(57)【要約】【課題】  ２つの定着用回転体による所期の転写材搬送性能が得られ、定着によるシワおよび波打ち現象の発生が確実に防止される定着装置、および前記問題に起因する画像欠陥がない画質の高い画像が確実に得られる画像形成装置を提供すること。【解決手段】  定着装置は、互いに圧接されて定着ニップ部を形成する定着用加熱回転体および定着用加圧回転体を備え、当該加熱回転体および加圧回転体は、定着ニップ部における長手方向の圧接力分布が、中央部領域では中心位置から外方に向かうに従って圧接力が大きくなり、転写材の端縁が位置される端部領域では、外方に向かうに従って圧接力が小さくなる状態となる外形形状を有するものであり、例えば一方が中央部領域が逆クラウン形状とされ、端部領域がストレート形状とされた外径形状を有するものが用いられることが好ましい。画像形成装置は、上記定着装置を備えてなる。【選択図】  図３
2005352297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに圧接されて定着ニップ部が形成されるよう配設された定着用加熱回転体および定着用加圧回転体を備えてなる定着装置において、
定着用加熱回転体および定着用加圧回転体は、定着ニップ部における長手方向の圧接力分布が、中央部領域においては、中心位置から軸方向外方に向かうに従って圧接力が大きくなり、転写材の幅方向の端縁が位置される端部領域においては、軸方向外方に向かうに従って圧接力が小さくなる状態となる外形形状を有するものであることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
定着用加熱回転体および定着用加圧回転体はローラよりなり、
定着用加熱回転体および定着用加圧回転体の一方が、中央部領域が逆クラウン形状とされ、端部領域がストレート形状または正クラウン形状とされた外形形状を有するもの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】
定着用加熱回転体および定着用加圧回転体の他方が、中央部領域がストレート形状とされ、端部領域が正クラウン形状とされた外形形状を有するものであることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
中央部領域の大きさＬＡは、転写材の最大幅寸法の大きさをＢとするとき、０．５Ｂ≦ＬＡ≦０．９Ｂの関係を満足する大きさであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の定着装置。
【請求項５】
定着用加熱回転体および定着用加圧回転体のクラウン量が０．０３〜０．５０ｍｍであることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一に記載の定着装置。
【請求項６】
定着用加熱回転体の内部には、中央部領域に主配熱領域を有する第１の加熱源および端部領域に主配熱領域を有する第２の加熱源が配設されており、第１の加熱源の主配熱領域の大きさＨ１が、中央部領域の大きさをＬＡとするとき、ＬＡ−１０≦Ｈ１≦ＬＡ〔ｍｍ〕の関係を満足する大きさであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の定着装置。
【請求項７】
定着用加熱回転体の中央部の温度を検知するための第１の温度検知手段および端部の温度を検知するための第２の温度検知手段が設けられており、
待機状態においては、定着用加熱回転体の中央部の温度Ｔ１と端部における温度Ｔ２との温度差（Ｔ２−Ｔ１）が５℃より小さい場合には、端部領域に主配熱領域を有する第２の加熱源が動作されると共に、中央部と端部との温度状態がそれ以外の状態である場合には、中央部領域に主配熱領域を有する第１の加熱源が動作されることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の定着装置を備えてなることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を利用した画像形成装置およびこの画像形成装置において用いられる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子写真方式を利用した画像形成装置においては、例えば転写紙などの転写材上に形成された未定着トナー像を定着させることにより画像を形成しており、定着処理を行うための定着装置としては、例えば熱ローラ圧着方式によるものが広く利用されている。
【０００３】
このような熱ローラ圧着方式の定着装置は、例えば内部に加熱源が配設された加熱ローラと、この加熱ローラに圧接されて定着ニップ部が形成されるよう設けられた加圧ローラとにより構成されており、転写材を定着ニップ部を通過させることにより、当該定着ニップ部において熱と圧力によりトナーが溶融されて圧着される。ここに、加熱ローラおよび加圧ローラは、外径の大きさが均一なものであり、例えば加熱ローラの回転軸が固定された状態において、加圧ローラの回転軸が加熱ローラ側に付勢されることにより、定着ニップ部が形成されている。
【０００４】
このような定着装置においては、定着ニップ部における長手方向の転写材搬送速度が不均一であるために、転写材の幅方向中央部において転写材の搬送方向に沿って伸びるシワが生じやすい、という問題がある。
このような問題を解決するための手段として、例えば加熱ローラおよび加圧ローラの少なくとも一方を、長手方向において外径の大きさを変化させて特定の外形形状を有する状態に調整することが行われている。
具体的には、例えば、加圧ローラおよび定着ローラの一方または両方がローラの長手方向の全域にわたって逆クラウン形状を有し、任意に設定される複数の位置における直径が所定の関係を満足する寸法とされているもの（特許文献１参照。）や、加熱ローラが長手方向の全域にわたって逆クラウン形状を有し、かつ加圧ローラが長手方向の全域にわたって正クラウン形状を有するものであって、ニップ部における長手方向の線速度分布が特定の状態となる形状とされているもの（特許文献２参照。）、あるいは、加熱ローラおよび加圧ローラの少なくとも一方のローラを構成する芯金を、その長手方向中央部の直径が端部の直径よりも小径となるよう形成し、当該ローラの外形形状が正クラウン形状または逆クラウン形状とされたもの（特許文献３参照。）が提案されている。
【０００５】
また、上記問題は、熱ローラ圧着方式のものに限られず、例えばフィルム加熱方式による定着装置などにおいても生じ、このような問題に対して、例えば、断熱ステイホルダーに支持された加熱用ヒータと薄肉フィルムとにより構成される定着部材と、この定着部材に圧接されて定着ニップ部が形成されるよう設けられた加圧ローラとにより構成され、加圧ローラが逆クラウン形状とされ、断熱ステイホルダーの加熱用ヒータ面又は加熱用ヒータが正クラウン形状とされるとともに、断熱ステイホルダーの正クラウン量が加圧ローラの逆クラウン量よりも大きく設定された構成のものが提案されている（特許文献４参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１４９９７３号公報
【特許文献２】特開２００１−２６５１４６号公報
【特許文献３】特開２００１−２１５８３２号公報
【特許文献４】特開平０９−１９７８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、転写材の中央部におけるシワの発生を防止するために、定着ニップ部を形成する定着用部材の外形形状を長手方向の全域にわたって例えば逆クラウン形状とした場合には、熱ローラー方式の定着装置およびフィルム方式の定着装置のいずれのものであっても、定着ニップ部の長手方向外方への引張力が転写材に作用されるので、転写材の端部が搬送方向に伸びやすい状態とされており、転写材の両端部において、いわゆる「波打ち現象」が生ずる、という問題がある。また、定着ニップ部における両端部と中央部とで、転写材に対する熱伝導性が異なるなどの理由によっても、転写材の両端部が伸びやすくなり、波打ち現象が顕著に生ずるようになる。
【０００７】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、２つの定着用回転体による所期の転写材搬送性能を得ることができ、定着によるシワおよび波打ち現象の発生を確実に防止することができる定着装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、上記定着装置を備え、シワや波打ち現象に起因する画像欠陥がない画質の高い画像を確実に得ることができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の定着装置は、互いに圧接されて定着ニップ部が形成されるよう配設された定着用加熱回転体および定着用加圧回転体を備えてなり、定着用加熱回転体および定着用加圧回転体は、定着ニップ部における長手方向の圧接力分布が、中央部領域においては、中心位置から軸方向外方に向かうに従って圧接力が大きくなり、転写材の幅方向の端縁が位置される端部領域においては、軸方向外方に向かうに従って圧接力が小さくなる状態となる外形形状を有するものであることを特徴とする。
【０００９】
本発明の定着装置においては、定着用加熱回転体および定着用加圧回転体はローラよりなり、定着用加熱回転体および定着用加圧回転体の一方が、中央部領域が逆クラウン形状とされ、端部領域がストレート形状または正クラウン形状とされた外形形状を有するものとすることができる。
また、このような構成のものにおいては、定着用加熱回転体および定着用加圧回転体の他方が、中央部領域がストレート形状とされ、端部領域が正クラウン形状とされた外形形状を有するものとすることができる。
【００１０】
また、本発明の定着装置においては、中央部領域の大きさＬＡは、転写材の最大幅寸法の大きさをＢとするとき、０．５Ｂ≦ＬＡ≦０．９Ｂの関係を満足する大きさであることが好ましい。
さらに、本発明の定着装置においては、定着用加熱回転体および定着用加圧回転体のクラウン量が０．０３〜０．５０ｍｍであることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の定着装置においては、定着用加熱回転体の内部には、中央部領域に主配熱領域を有する第１の加熱源および端部領域に主配熱領域を有する第２の加熱源が配設されており、第１の加熱源の主配熱領域の大きさＨ１が、中央部領域の大きさをＬＡとするとき、ＬＡ−１０≦Ｈ１≦ＬＡ〔ｍｍ〕の関係を満足する大きさであることが好ましい。  このような構成とされている場合には、定着用加熱回転体の中央部の温度を検知するための第１の温度検知手段および端部の温度を検知するための第２の温度検知手段が設けられており、待機状態においては、定着用加熱回転体の中央部の温度Ｔ１と端部における温度Ｔ２との温度差（Ｔ２−Ｔ１）が５℃より小さい場合には、端部領域に主配熱領域を有する第２の加熱源が動作されると共に、中央部と端部との温度状態がそれ以外の状態である場合には、中央部領域に主配熱領域を有する第１の加熱源が動作される構成とされていることが好ましい。
【００１２】
本発明の画像形成装置は、上記に記載の定着装置を備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の定着装置によれば、定着ニップ部における長手方向の圧接力分布が、中央部領域においては、中心位置から長手方向外方に向かうに従って圧接力が小さくなり、端部領域においては、外方に向かうに従って圧接力が小さくなる特定の状態となるよう、定着用加熱回転体および定着用加圧回転体の外形形状が設定されていることにより、定着ニップ部における転写材には長手方向外方に引っ張る力が作用されるので、転写材の中央部においてシワが発生することを確実に防止することができ、しかも、外方に向かうに従って圧接力が小さくなる端部領域を転写材の端縁が通過するよう搬送されることにより、転写材の両端部が搬送方向に伸びることを防止することができるので、転写材の両端部において波打ち現象が発生することを確実に防止することができる。
【００１４】
また、定着用加熱回転体の内部に互いに主配熱領域が異なる例えば２つの加熱源が配設されていることにより、定着用加熱回転体の外形形状に応じた配熱分布で加熱することができるので、定着ニップ部における温度状態を、長手方向において均一な温度分布状態に維持することができ、転写材の両端部が伸びることを一層確実に防止することができ、波打ち現象が発生することを確実に防止することができる。
【００１５】
本発明の画像形成装置によれば、上記の定着装置を備えているので、定着による転写材のシワや波打ち現象に起因した画像欠陥がない画質の高い画像を確実に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明について詳細に説明する。
図１は、本発明の画像形成装置の一例における構成の概略を示す説明図である。
この画像形成装置は、回転されるドラム状の感光体１０を備え、この感光体１０の外周面領域において、感光体１０の回転方向に対して、帯電装置１１、露光装置１２、トナーを含む現像剤により現像を行う現像装置１３、転写装置１４、分離装置１５およびクリーニング装置１６が、動作順に並んだ状態で配設されている。そして、転写材Ｐの搬送方向において、転写領域より下流側の位置には、転写材Ｐ上に形成された未定着トナー像を定着するための定着装置２０が配設されている。図１において、１８は、未定着トナー像が形成された転写材Ｐを定着装置２０に搬送するための搬送手段である。
【００１７】
定着装置２０は、２つの定着用回転体が定着ニップ部が形成されるよう互いに圧接された状態で配設されると共に、少なくとも一方の定着用回転体の内部に加熱源が設けられてなる、いわゆる熱圧定着方式のものにより構成されており、具体的には、例えば図２に示されているように、定着用加熱回転体である加熱ローラ２１と、この加熱ローラ２１に押圧されて定着ニップ部Ｎが形成されるよう配設された、定着用加圧回転体である加圧ローラ２６とにより構成されている。
【００１８】
加熱ローラ２１は、搬送される転写材Ｐの幅方向（図２においては、紙面に対して垂直な方向）に伸びる、金属よりなる円筒状の芯金２２と、この芯金２２の表面に形成された弾性層２３と、この弾性層２３の表面に形成された例えばフッ素樹脂よりなる離型層２４とにより構成されており、芯金２２の内部には、加熱源である、例えば２本の棒状のハロゲンヒータランプ３０，３１が芯金２２の長手方向（軸方向）に伸びるよう配設されている。
この加熱ローラ２１は、芯金２２が長手方向において外径および肉厚が均一なものであり、この芯金２２の表面に形成される弾性層２３の厚み（被覆量）が調整されることによって、図３に示されているように、中央部領域２１Ａが中心位置Ｃから長手方向外方に向かうに従って外径が大きくなる、双曲線状の外周面を有する逆クラウン形状とされ、中央部領域２１Ａの両端に続く端部領域２１Ｂが長手方向において外径が均一なストレート形状とされた外形形状を有する状態に成形されている。
逆クラウン形状とされた中央部領域２１Ａにおける、外径の最大値と最小値との差であるクラウン量の最大値ｄは、例えば０．０３〜０．５０ｍｍであることが好ましい。これにより、加圧ローラ２６の外形形状との関係において、後述する長手方向の圧接力分布が所定の状態となる定着ニップ部Ｎが確実に得られる。
【００１９】
芯金２２を構成する金属としては、特に限定されず種々のものを用いることができ、その具体例としては、アルミニウム、鉄、銅などの金属またはそれらの合金を挙げることができる。
芯金２２の外径および肉厚は、十分な機械的強度を有するものでありながら、熱容量を小さくすることによって消費電力量を低減させるという観点から、芯金２２の外径が例えば２０〜６５ｍｍであることが好ましく、芯金２２の肉厚が例えば０．５〜５．０ｍｍであることが好ましい。
【００２０】
弾性層２３を構成する弾性体としては、特に限定されるものではなく、フッ素ゴム、シリコーンゴムなどの各種の耐熱性を有する軟質ゴムおよびスポンジゴムなどを挙げることができる。
弾性層２３は、例えばＪＩＳ−Ａ硬度が１〜２０であるものであることが好ましく、より好ましくは５〜１０であるものである。これにより、十分な柔軟性（変形性）が得られ、所期の形状の定着ニップ部Ｎが確実に得られる。
また、弾性層２３は、熱伝導率が０．４０〜０．５１Ｗ／ｍ・℃であるものであることが好ましい。
弾性層２３の厚みは、加圧ローラ２６の外形形状との関係において、後述する定着ニップ部Ｎにおける長手方向の圧接力分布が所定の状態となるよう適宜に設定される。
【００２１】
離型層２４を構成するフッ素樹脂としては、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体（ＦＥＰ）などを例示することができる。
離型層２４の厚みは、例えば２０〜５０μｍであることが好ましい。
【００２２】
加圧ローラ２６は、例えば金属よりなる円筒状の芯金２７と、この芯金２７の表面に形成された弾性層２８と、この弾性層２８の表面に形成された離型層２９とにより構成されており、芯金２７の内部には、加熱源である例えば棒状のハロゲンヒータランプ２５が芯金２７の長手方向に伸びるよう配設されている。
この加圧ローラ２６は、芯金２７が長手方向において外径および肉厚が均一なものであり、この芯金２７の表面に形成される弾性層２８の厚み（被覆量）が調整されることによって、図４に示されているように、中央部領域２６Ａが長手方向において外径が均一なストレート形状とされ、中央部領域２６Ａの両端に続く端部領域２６Ｂが長手方向外方に向かうに従って外径が小さくなる正クラウン形状とされた外形形状を有する状態に成形されている。
正クラウン形状とされた端部領域２６Ｂにおける、外径の最大値と最小値との差であるクラウン量の最大値ｄは、例えば０．０３〜０．５０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．０３〜０．０８ｍｍである。これにより、加熱ローラ２１の外形形状との関係において、後述する定着ニップ部Ｎにおける長手方向の圧接力分布として所定の状態のものが確実に得られる。
【００２３】
芯金２７、弾性層２８および離型層２９を構成する材料としては、それぞれ、加熱ローラ２１を構成するものとして例示したものを用いることができる。
加圧ローラ２６を構成する芯金２７は、外径が例えば１８〜６０ｍｍであり、肉厚が例えば０．５〜５．０ｍｍであるものであることが好ましい。
加圧ローラ２６を構成する弾性層２８は、ＪＩＳ−Ａ硬度が例えば１〜２０であるものであることが好ましい。
弾性層２８の厚みは、加熱ローラ２１の外形形状との関係において、後述する定着ニップ部Ｎにおける長手方向の圧接力分布が所定の状態となるよう適宜に設定することができる。
また、弾性層２８は、熱伝導率が０．４０〜０．５１Ｗ／ｍ・℃であるものであることが好ましい。
離型層２９の厚みは、例えば２０〜５０μｍであることが好ましい。
【００２４】
上述したように、定着ニップ部Ｎは、加熱ローラ２１と加圧ローラ２６とが互いに圧接されることにより形成されている。具体的には、例えば加熱ローラ２１の回転軸２１Ｃが固定された状態において、加圧ローラ２６の回転軸２６Ｃが加熱ローラ２１側（図２において上方側）に、押圧力が適正な大きさに調整された適宜の押圧手段によって付勢されることにより、加熱ローラ２１と加圧ローラ２６との圧接面が直線状となる定着ニップ部Ｎが形成される。
定着ニップ部Ｎにおいては、図５に示されているように、長手方向における圧接力分布が、中央部領域においては、定着ニップ部Ｎの長手方向における中心位置Ｃから長手方向外方位置に向かうに従って圧接力が大きくなって転写材Ｐの最大転写材幅Ｂの端縁位置より内方側の位置における圧接力がピーク値を示し、転写材Ｐの幅方向の端縁が位置される端部領域においては、長手方向外方に向かうに従って圧接力が小さくなり、全体が長手方向の中心位置Ｃに対して対称な状態とされている。ここに、中央部領域は、加熱ローラ２１における中央部領域２１Ａと加圧ローラ２６における中央部領域２６Ａとが圧接されて形成される領域であり、端部領域は、加熱ローラ２１における端部領域２１Ｂと加圧ローラ２６における端部領域２６Ｂとが圧接されて形成される領域である。
【００２５】
加熱ローラ２１において外形形状が逆クラウン形状とされる中央部領域２１Ａの大きさＬＡ、および加圧ローラ２６において外径形状がストレート形状とされる中央部領域２６Ａの大きさＬＡは、例えば同等の大きさとされており、転写材Ｐの最大幅寸法の大きさ（最大転写材幅）Ｂとの関係において、下記式１を満足する状態で設定されていることが好ましい。
（式１）    ０．５Ｂ≦ＬＡ≦０．９Ｂ
【００２６】
定着ニップ部Ｎにおける圧接力分布においては、加熱ローラ２１における弾性層２３の厚みおよび加圧ローラ２６における弾性層２８の厚みによって圧接力の絶対値の大きさは変動するが、例えば長手方向の中心位置Ｃにおける圧接力Ｐ２と、ピーク値を示す中央部領域の端縁位置における圧接力Ｐ１との差が、例えば０．０１〜０．０５ＭＰａとなる状態とされることが好ましい。
圧接力がピーク値を示す位置は、最大転写材幅Ｂ内に位置されていれば実用上十分な効果を得ることができるが、例えば最大転写材幅Ｂの端縁位置より１５〜３０ｍｍ内方側の位置に設定されていることが好ましい。
【００２７】
上述したように、加熱ローラ２１の内部には、加熱源である２本の棒状のハロゲンヒータランプ３０，３１が配設されている。
ハロゲンヒータランプ３０，３１は、互いに主配熱領域が異なるものであり、第１のハロゲンヒータランプ３０が中央部領域２１Ａに主配熱領域Ｈ１を有する（中央部領域２１Ａを主に加熱する）ものであり、第２のハロゲンヒータランプ３１が端部領域２１Ｂに主配熱領域Ｈ２を有する（端部領域２１Ｂを主に加熱する）ものが用いられている。
そして、加熱ローラ２１の断面において、加熱ローラ２１の回転中心軸をはさんで、第１のハロゲンヒータランプ３０が設けられた側には、加熱ローラ２１の中央部領域２１Ａの表面温度を検知するための、例えばサーミスタよりなる第１の温度検知手段３２が設けられていると共に、第２のハロゲンヒータランプ３１が設けられた側には、加熱ローラ２１の端部領域２１Ｂの表面温度を検知するための、例えばサーミスタよりなる第２の温度検知手段３３が設けられている。
【００２８】
ハロゲンヒータランプ３０，３１は、例えば画像形成動作時においては、定着ニップ部Ｎにおける温度状態が長手方向において均一な温度分布状態となるようＯＮ−ＯＦＦ制御される。
また、待機時においては、第１の温度検知手段３２によって検知される加熱ローラ２１の中央部の温度Ｔ１と、第２の温度検知手段３３によって検知される加熱ローラ２１の端部の温度Ｔ２との温度差（Ｔ２−Ｔ１）が５℃より小さい場合には、第２のハロゲンヒータランプ３１を作動させて端部領域を加熱すると共に、当該温度差（Ｔ２−Ｔ１）が５℃以上である場合には、第１のハロゲンヒータランプ３０を作動させて中央部領域を加熱し、定着ニップ部Ｎの長手方向における温度差が例えば０〜５℃の範囲内で均一な温度分布状態に維持されるようＯＮ−ＯＦＦ制御される。
【００２９】
上記の画像形成装置においては、次のようにして画像が形成される。すなわち、帯電装置１１による帯電処理、露光装置１２による露光処理１３および現像装置１４による現像処理が順次に行われることによりトナー像が感光体１０上に形成され、一方、搬送されてきた転写材Ｐが感光体１０上に形成されたトナー像と同期がとられた状態で転写領域に導入されて、転写装置１４による転写処理が行われることにより感光体１０上のトナー像が転写材Ｐに転写され、次いで、分離装置１５による分離処理および定着装置２０による定着処理が順次に行われて可視画像が形成される。ここに、転写装置１４による転写処理が行われた後においては、クリーニング装置１６によってクリーニング処理が行われて感光体１０上に残留するトナーが除去される。
【００３０】
而して、上記構成の画像形成装置によれば、定着ニップ部Ｎにおける長手方向の圧接力分布が、中央部領域においては、中心位置から長手方向外方に向かうに従って圧接力が小さくなり、端部領域においては、外方に向かうに従って圧接力が小さくなる特定の状態となるよう、加熱ローラ２１および加圧ローラ２６の外形形状が設定された定着装置２０を備えてなるので、転写材Ｐ上の未定着トナー像が定着されるに際しては、定着ニップ部Ｎにおいて、長手方向外方に引っ張る力が転写材Ｐに作用されるので、転写材Ｐの中央部においてシワが発生することを確実に防止することができ、しかも、転写材Ｐの端縁が長手方向外方に向かうに従って圧接力が小さくなる端部領域を通過するよう搬送されることにより、転写材Ｐの両端部が搬送方向に伸びることを防止することができるので、転写材Ｐの両端部において波打ち現象が発生することを確実に防止することができる。
また、加熱ローラ２１の内部に互いに主配熱領域が異なる例えば２つのハロゲンヒータランプ３０、３１よりなる加熱源が配設されていることにより、加熱ローラ２１の外形形状に応じた配熱分布で加熱することができるので、定着ニップ部Ｎにおける温度状態を、長手方向において均一な温度分布状態に維持することができ、転写材Ｐの両端部が伸びることを一層確実に防止することができ、波打ち現象が発生することを防止することができる。
従って、定着による転写材Ｐのシワや波打ち現象に起因した画像欠陥がない画質の高い画像を確実に形成することができる。
【００３１】
特に、加熱ローラ２１が、中央部領域２１Ａが逆クラウン形状とされ、端部領域２１Ｂがストレート形状とされた外径形状を有するものであり、加圧ローラ２６が、中央部領域２６Ａがストレート形状とされ、端部領域２６Ｂが正クラウン形状とされた外形形状を有するものであり、待機時において、加熱ローラ２１の中央部における温度Ｔ１と端部における温度Ｔ２との温度差（Ｔ２−Ｔ１）が５℃より小さい場合に、端部領域に主配熱領域を有する第２のハロゲンヒータランプ３１が作動され、定着ニップ部Ｎにおける温度状態が上記以外の状態である場合に、中央部領域に主配熱領域を有する第１のハロゲンヒータランプ３０が作動されることにより、加熱ローラ２１および加圧ローラ２６における弾性層２３、２８の厚みに起因して定着ニップ部Ｎにおける長手方向の温度分布状態が不均一になることが防止されて所定の温度状態に維持されるので、ウォーミングアップ時に所定の温度まで加熱されることにより、定着ニップ部が確実に長手方向において均一な温度分布状態を有する状態となる。
【００３２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、熱ローラ圧着方式による定着装置において、加熱ローラおよび加圧ローラの外形形状は、定着ニップ部における長手方向の圧接力分布が所定の状態となるよう構成されてさえいれば、上記実施形態のものに限定されるものではない。
加熱ローラおよび加圧ローラの一方が、例えば図６に示されているように、中央部領域４１が、中心位置を含む所定領域がストレート形状とされていると共に端部領域４５に続く部分がテーパー形状とされた、全体的には中央部に比して端部の外径が大きい逆クラウン形状とされた構成のものとすることができる。この定着用ローラ部材４０においては、中央部領域４１におけるストレート形状領域４２の大きさは、中央部領域４１が所定の大きさ確保されると共に、テーパー形状領域４３における外径の急激な変化が生じない構成であれば適宜に設定することができる。
また、例えば図７に示されているように、中央部領域５１が逆クラウン形状とされ、中央部領域５１に続く端部領域５２が外方に向かうに従って外径が小さくなる正クラウン形状とされた構成の定着用ローラ部材５０が用いられてもよい。この定着用ローラ部材５０においては、逆クラウン形状とされた中央部領域５１におけるクラウン量の最大値ｄ１は、例えば０．０３〜０．５０ｍｍであることが好ましく、正クラウン形状とされた端部領域５２におけるクラウン量の最大値ｄ２は、例えば０．０３〜０．５０ｍｍであることが好ましい。このような定着用ローラ部材５０が用いられる場合には、当該定着用ローラ部材５０に圧接される他方の定着用ローラ部材は、例えば長手方向において外径が均一であるストレート形状のものを用いることができる。
中央部領域４１、５１の大きさＬＡおよび端部領域４５、５２の大きさＬＢは、例えば図３および図４に示すものと同様に設定される。
【００３３】
また、本発明は熱ローラ圧着方式による定着装置に限られず、例えばフィルム加熱方式やベルト定着方式による定着装置に適用することができる。
さらに、本発明は、カラー画像形成装置に適用した場合であっても、実用上十分な効果が得られる。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３５】
〔定着装置の作製例１〕
図２乃至図４に示す構成に従って本発明の定着装置（これを、「定着装置１」とする。）を作製した。定着装置１の具体的な構成は以下に示す通りである。
＜加熱ローラ（２１）＞
芯金（２２）：材質；アルミニウム合金、外径；２７．５ｍｍ、肉厚；０．８ｍｍ、全長；３６７ｍｍ
弾性層（２３）：材質；ＪＩＳ−Ａ硬度が１０°，熱伝導率が０．４５Ｗ／ｍ・℃，引張強度が０．７ＭＰａであるシリコーンゴム、中央部領域（２１Ａ）の大きさ（ＬＡ）；２４０ｍｍ、端部領域（２１Ｂ）の大きさ（ＬＢ）；１２０ｍｍ（片側）、中央部領域の外径形状；双曲線状の外周面を有する逆クラウン形状、端部領域の外形形状；ストレート形状、中央部の外径（Ｄ１）；６４．９４ｍｍ、端部の外径（Ｄ２）；６５．０ｍｍ、クラウン量（ｄ）；０．０６ｍｍ（図３におけるｄ／２が０．０３ｍｍ）
離型層（２４）：材質；４フッ化エチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）よりなるチューブ、厚み；２０μｍ
＜加圧ローラ（２６）＞
芯金（２７）：材質；鉄、外径；２６ｍｍ、肉厚；０．８ｍｍ、全長；３６７ｍｍ
弾性層（２８）：材質；ＪＩＳ−Ａ硬度が１０°，熱伝導率が０．４５Ｗ／ｍ・℃，引張強度が０．７ＭＰａであるシリコーンゴム、中央部領域（２６Ａ）の大きさ（ＬＡ）；２４０ｍｍ、端部領域（２６Ｂ）の大きさ（ＬＢ）；６３．５ｍｍ、中央部領域の外径形状；ストレート形状、端部領域の外形形状；双曲線状の外周面を有する正クラウン形状、中央部の外径（Ｄ１）；５５ｍｍ、端部の外径（Ｄ２）；５４．９４ｍｍ、クラウン量（ｄ）；０．０６ｍｍ（図４におけるｄ／２が０．０３ｍｍ）
離型層（２９）：材質；４フッ化エチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）よりなるチューブ、厚み；５０μｍ
＜加熱源＞
第１のハロゲンヒータランプ（３０）：定格電力；４７５Ｗ、主配熱領域の大きさ（Ｈ１）；１９０ｍｍ（ＬＡ−１０≦Ｈ１≦ＬＡ）
第２のハロゲンヒータランプ（３１）：定格電力；４２５Ｗ、主配熱領域の大きさ；２００ｍｍ
加圧ローラ加熱用のハロゲンヒータランプ（２５）：定格電力；４２５Ｗ、主配熱領域の大きさ；３９０ｍｍ
第１の温度検知手段（３２）および第２の温度検知手段（３３）としてはサーミスタを用い、加熱ローラ静止時において検知される温度に応じてハロゲンヒータランプへの電圧供給を制御し、定着温度が２１０℃に維持される状態に設定した。
＜定着ニップ条件＞
加圧ローラの回転軸に付勢される押圧力（総荷重）；１０００Ｎ、定着ニップ部における中央部の圧接力（Ｐ２）が０．３７ＭＰａ、中央部領域と端部領域との境界位置の圧接力（Ｐ１）が０．４０ＭＰａ、端部における圧接力が０．３７ＭＰａ、ニップ幅；７．４ｍｍ、定着線速；１４０ｍｍ／ｓｅｃ
【００３６】
〔定着装置の作製例２〕
上記定着装置１の作製例において、加熱ローラとして以下に示す構成のもの（図７参照。）を用いたことの他は定着装置１と同様の構成を有する定着装置（これを、「定着装置２」とする。）を作製した。
弾性層：中央部領域の外形形状；双曲線状の外周面を有する逆クラウン形状、中央部の外径（Ｄ１）；６４．９４ｍｍ、端部の外径（Ｄ２）；６５ｍｍ、端部領域の外形形状；双曲線状の外周面を有する正クラウン形状、端部の外径（Ｄ３）；６４．９４ｍｍ、逆クラウン形状とされた中央部領域のクラウン量（ｄ１）；０．０６ｍｍ（図７におけるｄ１／２が０．０３ｍｍ）、正クラウン形状とされた端部領域のクラウン量（ｄ２）；０．０６ｍｍ（図７におけるｄ２／２が０．０３ｍｍ）、定着ニップ部における端部の圧接力が０．３７ＭＰａとなる形状
【００３７】
〔定着装置の作製例３〕
上記定着装置１の作製例において、加熱ローラとして、芯金の表面に弾性層を長手方向に均一な厚み１．５ｍｍで形成し、外径形状をストレート形状としたものを用いると共に、加圧ローラとして、芯金の表面に弾性層を長手方向に均一な厚み１．０ｍｍで形成し、外径形状をストレート形状としたものを用いて、比較用の定着装置（これを、「比較用定着装置１」とする。）を作製した。この比較用定着装置１は、定着ニップ部における圧接力分布が長手方向において均一な状態とされている。
【００３８】
〔定着装置の作製例４〕
上記定着装置１の作製例において、加熱ローラとして、芯金の表面に弾性層を長手方向の全域にわたって双曲線状の外周面を有する逆クラウン形状となるよう所定の厚みで形成したものを用い、加圧ローラとして、芯金の表面に弾性層を長手方向の全域にわたって双曲線状の外周面を有する正クラウン形状となるよう所定の厚みで形成したものを用いて、比較用の定着装置（これを、「比較用定着装置２」とする。）を作製した。この比較用定着装置２における加熱ローラは、弾性層の中央部における外径が６４．９４ｍｍ、端部における外径が６５ｍｍ、クラウン量が０．０６ｍｍのものであり、加圧ローラは、弾性層の中央部における外径が５５ｍｍ、端部における外径が５４．９４ｍｍ、クラウン量が０．０６ｍｍのものである。この比較用定着装置２は、定着ニップ部における圧接力分布が長手方向において均一な状態とされている。
【００３９】
〔実写テスト〕
常温常湿環境下（温度２５℃，相対湿度４５％）で、５０コピーを連続して行う画像形成動作を３回繰り返して行う実写テストを行うことにより、転写材におけるシワの発生有無について評価を行った。結果を下記表１に示す。また、定着装置１、定着装置２および比較用定着装置２が搭載された画像形成装置の各々により得られたものについて、波打ち現象の発生有無の評価を行った。結果を下記表２に示す。
画像形成装置としては、デジタル複写機「８０５０」（コニカミノルタ株式会社製）を使用し、これに上記定着装置１、２並びに比較用定着装置１、２をそれぞれ搭載した改造機を使用した。
転写材としては、８０ｇ／ｍ2 であるＡ３サイズのコピー用紙「ＣＦペーパー」（コニカミノルタ株式会社製）（これを、「転写材１」とする。）および９０ｇ／ｍ2 であるＡ３サイズのコピー用紙「Ｃｏｌｏｒ  Ｃｏｐｙ  Ｐａｐｅｒ」（Ｎｅｕｓｉｅｄｌｅｒ社製）（これを、「転写材２」とする。）を使用した。転写材１および転写材２による最大転写材幅（Ｂ）は２９７ｍｍである。
また、実写テストは、１回の画像形成動作が終了した後、無操作状態のままで１時間の間放置し（待機状態）、その後、次の画像形成動作を行った。ここに、待機状態においては、第１の温度検知手段によって検知される加熱ローラの中央部の温度と、第２の温度検知手段によって検知される加熱ローラの端部の温度との温度差が５℃より小さい場合には、第２のハロゲンヒータランプを作動させて端部領域を加熱すると共に、当該温度差が５℃以上である場合には、第１のハロゲンヒータランプを作動させて中央部領域を加熱し、定着ニップ部の長手方向における温度差が０〜５℃の範囲内で均一な温度分布状態に維持した。
【００４０】
〔評価方法〕
（１）シワの発生有無
転写材におけるシワの発生有無の確認は、目視にて行い、各画像形成動作毎に発生したシワの数（５０枚の合計）を計測した。
（２）波打ち現象の発生有無
画像が形成された転写材を平坦な面に載置して、当該転写材の全周縁について載置面に対して上方に持ち上がった量の累積値に基づいて波打ち現象についての評価を行った。累積値が５０ｍｍ以下である場合を「○」、５０ｍｍより大きい場合を「×」として評価した。ここに、使用前の転写材１および転写材２の累積値は、いずれも、３０ｍｍ程度であり、累積値が５０ｍｍ以下であれば、実用上、問題がないと判断される。
【００４１】
【表１】
2005352297.tif 000003
【００４２】
【表２】
2005352297.tif 000004
【００４３】
以上のように、本発明に係る定着装置１、２を備えた画像形成装置によれば、定着処理によるシワの発生を防止することができ、しかも、転写材の両端部における波打ち現象の発生を防止することができることが確認された。
これに対して、比較用定着装置１、２を備えた画像形成装置においては、転写材におけるシワの発生を防止することができないものであることが確認され、特に比較用定着装置２を備えた画像形成装置においては、転写材の端部における波打ち現象の発生を防止することができないものであることが確認された。比較用定着装置２を備えた画像形成装置において、コピー枚数が増加するに従って波打ち現象が顕著に生ずるようになる理由は、弾性層の厚みが長手方向外方に向かうに従って大きくなる構成とされているために、定着ニップ部における中央部領域の温度と端部領域の温度との温度差が大きくなり、転写材の端部が伸びやすくなったためであると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の画像形成装置の一例における構成の概略を示す説明図である。
【図２】本発明の定着装置の一例における構成の概略を示す説明用断面図である。
【図３】図２に示す定着装置における加熱ローラの構成の一例を示す平面図である。
【図４】図２に示す定着装置における加圧ローラの構成の一例を示す平面図である。
【図５】図２に示す定着装置における、定着ニップ部における長手方向の圧接力分布を模式的に示す説明図である。
【図６】本発明の定着装置において用いられる定着用回転部材の他の構成例を示す平面図である。
【図７】本発明の定着装置において用いられる定着用回転部材の更に他の構成例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  感光体
１１  帯電装置
１２  露光装置
１３  現像装置
１４  転写装置
１５  分離装置
１６  クリーニング装置
１８  搬送手段
２０  定着装置
２１  加熱ローラ
２１Ａ  中央部領域
２１Ｂ  端部領域
２１Ｃ  回転軸
２２  芯金
２３  弾性層
２４  離型層
２５  ハロゲンヒータランプ
２６  加圧ローラ
２６Ａ  中央部領域
２６Ｂ  端部領域
２６Ｃ  回転軸
２７  芯金
２８  弾性層
２９  離型層
３０、３１  ハロゲンヒータランプ
Ｈ１  主配熱領域
Ｈ２  主配熱領域
３２  第１の温度検知手段
３３  第２の温度検知手段
Ｃ  中心位置
Ｎ  定着ニップ部
Ｐ  転写材
Ｂ  最大転写材幅
４０  定着用ローラ部材
４１  中央部領域
４２  ストレート形状領域
４３  テーパー形状領域
４５  端部領域
５０  定着用ローラ部材
５１  中央部領域
５２  端部領域
【図１】
2005352297.tif 000005
【図２】
2005352297.tif 000006
【図３】
2005352297.tif 000007
【図４】
2005352297.tif 000008
【図５】
2005352297.tif 000009
【図６】
2005352297.tif 000010
【図７】
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