JP2021056334A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルトニップ方式の定着部におけるステアリング制御を確実に行い、定着ベルトの蛇行を適切に補正することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、定着ローラー３１１を含む複数の支持ローラーと、複数の支持ローラーに張架される無端状の定着ベルト３１４と、定着ベルトを加熱する加熱源３３と、定着ベルトを介して定着ローラーに圧接され、定着ベルトとともに定着ニップを形成する裏面側支持部材３２１と、定着ベルトの蛇行を補正するステアリング部３５と、定着ベルトのベルト張力を調整するベルト張力調整部３６と、ステアリング部による蛇行補正に必要なベルト張力が満たされるように、ベルト張力調整部を制御する制御部と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、ベルトニップ方式の定着部を備える画像形成装置に関する。

一般に、電子写真プロセス技術を利用した画像形成装置（プリンター、複写機、ファクシミリ等）においては、画像データに基づくレーザー光が、一様に帯電した感光体（例えば感光ドラム）に対して照射（露光）されることにより、感光体表面に静電潜像が形成される。そして、静電潜像が形成された感光体にトナーが供給されることにより、静電潜像が可視化されてトナー像が形成される。このトナー像が、直接又は中間転写体を介して間接的に記録材に転写された後、定着装置で加熱、加圧されることにより、記録材に画像が形成される。

定着装置は、記録材の画像形成面（トナー像が形成されている面）側に配置される定着面側部材を有する上側定着部、記録材の裏面（定着面の反対の面）側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部、及び加熱源等を備える。定着面側部材に対して裏面側支持部材が押圧されることにより、記録材を狭持して搬送する定着ニップが形成される。定着面側部材が定着ベルトで構成され、定着ベルトと裏面側支持部材（例えば、加圧ローラー）とで定着ニップが形成される定着方式は、「ベルトニップ方式」と呼ばれる。

ベルトニップ方式の定着部において、定着ベルトは、複数の支持ローラーに所定のベルト張力で張架される。通常、記録材の分離性及び定着ベルトの耐久性の観点から、ベルト張力はできるだけ低く設定される。特許文献１、２には、記録材の種類（例えば、薄紙／厚紙）に応じてベルト張力を調整する技術が開示されている。

また、定着ベルトは、構成部材の機械的なズレや膨張率の相違等の要因により、ローラー軸方向（主走査方向）の一端側に片寄ることが知られている（いわゆる蛇行）。かかる不具合を回避するための技術としては、例えば、定着ベルトが張架される支持ローラーの１つを、ステアリングローラーとして機能させ、軸方向を変位させることで蛇行を補正するステアリング制御がある。

ステアリング制御が正常に行われるためには、定着ベルトに所定のベルト張力が付与されている必要がある。すなわち、ベルト張力が不足していると、ステアリングローラーの軸方向を変位させても、蛇行を補正する力が定着ベルトに十分に伝達されず、蛇行を補正することができない。従来、画像形成時にステアリング制御が正常に行われるように、ベルト張力の最小値（例えば、薄紙通紙時のベルト張力）が設定されている。

特開２０１４−２０２９０１号公報 特開２００６−２３５５７３号公報

しかしながら、画像形成装置の状態や構成部材の経年劣化等により、定着ベルトに意図したベルト張力が付与されていない場合がある。この場合、ステアリング制御が正常に行われず、定着ベルトが蛇行により脱落したり、寄り規制部材に押し付けられて端部より破損することで定着性を確保できなくなる虞がある。
例えば、電源投入直後と画像形成時とでは定着ローラーの熱膨張量が異なり、電源投入後のウォームアップ中のローラー外径は画像形成時のローラー外径よりも小さくなる。そのため、ウォームアップ中はベルト張力が不足して、ステアリング制御による補正能力が低下する虞がある。

本発明の目的は、ベルトニップ方式の定着部におけるステアリング制御を確実に行い、定着ベルトの蛇行を適切に補正することができる画像形成装置を提供することである。

本発明に係る画像形成装置は、
定着ローラーと、
前記定着ローラーに張架される定着ベルトと、
前記定着ベルトを加熱する加熱源と、
前記定着ベルトを介して前記定着ローラーに圧接され、前記定着ベルトとともに定着ニップを形成する裏面側支持部材と、
前記定着ベルトの蛇行を補正するステアリング部と、
前記定着ベルトのベルト張力を調整するベルト張力調整部と、
所定の判断条件に応じて前記ベルト張力調整部を制御する制御部と、
を備える。

本発明によれば、ベルトニップ方式の定着部におけるステアリング制御を確実に行い、定着ベルトの蛇行を適切に補正することができる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。 実施の形態に係る画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。 定着部の一例を示す図である。 ベルト張力調整処理の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、実施の形態に係る画像形成装置１の全体構成を示す図である。図２は、画像形成装置１の制御系の主要部を示す図である。

図１、図２に示す画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。画像形成装置１は、感光ドラム２１３上に形成されたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を中間転写ベルト２２１に一次転写し、中間転写ベルト２２１上で４色のトナー像を重ね合わせた後、記録材に二次転写することにより、画像を形成する。

本実施の形態では、画像形成装置１には、ＣＭＹＫの４色に対応する感光ドラム２１３を中間転写ベルト２２１の走行方向（鉛直方向）に直列配置し、中間転写ベルト２２１に一回の手順で各色トナー像を順次転写させる縦型タンデム方式が採用されている。

図１に示すように、画像形成装置１は、画像読取部１１、操作表示部１２、画像処理部１３、給紙部１４、排紙部１５、記録材搬送部１６、画像形成部２０及び制御部１７等を備える。

制御部１７は、画像読取部１１、操作表示部１２、画像処理部１３、給紙部１４、排紙部１５、記録材搬送部１６及び画像形成部２０を、それぞれの機能に応じて制御することによって、画像形成装置１の全体制御を行う。
制御部１７は、演算／制御装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）１７１、主記憶装置としてのＲＯＭ（Read Only Memory）１７２及びＲＡＭ（Random Access Memory）１７３等を有する。ＲＯＭ１７２には、基本プログラムや基本的な設定データが記憶される。また、ＲＯＭ１７２には、ベルト張力調整処理を実現するためのプログラムが記憶される。ＣＰＵ１７１は、ＲＯＭ１７２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１７３に展開し、展開したプログラムを実行することにより、画像形成装置１の各機能ブロックの動作を制御する。

本実施の形態では、機能ブロックを構成する各ハードウェアと制御部１７とが協働することにより、各機能ブロックの機能が実現される。なお、制御部１７がプログラムを実行することにより、各機能ブロックの一部又は全部の機能が実現されるようにしてもよい。

画像読取部１１は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１１及び原稿画像走査装置１１２（スキャナー）等を備える。

自動原稿給紙装置１１１は、原稿トレイに載置された原稿を搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１１により、原稿トレイに載置された多数枚の原稿の画像（両面を含む）を連続して読み取ることが可能となる。

原稿画像走査装置１１２は、自動原稿給紙装置１１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿又はコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサーの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１１は、原稿画像走査装置１１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部１３において所定の画像処理が施される。

操作表示部１２は、例えば、タッチパネル付きのフラットパネルディスプレイで構成されるフラットパネルディスプレイとしては、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどを用いることができる。操作表示部１２は、表示部１２１及び操作部１２２を有する。

表示部１２１は、制御部１７から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像状態、各機能の動作状況等の表示を行う。

操作部１２２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１７に出力する。ユーザーは、操作表示部１２を操作して、原稿設定、画質設定、倍率設定、応用設定、出力設定、及び記録材設定などの画像形成に関する設定を行うことができる。

画像処理部１３は、入力画像データに対して、初期設定又はユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部１３は、制御部１７の制御下で、階調補正データに基づいて階調補正を行う。また、画像処理部１３は、入力画像データに対して、色補正、シェーディング補正、濃度補正等の各種補正処理を施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部２０が制御される。

画像形成部２０は、トナー像形成部２１、中間転写部２２及び定着部３０を有する。トナー像形成部２１は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各有色トナーによるトナー像を形成する。中間転写部２２は、トナー像形成部２１により形成されたトナー像を記録材に転写する。定着部３０は、転写されたトナー像を記録材に定着させる。

具体的には、トナー像形成部２１は、Ｙ成分用、Ｍ成分用、Ｃ成分用、Ｋ成分用の４つのトナー像形成部２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋで構成される。トナー像形成部２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋは、同様の構成を有するので、図示及び説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを添えて示すこととする。なお、図１では、Ｙ成分用のトナー像形成部２１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他のトナー像形成部２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋの構成要素についての符号は省略されている。

トナー像形成部２１は、露光装置２１１、現像装置２１２、感光ドラム２１３、帯電装置２１４、及びドラムクリーニング装置２１５等を備える。図示を省略するが、トナー像形成部２１は、一次転写後に感光ドラム２１３の表面に残留する残留電荷を除去するための除電装置を備えていてもよい。

感光ドラム２１３は、例えば、アルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）の周面に、アンダーコート層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）、電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）を順次積層した負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。電荷発生層は、電荷発生材料（例えばフタロシアニン顔料）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネイト）に分散させた有機半導体からなり、露光装置２１１による露光を受けて一対の正電荷と負電荷を発生する。電荷輸送層は、正孔輸送性材料（電子供与性含窒素化合物）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネート樹脂）に分散させたものからなり、電荷発生層で発生した正電荷を電荷輸送層の表面まで輸送する。

帯電装置２１４は、例えば、スコロトロン帯電装置やコロトロン帯電装置等のコロナ放電発生器で構成される。帯電装置２１４は、コロナ放電によって感光ドラム２１３の表面を一様に負極性に帯電させる。

露光装置２１１は、例えば、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が直線状に配列されたＬＥＤアレイ、個々のＬＥＤを駆動するためのＬＰＨ駆動部（ドライバーＩＣ）、及びＬＥＤアレイからの放射光を感光ドラム２１３上に結像させるレンズアレイ等を有するＬＥＤプリントヘッド（ＬＰＨ）で構成される。ＬＥＤアレイの１つのＬＥＤが、画像の１ドットに対応する。

露光装置２１１は、感光ドラム２１３に対して各色成分の画像に対応する光を照射する。光の照射を受けて感光ドラム２１３の電荷発生層で発生した正電荷が電荷輸送層の表面まで輸送されることにより、感光ドラム２１３の表面電荷（負電荷）が中和される。これにより、感光ドラム２１３の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。

現像装置２１２は、各色成分の現像剤（例えば、トナーと磁性キャリアとを含む二成分系現像剤）を収容し、感光ドラム２１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより、静電潜像を可視化してトナー像を形成する。具体的には、現像剤担持体（符号略、例えば、現像ローラー）に現像バイアス電圧が印加され、感光ドラム２１３と現像剤担持体との間に電界が形成される。そして、感光ドラム２１３と現像剤担持体との電位差によって、現像剤担持体上の帯電トナーが感光ドラム２１３の表面の露光部に移動し、付着する。これにより、感光ドラム２１３上の静電潜像が可視化される。

ドラムクリーニング装置２１５は、感光ドラム２１３の表面に摺接するドラムクリーニングブレード（符号略）等を有する。ドラムクリーニング装置２１５は、一次転写後に感光ドラム２１３の表面に残存する転写残トナーを除去する。

中間転写部２２は、中間転写ベルト２２１、一次転写ローラー２２２、複数の支持ローラー２２３、二次転写ローラー２２６、及びベルトクリーニング装置２２５等を備える。

中間転写ベルト２２１は、トナー像を担持する像担持体である。中間転写ベルト２２１は無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラー２２３にループ状に張架される。複数の支持ローラー２２３のうちの少なくとも一つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。駆動ローラーが回転することにより、中間転写ベルト２２１は一定速度で走行する。

一次転写ローラー２２２は、各色成分の感光ドラム２１３に対向して、中間転写ベルト２２１の内周面側に配置される。中間転写ベルト２２１を挟んで、一次転写ローラー２２２が感光ドラム２１３に圧接されることにより、感光ドラム２１３から中間転写ベルト２２１へトナー像を転写するための一次転写ニップが形成される（以下、「一次転写部」と称する）。

支持ローラー２２３は、二次転写ローラー２２６に対向して配置される対向ローラー２２４を含む。二次転写ローラー２２６は、中間転写ベルト２２１の外周面側に配置され、中間転写ベルト２２１を挟んで対向ローラー２２４に圧接される。これにより、中間転写ベルト２２１から記録材へトナー像を転写するための二次転写ニップ（以下、「二次転写部」と称する）が形成される。

一次転写部において、感光ドラム２１３上のトナー像が中間転写ベルト２２１に順次重ねて一次転写される。具体的には、一次転写ローラー２２２に一次転写バイアスを印加し、中間転写ベルト２２１の内周面側（一次転写ローラー２２２と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は中間転写ベルト２２１に静電的に転写される。

その後、記録材が二次転写部を通過する際、中間転写ベルト２２１上のトナー像が記録材に二次転写される。具体的には、二次転写ローラー２２６に二次転写バイアスを印加し、記録材の裏面側（二次転写ローラー２２６と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は記録材に静電的に転写される。トナー像が転写された記録材は定着部３０に向けて搬送される。

ベルトクリーニング装置２２５は、中間転写ベルト２２１の表面に摺接するベルトクリーニングブレード（符号略）等を有する。ベルトクリーニング装置２２５は、二次転写後に中間転写ベルト２２１の表面に残留する転写残トナーを除去する。

定着部３０は、記録材の定着面（トナー像が形成されている面）側に配置される定着面側部材を有する上側定着部３１、記録材の裏面（定着面の反対の面）側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部３２、定着面側部材を加熱する加熱源３３、及び裏面側支持部材を定着面側部材に対して圧接する圧接離間部３４等を有する。

本実施の形態では、定着部３０にベルトニップ方式が採用されている。すなわち、上側定着部３１は、定着面側部材として、定着ベルト３１４（図３参照）を有している。
下側定着部３２は、加圧ローラーが裏面側支持部材となるローラー加圧方式であってもよいし、加圧ベルトが裏面側支持部材となるベルト加圧方式であってもよい。図１では、下側定着部３２がローラー加圧方式で構成される場合について示している。

上側定着部３１は、定着面側部材（ここでは、定着ベルト３１４）を回転させるための上側定着部用駆動部（図示略）を有する。制御部１７によって上側定着部用駆動部の動作が制御されることにより、定着面側部材は所定の速度で回転（走行）する。下側定着部３２は、裏面側支持部材を回転させるための下側定着部用駆動部（図示略）を有する。制御部１７によって下側定着部用駆動部の動作が制御されることにより、裏面側支持部材は所定の速度で回転（走行）する。なお、定着面側部材が裏面側支持部材の回転に従動する場合は、上側定着部用駆動部は不要である。

加熱源３３は、定着面側部材の内部又は近傍に配置される。制御部１７は、定着面側部材に近接して配置される定着温度検出部（図示略）の検出結果に基づいて、定着温度が定着制御温度（定着目標温度又はアイドリング温度）となるように加熱源３３の出力を制御する。制御部１７によって加熱源３３の出力が制御されることにより、定着面側部材が加熱され、定着制御温度で保持される。

圧接離間部３４は、裏面側支持部材（例えば、加圧ローラー３２１（図３参照））を定着面側部材に向けて押圧する。圧接離間部３４は、例えば、裏面側支持部材を支持する軸の両端部に当接し、軸の両端をそれぞれ独立して押圧する。これにより、定着ニップにおける軸方向のニップ圧のバランスを調整することができる。制御部１７によって圧接離間部３４の動作が制御され、定着面側部材に裏面側支持部材が圧接されることにより、記録材を狭持して搬送する定着ニップが形成される。

トナー像が二次転写され、通紙経路に沿って搬送されてきた記録材は、定着部３０を通過する際に加熱、加圧される。これにより、記録材にトナー像が定着する。

また、本実施の形態では、定着部３０は、ステアリング部３５及びベルト張力調整部３６を有している。これらの詳細な説明については、後述する。

給紙部１４は、給紙トレイ１４１及び手差し給紙部１４２を有する。給紙トレイ１４１には、坪量やサイズ等に基づいて識別された枚葉紙（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された紙種ごとに収容される。給紙トレイ１４１及び手差し給紙部１４２には、複数の給紙ローラー部（符号略）が配置される。手差し給紙部１４２には、大容量の外部給紙装置（図示略）を接続することもできる。給紙部１４は、給紙トレイ１４１又は手差し給紙部１４２から給紙された記録材を記録材搬送部１６に送出する。

排紙部１５は、排紙用搬送ローラー部１５１等を有し、記録材搬送部１６から送出された記録材を機外に排紙する。

記録材搬送部１６は、主搬送部１６１、スイッチバック搬送部１６２、裏面印刷用搬送部１６３、及び通紙経路切替部（図示略）等を備える。記録材搬送部１６の一部は、例えば定着部３０とともに１つのユニットに組み込まれ、画像形成装置１に着脱可能に装着されてもよい。

主搬送部１６１は、記録材を挟持して搬送する記録材搬送要素として、ループローラー部及びレジストローラー部を含む複数の搬送ローラー部（符号略）を有する。主搬送部１６１は、給紙部１４から給紙された記録材を搬送して画像形成部２０（中間転写部２２、定着部３０）に通紙するとともに、画像形成部２０（定着部３０）から送出された記録材を排紙部１５又はスイッチバック搬送部１６２に向けて搬送する。

スイッチバック搬送部１６２は、定着部３０から送出された記録材を一旦停止させ、搬送方向を逆転させて、排紙部１５又は裏面印刷用搬送部１６３に搬送する。

裏面印刷用搬送部１６３は、スイッチバック搬送部１６２でスイッチバックされた記録材を主搬送部１６１に循環搬送する。主搬送部１６１には、裏面が画像形成面となった状態で記録材が通紙されることになる。

通紙経路切替部（図示略）は、定着部３０の記録材搬送方向下流側に配置され、定着部３０から送出された記録材をそのままの状態で排紙するか、反転させて排紙するか、又は裏面印刷用搬送部１６３に搬送するかによって通紙経路を切り替える。具体的には、制御部１７が、画像形成処理の処理内容（片面／両面印刷、フェイスアップ／フェイスダウン排紙等）に基づいて、通紙経路切替部（図示略）の動作を制御する。

給紙部１４から給紙された記録材は、主搬送部１６１によって画像形成部２０に搬送される。そして、記録材が二次転写部を通過する際、中間転写ベルト２２１上のトナー像が記録材の第１面（表面）に一括して転写され、定着部３０において定着処理が施される。画像が形成された記録材は、排紙部１５により機外に排紙される。記録材の両面に画像を形成する場合、第１面に画像が形成された記録材はスイッチバック搬送部１６２に送出され、裏面印刷用搬送部１６３を通って主搬送部１６１に戻ることにより反転されて、第２面（裏面）に画像が形成される。

以下に、定着部３０の構成について詳細に説明する。図３は、定着部３０の要部を模式的に示す側面図である。
図３に示すように、定着部３０は、ベルトニップ方式の上側定着部３１、ローラー加圧方式の下側定着部３２、加熱源３３、圧接離間部３４、ステアリング部３５及びベルト張力調整部３６等を備える。

上側定着部３１は、定着ローラー３１１、加熱ローラー３１２、補助ローラー３１３及び無端状の定着ベルト３１４を有する。定着ローラー３１１、加熱ローラー３１２及び補助ローラー３１３は、定着ベルト３１４が張架される支持ローラーを構成する。

定着ローラー３１１は、例えば鉄等からなる円柱状の芯金の外周面に、シリコーンゴム等からなる弾性層が形成された構成を有する。弾性層の外周面には、ＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂からなる低摩擦層が形成されていてもよい。
定着ローラー３１１は、上側定着部用駆動部（図示略）に接続され、上側定着部用駆動部から伝達される動力によって一定の周速で回転する。上側定着部用駆動部の動作は、制御部１７によって制御される。

加熱ローラー３１２は、例えばアルミニウム等からなる円筒状の芯金の外周面に、ＰＴＦＥ等からなる樹脂層が形成された構成を有する。加熱ローラー３１２の内部に、ハロゲンランプ等の加熱源３３が内蔵される。加熱源３３の熱が加熱ローラー３１２を介して伝達されることにより、定着ベルト３１４が加熱される。
なお、加熱源３３は、電磁誘導加熱方式により定着ベルト３１４を加熱するものであってもよい。この場合は、加熱ローラー３１２の外部に加熱源３３が配置され、定着ベルト３１４が直接加熱される。

加熱ローラー３１２は、定着ベルト３１４の走行に従動して回転する。また、加熱ローラー３１２は、ベルト張力調整部３６の支持アーム３６２及び固定フレーム３６１を介してステアリング部３５に接続され、軸方向が変位可能なステアリングローラーとして機能する。

定着ベルト３１４は、例えば、耐熱性のポリイミドからなるフィルム基材に、シリコーンゴム等からなる弾性層と、フッ素系樹脂からなる表面離型層が順に積層された構成を有する。フッ素系樹脂としては、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（ヘキサフルオロプロピレン共重合体）のいずれかを含有する材料を適用できる。これにより、トナー樹脂やトナー粒子に含まれるワックスに対する定着ベルト３１４の表面離型性が向上し、定着時にトナーが定着ベルト３１４の表面から分離しやすくなる。

下側定着部３２は、裏面側支持部材となる加圧ローラー３２１を有する。加圧ローラー３２１は、定着ローラー３１１と同様の構成を有する。加圧ローラー３２１には、動力伝達機構（図示略）を介して圧接離間部３４が接続される。圧接離間部３４は、加圧ローラー３２１を定着ローラー３１１に対して付勢する付勢手段を有し、定着ベルト３１４に対する加圧ローラー３２１の状態を、圧接状態又は離間状態に切り替える。圧接離間部３４は、定着ニップ圧が異なる複数の圧接状態（例えば、通常圧接状態、軽圧接状態、微圧接状態）に切替可能に構成されてもよい。定着ニップ圧が大きいほど、定着ベルト３１４の蛇行が生じやすくなる。

加圧ローラー３２１は、圧接離間部３４により定着ベルト３１４を介して定着ローラー３１１に圧接される。これにより、記録材を狭持して搬送する定着ニップが形成される。トナー像が二次転写され、搬送されてきた用紙は、定着ニップを通過する際に加圧されるとともに、定着ベルト３１４に接触して定着温度（例えば１６０〜２００℃）で加熱される。これにより、記録材にトナー像が定着する。

また、定着部３０には、定着後の記録材を定着ニップから分離するために、定着ベルト３１４に向けて送風する分離エア送風部３７と、加圧ローラー３２１に当接する分離爪３８が設けられている。
なお、下側定着部３２は、圧接時の定着ベルト３１４の温度低下を抑える（定着ベルト３１４からの放熱を抑制する）ために、加圧ローラー３２１を加熱するための加熱源を有していてもよい。また、加圧ローラー３２１の温度が高くなりすぎると画質が低下するので、加圧ローラー３２１を冷却するための下側冷却部を有していてもよい。

ベルト張力調整部３６は、定着ベルト３１４のベルト張力を調整する。ベルト張力調整部３６は、固定フレーム３６１、支持アーム３６２、連結部材３６３及び張力切替部（図示略）等を有する。

ベルト張力調整部３６では、例えば、固定フレーム３６１のローラー軸方向の両側に、支持アーム３６２を軸支するアーム受部（符号略）が設けられ、支持アーム３６２がアーム支点Ｐを中心に回動可能となっている。支持アーム３６２は、加熱ローラー３１２の両端部を支持し、支持アーム３６２の回動に伴い加熱ローラー３１２が上下方向（定着ベルト３１４を緊張又は弛緩させる方向）に移動する。

連結部材３６３は、例えば、引張コイルばねで構成される。連結部材３６３の一端は、支持アーム３６２に接続され、他端は、固定フレーム３６１に取り付けられた張力切替部（図示略）に接続されている。連結部材３６３は、支持アーム３６２の端部を引き上げる方向又は押し下げる方向に移動する。連結部材３６３の移動は、張力切替部の動作によって制御される。

張力切替部（図示略）は、例えば、連結部材３６３の他端が接続される張力切替アーム、張力切替アームを回転させるアクチュエーター（駆動モーター）、及び張力切替アームの回転位置を検出する回転位置検出部を有する。張力切替部の動作により支持アーム３６２が引き上げられ、加熱ローラー３１２が持ち上げられることで、ベルト張力が増加する。

回転位置検出部は、例えば、張力切替アームの回転に応じて入光状態と遮光状態が切り替わるフォトセンサーで構成される。回転位置検出部は、例えば、張力切替アームをＣＷ方向（時計回り方向）に回転させてフォトセンサーが遮光状態から入光状態になった位置を基準位置（回転角度０°）とし、さらに、張力切替アームをＣＷ方向に１８０°回転させたときに入光状態から遮光状態に切り替わるようになっている。

例えば、張力切替アームの回転角度が０°であるときに、連結部材３６３が最も押し下げられた状態となり、定着ベルト３１４のベルト張力は最小となる。また、張力切替アームの回転角度が１８０°であるときに、連結部材３６３は最も引き上げられた状態となり、定着ベルト３１４のベルト張力は最大となる。例えば、ベルト張力の最小値を１００Ｎ（片側５０Ｎ）、ベルト張力の最大値を４００Ｎ（片側２００Ｎ）とした場合、ベルト張力は、張力切替アームの回転角度が１８°変位するごとに、３０Ｎ（片側１５Ｎ）変化する。

本実施の形態では、画像形成時において、薄紙を通紙する場合は、ベルト張力が最小値である第１張力に設定され、張力切替アームの回転角度が０°となるように、張力切替部のアクチュエーターが制御される。これにより、定着後の記録材の分離性を向上でき、定着ベルト３１４の耐久性も向上する。また、画像形成時において、厚紙を通紙する場合は、ベルト張力が最大値である第２張力に設定され、張力切替アームの回転角度が１８０°となるように、張力切替部のアクチュエーターが制御される。これにより、定着ベルト３１４にしわが発生して損傷するのを防止することができる。
通常、ベルト張力は第１張力（最小値）に設定され、厚紙通紙時にだけ第２張力（最大値）に設定される。

ステアリング部３５は、加熱ローラー３１２及びベルト張力調整部３６を含むステアリングユニットを傾動させて、定着ベルト３１４の蛇行を補正する。例えば、蛇行検出部（図示略）の検出結果に基づいて、制御部１７がステアリング部３５を動作させると、軸方向一端側を固定端として加熱ローラー３１２を含むステアリングユニットが傾動する。これにより、定着ベルト３１４が軸方向に揺動し、蛇行が補正される。

ステアリング部３５は、例えば、２つのベアリング３５１及びカム３５２を有する。ステアリング部３５において、ステアリングユニット（固定フレーム３６１）のローラー軸方向両端部が、ベアリング３５１を介して、上側定着部３１の筐体フレーム（図示略）に取り付けられる。ベアリング３５１は、ローラー軸方向に直交する前後方向に配置され、ベアリング３５１の中間に、カム３５２が配置される。カム３５２は、筐体フレームに軸支されており、カム３５２がカム軸３５３を中心に回転することにより、一方のベアリング３５１が押圧され、ステアリングユニットが回転支点３５４を中心に揺動する。。ステアリング部３５の動作（カム３５２の回転動作）は、制御部１７によって制御される。ステアリング制御による加熱ローラー３１２の前後方向の移動量は、例えば、最大で±５ｍｍに設定され、ステアリング部３５の駆動モーターのステップ角で制御される。

上述したように、本実施の形態では、画像形成時の紙種（薄紙／厚紙）に応じて、ベルト張力が第１張力又は第２張力に切り替えられるようになっている。また、ステアリング制御は、ベルト張力が第１張力以上であることを前提に、正常に機能するようになっている。

ところで、ベルト張力調整部３６における設定値が同じであっても、実際に定着ベルト３１４に付与されている張力が異なる場合がある。例えば、電源投入直後と画像形成時とでは定着ローラーの熱膨張量が異なり、電源投入後のウォームアップ中のローラー外径は画像形成時のローラー外径よりも小さくなる。そのため、ウォームアップ中は意図したベルト張力が得られず、ステアリング制御による補正能力が低下する虞がある。

そこで、本実施の形態では、画像形成装置１の状態（例えば、画像形成中又はウォームアップ中）に関わらず、ステアリング制御が確実に行われ、定着ベルトの蛇行を適切に補正できるように、ベルト張力調整部３６が制御されるようになっている。すなわち、ステアリング部３５による蛇行補正が正常に行われるために必要なベルト張力が、定着ベルト３１４に確実に生じるように、ベルト張力調整部３６が制御される。

図４は、ベルト張力調整処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、例えば、画像形成装置１の電源が投入されることに伴い、ＣＰＵ１７１がＲＯＭ１７２に格納されている所定のプログラムを実行することにより実現される。なお、定着ベルト３１４のベルト張力は、薄紙通紙用の第１張力（最小値）に設定されているものとする。

図４のステップＳ１０１において、制御部１７は、第１条件が成立したか否かを判定する。第１条件とは、ステアリング部３５による蛇行補正が正常に行われるか否かを判定するための条件である。ここでは、第１条件の一例として、画像形成装置１のウォームアップ状態を用いる。画像形成装置１の電源投入直後のウォームアップ中は、定着ローラー３１１の熱膨張量が小さく、定着ベルト３１４に所望のベルト張力が付与されていないと考えられるので、第１条件として好適である。第１条件が成立した場合（例えば、ウォームアップ中である場合、ステップＳ１０１で“ＹＥＳ”）、ステップＳ１０２の処理に移行し、第１条件が成立していない場合（ステップＳ１０１で“ＮＯ”）、ステップＳ１０４の処理に移行する。
なお、画像形成装置１の電源投入後、直ちにウォームアップが開始される場合は、ステップＳ１０１における判定処理を省略し、ステップＳ１０２から開始されてもよい。

ステップＳ１０２において、制御部１７は、ベルト張力調整部３６を制御して、ベルト張力の設定値を厚紙通紙用の第２張力（最大値）に切り替える。これにより、定着ローラー３１１が完全に熱膨張していなくても、ステアリング制御可能なベルト張力が定着ベルト３１４に確実に付与され、ステアリング部３５の蛇行補正能力が確保される。

ステップＳ１０３において、制御部１７は、第２条件が成立したか否かを判定する。第２条件とは、ベルト張力の設定値を第２張力から第１張力に切り替えてもステアリング制御可能なベルト張力が生じると判断するための条件である。ここでは、第２条件の一例として、定着ローラー３１１の熱膨張量を用いる。例えば、制御部１７は、定着ローラー３１１の熱膨張量が所定量以上になった場合に、第２条件が成立したと判定する。第２条件が成立すると（ステップＳ１０３で“ＹＥＳ”）、ステップＳ１０４の処理に移行する。

ここで、定着ローラー３１１の熱膨張量が所定量以上になったか否かは、定着ローラー３１１の温まり状態、具体的には、定着ローラー３１１の加熱時間（ウォームアップ時間）、定着ローラー３１１の周辺温度、定着ローラー３１１の芯金部の温度に基づいて、判断することができる。例えば、定着ローラー３１１の加熱時間が５分以上となった場合、定着ローラー３１１の周辺度温度が７０°以上となった場合、定着ローラー３１１の芯金部の温度が８０°以上となった場合に、定着ローラー３１１の熱膨張量が所定量以上になったと判断される。定着ローラー３１１の周辺温度は、例えば、定着部３０の温調用に設けられているＮＣセンサーを利用して検出することができる。また、定着ローラー３１１の芯金部の温度は、例えば、サーミスタを芯金に接触させることにより検出することができる。

なお、定着ローラー３１１の温まり状態を判断するための基準値（定着ローラー３１１の加熱時間等）は、定着ローラー３１１の熱容量に応じて適宜設定される。また、この基準値は、定着ローラー３１１の使用時間（例えば、総回転時間や印字枚数）に応じて変化させてもよい。これにより、定着ローラー３１１のローラー外径が使用時間に応じて摩耗等により細くなることも考慮して、ベルト張力の設定値を第２張力から第１張力に切り替えるタイミングを判断することができる。

また、ウォームアップが終了した場合は、定着ローラー３１１の熱膨張量が所定量以上になっており、ステアリング制御可能なベルト張力が生じると判断できる。したがって、画像形成装置１のウォームアップ状態を、第２条件として用いてもよい。この場合、制御部１７は、ウォームアップが終了した場合に、第２条件が成立したと判断する。

ステップＳ１０４において、制御部１７は、ベルト張力調整部３６を制御して、ベルト張力の設定値を薄紙通紙用の第１張力（最小値）に切り替える。
以上のようにして、ベルト張力調整処理が行われる。これにより、ウォームアップ中においても、ステアリング制御による蛇行補正が確実に行われる。

なお、上述したベルト張力調整処理によるベルト張力の調整は、定着ベルト３１４に蛇行が生じやすい場合にだけ実行されてもよい。例えば、定着ベルト３１４と加圧ローラー３２１の圧接状態を第１条件として追加し、ウォームアップ中であって、定着ベルト３１４と加圧ローラー３２１とが圧接状態となっている場合にだけ、ベルト張力が調整されるようにしてもよい。また、圧接状態における定着ニップ圧を複数段階で切替可能である場合は、最大ニップ圧の圧接状態においてのみ、ベルト張力が調整されるようにしてもよい。定着ベルト３１４の蛇行が生じにくい場合には、ステアリング制御による蛇行補正能力が低下しても、十分に蛇行を補正することができるためである。これにより、定着ベルト３１４に対して必要以上に高いベルト張力が設定されるのを回避でき、定着ベルト３１４の耐久性を向上することができる。

このように、実施の形態に係る画像形成装置１は、定着ローラー３１１を含む複数の支持ローラー３１１〜３１３と、複数の支持ローラー３１１〜３１３に張架される無端状の定着ベルト３１４と、定着ベルト３１４を加熱する加熱源３３と、定着ベルト３１４を介して定着ローラー３１１に圧接され、定着ベルト３１４とともに定着ニップを形成する加圧ローラー３２１（裏面側支持部材）と、定着ベルト３１４の蛇行を補正するステアリング部３５と、定着ベルト３１４のベルト張力を調整するベルト張力調整部３６と、第１条件及び第２条件（判断条件）に応じてベルト張力調整部３６を制御する制御部１７と、を備える。

具体的には、第１条件（判断条件）は、ステアリング部３５の蛇行補正能力を含み、制御部１７は、ベルト張力の不足により蛇行補正が正常に行われない場合に、ベルト張力の設定値を増大させる。

画像形成装置１によれば、定着ベルト３１４のベルト張力の不足により、ステアリング部３５の蛇行補正能力が低下するのを回避できる。したがって、ベルトニップ方式の定着部３０におけるステアリング制御を確実に行い、定着ベルト３１４の蛇行を適切に補正することができる。

また、画像形成装置１において、第１条件（判断条件）は、ウォームアップ状態を含み、制御部１７は、ウォームアップ中である場合に、ベルト張力の設定値を、薄紙通紙時の第１張力（画像形成時の最小設定値）よりも高く設定する。
これにより、ステアリング部３５の蛇行補正能力が低下するウォームアップ中において、確実に定着ベルト３１４の蛇行を適切に補正することができる。

また、画像形成装置１において、第１条件（判断条件）は、ウォームアップ状態及び定着ローラー３１１と加圧ローラー３２１（裏面側支持部材）との圧接状態を含み、制御部１７は、ウォームアップ中であって、かつ、定着ローラー３１１と加圧ローラー３２１（裏面側支持部材）とが圧接状態にある場合に、ベルト張力の設定値を、薄紙通紙時の第１張力（画像形成時の最小設定値）よりも高く設定する。
さらに、画像形成装置１は、定着ニップ圧が異なる複数の圧接状態を有し、制御部１７は、ウォームアップ時であって、かつ、定着ローラー３１１と加圧ローラー３２１（裏面側支持部材）とが定着ニップ圧が最も高い圧接状態にある場合に、ベルト張力の設定値を、薄紙通紙時の第１張力（画像形成時の最小設定値）よりも高く設定する。
これにより、定着ベルト３１４に対して必要以上に高いベルト張力が設定されるのを回避でき、定着ベルト３１４の耐久性を向上することができる。

また、画像形成装置１において、第２条件（判断条件）は、定着ローラー３１１の温まり状態を含み、制御部１７は、定着ローラー３１１の温まり状態に応じて、ベルト張力の設定値を減少させる。
例えば、制御部１７は、定着ローラー３１１の加熱時間に基づいて、定着ローラー３１１の温まり状態を判断する。
また例えば、制御部１７は、定着ローラー３１１の周辺温度に基づいて、定着ローラー３１１の温まり状態を判断する。
また例えば、制御部１７は、定着ローラー３１１の芯金部の温度に基づいて、定着ローラー３１１の温まり状態を判断する。
これにより、定着ベルト３１４に対して高いベルト張力が付与される時間が最小限に抑制され、できるだけ低いベルト張力が付与されるので、定着ベルト３１４の耐久性を向上することができる。

また、画像形成装置１において、定着ローラー３１１の温まり状態を判断するための基準値は、定着ローラー３１１の使用時間に応じて変化する。これにより、定着ローラー３１１のローラー外径が使用時間に応じて摩耗等により細くなることも考慮して、ベルト張力の設定値を減少させるタイミングを判断することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、実施の形態では、画像形成装置１の電源投入後のウォームアップ中のステアリング制御を確保する場合について説明したが、本発明は、上側定着部３１の構成部材（例えば、連結部材３６３）の経年劣化等により、定着ベルト３１４のベルト張力が不足してステアリング部３５の蛇行補正能力が低下しうる場合にも適用することができる。

また例えば、実施の形態では、ステアリング部３５の蛇行補正能力が低下しうる場合を、画像形成装置１の状態（ウォームアップ中か否か）に基づいて判定しているが、ベルト張力の実測値に基づいて判定するようにしてもよい。

また、実施の形態では、定着ベルト３１４のベルト張力が不足する場合に、ベルト張力の設定値を薄紙通紙時の第１張力から厚紙通紙時の第２張力に切り替えている（図４のステップＳ１０２）が、ステアリング制御可能な範囲で第１張力よりも高く設定されればよい。

また、実施の形態では、定着ローラー３１１が十分に熱膨張したと判断できる場合に、ベルト張力の設定値を厚紙通紙時の第２張力から薄紙通紙時の第１張力に切り替えている（図４のステップＳ１０４）が、ベルト張力の設定値を定着ローラー３１１の熱膨張量に応じて段階的に減少させてもよい。

実施の形態では、中間転写方式のカラー画像形成装置に本発明を適用した場合について説明したが、モノクロ画像形成装置に本発明を適用することもできる。

今回開示された実施の形態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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味およ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。

１ 画像形成装置
１１ 画像読取部
１２ 操作表示部
１３ 画像処理部
１４ 給紙部
１５ 排紙部
１６ 記録材搬送部
１７ 制御部
２０ 画像形成部
３０ 定着部
３１ 上側定着部
３１１ 定着ローラー
３１２ 加熱ローラー
３１３ 補助ローラー
３１４ 定着ベルト
３２ 下側定着部
３２１ 加圧ローラー（裏面側支持部材）
３３ 加熱源
３４ 圧接離間部
３５ ステアリング部
３６ ベルト張力調整部

Claims (10)

1. 定着ローラーと、
   前記定着ローラーに張架される定着ベルトと、
   前記定着ベルトを加熱する加熱源と、
   前記定着ベルトを介して前記定着ローラーに圧接され、前記定着ベルトとともに定着ニップを形成する裏面側支持部材と、
   前記定着ベルトの蛇行を補正するステアリング部と、
   前記定着ベルトのベルト張力を調整するベルト張力調整部と、
   、所定の判断条件に応じて前記ベルト張力調整部を制御する制御部と、
   を備える画像形成装置。
2. 前記判断条件は、前記ステアリング部の蛇行補正能力を含み、
   前記制御部は、前記ベルト張力の不足により前記蛇行補正が正常に行われない場合に、前記ベルト張力の設定値を増大させる、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記判断条件は、ウォームアップ状態を含み、
   前記制御部は、ウォームアップ中である場合に、前記ベルト張力の設定値を、画像形成時の最小設定値よりも高く設定する、請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記判断条件は、ウォームアップ状態及び前記定着ベルトと前記裏面側支持部材との圧接状態を含み、
   前記制御部は、ウォームアップ中であって、かつ、前記定着ベルトと前記裏面側支持部材とが圧接状態にある場合に、前記ベルト張力の設定値を、画像形成時の最小設定値よりも高く設定する、請求項１又は２に記載の画像形成装置。
5. 定着ニップ圧が異なる複数の圧接状態を有し、
   前記制御部は、ウォームアップ中であって、かつ、前記定着ローラーと前記裏面側支持部材とが前記定着ニップ圧が最も高い圧接状態にある場合に、前記ベルト張力の設定値を、画像形成時の最小設定値よりも高く設定する、請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記判断条件は、前記定着ローラーの温まり状態を含み、
   前記制御部は、前記定着ローラーの温まり状態に応じて、前記ベルト張力の設定値を減少させる、請求項３から５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記制御部は、前記定着ローラーの加熱時間に基づいて、前記定着ローラーの温まり状態を判断する、請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記制御部は、前記定着ローラーの周辺温度に基づいて、前記定着ローラーの温まり状態を判断する、請求項６に記載の画像形成装置。
9. 前記制御部は、前記定着ローラーの芯金部の温度に基づいて、前記定着ローラーの温まり状態を判断する、請求項６に記載の画像形成装置。
10. 前記温まり状態を判断するための基準値は、前記定着ローラーの使用時間に応じて変化する、請求項７から９のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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