(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱部材と、
当該加熱部材により加熱され無端帯状に形成される定着ベルトと、
当該定着ベルトの内周面に当接する第１定着手段と、
前記定着ベルトの内周面に当接し、前記第１定着手段よりも用紙搬送方向上流側に位置する第２定着手段と、
前記第１定着手段及び前記第２定着手段の間に位置し、前記定着ベルトと当接するニップ形成部材と、
前記定着ベルトの外周面に当接し、前記定着ベルトを介して前記第１定着手段、前記第２定着手段及び前記ニップ形成部材に対して圧接する加圧部材と、を有し、
前記ニップ形成部材は、前記定着ベルトを介して前記加圧部材を押圧する押圧部材と、当該押圧部材をガイドする保持プレートとを備え、
さらに、前記第１定着手段及び前記第２定着手段を支持する支持フレームと、
前記加圧部材を支持して前記第１定着手段、前記第２定着手段及び前記ニップ形成部材に圧接する押圧機構とを有し、
前記押圧機構は、前記支持フレームに揺動可能に支持されて前記加圧部材を支持する加圧レバーと、当該加圧レバーを付勢して前記加圧部材を前記第１定着手段、前記第２定着手段及び前記ニップ形成部材に対して圧接する加圧部材付勢手段とを備え、
前記保持プレートが前記支持フレームに揺動可能に支持されるものであり、
前記第１定着手段及び前記第２定着手段が前記支持フレームに固定されるものであり、
加圧部材付勢手段の一端が前記支持フレームに当接されるものであり、
前記押圧機構の回転支点が前記支持フレームに固定されるものである
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置において、
前記保持プレートが前記支持フレームに揺動可能に支持される回転支持軸を備えた請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記第２定着手段が第２定着手段付勢手段によって押圧され、
前記保持プレートは、前記第２定着手段を、前記第２定着手段付勢手段により押圧する方向にスライド可能に保持する支持孔を備えた請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記支持孔は前記第２定着手段付勢手段の付勢方向に延在している請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記保持プレートは前記押圧部材を支持する請求項１に記載の定着装置。
【請求項６】
前記保持プレートは、前記押圧部材を、用紙搬送方向に対して直交する方向に揺動可能に保持した請求項１乃至５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項７】
前記第１定着手段のニップ部圧力が、前記第２定着手段のニップ部圧力よりも大きい請求項１乃至６のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項８】
前記第１定着手段、前記第２定着手段及び前記加圧部材が回転体で構成されている請求項１乃至７のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項９】
前記加熱部材は面状ヒータである請求項１乃至８のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１０】
定着装置を備えた画像形成装置において、
前記定着装置として、請求項１乃至９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、プリンタ、複写機、ファクシミリ、複合機等の画像形成装置に用いられる定着装置および、この定着装置を備える画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子写真方式を利用した画像形成装置は、感光体ドラムの表面を帯電ローラによって一様に帯電した後、ＬＥＤヘッド等の露光手段によって感光体ドラムの表面を露光して画像情報に応じた静電潜像を形成し、静電潜像に現像ローラ上で薄層化されたトナーが静電的に付着させられて、トナー像を形成する。その後、給紙装置から給紙された用紙が搬送される搬送ベルト上で、転写ローラによって前述のトナー像が用紙上に転写される。トナー像の転写後、定着装置でトナー像を定着させて用紙上に画像を形成する。
【０００３】
特許文献１には、押圧部材（以下「パッド」という）で押圧してニップを形成させ、そのニップで、搬送された用紙を挟んで、加熱及び加圧によりトナー像を用紙上に定着させるベルト加熱方式の定着装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２４８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述の定着装置では、パッドがスプリングにより押圧されるが、ベルトの回転などの動きによりパッドの先端部がガタついてしまい、パッドと定着ローラとの距離に誤差が生じてしまう。その結果、ニップ圧力が不安定になり、画像不良を引き起こしてしまうことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の定着装置は、加熱部材と、当該加熱部材により加熱され無端帯状に形成される定着ベルトと、当該定着ベルトの内周面に当接する第１定着手段と、前記定着ベルトの内周面に当接し、前記第１定着手段よりも用紙搬送方向上流側に位置する第２定着手段と、前記第１定着手段及び前記第２定着手段の間に位置し、前記定着ベルトと当接するニップ形成部材と、前記定着ベルトの外周面に当接し、前記定着ベルトを介して前記第１定着手段、前記第２定着手段及び前記ニップ形成部材に対して圧接する加圧部材と、を有し、前記ニップ形成部材は、前記定着ベルトを介して前記加圧部材を押圧する押圧部材と、当該押圧部材をガイドする保持プレートとを備え、さらに、前記第１定着手段及び前記第２定着手段を支持する支持フレームと、前記加圧部材を支持して前記第１定着手段、前記第２定着手段及び前記ニップ形成部材に圧接する押圧機構とを有し、前記押圧機構は、前記支持フレームに揺動可能に支持されて前記加圧部材を支持する加圧レバーと、当該加圧レバーを付勢して前記加圧部材を前記第１定着手段、前記第２定着手段及び前記ニップ形成部材に対して圧接する加圧部材付勢手段とを備え、前記保持プレートが前記支持フレームに揺動可能に支持されるものであり、前記第１定着手段及び前記第２定着手段が前記支持フレームに固定されるものであり、加圧部材付勢手段の一端が前記支持フレームに当接されるものであり、前記押圧機構の回転支点が前記支持フレームに固定されるものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
定着画像品位不具合（画像乱れ）の発生を効果的に抑えることのでき、良好な画像品位を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施例に係るプリンタを示す概略構成図である。
【図２】第１実施例に係るプリンタの定着装置の主要部構造を示す側面図である。
【図３】加圧ローラ等の取り付け構造を示す斜視図である。
【図４】加圧ローラ等を取り付けた支持フレームを示す斜視図である。
【図５】加圧ローラを示す側面図である。
【図６】第１定着ローラを示す側面図である。
【図７】第２定着ローラを示す側面図である。
【図８】パッドを示す側面図である。
【図９】ヒータを示す斜視図である。
【図１０】定着ベルトを示す側面図である。
【図１１】第１定着ローラ等が取り付けられたパッドレバーを示す側面図である。
【図１２】第１定着ローラ、第２定着ローラ及びパッドの取り付け構造を示す斜視図である。
【図１３】第１定着ローラ、第２定着ローラ及びパッドの取り付け構造を示す斜視図である。
【図１４】パッドレバーを示す側面図である。
【図１５】本実施例に係るプリンタの機能面の構成を示す機能ブロック図である。
【図１６】比較例の構成を模式的に示す概略平面図である。
【図１７】本発明の実施例の構成を模式的に示す概略平面図である。
【図１８】印刷速度を３段階に分けて印刷したときの定着画像に乱れがないものを示す模式図である。
【図１９】印刷速度を３段階に分けて印刷したときの定着画像に乱れがページ内に部分的に発生したものを示す模式図である。
【図２０】印刷速度を３段階に分けて印刷したときの定着画像に乱れがページ内に全面的に発生したものを示す模式図である。
【図２１】第１実施例において評価条件を設定して印刷したときの各構成の評価結果を示す表である。
【図２２】第１実施例の構成の定着装置での圧力分布を示すグラフである。
【図２３】従来構成の定着装置での圧力分布を示すグラフである。
【図２４】加圧ローラ等を取り付けた支持フレームを示す斜視図である。
【図２５】加圧ローラ等の取り付け構造を示す斜視図である。
【図２６】第１定着ローラ等が取り付けられたパッドレバーを示す側面図である。
【図２７】第１定着ローラ、第２定着ローラ及びパッドの取り付け構造を示す斜視図である。
【図２８】第２実施例に係るパッドレバーを示す側面図である。
【図２９】第２実施例の構成の定着装置での圧力分布を示すグラフである。
【図３０】第２実施例において評価条件を設定して印刷したときの各構成の評価結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施例について説明する。
【００１０】
［第１実施例］
以下に、本発明の第１実施例に係る定着装置を備えた画像形成装置について説明する。本実施例に係る定着装置は、パッドと第２定着ローラを同じ保持プレートに保持させた発明である。
【００１１】
まず、本実施例の画像形成装置の構成について説明する。図１は、本実施例に係る画像形成装置としてのプリンタを示す概略構成図である。
【００１２】
図中の１は画像形成装置としてのプリンタであり、カラー画像を印刷する電子写真方式のカラープリンタである。プリンタ１の装置筐体内の下部には、普通紙等の印刷用媒体としての用紙Ｐを収容する用紙カセット２が脱着自在に装着されている。なお、印刷用媒体としては、用紙Ｐに限らず、印刷対象となる他の媒体でもよい。装置筐体の上面の上部カバー１５には、画像が印刷された用紙Ｐを集積するスタッカ３が形成されている。用紙カセット２とスタッカ３は、図１に破線で示すおおむねＳ字状に形成された用紙搬送路により接続されている。用紙搬送路４と用紙カセット２との接続部には、給紙ローラ５ａ、５ｂと分離片６とで構成されている給紙機構が設けられている。給紙機構は、用紙カセット２から用紙Ｐを１枚ずつに分離して用紙搬送路４へ繰り出す。媒体搬送方向である給紙ローラ５ｂの用紙Ｐの搬送方向（以下、用紙搬送方向）の下流側には、給紙機構により繰り出された用紙Ｐを挟持して搬送する搬送ローラ７、及び搬送された用紙Ｐの斜行を修正して搬送するレジストローラ８が配置されている。レジストローラ８の下流側には、用紙Ｐを搬送する搬送ベルト９が配置されている。搬送ベルト９上には複数の画像形成部１１が搬送ベルトに沿って配置される。後述する画像形成部１１の感光体ドラム１８の上方には、静電潜像を形成するための露光ヘッド１２が配置されている。感光体ドラム１８の下側である、搬送ベルト９上面部を挟んだ感光体ドラム１８の反対側には、画像形成部１１で形成されたトナー像を用紙Ｐ上に転写する転写ローラ１３が配置される。搬送ベルト９の用紙搬送方向の下流側には、用紙Ｐ上に転写されたトナー像を定着させる定着装置１４が配置されている。また、定着装置１４の用紙搬送方向の下流側には、定着装置１４から排出された用紙Ｐを上部カバー１５上のスタッカ３へ挟持して搬送する複数の排出ローラ１６ａ、１６ｂが配置されている。
【００１３】
本実施例のプリンタ１は、カラープリンタであるため、ブラック（ｋ）、シアン（ｃ）、マゼンタ（ｍ）、イエロー（ｙ）の現像剤を用いる。このため、プリンタ１は、各設定色に対応して４つの画像形成部１１が配置される。つまり、ブラック（ｋ）、シアン（ｃ）、マゼンタ（ｍ）、イエロー（ｙ）の現像剤としてのトナーＴを収容した４つの独立した画像形成部１１ｋ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｙが、用紙搬送方向に沿ってトナー像を形成する順に配置されている。これら４つの画像形成部１１ｋ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｙは、全て同一の構造であるため、以下では１つの画像形成部１１について説明する。
【００１４】
画像形成部１１は、露光ヘッド１２によって静電潜像が形成される感光体ドラム１８、感光体ドラム１８を一様に帯電させる帯電ローラ１９、感光体ドラム１８上の静電潜像にトナーＴを付着させて現像する現像ローラ２０、現像ローラ２０にトナーＴを供給する供給ローラ２１、設定色のトナーＴを収容したトナーカートリッジ２２、転写後に感光体ドラム１８上に残留したトナーＴを掻き取って除去するクリーニングブレード２３等を備えている。また、画像形成部１１は、上記各部材が一体的に構成されており、プリンタ１に脱着自在に装着される。このため、プリンタ１の上部カバー１５は開閉可能に構成されている。
【００１５】
露光手段としての露光ヘッド１２は、図示しない取付ステーによって上部カバー１５に支持されている。この取付ステーによって支持された露光ヘッド１２は、上部カバー１５が閉った状態で、感光体ドラム１８の上方に対向配置される。露光ヘッド１２は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光やレーザ光等の発光体を備えている。そして、発光体の光により、画像情報に基づいて感光体ドラム１８の表面上に静電潜像を形成する。転写手段としての転写ローラ１３には転写電圧が印加されている。そして、転写ローラ１３に印加された転写電圧によって、搬送ベルト９で搬送される用紙Ｐ上に、感光体ドラム１８上に形成されたトナー像を転写する。
【００１６】
本実施例の定着装置１４は、ベルト加熱方式の装置である。定着装置１４は、加圧部材としての加圧ローラ３０と、定着ベルトユニット３１とで構成されている。定着装置１４は、プリンタ１に対して一体的に装着されてもよく、またプリンタ１から着脱可能に装着されてもよい。
【００１７】
次に、定着装置１４の具体的構成について説明する。以下では、定着装置１４として、ウオーミングアップを短時間で終了できる定着ベルトと面ヒータを用いた方式の定着装置について説明を行う。図２は本実施例における定着装置１４の主要部を示す側面図である。
【００１８】
定着装置１４の定着ベルトユニット３１は、定着ベルト３３、第１定着ローラ３２１、ヒータ３４、ヒータホルダ３５等を備えて構成されている。定着ベルト３３は、用紙Ｐに転写されたトナー像を加熱して定着させるためのベルトである。定着ベルト３３は、加圧ローラ３０との間で用紙Ｐを挟んで、この用紙Ｐを搬送する方向へ回転される。定着ベルト３３の内側には、定着ベルト３３を支持して加圧ローラ３０側へ押圧する第１定着ローラ３２１及び第２定着ローラ３２２や、定着ベルト３３を加熱するヒータ３４や、ヒータ３４を支持すると共に定着ベルト３３のガイドを兼ねるヒータホルダ３５等が配置されている。
【００１９】
さらに、第１定着ローラ３２１の回転方向（用紙搬送方向）の上流側には、第１定着ローラ３２１に隣接して、押圧部材としてのパッド４０１が配設されている。パッド４０１の用紙搬送方向の上流側には、パッド４０１に隣接して、第２定着ローラ３２２が配設されている。ここで、加圧部材としての加圧ローラ３０、定着ベルトユニット３１の第１定着ローラ３２１、パッド４０１、第２定着ローラ３２２は、互いに並列に配置されている。また、定着ベルトユニット３１の第１定着ローラ３２１、パッド４０１及び第２定着ローラ３２２と、加圧ローラ３０とは、定着ベルト３３を介して対向して配置されている。
【００２０】
加圧ローラ３０は、定着ベルト３３の外周面に当接し、定着ベルト３３を介して第１定着手段としての第１定着ローラ３２１、第２定着手段としての第２定着ローラ３２２及びニップ形成部材としてのパッド４０１に対して圧接する加圧部材である。加圧ローラ３０は、図３に示すように、押圧機構５５に支持されて、第１定着ローラ３２１（図２参照）へ押圧されている。
【００２１】
押圧機構５５は、加圧部材としての加圧ローラ３０を支持して第１定着ローラ３２１等に圧接するための機構である。押圧機構５５は主に、加圧ローラレバー４９と、加圧ローラスプリング４４１とから構成されている。加圧ローラレバー４９は、支持フレーム４８（図４参照）に揺動可能に支持されて加圧部材としての加圧ローラ３０を支持する加圧レバーである。加圧ローラレバー４９は、ほぼＬ字状に形成され、その角部に加圧レバー回転支持軸４８２が設けられている。加圧レバー回転支持軸４８２は、装置本体側の支持フレーム４８に支持されている。これにより、加圧ローラレバー４９は、支持フレーム４８に揺動可能に支持されている。加圧ローラレバー４９のうち加圧レバー回転支持軸４８２の隣接位置（下方の端部）には、加圧ローラ３０を支持する加圧ローラ支持孔４９ａが設けられている。加圧ローラ３０は、加圧ローラレバー４９の加圧ローラ支持孔４９ａに、加圧ローラ軸受け４７３を介して回転可能に取り付けられている。加圧ローラレバー４９の上部には、加圧部材付勢手段としての加圧ローラスプリング４４１が取り付けられている。支持フレーム４８には、加圧ローラスプリング４４１を支持するスプリング支持ステー４８ａが設けられている。加圧ローラスプリング４４１は、その一方の端部が加圧ローラレバー４９の上部に取り付けられた状態で他方の端部がスプリング支持ステー４８ａに当接される。これにより、加圧ローラレバー４９は、加圧レバー回転支持軸４８２で支持フレーム４８に揺動可能に支持された状態で、上方の端部が、スプリング支持ステー４８ａに支持された加圧ローラスプリング４４１で付勢されている。この加圧ローラスプリング４４１によって加圧ローラレバー４９の上部が付勢されて、加圧レバー回転支持軸４８２で支持された加圧ローラレバー４９が回転することで、加圧ローラレバー４９の下方の端部に第１定着ローラ３２１へ向かう力が働く。これにより、加圧ローラ３０は、第１定着ローラ３２１へ押圧されている。加圧レバー回転支持軸４８２は、加圧ローラ３０と第１定着ローラ３２１とが互いに回転中心に向かって押し付け合うように、その設置位置が設定されている。
【００２２】
なお、加圧部材としては、必ずしも回転することは必須ではなく、摩擦係数の低い材料で表面を覆った固定ガイドでも構わない。本実施例では、加圧部材として、定着ベルト３３に従動して回転する回転体である加圧ローラ３０を用いている。
【００２３】
また、パッド４０１は、圧縮コイルスプリング等のバネ部材４１によって、定着ベルト３３を介して加圧ローラ３０を押圧する方向に付勢されている。さらに第２定着ローラ３２２も、図示しない押圧機構により加圧ローラ３０を押圧する方向に第２定着手段付勢手段としての第２定着ローラスプリング４３の所定の押圧力によって付勢されている。
【００２４】
以上により、定着ベルトユニット３１と加圧ローラ３０との間に、用紙搬送方向に所定の幅からなるニップ部Ｎが形成される。ニップ部Ｎの下流側には、分離ガイドＧが設けられている。
【００２５】
また、定着ベルト３３の内側には、ベルト温度検出手段としてのベルト温度センサ３６が配置されている。ベルト温度センサ３６は、定着ベルト３３の回転方向のヒータ３４の下流側であってニップ部Ｎの上流側に設けられている。ベルト温度センサ３６は、定着ベルト３３の内周面に摺接して定着ベルト３３の内周面の温度を検出するサーミスタからなる。ベルト温度センサ３６は、装置本体側に支持されている。
【００２６】
また、加圧ローラ３０の外周面には、加圧ローラ温度検出手段としての加圧ローラ温度センサ３７が配置されている。加圧ローラ温度センサ３７は、加圧ローラ３０の外周面に摺接して加圧ローラ３０の表面温度を検出するサーミスタからなる。加圧ローラ温度センサ３７は、装置本体側に支持されている。
【００２７】
加圧部材としての加圧ローラ３０は、図５に示すように、鉄、アルミニウム合金等の金属製のパイプまたはシャフトからなる芯金３０ａと、シリコーンゴム、フッ素樹脂等の耐熱性の弾性層３０ｂと、フッ素樹脂等からなる離型層３０ｃとから構成されている。加圧ローラ３０は、図示しない軸受けによって回転可能に支持されている。
【００２８】
第１定着ローラ３２１は、定着ベルト３３の内周面に当接する第１定着手段である。第１定着ローラ３２１は、図６に示すように、鉄、アルミニウム合金等の金属製のパイプまたはシャフトからなる芯金３２１ａと、シリコーンゴム、フッ素樹脂等の耐熱性の弾性層３２１ｂとから構成されている。第１定着ローラ３２１は、第１定着ローラ軸受け４７１（図４参照）によって支持フレーム４８に回転可能に支持されている。このとき、第１定着ローラ３２１は、パッドレバー４６の第１定着ローラ逃げ孔４６４（図１４参照）に通されているため、第１定着ローラ逃げ孔４６４が第１定着ローラ３２１の相対的可動を許容して、第１定着ローラ３２１とパッドレバー４６とが互いに干渉することはない。芯金３２１ａには図示しない定着ローラギアが設けられている。この定着ローラギアに定着モータ３８（図１５参照）が噛み合っている。これにより、第１定着ローラ３２１は、定着モータ３８から伝達される駆動力によって駆動されて定着ベルト３３を回転駆動することで、図２に矢印で示す用紙搬送方向に用紙Ｐを搬送する。
【００２９】
本実施例の第１定着ローラ３２１の具体的な寸法の一例は次のようになっている。第１定着ローラ３２１は、芯金３２１ａを外径２０mm、厚さ０．８mm、内径１８．４mm、長さ２３０mmの鉄（STKM）からなるパイプとする。
【００３０】
第１定着ローラ３２１の外周面には、弾性層３２１ｂとして厚さ２mm、発泡倍率２とした発泡シリコーンゴム（スポンジ）層を形成した。これにより、第１定着ローラ３２１は、外径２４mmのローラとなっている。また、ローラ製品硬度はＡＳＫＥＲ−Ｃ７０として構成した。第１定着ローラ３２１と加圧ローラ３０との長手方向における圧力分布が均一になるように、中央部の外径が両端の外径に対して０．２mm大きくなるクラウン形状とした。
【００３１】
ここで、加圧ローラ３０は、定着ベルト３３と共に回転する。定着モータ３８によって第１定着ローラ３２１が回転されると、ニップ部Ｎにおける摩擦力によって定着ベルト３３が従動回転する。そして、定着ベルト３３の回転に伴って、加圧ローラ３０が従動回転する。
【００３２】
第２定着ローラ３２２は、定着ベルト３３の内周面に当接し、第１定着ローラ３２１よりも用紙搬送方向上流側に位置する第２定着手段である。第２定着ローラ３２２は、図７に示すように、鉄、アルミニウム合金等の金属製のパイプまたはシャフトからなる芯金３２２ａと、シリコーンゴム、フッ素樹脂等の耐熱性の弾性層３２２ｂとから構成されている。第２定着ローラ３２２は、図示しない軸受けによって回転可能に支持されている。第２定着ローラ３２２は、定着ベルト３３の回転に伴って従動回転する。
【００３３】
本実施例の第２定着ローラ３２２の具体的な寸法の一例は次のようになっている。第２定着ローラ３２２は、芯金３２２ａを直径１３mm、厚さ０．８mm、内径１１．４mm、長さ２３０mmの鉄（STKM）からなるパイプとする。第２定着ローラ３２２の外周面に、弾性層３２２ｂとして厚さ１mm、発泡倍率２とした発泡シリコーンゴム（スポンジ）層を形成した。これにより、第２定着ローラ３２２は、外径１５mmのローラとなっている。また、ローラ製品硬度はＡＳＫＥＲ−Ｃ８０として構成した。第２定着ローラ３２２と加圧ローラ３０との長手方向における圧力分布が均一になるように、中央部の外径が両端の外径に対して０．１mm大きくなるクラウン形状とした。
【００３４】
パッド４０１は、図８に示すように、支持基材４０１ａと、耐熱性弾性材４０１ｂと、摺動層４０１ｃとから構成される。
【００３５】
支持基材４０１ａは、耐熱性弾性材４０１ｂ及び摺動層４０１ｃを支持するための部材である。支持基材４０１ａは、断面形状がほぼＴ字状の棒材で構成されている。さらに支持基材４０１ａは、鉄、アルミニウム合金等の金属で構成されている。支持基材４０１ａは、耐熱性弾性材４０１ｂ及び摺動層４０１ｃを支持するため、加圧ローラ３０側の先端が広がった形状となっている。
【００３６】
耐熱性弾性材４０１ｂは、摺動層４０１ｃを弾性的に支持するための部材であり、支持基材４０１ａの加圧ローラ３０側の先端に接着固定されている。
【００３７】
摺動層４０１ｃは、定着ベルト３３を加圧ローラ３０に押し付けるために、定着ベルト３３の内周面に圧接される層である。摺動層４０１ｃは、定着ベルト３３の内周面との摩擦抵抗を下げるために、耐熱性弾性材４０１ｂの表面に設けられている。摺動層４０１ｃの円弧面４０１ｄは、定着ベルト３３を含む加圧ローラ３０側の曲率と同じに設定されている。なお、ニップ部Ｎの幅は、パッド４０１の円弧面４０１ｄの長さを変更することによって、変更することが可能である。
【００３８】
スプリング４１は、図２，３に示すように、パッド４０１を加圧ローラ３０に設定圧力で押し付けるための付勢手段である。スプリング４１は、パッド４０１の長手方向に複数配置され、長手方向の圧力分布が均一になるように配置間隔、押圧力等が設定されている。
【００３９】
加熱部材としてのヒータ３４は、図９に示すように、基板３４ａと、電気絶縁層３４ｂと、抵抗発熱体３４ｄと、保護層３４ｅとから構成されている。基板３４ａは、ベルト状のステンレスやセラミックなどで構成されている。この基板３４ａ上に、ガラス等からなる電気絶縁層３４ｂが設けられる。そして、電気絶縁層３４ｂの上に、電極３４ｃを有する抵抗発熱体３４ｄが形成され、それを保護層３４ｅで保護して面状ヒータとなる。
【００４０】
このような抵抗発熱体３４ｄは、ニッケル−クロム合金、銀−パラジウム合金などの材料を用いることができる。また、保護層３４ｅには、耐圧ガラスによるガラスコーティングが施されている。
【００４１】
図２のヒータホルダ３５は、第１定着ローラ３２１、第２定着ローラ３２２と共に定着ベルト３３を張架して、回転可能に支持している。ヒータホルダ３５は、第１定着ローラ３２１、第２定着ローラ３２２に対向して、離間した位置に配置されている。さらに、第１定着ローラ３２１、第２定着ローラ３２２、パッド４０１と共に定着ベルト３３を張架して、回転可能に支持している。ヒータホルダ３５は、アルミニウム合金等の金属で構成されている。
【００４２】
ヒータ３４は、ヒータホルダ３５の定着ベルト摺接面に対向して設けた溝に配置され、さらにヒータ加圧板３９に挟み込まれて固定支持されている。ヒータホルダ３５、ヒータ加圧板３９に接するヒータ３４の両面には、耐熱性の熱伝導グリースを塗布している。さらに、ヒータ３４等は、ヒータ加圧板３９を介して定着ベルト３３を張架する方向に、図示しない押圧機構のヒータスプリング４２の所定の押圧力によって付勢されている。
【００４３】
ベルト部材としての定着ベルト３３は、図１０に示すように、ベルト基材３３ａと、弾性層３３ｂと、離型層３３ｃとから構成されている。ベルト基材３３ａは、ニッケル、ポリイミド、ステンレスなどの材料で形成された円筒状の部材である。この円筒状のベルト基材３３ａの外周面に、シリコーンゴム、フッ素樹脂等の耐熱性の弾性層３３ｂが設けられている。弾性層３３ｂの外周面には、フッ素樹脂等から成る離型層３３ｃが形成されている。定着ベルト３３は、第１定着ローラ３２１の回転に伴って回転する。具体的には、第１定着ローラ３２１の回転がニップ部Ｎにおける摩擦力によって定着ベルト３３に伝達することで、定着ベルト３３が従動回転し、定着ベルト３３の全体がヒータ３４によって加熱される。
【００４４】
本実施例の加圧ローラ３０は、芯金３０ａを直径３３．６mm、厚さ０．５mm、長さ２３０mmの鉄（STKM）からなるパイプとする。加圧ローラ３０の外周面に、弾性層３０ｂとして厚さ１．２mmのシリコーンゴム層を形成し、その表面に離型層３０ｃとして厚さ３０μｍのパーフルオロビニルエーテル共重合体（PFA）樹脂チューブを被覆している。これにより、加圧ローラ３０は、外径３６mmのローラとなっている。また、ローラ製品硬度はＡＳＫＥＲ−Ｃ７５として構成した。
【００４５】
本実施例のパッド４０１は、支持基材４０１ａをアルミニウム合金（Ａ６０６３）として、耐熱性弾性材４０１ｂをシリコーンゴムで形成し、摺動層４０１ｃとして厚さ３０μｍのシリコーン系樹脂をコーティングして構成した。円弧面４０１ｄの円弧長さは５mmに設定している。シリコーンゴム硬度は、ＪＩＳＡ４０とした。また、パッド４０１と加圧ローラ３０との長手方向における圧力分布が均一になるように、円弧面４０１ｄには、中央部が両端に対して０．１mm凸になるようなクラウン形状とした。なお摺動層４０１ｃはコーティングとして構成したが、シート状のフッ素樹脂で耐熱性弾性層４０１ｂを覆うように構成してもよい。また、ガラス繊維にフッ素樹脂コートを施したガラスクロスで耐熱性弾性層４０１ｂを覆うように構成してもよい。
【００４６】
ニップ部Ｎのパッド４０１と第１定着ローラ３２１との間隙が約１mm、パッド４０１と第２定着ローラ３２２との間隙が約１mmに設定されている。なお、本実施例では、パッド４０１のニップ部Ｎを円弧形状で形成したが、平面形状で形成してもよい。
【００４７】
本実施例の定着ベルト３３は、ベルト基材３３ａとして厚さ７０μｍのポリイミド（PI）樹脂製の円筒部材を用い、弾性層３３ｂとして厚さ１００μｍのシリコーンゴム層を設け、離型層３３ｃとして厚さ１５μｍのPFA樹脂層を無端帯状に形成した無端ベルトである。また、定着ベルト３３は、ベルト周長が長くなると昇温時間が長くなる。一方、ベルト周長が短いと内部のスペースが不足するため、ニップ幅の確保に必要な定着ローラの外径及びパッド基材サイズを確保して配置するのが不可となる。そのため、前述の第１第２定着ローラ３２１，３２２とパッド４０１の構成に対して、定着ベルト３３の内径を５０mmとしている。
【００４８】
加圧ローラ３０は、押圧機構５５によって片側１５kgf、両側で３０kgfの総押圧力で第１定着ローラ３２１を押圧するように設定されている。さらにパッド４０１は総荷重８kgfにて加圧ローラ３０を押圧するように設定されている。第２定着ローラ３２２は、図示しない押圧機構によって片側４kgf、両側で８kgfの総押圧力にて、加圧ローラ３０を押圧するように設定されている。
【００４９】
以上の構成により、加圧ローラ３０と第１定着ローラ３２１のなすニップ幅を８mm、加圧ローラ３０とパッド４０１のなすニップ幅を６mm、加圧ローラ３０と第２定着ローラ３２２のなすニップ幅を４mmにそれぞれ設定し、ニップ部Ｎの幅は、約１８mmに設定した。なお、上述したニップ部Ｎのパッド４０１と第１定着ローラ３２１との間隙約１mm及びパッド４０１と第２定着ローラ３２２との間隙約１mmは、前記ニップ幅８mm、６mm、４mmに含まれる。
【００５０】
本実施例のパッドレバー４６は、パッド４０１と第２定着ローラ３２２を支持する部材である。パッドレバー４６によるパッド４０１と第２定着ローラ３２２の支持形態を、図３，１１，１２，１３に示す。またパッドレバー４６の側面形状を図１４に示す。
【００５１】
図１４に示すように、パッドレバー４６には、用紙搬送方向上流側から、第２定着ローラスプリング４３の付勢方向に延在して第２定着ローラ３２２を、加圧ローラ３０を押圧する方向にスライド可能にかつ加圧ローラ３０を押圧する方向と直行する方向であって用紙搬送方向のガタつきを抑えて保持する第２定着ローラ支持孔４６２と、パッド４０１を固定保持するパッド支持孔４６１と、第１定着ローラ３２１の芯金軸部を逃がす（接触しないで通す）第１定着ローラ逃げ孔４６４と、パッドレバー４６を支持フレーム４８に回転可能に支持するためのパッドレバー回転支点孔４６３とが配設されている。
【００５２】
パッドレバー４６は、支持フレーム４８に揺動可能に支持されている。具体的には、パッドレバー４６のパッドレバー回転支点孔４６３が、支持フレーム４８に取り付けた回転支持軸４８１（図４参照）に嵌り合うことで、パッドレバー４６が、回転支持軸４８１を揺動中心にして、支持フレーム４８に揺動可能に支持されている。これにより、パッドレバー４６は、パッド４０１を、用紙搬送方向に対して直交する方向に揺動可能に支持する。このように、支持フレーム４８に揺動可能に支持されたパッドレバー４６によってパッド４０１が支持されるため、パッド４０１は、その先端の摺動層４０１ｃを、ガタつくことなく正確にかつ確実に、定着ベルト３３を介して加圧ローラ３０に押圧することができるようになっている。パッド４０１は、パッドスプリング４１によって加圧ローラ３０の回転中心方向に付勢される。これにより、パッド４０１は、パッドレバー４６に支持された状態で、パッドスプリング４１によって摺動層４０１ｃを加圧ローラ３０に設定圧力で安定して押圧することができるようになっている。
【００５３】
パッド４０１は、上述のようにパッドレバー４６のパッド支持孔４６１に装着されて、ガタつかないように隙間なく支持されている。パッド４０１は具体的には図１１〜１４に示すように構成されている。パッド４０１の断面形状は略Ｔ字板形であるため、パッドレバー４６のパッド支持孔４６１はこれに合わせて略Ｔ字形に形成されている。パッド４０１の板厚Ｗ１、Ｗ２（図２参照）と、パッド支持孔４６１の孔幅４６１ａ、４６１ｂ（図１４参照）とは、最小の隙間となる寸法関係にある。これにより、パッド４０１は、パッドレバー４６に、ガタつかないように隙間なく保持されている。この結果、パッド４０１は、パッドレバー４６に支持されて、他の部材と干渉することなく、パッドレバー回転支点孔４６３が嵌り合う回転支持軸４８１を中心にして回転する。パッドレバー４６に支持されたパッド４０１は、前記第１定着手段としての第１定着ローラ３２１及び前記第２定着手段としての第２定着ローラ３２２の間に位置する。パッド４０１は、ニップ形成部材の一部で、ニップ形成部材は、定着ベルト３３を介して加圧部材を押圧する押圧部材（パッド４０１）と、支持フレーム４８に揺動可能に支持され、押圧部材（パッド４０１）を支持しその先端のガタつきを抑えてガイドする保持プレート（パッドレバー４６）とを備えている。
【００５４】
第２定着ローラ３２２は、第２定着ローラ軸受け部材４７を介してパッドレバー４６に装着されている。具体的には、第２定着ローラ３２２の芯金軸端部が、パッドレバー４６の第２定着ローラ支持孔４６２に通された状態で、第２定着ローラ軸受け部材４７に回転可能に支持されている。第２定着ローラ軸受け部材４７は、パッドレバー４６の第２定着ローラ支持孔４６２に近接離間する方向にスライド可能に保持されている。第２定着ローラ軸受け部材４７に支持された第２定着ローラ３２２は、パッドレバー４６に支持されてパッド４０１との設定間隔が保たれた状態で、互いに干渉することなく、加圧ローラ３０に対して、その回転中心に向けて近接離間できるようになっている。
【００５５】
第２定着ローラ３２２は、第２定着ローラスプリング４３によって、加圧ローラ３０の回転中心方向に付勢されている。第２定着ローラ３２２は、第２定着ローラ軸受け部材４７に支持されている。第２定着ローラ軸受け部材４７は、第２定着ローラスプリング４３によって付勢されている。第２定着ローラ軸受け部材４７は、パッドレバー４６の第２定着ローラ支持孔４６２に沿って加圧ローラ３０の回転中心方向にスライドする。第２定着ローラスプリング４３は、第２定着ローラ軸受け部材４７と、支持フレーム４８に切り起したスプリング支持ステー４８３（図４参照）との間に保持されている。これにより、第２定着ローラスプリング４３は、第２定着ローラ軸受け部材４７を加圧ローラ３０の回転中心方向に付勢する付勢力を発生させる。パッド４０１と第２定着ローラ３２２がパッドスプリング４１と第２定着ローラスプリング４３で揺動するが、その揺動範囲でこれらが支持フレーム４８に干渉しない形状に設けられている。さらに、パッド４０１と第２定着ローラ３２２とは、互いに干渉しないようにパッドレバー４６で支持されている。
【００５６】
本実施例では、ヒータ３４の出力は合計９００Wに設定されている。印刷速度はＡ４縦送り４０ｐｐｍに設定されている。
【００５７】
ここで、図１５に、本実施例のプリンタ１の機能面の構成を示す。図中の５０はプリンタ１の制御部であり、図示しない通信回線を介してパーソナルコンピュータ等の上位装置と接続されている。制御部５０は、プリンタ１内の各部を制御して印刷処理等を実行する機能、上位装置とのデータ通信を制御する機能等を有している。
【００５８】
図中の５１はプリンタ１の記憶部であり、制御部５０が実行するプログラムや、それに用いる各種のデータ、制御部５０による処理結果等が格納される。５２は高圧電源部であり、制御部５０の指令に基づいて、帯電ローラ１９、現像ローラ２０、供給ローラ２１、転写ローラ１３等に電圧を印加する。また、帯電ローラ１９、現像ローラ２０、供給ローラ２１等は、画像形成部１１がプリンタ１に装着されたときに、高圧電源部５２と電気的に接続される。５３は定着制御部であり、制御部５０からの指命に基づいて、図示しない給電回路から、定着装置１４のヒータ３４へ加熱用の電力を供給すると共に、定着モータ３８へ電力を供給して第１定着ローラ３２１を用紙搬送方向に回転させる。また、定着制御部５３へは、ベルト温度センサ３６によって検出された定着ベルト３３の温度、および加圧ローラ温度センサ３７によって検出された加圧ローラ３０の表面温度等が入力される。制御部５０は、定着制御部５３へ入力された定着ベルト３３の温度を基に、定着制御部５３によってヒータ３４へ供給する電力をON、OFFさせて、定着ベルト３３の表面温度を所定の定着温度に保つように制御する。
【００５９】
本実施例のプリンタ１の印刷動作における各部の動作について説明する。
【００６０】
プリンタ１の制御部５０は、上位装置から印刷命令を受信すると、その印刷命令に従った印刷を開始する。まず、用紙カセット２に収容された用紙Ｐを、給紙ローラ５ａ、５ｂ及び分離片６によって１枚ずつに分離して用紙搬送路４へ繰り出す。繰り出された用紙Ｐは、搬送ローラ７、レジストローラ８によって、搬送ベルト９へ搬送される。
【００６１】
これと並行して制御部５０は、高圧電源部５２によって、それぞれの画像形成部１１の各ローラおよび転写ローラ１３へ、予め設定された所定の電圧を印加する。各画像形成部１１の帯電ローラ１９に印加された帯電電圧によって、各感光体ドラム１８の表面を一様に帯電させ、印刷命令に基づく画像情報に従って各露光ヘッド１２を発光させ、各感光体ドラム１８の表面を露光して、それらの表面上に静電潜像を形成する。次いで、供給ローラ２１から供給されたトナーＴを、現像ローラ２０によって感光体ドラム１８の静電潜像に付着させて現像して、感光体ドラム１８の表面上に各色のトナー像を形成する。
【００６２】
その後、用紙Ｐが搬送ベルト９により画像形成部１１まで搬送される。用紙Ｐが各色の画像形成部１１の感光体ドラム１８と転写ローラ１３との間を通過する際に、転写ローラ１３に印加されている転写電圧によりブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色のトナー像が用紙Ｐ上に順次転写されて、カラーのトナー像が形成される。
【００６３】
トナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置１４に搬送されて、定着装置１４によってトナー像が用紙Ｐ上に定着される。そして、トナー像が定着された用紙Ｐは、排出ローラ１６ａによって搬送された後、排出ローラ１６ｂによって上部カバー１５上のスタッカ３へ排出されて集積される。これにより、印刷動作が完了する。
【００６４】
この場合の定着装置１４の定着動作について、以下に説明する。
【００６５】
まず、プリンタ１における印刷動作の開始に伴って、制御部５０は、定着制御部５３によって定着モータ３８を回転させる。定着モータ３８の回転によって、定着装置１４の第１定着ローラ３２１の定着ローラギアが、プリンタ１の本体に配設された図示しないギア列を介して用紙搬送方向に回転され、第１定着ローラ３２１が用紙搬送方向に回転される。用紙搬送方向に回転する第１定着ローラ３２１は、ニップ部における摩擦力により、定着ベルト３３および加圧ローラ３０を従動回転させる。
【００６６】
また、制御部５０は定着制御部５３によって、ヒータ３４へ図示しない給電回路から電力を供給してヒータ３４を発熱させて、定着ベルト３３をその内周側から加熱する。ヒータ３４によって加熱された定着ベルト３３の温度は、ベルト温度センサ３６によって検出されて定着制御部５３に入力される。定着制御部５３は、検出された定着ベルト３３の温度に基づいて、給電回路からヒータ３４へ供給する電力をON、OFFして、定着ベルト３３の表面温度を所定の定着温度に保つように制御する。定着ベルト３３の表面温度が所定の温度に保たれた状態で、トナー像が転写された用紙Ｐが搬送されてくると、用紙Ｐは定着ベルト３３を介して第２定着ローラ３２２、パッド４０１、第１定着ローラ３２１と、加圧ローラ３０とで形成されたニップ部Ｎで挟持され、定着ベルト３３による所定の定着温度での加熱と、所定の押圧力での加圧によって、トナー像を用紙Ｐ上に定着させる。
【００６７】
このとき、加圧ローラ３０は、押圧機構５５の加圧ローラレバー４９に支持されている。加圧ローラレバー４９は、加圧レバー回転支持軸４８２で、支持フレーム４８に支持されている。さらに、加圧ローラレバー４９は、加圧ローラスプリング４４１で付勢されて、梃の原理で、加圧ローラ３０を第１定着ローラ３２１に押し付けている。このとき、第１定着ローラ３２１は支持フレーム４８に支持されているため、加圧ローラレバー４９に支持された加圧ローラ３０が第１定着ローラ３２１の回転中心に向かう方向に付勢されて、互いに押し付け合う。
【００６８】
一方、パッド４０１は、パッドレバー４６に支持されて、パッドスプリング４１により安定して加圧ローラ３０に押圧される。パッド４０１の押圧方向は、加圧ローラ３０の回転中心方向である。
【００６９】
また、第２定着ローラ３２２は、パッドレバー４６にスライド可能に支持されているため、第２定着ローラスプリング４３により安定して加圧ローラ３０に押し付けられる。このとき、第２定着ローラ３２２は、加圧ローラ３０の回転中心に向けてスライドするため、第１定着ローラ３２１は、加圧ローラ３０の回転中心に向かう方向に押し付けられる。
【００７０】
これにより、第１定着ローラ３２１が支持フレーム４８に支持され、加圧ローラ３０が加圧ローラレバー４９で第１定着ローラ３２１に押し付けられ、さらにパッド４０１及び第２定着ローラ３２２がそれぞれパッドレバー４６に支持されて互いに独立して加圧ローラ３０の回転中心に向けて押し付けられる。
【００７１】
この結果、用紙Ｐがニップ部に搬送されると、加圧ローラ３０、第１定着ローラ３２１、第２定着ローラ３２２及びパッド４０１は、互いに独立した動作で、定着ベルト３３を介して用紙Ｐを挟む。このため、加圧ローラ３０、第１定着ローラ３２１、第２定着ローラ３２２及びパッド４０１は、互いに影響されることなく、各部材に設定された圧力で用紙Ｐを押圧する。
【００７２】
なお、本実施例では、定着ベルト過昇温防止のために、第１定着ローラ３２１の回転開始タイミングはヒータONから時間を空けずに、回転開始することが望ましい。本実施例では、ヒータONと同時に第１定着ローラ３２１の回転を開始する設定とした。また、本実施例の定着ベルト３３の目標温度は１６０℃に設定され、ヒータ３４のON後に定着ベルト３３の温度は、定着実行時にこの目標温度を中央値とした所定の温度範囲となるように制御される。
【００７３】
ここで、本実施例の定着装置１４において、第２定着ローラ３２２の保持方法の違いによる、トナー画像への影響を確認する評価試験を行った。比較例として、従来構成であるパッドと第２定着ローラを別レバー部材にそれぞれ保持した構成を用いた。図１６は比較例の構成を模式的に示す概略平面図である。図１７は本実施例の構成を模式的に示す概略平面図である。具体的には、図１６に示すように、支持フレーム４８の回転支持軸４８１に、パッド４０１を支持した第１レバー部材５０１と、第２定着ローラ３２２を支持した第２レバー部材５０２とが回転可能に設けられている。第１定着ローラ３２１は、支持フレーム４８に支持され、第１レバー部材５０１及び第２レバー部材５０２に干渉しないようになっている。
【００７４】
一方、本実施例の構成である定着装置１４は、図１７に示すように、支持フレーム４８の回転支持軸４８１に、パッド４０１及び第２定着ローラ３２２を支持したパッドレバー４６を回転可能に設けている。第１定着ローラ３２１は、支持フレーム４８に支持され、パッドレバー４６に干渉しないようになっている。
【００７５】
評価試験は、プリンタ１へ前記各構成の定着装置を装着し、電源を投入した後のウォームアップ終了時に、Ａ４サイズの用紙Ｐ（沖データエクセレントペーパ秤量６４g／m２）を１０枚連続して印刷を行った。このとき、印刷パターンは単色トナーデューティ１００％として、印刷速度はＡ４縦送り４０ppm、３０ppm、２０ppmの３水準として印刷を行った。そのときの用紙Ｐ上の定着トナー画像の乱れ、ずれ、ムラ等（以下「画像乱れ」という）の定着画像品位を評価項目とした。画像品位の評価は、用紙上の未定着時のトナー位置から定着時にずれることによって生じた不均一部（画像乱れ）の有無を目視にて判断したものである。画像乱れは、トナーが移動して用紙Ｐの地肌が見える場合や、光沢ムラが見える場合である。なお、トナーデューティのデューティは以下の意味である。用紙の印刷可能範囲に対する全面ベタ印刷時の面積率１００％印刷を１００％ｄｕｔｙといい、その１００％ｄｕｔｙに対して１％の面積に相当する印刷を１％ｄｕｔｙという。「密度」は所定の面積（例えば、用紙100枚分やドラム100回転分の面積など）で(1)実際に画像形成されたドット数と(2)所定の面積にて画像形成可能な総ドット数（画像形成されたドット数＋画像形成されないドット数であり、所定の面積にて潜在的に画像形成可能なドットの総数）とから求める密度である。即ち、「密度＝(1) /(2)×１００」となる。
【００７６】
また、本実施例では画像乱れを３段階のレベルに分類した。画像の違いを模式図にしたものを図１８，１９，２０に示す。即ち、図１８のように定着画像に乱れがないもの（○で示す）と、図１９のように定着画像に乱れがページ内に部分的に発生したもの（△で示す）と、図２０のように定着画像に乱れがページ内に全面的に発生したもの（×で示す）との３段階である。
【００７７】
上記評価条件による各構成の評価結果を図２１に示す。図２１に示すように、第１定着ローラ３２１と第２定着ローラ３２２の間にパッド４０１を配置した本実施例の構成によって、４０ppmの印刷速度まで、画像乱れが発生しないことが判る（図中○）。
【００７８】
比較例では、図１６で記載のパッド４０１の斜線部４０１ｓ、第２定着ローラ３２２の斜線部３２２ｓ、第１レバー部材５０１と回転支持軸４８１の接続部５０１ｓ、第２レバー部材５０２と回転支持軸４８１の接続部５０２ｓの４カ所で接続しなくてはならず、そこに寸法的な誤差が生じる。
【００７９】
本実施例では図１７のパッド４０１の斜線部４０１ｓ２、第２定着ローラ３２２の斜線部３２２ｓ２、パッドレバー４６と回転支持軸４８１の接続部４６ｓ、の３カ所で寸法的な誤差が生じる。
【００８０】
これにより、寸法的な誤差が、比較例では大きくなり、印刷速度がある程度速くなると（３０ppm以上）画像乱れが生じやすくなる。
【００８１】
比較例では、第２レバー部材５０２と回転支持軸４８１の接続部５０２ｓと、第２定着ローラ３２２の斜線部３２２ｓとで間隔が広がろうとする。即ち、加圧ローラ３０に対してモーメントを利用して外側から接触するため、加圧ローラ３０からの反発力が外側に向くために外側に開こうとする力が働き、パッド４０１と第２定着ローラ３２２の距離幅が広がるので、ニップ部Ｎの幅が広がる。このため、３０ppmの印刷速度で画像乱れが発生したものと考えられる。
【００８２】
ここで、本実施例の構成による定着装置１４の圧力分布を図２２に示す。第１定着ローラ３２１と第２定着ローラ３２２の間の部分と加圧ローラ３０との接触領域がニップ部Ｎである。ニップ領域Ａは第２定着ローラ３２２が加圧ローラ３０に  、ニップ領域Ｃはパッド４０１が加圧ローラ３０に、ニップ領域Ｅは加圧ローラ３０が第１定着ローラ３２１に、各々押圧されて生じる圧力分布である。ニップ領域Ａ、Ｃ間およびニップ領域Ｃ、Ｅ間では、定着ベルト３３が加圧ローラ３０に押圧されてニップ領域（低加圧領域）Ｂ，Ｄを形成している。そのニップ領域Ｂ，Ｄにおいては、定着ベルト３３はベルトのテンションによって加圧ローラ３０に押し付けられている。
【００８３】
また、前述の押圧機構の構成により、ニップ領域Ｅの長手方向平均圧力（以下「ニップ領域Ｅ圧力」という）のピークを２．０〜２．５kgf／cm２に、ニップ領域Ｃの長手方向平均圧力（以下「ニップ領域Ｃ圧力」という）のピークを０．８〜１．０kgf／cm２に、ニップ領域Ａの長手方向平均圧力（以下「ニップ領域Ａ圧力」という）のピークを０．８kgf／cm２になるように設定される。つまり、ニップ領域Ａ圧力及びニップ領域Ｃ圧力は、ニップ領域Ｅ圧力よりも低く設定される。
【００８４】
これに対して比較例のように構成すると、ニップ部Ｎの幅が広がってしまって、図２３のような圧力分布になる。図に示すように、パッドと第２定着ローラとの間にできるニップ領域Ｂｃに低加圧領域（ほぼ無圧）が発生する。これは、パッド先端が第２定着ローラと加圧ローラの隙間に入り込んでいたことで発生していた圧力が、パッドと第２定着ローラが離れることで、これらがベルトを押さえきれずに、通常発生する圧力（図２３中のニップ領域Ｂｃの点線で示している圧力）を発生させることが出来なくなったためと考えられる。このニップ領域Ｂｃでは、ニップ通過時にトナー層から発生する空気、水蒸気等の動きを抑え込むことが出来なくなると共に、用紙Ｐ表面と定着ベルト３３の間で微少すべりが生じ易くなるため、トナー画像の乱れが発生しやすくなる。コート紙等のように通気性の低い用紙を使用した場合、より乱れが大きくなる。
【００８５】
本実施例では、パッド４０１と第２定着ローラ３２２とを、同一のパッドレバー４６に支持させて配置したことで、パッド４０１と第２定着ローラ３２２との間の距離のバラツキを小さくすることが可能となる。この結果、図２２に示すような圧力分布を得ることが可能となる。図２２の圧力分布では低加圧領域の発生を抑えているため、トナー画像の乱れが発生しない良好な印刷結果を得ることが出来る。
【００８６】
以上のように、本実施例の定着装置１４では、第１定着ローラ３２１は支持フレーム４８に回転可能に固定支持されると共に、パッド４０１と第２定着ローラ３２２は、同じレバー部材（保持プレート）であるパッドレバー４６にそれぞれ保持させる。即ち、パッド４０１がパッドレバー４６に保持されてガイドされ、同一のパッドレバー４６に第２定着ローラ３２２が保持される。このように、可動部材を減らし、寸法的な誤差を減らすことにより、ニップ圧力の落ち込みを低減することができる。
【００８７】
このように、本実施例の定着装置１４によれば、第２定着ローラ３２２とパッド４０１との間の距離のバラツキやパッド４０１の先端部のガタつきを抑えることが可能となるため、２部材間の圧力の落ち込みを防ぐことが可能となり、圧力のバラツキが抑えることができる。
【００８８】
これらによって、定着画像品位不具合（画像乱れ）の発生を効果的に抑えることのできる定着装置１４を提供できる。この結果、画像品位の高いプリンタを提供することが可能になる。
【００８９】
［第２実施例］
次に、本発明の第２実施例について説明する。本実施例では、印刷速度を高速化するのに伴って、第１定着ローラ３２１及び第２定着ローラ３２２と加圧ローラ３０との間の当接圧力を増やすために、第２定着ローラを支持フレームに固定させたものである。
【００９０】
先ず、図２４，２５を用いて本実施例の定着装置およびプリンタについて説明する。なお、第１実施例の定着装置およびプリンタと同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００９１】
本実施例の定着装置１４では、上述した第１実施例の構成に対して、第２定着ローラを支持フレームに直接支持する構成としている。これにより、パッドと第２定着ローラ間の距離のバラツキを抑制できる。さらに、第２定着ローラ外径を大径化して構成している。これによって、ニップ部Ｎを長くし、更に後述する圧力ピークを上げることで、更に印刷速度を上げることのできる定着装置としている。
【００９２】
本実施例のパッドレバー４６のパッド４０１と第２定着ローラ３２２の支持形態を、図２４〜２７に示す。またパッドレバー４６の側面形状を図２８に示す。
【００９３】
本実施例では、図２４に示すように、第２定着ローラ３２２を支持フレーム４８に対して軸受け４７２を介して支持する構成としている。
【００９４】
図２８に示すように、パッドレバー４６には、用紙搬送方向上流側から、パッドレバー４６の揺動時に第２定着ローラ３２２の相対的可動を許容してパッドレバー４６と第２定着ローラ３２２との干渉を防ぐ第２定着ローラ逃げ孔４６６と、パッド４０１を固定保持するパッド支持孔４６７と、第１定着ローラ３２１の芯金軸部を逃げて干渉を防ぐ第１定着ローラ逃げ孔４６４と、パッドレバー回転支点孔４６３とが配設されている。
【００９５】
パッド４０１の保持形態を、図２６，２７に示す。パッド４０１の断面形状は上述のように略Ｔ字板形で、各部の板厚はＷ１及びＷ２であり、パッド支持孔４６７の孔幅４６７ａ、４６７ｂに最小の隙間となる寸法関係にて保持されている。
【００９６】
第２定着ローラ３２２の保持形態を、図２４，２５に示す。第２定着ローラ３２２は、パッドレバー４６と干渉しない状態で、支持フレーム４８に対して軸受け４７２を介して支持されている。パッドレバー４６では、第２定着ローラ３２２は、パッドレバー４６に設けた幅４６６ａの逃げ孔４６６に通される。パッドレバー４６は、パッドレバー回転支点孔４６３が支持フレーム４８に設けた回転支持軸４８１に取り付けられることで、支持フレーム４８に揺動可能に支持されている。このとき、パッドレバー４６の逃げ孔４６６は、パッド４０１が揺動する範囲でパッド４０１の揺動を許容して、パッド４０１と第２定着ローラ３２２、パッドレバー４６と第２定着ローラ３２２で干渉が起らない構造になっている。
【００９７】
本実施例では、第１定着ローラ３２１及び第２定着ローラ３２２が各々支持フレーム４８に回転可能に支持された状態で、これらの定着ローラに加圧ローラ３０が当接する。このとき、加圧ローラレバー４９は、支持フレーム４８の加圧レバー回転支持軸４８２に回転可能に支持されるが、加圧ローラレバー４９と加圧レバー回転支持軸４８２とには次の関係がある。
【００９８】
加圧ローラレバー４９は、加圧レバー回転支持軸４８２に支持されて、加圧ローラ３０を、第１定着ローラ３２１及び第２定着ローラ３２２に押圧させる。加圧ローラ３０は定着ベルト３３に接触している周の中心が第１定着ローラ３２１及び第２定着ローラ３２２の回転中心間の中間点を通る方向に押圧される。このように設計するため、加圧レバー回転支持軸４８２は、第１実施例の加圧レバー回転支持軸４８２よりも高い位置に設けられている。加圧ローラレバー４９に支持された加圧ローラ３０の押圧力は、第１定着ローラ３２１及び第２定着ローラ３２２に接触する当初は均等に作用し、次第に第１定着ローラ３２１に強い押圧力が作用するようになる。加圧ローラ３０は加圧レバー回転支持軸４８２を中心にした円弧上を移動するため、加圧ローラ３０を第１定着ローラ３２１及び第２定着ローラ３２２に強く押し付ければ、第２定着ローラ３２２にかかる押圧力に比べ第１定着ローラ３２１に強い押圧力が作用する。この押圧力の変化は、加圧レバー回転支持軸４８２と第１定着ローラ３２１と第２定着ローラ３２２の位置関係によって変わる。このため、加圧レバー回転支持軸４８２の取り付け位置を調整したり、加圧ローラスプリング４４１の圧縮強度を設定したりすることにより、加圧ローラ３０と第１定着ローラ３２１間、加圧ローラ３０とパッド４０１間、加圧ローラ３０と第２定着ローラ３２２間で所望の押圧力を得るように設計できる。
【００９９】
本実施例の第１定着ローラ３２１は、芯金３２１ａを直径２０mm、長さ２３０mmの鉄（STKM）からなる中実シャフトとして、弾性層３２１ｂとして厚さ２mmの発泡倍率２とした発泡シリコーンゴム（スポンジ）層を形成した外径２４mmのローラである。ローラ製品硬度はＡＳＫＥＲ−Ｃ７０として構成した。第１定着ローラ３２１は加圧ローラ３０との間の長手方向における圧力分布が均一になるように、中央部が両端に対して外径が０．２mm大きくなるクラウン形状とした。
【０１００】
第２定着ローラ３２２は、芯金３２２ａを直径１０mm、長さ２３０mmの鉄（STKM）からなる中実シャフトとし、弾性層３２２ｂとして厚さ２mmの発泡倍率２とした発泡シリコーンゴム（スポンジ）層を形成した外径１４mmのローラである。ローラ製品硬度はＡＳＫＥＲ−Ｃ７５として構成した。加圧ローラ３０との長手方向における圧力分布が均一となるように、中央部が両端に対して外径が０．１mm大きくなるクラウン形状とした。その他の各ローラ、パッドの構成は第１実施例と同様である。
【０１０１】
加圧ローラ３０は、図示しない押圧機構によって片側２５kgf、両側で５０kgfの総押圧力で、第１定着ローラ３２１と第２加圧ローラ３２４を押圧するように設定されている。さらに、パッド４０２は総荷重５kgfにて、加圧ローラ３０を押圧するように設定されている。このとき、加圧ローラ３０の荷重方向は、第１定着ローラ３２１と第２加圧ローラ３２４の回転中心間の中間点を通る方向としている。これによって加圧ローラ３０が、第１定着ローラ３２１と第２加圧ローラ３２４の両方に均等に荷重を掛けることが可能となる。
【０１０２】
以上の構成により、本実施例では、加圧ローラ３０と第１定着ローラ３２１のなすニップ幅を７mm、加圧ローラ３０とパッド４０１のなすニップ幅を６mm、加圧ローラ３０と第２定着ローラ３２２のなすニップ幅を６mmとし、本実施例のニップ部Ｎの幅を約１９mmとした。なお、印刷速度はＡ４縦送り５０ppmに設定している。
【０１０３】
また、ヒータ３４の出力は合計１１００Wに設定した。なお、本実施例では、加圧ベルトユニット４５内にヒータを配置していないが、定着ベルトユニット３１側と同様に、加圧ベルトユニット４５内にヒータを配置して構成してもよい。
【０１０４】
ここで、本実施例の構成による圧力分布を図２９に示す。第１定着ローラ３２１と第２定着ローラ３２２に架け渡された定着ベルト３３と加圧ローラ３０との接触領域がニップ部Ｎ２である。ニップ領域Ａ２は第２定着ローラ３２２が加圧ローラ３０に、ニップ領域Ｃ２はパッド４０１と加圧ローラ３０とが互いに、ニップ領域Ｅ２は加圧ローラ３０が第１定着ローラ３２１に、各々押圧されて生じる圧力分布である。ニップ領域Ａ２、Ｃ２間およびニップ領域Ｃ２、Ｅ２間では、定着ベルト３３が加圧ローラ３０に押圧されてニップ領域（低加圧領域）Ｂ２，Ｄ２を形成している。そのニップ領域Ｂ２，Ｄ２においては、定着ベルト３３はベルトのテンションによって加圧ローラ３０に押し付けられている。本実施例では、前述の押圧機構の構成により、ニップ領域Ｅ２の長手方向平均圧力（以下「ニップ領域Ｅ２圧力」という）のピークを２．０〜２．５kgf／cm２に、ニップ領域Ｃ２の長手方向平均圧力（以下「ニップ領域Ｃ２圧力」という）のピークを０．８〜１．０kgf／cm２に、ニップ領域Ａ２の長手方向平均庄力（以下「ニップ領域Ａ２圧力」という）のピークを１．０〜１．５kgf／cm２になるように設定される。つまり、ニップ領域Ａ２圧力およびニップ領域Ｃ２圧力は、ニップ領域Ｅ２圧力よりも低く設定している。本実施例では、第１実施例と異なり、第２定着ローラ３２２を支持フレーム４８に軸固定支持としたことで、ニップ領域Ａ２圧力およびニップ領域Ｂ２圧力を高く設定することが可能である。
【０１０５】
このため、Ｃ２の頂点はＡ２、Ｅ２の頂点と比べて押圧力の増加が少ない。また、第１実施例の場合よりもニップ幅が広がっている。それは、第１定着ローラ及び２定着ローラに対して加圧ローラの押圧力が増えて、弾性層が押しつぶされる量が増えるからである。
【０１０６】
本実施例のプリンタ１の印刷動作および定着装置１４の定着動作については、第１実施例と同様であるので、その説明を省略する。本実施例の特徴的構成である定着装置１４において、第１実施例と同様の評価試験を行った。なお、本実施例では、比較例として上述の第１実施例を用いた。本実施例の評価試験における印刷速度はＡ４縦送り５０ppm、４５ppm、４０ppmの３水準として、印刷を行った。
【０１０７】
上記評価条件による各構成の評価結果を図３０に示す。図３０に示すように、本実施例の第１定着ローラ３２１と第２定着ローラ３２２とを支持フレーム４８で支持し、その間のパッド４０１をパッドレバー４６で支持した構成にすることによって、５０ppmの印刷速度まで、画像乱れが発生しないことが判る。
【０１０８】
比較例の第１実施例では、加圧ローラ３０と第２定着ローラ３３２とが対向してバネ力で互いに押圧する構造（第２定着ローラ３２２が可動式）であるため、更に印刷速度を上げるために押圧力を上げでニップ幅を増やそうとして加圧ローラバネ力を上げても、フックの法則によりバネの縮み量と荷重とは比例するため、２つのバネの荷重が釣り合う縮み量で安定する。このため、２つのバネが両方とも縮んで、押圧力の上昇分ほど両者間の圧力は増えない。即ち、加圧ローラの圧力を増やしても、第２定着ローラもバネ押しのため、バネが押されて力が吸収され、第２定着ローラ３２２と加圧ローラの圧力を高くすることができない。このため、ニップ領域Ａ２及びニップ領域Ｂ２の圧力を上げることが困難であった。本実施例では、第２定着ローラ３２２を支持フレーム４８に軸固定支持としたことで、加圧ローラ３０による第２定着ローラ３２２への押圧力を上げることを可能としている。即ち、第２定着ローラ３２２を支持フレーム４８に軸固定支持したので、加圧ローラ３０の荷重をアップすることで、ニップ領域Ａ２圧力及びニップ領域Ｂ２圧力を高くすることができる。
【０１０９】
結果として上述した第１実施例の構成では、印刷速度４０ppmまでは良好であったが、速度が高速になると画像乱れが発生した。これは、印刷速度の高速化に対してニップ領域ＡからＢの範囲での圧力が相対的に不足していることが原因と考えられる。このニップ領域ＡからＢの範囲でより高速に移動するようになった媒体からニップ通過時に発生する空気、水蒸気等の、単位時間当たりの発生量が増加し、その動きを抑え込むことが出来なくなり、その結果用紙Ｐ表面と定着ベルト３３の間で微少すべりが生じやすくなり画像乱れが発生しやすくなったと推測される。
【０１１０】
本実施例の形態では、第２定着ローラ３２２を支持フレーム４８に軸固定支持したことで、ニップ領域Ａ２圧力を高く設定することが可能で、本実施例ではニップ領域Ａ２の圧力を高めに設定している。そのため、低加圧領域であるニップ領域Ｂ２圧力を底上げすることができ、高速印刷条件下であっても、トナー画像の乱れが発生することを防止することが出来る。
【０１１１】
以上のように本実施例の定着装置によれば、第１定着ローラ３２１と第２定着ローラ３２２を支持フレーム４８に固定し、パッド４０１が保持プレートであるパッドレバー４６に保持されて、パッド４０１がパッドレバー４６によりガイドされ、その先端部がガタつかないようにしている上に、第２定着ローラ３２２が固定されることで、パッド４０１と第２定着ローラ３２２間の距離に誤差がより生じにくくなり、ニップ圧力の落ち込みを低減することができる。
【０１１２】
第１定着ローラ３２１と第２定着ローラ３２２は支持フレーム４８に固定されているため、パッド４０１のみが動き、寸法誤差はこのパッド４０１のみに生じる。そして、パッド４０１をパッドレバー４６にガイドさせることにより、第２定着ローラ３２２とパッド４０１間の距離の誤差が少なくなり、押圧力が安定し、印刷品質を保つことができる。
【０１１３】
この結果、本実施例の定着装置によれば、第１実施例に比べて、第２定着ローラのニップ幅および圧力を更に増やすことが可能となり、印刷速度を上げた状態であっても、定着画像品位の不具合（画像乱れ）の発生を抑制できる。また、本実施例の定着装置を備えることで、印刷速度を上げた状態であっても、定着画像品位の不具合（画像乱れ）の発生を抑制できる画像形成装置を提供することができる。
【０１１４】
［産業上の利用可能性］
本発明は、各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。本発明の効果も上述した内容に限定されない。また、明細書全文に表れる部材の内容はあくまで例示であって、これらの記載に限定さるものではない。特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更、組み合わせおよび部分的削除等が可能である。
【０１１５】
各実施例においては、画像形成装置はカラープリンタであるとして説明したが、画像形成装置は前述した各実施例に限らず、電子写真方式を採用したモノクロプリンタ、複写機、ファクシミリ装置、複合機等であってもよい。電子写真方式でないプリンタ等でもよい。
【０１１６】
また、各実施例においては、印刷用の媒体は、普通紙であるとして説明したが、媒体は前記に限らず、OHPシート、カード、葉書、秤量が２５０g／m２相当以上の厚紙、封筒、熱容量の大きいコート紙等の特殊紙であってもよい。
【０１１７】
更に、各実施例においては、ヒータは、面状ヒータであるとして説明したが、定着ベルトとの摺接面が定着ベルトと同程度の曲率を有するものであっても、円筒状のヒータ形状であってもよく、またハロゲンヒータであってもよい。更には電磁誘導可能な材料で定着ベルトを構成することで、誘導加熱とすることも可能であり、ヒータの種類や形状に限定されるものではない。
【０１１８】
更に、各実施例においては、ヒータは定着ベルトの内側に配置するとして説明したが、定着ベルトの外側であってもよい。
【符号の説明】
【０１１９】
１：プリンタ、Ｐ：用紙、２：用紙カセット、３：スタッカ、４：用紙搬送路、５ａ、５ｂ：給紙ローラ、７：搬送ローラ、８：レジストローラ、９：搬送ベルト、１１：画像形成部、１２：露光ヘッド、１４：定着装置、１３：転写ローラ、１５：上部カバー、１８：光体ドラム、１８：感光体ドラム、１９：帯電ローラ、２２：トナーカートリッジ、２３クリーニングブレード、３０：加圧ローラ、３１：定着ベルトユニット、３３：定着ベルト、３４：ヒータ、３４ａ：基板、３４ｂ：電気絶縁層、３４ｄ：抵抗発熱体３４、保護層、３２１：第１定着ローラ、３２２：第２定着ローラ、３４：ヒータ、３５：ヒータホルダ、３６：ベルト温度センサ、４０１：パッド、４０１ａ：支持基材、４０１ｂ：耐熱性弾性材、４０１ｃ：摺動層。４４：加圧ローラスプリング、４７３：加圧ローラ軸受け、３９：ヒータ加圧板、４９ａ：加圧ローラ支持孔、４９：加圧ローラレバー、５５：押圧機構。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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