説明

定着装置及び画像形成装置

【課題】定着された画像に氷柱状の光沢むらができる定着不良を防止する。
【解決手段】定着ローラと定着ベルト間の定着ニップにおける圧力の分布を、定着ローラの搬送幅方向の中央部で高く、両端部において低い中央凸形状とし、記録材の搬送方向に関して、上流部における凸の程度を下流部における凸の程度よりも大きくする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トナー像を加熱して定着する定着装置及び該定着装置を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
トナー像を加熱し定着する定着装置として、記録材を搬送しつつ加熱する定着部材と、定着装置の枠体に固定された固定加圧部材とにより定着ニップを形成し、該定着ニップに記録材を通して記録材上のトナー像に熱と圧力を加え定着する定着装置が知られている。以下、このような定着装置を加圧部材固定式定着装置と言う。
【0003】
加圧部材固定式定着装置としては、例えば、定着ベルトを用いたベルト定着装置がある。ベルト定着装置においては、定着ベルトを固定加圧部材で定着部材に押圧して定着部材と定着ベルトとの間に定着ニップを形成している。
【0004】
定着部材として定着ローラを用いるとともに加圧部材として加圧ローラを用い、定着ローラと加圧ローラとの間に定着ニップを形成し、定着ローラと加圧ローラとを回転させて記録材を搬送し定着を行う、従来広く採用されている定着装置に比較して、加圧部材固定式定着装置は、長い定着ニップを形成することが可能なことから、記録材に付与する熱量を多くすることが可能であり、高速定着やカラートナー像の定着に適している等の利点を有する。
【0005】
特許文献1では、記録材を加熱部材に押圧するベルトをローラ部材と支持部材とで加熱部材に押圧し、支持部材の両端部をローラ部材側の長手方向端部において中央部よりも高くした定着装置が提案されている。特許文献1では、ローラ部材の搬送幅方向に沿った圧力分布を均一にして、画像の搬送幅方向での品質のばらつきを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2009−271441号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献1で開示されているように、ベルト定着装置としては、記録材の搬送方向の上流側にベルトを押圧する支持部材を、下流側に分離部材(特許文献1におけるローラ部材)をそれぞれ配置し、支持部材と分離部材とでベルトを加熱部材に押圧し、加熱部材とベルトとの間に形成される定着ニップに記録材を通す構成のものがある。
【0008】
このようなベルト定着装置の定着ニップにおいては、支持部材と分離部材との間では、ベルトを支持する部材が存在しないために、圧力の低い定着ニップの領域ができる。
【0009】
この定着ニップの低圧領域のために、定着された画像に光沢むらが発生することが判明した。即ち、記録材の搬送方向に平行に延びる氷柱状の光沢むらが発生した。特に、記録材の搬送方向に直角な方向である搬送幅方向の端部に光沢むらが発生する。
【0010】
特許文献1のようにローラ部材の搬送幅方向(搬送幅方向)の圧力分布を均一にしただけでは、光沢むらを防止することはできない。
【0011】
本発明は、光沢むらを十分に抑制し、品質の高い画像を安定して形成する定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
前記目的は下記の発明により達成される。
【0013】
1.記録材を搬送しつつトナー像を加熱し定着する定着部材と、
記録材を前記定着部材に押圧する加圧部材と、
記録材の搬送方向に関して前記加圧部材の下流に配置され、記録材を前記定着部材に押圧するとともに記録材を前記定着部材から分離する分離部材と、を有し、
前記定着部材とそれに対向して配置される前記加圧部材及び前記分離部材とで定着ニップを形成する定着装置において、
前記加圧部材は、前記搬送方向に直角な搬送幅方向に関して中央部の前記定着ニップにおける圧力が、前記搬送幅方向に関して端部の前記定着ニップにおける圧力よりも高い中央凸形状の圧力分布を形成し、
前記圧力分布は、前記加圧部材により形成される圧力のピークの下流側における凸の程度が、前記ピークの上流側における凸の程度よりも小さい前記中央凸形状を有することを特徴とする定着装置。
【0014】
2.前記加圧部材と前記分離部材との間に低圧部が形成され、記録材から蒸発した蒸気が滞留することなく、記録材が前記低圧部を通過することを特徴とする前記1に記載の定着装置。
【0015】
3.前記加圧部材の前記中央部における厚さが、前記加圧部材の前記端部における厚さよりも厚く、
前記搬送方向の下流端部における前記中央部の厚さと前記端部の厚さとの差が、前記搬送方向の上流端部における前記中央部の厚さと前記端部の厚さとの差よりも小さいことを特徴とする前記1又は2に記載の定着装置。
【0016】
4.前記搬送方向の下流端部における前記中央部の厚さと、前記搬送方向の上流端部における前記中央部の厚さとを等しくし、
前記搬送方向の下流端部における前記端部の厚さを、前記搬送方向の上流端部における前記端部の厚さよりも厚くしたとことを特徴とする前記3に記載の定着装置。
【0017】
5.前記搬送方向の下流端部における前記中央部の前記厚さを、前記搬送方向の上流端部における前記中央部の前記厚さよりも薄くし、
前記搬送方向の下流端部における前記端部の前記厚さと、前記搬送方向の上流端部における前記端部の厚さとを等しくしたとことを特徴とする前記3に記載の定着装置。
【0018】
6.前記加圧部材は、加圧パッドを有し、
前記加圧パッドの前記中央部における厚さが、前記加圧パッドの前記端部における厚さよりも厚いことを特徴とする前記1〜5のいずれか1項に記載の定着装置。
【0019】
7.前記加圧部材は、スペーサを有し、
前記スペーサの前記中央部における厚さが、前記スペーサの前記端部における厚さよりも厚いことを特徴とする前記1〜6のいずれか1項に記載の定着装置。
【0020】
8.前記加圧部材は、スペーサを有し、
前記スペーサは圧力調整本体と、圧力調整補助部材とを有し、
前記圧力調整補助部材は、前記圧力調整本体の前記端部、且つ、前記搬送方向に関し下流部に設けられていることを特徴とする前記1〜7のいずれか1項に記載の定着装置。
【0021】
9.記録材上にトナー像を形成するトナー像形成部と、前記1〜8のいずれか1項に記載の定着装置とを有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【0022】
本発明においては、加圧部材が形成する圧力分布が搬送幅方向の中央部において高く、両端部において低い中央凸形状の圧力分布であり、加圧部材は更に、搬送方向に関して圧力のピークよりも下流側における凸の程度が、上流側における凸の程度よりも小さい中央凸形状の圧力分布を形成する。
【0023】
これにより、加圧部材と分離部材との間にできる定着ニップにおける圧力の落ち込みが緩和される。そして、この圧力の落ち込みの緩和により、定着されたトナー像にできる氷柱状の光沢むらが十分に抑制される。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る定着装置8の断面図である。
【図3】加圧部材86を示す図である。
【図4】加圧部材8が記録材Pを定着ローラ81に押圧する圧力の定着ニップNにおける分布を示す。
【図5】従来の加圧部材86Aを示す図である。
【図6】本発明における加圧部材86の一例を示す図である。
【図7】加圧部材86により形成される圧力分布を示す図である。
【図8】図7に示す圧力分布を達成するスペーサ862の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下に本発明を本発明の実施の形態を用いて説明するが、本発明は該実施の形態に限定されない。図1は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。
【0026】
画像形成装置は画像形成装置本体GHと画像読取装置YSとから構成される。画像形成装置本体GHは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組のトナー像形成ユニット10Y,10M,10C,10K、ベルト状の中間転写ベルト5、給紙搬送手段及び定着装置8等からなる。
【0027】
画像形成装置本体GHの上部には、自動原稿送り装置201と原稿画像走査露光装置202から成る画像読取装置YSが設置されている。自動原稿送り装置201の原稿台に載置された原稿dは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置202の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサCCDに読み込まれる。
【0028】
ラインイメージセンサCCDにより光電変換されて形成された信号は、画像処理部において、アナログ処理、A/D変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等が行われた後、露光手段3Y,3M,3C,3Kに送られる。
【0029】
イエロー(Y)色の画像を形成するトナー像形成ユニット10Yは、感光体ドラム1Yの周囲に帯電手段2Y、露光手段3Y、現像手段4Y及びクリーニング手段7Yを配置している。マゼンタ(M)色の画像を形成するトナー像形成ユニット10Mは、感光体ドラム1Mの周囲に帯電手段2M、露光手段3M、現像手段4M及びクリーニング手段7Mを配置している。シアン(C)色の画像を形成するトナー像形成ユニット10Cは、感光体ドラム1Cの周囲に帯電手段2C、露光手段3C、現像手段4C及びクリーニング手段7Cを配置している。黒(K)色の画像を形成するトナー像形成ユニット10Kは、感光体ドラム1Kの周囲に帯電手段2K、露光手段3K、現像手段4K及びクリーニング手段7Kを配置している。そして、帯電手段2Yと露光手段3Y、帯電手段2Mと露光手段3M、帯電手段2Cと露光手段3C、及び帯電手段2Kと露光手段3Kは、潜像形成手段を構成する。
【0030】
なお、現像手段4Y,4M,4C,4Kは、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及び黒(K)の小粒径のトナーとキャリアからなる2成分現像剤を内包する。
【0031】
中間転写ベルト5は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。転写手段6Aは中間転写ベルト5上のカラートナー像を記録材Pに転写する。
【0032】
トナー像形成ユニット10Y、10M、10C、10Kと、中間転写ベルト5と、転写手段6Aとは記録材P上にトナー像を形成するトナー像形成部を構成する。
【0033】
定着装置8は、枠体80内にトナー像を搬送しつつ加熱、加圧して定着する定着部材としての定着ローラ81と、定着ベルト82と、加圧部材86とを有する。定着ローラ81と加圧部材86とにより、定着ローラ81と定着ベルト82との間に形成された定着ニップにおいて、記録材Pのトナー像をヒータにより加熱された定着ローラ81と加圧部材86とにより加熱・加圧して定着する。
【0034】
トナー像形成ユニット10Y,10M,10C,10Kにより形成された各色のトナー像は、回動する中間転写ベルト5に転写手段6Y,6M,6C,6Kにより逐次転写されて(1次転写)、合成されたカラートナー像が形成される。給紙カセット20内に収容された記録材Pは、給紙手段21により給紙され、給紙ローラ22A,22B,22C,22D,レジストローラ23等を経て、転写手段6Aに搬送され、記録材Pにカラートナー像が転写される(2次転写)。カラートナー像が転写された記録材Pは定着装置8において加熱・加圧され、記録材Pにカラートナー像が定着される。定着処理された記録材Pは排紙ローラ24に挟持されて機外の排紙トレイ25に載置される。
【0035】
一方、転写手段6Aにより記録材Pにカラートナー像を転写した後、記録材Pを曲率分離した中間転写ベルト5は、クリーニング手段7Aによりクリーニングされる。
【0036】
なお、以上説明した画像形成装置はカラー画像を形成するものであったが、本発明に係る画像形成装置はモノクロ画像を形成する画像形成装置であってもよいし、また、中間転写ベルトを有しないものであってもよい。
【0037】
次に、定着装置8について、図2に基づいて詳細に説明する。図2は本発明の実施の形態に係る定着装置8の断面図である。
【0038】
定着装置8においては、ハロゲンヒータH1により加熱される定着ローラ81と定着ベルト82との間に形成された定着ニップNを記録材Pが通過する過程で記録材P上のトナー像を加熱、加圧して定着する。
【0039】
定着ローラ81は、内部に加熱源としてのハロゲンヒータH1を内蔵し、アルミニウムや鉄等から成る円筒状芯金と、円筒状芯金を被覆し耐熱性の高いシリコンゴムから成る弾性層と、更に弾性層を被覆しPFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)若しくはPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素樹脂から成る表層と、により構成されている。一例として、定着ローラ81の外径は80mm、弾性層の厚みは1.5mm(硬度15°JISA)である。
【0040】
定着ベルト82(ベルト)は、ポリイミド等の耐熱弾性樹脂からなる基体と、基体の外表面を被覆するシリコンゴムから成る弾性層と、更にその弾性層を被覆するPFA若しくはPTFEで形成された表層とにより構成されていて、無端状に形成されている。一例として、定着ベルト82の1周の長さは75mm、基体の厚みは70μm、弾性層の厚みは180μm(硬度32°JISA)、表層の厚みは50μmである。
【0041】
定着ベルト82は、入口側張架ローラ83、記録材Pを定着ローラ81から分離する分離部材としての出口側張架ローラ84、テンションローラ85A及び蛇行制御ローラ85により張架されている。
【0042】
入口側張架ローラ83は、内部に加熱源としてのハロゲンヒータH2を内蔵し、中空のステンレスから成る。一例として、その直径は20mmである。
【0043】
出口側張架ローラ84(第1の張架ローラ)は、中実のステンレスから成る。一例として、その直径は23mmである。
【0044】
蛇行制御ローラ85(第2の張架ローラ)は不図示の手段により傾動して定着ベルト82の片寄りを矯正する。一例として、その直径は18mmである。
【0045】
また、出口側張架ローラ84の近傍には、定着ベルト82を内周面側から押圧し、定着ローラ81と定着ベルト82との間で定着ニップNを形成する加圧部材86が配置されている。
【0046】
加圧部材86は、支持部材861と、スペーサ862と、加圧パッド864とから構成され、定着装置8の枠体80(図1参照)に固定されている。即ち、支持部材861は枠体80に固定されている。また、加圧部材86は摺動部材86Sにより被覆されている。
【0047】
支持部材861は、例えば、17mmの厚さを有するSUSからなる。スペーサ862はアルミからなる。スペーサ862は約2mmの厚さを有し、圧に説明するように、定着ニップNにおける圧力分布を調整するために、厚み、形状が調整される。
【0048】
加圧パッド864は、例えば硬度JISA10のシリコンゴムから成り、定着ローラ81の曲面に沿う形状に形成され、5〜10mmの厚みを有する。加圧パッド864の厚み、形状は後に説明するように、定着ニップNにおける圧力分布を調整するために調整される。
【0049】
摺動部材86SはPI(ポリイミド)等からなる耐熱性シートであり、摺動抵抗を低くするために、エンボス加工されているものが好ましい。
【0050】
入口側張架ローラ83には潤滑剤供給部材87が当接しており、位置縁側張架ローラ83を介して定着ベルト82の内側に潤滑剤が供給される。潤滑剤供給部材87はPTFE多孔質膜を袋状に形成した内部にフェルト等を配置した構成であり、フェルトには予め潤滑剤が含浸されている。潤滑剤としては例えば、粘度100〜1000csのジメチルシリコンオイル、あるいは粘度100〜1000csのメチルフェニルシリコンオイル等のシリコンオイルを用いることができる。
【0051】
このように構成された定着装置8において、ハロゲンヒータH1により加熱され、不図示のモータの駆動で定着ローラ81は矢印のように時計方向に回転する。また、出口側張架ローラ84は、不図示のモータによって駆動されて回転し、定着ベルト82を左周りに周回させる。加圧パッド864の押圧作用によって、定着ベルト82は定着ローラ81に対して圧接する。定着ベルト82は定着ローラ81と同一の周速で移動し、加圧部材86に固定された摺動部材86Sに対して摺動する。
【0052】
出口側張架ローラ84は定着ベルト82を定着ローラ81に対して圧接させており、記録材Pは、定着ニップNを出るときに、定着ローラ81と出口側張架ローラ84とにより方向づけられて搬送される。その結果、記録材Pは定着ローラ81から分離される。このように、出口側張架ローラ84は定着ベルト82を張架するとともに、記録材Pを定着ローラ81から分離する分離部材として作用する。
【0053】
定着ベルト82はハロゲンヒータH2により加熱される。なお、入口側張架ローラ83及び蛇行制御ローラ85は定着ベルト82の回転に従動して回転する。
【0054】
図3は加圧部材86を示す図であり、図3(a)は図2における線L1に沿った加圧部材86の断面の模式図、図3(b)は加圧部材86を斜め上方から見た模式図である。
【0055】
図3に示すように、加圧部材86は、記録材Pの搬送方向Yに直角で記録材Pの面内の方向である搬送幅方向Xに長い部材であり、搬送幅方向Xの中央部が厚く両端部が薄い形状を有する。支持部材861が均一な厚さであるのに対して、スペーサ862と加圧パッド864とが、搬送幅方向Xの中央部が厚く形成されており、スペーサ862と加圧パッド864との前記形状により、中央部が厚く両端部が薄い加圧部材86が形成される。
【0056】
加圧パッド864は、また、図3(b)に示すように定着ローラ81の円筒面に定着ベルト82を均一に密着させるように、記録材Pの搬送方向(以下単に搬送方向と言う。)Yの中央部が低い湾曲した凹形状を有する。
【0057】
搬送幅方向Xに関して加圧部材86の中央部の厚さと、端部の厚さとの差は、0.25mm〜0.4mmが好ましい。このように、中央部と端部の厚みの差は1mmに満たないが、図3は厚みの差を拡大して模式的に示している。スペーサ862は中央部と端部間に厚みの差を持つ凸形状の加圧パッド864により形成される圧力分布を最適にするように、中央部と端部間に厚みの差を持つように凸形状に形成される。
【0058】
加圧部材86に前記厚みの差を設けることにより、紙皺や光沢むらが防止され、均一で良好な定着が行われる。
【0059】
図4は加圧部材が記録材Pを定着ローラ81に押圧する圧力の図2における定着ニップNにおける分布を示す。
【0060】
曲線C11、C2は従来の加圧部材86Aにおける圧力分布を示す。曲線C11は図3(a)における線L2で示す位置、即ち、搬送幅方向Xの中央部における圧力分布を示し、曲線C2は、図3(a)における線L3で示す位置、即ち、搬送幅方向Xの端部における圧力分布を示す。
【0061】
曲線C12、C3は本発明の加圧部材86における圧力分布を示す。曲線C12は図3(a)における線L2で示す位置、即ち、搬送幅方向Xの中央部における圧力分布を示し、曲線C3は、図3(a)における線L3で示す位置、即ち、搬送幅方向Xの端部における圧力分布を示す。なお、曲線C11と曲線C12とは同一形状であり重なっている。
【0062】
曲線C11を用い、図2を参照して、記録材Pが定着ニップNを通過する際に加圧部材86によって受ける圧力の変化を説明する。
【0063】
加圧パッド864の上流端、言い換えると、定着ニップNの上流端NS(図2における加圧パッド864の右端)から下流に向かって圧力が次第に上昇し、位置PP1において極大値に達する。位置PP1から下流に向かって圧力が減少し、位置PV1において極小値に達する。即ち、位置PV1において曲線C11の谷が形成される。位置PV1は加圧パッド864の下流端、即ち、図2における加圧パッド864の左端よりもやや左の位置である。位置PV1において、圧力は極小値に達し、位置PV1から下流に向かって圧力が上昇して、位置PP2において極大値に達する。位置PP2におけるピークは摺動部材86Sの押圧により形成される。
【0064】
定着ベルト82が摺動部材86Sから離れると圧力は低下し、位置PV2において谷を形成し、定着ベルト82が出口側張架ローラ84と定着ローラ81により挟持されると、圧力は上昇する。位置PP3において圧力はピークを形成し、定着ニップNの出口(位置NE)に向かって急激に低下する。位置PP3におけるピークは出口側張架ローラ84による圧力である。
【0065】
曲線C2は曲線C11に類似した形状である。しかしながら、曲線C2はだいたいにおいて、曲線C11の下であり、搬送幅方向Xの端部における圧力が、搬送幅方向Xの中央部よりも低いことが示されている。
【0066】
特に、曲線C2は位置PV1において、深い谷を形成していることがわかる。このことは、記録材Pは加圧部材86により形成される定着ニップNの部分を通過した位置において、記録材Pに加えられる圧力が大きく低下することを示している。
【0067】
発明者は、定着処理された画像に発生する氷柱状の光沢むら、即ち、記録材上にその搬送方向Yに平行に伸びる光沢むらと図3の曲線C2で示す圧力分布との関係について調べた。
【0068】
その結果、光沢むらは、位置PV1を中心とした曲線C2の谷、即ち、位置PV1付近における圧力の落ち込みにより発生することが明らかとなった。位置PV1の低圧部においては、定着ローラ81と加圧部材86間の圧力で挟持されている記録材Pに対する圧力が低いために、加熱され高温状態にある記録材Pから蒸発した蒸気が低圧部の定着ローラ81と記録材Pとの間に滞留する。このような蒸気の滞留により氷柱状の光沢むらが発生すると考えられる。
【0069】
そして、低圧部における圧力、即ち、位置PV1を中心としに曲線C2の谷における圧力を上げることにより、氷柱状の光沢むらを抑制することができた。即ち、曲線C3で示す圧力分布を形成することにより、光沢むらを十分に抑制することができた。
【0070】
曲線C3では、位置PV1における谷が浅く、曲線C2に比較して谷の極小値が引き上げられている。
【0071】
次に、低圧部である位置PV1付近における圧力を引き上げる手段について説明する。図5は従来の加圧部材86Aを示す図である。図5に示す加圧部材86Aは、図3における曲線C11、C2で表される分布の圧力を形成する。
【0072】
加圧部材86Aの搬送幅方向Xの中央部における上流端部の厚さをA1、搬送幅方向Xの中央部における下流端部の厚さをA2、搬送幅方向Xの端部における上流端部の厚さをB1、搬送幅方向Xの端部における下流端部の厚さをB2とする。A1、A2、B1、B2は次の関係にあり、加圧部材86Aは搬送幅方向の中央部が厚く両端部が低い凸形状の棒状部材である。
【0073】
即ち、搬送幅方向の中央部の厚さA1が搬送幅方向の端部の厚さB1より大であり、搬送幅方向の中央部の厚さA2が搬送幅方向の端部の厚さB2より大である。中央部の厚さA1は搬送方向Yの上流端部における厚さであり、中央部の厚さA2は搬送方向Yの下流端部における厚さである。また、端部の厚さB1は搬送方向Yの上流端部における厚さであり、端部の厚さB2は搬送方向Yの下流端部における厚さである。なお、加圧部材86Aは搬送幅方向Xの中央部を中心として対称形であり、厚さB1、B2は両端部の厚さを示す。
【0074】
加圧部材86Aの中央部を凸とする凸形状を表す係数として搬送幅方向Xの中央部の厚さと搬送幅方向Xの端部の厚さの差を用いる。
【0075】
従来の加圧部材86Aの凸形状は次の式1により特徴づけられる。
(A1−B1)=(A2−B2)・・・・式1
式1は加圧部材86Aの上流側端面と上面とが形成する上流稜線FRと、加圧部材86Aの下流側端面と上面とが形成する下流稜線RRとが同一形状を有することを意味している。
【0076】
従来の加圧部材86Aの例としては、搬送方向Yに関して加圧部材86Aの中心位置を挟んで、対称な形状のものである。
【0077】
図6は本発明における加圧部材86の一例を示し、図4の位置PV1における圧力低下を改善したものを示す。即ち、加圧部材86は図3における曲線C12、C3によって表される圧力分布を形成するものである。
【0078】
図6の加圧部材86は次の式2により特徴づけられる凸形状、即ち、搬送幅方向Xの中央部の厚さA1が搬送幅方向Xの端部の厚さB1より大であり、搬送幅方向Xの中央部の厚さA2が搬送幅方向Xの端部の厚さB2より大である。厚さA1は搬送方向Yの上流端部における搬送幅方向Xの中央部の厚さであり、厚さA2は搬送方向Yの下流端部における搬送幅方向Xの中央部の厚さである。また、厚さB1は搬送方向Yの上流端部における搬送幅方向Xの端部の厚さであり、厚さB2は搬送方向Yの下流端部における搬送幅方向Xの端部の厚さである。なお、加圧部材86は搬送幅方向Xの中央部を中心として対称形を有し、B1、B2は加圧部材86の両端部における厚さを示す。
(A1−B1)>(A2−B2)・・・・式2
式2は加圧部材86の搬送幅方向Xの中央部における凸の程度が上流端部よりも下流端部おいて小さいことを表している。図6(a)の加圧部材86では、搬送幅方向X中央部の厚さを上流から下流まで一定にしている。即ち、A1=A2である。一方搬送幅方向Xの端部の厚さを上流端部で薄く、下流端部で厚くしている。即ち、B1<B2である。図6(b)の加圧部材86では、搬送幅方向X中央部の厚さを上流端部で厚く、下流端部で薄くしている。即ち、A1>A2である。一方搬送幅方向Xの端部の厚さを上流から下流まで一定にしている。即ち、B1=B2である。図6(a)に示す加圧部材86及び図6(b)に示す加圧部材86のいずれも式2を満足する。
【0079】
式2を満足する加圧部材86はスペーサ862及び加圧パッド864の少なくともいずれかの形状を調整することにより実現される。
【0080】
即ち、加圧パッド864の形状を搬送幅方向Xの中央部が厚く、端部が薄い凸形状とし、上流端部における凸の程度を下流端部における凸の程度よりも大きくすることにより図6に示す加圧部材86を作ることができる。また、スペーサ862の形状を搬送幅方向Xの中央部が厚く、端部が薄い凸形状とし、上流端部における凸の程度を下流端部における凸の程度よりも大きくすることにより図6に示す加圧部材86を作ることができる。
【0081】
図6に示し式2で表される凸形状が加圧部材86の特徴である。しかしながら、本発明は、基本的には、定着ニップNにおける圧力分布を改善することにより氷柱状の光沢むらを防止するものであり、加圧部材86の特徴は図6に示し式2で規定されるものに限定されない。
【0082】
本発明の加圧部材86により形成される圧力分布の特徴について図7を参照して説明する。図7は加圧部材86の加圧パッド864により形成される圧力分布を示す。
【0083】
図7に示す圧力分布は搬送方向Yに関して位置PPIにピークを持つ蒲鉾状であり、また、搬送幅方向Xに関して中央部が高く、両端部が低い中央凸形状を有する。
【0084】
この中央凸形状は、搬送方向Yに関して、加圧パッド864により形成される圧力のピークの位置PP1よりも上流側における凸の程度が位置PP1よりも下流側における凸の程度よりも大きいことにより特徴づけられる。
【0085】
そしてこの特徴は、下記の式3で表すことができる。
【0086】
搬送幅方向Xに関しては中央部にピークが形成され、搬送方向Yに関しては位置PP1(図3参照)にピークが形成される。圧力は定着ニップNの上流端NSにおける0から次第に上昇し、位置PP1において極大に達する。圧力は位置PP1から次第に減少し、加圧パッド864の下流にある位置PV1において極小値を形成する。
【0087】
搬送幅方向Xの中央部における搬送方向Yに関してピークの位置PPIよりも上流側の圧力曲線PCFで表される圧力の平均値をPA1、
搬送幅方向Xの中央部における搬送方向Yに関してピークの位置PPIよりも下流側の圧力曲線PCRで表される圧力の平均値をPA2、
搬送幅方向Xの端部における搬送方向Yに関してピークの位置PP1よりも上流側の曲線PSFで表される圧力の平均値をPB1、
搬送幅方向Xの端部における搬送方向Yに関してピークの位置PP1よりも下流側の曲線PSRで表される圧力の平均値をPB2、
と定義する。
【0088】
なお、圧力曲線PCF、PCR、PSF、PSRは、定着ニップNの上流端NS(図4参照)を上流端とし、加圧パッド864の下流にできる曲線C11、C12、C2、C3の谷の位置PV1を下流端とする。
【0089】
このように定義された圧力PA1、PA2、PB1、PB2が次の式3を満足することにより、図4の曲線C12、C3で示し、図7に示す圧力分布、即ち、搬送幅方向Xの中央部における凸の程度が、搬送幅方向Xの端部における凸の程度よりも大きい圧力分布が実現される。
【0090】
(PA1−PB1)>(PA2−PB2)・・・・式3
加圧部材86が式3を満足する圧力で記録材Pを押圧することにより、図4における位置PV1における圧力低下が緩和されて、光沢むらを防止することができた。即ち、式3を満足する圧力分布を形成することにより、加圧部材86の下流端における圧力の過度な低下が防止されて、定着処理された画像の光沢むらを防止することができた。
【0091】
図8は図7に示す圧力分布を達成するスペーサ862の例を示す。図8(a)はスペーサ862の平面図、図8(b)は搬送方向Yの下流側から見たスペーサ862の側面図である。
【0092】
スペーサ862は圧力調整本体862Aと圧力調整補助部材862Bとで構成される。
【0093】
圧力調整補助部材862Bは搬送方向Yの下流端、且つ、搬送幅方向Xの端に形成され、圧力調整補助部材862Bによって、スペーサ862の厚さが搬送方向Yの下流端、且つ、搬送幅方向Xの端において増している。したがって、加圧部材86の搬送方向Yの下流端、且つ、搬送幅方向Xの端における圧力が嵩上げされる。
【実施例】
【0094】
実施例として、図6(a)に示す形状であり、図4の曲線C12、C3で示す圧力分布を形成する加圧部材86を用い、図2に示す定着装置を備えた図1に示す画像形成装置によりカラー画像を形成し、定着を行った。
【0095】
比較例として、図5に示す形状であり、図4の曲線C11、C2で示す圧力分布を形成する加圧部材86を用い、図2に示す定着装置を備えた図1に示す画像形成装置によりカラー画像を形成し、定着を行った。
【0096】
実施例においては、位置PV1における圧力が110kPaであるのに対して、比較例では、位置PV1における圧力が60kPaであった。
【0097】
なお、図4に示す圧力は、ニッタ株式会社製の圧力分布測定装置を用い、定着ローラ81と定着ベルト82との間にセンサシートを介在させて測定したものである。
【0098】
試験結果を表1に示す。
【0099】
【表1】

【0100】
表1において、○は、光沢むらの発生がなく高画質の画像が得られたことを示し、△は僅かな表面状態の不均一があるものの実用上許容できる画質の画像が得られたことを示す。×は光沢むらが発生したことを示す。
【0101】
表1に示すように、実施例においては、広い定着温度において良好な画像が得られたのに対して、比較例では、高温において蒸気の滞留により氷柱状の光沢むらが発生した。
【符号の説明】
【0102】
8 定着装置
81 定着ローラ
82 定着ベルト
84 出口側張架ローラ
86 加圧部材
N 定着ニップ
P 記録材
PCF、PSF 上流部の圧力曲線
PCR、PSR 下流部の圧力曲線

【特許請求の範囲】
【請求項1】
記録材を搬送しつつトナー像を加熱し定着する定着部材と、
記録材を前記定着部材に押圧する加圧部材と、
記録材の搬送方向に関して前記加圧部材の下流に配置され、記録材を前記定着部材に押圧するとともに記録材を前記定着部材から分離する分離部材と、を有し、
前記定着部材とそれに対向して配置される前記加圧部材及び前記分離部材とで定着ニップを形成する定着装置において、
前記加圧部材は、前記搬送方向に直角な搬送幅方向に関して中央部の前記定着ニップにおける圧力が、前記搬送幅方向に関して端部の前記定着ニップにおける圧力よりも高い中央凸形状の圧力分布を形成し、
前記圧力分布は、前記加圧部材により形成される圧力のピークの下流側における凸の程度が、前記ピークの上流側における凸の程度よりも小さい前記中央凸形状を有することを特徴とする定着装置。
【請求項2】
前記加圧部材と前記分離部材との間に低圧部が形成され、記録材から蒸発した蒸気が滞留することなく、記録材が前記低圧部を通過す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】
前記加圧部材の前記中央部における厚さが、前記加圧部材の前記端部における厚さよりも厚く、
前記搬送方向の下流端部における前記中央部の厚さと前記端部の厚さとの差が、前記搬送方向の上流端部における前記中央部の厚さと前記端部の厚さとの差よりも小さいことを特徴とする請求項1又は2に記載の定着装置。
【請求項4】
前記搬送方向の下流端部における前記中央部の厚さと、前記搬送方向の上流端部における前記中央部の厚さとを等しくし、
前記搬送方向の下流端部における前記端部の厚さを、前記搬送方向の上流端部における前記端部の厚さよりも厚くしたとことを特徴とする請求項3に記載の定着装置。
【請求項5】
前記搬送方向の下流端部における前記中央部の前記厚さを、前記搬送方向の上流端部における前記中央部の前記厚さよりも薄くし、
前記搬送方向の下流端部における前記端部の前記厚さと、前記搬送方向の上流端部における前記端部の厚さとを等しくしたとことを特徴とする請求項3に記載の定着装置。
【請求項6】
前記加圧部材は、加圧パッドを有し、
前記加圧パッドの前記中央部における厚さが、前記加圧パッドの前記端部における厚さよりも厚いことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の定着装置。
【請求項7】
前記加圧部材は、スペーサを有し、
前記スペーサの前記中央部における厚さが、前記スペーサの前記端部における厚さよりも厚いことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の定着装置。
【請求項8】
前記加圧部材は、スペーサを有し、
前記スペーサは圧力調整本体と、圧力調整補助部材とを有し、
前記圧力調整補助部材は、前記圧力調整本体の前記端部、且つ、前記搬送方向に関し下流部に設けられていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の定着装置。
【請求項9】
記録材上にトナー像を形成するトナー像形成部と、請求項1〜8のいずれか1項に記載の定着装置とを有することを特徴とする画像形成装置。

【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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【公開番号】特開2012−113200(P2012−113200A)
【公開日】平成24年6月14日(2012.6.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−263290(P2010−263290)
【出願日】平成22年11月26日(2010.11.26)
【出願人】(303000372)コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Fターム(参考)】