(57)【要約】【課題】ニップ部の入口から出口までに存在するわずかな圧力低下も解消して、ニップ部の局所的な加圧力の低下に起因する定着画像の光沢ムラを阻止できる像加熱装置を提供する。【解決手段】加圧ベルト２２は、定着ローラ２１に当接して記録材のニップ部Ｎを形成する。加圧パッド２６は、加圧ベルト２２の曲がり位置に非回転に配置されて、ニップ部Ｎの出口から入口までの加圧ベルト２２を定着ローラ２１へ向かって連続的に付勢する。加圧パッド２６は、定着ローラ２１へ向かって進入して弾性層２１ｂを圧縮する進入量が、ニップ部Ｎの出口側で定着ローラ２１へ向って進入した記録材分離位置からニップ部Ｎの入口側へ向かって増えることなく減っている。【選択図】図６
2013160908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材の画像を加熱する加熱回転体と、
前記加熱回転体に当接するベルト部材と、
前記加熱回転体と前記ベルト部材との間に記録材を挟持搬送するニップ部を形成するために前記ベルト部材の内側から前記加熱回転体を圧する加圧パッドと、を備え、
前記加圧パッドにより記録材を前記加熱回転体から分離する像加熱装置であって、
前記加圧パッドは、記録材を分離する位置で前記加熱回転体を圧する面の硬度が、記録材搬送方向の上流側で前記加熱回転体を圧する面の硬度よりも大きいことを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記加圧パッドは、前記加熱回転体を弾性的に圧する弾性層と、弾性層を支持して前記加熱回転体に対して位置決める基層とを有し、
前記ニップ部における記録材搬送方向上流側の前記弾性層の厚みは、前記ニップ部における記録材搬送方向下流側の前記弾性層の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項３】
記録材の画像を加熱する加熱回転体と、
前記加熱回転体に当接するベルト部材と、
少なくとも基層と基層の上側に弾性層とを有し、前記加熱回転体と前記ベルト部材との間に記録材を挟持搬送するニップ部を形成するために前記ベルト部材の内側から前記加熱回転体を圧する加圧パッドと、を備え、
前記加圧パッドにより記録材を前記加熱回転体から分離する像加熱装置であって、
記録材の搬送方向において前記ニップ部の上流側の基層の上側の弾性層の厚みは、記録材の搬送方向において前記ニップ部の下流側の基層の上側の弾性層の厚みよりも大きいことを特徴とする像加熱装置。
【請求項４】
前記加圧パッドを周回して前記ベルト部材と同一方向に回転可能に配置された内側ベルト部材を備え、
前記加圧パッドは、前記内側ベルト部材を介して前記ベルト部材を前記加熱回転体へ向かって付勢することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項５】
前記加圧パッドは、少なくとも前記ベルト部材を方向転換させる位置から前記ニップ部の出口を経て前記ニップ部の入口に至るまでの範囲を、フッ素樹脂を含むシート材料で覆われていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項６】
前記加圧パッドのベルト部材との摺擦面がシートで覆われていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体にベルト部材を当接させて記録材の搬送方向に連続したニップ部を形成する像加熱装置、詳しくは記録材のニップ部の入口から出口までのベルト部材を、回転体に対して連続的な圧力分布で当接させる構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
像担持体に形成したトナー像を、直接又は中間転写体を介して記録材に転写し、トナー像が転写された記録材を像加熱装置の一例である定着装置のニップ部で搬送しつつ加熱加圧して、記録材に画像を定着させる画像形成装置が広く用いられている。像加熱装置は、定着装置の外に、半定着トナー像又は定着トナー画像を担持した記録材を加熱加圧して、画像の光沢度や表面性状を調整する単独の加熱処理装置を含む。回転体（ローラ部材又はベルト部材）にベルト部材を当接させて、搬送方向に連続した記録材のニップ部を形成する像加熱装置が実用化されている（特許文献１〜４）。
【０００３】
特許文献４には、ニップ部の出口側で加圧ベルト部材を曲げて張架する出口ローラに隣接させて加圧パッドを配置して、出口ローラと加圧パッドが連続的にベルト部材を加熱ローラ部材へ向かって加圧する構成が示される。ここでは、出口ローラと加圧パッドの境界部分でニップ部の加圧力が低下するため、水蒸気の発生や空気の巻き込みに起因して、定着画像に光沢ムラが発生することが課題とされている。そして、当該課題を解決するために、ベルト部材と出口ローラの間に形成されているくさび状の隙間に、二つ折りした低摩擦シート材料を挿入している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−４５０２５号公報
【特許文献２】特開２００７−３９６８号公報
【特許文献３】特開２０１０−１０７６５９号公報
【特許文献４】特開２００６−１４６１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献４では、二つ折りした低摩擦シート材料を挿入することにより、それ以前の定着装置に比較して、出口ローラと加圧パッドの境界部分におけるニップ圧力の低下が大幅に改善されている。近年、樹脂コートがされた紙や、樹脂シート等、表面の気密性が高い記録材のように記録材の種類が多岐にわたってきている。そのような幅広い記録材への対応性を高めるため、ニップ部の入口から分離までの加圧力の低下を小さくした像加熱装置が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の像加熱装置は、記録材の画像を加熱する加熱回転体と、前記加熱回転体に当接するベルト部材と、前記加熱回転体と前記ベルト部材との間に記録材を挟持搬送するニップ部を形成するために前記ベルト部材の内側から前記加熱回転体を圧する加圧パッドと、を備え、前記加圧パッドにより記録材を前記加熱回転体から分離するものである。そして、前記加圧パッドは、記録材を分離する位置で前記加熱回転体を圧する面の硬度が、記録材搬送方向の上流側で前記加熱回転体を圧する面の硬度よりも大きい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の像加熱装置では、ニップ部の入口から出口までに加圧パッドとベルトとの接触性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】比較例の定着装置の構成の説明図である。
【図３】ニップ部の加圧パッド周辺の拡大図である。
【図４】ニップ部の搬送方向の圧力分布の説明図である。
【図５】出力画像の光沢ムラの説明図である。
【図６】実施例１の定着装置の構成の説明図である。
【図７】ニップ部の加圧パッド周辺の拡大図である。
【図８】ニップ部の搬送方向の圧力分布の説明図である。
【図９】実施例２の定着装置の構成の説明図である。
【図１０】実施例３の定着装置の構成の説明図である。
【図１１】ニップ部の加圧パッド周辺の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、ニップ部の出口から入口まで、回転部分を含まない加圧部材によって加圧ベルト部材が内側から連続的に加圧されている限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００１０】
像加熱装置は、定着装置の他に、画像の光沢や表面性を調整する表面加熱装置を含む。像加熱装置は、画像形成装置に組み込む以外に、単独で設置、操作される１台の装置又はコンポーネントユニットとして実施できる。
【００１１】
画像形成装置は、モノクロ／フルカラー、枚葉型／記録材搬送型／中間転写型、トナー像形成方式、転写方式の区別無く実施できる。本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る画像形成装置の主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途の画像形成装置で実施できる。
【００１２】
＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト１３０に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。
【００１３】
画像形成部Ｐａでは、感光ドラム３ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト１３０に一次転写される。画像形成部Ｐｂでは、感光ドラム３ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト１３０に一次転写される。画像形成部Ｐｃ、Ｐｄでは、感光ドラム３ｃ、３ｄにそれぞれシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて、中間転写ベルト１３０に順次一次転写される。
【００１４】
記録材Ｐは、記録材カセット１０から１枚ずつ取り出されてレジストローラ１２で待機する。記録材Ｐは、レジストローラ１２によって、中間転写ベルト１３０上のトナー像にタイミングを合わせて二次転写部Ｔ２へ給送されて、中間転写ベルト１３０からトナー像を二次転写される。四色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置９へ搬送され、定着装置９で加熱加圧を受けてトナー像を定着された後に、機体外部のトレイへ排出される。
【００１５】
両面印刷の場合、第一面にトナー像を転写して定着装置９で画像を定着された記録材Ｐは、フラッパー１１０によって反転パス１１４に導かれる。反転パス１１４の記録材Ｐは、反転ローラ１１２により反転されて両面パス１１３へ導かれる。そして、記録材Ｐは、再び、レジストローラ１２で待機して二次転写部Ｔ２へ送り込まれて第二面にトナー像が転写され、定着装置９で第二面に画像が定着され、その後、両面に画像が定着された記録材が装置外へ排出される。
【００１６】
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、現像装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、実質的に同一に構成される。以下では、イエローの画像形成部Ｐａについて説明し、他の画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄに関する重複した説明を省略する。
【００１７】
画像形成部Ｐａは、感光ドラム３ａの周囲に、帯電ローラ２ａ、露光装置５ａ、現像装置１ａ、一次転写ローラ６ａ、及びドラムクリーニング装置４ａを配置している。感光ドラム３ａは、アルミニウムの円筒材料の表面に感光層が形成されている。
【００１８】
帯電ローラ２ａは、感光ドラム３ａの表面を一様な電位に帯電させる。露光装置５ａは、レーザービームを走査して感光ドラム３ａに画像の静電像を書き込む。現像装置１ａは、静電像を現像して感光ドラム３ａにトナー像を形成する。一次転写ローラ６ａは、電圧を印加されて感光ドラム３ａのトナー像を中間転写ベルト１３０へ一次転写させる。
【００１９】
ドラムクリーニング装置４ａは、感光ドラム３ａにクリーニングブレードを摺擦させて、中間転写ベルト１３０への転写を逃れて感光ドラム３ａに付着した転写残トナーを回収する。ウエブクリーニング装置１５は、中間転写ベルト１３０にクリーニングウエブを摺擦させて、記録材への転写を逃れて中間転写ベルト１３０に付着した転写残トナーを回収する。
【００２０】
＜比較例＞
図２は比較例の定着装置の構成の説明図である。図３はニップ部の加圧パッド周辺の拡大図である。図４はニップ部の搬送方向の圧力分布の説明図である。図５は出力画像の光沢ムラの説明図である。図６はトナー像の定着中にニップ部を開いて観察した状態の説明図である。
【００２１】
図２に示すように、比較例の定着装置９Ｈは、回転自在に配設された定着ローラ２１の下側に、ベルトユニット５３を配設している。ベルトユニット５３は、入口ローラ５５、分離ローラ５６、及びステアリングローラ５７に加圧ベルト５２を三角形に張設させ、分離ローラ５６に隣接させて加圧パッド１００を配置している。
【００２２】
図３に示すように、加圧パッド１００は、ステンレス製の加圧パッドベース１０２の上にシリコンゴム製の弾性層１０１を固定して、加圧ベルト５２に対する摺擦面を、フッ素樹脂を含む低摩擦係数の摺動シート１０３で覆っている。
【００２３】
定着装置９Ｈは、分離ローラ５６と加圧パッド１００とによって内側面を押圧された加圧ベルト５２が、定着ローラ２１に圧接することで、定着ローラ２１と加圧ベルト５２のニップ部Ｎ’が記録材搬送方向に長く形成される。
【００２４】
図４に示すように、比較例の定着装置９Ｈにおけるニップ部Ｎ’は、従来のローラ定着方式の定着装置におけるニップ部Ｗ２よりも記録材搬送方向に長く形成されている。ベルト定着方式の定着装置９Ｈは、ニップ部Ｎ’がローラ定着方式の定着装置よりも大幅に長くできる点でメリットがある。
【００２５】
なお、図４中の圧力分布Ｃは、従来のローラ定着方式の定着装置において、定着ローラの外径をなるべく大きくしないでニップ部Ｗ３の長さを広げるために、定着ローラの弾性層を厚くして加圧ローラの加圧力をアップした場合のものである。定着ローラの弾性体層を厚くして加圧ローラの加圧力をアップした場合、ニップ部Ｗ３は、元のニップ部Ｗ２よりも多少長くなるが、比較例の定着装置９Ｈのニップ部Ｎ’には遠く及ばない。そして、弾性層が厚いことで熱容量が大きくなり、加熱応答性も損なわれるので、電力消費、温度制御の精度の点で不利である。
【００２６】
しかし、従来のローラ定着方式の定着装置におけるニップ部Ｗ２の記録材搬送方向の圧力分布Ｂが１つのピークを有するのに対して、比較例の定着装置９Ｈにおけるニップ部Ｎ’の記録材搬送方向の圧力分布Ａは２つのピークを有する。
【００２７】
図２に示すように、比較例の定着装置９Ｈのニップ部Ｎ’には、加圧パッド１００により形成される部分Ｎ１と、分離ローラにより形成される部分Ｎ２との間に、加圧ベルト内面を定着ローラに対して押圧する部材の無い領域Ｇが存在する。領域Ｇは、図４に示す圧力分布Ａにおける圧力低下部Ａ’を形成する。領域Ｇの圧力低下部Ａ’も圧力がゼロではなく、加圧ベルト５２の張力等によって実質的には圧力が連続的につながっている。
【００２８】
図５に示すように、比較例の定着装置９Ｈでは、コート紙などの通気性（透気性）の低い記録材を使用して、高湿度環境で高速の定着処理を実行した場合に、高濃度の出力画像面上に、つらら状の光沢の低い部分（以下、光沢ムラと記す）が発生し易くなる。通気性の低い記録材、高湿度、高速の定着処理という悪条件が重なった場合に、ニップ部Ｎ内の空気の膨張や水蒸気の発生による画像乱れが発生することがある。
【００２９】
この原因については、以下のように考えられている。未定着トナー層内に存在している空気や水蒸気は、ニップ部Ｎ’内の圧力の低い圧力低下部Ａ’、つまり加圧パッド１００と分離ローラ５６との間の領域Ｇに滞留する。この空気や水蒸気が部分的に記録材と定着ローラ２１との界面に空隙を生じさせるとともに、熱伝導を妨げて、完全に定着が完了していないトナー像に悪影響を及ぼす可能性がある。
【００３０】
そこで、以下の実施例では、ニップ部の搬送方向の全域に渡って加圧ベルト内面を定着ローラに対して押圧する加圧部材を備えることにより、ニップ部内の圧力低下を減少させ、光沢ムラ等の画像不良を発生しにくくしている。
【００３１】
＜実施例１＞
図６は実施例１の定着装置の構成の説明図である。図７はニップ部の加圧パッド周辺の拡大図である。図８はニップ部の搬送方向の圧力分布の説明図である。
【００３２】
図６に示すように、加熱回転体の一例である定着ローラ２１は、弾性層２１ｂを有して記録材の画像面を加熱する。加圧ベルト部材の一例である加圧ベルト２２は、定着ローラ２１に当接して記録材のニップ部Ｎを形成する。ニップ部Ｎを通過した記録材が、加圧パッド２６に圧せられた位置で定着ローラ２１から分離される。
【００３３】
加圧パッド２６は、定着ローラ２１を弾性的に圧する弾性層２６ｂと、弾性層２６ｂを支持して定着ローラ２１に対して位置決める基層２６ａとを有し、基層２６ａの上側に弾性層２６ｂを配置している。加圧パッド２６は、ベルト部材の一例である加圧ベルト２２の内側から加熱回転体の一例である定着ローラ２１を圧して、定着ローラ２１と加圧ベルト２２との間に記録材を挟持搬送するニップ部Ｎを形成する。
【００３４】
加圧パッド２６は、記録材を分離する位置で定着ローラ２１を圧する面の硬度が、記録材搬送方向上流側で定着ローラ２１を圧する面の硬度よりも大きい。ニップ部Ｎにおける記録材搬送方向上流側の弾性層の厚みは、ニップ部Ｎにおける記録材搬送方向下流側の弾性層の厚みよりも大きい。
【００３５】
加圧部材の一例である加圧パッド２６は、定着ローラ２１の周面に沿ってニップ部Ｎの出口から入口まで加圧ベルト２２を内側から非回転かつ一体的に支持してニップ部Ｎの出口で加圧ベルト２２を方向転換させる。加圧パッド２６は、ニップ部Ｎの出口から入口までの加圧ベルト２２を定着ローラ２１へ向かって連続的に付勢する。加圧パッド２６は、定着ローラ２１へ向かって進入して定着ローラ２１の弾性層２１ｂを圧縮する進入量が、ニップ部Ｎの出口側で定着ローラ２１へ向って進入した記録材分離位置からニップ部Ｎの入口側へ向かって増えることなく減っている。加圧パッド２６は、少なくとも加圧ベルト２２の曲がり位置からニップ部Ｎの出口を経てニップ部Ｎの入口に至る範囲を、フッ素樹脂を含むシート材料の一例である摺動シート２９によって覆われている。加圧パッド２６は、少なくともニップ部Ｎの出口からニップ部Ｎの入口までの範囲にわたって摺動シート２９を連続的に支持する弾性層２６ｂを有する。弾性層２６ｂは、ニップ部Ｎの出口側からニップ部Ｎの入口側へ向かうほど厚くなる領域が形成されている。
【００３６】
定着ローラ２１は、アルミニウム合金材料の直径５６ｍｍ、厚さ２ｍｍの円筒形の芯金２１ａの周面に、厚さ２ｍｍのシリコンゴム材料の弾性層２１ｂを形成している。記録材との離型を容易にするため、弾性層２１ｂの周面は、厚さ３０μｍのフッ素樹脂材料（ＰＦＡ）チューブの離型層２１ｃで被覆されている。定着ローラ２１の外径は６０ｍｍである。
【００３７】
定着ローラ２１の内部には、ハロゲンランプヒーター５８が配設されている。定着ローラ２１にはサーミスタ６１が接触（または非接触）配置されている。温度調節回路６０は、サーミスタ６１の検知温度に基づいて、ハロゲンランプヒーター５８への供給電圧を制御して、定着ローラ２１の表面が所定の目標温度に保持されるように温度調節を行っている。
【００３８】
加圧ベルト２２は、取り外し状態での外径がφ９０ｍｍ、厚みが１００μｍ、ポリイミド製の基層２２ａを有するシームレス・エンドレスベルトである。基層２２ａ上に厚さ０．２ｍｍのシリコンゴム材料の弾性層２２ｂが被覆されている。
【００３９】
加圧ベルト２２は、入口ローラ２５、加圧パッド２６、ステアリングローラ２７に張架され、図示しない駆動源から入口ローラ２５に入力された駆動力によって回転駆動されて、矢印Ｒ２２方向に回転する。
【００４０】
入口ローラ２５は、定着装置９に記録材が進入する入口側に配置された張架ローラを兼ねており、記録材の搬送路が変化しないよう、回転中心軸の位置が定着装置９のフレームに固定されている。
【００４１】
ステアリングローラ２７は、加圧ベルト２２の回転に従動して回転する。ステアリングローラ２７は、加圧ベルト２２に所定のテンションを与えつつ、加圧ベルト２２が入口ローラ２５の回転軸線方向に移動する加圧ベルト２２の寄り移動を制御する。
【００４２】
ステアリングローラ２７の一方の端部が矢印Ａ方向に移動可能に支持されている。加圧ベルト２２が入口ローラ２５の回転軸線方向に寄り移動すると、加圧ベルト２２の幅方向の所定の位置に配置されているベルトエッジセンサによって寄り量が検出される。駆動機構１１２及び制御装置１１０は、ベルトエッジセンサの出力に応じてステアリングローラ２７の一方の端部を矢印Ａ方向に移動して、その寄り移動を相殺する新たな寄り移動を発生させて、加圧ベルト２２の幅方向の位置を一定に維持する。
【００４３】
図７に示すように、加圧パッド２６は、ステンレス製の加圧パッドベース２６ａの上にシリコンゴム製の弾性層２６ｂを貼り付けた二重構造を形成している。ニップ部Ｎは、定着ローラ２１に対して一様な圧力分布で加圧ベルト２２を圧接させる加圧部Ｐ１と、加圧部Ｐ１よりも定着ローラ２１に向かって進入した分離部Ｐ２とで構成される。
【００４４】
加圧パッド２６は、加圧パッドベース２６ａ側に配置された不図示のバネによって、加圧ベルト２２を介して定着ローラ２１に向けて押圧されている。加圧パッド２６の加圧パッドベース２６ａの長手方向（定着ローラ２２の回転軸線方向）の両端部に加圧機構（バネ）１１１が配置され、加圧機構１１１に付勢された加圧パッド２６が、加圧ベルト２２を定着ローラ２１に加圧する。加圧機構１１１は、加圧パッド２６に総圧９８０Ｎ（１００ｋｇｆ）の加圧を行う。
【００４５】
定着装置９は、記録材搬送方向に沿ったニップ部Ｎの長さを、加圧ベルト２２が定着ローラ２１に加圧される長さを調整することで、容易に大きく設定できる。定着装置９は、記録材搬送方向に沿ったニップ部Ｎの長さを、定着ローラ２１の径に依存させずに確保できるため、定着ローラ２１を小径、小熱容量にすることが可能となり、電源投入時の立ち上げ時間を短縮できる。
【００４６】
定着装置９は、記録材搬送方向に沿ったニップ部Ｎの長さを長くして、より多くのトナーを溶融させることができるので、多量のトナーを使用するフルカラー画像形成装置に適している。
【００４７】
図８に示すように、加圧パッドベース２６ａの出口部２６ｅは、加圧ベルト２２を一様に加圧する部分よりも定着ローラ５１に向かって進入している。出口部２６ｅの円柱面が定着ローラ２１の弾性層２１ｂを局所的に凹ませて、記録材Ｐを定着ローラ２１の表面から曲率分離させる能力を高めている。出口部２６ｅは、外径φ１５ｍｍに設定されている。
【００４８】
摺動シート２９は、加圧状態で摺擦する加圧パッド２６と加圧ベルト２２との摺動抵抗を軽減する。摺動シート２９は、弾性層２６ｂの全域を被覆して設けられ、弾性層２６ｂの表面と加圧ベルト２２の内面との摺動抵抗を軽減する。摺動シート２９は、潤滑性を出すために、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）をコーティングしたガラスクロスシートを使用している。摺動シート２９の厚みは１００μｍである。
【００４９】
加圧パッド２６の弾性層２６ｂは、加圧ベルト２２の内側面に接触する摺動シート２９の接触面を定着ローラ２１の外周面の湾曲に整合させている。一定以上の荷重によって加圧パッド２６を定着ローラ２１に向けて押圧することで、弾性層２６ｂが変形して、摺動シート２９の接触面が定着ローラ２１の外周面に沿った形状に変形する。加圧パッド２６が加圧ベルト２２を介して定着ローラ２１を押圧することで、加圧ベルト２２は定着ローラ２１に隙間なく圧接されている。そして、本実施例では、加圧部Ｐ1における弾性層の厚みは分離部Ｐ２の厚みよりも大きい構成である。
【００５０】
加圧パッドベース２６ａは、ステンレス鋼製の部材であり、弾性層２６ｂは、ゴム硬度Ｈｓ３０°のシリコンゴムからなる。加圧パッドベース２６ａの硬度は、弾性層２６ａの硬度よりも大きい。加圧部Ｐ１において弾性層２６ｂは半径３０ｍｍの曲率を持ち、ニップ部Ｎの入口部で加圧パッドベース２６ａに平行な直線に接する形状となっている。弾性層２６ｂの厚さは加圧部で３ｍｍ、分離部で０．５ｍｍである。ここで、加圧部Ｐ１の加圧パッドベース２６ａの厚みは、分離部Ｐ２の加圧パッドベース２６ａの厚みよりも小さい。
【００５１】
前述の弾性層の厚みと加圧パッドの厚みは、搬送される記録材の面に対して垂直方向の厚みである。このように、弾性層の厚みと加圧パッドベースの厚みを調整することで、摺動シート２９の上から測定した分離部Ｐ２に対応する硬度を、加圧部Ｐ１に対応する硬度よりも大きくすることができる。その結果、加圧パッドとは別に分離部材を設けることなく、記録材の分離性を高めることができる。なお、本実施例では、分離部Ｐ２に対応する加圧パッドベースの形状は、円弧形状となっている。
【００５２】
図８に示すように、実施例１の定着装置９では、ニップ部Ｎ内の加圧パッド２６における圧力分布は、加圧部Ｐ１で略一定の圧力になり、分離部Ｐ２で加圧部Ｐ１よりも高いピーク圧力を持つ。定着装置９は、加圧パッド２６による加圧部Ｐ１及び分離部Ｐ２からなるニップ部Ｎの範囲内において、比較例の定着装置９Ｈのような圧力低下部Ａ’が形成されない。そのため、ニップ部内の圧力の安定性を高めることができる。
【００５３】
定着装置９では、ニップ部Ｎ内の、比較例における加圧パッド１００と分離ローラ５６を一体化して回転部分を排除したので、加圧パッド１００と分離ローラ５６の間の領域におけるニップ圧力の低下を低減できる。このため、ニップ圧力の低下部に空気が滞留することにより生じる画像不良である、光沢ムラの発生を低減できる。
【００５４】
＜実施例２＞
図９は実施例２の定着装置の構成の説明図である。実施例２の定着装置９Ｂは、図１の画像形成装置１００の定着装置９を置き換えて配置される。図９中、定着ローラ２１、加圧ベルト２２、ハロゲンランプヒーター５８、加圧機構等は、実施例１と同一に構成されるため、図６と共通の符号を付して重複する説明を省略する。
【００５５】
図９に示すように、加圧ベルト２２は、取り外し状態での外径がφ９０ｍｍ、厚みが１００μｍ、ポリイミド製の基層２２ａを有するシームレス・エンドレスベルトである。基層２２ａ上に厚さ０．２ｍｍのシリコンゴム材料の弾性２２ｂが被覆されている。
【００５６】
加圧ベルト２２は、入口ローラ２５、加圧パッド２６、ステアリングローラ２７、駆動ローラ３１に張設されている。入口ローラ２５及びステアリングローラ２７は、加圧ベルト２２に従動して回転する。
【００５７】
駆動ローラ３１は、図示しない駆動モータから駆動を受けて回転して、加圧ベルト２２を回転駆動する。加圧ベルト２２は、駆動ローラ２５に入力された駆動力により回転する。
【００５８】
入口ローラ２５は、定着装置９Ｂに記録材が進入する入口側に配置された張架ローラであり、記録材の搬送路が変化しないよう、回転中心位置が定着装置９Ｂのフレームに固定されている。ステアリングローラ２７は、加圧ベルト２２に所定のテンションを与えつつ、加圧ベルト２２を寄り制御する。ステアリングローラ２７は、一方の端部を矢印Ａ方向に移動させて、加圧ベルト２２が入口ローラ２５に対して一定のスラスト位置にとどまるように駆動機構１１２及び制御装置１１０によって制御される。
【００５９】
オイル塗布ローラ２８は、スポンジローラで形成され、加圧ベルト２２の内側面にオイルを塗布して、加圧パッド２６との間の潤滑性能及び熱伝達性能を高めている。オイル塗布ローラ２８には、不図示のオイル補給装置から潤滑材としてのシリコンオイルが供給されている。
【００６０】
加圧パッド２６は、ステンレス製の加圧パッドベース２６ａ上にシリコンゴム製の弾性層２６ｂを貼り付けて二重構造を形成している。加圧パッドベース２６ａは、ステンレス製の部材であり、弾性層２６ｂは、アスカー硬度Ｈｓ３０°のシリコンゴムからなる。加圧パッドベース２６ａの硬度は、弾性層２６ａの硬度よりも大きい。加圧部Ｐ１において弾性層２６ｂは半径３０ｍｍの曲率をもつ形状とし、ニップ部Ｎの入口部で加圧パッドベース２６ａに平行な直線に接する形状である。弾性層２６ｂの厚さは、加圧部で３ｍｍ、分離部で０．５ｍｍである。
【００６１】
加圧パッド２６は、ニップ部Ｎを形成する。ニップ部Ｎは、定着ローラ２１に加圧ベルト２２を一様に圧接させる加圧部Ｐ１と加圧部Ｐ１よりも定着ローラ２１に向かって進入した分離部Ｐ２とで構成され、加圧部Ｐ１と分離部Ｐ２との間に圧力低下部（Ａ’：図８）が存在しない。
【００６２】
加圧パッド２６は、加圧パッドベース２６ｂの長手方向の両端部に配置された不図示の加圧機構（バネ）によって定着ローラ２１に向けて押圧されている。加圧機構は、加圧パッド２６に総圧９８０Ｎ（１００ｋｇｆ）の加圧を行っている。その結果、一様に加圧される加圧部Ｐ１よりも定着ローラ２１に向かって進入した分離部Ｐ２では、定着ローラ２１の弾性層２１ｂが局所的に円柱状に凹んで、記録材Ｐを定着ローラ２１の表面から曲率分離させる能力を高めている。実施例２では、分離部Ｐ２を外径φ４ｍｍに設定して、実施例１よりも記録材の分離性能を高めている。分離部Ｐ２の外径が小さいほど、記録材Ｐを定着ローラ２１の表面から分離する力は強くなる。ここで、加圧部Ｐ１の加圧パッドベース２６ａの厚みは、分離部Ｐ２の加圧パッドベース２６ａの厚みよりも小さい。
【００６３】
前述の弾性層の厚みと加圧パッドの厚みは、加圧パッドベース（基層）面に対して垂直方向の厚みである。このように、弾性層の厚みと加圧パッドベースの厚みを調整することで、摺動シート２９の上から測定した分離部Ｐ２に対応する硬度を、加圧部Ｐ１に対応する硬度よりも大きくすることができる。その結果、加圧パッドとは別に分離部材を設けることなく、記録材の分離性を高めることができる。なお、本実施例では、分離部Ｐ２に対応する加圧パッドベースの形状は、円弧形状となっている。
【００６４】
加圧パッド２６は、少なくとも加圧ベルト２２を方向転換させる位置からニップ部Ｎの出口を経てニップ部Ｎの入口に至るまでの範囲を、フッ素樹脂を含むシート材料で覆われている。加圧パッド２６の加圧ベルト２２との摺擦面がシートで覆われている。具体的には、弾性層２６ｂ全域を被覆するように摺動シート２９が設けられて、加圧パッド２６と加圧ベルト２２との摺動抵抗を軽減している。摺動シート２９は、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）をコーティングした厚さ１００μｍのガラスクロスシートを使用している。
【００６５】
加圧パッド２６に設けられた弾性層２６ｂが圧力に応じて変形することで、摺動シート２９の加圧ベルト２２裏面と接触する接触面が定着ローラ２１の外周面と整合する。一定以上の荷重で加圧パッド２６を定着ローラ２１に向けて押圧することで、弾性層２６ｂが変形して、摺動シート２９が定着ローラ２１の外周面に沿った形状に変形する。したがって、加圧パッド２６が加圧ベルト２２を定着ローラ２１に圧接させると、加圧ベルト２２は、定着ローラ２１に隙間なく圧接される。この時、ニップ部Ｎ内の加圧パッド２６における圧力分布は図４に示すように加圧部Ｐ１で略一定の圧力になり、分離部Ｐ２で加圧部Ｐ１よりも高いピーク圧力をもつようになる。
【００６６】
実施例２の定着装置９Ｂは、加圧パッド２６による加圧部Ｐ１及び分離部Ｐ２からなるニップ部において、図８に示す比較例の定着装置９Ｈのような圧力低下部Ａ’が形成されない。このように、ニップ部内の圧力の安定性を高めることができる。
【００６７】
従って空気や水蒸気が部分的に記録材Ｐと定着ローラ２１との界面に空隙を生じさせることに起因する光沢ムラや定着不良を低減できる。
【００６８】
＜実施例３＞
図１０は実施例３の定着装置の構成の説明図である。図１１はニップ部の加圧パッド周辺の拡大図である。実施例３の定着装置９Ｃは、図１の画像形成装置１００の定着装置９を置き換えて配置される。図１０中、定着ローラ２１、加圧ベルト２２、ハロゲンランプヒーター５８、加圧パッド２６、加圧機構等は、実施例１と同一に構成されるため、図６と共通の符号を付して重複する説明を省略する。
【００６９】
図１０に示すように、内側ベルト部材の一例である摺動ベルト２４は、加圧パッド２６を周回して加圧ベルト２６と同一方向に回転可能に配置されている。加圧パッド２６は、摺動ベルト２４を介して加圧ベルト２２を定着ローラ２１へ向かって付勢する。
【００７０】
加圧ベルト２２は、取り外し状態での外径がφ９０ｍｍ、厚みが１００μｍ、ポリイミド製の基層２２ａを有するシームレス・エンドレスベルトである。加圧ベルト２２は、摺動ベルト２４を付設した加圧パッド２６、入口ローラ２５、及びステアリングローラ２７に張架され、図示しない駆動モータから入口ローラ２５に入力された駆動力によって回転駆動されて、矢印Ｒ２２方向に回転する。入口ローラ２５は、定着装置９に記録材が進入する入口側に配置された張架ローラも兼ねている。
【００７１】
ステアリングローラ２７は、加圧ベルト２２に所定のテンションを与えつつ、不図示のベルトエッジセンサによって検出された加圧ベルト２２の寄り移動を相殺するようにリアルタイムに傾動角度を制御される。
【００７２】
図１１に示すように、加圧パッド２６は、ステンレス製の加圧パッドベース２６ａの上にアスカー硬度３０°のシリコンゴム製の弾性層２６ｂを貼り付けた二重構造を形成している。加圧パッド２６は、加圧パッドベース２６ｂの長手方向の両端部に配置された不図示の加圧機構（バネ）によって定着ローラ２１に向けて押圧されている。加圧機構は、加圧パッド２６に総圧９８０Ｎ（１００ｋｇｆ）の加圧を行っている。
【００７３】
加圧パッド２６と加圧ベルト２２との間に挟み込んで摺動ベルト２４が設けられる。摺動ベルト２４は、その外側面を加圧ベルト２２の内側面に圧接させて、加圧ベルト２２に従動して一体に回転する。摺動ベルト２４は、その内側面を加圧パッド２６に摺擦させて回転する。
【００７４】
摺動ベルト２４は、テンションローラ２３、オイル塗布ローラ２８、加圧パッド２６により張架され、オイル塗布ローラ２８は、摺動ベルト２４内面に常に潤滑材としてのシリコンオイルを供給する。
【００７５】
摺動シート２９は、加圧状態で摺擦する加圧パッド２６と摺動ベルト２４との摺動抵抗を軽減する。摺動シート２９は、弾性層２６ｂの全域を被覆して設けられ、弾性層２６ｂの表面と摺動ベルト２４の内面との摺動抵抗を軽減する。摺動シート２９は、潤滑性を出すために、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）をコーティングしたガラスクロスシートを使用している。摺動シート２９の厚みは１００μｍである。
【００７６】
加圧パッド２６の弾性層２６ｂは、一定以上の荷重によって定着ローラ２１に向けて押圧されることで圧力分布に応じて変形して、摺動シート２９の接触面を定着ローラ２１の外周面に沿った形状に変形させる。加圧パッド２６が摺動ベルト２４及び加圧ベルト２２を介して定着ローラ２１を押圧することで、加圧ベルト２２は定着ローラ２１に隙間なく圧接されている。
【００７７】
加圧パッド２６は、ニップ部Ｎを形成する。ニップ部Ｎは、定着ローラ２１に加圧ベルト２２を一様に圧接させる加圧部Ｐ１と加圧部Ｐ１よりも定着ローラ２１に向かって進入した分離部Ｐ２とで構成される。弾性層２６ｂは、加圧部Ｐ１において半径３０ｍｍの曲率を持ち、ニップ部Ｎの入口部で加圧パッドベース２６ａに平行な直線に接する輪郭形状である。弾性層２６ｂの厚さは加圧部で３ｍｍ、分離部で０．５ｍｍである。
【００７８】
定着動作時に、定着ローラ２１と入口ローラ２５が回転駆動されると、加圧ベルト２２は矢印Ｒ２２方向に回転して内側の摺動ベルト２４を従動回転させる。摺動ベルト２４は、オイル塗布ローラ２８によって内面をシリコンオイルによって潤滑され、ニップ部Ｎの範囲内で摺動シート２９と摺動する。摺動ベルト２４の内面は、摩擦が少なくて摺動性が高いことが望ましい。摺動ベルト２４の内側にオイル塗布を限定することで、オイル塗布を十分に行って最大効率の摺動を達成して摺動シート２９等の耐久寿命を向上できる。
【００７９】
摺動ベルト２４の内側にオイル塗布を限定することで、オイル塗布量を増しても、入口ローラ２５による駆動力の伝達ロスや、ステアリングローラ２７のスリップによるステアリング制御の効率低下を招かないで済む。加圧ベルト２２の内面を非潤滑にしておくことで、入口ローラ２５による駆動伝達の際、スリップを発生することなく安定的に駆動を供給することが可能になる。ステアリングローラ２７による加圧ベルト２２の寄り制御もスリップなく安定的に確実に行うことができる。
【００８０】
十分な潤滑を得て摺動する摺動ベルト２４と、潤滑を伴わないで駆動及びステアリング制御がされる加圧ベルト２２とに機能を分離することで、摺動シート２９、摺動ベルト２４、及び加圧ベルト２２ベルトの摩耗を抑えて耐久性を向上させることができる。同時に加圧ベルト２２のステアリング制御能力を格段に向上させることができる。
【００８１】
実施例３の定着装置９Ｃは、実施例１と同様に、加圧パッド２６による加圧部Ｐ１及び分離部Ｐ２からなるニップ部において、図８に示す比較例の定着装置９Ｈのような圧力低下部Ａ’が形成されない。そのため、コート紙等の通気性の低い記録材上の未定着トナー像を定着する場合に、未定着トナー層内の空気や水蒸気がニップ部Ｎ内の特定箇所に滞留することを防止できる。これにより、空気や水蒸気が記録材Ｐと定着ローラ２１の界面に空隙を生じさせることに起因する光沢ムラを防止できる。
【００８２】
ニップ部Ｎ内の加圧パッド２６における圧力分布は、加圧部Ｐ１で略一定の圧力になり、分離部Ｐ２で加圧部Ｐ１よりも高いピーク圧力を持つ。定着装置９は、加圧パッド２６による加圧部Ｐ１から分離部Ｐ２までのニップ部Ｎの全域において、比較例の定着装置９Ｈのような圧力低下部Ａ’が形成されない。そのため、コート紙等の通気性の低い記録材上の未定着トナー像を定着する場合においても、未定着トナー層内の空気や水蒸気が滞留することを防止できる。
【００８３】
ニップ部Ｎの範囲内において空気や水蒸気が部分的に停滞して記録材Ｐと定着ローラ２１との界面に空隙を生じさせることが少ない。停滞した空気や水蒸気によって定着ローラ２１から記録材Ｐへの熱伝導が阻害されることも少ない。空気や水蒸気の滞留部と非滞留部で熱伝導が異なることで光沢が異なるという光沢ムラの現象を防止することができる。
【００８４】
＜実施例４＞
実施例１〜３では、定着ローラに加圧ベルトを当接して記録材のニップ部を形成する定着装置を説明した。しかし、本発明は、内側に加圧パッドを配置した定着ベルトに加圧ローラ又は加圧ベルトを当接して記録材のニップ部を形成する像加熱装置においても実施できる。
【符号の説明】
【００８５】
９  定着装置
２１  定着ローラ、２１ａ  芯金、２１ｂ  弾性層、２１ｃ  離型層
２２  加圧ベルト、２２ａ  基材、２２ｂ  弾性層
２３  テンションローラ、２４  摺動ベルト、２５  入口ローラ
２６  加圧パッド、２６ａ  加圧パッドベース、２６ｂ  弾性層
２７  ステアリングローラ、２８  オイル塗布ローラ、２９  摺動シート
３０  オイル補給部、３１  駆動ローラ
Ｎ  ニップ部、Ｐ１  加圧部、Ｐ２  分離部
【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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