JP2014052414A - 画像加熱装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化を避けるため、端部の温度が低い状態で幅の広い用紙を通紙すると、通紙域端部の温度低下の影響により端部の用紙搬送力が低下し高温多湿環境などで紙詩話シワが発生する場合がある。そこで、小エネ性に優れ、装置を大型化することなく、紙シワの発生を防止する。
【解決手段】記録材Ｐに形成された画像を加熱する画像加熱装置であって、記録材をニップ部Ｎにて挟持搬送して加熱する可撓性を有する回転可能な無端ベルト１と、ベルト１の内部に設けられ、ニップ部に向かって押圧される押圧部材３、４と、を有し、押圧部材はベルト１の回転軸方向において厚みが異なり、中央部から端部にかけて厚みが薄くなる第一の領域Ｗ１と、第一の領域Ｗ１の前記回転軸方向の外側で、第一の領域Ｗ１の厚みの曲線を延長した厚み分よりも所定の厚み分厚く構成されている第二の領域Ｗ２と、を有していること。
【選択図】図７

Description

本発明は、画像加熱装置、および、例えばプリンターやファクシミリ、複写機などのように像加熱手段をもつ画像形成装置に関する。

例えば、複写機・プリンタ・ファクシミリ等の画像形成装置においては、電子写真方式・静電記録方式・磁気記録方式等の適宜の作像プロセス機構により転写方式（間接方式）または直接方式で記録材に画像情報に対応未定着トナー像の形成がなされる。記録材は転写材・感光紙・静電記録紙・印刷紙等の紙媒体である。

そして、未定着トナー像を記録材面に加熱定着させるための画像加熱装置としての画像加熱定着装置（以下、定着装置と記す）としては、従来から熱ローラ方式やフィルム加熱方式等の接触加熱方式の装置が広く用いられている。

また、インクジェット方式などの染料や顔料を含む液体により画像形成をおこなう装置においてもインクを速く乾かすため上記のような画像加熱装置が用いられている。

このような画像加熱装置は、加熱体の発熱源としてハロゲンランプや発熱抵抗体を用い、これに電流を流して発熱させ、その熱を伝熱部材としてのローラやフィルム等を介し、被加熱材としての記録材に与えて画像の加熱定着を行っている。

また、電磁（磁気）誘導加熱方式の画像加熱装置として、磁束を発生させて、定着ローラに対して、渦電流を発生させジュール熱によって発熱させる事が提案されている。このように渦電流の発生で直接基材を加熱する事で、ハロゲンランプを用いた熱ローラよりも消費エネルギーの効率アップが達成できる。

また、定着部材は定着ローラの他、無端状の定着ベルトが一般に用いられている。無端状ベルトには複数の支持ローラやガイドによって張架されたタイプ（特許文献１）と、内部に押圧部材を有し無張架の状態で周回駆動されるタイプ（特許文献２）とがある。定着ベルトは薄肉の耐熱性樹脂等を基層とし、加熱ロールに比べ熱容量が小さいため、加熱ロールより短時間でウォーミングアップを行なうことができる。

特開２００６−２５９３３０号公報 特開２００２−１４８９８３号公報

近年、印字できる許容用紙幅（記録材幅）が大きくなって、従来のＡ３用紙より一回り大きい用紙に印字を行なう場合などもある。その場合、オフィス向けプリンターなどでは、装置の小型化が重要である反面、最大通紙幅での用紙の搬送性を保障するために、装置が大型化してしまう。ここで、用紙、装置構成部材、領域の幅とは、用紙搬送方向に対して直角方向を指すものとする。

特許文献１や２における磁場発生手段としての電磁誘導コイルは、定着ベルトの加熱領域幅に比べ、コイル幅が大きくなるので、画像形成装置が大きくなってしまうという問題がある。

装置の大型化を避けるため、端部の温度が低い状態で幅の広い用紙を通紙すると、通紙域端部の温度低下部（端部温度ダレ）の影響により、端部の用紙搬送力が低下し高温多湿環境などで紙シワが発生する場合がある。

そこで本発明は、上述した従来の問題点にかんがみ、省エネ性に優れ、装置を大型化することなく、紙シワを防止することができる画像加熱装置とこれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、記録材に形成された画像を加熱する画像加熱装置であって、前記記録材をニップ部にて挟持搬送して加熱する可撓性を有する回転可能な無端ベルトと、前記無端ベルトの内部に設けられ、前記ニップ部に向かって押圧される押圧部材と、を有し、前記押圧部材は前記無端ベルトの回転軸方向において厚みが異なり、中央部から端部にかけて厚みが薄くなる第一の領域と、前記第一の領域の前記回転軸方向の外側で、第一の領域の厚みの曲線を延長した厚み分よりも所定の厚み分厚く構成されている第二の領域と、を有していることを特徴とする。

本発明によれば、省エネ性に優れ、装置を大型化することなく、記録材シワ（紙シワ）を防止することができる画像加熱装置とこれを用いた画像形成装置を提供することができる。

本発明に従う画像加熱装置を定着装置として搭載した画像形成装置の一例の構成模型図 定着装置の要部の正面模式図 同装置の要部の縦断正面模式図 図２の（４）−（４）線に沿う拡大右側面図 定着ベルトの層構成模型図 励磁コイルと外側磁性体コアの分解斜視図 圧力付与部材（加圧パッド）の構成説明図 従来装置（比較例装置）における紙シワ発生のメカニズムを説明する図 実施例１の装置の効果を説明する図（その１） 実施例１の装置の効果を説明する図（その２） 実施例２の構成説明図

以下に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、これら実施例は、本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。

［実施例１］
（１）画像形成装置例
図１は、本発明に従う画像加熱装置を定着装置Ａとして搭載した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方式を用いたカラー画像形成装置（プリンター）である。Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋはそれぞれイエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの色トナー画像を形成する４つの画像形成部であり、下から上に順に配列してある。各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋは、それぞれ、感光体ドラム２１、帯電装置２２、現像装置２３、クリーニング装置２４等を有している。

画像形成部Ｙの現像装置２３にはイエロー（Ｙ）色トナーが、画像形成部Ｃの現像装置２３にはシアン（Ｃ）色トナーが収容されている。また、画像形成部Ｍの現像装置２３にはマゼンタ（Ｍ）色トナーが、画像形成部Ｋの現像装置２３にはブラック（Ｋ）色トナーが収容されている。

ドラム２１に露光を行うことにより静電潜像を形成する光学系２５が上記４色の画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋに対応して設けられている。光学系としては、レーザー走査露光光学系を用いている。各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋにおいて、帯電装置２２により一様に帯電されたドラム２１に対して光学系２５より画像データに基づいた走査露光がなされることにより、ドラム表面に走査露光画像パターンに対応した静電潜像が形成される。

それらの静電潜像が現像装置２３により色トナー画像として現像される。すなわち、画像形成部Ｙのドラム２１にはＹ色トナー画像が、画像形成部Ｃのドラム２１にはＣ色トナー画像が、画像形成部Ｍのドラム２１にはＭ色トナー画像が、画像形成部Ｋのドラム２１にはＫ色トナー画像が、それぞれ形成される。

各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋのドラム２１上に形成された上記の色トナー画像は各ドラム２１の回転と同期して、略等速で回転する中間転写体２６上へ所定の位置合わせ状態で順に重畳されて一次転写される。これにより中間転写体２６上に未定着のフルカラートナー画像が合成形成される。本実施例においては、中間転写体２６として、エンドレスの中間転写ベルトを用いており、駆動ローラ２７、二次転写ローラ対向ローラ２８、テンションローラ２９の３本のローラに巻きかけて張架してあり、駆動ローラ２７によって駆動される。

各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋのドラム２１上からベルト２６上へのトナー画像の一次転写手段としては、一次転写ローラ３０を用いている。ローラ３０に対して不図示のバイアス電源よりトナーと逆極性の一次転写バイアスを印加する。これにより、各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋのドラム１上からベルト２６に対してトナー画像が一次転写される。各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋにおいてドラム２１上からベルト２６への一次転写後、ドラム２１上に転写残として残留したトナーはクリーニング装置２４により除去される。

上記工程をベルト６の回転に同調して、Ｙ色、Ｃ色、Ｍ色、Ｋ色の各色に対して行い、ベルト２６上に、各色の一次転写トナー画像を順次重ねて形成していく。なお、単色のみの画像形成（単色モード）時には、上記工程は、目的の色についてのみ行われる。

一方、記録材カセット３１内の記録材Ｐは、給送ローラ３２により一枚分離給送され、レジストローラ３３により所定のタイミングで、ローラ２８に巻きかけられているベルト２６部分と二次転写ローラ３４との圧接部である二次転写ニップ部に搬送される。ベルト２６上に形成された一次転写合成トナー画像は、ローラ３４に不図示のバイアス電源より印加されるトナーと逆極性のバイアスにより、記録材Ｐ上に一括転写（二次）される。二次転写後にベルト２６上に残留した二次転写残トナーは中間転写ベルトクリーニング装置３５により除去される。矢印ａは記録材搬送方向である。

記録材Ｐ上に二次転写されたトナー画像は、定着装置Ａにより記録材Ｐ上に溶融混色定着され、フルカラープリントとして排紙パス３６を通って排紙トレイ３７に送り出される。上記において、定着装置Ａまでの画像形成機構部が記録材Ｐに未定着の画像を形成する画像形成手段である。

（２）定着装置Ａ
図２は定着装置Ａの要部の正面模式図、図３は同装置Ａの要部の縦断正面模式図、図４は図２の（４）−（４）線に沿う拡大右側面図である。以下の説明において、定着装置Ａまたはこれを構成している部材の長手方向とは、回転体の回転軸線方向（スラスト方向）、又は記録材搬送路面内において記録材搬送方向ａに直交する方向又はその方向に並行な方向である。また、短手方向とは記録材搬送方向ａに並行な方向である。

また、定着装置Ａに関して、正面とは装置Ａを記録材入口側からみた面、背面とはその反対側の面（記録材出口側）、左右とは装置を正面から見て左または右である。上又は下とは重力方向において上又は下である。上流側と下流側とは記録材搬送方向に関して上流側と下流側である。記録材サイズあるいは記録材の通紙幅とは、記録材面において記録材搬送方向ａに直交する方向の記録材寸法（幅サイズ）である。

この定着装置Ａは、加熱部材の外側に磁場発生手段を設けた外部加熱型の電磁誘導加熱方式の画像加熱装置である。装置Ａは、大別して、装置シャーシ５０の左右の側板５０Ｌ・５０Ｒ間に、加熱アセンブリ１０、弾性を有する加圧ローラ２、磁場発生手段としてのコイルユニット７を有する。

（２−１）加熱アセンブリ１０
加熱アセンブリ１０は、後述するコイルユニット７から発生する磁界が存在する領域を通過したときに電磁誘導発熱する磁性部材（金属層、導電部材）で構成される回転可能な第１の回転体（加熱部材、加熱回転体、定着部材）１を有する。本実施例においてその第１の回転体１は円筒状の可撓性を有する定着ベルト（無端ベルト）である。また、ベルト１の内部に挿入した金属製のステー４を有する。ステー４の下面にはステー長手に沿って、ベルト１と加圧ローラ２との間に押圧力を作用させて定着ニップ部Ｎを形成する圧力付与部材（加圧パッド）３が取り付けられている。

本実施例においては、上記のステー４および圧力付与部材３がベルト１の内側に設けられ、定着ニップ部（ニップ部）Ｎに向かって押圧される押圧部材を構成している。

本実施例において圧力付与部材３はベルト１の内面の摺動層１ｄ（図５）と摺動する固定部材３ａと、金属製のステー４への熱の逃げを防止するための保持部材３ｂからなる。固定部材３ａのベルト内面対向面には、潤滑剤ｇが塗布されている。圧力付与部材３は、ベルト１と加圧ローラ２との間に押圧力を作用させて定着ニップ部Ｎを形成する部材である。保持部材３ｂはＰＰＳや液晶ポリマーのような熱伝導率の低い耐熱性樹脂材料製である。３ａは、ＳＵＳである。

ステー４はニップ部Ｎに圧力を加えるために剛性が必要であるため、本実施例では鉄製である。また、ステー４の上面側にはコイルユニット７から発生される磁界磁場の作用でステー４が誘導加熱して温度上昇するのを防止するための磁気遮蔽部材としての磁気遮蔽コア（内側磁性体コア）５がステー長手にわたって配設されている。

ステー４の左右の両端部にはそれぞれ延長腕部４ａが設けられていて、その延長腕部４ａがそれぞれベルト１の左右の両端部から外方に突出している。そして、その左右の延長腕部４ａに対してそれぞれ左右対称形状のフランジ部材８Ｌ・８Ｒが嵌着されている。ベルト１は上記のステー４・圧力付与部材３・コア５に対してルーズに外嵌されている。フランジ部材８Ｌ・８Ｒはベルト１の長手方向の移動および周方向の形状を規制する規制部材であり、ベルト１の長手方向（左右方向）への移動がフランジ部８ａにより規制される。

圧力付与部材３の長手中央部にはベルト１の温度を検知する温度検知手段（温度検出素子）としてのサーミスタ等の温度センサＴＨが弾性支持部材９を介して配設されている。センサＴＨはベルト１の内面に対して部材９により弾性的に当接している。これにより、ベルト１のセンサ当接面が波打つなどの位置変動が生じたとしてもセンサＴＨがこれに追従して良好な接触状態が維持される。

上記の加熱アセンブリ１０は左右の側板５０Ｌ・５０Ｒ間に左右のフランジ部材８Ｌ・８Ｒの受圧部８ｂをそれぞれ側板５０Ｌ・５０Ｒに配設されている縦ガイドスリット部５１に係合させて配設されている。したがって、加熱アセンブリ１０は左右の側板５０Ｌ・５０Ｒ間において縦ガイドスリット部５１に沿って上下方向に移動自由度を有する。

図５はベルト１の層構成を示す模型図である。本実施例では、ベルト１は内径が３０ｍｍで電気鋳造法によって製造したニッケル基層（磁性部材、金属層）１ａを有している。この基層１ａの厚みは４０μｍである。基層１ａの外周には弾性層１ｂとして耐熱性シリコーンゴム層が設けられている。シリコーンゴム層の厚さは１００〜１０００μｍの範囲内で設定するのが好ましい。

本実施例では、ベルト１の熱容量を小さくしてウォーミングアップタイムを短縮し、かつカラー画像を定着するときに好適な定着画像を得ることを考慮して、シリコーンゴム層１ｂの厚みは３００μｍとしている。このシリコーンゴムは、ＪＩＳ−Ａ２０度の硬度を持ち、熱伝導率は０．８Ｗ／ｍＫである。更に弾性層１ｂの外周には、表面離型層１ｃとしてフッ素樹脂層（例えばＰＦＡやＰＴＦＥ）が３０μｍの厚みで設けられている。

また、基層１ａの内面側には、ベルト内面と、圧力付与部材３の固定部材３ａや温度センサＴＨとの摺動摩擦を低下させるために摺動層（内面摺動層：滑性層）１ｄが設けられている。後述するように摺動性と耐磨耗性の観点から、摺動層１ｄは２〜５０μｍ程度の耐熱樹脂層（例えば、フッ素樹脂やポリイミドなど）が望ましい。

ベルト１は全体的に低熱容量で可撓性（弾性）を有し、自由状態においては円筒形状を保持している。ベルト１の金属層１ａにはニッケルのほかに鉄合金や銅、銀などの金属を適宜選択可能である。また、樹脂基層にそれら金属を積層させるなどの構成でも良い。金属層１ａの厚みは、後述する励磁コイル（磁場発生コイル）６に流す高周波電流の周波数と金属層１ａの透磁率・導電率に応じて調整して良く、５〜２００μｍ程度の間で設定すると良い。

（２−２）加圧ローラ２
加圧ローラ２は第２の回転体（加圧部材、加熱回転体）である。加圧ローラ２は加熱アセンブリ１０の下側において、軸線方向をアセンブリ１０の長手方向にほぼ並行にして、左右の側板５０Ｌ・５０Ｒ間に固定の軸受５２Ｌ・５２Ｒを介して回転可能に配設されている。

本実施例において、加圧ローラ２は、長手方向中央部の径が２０ｍｍで両端部の径が１９ｍｍである鉄合金製の芯金２ａに、弾性層２ｂとしてシリコーンゴム層が設けてある、外径が３０ｍｍの弾性ローラである。表面は離型層２ｃとしてフッ素樹脂層（例えばＰＦＡやＰＴＦＥ）が３０μｍの厚みで設けられる。加圧ローラ２の長手方向中央部における硬度は、ＡＳＫ−Ｃ７０℃である。芯金２ａにテーパー形状をつけているのは、加圧時に圧力付与部材３が撓んでもベルト１と加圧ローラ２との圧接で形成される定着ニップ部Ｎ内の圧力が長手方向にわたって均一になるようにするためである。

本実施例におけるニップ部Ｎの幅は、ニップ圧が６００Ｎにおいては、長手方向両端部で約９ｍｍ、中央部では約８．５ｍｍである。これは記録材Ｐの両端部での搬送速度が中央部と比べて速くなるので紙しわが発生しにくくなるという利点がある。

芯金２ａの右側の端部にはドライブギア５３が固定して配設されている。このギア５３に対して制御回路部（制御手段）１００で制御される定着モータＭの駆動力が伝達手段（不図示）を介して伝達されて、加圧ローラ２が図４において矢印の反時計方向Ｒ２に所定の速度で回転駆動される。

（２−３）加圧部
左右の側板５０Ｌ・５０Ｒの外側にはそれぞれ固定のバネ受け座５４Ｌ・５４Ｒが配設されている。その各バネ受け座５４Ｌ・５４Ｒの下面とそれぞれの側のフランジ部材８Ｌ・８Ｒの受圧部８ｂの上面との間には加圧バネ（弾性部材）５５Ｌ・５５Ｒが縮設されている。

この左右の加圧バネ５５Ｌ・５５Ｒの圧縮反力により左右のフランジ部材８Ｌ・８Ｒと共にステー４が押し下げられて、圧力付与部材３がベルト１を挟んで弾性層２ｂの弾性に抗して加圧ローラ２に対して全長に渡って圧接する。これにより、ベルト１と加圧ローラ２との間に記録材搬送方向ａに関して所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。圧力付与部材３はニップ部Ｎの圧プロフィルの形成を補助する。

即ち、ベルト１の内部に設けられた押圧部材としてのステー４および圧力付与部材３がニップ部Ｎに向かって押圧されることで、ベルト１と加圧ローラ２とが圧接して画像ｔを担持した記録材Ｐを挟持搬送して画像を加熱するニップ部Ｎが形成される。

（２−４）コイルユニット７
コイルユニット７はベルト１を誘導加熱する加熱源（誘導加熱手段）であり、アセンブリ１０の上面側、即ちアセンブリ１０の加圧ローラ２側とは１８０°反対側において、左右の側板５０Ｌ・５０Ｒに対して位置が固定されて配設されている。ユニット７はベルト１に沿って長いハウジング１１に対して励磁コイル６、磁性体コア１２等を組み付けたものである。

ハウジング１１は左右方向を長手とする横長箱型の耐熱樹脂成型品（電気絶縁性樹脂のモールド部材）である。ハウジング１１の底板１１ａ側がベルト１に対する対向面である。底板１１ａは横断面においてベルト１の外周面の略半周範囲に沿うようにハウジング１１の内側に湾曲している。ハウジング１１は、底板１１ａ側をベルト１の上面に対して所定のギャップ（隙間）αを存して対面させて、左右端部を左右の側板５０Ｌ・５０Ｒに対してブラケット５６で固定して配設される。

コイル６は、電線として例えばリッツ線を用い、これを、図６に示すように、横長・船底状にしてベルト１の周面と側面の一部に対向するように巻回してなる。そして、ハウジング内側に湾曲しているハウジング底板１１ａの内面に当てがわれてハウジング１１の内部に収められている。即ち、コイル６はベルト１の回転軸方向に巻きまわされて配置されている。コイル６には、制御回路部１００で制御される電源装置（励磁回路）１０１から２０〜５０ｋＨｚの高周波電流が印加される。

コア１２は、コイル６によって発生した磁界がベルト１の金属層（導電層）１ａ以外に実質漏れないようにコイル６を覆わせた外側磁性体コアであり、ベルト１の長手方向に沿って配設されていて、コイル６の巻き中心部と周囲を囲むように構成されている。

（２−５）定着動作
画像形成装置のスタンバイ状態においては、定着装置Ａは、定着モータＭがＯＦＦにされていて加圧ローラ２の回転は停止している。ユニット７のコイル６に対する給電はＯＦＦにされている。

制御回路部１００は、画像形成スタート信号の入力に基づいて所定の制御タイミングにてモータＭをＯＮする。これにより、加圧ローラ２が図４において矢印Ｒ２の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。

この加圧ローラ２の回転により、ニップ部Ｎにおける加圧ローラ２の表面とベルト１の表面との摩擦力でベルト１に回転力が作用する。ベルト１はその内面が圧力付与部材３の固定部材３ａの下面に密着して摺動しながらステー４・圧力付与部材３・コア５の外周りを矢印Ｒ１の時計方向に加圧ローラ２の回転速度と同じ速度で従動回転する。ベルト１の回転に伴うスラスト方向への移動は左右のフランジ部材８Ｌ・８Ｒのフランジ部８ａにより規制される。

ベルト１は、少なくとも画像形成実行時には、制御回路部１００で制御されるモータＭによって加圧ローラ２が回転駆動されることで上記のように従動回転する。この回転は、二次転写ニップ部側から搬送されてくる、未定着トナー画像ｔを担持した記録材Ｐの搬送速度とほぼ同一の周速度でなされる。本実施例の場合、ベルト１の表面回転速度が３２１ｍｍ／ｓｅｃで回転し、フルカラーの画像を１分間にＡ４サイズで８０枚、Ａ４Ｒサイズで５８枚定着することが可能である。

制御回路部１００は電源装置１０１からコイル６に対して、例えば２０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの交番電流（高周波電流）を供給する。コイル６は交番電流の供給により交番磁束（磁場）を発生する。その交番磁束がコア１２により回転しているベルト１の上面側においてベルト１の金属層１ａに導かれる。そうすると、金属層１ａに渦電流が発生して、その渦電流によるジュール熱により金属層１ａが自己発熱（電磁誘導発熱）してベルト１が昇温していく。

即ち、回転するベルト１はコイルユニット７から発生される磁界が存在する領域を通過したときに金属層１ａが電磁誘導発熱して全周的に加熱されて昇温する。本実施例において、ベルト１とユニット７のコイル６は厚さ０．５ｍｍのハウジング底板（モールド）１１ａにより電気絶縁の状態を保つ。そして、ベルト１とコイル６との間隔は１．５ｍｍ（ハウジング底板１１ａの表面とベルト表面の距離（隙間α）は１．０ｍｍ）で一定であり、ベルト１は均一に加熱される。

このベルト１の温度が温度センサＴＨにより検知される。温度センサＴＨはベルト１の通紙域になる部分の温度を検知し、その検知温度情報が制御回路部１００にフィードバックされる。制御回路部（温度制御手段）１００はこの温度センサＴＨから入力する検知温度（検知される温度に関する情報）が所定の目標温度（定着温度：所定の温度に対応する情報）に維持されるように電源装置１０１からコイル６に対する供給電力を制御している。

すなわち、ベルト１の検出温度が所定温度に昇温した場合、コイル６への通電が遮断される。本実施例では、ベルト１の目標温度である１８０℃で一定になるように、温度センサＴＨの検出値に基づいて高周波電流の周波数を変化させてコイル６に入力する電力を制御して温度調節を行っている。

上記のように加圧ローラ２が駆動され、ベルト１が所定の定着温度に立ち上がって温調された状態において、ニップ部Ｎに未定着トナー画像ｔを有する記録材Ｐがそのトナー画像担持面側をベルト１側に向けてガイド部材５７で案内されて導入される。記録材Ｐはニップ部Ｎにおいてベルト１の外周面に密着し、ベルト１と一緒にニップ部Ｎを挟持搬送されていく。

これにより、主にベルト１の熱が付与され、またニップ部Ｎの加圧力を受けて未定着トナー画像ｔが記録材Ｐの表面に熱圧定着される。ニップ部Ｎを通った記録材Ｐはベルト１の外周面からベルト１の表面がニップ部Ｎの出口部分の変形によって自己分離（曲率分離）して定着装置外へ搬送される。

（２−６）圧力付与部材３の詳細説明
（２−６−１）本実施例において、ステー４と共に押圧部材を構成する圧力付与部材３は、前述したように、ベルト１と加圧ローラ２との間に押圧力を作用させてニップ部Ｎを形成する部材である。そして、圧力付与部材３は加圧バネ５５Ｌ・５５Ｒにより長手端部から加圧ローラ方向に加圧されている金属製のステー４に保持されている。

圧力付与部材３には潤滑剤ｇが塗布されている。潤滑剤ｇは、固体成分（コンパウンド）と基油成分（オイル）からなる半固体状潤滑剤（以下、グリス）であり、圧力付与部材３とベルト１の内面摺動層１ｄとの摺動性を確保している。

半固形状潤滑剤のコンパウンドとしては、グラファイトや二硫化モリブデンなど固体潤滑剤、酸化亜鉛やシリカなど金属酸化物、ＰＦＰＥやＰＴＦＥなどフッ素樹脂などが挙げられる。これらの材料は全て、粒径が３μｍ程度の粉体としてグリスに添加されている。また、基油成分としては、シリコーンオイルやフルオロシリコーンオイルなど、耐熱性のある高分子樹脂オイルが挙げられる。本実施例では、グリスを構成するコンパウンドとしてＰＴＦＥ粉体微粒子（粒径３μｍ）、オイルとしてフルオロシリコーンオイルを用いたグリスを使用した。

圧力付与部材３には、記録材Ｐを効率よく加熱し、ニップ部Ｎからステー４への熱の逃げを防ぐため、ＰＰＳや液晶ポリマーのような熱伝導率の低い耐熱性樹脂材料を用いることが望ましい。さらに、圧力付与部材３及びベルト１の摺動層１ｄの摩耗を防ぐために、フッ素コートを被覆したポリイミドシートなどで圧力付与部材３を覆ってもよい。

（２−６−２）圧力付与部材３の長手形状
圧力付与部材３の長手形状について図７を用いて説明する。ステー４は長手端部から加圧され、たわみにより変形する。

そこで、従来の定着装置において圧力付与部材３’は、図７の点線示のように、加圧による長手方向の圧力を補正するために長手端部よりも中央の厚み（ニップ部Ｎの面に垂直な方向）が厚くなるような正クラウン形状を有している。

本実施例における圧力付与部材３は、長手中央部近傍の第一の領域Ｗ１と長手端部近傍の第二の領域Ｗ２がある。第一の領域Ｗ１は従来の圧力付与部材３と同様に正クラウン形状を有しており、第二の領域Ｗ２は、図７の実線示のように、第一の領域の正クラウン形状よりも厚くなるように構成している。

第二の領域Ｗ２の厚みの増加分は、第二の領域Ｗ２に記録材搬送力を付与するために効果が得られれば良い。厚すぎると定着ベルト１や加圧ローラ２に局所圧により摩耗や変形のダメージをあたえる可能性があるため、０．１〜０．４ｍｍ程度が望ましい。本実施例では、第二領域Ｗ２の厚み増加分は０．２ｍｍとした。

即ち、本実施例においては、ステー４と共に押圧部材を構成する圧力付与部材３について、ベルト１の回転軸方向において厚みが異なり、次のような第一の領域Ｗ１と第二の領域Ｗ２とを有する。第一の領域Ｗ１は中央部から端部にかけて厚みが薄くなる領域であり、第二の領域Ｗ２は第一の領域Ｗ１の前記回転軸方向の外側で、第一の領域Ｗ１の厚みの曲線を延長した厚み分よりも所定の厚み分厚く構成されている領域である。

このとき、第一の領域Ｗ１の長さと、ユニット７の励磁コイル６の長手内径長さＷｃ（ベルト１の回転軸線方向におけるコイル６の内径長さ）との関係は、
Ｗｃ−１００＜第一の領域Ｗ１の長さ＜Ｗｃ
となっている。本実施例では、Ｗ１＝３１０ｍｍ、Ｗｃ＝３６０ｍｍとしている。

本実施例では、長手方向において、圧力付与部材３の第一の領域Ｗ１の両端部は、対応する励磁コイル６の内径部（励磁コイルの最も内側の巻き線が長手方向端部で折り返す部分）よりも内側に位置する。さらに、圧力付与部材３の第一の領域Ｗ１の両端部は、対応する励磁コイル６の内径部よりも５０ｍｍ内側の位置よりも外側に位置する。

（２−６−３）本実施例の効果
実施例の構成における効果を確認するため、本実施例における形状の圧力付与部材３（図７の実線）および比較のために従来の形状の圧力付与部材３’（図７の点線）を用いて、画像形成装置の紙搬送評価を行った。

キヤノン株式会社製カラー複合機imageRUNNER ADVANCE C7065に本実施例の定着装置Ａが搭載できるように改造し評価を行った。室温３０℃湿度８０％の環境において、記録材Ｐとしてキヤノン株式会社製ＧＦ−Ｃ０８１の１３×１９インチサイズを画像は全面マゼンタの両面画像で１０枚連続で通紙した。本実施例の構成では、１０枚中一枚も紙シワや画像不良が発生しなかったものの、比較例の構成では、１０枚中１０枚の紙シワが発生した。

本実施例の効果について図８〜図１０を用いて説明する。

まず、図８により、比較例の構成における紙シワ発生のメカニズムを説明する。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に、それぞれ、コイル６の電流、ベルト１に発生する渦電流、長手方向のベルト１の表面の温度、の模式図を示した。

コイル６に電源装置１０１から電力供給されたとき、コイル６に流れる電流（（ａ）の矢印）により生じる磁界を打ち消すように対向したベルト１に渦電流が発生する（（ｂ）の矢印）。しかし、ベルト１に生じる渦電流はコイル６のリッツ線のように電流経路がそれぞれ絶縁されていないため、長手端部では渦電流がコイル６の長手内径長さＷｃよりも内側において、短手方向にショートカットして流れやすくなる（（ｂ）のＵターン矢印部）。

その結果、ベルト１の表面温度の模式図（（ｃ）の実線）が示すように、長手端部で急峻に温度低下する部分（温度ダレ部）が発生する。この温度ダレ部の急峻な長手の温度差により、加圧ローラ２の外径が熱膨張差が生じ（（ｃ）の点線）、その結果、ニップ部Ｎの長手端部に行くに従い記録材Ｐの搬送力の低下する領域が発生する（図６ｅ上矢印）。

従来の定着装置における圧力付与部材３’を用いた構成では、記録材Ｐの端部の搬送力の差により、定着ニップ部Ｎの記録材搬送方向上流に内側のモーメントが働く（（ｅ）の下矢印）。この結果、記録材Ｐが変形したまま定着ニップ部Ｎに押しつぶされることにより、紙シワが発生する。

図９は本実施例の効果を示す模式図である。（ａ）〜（ｃ）は上述図８の（ａ）〜（ｃ）と同様である。本実施例では、記録材搬送力の低下する領域Ｗ２において、圧力付与部材３の厚みをＷ１の領域よりも厚く構成している（（ｄ））。この結果、Ｗ２の領域の圧力を局所的に高くすることにより、記録材搬送力の低下を補正し、良好な記録材搬送性を確保できる（（ｅ）の上点線矢印部）。

次に、圧力付与部材３のトータル長さ（Ｗ１＋２×Ｗ２）を一定として、領域Ｗ１及びＷ２の長さを変えて、紙搬送評価を行った結果を表１に示す。

表１の結果から、圧力付与部材３の第一の領域Ｗ１がコイル６の長手内径長さＷｃと同じ幅であると、Ｗｃよりも長手方向内側から温度ダレ領域が発生しているため、記録材搬送力の補正が十分機能しないため、紙シワが発生してしまう。

図１０は圧力付与部材３の第二の領域Ｗ２が温度ダレ領域よりも長手方向中央部に重なった場合の模式図である。（ａ）〜（ｃ）は図８、図９の（ａ）〜（ｃ）と同様の結果であるが、圧力付与部材３の厚みが厚い領域Ｗ２が（ｄ）のように通紙域中央部に重なっている。

この時の記録材搬送力分布を（ｅ）に示す。このように長手の温度ダレが大きくなっていな箇所に局所的な圧力を付与してしまうと、必要な温度ダレ部分に記録材搬送力差によるモーメントの発生が得られず、紙シワが発生してしまうことがわかる。本実施例では、端部でショートカットしてくる電流による温度ダレ領域の分が片側５０ｍｍ程度（両側合わせて１００ｍｍ程度）になる。

この結果から、本実施例の構成では、
Ｗｃ−１００＜Ｗ１＜Ｗｃ
とすることで、ニップ部Ｎの長手の記録材搬送力のバランスを整え、紙シワ等の発生を防止することができる。

本実施例では圧力付与部材３の図７における上面（ステー４に当接する側）に凸形状を有するように構成したが、下面（ベルト内面当接側）に構成した場合においても、同様の効果が得られる。

［実施例２］
実施例１でニップ部Ｎの長手端部の温度ダレによる記録材搬送力の低下をステー４と共に押圧部材を構成する圧力付与部材３の長手厚みにより対策した。これに対し、本実施例２の構成は、圧力付与部材３と共に押圧部材を構成するステー４の圧力付与部材３に当接する部分の長手高さ（ニップ部Ｎの面に垂直な方向）により対策する構成である。実施例１と同様の構成においては、説明を省略する。

本実施例においては、実施例１の圧力付与部材３の代わりに従来の形状の圧力付与部材３’（図７の点線で示す形状のもの）を用いて、実施例１のステー４の代わりに図１１の実線部に示すステー４’を用いた。

本実施例のステー４’は、実施例１におけるＷ２に対応する部分で図１１の点線部のように高さを０．２ｍｍ高く構成している。これにより、圧力付与部材３’を介して定着ニップ部ＮのＷ２領域において、実施例１と同様に局所的に圧力をあげて記録材搬送力をあけることができる。その結果、本実施例２における構成においても実施例１と同様の効果が得られる。

［その他の事項］
１）第１の回転体であるベルト１は複数の張架部材間に懸回張設して循環移動させる可撓性を有するエンドレスベルト部材にすることも出来る。

２）第２の回転体である加圧ローラ２を無端ベルトにし、第１の回転体であるベルト１をローラ体にした装置構成にすることも出来る。第１の回転体１と第２の回転体２の両方を無端ベルトにした装置構成にすることも出来る。

３）第１の回転体１と第２の回転体２を共に加熱手段で加熱する装置構成にすることも出来る。加熱手段は電磁誘導加熱に限られない。ハロゲンヒータ、赤外線ランプ、セラミックヒータなど他の加熱源を使用する構成とすることも出来る。

４）本発明に係る画像加熱装置は、実施例の定着装置Ａとしての使用に限られない。記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢度を向上させる光沢付与装置（画像改質装置）としても有効に私用することが出来る。

Ａ・・画像加熱装置、１・・無端ベルト（第１の回転体）、Ｎ・・ニップ部、３・・圧力付与部材（押圧部材）、４・・ステー（押圧部材）、Ｗ１・・第一の領域、Ｗ２・・第二の領域

Claims (4)

1. 記録材に形成された画像を加熱する画像加熱装置であって、
   前記記録材をニップ部にて挟持搬送して加熱する可撓性を有する回転可能な無端ベルトと、
   前記無端ベルトの内部に設けられ、前記ニップ部に向かって押圧される押圧部材と、
   を有し、前記押圧部材は前記無端ベルトの回転軸方向において厚みが異なり、中央部から端部にかけて厚みが薄くなる第一の領域と、前記第一の領域の前記回転軸方向の外側で、第一の領域の厚みの曲線を延長した厚み分よりも所定の厚み分厚く構成されている第二の領域と、を有していることを特徴とする画像加熱装置。
2. 前記無端ベルトを誘導加熱により加熱する加熱手段を有することを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
3. 前記加熱手段は励磁コイルを有し、励磁コイルは前記無端ベルトの回転軸方向に巻きまわされて配置されており、前記励磁コイルの前記回転軸方向の内径長さをＷｃとしたとき、
   Ｗｃ−１００＜前記第一の領域の長さ＜Ｗｃ
   となることを特徴とする請求項２に記載の画像加熱装置。
4. 記録材に未定着の画像を形成する画像形成手段と、記録材に形成された画像を加熱する画像加熱手段と、を有する画像形成装置であって、前記画像加熱手段が請求項１ないし３の何れか一項に記載の画像加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。