JP2016031420A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着性能や定着画質の向上と、記録材の分離性能とを両立できる定着装置を提供する。【解決手段】中空である第１の回転体と、前記第１の回転体に対向し、前記第１の回転体と共に挟持搬送される記録材上のトナー像を定着する定着ニップ部を形成する対向体と、前記第１の回転体の内側で前記対向体に対向する位置に設けられ、前記第１の回転体を前記対向体に圧接させる圧接部材と、を有し、前記圧接部材は、前記定着ニップ部の領域内で記録材搬送方向下流側に前記対向体の側に突出した突出部を備える定着装置であって、前記突出部は、記録材搬送方向に直交する方向の端部において、記録材搬送方向に直交する方向の中央部に対し、突出量がより少なく、かつ、記録材搬送方向の幅がより広い。【選択図】図６

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置における定着装置に関する。

画像形成装置は、電子写真、静電記録、磁気記録等の画像形成プロセスにより、記録材（紙、印刷紙、転写材シート、ＯＨＴシート、光沢紙、光沢フィルム等）の面に直接方式もしくは間接（転写）方式で、画像情報に対応した未定着トナー像を形成する。そして、その画像を定着装置により記録材面に固着画像として定着処理している。

定着装置としては、記録材に形成された未定着トナー像を加熱溶融し、記録材上に定着させる熱定着方式が一般的に使用されている。この熱定着方式の定着装置として、２本の加熱ローラ（定着ローラ、加圧ローラ）の当接ニップ部（定着ニップ部）に、未定着トナー像を載せた記録材を通過させ、そこでトナー像を溶融し記録材上に定着させる所謂熱ローラ定着装置が古くから用いられている。

一方、近年は、定着ローラの代わりに、より熱容量の少ない定着ベルト（定着フィルムを含む）ベルト定着方式が用いられている（特許文献１、２）。この方式を採用する定着装置は、定着ベルトの温度の立ち上がりが早いため、ＦＰＯＴ（画像形成開始指示から最初の記録材が装置外に排出されるまでの時間：ｆｉｒｓｔ ｐｒｉｎｔ ｏｕｔ ｔｉｍｅ）を短くできる。これに加え、待機中に高温の予熱状態を維持する必要が無いことから、省エネ性能に優れている。このような特徴を持つ定着装置をオンデマンド定着装置と呼ぶこともある。

このような定着ベルトを用いる定着装置においては、定着ベルトはヒータ等の加熱源から熱供給を受けて加熱されるが、誘導加熱など定着ベルトが熱以外のエネルギーを受け、定着ベルト自身を発熱させる場合もある。そして、定着ベルト表面を加圧ローラ等の加圧部材に圧接させ、双方間の密着領域として定着ニップ部を形成させる加圧機構を有し、この定着ニップ部に未定着トナーを載せた記録材を通過させることで記録材上のトナー画像を定着処理している。

この加圧機構に関し、図１１に示すように、定着ベルト１３０の内面側に、定着ベルト１３０を加圧ローラ２０１側に押し付ける圧接部材（支持部材）として、セラミックヒータ１３１の他に、定着ベルト２０１のガイドを兼ねるガイド部材１３２を設ける。ガイド部材１３２は、セラミックヒータ１３１を保持すると共に、定着ベルトの回転走行が安定するように支持案内する。そして、ガイド部材１３２に関し、図１２（ａ）に示すように、定着ニップ部１０１の領域内で記録材搬送方向の下流側に加圧ローラ２０１側へ突出する突出部７００を設け、定着性及び画像面の光沢を高めて画像品質を向上させることが知られている。

即ち、セラミックヒータ１３１の表面より更に加圧ローラ２０１側に突出した突出部７００を設けた場合、その位置において局所的に高い加圧力で定着ベルト１３０を加圧ローラ２０１側へ加圧することができる。図１２（ｂ）に、定着ニップ部１０１の領域内の各位置に対応した単位面積あたりの加圧力の分布を例示している。

突出部７００では、このような高い加圧力が得られる結果、定着時に、トナーがより良くつぶされて記録材に密着し、定着性が向上する。また、トナーが溶け広がり画像表面が平滑となり、画像の光沢（グロス）が向上する。更に、このような突出部を定着ニップ部の搬送方向の下流側に設けることで、加熱によりトナーが高温となり、粘度が低下したところで高い加圧力をかけることができる、その結果、定着性、光沢の改善効果が更に高まる。

特開昭６３−３１３１８２号公報 特開平２−１５７８７８号公報

しかしながら、定着性や光沢の改善効果を得るために支持部材（ガイド部材、圧接部材）に上述したような突出部を設けた場合、特に坪量の少ない薄紙等の記録材において、定着ベルトからの分離性能が低下する。つまり、定着ニップ部を出た坪量の少ない薄紙等の記録材は、より定着ベルト側に排出されるようになり、その結果、記録材の先端が排紙部に導くための排紙ガイドに衝突したりする。あるいは、記録材が排紙ガイドと定着ベルトの間を通り抜けて定着ベルトに巻きついてしまうという現象が生じたりする。即ち、定着ニップ部を出た記録材を、排紙部へ導けないという搬送不良が発生することがあった。

本発明の目的は、定着性能や定着画質の向上と、記録材の分離性能とを両立できる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、本発明に係る定着装置は、中空である第１の回転体と、前記第１の回転体に対向し、前記第１の回転体と共に挟持搬送される記録材上のトナー像を定着する定着ニップ部を形成する対向体と、前記第１の回転体の内側で前記対向体に対向する位置に設けられ、前記第１の回転体を前記対向体に圧接させる圧接部材と、を有し、前記圧接部材は、前記定着ニップ部の領域内で記録材搬送方向下流側に前記対向体の側に突出した突出部を備える定着装置であって、前記突出部は、記録材搬送方向に直交する方向の端部において、記録材搬送方向に直交する方向の中央部に対し、突出量がより少なく、かつ、記録材搬送方向の幅がより広いことを特徴とする。

（作用）
突出部の突出量が大きいと、突出部は加圧部材（加圧ローラ）側へめり込む状態となる。そこで、長手方向端部において突出部の突出量を長手方向中央部に比べ小さくすることで、突出部の加圧部材（加圧ローラ）側へのめり込みを抑え、分離性能の低下を抑える。更には、定着ニップ部の領域における出口で突出部の先端を平面に近い形状としピーク加圧幅を広げることで、分離性能を向上させることができる。

一方で、このような分離性能に影響が出ない程度まで突出部の突出量を減らした場合、定着性能や、画像の光沢が不足し、画像品質が低下してしまう。このため、突出部のピーク加圧幅を長手方向端部で拡大することで、高い加圧力がかかる時間を延長し、定着性能や光沢の低下を抑制する。

本発明によれば、定着性能や定着画質の向上と、記録材の分離性能とを両立できる。

本発明の実施形態に係る定着装置を搭載した画像形成装置の概略構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る定着装置の断面の概略構成を示す図である。 第１の実施形態に係る定着装置の長手方向中央部における定着ニップ部付近を拡大した断面図である。 第１の実施形態に係る定着装置の長手方向端部における定着ニップ部付近を拡大した断面図である。 第１の実施形態における定着装置の長手端部における定着ニップ領域付近を拡大した断面図である。 第１の実施形態における支持部材の形状を示した斜視図である。 第１の実施形態において、各長手位置における突出部の突出量と、ピーク加圧幅を示した図である。 本発明の第２の実施形態に係る定着装置の断面の概略構成を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る定着装置の長手方向中央部における定着ニップ部付近を拡大した断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る定着装置の長手端部における定着ニップ部付近を拡大した断面図である。 突出部を採用した従来のベルト定着装置における定着ニップ部近傍の様子をより拡大して示した断面図である。 （ａ）は従来例における定着ニップ部付近を拡大した断面図、（ｂ）は定着ニップ部の領域内の各位置に対応した単位面積あたりの加圧力の分布を示す図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面に基づいて詳述する。

《第１の実施形態》
（画像形成装置）
図１は、本発明の実施形態に係る定着装置を搭載した画像形成装置の概略構成模型図である。この画像形成装置は、電子写真方式のカラー画像形成装置である。図１においてＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋは、各々イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック用のトナー像形成ユニットである。各ユニットは何れも、像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）１、帯電器２、レーザー露光光学系３、現像器４、クリーニング器５等を有する電子写真プロセス機構より構成されている。

感光ドラム１は矢印方向に所定の周速度で回転駆動され、公知の電子写真画像形成プロセスにより感光ドラム表面に各色に対応したトナー画像が形成される。

６は駆動ローラ７とターンローラ８との間に懸回張設した転写ベルトであり、各ユニットＹ〜Ｋの下側に、全ユニットに亘たらせて配設してある。転写ベルト６は矢印の反時計方向に、感光ドラム１の周速度に対応した周速度で回動駆動される。９は転写ローラであり、各ユニットＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋにおいて、感光ドラム１の下面に対して転写ベルト６を挟んで圧接して転写ニップ部を形成している。

１０はレジストローラであり、不図示の給紙機構部から一枚分離給紙されたシート状の記録材（転写材、用紙）Ｐを、転写ベルト６の第１のユニットＹ側の端部に所定の制御タイミングで給送する。給送された記録材Ｐは、電極ローラ１１により転写ベルト６の面に静電的に貼り付けられる。転写ベルト６は、その記録材Ｐを保持して第１〜第４のユニットＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋの転写ニップ部へ順次に搬送する。

Ｖ１１は、電極ローラ１１に対するバイアス印加電源である。また、Ｖ９は各転写ローラ９に対する転写バイアス印加電源である。

これにより、同一の記録材Ｐの面にイエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像、およびブラックトナー像が順次に位置合わせ状態で重畳転写されて、未定着のフルカラートナー像が合成形成される。

第４のユニットＫの転写ニップ部を搬送されて通過した記録材Ｐは転写ベルト６から分離され、定着装置Ｆに導入されて未定着トナー像の加熱定着処理を受けてフルカラー画像形成物として排出搬送される。

（定着装置）
次に、本実施形態に係る定着装置の構成について、以下に述べる。図２に、長手方向（記録材搬送方向に直交する方向）に垂直な平面で切断したときの概略断面構成を説明する。図中２００は加熱ユニットであり、加熱される中空の回転体（第１の回転体）である定着ベルト１３０と、定着ベルト１３０を加熱する加熱源として機能する薄く細長い基板状のセラミックヒータ１３１を備えている。セラミックヒータ１３１を定着ベルト１３０の内側（内面）に接触させることで、熱が伝達される（熱供給を受ける）ことで定着ベルト１３０が加熱される。

２０１は、定着ベルト１３０の表面に接触する加圧部材としての加圧ローラである。定着ベルト１３０は、厚さ６０μｍ、内径１８ｍｍ、長さ２３５ｍｍの円筒状のポリイミド樹脂よりなる基体層の上に、弾性層として厚さ２００μｍのシリコーンゴム層を設け、更に外側に厚さ３０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆し、離型層を形成している。

定着ベルト１３０の基体層としては、他の耐熱性樹脂材料や、ニッケル、ＳＵＳ等の他の金属材料を用いることもできる。また、離型層はフッ素樹脂等をコートすることで形成することもできる。尚、弾性層は省略することも可能であるが、特に本実施形態のようにカラー画像形成装置に用いる定着装置の場合は、出力画像の光沢ムラを防止する為、省略しないことが望ましい。

ここで、上述した定着ベルト１３０の弾性層の厚みを２００μｍとしたのは、以下の理由による。即ち、弾性層を厚くすることで、記録材Ｐの表面の凹凸による画像の光沢ムラを防止する効果が高まる一方、セラミックヒータ１３１からベルト表面への熱伝達が低下し、更にベルト自体の熱容量が増えるため、定着ベルトの温度立ち上がり時間が遅くなってしまう。

発明者らの検討によれば、光沢ムラと温度立ち上がり両者のバランスが良いのは、弾性層の厚さが５０〜１０００ｍｍ好ましくは１００〜５００μｍ付近であった。このとき、定着ベルトの熱容量（１ｃｍ＾２あたり）は、およそ４．１９×１０＾−２Ｊ／ｃｍ＾２・Ｋから４．１９Ｊ／ｃｍ＾２・Ｋであった。

また、弾性層の熱伝導率を上げることも、定着ベルト１３０の温度立ち上がり時間の短縮化や、定着能力の向上に対し有効である。そこで、本実施形態では、弾性層のシリコーンゴムとして熱伝導率が１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上と、シリコーンゴムとしては、熱伝導率が高いものを用いた。

加熱源を構成するセラミックヒータ１３１は、長さ２７０ｍｍ、幅７ｍｍ、厚さ０．７ｍｍに成型されたアルミナ、窒化アルミ等よりなる基板上に、抵抗発熱体パターンを形成したものである。本実施形態では、セラミックヒータ１３１の定着ベルト１３０と反対側の基板面上に抵抗発熱パターンを印刷により形成し、その上に、厚み８０μｍの絶縁用耐熱ガラス保護層を設けた。また、基板面の定着ベルト側には、定着ベルトとの摺動性を良好に保ち双方の磨耗を防止するため、厚み１０μｍの表面が平滑なガラス層が形成されている。

セラミックヒータ１３１と定着ベルト１３０の温度を目標値に制御するため、セラミックヒータの定着ベルトとの非当接面にはサーミスタ（不図示）が接触して設けられている。サーミスタによる温度の検知結果に応じ、セラミックヒータ１３１の発熱量（投入電力）が制御される。サーミスタは、長手方向の中央部と両端部に各１個の合計３つが配置されている。温度制御は、主に長手方向の中央部に設けられたメインサーミスタを用いて行われる。

図２で、１３２は耐熱性の樹脂（液晶ポリマー等）よりなるガイド部材（支持部材、圧接部材）であり、定着ベルトを加圧ローラ側に圧接し、セラミックヒータ１３１を保持すると共に、定着ベルト１３０の走行を湾曲部でガイドする役割をも担う。

１５１は、長手方向に渡ってガイド部材１３２を支える（圧接する）骨格の役割を果たす金属骨格である。加圧機構（不図示）より金属骨格１５１が受けた総圧１９６Ｎの加圧力は、ガイド部材１３２へ伝達される。その結果、ガイド部材１３２と、ガイド部材が保持しているセラミックヒータ１３１は、共に定着ベルト１３０を加圧ローラ２０１へ圧接させている。このように、本実施形態では、ガイド部材１３２とセラミックヒータ１３１は、定着ベルトを背面から支えて加圧ローラ側に押しつける支持部材（圧接部材）として機能している。

加圧ローラ２０１は、外径１４ｍｍのステンレス製芯金１４０の上に厚さ４ｍｍのシリコーンゴムによる弾性層１４１を設け、更にその上に離型層として厚さ５０μｍのＰＦＡ樹脂により形成される表層１４２を設けたものを用いた。よって、加圧ローラ２０１の外径は約２２ｍｍである。そして、加圧ローラ２０１の製品硬度は５５度（ＡＳＫＥＲ−Ｃ荷重１．０Ｋｇ）とした。また、セラミッヒータ１３１からの加圧力を受け、弾性層１４１が変形することによりできた定着ベルト１３０と加圧ローラ２０１との当接領域である定着ニップ部１０１の幅（記録材搬送方向の長さ）はおよそ８ｍｍである。

また、加圧ローラ２０１は、駆動モータ（不図示）により駆動される。そして、定着ベルト１３０は定着ニップ部１０１で働く摩擦力により加圧ローラ２０１に従動し、セラミックヒータ１３１及びガイド部材１３２に圧接摺動しながら矢印方向（時計方向）に加圧ローラ２０１と同じ速度で回転駆動される。

この際に、定着ベルトとセラミックヒータやガイド部材との間で生じる摩擦力を低減するため、両者間には潤滑剤としての耐熱グリスを介在させてある。耐熱グリスとしては、例えばフッ素オイルとフッ素樹脂の混合物を用いることができる。本実施形態では、潤滑剤として、ダウコーニグアジア（株）製ＨＰ−３００グリスを使用した（使用量は４００ｍｇ）。

坪量６０〜１００ｇ／ｍ^２の普通紙等の上に画像形成を行う通常の画像形成時は、加圧ローラが２００ｍｍ／ｓｅｃの周速で駆動されると共に、定着ベルトの表面の温度が定着可能な１８０℃以上の温度まで上昇するよう、セラミックヒータに電力が供給される。

そして、転写プロセスまでを終え、未定着トナー像１０４をその上に載せた記録材１０５は、定着ニップ部へ導かれて挟持搬送され、定着ニップ部で加えられる圧力と定着ベルトやセラミックヒータから伝えられる熱により、トナーが溶融され記録材上に定着される。

定着処理が完了し、定着ニップ部から排出された記録材は、排紙部へ排紙するためのガイド部材である排紙上ガイド１７０、排紙下ガイド１７１により排紙ローラ対１７２に案内され、定着装置、及び画像形成装置の外に排出される。

（圧接部材における突出部）
次に、本実施形態における圧接部材および圧接部材における突出部について説明を行う。図３（ａ）は、本実施形態に係る定着装置を示した図２における、点線の楕円部１０６で囲った定着ニップ部１０１近傍部分を拡大した拡大断面図である。ここでは、長手方向の中央部の断面図を示している（なお、長手方向の端部の断面図は図４に示している）。

ここで、圧接部材における突出部に関し、長手方向の中央部（長手方向中央部）とは、後述のとおり、記録材が通過する長手方向の有効領域の中心位置近傍の領域とする。また、長手方向の両側の端部も、記録材の通過する長手方向の端部近傍の領域とする。詳細については後述する。

本実施形態では、長手方向中央部については図１１に示した従来のものと同じ断面形状としている。また、図３（ｂ）では、図１１（ｂ）と同様に、各位置に対応した圧力分布を示している。

本実施形態では、圧接部材（支持部材）としてのセラミックヒータ１３１とガイド部材１３２が、定着ベルト１３０を背面から圧接（支持）し、定着ベルト１３０を加圧ローラ２０１に密着させ、両者で定着ニップ部１０１を形成している。

より具体的には、定着ニップ部１０１の領域内の記録材搬送方向の中央部分では、セラミックヒータ１３１の摺動面が圧接部材（支持部材）として定着ベルト１３０を圧接（支持）している。また、定着ニップ部１０１の領域内の記録材搬送方向下流側では、セラミックヒータに代わりガイド部材１３２が圧接部材（支持部材）となり、定着ベルト１３０の内面に接触して圧接（支持）している。

そして、本実施形態では、セラミックヒータ１３１とガイド部材１３２の内、ガイド部材１３２に突出部が設けられている。即ち、ガイド部材１３２が圧接部材（支持部材）となっている定着ニップ部１０１の領域内の記録材搬送方向下流側で、ガイド部材１３２に加圧方向（つまり図３の下方向）に突出した突出部が設けられている。このような突出部を長手方向に渡り設ける（長手方向の中央部では図３に示す突出部６０１、長手方向の端部では図４に示す突出部６０２）ことで、定着性能の向上や、画像品質の向上を図ることができる。

ここで、ガイド部材１３２における突出部６０１の突出量は、以下のように定義される。即ち、定着ニップ部１０１の領域内の記録材搬送方向の中央部分における圧接部材（支持部材）であるセラミックヒータ１３１の表面（定着ベルト側の面）に対し、突出部６０１の頂点部分が加圧方向へ突出している量（図３のＡ１）を突出量とする。本実施形態では、セラミックヒータ１３１は加圧方向（つまり図中の下方向）に対し垂直な平面上に配置しているため、単純にヒータ面からガイド部材１３２の下流部分が飛び出す量が突出量となっている。

また、突出部６０１のうち、定着ベルト１３０を介して加圧ローラ２０１に接する領域を以下ではピーク加圧域と呼び、ピーク加圧域の記録材搬送方向の幅（図３のＢ１）をピーク加圧幅と呼ぶこととする。なお、ピーク加圧域は、定着ニップ部１０１の領域内に含まれる領域である。

ガイド部材１３２において、ピーク加圧域より更に下流側の領域（図３のＣ１）には、ガイド部材１３２が加圧ローラ２０１から遠ざかる形状の傾斜部６０５が設けられている。

（圧接部材における突出部の長手方向の形状）
次に、本実施形態の特徴部である突出部６０１の長手方向の形状について説明を行う。本実施形態では、圧接部材（支持部材）であるガイド部材１３２の記録材搬送方向下流側に長手方向に渡り設けられた突出部６０１について、突出量と、定着ベルトとの接触領域の幅とが長手方向で変化している。より具体的には、長手方向中央部に比べ長手方向端部で突出部６０１の突出量はより少なく、かつ、長手方向中央部に比べ長手方向端部で定着ベルトとの接触領域の幅はより広くなっている。

また、ガイド部材１３２の長手方向に垂直な平面で切断した断面形状で、定着ニップ部１０１の領域内の下流端において、加圧方向に垂直な面（図中の水平面）とガイド部材１３２の加圧方向側の表面とが形成する角度を排出傾斜角と定義する。すると、長手方向中央部に比べ長手方向端部で、排出傾斜角は、より小さく形成されている。

図４は、本実施形態の長手方向の端部領域（長手方向端部領域）における定着装置の断面図を示したものである。長手端部領域では、突出部６０２の突出量Ａ２を長手方向中央部の突出量（図３のＡ１）より減らした。一方、突出部６０２の頂点部分をより幅の広い平面形状とすることで、定着ニップ部の領域内の下流端を加圧するピーク加圧幅Ｂ２を長手方向中央部の加圧幅Ｂ１より拡大した。

上記の構成を採用した結果、図に示すように定着ニップ領域後端部分の排出傾斜角は、長手方向中央部（図３のＪ１）に対し、長手方向端部（図４のＪ２）でより小さくなっている。また、それに伴い、記録材の排出角（排出角度）も長手方向中央部（図３のＨ１）に対し、長手方向端部（図４のＨ２）でより小さくなっている。図６は、本実施形態の突出部を含む圧接部材（支持部材）を斜め下方向から見た時の斜視図を示したものである。

なお、突出部の頂点部形状は、図３、図４に示したような平面形状以外であっても良く、例えば図５に示すような曲率半径の大きい曲面形状としてピーク加圧幅を広げても良い。

次に、図７を用い、本実施形態における突出部の長手方向の形状について定量的に説明する。図７（ａ）は突出部の長手方向の位置におけるピーク加圧幅を示し、図７（ｂ）は突出部の長手方向の位置における突出量を示す。

なお、長手方向の形状は長手方向中心に対して対称であるため、横軸の原点は長手方向中心位置とし、そこから長手方向端部に向かった移動距離を横軸で示している。また、図７（ｂ）に示す突出量において、縦軸の原点はヒータ面を基準としており、そこから突出部の頂点がどれだけ加圧方向（図３の下方向）に突出しているかを示している。つまり、図３において、図中の左側から、上下逆さに突出部を見たときの長手方向の形状に相当する。

また、本実施形態では、ピーク加圧域の始まる記録材搬送方向の上流端は、長手方向の位置によらず同じ位置としている。このため、図７（ａ）に示したピーク加圧幅の長手方向の変化の図は、図３において図中の下方向から搬送方向が上側になるように見た時のピーク加圧域の長手方向の形状とも一致する。

具体的な寸法について説明すると、先ず図７のＤで示した長手方向中央部を含む広範囲の領域では、ピーク加圧幅を３００μｍとし、突出部の突出量を１５０μｍとしている。このピーク加圧幅と突出量は、定着性能や画像品質を十分満足するように設定されている。そして、図７に示すように、長手方向中心位置から９０ｍｍの位置Ｅから長手方向端部に向かうにつれて、徐々に突出量を下げる一方、ピーク加圧幅を徐々に拡大している。

これにより、図７の位置Ｆ（装置が画像形成可能な最大幅の記録材であるレターサイズ紙の長手方向の画像端部位置に該当する、長手方向中央部から１０３ｍｍの位置）では、突出部の頂点部の幅を９００μｍ、突出部の突出量を１１０μｍとしている。また、図７の位置Ｇ（レターサイズ紙の紙端部に該当する１０８ｍｍ位置）では、突出部の頂点部の幅を９００μｍ、突出部の突出量を８０μｍとしている。

次に、本実施形態を採用した場合の薄紙の分離性の改善効果や、定着性能、画像品質の変化について述べる。表１は、本実施形態と、比較例とでこれらの比較を行ったものである。比較例１は突出部の長手方向端部の突出量、ピーク加圧幅を共に長手方向中央部と同じままとした従来例に相当し、比較例２は長手方向端部の突出量のみ下げ（低くし）、ピーク加圧幅は長手方向中央部と同じとしたものである。

分離性能については、坪量６４ｇ／ｍ＾２の記録材にベタ黒のトナー画像を形成したものを２０枚通紙した。そして、搬送不良となりジャムが発生したものを×、ジャムの発生は無かったものの、記録材の先端や角が折れるなど、定着後に搬送が乱れたものを△、問題の無いものを○とした。また、その際の記録材の排出角度も同時に示した。定着性能、光沢については、どちらも問題が無いものを○、それ以外のものは×とした。なお、表１で、排出角度Ｈは記録材の排出角度（排出角）を示している。

突出部の突出量が大きいと、図１２（ａ）のように突出部は加圧ローラ側へめり込む状態となる。その結果、定着ニップ部１０１の領域における出口（記録材搬送方向下流端）において、定着ベルト１３０はガイド部材１３２が図１２（ａ）の左上方向に傾斜している部分に密着して加圧される。その結果、定着ベルト１３０の軌跡や、記録材の排出方向は共に同じ傾斜方向に倣い、記録材の排出角Ｈが大きくなり、分離性能が低下する。

これに対し、本実施形態の実施例では、長手方向端部において突出部の突出量を長手方向中央部に比べ小さくすることで、突出部の加圧ローラ側へのめり込みを抑え、分離性能の低下を抑える。更には、以下に述べるように記録材の排出角度Ｈを小さくすることで分離性能を向上させる。即ち、本実施形態では、図４に示すように定着ニップ部の領域における出口で突出部の先端を平面に近い形状としピーク加圧幅を広げる。

一方で、このような分離性能に影響が出ない程度まで突出部の突出量を減らした場合、結局、定着性能や、画像の光沢が不足し、画像品質が低下してしまう。そこで、突出部のピーク加圧幅を長手方向端部で拡大することで、高い加圧力がかかる時間を延長し、定着性能や光沢の低下を抑制する。

表１の結果によれば、従来例にあたる比較例１に比べ、本実施形態の実施例では記録材の排出角（排出角度）が比較例１より減少し、分離性能が改善することが確認された。また、定着性能、光沢についても問題がないことが分かった。記録材の排出角度Ｈは、突出部の形状を変えた長手方向端部で特に低下しているが、長手方向中央部についても良化している。これは、長手方向端部をきっかけとして、長手方向中央部を含む全体の排出角が低下したためと思われる。

長手方向端部の記録材の排出角度Ｈを下げられたのは、次の理由によるものと考えられる。即ち、記録材の排出角度Ｈは、定着ニップ部の領域における出口直前における角度が大きく影響しているものと考えられる。本実施形態では、図４に示すように定着ニップ部の領域における出口直前のピーク加圧域Ｂ２のようにピーク加圧幅を広げるために、突出部の先端を平面に近い形状としている。そのため、定着ニップ部の領域における記録材搬送方向の下流端がこのような平面部（水平部）に在る場合、排出傾斜角Ｊはその平面形状に倣い水平となり、記録材の排出角度Ｈも水平に近づくように小さくなる。

表１において、記録材の排出角度Ｈが、比較例２（長手方向端部の突出量のみ下げ（低くし）、ピーク加圧幅は長手方向中央部と同じ）より小さかったのも、ピーク加圧幅を広げるために、突出部の先端を平面に近い形状としていることによるものと考えられる。

なお、定着ニップ部の領域における記録材搬送方向の下流端が上述したような平面部（水平部）より下流側にある場合にも、長手方向端部の排出傾斜角が長手方向中央部の排出傾斜角より小さければ、同様に記録材の排出角度Ｈを小さくできる。

また、本実施形態では、突出量を減らした長手方向端部で不足する定着性、光沢を、ピーク加圧幅の拡大で補っている。つまり、単純に長手方向端部で突出部の突出量を減らしたのみでは、定着ニップ部の領域内の突出部での加圧力が低下し、比較例２のように定着性能が低下する。本実施形態では、更に突出部のピーク加圧幅を長手方向端部で拡大することで、高い加圧力がかかる時間を延長し、定着性能や光沢の低下を抑制している。

このようにすることで、本実施形態では、図７の位置Ｆ（装置が画像形成可能な最大幅の記録材であるレターサイズ紙の長手方向の画像端部位置に該当する、長手中央部から１０３ｍｍの位置）までは十分な定着性能や光沢を確保している。

ここで、更に比較例３として、突出部のピーク加圧幅のみ長手方向中央部に対し長手方向端部で広げ、突出部の長手方向端部の突出量を長手方向中央部と同じにしたものを考える。この場合は、突出部の突出量が大きいことで、突出部が加圧部材（加圧ローラ）側へめり込み、排出傾斜角が大きくなる。その結果排出角度も増し、薄紙等の記録材において、定着ベルトからの分離性能が低下するという従来の問題を解決できない。

以上述べたように、本実施形態によれば、圧接部材（支持部材）であるガイド部材１３２の記録材搬送方向下流側かつ定着ニップ部の領域内の位置に、長手方向に渡り加圧部材である加圧ローラ２０１側に突出するよう形成された突出部を設ける。そして、突出部の突出量と、突出部の回転する定着ベルトとの接触領域の幅（記録材搬送方向）が長手方向（記録材搬送方向に直交する方向）で変化するようにする。具体的には、長手方向端部において突出部の突出量を長手方向中央部に比べ小さくし、かつ、長手方向端部において定着ベルトとの接触領域の幅（記録材搬送方向）を長手方向中央部に比べ広くする。

更には、ガイド部材１３２の長手方向に垂直な平面で切断した断面形状において、定着ニップ部の領域の下流端において、加圧方向に垂直な面（図中の水平面）とガイド部材１３２の加圧方向側の表面とが形成する角度である排出傾斜角を以下のようにする。即ち、長手方向端部において、長手方向中央部より小さくする。その結果、長手方向端部において記録材の排出角度Ｈが減少し、定着ベルト１３０から遠ざかるため、分離性能が向上した。また、長手方向中央部についても、長手方向端部の影響を受けることで、記録材の排出角度が減少し、分離性能が向上した。

一方で、定着性能や光沢への影響は、既述の通り許容内に留めることができた。また、このような変更を、非画像形成領域を含む長手方向端部で行ったため、画像の定着性能や画像品質への影響を防ぐことができた。つまり、本実施形態では、記録材が定着ベルト方向に湾曲することを防止し、また、分離性能の改善を図ることができた。また、定着性能とも両立することができた。

なお、本実施形態で数値として示した突出部の突出量や、突出部の幅に相当するピーク加圧幅、及び長手方向の寸法は、あくまで一例であり本発明を限定するものではなく、各構成部材の寸法や物性により任意に設定可能である。

《第２の実施形態》
本実施形態は、第１の実施形態と異なり、図８に示すガイド部材５０５ではなく摺動部材５０６の搬送方向下流側に突出部を設ける。この構成において、第１の実施形態と同様に、長手方向端部で突出部の突出量を減らし、かつ突出部頂点部分の幅を広げる（図９、図１０）。そして、本実施形態では、定着ニップ部１０１の記録材搬送方向の中央部における圧接部材（支持部材）が、第１の実施形態のような平面形状（セラミックヒータ）ではなく、曲面形状（摺動部材５０６）となっている。

そして、図８に示すように、加熱ユニット５００は、定着ベルト５０１の内側に加熱機構としてのハロゲンランプヒータ５０２が定着ベルト５０１と接触せずに設置される構造としている。定着ベルト５０１は、ハロゲンランプヒータ５０２から発する輻射光をその内面において吸収することより加熱される。図中５０３に示すのは、アルミ製の反射板であり、図中下方向に放射された輻射光を定着ベルト５０１側に反射するために用いられる。

定着ベルト５０１は、第１の実施形態と同じ層構成を用い、定着ベルト５０１の内部にハロゲンランプヒータ５０２や反射板５０３を収めるため、内径を３０ｍｍと拡大したものを用いた。ハロゲンランプヒータ５０２からの輻射光を効率良く吸収するために、定着ベルト５０１の内側表面の色は、黒色であることが望ましい。

以上のように構成することで、定着ベルト５０１の回転軌跡上のＲ５からＲ７までの、ベルトの外周長の１／３にあたる領域（約３１ｍｍの幅の領域）が加熱領域となり、ハロゲンランプヒータ５０２から定着ベルト５０１への熱供給が行われる。

本実施形態で、摺動部材５０６は、加圧力を受け止め、安定した定着ニップ部を形成すると共に、定着ベルト５０１との摺動摩擦を低減し、定着ベルト５０１を安定して回転するために設けられる。具体的には、摺動部材５０６は、厚み０．８ｍｍのアルミナ製とし、定着ベルト５０１との摺動面には厚み１０μｍの平滑なガラス層を形成した。

第１の実施形態と同様、定着ベルト５０１と摺動部材５０６との間には摩擦低減のため、耐熱グリスが介在する。５０４に示すのは金属骨格、５０５は摺動部材を固定しているホルダ部材である。５０７は定着ベルト５０１表面の温度を検知する非接触タイプのサーミスタである。

本実施形態の定着装置は、加圧ローラ２０１が不図示の駆動モータにより表面の速度が２００ｍｍ／ｓとなるよう駆動されて回転し、定着ベルト５０１は加圧ローラ２０１に従動して回転する。

本実施形態において、定着ベルト５０１を介して加圧ローラ２０１を加圧する圧接部材（支持部材）として採用している摺動部材５０６は、セラミックヒータのように発熱する機能を設ける必要が無い。そのため、加工や成形が容易な部材を用いることができ、より自由な形状を設けることができる。本実施形態では、圧接部材（支持部材）として定着ベルトを圧接（支持）する摺動部材５０６の形状は、図９、図１０に示す曲面形状とした。図９と図１０は、図８において点線の楕円５１０で囲った定着ニップ部近傍を拡大した断面図で、図９は長手方向中央部、図１０は長手方向端部の断面図を示す。

本実施形態では、摺動部材５０６のみが定着ベルトを背面から圧接（支持）する圧接部材（支持部材）となっている。摺動部材５０６の定着ニップ部の中央領域（記録材搬送方向）は、加圧ローラ２０１の曲率に沿い図９、図１０の上方向に凹んだ曲面形状としており、加圧ローラ２０１との密着性を高めている。その結果、より広い定着ニップ部の領域（記録材搬送方向）を確保している。摺動部材５０６の記録材搬送方向の下流側には、加圧ローラ２０１側に突出した突出部（図９の６１１Ａ、図１０の６１１Ｂ）を設け、第１の実施形態と同様、定着性能や、光沢付与による画像品質の向上を図っている。

ここで、本実施形態では、突出部の突出量は次のように定義した。即ち、定着ニップ部１０１の記録材搬送方向の中央部における摺動部材５０６の表面に対し、図中の下方向、である加圧方向に突出部が突出している量を突出量とした。図９、図１０において、それぞれＡ５、Ａ６で示した量が突出量である。

また、突出部が定着ベルト５０１を介し加圧ローラ２０１を加圧する領域（記録材搬送方向）を、第１の実施形態と同様にピーク加圧域と呼ぶこととする。図９、図１０において、それぞれＢ５、Ｂ６で示した量がピーク加圧域である。

本実施形態においても、第１の実施形態と同様、長手方向端部では、記録材の排出傾斜角Ｈを下げるため、図１０に示すように突出部の突出量を長手方向中央部に対し小さくし、かつピーク加圧領域の幅を広げた。

以上のように構成することで、本実施形態のような定着装置においても、第１の実施形態と同様に、定着性能や定着画質の向上と、記録材の分離性能とを両立できる。

なお、本実施形態では、圧接部材（支持部材）に曲面形状を持つ摺動部材を用いる構成を示したが、摺動部材を第１の実施形態と同様に平面形状として用いても良い。また、平面形状の摺動部材を保持するホルダ部材（ガイド部材１３２に相当）に定着ベルトを介して加圧ローラ側を加圧する突出部を設けても良い。そして、この突出部に上述した実施形態と同様の長手方向の形状を設けることで、同様の効果を得ることができる。

（変形例）
上述した実施形態では、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形が可能である。

（変形例１）
上述した実施形態では、定着ベルトが加熱源としてのセラミックヒータやハロゲンランプによって加熱されるものを示したが、本発明はこれに限られない。即ち、定着ベルトが磁束発生源である励磁コイルからの磁束で発熱する、もしくは電源からの電流で発熱するものであっても良い。

（変形例２）
上述した実施形態では、定着ベルト（第１の回転体）に対向して定着ベルトと共に定着ニップ部を形成する対向体として加圧ローラ（第２の回転体）を示したが、対向体として複数のプーリに懸架され回動するベルト（第２の回転体）であっても良い。また、対向体を固定されたパッド状部材（加圧パッド）とすることもできる。

１０１・・定着ニップ部、１３０・・定着ベルト、１３２・・ガイド部材、２０１・・定着ローラ、６０１・・突出部

Claims (11)

1. 中空である第１の回転体と、
   前記第１の回転体に対向し、前記第１の回転体と共に挟持搬送される記録材上のトナー像を定着する定着ニップ部を形成する対向体と、
   前記第１の回転体の内側で前記対向体に対向する位置に設けられ、前記第１の回転体を前記対向体に圧接させる圧接部材と、
   を有し、
   前記圧接部材は、前記定着ニップ部の領域内で記録材搬送方向下流側に前記対向体の側に突出した突出部を備える定着装置であって、
   前記突出部は、記録材搬送方向に直交する方向の端部において、記録材搬送方向に直交する方向の中央部に対し、突出量がより少なく、かつ、記録材搬送方向の幅がより広いことを特徴とする定着装置。
2. 前記突出部の排出傾斜角は、記録材搬送方向に直交する方向の端部において、記録材搬送方向に直交する方向の中央部に対し、より小さいことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記圧接部材は、前記第１の回転体が摺動する湾曲部を備えるガイド部材を兼ねることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記圧接部材は、前記第１の回転体が前記定着ニップ部で摺動する摺動部材であることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
5. 前記摺動部材は、前記対向体の側が曲面形状または平面形状であることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記ガイド部材を前記対向体に向けて圧接する部材を有することを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
7. 前記第１の回転体は、加熱源によって加熱される、もしくは磁束発生源からの磁束で発熱する、もしくは電源からの電流で発熱する定着ベルトであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の定着装置。
8. 前記加熱源は、第１の回転体の内側で前記対向体に対向する位置に、前記第１の回転体を前記対向体に圧接させると共に、前記第１の回転体を加熱するハロゲンランプであることを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
9. 前記対向体は、第２の回転体としての加圧ローラであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の定着装置。
10. 前記第１の回転体は、基体層の上に弾性層を備え、前記弾性層の外側に離型層を形成することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の定着装置。
11. 前記弾性層の厚さが５０〜１０００ｍｍであることを特徴とする請求項１０に記載の定着装置。