JP5440358B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体に転写された画像を定着させる定着装置及び定着装置を備えた画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置には、用紙などの記録媒体にトナー像等として転写された画像を、熱と圧力により定着させる定着装置が設けられている。従来、このような定着装置として、定着ローラと定着ベルトとを用いたベルトニップ方式の定着装置が実用化されている。

この種の定着装置では、加熱源を備えた定着ローラと、定着ベルトが巻回された複数のローラと、該定着ベルトに接してベルトの内側から外側に向けて定着ベルトを付勢する押圧パッドと、押圧パッドを覆う摺動シートとが設けられている。かかる定着装置においては、複数のローラのうち下流側の回転押圧ローラと押圧パッドとが、定着ベルトを定着ローラ側に押圧してニップ領域を形成するようにしている。このため、定着ベルトを有しない定着装置と比較してニップ幅を広くすることができるという利点がある。

特開２００６−１４６１５６号公報

上記のように複数のローラと、該ローラに巻回された定着ベルトと、該定着ベルトを付勢する押圧パッドとを備えた従来の定着装置では、定着ベルトと回転押圧ローラと押圧パッドとで形成される楔状の空間において圧力が低下してしまうため、記録媒体上の画像にツララ状の光沢ムラが生じ、画像不良が発生するおそれがあった。
より具体的に説明すると、コート紙などの透気性が低い用紙の場合、未定着トナー層内に存在している空気が圧力の低い部分が生じることがある。このため、押圧パッドによる押圧力が低い部分が存在すると、定着ローラと用紙との界面において空隙を生じさせ、完全に定着が完了していないトナー像を乱してしまい、画像不良が発生してしまう。

そこで、押圧パッドの下流側端部に金属製ロッドからなる押圧補助部材を設けたり、押圧パッドの表面を覆う摺動シートの下流側端部に折り目を付けるなどして、定着ベルトと回転押圧ローラと押圧パッドとで形成される楔状の空間が摺動シートによって充分に充填されるように構成することによって、ニップ部分での圧力の低下を防止するようにした発明が提案されている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、上記のような解決方法にあっては、摺動シートが回転押圧ローラと定着ベルトとの間に挟み込まれる可能性があり、摺動シートが回転押圧ローラと定着ベルトとの間に挟み込まれると回転押圧ローラの圧力低下による用紙の分離不良が発生したり、回転押圧ローラと摺動シートとの摩擦によって回転トルクが上昇して動作不良や寿命の低下を引き起こすおそれがある。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、回転押圧部材と摺動シートとの接触による動作不良や寿命低下を回避しつつ、画像不良の発生を抑制することが可能な定着装置および画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る定着装置は、
回転体と、
前記回転体と対向配置された無端ベルトと、
前記回転体もしくは前記無端ベルトを加熱する加熱手段と、
前記回転体もしくは前記無端ベルトを回転させる駆動手段と、
前記無端ベルトの内側に配置され前記回転体に向けて前記無端ベルトを押圧してニップ領域を形成する固定押圧部材と、
前記固定押圧部材を覆う摺動シートと、
前記無端ベルトの内側であってベルトの移送方向下流側に配置され前記回転体に向けて前記無端ベルトを押圧する回転押圧部材と、
を備え、画像形成された用紙が前記ニップ領域を通過することによって、画像を用紙に定着させる定着装置であって、
前記固定押圧部材は、前記回転体と前記回転押圧部材が近接する部位に周辺材料よりも剛性の高い材料で形成され前記回転体の軸方向と平行に設けられた押圧補助部材を有し、
前記押圧補助部材は、その下端が前記固定押圧部材の前記回転体と向き合う面の延長線よりも前記回転体側に突出するように構成され、
前記固定押圧部材の前記回転押圧部材と対向する面には、前記回転押圧部材に近づく方向へ膨出した膨出部が設けられ、
前記固定押圧部材の前記膨出部は、その頂点が前記固定押圧部材の前記回転体と向き合う面の延長線よりも下方に位置し、かつ、その頂点が前記回転押圧部材の押圧力の作用方向と平行であって前記押圧補助部材の下側の頂点を通る仮想線よりも下方に位置するように形成されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、固定押圧部材が回転体の方向へ押圧された際に、押圧補助部材が摺動シートを介して回転体に押圧されることで、その周辺の固定押圧部材が変形して弾性応力が発生し、その弾性応力によって押圧補助部材が摺動シートを押圧する力が高まる。また、固定押圧部材の回転押圧部材と対向する面に、回転押圧部材に近づく方向へ膨出した膨出部を設けているため、膨出部により適切な押圧力が得られ、摺動シートを介して回転体へ印加される圧力の局所的な落ち込みを抑制することができる。また、回転押圧部材からの押圧力を集中的に固定押圧部材に伝達することができる。また、回転押圧部材からの押圧力を効率的に固定押圧部材に伝達することができる。
その結果、無端ベルトと回転押圧部材と固定押圧部材とで形成される楔状の空間部において回転体への押圧力の低下および用紙の搬送方向に沿った押圧力の変動を抑えることができ、回転体と用紙との界面において未定着トナー層内の空隙がトナー像を乱して画像不良を発生させるのを抑制することができる。また、摺動シートが回転押圧部材と無端ベルトとの間に挟み込まれるのを防止することができ、回転押圧部材と摺動シートとの摩擦によって回転トルクが上昇して動作不良や寿命の低下を引き起こすのを回避することができる。

請求項２に記載の発明は、
回転体と、
前記回転体と対向配置された無端ベルトと、
前記回転体もしくは前記無端ベルトを加熱する加熱手段と、
前記回転体もしくは前記無端ベルトを回転させる駆動手段と、
前記無端ベルトの内側に配置され前記回転体に向けて前記無端ベルトを押圧してニップ領域を形成する固定押圧部材と、
前記固定押圧部材を覆う摺動シートと、
前記無端ベルトの内側であってベルトの移送方向下流側に配置され前記回転体に向けて前記無端ベルトを押圧する回転押圧部材と、
を備え、画像形成された用紙が前記ニップ領域を通過することによって、画像を用紙に定着させる定着装置であって、
前記固定押圧部材は、前記回転体と前記回転押圧部材が近接する部位に周辺材料よりも剛性の高い材料で形成され前記回転体の軸方向と平行に設けられた押圧補助部材を有し、
前記押圧補助部材は、その下端が前記固定押圧部材の前記回転体と向き合う面の延長線よりも前記回転体側に突出するように構成され、
前記固定押圧部材の前記回転押圧部材と対向する面には、前記回転押圧部材に近づく方向へ膨出した膨出部が設けられ、
前記固定押圧部材の前記膨出部は、その頂点が前記固定押圧部材の前記回転体と向き合う面の延長線よりも下方に位置し、かつ、前記回転押圧部材による押圧力の作用する方向と平行であって前記押圧補助部材が設けられている前記固定押圧部材の突出部の付け根を通る仮想線上に頂点が位置するように形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、固定押圧部材が回転体の方向へ押圧された際に、押圧補助部材が摺動シートを介して回転体に押圧されることで、その周辺の固定押圧部材が変形して弾性応力が発生し、その弾性応力によって押圧補助部材が摺動シートを押圧する力が高まる。また、固定押圧部材の回転押圧部材と対向する面に、回転押圧部材に近づく方向へ膨出した膨出部を設けているため、膨出部により適切な押圧力が得られ、摺動シートを介して回転体へ印加される圧力の局所的な落ち込みを抑制することができる。また、回転押圧部材からの押圧力を集中的に固定押圧部材に伝達することができる。また、固定押圧部材に形成される押圧補助部材を設けるための突出部の付け根の部分に凹部が形成されることで生じる圧力の低下を補償して、摺動シートを介して回転体へ印加される圧力の局所的な落ち込みをより効果的に抑制することができる。
その結果、無端ベルトと回転押圧部材と固定押圧部材とで形成される楔状の空間部において回転体への押圧力の低下および用紙の搬送方向に沿った押圧力の変動を抑えることができ、回転体と用紙との界面において未定着トナー層内の空隙がトナー像を乱して画像不良を発生させるのを抑制することができる。また、摺動シートが回転押圧部材と無端ベルトとの間に挟み込まれるのを防止することができ、回転押圧部材と摺動シートとの摩擦によって回転トルクが上昇して動作不良や寿命の低下を引き起こすのを回避することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の定着装置において、
前記固定押圧部材の前記膨出部は、前記回転体の軸方向にほぼ平坦で前記回転体の軸方向と直交する面で湾曲する曲面を有するように形成されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明によれば、膨出部の表面が曲面であるため組み立て誤差によって固定押圧部材の相対的な姿勢が正規の位置からずれたとしても回転押圧部材から固定押圧部材へ作用する押圧力の位置や方向等がずれないようにすることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の定着装置において、
前記固定押圧部材の前記膨出部は、稜線が前記回転体の軸と平行な方向に延びる角部を有するように形成されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明によれば、回転押圧部材から固定押圧部材へ作用する押圧力を集中的に所望の箇所に作用させることができる。

請求項５に記載の画像形成装置は、
帯電、画像露光、現像、及び転写を行って用紙に画像を形成する画像形成装置と、
前記画像形成装置により形成された用紙上の画像を定着させる請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置と、
を備えることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、局所的な押圧力の低下で画像不良が発生するのを抑制することができるとともに、回転押圧部材と摺動シートとの摩擦によって回転トルクが上昇して動作不良や寿命の低下を引き起こすのを回避できる画像形成装置を実現することができる。

本発明によれば、回転押圧部材と摺動シートとの接触による動作不良や寿命低下を回避しつつ、画像不良の発生を抑制することが可能な定着装置および画像形成装置を実現することができるという効果がある。

本実施形態に係る定着装置を含む画像形成装置を示す概略構成図である。 回転押圧ローラの軸方向の形状の詳細を示す説明図である。 図１に示した画像形成装置を構成する定着装置の詳細を示す構成図である。 実施形態の定着装置における固定押圧部材の詳細を示す構成図である。 （Ａ）は従来の押圧パッドの下流側端部の構成を示す拡大説明図、（Ｂ）は本発明の実施形態における押圧パッドの下流側端部の構成を示す拡大説明図、（Ｃ）は比較例における押圧パッドの構成を示す拡大説明図である。 （Ａ）は図５（Ａ）の押圧パッドを使用した従来の定着装置におけるニップ領域の搬送方向に沿った圧力分布を示す説明図、（Ｂ）は図５（Ｂ）の押圧パッドを使用した実施形態の定着装置におけるニップ領域の搬送方向に沿った圧力分布を示す説明図、（Ｃ）は図５（Ｃ）の押圧パッドを使用した定着装置におけるニップ領域の搬送方向に沿った圧力分布を示す説明図である。 （Ａ）は押圧パッドの第１の変形例を示す拡大説明図、（Ｂ）は押圧パッドの第２の変形例を示す拡大説明図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明に係る定着装置が適用される画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。
図１に示すように、この実施形態の画像形成装置１００は、トナー像を担持する像担持体としての感光ドラム４０と、該像担持体に担持されているトナー像を記録媒体としての用紙に転写する転写手段４４と、トナー像が転写された用紙を加熱することにより画像を定着させる定着装置５０などを有する。

像担持体としての感光ドラム４０の表面は、帯電器４１により所定の電位に帯電され、露光手段４２により画像が露光されて感光ドラム４０の表面に静電潜像が形成され、この潜像を現像器４３によりトナーとキャリアからなる現像剤により現像され、トナー像として可視化される。得られたトナー像は、感光ドラム４０に搬送された用紙Ｐに転写手段４４により転写される。そして、トナー像の転写が終了した感光ドラム４０の表面に残留した転写の残りのトナーは、クリーナ４５により除去される。

一方、トナー像を担持した用紙Ｐは、感光ドラム４０から定着装置５０に送られ、加熱手段を内蔵した定着ローラ５１によって加熱され、用紙Ｐ上の未定着トナー像が定着され、画像が形成される。
画像を定着させる定着装置５０には、用紙Ｐを移送しながら定着ローラ５１へ向かって押圧する押圧手段５２が設けられている。押圧手段５２は、図１に×印で示されている点Ｃを中心にして上下方向に揺動可能にされており、通常は定着ローラ５１との間に若干の隙間が生じるように離間され、用紙Ｐが定着ローラ５１と押圧手段５２との間に侵入する際に押圧手段５２は定着ローラ５１に向かって移動され、押圧される。

図３は、本発明の実施形態に係る定着装置５０の詳細を示す断面側面図である。
図３に示すように、定着装置５０は、回転体としての定着ローラ５１と無端ベルトからなる定着ベルト５３とを用いたベルトニップ方式の定着装置として構成されており、定着ベルト５３は、複数のローラ５２ａ〜５２ｄの外周に巻回されている。また、定着ベルト５３の内側には、該定着ベルト５３を定着ローラ５１へ向かって押圧するための固定押圧部材５４と、該固定押圧部材５４を支持する剛性部材（金属）からなるステー５５が設けられている。

ステー５５および固定押圧部材５４は、それぞれ図示しない圧縮バネによって定着ローラ５１へ向かう方向へ押圧される。この実施形態においては、定着ローラ５１と回転押圧ローラ５２ｃがそれぞれ別個に駆動源からの回転駆動力が伝達されて回転し、定着ベルト５３は回転押圧ローラ５２ｃによって移送されるように構成されているが、定着ローラ５１または回転押圧ローラ５２ｃのいずれか一方が回転駆動され、他方および定着ベルト５３は固定押圧部材５４が定着ローラ５１へ押圧されることで連れ回りするように構成されていても良い。

定着ローラ５１は、外形φ80の芯金５１ａと、芯金５１ａの外周面に設けられた厚み1.5mmの弾性層５１ｂを有している。この弾性層５１ｂは、シリコーンゴムによって構成されている。また、定着ローラ５１は、弾性層５１ｂ上に厚み５０μmの離形層が形成されている。この離形層は、ＰＦＡ（Perfluoroalkoxy：パーフルオロアルコキシ）チューブにより構成されている。さらに、定着ローラ５１は、内部にハロゲンヒータ（加熱源）５１ｃを有している。

定着ベルト５３は、厚み70μmのポリイミドからなる基体と、基体上に設けられた厚み180μmのシリコーンゴムからなる弾性層と、弾性層上に設けられた厚み50μmのＰＦＡチューブからなる離形層とを有した無端状のベルトである。
定着ベルト５３が巻回された複数のローラ５２ａ〜５２ｃは、インレットローラ５２ａと、ステアリングローラ５２ｂと、回転押圧ローラ５２ｃと、補助ローラ５２ｄとからなっている。このうち、インレットローラ５２ａは用紙Ｐの進入側に設けられた回転ローラであって、用紙Ｐの搬送路を変更しないよう固定されている。ステアリングローラ５２ｂは定着ベルト５３に所定のテンションを与えるよう図示しないバネによって付勢されている。

また、用紙進入側に位置する上記インレットローラ５２ａは、ヒータを内蔵しており定着ベルト５３を加熱する機能を有する。さらに、インレットローラ５２ａに当接する潤滑剤供給部材５７が設けられており、潤滑剤供給部材５７はインレットローラ５２ａを介して定着ベルト５３の内周面に潤滑剤を塗布する。

潤滑剤供給部材５７は、オイル含浸部材とオイル規制膜からなる。オイル含浸部材はアラミド繊維等のフェルトにより形成され、ＰＴＦＥ多孔質膜を袋状に形成したオイル規制膜により囲まれている。オイル規制膜の空孔率としては30〜80％程度が適している。オイル含浸部材にはあらかじめ潤滑剤を含浸させてある。潤滑剤貯留部は、潤滑剤を収容して外周面のオイル規制膜の多孔質膜から潤滑剤を供給する。潤滑剤としては例えば、粘度100〜1000csのジメチルシリコンオイル、あるいは粘度100〜1000csのジメチルフェニルシリコンオイル等のシリコンオイルを用いることができる。

インレットローラ５２ａのベルト搬送方向上流側に位置するステアリングローラ５２ｂは、少なくとも一方の端部を揺動させることによりステアリングローラ５２ｂの軸を傾けて、定着ベルト２２の寄りを補正するように機能させることができるようになっている。

用紙Ｐの排出側に設けられた回転押圧ローラ５２ｃは、外径がφ20であるＳＵＳ（Stainless Used Steel）製の中実のローラであり、ニップ出口において定着ローラ方向へ定着ベルト５３を押圧するように配置されている。また、押圧時に軸方向の圧力分布を適性に保つために、回転押圧ローラ５２ｃは軸方向に沿ってクラウン形状をなすように形成されている。具体的には、図２に示すように、中央から両端80mmまでは中央部分が0.74mmの双曲線に0.06mm加算したクラウン形状で、中央から110mmの外側は中央部が0.74mmの双曲線のクラウン形状で、その間を連続的に繋いだ形状となっている。

また、この回転押圧ローラ５２ｃには図示しない駆動手段が接続され、回転押圧ローラ５２ｃが回動することによって定着ベルト５３が回転するようになっている。さらに、この回転押圧ローラ５２ｃはバネなどの加圧機構によって定着ローラ５１に向けて定着ベルト５３を加圧する。このとき、回転押圧ローラ５２ｃは、定着ベルト５３を定着ローラ５１の弾性層５１に食い込ませるように押圧する。補助ローラ５２ｄは、他のローラ５２ａ〜５２ｃと共に定着ベルト５３を張架する回転ローラである。

固定押圧部材５４は、弾性材料からなる押圧パッド５４ａと該押圧パッド５４ａを支持する剛性材料からなる支持部材５４ｂとにより構成され、押圧パッド５４ａは定着ローラ５１の曲率に近い曲面形状の弾性層を形成し、定着ローラ方向に押圧されて幅広の定着ニップを形成する。この実施例では、ニップ幅は約20mmとなっている。弾性層としての押圧パッド５４ａは、ニップ上流側がシリコンスポンジで、ニップ領域は硬度JISA1O°のシリコーンゴムからなり、ニップ下流の回転押圧部材側先端には押圧補助部材として外径φ0.8のＳＵＳ製のロッド５４ｃが設けられている。支持部材５４ｂはステンレスもしくはアルミニウムのような金属製が望ましい。

図４には、固定押圧部材５４のより詳細な構成が示されている。図４に示すように、固定押圧部材５４には、その上部を被覆し固定押圧部材５４と定着ベルト５３間の摺動抵抗を低減するための摺動シート５６が設けられている。摺動シート５６は、厚み70μmの耐熱性樹脂により形成されており、前後両端は固定押圧部材５４を固定している金属製のステー５５に固定されており、ニップ上流側は摺動面に垂直な面にネジ留めされ、ニップ下流側はパッド側面に沿った面でネジ留めされている。

具体的には、摺動シート５６のニップ上流側の端部は、厚み0.2mmのＳＵＳ製の逆Ｌ字状の押えプレート５８ａでステー５５との間に挟み込むことにより固定押圧部材５４の摺動面に沿うように取り付けられている。このとき、摺動シート５６は折り目を付けずに挟み込むことで摺動シートのシワを防止している。また、ニップ下流側の端部は、厚み0.2mmのＳＵＳ製の平板状の押えプレート５８ｂでステー５５との間に挟み込むことにより固定してある。

固定押圧部材５４の上部の押圧パッド５４ａの下流側端部は、定着ローラ５１と回転押圧ローラ５２ｃとにより形成される楔状の空間に突き出すような形状に形成されている。該突出部には金属材料で形成された押圧補助部材としてのロッド５４ｃが設けられている。このロッド５４ｃは、インサート成型等によって、シリコーンゴムからなる押圧パッド５４ａと一体となるように形成されている。なお、ロッド５４ｃは、セラミックやＰＩ，ＰＰＳ，ＰＥＥＫ，フェノール樹脂等の耐熱性を有する硬質の合成樹脂で形成されていても良い。

本実施形態の定着装置５０は、上記のような構成を有しているため、回転押圧ローラ５２ｃと押圧パッド５４ａとが定着ベルト５３を定着ローラ５１側に押圧してニップ領域を形成する。そして、定着装置５０は、用紙Ｐがニップ領域を通過する際に加熱することによって、トナー像等からなる画像を用紙Ｐに定着させる。

上記のようなベルトニップ方式の定着装置５０においては、特に、押圧パッド５４ａが、回転押圧ローラ５２ｃ側に突き出た楔形状となっているため、押圧パッド５４ａと回転押圧ローラ５２ｃとの隙間を埋めるようになっている。これにより、用紙Ｐが押圧パッド５４ａと回転押圧ローラ５２ｃとの間を通過する際における圧力低下を抑制することができる。加えて、押圧パッド５４ａは、楔部分の先端に硬質のロッド５４ｃを備えているため、このロッド５４ｃによって定着ベルト５３を定着ローラ５１側に強く押圧し、押圧パッド５４ａと回転押圧ローラ５２ｃとの隙間における圧力低下を抑制することができる。

ここで、押圧パッド５４ａと回転押圧ローラ５２ｃとの隙間における圧力低下をできるだけ抑制するためには、両者を近接して配置することが望ましい。しかし、これらの部材を近接させすぎると、摺動シート５６と回転押圧ローラ５２ｃとが接触して挟み込まれる可能性があり、摺動シート５６が回転押圧ローラ５２ｃと定着ベルト５３との間に挟み込まれた場合には、回転押圧ローラ５２ｃの回転トルクが上昇して動作不良を起こす可能性がある。

そこで、本実施形態に係る定着装置５０においては、押圧パッド５４ａに対するロッド５４ｃの設け方および押圧パッド５４ａの形状を以下のように工夫することによって圧力低下を防止するようにしている。すなわち、従来は図５（Ａ）のように、ロッド５４ｃの頂点が押圧パッド５４ａの上面の延長線Ａとほぼ一致するように設けられていたものを、本実施形態においては、図５（Ｂ）のように、押圧パッド５４ａのニップ下流側端部を上方へ曲げた形状とし、その先端部にロッド５４ｃを固定することで、ロッド５４ｃの頂点が押圧パッド５４ａの上面の延長線Ａよりも上方へ飛び出すように構成した。

上記ロッド５４ｃの頂点の飛び出し量の最適値は、押圧パッド５４ａを構成する材料の弾性係数によって変わるので、一概に規定することはできないが、本実施形態のように、押圧パッド５４ａをシリコーンゴムで構成する場合には、図５（Ｂ）のように、ロッド５４ｃの下側の頂点（下端）が押圧パッド５４ａの上面の延長線Ａとほぼ一致するか、延長線Ａよりも上方に位置するように設定すると良い。
押圧パッド５４ａとロッド５４ｃが上記のような関係に構成されていると、押圧パッド５４ａを定着ローラ側へ押し付けた際に、先端のロッド５４ｃが定着ベルト５３を介して定着ローラ５１に当接して押圧パッド５４ａの先端部が下側へ曲がるように弾性変形し、元に戻ろうとする力がロッド５４ｃに作用することで、押圧パッド５４ａと回転押圧ローラ５２ｃとの隙間における圧力低下を抑制することができる。

図６に、押圧パッド５４ａのニップ下流側端部を図５（Ａ）のように構成した場合と、図５（Ｂ）のように構成した場合における圧力の分布を測定した結果を示す。このうち、図６（Ａ）は押圧パッド５４ａのニップ下流側端部を図５（Ａ）のように構成した場合のもの、図６（Ｂ）は押圧パッド５４ａのニップ下流側端部を図５（Ｂ）のように構成した場合のものである。
図６（Ａ）と図６（Ｂ）を比較すると、押圧パッド５４ａと回転押圧ローラ５２ｃとの隙間位置に相当する搬送方向位置２０〜２１ｍｍ近傍での圧力は、図６（Ａ）では２０ｋＰａ近くまで落ち込んでいるのに対し、図６（Ｂ）では落ち込みが１００ｋＰａ程度となっており、本実施形態を適用することで、圧力低下を８０ｋＰａ近く改善できることが分かる。

ところで、押圧パッド５４ａのニップ下流側端部にパッドの上面よりも上方へ突出したロッド５４ｃを設ける場合にも、図５（Ｃ）のように押圧パッド５４ａの後端面が平坦になるように形成することが考えられる。しかし、押圧パッド５４ａの後端面を図５（Ｃ）のように平坦な形状にした場合におけるニップ領域での圧力の分布は、図６（Ｃ）のようになる。図６（Ｃ）より、押圧パッド５４ａの後端面を図５（Ｃ）のような形状にした場合には搬送方向位置１７〜１８ｍｍ近傍での圧力が２０〜２１ｍｍ近傍での圧力よりもさらに落ち込んでいることが分かる。

そこで、本実施形態においては、図５（Ｂ）のように、押圧パッド５４ａの後端面を、回転押圧ローラ５２ｃ側へ膨らむような形状に形成した。すなわち、定着ローラ５１の軸方向にほぼ平坦で定着ローラ５１の軸方向と直交する面で湾曲する曲面を有するように形成した。このように押圧パッド５４ａの後端面に膨出部を形成することによって、図５（Ａ）のように押圧パッド５４ａの後端面が垂直な方向にも平坦になるように形状にした場合に比べて、押圧時の押圧パッド５４ａの変形に伴う復元力が大きくなり、それによってロッド５４ｃが摺動シート５３を定着ローラ５１側へ押す力が増大し、押圧パッド５４ａと回転押圧ローラ５２ｃとの隙間位置での圧力の低下を少なくすることができる。

なお、本実施形態では、押圧パッド５４ａの後端面の膨出部は定着ローラ５１の軸方向に平坦であるとしたが、膨出部にも定着ローラ５１の軸方向に沿ってクラウン形状もしくはそれに類似した形状を有するように形成しても良い。また、押圧パッド５４ａの後端面の膨出部分は、パッドとは別の部材で形成して貼り付けるようにしても良い。その場合、貼り付ける部材は押圧パッド５４ａの材質と同程度もしくは若干弾性係数が小さいすなわち変形しにくい材料で形成するのが望ましい。膨出部分の飛出し量ｔは、押圧パッド５４ａの材質や形状にもよるが、例えば上述したように押圧パッド５４ａがシリコーンゴム製でニップ幅が20ｍｍの場合には、0.7mm程度でよい。

また、膨出部分の頂点Ｔの位置は、押圧パッド５４ａの上面の延長線Ａよりも下側になるように設定するのが望ましく、回転押圧ローラ５２ｃによる押圧力の作用する方向と平行であってロッド５４ｃの下側の頂点（下端）を通る仮想線Ｄ１よりも下方に頂点Ｔが位置するように膨出部の形状を設定するとさらに良い結果が得られる。

さらに、回転押圧ローラ５２ｃによる押圧力の作用する方向と平行であってロッド５４ｃが設けられる押圧パッド５４ａの突出部の付け根Ｅを通る仮想線Ｄ２上に頂点Ｔが位置するように膨出部を形成するのが望ましい。これにより、回転押圧ローラ５２ｃが、ロッド５４ｃより作用する押圧力の支点となる突出部の付け根Ｅを背部から押すことで最も効率的に押圧力を伝達することができる。

図６（Ｂ）に、押圧パッド５４ａの後端面を図５（Ｂ）のような形状にした場合における圧力の分布を測定した結果を示す。この図６（Ｂ）と、図５（Ｃ）のように押圧パッド５４ａの後端面が平坦になるように形状にした場合における圧力の分布を示す図６（Ｃ）とを比較すると、押圧パッド５４ａと回転押圧ローラ５２ｃとの隙間位置に相当する搬送方向位置２０〜２１ｍｍ近傍での圧力はほぼ同じである。しかし、図６（Ｃ）では搬送方向位置１７〜１８ｍｍ近傍での圧力が２０〜２１ｍｍ近傍での圧力よりも大きくまで落ち込んでいるのに対し、図６（Ｂ）では落ち込みが小さくなっている。これより、本実施形態のように押圧パッド５４ａの後端面に膨出部を設けることで、搬送方向位置１７〜１８ｍｍ近傍での圧力の落ち込みを改善できることが分かる。

なお、搬送方向位置１７〜１８ｍｍ近傍で圧力が落ち込むのは、ロッド５４ｃを設けるために上方へ突出するように形成した突出部の付け根Ｅの部分で、突出部の側面と押圧パッド５４ａの上面とで凹部が形成されることで、押圧時に押圧パッド５４ａの上面が変形し易くなるためである。
本実施形態を適用した押圧パッド５４ａを使用した定着装置によれば、押圧パッド５４ａの後端面に膨出部を形成することによって、ロッド５４ｃを設けるための突出部の付け根Ｅの部分に凹部が形成されることで生じる圧力の低下を補償して、摺動シート５３を介して定着ローラ５１へ印加される圧力の局所的な落ち込みを抑制することができる。その結果、押圧パッド５４ａと回転押圧ローラ５２ｃとの隙間位置での圧力低下による画質の低下を防止することができるという効果がある。

なお、上記実施例では、押圧パッド５４ａの後端面に設ける膨出部を「く」の字状、すなわち曲率が急激に変化するピーク部を有する形状としたものを示したが、膨出部の形状はこれに限定されず、例えば図７（Ａ）のように曲率が連続的に変化する曲面を有する弓状、あるいは図７（Ｂ）のように変曲点を有する緩やかなＳ字状に形成しても良い。図７（Ａ）のような曲面を有する膨出部分の頂点とは、破線Ｆで示すロッド５４ｃの後端部と支持部材５４ｂの後端部を通る仮想線から最も離れている点（稜線）と定義できる。

以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、前記実施形態においては、押圧パッド５４ａのニップ下流側端部を上方へ曲げた形状としているが、ロッド５４ｃの頂点が押圧パッド５４ａの上面の延長線Ａの上方に位置していれば、押圧パッド５４ａのニップ下流側端部を上方へ曲げた形状でなくても良い。すなわち、ロッド５４ｃの頂点が押圧パッド５４ａの上面よりも飛び出していれば、ロッド５４ｃの周辺の押圧パッド５４ａに局所的な応力が生じそれによってロッド５４ｃを押し上げて隙間の圧力を高めることができる。また、前記実施形態においては、ロッド５４ｃの形状を円柱状にしているが、半円筒状あるいは下面に接合力を高めるための凹凸を形成した半円柱状などであってもよい。

また、定着ローラ５１およびインレットローラ５２ａがそれぞれヒータを内蔵していると説明したが、少なくとも一方がヒータを有していればよい。また、前記実施形態においては、摺動シート５６を上流側の端部を逆Ｌ字状の押えプレート５８ａを介してステー５５に固定しているが、これに限らず、平板状のプレートあるいは板ばねを介してステー５５に固定してもよい。

さらに、前記実施形態では、回転押圧ローラ５２ｃの回転によって他のローラ５２ａ，５２ｂ，５２ｄ及び定着ベルト５３が回転させられるが、これに限らず、他のローラ５２ａ，５２ｂ，５２ｄや定着ベルト５３自体の回転によって回転押圧ローラ５２ｃ等が回転するように構成されていてもよい。また、前記実施形態において説明した定着ローラ５１、定着ベルト５３及び固定押圧部材５４の形状や、構造、素材については適宜変更可能である。

以上、本発明を複写機に適用したものを説明したが、本発明の定着装置は、複写機に限定されずものでなく、例えば、プリンタ、ファクシミリなど記録媒体に転写された画像を定着させる定着装置を備えた画像形成装置に広く利用することができる。

１００ 画像形成装置
４０ 感光ドラム
４１ 帯電器
４２ 露光手段
４３ 現像器
４４ 転写手段
４５ クリーナ
５０ 定着装置
５１ 定着ローラ（回転体）
５１ａ 芯金
５１ｂ 弾性層
５１ｃ ハロゲンヒータ（加熱手段）
５２ 押圧手段
５２ｃ 回転押圧ローラ（回転押圧部材）
５３ 定着ベルト（無端ベルト）
５４ 固定押圧部材
５４ａ 押圧パッド（押圧部材）
５４ｂ 支持部材（剛性部材）
５４ｃ ロッド（押圧補助部材）
５５ ステー
５６ 摺動シート
５７ 潤滑剤供給部材
５８ａ，５８ｂ 押えプレート

Claims (5)

1. 回転体と、
   前記回転体と対向配置された無端ベルトと、
   前記回転体もしくは前記無端ベルトを加熱する加熱手段と、
   前記回転体もしくは前記無端ベルトを回転させる駆動手段と、
   前記無端ベルトの内側に配置され前記回転体に向けて前記無端ベルトを押圧してニップ領域を形成する固定押圧部材と、
   前記固定押圧部材を覆う摺動シートと、
   前記無端ベルトの内側であってベルトの移送方向下流側に配置され前記回転体に向けて前記無端ベルトを押圧する回転押圧部材と、
   を備え、画像形成された用紙が前記ニップ領域を通過することによって、画像を用紙に定着させる定着装置であって、
   前記固定押圧部材は、前記回転体と前記回転押圧部材が近接する部位に周辺材料よりも剛性の高い材料で形成され前記回転体の軸方向と平行に設けられた押圧補助部材を有し、
   前記押圧補助部材は、その下端が前記固定押圧部材の前記回転体と向き合う面の延長線よりも前記回転体側に突出するように構成され、
   前記固定押圧部材の前記回転押圧部材と対向する面には、前記回転押圧部材に近づく方向へ膨出した膨出部が設けられ、
   前記固定押圧部材の前記膨出部は、その頂点が前記固定押圧部材の前記回転体と向き合う面の延長線よりも下方に位置し、かつ、その頂点が前記回転押圧部材の押圧力の作用方向と平行であって前記押圧補助部材の下側の頂点を通る仮想線よりも下方に位置するように形成されていることを特徴とする定着装置。
2. 回転体と、
   前記回転体と対向配置された無端ベルトと、
   前記回転体もしくは前記無端ベルトを加熱する加熱手段と、
   前記回転体もしくは前記無端ベルトを回転させる駆動手段と、
   前記無端ベルトの内側に配置され前記回転体に向けて前記無端ベルトを押圧してニップ領域を形成する固定押圧部材と、
   前記固定押圧部材を覆う摺動シートと、
   前記無端ベルトの内側であってベルトの移送方向下流側に配置され前記回転体に向けて前記無端ベルトを押圧する回転押圧部材と、
   を備え、画像形成された用紙が前記ニップ領域を通過することによって、画像を用紙に定着させる定着装置であって、
   前記固定押圧部材は、前記回転体と前記回転押圧部材が近接する部位に周辺材料よりも剛性の高い材料で形成され前記回転体の軸方向と平行に設けられた押圧補助部材を有し、
   前記押圧補助部材は、その下端が前記固定押圧部材の前記回転体と向き合う面の延長線よりも前記回転体側に突出するように構成され、
   前記固定押圧部材の前記回転押圧部材と対向する面には、前記回転押圧部材に近づく方向へ膨出した膨出部が設けられ、
   前記固定押圧部材の前記膨出部は、その頂点が前記固定押圧部材の前記回転体と向き合う面の延長線よりも下方に位置し、かつ、前記回転押圧部材による押圧力の作用する方向と平行であって前記押圧補助部材が設けられている前記固定押圧部材の突出部の付け根を通る仮想線上に頂点が位置するように形成されていることを特徴とする定着装置。
3. 前記固定押圧部材の前記膨出部は、前記回転体の軸方向にほぼ平坦で前記回転体の軸方向と直交する面で湾曲する曲面を有するように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記固定押圧部材の前記膨出部は、稜線が前記回転体の軸と平行な方向に延びる角部を有するように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
5. 帯電、画像露光、現像、及び転写を行って用紙に画像を形成する画像形成装置と、
   前記画像形成装置により形成された用紙上の画像を定着させる請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。

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