(57)【要約】      （修正有）【課題】ニップ幅が広くてもシートのしわが発生しにくい定着装置を提供することである。【解決手段】定着装置３６は、ヒートローラ３６６（第１の回転体）と、ベルト３６３と、プレスローラ３６４Ａ（第２の回転体）と、を持つ。ベルト３６３は、ヒートローラ３６６の表面と当接してニップＮを形成する。プレスローラ３６４Ａは、ベルト３６３の内周面３６３ｂに当接するように配置される。プレスローラ３６４Ａは、ベルトの内周面３６３ｂとの動摩擦力が０．９８Ｎ以下となるように、ベルト３６３をヒートローラ３６６に向かって押しつける。【選択図】図３
2018120121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の回転体と、
前記第１の回転体の表面と当接してニップを形成するベルトと、
前記ベルトの内周面に当接するように配置され、前記内周面との動摩擦力が０．９８Ｎ以下となるように、前記ベルトを前記第１の回転体に向かって押しつける第２の回転体と、
を備える、定着装置。
【請求項２】
前記ベルトの前記内周面の表面粗さは、算術平均粗さＲａで１以上、３以下である、
請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記ベルトの前記内周面の表面粗さは、算術平均粗さＲａで１以上、３以下であり、
前記第２の回転体は、金属製の芯金と、前記芯金を被覆する弾性層と、を備える、
請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記第１の回転体の外周面の形状は、逆クラウン状であり、
前記第２の回転体の外周面の形状は、正クラウン状である、
請求項１に記載の定着装置。
【請求項５】
前記第１の回転体の周方向における前記ニップの幅は、１２ｍｍ以上２０ｍｍ以下である、
請求項１に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置は定着装置を持つ。定着装置はトナーをシートに熱定着する。定着装置としては、ベルト定着装置とローラ定着装置とが知られている。
ベルト定着装置は、ローラおよびベルトを持つ。ベルト定着装置においては、ローラおよびベルトの当接によって定着ニップが形成される。
ローラ定着装置は、ローラ対を持つ。ローラ定着装置においては、ローラ対の当接によって定着ニップが形成される。
ベルト定着装置は、ローラ定着装置の定着ニップに比べてより広いニップ幅を持つことができる。
しかしながら、ニップ幅が大きいと、シートのしわが発生しやすくなるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−５５６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、ニップ幅が広くてもシートのしわが発生しにくい定着装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の定着装置は、第１の回転体と、ベルトと、第２の回転体と、を持つ。ベルトは、第１の回転体の表面と当接してニップを形成する。第２の回転体は、ベルトの内周面に当接するように配置される。第２の回転体は、ベルトの内周面との動摩擦力が０．９８Ｎ以下となるように、ベルトを前記第１の回転体に向かって押しつける。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態の画像形成装置の構成例を示す断面の模式図。
【図２】実施形態における画像形成部の一部を拡大して示す断面の模式図。
【図３】実施形態の定着装置の主要部の構成例を示す断面の模式図。
【図４】実施形態の定着装置のヒートローラの外形を示す平面視の模式図。
【図５】実施形態の定着装置のプレスローラの外形を示す平面視の模式図。
【図６】図５におけるＡ−Ａ断面の模式図。
【図７】動摩擦力の測定方法を示す模式図。
【図８】動摩擦力としわ発生率との関係を示すグラフ。
【図９】動摩擦力と定着装置のベルトの内周面の表面粗さとの関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
（実施形態）
以下、実施形態の定着装置および画像形成装置を、図面を参照して説明する。
図１は、実施形態の画像形成装置の構成例を示す断面の模式図である。図２は、実施形態における画像形成部の一部を拡大して示す断面の模式図である。図１、２では、見易さのため、各部材の寸法および形状は誇張あるいは簡略化されている（以下の図面も同様）。
【０００８】
図１に示すように、実施形態の画像形成装置１０は、例えばＭＦＰ（Multi-Function Peripherals）、プリンタ、複写機等である。以下では、画像形成装置１０がＭＦＰである場合の例で説明する。
画像形成装置１０の本体１１の上部には透明ガラスを含む原稿台１２が設けられている。原稿台１２上には自動原稿搬送部（ＡＤＦ）１３が設けられている。本体１１の上部には操作部１４が設けられている。操作部１４は、各種のキーを持つオペレーションパネル１４ａと、タッチパネル式の表示部１４ｂとを持つ。
【０００９】
ＡＤＦ１３の下部には、読取装置であるスキャナ部１５が設けられている。スキャナ部１５は、ＡＤＦ１３によって送られる原稿または原稿台１２上に置かれた原稿を読み取る。スキャナ部１５は原稿の画像データを生成する。例えば、スキャナ部１５は、イメージセンサ１６を持つ。例えば、イメージセンサ１６は密着型イメージセンサでもよい。
イメージセンサ１６は、原稿台１２に載置された原稿の画像を読み取る場合、原稿台１２に沿って移動する。イメージセンサ１６は、原稿画像を１ライン分ずつ１ページ分の原稿を読み取る。
イメージセンサ１６は、ＡＤＦ１３によって送られる原稿の画像を読み取る場合、図１に図示された固定位置で送られる原稿を読み取る。
【００１０】
画像形成装置１０の本体１１は、高さ方向の中央部にプリンタ部１７を持つ。本体１１は、下部に複数の給紙カセット１８を持つ。
給紙カセット１８は、各種サイズのシートＰを収容する。給紙カセット１８は、各種サイズのシートＰを中央基準で収容する。各種サイズのシートＰは、搬送方向に直交する方向の幅の中心軸線が定位置に位置合わせされる。
給紙カセット１８は、給紙機構２９を持つ。給紙機構２９は、給紙カセット１８からシートＰを１枚ずつ取り出して搬送路に送る。例えば、給紙機構２９には、ピックアップローラ、分離ローラ、および給紙ローラが含まれていてもよい。
以下では、画像形成装置１０においてシートＰの搬送面に沿ってシートＰの搬送方向と直交する方向を「搬送直交方向」と言う。
【００１１】
プリンタ部１７は、スキャナ部１５によって読み取られた画像データ、またはパーソナルコンピュータなどで作成された画像データに基づいてシートＰに画像を形成する。プリンタ部１７は、例えばタンデム方式によるカラープリンタである。
プリンタ部１７は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋと、露光器１９と、中間転写ベルト２１と、を持つ。
【００１２】
画像形成部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋは、中間転写ベルト２１の下側に配置されている。画像形成部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋは、中間転写ベルト２１の下側の移動方向（図示左側から右側に向かう方向）設けられている。上流側から下流側に沿って並列に配置されている。
【００１３】
露光器１９は、画像形成部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋにそれぞれ露光光ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫを照射する。
露光器１９は、露光光としてレーザ走査ビームを発生するように構成されてもよい。露光器１９は、露光光を発生するＬＥＤなどの固体走査素子を含んで構成されてもよい。
【００１４】
各画像形成部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋの構成は、トナーの色が異なる以外は、互いに共通である。トナーとしては、通常のカラートナーおよび消色トナーのいずれが用いられてもよい。ここで、消色トナーとは、一定以上の温度で加熱されると、透明になるトナーである。
以下では、各画像形成部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋに共通の構成を、画像形成部２０Ｋの例で説明する。
【００１５】
図２に示すように、画像形成部２０Ｋは、感光体ドラム２２Ｋを持つ。感光体ドラム２２Ｋは像担持体である。感光体ドラム２２Ｋの周囲には、回転方向ｔに沿って帯電器２３Ｋ、現像器２４Ｋ、一次転写ローラ２５Ｋ、クリーナ２６Ｋ、ブレード２７Ｋ等が配置されている。
【００１６】
画像形成部２０Ｋの帯電器２３Ｋは、感光体ドラム２２Ｋの表面を一様に帯電する。
露光器１９は、画像データに基づいて変調された露光光ＬＫを生成する。露光光ＬＫは、感光体ドラム２２Ｋの表面を露光する。露光器１９は、感光体ドラム２２Ｋ上に静電潜像を形成する。
現像器２４Ｋは、現像バイアスが印加される現像ローラ２４ａによってブラックのトナーを感光体ドラム２２Ｋに供給する。現像器２４Ｋは、感光体ドラム２２Ｋ上の静電潜像を現像する。
クリーナ２６Ｋは、感光体ドラム２２Ｋに当接するブレード２７Ｋを持つ。ブレード２７Ｋは、感光体ドラム２２Ｋの表面の残留トナーを除去する。
【００１７】
画像形成部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃは、画像形成部２０Ｋの感光体ドラム２２Ｋ、帯電器２３Ｋ、一次転写ローラ２５Ｋ、クリーナ２６Ｋ、ブレード２７Ｋと同様な感光体ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ（像担持体）、帯電器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、一次転写ローラ２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃ、クリーナ２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、ブレード２７Ｙ、２７Ｍ、２７Ｃを持つ。
画像形成部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃは、画像形成部２０Ｋの現像器２４Ｋに対応して、トナーの色のみが異なる現像器２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃを持つ。
【００１８】
図１に示すように、画像形成部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋの上部には、トナーカートリッジ２８が配置されている。
トナーカートリッジ２８は、現像器２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋにそれぞれトナーを供給する。トナーカートリッジ２８は、トナーカートリッジ２８Ｙ、２８Ｍ、２８Ｃ、２８Ｋを持つ。トナーカートリッジ２８Ｙ、２８Ｍ、２８Ｃ、２８Ｋは、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを収容する。
【００１９】
中間転写ベルト２１は、循環的に移動する。中間転写ベルト２１は、駆動ローラ３１および複数の従動ローラ３２に張架される（図１参照）。
図２に示すように、中間転写ベルト２１は、感光体ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋに図示上側から接触している。
中間転写ベルト２１において、感光体ドラム２２Ｋ（２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ）に対向する位置には、中間転写ベルト２１の内側に一次転写ローラ２５Ｋ（２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃ）が配置されている。
【００２０】
一次転写ローラ２５Ｋ（２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃ）は、一次転写電圧が印加されると、感光体ドラム２２Ｋ（２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ）上のトナー像を中間転写ベルト２１に一次転写する。
駆動ローラ３１には、中間転写ベルト２１を挟んで二次転写ローラ３３が対向している。中間転写ベルト２１と二次転写ローラ３３との当接部は、二次転写位置（図２における点ｅ参照）を構成する。
二次転写ローラ３３には、二次転写位置をシートＰが通過する際に、二次転写電圧が印加される。二次転写ローラ３３に二次転写電圧が印加されると、二次転写ローラ３３は、中間転写ベルト２１上のトナー像をシートＰに二次転写する。
図１に示すように、従動ローラ３２の付近には、ベルトクリーナ３４が配置される。ベルトクリーナ３４は、中間転写ベルト２１上の残留転写トナーを中間転写ベルト２１から除去する。
【００２１】
図１に示すように、給紙カセット１８から二次転写ローラ３３に至る搬送路上には、給紙ローラ３５と、レジストローラ４１と、が設けられている。給紙ローラ３５は、給紙機構２９によって給紙カセット１８内から取り出されたシートＰを搬送する。レジストローラ４１は、互いの当接位置において給紙ローラ３５Ａから給紙されたシートＰの先端の位置を整える。レジストローラ４１における互いの当接位置（図２における点ａ参照）は、レジスト位置を構成する。レジストローラ４１は、トナー像の先端が二次転写位置に到達するとき、シートＰにおけるトナー像の転写領域の先端が二次転写位置に到達するようにシートＰを搬送する。トナー像の転写領域とは、シートＰにおける端部白抜けの形成領域を除いた領域である。
【００２２】
シートＰの搬送方向における二次転写ローラ３３の下流（図示上側）には、定着装置３６Ａが配置されている。
シートＰの搬送方向における定着装置３６Ａの下流（図示左上側）には、搬送ローラ３７が配置されている。搬送ローラ３７はシートＰを排紙部３８に排出する。
シートＰの搬送方向における定着装置３６Ａの下流（図示右側）には、反転搬送路３９が配置されている。反転搬送路３９は、シートＰを反転させて二次転写ローラ３３の方に導く。反転搬送路３９は、両面印刷を行う際に使用される。
【００２３】
次に定着装置３６Ａについて詳述する。
図３は、実施形態の定着装置の主要部の構成例を示す断面の模式図である。図４は、実施形態の定着装置のヒートローラの外形を示す平面視の模式図である。図５は、同じくプレスローラの外形を示す平面視の模式図である。図６は、図５におけるＡ−Ａ断面の模式図である。
【００２４】
図３に示すように、定着装置３６Ａは、ベルト３６３、ヒートローラ３６６（第１の回転体）、ベルトヒートローラ３６５、プレスローラ３６４Ａ（第２の回転体）、パッド３６１、およびサーミスタ３６６ｆ、３６５ｂを持つ。定着装置３６Ａは、図示略のケースによって囲まれている。ケースには、進入開口および排出開口が形成されている。進入開口にはシートＰが進入できる。排出開口からはシートＰが排出可能である。
定着装置３６Ａに進入するシートＰの搬送方向は図示下側から上側に向かう方向である。定着装置３６Ａの進入開口は、図示下側に設けられている。定着装置３６Ａの進入開口の下方には、搬送ガイド３６７が設けられている。搬送ガイド３６７は、定着装置３６Ａの進入開口へのシートＰの進入をガイドする。
定着装置３６Ａの排出開口は、図示上側に設けられている。
【００２５】
ベルト３６３は無端ベルトである。ベルト３６３のベルト幅は、通紙可能なシートＰの最大幅よりも広い。
ベルト３６３は、後述するヒートローラ３６６による加熱に耐える耐熱性材料で構成される。ベルト３６３の外周面３６３ａには、フッ素樹脂が積層されていてもよい。ベルト３６３の内周面３６３ｂは、後述するプレスローラ３６４Ａとの動摩擦力が０．９８Ｎ以下になる材質で構成される。動摩擦力の測定方法については後述する。ベルト３６３の内周面３６３ｂの表面粗さは、算術平均粗さＲａで１以上、３以下とされてもよい。
ベルト３６３は、例えば、導電性のＰＦＡ（ポリテトラフルオロエチレン）チューブによって外周面を被覆されたポリイミド基材が用いられてもよい。例えば、ポリイミド基材の厚さは、６０μｍ以上７０μｍ以下であってもよい。
ベルト３６３は、内周面３６３ｂにおいて複数のローラに掛け回されている。本実施形態では、ベルト３６３は、内周面３６３ｂにおいて後述するベルトヒートローラ３６５とプレスローラ３６４Ａとに掛け回されている。
ベルト３６３は、外周面３６３ａにおいて後述するヒートローラ３６６の一部に巻き付いている。
【００２６】
ヒートローラ３６６は、芯金３６６ａ、弾性層３６６ｂ、および離型層３６６ｃを持つ。
芯金３６６ａは、金属製の筒状部材である。例えば、芯金３６６ａは、アルミ合金によって構成されてもよい。
芯金３６６ａの両端部は、図示略の軸受を介して定着装置３６Ａにおける図示略の支持部材に支持されている。芯金３６６ａは、ヒートローラ３６６の中心軸線Ｏ３６６に沿って延ばされている。中心軸線Ｏ３６６は図示奥行き方向に延びている。芯金３６６ａは、中心軸線Ｏ３６６回りに回転可能である。
【００２７】
図４に示すように、芯金３６６ａの軸方向の端部には、ギヤ３６６ｇが設けられている。ギヤ３６６ｇは、回転駆動力をヒートローラ３６６に伝達する。ギヤ３６６ｇが伝達する回転駆動力は、駆動モータ３６９（モータ）によって発生される。駆動モータ３６９によって発生した回転駆動力は、駆動モータ３６９に連結された伝達機構３６９ａを介してギヤ３６６ｇに伝達される。駆動モータ３６９の種類は特に限定されない。例えば、駆動モータ３６９は、ＤＣブラシレスモータ、パルスモータ、超音波モータなどが用いられてもよい。
ギヤ３６６ｇに回転駆動力が伝達されると、ヒートローラ３６６は中心軸線Ｏ３６６を中心として図示反時計回りに回転する。
【００２８】
図３に示すように、弾性層３６６ｂは、芯金３６６ａの外周面に積層されている。図４に示すように、芯金３６６ａの軸方向における弾性層３６６ｂの幅は、芯金３６６ａの全長よりも狭い。芯金３６６ａの軸方向における弾性層３６６ｂの幅は、通紙可能なシートＰの最大幅よりも広い。弾性層３６６ｂは、芯金３６６ａの軸方向における中央部に形成されている。弾性層３６６ｂは、シートＰの通紙領域ＷＰよりも広い範囲に形成されている。
弾性層３６６ｂは、例えば、耐熱性のゴム材料によって形成される。弾性層３６６ｂは、例えば、シリコンゴムによって形成されてもよい。
【００２９】
図３に示すように、離型層３６６ｃは、弾性層３６６ｂの外周面に積層されている。図４に示すように、離型層３６６ｃは、離型層３６６ｃを覆う範囲に形成されている。
離型層３６６ｃは、トナーに対する離型性の良好な樹脂材料によって形成される。例えば、離型層３６６ｃは、フッ素樹脂などによって形成されてもよい。例えば、離型層３６６ｃの好適な材料の例としては、ＰＦＡが挙げられる。
【００３０】
ヒートローラ３６６の外周面は、少なくともシートＰの通紙領域ＷＰの範囲において「逆クラウン形状」に形成される。ここで、「逆クラウン形状」とは、軸方向の中央から両端部に向かって外径が漸次拡径する形状である。ヒートローラ３６６における逆クラウン形状の最大径、最小径は、それぞれＤＥ、ＤＣ（ただし、ＤＣ＜ＤＥ）である。例えば、ヒートローラ３６６において差ＤＥ−ＤＣ（以下、逆クラウン量）は、１００μｍとされてもよい。
ヒートローラ３６６における逆クラウン形状は、芯金３６６ａの外周面の加工形状によって形成されてもよい。ヒートローラ３６６における逆クラウン形状は、弾性層３６６ｂおよび離型層３６６ｃの少なくとも一方の厚さを変えることによって形成されてもよい。
【００３１】
ヒートローラ３６６の具体的な寸法例としては、例えば、Ｗ＝３１９ｍｍの場合、有効ローラ幅ＷＰ＝３００ｍｍとされてもよい。有効ローラ幅には、離型層３６６ｃおよび弾性層３６６ｂが形成される。有効ローラ幅には、逆クラウン形状が形成される。有効ローラ幅における逆クラウン形状は、ＤＥ＝３９．９８ｍｍ、ＤＣ＝３９．８８ｍｍとされてもよい。
ヒートローラ３６６の芯金３６６ａとしては、厚さ０．９ｍｍのアルミ合金製のパイプ材が用いられてもよい。弾性層３６６ｂとしては、厚さ２００μｍのシリコンゴム層が用いられてもよい。離型層３６６ｃとしては、厚さ５０μｍのＰＦＡが用いられてもよい。例えば、逆クラウン形状は、芯金３６６ａの表面の加工によって形成されてもよい。
【００３２】
図３に示すように、ヒートローラ３６６の内部には、ハロゲンランプ３６６ｄ、３６６ｅ（加熱源）が挿通されている。ハロゲンランプ３６６ｄ、３６６ｅの両端部は、それぞれ芯金３６６ａの外部に突出している。ハロゲンランプ３６６ｄ、３６６ｅの両端部は、定着装置３６Ａ内において図示略のランプホルダによって支持されている。
【００３３】
ハロゲンランプ３６６ｄ、３６６ｅは、ヒートローラ３６６を加熱する。ハロゲンランプ３６６ｄ、３６６ｅは、それぞれ独立に点灯制御可能に構成されている。例えば、定着装置３６Ａが通常定着モードと低温定着モードとを持ってもよい。通常定着モードでは、ハロゲンランプ３６６ｄ、３６６ｅの両方が点灯されてもよい。低温定着モードでは、ハロゲンランプ３６６ｄ、３６６ｅの一方が点灯されてもよい。
低温定着モードは、消色トナーで現像された画像の定着に用いられてもよい。
【００３４】
ベルトヒートローラ３６５およびプレスローラ３６４Ａは、ベルト３６３の内側に配置されている。ベルトヒートローラ３６５およびプレスローラ３６４Ａは、ベルト３６３に張力を与える。ベルトヒートローラ３６５およびプレスローラ３６４Ａは、定着装置３６Ａ内のシートＰの搬送方向に沿ってこの順に配置されている。
【００３５】
ベルトヒートローラ３６５は、ヒートローラ３６６よりも搬送ガイド３６７の近くに配置されている。ベルトヒートローラ３６５とヒートローラ３６６との間は、互いに離間している。
ベルトヒートローラ３６５は、図示略の軸受を介して定着装置３６Ａにおける図示略の支持部材によって支持されている。ベルトヒートローラ３６５は、図示奥行き方向に延びる中心軸線Ｏ３６５回りに回転可能である。
ベルトヒートローラ３６５は、図示略の張力スプリングなどによって押圧されていてもよい。ベルトヒートローラ３６５は、張力スプリングに押圧されることによってベルト３６３に張力を加えてもよい。ただし、本実施形態では、一例として、ベルトヒートローラ３６５の中心軸線Ｏ３６５の位置は、定着装置３６Ａの図示略の支持部材に対して固定されている。
【００３６】
ベルトヒートローラ３６５は、金属製の芯金を有する。ベルトヒートローラ３６５の芯金の内部には、ハロゲンランプ３６５ａが挿通されている。ハロゲンランプ３６５ａは、ベルトヒートローラ３６５の芯金を加熱する。ハロゲンランプ３６５ａによる加熱温度は、後述するニップにおける温度低下が許容限度以下となるように設定される。
ベルトヒートローラ３６５の表層には弾性層を有してもよい。この場合、ハロゲンランプ３６５ａの表層には離型性のよい材料がコートされているものを用いてもよい。例えばこのコートにはＰＦＡコート等が用いられる。
【００３７】
プレスローラ３６４Ａは、ヒートローラ３６６の中心軸線Ｏ３６６よりも上側で、ベルト３６３を挟んで配置される。プレスローラ３６４Ａは、ベルト３６３を挟んでヒートローラ３６６を押圧している。プレスローラ３６４Ａとベルトヒートローラ３６５との間においてヒートローラ３６６に対向するベルト３６３の部位はヒートローラ３６６に巻き付いている。
プレスローラ３６４Ａは、押圧スプリング３６８によって図示右側から左側に向かって押圧されている。押圧スプリング３６８は、定着装置３６Ａの図示略の支持部材に固定されている。押圧スプリング３６８は、ベルト３６３に張力を付与する。さらに押圧スプリング３６８は、プレスローラ３６４Ａをヒートローラ３６６に押しつける。
【００３８】
シートＰが介在しない場合にヒートローラ３６６とベルト３６３とが当接する部位は、定着装置３６ＡにおけるニップＮを構成する。搬送直交方向におけるニップＮの長さは、シートＰの通紙領域ＷＰよりも長い。ヒートローラ３６６の周方向に沿うニップＮの幅（以下、ニップ幅）は、シートＰに転写されたトナー像の熱定着に要する熱量に応じて決められる。ニップ幅は、例えば、１２ｍｍ以上２０ｍｍ以下とされてもよい。特に、消色トナーによるトナー像を定着する場合には、ニップ幅は、１８ｍｍ以上とすることがより好ましい。
ニップＮにおいてヒートローラ３６６およびプレスローラ３６４Ａが対向する領域には、高圧ニップ部ＮＨが形成される。高圧ニップ部ＮＨを通過するシートＰは加圧力を受ける。高圧ニップ部ＮＨにおける加圧力は、プレスローラ３６４Ａによって押圧されない他のニップＮに比べて大きい。
【００３９】
ベルト３６３の内側においてニップＮに対向する部位には、パッド３６１が配置されている。パッド３６１は、図示略のスプリングなどによって、ベルト３６３に向かって加圧されている。パッド３６１は、ニップＮの長さと同様な長さを持つ。パッド３６１は、ニップＮにおけるニップ幅方向において搬送ガイド３６７寄りの位置に配置される。パッド３６１は、ニップＮのニップ幅を安定化する。
パッド３６１の材質としては、例えば、シリコンゴムが用いられてもよい。この場合、パッド３６１において内周面３６３ｂと当接す表面には低摩擦コートが施される。
【００４０】
図５に示すように、プレスローラ３６４Ａの外周面３６４ａは、少なくともシートＰの通紙領域ＷＰの範囲において「正クラウン形状」に形成される。ここで、「正クラウン形状」とは、軸方向の中央から両端部に向かって外径が漸次縮径する形状である。プレスローラ３６４Ａにおける正クラウン形状の最大径、最小径は、それぞれｄＣ、ｄＥ（ただし、ｄＥ＜ｄＣ）である。例えば、プレスローラ３６４Ａにおいて差ｄＥ−ｄＣ（以下、正クラウン量）は、ヒートローラ３６６の逆クラウン量に応じて、当接部分における圧力分布が適正になるように決められる。
ここで、「当接部分における圧力分布が適正になる」とは、軸方向においてニップ幅がほぼ均一になるような状態を意味する。
【００４１】
本実施形態では、図６に示すように、プレスローラ３６４Ａは、芯金３６４ｄと、弾性層３６４ｅと、を持つ。
芯金３６４ｄは金属製である。図５に示すように、芯金３６４ｄの両端部には、回転軸３６４ｃがそれぞれ延びている。回転軸３６４ｃは中心軸線Ｏ３６４と同軸である。回転軸３６４ｃは、図示略の軸受を介して定着装置３６Ａにおける図示略の支持部材によって支持されている。回転軸３６４ｃは中心軸線Ｏ３６４回りに回転可能である。
【００４２】
弾性層３６３ｅは、芯金３６４ｄの外周面に積層されている。弾性層３６３ｅはゴム層で構成されてもよい。例えば、弾性層３６３ｅは、シリコンゴム層などで構成されてもよい。弾性層３６３ｅに用いるゴム層のゴム硬度ゴム硬度（ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３）は、例えば、Ａ５５以上Ａ６５以下であってもよい。弾性層３６３ｅの厚さは、例えば、１ｍｍ以上３ｍｍ以下とされてもよい。
【００４３】
本実施形態におけるプレスローラ３６４Ａの外周面３６４ａは、弾性層３６３ｅの表面によって形成されている。
プレスローラ３６４Ａにおける正クラウン形状は、芯金３６４ｄの外周面の加工形状によって形成されてもよい。プレスローラ３６４Ａにおける正クラウン形状は、弾性層３６４ｅの厚さを変えることによって形成されてもよい。
上述したヒートローラ３６６の具体的な寸法例の逆クラウン量１００μｍに対応するプレスローラ３６４Ａの正クラウン形状は、弾性層３６３ｅの平均厚さが２ｍｍの場合、例えば、ｄＥ＝２０．３２ｍｍ、ｄＣ＝２１ｍｍ（正クラウン量６８０μｍ）とされてもよい。
【００４４】
図３に示すように、サーミスタ３６６ｆは、ヒートローラ３６６の外周面に当接されている。サーミスタ３６６ｆは、ヒートローラ３６６の外周面の温度を検出する。サーミスタ３６６ｆによって検出されたヒートローラ３６６の外周面の温度は、定着装置３６Ａにおけるヒートローラ３６６の温度制御に用いられる。
【００４５】
サーミスタ３６５ｂは、ベルトヒートローラ３６５に掛け回されたベルト３６３の外周面３６３ａに当接されている。サーミスタ３６５ｂは、ベルト３６３の外周面３６３ａの温度を検出する。サーミスタ３６５ｂによって検出されたベルト３６３の外周面３６３ａの温度は、定着装置３６Ａにおけるベルトヒートローラ３６５の温度制御に用いられる。
【００４６】
ベルト３６３における内周面３６３ｂとプレスローラ３６４Ａとの間の動摩擦力の測定方法について説明する。
図７は、動摩擦力の測定方法を示す模式図である。
【００４７】
図７に示すように、ベルト３６３における内周面３６３ｂとプレスローラ３６４Ａとの間の動摩擦力は、測定用のシート５４とプレスローラ３６４Ａとの間に供試ベルト５３が挟まれた状態で測定される。
測定用のシート５４は支持台５１の上面に載置されている。シート５４としては、アスクル紙（アスクル  マルチペーパーマイナス６％）である。シート５４の坪量は６１ｇ／ｍ２（厚さ０．０７８ｍｍ、密度０．７８ｇ／ｃｍ３に相当）である。シート５４の静止摩擦係数、動摩擦係数は、それぞれ０．５１、０．４２である。
シート５４は、支持台５１上に５０枚積載されている。シート５４は、測定中に相互にスリップを起こさないように保持されて、支持台５１上に積載されている。
プレスローラ３６４Ａは、両端の回転軸３６４ｃがＶブロック５０によって支持されている。プレスローラ３６４Ａの中心軸線Ｏ３６４は、シート５４の最上面に対して一定の高さに保持されている。プレスローラ３６４Ａの中心軸線Ｏ３６４の保持高さは、シート５４上に後述する供試ベルト５３が挟まれたときに、供試ベルト５３からの垂直抗力が約１０Ｎになる高さである。
プレスローラ３６４Ａは、適宜の保持治具を用いてＶブロック５０上に保持される。保持治具は、動摩擦力の測定中、プレスローラ３６４Ａの中心軸線Ｏ３６４回りに回転しないように、プレスローラ３６４Ａを保持する。
【００４８】
供試ベルト５３は、シート状とされた以外は、ベルト３６３と同様な部材で構成される。供試ベルト５３は、ベルト３６３を切断して形成されてもよい。
供試ベルト５３は、ベルト３６３の外周面３６３ａ、内周面３６３ｂに対応して、それぞれ第１面５３ａ、第２面５３ｂを持つ。
供試ベルト５３の第１面５３ａは、シート５４の最上面と対向するように配置される。供試ベルト５３の第２面５３ｂは、プレスローラ３６４Ａと当接する。
中心軸線Ｏ３６４と直交する方向における供試ベルト５３の端部には、クランパ５５によってクランプされる。クランパ５５は、フォースゲージ５２の計測用アタッチメント５２ａが係合可能な係合部５５ａを持つ。フォースゲージ５２の種類は、引張力を測定できれば、限定されない。
【００４９】
上述のように、供試ベルト５３およびプレスローラ３６４Ａがセットされたら、測定者は、フォースゲージ５２の計測用アタッチメント５２ａを係合部５５ａに装着する。この後、測定者あるいは測定用ロボットなどによって、シート５４に平行かつ中心軸線Ｏ３６４に直交する方向にフォースゲージ５２が引っ張られる。供試ベルト５３が移動開始したら、安定状態のフォースゲージ５２の計測値を動摩擦力とする。
【００５０】
画像形成装置１０の動作について説明する。
本実施形態の画像形成装置１０は、プリンタ部１７に入力された画像データに基づいて、シートＰに画像を形成する。画像データとしては、例えば、スキャナ部１５によって読み取られた画像データ、あるいはパーソナルコンピュータなどで作成された画像データなどが用いられる。
プリンタ部１７において、露光器１９は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色に対応した画像データに基づいて、画像形成部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋにそれぞれ露光光ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫを照射する。
【００５１】
画像形成部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋでは、それぞれ露光光ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫによって、感光体ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋに静電潜像が形成される。画像形成部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋにおける現像器２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋは、感光体ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ上の静電潜像をそれぞれＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのトナーによって現像する。
感光体ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ上の各トナー像は、一次転写ローラ２５Ｋ、２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃによって、それぞれの一次転写位置において中間転写ベルト２１に一次転写される。
このようにして、中間転写ベルト２１が移動するにつれて、中間転写ベルト２１上に一次転写されたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各トナー像が積層される。
【００５２】
以上の画像形成動作と並行して、プリンタ部１７はシートＰを搬送する。
給紙機構２９によってシートＰが給紙カセット１８から給紙される。シートＰの先端は、給紙ローラ３５によってレジストローラ４１に突き当てられる。シートＰの先端は、レジストローラ４１によって、先端の位置が整えられる。
この後、レジストローラ４１はシートＰを搬送する。レジストローラ４１によるシートＰの搬送タイミングは、中間転写ベルト２１上のとシートＰにおけるトナー像の転写領域の先端とが二次転写位置に同時に到達するタイミングである。
【００５３】
シートＰが二次転写位置に移動すると、二次転写ローラ３３に二次転写電圧が印加される。中間転写ベルト２１上のトナー像は、二次転写ローラ３３の回転とともにシートＰ上に二次転写される。
トナー像が二次転写されたシートＰは、搬送ガイド３６７にガイドされて定着装置３６Ａの進入開口に進入する。シートＰは進入開口を通過する。シートＰはベルト３６３とヒートローラ３６６との間に進入する。
【００５４】
定着装置３６Ａでは、以下のようにしてウォームアップが行われる。定着装置３６Ａのウォームアップは、シートＰが定着装置３６Ａに進入する前での間に行われる。
ハロゲンランプ３６６ｄ、３６６ｅの少なくとも一方と、ハロゲンランプ３６５ａと、が点灯される。ハロゲンランプ３６６ｄ、３６６ｅは、ヒートローラ３６６の温度が予め決められた定着温度になるように点灯制御される。ハロゲンランプ３６６ｄ、３６６ｅの点灯制御は、サーミスタ３６６ｆの検知温度に基づいて行われる。
ハロゲンランプ３６５ａは、ベルト３６３の温度が予め決められたベルト温度になるように点灯制御される。ハロゲンランプ３６５ａの点灯制御は、サーミスタ３６５ｂの検知温度に基づいて行われる。
【００５５】
ヒートローラ３６６は、駆動モータ３６９によって、図３における図示反時計回りに回転される。
ヒートローラ３６６は、ベルト３６３の外周面３６３ａと当接している。ベルト３６３は、プレスローラ３６４Ａおよびベルトヒートローラ３６５によって回転可能に張架されている。プレスローラ３６４Ａおよびベルトヒートローラ３６５は、ベルト３６３の内周面３６３ｂから受ける摩擦力によって、ベルト３６３と同方向につれ回る。
このようにして、ニップＮにおける温度がシートＰのトナー像を定着する定着温度に保たれる。定着温度は、シートＰの種類あるいはトナーの種類に応じて、例えば、１８０℃、１１０℃、１２０℃などの複数の目標温度のうちから選ばれる。
【００５６】
トナー像が二次転写されたシートＰは、上述のようにウォームアップされた定着装置３６ＡのニップＮに進入する。シートＰ上のトナー像は、ニップＮにおいて加熱および加圧を受けてシートＰの表面に定着される。
シートＰは、ニップＮの他の部位に比べると、高圧ニップ部ＮＨにおいて特に大きな加圧力を受ける。
ニップＮを通過したシートＰは、ヒートローラ３６６およびベルト３６３から分離する。ヒートローラ３６６およびベルト３６３から分離したシートＰは、定着装置３６Ａの排出開口を通過して、搬送ローラ３７に向かって排出される。
搬送ローラ３７は、シートＰを排紙部３８に排出する。
以上で、シートＰに対する画像形成が終了する。
【００５７】
本実施形態における定着装置３６Ａの作用について説明する。
本実施形態では、プレスローラ３６４Ａの外周面３６４ａが正クラウン形状であるため、ベルト３６３のベルト寄りが防止される。ベルト３６３の走行性能が安定する。
プレスローラ３６４Ａとの当接範囲において、ベルト３６３の外周面３６３ａは、プレスローラ３６４Ａの外周面３６４ａの正クラウン形状に倣う。
本実施形態では、ヒートローラ３６６の外周面は逆クラウン形状であるため、ヒートローラ３６６の周方向における高圧ニップ部ＮＨの幅の均一性が向上する。
【００５８】
本実施形態では、ベルト３６３がヒートローラ３６６に巻き付いてニップＮが形成されている。ベルト３６３の巻き付き量を適宜の大きさにすることによって、ニップＮのニップ幅を適宜の大きさに設定できる。
しかしながら、ニップＮのニップ幅が広いとシートＰにしわが発生しやすいことが知られている。
しわの原因としては、ニップＮ内で搬送直交方向において搬送速度の分布が生じることが挙げられる。搬送直交方向において中央部の搬送速度が周縁部の搬送速度よりも大きいと、しわが発生しやすくなる。反対に、搬送直交方向において周縁部の搬送速度が中央部の搬送速度よりも大きいとしわが抑制される。これは、周縁部の搬送速度がより大きいとシートＰが搬送直交方向において中央部から周縁部に向かって引っ張られた状態で搬送されるからである。
【００５９】
高圧ニップ部ＮＨでは、ヒートローラ３６６の外周面が逆クラウン形状である。シートＰがヒートローラ３６６に密着して搬送される場合、搬送直交方向における周縁部の搬送速度が中央部の搬送速度よりも大きくなる。ヒートローラ３６６の搬送速度分布はしわ発生を低減できる。
高圧ニップ部ＮＨにおいて、ベルト３６３の外周面３６３ａはプレスローラ３６４Ａに倣う正クラウン形状である。ベルト３６３がプレスローラ３６４Ａに密着して回転すると、搬送直交方向における中央部の搬送速度が周縁部の搬送速度によりも大きくなる。プレスローラ３６４Ａの影響を受けたベルト３６３の搬送速度分布はしわ発生を増大させる。
【００６０】
プレスローラ３６４Ａおよびベルト３６３の間の摩擦力が大きいと、ベルト３６３の回転がプレスローラ３６４Ａの回転に連動しやすいと考えられる。そこで、本発明者は、ベルト３６３の内周面３６３ｂとプレスローラ３６４Ａの外周面３６４ａとの間の動摩擦力としわの発生率の実験を行った。
図８は、動摩擦力としわ発生率との関係を示すグラフである。横軸は上述した測定方法による動摩擦力（Ｎ）、縦軸はしわ発生率を示す。原点Ｏにおけるしわ発生率は０である。図９は、動摩擦力と定着装置のベルトの内周面の表面粗さとの関係を示すグラフである。横軸は上述した測定方法による動摩擦力（Ｎ）、縦軸は算術平均粗さＲａで表した表面粗さである。
【００６１】
まず、動摩擦力の大きさを変えてしわ発生率の測定が行われた。動摩擦力の大きさは、ベルト３６３の内周面３６３ｂの表面粗さを変えることによって変えられた。図８に示すように、動摩擦力が大きいほどしわ発生率が増大した。
動摩擦力が小さい場合、ベルト３６３の内周面３６３ｂとプレスローラ３６４Ａの外周面３６４ａとの間に滑りが生じ易い。滑りの発生によって、プレスローラ３６４Ａとベルト３６３との連動性は低下する。ベルト３６３の外周面３６３ａは、シートＰの裏面に密着して一体的に移動することができる。ヒートローラ３６６が回転駆動されると、搬送直交方向におけるヒートローラ３６６の搬送速度分布に応じてシートＰが搬送される。
【００６２】
測定値を曲線近似した曲線１０１によれば、しわ発生率の許容値Ｃａとなる動摩擦力は０．９８Ｎであった。本実施形態では、ベルト３６３の内周面３６３ｂとプレスローラ３６４Ａの外周面３６４ａとの間の動摩擦力を０．９８Ｎ以下としているため、しわ発生率を許容値Ｃａ以下にできることが分かる。
本実験において、動摩擦力と表面粗さＲａとの関係は、図９に示す通りである。表面粗さＲａは、表面粗さ計によって測定された。
図９に示すように、表面粗さＲａが小さくなるにつれて、動摩擦力は増大した。測定値を線形近似した直線１０２によれば、動摩擦力が０．９８Ｎとなる表面粗さＲａは、１であった。表面粗さＲａが１以上であれば、動摩擦力が０．９８Ｎ以下になることが分かる。
【００６３】
ベルト３６３の内周面３６３ｂとプレスローラ３６４Ａの外周面３６４ａとの間の真実接触面積が小さくなる。表面粗さＲａが大きいと、動摩擦力が低下すると考えられる。ただし、表面粗さＲａが３を超えると、内周面３６３ｂの摩耗が大きくなるおそれがある。ベルト３６３の内周面３６３ｂの表面粗さＲａは、１以上３以下とすることがより好ましい。
上述したように、本実施形態の定着装置３６Ａでは、ベルト３６３の内周面３６３ｂとプレスローラ３６４Ａの外周面３６４ａとの間の動摩擦力が０．９８Ｎ以下になっているため、しわ発生率が低減される。
【００６４】
以上、高圧ニップ部ＮＨを中心として、定着装置３６Ａの作用を説明した。高圧ニップ部ＮＨを除くニップＮでは、ベルト３６３がヒートローラ３６６に巻き付けられている。高圧ニップ部ＮＨを除くニップＮでは、ベルト３６３は、ヒートローラ３６６の逆クラウン形状による搬送速度分布にしたがって搬送される。高圧ニップ部ＮＨを除くニップＮでは、ニップ幅が広くなってもしわが発生しにくい。
【００６５】
（変形例）
次に、本実施形態の変形例における定着装置ついて説明する。
図２に示すように、本変形例の定着装置３６Ｂは、上記実施形態の定着装置３６Ａのプレスローラ３６４Ａに代えて、プレスローラ３６４Ｂ（第２の回転体）を持つ。
定着装置３６Ｂは、上記実施形態の定着装置３６Ａに代えて、画像形成装置１０に用いられてもよい。
【００６６】
図６に示すように、プレスローラ３６４Ｂは、上記実施形態におけるプレスローラ３６４Ａの弾性層３６４ｅの表面に低摩擦コート３６４ｂが施されている点が、プレスローラ３６４Ａと異なる。
低摩擦コート３６４ｂは、弾性層３６４ｅの表面に比べて低摩擦となる適宜のコートが用いられる。例えば、低摩擦コート３６４ｂの例としては、フッ素コート、シリコンコートなどが挙げられる。例えば、弾性層３６４ｅがシリコンゴム層からなる場合、低摩擦コート３６４ｂとしては、フッ素コートが施されてもよい。
低摩擦コート３６４ｂは、プレスローラ３６４Ｂの外周面を構成する。
【００６７】
本変形例の定着装置３６Ｂによれば、ベルト３６３の内周面３６３ｂと低摩擦コート３６４ｂとが当接する。低摩擦コート３６４ｂは、プレスローラ３６４Ｂの外周面である。定着装置３６Ｂによれば、ベルト３６３の内周面３６３ｂとプレスローラ３６４Ｂの外周面との動摩擦力がより低減される。定着装置３６Ｂのしわ発生率は、定着装置３６Ａに比べてさらに低減されることが可能である。
【００６８】
ここで、低摩擦コート３６４ｂの作用を示す実験例１〜８について説明する。
実験例１〜８の条件および評価結果を下記［表１］に示す。
【００６９】
【表１】
2018120121.tif 000003
【００７０】
［表１］に示すように、各実験例の定着装置では、ベルトとして、４種類のベルトａ、ｂ、ｃ、ｄが用いられた。ベルトａ、ｂ、ｃ、ｄは、内周面の表面粗さＲａの大きさが異なる。
実験例１〜４に用いられたプレスローラＡは、外周面として樹脂層が露出している。実験例５〜８に用いられたプレスローラＢは、プレスローラＡの外周面に低摩擦コートが施されて構成された。
各実験例の評価としては、上述した動摩擦力の測定と、しわ発生率の評価とが行われた。
しわ発生率の評価は、各実験例の定着装置が組み込まれた画像形成装置を用いて行われた。Ｔａｂｌｅ．１には、しわ発生率が許容値Ｃａ以下の場合に「ＯＫ」、許容値Ｃａを超えた場合に「ＮＧ」と記載された。
【００７１】
［表１］に示すように、動摩擦力が０．９８Ｎ以下の実験例５、７、８では、しわ発生率の評価が「ＯＫ」であった。これに対して、動摩擦力が０．９８Ｎを超えた実験例１〜４、６では、しわ発生率の評価が「ＮＧ」であった。
以上の結果から、動摩擦力が０．９８Ｎ以下の場合に、しわ発生率が低減できることが分かる。
【００７２】
なお、上記実施形態の説明では、図６において、プレスローラ３６４Ａ、３６４Ｂの芯金３６４ｄとして、中空パイプ状の場合の例が図示されている。しかし、芯金３６４ｄとしては、中実棒が用いられてもよい。
【００７３】
上記実施形態の説明では、ヒートローラ３６６およびベルトヒートローラ３６５がそれぞれハロゲンランプ３６６ｄ、３６６ｅ、３６５ａによって加熱される例について説明した。しかし、ヒートローラ３６６およびベルトヒートローラ３６５の加熱手段は、ハロゲンランプには限定されない。例えば、ヒートローラ３６６およびベルトヒートローラ３６５は、抵抗発熱ヒータ、ＩＨヒータなどによって加熱されてもよい。
【００７４】
上記実施形態の説明では、ベルト３６３がプレスローラ３６４Ａ（３６４Ｂ）およびベルトヒートローラ３６５の２本のローラによって張架される例で説明した。しかし、ベルト３６３は、３本以上のローラによって張架されてもよい。
【００７５】
以上、説明した少なくともひとつの実施形態によれば、ニップ幅が広くてもシートのしわが発生しにくい定着装置を提供することができる。
【００７６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７７】
１０…画像形成装置，１７…プリンタ部，３６Ａ、３６Ｂ…定着装置，３６３…ベルト，３６３ｂ…内周面，３６４Ａ、３６４Ｂ…プレスローラ（第２の回転体），３６４ａ…外周面，３６４ｂ…低摩擦コート，３６４ｄ…芯金，３６３ｅ…弾性層，３６５…ベルトヒートローラ，３６６…ヒートローラ（第１の回転体），３６６ｄ、３６６ｅ…ハロゲンランプ（加熱源），３６９…駆動モータ（モータ），Ｎ…ニップ，Ｐ…シート
【図１】
2018120121.tif 000004
【図２】
2018120121.tif 000005
【図３】
2018120121.tif 000006
【図４】
2018120121.tif 000007
【図５】
2018120121.tif 000008
【図６】
2018120121.tif 000009
【図７】
2018120121.tif 000010
【図８】
2018120121.tif 000011
【図９】
2018120121.tif 000012