JP2009300911A - 無端ベルト回転装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置に搭載する画像加熱装置として用いれば好適な、コスト増加や大型化を抑えながら長寿命化を実現した無端ベルト回転装置を提供する。
【解決手段】用紙種別判断手段により、紙のエッジの影響を受ける種類の用紙かどうかを判断するために、例えば用紙の厚みが所定値を上回るかどうかを判断し、上回らない場合はベルト寄り制御として平衡点型制御を行い、上回り、影響を受けると判断したときにスイング型制御に切り替える。または、用紙通過タイミングを判断する手段により、用紙が通過しない間は平衡点型制御を行い、用紙通過中はスイング型制御に切り替える。
【選択図】図１５

Description

本発明は、画像形成装置に搭載するベルトニップ方式の画像加熱装置など、エンドレス状のベルトを互いに圧接して回転する構成の、シート状部材を搬送する無端ベルト回転装置に関する。

画像加熱装置としては、例えば、記録材上に未定着画像を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を増大させる光沢増大化装置等が上げられる。

従来、電子写真方式の画像形成装置に搭載される定着装置としては、互いに圧接して回転するエンドレス状の定着ベルトと加圧ベルトで、記録材を挟持搬送しながら未定着トナー画像の定着を行うよう構成された定着装置が提案されている（特許文献１）。このベルト定着方式の定着装置は、ローラ対を主体とするローラ定着方式の定着装置に比して、充分な定着ニップ幅（記録材搬送方向の長さ）を得ている。

ところで、エンドレス状の定着ベルト若しくは加圧ベルトを使用したベルトニップ方式の定着装置では、ベルトの回転過程において、ベルトが記録材搬送方向と直交する幅方向の一方側又は他方側へ片寄るように移動する現象（ベルトの寄り移動）が発生する。このベルトの寄り移動が発生すると、ベルトを張架しているローラからベルトが脱落したり、ベルトの端部が破損したりするおそれがある。

これを防止するために、前記ベルトの寄り移動を補正することが行われている。例えば、ベルトの寄り移動を補正するためにベルトを巻きつけている複数のローラ軸の１つをステアリングローラとし、そのステアリングローラを傾けることにより、寄り移動を補正する技術が提案されている（特許文献２）。

特許文献２の寄り移動を補正する方法は、ベルト位置が中央から所定量以上移動したことを検知した場合に、ステアリングローラをベルトの移動方向と反対向きに傾けるという方法である（以下、スイング型寄り制御という）。このスイング型寄り制御を繰り返すことにより、ベルトが周期的に片側からもう一方の側まで移動するため、ベルトの寄り移動を安定して制御することができる。

また、別の寄り移動を補正する方法としては、ベルト位置を検知し、この検知したベルト位置に応じて、ステアリングローラの傾きを変化させていく方法がある（以下、平衡点型寄り制御という）。この平衡点型寄り制御を行うことにより、安定してベルトを中央位置に維持することができる。
特開２００４−３４１３４６号公報 特開平５−２７６２２号公報

しかし、特許文献２では次のような問題があった。即ち、ベルトは耐久が進むとベルト内面部分の磨耗によりベルト内面摩擦力が大きくなり、そのために、寄り力が弱くなり十分に寄り移動が解消されない場合ばかりか、他方のベルトの動きに引きずられてベルトが寄り切ってしまう。

平衡点型寄り制御では、ベルトの移動が少ないため、ベルト内面の磨耗が少ない。そのため、ベルトの耐久性は高い。しかし、安定してベルトを中央位置に維持するため、シート状部材である紙等の記録材がベルトの同じ個所を通過することになる。そのため、厚紙やコート紙といった厚手の記録材が連続して通紙されると、記録材のエッジにより、ベルト表面上に微小な傷がつく。その状態で、連続通紙していた記録材幅（紙幅）より大きなサイズの記録材を通紙すると、定着性に影響を与え、画質が劣化するという問題があった。

しかも、昨今は、記録材（マテリアル）として、より光沢のある厚手の紙や、特殊な表面処理を施したコート紙といった新しい紙が使用されるようになってきている。さらには、ＰＯＤ用途などでは、カット紙だけでなく、専用に裁断した用紙、不定形な用紙、様々な国における様々な紙、といった多種多様な紙が使用されるようになってきており、出力物自体が販売されるように、画質に対する要求も高くなってきている。

これらの紙全てにおいて画質に影響の無い定着装置（定着器）を開発することが事実上困難であり、多大な時間、コスト、リソースを割かなければならない。

本発明は、斯かる課題に鑑みてなされたものである。その目的とするところは、例えば、画像形成装置に搭載する画像加熱装置として用いれば好適な、コスト増加や大型化を抑えながら長寿命化を実現した無端ベルト回転装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係る無端ベルト回転装置の代表的な構成は、シート状部材を搬送するための無端ベルトと、前記無端ベルトを懸架する複数のベルト懸架手段を有し、前記複数のベルト懸架手段の少なくとも１つを回転させることで、前記無端ベルトを回転させる無端ベルト回転装置であって、前記無端ベルトの、前記ベルト懸架手段の回転軸の軸方向の位置を検出するベルト位置検出手段と、前記複数のベルト懸架手段のうち、少なくともひとつの懸架手段のアライメントを変化させることにより前記無端ベルトの前記回転軸の軸方向の移動量を制御するためのベルトステアリング手段と、前記ベルト位置検出手段による検知結果に応じて、前記無端ベルトが前記回転軸の軸上で平衡状態を維持するように制御する第１の制御モードと、前記ベルト位置検知手段による検知結果に応じて、前記無端ベルトが前記回転軸の軸方向に往復移動するように制御する第２の制御モードを切り替える制御モード切り替え手段と、を有し、前記制御モード切り替え手段は、前記無端ベルトが搬送するシート状部材の特性に応じて、前記第１の制御モードと前記第２の制御モードを切り替えることを特徴とする。

また、上記の目的を達成するための本発明に係る無端ベルト回転装置の他の代表的な構成は、記録材を搬送するための無端ベルトと、前記無端ベルトを懸架する複数のベルト懸架手段を有し、前記複数のベルト懸架手段の少なくとも１つを回転させることで、前記無端ベルトを回転させる無端ベルト回転装置であって、前記無端ベルトの、前記ベルト懸架手段の回転軸の軸方向の位置を検出するベルト位置検出手段と、前記複数のベルト懸架手段のうち、少なくともひとつの懸架手段のアライメントを変化させることにより前記無端ベルトの回転軸の軸方向の移動量を制御するためのベルトステアリング手段と、前記ベルト位置検出手段による検知結果に応じて、前記無端ベルトが前記回転軸の軸上で平衡状態を維持するように制御する第１の制御モードと、前記ベルト位置検知手段による検知結果に応じて、前記無端ベルトが前記回転軸の軸方向に往復移動するように制御する第２の制御モードを切り替える制御モード切り替え手段と、を有し、前記制御モード切り替え手段は、前記無端ベルトがシート状部材を搬送中かどうかに応じて、前記第１の制御モードと前記第２の制御モードを切り替えることを特徴とする。

本発明によれば、簡易な手段により、コスト増加や大型化を抑えながら長寿命な無端ベルト回転装置が実現できる。

［実施例１］
（１）電子写真フルカラー複写機の概略構成の説明
図２は、本発明に係る無端ベルト回転装置をベルト定着装置として搭載した画像形成装置の一例である電子写真フルカラー複写機の概略構成を示す縦断面図である。

１はデジタルカラー画像リーダ部であり、原稿台ガラス２上に載置したカラー画像原稿の画像をフルカラーセンサ（ＣＣＤ）３によりカラー色分解画像信号として光電読み取りする。カラー色分解画像信号は、画像処理部４にて画像処理が施された後、デジタルカラー画像プリンタ部５に送出される。

プリンタ部５において、ＵＹ・ＵＭ・ＵＣ・ＵＫはタンデム配置した第１〜第４の４つの画像形成部である。各画像形成部はそれぞれレーザー露光方式の電子写真プロセス機構である。リーダ部１からプリンタ部５に送出されたカラー色分解画像信号に基づいて、第１の画像形成部ＵＹは感光ドラムの面にイエロートナー像を、第２の画像形成部ＵＭは感光ドラムの面にマゼンタトナー像を、所定の制御タイミングで形成する。また、第３の画像形成部ＵＣは感光ドラムの面にシアントナー像を、第４の画像形成部ＵＫは感光ドラムの面にブラックトナー像を、所定の制御タイミングで形成する。

各画像形成部の感光ドラムの面に形成される上記のトナー像はそれぞれ一次転写部６にて中間転写ベルト７の面に対して順次に重畳転写される。これにより、中間転写ベルト７の面に上記の４つのトナー像の重ね合わせによる未定着のフルカラートナー像が合成形成される。その合成形成されたフルカラートナー像が二次転写部８にて、該二次転写部８に、カセット給紙機構部９或いはデッキ給紙部１０或いは手差し給紙部１１から所定の制御タイミングにて給送されたシート状部材である記録材Ｐの面に順次に一括して二次転写される。

記録材Ｐは中間転写ベルト７の面から分離されてベルト定着装置（定着ユニット）１２に導入され、ベルト定着装置１２の定着ニップ部で挟持搬送される。この挟持搬送過程で未定着のフルカラートナー像が熱と圧力により溶融混色して記録材Ｐの面にフルカラーの固着画像として定着される。ベルト定着装置１２を出た記録材Ｐはフラッパ１３で進路切り替えされてフェイスアップ排紙トレイ１４またはフェイスダウン排紙トレイ１５に排出される。

また、両面プリントモードが選択されている場合には、ベルト定着装置１２を出た第１面側プリント済みの記録材Ｐがフラッパ１３で一旦フェイスダウント排紙レイ１５に通じるシートパスに送り込まれてからスイッチバック搬送される。そして、再搬送シートパス１６に導入され、表裏反転された状態になって再度二次転写部８に導入される。これにより記録材Ｐの第２面側にトナー像が二次転写形成される。以後、記録材Ｐは第１面側プリントの場合と同様に、ベルト定着装置１２に導入され、両面プリント済みの記録材がフェイスアップ排紙トレイ１４またはフェイスダウン排紙トレイ１５に排出される。

（２）ベルト定着装置１２の概略構成の説明
図１は本実施例におけるベルト定着装置１２の概略構成を示す横断面図である。このベルト定着装置１２は、互いに圧接して回転する無端ベルト（エンドレス状ベルト）である第１のベルトと第２のベルトを有するツインベルト方式のベルト回転装置である。

ここで、定着装置１２に関して、正面とは、記録材入口側から見た装置面であり、左（奥）・右（手前）とは、定着装置１２を正面から見て左（奥）又は右（手前）である。上流側と下流側とは、記録材搬送方向に関して上流側と下流側である。幅方向と幅は、記録材搬送路面において記録材搬送方向に直交する方向に並行な方向とその方向の寸法である。

２１はベルト式定着装置１２の上側ユニットである定着ベルトユニットである。この定着ベルトユニット２１は、無端の定着ベルト（第１のベルト）２７と、定着ベルト２７の内側にあって、このベルトを張架する複数のベルト張架手段（ベルト張架部材）としての役割を成す定着駆動ローラ２４及び定着ステアリングローラ２６を有する。また、定着ベルト２７の内側にあって、定着ベルト２７と対向させて配設した加圧パッド２８を有する。定着ベルト２７は、定着ベルトユニット２１の上部に配設した加熱源としての誘導加熱コイル２９により発熱させられる。定着ベルト２７は、例えば、厚さ７５μｍ、幅３８０ｍｍ、周長２００ｍｍのニッケル金属層若しくはステンレス層などの磁性金属層に、厚さ３００μｍのシリコンゴムをコーティングしたものが用いられる。

３１はベルト式定着装置の下側ユニットである加圧ベルトユニットである。この加圧ベルトユニット３１は、無端の加圧ベルト（第２のベルト）３２と、加圧ベルト３２の内側にあって、このベルトを張架する複数のベルト張架手段としての役割を成す加圧駆動ローラ３３及び加圧ステアリングローラ３４を有する。また、加圧ベルト２７の内側にあって、加圧ベルト３２と対向させて配設した加圧パッド３８を有する。

加圧ベルトユニット３１は着脱軸部４３を中心に上下方向に揺動可能であり、電磁ソレノイド−プランジャ機構・カム機構・レバー機構等で構成されるベルト着脱駆動機構１０２により揺動される。そして、加圧ベルトユニット３１は、上方に移動されることで定着ベルトユニット２１に対して着状態（第１状態）にされ、下方に移動されることで定着ベルトユニット２１に対して脱状態（第２状態）にされる。

図１は着状態時であり、定着ベルト２７と加圧ベルト３２とが、定着駆動ローラ２４・加圧パッド２８と加圧駆動ローラ３３・加圧パッド３８との部分において圧接して、記録材搬送方向において幅の広い定着ニップ部Ｎが形成される。

図３は脱状態時であり、加圧ベルトユニット３１の定着ベルトユニット２１に対する加圧が解除されて、加圧ベルト３２が定着ベルト２７から離間した状態になる。

定着装置１２は、定着動作時、即ち記録材Ｐを定着ニップ部Ｎで挟持搬送する際には着状態に切り替えられる。それ以外の場合は、脱状態へと切り替えられて、定着ベルトユニット２１と加圧ベルトユニット３１との間に不要な圧力がかかるのを防止し部材の損耗を防いでいる。

定着装置１２は、図１の着状態にされた定着動作時には、定着ベルト駆動ローラ駆動機構１０３により定着駆動ローラ２４が回転駆動されて定着ベルト２７が矢印の時計方向に回転される。定着ステアリングローラ２６は従動回転する。また、加圧ベルト駆動ローラ駆動機構１０４により加圧駆動ローラ３３が回転駆動されて加圧ベルト３２が矢印の反時計方向に回転される。加圧ステアリングローラ３４は従動回転する。また、ヒータ給電回路部（励磁回路部）１０５から誘導加熱コイル（加熱源）２９に高周波電流が印加されて、定着ベルト２７の誘導加熱がなされる。定着ベルト２７の表面温度がサーミスタ等の検温手段２１ｅにより検知され、定着ベルト２７の温度に関する電気的情報が制御回路部（制御手段）であるＣＰＵ１００（図４）に入力する。ＣＰＵ１００は検温手段２１ｅから入力する温度情報に基づき定着ベルト２７が所定の定着温度となるように、ヒータ給電回路部１０５から誘導加熱コイル２９への給電をＯＮ・ＯＦＦする。

定着ベルト２７が所定の定着温度に立ち上げられて温調された状態において、定着装置１２にその正面側から未定着トナー画像を担持した記録材Ｐが導入される。記録材Ｐの未定着トナー画像を有する面と定着ベルト２７の面が対面する。そして、記録材Ｐが定着ニップ部Ｎで挟持搬送されることにより、未定着トナー画像が熱と圧力により記録材Ｐの面に定着される。

図４は本実施例のベルト式定着装置１２を含む画像形成装置の制御系を示したものである。全体の制御は制御回路部（制御手段）としてのＣＰＵ１００が行っており、これに液晶タッチパネルやボタン等によって構成される操作部１０１が接続される。操作部１０１からの使用者の諸条件の入力によって、画像形成装置は動作を開始する。

ＣＰＵ１００は、上記のベルト着脱機構１０２、定着ベルト駆動ローラ駆動機構１０３、加圧ベルト駆動ローラ駆動機構１０４、ヒータ給電回路部１０５、次の（３）項で説明するベルト寄り制御機構（ステアリングローラ変位機構）１０６を制御する。そして、寄り検知センサ（ベルト位置検出手段）ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＲ１、ＳＲ２などが接続され、ＣＰＵ１００から制御される。

ベルト寄り制御機構１０６は、複数のベルト懸架手段のうち、少なくともひとつの懸架手段のアライメントを変化させることにより、ベルトの、ベルト懸架手段の回転軸の軸方向の移動量を制御するためのベルトステアリング手段である。本実施例においては、ＣＰＵ１００からの信号にしたがって図５に示したベルト寄り制御機構１０６のステアリング制御ステッピングモータ６０を駆動させ、定着ベルト２７及び加圧ベルト３２の寄りを補正する制御を行う。寄り検知センサＳＬ１、ＳＬ２、ＳＲ１、ＳＲ２は、定着ベルト２７及び加圧ベルト３２のベルト寄り量を検出するセンサである。

（３）ベルト寄り制御機構１０６の説明
次に、本実施例におけるベルト定着装置１２のベルトの寄り制御機構１０６を図５を参照して説明する。定着ベルトユニット２１のベルト寄り制御機構と加圧ベルトユニット３１のベルト寄り制御機構はほぼ同様である為、ここでは定着ベルトユニット２１のベルト寄り制御機構を代表として説明する。

ベルト寄り制御機構１０６は、ステアリング制御ステッピングモータ６０、ウォームギア６１、扇形ギア６２、ステアリングローラ軸受６３、及び、それらを支持する側板６４によって構成される。ステアリングローラ軸受６３は、定着ステアリングローラ２６の軸を支持している。６５は左側ベルト寄りセンサユニットであり、２段階のベルト寄り検知を行うフォトセンサＳＬ１、ＳＬ２を収めたものであり、詳細は後述する。ベルト２７の右側にも同様のセンサ（右側ベルト寄りセンサユニット）があるが、この図では省略する。

ステッピングモータ６０がＣＷ方向（時計回り）に駆動するとウォームギア６１が回転し、扇形ギア６２の向きが軸を中心に下方向に変化する。それに伴いステアリングローラ軸受６３は下方向に移動するため定着ステアリングローラ２６は奥（真上から見てベルト回動方向に対して左）方向に僅かに傾き、定着ベルトユニット２１全体は奥方向に傾いた形になる。これにより定着ベルト２７は、定着ベルト２７が回転するにしたがって徐々に手前＝右方向へと移動する。

また、逆にステッピングモータ６０がＣＣＷ方向（半時計回り）に駆動するとウォームギア６１が回転し、扇形ギア６２の向きが軸を中心に上方向に変化する。それに伴いステアリングローラ軸受６３は上方向に移動するため定着ステアリングローラ２６は手前（真上から見てベルト回動方向に対して右）方向に僅かに傾き、加熱ベルトユニット全体も手前方向に傾いた形になる。これにより定着ベルト２７は、定着ベルト２７が回転するにしたがって徐々に奥側＝左方向へと移動する。

図６は、定着ベルトユニット２１の定着ベルト２７を、真上から見てベルト回動方向に対して右側へ寄りを戻す為、ステアリングローラ２６を傾斜させた場合の図である。ステアリングローラ２６を傾斜させる為の駆動は前述のように奥側にあるため、ステッピングモータ６０によってステアリングローラ２６の端部を上げた形となる。この端部の高さの変位量を、これ以降、端部の変位量Ｄとして表記する。変位量Ｄの＋方向は上側でありベルト回動方向に対して右側へ寄りを戻す方向、−方向は下側でありベルト回動方向に対して左側へ寄りを戻す方向である。

端部の変位量Ｄが変化するとベルトの幅方向の位置はそれにしたがって移動する傾向にあるため、理想的にはベルト位置が現在位置から極力左右に移動しないようほぼ水平な傾斜角となる変位量を、基準量±０状態と表記する。なお、理想的には変位量Ｄを基準量±０とすればその位置からはベルトが左右に寄らないが、実際は様々な要因によって寄りが発生し、ベルトが張架ローラに対して左右に移動する。

図５・図６では定着ベルトユニット２１に関して述べたが、基本的な構成は加圧ベルトユニット３１に関しても同様である。

（４）ベルト寄り検出と補正制御の説明
次に、ベルト寄り検出手段について図７を用いて詳細に説明する。定着ベルト２７及び加圧ベルト３２のベルト寄り検出は、基本的に同様である為、定着ベルトユニット２１の定着ベルト２７のベルト寄り検出を代表として説明する。

図７の（ａ）は、ベルト駆動ローラ２４とステアリングローラ２６との間の定着ベルト部分を見た図である。ＳＬ１・ＳＬ２、ＳＲ１・ＳＲ２は定着ベルト２７の幅方向の左側と右側の両脇にそれぞれ所定の間隔を開けて配置した第１とそれより外側の第２の２つづつのベルト寄り検出手段である。各ベルト寄り検出手段ＳＬ１・ＳＬ２、ＳＲ１・ＳＲ２は、図７の（ｂ）のように、送光素子ａと受光素子ｂを組にした光検知式センサ（フォトセンサ）である。そして、定着ベルト回動駆動過程で定着ベルト２７が幅方向左側または右側に所定以上に寄り移動したとき、その寄り移動側のベルト縁部が送光素子ａと受光素子ｂの間に進入して両者間の光路を遮断する関係構成にして配設してある。各センサＳＬ１・ＳＬ２、ＳＲ１・ＳＲ２は、光路開放状態でオン、光路遮断状態でオフとする。

図７の（ａ）と（ｂ）は、定着ベルト２７が左側第１センサＳＬ１と右側第１センサＳＲ１との間の許容の寄り移動範囲内で回動駆動されている状態時であり、左側第１センサＳＬ１と右側第１センサＳＲ１は共にオンである。ＣＰＵ１００はこの両センサＳＬ１・ＳＲ２のオンにより定着ベルト２７が許容の寄り移動範囲内で回動駆動されていると判断する。この時の定着ベルト２７についての許容の寄り移動範囲内を、寄り正常範囲５１と表す。

定着ベルト２７が左側に寄り移動して、図７の（ｃ）のように左側ベルト縁部で左側第１センサＳＬ１がオフにされると、ＣＰＵ１００は定着ベルト２７が左側に寄り過ぎたと判断する。そして、ベルト寄り制御機構１０６を作動させて定着ベルト２７を逆の右側に戻し移動させる方向にステアリングローラ２６の端部を変位させ、ローラ傾斜させる。それにも拘わらず、定着ベルト２７が更に左側に寄り移動することで、図７の（ｄ）のように左側ベルト縁部で左側第２センサＳＬ１もオフとなったときは、ステアリングローラ２６の変位をさらに増大させ、ローラの傾斜を大きくする。この状態であっても左側第２センサＳＬ１のオフ状態が１０秒間継続された場合は、ベルトが左側に寄り切ったと判断する。この場合は、定着ベルト２７の破損防止のために、ＣＰＵ１００は、定着ベルト２７を駆動する定着ローラ２１の動作を停止させる。さらに、装置全体の画像形成動作を停止した上で操作部１０１にエラー表示を行い、使用者にサービスマンに連絡を取って頂く旨を表示する。この定着ベルト２７の左端の移動範囲を、左寄り異常範囲５２と表記する。

また、定着ベルト２７が右側に寄り移動して、図７の（ｅ）のように右側ベルト縁部で右側第１センサＳＲ１がオフにされると、ＣＰＵ１００は定着ベルト２７が右側に寄り過ぎたと判断する。そして、ベルト寄り制御機構１０６を作動させて定着ベルト２７を逆の左側に戻し移動させる方向にステアリングローラ２６を変位させる。それにも拘わらず、定着ベルト２７が更に右側に寄り移動してしまい図７の（ｆ）のように右側ベルト縁部で右側第２センサＳＲ１もオフとなった場合、ステアリングローラ２６の変位を更に増大させる。この状態でも右側第２センサＳＲ１のオフ状態が１０秒間継続された場合は、ＣＰＵ１００は、ベルトが右側に寄り切ったと判断し、定着ベルト２７が左側に寄り切った場合と同様に装置全体の動作を停止させ、エラー表示を行う。この定着ベルトの右端の移動範囲を、右寄り異常範囲５３と表記する。

（５）スイング型寄り制御の説明
スイング型寄り制御は、ベルト位置検知手段による検知結果に応じて、無端ベルトが前記回転軸の軸方向に往復移動するように制御するものである。即ち、上記の各センサＳＬ１・ＳＬ２、ＳＲ１・ＳＲ２の状態に応じて定着ベルト２７を反対方向へ戻すステアリング動作を繰り返す制御がスイング型寄り制御である。

図８はスイング型寄り制御の手順を示したフローチャートである。寄り制御見直しを定期的に行っている場合、まず、Ｓ６０１において、センサＳＬ２・ＳＬ１，ＳＲ１・ＳＲ２の状態を読み取り、前回と同じ状態かどうかを確認する。もし、前回と今回でセンサの状況に変わりが無ければ、特に何もせず終了する。もし、前回と今回でセンサの状況が異なれば、次のステップＳ６０２において現在のセンサ状況に応じたステアリング量に変更する。ここで、センサの状況に応じたステアリング量は、図９の表によって決定するものとする。

ここで、上記の実施例においては、センサＳＬ２・ＳＬ１，ＳＲ１・ＳＲ２は左右２つずつ配置しているが、個数によらず、検知手段も光学式センサである必要は無い。

（６）平衡点型寄り制御の説明
平衡点型寄り制御は、ベルト位置検出手段による検知結果に応じて、無端ベルトがベルト懸架手段の回転軸の軸上で平衡状態を維持するように制御するものである。

図９は、寄り位置検知センサＳＬ２・ＳＬ１，ＳＲ１・ＳＲ２の状態に応じた寄り補正を行う時のステアリングローラ駆動パルスと制御に使用するベルト位置ラベルの対応についてあらわした表である。

図９で表しているステアリング量とは、下記のステップ数を示す。即ち、図示しないが、ユニットの設計上、ベルト左右のベルト寄りバランスの均衡が取れているステアリング補正ローラ位置（ホームポジション位置）を基準とする。そして、図示しないが、ステアリング補正ローラがホームポジション位置にいる時にオンするホームポジションセンサが定着ベルトユニット２１と加圧ベルトユニット３１に装着されている。そのホームポジションオンからステアリングローラ駆動モータを駆動するステップ数である。また、ステップ数が正の数の場合、ベルトが右側に、ステップ数が負の数の場合、ベルトが左側に動く方向にステアリング補正ローラを移動する。

図９において８０１は寄り位置検知センサＳＬ２・ＳＬ１，ＳＲ１・ＳＲ２の組み合わせを表している。全てのセンサが０である時は、ベルトが中央ゾーンにいる。中央ゾーンの中の中央にベルトが移動したタイミングで、ベルトが平衡位置になる様にステアリングを移動する。この時のステアリングが後述するαである。また、この時のポジションラベルはＣＴとしている。

同様に、ベルトが左側１段階目にいる（ＳＬ１＝１なおかつＳＬ２＝０）時のステアリング量は１００パルスで、ポジションラベルはＬ１となる。１００パルスは、ベルトが左１段階にいる時の蛇行をベルト右側に補正可能な角度だけステアリングローラを傾けている。

同様に、ベルトが左側２段階目にいる（ＳＬ１＝１なおかつＳＬ２＝１）時のステアリング量は２００パルスで、ポジションラベルはＬ２となる。２００パルスは、ベルトが左２段階にいる時の蛇行をベルト右側に補正可能な角度だけステアリングローラを傾けている。

同様に、ベルトが右側１段階目にいる（ＳＲ１＝１なおかつＳＲ２＝０）時のステアリング量は−１００パルスで、ポジションラベルはＲ１となる。−１００パルスは、ベルトが右１段階にいる時の蛇行をベルト左側に補正可能な角度だけステアリングローラを傾けている。同様に、ベルトが右側２段階目にいる（ＳＲ１＝１なおかつＳＲ２＝１）時のステアリング量は−２００パルスで、ポジションラベルはＲ２となる。−２００パルスは、ベルトが右２段階にいる時の蛇行をベルト左側に補正可能な角度だけステアリングローラを傾けている。

図１０のステップＳ２０１は、ＣＰＵ１００がインターバルタイマによって１００ｍｓおきに実行する処理手順である。

ステップＳ２０１が開始されると、まずステップＳ２０２にて記憶しておいたベルトの位置PosNowをPosOldに退避する。次にＳ２０３において、寄り位置検知センサの状態を検出し、図９のテーブルから相当するベルト位置のラベルを求めPosNowに代入する。同時に、ベルト位置に応じたステアリングパルスPstairを求める。次に、Ｓ２０４ではPosNowとPosOldを比較する。同じであればベルト位置が変わっていないので、ステアリング操作不要（Ｓ２０９へジャンプ）である。変わっていれば、Ｓ２０５にてPosOldがＬ２若しくはＲ２であるかどうかを比較する。この時、既にベルト位置がＬ２若しくはＲ２であった場合は、Ｌ１若しくはＲ１間での寄り補正制御から外れたことを意味する。そこで、ベルトが中央（PosNow＝ＣＴ）になるまで、ステアリングをＬ２若しくはＲ２の時のまま維持する。Ｓ２０６で、現在述ベルト位置が中央であるならば、Ｓ２０７で、ステアリングを平衡位置に戻すまでの時間カウントをスタートする。Ｓ２０８に進むのは、ベルト位置がＣＴからＬ１もしくはＲ１に移動した場合、Ｌ１もしくはＲ１からＬ２もしくはＲ２に移動した場合のどちらかであり、ベルトが中心から外側に向けた方向に蛇行していることが分かる。したがって、ベルトの蛇行補正が必要であり、Ｓ２０８で現在のベルト位置に応じたステアリング位置へステッピングモータを駆動させる。また、Ｓ２０９ではステアリングを平衡位置に戻す時の駆動ステップαを計算している。このα演算アリゴリズムは後述する。

図１１は、タイマーTretがタイムアップした時のステアリングを平衡に戻す制御について述べたフローチャート図である。

Ｓ２２０でＴｒｅｔがタイムアップすると、Ｓ２２１では図９のテーブルを元に、現在のベルト位置ラベルを求める。Ｓ２２１で現在のベルト位置PosNowがＣＴならばベルトが中央ゾーンにいるために、Ｓ２２２でステアリング量αをセットし、Ｓ２２３で基準位置からαパルス分ステッピングモータを駆動させてステアリングローラを傾ける。Ｓ２２１でPosNowがＣＴでないならば、Tretカウント中にベルトが中央ゾーンから抜けたことになるので、ステアリングを平衡に戻すことを行わずに、図１０のフローにしたがって、所望の位置にステアリングを移動させる。

αは重要なパラメータの一つであり、ツインベルトでベルトを平衡ステアリング位置に維持する時のパルス数である。後述するが、このαを微調整することにより、常に最適な平衡ステアリング位置を維持することができる。

図１２は、タイマーTretのタイムアップ値を算出するシーケンスについて説明したフローチャートである。本シーケンスは、画像形成装置に定着装置を装着した時に算出する。

まずベルトが中央にある状態で、Ｓ３０２で基準位置からＤＬ１パルス分、ステッピングモータを駆動させてステアリングローラを傾ける。Ｓ３０３でベルトがＳＬ１をオンすると、Ｓ３０４では逆に基準位置からＤＲ１パルス分ステッピングモータを駆動させ、ステアリングローラを傾ける。同時に、ベルトがＳＬ１からＳＲ１へ移動する時間Tret１の計測を開始する。次に、Ｓ３０５でＳＲ１がオンするとTret１の計測を終了し、基準位置からＤＬ１パルス分ステッピングモータを駆動させ、ステアリングローラを傾ける。同時に、ベルトＳＲ１からＳＬ１へ移動する時間Tret２の計測を開始する（Ｓ３０６）。次に、Ｓ３０７でＳＬ１がオンになると、Ｓ３０８でTret２の計測を終了する。Ｓ３０９では、Tret１とTret２の平均時間を算出し、Ｓ３１０でTretとしている。

本実施例では図示しないが、Tretの求め方は、Tret１とTret２の短い方の時間を代入する、Tretタイマー計測開始前のベルト位置を元にTret１とTret２のいずれかを採用する等でも良い。

（７）αの微調整の説明
ところで、先に述べた平衡角度は、定着装置組み立て時の平行性のばらつき、熱膨張による装置寸法の変化、耐久による部品の磨耗等により、常に変動している事がある。また、実際にベルトが左右どちらにも寄らない本当の平衡角度を見つけることは困難であり、定着装置のバランスにより左右どちらかへの緩やかなベルトの蛇行は常に発生するものである。このような状況で、ベルトの蛇行速度が極力少なくなる角度を検出することが平衡角度を求める事であると考えることができる。

そのような状況において、常に最適な平衡角度を求めるに、本実施例では平衡角度を最適な位置へ微調整する。図１３・図１４を参照して、前述の平衡角度を最適な位置へ微調整するためのアルゴリズムについて述べる。

図１３は、図１０で説明したステアリングを平衡状態に戻す時の基準位置からの変位量αパルスを初期化するアルゴリズムである。アルゴリズムＳ４０１は、画像形成装置の電源投入後、若しくはメンテナンス等による定着装置の脱着後に行っている。このように画像形成装置使用中にαを初期化するのは、定着装置の経時変化により、アライメントの特性が変化することが考えられるからである。

図１４は、パラメータαを補正するためのアルゴリズムのフローチャートである。本フローチャートでは、ベルトが平衡位置ステアリングにいる状態で、中央ゾーンからＬ１若しくはＲ１に蛇行した頻度を記憶しておき、ベルトを平衡位置ステアリングに移動する時、頻度の低い方に移動するように平衡位置ステアリングを補正する。

まず、Ｓ５０２では、αが２以上で、なおかつ現在ポジションがＬ１ならばこれまで平衡制御位置ではＲ１寄り傾向だったものがＬ１寄り傾向になったため、平衡が取れたと見なしてαの微調整を中断する。同様に、Ｓ５０３では、αが−２以下で、なおかつ現在ポジションがＲ１ならばこれまで平衡制御位置からＬ１寄り傾向だったものがＬ１寄り傾向になったため、平衡が取れたと見なしてαの微調整を中断する。次に、Ｓ５０４では平衡点からＬ１若しくはＲ１に寄った状態（αを再演算するタイミング）かを判断する。はいの場合、現在位置がＬ１であれば（Ｓ５０５）αを一つ減算し（αを右より傾向に補正）（Ｓ５０７）、現在位置がＲ１であれば（Ｓ５０６）αを一つ加算する（αを左寄り傾向に補正）（Ｓ５０８）。

（８）記録材Ｐの種類による制御の説明
平衡点型寄り制御では、記録材とベルトの位置関係がほぼ一定に保たれる。しかし、そのため、記録材の種類（特性）によってベルト表面を傷つける場合がある。たとえば同じ幅の厚手の記録材を続けていると記録材のエッジによりベルト表面に傷が付き、定着後の画像に影響を与える場合がある。

そこで、本実施例１においては、ベルト定着装置１２のベルト寄り制御モードとして、平衡点型寄り制御モード（以下、第１の制御モードと記す）と、スイング型寄り制御モード（以下、第２の制御モードと記す）の２つの制御モードを具備させる。そして、装置に通紙されるシート状部材としての記録材Ｐの特性を判断する判断手段と、制御モード切り替え手段を具備させ、制御モード切り替え手段は、判断手段の判断結果に応じて第１の制御モードと第２の制御モードを切り替えることを特徴とする。判断手段は、装置に通紙される使用記録材Ｐがベルトに対してエッジの影響を与えやすいものであるかどうかを判断するものである。例えば、使用記録材Ｐの厚みがベルトに対してエッジの影響を与えやすい所定値を上回るかどうかを判断する。本実施例において、上記の判断手段は操作部１０１とＣＰＵ１００である。また、制御モード切り替え手段はＣＰＵ１００である。

ＣＰＵ１００は、使用者が操作部１０１において指定する使用記録材の設定から判断される記録材特性に応じて、ベルト寄り制御モードを第１の制御モード又は第２の制御モードに切り替えて実行する。

本実施例においては、ＣＰＵ１００は、使用記録材の坪量が１０５ｇｓｍよりも重い場合には、ベルト寄り制御モードを第１の制御モード（平衡点型寄り制御モード）から第２の制御モード（スイング型寄り制御モード）に切り替えて実行する。即ち、数多いマテリアルの中で、その坪量に応じて、例えば１０５ｇ紙まではエッジの影響が少ないので、ベルト内面の摩耗の少ない第１の制御モードを使用し、それより重い（厚い）紙ではエッジの影響が大きいので第２の制御モードを使用する。

図１５は、記録材の特性によって、定着ベルトの寄り制御を切り替える場合について説明したフローチャートである。まず、ステップＳ８０１において、使用される記録材の坪量が１０５ｇよりも重いかどうかを判断する。その結果、坪量が１０５ｇ以下であればステップＳ６０３へ進み、ベルト寄り制御モードは第１の制御モード（平衡点型寄り制御）に切り替えられて実行される。坪量が１０５ｇよりも重ければステップＳ６０２へ進み、ベルト寄り制御モードは第２の制御モード（スイング型寄り制御）に切り替えられて実行される。もちろん、現在の寄り制御型と同じであれば切り替える必要は無い。

このように、記録材によりベルト表面に傷が付きにくいが、ベルトと回転軸との間の摩擦による摩耗が大きいスイング型寄り制御と、ベルトと回転軸による摩耗は少ないが、記録材のエッシによりベルト表面が傷つきやすい平衡点型寄り制御の両方を利用する。そして、記録材の特性を判断する判断手段の判断結果により、どちらか適切なベルト寄り制御に切り替えて実行させる。これにより、簡易な手段により、コスト増加や大型化を抑えながら長寿命なベルト定着装置（無端ベルト回転装置）が実現できる。

本実施例において、記録材の特性は坪量によって判断したが、種類名称、サイズ、厚みなど、記録材のエッジによるベルトへの影響の度合いが判断できれば良い。また、記録材の搬送経路上に記録材の特性を検知する検知手段を配設し、その検知情報をＣＰＵ１００に入力して記録材の特性を判断させる構成にすることもできる。

［実施例２］
上記実施例１においては、記録材の種類に応じてベルト寄り制御型を選択したが、様々な国の様々な種類、さらに使用者が独自に作成やカットした用紙など、全ての記録材に対してあらかじめ検証することは難しい。

そこで、使用する記録材に限定をかけ難いような場合には次に述べる制御が有効である。即ち、本実施例２においては、ベルト定着装置１２のベルト寄り制御モードとして、実施例１の場合と同様に、第１の制御モード（平衡点型寄り制御）と、第２の制御モード（スイング型寄り制御）の２つの制御モードを具備させる。そして、ベルトがシート状部材である記録材Ｐを搬送中かどうかを判断する判断手段と、制御モード切り替え手段を具備させ、制御モード切り替え手段は、判断手段の判断結果に応じて第１の制御モードと第２の制御モードを切り替えることを特徴とする。本実施例において、上記の判断手段と制御モード切り替え手段はＣＰＵ１００である。

それは、記録材の定着装置通過タイミングに応じた寄り制御型の選択方法であり、図１６のフローチャートに沿って説明する。

本判断は１００ｍｓ毎など、定期的に行うものとする。まずステップＳ９０１において、次の判断タイミングまでの間に、記録材がベルト定着装置（定着器）１２を通過するかどうかの判断を行う。記録材が通過するのでなければ、ステップＳ９０２に進み、ベルト寄り制御モードを第１の制御モード（平衡点型寄り制御モード）に切り替える。もし、記録材が通過するのであれば、ステップＳ９０３に進み、ベルト寄り制御モードを第２の制御モード（スイング型寄り制御）に切り替える。もちろん、現在のより制御型と同じであれば切り替える必要は無い。

記録材が定着装置を「通過している」かどうかの判断は、厳密に記録材の位置とベルトの位置の関係から判断しても良いし、たとえば、一旦記録材が通過し始めた後は、所定時間通過しない状態が継続するまでを「通過している」としても良い。また、記録材が通過し始めてから所定枚数、あるいは所定時間経過後に「通過している」としてよい。

記録材が定着装置を「通過している」かどうかの判断は、記録材の給紙開始時点又はレジスト開始時点、記録材の搬送速度、記録材の搬送路長から演算される演算結果によってもよいし、定着装置に設けた記録材センサ（不図示）の動作信号によってもよい。

このように、記録材によりベルト表面に傷が付きにくいが、ベルトと回転軸との間の摩擦による摩耗が大きいスイング型寄り制御と、ベルトと回転軸による摩耗は少ないが、記録材のエッシによりベルト表面が傷つきやすい平衡点型寄り制御の両方を利用する。そして、ベルトが記録材Ｐを搬送中である場合にはスイング型寄り制御を実行させ、ベルトが記録材Ｐを搬送していない場合にはスイング型寄り制御を実行させる。これにより、簡易な手段により、コスト増加や大型化を抑えながら長寿命なベルト定着装置（無端ベルト回転装置）が実現できる。

本発明の無端ベルト回転装置は実施例の定着装置に限られず、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化装置、その他、シート状部材を搬送するための無端ベルト回転装置として有効である。

実施例のベルト定着装置（無端ベルト回転装置）の概略構成を示す縦断面図である。 画像形成装置の一例である電子写真フルカラー複写機の概略構成を示す縦断面図である。 脱状態時のベルト定着装置の概略構成を示す縦断面図である。 制御系統のブロック図である。 ベルト寄り制御機構の説明図である。 ベルト蛇行補正方法についての説明図である。 ベルト蛇行位置とベルト寄り位置検知センサについての説明図である。 スイング型寄り制御（第２の制御モード）のフローチャートである。 ベルト蛇行位置検知センサの状態と蛇行補正するためのステアリング量についての説明図である。 平衡点型寄り制御（第１の制御モード）のフローチャートである。 平衡制御位置移動制御に関するフローチャートである。 平衡制御移行時間決定方法に関するフローチャートである。 平衡制御移行時のステアリング補正パルス初期化に関するフローチャートである。 平衡角度を補正するアルゴリズムに関するフローチャートである。 記録材の種類によりベルト寄り制御モードを切り替える場合のフローチャートである。 実施例２において、記録材通過タイミングによりベルト寄り制御モードを切り替える場合のフローチャートである。

符号の説明

１２・・ベルト定着装置（無端ベルト回転装置）、２４・・定着駆動ローラ、２６・・定着ステリングローラ、２７・・定着ベルト、３２・・加圧ベルト、３３・・加圧駆動ローラ、３４・・加圧ステリングローラ、１００・・制御回路部、１０６・・ベルト寄り制御機構、ＳＬ１・ＳＬ２・ＳＲ１・ＳＲ２・・ベルト寄り検知センサ、Ｐ・・記録材（シート状部材）

Claims (2)

1. シート状部材を搬送するための無端ベルトと、前記無端ベルトを懸架する複数のベルト懸架手段を有し、前記複数のベルト懸架手段の少なくとも１つを回転させることで、前記無端ベルトを回転させる無端ベルト回転装置であって、
   前記無端ベルトの、前記ベルト懸架手段の回転軸の軸方向の位置を検出するベルト位置検出手段と、
   前記複数のベルト懸架手段のうち、少なくともひとつの懸架手段のアライメントを変化させることにより前記無端ベルトの前記回転軸の軸方向の移動量を制御するためのベルトステアリング手段と、
   前記ベルト位置検出手段による検知結果に応じて、前記無端ベルトが前記回転軸の軸上で平衡状態を維持するように制御する第１の制御モードと、前記ベルト位置検知手段による検知結果に応じて、前記無端ベルトが前記回転軸の軸方向に往復移動するように制御する第２の制御モードを切り替える制御モード切り替え手段と、
   を有し、前記制御モード切り替え手段は、前記無端ベルトが搬送するシート状部材の特性に応じて、前記第１の制御モードと前記第２の制御モードを切り替えることを特徴とする無端ベルト回転装置。
2. 記録材を搬送するための無端ベルトと、前記無端ベルトを懸架する複数のベルト懸架手段を有し、前記複数のベルト懸架手段の少なくとも１つを回転させることで、前記無端ベルトを回転させる無端ベルト回転装置であって、
   前記無端ベルトの、前記ベルト懸架手段の回転軸の軸方向の位置を検出するベルト位置検出手段と、
   前記複数のベルト懸架手段のうち、少なくともひとつの懸架手段のアライメントを変化させることにより前記無端ベルトの回転軸の軸方向の移動量を制御するためのベルトステアリング手段と、
   前記ベルト位置検出手段による検知結果に応じて、前記無端ベルトが前記回転軸の軸上で平衡状態を維持するように制御する第１の制御モードと、前記ベルト位置検知手段による検知結果に応じて、前記無端ベルトが前記回転軸の軸方向に往復移動するように制御する第２の制御モードを切り替える制御モード切り替え手段と、
   を有し、前記制御モード切り替え手段は、前記無端ベルトがシート状部材を搬送中かどうかに応じて、前記第１の制御モードと前記第２の制御モードを切り替えることを特徴とする無端ベルト回転装置。

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