JP6921614B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタなどの画像形成装置に搭載する定着装置に関する。

電子写真方式の複写機やプリンタに搭載する定着装置としてベルト方式の装置が知られている。特許文献１にはこのタイプの定着装置が開示されている。この定着装置は、ハロゲンヒータを内包する筒状の定着ローラと、可撓性を有するエンドレスベルトと、エンドレスベルトをエンドレスベルトの内側から押圧してエンドレスベルトを介して定着ローラと共にニップ部を形成する加圧パッドと、を有する。未定着のトナー画像を担持する記録材はニップ部によって搬送されつつ加熱され、これによってトナー画像は記録材上に定着される。

加圧パッドを用いた定着装置は、記録材搬送方向において、ニップ部を定着ローラの外周面に沿った曲面形状にすることが可能となり、トナーを十分に加熱できる記録材のニップ時間を確保できるというメリットがある。

特開２００１−３５６６２５号公報

加圧パッドを用いた定着装置においては、ニップ部を定着ローラの外周面に沿った曲面形状にしているため、ニップ部から排出された記録材が変形（以下、カールとする）してしまう場合がある。

本発明の目的は、記録材のカールの修正に優れる定着装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る定着装置は、
加熱回転体と、筒状の可撓性部材と、前記可撓性部材を介して前記加熱回転体とニップ部を形成するニップ部形成部材と、を有し、前記ニップ部によって画像を担持する記録材を搬送しつつ加熱して前記画像を前記記録材に定着する定着装置において、
前記ニップ部形成部材は、前記ニップ部の領域内に、前記加熱回転体に対して凹になる第一曲面部を形成するための第一のニップ形成部と、前記第一のニップ形成部より記録材搬送方向下流側に設けられ前記加熱回転体に対して凸になる第二曲面部を形成するための第二のニップ形成部と、を有し、
前記第二曲面部は前記加熱回転体よりも曲率半径が大きいことを特徴とする。

また、本発明に係る定着装置は、
加熱回転体と、筒状の可撓性部材と、前記可撓性部材を介して前記加熱回転体とニップ部を形成するニップ部形成部材と、を有し、前記ニップ部によって画像を担持する記録材を搬送しつつ加熱して前記画像を前記記録材に定着する定着装置において、
前記ニップ部形成部材は、前記ニップ部の領域内に、前記加熱回転体に対して平面になる平面部を形成するための第一のニップ形成部と、前記第一のニップ形成部より記録材搬送方向下流側に設けられ前記加熱回転体に対して凸になる曲面部を形成するための第二のニップ形成部と、を有し、
前記曲面部は前記加熱回転体よりも曲率半径が大きいことを特徴とする。

また、本発明に係る定着装置は、
加熱回転体と、筒状の可撓性部材と、前記可撓性部材の内周面に摺動する摺動部材と、前記摺動部材を支持し前記摺動部材と共に前記可撓性部材を介して前記加熱回転体とニップ部を形成するニップ部形成部材と、を有し、前記ニップ部によって画像を担持する記録材を搬送しつつ加熱して前記画像を前記記録材に定着する定着装置において、
前記摺動部材は、前記ニップ部の領域内に、前記加熱回転体に対して平面になる平面部を形成するためのニップ形成部を有し、前記ニップ部形成部材は、前記ニップ部の領域内に、前記ニップ形成部より記録材搬送方向下流側に設けられ前記加熱回転体に対して凸になる曲面部を形成するためのニップ形成部を有し、
前記曲面部は前記加熱回転体よりも曲率半径が大きいことを特徴とする。

また、本発明に係る定着装置は、
加圧回転体と、筒状の可撓性部材と、前記可撓性部材の内周面に接触する加熱体と、前記加熱体を支持し前記加熱体と共に前記可撓性部材を介して前記加圧回転体とニップ部を形成するニップ部形成部材と、を有し、前記ニップ部によって画像を担持する記録材を搬送しつつ加熱して前記画像を前記記録材に定着する定着装置において、
前記加熱体は、前記ニップ部の領域内に、前記可撓性部材と前記ニップ部形成部材が接触する記録材搬送方向上流側の位置と記録材搬送方向下流側の位置とを結んだ直線部を形成するためのニップ形成部を有し、前記ニップ部形成部材は、前記ニップ部の領域内に、前記記録材搬送方向下流側の位置より前記記録材搬送方向下流側に設けられ前記直線部よりも前記加圧回転体に対して凸になる曲面部を形成するためのニップ形成部を有し、
前記曲面部は前記加圧回転体よりも曲率半径が大きいことを特徴とする。

また、本発明に係る定着装置は、
加圧回転体と、筒状の可撓性部材と、前記可撓性部材の内周面に接触する加熱体と、前記加熱体を支持し前記加熱体と共に前記可撓性部材を介して前記加圧回転体とニップ部を形成するニップ部形成部材と、を有し、前記ニップ部によって画像を担持する記録材を搬送しつつ加熱して前記画像を前記記録材に定着する定着装置において、
前記ニップ部形成部材は、前記ニップ部の領域内に、前記可撓性部材と前記ニップ部形成部材が接触する記録材搬送方向上流側の位置と記録材搬送方向下流側の位置とを結んだ直線部を形成するためのニップ形成部を有し、前記加熱体は、前記ニップ部の領域内に、前記記録材搬送方向下流側の位置より前記記録材搬送方向下流側に設けられ前記直線部よりも前記加圧回転体に対して凸になる曲面部を形成するためのニップ形成部を有し、
前記曲面部は前記加圧回転体よりも曲率半径が大きいことを特徴とする。

本発明によれば、記録材のカールの修正に優れる定着装置の提供を実現できる。

画像形成装置の概略構成を示す断面図 実施例１に係る定着装置の概略構成を示す断面図 実施例１に係る定着装置を記録材搬送方向の上流側から見たときの正面図 ヒータの温調制御回路を示す図 記録材のカール量測定位置を示す図 定着ローラとニップ形成部の曲率半径の関係が記録材のカールに及ぼす影響を確認した結果を示す図 ニップ部位置に対してニップ部を記録材搬送方向上流側と記録材搬送方向下流側にそれぞれずらした場合のカール量を測定した結果を示す図 ニップ部位置に対して記録材搬送方向上流側と記録材搬送方向下流側にそれぞれニップ部Ｎ１をずらした場合のニップ部位置を模式的に示した図 記録材の坪量とニップ形成部の曲率半径との関係がカール量に及ぼす影響を確認した結果を示す図 記録材の坪量がカールに及ぼす影響を確認した結果を示す図 実施例２に係る定着装置のニップ部の形状を示す断面図 実施例３に係る定着装置のニップ部の形状を示す断面図 実施例４に係る定着装置の概略構成を示す断面図 実施例５に係る定着装置の概略構成を示す断面図 ニップ部位置に対してニップ部を記録材搬送方向上流側と記録材搬送方向下流側にそれぞれずらした場合のカール量を測定した結果を示す図 実施例５に係る定着装置の他の例の概略構成を示す断面図

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本発明の好適な実施形態は本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明は以下の実施形態により限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において他の種々の構成に置き換えることは可能である。

［実施例１］
（１）画像形成装置１００
図１を参照して、定着装置１０２を搭載する画像形成装置１００を説明する。図１は電子写真記録技術を用いた画像形成装置（本実施例ではフルカラープリンタ）１００の一例の概略構成を示す断面図である。

画像形成装置１００において、記録材Ｐにトナー画像を形成する画像形成部１０１は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４つの画像形成ステーションＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄを有する。各画像形成ステーションは、像担持体としての筒状の感光体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと、帯電部材２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと、レーザースキャナ３と、現像器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと、を有する。更に各画像形成ステーションは、感光体をクリーニングするクリーナ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと、転写部材６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄと、を有する。

また、画像形成部１０１は、転写部材で感光体から転写したトナー画像を担持しつつ搬送するベルト７と、ベルトから記録材Ｐへトナー画像を転写する二次転写部材８と、を有する。以上の画像形成部１０１の動作は周知であるので詳細な説明は割愛する。

カセット９に収納された記録材Ｐはローラ１０によって１枚ずつ繰り出される。その記録材Ｐはローラ１１によってベルト７と二次転写部材８とで形成された二次転写ニップ部に搬送される。二次転写ニップ部でトナー画像が転写された記録材Ｐは定着装置（定着部）１０２に送られ、トナー画像は定着装置で記録材に加熱定着される。定着装置１０２を出た記録材Ｐはローラ１２によってトレイ１３に排出される。

（２）定着装置１０２
本実施例の定着装置１０２について、図２乃至図４を参照しつつ説明する。図２は定着装置１０２の概略構成を示す断面図である。図３は定着装置１０２を記録材搬送方向の上流側から見たときの正面図である。図４はヒータ２１の温調制御回路を示す図である。

定着装置１０２は、加熱回転体としての定着ローラ３０と、定着ローラを加熱するための加熱手段としての加熱ユニット２０と、加圧ユニット４０と、を有する。

（２−１）定着ローラ（加熱回転体）３０
定着ローラ３０は、鉄、ＳＵＳ、アルミニウム等の金属材料からなる芯金３０Ａを有する。記録材搬送方向Ｘに直交する長手方向Ｙについて、芯金３０Ａの両端部の軸部３０Ａ１間の外周面上には、シリコーンゴムなどを主成分とする弾性層３０Ｂが設けられている。そしてこの弾性層３０Ｂの外周面上には、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ又はＦＥＰなどを主成分とする離型層３０Ｃが設けられている。芯金３０Ａの両端部の軸部３０Ａ１は定着装置１０２のフレームＦ（図３参照）に不図示の軸受けを介して回転可能に支持されている。

（２−２）加熱ユニット（加熱手段）２０
加熱ユニット２０は、筒状の回転体としてのフィルム２２と、フィルムを介して定着ローラ３０と共に加熱部Ｎ２を形成する加熱体としてのセラミックヒータ（以下、ヒータと記す）２１と、フィルムガイド２４と、を有する。

フィルム２２は、筒状の基層と、この基層の外周面に設けられた表面層と、からなる二層構造となっている。基層はポリイミドを主成分とする材料によって形成されており、表面層はＰＦＡを主成分とする材料によって形成されている。

フィルムガイド２４は、フィルム２２の中空部に挿通されている。フィルムガイド２４の材質は耐熱性樹脂である。つまり、フィルムガイド２４は、フィルム２２の回転をガイドするために、耐熱性の樹脂材料である液晶ポリマーを用いて断面略凹字形状に形成されている。このフィルムガイド２４は、記録材搬送方向Ｘにおいて、フィルムガイド２４の定着ローラ３０側に設けられた平坦面の中央に溝２４Ａを有する。溝２４Ａは記録材搬送方向Ｘに直交する長手方向Ｙに沿って設けてあり、この溝２４Ａによってヒータ２１を支持している。

ヒータ２１は、アルミナ、窒化アルミ等のセラミックを主成分とする薄板状の細長い基板２１Ａを有する。記録材厚み方向Ｚにおいて、基板２１Ａのフィルム２２側の面には、通電によって発熱する抵抗発熱層２１Ｂが基板の長手方向に沿って設けてある。銀や、パラジウム等を主成分とした材料によって形成された抵抗発熱層２１Ｂは、ガラス又はフッ素樹脂、ポリイミド等の耐熱樹脂を主成分とする保護層２１Ｃによって覆われている。

また、記録材厚み方向Ｚにおいて、基板２１Ａのフィルム２２側とは反対側の面には、温度検出部材としてのサーミスタ２３が当接させてある。サーミスタ２３は、記録材搬送方向Ｘに直交する長手方向において、記録材Ｐの通過領域に設置してある。

図３に示すように、加熱ユニット２０は、記録材厚み方向Ｚにおいて、定着ローラ３０と並列に配置されている。記録材搬送方向Ｘに直交する長手方向Ｙにおいて、フレームＦに支持されたフィルムガイド２４の両端部は加圧バネＳ１によってフィルム２２の母線方向に直交する垂直方向へ付勢されている。

加圧バネＳ１によって付勢されたフィルムガイド２４は、図２に示すように、ヒータ２１の保護層２１Ｃをフィルム２２の内周面（内面）に押圧してフィルム２２の外周面（表面）を定着ローラ３０の外周面（表面）に圧接させる。これによって定着ローラ３０の弾性層３０Ｂが潰れて弾性変形し、フィルム２２表面と定着ローラ３０表面とによって記録材搬送方向Ｘに所定幅の加熱部Ｎ２が形成される。

（２−３）加圧ユニット４０
加圧ユニット４０は、定着ローラ３０に対し加熱ユニット２０とは反対側に設置されている。この加圧ユニット４０は、可撓性を有する筒状の可撓性部材としてのフィルム４１と、ニップ部形成部材としてのフィルムガイド４２と、を有する。

フィルム４１は、筒状の基層と、この基層の外周面に設けられた表面層と、からなる二層構造となっている。基層はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を主成分とする材料によって形成されており、表面層はＰＦＡを主成分とする材料によって形成されている。

フィルムガイド４２は、フィルム４１の中空部に挿通されている。フィルムガイド４２の材質は耐熱性樹脂である。つまり、フィルムガイド４２は、フィルム４１の回転をガイドするために、耐熱性の樹脂材料である液晶ポリマーを用いて断面略凹字形状に形成されている。このフィルムガイド４２は、記録材厚み方向Ｚにおいて、フィルムガイド４２の定着ローラ３０側の面に、フィルム４１を介して定着ローラ３０と共にニップ部Ｎ１を形成するための２つのニップ形成部４２Ａ，４２Ｂを有する。

ニップ部Ｎ１の領域内（以下、ニップ部Ｎ１内と記す）において、フィルムガイド４２の第一のニップ形成部４２Ａは記録材搬送方向上流側に設けられ、第二のニップ形成部４２Ｂは記録材搬送方向下流側に設けられている。ニップ形成部４２Ａの断面形状は定着ローラ３０に対して凹になる曲面形状に形成してあり、ニップ形成部４２Ｂの断面形状は定着ローラ３０に対して凸になる曲面形状に形成してある。

図３に示すように、加圧ユニット４０は、記録材厚み方向Ｚにおいて、定着ローラ３０と並列に配置されている。記録材搬送方向Ｘに直交する長手方向Ｙにおいて、フレームＦに支持されたフィルムガイド４２の両端部は加圧バネＳ２によってフィルム４１の母線方向に直交する垂直方向へ付勢されている。

加圧バネＳ２によって付勢されたフィルムガイド４２は、図２に示すように、フィルムガイド４２のニップ形成部４２Ａとニップ形成部４２Ｂをフィルム４１の内周面（内面）に押圧してフィルム４１の外周面（表面）を定着ローラ３０表面に圧接させる。これによって定着ローラ３０の弾性層３０Ｂがニップ形成部４２Ａとニップ形成部４２Ｂの曲面形状に潰れて弾性変形し、フィルム４１表面と定着ローラ３０表面とによって記録材搬送方向Ｘに所定幅のニップ部Ｎ１が形成される。

つまり、ニップ部Ｎ１は、記録材搬送方向Ｘにおいて、ニップ部Ｎ１内の記録材搬送方向上流側にニップ形成部４２Ａによって形成された第一曲面部Ｎ１１を有する。更にニップ部Ｎ１は、記録材搬送方向Ｘにおいて、第一曲面部Ｎ１１よりニップ部Ｎ１内の記録材搬送方向下流側にニップ形成部４２Ｂによって形成された第二曲面部Ｎ１２を有する。

（２−４）定着装置１０２の加熱定着処理動作
定着装置１０２の加熱定着処理動作について、図２乃至図４を参照しながら説明する。

図３に示すモータＭが回転駆動されると、モータの回転がギアＧを介して定着ローラ３０の芯金３０Ａに伝達される。これによって定着ローラ３０は図２に示す矢印方向へ回転する。加熱ユニット２０のフィルム２２はフィルム２２の内周面（内面）がヒータ２１の保護層２１Ｃに摺動しながら定着ローラ３０の回転に追従して同図に示す矢印方向へ回転する。加圧ユニット４０のフィルム４１はフィルムガイド４２のニップ形成部４２Ａとニップ形成部４２Ｂに摺動しながら定着ローラ３０の回転に追従して同図に示す矢印方向へ回転する。

図４に示すヒータ２１の抵抗発熱層２１Ｂには商用電源５１からトライアック５２を介して給電される。これによって抵抗発熱層２１Ｂが発熱しヒータ２１は急速に昇温する。抵抗発熱層２１Ｂの熱は加熱部Ｎ２を介してフィルム２２に伝熱し、これによって定着ローラ３０表面が加熱される。

ＣＰＵとＲＯＭやＲＡＭなどのメモリからなる制御部５０はヒータ２１の温度をモニタするサーミスタ２３の検出温度をＡ／Ｄ変換回路５３を介して取り込む。そして制御部５０はヒータ２１が所定の定着温度（目標温度）を維持するようにトライアック５２をＯＮ／ＯＦＦしてヒータ２１への給電量を制御する。

図２に示すように、未定着のトナー画像Ｔを担持する記録材Ｐはニップ部Ｎ１によって挟持搬送されつつ加熱され、これによってトナー画像は記録材上に定着される。

（３）ニップ形成部４２Ａ
ニップ部Ｎ１の第一曲面部Ｎ１１を形成しているニップ形成部４２Ａは、記録材搬送方向Ｘにおいて、第一曲面部のニップ幅を大きくするために設けられている。したがって、ニップ形成部４２Ａの形状は定着ローラ３０の外周面に沿った曲面であることが望ましい。

記録材Ｐは第一曲面部Ｎ１１を通過する際にニップ形成部４２Ａの形状に沿って変形する。ニップ形成部４２Ａの断面形状はフィルム４１の内面に向って凹になる曲面形状になっているため、第一曲面部Ｎ１１において、記録材Ｐの印字面側がニップ形成部４２Ａの凹方向に変形して定着ローラ３０表面に圧接される。これによって記録材Ｐにカール（プラスカール）がつく。

そこで、ニップ形成部４２Ａの記録材搬送方向下流側に記録材Ｐのプラスカールを修正するためのニップ形成部４２Ｂを設けている。ニップ形成部４２Ｂの断面形状はニップ形成部４２Ａとは逆にフィルム４１の内面に向かって凸になる曲面形状に形成してある。これは、第二曲面部Ｎ１２において、記録材Ｐの印字面側をニップ形成部４２Ｂの凸方向に変形させて定着ローラ３０表面に圧接させることにより、第一曲面部Ｎ１１を通過する際に記録材Ｐについたプラスカールを修正するためである。

記録材Ｐのプラスカールの修正に関し、記録材Ｐはニップ部Ｎ１内を常に変形されている状態で搬送されるため、記録材搬送方向Ｘにおいて、定着ローラ３０とフィルム４１との分離位置となるニップ部Ｎ１下流端の形状による影響力が最も大きくなる。よって、ニップ形成部４２Ｂはニップ部Ｎ１下流端まで連続して曲面形状を維持するように形成されている。

記録材Ｐのカール修正効果はニップ形成部４２Ｂによって形成される第二曲面部Ｎ１２の曲率半径を小さくした方が大きくなる。つまり、ニップ形成部４２Ｂの曲率半径を小さくした方が記録材Ｐのカール修正効果は大きくなる。しかしながら、ニップ部Ｎ１の幅は、定着ローラ３０硬度や定着ローラ３０固定位置寸法、加圧ユニット４０寸法、フレームＦの定着ローラ３０支持位置寸法、及び加圧ユニット４０支持位置寸法のばらつきによって変化する。したがって、ニップ形成部４２Ｂの曲率半径を小さくしすぎると、ニップ部Ｎ１内の記録材搬送方向Ｘの位置によってカール修正効果に影響が出る懸念がある。

特に、フィルムガイド４２に対向する定着ローラ３０の外径よりもニップ形成部４２Ｂの曲率半径が小さくなると、記録材搬送方向Ｘにおいて、ニップ部Ｎ１と第二曲面部Ｎ１２との位置関係のばらつきが大きくなり、カール修正効果が安定して得られなくなる。

（４）効果確認実験
＜実験１：定着ローラ３０の曲率半径Ｒとニップ形成部４２Ｂの曲率半径ｒ１の関係＞
本実験のカール修正効果について、図５、図６を参照しながら説明する。図５は記録材Ｐのカール量測定位置を示す図である。図６は定着ローラ３０とニップ形成部４２Ｂの曲率半径の関係が記録材Ｐのカールに及ぼす影響を確認した結果を示す図である。

定着ローラ３０の曲率半径Ｒとニップ形成部４２Ｂの曲率半径ｒ１がカールに与える影響を確認した。具体的には、定着ローラ３０外周面の曲率半径Ｒとニップ形成部４２Ｂの曲率半径ｒ１を変化させながらニップ部Ｎ１を通過した後の記録材Ｐのカールの測定を行った。

本実験は、加熱ユニット２０、定着ローラ３０、及び加圧ユニット４０を支持すると共に定着ローラを１５０ｍｍ／秒で駆動する空回転装置と、ヒータ２１に通電し定着温度を制御する外部温調器を用いて行った。

本実験に用いた定着装置の詳細構成を示す。

定着ローラ３０として、外径１４ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍの３水準のローラを用いた。これらの定着ローラ３０外周面の曲率半径Ｒは、それぞれ、７ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍとなる。これらの定着ローラ３０は、それぞれ、径の異なるアルミ製の芯金３０Ａ上に厚み３ｍｍの熱伝導率０．２Ｗ／ｍ・Ｋのシリコーンゴムからなる弾性層３０Ｂを設け、最外層として厚み２０μｍのＰＦＡ樹脂からなる離型層３０Ｃを設けたものである。各定着ローラ３０のアスカーＣ硬度は４５°で揃えている。アスカーＣ硬度は、アスカーＣ硬度計（高分子化学製）約９．８Ｎ（１ｋｇｆ荷重）で測定した。

加熱ユニット２０は定着ローラ３０の外径を問わず共通のユニットを使用した。フィルム２２は、内径２０ｍｍ、厚み３０μｍのポリイミド樹脂からなる基層上に、厚み２０μｍのＰＦＡ樹脂からなる離型層を備えている。ヒータ２１は、厚み１ｍｍ、幅６ｍｍのアルミナからなる基板２１Ａ上に抵抗発熱層２１Ｂを設けたものである。抵抗発熱層２１Ｂは保護層２１Ｃとしての厚み６０μｍのガラス層によって覆われている。

このヒータ２１はフィルム２２を加圧力１７６．４Ｎ（１８ｋｇｆ）で定着ローラ３０に圧接して加熱部Ｎ２を形成する。記録材搬送方向Ｘにおいて、加熱部Ｎ２の幅は定着ローラ３０の外径によって異なり、外径１４ｍｍの場合に６．２ｍｍ、外径２０ｍｍの場合に８．０ｍｍ、外径３０ｍｍの場合に９．８ｍｍであった。

加圧ユニット４０は、ＬＣＰ樹脂からなるフィルムガイド４２をフィルム４１の中空部に挿通したものである。フィルム４１は、内径２０ｍｍ、厚み３０μｍのポリイミド樹脂からなる基層上に、厚み２０μｍのＰＦＡ樹脂からなる離型層を備えている。フィルムガイド４２は、フィルム４１を加圧力１７６．４Ｎ（１８ｋｇｆ）で定着ローラ３０に圧接してニップ部Ｎ１を形成する。記録材搬送方向Ｘにおいて、ニップ部Ｎ１の幅は定着ローラ３０の外径によって異なり、外径１４ｍｍの場合に６．２ｍｍ、外径２０ｍｍの場合に８．０ｍｍ、外径３０ｍｍの場合に９．８ｍｍであった。

本実験で用いたフィルムガイド４２のニップ形成部４２Ａの曲面半径ｒ２は、定着ローラ３０外周面の曲率半径Ｒに合わせて７ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍとしてある。そしてニップ形成部４２Ｂの曲率半径ｒ１を３ｍｍから２０ｍｍまで変化させて記録材Ｐのカール量を確認した。

記録材Ｐのカール量の確認は以下の手順で行った。

一般的なＬＢＰ印刷用紙、坪量７５ｇ／ｍ^２、ＬＴＲ（幅２１６ｍｍ、縦２７９ｍｍ）サイズ紙を、気温１５℃、湿度１５％の環境下において４８時間放置した。そして同環境下において定着温度を２００度に温調したうえでＬＴＲサイズ紙を１０枚分ニップ部Ｎ１に通過させる。

記録材Ｐのカールは記録材の変形だけでなく、記録材に含まれる水分によっても影響を受ける。これは水分の脱湿、吸湿によって記録材表裏の収縮、膨張度合いが異なることから生じる現象である。高温高湿の環境下で、かつ水分が多く含まれる記録材では記録材の変形によるカール量の影響が大きくなる。

そこで、本検証ではニップ形成部４２Ｂの曲面形状による記録材搬送方向Ｘにおける記録材Ｐの変形によるカール量の変化のみを確認するために、低温低湿環境下で、かつ含水率の低い記録材を用いている。

カール量については、ニップ部Ｎ１を通過した１０枚の記録材それぞれについて、図５のように記録材Ｐの四隅Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのカール量を測定した。そしてその測定値の平均した値を代表値として比較した。結果を図６に示す。

図６に示すように、定着ローラ３０外周面の曲率半径Ｒに問わずニップ形成部４２Ｂの曲率半径ｒ１を小さくしていくとプラスカールの修正効果が増加していく傾向があった。

本実験は低温低湿の環境下で行っているが、通常環境下や、高温高湿環境下で使用された場合、記録材Ｐにはフィルム４１外周面側にカール（マイナスカール）がつく傾向がある。ニップ部Ｎ１において、記録材Ｐは定着ローラ３０と接触する印字面が非印字面よりも脱湿する。しかし、記録材Ｐはニップ部Ｎ１によって挟持されているため記録材厚み方向Ｚに対して形状変化が起きない。この状態で記録材Ｐが機外に排出されると周囲雰囲気の水分によって記録材は再度吸湿する。この時より記録材Ｐは脱湿している印字面に吸湿が集中し、印字面が膨張することによって記録材にマイナスカールがつく。

この現象を考慮すると、本実験条件での記録材Ｐの理想的なカール量の範囲はプラスカール寄りの＋５ｍｍから＋１０ｍｍであることが分かった。更に、ニップ形成部４２Ｂの曲率半径ｒ１としては、定着ローラ３０外周面の曲率半径Ｒ（ニップ形成部４２Ａの曲率半径ｒ２）と同等かそれ以上適正なカール修正効果が得られることが分かった。

ニップ形成部４２Ｂの曲率半径ｒ１が小さすぎるとカール修正効果が強すぎて記録材Ｐがフィルム４１外周面に接触する側に変形するマイナスカール寄りになってしまっている。また、本実験での測定において、ニップ形成部４２Ｂの曲率半径ｒ１が小さくなるとカール測定結果の数値ばらつきが大きい傾向が見られた。

＜実験２：ニップ部Ｎ１位置のばらつきによるカール量の影響＞
ニップ部Ｎ１位置のばらつきによるカール量の影響について、図７、図８を参照しながら説明する。図７は本実施例のニップ部Ｎ１位置に対してニップ部Ｎ１を記録材搬送方向上流側と記録材搬送方向下流側にそれぞれずらした場合のカール量を測定した結果を示す図である。図８はニップ形成部４２Ｂの曲率半径がｒ１＝３ｍｍの場合に本実施例のニップ部Ｎ１位置に対して記録材搬送方向上流側と記録材搬送方向下流側にそれぞれニップ部Ｎ１をずらした場合のニップ部Ｎ１位置を模式的に示した図である。

カール修正効果のばらつきを確認するために、ニップ部Ｎ１の位置が記録材搬送方向上流側と記録材搬送方向下流側にふれたときのカール量のばらつきを確認した。

ニップ部Ｎ１の位置は、定着ローラ３０軸受けや、フレームＦの定着ローラ３０支持位置、及び加圧ユニット４０支持位置等の寸法公差、定着ローラ３０外径寸法と定着ローラ３０硬度の公差によるニップ幅の変化によってばらつきが生じる。ニップ部Ｎ１の位置がずれるとニップ部Ｎ１内のニップ形成部４２Ｂにかかっている領域が変化するためカール修正効果にも影響を与える。

本実験で用いた加熱ユニット２０は実験１と同様のユニットを用い、定着ローラ３０は外径２０ｍｍのものを使用した。加圧ユニット４０も実験１と同様のユニットであり、ニップ形成部４２Ａの曲率半径ｒ２は定着ローラ３０の曲率半径Ｒと同じ１０ｍｍとしている。

カール修正効果のばらつき具合を確認するために、ニップ部Ｎ１の位置を本実施例のニップ部Ｎ１位置に対して記録材搬送方向上流側に０．８ｍｍずらした場合と記録材搬送方向下流側に０．８ｍｍずらした場合のカール量を測定した。その結果を図７に示す。

図７に示すように、ニップ形成部４２Ｂの曲率半径ｒ１＝１０ｍｍ以上の場合、ニップ部Ｎ１の位置がずれたときのカール量の変化は少なかった。ニップ形成部４２Ｂの曲率半径ｒ１＝５ｍｍより小さい場合で、かつニップ部Ｎ１の位置が記録材搬送方向上流側にずれたときに急激にカール修正効果が失われプラスカールが残る結果となってしまった。

図８の（ａ）はニップ部Ｎ１を記録材搬送方向上流側に０．８ｍｍずらしたときのニップ部Ｎ１位置の模式図であり、図７に示す○印の「０．８ｍｍ上流側」に対応している。（ｂ）はニップ部Ｎ１をずらしていないときのニップ部Ｎ１位置の模式図であり、図７に示す□印の「中心」に対応している。（ｃ）はニップ部Ｎ１を記録材搬送方向下流側に０．８ｍｍずらしたときのニップ部Ｎ１位置の模式図であり、図７に示す△印の「０．８ｍｍ下流側」に対応している。

ニップ部Ｎ１位置が中心の場合（図８の（ｂ）参照）、及びニップ部Ｎ１位置を記録材搬送方向下流側に０．８ｍｍずらした場合（図８の（ｃ）参照）は、ニップ形成部４２Ｂがニップ部Ｎ１内に入っている。このことから曲率半径ｒ１が小さくなるほどカール修正効果が得られる結果になっている（図７参照）。

しかし、ニップ部Ｎ１位置を記録材搬送方向上流側に０．８ｍｍずらした場合（図８の（ａ）参照）は、曲率半径ｒ１が小さくなるとニップ形成部４２Ｂがニップ部Ｎ１内に入ってこなくなる。すると、ニップ形成部４２Ａでできたカールを修正する効果が得られなくなり、記録材Ｐはプラスカールが強く残ってしまっている（図７参照）。

このように、ニップ形成部４２Ｂの曲率半径ｒ１が小さいと曲面の傾きの変化が大きくなるとともにその領域も小さくなってしまうため、ニップ部Ｎ１のかかる位置によってカール量のばらつきが大きくなる。

一方、曲率半径ｒ１が大きいと曲面の傾きの変化が小さく、広い領域で傾きを維持することが可能になるため、多少のニップ部Ｎ１位置のばらつきがあってもカール修正効果に大きな影響を与えない。

ニップ部Ｎ１の幅はニップ形成部４２Ｂと対向する定着ローラ３０の外径が大きく影響しており、定着ローラ３０の曲率半径よりもニップ形成部４２Ｂの曲率半径を大きくすることで安定してカール修正効果を得ることができる。

＜実験３：記録材Ｐの剛度＞
記録材の剛度によるカール量の影響について、図９、図１０を参照しながら説明する。図９は記録材Ｐの坪量とニップ形成部４２Ｂの曲率半径との関係がカール量に及ぼす影響を確認した結果を示す図である。図１０は坪量１５０ｇ／ｍｍ＾２の記録材Ｐをプリントした場合のニップ部Ｎ１下流端付近の記録材の変形を説明するための図である。

記録材Ｐのカール量を左右するもう一つのパラメータとして記録材の剛度が挙げられる。記録材Ｐの剛度によってニップ部Ｎ１内での記録材の変形状態は左右される。具体的には、厚紙のような坪量の大きい記録材Ｐは、記録材の剛度が高いため、ニップ部Ｎ１下流端付近の形状がニップ形成部４２Ｂの形状に沿わず、より直線的にニップ部下流端から排出される。一方、薄紙のように剛度の低い記録材Ｐではニップ形成部４２Ｂの形状に沿ってニップ部Ｎ１下流端から排出される。このことにより記録材Ｐの厚みによってカール修正効果が変化してしまう。

そこで、記録材Ｐの坪量によるカール修正効果の差を確認するために、本実施例で説明してきた坪量７５ｇ／ｍｍ＾２の記録材の他に、比較例として坪量１５０ｇ／ｍｍ＾２の記録材をプリントし、カール量を確認した。その結果を図９に示す。

図９に示すように、ニップ形成部４２Ｂの曲率半径ｒ１＝１０ｍｍ以上の場合、曲率半径ｒ１を変化させても、坪量７５ｇ／ｍｍ＾２の記録材Ｐのカール量と、坪量１５０ｇ／ｍｍ＾２の記録材Ｐのカール量の差はほとんど変わらなかった。これに対し、曲率半径ｒ１＝５ｍｍより小さい場合、坪量１５０ｇ／ｍｍ＾２の記録材Ｐのカール量は坪量７５ｇ／ｍｍ＾２の場合と比べてカール修正効果が少なく、剛度の高い記録材のカール量が大きくなる結果となった。

図１０の（ｂ）に示すように、ニップ形成部４２Ｂの曲率半径ｒ１＝１５ｍｍの場合、ニップ部Ｎ１内のニップ形成部４２Ｂの領域において記録材Ｐを曲面形状で加圧できている。これに対し、図１０の（ａ）に示すように、ニップ形成部４２Ｂの曲率半径がｒ１＝３ｍｍのように小さくなると、ニップ形成部４２Ｂの曲面形状に記録材Ｐが追従できずに直線的にニップ部Ｎ１下流端Ｎ１ｅから排出される。そのため、曲率半径がｒ１＝３ｍｍのように小さい場合には、ニップ形成部４２Ｂにカール修正のための曲面形状が作られていない。

坪量の大きい記録材Ｐは、記録材のこしが強く、実際に坪量が小さい記録材よりもカール量が相対的に大きくなっており、カール修正効果が得づらい特徴がある。しかしながら、ニップ形成部４２Ｂの曲面形状を定着ローラ３０よりも大きな曲率半径にすることによって記録材の坪量を問わず安定したカール修正効果を得ることができる。

本実施例の定着装置１０２は、フィルムガイド４２のニップ形成部４２Ａの断面形状を定着ローラ３０に対して凹になる曲面形状とし、ニップ形成部４２Ｂの断面形状を定着ローラ３０に対して凸になる曲面形状として、ニップ部Ｎ１を形成している。

これらのニップ形成部４２Ａ，４２Ｂの形状によってニップ部Ｎ１を十分な幅に確保しつつ記録材Ｐのカールを修正することができる。さらに、ニップ形成部４２Ｂによって形成される第二曲面部Ｎ１２の曲率半径を定着ローラ３０の曲率半径よりも大きくすることによってニップ部Ｎ１位置のばらつきによるカール修正効果への影響を低減でき、安定してカール修正効果を得ることができる。

［実施例２］
定着装置１０２の他の実施例を説明する。本実施例では実施例１の定着装置１０２とは異なる構成のみを説明する。

本実施例の定着装置１０２は、ニップ部Ｎ１内に、平面部Ｎ１３と、この平面部より記録材搬送方向下流側に設けられフィルム４１の内側に向って凸になる曲面部Ｎ１４と、を有するものである。そして曲面部Ｎ１４の曲率半径を定着ローラ３０の曲率半径よりも大きくしている。

図１１は本実施例の定着装置１０２のニップ部Ｎ１の形状を示す断面図である。

前述したようにニップ部Ｎ１位置はニップ幅の変化によってばらつきが生じる。ニップ形成部４２Ａの断面形状が定着ローラ３０に対して凹になる曲面形状をしている場合、ニップ部Ｎ１位置が想定位置からずれたときにニップ幅が減少したり、ニップ部内の圧分布が大きく変化したりする可能性がある。

そこで、本実施例では、図１１に示すように、フィルムガイド４２の第１のニップ形成部４２Ｃの断面形状を定着ローラ３０に対して平面（Ｆｌａｔ）になる平面形状に形成している。本実施例の定着装置１０２は、ニップ形成部４２Ｃによってニップ部Ｎ１の記録材搬送方向上流側に平面部Ｎ１３が形成されるので、ニップ部Ｎ１位置のばらつきに対する影響を低減することが可能になる。また、ニップ形成部４２Ｃの断面形状を平面形状にすることによって曲面形状の場合に比べニップ形成部４２Ｃの寸法精度を高く確保することができ、これによってニップ部Ｎ１位置自体のばらつきも低減することができる。

ニップ形成部４２Ｃの断面形状を平面形状に形成した場合、ニップ部Ｎ１の幅は小さくなる傾向がある。第２のニップ形成部４２Ｂの断面形状は定着ローラ３０に対して凸になる曲面形状をしている。そのため、ニップ形成部４２Ｃとニップ形成部４２Ｂをつなぐフィルム４１とフィルムガイド４２の間が空隙Ｇａとなる領域において定着ローラ３０の外周面に沿った曲面ニップが形成される。それ故、ニップ部Ｎ１の幅が大きく減少することはなく、実施例１と同様、カール修正効果も得られる。

［実施例３］
定着装置１０２の他の実施例を説明する。本実施例では実施例１の定着装置１０２とは異なる構成のみを説明する。

本実施例の定着装置１０２は、加圧ユニット４０において、フィルムガイド４２にフィルム４１と摺動する摺動部材４３を支持させたものである。このフィルムガイド４２は摺動部材４３とフィルム４１をフィルム４１の内側から押圧してフィルム４１を介して定着ローラ３０と共にニップ部Ｎ１を形成する。

図１２は本実施例の定着装置１０２のニップ部Ｎ１の形状を示す断面図である。

図１２に示すように、摺動部材４３は、フィルムガイド４２の記録材搬送方向Ｘに直交する長手方向Ｙに沿って設けられた溝４２Ｄに支持されている。この摺動部材４３のフィルム４１内面に摺動するニップ形成部４３Ａの断面形状は定着ローラ３０に対して平面（Ｆｌａｔ）になる平面形状に形成してある。

本実施例の定着装置１０２は、ニップ形成部４３Ａによってニップ部Ｎ１内の記録材搬送方向上流側に平面部Ｎ１５を形成し、この平面部より記録材搬送方向下流側にフィルムガイド４２のニップ形成部４２Ｂによって曲面部Ｎ１６を形成している。

つまり、平面部Ｎ１５を、フィルム４１を介して摺動部材４３のニップ形成部４３Ａの記録材搬送方向下流側の領域と、定着ローラ３０外周面と、によって形成している。そして曲面部Ｎ１６を、フィルム４１を介してフィルムガイド４２のニップ形成部４２Ｂと、定着ローラ３０外周面と、によって形成している。更に曲面部Ｎ１６の曲率半径を定着ローラ３０の曲率半径よりも大きくしている。

摺動部材４３はゴムのような弾性体であってもよく、金属であってもよい。摺動部材４３を弾性体で構成することによってニップ部Ｎ１の幅を容易に確保することが可能となる。また、熱伝導の良い金属を用いて摺動部材４３を構成すると、記録材搬送方向Ｘに直交する長手方向Ｙへの熱拡散が促進され、小サイズ記録材をプリントしたときの小サイズ記録材の非通過領域の過昇温を抑制することができる。

また、フィルムガイド４２のニップ形成部４２Ｂの断面形状は定着ローラ３０に対して凸になる曲面形状になっている。そのため、摺動部材４３のニップ形成部４３Ａからフィルムガイド４２のニップ形成部４２Ｂにかけて定着ローラ３０の外周面に沿った曲面ニップが形成される。それ故、ニップ部Ｎ１の幅が大きく減少することはなく、カール修正効果も同様に得られる。

このようにニップ形成部４３Ａをフィルムガイド４２とは別体の摺動部材４３によって形成することによってカール修正効果を維持したまま、定着性能向上と小サイズ生産性向上の両立を実現することができる。

［実施例４］
定着装置１０２の他の実施例を説明する。本実施例では実施例１の定着装置１０２とは異なる構成のみを説明する。

（１）定着装置１０２
本実施例に示す定着装置１０２は熱ローラ方式の装置である。本実施例の定着装置１０２について、図１３を参照しながら説明する。図１３は本実施例の定着装置の概略構成を示す断面図である。

本実施例の定着装置１０２は、加熱回転体としての筒状の定着ローラ６０と、定着ローラの中空部に挿通され定着ローラを輻射熱によって加熱するハロゲンヒータ９０と、加圧ユニット４０と、を有する。ここで、加圧ユニット４０は実施例１と同じ構成としてある。

（１−１）定着ローラ（加熱回転体）６０
定着ローラ６０は、鉄、ＳＵＳ、アルミニウム等の金属材料からなる筒状の芯金６０Ａを有する。記録材搬送方向Ｘに直交する長手方向Ｙについて、芯金６０Ａの両端部の軸部間の外周面上には、シリコーンゴムなどを主成分とする弾性層６０Ｂが設けられている。そしてこの弾性層６０Ｂの外周面上には、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ又はＦＥＰなどを主成分とする離型層６０Ｃが設けられている。芯金６０Ａの両端部の軸部は定着装置１０２の図示しないフレームに軸受けを介して回転可能に支持されている。

記録材搬送方向Ｘに直交する長手方向Ｙにおいて、ハロゲンヒータ（以下、ヒータと記す）９０の両端部はフレームに支持されている。

（１−２）加圧ユニット４０
記録材搬送方向Ｘに直交する長手方向Ｙにおいて、定着装置１０２のフレームに支持されたニップ部形成部材としてのフィルムガイド４２の両端部は加圧バネによってフィルム４１の母線方向に直交する垂直方向へ付勢されている。このフィルムガイド４２は、フィルムガイドのニップ形成部４２Ａとニップ形成部４２Ｂを可撓性部材としてのフィルム４１の内周面（内面）に押圧してフィルムの外周面（表面）を定着ローラ６０の外周面（表面）に圧接させる。

これによって定着ローラ６０の弾性層６０Ｂがニップ形成部４２Ａとニップ形成部４２Ｂの曲面形状に潰れて弾性変形し、フィルム４１表面と定着ローラ６０表面とによって記録材搬送方向Ｘに所定幅のニップ部Ｎ１が形成される。ニップ部Ｎ１は、ニップ部Ｎ１内の記録材搬送方向上流側にニップ形成部４２Ａによって形成された第一曲面部Ｎ１１を有し、第一曲面部Ｎ１１よりニップ部Ｎ１内の記録材搬送方向下流側にニップ形成部４２Ｂによって形成された第二曲面部Ｎ１２を有する。この第二曲面部Ｎ１２の曲率半径は定着ローラ６０の曲率半径よりも大きくしてある。

（１−３）加熱定着処理動作
本実施例の定着装置１０２の加熱定着処理動作について、図１３を参照しながら説明する。

モータＭが回転駆動されると、モータの回転が図示しないギアを介して定着ローラ６０の芯金６０Ａに伝達される。これによって定着ローラ６０は図１３に示す矢印方向へ回転する。加圧ユニット４０のフィルム４１はフィルム４１の内周面（内面）がフィルムガイド４２のニップ形成部４２Ａとニップ形成部４２Ｂに摺動しながら定着ローラ６０の回転に追従して同図に示す矢印方向へ回転する。

ヒータ９０には不図示の商用電源からトライアックを介して給電される。これによってヒータ９０は輻射熱を放射して定着ローラ６０を芯金６０Ａの内周面側から加熱する。

ＣＰＵとＲＯＭやＲＡＭなどのメモリからなる不図示の制御部は定着ローラ６０の表面温度をモニタする不図示のサーミスタの検出温度をＡ／Ｄ変換回路を介して取り込む。そして制御部は定着ローラが所定の定着温度（目標温度）を維持するようにトライアックをＯＮ／ＯＦＦしてヒータ９０への給電量を制御する。

未定着のトナー画像Ｔを担持する記録材Ｐはニップ部Ｎ１によって挟持搬送されつつ加熱され、これによってトナー画像は記録材上に定着される。

本実施例の定着装置１０２も、フィルムガイド４２のニップ形成部４２Ａの断面形状を定着ローラ６０に対して凹になる曲面形状とし、ニップ形成部４２Ｂの断面形状を定着ローラに対して凸になる曲面形状として、ニップ部Ｎ１を形成している。

これらのニップ形成部４２Ａ，４２Ｂの曲面形状によってニップ部Ｎ１を十分な幅に確保できる。さらに、ニップ形成部４２Ｂによって形成される第二曲面部Ｎ１２の曲率半径を定着ローラ６０の曲率半径よりも大きくすることによってニップ部Ｎ１位置のばらつきによるカール修正効果への影響を低減でき、安定してカール修正効果を得ることができる。

［実施例５］
定着装置１０２の他の例を説明する。本実施例では実施例１の定着装置１０２とは異なる構成のみを説明する。

（１）定着装置１０２
本実施例の定着装置１０２について、図１４を参照しながら説明する。図１４は本実施例の定着装置１０２の概略構成を示す断面図である。

本実施例の定着装置１０２は、加圧回転体としての加圧ローラ７０と、加熱ユニット８０と、を有する。

（１−１）加圧ローラ（加圧回転体）７０
加圧ローラ７０は、鉄、ＳＵＳ、アルミニウム等の金属材料からなる芯金７０Ａを有する。記録材搬送方向Ｘに直交する長手方向Ｙについて、芯金７０Ａの両端部の軸部間の外周面上には、シリコーンゴムなどを主成分とする弾性層７０Ｂが設けられている。そしてこの弾性層７０Ｂの外周面上には、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ又はＦＥＰなどを主成分とする離型層７０Ｃが設けられている。芯金７０Ａの両端部の軸部は定着装置１０２のフレームに軸受けを介して回転可能に支持されている。

（１−２）加熱ユニット８０
加熱ユニット８０は、筒状の可撓性部材としてのフィルム８２と、フィルム８２を加熱する加熱体としてのセラミックヒータ（以下、ヒータと記す）８１と、ニップ部形成部材としてのフィルムガイド８４と、を有する。ここで、ヒータ８１は実施例１のヒータ２１よりも記録材搬送方向Ｘの寸法を小さくした点を除いてヒータ２１と同じ構成としてある。ヒータ８１において、８１Ａは基板、８１Ｂは抵抗発熱層、８１Ｃは保護層である。

フィルム８２は、筒状の基層と、この基層の外周面に設けられた表面層と、からなる二層構造となっている。基層はポリイミドを主成分とする材料によって形成されている。表面層はＰＦＡを主成分とする材料によって形成されている。

フィルムガイド８４は、フィルム８２の中空部に挿通されている。フィルムガイド８４の材質は耐熱性樹脂である。つまり、フィルムガイド８４は、フィルム８２の回転をガイドするために、耐熱性の樹脂材料である液晶ポリマーを用いて断面略凹字形状に形成されている。このフィルムガイド８４は、記録材厚み方向Ｚにおいて、フィルムガイド８４の加圧ローラ７０側の面に、ヒータ８１、及びニップ形成部８４Ｂを有する。

ヒータ８１はフィルムガイド８４の記録材搬送方向Ｘに直交する長手方向Ｙに沿って設けられた溝８４Ｃに支持され、ヒータ８１の保護層８１Ｃにはフィルム８２の内周面（内面）が摺動する。本実施例では、ヒータ８１の保護層８１Ｃの表面をニップ形成部８１Ｄとして用いるため、ニップ形成部８１Ｄの断面形状即ちヒータ８１の保護層８１Ｃの断面形状を加圧ローラ７０に対して平面（Ｆｌａｔ）になる平面形状に形成している。

一方、ニップ形成部８１Ｄより記録材搬送方向下流側に設けられたフィルムガイド８４のニップ形成部８４Ｂの断面形状は加圧ローラ７０に対して凸になる曲面形状に形成してある。

記録材搬送方向Ｘに直交する長手方向Ｙにおいて、定着装置１０２のフレームに支持されたフィルムガイド８４の両端部は加圧バネによってフィルム８２の母線方向に直交する垂直方向へ付勢されている。このフィルムガイド８４は、ニップ形成部８１Ｄとニップ形成部８４Ｂをフィルム８２内面に押圧してフィルム８２の外周面（表面）を加圧ローラ７０の外周面（表面）に圧接させる。

これによって加圧ローラ７０の弾性層７０Ｂがニップ形成部８１Ｄとニップ形成部８４Ｂの断面形状に潰れて弾性変形し、フィルム８２表面と加圧ローラ７０表面とによって記録材搬送方向Ｘに所定幅のニップ部Ｎ１が形成される。

ニップ部Ｎ１において、ニップ部Ｎ１内の記録材搬送方向上流側には、フィルム８２とフィルムガイド８４が接触する記録材搬送方向上流側の位置Ｐ１と記録材搬送方向下流側の位置Ｐ２とを結んだ直線部Ｎ１７を有する。この直線部Ｎ１７はヒータ８１のニップ形成部８１Ｄによって形成されたものである。更に直線部Ｎ１７より記録材搬送方向下流側には、ニップ形成部８４Ｂによって形成された曲面部Ｎ１８を有する。曲面部Ｎ１８の曲率半径は加圧ローラ７０の曲率半径よりも大きくしてある。

（１−３）加熱定着処理動作
本実施例の定着装置１０２の加熱定着処理動作について、図１４を参照しながら説明する。

モータＭが回転駆動されると、モータの回転が図示しないギアを介して加圧ローラ７０の芯金７０Ａに伝達される。これによって加圧ローラ７０は図１４に示す矢印方向へ回転する。加熱ユニット８０のフィルム８２はフィルム８２の内周面（内面）がヒータ８１の保護層８１Ｃとフィルムガイド８４のニップ形成部８２Ｂに摺動しながら加圧ローラ７０の回転に追従して同図に示す矢印方向へ回転する。

ヒータ８１の抵抗発熱層８１Ｂには商用電源からトライアックを介して給電される。これによって抵抗発熱層８１Ｂが発熱しヒータ８１は急速に昇温する。ヒータ８１の抵抗発熱層８１Ｂの熱によってフィルム８２は加熱される。

ＣＰＵとＲＯＭやＲＡＭなどのメモリからなる制御部はヒータ８１の温度をモニタするサーミスタ８３の検出温度をＡ／Ｄ変換回路を介して取り込む。そして制御部はヒータ８１が所定の定着温度（目標温度）を維持するようにトライアックをＯＮ／ＯＦＦしてヒータ８１への給電量を制御する。

未定着のトナー画像Ｔを担持する記録材Ｐはニップ部Ｎ１によって挟持搬送されつつ加熱され、これによってトナー画像は記録材上に定着される。

（２）ニップ形成部８４Ｂ
本実施例の定着装置１０２は、加圧ローラ７０に対して平面になる平面形状のニップ形成部８１Ｄと、加圧ローラ７０に対して凸になる曲面形状のニップ形成部８４Ｂと、によってニップ部Ｎ１を形成している。ニップ形成部８４Ｂが加圧ローラ７０に対して凸になる曲面形状をしているため、ニップ形成部８１Ｄからニップ形成部８４Ｂにかけて加圧ローラ７０の外周面に沿った曲面ニップが形成される。これによってニップ部Ｎ１の幅を大きく確保できている。

（３）効果確認実験
＜実験４：ニップ部Ｎ１位置のばらつきによる記録材Ｐのカール量の影響＞
ニップ部Ｎ１位置のばらつきによる記録材Ｐのカール量の影響について、図１４、図１５を参照しながら説明する。図１５は本実施例のニップ部Ｎ１位置に対してニップ部Ｎ１を記録材搬送方向上流側と記録材搬送方向下流側にそれぞれずらした場合のカール量を測定した結果を示す図である。

本実施例の定着装置１０２を用いて、カール修正効果のばらつきを確認するためにニップ部Ｎ１位置がふれたときのカール量のばらつきを確認した。

ニップ部Ｎ１位置は、加圧ローラ７０軸受けや、フレームの加圧ローラ支持位置、及び加熱ユニット８０支持位置等の寸法公差や、加圧ローラ７０外径寸法と加圧ローラ７０硬度の公差によるニップ幅の変化によってばらつきが生じる。ニップ部Ｎ１位置がずれるとニップ部Ｎ１内のニップ形成部８４Ｂにかかっている領域が変化するためカール修正効果にも影響を与える。

本実験では、ニップ部Ｎ１の幅を変化させたときのカール量修正効果のばらつき具合を確認した。

本実験で用いた加熱ユニット８０は、ヒータ８１と、フィルム８２と、フィルムガイド８４と、を有する。ヒータ８１は、厚み１ｍｍ、幅３ｍｍのアルミナからなる基板８１Ａ上に抵抗発熱層８１Ｂを設けたものである。抵抗発熱層８１Ｂは保護層８１Ｃとして厚み６０μｍのガラス層によって覆われている。

フィルム８２は、内径２０ｍｍ、厚み３０μｍのポリイミド樹脂からなる基層上に、厚み２０μｍのＰＦＡ樹脂からなる離型層を備えている。フィルムガイド８４はフィルム８２を加圧力１７６．４Ｎ（１８ｋｇｆ）で加圧ローラ７０に圧接してニップ形成部８１Ｄとニップ形成部８４Ｂとによってニップ部Ｎ１を形成する。加圧ローラ７０は外径２０ｍｍのものを使用した。

カール修正効果のばらつき具合を確認するために、ニップ部Ｎ１の位置を本実施例のニップ部Ｎ１位置に対して記録材搬送方向上流側に０．８ｍｍずらした場合と、記録材搬送方向下流側に０．８ｍｍずらした場合のカール量を測定した。結果を図１５に示す。

ニップ形成部８４Ｂの曲率半径ｒ１＝１０ｍｍ以上の場合、ニップ部Ｎ１の位置がずれたとしてもカール量の変化は少なかった。ニップ形成部８４Ｂの曲率半径ｒ１＝５ｍｍより小さい場合で、且つニップ部Ｎ１の位置が記録材搬送方向上流側にずれたときに急激にカール修正効果が失われプラスカールが残る結果となってしまった。

これは以下の理由による。ニップ部Ｎ１の位置が記録材搬送方向上流側に０．８ｍｍずらした場合は曲率半径ｒ１が小さくなるとニップ形成部８４Ｂがニップ部Ｎ１内に入ってこなくなる。すると、ニップ形成部８１Ｄからニップ形成部８４Ｂにかけて加圧ローラ７０の外周面に沿った曲面ニップでできたカールを修正する効果が得られなくなる。

このように、ニップ形成部８４Ｂの曲率半径ｒ１が小さいと曲面の傾きの変化が大きくなるとともにその領域も小さくなってしまう。よって、ニップ部Ｎ１のかかる位置によってカール量のばらつきが大きくなる。

一方、曲率半径ｒ１が大きいと曲面の傾きの変化が小さく、広い領域で傾きを維持することが可能になるため、多少のニップ部Ｎ１位置のばらつきがあってもカール修正効果に大きな影響を与えない。

本実施例の定着装置１０２のように、ニップ部Ｎ１内にヒータ８１を有するいわゆるオンデマンド定着方式の装置であってもフィルムガイド８４のニップ形成部８４Ｂの曲率半径ｒ１を加圧ローラ７０よりも大きくしてもよい。これによってニップ部Ｎ１位置の多少のばらつきがあってもカール修正効果に大きな影響を与えない定着装置１０２の提供を実現できる。

（４）ニップ部Ｎ１の直線部Ｎ１７と曲面部Ｎ１８の変形例
図１６は本実施例の定着装置１０２の他の例の概略構成を示す断面図である。

図１６に示すように、ニップ部Ｎ１の直線部Ｎ１７をフィルムガイド８４のニップ形成部８４Ａによって形成し、曲面部Ｎ１８をヒータ８１の保護層８１Ｃのニップ形成部８１Ｅによって形成してもよい。

ニップ形成部８４Ａの断面形状は加圧ローラ７０に対して平面（Ｆｌａｔ）になる平面形状に形成してある。ヒータ８１の保護層８１Ｃのニップ形成部８１Ｅ、即ちフィルムガイド８４の記録材搬送方向Ｘに直交する長手方向Ｙに沿って設けられた溝８４Ｄに支持されたヒータ８１の保護層８１Ｃの断面形状は加圧ローラ７０に対して凸になる曲面形状に形成してある。

つまり、ニップ部Ｎ１は、ニップ部Ｎ１内の記録材搬送方向上流側に、フィルム８２とフィルムガイド８４が接触する記録材搬送方向上流側の位置Ｐ１と記録材搬送方向下流側の位置Ｐ２とを結んだ直線部Ｎ１７を有する。この直線部Ｎ１７はフィルムガイド８４のニップ形成部８４Ａによって形成されている。更に直線部Ｎ１７より記録材搬送方向下流側に、ヒータ８１のニップ形成部８１Ｅによって形成された曲面部Ｎ１８を有する。そして曲面部Ｎ１８の曲率半径を加圧ローラ７０の曲率半径よりも大きくしている。

よって図１６に示す定着装置１０２においても、図１４に示す装置と同様な作用効果を得ることができる。

２１ セラミックヒータ、３０ 定着ローラ、４１ 筒状のフィルム、
４２ フィルムガイド、４３ 摺動部材、６０ 定着ローラ、７０ 加圧ローラ、
８２ 筒状のフィルム、８１ セラミックヒータ、
８４ フィルムガイド、９０ ハロゲンヒータ、
Ｎ１ ニップ部、Ｎ１１ 第一曲面部、Ｎ１２ 第二曲面部、
Ｎ１３，Ｎ１５ 平面部、Ｎ１４，Ｎ１６ 曲面部、
Ｎ１７ 直線部、Ｎ１８ 曲面部 Ｎ２ 加熱部

Claims (28)

1. 加熱回転体と、筒状の可撓性部材と、前記可撓性部材を介して前記加熱回転体とニップ部を形成するニップ部形成部材と、を有し、前記ニップ部によって画像を担持する記録材を搬送しつつ加熱して前記画像を前記記録材に定着する定着装置において、
   前記ニップ部形成部材は、前記ニップ部の領域内に、前記加熱回転体に対して凹になる第一曲面部を形成するための第一のニップ形成部と、前記第一のニップ形成部より記録材搬送方向下流側に設けられ前記加熱回転体に対して凸になる第二曲面部を形成するための第二のニップ形成部と、を有し、
   前記第二曲面部は前記加熱回転体よりも曲率半径が大きいことを特徴とする定着装置。
2. 前記加熱回転体を加熱するための加熱手段を有し、前記加熱手段は、筒状の回転体と、前記回転体を介して前記加熱回転体と加熱部を形成する加熱体と、を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記加熱体は、細長い基板と、前記基板の長手方向に沿って設けられ通電によって発熱する抵抗発熱層と、を有し、前記抵抗発熱層の熱によって前記加熱部を介して前記加熱回転体を加熱するヒータであることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記回転体がフィルムであることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の定着装置。
5. 前記加熱回転体がローラであることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の定着装置。
6. 前記可撓性部材がフィルムであることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の定着装置。
7. 前記加熱回転体が筒状のローラであり、前記ローラは前記ローラの中空部に前記ローラを輻射熱によって加熱するヒータを有することを特徴とする請求項１又は請求項６に記載の定着装置。
8. 前記ニップ部形成部材の材質は耐熱性樹脂であることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の定着装置。
9. 加熱回転体と、筒状の可撓性部材と、前記可撓性部材を介して前記加熱回転体とニップ部を形成するニップ部形成部材と、を有し、前記ニップ部によって画像を担持する記録材を搬送しつつ加熱して前記画像を前記記録材に定着する定着装置において、
   前記ニップ部形成部材は、前記ニップ部の領域内に、前記加熱回転体に対して平面になる平面部を形成するための第一のニップ形成部と、前記第一のニップ形成部より記録材搬送方向下流側に設けられ前記加熱回転体に対して凸になる曲面部を形成するための第二のニップ形成部と、を有し、
   前記曲面部は前記加熱回転体よりも曲率半径が大きいことを特徴とする定着装置。
10. 前記加熱回転体を加熱するための加熱手段を有し、前記加熱手段は、筒状の回転体と、前記回転体を介して前記加熱回転体と加熱部を形成する加熱体と、を有することを特徴とする請求項９に記載の定着装置。
11. 前記加熱体は、細長い基板と、前記基板の長手方向に沿って設けられ通電によって発熱する抵抗発熱層と、を有し、前記抵抗発熱層の熱によって前記加熱部を介して前記加熱回転体を加熱するヒータであることを特徴とする請求項１０に記載の定着装置。
12. 前記回転体がフィルムであることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の定着装置。
13. 前記加熱回転体がローラであることを特徴とする請求項９乃至請求項１２の何れか一項に記載の定着装置。
14. 前記可撓性部材がフィルムであることを特徴とする請求項９乃至請求項１３の何れか一項に記載の定着装置。
15. 前記ニップ部形成部材の材質は耐熱性樹脂であることを特徴とする請求項９乃至請求項１４の何れか一項に記載の定着装置。
16. 加熱回転体と、筒状の可撓性部材と、前記可撓性部材の内周面に摺動する摺動部材と、前記摺動部材を支持し前記摺動部材と共に前記可撓性部材を介して前記加熱回転体とニップ部を形成するニップ部形成部材と、を有し、前記ニップ部によって画像を担持する記録材を搬送しつつ加熱して前記画像を前記記録材に定着する定着装置において、
    前記摺動部材は、前記ニップ部の領域内に、前記加熱回転体に対して平面になる平面部を形成するためのニップ形成部を有し、前記ニップ部形成部材は、前記ニップ部の領域内に、前記ニップ形成部より記録材搬送方向下流側に設けられ前記加熱回転体に対して凸になる曲面部を形成するためのニップ形成部を有し、
    前記曲面部は前記加熱回転体よりも曲率半径が大きいことを特徴とする定着装置。
17. 前記加熱回転体を加熱するための加熱手段を有し、前記加熱手段は、筒状の回転体と、前記回転体を介して前記加熱回転体と加熱部を形成する加熱体と、を有することを特徴とする請求項１６に記載の定着装置。
18. 前記加熱体は、細長い基板と、前記基板の長手方向に沿って設けられ通電によって発熱する抵抗発熱層と、を有し、前記抵抗発熱層の熱によって前記加熱部を介して前記加熱回転体を加熱するヒータであることを特徴とする請求項１７に記載の定着装置。
19. 前記回転体がフィルムであることを特徴とする請求項１７又は請求項１８に記載の定着装置。
20. 前記加熱回転体がローラであることを特徴とする請求項１６乃至請求項１９の何れか一項に記載の定着装置。
21. 前記可撓性部材がフィルムであることを特徴とする請求項１６乃至請求項２０の何れか一項に記載の定着装置。
22. 前記ニップ部形成部材の材質は耐熱性樹脂であることを特徴とする請求項１６乃至請求項２１の何れか一項に記載の定着装置。
23. 加圧回転体と、筒状の可撓性部材と、前記可撓性部材の内周面に接触する加熱体と、前記加熱体を支持し前記加熱体と共に前記可撓性部材を介して前記加圧回転体とニップ部を形成するニップ部形成部材と、を有し、前記ニップ部によって画像を担持する記録材を搬送しつつ加熱して前記画像を前記記録材に定着する定着装置において、
    前記加熱体は、前記ニップ部の領域内に、前記可撓性部材と前記ニップ部形成部材が接触する記録材搬送方向上流側の位置と記録材搬送方向下流側の位置とを結んだ直線部を形成するためのニップ形成部を有し、前記ニップ部形成部材は、前記ニップ部の領域内に、前記記録材搬送方向下流側の位置より前記記録材搬送方向下流側に設けられ前記直線部よりも前記加圧回転体に対して凸になる曲面部を形成するためのニップ形成部を有し、
    前記曲面部は前記加圧回転体よりも曲率半径が大きいことを特徴とする定着装置。
24. 加圧回転体と、筒状の可撓性部材と、前記可撓性部材の内周面に接触する加熱体と、前記加熱体を支持し前記加熱体と共に前記可撓性部材を介して前記加圧回転体とニップ部を形成するニップ部形成部材と、を有し、前記ニップ部によって画像を担持する記録材を搬送しつつ加熱して前記画像を前記記録材に定着する定着装置において、
    前記ニップ部形成部材は、前記ニップ部の領域内に、前記可撓性部材と前記ニップ部形成部材が接触する記録材搬送方向上流側の位置と記録材搬送方向下流側の位置とを結んだ直線部を形成するためのニップ形成部を有し、前記加熱体は、前記ニップ部の領域内に、前記記録材搬送方向下流側の位置より前記記録材搬送方向下流側に設けられ前記直線部よりも前記加圧回転体に対して凸になる曲面部を形成するためのニップ形成部を有し、
    前記曲面部は前記加圧回転体よりも曲率半径が大きいことを特徴とする定着装置。
25. 前記加熱体は、細長い基板と、前記基板の長手方向に沿って設けられ通電によって発熱する抵抗発熱層と、を有し、前記抵抗発熱層の熱によって前記可撓性部材を加熱するヒータであることを特徴とする請求項２３又は請求項２４に記載の定着装置。
26. 前記加圧回転体がローラであることを特徴とする請求項２３乃至請求項２５の何れか一項に記載の定着装置。
27. 前記可撓性部材がフィルムであることを特徴とする請求項２３乃至請求項２６何れか一項に記載の定着装置。
28. 前記ニップ部形成部材の材質は耐熱性樹脂であることを特徴とする請求項２３乃至請求項２７の何れか一項に記載の定着装置。

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