JP5751034B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

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。

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。

定着ローラの損傷を抑えるため、用紙の搬送方向に対して回転軸が傾斜するように配置された定着ローラが開示されている（例えば、特許文献１参照）。この定着ローラによれば、ローラ面において用紙は、用紙の幅方向（搬送方向と用紙面において直交する方向）が定着ローラの回転軸に対し傾斜するように位置するので、用紙のエッジがローラ面上の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。

特開２００４−３３１３１１号公報

しかしながら、用紙の搬送方向に対して回転軸を傾斜させて定着ローラを配置した場合、用紙の先端と定着ローラのニップ入口までの距離が、用紙の幅方向で異なるため、ニップ入口に用紙が進入するタイミングに差が生じる。定着ローラの回転によって、ニップに先に進入した端部から用紙が定着ローラに引き寄せられ、傾斜した状態で送られるため、用紙が皺等の変形を生じやすい。

本発明の課題は、用紙のエッジによる定着ローラの損傷を低減するとともに、用紙の変形を防止することである。

請求項１に記載の発明によれば、
圧接してニップを形成する１対のローラであって、当該ニップ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１対のローラのうち少なくとも一方を付勢し、前記ニップを形成する付勢部と、を備え、
前記定着ローラは、１対のローラのうち少なくとも一方はその回転軸が用紙の幅方向に対し傾斜するように配置され、
前記付勢部が、前記定着ローラの回転軸の両端のうち、ニップ入口から用紙の先端までの距離が近い端部より、距離が遠い端部への付勢力を大きくすることにより、前記定着ローラに搬送される用紙の先端と、前記定着ローラのニップ入口とが略平行に位置するように、前記ニップが形成された定着装置が提供される。

請求項２に記載の発明によれば、
前記１対のローラのうち、一方はその回転軸が用紙の幅方向に対して傾斜する位置に配置され、他方はその回転軸が用紙の幅方向と平行な位置に配置され、当該ローラの圧接により、用紙の先端とニップ入口とが略平行に位置する請求項１に記載の定着装置が提供される。

請求項３に記載の発明によれば、
前記回転軸が用紙の幅方向に対して傾斜する位置に配置されるローラは、前記１対のローラのうち、ローラ面に損傷が発生しやすい方のローラである請求項２に記載の定着装置が提供される。

請求項４に記載の発明によれば、
請求項１〜３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。

請求項５に記載の発明によれば、
用紙の坪量又は剛度によって前記定着ローラの傾斜角度を変更する制御部と、
前記制御部より変更された傾斜角度に前記定着ローラを傾斜させる傾斜部と、を備え、
前記傾斜部によって傾斜され、配置された定着ローラのニップ入口と、用紙の先端とが略平行に位置するように、前記ニップが形成される請求項４に記載の画像形成装置が提供される。

請求項６に記載の発明によれば、
所定間隔毎に、前記定着ローラの傾斜角度を変更する制御部と、
前記制御部により変更された傾斜角度に前記定着ローラを傾斜させる傾斜部と、を備え、
前記傾斜部によって傾斜され、配置された定着ローラのニップ入口と、用紙の先端とが略平行に位置するように、前記ニップが形成される請求項４に記載の画像形成装置が提供される。

本発明によれば、定着ローラを傾斜させて配置することにより、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することができる。ニップ入口と用紙の先端とが略平行に位置するので、用紙の先端がニップ入口に進入するタイミングを用紙の幅方向で略同一とし、定着ローラの傾斜によって生じやすい用紙の変形を防止することができる。

本実施の形態に係る画像形成装置を示す図である。 画像形成装置の機能ブロック図である。 本実施の形態に係る定着装置の断面図である。 定着ローラの図である。 定着ローラの上面図である。 回転軸の両端で異なる付勢力が付勢される定着ローラの図である。 定着ローラのニップ入口と用紙の先端の位置関係を示す図である。 回動可能な定着装置の断面図である。 図８の定着装置を傾斜させる傾斜部を示す図である。 傾斜部によって傾斜した定着ローラの上面図である。 一方のローラのみ傾斜して配置された定着ローラの上面図である。 一方のローラのみ回動可能な定着ローラの図である。 定着ローラの傾斜角度に対するローラ面の損傷の評価と、定着ローラの傾斜角度に対する皺の発生状況を示すグラフである。 定着ローラの回転軸の軸方向の両端において付勢力の差を変化させたときの、定着ローラの傾斜角度と皺の発生の関係を示すグラフである。 定着ローラの回転軸の両端における付勢力の差と、ニップ入口の傾きとの関係を示すグラフである。

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。

〈第１の実施の形態〉
《画像形成装置の構成》
図１に、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

例えば、制御部１１は定着装置５が備える定着ローラの傾斜を制御する。制御部１１は回転軸が用紙の幅方向に対して傾斜するように配置される定着ローラの傾斜角度を、用紙の坪量又は剛度によって変更する。或いは、制御部１１は定着ローラの傾斜角度を、所定間隔毎に変更する。

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情報を記憶する。給紙トレイの設定情報は、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情報である。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。

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。

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。

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。

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。

《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は圧接してニップを形成する１対のローラ５０Ａ、５０Ｂからなる定着ローラ５０を備える。定着装置５に搬送された用紙Ｔはニップに挟持され、ローラ５０Ａ、５０Ｂからの加圧及び加熱により定着処理される。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。

定着装置５には用紙Ｔが下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、水平面に対して角度ｄだけ傾斜して設けられ、用紙面に対し垂直に並設される。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。

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。

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。

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。

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。

図４は、定着ローラ５０を用紙Ｔの進入方向から見た図である。
図４に示すように、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。図４には、ローラ５０Ｂのみ付勢する例を示したが、ローラ５０Ａにも付勢部５６を設け、双方のローラ５０Ａ、５０Ｂが互いに付勢されて圧接するようにしてもよい。
ローラ５０Ｂは駆動部５５の回転駆動によって回転軸５１Ｂを中心に回転し、ローラ５０Ａはローラ５０Ｂの回転に従って回転軸５１Ａを中心に回転する。

図５は、定着ローラ５０の上面図である。
図５に示すように、定着ローラ５０は用紙Ｔの幅方向に対し、回転軸５１Ａ、５１Ｂが傾斜するように配置されている。傾斜角度をａ（°）で示す。定着ローラ５０を傾斜させて配置することで、ローラ面における用紙Ｔのエッジの位置を分散させ、ローラ面の損傷を低減させることができる。

ローラ５０Ａ、５０Ｂの圧接によりニップＮが形成されるが、定着ローラ５０を傾斜させると、図５において直線で示すニップ入口Ｎｅも用紙Ｔの先端に対して角度ａだけ傾斜する。ニップ入口Ｎｅが用紙Ｔの先端に対して傾斜すると、用紙Ｔの幅方向において、用紙Ｔの先端からニップ入口Ｎｅまでの距離が異なる。そのため、ニップ入口Ｎｅに先に進入した先端から、後に進入する先端が引き寄せられるようにしてニップＮに挟持され、後に進入する先端部分に皺等の変形が生じやすい。

そこで、付勢部５６によるローラ５０Ｂに対する付勢力を、回転軸５１Ｂの軸方向の両端で異ならせることにより、ニップ入口Ｎｅと用紙Ｔの先端とが略平行に位置するようにニップＮを形成する。

そのようなニップＮを形成するため、図６に示すように、付勢部５６が、回転軸５１Ｂの軸方向の両端のうち、用紙Ｔの先端からニップ入口Ｎｅまでの距離が近い左端部よりも、用紙Ｔの先端からニップ入口Ｎｅまでの距離が遠い右端部の付勢力を大きくする。左右に対する付勢力が同じ場合には、図５に示すように幅方向の両端でニップ幅に差は無かったが、左端部より右端部が強く付勢される結果、図７に示すように左端部より右端部側のニップ幅が大きくなる。用紙Ｔの幅方向に対するニップ入口Ｎｅの傾斜角度ｆは、定着ローラ５０の傾斜角度ａより小さくなり、用紙Ｔの先端と略平行になる。

以上のように、第１の実施の形態によれば、定着装置５は、圧接してニップＮを形成する１対のローラ５０Ａ、５０Ｂであって、当該ニップＮに用紙Ｔを挟持して回転することにより用紙Ｔ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、１対のローラ５０Ａ、５０Ｂのうちローラ５０Ｂを付勢し、ニップＮを形成する付勢部５６とを備える。定着ローラ５０は、２つのローラ５０Ａ、５０Ｂがその回転軸５１Ａ、５１Ｂが用紙Ｔの幅方向に対し傾斜するように配置され、付勢部５６がローラ５０Ｂの回転軸５１Ｂの両端のうち、ニップ入口Ｎｅから用紙Ｔの先端までの距離が近い端部より、距離が遠い端部への付勢力を大きくし、用紙Ｔの先端と定着ローラ５０のニップ入口Ｎｅとを略平行に位置させる。

定着ローラ５０を傾斜させて配置することにより、ローラ面における用紙Ｔ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することができる。ニップ入口Ｎｅと用紙Ｔの先端とが略平行に位置するので、用紙Ｔの先端がニップ入口Ｎｅに進入するタイミングを用紙Ｔの幅方向で略同一とし、定着ローラ５０の傾斜によって生じやすい用紙Ｔの変形を防止することができる。

上記第１の実施の形態において、回転軸５１Ｂの両端で付勢部５６による付勢力を変え、ニップ入口Ｎｅを用紙Ｔの先端と略平行に位置させた例を示したが、付勢力は変えずに、回転軸５１Ｂの両端でローラ径を異ならせたローラ５０Ｂを用いてもよい。
例えば、図７に示すような形状のローラ５０Ｂ、つまり用紙Ｔの先端からニップ入口Ｎｅまでの距離が近い端部のローラ径より、用紙Ｔの先端からニップ入口Ｎｅまでの距離が遠い端部のローラ径が大きいローラ５０Ｂを用いて、ローラ５０Ａ、５０Ｂの圧接によりニップ入口Ｎｅを用紙Ｔの先端と略平行にさせる。ローラ径が大きい方がよりローラ５０Ａに圧接し、ニップ幅が大きくなるので、付勢力を変えた場合と同様に、ニップ入口Ｎｅの傾斜角度ｆを小さくすることができる。

また、定着ローラ５０の傾斜角度ａを変更できるように定着装置５を構成し、制御部１１が用紙Ｔの坪量又は剛度によって傾斜角度ａを変更し、変更された傾斜角度ａに定着ローラ５０を傾斜させることとしてもよい。

用紙Ｔの厚みが大きいほど、或いは用紙Ｔの剛度が大きいほど、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Ｔが埋もれ、その際に用紙Ｔのエッジによってローラ面が傷つくが、用紙Ｔの厚みや剛度が大きいとそれだけローラ面に用紙Ｔが埋没し、損傷の程度も大きくなる。よって、用紙Ｔの厚みが大きいほど、或いは用紙Ｔの剛度が大きいほど定着ローラ５０の傾斜角度ａを大きく変更し、ローラ面における用紙Ｔのエッジの位置を大きく分散させることが好ましい。

傾斜角度ａを大きくすると、ニップ入口Ｎｅの傾斜角度ｆも大きくなり、用紙Ｔが変形しやすくなるが、用紙Ｔの厚み又は剛度が大ききほど用紙Ｔの変形は発生しにくい。よって、用紙Ｔの厚みが大きいほど、或いは用紙Ｔの剛度が大きいほど傾斜角度ａを大きくすることにより、定着ローラ５０の損傷を低減させるとともに、用紙Ｔの変形を抑えることができる。

例えば、図８に示すように、定着装置５の筐体の底部分に回動軸Ｃ４を設け、この回動軸Ｃ４を中心に定着装置５、ひいては定着ローラ５０を回動させて、傾斜角度ａを変更すればよい。図８に示す定着装置５は底部分が定着部材Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３からなる３重構造に形成される。

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。

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を回動させることにより、定着装置５に固定された定着ローラ５０を回動させることができる。

図９は、図８に示す定着装置５の上面図である。
定着装置５の正面左側の端部には傾斜部６が付設され、傾斜部６は定着ローラ５０の回転軸５１Ａ、５１Ｂを用紙Ｔの幅方向に対して傾斜させる。傾斜部６はカム６１とカム６１を駆動するモータ６２を備え、モータ６２の駆動によりカム６１が水平方向に移動すると、カム６１に従って定着装置５の筐体は回動軸Ｃ４を中心に回動する。定着装置５の筐体の回動に伴い、図１０に示すように定着ローラ５０も回動軸Ｃ４を中心に回動し、用紙Ｔの幅方向に対し角度ａで傾斜する。

用紙Ｔの厚みは坪量によって推定することができる。一般に、サイズが同じであれば、厚みが大きいほど用紙Ｔの坪量が大きい。制御部１１は、定着ローラ５０に搬送される用紙Ｔの坪量又は剛度を求めて当該坪量又は剛度に応じた傾斜角度ａに変更すればよい。用紙Ｔの坪量、剛度の情報は、操作部１３を介してユーザにより入力された情報を用いてもよいが、給紙トレイの設定情報として入力されることがあるので、当該給紙トレイの設定情報から取得してもよい。

予め、用紙Ｔの坪量毎に、或いは用紙Ｔの剛度毎に、最適な傾斜角度ａ、つまり損傷を効果的に低減できる傾斜角度ａを実験的に求めておき、テーブル化して記憶部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から印刷に使用する用紙Ｔの坪量又は剛度を取得する。そして、制御部１１は取得した坪量又は剛度に対応する角度を上記テーブルから求め、定着ローラ５０の傾斜角度ａとして変更する。傾斜部６は、制御部１１により変更された傾斜角度ａの位置まで定着ローラ５０を回動させる。

また、制御部１１が所定間隔毎に傾斜角度ａを変更し、ローラ面における用紙Ｔのエッジ位置をさらに分散させてもよい。所定間隔とは、例えば定着装置５へ搬送される用紙Ｔが一定枚数が達する毎に、一定時間が経過する毎に、或いはジョブ毎にといった間隔が挙げられる。傾斜部６は、制御部１１により変更された傾斜角度ａの位置まで定着ローラ５０を回動させる。

傾斜角度ａを変更すると、ニップ入口Ｎｅの傾斜角度ｆも変更されるため、ニップ入口Ｎｅと用紙Ｔの先端とが略平行になるように、ニップ幅の調整が必要となる。例えば、傾斜角度ａが大きく変更された場合、図６に示すように回転軸５１Ｂの軸方向左側の端部への付勢力をより大きくする。軸方向左側のニップ幅をより大きくして、変更された角度分、ニップ入口Ｎｅの傾斜角度ｆを小さくして、ニップ入口Ｎｅと用紙Ｔの先端とを略平行にする。

付勢力をどれだけ大きくするかは、予め付勢力とニップ入口Ｎｅの傾斜の関係を実験的に求めてテーブル化しておき、ニップ入口Ｎｅを傾斜させるのに必要な付勢力をテーブルから取得できるようにすればよい。

〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態に係る定着装置及び画像形成装置は、第１の実施の形態で示した定着装置５、画像形成装置１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付して説明する。

第２の実施の形態において、定着ローラ５０は、１対のローラ５０Ａ、５０Ｂのうちの一方が、用紙Ｔの幅方向と平行に配置され、ローラ５０Ａ、５０Ｂの圧接により、用紙Ｔの先端とニップ入口Ｎｅとが略平行に位置する。例えば、図１１に示すように、用紙Ｔの幅方向に対して回転軸５１Ａを角度ａだけ傾斜させて配置されたローラ５０Ａに対し、ローラ５０Ｂは用紙Ｔの幅方向に対して回転軸５１Ｂが平行に配置されている。このような配置により、ローラ５０Ａ、５０Ｂの圧接により形成されるニップＮのニップ入口Ｎｅは、図１１に示すように用紙Ｔの先端に対し略平行になる。

１対のローラ５０Ａ、５０Ｂのうち、用紙Ｔの幅方向に対して傾斜して配置されるローラ５０Ａは、用紙Ｔのエッジによる損傷が発生しやすい方のローラである。用紙Ｔのエッジによる損傷が発生しやすいか否かは、ローラの製品硬度、ローラの表面硬度、ローラ表面の粗さ、ローラの表層の厚みのうち、何れか１以上によって決定される。ローラ面はやわらかいほど損傷しやすいので、エッジによる損傷が発生しやすいか否かは、第１にローラの硬度によって決定される。ローラの製品硬度は、ローラの製造メーカによって測定された硬度である。ローラ５０Ａ、５０Ｂの製品硬度が不明であれば、ローラ５０Ａ、５０Ｂの表面硬度を測定し、比較する。また、ローラの表面が平滑で粗さが小さいほど、或いはローラの表層の厚みが小さいほど、ローラ面に傷がつきやすく目立ちやすい。よって、ローラの硬度だけでなく、ローラ表面の粗さ、表層の厚みをローラ５０Ａとローラ５０Ｂとで比較する。

以上のように、第２の実施の形態によれば、定着装置５は、圧接してニップＮを形成する１対のローラ５０Ａ、５０Ｂであって、当該ニップＮに用紙Ｔを挟持して回転することにより用紙Ｔ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を備える。定着ローラ５０は、１対のローラ５０Ａ、５０Ｂのうち、一方はその回転軸が用紙Ｔの幅方向に対して傾斜する位置に配置され、他方はその回転軸が用紙Ｔの幅方向と平行な位置に配置され、当該ローラ５０Ａ、５０Ｂの圧接により、定着ローラ５０に搬送される用紙Ｔの先端と、定着ローラ５０のニップ入口Ｎｅとが略平行に位置するように、ニップＮが形成される。

定着ローラ５０を傾斜させて配置することにより、ローラ面における用紙Ｔ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することができる。ニップ入口Ｎｅと用紙Ｔの先端とが略平行に位置するので、用紙Ｔの先端がニップ入口Ｎｅに進入するタイミングを用紙Ｔの幅方向で略同一とし、定着ローラ５０の傾斜によって生じやすい用紙Ｔの変形を防止することができる。

なお、第１の実施の形態と同様に、制御部１１が用紙Ｔの幅方向に対して傾斜させたローラ５０Ａの傾斜角度ａを、用紙Ｔの坪量又は剛度によって変更してもよい。
また、制御部１１が用紙Ｔの幅方向に対して傾斜させたローラ５０Ａの傾斜角度ａを、所定間隔で変更してもよい。

図１２は、ローラ５０Ａを任意の傾斜角度ａに傾斜させる傾斜部８が設けられた定着ローラ５０の図である。
図１２に示すように、傾斜部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。アーム８１の回動量を調整することより、ローラ５０Ａの傾斜角度ａを変更することができる。

ローラ５０Ｂは回転軸５１Ｂが用紙Ｔの先端に対して平行に配置されるので、第１の実施の形態に示したように、傾斜角度ａの変更に合わせたニップ入口Ｎｅの調整は不要である。

なお、第２の実施の形態に、第１の実施の形態を組み合わせもよい。
例えば、図１１に示すようにローラ５０Ａ、５０Ｂを配置したうえで、さらに付勢部５６による付勢力をローラ５０Ｂの回転軸５１Ｂの両端で変える。或いは、ローラ径が回転軸５１Ｂの両端で異なるローラ５０Ｂを用いる。ローラ５０Ｂの回転軸５１Ｂを用紙Ｔの幅方向に平行に配置させ、ニップ入口Ｎｅの傾斜角度ｆを小さくできるので、その分だけ付勢力の差やローラ径の大きさの差を緩和することができる。付勢力やローラ径の差が大きすぎると、回転軸５１Ｂの両端でニップ幅の差が大きくなり、両端で定着の仕上がりに差が生じる場合がある。このような場合には、ローラ５０Ａ、５０Ｂを図１１に示すように配置し、付勢力の差やローラ径の大きさの差を緩和することが好ましい。

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℃
傾斜角度ａ：用紙の幅方向に対し、０°＜ａ＜２°で角度を変えた。

定着実験後、定着ローラのローラ面の損傷と定着処理後の画質を下記評価基準に従って評価した。また、１０００枚のうち、皺が発生した用紙の枚数をカウントした。
〈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

図１３は、その評価結果と皺の発生状況を示すグラフである。
図１３に示すように、傾斜角度ａが大きいほど、ローラ面の損傷が低減していることが分かる。一方、傾斜角度ａが小さいほど皺の発生が低減し、０．５°付近から１°付近の間で、ローラ面の損傷と皺の発生を抑えることができる。また、用紙の坪量が大きい、つまり厚みが大きければ、傾斜角度ａを大きくすることで、ローラ面の損傷と皺の発生を抑える効果がより大きいことが分かる。例えば、傾斜角度１°の坪量１２８ｇのＰＯＤ１２８の用紙と比較して、坪量３００ｇのＭｏｎｄｉ３００の用紙は、傾斜角度２°でローラ面の損傷、皺の発生ともに約３０％程度の改善が見られる。

次に、定着ローラの傾斜角度ａを変えながら、定着ローラの回転軸の軸方向の両端に対する付勢力の差を変化させ、その関係を求めた。
図１４は、定着ローラの傾斜角度と、定着ローラの回転軸の軸方向の両端における付勢力の差との関係を示すグラフである。図１４に示すにように、傾斜角度ａに比例して、付勢力の差を大きくすることにより、皺の発生を抑えることができる。

また、定着ローラの回転軸の軸方向の両端に対する付勢力の差を変化させたときのニップ入口の傾き（変化量）を求めた。
図１５は、その結果を示すグラフである。図１５に示すように、付勢力の差に比例してニップ入口の傾きが大きくなっていることがわかる。付勢力の差を０〜３０％で調整することにより、ニップ入口の傾斜を０°から０．５°付近まで変化させることができる。

１ 画像形成装置
１１ 制御部
１２ 記憶部
３ 印刷部
５ 定着装置
５０ 定着ローラ
５０Ａ ローラ
５０Ｂ ローラ
Ｎ ニップ
Ｎｅ ニップ入口
６ 傾斜部

Claims (6)

1. 圧接してニップを形成する１対のローラであって、当該ニップ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１対のローラのうち少なくとも一方を付勢し、前記ニップを形成する付勢部と、を備え、
   前記定着ローラは、１対のローラのうち少なくとも一方はその回転軸が用紙の幅方向に対し傾斜するように配置され、
   前記付勢部が、前記定着ローラの回転軸の両端のうち、ニップ入口から用紙の先端までの距離が近い端部より、距離が遠い端部への付勢力を大きくすることにより、前記定着ローラに搬送される用紙の先端と、前記定着ローラのニップ入口とが略平行に位置するように、前記ニップが形成された定着装置。
2. 前記１対のローラのうち、一方はその回転軸が用紙の幅方向に対して傾斜する位置に配置され、他方はその回転軸が用紙の幅方向と平行な位置に配置され、当該ローラの圧接により、用紙の先端とニップ入口とが略平行に位置する請求項１に記載の定着装置。
3. 前記回転軸が用紙の幅方向に対して傾斜する位置に配置されるローラは、前記１対のローラのうち、ローラ面に損傷が発生しやすい方のローラである請求項２に記載の定着装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の定着装置を備える画像形成装置。
5. 用紙の坪量又は剛度によって前記定着ローラの傾斜角度を変更する制御部と、
   前記制御部より変更された傾斜角度に前記定着ローラを傾斜させる傾斜部と、を備え、
   前記傾斜部によって傾斜され、配置された定着ローラのニップ入口と、用紙の先端とが略平行に位置するように、前記ニップが形成される請求項４に記載の画像形成装置。
6. 所定間隔毎に、前記定着ローラの傾斜角度を変更する制御部と、
   前記制御部により変更された傾斜角度に前記定着ローラを傾斜させる傾斜部と、を備え、
   前記傾斜部によって傾斜され、配置された定着ローラのニップ入口と、用紙の先端とが略平行に位置するように、前記ニップが形成される請求項４に記載の画像形成装置。

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