JP2006243471A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 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】 定着ロール６１０と張架ロール６１５とによって定着ベルト６１４が張架された定着ベルトモジュール６１と、定着ベルトモジュール６１に押圧するように配置されて、定着ベルトモジュール６１との間にニップ部Ｎを形成する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は、ニップ部Ｎを離れた記録材搬送方向下流側にて定着ベルト６１４を内側から支持するように配設されるとともに、定着ベルト６１４の進行方向を屈曲させる剥離パッド６４を有している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、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は、例えば、円筒状の芯金の内部に加熱源が配設され、その芯金に耐熱性弾性層と離型層とが積層されて形成された定着ロールと、この定着ロールに対して圧接配置され、芯金に耐熱性弾性層と耐熱性樹脂被膜あるいは耐熱性ゴム被膜による離型層とが積層されて形成された加圧ロールとで構成されている。そして、定着ロールと加圧ロールとの間に、未定着トナー像を担持した記録紙を通過させ、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、回転ロールと張架ロールとによってベルト部材が張架されたベルトモジュールと、ベルトモジュールに押圧するように配置されて、ベルトモジュールとの間にニップ部を形成する加圧部材とを備え、ベルトモジュールは、ニップ部を離れた記録材搬送方向下流側にてベルト部材を内側から支持するように配設されるとともに、ベルト部材の進行方向を屈曲させる剥離部材を有することを特徴としている。
ここで、剥離部材は、ベルト部材との当接面が曲面で形成された構成とすることができる。特に、ベルト部材との当接面が曲率半径２０ｍｍ以下の曲面で形成されたことを特徴とすることができる。
また、剥離部材は、ニップ部を通過した後であって剥離部材に進入する前のベルト部材と、剥離部材を通過した後のベルト部材とのなす角度が９０°以上となる位置に配置されることを特徴とすることもできる。さらに、剥離部材は、ニップ部の最下流部から４０ｍｍ以内の位置に配設されることを特徴とすることもできる。加えて、ニップ部の最下流部から２０ｍｍ以上離れた位置に配設されることを特徴とすることもできる。
また、加圧部材は、回転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て構成された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、定着ロールを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、ニップ部を離れた記録材搬送方向下流側にて定着ベルトの内側から定着ベルトに当接し、定着ベルトの進行方向を変化させる剥離部材とを備えたことを特徴としている。

ここで、剥離部材は、ロール状に形成されるとともに、定着ベルトに従動して回転する構成を採ることができる。また、剥離部材は、固定配置され、定着ベルトとの当接面に低摩擦層が形成された構成とすることもできる。さらにまた、剥離部材は、定着ロールの回転軸を通る水平面よりも下方に配設されたことを特徴とすることができる。また、定着ベルトの外表面に接触するように配置された加熱ロールをさらに備えたことを特徴とすることもできる。

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、定着ロールを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記録材が通過するニップ部を形成する加圧ベルトと、ニップ部を離れた記録材搬送方向下流側にて定着ベルトの内側から定着ベルトに当接し、記録材の進行方向に対して定着ベルトの進行方向に急激な変化を与える剥離部材とを備えたことを特徴としている。
ここで、定着手段は、剥離部材が定着ベルトの進行方向を急激に変化させることにより、定着ベルトに付着した記録材を定着ベルトから剥離することを特徴とすることができる。

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、ベルトモジュールの一例としての定着ベルトモジュール６１と、加圧部材の一例としての加圧ベルトモジュール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の下流側であって、定着ロール６１０表面から離隔した位置に配置された剥離部材の一例としての剥離パッド６４、定着ロール６１０と張架ロール６１５、さらには剥離パッド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の下流側であって、定着ロール６１０表面から離隔した位置に配置された剥離パッド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に作用する張力を幅方向に亘って均一にするため、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。

剥離パッド６４は、例えば外径８ｍｍφ、長さ３５０ｍｍで形成された小径のステンレスロールを、中心軸を通る平面で軸方向に亘って１／２に分割して形成した略半円筒体である。そして、剥離パッド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（ニップ部Ｎの最下流部）よりも下流側近傍の定着ベルト６１４の内側に配設され、定着ロール６１０表面から離隔した位置において定着ベルト６１４の内周面を支持するように設置されている。このように配置することで、剥離パッド６４は、ニップ部Ｎを通過して加圧ロール６２２との当接部から離れながら移動する定着ベルト６１４に対して、定着ベルト６１４の進行方向を急激に変化させる（定着ベルト６１４を屈曲させる）ように機能している。すなわち、定着ベルト６１４は、ニップ部Ｎにおいては加圧ベルトモジュール６２により定着ロール６１０に圧接されながら移動するが、ニップ部Ｎを通過した直後に剥離パッド６４によって定着ロール６１０から離れる方向（加圧ベルトモジュール６２側）に向かって移動する。そして、剥離パッド６４を通過する際に移動方向を急激に定着ロール６１０側に屈曲させられて、再び定着ロール６１０に巻き付くような軌跡を辿りながら移動する。したがって、剥離パッド６４は、ニップ部Ｎの下流側であって、定着ロール６１０の中心軸を通る水平面Ｑ（図２参照）よりも下方に配置される。

この場合、剥離パッド６４は長手方向両端部に配設された支持フレーム(不図示)に固定されており、定着ベルト６１４は、剥離パッド６４の表面を摺擦しながら移動するように構成されている。そのため、剥離パッド６４が定着ベルト６１４の進行方向を急激に、かつ円滑に屈曲させるように、剥離パッド６４における定着ベルト６１４との当接面は、所定の曲率半径（例えば、２０ｍｍ以下）を持った曲面で形成されている。この場合、定着ベルト６１４との当接面が所定の曲率半径を持って形成されていれば、剥離パッド６４の断面形状としては、上記した略半円筒体における略半円形状のほか、円形状や楕円形状、さらには定着ベルト６１４との当接面のみが所定の曲率を持った曲面で形成された略三角形状等も用いることができる。
さらに、定着ベルト６１４の移動方向の変化が急激になり過ぎると、剥離パッド６４と定着ベルト６１４との摺動抵抗が大きくなり、定着ベルト６１４の移動を円滑に行うことができなくなるおそれがある。そこで、図３に示したように、定着ベルト６１４の移動方向の変化が急激になり過ぎることがないように、定着ベルト６１４がニップ部Ｎを通過して剥離パッド６４と当接する前の定着ベルト６１４（図中Ｍ）と、定着ベルト６１４が剥離パッド６４と当接した後に定着ロール６１０に向かう際の定着ベルト６１４（図中Ｌ）とのなす角度θが鈍角（９０°以上）となるように、剥離パッド６４の配置位置が設定されている。

また、剥離パッド６４から定着ベルト６１４への圧接力が軸方向で均一となるように、剥離パッド６４の定着ベルト６１４との当接面は、長手方向において端部よりも中央部のほうが４００μｍだけ定着ベルト６１４側に張り出した形状で形成することもできる。
加えて、剥離パッド６４の定着ベルト６１４との当接面には、定着ベルト６１４との摺動性を良好にするため、例えば厚さ３０μｍの摩擦係数の低いＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂層(低摩擦層)を形成してもよい。
なお、剥離パッド６４は定着ベルト６１４の搬送方向を急激に屈曲させる観点からは、可能な限り外形寸法を小さく（定着ベルト６１４との当接面の曲率半径を小さく）形成す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、剥離パッド６４の外形寸法（剥離パッド６４の外接円の径）としては、５〜２０ｍｍ、より好ましくは６〜１３ｍｍが適している。

続いて、加圧ベルトモジュール６２について述べる。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ニップ部Ｎが構成されている。このニップ部Ｎ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、ニップ部Ｎ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。

そして、トナー像を担持した用紙Ｐは、このニップ部Ｎを通過する際に加熱および加圧され、トナー像が用紙Ｐに定着される。その際に、ニップ部Ｎの最下流部の加圧ロール６２２による局所的な高圧によって、用紙Ｐ上のトナー像には適度な光沢が付与される。なお、本実施の形態の定着装置６０では、ニップ部Ｎ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。

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のポリイ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、幅の広いニップ部Ｎ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ニップ部Ｎ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、当接するニップ部Ｎ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。その際に、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のニップ部Ｎに向けて（矢印Ｃ方向）搬送されてくる。ニップ部Ｎを通過する用紙Ｐ表面の未定着トナー像は、ニップ部Ｎ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、ニップ部Ｎ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、ニップ部Ｎ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のニップ部Ｎに搬送されて連続定着が行われる。その際に、ニップ部Ｎ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に巻き付けられ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、このような構成では、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って、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。

このような定着ロール６１０の表面温度の低下や熱の供給に関するタイムラグに対応するために、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しようとすれば、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。
ここで、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。しかし、このような方法でも、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させる場合があった。

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、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。
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、ニップ部Ｎ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、ニップ部Ｎ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で行われるので、ニップ部Ｎの全域において両者を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、かかるニップ部Ｎの構成により、定着ベルト６１４のニップ部Ｎ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。
また、用紙Ｐを挟持する２つの定着ベルト６１４と加圧ベルト６２０とは、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。

本実施の形態の定着装置６０では、ニップ部Ｎ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、ニップ部Ｎ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、用紙Ｐの定着ベルト６１４からの剥離について述べる。
用紙Ｐがニップ部Ｎを通過する際には、用紙Ｐ上のトナー像は定着ベルト６１４からの熱を受けて溶融した状態となるため、トナー像が結着剤となって用紙Ｐは定着ベルト６１４に貼り付いた状態でニップ部Ｎから排出される。そのため、ニップ部Ｎを通過した後においても、用紙Ｐは、トナー像と定着ベルト６１４との付着力により定着ベルト６１４に貼り付いたままで搬送される。そして、用紙Ｐは、その状態のままでニップ部Ｎの下流側近傍の剥離パッド６４が配設された領域に到達する。
剥離パッド６４は、上述したように、ニップ部Ｎの下流側近傍であって、定着ロール６１０の中心軸を通る水平面Ｑよりも下方の位置において、定着ロール６１０表面から離隔した定着ベルト６１４の内側に配設されている。そして、ニップ部Ｎを通過した定着ベルト６１４を、定着ロール６１０にも、加圧ベルト６２０がラップされた加圧ロール６２２にも当接しない方向に導くとともに、剥離パッド６４を通過した定着ベルト６１４の進行方向を急激に上方（定着ロール６１０側）に屈曲させている。そのため、剥離パッド６４が配設された領域まで定着ベルト６１４に貼り付いた状態で搬送される用紙Ｐは、定着ベルト６１４の進行方向が急激に屈曲する領域に至る過程において、用紙Ｐが定着ベルト６１４の進行方向の変化に追随できなくなり、用紙Ｐと定着ベルト６１４とが貼り付いた状態は、用紙Ｐ自身のコシによって定着ベルト６１４から確実に剥離されることとなる。
そして、定着ベルト６１４から剥離された用紙Ｐは、ニップ部Ｎの下流側であって、剥離パッド６４が配設された定着ベルト６１４表面近傍に配置された剥離案内板６２６により定着ベルト６１４から完全に分離される。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、剥離パッド６４による定着ベルト６１４の進行方向が急激に屈曲する領域は、ニップ部Ｎの最下流部（定着ロール６１０と加圧ロール６２２との当接部）よりも所定の距離（例えば、２０ｍｍ）だけ下流側に位置するように設定している。このように剥離パッド６４の配置位置をニップ部Ｎから所定の距離だけ離して設定することにより、ニップ部Ｎにおいて溶融したトナー像は、進行方向が急激に屈曲する領域に至るまでの間に、定着ベルト６１４に密着した状態で充分に冷却されることとなる。ここで、トナー像の特性として、トナー像が未だ充分に固化せず溶融した状態にある場合には、固化する過程においてトナーは互いに凝集して玉状にまとまった状態になろうとする傾向が認められる。そのため、ニップ部Ｎを通過した直後に用紙Ｐを定着ベルト６１４から剥離すると、充分に固化していない用紙Ｐのトナー像が互いに凝集しようとするために、トナー像の表面平滑性が均一とならず(凸凹状態となる)、画像の光沢性が低下するという問題が生じる。これに対して、本実施の形態の定着装置６０では、剥離パッド６４の配置位置をニップ部Ｎから所定の距離だけ離して設定しているので、用紙Ｐを定着ベルト６１４から剥離するまでの間に、トナー像は定着ベルト６１４に密着した状態で冷却される。そのため、トナー像の表面は定着ベルト６１４の表面に倣った平滑な面に形成されながら時間をかけて冷却されるので、トナー像の表面平滑性は高く均一化され、良好な画像光沢性を得ることも可能となる。

一方、剥離パッド６４による定着ベルト６１４の進行方向が急激に変化する領域がニップ部Ｎの最下流部から大きく離れて設定されると、以下のような問題が生じる。すなわち、用紙Ｐ上に用紙Ｐの先端部までトナー像が形成されている場合には、用紙Ｐ先端部における定着ベルト６１４との付着力が大きいので、用紙Ｐは定着ベルト６１４から剥離し難くなり、剥離パッド６４による定着ベルト６１４の進行方向が急激に屈曲する領域で用紙Ｐは剥離されることとなる。また、用紙Ｐ先端部にトナー像が形成されておらず、全体としてトナー像が少ない画像が形成されている場合には、用紙Ｐと定着ベルト６１４との付着力が小さいので、用紙Ｐは、ニップ部Ｎから排出された直後のニップ部Ｎ最下流部近傍で剥離されることとなる。このように、トナー像の形態によって剥離位置が異なると、トナー像が定着ベルト６１４に付着している時間が異なることから定着ベルト６１４により受ける熱量も異なることとなる。それにより、画像の光沢度も目視でその違いが判断できる程度に差が生じるという問題が生じる。そのため、剥離パッド６４による定着ベルト６１４の進行方向が急激に屈曲する領域の位置がニップ部Ｎの最下流部から大きく離れて設定されていると、用紙Ｐ上に形成されるトナー像の形態によって剥離位置のばらつきが大きくなり、画像の光沢度の差も大きなものとなる。そこで、本実施の形態の定着装置６０では、トナー像の形態が大きく異なっても剥離位置が大きく異なることがないように、定着ベルト６１４の進行方向が急激に変化する領域の位置は、ニップ部Ｎの最下流部の下流側４０ｍｍ以内となるように設定している。

ここで、本実施の形態の定着装置６０を用いて用紙Ｐに関する剥離性能を確認する実験を実施した。本実験では、剥離パッド６４として定着ベルト６１４との当接面の曲率半径を変えた複数のものを用いた。また、用紙Ｐとして、王子製紙（株）製のＯＫトップコート紙における坪量６４ｇｓｍ紙、８１ｇｓｍ紙、１０４ｇｓｍ紙、１２７ｇｓｍ紙の４種を用いた。さらに、用紙Ｐ上に形成するトナー画像としては、先端余白３ｍｍ、トナー量１３ｇ／ｍ^２、画像面積２８０ｍｍ×１５０ｍｍのベタ画像を用いた。その結果を図４に示した。
図４に示したように、剥離パッド６４として定着ベルト６１４との当接面の曲率半径を１６ｍｍ以下に設定することで、剥離案内板６２６の補助を受けることなく、６４ｇｓｍという薄紙であっても充分な剥離性能を得ることができることを確認できた。また、剥離案内板６２６の補助を受けることで、６４ｇｓｍ紙でも定着ベルト６１４との当接面の曲率半径を２０ｍｍに設定して充分な剥離性能を得ることができることを確認できた。このように、本実施の形態の定着装置６０は、充分な剥離性能を有することが確認された。

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、本実施の形態の定着装置６０では、ニップ部Ｎの下流側近傍の定着ベルト６１４の内側に剥離パッド６４を配設している。そして、剥離パッド６４は、ニップ部Ｎを通過してニップ部Ｎの最下流部から離れながら移動する定着ベルト６１４に対して、定着ベルト６１４の進行方向を急激に上方に屈曲させている。そのため、定着ベルト６１４に貼り付いた状態で搬送される用紙Ｐは、定着ベルト６１４の進行方向が急激に屈曲する領域に至る過程において、用紙Ｐを定着ベルト６１４から確実に剥離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、および剥離部材として剥離ロール７４を配設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の下流側であって、定着ロール６１０表面から離隔した位置に配置された剥離ロール７４、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７４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、さらには剥離ロール７４によって張力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、さらには剥離パッド６４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、固定配置された剥離パッド６４に代えて従動回転可能な剥離ロール７４を配設するとともに、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、本実施の形態の定着装置７０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ニップ部Ｎが構成されている。このニップ部Ｎ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、ニップ部Ｎ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。

そして、定着ロール６１０と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（ニップ部Ｎの最下流部）よりも下流側近傍の定着ベルト６１４の内側には、実施の形態１の剥離パッド６４と同様に、剥離ロール７４が配設されている。剥離ロール７４は、定着ロール６１０表面から離隔した位置において、定着ベルト６１４に従動回転しながら定着ベルト６１４の内周面を支持するように設置されている。剥離ロール７４は、例えば外径８ｍｍφ、長さ３５０ｍｍで形成された小径のステンレスロールからなる円筒体で形成されている。また、剥離ロール７４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することもできる。
このような構成の剥離ロール７４は、ニップ部Ｎを通過して加圧ロール６２２との当接部から離れながら移動する定着ベルト６１４に対して、定着ベルト６１４の進行方向を急激に屈曲させるように機能している。そのため、トナー像が結着剤となって定着ベルト６１４に貼り付いた状態でニップ部Ｎから排出される用紙Ｐを、定着ベルト６１４の進行方向が急激に屈曲する領域に至る過程において、用紙Ｐ自身のコシによって用紙Ｐを定着ベルト６１４から確実に剥離することが可能となる。特に、本実施の形態では、剥離ロール７４は、長手方向両端部に配設された支持フレーム(不図示)により定着ベルト６１４に従動回転することが可能に支持されている。そのため、剥離ロール７４が回転することにより定着ベルト６１４との摺動摩擦を小さく抑えることが可能である。それにより、定着ベルト６１４の回動をより円滑に行うことも可能となる。

[実施の形態３]
実施の形態１では、加圧部材として加圧ベルトモジュール６２を用いた構成の定着装置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、加圧ベルトモジュール６２に代えて加圧部材として加圧ロールを用いた定着装置８０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６は、本実施の形態に係る定着装置８０の構成を示す側断面図である。本実施の形態の定着装置８０では、加圧ベルトモジュール６２に代えて、加圧部材として加圧ロール６５を配設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。
ここで、加圧ロール６５は定着ベルトモジュール６１に対向するように配置され、定着ベルト６１４に従動回転するように構成されている。加圧ロール６５は、コア (円柱状芯金)６５１と、コア６５１の外周面に被覆した耐熱性弾性体層６５２と、さらに耐熱性樹脂被覆または耐熱性ゴム被覆による離型層６５３とが積層されて構成されている。
そして、本実施の形態の定着装置８０においても、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、本実施の形態の定着装置８０でも、ニップ部Ｎの下流側近傍の定着ベルト６１４の内側に剥離パッド６４を配設している。そして、剥離パッド６４は、ニップ部Ｎを通過してニップ部Ｎの最下流部から離れながら移動する定着ベルト６１４に対して、定着ベルト６１４の進行方向を急激に上方に屈曲させている。そのため、定着ベルト６１４に貼り付いた状態で搬送される用紙Ｐは、定着ベルト６１４の進行方向が急激に屈曲する領域に至る過程において、用紙Ｐを定着ベルト６１４から確実に剥離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。 剥離パッドが配設される位置を説明する図である。 定着ベルトとの当接面の曲率半径を変えた剥離パッドを用いた場合の剥離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。 実施の形態３に係る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、６０,７０,８０…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、６４…剥離パッド、６５…加圧ロール、７４…剥離ロール、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 (14)

1. 回転ロールと張架ロールとによってベルト部材が張架されたベルトモジュールと、
   前記ベルトモジュールに押圧するように配置されて、当該ベルトモジュールとの間にニップ部を形成する加圧部材とを備え、
   前記ベルトモジュールは、前記ニップ部を離れた記録材搬送方向下流側にて前記ベルト部材を内側から支持するように配設されるとともに、当該ベルト部材の進行方向を屈曲させる剥離部材を有することを特徴とする定着装置。
2. 前記剥離部材は、前記ベルト部材との当接面が曲面で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. 前記剥離部材は、前記ベルト部材との当接面が曲率半径２０ｍｍ以下の曲面で形成されたことを特徴とする請求項２記載の定着装置。
4. 前記剥離部材は、前記ニップ部を通過した後であって当該剥離部材に進入する前の前記ベルト部材と、当該剥離部材を通過した後の当該ベルト部材とのなす角度が９０°以上となる位置に配置されることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
5. 前記剥離部材は、前記ニップ部の最下流部から４０ｍｍ以内の位置に配設されることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
6. 前記剥離部材は、前記ニップ部の最下流部から２０ｍｍ以上離れた位置に配設されることを特徴とする請求項５記載の定着装置。
7. 前記加圧部材は、前記回転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て構成されたことを特徴とする請求項１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、
   前記定着ロールを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、
   前記ニップ部を離れた記録材搬送方向下流側にて前記定着ベルトの内側から当該定着ベルトに当接し、当該定着ベルトの進行方向を変化させる剥離部材と
   を備えたことを特徴とする定着装置。
9. 前記剥離部材は、ロール状に形成されるとともに、前記定着ベルトに従動して回転することを特徴とする請求項８記載の定着装置。
10. 前記剥離部材は、固定配置され、前記定着ベルトとの当接面に低摩擦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。
11. 前記剥離部材は、前記定着ロールの回転軸を通る水平面よりも下方に配設されたことを特徴とする請求項８記載の定着装置。
12. 前記定着ベルトの外表面に接触するように配置された加熱ロールをさらに備えたことを特徴とする請求項８記載の定着装置。
13. 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、
    前記定着ロールを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前記記録材が通過するニップ部を形成する加圧ベルトと、
    前記ニップ部を離れた記録材搬送方向下流側にて前記定着ベルトの内側から当該定着ベルトに当接し、前記記録材の進行方向に対して当該定着ベルトの進行方向に急激な変化を与える剥離部材と
    を備えたことを特徴とする画像形成装置。
14. 前記定着手段は、前記剥離部材が前記定着ベルトの進行方向を急激に変化させることにより、当該定着ベルトに付着した前記記録材を当該定着ベルトから剥離することを特徴とする請求項１３記載の画像形成装置。

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