WO2020021946A1

WO2020021946A1 - 定着装置および画像形成装置

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Publication number: WO2020021946A1
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Inventors: 鐘浩権
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Abstract

定着装置（１３）は、定着ベルト（２０）と、加圧ローラー（２１）と、パッド（２４）とを備える。パッド（２４）は、定着ベルト（２０）の内側で加圧ローラー（２１）と共に定着ベルト（２０）を挟持して定着ニップを形成する。パッド（２４）は、ニップ幅方向に延びていて、パッド（２４）の押圧面（４０）は、用紙の搬送方向の上流側の第１曲面（４１）と下流側の第２曲面（４２）とを有する。第１曲面（４１）及び第２曲面（４２）は、搬送方向の上流側及び下流側にそれぞれに向かって加圧ローラー（２１）側に湾曲した円弧状に形成される。第１曲面（４１）及び第２曲面（４２）は、加圧ローラー（２１）の加圧方向に平行で加圧ローラー（２１）の回転中心を通る延長線（Ａ）の、押圧面（４０）上の交点付近に変曲点（Ｂ）を設けて連続している。第１曲面（４１）は、第２曲面（４２）よりも大きい第１曲率半径（Ｒａ）で形成される。

Description

定着装置および画像形成装置

　本発明は、用紙にトナー像を定着させる定着装置と、この定着装置を備えた画像形成装置に関する。

　画像形成装置は、用紙上に形成されたトナー像を定着させる定着装置を備える。定着装置は、用紙に形成されたトナー像を加熱する定着部材と、用紙に対してトナー像を加圧する加圧部材とを備える。定着装置は、定着部材の熱容量を小さくしてウォームアップ時間を短縮するために、例えば、定着部材として定着ベルトを適用し、定着ベルトは、ＩＨユニット等の熱源によって加熱される。定着ベルトの内側には、加圧部材と共に定着ベルトを挟持して定着ベルト及び加圧部材の間に定着ニップを形成するパッド等のニップ形成部材が設けられる。

　例えば、特許文献１の定着装置は、定着ベルトの内周面側に固設されて定着ベルトを支持し、熱源による加熱により定着ベルトを加熱するとともに、加圧ローラー（加圧部材）に対向する位置に開口部を有する伝熱部材と、伝熱部材の開口部に設けられ、定着ベルトを介して加圧ローラーに圧接する固定部材（ニップ形成部材）とを備える。

　また、特許文献２の定着装置は、無端状の回転可能な定着ベルトと、定着ベルトの内側に配置される発熱体（熱源）と、発熱体と間隔を隔てて配置されるニップ部材（ニップ形成部材）と、ニップ部材との間で定着ベルトを挟むことで定着ベルトとの間にニップ部を形成するためのバックアップ部材（加圧部材）とを備える。ニップ部材は、定着ベルトの回転方向において下流側や上流側に、バックアップ部材側に突出する突出部を有する。

特開２０１４－４１１９０号公報特開２０１５－６９００２号公報

　定着装置では、ニップ形成部材の定着ベルト側の押圧面の形状に基づいて、加圧部材に対向する定着ベルトの定着面が形成される。用紙の搬送を妨げないために、例えば、特許文献１のように、ニップ形成部材の押圧面が定着装置に進入時の用紙の搬送方向に平行に形成され、定着ベルトの定着面が平面状に成形されることがある。しかしながら、加圧部材は円筒状に形成されるので、平面状の定着ベルトの定着面に対する加圧部材の接触面積は小さく、ニップ幅は短くなる。なお、平面状の定着ベルトの定着面は、定着後の用紙を直線的に退出させるので、用紙が定着ベルトから分離し難い。

　また、ニップ形成部材は、特許文献２のように、定着ベルトの回転方向の下流側や上流側に突出部等を設けることで、定着ベルトの定着面に曲面を成形することがある。しかしながら、この場合、定着面の曲面の変曲点が周囲よりも凹んでいるので、加圧部材による加圧力が変曲点に十分に至らず、定着ニップに圧抜けが生じてしまう。トナー像の形成された用紙が定着面上を搬送されるとき、圧抜けが生じた位置では、用紙が微小スリップして画像ずれ等の画質低下を招くおそれがある。また、定着面において、定着ベルトの回転方向の上流側では、用紙上のトナーが十分に溶融しておらず、粒の状態で存在している。そのため、変曲点が定着ベルトの回転方向の上流側にある場合、圧抜けが生じると、粒のトナーが動き易くなるので、微小な画像ずれが発生し易い。

　更に、ニップ形成部材は、加圧部材の外周面に沿って単一の曲率半径で湾曲した単一曲線の円弧状に形成されることがあり、この場合、定着ベルトが単一曲線の円弧状に成形され、定着ニップも単一曲線の円弧状に形成される。単一曲線の定着ニップに対して、普通紙は、定着ベルトに沿って変形し易いが、厚紙等のコシの強い用紙は、定着ベルトに沿って変形し難く、定着ニップの領域では、用紙の搬送方向の位置によっては十分なニップ圧が得られないことがある。

　例えば、図５に示すように、加圧部材１０１の加圧方向に平行で加圧部材１０１の中心を通る延長線上の位置（即ち、加圧中心Ｐ０）では、コシの強い用紙Ｓ０であっても、加圧部材１０１によって用紙Ｓ０を定着ベルト１０１（単一曲線のニップ形成部材１０２）側に押し付ける荷重が掛かり易く、図６に示すように、十分なニップ圧が得られる。また、用紙Ｓ０の搬送方向において定着ニップＮ０の入口Ｎ０ａ付近や出口Ｎ０ｂ付近、即ち、ニップ形成部材１０２のエッジ１０２ａ、１０２ｂ付近は、コシの強い用紙Ｓ０が加圧方向に押される場合の支点となり、用紙Ｓ０が定着ベルト１０１に密着するので荷重が掛かり易く、十分なニップ圧が得られる。しかしながら、定着ニップＮ０の入口Ｎ０ａ付近や出口Ｎ０ｂ付近と加圧中心Ｐ０との間の位置では、コシの強い用紙Ｓ０が定着ベルト１０１に沿って変形し難く、定着ベルト１０１に密着しないので荷重が掛かり難く、十分なニップ圧が得られなくなる。そのため、このような位置では、圧抜けが生じてしまう。

　また、円弧状の定着ニップの入口付近や出口付近と加圧中心との間で、荷重が掛かり難くなる位置に、上記のようにニップ形成部材の形状に起因する変曲点が設けられた場合には、圧抜けがより顕著に生じてしまう。

　本発明は、定着ニップのニップ幅を長くすると共に用紙の分離性を向上し、更に圧抜けを抑制することを目的とする。

　本発明の定着装置は、回転可能な定着ベルトと、回転可能な加圧部材と、ニップ形成部材と、を備える。定着ベルトは、熱源によって加熱され、用紙に形成されたトナー像を加熱する。加圧部材は、前記定着ベルトに対して加圧され、前記定着ベルトとの間を通過する前記用紙を加圧する。ニップ形成部材は、前記定着ベルトの内側に設けられ、前記加圧部材と共に前記定着ベルトを挟持して前記定着ベルト及び前記加圧部材の間に定着ニップを形成する。前記ニップ形成部材は、前記加圧部材の加圧方向及び回転軸方向に交差するニップ幅方向に延びていて、前記ニップ形成部材の前記加圧部材の側の押圧面は、前記用紙の搬送方向の上流側の第１曲面と下流側の第２曲面とを有する。前記第１曲面は、前記搬送方向の上流側に向かって前記加圧部材の側に湾曲した円弧状に形成され、前記第２曲面は、前記搬送方向の下流側に向かって前記加圧部材の側に湾曲した円弧状に形成される。前記第１曲面及び前記第２曲面は、前記加圧方向に平行で前記加圧部材の回転中心を通る延長線の、前記押圧面上の交点付近に変曲点を設けて連続し、前記第１曲面は、前記第２曲面よりも大きい曲率半径で形成される。

　本発明の画像形成装置は、上記した定着装置を備えている。

　本発明によれば、定着ニップのニップ幅を長くすると共に用紙の分離性を向上し、更に圧抜けを抑制することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るプリンターを示す断面図である。本発明の一実施形態に係る定着装置を示す断面図である。本発明の一実施形態に係る定着装置のパッド及びその周辺部を示す断面図である。本発明の一実施形態に係る定着装置において、用紙が定着ニップを通された場合に、搬送方向の位置に応じたニップ圧を示すグラフである。従来の定着装置のニップ形成部材及びその周辺部を示す断面図である。従来の定着装置において、厚紙が定着ニップを通された場合に、搬送方向の位置に応じたニップ圧を示すグラフである。

　先ず、本発明の実施形態に係るプリンター１（画像形成装置）の全体の構成について図１を参照しながら説明する。以下、説明の便宜上、図１における紙面手前側をプリンター１の前側とする。各図に適宜付される矢印Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｌｏは、それぞれプリンター１の左側、右側、上側、下側を示している。

　プリンター１は、略箱型形状のプリンター本体２を備え、プリンター本体２の下部には用紙を収納する給紙カセットが設けられ、プリンター本体２の上部には排紙トレイが設けられる。プリンター１は、単一のサイズ及び単一の種類の用紙を収容するように１つの給紙カセットを備えてよいが、異なるサイズ（例えば、Ａ４サイズやＡ３サイズ等）や異なる種類（普通紙、厚紙等）の用紙を収容するように複数の給紙カセットを備えてもよい。

　プリンター本体２内の上部には、レーザー・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）で構成される露光装置が排紙トレイの下方に配置される。プリンター本体２内の露光装置の下方には、画像形成部５が設けられる。画像形成部５には、像担持体である感光体ドラム６が回転可能に設けられ、感光体ドラム６の周囲には、帯電装置と、トナーコンテナに接続された現像装置と、転写ローラーと、クリーニング装置とが、感光体ドラム６の回転方向に沿って配置される。

　また、プリンター本体２の内側には、用紙の搬送経路１０が設けられる。搬送経路１０の上流端には給紙部１１が給紙カセットの近傍に設けられ、搬送経路１０の中流部には、感光体ドラム６と転写ローラーによって構成される転写部１２が設けられる。搬送経路１０の下流部には定着装置１３が設けられ、搬送経路１０の下流端には排紙部１４が排紙トレイの近傍に設けられる。また、プリンター本体２の内側には、定着装置１３を制御する制御装置１５が備えられる。制御装置１５は、例えば、ＣＰＵ等の制御回路とＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置から構成される。

　次に、プリンター１の画像形成動作について説明する。プリンター１は、外部のコンピューター等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、画像形成動作を開始する。このとき、印刷対象の用紙のサイズや種類が指定される。画像形成動作では、先ず、画像形成部５の帯電装置によって感光体ドラム６の表面が帯電された後、露光装置からのレーザー光により感光体ドラム６に対して画像データに対応した露光が行われ、感光体ドラム６の表面に静電潜像が形成される。次に、この静電潜像を、画像形成部５の現像装置がトナーを用いてトナー像に現像する。

　一方、給紙カセットに収納された用紙の内、指定されたサイズや種類の用紙が、給紙部１１によって取り出されて搬送経路１０上を搬送される。搬送経路１０上の用紙は、所定のタイミングで転写部１２へと搬送され、転写部１２によって感光体ドラム６上のトナー像が用紙に転写される。トナー像を転写された用紙は、定着装置１３へと搬送され、定着装置１３によって用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、排紙部１４から排紙トレイに排出される。

　次に、定着装置１３の構成について、図２～図４を参照しながら説明する。図２に示すように、定着装置１３は、定着ベルト２０と、加圧ローラー２１（加圧部材）と、熱源２２と、支持部材２３と、パッド２４（ニップ形成部材）と、摺動シート２５と、ベルトガイド２６と、電気部品ホルダー２７とを備える。なお、図３では、説明の便宜上、支持部材２３や摺動シート２５を省略する。

　定着ベルト２０及び加圧ローラー２１は、略箱型状の定着フレーム（図示せず）の内側で、搬送経路１０を挟んで上側及び下側にそれぞれ配置され、互いに対向すると共に接触して配置される。定着フレームは、搬送経路１０が用紙の搬送方向（左右方向）において定着フレームを貫通するように、プリンター本体２に取り付けられる。搬送経路１０には、定着ベルト２０及び加圧ローラー２１の間に所定の加圧領域の定着ニップＮが形成される。

　なお、加圧領域とは、定着ベルト２０と加圧ローラー２１とが接触している領域であって、定着ベルト２０及び加圧ローラー２１による用紙への圧力が０Ｐａである搬送方向上流側の位置から、その圧力が最大となる搬送方向の位置を経由して再びその圧力が０Ｐａとなる搬送方向下流側の位置までの領域を示す。

　定着ベルト２０は、可撓性を有する無端状のベルトであり、用紙の搬送方向と直交（交差）する用紙の幅方向（前後方向）に長く、外径３０ｍｍの円筒状に形成される。定着ベルト２０は、例えば、加熱層と、加熱層に周設される弾性層と、弾性層を被覆する離型層とから構成される。例えば、加熱層は、３０～５０μｍ程度の厚みのニッケル電鋳等の金属材料で形成され、弾性層は、２００～５００μｍ程度の厚みのシリコンゴム等の弾性材料で形成され、離型層は、ＰＦＡ等のフッ素系樹脂材料で形成される。なお、定着ベルト２０の内周面には、ＰＴＦＥ等の耐熱性樹脂コートが施される。

　定着ベルト２０は、前後方向を回転軸方向として、定着フレームに対して回転可能に取り付けられ、加圧ローラー２１の回転に従動して回転する。定着ベルト２０の下側（パッド２４側）は、パッド２４の形状に沿って成形される。定着ベルト２０は、熱源２２によって加熱され、例えば、定着ベルト２０の加熱層が、熱源２２が発生させる磁束によって誘導加熱されて、トナー像が形成された用紙に接触してトナー像を加熱する。

　加圧ローラー２１は、用紙の幅方向に長く、外径３０ｍｍの円柱状に形成される。加圧ローラー２１は、例えば、円柱状の金属製の芯材と、芯材に周設された５ｍｍ程度の厚みのシリコンゴム等の樹脂製の弾性層とから構成され、弾性層はＰＦＡ等のフッ素系樹脂の離型層によって被覆される。

　加圧ローラー２１は、前後方向を回転軸方向として、定着フレームに対して回転可能に取り付けられる。例えば、加圧ローラー２１の芯材が、モーター等の駆動源（図示せず）に接続され、駆動源から伝達される回転駆動力によって回転することで、加圧ローラー２１が回転する。また、加圧ローラー２１は、定着ベルト２０側に加圧されて、定着ベルト２０と加圧ローラー２１との間に定着ニップＮが形成され、定着ベルト２０と共に、定着ニップＮを通過する用紙を加圧する。加圧ローラー２１は、例えば、３００～４００Ｎの加圧力を定着ベルト２０に向けて作用するように構成される。

　熱源２２は、定着ベルト２０の回転軸方向に長く、断面円弧状を有して定着ベルト２０を覆うように形成され、定着ベルト２０の外側（上側）に配置される。換言すれば、熱源２２は、定着ベルト２０を挟んで加圧ローラー２１とは反対側で、定着ベルト２０から所定間隔を空けて配置される。

　熱源２２は、一例として、定着ベルト２０を誘導加熱（ＩＨ：Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　Ｈｅａｔｉｎｇ）させるＩＨユニットである。ＩＨユニットは、ボビン３０と、コイル３１と、センターコア３２と、アーチコア３３と、２列のサイドコア３４とを備える。ＩＨユニットは、コイル３１に電流を流すことで磁束を生成し、この磁束を定着ベルト２０に作用させることで定着ベルト２０を誘導加熱（ＩＨ：Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　Ｈｅａｔｉｎｇ）させる。ＩＨユニットでは、制御装置１５によって制御されて電源（図示せず）から電力が供給されることで、コイル３１に電流が流れる。なお、制御装置１５は、温度センサー（図示せず）によって検知された定着ベルト２０の表面温度が所定の定着温度になるように、熱源２２への電力供給を制御する。

　ボビン３０は、定着ベルト２０の曲面（外周面上側）形状に沿った断面円弧状を有する板部材であり、定着ベルト２０の上側に配置される。コイル３１は、定着ベルト２０の回転軸方向を往復しつつボビン３０の外周面上に巻き回され、定着ベルト２０の外周面に沿うように成形される。また、コイル３１は、上記したように、電流を流すことで磁束を生成するＩＨ用コイルである。

　センターコア３２、アーチコア３３及び２列のサイドコア３４は、コイル３１で発生した磁束を定着ベルト２０へと案内するフェライト部材を構成する。なお、ボビン３０、センターコア３２、アーチコア３３及び２列のサイドコア３４は、コイル３１を収納するケースも兼ねる。

　センターコア３２は、角柱状に形成され、ボビン３０の外周面上で左右方向の中央に配置される。アーチコア３３は、ボビン３０よりも外径が大きい断面円弧状を有する板部材であり、コイル３１を挟んでボビン３０の反対側に配置される。なお、ボビン３０及びアーチコア３３は、定着ベルト２０と同軸となるように配置される。２列のサイドコア３４は、板状に形成され、ボビン３０及びアーチコア３３の周方向の両端において、ボビン３０とアーチコア３３との間の隙間を塞ぐように配置される。

　支持部材２３は、例えば、金属材料によって、定着ベルト２０よりも前後方向に長い角筒状に形成され、定着ベルト２０の内側で略中央に配置される。支持部材２３の前後方向の両端は、定着フレームに支持される。支持部材２３は、定着ベルト２０やその内側の部品を支持すると共に、加圧ローラー２１からの加圧力を受けるために、機械的強度が強い材料及び形状で形成される。

　パッド２４は、例えば、ＬＣＰ等の耐熱性樹脂によって、定着ベルト２０の回転軸方向を長手方向とし、回転軸方向と直交（交差）するニップ幅方向を短手方向とする長形の部材であり、また、定着ニップＮを大きくとるために短手方向にも延ばされる。パッド２４は、定着ベルト２０の内側において支持部材２３よりも加圧ローラー２１側（下側）で支持部材２３に取り付けられる。

　また、パッド２４は、加圧ローラー２１側（下側）の面、即ち、押圧面４０が、摺動シート２５を介して定着ベルト２０の内周面に接触するように配置される。そして、パッド２４は、定着ベルト２０を介して加圧ローラー２１からの加圧力を受け、この加圧力に対して定着ベルト２０を介して加圧ローラー２１を押圧する。これにより、パッド２４は、加圧ローラー２１と共に定着ベルト２０を挟持して定着ベルト２０及び加圧ローラー２１の間に定着ニップＮを形成する。

　図３に示すように、本実施形態において、パッド２４に対する加圧ローラー２１の加圧方向は、加圧ローラー２１の回転中心から定着ベルト２０の回転中心へ向かう方向、即ち、上方である。また、パッド２４に沿う定着ニップＮが延びる方向（ニップ幅方向）は、加圧方向及び加圧ローラー２１の回転軸方向と直交（交差）する方向、即ち、左右方向である。例えば、パッド２４のニップ幅方向の中央が、加圧ローラー２１の加圧方向に平行で加圧ローラー２１の回転中心を通る延長線Ａ上に位置するように、パッド２４が配置される。なお、定着ニップＮは、実際には、パッド２４に沿って変形した定着ベルト２０及び加圧ローラー２１の接触領域がパッド２４に沿って変形した形状になるので、左右方向に延びているが、左右方向と平行でなくてよい。

　パッド２４の加圧ローラー２１側の押圧面４０は、用紙の搬送方向の上流側（定着ニップＮの入口側）の第１曲面４１と下流側（定着ニップＮの出口側）の第２曲面４２とを有する。第１曲面４１は、搬送方向の上流側に向かって加圧ローラー２１側に湾曲した断面円弧状に形成され、第２曲面４２は、搬送方向の下流側に向かって加圧ローラー２１側に湾曲した円弧状に形成される。

　第１曲面４１及び第２曲面４２は、上記した延長線Ａの押圧面４０上の交点付近に変曲点Ｂを設けて連続していて、パッド２４は、上方に凹んだ断面形状を有する。換言すれば、パッド２４の断面形状は、定着ニップＮに対する押圧面４０が複数の曲線で構成された複合曲線形状である。なお、第１曲面４１及び第２曲面４２の変曲点Ｂは、押圧面４０と延長線Ａとが交差する加圧中心に設けられてもよく、あるいは、延長線Ａから用紙の搬送方向に±１ｍｍ程度の範囲内に設けられればよく、例えば、搬送方向の下流側に０．５ｍｍ程度ずらして設けることがニップ圧の分布や画質面から好ましい。

　また、パッド２４の押圧面４０は、第１曲面４１の第１曲率半径Ｒａ（曲率半径）及び第２曲面４２の第２曲率半径Ｒｂが加圧ローラー２１の半径Ｒｐよりも大きく、第１曲面４１の第１曲率半径Ｒａが第２曲面４２の第２曲率半径Ｒｂよりも大きくなるように形成される。換言すれば、第２曲面４２の円弧状を構成する中心点は、加圧ローラー２１の中心点よりも下側に設けられ、第１曲面４１の円弧状を構成する中心点は、第２曲面４２の円弧状の中心点よりも下側に設けられることになる。

　例えば、外径３０ｍｍの定着ベルト２０及び外径３０ｍｍの加圧ローラー２１に対して、第１曲面４１は、８０ｍｍ以上の第１曲率半径Ｒａで形成され、第２曲面４２は、４０ｍｍ以上の第２曲率半径Ｒｂで形成されるとよい。更に、パッド２４の押圧面４０は、第２曲面４２の第２曲率半径Ｒｂが加圧ローラー２１の半径Ｒｐの２倍よりも大きくなるように形成されるとよい。なお、本実施形態では、第１曲率半径Ｒａが第２曲率半径Ｒｂの２倍程度である例を説明するが、第１曲率半径Ｒａは第２曲率半径Ｒｂより僅かでも大きければよい。また、第１曲面４１は、ニップ幅方向に平行な直線で形成されてもよく、この場合、第１曲面４１の第１曲率半径Ｒａは、無限大となる。

　摺動シート２５は、可撓性、耐熱性、摺動性、耐久性等を有する材料で形成され、支持部材２３に取り付けられると共に、定着ベルト２０の内周面とパッド２４との間に介装される。摺動シート２５は、パッド２４の形状に沿って成形される。摺動シート２５は、定着ベルト２０の内周面と直接接触して、定着ベルト２０とパッド２４との摺動抵抗を低減し、定着ベルト２０の摺動性能を確保する。摺動性を向上するために、摺動シート２５には、オイル等の潤滑剤が塗布される。摺動シート２５は、定着ベルト２０とパッド２４との磨耗も抑制する。

　ベルトガイド２６は、０．２～０．３ｍｍ程度の厚みの磁性ＳＵＳ板等で、定着ベルト２０の内周面の上側に沿う断面円弧状を有して形成される。ベルトガイド２６は、円弧状の外周面が定着ベルト２０の内周面に沿うように熱源２２に対向する位置に配置され、支持部材２３に取り付けられる。ベルトガイド２６は、定着ベルト２０の内周面に接触して、定着ベルト２０の回転軌道を補助すると共に安定させる。また、ベルトガイド２６は、定着ベルト２０を透過した漏洩磁束を吸収して発熱を補助すると共に、定着ベルト２０の内側への漏洩磁束を低減する。

　電気部品ホルダー２７は、定着ベルト２０の内側に配置される温度センサー等の電気部品を取り付けるための部材であって、ベルトガイド２６の内側で支持部材２３に取り付けられる。

　本実施形態によれば、上述のように、プリンター１（画像形成装置）の定着装置１３は、熱源２２によって加熱され、用紙に形成されたトナー像を加熱する回転可能な定着ベルト２０と、定着ベルト２０に対して加圧され、定着ベルト２０との間を通過する用紙を加圧する回転可能な加圧ローラー２１（加圧部材）と、定着ベルト２０の内側に設けられ、加圧ローラー２１と共に定着ベルト２０を挟持して定着ベルト２０及び加圧ローラー２１の間に定着ニップＮを形成するパッド２４（ニップ形成部材）と、を備える。パッド２４は、加圧ローラー２１の加圧方向及び回転軸方向に交差するニップ幅方向に延びていて、パッド２４の加圧ローラー２１側の押圧面４０は、用紙の搬送方向の上流側の第１曲面４１と下流側の第２曲面４２とを有する。第１曲面４１は、搬送方向の上流側に向かって加圧ローラー２１側に湾曲した円弧状に形成され、第２曲面４２は、搬送方向の下流側に向かって加圧ローラー２１側に湾曲した円弧状に形成される。第１曲面４１及び第２曲面４２は、加圧ローラー２１の加圧方向に平行で加圧ローラー２１の回転中心を通る延長線Ａの、押圧面４０上の交点付近に変曲点Ｂを設けて連続している。第１曲面４１は、第２曲面４２よりも大きい第１曲率半径Ｒａで形成される。

　定着装置１３では、定着部材として定着ベルト２０を採用しているので、熱容量を小さくしてウォームアップ時間を短縮することができる。また、パッド２４が、ニップ幅方向に延びていて、パッド２４の押圧面４０は、加圧方向に凸型で、用紙の搬送方向の上流側及び下流側で加圧ローラー２１側に湾曲して形成される。そのため、定着ニップＮを大きく（ワイドに）形成することができ、定着ニップＮから退出する用紙の定着ベルト２０からの分離性を向上することができる。

　更に、パッド２４は、押圧面４０の第１曲面４１及び第２曲面４２の変曲点Ｂを、加圧ローラー２１の加圧中心付近に設けている。そのため、加圧ローラー２１の加圧中心よりも上流側や下流側に変曲点Ｂが設けられて圧抜けが生じた場合に発生する不具合、例えば、圧抜けで用紙が微小スリップすることに起因する画像ずれ等の画質低下や、圧抜けで粒状のトナーが動くことに起因する微小な画像ずれを抑制することができる。

　例えば、図４は、本実施形態の定着装置１３によって用紙に定着処理を行った場合に、定着ニップＮの加圧領域において、用紙の搬送方向の位置に応じて得られるニップ圧を示したグラフである。図４に示すように、加圧ローラー２１の加圧中心付近では、加圧ローラー２１によって用紙を定着ベルト２０（パッド２４）側に押し付ける荷重が掛かり易く、十分なニップ圧が得られるので、圧抜けの発生を抑制することができる。

　また、パッド２４の押圧面４０において、第１曲面４１は、第２曲面４２よりも大きい第１曲率半径Ｒａで形成される。そのため、用紙の定着装置１３への搬送方向に対する、定着ニップＮへの進入方向のずれを抑制し、用紙が定着ニップＮに進入する際に定着ベルト２０から受けるストレスを抑制することができ、進入時の用紙の挙動を安定化することができる。また、第１曲面４１の第１曲率半径Ｒａを大きくすることで、変曲点Ｂにおける用紙の定着ベルト２０への接触性を向上し、圧抜けを更に抑制することができる。

　更に、第１曲面４１の第１曲率半径Ｒａが比較的大きいため、厚紙等のコシの強い用紙が定着ニップＮを通される場合、定着ニップＮの入口付近と加圧中心との間でも、加圧ローラー２１からの荷重を掛けて十分にニップ圧を得ることができ、圧抜けを抑制することができる。また、定着ニップＮの出口付近と加圧中心との間では、第２曲面４２の第２曲率半径Ｒｂが比較的小さいが、搬送方向において上流側の第１曲面４１の第１曲率半径Ｒａが大きいので第２曲面４２に対する用紙の進入角度が緩やかになり、用紙を第２曲面４２に沿わせ易くなるため、コシの強い用紙が定着ニップＮを通される場合でも、加圧ローラー２１からの荷重を掛けてニップ圧を得ることができ、圧抜けを小さくすることができる。なお、定着ニップＮの加圧中心よりも下流側では、トナーが加熱されて粒状から溶融されているので、ニップ圧が、加圧中心付近のピークの半分以上あれば、小さい圧抜けが生じても画像ずれを抑制することができる。

　また、本実施形態の定着装置１３では、パッド２４は、第２曲面４２の第２曲率半径Ｒｂが加圧ローラー２１の半径Ｒｐの２倍よりも大きく構成されるとよい。これにより、変曲点Ｂや第２曲面４２での圧抜けを更に抑制することができ、定着ニップＮから退出する用紙の定着ベルト２０からの分離性を更に向上することができる。

　なお、上記した実施形態では、熱源２２がＩＨユニットで構成されて定着ベルト２０の外部に設けられる例を説明したが、本発明は、この例に限定されず、例えば、他の実施形態では、熱源２２は、ハロゲンヒーターやセラミックヒーター等によって構成されて定着ベルト２０の外部又は内部に設けられてもよい。

　本実施形態では、モノクロのプリンター１に本発明の構成を適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、カラープリンター、複写機、ファクシミリ、複合機等の他の画像形成装置に本発明の構成を適用することも可能である。

　なお、上記実施形態の説明は、本発明に係る定着装置および画像形成装置における一態様を示すものであって、本発明の技術範囲は、上記実施形態に限定されるものではない。

Claims

　熱源によって加熱され、用紙に形成されたトナー像を加熱する回転可能な定着ベルトと、
　前記定着ベルトに対して加圧され、前記定着ベルトとの間を通過する前記用紙を加圧する回転可能な加圧部材と、
　前記定着ベルトの内側に設けられ、前記加圧部材と共に前記定着ベルトを挟持して前記定着ベルト及び前記加圧部材の間に定着ニップを形成するニップ形成部材と、を備え、
　前記ニップ形成部材は、前記加圧部材の加圧方向及び回転軸方向に交差するニップ幅方向に延びていて、前記ニップ形成部材の前記加圧部材の側の押圧面は、前記用紙の搬送方向の上流側の第１曲面と下流側の第２曲面とを有し、
　前記第１曲面は、前記搬送方向の上流側に向かって前記加圧部材の側に湾曲した円弧状に形成され、前記第２曲面は、前記搬送方向の下流側に向かって前記加圧部材の側に湾曲した円弧状に形成され、
　前記第１曲面及び前記第２曲面は、前記加圧方向に平行で前記加圧部材の回転中心を通る延長線の、前記押圧面上の交点付近に変曲点を設けて連続し、
　前記第１曲面は、前記第２曲面よりも大きい曲率半径で形成される定着装置。
　前記ニップ形成部材は、前記第２曲面の曲率半径が前記加圧部材の半径の２倍よりも大きく構成される請求項１に記載の定着装置。
　前記第１曲面及び前記第２曲面の前記変曲点は、前記押圧面と前記延長線とが交差する加圧中心に設けられる請求項１に記載の定着装置。
　前記第１曲面及び前記第２曲面の前記変曲点は、前記押圧面と前記延長線とが交差する加圧中心から前記搬送方向の下流側にずらして設けられる請求項１に記載の定着装置。
　前記第１曲面の第１曲率半径が前記第２曲面の第２曲率半径の２倍程度である請求項１に記載の定着装置。
　前記第１曲面は、前記ニップ幅方向に平行な直線で形成され、前記第１曲面の第１曲率半径は無限大となる請求項１に記載の定着装置。
　請求項１に記載の定着装置を備えている画像形成装置。