JP2005284013A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 温度ドループ現象の発生を抑制することができる定着装置を提供するとともに、記録紙を定着ロール側から安定的に剥離する。
【解決手段】 定着ベルトモジュール６１と、加圧ベルトモジュール６２とを備え、定着ベルトモジュール６１と加圧ベルトモジュール６２とは、定着ベルト６１４と加圧ベルト６２０とを介して、定着ベルト６１４が巻き付けられている定着ロール６１０上に形成された第１ニップ部Ｎ１と、加圧ベルト６２０が巻き付けられている加圧ロール６２２上に形成された第２ニップ部Ｎ２とで当接している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、定着装置等に関し、より詳しくは例えば電子写真方式を利用した画像形成装置に用いられる定着装置等に関する。

電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置では、例えばドラム状に形成された感光体（感光体ドラム）を一様に帯電し、この感光体ドラムを画像情報に基づいて制御された光で露光して感光体ドラム上に静電潜像を形成する。そして、この静電潜像をトナーによって可視像（トナー像）とし、さらにこのトナー像を記録紙に転写し、これを定着装置によって定着して画像形成している。

かかる画像形成装置に用いられる定着装置においては、図６に示したように、円筒状の芯金１１１の内部に加熱源１１４を備え、その芯金１１１に耐熱性弾性体層１１２と、その外周面に離型層１１３とが積層して形成された定着ロール１１０と、この定着ロール１１０に対して圧接配置され、芯金１２１に耐熱性弾性体層１２２と、その外周面に耐熱性樹脂被膜あるいは耐熱性ゴム被膜による離型層１２３とが積層して形成された加圧ロール１２０とで構成されている。そして、定着ロール１１０と加圧ロール１２０との間に、未定着トナー像を担持した記録紙を通過させて、未定着トナー像に対して加熱と加圧とを行うことによって、記録紙にトナー像を定着している。このような定着装置は、ロールニップ方式と呼ばれて、一般に広く利用されている。

ところで、ロールニップ方式の定着装置において高速化を図ろうとする場合には、トナーと記録紙に充分な熱量を供給するために、ニップ幅を定着速度に比例して広くすることが必要となる。ニップ幅を広くする方法として、定着ロールと加圧ロールとの間の荷重を大きくする方法や、弾性体の厚さを厚くする方法、さらにはロール径を大きくする方法がある。
しかし、荷重を大きくする方法や、弾性体の厚さを厚くする方法では、ロールの撓みに起因するニップ幅の形状がロール軸に沿って不均一になることから、定着むらや紙しわが発生する等といった画像品質上の問題が生じる。また、ロール径を大きくする方法では、装置の大型化を招くとともに、ロールを室温から定着可能温度に上昇させるまでの時間（ウォームアップタイム）が長くなるという問題がある。

そこで、これらの問題を解消して、画像形成装置の高速化に対応した定着装置を実現するべく、本出願人は、表面に弾性体が被覆された定着ロールと、複数の支持ロールによって張架されたエンドレスベルトとを設け、エンドレスベルトと定着ロールとの間にニップ領域を形成するようにエンドレスベルトを定着ロールの周りに所定角度領域だけ巻き付けるとともに、ニップ領域の出口にニップ領域の他の部分よりも大きな圧力を局部的に加えて定着ロール表面の弾性体にひずみを生じさせるように構成した定着装置に関する技術を提案している（例えば、特許文献１参照）。

さらに、本出願人は、表面が弾性変形する回転可能な定着ロールと、この定着ロールに接触したまま走行可能なエンドレスベルトと、このエンドレスベルトの内側に非回転状態で配置された圧力パッドとを具備し、圧力パッドによって、定着ロールとの接触面が形成されるようにエンドレスベルトを定着ロールに圧接させ、エンドレスベルトと定着ロールとの間にシートを通過させるベルトニップを設けるとともに、定着ロールの表面のうち、シートの出口側を局部的に弾性変形させるように構成した定着装置に関する技術を提案している（例えば、特許文献２参照）。

かかる特許文献１に記載された技術では、複数個のロールで張架されたエンドレスベルトを接触させてベルトニップを形成している。また、特許文献２に記載された技術では、圧力パッドを用いてエンドレスベルトを定着ロールに圧接させてベルトニップを形成している。このような構成を採用することにより、定着ロールとエンドレスベルトとによって形成されるベルトニップの幅が従来の定着ロールと加圧ロールとのロールニップの幅よりも容易に大きくすることができるので、高速化対応が可能となり、しかも装置の小型化を図ることも容易である。
特に、定着ロールに圧接させるエンドレスベルトの熱容量が小さいために定着ロールから伝達される熱も発散され難い。そのため、定着ロールの回転が開始されても、定着ロールからエンドレスベルト側に奪われる熱量は比較的少なく、熱をトナーの溶融に利用する効率が高まることから、トナーの定着性の向上を図ることができるという利点も有している。

特許第３０８４６９２号公報(第５-８頁) 特許第３２９８３５４号公報(第４-７頁)

しかしながら、上記した特許文献１および特許文献２に記載した定着装置（これらを総称して「ベルトニップ方式」という。）においては、画像形成装置の高速化が進み、短時間に連続して送られてくる多数枚の記録紙に対して定着処理を行うこととなると、画像形成装置の立ち上がり時において定着ロールの表面温度が一時的に低下する所謂「温度ドループ」現象が発生する。この温度ドループ現象は、定着ロールの芯金に被覆されたシリコーンゴム等からなる弾性体層が熱的抵抗体として作用するために、定着ロールの内部から充分な熱量を供給しても、その熱が定着ロール表面に伝達されるまでにタイムラグが生じることに起因するものである。特に、熱容量の大きい厚紙等においては定着ロールの表面から奪われる熱量が大きくなるので、温度ドループが大きくなる傾向がある。そのため、画像形成装置のさらなる高速化を図る場合においては、定着ロールの表面温度が回復するまでのある程度の枚数の記録紙において定着不良が発生し易いという新たな課題が生じることとなる。

さらに、記録紙の表面にはトナー像が担持されているため、定着ロール側の熱によってトナー像が溶融して、記録紙と定着ロール側表面とは付着し易い状態となっている。そのため、ベルトニップ方式の定着装置においても、定着ロール側の表面には離型層を形成して、記録紙と定着ロール側表面との付着力を低減させるとともに、定着ロール表面の弾性体のうちニップ部の出口側を局部的に弾性変形させるように構成して、記録紙にダウンカールを生じさせ、定着ロール側からの剥離を促すように構成している。しかし、画像形成装置の高速化を図る場合には、一旦剥離不良が生じてジャムが生じるとその影響を受けて損傷する後続の記録紙の枚数も多くなることから、ニップ部を高速で通過した記録紙を定着ロール側から安定的に剥離する必要もある。

そこで本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、画像形成装置の高速化に対応して、温度ドループ現象の発生を抑制することができる定着装置を提供することにある。
また他の目的は、記録紙を定着ロール側から安定的に剥離することにある。

かかる目的のもと、本発明の定着装置は、定着ロールと張架ロールとによって定着ベルトが張架された第１のベルトモジュールと、定着ロールに押圧するように配置された加圧ロールと、張架ロールとによって加圧ベルトが張架された第２のベルトモジュールとを備え、第１のベルトモジュールと第２のベルトモジュールとは、定着ベルトと加圧ベルトとを介して、定着ベルトが巻き付けられている定着ロール上に形成された第１ニップ部と、加圧ベルトが巻き付けられている加圧ロール上に形成された第２ニップ部とで当接することを特徴としている。
ここで、第１ニップ部と第２ニップ部とは、連続して形成された構成とすることができる。また、第２のベルトモジュールは、第１ニップ部において加圧ベルトを定着ロール側に押圧する押圧部材をさらに備えた構成とすることもできる。さらに、第１のベルトモジュールは、第２ニップ部において定着ベルトを加圧ロール側に押圧する押圧部材をさらに備えた構成とすることもできる。
また、第１ニップ部と第２ニップ部とは、湾曲方向が互いに相反する方向であることを特徴とすることもできる。さらに、第１のベルトモジュールは、定着ベルトを加圧ロール側に押圧する剥離ロールを備えた構成とすることもできる。特に、剥離ロールは、加圧ロールの表面に凹みを形成することを特徴とすることができる。

また、本発明の定着装置は、記録材に担持されたトナー像を定着する定着装置であって、回動可能な定着ロールと、定着ロールに張架される定着ベルトと、定着ベルトを張架する張架ロールと、定着ロールに押圧するように配置された加圧ロールと、加圧ロールに張架され、定着ベルトとの間にニップ部を形成する加圧ベルトと、定着ベルトの外表面を加圧ロールに接触させるように配置された剥離ロールとを備えたことを特徴としている。

ここで、剥離ロールは、定着ベルトと加圧ベルトとを介して加圧ロールに当接するように配置されたことを特徴とすることができる。また、剥離ロールは、ニップ部の最下流部に配置された構成を採ることができる。
また、加圧ロールは、表面に弾性体層が形成されたことを特徴とすることができる。さらに、加圧ベルトは、弾性体層が形成されたことを特徴とすることができる。さらにまた、定着ロールと加圧ロールと剥離ロールとは、それぞれの外径が、定着ロール＞加圧ロール＞剥離ロールの関係を満たすことを特徴とすることができる。また、定着ロールと加圧ロールと剥離ロールとは、それぞれの表面の硬度が、剥離ロール＞加圧ロール＞定着ロールの関係を満たすことを特徴とすることもできる。
さらには、定着ロールは内部に加熱部材が配設され、張架ロールは内部に加熱部材が配設された構成とすることができる。また、張架ロールは、複数配設されたことを特徴とすることができ、特に、複数の張架ロールのうちの少なくとも１の張架ロールは、定着ベルトの外表面に接触するように配置されたことを特徴とすることができる。

また、本発明を画像形成装置として捉え、本発明の画像形成装置は、トナー像を形成するトナー像形成手段と、トナー像形成手段によって形成されたトナー像を記録材上に転写する転写手段と、記録材上に転写されたトナー像を記録材に定着する定着手段とを含み、定着手段は、回動可能な定着ロールと、定着ロールに張架される定着ベルトと、定着ベルトを張架する張架ロールと、定着ロールに押圧するように配置された加圧ロールと、加圧ロールに張架される加圧ベルトとを有し、定着ベルトが巻き付けられている定着ロール上に形成された第１ニップ部と、第１ニップ部に連続して、加圧ベルトが巻き付けられている加圧ロール上に形成された第２ニップ部とを備えたことを特徴としている。
ここで、定着手段は、第１ニップ部においてトナー像を記録材上に定着し、第２ニップ部において記録材と定着ベルトとの付着力を低下させることを特徴とすることができる。また、定着手段は、定着ロールの内部に加熱部材が配設され、張架ロールの内部に加熱部材が配設された構成とすることもできる。

本発明の効果として、画像形成装置の高速化に対応して、定着装置における温度ドループ現象の発生を抑制することが可能となった。また、同時に、記録紙を定着ロール側から安定的に剥離することも可能となった。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[実施の形態１]
図１は本実施の形態が適用される画像形成装置を示した概略構成図である。図１に示す画像形成装置は、一般にタンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置であって、電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋ、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト１５に順次転写（一次転写）させる一次転写部１０、中間転写ベルト１５上に転写された重畳トナー画像を記録材（記録紙）である用紙Ｐに一括転写（二次転写）させる二次転写部２０、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置６０を備えている。また、各装置（各部）の動作を制御する制御部４０を有している。

本実施の形態において、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋは、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１の周囲に、これらの感光体ドラム１１を帯電する帯電器１２、感光体ドラム１１上に静電潜像を書込むレーザ露光器１３（図中露光ビームを符号Ｂｍで示す）、各色成分トナーが収容されて感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器１４、感光体ドラム１１上に形成された各色成分トナー像を一次転写部１０にて中間転写ベルト１５に転写する一次転写ロール１６、感光体ドラム１１上の残留トナーが除去されるドラムクリーナ１７、などの電子写真用デバイスが順次配設されている。これらの画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋは、中間転写ベルト１５の上流側から、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の順に、略直線状に配置されている。

中間転写体である中間転写ベルト１５は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたフィルム状の無端ベルトで構成されている。そして、その体積抵抗率は１０⁶〜１０¹⁴Ωｃｍとなるように形成されており、その厚みは例えば０.１ｍｍ程度に構成されている。中間転写ベルト１５は、各種ロールによって図１に示すＢ方向に所定の速度で循環駆動（回動）されている。この各種ロールとして、定速性に優れたモータ（図示せず）により駆動されて中間転写ベルト１５を回動させる駆動ロール３１、各感光体ドラム１１の配列方向に沿って略直線状に延びる中間転写ベルト１５を支持する支持ロール３２、中間転写ベルト１５に対して一定の張力を与えると共に中間転写ベルト１５の蛇行を防止する補正ロールとして機能するテンションロール３３、二次転写部２０に設けられるバックアップロール２５、中間転写ベルト１５上の残留トナーを掻き取るクリーニング部に設けられるクリーニングバックアップロール３４を有している。

一次転写部１０は、中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１に対向して配置される一次転写ロール１６で構成されている。一次転写ロール１６は、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性体層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは鉄、ＳＵＳ等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層はカーボンブラック等の導電剤を配合したＮＢＲとＳＢＲとＥＰＤＭとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が１０^７〜１０^９Ωｃｍのスポンジ状の円筒ロールである。そして、一次転写ロール１６は中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１に圧接配置され、さらに一次転写ロール１６にはトナーの帯電極性（マイナス極性とする。以下同様。）と逆極性の電圧（一次転写バイアス）が印加されるようになっている。これにより、各々の感光体ドラム１１上のトナー像が中間転写ベルト１５に順次、静電吸引され、中間転写ベルト１５上において重畳されたトナー像が形成されるようになっている。

二次転写部２０は、中間転写ベルト１５のトナー像担持面側に配置される二次転写ロール２２と、バックアップロール２５とによって構成される。バックアップロール２５は、表面がカーボンを分散したＥＰＤＭとＮＢＲとのブレンドゴムのチューブ、内部がＥＰＤＭゴムで構成されている。そして、その表面抵抗率が１０^７〜１０^１０Ω／□となるように形成され、硬度は例えば７０°（アスカーＣ）に設定される。このバックアップロール２５は、中間転写ベルト１５の裏面側に配置されて二次転写ロール２２の対向電極をなし、二次転写バイアスが安定的に印加される金属製の給電ロール２６が当接配置されている。

一方、二次転写ロール２２は、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性体層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは鉄、ＳＵＳ等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層はカーボンブラック等の導電剤を配合したＮＢＲとＳＢＲとＥＰＤＭとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が１０^７〜１０^９Ωｃｍのスポンジ状の円筒ロールである。そして、二次転写ロール２２は中間転写ベルト１５を挟んでバックアップロール２５に圧接配置され、さらに二次転写ロール２２は接地されてバックアップロール２５との間に二次転写バイアスが形成され、二次転写部２０に搬送される用紙Ｐ上にトナー像を二次転写する。

また、中間転写ベルト１５の二次転写部２０の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト１５上の残留トナーや紙粉を除去し、中間転写ベルト１５の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーナ３５が接離自在に設けられている。一方、イエローの画像形成ユニット１Ｙの上流側には、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋにおける画像形成タイミングをとるための基準となる基準信号を発生する基準センサ（ホームポジションセンサ）４２が配設されている。また、黒の画像形成ユニット１Ｋの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ４３が配設されている。この基準センサ４２は、中間転写ベルト１５の裏側に設けられた所定のマークを認識して基準信号を発生しており、この基準信号の認識に基づく制御部４０からの指示により、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋは画像形成を開始するように構成されている。

さらに、本実施の形態の画像形成装置では、用紙搬送系として、用紙Ｐを収容する用紙トレイ５０、この用紙トレイ５０に集積された用紙Ｐを所定のタイミングで取り出して搬送するピックアップロール５１、ピックアップロール５１により繰り出された用紙Ｐを搬送する搬送ロール５２、搬送ロール５２により搬送された用紙Ｐを二次転写部２０へと送り込む搬送シュート５３、二次転写ロール２２により二次転写された後に搬送される用紙Ｐを定着装置６０へと搬送する搬送ベルト５５、用紙Ｐを定着装置６０に導く定着入口ガイド５６を備えている。

次に、本実施の形態に係る画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。図１に示すような画像形成装置では、図示しない画像読取装置（ＩＩＴ）や図示しないパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等から出力される画像データは、図示しない画像処理装置（ＩＰＳ）により所定の画像処理が施された後、画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋによって作像作業が実行される。ＩＰＳでは、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の色材階調データに変換され、レーザ露光器１３に出力される。

レーザ露光器１３では、入力された色材階調データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームＢｍを画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋの各々の感光体ドラム１１に照射している。画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋの各感光体ドラム１１では、帯電器１２によって表面が帯電された後、このレーザ露光器１３によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋによって、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー像として現像される。

画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋの感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム１１と中間転写ベルト１５とが当接する一次転写部１０において、中間転写ベルト１５上に転写される。より具体的には、一次転写部１０において、一次転写ロール１６により中間転写ベルト１５の基材に対しトナーの帯電極性（マイナス極性）と逆極性の電圧（一次転写バイアス）が付加され、トナー像を中間転写ベルト１５の表面に順次重ね合わせて一次転写が行われる。

トナー像が中間転写ベルト１５の表面に順次一次転写された後、中間転写ベルト１５は移動してトナー像が二次転写部２０に搬送される。トナー像が二次転写部２０に搬送されると、用紙搬送系では、トナー像が二次転写部２０に搬送されるタイミングに合わせてピックアップロール５１が回転し、用紙トレイ５０から所定サイズの用紙Ｐが供給される。ピックアップロール５１により供給された用紙Ｐは、搬送ロール５２により搬送され、搬送シュート５３を経て二次転写部２０に到達する。この二次転写部２０に到達する前に、用紙Ｐは一旦停止され、トナー像が担持された中間転写ベルト１５の移動タイミングに合わせてレジストロール（図示せず）が回転することで、用紙Ｐの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされる。

二次転写部２０では、中間転写ベルト１５を介して、二次転写ロール２２がバックアップロール２５に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された用紙Ｐは、中間転写ベルト１５と二次転写ロール２２との間に挟み込まれる。その際に、給電ロール２６からトナーの帯電極性（マイナス極性）と同極性の電圧（二次転写バイアス）が印加されると、二次転写ロール２２とバックアップロール２５との間に転写電界が形成される。そして、中間転写ベルト１５上に担持された未定着トナー像は、二次転写ロール２２とバックアップロール２５とによって押圧される二次転写部２０において、用紙Ｐ上に一括して静電転写される。

その後、トナー像が静電転写された用紙Ｐは、二次転写ロール２２によって中間転写ベルト１５から剥離された状態でそのまま搬送され、二次転写ロール２２の用紙搬送方向下流側に設けられた搬送ベルト５５へと搬送される。搬送ベルト５５では、定着装置６０における最適な搬送速度に合わせて、用紙Ｐを定着装置６０まで搬送する。定着装置６０に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着装置６０によって熱および圧力で定着処理を受けることで用紙Ｐ上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Ｐは、画像形成装置の排出部に設けられた排紙載置部に搬送される。
一方、用紙Ｐへの転写が終了した後、中間転写ベルト１５上に残った残留トナーは、中間転写ベルト１５の回動に伴ってクリーニング部まで搬送され、クリーニングバックアップロール３４および中間転写ベルトクリーナ３５によって中間転写ベルト１５上から除去される。

次に、本実施の形態の画像形成装置に用いられる定着装置６０について説明する。
図２は本実施の形態の定着装置６０の構成を示す側断面図である。この定着装置６０は、定着ベルトモジュール（第１のベルトモジュール）６１と加圧ベルトモジュール（第２のベルトモジュール）６２とで主要部が構成されている。
定着ベルトモジュール６１は、矢印Ａ方向に回転する定着ロール６１０、内部に加熱部材としてのハロゲンヒータ６１６が配設された張架ロール６１５、ニップ部Ｎの最下流部に配置された剥離ロール６４、定着ロール６１０と張架ロール６１５、さらには剥離ロール６４に張架されて矢印Ｄ方向に従動回転する定着ベルト６１４により構成されている。

定着ロール６１０は、厚さ５ｍｍのアルミニウムで形成された芯金６１１の表面に、厚さ１．５ｍｍの弾性体層６１２が被覆されて形成された、外径６５ｍｍφ、長さ３５０ｍｍのソフトロールである。弾性体層６１２には、ゴム硬度が２５〜４５Ｈｓ（ＪＩＳ−Ａ）のＬＳＲ（Liquid Silicone Rubber）が用いられている。そして、定着ロール６１０は、４００ｍｍ／ｓの表面速度で矢印Ａ方向に回転する。
また、定着ロール６１０の内部には加熱部材として定格１０００Ｗのハロゲンヒータ６１３が配設され、定着ロール６１０の表面に接触するように配置された温度センサ６１７ａの計測値に基づき、画像形成装置の制御部４０（図１参照）が定着ロール６１０の表面温度を１６０℃に制御している。
なお、弾性体層６１２の材質としては、シリコーンゴムに限定されず、例えばフッ素ゴムのような従来公知の各種材質を用いることができ、また、シリコーンゴムとフッ素ゴムからなる複数層積層された弾性体層６１２を用いてもよい。さらに、定着ロール６１０としては、弾性体層６１２のない、所謂ハードロールを用いることができ、この場合には、定着ロール６１０から定着ベルト６１４への熱供給がさらに効率化され、より温度ドループの小さな高速適性に優れた定着装置６０が得られる。

定着ベルト６１４は、定着ロール６１０および張架ロール６１５、さらにはニップ部Ｎの最下流部に配置された剥離ロール６４により張力１０ｋｇｆで張架されている。定着ベルト６１４は周長３３０ｍｍ、幅３４０ｍｍのフレキシブルなエンドレスベルトで形成されている。
定着ベルト６１４は、厚さ７５μｍのポリイミド樹脂で形成されたベース層と、ベース層の表面側（外周面側）に積層された厚さ２００μｍのシリコーンゴムからなる弾性体層と、さらに弾性体層の上に、離型層として厚さ３０μｍのテトラフルオロエチレン−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）で形成された表面層とからなる多層構造で構成されている。ここでは、弾性体層は、特にカラー画像に対する画質向上のために設けられたものであり、本実施の形態ではゴム硬度が２０Ｈｓ（ＪＩＳ−Ａ）のシリコーンゴムを使用している。なお、定着ベルト６１４の構成は、使用目的や使用条件等の装置設計条件に応じて、材質・厚さ・硬度等を適宜選択することができる。

張架ロール６１５は、外径２３ｍｍφ、肉厚２ｍｍ、長さ３５０ｍｍのステンレスパイプロールで形成されている。張架ロール６１５の内部には加熱部材として定格８００Ｗのハロゲンヒータ６１６が配設されており、温度センサ６１７ｂと制御部４０（図１参照）とによって、張架ロール６１５の表面温度は２００℃に制御されている。したがって、張架ロール６１５は、定着ベルト６１４を張架する機能とともに、定着ベルト６１４を加熱する機能をも併せ持っている。
また、張架ロール６１５は、定着ベルト６１４の軸方向の変位をできる限り小さくするため、および、定着ベルト６１４の張架を均一にするため、外径が端部よりも中央部のほうを１００μｍだけ大きくした所謂クラウン形状で形成している。

剥離ロール６４は、外径８ｍｍφ、長さ３５０ｍｍで形成された小径のステンレスロールである。そして、剥離ロール６４は、定着ロール６１０と後段で述べる加圧ベルトモジュール６２に配置された加圧ロール６２２との当接部の下流側近傍において、加圧ロール６２２に対して荷重５ｋｇｆで圧接するように配置されている。その際、圧接力が軸方向で均一となるように、外径が端部よりも中央部のほうを４００μｍだけ大きくした所謂クラウン形状で形成している。
また、剥離ロール６４の表面には、定着ベルト６１４との従動性を良好にするため、例えば厚さ５０〜２００μｍの摩擦係数の高いゴム層を形成してもよい。

続いて、加圧ベルトモジュール６２は、リードロール６２１、加圧ロール６２２および張架ロール６２３の３本のロールにより張架された加圧ベルト６２０、加圧ベルト６２０の内側において、加圧ベルト６２０を介して定着ロール６１０に付勢される状態で配置される圧力パッド（押圧部材）６３により主要部が構成されている。そして、加圧ベルトモジュール６２は定着ベルトモジュール６１に押圧されるように配置され、加圧ベルト６２０は、定着ベルトモジュール６１の定着ロール６１０が矢印Ａ方向へ回転するのに伴い、定着ロール６１０に従動して矢印Ｂ方向に回動する。その進行速度は、定着ロール６１０の表面速度と同じ４００ｍｍ／ｓである。

加圧ベルトモジュール６２と定着ベルトモジュール６１との接触部（ニップ部Ｎ）には、定着ベルト６１４が定着ロール６１０に巻き付けられた（ラッピングされた）領域（以下、このような領域を「ラップ領域」という。）内において、加圧ベルト６２０が定着ベルト６１４の外周面に圧接するように形成された第１ニップ部Ｎ１が構成されている。この第１ニップ部Ｎ１には、加圧ベルト６２０の内側に圧力パッド６３が加圧ベルト６２０を介して定着ロール６１０側に向けて付勢された状態で配置され、加圧ベルト６２０を定着ロール６１０のラップ領域に押圧している。また、第１ニップ部Ｎ１の最下流部では、加圧ロール６２２が、加圧手段としての圧縮コイルスプリング（不図示）によって、加圧ベルト６２０および定着ベルト６１４を介して定着ロール６１０の中心軸に向けて付勢されており、定着ロール６１０および定着ベルト６１４の当接部に局所的な高圧を生じさせている。
さらに、第１ニップ部Ｎ１の下流側には、加圧ロール６２２に加圧ベルト６２０が巻き付けられたラップ領域内であって、加圧ロール６２２が定着ロール６１０を圧接する領域から、剥離ロール６４が加圧ロール６２２を圧接している領域に亘る範囲において、第１ニップ部Ｎ１に連続するように、定着ベルト６１４が加圧ロール６２２のラップ領域に圧接するように形成された第２ニップ部Ｎ２が構成されている。

トナー像を担持した用紙Ｐは、このニップ部Ｎ（第１ニップ部Ｎ１および第２ニップ部Ｎ２）を通過する際に、主として第１ニップ部Ｎ１において加熱および加圧され、トナー像が用紙Ｐに定着される。また、第２ニップ部Ｎ２では、第２ニップ部Ｎ２の出口で用紙Ｐが定着ベルト６１４から剥離するような作用を用紙Ｐに対して及ぼしている。すなわち、第２ニップ部Ｎ２では、用紙Ｐを定着ベルト６１４から確実に剥離するための準備工程が行なわれる。
なお、本実施の形態の定着装置６０では、第１ニップ部Ｎ１は、定着ロール６１０の回転軸に関する中心角として４５°に亘る帯状領域（以下、この中心角を「ラップ角度」という。）として形成され、この場合のニップ幅は２６ｍｍである。また、第２ニップ部Ｎ２では、加圧ロール６２２に関するラップ角度が４５°に亘る帯状領域として形成され、この場合のニップ幅は９．８ｍｍである。

ここで、加圧ベルト６２０は、ベース層と、定着ロール６１０側の表面または両面に被覆された離型層と、さらにはベース層と離型層との間に形成される弾性体層とから構成されるのが好ましい。そして、ベース層としては、耐熱強度の高い樹脂で形成され、例えばポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等が適している。ベース層の厚さは、例えば５０〜１２５μｍ程度、より好ましくは７５〜１００μｍに形成される。
また、離型層としては、フッ素樹脂、例えばＰＦＡ等が５〜２０μｍの厚さでコーティングされたものが好ましい。さらに、弾性体層としては、厚さが２０〜５００μｍ、好ましくは５０〜３００μｍ、ゴム硬度が８〜７０Ｈｓ（ＪＩＳ−Ａ）、好ましくは１５〜３０Ｈｓ（ＪＩＳ−Ａ）のシリコーンゴム等を使用することができる。
本実施の形態の定着装置６０においては、加圧ベルト６２０として、厚さ７５μｍ、幅３４０ｍｍ、周長２８８ｍｍのポイリミドフィルムのベース層に、ゴム硬度３０Ｈｓ（ＪＩＳ−Ａ）、厚さ１００μｍのシリコーンゴムからなる弾性体層と、厚さ３０μｍのフッ素樹脂（ＰＦＡ）からなる離型層とが外表面側（定着ベルトモジュール６１側）に積層されて構成されている。

また、加圧ベルト６２０を張架する３個のロールは、ステンレス製のリードロール６２１と、ステンレスロールの外表面に弾性体層６２２ａとしてゴム硬度３０Ｈｓ（ＪＩＳ−Ａ）のシリコーンゴムが１．０ｍｍの厚さで被覆された加圧ロール６２２と、ステンレス製の張架ロール６２３とで構成され、１０ｋｇｆの張力で加圧ベルト６２０を張架している。それぞれのロールの外径は、２２ｍｍφ、２５ｍｍφおよび２０ｍｍφであり、長さは３４０ｍｍである。また、リードロール６２１の内部には、加熱源としてハロゲンヒータ６２５が配設されている。そして、図示しない温度センサおよび制御部４０（図１参照）によりその表面温度は１２０℃に制御され、加圧ベルト６２０に予熱を与えている。
なお、リードロール６２１、加圧ロール６２２および張架ロール６２３のいずれかのロールには、加圧ベルト６２０のベルトエッジ位置検知機構と、ベルトエッジ位置検知機構の検知結果に応じて加圧ベルト６２０の軸方向における当接位置を変位させる軸変位機構とを配設し、加圧ベルト６２０の蛇行（ベルトウォーク）を制御するように構成することも可能である。

さらに、押圧部材としての圧力パッド６３は、幅の広い第１ニップ部Ｎ１を確保するための弾性体部材と、弾性体部材が加圧ベルト６２０の内周面と接触する面に設けられた低摩擦層とで構成され、金属等からなるホルダ（不図示）に保持されている。低摩擦層を表面に有する弾性体部材は、定着ロール６１０側がほぼ定着ロール６１０の外周面に倣う凹形状に形成され、定着ロール６１０に対して押圧されて配置され、定着ロール６１０のラップ領域に形成された第１ニップ部Ｎ１の入口側領域を形成している。

圧力パッド６３の弾性体部材としては、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性の高い弾性体や、板バネ等を用いることができる。弾性体部材上に形成された低摩擦層は、加圧ベルト６２０内周面と圧力パッド６３との摺動抵抗を小さくするために設けられ、摩擦係数が小さく、耐摩耗性のある材質であることが望ましい。具体的には、テフロン（登録商標）を含浸させたガラス繊維シート、フッ素樹脂シート、フッ素樹脂塗膜等を用いることができる。
なお、圧力パッド６３としては、本実施の形態のようにパッド状に成型されたものの他に、例えば、ロール状に成型されたものを用いることもでき、加圧ベルト６２０を介して定着ロール６１０表面に付勢させて従動回転させてもよい。ただし、本実施の形態のようにパッド状に成型された圧力パッド６３のほうが、当接する第１ニップ部Ｎ１全域に亘って、広く均一にニップ圧を付与することができる。

また、圧力パッド６３に対し用紙Ｐ搬送方向（矢印Ｃ方向）の下流側に配置された加圧ロール６２２は、加圧手段としての圧縮コイルスプリング（不図示）によって、加圧ベルト６２０および定着ベルト６１４を介して定着ロール６１０の中心軸に向けて付勢されており、定着ロール６１０および定着ベルト６１４の当接部に局所的な高圧を生じさせているが、この定着ロール６１０および定着ベルト６１４に対する局所的な高圧を低荷重で効率良く付与するために、加圧ロール６２２は定着ロール６１０より小径で、その表面は定着ロール６１０表面よりも硬質に形成されていることが望ましい。

次に、本実施の形態の定着装置６０における定着動作について説明する。
画像形成装置の二次転写部２０（図１参照）において未定着トナー像が静電転写された用紙Ｐは、搬送ベルト５５および定着入口ガイド５６により、定着装置６０の第１ニップ部Ｎ１に向けて（矢印Ｃ方向）搬送されてくる。第１ニップ部Ｎ１を通過する用紙Ｐ表面の未定着トナー像は、第１ニップ部Ｎ１に作用する圧力と熱とにより用紙Ｐに定着される。本実施の形態の定着装置６０では、上述したように、圧力パッド６３を押圧させながら、定着ベルト６１４がラッピングされた定着ロール６１０と加圧ベルト６２０とを当接させた構成により、第１ニップ部Ｎ１を広く設定することができるため、安定した定着性能を確保することができる。
このとき、第１ニップ部Ｎ１に作用する熱は、主として定着ベルト６１４によって供給される。定着ベルト６１４は、定着ロール６１０の内部に配置されたハロゲンヒータ６１３から定着ロール６１０を通じて供給される熱と、張架ロール６１５の内部に配置されたハロゲンヒータ６１６から張架ロール６１５を通じて供給される熱とによって加熱されるように構成されている。そのため、定着ロール６１０のみでは熱エネルギーが不充分である場合においても、張架ロール６１５から適切かつ速やかに熱エネルギーを補給することができるので、ニップ部Ｎにおいては、プロセススピードが４００ｍｍ／ｓという高速であっても充分な熱量を確保することができる。

ところで、本実施の形態の画像形成装置のようにプロセススピードが４００ｍｍ／ｓと高速である場合には、用紙Ｐが次々と定着装置６０の第１ニップ部Ｎ１に搬送されて連続定着が行われる。その際に、第１ニップ部Ｎ１では用紙Ｐおよび未定着トナー像に熱が奪われるとともに、加圧ベルトモジュール６２からの放熱量も増加するので、加圧ベルト６２０が単に定着ロール６１０に巻き付いただけの構成であれば、定着ロール６１０の表面温度の低下量は極めて大きくなる。加えて、この場合には、熱エネルギーの供給は、ハロゲンヒータ６１３による定着ロール６１０内部からの供給のみであるが、定着ロール６１０自身が厚みを有することから、その表面にハロゲンヒータ６１３からの熱が到達するまでのタイムラグも存在する。

これに対処するべく、定着ロール６１０の構成のみによって定着ロール６１０の表面温度を必要な温度に維持するとすれば、極めて多くの熱量を定着ロール６１０の内部から供給する必要が生じる。このような方法では、エネルギー損失が大きく、また装置自体の負荷も大きい。さらに、連続定着の終了後に必要以上に定着ロール６１０の表面温度が高温となるため、定着ロール６１０が損傷を受け、次の画像形成サイクルにおいて定着不良が発生するという懸念もある。
そこで、その対応策の１つとして、定着ロール６１０の表面に直接接触するように外部加熱ロールのような外部加熱装置を配置し、定着ロール６１０の表面を外部から補助加熱する方法も考えられるが、外部加熱ロールと定着ロール６１０の表面との接触幅を大きく設定することが難しいので、結局充分な熱量を定着ロール６１０の表面に供給することは困難である。

したがって、これまでの一般的なロールニップ方式やベルトニップ方式の定着装置のように、加熱部材が定着ロール６１０のみで構成される場合には、画像形成装置の高速化が進む際において、定着ロール６１０の表面層が用紙Ｐと当接する領域（ニップ部Ｎ）を通過した後、再度用紙Ｐと当接する領域に戻るまでの１回転の間に、熱容量が大きい定着ロール６１０を所定の定着温度に復帰させることは、上述した理由によって極めて困難であった。そのために、定着ロール６１０を１回転させるだけでは、所定の定着温度へ復帰させるのに間に合わないといった状況が発生し、特に画像形成装置の立ち上がり時において温度ドループ（定着ロールの表面温度が一時的に低下する現象）が起こって定着不良を生じる場合があった。

これに対して、本実施の形態の定着装置６０では、定着ロール６１０と並行して内部にハロゲンヒータ６１６が配設された張架ロール６１５を配置し、張架ロール６１５と定着ロール６１０とによって無端状の定着ベルト６１４が張架される構成を採用している。かかる構成では、定着ベルト６１４は用紙Ｐを加熱する直接的な加熱部材として機能し、定着ロール６１０と張架ロール６１５の双方は定着ベルト６１４に対し熱を供給する熱供給部材として機能する。ただし、定着ロール６１０は、定着ベルト６１４を介して用紙Ｐに接触していることから、用紙Ｐを直接加熱する機能をも兼ね備えている。
かかる構成においては、直接的な加熱部材として機能する定着ベルト６１４は、極めて熱容量を小さく形成することができる。加えて、熱供給部材である定着ロール６１０と張架ロール６１５の双方とは広いラップ面積（大きなラップ角度）で接触できるので、定着ベルト６１４が１回転する短かい期間に、定着ロール６１０や張架ロール６１５から充分な熱量が供給されるので、定着ベルト６１４を必要な定着温度に復帰させることが可能となる。

このように、本実施の形態の定着装置６０では、極めて小熱容量である定着ベルト６１４が、熱供給部材である定着ロール６１０と張架ロール６１５の双方と広いラップ面積（大きなラップ角度）で接触することができるので、定着ロール６１０や張架ロール６１５から定着ベルト６１４への熱の伝達が迅速かつ充分に行われ、定着ベルト６１４を定着ベルト６１４が１回転する間という短時間で必要な定着温度に復帰させることが可能となる。したがって、第１ニップ部Ｎ１においては、定着装置６０が高速化されても、所定の定着温度を常に維持することができる。
その結果、高速定着時における大きな課題であった温度ドループの発生を抑制することが可能となる。特に、熱容量の大きな厚紙等に対する定着においても、温度ドループの発生を抑制することができる。また、紙種に対応させて定着温度を途中で切り替える（定着温度のアップおよびダウンの双方を含む。）必要がある場合にも、定着ベルト６１４は熱容量が小さいので、ハロゲンヒータ６１３およびハロゲンヒータ６１６の出力調整により、所望の温度への切り替えは容易であり、かつ速やかに行うこともできる。

また、本実施の形態の定着装置６０は、第１ニップ部Ｎ１では、加圧ベルトモジュール６２の加圧ベルト６２０が、定着ロール６１０表面に対し定着ベルト６１４が巻き付けられた領域（ラップ領域）内でのみ、定着ベルト６１４の外周面に当接するように構成されている。すなわち、第１ニップ部Ｎ１においては、定着ベルト６１４の内周面側には定着ロール６１０が全域に亘って位置している。したがって、定着ベルト６１４と加圧ベルト６２０との当接は、定着ロール６１０表面によって安定的に支持された状態が形成されるので、第１ニップ部Ｎ１の全域において均一に密着させることができる。かかる定着ベルト６１４と加圧ベルト６２０との良好な密着性により、定着ベルト６１４から用紙Ｐへの熱の伝導を効率的に行うことができるので、温度ドループの発生をより効果的に抑制することができる。
さらに、かかる第１ニップ部Ｎ１の構成により、定着ベルト６１４の第１ニップ部Ｎ１入口側上流においては、定着ベルト６１４が定着ロール６１０とのみ接触する領域が形成されている。そのため、定着ベルト６１４がこの領域を通過する際に、回動の間に定着ベルト６１４に生じたシワが矯正される。したがって、ニップ部Ｎにおいては、用紙Ｐ上の未定着トナー像と平滑な状態で接触することができるので、良質な定着画像を得ることができる。

本実施の形態の定着装置６０では、第１ニップ部Ｎ１において作用する圧力と熱とによりトナー像が理想に近いレベルまで定着されるが、第１ニップ部Ｎ１の最下流部においては、定着ロール６１０の中心軸に向けて付勢されて配置された加圧ロール６２２が、局所的な高圧によって溶融したトナー像に効率的に圧力を加えることで、定着性を確保するとともに、トナー像表面を平滑にしてカラー画像に良好な画像光沢を付与している。上述したように、加圧ロール６２２は、定着ロール６１０より小径で、その表面は定着ロール６１０表面よりも硬質に形成されることで、低荷重で効率良くトナー像に局所的な高圧を付加することができる。

続いて、第１ニップ部Ｎ１を通過した後、用紙Ｐは第２ニップ部Ｎ２に搬送される。第２ニップ部Ｎ２は、加圧ロール６２２に加圧ベルト６２０が巻き付けられたラップ領域内であって、加圧ロール６２２が定着ロール６１０を圧接する領域から、剥離ロール６４が加圧ロール６２２を圧接している領域に亘る範囲において、定着ベルト６１４が加圧ロール６２２のラップ領域に圧接するように形成されている。したがって、図３に詳細に示したように、第１ニップ部Ｎ１は定着ロール６１０の曲率によって下に凸である湾曲した形状を有するのに対し、第２ニップ部Ｎ２は加圧ロール６２２の曲率によって上に凸である湾曲した形状を有している。
そのため、第１ニップ部Ｎ１において定着ロール６１０の曲率のもとで加熱加圧された用紙Ｐは、第２ニップ部Ｎ２において加圧ロール６２２による相反する方向に向いた曲率に進行方向が変化させられる。その際に、用紙Ｐ上のトナー像と定着ベルト６１４表面との間で微小なマイクロスリップが生じる。それによって、トナー像と定着ベルト６１４との付着力が弱められ、用紙Ｐは定着ベルト６１４から剥離されることとなる。このように、第２ニップ部Ｎ２は、最終の剥離工程で確実に剥離が行なわれるための準備工程に位置付けられる。

そして、第２ニップ部Ｎ２の出口では、定着ベルト６１４は小径の剥離ロール６４に巻き付くように搬送されるので定着ベルト６１４の搬送方向はそこで急激に変化する。すなわち、剥離ロール６４は加圧ロール６２２とは反対の定着ベルト６１４に対して下に凸である湾曲した形状を有するように配置され、しかも小径であるため曲率半径が小さいので、定着ベルト６１４の屈曲は大きなものとなる。そのため、第２ニップ部Ｎ２内において定着ベルト６１４との付着力が予め弱められた用紙Ｐは、用紙Ｐ自身が有している紙のコシによって定着ベルト６１４から確実にセルフストリップすることが可能となる。
特に、第２ニップ部Ｎ２は加圧ロール６２２の曲率によって上に凸である湾曲した形状を有しているため、用紙Ｐにはダウンカールを形成することができるので、定着ベルト６１４からのセルフストリップを促進させることができる。

さらに加えて、剥離ロール６４は、定着ベルト６１４および加圧ベルト６２０を介して荷重５ｋｇｆで加圧ロール６２２に圧接するように配置されている。その際、剥離ロール６４はステンレス製のハードロールであり、加圧ロール６２２は外表面に弾性体層６２２ａが被覆されたソフトロールであるため、剥離ロール６４が加圧ロール６２２に圧接している部分では、加圧ロール６２２表面に凹部が形成される。この凹部によって、用紙Ｐは加圧ベルト６２０に巻き付くことが抑制される。すなわち、例えば両面プリント時には、用紙Ｐの裏面（加圧ベルト６２０側）にもトナー像が担持されており、第１ニップ部Ｎ１を通過することによって、裏面のトナー像が軟化して加圧ベルト６２０に付着し易くなっている。そこで、第２ニップ部Ｎ２の最後端部で加圧ロール６２２表面に凹部を形成することによって、用紙Ｐには小さなアップカールが形成されるように力が作用するので、用紙Ｐは加圧ロール６２２の曲率に沿うことなく加圧ベルト６２０からも剥離される。したがって、定着ベルト６１４だけでなく、両面プリント時において加圧ベルト６２０からの剥離を行なうことも可能となる。
なお、剥離ロール６４が加圧ロール６２２に圧接される際に、加圧ベルト６２０に形成された弾性体層も同様に歪んで加圧ベルト６２０にも凹部が形成されるので、用紙Ｐを加圧ベルト６２０から剥離する効果を促進している。

図４は、外表面に形成された弾性体層６２２ａの厚さが異なる加圧ロール６２２を用い、両面プリント時における裏面画像のセルフストリッピング性能を比較した実験を行なった結果である。この実験では、弾性体層６２２ａとしてゴム硬度３０Ｈｓ（ＪＩＳ−Ａ）のシリコーンゴムを用いた。また、評価する用紙としては、王子製紙（株）製のＯＫトップコート紙における、坪量６０、８１、１０４、１２７ｇｓｍのものを用いた。さらに、ニップ部Ｎを通過させる用紙Ｐには両面にトナー像を担持させ、両面プリント状態として実験を行なった。その結果、図４に示したように、弾性体層の厚さとしては、０．８ｍｍ以上に形成することによって、坪量６０ｇｓｍ紙というコシの弱い薄紙においても、充分なセルフストリッピング性能を発揮することができることを確認した。

ここで、剥離ロール６４が加圧ロール６２２表面に凹部を形成するために局所的な高圧を付加するべく、剥離ロール６４は加圧ロール６２２より小径に構成することが望ましい。ただし、剥離ロール６４は定着ベルト６１４の搬送方向を急激に変化させる観点からは、可能な限り小径であることが好ましいが、定着ベルト６１４を張架するという別の機能をも有することから、所定の強度が必要となる。そのため、剥離ロール６４の外径としては、５〜２０ｍｍ、より好ましくは６〜１３ｍｍが適している。
このように、定着ロール６１０と加圧ロール６２２と剥離ロール６４の外径の関係としては、定着ロール６１０＞加圧ロール６２２＞剥離ロール６４の関係を満たすことが望ましい。また、定着ロール６１０と加圧ロール６２２と剥離ロール６４の硬度の関係としては、剥離ロール６４＞加圧ロール６２２＞定着ロール６１０の関係を満たすことが望ましい。

このように、本実施の形態の定着装置６０では、ニップ部Ｎ（第１ニップ部Ｎ１および第２ニップ部Ｎ２）の入口から出口までの間は、用紙Ｐは定着ベルト６１４と加圧ベルト６２０の２つのベルトによって挟持された状態で、上流部では定着ロール６１０側に押圧されながら移動し、下流側では加圧ロール６２２側に押圧されながら移動して、最終的にニップ部Ｎの出口に至る。そのため、ニップ部Ｎの内部では、用紙Ｐはいずれかのベルトを介して少なくともどちらかのロールに押圧されているので、ニップ部Ｎの領域で熱を受けることで用紙Ｐから発生する水蒸気や、膨張しようとする空気を押さえ込むことが可能となり、ニップ部Ｎ内部で用紙Ｐが浮き上がることを抑制することができる。その結果、画像欠陥の発生を抑えることもできる。
さらには、用紙Ｐを挟持する２つの定着ベルト６１４と加圧ベルト６２０は、ともに進行方向において伸長することが極めて少ないので、用紙Ｐにおいても伸びが生じることが抑えられ、画像の歪みや傾きを抑制したり、画像倍率の均一化を維持することも可能となる。

なお、第２ニップ部Ｎ２で定着ベルト６１４（および加圧ベルト６２０）から剥離された用紙Ｐは、ニップ部Ｎの下流側であって、定着ベルト６１４表面近傍に配置された剥離案内板６２６により分離される。分離された用紙Ｐは排出ガイド６２８により案内されて、排出ロール６２９により画像形成装置の排出部に設けられた排紙載置部（不図示）に搬送され、載置される。
ところで、本実施の形態の定着装置６０では、第２ニップ部Ｎ２には圧力パッドを配置していないが、第１ニップ部Ｎ１における圧力パッド６３と同様に、第２ニップ部Ｎ２においても圧力パッドを配置した構成を採ることもできる。その場合には、第２ニップ部Ｎ２においても、均一なニップ圧を付与することができる。

以上説明したように、本実施の形態の定着装置６０では、定着ロール６１０と並行して内部に加熱部材であるハロゲンヒータ６１６が配設された張架ロール６１５を配置し、張架ロール６１５と定着ロール６１０とを無端状の定着ベルト６１４で張架する構成を採用している。そして、用紙Ｐを加熱する主要な加熱部材として定着ベルト６１４を機能させ、定着ロール６１０と張架ロール６１５との双方は定着ベルト６１４に対し熱を供給する熱供給部材として機能させている。そのため、ニップ部Ｎにおいては、定着装置６０が高速化されても、所定の定着温度を常に維持することができるので、温度ドループの発生を抑制することができる。
また、第１ニップ部Ｎ１において圧力と熱とを作用させてトナー像を理想に近いレベルまで定着した後に、定着ベルト６１４を張架するロールの１つである剥離ロール６４を加圧ロール６２２に圧接するように配置し、定着ベルト６１４が加圧ロール６２２のラップ領域に圧接するように形成された第２ニップ部Ｎ２を構成している。このように構成することによって、用紙Ｐを定着ベルト６１４から確実にセルフストリップさせることが可能となる。

[実施の形態２]
実施の形態１では、定着ロール６１０と並行して内部に加熱部材であるハロゲンヒータ６１６が配設された張架ロール６１５を配置し、張架ロール６１５と定着ロール６１０とを無端状の定着ベルト６１４で張架する構成の定着装置６０が搭載された画像形成装置について説明した。実施の形態２では、図１に示した画像形成装置に搭載する定着装置であって、張架ロール６１５を２本配置し、新たに配置した１本の張架ロールが定着ベルト６１４に外表面から当接する定着装置７０について説明する。なお、実施の形態１と同様な構成については同様な符号を用い、ここではその詳細な説明を省略する。

図５は、本実施の形態に係る定着装置７０の構成を示す側断面図である。本実施の形態の定着装置７０では、定着ベルトモジュール６１において、張架ロール６１５に加えて、張架ロール６１８を配置した点が異なることを除いては、実施の形態１の定着装置６０と同様である。
本実施の形態の定着装置７０において、定着ベルトモジュール６１は、矢印Ａ方向に回転する定着ロール６１０、内部に加熱部材としてのハロゲンヒータ６１６が配設された張架ロール６１５、同様に内部に加熱部材としてのハロゲンヒータ６１９が配設された張架ロール６１８、ニップ部Ｎの最下流部に配置された剥離ロール６４、定着ロール６１０と張架ロール６１５と張架ロール６１８、さらには剥離ロール６４に張架されて矢印Ｄ方向に従動回転する定着ベルト６１４によって構成されている。

定着ベルト６１４は、定着ロール６１０、張架ロール６１５および張架ロール６１８に張力１０ｋｇｆで張架されている。より詳しくは、実施の形態１における定着ベルト６１４が定着ロール６１０および張架ロール６１５によって張架されているのに対して、本実施の形態の定着装置７０では、そこに張架ロール６１８が定着ベルト６１４の外周面から付勢されて配置され、所定の巻き付けられた領域（本実施の形態においては、ラップ角度８０°、巻き付き幅１６ｍｍ。）が形成されている。したがって、定着ロール６１０および張架ロール６１５は定着ベルト６１４の内周面に当接し、張架ロール６１８はその外周面に当接して、定着ベルト６１４を張架している。なお、本実施の形態では、張架ロール６１５における定着ベルト６１４のラップ角度も、張架ロール６１８の付勢により、実施の形態１よりも大きくなっている（本実施の形態においては、具体的には、ラップ角度２３０°、巻き付け幅４６ｍｍ。）。

張架ロール６１８は、外径２３ｍｍ、肉厚２ｍｍ、長さ３５０ｍｍのステンレスパイプロールを基体として、その表面に厚さ２０μｍのＰＦＡが被覆されて離型層が形成されている。この離型層は、定着ベルト６１４の外周面からの僅かなオフセットトナーや紙粉が張架ロール６１８に堆積するのを防止するために形成されるものである。また、張架ロール６１８は、定着ベルト６１４の軸方向の変位をできる限り小さくするため、および、定着ベルト６１４の張架を均一にするため、外径が端部よりも中央部の方を１００μｍだけ大きくした所謂クラウン形状で形成している。なお、張架ロール６１５と張架ロール６１８の双方をクラウン形状で形成する場合のみならず、張架ロール６１５または張架ロール６１８のいずれか一方のみをクラウン形状で形成してもよい。

張架ロール６１８の内部には、加熱部材としての定格８００Ｗのハロゲンヒータ６１９が配設されており、温度センサ６１７ｃと制御部４０（図１参照）とによって表面温度が２００℃に制御されている。したがって、張架ロール６１８は、定着ベルト６１４を張架する機能とともに、定着ベルト６１４を加熱する機能をも併せ持っている。したがって、張架ロール６１５の内部にも加熱部材としてのハロゲンヒータ６１６が配設されているので、本実施の形態では、張架ロール６１５と張架ロール６１８との双方によって定着ベルト６１４を補助加熱する構成となっている。
なお、張架ロール６１８は、定着ベルト６１４全体が張力１０ｋｇｆとなるように荷重を印加する押圧ロールとしての機能をも有している。

本実施の形態の定着装置７０では、内周面に当接している張架ロール６１５が定着ベルト６１４の内周面側から定着ベルト６１４を加熱するとともに、外周面に当接している張架ロール６１８が定着ベルト６１４の外周面側から定着ベルト６１４を加熱している。そのため、本実施の形態によれば、定着ベルト６１４は、外周面と内周面の双方から加熱されるので、一段と多くの熱量を安定的に供給することが可能となる。

このように、本実施の形態の定着装置７０でも、定着ロール６１０と並行して内部に加熱部材であるハロゲンヒータ６１６が配設された張架ロール６１５と、内部に加熱部材であるハロゲンヒータ６１９が配設された張架ロール６１８との２本を配置し、張架ロール６１５と張架ロール６１８と定着ロール６１０とが無端状の定着ベルト６１４を張架する構成を採用している。そして、用紙Ｐを加熱する主要な加熱部材として定着ベルト６１４を機能させ、定着ロール６１０と張架ロール６１５と張架ロール６１８とは定着ベルト６１４に対し熱を供給する熱供給部材として機能させている。それによって、定着ベルト６１４は極めて小熱容量に構成でき、また、熱供給部材である定着ロール６１０と張架ロール６１５と張架ロール６１８とに対しては広いラップ面積で接触できる。そのため、ニップ部Ｎにおいては、定着装置７０が高速化されても、所定の定着温度を常に維持することができるので、温度ドループの発生を抑制することができる。

さらには、加圧ベルトモジュール６２と定着ベルトモジュール６１との接触部（ニップ部Ｎ）には、定着ベルト６１４が定着ロール６１０に巻き付けられたラップ領域内において、加圧ベルト６２０が定着ベルト６１４の外周面に圧接するように形成された第１ニップ部Ｎ１が構成されている。この第１ニップ部Ｎ１には、加圧ベルト６２０の内側に圧力パッド６３が加圧ベルト６２０を介して定着ロール６１０側に向けて付勢された状態で配置され、加圧ベルト６２０を定着ロール６１０のラップ領域に押圧している。また、第１ニップ部Ｎ１の最下流部では、加圧ロール６２２が、加圧手段としての圧縮コイルスプリング（不図示）によって、加圧ベルト６２０および定着ベルト６１４を介して定着ロール６１０の中心軸に向けて付勢されており、定着ロール６１０および定着ベルト６１４の当接部に局所的な高圧を生じさせている。
また、第１ニップ部Ｎ１の下流側には、加圧ロール６２２に加圧ベルト６２０が巻き付けられたラップ領域内であって、加圧ロール６２２が定着ロール６１０を圧接する領域から、剥離ロール６４が加圧ロール６２２を圧接している領域に亘る範囲において、第１ニップ部Ｎ１に連続するように、定着ベルト６１４が加圧ロール６２２のラップ領域に圧接するように形成された第２ニップ部Ｎ２が構成されている。

本実施の形態の定着装置７０においても、このような構成によって、第１ニップ部Ｎ１において圧力と熱とを作用させトナー像を理想に近いレベルまで定着した後に、第２ニップ部Ｎ２によって、用紙Ｐを定着ベルト６１４から確実にセルフストリップさせることが可能となる。

本発明の活用例として、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置への適用、例えば記録紙（用紙）上に担持された未定着トナー像を定着する定着装置への適用がある。また、インクジェト方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置への適用、例えば記録紙（用紙）上に担持された未乾燥インク像を乾燥する定着装置への適用がある。

本発明の画像形成装置を示した概略構成図である。 実施の形態１に係る定着装置の構成を示す側断面図である。 ニップ部の構成を説明する図である。 弾性体層の厚さが異なる加圧ロールを用いた場合のセルフストリッピング性能を比較した結果を示す図である。 実施の形態２に係る定着装置の構成を示す側断面図である。 従来の定着装置の構成を示す側断面図である。

符号の説明

１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋ…画像形成ユニット、１１…感光体ドラム、１２…帯電器、１３…レーザ露光器、１４…現像器、１５…中間転写ベルト、１６…一次転写ロール、１７…ドラムクリーナ、２０…二次転写部、６０,７０…定着装置、６１…定着ベルトモジュール、６２…加圧ベルトモジュール、６３…圧力パッド、６１３,６１６,６１９,６２５…ハロゲンヒータ、６１４…定着ベルト、６１５,６１８,６２３…張架ロール、６２０…加圧ベルト、６２１…リードロール、６２２…加圧ロール

Claims (20)

1. 定着ロールと張架ロールとによって定着ベルトが張架された第１のベルトモジュールと、
   前記定着ロールに押圧するように配置された加圧ロールと、張架ロールとによって加圧ベルトが張架された第２のベルトモジュールとを備え、
   前記第１のベルトモジュールと前記第２のベルトモジュールとは、前記定着ベルトと前記加圧ベルトとを介して、当該定着ベルトが巻き付けられている前記定着ロール上に形成された第１ニップ部と、前記加圧ベルトが巻き付けられている前記加圧ロール上に形成された第２ニップ部とで当接することを特徴とする定着装置。
2. 前記第１ニップ部と前記第２ニップ部とは、連続して形成されたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記第２のベルトモジュールは、前記第１ニップ部において前記加圧ベルトを前記定着ロール側に押圧する押圧部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
4. 前記第１のベルトモジュールは、前記第２ニップ部において前記定着ベルトを前記加圧ロール側に押圧する押圧部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
5. 前記第１ニップ部と前記第２ニップ部とは、湾曲方向が互いに相反する方向であることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
6. 前記第１のベルトモジュールは、前記定着ベルトを前記加圧ロール側に押圧する剥離ロールを備えたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
7. 前記剥離ロールは、前記加圧ロールの表面に凹みを形成することを特徴とする請求項６記載の定着装置。
8. 記録材に担持されたトナー像を定着する定着装置であって、
   回動可能な定着ロールと、
   前記定着ロールに張架される定着ベルトと、
   前記定着ベルトを張架する張架ロールと、
   前記定着ロールに押圧するように配置された加圧ロールと、
   前記加圧ロールに張架され、前記定着ベルトとの間にニップ部を形成する加圧ベルトと、
   前記定着ベルトの外表面を前記加圧ロールに接触させるように配置された剥離ロールと
   を備えたことを特徴とする定着装置。
9. 前記剥離ロールは、前記定着ベルトと前記加圧ベルトとを介して前記加圧ロールに当接するように配置されたことを特徴とする請求項８記載の定着装置。
10. 前記剥離ロールは、前記ニップ部の最下流部に配置されたことを特徴とする請求項８記載の定着装置。
11. 前記加圧ロールは、表面に弾性体層が形成されたことを特徴とする請求項８記載の定着装置。
12. 前記加圧ベルトは、弾性体層が形成されたことを特徴とする請求項８記載の定着装置。
13. 前記定着ロールと前記加圧ロールと前記剥離ロールとは、それぞれの外径が、
    定着ロール＞加圧ロール＞剥離ロール
    の関係を満たすことを特徴とする請求項８記載の定着装置。
14. 前記定着ロールと前記加圧ロールと前記剥離ロールとは、それぞれの表面の硬度が、
    剥離ロール＞加圧ロール＞定着ロール
    の関係を満たすことを特徴とする請求項８記載の定着装置。
15. 前記定着ロールは内部に加熱部材が配設され、前記張架ロールは内部に加熱部材が配設されたことを特徴とする請求項８記載の定着装置。
16. 前記張架ロールは、複数配設されたことを特徴とする請求項８記載の定着装置。
17. 前記複数の張架ロールのうちの少なくとも１の張架ロールは、前記定着ベルトの外表面に接触するように配置されたことを特徴とする請求項１６記載の定着装置。
18. トナー像を形成するトナー像形成手段と、
    前記トナー像形成手段によって形成されたトナー像を記録材上に転写する転写手段と、
    前記記録材上に転写されたトナー像を当該記録材に定着する定着手段とを含み、
    前記定着手段は、
    回動可能な定着ロールと、
    前記定着ロールに張架される定着ベルトと、
    前記定着ベルトを張架する張架ロールと、
    前記定着ロールに押圧するように配置された加圧ロールと、
    前記加圧ロールに張架される加圧ベルトとを有し、
    前記定着ベルトが巻き付けられている前記定着ロール上に形成された第１ニップ部と、当該第１ニップ部に連続して、前記加圧ベルトが巻き付けられている前記加圧ロール上に形成された第２ニップ部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
19. 前記定着手段は、前記第１ニップ部において前記トナー像を前記記録材上に定着し、前記第２ニップ部において当該記録材と前記定着ベルトとの付着力を低下させることを特徴とする請求項１８記載の画像形成装置。
20. 前記定着手段は、定着ロールの内部に加熱部材が配設され、前記張架ロールの内部に加熱部材が配設されたことを特徴とする請求項１８記載の画像形成装置。

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