JP4826432B2 - 定着装置、それを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式に用いる定着装置、又はそれを備えた画像形成装置に関し、特に、ベルトを用いた定着装置、又はそれを備えた画像形成装置に関する。

近年、フルカラーの画像形成装置に対して、高速化、高画質化への要求が強くなると共に、多様な記録材（例えば、普通紙、コート紙、透明フィルム等）への対応が求められている。画質面では、光沢のある画像を求められることが多い。光沢を出すための一方策として定着温度の設定を高くするという手段がある。しかしながら、定着温度を高くし過ぎると、特に透気度の低いコート紙を用いる場合にコート紙中の水分が一気に蒸発して水蒸気となり、コート紙表面のコート層に凹凸が出来て画像が乱れる、所謂ブリスタを生じてしまうという問題がある。また、温度を高くすると、定着ローラ径や加圧ローラ径等の軸方向における熱膨張の差が記録材に対する送り量の差となって、しわ等の記録材搬送不良が発生し易くなる。

これらの問題に対する対策として、加熱ローラの代わりに加熱された２組のベルトにより記録材を挟み、ニップ部を長くして定着するという定着方式が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

図１０は、従来技術の一例として、特許文献１に記載された定着装置の主要部の断面図である。この定着装置の定着方式は、図１０に示すように、上下に配設された２組のベルト２４Ａ、２４Ｂによりニップ部を形成し、該ニップ部に記録材Ｐを通過させて比較的に低い温度で定着するという定着方式である。即ち、２組の無端ベルト２４Ａ、２４Ｂを４つのローラ２４Ｃ、２４Ｄ、２４Ｅ、２４Ｆにより張架して上下に配設してニップ部を形成し、該ニップ部における２組のベルトの外側から２つの熱源金属板ＡＳＡ、ＡＳＢで前記２組のベルト２４Ａ、２４Ｂを挟んで接触させるという方式である。

しかしながら、特許文献１のような定着方式では、熱源が金属板であるため熱による変形等もあって記録材に２組のベルトを均一に圧接させることは難しく、光沢むらを生じやすいという問題がある。

この問題を解決するために本発明者は、図７に示すような圧接部材に弾性部材を用いた定着装置を製作し、光沢むらを防止するための実験を行った。

図７は、一対の圧接部材のそれぞれに弾性部材を用いた定着装置の構成を示す模式的断面図である。

図７に示すように、定着装置２４は、定着ベルト２４１、加圧ベルト２４２，上加熱ローラ２４３、下加熱ローラ２４４、定着ローラとしての上入口ローラ２４５ａと上出口ローラ２４５ｂと下入口ローラ２４６ａと下出口ローラ２４６ｂ、熱源ＨＬ１、ＨＬ２、圧接手段としての一対の圧接部材ＡＳａ、ＡＳｂ、及び熱源ＨＬ１、ＨＬ２を有する。

定着ベルト２４１は、熱源ＨＬ１を内蔵する上加熱ローラ２４３と上入口ローラ２４５ａ、上出口ローラ２４５ｂとにより張架され、加圧ベルト２４２は、熱源ＨＬ２を内蔵する下加熱ローラ２４４と下入口ローラ２４６ａ、下出口ローラ２４６ｂとにより張架される。

圧接部材ＡＳａは弾性部材ＤＢａと弾性部材ＤＢａを支持する支持部材ＳＢａとからなり、圧接部材ＡＳｂは弾性部材ＤＢｂと弾性部材ＤＢｂを支持する支持部材ＳＢｂとからなる。

上入口ローラ２４５ａは定着ベルト２４１及び加圧ベルト２４２を挟んで下入口ローラ２４６ａに当接し、上出口ローラ２４５ｂは定着ベルト２４１及び加圧ベルト２４２を挟んで下出口ローラ２４６ｂに当接する。上入口ローラ２４５ａ、上出口ローラ２４５ｂと下入口ローラ２４６ａ、下出口ローラ２４６ｂとの当接により、定着ベルト２４１と加圧ベルト２４２とが当接されてニップ幅Ｎを有するニップ部が形成される。

圧接部材ＡＳａと圧接部材ＡＳｂとは通常は互いに離間した位置に配設されており、トナー像を転写された記録材Ｐのニップ部への進入に合わせて、図示しない制御手段の指示により図示しない公知のカム手段等により圧接される。

圧接部材ＡＳａの弾性部材ＤＢａは、ニップ部において定着ベルト２４１及び加圧ベルト２４２を挟んで圧接部材ＡＳｂの弾性部材ＤＢｂに圧接する。

表面にトナー像を転写された記録材Ｐが定着装置２４に近づくタイミングに合わせて、熱源ＨＬ１、ＨＬ２が所定の温度に加熱され、上加熱ローラ２４３、下加熱ローラ２４４が加熱されて定着ベルト２４１及び加圧ベルト２４２が熱せられ、圧接部材ＡＳａと圧接部材ＡＳｂとが圧接する。記録材Ｐが定着ベルト２４１と加圧ベルト２４２とのニップ部に進入すると熱せられた定着ベルト２４１及び加圧ベルト２４２から熱を伝達され、かつ、弾性部材ＤＢａ、ＤＢｂを有する圧接部材ＡＳａ、ＡＳｂとが圧接する圧接部を通過することにより、記録材Ｐが加熱定着される。

然るに、本発明者は、図７に示す構成の定着装置を用いた場合、ニップ部を大きくすることにより定着温度の高さを抑え、しわ等の発生や光沢むらを抑制できるようにはなるが、より高い画質を求めるために行った実験において、ニップ部内に圧接状態の差異に起因すると思われる画像ズレが生じることを発見した。

図７において、ニップ幅Ｎのニップ部の領域を、圧接部材ＡＳａ、ＡＳｂの幅に相当する領域Ｒ、圧接部材ＡＳａ、ＡＳｂの記録材搬送方向上流側端面の位置から上入口ローラ２４５ａの中心位置までの領域Ｒ１、圧接部材ＡＳａ、ＡＳｂの記録材搬送方向下流側端面の位置から上出口ローラ２４５ｂの中心位置までの領域Ｒ２の３つの領域に分割する。このとき、領域Ｒではニップ部における記録材Ｐへの圧接状態は正常であるが、領域Ｒ１及び領域Ｒ２では記録材Ｐの圧接状態のムラに起因すると推定される画像ズレが観察された。

本発明者は、この画像ズレが発生する原因は、領域Ｒ１及び領域Ｒ２での記録材Ｐの圧接が不十分のためと考え、図８に示すように、圧接部材の両端形状を変えて領域Ｒを広くした構成の定着装置を用いて画像ズレの実験を行った。

図８は、当接面が平面で領域Ｒを広くした弾性部材からなる圧接部材を用いた定着装置の構成及び動作を説明するための模式的断面図であり、図９は、図８に示す、一対の圧接部材の当接面が平面状に形成された弾性部材を用いた定着装置における、一対の圧接部材の圧接時に生じる面圧の状況を付記した部分的拡大図である。

図８に示す定着装置の構成が、図７で説明した定着装置の構成と異なる点は、図８の圧接部材ＡＳｃ、ＡＳｄの両端を鋭角に形成して領域Ｒを図７の圧接部材ＡＳａ、ＡＳｂより長くし、領域Ｒの値を大きくした点である。その他の構成は図７と同一であり、同一の符番を用いているため、説明は省略する。

図８に示す定着装置を用いて行った実験の結果、光沢ムラについては図７に示す定着装置を用いた場合より改善されるが、更なる画質向上のための実験においては、未だ若干の画像ズレが見られ、より高い画質を求めるという点では問題があった。この原因を更に究明するため、本発明者は、圧接部材ＡＳａ、ＡＳｂの圧接時の領域Ｒにおける面圧を測定した。その結果は図９に示すように、圧接部材ＡＳｃ、ＡＳｄの両端部で面圧が５０％以上低下していることが判明した。画像ズレが発生する原因としては、圧接部材ＡＳａ、ＡＳｂの圧接時の領域Ｒにおける面圧が領域Ｒの中央部では高いが、両端部では厚さが薄いので面圧が十分に加わらないためと推定される。即ち、両端部での面圧が弱いため、記録材Ｐを搬送するベルトの摩擦力が減少してベルトと記録材Ｐとの間に画像ズレを生じてしまう現象であると推定される。
特開平７−１４０８１５号公報

本発明は、上記のような問題を解決し、圧接部材の圧接により形成されるニップ部における単位面積当たりの面圧のバラツキを所定の範囲内に収めるように、圧接前の形状を予め形成しておくことにより、定着ベルトと加圧ベルトとの圧接時における面圧のバラツキを少なくし、画像ズレの発生を防止する定着装置、及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の目的は、下記の構成により達成することが出来る。
１．熱源によって加熱されると共に、複数のローラに張架される無端状に形成された定着ベルトと、
他の複数のローラに張架される無端状に形成された加圧ベルトと、
前記定着ベルトの内側で該定着ベルトに圧接可能な位置に配設された定着ベルト側圧接部材、及び、前記加圧ベルトの内側で該加圧ベルトに圧接可能な位置で、かつ前記定着ベルト側圧接部材に対向する位置に配設された加圧ベルト側圧接部材、からなる一対の圧接部材と、を有し、
前記一対の圧接部材が前記定着ベルト及び前記加圧ベルトを挟んで圧接することにより、前記定着ベルトと前記加圧ベルトとの間にニップ部を形成し、
前記ニップ部にトナー像が転写された記録材を搬送して定着する定着装置において、
前記一対の圧接部材の内、少なくとも一方の圧接部材は、圧接する面に異なる厚みを有する弾性部材を有し、該弾性部材の厚さが、厚い部分は対向する圧接部材との間隔が大きく、薄い部分は対向する圧接部材との間隔が小さくなるように構成されていることを特徴とする定着装置。
２．前記弾性部材は記録材搬送方向の両端に近いほど厚さが薄くなるように構成されていることを特徴とする１に記載の定着装置。
３．前記一対の圧接部材のそれぞれが前記弾性部材で形成されていることを特徴とする１に記載の定着装置。
４．前記一対の圧接部材の内、どちらか一方の圧接部材が平面状の硬質部材で形成されていることを特徴とする１に記載の定着装置。
５．前記定着ベルト及び前記加圧ベルトを張架する複数のローラの内、少なくとも、前記定着ベルト側圧接部材又は前記加圧ベルト側圧接部材の記録材搬送方向の一端に１対のローラが隣接し、該隣接する１対のローラが前記定着ベルト及び前記加圧ベルトを挟んで当接することを特徴とする１に記載の定着装置。
６．前記弾性部材は記録材搬送方向の一端が隣接する前記一対のローラに近いほど厚さが薄くなるように構成されると共に、前記弾性部材の記録材搬送方向の他の一端が前記定着ベルト又は前記加圧ベルトを張架するように構成されていることを特徴とする５に記載の定着装置。
７．前記一対の圧接部材のそれぞれが前記弾性部材で形成され、前記定着ベルト側圧接部材を形成する前記弾性部材の記録材搬送方向の他の一端が、前記複数のローラと共に、前記定着ベルトを張架し、前記加圧ベルト側圧接部材を形成する前記弾性部材の記録材搬送方向の他の一端が、前記他の複数のローラと共に、前記加圧ベルトを張架するように構成されていることを特徴とする６に記載の定着装置。
８．前記一対の圧接部材の内、どちらか一方の圧接部材が平面状の硬質部材で形成されていることを特徴とする６に記載の定着装置。
９．前記定着ベルト及び前記加圧ベルトを張架する複数のローラの内、少なくとも、前記定着ベルト側圧接部材又は前記加圧ベルト側圧接部材の記録材搬送方向の両端に２対のローラが隣接し、該隣接する２対のローラが前記定着ベルト及び前記加圧ベルトを挟んで互いに当接することを特徴とする１に記載の定着装置。
１０．前記弾性部材に隣接する前記１対のローラと前記弾性部材との位置関係は、
前記１対のローラに対し、前記弾性部材の記録材搬送方向における前記１対のローラに近い一端の位置が、前記１対のローラにおけるそれぞれの外周に接する２つの接線の内の前記圧接部材側に位置する接線の位置より前記１対のローラの内側寄りになるように構成されることを特徴とする６乃至８のいずれか１項に記載の定着装置。
１１．１乃至１０のいずれか１項に記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、弾性部材で形成される圧接部材の圧接前の形状を、圧接時の面圧のバラツキが所定の範囲内に収まるような形状に予め形成しておくことにより、圧接時における記録材と定着ベルトとの密着性が良くなる。そのため、しわ等の発生を含む記録材の搬送不良、光沢むら、或いは画像ズレといった問題を生じさせることがなく、多様な記録材に対して安定した品質の定着を行うことができるようになる。

本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限定されない。

図１は、本発明に係るカラー画像形成装置の一実施の形態を示す断面構成図である。

このカラー画像形成装置は、タンデム型フルカラー複写機と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、無端ベルト状中間転写体ユニット（以下、単に中間転写体ユニットという）７と、給紙搬送手段２１及び定着手段である定着装置２４とから成る。画像形成装置の本体Ａの上部には、原稿画像読み取り装置ＳＣが配置されている。

イエロー色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、第１の像担持体としてのドラム状の感光体１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像手段４Ｙ、一次転写の転写電界付与手段である一次転写ローラ５Ｙ、クリーニング手段６Ｙを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、第１の像担持体としてのドラム状の感光体１Ｍ、帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像手段４Ｍ、一次転写ローラ５Ｍ、クリーニング手段６Ｍを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、第１の像担持体としてのドラム状の感光体１Ｃ、帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像手段４Ｃ、一次転写ローラ５Ｃ、クリーニング手段６Ｃを有する。黒色画像を形成する画像形成部１０Ｋは、第１の像担持体としてのドラム状の感光体（以下、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、及び１Ｋを単に感光体という。）１Ｋ、帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像手段４Ｋ、一次転写ローラ５Ｋ、クリーニング手段６Ｋを有する。

中間転写体ユニット７は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持された半導電性エンドレスベルト状の、第１の転写媒体であると共に第２の像担持体でもある無端ベルト状中間転写体（以下、単に中間転写ベルトという。）７０を有する。

画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより形成された各色の画像は、一次転写の転写電界付与手段としての一次転写ローラ（以下、単に一次転写ローラという。）５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにより、回動する中間転写ベルト７０上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット２０内に収容された第２の転写媒体としての記録材Ｐは、給紙手段２１により給紙され、複数の中間ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、レジストローラ２３を経て、二次転写工程に送られる。二次転写工程において、二次転写の一方の転写電界付与手段である第１の二次転写ローラ（以下、単に第１の二次転写ローラという。）５Ａ、同じく二次転写の他方の転写電界付与手段である第２の二次転写ローラ（以下、単に第２の二次転写ローラという。）５Ｂ、及びバックアップローラ５Ｄに搬送され、記録材Ｐ上に二次転写してカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された記録材Ｐは、定着装置２４により定着処理され、排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。

一方、二次転写ローラ５Ａ、５Ｂ、及びバックアップローラ５Ｄにより記録材Ｐにカラー画像を転写した後、記録材Ｐを曲率分離した中間転写ベルト７０は、クリーニング手段６Ａにより残留トナーが除去される。

画像形成処理中、一次転写ローラ５Ｋは常時、感光体１Ｋに圧接している。他の一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃに圧接する。

バックアップローラ５Ｄは、当該バックアップローラ５Ｄを記録材Ｐが通過して二次転写が行われる時にのみ、中間転写ベルト７０に圧接する。

また、筐体８は装置本体Ａから支持レール８２Ｌ、８２Ｒを介して引き出し可能に構成されている。

筐体８は、画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、中間転写体ユニット７とから成る。

画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、垂直方向に縦列配置されている。感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの図示左側方には中間転写体ユニット７が配置されている。中間転写体ユニット７は、ローラ７１、７２、７３、本発明の実施形態に係る第１転写電界付与手段である第１の二次転写ローラ５Ａ及び第２転写電界付与手段である第２の二次転写ローラ５Ｂを巻回する回動可能な中間転写ベルト７０と、一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋと、クリーニング手段６Ａとから成る。

筐体８の引き出し操作により、画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、中間転写体ユニット７とは、一体となって、本体Ａから引き出される。

筐体８の図示左側の支持レール８２Ｌは、中間転写ベルト７０の左方で、定着装置２４の上方空間部に配置されている。筐体８の図示右側の支持レール８２Ｒは、最下部の現像手段４Ｋの下方付近に配置されている。支持レール８２Ｒは、現像手段４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋを筐体８に着脱する動作に支障を来さない位置に配置されている。

筐体８の感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの図示右方は、現像手段４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋにより囲まれ、図示下方は、帯電手段２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ、及びクリーニング手段６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ等により囲まれ、図示左方は、中間転写ベルト７０により囲まれている。

その中で感光体、クリーニング手段及び帯電手段等は一つの感光体ユニットを形成し、現像手段及びトナー補給装置等は一つの現像ユニットを形成している。

一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、中間転写体としての中間転写ベルト７０の背面から各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋへ押圧される構成となっている。また、各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋへ押圧される時は、押圧しない時の中間転写ベルト７０と各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋとの接触点よりも感光体回転方向下流側で、各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋへ押圧される。このとき中間転写ベルト７０は各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの外周に沿うように曲げられ、感光体と中間転写ベルト７０の接触領域の最も下流側に一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが配置される構成となる。

なお、本発明では、感光体又は中間転写ベルトからなる像担持体に形成されたトナー像を被転写材である転写媒体上に転写される領域を転写領域という。

図２は本発明の実施形態に係る第１の圧接手段を有する定着装置の構成及び動作を説明するための模式的断面図であり、図４は本発明の実施形態に係る定着装置の第１の圧接手段の圧接時に付与される面圧の測定結果の概略をグラフとして付記した部分的拡大図である。図５は本発明の実施形態に係る第２の圧接手段の構成を示す部分的拡大図であり、図３は本発明の実施形態に係る第３の圧接手段を有する定着装置の構成及び動作を説明するための模式的断面図である。図３の第２の圧接手段、及び図５の第３の圧接手段については後述する。

図２に示す第１の圧接手段を有する定着装置２４は、定着ベルト２４１、加圧ベルト２４２，上加熱ローラ２４３、下加熱ローラ２４４、定着ローラとしての上入口ローラ２４５ａと上出口ローラ２４５ｂと下入口ローラ２４６ａと下出口ローラ２４６ｂ、熱源ＨＬ１、ＨＬ２、第１の圧接手段としての一対の圧接部材である定着ベルト側圧接部材ＡＳ１と加圧ベルト側圧接部材ＡＳ２、及び熱源ＨＬ１、ＨＬ２を有する。

図２に示す定着装置の構成及び動作は、図７で説明した先の光沢むらを防止するための実験に用いた定着装置２４と類似している。図２における一対の圧接部材ＡＳ１、ＡＳ２以外は図７に示す定着装置と同一の構成と動作を有しているため説明は省略し、図２に示す定着装置の構成が図７で説明した定着装置と異なる点を以下に説明する。

図７の圧接部材ＡＳａ、ＡＳｂは全体に均一な厚さで、圧接前の圧接部材ＡＳａと圧接部材ＡＳｂとが等間隔で対峙する構成であるのに対し、本発明に係る第１の圧接手段である一対の圧接部材ＡＳ１、ＡＳ２は、図２に示すように、厚みが均一でない。即ち、一対の圧接部材ＡＳ１、ＡＳ２は、記録材搬送方向における両端部の厚さが薄くなっている点と、互いに対向する側の面が湾曲しており、互いの間隔が厚みの厚い中央部で大きく、厚みの薄い両端部で小さくなるように構成されている点が異なる点である。

本発明の実施形態に係る定着装置２４において、定着ベルト２４１及び加圧ベルト２４２は同一仕様で、それぞれ直径８０ｍｍの無端ベルトからなり、厚み９０μｍのポリイミドを基材とし、その上に厚み２００μｍのシリコンゴムからなる弾性層が形成され、表層に厚み３０μｍのＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）が形成されている。上加熱ローラ２４３及び下加熱ローラ２４４の外径は４０ｍｍ、上入口ローラ２４５ａ、上出口ローラ２４５ｂ及び下入口ローラ２４６ａ、下出口ローラ２４６ｂの外径は２０ｍｍ、記録材Ｐの搬送速度は２５０ｍｍ／ｓである。一対の圧接部材ＡＳ１、ＡＳ２は、シリコンゴム等の弾性部材からなり、幅Ｒは２５ｍｍ、長さは３２５ｍｍ、厚みは６ｍｍである。

一対の圧接部材ＡＳ１、ＡＳ２は、トナー像を転写された記録材Ｐが定着ベルト２４１と加圧ベルト２４２との間に搬送されて一対の圧接部材ＡＳ１、ＡＳ２が互いに圧接するとき、一対の圧接部材ＡＳ１、ＡＳ２の圧接面における単位面積当たりの面圧が一定となるような形状に予め形成されている。面圧の測定には、ニッタ株式会社製のタクタイルセンサシステム（登録商標、センサシートＰＩＮＣＨ、Ａ４−４０）を使用した。

図４に示すように、一対の圧接部材ＡＳ１、ＡＳ２の面圧の測定結果は、面圧のバラツキを基準となる面圧に対して、＋０％〜−４０％の範囲に収めることにより目視判定による画像ズレは良品レベルとなった。面圧のバラツキを＋０％〜−２０％の範囲に収めると画質が更に改善され、目視での画像ズレは皆無となった。

また、図７に示す定着装置においては、圧接部材ＡＳａ、ＡＳｂの端部が一定の厚みを有しているため、圧接部材ＡＳａ、ＡＳｂの端面と上入口ローラ２４５ａ、上出口ローラ２４５ｂ、又は下入口ローラ２４６ａ、下出口ローラ２４６ｂの外周面とが当接しないように、領域Ｒ１、及び領域Ｒ２の距離を所定の値だけ確保する必要があった。これに対し、本発明の第１の圧接手段を有する定着装置では、図２に示すように、一対の圧接部材ＡＳ１、ＡＳ２の両端部の厚さを薄くしている。そのため、一対の圧接部材ＡＳ１、ＡＳ２を、圧接部材ＡＳ１、ＡＳ２の両端の先端部ｓ１、ｔ１の位置が、互いに当接する２対のローラである上入口ローラ２４５ａと下入口ローラ２４６ａ、及び上出口ローラ２４５ｂと下出口ローラ２４６ｂのそれぞれの接線ａ１、ｂ１の位置より、当接するローラの内側寄りの位置に来るように構成することができる。当接する２対のローラと一対の圧接部材との距離を近づけることにより、定着ベルト及び加圧ベルトの圧接がより安定し、面圧のバラツキを少なくする上で好ましい構成となっている。

一対の圧接部材ＡＳ１、ＡＳ２の上流側の端部ｓ１の位置は、記録材Ｐの搬送方向に対し、端部ｓ１の位置に隣接する一対のローラ、上入口ローラ２４５ａと下入口ローラ２４６ａとの接線ａ１より一対のローラである上入口ローラ２４５ａ、下入口ローラ２４６ａの内側（上流側）寄りとなるように構成することができる。また、一対の圧接部材ＡＳ１、ＡＳ２の下流側の端部ｔ１の位置を、下流側で当接する一対のローラである上出口ローラ２４５ｂと下出口ローラ２４６ｂとの接線ｂ１より一対のローラである上出口ローラ２４５ｂ及び下出口ローラ２４６ｂの内側（下流側）寄りになるように構成することができる。更に、上流側の端部ｓ１の位置を上入口ローラ２４５ａ又は下入口ローラ２４６ａの中心位置に、下流側の端部ｔ１の位置を上出口ローラ２４５ｂ又は下出口ローラ２４６ｂの中心位置に、それぞれ、より近づけることにより、面圧に対し、より好ましい結果が得られる。

言い換えると、一対の圧接部材ＡＳ１、ＡＳ２の両端の先端部ｓ１、ｔ１同士を結ぶ距離、即ち一対の圧接部材ＡＳ１、ＡＳ２の幅Ｒをニップ部のニップ幅Ｎに近づけることにより、ニップ幅Ｎの範囲において安定した圧接を行える領域を広げることが可能となり、画像ズレの発生を抑えることができる。

更に本発明者は、図２に示すように、一対の圧接部材ＡＳ１、ＡＳ２の形状を、中央部で厚く、両端部で薄くなるように形成し、圧接部材の圧接時における面圧のバラツキが、圧接面全体で所定の範囲内に収まるように予め設計しておき、対向する圧接部材同士の間隔が、記録材搬送方向の両端部で小さく、中央部で大きくなるような形状として実験を行った。第１の圧接手段を備えた定着装置を用いての圧接時における面圧の分布状態を測定した結果は、図４に示すように、一対の圧接部材ＡＳ１、ＡＳ２の幅方向（記録材の搬送方向）の長さに相当する領域Ｒにおける圧接時の面圧のバラツキが、圧接面全体で所定の範囲（本実施の形態では４５０Ｎ−４０％〜４５０Ｎ＋０％）内に収まることを確認した。

本発明の実施形態に係る定着装置の第２の圧接手段の構成及び動作は、第１の圧接手段を有する定着装置の構成及び動作と類似しており、圧接手段以外は同一の構成であり、同一の符番を用いているため、図面は図５の圧接手段の構成を示す部分図のみとし、定着装置全体の詳細な説明は省略する。第１の圧接手段との相違点は、第１の圧接手段である一対の圧接部材ＡＳ１、ＡＳ２が弾性部材で形成されている（図２参照）のに対し、第２の圧接手段では、図５に示すように、一方の圧接部材が平面状の硬質部材で形成されている点である。

図５は、本発明の実施形態に係る定着装置の第２の圧接手段の圧接時に付与される面圧の測定結果の概略をグラフとして付記した部分的拡大図である。

図５に示すように、第２の圧接手段は一対の圧接部材である定着ベルト側圧接部材ＡＳ３と加圧ベルト側圧接部材ＡＳ４からなり、定着ベルト側圧接部材ＡＳ３は弾性部材で形成されており、加圧ベルト側圧接部材ＡＳ４は平面状の金属等の硬質部材で形成されている。

定着ベルト側圧接部材ＡＳ３は、第１の圧接手段の定着ベルト側圧接部材ＡＳ１と同様に、弾性部材で形成され、厚みは記録材搬送方向の中央部で厚く両端部で薄くなるように形成されている。また、定着ベルト側圧接部材ＡＳ３と加圧ベルト側圧接部材ＡＳ４との間隔は、定着ベルト側圧接部材ＡＳ３の厚みの厚い中央部で大きく、厚みの薄い両端部で小さくなるように設定されている。

更に本発明者は、図５に示すような圧接手段を有する定着装置を用いて圧接時における面圧の分布状態を測定した結果、図５に示すように、面圧のバラツキが一対の圧接部材ＡＳ１、ＡＳ２の幅方向（記録材の搬送方向）の長さである領域Ｒにおいて、所定のバラツキに入ることを確認した（後述）。第２の圧接手段の長所としては、弾性を有する定着ベルト側圧接部材ＡＳ３が硬質部材からなる加圧ベルト側圧接部材ＡＳ４になじみ易いため、定着ベルト側圧接部材ＡＳ３の形状についての設計が比較的に容易である点が挙げられる。

本発明者は、第２の圧接手段を備えた定着装置を用いて圧接時の面圧の分布状態を測定した結果、図５に示すように、領域Ｒにおける圧接時の面圧のバラツキは、第１の圧接手段と同様に、圧接面全体で所定の範囲（４５０Ｎ−４０％〜４５０Ｎ＋０％）内に収まることを把握した。この結果、第１の圧接手段と同様、目視判定による画像ズレは良品レベルとなった。

なお、本発明の実施形態に係る第２の圧接手段では、平面状の硬質部材で形成された圧接部材を加圧ベルト側に配設したが、加圧ベルト側に弾性部材からなる圧接部材を配設し、定着ベルト側に平面状の硬質部材からなる圧接部材を配設する構成としても良い。

図３は、本発明の実施形態に係る第３の圧接手段を有する定着装置の構成及び動作を説明するための模式的断面図であり、図６は本発明の実施形態に係る定着装置の第３の圧接手段の圧接時に付与される面圧の測定結果の概略をグラフとして付記した部分的拡大図である。

図３において、定着装置２４は、定着ベルト２４１、加圧ベルト２４２，上加熱ローラ２４３、下加熱ローラ２４４、上入口ローラ２４５ａ、下入口ローラ２４６ａ、熱源ＨＬ１、ＨＬ２、第３の圧接手段としての一対の圧接部材である定着ベルト側圧接部材ＡＳ５及び加圧ベルト側圧接部材ＡＳ６、及び熱源ＨＬ１、ＨＬ２を有する。

図３に示す定着装置の構成及び動作は、図７で説明した定着装置２４と類似しており、当接する一対のローラである上入口ローラ２４５ａと下入口ローラ２４６ａ、及び一対の圧接部材ＡＳ５、ＡＳ６以外は同一の構成と動作を有しているため説明は省略し、図３に示す定着装置の構成が図７で説明した定着装置と異なる点を以下に説明する。

本発明に係る第３の圧接手段である一対の圧接部材ＡＳ５、ＡＳ６は弾性部材で形成されており、図３に示すように、厚みが均一でない。即ち、一対の圧接部材ＡＳ１、ＡＳ２は、記録材搬送方向における一対のローラである上入口ローラ２４５ａ、下入口ローラ２４６ａに隣接する一端の厚さが端部ほど薄くなっている点と、一対の圧接部材ＡＳ１、ＡＳ２の互いの間隔が厚みの厚い部分で大きく、厚みの薄い端部で小さくなるような形状に形成されている（図６参照）。

図７で説明した定着装置２４の定着ベルト２４１が上加熱ローラ２４３、上入口ローラ２４５ａ、上出口ローラ２４５ｂに張架されていたのに対し、図３に示す定着装置２４では、定着ベルト２４１が上加熱ローラ２４３、上入口ローラ２４５ａ、及び定着ベルト側圧接部材ＡＳ５に張架されている。また、加圧ベルト２４２は、図７では下入口ローラ２４６ａ、下出口ローラ２４６ｂ、下加熱ローラ２４４に張架されていたのに対し、図３に示す定着装置２４では、加圧ベルト２４２が下加熱ローラ２４４、下入口ローラ２４６ａ、及び加圧ベルト側圧接部材ＡＳ６に張架されている。一対の圧接部材ＡＳ５、ＡＳ６のそれぞれの定着ベルト２４１又は加圧ベルト２４２との摺擦面には、フッ素樹脂等の低摩擦層を形成することが望ましい。

第３の圧接手段である一対の圧接部材ＡＳ５、ＡＳ６を用いた定着装置２４では、一対の圧接部材ＡＳ５、ＡＳ６が定着ベルト２４１及び加圧ベルト２４２を上出口ローラ２４５ｂ及び下出口ローラ２４６ｂに代わって張架しているため、上出口ローラ２４５ｂ及び下出口ローラ２４６ｂを省略することができ、コスト削減可能な構成となっている。

第３の圧接手段を備えた定着装置を用いて圧接時の面圧の分布状態を測定した結果は、図６に示すように、領域Ｒにおける圧接時の面圧のバラツキは、第１の圧接手段と同様に、圧接面全体で所定の範囲（４５０Ｎ−４０％〜４５０Ｎ＋０％）内に収まることを確認した。画像を出力しての評価は、第１の圧接手段と同様、目視判定による画像ズレが良品レベルであった。

なお、第３の圧接手段では、一対の圧接部材は、一方の端部のみの厚みが薄い弾性部材同士の組み合わせとしたが、一方の端部のみの厚みが薄い弾性部材で形成された圧接部材と平面状の硬質部材で形成されている圧接部材との組み合わせとしても良い。この場合、硬質部材で形成されている圧接部材の一端で定着ベルト２４１又は加圧ベルト２４２を張架する構成としても良い。

また、本発明の実施形態に係る定着装置では、圧接部材を弾性部材のみからなるものについて記載したが、図７に示すような、弾性部材を支持部材に保持させた構成としてもよいことは言うまでもない。

本発明に係るカラー画像形成装置の一実施の形態を示す断面構成図である。 本発明の実施形態に係る第１の圧接手段を有する定着装置の構成及び動作を説明するための模式的断面図である。 本発明の実施形態に係る第３の圧接手段を有する定着装置の構成及び動作を説明するための模式的断面図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の第１の圧接手段の圧接時に付与される面圧の測定結果の概略をグラフとして付記した部分的拡大図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の第２の圧接手段の圧接時に付与される面圧の測定結果の概略をグラフとして付記した部分的拡大図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の第３の圧接手段の圧接時に付与される面圧の測定結果の概略をグラフとして付記した部分的拡大図である。 一対の圧接部材のそれぞれに弾性部材を用いた定着装置の主要部の断面図である。 当接面が平面で領域Ｒを広くした弾性部材からなる圧接部材を用いた定着装置の構成及び動作を説明するための模式的断面図である。 図６に示す、一対の圧接部材の当接面が平面状に形成された弾性部材を用いた定着装置における、圧接手段の圧接時に付与される面圧の状況を付記した部分的拡大図である。 従来技術の一例として、特許文献１に記載された定着装置の主要部の断面図である。

符号の説明

２４ 定着装置
２４１ 定着ベルト
２４２ 加圧ベルト
２４３ 上加熱ローラ
２４４ 下加熱ローラ
２４５ａ 上入口ローラ
２４５ｂ 上出口ローラ
２４６ａ 下入口ローラ
２４６ｂ 下出口ローラ
Ａ 画像形成装置の本体
ＡＳ１ 定着ベルト側圧接部材（第１の圧接手段）
ＡＳ２ 加圧ベルト側圧接部材（第１の圧接手段）
ＡＳ３ 定着ベルト側圧接部材（第２の圧接手段）
ＡＳ４ 加圧ベルト側圧接部材（第２の圧接手段）
ＡＳ５ 定着ベルト側圧接部材（第３の圧接手段）
ＡＳ６ 加圧ベルト側圧接部材（第３の圧接手段）
ＡＳａ、ＡＳｂ、ＡＳｃ、ＡＳｄ 圧接部材
Ｒ、Ｒ１、Ｒ２ 領域
ＨＬ１、ＨＬ２ 熱源
Ｎ ニップ部のニップ幅
Ｐ 記録材

Claims (11)

1. 熱源によって加熱されると共に、複数のローラに張架される無端状に形成された定着ベルトと、
   他の複数のローラに張架される無端状に形成された加圧ベルトと、
   前記定着ベルトの内側で該定着ベルトに圧接可能な位置に配設された定着ベルト側圧接部材、及び、前記加圧ベルトの内側で該加圧ベルトに圧接可能な位置で、かつ前記定着ベルト側圧接部材に対向する位置に配設された加圧ベルト側圧接部材、からなる一対の圧接部材と、を有し、
   前記一対の圧接部材が前記定着ベルト及び前記加圧ベルトを挟んで圧接することにより、前記定着ベルトと前記加圧ベルトとの間にニップ部を形成し、
   前記ニップ部にトナー像が転写された記録材を搬送して定着する定着装置において、
   前記一対の圧接部材の内、少なくとも一方の圧接部材は、圧接する面に異なる厚みを有する弾性部材を有し、該弾性部材の厚さが、厚い部分は対向する圧接部材との間隔が大きく、薄い部分は対向する圧接部材との間隔が小さくなるように構成されていることを特徴とする定着装置。
2. 前記弾性部材は記録材搬送方向の両端に近いほど厚さが薄くなるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記一対の圧接部材のそれぞれが前記弾性部材で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 前記一対の圧接部材の内、どちらか一方の圧接部材が平面状の硬質部材で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
5. 前記定着ベルト及び前記加圧ベルトを張架する複数のローラの内、少なくとも、前記定着ベルト側圧接部材又は前記加圧ベルト側圧接部材の記録材搬送方向の一端に１対のローラが隣接し、該隣接する１対のローラが前記定着ベルト及び前記加圧ベルトを挟んで当接することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
6. 前記弾性部材は記録材搬送方向の一端が隣接する前記一対のローラに近いほど厚さが薄くなるように構成されると共に、前記弾性部材の記録材搬送方向の他の一端が前記定着ベルト又は前記加圧ベルトを張架するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
7. 前記一対の圧接部材のそれぞれが前記弾性部材で形成され、前記定着ベルト側圧接部材を形成する前記弾性部材の記録材搬送方向の他の一端が、前記複数のローラと共に、前記定着ベルトを張架し、前記加圧ベルト側圧接部材を形成する前記弾性部材の記録材搬送方向の他の一端が、前記他の複数のローラと共に、前記加圧ベルトを張架するように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
8. 前記一対の圧接部材の内、どちらか一方の圧接部材が平面状の硬質部材で形成されていることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
9. 前記定着ベルト及び前記加圧ベルトを張架する複数のローラの内、少なくとも、前記定着ベルト側圧接部材又は前記加圧ベルト側圧接部材の記録材搬送方向の両端に２対のローラが隣接し、該隣接する２対のローラが前記定着ベルト及び前記加圧ベルトを挟んで互いに当接することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
10. 前記弾性部材に隣接する前記１対のローラと前記弾性部材との位置関係は、
    前記１対のローラに対し、前記弾性部材の記録材搬送方向における前記１対のローラに近い一端の位置が、前記１対のローラにおけるそれぞれの外周に接する２つの接線の内の前記圧接部材側に位置する接線の位置より前記１対のローラの内側寄りになるように構成されることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の定着装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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