JP2006251079A - 定着装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 定着ロール及び定着ベルトを備えたベルト定着方式の定着装置において、安定した剥離性能を保ちながら記録材の変形を抑え、長期的に高品質の定着画像を維持する。
【解決手段】 弾性層１ａを有する回転可能な定着ロール１と、この定着ロール１に圧接し且つ定着ロール１と共に転動して記録材３を挟持搬送する無端状の定着ベルト２と、定着ロール１又は定着ベルト２の少なくとも一方を加熱する加熱源６と、定着ロール１と定着ベルト２との間の接触域下流に対応した定着ベルト２裏面に接触して設けられ、定着ベルト２を定着ロール１側に押圧し且つ定着ベルト２と定着ロール１との間に剥離ニップ域５を形成する剥離加圧部材４ａとを備え、剥離加圧部材４ａによる剥離ニップ域５の記録材搬送方向接触長は、剥離ニップ域５の長手方向中央部より長手方向端部側が広く設定される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式、静電記録方式を用いて記録材上に形成した未定着トナー像を加熱溶融して定着する定着装置に係り、特に、無端状の定着ベルトを用いた定着装置に関する。

従来、電子写真方式等を利用した複写機やプリンタにおいては、記録材上に転写方式又は直接方式にて形成担持された未定着トナー像を永久画像とするための定着法として、加熱加圧ロール方式の定着装置が広く用いられてきた。
この加熱加圧ロール方式としては、加熱ロールと加圧ロールとの圧接ロール対を互いに回転させて、未定着トナー像を担持させた記録材をロール対の相互圧接部である定着ニップ域に通過させることで、トナー像を記録材上に熱圧定着させるようにしたものである。

このような加熱加圧ロール方式を用いた定着装置では、加熱ロール又は加圧ロールの一方若しくは両方の弾性層を歪ませてニップ域を形成しているため、所要量以上のニップ域を形成するためには、加熱ロール及び加圧ロールの一方若しくは両方の弾性層を比較的厚く形成し、また、両者のロール間の押圧力を大きくしなければならない。
このことは、弾性層及びコア（芯金）の厚肉化や加熱ロールの熱容量の増加をもたらし、加熱ロールが加熱開始から定着可能温度に上昇するまでの時間、すなわちウォームアップ時間が却って増加するという問題がある。

このような問題を解決するために、エンドレスベルトを用いたベルト定着方式が提案されている。この方式は、例えば、加熱ロール（定着ロール）と固定配置された加圧部材との間に耐熱性のエンドレスベルトを挟持して定着ニップ域を形成し、このニップ域に未定着トナー像が形成された用紙を挿入して、エンドレスベルトと一緒に挟持搬送することで、定着ニップ域での熱圧定着を行おうとするものである。

このようなベルト定着方式では、通常、加圧部材の軸方向（定着ロールの軸方向）端部の面圧を中央部の面圧より高くすることで、定着ロールの弾性層の歪量を端部と中央部とで異ならせ、端部歪を中央部歪より増加させるようにして用紙の搬送方向の両側端部を中央より速く送るようにしている。このようにして、加圧部材とのニップ域に入る前に用紙に外向きの力（引っ張り力）を発生させ、用紙への紙しわの発生を効果的に防止することができるようにしている。
しかしながら、端部の圧力を高くしすぎると、定着ロール表面に用紙のエッジ（側端部）によるエッジ摩耗が発生したり、用紙の四隅がカールしてしまうという問題が発生する。

特開２００２−１４８９８１号公報（発明の実施の形態、図２２）

このような問題に対し、中央部と端部の圧力比を適正にする提案がなされている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１では、中央部の圧力をＰｃ、端部の圧力をＰｅとすると、０．６≦（Ｐｅ／Ｐｃ）≦０．８の関係に保つことで、紙しわ、エッジ摩耗、四隅カールを防ぐことが示されている。しかしながら、圧力比が小さくなりすぎると紙しわに繋がり、大きくなりすぎると四隅のカールが発生し易いことから、圧力比の適正範囲が狭いため、例えば長期的な使用に際し安定した剥離性能の維持が懸念される。

本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、定着ロール及び定着ベルトを備えたベルト定着方式の定着装置において、安定した剥離性能を保ちながら記録材の変形を抑え、長期的に高品質の定着画像を維持できるようにしたものである。

すなわち、本発明は、図１に示すように、弾性層１ａを有する回転可能な定着ロール１と、この定着ロール１に圧接し且つ定着ロール１と共に転動して記録材３を挟持搬送する無端状の定着ベルト２と、定着ロール１又は定着ベルト２の少なくとも一方を加熱する加熱源６と、定着ロール１と定着ベルト２との間の接触域下流に対応した定着ベルト２裏面に接触して設けられ、定着ベルト２を定着ロール１側に押圧し且つ定着ベルト２と定着ロール１との間に剥離ニップ域５を形成する剥離加圧部材４ａとを備え、剥離加圧部材４ａによる剥離ニップ域５の記録材搬送方向接触長は、剥離ニップ域５の長手方向中央部より長手方向端部側が広く設定されていることを特徴とするものである。

このような技術的手段において、定着ロール１は弾性層１ａを備え弾性変形可能なものであればよく、例えば弾性層１ａ表面にフッ素系樹脂層等の離型層を備えるようにしてもよい。
また、定着ベルト２は耐熱性を有するものであればよく、樹脂系、金属系材料が使用されるが、定着時の温度効率を向上させる観点から樹脂系材料が好ましい。
剥離加圧部材４ａは定着ロール１の弾性層１ａを変形して剥離性能を確保する観点から定着ロール１の弾性層１ａより硬度の硬い剛性を備えることが好ましい。そして、本発明においては、剥離加圧部材４ａの定着ベルト２に対する接触長が、中央部より端部の方を広くすることで、端部での記録材３の搬送速度が中央部より速くなり、記録材３への紙しわ発生を防ぐ効果がある。また、端部の圧力を特に高めることもないため、紙伸び等の悪影響もない。

すなわち、本発明においては、定着ロール１と定着ベルト２との剥離ニップ域５での接触長を変化させると、面圧が同じ場合であっても定着ロール１の弾性層１ａの総歪量が変化するようになる。一方、記録材３の送り速度は、弾性層１ａの総歪量で決まるため、剥離ニップ域５の中央部と端部の接触長を変えることで、記録材３の送り速度に差を設けることができるようになる。
したがって、剥離ニップ域５の接触長を中央部より端部を広く設定することで、記録材３の側端部の送り速度を記録材３中央部の送り速度より速くすることができ、紙しわの発生を防ぐことができるようになる。

更に、剥離加圧部材４ａによる剥離ニップ域５の接触長は、剥離ニップ域５の中央部から端部に向かって連続的に広くなるように設定されることが好ましく、このように接触長を連続的に変化させることで、記録材３への負荷が小さくなり、紙しわ等の発生を一層防ぐことができるようになる。更にまた、接触長を連続的に変化させることで、記録材３の送り速度の変化も滑らかにすることができ、記録材３の不安定な挙動を抑え、効果的に紙しわの発生を防ぐことができるようになる。

また、剥離加圧部材４ａの定着ベルト２に対する圧力は、剥離ニップ域５の端部が中央部に比べ同等かそれ以下になるように設定されることが好ましく、この場合、端部での圧力変化も緩やかになり、記録材３へのしごき作用を効果的に減らすことができ、記録材３の四隅に発生するカールをも減らすことが可能になる。更に、端部の圧力を低下させることで、定着ロール１へのエッジ摩耗を抑えることも可能になる。

更に、本発明では、剥離ニップ域５の端部の接触長を長く確保する観点から、剥離加圧部材４ａによる剥離ニップ域５の接触長の曲率は、中央部から端部に向かって小さくなるように設定されることが好ましい。
更にまた、剥離加圧部材４ａと定着ベルト２との接触面は、記録材搬送方向上流側では直線状であり、下流側では中央部より端部の方が拡がっているようにすることが好ましく、この場合、一層紙しわの発生を抑えることができるようになる。

図２（ａ）（ｂ）は、この作用を示したもので、（ａ）では剥離ニップ域５の上流側と下流側の形状がほぼ同様の形状の場合を示し、（ｂ）では剥離ニップ域５の上流側が直線状であり下流側が（ａ）と同様の形状を示している。
このような剥離ニップ域５の形状にあっては、（ａ）（ｂ）共に剥離ニップ域５の中央部より端部の接触長が長くなっているため、記録材３の送り速度は中央部より端部側で速くなる。そのため、剥離ニップ域５の下流側では記録材３を中央に寄せる方向に力Ｆ１が働き、一方、下流側ではその反力として記録材３が外向きの力Ｆ２，Ｆ３を受ける。このとき、下流側の剥離ニップ域５の形状が直線状（（ｂ）に示すように）の方が、より外側への力Ｆ３を作用させることができることから、剥離ニップ域５での記録材３へのしごき作用が加わっても、紙しわを一層防ぐことが可能になる。

また、本発明では、定着ロール１と定着ベルト２との剥離ニップ域５は、剥離加圧部材４ａと定着ベルト２との接触面によって形成されることが好ましく、このように剥離加圧部材４ａの形状によって有効な剥離ニップ域５が形成されるようになる。

更に、本発明では、定着ロール１と定着ベルト２との接触域に対応した定着ベルト２裏面には、当該接触域を維持するための定着加圧部材４が配設されることが好ましく、この際、この定着加圧部材４の一部に剥離加圧部材４ａが設けられるようにすることが好ましい。この場合、剥離性能も向上した定着加圧部材４を使用することで、定着性能及び剥離性能の双方共に十分な効果が得られるようになる。
また、このとき、十分な定着ニップ域を確保する観点から、定着加圧部材４のうち剥離加圧部材４ａを除いた部分は、定着ロール１の弾性層１ａと同等以下の硬さを有する弾性を備えることが好ましい。

更に、定着加圧部材４のうち剥離加圧部材４ａを除いた部分の表面には、基材表面より摩擦抵抗の小さい低摩擦層を備えることが好ましい。低摩擦層を備えることで、定着ベルト２と定着加圧部材４との摩擦を防ぎ、有効に定着ニップ域が確保されるようになる。
そして、この場合、定着ベルト２は、張架部材を介さずに定着ロール１と定着ベルト２との間でニップ搬送されるようにすれば、小型化に有効な所謂フリーベルトニップ方式の定着装置を実現することが可能になる。

そして、本発明においては、定着ロール１の内部に加熱源６を備えることが好ましく、定着ロール１を加熱ロールとすることで、熱効率を確保した定着装置が可能になる。
更に、本発明は、上述した定着装置のみならず、画像形成装置をも対象とするものであり、この場合、トナー像を担持する像担持体と、この像担持体上のトナー像を記録材上に転写する転写部材と、記録材上に転写された未定着トナー像を定着する定着装置とを備え、この定着装置として上述の定着装置を配設するようにすればよい。

本発明によれば、剥離加圧部材による剥離ニップ域の記録材搬送方向接触長は、剥離ニップ域の長手方向中央部より長手方向端部側が広くなるように設定したので、記録材の紙しわの発生を防ぐことが可能になる。
また、紙しわの発生防止を剥離加圧部材の圧力変化に頼らずに行うことができることから、記録材の四隅のカール発生を防ぐことも可能になる。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図３は、本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１を示す。同図において、本実施の形態の画像形成装置は、カラー画像を形成可能な画像形成ユニット２０を備えた装置本体２０と、装置本体２０の上部に原稿を読み取るための画像読取ユニット１１を配設すると共に、その上方に画像読取ユニット１１に原稿を送るための原稿送り装置１２を配設する一方、装置本体２０の画像形成ユニット２０の下方には、記録材としての用紙を供給する多段の給紙カセット５１〜５３を引き出し可能に配設したものである。

本実施の形態で用いられる画像形成ユニット２０は、例えば電子写真方式を採用したものであって、イエロ（Ｙ色）、マゼンタ（Ｍ色）、シアン（Ｃ色）及びブラック（Ｋ色）の４色の作像ユニット２１（２１ａ〜２１ｄ）を中間転写ベルト３０上に並列配置させた所謂タンデム型の構成となっている。そのため、夫々の作像ユニット２１（２１ａ〜２１ｄ）にて形成された各色のトナー像を中間転写ベルト３０上に順次一次転写させて多重化し、この多重化されたトナー像を二次転写装置３５にて給紙カセット５１〜５３から搬送された用紙上に一括転写させ、定着装置４０に導くようにしたものである。尚、４色の作像ユニット２１の配色はこの順番に限らず、他の順番であっても差し支えない。

本実施の形態における作像ユニット２１（２１ａ〜２１ｄ）は、各色成分トナー像を形成担持する感光体ドラム２２と、この感光体ドラム２２を帯電する帯電ロール等の帯電装置２３、帯電された感光体ドラム２２に潜像を形成するレーザ露光装置２４、感光体ドラム２２上の静電潜像を顕像化する現像装置２５、感光体ドラム２２上のトナー像を中間転写ベルト３０上に一次転写する例えば一次転写ロールからなる一次転写装置２６、感光体ドラム２２上に残留した残留トナーを清掃するクリーニング装置２７にて構成されている。尚、本実施の形態では、レーザ露光装置２４は、４色の作像ユニット２１全体を一つのレーザ露光装置２４にて露光するようになっている。

また、中間転写ベルト３０は、複数の張架ロール３１〜３３に張架され、例えば張架ロール３１を駆動ロールとして循環搬送されるものであり、例えば二次転写ロールからなる二次転写装置３５が張架ロール３３をバックアップロールとして対向配置されている。更に、この中間転写ベルト３０の張架ロール３２と対向する位置には、中間転写ベルト３０上の残留トナーを除去するベルトクリーニング装置３６が配設されている。

ここで、本実施の形態における用紙搬送系は次のようになっている。夫々の給紙カセット５１〜５３から略垂直上方に延びる垂直搬送路６１と、この垂直搬送路６１の下流側で、略水平に延びる主搬送路６２と、主搬送路６２の最下流近傍に略Ｙ字状に下方に延びる退避搬送路６３及びこの退避搬送路６３の途中から略水平に延びて垂直搬送路６１まで導く反転搬送路６４とで構成されている。
そして、主搬送路６２には、用紙の位置決め規制を行うレジストロール５４、中間転写ベルト３０上で多重化されたトナー像を一括転写する二次転写装置３５、トナー像が一括転写された用紙を搬送する搬送ベルト、トナー像を用紙に定着する定着装置４０及び装置本体２０の側方に設けられ用紙を収容する収容トレイ５７に用紙を排出する排出ロール５６等が設けられている。
尚、これらの搬送路６１〜６４には、用紙の搬送を確実にする搬送ロールや搬送ガイド等の搬送部材が適宜配設されている。

特に、本実施の形態の定着装置４０は、図４のようになっている。同図において、ハロゲンランプ等の加熱源４２を内部に備える定着ロール４１と、定着ロール４１と転動して用紙を挟持搬送するエンドレスベルト４３と、エンドレスベルト４３の裏面側に接触して配置されて定着ロール４１とエンドレスベルト４３との間に剥離ニップ域を形成する剥離ニップ部材４７と、この剥離ニップ部材４７に上流側に配設され、定着ロール４１とエンドレスベルト４３との定着ニップ域を形成するプレニップ部材４６とを主要な構成要素としている。

本実施の形態における定着ロール４１は、機械的強度に優れ且つ熱伝導性が良好なアルミニウム等の金属製の円筒状のコア４１ａと、このコア４１ａの表面に形成されたシリコーンゴム等の弾性層４１ｂと、この弾性層４１ｂの表面に被覆され、用紙上の未定着トナー像のオフセットを防止するために設けられた離型層４１ｃとで構成されている。
ここで、コア４１ａとしては、機械的強度と良好な熱伝導性を備えていれば特に材質は制限されず、例えばステンレス、鋼、黄銅等の金属や合金が使用できる。
また、弾性層４１ｂとしては、シリコーンゴムに限らず、耐熱性を備えていれば、例えばフッ素系ゴム等も使用でき、この弾性層４１ｂをコア４１ａの表面に形成する方法も特に制限されず、注入成形法やコーティング法等が採用できる。
更に、離型層４１ｃは、耐熱性があり、トナーに対する適度な離型性を備えるものであればよく、例えばフッ素系ゴムやフッ素系樹脂等が使用される。
更にまた、定着ロール４１内部の加熱源４２としては、コア４１ａ内部に収容できる形状、構造のものでれば特に制限されず、目的に応じて適宜選定して差し支えない。

また、本実施の形態では、定着ロール４１の周囲には、定着ロール４１の表面温度を計測する温度センサ４９が配設され、この温度センサ４９によって定着ロール４１の表面温度を制御するように加熱源４２の温度制御を行っている。尚、温度センサ４９としては定着ロール４１の表面温度を計測できるものであれば特に制限されず、例えばサーミスタやポジスタ等の感温素子も使用できる。

更に、剥離ニップ域の下流側で定着ロール４１に対向する位置には、定着ロール４１への用紙付着を防ぐ剥離部材４８が設けられている。
この剥離部材４８は、例えば定着装置４０のフレームに固定されるガイド４８ａとこのガイド４８ａに保持され、定着ロール４１の軸方向に亘って定着ロール４１と略先端が接触して配置される剥離シート４８ｂで構成されている。この剥離シート４８ｂは、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等の耐熱性樹脂シートや、ステンレス、鋼等の金属薄板を用いることができる。尚、剥離シート４８ｂの厚みとしては、使用する材料によって異なるが、例えばポリイミド樹脂を用いた場合、５０〜１５０μｍ程度が好ましい。５０μｍ未満では剥離力を確保するための圧接力を与えることができなくなる可能性があり、一方、１５０μｍを超えると剥離すべき用紙が剥離シート４８ｂの先端に突き当たってしまい、スムーズに剥離できなくなる虞がある。
更には、この剥離シート４８ｂは、その表面をＰＦＡ等のフッ素系樹脂で被覆されていてもよい。フッ素系樹脂で被覆することで、用紙との摩擦力も低下し、剥離シート４８ｂの長寿命化を図ることが可能になる。

一方、エンドレスベルト４３は、単層構造であってもよいが、本実施の形態では基材表面に離型層を施した積層構造のベルトを使用している。
エンドレスベルト４３の基材としては、耐熱性を有すれば、例えば熱硬化性ポリイミド、熱可塑性ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等の樹脂基材や、ステンレス、ニッケル、銅等の金属基材が用いられる。また、離型層としては、表面に付着するトナーの剥離性が良好なものがよく、その材質としては、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）等のフッ素系樹脂が用いられる。

そして、本実施の形態では、このエンドレスベルト４３の裏面側には、断面が略凹字状の金属等よりなる支持体４４の凹部に定着加圧部材を構成する剥離ニップ部材４７とプレニップ部材４６とが装着され、夫々エンドレスベルト４３と接触するようになっている。尚、図４中符号Ｓは、未定着トナー像が転写された用紙を示している。
下流側に位置する剥離ニップ部材４７は、定着ロール４１とエンドレスベルト４３との剥離ニップ域を形成するもので、例えばアルミニウム、ステンレス、鋼、銅、黄銅等の金属や合金からなる高剛性の材料によって構成されている。

一方、上流側に位置するプレニップ部材４６は、シリコーンゴム等の弾性材料によって形成され、定着ロール４１とエンドレスベルト４３との定着ニップ域を形成し、用紙上の未定着トナー像を安定して定着するようになっている。そして、本実施の形態では、このプレニップ部材４６の表面には、エンドレスベルト４３との摩擦抵抗を小さく維持し、エンドレスベルト４３の回転を一層スムーズにするために、例えばフッ素系樹脂シートからなる低摩擦シート４６ａを接着している。
この低摩擦シート４６ａとしては、加工性、低摩擦性の観点からＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン樹脂）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等が挙げられる。また、ガラス繊維を基体として、それにフッ素系樹脂を含浸もしくはフッ素系樹脂シートを接着したもの等であっても差し支えない。

更に、本実施の形態では、エンドレスベルト４３の内部で支持体４４の下部には、エンドレスベルト４３をスムーズに回転させるため、剛性且つ低熱伝導性の樹脂からなるベルト走行ガイド４５が設けられている。

そのため、本実施の形態では、図５に示すように、剥離ニップ部材４７によって定着ロール４１の弾性層４１ｂが変形し、この部分が剥離ニップ域として機能するようになっている。
また、本実施の形態における剥離ニップ部材４７の形状は、図６に示すような形状をしており、この長手方向の端部と中央部とのエンドレスベルト４３と接触する部位の形状が異なっている。すなわち、端部の曲率Ｃｅと中央部の曲率Ｃｃは、中央部の曲率Ｃｃの方が大きくなっており、端部に向かって徐々に小さな曲率になるように形成されている。
したがって、剥離ニップ部材４７とエンドレスベルト４３との接触圧はほぼ同様であるが、剥離ニップ域の形状が中央部と端部で異なり、すなわち、剥離ニップ部材４７とエンドレスベルト４３との接触長（用紙搬送方向）が中央部と端部で異なり、端部の接触長が広く設定されている。
尚、図中、剥離ニップ域形状の二点鎖線（仮想線）は、剥離ニップ部材４７の形状を工夫することで、剥離ニップ域形状の上流側形状を直線状とした場合を示している（図２参照）。

次に、本実施の形態における作動について、先ず、図３を用いて画像形成装置の用紙搬送系を中心に説明する。
給紙カセット５１〜５３のいずれかから送り出された用紙は、垂直搬送路６１を進み、主搬送路６２に設けられたレジストロール５４にて位置決め規制された後、二次転写装置３５へと進む。
一方、作像エンジン２１（２１ａ〜２１ｄ）によって中間転写ベルト３０上に多重転写された各色トナー像は、中間転写ベルト３０上を搬送され、二次転写装置３５に至る。
そして、二次転写装置３５にて、中間転写ベルト３０上の多重化されたトナー像は用紙上に一括転写される。トナー像が一括転写された用紙は、搬送ベルト５５によって搬送され、定着装置４０に至る。そして、定着装置４０によってトナー像が用紙上に定着され、そのまま主搬送路６２を進み、排出ロール５６から収容トレイ５７に排出される。

ここで、用紙への両面記録を行う場合には、定着装置４０にて定着を終えた用紙は、一旦主搬送路６２から退避搬送路６３側に退避する。そして、退避搬送路６３を十分進んだ後、用紙の後端が反転搬送路６４の入口を越えたところで、退避搬送路６３中の所定の搬送ロールが反転動作を行い、退避搬送路６３中の用紙は反転搬送路６４側に反転搬送される。反転搬送された用紙は、用紙の表裏を逆にした状態で再び主搬送路６２に搬送され、新たなトナー像が形成される。その後、定着装置４０から排出ロール５６を経て収容トレイ５７に排出される。

次に、定着装置４０での作動について、図４を基に説明する。
トナー像が一括転写された用紙は、定着装置４０に挿入されると、プレニップ部材４６によって形成された定着ニップ域にて、定着ロール４１とエンドレスベルト４３とに挟持搬送されながら、定着ロール４１による十分な温度と十分な圧力により、安定した定着がなされるようになる。
そして、剥離ニップ部材４７による剥離ニップ域では、剥離ニップ部材４７の形状効果によって用紙の側端部の送り速度が用紙の中央部の送り速度より速くなるため、用紙を中央に寄せる力が作用する。そのため、用紙は、定着ロール４１から剥離し易くなる。一方、用紙を中央に寄せる力によって、剥離ニップ域の上流側では用紙を側端部より外向きに向かわせる力が作用するため、剥離ニップ域で用紙に大きな力が作用しても紙しわの発生を防ぐことができるようになる。

また、剥離ニップ部材４７の端部の圧力を特に高くする必要がないことから、用紙への四隅のカールの発生も抑えることが可能になる。
更に、定着ロール４１から剥離し易くなった用紙は、剥離部材４８の剥離シート４８ｂによって定着ロール４１から確実に剥離されるようになる。

以上のように、本実施の形態では、剥離性能が確保された定着ニップの広い小型の定着装置４０を実現することが可能になる。また、定着ロール４１の弾性層４１ｂを必要以上に厚くすることもなく、所謂インスタントオン（立ち上がりの速い）が可能な定着装置４０を実現することが可能になる。

◎実施の形態２
図７は、本発明が適用された画像形成装置で用いられる実施の形態２の定着装置の概要を示している。本実施の形態は、実施の形態１の定着装置（例えば図４参照）と異なり、プレニップ部材の代わりにエンドレスベルトを張架する張架ロールを設け、定着ニップ域を確保しようとしたものである。尚、実施の形態１と同様の構成要素には同様の符号を付し、ここではその詳細な説明は省略する。

本実施の形態では、定着ロール４１とは離れた位置にエンドレスベルト４３を張架する張架ロール７０を設け、剥離ニップ部材４７とこの張架ロール７０とで、エンドレスベルト４３と定着ロール４１との定着ニップ域を形成するようにしている。
そのため、本実施の形態においても、定着ロール４１とエンドレスベルト４３とのニップ域にて用紙は挟持搬送されるようになり、広い定着ニップ域を確保することが可能になる。そして、剥離ニップ部材４７は実施の形態１と同様に構成されているため、実施の形態１と同様の効果を奏する。

◎実施の形態３
図８は、本発明が適用された画像形成装置で用いられる実施の形態３の定着装置の概要を示す。本実施の形態は、実施の形態１の定着装置（例えば図４参照）と略同様に構成されるが、加熱源４２を定着ロール４１の内部ではなく、定着ロール４１の外部で定着ニップ域の上流側近傍に配置した点が実施の形態１と異なる。尚、実施の形態１と同様の構成要素には同様の符号を付し、ここではその詳細な説明は省略する。

本実施の形態では、加熱源４２として、例えばハロゲンランプに反射板を備えた構成を採っているため、定着ロール４１表面を効果的に加熱するようになっている。
このように、加熱源４２を定着ロール４１の外部に配置しても、定着ロール４１を有効に加熱することが可能になり、実施の形態１と同様の効果を奏する。

◎実施の形態４
図９は、本発明が適用された画像形成装置で用いられる実施の形態４の定着装置の概要を示す。本実施の形態は、所謂ＳＵＲＦ方式（Surface Rapid Fusing方式）に本件の剥離ニップ部材を応用した定着装置であり、加熱源を定着ベルト側に備えた構成となっている。尚、実施の形態１と同様の構成要素には同様の符号を付し、ここではその詳細な説明は省略する。

本実施の形態では、定着ロール４１は用紙Ｓの裏面側（未定着トナー像がない面）に配置され、この定着ロール４１側には特に加熱源は備えていない。
一方、エンドレスベルト４３は、例えば熱伝導性の低いポリイミド等からなるベルトが使用され、張架ロール８１，８２に張架されて、例えば張架ロール８２をドライブロールとして回動するようになっている。そして、このエンドレスベルト４３の裏側には、定着ロール４１とエンドレスベルト４３を挟んで対向配置され且つエンドレスベルト４３を裏面から加熱する加熱ロール８３が設けられ、この加熱ロール８３の表面は定着ロール４１の弾性層と同等以下の硬さを要する弾性層が施されている。
そのため、本実施の形態では、この加熱ロール８３と、加熱ロール８３の下流側に設けられた剥離ニップ部材４７との間で、定着ロール４１とエンドレスベルト４３との定着ニップ域を構成するようになっている。

更に、本実施の形態では、加熱ロール８３の上流側にはエンドレスベルト４３の裏面からエンドレスベルト４３の予備加熱を行う発熱体８５が、断熱体８４に囲まれた状態で配設されている。
発熱体８５は、例えばセラミックス基材に酸化ルテニウム等の抵抗体が形成され、図示外の電源によってこの抵抗体が通電されることで発熱するようになっている。また、この発熱体８５とエンドレスベルト４３を挟んで対向する位置には、発熱体８５の熱を有効にエンドレスベルト４３に伝達するようにエンドレスベルト４３を発熱体８５側に付勢する弾性体８６が設けられている。

本実施の形態では、このような構成を採っていることから、用紙Ｓのトナー面がエンドレスベルト４３側になるように搬送される。
定着ニップ域に達した用紙Ｓは、予備加熱されたエンドレスベルト４３に加熱ロール８３からの加熱が加わることで、有効に定着がなされる。そして、定着を終えた後、剥離ニップ域にて用紙Ｓの中央部と端部との送り速度差の効果により、紙しわ等のない効果的な剥離がなされるようになる。
このように、本実施の形態においても、実施の形態１と同様の効果を奏する。

本実施の形態では、発熱体８５を使用した予備加熱方式を示したが、例えばエンドレスベルト４３を加熱する方式としては、次のようにしてもよい。
エンドレスベルト４３として例えば鉄系材料（積層タイプにあっては一部に設けられてもよい）を使用し、加熱源として、電磁誘導方式を採用することも可能である。この場合、図９のように予備加熱する方式でもよいし、予備加熱ではなく、加熱ロール８３の代わりに例えば弾性体を介してエンドレスベルト４３を加熱するようにしてもよい。

本実施例は、実施の形態と同様の構成における定着装置にて、紙しわ、四隅のカールの発生状況を評価確認したものである。
本実施例における定着ロールは、次のような構成とした。外径３０ｍｍ、長さ３６０ｍｍ、肉厚０．３５ｍｍの鋼性の円筒状コアを使用し、その表面に弾性層としてシリコーンゴムを５００μｍ厚にて被覆し、更にその表面にはＰＦＡを３０μｍ厚でディップコートした。コア内部の加熱源としては、６００Ｗのハロゲンランプを用い、定着ロールの表面温度が１７０℃に維持されるように制御した。

一方、エンドレスベルトは、周長９４ｍｍ、幅（コアの長さ方向に相当）３２０ｍｍ、肉厚７５μｍの熱硬化性ポリイミド樹脂を基材に、その外周表面に離型層としてＰＦＡを３０μｍ厚にコーティングしたものを用いた。

また、剥離ニップ部材としては、幅５ｍｍ（用紙搬送方向に相当）、高さ１０ｍｍ、長さ３２０ｍｍのアルミニウム製のものを使用し、剥離ニップ域を形成する曲率形状としては、その曲率半径が中央部で５ｍｍ、端部で３０ｍｍであり、その間は滑らかに変化するように加工した。
更に、定着ニップ部材としては、幅１０ｍｍ、長さ３２０ｍｍ、肉厚５ｍｍのシリコーンゴムを用い、この定着ニップ部材の表面には、低摩擦シートとしてガラス繊維にＰＴＦＥを含浸させたフィルムを接着して使用した。

このような鋼性の定着装置にて、用紙として富士ゼロックス社製Ｓ紙（坪量５６ｇ／ｍ^２）のような比較的腰の弱い用紙（Ａ４判）を用いて、連続１００枚の横通しを行い、紙しわとカール量を測定した。
結果は、紙しわは発生せず、カール量は四隅の平均で４．８ｍｍであった。
次に、比較のために、剥離ニップ部材の曲率変化のないもの（中央部と端部の曲率が共に５ｍｍ程度に相当）を使用して、従来のように面厚のみで紙しわを抑える鋼性にして同様の確認を行ったところ、紙しわの発生はなかったが、カール量は四隅の平均で１２．２ｍｍと大きくなった。
以上のことから、本件の有効性が確認された。

本発明に係る定着装置の概要を示す説明図である。 本発明の剥離ニップ域の作用を示す説明図である。 本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１を示す説明図である。 実施の形態１の定着装置を示す説明図である。 実施の形態１の定着装置の剥離ニップ部材のニップ状態を示す説明図である。 実施の形態１の剥離ニップ部材の形状を示す説明図である。 実施の形態２に係る定着装置を示す説明図である。 実施の形態３に係る定着装置を示す説明図である。 実施の形態４に係る定着装置を示す説明図である。

符号の説明

１…定着ロール，１ａ…弾性層，２…定着ベルト，３…記録材，４…定着加圧部材，４ａ…剥離加圧部材，５…剥離ニップ域，６…加熱源

Claims (13)

1. 弾性層を有する回転可能な定着ロールと、
   この定着ロールに圧接し且つ定着ロールと共に転動して記録材を挟持搬送する無端状の定着ベルトと、
   定着ロール又は定着ベルトの少なくとも一方を加熱する加熱源と、
   定着ロールと定着ベルトとの間の接触域下流に対応した定着ベルト裏面に接触して設けられ、定着ベルトを定着ロール側に押圧し且つ定着ベルトと定着ロールとの間に剥離ニップ域を形成する剥離加圧部材とを備え、
   剥離加圧部材による剥離ニップ域の記録材搬送方向接触長は、剥離ニップ域の長手方向中央部より長手方向端部側が広く設定され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、
   剥離加圧部材による剥離ニップ域の接触長は、剥離ニップ域の中央部から端部に向かって連続的に広くなるように設定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、
   剥離加圧部材の定着ベルトに対する圧力は、剥離ニップ域の端部が中央部に比べ同等かそれ以下になるように設定され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、
   剥離加圧部材による剥離ニップ域の接触長の曲率は、中央部から端部に向かって小さくなるように設定され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、
   剥離加圧部材と定着ベルトとの接触面は、記録材搬送方向上流側では直線状であり、下流側では中央部より端部の方が拡がっ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、
   定着ロールと定着ベルトとの剥離ニップ域は、剥離加圧部材と定着ベルトとの接触面によって形成されることを特徴とする定着装置。
7. 請求項１記載の定着装置において、
   前記接触域に対応した定着ベルト裏面には接触域を維持するための定着加圧部材が配設され、この定着加圧部材の一部に剥離加圧部材が設けられることを特徴とする定着装置。
8. 請求項７記載の定着装置において、
   定着加圧部材のうち剥離加圧部材を除いた部分は、定着ロールの弾性層と同等以下の硬さを有する弾性を備えることを特徴とする定着装置。
9. 請求項７記載の定着装置において、
   定着加圧部材のうち剥離加圧部材を除いた部分の表面には、基材表面より摩擦抵抗の小さい低摩擦層を備えることを特徴とする定着装置。
10. 請求項１記載の定着装置において、
    定着ロールの内部に加熱源を備えることを特徴とする定着装置。
11. 請求項１記載の定着装置において、
    剥離加圧部材は、定着ロールの弾性層より硬い剛性を備えるものであることを特徴とする定着装置。
12. 請求項７記載の定着装置において、
    定着ベルトは、張架部材を介さずに定着ロールと定着ベルトとの間でニップ搬送されるものであることを特徴とする定着装置。
13. トナー像を担持する像担持体と、
    この像担持体上のトナー像を記録材上に転写する転写部材と、
    記録材上に転写された未定着トナー像を定着する請求項１記載の定着装置とを備えることを特徴とする画像形成装置。

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