(57)【要約】【課題】記録媒体の曲げ剛性を向上させることにより、記録媒体の分離性を向上させることが可能な定着装置を提供する。【解決手段】定着ローラ６１のクラウン部６１ａと加圧ローラ６２の逆クラウン部６２ｂを対応させると共に、定着ローラ６１の逆クラウン部６１ｂと加圧ローラ６２のクラウン部６２ａを対応させて、定着ローラ６１と加圧ローラ６２を互いに圧接させた定着装置である。定着ローラ６１においてクラウン部６１ａを逆クラウン部６１ｂよりも厚くなるように形成し、加熱源６３によって加熱される定着ローラ６１の内周面の加熱温度を、逆クラウン部６１ｂよりもクラウン部６１ａにおいて高くなるように構成した。【選択図】図５
2010191405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に加熱源を有する円筒状の定着ローラと、当該定着ローラに圧接して配設された加圧ローラを備え、前記定着ローラと前記加圧ローラが互いに圧接して形成された定着ニップに記録媒体を通過させることにより、当該記録媒体上の未定着画像を記録媒体に定着させる定着装置において、
前記定着ローラは、外周面がクラウン状に形成されたクラウン部と、外周面が逆クラウン状に形成された逆クラウン部を、それぞれ少なくとも１つずつ有し、
前記加圧ローラは、外周面がクラウン状に形成されたクラウン部と、外周面が逆クラウン状に形成された逆クラウン部を、それぞれ少なくとも１つずつ有し、
前記定着ローラの前記クラウン部と前記加圧ローラの前記逆クラウン部を対応させると共に、前記定着ローラの前記逆クラウン部と前記加圧ローラの前記クラウン部を対応させて、前記定着ローラと前記加圧ローラを互いに圧接させた定着装置であって、
前記定着ローラにおいて前記クラウン部を前記逆クラウン部よりも厚くなるように形成し、前記加熱源によって加熱される前記定着ローラの内周面の加熱温度を、前記逆クラウン部よりも前記クラウン部において高くなるように構成したことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着ローラと前記加圧ローラとを無負荷状態で互いの前記クラウン部と前記逆クラウン部を接触させて配設した場合に、対応させて配設した前記クラウン部と前記逆クラウン部との間に隙間が生じないように構成した請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記定着ローラと前記加圧ローラのそれぞれの前記クラウン部と前記逆クラウン部を、軸方向に連続して形成した請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記定着ローラ及び前記加圧ローラは弾性層を有するものであって、前記定着ローラと前記加圧ローラとを無負荷状態で互いの前記クラウン部と前記逆クラウン部を接触させて配設した場合に、軸方向の任意の断面における前記定着ローラ及び前記加圧ローラの前記弾性層の厚みの和が一定となるように設定した請求項１から３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
内部に加熱源を有する円筒状の定着ローラと、無端状の加圧ベルトと、当該加圧ベルトの内周面を押圧して加圧ベルトを前記定着ローラに圧接させる押圧部材を備え、前記定着ローラと前記加圧ベルトが互いに圧接して形成された定着ニップに記録媒体を通過させることにより、当該記録媒体上の未定着画像を記録媒体に定着させる定着装置において、
前記定着ローラは、外周面がクラウン状に形成されたクラウン部と、外周面が逆クラウン状に形成された逆クラウン部を、それぞれ少なくとも１つずつ有し、
前記押圧部材の前記加圧ベルトを押圧する押圧面に、凸状に形成した凸面部と、凹状に形成した凹面部を、それぞれ少なくとも１つずつ有し、
前記定着ローラの前記クラウン部と前記押圧部材の前記凹面部を対応させて配設すると共に、前記定着ローラの前記逆クラウン部と前記押圧部材の前記凸面部を対応させて配設して、前記押圧部材によって前記加圧ベルトを押圧し、前記定着ローラと前記加圧ベルトを互いに圧接させた定着装置であって、
前記定着ローラにおいて前記クラウン部を前記逆クラウン部よりも厚くなるように形成し、前記加熱源によって加熱される前記定着ローラの内周面の加熱温度を、前記逆クラウン部よりも前記クラウン部において高くなるように構成したことを特徴とする定着装置。
【請求項６】
前記定着ローラと前記押圧部材とを無負荷状態で前記クラウン部と前記凹面部を接触させると共に前記逆クラウン部と前記凸面部を接触させて配設した場合に、対応させて配設した前記クラウン部と前記凹面部及び前記逆クラウン部と前記凸面部との間に隙間が生じないように構成した請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記定着ローラの前記クラウン部と前記逆クラウン部を軸方向に連続して形成し、前記押圧部材の前記凸面部と前記凹面部を連続して形成した請求項５又は６に記載の定着装置。
【請求項８】
前記定着ローラ及び前記押圧部材は弾性層を有するものであって、前記定着ローラと前記押圧部材とを無負荷状態で前記クラウン部と前記凹面部を接触させると共に前記逆クラウン部と前記凸面部を接触させて配設した場合に、軸方向の任意の断面における前記定着ローラ及び前記押圧部材の前記弾性層の厚みの和が一定となるように設定した請求項５から７のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項９】
前記加熱源の発熱量を、前記定着ローラの前記逆クラウン部よりも前記クラウン部において大きくなるように設定した請求項１から８のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記加熱源を、光透過性材料から成る発光管内に螺旋状のフィラメントを配設したヒータランプによって構成すると共に、当該ヒータランプに部分的に発熱量の大きい高発熱部を構成し、当該高発熱部の長手方向の中央部を、前記定着ローラの前記クラウン部の頂部に対応させて配設し、前記高発熱部の配設範囲を、前記クラウン部の軸方向長さの１０分の３以上であって２分の１以下の範囲内に設定した請求項９に記載の定着装置。
【請求項１１】
前記フィラメントの巻き径を部分的に大きくして、前記高発熱部を構成した請求項１０に記載の定着装置。
【請求項１２】
前記フィラメントの単位長さ当たりの巻き数を部分的に多くして、前記高発熱部を構成した請求項１０に記載の定着装置。
【請求項１３】
前記定着ローラの内周面に塗料を塗布して定着ローラの内周面における熱吸収率を軸方向に渡って異ならせることによって、当該定着ローラの内周面における熱吸収率を、前記逆クラウン部よりも前記クラウン部において高くなるように構成した請求項１から８のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１４】
前記定着ローラの内周面に塗料を塗布する部分と塗布しない部分を設けることにより、当該定着ローラの内周面における熱吸収率を、前記逆クラウン部よりも前記クラウン部において高くなるように構成した請求項１３に記載の定着装置。
【請求項１５】
前記定着ローラの内周面に塗布する塗料の厚さを軸方向に渡って異ならせることにより、当該定着ローラの内周面における熱吸収率を、前記逆クラウン部よりも前記クラウン部において高くなるように構成した請求項１３に記載の定着装置。
【請求項１６】
前記定着ローラの内周面に塗布する塗料の種類を軸方向に渡って異ならせることにより、当該定着ローラの内周面における熱吸収率を、前記逆クラウン部よりも前記クラウン部において高くなるように構成した請求項１３に記載の定着装置。
【請求項１７】
前記定着ローラと前記加熱源との間に加熱源の熱を一部遮蔽する熱遮蔽部材を介在させると共に、当該熱遮蔽部材の熱遮蔽量を、前記定着ローラの前記逆クラウン部よりも前記クラウン部において小さくなるように構成した請求項１から８のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１８】
請求項１から１７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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体を加熱及び加圧して画像を記録媒体に定着させる定着装置、及びその定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置には、記録媒体としての記録用紙に転写されたトナー画像を熱と圧力によって定着させる定着装置が多く用いられている。定着装置としては、例えば、内部にヒータ等の加熱源を有する定着ローラに加圧ローラを圧接したタイプや、前記定着ローラに無端状の加圧ベルトを押圧部材によって押圧したタイプなどがある。これらの定着装置は、定着ローラと加圧ローラの圧接部、又は定着ローラと加圧ベルトとの圧接部に形成された定着ニップに、トナー画像が転写された記録用紙を通過させることによって、その記録用紙を加熱及び加圧し、トナー画像を記録用紙に定着するようにしている。
【０００３】
図２３は、定着ローラ１００と加圧ローラ２００を有する定着装置の簡略図である。図２３に示すように、トナー画像Ｔが転写された記録用紙Ｐは、定着ローラ１００と加圧ローラ２００との間の定着ニップＮを通過後、図の一点鎖線ａの方向に搬出されるようになっている。しかし、上記のような熱定着タイプの定着装置は、定着時に記録用紙Ｐ上のトナーＴを熱で溶融させるため、溶融したトナーＴの定着ローラ１００に対する付着力によって、記録用紙Ｐの搬送方向が一点鎖線ａの方向から定着ローラ１００側へ変化させられることがある。そして、溶融したトナーＴの付着力によって、記録用紙Ｐが一点鎖線ｂで示す境界線を越えて定着ローラ１００側に搬出された場合、記録用紙Ｐの定着ローラ１００への巻き付きが発生する。
【０００４】
ここで、溶融したトナーの定着ローラへの付着力をＦ１、記録用紙を巻き付かせるのに要する曲げ力（記録用紙を一点鎖線ａから一点鎖線ｂへ角度θだけ曲げるのに要する力）をＦ２とすると、Ｆ１＜Ｆ２の関係を満たす場合に、記録用紙を定着ローラから分離して搬出させることができる。
【０００５】
従来では、記録用紙を定着ローラから分離しやすくするために、トナーにワックス等の離型剤を含有させることにより、上記トナーの付着力Ｆ１を低下させることが行われている（下記特許文献１参照）。また、記録用紙を定着ローラから分離しやすくするために、図２３の二点鎖線に示すように、定着ローラの径を小さくすることによって、巻き付きが発生する境界線を一点鎖線ｂから一点鎖線ｂ´の位置に変更して、記録用紙を巻き付かせるのに要する曲げ力Ｆ２を大きくする方法もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のようにトナーの付着力を低下させたり、定着ローラの径を小さくしたりしても、薄紙などの曲げ剛性（コシ）の小さい記録用紙を使用すると、記録用紙を巻き付かせるのに要する曲げ力Ｆ２が小さくなるため、定着ローラへの巻き付きが発生することがある。
【０００７】
そこで、本発明は、斯かる事情に鑑み、記録媒体の曲げ剛性を向上させることにより、記録媒体の分離性を向上させることが可能な定着装置、及びその定着装置を備えた画像形成装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、内部に加熱源を有する円筒状の定着ローラと、当該定着ローラに圧接して配設された加圧ローラを備え、前記定着ローラと前記加圧ローラが互いに圧接して形成された定着ニップに記録媒体を通過させることにより、当該記録媒体上の未定着画像を記録媒体に定着させる定着装置において、前記定着ローラは、外周面がクラウン状に形成されたクラウン部と、外周面が逆クラウン状に形成された逆クラウン部を、それぞれ少なくとも１つずつ有し、前記加圧ローラは、外周面がクラウン状に形成されたクラウン部と、外周面が逆クラウン状に形成された逆クラウン部を、それぞれ少なくとも１つずつ有し、前記定着ローラの前記クラウン部と前記加圧ローラの前記逆クラウン部を対応させると共に、前記定着ローラの前記逆クラウン部と前記加圧ローラの前記クラウン部を対応させて、前記定着ローラと前記加圧ローラを互いに圧接させた定着装置であって、前記定着ローラにおいて前記クラウン部を前記逆クラウン部よりも厚くなるように形成し、前記加熱源によって加熱される前記定着ローラの内周面の加熱温度を、前記逆クラウン部よりも前記クラウン部において高くなるように構成したものである。
【０００９】
請求項１の発明によれば、定着ローラのクラウン部と加圧ローラの逆クラウン部を対応させると共に、定着ローラの逆クラウン部と加圧ローラのクラウン部を対応させて、定着ローラと加圧ローラを圧接させているため、定着ニップは湾曲して形成される。画像の定着を行う際、湾曲した定着ニップに記録媒体が侵入することによって、記録媒体も湾曲した状態となる。このように、記録媒体を湾曲させることにより、記録媒体の見かけ上の剛性を向上させて定着ニップから搬出することができ、記録媒体を定着ニップから搬出する際に、記録媒体が定着ローラに巻き付くことを抑制することが可能となる。
【００１０】
また、クラウン部と逆クラウン部を対応させて定着ローラと加圧ローラを圧接することによって、定着ニップにおける接触圧のばらつきを抑制することができる。これにより、定着した画像に光沢度ムラが発生するなどの不具合を抑制することができ、良好な画像形成を実現することができる。
【００１１】
また、加熱源によって加熱される定着ローラの内周面の加熱温度を、逆クラウン部よりもクラウン部において高くなるように構成することによって、クラウン部と逆クラウン部のそれぞれにおける表面温度のばらつきを抑制することができる。これにより、定着した画像に光沢度ムラが発生するなどの不具合を抑制することができ、良好な画像形成を実現することができる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記定着ローラと前記加圧ローラとを無負荷状態で互いの前記クラウン部と前記逆クラウン部を接触させて配設した場合に、対応させて配設した前記クラウン部と前記逆クラウン部との間に隙間が生じないように構成したものである。
【００１３】
定着ローラと加圧ローラを無負荷状態で互いに接触させた場合に、対応するクラウン部と逆クラウン部との間に隙間が生じていると、定着ローラと加圧ローラを圧接して負荷状態とした際に、軸方向に渡って定着ニップに圧力ムラが生じ、画像ノイズの発生する虞がある。そこで、上記のように、定着ローラと加圧ローラを無負荷状態で互いに接触させた場合に、対応するクラウン部と逆クラウン部との間に隙間が生じないようにすることによって、画像ノイズの発生を抑制することができると共に、記録用紙の分離性を確保することが可能である。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の定着装置において、前記定着ローラと前記加圧ローラのそれぞれの前記クラウン部と前記逆クラウン部を、軸方向に連続して形成したものである。
【００１５】
クラウン部と逆クラウン部を軸方向に連続して形成することにより、記録媒体にシワの発生を抑制することができると共に、記録用紙の分離性を確保することができる。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の定着装置において、前記定着ローラ及び前記加圧ローラは弾性層を有するものであって、前記定着ローラと前記加圧ローラとを無負荷状態で互いの前記クラウン部と前記逆クラウン部を接触させて配設した場合に、軸方向の任意の断面における前記定着ローラ及び前記加圧ローラの前記弾性層の厚みの和が一定となるように設定したものである。
【００１７】
定着ローラと加圧ローラを無負荷状態で接触させた場合に、各ローラの弾性層の厚みの和を一定にすることによって、定着ローラ及び加圧ローラの回転方向における圧力ピーク値を軸方向に渡って一定にすることができる。これにより、定着ニップにおける圧力ムラを抑制することができ、画像ノイズの発生を抑制することが可能である。
【００１８】
請求項５の発明は、内部に加熱源を有する円筒状の定着ローラと、無端状の加圧ベルトと、当該加圧ベルトの内周面を押圧して加圧ベルトを前記定着ローラに圧接させる押圧部材を備え、前記定着ローラと前記加圧ベルトが互いに圧接して形成された定着ニップに記録媒体を通過させることにより、当該記録媒体上の未定着画像を記録媒体に定着させる定着装置において、前記定着ローラは、外周面がクラウン状に形成されたクラウン部と、外周面が逆クラウン状に形成された逆クラウン部を、それぞれ少なくとも１つずつ有し、前記押圧部材の前記加圧ベルトを押圧する押圧面に、凸状に形成した凸面部と、凹状に形成した凹面部を、それぞれ少なくとも１つずつ有し、前記定着ローラの前記クラウン部と前記押圧部材の前記凹面部を対応させて配設すると共に、前記定着ローラの前記逆クラウン部と前記押圧部材の前記凸面部を対応させて配設して、前記押圧部材によって前記加圧ベルトを押圧し、前記定着ローラと前記加圧ベルトを互いに圧接させた定着装置であって、前記定着ローラにおいて前記クラウン部を前記逆クラウン部よりも厚くなるように形成し、前記加熱源によって加熱される前記定着ローラの内周面の加熱温度を、前記逆クラウン部よりも前記クラウン部において高くなるように構成したものである。
【００１９】
請求項５の発明は、定着ローラのクラウン部と押圧部材の凹面部を対応させて配設すると共に、定着ローラの逆クラウン部と押圧部材の凸面部を対応させて配設して、定着ローラと加圧ベルトを互いに圧接させているため、定着ニップは湾曲して形成される。この場合も、上記請求項１の発明と同様に、記録媒体を定着ニップに侵入させることによって、記録媒体を湾曲させることができ、記録媒体の見かけ上の剛性を向上させて定着ニップから搬出することができる。これにより、記録媒体を定着ニップから搬出させる際に、記録媒体が定着ローラに巻き付くことを抑制することができる。
【００２０】
また、請求項５の発明は、クラウン部と凹面部を対応させ、逆クラウン部と凸面部を対応させて、定着ローラと加圧ベルトを圧接させるため、請求項１の発明と同様に、定着ニップにおける接触圧のばらつきを抑制することが可能である。これにより、定着した画像に光沢度ムラが発生するなどの不具合を抑制することができ、良好な画像形成を実現することができる。
【００２１】
また、請求項５の発明は、請求項１の発明と同様に、加熱源によって加熱される定着ローラの内周面の加熱温度を、逆クラウン部よりもクラウン部において高くなるように構成している。このため、クラウン部と逆クラウン部のそれぞれにおける表面温度のばらつきを抑制することができ、光沢度ムラ等の不具合を抑制して良好な画像形成を実現することができる。
【００２２】
請求項６の発明は、請求項５に記載の定着装置において、前記定着ローラと前記押圧部材とを無負荷状態で前記クラウン部と前記凹面部を接触させると共に前記逆クラウン部と前記凸面部を接触させて配設した場合に、対応させて配設した前記クラウン部と前記凹面部及び前記逆クラウン部と前記凸面部との間に隙間が生じないように構成したものである。
【００２３】
定着ローラと押圧部材を無負荷状態で互いに接触させた場合に、対応するクラウン部と凹面部との間、及び対応する逆クラウン部と凸面部との間に隙間が生じていると、定着ローラと押圧部材を圧接して負荷状態とした際に、軸方向に渡って定着ニップに圧力ムラが生じ、画像ノイズの発生する虞がある。そこで、上記のように、定着ローラと押圧部材を無負荷状態で互いに接触させた場合に、対応するクラウン部と凹面部との間、及び対応する逆クラウン部と凸面部との間に隙間が生じないようにすることによって、画像ノイズの発生を抑制することができると共に、記録用紙の分離性を確保することが可能である。
【００２４】
請求項７の発明は、請求項５又は６に記載の定着装置において、前記定着ローラの前記クラウン部と前記逆クラウン部を軸方向に連続して形成し、前記押圧部材の前記凸面部と前記凹面部を連続して形成したものである。
【００２５】
クラウン部と逆クラウン部を軸方向に連続して形成し、凸面部と凹面部を連続して形成することにより、記録媒体にシワの発生を抑制することができると共に、記録用紙の分離性を確保することができる。
【００２６】
請求項８の発明は、請求項５から７のいずれか１項に記載の定着装置において、前記定着ローラ及び前記押圧部材は弾性層を有するものであって、前記定着ローラと前記押圧部材とを無負荷状態で前記クラウン部と前記凹面部を接触させると共に前記逆クラウン部と前記凸面部を接触させて配設した場合に、軸方向の任意の断面における前記定着ローラ及び前記押圧部材の前記弾性層の厚みの和が一定となるように設定したものである。
【００２７】
定着ローラと押圧部材を無負荷状態で接触させた場合に、それぞれの弾性層の厚みの和を一定にすることによって、定着ローラの回転方向における圧力ピーク値を軸方向に渡って一定にすることができる。これにより、定着ニップにおける圧力ムラを抑制することができ、画像ノイズの発生を抑制することが可能である。
【００２８】
請求項９の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の定着装置において、前記加熱源の発熱量を、前記定着ローラの前記逆クラウン部よりも前記クラウン部において大きくなるように設定したものである。
【００２９】
加熱源の発熱量を、定着ローラの逆クラウン部よりもクラウン部において大きくなるように設定することによって、定着ローラの内周面の加熱温度を、逆クラウン部よりもクラウン部において高くすることができる。これにより、クラウン部と逆クラウン部のそれぞれにおける表面温度のばらつきを抑制することができ、良好な画像形成を実現することが可能となる。
【００３０】
請求項１０の発明は、請求項９に記載の定着装置において、前記加熱源を、光透過性材料から成る発光管内に螺旋状のフィラメントを配設したヒータランプによって構成すると共に、当該ヒータランプに部分的に発熱量の大きい高発熱部を構成し、当該高発熱部の長手方向の中央部を、前記定着ローラの前記クラウン部の頂部に対応させて配設し、前記高発熱部の配設範囲を、前記クラウン部の軸方向長さの１０分の３以上であって２分の１以下の範囲内に設定したものである。
【００３１】
高発熱部の長手方向の中央部を、クラウン部の頂部に対応させて配設すると共に、高発熱部の配設範囲を、クラウン部の軸方向長さの１０分の３以上であって２分の１以下の範囲内になるように設定することにより、高発熱部によって加熱される範囲が軸方向に広くなり過ぎるのを抑えることができる。これにより、定着ローラの表面温度のばらつきを効果的に抑制することが可能となる。
【００３２】
請求項１１の発明は、請求項１０に記載の定着装置において、前記フィラメントの巻き径を部分的に大きくして、前記高発熱部を構成したものである。
【００３３】
フィラメントの巻き径を大きくすることにより、定着ローラの軸方向の単位長さに対するフィラメントの配設量が増加すると共に、フィラメントを定着ローラの内周面に対して接近させることができるので、ヒータランプに部分的に発熱量の大きい高発熱部を構成することが可能である。
【００３４】
請求項１２の発明は、請求項１０に記載の定着装置において、前記フィラメントの単位長さ当たりの巻き数を部分的に多くして、前記高発熱部を構成したものである。
【００３５】
フィラメントの単位長さ当たりの巻き数を多くすることによって、定着ローラの軸方向の単位長さに対するフィラメントの配設量を増加させることができるので、ヒータランプに部分的に発熱量の大きい高発熱部を構成することが可能である。
【００３６】
請求項１３の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の定着装置において、前記定着ローラの内周面に塗料を塗布して定着ローラの内周面における熱吸収率を軸方向に渡って異ならせることによって、当該定着ローラの内周面における熱吸収率を、前記逆クラウン部よりも前記クラウン部において高くなるように構成したものである。
【００３７】
定着ローラの内周面における熱吸収率を、逆クラウン部よりもクラウン部において高くなるように構成することによって、定着ローラの内周面の加熱温度を、逆クラウン部よりもクラウン部において高くすることができる。これにより、クラウン部と逆クラウン部のそれぞれにおける表面温度のばらつきを抑制することができ、良好な画像形成を実現することが可能となる。
【００３８】
請求項１４の発明は、請求項１３に記載の定着装置において、前記定着ローラの内周面に塗料を塗布する部分と塗布しない部分を設けることにより、当該定着ローラの内周面における熱吸収率を、前記逆クラウン部よりも前記クラウン部において高くなるように構成したものである。
【００３９】
定着ローラの内周面に塗料を塗布する部分と塗布しない部分を設けることにより、定着ローラの内周面における熱吸収率を軸方向に渡って異ならせることができるので、クラウン部の内周面における熱吸収率を、逆クラウン部の熱吸収率よりも高くすることが可能である。これにより、定着ローラの内周面の加熱温度を、逆クラウン部よりもクラウン部において高くすることができ、クラウン部と逆クラウン部のそれぞれにおける表面温度のばらつきを抑制することができる。
【００４０】
請求項１５の発明は、請求項１３に記載の定着装置において、前記定着ローラの内周面に塗布する塗料の厚さを軸方向に渡って異ならせることにより、当該定着ローラの内周面における熱吸収率を、前記逆クラウン部よりも前記クラウン部において高くなるように構成したものである。
【００４１】
定着ローラの内周面に塗布する塗料の厚さを軸方向に渡って異ならせることにより、定着ローラの内周面における熱吸収率を軸方向に渡って異ならせることができるので、クラウン部の内周面における熱吸収率を、逆クラウン部の熱吸収率よりも高くすることが可能である。これにより、定着ローラの内周面の加熱温度を、逆クラウン部よりもクラウン部において高くすることができ、クラウン部と逆クラウン部のそれぞれにおける表面温度のばらつきを抑制することができる。
【００４２】
請求項１６の発明は、請求項１３に記載の定着装置において、前記定着ローラの内周面に塗布する塗料の種類を軸方向に渡って異ならせることにより、当該定着ローラの内周面における熱吸収率を、前記逆クラウン部よりも前記クラウン部において高くなるように構成したものである。
【００４３】
定着ローラの内周面に塗布する塗料の種類を軸方向に渡って異ならせることにより、定着ローラの内周面における熱吸収率を軸方向に渡って異ならせることができるので、クラウン部の内周面における熱吸収率を、逆クラウン部の熱吸収率よりも高くすることが可能である。これにより、定着ローラの内周面の加熱温度を、逆クラウン部よりもクラウン部において高くすることができ、クラウン部と逆クラウン部のそれぞれにおける表面温度のばらつきを抑制することができる。
【００４４】
請求項１７の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の定着装置において、前記定着ローラと前記加熱源との間に加熱源の熱を一部遮蔽する熱遮蔽部材を介在させると共に、当該熱遮蔽部材の熱遮蔽量を、前記定着ローラの前記逆クラウン部よりも前記クラウン部において小さくなるように構成したものである。
【００４５】
熱遮蔽部材の熱遮蔽量を定着ローラの逆クラウン部よりもクラウン部において小さくなるように構成することによって、定着ローラの内周面の加熱温度を、逆クラウン部よりもクラウン部において高くすることができ、クラウン部と逆クラウン部のそれぞれにおける表面温度のばらつきを抑制することができる。
【００４６】
請求項１８の発明は、請求項１から１７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。
【００４７】
本発明に係る定着装置を画像形成装置に適用可能である。
【発明の効果】
【００４８】
本発明によれば、記録媒体を定着装置から搬出する際に、記録媒体の見かけ上の剛性を向上させて記録媒体が定着ローラに巻き付くことを抑制することができる。これにより、記録媒体がジャム化する等の不具合の発生を抑制することができ、信頼性の高い定着装置及び画像形成装置を提供することができる。また、本発明は、定着ニップにおける接触圧のばらつきを抑制することができる。これにより、定着した画像に光沢度ムラ等が発生するのを抑制することができ、良好な画像形成を維持することが可能である。
【００４９】
また、本発明の構成によれば、定着ローラの表面温度が軸方向に渡ってばらつくのを抑制することができるため、定着ニップにおける定着温度を均一に維持することができる。これにより、定着した画像に光沢度ムラ等が発生するのを抑制することができ、良好な画像形成を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明のカラー画像形成装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施例１に係る定着装置の概略図である。
【図３】本発明の実施例１に係る定着ローラの断面図である。
【図４】本発明の実施例１に係る加圧ローラの断面図である。
【図５】前記定着ローラと前記加圧ローラの断面図である。
【図６】クラウン部と逆クラウン部の振幅及び高低差を説明するための模式図である。
【図７】前記定着ローラ内に配設されたヒータランプの概略図である。
【図８】前記定着ローラ内にヒータランプを配設した状態を示す断面図である。
【図９】本発明の実施例２に係る定着装置の要部を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施例３に係る定着装置の要部を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施例４に係る定着装置の要部を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施例５に係る定着装置の要部を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施例６に係る定着装置の要部を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施例７に係る定着装置の概略図である。
【図１５】本発明の実施例７に係る定着ローラと加圧ベルトと押圧部材の断面図である。
【図１６】記録用紙の見かけ上の剛性の測定方法を説明するための図である。
【図１７】定着ニップの湾曲数と記録用紙の見かけ上の剛性との関係を示すグラフである。
【図１８】記録用紙の分離性を比較する試験結果を示すグラフであって、（Ａ）はクラウン部と逆クラウン部をいずれか１つのみ有する場合の試験結果を示し、（Ｂ）はクラウン部と逆クラウン部をそれぞれ１つずつ有する場合の試験結果を示す。
【図１９】本発明に係る定着ローラの簡略図である。
【図２０】クラウン部と逆クラウン部のそれぞれの表面温度にばらつきが生じる場合を説明するための図である。
【図２１】本発明の構成を採用することによって、クラウン部と逆クラウン部の表面温度のばらつきが抑制されること説明するための図である。
【図２２】高発熱部の配設比率と光沢度差との関係を示すグラフである。
【図２３】定着ローラに記録用紙が巻き付く作用を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
図１は、本発明に係るカラー画像形成装置を示す概略構成図である。図１に示す本発明の画像形成装置１は、タンデム型のカラープリンタである。この画像形成装置１の本体の上方にあるボトル収容部２には、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した４つのトナーボトル２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋが着脱自在（交換自在）に設置されている。ボトル収容部２の下方には中間転写ユニット３が配設されている。その中間転写ユニット３の中間転写ベルト３０に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋが並設されている。
【００５２】
各作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋには、それぞれ、像担持体としての感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが配設されている。また、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの周囲には、それぞれ、帯電部６、現像部７、クリーニング部８、除電部（図示省略）等が配設されている。そして、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）がおこなわれて、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に各色の画像が形成されることになる。
【００５３】
感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、図示しない駆動モータによって図１中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部６の位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面が一様に帯電される（帯電工程）。その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、露光部３から発せられたレーザ光の照射位置に達して、この位置での露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される（露光工程）。
【００５４】
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、現像部７との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、各色のトナー像が形成される（現像工程）。その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、中間転写ベルト３０及び第１転写バイアスローラ３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋとの対向位置に達して、この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３０上に転写される（１次転写工程）。このとき、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
【００５５】
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、クリーニング部８との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に残存した未転写トナーがクリーニング部８のクリーニングブレードによって機械的に回収される（クリーニング工程）。最後に、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、図示しない除電部との対向位置に達して、この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。こうして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上で行われる一連の作像プロセスが終了する。
【００５６】
その後、現像工程を経て各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト３０上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト３０上にカラー画像が形成される。ここで、中間転写ユニット３は、中間転写ベルト３０、４つの１次転写バイアスローラ３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋ、２次転写バックアップローラ３２、クリーニングバックアップローラ３３、テンションローラ３４、中間転写クリーニング部３５等で構成される。中間転写ベルト３０は、３つのローラ３２〜３４によって張架・支持されると共に、１つのローラ３２の回転駆動によって図１中の矢印方向に無端移動される。
【００５７】
４つの１次転写バイアスローラ３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト３０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。そして、１次転写バイアスローラ３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋに、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。そして、中間転写ベルト３０は、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト３０上に重ねて１次転写される。
【００５８】
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３０は、２次転写ローラ３６との対向位置に達する。この位置では、２次転写バックアップローラ３２が、２次転写ローラ３６との間に中間転写ベルト３０を挟み込んで２次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト３０上に形成された４色のトナー像は、この２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体としての記録用紙Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト３０には、記録用紙Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。その後、中間転写ベルト３０は、中間転写クリーニング部３５の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト３０上の未転写トナーが回収される。こうして、中間転写ベルト３０上で行われる一連の転写プロセスが終了する。
【００５９】
ここで、２次転写ニップの位置に搬送された記録用紙Ｐは、画像形成装置１の本体の下方に配設された給紙部１０から、給紙ローラ１１やレジストローラ対１２等を経由して搬送されたものである。詳しくは、給紙部１０には、記録用紙Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ１１が図１中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録用紙Ｐがレジストローラ対１２のローラ間に向けて給送される。
【００６０】
レジストローラ対１２に搬送された記録用紙Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対１２のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト３０上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対１２が回転駆動されて、記録用紙Ｐが２次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録用紙Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。
【００６１】
その後、２次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録用紙Ｐは、定着装置２７の位置に搬送される。定着装置２７は、例えば定着ローラ６１と加圧ローラ６２を有しており、定着ローラ６１と加圧ローラ６２が圧接した定着ニップに記録用紙Ｐが搬入されることによって、表面に転写されたカラー画像が記録用紙Ｐ上に定着される。その後、記録用紙Ｐは、排紙ローラ対１３のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対１３によって装置外に排出された記録用紙Ｐは、出力画像として、スタック部１４上に順次スタックされる。こうして、画像形成装置における一連の画像形成プロセスが完了する。
【００６２】
以下、本発明の特徴部分である上記定着装置２７の構成について説明する。
【実施例１】
【００６３】
図２に本発明の実施例１に係る定着装置の構成を示す。図２に示すように、定着装置２７は、定着ローラ６１と、その定着ローラ６１に圧接して配設された加圧ローラ６２を備える。定着ローラ６１と加圧ローラ６２が互いに圧接された箇所には定着ニップＮが形成されている。
【００６４】
定着ローラ６１は、円筒状に形成された金属製の芯材６１１と、その芯材６１１の外周面を被覆する弾性層６１２と、その弾性層６１２の外周面を被覆する離型層６１３を有する。芯材６１１の内部には、加熱源６３が軸方向に渡って配設されており、加熱源６３が発熱することによって定着ローラ６１が加熱されるようになっている。また、定着ローラ６１の周囲には、定着ローラ６１の表面温度を検知する温度検知装置６４が配設してある。図示しない制御装置が、温度検知装置６４が検知した定着ローラ６１の表面温度に基づいて加熱源６３の発熱量を制御することにより、定着ローラ６１の表面温度が所定の定着温度となるように構成されている。加圧ローラ６２は、円筒状に形成された金属製の芯材６２１と、その芯材６２１の外周面を被覆する弾性層６２２と、その弾性層６２２の外周面を被覆する離型層６２３を有する。
【００６５】
図３は、定着ローラ６１を軸方向に切断した断面図である。なお、図３において、図２に示す符号と同一の符号は、図２に示す部材と同一の部材を示す。図３に示すように、定着ローラ６１は、外周面がクラウン状に形成されたクラウン部６１ａと、外周面が逆クラウン状に形成された逆クラウン部６１ｂを、それぞれ少なくとも１つずつ有している。この場合、定着ローラ６１には、複数のクラウン部６１ａと複数の逆クラウン部６１ｂが軸方向に交互に連続して配設されており、定着ローラ６１の外周面は、全体として軸方向に波打つように形成されている。なお、上記「クラウン状」とは軸方向の両端へ向かってローラの径が小さくなる形状のことをいい、上記「逆クラウン状」とは軸方向の両端へ向かってローラの径が大きくなる形状のことをいう。
【００６６】
また、図３に示すように、定着ローラ６１の芯材６１１及び離型層６１３は、それぞれ軸方向に均一な厚さに形成されている。一方、弾性層６１２の厚さは軸方向に渡って変化するように形成されている。このように、弾性層６１２の厚さを軸方向に渡って変化させることによって、定着ローラ６１にクラウン部６１ａと逆クラウン部６１ｂを構成している。また、図３に示す実施例と異なり、芯材６１１の厚さを軸方向に渡って変化させる、あるいは芯材６１１及び弾性層６１２の両方の厚さを軸方向に渡って変化させて、クラウン部６１ａと逆クラウン部６１ｂを構成してもよい。
【００６７】
図４は、加圧ローラ６２を軸方向に切断した断面図である。なお、図４において、図２に示す符号と同一の符号は、図２に示す部材と同一の部材を示す。図４に示すように、加圧ローラ６２は、外周面がクラウン状に形成されたクラウン部６２ａと、外周面が逆クラウン状に形成された逆クラウン部６２ｂを、それぞれ少なくとも１つずつ有している。また、加圧ローラ６２においても、複数のクラウン部６２ａと複数の逆クラウン部６２ｂは軸方向に交互に連続して配設されており、加圧ローラ６２の外周面は、全体として軸方向に波打つように形成されている。なお、ここでいう「クラウン状」及び「逆クラウン状」は、上記と同様のことをいう。
【００６８】
また、図４に示すように、加圧ローラ６２の芯材６２１及び離型層６２３は、それぞれ軸方向に均一な厚さに形成されている。一方、弾性層６２２の厚さは軸方向に渡って変化するように形成されている。このように、弾性層６２２の厚さを軸方向に渡って変化させることによって、加圧ローラ６２にクラウン部６２ａと逆クラウン部６２ｂを構成している。また、加圧ローラ６２も、上記定着ローラ６１と同様に、芯材６２１の厚さを軸方向に渡って変化させる、あるいは芯材６２１及び弾性層６２２の両方の厚さを軸方向に渡って変化させて、クラウン部６２ａと逆クラウン部６２ｂを構成することも可能である。
【００６９】
また、図３及び図４において、クラウン部６１ａ，６２ａ及び逆クラウン部６１ｂ，６２ｂは、定着ローラ６１及び加圧ローラ６２の少なくとも記録媒体（記録用紙）の最大通過幅Ｗの全体に対応する部分に渡って配設されているが、クラウン部６１ａ，６２ａ及び逆クラウン部６１ｂ，６２ｂを、記録媒体の最大通過幅Ｗの一部に対応する部分にのみ配設してもよい。
【００７０】
図５は、実施例１に係る定着ローラ６１と加圧ローラ６２を圧接させた状態の軸方向の断面図である。なお、この図において加圧ローラ６２を定着ローラ６１へ押圧する手段は図示していない。図５に示すように、定着ローラ６１のクラウン部６１ａと加圧ローラ６２の逆クラウン部６２ｂを対応させると共に、定着ローラ６１の逆クラウン部６１ｂと加圧ローラ６２のクラウン部６２ａを対応させて、定着ローラ６１と加圧ローラ６２を圧接させている。
【００７１】
なお、定着ローラ６１と加圧ローラ６２が有するクラウン部６１ａ，６２ａ及び逆クラウン部６１ｂ，６２ｂの個数は、それぞれ１つ以上であれば特に限定しない。ただし、定着ローラ６１と加圧ローラ６２を圧接させた状態で、全てのクラウン部６１ａ，６２ａに対して全ての逆クラウン部６１ｂ，６２ｂを対応させることができるように、それぞれの個数を合わせている。
【００７２】
また、定着ローラ６１と加圧ローラ６２の対応させるクラウン部６１ａ，６２ａと逆クラウン部６１ｂ，６２ｂは、互いに一致する形状に形成されていることが好ましい。言い換えれば、定着ローラ６１と加圧ローラ６２に押圧力を付与しないで（無負荷状態で）互いに接触させた場合に、対応するクラウン部と逆クラウン部との間に隙間が生じないように構成することが好ましい。仮に、定着ローラ６１と加圧ローラ６２を無負荷状態で接触させた場合に、対応するクラウン部と逆クラウン部との間に隙間が生じていると、各ローラ６１，６２を圧接して負荷状態とした際に、軸方向に渡って定着ニップＮに圧力ムラが生じ、画像ノイズの発生する虞があるからである。具体的には、定着ローラ６１と加圧ローラ６２の一方における外周面の軸方向断面がｓｉｎ曲線形状（正弦曲線形状）となっている場合、他方の外周面の軸方向断面を前記ｓｉｎ曲線形状と同振幅・同周期長であるが逆位相のｓｉｎ曲線形状（逆正弦曲線形状）に形成する。なお、上記隙間が生じない範囲は、少なくとも記録媒体の最大通過幅に渡っていればよい。また、各ローラ６１，６２をｓｉｎ曲線形状以外の曲線形状に形成することも可能である。
【００７３】
また、定着ローラ６１と加圧ローラ６２とを無負荷状態で互いのクラウン部と逆クラウン部を接触させて配設した状態において、軸方向の任意の位置におけるそれぞれの弾性層の厚みの和は、一定となるように設定することが望ましい。これら弾性層の厚みの和が一定でない場合は、各ローラ６１，６２の回転方向における圧力ピーク値が軸方向に渡って異なるため、定着ニップにおいて圧力ムラが生じ、画像ノイズの発生原因となるからである。
【００７４】
図６は、定着ローラ６１又は加圧ローラ６２のクラウン部６１ａ，６２ａと逆クラウン部６１ｂ，６２ｂを拡大した図である。図６において、符号Ｓ１はクラウン部６１ａ，６２ａの頂部Ｑにおける高さ（振幅）を示し、符号Ｓ２は逆クラウン部６１ｂ，６２ｂの底部Ｕにおける高さ（振幅）を示す。また、同図における符号Ｈは、クラウン部６１ａ，６２ａの頂部Ｑと逆クラウン部６１ｂ，６２ｂの底部Ｕとの高低差を示している。
【００７５】
本発明では、定着ローラ６１と加圧ローラ６２を互いに圧接させた負荷状態において、定着ニップＮにおけるクラウン部と逆クラウン部の上記高低差Ｈは、０．１６ｍｍ以上であって０．８ｍｍ以下に設定されることが望ましい。なお、高低差Ｈをこのように設定した方が望ましい理由については、下記の本発明の作用・効果の説明において詳しく述べる。
【００７６】
上記負荷状態においては、各ローラ６１，６２の弾性層が圧縮されるため、各ローラ６１，６２を圧接させない無負荷状態に比べて、上記高低差は小さくなる。一般に、定着ローラ６１と加圧ローラ６２において、弾性層の圧縮率が２０％を越えると弾性層に塑性変形が生じ、これが画像ノイズや異音の発生原因となるため、弾性層の圧縮率は通常２０％以下となるように設定している。本発明の実施例では、弾性層の圧縮率を２０％と設定しているため、各ローラ６１，６２を圧接した状態での上記高低差Ｈは、無負荷状態での高低差Ｈの８０％となる。従って、圧接しない無負荷状態における高低差Ｈは、圧接する負荷状態における高低差Ｈよりも大きく設定されている。具体的には、弾性層の圧縮率を２０％に設定した本発明において、無負荷状態での高低差Ｈは負荷状態の高低差（０．１６ｍｍ〜０．８ｍｍ）の１．２５倍になるため、０．２ｍｍ以上であって１ｍｍ以下の範囲内で設定される。
【００７７】
また、この実施例では、定着ローラ６１と加圧ローラ６２における、クラウン部６１ａ，６２ａの高さ（振幅）Ｓ１と、逆クラウン部６１ｂ，６２ｂの高さ（振幅）Ｓ２は、同じ値に設定されているため、無負荷状態における各高さＳ１，Ｓ２は、上記無負荷状態における高低差Ｈ（０．２ｍｍ〜１ｍｍ）の２分の１の範囲内に設定される。従って、無負荷状態における各高さＳ１，Ｓ２は、それぞれ０．１ｍｍ以上であって０．５ｍｍ以下の範囲内で設定されている。
【００７８】
また、図５に示すように、定着ローラ６１と加圧ローラ６２は、画像形成装置内に所定間隔をあけて配設された２つの側板７１，７２の間に、ボールベアリング等の複数の軸受７３を介して回転可能に取り付けられている。また、各軸受７３は側板７１，７２に対して固定されている。
【００７９】
定着ローラ６１の図の左端部に配設された軸受７３は、定着ローラ６１の外周に形成された段部７４と抜け止め輪７５によって挟まれて取り付けられている。すなわち、定着ローラ６１の図の左端部は、軸方向に移動しないように位置決めされている。一方、定着ローラ６１の図の右端部に配設された軸受７３は、定着ローラ６１に対して軸方向に移動可能に取り付けられている。従って、定着ローラ６１の図の右端部は、軸方向に変位可能となっている。
【００８０】
また、加圧ローラ６２の図の左端部に配設された軸受７３は、加圧ローラ６２の外周に形成された段部７６と抜け止め輪７７によって挟まれて取り付けられている。すなわち、加圧ローラ６２の図の左端部は、上記定着ローラ６１と同様に、軸方向に移動しないように位置決めされている。一方、加圧ローラ６２の図の右端部に配設された軸受７３は、加圧ローラ６２に対して軸方向に移動可能に取り付けられている。従って、加圧ローラ６２の図の右端部も、上記定着ローラ６１と同様に、軸方向に変位可能に構成されている。
【００８１】
このように、定着ローラ６１と加圧ローラ６２は、それぞれの軸方向の同じ側の端部を、軸方向に位置決めし、その位置決めした端部と反対側の端部を軸方向に変位可能となるように構成されている。なお、位置決めする端部又は変位可能に構成する端部は、定着ローラ６１と加圧ローラ６２の同じ側の端部であれば、どちらの端部であってもよい。
【００８２】
図７は、上記定着ローラ６１内に配設された加熱源６３としてのヒータランプ４０の概略図である。このヒータランプ４０は、石英ガラス等の光透過性材料から成る発光管４１を有する。発光管４１内には不活性ガスが封入されている。また、発光管４１内には、タングステン素線を螺旋状に巻回して構成されたフィラメント４２が配設してある。フィラメント４２は、複数の支持体４３によって支持されており、これによりフィラメント４２は発光管４１の内面に接触しないようになっている。発光管４１の両端の封止部４１ａ，４１ｂには、モリブデン等から成る金属箔４４が配設されている。各金属箔４４の一端はフィラメント４２と接続され、金属箔４４の他端はモリブデンやタングステン等から成る電極棒４５と接続されている。各電極棒４５は図示しない外部リード線と電気的に接続されており、各電極棒４５の間に電圧を印加させることによって、フィラメント４２に通電し発熱させるようになっている。
【００８３】
また、このヒータランプ４０は、長手方向に渡って発熱量が異なるように構成されている。具体的には、フィラメント４２の巻き径を部分的に大きくして複数の高発熱部４２Ｈを構成している。フィラメント４２の巻き径を大きくすることにより、定着ローラ６１の軸方向の単位長さに対するフィラメント４２の配設量が増加すると共に、フィラメント４２を定着ローラ６１の内周面に対して接近させることができるので、ヒータランプ４０に部分的に発熱量の大きい高発熱部４２Ｈを構成することが可能である。また、高発熱部４２Ｈに対して、フィラメント４２の巻き径の小さい部分を低発熱部４２Ｌと呼ぶと、フィラメント４２は、巻き径の大きい複数の高発熱部４２Ｈと巻き径の小さい複数の低発熱部４２Ｌを交互に有している。なお、フィラメント４２の高発熱部４２Ｈと低発熱部４２Ｌにおける単位長さ当たりの巻き数（ピッチ）や太さは、長手方向に渡って同じである。
【００８４】
そして、図８に示すように、定着ローラ６１内にヒータランプ４０を配設した状態で、フィラメント４２の巻き径の大きい高発熱部４２Ｈを、定着ローラ６１のクラウン部６１ａに対応させて配設している。一方、逆クラウン部６１ｂには、高発熱部４２Ｈを対応させて配設しておらず、低発熱部４２Ｌのみを対応させて配設している。また、高発熱部４２Ｈの長手方向の中央部Ｏは、クラウン部６１ａの頂部Ｑに対応させて配設されている。さらに、高発熱部４２Ｈの配設範囲Ｃは、クラウン部６１ａの軸方向長さＢの１０分の３以上であって２分の１以下の範囲内になるように設定してある。このように、クラウン部６１ａの内周面に対応させて高発熱部４２Ｈを配設することによって、クラウン部６１ａにおける発熱量を、逆クラウン部６１ｂにおける発熱量よりも大きくなるように構成している。
【実施例２】
【００８５】
次に、本発明の実施例２に係る定着装置の構成について説明する。図９に示すように、本発明の実施例２に係るヒータランプ４０は、フィラメント４２の単位長さ当たりの巻き数を部分的に多くして、高発熱部４２Ｈを構成している。フィラメント４２の単位長さ当たりの巻き数を多くすることによって、定着ローラ６１の軸方向の単位長さに対するフィラメント４２の配設量を増加させることができるので、ヒータランプ４０に部分的に発熱量の大きい高発熱部４２Ｈを構成することが可能である。この場合、ヒータランプ４０は、巻き数の多い複数の高発熱部４２Ｈと巻き数の少ない複数の低発熱部４２Ｌを交互に有する。なお、フィラメント４２の高発熱部４２Ｈと低発熱部４２Ｌにおける巻き径や太さは、長手方向に渡って同じである。
【００８６】
そして、本発明の実施例２においても、上記本発明の第１実施例と同様に、定着ローラ６１内にヒータランプ４０を配設した状態で、フィラメント４２の高発熱部４２Ｈを、定着ローラ６１のクラウン部６１ａに対応させて配設している。また、高発熱部４２Ｈの長手方向の中央部Ｏは、クラウン部６１ａの頂部Ｑに対応させて配設されている。さらに、高発熱部４２Ｈの配設範囲Ｃは、クラウン部６１ａの軸方向長さＢの１０分の３以上であって２分の１以下の範囲内になるように設定してある。
【００８７】
また、本発明の実施例２に係る定着装置において、上記説明した構成以外の構成については、本発明の実施例１と同様であるので説明を省略する。なお、本発明の実施例１及び実施例２において説明した方法以外の方法によっても、フィラメント４２に高発熱部４２Ｈを構成することが可能である。例えば、フィラメント４２の太さ（径）を部分的に太く形成することにより、高発熱部４２Ｈを構成することができる。
【実施例３】
【００８８】
以下、本発明の実施例３に係る定着装置の構成について説明する。図１０に示すように、実施例３に係る定着ローラ６１は、クラウン部６１ａの内周面に熱吸収率を向上させるための黒色塗料を塗布して、塗膜８０を形成している。一方、定着ローラ６１の逆クラウン部６１ｂの内周面には、黒色塗料は塗布されておらず塗膜８０は形成されていない。このように、クラウン部６１ａの内周面のみに、熱吸収率を向上させる塗膜８０を形成することによって、クラウン部６１ａの内周面における熱吸収率を、逆クラウン部６１ｂの内周面における熱吸収率よりも高くなるように構成している。また、上記黒色塗料としては、耐熱塗料のオキツモ（登録商標）を使用している。ただし、それ以外に、テツゾール（登録商標）、又はセルモブラック等の耐熱塗料を、上記黒色塗料として用いることも可能である。
【００８９】
なお、本発明の実施例３に係るヒータランプ４０は、長手方向に渡って発熱量がほぼ均一となるように構成されている。すなわち、本発明の実施例３は、上記本発明の実施例１及び実施例２と異なり、フィラメント４２の巻き径、単位長さ当たりの巻き数、及び太さは、長手方向に渡って同じになるように構成されている。
【００９０】
以上、本発明の実施例３に係る定着装置の構成について説明したが、その他の構成については、上記本発明の実施例１と同様に構成されているので説明を省略する。
【実施例４】
【００９１】
以下、本発明の実施例４に係る定着装置の構成について説明する。図１１に示すように、実施例４に係る定着ローラ６１の内周面には、全体に渡って熱吸収率を向上させるための黒色塗料を塗布して塗膜８０を形成している。ただし、この塗膜８０の厚さは軸方向に渡って異なっており、黒色塗料を多く塗布して厚く形成された（色の濃い）膜厚部８０Ｄと、黒色塗料を少なく塗布して薄く形成された（色の淡い）膜薄部８０Ｌが形成されている。そして、定着ローラ６１のクラウン部６１ａの内周面に、膜厚部８０Ｄを形成している。一方、逆クラウン部６１ｂの内周面には、膜厚部８０Ｄは形成されておらず、膜薄部８０Ｌのみが形成されている。このように、クラウン部６１ａの内周面に、熱吸収率を向上させる塗膜８０を厚く（濃く）形成することによって、クラウン部６１ａの内周面における熱吸収率を、逆クラウン部６１ｂの内周面における熱吸収率よりも高くなるように構成している。なお、本発明の実施例４において、ヒータランプ４０は長手方向に渡って発熱量がほぼ均一となるように構成されている。
【００９２】
以上、本発明の実施例４に係る定着装置の構成について説明したが、その他の構成については、上記本発明の実施例１と同様に構成されているので説明を省略する。
【００９３】
上記本発明の実施例３及び実施例４では、定着ローラ６１の内周面に、熱吸収率を向上させる塗料を塗布しているが、定着ローラ６１の内周面を塗装することによってクラウン部６１ａと逆クラウン部６１ｂのそれぞれの内周面における熱吸収率を異ならせることができれば、熱吸収率を低下させる塗料を使用することも可能である。具体的には、逆クラウン部６１ｂの内周面に熱吸収率を低下させる塗料を塗布することにより、クラウン部６１ａの内周面における熱吸収率を逆クラウン部６１ｂの内周面における熱吸収率に対して相対的に高くすることができる。また、熱吸収性を低下させる塗料を定着ローラ６１の内周面全体に塗布する場合は、クラウン部６１ａの内周面に前記塗料を薄く塗布することにより、クラウン部６１ａの内周面における熱吸収率を逆クラウン部６１ｂの内周面における熱吸収率に対して相対的に高くすることができる。ただし、熱効率を向上させる観点から、熱吸収率を低下させる塗料を使用するよりは、熱吸収率を向上させる塗料を使用する方が好ましい。
【実施例５】
【００９４】
以下、本発明の実施例５に係る定着装置の構成について説明する。図１２に示すように、実施例５に係る定着ローラ６１の内周面には、軸方向に渡って異なる種類の塗料が塗布されている。ここでは、２種類の塗料が使用されており、これらの塗料は互いに熱吸収率（又は熱遮蔽率）が異なる。そして、定着ローラ６１のクラウン部６１ａの内周面には、相対的に熱吸収率の高い（又は熱遮蔽率の低い）塗膜８１が形成されている。一方、逆クラウン部６１ｂの内周面には、相対的に熱吸収率の低い（又は熱遮蔽率の高い）塗膜８２のみが形成されている。このように、クラウン部６１ａの内周面に、相対的に熱吸収率の高い（又は熱遮蔽率の低い）塗膜８１を形成することによって、クラウン部６１ａの内周面における熱吸収率を、逆クラウン部６１ｂの内周面における熱吸収率よりも高くなるように構成している。なお、本発明の実施例５において、ヒータランプ４０は長手方向に渡って発熱量がほぼ均一となるように構成されている。
【００９５】
以上、本発明の実施例５に係る定着装置の構成について説明したが、その他の構成については、上記本発明の実施例１と同様に構成されているので説明を省略する。
【実施例６】
【００９６】
以下、本発明の実施例６に係る定着装置の構成について説明する。図１３に示すように、実施例６に係る定着装置は、定着ローラ６１とヒータランプ４０との間にヒータランプ４０の熱を一部遮蔽する熱遮蔽部材９０を介在させている。この熱遮蔽部材９０は、例えば複数の貫通孔９２が形成された円筒状部材９１によって構成されている。円筒状部材９１は、図示しない固定部材によって回転しないように固定されている。また、円筒状部材９１の材質としては、金属等の耐熱性を有する素材を適用している。前記複数の貫通孔９２の一部は大きく開口して形成されており、その大きく開口して形成された貫通孔９２が定着ローラ６１のクラウン部６１ａの内周面に対向して配設されている。一方、逆クラウン部６１ｂの内周面には、小さい貫通孔９２のみが対向して配設されている。このように、クラウン部６１ａの内周面に大きい貫通孔９２を対向させて配設することにより、クラウン部６１ａにおける熱遮蔽量が、逆クラウン部６１ｂにおける熱遮蔽量よりも小さくなるようにしている。なお、本発明の実施例６において、ヒータランプ４０は長手方向に渡って発熱量がほぼ均一となるように構成されている。
【００９７】
また、上記熱遮蔽部材９０を熱遮蔽率の異なる材料を一体的に組み合わせて構成し、相対的に熱遮蔽率の低い部分をクラウン部６１ａに対向させて配設することによっても、クラウン部６１ａにおける熱遮蔽量を、逆クラウン部６１ｂにおける熱遮蔽量よりも小さくすることが可能である。
【００９８】
以上、本発明の実施例６に係る定着装置の構成について説明したが、その他の構成については、上記本発明の実施例１と同様に構成されているので説明を省略する。
【実施例７】
【００９９】
以下、本発明の実施例７に係る定着装置の構成について説明する。図１４に示すように、実施例７に係る定着装置２７は、定着ローラ６１と、加圧ベルト６５と、その加圧ベルト６５の内周面を押圧して加圧ベルト６５を定着ローラ６１に圧接させる押圧部材６６を備える。また、定着ローラ６１と加圧ベルト６５が互いに圧接された箇所には定着ニップＮが形成されている。
【０１００】
定着ローラ６１は、図２において説明した本発明の実施例１と同様に、円筒状に形成された金属製の芯材６１１と、その芯材６１１の外周面を被覆する弾性層６１２と、その弾性層６１２の外周面を被覆する離型層６１３を有する。また、定着ローラ６１の内部には、加熱源６３が配設してあり、定着ローラ６１の周囲には、定着ローラ６１の表面温度を検知する温度検知装置６４が配設してある。
【０１０１】
加圧ベルト６５はポリイミドフィルム等から成る無端状のベルト部材によって構成されている。加圧ベルト６５は、押圧部材６６に張力を作用させない状態で掛け渡され、定着ローラ６１に従動回転するように構成されている。押圧部材６６は、シリコンゴム等によって構成された弾性層６６１と、その弾性層６６１を保持するホルダ６６２を有する。ホルダ６６２は、図示しないバネ等の付勢手段によって定着ローラ６１側へ付勢されている。
【０１０２】
図１５は、本発明の実施例７に係る定着ローラ６１と加圧ローラ６２の軸方向の断面図である。図１５に示すように、実施例７に係る定着ローラ６１は、本発明の実施例１の定着ローラ６１と同様に構成されている。従って、実施例７に係る定着ローラ６１は、外周面がクラウン状に形成されたクラウン部６１ａと、外周面が逆クラウン状に形成された逆クラウン部６１ｂを、それぞれ少なくとも１つずつ有している。また、クラウン部６１ａと逆クラウン部６１ｂは、芯材６１１及び弾性層６１２の少なくとも一方の厚さを軸方向に渡って変化させることにより構成することが可能である。
【０１０３】
一方、押圧部材６６は、加圧ベルト６５を押圧する押圧面６６０に、凸状に形成した凸面部６６ａと、凹状に形成した凹面部６６ｂを、それぞれ少なくとも１つずつ有している。この場合、押圧面６６０には、複数の凸面部６６ａと複数の凹面部６６ｂが長手方向に交互に連続して配設されており、押圧面６６０は、全体として長手方向に波打つように形成されている。
【０１０４】
また、図１５に示すように、押圧部材６６は、ホルダ６６２の厚さを長手方向に変化させて、押圧部材６６の押圧面６６０に凸面部６６ａと凹面部６６ｂを構成している。これ以外に、弾性層６６１の厚さを長手方向に変化させて、あるいは、弾性層６６１とホルダ６６２の両方の厚さを長手方向に変化させて、凸面部６６ａと凹面部６６ｂを構成することも可能である。
【０１０５】
また、図１５において、凸面部６６ａと凹面部６６ｂは、押圧部材６６の少なくとも記録媒体の最大通過幅Ｗの全体に対応する部分に渡って配設されているが、凸面部６６ａと凹面部６６ｂを、記録媒体の最大通過幅Ｗの一部に対応する部分にのみ配設してもよい。
【０１０６】
押圧部材６６によって加圧ベルト６５を定着ローラ６１へ圧接させた状態で、定着ローラ６１のクラウン部６１ａと押圧部材６６の凹面部６６ｂを対応させて配設すると共に、定着ローラ６１の逆クラウン部６１ｂと押圧部材６６の凸面部６６ａを対応させて配設している。また、対応するクラウン部６１ａと凹面部６６ｂ、逆クラウン部６１ｂと凸面部６６ａは、互いに一致する形状に形成されている。このように配設された定着ローラ６１及び押圧部材６６によって加圧ベルト６５が挟まれることにより、その挟まれた箇所において、加圧ベルト６５は波打つように形成される。ただし、加圧ベルト６５が定着ローラ６１と押圧部材６６との挟持から解放された箇所においては、加圧ベルト６５は平坦面状となっている。
【０１０７】
定着ローラ６１が有するクラウン部６１ａ及び逆クラウン部６１ｂの個数、押圧部材６６が有する凸面部６６ａ及び凹面部６６ｂの個数は、それぞれ１つ以上であれば特に限定しない。ただし、押圧部材６６によって加圧ベルト６５を定着ローラ６１へ圧接させた状態で、全てのクラウン部６１ａ及び逆クラウン部６１ｂに対して全ての凸面部６６ａ及び凹面部６６ｂを対応させることができるように、それぞれの個数を合わせている。
【０１０８】
また、本発明の実施例７において、定着ローラ６１のクラウン部６１ａ及び逆クラウン部６１ｂ、押圧部材６６の凸面部６６ａ及び凹面部６６ｂのそれぞれの形状は、ｓｉｎ曲線状や、一部に直線部を有する形状などに形成することが可能である。
【０１０９】
また、対応させるクラウン部６１ａと凹面部６６ｂ、及び対応させる逆クラウン部６１ｂと凸面部６６ａは、互いに一致する形状に形成されていることが好ましい。言い換えれば、定着ローラ６１と押圧部材６６に押圧力を付与しないで（無負荷状態で）互いに接触させた場合に、対応するクラウン部と凹面部との間、対応する逆クラウン部と凸面部との間に隙間が生じないように構成することが好ましい。具体的には、定着ローラ６１と押圧部材６６の一方における外周面の軸方向断面（又は長手方向断面）がｓｉｎ曲線形状（正弦曲線形状）となっている場合、他方の外周面の軸方向（又は長手方向断面）を前記ｓｉｎ曲線形状と同振幅・同周期長であるが逆位相のｓｉｎ曲線形状（逆正弦曲線形状）に形成する。なお、上記隙間が生じない範囲は、少なくとも記録媒体の最大通過幅に渡っていればよい。
【０１１０】
また、この実施例においても、定着ローラ６１と押圧部材６６とを無負荷状態で互いの凸と凹とを接触させて配設した状態において、軸方向の任意の位置におけるそれぞれの弾性層の厚みの和は、一定となるように設定することが望ましい。
【０１１１】
また、定着ローラ６１と押圧部材６６とを加圧ベルト６５を介して互いに圧接させた負荷状態において、定着ニップＮにおける凹凸の高低差は、０．１６ｍｍ以上であって０．８ｍｍ以下に設定されることが望ましい。なお、上記実施例と同様に、押圧部材６６と定着ローラ２１を圧接した負荷状態において弾性層の圧縮率を２０％と設定している場合は、無負荷状態での高低差は負荷状態の高低差（０．１６ｍｍ〜０．８ｍｍ）の１．２５倍になるため、０．２ｍｍ以上であって１ｍｍ以下の範囲内で設定される。
【０１１２】
なお、図１５において、定着ローラ６１と押圧部材６６の画像形成装置に対する取付構造は図示省略しているが、定着ローラ６１と押圧部材６６は、それぞれの同じ側の端部が軸方向又は長手方向に位置決めされ、それぞれの位置決めされた端部と反対側の端部が軸方向又は長手方向に変位可能に構成されている。
【０１１３】
また、本発明の実施例７において、定着ローラ６１を加熱する加熱源６３としては、上記本発明の実施例１〜６と同様にヒータランプ４０を適用している。そして、実施例７に係る定着装置においても、本発明の実施例１又は２と同様にヒータランプ４０の発熱量を軸方向に渡って異ならせることによって、クラウン部６１ａの内周面における発熱量を、逆クラウン部６１ｂの内周面における発熱量よりも高くなるように構成している。また、本発明の実施例３、４又は５と同様に、実施例７に係る定着ローラ６１の内周面に塗料を塗布することによって、クラウン部６１ａの内周面における熱吸収率を、逆クラウン部６１ｂの内周面における熱吸収率よりも高くなるように構成してもよい。あるいは、実施例７に係る定着装置に、本発明の実施例６と同様の熱遮蔽部材９０を配設することによって、クラウン部６１ａにおける熱遮蔽量を、逆クラウン部６１ｂにおける熱遮蔽量よりも小さくなるようにしてもよい。
【０１１４】
以下、本発明の各実施例の作用・効果を説明する。
本発明の実施例１〜６に係る定着装置は、図２に示すように、定着ローラ６１と加圧ローラ６２を有する。この定着装置によって画像の定着を行う場合は、加熱源（ヒータランプ）６３を発熱させて、図示しない制御装置が温度検知装置４６の検知温度に基づいて加熱源６３の発熱量を制御し、定着ローラ６１の表面温度が所定の温度となるようにする。そして、矢印Ｘ方向に回転する定着ローラ６１と、矢印Ｙ方向に回転する加圧ローラ６２との間に、未定着のトナー画像Ｔが形成された記録用紙Ｐを矢印Ａ方向に侵入させる。記録用紙Ｐを定着ローラ６１と加圧ローラ６２の間に侵入させることによって、定着ニップＮにおいて記録用紙Ｐが加熱及び加圧され、記録用紙Ｐ上の未定着トナー画像Ｔが記録用紙Ｐに定着される。
【０１１５】
本発明の実施例１〜６は、クラウン部と逆クラウン部を対応させて定着ローラ６１と加圧ローラ６２を圧接させているため、定着ニップＮは波打つように湾曲して形成されている（図５参照）。その湾曲した定着ニップＮに記録用紙Ｐが侵入することによって、記録用紙Ｐは湾曲する。このように記録用紙Ｐを湾曲させることにより、記録用紙Ｐの見かけ上の剛性を向上させて定着ニップＮから搬出することができる。これにより、本発明の定着装置は、記録用紙Ｐを定着ニップＮから搬出する際に、記録用紙Ｐが定着ローラ６１に巻き付くことを抑制することができ、記録用紙Ｐを良好に搬出することが可能となる。
【０１１６】
また、図１４に示す本発明の実施例７に係る定着装置によって画像の定着を行う場合は、上記と同様に、定着ローラ６１を所定の表面温度となるように加熱する。そして、矢印Ｘ方向に回転する定着ローラ６１と、矢印Ｙ方向に従動回転する加圧ベルト６５との間に、未定着のトナー画像Ｔが形成された記録用紙Ｐを矢印Ａ方向に侵入させ、定着ニップＮにおいて記録用紙Ｐを加熱及び加圧して、記録用紙Ｐ上の未定着トナー画像Ｔを記録用紙Ｐに定着させる。
【０１１７】
本発明の実施例７では、定着ローラ６１のクラウン部６１ａと押圧部材６６の凹面部６６ｂを対応させて配設すると共に、定着ローラ６１の逆クラウン部６１ｂと押圧部材６６の凸面部６６ａを対応させて配設して、定着ローラ６１と加圧ベルト６５を互いに圧接させているため、定着ニップＮは波打つように湾曲して形成される（図１５参照）。従って、この場合も上記と同様に、記録用紙Ｐを定着ニップＮに侵入させることによって、記録用紙Ｐを湾曲させることができ、記録用紙Ｐの見かけ上の剛性を向上させて定着ニップＮから搬出することができる。これにより、記録用紙Ｐを定着ニップＮから搬出させる際に、記録用紙Ｐが定着ローラ６１に巻き付くことを抑制することができる。
【０１１８】
以上のように、本発明の構成によれば、従来と異なり定着ニップを湾曲させることにより、記録用紙の見かけ上の剛性を大きくして搬出することができ、記録用紙の分離性を向上させることが可能である。また、本発明者は、定着ニップの湾曲数と、定着ニップから搬出される記録用紙の見かけ上の剛性との関係を調べる試験をした。以下、その試験について詳しく説明する。
【０１１９】
試験に使用する定着装置として、クラウン部及び逆クラウン部を有する定着ローラと加圧ローラを備えた本発明の定着装置と、クラウン部及び逆クラウン部を有しない定着ローラと加圧ローラを備えた従来の定着装置を適用した。また、本発明の試験装置は、クラウン部と逆クラウン部をそれぞれ３個ずつ有するタイプと、それぞれ７個ずつ有するタイプの２タイプを用意し、本発明の各タイプの試験装置においてクラウン部及び逆クラウン部の無負荷状態での振幅（高さ）を０．２ｍｍとした。また、試験に使用する全ての定着装置において、定着ローラの弾性層と加圧ローラの弾性層のそれぞれの厚さを１．７ｍｍに設定した。そして、各定着装置において、坪量（単位面積当たりの重量）が６４ｇ／ｍ2、６９ｇ／ｍ2、９０ｇ／ｍ2である各種用紙を搬出したときの各種用紙の見かけ上の剛性を測定した。
【０１２０】
前記各種用紙の見かけ上の剛性の測定方法について簡単に説明する。まず、図１６に示すように、記録用紙Ｐを定着ローラ６１と加圧ローラ６２の間の定着ニップＮを通過させ、記録用紙Ｐの前方の端部に変位測定装置７０からのレーザ光Ｌが照射されたら記録用紙Ｐの搬送を停止する。停止した記録用紙Ｐの振動が無くなってから、撓んだ記録用紙Ｐに変位測定装置７０からレーザ光Ｌを照射し、その記録用紙Ｐの変位を測定する。その後、記録用紙Ｐを所定距離だけ進行させて、再び記録用紙Ｐにレーザ光Ｌを照射し、その変位を測定する。そして、得られた記録用紙Ｐの変位から記録用紙Ｐの見かけ上の剛性を算出する。
【０１２１】
図１７に、定着ニップの湾曲数と各種用紙の見かけ上の剛性との関係を示すグラフを図示する。図１７において、縦軸は記録用紙の見かけ上の剛性を表し、横軸は定着ニップの湾曲数を表している。ここでは、定着ニップの湾曲数を、クラウン部と逆クラウン部の個数で表している。具体的には、クラウン部及び逆クラウン部が無い場合は定着ニップの湾曲数は０、クラウン部と逆クラウン部を３個ずつ有する場合は定着ニップの湾曲数は３と表している。また、同図において、▲でプロットしたのは坪量が９０ｇ／ｍ2の記録用紙の測定値、■でプロットしたのは坪量が６９ｇ／ｍ2の記録用紙の測定値、●でプロットしたのは坪量が６４ｇ／ｍ2の記録用紙の測定値である。
【０１２２】
図１７のグラフを見れば、定着ニップの湾曲が０である従来の定着装置を使用した場合に比べて、定着ニップの湾曲数が３又は７である本発明の定着装置を使用した場合は、各種用紙の見かけ上の剛性が大きくなっていることが分かる。さらに、定着ニップの湾曲数が３の場合より７の場合の方が記録用紙の見かけ上の剛性が大きいことから、定着ニップの湾曲数が多いほど各種用紙の見かけ上の剛性を大きくする効果があると推察される。なお、図１７に示す試験結果は、本発明の一実施例における記録用紙の見かけ上の剛性の向上効果を示すものであるが、それ以外の本発明の実施例においても同様の効果を得られる。
【０１２３】
上述したように、クラウン部（又は凸面部）の頂部と、逆クラウン部（又は凹面部）の底部との高低差は、負荷状態において、０．１６ｍｍ以上であって０．８ｍｍ以下となるように設定することが好ましい。この高低差を０．１６ｍｍ以上とするのが好ましいのは、高低差が０．１６ｍｍ未満となると、定着ニップにおいて記録用紙の湾曲量が少なくなり、記録用紙を良好に分離させるために必要な記録用紙の見かけ上の剛性が得られなくなるからである。また、高低差を０．８ｍｍ以下とするのが好ましいのは、高低差が０．８ｍｍを越えると、クラウン部と逆クラウン部（又は凸面部と凹面部）における回転速度差が大きくなり記録用紙にシワが発生する虞があるからである。従って、クラウン部（又は凸面部）と逆クラウン部（又は凹面部）との高低差を上記の範囲に設定することによって、記録用紙の見かけ上の剛性を十分に確保して記録用紙の定着ローラへの巻き付きを確実に抑制することができると共に、記録用紙にシワが発生するのを抑制して良好な画像形成を行うことが可能となる。
【０１２４】
また、記録用紙にシワを発生させることなく、記録用紙の分離性を確保するには、定着ローラ６１と加圧ローラ６２のそれぞれのクラウン部と逆クラウン部を軸方向に連続して形成することが好ましい。クラウン部と逆クラウン部とが互いに離れた位置に配設した場合など、クラウン部と逆クラウン部を連続して形成していない場合は、記録用紙を搬送する際にシワが発生する虞がある。なお、同様の理由で、図１４及び図１５に示す加圧ベルトを用いた定着装置の実施例においても、定着ローラ６１のクラウン部と逆クラウン部を軸方向に連続して配設すると共に、押圧部材６６の凸面部と凹面部を長手方向に連続して配設することが好ましい。
【０１２５】
また、本発明者は、定着ローラ及び加圧ローラが、クラウン部と逆クラウン部をいずれか１つのみ有する場合と、クラウン部と逆クラウン部をそれぞれ１つずつ有する場合において、記録用紙の分離性を比較する試験を行った。その結果を図１８に示す。
【０１２６】
図１８において、（Ａ）はクラウン部と逆クラウン部をいずれか１つのみ有する場合の試験結果を示し、（Ｂ）はクラウン部と逆クラウン部をそれぞれ１つずつ有する場合の試験結果を示す。また、図１８（Ａ）（Ｂ）において、縦軸は記録用紙の見かけ上の剛性を表し、横軸は定着ローラと加圧ローラとを圧接した状態（負荷状態）の定着ニップにおけるクラウン部及び逆クラウン部の高低差を表している。また、同図の（Ａ）（Ｂ）において、一点鎖線αは、記録用紙を定着ローラに対して良好に分離することができる場合とできない場合を分ける記録用紙の見かけ上の剛性の境界線を示し、一点鎖線βは、記録用紙にシワが発生する虞がある場合とその虞がない場合を分けるクラウン部と逆クラウン部の高低差の境界線を示す。詳しくは、記録用紙の見かけ上の剛性が境界線αより大きい場合、記録用紙は良好に分離することができ、反対に見かけ上の剛性が境界線αより小さい場合は、記録用紙を良好に分離することができない。また、クラウン部及び逆クラウン部の高低差が境界線βより大きい場合は、記録用紙にシワが発生し、反対に高低差が境界線βより小さい場合は、記録用紙にシワが発生しない。
【０１２７】
図１８（Ａ）に示すように、クラウン部と逆クラウン部をいずれか１つのみ有する場合は、記録用紙の見かけ上の剛性を境界線αより大きくして記録用紙を良好に分離するためには、クラウン部等の高低差を約１．６ｍｍより大きく設定しなければならず、記録用紙にシワが発生することが危惧される。これに対し、図１８（Ｂ）に示すクラウン部と逆クラウン部をそれぞれ１つずつ有する場合は、図１８（Ａ）と同じ高低差の値であっても、記録用紙の見かけ上の剛性が大幅に向上していることが分かる。そのため、クラウン部と逆クラウン部をそれぞれ１つずつ有する場合は、図１８（Ｂ）に示すように、記録用紙の見かけ上の剛性を境界線αより大きく設定しつつ、かつ、クラウン部と逆クラウン部の高低差を記録用紙にシワの発生しない約０．７２ｍｍ〜約０．８ｍｍの範囲内で設定することが可能となる。従って、クラウン部と逆クラウン部をそれぞれ１つずつ有する場合は、記録用紙の良好な分離性と、記録用紙にシワを発生させない良好な画像形成の両方を実現することができる。
【０１２８】
以上のように、クラウン部と逆クラウン部をそれぞれ１つずつ有する場合は、クラウン部と逆クラウン部をいずれか１つのみ有する場合に比べて、記録用紙の見かけ上の剛性を向上させる効果が著しく大きくなる。そのため、本発明は、定着ローラ及び加圧ローラが、クラウン部と逆クラウン部をそれぞれ少なくとも１つずつ有していることを特徴としている。また、上述したように、クラウン部と逆クラウン部の個数を増やすことにより、記録用紙の見かけ上の剛性を一層高めることができ、分離性をさらに向上させることが可能である。
【０１２９】
なお、図１８に示す試験結果は、本発明の一実施例における記録用紙の見かけ上の剛性の向上効果を示すものであるが、それ以外の本発明の実施例においても同様の効果を奏することが可能である。
【０１３０】
ところで、既に開示されている特開２００５−３５２２９７号公報、特公平７−１０４６３６号公報、特許３１１９４０５号公報、特許３２６７４１６号公報等に記載された定着ローラと加圧ローラは、一方がクラウン部又は逆クラウン部を有するローラで構成され、他方はストレート状のローラで構成されている。この場合、定着ローラと加圧ローラを圧接させると、ストレート状の面に、クラウン形状又は逆クラウン形状の曲面が圧接されるため、定着ニップにおいて接触圧の高い部分と低い部分が生じ、軸方向に渡って接触圧のばらつきが大きくなる。このように定着ニップにおいて接触圧のばらつきが大きいと、画像を定着する際、接触圧が大きい箇所を通過した画像部分は光沢度が高くなり、接触圧が小さい箇所を通過した画像部分は光沢度が低くなる傾向にあるため、画像の光沢度ムラが生じ良好な画像形成ができなくなる不具合が生じる。
【０１３１】
これに対し、本発明の実施例１〜６に係る定着装置は、クラウン部と逆クラウン部を対応させて、定着ローラと加圧ローラを配設している。また、本発明の実施例７に係る定着装置は、クラウン部と凹面部を対応させると共に逆クラウン部と凸面部を対応させて、定着ローラと押圧部材を配設している。このように、本発明は、クラウン部又は凸面部から成る凸形状と、逆クラウン部又は凹面部から成る凹形状を、対応させて定着ニップを形成しているため、定着ニップにおける接触圧のばらつきを抑制して、接触圧を均一にすることが可能である。これにより、画像の光沢度ムラを抑制して良好な画像形成を実現することが可能である。さらに、定着ニップにおける接触圧のばらつきを効果的に抑制するには、対応するクラウン部と逆クラウン部、又は、対応するクラウン部と凹面部及び対応する逆クラウン部と凸面部の、それぞれの形状を互いに一致する形状に形成することが望ましい。
【０１３２】
また、上述のように、定着ローラ６１と加圧ローラ６２を無負荷状態で互いに接触させた場合に、対応するクラウン部と逆クラウン部との間に隙間が生じないように構成することにより、各ローラ６１，６２を圧接して負荷状態とした際に、軸方向に渡って定着ニップに圧力ムラが生じるのを抑制することができる。これにより、画像ノイズの発生を抑制することができると共に、記録用紙の分離性を確保することが可能である。また、このことは、図１４及び図１５に記載の加圧ベルトを用いた定着装置の実施例においても同様である。従って、この実施例においても、定着ローラ６１と押圧部材６６を無負荷状態で互いに接触させた場合に、対応するクラウン部と凹面部との間、対応する逆クラウン部と凸面部との間に隙間が生じないように構成することが好ましい。
【０１３３】
さらに、定着ローラ６１と加圧ローラ６２とを無負荷状態で互いのクラウン部と逆クラウン部を接触させて配設した状態において、軸方向の任意の位置におけるそれぞれの弾性層の厚みの和を、一定に設定することによって、各ローラ６１，６２の回転方向における圧力ピーク値を軸方向に渡って一定にすることが可能である。これによっても、定着ニップにおいて圧力ムラの発生を抑えることができ、画像ノイズの発生を抑制することが可能となる。なお、同様の理由で、加圧ベルトを用いた定着装置の実施例においても、定着ローラ６１と押圧部材６６とを無負荷状態で互いの凸と凹を接触させて配設した状態で、軸方向の任意の位置におけるそれぞれの弾性層の厚みの和は、一定となるように設定することが好ましい。
【０１３４】
また、本発明の実施例１〜６に係る定着装置において、定着ローラを定着温度まで上昇させると、定着ローラは熱膨張によって軸方向に伸長する。この定着ローラの伸長によって互いに対応して配設したクラウン部と逆クラウン部が位置ずれすると、定着ニップにおいて接触圧のばらつきが大きくなる虞がある。その虞を解消するため、本発明は、定着ローラと加圧ローラのそれぞれの同じ側の端部を軸方向に位置決めすると共に、それぞれの位置決めされた端部と反対側の端部を軸方向に変位可能に構成している（図５参照）。これにより、定着ローラに熱膨張による伸長が生じても、定着ローラと加圧ローラを軸方向の同じ端部側に伸長（変位）させて、クラウン部と逆クラウン部との間の位置ずれを抑制することができ、定着ニップにおける接触圧にばらつきが生じるのを抑制することが可能である。
【０１３５】
また、同様に、本発明の実施例７に係る定着装置においても、定着ローラと押圧部材のそれぞれの同じ側の端部を位置決めすると共に、それと反対側の端部を変位可能に構成することによって、定着ローラの熱膨張による定着ニップの接触圧のばらつきを抑制することが可能である。
【０１３６】
以上、定着ニップにおける接触圧のばらつきを抑制することにより、良好な画像形成を行うことについて説明したが、光沢度ムラ等の無い良好な画像形成を行うには、定着ニップにおいて接触圧を均一にする以外に、温度を均一にすることも重要である。しかしながら、本発明の定着装置が備える定着ローラ６１は、クラウン部６１ａと逆クラウン部６１ｂを有していることにより、長手方向に渡って厚さが異なっているため、定着ローラ６１の表面温度に軸方向に渡ってばらつきが生じる虞がある。
【０１３７】
例えば、図１９に示すように、厚さが均一な芯金６１１に厚さの異なる弾性層６１２を被覆して構成した定着ローラ６１の内周面を、加熱源６３によって軸方向に渡って均一な温度に加熱した場合、そのときのクラウン部６１ａの最大厚さ（Ｇ１）の部分と逆クラウン部６１ｂの最小厚さ（Ｇ２）の部分において、温度が変化する様子を図２０に示す。図２０において、実線はクラウン部６１ａの温度を示し、一点鎖線は逆クラウン部６１ｂの温度を示す。
【０１３８】
定着ローラ６１の内周面を軸方向に渡って均一な温度に加熱した場合、図２０に示すように、クラウン部６１ａの内周面の温度Ｔ１と、逆クラウン部６１ｂの内周面の温度Ｔ２は、同様の値となっている。しかしながら、クラウン部６１ａは逆クラウン部６１ｂに比べて、弾性層６１２が厚く形成されているため（Ｇ１＞Ｇ２）、熱が表面にまで伝達されるまでの温度低下量が大きく、クラウン部６１ａの表面における温度Ｔ１０は、逆クラウン部６１ｂの表面における温度Ｔ２０よりも低くなる。このように、クラウン部６１ａと逆クラウン部６１ｂにおいて、表面温度のばらつきが生じると、定着された画像に光沢度ムラが生じ画像品質が低下するといった問題が起こる。また、定着ローラ６１の表面温度のばらつきは、芯金６１１の厚さが異なる場合も起こりうるが、ゴム等から成る弾性層６１２の厚さが異なる場合の方がばらつきは顕著となる傾向にある。
【０１３９】
そこで、本発明の実施例１及び２では、ヒータランプ４０の高発熱部４２Ｈをクラウン部６１ａに対応させて配設することによって（図８、図９参照）、クラウン部６１ａにおける発熱量を、逆クラウン部６１ｂにおける発熱量よりも大きくなるようにしている。これにより、図２１に示すように、クラウン部６１ａの内周面の温度Ｔ１を、逆クラウン部６１ｂの温度Ｔ２よりも大きくすることができ、クラウン部６１ａと逆クラウン部６１ｂのそれぞれの表面に伝達される温度Ｔ１０，Ｔ２０のばらつきを抑制して均一な表面温度にすることが可能である。
【０１４０】
また、本発明の実施例３〜５は、定着ローラ６１の内周面に塗料を塗布することによって（図１０〜図１２参照）、クラウン部６１ａの内周面における熱吸収率を、逆クラウン部６１ｂの内周面における熱吸収率よりも高くなるようにしている。この場合も、上記と同様に、クラウン部６１ａの内周面の温度Ｔ１を、逆クラウン部６１ｂの温度Ｔ２よりも大きくすることができ、クラウン部６１ａと逆クラウン部６１ｂのそれぞれの表面温度Ｔ１０，Ｔ２０のばらつきを抑制することが可能である。
【０１４１】
また、本発明の実施例６は、定着ローラ６１とヒータランプ４０との間に熱遮蔽部材９０を配設することによって（図１３参照）、クラウン部６１ａにおける熱遮蔽量を、逆クラウン部６１ｂにおける熱遮蔽量よりも小さくなるようにしている。この場合も、上記と同様に、クラウン部６１ａの内周面の温度Ｔ１を、逆クラウン部６１ｂの温度Ｔ２よりも大きくすることができ、クラウン部６１ａと逆クラウン部６１ｂのそれぞれの表面温度Ｔ１０，Ｔ２０のばらつきを抑制することが可能である。
【０１４２】
なお、加圧ベルトを有する本発明の実施例７に係る定着装置においても、本発明の実施例１〜６と同様に、定着ローラ６１の内周面の加熱温度を、逆クラウン部６１ｂよりもクラウン部６１ａにおいて高くなるように構成しているので、定着ローラ６１のクラウン部６１ａと逆クラウン部６１ｂにおける表面温度のばらつきを抑制することが可能である。
【０１４３】
ところで、ヒータランプ４０のフィラメント４２から発せられる輻射熱は、定着ローラ６１の径方向に限らず、軸方向にも伝達される。例えば、図８又は図９に示す本発明の実施例１又は２において、高発熱部４２Ｈをクラウン部６１ａの軸方向長さＢの全体に渡って配設すると、高い温度で加熱する範囲が軸方向に広くなり過ぎて、定着ローラ６１の表面温度のばらつきを効果的に抑制できないことも考えられる。そこで、本発明者は、クラウン部６１ａの軸方向長さＢに対する高発熱部４２Ｈの配設範囲Ｃと、定着ローラ６１の表面温度のばらつきとの関係を調べる試験を行った。以下、この試験について詳しく説明する。
【０１４４】
図８又は図９に示す本発明の実施例１又は２と同様に、ヒータランプに高発熱部と低発熱部を構成し、高発熱部の発光量を、低発熱部の発光量（１００％）に対して、１５０％、２００％、３００％とした３タイプの定着装置を用意した。そして、それぞれのタイプの定着装置において、定着ローラのクラウン部の軸方向長さに対する高発熱部の配設比率を、０％〜１００％の間の任意の比率に変化させ、それぞれの配設比率の場合において画像の定着を行い、定着された画像の光沢度を測定した。なお、このときの光沢度評価試験には、日本電色工業株式会社製の光沢度計ＰＧ−１Ｍ（商品名）を使用し、ＪＩＳＺ８７４１における６０度鏡面光沢度測定方法により測定し、評価を行った。
【０１４５】
図２２に、高発熱部の配設比率と光沢度差との関係を示すグラフを図示する。図２２において、横軸は高発熱部の配設比率を表し、縦軸は光沢度の差を表している。また、図２２において、点線は低発熱部に対する高発熱部の発光量が１５０％の場合の測定値、実線は２００％の場合の測定値、一点鎖線は３００％の場合の測定値を示す。図２２に示すグラフより、高発熱部の配設比率が０％に近づくにつれて、光沢度の差が大きくなっていることが分かる。これは、高発熱部の配設比率が０％に近づくと、ヒータランプの発光量が長手方向に渡って均一になるため、厚く形成されたクラウン部と薄く形成された逆クラウン部において表面温度にばらつきが生じたためである。また、反対に、高発熱部の配設比率が１００％に近づく場合も、光沢度の差が大きくなる。これは、高発熱部の配設比率が１００％に近づくと、高発熱部によって加熱される範囲が定着ローラの軸方向に広くなり過ぎて、定着ローラの表面温度のばらつきを効果的に抑制できなかったためである。
【０１４６】
一方、図２２に示すように、高発熱部の配設比率が３０％から５０％の間に設定した場合は、光沢度の差が小さくなっていることが確認できる。このことから、高発熱部の配設比率を３０％から５０％の間で設定することによって、高発熱部による過剰な加熱を抑え、クラウン部と逆クラウン部における表面温度のばらつきを効果的に抑制することができたことが分かる。
【０１４７】
そこで、本発明の実施例１及び２では、図８及び図９において説明したように、高発熱部４２Ｈの長手方向の中央部Ｏを、クラウン部６１ａの頂部Ｑに対応させて配設し、高発熱部４２Ｈの配設範囲Ｃを、クラウン部６１ａの軸方向長さＢの１０分の３（３０％）以上であって２分の１（５０％）以下の範囲内になるように設定している。これにより、高発熱部４２Ｈによって加熱される範囲が軸方向に広くなり過ぎるのを抑えることができ、定着ローラの表面温度のばらつきを効果的に抑制することが可能となる。
【０１４８】
以上のように、本発明の構成によれば、定着ローラの表面温度が軸方向に渡ってばらつくのを抑制することができるため、定着ニップにおける定着温度を均一に維持することができる。これにより、画像に光沢度ムラ等の不具合が発生するのを抑制することができ、良好な画像形成を実現することが可能となる。
【０１４９】
また、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。例えば、本発明の定着装置を、図１に示すカラー画像形成装置に限らず、モノクロ画像形成装置や、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等にも搭載することが可能である。
【符号の説明】
【０１５０】
２７    定着装置
４０    ヒータランプ
４２    フィラメント
４２Ｈ  高発熱部
４２Ｌ  低発熱部
６１    定着ローラ
６１ａ  クラウン部
６１ｂ  逆クラウン部
６２    加圧ローラ
６２ａ  クラウン部
６２ｂ  逆クラウン部
６３    加熱源
６５    加圧ベルト
６６    押圧部材
６６ａ  凸面部
６６ｂ  凹面部
８０    塗膜
８０Ｄ  膜厚部
８０Ｌ  膜薄部
８１    塗膜
８２    塗膜
９０    熱遮蔽部材
９２    貫通孔
６６０  押圧面
Ｂ      軸方向長さ
Ｃ      配設範囲
Ｎ      定着ニップ
Ｏ      長手方向の中央部
Ｐ      記録用紙
Ｑ      頂部
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１５１】
【特許文献１】特開２００４−１０９６９７号公報
【図１】
2010191405.tif 000003
【図２】
2010191405.tif 000004
【図３】
2010191405.tif 000005
【図４】
2010191405.tif 000006
【図５】
2010191405.tif 000007
【図６】
2010191405.tif 000008
【図７】
2010191405.tif 000009
【図８】
2010191405.tif 000010
【図９】
2010191405.tif 000011
【図１０】
2010191405.tif 000012
【図１１】
2010191405.tif 000013
【図１２】
2010191405.tif 000014
【図１３】
2010191405.tif 000015
【図１４】
2010191405.tif 000016
【図１５】
2010191405.tif 000017
【図１６】
2010191405.tif 000018
【図１７】
2010191405.tif 000019
【図１８】
2010191405.tif 000020
【図１９】
2010191405.tif 000021
【図２０】
2010191405.tif 000022
【図２１】
2010191405.tif 000023
【図２２】
2010191405.tif 000024
【図２３】
2010191405.tif 000025