(57)【要約】【課題】  位置可変装置の部品の劣化や連続した位置可変装置の稼動音を防ぎ、消費電力の削減できるとともに、定着ローラおよび加圧ローラの短寿命化を防止することができる定着装置を提供することにある。【解決手段】  （１）定着部材の非通紙部に温度検知部材を備え、搬送方向に対して直角方向の定着部材および加圧部材と記録材の相対位置を可変に設定変更可能な位置可変装置を有し、検知部材で検知した温度が所定の温度を越えたときに、位置可変装置により相対位置を変更する。  （２）加圧部材の通紙部および非通紙部の温度を検知する第一の検知部材と第二の検知部材を備え、搬送方向に対して直角方向の定着部材および加圧部材と記録材の相対位置を可変に設定変更可能な位置可変装置を有し、第一の検知部材と第二の検知部材で検知した温度の差分が所定の温度差を越えたときに、位置可変装置により相対位置を変更する。【選択図】  図４
2011123340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに圧接させた定着部材と加圧部材との間に形成されるニップ部に記録材を通過させることで、前記定着部材の熱を記録材に付与する定着装置であって、前記定着部材は非通紙部の温度を検知する検知部材を備え、搬送方向に対して直角方向の前記定着部材および前記加圧部材と記録材の相対位置を可変に設定変更可能な位置可変装置を有し、前記検知部材で検知した温度が所定の温度を越えたときに、前記位置可変装置により相対位置を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
互いに圧接させた定着部材と加圧部材との間に形成されるニップ部に記録材を通過させることで、前記定着部材の熱を記録材に付与する定着装置であって、前記加圧部材は通紙部および非通紙部の温度を検知する第一の検知部材と第二の検知部材を備え、搬送方向に対して直角方向の前記定着部材および前記加圧部材と記録材の相対位置を可変に設定変更可能な位置可変装置を有し、前記第一の検知部材と第二の検知部材で検知した温度の差分が所定の温度差を越えたときに、前記位置可変装置により相対位置を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記位置可変装置が給紙カセットによるレシプロであることを特徴とする請求項１から２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記位置可変装置が搬送レジストローラをレシプロすることを特徴とする請求項１から２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記位置可変装置が定着器をレシプロすることを特徴とする請求項1から2に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録材上に画像を加熱定着させるための定着加熱装置を用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に示されるように、加熱源として高周波誘導を利用した誘導加熱方式の定着装置が提案されている。この誘導加装置は、金属導体からなる中空の定着ローラの内部にコイルが同心状に配置されており、このコイルに高周波電流を流して生じた高周波磁界により定着ローラに誘導渦電流を発生させ、定着ローラ自体の表皮抵抗によって定着ローラそのものをジュール発熱させるようになっている。この誘導加熱方式の定着装置によれば、電気―熱変換効率が極めて向上するため、ウォームアップタイムの短縮化が可能となる。
【０００３】
このような電磁誘導加熱方式の定着装置であっても、最大転写材の全域を定着温度で温めて定着するように作動するために、実際にトナーを定着する以上のエネルギーを消費しまう。又、通紙域の温度調整するための電力制御は、電流及び周波数を可変にして制御しているため、通紙部の転写材による放熱などで急激な温度低下が起きた場合に、たくさん電力を供給しようとすると、転写材のサイズによっては、通紙域ではない領域に必要以上の電力が供給されていまい異常昇温して機内昇温や定着装置構成部材の熱劣化を引き起こしてしまった。また、給紙装置が搬送方向と直角方向に対して固定されているとき、非通部温度が高い状態で大量の同サイズの記録紙が給紙された場合に、記録紙の紙コバが繰り返し定着ローラおよび加圧ローラの同一位置を通過することにより最表層の離型層が磨耗で削れてしまい、その部分においてトナーオフセットが加速し寿命を著しく減少させるといった問題があった。この問題に対して、特許文献２では、給送方向に対して直角方向の記録紙の位置を可変に設定可能な位置決め手段と、位置決め手段を駆動する駆動手段を有することで、記録紙の紙コバの位置を分散化させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−０３３７８７号公報
【特許文献２】特公平４−5０５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、開示されている発明では記録紙の補給時、あるいは、給送中、あるいは、給紙停止時と、必要以上に給紙位置を移動させているため、レシプロ部材の劣化や電力消費の点で好ましくない。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決し定着ローラおよび加圧ローラの短寿命化を防止することができる定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、下記の構成を特徴とする加熱装置である。
【０００８】
（１）互いに圧接させた定着部材と加圧部材との間に形成されるニップ部に記録材を通過させることで、前記定着部材の熱を記録材に付与する定着装置であって、前記定着部材は非通紙部の温度を検知する検知部材を備え、搬送方向に対して直角方向の前記定着部材および前記加圧部材と記録材の相対位置を可変に設定変更可能な位置可変装置を有し、前記検知部材で検知した温度が所定の温度を越えたときに、前記位置可変装置により相対位置を変更することを特徴とする画像形成装置。
【０００９】
（２）互いに圧接させた定着部材と加圧部材との間に形成されるニップ部に記録材を通過させることで、前記定着部材の熱を記録材に付与する定着装置であって、前記加圧部材は通紙部および非通紙部の温度を検知する第一の検知部材と第二の検知部材を備え、搬送方向に対して直角方向の前記定着部材および前記加圧部材と記録材の相対位置を可変に設定変更可能な位置可変装置を有し、前記第一の検知部材と第二の検知部材で検知した温度の差分が所定の温度差を越えたときに、前記位置可変装置により相対位置を変更することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１０】
非通紙部昇温が厳しい状態時にのみ、定着ローラおよび加圧ローラと記録紙の相対位置を可変にすることで、長寿命化が可能になる。また、位置可変装置の部品劣化および消費電力を抑える効果が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明における画像形成装置例の概略図。
【図２】本発明における定着装置の要部の正面模型図。
【図３】本発明における定着装置の要部の横断面模型図。
【図４】本発明の実施例１におけるフローチャート図。
【図５】本発明における定着部材の長手温度分布図。
【図６】本発明の実施例２におけるフローチャート図。
【図７】本発明における位置可変装置の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳しく説明する。
【００１３】
（１）画像形成装置例
図１は本発明に従う電磁誘導加熱方式の像加熱装置を画像加熱定着装置として備えた画像形成装置の一例の概略構成模型図である。本例の画像形成装置１００は転写式電子写真プロセス利用、レーザー走査露光方式の画像形成装置（複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機能機等）である。
【００１４】
１０１は原稿読取装置（イメージスキャナー）、１０２は領域指定装置（デジタイザー）であり、何れも画像形成装置１００上面側に配設してある。原稿読取装置１０１は該装置の原稿台上に載置した原稿面を内部に設けた光源等からなる走査照明光学系により原稿を走査し、原稿面からの反射光をCCDラインセンサ等の光センサにより読み取り、画像情報を時系列電気デジタル電気信号に変換する。領域指定装置１０２は原稿の読み取り領域等の設定を行い、信号を出力する。１０４は原稿読取装置１０１、領域指定装置１０４、プリントコントローラ１０３等からの信号を受けて、画像出力機構の各部に指令を送る信号処理及び種々の作像シーケンス制御を行う制御部（CPU）である。
【００１５】
以下は画像出力機構部（作像機構部）の説明である。１０５は像担持体としての回転ドラム方の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、矢印の時計方向に所定の周速度にて回転駆動される。感光ドラム１０５はその回転過程で、帯電装置１０５により所定の極性・電位の一様な帯電処理を受け、その一様帯電面に対して画像書き込み装置１０７による像露光Lを受けることで一様帯電面の露光明部の電位が衰退して感光ドラム１０５面に露光パターンに対応した静電潜像が形成される。画像書き込み装置１０７は本例の場合はレーザースキャナーであり、制御部１０４において信号処理された画像データに従って変調されたレーザー光Lを出力し、回転する感光ドラム１０５の一様帯電面を走査露光して原稿画像情報に対応した静電潜像を形成する。
【００１６】
次いで、その静電潜像が現像装置１０８によりトナー画像として現像される。そのトナー画像が転写帯電装置１０９の位置において、給紙機構部側から感光ドラム１０５と転写帯電装置１０６との対向部である転写部Tに所定の制御タイミングにて給送された被加熱材である記録紙Pに感光ドラム１０５面側から静電転写される。
【００１７】
給紙機構部は、本例の場合は、大サイズ転写材を積載収容したカセット給紙部１１０から１枚分離給紙された記録紙Pを転写部Tに所定のタイミングにて搬送する転写材搬送路１１２を有している。
【００１８】
転写部Tで感光ドラム１０５面側からトナー画像の転写を受けた記録紙Pは、感光ドラム１０５面から分離され定着装置１１４へ搬送された未定着トナー画像の定着処理を受け、画像形成装置外部の排紙トレイ１１５上に排紙される。
【００１９】
一方、転写材分離後の感光ドラム１０５面はクリーニング装置１１３により転写残りトナー等の付着汚染物の除去を受けて清掃されて繰り返して作像される。
【００２０】
（２）定着装置
図２は定着装置１１４の要部の拡大横断面模型図、図３は要部の正面模型図である。
【００２１】
この定着装置１１４は、加熱ローラ型で、電磁誘導加熱方式の加熱定着装置であり、互いに所定の押圧力で圧接させて所定のニップ長（ニップ幅）の定着ニップ部Nを形成させた一対の加熱部材（加熱媒体、定着部材）と加圧部材としての、上下並行２本の加熱ローラ１と加圧ローラ２を主体とする。
【００２２】
加熱ローラ（以下、定着ローラと記す）１は中空（円筒状）の金属層（導電層、芯金）を有するローラであり、その外周面には、フッ素樹脂等をコーティングしえ耐熱性の離型層（伝熱材）１aが形成されている。
【００２３】
定着ローラ１は熱容量を低減した肉厚の薄い誘導発熱体性の円筒ローラであり、定着ローラ１の金属層の厚さは、０．０５ｍｍ〜１．５ｍｍである。この定着ローラ１はその両端部側をそれぞれ定着装置の手前側と奥側の側板（定着ユニットフレーム）２１・２２間に軸受２３を介して回転可能に支持させて配設してある。また内空部には、上記の定着ローラ１に誘導電流（渦電流）を誘起させてジュール発熱させるための高周波磁界を生じる、磁束発生手段としてのコイル・アセンブリ３を挿入して配設してある。
【００２４】
加圧ローラ２、軸芯２aと当該軸芯の外回り同心一体にローラ状に形成具備させた表面離型性耐熱ゴム層であるシリコンゴム層（弾性体層）等２ｂとからなる弾性ローラである。この加圧ローラ２は上記定着ローラ１の下側に並行に配列して、軸芯２aの両端部側をそれぞれ定着装置の手前側と奥側の側板２１・２２間に軸受２６を介して回転自在に保持させて、かつ定着ローラ１の下面に対して不図示の付勢手段により弾性体層２ｂの弾性に抗して所定の押圧力にて圧接させて加熱部としての所定のニップ長の定着ニップ部Nを形成させている。
【００２５】
コイル・アセンブリ３は、ボビン４、磁性材からなるコア（芯材）５、誘導コイル（励磁コイル、誘導発熱源）６、絶縁部材製のステー７等の組み立て体である。コア５はボビン４に形成した通孔に挿入させてあり、誘導コイル６はこのボビン４の周囲に銅線を巻回して形成されている。このボビン４、コア５、誘導コイル６のユニットをステー７に固定支持させてある。そして、コイル・アセンブリ３は、ボビン４とは別体に形成された前記ステー７に固定され、定着ローラ外部に露呈しないように収納されている。
【００２６】
コア５としては、透磁率が大きく自己損失の小さい材料がよく、例えばフェライト、パーマロイ、センダスト等が適している。ボビン４は、コア５と誘導コイル６とを絶縁する絶縁部としても機能している。
【００２７】
誘導コイル６は加熱の十分は交番磁束を発生するものでなければならないが、そのためには抵抗成分が低く、インダクタンス成分を高くとる必要がある。誘導コイル６の芯線としてφ０．１〜０．３の細線を略８０〜１６０本ほど束ねたリッツ線を用いている。細線には絶縁被覆電線を用いている。また、磁性コア５は周回するようにボビン４の形状に合わせて横長舟型に複数回巻回して誘導コイルとしてある。誘導コイル６は定着ローラ１の長手方向に巻かれている。６a・６ｂは上記誘導コイル６の２本の外方引出しリード線（コイル供給線）であり、ステー７の手前側の丸軸形状部７aを中空軸にしてその中空部から外部に引き出して誘導コイル６に高周波電流を供給する電流供給手段としてのコイル駆動電源１１６に接続してある。
【００２８】
１３は分離爪であり、定着ニップ部Ｎに導入されて定着ニップ部Ｎを出た転写材Ｐが定着ローラ１に巻き付くのを抑え、定着ローラ１から分離させる役目をする。
【００２９】
前記のボビン４、ステー７、分離爪１３は、例えば液晶ポリマー、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイドなどの耐熱および電気絶縁性エンジニアリング・プラスチックから形成されている。
【００３０】
Ｇは定着ローラ１の手前側の端部に固着させた定着ローラドライブギアである。このドライブギアＧに駆動源Ｍから伝達系を介して回転力が伝達されることで、定着ローラ１が図２において矢印Ａの時計方向に所定の周速度にて回転駆動される。加圧ローラ２はこの定着ローラ１の回転駆動に従動して矢印の反時計方向に回転する。
【００３１】
１４は定着ローラクリーナであり、クリーニング部材としてのクリーニングウエブ１４ａをロール巻きに保持したウエブ繰り出し軸部１４ｂと、ウエブ巻取り軸部１４ｃと、該両軸部１４ｂ・１４ｃ間のウエブ部分を定着ローラ１の外面に押し付ける押し付けローラ１４ｄなどからなる。押し付けローラ１４ｄで定着ローラ１に押し付けたウエブ部分で定着ローラ１面にオフセットしたトナーが拭われて定着ローラ面が清掃される。定着ローラ１に押し付けられるウエブ部分は繰り出し軸部１４ｂ側から巻取り軸部１４ｃ側にウエブ１４ａが少しずつ送られることで徐々に更新される。
【００３２】
１５はサーモスタットであり、定着ローラ温度の異常上昇時（熱暴走時）の安全対策機構として、定着ローラ１の上方に設けられている。このサーモスタット１５は、定着ローラ１の表面に接触しており、予め設定された温度になると接点を開放して誘導コイル６への通電を切断し、定着ローラ１が所定温度以上の高温となることを防止している。
【００３３】
前述の第１のサーミスタ１１は、定着ローラ１の中央温度検知装置として、通紙領域の略中央部に対応する定着ローラ中央部分において、定着ローラ１を隔てて誘導コイル６に向かい合うように、定着ローラ１の表面に対して弾性部材により押圧して弾性的に圧接させて配置してある。
【００３４】
第２のサーミスタ１２は、定着ローラ１の端部温度検知装置として、非通紙部昇温を発生する、大サイズ紙の通紙領域幅Ｐ１と小サイズ紙の通紙領域幅Ｐ２との差領域に対応する定着ローラ端部部分において定着ローラ１の表面に対して弾性部材により押圧して弾性的に接触させて配置してある。
【００３５】
この第１と第２の各サーミスタ１１と１２の定着ローラ温度検知信号は制御部（ＣＰＵ）１０４に入力する。
【００３６】
画像形成装置の制御部１０４は装置のメイン電源スイッチのＯＮにより装置を起動させて所定の作像シーケンス制御をスタートさせる。定着装置１１４は駆動源Ｍの起動により定着ローラ１の回転が開始される。この定着ローラ１の回転に従動して加圧ローラ２も回転する。また制御部１０４はコイル駆動電源１１６を起動させて誘導コイル６に高周波電流（例えば１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ）を流す。これにより誘導コイル６の周囲に高周波交番磁束が発生し、定着ローラ１が電磁誘導発熱して所定の定着温度、本実施例では１９５℃に向かって昇温していく。この定着ローラ１の昇温が第１および第２のサーミスタ１１および１２で検知され、その検知温度情報が制御部１０４に入力する。
【００３７】
制御部１０４は第１のサーミスタ１１を温度調整用の温度検知手段としてこの第１のサーミスタ１１から入力する定着ローラ１の検知温度が所定の定着温度１９５℃に維持されるようにコイル駆動電源１１６から誘導コイル６に供給される電力を制御して定着ローラ１の温度立ち上げ、定着温度１９５℃での温度調整を行う。この状態において、定着ニップ部Ｎに対して作像部側から未定着トナー像ｔを担持した記録紙Ｐが導入されて定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていくことで、定着ローラ１の熱と定着ニップ部Ｎの加圧力で、未定着トナー像ｔが記録紙Ｐの面に加熱定着される。
【実施例１】
【００３８】
ここで、本実施例での、定着ローラの第２のサーミスタ検知温度で定着ローラおよび加圧ローラと記録紙の相対位置を可変にするレシプロ動作について図４のフローチャートおよび表１に基づいて説明する。
【００３９】
（１）  まず、オペレータが坪量（厚紙／普通紙／薄紙）や紙サイズや枚数等の設定を操作パネルを用いて行い、コピースタートボタンを押す。
【００４０】
（２）  コピー開始と同時に、定着ローラ１および加圧ローラ２が回転駆動し、第１のサーミスタ１１によって検知した定着ローラ１の表面温度に応じてコイル駆動電源１１６から誘導コイル６に供給される電力を制御して、定着ローラ１の表面温度が所定の温度を中心に推移するように温度制御される。
【００４１】
（３）  連続通紙（非通紙部温度が飽和して一定となるような置数）が行われ、第２のサーミスタ１２で検知した定着ローラ１の非通紙部温度が表１の所定の温度（動作温度）を検知したら、カセット給紙１１０の位置可変装置により給紙位置を移動させる。また、給紙位置に応じて位置可変装置の動作温度も変更する。
【００４２】
（４）  JOBが終了するまで、位置可変装置は表１の動作温度に応じて可変動作させる。
【００４３】
すなわち、間欠通紙のような非通紙部温度が高くならない状態の時は定着ローラおよび加圧ローラと記録紙の相対位置を可変にするレシプロ動作を行わず、連続通紙のような非通部温度が高い状態が続く時にのみレシプロ動作を行うことが可能となる。また、給紙位置が第２のサーミスタ１２側に移動した場合は、図５に示すように非通紙部領域が狭く第２のサーミスタの検知温度が低くなり、給紙位置が中央位置から第二のサーミスタ１２と反対側に移動した場合は、非通紙部領域が広く検知温度が高くなるため、給紙位置に応じて位置可変装置の動作温度を可変にする必要がある。
【実施例２】
【００４４】
次に、本実施例での、加圧ローラの第１のサーミスタ検知温度と第２のサーミスタ検知温度の差分で定着ローラ１および加圧ローラ２と記録紙の相対位置を可変にするレシプロ動作について図６のフローチャートおよび表２に基づいて説明する。
【００４５】
（１）  オペレータが坪量（厚紙／普通紙／薄紙）や紙サイズや枚数等の設定を操作パネルを用いて行い、コピースタートボタンを押す。
【００４６】
（２）  コピー開始と同時に、定着ローラ１および加圧ローラ２が回転駆動し、第一のサーミスタ１１によって検知した定着ローラ１の表面温度に応じてコイル駆動電源１１６から誘導コイル６に供給される電力を制御して、定着ローラ１の表面温度が所定の温度を中心に推移するように温度制御される。
【００４７】
（１）  連続で通紙（非通紙部温度が飽和して一定となるような置数）が行われ、加圧ローラ２の第一のサーミスタと第二のサーミスタで検知した加圧ローラの温度の差分が、表２の所定の温度（動作温度）を検知したら、カセット給紙１１０の位置可変装置により給紙位置を移動させる。給紙位置に応じて位置可変装置の動作温度も変える。
【００４８】
（２）JOBが終了するまで、位置可変装置を表２の動作温度に応じて可変動作させる。
【００４９】
すなわち、加圧ローラ２の通紙部と非通紙部に配設された第１のサーミスタと第２のサーミスタの検知温度との差分温度（第２のサーミスタ温度―第１のサーミスタ温度）が、表２に示すような所定の温度（動作温度）に達した場合にのみ定着ローラおよび加圧ローラと記録紙の相対位置を可変にするレシプロ動作を行うことが可能となる。また、通紙部と非通紙部の温度差によって加圧ローラ２の径の変化で周速差ができねじれが発生する。そのため、紙コバの通紙位置の磨耗が加速されてしまうが、給紙位置を可変することでねじれによる紙コバ部の通紙位置の応力集中を緩和することが可能となる。
【００５０】
次に位置可変装置の構成について図７に基づいて詳細に説明する。
【００５１】
側板３１に設けられたブラケット３２にモータ３３が取り付けられており、モータ３３の出力軸には送りネジ３４が連結され、出力軸左端にはブラケット３２上に固定された軸受け３５が設置されている。また、送りネジ３４にはナット３６が嵌合し、移動板３７上に固定されている。これにより送りネジ３４の回転に伴い矢印方向に直進移動される。なお、このとき、給紙位置に応じて感光ドラム１０５に形成される画像位置も画像書き込み位置制御装置（不図示）によって適宜の位置に変更される。また、給紙位置に応じてカセット給紙１１０の位置可変装置の動作温度を可変にしている。
【００５２】
なお、本実施例では、給紙位置を可変とする位置可変装置に限定されるものではなく、給紙位置を固定して給紙後に記録紙の搬送位置を可変にする位置可変手段や定着器の位置を可変にする位置可変手段を用いることで、定着ローラおよび加圧ローラと記録紙の相対位置を可変にする構成でも良い。
【００５３】
以上説明したように実施例１または実施例２の手段を用いることで、記録紙が連続して同位置に通紙され最表層の離型層が紙コバとの磨耗により削れてしまい、その部分におけるトナーオフセットが加速してしまい、寿命が著しく減少してしまう問題を解決し、位置可変装置の部品の劣化や連続した位置可変装置の稼動音を防ぎ、消費電力の削減も可能である。
【００５４】
【表１】
2011123340.tif 000003
【００５５】
【表２】
2011123340.tif 000004
【符号の説明】
【００５６】
１  定着ローラ（加熱部材）
２  加圧ローラ（加圧部材）
３  コイル・アセンブリ（磁束発生手段）
４  ボビン
５  コア
６  誘導コイル
７  ステー
１１  第１のサーミスタ、
１２  第２のサーミスタ
１３  分離爪
１４  ウェブユニット
１５  サーモスタット
３１  側板
３２  ブラケット
３３  モータ
３４  送りネジ
３５  軸受け
３６  ナット
３７  移動板
１００  画像形成装置
１０１  原稿読取装置
１０２  デジタイザー
１０３  プリントコントローラ
１０４  ＣＰＵ
１０５  感光ドラム
１０７  画像書き込み装置
１０８  現像装置
１０９  転写装置
１１４  定着装置
１１６  コイル駆動電源
Ｐ  転写材、
Ｐ１Ｐ２  転写材通紙領域
ｔ  トナー
【図１】
2011123340.tif 000005
【図２】
2011123340.tif 000006
【図３】
2011123340.tif 000007
【図４】
2011123340.tif 000008
【図５】
2011123340.tif 000009
【図６】
2011123340.tif 000010
【図７】
2011123340.tif 000011