JP4548042B2 - 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。

電子写真方式などにおける画像形成装置の定着装置では、記録媒体上に転写された未定着トナー像を１対の回転体のニップ部に通過させ、熱と圧力とで記録媒体に定着させるものがある。定着装置には、回転体の一方に無端ベルトを用い、無体ベルトの内面を圧接する加圧部材を備える構成のものがある。このような定着装置は、記録媒体のシワ防止性，回転体からの剥離性，定着性などの向上のため、様々な対応をしている。

例えば、ニップ部における記録媒体の出口近傍（記録媒体の通過方向に対して下流側）の圧力を局所的に高く設定することで、記録媒体の剥離性能を向上させる構成。（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

あるいは、回転体の回転軸方向に対して、加圧部材の加圧方向の高さが異なる形状としたり、軸方向に対して剛性が異なる構成としたりすることで、圧力の大きさを回転軸方向で異ならせ、シワ防止性，剥離性を向上させる構成。（例えば、特許文献３、特許文献４特許文献５参照）。

しかし、このような構成でも、記録媒体のシワ防止性，回転体からの剥離性，定着性などの向上を同時に満足できるレベルとすることは困難であった。また、加圧部材の形状や剛性のプロファイルのバラツキは、ニップ部の圧力変動に大きな影響を与えるため、加圧部材の寸法公差や取り付け公差が非常に厳しかった。

このため、加圧部材の中の剛性を有する部材が圧接する方向を、対向する回転体の中心近傍に向けることで、公差やバラツキに起因するニップ部の圧力変動の影響を小さくする構成が提案されているが、十分に公差がラフになってはいなかった。（例えば、特許文献６参照）。
特開平１１−１３３７７６号公報 特開２００１−３５６６２５号公報 特開平１０−２２８１９９号公報 特開２００２−１４８９８１号公報 特開２００４−１０９５８３号公報 特開２００３−００５５５３号公報

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、公差やバラツキに起因する圧力変動を低減させるとともに、記録媒体のシワ防止性，回転体からの剥離性，定着性などを向上させることを目的とする。

請求項１に記載の定着装置は、１対の回転体のニップ部に未定着のトナー像を保持した記録媒体を通過させることよって、前記記録媒体に前記トナー像を定着させる定着装置であって、前記１対の回転体の少なくとも一方の回転体は、無端ベルトからなり、前記無端ベルトからなる回転体は、少なくとも、前記未定着のトナー像が保持されていない前記記録媒体の面と接触する側に配置され、前記無端ベルトの内面を圧接し、前記ニップ部に圧力を与える加圧部材を備え、前記加圧部材は、少なくとも、前記ニップ部における前記記録媒体の通過方向の上流側に設けられた第１加圧部材と、前記第１加圧部材の下流側に設けられ且つ前記第１加圧部材よりも高硬度とされた第２加圧部材と、で構成され、前記加圧部材が前記無端ベルトの内面に圧接されていない状態において、前記第１加圧部材と前記第２加圧部材との前記記録媒体の通過方向の間隔が、前記回転体の回転軸方向で異なるように設定され、前記加圧部材が前記無端ベルトの内面に圧接されると、前記第一部材部材が前記間隔を埋めるように変形することを特徴としている。

請求項１に記載の定着装置は、１対の回転体のニップ部に未定着のトナー像を保持した記録媒体を通過させることよって記録媒体にトナー像を定着させる。１対の回転体の少なくとも一方の回転体は無端ベルトからなっている。この無端ベルトの内面を加圧部材が圧接し、ニップ部に圧力を与えている。

加圧部材は、少なくとも、ニップ部の前記記録媒体の通過方向の上流側に設けられた第１加圧部材と、下流側に設けられた第２加圧部材とで構成されている。そして、第１加圧部材の硬度より、第２加圧部材の硬度の方を高くすることにより、ニップ部の圧力が記録媒体の通過方向の上流側より下流側を高くし、剥離性を向上させている。
更に、加圧部材が無端ベルトの内面に圧接されていない状態において、第１加圧部材と第２加圧部材との記録媒体の通過方向の間隔が、回転軸方向で異なるように設定することで、加圧部材が無端ベルトの内面に圧接されると、第一部材部材が間隔を埋めるように変形し、これによりニップ部の圧力の大きさを回転軸方向で異ならせている。このように、ニップ部の圧力の大きさを異ならせることにより、記録媒体のシワ防止性，回転体からの剥離性，定着性などの向上を行っている。
また、このような無端ベルトが圧接する面の位置，面積の変化による、ニップ部の圧力変動は小さい（位置，面積の僅かな変化が圧力分布に対して大きな影響を与えない）。
このため、加圧部材が無端ベルトの内面を圧接する面の位置，面積のバラツキに起因する圧力変動は小さい。よって、例えば、加圧部材の成形や加工の精度（公差）、加圧部材の取付精度（公差）などがラフで良い。

このため、加圧部材が無端ベルトの内面を圧接する面の位置，面積のバラツキに起因する圧力変動は小さい。よって、例えば、加圧部材の成形や加工の精度（公差）、加圧部材の取付精度（公差）などがラフで良い。

請求項２に記載の定着装置は、請求項１に記載の構成において、前記加圧部材が前記無端ベルトの内面に圧接されていない状態において、前記間隔が、前記回転体の回転軸方向両端部から回転軸方向中央部に向かって狭くなるように設定されていることを特徴としている。

請求項３に記載の定着装置は、前記第２加圧部材との間で前記隙間を形成する前記第１加圧部材側の側面が、回転軸方向両端部よりも回転軸方向中央部が第１加圧部材側に凸となった形状に設定されることで、前記間隔が、回転軸方向両端部から回転軸方向中央部に向かって狭くなるように設定されていることを特徴としている。

請求項４に記載の定着装置は、前記第２加圧部材における前記無端ベルトの内面を圧接する圧接面が、回転軸方向両端部よりも回転軸方向中央部が第１加圧部材側に凸となるように湾曲し、前記圧接面における回転軸中央部が回転軸両端部よりも前記ニップ部の上流側で圧接する構成とされていることを特徴としている。

請求項５に記載の定着装置は、前記第２加圧部材における前記無端ベルトの内面を圧接する圧接面が、回転軸方向中央部を回転軸方向両端部よりも前記ニップ部側に膨出した形状とされていることを特徴としている。

請求項６に記載の画像形成装置は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の定着装置を備えることを特徴としている。

請求項６に記載の画像形成装置は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の定着装置を備えているので、記録媒体のシワ防止性，回転体からの剥離性，定着性などが向上している。

以上説明したように本発明によれば、公差やバラツキに起因する圧力変動を低減させるとともに、記録媒体のシワ防止性，回転体からの剥離性，定着性などが向上する。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンタ１００を示すものである。まず、フルカラープリンタ１００に説明したのち、定着装置７０の詳細を説明する。

図１において、０１はフルカラープリンタ１００の本体を示すものであり、このプリンタ本体０１の内部には、大別して、フルカラーの画像形成を行うプリントヘッドデバイス（Ｐｒｉｎｔ Ｈｅａｄ Ｄｅｖｉｃｅ）０２と、このプリントヘッドデバイス０２の像担持体としての４つの感光体ドラム１１，１２，１３，１４に画像露光を施す露光装置としての光走査装置０３と、上記プリントヘッドデバイス０２の各色の現像装置４１，４２，４３，４４に対応する色のトナーを供給する４つのトナーボックス０４Ｙ，０４Ｍ，０４Ｃ，０４Ｋと、上記プリントヘッドデバイス０２に記録媒体としての記録用紙Ｐを供給する給紙カセット０５と、上記プリントヘッドデバイス０２からトナー像が転写された記録用紙Ｐに対して、定着処理を施す定着装置７０と、この定着装置７０によって片面に画像が定着された記録用紙Ｐを、表裏を反転した状態で、再度プリントヘッドデバイス０２の転写部へと搬送する両面用搬送経路０７と、プリンタ本体０１の外部から所望の記録用紙Ｐを給紙する手差し給紙手段０８と、プリンタの動作を制御するコントローラ０９と、画像信号に対して画像処理を施す
画像処理回路や高圧電源回路等からなる電気回路１０とが設けられている。なお、図１中、Ｔは画像が形成された記録用紙Ｐを排出する排出トイレを示すものであり、この排出トイレＴは、プリンタ本体０１の上部に一体的に配置されている。

上記プリンタ本体０１の内部に配設される種々の部材のうち、露光装置としての光走査装置０３は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した画像データに基づいて点灯駆動される４つの半導体レーザ（図示省略）や、これら４つの半導体レーザから出射される４本のレーザ光を、偏向走査するためのｆ−θレンズ（図示省略）やポリゴンミラー（図示省略）、あるいは複数枚の反射ミラー（図示省略）などから構成されている。

図２は、プリントヘッドデバイス０２を示すものである。なお、図２中の矢印は、各回転部材の回転方向を示している。

このプリントヘッドデバイス０２は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）用の各感光体ドラム（像担持体）１１，１２，１３，１４を有する画像形成ユニット１，２，３，４と、これら感光体ドラム１１，１２，１３，１４に接触する一次帯電用の帯電ロール（接触型帯電装置）２１，２２，２３，２４と、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のレーザ光３１，３２，３３，３４を照射する光走査装置０３（図１参照）と、上記感光体ドラム１１，１２，１３，１４上に形成された静電潜像を、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーで現像する現像装置４１，４２，４３，４４と、上記４つの感光体ドラム１１，１２，１３，１４のうちの２つの感光体ドラム１１，１２に接触する第１の一次中間転写ドラム（中間転写体）５１及び他の２つの感光体ドラム１３，１４に接触する第２の一次中間転写ドラム（中間転写体）５２と、上記第１、第２の一次中間転写ドラム５１，５２に接触する二次中間転写ドラム（中間転写体）５３と、この二次中間転写ドラム５３に接触する最終転写ロール（転写部材）６０とで、その主要部が構成されている。

感光体ドラム１１，１２，１３，１４は、共通の接平面Ｍを有するように一定の間隔をおいて配置されている。また、第１の一次中間転写ドラム５１及び第２の一次中間転写ドラム５２は、各回転軸が該感光体ドラム１１，１２，１３，１４軸に対し平行かつ所定の対称面を境界とした面対称の関係にあるように配置されている。さらに、二次中間転写ドラム５３は、該感光体ドラム１１，１２，１３，１４と回転軸が平行であるように配置されている。

各色毎の画像情報に応じた信号は、電気回路１０（図１参照）に配設された画像処理回路によりラスタライジングされて光走査装置０３に入力される。この光走査装置０３では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のレーザ光３１，３２，３３，３４が変調され、対応する色の感光体ドラム１１，１２，１３，１４に照射される。

上記各感光体ドラム１１，１２，１３，１４の周囲では、周知の電子写真方式による各色毎の画像形成プロセスが行われる。まず、上記感光体ドラム１１，１２，１３，１４としては、例えば、直径２０ｍｍのＯＰＣ感光体を用いた感光体ドラムが用いられ、これらの感光体ドラム１１，１２，１３，１４は、例えば、９５ｍｍ／ｓｅｃの回転速度で回転駆動される。上記感光体ドラム１１，１２，１３，１４の表面は、図２に示すように、接触型帯電装置としての帯電ロール２１，２２，２３，２４に、約-８４０ＶのＤＣ電圧を印加することによって、例えば約-３００Ｖ程度に帯電される。なお、上記接触型の帯電装置としては、ロールタイプのもの、フィルムタイプのもの、ブラシタイプのもの等が挙げられるが、どのタイプのものを用いても良い。この実施の形態では、近年、電子写真装置で一般に使用されている帯電ロールを採用している。また、感光体ドラム１１，１２，１３，１４の表面を帯電させるために、この実施の形態では、ＤＣのみ印加の帯電方式をとっているが、ＡＣ＋ＤＣ印加の帯電方式を用いても良い。

その後、感光体ドラム１１，１２，１３，１４の表面には、露光装置としての光走査装置０３によってイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応したレーザ光３１，３２，３３，３４が照射され、各色毎の入力画像情報に応じた静電潜像が形成される。感光体ドラム１１，１２，１３，１４は、光走査装置０３で静電潜像が書き込まれた際に、その画像露光部の表面電位は−６０Ｖ以下程度にまで除電される。

また、上記感光体ドラム１１，１２，１３，１４の表面に形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した静電潜像は、対応する色の現像装置４１， ４２，４３，４４によって現像され、感光体ドラム１１，１２，１３，１４上にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像として可視化される。

この実施の形態では、現像装置４１，４２，４３，４４として、磁気ブラシ接触型の二成分現像方式を採用しているが、この現像方式に限定されるものではなく、その他の減像方式であっても良い。例えば、非接触型の現像方式や一成分方式の現像方式であっても良い。

現像装置４１，４２，４３，４４には、それぞれ色の異なったイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色のトナーと、キャリアからなる現像剤が充填されている。これらの現像装置４１，４２，４３，４４には、図１に示すように、対応する色のトナーボックス０４Ｙ，０４Ｍ，０４Ｃ，０４Ｋからトナーが補給されると、この補給されたトナーは、オーガー４０４で充分にキャリアと攪拌されて摩擦帯電される。現像ロール４０１の内部には、複数の磁極を所定の角度に配置したマグネットロール（不図示）が固定した状態で配置されている。この現像ロール４０１に現像剤を搬送するパドル４０３によって、当該現像ロール４０１の表面近傍に搬送された現像剤は、現像剤量規制部材４０２によって現像部に搬送される量が規制される。この実施の形態では、上記現像剤の量は、３０〜５０ｇ／ｍ²であり、また、このとき現像ロール４０１上に存在するトナーの帯電量は、概ね−２０〜３５μＣ／ｇ程度である。

上記現像ロール４０１上に供給されたトナーは、マグネットロールの磁力によって、キャリアとトナーで構成された磁気ブラシ状となっており、この磁気ブラシが感光体ドラム１１，１２，１３，１４と接触している。この現像ロール４０１にＡＣ＋ＤＣの現像バイアス電圧を印加して、現像ロール４０１上のトナーを感光体ドラム１１，１２，１３，１４上に形成された静電潜像に現像することにより、トナー像が形成される。この実施の形態では、例えば、現像バイアス電圧のＡＣ成分が４ｋＨｚ、１．５ｋＶｐｐで、ＤＣ成分が−２３０Ｖ程度に設定されている。

この実施の形態では、上記現像装置４１，４２，４３，４４において、トナーとして略球形状のトナーである、所謂、”球形トナー”であって、その平均粒径が３〜１０μｍ程度のものが使用され、例えば、ブラック色のトナーの平均粒径は８μｍ、カラートナーの平均粒径は７μｍに設定される。

次に、上記各感光体ドラム１１，１２，１３，１４上に形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム５１及び第２の一次中間転写ドラム５２上に、静電的に二次転写される。感光体ドラム１１，１２上に形成されたイエロー（Ｙ）およびマゼンタ（Ｍ）色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム５１上に、感光体ドラム１３，１４上に形成されたシアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色のトナー像は、第２の一次中間転写ドラム５２上に、それぞれ転写される。従って、第１の一次中間転写ドラム５１上には、感光体ドラム１１または１２のどちらから転写された単色像と、感光体ドラム１１及び１２の両方から転写された２色のトナー像が重ね合わされた二重色像が形成されることになる。また、第２の一次中間転写ドラム５２上にも、感光体ドラム１３，１４から同様な単色像と二重色像が形成される。

上記第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２上に感光体ドラム１１，１２，１３，１４からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、＋２５０〜５００Ｖ程度である。この表面電位は、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。この雰囲気温度や湿度は、雰囲気温度や湿度によって抵抗値が変化する特性を持った部材の抵抗値を検知することで簡易的に知ることが可能である。上述のように、トナーの帯電量が−２０〜３５μＣ／ｇの範囲内にあり、常温常湿環境下にある場合には、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２の表面電位は、+３８０Ｖ程度が望ましい。

この実施の形態で用いる第１、第２の一次中間転写ドラム５１，５２は、例えば、外径が４２ｍｍに形成され、抵抗値は１０８Ω程度に設定される。第１、第２の一次中間転写ドラム５１，５２は、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはＦｅやＡｌ等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝１０２〜１０３Ω）が、厚さ０．１〜１０ｍｍ程度に設けられている。更に、第１、第２の中間転写ドラム５１，５２の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ３〜１００μｍの高離型層（Ｒ＝１０５〜１０９Ω）として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。ここで重要なのは、抵抗値と表面の離型性であり、高離型層の抵抗値がＲ＝１０５〜１０９Ω程度であり、高離型性を有する材料であれば、特に材料は限定されない。

このように第１、第２の一次中間転写ドラム５１，５２上に形成された単色又は二重色のトナー像は、二次中間転写ドラム５３上に静電的に３次転写される。従って、二次中間転写ドラム５３上には、単色像からイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色の四重色像までの最終的なトナー像が形成されることになる。

この二次中間転写ドラム５３上へ第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、＋６００〜１２００Ｖ程度である。この表面電位は、感光体ドラム１１，１２，１３，１４から第１の一次中間転写ドラム５１及び第２の一次中間転写ドラム５２へ転写するときと同様に、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。また、転写に必要なのは、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２と二次中間転写ドラム５３との間の電位差であるので、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２の表面電位に応じた値に設定することが必要である。上述のように、トナーの帯電量が−２０〜３５μＣ／ｇの範囲内にあり、常温常湿環境下であって、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２の表面電位が+３８０Ｖ程度の場合には、二次中間転写ドラム５３の表面電位は、＋８８０Ｖ程度、つまり第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２と二次中間転写ドラム５３との間の電位差は、+５００Ｖ程度に設定することが望ましい。

この実施の形態で用いる二次中間転写ドラム５３は、例えば、外径が第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２と同じ４２ｍｍに形成され、抵抗値は１０１１Ω程度に設定される。また、上記二次中間転写ドラム５３も第１、第２の一次中間転写ドラム５１，５２と同様、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはＦｅやＡｌ等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝１０２〜１０３Ω）が、厚さ０．１〜１０ｍｍ程度に設けられている。更に、二次中間転写ドラム５３の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ３〜１００μｍの高離型層として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。ここで、二次中間転写ドラム５３の抵抗値は、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２よりも高く設定する必要がある。そうしないと、二次中間転写ドラム５３が第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２を帯電してしまい、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２の表面電位の制御が難しくなる。このような条件を満たす材料であれば、特に材料は限定されない。

さて、上記二次中間転写ドラム５３上に形成された単色像から四重色像までの最終的なトナー像は、最終転写ロール６０によって、用紙搬送路を通る記録用紙Ｐに３次転写される。この記録用紙Ｐは、不図示の紙送り工程を経て用紙搬送ロール９０を通過し、二次中間転写ドラム５３と最終転写ロール６０のニップ部に送り込まれる。この最終転写工程の後、用紙上に形成された最終的なトナー像は、定着装置７０によって定着され、一連の画像形成プロセスが完了する。

つぎに、第１の実施形態に係る定着装置７０について説明する。

図３は定着装置７０の要部を模式的に示す断面図である。定着装置７０は、内部に加熱源として６００Ｗのハロゲンランプ７０１を有する加熱部材としての加熱ロール７０２、無端ベルト状の定着ベルト７０３、定着ベルト７０３が回転自在となるように定着ベルト７０３の両端を支持するベルトガイド部材７０４（図４参照）、定着ベルト７０３の内部に配設され定着ベルト７０３を加熱ロール７０２の表面に圧接させる加圧部材７１２などを備える圧接ユニット７０５（図４参照）、定着ベルト７０３の内面にオイルを供給するオイル供給部材としてのフェルト部材７０６などから構成されている。

上記、オイル供給部材としてのフェルト部材７０６は、例えば、ノーメックス（商品名）からなり、当該フェルト部材７０６には、粘度３００ｃｓのアミノＳｉオイル等からなるオイルが、２．０ｇ程度含浸されている。このフェルト部材７０６は、図３に示すように、ベルトフレーム７０８の背面側に接着等の手段によって固定した状態で取り付けられている。

上記加熱ロール７０２は、鉄やステンレス等からなる薄肉円筒状の芯金２０２と、当該芯金２０２の表面に被覆されたシリコンゴム等からなる肉厚０．６５ｍｍ程度の弾性層２０４と、当該弾性層２０４の表面の被覆されたＰＦＡ等からなる肉厚３０μｍ程度の離型層（図示省略）とから構成されている。

また、上記定着ベルト７０３は、ポリイミド等の合成樹脂によって、外径が３０ｍｍ、肉厚が７５μｍの無端ベルト状に形成されており、必要に応じて、表面にＰＦＡ等からなる離型層（図示省略）が形成されている。

更に、上記ベルトガイド部材７０４は、図４及び図５に示すように、ベルトフレーム７０８の両端部に互いに平行に突設された嵌合部７０８ａに嵌合された状態で、ベルトハウジング７０７の両端部に装着されるようになっている。

また、上記圧接ユニット７０５は、合成樹脂製のベルトハウジング７０７、ベルトハウジング７０７に嵌合状態に装着される断面略コ字形状の金属製のベルトフレーム７０８、定着ベルト７０３を加熱ロール７０２に圧接させるためのニップヘッド部材７０９とニップヘッド部材７０９に装着される弾性部材としてのパッド部材７１０とからなる加圧部材７１２などで構成されている。

なお、図３は判り易くするため、上述した詳細な構成でなく、加圧部材７１２（ニップヘッド部材７０９とパッド部材７１０）などの主要部品のみ示している。

加圧部材７１２のニップヘッド部材７０９は、例えば、ＬＣＰ、ＰＥＴ、ＰＰＳ、ＰＢＴ、ＰＥＳ等の耐熱性を有する合成樹脂で形成されている。図６に示すように、ニップヘッド部材７０９は、断面がＬ字形状の細長い角柱形状に形成されていると共に、その上面には、パッド部材７１０を、例えば、接着剤などで固定するための固定部７２０が長手方向（定着ベルト７０３の回転軸方向）に沿って設けられている。また、上記ニップヘッド部材７０９は、その幅方向（長手方向と直交する方向）の一端部に、加熱ロール７０２方向に突設した圧接部７２１が形成されている。そして、圧接部７２１の圧接面７２１Ｂが定着ベルト７０３を圧接する。
また、パッド部材７１０は細長い直方体状（四角柱状）をしており、例えば、シリコンゴム等のゴム材料で構成されている。なお、パッド部材７１０のゴム硬度は１０〜３０度（アスカーＣ硬度）が望ましい。また、パッド部材７１０より圧接部７２１の方が高硬度である。

図７（Ａ）に示すように、圧接部７２１のパッド部材７１０側の側面７２１Ａは、長手方向（定着ベルト７０３の回転軸方向）に、上端部がパッド部材７１０側に凸形となったＲ形状をしている。このため両端部はパッド部材７１０に対して徐々に広くなる間隔Ｙが形成されている。なお、図１２（Ａ）は、このことを判り易くするため極端に描いた図である。また、図７（Ｂ）に示すように圧接部７２１の側面７２１Ａの中央部は垂直であり、図７（Ｃ）に示すように、両端部はパッド部材７１０と反対側に傾斜している（この傾斜がパッド部材７１０との間の間隔Ｙとなる）。

上記の如く構成されるニップヘッド部材７０９とパッド部材７１０とからなる加圧部材７１２は、図３に示すように、定着ベルト７０３を圧接し、加熱ロール７０２と定着ベルト７０３のニップ部に圧力をかけている。

具体的には、加圧部材７１２を備える圧接ユニット７０５（図４参照）は、図３に示すように、ベルトガイド部材７０４（図４参照）を介して、両端側に設けられた１対のアーム部材７１７の中央部７１７ｃに取り付けられており、アーム部材７１７は、支点７１７ａを中心にして回動自在に支持されている。そして、端部７１７ｂに圧接するコイルスプリング７１８によって、圧接ユニット７０５を定着ベルト７０３に所定の圧力で圧接させ、加熱ロール７０２とのニップ部に所定の圧力を与える構成となっている。

なお、図３と図５とに示しているシート部材７１９は、定着ベルト７０３と圧接ユニット７０５との間に介在される合成樹脂製のフィルム状のシート部材を示しており、定着ベルト７０３と加圧部材７１２との間の摩擦を低減するものであるが、必ずしも設けなくとも良い。

つぎに、本実施形態の作用について説明する。

定着装置７０では、図３に示すように、内部にハロゲンランプ７０１を有する加熱ロール７０２と、無端ベルト状に形成された定着ベルト７０３との間に形成されるニップ部に、未定着トナー像ＭＴを担持した記録用紙Ｐを通過させることにより定着を行うようになっている。なお、図中の矢印Ｓは記録用紙Ｐのニップ部の通過方向を示す。

さて、図８は、ニップ部を記録用紙Ｐが通過する際にかかる圧力分布を模式的に示した図である。図８（Ａ）は中央部（図７（Ｂ）に対応）の圧力分布を、図８（Ｂ）は両端部（図７（Ｃ）に対応）圧力分布を、それぞれ示している。なお、図８は、シート部材７１９などを省略している。

前述したように、パッド部材７１０より圧接部７２１の方が高硬度であるので、ニップ部の出口（記録用紙Ｐの通過方向の下流側）の方が入口（記録用紙Ｐの通過方向の上流側）より圧力が高い。また、弾性層２０４は、ニップの圧力分布によって歪む（凹む）。よって、図１６（Ａ）に示すように、記録用紙Ｐがニップ部を出る際には、加熱ロール７０２と反対方向側に進む。よって、剥離性が良い。なお、図１６（Ａ）は記録用紙Ｐの進行の動きを極端に模式的に示している。

また、圧接ユニット７０５の両端部がアーム部材７１７で押圧されているので、中央部は撓み等により、両端部より圧力がかかりにくい。しかし、図７と図１２（Ａ）に示すように、圧接部７２１のパッド部材７１０側の側面７２１Ａは、長手方向（定着ベルト７０３の回転軸方向）に、上端部がパッド部材７１０側（記録用紙Ｐの通過方向の下流側）に凸形状となったＲ形状をしている。よって、圧接部７２１の両端部は、中央部より圧接面７２１Ｂの面積が小さくなっている。

したがって、図９の点線で表したグラフのように、圧接部７２１による両端部と中央部とのニップ部の圧力は均一となり、しかも高い圧力でニップ部を通過する記録用紙Ｐを押圧する。このため、剥離性が高く、また定着性も均一、且つ良好となる。

更に、図８（Ｂ）に示すように、押圧によりパッド部材７１０の両端部は、間隔Ｙを埋めるように変形する。したがって、図９の実線で表したグラフのように、パッド部材７１０の押圧力は両端が小さく、中央部が大きくなる。よって、記録用紙Ｐの中央部より両端部の方が速度が速くなり、図１６（Ｂ）の矢印Ｖで示すように、記録用紙Ｐが両端側に引っ張られるようにニップ部を通過するので、記録用紙Ｐにシワが寄りにくい。

さて、図１７は、圧接部１７２１の側面１７２１Ａとパッド部材１７１０と間隔Ｙがない従来の加圧部材１７１２を示している。また、図１７（Ｄ）に示すように、圧接部１７２１の圧接面１７２１Ｂは、中央部を両端部より高くして中央部の圧力が高めているが、前述したように、シワ防止のため、ニップ部の圧力は中央部より両端部ほうが高くなる圧力分布としている。

従来の加圧部材１７１２は、このような構成のため、図１８，図１０に示すような圧力分布を示す。なお、図１０においては、点線が圧接部１７２１の圧力分布を示し、実線がパッド部材１７１０の圧力分布を示す。このような圧力分布の為、シワ防止はなされているが、圧接部１７２１の圧力は中央部が低いので、剥離性が十分でなく、定着性も均一となっていない。

しかも、圧接部１７２１の圧接面１７２１Ｂの中央部を高くした形状は、僅かな高さの違いが、圧力分布に大きな影響を与える。このため中央部の高さＺは両端より約０．３ｍｍ程度のみ高くしており、その公差も±０．０５ｍｍと非常に厳しくなっている。

しかし、本実施形態のように、図７と図１２（Ａ）に示すように、圧接部７２１の側面７２１Ａの両端部とパッド部材７１０との間に間隔Ｙを形成する構成とした場合、間隔Ｙは約０．７ｍｍから１．２ｍｍであり、公差も±０．２０ｍｍとラフで良い。また、このような構成とすると圧接部７２１の圧接面７２１Ｂの公差も±０．１ｍｍ程度となる。

なお、本実施形態でも、図１７（Ｄ）のように、圧接部７２１の圧接面７２１Ｂの高さを変化させた構成を加えても良い。

つぎに第１の実施形態の変形例を説明する。

まず、第１の変形例について説明する。図１１に示すように、加圧部材８１２のニップヘッド部材８０９の圧接部８２１の側面８２１Ａは傾斜しておらず、全体がＲ形状となっている。（図７（Ｃ）と図１１（Ｃ）とを比較すると判りやすい）。

つぎに、第２の変形例について説明する。図１２（Ｂ）に判りやすく極端に示すように、加圧部材９１２のニップヘッド部材９０９の圧接部９２１の側面７１０Ａは、Ｒ形状でなく、Ｖ字形状となっている。（図１２（Ａ）と比較すると判りやすい）。

なお、第１及び第２に変形例ともに、第１の実施形態と同様の作用を奏す。

つぎに、第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図１３に示すように、加圧部材６１２のニップヘッド部材６０９の圧接部６２１の全体が湾曲している。つまり、図１２（Ｃ）に判りやすく極端に示しているように、圧接面６２１Ｂの幅自体は同じであるが、湾曲することによって中央部は両端部よりニップ部の入口側で圧接する構成となっている。

つぎに、本実施形態の作用について説明する。

図１４に示すように、圧接部６２１によるニップ部の圧力分布は、両端部より中央部が高くなり、また、その位置も両端部より中央部が若干上流側となっている。このようにニップ部の出口近傍の圧力分布と圧接位置とが異なる為、剥離性能が更に向上する。なお、第１の実施形態と同様にパッド部材７１０の圧力分布は中央部が低く、両端部が高いのでシワ防止がなされている。

尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態では、圧接部６１０，７１０，８１０，９１０の形状を変えていたが、パッド部材７１０の形状を変えても良い。一例を挙げると、図１５に示すように、圧接部５２１の側面５２１Ａは直線形状であるが、パッド部材５１０の中央部がＲ形状に凸形状に脹らんだ形状であっても良い。

また、例えば、加熱ロール７０２も、無端ベルトであっても良い。また、加熱ロール７０２も無端ベルトとした場合、本実施形態で説明したような、加圧部材を備える構成であっても良い。また、加熱ロール、定着ロールのいずれか一方、又は両方共に、本実施形態で説明したような、加圧部材を備える構成であっても良い。

本発明の第１の実施形態に係る定着装置を備えるフルカラープリンタの全体構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る定着装置を備えるフルカラープリンタのプリントヘッドデバイスを示す構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る定着装置の要部を模式的に示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る定着装置の圧接ユニットを示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る定着装置の圧接ユニットを示す分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る定着装置の加圧部材を示し、（Ａ）は分解斜視図であり、（Ｂ）は斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る定着装置の加圧部材を示し、（Ａ）は平面視した平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面の断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ断面の断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る定着装置のニップ部の断面図と圧力分布とを模式的に示し、（Ａ）は中央部、（Ｂ）は両端部の図である。 本発明の第１の実施形態に係る定着装置のニップ部の圧力分布を模式的に示したグラフである。 従来の定着装置のニップ部の圧力分布を模式的に示したグラフである。 本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る定着装置の加圧部材を示し、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面の断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ断面の断面図である。 （Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る定着装置の加圧部材を模式的に極端に示す平面図であり、（Ｂ）は本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係る定着装置の加圧部材を模式的に極端に示す平面図であり、（Ｃ）は本発明の第１の実施形態の第３の変形例に係る定着装置の加圧部材を模式的に極端に示す平面図である。 本発明の第２の実施形態に係る定着装置の加圧部材を示し、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面の断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ断面の断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る定着装置のニップ部の断面図と圧力分布とを模式的に示し、（Ａ）は中央部、（Ｂ）は両端部の図である。 本発明のその他の実施形態に係る定着装置の加圧部材を示し、（Ａ）は平面視した平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面の断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ断面の断面図である。 （Ａ）は記録媒体がニップ部からでる際の進行を模式的に示した図であり、（Ｂ）は記録媒体がニップ部で速度差により両端が引っ張られる様子を説明する説明図である。 従来の定着装置の加圧部材を示し、（Ａ）は平面視した平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面の断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ断面の断面図であり、（Ｄ）は（Ａ）のＤ−Ｄ断面の断面図である。 従来の定着装置のニップ部の断面図と圧力分布とを模式的に示し、（Ａ）は中央部、（Ｂ）は両端部の図である。

符号の説明

７０ 定着装置
１００ フルカラープリンタ（画像形成装置）
６１２ 加圧部材
７０２ 加熱ロール（回転体）
７０３ 定着ベルト（無端ベルトからなる回転体）
７１２ 加圧部材
８１２ 加圧部材
９１２ 加圧部材
７１０ パッド部材（第１加圧部材）
７２１ 圧接部（第２加圧部材）
ＭＴ 未定着トナー像
Ｐ 記録用紙（記録媒体）
Ｓ 通過方向

Claims (6)

1. １対の回転体のニップ部に未定着のトナー像を保持した記録媒体を通過させることよって、前記記録媒体に前記トナー像を定着させる定着装置であって、
   前記１対の回転体の少なくとも一方の回転体は、無端ベルトからなり、
   前記無端ベルトからなる回転体は、少なくとも、前記未定着のトナー像が保持されていない前記記録媒体の面と接触する側に配置され、
   前記無端ベルトの内面を圧接し、前記ニップ部に圧力を与える加圧部材を備え、
   前記加圧部材は、少なくとも、前記ニップ部における前記記録媒体の通過方向の上流側に設けられた第１加圧部材と、前記第１加圧部材の下流側に設けられ且つ前記第１加圧部材よりも高硬度とされた第２加圧部材と、で構成され、
   前記加圧部材が前記無端ベルトの内面に圧接されていない状態において、前記第１加圧部材と前記第２加圧部材との前記記録媒体の通過方向の間隔が、前記回転の回転軸方向で異なるように設定され、
   前記加圧部材が前記無端ベルトの内面に圧接されると、前記第一部材部材が前記間隔を埋めるように変形することを特徴とする定着装置。
2. 前記間隔が、前記回転体の回転軸方向両端部から回転軸方向中央部に向かって狭くなるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記第２加圧部材との間で前記隙間を形成する前記第１加圧部材側の側面が、回転軸方向両端部よりも回転軸方向中央部が第１加圧部材側に凸となった形状に設定されることで、
   前記間隔が、回転軸方向両端部から回転軸方向中央部に向かって狭くなるように設定されていることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記第２加圧部材における前記無端ベルトの内面を圧接する圧接面が、回転軸方向両端部よりも回転軸方向中央部が第１加圧部材側に凸となるように湾曲し、前記圧接面における回転軸中央部が回転軸両端部よりも前記ニップ部の上流側で圧接する構成とされていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の定着装置。
5. 前記第２加圧部材における前記無端ベルトの内面を圧接する圧接面が、回転軸方向中央部を回転軸方向両端部よりも前記ニップ部側に膨出した形状とされていることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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