(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１対のローラであって、ローラ間に用紙を挟持して回転することにより用紙を搬送し、当該用紙上に形成された画像を定着させる定着ローラと、
前記定着ローラの回転軸上の何れかの位置を中心に、前記定着ローラを回動させ、揺動させる揺動部と、を備え、
前記揺動部は、前記定着ローラの回転軸の軸方向に対し前記定着ローラを傾斜させ、前記定着ローラの回転軸の軌跡が円錐状となるように、前記定着ローラを回動させる定着装置。
【請求項２】
前記揺動部は、前記定着ローラに搬送される用紙の幅方向中心の位置を中心として、前記定着ローラを回動させる請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記揺動部は、一定速度で前記定着ローラを揺動させる請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記揺動部は、一定時間毎に前記定着ローラを１回揺動させる請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項５】
前記揺動部は、用紙の搬送枚数が一定枚数に達する毎に前記定着ローラを１回揺動させる請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項６】
前記揺動部は、ジョブ毎に前記定着ローラを１回揺動させる請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項７】
前記揺動部は、用紙を１枚搬送する毎に前記定着ローラを１回揺動させる請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の定着装置を備える画像形成装置。
【請求項９】
前記定着ローラが揺動時に回動する角度を、用紙の坪量に応じて決定する制御部を備え、
前記揺動部は、前記制御部により決定された角度に前記定着ローラを回動させ、揺動させる請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記定着ローラが揺動時に回動する角度を、用紙のサイズに応じて決定する制御部を備え、
前記揺動部は、前記制御部により決定された角度に前記定着ローラを回動させ、揺動させる請求項８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、定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置において用紙上にトナーで画像を形成した後、熱と圧力によって定着処理することが一般的である。加熱ローラ方式の場合、定着装置はヒータを内蔵する定着ローラを備え、この定着ローラが用紙を挟持して搬送することにより、用紙が加熱及び加圧される。
【０００３】
通常、定着ローラに対する用紙の搬送位置は固定されているため、同じサイズの用紙が定着ローラに搬送されると、搬送回数が増えるにつれ、用紙のエッジによりローラ面に傷が生じることがある。ローラ面に傷が生じると、ローラ表面の傷も用紙に転写され、定着処理後の画質が低下する場合がある。
【０００４】
従来、回転軸方向に移動し、定着ローラの損傷を抑える定着ローラが開示されている（例えば、特許文献１参照）。用紙の搬送方向に直交する回転軸方向に定着ローラを移動させることで、用紙のエッジが同じ位置に集中することを防止し、定着ローラの損傷を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−９１２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、回転軸方向に定着ローラを移動させた場合、ローラ面における用紙の位置が回転軸方向の一方に偏るため、回転軸方向において定着ローラの表面温度に差が生じるという新たな問題が生じる。例えば、回転軸方向左側に定着ローラが移動すると、ローラ面における用紙の位置は、回転軸方向右側に寄る。用紙が位置するローラ面は用紙によって熱が奪われるため、表面温度が低下するが、用紙が位置していないローラ面は温度は変わらず、高温のままである。その後、回転軸方向右側に定着ローラが移動すると、後続の用紙は回転軸方向左側のローラ面に寄る。用紙は高温領域と低温領域に跨って位置することになるため、同じ用紙上で定着の仕上がりに差が生じる。特に、低温領域は定着が十分に行われず、画質の低下があり得る。
【０００７】
本発明の課題は、用紙のエッジによる定着ローラの損傷及び定着ローラにおける表面温度差の低減を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、
１対のローラであって、ローラ間に用紙を挟持して回転することにより用紙を搬送し、当該用紙上に形成された画像を定着させる定着ローラと、
前記定着ローラの回転軸上の何れかの位置を中心に、前記定着ローラを回動させ、揺動させる揺動部と、を備え、
前記揺動部は、前記定着ローラの回転軸の軸方向に対し前記定着ローラを傾斜させ、前記定着ローラの回転軸の軌跡が円錐状となるように、前記定着ローラを回動させる定着装置が提供される。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、
前記揺動部は、前記定着ローラに搬送される用紙の幅方向中心の位置を中心として、前記定着ローラを回動させる請求項１に記載の定着装置が提供される。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、
前記揺動部は、一定速度で前記定着ローラを揺動させる請求項１又は２に記載の定着装置が提供される。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、
前記揺動部は、一定時間毎に前記定着ローラを１回揺動させる請求項１又は２に記載の定着装置が提供される。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、
前記揺動部は、用紙の搬送枚数が一定枚数に達する毎に前記定着ローラを１回揺動させる請求項１又は２に記載の定着装置が提供される。
【００１７】
請求項６に記載の発明によれば、
前記揺動部は、ジョブ毎に前記定着ローラを１回揺動させる請求項１又は２に記載の定着装置が提供される。
【００１８】
請求項７に記載の発明によれば、
前記揺動部は、用紙を１枚搬送する毎に前記定着ローラを１回揺動させる請求項１又は２に記載の定着装置が提供される。
【００１９】
請求項８に記載の発明によれば、
請求項１〜７の何れか一項に記載の定着装置を備える画像形成装置が提供される。
【００２０】
請求項９に記載の発明によれば、
前記定着ローラが揺動時に回動する角度を、用紙の坪量に応じて決定する制御部を備え、
前記揺動部は、前記制御部により決定された角度に前記定着ローラを回動させ、揺動させる請求項８に記載の画像形成装置が提供される。
【００２１】
請求項１０に記載の発明によれば、
前記定着ローラが揺動時に回動する角度を、用紙のサイズに応じて決定する制御部を備え、
前記揺動部は、前記制御部により決定された角度に前記定着ローラを回動させ、揺動させる請求項８に記載の画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、定着ローラの揺動により、ローラ面における用紙のエッジの位置を分散させることができ、エッジの位置が集中することによるローラの損傷を低減させることができる。また、回動による揺動を行うので、ローラ面上の用紙を、回転軸の軸方向に均一に位置させることができ、軸方向におけるローラ面の表面温度差、ひいては用紙の幅方向における表面温度差を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施の形態に係る画像形成装置を示す図である。
【図２】画像形成装置の機能ブロック図である。
【図３】本実施の形態に係る定着装置の断面図である。
【図４】定着装置と定着装置に付設された揺動部の上面図である。
【図５】図４に示す揺動部により揺動する定着ローラの上面図である。
【図６】非揺動時の定着ローラのローラ面を展開したイメージ図である。
【図７】回転軸方向に移動する定着ローラのローラ面を展開したイメージ図である。
【図８】回動により揺動する定着ローラのローラ面を展開したイメージ図である。
【図９】一方のローラのみ回動する定着ローラの正面図である。
【図１０】図９に示す定着ローラの側面図である。
【図１１】定着ローラの回動面が用紙面に対し平行になるように、定着ローラ自体が回動する定着装置の断面図である。
【図１２】用紙の搬送方向が水平方向である定着装置の断面図である。
【図１３】定着装置と定着装置に付設された揺動部の正面図である。
【図１４】図１３に示す揺動部により揺動する定着ローラの正面図である。
【図１５】図４及び図１３に示す揺動部により揺動する定着ローラの図である。
【図１６】回転軸の一端に寄せて用紙が搬送された定着ローラのローラ面を展開したイメージ図である。
【図１７】揺動時に定着ローラが回動する角度を変えたときの定着ローラの損傷と定着処理後の画質の評価結果を示すグラフである。
【図１８】実施例と比較例の定着ローラの回転軸方向における最大温度差を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２５】
〈第１の実施の形態〉
《画像形成装置の構成》
図１は、第１の実施の形態に係る画像形成装置１を示す。
画像形成装置１は、図１に示すように、スキャナ１５１、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）１５２、印刷部３、給紙部４、用紙反転部７を備える。ＡＤＦ１５２はセットされた原稿をスキャナ１５１に搬送し、スキャナ１５１は原稿をスキャンする。印刷部３は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マジェンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の４色のトナーで、スキャンされた画像を形成し、給紙部４から給紙される用紙に印刷する。
【００２６】
印刷部３は、図１に示すように４色のトナー毎に画像形成部ｕＹ、ｕＭ、ｕＣ、ｕＫを備える。以下、トナーで形成された画像をトナー画像という。画像形成部ｕＹ、ｕＭ、ｕＣ、ｕＫは、用いるトナーの色が異なるのみで同じ構成を備えるので、同一の構成部分には同一の符号が付されている。画像形成部ｕＹ、ｕＭ、ｕＣ、ｕＫは、それぞれ露光部ｕ１、現像部ｕ２、感光ドラムｕ３、帯電部ｕ４、クリーニング部ｕ５、１次転写ローラｕ６を備える。また、印刷部３は中間ベルト３１、クリーニング装置３２、２次転写ローラ３３、定着装置５を備える。各画像形成部ｕＹ、ｕＭ、ｕＣ、ｕＫの感光ドラムｕ３は、回動する中間ベルト３１上に一列に配置される。
【００２７】
画像形成装置１による印刷処理を説明する。
最初に帯電部ｕ４が感光ドラムｕ３を帯電させると、露光部ｕ１はＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変換された画像のデータに基づいてレーザ光を照射する。感光ドラムｕ３上には静電潜像が形成される。感光ドラムｕ３上に現像部ｕ２がトナーを付着させて現像すると、感光ドラムｕ３上にトナー画像が形成される。トナー画像は感光ドラムｕ３及び１次転写ローラｕ６の回転により、中間ベルト３１上に転写される。
以上の工程を、中間ベルト３１の回動に合わせて各画像形成部ｕＹ、ｕＭ、ｕＣ、ｕＫが行う。中間ベルト３１上には４色のトナー画像が重ね合わされたカラー画像が形成される。
【００２８】
カラー画像が中間ベルト３１の回動によって２次転写ローラ３３の位置に到達するタイミングに合わせて、給紙部４から用紙が搬送される。２次転写ローラ３３の圧着により用紙上にカラー画像が転写されると、定着装置５が用紙を定着処理する。定着処理された用紙は、画像形成装置１の外部に設けられた排紙トレイ上に排紙される。クリーニング部ｕ５、３２はそれぞれ感光ドラムｕ３、中間ベルト３１に残存するトナーを除去する。
【００２９】
両面印刷を行う場合、表面が印刷された用紙は用紙反転部７に搬送され、用紙反転部７により裏表が反転されて印刷部３に再給紙される。用紙反転部７には循環経路が設けられ、この循環経路を用紙が通過することによって用紙の裏表が反転する。
【００３０】
図２は、画像形成装置１の機能ブロック図である。
画像形成装置１は、図２に示すように、制御部１１、記憶部１２、操作部１３、表示部１４、画像読取部１５、読取処理部１６、圧縮ＩＣ１７、メモリー制御ＩＣ１８、画像メモリー１９、伸張ＩＣ２０、書込処理部２１、印刷部３を備える。
【００３１】
制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成されている。制御部１１は、記憶部１２に記憶されている各種処理プログラムとの協働によって各種演算を行い、画像形成装置１の各部を制御する。
【００３２】
例えば、制御部１１は定着装置５が備える定着ローラの揺動を制御する。制御部１１は定着ローラが揺動時に回動する角度を、用紙の坪量に応じて決定する。或いは、制御部１１は定着ローラが揺動時に回動する角度を、用紙のサイズに応じて決定する。
【００３３】
記憶部１２は、制御部１１により用いられる各種処理プログラムの他、処理に必要なパラメータや設定データ等を記憶している。例えば、記憶部１２は給紙部４が備える給紙トレイの設定データを記憶する。給紙トレイの設定データは、各給紙トレイにセットされている用紙のサイズ、坪量、光沢紙か否か等が定められた設定データである。記憶部１２としてはハードディスクを用いることができる。
【００３４】
操作部１３は、タッチパネルや操作キーを備える。操作部１３は、ユーザによる入力操作に応じた操作信号を生成して制御部１１に出力する。
表示部１４は、制御部１１の制御に従ってタッチパネルに操作画面や処理結果を表示する。
【００３５】
画像読取部１５は、ＡＤＦ１５２によって搬送された原稿をスキャナ１５１によりスキャンし、画像信号（アナログ信号）として読み取る。
読取処理部１６は、画像読取部１５によって読み取られた画像信号をＡ／Ｄ変換し、得られた画像データ（デジタルデータ）にシェーディング処理等の画像処理を施す。
圧縮ＩＣ１７は、読取処理部１６から出力された画像データを圧縮処理する。
【００３６】
メモリー制御ＩＣ１８は、圧縮ＩＣ１７によって圧縮処理された画像データを画像メモリー１９に書き込む。また、メモリー制御ＩＣ１８は画像メモリー１９から印刷対象の画像データを読み出して伸張ＩＣ２０に出力する。
画像メモリー１９は画像データを記憶する。画像メモリー１９としてはＤＲＡＭ（Dynamic RAM）を用いることができる。
【００３７】
伸張ＩＣ２０は、圧縮処理された画像データに伸張処理を施す。
書込処理部２１は、伸張処理された画像データに画像処理を施す。画像処理は、例えば拡大縮小処理、階調補正処理、スクリーン処理である。書込処理部２１は、画像処理後、画像データをＰＷＭ変換し、印刷部３に出力する。
印刷部３は、上述したとおりである。
【００３８】
《定着装置の構成》
図３は、加熱ローラ方式の定着装置５を示す断面図である。
図３に示すように、定着装置５は回転する１対のローラ５０Ａ、５０Ｂからなる定着ローラ５０を備える。定着ローラ５０は、ローラ５０Ａ、５０Ｂ間に用紙Ｔを挟持してローラ５０Ａ、５０Ｂが回転することにより用紙Ｔを搬送し、用紙Ｔ上に形成された画像を用紙Ｔに定着させる。
【００３９】
定着装置５には用紙Ｔが下方から斜め上方に搬送され、用紙面は水平面に対して角度ｄ（°）だけ傾斜している。定着ローラ５０の２つのローラ５０Ａ、５０Ｂは用紙面に対し垂直に並設される。
【００４０】
ローラ５０Ａ、５０Ｂは略同一に構成されるので、同一の構成部分には同一の符号を付して説明する。サイズも略同一であり、ローラ５０Ａ、５０Ｂは例えば外径２０〜７０ｍｍの円筒状に形成される。ローラ５０Ａ、５０Ｂはそれぞれヒータやハロゲンランプ等の加熱源を内蔵する。
【００４１】
ローラ５０Ａ、５０Ｂは、図３に示すように熱伝導性の芯金５１１、弾性層５１２、被覆層５１３等からなる。
芯金５１１としては熱伝導性の良好なアルミニウムが主に用いられるが、他にも非磁性ステンレス鋼材、耐熱性ガラス等も用いることができる。芯金５１１の厚みは、例えば０．８〜１０ｍｍである。
【００４２】
弾性層５１２は、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の合成ゴムが用いられる。印刷処理の高速化に対応するため、合成ゴム中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ことが好ましい。配合されるフィラーは導電性カーボンブラックと同様に、良伝導性であることが好ましい。弾性層５１２の厚みは、例えば０．３〜２０ｍｍである。
被覆層５１３は、弾性層５１２の表面をＰＦＡ等のフッ素樹脂で被覆することにより形成される。
【００４３】
ローラ５０Ａ、５０Ｂは、何れか一方或いは両方がモータ等の図示しない駆動部によって回転駆動され、回転軸５１Ａ、５１Ｂを中心に回転する。
ローラ５０Ｂは回転軸５１Ｂの両端が図示しない付勢部により付勢され、ローラ５０Ａに圧接してニップを形成する。形成されたニップによって、定着装置５に搬送された用紙Ｔはローラ５０Ａ、５０Ｂ間に挟持される。この間、ローラ５０Ａ、５０Ｂからの加圧及び加熱により用紙Ｔは定着処理される。ローラ５０Ａ、５０Ｂの回転により用紙Ｔは搬送ローラ５３に搬送され、搬送ローラ５３により定着装置５外へ搬送される。
【００４４】
なお、用紙Ｔは幅方向の中心と、定着ローラ５０の回転軸５１Ａ、５１Ｂの軸方向中心とが一致するように定着装置５に搬送される。用紙Ｔの幅方向とは、用紙面上で搬送方向と直交する方向である。
【００４５】
画像が形成された用紙面に接するローラ５０Ａの回転方向下流には、クリーニング部５４が設けられる。クリーニング部５４は定着処理後、ローラ５０Ａのローラ面に付着したトナーを除去する。
また、各ローラ５０Ａ、５０Ｂのローラ面付近に温度センサＳ１、Ｓ２が設けられる。温度センサＳ１、Ｓ２はそれぞれ、ローラ５０Ａ、５０Ｂの表面温度を測定し、測定結果を制御部１１に出力する。制御部１１は測定結果を解析し、ローラ５０Ａ、５０Ｂの表面温度が所定値となるように、ローラ５０Ａ、５０Ｂの加熱源の発熱を制御する。
【００４６】
定着装置５の筐体は、図３に示すように支持部材Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３から形成された３重構造の底部を有する。支持部材Ｃ１は支持部材Ｃ２の凸部Ｃ２１により規制されて支持され、支持部材Ｃ２は凸部Ｃ２２を介して支持部材Ｃ３により支持されている。支持部材Ｃ２には開孔が設けられ、この開孔を貫通する回動軸Ｃ４が支持部材Ｃ３に設けられている。開孔は回動軸Ｃ４の直径より大きく形成される。回動軸Ｃ４の先頭には開孔より直径が大きい円盤状の規制部材Ｃ４１が設けられ、この規制部材Ｃ４１によって支持部材Ｃ２と支持部材Ｃ３の離接が規制される。  
【００４７】
回動軸Ｃ４は、用紙Ｔの搬送方向におけるニップ中心（回転軸５１Ａ、５１Ｂ間を結ぶ線上で２つのローラ５０Ａ、５０Ｂが接する位置）であって、定着ローラ５０の回転軸５１Ａ、５１Ｂの軸方向中心に一致する位置に設けられる。この回動軸Ｃ４を中心に定着装置５を回動させ、一方向とその逆方向への回動を繰り返して揺動させる。これにより、定着装置５に固定された定着ローラ５０を回動させ、揺動させることができる。用紙Ｔはその幅方向中心が回転軸５１Ａ、５１Ｂの軸方向中心と一致するように搬送されるので、回動軸Ｃ４も回転軸５１Ａ、５１Ｂの軸方向中心の位置に合わせて設けられる。用紙Ｔの幅方向中心に位置を合わせることにより、用紙Ｔの幅方向中心に定着ローラ５０を回動させることができ、用紙Ｔの幅方向の左右で揺動量を略同一とすることができる。
【００４８】
図４は定着装置５の上面図である。
図４に示すように、定着装置５の正面左側の端部に揺動部６が付設され、揺動部６が定着装置５を回動させ、揺動させる。揺動部６はカム６１とカム６１を駆動するモータ６２を備え、水平方向に往復運動する。揺動部６の往復運動に従動して、定着装置５の筐体は回動軸Ｃ４を中心に回動し、一方向とその逆方向に回動を繰り返して揺動する。定着装置５の筐体の回動により、図５に示すように、回動軸Ｃ４を中心に定着ローラ５０は非揺動時の回転軸５１Ａ、５１Ｂの軸方向（用紙の幅方向と同じ）に対して角度ａ（°）で回動し、揺動する。その回動面は水平であり、用紙Ｔの用紙面に対し角度ｄで傾斜している。
【００４９】
図６は、非揺動時のローラ５０Ａのローラ面を展開したイメージ図である。図６に示すように、非揺動時は、ローラ面における用紙Ｔの幅方向の中心とローラ５０Ａの回転軸５１Ａの軸方向中心が一致するように、用紙Ｔは搬送される。用紙の搬送位置が固定されているため、同じサイズの用紙であれば、用紙のエッジは常に同じ位置にある。
【００５０】
これに対し、従来のように、回転軸５１Ａの軸方向にローラ５０Ａを移動させた場合、図７に示すように、用紙Ｔの幅方向中心は回転軸５１Ａの軸方向中心とずれる。その結果、軸方向での用紙の位置に偏りが生じ、軸方向の両端でローラ５０Ａの表面温度に差が生じる。例えば、定着ローラ５０が軸方向左側に移動すると、図７に示すように、用紙Ｔはローラ面の軸方向右側に寄る。用紙Ｔが位置するローラ面の領域Ｒ２では用紙Ｔに熱が奪われて、その表面温度は低下する。これに対して、用紙Ｔが位置していないローラ面の領域Ｒ１では表面温度が変わらず、領域Ｒ２に対して高温になる。次に、定着ローラ５０が軸方向右側に移動して後続の用紙Ｔが搬送されると、用紙Ｔはローラ面の軸方向左側に寄るので、高温の領域Ｒ１と低温の領域Ｒ２とに跨って位置することになる。このように用紙Ｔの幅方向でローラ５０Ａの表面温度に温度差が生じると、定着の仕上がりに差が生じ、画質の低下につながる。
【００５１】
本実施の形態に係る定着装置５によれば、回動軸Ｃ４を中心に定着ローラ５０を回動させて揺動させるので、図８に示すように、用紙Ｔの幅方向中心に対し、回転軸５１Ａの軸方向中心が角度ａだけ傾斜する。傾斜により軸方向における用紙Ｔの位置の偏りが解消され、用紙Ｔの幅方向において生じる表面温度差を抑えることができる。
【００５２】
図８に示すように、揺動により用紙Ｔが軸方向中心から左右に角度ａだけ傾斜してローラ面上に位置する。その結果、軸方向に広く用紙が位置し、図７に比較して用紙Ｔが位置する領域が領域Ｒ３分だけ増える。領域Ｒ３は周期的に用紙Ｔが位置したりしなかったりするため、多少の温度変化が生じるが、短い周期での変化であるので、全体として温度が平均化される。よって、用紙Ｔが常に位置する領域Ｒ２と比べて定着の仕上がりに差が生じるほどの温度差は生じない。
【００５３】
なお、揺動部６は一定速度で定着ローラ５０を揺動させてもよいし、一定時間毎に１回揺動させてもよい。揺動させる一定速度や一定時間は、実験的又は経験的に適宜求めて設定すればよい。
【００５４】
また、揺動部６は、定着装置５への用紙Ｔの搬送枚数が一定枚数に達する毎に定着ローラ５０を１回揺動させてもよいし、ジョブ毎に定着ローラ５０を１回揺動させてもよい。例えば、用紙の搬送枚数が一定枚数に達する毎に制御部１１から一定枚数に達した通知を受けて、揺動部６は１往復の往復運動をし、定着ローラ５０を１回揺動させる。同様に、ジョブが終了する毎に、制御部１１からジョブ終了の通知を受け、揺動部６は１往復の往復運動を行って定着ローラ５０を１回揺動させればよい。
【００５５】
揺動部６は、用紙が１枚搬送される毎に定着ローラ５０を１回揺動させてもよい。上述のように、制御部１１から用紙が１枚搬送される毎に通知を受けてもよいし、光センサを用いて用紙の搬送を検出してもよい。この場合、光センサを定着装置５への進入口付近に設置し、光センサにより用紙が検出される毎に揺動部６は１往復の往復運動をし、定着ローラ５０を１回揺動させる。
【００５６】
また、揺動時に定着ローラ５０が回動する角度ａを、用紙の秤量に応じて制御部１１が決定し、揺動部６が制御部１１により決定された角度ａに定着ローラ５０を回動させ、揺動させてもよい。
【００５７】
用紙の厚みが大きいほど、定着ローラ５０のローラ面が損傷しやすい傾向がある。特に、ローラ５０Ａ、５０Ｂのうちローラ表面の硬度が小さい、やわらかいローラが損傷を受けやすい。２つのローラ５０Ａ、５０Ｂが圧接すると、やわらかい方のローラ面に用紙が埋もれ、その際に用紙のエッジによってローラ面が傷つくが、用紙の厚みが大きいとそれだけローラ面に用紙が埋没し、損傷の程度も大きくなるからである。よって、用紙の厚みが大きいほど、定着ローラ５０の回動する角度ａを大きく決定し、ローラ面を通過する用紙のエッジの位置をより広く分散させることが好ましい。一般に、用紙の厚みと坪量は連動し、厚みが大きいほど、用紙の坪量は大きい。用紙の坪量は、給紙トレイの設定データに含まれることが多いので、給紙トレイの設定データから定着ローラ５０に搬送される用紙の坪量を求めて当該坪量に応じた角度ａに決定すればよい。
【００５８】
例えば、用紙の坪量毎にその坪量に応じた最適な角度ａ、つまりローラ面の損傷を効果的に低減できる角度ａを予め実験的に求めておき、用紙の坪量に対し求めた角度ａが定められたテーブルを記憶部１２に保存しておく。制御部１１はジョブの実行時に記憶部１２の給紙トレイの設定データから印刷に使用する用紙の坪量を取得する。そして、制御部１１は取得した坪量に対応する角度を上記テーブルから求め、定着ローラ５０が揺動時に回動する角度ａとして決定する。制御部１１は、決定された角度ａで定着ローラ５０が回動するようにモータ６２の駆動を制御する。
【００５９】
同様に、定着ローラ５０が揺動時に回動する角度ａを、用紙のサイズに応じて制御部１１が決定し、揺動部６は制御部１１により決定された角度ａに定着ローラ５０を回動させ、揺動させることとしてもよい。用紙のサイズ、特に用紙の搬送方向における大きさが大きいほど、ローラ面に接する用紙のエッジ部分が増え、ローラ面が損傷を受けやすい傾向にある。よって、用紙のサイズが大きいほど、定着ローラ５０の回動する角度ａを大きく決定し、ローラ面を通過する用紙のエッジの位置をより広く分散させることが好ましい。
【００６０】
以上のように、第１の実施の形態によれば、定着装置５は、回転する１対のローラ５０Ａ、５０Ｂであって、ローラ５０Ａ、５０Ｂ間に用紙Ｔを挟持して回転することにより用紙を搬送し、当該用紙Ｔ上に形成された画像を定着させる定着ローラ５０と、定着ローラ５０の回転軸５１Ａ、５１Ｂの軸方向中心を回動中心として、定着ローラ５０を回動させ、揺動させる揺動部６と、を備える。
【００６１】
定着ローラ５０の揺動により、ローラ面における用紙Ｔのエッジ位置を分散させることができ、エッジの位置が集中することによるローラの損傷を低減させることができる。揺動は定着ローラ５０の回動による揺動であるので、定着ローラ５０のローラ面上の用紙Ｔを、回転軸５１Ａ、５１Ｂの軸方向に均一に位置させることができ、軸方向における表面温度差、ひいては用紙Ｔの幅方向における表面温度差を低減させることができる。
【００６２】
上記第１の実施の形態において、定着装置５の筐体ごと回動させて２つのローラ５０Ａ、５０Ｂを回動させたが、ローラ５０Ａ、５０Ｂのうち、少なくとも一方を回動させ、揺動させる構成であれば、回動させたローラにおける損傷と温度差を低減することが可能である。ローラ面の硬度が小さいとローラ面が損傷を受けやすいため、ローラ５０Ａ、５０Ｂのうち、ローラ面の硬度が小さい方を回動させることが好ましい。
【００６３】
図９及び図１０は、ローラ５０Ａ、５０Ｂのうち、ローラ５０Ａのみを回動させ、揺動させる場合の定着ローラ５０と揺動部８の構成例を示す。図９は用紙の搬送方向から見た図であり、図１０は側面図である。
図９に示すように、揺動部８は、ローラ５０Ａを保持するアーム８１、アーム８１の回動を駆動する駆動部８２を備える。アーム８１の支軸８１１の軸方向中心に回動軸８１２が設けられ、この回動軸８１２に駆動部８２の歯車８２Ａ、８２Ｂが噛合して装着されている。アーム８１は、支軸８１１の軸方向が回転軸５１Ａに平行かつ用紙Ｔの搬送方向に垂直に取り付けられる。よって、モータ８１３が歯車８２Ｂを回転駆動し、歯車８２Ｂの回転に従って歯車８２Ａが回転すると、アーム８１が回動軸８１２を中心に、その回動面が用紙面に平行となるように回動する。モータ８１３は、一定時間、一方向に回転駆動した後、逆方向に回転駆動し、アーム８１に支持されたローラ５０Ａが揺動する。
【００６４】
駆動部５５はローラ５０Ｂの回転を駆動し、ローラ５０Ａはローラ５０Ｂの回転に従って回転する。
定着処理時、ローラ５０Ｂは付勢部５６によって付勢され、ローラ５０Ａに圧接する。付勢力が過大であると、ローラ５０Ａの回動が難しい。過大な付勢力を減殺するため、図１０に示すようにローラ５０Ｂの支持部材５７にカム５７１が取り付けられる。カム５７１はローラ５０Ａの揺動時、図１０に示すように付勢方向と逆方向に押圧を加えて付勢力を減殺し、ローラ５０Ａの回動に十分な分だけローラ５０Ａ、５０Ｂ間を離間させる。
【００６５】
また、上記第１の実施の形態として、定着装置５の筐体を回動させて定着ローラ５０の揺動を行う例を示した。定着装置５の筐体を回動させる構成の場合、定着ローラ５０自体を回動させるより簡易な構成で済むが、定着装置５に搬送される用紙の搬送方向によって定着ローラ５０の回動面が用紙面に対して平行であったり、傾斜したりする。平行でなくても、回動による揺動を行うのであれば、定着ローラ５０のローラ面の損傷と温度差を低減する目的は達成されるが、平行に近ければ近いほど回動による用紙へのストレスは小さくなり好ましい。
【００６６】
よって、回動による用紙へのストレスをできるだけ減らすという観点からすれば、定着ローラ５０の回動面を用紙面に対し平行とすることが好ましい。
例えば、図９に示すアーム８１を、ローラ５０Ａの回転軸５１Ａとローラ５０Ｂの回転軸５１Ｂの両方に取り付け、ローラ５０Ａとローラ５０Ｂをともに回動できる定着ローラ５０を構成する。この定着ローラ５０自体を回動させて、図１１に示すように、用紙面に対し回動面を平行とすればよい。
【００６７】
定着装置５において用紙が水平方向に搬送される仕様であれば、図１２に示すように、用紙面に対し２つのローラ５０Ａ、５０Ｂは垂直に配置されるので、定着ローラ５０自体を回動させる構成とする必要はない。この場合、定着装置５の筐体を水平方向に回動させれば、定着ローラ５０の回動面を用紙面と平行とすることができる。
【００６８】
〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態に係る画像形成装置、定着装置は、第１の実施の形態に係る画像形成装置、定着装置と備える構成部は同じである。よって、同じ構成部には同じ符号を用いて説明する。
【００６９】
図１３は、第２の実施の形態に係る定着装置５の正面図である。
図１３に示すように、第２の実施の形態において、揺動部６は定着装置５の正面左側の底面に付設される。揺動部６は鉛直方向に往復運動し、この往復運動に従動して、定着装置５の筐体は回動軸Ｃ４を中心に回動し、一方向とその逆方向への回動を繰り返して揺動する。定着装置５の筐体の回動により、図１４に示すように、回動軸Ｃ４を中心に定着ローラ５０は非揺動時の回転軸５１Ａ、５１Ｂ方向に対して角度ｂ（°）で回動し、揺動する。その回動面は水平面に垂直であり、用紙Ｔの用紙面に対し角度（９０−ｄ）で傾斜している。
【００７０】
角度ｂの回動によって、用紙Ｔの先端から定着ローラ５０のニップまでの距離が用紙の幅方向の位置によって変わる。そのため、図８において角度ａを角度ｂに置き換えて示されるように、ローラ面上の用紙Ｔは、用紙Ｔの幅方向中心に対し、回転軸５１Ａの軸方向中心が角度ｂだけ傾斜する。これにより、第１の実施の形態と同様、ローラ面上の用紙Ｔの位置の偏り、特に回転軸５１Ａの軸方向における位置の偏りが解消され、用紙Ｔの幅方向において生じる表面温度差を抑えることができる。
【００７１】
定着ローラ５０が揺動時に回動する角度ｂを、用紙の秤量又は用紙のサイズに応じて制御部１１が決定し、揺動部６が制御部１１により決定された角度ｂに定着ローラ５０を回動させ、揺動させてもよい点は第１の実施の形態と同様である。
【００７２】
また、第１の実施の形態と同様に、揺動部６が一定速度で定着ローラ５０を揺動させてもよいし、ジョブ又は用紙を１枚搬送する毎に定着ローラ５０を揺動させてもよい。或いは、一定時間に１回又は用紙の搬送枚数が一定枚数に達する毎に１回、揺動部６が定着ローラ５０を揺動させてもよい。
【００７３】
以上のように、第２の実施の形態によれば、定着装置５は、回転する１対のローラ５０Ａ、５０Ｂであって、ローラ５０Ａ、５０Ｂ間に用紙を挟持して回転することにより用紙を搬送し、当該用紙上に形成された画像を定着させる定着ローラ５０と、定着ローラ５０の回転軸５１Ａ、５１Ｂ上の軸方向中心を回動中心として、定着ローラ５０を回動させ、揺動させる揺動部６と、を備える。
【００７４】
定着ローラ５０の揺動により、ローラ面における用紙のエッジ位置を分散させることができ、エッジの位置が集中することによるローラの損傷を低減させることができる。揺動は定着ローラ５０の回動による揺動であるので、定着ローラ５０のローラ面上の用紙Ｔを、回転軸５１Ａ、５１Ｂの軸方向に均一に位置させることができ、軸方向における表面温度差、ひいては用紙Ｔの幅方向における表面温度差を低減させることができる。
【００７５】
上記第２の実施の形態として、定着装置５の筐体を回動させて定着ローラ５０の揺動を行う例を示した。定着装置５の筐体を回動させる構成の場合、定着ローラ５０自体を回動させるより簡易な構成で済むが、定着装置５に搬送される用紙の搬送方向によって定着ローラ５０の回動面が用紙面に対して垂直であったり、傾斜したりする。垂直でなくても、回動による揺動を行うのであれば、定着ローラ５０のローラ面の損傷と温度差を低減する目的は達成されるが、回動面が用紙面に対し垂直であれば用紙が定着ローラ５０のニップに進入しやすい。よって、回動による用紙へのストレスをできるだけ減らすという観点からすれば、定着ローラ５０の回動面が用紙面に対しできるだけ垂直となるように回動させることが好ましい。
【００７６】
例えば、定着ローラ５０自体を回動させる構成とし、図３に示すようにローラ５０Ａ、５０Ｂが用紙面に対し角度ｄだけ傾斜して並設された状態で、定着ローラ５０の回動面が用紙面に垂直となるように回動させ、揺動させてもよい。
或いは、定着装置５において用紙が水平方向に搬送される仕様であれば、図１２に示すように、用紙面に対し２つのローラ５０Ａ、５０Ｂは垂直に配置されるので、図１３に示したように揺動部６の鉛直方向の往復運動により定着装置５の筐体を回動させ、定着ローラ５０の回動面が用紙面に垂直となるように回動させればよい。
【００７７】
〈第３の実施の形態〉
第３の実施の形態に係る画像形成装置、定着装置は、第１の実施の形態に係る画像形成装置、定着装置と備える構成部は同じである。よって、同じ構成部には同じ符号を用いて説明する。
【００７８】
第３の実施の形態において、揺動部６はカム６１とモータ６２のセットを２つ備え、一方は図４に示すように定着装置５の正面に、他方は図１３に示すように底面にそれぞれ付設される。正面に付設されたカム６１は水平方向に往復運動し、底面に付設されたカム６１は鉛直方向に往復運動する。この２つのカム６１の往復運動に従動して、定着装置５の筐体は回動軸Ｃ４を中心に回動し、一方向とその逆方向への回動を繰り返して揺動する。定着装置５の筐体の回動により、図１５に示すように、定着ローラ５０は、その回転軸５１Ａ、５１Ｂが非揺動時の軸方向に対して傾斜し、回転軸５１Ａ、５１Ｂの軌跡、つまり回動面が円錐状となるように回動し、揺動する。上面から見れば、図５に示すように定着ローラ５０は角度ａで揺動し、正面から見れば図１４に示すように定着ローラ５０は角度ｂで揺動する。
【００７９】
定着ローラ５０が揺動時に回動する角度ａ又はｂを、用紙の秤量又は用紙のサイズに応じて制御部１１が決定し、揺動部６が制御部１１により決定された角度ａ又はｂに定着ローラ５０を回動させ、揺動させてもよい点は第１及び第２の実施の形態と同様である。
【００８０】
また、第１の実施の形態と同様に、揺動部６が一定速度で定着ローラ５０を揺動させてもよいし、ジョブ又は用紙を１枚搬送する毎に定着ローラ５０を揺動させてもよい。或いは、一定時間に１回又は用紙の搬送枚数が一定枚数に達する毎に１回、揺動部６が定着ローラ５０を揺動させてもよい。
【００８１】
以上のように、第３の実施の形態によれば、定着装置５は、回転する１対のローラ５０Ａ、５０Ｂであって、ローラ５０Ａ、５０Ｂ間に用紙を挟持して回転することにより用紙を搬送し、当該用紙上に形成された画像を定着させる定着ローラ５０と、定着ローラ５０の回転軸５１Ａ、５１Ｂの軸方向中心を回動中心として、定着ローラ５０を回動させ、揺動させる揺動部６と、を備える。揺動部６は、定着ローラの回転軸５１Ａ、５１Ｂの軸方向に対し定着ローラ５０を傾斜させ、定着ローラ５０の回転軸５１Ａ、５１Ｂの軌跡が円錐状となるように、定着ローラ５０を回動させ、揺動させる。
【００８２】
定着ローラ５０の揺動により、ローラ面における用紙のエッジ位置を分散させることができ、エッジの位置が集中することによるローラの損傷を低減させることができる。揺動は定着ローラ５０の回動による揺動であるので、定着ローラ５０のローラ面上の用紙Ｔを、回転軸５１Ａ、５１Ｂの軸方向に均一に位置させることができ、軸方向における表面温度差、ひいては用紙Ｔの幅方向における表面温度差を低減させることができる。
【００８３】
また、第３の実施の形態によれば、同時に角度ａ、角度ｂに回動させるので、第１の実施の形態で示した角度ａのみの回動、第２の実施の形態で示した角度ｂのみの回動に比べて、回動量が大きい。よって、定着ローラ５０の損傷、表面温度差の低減に十分な効果を得るために、回動の角度ａ、ｂを第１又は第２の実施の形態に比べて小さく設定することができ、回動による用紙へのストレスを抑えることができる。
【００８４】
なお、上述した第１〜第３の実施の形態は、本発明の好適な一例であり、これに限定されない。
例えば、定着ローラ５０が揺動時に回動する中心は、定着ローラ５０の回転軸５１Ａ、５１Ｂの軸方向上の何れかの位置であればよい。回動の中心が定着ローラの回転軸上の何れかの位置であれば、揺動によって定着ローラの損傷及び温度差を低減させることができる。
【００８５】
しかしながら、用紙の変形を考慮すると、上記第１〜第３の実施の形態で示したように、定着ローラ５０の回動の中心を、用紙の幅方向中心に一致させることが好ましい。
定着ローラ５０を回動させると、用紙の幅方向でニップに進入するタイミングが異なり、先にニップに挟持された端部から他方の端部が引き寄せられるように、用紙が定着ローラ５０に進入する。その際、用紙の種類によっては、例えば薄紙であれば、後からニップに進入する端部に皺や折れ等の変形を生じやすくなる。変形は、用紙先端からニップまでの距離が長ければ長いほど生じやすいので、用紙の幅方向の中心に回動の中心を合わせることにより、用紙の幅方向によって異なるニップへの進入タイミングの差を最小限に抑え、用紙の変形を抑えることができる。
【００８６】
上記第１〜第３の実施の形態では、用紙の幅方向中心と、定着ローラ５０の回転軸５１Ａ、５１Ｂの軸方向中心が一致するように用紙が定着ローラ５０に進入する搬送制御に対して、軸方向中心に回動軸Ｃ４を位置させた。これに対し、定着ローラ５０の回転軸５１Ａ、５１Ｂの軸方向の一端に用紙を寄せる搬送制御が行われる場合がある。
【００８７】
図１６は、回転軸５１Ａの軸方向の一端に寄せて用紙が搬送されたローラ５０Ａの展開イメージ図である。図１６に示すように、軸方向中心の位置ｐ０に対し、Ａ４サイズの用紙の幅方向中心の位置ｐ１はずれている。この場合、回転軸５１Ａの軸方向中心ではなく、用紙の幅方向中心の位置ｐ１に合わせて回動軸Ｃ４の位置を調整すればよい。用紙の幅方向中心は用紙のサイズによって異なるため、各サイズに対応するために、回動軸Ｃ４の位置を回転軸５１Ａの軸方向に移動できる構成とし、回動軸Ｃ４の位置を定着装置５に搬送される用紙の幅方向中心に合わせて移動させることとしてもよい。
【００８８】
同様に、回動の形態についても、第１〜第３の実施の形態に示した例に限られない。回動によって揺動するのであればどのような回動の形態であっても、定着ローラの損傷と温度差の低減を図ることができる。
【００８９】
また、定着ローラは、ローラにより張架されたベルトによって用紙を挟持するベルト方式であっても、本発明を適用することができる。この場合、用紙に接するベルトのベルト面の損傷と表面温度を低減させることができる。
【００９０】
また、制御部１１によって用いられるプログラムのコンピュータ読み取り可能な媒体としては、ＲＯＭ、フラッシュメモリー等の不揮発性メモリー、ＣＤ-ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を適用することが可能である。また、プログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウエーブ(搬送波)も適用可能である。
【実施例１】
【００９１】
坪量の異なる用紙を用いて定着実験を行った。
実験条件は下記の通りである。
〈実験条件〉
実験環境：温度２０℃、湿度６０％
用紙：ＰＯＤ８０（坪量８０ｇ）、ＰＯＤ１２８（坪量１２８ｇ）、Ｍｏｎｄｉ３００（坪量３００ｇ）、何れもＡ４サイズ
印刷条件：
用紙の搬送速度：３１５ｍｍ／ｓ
印刷枚数：１０００枚を連続印刷
定着ローラ：
上部のローラ；直径６０ｍｍ、硬度１０°（ＪＩＳ−Ａ硬度）、ゴム厚１０ｍｍ
下部のローラ；直径６０ｍｍ、硬度３０°（ＪＩＳ−Ａ硬度）、ゴム厚２ｍｍ
ニップ幅：１６ｍｍ
ニップ総圧：１３００Ｎ
上部のローラの温度／下部のローラの温度：１８０℃／１００℃
定着ローラの揺動：
揺動時に回動する角度ａ、ｂ：２°
揺動速度：０．０２°／１枚、カムを使用して連続揺動
【００９２】
初めに、上記実験条件と同条件により、定着ローラの揺動角度を０〜１０°まで変えてローラ面の損傷状態と定着処理後の画質を確認した。ローラ面の損傷と画質に対する評価基準は以下の通りである。
〈評価基準〉
５：ローラ面に大きな傷があり、定着処理後の画質が劣化する
４：ローラ面に大きな傷があり、定着処理後の画質に影響する
３：ローラ面に傷があり、定着処理後の画質にやや影響がある
２：ローラ面に傷はあるが、定着処理後の画質に問題無し
１：ローラ面に傷が全く無い
【００９３】
図１７はその結果を示すグラフである。図１７に示すように、回動の角度が２°以上になると３以下の高評価が得られる。
次に、揺動時に定着ローラを回動させる角度を、高評価であった２°に設定し、上記実験条件によって定着実験を行った。実施例１として用紙面と回動面とが平行となるように定着ローラが回動して揺動する定着装置、実施例２として用紙面と回動面とが垂直となるように定着ローラが回動して揺動する定着装置、実施例３として定着ローラの回転軸が非揺動時の回転軸に対し傾斜して回動し、その回動面が円錐状になるように揺動する定着装置の３つを用意した。それぞれの揺動時の角度ａ又はｂが２°である。比較例として、定着ローラの回転軸方向に定着ローラを移動させて揺動させる定着装置を用意した。実施例１〜３及び比較例に係る定着装置により定着実験後、定着ローラの回転軸方向の両端付近の温度を測定した。温度測定は両端付近で位置を変えて行い、そのうちの最大温度差を求めた。
【００９４】
図１８は、その最大温度差の測定結果を示すグラフである。
図１８に示すように、比較例では２０℃の最大温度差であったのに対し、実施例１〜３は１４℃以下に温度差を抑えることができた。特に、実施例３によれば９℃と比較例の約１／２の温度差に抑えることができた。
【実施例２】
【００９５】
搬送方向の大きさが異なる用紙を用いて定着実験を行い、定着処理後の画質を評価した。
実験条件は以下の通りである。評価基準は上記ローラ面の損傷と画質に対する評価と同じ基準を用いた。
〈実験条件〉
実験環境：温度２０℃、湿度６０％
用紙：
種類：Ｍｏｎｄｉ３００（坪量３００ｇ、Ａ４サイズ）
搬送方向の大きさ：１８２、２１０、２９７、４２０（ｍｍ）
印刷条件：
用紙の搬送速度：３１５ｍｍ／ｓ
印刷枚数：１０００枚を連続印刷
定着ローラ：
上部のローラ；直径６０ｍｍ、硬度１０°（ＪＩＳ−Ａ硬度）、ゴム厚１０ｍｍ
下部のローラ；直径６０ｍｍ、硬度３０°（ＪＩＳ−Ａ硬度）、ゴム厚２ｍｍ
ニップ幅：１６ｍｍ
ニップ総圧：１３００Ｎ
上部のローラの温度／下部のローラの温度：１８０℃／１００℃
定着ローラの揺動：
揺動時の角度ａ、ｂ：２°、４°、６°
揺動速度：０．０２°／１枚、カムを使用して連続揺動
【００９６】
下記表１は、評価結果である。
【表１】
0005751033.tif 000002
【００９７】
表１に示すように、揺動時の回動の角度を大きくすると、全てのサイズでローラ面に損傷が少ない良好な結果が得られた。搬送方向のサイズが大きいほど評価は下がるが、揺動時の角度を大きくすることで良好な評価が得られた。
【符号の説明】
【００９８】
１  画像形成装置
１１  制御部
３  印刷部
５  定着装置
５０  定着ローラ
５０Ａ  ローラ
５０Ｂ  ローラ
Ｃ４  回動軸
６  揺動部
８  揺動部
【図１】
0005751033.tif 000003
【図２】
0005751033.tif 000004
【図３】
0005751033.tif 000005
【図４】
0005751033.tif 000006
【図５】
0005751033.tif 000007
【図６】
0005751033.tif 000008
【図７】
0005751033.tif 000009
【図８】
0005751033.tif 000010
【図９】
0005751033.tif 000011
【図１０】
0005751033.tif 000012
【図１１】
0005751033.tif 000013
【図１２】
0005751033.tif 000014
【図１３】
0005751033.tif 000015
【図１４】
0005751033.tif 000016
【図１５】
0005751033.tif 000017
【図１６】
0005751033.tif 000018
【図１７】
0005751033.tif 000019
【図１８】
0005751033.tif 000020