JP6318592B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

従来技術として、定着ベルトを押圧部材により加圧部材に圧接させる定着装置が存在する。特許文献１には、押圧部材による圧力分布を調整することで、画像の高画質化を図る技術が開示されている。

特開２００４−１９１５１４号公報

本発明は、定着後の画像におけるグロスむらの発生を抑制することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、回転可能な回転部材と、前記回転部材に接触しながら移動可能な無端状のベルト部材と、前記ベルト部材の内周に設けられ、当該ベルト部材の移動方向に延びる平面からなる平坦部と、当該移動方向において当該平坦部の下流側に連続し前記回転部材から離れる側に湾曲した下流側湾曲部と、当該移動方向において当該平坦部の上流側に連続し当該回転部材から離れる側に湾曲し且つ当該下流側湾曲部と比較して曲率が小さい曲面を含む上流側湾曲部とを有し、当該平坦部および当該下流側湾曲部にて当該ベルト部材を当該回転部材に接触させて、当該回転部材と当該ベルト部材との間に記録材が通過する加圧部を形成する押圧部材とを備え、前記押圧部材は、前記平坦部における前記移動方向の中心位置が、前記回転部材の回転軸から当該平坦部に下ろした垂線の足と比較して当該移動方向の上流側に位置するとともに、当該平坦部における当該移動方向の上流側の端部が、前記加圧部における当該移動方向の上流側の端部に位置し、且つ、前記下流側湾曲部における当該移動方向の中心位置が、前記加圧部よりも当該移動方向の下流側に位置し、且つ、前記上流側湾曲部が、当該移動方向の上流側に位置する第１上流側湾曲部と、当該第１上流側湾曲部の下流側に連続し当該第１上流側湾曲部および当該下流側湾曲部と比較して曲率が小さい曲面からなる第２上流側湾曲部とを有することを特徴とする定着装置である。
請求項２に記載の発明は、前記押圧部材の前記第２上流側湾曲部は、前記加圧部よりも前記移動方向の上流側に位置することを特徴とする請求項１記載の定着装置である。
請求項３に記載の発明は、前記回転部材を前記押圧部材に対して押し付ける押し付け手段をさらに有し、前記押し付け手段による前記回転部材の押し付け方向は、当該回転部材の前記回転軸と前記平坦部の前記中心位置とを結んだ直線に対して、前記移動方向の下流側へ傾斜していることを特徴とする請求項１記載の定着装置である。
請求項４に記載の発明は、前記回転部材は、軸方向における一端側が回転駆動され、前記押圧部材には、前記軸方向における他端側を前記回転部材側に押す押し部材が設けられることを特徴とする請求項１記載の定着装置である。
請求項５に記載の発明は、トナー像を形成するトナー像形成部と、前記トナー像を記録材に転写する転写部と、回転可能な回転部材と、前記回転部材に接触しながら移動可能な無端状のベルト部材と、前記ベルト部材の内周に設けられ、当該ベルト部材の移動方向に延びる平面からなる平坦部と、当該移動方向において当該平坦部の下流側に連続し前記回転部材から離れる側に湾曲した下流側湾曲部と、当該移動方向において当該平坦部の上流側に連続し当該回転部材から離れる側に湾曲し且つ当該下流側湾曲部と比較して曲率が小さい曲面を含む上流側湾曲部とを有し、当該平坦部および当該下流側湾曲部にて当該ベルト部材を当該回転部材に接触させて、当該回転部材と当該ベルト部材との間に記録材が通過する加圧部を形成する押圧部材とを備え、前記押圧部材は、前記平坦部における前記移動方向の中心位置が、前記回転部材の回転軸から当該平坦部に下ろした垂線の足と比較して当該移動方向の上流側に位置するとともに、当該平坦部における当該移動方向の上流側の端部が、前記加圧部における当該移動方向の上流側の端部に位置し、且つ、前記下流側湾曲部における当該移動方向の中心位置が、前記加圧部よりも当該移動方向の下流側に位置し、且つ、前記上流側湾曲部が、当該移動方向の上流側に位置する第１上流側湾曲部と、当該第１上流側湾曲部の下流側に連続し当該第１上流側湾曲部および当該下流側湾曲部と比較して曲率が小さい曲面からなる第２上流側湾曲部とを有することを特徴とする画像形成装置である。

請求項１の発明によれば、定着後の画像におけるグロスむらの発生を抑制することができる。
請求項２の発明によれば、本構成を採用しない場合と比較して、加圧部に搬送される記録材の折れ曲がりが抑制される。
請求項３の発明によれば、本構成を採用しない場合と比較して、ベルト部材からの記録材の剥離特性が向上する。
請求項４の発明によれば、加圧部における軸方向での圧力の差を低減することができる。
請求項５の発明によれば、定着後の画像におけるグロスむらの発生を抑制することができる。

本発明の実施形態における画像形成装置を示した概略構成図である。 定着装置の側断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、加圧ロールの構成を示した図である。 図２における矢印ＩＶ方向から定着ベルトモジュールを眺めた場合の図である。 定着装置のニップ部の周囲を示した図である。 （ａ）〜（ｃ）は、加圧ロールに対するパッド部材の位置を異ならせた場合の、ニップ部での圧力分布を示した図である。 加圧ロールに対するパッド部材の位置を異ならせた状態を説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）は、荷重受け部材の他の構成を示した図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態における画像形成装置１００を示した概略構成図である。
同図に示す画像形成装置１００は、一般にタンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置である。この画像形成装置１００には、電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋが設けられている。

また、画像形成装置１００には、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト１５に順次転写（一次転写）させる一次転写部１０が設けられている。さらに、画像形成装置１００には、中間転写ベルト１５上に転写された重畳トナー画像を用紙５０に一括転写（二次転写）させる二次転写部２０が設けられている。なお、本実施形態の画像形成装置１００では、一次転写部１０および二次転写部２０により転写手段が構成される。

また、二次転写されたトナー像を用紙５０上に定着させる定着装置６０が設けられている。さらに、プログラム制御されたＣＰＵにより構成され、画像形成装置１００内の各装置（各部）を制御する制御部４０が設けられている。また、表示パネルなどにより構成されユーザからの情報を受け付けるとともにユーザに対して情報を表示するＵＩ（User Interface）７０が設けられている。

各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋには、トナー像形成部の一例であって、次のような電子写真用デバイスが設けられている。まず、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１の周囲に、感光体ドラム１１を帯電する帯電器１２が設けられている。また、感光体ドラム１１上に静電潜像を書込むレーザ露光器１３（図中露光ビームを符号Ｂｍで示す）が設けられている。

さらに、各色成分トナーが収容され感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器１４が設けられている。また、感光体ドラム１１上に形成された各色成分トナー像を一次転写部１０にて中間転写ベルト１５に転写する一次転写ロール１６が設けられている。また、感光体ドラム１１上の残留トナーを除去するドラムクリーナ１７が設けられている。

中間転写ベルト１５は、定速性に優れたモータ（図示せず）により駆動される駆動ロール３１によって図１に示す矢印Ｂ方向に予め定められた速度で循環駆動する。一次転写部１０は、中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１に対向配置される一次転写ロール１６を含んで構成されている。そして、各々の感光体ドラム１１上のトナー像が中間転写ベルト１５に順次、静電吸引され、中間転写ベルト１５上に重畳されたトナー像が形成される。

二次転写部２０は、中間転写ベルト１５のトナー像保持面側に配置される二次転写ロール２２と、バックアップロール２５とを含んで構成される。二次転写ロール２２は中間転写ベルト１５を挟んでバックアップロール２５に圧接配置されている。さらに二次転写ロール２２は、接地されるとともに、二次転写ロール２２とバックアップロール２５との間に二次転写バイアスが形成され、二次転写部２０に搬送される用紙５０上にトナー像が二次転写される。

画像形成装置１００の基本的な作像プロセスについて説明する。
画像形成装置１００では、図示しない画像読取装置等から画像データが出力される。そして、この画像データは図示しない画像処理装置により画像処理が施され、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の色材階調データに変換され、レーザ露光器１３に出力される。

レーザ露光器１３では、入力された色材階調データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームＢｍを画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋの各々の感光体ドラム１１に照射する。各感光体ドラム１１では、帯電器１２によって表面が帯電された後、レーザ露光器１３によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。そして現像器１４により感光体ドラム１１上にトナー像が形成された後、このトナー像は、各感光体ドラム１１と中間転写ベルト１５とが接触する一次転写部１０において、中間転写ベルト１５上に転写される。

トナー像が中間転写ベルト１５の表面に一次転写された後、中間転写ベルト１５の移動によりトナー像が二次転写部２０に搬送される。二次転写部２０では、二次転写ロール２２が中間転写ベルト１５を介してバックアップロール２５に押圧される。このとき、第１用紙収容部５３や第２用紙収容部５４から搬送ロール５２等により搬送された用紙５０が、中間転写ベルト１５と二次転写ロール２２との間に挟み込まれる。

そして、中間転写ベルト１５上に保持された未定着のトナー像は、二次転写部２０において、用紙５０上に一括して静電転写される。その後、トナー像が静電転写された用紙５０は、中間転写ベルト１５から剥離された後、二次転写ロール２２よりも用紙搬送方向下流側に設けられた搬送ベルト５５へ搬送される。そして搬送ベルト５５は、用紙５０を定着装置６０まで搬送する。

図２は、定着装置６０の側断面図である。
定着装置６０は、定着ベルト６１０を備える定着ベルトモジュール６１と、定着ベルトモジュール６１に押し付けられる加圧ロール６２とにより主要部が構成されている。この定着装置６０では、定着ベルトモジュール６１と加圧ロール６２との接触部に、用紙５０を加圧および加熱し用紙５０にトナー像を定着させるニップ部Ｎ（加圧部）が形成される。

なお、ニップ部Ｎに進入する用紙５０には、トナー像が形成されたトナー像形成面５１が存在するが、本実施形態では、このトナー像形成面５１が図中上方を向いた状態で、ニップ部Ｎへの用紙５０の進入が行われる。これにより、本実施形態では、トナー像形成面５１側が定着ベルト６１０に接触する。

本実施形態の加圧ロール６２は、回転部材の一例であって、図２に示すように、ステンレス、鉄等の金属から構成される中実円柱状のシャフト６２１と、押圧により変形可能なシリコーンゴム等の部材から構成され、シャフト６２１の外周に設けられる円筒形状の弾性層６２２とを有している。

図３（ａ）〜（ｃ）は、加圧ロール６２の構成を示した図である。図３（ａ）は、加圧ロール６２をニップ部Ｎの上流側から見た図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の加圧ロール６２をＩＩＩＢ方向から見た図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）の加圧ロール６２をＩＩＩＣ方向から見た図である。
加圧ロール６２は、シャフト６２１の軸方向両端部に設けられた軸受け６２３により回転可能に支持される。さらに、加圧ロール６２は、軸受け６２３を保持する保持部材６２４を介して押し付け部材６２５により押圧され、矢印２Ｃ（図２参照）で示す方向（以下、押し当て方向２Ｃと呼ぶ）に定着ベルトモジュール６１（図２参照）側へ押し付けられている。

図３（ｂ）〜（ｃ）に示すように、それぞれの保持部材６２４は、軸受け６２３の図中下側に位置する外周面に接触して保持する保持部６２４ａと、保持部６２４ａの両端から延びる２つの腕部６２４ｂとを有している。そして、一方の腕部６２４ｂが不図示の筐体に固定されるとともに他方の腕部６２４ｂが、例えば圧縮ばね等の弾性を有する部材からなる押し付け手段の一例としての押し付け部材６２５により、定着ベルトモジュール６１側へ押圧されている。これにより、加圧ロール６２は、軸方向の両端側で定着ベルトモジュール６１側へ押され、加圧ロール６２の弾性層６２２が定着ベルト６１０を介して荷重受け部材６１５に押しつけられるようになる。

さらに、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、加圧ロール６２の一方の端部（例えば画像形成装置１のリア側に位置する端部）には、外周に複数のギア刃が形成されたエンドキャップ部材６２６が固定されている。また、エンドキャップ部材６２６には、伝達ギア６２７が、エンドキャップ部材６２６に形成されたギア刃と噛み合うように設けられている。
そして、本実施形態では、不図示の駆動モータからの回転駆動力が伝達ギア６２７からエンドキャップ部材６２６に伝達される。これにより、エンドキャップ部材６２６から加圧ロール６２に回転駆動力が伝わり、加圧ロール６２は、例えば１８０ｍｍ／ｓのプロセススピードで矢印２Ｂ方向に回転移動する。

ここで、本実施形態の加圧ロール６２では、上述したように、軸方向の一方の端部（リア側の端部）のみに、回転駆動力を受けるエンドキャップ部材６２６が設けられている。そして、本実施形態の加圧ロール６２では、図３（ｂ）に示すように、エンドキャップ部材６２６が、押し付け部材６２５による加圧ロール６２の押圧方向と等しい方向の回転駆動力を伝達ギア６２７から受けている。
したがって、本実施形態では、加圧ロール６２の一方の端部が他方の端部と比較して、定着ベルトモジュール６１側へより大きな力で押されることになる。この結果、軸方向の一方の端部側（リア側）と他方の端部側（フロント側）とで、ニップ部Ｎ（図２参照）において荷重受け部材６１５にかかる荷重（圧力）が異なる場合がある。

図２に戻って、定着ベルト６１０は、ベルト部材の一例であって、無端状に形成され、回転する加圧ロール６２から駆動を受け図中矢印２Ａ方向に回転駆動（循環移動）を行う。
また、定着ベルト６１０は、例えば、ポリイミド樹脂で形成されたベース層と、ベース層の表面側（外周面側）に積層されたシリコーンゴムからなる弾性体層と、さらに弾性体層上に被覆されＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）等により形成された剥離層とで構成される。

さらに、定着ベルトモジュール６１には、回転可能に設けられ、内側から定着ベルト６１０を張架する第１張架ロール６１２が設けられている。また、定着ベルト６１０の移動方向において、第１張架ロール６１２よりも上流側には、同じく定着ベルト６１０を内側から張架する第２張架ロール６１３が設けられている。さらに、定着ベルト６１０の内側には、第２張架ロール６１３の変位（ステアリング）を行うステアリング機構６１４が設けられている。

ここで、本実施形態では、ステアリング機構６１４によって、第２張架ロール６１３が変位し（傾き）、これに伴い、定着ベルト６１０の幅方向に定着ベルト６１０が移動する。これにより、本実施形態では、定着ベルト６１０の幅方向における定着ベルト６１０の位置が調整されるようになり、予め定められた意図した経路に沿って定着ベルト６１０が移動するようになる。

また、本実施形態では、定着ベルト６１０を挟み加圧ロール６２の対向位置に、加圧ロール６２からの荷重を受ける荷重受け部材６１５が設けられている。本実施形態では、加圧ロール６２と荷重受け部材６１５とによって、用紙５０が両側から挟まれ用紙５０に対して圧力が加えられる。なお、荷重受け部材６１５の構成については、後段で詳述する。
さらに、本実施形態では、第１張架ロール６１２、第２張架ロール６１３、および、荷重受け部材６１５の内部に、これらを加熱するヒータ６１６が設けられている。ここで、このヒータ６１６は、例えばハロゲンヒータにより構成される。

さらに、本実施形態では、定着ベルト６１０の内側にオイルなどの潤滑剤を供給する第１潤滑剤供給部材６１７Ａ、第２潤滑剤供給部材６１７Ｂが設けられている。第１潤滑剤供給部材６１７Ａは、定着ベルト６１０の移動方向において、第１張架ロール６１２よりも上流側に、第２張架ロール６１３よりも下流側に配置されている。また、第２潤滑剤供給部材６１７Ｂは、定着ベルト６１０の移動方向において、第１張架ロール６１２よりも下流側に、荷重受け部材６１５よりも上流側に配置されている。

また、本実施形態では、用紙５０の搬送方向において、ニップ部Ｎよりも上流側に、ニップ部Ｎへ搬送される用紙５０の案内を行う第１用紙案内部材６１８が設けられている。この第１用紙案内部材６１８は、上面６１８Ａを用いて用紙５０を下方から支持し、ニップ部Ｎへの用紙５０の案内を行う。
また、ニップ部Ｎよりも下流側には、ニップ部Ｎから搬送されてきた用紙５０の下流側への案内を行う第２用紙案内部材６１９が設けられている。この第２用紙案内部材６１９も、上面６１９Ａを用いて用紙５０を下方から支持し、下流側への用紙５０の案内を行う。

さらに、本実施形態では、ニップ部Ｎよりも上流側に、上流側から搬送されてきた用紙５０が通る、断面形状が三角形の上流側用紙通過領域７０１が形成されている。
上流側用紙通過領域７０１は、定着ベルト６１０よりも図中下方に、且つ、加圧ロール６２の外周面よりも図中上方に配置されている。さらに説明すると、本実施形態では、定着ベルト６１０のうちの、ニップ部Ｎよりも上流側に位置する部分と、加圧ロール６２の外周面のうちの、ニップ部Ｎよりも上流側に位置する部分とにより囲まれた領域が、上流側用紙通過領域７０１となっている。

また、本実施形態では、ニップ部Ｎよりも下流側に、ニップ部Ｎから排出された用紙５０が通る、断面形状が三角形の下流側用紙通過領域７０２が形成される。
この下流側用紙通過領域７０２も、上流側用紙通過領域７０１と同様、定着ベルト６１０よりも図中下方に、且つ、加圧ロール６２の外周面よりも図中上方に配置されている。さらに説明すると、定着ベルト６１０のうちの、ニップ部Ｎよりも下流側に位置する部分と、加圧ロール６２の外周面のうちの、ニップ部Ｎよりも下流側に位置する部分とにより囲まれた領域が、下流側用紙通過領域７０２となっている。

図４は、図２における矢印ＩＶ方向から定着ベルトモジュール６１を眺めた場合の図である。
本実施形態では、上記のとおり、第２張架ロール６１３を変位させるステアリング機構６１４（図２参照）が設けられており、このステアリング機構６１４は、図４に示すように、第２張架ロール６１３の軸方向における中央部６１３Ａを中心に第２張架ロール６１３を回転（揺動）させる。これにより、第２張架ロール６１３の軸方向における何れか一端部側に向かって定着ベルト６１０が移動するようになり、これに伴い、定着ベルト６１０の幅方向における位置が変化する。

なお、本実施形態では、第２張架ロール６１３の軸方向における中央部６１３Ａを中心に第２張架ロール６１３を回転（揺動）させる構成を採用しているが、第２張架ロール６１３の軸方向における一端部を固定し、他端部側を揺動させる構成を採用してもよい。
また、本実施形態では、変位させる対象（ステアリングを行う対象）を第２張架ロール６１３としたが、第１張架ロール６１２を変位させてもよい。但し、第１張架ロール６１２ではなく第２張架ロール６１３を変位させた方が、用紙５０上のトナー像の乱れが抑制されるようになるため好ましい。

続いて、定着装置６０のより詳細な構成について説明する。図５は、定着装置６０のニップ部Ｎの周囲を示した図であって、加圧ロール６２の軸方向と直交する面における定着装置６０の断面図に対応する。
図５に示すように、本実施形態の荷重受け部材６１５は、定着ベルト６１０を介して加圧ロール６２からの荷重を受ける押圧部材の一例としてのパッド部材６５０と、パッド部材６５０を支持する支持フレーム６６０とを有する。

パッド部材６５０は、加圧ロール６２の軸方向（図の奥行き方向）に延びて設けられ、加圧ロール６２からの荷重を受けることで、定着ベルト６１０を介して加圧ロール６２の弾性層６２２（図２参照）との間に、加圧ロール６２の軸方向の一端から他端に亘ってニップ部Ｎを形成する。
また、本実施形態のパッド部材６５０は、加圧ロール６２の弾性層６２２（図２参照）と比較して、硬度が相対的に高くなっている。これにより、定着ベルトモジュール６１に対して加圧ロール６２が押し付けられた場合には、ニップ部Ｎにおいて、弾性層６２２が弾性変形し、パッド部材６５０は、定着ベルト６１０を介して加圧ロール６２の弾性層６２２に食い込んだ状態となっている。

本実施形態のパッド部材６５０は、定着ベルト６１０の内周面に接触する側に、加圧ロール６２の軸方向およびニップ部Ｎにおける用紙の搬送方向に延びる平坦面から構成される平坦部６５１を有している。さらに、パッド部材６５０は、ニップ部Ｎにおける用紙の搬送方向において、平坦部６５１の上流側に位置し、加圧ロール６２から離れる方向に湾曲した曲面により構成される上流側湾曲部６５２と、平坦部６５１の下流側に位置し、加圧ロール６２から離れる方向に湾曲した曲面により構成される下流側湾曲部６５３とを有している。

なお、本実施形態では、パッド部材６５０は、ニップ部Ｎにおいて、加圧ロール６２の軸方向の一端から他端に亘って同様の形状を有している。
そして、図５に示すように、加圧ロール６２の軸方向と直交する面における断面（以下の説明において、単に「断面」と呼ぶことがある）において、平坦部６５１は直線状の断面形状を有しており、上流側湾曲部６５２および下流側湾曲部６５３は曲線状の断面形状を有している。

図５に示すように、上流側湾曲部６５２は、ニップ部Ｎにおける用紙の搬送方向上流側に位置する第１上流側湾曲部６５２ａと、第１上流側湾曲部６５２ａの下流側に設けられ、第１上流側湾曲部６５２ａと比較して曲率半径が大きい（曲率が小さい）曲面により構成される第２上流側湾曲部６５２ｂとにより構成されている。
また、本実施形態では、下流側湾曲部６５３は、上流側湾曲部６５２の第２上流側湾曲部６５２ｂと比較して、曲率半径が小さい（曲率が大きい）曲面により構成されている。

本実施形態では、図５に示すように、平坦部６５１の中心位置６５１ａは、定着ベルトモジュール６１に押し付けられた状態の加圧ロール６２の回転中心６２ａから平坦部６５１へ下ろした垂線ｓ２の足６５１ｂ（以下、単に「垂線の足６５１ｂ」と呼ぶ）と比較して、ニップ部Ｎにおける用紙の搬送方向の上流側に位置している。
そして、本実施形態の定着装置６０では、加圧ロール６２の回転中心６２ａと平坦部６５１の中心位置６５１ａとを結んだ直線ｓ１と、加圧ロール６２の回転中心６２ａから平坦部６５１へ下ろした垂線ｓ２とがなす角θ１が、３°以下の範囲であることが好ましい。
図５に示した例では、θ１は、約２．５°となっている。

また、本実施形態の定着装置６０では、図５に示すように、パッド部材６５０のうち平坦部６５１および下流側湾曲部６５３によりにニップ部Ｎが形成されている。
言い換えると、定着ベルトモジュール６１に加圧ロール６２が押し付けられた状態では、定着ベルト６１０のうちパッド部材６５０の平坦部６５１および下流側湾曲部６５３に張架される部分が加圧ロール６２に押し付けられ、定着ベルト６１０のうちパッド部材６５０の上流側湾曲部６５２に張架される部分は、加圧ロール６２に接触していない。

これにより、本実施形態では、定着ベルト６１０のうちパッド部材６５０の上流側湾曲部６５２に張架される部分によって、上述した上流側用紙通過領域７０１が形成されている。そして、パッド部材６５０のうち上流側湾曲部６５２と平坦部６５１との境界部が、ニップ部Ｎの入口（ニップ部Ｎの用紙搬送方向上流側の端部）に位置するようになっている。

ここで、この上流側用紙通過領域７０１を用紙Ｐが通過する際に、用紙５０（図２参照）のトナー像形成面５１（図２参照）が定着ベルト６１０に接触すると、トナー像に乱れが生じるおそれがある。付言すると、ニップ部Ｎに進入する前のトナー像は未定着状態にあり、トナー像形成面５１が定着ベルト６１０に接触すると、トナー像に乱れが生じるおそれがある。

上述した図２も参照すると、本実施形態の定着装置６０では、用紙５０は、用紙５０の先端部が上流側用紙通過領域７０１にて定着ベルト６１０に突き当たることで進行方向が変えられた後、ニップ部Ｎに進入する。具体的には、用紙５０は、定着ベルト６１０のうちパッド部材６５０の第２上流側湾曲部６５２ｂに張架される部分に先端が突き当たった後、ニップ部Ｎに進入することになる。

本実施形態では、第２上流側湾曲部６５２ｂは、上述したように加圧ロール６２から離れる方向へ湾曲した形状を有している。さらに、第２上流側湾曲部６５２ｂよりも上流側に位置する第１上流側湾曲部６５２ａは、第２上流側湾曲部６５２ｂと比較して、曲率半径が小さな（曲率が大きい）曲面で構成されている。
これにより、本構成を採用しない場合と比較して、用紙５０が上流側用紙通過領域７０１を通過する際に、トナー像形成面５１が、上流側湾曲部６５２に張架される定着ベルト６１０に接触しにくくなっている。この結果、用紙５０のトナー像形成面５１に定着されるトナー像に乱れが生じることを抑制できる。

さらに、本実施形態では、上流側湾曲部６５２において、第２上流側湾曲部６５２ｂを、第１上流側湾曲部６５２ａと比較して曲率半径の大きな（曲率が小さい）曲面とすることで、本構成を採用しない場合と比較して、ニップ部Ｎに搬送される用紙５０に撓み等が生じることを抑制している。
すなわち、用紙５０の先端部が突き当たる部分の定着ベルト６１０の曲率が大きい場合、搬送される用紙５０と定着ベルト６１０とのなす角度が大きくなり、用紙５０が定着ベルト６１０に突き当たった際の押圧力により用紙５０の先端に撓み等が生じやすい。この結果、用紙５０がニップ部Ｎに案内されずに用紙詰まりが生じたり、用紙５０の先端に折れ等が生じたりする場合がある。

これに対し、本実施形態では、第２上流側湾曲部６５２ｂを、第１上流側湾曲部６５２ａと比較して曲率半径の大きな（曲率が小さい）曲面とすることで、用紙５０の先端が突き当たる部分の定着ベルト６１０の曲率を小さくすることができる。この結果、定着ベルト６１０に用紙５０が突き当たった際に用紙５０に撓み等が生じることを抑制でき、用紙５０を安定してニップ部Ｎに案内することが可能になる。

また、本実施形態の定着装置６０では、定着ベルト６１０のうちパッド部材６５０の下流側湾曲部６５３に張架される部分によって、上述した下流側用紙通過領域７０２が形成されている。
詳細に説明すると、下流側湾曲部６５３のうち定着ベルト６１０が張架される部分の搬送方向の中心位置６５３ａよりも搬送方向上流側が、加圧ロール６２に対して食い込んだ状態となっている。言い換えると、下流側湾曲部６５３の中心位置６５３ａは、ニップ部Ｎの出口（ニップ部Ｎの用紙搬送方向下流側の端部）よりも、定着ベルト６１０の搬送方向下流側に位置している。

この結果、下流側湾曲部６５３の中心位置６５３ａよりも搬送方向下流側に位置する部分に張架される定着ベルト６１０により、下流側用紙通過領域７０２が形成されている。
そして、本実施形態では、下流側湾曲部６５３に張架される定着ベルト６１０のうち、加圧ロール６２に接触する部分の長さが、加圧ロール６２に接触していない部分の長さと比較して短くなっている。

ここで、上述したように、加圧ロール６２は、押し付け部材６２５（図３参照）に押圧されることで、定着ベルト６１０を介してパッド部材６５０に押し当てられている。本実施形態では、加圧ロール６２を、パッド部材６５０の平坦部６５１に対して斜めに押し当てている。具体的には、図５に示すように、パッド部材６５０に対する加圧ロール６２の押し当て方向２Ｃは、垂線ｓ２に対して、定着ベルト６１０の搬送方向下流側に傾斜した向きとなっている。
これにより、本実施形態では、平坦部６５１の搬送方向下流側において搬送方向上流側と比較して加圧ロール６２が強く押し当たることになり、ニップ部Ｎに搬送される用紙に対する圧力が、ニップ部Ｎの搬送方向下流側ほど大きくなる。この結果、ニップ部Ｎの下流側において定着ベルト６１０を急激に湾曲させることができ、本構成を採用しない場合と比較して、定着ベルト６１０からの用紙の剥離性能が良好になる。

ところで、定着装置６０では、加圧ロール６２に対するパッド部材６５０の位置関係や加圧ロール６２（弾性層６２２；図２参照）に対するパッド部材６５０の食い込み量等の違いによって、ニップ部Ｎを搬送される用紙に対する圧力の分布（以下、単にニップ部Ｎでの圧力分布ということがある）が異なる場合がある。
そして、ニップ部Ｎでの圧力分布の違いによって、ニップ部Ｎを通過する用紙へ定着されるトナー像の画質や、ニップ部Ｎを通過した後の用紙の定着ベルト６１０からの剥離性能等が異なる場合がある。

図６（ａ）〜（ｃ）は、加圧ロール６２に対するパッド部材６５０の位置を異ならせた場合の、ニップ部Ｎでの圧力分布を示した図である。また、図７は、加圧ロール６２に対するパッド部材６５０の位置を異ならせた状態を説明するための図である。図７においては、定着ベルト６１０、支持フレーム６６０等の記載を省略している。

ここで、図６（ａ）に示した図が、図５に示した本実施形態の定着装置６０におけるニップ部Ｎでの圧力分布に対応する。また、図６（ｂ）に示した図が、図７において破線で示した位置にパッド部材６５０を配置した場合における、ニップ部Ｎでの圧力分布に対応する。さらに、図６（ｃ）に示した図が、図７において一点鎖線で示した位置にパッド部材６５０を配置した場合におけるニップ部Ｎでの圧力分布に対応する。なお、図７において実線で示したパッド部材６５０の配置は、図５に示した本実施形態のパッド部材６５０と同様である。
以下の説明では、図７において破線で示した配置のパッド部材をパッド部材６５０Ｂと呼び、一点鎖線で示した配置のパッド部材をパッド部材６５０Ｃと呼ぶ。

図７に示すように、パッド部材６５０Ｂは、平坦部６５１の中心位置６５１ａと垂線の足６５１ｂとが一致するように設けられている。パッド部材６５０Ｂは、このように配置されることで、中心位置６５１ａ（垂線の足６５１ｂ）を中心として、搬送方向上流側と下流側とで、パッド部材６５０Ｂの平坦部６５１と加圧ロール６２との位置関係が等しくなっている。
パッド部材６５０Ｂがこのように配置されることで、ニップ部Ｎでの圧力分布は、図６（ｂ）に示すように、単一のピークｐ１を有する山なりの形状となる。

ニップ部Ｎでの圧力分布が図６（ｂ）のように単一のピークｐ１を有する山なりの形状である場合、ニップ部Ｎにおける下流側では、用紙に対する圧力が単調に減少している。このため、図６（ｂ）に示す例では、ニップ部Ｎの内部と、ニップ部Ｎの下流側（下流側用紙通過領域７０２；図２参照）との境界で、定着ベルト６１０（図５参照）に急激な曲率の変化を持たせることが困難になる。この結果、例えばカラー画像のようにトナーが多く転写された用紙等に定着を行った場合、用紙が定着ベルト６１０から離れにくくなり、用紙の剥離不良が生じやすい。

これに対し、図７に示すように、パッド部材６５０Ｃは、下流側湾曲部６５３が加圧ロール６２（弾性層６２２；図２参照）に食い込むように設けられている。具体的には、パッド部材６５０Ｃは、定着ベルト６１０のうち下流側湾曲部６５３の中心位置６５３ａにて張架される部分が、加圧ロール６２に接触するように設けられる。言い換えると、パッド部材６５０Ｃは、下流側湾曲部６５３の中心位置６５３ａが、ニップ部Ｎの内側に位置するようになっている。
そして、パッド部材６５０Ｃがこのように配置されることで、加圧ロール６２の中心６２ａと平坦部６５１の中心位置６５１ａとをむすぶ直線ｓ１と、加圧ロール６２の中心６２ａから平坦部６５１へ下ろした垂線ｓ２とがなす角θ１は、３°よりも大きくなっている。

パッド部材６５０Ｃが上述したように配置されることで、ニップ部Ｎでの圧力は、図６（ｃ）に示すように、ニップ部Ｎの搬送方向中央部に極大値を有するピークｐ１と、ニップ部Ｎの搬送方向下流側に極大値を有するピークｐ２とを有する分布となる。
また、図６（ｃ）に示すように、ピークｐ２の形状は、ピークｐ１と比較して突出した形状を有している。また、ピークｐ２での用紙に対する面圧の大きさは、ピークｐ１での用紙に対する面圧のおよそ１３０％となっている。
すなわち、図６（ｃ）に示す例では、ニップ部Ｎでの圧力が上述したような分布を有することで、ニップ部Ｎを搬送される用紙に対する圧力が、ピークｐ２の位置で急激に上昇することになる。

図６（ｃ）に示すように、ニップ部Ｎの圧力分布において、ニップ部Ｎの搬送方向下流側にピークｐ２を有する場合、ニップ部Ｎにおいてピークｐ２の位置で定着ベルト６１０に急激な曲率の変化を持たせることが可能になる。この結果、ニップ部Ｎから排出された用紙が、定着ベルト６１０の曲率の変化に追従することができなくなり、用紙を定着ベルト６１０から剥離することが可能になる。

しかしながら、ニップ部Ｎの圧力分布が図６（ｃ）に示すような形状を有する場合、以下のような問題が生じる場合がある。
すなわち、ニップ部Ｎにおける下流側に位置するピークｐ２の大きさが、ニップ部Ｎの中央部に位置するピークｐ１の大きさに対して過度に大きい場合、ニップ部Ｎを搬送される用紙の搬送速度が、一時的に変動する場合がある。具体的には、ニップ部Ｎを搬送される用紙の先端がピークｐ２の位置に到達した際に、用紙の先端に対して強い圧力がかかることで、用紙の搬送速度が一時的に遅くなる場合がある。
そして、このように用紙の搬送速度が一時的に遅くなった場合、用紙に対する熱の伝導量が一時的に変動することになるため、定着後のトナー像にグロスむら（光沢むら）が生じる場合がある。

これに対し、本実施形態の定着装置６０では、パッド部材６５０を図５に示したように配置することで、ニップ部Ｎでの用紙の搬送速度の変動を抑制し、定着後のトナー像のグロスむらの発生を抑制している。
図６（ａ）に示すように、本実施形態の定着装置６０におけるニップ部Ｎの圧力分布は、ニップ部Ｎの搬送方向中央部に極大値を有するピークｐ１と、ニップ部Ｎの搬送方向下流側に極大値を有するピークｐ２とを有する。

上述したように、本実施形態では、下流側湾曲部６５３のうち搬送方向上流側に位置する部分のみが加圧ロール６２に食い込んだ状態となっており、下流側湾曲部６５３の中心位置６５３ａは、ニップ部Ｎよりも下流側に位置するようなっている。これにより、図６（ａ）に示すように、ピークｐ２の形状が、図６（ｃ）に示した例と比較してなだらかな山型となる。
この結果、本構成を採用しない場合と比較して、ニップ部Ｎにおいて用紙に対する圧力が局所的に高くなることが抑制され、用紙の搬送速度が変動することが抑制される。これにより、ニップ部Ｎにおいて用紙に対する熱の伝導量等が変動することが抑制され、定着後のトナー像にグロスむらが生じることが抑制される。

ここで、本実施形態では、ニップ部Ｎの圧力分布において、ピークｐ２の大きさ（ピークｐ２における面圧）がピークｐ１の大きさ（ピークｐ１における面圧）の１２０％以下となっている。ピークｐ２の大きさは、ピークｐ１の大きさよりも大きく、１２０％以下であることが好ましく、ピークｐ１の大きさの１１０％〜１２０％の範囲であることがより好ましい。
ニップ部Ｎの圧力分布において、ピークｐ１に対するピークｐ２の大きさをこのような範囲にすることで、用紙の剥離性能の低下を抑制でき、定着後のトナー像にグロスむらが生じることを抑制できる。

ところで、本実施形態の定着装置６０では、上述したように、加圧ロール６２を定着ベルトモジュール６１に対して軸方向両端側から押圧するとともに、加圧ロール６２を一端側（この例では、リア側の端部）にて回転駆動している（図３参照）。
この結果、上述したように、加圧ロール６２の軸方向の一端側と他端側とで、定着ベルトモジュール６１に対する押圧力が異なり、ニップ部Ｎを搬送される用紙に対する圧力が、軸方向の一端側と他端側とで異なる場合がある。
本実施形態では、上述したように、加圧ロール６２が軸方向の一端側で回転駆動されることにより、加圧ロール６２の一端側で定着ベルトモジュール６１側に向かう力が生じるため、ニップ部Ｎでは、軸方向一端側での圧力が、軸方向他端側と比較して高くなる傾向がある。

そこで、ニップ部Ｎでの軸方向での圧力の差を低減するため、加圧ロール６２に対するパッド部材６５０の押し付け力が、軸方向一端側と比較して軸方向他端側で大きくなるようにすることが好ましい。
図８（ａ）〜（ｃ）は、荷重受け部材６１５の他の構成を示した図である。図８（ａ）は荷重受け部材６１５をニップ部Ｎの下流側から見た図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）を矢印ＶＩＩＩＢ方向から見た図であり、図８（ｃ）は図８（ａ）のＶＩＩＩＣ−ＶＩＩＩＣ断面図である。荷重受け部材６１５において、パッド部材６５０の押し付け力が軸方向一端側と比較して軸方向他端側で大きくなるようにする具体的な方法としては、例えば図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、軸方向他端側において支持フレーム６６０とパッド部材６５０との間に押し部材の一例としてのスペーサ６７０を設けることが挙げられる。このように、軸方向他端側にスペーサ６７０を設けることで、パッド部材６５０の軸方向他端側が加圧ロール６２側に押されることになる。この結果、ニップ部Ｎにおいて軸方向他端側と一端側とで圧力の差を小さくすることが可能になる。

スペーサ６７０の形状としては、特に限定されるものではないが、例えば図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、軸方向他端側から一端側に向かうに従い厚みが薄くなる板状の形状のものを用いることができる。スペーサ６７０をこのような形状とすることで、加圧ロール６２に対するパッド部材６５０の押し付け力を、軸方向他端側から一端側にかけて連続的に変化させることが可能になる。

５０…用紙、６０…定着装置、６１…定着ベルトモジュール、６２…加圧ロール、１００…画像形成装置、６１０…定着ベルト、６１５…荷重受け部材、６５０…パッド部材、６５１…平坦部、６５２…上流側湾曲部、６５３…下流側湾曲部、６６０…支持フレーム

Claims (5)

1. 回転可能な回転部材と、
   前記回転部材に接触しながら移動可能な無端状のベルト部材と、
   前記ベルト部材の内周に設けられ、当該ベルト部材の移動方向に延びる平面からなる平坦部と、当該移動方向において当該平坦部の下流側に連続し前記回転部材から離れる側に湾曲した下流側湾曲部と、当該移動方向において当該平坦部の上流側に連続し当該回転部材から離れる側に湾曲し且つ当該下流側湾曲部と比較して曲率が小さい曲面を含む上流側湾曲部とを有し、当該平坦部および当該下流側湾曲部にて当該ベルト部材を当該回転部材に接触させて、当該回転部材と当該ベルト部材との間に記録材が通過する加圧部を形成する押圧部材とを備え、
   前記押圧部材は、前記平坦部における前記移動方向の中心位置が、前記回転部材の回転軸から当該平坦部に下ろした垂線の足と比較して当該移動方向の上流側に位置するとともに、当該平坦部における当該移動方向の上流側の端部が、前記加圧部における当該移動方向の上流側の端部に位置し、且つ、前記下流側湾曲部における当該移動方向の中心位置が、前記加圧部よりも当該移動方向の下流側に位置し、且つ、前記上流側湾曲部が、当該移動方向の上流側に位置する第１上流側湾曲部と、当該第１上流側湾曲部の下流側に連続し当該第１上流側湾曲部および当該下流側湾曲部と比較して曲率が小さい曲面からなる第２上流側湾曲部とを有することを特徴とする定着装置。
2. 前記押圧部材の前記第２上流側湾曲部は、前記加圧部よりも前記移動方向の上流側に位置することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記回転部材を前記押圧部材に対して押し付ける押し付け手段をさらに有し、
   前記押し付け手段による前記回転部材の押し付け方向は、当該回転部材の前記回転軸と前記平坦部の前記中心位置とを結んだ直線に対して、前記移動方向の下流側へ傾斜していることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
4. 前記回転部材は、軸方向における一端側が回転駆動され、
   前記押圧部材には、前記軸方向における他端側を前記回転部材側に押す押し部材が設けられることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
5. トナー像を形成するトナー像形成部と、
   前記トナー像を記録材に転写する転写部と、
   回転可能な回転部材と、
   前記回転部材に接触しながら移動可能な無端状のベルト部材と、
   前記ベルト部材の内周に設けられ、当該ベルト部材の移動方向に延びる平面からなる平坦部と、当該移動方向において当該平坦部の下流側に連続し前記回転部材から離れる側に湾曲した下流側湾曲部と、当該移動方向において当該平坦部の上流側に連続し当該回転部材から離れる側に湾曲し且つ当該下流側湾曲部と比較して曲率が小さい曲面を含む上流側湾曲部とを有し、当該平坦部および当該下流側湾曲部にて当該ベルト部材を当該回転部材に接触させて、当該回転部材と当該ベルト部材との間に記録材が通過する加圧部を形成する押圧部材とを備え、
   前記押圧部材は、前記平坦部における前記移動方向の中心位置が、前記回転部材の回転軸から当該平坦部に下ろした垂線の足と比較して当該移動方向の上流側に位置するとともに、当該平坦部における当該移動方向の上流側の端部が、前記加圧部における当該移動方向の上流側の端部に位置し、且つ、前記下流側湾曲部における当該移動方向の中心位置が、前記加圧部よりも当該移動方向の下流側に位置し、且つ、前記上流側湾曲部が、当該移動方向の上流側に位置する第１上流側湾曲部と、当該第１上流側湾曲部の下流側に連続し当該第１上流側湾曲部および当該下流側湾曲部と比較して曲率が小さい曲面からなる第２上流側湾曲部とを有することを特徴とする画像形成装置。

Images