(57)【要約】【課題】ベルト内部からベルトを加圧する加圧ローラの撓み防止。【解決手段】回転可能な回転部材と、回転部材に圧接し、回転部材と共に回転する無端状のベルトを有し、未定着トナー像を記録材上に定着する定着装置において、回転部材にベルトを押圧する回転可能な押圧部材と、押圧部材近傍で回転部材にベルトを押圧する回転可能な押圧補助部材を有し、押圧部材と押圧補助部材に接し、両部材の回転に従動するスペーサー部材を有し、回転部材中心軸と押圧部材との中心軸を結んだ直線αと、スペーサー部材の中心軸と押圧部材の中心軸を結んだ直線βのなす角θ２が９０度以上とする。【選択図】      図６
2005070123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な回転部材と、回転部材に圧接し、回転部材と共に回転する無端状のベルトを有し、未定着トナー像を記録材上に定着する定着装置において、回転部材にベルトを押圧する回転可能な押圧部材と、押圧部材近傍で回転部材にベルトを押圧する回転可能な押圧補助部材を有し、押圧部材と押圧補助部材に接し、両部材の回転に従動するスペーサー部材を有し、回転部材中心軸と押圧部材との中心軸を結んだ直線αと、スペーサー部材の中心軸と押圧部材の中心軸を結んだ直線βのなす角θ２が９０度以上であることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
スペーサー部材中心軸と押圧部材中心軸を結んだ直線βと、スペーサー部材と押圧補助部材とを結んだ直線γとのなす角θ１が９０°以上であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
押圧補助部材は弾性層を有し、スペーサー部材と押圧補助部材との接点で、押圧補助部材を弾性変形させる事を特徴とする請求項１から請求項２のいずれかに記載の定着装置。
【請求項４】
押圧補助部材は押圧部材よりベルト回転方向上流側であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
押圧補助部材は押圧部材より低硬度であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
押圧部材と押圧補助部材の軸間距離は、押圧部材の半径と押圧補助部材の半径の和以下であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
押圧補助部材の外径が、押圧部材の外径より大きいことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の定着装置。
【請求項８】
各々の部材はローラであり、ローラの外径は加圧補助ローラ＞加圧ローラ＞スペーサーローラの順列であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項９】
ベルトを押圧部材と押圧補助部材に２本掛けに配置し、押圧部材と加圧補助部材に接し、両部材と共に転動するスペーサー部材を有することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリなどの画像情報記録装置において未定着画像を加熱・加圧定着させるための定着装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種のベルトニップ方式の定着装置としては、例えば図９に示すように、熱源を有する回転可能な加熱ローラ２１と、この加熱ローラ２１に圧接し且つ加熱ローラ２１と共に転動する無端ベルト３５と、これら加熱ローラ２１及び無端ベルト３５の接触ニップ域ｎの下流端位置に設けられ、無端ベルト３５を掛け渡す加圧ローラ３２と、この無端ベルト３５の内側に配設されて、前記無端ベルト３５を加熱ローラ２１に押圧させるアシストパッド１０４とを備えたものが提案されている（例えば特開平９−３４２９１号公報参照）。尚、無端ベルト３５は、前記加圧ローラ３２及び適宜数（例えば２個）の支持ローラ３３、３４にて回転可能に掛け渡されている。
【０００３】
この種のベルトニップ方式の定着装置において加圧ローラ３２は、紙厚が薄く紙腰の弱い記録シートに多量のトナーを定着させる場合にも、剥離爪などを必要とせず、接触ニップ域ｎの出口において、何の剥離装置を用いずに記録シート１０５を剥離できるという所謂セルフストリッピングを可能とするものである。すなわち、一般に加熱ローラ２１の表面は弾性層を有しており、この弾性層に加圧ローラ３２が圧接すると、前記加熱ローラ２１と加圧ローラ３２との圧接領域において、加熱ローラ２１の表面が弾性変形し、加熱ローラ２１と加圧ローラ３２との間を通過する記録シートが加熱ローラ２１から剥離する方向へ導かれるのである。
【０００４】
しかし、このセルフストリッピング性能を向上させるために加圧ローラ３２の圧力を大きくすると、記録シート１０５上の未定着画像１０６がずれる現象（像ずれ）が発生する。この現象は、加圧ローラ３２の高い圧力によって加熱ローラ２１上の弾性層に極度のゆがみが発生し、これに伴って、記録シート１０５の速度が増大することに起因する。この像ずれを防止するために、前記アシストパッド１０４が設けられている。すなわち、このアシストパッド１０４は、接触ニップ域ｎ内の加圧ローラ３２上流側で加熱ローラ２１を極度に歪ませないように広範囲に大きな圧力をかけるためのものであり、これにより、この部分における加熱ローラ２１と記録シート１０５との密着力が、加圧ローラ３２と記録シート１０５との密着力よりも大きくなり、その結果、前記記録シート１０５の速度は加熱ローラ２１の速度と同じになることから、前記像ずれは有効に防止されるのである。
【０００５】
しかしながら、固定部材であるアシストパッドと回転体であるベルトの内面とは摺擦により、双方に耐久による磨耗劣化が生じる。一般に磨耗は摺擦速度と両者の加圧力により支配されるため、特に高速化を目指した場合は、ベルトへのダメージが大きく、ベルトやアシストパッドの長寿命化の妨げとなる。この対策として、ベルト内面へのシリコンオイルオイルを塗布し摺擦抵抗を下げる手法が提案されている。しかし、トナーの定着性や、光沢性を向上するため、アシストパッドへの加圧力を増加させた場合には、ベルトとアシストパッドの摺擦抵抗が原因となり、ベルトの搬送不良（スリップ）を引き起こす。一般にスリップ対策としては、ベルト内の支持ローラ３３、３４何れかに駆動を与えベルトの搬送力を高める工夫がなされるが、ベルトに潤滑材を塗布した系では潤滑材が支持軸からベルトへ駆動効率を下げ、充分な効果が得られにくい。ベルトのスリップは記録材の搬送不良や画像不良のみならず、定着ローラの表層の摺擦による定着ローラ表層材の傷及び、弾性層の異常変形による弾性層の劣化等、定着ローラに与えるダメージも大きい。定着ローラの寿命へも影響する。
【０００６】
この対策として、第２の従来例のように、図１０のようにアシストパッドをベルトに従動する加圧補助ローラとした構成も提案されている。圧力補助ローラはステンレス等の金属軸上にシリコンゴムやシリコンスポンジ等の柔らかい弾性体で被覆された弾性体ローラであり、ベルト内面からベルトを定着ローラに密着させ、ベルトと定着ローラの表面がずれるのを防止するためのローラである。この構成においては、ベルトに当接する部材の全てはベルトと共に回転する回転部材であり、先のようなベルトとの摺擦により生じる弊害を解決することが出来る。
【０００７】
しかしながら、従来この種のベルトニップ方式の定着装置にあっては、加圧ローラ３２と圧力補助ローラとの干渉を防止するという観点からすれば、加圧ローラ３２と圧力補助ローラとを近接して配置することが困難であり、しかも両ローラの形状からして、図５ａ）に示すように、加熱ローラ２１と無端ベルト３５との接触ニップ域ｎのうち、加圧ローラ３２の接触部領域Ａと圧力補助ローラの接触部領域Ｃとの間には、無端ベルト３５のみが加熱ローラ２１に接触配置される領域Ｂが存在した。このため、図５ａ）のＡ、Ｂ、Ｃに示す各接触ニップ域の圧力分布は図５ｂ）のようになり、加圧ローラ３２及び圧力補助ローラが接触していないＢの領域では、かかる圧力が微小となっていた。このような状況下において、微小圧力状態となるＢの領域では、トナー層中の空気及び水蒸気の活動を抑え込めるだけの圧力がなく、しかも、その範囲が広いために用紙が微小圧力状態となるＢの領域を通過する際に、トナー層中から放出される空気及び水蒸気の絶対量が多くなり、コート紙等の通気性の低い用紙において、微小圧力部位における画像の乱れが発生しやすくなるという技術的課題が見いだされた。
【０００８】
そこで、第３の従来例として、図８に示すような、回転ローラに無端ベルトを押圧する加圧ローラと、加圧ローラの上流側で加熱ローラにベルトを押圧する加圧補助ローラに接し、両ローラと共に転動し、且つ無端ベルトに非接触なスペーサーローラ１００を加圧ローラと加圧補助ローラの軸間距離を狭めた系が提案されている。スペーサーローラ１００は、外径４ｍｍのステンレスのローラで、加圧ローラ３２（外径２０ｍｍ）に当接されており、加圧ローラの中心軸と加圧補助ローラ３１（外径２８ｍｍ）の中心軸を結んだ軸線上の加圧補助ローラ側に配置されている。加圧ローラと加圧補助ローラの軸間距離は両ローラの半径の和２４ｍｍより短い２２ｍｍに設定されおり、加圧補助ローラの弾性層が、スペーサーローラとの当接位置で約６ｍｍ加圧ローラ補助ローラ芯金方向に歪んでいる。スペーサーローラを加圧ローラと加圧補助ローラ間に介在させ、加圧補助ローラを歪ませたことで、加圧ローラと加圧補助ローラの軸間距離を両ローラの半径の和より短く設定しても、加圧ローラと加圧補助ローラの干渉を防止できた。仮に加圧ローラと、加圧補助ローラの位置関係をそのままにスペーサーローラを取り筈した際のイメージ図を図３に示す。加圧ローラと、加圧補助ローラが干渉していることが分かる。図中ベルトは半時計回りに回転する。ベルトに内接する加圧ローラと加圧補助ローラは共に半時計回りに回転するため、両ローラの干渉位置では加圧ローラは上に、加圧補助ローラは下に向かおうとし移動方向が相反している。両ローラひいては無端ベルトのスムーズな駆動が出来ない。スペーサーローラを介在した従来例３ではスペーサーローラが時計回りに回転するため、加圧ローラ、加圧補助ローラの接点での回転方向が両ローラと順方向になり、全てのローラ及びベルトの駆動方向に矛盾が無く、スムーズに駆動できることが分かる。従来例２より加圧ローラと加圧補助ローラの軸間距離を両ローラの半径の和より短くしたことで、前記画像異常を効果的に防止している。
【０００９】
スペーサーローラを加圧ローラと、加圧ローラ間に介在させえることで、加圧ローラと加圧補助ローラの干渉を防止し、画像の乱れを防止と定着部材の長寿命化及び高速化を両立させている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの定着装置では、用紙の分離性を向上しようと加圧ローラにかける圧を高めた際、加圧ローラが撓んで長手方向中央部付近と端部で圧分布のムラが生じてしまう。図１１に長手方向の圧分布のイメージ図を示す。端部近傍の圧が高く、中央部付近の圧が中抜けして低い。このため、記録材の搬送速度が中央と端部で異なり、記録材の搬送不良やしわ等が生じやすい。
【００１１】
加圧ローラの外径を大きくすることである程度改善することは可能であるが、加圧ローラに剛体もしくは高硬度の弾性体を用いた場合、微小圧力状態となるＢの領域が増加するため、画像ずれが起こりやすくなり好ましくない。
【００１２】
本発明の解決する課題は、加圧ローラの撓みに基づく長手方向の圧分布ムラを軽減し、記録材の搬送不良やしわ等を解決する点である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本出願に関わる第１の発明は、回転可能な回転部材と、回転部材に圧接し、回転部材と共に回転する無端状のベルトを有し、未定着トナー像を記録材上に定着する定着装置において、回転部材にベルトを押圧する回転可能な押圧部材と、押圧部材近傍で回転部材にベルトを押圧する回転可能な押圧補助部材を有し、押圧部材と押圧補助部材に接し、両部材の回転に従動するスペーサー部材を有し、回転部材中心軸と押圧部材との中心軸を結んだ直線αと、スペーサー部材の中心軸と押圧部材の中心軸を結んだ直線βのなす角θ２が９０度以上であることを特徴とする。
【００１４】
又、本出願に関わる第２の発明は、スペーサー部材中心軸と押圧部材中心軸を結んだ直線βと、スペーサー部材と押圧補助部材とを結んだ直線γとのなす角θ１が９０°以上にすることで、押圧補助部材がスペーサー部材を押圧する力を、スペーサーローラが押圧部材の撓みを補正すべく押圧部材をバックアップする力に効果的に変換することを特徴としている。
【００１５】
又、本出願に関わる第３の発明は、押圧補助部材は弾性層を有し、スペーサー部材と押圧補助部材との接点で、押圧補助部材を弾性変形させる事で、スペーサー部材が押圧部材の撓みを補正すべく押圧部材をバックアップし、記録材の搬送不良やしわ等を解決する事を特徴としている。
【００１６】
又、本出願に関わる第４の発明は、押圧補助部材は押圧部材よりベルト回転方向上流側であることで、スペーサー部材が押圧部材の撓みを補正すべく押圧部材をバックアップし、記録材の搬送不良やしわ等を解決する事を特徴としている。
【００１７】
又、本出願に関わる第５の発明は、押圧補助部材は押圧部材より低硬度であることで、スペーサー部材が押圧部材の撓みを補正すべく押圧部材をバックアップし、記録材の搬送不良やしわ等を解決する事を特徴としている。
【００１８】
又、本出願に関わる第６の発明は、押圧部材と押圧補助部材の軸間距離は、押圧部材の半径と押圧補助部材の半径の和以下であることで、スペーサー部材が押圧部材の撓みを補正すべく押圧部材をバックアップし、記録材の搬送不良やしわ等を解決する事を特徴としている。
【００１９】
又、本出願に関わる第７の発明は、押圧補助部材の外径が、押圧部材の外径より大きくすることで、スペーサー部材が押圧部材の撓みを補正すべく押圧部材をバックアップし、記録材の搬送不良やしわ等を解決する事を特徴としている。
【００２０】
又、本出願に関わる第８の発明は、各々の部材はローラであり、ローラの外径は加圧補助ローラ＞加圧ローラ＞スペーサーローラの順列することでスペーサー部材が押圧部材の撓みを補正すべく押圧部材をバックアップし、記録材の搬送不良やしわ等を解決する事を特徴としている。
【００２１】
又、本出願に関わる第９の発明は、ベルトを押圧部材と押圧補助部材に２本掛けに配置し、押圧部材と加圧補助部材に接し、両部材と共に転動するスペーサー部材を有することで、更に定着装置の低熱容量化を実現し、且つ、スペーサー部材が押圧部材の撓みを補正すべく押圧部材をバックアップし、記録材の搬送不良やしわ等を解決する事を特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
本出願の第１の実施形態を図１を用いて説明する。
【００２３】
同図において、本実施の形態に係る定着装置は、不図示のモータにて回転駆動される回転体としての加熱ローラ２１と、この加熱ローラ２１に圧接配置される無端ベルト３５とを備えている。
【００２４】
本実施の形態において、加熱ローラ２１は、外径６０ｍｍの中空ローラで、アルミの芯金上にシリコンゴムからなる耐熱弾性層２ｍｍと、更に耐熱弾性体の外周面に離型層としてのフッ素樹脂層３０μｍとからなる三層構造で構成されている。芯金は此処ではアルミを用いたが、鉄等の他の金属を用いても良い。定着ローラ表面には定着ローラ表面の温度を検知するための温度検知素子としてサーミスタが当接されており、加熱ローラ内部には例えばハロゲンランプからなるヒータ２２を有する。サーミスタが検知した定着ローラ表面温度に基づき、ヒータの出力を制御している。
【００２５】
一方、ベルトである無端ベルト３５は、支持ローラ３２、３３、３４に張架されて加熱ローラ２１に所定のニップ幅で圧接配置されており、例えば耐熱性樹脂であるポリイミドフィルムなどで構成され、表面にはＰＦＡ等の離型層が形成されている。
【００２６】
また、本実施の形態では、支持ローラ３２は、加熱ローラ２１と無端ベルト３５との接触ニップ域３８の出口に配設される押圧部材である加圧ローラを兼用しており、圧縮コイルスプリング３７によって加熱ローラ２１の中心に向かって付勢されており、無端ベルト３５を加熱ローラ２１に押圧している。ここで、加圧ローラ（支持ローラ）３２は外径２０ｍｍのローラで少なくとも加熱ローラ２１よりも高硬度に形成されており、加圧ローラ３２圧接部では加熱ローラ２１が弾性変形し、記録シートのセルフストリッピング機能を維持するようになっている。加圧ローラと、加熱ローラのＮｉｐは、約３ｍｍに設定した。
【００２７】
更に、無端ベルト３５の内側には、圧縮コイルスプリングにより圧接配置される押圧補助部材である補助加圧ローラ３１が設けられている。前記補助加圧ローラは、外径５０ｍｍの弾性ローラでステンレスの芯金上に低硬度耐熱弾性体であるシリコンスポンジを有し加熱ローラ２１の軸方向に向かってコイルスプリングによって無端ベルトを定着ローラに加圧している。加圧補助ローラと加熱ローラのＮｉｐは約２０ｍｍである。加圧補助ローラは加熱ローラより低硬度に形成されており、定着ローラへ加圧の平均面圧は、加圧ローラの定着ローラへの加圧の平均面圧より低い。此処で、平均面圧とは「各Ｎｉｐにかかる総圧」を「各Ｎｉｐ部の面積」で割り算した値である。
【００２８】
スペーサー部材であるスペーサーローラ１００は、外径６ｍｍのステンレスのローラで、加圧ローラ３２に当接されており、加圧ローラの中心軸と加圧補助ローラの中心軸を結んだ軸線上の加圧補助ローラ側に配置されている。加圧ローラと加圧補助ローラの軸間距離は両ローラの半径の和３５ｍｍより短い３３ｍｍに設定されおり、加圧補助ローラの弾性層が、スペーサーローラとの当接位置で加圧ローラ補助ローラ芯金方向に歪んでいる。図４に示すようにスペーサーローラを加圧ローラと加圧補助ローラ間に介在させ、加圧補助ローラを歪ませたことで、加圧ローラと加圧補助ローラの軸間距離を両ローラの半径の和より短く設定しても、加圧ローラと加圧補助ローラの干渉を防止できた。
【００２９】
ベルトと加熱ローラのＮｉｐの内、加圧ローラにより無端ベルトが加熱ローラに加圧するＮｉｐ部をＡ、加圧補助ローラにより無端ベルトが加熱ローラに加圧するＮｉｐ部をＣ、ＡとＣの間の微小化圧領域をＢとすると、Ａ  約３ｍｍ、Ｂ
約１０ｍｍ、Ｃ  約２０ｍｍとなる。
【００３０】
ちなみにスペーサーローラが無い従来例２では図５ａ）に示すように加圧ローラ、補助加圧ローラは最近接位置で逆方向に回転するため、両ローラが干渉すると摺擦磨耗及び、両ローラやベルトの搬送不良の原因となる。加圧ローラ、補助ローラの干渉を防止するため、加圧ローラ、加圧補助ローラの軸間距離は両ローラには両ローラの半径の和３５ｍｍに加え、部品公差や取り付け公差、各部材のたわみ、熱膨張等を考慮して、加圧ローラと加圧補助ローラの軸間距離を３８ｍｍ程度以上に設定せざるを得ず、微小加圧領域Ｂは広くなる。
【００３１】
Ｂの微小加圧領域が大きいと、長手方向の記録材の進行速度の微妙なズレによる記録材の変形により、記録材が加熱ローラから１時的に離れ、Ｎｉｐ内での画像ズレが生じやすい。（記録材が加熱ローラから１時的に離れた際に加熱ローラにオフセットしたトナーが領域Ａで記録材上に再定着される。再定着時に記録材上の微妙にずれた位置に再定着されるので画像ずれとなる。）又、用紙が微小圧力状態となるＢの領域を通過する際に、トナー層中から放出される空気及び水蒸気の絶対量が多くなり、コート紙等の通気性の低い用紙において、微小圧力部位における画像の乱れが発生しやすい。従来例２はＢの距離が実施例より広く、これらの弊害が発生しやすい。微小圧力状態となるＢの領域を小さくするためには、加圧ローラ、加圧補助ローラの軸間距離を小さくすることが有効であるが、前述の通り、両ローラの干渉時の摺擦磨耗及び、両ローラやベルトの搬送不良の原因となるため実現できない。
【００３２】
本実施例では、図６に示すように、加熱ローラ中心軸と加圧ローラ中心軸を結んだ直線αと加圧ローラ中心軸とスペーサーローラ中心軸とを結んだ直線βのなす角θ２が約１１５度、加圧補助ローラの中心軸とスペーサーローラの中心軸とを結んだ直線γと、先のβのなす角θ１が約１３５度となる点にスペーサーローラを設定した。
【００３３】
図１４に示すように加圧補助ローラはスペーサーローラにより、弾性変形しているので、スペーサーローラにはその応力Ｆ０が、γの直線スペーサーローラ方向に働く。スペーサーローラにかかる力Ｆ０のβ方向の成分Ｆ１で、スペーサーローラは加圧ローラを押圧している。ちなみに、βに直行するβ’方向の成分Ｆ２は加圧ローラへの加圧に関与しておらず、スペーサーローラの軸受け部が受ける力となる。尚、Ｆ１＝Ｆ０ｃｏｓ（１８０−θ１）の関係にある。
【００３４】
次に図１３に示すように、スペーサーローラが加圧ローラを押す力Ｆ１の内、α方向の成分Ｆ３が加圧ローラを加熱ローラ側に押し戻す力となる。加圧ローラは、端部の軸受けで回転自在に枠体に設置されているので、前述の通り中央部が撓み中央部近辺の加熱ローラへの加圧が小さい。スペーサーローラは、長手方向全域で加圧補助ローラの加圧を受けているため、スペーサーローラが加圧ローラを押す力のα方向の成分Ｆ３は、全域で加圧ローラの加熱ローラへの加圧をバックアップし、圧のムラを軽減できた。（図１２に実施例１の圧の分布のイメージ図を示す。）ちなみに、Ｆ１のα方向に直行するα’方向の成分Ｆ４は加圧ローラの加圧には関与していない。Ｆ３＝Ｆ１ｃｏｓ（１８０−θ２）となる。θ２は１８０°に近いほど効果的な効果が得られるが、９０°以上である事で、効果を示すことが出来る。
【００３５】
又、θ１も１８０°に近いほどＦが大きくなり、効果的に加圧ローラのバックアップを行える。しかし、θ１が９０°以下、又は２７０°以上では、加圧補助ローラのスペーサーローラへの加圧は加圧ローラのバックアップには作用しない。この様な場合でも、θ２が９０°以上（２７０度以下）であれば、スペーサーローラの剛性が、加圧ローラと加熱ローラ間の圧の中抜けに対するバックアップとなり得るので、ある程度の効果を発揮することが出来る。この時はスペーサーローラの剛性が加圧ローラへのバックアップとなるため、バックアップの効果はスペーサーローラの径等の形状により左右される。
【００３６】
（第２の実施例）
第２の実施例として、実施例１の加熱ローラ、加圧ローラ、加圧補助ローラ、スペーサーローラを同様の物を用い、同様に配置して、ベルトの支持方法のみを変化させた例を示す。
【００３７】
図２に概略断面図を示す。ベルトを加圧ローラと加圧補助ローラ間に張架し、実施例１で用いた支持軸を２本無くしている。この系においても、実施例１同様に加圧補助ローラがスペーサーローラを押し圧する力を、スペーサーローラが加圧ローラをバックアップする力に変換でき、加圧ローラの撓みによる、加圧ローラと加熱ローラ間の圧の中抜けを軽減することが出来た。
【００３８】
更に、ベルトの周長をより短くすることが可能となり、支持軸も２本少ないことで定着装置全体の低熱容量化を実現している。スペーサーローラを用いない従来の２本ローラ張架タイプのベルト定着システムと比較しても、２軸間の距離をより小さく狭められたことでベルトの周長を最大限に短くすることが出来た。
【００３９】
実施例１では連続画像形成中の温度低下が１６５℃温調でスタートした際に、１３５℃の温度低下が見られたが、本実施例では３０℃の温度低下に抑えられた。ベルトの表面積の低減によるベルト表面からの放熱と、支持軸への熱損失を低減できた効果である。この結果、待機中の温調温度を５℃削減し、待機中の消費電力を削減し、省エネルギー化に成功した。又、定着装置全体の低熱容量化を実現したことで、電力投入からの昇温速度も向上し、ウェイトタイムも削減できた。
【００４０】
加圧ローラは、用紙分離性確保のため、加熱ローラの弾性層をひずませるために剛体もしくは硬質な弾性体に設定せざるを得ない。よって、加圧ローラのスペーサーローラによる弾性変形は加圧補助ローラに比べ殆んど望めないため、加圧ローラ径のＵｐは、微小加圧領域  Ｂの拡大につながる。一方、加圧補助ローラは、加熱ローラを弾性変形させる必要性が無いため、加圧ローラに比べ低硬度なローラを用い高速定着に必要なＮｉｐ巾を確保する構成がよい。このため、スペーサーローラにより大きく変形出来る。従って、外径を大きくしても微小加圧領域  Ｂがさほど広がらない。又、スペーサーローラは加圧ローラと加圧補助ローラが干渉しない範囲内で小さい方が熱容量的に良い。又スペーサーローラが必要以上に大きいと（例えば加圧ローラー並以上に大きいと）、Ｎｉｐ領域Ｃのスペーサーローラ側がスペーサーローラに押されて小さくなるため、微小加圧領域Ｂの拡大につながる。よって３つのローラ径の関係は加圧補助ローラ＞加圧ローラ＞スペーサーローラとすることで、微小加圧領域Ｂを最小限に抑えつつ、Ｎｉｐ巾を最大限に確保することが出来る。
【００４１】
尚、加圧ローラの小径化の効果は今述べた通りだが、前述の通り撓みによる圧の中抜け防止のため、あまり小さく出来なかった。本発明のように、スペーサーローラを用いて加圧ローラのたわみをバックアップすることで、これまで以上に小さくすることが可能となる。
【００４２】
（実施例３）
ベルト内に加熱源を内包する加熱ローラを有し、未定着画像がベルト面側に接して定着する系に於いて、ベルトに外接する下ローラとベルトの間に未定着画像を通紙し定着する系の例を第３の実施例として図７を用いて説明する。
【００４３】
ヒータを内包する加熱ローラと加圧ローラの２本のローラに張架したベルトを、加熱ローラと加圧ローラの両ローラで下ローラに加圧する系においてスペーサーローラを加熱ローラと加圧ローラ間に介在し、加圧補助ローラの弾性層を歪ませている。此処では、加熱ローラが加圧ローラとして機能している。
【００４４】
定着ベルト３５は、加熱ローラ２１、加圧補助ローラ３１に巻き掛けられており、加熱ローラ２１と加圧補助ローラ３１によって、下ローラにベルトを加圧している。加熱ローラと加圧補助ローラ間にはスペーサーローラが介在し、実施例１同様両ローラの干渉防止と駆動伝達をしている。
【００４５】
この定着ベルト１の基層は、ニッケル製の厚さ１００μｍの薄いフィルム状体で表面上に２００μｍのシリコンゴム層を有し、その上に離型層としてＰＦＡからなるフッ素樹脂層を有す、良熱応答性と柔軟性と良離型性とを兼ね備えている。
【００４６】
加熱ローラ２１は外径φ２０、厚み０．４ｔのアルミ製シリンダーからなり、内部にハロゲンヒーター５を配置する。ハロゲンヒータ５は加熱ローラ２１の内部に配置され、加熱ローラ２１を加熱することによって定着ベルト３５を加熱する。
【００４７】
加圧補助ローラ３１はアルミ芯金にスポンジや耐熱シリコーンゴム等の弾性層を１０ｍｍ有するφ４０のローラで構成され、図示しない駆動モータにより駆動される。
【００４８】
下ローラ４は外形φ５０のローラであって、定着ローラ１と同様にアルミ製芯金上にシリコンゴムやスポンジ等の弾性層を２ｍｍを持ち、最外層にはＰＦＡからなる離型層を持つ。加圧ローラ３の硬度は下ローラ４の硬度より低く設定する。この事によって、ニップ内において、下ローラ４によって、定着ベルト１を介して加圧ローラ３の弾性層をより多く変形させ、ニップの形状を上凸にする事ができ、良好な排紙性を得ることができる。
【００４９】
この系に於いても、実施例１同様に加圧補助ローラのスペーサーローラへの圧力を、加熱ローラの撓みによる下ローラへの加圧の圧分布ムラ（圧の中抜け）を防止するバックアップ力に変換したことで安定した紙搬送性を確保できた。
【００５０】
一般に省エネ性を高めるためには、未使用時の電力を落としたい。ヒータ通電時の加熱ローラの立ち上げ速度を上げ電源投入からコピー開始可能までの立ち上げ時間を短縮することが望まれている。このため、この様にベルトに内包される加熱ローラは低熱容量化が望まれ、薄肉、小径化が要求される。薄肉小径ローラは比較的小さな力でも撓みやすく、この様なバックアップは省エネルギーか実現する効果的な手法でもある。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本出願に関わる第１の発明は、回転可能な回転部材と、回転部材に圧接し、回転部材と共に回転する無端状のベルトを有し、未定着トナー像を記録材上に定着する定着装置において、回転部材にベルトを押圧する回転可能な押圧部材と、押圧部材近傍で回転部材にベルトを押圧する回転可能な押圧補助部材を有し、押圧部材と押圧補助部材に接し、両部材の回転に従動するスペーサー部材を有し、回転部材中心軸と押圧部材との中心軸を結んだ直線αと、スペーサー部材の中心軸と押圧部材の中心軸を結んだ直線βのなす角θ２が９０度以上とすることで、スペーサーローラが加圧ローラの撓みを補正すべく加圧ローラをバックアップし、記録材の搬送不良やしわ等を解決出来た。
【００５２】
又、本出願に関わる第２の発明は、スペーサー部材中心軸と押圧部材中心軸を結んだ直線βと、スペーサー部材と押圧補助部材とを結んだ直線γとのなす角θ１が９０°以上にすることで、加圧補助ローラがスペーサーローラを加圧する力を、スペーサーローラが加圧ローラの撓みを補正すべく加圧ローラをバックアップする力に効果的に変換することでより効果的に記録材の搬送不良やしわ等を解決出来た。
【００５３】
又、本出願に関わる第３の発明は、押圧補助部材は弾性層を有し、スペーサー部材と押圧補助部材との接点で、押圧補助部材を弾性変形させる事で、スペーサーローラが加圧ローラの撓みを補正すべく加圧ローラをバックアップし、記録材の搬送不良やしわ等を解決出来た。
【００５４】
又、本出願に関わる第４の発明は、押圧補助部材は押圧部材よりベルト回転方向上流側であることで、スペーサーローラが加圧ローラの撓みを補正すべく加圧ローラをバックアップし、記録材の搬送不良やしわ等を解決出来た。
【００５５】
又、本出願に関わる第５の発明は、押圧補助部材は押圧部材より低硬度であることで、スペーサーローラが加圧ローラの撓みを補正すべく加圧ローラをバックアップし、記録材の搬送不良やしわ等を解決出来た。
【００５６】
又、本出願に関わる第６の発明は、押圧部材と押圧補助部材の軸間距離は、押圧部材の半径と押圧補助部材の半径の和以下であることで、スペーサーローラが加圧ローラの撓みを補正すべく加圧ローラをバックアップし、記録材の搬送不良やしわ等を解決出来た。
【００５７】
又、本出願に関わる第７の発明は、押圧補助部材の外径が、押圧部材の外径より大きくすることで、スペーサーローラが加圧ローラの撓みを補正すべく加圧ローラをバックアップし、記録材の搬送不良やしわ等を解決出来た。
【００５８】
又、本出願に関わる第８の発明は、各々の部材はローラであり、ローラの外径は加圧補助ローラ＞加圧ローラ＞スペーサーローラの順列することでスペーサーローラが加圧ローラの撓みを補正すべく加圧ローラをバックアップし、記録材の搬送不良やしわ等を解決出来た。
【００５９】
又、本出願に関わる第９の発明は、ベルトを押圧部材と押圧補助部材に２本掛けに配置し、押圧部材と加圧補助部材に接し、両部材と共に転動するスペーサー部材を有することで、更に定着装置の低熱容量化を実現し、且つ、スペーサーローラが加圧ローラの撓みを補正すべく加圧ローラをバックアップし、記録材の搬送不良やしわ等を解決出来た。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例の定着装置を説明するための概略断面図である。
【図２】第２の実施例の定着装置を説明するための概略断面図である。
【図３】従来例３に於いて、加圧ローラと、加圧補助ローラの位置関係をそのままにスペーサーローラを取り筈した際の概略図である。
【図４】第１の実施例の加圧ローラと、加圧補助ローラとスペーサーローラの関係を説明する拡大概略図である。
【図５】従来例３の定着装置の定着Ｎｉｐ部近傍の各定着部材の回転方向を説明する概略断面図と定着Ｎｉｐ部近傍の圧分布を説明するイメージ図である。
【図６】第１の実施例の定着装置もＮｉｐ部近傍を説明する拡大概略断面図である。
【図７】第３の実施例の定着装置を説明するための概略断面図である。
【図８】従来例３の定着装置を説明するための概略断面図である。
【図９】従来例１の定着装置を説明するための概略断面図である。
【図１０】従来例２の定着装置を説明するための概略断面図である。
【図１１】従来例３の定着装置の分離ローラと加熱ローラにかかる圧の長手方向の分布を説明するイメージ図である。
【図１２】実施例１の定着装置の分離ローラと加熱ローラにかかる圧の長手方向の分布を説明するイメージ図である。
【図１３】加圧補助ローラがスペーサーローラを押す力Ｆ０と、スペーサーローラが加圧ローラに伝わる力Ｆ１の関係を説明する図である。
【図１４】スペーサーローラが加圧を押す力Ｆ１と、加圧ローラの加熱ローラへの加圧をバックアップする力Ｆ３の関係を説明する図である。
【符号の説明】
２１  加熱ローラ
２２  ヒーター
３１  加圧補助ローラ
３２  加圧ローラ
３３  支持軸
３４  支持軸
３５  無端ベルト
３９  下ローラ
１００  スペーサーローラ
１０４  アシストパッド
【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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