JP2007148336A - 転写定着装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高画質や省エネルギー化を可能とする転写定着方式の画像形成を可能とする。
【解決手段】転写定着ローラ１３の一端部にバネ３０を有する回転可能な端部押圧体３１が当接し、他端部からはソレノイド３２に連結された端部押圧体３３が当接する。ソレノイド３２は画像形成装置の総通紙枚数の情報に基づき、例えば５００枚毎に６ｍｍのストロークを左右往復するように設定し、それにつれて転写定着ローラ１３が６ｍｍの幅で移動するように構成する。紙通過域を相対的に移動させることで紙端部による転写定着体の摩耗を低減でき、耐久性を向上させることができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式等を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の乾式トナーを利用する画像形成装置に関し、詳細には、像担持体上のトナー像を記録媒体上に転写するとともに、その転写の際にトナー像を記録媒体上に定着する転写定着同時方式を採用した画像形成装置と、記録媒体上の未定着トナー像を加熱、加圧することによって記録媒体上に転写定着させる転写定着装置に関する。

複写機やファクシミリ、プリンタ、さらには印刷機等の画像形成装置においては、紙やシート材等の記録媒体上に転写、担持させた未定着画像を加熱定着することによって複写物や記録物を得るようにしたものが多い。このような装置における画像の定着に際しては、未定着画像を担持しているシート材等の記録媒体を挟んで搬送しながら未定着画像を加熱し、それによって未定着画像中に含まれる現像剤、特にトナーの溶融軟化及びシート材への浸透を行わせることにより、シート材にトナーを定着させている。

しかし、このような画像形成方法においては、最終的な定着後ではトナー層が３〜１５μｍであるのに対して、紙は６０〜２００μｍと厚さも熱容量も大であり、この両者を同時に加熱することは紙を暖めることに大きなエネルギーを費やすことになり、電力を無駄に使うことになる。これを防ぐには、トナーと紙の加熱を分離し、トナーを紙との接触前に充分に加熱して軟化させておくことが提案されている。トナーを十分に軟化させることで、省エネや高画質が可能な転写定着方式の高耐久化が実現されるためである。

また画質面においては、記録媒体が紙等の表面凹凸のために、記録媒体と感光体ドラム等の像担持体とが完全に密着せず、両者の間に不均一なギャップが生じ、これに起因して転写電界が乱れたり、トナー同士のクーロン反発力を招いたりするため、形成される画像に乱れが生じることがあるという問題がある。

この問題に対して、中間転写体を用いて解決を図った技術、すなわちトナーを感光体から一次転写した中間転写体の駆動ローラの内部に熱源を設け、中間転写体に加圧部材を圧接させてニップを形成する方式が提案されている。この技術は、トナーをニップ手前で加熱し、加熱したトナーをニップで記録媒体に定着させるものである。この方式は、中間転写体から記録媒体への２次転写定着を、静電気力ではなく定着の熱によって行う。そのため、前述したような画像品質の劣化が生じにくくなるという利点を有している。

しかしながら、上記技術では中間転写体は内側から外側まで加熱されるため、紙への加熱量は減るが中間転写体への熱量が必要となるため、省エネルギー性は明らかに劣っている。
特開平１０−６３１２１号公報 特開２００４−１４５２６０号公報 特開平２−２７１３７７号公報

上記の、いわゆる二次あるいは三次転写定着方式は画像、省エネルギー性などの点で利点を有しているが、本願発明者等が行った検討では、画像を形成する画像形成装置に二次あるいは三次転写定着方式を適用することによって、転写定着部材の摩耗傷が画像に直結することが判明した。

すなわち、いわゆる二次あるいは三次転写定着方式では、転写定着体の表面の摩耗や傷は画像にそのまま転写される点が従来定着とは大きく異なる。この原因は次の二つが考えられる。
（１）転写定着体の表面の傷は次の２回にわたり画像に影響を与える。
（ａ）トナーを受け取る時、（静電転写および／または熱転写により）
（ｂ）トナーを紙に転写定着する時
（２）転写定着部材上に１００〜８００ミリ秒といった比較的長時間にわたり軟化状態で
トナーが密着していることで表面の傷などが直接画像となって現れる。

一方、従来広く用いられている紙の上にトナーを転写後に定着する画像形成方法において、定着体はトナーと接するのは上記（ｂ）に相当する定着時だけであり、（ａ）に関しては全くの新規課題である、またトナーと接する定着時間は１０ミリ秒〜５０ミリ秒、長いものでも１００ミリ秒と言った範囲であり、転写定着とは異なっている。そのため、紙幅の狭い紙の端部などの局部的な摩耗が発生すると紙幅の広い紙の画像にそのまま摩耗傷が反映されてしまうため、転写定着体を交換せざるを得なく、ランニングコストが上昇してしまう。

この結果を示したのが図２である。すなわち、転写定着体１として二次転写定着ベルトを、転写定着体２として三次転写定着ローラを、紙上に転写した後定着させる定着体として定着ローラを用いている。これらはいずれも表層はフッ素樹脂１０μｍ、シリコーンゴム２００μｍとした。そして、これらを加圧ローラとの０．５ＭＰａ程度で圧接回転させ、Ａ４縦サイズの用紙を５０００枚から１０万枚通紙することで紙端部に図３に示すような摩耗傷を発生させた。摩耗傷深さは傷深さを５０００枚毎に測定することで約０．５、１、２、３、４μｍの５水準を得た。

この摩耗傷深さと画像の対応部の凹凸を図２は示している。作像条件としては二次転写定着、三次転写定着、転写後−定着とし、各々紙との圧接時間を１０ミリ秒，６０ミリ秒として計６条件とした。図中で近似曲線は二次、三次転写定着はほぼ同一の結果のため１０ミリ秒、６０ミリ秒の２本とした。転写後−定着は１０ミリ秒、６０ミリ秒の２本が記載してある。この結果から、転写定着と転写後−定着で摩耗傷に対する許容度とその傾向が大きく異なることがわかった。例えば、２μｍを画像上の傷の許容度とすると転写定着は耐久性の許容度が矢印⇔で示すように不利である。

すなわち、以上述べたように、従来の転写後に定着する方式と部材表面の傷に関する影響度合いは全く異なる傾向にあり、これは従来知られていない。なお、従来の転写後に定着する方式において、上述した特許文献３に開示されているように、紙端部の磨耗傷を軽減する手段として次のものが知られている。ただし、定着ローラを軸方向に遥動可能とし、メンテナンス時に左右を逆転することで紙端部磨耗を軽減する。紙の通紙位置を可変させること、ローラを徐々に移動させるなどは開示されていない。また、転写定着についても言及はない。

そこで本発明は、以上の問題点と前記傷に関する所見にかんがみてなしたものであり、
転写定着の利点を活かしつつ、耐久性に優れた画像形成装置を提供することを目的と

本発明の請求項１に係る転写定着装置は、トナー像が転写される転写定着体と、該転写定着体を加圧してニップ部を形成する加圧部材とを備える転写定着装置において、前記転写定着体に対する記録媒体の通過域を記録媒体通過方向と直交する方向に相対的に変化させる通過域可変手段を有することを特徴とする。

同請求項２に係るものは、請求項１の転写定着装置において、前記通過域可変手段が、総プリント枚数、給紙カセット毎の通紙枚数、各プリントジョブの連続通紙枚数・部数など通紙量に基づき、前記転写定着体に対する記録媒体の通過域を相対的に変化させ、通過域変化範囲内での記録媒体端部の通過量を均等化させることを特徴とする。

同請求項３に係るものは、請求項２の転写定着装置において、総プリント枚数に所定の設定値を設け、所定の設定値内でそのプリント数に略比例して、記録媒体の通過域を相対的に変化させ、通過域変化範囲内での記録媒体端部の通過量を均等化させることを特徴とする。

同請求項４に係るものは、請求項２の転写定着装置において、給紙カセット毎の通紙枚数に所定の設定値を設け、所定の設定値内でその給紙カセット毎の通紙枚数に略比例して、記録媒体の通過域を相対的に変化させ、通過域変化範囲内での記録媒体端部の通過量を均等化させることを特徴とする。

同請求項５に係るものは、請求項２の転写定着装置において、プリントジョブ数または部数に一定の所定値を設け、所定ジョブ毎または所定部数毎に、記録媒体の通過域を相対的に変化させ、通過域変化範囲内での記録媒体端部の通過量を均等化させることを特徴とする。

同請求項６に係るものは、請求項１の転写定着装置において、前記通過域可変手段が、前記転写定着体を記録媒体通過方向と直交する方向に移動させるものであることを特徴とする。

同請求項７に係るものは、請求項１の転写定着装置において、前記通過域可変手段が、記録媒体を記録媒体通過方向と直交する方向に移動させるものであることを特徴とする。

同請求項８に係るものは、請求項６または７の転写定着装置において、前記移動を、搬送される記録媒体の搬送間隙に行うことを特徴とする。

同請求項９に係るものは、請求項６または７の転写定着装置において、前記移動を、画像形成装置における画像形成のジョブ間に行うことを特徴とする。

同請求項１０に係るものは、請求項６から９のいずれかの転写定着装置において、前記通過域可変手段が、前記転写定着体の近傍に配した熱膨張する部材を備え、該熱膨張部材自体もしくは該熱膨張部材の熱膨張と連動する部材が前記転写定着体を軸方向に移動させるものであることを特徴とする。

本発明の請求項１１に係る画像形成装置は、請求項１から１０のいずれかの転写定着装置を備えたことを特徴とする。

同請求項１２に係るものは、請求項１１の画像形成装置において、前記転写定着装置において温度センサとして非接触温度センサを用い、該非接触温度センサを画像領域転写定着ニップ上流に配置していることを特徴とする。

同請求項１３に係るものは、潜像担持体上で現像されたトナーを転写定着体に直接または中間転写体を介して転写し、前記転写定着体と加圧体の間で記録媒体を狭持搬送し、該記録媒体上に画像を転写定着する転写定着装置を備える画像形成装置において、前記転写定着体に対する記録媒体の通過域を相対的に変化させる通過域可変手段を有することを特徴とする。

同請求項１４に係るものは、請求項１３の画像形成装置において、前記通過域可変手段が、幅方向で記録媒体を挟むフェンスであり、該フェンスの記録媒体を挟む側の面が斜面をなすことを特徴とする。

同請求項１５に係るものは、請求項１４の画像形成装置において、印字可能な用紙サイズに対して画像の余白が３ｍｍ以上であるように前記フェンスの斜面を傾けてなることを特徴とする。

同請求項１６に係るものは、請求項１４の画像形成装置において、画像形成後の余白サイズ×０．９を乗じた値が前記フェンスの傾斜幅以上であることを特徴とする。

同請求項１７に係るものは、請求項１３から１６のいずれかの画像形成装置において、前記通過域可変手段が、前記通過域を、連続通紙時は通過枚数に応じて連続的に増加させるものであることを特徴とする。

同請求項１８に係るものは、請求項１３の画像形成装置において、転写定着圧が０．５〜０．７ＭＰａであり、前記通過域可変手段が一度に可変させる通過位置が３ｍｍ以下であることを特徴とする。

同請求項１９に係るものは、請求項１３の画像形成装置において、転写定着圧が０．７〜０．９ＭＰａであり、前記通過域可変手段が一度に可変させる通過位置が２ｍｍ以下であることを特徴とする。

本発明は、高画質や省エネルギー化を可能とする転写定着方式の画像形成装置において、長期にわたって画質を維持でき、詳細には紙通過域を相対的に移動させることで紙端部による転写定着体の摩耗を低減でき、耐久性を向上させることができる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明する。

図１は本発明の実施対象となる画像形成装置の一例として、カラー複写機の構成を示す。この図により、構成、動作の概要を説明する。図示のカラー複写機１は、図示しない装置本体中央部に位置する画像形成部１Ａと、画像形成部１Ａの下方に位置する給紙部１Ｂと、画像形成部１Ａの上方に位置する図示しない画像読取部を有している。画像形成部１Ａには、水平方向に延びる転写面を有する中間転写体としての中間転写ベルト２が配置してあり、中間転写ベルト２の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けてある。すなわち、補色関係にある色のトナー（イエロー：Ｙ、マゼンタ：Ｍ、シアン：Ｃ、ブラック：Ｂ）による像を担持可能な像担持体としての感光体３（３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂ）が中間転写ベルト２の転写面に沿って並置してある。

各感光体３はそれぞれ同じ方向（反時計回り方向）に回転可能なドラムで構成してあり、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する帯電装置４（４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂ）、光書き込み手段としての書き込み装置５（５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｂ）、現像装置６（６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂ）、１次転写装置７（７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｂ）及びクリーニング装置８（８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｂ）が配置してある。各符号に付記しているアルファベットは、感光体３と同様、トナーの色別に対応している。各現像装置６には、それぞれのカラートナーが収容してある。

中間転写ベルト２は、駆動ローラ９ａと、従動ローラ１０に掛け回してあって、各感光体３との対峙位置において同方向に移動可能な構成となっている。従動ローラ１０と対向する位置には、中間転写ベルト２の表面をクリーニングするクリーニング装置１１が設けてある。図中９ｂは転写ブレードである。

この画像形成装置の動作を説明する。まず、例えば感光体３Ｙの表面を帯電装置４Ｙにより一様に帯電させる。そして画像読取部からの画像情報に基づいて感光体３Ｙ上に静電潜像を形成し、この静電潜像をイエローのトナーを収容した現像装置６Ｙによりトナー像として可視像化する。ついでこのトナー像に所定のバイアスを印加し、１次転写装置７Ｙにより中間転写ベルト２上に１次転写する。他の感光体３Ｍ、３Ｃ、３Ｂでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成動作を行う。それぞれの色のトナー像を中間転写ベルト２上に順に転写して重ね合わせる。トナー像の転写後、各感光体３上に残留したトナーは各クリーニング装置８により除去し、またトナー像の転写後に、図示しない除電ランプにより各感光体３の電位を初期化し、次の作像工程に備える。

駆動ローラ９ａの近傍には、転写定着装置１２が設けてある。転写定着装置１２は、中間転写ベルト２上の画像としての未定着トナー像を転写する転写定着体としての転写定着ローラ１３と、転写定着ローラ１３とニップＮ（以下、ニップまたは転写ニップという）を形成する加圧部材または対向部材としての加圧ローラ１４を備えている。

転写定着ローラ１３は、詳細な図示は省略するが、鉄等の金属によりパイプ状に形成した芯金にシリコーンゴム等の弾性層を設け、その表面に離型層をコーティングしてある。離型層には、トナーを保持し、転写紙等のシート状記録媒体と加圧接触するための離型性が必要であり、また耐熱性、耐久性に優れたものが好ましい。そのため、転写定着ローラ１３の表層は、耐熱離型層（四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、及び四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）等のうち少なくとも一つを成分として含んでいる）で被覆した構成になっている。耐久性を増すためにはカーボンやＳｉＣなどの充填剤を添加することが知られているが、その添加量が多いと耐摩耗性は向上するが離型性が悪化する。この両立のためにはシリコーンオイルを微量に塗布することが適している。ここで言う微量とは０．０３〜０．１ｍｇ／Ａ４用紙であり、多すぎるとボールペンによる加筆性が阻害され、少ないと効果が無くなる。シリコーンオイルはカーボンなどの充填剤に保持されるので、純粋なフッ素樹脂に塗布する場合に比べ相乗的に摩耗低減と離型性向上が実現される。純粋なフッ素樹脂であって耐摩耗性に優れるのはＰＴＦＥ延伸フィルムチューブ（例えば特開２００３−２５４３２４号公報参照）あるいは放射線架橋ＰＴＦＥ（例えば特開２００１−０４２６８１号公報参照）であり、これらも耐摩耗性と離型性に優れており、本発明に適用できる。

また、転写定着ローラ１３の内部には転写定着ローラ１３上の画像を加熱する加熱手段としてのハロゲンヒータ１５が設けてある。そして、転写定着ローラ１３の表面温度を測定するための非画像領域（ニップ下流部）に設けた図示しないサーミスタから得られる表面温度に基づいてハロゲンヒータ１５のオンオフをコントロールする温度コントローラ（図示しない）を設け、転写定着ローラ１３の温度を制御できるように構成してある。

サーミスタなどの温度センサの配置については以下の表１に示すような方式が考えられるが、メリット、デメリットがそれぞれ存在する。
すなわち、非画像部に接触式のサーミスタを設けたのは、温度センサによる転写定着ローラ磨耗の画像への影響を避けるためである。しかしながら、非画像部である端部の温度は狭い幅を連続通紙したような場合の端部温度上昇に影響を受けるため、補正などが必要であり、温度精度に劣るという課題がある。非接触センサを用いて、特にニップ上流の温度検知を行えば、最も正確に温度を測定できかつ磨耗傷の発生もない。これは、本発明の目的に最も合致するものである。

一方、加圧ローラ１４は、転写定着ローラ１３と同様にステンレス等の金属により棒状あるいはパイプ状に形成した芯金１４ａの外周に、シリコーンゴム等の弾性層１４ｂを設け、その表層にフッ素樹脂等の離型層を形成してある。

給紙部１Ｂは、記録媒体としての用紙Ｐを積載収容する給紙トレイ１６と、給紙トレイ１６内の用紙Ｐを最上のものから順に１枚宛分離して給紙する給紙コロ１７と、給紙された用紙Ｐを搬送する搬送ローラ対１８と、用紙Ｐが一旦停止され、斜めずれを修正した後、転写定着ローラ１３上の画像の先端と搬送方向の所定位置とが一致するタイミングでニップＮに向けて送り出すレジストローラ対１９を有する。

感光体３から中間転写ベルト２上に１次転写されたトナー像Ｔ（以下、単にトナーともいう）は、図示しないバイアス印加手段により駆動ローラ９ａに印加されるバイアス（ＡＣ、パルス等の重畳を含む）により転写定着ローラ１３に静電気力で２次的に転写される。

中間転写ベルト２の転写定着ローラ１３に対する転写部（転写定着ローラ１３との対向部）と、最も上流側の感光体３Ｂに対する転写部との間には、中間転写ベルト２の熱を奪う冷却部材として冷却ローラ２１が設けてある。冷却ローラ２１は熱伝導率の高い材料で形成してあり、中間転写ベルト２に接触して回転し、転写定着ローラ１３からの熱を除去し、各感光体３が熱により劣化することを防止する。

中間転写ベルト２から転写定着ローラ１３に転写されたトナー像Ｔは、ニップＮで用紙Ｐに定着されるまで転写定着ローラ１３上において単独で加熱される。図示の転写定着方式は、トナーＴのみを予め加熱する過程が十分に得られるので、トナーＴと用紙Ｐを同時に加熱する従来方式に比べて加熱温度を低くできる。実験の結果、転写定着ローラ１３の温度が１１０〜１２０℃と低温でも十分な画質が得られることが確認された。

また、本発明のトナーに用いる結着樹脂としては、本発明のトナーの特性を満足するものであれば、以下の組成のものを使用することができる。例えば、ポリエステル、ポリスチレン、ポリｐ−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン−ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、 スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレンーイソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体が挙げられる。

＜実験例１＞
図１に示した三次転写定着装置に用いる転写定着ローラ１３の金属基体外周にシリコーンゴム２００μｍ、フッ素樹脂１０μｍが配置された転写定着ローラ１３の部分において画像形成と通紙試験を行った。この時ベルト２はポリイミドにカーボンを分散させて抵抗調整したものである。

図４に示したように、転写定着ローラ１３の図中左端部にはバネ３０を有する回転可能な端部押圧体３１が当接しており、転写定着ローラ１３の図中右端部からはソレノイド３２に連結された端部押圧体３３が当接している。ソレノイド３２は画像形成装置の図示しないカウンターからの総通紙枚数のカウンター情報に基づき、例えば５００枚毎に６ｍｍのストロークを左右往復するように設定し、それにつれて転写定着ローラ１３が６ｍｍの幅で移動するようになっている。この５００枚は所定の設定値として、任意に設定できるであり、本実施例での設定例に過ぎない。この移動パターンをＡとして、図４（Ｃ）に示した。また総通紙枚数のカウンター情報に基づき移動するパターンとして図４（Ｄ）に示すものも実験したが、上述のパターンＡとほぼ結果は同じであった。ここでパターンＢの移動量は
移動量＝６×（総通紙枚数／１０００−（小数点以下切り捨て（総通紙枚数／１０００））
に基づく。
ここで図４（Ｅ）に示すパターンＣの移動量は
移動量＝３＋３×ｓｉｎ（総通紙枚数／１０００×２π）
に基づき決定した。

なお図４（Ｃ）〜（Ｅ）の横軸をカセット毎の通紙枚数、プリントジョブ数に置き換えて移動量を変化させることも可能である。

また連続的な移動、段階的な移動いずれも可能であるが、パターンＢの６から０の位置に戻る際には異音が生じることがあった。段階的な移動においては、ニップ幅が２．５〜３．５ｍｍで実験を行った結果、ニップ圧が０．５ＭＰａ以上と高い場合、１回の移動量は３ｍｍ以下にすることで異音の発生は防ぐことができた。０．７〜０．９ＭＰａの場合は２ｍｍ以下が必要であった。

このような状態でＡ４縦サイズの用紙の通紙試験を１０万枚行い、１０００枚毎にＡ３縦サイズの用紙の通紙も行い、画像の異常の有無を確認した。その結果、図５（Ａ）に示すように、約６ｍｍの幅で紙端に沿ってゆるやかに摩耗した。約１０万枚まではＡ３サイズの画像の異常が発生しないことを確認した。すなわち、通紙枚数に応じて通過域を変化させることで、設計上大きさなどから制約される通過域変化範囲内で最大の耐久性向上を図れるものとなった。また、用紙の余白は３ｍｍ±３ｍｍ以下に保たれるため、ユーザには違和感が少ない。なお移動幅は３〜１０ｍｍ以下とし、移動幅の段階としては３段階以上とすることが好ましい。移動幅が１０ｍｍ以上では装置構成が大型化し、移動幅が３ｍｍ以下では効果が小さい。

＜比較例１＞
ソレノイド３２の動作を行わない状態で実験例１と同じ通紙試験を行った。その結果、図５（Ｂ）のように、約１ｍｍ幅で紙端摩耗が発生した。通紙３万枚からＡ３サイズの画像でも傷が現れた。

＜実験例２＞
図６に示した二次転写定着装置の金属からなる転写定着ローラ１３の部分において図４（Ａ）、（Ｂ）と同様の機構で転写定着ローラ１３を移動させた。転写定着体であるベルト２は実験例１と異なり、ポリイミドの外周にシリコーンゴム２００μｍ、フッ素樹脂１０μｍが付いたものを用いた。図中２１は冷却ローラである。ソレノイド３２は画像形成装置の図示しないカウンターからの総通紙枚数のカウンター情報に基づき、５００枚毎に３ｍｍのストロークを左右往復するように設定し、それに連れて転写定着ローラ１３−２は３ｍｍの幅で移動し、ベルト２端部の図示しない寄り留めテープにローラが当たることでベルト２も３ｍｍ移動させた。なおここで、揺動幅を３ｍｍとしたのはベルト２の周長が長いことで紙端摩耗の進行が遅いこと、転写定着ローラ１３を大きく移動させるとベルト２のしわ、波打ちを発生させてしまうからである。

この状態でＡ４縦サイズの用紙の通紙試験１０万枚を行った。１０００枚毎にＡ３縦サイズの用紙の通紙も行い、画像の異常の有無を確認した。その結果、ベルト２表面は約３ｍｍの幅で紙端によってゆるやかに摩耗した。約１０万枚までＡ３画像の異常が発生しないことを確認した。

すなわち、用紙Ｐを転写定着ローラ１３の軸方向に移動させる場合、小さな移動量ではあまり効果が期待できないが、大きな移動量の場合は、感光体３への光書き込みやその他の作像システム（排紙後の帳合い処理なども含む）が用紙Ｐの動きに同期しなくてはならないために大がかりな装置となってしまうが、転写定着ローラ１３等の転写定着体のみが移動するように構成することで、その他の作像システムを変更することなく紙端摩耗を防ぐことができ、高画質を維持できる。なお転写定着体を移動させるのは少なくとも紙間とする。また好ましくは、他の作像システムに振動などを与える恐れのないジョブ間とする。

＜比較例２＞
ソレノイド３２の動作を行わない状態で実験例２と同じ通紙試験を行った。その結果、約１ｍｍ幅で紙端摩耗が発生した。通紙７万枚からＡ３サイズの画像でも傷が現れた。

＜実験例３＞
図７に示した三次転写定着装置に用いる転写定着ローラ１３の金属基体外周にシリコーンゴム２００μｍ、フッ素樹脂１０μｍが配置された転写定着ローラ１３の部分において画像形成と通紙試験を行った。この時ベルト２はポリイミドにカーボンを分散させて抵抗調整したものである。

図８に示したように、転写定着ローラ１３の図中左端部にはバネ３０を有する回転可能な端部押圧体３１が当接しており、転写定着ローラ１３の図中右端部からは熱膨張部材（例えばフッ素樹脂ワッシャー間にシリコーンゴムを挟み込んだもの）３４に連結された端部押圧体３５が当接している。この例では、通紙が連続すると熱膨張部材３４近傍も温度が上昇し、それにつれて転写定着ローラ１３は３ｍｍの幅で移動する。

この状態でＡ４縦サイズの用紙の通紙試験を１０万枚行い、１０００枚毎にＡ３縦サイズの用紙の通紙も行い、画像の異常の有無を確認した。その結果、図５（Ａ）に示すように、約６ｍｍの幅で紙端に沿ってゆるやかに摩耗した。約１０万枚まではＡ３サイズの画像の異常が発生しないことを確認した。またこの例でも、余白が３ｍｍ±３ｍｍ以下に保たれるため、ユーザには違和感が少ない。

＜比較例３＞
前記の熱膨張部材３４を金属ワッシャーに置き換えて実験例３と同じ通紙試験を行った。その結果、図５（Ｂ）のように約１ｍｍ幅で紙端摩耗が発生した。３万枚からＡ３サイズの画像にも傷が現れた。すなわち、連続通紙時はその枚数に応じて、移動量が連続的に増加するため、紙端摩耗を防ぎ耐久性が向上する。簡便な機構で紙端摩耗を防ぐことができ、高画質が維持される。

＜実験例４＞
比較例１と同じ実験を図９に示す給紙ユニットによって行った。この時の画像の余白は３ｍｍとした。

この給紙ユニット４０は、サイドフェンス４１の内側面に傾斜が付けてあり、サイドフェンス４１は図９（Ａ）で左右に可動であり、用紙Ｐを投入時にサイドフェンス４１に密着させてセットする。図９（Ｂ）は給紙ユニット４０の側面図であり、給紙コロ１７によって給紙がなされる状態を示している。用紙Ｐは下板から給紙コロ１７に対して図示しないバネで押圧されており、用紙Ｐが消費されるに従って上側にサイドフェンス４１とともに押し上げられるようになっている（図９Ｃ）。サイドフェンス４１の傾斜の幅ｄは例えば２．７ｍｍとした。

その結果、図５（Ａ）に示すように約３ｍｍの幅で紙端に沿ってゆるやかに摩耗した。約１０万枚まではＡ３サイズの画像の異常が発生しないことを確認した。また、画像は片側余白０．３ｍｍ、反対側５．７ｍｍとなる場合も生じたが、余白３ｍｍに対して際だってその差が目立つものではなかった。なお、転写定着ローラ１３の移動と組合せ、プリント枚数に応じて画像形成位置を主に使用する［紙厚さ（例えば８０μｍ）／給紙フェンスの傾き］宛ずらすようにしてもよい。すなわち用紙一枚毎にずらしてもよい。連続通紙時はその枚数に応じて移動量を連続的に増加させると、紙端摩耗を防ぎかつ耐久性が向上する。しかも簡便な機構で紙端摩耗を防ぐことができ、高画質が維持される。

＜比較例４＞
上述した実験例４で傾斜幅ｄを３ｍｍとした場合、画像は片側ではみ出しが生じ、そのトナーが転写定着ローラ１３に残ることでＡ３サイズのプリント時に汚れが発生した。

三次転写定着方式の画像形成装置の構成を示す図 転写定着体（定着体）の表面凹凸と画像の凹凸の関係を示す図 転写定着体（定着体）の表面凹凸を示す図 ソレノイドによる実験例を示す図であり、転写定着体が図の右側に寄った状態（Ａ）と左側に寄った状態（Ｂ）と、移動量パターン（Ｃ）〜（Ｅ）を示す図 転写定着体の表面凹凸における本発明の効果を模式的に示す図であり、実験例（Ａ）と比較例（Ｂ）の結果を示す図 二次転写定着方式の画像形成装置の構成を示す図 紙への二次転写後に定着する方式の画像形成装置の構成を示す図 熱膨張部材による実験例を示す図であり、転写定着体が図の右側に寄った状態（Ａ）と左側に寄った状態（Ｂ）の図 給紙トレイの詳細を示す図であり、用紙満載状態の給紙トレイの後端から見た図（Ａ）と、給紙トレイ側面から見た図（Ｂ）、及び用紙を１／３消費した後の状態を給紙トレイの後端から見て示す図（Ｃ）

符号の説明

１：カラー複写機
１Ａ：画像形成部
１Ｂ：給紙部
２：中間転写ベルト
３：感光体
４：帯電装置
５：書き込み装置
６：現像装置
７：１次転写装置
８：クリーニング装置
９ａ：駆動ローラ
９ｂ：転写ブレード
１０：従動ローラ
１１：クリーニング装置
１２：転写定着装置
１３：転写定着ローラ
１４：加圧ローラ
１４ａ：芯金
１４ｂ：弾性層
１５：ハロゲンヒータ
１６：給紙トレイ
１７：給紙コロ
１８：搬送ローラ対
１９：レジストローラ対
２１：冷却ローラ
３０：バネ
３１：端部押圧体
３２：ソレノイド
３３：端部押圧体
３４：熱膨張部材
３５：端部押圧体
４０：給紙ユニット
４１：サイドフェンス
Ｎ：ニップ
Ｐ：用紙
Ｔ：トナー、トナー像

Claims (19)

1. トナー像が転写される転写定着体と、該転写定着体を加圧してニップ部を形成する加圧部材とを備える転写定着装置において、前記転写定着体に対する記録媒体の通過域を記録媒体通過方向と直交する方向に相対的に変化させる通過域可変手段を有することを特徴とする転写定着装置。
2. 請求項１の転写定着装置において、前記通過域可変手段が、総プリント枚数、給紙カセット毎の通紙枚数、各プリントジョブの連続通紙枚数・部数など通紙量に基づき、前記転写定着体に対する記録媒体の通過域を相対的に変化させ、通過域変化範囲内での記録媒体端部の通過量を均等化させることを特徴とする転写定着装置。
3. 請求項２の転写定着装置において、総プリント枚数に所定の設定値を設け、所定の設定値内でそのプリント数に略比例して、記録媒体の通過域を相対的に変化させ、通過域変化範囲内での記録媒体端部の通過量を均等化させることを特徴とする転写定着装置。
4. 請求項２の転写定着装置において、給紙カセット毎の通紙枚数に所定の設定値を設け、所定の設定値内でその給紙カセット毎の通紙枚数に略比例して、記録媒体の通過域を相対的に変化させ、通過域変化範囲内での記録媒体端部の通過量を均等化させることを特徴とする転写定着装置。
5. 請求項２の転写定着装置において、プリントジョブ数または部数に一定の所定値を設け、所定ジョブ毎または所定部数毎に、記録媒体の通過域を相対的に変化させ、通過域変化範囲内での記録媒体端部の通過量を均等化させることを特徴とする転写定着装置。
6. 請求項１の転写定着装置において、前記通過域可変手段が、前記転写定着体を記録媒体通過方向と直交する方向に移動させるものであることを特徴とする転写定着装置。
7. 請求項１の転写定着装置において、前記通過域可変手段が、記録媒体を記録媒体通過方向と直交する方向に移動させるものであることを特徴とする転写定着装置。
8. 請求項６または７の転写定着装置において、前記移動を、搬送される記録媒体の搬送間隙に行うことを特徴とする転写定着装置。
9. 請求項６または７の転写定着装置において、前記移動を、画像形成装置における画像形成のジョブ間に行うことを特徴とする転写定着装置。
10. 請求項６から９のいずれかの転写定着装置において、前記通過域可変手段が、前記転写定着体の近傍に配した熱膨張する部材を備え、該熱膨張部材自体もしくは該熱膨張部材の熱膨張と連動する部材が前記転写定着体を軸方向に移動させるものであることを特徴とする転写定着装置。
11. 請求項１から１０のいずれかの転写定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１１の画像形成装置において、前記転写定着装置において温度センサとして非接触温度センサを用い、該非接触温度センサを画像領域転写定着ニップ上流に配置していることを特徴とする画像形成装置。
13. 潜像担持体上で現像されたトナーを転写定着体に直接または中間転写体を介して転写し、前記転写定着体と加圧体の間で記録媒体を狭持搬送し、該記録媒体上に画像を転写定着する転写定着装置を備える画像形成装置において、前記転写定着体に対する記録媒体の通過域を相対的に変化させる通過域可変手段を有することを特徴とする画像形成装置。
14. 請求項１３の画像形成装置において、前記通過域可変手段が、幅方向で記録媒体を挟むフェンスであり、該フェンスの記録媒体を挟む側の面が斜面をなすことを特徴とする画像形成装置。
15. 請求項１４の画像形成装置において、印字可能な用紙サイズに対して画像の余白が３ｍｍ以上であるように前記フェンスの斜面を傾けてなることを特徴とする画像形成装置。
16. 請求項１４の画像形成装置において、画像形成後の余白サイズ×０．９を乗じた値が前記フェンスの傾斜幅以上であることを特徴とする画像形成装置。
17. 請求項１３から１６のいずれかの画像形成装置において、前記通過域可変手段が、前記通過域を、連続通紙時は通過枚数に応じて連続的に増加させるものであることを特徴とする画像形成装置。
18. 請求項１３の画像形成装置において、転写定着圧が０．５〜０．７ＭＰａであり、前記通過域可変手段が一度に可変させる通過位置が３ｍｍ以下であることを特徴とする画像形成装置。
19. 請求項１３の画像形成装置において、転写定着圧が０．７〜０．９ＭＰａであり、前記通過域可変手段が一度に可変させる通過位置が２ｍｍ以下であることを特徴とする画像形成装置。