４０は、記録用紙Ｐの幅によって蛇行幅を可変制御する。つぎに、この蛇行調整機構７０の構成と、その定着作用時における制御について説明する。

蛇行調整機構７０は、図５に示すように、一方の端部で支点７０Ｃによって揺動可能に支持された張架ロール６１２を揺動操作するように構成されている。
すなわち、蛇行調整機構７０は、張架ロール６１２の可動側の端部に固定されたラックギア７１と、このラックギア７１に噛合配置されたピニオンギア７２と、ピニオンギア７２を回転駆動するステアリングモータ７３とを備えている。そして、ステアリングモータ７３によるピニオンギア７２の回転によって、ラックギア７１を移動操作し、張架ロール６１２を支点７０Ｃ回りに揺動操作する。
このような蛇行調整機構７０によって張架ロール６１２を揺動操作することで、定着ベルト６１０の左右の張力に差が生じ、その結果、張架ロール６１２を巻回する定着ベルト６１０は張力の小さい側に移動する。従って、張架ロール６１２を巻回する定着ベルト６１０の位置が中立位置から側方に変位した場合、その変位した側の定着ベルト６１０の張力が大きくなるように張架ロール６１２を揺動操作することで、定着ベルト６１０の巻回位置を逆側に移動させることができる。

この蛇行調整機構７０は、定着ベルト６１０の位置を検知するベルト位置検知機構４１による検知情報に基づいて、制御部４０によって制御される。
ベルト位置検知機構４１は、図３および図４に示すように、張架ロール６１５から定着ロール６１１に至る定着ベルト６１０の移動経路に臨んで設けられている。そして、定着ベルト６１０の側縁の、その移動方向と直行する方向の位置（定着ロール６１１の軸方向の位置）を検知し、その情報を、制御部４０に出力するようになっている。
なお、本実施の形態では、制御部４０は後述するように定着ベルト６１０の蛇行幅を異なる二通りの幅に制御する。このため、ベルト位置検知機構４１は、定着ベルト６１０の側縁の位置情報を逐一出力するものである必要は無く、定着ベルト６１０の二通りの蛇行幅に対応したセンサをそれぞれ設けて（つまり検知範囲の異なる二種類のセンサを設けて）構成しても良い。また、一つのセンサを定着ベルト６１０に対して接離移動させることで検知範囲を変化させて二通りの蛇行幅に対応させるように構成しても良い。

制御部４０は、ベルト位置検知機構４１から入力される検知情報に基づいて、定着ベルト６１０が所定の範囲内に位置するように、蛇行調整機構７０を介して張架ロール６１２を揺動制御する。これにより、定着ベルト６１０は所定の範囲内（蛇行幅）で左右に蛇行しつつ定着ロール６１１と張架ロール６１２の間を回動することとなる。
ここで、制御部４０は、画像形成可能な最大幅の記録用紙Ｐに画像形成する際と、それより小さい幅の記録用紙Ｐに画像形成する際とで、それぞれ異なる蛇行幅に制御する。

図６に、制御部４０による定着ベルト６１０の蛇行幅制御のフローチャートを示す。
すなわち、制御部４０は、画像形成情報からまたは操作パネルを介して記録用紙のサイズ情報を取得し（Ｓ１０１）、記録用紙の幅が最大が否かを判定する（Ｓ１０２）。たとえば、Ａ３縦送りが最大幅の装置では、記録用紙がＡ３の場合と、Ａ４横送りの場合に記録用紙の幅が最大と判定する。
そして、記録用紙の幅が最大幅の場合には、定着ベルト６１０の蛇行幅を所定幅（最大用紙蛇行幅）に設定し（Ｓ１０３）、それ以外の場合には最大用紙蛇行幅より大きな通常用紙蛇行幅に設定して（Ｓ１０４）、それぞれの蛇行幅となるように蛇行調整機構７０のステアリングモータ７３（図５参照）を制御して（Ｓ１０５）、定着作用を行う。

つぎに、記録用紙の幅と定着ベルト６１０の蛇行幅の設定について説明する。図７は、定着ベルト６１０の蛇行幅の設定とその作用効果の説明図である。図中（ａ）は、記録用紙Ｐ（Ｐmax，Ｐsml）の平面図、（ｂ）は対応する定着ベルト６１０の断面図である。図（ｂ）中上側が記録用紙Ｐと接触する面である。なお、実際には一定の経路で移動する記録用紙Ｐに対して定着ベルト６１０が左右に相対移動して蛇行するが、本図では逆に定着ベルト６１０に対して記録用紙Ｐが左右に移動するように表してある。
最大幅の記録用紙（最大幅記録用紙Ｐmax）に画像形成する場合には、その蛇行幅を、最大幅記録用紙Ｐmaxの全体幅Ｗmaxと、その最大画像形成幅Ｇmaxとの差の１／２（＝最大画像余白幅Ｂ）未満の最大用紙蛇行幅ＭＷに設定する。また、最大幅記録用紙Ｐmaxより幅の小さい記録用紙（小幅記録用紙Ｐsml）に画像形成する場合には、その蛇行幅を、最大用紙蛇行幅ＭＷより大きい通常用紙蛇行幅ＮＷに設定する。この通常用紙蛇行幅ＮＷはできるだけ大きい方が良く、好ましくは定着装置６０が許容し得る最大値に設定する。

たとえば、最大幅記録用紙Ｐmaxが、Ａ３の記録用紙を長辺と平行に送る縦送りの場合、その最大画像余白幅Ｂ未満に、最大用紙蛇行幅ＭＷを設定する。これに対して、小幅記録用紙ＰsmlとしてＡ４の記録用紙を縦送りで画像形成する場合の通常用紙蛇行幅ＮＷを最大用紙蛇行幅ＭＷの２倍に設定する。
このような設定により、Ａ３の記録用紙の側縁によって生ずる定着ベルト６１０（剥離層）の摩耗領域ＭＡは、定着ベルト６１０の蛇行によってもＡ３の記録用紙の画像形成領域と重なることはない。勿論、それより小さい記録用紙の画像形成領域と重なることもない。つまり、摩耗領域ＭＡは画像形成可能な範囲内のいずれの大きさの記録用における画像形成領域とも重なることがなく、その定着ベルト６１０の摩耗によって定着画像不良を生じさせることはない。

一方、Ａ４の記録用紙の側縁によって定着ベルト６１０に生ずる摩耗領域ＮＡは、通常用紙蛇行幅ＮＷと対応する。このため、Ａ３の記録用紙の側縁による摩耗領域ＭＡより広くなり、摩耗深さＭＤはその分浅くなる。
つまり、通常用紙蛇行幅ＮＷが最大用紙蛇行幅ＭＷの２倍であれば、摩耗領域ＮＡの摩耗深さＮＤは、摩耗領域ＭＡの摩耗深さＭＤの１／２に留まる。従って、仮に通常用紙蛇行幅ＮＷが最大用紙蛇行幅ＭＷに等しい場合と比較すれば、同じ深さの摩耗を生ずるまでの定着処理枚数は２倍になる。
これにより、記録用紙の側縁による摩耗に起因する定着画像不良が生じ難くなり、定着画像不良を生じさせるに至るまでの定着ベルト６１０の寿命が長くなって高い定着性能を長期間維持することができる。

つぎに、本実施の形態を適用した構成（本願構成例）と、適用しない比較例とについて行った評価試験の結果について説明する。
表１に、その結果を示す。
本評価試験における記録用紙は、最大幅記録用紙（Ｐmax）はＡ３縦送り、小幅記録用紙（Ｐsml）はＡ４縦送りである。
本願構成例は、最大幅記録用紙の蛇行幅（最大用紙蛇行幅ＭＷ）＝２ｍｍ、小幅記録用紙の蛇行幅（通常用紙蛇行幅ＮＷ）＝１０ｍｍに設定したものである。
比較例１は、最大幅記録用紙および小幅記録用紙において蛇行を行わない（蛇行幅０ｍｍ）設定である。また、比較例２は、蛇行幅を最大幅記録用紙および小幅記録用紙とも１０ｍｍに設定したものである。
試験方法は、最大幅記録用紙と小幅記録用紙のそれぞれについて、５００枚通紙を１セットとし、これを各５セット、合計５０００枚の通紙を行った。その後、最大幅記録用紙（Ａ３）の坪量２５６ｇ／ｍ^２のキャストコート紙に、余白３ｍｍで全面黒ベタ画像を形成し、画像ムラ、光沢ムラ等の定着画像不良の有無を目視によって観察し、判断した。
表１中、○は定着画像不良の発生無し、×は定着画像不良の発生が見られたものである。

表１に示すように、比較例１では、小幅記録用紙の側縁によって形成された摩耗に起因する画像ムラ、光沢ムラの発生が見られた。また、比較例２では、最大幅記録用紙の側縁によって形成された摩耗に起因する画像ムラ、光沢ムラの発生が見られた。これに対し、本願構成例ではいずれの摩耗に起因する画像ムラ、光沢ムラの発生も見られず、定着ベルト６１０の摩耗による定着画像不良の抑制効果および耐久性の向上効果を確認することができた。

以上説明したように、本実施の形態の定着装置６０は、記録用紙の側縁によって生ずる定着ベルト６１０の摩耗に起因する定着画像への悪影響を抑制することができる。従って、高い定着性能を長期間維持することができ、耐久性の高い定着装置を構成することができるものである。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態は、本発明をいわゆるタンデム型のカラー画像形成装置に適用したものであるが、たとえば、回転式現像装置を用いたカラーの画像形成装置や、モノクロの複写機等に適用しても良いことは言うまでもない。
また、定着ベルトモジュール６１に対して圧接して配置される加圧手段として、加圧ロール６２を用いた構成について説明したが、加圧部材として複数のロールにより加圧ベルトが張架された加圧ベルトモジュールを用いた構成に適用しても良いものである。

本実施の形態を適用した画像形成装置の概略構成図である。 定着装置の一方の端部を概念的に示す斜視図である。 定着装置の概略構成を示す側断面図である。 ニップ部の近傍領域を表す概略断面図である。 図３のＡ矢視図に相当する蛇行調整機構の概略構成図である。 制御部による定着ベルトの蛇行幅制御のフローチャートである。 定着ベルトの蛇行幅の設定とその作用効果の説明図である。

符号の説明

１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋ…画像形成ユニット（トナー像形成手段）、２０…二次転写部（転写手段）、４０…制御部（制御装置）、６０…定着装置、６１…定着ベルトモジュール、６２…加圧ロール（加圧部材）、６４…剥離パッド（剥離部材）、６１０…定着ベルト（定着ベルト部材）、６１１…定着ロール（定着ロール部材）、張架ロール６１２（張架ロール部材）、７０…蛇行調整機構、Ｐ…記録用紙（記録媒体）

Claims (14)

1. 記録媒体に担持されたトナー像を定着する定着装置であって、
   回転可能な定着ロール部材と、
   前記定着ロール部材に張架されて回動する定着ベルト部材と、
   前記定着ベルト部材の蛇行幅を、前記記録媒体の幅に応じて変更する蛇行調整機構と、
   を備えることを特徴とする定着装置。
2. 前記蛇行調整機構は、
   前記定着ベルト部材の蛇行幅を、最大幅の記録媒体と、当該最大幅の記録媒体以外の記録媒体とで変更することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記蛇行調整機構は、
   前記最大幅の記録媒体では、前記定着ベルト部材の蛇行幅を、当該最大幅の記録媒体における移動方向側方の余白幅未満とすることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記蛇行調整機構は、
   前記最大幅以外の記録媒体では、前記定着ベルト部材の蛇行幅を、前記最大幅の記録媒体における蛇行幅より大きくすることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 前記定着ロール部材の前記定着ベルト部材が巻回する部位に圧接してニップ部を形成する、表面に弾性層を有する加圧ロール部材を備えることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記ニップ部の下流側の前記定着ベルト部材と前記定着ロール部材の間に、当該定着ベルト部材を大きな曲率で屈曲させて当該定着ベルト部材から前記記録媒体を剥離させる剥離部材を備えることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
7. 前記定着ベルト部材は、前記定着ロール部材と回転可能な張架ロール部材とに張架されており、
   前記蛇行調整機構は、前記張架ロール部材を揺動させて前記定着ベルト部材の蛇行を調整することを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
8. トナー像を形成するトナー像形成手段と、
   前記トナー像形成手段によって形成されたトナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、
   前記記録媒体上に転写されたトナー像を当該記録媒体に定着する定着装置と、
   前記定着装置を制御する制御装置と、
   を備えて構成され、
   前記定着装置は、
   回転可能な定着ロール部材と、
   前記定着ロール部材に張架されて回動する定着ベルト部材と、
   前記定着ベルト部材の蛇行幅を変更調整可能な蛇行調整機構と、
   を備え、
   前記制御装置は、画像形成する記録媒体の幅に応じて異なる前記定着ベルト部材の蛇行幅に、前記蛇行調整機構を制御することを特徴とする画像形成装置。
9. 前記制御装置は、最大幅の記録媒体を画像形成する際には、前記定着ベルト部材の蛇行幅を、当該最大幅の記録媒体の側縁が当該定着ベルト部材に当接する領域と、当該最大幅の記録媒体の画像形成領域とが、重合しないように制御することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記制御装置は、前記最大幅以外の記録媒体では、前記定着ベルト部材の蛇行幅を、当該最大幅の記録媒体における蛇行幅より大きく制御することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 定着ベルト部材を備える定着装置によって記録媒体上にトナー像を定着する画像形成装置を制御する方法であって、
    前記記録媒体の大きさの情報を取得する情報取得ステップと、
    前記記録媒体の幅を判定する記録媒体幅判定ステップと、
    前記記録媒体の幅に応じて前記定着ベルト部材の蛇行幅を異なる幅に設定する蛇行幅設定ステップと、
    を含むことを特徴とする画像形成装置の制御方法。
12. 前記蛇行幅設定ステップは、前記記録媒体の幅が最大幅と当該最大幅以外とで、前記定着ベルト部材の蛇行幅をそれぞれ異なる幅に設定することを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置の制御方法。
13. 前記蛇行幅設定ステップは、前記記録媒体の幅が前記最大幅では、前記定着ベルト部材の蛇行幅を、当該最大幅の記録媒体における移動方向側方の余白幅未満に設定することを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置の制御方法。
14. 前記蛇行幅設定ステップは、前記記録媒体の幅が前記最大幅以外では、前記定着ベルト部材の蛇行幅を、当該記録媒体の幅が当該最大幅の際より大きく設定することを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置の制御方法。

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