(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023182389
(43)【公開日】2023-12-26
(54)【発明の名称】定着装置
(51)【国際特許分類】
G03G 15/20 20060101AFI20231219BHJP
【ＦＩ】
G03G15/20 510
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022095966
(22)【出願日】2022-06-14
(71)【出願人】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003133
【氏名又は名称】弁理士法人近島国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】竹内 傑
(72)【発明者】
【氏名】八代 亮
(72)【発明者】
【氏名】玉木 政行
(72)【発明者】
【氏名】高橋 伸輔
【テーマコード（参考）】
2H033
【Ｆターム（参考）】
2H033AA06
2H033AA14
2H033AA23
2H033BA25
2H033BB03
2H033BB05
2H033BB06
2H033BB13
2H033BB14
2H033BB15
2H033BB18
2H033BB29
2H033BB30
2H033BB33
2H033BB34
2H033BE03
(57)【要約】
【課題】潤滑剤に起因して定着フィルムに温度ムラが生じることなく、定着フィルム２２のスリップや異音の発生を抑制可能な画像形成装置の提供。
【解決手段】加圧パッド２１は、嵌め込み溝部２１０の上流に上流側摺擦部２１１、下流に下流側摺擦部２１２を有する。下流側摺擦部２１２は定着フィルム２２の内周面と摺擦する第一摺擦面２１２ａが曲率を有する形状に、上流側摺擦部２１１は定着フィルム２２の内周面と摺擦する第二摺擦面２１１ａが曲率を有する形状に形成される。第二摺擦面２１１ａの「Ｑ２／ｗ２」と、第一摺擦面２１２ａの「Ｑ１／ｗ１」のうち少なくとも小さい方が「５（ｍｍ２／Ｎ）以上８０（ｍｍ２／Ｎ）以下」を満たす。こうすると、定着フィルム２２とヒータ２３との間において潤滑剤の膜厚を厚く維持することができ、潤滑剤に起因して定着フィルム２２に温度ムラが生じることなく、スリップや異音の発生を抑制できる。
【選択図】図５
【解決手段】加圧パッド２１は、嵌め込み溝部２１０の上流に上流側摺擦部２１１、下流に下流側摺擦部２１２を有する。下流側摺擦部２１２は定着フィルム２２の内周面と摺擦する第一摺擦面２１２ａが曲率を有する形状に、上流側摺擦部２１１は定着フィルム２２の内周面と摺擦する第二摺擦面２１１ａが曲率を有する形状に形成される。第二摺擦面２１１ａの「Ｑ２／ｗ２」と、第一摺擦面２１２ａの「Ｑ１／ｗ１」のうち少なくとも小さい方が「５（ｍｍ２／Ｎ）以上８０（ｍｍ２／Ｎ）以下」を満たす。こうすると、定着フィルム２２とヒータ２３との間において潤滑剤の膜厚を厚く維持することができ、潤滑剤に起因して定着フィルム２２に温度ムラが生じることなく、スリップや異音の発生を抑制できる。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
記録材に形成されたトナー像を記録材に定着する定着装置であって、
内周面に潤滑剤を担持して回転する無端状のベルトと、
前記ベルトを加熱する加熱手段と、
前記ベルトの内側に設けられ、トナー像が形成された記録材を挟持搬送しつつ熱及び圧力を加えて記録材にトナー像を定着するニップ部を形成するニップ部形成部材と、
前記ニップ部形成部材に対し前記ベルトを挟んで配置され、前記ベルトの外周面に当接して前記ベルトを加圧する回転体と、を備え、
前記ニップ部形成部材は、前記回転体の回転軸線方向から見て、
前記回転体側が開口した溝部と、
前記記録材の搬送方向に関し前記溝部の下流で前記ベルトの内周面に摺擦して前記ベルトの軌道を規制する第一摺擦面が曲率を有する形状に形成された下流側摺擦部と、
前記搬送方向に関し前記溝部の上流で前記ベルトの内周面に摺擦して前記ベルトの軌道を規制する第二摺擦面が曲率を有する形状に形成された上流側摺擦部と、を有し、
前記第一摺擦面における前記回転軸線方向の線圧を「ｗ１」（Ｎ／ｍｍ）、前記第一摺擦面の曲率半径を「Ｒ１」（ｍｍ）、前記第二摺擦面における前記回転軸線方向の線圧を「ｗ２」（Ｎ／ｍｍ）、前記第二摺擦面の曲率半径を「Ｒ２」（ｍｍ）としたとき、
前記第一摺擦面の「Ｒ１／ｗ１」と前記第二摺擦面の「Ｒ２／ｗ２」のうち、少なくとも小さい方が「５（ｍｍ２／Ｎ）以上８０（ｍｍ２／Ｎ）以下」を満たす、
ことを特徴とする定着装置。
内周面に潤滑剤を担持して回転する無端状のベルトと、
前記ベルトを加熱する加熱手段と、
前記ベルトの内側に設けられ、トナー像が形成された記録材を挟持搬送しつつ熱及び圧力を加えて記録材にトナー像を定着するニップ部を形成するニップ部形成部材と、
前記ニップ部形成部材に対し前記ベルトを挟んで配置され、前記ベルトの外周面に当接して前記ベルトを加圧する回転体と、を備え、
前記ニップ部形成部材は、前記回転体の回転軸線方向から見て、
前記回転体側が開口した溝部と、
前記記録材の搬送方向に関し前記溝部の下流で前記ベルトの内周面に摺擦して前記ベルトの軌道を規制する第一摺擦面が曲率を有する形状に形成された下流側摺擦部と、
前記搬送方向に関し前記溝部の上流で前記ベルトの内周面に摺擦して前記ベルトの軌道を規制する第二摺擦面が曲率を有する形状に形成された上流側摺擦部と、を有し、
前記第一摺擦面における前記回転軸線方向の線圧を「ｗ１」（Ｎ／ｍｍ）、前記第一摺擦面の曲率半径を「Ｒ１」（ｍｍ）、前記第二摺擦面における前記回転軸線方向の線圧を「ｗ２」（Ｎ／ｍｍ）、前記第二摺擦面の曲率半径を「Ｒ２」（ｍｍ）としたとき、
前記第一摺擦面の「Ｒ１／ｗ１」と前記第二摺擦面の「Ｒ２／ｗ２」のうち、少なくとも小さい方が「５（ｍｍ２／Ｎ）以上８０（ｍｍ２／Ｎ）以下」を満たす、
ことを特徴とする定着装置。
【請求項2】
前記第一摺擦面の「Ｒ１／ｗ１」と前記第二摺擦面の「Ｒ２／ｗ２」の両方が、「５（ｍｍ２／Ｎ）以上８０（ｍｍ２／Ｎ）以下」を満たす、
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項3】
前記第一摺擦面の「Ｒ１／ｗ１」は、「１０（ｍｍ２／Ｎ）以上３０以下（ｍｍ２／Ｎ）」である、
ことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
ことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項4】
前記第一摺擦面の「Ｒ１／ｗ１」は、前記第二摺擦面の「Ｒ２／ｗ２」より小さい、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の定着装置。
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項5】
前記加熱手段は面状発熱体であり、前記ベルトの内周面に摺擦するように前記溝部に配設される、
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項6】
記録材に形成されたトナー像を記録材に定着する定着装置であって、
内周面に潤滑剤を担持して回転する無端状のベルトと、
前記ベルトを加熱する加熱手段と、
前記ベルトの内側に設けられ、トナー像が形成された記録材を挟持搬送しつつ熱及び圧力を加えて記録材にトナー像を定着するニップ部を形成するニップ部形成部材と、
前記ニップ部形成部材に対し前記ベルトを挟んで配置され、前記ベルトの外周面に当接して前記ベルトを加圧する回転体と、を備え、
前記ニップ部形成部材は、前記回転体の回転軸線方向から見て、
前記回転体側が開口した溝部と、
前記記録材の搬送方向に関し前記溝部の下流で前記ベルトの内周面に摺擦して前記ベルトの軌道を規制する第一摺擦面が曲率を有する形状に形成された下流側摺擦部と、
前記搬送方向に関し前記溝部の上流で前記ベルトの内周面に摺擦して前記ベルトの軌道を規制する第二摺擦面が曲率を有する形状に形成された上流側摺擦部と、を有し、
前記第一摺擦面における前記回転軸線方向の線圧を「ｗ１」（Ｎ／ｍｍ）、前記第一摺擦面の曲率半径を「Ｒ１」（ｍｍ）、前記第一摺擦面における前記ベルトの曲率半径を「Ｇ１」（ｍｍ）、前記第一摺擦面における等価曲率半径「Ｑ１」（ｍｍ）を「１／Ｑ１＝１／Ｒ１－１／Ｇ１」とし、
前記第二摺擦面における前記回転軸線方向の線圧を「ｗ２」（Ｎ／ｍｍ）、前記第二摺擦面の曲率半径を「Ｒ２」（ｍｍ）、前記第二摺擦面における前記ベルトの曲率半径を「Ｇ２」（ｍｍ）、前記第二摺擦面における等価曲率半径「Ｑ２」（ｍｍ）を「１／Ｑ２＝１／Ｒ２－１／Ｇ２」としたとき、
前記第一摺擦面の「Ｑ１／ｗ１」と前記第二摺擦面の「Ｑ２／ｗ２」のうち、少なくとも小さい方が「５（ｍｍ２／Ｎ）以上８０（ｍｍ２／Ｎ）以下」を満たす、
ことを特徴とする定着装置。
内周面に潤滑剤を担持して回転する無端状のベルトと、
前記ベルトを加熱する加熱手段と、
前記ベルトの内側に設けられ、トナー像が形成された記録材を挟持搬送しつつ熱及び圧力を加えて記録材にトナー像を定着するニップ部を形成するニップ部形成部材と、
前記ニップ部形成部材に対し前記ベルトを挟んで配置され、前記ベルトの外周面に当接して前記ベルトを加圧する回転体と、を備え、
前記ニップ部形成部材は、前記回転体の回転軸線方向から見て、
前記回転体側が開口した溝部と、
前記記録材の搬送方向に関し前記溝部の下流で前記ベルトの内周面に摺擦して前記ベルトの軌道を規制する第一摺擦面が曲率を有する形状に形成された下流側摺擦部と、
前記搬送方向に関し前記溝部の上流で前記ベルトの内周面に摺擦して前記ベルトの軌道を規制する第二摺擦面が曲率を有する形状に形成された上流側摺擦部と、を有し、
前記第一摺擦面における前記回転軸線方向の線圧を「ｗ１」（Ｎ／ｍｍ）、前記第一摺擦面の曲率半径を「Ｒ１」（ｍｍ）、前記第一摺擦面における前記ベルトの曲率半径を「Ｇ１」（ｍｍ）、前記第一摺擦面における等価曲率半径「Ｑ１」（ｍｍ）を「１／Ｑ１＝１／Ｒ１－１／Ｇ１」とし、
前記第二摺擦面における前記回転軸線方向の線圧を「ｗ２」（Ｎ／ｍｍ）、前記第二摺擦面の曲率半径を「Ｒ２」（ｍｍ）、前記第二摺擦面における前記ベルトの曲率半径を「Ｇ２」（ｍｍ）、前記第二摺擦面における等価曲率半径「Ｑ２」（ｍｍ）を「１／Ｑ２＝１／Ｒ２－１／Ｇ２」としたとき、
前記第一摺擦面の「Ｑ１／ｗ１」と前記第二摺擦面の「Ｑ２／ｗ２」のうち、少なくとも小さい方が「５（ｍｍ２／Ｎ）以上８０（ｍｍ２／Ｎ）以下」を満たす、
ことを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリあるいは複合機などの、電子写真技術を利用した画像形成装置に用いて好適な定着装置に関する。
【背景技術】
【0002】
画像形成装置では、記録材上にトナー像を形成した後に、定着装置により記録材にトナー像を定着させている。従来、ヒータにより加熱される定着フィルムと、定着フィルムを加圧し定着ニップ部を形成する加圧ローラを有し、定着ニップ部を通過する際に熱と圧力を加えてトナー像を記録材に定着する、フィルム加熱方式の定着装置が提案されている（特許文献１、２）。定着フィルムの内側には、ヒータを定着フィルムの内周面に摺擦させて保持すると共に、加圧ローラとの間に定着フィルムを挟んで加圧するための加圧パッドが配設されている。そして、定着フィルムとヒータの摺動摩擦抵抗、及び定着フィルムと加圧パッドの摺動摩擦抵抗を低減させるために、定着フィルムとヒータ及び加圧パッドとの間にはグリスやオイル等の潤滑剤を介在させている。
【0003】
特許文献１に記載の装置では、定着フィルムの内周面を粗面化して潤滑剤を担持しやすくしている。特許文献２に記載の装置では、加圧パッドの表面に複数の溝を設けて、定着フィルムと加圧パッドの間に潤滑剤が介在させやすくしている。こうすると、定着フィルムとヒータの間、定着フィルムと加圧パッドの間の潤滑剤の厚みが増すので、もって定着フィルムがスリップしたりあるいはフィルム鳴きなどの異音が生じたりし難くできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００１－３４１１４３号公報
【特許文献2】特開平１０－１９８２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１に記載の装置では、使用に伴い定着フィルムの内面がヒータや加圧パッドとの摺擦によって滑らかになっていき、定着フィルムの内面で潤滑剤を保持し難くなり、定着フィルムがスリップしたり異音が生じたりする虞がある。他方、特許文献２に記載の装置では、記録材に対し適切に熱を加えることができない虞がある。即ち、加圧パッドの表面に溝を設けると、潤滑剤が溜まった溝部分とそれ以外の部分とで定着フィルムの内面への熱の伝わり方が異なる。潤滑剤が多く溜まった部分と接触する定着フィルムの内面は、潤滑剤の量が多いために定着フィルムへ熱が伝わりにくい。一方、潤滑剤が少ない部分と接触する定着フィルムの内面は、潤滑剤の量が少ないために定着フィルムへ熱が伝わりやすい。それ故、定着フィルムに温度ムラが生じてしまい、記録材上のトナー像に定着不良が生じ得る。
【0006】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、潤滑剤に起因して定着フィルムに温度ムラが生じることなく、定着フィルムがスリップしたり異音が生じたりするのを抑制可能な画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一実施形態に係る定着装置は、記録材に形成されたトナー像を記録材に定着する定着装置であって、内周面に潤滑剤を担持して回転する無端状のベルトと、前記ベルトを加熱する加熱手段と、前記ベルトの内側に設けられ、トナー像が形成された記録材を挟持搬送しつつ熱及び圧力を加えて記録材にトナー像を定着するニップ部を形成するニップ部形成部材と、前記ニップ部形成部材に対し前記ベルトを挟んで配置され、前記ベルトの外周面に当接して前記ベルトを加圧する回転体と、を備え、前記ニップ部形成部材は、前記回転体の回転軸線方向から見て、前記回転体側が開口した溝部と、前記記録材の搬送方向に関し前記溝部の下流で前記ベルトの内周面に摺擦して前記ベルトの軌道を規制する第一摺擦面が曲率を有する形状に形成された下流側摺擦部と、前記搬送方向に関し前記溝部の上流で前記ベルトの内周面に摺擦して前記ベルトの軌道を規制する第二摺擦面が曲率を有する形状に形成された上流側摺擦部と、を有し、前記第一摺擦面における前記回転軸線方向の線圧を「ｗ１」（Ｎ／ｍｍ）、前記第一摺擦面の曲率半径を「Ｒ１」（ｍｍ）、前記第二摺擦面における前記回転軸線方向の線圧を「ｗ２」（Ｎ／ｍｍ）、前記第二摺擦面の曲率半径を「Ｒ２」（ｍｍ）としたとき、前記第一摺擦面の「Ｒ１／ｗ１」と前記第二摺擦面の「Ｒ２／ｗ２」のうち、少なくとも小さい方が「５（ｍｍ２／Ｎ）以上８０（ｍｍ２／Ｎ）以下」を満たす、ことを特徴とする。
【0008】
本発明の一実施形態に係る定着装置は、記録材に形成されたトナー像を記録材に定着する定着装置であって、内周面に潤滑剤を担持して回転する無端状のベルトと、前記ベルトを加熱する加熱手段と、前記ベルトの内側に設けられ、トナー像が形成された記録材を挟持搬送しつつ熱及び圧力を加えて記録材にトナー像を定着するニップ部を形成するニップ部形成部材と、前記ニップ部形成部材に対し前記ベルトを挟んで配置され、前記ベルトの外周面に当接して前記ベルトを加圧する回転体と、を備え、前記ニップ部形成部材は、前記回転体の回転軸線方向から見て、前記回転体側が開口した溝部と、前記記録材の搬送方向に関し前記溝部の下流で前記ベルトの内周面に摺擦して前記ベルトの軌道を規制する第一摺擦面が曲率を有する形状に形成された下流側摺擦部と、前記搬送方向に関し前記溝部の上流で前記ベルトの内周面に摺擦して前記ベルトの軌道を規制する第二摺擦面が曲率を有する形状に形成された上流側摺擦部と、を有し、前記第一摺擦面における前記回転軸線方向の線圧を「ｗ１」（Ｎ／ｍｍ）、前記第一摺擦面の曲率半径を「Ｒ１」（ｍｍ）、前記第一摺擦面における前記ベルトの曲率半径を「Ｇ１」（ｍｍ）、前記第一摺擦面における等価曲率半径「Ｑ１」（ｍｍ）を「１／Ｑ１＝１／Ｒ１－１／Ｇ１」とし、前記第二摺擦面における前記回転軸線方向の線圧を「ｗ２」（Ｎ／ｍｍ）、前記第二摺擦面の曲率半径を「Ｒ２」（ｍｍ）、前記第二摺擦面における前記ベルトの曲率半径を「Ｇ２」（ｍｍ）、前記第二摺擦面における等価曲率半径「Ｑ２」（ｍｍ）を「１／Ｑ２＝１／Ｒ２－１／Ｇ２」としたとき、前記第一摺擦面の「Ｑ１／ｗ１」と前記第二摺擦面の「Ｑ２／ｗ２」のうち、少なくとも小さい方が「５（ｍｍ２／Ｎ）以上８０（ｍｍ２／Ｎ）以下」を満たす、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、潤滑剤に起因してベルトに温度ムラが生じることなく、ベルトがスリップしたり異音が生じたりするのを抑制することが簡易な構成で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本実施形態の定着装置を用いて好適な画像形成装置を示す概略図。
【図2】定着装置を示す概略図。
【図3】ヒータとヒータ制御系の制御ブロックを示す概略図。
【図4】加圧パッドを示す斜視図。
【図5】本実施形態の加圧パッドを示す断面図であり、（ａ）加圧前の状態、（ｂ）加圧後の状態。
【図6】等価曲率半径と幅方向の線荷重の関係を示すグラフ。
【図7】比較例の加圧パッドを示す断面図であり、（ａ）加圧前の状態、（ｂ）加圧後の状態。
【発明を実施するための形態】
【0011】
＜画像形成装置＞
本実施形態の定着装置を用いるのに適した画像形成装置について、図１を用いて説明する。図１に示す画像形成装置１００は、例えば装置本体１００Ａ外に設けられたコンピュータや原稿読取装置等の外部機器（不図示）から送られる画像情報に応じた画像を記録材Ｐに形成する。なお、記録材Ｐとしては、普通紙、厚紙、ラフ紙、凹凸紙、コート紙等の用紙、プラスチックフィルム、布など、といった様々な種類のシート材が挙げられる。
本実施形態の定着装置を用いるのに適した画像形成装置について、図１を用いて説明する。図１に示す画像形成装置１００は、例えば装置本体１００Ａ外に設けられたコンピュータや原稿読取装置等の外部機器（不図示）から送られる画像情報に応じた画像を記録材Ｐに形成する。なお、記録材Ｐとしては、普通紙、厚紙、ラフ紙、凹凸紙、コート紙等の用紙、プラスチックフィルム、布など、といった様々な種類のシート材が挙げられる。
【0012】
感光ドラム１は、例えばアルミニウム製シリンダの外周面に感光層が形成された電子写真感光体であり、モータ（不図示）により所定のプロセススピードで矢印Ｆ１方向に回転される。感光ドラム１は表面が帯電ローラ２によって所定電位に均一に帯電されたのち、外部機器からの画像情報に応じて露光装置３から出力されるレーザー光により、表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置４によって現像剤を用いてトナー像に現像される。
【0013】
記録材Ｐは予めカセット５に積載されており、カセット５から供給ローラ６によって１枚ずつ搬送経路８ａへ供給され、レジストローラ対７により所定のタイミングで転写ローラ９と感光ドラム１が当接して形成した転写ニップ部Ｔへ向け搬送される。記録材Ｐが転写ニップ部Ｔを通過する際に、転写ローラ９に対し不図示の電源によって転写電圧が印加されることに伴い、感光ドラム１上のトナー像は記録材Ｐ上に転写される。なお、記録材Ｐに転写されることなく感光ドラム１に残った転写残トナーは、クリーニング装置１０により感光ドラム１から除去される。
【0014】
転写ニップ部Ｔを通過した記録材Ｐは定着装置１１へ搬送されて、定着装置１１により熱と圧力が加えられることにより、トナー像が記録材Ｐ上に定着される。そして、定着装置１１を通過した記録材Ｐは搬送経路８ｃを通り、排出口１３から装置本体１００Ａの上面に設けられた載置部１４へ排出される。
【0015】
なお、本実施形態の場合、上記した感光ドラム１、帯電ローラ２、露光装置３、現像装置４、転写ローラ９、さらに不図示のモータや電源等により、記録材Ｐにトナー像を形成する画像形成ユニット３００が構成されている。そして、画像形成ユニット３００や定着装置１１等は、装置本体１００Ａに設けられた制御部２００により制御される。
【0016】
ここで、転写ローラ９及び転写ローラ９に対する転写電圧制御について説明する。一般的に、転写ローラ９としては、ステンレス（ＳＵＳ）、鉄等の芯金９ｂの外周に、カーボン、イオン導電性フィラー等で「１×１０６～１×１０１０Ω」程度の抵抗に調整された半導電性の弾性層９ａを形成した弾性スポンジローラが用いられる。本実施形態では、芯金９ｂの外周に、ＮＢＲゴムと界面活性剤等を反応させて形成した導電性を有するスポンジで弾性層９ａをローラ状に形成した、イオン導電系の転写ローラ９を用いた。
【0017】
なお、弾性層９ａの抵抗値は「１×１０８～５×１０８Ω」とした。一般的に、転写ローラ９の抵抗は装置本体１００Ａ内の温度や湿度に応じて変動しやすく、転写ローラ９の抵抗が変動すると、転写不良を生じさせる虞がある。そこで、本実施形態では、転写ローラ９の抵抗変動に起因する転写不良の発生を抑制するために、予め転写ローラ９の抵抗値を検出し、その検出結果に応じて転写ローラ９に印加する転写電圧を適正に制御する転写電圧制御を採用している。このような転写電圧制御として「ＡＴＶＣ（Ａｃｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）」が従来から提案されており、本実施形態においても転写電圧制御として「ＡＴＶＣ」を採用している。
【0018】
「ＡＴＶＣ」は、転写時に転写ローラ９に印加する転写電圧を最適化する制御である。簡単に説明すると、画像形成装置１００のスタンバイ中に転写ローラ９から感光ドラム１へ所定の電流（定電流）が流れる電圧を印加し、その時の電圧値から転写ローラ９の抵抗を検出し、転写時に検出した抵抗値に応じた転写電圧を転写ローラ９に印加する。この「ＡＴＶＣ」により、転写ローラ９の抵抗変動による転写不良の発生を抑制することができる。
【0019】
＜定着装置＞
次に、本実施形態の定着装置１１について、図１を参照しながら図２を用いて説明する。図２に示すように、本実施形態の定着装置１１は、大きく分けて、定着フィルムユニット１１０と加圧ローラ２４とを備える。
次に、本実施形態の定着装置１１について、図１を参照しながら図２を用いて説明する。図２に示すように、本実施形態の定着装置１１は、大きく分けて、定着フィルムユニット１１０と加圧ローラ２４とを備える。
【0020】
回転体としての加圧ローラ２４は、回転軸線方向の両端部が回転可能に、定着装置１１の不図示の装置フレームに軸受保持されている。また、加圧ローラ２４は、定着フィルムユニット１１０の定着フィルム２２に当接して、定着フィルム２２を加圧可能に設けられている。加圧ローラ２４が定着フィルム２２を加圧することによって、加圧ローラ２４と定着フィルム２２との間に定着ニップ部Ｎが形成される。加圧ローラ２４は、例えばアルミニウムなどの金属製の芯金の外周に、厚さ「約３ｍｍ」のシリコーンゴム等の弾性層、弾性層の外周に厚さ「約３０μｍ」のペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の離型層を有するものである。
【0021】
不図示のモータにより加圧ローラ２４が回転されると、定着ニップ部Ｎで生じる摩擦力によって、加圧ローラ２４の回転力が定着フィルム２２に伝達され、定着フィルム２２が加圧ローラ２４に従動して連れ回る。記録材Ｐは定着ニップ部Ｎを挟持搬送され、その際に熱及び圧力が加えられることで、記録材Ｐにトナー像が定着される。記録材Ｐは定着ニップ部Ｎを通過すると、定着フィルム２２及び加圧ローラ２４から分離する。
【0022】
＜定着フィルムユニット＞
次に、定着フィルムユニット１１０について説明する。定着フィルムユニット１１０は、装置本体１００Ａに加圧ローラ２４側に向けて移動可能に設けられている。定着フィルムユニット１１０は、定着フィルム２２、定着フィルム２２の内側に非回転に配置された加圧パッド２１及びステイ５０、加圧パッド２１に保持されたヒータ２３を有している。
次に、定着フィルムユニット１１０について説明する。定着フィルムユニット１１０は、装置本体１００Ａに加圧ローラ２４側に向けて移動可能に設けられている。定着フィルムユニット１１０は、定着フィルム２２、定着フィルム２２の内側に非回転に配置された加圧パッド２１及びステイ５０、加圧パッド２１に保持されたヒータ２３を有している。
【0023】
＜定着フィルム＞
定着フィルム２２は、可撓性及び耐熱性を有する薄いフィルム状に形成された無端状のベルト部材である。定着フィルム２２は、例えば電気鋳造法によって製造した円筒状で厚み「４０μｍ」のニッケルの基層を有している。基層には、ニッケルのほかに鉄合金や銅、銀などを適宜選択して用いてよい。あるいは、耐熱性のある樹脂（ポリイミドなど）を用いてもよい。基層の厚みは、「２０～６０μｍ」の範囲に設定するのが好ましい。基層の内周には、加圧パッド２１やヒータ２３との摺動摩擦を低下させるために、フッ素樹脂、ポリイミド等により厚さ「１０～５０μｍ」の潤滑層が設けられている。本実施形態では、ポリイミドにより厚さ「１０μｍ」の潤滑層を設けた。
定着フィルム２２は、可撓性及び耐熱性を有する薄いフィルム状に形成された無端状のベルト部材である。定着フィルム２２は、例えば電気鋳造法によって製造した円筒状で厚み「４０μｍ」のニッケルの基層を有している。基層には、ニッケルのほかに鉄合金や銅、銀などを適宜選択して用いてよい。あるいは、耐熱性のある樹脂（ポリイミドなど）を用いてもよい。基層の厚みは、「２０～６０μｍ」の範囲に設定するのが好ましい。基層の内周には、加圧パッド２１やヒータ２３との摺動摩擦を低下させるために、フッ素樹脂、ポリイミド等により厚さ「１０～５０μｍ」の潤滑層が設けられている。本実施形態では、ポリイミドにより厚さ「１０μｍ」の潤滑層を設けた。
【0024】
他方、基層の外周には、例えば耐熱性シリコーンゴム等により弾性層が設けられている。弾性層の厚さは、「１００～８００μｍ」の範囲に設定するのが好ましい。弾性層を形成するシリコーンゴム材料としては、例えばＪＩＳ－ＡＳＫＥＲ－Ｃ硬度「２０度」、熱伝導率「０．８Ｗ／ｍＫ」のものを用いるとよい。この弾性層の外周には、例えばＰＦＡやＰＴＦＥなどのフッ素樹脂により厚さ「３０μｍ」の表面離型層が設けられている。本実施形態の場合、表面離型層にはＰＦＡチューブを用いた。また、定着フィルム２２の熱容量を小さくして、起動時に定着フィルム２２の温度を所望温度に上昇させるのにかかるウォーミングアップタイムを短縮し、かつカラー画像を定着するときに好適な定着画像が得られるようにするため、弾性層の厚みが「３００μｍ」に設定されている。
【0025】
定着フィルム２２は、定着フィルム２２の回転方向に交差する幅方向の両端部に配置された不図示のフランジ部によって回転可能に、且つ、幅方向の移動が規制されるように支持されている。図示を省略したが、フランジ部は、定着フィルム２２の幅方向端部に内嵌されて、幅方向端部を回転可能に支持する円筒部と、定着フィルム２２の幅方向端縁と当接可能な当接部とを有する。円筒部は、定着フィルム２２の幅方向端部を内側から円筒状態に保持しつつ、定着フィルム２２の回転を案内している。つまり、定着フィルム２２は複数の張架ローラに架け渡されるように張架されていない、所謂フリーベルト構成である。
【0026】
なお、加圧ローラ２４と定着フィルム２２は、加圧ローラ２４や定着フィルムユニット１１０の取り付け誤差などによって、僅かに並行からずれた状態に配置される場合がある。そうした場合、定着フィルム２２は回転しながら幅方向に寄り移動し得る。定着フィルム２２が幅方向に寄り移動したときには、フランジ部の当接部が定着フィルム２２の幅方向端部を受け止めて定着フィルム２２の幅方向への移動を規制する。
【0027】
＜加圧パッド＞
ニップ部形成部材としての加圧パッド２１は、定着フィルム２２の内側に設けられ、上記の定着ニップ部Ｎを形成する。加圧パッド２１は幅方向に延びるモールド成形品であり、加熱手段としてのヒータ２３を保持可能に形成されている。加圧パッド２１は、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の高耐熱性樹脂や、これらの樹脂とセラミックス、金属、ガラス等との複合材料等から形成される。本実施形態においては、液晶ポリマーを金型に射出して成形した加圧パッド２１を用いた。
ニップ部形成部材としての加圧パッド２１は、定着フィルム２２の内側に設けられ、上記の定着ニップ部Ｎを形成する。加圧パッド２１は幅方向に延びるモールド成形品であり、加熱手段としてのヒータ２３を保持可能に形成されている。加圧パッド２１は、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の高耐熱性樹脂や、これらの樹脂とセラミックス、金属、ガラス等との複合材料等から形成される。本実施形態においては、液晶ポリマーを金型に射出して成形した加圧パッド２１を用いた。
【0028】
加圧パッド２１に保持されたヒータ２３は定着フィルム２２の内周面に当接して、定着フィルム２２を加熱する。また、本実施形態の場合、加圧パッド２１はヒータ２３を保持するとともに、定着フィルム２２をガイドする機能を有している。図２に示すように、加圧パッド２１は、記録材Ｐの搬送方向（矢印Ｘ方向）の上流側と下流側とにおいて、回転する定着フィルム２２の軌道を内側から規制して定着フィルム２２をガイドする。本実施形態における加圧パッド２１の形状については、後述する（図４乃至図５（ｂ）参照）。
【0029】
＜ステイ＞
ステイ５０は定着フィルム２２に沿って幅方向に延びる例えば金属製の剛性部材（板金）であり、加圧パッド２１側を開口させた断面略Ｕ字状に形成されている。ステイ５０は、加圧ローラ２４の加圧力によって加圧パッド２１が変形しないように加圧パッド２１を補強している。ステイ５０には、幅方向両端部に上述のフランジ部が固定されている。フランジ部は、加圧ローラ２４に向けて押圧されていてもよい。
ステイ５０は定着フィルム２２に沿って幅方向に延びる例えば金属製の剛性部材（板金）であり、加圧パッド２１側を開口させた断面略Ｕ字状に形成されている。ステイ５０は、加圧ローラ２４の加圧力によって加圧パッド２１が変形しないように加圧パッド２１を補強している。ステイ５０には、幅方向両端部に上述のフランジ部が固定されている。フランジ部は、加圧ローラ２４に向けて押圧されていてもよい。
【0030】
＜潤滑剤＞
定着フィルム２２は、加圧パッド２１またヒータ２３に対し滑らかに摺動するために、内周面に潤滑剤を担持して回転する。定着フィルム２２と加圧パッド２１またヒータ２３との間に潤滑剤を介在させることで、定着フィルム２２と加圧パッド２１またヒータ２３との摺擦面における摺動摩擦抵抗を低減させている。本実施形態では、潤滑剤としてシリコーンオイル（例えば、温度２３℃での粘度１０００ｃＳｔ）を用いた。なお、潤滑剤はシリコーンオイルに限らず、フッ素オイルでもよいしパーフロロポリエーテル（ＰＥＰＥ）グリスでもよい。
定着フィルム２２は、加圧パッド２１またヒータ２３に対し滑らかに摺動するために、内周面に潤滑剤を担持して回転する。定着フィルム２２と加圧パッド２１またヒータ２３との間に潤滑剤を介在させることで、定着フィルム２２と加圧パッド２１またヒータ２３との摺擦面における摺動摩擦抵抗を低減させている。本実施形態では、潤滑剤としてシリコーンオイル（例えば、温度２３℃での粘度１０００ｃＳｔ）を用いた。なお、潤滑剤はシリコーンオイルに限らず、フッ素オイルでもよいしパーフロロポリエーテル（ＰＥＰＥ）グリスでもよい。
【0031】
＜ヒータ＞
次に、ヒータ２３について図３を用いて説明する。なお、図３では説明を理解しやすくするために、定着フィルム２２と摺擦するフィルム摺動面２３Ａと、フィルム摺動面２３Ａの反対側で定着フィルム２２と摺擦しないフィルム非摺動面２３Ｂに分けて、ヒータ２３を図示した。
次に、ヒータ２３について図３を用いて説明する。なお、図３では説明を理解しやすくするために、定着フィルム２２と摺擦するフィルム摺動面２３Ａと、フィルム摺動面２３Ａの反対側で定着フィルム２２と摺擦しないフィルム非摺動面２３Ｂに分けて、ヒータ２３を図示した。
【0032】
ヒータ２３はセラミックヒータなどの面状発熱体であって、図３に示すように、フィルム摺動面２３Ａ側に幅方向に沿って発熱抵抗体２６が形成されたセラミック基板２７を有する。セラミック基板２７は、その長手方向が記録材Ｐの搬送方向（矢印Ｘ方向）に交差する方向と略一致するように配置される。セラミック基板２７には耐熱性、絶縁性、熱伝導性が良好な材料が用いられ、本実施形態では窒化アルミニウムを用いた。なお、セラミック基板２７の寸法は、例えば幅が「７ｍｍ」、長さが「３６０ｍｍ」、厚さが「１ｍｍ」である。
【0033】
セラミック基板２７上において発熱抵抗体２６の表面は、オーバーコート層２８によって保護されている。オーバーコート層２８は、ヒータ２３の電気的絶縁性及び定着フィルム２２の摺動性を確保するために設けられる。本実施形態においては、厚さ「約５０μｍ」の耐熱性ガラス層をオーバーコート層２８として用いた。発熱抵抗体２６の両端部には、給電用電極２９、３０が形成されている。給電用電極２９、３０は交流電源３３に接続され、交流電源３３から電力が供給される。本実施形態においては、銀パラジウムのスクリーン印刷パターンによって発熱抵抗体２６の両端に給電用電極２９、３０を形成した。即ち、発熱抵抗体２６は、銀、パラジウム、ガラス粉末（無機結着剤）、有機結着剤を混練して調合したペーストをスクリーン印刷によりセラミック基板２７上に線帯状に形成したものである。なお、発熱抵抗体２６の材料としては、銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）以外にＲｕＯ２、Ｔａ２Ｎ等の電気抵抗材料を用いてもよい。また、発熱抵抗体２６の抵抗値は常温で「２０Ω」とした。
【0034】
本実施形態では、ヒータ２３の温度をサーミスタ２５によって検出可能な構成とした。サーミスタ２５は、図示を省略したが、高耐熱性の液晶ポリマーの上に断熱性を有するセラミックスペーパーを設け、その上にチップサーミスタ素子を固定する構成とした。このサーミスタ２５は、チップサーミスタ素子側をフィルム非摺動面２３Ｂに圧接させることで、ヒータ２３の検温が可能になる。なお、サーミスタ２５は最小通紙領域内に設けられており、ＣＰＵ３１に接続されている。そして、ヒータ２３は、フィルム非摺動面２３Ｂがステイ５０側を向くようにして加圧パッド２１に保持される（図１参照）。これにより、ヒータ２３と定着フィルム２２の内周面が摺擦し、ヒータ２３から定着フィルム２２を介して記録材Ｐ上のトナー像に熱を加えることができる。
【0035】
次に、ヒータ２３の温度制御について、図３を用いて説明する。なお、本実施形態においてヒータ２３の温度を制御可能な制御部２００には、図示した以外にも例えば各種モータや各種電源などが接続されていてよいが、ここでは発明の本旨でないので、それらの図示及び説明を省略する。
【0036】
制御部２００は、画像形成動作など画像形成装置１００（図１参照）の各種制御を行うものであり、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３１と、メモリ３２とを有する。メモリ３２はＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などにより構成され、画像形成装置１００を制御する各種プログラムや各種データ等が記憶されている。ＣＰＵ３１は、メモリ３２に記憶されている例えば画像形成ジョブ（不図示）などの各種プログラムを実行可能であり、記録材Ｐに画像形成を行うよう画像形成装置１００を動作させ得る。本実施形態の場合、制御部２００は交流電源３３によるヒータ２３への電力供給を制御して、ヒータ２３の温度を調整し得る。なお、メモリ３２は各種プログラムの実行に伴う演算処理結果などを一時的に記憶し得る。
【0037】
交流電源３３が給電用電極２９、３０から発熱抵抗体２６に通電してヒータ２３が昇温すると、サーミスタ２５がヒータ２３の昇温を検出する。そして、サーミスタ２５の出力をＡ／Ｄ変換した信号が制御部２００に入力される。制御部２００はその信号に基づいて、トライアック３４により発熱抵抗体２６に通電する電力を位相制御あるいは波数制御等により制御する。これにより、ヒータ２３の温度制御がなされる。
【0038】
制御部２００は、サーミスタ２５の検出温度が所定の設定温度より低いと昇温するように、設定温度より高いと降温するように、交流電源３３によるヒータ２３への通電を制御することで、ヒータ２３を一定温度に保つことが可能になる。本実施形態では、位相制御により発熱抵抗体２６に通電する電力を「０～１００％」の範囲で「５％」刻みの２１段階で変化させている。出力１００％は、ヒータ２３に全通電したときの出力である。制御部２００は、ヒータ２３の温度が所定温度まで立ち上がり、定着フィルム２２の回転速度が安定すると、定着フィルム２２と加圧ローラ２４の定着ニップ部Ｎに記録材Ｐを搬送させる。なお、本実施形態では定着フィルム２２を加熱するためにベルトセラミックヒータを用いたが、これに限らず、例えばハロゲンヒータや誘導加熱方式のヒータ等であってもよい。
【0039】
＜加圧パッド形状＞
次に、本実施形態の加圧パッド２１の形状について、図２を参照しながら図４乃至図５（ｂ）を用いて説明する。図４に示すように、加圧パッド２１にはステイ５０と反対側に、ヒータ２３を嵌合して保持可能な嵌め込み溝部２１０が幅方向に沿って延びた形状に形成されている。加圧パッド２１は記録材Ｐの搬送方向（矢印Ｘ方向）に関し、嵌め込み溝部２１０の上流に上流側摺擦部２１１を有し、嵌め込み溝部２１０の下流に下流側摺擦部２１２を有している。上流側摺擦部２１１は嵌め込み溝部２１０の上流で定着フィルム２２の内周面に摺擦して定着フィルム２２の軌道を規制し、下流側摺擦部２１２は嵌め込み溝部２１０の下流で定着フィルム２２の内周面に摺擦して定着フィルム２２の軌道を規制する。
次に、本実施形態の加圧パッド２１の形状について、図２を参照しながら図４乃至図５（ｂ）を用いて説明する。図４に示すように、加圧パッド２１にはステイ５０と反対側に、ヒータ２３を嵌合して保持可能な嵌め込み溝部２１０が幅方向に沿って延びた形状に形成されている。加圧パッド２１は記録材Ｐの搬送方向（矢印Ｘ方向）に関し、嵌め込み溝部２１０の上流に上流側摺擦部２１１を有し、嵌め込み溝部２１０の下流に下流側摺擦部２１２を有している。上流側摺擦部２１１は嵌め込み溝部２１０の上流で定着フィルム２２の内周面に摺擦して定着フィルム２２の軌道を規制し、下流側摺擦部２１２は嵌め込み溝部２１０の下流で定着フィルム２２の内周面に摺擦して定着フィルム２２の軌道を規制する。
【0040】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は本実施形態の加圧パッド２１を示す断面図であって、図５（ａ）は加圧ローラ２４による加圧前の状態であり、図５（ｂ）は加圧ローラ２４による加圧後の状態である。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、加圧パッド２１は、幅方向（加圧ローラ２４の回転軸線方向）から見て、下流側摺擦部２１２が記録材Ｐの搬送方向（矢印Ｘ方向）に関し嵌め込み溝部２１０の下流で、嵌め込み溝部２１０の底面からヒータ２３よりも加圧ローラ２４側（回転体側）に突出している。また、上流側摺擦部２１１が記録材Ｐの搬送方向（矢印Ｘ方向）に関し嵌め込み溝部２１０の上流で、嵌め込み溝部２１０の底面からヒータ２３よりも加圧ローラ２４側に突出している。これは、ヒータ２３よりも下流側摺擦部２１２及び上流側摺擦部２１１を加圧ローラ２４側に突出させることにより、定着フィルム２２がヒータ２３のエッジに引っ掛かり難くするためである。
【0041】
そして、下流側摺擦部２１２は定着フィルム２２の内周面と摺擦する第一摺擦面２１２ａが曲率を有する形状に形成され、上流側摺擦部２１１は定着フィルム２２の内周面と摺擦する第二摺擦面２１１ａが曲率を有する形状に形成されている。下流側摺擦部２１２の第一摺擦面２１２ａ及び上流側摺擦部２１１の第二摺擦面２１１ａについて、以下に説明する。
【0042】
＜比較例＞
まず、比較例について説明する。図７（ａ）及び図７（ｂ）は比較例の加圧パッド２１Ａを示す断面図であって、図７（ａ）は加圧ローラ２４による加圧前の状態であり、図７（ｂ）は加圧ローラ２４による加圧後の状態である。比較例の加圧パッド２１Ａにおいても、嵌め込み溝部２１０の上流に上流側摺擦部２１１を有し、嵌め込み溝部２１０の下流に下流側摺擦部２１２を有している。そして、下流側摺擦部２１２は定着フィルム２２の内周面と摺擦する第一摺擦面２１２１が曲率を有する形状に形成され、上流側摺擦部２１１は定着フィルム２２の内周面と摺擦する第二摺擦面２１１１が曲率を有する形状に形成されている。
まず、比較例について説明する。図７（ａ）及び図７（ｂ）は比較例の加圧パッド２１Ａを示す断面図であって、図７（ａ）は加圧ローラ２４による加圧前の状態であり、図７（ｂ）は加圧ローラ２４による加圧後の状態である。比較例の加圧パッド２１Ａにおいても、嵌め込み溝部２１０の上流に上流側摺擦部２１１を有し、嵌め込み溝部２１０の下流に下流側摺擦部２１２を有している。そして、下流側摺擦部２１２は定着フィルム２２の内周面と摺擦する第一摺擦面２１２１が曲率を有する形状に形成され、上流側摺擦部２１１は定着フィルム２２の内周面と摺擦する第二摺擦面２１１１が曲率を有する形状に形成されている。
【0043】
ここで、等価曲率半径（Ｑ）は、加圧パッドの上流側摺擦部（または下流側摺擦部）における先端曲率半径「Ｒ」、上流側摺擦部（または下流側摺擦部）の摺擦面における曲率半径「Ｇ」として、以下の式１で表せられる。
１／Ｑ＝１／Ｒ－１／Ｇ ・・・ 式１
１／Ｑ＝１／Ｒ－１／Ｇ ・・・ 式１
【0044】
なお、本明細書において、上流側摺擦部（または下流側摺擦部）における先端曲率半径「Ｒ」とは、記録材Ｐの搬送方向に関し、摺擦面の中央箇所と、摺擦面のうち定着フィルムと摺擦する最上流箇所と、摺擦面のうち定着フィルムと摺擦する最下流箇所との３箇所を通る近似曲線の曲率半径である（摺擦面の曲率半径とも呼ぶ）。また、上流側摺擦部（または下流側摺擦部）の摺擦面における曲率半径「Ｇ」とは、定着フィルム２２において記録材Ｐの搬送方向に関し、摺擦面の中央箇所と、上流側において上流側摺擦部（または下流側摺擦部）と定着フィルムとの間に「１０～２０μｍ」の隙間が空いた箇所と、下流側において上流側摺擦部（または下流側摺擦部）と定着フィルムとの間に「１０～２０μｍ」の隙間が空いた箇所との３箇所を通る近似曲線の曲率半径である。
【0045】
比較例において、第二摺擦面２１１１の曲率半径（Ｒ２Ａ）は例えば「０．６ｍｍ」であり、第二摺擦面２１１１における定着フィルム２２の曲率半径（Ｇ２Ａ）は第二摺擦面２１１１の曲率半径（Ｒ２Ａ）と比較すると十分大きい値である。そのため、第二摺擦面２１１１における等価曲率半径（Ｑ２Ａ）はおおよそ「０．６ｍｍ」となる。
【0046】
比較例において、第一摺擦面２１２１の曲率半径（Ｒ１Ａ）は「０．４ｍｍ」と、第二摺擦面２１１１の曲率半径（Ｒ２Ａ）に比較して小さい。それに対し、第一摺擦面２１２１における定着フィルム２２の曲率半径（Ｇ１Ａ）は第一摺擦面２１２１の曲率半径（Ｒ１Ａ）と比較すると十分大きい値であるため、第一摺擦面２１２１における等価曲率半径（Ｑ１Ａ）はおおよそ「０．４ｍｍ」となる。
【0047】
比較例において、加圧ローラ２４による加圧時に、定着フィルム２２と上流側摺擦部２１１と下流側摺擦部２１２のそれぞれに係る荷重は「４５Ｎ」であり、幅方向の線荷重（ｗ２、ｗ１）を計算すると共に「０．１４Ｎ／ｍｍ」となる。ここで、潤滑剤の循環しやすさのパラメータを「Ｑ／ｗ」と定義すると、「Ｑ／ｗ」が大きい方がより定着フィルム２２によって潤滑剤が循環しやすいことが発明者らの実験によりわかっている。比較例の場合、第二摺擦面２１１１の「Ｑ２Ａ（≒Ｒ２Ａ）／ｗ２」は「約４．３ｍｍ２／Ｎ」であり、第一摺擦面２１２１の「Ｑ１Ａ（≒Ｒ１Ａ）／ｗ１」は「約２．９ｍｍ２／Ｎ」である。
【0048】
これに対し、本実施形態の場合、第二摺擦面２１１ａの曲率半径（Ｒ２、図５（ａ）参照）は、「２．５ｍｍ」と比較例に比べて大きい。そして、第二摺擦面２１１ａにおける定着フィルム２２の曲率半径（Ｇ２）は、第二摺擦面２１１ａの曲率半径（Ｒ２）と比較すると十分大きい値である。そのため、第二摺擦面２１１ａにおける等価曲率半径（Ｑ２；「１／Ｑ２＝１／Ｒ２－１／Ｇ２」）は、実質的に第二摺擦面２１１ａの曲率半径（Ｒ２）と同じ「２．５ｍｍ」である。
【0049】
また、第一摺擦面２１２ａの曲率半径（Ｒ１、図５（ａ）参照）は「２．０ｍｍ」であり、第二摺擦面２１１ａの曲率半径（Ｒ２）より小さいが、比較例に比べれば大きい。そして、第一摺擦面２１２ａにおける定着フィルム２２の曲率半径（Ｇ１）は、第一摺擦面２１２ａの曲率半径（Ｒ１）と比較すると十分大きい値である。そのため、第一摺擦面２１２ａにおける等価曲率半径（Ｑ１；「１／Ｑ１＝１／Ｒ１－１／Ｇ１」）は、実質的に第一摺擦面２１２ａの曲率半径（Ｒ１）と同じ「２．０ｍｍ」である。
【0050】
本実施形態において、加圧ローラ２４による加圧時に、定着フィルム２２と上流側摺擦部２１１と下流側摺擦部２１２のそれぞれに係る荷重は「２０Ｎ」であり、幅方向の線荷重（ｗ２、ｗ１）を計算すると共に「０．０６Ｎ／ｍｍ」となる。本実施形態の場合、第二摺擦面２１１ａの「Ｑ２／ｗ２」（実質的に「Ｒ２／ｗ２」）は「約４２ｍｍ２／Ｎ」であり、第一摺擦面２１２ａの「Ｑ１／ｗ１」（実質的に「Ｒ１／ｗ１」）は第二摺擦面２１１ａの「Ｑ２／ｗ２」より小さい「約３３ｍｍ２／Ｎ」である。
【0051】
＜検討実験＞
発明者らは、比較例と本実施形態の比較実験を行った。その実験結果を表１に示す。
発明者らは、比較例と本実施形態の比較実験を行った。その実験結果を表１に示す。
【表1】
【0052】
実験における１つ目の観点は、例えば定着フィルム２２と加圧ローラ２４が冷えた状態で画像形成装置１００が起動されたときに生じるスリップの抑制である。例えば夜間に停止していた画像形成装置１００の電源が朝一にオンされた場合、定着フィルム２２と加圧ローラ２４は常温まで冷えており、潤滑剤の粘度が高いが故に、定着フィルム２２とヒータ２３との摺動抵抗が大きくなる。この場合、加圧ローラ２４を駆動開始する際に、加圧ローラ２４を駆動するモータ（不図示）のトルクが大きくなってしまう。そうすると、加圧ローラ２４の回転に定着フィルム２２が追従できず、スリップが生じることがある。例えば、加圧ローラ２４との加圧力は「３００Ｎ」に設定され、加圧ローラ２４の回転速度は「３００ｍｍ／ｓ」に設定されている。
【0053】
比較例１の場合、起動時に係るモータの回転トルクは「２．４ｋｇ・ｃｍ」であり、本実施形態の場合、起動時に係るモータの回転トルクは「２．０ｋｇ・ｃｍ」であった。本実施形態の方は比較例に比べて回転トルクの低下がみられたが、共にスリップは生じなかった。モータの回転トルクが下がる要因を調べたところ、上流側摺擦部２１１や下流側摺擦部２１２による潤滑剤のせき止め量が、比較例１と本実施形態で異なることが分かった。
【0054】
比較例１においては、下流側摺擦部２１２における潤滑剤のせき止め量より上流側摺擦部２１１におけるせき止め量の方が小さかった。他方、本実施形態においては、上流側摺擦部２１１と下流側摺擦部２１２における潤滑剤のせき止め量は、下流側摺擦部２１２における潤滑剤のせき止め量より上流側摺擦部２１１におけるせき止め量の方が小さいが、それぞれのせき止め量が比較例１に比べてさらに小さくなっていることが分かった。
【0055】
このことから、「Ｑ／ｗ」が大きいほど、潤滑剤のせき止め量が少なく、通過できる潤滑剤の膜厚が大きくなることが確かめられた。よって、回転トルクが下がる要因は、「Ｑ／ｗ」がより大きいほど、上流側摺擦部２１１や下流側摺擦部２１２を通過する潤滑剤の膜厚が増加して定着フィルム２２とヒータ２３とが潤滑剤を介して摺擦する流体潤滑に近づくためと考えられる。つまり、スリップを抑制するには、上流側摺擦部２１１の第二摺擦面２１１ａの「Ｑ２／ｗ２」と、下流側摺擦部２１２の第一摺擦面２１２ａの「Ｑ１／ｗ１」のうち小さい方を可能な限り大きくすることである。
【0056】
本実施形態のようなフリーベルト構成では、定着フィルム２２の軌道を規制するために、上流側摺擦部２１１や下流側摺擦部２１２のような突出部を設ける必要があり、上流側摺擦部２１１や下流側摺擦部２１２にはある程度の大きい線荷重が加えられる。このような構成では、上記のように潤滑剤をせき止めてしまうリスクがあるが、等価曲率半径「Ｑ」を大きくするあるいは線圧「ｗ」を小さくすることで、定着ニップ部Ｎに侵入する潤滑剤の膜厚を維持しやすくできる。
【0057】
実験における２つ目の観点は、ヒータ２３の加熱時に生じるフィルム鳴きなどの異音の抑制である。ヒータ２３の加熱に応じて定着フィルム２２が高温になるほど、潤滑剤の粘度が低くなって、上流側摺擦部２１１や下流側摺擦部２１２を通過する潤滑剤の膜厚は小さくなり、ヒータ２３に供給される潤滑剤が少なくなる。それ故、定着フィルム２２とヒータ２３との間における潤滑剤の膜厚が薄くなる。そうなると、定着フィルム２２とヒータ２３とが潤滑剤を介さずに摺擦する箇所の比率が増え、潤滑剤を介する流体潤滑と固体同士の接触である境界潤滑とが入り混じった混合潤滑状態になってしまい、スティックスリップが発生して異音が生じる。この異音を確認するための実験では、加圧ローラ２４の加圧力が「３００Ｎ」に、ヒータ２３の温度が「２２０℃」に設定され、加圧ローラ２４の回転速度が「３００ｍｍ／ｓ」から徐々に低下される。そして、異音が生じたときの加圧ローラ２４の回転速度により、潤滑剤の膜厚を評価できる。
【0058】
比較例１において異音が生じたときの加圧ローラ２４の回転速度は、「９０ｍｍ／ｓ」であった。それに対して、本実施形態では加圧ローラ２４の回転速度が「１０ｍｍ／ｓ」まで低下されても、異音が生じなかった。即ち、本実施形態の方が定着フィルム２２とヒータ２３との間において潤滑剤の膜厚を厚く維持することができており、それにより定着フィルム２２とヒータ２３とが潤滑剤を介して摺擦する流体潤滑を維持できたためと考えられる。上記のように、「Ｑ／ｗ」が大きい本実施形態の方が、スリップと異音の抑制の観点で優位性があることが分かった。
【0059】
これに対し、潤滑剤の粘度で対策しようとしたものが表１に示した比較例２と比較例３である。粘度が低い潤滑剤を用いた場合は、朝一起動時での潤滑剤粘度が低く、モータの回転トルクを低くできるので、スリップが生じ難くできる。しかし、高温になるほど粘度が低下してしまい、上流側摺擦部２１１や下流側摺擦部２１２を通過する潤滑剤の膜厚が小さくなり、定着フィルム２２とヒータ２３間に供給される潤滑剤が少なくなるので、高温時異音は生じやすくなってしまう。また、粘度が高い潤滑剤を用いた場合は、粘度が低い潤滑剤を用いた場合と反対に、異音が生じるのを抑制できるが、スリップが生じやすくなってしまう。
【0060】
このような実験を「Ｑ／ｗ」を振って行った結果を図６に示す。図６において、「〇」はスリップと異音が共に生じなかったことを示し、「×」はスリップと異音の少なくともいずれかが生じたことを示す。図６から理解できるように、「Ｑ／ｗ」が「５ｍｍ２／Ｎ」以上であれば、スリップ及び異音が生じるのを抑制できる。
【0061】
表２では、先端余白（ｍｍ）が「３．５ｍｍ」である画像形成装置における「Ｑ／ｗ」と、先端余白（ｍｍ）が「５．５ｍｍ」である画像形成装置における「Ｑ／ｗ」を一例に示している。表２において、「〇」はスリップ及び異音が生じておらず、さらに記録材Ｐと定着フィルム２２との分離性が良好で且つ定着フィルムに温度ムラが生じていないことを示す。「△」はスリップ及び異音が生じておらず、さらに記録材Ｐと定着フィルム２２との分離性も良好であるが、定着フィルムに温度ムラが生じたことを示す。「×」はスリップと異音の少なくともいずれかが生じ、それに加えて、記録材Ｐと定着フィルム２２との分離性が良好でないことを示す。
【表2】
【0062】
「Ｑ／ｗ」が大きい場合、即ち等価曲率半径「Ｑ」が大きい場合あるいは線圧「ｗ」が小さい場合、下流側摺擦部２１２において定着フィルム２２の軌道が緩やかになることから、記録材Ｐと定着フィルム２２との分離性が低下する。
【0063】
そうであるから、本実施形態では、上流側摺擦部２１１の第二摺擦面２１１ａの「Ｑ２／ｗ２」と、下流側摺擦部２１２の第一摺擦面２１２ａの「Ｑ１／ｗ１」のうち少なくとも小さい方が「５（ｍｍ２／Ｎ）以上８０（ｍｍ２／Ｎ）以下」を満たせばよい。あるいは、第一摺擦面２１２ａの「Ｑ１／ｗ１」と第二摺擦面２１１ａの「Ｑ２／ｗ２」の両方が、「５（ｍｍ２／Ｎ）以上８０（ｍｍ２／Ｎ）以下」を満たせばよい。
【0064】
これは、「Ｑ１／ｗ１」と「Ｑ２／ｗ２」のいずれか一方でも「５（ｍｍ２／Ｎ）」より小さいと、上流側摺擦部２１１や下流側摺擦部２１２に潤滑剤がかきとられやすくなり（つまりせき止め量が大きい）、定着フィルム２２に担持される潤滑剤が少なくなり過ぎて、定着ニップ部Ｎに侵入する潤滑剤の膜厚が薄くなるからである。他方、「Ｑ１／ｗ１」と「Ｑ２／ｗ２」のいずれか一方でも「８０（ｍｍ２／Ｎ）」より大きいと、上流側摺擦部２１１や下流側摺擦部２１２に潤滑剤がかきとられ難くなるが（つまりせき止め量が小さい）、定着フィルム２２に担持される潤滑剤が多すぎて担持され難くなって、その結果、定着ニップ部Ｎに侵入する潤滑剤の膜厚が薄くなるからである。なお、第一摺擦面２１２ａの「Ｑ１／ｗ１」は、記録材Ｐの分離性の観点から「１０（ｍｍ２／Ｎ）以上３０以下（ｍｍ２／Ｎ）」とするのが好ましい。「Ｑ１／ｗ１」が「１０（ｍｍ２／Ｎ）以上３０以下（ｍｍ２／Ｎ）」であると、記録材Ｐの分離性が良好となる。
【0065】
以上のように、本実施形態では、加圧パッド２１に関し、上流側摺擦部２１１の第二摺擦面２１１ａの「Ｑ２／ｗ２」と、下流側摺擦部２１２の第一摺擦面２１２ａの「Ｑ１／ｗ１」のうち少なくとも小さい方が「５（ｍｍ２／Ｎ）以上８０（ｍｍ２／Ｎ）以下」を満たす。そうなるように、上流側摺擦部２１１と下流側摺擦部２１２とを形成した加圧パッド２１が定着フィルム２２の内側に非回転に配設される。こうすることにより、定着フィルム２２とヒータ２３との間において潤滑剤の膜厚を厚く維持することができ、潤滑剤に起因して定着フィルム２２に温度ムラが生じることなく、定着フィルム２２がスリップしたり異音が生じたりするのを抑制することができる。
【0066】
＜他の実施形態＞
なお、上述した実施形態では、感光ドラムに形成したトナー像を記録材に直接転写する直接転写方式について説明したが、感光ドラムに形成したトナー像を中間転写ベルトに転写する中間転写方式にも適用可能である。
なお、上述した実施形態では、感光ドラムに形成したトナー像を記録材に直接転写する直接転写方式について説明したが、感光ドラムに形成したトナー像を中間転写ベルトに転写する中間転写方式にも適用可能である。
【0067】
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
記録材に形成されたトナー像を記録材に定着する定着装置であって、
内周面に潤滑剤を担持して回転する無端状のベルトと、
前記ベルトを加熱する加熱手段と、
前記ベルトの内側に設けられ、トナー像が形成された記録材を挟持搬送しつつ熱及び圧力を加えて記録材にトナー像を定着するニップ部を形成するニップ部形成部材と、
前記ニップ部形成部材に対し前記ベルトを挟んで配置され、前記ベルトの外周面に当接して前記ベルトを加圧する回転体と、を備え、
前記ニップ部形成部材は、前記回転体の回転軸線方向から見て、
前記回転体側が開口した溝部と、
前記記録材の搬送方向に関し前記溝部の下流で前記ベルトの内周面に摺擦して前記ベルトの軌道を規制する第一摺擦面が曲率を有する形状に形成された下流側摺擦部と、
前記搬送方向に関し前記溝部の上流で前記ベルトの内周面に摺擦して前記ベルトの軌道を規制する第二摺擦面が曲率を有する形状に形成された上流側摺擦部と、を有し、
前記第一摺擦面における前記回転軸線方向の線圧を「ｗ１」（Ｎ／ｍｍ）、前記第一摺擦面の曲率半径を「Ｒ１」（ｍｍ）、前記第二摺擦面における前記回転軸線方向の線圧を「ｗ２」（Ｎ／ｍｍ）、前記第二摺擦面の曲率半径を「Ｒ２」（ｍｍ）としたとき、
前記第一摺擦面の「Ｒ１／ｗ１」と前記第二摺擦面の「Ｒ２／ｗ２」のうち、少なくとも小さい方が「５（ｍｍ２／Ｎ）以上８０（ｍｍ２／Ｎ）以下」を満たす、
ことを特徴とする定着装置。
（２）
前記第一摺擦面の「Ｒ１／ｗ１」と前記第二摺擦面の「Ｒ２／ｗ２」の両方が、「５（ｍｍ２／Ｎ）以上８０（ｍｍ２／Ｎ）以下」を満たす、
ことを特徴とする前記（１）に記載の定着装置。
（３）
前記第一摺擦面の「Ｒ１／ｗ１」は、「１０（ｍｍ２／Ｎ）以上３０以下（ｍｍ２／Ｎ）」である、
ことを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の定着装置。
（４）
前記第一摺擦面の「Ｒ１／ｗ１」は、前記第二摺擦面の「Ｒ２／ｗ２」より小さい、
ことを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれか１つに記載の定着装置。
（５）
前記加熱手段は面状発熱体であり、前記ベルトの内周面に摺擦するように前記溝部に配設される、
ことを特徴とする前記（１）乃至（４）のいずれか１つに記載の定着装置。
（６）
記録材に形成されたトナー像を記録材に定着する定着装置であって、
内周面に潤滑剤を担持して回転する無端状のベルトと、
前記ベルトを加熱する加熱手段と、
前記ベルトの内側に設けられ、トナー像が形成された記録材を挟持搬送しつつ熱及び圧力を加えて記録材にトナー像を定着するニップ部を形成するニップ部形成部材と、
前記ニップ部形成部材に対し前記ベルトを挟んで配置され、前記ベルトの外周面に当接して前記ベルトを加圧する回転体と、を備え、
前記ニップ部形成部材は、前記回転体の回転軸線方向から見て、
前記回転体側が開口した溝部と、
前記記録材の搬送方向に関し前記溝部の下流で前記ベルトの内周面に摺擦して前記ベルトの軌道を規制する第一摺擦面が曲率を有する形状に形成された下流側摺擦部と、
前記搬送方向に関し前記溝部の上流で前記ベルトの内周面に摺擦して前記ベルトの軌道を規制する第二摺擦面が曲率を有する形状に形成された上流側摺擦部と、を有し、
前記第一摺擦面における前記回転軸線方向の線圧をｗ１（Ｎ／ｍｍ）、前記第一摺擦面の曲率半径を「Ｒ１」（ｍｍ）、前記第一摺擦面における前記ベルトの曲率半径を「Ｇ１」（ｍｍ）、前記第一摺擦面における等価曲率半径「Ｑ１」（ｍｍ）を「１／Ｑ１＝１／Ｒ１－１／Ｇ１」とし、
前記第二摺擦面における前記回転軸線方向の線圧を「ｗ２」（Ｎ／ｍｍ）、前記第二摺擦面の曲率半径を「Ｒ２」（ｍｍ）、前記第二摺擦面における前記ベルトの曲率半径を「Ｇ２」（ｍｍ）、前記第二摺擦面における等価曲率半径「Ｑ２」（ｍｍ）を「１／Ｑ２＝１／Ｒ２－１／Ｇ２」としたとき、
前記第一摺擦面の「Ｑ１／ｗ１」と前記第二摺擦面の「Ｑ２／ｗ２」のうち、少なくとも小さい方が「５（ｍｍ２／Ｎ）以上８０（ｍｍ２／Ｎ）以下」を満たす、
ことを特徴とする定着装置。
（１）
記録材に形成されたトナー像を記録材に定着する定着装置であって、
内周面に潤滑剤を担持して回転する無端状のベルトと、
前記ベルトを加熱する加熱手段と、
前記ベルトの内側に設けられ、トナー像が形成された記録材を挟持搬送しつつ熱及び圧力を加えて記録材にトナー像を定着するニップ部を形成するニップ部形成部材と、
前記ニップ部形成部材に対し前記ベルトを挟んで配置され、前記ベルトの外周面に当接して前記ベルトを加圧する回転体と、を備え、
前記ニップ部形成部材は、前記回転体の回転軸線方向から見て、
前記回転体側が開口した溝部と、
前記記録材の搬送方向に関し前記溝部の下流で前記ベルトの内周面に摺擦して前記ベルトの軌道を規制する第一摺擦面が曲率を有する形状に形成された下流側摺擦部と、
前記搬送方向に関し前記溝部の上流で前記ベルトの内周面に摺擦して前記ベルトの軌道を規制する第二摺擦面が曲率を有する形状に形成された上流側摺擦部と、を有し、
前記第一摺擦面における前記回転軸線方向の線圧を「ｗ１」（Ｎ／ｍｍ）、前記第一摺擦面の曲率半径を「Ｒ１」（ｍｍ）、前記第二摺擦面における前記回転軸線方向の線圧を「ｗ２」（Ｎ／ｍｍ）、前記第二摺擦面の曲率半径を「Ｒ２」（ｍｍ）としたとき、
前記第一摺擦面の「Ｒ１／ｗ１」と前記第二摺擦面の「Ｒ２／ｗ２」のうち、少なくとも小さい方が「５（ｍｍ２／Ｎ）以上８０（ｍｍ２／Ｎ）以下」を満たす、
ことを特徴とする定着装置。
（２）
前記第一摺擦面の「Ｒ１／ｗ１」と前記第二摺擦面の「Ｒ２／ｗ２」の両方が、「５（ｍｍ２／Ｎ）以上８０（ｍｍ２／Ｎ）以下」を満たす、
ことを特徴とする前記（１）に記載の定着装置。
（３）
前記第一摺擦面の「Ｒ１／ｗ１」は、「１０（ｍｍ２／Ｎ）以上３０以下（ｍｍ２／Ｎ）」である、
ことを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の定着装置。
（４）
前記第一摺擦面の「Ｒ１／ｗ１」は、前記第二摺擦面の「Ｒ２／ｗ２」より小さい、
ことを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれか１つに記載の定着装置。
（５）
前記加熱手段は面状発熱体であり、前記ベルトの内周面に摺擦するように前記溝部に配設される、
ことを特徴とする前記（１）乃至（４）のいずれか１つに記載の定着装置。
（６）
記録材に形成されたトナー像を記録材に定着する定着装置であって、
内周面に潤滑剤を担持して回転する無端状のベルトと、
前記ベルトを加熱する加熱手段と、
前記ベルトの内側に設けられ、トナー像が形成された記録材を挟持搬送しつつ熱及び圧力を加えて記録材にトナー像を定着するニップ部を形成するニップ部形成部材と、
前記ニップ部形成部材に対し前記ベルトを挟んで配置され、前記ベルトの外周面に当接して前記ベルトを加圧する回転体と、を備え、
前記ニップ部形成部材は、前記回転体の回転軸線方向から見て、
前記回転体側が開口した溝部と、
前記記録材の搬送方向に関し前記溝部の下流で前記ベルトの内周面に摺擦して前記ベルトの軌道を規制する第一摺擦面が曲率を有する形状に形成された下流側摺擦部と、
前記搬送方向に関し前記溝部の上流で前記ベルトの内周面に摺擦して前記ベルトの軌道を規制する第二摺擦面が曲率を有する形状に形成された上流側摺擦部と、を有し、
前記第一摺擦面における前記回転軸線方向の線圧をｗ１（Ｎ／ｍｍ）、前記第一摺擦面の曲率半径を「Ｒ１」（ｍｍ）、前記第一摺擦面における前記ベルトの曲率半径を「Ｇ１」（ｍｍ）、前記第一摺擦面における等価曲率半径「Ｑ１」（ｍｍ）を「１／Ｑ１＝１／Ｒ１－１／Ｇ１」とし、
前記第二摺擦面における前記回転軸線方向の線圧を「ｗ２」（Ｎ／ｍｍ）、前記第二摺擦面の曲率半径を「Ｒ２」（ｍｍ）、前記第二摺擦面における前記ベルトの曲率半径を「Ｇ２」（ｍｍ）、前記第二摺擦面における等価曲率半径「Ｑ２」（ｍｍ）を「１／Ｑ２＝１／Ｒ２－１／Ｇ２」としたとき、
前記第一摺擦面の「Ｑ１／ｗ１」と前記第二摺擦面の「Ｑ２／ｗ２」のうち、少なくとも小さい方が「５（ｍｍ２／Ｎ）以上８０（ｍｍ２／Ｎ）以下」を満たす、
ことを特徴とする定着装置。
【符号の説明】
【0068】
１１…定着装置、２１…ニップ部形成部材（加圧パッド）、２２…ベルト（定着フィルム）、２３…加熱手段（ヒータ）、２４…回転体（加圧ローラ）、２１０…溝部（嵌め込み溝部）、２１１…上流側摺擦部、２１１ａ…第二摺擦面、２１２…下流側摺擦部、２１２ａ…第一摺擦面、Ｐ…記録材
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】