JP6737019B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録材上に非定着画像を定着させる定着装置、およびそのような定着装置を備えた画像形成装置に関する。

特開２００３−３３７４８１号公報（特許文献１）に開示されているように、記録材上に非定着画像を定着させる定着装置が知られている。画像形成装置を構成している各機器同士を比較すると、定着装置の電力消費量は比較的多い。画像形成装置の電力消費量を少なくするためには、定着装置の電力消費量を少なくすることが有効である。

定着装置は、加圧および加熱によって非定着画像を定着させる。定着装置の電力消費量を少なくするための手法の１つとして、定着温度を低くすることが考えられる。定着温度を低くした場合には、画像品質（定着品質）の低下を抑制するために、何らかの対策を採ることが必要となる。

たとえば、同一のトナーを使用する場合には、定着ニップにおける荷重を大きくしたり、ニップ時間を長くしたりすることで、定着温度を低くしたことによる影響を小さくできる。定着温度を低くしたとしても、これらの対策を採ることで定着品質が低下することを抑制でき、ひいては定着装置の電力消費量を少なくすることが可能となる。

特開２００３−３３７４８１号公報

しかしながら、定着ニップにおける荷重を大きくした場合、定着装置の各機器に作用するベンディング荷重や摩擦の増大を招くことがあり、軸の摩耗が進行したり、駆動トルクが上昇したりするといったことが懸念される。また、ニップ時間を長くするためには、たとえば加圧部材の径を大きくする必要がある。装置が大型化したり、加圧部材の表面硬度が低下することによって加圧部材の耐久寿命が短くなったりするといったことが懸念される。

本発明者らは、定着ニップ内の周方向における一部分の圧接力を局所的に大きくするという圧分布を定着ニップ内に形成するという手法を見い出した。この手法を採用した場合、定着温度を低くすることによる影響を小さくでき、ひいては定着装置の電力消費量を少なくすることが可能となる。本発明者らはまた、局所的に圧接力が大きくなる箇所を、定着ニップ内の周方向における下流端部や上流端部に設けた場合には、さらなる改善の余地が存在し得ることも見い出した。

本発明は、上記のような実情に鑑みて創作されたものであって、電力消費量を少なくするために定着温度を低くしたとしても定着品質の低下を抑制することが可能な定着装置、およびそのような定着装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

未定着画像が表面に形成された記録材を定着ニップに通過させ、上記未定着画像を上記記録材の上記表面上に定着させる定着装置であって、内周面および外周面を有し、周方向に沿って回転移動可能な加熱部材と、非回転の対向面を有し、上記対向面が上記加熱部材の上記内周面に接触するように配置されたニップ形成部材と、上記加熱部材の上記外周面に接触するように配置され、上記加熱部材を介して上記対向面に押圧されることで上記加熱部材の上記外周面との間に上記定着ニップを形成する加圧部材と、上記定着ニップが形成されている位置とは異なる位置で上記加熱部材を加熱するように配置された加熱装置と、を備え、上記ニップ形成部材の上記対向面は、上記加熱部材を介して上記加圧部材に押圧されることで上記定着ニップの形状を規定するニップ形成範囲を含み、上記ニップ形成範囲には、上記定着ニップの側に向かって突出する形状を有する第１凸部が設けられており、上記第１凸部は、上記周方向における上記ニップ形成範囲の下流端部および上流端部以外の位置に設けられている。

上記定着装置において好ましくは、上記第１凸部の上記周方向における中心部は、上記ニップ形成範囲の上記周方向における中心の位置から、上記周方向における上記ニップ形成範囲の長さの±２５％の範囲以内に位置している。

上記定着装置において好ましくは、上記第１凸部の上記周方向における中心部は、上記ニップ形成範囲の上記周方向における中心に位置している。

上記定着装置において好ましくは、上記加圧部材は、芯金と、上記芯金の外表面を取り囲むように設けられた弾性層と、を有しており、上記加熱部材の一部は、上記第１凸部の存在によって上記弾性層に食い込んでおり、上記弾性層のうち、上記加熱部材から圧接力を受けていない部分の層厚をＴＨとし、上記加熱部材のうちの上記弾性層に食い込んでいる上記一部と上記芯金との間の距離をＤＴとし、（上記層厚ＴＨ−上記距離ＤＴ）の値を食い込み量と定義した場合、上記食い込み量は、上記層厚ＴＨの９０％以下である。

上記定着装置において好ましくは、上記定着ニップの長手方向に対して直交する面方向の断面形状を見た場合、上記第１凸部の上記周方向における上流側に位置する上記対向面の部分と上記第１凸部との間には、第１変曲点が形成されており、上記第１凸部の上記周方向における下流側に位置する上記対向面の部分と上記第１凸部との間には、第２変曲点が形成されている。

上記定着装置において好ましくは、上記第１凸部は、その全体が、上記ニップ形成範囲の上記周方向における中心の位置から上記周方向において±４５％の範囲以内に含まれるように形成されている。

上記定着装置において好ましくは、上記第１凸部は、上記定着ニップの長手方向に対して平行な方向に沿って直線状に延在する形状を有している。

上記定着装置において好ましくは、上記定着ニップは、上記周方向において所定のニップ幅を有する幅広領域と、上記定着ニップの長手方向において上記幅広領域とは異なる位置に設けられ、上記幅広領域よりも狭いニップ幅を有する幅狭領域と、を含み、上記対向面のうちの上記幅広領域の形状を規定している部分に設けられた上記第１凸部の突出高さは、上記対向面のうちの上記幅狭領域の形状を規定している部分に設けられた上記第１凸部の突出高さよりも低い。

上記定着装置において好ましくは、上記定着ニップは、所定の圧接力が作用する高圧接領域と、上記定着ニップの長手方向において上記高圧接領域とは異なる位置に設けられ、上記高圧接領域よりも低い圧接力が作用する低圧接領域と、を含み、上記対向面のうちの上記高圧接領域の形状を規定している部分に設けられた上記第１凸部の突出高さは、上記対向面のうちの上記低圧接領域の形状を規定している部分に設けられた上記第１凸部の突出高さよりも低い。

上記定着装置において好ましくは、上記ニップ形成部材の上記ニップ形成範囲のうち、上記第１凸部が設けられていない領域を平坦領域とし、上記加熱部材のうち、上記第１凸部の上記周方向における中心部に接触している部分が上記加圧部材から受けている圧接力を第１圧接力とし、上記加熱部材のうち、上記平坦領域に接触している部分が上記加圧部材から受けている圧接力の平均値を第２圧接力とすると、上記第１圧接力と上記第２圧接力との間の差圧は、上記第１圧接力の４％以上である。

上記定着装置において好ましくは、上記ニップ形成範囲には、上記定着ニップの側に向かって突出する形状を有する第２凸部が設けられており、上記第２凸部は、上記周方向における上記ニップ形成範囲の上記下流端部の位置に設けられている。

画像形成装置は、上記の定着装置を備える。

上記の構成によれば、第１凸部が周方向におけるニップ形成範囲の下流端部および上流端部以外の位置に設けられており、第１凸部の存在によって、定着ニップ内の周方向における一部分の圧接力が局所的に大きくなる。そのような圧分布を定着ニップ内に形成することによって、定着温度を低くすることによる影響を小さくでき、ひいては定着装置の電力消費量を少なくすることが可能となる。

実施の形態１における画像形成装置１００を示す図である。 実施の形態１における定着装置３０を示す図である。 実施の形態１における定着装置３０の一部を拡大して示す図である。 実施の形態１における定着装置３０に備えらえるニップ形成部材３３を示す斜視図である。 実験例１の実験結果を示す図である。 実験例２の実験結果を示す図である。 実験例３の実験結果を示す図である。 実験例４の実験結果を示す図である。 実施の形態２における定着装置に備えられる加圧部材３６とニップ形成部材３３とを説明するための図である。 実施の形態２の変形例における定着装置に備えられる加圧部材３６とニップ形成部材３３とを説明するための図である。 実施の形態３における定着装置に備えられる加圧部材３６とニップ形成部材３３とを説明するための図である。 実施の形態３の変形例における定着装置に備えられる加圧部材３６とニップ形成部材３３とを説明するための図である。 実施の形態４における定着装置に備えらえるニップ形成部材３３を示す図である。 実施の形態５における定着装置に備えらえるニップ形成部材３３を示す図である。 実施の形態６における定着装置に備えらえるニップ形成部材３３を示す図である。 実施の形態７における定着装置に備えらえるニップ形成部材３３を示す図である。 実施の形態８における定着装置に備えらえるニップ形成部材３３を示す図である。

実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。以下の説明の中では、同一部品および相当部品には同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

［実施の形態１］
（画像形成装置１００）
図１〜図４を参照して、実施の形態１における画像形成装置１００について説明する。

図１に示すように、画像形成装置１００は、画像形成部１０Ａ〜１０Ｄ、中間転写ベルト２１、給紙ローラー２２、タイミングローラー２３、転写ローラー２４、クリーニング装置２５、排紙ローラー２６、および定着装置３０を備える。

画像形成部１０Ａ〜１０Ｄの各々は、感光体１１、帯電装置１２、露光装置１３、現像装置１４、クリーニング装置１５を有する。画像形成部１０Ａ〜１０Ｄの各々によって形成された各色のトナー画像は、中間転写ベルト２１上に順々に転写され、中間転写ベルト２１上で合成される。

記録材２０は、給紙ローラー２２およびタイミングローラー２３によって搬送される。中間転写ベルト２１上のトナー画像は、中間転写ベルト２１と転写ローラー２４との間で記録材２０の表面に転写される。記録材２０の表面には、未定着画像１０が形成されることとなる。

（定着装置３０）
図２は、実施の形態１における定着装置３０を示す図である。定着装置３０は、未定着画像１０が表面２０Ａに形成された記録材２０を定着ニップＮに通過させ、加圧および加熱によって、未定着画像１０を記録材２０の表面２０Ａ上に定着させる。具体的には、定着装置３０は、加熱部材３１、加熱装置３２、ニップ形成部材３３、潤滑剤塗布部材３４、支持部材３５、および加圧部材３６を備える。

加熱部材３１は、内周面３１Ａおよび外周面３１Ｂを有する。加熱部材３１は、無端ベルトの形状を有しており、周方向（矢印ＤＲ方向）に沿って回転移動可能である。加熱装置３２、ニップ形成部材３３、潤滑剤塗布部材３４、支持部材３５は、いずれも加熱部材３１の内周面３１Ａの側に配置される。

加熱装置３２は、その構成要素として熱源３２Ａおよび加熱ローラー３２Ｂを有する。熱源３２Ａは、たとえばハロゲンヒーターやカーボンヒーターから構成され、通電されることで、加熱ローラー３２Ｂを介して加熱部材３１を加熱する。

加熱装置３２は、定着ニップＮが形成されている位置とは異なる位置で加熱部材３１を加熱するように配置されている。加熱部材３１の周方向（矢印ＤＲ）で見た場合、加熱部材３１は、当該周方向における定着ニップＮとは異なる位置（ここでは、定着ニップＮの反対側の位置）で加熱装置３２によって加熱されることとなる。

潤滑剤塗布部材３４は、後述する定着ニップＮの長手方向（図２紙面に対して垂直な方向）に沿って延在する形状を有する。潤滑剤塗布部材３４は、加熱部材３１の内周面３１Ａに接触するように配置され、潤滑剤を内周面３１Ａに供給する。潤滑剤は、加熱部材３１の回転移動によって、加熱部材３１の内周面３１Ａとニップ形成部材３３との間に供給される。

支持部材３５も、後述する定着ニップＮの長手方向（図２紙面に対して垂直な方向）に沿って延在する形状を有する。支持部材３５の長手方向における両端は、定着装置３０の筺体（図示せず）などに固定され、ニップ形成部材３３は、支持部材３５を介して定着装置３０の筺体などに固定される。

加圧部材３６からの押圧力は、定着ニップＮを介してニップ形成部材３３に付与される。支持部材３５は、ニップ形成部材３３の裏面側からニップ形成部材３３を支持することによりこの押圧力に対抗する。支持部材３５は、ニップ形成部材３３を所定の位置に固定するとともに、ニップ形成部材３３が所定の位置からずれることを防止している。

加圧部材３６は、加熱部材３１の外周面３１Ｂに接触するように配置される。加圧部材３６は、後述するニップ形成部材３３（より具体的には、ニップ形成部材３３の対向面３３Ａ）を、加熱部材３１を介して押圧する。加圧部材３６の外周面と加熱部材３１の外周面３１Ｂとの間に、所望のニップ幅を有する定着ニップＮが形成される。

本実施の形態の加圧部材３６は、芯金３６Ａと、芯金３６Ａの外表面を取り囲むように設けられた弾性層３６Ｂとを有する。弾性層３６Ｂは、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどから形成される。弾性層３６Ｂの表層には、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の離型層が設けられていてもよい。

加圧部材３６の長手方向における両端には、図示しない駆動機構が接続されており、加圧部材３６は図２中の矢印方向（時計回り方向）に回転する。加圧部材３６の回転力により、加熱部材３１は従動回転する。加圧部材３６の内部に、ハロゲンヒーター等の熱源が設けられていてもよい。

（ニップ形成部材３３）
図３は、定着装置３０の一部（定着ニップＮの付近）を拡大して示す図である。図４は、ニップ形成部材３３を示す斜視図である。ニップ形成部材３３は、支持部材３５（図３）から見て加圧部材３６の側に配置される。ニップ形成部材３３は、耐熱性を有する樹脂部材から形成することができる。たとえば、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ポリイミド樹脂、ＰＡＩ（ポリアミドイミド樹脂）などが用いられる。

ニップ形成部材３３は、非回転の対向面３３Ａを有している。対向面３３Ａは、ニップ形成部材３３のうち、加熱部材３１を介して加圧部材３６に対向する部分である。ニップ形成部材３３は、対向面３３Ａの一部または全部が、加熱部材３１の内周面３１Ａに接触するように配置される。

本実施の形態の対向面３３Ａは、上流端部３３Ａ１と下流端部３３Ａ２との間に形成される（図３，図４）。上流端部３３Ａ１は、対向面３３Ａのうち、加熱部材３１の周方向（矢印ＤＲ）における最も上流側に位置する部分である。下流端部３３Ａ２は、対向面３３Ａのうち、加熱部材３１の周方向（矢印ＤＲ）における最も下流側に位置する部分である。

対向面３３Ａの外縁の一部を規定している上流端部３３Ａ１および下流端部３３Ａ２は、いずれも、定着ニップＮの長手方向（矢印ＡＲ）（図４参照）に対して平行な方向に沿って延在する形状を有している。対向面３３Ａのうち、後述する凸部３３Ｃ（第１凸部）が設けられている箇所を除いた部分は、平坦な表面形状を有している。詳細は後述するが、対向面３３Ａのうちの凸部３３Ｃが設けられている箇所を除いた部分とは、図４において斜線のハッチングが付与されている、２つの平坦領域３３ＢＦに対応している。

（ニップ形成範囲３３Ｂ）
対向面３３Ａは、定着ニップＮの形状を規定するニップ形成範囲３３Ｂを含んでいる。ニップ形成範囲３３Ｂは、対向面３３Ａの一部分である。ニップ形成範囲３３Ｂは、対向面３３Ａのうちの定着ニップＮの形状を規定する（定着ニップＮの形成に供される）部分であり、ニップ形成部材３３の対向面３３Ａが加熱部材３１を介して加圧部材３６に押圧された際に、加圧部材３６によって押圧される。

本実施の形態のニップ形成範囲３３Ｂは、上流端部３３Ｂ１と下流端部３３Ｂ２との間に形成される（図３，図４）。上流端部３３Ｂ１は、ニップ形成範囲３３Ｂのうち、加熱部材３１の周方向（矢印ＤＲ）における最も上流側に位置する部分である。下流端部３３Ｂ２は、ニップ形成範囲３３Ｂのうち、加熱部材３１の周方向（矢印ＤＲ）における最も下流側に位置する部分である。

ニップ形成範囲３３Ｂの外縁の一部を規定している上流端部３３Ｂ１および下流端部３３Ｂ２は、いずれも、定着ニップＮの長手方向（矢印ＡＲ）（図４参照）に対して平行な方向に沿って延在する形状を有している。

（凸部３３Ｃ）
ニップ形成範囲３３Ｂには、定着ニップＮの側に向かって突出する形状を有する凸部３３Ｃ（第１凸部）が設けられる。凸部３３Ｃは、加熱部材３１の周方向におけるニップ形成範囲３３Ｂの下流端部３３Ｂ２および上流端部３３Ｂ１以外の位置に設けられている。換言すると、凸部３３Ｃは、下流端部３３Ｂ２および上流端部３３Ｂ１に重ならない位置に設けられている。

図４に示すように、本実施の形態の凸部３３Ｃは、定着ニップＮの長手方向に対して平行な方向に沿って直線状に延在する形状を有している。このような構成に限られず、凸部３３Ｃは、その両端に比べて、その中央が周方向における前方や後方に位置するように、湾曲線の延在形状を有するように構成することも可能である。このような構成に限られず、凸部３３Ｃは、定着ニップＮの長手方向に対して平行な方向に沿って、比較的短めの長さを有する複数の直線部分が断続的に存在するように構成することも可能である。湾曲線の構成や、断続千野構成によれば、後述する剪断力を、長手方向の各位置において異ならせることが可能となる。

図３を参照して、定着ニップＮの長手方向（図４に示す矢印ＡＲ）に対して直交する面方向の断面形状を見た場合、加熱部材３１の周方向において、凸部３３Ｃの上流側に位置する対向面３３Ａの部分（上流側の平坦領域３３ＢＦ）と凸部３３Ｃとの間には、第１変曲点３３Ｃ１が形成されている。加熱部材３１の周方向において、凸部３３Ｃの下流側に位置する対向面３３Ａの部分（下流側の平坦領域３３ＢＦ）と凸部３３Ｃとの間には、第２変曲点３３Ｃ２が形成されている。

なお、ここで言う変曲点とは、曲線が上に凸の状態と上に凹の状態とで変わる点をいい、この点で引いた接線を境界として、曲線の一方と他方とが異なる側にあるものとする。つまり、曲線の凹凸の状態が変わる点が変曲点である。言い換えれば、変曲点を有する曲線は、少なくとも１つ以上の凹および凸が存在する曲線であると言える。

凸部３３Ｃは、半円の断面形状を有している。第１変曲点３３Ｃ１と第２変曲点３３Ｃ２との間の距離、すなわち凸部３３Ｃの周方向（矢印ＤＲ）における幅は、たとえば１．０ｍｍである。凸部３３Ｃの突出方向における高さは、たとえば０．５ｍｍである。図１〜図４等では、図示上の便宜のため、凸部３３Ｃを実際のものより大きく表示しているが、凸部３３Ｃの幅や高さは、これらの値や、これらの図に示される大きさおよび形状に限定されるものではない。

（作用および効果）
冒頭で述べたように、定着装置の電力消費量を少なくするための手法の１つとして、定着温度を低くすることが考えられる。定着温度を低くした場合には、画像品質（定着品質）の低下を抑制するために、何らかの対策を採ることが必要となる。

その対策として、定着ニップＮ内の周方向（図３に示す矢印ＤＲ）における一部分の圧接力を局所的に大きくするという圧分布を定着ニップＮ内に形成するという手法が考えられる。この手法を採用した場合、溶融した記録材２０上のトナーが急激に記録材２０内へ染み込むとともに、凸部３３Ｃに対応する箇所において加熱部材３１とトナー表面との間に剪断力（ずり力）が発生し、凸部３３Ｃに対応する箇所においてトナーに剪断力が付与されるため、トナーと記録材２０の表面２０Ａとの結びつきをより強固なものとすることが可能となる。

本実施の形態においては、凸部３３Ｃが、加熱部材３１の周方向におけるニップ形成範囲３３Ｂの下流端部３３Ｂ２および上流端部３３Ｂ１以外の位置に設けられている。凸部３３Ｃの存在によって、加熱部材３１は、定着ニップＮ内を回転移動する際に局所的に変形することとなり、このように変形された加熱部材３１によって、定着ニップＮ内に、局所的に圧接力が大きくなる箇所が形成される。

ニップ形成範囲３３Ｂの上流端部３３Ｂ１の位置に凸部３３Ｃを設けた場合、すなわちニップ形成範囲３３Ｂの上流端部３３Ｂ１に重なるように凸部３３Ｃを設けた場合、凸部３３Ｃの存在は、カール品質に影響することが懸念される。一方、ニップ形成範囲３３Ｂの下流端部３３Ｂ２の位置に凸部３３Ｃを設けた場合、すなわちニップ形成範囲３３Ｂの下流端部３３Ｂ２に重なるように凸部３３Ｃを設けた場合、オフセットに影響することが懸念される。

本実施の形態の定着装置３０においては、下流端部３３Ｂ２および上流端部３３Ｂ１以外の位置に、１つの凸部３３Ｃが設けられている。したがって、定着温度を低くした場合であっても凸部３３Ｃの存在によって画像品質（定着品質）の低下を抑制することができ、さらには、凸部３３Ｃが下流端部３３Ｂ２および上流端部３３Ｂ１以外の位置に設けられているため、凸部３３Ｃの存在に起因してカール品質やオフセットの悪化が生じることもほとんどないものとすることが可能となる。また、第１変曲点３３Ｃ１や第２変曲点３３Ｃ２の存在によって、より局所的に圧分布を変化させることが可能となる。

［実験例１］
図５を参照して、上記の凸部３３Ｃ（第１凸部）の効果を確認するために行なった実験結果について説明する。実施の形態１の定着装置３０と同じ構成を有する定着装置（図３，図４に示すニップ形成部材３３を備えた定着装置）と、ニップ形成部材３３に凸部３３Ｃが設けられていない定着装置とを準備した。

凸部３３Ｃは、半円の断面形状を有するように構成し、凸部３３Ｃの周方向（矢印ＤＲ）における幅は１．０ｍｍに設定し、凸部３３Ｃの突出方向における高さは０．５ｍｍに設定した。これらの定着装置について、特定の定着品質（同一の定着品質）を得るために必要な定着温度を測定した。

その結果、図５に示すように、ニップ時間に関わらず、ニップ形成部材３３に凸部３３Ｃが設けられた定着装置の方が、ニップ形成部材３３に凸部３３Ｃが設けられていない定着装置に比べて、定着温度を低く設定可能であることがわかった。したがって、上述の実施の形態１に基づく定着装置３０によれば、定着温度を低くした場合であっても、凸部３３Ｃの存在によって画像品質（定着品質）の低下を抑制することができると言える。

［実験例２］
図３および図６を参照して、ニップ形成部材３３に凸部３３Ｃを設ける場合に、ニップ形成範囲３３Ｂに設けられた凸部３３Ｃの周方向における中心部３３Ｃ３（図３）の位置が、定着品質にどのような影響を及ぼすのかについて検証した。

実験例１と同様に、凸部３３Ｃは、半円の断面形状を有するように構成し、凸部３３Ｃの周方向（矢印ＤＲ）における幅は１．０ｍｍに設定し、凸部３３Ｃの突出方向における高さは０．５ｍｍに設定した。

図６の縦軸は、定着品質を示している。この定着品質は、測色計を用いて測定されるものであり、定着後のトナー画像（べたパッチ画像）に同一条件で外力を付与した後、測色計を用いてトナー画像中に残存している単位面積あたりのトナー残量を測定した。定着品質の値が高い方が、トナー残量が多く定着品質が高いことを示している。

図６の横軸は、ニップ形成範囲３３Ｂの周方向（矢印ＤＲ）における中心３３Ｂ３の位置に対する、凸部３３Ｃの中心部３３Ｃ３の位置を示している。ここでは、ニップ形成範囲３３Ｂの周方向（矢印ＤＲ）における中心３３Ｂ３の位置を０％として表示しており、ニップ形成範囲３３Ｂの下流端部３３Ｂ２の位置を＋５０％として表示しており、ニップ形成範囲３３Ｂの上流端部３３Ｂ１の位置を−５０％として表示している。

その結果、図６に示すように、凸部３３Ｃの周方向における中心部３３Ｃ３が、ニップ形成範囲３３Ｂの周方向における中心３３Ｂ３の位置から、周方向におけるニップ形成範囲３３Ｂの長さの±２５％の範囲（図３に示す範囲３３Ｒ１）以内に位置している場合、定着品質は４．０以上となることがわかる。したがって、凸部３３Ｃの周方向における中心部３３Ｃ３は、この範囲３３Ｒ１以内に位置していることが好ましいと言える。また、凸部３３Ｃの周方向における中心部３３Ｃ３は、ニップ形成範囲３３Ｂの周方向における中心３３Ｂ３に位置していることがより好ましいと言える。

また、上述のとおり、ニップ形成範囲３３Ｂの上流端部３３Ｂ１の位置に凸部３３Ｃを設けた場合、すなわちニップ形成範囲３３Ｂの上流端部３３Ｂ１に重なるように凸部３３Ｃを設けた場合、凸部３３Ｃの存在は、カール品質に影響することが懸念される。一方、ニップ形成範囲３３Ｂの下流端部３３Ｂ２の位置に凸部３３Ｃを設けた場合、すなわちニップ形成範囲３３Ｂの下流端部３３Ｂ２に重なるように凸部３３Ｃを設けた場合、オフセットに影響することが懸念される。

したがって、凸部３３Ｃは、その全体が、ニップ形成範囲３３Ｂの周方向における中心３３Ｂ３の位置から周方向において±４５％の範囲（図３に示す範囲３３Ｒ２）以内に含まれるように形成されていることが好ましいと言える。凸部３３Ｃの少なくとも一部が４５％を上回る位置に形成されていたり、凸部３３Ｃの少なくとも一部が−４５％を下回る位置に形成されていたりしないように構成することで、上記のような懸念もほとんどないものとすることが可能となる。

［実験例３］
図３および図７を参照して、ニップ形成部材３３に凸部３３Ｃを設ける場合に、凸部３３Ｃの周方向における中心部３３Ｃ３（図３）による圧接力と、ニップ形成範囲３３Ｂのうちの凸部３３Ｃが設けられていない平坦領域３３ＢＦ（図４）による圧接力の平均値との関係が、定着温度にどのような影響を及ぼすのかについて検証した。

ここで、上述のとおり、ニップ形成部材３３のニップ形成範囲３３Ｂのうち、凸部３３Ｃが設けられていない領域を平坦領域３３ＢＦ（図４）とする。加熱部材３１のうち、凸部３３Ｃの周方向における中心部３３Ｃ３に接触している部分が加圧部材３６から受けている圧接力を第１圧接力とする。加熱部材３１のうち、平坦領域３３ＢＦに接触している部分が加圧部材３６から受けている圧接力の平均値を第２圧接力とする。

図７の横軸は、（第１圧接力と第２圧接力との差圧）／第１圧接力の値を百分率で示している。凸部３３Ｃは、半円の断面形状を有するように構成し、凸部３３Ｃの周方向（矢印ＤＲ）における幅は１．０ｍｍに設定した。（第１圧接力と第２圧接力との差圧）／第１圧接力の値を変化させるために、凸部３３Ｃの突出方向における高さを異ならせたものを準備した。これらの定着装置について、特定の定着品質（同一の定着品質）を得るために必要な定着温度を測定した。

その結果、図７に示すように、（第１圧接力と第２圧接力との差圧）／第１圧接力が０％よりも大きい場合に、定着温度を低くした場合であっても、凸部３３Ｃの存在によって画像品質（定着品質）の低下を抑制することができると言える。さらに、図７に示す結果によれば、（第１圧接力と第２圧接力との差圧）／第１圧接力は、４％以上であることが好ましいことがわかる。

［実験例４］
図３および図８を参照して、加圧部材３６の弾性層３６Ｂの層厚ＴＨに対する凸部３３Ｃ（第１凸部）の食い込み量が、定着品質にどのような影響を及ぼすのかについて検証した。凸部３３Ｃは、半円の断面形状を有するように構成し、凸部３３Ｃの周方向（矢印ＤＲ）における幅は１．０ｍｍに設定し、凸部３３Ｃの突出方向における高さは０．５ｍｍに設定した。

ここで、加熱部材３１の一部は、凸部３３Ｃの存在によって弾性層３６Ｂに食い込んでいる。弾性層３６Ｂのうち、加熱部材３１から圧接力を受けていない部分の層厚をＴＨとする。加熱部材３１のうちの弾性層３６Ｂに食い込んでいる一部３１Ｃと芯金３６Ａとの間の距離をＤＴとする。層厚ＴＨ−距離ＤＴの値を、食い込み量と定義する。

たとえば、弾性層３６Ｂの層厚ＴＨが５．０ｍｍであり、加熱部材３１のうちの弾性層３６Ｂに食い込んでいる一部３１Ｃと芯金３６Ａとの間の距離ＤＴが４．０ｍｍの場合、食い込み量（層厚ＴＨ−距離ＤＴ）は１．０ｍｍであり、百分率で表すと２０％である。食い込み量を０〜１００％まで変化させた時に、定着品質にどのような影響を及ぼすのかについて検証した。

ここでは、加圧部材３６のニップ形成部材３３への荷重を変更させることで、食い込み量を変更させた。図８の縦軸に示す定着品質は、ランク見本を用いた目視確認による結果である。定着品質の値が高い方が、定着品質が高い（優れている）ことを示している。

図８に示す結果によれば、食い込み量が層厚ＴＨの０％の場合であっても、凸部３３Ｃ（第１凸部）の存在によって高い定着品質が得られることがわかる。また、食い込み量が層厚ＴＨの９０％以下である場合に、３．０以上の定着品質が得られることがわかる。したがって、加圧部材３６の弾性層３６Ｂの層厚ＴＨに対する凸部３３Ｃ（第１凸部）の食い込み量は、層厚ＴＨの９０％以下であることが好ましいと言える。

［実施の形態２］
図９を参照して、実施の形態２における定着装置について説明する。上述の実施の形態１では、凸部３３Ｃは、定着ニップＮの長手方向におけるいずれの位置においても同一の突出高さを有している。凸部３３Ｃの突出高さは、定着ニップＮの長手方向における位置に応じて、異なるように構成することもできる。

図９に示すように、たとえば、定着ニップＮが、幅広領域ＮＰ１と、幅狭領域ＮＰ２と、を含んでいたとする。幅広領域ＮＰ１は、周方向において所定のニップ幅ＷＰ１を有する。幅狭領域ＮＰ２は、定着ニップＮの長手方向（矢印ＡＲ）において、幅広領域ＮＰ１とは異なる位置に設けられ、幅広領域ＮＰ１よりも狭いニップ幅ＷＰ２を有する。定着ニップＮの長手方向（矢印ＡＲ）において、幅広領域ＮＰ１は、幅狭領域ＮＰ２よりも内側に位置している。

このような場合、ニップ形成部材３３の凸部３３Ｃは、対向面３３Ａのうちの幅広領域ＮＰ１の形状を規定している部分３３ＡＰ１に設けられた凸部３３Ｃの一部分と、対向面３３Ａのうちの幅狭領域ＮＰ２の形状を規定している部分３３ＡＰ２に設けられた凸部３３Ｃの他部分とを含むこととなる。対向面３３Ａの部分３３ＡＰ１に設けられた凸部３３Ｃの突出高さＨＰ１は、対向面３３Ａの部分３３ＡＰ２に設けられた凸部３３Ｃの突出高さＨＰ２よりも低くするとよい。当該構成によれば、定着ニップＮの長手方向（矢印ＡＲ）において、定着品質にばらつきが生じることを抑制可能となる。

（実施の形態２の変形例）
図９に示す構成においては、定着ニップＮの長手方向（矢印ＡＲ）において、幅広領域ＮＰ１は、幅狭領域ＮＰ２よりも内側に位置している。

図１０に示す構成においては、定着ニップＮの長手方向（矢印ＡＲ）において、幅広領域ＮＰ１は、幅狭領域ＮＰ２よりも外側に位置している。このような構成の場合にも、対向面３３Ａの部分３３ＡＰ１に設けられた凸部３３Ｃの突出高さＨＰ１は、対向面３３Ａの部分３３ＡＰ２に設けられた凸部３３Ｃの突出高さＨＰ２よりも低くするとよい。当該構成により、定着ニップＮの長手方向（矢印ＡＲ）において、定着品質にばらつきが生じることを抑制可能となる。

［実施の形態３］
図１１を参照して、実施の形態３における定着装置について説明する。上述の実施の形態１では、定着ニップＮに作用している圧接力は、定着ニップＮの長手方向におけるいずれの位置においても略同一であり、凸部３３Ｃは、定着ニップＮの長手方向におけるいずれの位置においても同一の突出高さを有している。凸部３３Ｃの突出高さは、定着ニップＮに作用している圧接力に応じて、異なるように構成することもできる。

図１１に示すように、たとえば、定着ニップＮが、高圧接領域ＮＲ１と、低圧接領域ＮＲ２と、を含んでいたとする。高圧接領域ＮＲ１には、所定の圧接力ＰＲ１が作用している。低圧接領域ＮＲ２は、定着ニップＮの長手方向（矢印ＡＲ）において、幅広領域ＮＰ１とは異なる位置に設けられ、高圧接領域ＮＲ１よりも低い圧接力ＰＲ２が作用している。定着ニップＮの長手方向（矢印ＡＲ）において、高圧接領域ＮＲ１は、低圧接領域ＮＲ２よりも内側に位置している。

このような場合、ニップ形成部材３３の凸部３３Ｃは、対向面３３Ａのうちの高圧接領域ＮＲ１の形状を規定している部分３３ＡＲ１に設けられた凸部３３Ｃの一部分と、対向面３３Ａのうちの低圧接領域ＮＲ２の形状を規定している部分３３ＡＲ２に設けられた凸部３３Ｃの他部分とを含むこととなる。対向面３３Ａの部分３３ＡＲ１に設けられた凸部３３Ｃの突出高さＨＲ１は、対向面３３Ａの部分３３ＡＲ２に設けられた凸部３３Ｃの突出高さＨＲ２よりも低くするとよい。当該構成によれば、定着ニップＮの長手方向（矢印ＡＲ）において、定着品質にばらつきが生じることを抑制可能となる。

（実施の形態３の変形例）
図１１に示す構成においては、定着ニップＮの長手方向（矢印ＡＲ）において、高圧接領域ＮＲ１は、低圧接領域ＮＲ２よりも内側に位置している。

図１２に示す構成においては、定着ニップＮの長手方向（矢印ＡＲ）において、高圧接領域ＮＲ１は、低圧接領域ＮＲ２よりも外側に位置している。このような構成の場合にも、対向面３３Ａの部分３３ＡＲ１に設けられた凸部３３Ｃの突出高さＨＲ１は、対向面３３Ａの部分３３ＡＲ２に設けられた凸部３３Ｃの突出高さＨＲ２よりも低くするとよい。当該構成により、定着ニップＮの長手方向（矢印ＡＲ）において、定着品質にばらつきが生じることを抑制可能となる。

［実施の形態４］
図１３を参照して、実施の形態４における定着装置に備えられるニップ形成部材３３について説明する。本実施の形態のニップ形成部材３３は、実施の形態１のニップ形成部材３３の構成に加えて、次の付加的な特徴を有している。

すなわち、ニップ形成範囲３３Ｂには、定着ニップＮの側に向かって突出する形状を有する凸部３３Ｗ（第２凸部）が設けられており、凸部３３Ｗは、周方向におけるニップ形成範囲３３Ｂの下流端部３３Ｂ２の位置に設けられている。

凸部３３Ｗの存在によって、加熱部材３１は、定着ニップＮの下流端を通過する際に局所的に変形することとなる。このように変形された加熱部材３１によれば、定着ニップＮから排出される記録材２０が加熱部材３１から離れやすくなり、記録材２０の巻き込みなどが発生することを抑制可能となる。

［実施の形態５］
図１４は、実施の形態５における定着装置に備えられるニップ形成部材３３を示す図である。このニップ形成部材３３においては、周方向における凸部３３Ｃの上流および下流に位置する第１変曲点３３Ｃ１、第２変曲点３３Ｃ２が、ニップ形成範囲３３Ｂの周方向における中心３３Ｂ３の位置から、周方向におけるニップ形成範囲３３Ｂの長さの±２５％の範囲外に位置している。また、この凸部３３Ｃは、その全体が、ニップ形成範囲３３Ｂの周方向における中心３３Ｂ３の位置から周方向において±４５％の範囲（範囲３３Ｒ２）以内に含まれるように形成されている。ニップ形成部材３３および凸部３３Ｃは、このような形状を有するように構成することも可能である。

［実施の形態６］
図１５は、実施の形態６における定着装置に備えられるニップ形成部材３３を示す図である。このニップ形成部材３３においては、対向面３３Ａが、図示しない加圧部材３６の側に向かって円弧状に湾曲する湾曲面の形状を有している。ニップ形成部材３３および対向面３３Ａは、このような形状を有するように構成することも可能である。

［実施の形態７］
図１６は、実施の形態７における定着装置に備えられるニップ形成部材３３を示す図である。このニップ形成部材３３においては、対向面３３Ａが、図示しない支持部材３５の側に向かって円弧状に湾曲する湾曲面の形状を有している。ニップ形成部材３３および対向面３３Ａは、このような形状を有するように構成することも可能である。

［実施の形態８］
図１７は、実施の形態８における定着装置に備えられるニップ形成部材３３を示す図である。図１６に示すニップ形成部材３３は、対向面３３Ａの上流端部３３Ａ１および下流端部３３Ａ２が角張った表面形状を有している。図１７に示すニップ形成部材３３においては、対向面３３Ａの上流端部３３Ａ１および下流端部３３Ａ２が、緩やかに湾曲した表面形状を有している。ニップ形成部材３３および対向面３３Ａは、このような形状を有するように構成することも可能である。

以上、実施の形態および実験例について説明したが、上記の開示内容はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は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。

上記の開示は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等に使用される電子写真方式を用いた画像形成装置、およびその定着装置に利用することができる。

１０ 未定着画像、１０Ａ，１０Ｄ 画像形成部、１１ 感光体、１２ 帯電装置、１３ 露光装置、１４ 現像装置、１５，２５ クリーニング装置、２０ 記録材、２０Ａ 表面、２１ 中間転写ベルト、２２ 給紙ローラー、２３ タイミングローラー、２４ 転写ローラー、２６ 排紙ローラー、３０ 定着装置、３１ 加熱部材、３１Ａ 内周面、３１Ｂ 外周面、３１Ｃ 一部、３２ 加熱装置、３２Ａ 熱源、３２Ｂ 加熱ローラー、３３ ニップ形成部材、３３Ａ 対向面、３３Ａ１，３３Ｂ１ 上流端部、３３Ａ２，３３Ｂ２ 下流端部、３３ＡＰ１，３３ＡＰ２，３３ＡＲ１，３３ＡＲ２ 部分、３３Ｂ３ 中心、３３Ｂ ニップ形成範囲、３３ＢＦ 平坦領域、３３Ｃ 凸部（第１凸部）、３３Ｃ２，３３Ｃ１ 点、３３Ｃ３ 中心部、３３Ｒ１，３３Ｒ２ 範囲、３３Ｗ 凸部（第２凸部）、３４ 潤滑剤塗布部材、３５ 支持部材、３６ 加圧部材、３６Ａ 芯金、３６Ｂ 弾性層、１００ 画像形成装置、ＡＲ，ＤＲ 矢印、ＤＴ 距離、Ｎ 定着ニップ、ＮＰ１ 幅広領域、ＮＰ２ 領域、ＮＲ１ 高圧接領域、ＮＲ２ 低圧接領域、ＰＲ１，ＰＲ２ 圧接力、ＴＨ 層厚、ＷＰ１，ＷＰ２ ニップ幅。

Claims (11)

1. 未定着画像が表面に形成された記録材を定着ニップに通過させ、前記未定着画像を前記記録材の前記表面上に定着させる定着装置であって、
   内周面および外周面を有し、周方向に沿って回転移動可能な加熱部材と、
   非回転の対向面を有し、前記対向面が前記加熱部材の前記内周面に接触するように配置されたニップ形成部材と、
   前記加熱部材の前記外周面に接触するように配置され、前記加熱部材を介して前記対向面に押圧されることで前記加熱部材の前記外周面との間に前記定着ニップを形成する加圧部材と、
   前記定着ニップが形成されている位置とは異なる位置で前記加熱部材を加熱するように配置された加熱装置と、を備え、
   前記ニップ形成部材の前記対向面は、前記加熱部材を介して前記加圧部材に押圧されることで前記定着ニップの形状を規定するニップ形成範囲を含み、
   前記ニップ形成範囲には、前記定着ニップの側に向かって突出する形状を有する第１凸部が設けられており、
   前記第１凸部は、前記周方向における前記ニップ形成範囲の下流端部および上流端部以外の位置に設けられており、
   前記定着ニップは、
   前記周方向において所定のニップ幅を有する幅広領域と、
   前記定着ニップの長手方向において前記幅広領域とは異なる位置に設けられ、前記幅広領域よりも狭いニップ幅を有する幅狭領域と、を含み、
   前記対向面のうちの前記幅広領域の形状を規定している部分に設けられた前記第１凸部の突出高さは、前記対向面のうちの前記幅狭領域の形状を規定している部分に設けられた前記第１凸部の突出高さよりも低い、
   定着装置。
2. 未定着画像が表面に形成された記録材を定着ニップに通過させ、前記未定着画像を前記記録材の前記表面上に定着させる定着装置であって、
   内周面および外周面を有し、周方向に沿って回転移動可能な加熱部材と、
   非回転の対向面を有し、前記対向面が前記加熱部材の前記内周面に接触するように配置されたニップ形成部材と、
   前記加熱部材の前記外周面に接触するように配置され、前記加熱部材を介して前記対向面に押圧されることで前記加熱部材の前記外周面との間に前記定着ニップを形成する加圧部材と、
   前記定着ニップが形成されている位置とは異なる位置で前記加熱部材を加熱するように配置された加熱装置と、を備え、
   前記ニップ形成部材の前記対向面は、前記加熱部材を介して前記加圧部材に押圧されることで前記定着ニップの形状を規定するニップ形成範囲を含み、
   前記ニップ形成範囲には、前記定着ニップの側に向かって突出する形状を有する第１凸部が設けられており、
   前記第１凸部は、前記周方向における前記ニップ形成範囲の下流端部および上流端部以外の位置に設けられており、
   前記定着ニップは、
   所定の圧接力が作用する高圧接領域と、
   前記定着ニップの長手方向において前記高圧接領域とは異なる位置に設けられ、前記高圧接領域よりも低い圧接力が作用する低圧接領域と、を含み、
   前記対向面のうちの前記高圧接領域の形状を規定している部分に設けられた前記第１凸部の突出高さは、前記対向面のうちの前記低圧接領域の形状を規定している部分に設けられた前記第１凸部の突出高さよりも低い、
   定着装置。
3. 前記第１凸部の前記周方向における中心部は、前記ニップ形成範囲の前記周方向における中心の位置から、前記周方向における前記ニップ形成範囲の長さの±２５％の範囲以内に位置している、
   請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記第１凸部の前記周方向における中心部は、前記ニップ形成範囲の前記周方向における中心に位置している、
   請求項３に記載の定着装置。
5. 前記加圧部材は、芯金と、前記芯金の外表面を取り囲むように設けられた弾性層と、を有しており、
   前記加熱部材の一部は、前記第１凸部の存在によって前記弾性層に食い込んでおり、
   前記弾性層のうち、前記加熱部材から圧接力を受けていない部分の層厚をＴＨとし、
   前記加熱部材のうちの前記弾性層に食い込んでいる前記一部と前記芯金との間の距離をＤＴとし、
   （前記層厚ＴＨ−前記距離ＤＴ）の値を食い込み量と定義した場合、
   前記食い込み量は、前記層厚ＴＨの９０％以下である、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記定着ニップの長手方向に対して直交する面方向の断面形状を見た場合、
   前記第１凸部の前記周方向における上流側に位置する前記対向面の部分と前記第１凸部との間には、第１変曲点が形成されており、
   前記第１凸部の前記周方向における下流側に位置する前記対向面の部分と前記第１凸部との間には、第２変曲点が形成されている、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記第１凸部は、その全体が、前記ニップ形成範囲の前記周方向における中心の位置から前記周方向において±４５％の範囲以内に含まれるように形成されている、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の定着装置。
8. 前記第１凸部は、前記定着ニップの長手方向に対して平行な方向に沿って直線状に延在する形状を有している、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の定着装置。
9. 前記ニップ形成部材の前記ニップ形成範囲のうち、前記第１凸部が設けられていない領域を平坦領域とし、
   前記加熱部材のうち、前記第１凸部の前記周方向における中心部に接触している部分が前記加圧部材から受けている圧接力を第１圧接力とし、
   前記加熱部材のうち、前記平坦領域に接触している部分が前記加圧部材から受けている圧接力の平均値を第２圧接力とすると、
   前記第１圧接力と前記第２圧接力との間の差圧は、前記第１圧接力の４％以上である、請求項１から８のいずれか１項に記載の定着装置。
10. 前記ニップ形成範囲には、前記定着ニップの側に向かって突出する形状を有する第２凸部が設けられており、
    前記第２凸部は、前記周方向における前記ニップ形成範囲の前記下流端部の位置に設けられている、
    請求項１から９のいずれか１項に記載の定着装置。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の定着装置を備えた、
    画像形成装置。

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