(57)【要約】【課題】シートに対する荷重を切り換えても、軸方向におけるニップ圧分布を良好に維持することが可能なベルト式の定着装置を提供する。【解決手段】押圧パッド（３１１）は定着回転体（３２）の外周面との間に定着ベルト（３１）を挟んでニップを形成する。このニップにおいて定着ベルトに接触する押圧面（３１５）は、定着回転体の軸方向（Ｚ軸方向）に対して垂直な平面（ＶＰｂ、ＶＰｅ）における輪郭に、ニップの形成時、定着ベルト越しに定着回転体の外周面と最初に接触する基準領域（Ｐｒ）と、基準領域からニップの幅方向（Ｙ軸方向）に閾値距離（ＤＴＨ）だけ離れた境界領域（Ｐｃ）とを含む。外力（ｆＰ）の除去に従ってニップを解消した押圧パッドでは、定着回転体の軸方向における中央部（４０１）から端部（４０２）へ向かうほど、基準領域を基準とする境界領域の位置が定着回転体とは反対側（Ｘ軸の負方向）へ移動している。【選択図】図４
2018097072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像が転写されているシートの表面に熱と圧力とを加えることにより当該トナー像を当該シートの表面に定着させる定着装置に搭載され、定着回転体の外周面との間に定着ベルトを挟んでニップを形成する押圧パッドであって、
前記ニップにおいて前記定着ベルトに接触する押圧面を含み、
前記定着回転体と前記押圧パッドとの一方を他方に押し付ける外力が除去されて前記押圧パッドが前記ニップを解消した状態で、前記定着回転体の回転軸に対して垂直な仮想平面により切断された前記押圧パッドの断面において前記押圧面が描く輪郭は、前記外力が加わって前記ニップが形成される際に前記押圧パッドが前記定着ベルト越しに前記定着回転体の外周面と最初に接触する基準領域と、当該基準領域から前記ニップの幅方向に閾値距離だけ離れた境界領域とを含み、
前記仮想平面による前記押圧パッドの断面における基準領域を基準とする境界領域の位置が、前記定着回転体の軸方向において前記押圧パッドの中央部から端部へ向かうほど、前記定着回転体とは反対側へ移動しているように、前記押圧面が形成されている
ことを特徴とする押圧パッド。
【請求項２】
前記外力が加わって前記押圧パッドが前記ニップを形成した状態では、前記外力の強さにも、前記仮想平面による前記押圧パッドの断面の位置にもかかわらず、当該断面における基準領域は前記ニップに含まれ、
前記閾値距離は、前記外力の強さが閾値に等しい場合における基準領域から前記ニップの幅方向の端までの距離を表す
ことを特徴とする請求項１に記載の押圧パッド。
【請求項３】
前記外力が除去されて前記押圧パッドが前記ニップを解消した状態では、前記押圧面の輪郭は、前記定着回転体に向かって突出した滑らかな凸曲線を描き、
当該凸曲線は、前記定着回転体の軸方向において前記押圧パッドの中央部から端部へ向かうほど平均曲率が高い
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の押圧パッド。
【請求項４】
前記仮想平面による前記押圧パッドの断面において基準領域は、前記定着回転体に向かって突出した凸部の頂点に位置し、
前記外力の方向において当該断面の基準領域から境界領域までの距離は、前記定着回転体の軸方向において前記押圧パッドの中央部から端部へ向かうほど大きい
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の押圧パッド。
【請求項５】
前記凸部は滑らかな凸曲線であることを特徴とする請求項４に記載の押圧パッド。
【請求項６】
前記凸部は段形状であることを特徴とする請求項４に記載の押圧パッド。
【請求項７】
前記外力が除去されて前記押圧パッドが前記ニップを解消した状態では、前記仮想平面による前記押圧パッドの中央部の断面において、前記押圧面の輪郭は実質的に直線であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかに記載の押圧パッド。
【請求項８】
前記外力が除去されて前記押圧パッドが前記ニップを解消した状態では、前記仮想平面による前記押圧パッドの中央部の断面において、前記押圧面の輪郭は前記定着回転体の外周面の一部と形状が実質的に一致することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかに記載の押圧パッド。
【請求項９】
前記外力が除去されて前記押圧パッドが前記ニップを解消した状態では、前記仮想平面による前記押圧パッドの中央部の断面において、前記押圧面の輪郭は前記定着ベルトのうち前記ニップに挟まれていた部分と形状が実質的に一致することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかに記載の押圧パッド。
【請求項１０】
前記外力が除去されて前記押圧パッドが前記ニップを解消した状態では、前記仮想平面による前記押圧パッドの中央部の断面から端部の断面までの基準領域が位置する前記押圧面上の線状領域は、前記定着回転体の回転軸に対して平行であることを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれかに記載の押圧パッド。
【請求項１１】
前記外力が除去されて前記押圧パッドが前記ニップを解消した状態では、前記仮想平面による前記押圧パッドの断面の基準領域は、前記定着回転体の軸方向において前記押圧パッドの中央部から端部へ向かうほど、前記定着回転体の回転軸から遠いことを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれかに記載の押圧パッド。
【請求項１２】
トナー像が転写されているシートの表面に熱と圧力とを加えることにより当該トナー像を当該シートの表面に定着させる定着装置であって、
無端の定着ベルトと、
回転軸の方向に沿って延びる定着回転体と、
前記定着回転体の外周面との間に前記定着ベルトを挟んでニップを形成する請求項１から請求項１１までのいずれかに記載の押圧パッドと、
前記押圧パッドを保持する前記定着回転体の軸方向に長尺の保持部材と、
前記定着ベルトと前記定着回転体の外周面とのいずれかを加熱する加熱部と、
前記定着回転体の外周面と前記押圧パッドとの間の押圧力を変更可能な加圧部と
を備えた定着装置。
【請求項１３】
前記加圧部が押圧力を除去して前記押圧パッドが前記ニップを解消した状態における前記仮想平面による前記押圧パッドの中央部の断面の境界領域から端部の断面の境界領域までの、当該押圧力の方向における距離は、当該押圧力が加わって前記押圧パッドが前記ニップを形成した状態における前記保持部材のたわみ量に対し、所定の割合以上に設計されていることを特徴とする請求項１２に記載の定着装置。
【請求項１４】
前記定着回転体は逆クラウン形状であることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の定着装置。
【請求項１５】
前記定着ベルトはフリーベルトであることを特徴とする請求項１２から請求項１４までのいずれかに記載の定着装置。
【請求項１６】
前記保持部材は、コの字形またはＬ字形の横断面を持つ板状であることを特徴とする請求項１２から請求項１５までのいずれかに記載の定着装置。
【請求項１７】
像担持体上にトナー像を形成する作像部と、
当該トナー像をシートに転写する転写部と、
請求項１２から請求項１６までのいずれかに記載の定着装置と、
を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真式の画像形成装置に関し、特に、その定着装置の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザープリンター、ファクシミリ機、コピー機等、電子写真式の画像形成装置には定着装置が備えられている。定着装置は、印刷用紙、原稿等のシートにトナー像を定着させるための装置である。特に熱定着を行う機種は定着部材と加圧部材とを含む。各部材はローラーまたはベルト等の回転体である。両部材がいずれもローラーであるもの（たとえば特許文献１参照。）を「ローラー式」と呼び、いずれかがベルトであるもの（たとえば特許文献２−６参照。）を「ベルト式」と呼ぶ。熱定着では定着部材が加熱されると共に、その外周面に加圧部材の外周面が押し付けられてニップが形成され、その状態で両部材が互いに逆方向に回転する。このニップにシートが通紙されることにより、そのシートの表面に熱と圧力とが加えられる。その表面に付着しているトナー粒子は、シートがニップを通過している間に溶融してその表面に浸潤し、シートがニップを抜け出すと冷却されて再び固化する。こうして、トナー像がシートの表面に定着する。
【０００３】
定着装置に一般的な課題としては、トナーの定着むらと紙しわとが知られている。定着部材に加圧部材が押し付けられると各部材は一般に、軸方向に対して垂直にたわむ。これらのたわみに従い、両部材間のニップを通過する際にシートが受ける圧力（以下、「ニップ圧」という。）は軸方向において変動する。この変動が過大である場合、ニップ圧が不足する領域ではトナーが定着しきれずに欠落する結果、トナー像に擦れ等の画質不良が現れかねない。逆に、ニップ圧が過剰な領域では他の領域よりもシートが定着部材と加圧部材とのいずれかに巻き付きやすいので、それらの領域間の境目でシートが変形する結果、紙しわが生じかねない。
【０００４】
このような定着むらと紙しわとを防ぐ工夫としては、たとえば以下に列挙する技術が知られている。ローラー方式では、軸方向におけるニップ圧の変動に起因するシートの速度のばらつきに合わせて、定着ローラーに対して加圧ローラーの加える力が調節される（たとえば特許文献１参照）。これにより、軸方向においてシートの速度が均一化されるので定着むらと紙しわとが抑えられる。ベルト方式では、定着部材に加圧部材が押し付けられることにより、いずれかの部材が含むローラー、または押圧パッドもしくはその保持部材が軸方向に対して垂直にたわむ。このたわみが軸方向における、押圧パッドの硬度の違い（たとえば特許文献２参照。）、保持部材の弾性の違い（たとえば特許文献３参照。）、または押圧パッドの表面の起伏（たとえば特許文献４−６参照。）によって相殺され、または吸収される。その結果、軸方向においてニップ圧が均一化するので定着むらと紙しわとが抑えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−３００４７２号公報
【特許文献２】特開２００９−１０９９３１号公報
【特許文献３】特開２０１４−１９９３０９号公報
【特許文献４】特開２０１３−１６０９１０号公報
【特許文献５】特開２０１３−１９５９９１号公報
【特許文献６】特開２０１４−１７８５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、ＳＯＨＯ等の小規模オフィスだけでなく一般家庭にも、プリンター、複合機（ＭＦＰ）の普及が進んでいる。これに伴い、電子写真式の機種に対しても更なる小型化と省電力化とが求められている。これらの要求に応えるには、定着装置はローラー式よりもベルト式が有利であると期待されている。実際、ローラーに比べてベルトは、薄肉であるので小型化が容易であり、熱容量が小さいので消費電力が低減させやすい。
【０００７】
しかし、ベルト式はローラー式とは異なり、薄紙、封筒等、ＳＯＨＯや家庭で多用される紙種への良好な対応が難しい。これは以下の理由に因る。これらの紙種は普通紙と比べて変形しやすいので、定着装置によって普通紙と同様に加圧されると、紙しわの生じる危険性が高い。したがって、これらの紙種については普通紙よりも荷重を軽減させる工夫が定着装置に求められる。シートに対する荷重の変化は定着部材と加圧部材とのたわみ量を変化させる。一般に、押圧パッドとその保持部材とはローラーよりも軸方向に対して垂直な方向にたわみやすい。特にこの差は定着装置が小型化されるほど大きい。したがって、ベルト式はローラー式と比べ、シートに対する荷重の切り換えに伴う軸方向におけるニップ圧分布の変化が大きい。この変化を押圧パッドの構造によって相殺し、または吸収するという従来の技術ではシートに対する荷重が一定値に想定されているので、荷重の切り換えにかかわらずニップ圧のばらつきに起因する定着むらと紙しわとの危険性を低く抑えることが難しい。
【０００８】
本発明の目的は上記の課題を解決することであり、特にシートに対する荷重を切り換えても、軸方向におけるニップ圧分布を良好に維持することが可能なベルト式の定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つの観点における押圧パッドは、トナー像が転写されているシートの表面に熱と圧力とを加えることによりそのトナー像をそのシートの表面に定着させる定着装置に搭載され、定着回転体の外周面との間に定着ベルトを挟んでニップを形成する。この押圧パッドは、ニップにおいて定着ベルトに接触する押圧面を含む。定着回転体と押圧パッドとの一方を他方に押し付ける外力が除去されて押圧パッドがニップを解消した状態で、定着回転体の回転軸に対して垂直な仮想平面により切断された押圧パッドの断面において押圧面が描く輪郭は、外力が加わってニップが形成される際に押圧パッドが定着ベルト越しに定着回転体の外周面と最初に接触する基準領域と、その基準領域からニップの幅方向に閾値距離だけ離れた境界領域とを含む。仮想平面による押圧パッドの断面における基準領域を基準とする境界領域の位置が、定着回転体の軸方向において押圧パッドの中央部から端部へ向かうほど、定着回転体とは反対側へ移動しているように、押圧面が形成されている。
【００１０】
外力が加わって押圧パッドがニップを形成した状態では、外力の強さにも、仮想平面による押圧パッドの断面の位置にもかかわらず、その断面における基準領域はニップに含まれてもよい。閾値距離は、外力の強さが閾値に等しい場合における基準領域からニップの幅方向の端までの距離を表してもよい。
外力が除去されて押圧パッドがニップを解消した状態では、押圧面の輪郭は、定着回転体に向かって突出した滑らかな凸曲線を描いてもよい。この凸曲線は、定着回転体の軸方向において押圧パッドの中央部から端部へ向かうほど平均曲率が高くてもよい。
【００１１】
仮想平面による押圧パッドの断面において基準領域は、定着回転体に向かって突出した凸部の頂点に位置してもよい。外力の方向においてその断面の基準領域から境界領域までの距離は、定着回転体の軸方向において押圧パッドの中央部から端部へ向かうほど大きくてもよい。この凸部は滑らかな凸曲線であっても、段形状であってもよい。
外力が除去されて押圧パッドがニップを解消した状態では、仮想平面による押圧パッドの中央部の断面において、押圧面の輪郭は実質的に直線であってもよく、定着回転体の外周面の一部と形状が実質的に一致してもよく、定着ベルトのうちニップに挟まれていた部分と形状が実質的に一致してもよい。
【００１２】
外力が除去されて押圧パッドがニップを解消した状態では、仮想平面による押圧パッドの中央部の断面から端部の断面までの基準領域が位置する押圧面上の線状領域は、定着回転体の回転軸に対して平行であってもよい。この状態では、仮想平面による押圧パッドの断面の基準領域は、定着回転体の軸方向において押圧パッドの中央部から端部へ向かうほど、定着回転体の回転軸から遠くてもよい。
【００１３】
本発明の１つの観点における定着装置は、トナー像が転写されているシートの表面に熱と圧力とを加えることによりそのトナー像をそのシートの表面に定着させる。この定着装置は、無端の定着ベルトと、回転軸の方向に沿って延びる定着回転体と、この定着回転体の外周面との間に定着ベルトを挟んでニップを形成する上記の押圧パッドと、この押圧パッドを保持する定着回転体の軸方向に長尺の保持部材と、定着ベルトと定着回転体の外周面とのいずれかを加熱する加熱部と、定着回転体の外周面と押圧パッドとの間の押圧力を変更可能な加圧部とを備えている。
【００１４】
加圧部が押圧力を除去して押圧パッドがニップを解消した状態における仮想平面による押圧パッドの中央部の断面の境界領域から端部の断面の境界領域までの、その押圧力の方向における距離は、その押圧力が加わって押圧パッドがニップを形成した状態における保持部材のたわみ量に対し、所定の割合以上に設計されていてもよい。定着回転体は逆クラウン形状であってもよい。定着ベルトはフリーベルトであってもよい。保持部材は、コの字形またはＬ字形の横断面を持つ板状であってもよい。
【００１５】
本発明の１つの観点における画像形成装置は、像担持体上にトナー像を形成する作像部と、そのトナー像をシートに転写する転写部と、上記の定着装置とを備えている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による上記の定着装置はベルト式であり、定着回転体の外周面との間に定着ベルトを挟んでニップを形成する押圧パッドを備えている。この押圧パッドは、ニップにおいて定着ベルトに接触する押圧面を含む。押圧パッドがニップを解消した状態では、定着回転体の回転軸に対して垂直な仮想平面により切断された押圧パッドの断面において押圧面が描く輪郭は基準領域と境界領域とを含む。基準領域は、押圧パッドがニップを形成する際に定着ベルト越しに定着回転体の外周面と最初に接触する。境界領域は、基準領域からニップの幅方向に閾値距離だけ離れている。仮想平面による押圧パッドの断面における基準領域を基準とする境界領域の位置が、定着回転体の軸方向において押圧パッドの中央部から端部へ向かうほど、定着回転体とは反対側へ移動しているように、押圧面が形成されている。このような形状の押圧面を押圧パッドが含むことにより、この定着装置はシートに対する荷重を切り換えても、軸方向におけるニップ圧分布を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態による画像形成装置の外観を示す斜視図である。（ｂ）は、（ａ）の示す直線ｂ−ｂに沿った画像形成装置の模式的な断面図である。
【図２】（ａ）は、図１の（ｂ）が示す定着装置の含む定着ベルトと加圧ローラーとの分解図であり、（ｂ）は、（ａ）が示す直線ｂ−ｂに沿った横断面図である。
【図３】（ａ）は、図２が示す保持部材、押圧パッド、および加圧ローラーの模式的な上面図である。（ｂ）は、保持部材の長手方向の座標Ｚと保持部材から加圧ローラーの芯金までの距離ΔＸとの間の関係を示すグラフである。（ｃ）は、押圧パッドが均質な直方体であり、かつ押圧面がＹＺ平面に平行な平面であると想定した場合に保持部材の長手方向に現れるはずの保持部材と加圧ローラーの外周面との間のニップ圧分布を示すグラフである。
【図４】（ａ）は、押圧面の全体が見渡せる視点からの押圧パッドの外観を示す斜視図である。（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、（ａ）が示す押圧パッドを長手方向（図ではＺ軸方向）に対して垂直な仮想平面で切断した場合を示す横断面図である。
【図５】（ａ）は、図４の（ａ）の示す押圧面における等高線を示す斜視図である。（ｂ）は、ニップの幅方向（Ｙ軸方向）に対して垂直な仮想平面において押圧面が描く輪郭を示す縦断面図である。（ｃ）は、加圧ローラーの回転軸の方向（Ｚ軸方向）における実際のニップ圧分布を示すグラフである。
【図６】（ａ）は、ある条件αを満たす押圧面の第１変形例を含む押圧パッドの斜視図である。（ｂ）、（ｃ）は、この押圧パッドを長手方向（図ではＺ軸方向）に対して垂直な仮想平面で切断した場合を示す横断面図である。
【図７】（ａ）は、ある条件αを満たす押圧面の第２変形例を含む押圧パッドの斜視図である。（ｂ）、（ｃ）は、この押圧パッドを長手方向（Ｚ軸方向）に対して垂直な仮想平面で切断した場合を示す横断面図である。
【図８】（ａ）は、押圧面の第３変形例を含む押圧パッドの斜視図であり、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、この押圧パッドを長手方向（Ｚ軸方向）に対して垂直な仮想平面で切断した場合を示す横断面図である。（ｅ）は、この押圧パッドの長手方向における中央部が加圧ローラーの外周面と形成するニップを示す定着ベルトと加圧ローラーとの横断面図である。
【図９】（ａ）は、押圧面の第４変形例を含む押圧パッドの斜視図であり、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、この押圧パッドを長手方向（Ｚ軸方向）に対して垂直な仮想平面で切断した場合を示す横断面図である。（ｅ）は、この押圧パッドの長手方向における中央部が加圧ローラーの外周面と形成するニップを示す定着ベルトと加圧ローラーとの横断面図である。
【図１０】（ａ）は、押圧面の第５変形例を含む押圧パッドと加圧ローラーとの側面図である。（ｂ）は、この押圧パッドと加圧ローラーの変形例との側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［画像形成装置の外観］
図１の（ａ）は、本発明の実施形態による画像形成装置１００の外観を示す斜視図である。この画像形成装置１００はプリンターである。その筐体の上面には排紙トレイ４１が設けられ、その奥に開いた排紙口４２から排紙されたシートを収容する。排紙トレイ４１の前方には操作パネル５１が埋め込まれている。プリンター１００の底部には給紙カセット１１が引き出し可能に取り付けられている。
【００１９】
［画像形成装置の内部構造］
図１の（ｂ）は、図１の（ａ）の示す直線ｂ−ｂに沿ったプリンター１００の模式的な断面図である。プリンター１００はカラー対応の電子写真式であり、給送部１０、作像部２０、定着装置３０、および排紙部４０を含む。
給送部１０はまずピックアップローラー１２を用い、給紙カセット１１に収容されたシートの束からシートＳＨ１を１枚ずつ分離する。給送部１０は次にタイミングローラー１３を用い、分離したシートを作像部２０へ、その動作にタイミングを合わせて送出する。「シート」とは、紙製もしくは樹脂製の薄膜状もしくは薄板状の材料、物品、または印刷物をいう。給紙カセット１１に収容可能なシートの種類、すなわち紙種はたとえば、普通紙、上質紙、カラー用紙、または塗工紙であり、サイズはたとえば、Ａ３、Ａ４、Ａ５、またはＢ４である。さらに、シートの姿勢は縦置きと横置きとのいずれにも設定可能である。
【００２０】
作像部２０はたとえば中間体転写方式による印刷エンジンであり、タンデム配置の感光体ユニット２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ、中間転写ベルト２１、１次転写ローラー２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ、および２次転写ローラー２３を含む。中間転写ベルト２１は従動プーリー２１Ｌと駆動プーリー２１Ｒとの間に回転可能に掛け渡されている。これらのプーリー２１Ｌ、２１Ｒの間の空間には４つの感光体ユニット２０Ｙ、…と４本の１次転写ローラー２２Ｙ、…とが１つずつ対を成すように配置され、中間転写ベルト２１を間に挟んで対向している。２次転写ローラー２３は中間転写ベルト２１を間に挟んで駆動プーリー２１Ｒとニップを形成している。このニップには、タイミングローラー１３から送出されたシートＳＨ２が通紙される。
【００２１】
各感光体ユニット２０Ｙ、…では感光体ドラム２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋが、対向する１次転写ローラー２２Ｙ、…との間に中間転写ベルト２１を挟み、ニップを形成している。各感光体ユニット２０Ｙ、…は、中間転写ベルト２１が（図１の（ｂ）では反時計方向に）回転する間、その同じ表面部分が１次転写ローラー２２Ｙ、…と感光体ドラム２４Ｙ、…との間のニップを通過する際にその表面部分に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｋ）のうち異なる１色のトナー像を形成する。これにより、その表面部分にはこれら４色のトナー像が重ねられて１つのカラートナー像が形成される。このカラートナー像が駆動プーリー２１Ｒと２次転写ローラー２３との間のニップを通過するタイミングに合わせて、そのニップへシートＳＨ２がタイミングローラー１３から通紙される。これによりそのニップではカラートナー像が中間転写ベルト２１からシートＳＨ２へ転写される。
【００２２】
定着装置３０は、作像部２０から送出されたシートＳＨ３にトナー像を熱定着させる。具体的には、定着装置３０は定着ベルト３１と加圧ローラー３２とを回転させながら、それらの間のニップにシートＳＨ３を通紙する。このとき、定着ベルト３１はそのシートＳＨ３の表面を加熱し、加圧ローラー３２は同じ表面を加圧して定着ベルト３１へ押し付ける。定着ベルト３１からの熱と加圧ローラー３２からの圧力とにより、トナー像がそのシートＳＨ３の表面に定着する。定着装置３０は更に定着ベルト３１と加圧ローラー３２との回転により、そのシートＳＨ３を排紙部４０へ送り出す。
【００２３】
排紙部４０は、トナー像が定着したシートＳＨ３を排紙口４２から排紙トレイ４１へ排紙する。具体的には、排紙部４０は、排紙口４２の内側に配置された排紙ローラー４３を用いて、定着装置３０の上部から排紙口４２へ移動してきたシートＳＨ３を排紙口４２の外へ送出して排紙トレイ４１に載せる。
［定着装置の構造］
図２の（ａ）は、図１の（ｂ）が示す定着装置３０の含む定着ベルト３１と加圧ローラー３２との分解図であり、（ｂ）は、（ａ）が示す直線ｂ−ｂに沿った横断面図である。定着装置３０は、定着ベルト３１、押圧パッド３１１、保持部材３１２、加熱部３１３、キャップ３１４、加圧ローラー３２、および加圧部３３を含む。
【００２４】
定着ベルト３１と加圧ローラー３２とは回転軸が互いに平行に配置され、外周面が互いに接触している。この接触部すなわちニップＮＰは、両方３１、３２の回転軸を含む仮想的な平面に対して垂直な方向（図２ではＹ軸方向）に、たとえば数ｍｍの幅で拡がっている。このニップＮＰに、作像部２０から送り出されたシートＳＨ２が挟み込まれる。
定着ベルト３１は、たとえば長さ数十ｃｍ、直径数ｍｍ−数十ｍｍ、厚さ数百μｍ−数ｍｍの細長い円筒形状の無端ベルトであり、たとえば内周側から順に、基層、弾性層、および離型層を含む。基層は、ポリイミド（ＰＩ）等の高強度の耐熱性樹脂フィルム、またはステンレス鋼（ＳＵＳ）、ニッケル等の金属箔から成り、定着ベルト３１を円筒形状に保つ。弾性層は、基層の外側を覆うシリコーンゴム等、高弾性の耐熱性樹脂フィルムから成り、その柔らかさにより定着ベルト３１の外周面をシートＳＨ２の表面の微細な凹凸に合わせて変形させる。これにより、トナー像の光沢が均一化する。離型層は、弾性層の外側を覆うポリテトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）等のフッ素樹脂フィルムから成り、高温高圧のニップＮＰ内で溶融したトナーがシートＳＨ２の表面から定着ベルト３１の外周面へ転移する現象（オフセット）を防止する。定着ベルト３１は更に非張架ベルト（フリーベルト）であり、すなわちプーリー等の回転体には張架されていない。
【００２５】
押圧パッド３１１、保持部材３１２、および加熱部３１３は定着ベルト３１の内側の中空部に設置されている。押圧パッド３１１は定着ベルト３１の軸方向（図２ではＺ軸方向）に細長い板状部材であり、たとえば、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の耐熱性樹脂から成る。押圧パッド３１１は、加圧ローラー３２の外周面との間に定着ベルト３１を挟んでニップＮＰを形成する。このニップＮＰでは押圧パッド３１１の片側の板面３１５が定着ベルト３１に接触する。この板面３１５を以下、「押圧面」と呼ぶ。保持部材３１２は定着ベルト３１の軸方向（Ｚ軸方向）に長尺の板状部材であり、たとえば電気亜鉛メッキ鋼（ＳＥＣＣ）、ＳＵＳ、アルミニウム等の金属から成る溝形鋼板（横断面が「コ」の字形状である鋼板）である。保持部材３１２は、板面が押圧パッド３１１の押圧面とは反対側の板面に接着され、長手方向の両端部が定着装置３０を囲むフレーム（図２は示していない。）に固定されている。これにより、保持部材３１２は押圧パッド３１１をフレームに対して同じ位置に保持する。加熱部３１３は、たとえば定着ベルト３１の軸方向（Ｚ軸方向）に細長い棒状のハロゲンヒーターであり、発光に伴う熱放射で定着ベルト３１を内側から加熱してその温度をたとえば百数十℃−数百℃に維持する。キャップ３１４は定着ベルト３１よりも外径の大きい円板部材であり、たとえばＰＩ等の耐熱性樹脂から成る。キャップ３１４は内側の板面に円環形状の突出部３１６を含む。この突出部３１６は、突出方向に対して垂直な断面の外径が定着ベルト３１の内径に実質的に等しく、その一部が切り欠かれている。キャップ３１４は定着ベルト３１の両端の開口部を塞ぐ。このとき、その開口部の内側に突出部３１６が配置され、その切り欠き３１７の中に押圧パッド３１１が位置付けられる。その結果、定着ベルト３１は押圧パッド３１１とキャップ３１４とにより、自身の内周面を突出部３１６の外周面に沿って摺動させながら自身の中心軸のまわりに回転可能であるように支持される。
【００２６】
加圧ローラー３２は、芯金３２１、弾性体層３２２、および離型層３２３を含む。芯金３２１はたとえば長さ数十ｃｍ、直径数ｍｍ−数十ｍｍの細長い円筒部材であり、たとえば、アルミニウム、鉄、ＳＵＳ等の金属から成る。芯金３２１は長手方向の両端部で軸受（図２は示していない。）により、自身の中心軸のまわりに回転可能に支持されている。これらの軸受は定着装置３０のフレームにより、芯金３２１の中心軸を定着ベルト３１の回転軸へ接近させる方向（図２ではＸ軸の負方向）に摺動可能に支持されている。図２は示していないが、芯金３２１の両端部は更にギア等のトルク伝達機構を通してモーターに接続されている。このモーターはたとえばブラシレス直流（ＢＬＤＣ）モーターである。このモーターからのトルクを受けて加圧ローラー３２は駆動ローラーとして回転し、ニップＮＰで接触する定着ベルト３１を従動回転させる。弾性体層３２２は、芯金３２１の外側を覆うシリコーンゴム等、高弾性の耐熱性樹脂から成る。離型層３２３は、弾性体層３２２の外側を覆うＰＦＡ等のフッ素樹脂フィルムである。
【００２７】
加圧部３３は、たとえばバネ３３１に加え、そのバネ３３１の弾性力を制御するソレノイド、モーター等のアクチュエーター（図２は示していない。）を含む。これらを利用して加圧部３３は芯金３２１の両端部に対し、芯金３２１の中心軸から定着ベルト３１の回転軸へ向かって（Ｘ軸の負方向に）押圧力ｆＰを加える。この押圧力ｆＰにより加圧ローラー３２の外周面はニップＮＰに位置する部分が、定着ベルト３１を間に挟んで押圧パッド３１１の押圧面３１５に、たとえば１０6Ｐａのオーダーの圧力で押し付けられる。加圧ローラー３２、特に弾性体層３２２と比べれば押圧パッド３１１は弾性が無視可能な程度に小さいので、加圧ローラー３２の外周面はニップＮＰでは実質上、平らに窪む。加圧ローラー３２のこの圧力と変形とにより、ニップＮＰに挟まれたシートＳＨ２の部分には十分な熱量が定着ベルト３１から伝わるので、その部分に付着したトナーが、むらを残すことなくシートＳＨ２の表面に定着する。
【００２８】
加圧部３３は特に押圧力ｆＰを少なくとも２段階に変更可能である。高荷重の押圧力ｆＰはたとえば数百Ｎであり、シートＳＨ２が普通紙である場合に利用される。低荷重の押圧力ｆＰはたとえば数十Ｎ−百数十Ｎであり、シートＳＨ２が、薄紙、封筒等、普通紙よりも折れやすい紙種である場合に利用される。押圧力ｆＰが低荷重である場合は高荷重である場合に対し、ニップＮＰの幅（図２ではＹ軸方向の長さ）が数分の１倍に短縮する。この短縮に伴う加熱面積の減少に応じて加圧ローラー３２の回転が減速され、または加熱部３１３がハロゲンヒーターの発熱量を増大させる。これにより、押圧力ｆＰの強さにかかわらず、ニップＮＰを通過するシートＳＨ２にはトナーの定着に必要な熱量が確実に供給される。
【００２９】
［保持部材と加圧ローラーとのたわみに起因するニップ圧の変動］
図３の（ａ）は、保持部材３１２、押圧パッド３１１、および加圧ローラー３２の模式的な上面図である。加圧部３３の押圧力ｆＰにより加圧ローラー３２は、定着ベルト３１越しに押圧パッド３１１へ押し付けられる。このとき、保持部材３１２は長手方向（Ｚ軸方向）の両端（図では座標Ｚ＝Ｚ０、Ｚ１の両点）が定着装置３０のフレームに固定されているので、両端から中央へ向かうにつれて加圧ローラー３２の外周面から遠ざかるように、すなわち中心部（図では座標Ｚ＝Ｚｃとその近傍）が押圧力ｆＰの方向（図ではＸ軸の負方向）に膨らむようにたわむ。このときのたわみ量は、典型的には数μｍ−十数μｍであり、たとえば保持部材３１２を両端支持梁とみなすことにより計算可能である。
【００３０】
図３の（ａ）は示していないが、加圧ローラー３２の芯金３２１も、押圧パッド３１１から受ける押圧力ｆＰの反作用により、長手方向（Ｚ軸方向）の両端部Ｚ＝Ｚ０、Ｚ１から中央部Ｚ＝Ｚｃへ向かうにつれて押圧パッド３１１から遠ざかるようにたわむ。このときのたわみ量は一般に、保持部材３１２のたわみ量よりも十分に小さい。
図３の（ｂ）は、保持部材３１２の長手方向の座標Ｚと保持部材３１２から加圧ローラー３２の芯金３２１までの距離ΔＸとの間の関係を示すグラフである。破線のグラフは、加圧部３３の押圧力ｆＰが低荷重ｆＬであるときを示し、実線のグラフは、その押圧力ｆＰが高荷重ｆＨ＞ｆＬであるときを示す。これらのグラフが示すとおり、保持部材３１２の両端部Ｚ＝Ｚ０、Ｚ１よりも中央部Ｚ＝Ｚｃは芯金３２１までの距離ΔＸが大きい。各端部Ｚ＝Ｚ０、Ｚ１と中央部Ｚ＝Ｚｃとの間でのこの距離ΔＸの差により保持部材３１２のたわみ量（より正確には、芯金３２１に対する保持部材３１２のたわみ量であり、芯金３２１自体のたわみ量も含む。）は評価される。押圧力ｆＰが低荷重ｆＬであるときは保持部材３１２のたわみ量ＤＦＬが小さく、高荷重ｆＨであるときはたわみ量ＤＦＨが大きい：ＤＦＬ＜ＤＦＨ。
【００３１】
図３の（ｃ）は、仮に押圧パッド３１１が均質な直方体であり、かつ押圧面３１５がＹＺ平面に平行な平面であれば保持部材３１２の長手方向に現れるはずの保持部材３１２と加圧ローラー３２の外周面との間のニップ圧分布を示すグラフである。破線のグラフは、加圧部３３の押圧力ｆＰが低荷重ｆＬであるときを示し、実線のグラフは、その押圧力ｆＰが高荷重ｆＨであるときを示す。これらのグラフが示すとおり、保持部材３１２の中央部Ｚ＝Ｚｃでは保持部材３１２のたわみにより加圧ローラー３２から遠ざかる方向の応力が作用するので、両端部Ｚ＝Ｚ０、Ｚ１よりもニップ圧が低減する。各端部Ｚ＝Ｚ０、Ｚ１と中央部Ｚ＝Ｚｃとの間でのニップ圧の差は、押圧力ｆＰが低荷重ｆＬであるときは小さい値ΔＰＬであり、高荷重ｆＨであるときは大きい値ΔＰＨである：ΔＰＬ＜ΔＰＨ。
【００３２】
押圧パッド３１１が図３の（ｃ）で想定されている均質な直方体という簡単な構造のままでは、特に加圧部３３の押圧力ｆＰが高荷重ｆＨである際に、ニップ圧の大きな差ΔＰＨに起因する定着むらと紙しわとの危険性が無視できない。この危険性を解消させるだけであれば、たとえば押圧面３１５の中央部Ｚ＝Ｚｃを両端部Ｚ＝Ｚ０、Ｚ１よりも盛り上げて加圧ローラー３２に接近させればよい（たとえば特許文献４−６参照）。この盛り上がりが中央部Ｚ＝Ｚｃにおいて保持部材３１２のたわみに伴う加圧ローラー３２との距離ΔＸの増大を相殺し、両端部Ｚ＝Ｚ０、Ｚ１よりもニップ圧を差ΔＰＨだけ高めるからである。しかし、この工夫だけでは、押圧力ｆＰが低荷重ｆＬである際に中央部Ｚ＝Ｚｃでは両端部Ｚ＝Ｚ０、Ｚ１よりもニップ圧が高くなる（∵ΔＰＬ＜ΔＰＨ）ので、定着むらまたは紙しわの新たな原因になりかねない。
【００３３】
［押圧面の３次元形状］
本発明の実施形態による押圧パッド３１１は、加圧部３３が押圧力ｆＰを除去したことに従って加圧ローラー３２とのニップを解消した状態では、押圧面３１５が以下に述べる３次元形状を持つ。これにより、押圧パッド３１１がニップを形成した場合、押圧力ｆＰが低荷重ｆＬと高荷重ｆＨとのいずれであるかにかかわらず、保持部材３１２のたわみに起因するニップ圧の変動が押圧面３１５の起伏に伴うニップ圧の変動で相殺される。
【００３４】
図４の（ａ）は、押圧面３１５の全体が見渡せる視点からの押圧パッド３１１の外観を示す斜視図である。図４の（ａ）では、押圧面３１５の起伏の大きさ（典型的には数μｍ−十数μｍである。）が各辺の長さ（典型的なオーダーは１ｍｍ以上である。）に対して誇張されている。押圧面３１５の３次元形状は、和琴の弦が張られた面（龍甲）に似た形状に加工されている。特に、押圧パッド３１１の長手方向（図ではＺ軸方向）における中央部４０１が平らである一方、両端部４０２がかまぼこ形である。
【００３５】
図４の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、図４の（ａ）が示す押圧パッド３１１を長手方向（図ではＺ軸方向）に対して垂直な仮想平面ＶＰｂ、ＶＰｃ、ＶＰｄ、ＶＰｅのそれぞれで切断した場合を示す横断面図である。図４の（ｂ）が示すように、押圧パッド３１１の端部４０２を切断する仮想平面ＶＰｂにおいて押圧面３１５の輪郭（仮想平面ＶＰｂと押圧面３１５との交線）は、加圧部３３の押圧力ｆＰとは逆方向（図ではＸ軸の正方向）に、すなわち加圧ローラー３２に向かって突出した滑らかな凸曲線、たとえば円弧を描く。図４の（ｃ）、（ｄ）が示すように、押圧パッド３１１の両端部４０２と中央部４０１との中間を切断する仮想平面ＶＰｃ、ＶＰｄにおいても押圧面３１５の輪郭は同様な凸曲線を描く。ただし、仮想平面の位置が押圧パッド３１１の中央部４０１に近いほど凸曲線の平均曲率は低く、すなわち直線に近い。図４の（ｅ）が示すように、押圧パッド３１１の中央部４０１を切断する仮想平面ＶＰｅでは押圧面３１５の輪郭は、押圧力ｆＰの方向（図ではＸ軸方向）に対して垂直に、すなわちニップの幅方向（図ではＹ軸方向）に伸びる直線に等しい。
【００３６】
−押圧面上の基準領域−
各仮想平面ＶＰｂ、…、ＶＰｅにおける押圧面３１５の輪郭の中で、ニップが形成される際に加圧ローラー３２の外周面と定着ベルト３１越しに最初に接触する点状領域Ｐｒを以下、「基準点」と呼ぶ。すなわち、その輪郭の中で基準点Ｐｒは加圧ローラー３２の外周面に最も近い。
【００３７】
図５の（ａ）は、図４の（ａ）の示す押圧面３１５における等高線ＣＮＴを示す斜視図である。各等高線ＣＮＴは、押圧力ｆＰの方向における位置（図ではＸ座標）が等しい領域、すなわちその方向（Ｘ軸方向）に対して垂直な仮想平面と押圧面３１５との交線を表す。これらの等高線ＣＮＴから明らかなとおり、いずれの仮想平面ＶＰｂ、…、ＶＰｅにおいても、押圧面３１５の輪郭の中で基準点Ｐｒは加圧ローラー３２の回転軸からの距離が最も小さい。したがって、基準点Ｐｒは加圧ローラー３２の外周面にも最も近いので、ニップが形成される際、定着ベルト３１越しに加圧ローラー３２の外周面と最初に接触する。
【００３８】
図５の（ｂ）は、ニップの幅方向（Ｙ軸方向）に対して垂直な仮想平面において押圧面３１５が描く輪郭を示す縦断面図である。実線Ｃｒは、仮想平面が定着ベルト３１と加圧ローラー３２との両方の回転軸を含む場合における押圧面３１５の輪郭を示す。この輪郭Ｃｒは、加圧ローラー３２の回転軸が押圧力ｆＰの方向（Ｘ軸の負方向）に沿って射影される押圧面３１５上の線状領域に等しく、基準点Ｐｒをすべて含む。この輪郭Ｃｒを、以下、「基準線」と呼ぶ。図５の（ｂ）が示す例では、基準線Ｃｒは押圧パッド３１１の長手方向（Ｚ軸方向）に対して平行な直線を成す。すなわち、いずれの基準点Ｐｒも加圧ローラー３２の外周面から等距離に位置する。この場合、押圧力ｆＰの強さにかかわらず、基準線Ｃｒの全体がニップに必ず含まれる。
【００３９】
押圧力ｆＰの上昇につれて、ニップに含まれる押圧面３１５の範囲は基準線Ｃｒを中心にそこから幅方向（Ｙ軸方向）に拡がる。図５の（ａ）が示す斑点模様の領域５０１は、押圧力ｆＰが低荷重ｆＬである場合にニップに含まれる押圧面３１５の範囲を示す。この領域５０１は、ニップの幅方向（Ｙ軸方向）において基準線Ｃｒの両側に実質的に等距離（ニップ幅ＮＷＬの半値）ずつ拡がっている。押圧力ｆＰが高荷重ｆＨである場合は押圧面３１５の全体がニップに含まれる。すなわち、ニップ幅は押圧面３１５の全幅ＮＷＨと実質的に等しい。
【００４０】
押圧パッド３１１は加圧ローラー３２の外周面よりも弾性が無視可能に低い、すなわち変形が無視できるほど硬いので、ニップは押圧面３１５と形状が実質的に一致する。特に基準線Ｃｒとその近傍とでは、図４の（ａ）、（ｅ）、および図５の（ａ）、（ｂ）から理解されるように、ニップが実質的に平面を成す。基準線Ｃｒは押圧力ｆＰの強さにかかわらず常にニップに含まれるので、基準線Ｃｒの近傍に拡がるニップの平面形状も押圧力ｆＰの強さには依存しない。さらに、押圧パッド３１１の長手方向における中央部４０１では、図４の（ｅ）が示すように、押圧力ｆＰの強さに応じたニップ幅ＮＷＬ、ＮＷＨの違いにかかわらず、ニップが幅方向（Ｙ軸方向）に対して平行な平面状に拡がる。
【００４１】
−押圧面上の境界領域−
図４は更に、各仮想平面ＶＰｂ、…、ＶＰｅにおける押圧面３１５の輪郭が含む境界点Ｐｃを示す。「境界点」Ｐｃとは、同じ輪郭内の基準点Ｐｒからニップの幅方向（Ｙ軸方向）に閾値距離ＤＴＨだけ離れた点状領域をいう。「閾値距離」ＤＴＨは、加圧部３３の押圧力ｆＰの強さが閾値ｆＴＨに等しい場合における基準線Ｃｒからニップの幅方向（Ｙ軸方向）の端までの距離、すなわちその場合におけるニップ幅の半値を表す。閾値ｆＴＨは低荷重ｆＬと高荷重ｆＨとの中間に設定されるので、閾値距離ＤＴＨの２倍は低荷重ｆＬ下でのニップ幅ＮＷＬよりも大きく、高荷重ｆＨ下でのニップ幅ＮＷＨよりも小さい：ＮＷＬ＜２×ＤＴＨ＜ＮＷＨ。したがって、図５の（ａ）が示す破線Ｃｃのように、境界点Ｐｃの全体で構成される押圧面３１５上の線状領域（以下、「境界線」と呼ぶ。）は、低荷重ｆＬ下のニップに含まれる押圧面３１５の領域５０１よりも外側に位置する。押圧面３１５のうち境界線Ｃｃとそれよりも外側の領域とは、加圧部３３の押圧力ｆＰが低荷重ｆＬである場合にはニップには含まれないが、高荷重ｆＨである場合には含まれる。
【００４２】
図５の（ｂ）が示す破線Ｃｃは、ニップの幅方向（Ｙ軸方向）に対して垂直な仮想平面が押圧面３１５上の基準線Ｃｒからニップの幅方向（Ｙ軸方向）に閾値距離ＤＴＨだけ離れている場合にその平面内で押圧面３１５が描く輪郭、すなわち境界線を示す。押圧パッド３１１の長手方向（Ｚ軸方向）における中央部４０１から両端部４０２へ近づくにつれて、境界線Ｃｃは加圧ローラー３２から押圧力ｆＰの方向（Ｘ軸の負方向）へ遠のくように湾曲し、長手方向（Ｚ軸方向）に対して垂直な仮想平面に沿った押圧面３１５の平均曲率は低下している。したがって、押圧パッド３１１の中央部４０１を切断する仮想平面ＶＰｅ（図４の（ｅ）参照。）と比べて端部４０２を切断する仮想平面ＶＰｂ（図４の（ｂ）参照。）では、基準点Ｐｒは実質的に同じ位置である一方、境界点Ｐｃは加圧ローラー３２とは反対側（Ｘ軸の負方向）へ変位している。すなわち、基準点Ｐｒを基準とする境界点Ｐｃの位置が加圧ローラー３２とは反対側（Ｘ軸の負方向）へ移動している。好ましくは、各端部４０２における基準点Ｐｒから境界点Ｐｃまでの押圧力ｆＰの方向（Ｘ軸方向）に沿った距離（Ｘ座標の差）ＨＰは、押圧力ｆＰが高荷重ｆＨである際に生じる加圧ローラー３２の回転軸に対する保持部材３１２のたわみ量ＤＦＨ（図３の（ｂ）参照。）の半値以上に設計される：ＨＰ≧ＤＦＨ／２。
【００４３】
押圧パッド３１１は加圧ローラー３２の外周面よりも硬いので、ニップは実質上押圧面３１５と形状が一致する。したがって、図４の（ａ）が示す各仮想平面ＶＰｂ、…、ＶＰｅでは、図４の（ｂ）、…、（ｅ）が示す押圧面３１５の輪郭に沿ってニップが拡がる。これらの輪郭から理解されるように、押圧力ｆＰが低荷重ｆＬである場合にはニップ幅ＮＷＬが十分に狭いので、ニップは両端部４０２でも中央部４０１と実質的に同じ平面上に拡がる。その結果、ニップは両端部４０２では中央部４０１と、押圧力ｆＰの方向における位置（Ｘ座標）が基準線Ｃｒと等しい面積の割合が実質的に等しい。一方、押圧力ｆＰが高荷重ｆＨである場合にはニップ幅ＮＷＨが押圧面３１５の全幅に達するので、ニップは両端部４０２では中央部４０１とは異なり、幅方向の両縁が中心よりも押圧力ｆＰの方向（Ｘ軸の負方向）へ逃げるように湾曲する。その結果、ニップは両端部４０２では中央部４０１と比べ、押圧力ｆＰの方向における位置（Ｘ座標）が基準線Ｃｒよりも加圧ローラー３２から遠い面積の割合が高い。押圧力ｆＰの強さに応じたニップのこのような変形は、加圧ローラー３２の回転軸の方向（Ｚ軸方向）におけるニップ圧分布に次のように影響する。
【００４４】
図５の（ｃ）は、加圧ローラー３２の回転軸の方向（Ｚ軸方向）における実際のニップ圧分布を示すグラフである。破線のグラフは加圧部３３の押圧力ｆＰが低荷重ｆＬである場合を示し、実線のグラフはその押圧力ｆＰが高荷重ｆＨである場合を示す。さらに、二点鎖線のグラフは、押圧面３１５の全体が平面であると想定した場合におけるニップ圧分布（図３の（ｃ）参照。）を示す。
【００４５】
これらのグラフが示すとおり、押圧力ｆＰが低荷重ｆＬである場合は押圧面３１５の全体が平面であると想定した場合とニップ圧分布が実質的に変わらず、特に、各端部Ｚ＝Ｚ０、Ｚ１と中央部Ｚ＝Ｚｃとの間でのニップ圧の差ΔＰＬが実質的に等しい。これは、図５の（ａ）が示すニップに含まれる押圧面３１５の領域５０１が実質的に平面であることに因る。逆に、この意味で平面とみなせる押圧面３１５内の最大の範囲を表すように境界線Ｃｃは設定される。加圧部３３の押圧力ｆＰの強さが閾値ｆＴＨよりも低ければニップは境界線Ｃｃよりも内側にしか拡がらないので、押圧面３１５の全体が平面であると想定した場合とニップ圧分布が実質的に等しい。
【００４６】
押圧力ｆＰが高荷重ｆＨである場合は押圧面３１５の全体が平面であると想定した場合と比べ、中央部Ｚ＝Ｚｃではニップ圧分布が実質的に変わらないが、両端部Ｚ＝Ｚ０、Ｚ１ではニップ圧が低減する。これにより、各端部Ｚ＝Ｚ０、Ｚ１と中央部Ｚ＝Ｚｃとの間でのニップ圧の差は、押圧面３１５の全体が平面である場合の値ΔＰＨよりも小さく抑えられ、特に押圧力ｆＰが低荷重ｆ１であるときの値ΔＰＬと実質的に等しい。これは次の理由に因る。ニップは境界線Ｃｃを越えて押圧面３１５の全幅に拡がっているので、両端部Ｚ＝Ｚ０、Ｚ１では中央部Ｚ＝Ｚｃと比べて幅方向の湾曲が大きく（図４の（ｂ）、（ｅ）参照）、押圧力ｆＰの方向における位置（Ｘ座標）が基準線Ｃｒよりも加圧ローラー３２から遠い面積の割合が高い。その結果、両端部Ｚ＝Ｚ０、Ｚ１は中央部Ｚ＝Ｚｃよりも、押圧面３１５の湾曲に起因するニップ圧の降下量が大きい。特に両端部Ｚ＝Ｚ０、Ｚ１でのこの降下量は、中央部Ｚ＝Ｚｃにおける保持部材３１２のたわみに起因するニップ圧の降下量と同程度であるので、両端部Ｚ＝Ｚ０、Ｚ１でのニップ圧が中央部Ｚ＝Ｚｃでの値に接近する。
【００４７】
［実施形態の利点］
本発明の実施形態によるＭＦＰ１００では上記のとおり定着装置３０がフリーベルトニップ方式であり、押圧パッド３１１が押圧面３１５により、加圧ローラー３２の外周面との間に定着ベルト３１を挟んでニップを形成する。押圧パッド３１１がこのニップを解消した状態では押圧面３１５は、図４、図５の示すような３次元形状を成す。特に、押圧パッド３１１の中央部４０１を切断する仮想平面ＶＰｅ（図４の（ｅ）参照。）と比べて端部４０２を切断する仮想平面ＶＰｂ（図４の（ｂ）参照。）では、基準領域Ｐｒ、Ｃｒを基準とする境界領域Ｐｃ、Ｃｃの位置が加圧ローラー３２とは反対側（Ｘ軸の負方向）へ移動している（図５の（ｂ）参照）。
【００４８】
押圧力ｆＰが低荷重ｆ１である場合、ニップは境界領域Ｃｃの内側にしか拡がらないので、その全体が実質的に平面である。この場合、押圧力ｆＰによる保持部材３１２のたわみは小さいので、ニップの長手方向（Ｚ軸方向）におけるニップ圧のばらつきは十分に小さい。押圧力ｆＰが高荷重ｆ２である場合、ニップは境界領域Ｃｃを越えて押圧面３１５の全幅に拡がる。したがって、ニップの長手方向（Ｚ軸方向）における両端部Ｚ＝Ｚ０、Ｚ１では中央部Ｚ＝Ｚｃとは異なり、押圧力ｆＰの方向における位置（Ｘ座標）が基準線Ｃｒよりも加圧ローラー３２から遠い面積の割合が高い。その結果、両端部Ｚ＝Ｚ０、Ｚ１は中央部Ｚ＝Ｚｃよりも、幅方向の湾曲に伴うニップ圧の降下量が大きい。両端部Ｚ＝Ｚ０、Ｚ１と中央部Ｚ＝Ｚｃとの間でのこの降下量の差がそれらの間での保持部材３１２のたわみに起因するニップ圧の差を相殺するので、長手方向（Ｚ軸方向）におけるニップ圧のばらつきが、押圧力ｆＰの強さにかかわらず小さく抑えられる。
【００４９】
このように、押圧面３１５の３次元形状により、定着装置３０がシートに対する荷重を切り換えても、定着ベルト３１と加圧ローラー３２との共通の軸方向（Ｚ軸方向）におけるニップ圧分布が良好に維持される。特にニップ圧のばらつきに起因する定着むらと紙しわとの危険性が、シートに対する荷重の強さにかかわらず、低く抑えられる。それ故、プリンター１００は、特に紙種が、普通紙、封筒、薄紙のいずれであるかにかかわらず、高画質と高速性とに対する信頼性を十分に高く維持することができる。
【００５０】
［変形例］
（A）本発明の上記の実施形態による画像形成装置１００は電子写真式のカラープリンターである。本発明の実施形態による画像形成装置はその他に、モノクロプリンター、コピー機、ＦＡＸ等のいずれの単機能機であっても、複合機（ＭＦＰ）であってもよい。
（B）図２が示す定着装置３０のフリーベルトニップ構造では、加熱部材がベルト３１であり、加圧部材がローラー３２である。逆に、加熱部材がローラーであり、加圧部材がベルトであってもよい。この場合、加圧部３３は加圧ローラー３２の芯金３２１に代えて押圧パッドに対して押圧力ｆＰを加える。その押圧力ｆＰの反作用として定着ローラーから受ける力により押圧パッドの保持部材はたわみ、そのたわみに起因するニップ圧のばらつきを押圧パッドの押圧面の起伏に伴うニップ圧の変動が相殺する。
【００５１】
定着ベルトはフリーベルト３１に代えて、押圧パッド３１１と他のプーリーとの間に張架されたベルトであってもよい。この場合、加熱部３３はそのプーリーの内部または周囲に設置されてもよい。
（C）図２が示す定着装置３０の構造では、保持部材３１２が定着ベルト３１の軸方向（Ｚ軸方向）に長尺の溝形鋼板である。保持部材はその他に、山形鋼（横断面が「Ｌ」字形状である鋼板）であってもよい。一般に、溝形鋼よりも山形鋼はたわみやすいが、押圧パッド３１１との接触面積を一定に維持したままで保持部材３１２の重量を軽減することが容易である。本発明による押圧パッド３１１は保持部材３１２のたわみに起因するニップ圧のばらつきを、押圧力ｆＰの強さにかかわらず小さく抑えられるので、保持部材を山形鋼で構成することにより定着装置３０を更に小型化することが可能である。
【００５２】
（D）図２が示す加熱部３１３はハロゲンヒーターである。加熱部３３はその他に、セラミックヒーター、カーボンヒーター、または誘導加熱装置（ＩＨ）であってもよい。
（E）図４、図５の示す押圧面３１５は全体が滑らかな曲面である。しかし、滑らかさは押圧面にとって特に重要ではない。図４、図５の示す押圧面３１５の形状と同様に次の条件αが満たされてさえいれば、段、突起、溝等のいわゆる微分不可能な部分が押圧面に含まれてもよい。条件α：加圧部３３が押圧力ｆＰを除去したことに従って押圧パッド３１１が加圧ローラー３２とのニップを解消した場合、押圧パッド３１１の中央部４０１と比べて端部４０２では、基準領域Ｐｒ、Ｃｒを基準とする境界領域Ｐｃ、Ｃｃの位置が加圧ローラー３２とは反対側（Ｘ軸の負方向）へ移動している。
【００５３】
−第１変形例−
図６の（ａ）は、条件αを満たす押圧面の第１変形例６１５を含む押圧パッド３１１の斜視図である。図６の（ａ）では図４の（ａ）と同様、押圧面６１５の起伏の大きさが各辺の長さに対して誇張されている。押圧面６１５は、押圧パッド３１１の長手方向（図ではＺ軸方向）における中央部４０１では平らであり、そこから両端部４０２に向かうほど押圧力ｆＰの方向（図ではＸ軸の負方向）へ滑らかに変位している。押圧面６１５は更に各端部４０２に凸部６０１を１つずつ含む。凸部６０１は、ニップの幅方向（図ではＹ軸方向）における押圧面６１５の中心部から押圧力ｆＰとは逆方向（図ではＸ軸の正方向）に、すなわち加圧ローラー３２に向かって突出した突起である。凸部６０１は、ニップの幅方向（Ｙ軸方向）における押圧面６１５の中心線に沿って伸びる峰Ｃｒを含む。この峰Ｃｒは押圧面６１５の中で加圧ローラー３２の回転軸に最も近く、基準線Ｃｒを成す。図６の（ａ）が示す例においても、基準線Ｃｒは押圧パッド３１１の長手方向（Ｚ軸方向）に対して平行な直線である。すなわち、基準線Ｃｒ上のいずれの点も加圧ローラー３２の外周面から等距離に位置する。したがって、押圧力ｆＰの強さにかかわらず、基準線Ｃｒの全体がニップに必ず含まれる。
【００５４】
図６の（ｂ）、（ｃ）は、押圧パッド３１１を長手方向（図ではＺ軸方向）に対して垂直な仮想平面ＶＰｂ、ＶＰｃのそれぞれで切断した場合を示す横断面図である。図６の（ｂ）が示すように、押圧パッド３１１の端部４０２を通る仮想平面ＶＰｂでは押圧面６１５の輪郭は、ニップの幅方向（Ｙ軸方向）の両縁には幅方向に対して平行な直線部分６１ｂを含み、中心には凸部６０１の描く、押圧力ｆＰとは逆方向（Ｘ軸の正方向）に突出した滑らかな凸曲線６２ｂを含む。図６の（ｃ）が示すように、押圧パッド３１１の端部４０２と中央部４０１との中間を切断する仮想平面ＶＰｃにおいても、押圧面６１５の輪郭は、ニップの幅方向（Ｙ軸方向）の両縁に直線部分６１ｃを含み、中心に凸曲線６２ｃを含む。仮想平面の位置が押圧パッド３１１の中央部４０１に近いほど、直線部分６１ｂ、６１ｃは加圧ローラー３２の回転軸に近く、凸曲線６２ｂ、６２ｃの幅は狭い。押圧パッド３１１の中央部４０１を切断する仮想平面では押圧面６１５の輪郭は、図４の（ｅ）が示すものと同様、ニップの幅方向（Ｙ軸方向）に伸びる直線に等しい。
【００５５】
各仮想平面ＶＰｂ、ＶＰｃでは、押圧面６１５の基準点Ｐｒが凸曲線６２ｂ、６２ｃの頂点に位置する一方、境界点Ｐｃが直線部分６１ｂ、６１ｃに位置する。したがって、低荷重ｆＬ下のニップは、図６の（ａ）が破線Ｃｃで示す境界線の内側にしか拡がらず、特に端部４０１では実質上、凸部６０１しか含まない。一方、高荷重ｆＨ下のニップは押圧面６１５の全体に拡がり、特に端部４０１では凸曲線６２ｂに加えてその両側の直線部分６１ｂを含む。基準線Ｃｒと境界線Ｃｃとはいずれも、ニップの幅方向（Ｙ軸方向）に対して垂直な仮想平面内では、図５の（ｂ）が示すものと同様な形状である。すなわち、基準線Ｃｒは、押圧パッド３１１の長手方向（Ｚ軸方向）に対して平行な直線であり、境界線Ｃｃは、押圧パッド３１１の中央部４０１から両端部４０２へ近づくにつれて加圧ローラー３２から押圧力ｆＰの方向（Ｘ軸の負方向）へ遠のくように湾曲した滑らかな曲線である。さらに、中央部４０１から両端部４０２へ近づくにつれて押圧面６１５の直線部分６１ｂ、６１ｃに対する凸曲線６２ｂ、６２ｃの高さ、すなわち境界点Ｐｃから基準点Ｐｒまでの押圧力ｆＰの方向（Ｘ軸方向）に沿った距離（Ｘ座標の差）は増大する。したがって、押圧パッド３１１の中央部４０１を切断する仮想平面ＶＰｅ（図４の（ｅ）参照。）と比べて端部４０２を切断する仮想平面ＶＰｂ（図６の（ｂ）参照。）では、基準点Ｐｒを基準とする境界点Ｐｃの位置（基準点Ｐｒを原点とした場合における境界点ＰｃのＸ座標）が加圧ローラー３２とは反対側（Ｘ軸の負方向）へ移動している。好ましくは、各端部４０２では、境界点Ｐｃから基準点Ｐｒまでの押圧力ｆＰの方向に沿った距離（Ｘ座標の差）ＨＰ、すなわち直線部分６１ｂに対する凸曲線６２ｂの頂点の高さは、押圧力ｆＰが高荷重ｆＨである際に生じる加圧ローラー３２の回転軸に対する保持部材３１２のたわみ量ＤＦＨ（図３の（ｂ）参照。）の半値以上に設計される：ＨＰ≧ＤＦＨ／２。
【００５６】
押圧パッド３１１は加圧ローラー３２の外周面に比べれば弾性変形が無視できるので、ニップは押圧面６１５と形状が実質的に一致する。押圧力ｆＰが低荷重ｆＬである場合はニップ幅ＮＷＬが十分に狭いので、ニップは両端部４０２では凸部６０１しか含まない。その結果、中央部４０１と同様に両端部４０２でも、押圧力ｆＰの方向における位置（Ｘ座標）が基準線Ｃｒよりも加圧ローラー３２から遠い面積の割合は無視できるので、押圧面の全体が平面であると想定した場合とニップ圧分布は実質的に変わらない（図５の（ｃ）参照）。一方、押圧力ｆＰが高荷重ｆＨである場合にはニップ幅ＮＷＨが押圧面７１５の全幅に達するので、ニップは両端部４０２では中央部４０１とは異なり、幅方向の両縁が中心よりも押圧力ｆＰの方向（Ｘ軸の負方向）へ逃げるように湾曲する。その結果、両端部４０２は中央部４０１とは異なり、押圧力ｆＰの方向における位置（Ｘ座標）が基準線Ｃｒよりも加圧ローラー３２から遠い面積の割合は無視できない。それ故、押圧面の全体が平面であると想定した場合よりも両端部Ｚ＝Ｚ０、Ｚ１のニップ圧が低減し、中央部Ｚ＝Ｚｃとの間でのニップ圧の差が小さく抑えられる（図５の（ｃ）参照）。
【００５７】
−第２変形例−
図７の（ａ）は、条件αを満たす押圧面の第２変形例７１５を含む押圧パッド３１１の斜視図である。図７の（ａ）でも図４の（ａ）と同様、押圧面７１５の起伏の大きさが各辺の長さに対して誇張されている。押圧面の第２変形例７１５は第１変形例６１５とは、滑らかな曲面形状の凸部６０１に代えて段形状の凸部７０１を含む点でのみ異なる。この凸部７０１は、ニップの幅方向（Ｙ軸方向）における押圧面７１５の中心部から押圧力ｆＰとは逆方向（Ｘ軸の正方向）に突出した突起である。凸部７０１の頂上は押圧力ｆＰの方向（Ｘ軸方向）に対して垂直な平面であり、基準線Ｃｒを含む。すなわち、凸部７０１の頂上のいずれの点も加圧ローラー３２の外周面から等距離に位置する。したがって、押圧力ｆＰの強さにかかわらず、基準線Ｃｒの全体がニップに必ず含まれる。
【００５８】
図７の（ｂ）、（ｃ）は、押圧パッド３１１を長手方向（Ｚ軸方向）に対して垂直な仮想平面ＶＰｂ、ＶＰｃのそれぞれで切断した場合を示す横断面図である。図７の（ｂ）が示すように、押圧パッド３１１の端部４０２を切断する仮想平面ＶＰｂでは押圧面７１５の輪郭は、ニップの幅方向（Ｙ軸方向）の両縁に幅方向に対して平行な直線部分７１ｂを含み、中心に凸部７０１の描く矩形部分７２ｂを含む。図７の（ｃ）が示すように、押圧パッド３１１の端部４０２と中央部４０１との中間を切断する仮想平面ＶＰｃにおいても押圧面７１５の輪郭は、ニップの幅方向（Ｙ軸方向）の両縁に直線部分７１ｃを含み、中心に矩形部分７２ｃを含む。仮想平面が押圧パッド３１１の中央部４０１に近いほど、直線部分７１ｂ、７１ｃは加圧ローラー３２の回転軸に近い。押圧パッド３１１の中央部４０１を切断する仮想平面ＶＰｅでは押圧面７１５の輪郭は、図４の（ｅ）が示すものと同様、ニップの幅方向（Ｙ軸方向）に伸びる直線に等しい。
【００５９】
各仮想平面ＶＰｂ、ＶＰｃでは、押圧面７１５の基準点Ｐｒが矩形部分７２ｂ、７２ｃの中心に位置する一方、境界点Ｐｃが直線部分７１ｂ、７１ｃに位置する。したがって、低荷重ｆＬ下のニップは、図７の（ａ）が破線Ｃｃで示す境界線の内側にしか拡がらず、特に端部４０１では実質上、凸部７０１しか含まない。一方、高荷重ｆＨ下のニップは押圧面７１５の全体に拡がり、特に端部４０１では矩形部分７２ｂに加えてその両側の直線部分７１ｂを含む。基準線Ｃｒと境界線Ｃｃとはいずれも、ニップの幅方向（Ｙ軸方向）に対して垂直な仮想平面内では図５の（ｂ）が示すものと同様な形状である。特に、押圧パッド３１１の中央部４０１を切断する仮想平面ＶＰｅ（図４の（ｅ）参照。）と比べて端部４０２を切断する仮想平面ＶＰｂ（図７の（ｂ）参照。）では、基準点Ｐｒを基準とする境界点Ｐｃの位置が加圧ローラー３２とは反対側（Ｘ軸の負方向）へ移動している。好ましくは、各端部４０２では、基準点Ｐｒから境界点Ｐｃまでの押圧力ｆＰの方向（Ｘ軸方向）に沿った距離（Ｘ座標の差）ＨＰ、すなわち直線部分７１ｂに対する矩形部分７２ｂの高さは、押圧力ｆＰが高荷重ｆＨである際に生じる加圧ローラー３２の回転軸に対する保持部材３１２のたわみ量ＤＦＨ（図３の（ｂ）参照。）の半値以上に設計される：ＨＰ≧ＤＦＨ／２。
【００６０】
押圧力ｆＰが低荷重ｆＬである場合にはニップ幅ＮＷＬが十分に狭いので、ニップは両端部４０２では凸部７０１しか含まない。その結果、ニップは両端部４０２では中央部４０１と実質的に同じ平面上に拡がるので、押圧面の全体が平面であると想定した場合とニップ圧分布は実質的に変わらない（図５の（ｃ）参照）。一方、押圧力ｆＰが高荷重ｆＨである場合にはニップ幅ＮＷＨが押圧面７１５の全幅に達するので、ニップは両端部４０２では中央部４０１とは異なり、幅方向の両縁が中心よりも押圧力ｆＰの方向（Ｘ軸の負方向）へ逃げるように湾曲する。その結果、両端部４０２は中央部４０１とは異なり、押圧力ｆＰの方向における位置（Ｘ座標）が基準線Ｃｒよりも加圧ローラー３２から遠い面積の割合は無視できない。それ故、押圧面の全体が平面であると想定した場合よりも、両端部Ｚ＝Ｚ０、Ｚ１のニップ圧が低減し、中央部Ｚ＝Ｚｃとの間でのニップ圧の差が小さく抑えられる（図５の（ｃ）参照）。
【００６１】
（F）図４の（ｅ）が示す押圧面３１５は、押圧パッド３１１の中央部４０１を切断する仮想平面ＶＰｅにおける輪郭が実質的に、ニップの幅方向（Ｙ軸方向）に対して平行な直線である。この輪郭はその他に曲線であってもよく、たとえば、加圧ローラー３２の外周面の一部、または定着ベルト３１のうちニップに挟まれる部分と実質的に一致する形状であってもよい。
【００６２】
−加圧ローラーの外周面と形状が一致する場合−
図８の（ａ）は、押圧面の第３変形例８１５を含む押圧パッド３１１の斜視図であり、図８の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、この押圧パッド３１１を長手方向（Ｚ軸方向）に対して垂直な仮想平面ＶＰｂ、ＶＰｃ、ＶＰｄのそれぞれで切断した横断面図である。図８では図４と同様、押圧面８１５の起伏の大きさが各辺の長さに対して誇張されている。図８の（ａ）、…、（ｄ）が示すように、押圧面８１５は押圧パッド３１１の横断面における輪郭が円弧状に窪んでいる。特に押圧パッド３１１の長手方向（図ではＺ軸方向）における中央部４０１では窪みが加圧ローラー３２の外周面の一部と実質的に同じ形状を持つ。すなわち、この窪みがニップの幅方向（Ｙ軸方向）に沿って描く円弧の半径は加圧ローラー３２の外径に等しい。さらに、窪みが描く円弧は、図８の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）が示すように、押圧パッド３１１の長手方向（Ｚ軸方向）に沿って中央部４０１から両端部４０２へ向かうにつれて半径が増大して直線に近づいている。これにより、ニップの幅方向（Ｙ軸方向）における両縁が押圧力ｆＰの方向（Ｘ軸の負方向）へ変位する。
【００６３】
各円弧上の基準点Ｐｒ、すなわちニップの形成時、この円弧の中で加圧ローラー３２の外周面と定着ベルト３１越しに最初に接触する領域は、押圧力ｆＰの方向における位置が加圧ローラー３２の回転軸から最も遠い（図ではＸ座標が最も負側の）部分、すなわちその方向における窪みの最深部に位置する。図８の（ａ）が示す例においても基準線Ｃｒは押圧パッド３１１の長手方向（Ｚ軸方向）に対して平行な直線である。すなわち基準線Ｃｒ上のいずれの点も加圧ローラー３２の外周面から等距離に位置する。したがって、押圧力ｆＰの強さにかかわらず、基準線Ｃｒの全体がニップに必ず含まれる。
【００６４】
各円弧上の境界点Ｐｃはその円弧の半径が大きいほど、押圧力ｆＰの方向における位置（Ｘ座標）が加圧ローラー３２から遠い。したがって、境界線Ｃｃは、押圧パッド３１１の中央部４０１から両端部４０２へ近づくにつれて加圧ローラー３２から押圧力ｆＰの方向（Ｘ軸の負方向）へ遠のくように湾曲している。その結果、図８の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）が示すように、中央部４０１から両端部４０２へ近づくにつれて、基準点Ｐｒを基準とする境界点Ｐｃの位置（基準点Ｐｒを原点とした場合における境界点ＰｃのＸ座標）が加圧ローラー３２とは反対側（Ｘ軸の負方向）へ移動している。
【００６５】
各円弧のうち境界点Ｐｃよりも内側では加圧ローラー３２の回転軸からの距離の差が十分に小さい。加圧ローラー３２の外周面に比べれば押圧パッド３１１は弾性変形が無視できるのでニップは押圧面８１５と形状が実質的に一致し、低荷重ｆＬ下のニップは境界線Ｃｃの内側にしか拡がらない。したがって、中央部４０１と同様に両端部４０２でも、加圧ローラー３２の回転軸からの距離が基準線Ｃｒよりも遠い面積の割合は無視できる。その結果、押圧面の全体が加圧ローラー３２の外周面と同じ形状である場合と比べてニップ圧分布は実質的に変わらない。一方、高荷重ｆＨ下のニップは押圧面８１５の全幅に達するので、両端部４０２では中央部４０１とは異なり、幅方向の両縁が中心よりも押圧力ｆＰの方向（Ｘ軸の負方向）へ逃げるように反る。その結果、両端部４０２は中央部４０１とは異なり、加圧ローラー３２の回転軸からの距離が基準線Ｃｒよりも遠い面積の割合は無視できない。それ故、押圧面の全体が加圧ローラー３２の外周面と同じ形状である場合よりも、両端部４０２のニップ圧が低減し、中央部４０１との間でのニップ圧の差が小さく抑えられる。
【００６６】
図８の（ｅ）は、押圧パッド３１１の長手方向における中央部４０１が加圧ローラー３２の外周面と形成するニップＮＱを示す定着ベルト３１と加圧ローラー３２との横断面図である。中央部４０１では押圧面８１５が加圧ローラー３２の外周面と同じ形状を持つので、図２の（ｂ）が示す平らなニップＮＰを示す場合とは異なり、加圧ローラー３２の外周面はニップＮＱにおける変形が小さい。したがって、ニップＮＱにおけるシートの搬送速度が推測しやすいので、搬送制御の高精度化が容易である。また、シートがニップＮＱから離脱する際の移動方向が定着ベルト３１側よりも加圧ローラー３２側に寄っているので、シートを定着ベルト３１から分離させることが容易である。
【００６７】
−定着ベルトの輪郭と形状が一致する場合−
図９の（ａ）は、押圧面の第４変形例９１５を含む押圧パッド３１１の斜視図であり、図９の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、この押圧パッド３１１を長手方向（Ｚ軸方向）に対して垂直な仮想平面ＶＰｂ、ＶＰｃ、ＶＰｄのそれぞれで切断した場合を示す横断面図である。図９では図４と同様、押圧面９１５の起伏の大きさが各辺の長さに対して誇張されている。図９の（ａ）、…、（ｄ）が示すように、押圧面９１５は押圧パッド３１１の横断面における輪郭が円弧状に膨らんでいる。特に押圧パッド３１１の長手方向（図ではＺ軸方向）における中央部４０１では膨らみが、定着ベルト３１のうちニップに挟まれる部分と実質的に同じ形状を持つ。すなわち、この膨らみがニップの幅方向（Ｙ軸方向）に沿って描く円弧の半径は定着ベルト３１の内径に等しい。さらに、膨らみが描く円弧は、図９の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）が示すように、押圧パッド３１１の長手方向（Ｚ軸方向）に沿って中央部４０１から両端部４０２へ向かうにつれて半径が減少する。これにより、ニップの幅方向（Ｙ軸方向）における両縁が押圧力ｆＰの方向（Ｘ軸の負方向）へ変位する。
【００６８】
各円弧上の基準点Ｐｒ、すなわちニップの形成時、この円弧の中で加圧ローラー３２の外周面と定着ベルト３１越しに最初に接触する領域は、押圧力ｆＰの方向（Ｘ軸方向）において加圧ローラー３２の回転軸に最も近い部分、すなわちその方向における膨らみの頂点に位置する。図９の（ａ）が示す例においても基準線Ｃｒは、押圧パッド３１１の長手方向（Ｚ軸方向）に対して平行な直線である。すなわち、基準線Ｃｒ上のいずれの点も加圧ローラー３２の外周面から等距離に位置する。したがって、押圧力ｆＰの強さにかかわらず、基準線Ｃｒの全体がニップに必ず含まれる。
【００６９】
各円弧上の境界点Ｐｃはその円弧の半径が小さいほど、押圧力ｆＰの方向（Ｘ軸方向）における加圧ローラー３２の回転軸からの距離が大きい。したがって、境界線Ｃｃは、押圧パッド３１１の中央部４０１から両端部４０２へ近づくにつれて加圧ローラー３２から押圧力ｆＰの方向（Ｘ軸の負方向）へ遠のくように湾曲している。その結果、図９の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）が示すように、中央部４０１から両端部４０２へ近づくにつれて、基準点Ｐｒを基準とする境界点Ｐｃの位置が（基準点Ｐｒを原点とした場合における境界点ＰｃのＸ座標）が加圧ローラー３２とは反対側（Ｘ軸の負方向）へ移動している。
【００７０】
各円弧のうち境界点Ｐｃよりも内側では定着ベルト３１の回転軸からの距離の差が十分に小さい。加圧ローラー３２の外周面に比べれば押圧パッド３１１は弾性変形が無視できるのでニップは押圧面９１５と形状が実質的に一致し、低荷重ｆＬ下のニップは境界線Ｃｃの内側にしか拡がらない。したがって、中央部４０１と同様に両端部４０２でも、定着ベルト３１の回転軸からの距離が基準線Ｃｒよりも近い面積の割合は無視できる。その結果、押圧面の全体が定着ベルト３１と同じ形状である場合と比べてニップ圧分布は実質的に変わらない。一方、高荷重ｆＨ下のニップは押圧面９１５の全幅に達するので、両端部４０２では中央部４０１とは異なり、幅方向の両縁が押圧力ｆＰの方向（Ｘ軸の負方向）へ更に大きく逃げる。その結果、両端部４０２は中央部４０１とは異なり、定着ベルト３１の回転軸からの距離が基準線Ｃｒよりも近い面積の割合は無視できない。それ故、押圧面の全体が定着ベルト３１と同じ形状である場合よりも、両端部４０２のニップ圧が低減し、中央部４０１との間でのニップ圧の差が小さく抑えられる。
【００７１】
図９の（ｅ）は、押圧パッド３１１の長手方向における中央部４０１が加圧ローラー３２の外周面と形成するニップＮＲを示す定着ベルト３１と加圧ローラー３２との横断面図である。中央部４０１では押圧面９１５が、定着ベルト３１のうちニップＮＲに挟まれた部分と同じ形状を持つので、図２の（ｂ）が示す平らなニップＮＰの場合とは異なり、定着ベルト３１はニップＮＲでの変形が小さい。したがって、ニップＮＲを通過する際に定着ベルト３１の受けるストレスが低減するので、定着ベルト３１の耐久性が向上する。
【００７２】
（G）図４、図６、図７、図８、図９が示す押圧面３１５、６１５、７１５、８１５、９１５はいずれも、押圧パッド３１１の中央部４０１を切断する仮想平面における輪郭が滑らかである。この輪郭はその他に、段、突起、溝等のいわゆる微分不可能な部分を含んでいてもよい。たとえば、図６、図７の示す押圧面６１５、７１５の凸部６０１、７０１が押圧パッド３１１の長手方向（図ではＺ軸方向）における両端部４０２から中央部４０１まで延長されてもよい。すなわち、中央部４０１から基準線Ｃｒとその近傍とが加圧ローラー３２へ向かって突出していてもよい。これにより、中央部４０１では、押圧力ｆＰの強さにかかわらず、基準線Ｃｒとその近傍とにおけるニップ圧が他の領域における値よりも高い。特に、押圧パッド３１１と加圧ローラー３２との間のニップへ封筒が通紙される場合、押圧力ｆＰが低荷重ｆ１に抑えられても、押圧面の中央部４０１と基準線Ｃｒとの交差領域ではニップ圧が十分に高く維持される。その結果、その封筒の表側の紙と裏側の紙との間にずれが生じにくいので、紙しわ等の不具合が防止され、印刷品質が向上する。
【００７３】
（H）図５の（ｃ）が示すように、押圧パッド３１１の長手方向（Ｚ軸方向）におけるニップ圧のばらつきは、押圧力ｆＰが高荷重ｆＨであるときも低荷重ｆ１であるときと同程度に小さい。この場合、押圧面３１５の両端部Ｚ＝Ｚ０、Ｚ１では中央部Ｚ＝Ｚｃよりもニップ圧が有意に高く維持されてもよい。これにより、両端部Ｚ＝Ｚ０、Ｚ１では中央部Ｚ＝Ｚｃよりも加圧ローラー３２の外周面が大きく圧縮されて弾性力が増大するので、その外周面の接線速度が上昇する。その結果、ニップを通過するシートに対して加圧ローラー３２の外周面が及ぼす摩擦力には、中央部Ｚ＝Ｚｃから両端部Ｚ＝Ｚ０、Ｚ１へ向かう成分が現れる。これらの成分はシートを拡げるように作用するので、そのシート（特にその後端の中央部）のしわが防止される。
【００７４】
（I）図４等が示す押圧面３１５等はいずれも基準線Ｃｒが直線である。基準線はその他に、加圧ローラー３２の軸方向に対して湾曲または屈曲していてもよい。
図１０の（ａ）は、押圧面の第５変形例Ａ１５を含む押圧パッド３１１が加圧ローラー３２とのニップを解消した状態における側面図である。図１０の（ａ）では図４と同様、押圧面Ａ１５の起伏の大きさが各辺の長さに対して誇張されている。押圧面Ａ１５は、図４の示す押圧面３１５を加圧ローラー３２の軸方向（Ｚ軸方向）に対して湾曲させたような３次元形状を持つ。これにより、押圧面Ａ１５の３次元形状は、図４の示すものよりも更に、和琴の弦が張られた面（龍甲）に似ている。押圧面Ａ１５の中で加圧ローラー３２に最も近い領域に基準線Ｃｓは位置する。この基準線Ｃｓは図４の示すものＣｒとは異なり直線ではなく、加圧ローラー３２の軸方向（Ｚ軸方向）に沿って中央部Ａ０１から両端部Ａ０２へ近づくにつれて加圧ローラー３２から遠のく（Ｘ軸の負方向へ変位する）ように湾曲している。境界線Ｃｃも同様に湾曲しているが、その度合いは基準線Ｃｓよりも大きい。したがって、基準線Ｃｒを基準とする境界線Ｃｃの位置は、中央部４０１と比べて両端部４０２では、加圧ローラー３２とは反対側（Ｘ軸の負方向）へ移動している。
【００７５】
加圧ローラー３２の外周面は円筒形状であり、特に軸方向に対して平行である。したがって、軸方向に対して湾曲した基準線Ｃｓは図４の示す直線状のものＣｒとは異なり、ニップの形成時、中央部Ａ０１が両端部Ａ０２よりも先に加圧ローラー３２の外周面と、定着ベルト３１越しに接触する。低荷重ｆ１の押圧力ｆＰが十分に強ければ、中央部Ａ０１に遅れて両端部Ａ０２も加圧ローラー３２の外周面と、定着ベルト３１越しに接触する。この遅れに伴い、加圧ローラー３２の外周面のうち中央部Ａ０１と定着ベルト３１越しに接触する部分は両端部Ａ０２と接触する部分よりも大きく圧縮されて弾性力が増大するので、その弾性力によるニップ圧への寄与が増大する。中央部Ａ０１と両端部Ａ０２との間でのこの寄与の差が保持部材３１２のたわみに起因するニップ圧の差ΔＰＬを相殺するように、基準線Ｃｓの湾曲量は設計される。その結果、低荷重ｆ１下におけるニップ圧のばらつきも更に小さく抑えられる。
【００７６】
図１０の（ｂ）は、図１０の（ａ）の示す押圧パッド３１１が加圧ローラーの変形例３０２とのニップを解消した状態における押圧パッド３１１と加圧ローラー３０２との側面図である。図１０の（ｂ）では図１０の（ａ）と同様、押圧面Ａ１５の起伏の大きさが各辺の長さに対して誇張されている。この加圧ローラー３０２の外周面は、円筒形状に代えて逆クラウン形（フレア形、または鼓形ともいう。）である。すなわち、加圧ローラー３２の回転軸を含む縦断面における外周面の輪郭は、加圧ローラー３２の軸方向（Ｚ軸方向）に沿って中央部Ａ３１から両端部Ａ３２へ近づくにつれて押圧パッド３１１へ接近する（Ｘ軸の負方向へ変位する）ように湾曲している。この輪郭は特に、押圧面Ａ１５の基準線Ｃｓと形状が一致する。これにより、押圧力ｆＰの強さにかかわらず、基準線Ｃｓの全体が常にニップに含まれる。加圧ローラー３２の外周面は逆クラウン形であるので、中央部Ａ３１よりも両端部Ａ３２は半径が大きく、接線速度が高い。その結果、ニップを通過するシートに対して加圧ローラー３２の外周面が及ぼす摩擦力には、軸方向における中央から外側へ向かう成分が現れる。これらの成分はシートを拡げるように作用するので、そのシート（特にその後端の中央部）のしわが防止される。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、電子写真式の画像形成装置におけるベルト式定着装置の構造に関し、上記のとおり、押圧パッドの押圧面は、基準領域を基準とする境界領域の位置が長手方向において中央部から端部へ向かうほど定着回転体とは反対側へ移動しているように形成される。このように、本発明は明らかに産業上利用可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１００  画像形成装置
１０    給送部
２０    作像部
３０    定着装置
３１    定着ベルト
３１１  押圧パッド
３１２  保持部材
３１３  加熱部
３１４  キャップ
３１５  押圧パッドの板面
３１６  キャップの突出部
３１７  キャップの切り欠き
３２    加圧ローラー
３２１  芯金
３２２  弾性層
３２３  離型層
３３    加圧部
３３１  バネ
４０１  押圧パッドの長手方向における中央部
４０２  押圧パッドの長手方向における端部
Ｐｒ    押圧面上の基準点
Ｃｒ    押圧面上の基準線
Ｐｃ    押圧面上の境界点
Ｃｃ    押圧面上の境界線
【図１】
2018097072.tif 000003
【図２】
2018097072.tif 000004
【図３】
2018097072.tif 000005
【図４】
2018097072.tif 000006
【図５】
2018097072.tif 000007
【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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