JP2010160321A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高速化に対応可能な幅の広いニップ幅を確保でき、薄い記録材から厚い記録材まで対応して、定着性維持（トナー層剥がれ防止）と高い画像濃度を達成でき、像ずれや光沢ムラの異常画像の発生を抑えるようにする。
【解決手段】加圧部材４のローラ１との対向面を前記ローラの外周面に沿った湾曲面に形成するとともに前記湾曲面の曲率を前記ローラの曲率よりも大きくし、ニップ部Ｎは、前記加圧部材によるバックアップがないエンドレスベルト２の領域を前記エンドレスベルトの弾性力のみで前記ローラに接触させることによって形成されているプレニップ部Ｎ１と、前記加圧部材によるバックアップがある前記エンドレスベルトの領域を前記ローラに当接させている加圧ニップ部Ｎ２とによって形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像形成装置に搭載する定着装置(定着器）に関する。

電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置に搭載する定着装置として、ベルト方式のものがある。ベルト方式の定着装置は、トナー画像を担持する記録紙やＯＨＰシート等の記録材を挟持搬送しつつ加熱するためのニップ部を可撓性エンドレスベルトを用いて形成するため、記録材搬送方向の幅（ニップ幅）を広く取ることが可能となる。そのため、記録材の搬送速度を速くしてもトナーを十分な時間加熱でき、プリント速度を速めることが可能になる。

特許文献１及び特許文献２には、エンドレスベルトとローラを組み合わせた定着装置が開示されている。

図１３は特許文献１の従来の定着装置の構成を表わす横断面模式図である。

特許文献１に示す定着装置は、外周部にゴムからなる弾性層１ｂを有する回転可能な定着ローラ１と、加圧パッド４と、この加圧パッド４に巻き掛けられたエンドレスの加圧ベルト２と、を備えている。加圧パッド４は、熱伝導度が低く、かつ定着ローラ１の弾性層１ｂよりも硬い材料で形成されており、例えば耐熱樹脂またはセラミックから構成されている。

特許文献１の定着装置では、定着ローラ１と加圧ベルト２との接触部が定着ニップ部Ｎになっている。その加圧ベルト２は定着ローラ１により加圧パッド４に対して圧接されている。そして定着ローラ１が矢印Ａ方向に回転駆動されることにより、加圧ベルト２は矢印Ｂ方向に回転するようになっている。また、定着ローラ１は、内部に配置された熱源であるハロゲンヒータ５によって加熱されることにより所定の定着温度に昇温する。そしてこの定着装置では、定着ローラ１が所定温度まで昇温した後に、未定着トナー画像Ｔが形成された記録材Ｐが定着ニップＮに矢印Ｃにて示す通紙方向（記録材搬送方向）に導入される。そして記録材Ｐが定着ニップ部Ｎを通過する際にトナー画像Ｔが記録材Ｐ上に加熱定着される。このように回転不能に固定配置された加圧パッド４を用いることにより、幅広の定着ニップ部Ｎを形成してトナーを十分に加熱できる記録材のニップ時間を確保している。またこの定着装置の特徴として、定着ニップ部Ｎ内の加圧パッド４は、ほぼ定着ローラ１の外周面に沿った湾曲面とすることにより、定着ニップ部Ｎの幅を広く確保することができる。

図１７は特許文献２の従来の他の定着装置の構成を表わす横断面模式図である。

特許文献２に示す定着装置は、外周部にゴムからなる弾性層を有する回転可能な定着ローラ１に加圧ベルト２を巻きつけて、定着ニップ部Ｎを形成する構成である。

加圧ベルト２は、分離ローラ２１、入口ローラ２３、テンションローラ２２の３本のローラに巻き掛けられている。そして分離ローラ１１及び加圧パッド４を定着ローラ１に向けて加圧することにより、幅の広い定着ニップ部Ｎを確保している。

特許文献２の定着装置の特徴は、加圧パッド４のベースプレート４ｂが、ステンレス鋼製の部材であり、ベースプレートの後端部が、弾性パッド４ｐをバックアップするように定着ローラ１と分離ローラ１１の圧接部に向かって楔形形状を有していることである。
特開２００１−３５６６２５号公報 特開２００６−０９１５０１号公報

特許文献１の定着装置は、記録材として厚いコート紙等を用いた場合、トナー画像の「像ずれ」や「光沢ムラ」が発生する可能性がある。その理由を図１４〜図１６を用いて説明する。

図１４は定着ニップ部に薄いコート紙（例えば坪量８０ｇ／ｍ^２）を通紙（導入）した状態を表わす説明図である。

図１４に示すように、記録材の厚みが小さい（薄い）場合、記録材の厚みによる定着ニップ部Ｎの加圧力（ニップ圧）の増加はほとんどなく、定着ローラ１の定着ニップ部Ｎ内の弾性層１ｂは、定着ニップ部Ｎの全域に渡って均等に変形する。そのため、定着ニップ部Ｎの圧力は途中で相対的な圧力の低下しない。

図１５は定着ニップ部に厚いコート紙（例えば坪量３００ｇ／ｍ^２）を通紙した状態を表わす説明図である。

図１５に示すように、定着ニップ部Ｎに厚いコート紙を通紙する場合、定着ニップ部Ｎ内にコート紙のある状態では、定着ニップ部Ｎの加圧パッド４の形状は、ほぼ定着ローラ１の外周面に沿った湾曲面である。しかし、そのコート紙の厚みの影響により、定着ニップ部Ｎの定着ローラ１の弾性層１ｂは、定着ニップ部Ｎの幅方向両端部で幅方向中央部と比べて大きく変形する。そのため、定着ニップ部Ｎの圧力分布は通紙方向Ｃの両端部で増加し、定着ニップ部Ｎの途中で相対的な圧力の低下が発生してしまう。

図１６は特許文献１の定着装置における定着ニップ部Ｎの圧力分布の様子を示したものである。

定着ニップ部Ｎ内における圧力分布は、ニッタ（株）製の圧力分布測定システムＰＩＮＣＨを用いて測定を行った。図１６に示すように、３つの状態の圧力分布を示しており、圧力センサーのみを挟んだ状態、圧力センサーと薄いコート紙（坪量８０ｇ／ｍ^２）を挟んだ状態、圧力センサーと厚いコート紙（坪量３００ｇ／ｍ^２）を挟んだ状態とを比較している。

薄いコート紙を挟んだ状態での定着ニップ部Ｎの圧力分布は、圧力センサーのみを挟んだ状態と比べて、記録材の厚みにより、定着ニップ部Ｎの加圧力が全体的に大きくなっているが、定着ニップ部Ｎの通紙方向Ｃで相対的な圧力の低下が発生しない。

一方、厚いコート紙を挟んだ状態での定着ニップ部Ｎの圧力分布は、記録材の厚みによる影響が大きくなる。すなわち、定着ニップ部Ｎの通紙方向Ｃの両端部で加圧力が大きく増加するが、定着ニップ部Ｎの通紙方向Ｃの中央部で減少し、定着ニップ部Ｎの途中で相対的な圧力が低下してしまう。このような、定着ニップ部Ｎの始めの領域（ニップ入口）で加圧力が高い領域を通過したあとに、引き続きこれよりも加圧力の弱い領域が続く状態は、一般的に「圧抜け」と呼ばれる。

透気性が低いコート紙上のトナー画像を定着する場合、このような「圧抜け」が発生する。すると、定着ニップ部Ｎ内の空気や水蒸気が、この「圧抜け」部分に滞留し、部分的にコート紙と定着ローラの接触状態に隙間を生じさせるとともに、定着が完了していないトナー像を乱してしまう。それにより、トナー像がずれた状態で定着される「像ずれ」や定着ローラとコート紙の当接状態が不安定になることによって「光沢ムラ」を生じるなど、異常画像の原因となりやすい。

普通紙の場合は、透気性が大きいため、定着ニップ部Ｎ内の空気や水蒸気は通過して逃げてしまうので、「像ずれ」や「光沢ムラ」の発生は少ないと考えられる。

特許文献２の定着装置は、上記「圧抜け」の発生を抑えるようにしたものである。

図１８は特許文献２の定着装置における定着ニップ部Ｎの圧力分布の様子を示したものである。

特許文献２の定着装置では、ベースプレート４ｂで弾性パッド４ｐをバックアップすることによって、定着ニップ部Ｎにおいて、分離ローラ１１と加圧パッド４間の圧力分布の途中で相対的な圧力の低下がなく、「圧抜け」が防止されている。それにより、図１８の加圧力分布に示すように、特許文献２の定着装置は、分離ローラ２１と加圧パッド４の２つの部材を用いている。これにより、幅広の定着ニップ部Ｎを形成するとともに、定着ニップ部Ｎの入口から出口にかけて、「圧抜け」のない加圧力分布を構成している。

特許文献２の定着装置では、薄い記録材Ｐから厚い記録材Ｐまでの対応方法として、図１７に示すように、加圧パッド４の定着ローラ１に対する圧接角度を可変させ、加圧力分布を可変させている。具体的には、薄紙モード時は、加圧力と定着ニップ部Ｎの幅を減らして、ホットオフセット対策をしている。厚紙モード時は、定着性維持（トナー層剥がれ防止）のため、加圧パッド４のニップ入口側を上げて、加圧力を増加させている。その各モードにおける定着ニップ部Ｎにおける加圧力分布を図１８に示す。

図１４の加圧力分布から、この特許文献２の定着装置の構成では、厚いコート紙を通紙した場合でも、定着ニップ部Ｎに「圧抜け」が生じず、「像ずれ」や「光沢ムラ」が発生しない。

これは、加圧パッド４の弾性部分が記録材Ｐの厚みにより変形し、定着ニップ部Ｎ内の定着ローラ１の弾性層１ｂが、定着ニップ部Ｎの全域に渡って均等に変形するからである。

一方、特許文献２の定着装置の構成で、厚い普通紙を使用した場合、厚紙モードで加圧力を増加させることで、定着性維持（トナー層剥がれ防止）が確保されているものの、紙の繊維の凹凸（地合い）の影響により、高い画像濃度を達成することが難しい。これは、厚紙モード時では、凹凸のある厚い普通紙を通紙すると、加圧パッド４による加圧力と加圧幅が大きいため、紙表面の繊維上に担持されたトナー画像が、紙の繊維に浸透しやすくなっているからである。つまり、紙表面の繊維上をトナー画像で均一に覆うことができなくなり、高い画像濃度を達成することが難しくなっている。

本発明の目的は、高速化に対応可能な幅の広いニップ幅を確保でき、薄い記録材から厚い記録材まで対応して、定着性維持（トナー層剥がれ防止）と高い画像濃度を達成でき、像ずれや光沢ムラの異常画像の発生を抑えるようにした定着装置を提供することにある。

上記目的を達成するための構成は、回転可能なローラと、エンドレスベルトと、前記ローラとともに前記エンドレスベルトを挟むことにより前記ローラと前記エンドレスベルトの外周面同士を互いに接触させてニップ部を形成する加圧部材と、前記ローラと前記エンドレスベルトのうちの１つを加熱する加熱手段と、を備え、前記ニップ部でトナー画像を担持する記録材を挟持搬送しつつトナー画像を記録材に加熱定着する定着装置において、前記加圧部材の前記ローラとの対向面を前記ローラの外周面に沿った湾曲面に形成するとともに前記湾曲面の曲率を前記ローラの曲率よりも大きくし、前記ニップ部は、前記加圧部材によるバックアップがない前記エンドレスベルトの領域を前記エンドレスベルトの弾性力のみで前記ローラに接触させることによって形成されているプレニップ部と、前記加圧部材によるバックアップがある前記エンドレスベルトの領域を前記ローラに当接させている加圧ニップ部とによって形成され、前記ニップ部は、前記プレニップ部から始まり、記録材搬送方向下流側に連続して前記加圧ニップ部が形成され、前記加圧部材は、前記加圧ニップ部が形成されている前記記録材搬送方向下流側を中心に回動自在であることを特徴とする。

本発明によれば、高速化に対応可能な幅の広いニップ幅を確保でき、薄い記録材から厚い記録材まで対応して、定着性維持（トナー層剥がれ防止）と高い画像濃度を達成でき、像ずれや光沢ムラの異常画像の発生を抑えるようにした定着装置の提供を実現できる。

本発明を図面に基づいて説明する。

［実施例１］
（１−１）画像形成装置例
図１２は本発明に係る定着装置を搭載する画像形成装置の一例の構成模型図である。この画像形成装置は、電子写真画像形成方式を用いて記録材（例えば、記録材、ＯＨＰシート等）に画像を形成するレーザビームプリンタである。

本実施例１に示す画像形成装置１００は、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）１０１を有する。この感光ドラム１０１は、画像形成装置１００の筐体を構成する画像形成装置本体１００Ａに回転自在に支持され、駆動手段（不図示）によって矢印方向へ所定のプロセススピードで回転駆動される。その感光ドラム１０１の周囲には、回転方向に沿って、帯電ローラ（帯電手段）１０２、レーザ露光装置（露光手段）１０３、現像装置（現像手段）１０５、転写ローラ（転写手段）１０６、クリーニング装置（クリーニング手段）１０７がその順に配設してある。

感光ドラム１０１の回転動作中において、感光ドラム１０１の外周面（表面）は帯電ローラ１０２により所定の電位及び極性に一様に帯電される。そしてその感光ドラム１０１表面に対しレーザ露光装置１０３から目的の画像情報に基づいたレーザＬがミラー１０４等を介して走査露光される。これによりその露光部分の電荷が除去され、感光ドラム１０１表面に画像情報に応じた静電潜像（静電像）が形成される。その静電潜像は現像ローラ１０５ａを有する現像装置１０５によりトナー（現像剤）を用いて現像される。即ち、現像装置１０５は現像ローラ１０５ａに現像バイアスを印加し、感光ドラム１０１表面の静電潜像にトナーを付着させる。これによって静電潜像はトナー画像（現像像）として可視化（顕像化）される。

一方、所定のタイミングで給送ローラ１０９により給送カセット１０８から記録材Ｐが給送され、その記録材Ｐは搬送ローラ１１０によって感光ドラム１０１と転写ローラ１０６との間の転写ニップ部Ｔｎへと搬送される。そしてその記録材Ｐは転写ニップ部Ｔｎで挟持搬送され、その搬送過程において転写ローラ１０６に転写バイアスを印加する。これにより感光ドラム１０１表面のトナー画像が順次記録材Ｐの上に転写される。

転写ニップ部Ｔｎでトナー画像を担持した記録材Ｐは感光ドラム１０１表面から分離し搬送ガイド１１１に沿って定着装置(定着器）１１２へ搬送される。定着装置１１２は記録材Ｐ上のトナー画像に熱と圧力を付与してトナー画像を記録材Ｐ上に加熱定着する。定着装置１１２を出た記録材Ｐは、搬送ローラ１１３により排出ローラ１１４に搬送され、その排出ローラ１１４により装置本体Ｂ上の排出トレイ１１５に排出される。

トナー画像転写後の感光ドラム１０１表面は、クリーニング装置１０７の有するクリーニングブレード１０７ａにより転写残トナー等の付着物が除去され、次の画像形成に供される。

（１−２）定着装置
以下の説明において、定着装置又はその定着装置を構成している部材に関し、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向である。短手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向である。幅とは短手方向の寸法である。

図１は本実施例１の定着装置１１２の一例の横断面模式図である。図２は本実施例１の定着装置１１２の加圧ベルト２の層構成を表わす説明図である。図３は本実施例１の定着装置１１２のプレニップ部Ｎ１と加圧ニップ部Ｎ２における定着ローラ１と加圧ベルト２の当接状態を表わす図である。

本実施例１に示す定着装置１１２は、回転可能なローラとしての定着ローラ１と、エンドレスベルトとしての加圧ベルト２と、加圧部材としての加圧パッド４と、加熱手段（加熱部材）としてのハロゲンヒータ５と、ベルト走行ガイド７などを備えている。定着ローラ１と、加圧ベルト２と、加圧パッド４と、ヒータ５と、ベルト走行ガイド７は、それぞれ、長手方向に細長い部材である。

（１−２−１）定着ローラの説明
定着ローラ１は、内径φ３７．５ｍｍ、外径φ３８．５ｍｍ、肉厚０．５ｍｍの鉄からなる中空円筒体である芯金１ａの長手方向両端部を除く外周面上に、弾性体層１ｂとしてシリコンゴムを肉厚０．５ｍｍで形成している。そしてその弾性体層１ｂの外周面上に離型層１ｃを厚さ１０〜５０μｍ程度のＰＦＡ、ＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂層により被覆した構成の円筒状の部材である。この定着ローラ１の外径φは４０ｍｍである。定着ローラ１の芯金１ａの内面は黒色に塗装がなされ、芯金１ａの内部に配置されているヒータ５の輻射熱を吸収しやすくなっている。そしてこの定着ローラ１は芯金１ａの長手方向両端部が定着装置１１２の装置フレーム（不図示）に軸受を介して回転自在に保持されている。

（１−２−２）加圧ベルトの説明
加圧ベルト２は、エンドレスベルト状の基層２ａと、この基層２ａの外周面上に離型層２ｂを設けた構成である。この加圧ベルト２は、基層２ａの外周面において定着ローラ１の外周面（表面）と接する面に、離型層２ｂが形成されている。基層２ａは、ニッケル、ＳＵＳ等の金属製の電鋳ベルト或いはポリイミドなどの耐熱性樹脂から形成されている。基層２ａの厚さは、金属製の電鋳ベルトの場合には厚さが５０〜１５０μｍ程度、耐熱樹脂の場合には５０〜３００μｍ程度として、基層２ａからなるベルト自体が適度な剛性を有する。離型層２ｂは、厚さ１０〜５０μｍ程度のＰＦＡ、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素系樹脂層であり、チューブの被覆或いはコーティング等によって基層２ａの外周面上に形成されている。そして加圧ベルト２は、加圧パッド４とベルト走行ガイド７に緩く外嵌されている。この加圧ベルト２の外径はφ４５ｍｍである。そして加圧ベルト２の長さは定着ローラ１とほぼ同じである。

（１−２−３）加圧パッド及びベルト走行ガイドの説明
加圧パッド４は、加圧ベルト２とほぼ同じ長さに形成され、加圧ベルト２を挟んで定着ローラ１に圧力を与えるように配置されている。この加圧パッド４は、加圧パッド４の紙搬送方向Ｃの出口側（記録材搬送方向下流側）に加圧パッド軸（回動中心軸）３を有する。そしてこの加圧パッド軸３を支点（中心）として回動自在である。加圧パッド軸３の長手方向両端部は装置フレームに軸受を介して回転自在に保持されている。加圧パッド４の材料として、熱伝導度が低く、かつ、定着ローラ１の弾性体層１ｂよりも硬い材料が用いられている。本実施例１では、加圧パッド４の材料として、耐熱性樹脂またはセラミックを用いている。

加圧パッド４の加圧ベルト２の内周面（内面）と接触する面（表面）には、１０〜５０μｍ程度のＰＦＡ、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素系樹脂層が形成されている。これにより加圧パッド４表面と加圧ベルト２内面との摩擦抵抗を低減している。また、加圧パッド４表面と加圧ベルト２内面との摩擦抵抗を低減するために、加圧ベルト２内面に耐熱性を有するフッ素系グリース等の潤滑材を塗布してもよい。

加圧パッド４の定着ローラ１との対向面は、定着ローラ１の外周面に沿った湾曲面としてある。具体的には、加圧パッド４の湾曲面の曲率半径は、定着ローラ１の外周面の半径（２０ｍｍ）よりも大きい３５ｍｍとしてある。

ベルト走行ガイド７は、加圧パッド４の下方で加圧パッド４と対向して配置されている。このベルト走行ガイド７の長手方向両端部は装置フレームに保持されている。そしてベルト走行ガイド７の加圧ベルト２内面と接触する面（表面）は、加圧ベルト２内面に沿った円弧状の面に形成してある。

加圧パッド４の紙搬送方向Ｃの入口側（記録材搬送方向上流側）は、加圧パッド４とベルト走行ガイド７との間に設けられているバネ８によって図１の矢印Ｐ２にて示す方向（紙搬送方向Ｃと直交する方向）に弱い力で加圧されている。これにより、後述の定着ニップ部（ニップ部）Ｎに通紙（導入）される記録材Ｐの厚み応じて、加圧パッド４の紙搬送方向Ｃの入口側の端部４ａが加圧パッド軸３を支点として回動する。また、この加圧パッド軸３に対して定着ローラ１が、定着ローラ１の軸受と装置フレームとの間に設けられているバネ９によって図１の矢印Ｐ１にて示す方向（定着ローラ１及び加圧パッド軸３の回転中心線と直交する方向）に強い力で加圧されている。本実施例１においては、矢印Ｐ１方向の加圧力を約３９２Ｎ（４０ｋｇｆ）、矢印Ｐ２方向の加圧力を約４９Ｎ（５ｋｇｆ）となるように設定している。

（１−２−４）加圧ニップ部及びプレニップ部の説明
図１に示すように、加圧パッド４が矢印Ｐ２方向に加圧されるとともに定着ローラ１が矢印Ｐ１方向に加圧され、加圧ベルト２と定着ローラ１との接触（当接）により加圧ニップ部Ｎ２が形成される。すると、その加圧ニップ部Ｎ２の紙搬送方向Ｃの入口側端部から、加圧ベルト２は定着ローラ１表面と所定の範囲で接触する。これにより、加圧ベルト２は周方向に平衡を保つように適度に変形する。これによって、その加圧ベルト２の定着ローラ１表面と接触する領域にプレニップ部Ｎ１が形成される。従って、このプレニップ部Ｎ１内におけるニップ圧は、加圧ベルト２が加圧ベルト２の剛性に抗して定着ローラ１表面と接触する、加圧ベルト２の弾性の力（弾性力）によるものである。つまり、プレニップ部Ｎ１内におけるニップ圧は、加圧ベルト２の基層２ａの有する剛性及び可撓性に依存して定着ローラ１表面と接触しようとする加圧ベルト２自身の復元力によるものである。従って、加圧ニップ部Ｎ２は、加圧パッド４によるバックアップがある加圧ベルト２の領域を定着ローラ１表面に接触（当接）させることによって形成されている。これに対してプレニップ部Ｎ１は、加圧パッド４によるバックアップがない加圧ベルト２の領域を加圧ベルト２の弾性力のみで定着ローラ１表面に接触させることによって形成されている。本実施例１では、プレニップ部Ｎ１の幅は約９ｍｍに、加圧ニップ部Ｎ２の幅は約７ｍｍに、それぞれ設定している。

このようにして形成されるプレニップ部Ｎ１は、可撓性を有し変形する加圧ベルト２と円筒状の定着ローラ１の接触によって形成される。そのため、プレニップ部Ｎ１の範囲内においてその圧力分布はほぼ均一であり、安定した接触状態を維持することが可能になっている。さらにこのプレニップ部Ｎ１は、加圧パッド４によるバックアップがある加圧ベルト２の領域を定着ローラ１表面に接触させることによって形成される加圧ニップ部Ｎ２と連続して形成される。そのため、記録材Ｐを挟持搬送する際に、記録材Ｐと定着ローラ１及び加圧ベルト２との密着性が、プレニップ部Ｎ１と加圧ニップ部Ｎ２を含めたトータルニップ内すなわち定着ニップ部Ｎ内において維持されている。つまり、定着ニップ部Ｎは、プレニップ部Ｎ１から始まり、紙搬送方向Ｃの出口側に連続して加圧ニップ部Ｎ２が形成されている。そしてその定着ニップ部Ｎは、加圧パッド４によって定着ローラ１と加圧ベルト２の外周面同士を接触させることにより形成されている。

（１−２−５）定着装置の加熱定着動作の説明
定着ローラ１の芯金１ａの長手方向一端部に設けられている駆動ギア（図示せず）が定着モータ（図示せず）により回転駆動されることによって、定着ローラ１は所定の周速度にて矢印Ａ方向に回転される（図１）。定着ローラ１が回転すると、加圧ニップ部Ｎ２においてその定着ローラ1の回転が加圧ベルト２に伝達され、加圧ベルト２は定着ローラ１の回転に追従して矢印Ｂ方向に回転する。本実施例１のように加圧ベルト２は、加圧ベルト２の基層１ａが剛性及び可撓性を有する。従って、加圧ベルト２は、定着ローラ１表面とプレニップ部Ｎ１を形成した状態を維持しながら回転する。

ヒータ５には、定着ローラ１の回転と前後して、或いはこれと同時に、通電制御手段としての通電制御部１２０（図１）により通電を行う。これによりヒータ５が発熱し、そのヒータ５によって回転動作中の定着ローラ１を加熱する。その定着ローラ１の熱は加圧ニップ部Ｎ２及びプレニップ部Ｎ１を通じて回転動作中の加圧ベルト２に伝わり、加圧ベルト２が加熱される。定着ローラ１の熱は定着ローラ１の表面側に設けられている温度検知部材としての温度検知素子６（図１）により検知され、その温度検知素子６からの出力信号に基づいて通電制御部１２０がヒータ５に通電する電力を制御して、ヒータ５の温度制御を行う。即ち、通電制御部１２０は、定着ローラ１表面が所定の定着温度（目標温度）１８０℃を維持するように温度検知素子６からの出力信号に基づいてヒータ５への通電を制御する。

上記のように定着ローラ１及び加圧ベルト２の回転とヒータ５への通電を行わせた状態において、トナー画像Ｔを担持する記録材Ｐがプレニップ部Ｎ１にトナー画像担持面を上向きにして通紙される。

その記録材Ｐは、プレニップ部Ｎ１において、定着ローラ１と加圧ベルト２とにより、定着ローラ１と加圧ベルト２の弾性（復元力）によって弱く均一に挟持されその状態に搬送される。

同時に、予熱されている定着ローラ１及び加圧ベルト２によって、記録材Ｐは定着ローラ１側のトナー画像担持面と加圧ベルト２側のトナー画像非担持面の両面から予熱される。このプレニップ部Ｎ１は、図３に示されるように定着ローラ１と加圧ベルト２の接触のみで形成されているため、定着ローラ１及び加圧ベルト２が保持している熱を記録材Ｐに対して効率よく伝達できるという利点がある。

このように記録材Ｐは定着ローラ１と加圧ベルト２の弾性により定着ローラ１表面と加圧ベルト２表面とによって挟持されることから、記録材Ｐ面は全域に渡って均一に加圧され、且つ均一に予熱される。

記録材Ｐに担持されたトナー画像Ｔは、プレニップ部Ｎ１において所定の定着温度に十分加熱され、引き続き加圧ニップ部Ｎ２で定着ローラ1表面と加圧ベルト２表面とにより挟持搬送されながら加圧される。これにより、記録材Ｐに担持されたトナー画像Ｔは、十分な定着性、光沢度（グロス）を有する定着画像として記録材Ｐ面に加熱定着される。つまり、プレニップ部Ｎ１でトナー画像Ｔが十分に溶融する時間を確保してから加圧ニップ部Ｎ２でトナー画像Ｔを加圧定着する温度分布と圧力分布をプレニップ部Ｎ１と加圧ニップ部Ｎ２とにより得ることができる。これにより、トナー画像Ｔの定着不良、ブリスター、オフセット等の発生を大幅に低減できる。

そしてその記録材Ｐは加圧ニップ部Ｎ２から排出される。

（１−２−６）記録材通紙時のプレニップ部と加圧ニップ部の説明
図４は本実施例１の定着装置１１２の定着ニップ部Ｎに薄い記録材（例えば坪量７５ｇ／ｍ^２の普通紙）Ｐを通紙したときの定着ローラ１と加圧ベルト２と加圧パッド４を表わす模式図である。図５は本実施例１の定着装置１１２の定着ニップ部Ｎに厚い記録材（例えば坪量２２０ｇ／ｍ^２の普通紙）Ｐを通紙したときの定着ローラ１と加圧ベルト２と加圧パッド４を表わす模式図である。

薄い記録材Ｐが定着ニップ部Ｎに通紙された際は、加圧パッド４は加圧ニップ部Ｎ２が形成されている紙搬送方向Ｃの出口側に設けられている加圧パッド軸３を支点として、加圧パッド４の紙搬送方向の入口側の端部４ａが、下方向に所定量回動する(図４）。即ち、トナー画像Ｔを担持する薄い記録材Ｐを定着ニップ部Ｎに通紙する場合、その薄い記録材Ｐの紙搬送方向の先端がプレニップ部Ｎ１の紙搬送方向の入口側で定着ローラ１と加圧ベルト２により挟持される。そしてその薄い記録材Ｐは定着ローラ１と加圧ベルト２の回転によってプレニップ部Ｎ１から加圧ニップ部Ｎ２に向けて挟持搬送され、その搬送過程で薄い記録材Ｐの厚みに応じた量だけ加圧ベルト２を加圧パッド４表面側に押し出す。加圧ベルト２内面と加圧パッド４表面はプレニップ部Ｎ１で非接触であり、加圧パッド４表面は湾曲面に形成されている。そのため、その薄い記録材Ｐの先端が加圧ニップ部Ｎ２に近づくに従って加圧ベルト２の加圧パッド４表面側への押出し量が徐々に大きくなり、加圧ベルト２内面が加圧パッド４表面と接触する。すると、加圧ベルト２は、加圧パッド軸３を支点として加圧パッド４の紙搬送方向の入口側の端部４ａをバネ８の加圧力Ｐ２に抗して下方向に加圧ベルト２の押出し量に応じた所定の量だけ回動させる。従って、加圧パッド４は、定着ニップ部Ｎで薄い記録材Ｐを挟持搬送するとき、加圧パッド軸３を支点として紙搬送方向の入口側の端部４ａが、その記録材Ｐの厚みによって回動する。それにより、定着ニップ部Ｎへの記録材Ｐの通紙時（導入時）と非通紙時（非導入時）で定着ニップ部Ｎにおけるプレニップ部Ｎ１の幅と加圧ニップ部Ｎ２の幅は一定に保たれる。

一方、図５に示すように、厚い記録材が定着ニップ部に通紙された際は、定着ニップ部に通紙される記録材の厚みが大きいので、加圧パッド４の紙搬送方向の入口側が、薄い記録材と比べて下方向に大きく回動する。即ち、トナー画像Ｔを担持する厚い記録材Ｐを定着ニップ部Ｎに通紙する場合、その厚い記録材Ｐの紙搬送方向の先端がプレニップ部Ｎ１の紙搬送方向の入口側で定着ローラ１と加圧ベルト２により挟持される。そしてその厚い記録材Ｐは定着ローラ１と加圧ベルト２の回転によってプレニップ部Ｎ１から加圧ニップ部Ｎ２に向けて挟持搬送され、その搬送過程で厚い記録材Ｐの厚みに応じた量だけ加圧ベルト２を加圧パッド４表面側に押し出す。上述の通り、加圧ベルト２内面と加圧パッド４表面はプレニップ部Ｎ１で非接触であり、加圧パッド４表面は湾曲面に形成されている。そのため、その厚い記録材Ｐの先端が加圧ニップ部Ｎ２に近づくに従って加圧ベルト２の加圧パッド４表面側への押出し量が徐々に大きくなり、加圧ベルト２内面が加圧パッド４表面と接触する。すると、加圧ベルト２は、加圧パッド軸３を支点として加圧パッド４の紙搬送方向の入口側をバネ８の加圧力Ｐ２に抗して下方向に加圧ベルト２の押出し量に応じた所定の量だけ回動させる。従って、加圧パッド４は、定着ニップ部Ｎで厚い記録材Ｐを挟持搬送するとき、加圧パッド軸３を支点として紙搬送方向の入口側の端部４ａが、その記録材Ｐの厚みによって回動する。それにより、厚い記録材Ｐでも、定着ニップ部Ｎに通紙される記録材Ｐの厚みによる定着ニップ部Ｎの加圧力と加圧幅の増加が低減され、定着ニップ部Ｎにおけるプレニップ部Ｎ１の幅と加圧ニップ部Ｎ２の幅は、薄い記録材Ｐとほぼ同じになる。

（１−２−７）定着ニップ部の圧力分布の説明
図６は本実施例１の定着装置１１２の定着ニップ部Ｎの圧力分布を表わす説明図である。

定着ニップ部Ｎにおける圧力分布についてニッタ（株）製の圧力分布測定システムＰＩＮＣＨを用いて測定を行った。図６に示すように、３つの状態の圧力分布を示しており、圧力センサーのみを挟んだ状態、圧力センサーと薄い記録材（坪量７５ｇ／ｍ^２の普通紙）を挟んだ状態、圧力センサーと厚い記録材（坪量２２０ｇ／ｍ^２の普通紙）を挟んだ状態とを比較している。

本実施例１の定着装置１１２は、加圧ニップ部Ｎ２において見られる定着ローラ１と加圧パッド４との圧接による加圧力ピークに対して、プレニップ部Ｎ１での圧力分布は加圧ニップ部Ｎ２の加圧力に比べて非常に低いのが特徴である。プレニップ部Ｎ１での圧力分布が低い理由は、加圧ベルト２の弾性（復元力）の力のみで加圧ベルト２が定着ローラ１に当接していることによる。それにより、定着ニップ部Ｎ全域に渡って定着ニップ部Ｎの途中で、相対的な圧力低下が発生しない構成になっている。

薄い記録材Ｐを挟んだ状態での定着ニップ部Ｎの圧力分布は、圧力センサーのみを挟んだ状態と比べて、その薄い記録材Ｐの厚みにより、加圧ニップ部Ｎ２の加圧力が大きくなっている。薄い記録材Ｐが定着ニップ部Ｎに通紙された場合、加圧パッド４の紙搬送方向の入口側が下方向に所定量回動して加圧パッド４の位置が調節されるため、定着ニップ部Ｎにおけるプレニップ部Ｎ１の幅と加圧ニップ部Ｎ２の幅はほぼ等しくなる。それにより、通紙時と非通紙時で定着ニップ部Ｎにおけるプレニップ部Ｎ１の幅と加圧ニップ部Ｎ２の幅はほぼ一定に保たれる。

また、厚い記録材Ｐを挟んだ状態での定着ニップ部の圧力分布は、薄い記録材を挟んだ状態と比べて、その厚い記録材Ｐの厚みにより、加圧力が増加し、加圧ニップ部Ｎ２の加圧力が大きくなっている。厚い記録材Ｐが定着ニップ部Ｎに通紙された場合も、加圧パッド４の紙搬送方向の入口側が下方向に所定量回動して加圧パッド４の位置が調節される。そのため、定着ニップ部Ｎにおけるプレニップ部Ｎ１の幅と加圧ニップ部Ｎ２の幅は、薄い記録材Ｐを挟んだ状態とほぼ等しくなる。

[実施例２]
定着装置の他の例を説明する。

本実施例２では、実施例１の定着装置１１２と共通する部材・部分には同じ符号を付して再度の説明を省略する。実施例３についても同様とする。

図７は本実施例２の定着装置１１２の横断面模式図である。

本実施例２に示す定着装置１１２は、前述のバネ８に代えて、定着ニップ部Ｎで挟持搬送される記録材Ｐの種類と坪量に応じて、加圧パッド４の回動を行うための駆動機構（駆動手段）Ｍを用いた点を除いて、実施例１の定着装置１１２と同じ構成としてある。

本実施例２の定着装置１１２によれば、記録材Ｐの種類と坪量によらず、プレニップ部Ｎ１の幅と加圧ニップ部Ｎ２の幅がほぼ一定に保たれるようになる。

（２−１）駆動機構の説明
駆動機構Ｍは、被駆動ギア１０と、駆動ギア１１と、駆動源としての加圧パッドモータ１２などを有する。被駆動ギア１０は、加圧パッド軸３の長手方向端部に設けられている。この被駆動ギア１０には、加圧パッドモータ１２の出力軸に設けられている駆動ギア１１が噛み合っている。加圧パッドモータ１２は、装置フレームに固定されている。この加圧パッドモータ１２は、画像形成装置全体の制御を行う制御手段としてのＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）１３０によって駆動制御される。

ＭＰＵ１３０は、定着ニップ部Ｎに通紙する記録材Ｐの種類を、画像形成装置に設けられているユーザー操作部からの記録材指定情報或いはメディアセンサーの記録材検知情報や、パーソナルコンピュータからの外部入力により得る。そしてその記録材Ｐの種類に基づいて、その指定された記録材Ｐの種類と対応する記録材Ｐの坪量を所定のテーブル等を用いて求める。そしてＭＰＵ１３０は、その坪量に基づいて、その指定された記録材Ｐに画像形成を行うためのモードを実行する。例えば、記録材Ｐとして、坪量７５ｇ／ｍ^２の普通紙が指定された場合には、普通紙の坪量のテーブルに基づいて、中心設定時を実行する。記録材Ｐとして、坪量２２０ｇ／ｍ^２の普通紙が指定された場合には、普通紙の坪量のテーブルに基づいて、厚紙モードを実行する。本実施例２では、記録材Ｐとして普通紙及びコート紙が使用された場合、中心設定時は、坪量１５０ｇ／ｍ^２以下の時に適用され、厚紙モードは、坪量１５０ｇ／ｍ^２よりも大きい時に適用される。

図８は中心設定時において薄い記録材（例えば坪量７５ｇ／ｍ^２の普通紙）Ｐを定着ニップ部Ｎに通紙したときの定着ローラ１と加圧ベルト２と加圧パッド４を表わす模式図である。図９は厚紙モードにおいて厚い記録材（例えば坪量２２０ｇ／ｍ^２の普通紙）Ｐを定着ニップ部Ｎに通紙したときの定着ローラ１と加圧ベルト２と加圧パッド４を表わす模式図である。

本実施例２の定着装置１１２では、ＭＰＵ１３０が中心設定時時を実行したときの加圧パッド４の位置をホームポジションに設定している（図８参照）。ＭＰＵ１３０が厚紙モードを実行する場合、ＭＰＵ１３０は加圧パッドモータ１２を駆動して加圧パッドモータ１２の出力軸を所定量回転させた後に加圧パッドモータ１２の駆動を停止する。加圧パッドモータ１２の出力軸の回転は駆動ギア１１及び被駆動ギア１０を介して加圧パッド軸３に伝達され、その加圧パッド軸３の回転により加圧パッド４の紙搬送方向Ｃの入口側の端部４ａが、加圧パッド４のホームポジションから下方向に約４°回動される。これにより、定着ニップ部Ｎにおけるプレニップ部Ｎ１の幅と加圧ニップ部Ｎ２の幅は、薄い記録材Ｐを挟んだ状態とほぼ等しくなる。それにより、記録材Ｐの厚みによらず、定着ニップ部Ｎにおけるプレニップ部Ｎ１の幅と加圧ニップ部Ｎ２の幅は、ほぼ一定に保たれる。

また、本実施例２の定着装置１１２においても、定着ニップ部Ｎにおける圧力分布についてニッタ（株）製の圧力分布測定システムＰＩＮＣＨを用いて測定を行った。

中心設定時において圧力センサーと薄い記録材（坪量７５ｇ／ｍ^２の普通紙）Ｐを挟んだ状態の定着ニップ部Ｎの加圧力分布は、実施例１の定着装置において圧力センサーと薄い記録材を挟んだ状態の定着ニップ部の加圧力分布（図６参照）と同じであった。厚紙モードにおいて圧力センサーと厚い記録材（坪量２２０ｇ／ｍ^２の普通紙）Ｐを挟んだ状態の定着ニップ部Ｎの加圧力分布は、実施例１の定着装置において圧力センサーと厚い記録材を挟んだ状態の定着ニップ部Ｎの加圧力分布（図６参照）と同じであった。

[実施例３]
定着装置の他の例を説明する。

本実施例に示す定着装置１１２は、電磁誘導加熱方式の定着装置である。

図１０は本実施例３の定着装置１１２の横断面模式図である。図１１は本実施例３の定着装置１１２の定着ベルト１３の層構成を表わす説明図である。

本実施例３の定着装置１１２は、エンドレスベルトとしての定着ベルト１３と、ローラとしての加圧ローラ１４と、加圧部材としての加圧パッド４と、加熱する手段としての磁束発生手段１５と、ベルト走行ガイド７などを備えている。定着ベルト１３と、加圧ローラ１４と、コイルユニット１５と、加圧パッド４と、ベルト走行ガイド７は、それぞれ、長手方向に細長い部材である。

（３−１）定着ベルトの説明
定着ベルト１３は、電磁誘導発熱層としての磁性金属材料からなるエンドレスベルト状の金属層（基層）１３ａと、金属層１３ａの外周面上に積層されたシリコンゴムの弾性体層１３ｂと、弾性体層１３ｂの外周面上に積層された離型層１３ｃなどを備えている。この定着ベルト１３の外径はφ４５ｍｍである。そしてその定着ベルト１３は、加圧パッド４とベルト走行ガイド７に緩く外嵌されていて、金属層１３ａ自体が適度な剛性を有する。

金属層１３ａは、厚み５０μｍのエンドレスベルト状のニッケル層により形成された電気良導電性材料からなり、磁束発生手段１５の後述するコイル１５ｃからの発生磁束によって生じる渦電流損により発熱する。弾性体層１３ｂは、未定着のカラー画像を定着するときに良好な定着画像を得ることを考慮して、３００μｍの厚みのシリコンゴム層を用いている。離型層１３ｃは、厚さ１０〜５０μｍ程度のＰＦＡ、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素系樹脂層であり、チューブの被覆或いはコーティング等によって弾性体層１３ｂの外周面上に形成されている。

本実施例３では、加圧パッド４表面及びベルト走行ガイド７表面と接触する定着ベルト１３の金属層１３ａの内周面（内面）に加圧パッド４表面及びベルト走行ガイド７表面との摺動性を向上させるためのコート層１３ｄを設けている。このコート層１３ｄとして、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド等に代表される耐熱性の高い樹脂を金属層１３ａ内面にコートしている。この定着ベルト１３の外径はφ４５ｍｍである。そして定着ベルト１３の長さは加圧ローラ１４とほぼ同じである。

（３−２）磁束発生手段の説明
磁束発生手段１５は、誘導加熱部筐体１５ａと、磁性体コア（以下、コアと略記する）１５ｂと、誘導加熱コイル（以下、コイルと略記する）１０ｃと、を備えている。コア１５ｂは、例えば、フェライトコアや積層コアから形成されている。コア１５ｂの長さは定着ベルト１３の長さとほぼ等しい。コイル１５ｃは、例えば、表面に融着層と絶縁層とを持つ銅線が複数回巻かれて横長・扁平のシート状で、かつ渦巻き状に形成されている。そしてコイル１５ｃは、コア１５ｂを覆うようにコア１５ｂの長手方向に配設されている。

誘導加熱部筐体１５ａは、電気絶縁性の樹脂により形成されており、コイル１５ｃとコア１５ｂを収納した横長・薄板状の部材である。誘導加熱部筐体１５ａ内において、コア１５ｂは、定着ベルト１３の外周面（表面）の対向領域面以外に磁束が漏れることのないように配置されている。この誘導加熱部筐体１５ａは、定着ベルト１３表面に沿った横断面円弧状に形成され、定着ベルト１３表面に対して所定の距離だけ離した状態で近接配置されている。そしてこの誘導加熱部筐体１５ａの長手方向両端部が装置フレームに保持されている。

（３−３）加圧ローラの説明
加圧ローラ１４は、φ３０のＳＵＳ製の芯金１４ａの外周面上に厚さ５ｍｍのシリコンゴム層からなる弾性体層１４ｂを設け、その弾性体層１４ｂの外周面に離型層１４ｃとして厚さ１０〜５０μｍ程度のフッ素系樹脂層を被覆してなる弾性ローラである。フッ素系樹脂層の材料としてＰＦＡ、ＰＴＦＥなどを用いている。この加圧ローラ１４の外径はφ４０ｍｍである。

（３−４）加圧パッド及びベルト走行ガイドの説明
加圧パッド４は、定着ベルト１３とほぼ同じ長さに形成され、定着ベルト１３を挟んで加圧ローラ１４に圧力を与えるように配置されている。この加圧パッド４は、加圧パッド４の紙搬送方向Ｃの出口側（記録材搬送方向下流側）に加圧パッド軸（回動中心軸）３を有する。そしてこの加圧パッド軸３を支点として回動するようになっている。

加圧パッド４の定着ベルト１３の内周面（内面）と接触する面（表面）には、１０〜５０μｍ程度のＰＦＡ、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素系樹脂層が形成されている。これにより加圧パッド４表面と定着ベルト１３内面との摩擦抵抗を低減している。また、加圧パッド４表面と定着ベルト１３内面との摩擦抵抗を低減するために、加圧ベルト２内面に耐熱性を有するフッ素系グリース等の潤滑材を塗布してもよい。

加圧パッド４の定着ベルト１３との対向面は、定着ベルト１３の外周面に沿った湾曲面としてある。具体的には、加圧パッド４の湾曲面の曲率半径は、定着ローラ１の外周面の半径（２０ｍｍ）よりも大きい３５ｍｍとしてある。

ベルト走行ガイド７は、加圧パッド４の上方で加圧パッド４と対向して配置されている。そしてベルト走行ガイド７の定着ベルト１３内面と接触する面（表面）は、定着ベルト１３内面に沿った円弧状の面に形成してある。

加圧パッド４の紙搬送方向Ｃの入口側（記録材搬送方向上流側）は、加圧パッド４とベルト走行ガイド７との間に設けられているバネ８によって図１０の矢印Ｐ２にて示す方向（紙搬送方向Ｃと直交する方向）に弱い力で加圧されている。これにより、後述の定着ニップ部（ニップ部）Ｎに通紙（導入）される記録材Ｐの厚み応じて、加圧パッド４の紙搬送方向Ｃの入口側の端部４ａが加圧パッド軸３を支点として回動する。また、この加圧パッド軸３に対して加圧ローラ１４が、加圧ローラ１４の軸受と装置フレームとの間に設けられているバネ９によって図１０の矢印Ｐ１にて示す方向（加圧ローラ１４及び加圧パッド軸３の回転中心線と直交する方向）に強い力で加圧されている。本実施例３においては、矢印Ｐ１方向の加圧力を約３９２Ｎ（４０ｋｇｆ）、矢印Ｐ２方向の加圧力を約４９Ｎ（５ｋｇｆ）となるように設定している。

（３−５）加圧ニップ部及びプレニップ部の説明
図１０に示すように、加圧パッド４が矢印Ｐ２方向に加圧されるとともに加圧ローラ１４が矢印Ｐ１方向に加圧され、定着ベルト１３と加圧ローラ１４との接触（当接）により加圧ニップ部Ｎ２が形成される。すると、その加圧ニップ部Ｎ２の紙搬送方向Ｃの入口側端部から、定着ベルト１３は加圧ローラ１４表面と所定の範囲で接触する。これにより、定着ベルト１３は周方向に平衡を保つように適度に変形する。これによって、その定着ベルト１３の加圧ローラ１４表面と接触する領域にプレニップ部Ｎ１が形成される。従って、このプレニップ部Ｎ１内におけるニップ圧は、定着ベルト１３が加圧ローラ１４の剛性に抗して加圧ローラ１４表面と接触する、定着ベルト１３の弾性の力（弾性力）によるものである。つまり、プレニップ部Ｎ１内におけるニップ圧は、定着ベルト１３の金属層１３ａの有する剛性及び可撓性に依存して加圧ローラ１４表面と接触しようとする定着ベルト１３自身の復元力によるものである。従って、加圧ニップ部Ｎ２は、加圧パッド４によるバックアップがある定着ベルト１３の領域を加圧ローラ１４表面に接触（当接）させることによって形成されている。これに対してプレニップ部Ｎ１は、加圧パッド４によるバックアップがない定着ベルト１３の領域を定着ベルト１３の弾性力のみで加圧ローラ１４表面に接触させることによって形成されている。

このようにして形成されるプレニップ部Ｎ１は、可撓性を有し変形する定着ベルト１３と円筒状の加圧ローラ１４の接触によって形成される。そのため、プレニップ部Ｎ１の範囲内においてその圧力分布はほぼ均一であり、安定した接触状態を維持することが可能になっている。さらにこのプレニップ部Ｎ１は、加圧パッド４によるバックアップがある定着ベルト１３の領域を加圧ローラ１４表面に接触させることによって形成される加圧ニップ部Ｎ２と連続して形成される。そのため、記録材Ｐを挟持搬送する際に、記録材Ｐと加圧ローラ１４及び定着ベルト１３との密着性が、プレニップ部Ｎ１と加圧ニップ部Ｎ２を含めたトータルニップ内すなわち定着ニップ部Ｎ内において維持されている。つまり、定着ニップ部Ｎは、プレニップ部Ｎ１から始まり、紙搬送方向Ｃの出口側に連続して加圧ニップ部Ｎ２が形成されている。

（３−６）定着装置の加熱定着動作の説明
加圧ローラ１４の芯金１４ａの長手方向一端部に設けられている駆動ギア（図示せず）が定着モータ（図示せず）により回転駆動されることによって、加圧ローラ１４は所定の周速度にて矢印Ｂ方向に回転される（図１０）。加圧ローラ１４が回転すると、加圧ニップ部Ｎ２においてその加圧ローラ１４の回転が定着ベルト１３に伝達され、定着ベルト１３は加圧ローラ１４の回転に追従して矢印Ａ方向に回転する。本実施例３のように定着ベルト１３は、定着ベルト１３の金属層１３ａが剛性及び可撓性を有する。従って、定着ベルト１３は、加圧ローラ１４表面とプレニップ部Ｎ１を形成した状態を維持しながら回転する。

定着ローラ１の回転と前後して、或いはこれと同時に、通電制御部１２０によって制御される不図示の励磁回路からコイル１５ｃに１０ｋ〜１ＭＨｚの交番電流を流すことによって金属製の定着ベルト１３の金属層１３ａを誘導加熱している。すなわち、コイル１５ｃに対する通電により、定着ベルト１３に供給される磁束が発生する。この磁束は、誘導加熱部筐体１５ａと定着ベルト１３との対向領域部において、定着ベルト１３の金属層１３ａに吸収され、渦状の誘導電流が発生し、該金属層１３ａがその固有抵抗により発熱する。金属層１３ａの発熱は定着ベルト１３表面及び内面に伝わる。そして定着ベルト１３の熱は加圧ニップ部Ｎ２及びプレニップ部Ｎ１を通じて回転動作中の加圧ローラ１４に伝わり、加圧ローラ１４が加熱される。定着ベルト１３の熱は定着ベルト１３の表面側に設けられている温度検知素子６（図１０）により検知され、その温度検知素子６からの出力信号に基づいて通電制御部１２０が励磁回路を制御することにより、定着ベルト１３の温度制御を行う。即ち、通電制御部１２０は、定着ベルト１３表面が所定の定着温度（目標温度）１８０℃を維持するように温度検知素子６からの出力信号に基づいて励磁回路からコイル１５ｃへの交番電流の通電を制御する。

上記のように定着ベルト１３及び加圧ローラ１４の回転とコイル１５ｃへの通電を行わせた状態において、トナー画像Ｔを担持する記録材Ｐがプレニップ部Ｎ１にトナー画像担持面を上向きにして通紙される。

その記録材Ｐは、プレニップ部Ｎ１において、定着ベルト１３と加圧ローラ１４とにより、加圧ローラ１４と定着ベルト１３の弾性（復元力）によって弱く均一に挟持されその状態に搬送される。

同時に、予熱されている定着ベルト１３及び加圧ローラ１４によって、記録材Ｐは定着ベルト１３側のトナー画像担持面と加圧ローラ１４側のトナー画像非担持面の両面から予熱される。このプレニップ部Ｎ１は、図１０に示されるように定着ベルト１３と加圧ローラ１４の接触のみで形成されているため、定着ベルト１３及び加圧ローラ１４が保持している熱を記録材Ｐに対して効率よく伝達できるという利点がある。

このように記録材Ｐは加圧ローラ１４と定着ベルト１３の弾性により定着ベルト１３表面と加圧ローラ１４表面とによって挟持されることから、記録材Ｐ面は全域に渡って均一に加圧され、且つ均一に予熱される。

記録材Ｐに担持されたトナー画像Ｔは、プレニップ部Ｎ１において所定の定着温度に十分加熱され、引き続き加圧ニップ部Ｎ２で定着ベルト１３表面と加圧ローラ１４表面とにより挟持搬送されながら加圧される。これにより、記録材Ｐに担持されたトナー画像Ｔは、十分な定着性、光沢度（グロス）を有する定着画像として記録材Ｐ面に加熱定着される。つまり、プレニップ部Ｎ１でトナー画像Ｔが十分に溶融する時間を確保してから加圧ニップ部Ｎ２でトナー画像Ｔを加圧定着する温度分布と圧力分布をプレニップ部Ｎ１と加圧ニップ部Ｎ２とにより得ることができる。これにより、トナー画像Ｔの定着不良、ブリスター、オフセット等の発生を大幅に低減できる。

そしてその記録材Ｐは加圧ニップ部Ｎ２から排出される。

本実施例３の定着装置１１２のように誘導加熱方式によって定着ベルト１３を直接加熱させる方式は、被加熱体が定着ベルト１３のみであるので、ウォームアップ時間を大幅に短縮することが可能になった。

本実施例３の定着装置１１２においても、定着ニップ部Ｎにおける圧力分布についてニッタ（株）製の圧力分布測定システムＰＩＮＣＨを用いて測定を行った。

圧力センサーと薄い記録材（坪量７５ｇ／ｍ^２の普通紙）Ｐを挟んだ状態の定着ニップ部Ｎの加圧力分布は、実施例１の定着装置において圧力センサーと薄い記録材を挟んだ状態の定着ニップ部の加圧力分布（図６参照）と同じであった。圧力センサーと厚い記録材（坪量２２０ｇ／ｍ^２の普通紙）Ｐを挟んだ状態の定着ニップ部Ｎの加圧力分布は、実施例１の定着装置において圧力センサーと厚い記録材を挟んだ状態の定着ニップ部Ｎの加圧力分布（図６参照）と同じであった。

［実験例］
実施例１〜３及び比較例１〜２の各定着装置で、以下のトナー画像サンプルを出力し、光沢ムラ評価及び濃度評価を行なった。

記録材Ｐの上にブラックトナーを、のり量が０．４５±０．０１ｍｇ／ｃｍ^２
になるように、未定着のトナー画像サンプルを作成した。そして、定着ローラ１または定着ベルト１３の表面温度が１８０℃になるように温調後、その未定着のトナー画像サンプルをプロセススピード３００ｍｍ／ｓｅｃで、上記の各定着装置の定着ニップ部Ｎに通紙させて、トナー画像を記録材上に加熱定着させた。

図１３に示す比較例１の従来の定着装置は、各実施例１〜３の定着装置１１２と定着ニップ部Ｎの幅が同じになるように構成したものである。

図１７に示す比較例２の従来の他の定着装置は、記録材Ｐの種類と記録紙Ｐの坪量に応じて、薄紙モードと中心設定時と厚紙モードの何れかを実行するとともに、その薄紙モードと中心設定時と厚紙モードの加圧力分布を可変するように構成したものである。図１７に示すように、厚紙モードは、加圧パッド４を反時計回りに回転させて定着ニップ部Ｎの紙搬送方向Ｃの入口側の加圧力をより高くしているが、厚紙モードの時の定着ニップ部Ｎの幅は中心設定時の定着ニップ部Ｎの幅とほぼ同じである（図１８）。記録材Ｐとして普通紙またはコート紙が使用された場合、薄紙モードは、坪量７０ｇ／ｍ^２よりも小さい時に適用される。中心設定時は、坪量７０ｇ／ｍ^２以上でかつ坪量１５０ｇ／ｍ^２以下の時に適用される。厚紙モードは、坪量１５０ｇ／ｍ^２よりも大きい時に適用される。

比較例２の定着装置における厚紙モードの時の加圧パッド４の動作は、実施例２の定着装置１１２における加圧パッド４の動作と逆である。比較例２の定着装置においても、中心設定時および厚紙モードの時の定着ニップ部Ｎの幅は、各実施例１〜３の定着装置１１２と同じになるようにしている。

〔トナー画像の光沢ムラ評価〕
上記の定着条件で以下のトナー画像の光沢ムラ評価を行なった。光沢ムラ評価には、記録材Ｐとして、坪量８０ｇ／ｍ^２、１４８ｇ／ｍ^２と３００ｇ／ｍ^２のＡ４サイズのコート紙を用いて、加熱定着後のトナー画像の光沢ムラを目視で評価した。光沢ムラの発生状況は表１のような結果になった。

〔評価基準〕
〇：光沢ムラが発生しない。

×：光沢ムラが発生する。

表１の結果より、実施例１〜３と比較例２の定着装置では、上記の３種のコート紙において光沢ムラは発生していないが、比較例１の定着装置では、３００ｇ／ｍ^２の厚いコート紙で、光沢ムラが発生している。

これは、比較例１の定着装置では、３００ｇ／ｍ^２の厚いコート紙を通紙した場合、「圧抜け」が発生しているためである。比較例１以外の定着装置の構成では、上記の３種のコート紙で光沢ムラは発生しなかった。

〔トナー画像の濃度評価〕
上記の定着条件で以下のトナー画像の濃度評価を行なった。
濃度評価には、記録材Ｐとして、坪量７５ｇ／ｍ^２、１５０ｇ／ｍ^２、２２０ｇ／ｍ^２、３００ｇ／ｍ^２のＡ４サイズの普通紙を用いて、未定着のトナー画像サンプルを１０枚連続で、定着装置の定着ニップ部Ｎに通紙した。そしてその１０枚の普通紙に加熱定着されたトナー画像の反射濃度を測定し、それらの平均を求めて評価したものである。画像濃度の評価には、Ｘ−Ｒｉｔｅ（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）を使用した。

下記基準により画像濃度を評価したところ、表２のような結果になった。○以上が実用上問題ない。

〔評価基準〕
◎：反射濃度が、１．５以上である。

〇：反射濃度が、１．４以上１．５未満である。

△：反射濃度が、１．２以上１．４未満である。

×：反射濃度が、１．２未満である。

表２の結果より、比較例１の定着装置では、７５ｇ／ｍ^２と１５０ｇ／ｍ^２の普通紙で、やや反射濃度が低く、２２０ｇ／ｍ^２と３００ｇ／ｍ^２の普通紙では、反射濃度が大きく低下している。これは、比較例１の従来の定着装置では、定着ニップ部Ｎ内でトナー画像が、加圧されている時間が長く、過剰に加圧されている。そのため、紙表面の繊維上のトナーが繊維に浸透して、繊維の表面が現れることで、濃度低下が発生している。

また、比較例２の定着装置では、２２０ｇ／ｍ^２と３００ｇ／ｍ^２の普通紙で、実用上問題ないレベルではあるが、実施例１〜３の定着装置１１２と比べて、やや反射濃度が低い。これは、比較例２の定着装置では、厚い普通紙を使用した場合、厚紙モードで加圧力を増加させているため、実施例１〜３の定着装置１１２と比べて、定着ニップ部Ｎ内でトナー画像にやや大きな加圧力がかかる。そのため部分的にトナーが繊維に浸透し、繊維の表面が現れて、やや画像濃度が低下している。

実施例１〜３の定着装置１１２では、トナー画像の紙の繊維への浸透が改善され、反射濃度が高くなっている。これは、実施例１〜３の定着装置１１２では、厚い記録材Ｐが定着ニップ部Ｎに通紙された時と薄い記録材Ｐが定着ニップ部Ｎに通紙された時とで、定着ニップ部Ｎにおけるプレニップ部Ｎ１の幅と加圧ニップ部Ｎ２の幅が一定に保たれている(図６）。そのため、定着ニップ部Ｎ内で、記録材Ｐの厚みが変っても、各記録材上のトナー画像に最適な熱量と加圧力を与えているからである。

従って、実施例１〜３の定着装置によれば、高速化に対応可能な幅の広いニップ幅を確保でき、薄い記録材から厚い記録材まで対応して、定着性維持（トナー層剥がれ防止）と高い画像濃度を達成でき、像ずれや光沢ムラの異常画像の発生を抑えることができる。

実施例１の定着装置の一例の横断面模式図である。 実施例１の定着装置の加圧ベルトの層構成を表わす説明図である。 実施例１の定着装置のプレニップ部と加圧ニップ部における定着ローラと加圧ベルトの当接状態を表わす図である。 実施例１の定着装置の定着ニップ部に薄い記録材を通紙したときの定着ローラと加圧ベルトと加圧パッドを表わす模式図である。 実施例１の定着装置の定着ニップ部に厚い記録材を通紙したときの定着ローラと加圧ベルトと加圧パッドを表わす模式図である。 実施例１の定着装置の定着ニップ部の圧力分布を表わす説明図である。 実施例２の定着装置の横断面模式図である。 実施例２の定着装置の中心設定時において薄い記録材を定着ニップ部に通紙したときの定着ローラと加圧ベルトと加圧パッドを表わす模式図である。 実施例２の定着装置の厚紙モードにおいて厚い記録材を定着ニップ部に通紙したときの定着ローラと加圧ベルトと加圧パッドを表わす模式図である。 実施例３の定着装置の横断面模式図である。 実施例３の定着装置の定着ベルトの層構成を表わす説明図である。 画像形成装置の一例の構成模型図である。 従来の定着装置（比較例１）の構成を表わす横断面模式図である。 従来の定着装置（比較例１）の定着ニップ部に薄いコート紙を通紙した状態を表わす説明図である。 従来の定着装置（比較例１）の定着ニップ部に厚いコート紙を通紙した状態を表わす説明図である。 従来の定着装置（比較例１）における定着ニップ部の圧力分布の様子を表わす説明図である。 従来の他の定着装置（比較例２）の構成を表わす横断面模式図である。 従来の他の定着装置（比較例２）における定着ニップ部の圧力分布の様子を表わす説明図である。

１ 定着ローラ、２ 加圧ベルト、３ 加圧パッド軸、４ 加圧パッド、５ ハロゲンヒータ、１３ 定着ベルト、１４ 加圧ローラ、１５ 磁束発生手段、Ｎ 定着ニップ部、Ｎ１ プレニップ部、Ｎ２ 加圧ニップ部、Ｍ 駆動機構、
Ｐ 記録材、Ｔ トナー画像

Claims (3)

1. 回転可能なローラと、エンドレスベルトと、前記ローラとともに前記エンドレスベルトを挟むことにより前記ローラと前記エンドレスベルトの外周面同士を互いに接触させてニップ部を形成する加圧部材と、前記ローラと前記エンドレスベルトのうちの１つを加熱する加熱手段と、を備え、前記ニップ部でトナー画像を担持する記録材を挟持搬送しつつトナー画像を記録材に加熱定着する定着装置において、
   前記加圧部材の前記ローラとの対向面を前記ローラの外周面に沿った湾曲面に形成するとともに前記湾曲面の曲率を前記ローラの曲率よりも大きくし、前記ニップ部は、前記加圧部材によるバックアップがない前記エンドレスベルトの領域を前記エンドレスベルトの弾性力のみで前記ローラに接触させることによって形成されているプレニップ部と、前記加圧部材によるバックアップがある前記エンドレスベルトの領域を前記ローラに当接させている加圧ニップ部とによって形成され、前記ニップ部は、前記プレニップ部から始まり、記録材搬送方向下流側に連続して前記加圧ニップ部が形成され、前記加圧部材は、前記加圧ニップ部が形成されている前記記録材搬送方向下流側を中心に回動自在であることを特徴とする定着装置。
2. 前記加圧部材は、前記ニップ部で前記記録材を挟持搬送するときの前記記録材の厚みによって回動することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記ニップ部で挟持搬送される前記記録材の種類と坪量に応じて、前記加圧部材の回動を行うための駆動手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。