JP2011022305A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、用紙各部に供給される熱量バランスを常に良好に維持しながら、定着ローラに生じる局部的な摩耗を防止して、定着ムラ・用紙シワの発生もなく定着ローラの長寿命化に優れた画像形成装置を提供すること。
【解決手段】本発明は、一対の定着部材を用紙搬送方向と直交する幅方向に揺動させる揺動手段と、定着ニップを幅方向に対し傾斜させる傾斜手段と、定着ニップで用紙が受ける用紙搬送の幅方向成分と揺動手段により受ける用紙の揺動が互いに逆向きで打ち消し合うよう、揺動手段及び傾斜手段を制御して定着ムラ・用紙シワの発生もなく定着ローラの長寿命化に優れた画像形成装置の提供を可能する。
【選択図】図７

Description

本発明は、用紙上に形成された画像を定着する定着装置及び画像形成装置に関する。

近年、プリンタ及びデジタル複合機等の電子写真方式の画像形成装置に対し、市場から高品質な画像の出力と電子写真プロセス関連部品の長寿命の要求が強くなっている。

このような市場要求に応えて、定着装置に繰り返し通紙する用紙の側端部による定着ローラの摩耗が定着ローラ表面の一箇所に集中しないよう拡散させる技術（特許文献１〜３）が提案されている。その結果として、ローラ表面の摩耗による画像不良（オイル汚れ、光沢村ムラ等）あるいは該画像不良による定着ローラの早期交換を防止して、定着ローラの長寿命化を図っている。

特許文献１に記載の画像形成装置は、定着器の上流側に定着ローラに対して転写紙を所定角度斜行させてから搬入する転写搬送機構を配設するものである。従って、１枚の転写紙が定着ローラを通過するときに、転写紙の側端部は定着ローラとの接触位置を定着ローラの軸方向に移動しながら搬送する。その結果、定着ローラに対する転写紙の側端部の接触部分が連続的に変化し、定着ローラの局部的な摩耗が防止されている。

特許文献２に記載の画像形成装置は、転写紙の位置を幅方向に変更可能にする位置変更手段を画像形成部の転写上流側に設けて、転写部に搬送される転写紙の位置に合わせて画像形成部における書き込み開始の位置を変更するものである。その結果、定着ローラのニップに進入する用紙の側端が幅方向に移動して、定着ローラの局部的な摩耗の防止を可能にしている。

特許文献３に記載の画像形成装置は、給紙装置から搬出される用紙と転写定着装置の転写定着体との位置関係を幅方向に相対的に変位して、用紙の側端部による転写定着体の局部的な摩耗の防止を可能にしている。

特開平９−２６５２１９号公報 特開２００３−２６３０９０号公報 特開２００７−１４８３３６号公報

ところが、上記特許文献１〜３にはそれぞれ以下のような問題を有している。

特許文献１は、定着装置と転写部の間で用紙全体を斜行させ、且つ斜行した用紙をその姿勢のまま定着装置に用紙搬送方向に搬送させるために、複雑且つ大型の転写紙搬送機構が必要となる。従って、コストが上昇及び装置が大型化するという問題を有する。

特許文献２は、転写部と給紙装置の間に用紙全体を幅方向に変位させる位置変更手段を必要し、特許文献１と同様にコストの上昇及び装置の大型化が問題となる。また、定着装置に進入する用紙に対して定着ローラの温度分布が変化するために、用紙の各部に供給される熱量のバランスが安定せず、定着ムラ（光沢、定着度）及び用紙シワ等の定着不良が発生した。

特許文献３は、転写定着体が用紙に対して幅方向に相対的に変位するために、特許文献２と同様の理由により用紙上のトナー像に定着ムラ（光沢、定着度）の問題を有する。また、転写定着装置に進入する用紙に対して転写定着体のみを幅方向に変位させている構成であり、転写定着体を移動する際に加圧ローラを転写定着体から離間させるような機構、あるいは圧接ローラの圧接に抗した強力な力で転写定着体を軸方向に作用する機構を必要とするために、実用化面で問題を有する。

本発明の目的は、用紙各部に供給される熱量バランスを安定させ、且つ定着ローラに生じる局部的な摩耗を防止して、定着ムラ・用紙シワ等の問題もなく定着ローラの長寿命化が達成可能な画像形成装置を提供すること。

前記目的は、下記に記載する発明により達成する。

１．用紙上にトナー像を形成する画像形成部と、
相互に圧接してニップを形成する一対の定着部材と、前記定着部材の少なくとも一方に対し配設され前記定着部材を加熱する加熱源とを有し、前記ニップで前記用紙上のトナー像を前記用紙上に定着する定着装置と、を備える画像形成装置であって
用紙搬送方向と直交する幅方向において前記定着部材を前記用紙に対し相対的に変位させるよう、前記一対の定着部材を前記幅方向に揺動する揺動部と、
前記幅方向において前記加熱源を前記用紙に対し一定に維持させるよう、前記加熱源を支持する加熱源支持部と、を有することを特徴とする画像形成装置。

２．前記定着部材を回動可能に支持する、前記幅方向に移動可能な定着部材支持部を有し、
前記揺動部が前記定着部材支持部を前記幅方向に揺動することを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。

３．前記定着装置、又は定着装置の筐体が前記定着部材支持部であることを特徴とする前記２に記載の画像形成装置。

４．前記定着装置が装置本体から取り外し可能であり、
前記揺動部及び前記加熱源支持部が前記装置本体に配設されていることを特徴とする前記１から３までの何れか１項に記載の画像形成装置。

５．前記定着装置が取り外された状態において前記加熱源を支持し、前記定着装置が装着された状態において前記幅方向に揺動する前記定着装置に対し前記加熱源の前記幅方向の移動を許容する、前記定着装置に固設された補助支持部材を有することを特徴とする前記４に記載の画像形成装置。

６．前記定着装置が装置本体から取り外し可能であり、
前記揺動部及び前記加熱源支持部が前記定着装置に配設されていることを特徴とする前記１から３までの何れか１項に記載の画像形成装置。

７．前記定着部材は、ローラ状の基体に耐熱性樹脂が形成されたローラであることを特徴とする前記１から６までの何れか１項に記載の画像形成装置。

８．前記定着部材の一方は、耐熱性樹脂で成り、回動可能に配設されたエンドレスベルトであることを特徴とする前記１から６までの何れか１項に記載の画像形成装置。

本発明は、一対の定着部材を前記用紙に対し相対的に変位させ、前記加熱源を前記用紙に対し前記幅方向において相対的に一定に維持させることにより、用紙の各部に供給される熱量のバランスを良好にし定着ムラ（光沢、定着度）及び用紙シワ等の発生もなく定着ローラの長寿命化を実現可能にする画像形成装置を提供する。

本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置Ａの構成図。 本発明に係る加熱ローラ方式の定着装置の実施形態を示す断面図。 定着ローラを支持する定着装置を幅方向に揺動する揺動部を示す、定着装置と装置架台部の正面図。 定着装置の底部と揺動部としての装置架台部を示す、拡大断面図。 揺動部のＡ歯車と線形歯車の噛み合いの状態を示す、平面図。 画像形成装置の制御ブロック図。 本発明に係る上記の実施形態における定着ローラの温度分布と、用紙及び加熱源、定着ローラの各々が占める位置関係を示す、概略図。 比較例の実施形態における定着ローラの温度分布と、用紙及び加熱源及び定着ローラの各々が占める位置関係を示す、概略図。 本発明に係る揺動制御の実施形態で、駆動モータＭ１の駆動シークエンスと定着ローラ３１及び加圧ローラ３２の揺動位置を示す。 加熱源３３、３４を一体に画像形成装置から着脱できる実施の形態としての定着装置３０の要部を示す、定着装置と装置架台部の正面図。 一対の定着部材の少なくとも一方を回動可能に配設された耐熱性エンドレス定着ベルトを用いた定着装置の一例を示す、模式図。

本発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。

［画像形成装置］
図１は、本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置Ａの構成図である。

画像形成装置Ａは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、画像形成部１０、給紙装置２０及び定着装置３０等から構成されている。画像形成部１０は、複数組の各色画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと転写部で構成されている。

画像形成装置Ａの上部には、画像読取装置Ｂが設置されている。原稿台上に載置された原稿は画像読取装置Ｂの原稿画像走査露光装置の光学系により画像が走査露光され、ラインイメージセンサに読み込まれる。ラインイメージセンサにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、露光手段３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋに入力される。

イエロー（Ｙ）色の画像を形成するＹ色画像形成部１０Ｙは、像担持体としての感光体ドラム１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像装置４Ｙ及びクリーニング手段５Ｙを有する。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成するＭ色画像形成部１０Ｍは、像担持体としての感光体ドラム１Ｍ、帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像装置４Ｍ及びクリーニング手段５Ｍを有する。シアン（Ｃ）色の画像を形成するＣ色画像形成部１０Ｃは、像担持体としての感光体ドラム１Ｃ、帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像装置４Ｃ及びクリーニング手段５Ｃを有する。黒（Ｋ）色の画像を形成するＫ色画像形成部１０Ｋは、像担持体としての感光体ドラム１Ｋ、帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像装置４Ｋ及びクリーニング手段５Ｋを有する。帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光手段３Ｃ及び帯電手段２Ｋと露光手段３Ｋとは、潜像形成手段を構成する。

４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径トナーとキャリアからなる二成分現像剤を収容する現像装置である。

転写部は、複数のローラにより巻回され回動可能に支持されているベルト状の中間転写体６と、一次転写手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋを有する一次転写部と、二次転写手段９を有する二次転写部とで構成される。

各色画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより形成された各色のトナー像は、一次転写部の一次転写手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋにより、回動する中間転写体６上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。

給紙装置２０の用紙収納部（給紙カセット）２１内に収容された記録媒体（以下、用紙と称す）Ｓは、給紙手段（第１給紙部）２２により給紙され、給紙ローラ２３，２４，２５Ａ、２５Ｂ、レジストローラ（第２給紙部）２６等を経て、二次転写部の二次転写手段９に搬送され、用紙Ｓ上にカラー画像が転写される。上述のように画像形成部１０によって用紙上に各色トナー像からなるカラー画像が形成される。

なお、画像形成装置Ａの下部に鉛直方向に縦列配置された３段の用紙収納部２１は、ほぼ同一の構成をなすものであり、同符号を付してある。また、３段の給紙手段２２も、ほぼ同一の構成をなすものであり、同符号を付してある。用紙収納部２１、給紙手段２２を含めて給紙装置２０と称す。

用紙収納部２１に収容された用紙Ｓのサイズ及び紙種は操作部１１の表示画面に表示され、任意に選択設定される。また、原稿サイズと複写倍率とによって用紙Ｓのサイズを自動設定する事も可能である。

画像形成部１０でカラー画像が形成された用紙Ｓは、定着装置３０に搬送される。そして、熱と圧力の作用が加えられ、用紙上のカラートナー像（あるいはトナー像）は用紙Ｓ上に定着される。

定着処理された用紙Ｓは、搬送ローラ対３７に挟持されて搬送され、排紙搬送路に設けられた排紙ローラ２７から機外に排出されて機外の排紙トレイ２８上に載置される。

一方、二次転写手段９により用紙Ｓにカラー画像を転写した後、用紙Ｓを曲率分離した中間転写体６は、クリーニング手段８により残留トナーが除去される。

定着処理された用紙Ｓを反転排紙する場合には用紙Ｓは定着装置３０と排紙ローラ２７の中間の分岐点に配置された分岐板２９の図示右側の搬送路を通過し、下方の搬送路ｒ１（反転搬送路）に搬送された後に逆転搬送される。そして、分岐板２９の左側の搬送路ｒ２を通過して、排紙ローラ２７により装置外に排出される。

なお、上記の説明では、画像形成装置Ａでカラー画像を形成する場合でしたが、モノクロ画像を形成する場合も本発明に含まれるものである。

［定着装置］
以下、画像形成装置Ａの定着装置３０を説明する。

図２は、加熱ローラ方式の定着装置３０の実施の形態を示す断面図である。

定着装置３０は、装置架台部３９で用紙搬送方向に直交する幅方向に揺動可能に支持される。

定着装置３０は、一対の定着部材の一方としての定着ローラ３１及び一対の定着部材の他方としての加圧ローラ３２、定着ローラ３１を加熱する加熱源３３、加圧ローラ３２を加熱する加熱源３４等を有する。定着ローラ３１と加圧ローラ３２は相互に圧接してニップＮを形成している。

定着ローラ３１の周囲には、クリーニングローラ３５、温度検出手段（温度センサ）ＴＳ１、及び図示しない異常温度防止用のサーモスタット等が配置されている。加圧ローラ３２の周囲にも、温度検出手段（温度センサ）ＴＳ２、異常温度防止用のサーモスタット等が配置されている。

加熱源３３、３４は、ハロゲンランプ、誘導加熱手段等が用いられ、後述で詳しく説明する、装置架台部３９に固設された加熱源支持部で支持されている。

定着ローラ３１は、円筒状の熱伝導性基体としての芯金３１１と芯金３１１上に被覆された耐熱性樹脂を有する。耐熱樹脂は、耐熱性弾性層３１２と耐熱性被覆層３１３により構成されている。

温度検出手段ＴＳ１は、定着ローラ３１の表面温度を検出しており、定着ローラ３１の表面温度は、温度検出手段ＴＳ１の検出信号に基づき所定温度に維持されるように制御されている。ニップＮに用紙Ｓが導入されると、用紙Ｓはニップで熱と圧力の作用を受ける。その結果、用紙Ｓ上のトナー像ｔは用紙Ｓ上に定着される。

定着ローラ３１は、熱伝導性基体３１１、耐熱性弾性層３１２、耐熱性被覆層３１３から成る外径２０〜７０ｍｍの円筒状部材である。熱伝導性基体３１１は、熱伝導性の良好なアルミニウム材が主として用いられ、非磁性ステンレス鋼材、耐熱性ガラス等も用いられる。熱伝導性基体３１１は、所要の機械的強度を有し、厚さ（肉厚）が０．８〜１０ｍｍ厚のものである。

耐熱性弾性層３１２は、例えばシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性樹脂弾性体で形成される。さらに画像形成の高速化対応のために、上記耐熱性樹脂弾性体に、フィラーとしてシリカ、アルミナ、酸化マグネシウム等の金属酸化物の粉末５〜３０質量％を配合させて熱伝導率を向上させる方法が好ましい。混入されたフィラーは、導電性カーボンブラックと同様に、良導電性のものが好ましい。そうすることにより、耐熱性弾性層３１２の電気抵抗（体積抵抗率）を容易に低く設定することができる。耐熱性弾性層３１２の厚さ（肉厚）は、０．３〜３ｍｍ、好ましくは１〜３ｍｍ厚で、ＪＩＳ−Ａゴム硬度のゴム硬度５Ｈｓ〜３０Ｈｓである。

耐熱性被覆層３１３は、耐熱性弾性層３１２の外側（外周面）に被覆された、離型性を有するＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の耐熱性樹脂チューブである。

加圧ローラ３２は、定着ローラ３１と対をなす下側の円筒状部材であり、熱伝導性基体３２１、耐熱性弾性層３２２、耐熱性被覆層３２３から成る。加圧ローラ３２の構成部材は、定着ローラ３１の構成部材とほぼ同一の材料、特性、寸法に形成されている。

例えば、熱伝導性基体３２１は厚さ１〜３ｍｍのＳＴＫＭである。耐熱性弾性層３２２は、熱伝導性基体３２１の外周面に形成されたシリコーンゴム層、フッ素ゴム層、あるいはシリコーンゴムの発泡材を用いたスポンジ状のゴム層である。そして、耐熱性弾性層の層厚（肉厚）は０．３〜５ｍｍであり、ゴム硬度は３０Ｈｓ〜７０Ｈｓ（ＪＩＳ−Ａゴム硬度）である。耐熱性被覆層３２３は、耐熱性弾性層３２２の外側（外周面）に被覆された、離型性を有するＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の耐熱性樹脂チューブである。加圧ローラ３２は、３０〜７０ｍｍ程度の外径を有する。

加圧ローラ３２は固定位置に回転可能に支持され、上側の定着ローラ３１にバネの付勢力で圧接されて、定着ローラ３１との間で平面状のニップＮを形成している。

ニップＮを通過した用紙Ｓは、定着ローラ３１及び加圧ローラ３２の外周面から分離され、搬送ローラ対３７に移動する。ニップＮの下流側位置する分離爪３６は、定着ローラ３１から分離した用紙Ｓを搬送ローラ対３７にスムーズに案内している。

＜定着部材支持部＞
定着部材支持部３８は、定着装置３０の筐体３８１と、筐体３８１の底部に手前側の２箇所と奥側の２箇所に固設された４つの支持軸３８２と、各支持軸３８２に回転可能に支持されるローラ３８３とを有する。そして、一対の定着部材としての定着ローラ３１及び加圧ローラ３１が筐体３８１に回転可能に一体的に支持されている。

つまり、定着部材支持部３８は、４つの回転ローラ３８３で装置架台部３９の架台部材３９１上に載置され、架台部材３９１の規制部３９１Ａで規制されて幅方向に移動可能に支持されている。

従って、定着部材支持部３８の筐体３８１に支持された一対の定着部材としての定着ローラ３１及び加圧ローラ３２は、装置架台部３９に対し幅方向に移動可能である。

＜揺動部＞
図３は、定着ローラ３１及び加圧ローラ３２を支持する定着部材支持部３８を幅方向に揺動する揺動部を示す、定着装置３０と揺動部としての装置架台部３９の正面図である。図４は、定着装置３０の底部３８と揺動部としての装置架台部３９の拡大断面図（図３に示すＡＡ断面）である。

図３、図４に示すように、揺動部としての装置架台部３９は、定着装置３０定着部材支持部３８を下方から支持する架台部材３９１を有し、架台部材３９１にはＡ回転軸３９２、Ｂ回転軸３９３及びＣ回転軸３９４が固設の軸受で垂直、且つ回転可能に支持されている。

Ａ歯車Ｇ１とＢ歯車Ｇ２がＡ回転軸３９２に装着され、Ｃ歯車Ｇ３とＤ歯車Ｇ４がＢ回転軸３９３に装着されている。そして、Ｃ回転軸３９４は架台部材３９１に固設する揺動モータＭ１の駆動軸であり、Ｅ歯車Ｇ５がＣ回転軸３９４に装着されている。

Ｂ歯車Ｇ２はＣ歯車Ｇ３と噛み合い、Ｄ歯車Ｇ４はＥ歯車Ｇ５と噛み合っており、結果として揺動モータＭ１の駆動によりＡ歯車Ｇ１が回転するように駆動連結を構成している。

線形歯車Ｇ６は、平歯が幅方向に展開された構成であって、筐体３８１の底部切欠部３８Ｃに固設されており（図５参照）、装置架台部３９のＡ歯車Ｇ１と噛み合っている。

従って、定着部材支持部３８の筐体３８１は、揺動モータＭ１の駆動により矢印ａ、あるいは矢印ｂに示す幅方向に変位可能である。換言すると、定着ローラ３１と加圧ローラ３２は、揺動モータＭ１の駆動によって幅方向に変位可能である。

図５は、揺動部のＡ歯車Ｇ１と線形歯車Ｇ６の噛み合いの状態を示す、模式図（平面図）である。

図示の破線は最奥側に変位した筐体３８１及び線形歯車Ｇ６の状態を示し、実線は最手前側に変位した状態を示す。Ｌ１は、定着装置３０の筐体３８１、つまり定着ローラ３１と加圧ローラ３２が揺動する揺動範囲（最手前側から最奥側までの距離）を示す。

図示の第１位置センサＰＳ１は、筐体３８１が最手前側位置に移動したか否かを検出する手段であり、第２位置センサＰＳ２は、筐体３８１が最奥位置に移動したか否かを検出する手段である。第１位置センサＰＳ１および第２位置センサＰＳ２は、筐体３８１の底部にある検出孔Ｗがそれぞれの検出位置に到達すると、検出信号をＯＮからＯＦＦに切り替えるものである。図示のように第１位置センサＰＳ１の検出位置は第２位置センサＰＳ２の検出位置に対し距離Ｌ２で離間している。

＜加熱源支持部＞
図２及び図４に示すように、加熱源３３（３４）は装置架台部３９の架台部材３９１にネジ止めされた一対の加熱源支持部３９６（奥側は非図示）に装着、支持されている。

加熱源３３（３４）は用紙Ｓとの幅方向の位置関係は一定に維持されるようにしている。本実施形態においては幅方向の用紙位置は固定であるので、加熱源３３（３４）の位置は加熱源指示部３９６により幅方向における加熱源の位置を固定にしている。なお、用紙Ｓの位置が幅方向に移動可能な用紙搬送機構を設ける構成としてもよくその場合には、用紙Ｓの幅方向に移動に伴い、加熱源支持部３９６により加熱源３３（３４）の位置を用紙Ｓとの相対位置を一定に維持されるような移動させる構成としてもよい。

従って、定着ローラ３１、又は定着装置３０の幅方向における揺動にも拘わらず、加熱源３３と加熱源３４は一定位置に保持されている。換言すると、定着ローラ３１、又は定着装置３０の幅方向における揺動にも拘わらず、画像形成装置Ａで幅方向の所定位置を基準にして定着装置３０に搬送される用紙Ｓに対して加熱源３３と加熱源３４を一定位置に保持するものである。

加熱源支持部３９６内には、非図示のリード線と、加熱源の凹型端子と接触する凸型端子３９７とを有しており、加熱源３３及び加熱源３４に電力が供給される。

定着ローラ３１の温度分布は、加熱源の各部から定着ローラ３１の各部に供給される熱量の分布とニップで定着ローラ３１の各部から用紙Ｓに奪われる熱量の分布によって、主に決定される。従って、加熱源３３から定着ローラ３１に供給される加熱源の放出熱量分布は鋭意検討が為された上で決定されたものである。

本発明の実施形態では、定着ローラ３１の揺動速度は０，０２ｍｍ／秒程度と十分に遅く、揺動の各時点における定着ローラ３１の温度分布は加熱源３３の各部から供給される熱量分布によって概ね定まるものある。

本発明に係る上記の実施形態は、定着ローラ３１の揺動にも拘わらず、用紙Ｓに対して加熱源３３と加熱源３４を一定位置に維持するために、用紙Ｓにバランス良く熱が供給されて、定着ジャム、用紙シワの発生もなく常に良好な定着画像を提供できた。

図７は、本発明に係る上記の実施形態における用紙Ｓが占める位置に対する定着ローラ３１の温度分布を示す、グラフである。

図７のグラフの下部には、用紙Ｓが占める位置Ｌｓと、加熱源３３が占める位置Ｌｈ、定着ローラ３１が占める位置Ｌｒ、及び幅方向におけるそれらの位置関係を示す。

Ｌｒｆ，Ｌｒｒは定着ローラ３１が占める幅方向の位置を示し、実線のＬｒｆは定着ローラ３１が最手前側に揺動した時に占める位置を示し、破線のＬｒｒは最奥側に揺動した時に占める位置を示す。

Ｌｈｆ、Ｌｈｒは加熱源３３が占める幅方向の位置を示し、実線のＬｈｆは定着ローラ３１が最手前側に揺動した時に加熱源３３が占める位置を示し、破線のＬｈｒは定着ローラ３１が最奥側に揺動した時に加熱源３３が占める位置を示す。Ｌｈｆ及びＬｈｒの斜線部は加熱源が実質的に熱を定着ローラ３１に放出している領域を示す。

図７のグラフについて以下説明する。

横軸は軸方向における用紙Ｓに対する相対的な位置である。

縦軸は上記相対的な位置に占める定着ローラ３１の各部の温度を示す。

Ｃｓｆ、Ｃｓｒは、用紙Ｓの連続通紙中に測定した定着ローラ３１上の温度分布である。実線のＣｓｆは、定着ローラ３１が最手前側に揺動した時点に測定された定着ローラ３１の温度分布である。破線のＣｓｒは、定着ローラ３１が最奥側に揺動した時点に測定された定着ローラ３１の温度分布である。Ｗｓは用紙Ｓの幅を示す。

図７に示すように、本発明に係る実施形態では、定着ローラ３１及び加圧ローラ３２の揺動にも拘わらず、ニップにおいて用紙Ｓが接触する定着ローラ３１の温度分布は常に一定であり、常に用紙Ｓにバランスよく適量の熱量が供給される。

＜比較例の実施形態＞
他方の本発明と異なる比較例の実施形態は、定着ローラ３１と加熱源とを一体に揺動させるものである。

図８は、比較例の実施形態における図７に準ずる定着ローラ３１の温度分布と、用紙及び加熱源及び定着ローラ３１の各々が占める位置関係を示している。

図８のグラフは、比較例の実施形態における用紙Ｓが占める位置に対する定着ローラ３１の温度分布を示す。

図８のグラフの下部には、用紙Ｓが占める位置Ｌｓと、加熱源３３が占める位置Ｌｈ、及び定着ローラ３１が占める位置Ｌｒ、及び幅方向におけるそれらの位置関係を示す。

加熱源３３が定着ローラ３１の揺動に応じて揺動している点が異なるが、他の位置関係は図７と同一であり、説明を省略する。

図８のグラフについて以下説明する。

定着ローラ３１が最手前側に揺動した時点に測定された定着ローラ３１の温度分布である破線のＣｓｒと、定着ローラ３１が最奥側に揺動した時点に測定された定着ローラ３１の温度分布である実線のＣｓｆに示されたように、定着ローラ３１の揺動によって定着ローラ３１の温度分布は用紙Ｓの位置Ｌｓに対して変動する。

従って、定着ローラ３１から用紙Ｓの各部に供給される熱量分布が安定せず、幅方向における熱量分布に偏りが生じ、用紙Ｓに供給される熱量のアンバランスによる定着不良、不均一な画質、用紙のシワ、用紙ジャム等が発生した。

以上のように、本発明に係る実施の形態では、定着ローラ３１の揺動に対して加熱源３３と用紙Ｓとの相対的な位置関係は不変であるために、用紙Ｓの各部に対し定着ローラ３１から供給される熱量は常に安定しており、上記に示した定着に起因する問題の発生は防止される。

［制御ブロック構成］
図６は、画像形成装置Ａの制御ブロック図である。

画像形成装置Ａは、プリントエンジン部１０１、制御部１０２、画像処理部１０３、操作表示部１０５、記憶部１０４、送受信部１０６、プリントコントローラ部１０７等により構成される。各部はバス１１０により接続されている。また、バス１１０を介して画像形成装置Ａの上部の設置された画像読取装置Ｂとも通信している。

制御部１０２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成される。制御部１０２のＣＰＵは、操作表示部１０５の操作により、ＲＯＭに記憶されているシステムプログラムや各種処理プログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開されたプログラムに従って画像形成装置Ａ各部の動作を集中制御する。

操作表示部１０５は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）により構成され、制御部１０２から入力される表示信号の指示に従って表示画面上に各種操作ボタンや装置の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。また、数字ボタン、スタートボタン等の各種操作ボタンを備え、ボタン操作による操作信号を制御部１０２に出力する。

画像読取装置Ｂは、原稿をＲ、Ｇ、Ｂのアナログ信号として読み取り、アナログ信号をＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換してＲ、Ｇ、Ｂの画像データを生成する。その後に画像データをバス経由で画像形成装置Ａの画像処理部１０３に出力する。

画像処理部１０３は、画像読取装置Ｂから入力したＲ、Ｇ、Ｂの画像データをプリントエンジン部１０１で処理可能なＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色の画像データに変換させる。更に、プリントエンジン部１０１の出力特性に合わせてγ補正処理を行い、あるいは誤拡散方法等の２値化処理を行い、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色の印刷データを生成する。そして、印刷データをプリントエンジン部１０１に出力する。

送受信部１０６は、ネットワーク上のパソコンから印刷ジョブが受信されると、受信された印刷ジョブをプリントコントローラ部１０７に転送する。印刷ジョブは印刷処理に関する処理情報と印刷データ（ファイル）で構成されている。

プリントコントローラ部１０７は、印刷ジョブの内容に基づきＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色の画像データであるところの印刷データを生成し、処理情報と対応してプリントエンジン部１０１へ出力する。

プリントエンジン部１０１は、画像処理部１０３及びプリンタコントーラ部１０７から入力された画像データを画像メモリ上に展開し、順次走査して各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋで中間転写体上にカラー画像を形成する。その後に中間転写体上のカラー画像を用紙上に転写し、用紙を定着装置３０で定着処理し、画像形成形装置本体Ａから出力する。

制御部１０２は、温度検出手段ＴＳ１、ＴＳ２で検出された温度に基づき定着加熱駆動部１０９を制御して加熱源３３，３４を点滅させて、定着装置３０の定着ローラ３１及び加圧ローラ３２の温度を各所定温度に制御する。

＜本発明に係る定着ローラ及び加圧ローラの揺動制御＞
モータ駆動部１０９は、揺動モータＭ１の正回転、あるいは逆回転を駆動される駆動回路と、第１位置センサＰＳ１及び第２位置センサＰＳ２の入力回路とを有する。

制御部１０２は、所定のプログラムに基づき揺動モータＭ１の駆動を制御して定着ローラ３１と加圧ローラ３２を用紙搬送方向に直交する幅方向の所定範囲で揺動させる。例えば、モータ駆動部１０３は揺動モータＭ１を一定の回転速度で回転させる形態である。定着ローラ３１及び加圧ローラ３２は、揺動モータＭ１を期間Ｔ１だけ正回転させると幅方向の奥側に向かって距離Ｌ１移動し、次に期間Ｔ１だけ逆回転させると手前側に向かって距離Ｌ１移動する。これを繰り返すことによって定着ローラ３１及び加圧ローラ３２は幅方向に揺動される。

制御部１０２は、時間Ｔ１の正回転と時間Ｔ１の逆回転とを交互に繰り返すような揺動制御を実行して、Ｌ１の範囲内で定着ローラ３１及び加圧ローラ３２を揺動させている。

図９は、本発明に係る揺動制御の実施形態であり、駆動モータＭ１の駆動シークエンスと定着ローラ３１及び加圧ローラ３２の揺動位置を示す。揺動位置Ｌは基準位置に対して定着ローラ３１及び加圧ローラ３２が変位した距離であり、−Ｌ１／２から＋Ｌ１／２までの範囲で変化する。また、図示のプラス記号は奥側への揺動位置を示し、マイナス記号は手前側への揺動位置を示す。

ここでは、定着装置３０に搬送される用紙Ｓの幅方向における位置は画像形成装置Ａの概ね中央に固定されているために、上記揺動制御の実施によって用紙Ｓは定着ローラ３１及び加圧ローラ３２の基準位置に対して＋Ｌ１／２から−Ｌ１／２までの範囲を搬送される。従って、多量の同一サイズの用紙Ｓが長期に渡って用いられても、用紙Ｓの端部（特に側端部）による定着ローラ３１の局部的な摩耗が解消される。

更に、制御部１０２は、第１位置センサＰＳ１及び第２位置センサＰＳ２の信号に基づき、揺動モータＭ１の回転方向を切り替えるように揺動モータＭ１の駆動を制御してもよい。例えば、第１位置センサＰＳ１の信号がＯＮからＯＦＦに変化すると揺動モータＭ１の回転を逆回転から正回転に変換させ、第２位置センサＰＳ２の信号がＯＮからＯＦＦに変化すると、揺動モータＭ１の回転を正回転から逆回転に切り替させて、定着ローラ３１及び加圧ローラ３２を幅方向における所定範囲内で揺動されるようにしてもよい。このときの揺動範囲は、第１位置センサＰＳ１の検出位置と第２位置センサＰＳ２の検出位置との間の距離Ｌ２（図４に示す）に対応する。

定着ローラ３１の揺動速度は、用紙Ｓが図１に示す画像形成装置Ａの二次転写手段９と定着装置３０のニップＮ（図２）に間に同時に挟持されて搬送された場合にも用紙Ｓに用紙シワ、用紙折れが発生しない程度以下に小さく設定されている。Ａ３サイズの用紙が定着装置３０を通過する間に定着ローラ３１の移動量は約０．０２ｍｍであれば用紙シワ、用紙折れの発生もなく、通常は０．０２ｍｍ／秒以下の揺動速度である。

上述の揺動制御では定着装置３０、又は画像形成装置Ａの動作時間に応じて定着ローラ３１と加圧ローラ３２の揺動位置を変位させているが、用紙Ｓの処理枚数、又は処理される用紙Ｓの長さに応じて定着ローラ３１と加圧ローラ３２の揺動位置を変位させるようにしてもよい。

＜揺動距離Ｌ１に関する検証＞
上記本発明に係る実施形態の定着装置を用いて揺動距離Ｌ１に関する検証を行った。その結果を表１に示す。比較例は、本発明に係る実施形態の定着装置において、揺動モータＭ１を作動させ、５０万枚用紙を定着装置３０で処理し、５０万枚処理後に用紙端部傷による画質不良への影響を調べた。

実施例１は、Ｌ１＝３ｍｍの揺動距離で揺動モータを駆動制御した場合である。実施例２はＬ１＝６ｍｍの揺動距離で、実施例３はＬ１＝９ｍｍの揺動距離であり、実施例４はＬ１＝１５ｍｍの揺動距離で揺動モータを駆動制御した場合である。

評価方法について、“×”・・・５０万枚処理後の通紙において許容できない用紙端部傷による画質差が発生した。

“△”・・・５０万枚処理後の通紙において許容できない用紙端部傷による画質差が発生したが、画像差のレベルは比較例に対しあきらかに改善した。

“○”・・・５０万枚処理後の通紙において許容限界相当の画像差が発生した。

“◎”・・・５０万枚処理後の通紙において許容限界以上に良好である。

表１に示す通り、定着ローラ３１を揺動することによって用紙端部傷による定着ローラの寿命を成長可能であることが確認できた。また、揺動距離Ｌ１を大きくすることによって定着ローラの寿命を更に成長できることが確認できた。Ｌ１＝６ｍｍの揺動距離にすると、実用的な効果が顕著に現れた。Ｌ１＝９ｍｍ以上の揺動距離になると特に顕著な効果が見られた。

＜本発明に係る実施形態の範囲＞
本発明に係る実施形態は、図１０に示すように揺動部及び加熱源支持部が定着装置に配設されている構成としてもよい。加熱源３３及び加熱源３４を支持する加熱源支持部３９６を有する揺動部としての装置架台部３９を定着装置３０と一体にして画像形成装置Ａに装着させるような形態であってもよい。交換するユニットの構成に装置架台部３９が含めるために、取り外しが簡単になりユニット交換性に優れる。

図１０は、加熱源３３、３４を一体に画像形成装置から着脱できる実施の形態としての定着装置３０の要部を示す、定着装置３０と装置架台部３９の正面図である。

定着装置３０を支持する揺動部としての装置架台部３９は、手前側に引き出し可能に画像形成装置Ａに支持されている。装置架台部３９が画像形成装置Ａの外部に引き出された状態において、加熱源支持部３９６を装置架台部３９の架台部材３９１に固設しているビス止めを弛めることによって、定着装置３０は装置架台部３９から取り外し可能である。

定着装置３０が画像形成装置Ａの装置架台部３９から取り外しされた状態において、加熱源３３及び加熱源３４は、定着装置３０の筐体３８１に固設された補助支持部材３８４によって支持される。補助支持部材３８４は、定着装置３０が装置架台部３９に装着され加熱源３３及び加熱源３４が加熱源支持部３９６で支持された状態では、加熱源３３及び加熱源３４を定着装置３０に対し幅方向に相対的に移動することを許容する。図示のように開口３８４Ａ、３８４Ｂが設けられており、加熱源３３及び加熱源３４に対し離間している。

また、加熱源支持部３９６を有する装置架台部３９を画像形成装置Ａに固設し、画像形成装置Ａの固設された装置架台部３９に定着装置３０を装着させるような形態であってもよい。交換するユニットの部品が少なくなり、コスト面で優れるが、加熱源を定着装置３０と一体に画像形成装置から取り外し可能にする機構が必要になる。

上記の本発明に係る実施形態では、定着ローラ及び加圧ローラを支持する定着部材支持部３８としての定着装置３０の筐体３８１を幅方向に揺動可能にしているが、これに限定されるものではなく。定着部材支持部３８を定着装置の筐体３８１と別体にして、定着部材支持部３８を筐体３８１に対して幅方向に揺動可能にする形態でもよく、この実施形態も本発明に係る範囲である。

なお、本発明に係る上記の実施形態では、一対の定着部材として定着ローラ３１と加圧ローラ３２が用いられているが、これに限定されるものではなく、一対の定着部材の少なくとも一方を回動可能に配設されたエンドレスベルトに置換してもよい。

図１１は、一対の定着部材を回動可能に配設された耐熱性エンドレスにしたベルト型の定着装置の一例を示す、模式図である。

図１１（ａ）は、一対の定着部材の一方が加圧ローラ３２に圧接する定着ベルト６１１である形態である。

定着ベルト部６１は、加圧ローラ３２に圧接する弾性ローラ６１２と、定着ベルト６１１を伝導加熱する加熱ローラ６１３と、加熱ローラ６１３と弾性ローラ６１２とで張架・支持された定着ベルト６１１で構成されている。定着ベルト６１１は、加熱ローラ６１３、あるいは弾性ローラ６１２の駆動により矢印方向に回動可能である。

定着ベルト６１１は拡大図に示すようにポリイミド樹脂等の耐熱性エンドレスベルト６１１Ａと、耐熱性エンドレスベルト６１１Ａ上に被覆されたシリコンゴム等の耐熱性弾性層６１１Ｂと、耐熱性弾性層６１１Ｂ上に形成されたＰＦＡ等の最外層６１１Ｃを有する。

弾性ローラ６１２は、芯金であるローラ軸６１２Ａと、ローラ軸６１２Ａの芯金上に発泡シリコンゴム等が被覆された耐熱性弾性層６１２Ｂと、耐熱性弾性層６１２Ｂに比較して高硬度のシリコンゴムの表面層６１２Ｃで構成されている。弾性ローラ６１２の内部には加熱源はなく、加熱ローラ６１３の内部に定着ベルトを加熱する加熱源３３を有している。

一対の定着部材の他方は加圧ローラ３２であり、図２の定着装置の場合に準ずるために説明を省略する。

加熱ローラ６１３で加熱された定着ベルト６１１は、互いに圧接する加圧ローラ３２と弾性ローラ６１２とで形成されたニップで搬入された用紙Ｓに圧接する。

画像形成部から搬入された用紙Ｓはニップに案内され、熱と圧力の作用によりトナー像が用紙上に定着される。

図１１（ｂ）は、一対の定着部材の一方が定着ローラ３１に圧接する加圧ベルト６２１である形態である。定着ローラ３１は、図２の定着装置の場合に準ずるために説明を省略する。

加圧ベルト部６２は、定着ローラ３１に圧接する弾性ローラ６２２と、加圧ベルト６２１を伝導加熱する加熱ローラ６２３と、加熱ローラ６２３と弾性ローラ６２２とで張架・支持された加圧ベルト６２１とで構成されている。加圧ベルト６１１は、加熱ローラ６２３、あるいは弾性ローラ６２２の駆動により矢印方向に回動可能である。

加圧ベルト６２１は拡大図に示すようにポリイミド樹脂等の耐熱性エンドレスベルト６２１Ａと、耐熱性エンドレスベルト６２１Ａに被覆されたシリコンゴム等の耐熱性弾性層６２１Ｂと、耐熱性弾性層６２１Ｂ上に形成されたＰＦＡ等の低表面エネルギー樹脂の最外層６２１Ｃを有する。

一対の定着部材６１、３２（又は３１、６２）を幅方向に一体に揺動する揺動部は記載されていないが、本発明に係る図１１（ａ）及び（ｂ）の定着装置３０は、図２〜４に示す揺動部としての装置架台部３９を備えており、一対の定着部材６１、３２（又は３１、６２）は幅方向に揺動可能である。

他方、加熱源３３、３４は、一対の定着部材の幅方向における揺動可能にも拘わらず、用紙Ｓとの相対的な位置関係が変位されないよう、装置架台部３９、あるいは画像形成装置Ａの本体に固設されるものである。

なお、本発明に係る定着装置は、一対の定着部材を定着ベルト６１１及び加圧ベルト６２１で構成する形態であってもよい。

１０ 画像形成部
３０ 定着装置
３１ 定着ローラ（一対の定着部材の一方）
３２ 加圧ローラ（一対の定着部材の他方）
３３、３４ 加熱源
３８ 定着部材支持部
３８１ 筐体
３８４ 補助支持部材
３９ 装置架台部（揺動部）
３９６ 加熱源支持部
６１１ 定着ベルト（一対の定着部材の一方）
６２１ 加圧ベルト（一対の定着部材の他方）
Ａ 画像形成装置
Ｓ 用紙
Ｎ ニップ（ニップ）

Claims (8)

1. 用紙上にトナー像を形成する画像形成部と、
   相互に圧接してニップを形成する一対の定着部材と、前記定着部材の少なくとも一方に対し配設され前記定着部材を加熱する加熱源とを有し、前記ニップで前記用紙上のトナー像を前記用紙上に定着する定着装置と、を備える画像形成装置であって
   用紙搬送方向と直交する幅方向において前記定着部材を前記用紙に対し相対的に変位させるよう、前記一対の定着部材を前記幅方向に揺動する揺動部と、
   前記幅方向において前記加熱源を前記用紙に対し一定に維持させるよう、前記加熱源を支持する加熱源支持部と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記定着部材を回動可能に支持する、前記幅方向に移動可能な定着部材支持部を有し、
   前記揺動部が前記定着部材支持部を前記幅方向に揺動することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記定着装置、又は定着装置の筐体が前記定着部材支持部であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記定着装置が装置本体から取り外し可能であり、
   前記揺動部及び前記加熱源支持部が前記装置本体に配設されていることを特徴とする請求項１から３までの何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記定着装置が取り外された状態において前記加熱源を支持し、前記定着装置が装着された状態において前記幅方向に揺動する前記定着装置に対し前記加熱源の前記幅方向の移動を許容する、前記定着装置に固設された補助支持部材を有することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記定着装置が装置本体から取り外し可能であり、
   前記揺動部及び前記加熱源支持部が前記定着装置に配設されていることを特徴とする請求項１から３までの何れか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記定着部材は、ローラ状の基体に耐熱性樹脂が形成されたローラであることを特徴とする請求項１から６までの何れか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記定着部材の一方は、耐熱性樹脂で成り、回動可能に配設されたエンドレスベルトであることを特徴とする請求項１から６までの何れか１項に記載の画像形成装置。

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