JP6083218B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体に画像を定着させる定着装置および定着装置を備えた画像形成装置に関し、特に、プリンタ、ファクシミリ装置あるいは、複写機等の画像形成装置に搭載される定着装置および定着装置を備えた画像形成装置に関する。

従来、プリンタ、ファクシミリ装置、あるいは、複写機等の画像形成装置に使用される定着装置として熱ローラ定着装置が知られている。熱ローラ定着装置では、内部にハロゲンヒータ等の熱源を備え、加熱されながら互いに押付けられて回転する２本の回転体(定着ローラ、加圧ローラ)の接触ニップ部（定着ニップ部）に、未定着トナー像を載せた転写材を通過させ、そこでトナー像を溶融し転写材上に定着させている。

一方、近年装置の省エネ化や、ウェイトタイム短縮に対する要求が高まりから、加熱ローラの代わりにベルトや薄膜フィルム等、無端状のベルト部材を用いた加熱装置を採用することで、定着装置の低熱容量化を実現し、また記録媒体への熱伝達効率の改善を図り、加熱に要する待ち時間(ウォームアップ時間やファーストプリント時間)を大幅に短縮した、いわゆるオンデマンドタイプの定着装置が広く採用されている。

この種の定着装置は、内周面に加熱部材を設けられたベルト部材を回転体に押付けることでベルト部材と回転体との間にニップ部を形成し、このニップ部に記録媒体を搬送して記録媒体上にトナー像を定着させる定着方式となっている。

そのため、このような定着装置は、従動回転するベルト部材が駆動源となる回転体に対してスリップすると、ニップ部を通過する記録媒体に対して不安定なブレーキがかかり、記録媒体にしわが発生する。この記録媒体に発生するしわを防止する方式としては、回転体の直径を、長手方向中央部から長手方向外方に向けて連続的に増大する形状とする構成が既に知られている。

例えば、特許文献１には、長手方向中央部から長手方向外方に向けて連続的に直径が増大する加圧ローラによって、ニップ部を通過する記録材の搬送速度を、定着ニップ部の長手方向中央部から長手方向外方に向けて速くする技術が開示されている。この技術によって、定着ニップ部の長手方向中央部から長手方向外方に向けた張力を記録材に働かせ、記録材に発生するしわを防止することができる。

しかしながら、このような従来の定着装置において、記録材が定着ニップ部に搬送される以前には、定着ニップ部の長手方向中央部から長手方向外方に向けた張力が記録材に発生するが、定着ニップ部内では、定着ニップ部の長手方向外方から長手方向中央部に向けた張力が記録材に発生してしまう。

このため、このような定着装置においては、ニップ部の長手方向外方から長手方向中央部に向けて記録媒体に働く張力によって、ニップ部内部、特に記録媒体の搬送方向下流側で記録媒体にしわが発生しやすいといった課題が残されていた。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、記録媒体がニップ部に搬送される前にニップ部の長手方向中央部から長手方向外方に向けて記録媒体に働く張力を維持しつつ、ニップ部内部で記録媒体に働くニップ部の長手方向外方から長手方向中央部に向けた張力を低減する定着装置を提供することを目的とする。

本発明に係る定着装置は、上記目的達成のため、内部に熱源を有したベルト部材と、前記ベルト部材に接触して回転する加圧回転体と、前記ベルト部材の内周面側に設けられ、前記ベルト部材を前記加圧回転体に押付けて前記ベルト部材および前記加圧回転体の間にニップ部を形成する固定部材とを備え、前記ニップ部に搬送された記録媒体を加熱および加圧することにより、前記記録媒体に画像を定着するようにした定着装置であって、前記加圧回転体は、前記加圧回転体の直径が長手方向中央部から長手方向外方に向かうに従って増大するように構成され、前記固定部材は、前記加圧回転体の中心軸に対して前記記録媒体の搬送方向の下流側に前記搬送方向に沿って突出量が湾曲して増大するように突出部を有し、前記突出部は、前記記録媒体の厚さ方向に対する突出量が通紙領域内において長手方向外方から長手方向中央部に向かうに従って滑らかに増大することを特徴とする。

本発明によれば、記録媒体がニップ部に搬送される前にニップ部の長手方向中央部から長手方向外方に向けて記録媒体に働く張力を維持しつつ、ニップ部内部で記録媒体に働くニップ部の長手方向外方から長手方向中央部に向けた張力を低減する定着装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る定着装置を備えたタンデム型カラープリンタの概略斜視図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の概略断面図である。 本発明の実施形態に係る定着装置のニップ部周辺を拡大した概略断面図である。 本発明の実施形態に係る加圧回転体の概略正面図である。 本発明の実施形態に係る固定部材の概略斜視図である。 本発明の実施形態に係る補強部材の概略斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１〜図６は、本発明に係る定着装置および画像形成装置の一実施の形態を示す図であり、画像形成装置をタンデム型カラープリンタに適用した例を示している。

図１は、画像形成装置の構成を示す図である。図１において、画像形成装置１は、各色（イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ））に対応した作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋと、給紙部１２と、定着装置２０と、中間転写ユニット８５と、ボトル収容部１０１とを備えている。

ボトル収容部１０１は、画像形成装置１の上方に設けられており、ボトル収容部１０１内には、各色に対応した４つのトナーボトル１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋが着脱自在に設置されている。

中間転写ユニット８５は、ボトル収容部１０１の下方に設けられており、中間転写ベルト７８と、４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋと、中間転写クリーニング部８０と、２次転写バックアップローラ８２とを備えている。また、中間転写ユニット８５は、クリーニングバックアップローラ８３と、テンションローラ８４とを備えている。

作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、それぞれ中間転写ベルト７８に対向するように並んで設けられている。作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、それぞれ感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋと、帯電部７５Ｙ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｋと、現像部７６Ｙ、７６Ｍ、７６Ｃ、７６Ｋと、クリーニング部７７Ｙ、７７Ｍ、７７Ｃ、７７Ｋと、除電部（不図示）とを備えている。

感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、駆動モータ（不図示）によって図１中時計方向に回転駆動される。感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上では、帯電工程と、露光工程と、現像工程と、転写工程と、クリーニング工程との作像プロセスが実行される。

まず、帯電工程において、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、帯電部７５Ｙ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｋの位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に一様に帯電される。

次いで、露光工程において、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、露光部３から発せられるレーザ光Ｌｙ、Ｌｍ、Ｌｃ、Ｌｋの照射位置で、露光走査により感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に各色に対応した静電潜像が形成される。

次いで、現像工程において、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、現像装置７６Ｙ、７６Ｍ、７６Ｃ、７６Ｋとの対向位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の静電潜像が現像される。これにより、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上には、各色のトナー像が形成される。

次いで、１次転写工程において、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、中間転写ベルト７８および第１転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋとの対向位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上のトナー像が中間転写ベルト７８上に転写される。このとき、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上には、わずかではあるが未転写トナーが残る。

次いで、クリーニング工程において、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、クリーニング部７７Ｙ、７７Ｍ、７７Ｃ、７７Ｋとの対向位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に残った未転写トナーがクリーニング部７７Ｙ、７７Ｍ、７７Ｃ、７７Ｋのクリーニングブレードによって機械的に回収される。

そして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、除電部との対向位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の残留電位が除去される。

以上の作像プロセスを経ることにより、各色のトナー像が、中間転写ベルト７８上に形成される。

中間転写ベルト７８は、２次転写バックアップローラ８２と、クリーニングバックアップローラ８３と、テンションローラ８４とによって張力を有した状態で支持される。

４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト７８を感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。また、１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋには、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。

中間転写ベルト７８は、２次転写バックアップローラ８２の回転駆動によって図１中の矢印方向に移動され、各１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。

これにより、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の各色のトナー像は、中間転写ベルト７８上に重ねて１次転写される。その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト７８は、２次転写ローラ８９との対向位置に達する。

中間転写ベルト７８上に形成された４色のトナー像は、２次転写バックアップローラ８２と２次転写ローラ８９との間に中間転写ベルト７８を挟み込んで形成された２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。

そして、中間転写ベルト７８は、中間転写クリーニング部８０の位置に達し、中間転写ベルト７８上に残る記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが回収される。

給紙部１２は、画像形成装置１の下方に設けられており、給紙部１２には、転写紙等の記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。

次に、給紙部１２から記録媒体Ｐを搬送するプロセスについて説明する。

まず、給紙部１２に収納された中で一番上に位置する記録媒体Ｐは、給紙ローラ９７が図１中反時計方向に回転駆動することにより、レジストローラ９８ａ、９８ｂの間に向けて搬送される。

次いで、記録媒体Ｐは、レジストローラ９８ａ、９８ｂの間に設けられたローラニップの位置で一旦停止する。

そして、記録媒体Ｐは、中間転写ベルト７８上のトナー像がくるタイミングに合わせて、レジストローラ９８ａ、９８ｂが回転駆動することで、２次転写ニップに向けて搬送される。これにより、記録媒体Ｐ上には、トナー像が転写される。

２次転写ニップの位置でトナー像が転写された記録媒体Ｐは、定着装置２０の位置に搬送される。そして、記録媒体Ｐ上に転写されたトナー像は、ベルト部材としての定着ベルト２１および加圧回転体としての加圧ローラ３１による熱と圧力によって記録媒体Ｐ上に定着され、これによりカラー画像が記録媒体Ｐに定着する。

カラー画像が定着した記録媒体Ｐは、排紙ローラ９９ａ、９９ｂの間を経て、画像形成装置１の外に排出され、出力画像として、スタック部１００上にスタックされる。
以上で、画像形成装置１における、一連の画像形成プロセスが完了する。

図２は、定着装置２０の構成について説明する図である。
図２に示すように、定着装置２０は、定着ベルト２１と、加熱部材２２と、補強部材２３と、熱源としてのヒータ２５と、固定部材２６と、加圧ローラ３１と、温度センサ４０と、加圧機構５０とを備える。また、定着装置２０は、図示しない第１ステーと、図示しない第２ステーと、図示しないシート状部材とを定着ベルト２１の内周面側に備えている。

定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有し、他の部材に架けられておらず、自在に撓むことができる無端状ベルトであり、後述する加圧ローラ３１から駆動力を受けて図２中の矢印方向に回転する。ここで、無端状とは、ベルトの両端部を接合しかつつなぎ目が存在しない状態をいう。

定着ベルト２１は、内周面側から、基材層、弾性層、離型層が順次積層されていて、その全体の厚さが１ｍｍ以下に設定されている。
定着ベルト２１の基材層は、層厚が３０〜１００μｍであって、ニッケル、ステンレス等の金属材料やポリイミド等の樹脂材料で形成されている。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。

ここで、定着ベルト２１は、ポリイミド等の樹脂材料によって形成された場合、剛性が低くなることで、定着ベルト２１と加圧ローラ３１との間に形成されるニップ部よりも記録媒体Ｐの搬送方向下流側において、屈曲しやすくなる。これにより、定着ベルト２１は、記録媒体Ｐとの分離性が向上する。

定着ベルト２１の弾性層は、層厚が１００〜３００μｍであって、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム材料で形成されている。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。

弾性層を設けることで、定着ベルト２１と加圧ローラ３１との間に形成されるニップ部において記録媒体Ｐにカラー画像を定着する場合に、定着ベルト２１の表面の微小な凹凸が形成されなくなり、記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに均一に熱が伝わる。

これにより、定着装置２０は、記録媒体Ｐに柚子肌画像が発生することを抑止することができる。ここで、柚子肌画像とは、表面に多数の微小な凹凸が形成された画像のことを意味する。

定着ベルト２１の離型層は、層厚が１０〜５０μｍであって、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン‐パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、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）、等の材料で形成されている。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。

離型層を設けることで、定着ベルト２１は、記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに対する離型性が確保される。また、定着ベルト２１の直径は、１５〜１２０ｍｍになるように設定されている。なお、本実施の形態では、定着ベルト２１の直径が３０ｍｍ程度に設定されている。また、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。また、離型とは、接着している物体同士が剥離することを意味し、離型性とは、物体同士の剥離しやすさを意味する。

固定部材２６は、定着ベルト２１の内周面に接触しかつ定着ベルト２１が固定部材２６の表面上で動くように固定されている。また、固定部材２６は、定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１に押付けられることで、記録媒体Ｐが搬送されるニップ部を形成する。なお、固定部材２６の詳細な構造については、後述する。

加熱部材２２は、幅方向両端部が図示しない定着装置２０の側板に固定支持されており、肉厚が０．２ｍｍ以下のパイプ状部材である。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。加熱部材２２の材料としては、アルミニウム、鉄、ステンレス等の熱伝導性を有する金属を用いることができる。

加熱部材２２の肉厚を０．２ｍｍ以下に設定することで、定着装置２０は、定着ベルト２１の加熱効率を向上することができる。加熱部材２２は、ニップ部を除く位置で定着ベルト２１の内周面に近接もしくは接触するように形成され、ニップ部の位置では、内部に凹形状が形成されるとともに、開口部が形成された凹部が設けられている。

また、定着装置２０は、加熱部材２２と定着ベルト２１とが接触しながら動く際に生じる定着ベルト２１の摩耗が軽減されるよう、加熱部材２２と定着ベルト２１との間に、フッ素グリスやシリコーンオイル等の潤滑剤が塗布されている。

加熱部材２２は、ヒータ２５の輻射熱および輻射光（以下、単に「輻射熱」とする。）により加熱されて定着ベルト２１を加熱する。すなわち、定着装置２０は、加熱部材２２がヒータ２５によって直接的に加熱されて、加熱部材２２を介して定着ベルト２１がヒータ２５によって間接的に加熱される構成となっている。

つまり、定着装置２０は、加熱部材２２がニップ部を除く位置で全体的に定着ベルト２１を加熱し、加熱された定着ベルト２１の表面から記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに熱が加えられる構成となっている。

ここで、常温時にニップ部を除く位置における定着ベルト２１と加熱部材２２とのギャップは、０ｍｍより大きく１ｍｍ以下とすることが好ましい。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。

これにより、定着装置２０は、加熱部材２２と定着ベルト２１とが滑る状態で接触する面積が大きくなり定着ベルト２１の摩耗が加速する不具合を抑止することができる。また、定着装置２０は、加熱部材２２と定着ベルト２１とが離れすぎてしまい、定着ベルト２１の加熱効率が低下する不具合を抑止することができる。

さらに、定着装置２０は、加熱部材２２が可撓性を有する定着ベルト２１に近接して設けられることで、定着ベルト２１の円形姿勢がある程度維持されるため、定着ベルト２１の変形による劣化、消耗を軽減することができる。

ヒータ２５は、ハロゲンヒータやカーボンヒータによって構成され、その両端部が図示しない定着装置２０の側板に固定されている。ヒータ２５の出力制御は、定着ベルト２１の表面温度が定着ベルト２１の表面に対向する温度センサ４０に検知された結果に基づいて行われる。

また、定着装置２０は、このようなヒータ２５の出力制御によって、記録媒体Ｐ上のカラー画像を定着させる定着ベルト２１の定着温度を所望の温度に設定することができる。ここで、温度センサ４０は、サーミスタ等によって構成されている。

補強部材２３は、ニップ部を形成する固定部材２６を補強、支持するためのもので、幅方向の長さが固定部材２６と同等になるように形成され、定着ベルト２１の内周面側に設けられている。

補強部材２３は、固定部材２６および定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１に接触することで、ニップ部において固定部材２６が加圧ローラ３１の加圧力を受けて大きく変形する不具合の発生を抑止している。なお、補強部材２３の詳細な構造については、後述する。

加圧ローラ３１は、ニップ部の位置で定着ベルト２１の外周面に接触するように設けられており、耐熱性中空構造の芯金３２上に弾性層３３が形成され、直径が２０〜４０ｍｍ程度である。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。

加圧ローラ３１には不図示の駆動機構の駆動ギアに噛み合うギアが設置されており、図２中の矢印方向に回転駆動される。また、加圧ローラ３１は、その幅方向両端部が図示しない定着装置２０の側板に軸受を介して回転自在に支持されている。

弾性層３３は、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の材料で形成されている。また、弾性層３３は、その表面に、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の離型性を有する材料からなる薄肉の離型層を設けることもできる。

定着装置２０には、定着ベルト２１に対して加圧ローラ３１を接触および離隔する加圧機構５０が設けられている。加圧機構５０は、加圧レバー５１と、加圧スプリング５２とを備える。

加圧レバー５１は、一端側に設けられた支軸５１ａを中心として図示しない定着装置２０の側板に回転自在に支持されている。加圧レバー５１の中央部は、図示しない定着装置２０の側板に形成された長穴に移動可能に保持されている加圧ローラ３１の軸受（不図示）に接触している。また、加圧レバー５１の他端側には、加圧スプリング５２が接続されている。

このような構成により、加圧レバー５１は、通常の定着動作時において、支軸５１ａを中心にして回転し、加圧ローラ３１が定着ベルト２１を加圧して所望のニップ部を形成する。

次に、上述のように構成された定着装置２０の、通常時の動作について簡単に説明する。
画像形成装置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、加圧ローラ３１の図２中の矢印方向の回転駆動が開始される。

これにより、加圧ローラ３１との摩擦力によって、定着ベルト２１も図２中の矢印方向に従動回転する。その後、給紙部１２から記録媒体Ｐが給送されて、２次転写ローラ８９の位置で、記録媒体Ｐ上に未定着のトナー像Ｔが転写される。

未定着のトナー像Ｔが転写された記録媒体Ｐは、不図示のガイド板に案内されながら図２の矢印Ｙ１０方向に搬送されて、押付けられた状態にある定着ベルト２１および加圧ローラ３１のニップ部に搬入される。

そして、加熱部材２２を介してヒータ２５によって加熱された定着ベルト２１による加熱と、補強部材２３によって補強された固定部材２６と加圧ローラ３１とによる押付ける力とによって、記録媒体Ｐの表面のカラー画像は、記録媒体Ｐに定着される。
その後、ニップ部から送り出された記録媒体Ｐは、矢印Ｙ１１方向に搬送され、定着装置２０における一連の定着プロセスが完了する。

次に、図３〜図６を参照して、定着ベルト２１を介してニップ部を形成する固定部材２６および加圧ローラ３１と、固定部材２６を支持する補強部材２３とについて説明する。

図３に示すように、ニップ部は、加圧ローラ３１が定着ベルト２１を固定部材２６に押付けることで構成されている。記録媒体Ｐの搬送方向（以下、単に「搬送方向」という）において、ニップ部の中央部Ｎは、加圧ローラ３１の中心軸Ｃの延長線上に位置する。

図３、図４に示すように、加圧ローラ３１は、逆クラウン形状に形成されている。ここで、逆クラウン形状とは、長手方向中央部から長手方向外方に向かって直径が大きくなる形状をいう。

加圧ローラ３１は、芯金３２の外径を変えずに、弾性層３３の厚みを長手方向中央部から長手方向外方に向かって大きくすることで逆クラウン形状を形成している。
加圧ローラ３１の直径は、外方の直径Ｄ１が中央部の直径Ｄ２よりも５０〜２００μｍ大きくなるように形成されている。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。

加圧ローラ３１を逆クラウン形状にすることで、固定部材２６に働く加圧ローラ３１の定着ベルト２１を押付ける力（以下、「押付力」という）は、長手方向中央部よりも長手方向外方において強く働くことになる。

これにより、ニップ部における記録媒体Ｐの搬送速度は、長手方向中央部よりも長手方向外方において速くなり、ニップ部に搬送される以前の記録媒体Ｐに、長手方向中央部から長手方向外方に向けた張力が働くため、記録媒体Ｐのしわの発生が防止される。

図３、図５に示すように、固定部材２６は、搬送方向長さがニップ部の搬送方向長さよりも長く設けられており、ニップ部の中央部Ｎよりも搬送方向下流側において、記録媒体Ｐの厚さ方向の突出量が増大する突出部２６ａを有している。

固定部材２６の搬送方向長さをニップ部の搬送方向長さよりも長くすることにより、定着装置２０は、加圧ローラ３１の表面を固定部材２６の角に引っ掛らないようにすることができる。

これにより、定着装置２０は、ニップ部の中央部Ｎよりも搬送方向下流側において、加圧ローラ３１の表面が固定部材２６の角に引っ掛ることで、長手方向の圧力分布が不安定になり、記録媒体Ｐにしわが発生することを防止できる。

固定部材２６の突出部２６ａは、搬送方向に沿って湾曲して突出するとともに、長手方向外方から長手方向中央部に向かって円弧状に突出するように形成されている。
このため、ニップ部は、搬送方向下流側において、突出部２６ａによって長手方向中央部が長手方向外方よりも加圧ローラ３１に押し込まれることになる。

つまり、ニップ部の中央部Ｎよりも搬送方向下流側において、長手方向中央部における押付力と、長手方向外方における押付力との差は、突出部２６ａにより長手方向中央部が加圧ローラ３１に押し込まれるため少なくなる。

これにより、定着装置２０は、ニップ部内において記録媒体Ｐに働く長手方向外方から長手方向中央部に向かう張力を緩和することができ、ニップ部内で記録媒体Ｐにしわが発生することを防止することができる。

図３、図６に示すように、補強部材２３は、搬送方向において加圧ローラ３１の中心軸Ｃの延長線上に設けられ、固定部材２６と接触し支持する接触部２３ａを有している。補強部材２３は、ステンレス等の金属材料によって構成されている。

補強部材２３が金属材料によって構成されることにより、定着装置２０は、固定部材２６が押付力を受けることで固定部材２６に発生する撓みを抑えることができる。

補強部材２３の接触部２３ａは、長手方向外方から長手方向中央部に向かって記録媒体Ｐの厚さ方向に円弧状に突出する形状となっている。

このため、固定部材２６は、押付力を受けることにより、補強部材２３の接触部２３ａに倣って撓みを発生する。また、固定部材２６が撓むことにより、押付力が長手方向中央部に集中するため、加圧ローラ３１には、固定部材２６の撓みに倣った撓みを生じる。

よって、定着装置２０は、固定部材２６および加圧ローラ３１が撓むことにより、長手方向中央部よりも長手方向外方において、加圧ローラ３１と固定部材２６との接触面積が大きくなる。つまり、ニップ部の搬送方向長さは、長手方向外方から長手方向中央部に向かって連続的に短くなる。

これにより、定着装置２０は、長手方向における記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔの定着性を均一化することができ、出力画像に定着不良や光沢むらが発生することを防止することができる。

以上のように、本実施の形態に係る定着装置２０は、内部にヒータ２５を有し両端が接合された定着ベルト２１と、定着ベルト２１に接触して回転する加圧ローラ３１とを備えるよう構成されている。

また、定着装置２０は、定着ベルト２１の内種面側に設けられ、定着ベルト２１を加圧ローラ３１に押付けて定着ベルト２１および加圧ローラ３１の間にニップ部を形成する固定部材２６を備えるよう構成されている。また、定着装置２０は、ニップ部に搬送された記録媒体Ｐを加熱および加圧することにより、記録媒体Ｐに画像を定着するように構成されている。

そして、加圧ローラ３１は、加圧ローラ３１の直径が長手方向中央部から長手方向外方に向かうに従って増大するように構成されている。また、固定部材２６は、加圧ローラ３１の中心軸Ｃに対して記録媒体Ｐの搬送方向の下流側に突出部２６ａを有し、突出部２６ａは、記録媒体Ｐの厚さ方向に対する突出量が長手方向外方から長手方向中央部に向かうに従って増大するように構成されている。

このため、定着装置２０は、ニップ部に搬送される以前の記録媒体Ｐに、長手方向中央部から長手方向外方に向けた張力を働かせ、記録媒体Ｐにしわが発生することを防止することができる。

また、定着装置２０は、ニップ部内において記録媒体Ｐに働く長手方向外方から長手方向中央部に向かう張力を緩和することができ、ニップ部内で記録媒体Ｐにしわが発生することを防止することができる。

また、本実施の形態に係る定着装置２０の突出部２６ａは、搬送方向に沿って突出量が増大している。

また、本実施の形態に係る定着装置２０の突出部２６ａの突出量は、搬送方向に沿って湾曲して増大しているとともに、長手方向外方から長手方向中央部に向かって円弧状に増大している。

このため、定着装置２０は、ニップ部の中央部Ｎよりも搬送方向下流側において、長手方向中央部における押付力と、長手方向外方における押付力との差が、突出部２６ａにより長手方向中央部が加圧ローラ３１に押し込まれるため少なくなる。

これにより、定着装置２０は、ニップ部内において記録媒体Ｐに働く長手方向外方から長手方向中央部に向かう張力を緩和することができ、ニップ部内で記録媒体Ｐにしわが発生することを防止することができる。

また、本実施の形態に係る定着装置２０は、定着ベルト２１の内周側に設けられ、加圧ローラ３１が定着ベルト２１を固定部材２６に押付ける場合に、固定部材２６と接触し固定部材２６を支持する補強部材２３を備えるよう構成されている。

このため、定着装置２０は、固定部材２６が押付力を受けることで固定部材２６に発生する撓みを抑えることができる。

また、本実施の形態に係る定着装置２０の補強部材２３は、固定部材２６に接触するとともに、固定部材２６の長手方向外方から長手方向中央部に向かって突出量が連続的に増大する接触部２３ａを有している。

このため、定着装置２０は、固定部材２６および加圧ローラ３１が撓むことにより、ニップ部の搬送方向長さが、長手方向外方から長手方向中央部に向かって連続的に短くなる。

これにより、定着装置２０は、長手方向における記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔの定着性を均一化することができ、出力画像に定着不良や光沢むらが発生することを防止することができる。

また、本実施の形態に係る定着装置２０の固定部材２６の搬送方向の長さは、ニップ部の搬送方向の長さよりも長くなっている。

このため、定着装置２０は、ニップ部の中央部Ｎよりも搬送方向下流側において、加圧ローラ３１の表面が固定部材２６の角に引っ掛ることで、長手方向の圧力分布が不安定になり、記録媒体Ｐにしわが発生することを防止できる。

また、本実施の形態に係る定着装置２０の定着ベルト２１は、自在に撓むことができる状態で設けられている。

このため、定着装置２０は、加圧ローラ３１の加圧により定着ベルト２１が自在に変形して所望のニップ部を形成することができる。

また、本実施の形態に係る定着装置２０のニップ部の搬送方向長さは、長手方向外方から長手方向中央部に向かって連続的に短くなっている。

このため、定着装置２０は、長手方向における記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔの定着性を均一化することができ、出力画像に定着不良や光沢むらが発生することを防止することができる。

なお、本実施の形態において、ヒータ２５は、輻射熱を発するハロゲンヒータが採用されているが、これに限らず、例えば誘導加熱方式の熱源であってもよい。

また、本実施の形態において、加熱部材２２の断面形状は、ほぼ円形になるように形成したが、これに限らず、熱伝達効率および加熱部材２２と定着ベルト２１との間に生じる摩擦抵抗の観点から、定着ベルト２１との密着性が考慮された形状であればよい。

また、本実施の形態において、加熱部材２２と定着ベルト２１との間には、潤滑剤が用いられているが、これに限らず、例えばシート状部材の摺動性が高い場合には潤滑剤を用いない構成でもよい。

また、定着装置２０は、加熱部材２２と定着ベルト２１との間の摩擦抵抗を低下させるために、加熱部材２２の定着ベルト２１と接触する面を摩擦係数の低い材料で形成してもよく、定着ベルト２１の内周面にフッ素を含む材料からなる表面層を形成してもよい。

また、本実施の形態において、定着装置２０は、ヒータ２５の熱を加熱部材２２を介して定着ベルト２１に伝熱する構成としたが、これに限らず、加熱源からの熱をベルト部材に均一に伝達し、かつ駆動時のベルト部材の走行安定性を確保する手段が別途用意されている場合には、加熱部材２２を有さず、ベルトを直接加熱する方式の定着器によって構成されてもよい。

この場合、定着装置２０は、定着器全体としての熱容量の内、加熱部材２２の熱容量を削減することができるため、より昇温性能や省エネ性能に優れた構成にできる。

また、本実施の形態において、加圧ローラ３１の内部には芯金３２のみを有する構成となっているが、これに限らず、加圧ローラ３１の内部に、ハロゲンヒータ等の熱源を設けてもよい。

また、本実施の形態において、定着ベルト２１の直径は、加圧ローラ３１の直径と同等になるように形成したが、これに限らず、定着ベルト２１の直径が加圧ローラ３１の直径よりも小さくなるように形成してもよい。

この場合、ニップ部における定着ベルト２１の曲率は、加圧ローラ３１の曲率よりも小さくなるため、ニップ部から送出される記録媒体Ｐが定着ベルト２１から分離されやすくなる。

また、定着ベルト２１の直径が加圧ローラ３１の直径よりも大きくなるように形成することもできる。
ここで、本実施の形態に係る定着装置２０においては、定着ベルト２１の直径と加圧ローラ３１の直径との関係によらず、加圧ローラ３１の加圧力が加熱部材２２に作用しないように構成されている。

また、本実施の形態では、加圧ローラ３１を定着装置２０の加圧回転体に採用しているが、これに限らず、定着ローラによって構成される定着器において用いてもよい。

また、本実施の形態において、加圧ローラ３１の逆クラウン形状は、弾性層３３の厚さを変えることで形成されているが、これに限らず、芯金３２の外径を変化させることで逆クラウン形状を形成してもよい。

なお、本実施の形態では、定着装置をタンデム型カラープリンタに適用した例を示しているが、定着装置は、ファクシミリ装置や複写機等の画像形成装置に適用してもよい。

１ 画像形成装置
２０ 定着装置
２１ 定着ベルト（ベルト部材）
２３ 補強部材
２３ａ 接触部
２５ ヒータ（熱源）
２６ 固定部材
２６ａ 突出部
３１ 加圧ローラ（加圧回転体）
Ｃ 中心軸
Ｎ 中央部
Ｐ 記録媒体

特開平０９−１９７８６４号公報

Claims (8)

1. 内部に熱源を有したベルト部材と、
   前記ベルト部材に接触して回転する加圧回転体と、
   前記ベルト部材の内周面側に設けられ、前記ベルト部材を前記加圧回転体に押付けて前記ベルト部材および前記加圧回転体の間にニップ部を形成する固定部材とを備え、
   前記ニップ部に搬送された記録媒体を加熱および加圧することにより、前記記録媒体に画像を定着するようにした定着装置であって、
   前記加圧回転体は、前記加圧回転体の直径が長手方向中央部から長手方向外方に向かうに従って増大するように構成され、
   前記固定部材は、前記加圧回転体の中心軸に対して前記記録媒体の搬送方向の下流側に前記搬送方向に沿って突出量が湾曲して増大するように突出部を有し、前記突出部は、前記記録媒体の厚さ方向に対する突出量が通紙領域内において長手方向外方から長手方向中央部に向かうに従って滑らかに増大することを特徴とする定着装置。
2. 前記突出部の突出量は、長手方向外方から長手方向中央部に向かって円弧状に増大していることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記ベルト部材の内周側に設けられ、前記加圧回転体が前記ベルト部材を前記固定部材に押付ける際に、前記固定部材と接触し前記固定部材を支持する補強部材を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着装置。
4. 前記補強部材は、前記固定部材に接触するとともに、前記記録媒体の厚さ方向に対する突出量が前記固定部材の長手方向外方から長手方向中央部に向かって連続的に増大する接触部を有することを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 前記固定部材の前記搬送方向の長さは、前記ニップ部の前記搬送方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記ベルト部材は、自在に撓むことができる状態で設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記ニップ部の前記搬送方向の長さは、長手方向外方から長手方向中央部に向かって連続的に短くなるよう構成されたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の定着装置。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか１項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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