JP5223274B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置とそこに設置される定着装置とに関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置では、定着ローラ、定着ベルト等の定着部材と、加圧ベルトと、を圧接させてニップ部を形成して、そのニップ部にトナー像を担持した記録媒体を搬送して記録媒体上へのトナー像の定着をおこなう定着装置が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２等参照。）。
このような加圧ベルトを用いた定着装置は、ニップ部における搬送方向のニップ幅を充分に確保できるとともに、加圧ベルトの熱容量を小さく設定して定着部材から奪われる熱量を小さくすることができるために、加圧ローラを用いた装置と比べて、良好な定着性を得ることができる。

一方、特許文献１等には、定着部材と加圧ベルトとの間の押圧力を軸方向（幅方向）にわたって均一化することを目的として、加圧ベルトを上流側で張架する加圧ローラを、円筒状のアウターロールとクラウン形状のインナーロールとで構成する技術が開示されている。

特開２００６−２４３２１１号公報 特開平１−２７９２７８号公報

従来の定着装置は、定着工程時に記録媒体にシワが生じてしまうことがあった。特に、このような問題は、高温高湿の環境にて長時間放置された記録媒体に対して定着工程をおこなうときに顕著になっていた。
また、加圧ベルトを用いた特許文献１等の定着装置は、良好な定着性を得ることができるものの、加圧ローラを用いた定着装置と比べて、部品点数が多く、装置が複雑化・大型化してしまっていた。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、部品点数が比較的少なく、装置が複雑化・大型化することなく、良好な定着性を得ることができ、定着工程時に記録媒体にシワが生じることのない、定着装置及び画像形成装置を提供することにある。

この発明の請求項１記載の発明にかかる定着装置は、トナー像を記録媒体に定着する定着装置であって、トナー像を加熱する加熱手段と、前記加熱手段に圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧手段と、を備え、前記加圧手段は、所定方向に走行する無端状のベルト部材と、前記ベルト部材を介して前記加熱手段に圧接する加圧パッドと、前記ベルト部材の姿勢を保持する保持部材と、を具備し、前記保持部材、前記加圧パッド、前記ベルト部材、前記加熱手段のうち少なくとも１つが、前記加熱手段と前記ベルト部材とによって形成される前記ニップ部の入口側の空隙が幅方向両端部よりも幅方向中央部が小さくなるように形成され、前記幅方向中央部の幅方向の大きさが、記録媒体の幅方向の大きさの０．２５〜０．５倍になるように形成され、前記ニップ部の入口側における前記幅方向中央部と前記幅方向両端部との空隙差が、前記ニップ部の幅方向の撓み量よりも大きくなるように形成されたものである。

また、請求項２記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記ニップ部の入口側における前記幅方向中央部と前記幅方向両端部との空隙差が、前記加圧パッド又は／及び前記加熱手段のニップ部における幅方向の撓み量よりも大きくなるように形成されたものである。

また、請求項３記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記ニップ部の入口側における前記幅方向中央部と前記幅方向両端部との空隙差が、０．１〜２．０ｍｍになるように形成されたものである。

また、請求項４記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記加圧パッド又は／及び前記加熱手段のニップ部における幅方向の撓み量が、０．１ｍｍ以下になるように形成されたものである。

また、請求項５記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記加熱手段は、弾性層を有するとともに、前記ベルト部材を介して前記加圧パッドに圧接する定着ローラと、前記定着ローラを加熱する熱源と、を具備したものである。

また、請求項６記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記加熱手段は、複数のローラ部材に張架された定着ベルトと、前記定着ベルト及び前記ベルト部材を介して前記加圧パッドに圧接する弾性部材と、前記定着ベルトを加熱する熱源と、を具備したものである。

また、請求項７記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の定着装置を備えたものである。

本発明は、加圧手段を主としてベルト部材、加圧パッド、保持部材で構成して、加熱手段とベルト部材とによって形成されるニップ部の入口側の空隙が幅方向両端部よりも幅方向中央部が小さくなるように形成している。これにより、部品点数が比較的少なく、装置が複雑化・大型化することなく、良好な定着性を得ることができ、定着工程時に記録媒体にシワが生じることのない、定着装置及び画像形成装置を提供することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１〜図８にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体、２は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、３は原稿Ｄを原稿読込部４に搬送する原稿搬送部、４は原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部、７はカット紙等の記録媒体Ｐが収容される給紙部、９は記録媒体Ｐの搬送タイミングを調整するレジストローラ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成される感光体ドラム、１２は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上を帯電する帯電部、１３は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成される静電潜像を現像する現像部、１４は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐ上に重ねて転写する転写バイアスローラ（１次転写バイアスローラ）、１５は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の未転写トナーを回収するクリーニング部、を示す。

また、１６は中間転写ベルト１７を清掃する中間転写ベルトクリーニング部、１７は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、１８は中間転写ベルト１７上のカラートナー像を記録媒体Ｐ上に転写するための２次転写バイアスローラ、２０は記録媒体Ｐ上のトナー像（未定着画像）を定着する定着装置、を示す。

以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部３の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部４のコンタクトガラス５上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス５上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。

詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス５上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。

そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光（露光光）が、それぞれ、対応する感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に向けて発せられる。

一方、４つの感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫの表面は、帯電部１２との対向部で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部２において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。

イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から１番目の感光体ドラム１１Ｙ表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム１１Ｙの回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部１２にて帯電された後の感光体ドラム１１Ｙ上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。

同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から２番目の感光体ドラム１１Ｍ表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から３番目の感光体ドラム１１Ｃ表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目の感光体ドラム１１ＢＫ表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。

その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、現像部１３との対向位置に達する。そして、各現像部１３から感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、中間転写ベルト１７との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト１７の内周面に当接するように転写バイアスローラ１４が設置されている。そして、転写バイアスローラ１４の位置で、中間転写ベルト１７上に、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（１次転写工程である。）。

そして、転写工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、クリーニング部１５との対向位置に達する。そして、クリーニング部１５で、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫにおける一連の作像プロセスが終了する。

他方、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の各色のトナーが重ねて転写（担持）された中間転写ベルト１７は、図中の時計方向に走行して、２次転写バイアスローラ１８との対向位置に達する。そして、２次転写バイアスローラ１８との対向位置で、記録媒体Ｐ上に中間転写ベルト１７上に担持されたカラーのトナー像が転写される（２次転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト１７表面は、中間転写ベルトクリーニング部１６の位置に達する。そして、中間転写ベルト１７上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部１６に回収されて、中間転写ベルト１７における一連の転写プロセスが終了する。

ここで、中間転写ベルト１７と２次転写バイアスローラ１８との間（２次転写ニップである。）に搬送される記録媒体Ｐは、給紙部７からレジストローラ９等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部７から、給紙ローラ８により給送された記録媒体Ｐが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ９に導かれる。レジストローラ９に達した記録媒体Ｐは、タイミングを合わせて、２次転写ニップに向けて搬送される。

そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、搬送ベルトによって定着装置２０に導かれる。定着装置２０では、定着ローラと加圧ベルトとのニップ部にて、カラー画像（トナー）が記録媒体Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、排紙ローラによって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２及び図３にて、画像形成装置本体１に設置される定着装置２０の構成・動作について詳述する。
図２は定着装置２０を示す構成図であって、図３は定着装置２０の一部を幅方向（Ｚ方向）にみた概略図である。

図２を参照して、定着装置２０は、トナー像Ｔを加熱する加熱手段２１、２５、加熱手段２１、２５に圧接して記録媒体Ｐが搬送されるニップ部を形成する加圧手段３１、等で構成されている。
加熱手段は、加圧ベルト３２（ベルト部材）を介して加圧パッド３３に圧接する定着ローラ２１と、定着ローラ２１を輻射熱により加熱する熱源としてのヒータ２５と、で構成されている。
加圧手段３１は、図２の矢印方向に走行する無端状のベルト部材としての加圧ベルト３２、加圧ベルト３２を介して定着ローラ２１（加熱手段）に圧接する加圧パッド３３（加圧部材）、加圧パッド３３を支持する支持板３４、加圧パッド３３を定着ローラ２１に向けて付勢するスプリング３５、加圧ベルト３２の姿勢を保持する保持部材３６Ａ〜３６Ｄ（ガイド）、等で構成されている。

ここで、定着ローラ２１は、不図示の駆動モータによって図２中の時計方向に回転駆動される薄肉の円筒体であって、その円筒体の内部にはヒータ２５（熱源）が固設されている。定着ローラ２１は、円筒状の芯金２２上に、弾性層２３、離型層２４（表面被覆層）が順次積層された多層構造体である。

また、定着ローラ２１の弾性層２３としては、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性材料が用いられる。特に、弾性層２３としてシリコーンゴムを用いる場合には、耐膨潤性を向上させるために、弾性層２３上にフッ素層をコーティングするのが好ましい。
定着ローラ２１の芯金２２上に弾性層２３を設けることで、ニップ部を通過した後の記録媒体Ｐの分離性が向上するとともに、カラー画像を形成するときの出力画像の光沢性が向上する。

また、定着ローラ２１の離型層２４としては、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）、等を用いることができる。定着ローラ２１の表層に離型層２４を設けることにより、トナーＴ（トナー像）に対する離型性（剥離性）が担保されることになる。

定着ローラ２１のヒータ２５（熱源）は、内部に電熱線を有する棒状のヒータであって、その両端部が定着装置２０の側板に固定されている。そして、装置本体１の電源部により出力制御されたヒータ２５によって定着ローラ２１が加熱されて、その表面から記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに熱が加えられる。なお、ヒータ２５の出力制御は、定着ローラ２１表面に当接するサーミスタ（不図示である。）によるローラ表面温度の検知結果に基いておこなわれる。また、このようなヒータ２５の出力制御によって、定着ローラ２１の温度（定着温度）を所望の温度に設定することができる。

加圧手段３１の加圧ベルト３２は、ポリイミド等からなるベース層上に、ＰＦＡ等からなる表面層を形成したものである。加圧ベルト３２は、その姿勢が保持部材３６Ａ〜３６Ｄによって保持され、定着ローラ２１の回転に従動して図２の反時計方向に走行（回転）する。

また、加圧パッド３３（加圧部材）は、シリコーンゴム、フッ素ゴム等からなる弾性層を有している。そして、支持板３４に保持された加圧パッド３３は、スプリング３５に付勢されて、第１保持部材３６Ａ、加圧ベルト３２を介して定着ローラ２１に圧接する。こうして、加圧ベルト３２と定着ローラ２１との間に、所望のニップ部が形成される。なお、加圧パッド３３の表面形状（ニップ部を形成する表面である。）は、平面形状であってもよいし、定着ローラ２１の曲率に合わせて曲面形状であってもよい。

また、第１保持部材３６Ａは、ニップ部（定着ローラ２１と加圧ベルト３２との当接部である。）の位置に配設されていて、その位置の加圧ベルト３２の姿勢を保持する。また、第１保持部材３６Ａは、低摩擦材料で形成されていて、加圧パッド３３と加圧ベルト３２との摩擦を低減する機能も有している。第１保持部材３６Ａは、定着装置２０に対して、加圧パッド３３とともに図２の上下方向に移動可能に保持されている。
第２保持部材３６Ｂは、ニップ部の出口側（図２の左側である。）からその下流側にかけて加圧ベルト３２の姿勢を保持する。第４保持部材３６Ｄは、ニップ部の入口側（図２の右側であって、符号Ａで示す位置ある。）からその上流側にかけて加圧ベルト３２の姿勢を保持する。第３保持部材３６Ｃは、第２保持部材３６Ｂから第４保持部材３６Ｄまでの間で加圧ベルト３２の姿勢を保持する。第２保持部材３６Ｂ、第３保持部材３６Ｃ、第４保持部材３６Ｄは、定着装置２０の側板に固設されている。
なお、加圧ベルト３２と保持部材３６Ａ〜３６Ｄとの摩擦を低減するために、４つの保持部材３６Ａ〜３６Ｄのうち少なくとも１つにシリコーンオイルやフッ素オイル等の潤滑剤を供給するように構成することが好ましい。

上述のように構成された定着装置２０は、次のように動作する。
装置本体１の電源スイッチが投入されると、ヒータ２５に電力が供給されるとともに、定着ローラ２１の図２中の矢印方向の回転駆動が開始され、それに連動して加圧ベルト３２の図２中の矢印方向の走行（回転）が開始される。
その後、給紙部７から記録媒体Ｐが給送されて、２次転写バイアスローラ１８の位置で記録媒体Ｐ上に未定着画像が担持される。未定着画像Ｔ（トナー像）が担持された記録媒体Ｐは、図２の破線矢印の方向（−Ｘ方向）に搬送されて、圧接状態にある定着ローラ２１及び加圧ベルト３２のニップ部に送入される。そして、定着ローラ２１による加熱と、定着ローラ２１及び加圧ベルト３２（加圧パッド３３）の押圧力とによって、記録媒体Ｐの表面にトナー像Ｔが定着される。その後、回転する定着ローラ２１及び加圧ベルト３２によってそのニップ部から送出された記録媒体Ｐは、破線矢印の方向（−Ｘ方向）に搬送される。
本実施の形態１における定着装置２０は、部品点数が比較的少なく、定着装置２０を複雑化・大型化することなく加圧ベルト３２を配設していて、良好な定着性を得ることができる。

ここで、本実施の形態１における定着装置２０は、加熱手段２１、２５と加圧ベルト３２（加圧手段３１）とによって形成されるニップ部の入口側の空隙Ａが幅方向両端部よりも幅方向中央部が小さくなるように形成されている。
詳しくは、図３の上図に示すように、第４保持部材３６Ｄは、幅方向中央部３６Ｄａ（幅方向長さがＬｇの範囲である。）の＋Ｙ方向の高さが、幅方向両端部３６Ｄｂの＋Ｙ方向の高さよりも、段差ｔｇ（高低差）だけ高くなるように形成されている。これにより、図３の下図（断面図）に示すように、断面Ｂ１ではニップ部入口側にて加圧ベルト３２が大きく＋Ｙ方向に変形されて空隙Ａ１が狭く設定され、断面Ｂ２ではニップ部入口側の加圧ベルト３２の変形はなく空隙Ａ２が広く設定されている。すなわち、定着ローラ２１と加圧ベルト３２とによって形成される幅方向中央部のニップ部入口側の空隙Ａ１が、幅方向両端部のニップ部入口側の空隙Ａ２よりも小さくなる。
このような構成により、高温高湿の環境にて長時間放置された記録媒体Ｐに対して定着工程をおこなうときであっても、記録媒体Ｐにシワが生じてしまう不具合を軽減することができる。

以下、中央部のニップ部入口側の空隙Ａ１を両端部のニップ部入口側の空隙Ａ２よりも狭くすることで、定着工程時の記録媒体Ｐのシワ発生率が低減するメカニズムを説明する。
図９は、ニップ部入口側の空隙Ａを幅方向にわたって均一に形成した定着装置を示す概略図である。図９の定着装置は、ニップ部入口側の空隙Ａを中央部、両端部とも同じ大きさに設定している点以外は、図２の定着装置と同様に構成されている。詳しくは、図９の定着装置２０における加圧手段３１０は、加圧ベルト３２０、加圧パッド３３０、支持板３４０、スプリング３５０、保持部材３６０Ａ〜３６０Ｄ、等で構成されている。そして、第４保持部材３６０ＤにＹ方向の段差が設けられておらず、加圧ベルト３２が略楕円形（又は、略円形）に保持されている点が、図２の定着装置と異なる。
図９のように加圧手段を構成した場合には、部品点数が比較的少なく、定着装置２０を複雑化・大型化することなく、良好な定着性を得ることができる。しかし、定着工程時に、搬送中の記録媒体Ｐにシワが発生してしまう。

ここで、記録媒体Ｐのシワは、記録媒体Ｐが「うねり」形状になってしまっているときに多く発生することが一般的に知られている。
例えば、温度２５℃、湿度５０％の環境にて保存された２５０枚束の記録媒体「リコー６２００紙」（リコー社製）を、温度３０℃、湿度８０％の環境に入れ替え、８時間放置すると、記録媒体Ｐの束の下では最大うねり量が５ｍｍ〜１０ｍｍとなる。また、再生紙（例えば、「リコーマイリサイクル紙」（リコー社製））は、うねり量がさらに大きくなることが分かっている。これは、記録媒体Ｐの表面の含水率分布によるものである。記録媒体Ｐの束が開封された状態のままで、環境の温湿度が変化すると、記録媒体Ｐの含水率分布が束の上段、中段、下段の領域によって異なってしまう。そして、含水率の差異によって記録媒体Ｐの膨張が異なり、形状差となってしまう。
具体的に、束の上段の記録媒体Ｐは，比較的均一に含水しているので、中央部と周辺部との膨張差が少なく、全体的に大きくはなるが、記録媒体Ｐの形状はフラットな状態になる（うねりが生じない）。これに対して、束の中段や下段の記録媒体Ｐは、含水率が中央部と周辺部とで異なってしまう。これは、記録媒体Ｐの周辺部は常に外気（環境）に接しているが、記録媒体Ｐの中央部は外気から遮断されているためである。そのため、記録媒体Ｐに大きな「うねり」が生じてしまう。そして、このように「うねり」が大きい記録媒体Ｐが、図９の定着装置に搬送されると、記録媒体Ｐの先端がニップ部に入るタイミングがずれることと、記録媒体Ｐの姿勢が不安定になることとにより、記録媒体Ｐにシワが発生する確率が高くなる。

このような問題に対して、本実施の形態１における定着装置２０では、「うねり」が生じる中央部に対応させて、幅方向中央部でニップ部入口側の空隙Ａ１を狭く設定しているので、記録媒体Ｐの中央部がニップ部に送入される前に押しつぶされて、記録媒体Ｐの形状がほぼフラットになるため、その後に記録媒体Ｐが安定的に搬送され、記録媒体Ｐのシワ発生率が低減される。なお、上述の効果を確実にするためには、幅方向中央部におけるニップ部入口側の空隙Ａ１は、記録媒体Ｐの「うねり」の大きさ（うねり量）よりも小さいことが好ましい。

以下、上述した本実施の形態１における特徴的な構成（中央部におけるニップ部入口側の空隙Ａ１を両端部の空隙Ａ２よりも小さく設定する構成である。）と、定着装置２０に生じる撓みと、の関係について説明する。
図４は、定着ローラ２１や加圧パッド３３に撓みが生じた状態を示す概略図である。図４に示すように、定着ローラ２１は、幅方向（Ｚ方向）の両端部で支持されている。加圧パッド３３及び支持板３４は、幅方向の中央部で支持されていて、回転方向に自由度を持たせている。これにより、加圧パッド３３は、定着ローラ２１に対する幅方向の圧力分布を均一に保つことができることになる。
図４に示すように、加圧パッド３３による加圧により、両端部で支持された定着ローラ２１は＋Ｙ方向に撓み、その荷重値（加圧力）によって撓み量ｔａが定められる。同様に、中央部で支持された加圧パッド３３（支持板３４）も＋Ｙ方向に撓み、荷重値によって撓み量ｔｃが定められる。そして、ニップ部Ｎの幅方向の撓み量ｔｂは、定着ローラ２１の撓み量ｔａと加圧パッド３３の撓み量ｔｃとによって定められる。この関係は、定着ローラ２１の弾性層２３の硬度と加圧パッド３３の硬度との差によって異なる。

図５は、第４保持部材３６Ｄの中央部３６Ｄａの長さＬｇ（図３を参照できる。）と、記録媒体Ｐのシワ発生率と、の関係（実験結果）を示すグラフである。
図５に関わる実験では、開封した記録媒体Ｐ（「リコーマイリサイクル紙」（リコー社製）、Ａ４縦サイズ）の束を、温度３０℃、湿度８０％の環境に８時間放置したものを用いた。そして、本実施の形態１における定着装置２０を用いて、定着ローラ２１の撓み量ｔａが０．２ｍｍ、加圧パッド３３の撓み量ｔｃが０．１ｍｍになるように荷重値を合わせ、第４保持部材３６Ｄの段差ｔｇ（高低差）を０．５ｍｍに設定して、中央部３６Ｄａの長さＬｇを可変して、通紙をおこないシワ発生率の評価をおこなった。

図５の実験結果に示すように、中央部３６Ｄａの長さＬｇが０ｍｍでは、うねり量の大きい記録媒体Ｐを搬送すると、シワ発生率が９０％となる。しかし、中央部３６Ｄａの長さＬｇを５０ｍｍまで広げると、うねり量の大きい記録媒体Ｐを搬送しても、シワ発生率が１０％以下となる。さらに、長さＬｇを６０ｍｍまで広げると、シワ発生率が０％となる。これらの結果から、ニップ部入口側の中央部の空隙Ａ１を狭くすることで、シワ発生率が低減することが明らかになった。ただし、長さＬｇを１５０ｍｍ以上広げると、徐々にシワ発生率が上昇する。このことから、ニップ部入口側の幅方向中央部（空隙を狭くした範囲）の幅方向の大きさ（Ｌｇ）が、記録媒体Ｐの幅方向の大きさの０．２５〜０．５倍になるように形成することが好ましいことがわかる。

ここで、本実施の形態１では、第４保持部材３６Ｄの形状によって、ニップ部入口側の中央部の空隙Ａ１を両端部の空隙Ａ２よりも小さく形成した。
これに対して、加圧パッド３３の形状によって、ニップ部入口側の中央部の空隙Ａ１を両端部の空隙Ａ２よりも小さく形成することもできる。具体的には、加圧パッド３３のニップ部入口側の中央部の形状を定着ローラ２１に近づけることで、中央部の空隙Ａ１を狭く設定することができる。
また、定着ローラ２１の中央部の外径を大きくすることでも、中央部の空隙Ａ１を狭く設定することができる。さらには、加圧ベルト３２の中央部の厚みを厚く設定することでも、中央部の空隙Ａ１を狭く設定することができる。
これらすべての構成にて図５と同様の実験をおこなったところ、図５とほぼ同様の実験結果を得ることができた。

図６は、第４保持部材３６Ｄの中央部と両端部との段差ｔｇ（図３を参照できる。）と、記録媒体Ｐのシワ発生率と、の関係（実験結果）を示すグラフである。
図６に関わる実験では、開封した記録媒体Ｐ（「リコーマイリサイクル紙」（リコー社製）、Ａ４縦サイズ）の束を、温度３０℃、湿度８０％の環境に８時間放置したものを用いた。そして、本実施の形態１における定着装置２０を用いて、中央部３６Ｄａの長さＬｇを６０ｍｍに固定して、定着ローラ２１の撓み量ｔａと加圧パッド３３の撓み量ｔｃとの組み合わせ（ｔａ、ｔｃ）を３種類振って、それぞれについて段差ｔｇ（高低差）を可変して、通紙をおこないシワ発生率の評価をおこなった。図６中、グラフＱ１の（ｔａ、ｔｃ）は（０．０５ｍｍ、０．０２５ｍｍ）であって、グラフＱ２の（ｔａ、ｔｃ）は（０．２ｍｍ、０．１ｍｍ）であって、グラフＱ３の（ｔａ、ｔｃ）は（０．４ｍｍ、０．２ｍｍ）である。

図６の実験結果に示すように、グラフＱ１においてシワ発生率が０％となるのは段差ｔｇが０．２〜１．５ｍｍの範囲であって、グラフＱ２においてシワ発生率が０％となるのは段差ｔｇが０．５ｍｍのときであって、グラフＱ３においてシワ発生率が０％とはならないものの段差ｔｇが１．５ｍｍのときにシワ発生率が最小となる。これらの結果から、定着ローラ２１の撓み量ｔａが大きくなるにつれ、最適な段差ｔｇも大きくなる傾向があることがわかる。そして、ニップ部入口側における中央部と両端部との空隙差（段差ｔｇ）は、０．１〜２．０ｍｍになるように形成することが好ましいことがわかる。さらに、定着ローラ２１（加熱手段）の撓み量ｔａと加圧パッド３３の撓み量ｔｃとのうち、少なくとも一方が０．１ｍｍ以下になるように形成することで、シワ発生率が０％の範囲を広く設定できることがわかる。

次に、加圧パッド３３及び支持板３４の両端を支持した場合に定着装置に生じる撓みについて考えてみる。
図７は、加圧パッド３３の両端を支持した場合に、定着ローラ２１及び加圧パッド３３に撓みが生じた状態を示す概略図である。図７に示すように、定着ローラ２１は、幅方向（Ｚ方向）の両端部で支持されている。加圧パッド３３及び支持板３４は、図４のものとは異なり、幅方向の両端部で支持されている。
図７に示すように、両端部で支持された加圧パッド３３は、図４のものとは異なり、定着ローラ２１の撓み方向（撓み量ｔｄである。）とは反対方向（−Ｙ方向）に撓み量ｔｆにて撓む。このような構成は、定着ローラ２１の撓み量ｔｄに対して、ニップ部Ｎの幅方向の撓み量ｔｅの感度が低くなるメリットがある。

図８は、加圧パッド３３の支持方法の違いによる、定着ローラ２１の撓み量と、ニップ部の撓み量と、の関係を示すグラフ（実験結果）である。
図８に関わる実験では、定着ローラ２１の弾性層２３の硬度と、加圧パッドの硬度と、をほぼ同一（ＪＩＳ−Ａ：８Ｈｓ程度である。）としている。図８において、グラフＲ１は加圧パッド３３を中央支持した定着装置（図４のものである。）における定着ローラ２１の撓み量ｔａとニップ部の撓み量ｔｂとの関係を示し、グラフＲ２は加圧パッド３３を両端支持した定着装置（図７のものである。）における定着ローラ２１の撓み量ｔｄとニップ部の撓み量ｔｅとの関係を示す。

図８の実験結果から、ニップ部の撓み量とシワ発生率との関係を推測すると、ニップ部の軸方向の撓み方向と同じ方向に、ニップ部の撓み量よりもニップ部の入口側の空隙Ａ１を同等以下にすることで、シワ発生率を効率的に低減させることができるものと考えられる。さらに、加圧パッド３３又は定着ローラ２１の軸方向の撓み量よりもニップ部の入口側の空隙Ａ１を同等以下にすることで、シワ発生率を効率的に低減させることができるものと考えられる。
したがって、ニップ部入口側における中央部と両端部との空隙差（段差ｔｇ）が、ニップ部の幅方向の撓み量よりも大きくなるように形成することが好ましい。さらに、ニップ部入口側における中央部と両端部との空隙差（段差ｔｇ）が、加圧パッド３３や定着ローラ２１（加熱手段）のニップ部における幅方向の撓み量よりも大きくなるように形成することが好ましい。

以上説明したように、本実施の形態１のおいては、加圧手段３１を主として加圧ベルト３２（ベルト部材）、加圧パッド３３、保持部材３６Ａ〜３６Ｄで構成して、定着ローラ２１（加熱手段）と加圧ベルト３２とによって形成されるニップ部の入口側の空隙Ａが幅方向両端部よりも幅方向中央部が小さくなるように形成している。これにより、部品点数が比較的少なく、定着装置２０が複雑化・大型化することなく、良好な定着性を得ることができ、定着工程時に記録媒体Ｐにシワが生じるのを抑止することができる。

実施の形態２．
図１０にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図１０は、実施の形態２における定着装置を示す構成図であって、前記実施の形態１における図２に相当する図である。本実施の形態２における定着装置は、加熱手段に定着ベルトが用いられている点が、加熱手段に定着ローラが用いられている前記実施の形態１のものとは相違する。

図１０に示すように、本実施の形態２における定着装置２０は、トナー像Ｔを加熱する加熱手段２５、４１〜５１、加熱手段２５、４１〜５１に圧接して記録媒体Ｐが搬送されるニップ部を形成する加圧手段３１、等で構成されている。
加熱手段は、図１０の矢印方向に走行する無端状の定着ベルト４１、定着ベルト４１を張架する複数のローラ部材４２〜４４、定着ベルト４１及び加圧ベルト３２を介して加圧パッド３３に圧接する弾性部材としての定着パッド４６、定着パッド４６を支持する支持板４７、定着パッド４６を加圧ベルト３２に向けて付勢するスプリング５１、テンションローラ４４を定着ベルト４１に向けて付勢するスプリング５０、定着ベルト４１を介してテンションローラ４４に圧接する圧接パッド４９、定着ベルト４１に外接する加熱ローラ４５、加熱ローラ４５と複数のローラ部材４２〜４４とにそれぞれ内設されて定着ベルト４１を加熱する熱源としてのヒータ２５、定着パッド４６と定着ベルト４１との間に配設された低摩擦部材４８、等で構成されている。

また、加圧手段３１は、前記実施の形態１のものと同様に構成されている。そして、本実施の形態２においても、定着ベルト４１（加熱手段）と加圧ベルト３２とによって形成されるニップ部の入口側の空隙Ａが、幅方向両端部よりも幅方向中央部が小さくなるように構成している。

このように構成された定着装置２０は、不図示の駆動モータによって加熱ローラ４５が回転駆動されることにより、定着ベルト４１が矢印方向に走行するとともに、複数のローラ部材４２〜４４が時計方向に従動回転する。そして、ニップ部に送入された記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔは、定着ベルト４１による加熱と、定着ベルト４１（定着パッド４６）及び加圧ベルト３２（加圧パッド３３）の押圧力とによって、記録媒体Ｐの表面に定着されることになる。
なお、本実施の形態２では、熱源としてのヒータ２５を４つのローラ部材４２〜４５のすべてに内設したが、ヒータ２５を内設するローラ部材を３つ以下としてもよい。また、定着ベルト４１の駆動源となるローラ部材は、加熱ローラ４５以外のローラ部材４２〜４４としてもよい。

本実施の形態２における定着装置２０では、定着ローラに比べて形状がフレキシブルな定着ベルト４１を用いているために、定着装置２０の小型化をある程度維持しつつ、ニップ部入口側の形状を調整できる。したがって、定着ベルト４１（又は、定着ベルト４１を保持する保持部材）の形状によって、ニップ部入口側の中央部の空隙Ａ１を両端部の空隙Ａ２よりも小さく形成することもできる。

以上説明したように、本実施の形態２のおいては、加圧手段３１を主として加圧ベルト３２（ベルト部材）、加圧パッド３３、保持部材３６Ａ〜３６Ｄで構成して、定着ベルト４１（加熱手段）と加圧ベルト３２とによって形成されるニップ部の入口側の空隙Ａが幅方向両端部よりも幅方向中央部が小さくなるように形成している。これにより、部品点数が比較的少なく、定着装置２０が複雑化・大型化することなく、良好な定着性を得ることができ、定着工程時に記録媒体Ｐにシワが生じるのを抑止することができる。

なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体構成図である。 図１の画像形成装置に設置される定着装置を示す構成図である。 定着装置の一部を幅方向にみた概略図である。 定着ローラ及び加圧パッドに撓みが生じた状態を示す概略図である。 保持部材の中央部の長さと、シワ発生率と、の関係を示すグラフである。 保持部材の中央部と両端部との段差と、シワ発生率と、の関係を示すグラフである。 加圧パッドの両端を支持した場合に、定着ローラ及び加圧パッドに撓みが生じた状態を示す概略図である。 定着ローラの撓み量と、ニップ部の撓み量と、の関係を示すグラフである。 ニップ部入口側の空隙を幅方向にわたって均一に形成した定着装置を示す概略図である。 この発明の実施の形態２における定着装置を示す構成図である。

符号の説明

１ 画像形成装置本体（装置本体）、
２０ 定着装置、
２１ 定着ローラ、
２２ 芯金、 ２３ 弾性層、 ２４ 離型層、
２５ ヒータ（熱源）、
３１ 加圧手段、
３２ 加圧ベルト（ベルト部材）、
３３ 加圧パッド、
３６Ａ〜３６Ｄ 保持部材、
４１ 定着ベルト、
４６ 定着パッド（弾性部材）、
Ａ、Ａ１、Ａ２ 空隙、 Ｎ ニップ部、 Ｐ 記録媒体。

Claims (7)

1. トナー像を記録媒体に定着する定着装置であって、
   トナー像を加熱する加熱手段と、
   前記加熱手段に圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧手段と、
   を備え、
   前記加圧手段は、
   所定方向に走行する無端状のベルト部材と、
   前記ベルト部材を介して前記加熱手段に圧接する加圧パッドと、
   前記ベルト部材の姿勢を保持する保持部材と、
   を具備し、
   前記保持部材、前記加圧パッド、前記ベルト部材、前記加熱手段のうち少なくとも１つが、前記加熱手段と前記ベルト部材とによって形成される前記ニップ部の入口側の空隙が幅方向両端部よりも幅方向中央部が小さくなるように形成され、
   前記幅方向中央部の幅方向の大きさが、記録媒体の幅方向の大きさの０．２５〜０．５倍になるように形成され、
   前記ニップ部の入口側における前記幅方向中央部と前記幅方向両端部との空隙差が、前記ニップ部の幅方向の撓み量よりも大きくなるように形成されたことを特徴とする定着装置。
2. 前記ニップ部の入口側における前記幅方向中央部と前記幅方向両端部との空隙差が、前記加圧パッド又は／及び前記加熱手段のニップ部における幅方向の撓み量よりも大きくなるように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記ニップ部の入口側における前記幅方向中央部と前記幅方向両端部との空隙差が、０．１〜２．０ｍｍになるように形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
4. 前記加圧パッド又は／及び前記加熱手段のニップ部における幅方向の撓み量が、０．１ｍｍ以下になるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の定着装置。
5. 前記加熱手段は、
   弾性層を有するとともに、前記ベルト部材を介して前記加圧パッドに圧接する定着ローラと、
   前記定着ローラを加熱する熱源と、
   を具備したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の定着装置。
6. 前記加熱手段は、
   複数のローラ部材に張架された定着ベルトと、
   前記定着ベルト及び前記ベルト部材を介して前記加圧パッドに圧接する弾性部材と、
   前記定着ベルトを加熱する熱源と、
   を具備したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の定着装置。
7. 請求項１〜請求項６のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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