JP2024017499A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像品質向上と耐久性向上とを両立できる定着装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】定着パッド５６は、定着ニップ８０を形成するためのニップ形成面と、記録媒体Ｓの搬送方向におけるニップ形成面の上流にある湾曲面とを有している。定着ニップ８０の搬送方向の上流側縁部８１と、定着パッド５６のニップ形成面と湾曲面との境界７３と、の搬送方向における距離は、境界７３が上流側縁部８１よりも搬送方向の下流にある場合に正の値をとり、境界７３が上流側縁部８１よりも搬送方向の上流にある場合に負の値をとるものとすると、記録媒体Ｓの幅方向の中央部における距離の値が、幅方向の端部における距離の値よりも大きい。記録媒体Ｓの幅方向の中央部において、ニップ形成面と湾曲面との境界７３は、定着ニップ８０の上流側縁部８１よりも搬送方向の下流にある。【選択図】図４

Description

本開示は、定着装置および画像形成装置に関する。

定着装置に関し、特開２０２０－９１４６１号公報（特許文献１）には、加圧ローラとの間で定着ベルトを挟んで定着ニップを形成するニップ形成部材が開示されている。ニップ形成部材は、定着ベルトの内周面に接触する平板状のニップ形成部と、ニップ形成部のベルト回転方向の両端部から加圧ローラ側とは反対側に屈曲する一対の屈曲部と、を有している。

特開２０２０－９１４６１号公報

定着装置を通紙する用紙が、用紙幅方向での平面性が保てなくなると、用紙のシワ、画像のにじみなどが発生し、画像品質が低下することがある。また、用紙が定着ニップを通過することで、定着ベルトの表面に設けられた離型層が削られ、定着装置の耐久性が低下することがある。

本開示では、画像品質向上と耐久性向上とを両立できる定着装置および画像形成装置が提案される。

本開示では、以下の定着装置が提案される。
（第１項）記録媒体上に形成されたトナーの像を記録媒体に定着させる定着装置は、定着ベルトと、定着ベルトに接触する接触面を有する定着パッドと、定着ベルトを介して定着パッドを押圧することで定着ニップを形成する加圧ローラーとを備えている。定着パッドの接触面は、定着ニップを形成するためのニップ形成面と、記録媒体の搬送方向におけるニップ形成面の上流にあり加圧ローラーから離れる方向に湾曲する湾曲面とを有している。定着ニップの搬送方向の上流側縁部と、定着パッドのニップ形成面と湾曲面との境界と、の搬送方向における距離は、境界が上流側縁部よりも搬送方向の下流にある場合に正の値をとり、境界が上流側縁部よりも搬送方向の上流にある場合に負の値をとるものとすると、記録媒体の幅方向の中央部における距離の値が、幅方向の端部における距離の値よりも大きい。記録媒体の幅方向の中央部において、ニップ形成面と湾曲面との境界は、定着ニップの上流側縁部よりも搬送方向の下流にある。

（第２項）第１項に記載の定着装置において、記録媒体の幅方向の端部において、ニップ形成面と湾曲面との境界は、定着ニップの上流側縁部よりも搬送方向の上流にあってもよい。

（第３項）第１項または第２項に記載の定着装置において、記録媒体の幅方向の中央部における加圧ローラーの外径が、記録媒体の幅方向の端部における加圧ローラーの外径よりも大きくてもよい。

（第４項）第１項から第３項までのいずれか１項に記載の定着装置において、ニップ形成面は平坦面であってもよい。

（第５項）第１項から第４項までのいずれか１項に記載の定着装置において、記録媒体の幅方向における端部の位置は、定着装置に通紙可能な記録媒体のうち最大幅を有する記録媒体の縁が通過する位置を含んでもよい。

（第６項）第１項から第４項までのいずれか１項に記載の定着装置において、記録媒体の幅方向における端部の位置は、定着装置に通紙される頻度が最大の記録媒体の縁が通過する位置を含んでもよい。

本開示では、以下の画像形成装置が提案される。
（第７項）画像形成装置は、記録媒体上にトナーの像を形成する画像形成部と、トナーの像を記録媒体に定着させる、上記第１項から第６項までのいずれか１項に記載の定着装置とを備えている。

本開示に従った定着装置および画像形成装置によると、画像品質向上と耐久性向上とを両立することができる。

実施形態に係る画像形成装置の概略図である。 図１に示される画像形成装置の定着装置を示す概略図である。 定着パッドの外形を示す斜視図である。 定着パッドの接触面の形状と定着ニップとの関係を示す模式図である。 図４に示されるＶ－Ｖ線に沿う定着パッドの断面図である。 図４に示されるＶＩ－ＶＩ線に沿う定着パッドの断面図である。 記録媒体の幅方向の中央部と端部とにおける定着ベルトの摩耗量を示す図である。 第２実施形態に係る、定着パッドの接触面の形状と定着ニップとの関係を示す模式図である。 第３実施形態に係る定着パッドの外形を示す斜視図である。 第３実施形態に係る加圧ローラーの外形を示す図である。 第３実施形態に係る、定着パッドの接触面の形状と定着ニップとの関係を示す模式図である。 第４実施形態に係る定着装置を示す概略図である。

以下、本開示に係る定着装置および画像形成装置の実施形態について、図面を参照して説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。各実施形態から任意の構成が抽出され、それらが任意に組み合わされることも、当初から予定されている。

［第１実施形態］
＜画像形成装置１００の構成＞
図１は、実施形態に係る画像形成装置１００の概略図である。以下では、カラープリンターとしての画像形成装置１００について説明するが、画像形成装置１００は、カラープリンターに限定されない。たとえば、画像形成装置１００は、モノクロプリンターであってもよいし、ファックスであってもよいし、スキャナー、プリンターおよびコピー機の機能を有する複合機（ＭＦＰ：Multi－Functional Peripheral）であってもよい。

画像形成装置１００は、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと、中間転写ベルト３０と、一次転写ローラー３１と、二次転写ローラー３３と、カセット３７と、従動ローラー３８と、駆動ローラー３９と、タイミングローラー４０と、定着装置５０と、筐体９０と、制御部１０１と、操作パネル１０２とを備えている。

筐体９０は、画像形成装置１００の外殻を規定している。筐体９０は、内部に、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと、中間転写ベルト３０と、一次転写ローラー３１と、二次転写ローラー３３と、カセット３７と、従動ローラー３８と、駆動ローラー３９と、タイミングローラー４０と、定着装置５０と、制御部１０１とを収容している。

操作パネル１０２は、筐体９０に組み付けられている。操作パネル１０２は、各種情報をユーザに通知する表示部、および、各種ユーザ操作を受け付ける入力部を含んでいる。より具体的には、操作パネル１０２は、入力部の機能として、テンキーを含む各種入力キー群、およびタッチセンサなどを含むとともに、表示部の機能として、タッチセンサと一体化した液晶表示部、およびＬＥＤ（Light Emitting Diode）などからなる各種インジケータを含んでいる。

画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと、中間転写ベルト３０と、一次転写ローラー３１と、二次転写ローラー３３と、カセット３７と、従動ローラー３８と、駆動ローラー３９と、タイミングローラー４０とによって、画像形成部が構成されている。この画像形成部は、後述する搬送経路４１に沿って搬送される記録媒体Ｓ上に、トナー画像を形成する。

画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、中間転写ベルト３０に沿って順に並べられている。画像形成ユニット１Ｙは、トナーボトル１５Ｙからトナーの供給を受けてイエロー（Ｙ）のトナーの像を形成する。画像形成ユニット１Ｍは、トナーボトル１５Ｍからトナーの供給を受けてマゼンタ（Ｍ）のトナーの像を形成する。画像形成ユニット１Ｃは、トナーボトル１５Ｃからトナーの供給を受けてシアン（Ｃ）のトナーの像を形成する。画像形成ユニット１Ｋは、トナーボトル１５Ｋからトナーの供給を受けてブラック（ＢＫ）のトナーの像を形成する。

画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト３０に沿って中間転写ベルト３０の回転方向の順に配置されている。画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、それぞれ、像担持体としての感光体１０と、複数の機能部材とを備えている。複数の機能部材は、たとえば、帯電装置１１と、露光装置１２と、現像装置１３と、クリーニング装置１７とを含んでいる。

帯電装置１１は、感光体１０の表面を一様に帯電する。露光装置１２は、制御部１０１からの制御信号に応じて感光体１０にレーザー光を照射し、入力された画像パターンに従って感光体１０の表面を露光する。これにより、入力画像に応じた静電潜像が感光体１０上に形成される。

現像装置１３は、現像ローラー１４を回転させながら、現像ローラー１４に現像バイアスを印加し、現像ローラー１４の表面にトナーを付着させる。これにより、トナーが現像ローラー１４から感光体１０に転写され、静電潜像に応じたトナーの像が感光体１０の表面に現像される。

感光体１０と中間転写ベルト３０とは、一次転写ローラー３１を設けている部分で互いに接触している。一次転写ローラー３１は、ローラー形状を有し、回転可能に構成されている。トナーの像と反対極性の転写電圧が一次転写ローラー３１に印加されることによって、トナーの像が感光体１０から中間転写ベルト３０に転写される。イエロー（Ｙ）のトナーの像、マゼンタ（Ｍ）のトナーの像、シアン（Ｃ）のトナーの像、およびブラック（ＢＫ）のトナーの像が順に重ねられて感光体１０から中間転写ベルト３０に転写される。これにより、カラーのトナーの像が中間転写ベルト３０上に形成される。

トナーは、樹脂と、樹脂に分散された着色剤とを含む。樹脂としては、従来公知の材料を特に限定されることなく用いることができ、たとえば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、スチレンアクリル系共重合樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、または、酢酸ビニル樹脂等を挙げることができる。トナーは、樹脂および着色剤以外に、離型剤を含む。離型剤は、ワックスを含む。ワックスとしては、従来公知の材料を特に限定されることなく用いることができ、たとえば、合成エステルワックスを挙げることができる。

中間転写ベルト３０は、従動ローラー３８および駆動ローラー３９に張架されている。駆動ローラー３９は、たとえばモーター（図示しない）によって回転駆動される。中間転写ベルト３０および従動ローラー３８は、駆動ローラー３９に連動して回転する。これにより、中間転写ベルト３０上のトナーの像が二次転写ローラー３３に搬送される。

クリーニング装置１７は、感光体１０に圧接されている。クリーニング装置１７は、トナーの像の転写後に感光体１０の表面に残留するトナーを回収する。

カセット３７には、記録媒体Ｓがセットされる。記録媒体Ｓは、画像形成装置１００において形成される画像を記録するために用いられる。記録媒体Ｓは、普通紙、印画紙、厚紙、封筒などの紙製の記録媒体であってもよく、ＯＨＰ（オーバーヘッド・プロジェクター）用紙などの樹脂製の記録媒体であってもよい。記録媒体Ｓは、カセット３７から１枚ずつ、タイミングローラー４０によって、搬送経路４１に沿って二次転写ローラー３３に送られる。

二次転写ローラー３３は、ローラー形状を有し、回転可能に構成されている。二次転写ローラー３３は、トナーの像と反対極性の転写電圧を搬送中の記録媒体Ｓに印加する。これにより、トナーの像は、中間転写ベルト３０から二次転写ローラー３３に引き付けられ、中間転写ベルト３０上のトナーの像が記録媒体Ｓに転写される。二次転写ローラー３３への記録媒体Ｓの搬送タイミングは、中間転写ベルト３０上のトナーの像の位置に合わせてタイミングローラー４０によって調整される。タイミングローラー４０により、中間転写ベルト３０上のトナーの像は、記録媒体Ｓの適切な位置に転写される。

定着装置５０は、自身を通過する記録媒体Ｓを加圧および加熱する。これにより、トナーの像が記録媒体Ｓに定着する。このように、定着装置５０は、搬送経路４１に沿って搬送される記録媒体Ｓ上のトナーの像を、記録媒体Ｓに定着させる。トナーの像が定着された記録媒体Ｓは、トレイに排紙される。

なお、上述では、印刷方式としてタンデム方式を採用している画像形成装置１００について説明したが、画像形成装置１００の印刷方式は、タンデム方式に限定されない。画像形成装置１００内における各構成の配置は、採用される印刷方式に従って適宜変更され得る。画像形成装置１００の印刷方式として、ロータリー方式または直接転写方式が採用されてもよい。ロータリー方式の場合、画像形成装置１００は、１つの感光体１０と、同軸上で回転可能に構成される複数の現像装置１３で構成される。画像形成装置１００は、印刷時には、各現像装置１３を感光体１０に順に導き、各色のトナーの像を現像する。直接転写方式の場合、画像形成装置１００は、感光体１０上に形成されたトナーの像が記録媒体Ｓに直接転写される。

＜定着装置５０の構成＞
続いて、定着装置５０の構造について詳細に説明する。図２は、図１に示される画像形成装置１００の定着装置５０を示す概略図である。

図２に示されるように、定着装置５０は、加圧ローラー５１と、無端状の定着ベルト５２と、定着ヒーター５４を有する加熱ローラー５３と、定着パッド５６とを主に有している。

加圧ローラー５１は、定着ベルト５２の外側に配置されている。加圧ローラー５１は、定着パッド５６に対向している。加圧ローラー５１は、図示しない付勢部材の付勢力により、定着ベルト５２を間に挟み込んで定着パッド５６を加圧する。これにより、定着ベルト５２が定着パッド５６に押圧される。加圧ローラー５１は、定着ベルト５２を介して定着パッド５６を押圧する。

加圧ローラー５１が定着パッド５６の形状にならうように圧縮変形することで、加圧ローラー５１と定着ベルト５２との間に、加圧ローラー５１と定着ベルト５２との接触領域である定着ニップが形成される。

加圧ローラー５１は、たとえば、芯金、弾性層、および離型層で構成されている。芯金は、アルミニウムまたは鉄鋼などの金属製であり、中空円筒形状を有している。弾性層は、芯金の外周面を被覆している。弾性層は、たとえばシリコーンゴムなどの弾性材料によって構成されている。離型層は、弾性層を覆うように設けられている。離型層は、たとえば、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）またはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などによって構成されている。

加圧ローラー５１は、駆動モーターからのトルクによって回転する。加圧ローラー５１の回転に伴って、定着ベルト５２が周回する。加圧ローラー５１が回転することにより、定着ベルト５２は、加圧ローラー５１の回転方向と反対方向に回転する。加熱ローラー５３は、定着ベルト５２の周回運動に伴って回転する。

加圧ローラー５１は、定着ベルト５２を従動回転させることによって、記録媒体Ｓを搬送する。定着ベルト５２を介した定着パッド５６および加圧ローラー５１は、未定着のトナーＴを担持した記録媒体Ｓを定着ニップで挟持して、所定の搬送方向に搬送しながら記録媒体Ｓを加熱および加圧する。記録媒体Ｓが定着ニップを通過する間にトナーＴが加熱および加圧されることにより、記録媒体Ｓ上に形成されたトナーＴが溶融して、トナーＴの像が記録媒体Ｓに定着する。

加圧ローラー５１の軸方向（図２においては、紙面垂直方向）の長さは、定着装置５０に通紙可能な記録媒体Ｓのうち最大幅を有する記録媒体Ｓの幅よりも長い。これは、定着ベルト５２、加熱ローラー５３および定着パッド５６についても、同様である。なお、記録媒体Ｓの幅とは、搬送方向に直交しかつ記録媒体Ｓの厚み方向に直交する方向（図２においては、紙面垂直方向）における記録媒体Ｓの寸法をいう。搬送経路４１に沿う記録媒体Ｓの搬送方向を、図２中に矢印で示す。

定着ベルト５２は、無端状に形成されている。定着ベルト５２の周回経路の内側に、定着パッド５６および加熱ローラー５３が配置されている。定着ベルト５２は、定着パッド５６と加熱ローラー５３とに、回転可能にかけ回されている。

定着ベルト５２は、基層と、基層を被覆する弾性層と、弾性層を被覆する離型層とを有している。基層は、ニッケル、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、銅などの金属、または、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミドなどの樹脂で形成されてもよい。弾性層は、シリコーンゴムまたはフッ素ゴムなどの耐熱性の高い材料で形成されてもよい。離型層は、フッ素樹脂またはフッ素系コーティングなどの、離型性を付与した構成であってもよい。

加熱ローラー５３は、定着ベルト５２の内側に配置されている。加熱ローラー５３は、定着パッド５６から離れた位置に配置されている。加熱ローラー５３は、アルミニウムまたはＳＵＳなどの金属材料製の芯金を有している。芯金は、中空円筒形状を有している。芯金の外周面に、異物などによる外周面の傷の発生を抑制するために、ＰＴＦＥなどをコーティングしてもよい。芯金の外周面に、耐熱離型層を被覆してもよい。

芯金の内部に、定着ベルト５２を加熱する加熱部材の一例としての定着ヒーター５４が配置されている。加熱ローラー５３は、定着ヒーター５４を内蔵している。定着ヒーター５４は、芯金を内側から加熱する。定着ヒーター５４の発生する熱は、加熱ローラー５３を介して、定着ベルト５２に伝達され、さらに、定着ベルト５２を介して、定着ニップを通過する記録媒体Ｓに伝達される。

定着ヒーター５４は、たとえばハロゲンヒーターである。定着ヒーター５４としてハロゲンヒーターを用いる場合、芯金の内周面を黒色にしてもよい。定着ベルト５２を加熱する加熱部材は、ハロゲンヒーターの他に、誘導加熱式ヒーターまたはカーボンヒーターであってもよく、加熱ローラー５３および定着ベルト５２を抵抗発熱体として発熱させるものを利用してもよい。

定着パッド５６は、定着ベルト５２の内側に配置されている。定着パッド５６は、定着ベルト５２を間に挟んで加圧ローラー５１に対向するように配置されている。定着パッド５６は、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、または液晶ポリマーなどの、耐熱性の樹脂で形成されている。定着パッド５６は回転不能であり、回転する定着ベルト５２は定着パッド５６の表面に対して摺動する。

＜定着パッド５６の構成＞
図３は、定着パッド５６の外形を示す斜視図である。定着パッド５６は、定着ベルト５２の内周面に接触する接触面６０と、接触面６０と反対側の支持面６１とを有している。接触面６０は、定着ベルト５２の内周面に対向している。加圧ローラー５１は、接触面６０の表面形状にならうように弾性変形する。支持面６１が図示しない支持部材に当接して支持されることにより、定着パッド５６は定着ベルト５２の内側に保持される。

図４は、定着パッド５６の接触面６０の形状と定着ニップ８０との関係を示す模式図である。図５は、図４に示されるＶ－Ｖ線に沿う定着パッド５６の断面図である。図６は、図４に示されるＶＩ－ＶＩ線に沿う定着パッド５６の断面図である。図５および図６には、定着パッド５６と、加圧ローラー５１の一部と、定着装置５０に通紙される記録媒体Ｓの搬送経路と、が模式的に図示されている。図５および図６では、定着ベルト５２は図示を省略されている。図５，６に示される非接触部６４は、定着パッド５６の外表面のうち、定着ベルト５２の内周面に対向するが定着ベルト５２には接触しない部分である（図２も併せて参照）。

図３～図６を参照して、接触面６０は、ニップ形成面７１を有している。ニップ形成面７１は、加圧ローラー５１と定着ベルト５２との間に定着ニップ８０を形成するための、定着パッド５６の表面の一部分である。ニップ形成面７１は、平坦面であってもよい。ここでいう「平坦」とは、ニップ形成面７１が厳密な平面であることを含み、かつ、ニップ形成面７１がおおよそ平坦であることを含むものである。たとえば、微小な曲率を有し僅かに湾曲する面が、「平坦」に含まれてもよい。

接触面６０は、湾曲面７２を有している。湾曲面７２は、記録媒体Ｓの搬送方向（図４中に示される「通紙方向」）において、ニップ形成面７１の上流にある。湾曲面７２は、加圧ローラー５１から離れる方向に湾曲している。湾曲面７２は、ニップ形成面７１を延長した仮想平面に対して加圧ローラー５１から離れてゆくように形成されている。湾曲面７２は、通紙方向の下流に向かうに従って加圧ローラー５１に近づくように、通紙方向に対して湾曲している。湾曲面７２は、記録媒体Ｓの通紙経路に向かって凸の形状に湾曲している。湾曲面７２は、円筒面形状を有していてもよい。ニップ形成面７１は、湾曲面７２の接平面を構成してもよい。

接触面６０は、ニップ形成面７１と湾曲面７２との境界７３を有している。境界７３は、記録媒体Ｓの搬送方向におけるニップ形成面７１の上流端を構成する。境界７３は、記録媒体Ｓの搬送方向における湾曲面７２の下流端を構成する。

定着装置５０に搬送される記録媒体Ｓの幅方向は、図４においては図中の上下方向であり、図５，６においては紙面垂直方向である。記録媒体Ｓの幅方向に対して、境界７３は屈曲している。定着パッド５６は、記録媒体Ｓの幅方向の中央部のパッド中央部７６と、記録媒体Ｓの幅方向の端部のパッド端部７７とを有している。パッド端部７７における境界７３は、パッド中央部７６における境界７３よりも、記録媒体Ｓの搬送方向の上流に位置している。

パッド端部７７は、記録媒体Ｓの幅方向における記録媒体Ｓの縁Ｓｅ１，Ｓｅ２が通過する位置を含んでいる。パッド端部７７は、定着装置５０に通紙可能な記録媒体Ｓのうち最大幅を有する記録媒体Ｓの縁Ｓｅ１，Ｓｅ２が通過する位置を含んでいてもよい。パッド端部７７は、定着装置５０に通紙される頻度が最大の記録媒体Ｓの縁Ｓｅ１，Ｓｅ２が通過する位置を含んでいてもよい。

たとえば、画像形成装置１００がＡ４機である場合、パッド端部７７は、Ａ４サイズ縦通紙時の用紙幅の縁部が通過する位置を含んでもよく、レターサイズまたはＬｅｇａｌサイズ縦通紙時の用紙幅の縁部が通過する位置を含んでもよい。画像形成装置１００がＡ３機である場合、パッド端部７７は、レターサイズ横通紙時の用紙幅の縁部が通過する位置を含んでもよく、Ａ４サイズ縦通紙時の用紙幅の縁部が通過する位置を含んでもよく、ＳＲＡ３サイズ縦通紙時の用紙幅の縁部が通過する位置を含んでもよい。

加圧ローラー５１と定着ベルト５２との間に形成される定着ニップ８０の、記録媒体Ｓの搬送方向における上流側の縁部が、上流側縁部８１である。上流側縁部８１は、定着ニップ８０を通過する記録媒体ＳおよびトナーＴへの圧力の付与が生じ始める開始端である。定着ニップ８０の、記録媒体Ｓの搬送方向における下流側の縁部が、下流側縁部８２である。下流側縁部８２は、定着ニップ８０を通過する記録媒体ＳおよびトナーＴへの圧力の付与が終了する終了端である。

本実施形態においては、上流側縁部８１と下流側縁部８２とは、記録媒体Ｓの幅方向に延びている。記録媒体Ｓの搬送方向における定着ニップ８０の長さ（図４中に示される「Ｎｉｐ幅」）は、記録媒体Ｓの幅方向の中央部と端部とにおいて、一定である。本実施形態の定着装置５０は、記録媒体Ｓの幅方向で均一なＮｉｐ幅が得られるように構成されている。Ｎｉｐ幅は、記録媒体Ｓの幅方向で必ずしも均一でなくてもよい。

パッド中央部７６において、定着パッド５６のニップ形成面７１と湾曲面７２との境界７３は、定着ニップ８０の上流側縁部８１よりも、記録媒体Ｓの搬送方向の下流にある。パッド端部７７において、定着パッド５６のニップ形成面７１と湾曲面７２との境界７３は、定着ニップ８０の上流側縁部８１よりも、記録媒体Ｓの搬送方向の上流にある。

本明細書において、定着ニップ８０の上流側縁部８１と、定着パッド５６の境界７３と、の記録媒体Ｓの搬送方向における距離は、境界７３が上流側縁部８１よりも搬送方向の下流にある場合に正の値をとり、境界７３が上流側縁部８１よりも搬送方向の上流にある場合に負の値をとるものとする。図４に示される距離Ｄａは、パッド中央部７６における境界７３と上流側縁部８１との距離である。距離Ｄｂは、パッド端部７７における境界７３と上流側縁部８１との距離である。

本実施形態においては、パッド中央部７６においては、境界７３が上流側縁部８１よりも搬送方向の下流にあるので、距離Ｄａは正の値をとる。パッド端部７７においては、境界７３が上流側縁部８１よりも搬送方向の上流にあるので、距離Ｄｂは負の値をとる。パッド中央部７６における距離Ｄａの値が、パッド端部７７における距離Ｄｂの値よりも、大きくなっている。

図５には、パッド中央部７６における定着パッド５６と加圧ローラー５１との断面が図示されている。図５に示されるように、パッド中央部７６では、境界７３は上流側縁部８１よりも搬送方向の下流にある。境界７３は、定着ニップ８０の内側にある。湾曲面７２の一部が、定着ニップ８０の内側にある。定着ニップ８０の入口で、湾曲面７２が定着ニップ８０を形成している。定着ニップ８０の内側で、加圧ローラー５１は、定着パッド５６の形状に合わせて変形している。そのため、パッド中央部７６では、定着ニップ８０の入口付近において、定着ニップ８０が湾曲した形状となる。記録媒体Ｓは、記録媒体Ｓの幅方向の中央部において、定着ニップ８０の入口で湾曲面７２に沿って曲げられる。

図６には、パッド端部７７における定着パッド５６と加圧ローラー５１との断面が図示されている。図６に示されるように、パッド端部７７では、境界７３は上流側縁部８１よりも搬送方向の上流にある。境界７３は、定着ニップ８０の外側にある。湾曲面７２の全体が、定着ニップ８０の外側にある。ニップ形成面７１が、定着ニップ８０の全体を形成している。定着ニップ８０の内側で、加圧ローラー５１は、定着パッド５６の形状に合わせて変形している。そのため、パッド端部７７では、定着ニップ８０は平坦な形状となる。記録媒体Ｓは、記録媒体Ｓの幅方向の端部において、平坦な形状を保って定着ニップ８０を通過する。

図７は、記録媒体Ｓの幅方向の中央部と端部とにおける定着ベルト５２の摩耗量を示す図である。図７の横軸は、記録媒体Ｓの幅方向における定着ベルト５２の位置を示す。図７の縦軸は、定着ベルト５２の摩耗量を示す。図７中の破線は、記録媒体Ｓの縁に相当する位置を示す。

図７に示されるように、定着ベルト５２の端部では、記録媒体Ｓの裁断面の荒れによる削れなどで、定着ベルト５２の表層の摩耗量が多くなる。定着ベルト５２の摩耗量を低減するために、定着ベルト５２と記録媒体Ｓとの間で速度差を生じさせなくすることが望まれる。そのため、図６に示されるように、パッド端部７７での定着ニップ８０の形状を平坦にして、記録媒体Ｓの通紙経路をなるべく直線にしている。

一方、パッド中央部７６では、図５に示されるように、記録媒体Ｓを定着ニップ８０の入口付近で曲げるような定着ニップ８０の形状としている。定着ニップ８０内で記録媒体を曲げることで、記録媒体Ｓの幅方向の剛性が向上する。これにより、記録媒体Ｓの平面性が保たれ、記録媒体Ｓのシワ、画像のにじみなどの発生が抑制される。

［第２実施形態］
図８は、第２実施形態に係る、定着パッド５６の接触面６０の形状と定着ニップ８０との関係を示す模式図である。第２実施形態に係る定着パッド５６は、第１実施形態と同じ、図３に示される外形を有している。第１実施形態では、パッド端部７７における境界７３と上流側縁部８１との距離Ｄｂが負の値をとる例について説明した。距離Ｄｂは、負の値でなくても、パッド中央部７６における境界７３と上流側縁部８１との距離Ｄａよりも小さな値であればよい。

第２実施形態では、加圧ローラー５１が定着パッド５６を加圧する力が、第１実施形態よりも増加している。加圧ローラー５１の定着パッド５６への押し付け量が、第１実施形態よりも増加している。そのため、図８に示されるＮｉｐ幅は、図４に示される第１実施形態のＮｉｐ幅よりも、大きくなっている。その結果、パッド中央部７６とパッド端部７７との両方において、定着パッド５６のニップ形成面７１と湾曲面７２との境界７３は、定着ニップ８０の上流側縁部８１よりも、記録媒体Ｓの搬送方向の下流にある。図８に示される距離Ｄａは正の値をとり、距離Ｄｂは正の値をとる。

第２実施形態では、パッド端部７７における境界７３は、パッド中央部７６における境界７３よりも、記録媒体Ｓの搬送方向の上流に位置している。そのため、距離Ｄａの絶対値が、距離Ｄｂの絶対値よりも大きくなっている。第１実施形態と同様に、パッド中央部７６における距離Ｄａの値が、パッド端部７７における距離Ｄｂの値よりも、大きくなっている。

［第３実施形態］
図９は、第３実施形態に係る定着パッド５６の外形を示す斜視図である。第１実施形態の定着パッド５６と異なり、第３実施形態に係る定着パッド５６の接触面６０では、ニップ形成面７１と湾曲面７２との境界７３は屈曲していない。境界７３は、記録媒体Ｓの幅方向に延びている。境界７３は、その全体に亘って、記録媒体Ｓの搬送方向における同じ位置にある。定着パッド５６は、記録媒体Ｓの幅方向において同じ形状を有している。

図１０は、第３実施形態に係る加圧ローラー５１の外形を示す図である。加圧ローラー５１は、記録媒体Ｓの幅方向の中央部のローラー中央部９６と、記録媒体Ｓの幅方向の端部のローラー端部９７とを有している。第３実施形態の加圧ローラー５１は、記録媒体Ｓの幅方向において、均一な外径を有していない。具体的に、ローラー中央部９６における加圧ローラー５１の外径が、ローラー端部９７における加圧ローラー５１の外径よりも、大きくなっている。

図１１は、第３実施形態に係る、定着パッド５６の接触面６０の形状と定着ニップ８０との関係を示す模式図である。第３実施形態においては、上流側縁部８１と下流側縁部８２とは、湾曲した形状となる。パッド中央部７６における上流側縁部８１は、パッド端部７７における上流側縁部８１よりも、記録媒体Ｓの搬送方向の上流に位置している。パッド中央部７６における下流側縁部８２は、パッド端部７７における下流側縁部８２よりも、記録媒体Ｓの搬送方向の下流に位置している。

図１１に示されるＮｉｐ幅は、パッド中央部７６において最大であり、記録媒体Ｓの幅方向においてパッド中央部７６から離れるにつれて小さくなっている。パッド中央部７６におけるＮｉｐ幅は、パッド端部７７におけるＮｉｐ幅よりも、大きくなっている。

パッド中央部７６において、定着パッド５６のニップ形成面７１と湾曲面７２との境界７３は、定着ニップ８０の上流側縁部８１よりも、記録媒体Ｓの搬送方向の下流にある。パッド端部７７において、定着パッド５６のニップ形成面７１と湾曲面７２との境界７３は、定着ニップ８０の上流側縁部８１よりも、記録媒体Ｓの搬送方向の上流にある。

パッド中央部７６においては、境界７３が上流側縁部８１よりも搬送方向の下流にあるので、距離Ｄａは正の値をとる。パッド端部７７においては、境界７３が上流側縁部８１よりも搬送方向の上流にあるので、距離Ｄｂは負の値をとる。第１実施形態と同様に、パッド中央部７６における距離Ｄａの値が、パッド端部７７における距離Ｄｂの値よりも、大きくなっている。

［第４実施形態］
第１実施形態において、図２を参照して、定着ニップ８０の上方に定着パッド５６を配置した上パッド方式の構成について説明した。他の例として、定着パッド５６を定着ニップ８０の下方に配置した下パッド方式の構成としてもよい。図１２は、第４実施形態に係る定着装置５０を示す概略図である。

下パッド方式の定着装置５０は、図１２に示されるように、加圧ローラー５１と、無端状の定着ベルト５２と、定着ヒーター５４を有する加熱ローラー５３と、定着パッド５６と、無端状の定着ベルト５７とを主に有している。

定着ベルト５２は、定着パッド５６に回転可能にかけ回されている。定着ベルト５２の周回経路の内側に、定着パッド５６が配置されている。定着パッド５６は、定着ベルト５２の内側に配置されている。加圧ローラー５１は、定着ベルト５２の外側に配置されている。加圧ローラー５１は、定着パッド５６に対向している。

定着ベルト５７は、加圧ローラー５１と加熱ローラー５３とに、回転可能にかけ回されている。定着ベルト５７の周回経路の内側に、加圧ローラー５１および加熱ローラー５３が配置されている。定着ベルト５７は、定着ベルト５２と同様に、基層と、基層を被覆する弾性層と、弾性層を被覆する離型層とを有している。

定着パッド５６は、定着ベルト５２と定着ベルト５７とを間に挟んで加圧ローラー５１に対向するように配置されている。加圧ローラー５１は、図示しない付勢部材の付勢力により、定着ベルト５２，５７を間に挟み込んで定着パッド５６を加圧する。これにより、定着ベルト５２が定着パッド５６に押圧される。加圧ローラー５１は、定着ベルト５２，５７を介して定着パッド５６を押圧する。加圧ローラー５１が定着パッド５６の形状にならうように圧縮変形することで、定着ベルト５２と定着ベルト５７との間に、定着ベルト５２と定着ベルト５７との接触領域である定着ニップが形成される。

加圧ローラー５１は、駆動モーターからのトルクによって回転する。加圧ローラー５１の回転に伴って、定着ベルト５７が周回する。加圧ローラー５１が回転することにより、定着ベルト５２は、加圧ローラー５１の回転方向と反対方向に回転する。定着パッド５６は回転不能であり、回転する定着ベルト５２は定着パッド５６の表面に対して摺動する。加圧ローラー５１は、定着ベルト５２，５７を従動回転させることによって、記録媒体Ｓを搬送する。

加熱ローラー５３は、定着ベルト５７の内側に配置されている。加熱ローラー５３は、定着ベルト５７の周回運動に伴って回転する。加熱ローラー５３は、加圧ローラー５１から離れた位置に配置されている。加熱ローラー５３は、金属材料製の芯金と、芯金の内部に配置された定着ヒーター５４とを有している。定着ヒーター５４の発生する熱は、加熱ローラー５３を介して、定着ベルト５７に伝達され、さらに、定着ベルト５７を介して、定着ニップを通過する記録媒体Ｓに伝達される。

下パッド方式の定着装置５０においても、パッド中央部７６では記録媒体Ｓを定着ニップ８０の入口で曲げるような定着ニップの形状とし、パッド端部７７では定着ニップ８０を平坦にすることで、定着ベルト５２の摩耗量を低減できるとともに記録媒体Ｓのシワ、画像のにじみなどの発生が抑制される。

［作用および効果］
上述した説明と一部重複する記載もあるが、実施形態の定着装置５０の特徴的な構成および作用効果についてまとめて記載すると、以下の通りである。

図４，８，１１に示されるように、パッド中央部７６において、定着パッド５６のニップ形成面７１と湾曲面７２との境界７３は、定着ニップ８０の上流側縁部８１よりも記録媒体Ｓの搬送方向の下流にある。定着パッド５６の湾曲面７２が、定着ニップ８０内にある構成とされている。パッド中央部７６において、定着ニップ８０の入口で、湾曲面７２に沿って搬送される記録媒体Ｓが搬送方向に曲げられる。これにより、記録媒体Ｓの幅方向の剛性が高くなり、幅方向の変形に強くなる。パッド中央部７６で記録媒体Ｓの平面性が保てるので、記録媒体のシワ、画像のにじみなどの発生が抑制され、画像品質を向上できる。

特に封筒は、紙を二枚重ねた状態で定着装置５０に通紙されるので、シワ、画像のにじみが発生しやすい。一方、封筒は一般的に、最も通紙頻度の高い記録媒体Ｓよりも用紙幅が狭いことが多い。パッド中央部７６で封筒を曲げることのできる構成とすることで、用紙幅の狭い封筒に、シワ、画像のにじみが発生することを抑制できる。

また、記録媒体Ｓが定着ニップ８０を通過するときに、定着ベルト５２の表面に設けられた離型層と記録媒体Ｓとの間で摩擦が生じることで、離型層が削られる。離型層の削れが進行してゆくと、トナーＴの定着ベルト５２からの離型性が低下する。定着ベルト５２からトナーＴが離れないまま定着ニップ８０を通過すると、そのトナーＴが残った定着ベルト５２が次に定着ニップ８０まで周回してきたときに、定着ベルト５２上のトナーＴが記録媒体Ｓに付着して、画像汚れとなる。特に記録媒体Ｓの縁Ｓｅ１，Ｓｅ２に相当する位置において、定着ベルト５２の離型層の削れ量が大きい。

そのため、定着ニップ８０の上流側縁部８１と、定着パッド５６の境界７３との距離の値を、パッド中央部７６においてより大きく、パッド端部７７においてより小さくしている。パッド端部７７において、定着ニップ８０の形状を平坦に近づけることにより、定着ベルト５２と記録媒体Ｓとの間の速度差を低減できる。定着ベルト５２と記録媒体Ｓとが定着ニップ８０を通過するときの定着ベルト５２に対するストレスを下げて、定着ベルト５２の離型層と記録媒体Ｓとの摩擦を小さくできる。これにより、離型層の削れを抑制できる。

したがって、実施形態の定着装置５０は、定着パッド５６の境界７３と定着ニップ８０の上流側縁部８１との位置を規定することにより、画像品質向上と耐久性向上とを両立することができる。

図４，１１に示されるように、パッド端部７７において、定着パッド５６の境界７３は定着ニップ８０の上流側縁部８１よりも搬送方向の上流にあってもよい。定着ベルト５２の離型層の削れ量の大きいパッド端部７７において、定着パッド５６の湾曲面７２の全体を定着ニップ８０の外側に配置する。これにより、パッド端部７７において湾曲面７２の形状が定着ニップ８０の形状に影響することがなくなる。パッド端部７７において、定着ニップ８０の形状をより平坦に近づけることができる。したがって、定着ベルト５２の離型層の削れを抑制することができる。

図１０に示されるように、ローラー中央部９６における加圧ローラー５１の外径が、ローラー端部９７における加圧ローラー５１の外径よりも大きくてもよい。このような形状の加圧ローラー５１と、ニップ形成面７１と湾曲面７２とを有する定着パッド５６と、の組み合わせによって、パッド中央部７６において境界７３を上流側縁部８１よりも搬送方向の下流にし、パッド中央部７６における上流側縁部８１と境界７３との距離の値をパッド端部７７の距離の値よりも大きくする構成を、実現することができる。図９に示される外形を有する定着パッド５６を適用してもよく、この場合、定着パッド５６の外形を簡略にできるので、定着パッド５６の製造コストを低減できる。

図５，６に示されるように、ニップ形成面７１は平坦面であってもよい。このようにすれば、定着ニップ８０の形状を、ニップ形成面７１に対応した平坦な形状にできる。定着ベルト５２と記録媒体Ｓとが定着ニップ８０を通過するときに最も定着ベルト５２にストレスを与えない形状が実現できる。これにより、定着ベルト５２の離型層の削れを抑制でき、耐久性をさらに向上することができる。

図４，１１に示されるように、パッド端部７７は、定着装置５０に通紙可能な記録媒体Ｓのうち最大幅を有する記録媒体Ｓの縁Ｓｅ１，Ｓｅ２が通過する位置を含んでもよい。パッド端部７７は、定着装置５０に通紙される頻度が最大の記録媒体Ｓの縁Ｓｅ１，Ｓｅ２が通過する位置を含んでもよい。記録媒体Ｓの縁Ｓｅ１，Ｓｅ２が通過する位置において、定着ベルト５２の離型層の削れ量が大きい。記録媒体Ｓの縁Ｓｅ１，Ｓｅ２が通過する位置の定着ニップ８０の形状を平坦に近づけることにより、定着ベルト５２の離型層の削れを抑制でき、耐久性を向上することができる。

図１に示されるように、画像形成装置１００は、記録媒体Ｓ上にトナーＴの像を形成する画像形成部と、トナーＴの像を記録媒体Ｓに定着させる、上記のいずれかの局面の定着装置５０とを備えている。これにより、画像品質の向上と、定着装置５０の耐久性の向上とを両立した、画像形成装置１００を実現することができる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

５０ 定着装置、５１ 加圧ローラー、５２，５７ 定着ベルト、５３ 加熱ローラー、５４ 定着ヒーター、５６ 定着パッド、６０ 接触面、６１ 支持面、６４ 非接触部、７１ ニップ形成面、７２ 湾曲面、７３ 境界、７６ パッド中央部、７７ パッド端部、８０ 定着ニップ、８１ 上流側縁部、８２ 下流側縁部、９６ ローラー中央部、９７ ローラー端部、１００ 画像形成装置、Ｓ 記録媒体、Ｓｅ１，Ｓｅ２ 縁、Ｔ トナー。

Claims (7)

1. 記録媒体上に形成されたトナーの像を前記記録媒体に定着させる定着装置であって、
   定着ベルトと、
   前記定着ベルトに接触する接触面を有する定着パッドと、
   前記定着ベルトを介して前記定着パッドを押圧することで定着ニップを形成する加圧ローラーとを備え、
   前記接触面は、前記定着ニップを形成するためのニップ形成面と、前記記録媒体の搬送方向における前記ニップ形成面の上流にあり前記加圧ローラーから離れる方向に湾曲する湾曲面とを有し、
   前記定着ニップの前記搬送方向の上流側縁部と、前記ニップ形成面と前記湾曲面との境界と、の前記搬送方向における距離は、前記境界が前記上流側縁部よりも前記搬送方向の下流にある場合に正の値をとり、前記境界が前記上流側縁部よりも前記搬送方向の上流にある場合に負の値をとるものとし、
   前記記録媒体の幅方向の中央部における前記距離の値が、前記幅方向の端部における前記距離の値よりも大きく、
   前記中央部において、前記境界は前記上流側縁部よりも前記搬送方向の下流にある、定着装置。
2. 前記端部において、前記境界は前記上流側縁部よりも前記搬送方向の上流にある、請求項１に記載の定着装置。
3. 前記中央部における前記加圧ローラーの外径が、前記端部における前記加圧ローラーの外径よりも大きい、請求項１に記載の定着装置。
4. 前記ニップ形成面は平坦面である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記端部は、前記定着装置に通紙可能な前記記録媒体のうち最大幅を有する前記記録媒体の縁が通過する位置を含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記端部は、前記定着装置に通紙される頻度が最大の前記記録媒体の縁が通過する位置を含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 記録媒体上にトナーの像を形成する画像形成部と、
   前記トナーの像を前記記録媒体に定着させる、請求項１に記載の定着装置とを備える、画像形成装置。
   

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