JP2010156794A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ベルト２と、該定着ベルト２に当接し且つ加圧して該定着ベルト２との間に定着ニップＮを形成する定着装置１において、定着ニップＮを通過する記録紙の紙厚が変化する等した場合に、定着画像の画像品質を低下させることなく該画像品質のばらつきを抑制可能な定着装置１を提供する。
【解決手段】加圧ローラ４を、加圧方向に移動可能に支持するとともに定着ベルト２に対して付勢して加圧する付勢支持機構８０と、加圧ローラ４を回転駆動させるための駆動機構８１とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンター等に用いられる、電子写真方式またはこれに類する方式の、トナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、紙、フィルム等の記録材上に形成されたトナー像を加熱定着させるための定着装置に関するものである。

従来より、電子写真方式に用いられる定着方式としては、所定の温度に制御された定着ベルトと加圧ローラとの間で、記録材を所定圧力で挟持して送り出すことで、記録紙上のトナー像を溶融して該記録材上に定着（固着）させる熱ローラ方式が知られており、近年、省電力化やウォームアップ時間の短縮の要求が高まる中で、定着ベルトを、筒状（無端帯状）のベルト（以下、定着ベルトという）で構成したフィルム加熱方式が採用されつつある。

例えば特許文献１に示す定着装置では、前記筒状の定着ベルトの内側空間に加熱用のセラミックヒータが収容されている。

定着ベルトの両端部は、定着ベルトが加圧ローラに離接可能にスライド支持されている。定着ベルトは、その両端部に接続されたバネ部材により付勢されて加圧ローラに押し付けられており、これにより、定着ベルトが、セラミックヒータに密着するように変形して加圧ローラとの間にトナー像を加熱する定着ニップを形成するようになっている。そして、前記定着装置では、加圧ローラが駆動側ローラとされ、該加圧ローラがモータにより回転駆動されると、定着ベルトがこれに従動して回転するようになっている。加圧ローラ及び定着ベルトが回転すると、記録紙が該ローラ及びベルトにより挟持搬送されて前記定着ニップを通過し、該定着ニップにてトナー像が加熱され記録紙上に定着する。

また、例えば特許文献２に示す定着装置では、装置全体の熱容量を小さくするととも定着ベルトの加熱・放熱空間を広く設定し、さらに、薄膜の定着ベルトを用いることで、ウォームアップ時間の短縮を図るようにしている。該定着装置では、加熱体としてハロゲンランプを使用している。ハロゲンランプは、定着ベルトの内側面から所定距離離れた位置に設けられており、ハロゲンランプが定着ベルトの内側面を照射することによる輻射熱を利用して定着ベルトの昇温を図っている。
特開２００２−３２３８２１号公報 特開２００２−２１４９５３号公報

ところで、前記特許文献１に示す定着装置では、定着ベルトを、加圧ローラに対して離接移動可能に構成し且つ付勢バネにより押し付けるようにしているので、記録紙が定着ニップを通過する際に記録紙の厚さに応じて、定着ベルトの位置を変化させてニップ圧（記録紙を挟み込む圧力）を略一定に維持することができ、紙厚の違いによる定着画像の画質のばらつきを抑制可能になっている。

しかしながら、この定着装置では、加圧ローラに比べて変形し易い定着ベルトを紙厚に応じて移動させる構成を採用しているため、この移動中にベルトが蛇行する等して定着画像の画質が悪化するという問題がある。

また、前記特許文献２に示すように定着ベルトの内側空間にハロゲンランプを配設するものでは、定着ベルトの温度を所定温度に制御するために、ハロゲンランプの定着ベルト内面からの距離を一定に管理する必要があるが、このものにおいて、上述した、定着ベルトを加圧ローラに対し離接方向に移動させる構成を適用したとすると、ランプと定着ベルト内面との距離が紙厚に応じて変動するため、定着ベルトの温度制御が困難となり、延いては、定着画像の画質が悪化したり、定着ベルトの寿命が低下したりするという問題がある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、記録紙の紙厚が変化する等した場合に、定着画像の画像品質を低下させることなく該画像品質のばらつきを抑制しようとすることにある。

前記の目的を達成するために、この発明では、記録紙上のトナー像を定着する定着装置を対象として、所定の軸方向に延びる筒状に形成され、回転可能に支持された定着ベルトと、前記定着ベルトに対してその外周側から直接に又は間接に当接して該定着ベルトとの間に定着ニップを形成する加圧ローラと、前記定着ベルト内に設けられ、前記加圧ローラを前記定着ベルトの内周側から受け止めて該定着ベルトを支持する支持体と、前記定着ベルト内に設けられ、該定着ベルトを内周側から加熱する加熱源と、前記加圧ローラを回転駆動させる駆動機構と、前記加圧ローラを、前記定着ベルトに対してその外周側から内周側に向かって加圧するように付勢するとともに該加圧方向に移動可能に支持する付勢支持機構と、を備えているものとする。

これによれば、記録紙の紙厚が変化したり、記録紙上のトナー量が変化したり、加圧ローラがその温度変化により膨張／収縮したりした場合には、加圧ローラは、付勢支持機構により定着ベルト側に付勢された状態で、該変化量に応じた分だけ加圧方向に移動する。したがって、定着ニップを通過する記録紙に作用するニップ圧を、記録紙の紙厚変化等によらず略一定に維持することでき、定着画像の画質のばらつきを抑制することができる。

また、定着ベルトに比べて高剛性の加圧ローラを加圧方向に移動させる一方で、定着ベルトの位置を固定するようにしたことで、定着ベルトを移動させた場合に生じるそのシワや蛇行（所定の軸方向の蛇行）を抑制しながら、ニップ圧を略一定に維持することができる。こうして、前記所定の軸方向における記録紙へのトナーの定着性を均一化しつつ、ニップ圧を一定に保つことができ、この結果、定着画像の画像品質の低下を防止することができるとともに該画像品質のばらつきを抑えることができる。

以上説明したように、本発明の定着装置によると、例えば、記録紙の紙厚が変化したり、記録紙上のトナー量が変化したり、加圧ローラがその温度変化により膨張／収縮したりした場合において、定着画像の画像品質を低下させることなく該画像品質のばらつきを抑制することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（実施形態１）
（全体構成）
図１乃至図４はそれぞれ、本発明の実施形態に係る定着装置１の斜視図、横断面図、側面図、縦断面図である。以下、本明細書において、横断面とは、長手方向に直交する断面を意味し、縦断面とは、長手方向に沿った断面を意味する。

この定着装置１は、所定の軸方向に延びる筒状に形成されたエンドレスの可撓性を有する定着ベルト２と、該定着ベルト２が所定の回転経路に沿って回転するように該定着ベルト２をその両端部において支持する経路形成部材３（図４参照）と、該定着ベルト２の外周面に押し当てられて該定着ベルト２との間で定着ニップＮを形成し且つ該定着ニップＮを通過する記録紙１９を加圧する加圧ローラ４と、該加圧ローラ４を定着ベルト２に付勢して支持する付勢支持機構８０と、該加圧ローラ４を回転駆動させるための駆動源としての回転電動モータ（図示省略）を含む駆動機構８１と、定着ベルト２の内部に配設され、加圧ローラ４に加圧される定着ベルト２を内側から支持する支持体５と、定着ベルト２の内部に配設され、該定着ベルト２を内周面から加熱する加熱源としてのハロゲンランプ６と、ハロゲンランプ６から支持体５を遮蔽する遮蔽板７とを備えている。

前記加圧ローラ４は、詳細は後述するように芯金４ａの回りに弾性層を形成してなるものであって、該芯金４ａの軸方向両端部からその外側に延びる軸棒４ｃ（軸心部材）を介して前記付勢支持機構８０により支持されている。また、加圧ローラは、該軸棒を前記駆動機構８１によって駆動することで図中に示した矢印の方向・向きに回転(自転)する。

前記定着装置１では、付勢支持機構８０により加圧ローラ４を付勢して支持体５に対応する位置にて定着ベルト２の外周面に押し当てることで、定着ベルト２が加圧ローラ４と支持体５とで挟持された状態となって、定着ベルト２と加圧ローラ４との間に定着ニップＮが形成される。この状態で加圧ローラ４が回転駆動されると、定着ベルト２は加圧ローラ４との摩擦力によって従動回転する。このとき、定着ベルト２は、経路形成部材３によって規制されて、所定の回転経路に沿って回転する。また、定着ベルト２は、ハロゲンランプ６の輻射熱により内周側から加熱されている。このとき、支持体５は、遮蔽板７によって遮蔽されているため、ハロゲンランプ６からの熱線の殆ど全てを遮蔽板７にて反射して定着ベルトの加熱に使用することができる。こうして、定着装置１は、定着ニップＮに搬送されてくる記録紙１９を、定着ベルト２によって加熱すると共に加圧ローラ４によって加圧して、該記録紙１９上に形成されたトナー像を記録紙１９に定着させる
（定着ベルト）
図５は、定着ベルト２の断面構造を示す図である。

前記定着ベルト２は、無端ベルトであって、内側から順に基材２ａ、弾性層２ｂおよび離型層２ｃの３層構造となっている。

前記基材２ａは、厚さが９０μｍのフィルム状の部材であって、耐熱性のポリイミド樹脂からなる。尚、この基材２ａの厚さは、４０μｍ〜１５０μｍ程度の範囲とすることが好ましく、前記ポリイミド樹脂の他、フッ素樹脂、ポリアミドイミド樹脂、アラミド樹脂等の耐熱性を有する材料を用いることができる。

ここで、ハロゲンランプ６からの熱線の吸収を良くするためには、基材２ａは、熱放射率が０．９以上あるものが好ましく、ポリイミド樹脂にカーボンブラック、グラファイト、酸化鉄等を分散させて着色すると有効である。

尚、基材２ａとしては、必ずしも耐熱性樹脂を用いる必要はなく、３０〜５０μｍ程度の厚みからなるステンレスやニッケルの金属チューブを用いてもよい。ただし、金属表面は、熱放射率が小さく、熱線の吸収が悪いので、内周面に熱線の吸収性と耐磨耗性とを兼ね備えた薄い耐熱性の樹脂層を設けることが好ましい。例えば、ポリイミド樹脂にフィラーを含有させたものを１０〜５０μｍ設けるとよい。

前記弾性層２ｂは、柔軟性のある厚さ１５０μｍのシリコーンゴムからなる。この弾性層２ｂは、特にトナー付着量の多いカラー画像を定着する場合に、定着ベルト２表面が未定着画像の表面の凹凸に倣い易くするためのものである。この弾性層２ｂを設けることによって、定着されたカラー画像のグロスの均一化を図ることができる。尚、モノクロ画像を形成するために用いられる定着装置においては、弾性層２ｂは必ずしも必要ではない。

弾性層２ｂの材料としては、シリコーンゴムやフッ素ゴムなどの耐熱性を有する弾性材料が好ましく、基材２ａと同様に、カーボンブラック等を混ぜ合わせて黒色に着色すると、熱線の吸収性が良く、有効である。その厚さは、必要に応じて適宜調整してよいが、好ましくは５０μｍ〜３００μｍである。

前記離型層２ｃは、溶融したトナーとの分離性を良くするために、厚さが３０μｍのＰＦＡで形成されている。

離型層２ｃの材料としては、離型性及び耐久性の良好な材料が好ましく、一般にはフッ素樹脂が適している。フッ素樹脂としては、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰなどが用いられる。離型層２ｃの厚さは、トナー像への倣いやすさと耐久性の観点から適宜決められるが、好ましくは５μｍ〜４０μｍ程度である。尚、この離型層２ｃも、用いるトナーやその他の条件により必要としない場合もある。

このように構成された定着ベルト２は、内径を３４ｍｍとし、全長（即ち、軸方向の長さ）をＡ３サイズの用紙の定着を可能とすべく３４０ｍｍとした。また、その内面には、摺動摩擦を低減し且つ耐久性を確保するために、耐熱性のグリースを付与している。

また、定着ベルト２は、ハロゲンランプ６により加熱されると熱膨張する。このように熱膨張すると、定着ベルト２の寸法が変化することになるため、熱膨張は小さい方が好ましい。定着ベルト２の熱膨張率を小さくするためには、例えば、定着ベルト２の基材２ａにポリイミド樹脂を用いた場合、そのポリイミド樹脂に金属や繊維系樹脂などの熱膨張防止剤を分散させることができる。

（経路形成部材）
図６は、支持体５、ハロゲンランプ６及び遮蔽板７と経路形成部材３との関係を模式的に示す経路形成部材３の正面図であり、図７は、経路形成部材３の斜視図であり、図４は、図２に示した定着装置のIV−IV線における縦断面図であり、図９は、定着ベルト２の回転経路の形状を模式的に示した横断面図である。

前記経路形成部材３は、図６及び図７に示すように、定着ベルト２内に嵌め込まれる経路形成部３１と、該経路形成部３１に対して鍔状に接合されて定着ベルト２の軸方向端部からはみ出して該定着ベルト２の軸方向端面と対向するフランジ部３３とを有している。このフランジ部３３が対向部材を構成する。

経路形成部材３は、図４及び図８に示すように、定着ベルト２の両端部に設けられており、経路形成部３１が定着ベルト２の端部に緩く嵌め込まれると共に、定着ベルト２の端部からはみ出したフランジ部３３が定着装置１のフレーム１１（図４参照）に取り付けられる。こうして、定着ベルト２は、経路形成部材３を介してフレーム１１に対して回転自在に取り付けられる。すなわち、経路形成部材３は、定着ベルト２の回転経路を形成する機能だけでなく、定着ベルト２を回転自在に支持する機能も有している。

前記経路形成部３１は、概略筒状に湾曲させた板状の部材で形成されていて、その外周面に経路形成面３２が形成されている。

経路形成面３２は、曲率半径が相対的に大きな大径部３２ａ（図７参照）と、曲率半径が相対的に小さな小径部３２ｂと、平面又は曲面で形成され、これら大径部３２ａと小径部３２ｂとを滑らかに接続する接続部３２ｃとを有している。さらに詳しくは、小径部３２ｂに対向する位置に大径部３２ａが設けられている。こうして、経路形成面３２の横断面（即ち、定着ベルト２の軸方向に直交する断面）は、小径部３２ｂよりも大径部３２ａ側に膨らんでいる。換言すれば、経路形成面３２の横断面は、非円形であって、鶏卵状に形成されている。ここで、小径部３２ｂよりも大径部３２ａ側に膨らんでいるとは、小径部３２ｂの曲率半径を有する円（即ち、小径部３２ｂによって円周の一部が構成される円）よりも、大径部３２ａが外側に位置する形状を意味する。

本実施形態では、大径部３２ａの（経路形成面３２の）曲率半径を約１６ｍｍとし、小径部３２ｂの（経路形成面３２の）曲率半径を約９ｍｍとしている。

また、経路形成部３１には切欠部３１ａが形成されていて、経路形成部３１は、筒の一部を軸方向の全長に亘って切り取った形状をしている。詳しくは、切欠部３１ａを挟んで、経路形成面３２の大径部３２ａと小径部３２ｂとが配置されている。つまり、切欠部３１ａによって形成される経路形成部３１の一端部には大径部３２ａが位置し、経路形成部３１の他端部には小径部３２ｂが位置する。また、経路形成部材３が定着装置１に組み込まれた際には、切欠部３１ａの位置は定着ニップＮが形成される位置に相当し、定着ニップＮの入口側に大径部３２ａが位置する一方、定着ニップＮの出口側に小径部３２ｂが位置する。

前記フランジ部３３は、概略筒状に形成された経路形成部３１の軸方向の一端部において、鍔状に拡がるように設けられた平板状の部材である。フランジ部３３は、経路形成部３１のような切欠部を有さず、切欠部３１ａに相当する部分にも設けられている。このフランジ部３３は、取り付け穴３３ａ，３３ａ，…を介してネジ（図示省略）によりフレーム１１に固定されている。フランジ部３３における、経路形成部３１が立設された面が、フレーム１１に取り付けられる取付面３３ｂとなる。

また、フランジ部３３には（詳しくは、経路形成部３１とフランジ部３３との隅部には）、経路形成部３１の外周を覆って環状に形成され、該経路形成部３１と同じ方向に突出する片寄り規制部３５が設けられている。

本実施形態において、片寄り規制部３５は、ハロゲンランプ６からの熱線が遮蔽板７に遮られる陰領域Ｋ（即ち、遮蔽板７の陰となる領域）に設けられている。換言すれば、片寄り規制部３５は、ハロゲンランプ６からの熱線が遮蔽板７に遮られずに照射される照射領域Ｌには設けられていない。

このように構成された経路形成部材３によってフレーム１１に対して回転自在に支持された定着ベルト２は、その内周面が経路形成面３２に摺接しながら回転するため、全周に亘って経路形成面３２と略同様の形状の経路に沿って回転する。その結果、定着ベルト２の回転経路は、図９に示すように、経路形成面３２と同様に非円形であって、詳しくは、曲率半径が相対的に大きな大径部と曲率半径が相対的に小さな小径部とを有した鶏卵状となる。

尚、前述の如く、定着ニップＮに相当する部分には経路形成面３２が存在しないため、定着ベルト２のうち定着ニップＮが形成される部分の経路は経路形成部３１によって規制されない。すなわち、経路形成部３１は、定着ベルト２のうち定着ニップＮ以外の部分の回転経路を形成する。詳しくは後述するが、定着ベルト２のうち定着ニップＮが形成される部分の経路は、加圧ローラ４及び支持体５の形状、並びに、加圧ローラ４の加圧力等に起因して形成される。

このように定着ベルト２の回転経路が経路形成面３２によって形成された結果、定着ベルト２のうち、定着ニップＮの出口近傍の部分は、経路形成面３２の小径部３２ｂに沿って、曲率半径が小さくなっている。こうすることで、記録紙１９が定着ニップＮを通過して出て行くときに、記録紙１９はそれ自身の復元力（こしの強さ）によって定着ベルト２から分離する。記録紙１９が分離できるかどうかは、使用するトナーの種類や付着量、記録紙１９の厚みやこわさ、定着ベルト２の表層の付着力の大小など様々な条件で決まる。本実施形態では、実験の結果（実験条件としては、薄紙（６４ｇ／ｍ^２紙）を用いてカラー３色重ね全面べた画像を定着した場合の結果）、出口側の曲率半径が約１０ｍｍ以下であれば確実に分離できることがわかった。

一方、定着ベルト２のうち、遮蔽板７を挟んで、定着ニップＮの出口部分と反対側の部分の回転経路は、経路形成面３２の大径部３２ａに沿って曲率半径が大きくなっていて、該定着ニップＮの出口部分よりも膨らんだ形状となっている。こうすることで、定着ベルト２にできるだけ曲げのストレスを与えることなく、摺動負荷を低減することができる。また、詳しくは後述するが、定着ニップＮの入口近傍に大径部３２ａを設けることによって、定着ベルト２内において、遮蔽板７を挟んで、定着ニップＮの出口部分と対向する部分にハロゲンランプ６を配置するための広い空間を確保することができる。ここで、定着ニップＮの出口部分の反対側の部分が定着ニップＮの出口部分よりも膨らんだ形状とは、定着ニップＮの出口部分の曲率半径を有する円（即ち、定着ニップＮの出口部分によって円周の一部が構成される円）よりも、該定着ニップＮの出口部分の反対側の部分が外側に位置する形状を意味する。

また、経路形成部３１は、定着ベルト２に対して内周側から当接しているため、定着ベルト２は内側への変形が規制される。そのため、定着ベルト２は、ハロゲンランプ６との距離が確保され、ハロゲンランプ６に近接し過ぎて破損してしまうことが防止される。

また、定着ベルト２の軸方向両端部が経路形成部材３，３によって支持された状態において、定着ベルト２の各軸方向端面は、図６に示すように、該経路形成部材３の環状突出部３４と対向している。定着ベルト２の両端部に設けられた片寄り規制部３５，３５間の軸方向の距離は、定着ベルト２の全長よりも長くなっている。詳しくは、定着ベルト２の端面は、片寄り規制部３５と所定の第１間隔を有して対向している。この第１間隔は、定着装置１の運転中において、定着ベルト２の熱膨張を考慮しつつ、定着ベルト２の軸方向への移動が許容される距離に設定されている。つまり、回転する定着ベルト２は、片寄り規制部３５，３５によって軸方向への移動が所定の許容範囲内に規制される。

尚、前記片寄り規制部３５は、経路形成部３１とフランジ部３３との隅部に設けられているが、定着ベルト２の軸方向端面と対向するように位置する限りにおいては、任意の場所に設けることができる。例えば、片寄り規制部３５を、経路形成部３１の外周面との間に間隔を開けた状態でフランジ部３３に設けてもよく、又はフランジ部３３との間に間隔を開けた状態で経路形成部３１の外周面のうち定着ベルト２から外側に出ている部分に設けてもよい。

また、経路形成面３２は、この形状に限定されるものではない。ただし、定着ニップＮの出口側の曲率半径を１０ｍｍ以下となるように設定することが好ましい。さらには、その曲率部分を９０度以上確保した上で、その他の部分をできるだけ大きく膨らませた形状にすることが好ましい。このように、定着ニップＮの出口側の曲率半径を１０ｍｍ以下とし、さらには、その曲率部分を９０度以上確保することによって、記録紙１９の分離がより確実となる。また、定着ニップＮの出口側以外の部分を大きく膨らませることによって、ハロゲンランプ６を配置するための広い空間を確保することができる。

また、経路形成面３２は、必ずしも全面が連続した形状である必要はなく、経路形成面３２は部分的に切り欠かれた形状であってもよいことは言うまでもない。

（加圧ローラ）
加圧ローラ４は、直径１８ｍｍのＳＵＳ製の芯金４ａと、該芯金４ａの外周面上に形成されたシリコーンゴム４ｂと、シリコーンゴム４ｂの外周面に形成された厚さ５０μｍのＰＦＡ層（図示省略）とを有している。加圧ローラ４全体としての外径は、２４ｍｍである。シリコーンゴム４ｂは、厚みを約３ｍｍ、硬度を１０度（ＪＩＳ−Ａ）、熱伝導率を０．４Ｗ/ｍ・Ｋとしている。加圧ローラ４の全長（即ち、外形２４ｍｍ部分の軸方向の長さ）は、定着ベルト２よりも若干短い３３２ｍｍとした。

この加圧ローラ４は、その軸心が定着ベルト２の軸方向と平行となった状態で、該定着ベルト２に対して外周側から当接し且つ押し付けられている。詳しくは、加圧ローラ４の両端には、図３，６に示すように、芯金４ａを小径化した軸棒４ｃが延び出ており、この両軸棒４ｃがそれぞれ、保持レバー１０１を含む付勢支持機構８０（詳細は後述する）によって回動自在に支持されている。また、両軸棒４ｃのうちの一方は、駆動機構８１（詳細は後述する）に対して動力伝達可能に連結されている。

尚、定着ニップＮに加圧ローラ４の全長（軸方向の最大長さ）よりも短い幅の記録紙１９を連続して通過させた場合、加圧ローラ４における、記録紙１９の幅よりも外側の領域では、記録紙１９に熱を吸収されないため、温度が上昇する。そこで、シリコーンゴム４ｂとして、熱伝導性の良い材料を用いることによって、この記録紙１９の外側の領域の温度上昇を効果的に防止できる。

（支持体）
前記支持体５は、図２に示すように、断面形状がＴ字形状をし、定着ベルト２の軸方向に延びる棒状の部材である。支持体５は、平板状の平板部５１ａと平板部５１ａの幅方向中央に立設されたリブ部５１ｂとで構成された断面Ｔ字形状の支持体本体５１と、該支持体本体５１の平板部５１ａの、リブ部５１ｂとは反対側に設けられた耐熱性樹脂製の断熱部材５２と、定着ニップＮを形成しやすくするために、断熱部材５２よりも弾性のある耐熱性ゴムからなるニップ形成部材５３とを有している。支持体本体５１は、定着ベルト２及び経路形成部材３の外側まで延びており、経路形成部材３の外側でフレーム１１に固定されている（図示省略）。

支持体本体５１の材料としては、鉄、ステンレス、銅、アルミニウム、またこれらの金属の合金等を用いることができる。

断熱部材５２の材料としては、ＰＰＳ、液晶ポリマー、ＰＥＥＫ等を用いることができ、好ましくは熱伝導率が低く、支持体５と定着ベルト２の間を断熱するものがよい。

ニップ形成部材５３の材料としては、シリコーンゴムや、フッ素ゴム等を用いることができる。

本実施形態においては、断熱部材５２としてＰＰＳを用い、ニップ形成部材５３として硬度５０度のシリコーンゴム、厚さ１．５ｍｍのものを使用している。

また、ニップ形成部材５３のうち加圧ローラ４と対向する部分にはニップ形成面５３ａが形成されている。このニップ形成面５３ａには、低摩擦係数の摺動シート５４が設けられている。こうして、ニップ形成部材５３は、摺動シート５４を介して定着ベルト２の内周面に当接している。尚、この摺動シート５４は必ずしも必要ではなく、ニップ形成部材５３のニップ形成面５３ａにフッ素樹脂等の低摩擦材をコーティングしたものを用いてもよい。この摺動シート５４としては、薄くて摩擦係数が小さく、耐摩耗性の高い材料を用いることが好ましい。

このように構成された支持体５は、定着ベルト２内において、定着ベルト２に対して外周側から加圧する加圧ローラ４の加圧力を受け止めて、定着ベルト２と加圧ローラ４との間に定着ニップＮを形成させる。このとき、定着ベルト２が可撓性を有すると共に、加圧ローラ４及び支持体５のニップ形成部材５３はそれぞれ弾性を有しているため、これらの材質及び加圧力に応じて、適宜変形し、定着ベルト２と加圧ローラ４との間に所定の幅（記録紙通過方向への寸法であって、以下、ニップ幅ともいう）で且つ平坦状のニップ面を有する定着ニップＮが形成される。

さらに、本実施形態では、定着ベルト２の定着ニップＮの入口側と出口側とに変形防止リブ８ａ，８ｂを軸方向に複数設けている。この変形防止リブ８ａ，８ｂは、通常時においては定着ベルト２に接触していない。しかし、定着ベルト２が何らかの原因で内方に変形した場合には、定着ベルト２の内周面に当接して、定着ベルト２が所定の回転経路を逸脱することがないよう、定着ベルト２の全長に亘ってその回転経路を一定の形状に規制するものである。

尚、支持体本体５１は加圧ローラ４からの強い加圧力を受け止めるため、支持体５の軸方向中央部は、加圧ローラ４から逃げる方向にたわみを生じる。たわみが大きいと、ニップ幅が軸方向の端部と中央で大きく異なり、定着の不均一や記録紙１９の走行不安定を引き起こす。そのため、支持体５は、軸の曲げ方向へのたわみに対する剛性が高いことが好ましい。そのため、支持体本体５１の材料としてはヤング率の大きなステンレスや鉄材を用いるのが好ましい。また、軸の曲げ方向へのたわみに対する剛性を高めるべく、許容できる範囲で加圧ローラ４の加圧力が作用する方向への寸法を大きくした形状であることが好ましい。さらには、支持体本体５１を予め、たわみ曲線に応じて加圧ローラ４側に凸状に湾曲させた形状として、加圧ローラ４からの加圧力を受けることによって、平坦に変形するように構成してもよい。例えば、支持体本体５１を鉄製とし、加圧ローラ４の加圧力を２９４Ｎ（３０ｋｇｆ）とした場合、中央部で約０．７ｍｍのたわみを発生するので、そのたわみ曲線に沿って中央部を凸の形状とすればよい。こうすることで、軸方向の全域に亘って均一なニップ幅と加圧力を確保することができる。尚、必ずしも支持体本体５１を中央部凸形状に形成する必要はなく、断熱部材５２やニップ形成部材５３等を中央部凸形状としてもよい。すなわち、支持体５として中央部凸形状となっていれば、同様の効果を得られることは言うまでもない。

（ハロゲンランプ）
前記ハロゲンランプ６は、定着装置１の加熱源であって、円筒状のガラス管内にタングステンフィラメント６３が配置されて構成されている。ハロゲンランプ６は、点灯される、フィラメント６３から定着ベルト２へ向かって熱線が照射される。こうして、ハロゲンランプ６は、輻射によって定着ベルト２を非接触で加熱する。このハロゲンランプ６が加熱源を構成する。

本実施形態に係るハロゲンランプ６は、１００Ｖ用で約９００Ｗの出力が可能となっている。このハロゲンランプ６の出力は、用いるトナーや記録紙１９、定着速度、要求されるウォームアップ時間などによって適宜選択される。このハロゲンランプ６は、定着ベルト２内において、その軸心が定着ベルト２の軸方向と平行となるように配設され、その端部が定着ベルト２及び経路形成部材３の外側まで延びており、経路形成部材３の外側でフレーム１１に固定されている（図示省略）。

ハロゲンランプ６は、図２に示すように、定着ベルト２の内部空間において、加圧ローラ４と定着ニップＮの中心を結んだＺ線よりも定着ニップＮの入口側の広い空間、即ち、図９に示すように、断面形状が大径部と小径部とを有する鶏卵状をした定着ベルト２の内部空間において、大径部に相当する位置に配置されている。この大径部は、定着ベルト２が大きく膨らんで、内周面が拡大された部分である。また、定着ベルト２の内周面のうち、遮蔽板７よりもハロゲンランプ６側の空間に位置する部分の方が、遮蔽板７よりも支持体５側の空間に位置する部分よりも広くなっている。こうすることによって、定着ベルト２の断面形状を円形に形成する場合と比較して、ハロゲンランプ６からの熱線を定着ベルト２の内周面における広い範囲で吸収している。

本実施形態では、定着ベルト２とハロゲンランプ６との距離を６．５ｍｍ以上確保している。ハロゲンランプ６が配置されている場所は、定着ベルト２が大きく膨らんだ部分であるため、定着ベルト２とハロゲンランプ６との距離を容易に確保することができる。尚、定着ベルト２とハロゲンランプ６との最低距離は、使用する熱源の種類や、定着ベルトの材質や厚さなどによって適宜選択する必要がある。

また、ハロゲンランプ６は、フィラメントコイル６３が略均一に巻かれた、両端部以外の大部分を占める発熱部６１と、両端部に設けられた、ほとんど発熱しない非発熱部６２とを有している。発熱部６１においては、フィラメントコイル６３が、定着装置１が想定している記録紙１９の最大幅（本実施形態の場合、Ａ３サイズの約３００ｍｍ）内でほぼ均一に巻かれており、最大幅内ではできるだけ均一な発光分布が得られるようにしている。尚、定着ベルト２の厚みが極めて薄いため、一般のヒートローラ定着器で用いられるように両端部での発光量を多くして両端部の温度低下を防ぐ必要が無く、発光部の端部もほぼ均一な光量分布としている。一方、非発熱部６２においては、発熱部６１においてコイル状に巻かれたフィラメント６３の端部を解いた状態でハロゲンランプ６の端部に設けられたコネクタ６４まで延ばしている。こうすることで、非発熱部６２は、ハロゲンランプ６を点灯しても、ほとんど発熱しないか、又は、発熱部６１に比べて発熱量が著しく抑えられている。

本実施形態では、ハロゲンランプ６の発熱部６１を３２０ｍｍとし、両端の経路形成部材３，３の間（詳しくは、経路形成部３１，３１，の先端間）の距離（３３０ｍｍ）より短くなるように設定した。こうすることで、ハロゲンランプ６の端部は経路形成部材３の外側まで延びているが、経路形成部材３と重なる部分ではハロゲンランプ６が発熱しないようにして、経路形成部材３を積極的に加熱することを防止している。

尚、本実施形態では加熱源としてハロゲンランプ６を用いたが、加熱源としてはハロゲンランプに限定されるものではなく、立ち上がりが早く且つ赤外線を効率よく発光するものであれば任意の加熱源を採用することができる。たとえば、石英ガラス管内に発熱源として炭素系発熱材料を用いたカーボンランプヒーターは赤外線を効率よく発光し、立ち上がりも比較的早いので好適である。

また、ハロゲンランプ６が局所的に加熱することがないように、ハロゲンランプ６の周方向全体に熱線を放射する、指向性を有さない特性を持ったハロゲンランプ６を使用している。このように、指向性を有さないハロゲンランプ６を用いることが好ましい。ただし、指向性を有するハロゲンランプ６を用いてもよい。指向性を有するハロゲンランプにおいても、定着ベルト２を局所的に加熱しないという観点からは、照射範囲Ｌが可及的に広いことが好ましい。

（遮蔽板）
遮蔽板７は、ハロゲンランプ６に対して支持体５を遮蔽して、ハロゲンランプ６からの熱線が支持体５に直接吸収されることがないようにするものであって、定着ベルト２のみを効率よく加熱するためのものである。この遮蔽板７が遮蔽体を構成する。

この遮蔽板７は、図２に示すように、定着ベルト２の内部においてハロゲンランプ６と支持体５との間で、定着ベルト２の軸方向に延びて設けられている。こうすることで、定着ベルト２の内周面は、その周方向において、ハロゲンランプ６からの熱線が照射される部分（照射領域Ｌに位置する部分。以下、照射部分ともいう。）と、遮蔽板７の陰となってハロゲンランプ６からの熱線が照射されない部分（陰領域Ｋに位置する部分。以下、非照射部分ともいう）とに分割される。

遮蔽板７は、断面山型の板状の部材であって、定着ベルト２の軸方向に直交する断面形状がハロゲンランプ６側に凸状に形成されている。遮蔽板７の材料としては熱放射率が０．１以下のものがよく、銅、アルミニウム、ステンレス等の表面光沢のある金属材料が好ましい。このように、遮蔽板７は、ハロゲンランプ６からの熱線をできる限り吸収しないように、少なくともハロゲンランプ６側の表面が光を反射するように形成されている。

この遮蔽板７は、その一部に接続部（図示省略）を設けて、該接続部を介して断熱部材５２に固定している。そして、遮蔽板７と支持体５との間には断熱空間が形成されている。こうして、遮蔽板７は、支持体５との間が断熱されており、遮蔽板７が熱線を吸収して加熱されたとしても、その熱が支持体５に伝導しないように構成されている。

さらに、遮蔽板７の端部は、経路形成部材３の外側まで延びている。こうすることによって、ハロゲンランプ６から熱を受けたとしても、その熱を定着ベルト２外へ放熱することができ、遮蔽板７が変形したり、変色したりすることを防止することができる。尚、遮蔽板７の材料として銅やアルミニウムなど熱伝導性の良い金属を用いることによって、遮蔽板７の熱をより効率良く放熱することができる。遮蔽板７の熱をさらに効率良く放熱させるために、例えば、遮蔽板７のうち、経路形成部材３より外側の部分の面積を広くする構成にしたり、遮蔽板７の端部をフレーム１１に接触させたりしてもよい。

また、遮蔽板７をハロゲンランプ６側に凸状に形成することによって、遮蔽板７を平坦な部材で形成する構成と比較して、定着ベルト２の内周面のうち照射部分の面積（換言すれば、横断面上の周長）を拡大することができる。すなわち、同じ構成の支持体５を遮蔽する場合、遮蔽板７を平板で構成すると、定着ベルト２内における遮蔽板７よりも支持体５側の空間の横断面は、略半円状又は略弓形状になる。それに対し、遮蔽板７をハロゲンランプ６側に凸状に形成すると、定着ベルト２内における遮蔽板７よりも支持体５側の空間の横断面は、中心角が１８０°未満の略扇形状となり、定着ベルト２の内周面のうち支持体５側の空間に位置する部分を可及的に低減することができる。その結果、定着ベルト２の照射部分の面積を可及的に拡大することができる。

別の見方をすると、仮に、定着ベルト２の内周面のうち、遮蔽板７に覆われた部分の面積を同じとすると、遮蔽板７を平板で構成する場合、支持体５を収容する空間が略半円状又は略弓形状となるのに対し、遮蔽板７をハロゲンランプ６側に凸状に形成する場合、支持体５を収容する空間が略扇形状となり、前述の略半円状又は略弓形状よりも拡大することができる。

さらに、仮に遮蔽板７を支持体５側に凸状に形成すると、遮蔽板７はハロゲンランプ６から見て凹面となり、ハロゲンランプ６から放射されて遮蔽板７で反射する熱線が、定着ベルト２の内周面の所定の箇所に集中する可能性がある。それに対し、遮蔽板７をハロゲンランプ６側に凸状に形成することによって、ハロゲンランプ６から照射されて遮蔽板７で反射する熱線は、様々な方向に散乱し、定着ベルト２の内周面の所定の箇所に集中することを防止することができる。

（付勢支持機構及び駆動機構の構成）
前記加圧ローラ４を支持する付勢支持機構８０は、図１及び図３に示すように、加圧ローラ４の軸方向の両側端部にそれぞれ設けられており、各付勢支持機構８０は、前記定着ベルト２の軸心方向に略平行に延び且つ前記フレーム１１に取付け固定された固定ピン１００と、一端部が固定ピン１００に対して揺動可能に支持された保持レバー１０１と、該保持レバー１０１の他端部に接続された第１スプリング１０２（ローラ付勢部材に相当）と、を備えている。

前記第１スプリング１０２は、引っ張りコイルスプリングからなるものであって、保持レバー１０１に対して、固定ピン１００回りに図３の時計回り方向の付勢力を付与する。換言すると、第１スプリング１０２は、固定ピン１００回りに、加圧ローラ４を定着ベルト２に近づける側（押し付ける側）に付勢するとも言える。加圧ローラ４は、この第１スプリング１０２の付勢力によって定着ベルト２に押し付けられて定着ベルト２を加圧する（定着ベルト２に対して力を加える）。これによって、定着ベルト２及び加圧ローラ４間に前記定着ニップＮが形成される。

加圧ローラ４から定着ベルト２に作用する加圧力は、本実施形態では、定着ニップＮのニップ面に垂直な方向に作用し、以下の説明ではこの方向（図２の上下方向）を加圧方向というものとする。

前記加圧ローラ４の軸方向両端部を支持する前記各軸棒４ｃは、それぞれ前記各付勢支持機構８０の保持レバー１０１（保持レバーの長手方向中間部）に回動可能に支持されている。これにより、加圧ローラ４は、軸棒４ｃを介して各保持レバー１０１に対して回動可能に支持されることとなる。

前記駆動機構８１は、加圧ローラ４の両端部を支持する各軸棒４ｃのうちの一方に連結されていて（加圧ローラ４の軸方向の一側にのみ配設されていて）、当該軸棒４ｃを介して加圧ローラ４に回転力を付与する。

より詳細には、駆動機構８１は、前記回転電動モータと、該モータの回転動力を加圧ローラ４（軸棒４ｃ）へと伝達する動力伝達機構８１ａとを備えている。

動力伝達機構８１ａは、前記一方の軸棒４ｃに回転一体に取付られた加圧ローラギヤ１０３と、該加圧ローラギヤ１０３に噛合する揺動ギヤ１０４と、該揺動ギヤ１０４に噛合して前記電動モータの出力軸に連結ピン１１０を介して回転一体に取り付けられた駆動伝達ギヤ１０５と、を有しており、電動モータの回転動力が、前記駆動伝達ギヤ１０５、揺動ギヤ１０４、加圧ローラギヤ１０３の順で加圧ローラ４へと伝達されるようになっている。

各ギヤ１０３乃至１０５は、本実施形態では、平歯車（スパギヤ）により構成されており、駆動伝達ギヤ１０５と加圧ローラギヤ１０３とのピッチ円直径は等しいものとされ、揺動ギヤ１０４のピッチ円直径は、駆動伝達ギヤ１０５及び加圧ローラギヤ１０３のピッチ円直径よりも大きい。駆動伝達ギヤ１０５及び加圧ローラギヤ１０３の歯数は、揺動ギヤ１０４との関係で理論上可能な最低歯数とされており、これにより、動力伝達機構８１ａ全体のコンパクト化を図っている。

前記電動モータは、フレーム１１（所定の固定部材）に取付け固定されており、前記連結ピン１１０は、フレーム１１に対して電動モータを介して、位置を固定した状態で回動可能に支持されている
前記揺動ギヤ１０４は、基端部が連結ピン１１０に揺動可能に支持されたアーム部材１０６の先端部に、支持ピン１０７を介して回動可能に取り付けられている。

アーム部材１０６の先端部には、第２スプリング１０８（ギヤ付勢部材に相当）が取り付けられている。

第２スプリング１０８は、引っ張りコイルスプリングからなるものであって、その一端部が前記フレーム１１に取り付けられ、他端部が該アーム部材１０６の先端部に取り付けられている。そして、第２スプリング１０８は、アーム部材１０６に対して連結ピン１１０回りに、図３の反時計回り方向の付勢力を付与する。換言すると、第２スプリング１０８は、アーム部材１０６に対して、連結ピン１１０回りに、揺動ギヤ１０４を加圧ローラギヤ１０３に押し付ける側（両ギヤ間のバックラッシが減じる側）の付勢力を付与する。

前記駆動伝達ギヤ１０５及び加圧ローラギヤ１０３は、図３に示すように、加圧ローラ４の軸心方向（各ギヤ１０３乃至１０５の軸心方向及び定着ベルト２の軸心方向に一致する方向であって、以下、Ｚ軸方向という）から見て、揺動ギヤ１０４の軸心を通り且つ前記加圧方向に延びる直線Ｃを挟んで、互いに対向して（対称に）配設されている。

駆動伝達ギヤ１０５及び揺動ギヤ１０４の接触点と、加圧ローラギヤ１０３及び揺動ギヤ１０４の接触点と、揺動ギヤ１０４の軸心と、を結んで形成される三角形は、直線Ｃを対称軸とする二等辺三角形を構成している。前記固定ピン１００の軸心は、Ｚ軸方向から見て、駆動伝達ギヤ１０５の軸心と加圧ローラギヤ１０３の軸心とを結ぶ直線Ｄ上に位置しており、この直線Ｄはニップ面に平行に延びている。

前記駆動伝達ギヤ１０５及び加圧ローラギヤ１０３はそれぞれ、Ｚ軸方向から見て、記録紙１９が前記定着ニップＮを通過中に、すなわち、駆動源である電動モータからの回転動力が、加圧ローラギヤ１０３に対し、その加圧ローラギヤ１０３に噛合している駆動伝達ギヤ１０５で伝達され、その加圧ローラギヤ１０３（つまり加圧ローラ）の軸心回りに作用して、該各ギヤ１０５、１０３を回転させているときに、該各ギヤ１０５，１０３と前記揺動ギヤ１０４との接触点における力の作用線がＸ軸方向（ニップ面に平行で且つＺ軸方向に対して垂直な方向であって、図３の左右方向）を向くように、つまり、駆動源からの回転動力が前記加圧方向とは垂直な方向の動力に変換されるように、初期状態において、前記直線Ｃ上からずれた位置に配設されている。ここで、初期状態とは、記録紙１９が定着ニップＮを通過する前の状態（定着ニップＮに記録紙１９が存在しない状態）であって、加圧ローラ４が定着ベルト２に当接して支持体５が該加圧ローラ４を受け止めることでその移動が停止した状態（端的には、駆動伝達ギヤ１０５及び加圧ローラギヤ１０３が回転していない状態）をいう。記録紙１９が定着ニップＮを通過することにより加圧ローラギヤ１０３及び揺動ギヤ１０４の位置が紙厚の分だけ変化するが、その変化量は十分に小さいので、各ギヤ１０３乃至１０５を以下のように配設することで、記録紙１９が定着ニップＮを通過する前及び通過中の両状態において、各ギヤ１０３乃至１０５間に作用する力をＸ軸方向に向けることができる。

すなわち、駆動伝達ギヤ１０５は、Ｚ軸方向から見て、前記直線Ｃに対して該ギヤ１０５の回転方向の後側に圧力角β分だけずれた位置に配設され、加圧ローラギヤ１０３は、直線Ｃに対して該ギヤ１０５の回転方向の前側に圧力角α分だけずれた位置に配設されている。

ここで、圧力角βとは、駆動伝達ギヤ１０５及び揺動ギヤ１０４の噛合状態における圧力角（両ギヤ１０４，１０５の接点における圧力角）に略等しくであり、圧力角αとは、加圧ローラギヤ１０３及び揺動ギヤ１０４の噛合状態における圧力角（両ギヤ１０３，１０４の接点における圧力角）である。圧力角α，βは、例えば１５°又は２０°に設定されている。

各ギヤ１０３乃至１０５の位置関係をより詳細に説明すると、以下の通りである。すなわち、各ギヤ１０３乃至１０５は、図３に示すように、Ｚ軸方向から見て、揺動ギヤ１０４の軸心と加圧ローラギヤ１０３の軸心とを結ぶ直線Ｂと、前記直線Ｃ（加圧方向に伸びる直線Ｃ）とのなす角が圧力角αに一致するように、且つ、揺動ギヤ１０４の軸心と駆動伝達ギヤ１０５の軸心とを結ぶ直線Ａと、前記直線Ｃとのなす角が圧力角βに一致するように配設されている。

ここで、加圧ローラギヤ１０３、揺動ギヤ１０４、駆動伝達ギヤ１０５のピッチ円半径をそれぞれｒ１，ｒ２，ｒ３とし、加圧ローラギヤ１０３の軸心から前記直線Ｃに下ろした線分の長さをＬ１とし、駆動伝達ギヤ１０５の軸心から直線Ｃに下ろした線分の長さＬ２とすると、以下の関係式が成立する。

（動作説明）
このように構成された定着装置１の動作を詳しく説明する。

前記加圧ローラ４が、支持体５に対応する位置において、定着ベルト２の外周面に付勢支持機構８０によって所定の加圧力で押し付けられると、定着ベルト２が加圧ローラ４と支持体５とで挟み込まれた状態となり、定着ベルト２と加圧ローラ４との当接部に定着ニップＮが形成される。この状態で、前記駆動機構８１（前記モータ）によって加圧ローラ４が回転駆動されると、定着ベルト２は、加圧ローラ４との摩擦力により従動回転する。尚、定着ベルト２の内周面は摺動シート５４を介して支持体５と接触しているため、定着ベルト２と支持体５との間の摩擦力は小さく、定着ベルト２は摺動シート５４に対して滑りながら移動していく。このとき、定着ベルト２は、その両端部に経路形成部材３の経路形成部３１が嵌め込まれているため、経路形成面３２に沿った形状をほぼ保ったまま回転する。このとき、定着ベルト２は、その両端部の経路形成部３１のフランジ部３３に設けられた片寄り規制部３５によって、軸方向への移動が所定の範囲内に規制されている。

定着ベルト２が従動回転し始めると、ほぼ同時にハロゲンランプ６が点灯されて、定着ベルト２の内面を照射する。このとき、定着ベルト２は回転しており、定着ベルト２の内周面のうち、遮蔽板７に覆われていない照射領域Ｌに位置する部分が、ハロゲンランプ６からの熱線を順次吸収していく。こうして、定着ベルト２は急速に昇温する。尚、このときハロゲンランプ６から出て遮蔽板７に当たった熱線もほとんどが反射されて、照射領域Ｌに位置する定着ベルト２に吸収される。

定着ベルト２がやがて所定の温度に達すると、トナー像を担持した記録紙１９が定着ニップＮに搬送されてくる。記録紙１９上のトナー像は、定着ニップＮにおいて、高温となった定着ベルト２によって加熱溶融されると共に、加圧ローラ４によって加圧されて、記録紙１９上に順次定着される。尚、定着ベルト２の温度は、不図示のサーミスタで検知され、温度制御装置によりハロゲンランプ６が適宜ＯＮ、ＯＦＦされることで、定着に必要な一定の温度に制御される。

トナー像が定着された記録紙１９は、定着ニップＮから排出される。定着ニップＮの出口側では、定着ベルト２の曲率半径が小さくなっているため、記録紙１９はそれ自身の復元力によって定着ベルト２から順次分離していく。記録紙１９の後端が定着ニップＮを通過することで、定着装置１の定着処理が終了する。

ここで、前記実施形態１では、加圧ローラ４（加圧ローラギヤ１０３）は、保持レバー１０１により固定ピン１００回りに揺動可能に支持されるとともに第１スプリング１０２の付勢力でもって定着ベルト２に一定圧で押し付けられている。このため、例えば、記録紙１９の厚さ（種類）が変化したり、記録紙１９上の付着トナー量が変化したり、加圧ローラ４がその温度変化により膨張／収縮する等した場合でも、保持レバー１０１が固定ピン１００回りに回動することにより加圧ローラ４の位置が該変化分に相当する量だけ変化して（つまり、定着ニップ面を通る記録紙１９の厚み分、記録紙１９上の付着したトナーの量（厚み）の分、又は、加圧ローラ４の温度変化による膨張／収縮分だけ変化して）、加圧ローラ４は定着ベルト２に対して一定圧で押し付けられることとなる。よって、定着画像の画像品質を、記録紙厚の変化等によらず一定に維持することが可能となる。

また、定着ベルトに比べて剛性が高く変形し難い加圧ローラ４を定着ベルト２に対して移動可能として押し付けるようにしたことで、定着ベルト２を加圧ローラ４に押し付けるようにした場合に比べて、定着ベルト２のシワや蛇行（定着ベルト２の摺動回転に伴うその軸方向の蛇行）の発生を抑制することができ、定着画像の画像品質の低下を防止することができる。

また、加圧ローラ側に比べて構成が複雑な定着ベルト側を固定することができ、装置全体の構成を簡素化することができる。また、定着ベルト２の内面と加熱源としてのハロゲンランプ６との距離を一定に維持することができるので、定着ベルト２の温度制御を容易化することができるとともに、定着ベルト２がその耐熱温度を超えるのを確実に防止することが可能となる。

また、前記実施形態１では、加圧ローラギヤ１０３に噛合する揺動ギヤ１０４は、アーム部材１０６を介して連結ピン１１０回りに揺動可能に支持され且つ第２スプリング１０８によって付勢されて加圧ローラギヤ１０３に一定圧で押し付けられている。したがって、前記のように記録紙厚が変化する等して加圧ローラギヤ１０３（加圧ローラ４）の前記加圧方向の位置が変化したとしても、この変化量に応じた分だけアーム部材１０６が連結ピン１１０回りに揺動して揺動ギヤ１０４の位置が変化し、揺動ギヤ１０４は加圧ローラギヤ１０３に対して一定圧で押し付けられることとなる。こうして、揺動ギヤ１０４より加圧ローラギヤ１０３に作用する押圧力を、記録紙１９の厚さ等によらず一定圧に維持することができ（揺動ギヤ１０４と加圧ローラギヤ１０３との噛合い力を一定に維持することができ）、延いては、加圧ローラ４を定着ベルト２に対して一定圧で押し付けて定着画像の画像品質のばらつきを抑制することが可能となる。

また、前記実施形態１では、噛合している前記各ギヤ１０３乃至１０５は、互いの間において各軸心回りに作用する力の作用線が前記加圧方向に対して垂直になるように配設されている。

このため、画像形成中に、すなわち、各ギヤ１０３乃至１０５が回転しているときに、駆動源からの、前記加圧方向とは垂直な方向に変換された動力が、すべて各ギヤを軸心回りに回転させる作用力となり、加圧ローラギヤ１０３に対して昇降方向の力（前記加圧方向の力）が発生することもない。したがって、前記実施形態１の如く、加圧ローラ４の軸方向（Ｚ軸方向）の一側にのみ加圧ローラギヤ１０３（駆動機構８１）を連結するようにした場合であっても、定着ベルト２及び加圧ローラ４間に作用する圧力（ニップ圧）をＺ軸方向の略全体に亘って均一化することができる。よって、加圧ローラ４のＺ軸方向におけるトナーの定着速度のバラツキを抑制して、定着画像の画像品質をより一層向上させることが可能となる。

また、モータの駆動前と駆動後とでニップ圧が変化しないため、モータ駆動後にニップ圧が増加する過程で定着画像の画像品質が乱れるのを防止することができる。

また、前記実施形態１では、保持レバー１０１を揺動支持する固定ピン１００は、Ｚ軸方向から見て、その軸心と加圧ローラ４（加圧ローラギヤ１０３）の軸心とを結ぶ直線Ｄが前記加圧方向に垂直になるように配設されている。これによれば、揺動ギヤ１０４より加圧ローラギヤ１０３に対して作用するＸ軸方向（加圧方向に垂直な方向）の駆動力によって、保持レバー１０１が固定ピン１００回りに揺動するのを防止することができる。したがって、加圧ローラ４の位置変動を抑制して、トナー像を記録紙１９に安定して定着させることができる。

また、前記実施形態１では、駆動伝達ギヤ１０５及び揺動ギヤ１０４の接触点と、加圧ローラギヤ１０３及び揺動ギヤ１０４の接触点と、揺動ギヤ１０４の軸心と、を結んで形成される三角形は、直線Ｃを対称軸とする二等辺三角形を構成している。こうすることで、揺動ギヤ１０４に対して駆動伝達ギヤ１０５より作用する力Ｆ２と、揺動ギヤ１０４に対して加圧ローラギヤ１０３より作用する力Ｆ１とが互いに打ち消しあってキャンセルされることとなる。これにより、揺動ギヤ１０４の位置変動を極力抑制することができ、したがって、揺動ギヤ１０４と加圧ローラギヤ１０３との位置関係、延いては加圧ローラ４と定着ベルト２との位置関係を一定に保って、定着画像の画質のばらつきを抑制することができる。

尚、前記実施形態１では、Ｚ軸方向から見て、固定ピン１００の軸心が前記直線Ｄ上に位置するものとされているが、これに限ったものではなく、例えば、図１２に示すように、固定ピン１００を、Ｚ軸方向から見て、その軸心が直線Ｄよりも定着ベルト２側に位置するように配設してもよい。この場合には、保持レバー１０１を、固定ピン１００の軸心と加圧ローラギヤ１０３の軸心とを結ぶ直線に沿って延びる傾斜部１０１ａと、前記直線Ｄに沿って延びる水平部１０１ｂとで構成すればよい。尚、このような構成をとった場合でも、前記加圧方向は図１２における上下方向に一致する。

（実施形態２）
図１１及び図１２は、本発明の実施形態２を示し、動力伝達機構８１ａ（駆動機構８１）の構成を前記実施形態１とは異ならせたものである。尚、付勢支持機構８０や定着ベルト２等その他の機械要素の構成については、前記実施形態１と同様であるためその詳細な説明を省略する。また、図１及び図３と実質的に同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

すなわち、本実施形態に係る動力伝達機構８１ａは、駆動伝達ギヤ１０５及び加圧ローラギヤ１０３代えて駆動プーリ１２０及び従動プーリ１２１（加圧ローラプーリ）を設けるとともに、両プーリ１２０，１２１間に掛け回された駆動ベルト１２３を介して動力伝達を行うように構成されている。

具体的には、駆動プーリ１２０は、不図示のモータの出力軸に回転一体に取付けられ、従動プーリ１２１は、前記加圧ローラ４の軸棒４ｃに回転一体に取付けられており、モータの回転動力は、駆動プーリ１２０、駆動ベルト１２３、及び従動プーリ１２１を介して加圧ローラ４（軸棒４ｃ）へと伝達される。

駆動プーリ１２０と従動プーリ１２１とは、ピッチ円直径が等しくなっていて、Ｚ軸方向から見たときに、前記初期状態においてそれぞれの軸心を通る直線Ｄが加圧方向に垂直（ニップ面に平行）になるように配設されている。そして、この直線Ｄ上に、保持レバー１０１を揺動支持する固定ピン１００の軸心が位置している。

このような構成によれば、記録紙１９の紙厚が変化する等した場合には、この変化量に応じた分だけ保持レバー１０１が固定ピン１００回りに揺動して加圧ローラ４の位置が変化し、加圧ローラ４は第１スプリング１０２の付勢力によって定着ベルト２に一定圧で押付けられることとなる。よって、記録紙１９の紙厚等の変化によらず定着圧を一定に保って、定着画像の画像品質のばらつきを抑制することができる。ここで、加圧ローラ４が固定ピン１００回りに揺動することで、加圧ローラ４に対して駆動ベルト１２３より該ローラ４の揺動方向とは逆向きの力（張力）が働くが、記録紙１９の厚みやトナー付着量、加圧ローラの膨張／収縮によって起こる加圧ローラの揺動量は小さく、したがって、この逆向きの力は無視し得る程小さい。

（実施形態３）
図１３及び図１４は、本発明の実施形態３を示し、付勢支持機構８０の構成を前記各実施形態とは異ならせたものである。尚、動力伝達機構８１ａ（駆動機構８１）や、定着ベルト２等のその他の機械要素の構成は、前記実施形態１と同様であるためその詳細な説明を省略する。また、図１及び図３と実質的に同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

すなわち、付勢支持機構８０は、前記加圧ローラ４の軸方向両端部の軸棒４ｃに嵌合する支持孔１３０ｆを有するスペーサ部材１３０と、該スペーサ部材１３０を挟み込むようにして加圧方向に移動可能に案内する一対のガイドブラケット１３１と、加圧ローラ４を定着ベルト２に押し付けるべくスペーサ部材１３０を定着ベルト２側へと付勢する付勢スプリング１３２と、を備えている。

前記各ガイドブラケット１３１はフレーム１１（図４参照）に対してボルトで固定されている。図１４中、符号１３１ｆはそのためのボルト挿通孔である。

付勢スプリング１３２は、圧縮コイルスプリングからなるものであって、フレーム１１に設けられたガイド穴１１ａに挿入されて前記スペーサ部材１３０を該フレーム１１に対して弾性支持する。

各ガイドブラケット１３１は、スペーサ部材１３０に当接する案内面１３１ａを有している。案内面１３１ａは、前記加圧方向（図１４の上下方向）に延びるとともにＸ軸方向に垂直に形成されている。

以上のように構成された定着装置１では、記録紙１９の紙厚が変化する等した場合には、スペーサ部材１３０がガイドブラケット１３１の案内面１３１ａに摺接しながら該変化分に相当する量だけ移動して加圧ローラ４の位置が変化し、加圧ローラ４は定着ベルト２に対して付勢スプリング１３２の付勢力でもって一定圧で押し付けられることとなる。こうして、加圧ローラ４を、記録紙１９の厚さ等によらず定着ベルト２に対して一定圧で押し付けることができ、定着画像の画像品質のばらつきを抑制することが可能となる。

尚、スペーサ部材１３０は、軸棒４ｃに対して滑り性のよい樹脂材等で構成することが好ましい。こうすることで、加圧ローラ４の回転性を向上させてその回転速度変動を抑えることができ、延いては、加圧ローラ４及び定着ベルト２間の圧力（ニップ圧）の変動を抑制することができる。

また、ガイドブラケット１３１についても滑り性のよい部材を使用することが好ましい。これにより、記録紙１９の紙厚が変化したりした場合に、加圧ローラ４を加圧方向にスムーズに移動させることができ、該ローラ４とガイドブラケット１３１（案内面１３１ａ）との間に生じる加圧方向の摺動抵抗によりニップ圧が変動するのを確実に防止することができる。

前記実施形態３では、動力伝達機構８１ａの構成を前記実施形態１と同様にギヤ伝達機構としたが、例えば、前記実施形態２と同様にベルト伝達機構を採用するようにしてもよい。

（他の実施形態）
本発明の構成は、前記実施形態に限定されるものではなく、それ以外の種々の構成を包含するものである。すなわち、前記各実施形態では、加圧ローラ４を定着ベルト２に直接に当接させてニップを形成するようにしているが、これに限ったものではなく、例えば図１５に示すように、加圧ローラ４を加圧ベルト１５０を介して（間接的に）定着ベルト２に当接させるようにしてもよい。具体的には、加圧ローラ４に対して平行に並ぶ従動ローラ１５１を設けておき、両ローラ４，１５１間に加圧ベルト１５０を巻き掛けるようにすればよい。そして、加圧ローラ４及び従動ローラ５０の直径寸法を同じにして、Ｚ軸方向から見て、それぞれの軸心を通る直線Ｄがニップ面に平行になるようにすれば、加圧ローラ４（加圧ベルト１５０）に対して加圧方向の力が作用することもないので、前記各実施形態と同様の作用効果を得ながら、ニップ幅を十分に確保して安定した記録紙搬送が可能となる。

また、前記実施形態では、モータの動力を加圧ローラ４に伝達するべく動力伝達機構８１ａを設けるようにしているが、必ずしも設ける必要はなく、モータを加圧ローラ４（軸棒４ｃ）に直結するようにしてもよい。

本発明は、定着ベルトやその他構成部品にダメージを与えることなく大きな電力の投入を可能としウォームアップ時間の短縮を図ることを目的とした定着装置に有用である。

本発明の実施形態に係る定着装置を示す斜視図である。 定着ベルト及び加圧ローラの横断面図である。 図１におけるIII方向矢視図である。 図２におけるIV-IV線断面図である。 定着ベルトの拡大断面図である。 経路形成部材を示す正面図である。 経路形成部材の斜視図である。 加圧ローラの付勢支持機構及び駆動機構を示す拡大斜視図である。 定着ベルトの回転経路の形状を模式的に示す横断面図である。 実施形態１の変形例を示す図３相当図である。 実施形態２を示す図３相当図である。 実施形態２を示す図８相当図である。 実施形態３を示す図１相当図である。 実施形態３を示す図３相当図である。 他の実施形態を示す図３相当図である。

符号の説明

１ 定着装置
２ 定着ベルト
４ 加圧ローラ
１１ フレーム（所定の固定部材）
１９ 記録紙
３３ 経路形成部材
８０ 付勢支持機構
８１ 駆動機構
８１ａ 動力伝達機構
１００ 固定ピン（第１支持ピン）
１０１ 保持レバー（レバー部材）
１０２ 第１スプリング（ローラ付勢部材）
１０３ 加圧ローラギヤ
１０４ 揺動ギヤ（中間ギヤ）
１０５ 駆動伝達ギヤ
１０６ アーム部材
１０８ 第２スプリング（ギヤ付勢部材）
１１０ 連結ピン（第２支持ピン）
１２０ 駆動プーリ
１２１ 加圧ローラプーリ
１２３ 駆動ベルト（動力伝達ベルト）
１３０ スペーサ部材（案内部材）
１３１ ガイドブラケット（案内部材）
１３２ 付勢スプリング（ローラ付勢部材）

Claims (14)

1. 記録紙上のトナー像を定着する定着装置であって、
   所定の軸方向に延びる筒状に形成され、回転可能に支持された定着ベルトと、
   前記定着ベルトに対してその外周側から直接に又は間接に当接して該定着ベルトとの間に定着ニップを形成する加圧ローラと、
   前記定着ベルト内に設けられ、前記加圧ローラを前記定着ベルトの内周側から受け止めて該定着ベルトを支持する支持体と、
   前記定着ベルト内に設けられ、該定着ベルトを内周側から加熱する加熱源と、
   前記加圧ローラを回転駆動させる駆動機構と、
   前記加圧ローラを、前記定着ベルトに対してその外周側から内周側に向かって加圧するように付勢するとともに該加圧方向に移動可能に支持する付勢支持機構と、
   を備えていることを特徴とする定着装置。
2. 請求項１記載の定着装置において、
   前記駆動機構は、動力を発生する駆動源と、該駆動源の動力を前記加圧ローラに伝達する動力伝達機構とを含み、
   前記動力伝達機構は、前記駆動源の動力を、前記加圧ローラの軸心方向から見て、前記加圧方向に垂直な方向の力に変換して、該変換した力を該加圧ローラに対してその軸心回りに作用させるように構成されていることを特徴とする定着装置。
3. 請求項１記載の定着装置において、
   前記付勢支持機構は、
   前記加圧ローラの軸心方向に平行に配設され且つ所定の固定部材に支持された第１支持ピンと、
   前記第１支持ピンに揺動可能に支持されるとともに前記加圧ローラを回転可能に支持するレバー部材と、
   前記レバー部材を、前記第１支持ピン回りに、前記加圧ローラが前記定着ベルトを加圧するように付勢するローラ付勢部材と、
   を備えていることを特徴とする定着装置。
4. 請求項１記載の定着装置において、
   前記付勢支持機構は、
   前記加圧ローラの両端部を回動可能に支持するとともに前記加圧方向にスライド移動可能に案内する案内部材と、
   前記加圧ローラの両端部を、前記定着ベルトに向かって付勢するローラ付勢部材と、
   を備えていることを特徴とする定着装置。
5. 請求項１記載の定着装置において、
   前記駆動機構は、動力を発生する駆動源と、該駆動源の動力を前記加圧ローラに伝達する動力伝達機構とを含み、
   前記動力伝達機構は、
   前記加圧ローラに回転一体に取付けられた加圧ローラギヤと、
   前記加圧ローラギヤに噛合して前記駆動源からの動力を該加圧ローラギヤへと伝達する中間ギヤと、
   前記中間ギヤの軸心方向に平行に配設され、所定の固定部材に支持された第２支持ピンと、
   前記第２支持ピンに揺動可能に支持されるとともに前記中間ギヤを回動可能に支持するアーム部材と、
   前記アーム部材を、前記第２支持ピン回りに、前記中間ギヤを前記加圧ローラギヤに押し付ける側に付勢するギヤ付勢部材と、
   を備えていることを特徴とする定着装置。
6. 請求項５記載の定着装置において、
   前記動力伝達機構は、
   前記中間ギヤに噛合して前記駆動源からの動力を該中間ギヤへと伝達する駆動伝達ギヤを含んでおり、
   前記駆動伝達ギヤは、前記第２支持ピンにより前記アーム部材とは独立に回動可能に支持されていることを特徴とする定着装置。
7. 請求項５記載の定着装置において、
   前記加圧ローラギヤは、該加圧ローラギヤの軸心方向から見て、前記記録紙が前記定着ニップを通過中に当該ギヤと前記中間ギヤとの間に作用する力の方向が前記加圧方向に対して略垂直になるようにするべく、前記定着ベルトに前記加圧ローラが当接してその移動が停止した初期状態において、前記加圧ローラギヤの軸心と前記中間ギヤの軸心とを通る直線が前記加圧方向に対して該両ギヤの接点における圧力角分だけ傾くように配設されていることを特徴とする定着装置。
8. 請求項６記載の定着装置において、
   前記駆動伝達ギヤは、該駆動伝達ギヤの軸心方向から見て、前記記録紙が前記定着ニップを通過中に当該ギヤと前記中間ギヤとの間に作用する力の方向が前記加圧方向に対して略垂直になるようにするべく、前記定着ベルトに前記加圧ローラが当接してその移動が停止した初期状態において、前記駆動伝達ギヤの軸心と前記中間ギヤの軸心とを通る直線が前記加圧方向に対して該両ギヤの接点における圧力角分だけ傾くように配設されていることを特徴とする定着装置。
9. 請求項１記載の定着装置において、
   前記駆動機構は、動力を発生する駆動源と、該駆動源の動力を前記加圧ローラに伝達する動力伝達機構とを含み、
   前記動力伝達機構は、
   前記加圧ローラに回転一体に取付けられた加圧ローラプーリと、
   前記加圧ローラプーリに対して、前記駆動源の動力を動力伝達ベルトを介して伝達する駆動プーリと、
   を備え、
   前記駆動プーリは、所定の固定部材に回動可能に支持されていることを特徴とする定着装置。
10. 請求項９記載の定着装置において、
    前記加圧ローラプーリと前記駆動プーリとのピッチ円直径は同じであり、
    前記駆動プーリは、前記定着ベルトに前記加圧ローラが当接してその移動が停止した初期状態において、該駆動プーリの軸心方向から見て、該駆動プーリの軸心と前記加圧ローラプーリの軸心とを通る直線が前記加圧方向に垂直になるように配設されていることを特徴とする定着装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の定着装置において、
    前記定着ベルト内に設けられ、該定着ベルトの内周面の少なくとも一部と摺接して該定着ベルトの回転経路を形成する経路形成面を持つ経路形成部材を備えていることを特徴とする定着装置。
12. 請求項１１記載の定着装置において、
    前記経路形成部材は、前記定着ベルトの軸方向両端部に設けられていることを特徴とする定着装置。
13. 請求項１１記載の定着装置において、
    前記定着ベルト内において前記所定の軸方向に延びて設けられ、前記支持体を前記加熱源から遮蔽する遮蔽体を備えていることを特徴とする定着装置。
14. 請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の定着装置において、
    前記経路形成部材によって形成される前記定着ベルトの回転経路は、前記所定の軸方向から見て、曲率半径が大きな大径部と曲率半径が小さな小径部とを有した鶏卵状をなしていることを特徴とする定着装置。

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