(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源と該熱源により加熱され弾性層を有する定着部材とを含む定着手段と、加圧機構と該加圧機構により加圧される加圧部材とを含む加圧手段とを備え、前記定着部材と前記加圧部材間に形成されるニップ部に未定着トナー像を担持する記録媒体を通過させて定着を行う定着装置において、
前記定着手段に、前記定着部材弾性層の軸方向に当該弾性層の変形を規制する規制部を設け、
前記ニップ部を形成するために前記加圧手段が有する弾性部材の記録媒体搬送方向と直交する方向の変形を規制する規制部材を設け、
前記弾性部材が剛体のホルダに装着支持され、前記規制部材が前記ホルダと一体に形成されており、
前記規制部材は、前記加圧手段が有する弾性部材の記録媒体搬送方向上流側端部から下流側端部までの全体にわたって設けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
熱源と該熱源により加熱され弾性層を有する定着部材とを含む定着回転体と、加圧機構と該加圧機構により加圧される加圧部材とを含む加圧手段とを備え、前記定着部材と前記加圧部材間に形成されるニップ部に未定着トナー像を担持する記録媒体を通過させて定着を行う定着装置において、
前記定着回転体に、前記定着部材弾性層の軸方向に当該弾性層の変形を規制する規制部を設け、
前記ニップ部を形成するために前記加圧手段が有する弾性部材の少なくとも一方側の弾性部材の記録媒体搬送方向と直交する方向の変形を規制する規制部材を設け、
前記弾性部材が剛体のホルダに装着支持され、前記規制部材が前記ホルダと一体に形成されており、
前記規制部材は、前記加圧手段が有する弾性部材の記録媒体搬送方向上流側端部から下流側端部までの全体にわたって設けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
前記規制部材の加圧方向高さが前記弾性部材の加圧時の加圧方向高さよりも小さいことを特徴とする、請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記規制部材の加圧方向高さが前記弾性部材の加圧時の加圧方向高さよりも０．５ｍｍ以上小さいことを特徴とする、請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記ホルダは記録媒体搬送方向と直交する方向の略中央部を支点として揺動可能に構成され、前記支点の両側で前記定着部材方向に付勢されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項６】
熱源と該熱源により加熱され弾性層を有する定着部材とを含む定着手段と、加圧機構と該加圧機構により加圧される加圧部材とを含む加圧手段とを備え、前記定着部材と前記加圧部材間に形成されるニップ部に未定着トナー像を担持する記録媒体を通過させて定着を行う定着装置において、
前記定着手段に、前記定着部材弾性層の軸方向にガイド部材を設け、
前記ニップ部を形成するために前記定着手段又は前記加圧手段が有する弾性部材の記録媒体搬送方向と直交する方向にガイド部材を設け、
前記弾性部材が前記弾性部材を支持する支持部材に装着支持され、
前記ガイド部材が前記支持部材と一体に形成されており、
前記加圧手段側の前記ガイド部材は、前記加圧手段が有する弾性部材の記録媒体搬送方向上流側端部から下流側端部までの全体にわたって設けられることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
熱源と該熱源により加熱され弾性層を有する定着部材とを含む定着回転体と、加圧機構と該加圧機構により加圧される加圧部材とを含む加圧手段とを備え、前記定着部材と前記加圧部材間に形成されるニップ部に未定着トナー像を担持する記録媒体を通過させて定着を行う定着装置において、
前記定着回転体に、前記定着部材弾性層の軸方向にガイド部材を設け、
前記ニップ部を形成するために前記定着回転体又は前記加圧手段が有する弾性部材の記録媒体搬送方向と直交する方向にガイド部材を設け、
前記弾性部材が前記弾性部材を支持する支持部材に装着支持され、
前記ガイド部材が前記支持部材と一体に形成されており、
前記加圧手段側の前記ガイド部材は、前記加圧手段が有する弾性部材の記録媒体搬送方向上流側端部から下流側端部までの全体にわたって設けられることを特徴とする定着装置。
【請求項８】
前記ガイド部材の加圧方向高さが前記弾性部材の加圧時の加圧方向高さよりも小さいことを特徴とする、請求項６又は７に記載の定着装置。
【請求項９】
前記ガイド部材の加圧方向高さが前記弾性部材の加圧時の加圧方向高さよりも０．５ｍｍ以上小さいことを特徴とする、請求項８に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記加圧部材が無端状加圧部材であり、前記加圧機構が前記無端状加圧部材を押圧する圧力部材として前記弾性部材を有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１１】
前記弾性部材がゴム部材であり、該ゴム部材はゴム硬度８Ｈｓ（ＪＩＳ−Ａ）以下、ゴム荷重方向厚さ２ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１２】
前記弾性部材の永久歪が４％以下であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１３】
前記無端状加圧部材と前記弾性部材の間に、両者間の摩擦を低減させる低摩擦部材を配置したことを特徴とする、請求項１０に記載の定着装置。
【請求項１４】
前記定着部材が離型層と弾性層を有する定着ローラであり、前記熱源が前記定着ローラ内部に配置されることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１５】
前記定着ローラの外径が２８ｍｍ以下であり、該定着ローラの前記弾性層がゴム硬度８Ｈｓ（ＪＩＳ−Ａ）以下でゴム厚さが０．８ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項１４に記載の定着装置。
【請求項１６】
前記弾性層の永久歪が４％以下であることを特徴とする、請求項１４又は１５に記載の定着装置。
【請求項１７】
前記定着部材が無端状定着部材であり、該無端状定着部材を押圧する圧力部材として前記弾性部材を備えることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１８】
前記無端状定着部材と前記弾性部材の間に、両者間の摩擦を低減させる低摩擦部材を配置したことを特徴とする、請求項１７に記載の定着装置。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか１項に記載の定着装置を備える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、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置における熱定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開平１１−１６７２９６号公報
【特許文献２】特開２００５−３０１０４３号公報
【特許文献３】特開２００５−３３８７６１号公報
【０００３】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、転写紙・ＯＨＰシート等の記録媒体（以下、用紙という）上に形成された未定着トナー像を、熱と圧力によって用紙上に定着させる熱定着装置は周知である。そのような熱定着装置としては、定着ローラ（加熱ローラ）に加圧ローラを圧接させたヒートロール方式のものが広く使用されている。また、定着部材として無端状の定着ベルトを用いるベルト定着装置も周知である。さらには、定着ローラに無端状の加圧ベルトを圧接させた加圧ベルト方式のものも周知である（特許文献１〜３）。
【０００４】
このような従来の熱定着装置においては、定着ローラあるいは加圧ローラが弾性層を有するもの、また、定着ベルトや加圧ベルトを押圧してニップを形成するための圧力部材（押圧部材や加圧部材などと呼ばれる部材）が、弾性層を有する、あるいは弾性部材で構成されているものがある。
【０００５】
ところで、ニップ幅というと、通常は用紙搬送方向におけるニップ部の長さのことを言うが、本明細書では、用紙搬送方向とそれに直交する方向（ローラ軸方向）を明確にするため、用紙搬送方向におけるニップ部の長さのことを「ニップ長さ」と呼び、軸方向におけるニップ部の幅のことを「軸方向ニップ幅」と呼ぶことにする。
【０００６】
また、本明細書では、定着ローラや定着ベルトなど、記録媒体と直接接触する定着側（加熱側）の部材を定着部材と呼び、加圧ローラや加圧ベルトなど記録媒体と直接接触する加圧側の部材を加圧部材と呼ぶ。また、その加圧部材と区別するために、加圧ベルトを押圧してニップを形成させる部材のことを加圧部材と呼ばず、圧力部材と呼ぶ。なお、定着側で定着ベルトを押圧してニップを形成する部材も圧力部材と呼ぶ。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
熱定着装置においては、必要な定着性を得るためには充分なニップ長さを確保する必要があるが、同時に、ニップ長さが軸方向において均一であること（逆にいえば、軸方向ニップ幅が用紙搬送方向において均一であること）が好ましい。ニップ長さが軸方向で不均一な場合には、例えば、用紙幅方向の中央部付近では充分なニップ長さが得られていても、用紙幅方向の端部でニップ長さが不足している場合などがある。このような場合には、用紙幅方向の端部で定着性が低下することになる。
【０００８】
さて、上記のように定着ローラあるいは加圧ローラが弾性層を有するものや、圧力部材が弾性層を有する、あるいは弾性部材で構成されているもの（以下、本明細書では弾性層・弾性部材をまとめて弾性部材と呼ぶ）では、弾性部材が圧接により変形することによって、軸方向ニップ幅が変化し、ニップ形状が不均一になる（ニップ長さが軸方向で不均一になる）という問題があった。しかし、従来の熱定着装置においては、ニップ部における弾性部材の変形を防止する策は採られておらず、定着性が低下する場合があるという問題があった。
【０００９】
本発明は、従来の定着装置における上述の問題を解決し、弾性部材（弾性層）の変形を防止してニップ形状を均一にし、良好な定着性を発揮することのできる定着装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の課題は、本発明により、熱源と該熱源により加熱され弾性層を有する定着部材とを含む定着手段と、加圧機構と該加圧機構により加圧される加圧部材とを含む加圧手段とを備え、前記定着部材と前記加圧部材間に形成されるニップ部に未定着トナー像を担持する記録媒体を通過させて定着を行う定着装置において、前記定着手段に、前記定着部材弾性層の軸方向に当該弾性層の変形を規制する規制部を設け、前記ニップ部を形成するために前記加圧手段が有する弾性部材の記録媒体搬送方向と直交する方向の変形を規制する規制部材を設け、前記弾性部材が剛体のホルダに装着支持され、前記規制部材が前記ホルダと一体に形成されており、前記規制部材は、前記加圧手段が有する弾性部材の記録媒体搬送方向上流側端部から下流側端部までの全体にわたって設けられていることにより解決される。
【００１１】
また、前記の課題は、本発明により、熱源と該熱源により加熱され弾性層を有する定着部材とを含む定着回転体と、加圧機構と該加圧機構により加圧される加圧部材とを含む加圧手段とを備え、前記定着部材と前記加圧部材間に形成されるニップ部に未定着トナー像を担持する記録媒体を通過させて定着を行う定着装置において、前記定着回転体に、前記定着部材弾性層の軸方向に当該弾性層の変形を規制する規制部を設け、前記ニップ部を形成するために前記加圧手段が有する弾性部材の少なくとも一方側の弾性部材の記録媒体搬送方向と直交する方向の変形を規制する規制部材を設け、前記弾性部材が剛体のホルダに装着支持され、前記規制部材が前記ホルダと一体に形成されており、
前記規制部材は、前記加圧手段が有する弾性部材の記録媒体搬送方向上流側端部から下流側端部までの全体にわたって設けられていることにより解決される。
【００１２】
また、前記規制部材の加圧方向高さが前記弾性部材の加圧時の加圧方向高さよりも小さいと好ましい。
また、前記規制部材の加圧方向高さが前記弾性部材の加圧時の加圧方向高さよりも０．５ｍｍ以上小さいと好ましい。
また、前記ホルダは記録媒体搬送方向と直交する方向の略中央部を支点として揺動可能に構成され、前記支点の両側で前記定着部材方向に付勢されると好ましい。
【００１３】
また、前記の課題は、本発明により、熱源と該熱源により加熱され弾性層を有する定着部材とを含む定着手段と、加圧機構と該加圧機構により加圧される加圧部材とを含む加圧手段とを備え、前記定着部材と前記加圧部材間に形成されるニップ部に未定着トナー像を担持する記録媒体を通過させて定着を行う定着装置において、前記定着手段に、前記定着部材弾性層の軸方向にガイド部材を設け、前記ニップ部を形成するために前記定着手段又は前記加圧手段が有する弾性部材の記録媒体搬送方向と直交する方向にガイド部材を設け、前記弾性部材が前記弾性部材を支持する支持部材に装着支持され、前記ガイド部材が前記支持部材と一体に形成されており、前記加圧手段側の前記ガイド部材は、前記加圧手段が有する弾性部材の記録媒体搬送方向上流側端部から下流側端部までの全体にわたって設けられることにより解決される。
また、前記の課題は、本発明により、熱源と該熱源により加熱され弾性層を有する定着部材とを含む定着回転体と、加圧機構と該加圧機構により加圧される加圧部材とを含む加圧手段とを備え、前記定着部材と前記加圧部材間に形成されるニップ部に未定着トナー像を担持する記録媒体を通過させて定着を行う定着装置において、前記定着回転体に、前記定着部材弾性層の軸方向にガイド部材を設け、前記ニップ部を形成するために前記定着回転体又は前記加圧手段が有する弾性部材の記録媒体搬送方向と直交する方向にガイド部材を設け、前記弾性部材が前記弾性部材を支持する支持部材に装着支持され、前記ガイド部材が前記支持部材と一体に形成されており、前記加圧手段側の前記ガイド部材は、前記加圧手段が有する弾性部材の記録媒体搬送方向上流側端部から下流側端部までの全体にわたって設けられることにより解決される。
【００１４】
また、前記ガイド部材の加圧方向高さが前記弾性部材の加圧時の加圧方向高さよりも小さいと好ましい。
また、前記ガイド部材の加圧方向高さが前記弾性部材の加圧時の加圧方向高さよりも０．５ｍｍ以上小さいと好ましい。
【００１５】
また、前記加圧部材が無端状加圧部材であり、前記加圧機構が前記無端状加圧部材を押圧する圧力部材として前記弾性部材を有すると好ましい。
また、前記弾性部材がゴム部材であり、該ゴム部材はゴム硬度８Ｈｓ（ＪＩＳ−Ａ）以下、ゴム荷重方向厚さ２ｍｍ以下であると好ましい。
【００１６】
また、前記弾性部材の永久歪が４％以下であると好ましい。
また、前記無端状加圧部材と前記弾性部材の間に、両者間の摩擦を低減させる低摩擦部材を配置すると好ましい。
【００１７】
また、前記定着部材が離型層と弾性層を有する定着ローラであり、前記熱源が前記定着ローラ内部に配置されると好ましい。
また、前記定着ローラの外径が２８ｍｍ以下であり、該定着ローラの前記弾性層がゴム硬度８Ｈｓ（ＪＩＳ−Ａ）以下でゴム厚さが０．８ｍｍ以上であると好ましい。
【００１８】
また、前記弾性層の永久歪が４％以下であると好ましい。
また、前記定着部材が無端状定着部材であり、該無端状定着部材を押圧する圧力部材として前記弾性部材を備えると好ましい。
【００１９】
また、前記無端状定着部材と前記弾性部材の間に、両者間の摩擦を低減させる低摩擦部材を配置すると好ましい。
また、前記の課題は、本発明により、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の定着装置を備える画像形成装置により解決される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の定着装置及び画像形成装置によれば、ニップ部を形成するために定着手段又は加圧手段が有する弾性部材（弾性層）の記録媒体搬送方向と直交する方向の変形を規制する規制部材を設けたので、ニップ形状が均一となり（ニップ長さが軸方向で均一になり）、良好な定着性を発揮することができる。また、コールドオフセットの発生が防止される。また、定着温度の低温化による省電力化が可能となり、加圧手段が大型化することがなく、装置の小型化も可能となる。
【００２１】
定着手段及び加圧手段の双方が弾性部材（弾性層）を有する構成では、少なくとも一方側の弾性部材の記録媒体搬送方向と直交する方向の変形を規制する規制部材を設けることで同等の効果を奏することができる。もちろん、双方の弾性部材に規制部材を設けることでより確実な効果を発揮できる。
【００２２】
請求項３あるいは請求項４の構成により、規制部材が定着部材又は加圧部材に干渉することがなく、部材の損傷を防ぐとともに、当初の効果を維持することができる。
【００２３】
請求項５の構成により、軸方向（記録媒体搬送方向と直交する方向）の中央を支点としてホルダを揺動可能とし、支点の両側でホルダを付勢するので、軸方向において均等に弾性部材を押圧することができる。
【００２４】
請求項１０の構成により、無端状加圧部材を圧力部材としての弾性部材で押圧するので、ニップ長さを大きくすること及びニップ圧を均一にすることがし易くなる。
【００２５】
請求項１１の構成により、良好な用紙分離性を得ることができる。
【００２６】
請求項１２の構成により、弾性部材の永久歪が４％以下であるので、光沢ムラを防いで画像品質を低下させることがない。
請求項１３の構成により、無端状加圧部材と弾性部材の間の摩擦を低減させることができる。
【００２７】
請求項１４の構成により、一般的な構成のヒートローラを用いる場合でもニップ形状を均一化することができる。
請求項１５の構成により、ヒートローラを用いた場合の用紙分離性を向上させることができる。
【００２８】
請求項１６の構成により、ニップ形状の経時的変形を防ぎ、定着特性及び分離特性の低下を防止することができる。
請求項１７の構成により、定着ベルトなどの無端状定着部材を用いる場合にニップ形状を均一化することができる。
【００２９】
請求項１８の構成により、無端状定着部材と弾性部材の間の摩擦を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る定着装置を備える画像形成装置の一例であるレーザプリンタの概略を模式的に示す構成図である。この図に示すレーザプリンタ１００は、像担持体としての感光体ドラム１を備えており、感光体ドラム１の周囲には、帯電手段２，現像装置３，転写手段４，クリーニング手段５，除電手段６等が配設されている。帯電手段２と現像装置３の間は露光位置となっており、上方に配置されたレーザ書込み装置装置７からの書き込み光が感光体ドラム１に照射される。
【００３１】
装置下方には給紙カセット８が設けられており、用紙を給送するための給紙ローラ９や搬送ローラ対１０、レジストローラ対１１等が配設されている。また、上記感光体ドラム１と転写手段４が対向する転写部の側方には定着装置７０が配置されている。定着装置７０については後述する。
【００３２】
上記のように構成されたレーザプリンタ１００における画像形成動作について簡単に説明する。
画像形成動作が開始されると、感光体ドラム１が図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転駆動され、その感光体ドラム１の表面が帯電手段２によって所定の極性に一様に帯電される。レーザ書込み装置７においては、パソコン等のホストマシーンより送られた画像データに基づいて図示しないＬＤ（レーザダイオード）が駆動され、書込み光としてのレーザ光を感光体ドラム１上に照射する。これにより感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。その静電潜像に現像装置３からトナーが付与され、トナー像として可視化される。
【００３３】
一方、給紙カセット８からは記録用紙が給紙ローラ９により送り出され、搬送ローラ対１０により搬送される。その用紙はレジストローラ１１に一旦突き当てられた後、上記可視像に同期するようにして送出され、感光体ドラム１と転写手段４とが対向する転写部にて上記トナー像が用紙上に転写される。トナー像が転写された用紙は、定着装置２０を通過する時に、熱と圧力とによりトナー像が用紙上に定着される。トナー像定着後の用紙は、図示しない排紙ローラにより排紙トレイ１２上に排出されてスタックされる。
【００３４】
用紙上へのトナー像転写後、感光体ドラム１の表面に付着した残留トナーなどの付着物はクリーニング手段５によりクリーニングされ、さらに、感光体ドラム１の表面の残留電荷が除電手段６により除去されて、１回の画像形成動作が終了する。
【００３５】
図２は、定着装置７０の要部構成を示す断面図である。
この図に示す定着装置７０は、定着手段２０Ａと加圧手段３０Ａとを備えている。本例の定着手段２０Ａは、用紙に直接接触する定着部材としてヒートローラ２１を用いるものである。ヒートローラ２１は、表面被覆層２２，弾性層２３，芯金２４を有している。また、芯金２４の内部には熱源としての定着ヒータ２５が配置されている。このヒートローラ２１は、図示しない駆動手段により図中時計回りに回転駆動される。加圧手段３０Ａは、用紙に直接接触する加圧部材として加圧ベルト３１を用いるものである。加圧ベルト３１は加圧機構３２により押圧され、ヒートローラ２１に圧接される。そして、未定着トナー像Ｔを担持する転写紙等の用紙Ｐは、ヒートローラ２１と加圧ベルト３１間に形成された定着ニップを通過し、定着ヒータ２５により加熱されたヒートローラ２１からの熱と、定着ニップにおける圧力とにより、未定着トナー像Ｔが用紙Ｐ上に定着される。
【００３６】
上記ヒートローラ２１の表面被覆層２２は、未定着トナーがローラ表面に付着しにくいようにＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体）層などが用いられる。また、弾性層２３としては、一般的にシリコーンゴムやフッ素ゴムなどが用いられている。シリコーンゴムを用いた場合、耐膨潤性を向上させるためにフッ素層などがコートされることもある。
【００３７】
上記加圧ベルト３１のループ内に配設された加圧機構３２は、図３の側面図にも示すように、ステー３３，ホルダ３４，圧力部材としての加圧パッド３５，規制ガイド３６及び加圧バネ３７から構成されており、加圧ベルト３１をヒートローラ２１に圧接させて所定の定着ニップを形成している。なお、加圧パッド３５と加圧ベルト３１の間には潤滑材を含浸した繊維などからなる低摩擦部材３８（図３では図示省略）が挿入されている。また、加圧ベルト３１はポリイミドフィルム等から構成されており、加圧機構３２に張力を作用させない状態で掛け渡され、ヒートローラ２１に従動回転する。
【００３８】
上記加圧パッド３５は、加圧ベルト３１を押圧してニップを形成させるための圧力部材（ニップ形成部材）であり、ゴム等の弾性部材を用いることができる。本例では部材全体がゴムからなるゴムパッドとしたが、ゴム層等の弾性層を有する部材でもよい。ゴム以外の弾性部材・弾性層も用いることもできる。その加圧パッド３５は、本例では加硫接着により金属製ホルダ３４に装着支持されている。そして、ホルダ３４の上面で加圧パッド３５の両側（ヒートローラ２１の軸方向の両側）には、加圧パッド３５の軸方向への変形を規制するための規制ガイド３６が設けられている。ホルダ３４の下面の軸方向中央部には、ホルダ３４をステー３３に対して揺動可能に支持させるための支持部３４ａが突設されている。そして、そのステー３３を、軸方向両側の端部付近に配置したバネ３７，３７でヒートローラ２１方向に付勢している。ホルダ３４はステー３３に対して軸方向中央部の支持部３４ａで揺動可能に支持されており、ステー３３を軸方向の両側からバネ３７，３７で付勢することにより、ホルダ３４に装着された加圧パッド３５が、ヒートローラ２１に対して軸方向において均等に押圧される。
【００３９】
さて、本実施例においては、加圧パッド３５の両側に規制ガイド３６が設けられているので、加圧パッド３５が（加圧ベルト３１及び低摩擦部材３８を間に挟んで）ヒートローラ２１に圧接されたときに、加圧パッド３５の軸方向への変形が規制ガイド３６，３６により抑制される。なお、規制ガイド３６の高さ（加圧方向の高さ）は、本例の加圧パッド３５の加圧時の潰れ量が０．５ｍｍであることから、加圧していない状態での加圧パッド３５の高さ（ホルダ３４からの加圧パッド３５の突出量）よりも０．５ｍｍ以上低いことが望ましい。
【００４０】
また、本例では、規制ガイド３６，３６は金属製ホルダ３４に一体成形されており、例えば、ホルダ３４裏面からのプレス加工等により容易かつ安価に構成することができる。もちろん、プレス加工以外の鍛造や圧造による塑性加工や、鋳造あるいは切削加工などにより規制ガイド３６をホルダ３４と一体的に成形することができる。ただし、ホルダ３４と規制ガイド３６を別体とすることも可能である。また、ホルダ３４は金属製に限らず、セラミクス等の剛体を用いることもできる。この場合も、ホルダ３４と規制ガイド３６を一体成形とすることもできるし別体とすることもできる。
【００４１】
ここで、加圧パッドの変形の状態とニップ形状について説明する。
図４に示すように、加圧パッド３５の両側に規制ガイドを設けない場合には、圧接によって図に破線で示すように加圧パッド３５が変形し、軸方向（図６の左右方向）におけるフラット部の長さである軸方向ニップ幅が減少する。したがって、加圧パッド３５の軸方向端部では所定のニップ圧が得られず、加圧パッド３５の軸方向における中央部領域と端部領域とでニップ形状が不均一になってしまう（ニップ長さが軸方向で不均一になる）。
【００４２】
これに対し、図５に示すように、本実施例で加圧パッド３５の両側に規制ガイド３６を設けた場合、加圧パッド３５の軸方向の変形が規制ガイド３６により抑制されて変形量が大幅に少なくなり、フラット部の長さである軸方向ニップ幅の減少はごく少量に抑制される。その結果、ニップ形状がほぼ均一となり（ニップ長さが軸方向でほぼ均一になり）、良好な定着性を発揮することができる。
【００４３】
図６は、規制ガイド３６を設けた場合と設けない場合で、軸方向の各位置における加圧状態でのニップ長さを測定した結果を示すグラフである。測定は、図２の定着装置（昭和電線製のヒートローラ２１：ローラ外径φ２７．２、ローラ弾性層のゴム厚さ１．１ｍｍ、ローラ弾性層のゴム硬度８Ｈｓ（ＪＩＳ−Ａ）、弾性層ゴム永久歪４％、ゴム軸方向長さ２３０ｍｍ）に荷重３９２．３Ｎ（４０ｋｇｆ）を加え、ホルダ３４を変更して（規制ガイド３６を設けたものと規制ガイドが無いもので）ニップ長さを評価した結果である。ニップ長さは記録媒体としてＯＨＰフィルムを用い、定着装置７０のニップ領域をＯＨＰが通過中にヒートローラ２１の回転を止めて１０秒間ニップ領域にＯＨＰを挟んだままにし、その後、定着モータを回転させてＯＨＰを取り出し、ＯＨＰフィルム上にできたニップ跡を測定した値である。
【００４４】
図６から判るように、規制ガイドがない場合は、軸方向中央（０ｍｍ）から９０ｍｍくらいの位置からニップ長さが短くなり始める。しかし、規制ガイド３６がある場合は、軸方向中央（０ｍｍ）から１００ｍｍくらいまでニップ長さが変化しない。したがって、規制ガイド３６を設けた本実施例の定着装置７０では、軸方向ニップ幅として約２００ｍｍ（１００＋１００）の範囲まで必要な（所定の）ニップ長さを確保でき、レターサイズの印刷幅を充分確保できる軸方向ニップ幅が得られている。規制ガイドがない場合では、中央から１００ｍｍの位置では所定のニップ長さが得られておらず、すなわち、中央から約９０ｍｍ（両側で１８０ｍｍ）程度の用紙しか定着できないことになる。
【００４５】
本実施例においては、軸方向端部まで均一なニップ長さが得られることで、コールドオフセットの発生も防止でき、高印刷品質の記録画像を得ることができる。また、定着温度の低温化による省電力化が可能となり、加圧手段が大型化することがなく、画像形成装置の小型化も可能となる。
【００４６】
図７は、第２実施例の定着装置の構成を示す側面図である。
本第２実施例の定着装置は定着手段２０Ｂと加圧手段３０Ａとを備えている。本例の定着手段２０Ｂは、ヒートローラ２１の弾性層２３の軸方向の変形を規制するための規制部材２６を設けたこと以外は、図２，３の定着手段２０Ａと同じである。また、加圧手段３０Ａは図２，３のものと全く同じである。
【００４７】
本第２実施例の定着装置における規制部材２６はリング状部材であり、ヒートローラ２１の芯金２４に嵌装固定され、ヒートローラ２１と共に回転する。したがって、規制部材２６は弾性層２３に対して静止した（相対移動しない）部材であり、弾性層２３の軸方向端部に隣接して弾性層２３の軸方向の変形を規制する。なお、規制部材２６を芯金２４と一体成形としても良い。また、図７では、加圧パッド３５と加圧ベルト３１の間に配置された低摩擦部材３８は図示を省略している。
【００４８】
本第２実施例の定着装置では、加圧手段側の加圧パッド３５の変形を規制する規制ガイド３６に加えて、定着手段側のヒートローラ２１の弾性層２３の変形を規制する規制部材２６を設けたので、ニップ形状を軸方向端部までより均一なものとすることができ、良好な定着性を発揮することができる。また、コールドオフセットの防止、省電力化および小型化が可能となる。
【００４９】
図８は、第３実施例の定着装置の構成を示す側面図である。この図ではヒートローラ２１は断面図で示してある。ただし、内部の定着ヒータ２５は省略している。また、図２，３の第１実施例の定着装置と同一または同等の部分には同じ符号を付している。
【００５０】
本第３実施例の定着装置は定着手段２０Ａと加圧手段３０Ｂとを備えている。定着手段２０Ａは図２，３のものと全く同じである。本例の加圧手段３０Ｂでは、加圧パッド３５の幅（軸方向の幅）をヒートローラ２１の弾性層２３の幅（軸方向の幅）と略同一に設けている。これに対応してホルダ３４及びステー３３も幅を延長されている。本第３実施例では加圧パッド３５の軸方向の変形を規制する規制ガイド３６を設けているが、ヒートローラ２１の弾性層２３の軸方向の変形を規制する規制部材は設けていない。しかし、定着手段２０Ａと加圧手段３０Ｂが圧接されることにより加圧パッド３５とヒートローラの弾性層２３が密着状態となり、両者の幅が略同一であるため、一方の（本例では加圧パッド３５の）変形を規制する規制ガイド３６により、弾性層２３の変形防止にも効果がある（加圧パッド３５の変形が防止されることによって、加圧パッド３５に密着する弾性層２３も軸方向に移動・変形しにくくなる）。すなわち、規制ガイド３６により、加圧パッド３５の軸方向の変形を規制するとともに、ヒートローラ２１の弾性層２３の軸方向の変形も抑制される。したがって、ニップ形状を軸方向端部までより均一なものとすることができ、良好な定着性を発揮することができる。また、コールドオフセットの防止、省電力化および小型化が可能となる。
【００５１】
図９は、第４実施例の定着装置の構成を示す側面図である。この図に示す定着装置２０は定着手段２０Ｂと加圧手段３０Ｃとを備えている。定着手段２０Ｂは図７のものと全く同じである。また、加圧手段３０Ｃは、規制ガイド３６が設けられていないこと以外は、図８の第３実施例の加圧手段３０Ｂと同じである。
【００５２】
本第４実施例では、加圧パッド３５の規制ガイド３６を設けず、ヒートローラ２１の弾性層２３の軸方向の変形を規制する規制部材２６のみを設けている。しかし、しかし、定着手段２０Ａと加圧手段３０Ｂが圧接されることにより加圧パッド３５とヒートローラの弾性層２３がほぼ密着状態となり、両者の幅が略同一であるため、一方の（本例では弾性層２３の）変形を規制する規制部材２６により、加圧パッド３５の変形防止にも効果がある。すなわち、規制部材２６により、ヒートローラ２１の弾性層２３の軸方向の変形を規制するとともに、加圧パッド３５の軸方向の変形も抑制される。したがって、ニップ形状を軸方向端部までより均一なものとすることができ、良好な定着性を発揮することができる。また、コールドオフセットの防止、省電力化および小型化が可能となる。
【００５３】
図１０は、第５実施例の定着装置の構成を示す側面図である。この図に示す定着装置２０は定着手段２０Ｂと加圧手段３０Ｂとを備えている。定着手段２０Ｂは図７及び図９のものと全く同じである。また、加圧手段３０Ｂは図８のものと全く同じである。
【００５４】
本第５実施例では、加圧パッド３５とヒートローラ２１の弾性層２３のそれぞれに対し、規制ガイド３６及び規制部材２６で軸方向の変形を規制するように構成している。これにより、ニップ形状を軸方向端部までより均一なものとすることができ、良好な定着性を発揮することができる。また、コールドオフセットの防止、省電力化および小型化が可能となる。
【００５５】
ところで、上記各実施例の構成においては、次のようなことが分かっている。
加圧パッド３５の具体的な一例として、ゴム硬度８Ｈｓ（ＪＩＳ−Ａ），ゴム永久歪４％，ゴム加圧方向厚さ４ｍｍのゴムパッドを用いることができるが、ゴム厚さを２ｍｍに変更することで、分離性能が良くなることが確認できた。また、定着部材としての定着ローラの弾性層のゴム永久歪が大きい場合、ローラ表面形状が局所的に変形し、画像の光沢ムラ等の画像劣化を起こす原因となる。ゴム永久歪が５％以上の場合、光沢ムラが目立ち、ゴム永久歪４％以下が望ましいことが分かっている。したがって、上記各実施例では、ヒートローラ２１の弾性層２３のゴム永久歪を４％以下とする。
【００５６】
さらに、ニップ出口後の加熱ローラ表面と記録媒体表面とのクリアランスが大きいと記録媒体は分離しやすいという考えから、定着ローラの外径もこのクリアランスを決めるパラメータのひとつであることが分かっている。定着ローラ外径がφ２８以上の場合、分離性能が低下するのが確認できている。上記各実施例では、ヒートローラ２１の外径をφ２８以下とする。
【００５７】
さらに、定着ローラの弾性層の厚さも、ローラ表面と用紙表面とのクリアランスを決めるパラメータのひとつであることが分かる。弾性層の厚さが０．８ｍｍ以下の場合、分離性能が低下することが分かっている。これは定着ローラ弾性層の厚さが薄くなるにつれ、変形量が小さくなり、ニップ出口部における記録媒体の突出姿勢を適正な状態に出来ない為と考える。従って、上記各実施例では、ヒートローラ２１の弾性層２３の厚さは０．８ｍｍ以上とする。
【００５８】
同じく、定着ローラの弾性層のゴム硬度も、分離時のクリアランスを決めるパラメータのひとつであることが分かる。ゴム硬度が８Ｈｓ（ＪＩＳ−Ａ）以上の場合、分離性能が低下することが分かっている。これは定着ローラ弾性層の硬度が高くなるにつれ、変形量が小さくなり、ニップ出口部の記録媒体突出姿勢を適正な状態に出来ない為と考える。従って、上記各実施例では、ヒートローラ２１の弾性層２３のゴム硬度は８Ｈｓ（ＪＩＳ−Ａ）以下とする。
【００５９】
さらに、加圧パッドのゴム永久歪が大きい場合、ニップ形状の経時的変形が起き、定着特性及び分離特性が不安定になる可能性がある。加圧パッドのゴム永久歪が５％以上の場合、１００時間以上の加熱空転後の分離特性が低下することが確認できた。従って、上記各実施例では、加圧パッド３５のゴム永久歪を４％以下とする。
【００６０】
次に、ベルト定着装置に本発明を適用した実施例について説明する。
図１１は、第６実施例の定着装置の要部構成を示す断面図である。この図に示す定着装置は定着手段２０Ｃと加圧手段３０Ａとを備えている。加圧手段３０Ａは図２及び図７のものと全く同じである。なお、加圧手段として図８の加圧手段３０Ｂを用いることもできる。
【００６１】
本例の定着手段２０Ｃは、定着部材として無端状部材である定着ベルト２７を用いたベルト定着装置である。定着手段２０Ｃが備えるヒートローラ２１の構成は図２，３で説明した第１実施例のヒートローラ２１と同じであるので、重複する説明は省略する。
【００６２】
図１１に示すように、無端状定着部材である定着ベルト２７は、２つの支持ローラ２８，２８と、定着ベルト２７を加圧手段３０に圧接させてニップを形成させる押圧手段４０とに掛け渡されている。また、２つの支持ローラ２８，２８はヒートローラ２１に定着ベルト２７を挟んで圧接されており、したがって、２つの支持ローラ２８，２８間で定着ベルト２７の外面がヒートローラ２１に巻き掛けられている。上記押圧手段４０は、圧力部材（ニップ形成部材）としての加圧パッド（本例ではゴムパッド）４１及び加圧パッド４１を支持するホルダ４２から構成される。また、定着ベルト２７と加圧パッド４１の間には、潤滑材を含浸した繊維などからなる低摩擦部材４３が挿入されている。
【００６３】
上記のように構成された本第６実施例の定着装置において、未定着トナー像Ｔを担持する転写紙等の用紙Ｐは、定着ベルト２７と加圧ベルト３１がそれぞれの押圧手段４０と加圧機構３２で圧接されて形成された定着ニップを通過し、ヒートローラ２１により加熱された定着ベルト２７からの熱と、定着ニップにおける圧力とにより、未定着トナー像Ｔが用紙Ｐ上に定着される。
【００６４】
本第６実施例の構成では、定着手段側（加熱側）も加圧パッド４１によりニップを形成するので、圧力の均一化が容易である。また、加圧手段３０Ａには加圧パッド３５の軸方向の変形を規制する規制ガイド３６が設けられており、軸方向端部まで均一なニップ長さが得られることで、コールドオフセットの発生が防止でき、高印刷品質の記録画像を得ることができる。また、定着温度の低温化による省電力化が可能となり、加圧手段が大型化することがなく、画像形成装置の小型化も可能となる。
【００６５】
なお、図示はしないが、定着手段側の加圧パッド４１の両側にも、加圧手段側の加圧パッド３５（の規制ガイド３６）と同様に、加圧パッド４１の軸方向の変形を規制する規制部材を設けることが可能である。その場合には、定着側の加圧パッド４１の変形も規制でき、軸方向端部までより均一なニップ長さを得ることができる。
【００６６】
また、図８，９，１０の上記各実施例で説明したように、定着側の加圧パッド４１と加圧側の加圧パッド３５の幅（軸方向の幅）を略同一とし、一方側のみに規制ガイド（規制部材）を設ける構成も可能である。もちろん、両方に規制ガイド（規制部材）を設けても良い。
【００６７】
次に、定着手段あるいは加圧手段にニップ形成部材としての弾性部材（弾性層）を有さない構成の実施例について説明する。
図１２は、第７実施例の定着装置の要部構成を示す断面図である。この図に示す定着装置は定着手段２０Ｄと加圧手段３０Ａとを備えている。加圧手段３０Ａは図２及び図７のものと全く同じである。なお、加圧手段として図８の加圧手段３０Ｂを用いることもできる。
【００６８】
本例の定着手段２０Ｄは、定着部材として剛体ローラであるヒートローラ５１を用いたものである。ヒートローラ５１は弾性層を有しておらず、表面被覆層５２，芯金５３及び定着ヒータ５４から構成される。そのヒートローラ５１に対し、加圧機構３２により加圧された加圧ベルト３１が圧接され、弾性部材である加圧パッド３５の変形によって定着ニップが形成される。
【００６９】
本第７実施例においても、加圧パッド３５の両側に規制ガイド３６（図２参照）が設けられているので、加圧パッド３５が（加圧ベルト３１及び低摩擦部材３８を間に挟んで）ヒートローラ５１に圧接されたときに、加圧パッド３５の軸方向への変形が規制ガイド３６，３６により抑制される。
【００７０】
図１３は、第８実施例の定着装置の要部構成を示す断面図である。この図に示す定着装置は定着手段２０Ｃと加圧手段６０とを備えている。定着手段２０Ｃは図１１のものと全く同じである。本例の加圧手段６０は、加圧部材として剛体ローラである加圧ローラ６１を用いたものである。加圧ローラ６１は弾性層を有しておらず、表面被覆層６２及び芯金６３から構成される。なお、芯金内部にヒータを配置しても良い。また、弾性層を有する加圧ローラを用いることも可能である。
【００７１】
本第８実施例において、図示はしないが、定着手段２０Ｃの加圧パッド４１の軸方向の両側には規制部材が設けられている。これにより、加圧パッド４１が（定着ベルト２７及び低摩擦部材４３を間に挟んで）加圧ローラ６１に圧接されたときに、加圧パッド４１の軸方向への変形が規制部材により抑制される。
【００７２】
以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、加圧パッドとしてはゴムパッドに限らず、適宜な弾性部材を使用可能である。定着手段側と加圧手段側の弾性部材（弾性層）の有無と、その弾性部材に対する規制部材の有無も、適宜な組み合わせで構成することができる。また、加圧ベルトあるいは定着ベルトの張設形態等も任意である。また、加圧部材（加圧ベルト、加圧ローラ等）を熱源により加熱しても良い。また、定着部材・加圧部材を加熱する熱源としてはハロゲンヒータ等のヒータに限らず、誘導加熱等任意の方式のものを採用可能である。
【００７３】
また、画像形成装置の構成も任意であり、中間転写方式を採用することも可能であるし、モノクロ装置に限らずカラー画像形成装置として構成することも可能である。もちろん、画像形成装置としてはプリンタに限らず、複写機やファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に係る定着装置を備える画像形成装置の一例であるレーザプリンタの概略を模式的に示す構成図である。
【図２】定着装置の要部構成を示す断面図である。
【図３】その側面図である。
【図４】加圧パッドの変形を規制する部材を設けない場合について説明する模式図である。
【図５】加圧パッドの変形を規制する部材の作用について説明する模式図である。
【図６】規制ガイドを設けた場合と設けない場合で、軸方向の各位置における加圧状態でのニップ長さを測定した結果を示すグラフである。
【図７】第２実施例の定着装置の構成を示す側面図である。
【図８】第３実施例の定着装置の構成を示す側面図である。
【図９】第４実施例の定着装置の構成を示す側面図である。
【図１０】第５実施例の定着装置の構成を示す側面図である。
【図１１】第６実施例の定着装置の要部構成を示す断面図である。
【図１２】第７実施例の定着装置の要部構成を示す断面図である。
【図１３】第８実施例の定着装置の要部構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ  定着手段
２１，５１      ヒートローラ（定着部材）
２３            弾性層（弾性部材）
２５            定着ヒータ
２６            規制部材
２７            定着ベルト（無端状定着部材）
２８            支持ローラ
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ          加圧手段
３１            加圧ベルト（無端状加圧部材）
３２            加圧機構
３３            ステー
３４，４２      ホルダ
３５            加圧パッド（圧力部材、弾性部材）
３６            規制ガイド
３７            加圧バネ
３８，４３      低摩擦部材
４１            加圧パッド（圧力部材、弾性部材）
６０            加圧手段
６１            加圧ローラ（加圧部材）
７０            定着装置
１００          レーザプリンタ
【図１】
0005446063.tif 000002
【図２】
0005446063.tif 000003
【図３】
0005446063.tif 000004
【図４】
0005446063.tif 000005
【図５】
0005446063.tif 000006
【図６】
0005446063.tif 000007
【図７】
0005446063.tif 000008
【図８】
0005446063.tif 000009
【図９】
0005446063.tif 000010
【図１０】
0005446063.tif 000011
【図１１】
0005446063.tif 000012
【図１２】
0005446063.tif 000013
【図１３】
0005446063.tif 000014