JP6555954B2 - 画像加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、シート上のトナーの画像を加熱する画像加熱装置に関する。この画像加熱装置は、例えば、電子写真方式や静電記録方式を採用した、プリンタ、複写機、ファクシミリ、及びこれらの機能を複数備えた複合機等の画像形成装置に用いられる。

従来より、画像形成装置では、シート上にトナーの画像を形成して、これを定着装置（画像加熱装置）により加熱、加圧することでシートに画像を定着させている。このようにして用いる定着装置としては、定着ローラと加圧ローラ間に定着のためにニップを形成する定着装置が知られている（特許文献１）。

特許文献１には、定着ローラ表面を加熱するためのベルトユニットを備える定着装置の構成が開示されている。この定着装置は上述した構成により、定着ローラ表面を素早く加熱することができる。さらに、この定着装置は、ベルトが幅方向の所定のゾーン内で走行するように、定着ローラに対してベルトユニットを傾ける制御を行っている。つまり、ベルトが所定のゾーンから外れた場合にはベルトを所定のゾーンに戻すように定着ローラに対してベルトユニットを傾ける制御をおこなっている。そして、この定着装置は、定着ローラに対してベルトユニットを傾けたときにベルトユニットが定着ローラに対して適切に接触するように、ベルトユニットをねじれさせる構成を備えている。

また、特許文献１に記載のベルトユニットは、ベルトの表面に接触するサーミスタを備えている。そして、このベルトユニットは、サーミスタの検知した温度に応じてヒータを発熱させることでベルトを目標の温度に向けて加熱することができる。

特開２０１４−８９４３６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の定着装置には次のような点で改善の余地がある。それは、ベルトが幅方向の所定のゾーン内に戻す際にベルトユニットがねじれることでサーミスタを支持するフレームとベルトの間隔が変動してしまい、ベルトに対してサーミスタの接触状態が変化してしまう点である。そして、ベルトとサーミスタの接触状態の変化に起因してサーミスタの検知温度が変化した場合、ベルトの温度が目標温度とは異なる温度になる虞がある。目標温度と異なる温度のベルトによって定着ローラ表面を加熱された場合、シート上の画像を精度よく加熱することができずに画像不良が発生する虞がある。

本発明の目的は、画像不良の発生が抑制された画像加熱装置を提供することである。

本発明は画像加熱装置において、シート上の画像を加熱する加熱回転体と、前記加熱回転体に接触してこれを加熱するエンドレス状のベルトと、前記ベルトの内面を回転可能に支持し且つ前記ベルトを前記加熱回転体に向けて押圧する第１及び第２の支持ローラと、を備えたベルトユニットと、前記ベルトを前記第１の支持ローラに向けて押圧し且つ前記ベルトの温度に応じた出力を行う出力部と、前記出力部の出力に基づいて前記第１の支持ローラを加熱する加熱部と、前記ベルトの幅方向において前記ベルトが所定のゾーンから外れたことを検出する検出部と、前記検出部の出力に応じて前記ベルトを前記所定のゾーン内に戻す方向へ前記ベルトユニットを回動させる回動機構と、前記第１及び第２の支持ローラの前記幅方向の一端側の各端部を保持する第１の保持部材であって、前記回動機構による前記ベルトユニットの回動に伴い前記第１及び第２の支持ローラが前記ベルトの前記一端側を前記加熱回転体に向けて押圧する夫々の力が互いに等しくなる方向に所定の軸線を中心に変位する第１の保持部材と、前記第１及び第２の支持ローラの前記幅方向の他端側の各端部を保持する第２の保持部材であって、前記回動機構による前記ベルトユニットの回動に伴い前記第１及び第２の支持ローラが前記ベルトの前記他端側を前記加熱回転体に向けて押圧する夫々の力が互いに等しくなる方向に前記所定の軸線を中心に変位する第２の保持部材と、前記所定の軸線上に設けられた第１の軸部と、前記ベルトを間において前記第１の支持ローラと対向する位置関係となるように前記第１の保持部材と前記第２の保持部材に支持された第２の軸部と、を有し、前記出力部は、前記第１の軸部と前記第２の軸部に支持されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、画像不良の発生が抑制された画像加熱装置を提供できる。

実施例の画像形成装置の構成を示す図である。 実施例の定着装置の構成を示す図である。 実施例の外部加熱ユニットの構成を示す図である。 外部加熱ユニットを斜視した図である。 外部加熱ユニットの構成を示す図である。 交差角制御に伴う交差角度θを示す図である。 交差角変更機構の構成を示す図である。 定着装置の制御に関する構成のブロック図である。 交差角制御のフローチャートである。 外部加熱ローラがねじれの位置関係となった状態を示す図である。 ねじれていない状態の外部加熱ベルトユニットを正面から見た図（ａ）と、図（ａ）におけるＡ−Ａ断面の図（ｂ）である。 ねじれた状態の外部加熱ベルトユニットを斜視した図（ａ）と、ねじれた状態の外部加熱ベルトユニットを正面から見た図（ｂ）と、図（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面の図（ｃ）である。 ねじれた状態の外部加熱ベルトユニットを斜視した図（ａ）と、ねじれた状態の外部加熱ベルトユニットを正面から見た図（ｂ）と、図（ｂ）におけるＣ−Ｃ断面の図（ｃ）である。

以下、本発明に係る実施の形態について、実施例を挙げて具体的に説明する。

＜実施例＞
まず、本実施例の画像形成装置であるプリンタ１００を例に図面を用いて説明する。なお、図１は、画像加熱装置として機能する定着装置を搭載した画像形成装置１００の構成を示す図である。この画像形成装置１００は、中間転写ベルト１３０の移動方向に沿って第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラーレーザープリンタである。なお、図１では、後述する外部加熱ユニットはその図示を省略している。

［画像形成部］
図１に示すように、画像形成装置１００内には、画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄが併設されており、各画像形成部では各々異なった色のトナー像が潜像、現像、転写のプロセスを経て形成される。画像形成部Ｐａでは、電子写真感光体である感光ドラム３ａにイエロートナー像が形成されてこれに接する中間転写ベルト１３０に一次転写される。画像形成部Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄにおいても同様に、それぞれマゼンタトナー像、シアントナー像、ブラックトナー像が感光ドラム３ｂ，３ｃ，３ｄに形成されて順次一次転写される。

シート（記録材、用紙）Ｐは、カセット１０から１枚ずつ取り出されてレジストローラ１２で待機する。レジストローラ１２は、中間転写ベルト１３０によって二次転写部Ｔ２へと運ばれるトナー像にタイミングを合わせてシートＰを二次転写部Ｔ２へ給送する。二次転写部Ｔ２に搬送されたシートＰは中間転写ベルト１３０から四色のトナー像を二次転写される。トナー像が二次転写されたシートＰは、定着装置９へ搬送され、定着装置９による加熱加圧を受けてシートのトナー像（画像）を定着される。定着済みのシートＰは機体外部のトレイ７へ排出される。

また、両面印刷の場合は、第一面に２次転写されたトナー像を定着装置９で定着したシートＰは、フラッパー１６によって反転パス１８に導かれる。反転パス１８のシートＰは、反転ローラ１７により反転されて両面パス１９へ導かれる。そして、シートＰは、再び、レジストローラ１２で待機して二次転写部Ｔ２へ送り込まれて第二面にトナー像が転写される。第二面に転写されたトナー像を定着装置９で定着することで両面に画像が定着されたシートＰは機体外部のトレイ７へ排出される。

画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、現像装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、実質的に同一に構成される。以下では、画像形成部Ｐａについて説明し、画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄに関する重複した説明を省略する。

画像形成部Ｐａは、感光ドラム３ａの周囲に、帯電ローラ２ａ、露光装置５ａ、現像装置１ａ、一次転写ローラ６ａ、及びドラムクリーニング装置４ａを配置している。感光ドラム３ａは、アルミニウムの円筒材料の表面に感光層が形成されている。

帯電ローラ２ａは、感光ドラム３ａの表面を一様な電位に帯電させる。露光装置５ａは、レーザービームを走査して感光ドラム３ａに画像の静電像を書き込む。現像装置１ａは、静電像を現像して感光ドラム３ａにトナー像を形成する。一次転写ローラ６ａは、電圧が印加されており感光ドラム３ａのトナー像を中間転写ベルト１３０へ一次転写させる。

ドラムクリーニング装置４ａは、感光ドラム３ａにクリーニングブレードを摺擦させて、中間転写ベルト１３０への転写を逃れて感光ドラム３ａに付着した転写残トナーを回収する。ベルトクリーニング装置１５は、二次転写部Ｔ２でシートへの転写を逃れて中間転写ベルト１３０に付着した転写残トナーを回収する。

［定着装置］
次に定着装置９の構成について図２を用いて説明する。図２は本実施例における外部加熱ユニットを備えた定着装置９の構成の説明図である。なお、前述のように画像形成装置１００は定着装置９を備えており、定着装置９は画像加熱装置として機能する。定着装置９は、加熱回転体として機能する定着ローラ１０１と、ベルトユニット３４と、検出部と、回動機構と、変位機構と、を備える。
以下、定着装置９について図を用いて詳細に説明する。なお、ここでは定着装置９の基本的な構成について説明をおこない、ベルトユニット３４と、検出部と、回動機構と、変位機構とについては後述する。

図２に示すように、定着装置９は、定着ローラ１０１に加圧ローラ１０２を圧接してシートのニップ部Ｎを形成している。定着装置９はニップ部Ｎにおいて、未定着トナーＫを担持したシートＰを挟持搬送するとともにシート上の未定着トナーＫを融解してシートＰ上に画像を定着させる機能を担っている。

定着ローラ１０１は、芯金１０１ａを有し、この外周面に弾性層１０１ｂを備えている。また、この弾性層１０１ｂの表面は離型層１０１ｃで被覆されている。定着ローラ１０１は、ギア列を含む駆動機構１４１に回転駆動されて矢印Ａ方向に所定のプロセススピードで回転する。

加圧ローラ１０２は、芯金１０２ａを有し、この外周面に弾性層１０２ｂを備えている。また、この弾性層１０２ｂの表面は離型層１０２ｃで被覆されている。加圧ローラ１０２は、駆動機構１４１に駆動されて矢印Ｂ方向に所定のプロセススピードで回転する。加圧ローラ１０２は、偏心カムを用いた接離機構２００に駆動されて定着ローラ１０１に対して接離可能である。接離機構２００は、加圧ローラ１０２を所定の加圧力で加圧して、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２を協働させることで、この二つの間にニップ部Ｎを形成する。

ハロゲンヒータ１１１は、定着ローラ１０１の芯金１０１ａの内部に非回転に配置された加熱部である。サーミスタ１２１は、定着ローラ１０１に接触して配置されて定着ローラ１０１の表面温度を検出する。制御部１４０は、サーミスタ１２１の検出温度に応じてハロゲンヒータ１１１への通電をＯＮ／ＯＦＦ制御して、定着ローラ１０１の表面温度をシートの種類に応じた所定の目標温度に維持する。

ハロゲンヒータ１１２は、加圧ローラ１０２の芯金１０２ａの内部に非回転に配置された加熱部である。サーミスタ１２２は、加圧ローラ１０２に接触して配置されて加圧ローラ１０２の表面温度を検出する。制御部１４０は、サーミスタ１２２の検出温度に応じてハロゲンヒータ１１２への通電をＯＮ／ＯＦＦ制御して、加圧ローラ１０２の表面温度を所定の目標温度に維持する。
なお、制御部１４０はＣＰＵ等の演算部とＲＯＭなどの記憶部を備えた制御回路であり、記憶部内に記憶されたプログラムを演算部が読み込んで実行することで各種制御を実行可能である。なお、制御部は１つの制御回路に限られず、複数の制御回路から構成されていてもよい。

［外部加熱ユニット］
昨今、画像形成装置においては、厚紙などいろいろなシートでの高い生産性（単位時間当たりのプリント枚数）が求められてきている。坪量の大きなシートでの生産性を上げるためには、定着装置における加熱処理のスピードを高速化することが好ましい。しかし、坪量の大きなシートを加熱する場合は定着ローラの熱が多く奪われる。そのため、従来の画像形成装置では、定着時にシートに奪われる熱量に対して定着ローラの加熱源であるハロゲンヒータ等からの熱応答が間に合わない場合は、定着スピードを落として定着処理を施しているのが現状である。

これに対し、本実施例における定着装置９ではベルト外部加熱方式を採用し、定着ローラ１０１に対して外部加熱ユニットの一例であるベルトユニット３４を当接／退避可能に配置している。そして定着ローラ１０１の表面にベルトユニット３４を圧接させることで外部から定着ローラ１０１を加熱する。このような構成により、本実施例では坪量の大きいシートに定着する際でもスピードを落とさずに定着処理を施すことが可能である。ベルト外部加熱方式では、熱伝導に関わる定着ローラ１０１とベルトユニット３４との接触面積が広いため、多くの熱伝導量を得られる点が特徴である。

図２に示すように、定着ローラ１０１の外周面は、弾性層１０１ｂの熱伝導性が低いため、定着時にシートに奪われる熱量に対してハロゲンヒータ１１１からの熱応答が間に合わない場合がある。そこで図２に示すように、ベルト外部加熱方式の外部加熱ユニットの一例であるベルトユニット３４を採用する。ベルト外部加熱方式では、熱伝導に関わる定着ローラ１０１とベルトユニット３４との接触面積が広いため、多くの熱伝導量を得られる点が特徴である。

ベルトユニット３４は加熱ローラ１０３，１０４と、外部加熱ベルト１０５を備える。ベルトユニット３４は、ベルト１０５を支持する支持部材（支持ローラ）として機能する加熱ローラ１０３，１０４にベルト１０５を掛け渡し、これを定着ローラ１０１に当接させて、定着ローラ１０１に必要な表面温度を確保している。

図２に示すように、ベルト１０５は、定着ローラ１０１の外周面に当接して接触部Ｎｅを形成して、定着ローラ１０１の表面を外部から加熱する。ベルト１０５は、加熱ローラ１０３，１０４に張架されている。ベルト１０５は、定着ローラ１０１の回転に伴って摩擦駆動されて矢印Ｃ方向に従動回転する。

ベルト１０５は、加熱回転体に接触してこれを加熱する無端状（エンドレス状）のベルトとして機能する。ベルト１０５は、ステンレス、ニッケル等の金属製の基層又はポリイミド等の樹脂製の基層を有する。基層の表面は、トナーの付着を防止するために、フッ素系樹脂を用いた耐熱性の摺動層で被覆されている。

加熱ローラ１０３，１０４は、定着ローラ１０１の回転方向に並べて配置されている。加熱ローラ１０３，１０４はベルト１０５を張架するとともにベルト１０５を定着ローラ１０１に押し付けた状態で回転する機能を担っている。また、ベルト１０５は定着ローラに従動回転し、加熱ローラ１０３，１０４はベルト１０５に従動回転するように構成されている。

加熱ローラ１０３，１０４は、熱伝導率の高いアルミニウム、鉄、ステンレス等の金属で形成された芯金ａの表面に高離型性を持つゴム、樹脂等をコートして構成される。また、加熱ローラ１０３、１０４は中空状であり、中には熱源（ヒータ）として機能するハロゲンヒータ１１３、１１４が非回転に配置（内蔵）されている。ハロゲンヒータ１１３，１１４は加熱ローラ１０３，１０４の回転軸線方向（長手方向）に沿って並んだＯＮ／ＯＦＦ可能な複数の熱源（ヒータ）を有する。

クリーニングローラ１０８は、不図示の付勢機構によって所定の圧力でベルト１０５に押圧されて従動回転してベルト１０５の表面をクリーニングする。

出力部としてのサーミスタ１２３は、加熱ローラ１０３の位置でベルト１０５の外面に接触して配置されて加熱ローラ１０３の温度（あるいは、加熱ローラ１０３の近傍におけるベルト１０５の温度）に応じて制御部１４０に信号を出力する。このとき、サーミスタ１２３と制御部１４０は、ベルト１０５の表面温度を検知する検知部として機能する。サーミスタ１２３は、ベルト１０５を加熱ローラ１０３に向けて押圧するようにベルト１０５表面に弾性的に接触している。図３は外部加熱ユニットの構成の説明図である。制御部１４０は、図３に示すように、サーミスタ１２３（１２３ａ，１２３ｂ）の検出温度に応じてハロゲンヒータ１１３の複数の熱源をＯＮ／ＯＦＦ制御して、加熱ローラ１０３の温度をその長手方向の位置に応じて所定の目標温度に維持する。

出力部としてのサーミスタ１２４は、加熱ローラ１０４の位置でベルト１０５に接触して配置されて加熱ローラ１０４の温度（あるいは加熱ローラ１０４近傍のベルト１０５の温度）に応じて制御部１４０に信号を出力する。サーミスタ１２４は、ベルト１０５を加熱ローラ１０４に向けて押圧するようにベルト１０５表面に弾性的に接触している。このとき、サーミスタ１２４と制御部１４０は、ベルト１０５の表面温度を検知する検知部として機能する。制御部１４０は、不図示のサーミスタ１２４（１２４ａ，１２４ｂ）の検出温度に応じてハロゲンヒータ１１４の複数の熱源をＯＮ／ＯＦＦ制御して、加熱ローラ１０４の温度をその長手方向の位置に応じて所定の目標温度に維持する。

加熱ローラ１０３，１０４の目標温度は、定着ローラ１０１の目標温度よりも高く設定されている。これは、ベルト１０５の表面温度が定着ローラ１０１の表面温度よりも高温に保たれている方が、定着ローラ１０１の表面温度の降下に対してベルト１０５から効率的に熱供給できるからである。

ところで、本実施例においてベルトユニット３４にベルト１０５を用いているが、一般的にベルトを用いた機構においてはベルトの寄り移動が発生することが知られている。つまり、本実施例においては、ベルト１０５は、加熱ローラ１０３，１０４の平行度のずれ等により回転動作時に加熱ローラ１０３，１０４に沿って寄り移動する虞がある。

ここで、ベルト１０５の寄り移動を規制するため、加熱ローラ１０３，１０４の両端部にベルト規制板（つば）を設けてベルトエッジを突き当てることが考えられる。しかし、ベルトエッジがベルト規制板に及ぼす寄り力が大きいと、ベルト規制板（つば）との摺動に伴ってベルトエッジに削れや変形が発生してベルト寿命が低下する可能性がある。

そこで、本実施例では、ベルトの寄り移動を意図的に発生させてそれを制御する手法を用いている。具体的には、図６に示すように定着ローラ１０１の回転軸線方向に対してベルトユニット３４の幅方向の代表線が交差角度を持つように当接させる。図６は交差角制御に伴う交差角度θの説明図である。

より詳細には、図６に示すように、ベルトユニット３４を上面から見て加熱ローラ１０３の軸線と１０４の軸線が平行となるときこの２つの軸線と平行となるベルトユニット３４の幅方向の軸線をベルトユニット３４の幅方向の代表線とする。そして、ベルトユニット３４の幅方向の代表線と定着ローラ１０１の回転軸線とが交差する角度を交差角度θと呼ぶ。

そして、交差角度θを生じるようにベルトユニット３４を傾けて定着ローラ１０１に当接させる。そして、接触部Ｎｅにおける定着ローラ１０１の表面の移動方向とベルト１０５の表面の移動方向とを異ならせることで、定着ローラ１０１とベルト１０５の間に摩擦による力を発生させている。その結果、ベルト１０５はこの摩擦の力によって寄り移動をする。そのため、この交差角度θを制御することによってベルトの寄り移動の制御が可能となる。なお、接触部Ｎｅにおける定着ローラ１０１の表面の移動方向とベルト１０５の表面の移動方向とがなす角度の大きさと、交差角度θの大きさはほぼ同一とみなすことができる。

前述した交差角度θの変更は後述する回動機構によって行われベルト１０５の寄り移動する範囲が所定の走行範囲（ゾーン内）に収まるように制御されている。

［交差角変更機構］
図４は外部加熱ユニットの斜視図である。図７は交差角変更機構の説明図である。以下、交差角度θが変更可能となるようにベルトユニット３４を支持する交差角変更機構について詳細に説明する。

なお、以降の説明において、手前側とは図７中の矢印Ｌ方向の側を指し、奥側とは図７中の矢印Ｍ方向の側を指す。

本実施例におけるベルト寄り制御方法では、図６に示すように、定着ローラ１０１とベルト１０５が接触している接触部Ｎｅに対する法線方向に平行な軸線を中心としてベルトユニット３４を回動させる。以下、この回動をユニット回動と呼ぶ。そのため、図４に示す外部加熱ユニットを、回動軸２０９によりユニット回動を可能に支持する。なお、ベルトユニット３４がユニット回動を可能に支持されていれば、ユニット回動の中心軸線に沿った回動軸２０９を必ずしも設ける必要は無い。例えば、ベルトユニット３４をユニット回動させることができるように、ベルトユニット３４の両端部を支持して且つベルトユニットの両端部を中心軸線の周方向に沿って移動させる支持機構を用いてもよい
図７に示す加圧フレーム２０１の支持軸２０３は、本体側板２０２に両端が固定されている。揺動フレーム２０８及びベルトユニット３４は、回動軸２０９を中心軸として加圧フレーム２０１に対して一体に回動可能である。揺動フレーム２０８に固定された支持軸２０７ａは、本体側板２０２とクリアランスをもって保持され、ウォームホイール１１８のアーム部１１８ａの移動に伴って、クリアランスの範囲で、矢印Ｈ、Ｊ方向に移動可能である。

図７に示すように、揺動フレーム２０８及びベルトユニット３４の手前側が矢印Ｈ方向又はＪ方向に移動すると、ベルトユニット３４は回動軸２０９の周りでユニット回動する。そして、定着ローラ１０１とベルトユニット３４との間の交差角度θが変更される。なお、揺動フレーム２０８及びベルトユニット３４をユニット回動させる方法としては、回動軸２０９をモータ等で直接的に回転させる方法でもよい。

ここで、定着ローラ１０１とベルトユニット３４の交差角度θとベルト１０５の寄り速度には関係があることが確認されている。そして、定着ローラ１０１とベルト１０５の交差角度θを外から調整することで、ベルト１０５が加熱ローラ１０３，１０４に沿って寄り移動する方向と寄り移動する速度を制御できる。

［交差角制御］
図８は定着装置の制御系のブロック図である。図９はベルトユニット３４の交差角制御のフローチャートである。以下、交差角変更機構によって回動可能に支持されたベルトユニット３４の制御の流れについて詳細に説明する。

制御部１４０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭプログラムを備える。ＲＯＭはＣＰＵによって動作されるプログラムを格納する。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行する。ＲＡＭは、ＣＰＵによってプログラムを実行する際のワークメモリなどのメインメモリとして使われる。

図８に示すように、制御部１４０は、モータコントローラ５１及びモータドライバ５２を介してモータ１２５を制御してベルト１０５を寄り制御する。制御部１４０は、検出部としてのフォトインタラプタ１３３，１３４の出力に基づいてベルト１０５の寄り位置を検出する検出部として機能する。

ウォームホイール１１８と、ウォームギア（不図示）、モータ１２５と、に加え、制御部１４０と、モータコントローラ５１と、モータドライバ５２と、は回動機構（回動部、変更部）として機能する。あるいは、回動機構は検出部からの出力に応じてベルトユニット３４をユニット回動させる。

制御部１４０は、ベルト１０５が手前側の所定位置まで寄ってくると、モータ１２５を作動させて支持軸２０７ａを矢印（Ｈ：図７）へ移動させることで、ベルト１０５に奥側へ向かう寄り力を作用させる。制御部１４０は、ベルト１０５が奥側の所定位置まで寄ってくると、モータ１２５を作動させて支持軸２０７ａを矢印（Ｊ：図７）へ移動させることで、ベルト１０５に手前側へ向かう寄り力を作用させる。

図４、図７に示すように、ベルトユニット３４の長手方向の一方の端部には、フォトインタラプタ１３３，１３４、１３５が設けられており、ベルトの寄り移動に連動して動く部材と組みあわせて用いられている。
フォトインタラプタ１３５は、扇状のウォームホイール１１８のホームポジションを検知する。フォトインタラプタ１３５は、モータ１２５を作動させて加熱ローラ１０３，１０４を定着ローラ１０１と平行にした際にホームポジションを検知する。

図７に示すように、定着ローラ１０１の回転に伴ってベルト１０５が従動回転して外部加熱ベルトが手前側又は奥側へ寄ってきた際に、ベルト１０５の寄り方向とは逆の方向に寄り力が作用するように、支持軸２０７ａを移動させる。支持軸２０７の移動量は、ホームポジションから矢印Ｈ、Ｊ方向ともに２ｍｍとする。

図９はＣＰＵ２０４によって実行される処理手順を示すフローチャートである。図８を参照して図９に示すように、制御部１４０は、スタンバイ動作が開始すると（Ｓ１１）、定着ローラ１０１とベルト１０５の交差角度θを０°にすべくフォトインタラプタ１３５がホームポジション位置を検知するようにモータ１２５を回転させる（Ｓ１２）。ここで、交差角度θとは、図６に示すように、定着ローラ１０１に対するベルトユニット３４の角度である。したがって、加熱ローラ１０３，１０４の軸線と定着ローラ１０１の軸線が実質平行となるときの交差角度θを０°とする。なお、本説明のベルト寄り制御に用いる交差角度θは±１．２５°であり、ベルトユニット３４の端部が定着ローラ１０１にから極端に浮き上がることのない角度としている。

制御部１４０は、ハロゲンヒータ１１１，１１２，１１３，１１４へ通電して、定着ローラ１０１、加圧ローラ１０２、加熱ローラ１０３，１０４の温度調整を開始する（Ｓ１３）。制御部１４０は、画像形成ジョブが開始すると（Ｓ１４のＹＥＳ）、圧力解除カム２０５を回転させてベルト１０５を定着ローラ１０１に当接させる（Ｓ１５）。定着ローラ１０１の回転に伴ってベルト１０５が従動回転する（Ｓ１６）。

制御部１４０は、ベルト１０５が手前側に寄ってフォトインタラプタ１３３がＯＦＦすると（Ｓ１７のＹＥＳ）、モータ１２５を回転させて、ベルト１０５を奥側に寄らせる方向に支持軸２０７ａを移動する（Ｓ１８）。制御部１４０は、ベルト１０５が奥側に寄ってフォトインタラプタ１３４がＯＦＦすると（Ｓ１９のＹＥＳ）、モータ１２５を回転させて、ベルト１０５を手前側に寄らす方向に支持軸２０７ａを移動する（Ｓ２０）。

制御部１４０は、画像形成ジョブが終了するまで（Ｓ２１のＮＯ）、ベルト１０５の寄り制御を継続する（Ｓ１７〜Ｓ２１）。制御部１４０は、画像形成ジョブが終了すると（Ｓ２１のＹＥＳ）、圧力解除カム２０５を回転して、ベルト１０５を定着ローラ１０１から退避させる（Ｓ２２）。

制御部１４０は、モータ１２５を回転して定着ローラ１０１と加熱ローラ１０３，１０４の交差角度θを０°に近付けてフォトインタラプタ１３５にホームポジションを検知させてモータ１２５を停止させる（Ｓ２３）。なお、交差角制御においては、必ずしも交差角度θを０°ホームポジションにする必要はなく、また、ホームポジションがなくともよい。例えば、ベルトユニット３４は、ベルト１０５を手前側に寄らす方向の交差角度θ１とベルト１０５を奥側に寄らせる方向の交差角度θ２の２つの位置を取り得る構成でもよい。

［支持機構］
図１０は、ねじれの位置関係となった外部加熱ローラの状態図である。以下、ベルト１０５が定着ローラ１０１と接触部Ｎｅを形成して当接するように、ベルトユニット３４を支持して、定着ローラ１０１に向かって付勢する支持機構の構成について詳細に説明する。なお、図１０ではベルト１０５の図示を省略している。

ベルトユニット３４は回動機構によってユニット回動し定着ローラ１０１に対して交差角度を持つ。このとき、加熱ローラ１０３，１０４の相対位置が固定されていると、加熱ローラ１０３、１０４は定着ローラ１０１に対してベルト１０５越しにそれぞれ片当たりしてしまう。従って、接触部Ｎｅにおける圧力分布はバラつきを生じてしまう。また、ベルト１０５の移動方向に沿った接触部Ｎｅの接触長さは、ベルト１０５の幅方向の位置によって異なってしまう。

このように、定着ローラ１０１に対して適切な圧力分布が得られない場合、個々の加熱ローラ１０３（１０４）及びベルト１０５によって定着ローラ１０１の表面を長手方向において不均一に加熱してしまう。その結果、カラー画像の定着性が記録部材の面内でムラが発生したり、グロス変動（光沢ムラ）等の画像弊害が発生したりする虞がある。

そのため、圧力分布の偏りを低減する方向に加熱ローラ１０３，１０４を傾けることが望ましい。また、加熱ローラ１０３，１０４の当接圧の偏りは奥側と手前側において互い違いの状態になっている。従って、図１０に示すように、定着ローラ１０１の接線方向に沿い、加熱ローラ１０３，１０４の軸線を貫く軸線Ｘを中心として加熱ローラ１０３，１０４をそれぞれＹ方向（時計回り），Ｚ方向（反時計回り）に回動させることが望ましい。以後、この回動をねじれ回動と呼ぶ。そこで、この加熱ローラ１０３，１０４にねじれ回動をさせる方法の一例として、加熱ローラ１０３，１０４のねじれ回動を許容する変位機構を有する支持機構について詳細に説明する。また、図１０に示すように、軸線Ｘ方向から見たときにねじれ回動によって生じる加熱ローラ１０３の軸線と加熱ローラ１０４の軸線との交差角度をねじれ角度αと呼ぶ。

また、ねじれ角度αは、定着ローラ１０１とベルトユニット３４の交差角度である交差角度θの増減に伴って増減する。つまり、交差角度θの絶対値が大きければ大きいほど、ねじれ角度αの絶対値も大きくなる。例えば、第１の交差角度θ１とこれより絶対値が大きい第２の交差角度θ２とでベルトユニット３４が定着ローラ１０１に対して当接したとすると。第１の交差角度となるときの第１のねじれ角度α１の絶対値よりも、第２の交差角度となるときの第２のねじれ角度α２の絶対値の方が大きい。

ここで、回動機構によるベルトユニット３４のユニット回動の中心はベルトユニット３４の長手方向の実質中央に位置する。実質中央とは、ベルト１０５の幅方向の中央位置が寄り移動する範囲内であり、好ましくは、この範囲の中央の位置から部品精度や組み立て精度による誤差を許す位置である。

ねじれ回動の中心となる軸線Ｘはベルトユニット３４のユニット回動中心の位置によって決まるため、この構成により、加熱ローラ１０３，１０４はその長手方向の中央を基準にねじれ角度αを持つ。従って、加熱ローラ１０３，１０４の回転軸線方向の端部のうち、ねじれ回動中心とそこから遠い側の端部までの距離を抑えることができる。よって、ねじれ回動により加熱ローラ１０３，１０４の端部の間隔が拡がることによるベルト１０５の拡がりを抑えることができるため、ベルト１０５への負荷を低減することができる。また、その負荷が一方の端部側にだけ偏らないように両端側に分散させることができる。

図３、図５に示すように、ローラ保持フレーム２０６ａ（以後、フレーム２０６ａと呼ぶ）は加熱ローラ１０３，１０４のベルト幅方向一端側（手前側）の端部を保持する第１の保持部材として機能する。ローラ保持フレーム２０６ｂ（以後、フレーム２０６ｂと呼ぶ）は加熱ローラ１０３，１０４のベルトの幅方向の他端側（奥側）の端部を保持する第２の保持部材として機能する。フレーム２０６（２０６ａ，２０６ｂ）は、支持軸２０７にそった軸線を中心にそれぞれ回動（変位、傾動）が可能である。以後、この回動を端部回動と呼ぶ。

ところで、フレーム２０６（２０６ａ，２０６ｂ）が互いに逆向きに端部回動を行うと、加熱ローラ１０３のその回転軸線方向の一端側が上がり、他端側がさがる。また、加熱ローラ１０４のその回転軸線方向の他端側が上がり、一端側がさがる。このため、加熱ローラ１０３，１０４はねじれ回動をすることになる。この現象はベルトユニット３４が定着ローラ１０１に当接することで実際に起こり得る。

定着ローラ１０１に対してベルトユニット３４が押圧されることで、定着ローラ１０１は加熱ローラ１０３，１０４の間に食い込んだ状態となる。この状態において、回動機構により定着ローラ１０１とベルトユニット３４の間に交差角度θが生じると、定着ローラ１０１からの反力を受けてフレーム２０６ａとフレーム２０６ｂとが互いに逆向きに端部回動する。その結果、フレーム２０６ａ，２０６ｂに保持された加熱ローラ１０３，１０４はねじれ回動をする。

このとき、加熱ローラ１０３，１０４の間に食い込む構成は定着ローラ１０１のみには限られない。例えば、ベルト１０５に対向する位置関係のローラによってベルトユニット３４に向かって内面から押圧された定着ベルトであってもよい。以下、図面を用いて支持機構の構成について詳細に説明する。

図５に示すように、第１の保持部材の一例であるフレーム２０６ａは、加熱ローラ１０３と加熱ローラ１０４の手前側の各端部を回転自在に保持（支持）する。第２の保持部材の一例であるフレーム２０６ｂは、加熱ローラ１０３と加熱ローラ１０４のベルト幅方向の奥側の各端部を回転自在に保持（支持）する。

この構成により、フレーム２０６（２０６ａ，２０６ｂ）は次のような特徴を有する。

フレーム２０６ａは、回動機構によるベルトユニット３４のユニット回動に伴い、加熱ローラ１０３，１０４がベルト１０５の幅方向の一端側を定着ローラ１０１に向けて押圧する夫々の力が互いに等しくなる方向に揺動可能（回動可能、変位可能、傾動可能）である。

フレーム２０６ｂは、回動機構によるベルトユニット３４のユニット回動に伴い、加熱ローラ１０３，１０４がベルト１０５の幅方向の他端側を定着ローラ１０１に向けて押圧する夫々の力が互いに等しくなる方向に揺動可能（回動可能、変位可能、傾動可能）である。

また、本実施例では定着ローラ１０１とベルトユニット３４の交差角が０°のとき、つまり、定着ローラ１０１と加熱ローラ１０３，１０４とが実質平行となるとき次のような構成となる。

その構成とは、加熱ローラ１０３と加熱ローラ１０４の回転中心を結ぶ線分の垂直二等分線上に、定着ローラ１０１の回転中心及びフレーム２０６ａ，２０６ｂの端部回動の中心が配置されるといった構成である。

この構成により、加熱ローラ１０３，１０４の径が等しいとき、加熱ローラ１０３，１０４にかかる加圧力がそれぞれに均等に分配される効果が得られる。これは、定着ローラ１０１から加熱ローラ１０３，１０４への反力が等しいときに、フレーム２０６のモーメントが釣り合うように仮想上の腕の長さを持つためである。

しかしながら、このとき、加熱ローラ１０３，１０４にかかる加圧力をそれぞれに均等に分配させる必要は必ずしもない。したがって、フレーム２０６ａの端部回動の中心及びフレーム２０６ｂの端部回動の中心は必ずしもこの位置でなくてもよい。従って、端部回動の中心は、フレーム２０６がモーメントの釣り合いをとり得る位置であればよい。例えば、端部回動の中心は、加熱ローラ１０３と加熱ローラ１０４の軸線の間の任意の位置でよい。

フレーム２０６ａは、加熱ローラ１０３と加熱ローラ１０４の一方の端部を支持する部分から加熱ローラ１０３と加熱ローラ１０４に沿って拡張されたＬ字型の部材である。フレーム２０６ａは、加熱ローラ１０３と加熱ローラ１０４の一方の端部を支持する側とＬ字型に拡張された先端側とで揺動フレーム２０８に対して同一軸線上で端部回動を可能に支持される。

フレーム２０６ｂは、加熱ローラ１０３と加熱ローラ１０４の他方の端部を支持する部分から加熱ローラ１０３と加熱ローラ１０４に沿って拡張されたＬ字型の部材である。フレーム２０６ｂは、加熱ローラ１０３と加熱ローラ１０４の他方の端部を支持する側とＬ字型に拡張された先端側とで揺動フレーム２０８に対して同一軸線上で端部回動（端部回動）可能に支持される。なお、フレーム２０６ａ，２０６ｂは必ずしもＬ字型である必要はない。フレーム２０６は揺動フレーム２０８の端部に軸支されている構成であればよい。例えば、揺動フレーム２０８の端部から加熱ローラ１０３，１０４に沿って拡張する部分がないフレーム２０６でもよい。本実施例では、サーミスタ１２３，１２４やヒータ１１３、１１４の各種配線を保持させるために、フレーム２０６に上述した拡張部を設けている。

図５に示すように、揺動フレーム２０８は、加熱ローラ１０３と加熱ローラ１０４とがねじれ回動可能となるようフレーム２０６ａとフレーム２０６ｂとを独立して端部回動可能に支持する。

図３に示すように、加圧ばね２０４は、定着ローラ１０１に向かって加圧フレーム２０１を付勢する。接離機構の一例である接離機構２００は、加圧ばね２０４に逆らって揺動フレーム２０８を移動させることで、加熱ローラ１０３と加熱ローラ１０４とをベルト１０５を介して定着ローラ１０１に接離させる。ベルトユニット３４は、接離機構２００によって定着ローラ１０１の外周面に対して接離可能である。加熱ローラ１０３，１０４は、高耐熱性を有する不図示の断熱ブッシュとベアリングとを介して、フレーム２０６（２０６ａ，２０６ｂ）に回転自在に支持されている。

図５に示すように、フレーム２０６は、加熱ローラ１０３，１０４の長手方向の中央部で手前側のフレーム２０６ａと奥側のフレーム２０６ｂとに分割されている。加熱ローラ１０３，１０４の手前側の端部は、フレーム２０６ａに支持され、加熱ローラ１０３，１０４の奥側の端部は、フレーム２０６ｂに支持されている。

図５に示すように、フレーム２０６ａは、軸部としての支持軸２０７ａ、２０７ｃによって揺動フレーム２０８に対して端部回動自在に支持されている。フレーム２０６ｂは、軸部としての支持軸２０７ｃ、２０７ｂによって揺動フレーム２０８に端部回動自在に支持されている。つまり、フレーム２０６ｂはフレーム２０６aに対して揺動可能となるように支持軸２０７（２０７ａ、２０７ｂ，２０７ｃ）によって接続されている。定着ローラ１０１と加熱ローラ１０３，１０４とが実質平行となるとき、支持軸２０７はこれらに実質平行である。

揺動フレーム２０８と、支持軸２０７（２０７ａ，２０７ｃ，２０７ｂ）は、フレーム２０６（２０６ａ，２０６ｂ）を揺動可能に支持する揺動支持機構として機能する。

フレーム２０６（２０６ａ，２０６ｂ）と、揺動フレーム２０８と、支持軸２０７（２０７ａ，２０７ｃ，２０７ｂ）と、は、加熱ローラ１０３，１０４のねじれ回動を許容する変位機構として機能する。

上述したように、本実施例では、フレーム２０６ａ、フレーム２０６ｂ、支持軸２０７（２０７ａ、２０７ｂ，２０７ｃ）をそれぞれ別部材として設けている。しかしながら、揺動フレーム２０８に対して端部回動可能であれば、フレーム２０６ａと支持軸２０７ａを一体の部品で構成してもよい。揺動フレーム２０８に対して端部回動可能であれば、フレーム２０６ｂと支持軸２０７ｂを一体の部品で構成してもよい。フレーム２０６ａとフレーム２０６ｂが独立して端部回動可能であれば、支持軸２０７ｃを、フレーム２０６ａとフレーム２０６ｂのいずれか一方と一体の部品で構成してもよい。

回動機構によるベルトユニット３４の回動に伴い、加熱ローラ１０３はベルト１０５を定着ローラ１０１に向けて押圧する。変位機構は、その押圧する力がベルト１０５の幅方向の両端において互いに等しくなる方向へ加熱ローラ１０３が変位するのを許容する。

回動機構によるベルトユニット３４の回動に伴い、加熱ローラ１０４はベルト１０５を定着ローラ１０１に向けて押圧する。変位機構は、その押圧する力がベルト１０５の幅方向の両端において互いに等しくなる方向へ加熱ローラ１０４が変位するのを許容する。

つまり、変位機構は、回動機構によるベルトユニット３４の回動に伴い、加熱ローラ１０３，１０４の軸線がねじれの位置関係となるように加熱ローラ１０３，１０４が変位するのを許容する。
図３に示す揺動フレーム２０８は、その両端部にある円筒形状の回転体としての中間コロ２１０を介して加圧アーム１１７に対してユニット回動自在に当接する。この構成により、ベルトユニット３４の回動にともない中間コロ２１０が回転し、ユニット回動による揺動フレーム２０８と加圧アーム１１７の間の摩擦を低減でき、これらの磨耗を抑えることができる。

また、このとき、中間コロ２１０は、図３では加圧アーム１１７側に設けられているが、ベルトユニット３４側の支持軸２０７ａ、２０７ｂによってそれぞれ回転可能に支持された中間コロ２１０ａ，２１０ｂとして設けられてもよい。このとき中間コロ２１０ａ，２１０ｂは第１及び第２の回転体として機能する。そしてこの構成では、フレーム２０６ａ，２０６ｂの端部回動への影響を低減できるという効果が得られる。つまり、ユニット回動によって生じるフレーム２０６ａ，２０６ｂの自然な端部回動を妨げることがない。

接離機構は、ベルトユニット３４を定着ローラ１０１に圧接させる加圧機構を兼ねている。加圧アーム１１７は加圧フレーム２０１の長手方向の両端に一体に設けられている。そして加圧アーム１１７は、定着装置９の筐体フレーム９ｆに対して、支持軸２０３を中心にして回動自在である。以後、この回動をアーム回動と呼ぶ。加圧アーム１１７のアーム回動端と定着装置９の筐体フレーム９ｆとの間に加圧ばね２０４が配置される。加圧ばね２０４は、加圧フレーム２０１の両端に設けられた加圧アーム１１７のアーム回動の端を押し下げて、支持軸２０３を中心に加圧アーム１１７をアーム回動させる。そして、加圧アーム１１７を中間コロ２１０に当接させてこれを付勢する。

したがって、加圧ばね２０４と、加圧フレーム２０１と、加圧アーム１１７と、その長手方向の一端側において中間コロ２１０ａに当接してこれを付勢する付勢部材として機能する。また、その長手方向の他端側において中間コロ２１０ｂに当接してこれを付勢する付勢部材として機能する。

この構成によって中間コロ２１０（２１０ａ，２１０ｂ）介してフレーム２０６（２０６ａ，２０６ｂ）が付勢され、フレーム２０６（２０６ａ，２０６ｂ）を介して加熱ローラ１０３，１０４が定着ローラ１０１に向かって付勢される。したがって、加熱ローラ１０３，１０４がベルト１０５を介して定着ローラ１０１に当接した状態で、加圧ばね２０４は、加熱ローラ１０３，１０４を定着ローラ１０１に向かって、総圧力３９２Ｎ（約４０ｋｇｆ）にて加圧する。

圧力解除カム２０５は、加圧アーム１１７の支持軸２０３を中心にした回動端の下面に当接している。制御部１４０は、モータ２１１を制御して回動軸を中心にして圧力解除カム２０５をアーム回動させて、加圧アーム１１７のアーム回動端を昇降させる。

圧力解除カム２０５が加圧アーム１１７から離間しているとき、加圧ばね２０４が加圧アーム１１７のアーム回動端を押し下げて加熱ローラ１０３，１０４を定着ローラ１０１に圧接させる。圧力解除カム２０５が加圧ばね２０４を縮めて加圧アーム１１７を押し上げるとき、加熱ローラ１０３，１０４が定着ローラ１０１から離間する。

画像形成の開始時、圧力解除カム２０５を回動させて加圧アーム１１７をアーム回動させて、揺動フレーム２０８を定着ローラ１０１の方向に移動させる。それに伴い、フレーム２０６に両端を支持された加熱ローラ１０３，１０４が定着ローラ１０１の方向に移動開始する。次に、加熱ローラ１０３，１０４がベルト１０５を介して定着ローラ１０１に加圧当接すると、加圧ばね２０４によって加熱ローラ１０３，１０４が定着ローラ１０１に加圧される。そして、加熱ローラ１０３，１０４の熱がベルト１０５を介して定着ローラ１０１へ移動開始する。

画像形成の終了後、圧力解除カム２０５を逆方向に回動させることで、ベルトユニット３４に画像形成開始時とは逆の順序の動作を行わせベルトユニット３４が定着ローラ１０１から離間している最初の状態に戻す。そして、次の画像形成ジョブを受信するまでこの状態は保持させる。

上述したように加圧ばね２０４と、加圧フレーム２０１と、加圧アーム１１７とは第１及び第２の付勢部材として機能する。そして、加圧アーム１１７はベルトユニット３４の手前側と奥側に配置された一対の円筒形状の回転体としての中間コロ２１０（２１０ａ，２１０ｂ）を介して加熱ローラ１０３，１０４を定着ローラ１０１に向かって付勢する。加圧アーム１１７は中間コロ２１０の回転によって、ユニット回動の状態によらず付勢可能である。従って、加圧フレーム２０１と、加圧アーム１１７と、中間コロ２１０と、支持軸２０７と、加圧ばね２０４、とはベルトユニット３４を定着ローラ１０１にむかって付勢する付勢機構として機能する。

付勢機構によって端部から付勢されたベルトユニット３４は、定着ローラ１０１からの反力をより多く受ける。そのため、加熱ローラ１０３，１０４はより確実にねじれ回動をする。

本実施例では、ベルトユニット３４のユニット回動にともない、フレーム２０６ａとフレーム２０６ｂとが互いに逆方向に端部回動する。これにより、加熱ローラ１０３，１０４はねじれ回動をする。したがって、定着ローラ１０１に対する加熱ローラ１０３，１０４の両端部の加圧力は分散して平均化される。

加熱ローラ１０３，１０４に加圧力差が発生すると、手前側のフレーム２０６ａと奥側のフレーム２０６ｂとが自律的に回動して加圧力差を相殺する。手前側のフレーム２０６ａと奥側のフレーム２０６ｂとが相対的に回動して、定着ローラ１０１の曲面に応じたねじれ位置へ加熱ローラ１０３，１０４の姿勢を変更させる。

本実施例では、加熱ローラ１０３，１０４の相対的なねじれ角度αの変更が自在であるため、定着ローラ１０１の曲面に応じたねじれ位置へ加熱ローラ１０３，１０４の姿勢が自律的に修正される。そのため、加熱ローラ１０３，１０４の両方が定着ローラ１０１に均等に当接して、手前側でも奥側でも加熱ローラ１０３，１０４から定着ローラ１０１へ十分な外部加熱が行われ、定着ローラ１０１に回転軸線方向の温度ムラが発生しにくい。

本実施例によれば、定着ローラ１０１とベルトユニット３４が回動機構によって交差角度θを持って当接するとき、定着ローラ１０１に接触するベルト１０５のその幅方向の両端側における加圧力の差を低減することができる。

本実施例によれば、定着ローラ１０１とベルトユニット３４が交差角度θを持って当接するとき、定着ローラ１０１に接触するベルト１０５のその移動方向に沿った接触長さが、ベルト幅方向の位置においてバラつくことを低減できる。

本実施例によれば、定着ローラ１０１とベルトユニット３４が交差角度θを持って当接するとき、定着ローラ１０１からの反力をうまく活用することで、加熱ローラ１０３，１０４をそれぞれねじれ回動させる。

本実施例によれば、定着ローラ１０１とベルトユニット３４が交差角度θを持って当接するとき、定着ローラ１０１に対するベルト１０５の圧力分布は外部加熱ローラの回動軸線方向の略中央を基準としてほぼ対称となる。そのため、この圧力分布を長手方向においてほぼ均一に近づけるための、ベルトユニット３４の両端部を付勢する加圧ばね２０４の調整を容易にできる。

本実施例によれば、定着ローラ１０１とベルトユニット３４が交差角度θを持って当接するとき、ベルト１０５への定着ローラ１０１からの反力が効率的に調整される。すなわち、ベルトユニット３４の接触部Ｎｅのうち、定着ローラ１０１からの反力が大きい領域の反力を減少させる動作が、定着ローラ１０１からの反力が小さい領域の反力を増加させる動作となる。したがって、加熱ローラ１０３，１０４をねじれ回動させる為に必要な力が少なくて済む。

本実施例によれば、回動機構によって定着ローラ１０１とベルトユニット３４の交差角度θが変化するとき、交差角度θの変化に応じてねじれ角度αが変化する。そのため、定着ローラ１０１の長手方向の圧力分布は交差角度θの変化によらず安定する。

上述したような特徴により、本実施例によれば、エンドレス状のベルトの走行安定性を向上させるとともに、加熱回転体に当接するベルトの接触状態を向上させることができる。また、定着ローラ１０１の表面に与える熱量をその回転軸線方向の手前側から奥側まで安定して供給することができる。そして、定着ローラ１０１の表面温度をその回転軸線方向の手前側から奥側まで安定させることで、カラー画像の定着性をシートの面内で均一にし、定着画像のグロス変動（光沢ムラ）等の画像弊害を改善できる。したがって、出力画像に高い定着品質を付与できる。

［サーミスタ支持構成］
次に、サーミスタの取付構成に関して説明する。図５は、外部加熱ユニットの構成を示す図である。図１１（ａ）は、ねじれていない状態の外部加熱ベルトユニットを正面から見た図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）におけるＡ−Ａ断面の図である。 図１２（ａ）は、ねじれた状態の外部加熱ベルトユニットを斜視した図である。図１２（ｂ）ねじれた状態の外部加熱ベルトユニットを正面から見た図である。図１２（ｃ）は、図１２（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面の図である。図１３（ａ）は、ねじれた状態の外部加熱ベルトユニットを斜視した図である。図１３（ｂ）は、ねじれた状態の外部加熱ベルトユニットを正面から見た図である。図１３（ｃ）は、図１３（ｂ）におけるＣ−Ｃ断面の図である。

上述したように、本実施例のベルトユニットは、その回動にともなって図１２（ａ）に示すようにねじれる。このとき、図１２（ｂ）のＢ−Ｂ断面は図１２（ｃ）のようになる。

図１２（ｃ）によれば、加熱ローラ１０３とフレーム２０６ｂの間の距離d1と、加熱ローラ１０４とフレーム２０６ｂの間の距離d2が異なっていることが分かる。詳細には、図１２（ａ）の示す方向にねじれた場合、d1はd2よりも小さくなる。図１２（ａ）の示す方向と逆方向にねじれた場合は、d1はd2よりも大きくなる。つまり、加熱ローラ１０３、１０４とフレーム２０６ｂの位置関係が安定しない。これは、加熱ローラ１０３、１０４とフレーム２０６ａの間に関係についても同様である。そのためフレーム２０６にサーミスタ（特にベルト中央近傍の温度を検知するためのサーミスタ）１２３を固定すると、ベルトユニットのねじれに伴い、サーミスタ１２３がベルトから浮いてしまう虞がある。そこで、本実施例では、図３及び図４に示すように、固定部材３０１にサーミスタ１２３を固定している。固定部材３０１は、ベルトユニット３４のねじれ状態によらずベルト１０５と一定の対向間隔を保つことが出来る。そのため、固定部材３０１にサーミスタ１２３を固定することで、サーミスタ１２３はベルト１０５に対して安定的に接触することができる。 固定部材３０１は、部材の一端側をフレーム２０６ａ及び２０６ｂの回転中心となる支持軸２０７ｃに支持されている。また、支持軸２０７ｃは揺動フレーム２０８に対して回動可能に支持されている。つまり、固定部材３０１は、ベルト１０５の外側において支持軸２０７ｃを中心に揺動可能な揺動部材である。そして、固定部材３０１は支持軸２０７ｃを中心として、フレーム２０６ａ及び２０６ｂとは独立して回動可能である。つまり、固定部材３０１は支持軸２０７ｃを中心として、フレーム２０６ａ及び２０６ｂに対して相対的に変位可能である。

また、固定部材３０１は、支持軸２０７ｃを中心とした回動が規制されるように、部材の他端側が回動規制軸３０３によって支持されている。本実施例の固定部材３０１はベルトユニットの長手方向の中央側において、固定部材３０１が支持軸２０７ｃの周りを回転することを規制している。固定部材３０１の回動規制軸３０３側の端部はコの字の形状をしており、コの字の隙間部分において回動規制軸３０３を咥えるように把持している。このような構成により、固定部材３０１が支持軸２０７ｃの周りを回転することを規制する一方で、回動規制軸３０３が支持軸２０７ｃに近づく方向及び離れる方向に微少に移動することを許容している。こうして、サーミスタ１２３は、ベルト１０５から離間することが抑制されている。つまり、サーミスタ１２３はベルト１０５から浮き上がることがない。また、このような構成によりサーミスタ１２３がベルト１０５に対して過剰に強く押し当たることが抑制されている。つまり、本実施例のサーミスタ１２３はベルト１０５との接触圧をほぼ一定に維持することができる。なお、部品の精度によっては固定部材３１０が微小にがたつくことがあるが、サーミスタの先端の弾性を持たせることで検知温度が乱れることを抑制することができる。

回動規制軸３０３は、前奥のフレーム２０６ａ、２０６ｂの端面に開けられた開口部３０２に差し込まれ、フレーム２０６ａ、２０６ｂを橋渡すように（連結するように）設けられた部材である。回動規制軸３０３は、ベルト１０５を間において、加熱ローラ１０３と対向するように配置されており、回動規制軸３０３の軸線方向は加熱ローラ１０３の軸線方向と略同じである。なお、回動規制軸３０３へのねじれ回動による影響を低減するため、開口部３０２は、フレーム２０６ａ、２０６ｂのうちベルトユニット３４の中央側に延びた拡張部ではなく端面に設けることが望ましい。つまり、回動規制軸３０３は、ベルト１０５よりも長手方向外側においてフレーム２０６ａ、２０６ｂに支持されることが望ましい。さらに、回動規制軸３０３は、フレーム２０６ａ、２０６ｂに回動可能に支持されている。つまり、本実施例の回動規制軸３０３は、ベルト幅方向においてベルト１０５よりも一端側でフレーム２０６ａに回転可能に支持されており、ベルト幅方向においてベルト１０５よりも他端側でフレーム２０６ｂに回転可能に支持されている。このようなこうせいにより、回動規制軸３０３はベルトユニット３４のねじれに起因する応力が生じない構成となっている。

ここで、ベルトユニット３４がねじれた場合の各構成の位置関係について説明する。図１０において、ベルトユニットが一方にねじれた場合の回動規制軸を３０３（ａ）、ベルトユニットが他方にねじれた場合の回動規制軸を３０３（ｃ）、ベルトユニットがねじれていない場合の回動規制軸を３０３（ｂ）で示す。
図１０に示すように、本実施例の加熱ローラ１０３，１０４は、ベルトユニット３４の交差角回動に伴って、支持軸２０７ｃから間隔をあけた位置において支持軸２０７ｃを中心にねじれ回動する。また、回動規制軸３０３は、支持軸２０７ｃから間隔aをあけた位置において支持軸２０７ｃを中心にねじれ回動する。回動規制軸３０３は、フレーム２０６ａ、２０６ｂによって加熱ローラ１０３と間隔ｂをあけた位置に設けられている。
ここで、回動規制軸３０３は、支持軸２０７ｃからの距離が加熱ローラ１０３と略同じ距離となるように加熱ローラ１０３の近傍においてフレーム２０６ａ、２０６ｂに支持されている。そのため回動規制軸３０３は、ベルトユニット３４のねじれの状態によらず、加熱ローラ１０３と略平行な関係が維持される。つまり、加熱ローラ１０３が変位すると、それにともなって回動規制軸３０３も変位する。したがって、回動規制軸３０３と加熱ローラ１０３の間隔ｂは、ベルトユニット３４のねじれの状態によらずにほぼ一定である。つまり、図１１（b）、図１２（ｃ）、図１３（ｃ）に示すように間隔ｂは、ベルトユニットの長手方向のどの位置においてもほぼ一定であり、ベルトユニット３４がねじれた場合であってもほぼ一定である。支持軸２０７ｃの軸中心と回動規制軸３０３の軸中心の最短距離を結ぶ仮想線と、支持軸２０７ｃの軸中心と加熱ローラ１０３の軸中心の最短距離を結ぶ仮想線を、図１１（ｂ）に示す。間隔ｂがほぼ一定であるので、図１１（b）、図１２（ｃ）、図１３（ｃ）に示しように、これらの仮想線がなす角度θ’も、ベルトユニット３４の長手方向位置及びベルトユニット３４のねじれ状態によらずほぼ一定である。そのため、支持軸２０７ｃと回動規制軸を橋渡すように固定部材３０３を設けることで、固定部材３０３は、ベルトユニット３４のねじれによらずに加熱ローラ１０３に対してほぼ一定の距離間隔を保つことができる。図１１（ｂ）及び１３（ｃ）によれば、固定部材３０１は、ベルトユニット３４のねじれによらずに、ベルトユニット３４の長手方向の中央において加熱ローラ１０３に対して一定の間隔を維持できていることがわかる。よって、固定部材３０１にサーミスタ１２３を固定することで、サーミスタ１２３とベルト１０５の接触状態をベルトユニット３４のねじれによらず良好に維持することができる。

なお、本実施例では、それぞれの加熱ローラ内に配置された２本のハロゲンヒータ１１３、１１４の制御をする構成になっている。そのため、ベルト１０５の加熱ローラ１０４側の温度を検知するためのサーミスタ１２４と、ベルト１０５の加熱ローラ１０３側の温度を検知するためのサーミスタ１２３を、備えている。ここで、本実施例では図５に示すように、サーミスタ１２３、１２４をベルトユニット３４の長手方向中央から微小にずらして配置している。本実施例では、ベルトの幅方向の中央から一端側に１０ｍｍオフセットした位置にサーミスタ１２３を接触させ、ベルトの幅方向の中央から他端側に１０ｍｍオフセットした位置にサーミスタ１２３を接触させている。これは、サーミスタ１２３によるベルト１０５の摩耗位置と、サーミスタ１２４によるベルト１０５の摩耗位置がベルトの長手方向で重ならないようにするためである。このような構成により、ベルト１０５表面が局所的に摩耗することを抑制できる。なおこのとき、固定部材３０１とベルト１０５表面との間の距離は０．２ｍｍほどバラつきを生じるが、サーミスタ１２３、１２４は、０．５ｍｍ程度の距離変動を許容する弾性を有しているためベルト１０５から離間してしまうことがない。しかしながら、サーミスタ１２３、１２４の位置をベルトユニットの長手方向中央に限りなく近づけた方が、サーミスタ１２３、１２４とベルト１０５の接触を安定させる点では好ましい。

上述したように、本実施例では、ベルトの寄り制御によって加熱ローラ１０３、１０４がねじれの関係にとなりえる。しかしながら、本実施例では、ベルト１０５とサーミスタ１２３、１２４の位置関係を上述したねじれの関係によらずにほぼ一定に保つことができる。したがって、本実施例のベルトユニット３４はベルト１０５の寄り制御が行われても、サーミスタ１２３、１２４が検出する温度とベルト１０５の表面の実際の温度にズレが生じることを抑制できる。

つまり、本実施例は、ベルト１０５と定着ローラ１０１の交差角度を変化させてベルトの寄り制御を行う構成に適用できる。更に、本実施例は、ベルト１０５と定着ローラ１０１で形成される圧分布を前奥で均一にするために、加熱ローラ１０３、１０４をねじれの関係にできる構成におい適用できる。

本実施例によれば、ベルト１０５の表面温度を目標温度に非常に近い温度で調整できるために、ベルト１０５の表面温度を安定した温度制御ができる。したがって、本実施例によれば、そして、定着ローラ１０１の表面温度を想定した温度に温度調整することが可能になり、画像弊害の発生を抑制することができる。

＜その他の実施例＞
以上、実施例について説明したが、本発明を実施するための形態は上述した実施例の構成のみに限られない。

固定部材３０１を支持する軸は、回動規制軸３０３と支持軸２０７ｃには限られない。たとえば、ベルト１０５の外側において加熱ローラ１０３と平行になるようにフレーム２０６ａ及び２０６ｂに支持された回動規制軸３０３によって固定部材３０１を支持してもよい。さらにはベルト１０５の外側において加熱ローラ１０４と平行になるようにフレーム２０６ａ及び２０６ｂに支持された更なる軸によって固定部材３０１を支持してもよい。

加熱ローラ１０３，１０４をねじれ回動させる力を外部の駆動源により発生させてもよい。例えば、実施例の支持軸２０７をモータによって能動的に回転させる構成であってもよい。

しかしながら、外部の駆動源を用いる場合にはベルトユニット３４の回動に伴う制御が必要となり、装置構成が複雑化し、部品点数が増大する。したがって、上述した実施例の方がより好ましい。

また、加熱回転体に当接するベルトユニット３４のベルト１０５を支持する加熱ローラ１０３，１０４が、変位機構によってねじれ回動可能に支持されており、この構成に影響を与えなければ、他の構成要素を追加しても構わない。

したがって、ベルトユニット３４を支持する支持部材は、加熱ローラ１０３，１０４の２本のみには限られない。例えば、支持部材が定着ローラ１０１の周面に追従するように変位する構成であれば、ベルトユニットは２以上のローラ又はニップパッド等を備えてもよい。

一対のローラのその長手方向の一方の端部を支持する第１の支持部材とその長手方向の他方の端部を支持する第２の支持部材とが独立して回動する限りにおいて、実施例の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施例でも実施できる。

したがって、ローラ及びベルトの加熱方法は、ハロゲンヒータには限らない。例えば、ローラ及びベルトに誘導加熱層を設けて交番磁束により誘導加熱してもよい。ローラ及びベルトは、加熱回転体の加熱用途には限らない。例えば、加熱回転体の回転軸線方向の温度分布を平均化する均熱用途、加熱回転体の冷却を促進する冷却用途でも実施できる。加熱回転体は定着ローラには限らない。例えば、シートの画像面の裏面を加熱する加圧ローラにおいても実施できる。

実施例として説明した画像加熱装置は、定着装置の他に、画像の光沢や表面性を調整する表面加熱装置としても実施可能である。また、この画像加熱装置は、画像形成装置に組み込む以外に、単独で設置、操作される１台の装置又はコンポーネントユニットとして実施できる。この画像形成装置は、フルカラーの画像を形成する装置に限られず、モノクロの画像を形成する装置でもよい。また、実施例の構成に必要な機器、装備、筐体構造を加えることで、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途の画像形成装置で実施できる。

９ 定着装置
１０１ 定着ローラ
１０２ 加圧ローラ
１０３、１０４ 加熱ローラ
１０５ 外部加熱ベルト
１１１、１１２、１１３、１１４ ハロゲンヒータ
１２３、１２４ サーミスタ
１３３、１３４ フォトインタラプタ
２０６a、２０６ｂ フレーム
２０７a、２０７ｂ、２０７ｃ 支持軸
２０９ 回動軸
３０１ サーミスタ固定部材
３０３ 回動規制軸
Ｐ シート
Ｋ トナー

Claims (10)

1. シート上の画像を加熱する加熱回転体と、
   前記加熱回転体に接触してこれを加熱するエンドレス状のベルトと、前記ベルトの内面を回転可能に支持し且つ前記ベルトを前記加熱回転体に向けて押圧する第１及び第２の支持ローラと、を備えたベルトユニットと、
   前記ベルトを前記第１の支持ローラに向けて押圧し且つ前記ベルトの温度に応じた出力を行う出力部と、
   前記出力部の出力に基づいて前記第１の支持ローラを加熱する加熱部と、
   前記ベルトの幅方向において前記ベルトが所定のゾーンから外れたことを検出する検出部と、
   前記検出部の出力に応じて前記ベルトを前記所定のゾーン内に戻す方向へ前記ベルトユニットを回動させる回動機構と、
   前記第１及び第２の支持ローラの前記幅方向の一端側の各端部を保持する第１の保持部材であって、前記回動機構による前記ベルトユニットの回動に伴い前記第１及び第２の支持ローラが前記ベルトの前記一端側を前記加熱回転体に向けて押圧する夫々の力が互いに等しくなる方向に所定の軸線を中心に変位する第１の保持部材と、
   前記第１及び第２の支持ローラの前記幅方向の他端側の各端部を保持する第２の保持部材であって、前記回動機構による前記ベルトユニットの回動に伴い前記第１及び第２の支持ローラが前記ベルトの前記他端側を前記加熱回転体に向けて押圧する夫々の力が互いに等しくなる方向に前記所定の軸線を中心に変位する第２の保持部材と、
   前記所定の軸線上に設けられた第１の軸部と、
   前記ベルトを間において前記第１の支持ローラと対向する位置関係となるように前記第１の保持部材と前記第２の保持部材に支持された第２の軸部と、を有し、
   前記出力部は、前記第１の軸部と前記第２の軸部に支持されていることを特徴とする画像加熱装置。
2. 前記第２の軸部は、前記ベルトよりも前記幅方向の一端側において前記第１の保持部材に保持され且つ前記ベルトよりも前記幅方向他端側において前記第２の保持部材に保持されていることを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
3. 前記第２の軸部は前記第１の保持部材に回転可能に支持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像加熱装置。
4. 前記ベルトを前記第２の支持ローラに向けて押圧するように前記ベルトの外面に接触し且つ前記ベルトの温度に応じた出力を行う別の出力部と、
   前記別の出力部の出力に基づいて前記第２の支持ローラを加熱する別の加熱部と、
   前記別の出力部が前記第１の軸部及びと前記第２の軸部に支持されるように前記出力部と前記別の出力部の位置関係を固定する固定部材と、を有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像加熱装置。
5. 前記別の出力部は、前記幅方向において前記出力部と重ならない位置で前記ベルトに接触することを特徴とする請求項４に記載の画像加熱装置。
6. シート上の画像を加熱する加熱回転体と、
   前記加熱回転体に接触してこれを加熱するエンドレス状のベルトと、前記ベルトの内面を回転可能に支持し且つ前記ベルトを前記加熱回転体に向けて押圧する第１及び第２の支持ローラと、を備えたベルトユニットと、
   前記ベルトを前記第１の支持ローラに向けて押圧し且つ前記ベルトの温度に応じた出力を行う出力部と、
   前記出力部の出力に基づいて前記第１の支持ローラを加熱する加熱部と、
   前記ベルトの幅方向において前記ベルトが所定のゾーンから外れたことを検出する検出部と、
   前記検出部の出力に応じて前記ベルトを前記所定のゾーン内に戻す方向へ前記ベルトユニットを回動させる回動機構と、
   前記第１及び第２の支持ローラの前記幅方向の一端側の各端部を保持する第１の保持部材と前記第１及び第２の支持ローラの前記幅方向の他端側の各端部を保持する第２の保持部材を備え、前記回動機構による前記ベルトユニットの回動に伴い前記第１の支持ローラと前記第２の支持ローラの位置関係がねじれるように前記第１の保持部材と前記第２の保持部材が所定の軸線を中心に相対的に変位することを許容する変位機構と、
   前記所定の軸線上に設けられた第１の軸部と、
   前記ベルトを間において前記第１の支持ローラと対向する位置関係となるように前記第１の保持部材と前記第２の保持部材に支持された第２の軸部と、を有し、
   前記出力部は、前記第１の軸部と前記第２の軸部に支持されていることを特徴とする画像加熱装置。
7. 前記第２の軸部は、前記ベルトよりも前記幅方向の一端側において前記第１の保持部材に保持され且つ前記ベルトよりも前記幅方向他端側において前記第２の保持部材に保持されていることを特徴とする請求項６に記載の画像加熱装置。
8. 前記第２の軸部は前記第１の保持部材に回転可能に支持されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の画像加熱装置。
9. 前記ベルトを前記第２の支持ローラに向けて押圧するように前記ベルトの外面に接触し且つ前記ベルトの温度に応じた出力を行う別の出力部と、
   前記別の出力部の出力に基づいて前記第２の支持ローラを加熱する別の加熱部と、
   前記別の出力部が前記第１の軸部及び前記第２の軸部に支持されるように前記出力部と前記別の出力部の位置関係を固定する固定部材と、を有する請求項６乃至８のいずれか１項に記載の画像加熱装置。
10. 前記別の出力部は、前記幅方向において前記出力部と重ならない位置で前記ベルトに接触することを特徴とする請求項９に記載の画像加熱装置。

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