画像加熱装置
【課題】ベルト式外部加熱タイプの画像加熱装置９において、ベルト部材１０５を回転可能な画像加熱部材１０１の表面へ圧接させる付勢力に前奥にばらつきがあった場合のベルト走行方向の偏りをそれ自身の動作で制御することでベルト部材の寄る力を低減させ、ベルト部材１０１と規制部材２１１の摺動による摩耗を原因とするベルト寿命の低下を低減する。
【解決手段】ベルト部材１０５を張架する複数の支持ローラ１０３・１０４を保持する支持ローラ保持部材２０８を画像加熱部材１０１とベルト部材１０５の接触面Ｎｅに対して法線方向を回転軸２０９とし回動可能とする回動機構を有し、複数の支持ローラのうち接触面Ｎｅの画像加熱部材の回転方向において最下流側に位置する支持ローラが支持ローラ保持部材に対して、最上流側に位置する支持ローラとの中心間距離が移動距離に対して線形に増減する方向に移動可能に支持されていること。
【解決手段】ベルト部材１０５を張架する複数の支持ローラ１０３・１０４を保持する支持ローラ保持部材２０８を画像加熱部材１０１とベルト部材１０５の接触面Ｎｅに対して法線方向を回転軸２０９とし回動可能とする回動機構を有し、複数の支持ローラのうち接触面Ｎｅの画像加熱部材の回転方向において最下流側に位置する支持ローラが支持ローラ保持部材に対して、最上流側に位置する支持ローラとの中心間距離が移動距離に対して線形に増減する方向に移動可能に支持されていること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式や静電記録方式などを採用したプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に搭載される定着装置として用いて好適な画像加熱装置に関する。
【０００２】
画像加熱装置としては、記録材上に形成された未定着画像を固着画像として加熱定着する定着装置や、記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢度を増大させる光沢度増大装置等を挙げることができる。
【背景技術】
【０００３】
従来、種々の画像形成装置が知られているが、その中でも感光体にレーザ光で像露光を行い、それを現像して画像を得る電子写真方式画像形成装置が一般に普及している。このような画像形成装置は、画像品質が高く、高速である等の長所を持っており、例えば、複写機等の出力装置、レーザビームプリンタ等として広く用いられている。そして、これらの画像形成装置においては、厚紙などのいろいろな用紙（記録材）での高い生産性（単位時間あたりのプリント枚数）が求められてきている。
【０００４】
ところで、上記のような電子写真方式を適用した画像形成装置においては、高い生産性、特に坪量の大きな用紙での生産性を上げるため、定着装置の定着スピードを高速化する必要がある。しかし、坪量が大きい用紙では、熱が多く奪われるため、定着に要する熱量が、薄い紙に定着する場合に比べて大幅に多い。そこで、坪量の大きい紙に定着する際には、定着スピードを落としたり、単位時間あたりのプリント枚数を減少させたりして、定着処理を施しているのが現状である。
【０００５】
生産性を向上させることが可能な技術として、定着部材の表面温度を向上させるために定着部材に外部加熱部材を当接し、定着部材を外部から加熱する技術が知られている。また、外部加熱部材を複数の支持ローラに張架した無端ベルトにより形成することにより、熱伝導を行う領域の接触面積を増やし、熱伝導量を更に増大させることが可能となっている。このような技術方式をベルト式外部加熱装置と呼ぶ。
【０００６】
しかしながら、外部加熱ベルトを定着部材としての定着ローラの表面へ圧接させる付勢力にばらつきがあった場合、回転動作時にベルトが長手方向に移動して、ベルトの端部がその側に設けられたベルト規制板等のベルト規制部材と当接する。ベルト規制板に及ぼすベルト寄り力が大きい場合は、ベルトの端部がベルト規制板に摺動することによって、ベルト端面に削れや亀裂が発生しベルト寿命を低下させる要因になる。ベルト寄り規制手段としては次のようなものが知られている。
【０００７】
１）ベルトを掛け回すローラの端部にベルト規制部材を設ける（特許文献１、２、３、４）
２）ベルト内周の両端或は片端にリブを固着し、ベルトを掛け回すローラの端部や溝の側面にて規制する（特許文献５）
３）ベルトの端部位置を検出し、ベルトを掛け回すローラのアライメントを移動し寄り制御を行う（特許文献６）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−０７５６９７号公報
【特許文献２】特開２０００−０７５６９８号公報
【特許文献３】特開２０００−０７５６９９号公報
【特許文献４】特開２０００−０７５７００号公報
【特許文献５】特開平９−０９０７８７号公報
【特許文献６】特開平８−２３４５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来例ではそれぞれ以下のような課題がある。
【００１０】
１）特許文献１〜４では、ベルトがベルト規制部材に常に突き当たっているため、端部に応力が集中し、耐久による端部波打ちや座屈、更には削れや破断が生じる。特に、ベルト端の真直度がよくない場合や、突き当て面の平面度や振れがよくない場合、更に応力集中が激しくなり耐久性を損なう。また、発生した削れ粉による画像品質の低下や、電気系統に侵入し短絡を起こす可能性がある。
【００１１】
２）特許文献５では、リブに弾性体を用いることやリブ接着全面で寄り力を受けるため、応力は改善される。但し、ベルトに対して精度良くリブを接着することが難しく、結果的にベルトの蛇行を十分に押さえることが困難であるため、局所的な応力集中が起き、リブ剥がれによる短寿命等の問題が懸念される。また、このようなベルトは消耗品であることが多く、短寿命によりランニングコストに対して不利となる。
【００１２】
３）特許文献６は有効であるが、ベルトの位置を検出する手段、ローラのアライメントを変化させる構成及び制御手段が必要であり、装置の大型化が考えられる。
【００１３】
本発明は、外部加熱ベルトにより画像加熱部材の表面に与える熱量を増大させた外部加熱ベルト構成において上記従来技術の問題点を解決するためになされたものである。その目的とするところは、次のような画像加熱装置を提供することにある。即ち、外部加熱ベルトを画像加熱部材の表面へ圧接させる付勢力に前奥にばらつきがあった場合のベルト走行方向の偏りをそれ自身の動作で制御する。これにより、ベルトの寄る力を低減させ、外部加熱ベルトと規制部材の摺動による摩耗を原因とするベルト寿命の低下を低減することが可能な画像加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、画像を担持した記録材に接して前記画像を加熱する回転可能な画像加熱部材と、前記画像加熱部材の表面に接触して前記画像加熱部材の回転に従動して回転し前記画像加熱部材を外部より加熱する無端状のベルト部材と、前記ベルト部材を支持し、前記画像加熱部材を押圧する第一支持ローラと、前記ベルト部材を支持し、前記ベルト部材と前記画像加熱部材との接触面における前記ベルト部材の移動方向において最下流側で前記画像加熱部材を押圧する第二支持ローラと、を備えた画像加熱装置であって、前記第一と第二支持ローラを保持する支持ローラ保持部材を、前記接触面に対して法線方向を回転軸とし回動可能とする回動機構を有し、前記第二支持ローラのそれぞれの端部が、前記支持ローラ保持部材に対して、前記第一支持ローラと前記第二支持ローラとの中心を結ぶ直線方向へ移動可能となるように支持されている方向に移動可能に支持されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、検知手段や駆動装置を用いることなく、外部加熱ベルトであるベルト部材を画像加熱部材へ圧接させる付勢力にばらつきがあっても、それ自身の動作により支持ローラの軸間距離を前奥で変動させることができる。これにより、ベルト走行方向が画像加熱部材の回転方向と一致するようにベルト部材を画像加熱部材の走行方向へ倣わせることができ、ベルト部材の寄り力を抑えることでベルト寿命を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例における画像形成装置の概略構成図
【図２】定着装置の要部の一部切り欠き正面模式図
【図３】図２の（３）−（３）線に沿う拡大右側面図
【図４】外部加熱ベルトアセンブリの右側面図
【図５】外部加熱ベルトアセンブリの分解斜視図
【図６】同アセンブリの加圧−加圧解除機構の斜視図
【図７】同アセンブリの一部切り欠き平面模式図
【図８】定着装置の制御系統のブロック図
【図９】中間フレームが定着ローラに対して傾いているときに、外部加熱ベルトに働く力の関係を説明した図
【図１０】回動軸の配設位置の説明図
【図１１】加圧力と支持ローラの定着ローラに対する位置関係を説明する模式図
【図１２】図１１における矢印方向から見た模式図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に実施例を挙げて、本発明を具体的に説明する。なお、これらの実施例は、本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
【００１８】
［第１の実施例］
（１）画像形成装置例
図１は本発明に関わる画像加熱装置を定着装置９として備える画像形成装置５０の一例の概略構成図である。この装置５０は中間転写方式でインライン方式の電子写真カラーレーザビームプリンタである。パソコン等のホスト装置７０から制御回路部６０に入力する画像信号に基づいて記録材Ｐにフルカラー画像を形成することができる。
【００１９】
装置５０内には第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが併設され、並行処理により各々異なった色のトナー像を電子写真プロセスにより形成する。画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、それぞれ専用の像担持体、本例では回転駆動される電子写真感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを具備し、各ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上にそれぞれ異なる色のトナー像が形成される。
【００２０】
各ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに隣接して中間転写体としての循環移動する中間転写ベルト１３０が設置され、ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に形成された各色のトナー像がベルト１３０上に順次に重ね合わされて１次転写される。そして、そのベルト上のトナー像が２次転写ローラ１１で記録材Ｐ上に２次転写される。トナー像が転写された記録材Ｐは、定着装置９において加熱及び加圧によりトナー像の定着を受けて、記録画像形成物として装置外のトレイ６に排出される。
【００２１】
ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの外周には、それぞれドラム帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１次転写帯電器２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ及びクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが設けられている。装置内の上方部にはレーザスキャナ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが設置されている。
【００２２】
ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄにより一様に帯電処理される。そして、レーザスキャナ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから発せられたレーザ光をポリゴンミラーを回転して走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって偏向し、ｆθレンズによりドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの母線上に集光して露光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄする。これにより、ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に画像信号に応じた潜像が形成される。
【００２３】
本実施例において、現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、現像剤としてそれぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナーが、図示しない供給装置により所定量充填されている。現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、それぞれドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上の潜像を現像して、シアントナー画像、マゼンタトナー画像、イエロートナー画像及びブラックトナー画像として可視化する。
【００２４】
ベルト１３０は矢示の方向にドラム３と同じ周速度をもって回転駆動されている。ドラム３ａ上に形成担持された第１色のイエロートナー画像は、ドラム３ａとベルト１３０との当接部（１次転写ニップ部）を通過する。その通過過程で、１次転写帯電器２４ａからベルト１３０に印加される１次転写バイアスにより形成される電界と圧力により、ベルト１３０の外周面に１次転写されていく。
【００２５】
以下、同様に第２色のマゼンタトナー画像、第３色のシアントナー画像、第４色のブラックトナー画像が順次にベルト１３０上に重畳転写され、装置５０に入力したカラー画像情報に対応した合成カラートナー画像が形成される。
【００２６】
１次転写が終了したドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、それぞれのクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄにより転写残トナーをクリーニング、除去され、引き続き次の潜像の形成以下に備えられる。ベルト１３０上に残留したトナー及びその他の異物は、ウエブクリーナ２０のクリーニングウエブ（不織布）２１をベルト１３０の表面に当接して、拭い取るようにしている。
【００２７】
２次転写ローラ１１は、ベルト１３０を懸回張設させた３本のローラ１３・１４・１５のうちのローラ１４に対してベルト１３０を挟ませて圧接させることで、ベルト１３０との間に２次転写ニップ部を形成している。ローラ１１には、２次転写バイアス源によって所定の２次転写バイアスが印加されている。
【００２８】
ベルト１３０上に重畳転写された合成カラートナー画像の記録材Ｐへの転写は２次転写ニップ部でなされる。即ち、記録材Ｐが給紙カセット１０からレジストローラ１２、転写前ガイドを通過して２次転写ニップ部に所定のタイミングで給送され、ニップ部で挟持搬送される。同時にローラ１１に２次転写バイアスがバイアス電源からに印加される。この２次転写バイアスによりベルト１３０から記録材Ｐへ合成カラートナー画像が転写される。ニップ部を通ってトナー画像の転写を受けた記録材Ｐはベルト１３０から分離されて定着装置９へ導入され、熱と圧力を受けて未定着画像が固着像として定着される。
【００２９】
片面コピーモードの場合は、定着装置９を出た記録材Ｐはフラッパ１６の上側のシートパスを通って装置外の排紙トレイ６に排出される。
【００３０】
両面コピーモードが選択されている場合には、定着装置９を出た第１面側画像形成済みの記録材Ｐがフラッパ１６により再循環搬送機構側のシートパス１７側に導入される。さらにスイッチバックシートパス１８内に入り、次いで該シートパス１８から引き出し搬送されて再搬送シートパス１９に誘導される。そして、該シートパス１９からレジストローラ１２、転写前ガイドを通過して２次転写ニップ部に表裏反転状態で所定のタイミングで再導入される。
【００３１】
これにより、記録材Ｐの第２面側に対して、ベルト１３０上のトナー画像の２次転写がなされる。２次転写ニップ部にて第２面に対するトナー画像の２次転写を受けた記録材Ｐはベルト１３０から分離されて定着装置９へ再導入され、トナー画像の定着処理を受けて両面コピーとして装置外の排紙トレイ６に排出される。
【００３２】
モノクロなどモノカラーモードは指定された色の画像形成部が画像形成動作することでなされる。他の画像形成部はドラムの回転はなされるが画像形成動作はなされない。
【００３３】
（２）定着装置
図２は定着装置９の要部の一部切り欠き正面模式図、図３は図２の（３）−（３）線に沿う拡大右側面図である。図４は外部加熱ベルトアセンブリの右側面図、図５は外部加熱ベルトアセンブリの分解斜視図、図６は同アセンブリの加圧−加圧解除機構の斜視図である。図７は外部加熱ベルトアセンブリの一部切り欠き平面模式図、図８は定着装置の制御系統のブロック図である。
【００３４】
以下の説明において、定着装置９に関して、正面とは装置を記録材入口側からみた面（またはその側）、後面とはその反対側の面（またはその側：記録材出口側）である。また、左右とは装置を正面から見て左（長手方向の一端側、手前側）または右（長手方向の他端側、奥側）である。定着装置９またはこれを構成している部材の長手方向とは、回転体の軸線方向（スラスト方向）、又は記録材搬送路面内において記録材搬送方向に直交する方向又はその方向に並行な方向である。また、短手方向とは記録材搬送方向に並行な方向である。
【００３５】
上又は下とは重力方向において上又は下である。上流側と下流側とは記録材搬送方向に関して或いは回転可能な画像加熱部材の移動方向に関して上流側と下流側である。
【００３６】
定着装置９は、画像を加熱する回転可能な画像加熱部材としての定着ローラ１０１と、定着ローラ１０１とニップ部Ｎを形成する加圧部材としての加圧ローラ１０２と、定着ローラ１０１を外部より加熱する外部加熱ベルトアセンブリ１１０と、を有する。そして、ニップ部Ｎで未定着トナー画像Ｋを担持した記録材Ｐを挟持搬送して加熱する。なお、本実施例おいて、定着装置９に対する大小各種幅サイズの記録材の導入は記録材幅中心を基線とする中央基準搬送でなされる。
【００３７】
１）定着ローラ１０１
定着ローラ１０１は定着装置枠体の左右の本体側板２０２Ｌ・２０２Ｒ間に左右の軸部１０１ａがそれぞれ軸受部材２２０を介して回転可能に支持されて配設されている。定着ローラ１０１は所定の外径と肉厚とした中空芯金（金属パイプ）の外周面をトナー離型層、或いは弾性層とトナー離型層を順次に被覆したものである。中空芯金の内部には発熱体としてハロゲンヒータ１１１が配置されている。
【００３８】
定着ローラ１０１の右側軸部１０１ａにはドライブギアＧが固着して配設されている。ギアＧには制御回路部（制御手段）６０で制御される駆動源Ｍ１から駆動力が伝達される。これにより、定着ローラ１０１が図３において矢印Ａの時計方向に所定の速度で回転駆動される。
【００３９】
また、ハロゲンヒータ１１１には制御回路部６０で制御される電源部１１１ａ（図８）から不図示の給電系統を介して電力が供給される。これにより、ヒータ１１１が発熱して定着ローラ１０１が内部から加熱される。定着ローラ１０１の長手方向中央部の外面には温度検知手段としてのサーミスタ１２１を弾性支持部材（不図示）により弾性的に接触させてある。このサーミスタ１２１により定着ローラ１０１の表面温度が検知され、その検知温度情報が制御回路部６０にフィードバックされる。
【００４０】
制御回路部６０はサーミスタ１２１から入力する検知温度（検知される温度に関する情報）が所定の目標温度（定着温度：所定の温度に対応する情報）に維持されるように電源部１１１ａからヒータ１１１に対する供給電力を制御している。即ち、ヒータ１１１をＯＮ／ＯＦＦすることで、定着ローラ１０１の表面温度が所定の目標温度で制御（温度調節）される。
【００４１】
２）加圧ローラ１０２
加圧ローラ１０２は定着ローラ１０１の下側において定着ローラ１０１に並行に配列されており、本体側板２０２Ｌ・２０２Ｒ間に左右の軸部１０２ａがそれぞれ軸受部材２２１を介して回転可能に支持されて配設されている。加圧ローラ１０２は所定の外径と肉厚とした中空芯金（金属パイプ）の外周面をトナー離型層、或いは弾性層とトナー離型層を順次に被覆したものである。中空芯金の内部には発熱体としてハロゲンヒータ１１２が配置されている。
【００４２】
左右の軸受部材２２１はそれぞれ本体側板２０２Ｌ・２０２Ｒに対して上下方向にスライド移動可能であり、加圧手段としての加圧ばね（付勢部材）２２２の圧縮反力により上方に押し上げ付勢されている。これにより、加圧ローラ１０２の上面が定着ローラ１０１の下面に所定の押圧力で押し当ることで、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２との間に記録材搬送方向において所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。この加圧ローラ１０２は定着ローラ１０１の回転に伴なって矢印の反時計方向Ｂに従動回転する。
【００４３】
ハロゲンヒータ１１２には制御回路部６０で制御される電源部１１２ａから不図示の給電系統を介して電力が供給される。これにより、ヒータ１１２が発熱して加圧ローラ１０２が内部から加熱される。加圧ローラ１０２の長手方向中央部の外面には温度検知手段としてのサーミスタ１２２を弾性支持部材（不図示）により弾性的に接触させてある。このサーミスタ１２２により加圧ローラ１０２の表面温度が検知され、その検知温度情報が制御回路部６０にフィードバックされる。
【００４４】
制御回路部６０はサーミスタ１２２から入力する検知温度が所定の目標温度に維持されるように電源部１１２ａからヒータ１１２に対する供給電力を制御している。即ち、ヒータ１１２をＯＮ／ＯＦＦすることで、加圧ローラ１０２の表面温度が所定の目標温度で制御される。
【００４５】
定着ローラ１０１が回転駆動されると共にヒータ１１１への通電と外部加熱ベルトアセンブリ１１０による外部加熱でローラ１０１の表面温度が所定の目標温度に立ち上げられる。また加圧ローラ１０２が従動回転すると共にヒータ１１２への通電によりローラ１０２の表面温度が所定の目標温度に立ち上げられる。この状態において、定着ニップ部Ｎに画像形成部側から未定着トナー画像Ｋを担持した記録材Ｐが導入される。記録材Ｐはニップ部Ｎを挟持搬送されることで熱と圧力を受けて未定着トナー画像Ｋが固着像として定着される。Ｄは記録材Ｐの搬送方向である。
【００４６】
３）外部加熱ベルトアセンブリ１１０
外部加熱ベルトアセンブリ１１０は定着ローラ１０１の上面側に配設されており、定着ローラ１０１を外部より加熱する外部加熱手段である。アセンブリ１１０は定着ローラ１０１の外部加熱部材となる外部加熱ベルト１０５を有する。ベルト１０５は可撓性を有する回転可能な無端状のベルト部材（エンドレスベルト）である。本実施例においては、ステンレスやニッケル等の金属製の可撓性を有する無端状のベルト部材を基材とし、その外周面を、トナー付着を防止するために耐熱性の摺動層としてフッ素系樹脂被覆したものである。
【００４７】
ベルト１０５は複数の支持ローラとしての間隔をあけた並行２本の第一支持ローラ１０３と第二支持ローラ１０４との間に張架されている。第一支持ローラ１０３と第二支持ローラ１０４は定着ローラ１０１の回転方向において最上流側と最下流側との位置関係に配列されている。第一支持ローラ１０３は左右の軸部１０３ａが、それぞれ、左右の軸受板２０６に設けられた軸受丸穴２０６ａに嵌入されて左右の軸受板２０６・２０６間に回転可能に支持されて配設されている。
【００４８】
第二支持ローラ１０４は左右の軸部１０４ａが、それぞれ、左右の軸受板２０６に設けられた前後方向の軸受長穴２０６ｂに嵌入されて左右の軸受板２０６・２０６間に回転可能に支持されて配設されている。第二支持ローラ１０４は軸受長穴２０６ｂにより第一支持ローラ１０３に近づく方向と遠のく方向とにスライド移動する自由度を有する。即ち、左右の軸受板２０６は第二支持ローラ１０４を回動自在かつ、第一支持ローラ１０３の回転中心Ｏａ（図４）と第二支持ローラ１０４の回転中心Ｏｂを結んだ直線方向である矢印Ｆ方向に移動可能なように支持している。
【００４９】
つまり、複数の支持ローラである第一と第二の支持ローラ１０３と１０４のうちの最下流側に位置する第二支持ローラ１０４は、最上流側に位置する第一支持ローラ１０３との中心間距離が移動距離に対して線形に増減する方向に移動可能に支持されている。
【００５０】
そして、第二支持ローラ１０４は軸受長穴２０６ｂに嵌め入れられた加圧手段（付勢手段）としての加圧ばね（付勢部材）１０９の圧縮反力により第一支持ローラ１０３から遠のく方向に常時移動付勢されている。即ち、最下流側に位置する第二支持ローラ１０４は、最上流側に位置する第一支持ローラ１０３に対して軸間距離が増大する方向に付勢手段１０９によって付勢されている。この構成により第二支持ローラ１０４はベルト１０５に張りを与えるテンションローラとしても機能する。本実施例では、同じ軸受板２０６が複数の支持ローラ１０３・１０４を支持している。
【００５１】
左右の軸受板２０６はそれぞれ上部の中央部に設けられた丸穴２０６ｃが支持ローラ保持部材としての中間フレーム２０８の左右側端面にそれぞれ設けられた軸２０７に対して嵌係合されることで中間フレーム２０８の左右側に保持されている。左右の軸受板２０６は中間フレーム２０８に対してでそれぞれ軸２０７を中心に独立して回動可能とされている。即ち、中間フレーム２０８はその下面側に第一及び第二支持ローラ１０３・１０４を左右の軸受板２０６を介して回転可能に保持している。その第一及び第二支持ローラ１０３・１０４間にベルト１０５が掛け回されている。
【００５２】
また、第一及び第二支持ローラ１０３・１０４の間において、この両ローラに張架されたベルト１０５の上方側のベルト部分の外面に接触してベルト表面をクリーニングするクリーニングローラ１０８が配設されている。ローラ１０８は左右の軸部１０４ａが、それぞれ、左右の軸受板２０６に設けられた上下方向の軸受長穴２０６ｄに嵌入されて左右の軸受板２０６・２０６間に回転可能に支持されて配設されている。また、付勢部材（不図示）によりベルト１０５の表面に対して所定の圧力で押し付けられた状態にされている。
【００５３】
中間フレーム２０８の上面には中間フレーム２０８の長手方向中央部に縦軸（中間フレーム２０８の上面に対して法線方向の軸）２０９が配設されている。そして、中間フレーム２０８はその軸２０９を加圧フレーム２０１の長手方向中央部に設けた孔２０１ａに下から差し込んでＣリング（不図示）で抜け止めると共にスラスト方向の移動を規制している。
【００５４】
即ち、中間フレーム２０８は、軸２０９及び加圧フレーム２０１側に配設されている中間コロ２１０によって加圧フレーム２０１の下面と一定の間隔を保ちながら、加圧フレーム２０１に対して軸２０９を中心に所定の角度回転可能（旋回可能）に支持されている。
【００５５】
本実施例における旋回動作について説明する。本実施例では、軸２０９はベルト１０５を介して、定着ローラ１０１の表面に対向する位置に設けられ、より詳しくは、定着ローラ１０１の回転軸線に直行する線を軸線とするものである。この軸２０９を中心に中間フレーム２０８が回動する結果、定着ローラ１０１の回転軸線方向において接触面Ｎｅの一方側と他方側との接触量を調整するように接触面Ｎｅを回動することができる。
【００５６】
本実施例では、上記の軸２０９、孔２０１ａ、加圧フレーム２０１が回動機構を構成している。即ち、支持ローラ１０３・１０４を保持させた中間フレーム２０８を、定着ローラ１０１とベルト１０５との後述する接触面Ｎｅの中心に対して法線方向の軸２０９を中心に回転可能とする回動機構を構成している。定着ローラ１０１の回転軸線方向において接触面Ｎｅの一方側と他方側との接触量を調整するように接触面Ｎｅを回動することができれば、軸２０９の配置は本実施例に限定されるものではない。
【００５７】
加圧フレーム２０１はその前側が左右の本体側板２０２Ｌ・２０２Ｒ間に固定されたステイ軸２０３を中心に上下方向に回動可能に支持されて配設されている。そして、加圧フレーム２０１よりも上方の定着装置枠体側の不動のばね受座２２３と加圧フレーム上面との間に加圧ばね２０４が圧縮されて配設されている。加圧ばね２０４は加圧フレーム２０１の上面の左右側に一対配設されている。この加圧ばね２０４の圧縮反力により加圧フレーム２０１は軸２０３を中心に下方に常時回動付勢されている。
【００５８】
加圧フレーム２０１の後側の下方には本体側板２０２Ｌ・２０２Ｒ間にカム軸２２４が回転可能に支持されて配設されている。このカム軸２２４には左右側に一対の偏心カム２２５が固定して配設されている。その一対の偏心カム２２５は同形状で同位相である。カム軸２２４は制御回路部６０で制御される駆動源Ｍ２により偏心カム２２５の大隆起部が上向きとなった図３・図４の２点鎖線示の第１回転角状態と小隆起部が上向きとなった実線示の第２回転角状態とに１８０°間欠回転制御される。
【００５９】
カム軸２２４が第１回転角状態に転換されることで、加圧フレーム２０１は偏心カム２２５の大隆起部により加圧ばね２０４の加圧力に抗して軸２０３を中心に持ち上げ回動されて図３・図４の２点鎖線示の上昇位置に保持される。この状態においてはアセンブリ１１０は定着ローラ１０１から持ち上げられて第一支持ローラ１０３と第二支持ローラ１０４とベルト１０５が定着ローラ１０１から離間している退避状態に保持されている（アセンブリ１１０の加圧解除状態）。
【００６０】
このように、加圧フレーム２０１は本体側板２０２の間に固定されたステイ軸２０３のまわりに回動し、加圧バネ２０４による加圧力を受け定着ローラ１０１の方向に付勢される。カム２２５は回転することにより加圧フレーム２０１を昇降させ、外部加熱ベルト１０５の定着ローラ１０１に対する当接／退避動作を行っている。
【００６１】
制御回路部６０は画像形成装置５０のスタンバイ状態においては、駆動源Ｍ１をＯＦＦにして定着ローラ１０１の駆動を停止している。ヒータ１１１・１１２に対する通電もＯＦＦにしている。また、カム軸２２４を第１回転角状態にしてアセンブリ１１０を加圧解除状態にしている。
【００６２】
制御回路部６０は、画像形成信号の入力に基づいて、駆動源Ｍ１をＯＮにして定着ローラ１０１を回転駆動させる。これに伴い加圧ローラ１０２が従動回転する。また、ヒータ１１１・１１２に対する通電をＯＮにして、定着ローラ１０１および加圧ローラ１０２の表面温度をそれぞれ所定の目標温度に立ち上げる。また、駆動源Ｍ２によりカム軸２２４を第１回転角状態から第２回転角状態に転換する。そうすると、偏心カム２２５の小隆起部が上向に回動していくにつれて、加圧フレーム２０１が加圧ばね２０４の加圧力により軸２０３を中心に持ち下げ回動されていく。
【００６３】
そうすると、第一支持ローラ１０３と第二支持ローラ１０４に張架されているベルト１０５の下行側部分が定着ローラ１０１の上面に接触し、さらに第一支持ローラ１０３と第二支持ローラ１０４がベルト１０５を挟んで定着ローラ１０１の上面に当接する。
【００６４】
このとき、ベルト１０５の下行側部分が定着ローラ１０１の曲面に倣って第一と第二支持ローラ１０３・１０４間に押し込まれる。これにより、第二支持ローラ１０４が加圧ばね１０９の付勢力に抗して第一支持ローラ１０３に近づく方向にスライド移動して加圧ばね１０９の圧縮反力が増してベルト１０５の張りが強まる。そのため、ベルト１０５の下行側部分が定着ローラ１０１の曲面に対して十分に倣って押圧されて密着する。
【００６５】
そして、偏心カム２２５の小隆起部が最終的に上向に回動することで偏心カム２２５は加圧フレーム２０１に対して非接触となる。この状態において、第一支持ローラ１０３と第二支持ローラ１０４はベルト１０５を挟んで定着ローラ１０１の上面に対して加圧ばね２０４の加圧力にて所定の圧力で均等に押圧された当接状態になる（アセンブリ１１０の加圧状態）。
【００６６】
このアセンブリ１１０の加圧状態において、第一及び第二支持ローラ１０３・１０４に張架されているベルト１０５の下行側部分が定着ローラ１０１に対して腹当てに接触して定着ローラ１０１と広い接触面Ｎｅを形成している。この状態において、ベルト１０５は定着ローラ１０１との摩擦力で定着ローラ１０１の回転に伴なって矢印の反時計方向Ｃに従動して回転する。また、第一支持ローラ１０３、第二支持ローラ１０４、クリーニングローラ１０８は、ベルト１０５の回転に従動して回転する。
【００６７】
第一支持ローラ１０３及び第二支持ローラ１０４はそれぞれ、所定の外径と肉厚とした金属パイプであり、内部には発熱体としてハロゲンヒータ１１４・１１５が配置されている。ハロゲンヒータ１１４・１１５にはそれぞれ制御回路部６０で制御される電源部１１４ａ・１１５ａ（図８）から不図示の給電系統を介して電力が供給される。これにより、ヒータ１１４・１１５が発熱して第一支持ローラ１０３及び第二支持ローラ１０４が内部から加熱される。そして、この加熱される第一支持ローラ１０３及び第二支持ローラ１０４に張架されて定着ローラ１０１の回転に従動して回転するベルト１０５が加熱される。
【００６８】
図３のように、第一支持ローラ１０３とベルト１０５との接触領域（ローラ１０３のベルト掛け回し部分）Ｄ１においてベルト１０５の長手方向中央部の外面には温度検知手段としてのサーミスタ１２３を弾性支持部材（不図示）により弾性的に接触させてある。このサーミスタ１２３によりベルト１０５の表面温度が検知され、その検知温度情報が制御回路部６０にフィードバックされる。
【００６９】
制御回路部６０はサーミスタ１２３から入力する検知温度が所定の目標温度に維持されるように電源部１１４ａからヒータ１１４に対する供給電力を制御している。即ち、ヒータ１１４をＯＮ／ＯＦＦすることで、ベルト１０５の表面温度が所定の目標温度で制御される。
【００７０】
また、第二支持ローラ１０４とベルト１０５との接触領域（ローラ１０４のベルト掛け回し部分）Ｄ２においてベルト１０５の長手方向中央部の外面には温度検知手段としてのサーミスタ１２４を弾性支持部材（不図示）により弾性的に接触させてある。このサーミスタ１２４によりベルト１０５の表面温度が検知され、その検知温度情報が制御回路部６０にフィードバックされる。
【００７１】
制御回路部６０はサーミスタ１２４から入力する検知温度が所定の目標温度に維持されるように電源部１１５ａからヒータ１１５に対する供給電力を制御している。即ち、ヒータ１１５をＯＮ／ＯＦＦすることで、ベルト１０５の表面温度が所定の目標温度で制御される。
【００７２】
上記のように定着ローラ１０１に対して加圧状態にされたアセンブリ１１０のベルト１０５は回転する定着ローラ１０１に対して接触面Ｎｅで接触して従動回転する。そして、第一及び第二支持ローラ１０３・１０４により加熱されて接触面Ｎｅにおいて定着ローラ１０１の表面を外部加熱する。
【００７３】
ベルト１０５の目標温度は定着ローラ１０１の目標温度よりも高く設定してある。そのため、定着ローラ１０１の表面温度が定着ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐとの接触により降下することに対してレスポンス（熱の感応精度）良くベルト１０５から定着ローラ１０１に熱が供給される。
【００７４】
４）ベルト１０５の寄り移動抑制構成
アセンブリ１１０には、ベルト１０５が定着ローラ１０１に接触して定着ローラ１０１の回転に従動して回転しているときに支持ローラ１０３・１０４の長手方向に沿う移動を規制するためにベルト１０５の両側部に設けられた規制部材を有する。規制部材２１１はベルト１０５の第一及び第二支持ローラ１０３・１０４に対する相対変位を規制する。
【００７５】
本実施においては、この規制部材２１１は第一及び第二支持ローラ１０３・１０４の左右両端部に、それぞれ、支持ローラの同軸上に設けられ、支持ローラの外径よりも大きい外径を有するリング形状（円形フランジ、円形鍔座）で設けられている。
【００７６】
図９は回転する定着ローラ１０１に対するアセンブリ１１０の加圧状態において、中間フレーム２０８が、定着ローラ１０１に対してある角度傾いているときの中間フレーム２０８が保持する部材の概略図である。ベルト１０５は定着ローラ１０１に対して加圧接触していて定着ローラ１０１との摩擦力で定着ローラ１０１の回転に従動して回転する。即ち、ベルト１０５は定着ローラ１０１との接触面Ｎｅにおいて定着ローラ１０１の回転方向と同じ方向の摩擦力を受けて従動回転する。
【００７７】
また、支持ローラ１０３・１０４を保持させた中間フレーム２０８は、定着ローラ１０１とベルト１０５との接触面Ｎｅに対して法線方向の、前記回動機構の軸２０９を中心に回転可能である。
【００７８】
このとき、接触面Ｎｅにおけるベルト１０５のある質点に働く摩擦力が、軸２０９周りに中間フレーム２０８を回転させるモーメントは以下に示す式（１）になる。
【００７９】
ｍ＝−ｒｆｃｏｓ（θ−ρ）・・・式（１）
ここで（ｒ，θ）は接触面Ｎｅに投影された軸２０９の位置を原点としたときの質点の座標、ｆは質点が受ける摩擦力、ρは定着ローラ１０１と中間フレーム２０８の交差角である。また、モーメントの向きが反時計方向のときを正としている。
【００８０】
Ｘ軸負の領域に働くモーメントの和Ｍ１及びＸ軸正の領域に働くモーメントの和Ｍ２は、上記の式を各領域で積分して各々次の式（２）、式（３）のようになる。
【００８１】
Ｍ１＝ｆ／２×ＬｘＬｙ１＾２×ｓｉｎρ・・・式（２）
Ｍ２＝−ｆ／２×ＬｘＬｙ２＾２×ｓｉｎρ・・・式（３）
ここで、Ｌｘは定着ローラ１０１とベルト１０５の接触面Ｎｅに対して、軸２０９の投影位置からベルト長手方向端までの距離である。Ｌｙ１は回動軸２０９の位置から接触面Ｎｅ下流側端部までの距離である。Ｌｙ２は回動軸２０９の位置から接触面Ｎｅ上流側端部までの距離である。
【００８２】
この式より、Ｘ軸負の領域に働くモーメントＭ１は常に正となり、交差角ρを小さくする方向に力が働く。一方、Ｘ軸正の領域に働くモーメントＭ２は常に負となり、交差角ρを大きくする方向に力が働く。また、これらのモーメントは、距離Ｌｙ１及び距離Ｌｙ２の二乗に比例しているため、軸２０９の位置によって、モーメントの総和（Ｍ１＋Ｍ２）が変化する。
【００８３】
図１０は本実施例の形態を示すもので、軸２０９の位置を、定着ローラ１０１とベルト１０５の接触面Ｎｅに投影したとき、接触面Ｎｅにおける定着ローラ１０１の回転方向Ａに対して接触面Ｎｅの中心よりも上流側に配置した場合である。本実施例では、支持ローラ１０３とオーバーラップする領域に配置されている。
【００８４】
この場合、接触面Ｎｅに関して、回動軸２０９よりも下流側の接触領域が上流側の接触領域よりも大きくなるため、モーメントの総和は正になる。このとき、中間フレーム２０８の回動によって交差角ρは小さくなり定着ローラ１０１と支持ローラ１０３及び１０４は平行になる。また、モーメントの絶対値はｓｉｎρに比例するので、交差角ρが小さくなるほどモーメントが働かなくなり、ベルト寄りが発生しない姿勢で中間フレーム２０９が安定する。
【００８５】
図１１は加圧ばね２０４の付勢力によって第一と第二支持ローラ１０３・１０４が定着ローラ１０１へ侵入（当接）したときの模式図である。まず、加圧ばね１０９によって、ベルト１０５内の第一と第二支持ローラ１０３・１０４がベルト１０５を所定の張力でそれぞれの中心軸間距離が略同一になるように支持された状態に保持される。
【００８６】
その状態において、カム２２５を回動することにより、第一と第二支持ローラ１０３・１０４は加圧ばね２０４の発生する付勢力により、侵入量Ｌ１だけ定着ローラ１０１へ食い込んだ状態になるまで定着ローラ１０１の外周面に対して付勢される。
【００８７】
加圧ばね２０４は加圧フレーム２０１の上面の左右側（長手方向両端側）に設けられて２か所で定着ローラ１０１へ支持ローラ１０３及び１０４を付勢するため、その左右の加圧ばね２０４の持つ付勢力のばらつき分、侵入量Ｌ１はローラ長手方向で異なってしまう。この時、侵入量Ｌ１が大きいほうが、従動搬送されるベルト１０５の搬送速度は大きくなり、逆に侵入量Ｌ１が小さい方は大きい方に比べベルト１０５の搬送速度が相対的に遅くなる。
【００８８】
このようにシームレスに構成されたベルト１０５の搬送速度に差がある場合、ベルト１０５そのものに速度の大きい側から速度の小さい側へ向かってスラスト移動する力が働く。そのため、例えば図１１での矢視図（矢印Ｈの方向から見た図）である図１２に示す長手方向左側の加圧力が大きく、長手方向右側の加圧力が小さい場合、ベルト１０５は矢印Ｄ方向に向かってスラスト移動（ベルト寄り移動）を行う。
【００８９】
また、支持ローラ１０３及び１０４の侵入量Ｌ１が大きい場合、図１１に示す点Ｐから点Ｑまでのベルト長は侵入量Ｌ１が小さい場合に比べて長くなる。そのため、侵入量Ｌ１が大きい場合、小さい場合に比べて支持ローラ１０３及び１０４の中心軸間距離は小さくなる方向に力が働く。
【００９０】
例えば図１１での矢視図である図１２に示す長手方向左側の加圧力が大きく、長手方向右側の加圧力が小さい場合、軸間距離Ｗ１は軸間距離Ｗ２よりも短くなる。そのため、ベルト１０５の搬送方向と、定着ローラ１０１の回転方向に交差角が発生し、ベルト１０５に矢印Ｅ方向に向かってスラスト移動する力が働く。
【００９１】
本実施例では、前記のように、第一と第二の支持ローラ１０３と１０４のうち接触面Ｎｅの定着ローラ回転方向において最下流側に位置する第二支持ローラ１０４が支持ローラ保持部材２０８に対して図４のように支持されている。即ち、最上流側に位置する第一支持ローラ１０３との中心間距離が移動距離に対して線形に増減する方向に移動可能に支持されている。
【００９２】
これにより、定着ローラ１０１に対する外部加熱ベルトアセンブリ１１０の付勢力に長手方向で差があった場合、第二支持ローラ１０４が軸間距離を所定距離だけ移動する。これにより、搬送速度差でベルト１０５がスラスト移動しようとする力を、その長手方向の付勢力差を利用し、軸間距離を補正することで逆方向にベルト１０５をスラスト移動させる力を発生させて打ち消すことができる。
【００９３】
その結果、付勢力のばらつきを吸収し、安定したベルト搬送がなされる。即ち、検知手段や駆動装置を用いることなく、ベルト１０５を定着ローラ１０１へ圧接させる付勢力にばらつきがあっても、それ自身の動作により支持ローラ１０３・１０４の軸間距離を前奥で変動させることができる。これにより、ベルト走行方向が定着ローラ１０１の回転方向と一致するようにベルト１０５を定着ローラ１０１の走行方向へ倣わせることができ、ベルト１０５の寄り力を抑えることでベルト寿命を向上させることが可能である。
【００９４】
［その他の装置構成］
１）本発明に係る画像加熱装置は、実施例の定着装置としての使用に限られない。記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢を増大させる光沢増大装置（画像改質装置）としても有効に使用することができる。
【００９５】
２）画像加熱部材１０１はローラ体に限られない。回転駆動されるエンドレスベルト体にすることもできる。
【００９６】
３）ベルト１０５を張架する複数の支持ローラは実施例の第一と第二の２本のローラ１０３・１０４に限られない。３本以上の支持ローラでベルト１０５を張架する構成とすることもできる。この場合も、その複数の支持ローラのうち画像加熱部材の移動方向において最下流側に位置する支持ローラは、最上流側の支持ローラと最下流側の支持ローラの中心間距離が移動距離に対して線形に増減する方向に移動可能に支持した構成にする。また、最下流側に位置する支持ローラは、最上流側に位置する支持ローラに対して、軸間距離が増大する方向に付勢手段によって付勢する。
【００９７】
４）ベルト１０５を加熱する加熱手段は実施例のヒータ１１４・１１５による加熱に限られない。ベルト１０５に電磁誘導発熱する金属層を具備させ、その金属層を誘導コイルで誘導発熱させて熱する加熱手段構成にすることもできる。
【００９８】
５）加圧部材１０２はローラ体に限られない。回転駆動されるエンドレスベルト体にすることもできる。また、表面（定着ローラや記録材との当接面）の摩擦係数が小さい非回転部材（加圧パッドなど）の形態にすることもできる。
【符号の説明】
【００９９】
９・・画像加熱装置、Ｐ・・記録材、Ｋ・・画像、１０１・・画像加熱部材、Ａ・・画像加熱部材の回転方向、１０３，１０４・・支持ローラ、１０５・・ベルト部材、２０８・・支持ローラ保持部材、Ｎｅ・・接触面、２０９，２０１，２０１ａ・・回動機構、２０９・・回転軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式や静電記録方式などを採用したプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に搭載される定着装置として用いて好適な画像加熱装置に関する。
【０００２】
画像加熱装置としては、記録材上に形成された未定着画像を固着画像として加熱定着する定着装置や、記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢度を増大させる光沢度増大装置等を挙げることができる。
【背景技術】
【０００３】
従来、種々の画像形成装置が知られているが、その中でも感光体にレーザ光で像露光を行い、それを現像して画像を得る電子写真方式画像形成装置が一般に普及している。このような画像形成装置は、画像品質が高く、高速である等の長所を持っており、例えば、複写機等の出力装置、レーザビームプリンタ等として広く用いられている。そして、これらの画像形成装置においては、厚紙などのいろいろな用紙（記録材）での高い生産性（単位時間あたりのプリント枚数）が求められてきている。
【０００４】
ところで、上記のような電子写真方式を適用した画像形成装置においては、高い生産性、特に坪量の大きな用紙での生産性を上げるため、定着装置の定着スピードを高速化する必要がある。しかし、坪量が大きい用紙では、熱が多く奪われるため、定着に要する熱量が、薄い紙に定着する場合に比べて大幅に多い。そこで、坪量の大きい紙に定着する際には、定着スピードを落としたり、単位時間あたりのプリント枚数を減少させたりして、定着処理を施しているのが現状である。
【０００５】
生産性を向上させることが可能な技術として、定着部材の表面温度を向上させるために定着部材に外部加熱部材を当接し、定着部材を外部から加熱する技術が知られている。また、外部加熱部材を複数の支持ローラに張架した無端ベルトにより形成することにより、熱伝導を行う領域の接触面積を増やし、熱伝導量を更に増大させることが可能となっている。このような技術方式をベルト式外部加熱装置と呼ぶ。
【０００６】
しかしながら、外部加熱ベルトを定着部材としての定着ローラの表面へ圧接させる付勢力にばらつきがあった場合、回転動作時にベルトが長手方向に移動して、ベルトの端部がその側に設けられたベルト規制板等のベルト規制部材と当接する。ベルト規制板に及ぼすベルト寄り力が大きい場合は、ベルトの端部がベルト規制板に摺動することによって、ベルト端面に削れや亀裂が発生しベルト寿命を低下させる要因になる。ベルト寄り規制手段としては次のようなものが知られている。
【０００７】
１）ベルトを掛け回すローラの端部にベルト規制部材を設ける（特許文献１、２、３、４）
２）ベルト内周の両端或は片端にリブを固着し、ベルトを掛け回すローラの端部や溝の側面にて規制する（特許文献５）
３）ベルトの端部位置を検出し、ベルトを掛け回すローラのアライメントを移動し寄り制御を行う（特許文献６）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−０７５６９７号公報
【特許文献２】特開２０００−０７５６９８号公報
【特許文献３】特開２０００−０７５６９９号公報
【特許文献４】特開２０００−０７５７００号公報
【特許文献５】特開平９−０９０７８７号公報
【特許文献６】特開平８−２３４５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来例ではそれぞれ以下のような課題がある。
【００１０】
１）特許文献１〜４では、ベルトがベルト規制部材に常に突き当たっているため、端部に応力が集中し、耐久による端部波打ちや座屈、更には削れや破断が生じる。特に、ベルト端の真直度がよくない場合や、突き当て面の平面度や振れがよくない場合、更に応力集中が激しくなり耐久性を損なう。また、発生した削れ粉による画像品質の低下や、電気系統に侵入し短絡を起こす可能性がある。
【００１１】
２）特許文献５では、リブに弾性体を用いることやリブ接着全面で寄り力を受けるため、応力は改善される。但し、ベルトに対して精度良くリブを接着することが難しく、結果的にベルトの蛇行を十分に押さえることが困難であるため、局所的な応力集中が起き、リブ剥がれによる短寿命等の問題が懸念される。また、このようなベルトは消耗品であることが多く、短寿命によりランニングコストに対して不利となる。
【００１２】
３）特許文献６は有効であるが、ベルトの位置を検出する手段、ローラのアライメントを変化させる構成及び制御手段が必要であり、装置の大型化が考えられる。
【００１３】
本発明は、外部加熱ベルトにより画像加熱部材の表面に与える熱量を増大させた外部加熱ベルト構成において上記従来技術の問題点を解決するためになされたものである。その目的とするところは、次のような画像加熱装置を提供することにある。即ち、外部加熱ベルトを画像加熱部材の表面へ圧接させる付勢力に前奥にばらつきがあった場合のベルト走行方向の偏りをそれ自身の動作で制御する。これにより、ベルトの寄る力を低減させ、外部加熱ベルトと規制部材の摺動による摩耗を原因とするベルト寿命の低下を低減することが可能な画像加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、画像を担持した記録材に接して前記画像を加熱する回転可能な画像加熱部材と、前記画像加熱部材の表面に接触して前記画像加熱部材の回転に従動して回転し前記画像加熱部材を外部より加熱する無端状のベルト部材と、前記ベルト部材を支持し、前記画像加熱部材を押圧する第一支持ローラと、前記ベルト部材を支持し、前記ベルト部材と前記画像加熱部材との接触面における前記ベルト部材の移動方向において最下流側で前記画像加熱部材を押圧する第二支持ローラと、を備えた画像加熱装置であって、前記第一と第二支持ローラを保持する支持ローラ保持部材を、前記接触面に対して法線方向を回転軸とし回動可能とする回動機構を有し、前記第二支持ローラのそれぞれの端部が、前記支持ローラ保持部材に対して、前記第一支持ローラと前記第二支持ローラとの中心を結ぶ直線方向へ移動可能となるように支持されている方向に移動可能に支持されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、検知手段や駆動装置を用いることなく、外部加熱ベルトであるベルト部材を画像加熱部材へ圧接させる付勢力にばらつきがあっても、それ自身の動作により支持ローラの軸間距離を前奥で変動させることができる。これにより、ベルト走行方向が画像加熱部材の回転方向と一致するようにベルト部材を画像加熱部材の走行方向へ倣わせることができ、ベルト部材の寄り力を抑えることでベルト寿命を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例における画像形成装置の概略構成図
【図２】定着装置の要部の一部切り欠き正面模式図
【図３】図２の（３）−（３）線に沿う拡大右側面図
【図４】外部加熱ベルトアセンブリの右側面図
【図５】外部加熱ベルトアセンブリの分解斜視図
【図６】同アセンブリの加圧−加圧解除機構の斜視図
【図７】同アセンブリの一部切り欠き平面模式図
【図８】定着装置の制御系統のブロック図
【図９】中間フレームが定着ローラに対して傾いているときに、外部加熱ベルトに働く力の関係を説明した図
【図１０】回動軸の配設位置の説明図
【図１１】加圧力と支持ローラの定着ローラに対する位置関係を説明する模式図
【図１２】図１１における矢印方向から見た模式図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に実施例を挙げて、本発明を具体的に説明する。なお、これらの実施例は、本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
【００１８】
［第１の実施例］
（１）画像形成装置例
図１は本発明に関わる画像加熱装置を定着装置９として備える画像形成装置５０の一例の概略構成図である。この装置５０は中間転写方式でインライン方式の電子写真カラーレーザビームプリンタである。パソコン等のホスト装置７０から制御回路部６０に入力する画像信号に基づいて記録材Ｐにフルカラー画像を形成することができる。
【００１９】
装置５０内には第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが併設され、並行処理により各々異なった色のトナー像を電子写真プロセスにより形成する。画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、それぞれ専用の像担持体、本例では回転駆動される電子写真感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを具備し、各ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上にそれぞれ異なる色のトナー像が形成される。
【００２０】
各ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに隣接して中間転写体としての循環移動する中間転写ベルト１３０が設置され、ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に形成された各色のトナー像がベルト１３０上に順次に重ね合わされて１次転写される。そして、そのベルト上のトナー像が２次転写ローラ１１で記録材Ｐ上に２次転写される。トナー像が転写された記録材Ｐは、定着装置９において加熱及び加圧によりトナー像の定着を受けて、記録画像形成物として装置外のトレイ６に排出される。
【００２１】
ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの外周には、それぞれドラム帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１次転写帯電器２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ及びクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが設けられている。装置内の上方部にはレーザスキャナ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが設置されている。
【００２２】
ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄにより一様に帯電処理される。そして、レーザスキャナ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから発せられたレーザ光をポリゴンミラーを回転して走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって偏向し、ｆθレンズによりドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの母線上に集光して露光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄする。これにより、ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に画像信号に応じた潜像が形成される。
【００２３】
本実施例において、現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、現像剤としてそれぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナーが、図示しない供給装置により所定量充填されている。現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、それぞれドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上の潜像を現像して、シアントナー画像、マゼンタトナー画像、イエロートナー画像及びブラックトナー画像として可視化する。
【００２４】
ベルト１３０は矢示の方向にドラム３と同じ周速度をもって回転駆動されている。ドラム３ａ上に形成担持された第１色のイエロートナー画像は、ドラム３ａとベルト１３０との当接部（１次転写ニップ部）を通過する。その通過過程で、１次転写帯電器２４ａからベルト１３０に印加される１次転写バイアスにより形成される電界と圧力により、ベルト１３０の外周面に１次転写されていく。
【００２５】
以下、同様に第２色のマゼンタトナー画像、第３色のシアントナー画像、第４色のブラックトナー画像が順次にベルト１３０上に重畳転写され、装置５０に入力したカラー画像情報に対応した合成カラートナー画像が形成される。
【００２６】
１次転写が終了したドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、それぞれのクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄにより転写残トナーをクリーニング、除去され、引き続き次の潜像の形成以下に備えられる。ベルト１３０上に残留したトナー及びその他の異物は、ウエブクリーナ２０のクリーニングウエブ（不織布）２１をベルト１３０の表面に当接して、拭い取るようにしている。
【００２７】
２次転写ローラ１１は、ベルト１３０を懸回張設させた３本のローラ１３・１４・１５のうちのローラ１４に対してベルト１３０を挟ませて圧接させることで、ベルト１３０との間に２次転写ニップ部を形成している。ローラ１１には、２次転写バイアス源によって所定の２次転写バイアスが印加されている。
【００２８】
ベルト１３０上に重畳転写された合成カラートナー画像の記録材Ｐへの転写は２次転写ニップ部でなされる。即ち、記録材Ｐが給紙カセット１０からレジストローラ１２、転写前ガイドを通過して２次転写ニップ部に所定のタイミングで給送され、ニップ部で挟持搬送される。同時にローラ１１に２次転写バイアスがバイアス電源からに印加される。この２次転写バイアスによりベルト１３０から記録材Ｐへ合成カラートナー画像が転写される。ニップ部を通ってトナー画像の転写を受けた記録材Ｐはベルト１３０から分離されて定着装置９へ導入され、熱と圧力を受けて未定着画像が固着像として定着される。
【００２９】
片面コピーモードの場合は、定着装置９を出た記録材Ｐはフラッパ１６の上側のシートパスを通って装置外の排紙トレイ６に排出される。
【００３０】
両面コピーモードが選択されている場合には、定着装置９を出た第１面側画像形成済みの記録材Ｐがフラッパ１６により再循環搬送機構側のシートパス１７側に導入される。さらにスイッチバックシートパス１８内に入り、次いで該シートパス１８から引き出し搬送されて再搬送シートパス１９に誘導される。そして、該シートパス１９からレジストローラ１２、転写前ガイドを通過して２次転写ニップ部に表裏反転状態で所定のタイミングで再導入される。
【００３１】
これにより、記録材Ｐの第２面側に対して、ベルト１３０上のトナー画像の２次転写がなされる。２次転写ニップ部にて第２面に対するトナー画像の２次転写を受けた記録材Ｐはベルト１３０から分離されて定着装置９へ再導入され、トナー画像の定着処理を受けて両面コピーとして装置外の排紙トレイ６に排出される。
【００３２】
モノクロなどモノカラーモードは指定された色の画像形成部が画像形成動作することでなされる。他の画像形成部はドラムの回転はなされるが画像形成動作はなされない。
【００３３】
（２）定着装置
図２は定着装置９の要部の一部切り欠き正面模式図、図３は図２の（３）−（３）線に沿う拡大右側面図である。図４は外部加熱ベルトアセンブリの右側面図、図５は外部加熱ベルトアセンブリの分解斜視図、図６は同アセンブリの加圧−加圧解除機構の斜視図である。図７は外部加熱ベルトアセンブリの一部切り欠き平面模式図、図８は定着装置の制御系統のブロック図である。
【００３４】
以下の説明において、定着装置９に関して、正面とは装置を記録材入口側からみた面（またはその側）、後面とはその反対側の面（またはその側：記録材出口側）である。また、左右とは装置を正面から見て左（長手方向の一端側、手前側）または右（長手方向の他端側、奥側）である。定着装置９またはこれを構成している部材の長手方向とは、回転体の軸線方向（スラスト方向）、又は記録材搬送路面内において記録材搬送方向に直交する方向又はその方向に並行な方向である。また、短手方向とは記録材搬送方向に並行な方向である。
【００３５】
上又は下とは重力方向において上又は下である。上流側と下流側とは記録材搬送方向に関して或いは回転可能な画像加熱部材の移動方向に関して上流側と下流側である。
【００３６】
定着装置９は、画像を加熱する回転可能な画像加熱部材としての定着ローラ１０１と、定着ローラ１０１とニップ部Ｎを形成する加圧部材としての加圧ローラ１０２と、定着ローラ１０１を外部より加熱する外部加熱ベルトアセンブリ１１０と、を有する。そして、ニップ部Ｎで未定着トナー画像Ｋを担持した記録材Ｐを挟持搬送して加熱する。なお、本実施例おいて、定着装置９に対する大小各種幅サイズの記録材の導入は記録材幅中心を基線とする中央基準搬送でなされる。
【００３７】
１）定着ローラ１０１
定着ローラ１０１は定着装置枠体の左右の本体側板２０２Ｌ・２０２Ｒ間に左右の軸部１０１ａがそれぞれ軸受部材２２０を介して回転可能に支持されて配設されている。定着ローラ１０１は所定の外径と肉厚とした中空芯金（金属パイプ）の外周面をトナー離型層、或いは弾性層とトナー離型層を順次に被覆したものである。中空芯金の内部には発熱体としてハロゲンヒータ１１１が配置されている。
【００３８】
定着ローラ１０１の右側軸部１０１ａにはドライブギアＧが固着して配設されている。ギアＧには制御回路部（制御手段）６０で制御される駆動源Ｍ１から駆動力が伝達される。これにより、定着ローラ１０１が図３において矢印Ａの時計方向に所定の速度で回転駆動される。
【００３９】
また、ハロゲンヒータ１１１には制御回路部６０で制御される電源部１１１ａ（図８）から不図示の給電系統を介して電力が供給される。これにより、ヒータ１１１が発熱して定着ローラ１０１が内部から加熱される。定着ローラ１０１の長手方向中央部の外面には温度検知手段としてのサーミスタ１２１を弾性支持部材（不図示）により弾性的に接触させてある。このサーミスタ１２１により定着ローラ１０１の表面温度が検知され、その検知温度情報が制御回路部６０にフィードバックされる。
【００４０】
制御回路部６０はサーミスタ１２１から入力する検知温度（検知される温度に関する情報）が所定の目標温度（定着温度：所定の温度に対応する情報）に維持されるように電源部１１１ａからヒータ１１１に対する供給電力を制御している。即ち、ヒータ１１１をＯＮ／ＯＦＦすることで、定着ローラ１０１の表面温度が所定の目標温度で制御（温度調節）される。
【００４１】
２）加圧ローラ１０２
加圧ローラ１０２は定着ローラ１０１の下側において定着ローラ１０１に並行に配列されており、本体側板２０２Ｌ・２０２Ｒ間に左右の軸部１０２ａがそれぞれ軸受部材２２１を介して回転可能に支持されて配設されている。加圧ローラ１０２は所定の外径と肉厚とした中空芯金（金属パイプ）の外周面をトナー離型層、或いは弾性層とトナー離型層を順次に被覆したものである。中空芯金の内部には発熱体としてハロゲンヒータ１１２が配置されている。
【００４２】
左右の軸受部材２２１はそれぞれ本体側板２０２Ｌ・２０２Ｒに対して上下方向にスライド移動可能であり、加圧手段としての加圧ばね（付勢部材）２２２の圧縮反力により上方に押し上げ付勢されている。これにより、加圧ローラ１０２の上面が定着ローラ１０１の下面に所定の押圧力で押し当ることで、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２との間に記録材搬送方向において所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。この加圧ローラ１０２は定着ローラ１０１の回転に伴なって矢印の反時計方向Ｂに従動回転する。
【００４３】
ハロゲンヒータ１１２には制御回路部６０で制御される電源部１１２ａから不図示の給電系統を介して電力が供給される。これにより、ヒータ１１２が発熱して加圧ローラ１０２が内部から加熱される。加圧ローラ１０２の長手方向中央部の外面には温度検知手段としてのサーミスタ１２２を弾性支持部材（不図示）により弾性的に接触させてある。このサーミスタ１２２により加圧ローラ１０２の表面温度が検知され、その検知温度情報が制御回路部６０にフィードバックされる。
【００４４】
制御回路部６０はサーミスタ１２２から入力する検知温度が所定の目標温度に維持されるように電源部１１２ａからヒータ１１２に対する供給電力を制御している。即ち、ヒータ１１２をＯＮ／ＯＦＦすることで、加圧ローラ１０２の表面温度が所定の目標温度で制御される。
【００４５】
定着ローラ１０１が回転駆動されると共にヒータ１１１への通電と外部加熱ベルトアセンブリ１１０による外部加熱でローラ１０１の表面温度が所定の目標温度に立ち上げられる。また加圧ローラ１０２が従動回転すると共にヒータ１１２への通電によりローラ１０２の表面温度が所定の目標温度に立ち上げられる。この状態において、定着ニップ部Ｎに画像形成部側から未定着トナー画像Ｋを担持した記録材Ｐが導入される。記録材Ｐはニップ部Ｎを挟持搬送されることで熱と圧力を受けて未定着トナー画像Ｋが固着像として定着される。Ｄは記録材Ｐの搬送方向である。
【００４６】
３）外部加熱ベルトアセンブリ１１０
外部加熱ベルトアセンブリ１１０は定着ローラ１０１の上面側に配設されており、定着ローラ１０１を外部より加熱する外部加熱手段である。アセンブリ１１０は定着ローラ１０１の外部加熱部材となる外部加熱ベルト１０５を有する。ベルト１０５は可撓性を有する回転可能な無端状のベルト部材（エンドレスベルト）である。本実施例においては、ステンレスやニッケル等の金属製の可撓性を有する無端状のベルト部材を基材とし、その外周面を、トナー付着を防止するために耐熱性の摺動層としてフッ素系樹脂被覆したものである。
【００４７】
ベルト１０５は複数の支持ローラとしての間隔をあけた並行２本の第一支持ローラ１０３と第二支持ローラ１０４との間に張架されている。第一支持ローラ１０３と第二支持ローラ１０４は定着ローラ１０１の回転方向において最上流側と最下流側との位置関係に配列されている。第一支持ローラ１０３は左右の軸部１０３ａが、それぞれ、左右の軸受板２０６に設けられた軸受丸穴２０６ａに嵌入されて左右の軸受板２０６・２０６間に回転可能に支持されて配設されている。
【００４８】
第二支持ローラ１０４は左右の軸部１０４ａが、それぞれ、左右の軸受板２０６に設けられた前後方向の軸受長穴２０６ｂに嵌入されて左右の軸受板２０６・２０６間に回転可能に支持されて配設されている。第二支持ローラ１０４は軸受長穴２０６ｂにより第一支持ローラ１０３に近づく方向と遠のく方向とにスライド移動する自由度を有する。即ち、左右の軸受板２０６は第二支持ローラ１０４を回動自在かつ、第一支持ローラ１０３の回転中心Ｏａ（図４）と第二支持ローラ１０４の回転中心Ｏｂを結んだ直線方向である矢印Ｆ方向に移動可能なように支持している。
【００４９】
つまり、複数の支持ローラである第一と第二の支持ローラ１０３と１０４のうちの最下流側に位置する第二支持ローラ１０４は、最上流側に位置する第一支持ローラ１０３との中心間距離が移動距離に対して線形に増減する方向に移動可能に支持されている。
【００５０】
そして、第二支持ローラ１０４は軸受長穴２０６ｂに嵌め入れられた加圧手段（付勢手段）としての加圧ばね（付勢部材）１０９の圧縮反力により第一支持ローラ１０３から遠のく方向に常時移動付勢されている。即ち、最下流側に位置する第二支持ローラ１０４は、最上流側に位置する第一支持ローラ１０３に対して軸間距離が増大する方向に付勢手段１０９によって付勢されている。この構成により第二支持ローラ１０４はベルト１０５に張りを与えるテンションローラとしても機能する。本実施例では、同じ軸受板２０６が複数の支持ローラ１０３・１０４を支持している。
【００５１】
左右の軸受板２０６はそれぞれ上部の中央部に設けられた丸穴２０６ｃが支持ローラ保持部材としての中間フレーム２０８の左右側端面にそれぞれ設けられた軸２０７に対して嵌係合されることで中間フレーム２０８の左右側に保持されている。左右の軸受板２０６は中間フレーム２０８に対してでそれぞれ軸２０７を中心に独立して回動可能とされている。即ち、中間フレーム２０８はその下面側に第一及び第二支持ローラ１０３・１０４を左右の軸受板２０６を介して回転可能に保持している。その第一及び第二支持ローラ１０３・１０４間にベルト１０５が掛け回されている。
【００５２】
また、第一及び第二支持ローラ１０３・１０４の間において、この両ローラに張架されたベルト１０５の上方側のベルト部分の外面に接触してベルト表面をクリーニングするクリーニングローラ１０８が配設されている。ローラ１０８は左右の軸部１０４ａが、それぞれ、左右の軸受板２０６に設けられた上下方向の軸受長穴２０６ｄに嵌入されて左右の軸受板２０６・２０６間に回転可能に支持されて配設されている。また、付勢部材（不図示）によりベルト１０５の表面に対して所定の圧力で押し付けられた状態にされている。
【００５３】
中間フレーム２０８の上面には中間フレーム２０８の長手方向中央部に縦軸（中間フレーム２０８の上面に対して法線方向の軸）２０９が配設されている。そして、中間フレーム２０８はその軸２０９を加圧フレーム２０１の長手方向中央部に設けた孔２０１ａに下から差し込んでＣリング（不図示）で抜け止めると共にスラスト方向の移動を規制している。
【００５４】
即ち、中間フレーム２０８は、軸２０９及び加圧フレーム２０１側に配設されている中間コロ２１０によって加圧フレーム２０１の下面と一定の間隔を保ちながら、加圧フレーム２０１に対して軸２０９を中心に所定の角度回転可能（旋回可能）に支持されている。
【００５５】
本実施例における旋回動作について説明する。本実施例では、軸２０９はベルト１０５を介して、定着ローラ１０１の表面に対向する位置に設けられ、より詳しくは、定着ローラ１０１の回転軸線に直行する線を軸線とするものである。この軸２０９を中心に中間フレーム２０８が回動する結果、定着ローラ１０１の回転軸線方向において接触面Ｎｅの一方側と他方側との接触量を調整するように接触面Ｎｅを回動することができる。
【００５６】
本実施例では、上記の軸２０９、孔２０１ａ、加圧フレーム２０１が回動機構を構成している。即ち、支持ローラ１０３・１０４を保持させた中間フレーム２０８を、定着ローラ１０１とベルト１０５との後述する接触面Ｎｅの中心に対して法線方向の軸２０９を中心に回転可能とする回動機構を構成している。定着ローラ１０１の回転軸線方向において接触面Ｎｅの一方側と他方側との接触量を調整するように接触面Ｎｅを回動することができれば、軸２０９の配置は本実施例に限定されるものではない。
【００５７】
加圧フレーム２０１はその前側が左右の本体側板２０２Ｌ・２０２Ｒ間に固定されたステイ軸２０３を中心に上下方向に回動可能に支持されて配設されている。そして、加圧フレーム２０１よりも上方の定着装置枠体側の不動のばね受座２２３と加圧フレーム上面との間に加圧ばね２０４が圧縮されて配設されている。加圧ばね２０４は加圧フレーム２０１の上面の左右側に一対配設されている。この加圧ばね２０４の圧縮反力により加圧フレーム２０１は軸２０３を中心に下方に常時回動付勢されている。
【００５８】
加圧フレーム２０１の後側の下方には本体側板２０２Ｌ・２０２Ｒ間にカム軸２２４が回転可能に支持されて配設されている。このカム軸２２４には左右側に一対の偏心カム２２５が固定して配設されている。その一対の偏心カム２２５は同形状で同位相である。カム軸２２４は制御回路部６０で制御される駆動源Ｍ２により偏心カム２２５の大隆起部が上向きとなった図３・図４の２点鎖線示の第１回転角状態と小隆起部が上向きとなった実線示の第２回転角状態とに１８０°間欠回転制御される。
【００５９】
カム軸２２４が第１回転角状態に転換されることで、加圧フレーム２０１は偏心カム２２５の大隆起部により加圧ばね２０４の加圧力に抗して軸２０３を中心に持ち上げ回動されて図３・図４の２点鎖線示の上昇位置に保持される。この状態においてはアセンブリ１１０は定着ローラ１０１から持ち上げられて第一支持ローラ１０３と第二支持ローラ１０４とベルト１０５が定着ローラ１０１から離間している退避状態に保持されている（アセンブリ１１０の加圧解除状態）。
【００６０】
このように、加圧フレーム２０１は本体側板２０２の間に固定されたステイ軸２０３のまわりに回動し、加圧バネ２０４による加圧力を受け定着ローラ１０１の方向に付勢される。カム２２５は回転することにより加圧フレーム２０１を昇降させ、外部加熱ベルト１０５の定着ローラ１０１に対する当接／退避動作を行っている。
【００６１】
制御回路部６０は画像形成装置５０のスタンバイ状態においては、駆動源Ｍ１をＯＦＦにして定着ローラ１０１の駆動を停止している。ヒータ１１１・１１２に対する通電もＯＦＦにしている。また、カム軸２２４を第１回転角状態にしてアセンブリ１１０を加圧解除状態にしている。
【００６２】
制御回路部６０は、画像形成信号の入力に基づいて、駆動源Ｍ１をＯＮにして定着ローラ１０１を回転駆動させる。これに伴い加圧ローラ１０２が従動回転する。また、ヒータ１１１・１１２に対する通電をＯＮにして、定着ローラ１０１および加圧ローラ１０２の表面温度をそれぞれ所定の目標温度に立ち上げる。また、駆動源Ｍ２によりカム軸２２４を第１回転角状態から第２回転角状態に転換する。そうすると、偏心カム２２５の小隆起部が上向に回動していくにつれて、加圧フレーム２０１が加圧ばね２０４の加圧力により軸２０３を中心に持ち下げ回動されていく。
【００６３】
そうすると、第一支持ローラ１０３と第二支持ローラ１０４に張架されているベルト１０５の下行側部分が定着ローラ１０１の上面に接触し、さらに第一支持ローラ１０３と第二支持ローラ１０４がベルト１０５を挟んで定着ローラ１０１の上面に当接する。
【００６４】
このとき、ベルト１０５の下行側部分が定着ローラ１０１の曲面に倣って第一と第二支持ローラ１０３・１０４間に押し込まれる。これにより、第二支持ローラ１０４が加圧ばね１０９の付勢力に抗して第一支持ローラ１０３に近づく方向にスライド移動して加圧ばね１０９の圧縮反力が増してベルト１０５の張りが強まる。そのため、ベルト１０５の下行側部分が定着ローラ１０１の曲面に対して十分に倣って押圧されて密着する。
【００６５】
そして、偏心カム２２５の小隆起部が最終的に上向に回動することで偏心カム２２５は加圧フレーム２０１に対して非接触となる。この状態において、第一支持ローラ１０３と第二支持ローラ１０４はベルト１０５を挟んで定着ローラ１０１の上面に対して加圧ばね２０４の加圧力にて所定の圧力で均等に押圧された当接状態になる（アセンブリ１１０の加圧状態）。
【００６６】
このアセンブリ１１０の加圧状態において、第一及び第二支持ローラ１０３・１０４に張架されているベルト１０５の下行側部分が定着ローラ１０１に対して腹当てに接触して定着ローラ１０１と広い接触面Ｎｅを形成している。この状態において、ベルト１０５は定着ローラ１０１との摩擦力で定着ローラ１０１の回転に伴なって矢印の反時計方向Ｃに従動して回転する。また、第一支持ローラ１０３、第二支持ローラ１０４、クリーニングローラ１０８は、ベルト１０５の回転に従動して回転する。
【００６７】
第一支持ローラ１０３及び第二支持ローラ１０４はそれぞれ、所定の外径と肉厚とした金属パイプであり、内部には発熱体としてハロゲンヒータ１１４・１１５が配置されている。ハロゲンヒータ１１４・１１５にはそれぞれ制御回路部６０で制御される電源部１１４ａ・１１５ａ（図８）から不図示の給電系統を介して電力が供給される。これにより、ヒータ１１４・１１５が発熱して第一支持ローラ１０３及び第二支持ローラ１０４が内部から加熱される。そして、この加熱される第一支持ローラ１０３及び第二支持ローラ１０４に張架されて定着ローラ１０１の回転に従動して回転するベルト１０５が加熱される。
【００６８】
図３のように、第一支持ローラ１０３とベルト１０５との接触領域（ローラ１０３のベルト掛け回し部分）Ｄ１においてベルト１０５の長手方向中央部の外面には温度検知手段としてのサーミスタ１２３を弾性支持部材（不図示）により弾性的に接触させてある。このサーミスタ１２３によりベルト１０５の表面温度が検知され、その検知温度情報が制御回路部６０にフィードバックされる。
【００６９】
制御回路部６０はサーミスタ１２３から入力する検知温度が所定の目標温度に維持されるように電源部１１４ａからヒータ１１４に対する供給電力を制御している。即ち、ヒータ１１４をＯＮ／ＯＦＦすることで、ベルト１０５の表面温度が所定の目標温度で制御される。
【００７０】
また、第二支持ローラ１０４とベルト１０５との接触領域（ローラ１０４のベルト掛け回し部分）Ｄ２においてベルト１０５の長手方向中央部の外面には温度検知手段としてのサーミスタ１２４を弾性支持部材（不図示）により弾性的に接触させてある。このサーミスタ１２４によりベルト１０５の表面温度が検知され、その検知温度情報が制御回路部６０にフィードバックされる。
【００７１】
制御回路部６０はサーミスタ１２４から入力する検知温度が所定の目標温度に維持されるように電源部１１５ａからヒータ１１５に対する供給電力を制御している。即ち、ヒータ１１５をＯＮ／ＯＦＦすることで、ベルト１０５の表面温度が所定の目標温度で制御される。
【００７２】
上記のように定着ローラ１０１に対して加圧状態にされたアセンブリ１１０のベルト１０５は回転する定着ローラ１０１に対して接触面Ｎｅで接触して従動回転する。そして、第一及び第二支持ローラ１０３・１０４により加熱されて接触面Ｎｅにおいて定着ローラ１０１の表面を外部加熱する。
【００７３】
ベルト１０５の目標温度は定着ローラ１０１の目標温度よりも高く設定してある。そのため、定着ローラ１０１の表面温度が定着ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐとの接触により降下することに対してレスポンス（熱の感応精度）良くベルト１０５から定着ローラ１０１に熱が供給される。
【００７４】
４）ベルト１０５の寄り移動抑制構成
アセンブリ１１０には、ベルト１０５が定着ローラ１０１に接触して定着ローラ１０１の回転に従動して回転しているときに支持ローラ１０３・１０４の長手方向に沿う移動を規制するためにベルト１０５の両側部に設けられた規制部材を有する。規制部材２１１はベルト１０５の第一及び第二支持ローラ１０３・１０４に対する相対変位を規制する。
【００７５】
本実施においては、この規制部材２１１は第一及び第二支持ローラ１０３・１０４の左右両端部に、それぞれ、支持ローラの同軸上に設けられ、支持ローラの外径よりも大きい外径を有するリング形状（円形フランジ、円形鍔座）で設けられている。
【００７６】
図９は回転する定着ローラ１０１に対するアセンブリ１１０の加圧状態において、中間フレーム２０８が、定着ローラ１０１に対してある角度傾いているときの中間フレーム２０８が保持する部材の概略図である。ベルト１０５は定着ローラ１０１に対して加圧接触していて定着ローラ１０１との摩擦力で定着ローラ１０１の回転に従動して回転する。即ち、ベルト１０５は定着ローラ１０１との接触面Ｎｅにおいて定着ローラ１０１の回転方向と同じ方向の摩擦力を受けて従動回転する。
【００７７】
また、支持ローラ１０３・１０４を保持させた中間フレーム２０８は、定着ローラ１０１とベルト１０５との接触面Ｎｅに対して法線方向の、前記回動機構の軸２０９を中心に回転可能である。
【００７８】
このとき、接触面Ｎｅにおけるベルト１０５のある質点に働く摩擦力が、軸２０９周りに中間フレーム２０８を回転させるモーメントは以下に示す式（１）になる。
【００７９】
ｍ＝−ｒｆｃｏｓ（θ−ρ）・・・式（１）
ここで（ｒ，θ）は接触面Ｎｅに投影された軸２０９の位置を原点としたときの質点の座標、ｆは質点が受ける摩擦力、ρは定着ローラ１０１と中間フレーム２０８の交差角である。また、モーメントの向きが反時計方向のときを正としている。
【００８０】
Ｘ軸負の領域に働くモーメントの和Ｍ１及びＸ軸正の領域に働くモーメントの和Ｍ２は、上記の式を各領域で積分して各々次の式（２）、式（３）のようになる。
【００８１】
Ｍ１＝ｆ／２×ＬｘＬｙ１＾２×ｓｉｎρ・・・式（２）
Ｍ２＝−ｆ／２×ＬｘＬｙ２＾２×ｓｉｎρ・・・式（３）
ここで、Ｌｘは定着ローラ１０１とベルト１０５の接触面Ｎｅに対して、軸２０９の投影位置からベルト長手方向端までの距離である。Ｌｙ１は回動軸２０９の位置から接触面Ｎｅ下流側端部までの距離である。Ｌｙ２は回動軸２０９の位置から接触面Ｎｅ上流側端部までの距離である。
【００８２】
この式より、Ｘ軸負の領域に働くモーメントＭ１は常に正となり、交差角ρを小さくする方向に力が働く。一方、Ｘ軸正の領域に働くモーメントＭ２は常に負となり、交差角ρを大きくする方向に力が働く。また、これらのモーメントは、距離Ｌｙ１及び距離Ｌｙ２の二乗に比例しているため、軸２０９の位置によって、モーメントの総和（Ｍ１＋Ｍ２）が変化する。
【００８３】
図１０は本実施例の形態を示すもので、軸２０９の位置を、定着ローラ１０１とベルト１０５の接触面Ｎｅに投影したとき、接触面Ｎｅにおける定着ローラ１０１の回転方向Ａに対して接触面Ｎｅの中心よりも上流側に配置した場合である。本実施例では、支持ローラ１０３とオーバーラップする領域に配置されている。
【００８４】
この場合、接触面Ｎｅに関して、回動軸２０９よりも下流側の接触領域が上流側の接触領域よりも大きくなるため、モーメントの総和は正になる。このとき、中間フレーム２０８の回動によって交差角ρは小さくなり定着ローラ１０１と支持ローラ１０３及び１０４は平行になる。また、モーメントの絶対値はｓｉｎρに比例するので、交差角ρが小さくなるほどモーメントが働かなくなり、ベルト寄りが発生しない姿勢で中間フレーム２０９が安定する。
【００８５】
図１１は加圧ばね２０４の付勢力によって第一と第二支持ローラ１０３・１０４が定着ローラ１０１へ侵入（当接）したときの模式図である。まず、加圧ばね１０９によって、ベルト１０５内の第一と第二支持ローラ１０３・１０４がベルト１０５を所定の張力でそれぞれの中心軸間距離が略同一になるように支持された状態に保持される。
【００８６】
その状態において、カム２２５を回動することにより、第一と第二支持ローラ１０３・１０４は加圧ばね２０４の発生する付勢力により、侵入量Ｌ１だけ定着ローラ１０１へ食い込んだ状態になるまで定着ローラ１０１の外周面に対して付勢される。
【００８７】
加圧ばね２０４は加圧フレーム２０１の上面の左右側（長手方向両端側）に設けられて２か所で定着ローラ１０１へ支持ローラ１０３及び１０４を付勢するため、その左右の加圧ばね２０４の持つ付勢力のばらつき分、侵入量Ｌ１はローラ長手方向で異なってしまう。この時、侵入量Ｌ１が大きいほうが、従動搬送されるベルト１０５の搬送速度は大きくなり、逆に侵入量Ｌ１が小さい方は大きい方に比べベルト１０５の搬送速度が相対的に遅くなる。
【００８８】
このようにシームレスに構成されたベルト１０５の搬送速度に差がある場合、ベルト１０５そのものに速度の大きい側から速度の小さい側へ向かってスラスト移動する力が働く。そのため、例えば図１１での矢視図（矢印Ｈの方向から見た図）である図１２に示す長手方向左側の加圧力が大きく、長手方向右側の加圧力が小さい場合、ベルト１０５は矢印Ｄ方向に向かってスラスト移動（ベルト寄り移動）を行う。
【００８９】
また、支持ローラ１０３及び１０４の侵入量Ｌ１が大きい場合、図１１に示す点Ｐから点Ｑまでのベルト長は侵入量Ｌ１が小さい場合に比べて長くなる。そのため、侵入量Ｌ１が大きい場合、小さい場合に比べて支持ローラ１０３及び１０４の中心軸間距離は小さくなる方向に力が働く。
【００９０】
例えば図１１での矢視図である図１２に示す長手方向左側の加圧力が大きく、長手方向右側の加圧力が小さい場合、軸間距離Ｗ１は軸間距離Ｗ２よりも短くなる。そのため、ベルト１０５の搬送方向と、定着ローラ１０１の回転方向に交差角が発生し、ベルト１０５に矢印Ｅ方向に向かってスラスト移動する力が働く。
【００９１】
本実施例では、前記のように、第一と第二の支持ローラ１０３と１０４のうち接触面Ｎｅの定着ローラ回転方向において最下流側に位置する第二支持ローラ１０４が支持ローラ保持部材２０８に対して図４のように支持されている。即ち、最上流側に位置する第一支持ローラ１０３との中心間距離が移動距離に対して線形に増減する方向に移動可能に支持されている。
【００９２】
これにより、定着ローラ１０１に対する外部加熱ベルトアセンブリ１１０の付勢力に長手方向で差があった場合、第二支持ローラ１０４が軸間距離を所定距離だけ移動する。これにより、搬送速度差でベルト１０５がスラスト移動しようとする力を、その長手方向の付勢力差を利用し、軸間距離を補正することで逆方向にベルト１０５をスラスト移動させる力を発生させて打ち消すことができる。
【００９３】
その結果、付勢力のばらつきを吸収し、安定したベルト搬送がなされる。即ち、検知手段や駆動装置を用いることなく、ベルト１０５を定着ローラ１０１へ圧接させる付勢力にばらつきがあっても、それ自身の動作により支持ローラ１０３・１０４の軸間距離を前奥で変動させることができる。これにより、ベルト走行方向が定着ローラ１０１の回転方向と一致するようにベルト１０５を定着ローラ１０１の走行方向へ倣わせることができ、ベルト１０５の寄り力を抑えることでベルト寿命を向上させることが可能である。
【００９４】
［その他の装置構成］
１）本発明に係る画像加熱装置は、実施例の定着装置としての使用に限られない。記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢を増大させる光沢増大装置（画像改質装置）としても有効に使用することができる。
【００９５】
２）画像加熱部材１０１はローラ体に限られない。回転駆動されるエンドレスベルト体にすることもできる。
【００９６】
３）ベルト１０５を張架する複数の支持ローラは実施例の第一と第二の２本のローラ１０３・１０４に限られない。３本以上の支持ローラでベルト１０５を張架する構成とすることもできる。この場合も、その複数の支持ローラのうち画像加熱部材の移動方向において最下流側に位置する支持ローラは、最上流側の支持ローラと最下流側の支持ローラの中心間距離が移動距離に対して線形に増減する方向に移動可能に支持した構成にする。また、最下流側に位置する支持ローラは、最上流側に位置する支持ローラに対して、軸間距離が増大する方向に付勢手段によって付勢する。
【００９７】
４）ベルト１０５を加熱する加熱手段は実施例のヒータ１１４・１１５による加熱に限られない。ベルト１０５に電磁誘導発熱する金属層を具備させ、その金属層を誘導コイルで誘導発熱させて熱する加熱手段構成にすることもできる。
【００９８】
５）加圧部材１０２はローラ体に限られない。回転駆動されるエンドレスベルト体にすることもできる。また、表面（定着ローラや記録材との当接面）の摩擦係数が小さい非回転部材（加圧パッドなど）の形態にすることもできる。
【符号の説明】
【００９９】
９・・画像加熱装置、Ｐ・・記録材、Ｋ・・画像、１０１・・画像加熱部材、Ａ・・画像加熱部材の回転方向、１０３，１０４・・支持ローラ、１０５・・ベルト部材、２０８・・支持ローラ保持部材、Ｎｅ・・接触面、２０９，２０１，２０１ａ・・回動機構、２０９・・回転軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を担持した記録材に接して前記画像を加熱する回転可能な画像加熱部材と、前記画像加熱部材の表面に接触して前記画像加熱部材の回転に従動して回転し前記画像加熱部材を外部より加熱する無端状のベルト部材と、前記ベルト部材を支持し、前記画像加熱部材を押圧する第一支持ローラと、前記ベルト部材を支持し、前記ベルト部材と前記画像加熱部材との接触面における前記ベルト部材の移動方向において最下流側で前記画像加熱部材を押圧する第二支持ローラと、を備えた画像加熱装置であって、
前記第一と第二支持ローラを保持する支持ローラ保持部材を、前記接触面に対して法線方向を回転軸とし回動可能とする回動機構を有し、前記第二支持ローラのそれぞれの端部が、前記支持ローラ保持部材に対して、前記第一支持ローラと前記第二支持ローラとの中心を結ぶ直線方向へ移動可能となるように支持されている方向に移動可能に支持されていることを特徴とする画像加熱装置。
【請求項２】
前記第二支持ローラは前記第一支持ローラに対して軸間距離が増大する方向に付勢手段によって付勢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。
【請求項３】
前記画像加熱部材は弾性層を持つ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。
【請求項４】
前記ベルト部材が前記画像加熱部材の回転に従動して回転しているときに前記支持ローラの長手方向に沿う移動を規制するために前記ベルト部材の両側部に設けられた規制部材を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像加熱装置。
【請求項５】
前記規制部材は前記支持ローラの同軸上に設けられ、前記支持ローラの外径よりも大きな外径を有するリング形状になっていることを特徴とする請求項４に記載の画像加熱装置。
【請求項６】
前記画像加熱部材に当接してニップ部を形成する加圧部材を有し、前記ニップ部で画像を担持した記録材を挟持搬送して加熱することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の画像加熱装置。
【請求項１】
画像を担持した記録材に接して前記画像を加熱する回転可能な画像加熱部材と、前記画像加熱部材の表面に接触して前記画像加熱部材の回転に従動して回転し前記画像加熱部材を外部より加熱する無端状のベルト部材と、前記ベルト部材を支持し、前記画像加熱部材を押圧する第一支持ローラと、前記ベルト部材を支持し、前記ベルト部材と前記画像加熱部材との接触面における前記ベルト部材の移動方向において最下流側で前記画像加熱部材を押圧する第二支持ローラと、を備えた画像加熱装置であって、
前記第一と第二支持ローラを保持する支持ローラ保持部材を、前記接触面に対して法線方向を回転軸とし回動可能とする回動機構を有し、前記第二支持ローラのそれぞれの端部が、前記支持ローラ保持部材に対して、前記第一支持ローラと前記第二支持ローラとの中心を結ぶ直線方向へ移動可能となるように支持されている方向に移動可能に支持されていることを特徴とする画像加熱装置。
【請求項２】
前記第二支持ローラは前記第一支持ローラに対して軸間距離が増大する方向に付勢手段によって付勢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。
【請求項３】
前記画像加熱部材は弾性層を持つ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。
【請求項４】
前記ベルト部材が前記画像加熱部材の回転に従動して回転しているときに前記支持ローラの長手方向に沿う移動を規制するために前記ベルト部材の両側部に設けられた規制部材を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像加熱装置。
【請求項５】
前記規制部材は前記支持ローラの同軸上に設けられ、前記支持ローラの外径よりも大きな外径を有するリング形状になっていることを特徴とする請求項４に記載の画像加熱装置。
【請求項６】
前記画像加熱部材に当接してニップ部を形成する加圧部材を有し、前記ニップ部で画像を担持した記録材を挟持搬送して加熱することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の画像加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−５０５１７（Ｐ２０１３−５０５１７Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８７１６３（Ｐ２０１１−１８７１６３）
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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