JP2007057682A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ベルト部材を用いた定着装置において、高い定着性能を維持しながら、記録紙をベルト部材から安定的に剥離する。
【解決手段】 定着ロール６１１と張架ロール６１２と張架ロール６１３とによって定着ベルト６１０が張架された定着ベルトモジュール６１と、定着ベルト６１０を介して定着ロール６１１を押圧するように配置された加圧ロール６２とを備え、定着ベルトモジュール６１には、定着ロール６１１と加圧ロール６２との圧接部の下流側近傍にて、定着ベルト６１０の外表面を加圧ロール６２に押圧するように配置された剥離パッド６４が設けられている。
【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し、より詳しくは回動可能なベルト部材を備えた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、次のように画像形成が行われる。まず、例えばドラム状に形成された感光体（感光体ドラム）の表面が帯電装置によって一様に帯電される。帯電された感光体ドラムは、画像情報に基づいて制御された光により走査露光され、表面に静電潜像が形成される。続いて、感光体ドラム上の静電潜像は現像装置により可視像（トナー像）化されるとともに、トナー像は転写部まで運ばれて、記録紙上に静電転写される。そして、記録紙上に担持されたトナー像は定着装置によって定着処理が施されて、トナー画像が完成する。

かかる画像形成装置に用いられる定着装置としては、例えば、内部に加熱源（ヒータ）が配設された円筒状の芯金の表面に、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、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が互いに圧接されて構成されている。そして、定着ロールと加圧ロールとの圧接領域（ニップ部）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トナー像を定着している。このような定着装置は、２ロール方式と呼ばれて、従来より一般に広く利用されている。

近年、画像形成装置においては、高生産性化やカラー化が急速に進展するとともに、両面印刷機構を備えた装置の普及も高まっている。そのため、プロセススピードの高速化に対応した定着装置の実現が求められている。
ところが、従来の２ロール方式の定着装置を用いて高速化を図ろうとすると、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充分な定着処理を行うことが困難であるという問題が生じる。すなわち、従来の２ロール方式の定着装置においては、定着ロールを構成する芯金や芯金に被覆されたシリコーンゴム等からなる弾性層等が熱的抵抗体として作用してしまうため、記録紙によって定着ロールの表面から奪われる熱量に対応した熱量を、定着ロールの内部に配置したヒータから即応的に、かつ充分に供給することが困難であるという構造上の問題が存在している。
そのため、連続通紙中に定着ロールの表面温度が漸次低下し、次第に定着性能が低下するという不都合が生じる場合がある。また、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落ち込む所謂「温度ドループ現象」が発生し易くなる。特に、記録紙として熱容量の大きい厚紙等が使用される場合においては、定着ロールの表面から奪われる熱量が大きくなるので、定着性能の低下や温度ドループが大きくなり、定着不良に基づく画像品質の劣化が発生し易い。

そこで、２ロール方式の定着装置を用いた場合に生じる上記した問題点を解消し、画像形成装置の高速化に対応した定着装置を実現する技術として、加熱部材がフィルム状のベルト部材（定着ベルト）を複数の張架ロールにより張架して構成された定着装置に関する技術が存在する。すなわち、定着ベルトがニップ部に進入する前に、張架ロール内に配設されたヒータによって予め定着ベルトを加熱しておき、ニップ部において加熱された定着ベルトを介して記録紙およびトナー像に熱を加えることで、トナー像を定着する技術である（例えば、特許文献１参照）。
このようなベルト部材を用いた定着装置では、定着処理の間に記録紙から熱を奪われても、ベルト部材の熱容量が小さいことから、短時間でベルト部材を所定の定着可能温度まで回復させることが容易である。そのため、画像形成装置の高速化を図るに際しては、定着装置の構成として極めて有効なものの一つとなる。

ところが、定着ベルトを用いた定着装置においても、記録紙の表面にはトナー像が担持されているため、定着ベルトの熱によってトナー像が溶融した際に、トナー像が接着剤となって記録紙と定着ベルトとの間に付着力が作用する。そのため、定着ベルト表面から記録紙を剥離する機構を設ける必要がある。特に画像形成装置の高速化を図る場合には、定着装置において一旦剥離不良が生じて紙詰まり（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ベルト側から安定的に剥離する必要がある。

記録紙を定着ベルト表面から剥離する機構としては、上記した特許文献１に記載されたように、ニップ部の下流側に定着ベルトに当接して分離爪を配設する構成が用いられる。また、定着ロールと加熱ロールとに張架された定着ベルトと加圧ロールとが圧接して配設された構成においては、ニップ部の出口部（最下流部）に対応した位置であって定着ベルトの内側に、かかる出口部における定着ベルトの曲率を大きく設定するための固定部材を設け、定着ベルトの曲率の変化により記録紙を剥離する構成も用いられる（例えば、特許文献２参照）。

特開平３−１３３８７１号公報(第４頁、図３) 特開２００３−５５６６号公報(第６−８頁、図４)

しかしながら、定着ベルトを用いた定着装置において、記録紙を定着ベルト表面から剥離する機構として分離爪を用いる場合には、記録紙を定着ベルト側から安定的に剥離するために、分離爪を定着ベルトに当接させて配設する必要がある。その結果、定着ベルト表面が分離爪によって磨耗され易くなる。そして、定着ベルト表面に磨耗痕が生じると、定着画像上に磨耗痕に対応した定着ムラが発生して画像品質を低下させる場合がある。また、磨耗痕上にオフセットしたトナーが次第に付着堆積して、定着画像上に汚れを生じさせることもある。さらには、定着ベルト表面の磨耗が進むと、薄層の定着ベルトは最終的に破断にまで至り、定着装置の機能が損なわれるおそれもある。

また、記録紙を定着ベルト表面から剥離する機構として、ニップ部の出口部に定着ベルトの曲率を大きく形成するための固定部材を設ける場合には、定着ロールと加圧ロールとが圧接されるニップ部の入口部と、固定部材が配設される出口部との間のニップ中間領域においては、定着ベルトは定着ベルトの張力のみによって加圧ロールに圧接されることとなる。そのため、ニップ中間領域でのニップ圧は、比較的低いものとなる。このような低ニップ圧領域において記録紙やトナーが加熱されると、記録紙中の水分が気化して水蒸気となったり、トナー中の空気が熱膨張するなどして、定着ベルトと加圧ロールとの間にエアーギャップ（気泡）が生じることがある。このようなエアーギャップが生じた場合、ニップ部内に存在する記録紙上のトナーが未だ完全に定着されていない状態においては、エアーギャップが動き回ることによって未定着トナーが乱され易い。その結果、定着画像にムラ等の画像不良が発生し易いという問題がある。

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、ベルト部材を用いた定着装置において、記録紙をベルト部材から安定的に剥離することにある。
また、他の目的は、画像形成装置の高速化を図った場合においても、高い定着性能を維持することができる定着装置を提供することにある。

かかる目的のもと、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部材と、定着ロールと加圧部材との圧接部の下流側近傍にて、定着ベルトの外表面を加圧部材に押圧するように配置された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、断面が略円弧状に形成されたブロック部材で構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、定着ベルトの進行方向に沿って所定の幅を持った押圧面を備え、かかる押圧面により加圧部材を押圧することを特徴とすることもできる。この場合に、剥離部材の押圧面は、加圧部材を平均７Ｎ／ｃｍ^２以上の圧力で押圧することを特徴とすることができる。また、剥離部材は、押圧面の定着ベルトの移動方向上流側端部が定着ロールと０．７ｍｍ以下の距離に位置するように配置されたことを特徴とすることもできる。さらに、剥離部材は、押圧面の定着ベルトの移動方向上流側端部が定着ロールと当接するように配置されたことを特徴とすることもできる。加えて、剥離部材の押圧面は、平面または加圧部材の表面形状に倣った曲面で形成されたことを特徴とすることもできる。
また、剥離部材は、定着ロール側に面する側面が定着ロールの表面形状に倣った略円弧状に形成されたことを特徴とすることができる。さらに、剥離部材は、定着ロール側とは反対側に位置する側面が定着ベルトの進行方向を屈曲するように変化させる形状に形成されたことを特徴とすることもできる。

また、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ベルト部材が張架された定着ベルトモジュールと、ベルト部材を介して定着ロールを押圧するように配置された加圧部材とを備え、定着ベルトモジュールと加圧部材とは、ベルト部材が定着ロール上にラップされる領域に形成される第１ニップ部と、ベルト部材が加圧部材上にラップされる領域に形成され、ベルト部材の進行方向に向けてニップ圧が単調減少するように設定された第２ニップ部とにて当接することを特徴としている。

ここで、第２ニップ部は、第１ニップ部の下流側近傍にてベルト部材の進行方向に連続して形成されたことを特徴とすることができる。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。加えて、加圧部材は、第１ニップ部での凹み量が第１ニップ部での定着ロールの凹み量よりも大きいことを特徴とすることができる。
また、定着ベルトモジュールは、第２ニップ部においてベルト部材を加圧部材側に押圧する剥離部材をさらに備えたことを特徴とすることができる。特に、剥離部材は、ベルト部材を介して加圧部材を押圧する面の上流側端部が定着ロールと加圧部材とで画成されるくさび状領域内に配置されることを特徴とすることができる。
加えて、加圧部材は、表面に弾性層が形成されたロール部材で構成することができる。また、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ことを特徴とすることもできる。

さらに、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部材と、定着ロールと加圧部材との圧接部の下流側近傍にて、定着ベルトの外表面を加圧部材に押圧するように配置された剥離部材とを有し、定着ベルトモジュールと加圧部材とは、ベルト部材を介して定着ロールと加圧部材とにより形成された第１ニップ部と、ベルト部材を介して加圧部材と剥離部材とにより形成された第２ニップ部とにて当接することを特徴としている。

ここで、定着手段の第２ニップ部は、ニップ圧がベルト部材の進行方向に向けて単調減少するように設定されたことを特徴とすることができる。また、定着手段の加圧部材は、ロール部材で形成されたことを特徴とすることもできる。さらに、定着手段の加圧部材は、複数の張架ロールによってベルト部材が張架された加圧ベルトモジュールで形成されたことを特徴とすることもできる。

本発明によれば、画像形成装置の高速化を図った場合においても、記録紙をベルト部材から安定的に剥離することが可能となる。また、高い定着性能を安定して維持することができるので、良質な画像を短時間で大量に提供することが可能となる。

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は、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が配設されている。

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の現像器１４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と逆極性（プラス極性）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と同極性（マイナス極性）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における搬送速度に合わせて、用紙Ｐを最適な搬送速度で定着装置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による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（不図示）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の概略構成を示す側断面図である。この定着装置６０は、加熱部材の一例としての定着ベルトモジュール６１と、定着ベルトモジュール６１に対して圧接して配置された加圧部材の一例としての加圧ロール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、ベルト部材の一例としての定着ベルト６１０、定着ベルト６１０を張架しながら回転駆動する定着ロール６１１、内側から定着ベルト６１０を張架する張架ロール６１２、外側から定着ベルト６１０を張架する張架ロール６１３、定着ロール６１１と張架ロール６１２との間で定着ベルト６１０の姿勢を矯正する姿勢矯正ロール６１４、定着ベルトモジュール６１と加圧ロール６２とが圧接する領域であるニップ部Ｎ内の下流側領域であって、定着ロール６１１の近傍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、ニップ部Ｎの下流側において定着ベルト６１０を張架する張架ロール６１５により主要部が構成されている。

定着ベルト６１０は、周長３１４ｍｍ、幅３４０ｍｍのフレキシブルなエンドレスベルトであって、厚さ８０μｍ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）チューブで形成された離型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る。なお、定着ベルト６１０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。

定着ロール６１１は、外径６５ｍｍ、長さ３６０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのアルミニウムで形成された円筒状ロールである。そして定着ロール６１１は、図示しない駆動モータからの駆動力を受けて、３００ｍｍ／ｓの表面速度で矢印Ｃ方向に回転する。
また、定着ロール６１１の内部には、加熱源として定格９００Ｗのハロゲンヒータ６１６ａが配設され、定着ロール６１１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６１１の表面温度を１５０℃に制御している。

張架ロール６１２は、外径３０ｍｍ、肉厚２ｍｍ、長さ３６０ｍｍのアルミニウムで形成された円筒状ロールである。そして、張架ロール６１２の内部には加熱源として定格１０００Ｗのハロゲンヒータ６１６ｂ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６１２の表面温度が１９０℃に制御されている。したがって、張架ロール６１２は、定着ベルト６１０を張架する機能とともに、定着ベルト６１０を加熱する機能をも併せ持っている。
また、張架ロール６１２の両端部には定着ベルト６１０を外側に押圧するバネ部材（不図示）が配設され、定着ベルト６１０全体の張力を１５ｋｇｆに設定している。その際に、定着ベルト６１０の張力を幅方向に亘って均一にするとともに、定着ベルト６１０の軸方向の変位をできる限り小さく抑えるため、張架ロール６１２は、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されている。

張架ロール６１３は、外径２５ｍｍ、肉厚２ｍｍ、長さ３６０ｍｍのアルミニウムで形成された円筒状ロールである。また、張架ロール６１３の表面には厚さ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６１０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６１３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６１３も張架ロール６１２と同様に、外径が端部よりも中央部の方を１００μｍだけ大きくしたクラウン形状で形成されている。なお、張架ロール６１２と張架ロール６１３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６１２または張架ロール６１３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６１３の内部には、加熱源としての定格１０００Ｗのハロゲンヒータ６１６ｃ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１９０℃に制御されている。したがって、張架ロール６１３は、定着ベルト６１０を張架する機能とともに、定着ベルト６１０を外表面から加熱する機能をも併せ持っている。したがって、本実施の形態では、定着ロール６１１と張架ロール６１２および張架ロール６１３とによって定着ベルト６１０が加熱される構成を採用している。

姿勢矯正ロール６１４は、外径１５ｍｍ、長さ３６０ｍｍのアルミニウムで形成された円柱状ロールである。姿勢矯正ロール６１４の近傍には、定着ベルト６１０のエッジ位置を検知するベルトエッジ位置検知機構（不図示）が配置されている。そして、姿勢矯正ロール６１４は、ベルトエッジ位置検知機構の検知結果に応じて定着ベルト６１０の軸方向における当接位置を変位させる軸変位機構が配設され、定着ベルト６１０の蛇行（ベルトウォーク）を制御するように構成されている。

剥離パッド６４は、例えばＳＵＳの金属や樹脂等の剛体で形成された断面が略円弧形状のブロック部材である。そして、加圧ロール６２が定着ベルト６１０を介して定着ロール６１１に圧接される領域（「ロールニップ部Ｎ１」という。後段の図３参照。）の下流側近傍位置において、定着ロール６１１の軸方向全域に亘って固定配置されている。また剥離パッド６４は、定着ベルト６１０を介して加圧ロール６２を所定の幅領域（例えば、定着ベルト６１０の進行方向に沿って２ｍｍの幅）に亘って所定の荷重（例えば、平均１０ｋｇｆ）で均一に押圧するように設置されており、後段で述べる「剥離パッドニップ部Ｎ２」（後段の図３参照）を形成している。
また、張架ロール６１５は、外径１２ｍｍ、長さ３６０ｍｍのアルミニウムで形成された円柱状ロールである。そして、剥離パッド６４を通過した定着ベルト６１０が定着ロール６１１に向けて円滑に回動するように、剥離パッド６４の定着ベルト６１０進行方向下流側近傍に配置されている。

次に、加圧ロール６２は、直径４５ｍｍ、長さ３６０ｍｍのアルミニウムからなる円柱状ロール６２１を基体として、基体側から順に、ゴム硬度３０°（ＪＩＳ−Ａ）のシリコーンゴムからなる厚さ１０ｍｍの弾性層６２２と、膜厚１００μｍのＰＦＡチューブからなる離型層６２３とが積層されて構成されている。そして、加圧ロール６２は、定着ベルトモジュール６１に押圧されるように設置され、定着ベルトモジュール６１の定着ロール６１１が矢印Ｃ方向へ回転するのに伴い、定着ロール６１１に従動して矢印Ｅ方向に回動する。その進行速度は、定着ロール６１１の表面速度と同じ３００ｍｍ／ｓである。

続いて、定着ベルトモジュール６１と加圧ロール６２とが圧接されたニップ部Ｎについて説明する。
図３は、ニップ部Ｎの近傍領域を表す概略断面図である。図３に示したように、定着ベルトモジュール６１と加圧ロール６２とが圧接されたニップ部Ｎには、定着ベルト６１０が定着ロール６１１に巻き付けられた（ラップされた）領域（ラップ領域）内において、加圧ロール６２が定着ベルト６１０の外周面に圧接するように配置されることにより、ロールニップ部（第１ニップ部）Ｎ１が形成されている。

ここで、本実施の形態の定着装置６０では、上述したように定着ロール６１１がアルミニウムで形成されたハードロールで構成され、加圧ロール６２が弾性層６２２を被覆されたソフトロールで構成されている。そのため、ロールニップ部Ｎ１では、定着ロール６１１には凹みが殆ど生じず、加圧ロール６２表面のみが大きく凹んだ状態（加圧ロール６２の凹み量＞定着ロール６１１の凹み量）が形成されることで、定着ベルト６１０の進行方向に所定の幅を持ったニップ領域を作り出している。
このように、本実施の形態の定着装置６０では、ロールニップ部Ｎ１において定着ベルト６１０がラップされている側の定着ロール６１１は殆ど変形せず、円筒形状が維持されている。そのため、定着ベルト６１０は定着ロール６１１表面の円周面に沿って回動し、その回動半径に変動が生じることがないので、進行速度を一定に維持しながらロールニップ部Ｎ１を通過することができる。それにより、定着ベルト６１０がロールニップ部Ｎ１を通過する際にも、定着ベルト６１０にはシワや歪みが極めて発生し難い。その結果、定着画像に画像乱れが生じることが抑制され、良質の定着画像を安定的に提供することができる。なお、本実施の形態の定着装置６０では、ロールニップ部Ｎ１は定着ベルト６１０の進行方向に沿って１５ｍｍの幅に設定されている。

さらに、ロールニップ部Ｎ１の下流側近傍には剥離パッド６４が配設されており、剥離パッド６４は定着ベルト６１０を加圧ロール６２表面に押圧している。それにより、ロールニップ部Ｎ１に連続して、定着ベルト６１０が加圧ロール６２表面にラップされた剥離パッドニップ部（第２ニップ部）Ｎ２が設定されている。
図３に示したように、剥離パッドニップ部Ｎ２を形成する剥離パッド６４は断面が略円弧形状に形成されている。それにより、剥離パッドニップＮ２を通過した定着ベルト６１０は、剥離パッドニップＮ２に倣って移動し、その進行方向は張架ロール６１５に向けて屈曲するように急激に変化する。そのため、ロールニップ部Ｎ１および剥離パッドニップ部Ｎ２を通過した用紙Ｐは、剥離パッドニップ部Ｎ２を出た時点で定着ベルト６１０から剥離され、用紙Ｐに対する曲率分離が安定的に行なわれる。なお、本実施の形態の定着装置６０では、剥離パッドニップＮ２は定着ベルト６１０の進行方向に沿って２．５ｍｍの幅に設定されている。

ここで、剥離パッド６４および剥離パッド６４により形成される剥離パッドニップＮ２について詳述する。
剥離パッド６４は、上述したようにロールニップ部Ｎ１の下流側近傍に配設されている。それにより、ロールニップ部Ｎ１および剥離パッドニップ部Ｎ２からなるニップ部Ｎ内において、ニップ圧が落ち込む谷間の領域が発生することを抑制し、ロールニップ部Ｎ１内でニップ圧がピークとなる位置(後段の図４参照)から剥離パッドニップ部Ｎ２の最下流位置に至る領域で、ニップ圧が連続的に単調減少するように設定することが可能となる。

本実施の形態の定着装置６０のように、加熱部材として定着ベルト６１０が定着ロール６１１を含む複数のロールで張架されて構成された定着ベルトモジュール６１を用いる場合には、後段で述べるように、画像形成装置の高速化が図られた場合にも、定着装置６０において所定の定着温度を常に維持することができ、また、高速定着動作の開始時に定着温度が落ち込む所謂「温度ドループ現象」の発生を抑制することが可能となるという優れた特性を有している。
しかし、かかる定着ベルトモジュール６１を用いた定着装置６０においても、用紙Ｐの表面にはトナー像が担持されているため、定着ベルト６１０の熱によってトナー像が溶融した際に、用紙Ｐと定着ベルト６１０との間に付着力が働く。そのため、定着ベルト６１０表面から用紙Ｐを剥離する機構を設ける必要がある。特に画像形成装置の高速化を図る場合には、定着装置６０において一旦剥離不良が生じて紙詰まり（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Ｎを高速で通過した記録紙を定着ベルト６１０側から安定的に剥離する必要がある。

その際に、用紙Ｐを定着ベルト６１０表面から剥離する機構として従来の分離爪を用いる場合には、用紙Ｐを定着ベルト６１０側から安定的に剥離するために、分離爪を定着ベルト６１０に当接させて配設する必要がある。そのため、定着ベルト６１０表面が分離爪によって磨耗され易く、次のような問題が発生する可能性が大きい。すなわち、定着ベルト６１０表面に磨耗痕が生じると、定着画像上に磨耗痕に対応した定着ムラが発生して画像品質を低下させる場合がある。また、磨耗痕上にオフセットしたトナーが次第に付着堆積して、定着画像上に汚れを生じさせることもある。さらには、定着ベルト６１０表面の磨耗が進むと、薄層の定着ベルト６１０は最終的に破断するに至り、定着装置６０の機能が損なわれるおそれもある。そのため、定着ベルト６１０を用いる定着ベルトモジュール６１において用紙分離を行うには、上述したように、曲率分離による剥離機構が最適である。
そこで、本実施の形態の定着ベルトモジュール６１では、ニップ部Ｎの下流部に定着ベルト６１０の進行方向を急激に変化させる部材、すなわち剥離パッド６４を配設している。

ところが、剥離パッド６４を配設することにより、ロールニップ部Ｎ１に連続して剥離パッドニップ部Ｎ２を形成すると、剥離パッドニップ部Ｎ２内におけるロールニップ部Ｎ１と剥離パッド６４が配設された領域との間の境界領域Ｎ２Ｓ（図３参照）では、定着ベルト６１０を定着ロール６１１または加圧ロール６２に直接押圧する部材が存在しない。そのため、この境界領域Ｎ２Ｓでは定着ベルト６１０の張力のみによって加圧ロール６２に圧接されることとなり、この境界領域Ｎ２Ｓでのニップ圧は定着ベルト６１０の張力のみで形成されることとなる。そのため、剥離パッド６４をロールニップ部Ｎ１の下流側端部Ｎ１Ｅ（図３参照）から所定の距離以上に離隔して配設すると、境界領域Ｎ２Ｓのニップ圧は、ロールニップ部Ｎ１のニップ圧と剥離パッド６４が配設された領域でのニップ圧との狭間になって、ニップ圧の落ち込み（ニップ圧の谷間）が生じる。すなわち、剥離パッドニップ部Ｎ２内の上流側領域（ロールニップ部Ｎ１との境界領域Ｎ２Ｓ）にニップ圧が相対的に低い領域が形成される。
ここで図４は、剥離パッド６４をロールニップ部Ｎ１の下流側端部Ｎ１Ｅから所定の距離以上に離隔して配設した場合のニップ部Ｎ（ロールニップ部Ｎ１および剥離パッドニップ部Ｎ２）のニップ圧分布の概略を示した図である。図４に示したように、この場合には、剥離パッドニップ部Ｎ２において、ロールニップ部Ｎ１との境界領域Ｎ２Ｓにニップ圧が落ち込んだ谷間の領域が形成されている。

本実施の形態の定着装置６０による定着プロセスでは、トナー像を担持した用紙Ｐは、ロールニップ部Ｎ１において加熱および加圧されてトナーが溶融圧着される。その際に、ロールニップ部Ｎ１内において熱を受けた用紙Ｐやトナーからは、用紙Ｐ中の水分が気化して水蒸気を発生させたり、トナー中の空気が熱膨張しようとする。ところが、ロールニップ部Ｎ１では高いニップ圧が印加されているため、定着ベルト６１０と加圧ロール６２との間に水蒸気や膨張した空気によるエアーギャップ（気泡）が生じることはない。
しかし、剥離パッドニップ部Ｎ２内のロールニップ部Ｎ１との境界領域Ｎ２Ｓにおいてニップ圧が低い状態が形成されていると、ロールニップ部Ｎ１で抑え込まれていた気泡が境界領域Ｎ２Ｓにおいては抑えられずに発生することとなる。そして、気泡が発生した状態で、用紙Ｐが剥離パッド６４の配設されたニップ圧の高い領域に進入すると、境界領域Ｎ２Ｓにおいて発生した気泡がその高いニップ圧によって用紙Ｐの表面上を動き回ることとなる。そうすると、用紙Ｐ上のトナー像は、ロールニップ部Ｎ１を通過した直後であって、溶融したトナーが未だ完全に固化されていない状態にあるため、気泡が動き回ることによってトナー像が乱される現象が生じる。その結果、定着画像にムラ等の画像不良が発生するという事態が招来することとなる。

そこで、本実施の形態の定着装置６０では、剥離パッド６４は、ロールニップ部Ｎ１の下流側近傍に配設している。このように剥離パッド６４を設定することで、剥離パッドニップ部Ｎ２内におけるロールニップ部Ｎ１と剥離パッド６４が配設された領域との間の境界領域Ｎ２Ｓの幅を極力狭く設定することが可能となる。それにより、定着ベルト６１０の張力のみによって加圧ロール６２に圧接される領域が狭くなる。そのため、図５（剥離パッド６４をロールニップ部Ｎ１の下流側近傍に配設した場合のニップ圧分布の概略を示した図）に示したように、境界領域Ｎ２Ｓにおいてニップ圧が落ち込む谷間の領域が発生することを抑制することができる。すなわち、ニップ部Ｎ内におけるロールニップ部Ｎ１内でニップ圧がピークとなる位置から剥離パッドニップ部Ｎ２の最下流位置に至る領域において、ニップ圧が連続的に単調減少するように設定することが可能となる。
このようにロールニップ部Ｎ１内でニップ圧がピークとなる位置から剥離パッドニップ部Ｎ２の最下流位置に至るまで、ニップ圧を連続的に単調減少するように設定することにより、ロールニップ部Ｎ１において高いニップ圧により抑え込まれていた水蒸気や熱膨張しようとする空気は、剥離パッドニップ部Ｎ２を通過するまでの経路で徐々に開放されることとなり、上記したような気泡が動き回る現象の発生を抑制することが可能となる。そのため、未だ完全に固化されていない状態のトナー像が乱されることが殆ど無くなり、定着画像に画像ムラ等の画像不良が発生するという問題を抑制することができる。

次に、ロールニップ部Ｎ１の下流側近傍に配設可能となる剥離パッド６４の形状について述べる。
図３に示したように、剥離パッド６４には、主として定着ロール６１１側に面する内側面６４ａ、剥離パッドニップ部Ｎ２を通過した定着ベルト６１０の進行方向を急激に変化させる外側面６４ｂ、定着ベルト６１０を加圧ロール６２に押圧する押圧面６４ｃが形成されている。
剥離パッド６４の内側面６４ａは、剥離パッド６４を定着ロール６１１側に極力近接させて配置するために、定着ロール６１１の周面に倣った湾曲面で形成している。すなわち、図３に示した境界領域Ｎ２Ｓを極力狭く設定するためには、剥離パッド６４は、ロールニップ部Ｎ１の下流側近傍であって、定着ロール６１１と加圧ロール６２とで画成されたくさび状領域Ｑ（図３参照）において加圧ロール６２表面を押圧するように配置する必要がある。そのため、内側面６４ａの上流側端部（押圧面６４ｃの上流側端部）６４ｐをロールニップ部Ｎ１の下流側端部Ｎ１Ｅの近傍、すなわち上記したくさび状領域Ｑ内の定着ロール６１１に近接した位置に設置できるように、内側面６４ａは定着ロール６１１の周面に倣った湾曲面に形成している。なお、本実施の形態の剥離パッド６４では、内側面６４ａは曲率半径３３ｍｍの略円周面で形成している。
また、境界領域Ｎ２Ｓを極力狭く設定するために、内側面６４ａの上流側端部（押圧面６４ｃの上流側端部）６４ｐを定着ロール６１１の表面に当接するように設置することも可能である。

剥離パッド６４の外側面６４ｂは、用紙Ｐを定着ベルト６１０から安定的に剥離できるように、外側面６４ｂの下流側端部（定着ベルト６１０が加圧ロール６２から離隔する点）６４ｑにおいて、加圧ロール６２の接線と外側面６４ｂの接線とのなす角θ（図３参照）が４０°以上に設定されている。また、外側面６４ｂの形状は、定着ベルト６１０が加圧ロール６２から離隔した後、円滑に張架ロール６１５および定着ロール６１１の方向に進行するように、外側（定着ベルト６１０側）に向けて湾曲した曲面で形成されている。

剥離パッド６４の押圧面６４ｃは、定着ベルト６１０を加圧ロール６２に均一に押圧するために、加圧ロール６２の円周面に倣った凹状曲面で形成されているが、押圧面６４ｃの幅が小さく形成される場合には平面で形成することもできる。
また、上記したように、押圧面６４ｃの上流側端部６４ｐは、ロールニップ部Ｎ１と剥離パッド６４が配設された領域との間の境界領域Ｎ２Ｓの幅を極力狭くするため、定着ロール６１１に近接した位置または定着ロール６１１と当接する位置に配置される。
なお、外側面６４ｂと押圧面６４ｃとは、定着ベルト６１０と摺擦するため、定着ベルト６１０の進行をスムーズに行なうため、その表面にテフロン（登録商標）を被覆した構成とすることも好ましい。

ここで、図６は、剥離パッド６４の定着ロール６１１からの距離（押圧面６４ｃの上流側端部６４ｐと定着ロール６１１面との距離）を変えた場合に、未定着トナー像を担持した用紙Ｐを定着装置６０に通紙した際の定着画像に現れる画像ディフェクト（上記した気泡の発生に起因する定着画像上に生じる画像ムラ等の欠陥）を観察した結果を示したものである。
図６に示したように、剥離パッド６４と定着ロール６１１との距離が１．０ｍｍ以上では、画像ディフェクトの発生が認められる。これは、剥離パッド６４と定着ロール６１１との距離が１．０ｍｍ以上となると、上記したロールニップ部Ｎ１内において熱を受けた用紙Ｐやトナーから生じた水蒸気や熱膨張した空気が、ニップ圧が低い状態となった境界領域Ｎ２Ｓにおいて抑えきれずに発生し、剥離パッドニップ部Ｎ２において再度高いニップ圧で押圧された際に気泡が動き回ることにより、画像ディフェクトを引き起こしたものと考えられる。そのため、図６に示した結果から、剥離パッド６４の定着ロール６１１からの距離は０．７ｍｍ以下に設定することが必要である。なお、本実施の形態の剥離パッド６４では、定着ロール６１１から０．５ｍｍだけ離隔した位置に設定している。

また、図７は、剥離パッド６４の押圧面６４ｃが定着ベルト６１０を介して加圧ロール６２に押圧する押圧力（Ｎ／ｃｍ^２）を変えた場合に、未定着トナー像を担持した用紙Ｐを定着装置６０に通紙した際の定着画像に現れる画像ディフェクト（上記した気泡の発生に起因する定着画像上に生じる画像ムラ等の欠陥）を観察した結果を示したものである。
図７に示したように、剥離パッド６４の押圧力が平均５Ｎ／ｃｍ^２以下では、画像ディフェクトの発生が認められる。これは、剥離パッド６４の押圧力が平均５Ｎ／ｃｍ^２以下となると、水蒸気や熱膨張した空気が、ニップ圧の低い状態となった境界領域Ｎ２Ｓを含めた剥離パッドニップ部Ｎ２において抑えられずに動き回るため、画像ディフェクトを引き起こしたものと考えられる。そのため、図７に示した結果から、剥離パッド６４の押圧面６４ｃから作用される押圧力は、平均７Ｎ／ｃｍ^２以上に設定する必要がある。なお、本実施の形態の剥離パッド６４では、押圧面６４ｃの幅は２ｍｍに形成され、定着ベルト６１０を介して加圧ロール６２を１０ｋｇｆで押圧している。

このように、本実施の形態の定着装置６０では、定着ベルトモジュール６１と加圧ロール６２とが圧接される領域には、ロールニップ部Ｎ１と剥離パッドニップＮ２とからなるニップ部Ｎが形成される。そして、剥離パッドニップＮ２を形成する剥離パッド６４をロールニップ部Ｎ１の下流側近傍に配設するとともに、所定値以上の押圧力で加圧ロール６２を押圧するように設定されている。そのため、ニップ部Ｎ内において、ニップ圧が落ち込む谷間の領域が発生することを抑制し、ニップ部Ｎ内におけるロールニップ部Ｎ１内でニップ圧がピークとなる位置から剥離パッドニップ部Ｎ２の最下流位置に至る領域において、ニップ圧が連続的に単調減少するように設定することが可能となる。
このようにニップ圧を連続的に単調減少するように設定することにより、ロールニップ部Ｎ１において高いニップ圧により抑え込まれていた水蒸気や熱膨張しようとする空気を、剥離パッドニップ部Ｎ２を通過するまでの経路で徐々に開放することが可能となり、水蒸気や熱膨張した空気が気泡となってニップ内で動き回る現象の発生を抑制することができる。そのため、未だ完全に固化されていない状態のトナー像が乱されることが殆ど無くなり、定着画像に画像ムラ等の画像ディフェクトの発生を抑制することが可能となる。

さらに、剥離パッドニップ部Ｎ２を形成する剥離パッド６４は断面が略円弧形状に形成されているために、剥離パッドニップＮ２を通過した定着ベルト６１０は、その進行方向が屈曲するように急激に変化させられる。そのため、ロールニップ部Ｎ１および剥離パッドニップ部Ｎ２を通過した用紙Ｐは、剥離パッドニップ部Ｎ２を出た時点で定着ベルト６１０から剥離され、用紙Ｐに対する曲率分離を安定的に行うことが可能となる。

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（図２参照：矢印Ｆ方向）搬送されてくる。そして、ニップ部Ｎを通過する用紙Ｐ表面の未定着トナー像は、主としてロールニップ部Ｎ１に作用する圧力と熱とにより用紙Ｐに定着される。

このとき、本実施の形態の定着装置６０では、ニップ部Ｎに作用する熱は、主として定着ベルト６１０によって供給される。定着ベルト６１０は、定着ロール６１１の内部に配置されたハロゲンヒータ６１６ａから定着ロール６１１を通じて供給される熱と、張架ロール６１２の内部に配置されたハロゲンヒータ６１６ｂから張架ロール６１２を通じて供給される熱と、張架ロール６１３の内部に配置されたハロゲンヒータ６１６ｃから張架ロール６１６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６１１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６１２および張架ロール６１３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３００ｍｍ／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。

すなわち、本実施の形態の定着装置６０では、直接的な加熱部材として機能する定着ベルト６１０は、極めて熱容量を小さく形成することができる。加えて、定着ベルト６１０は、熱供給部材である定着ロール６１１と、張架ロール６１２および張架ロール６１３とに広いラップ面積（大きなラップ角度）で接触するように構成されている。そのため、定着ベルト６１０が１回転する短かい期間に、定着ロール６１１や張架ロール６１２および張架ロール６１３から充分な熱量が供給されるので、定着ベルト６１０を必要な定着温度に短時間で復帰させることが可能となる。それにより、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、本実施の形態の定着装置６０においては、連続通紙時においても定着温度を略一定に維持することが可能となる。また、高速定着動作の開始時に定着温度が落ち込む温度ドループ現象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、定着温度の維持および温度ドループの発生を抑制することができる。さらには、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６１０は熱容量が小さいので、ハロゲンヒータ６１６ａ、さらにはハロゲンヒータ６１６ｂ、ハロゲンヒータ６１６ｃの出力調整により、所望の温度への切り替えを容易、かつ速やかに行うことも可能となる。

また、本実施の形態の定着装置６０は、定着ロール６１１がアルミニウムで形成されたハードロールであり、加圧ロール６２が弾性層６２２を被覆されたソフトロールである。そのため、ロールニップ部Ｎ１では、定着ロール６１１は殆ど撓まず、加圧ロール６２表面が撓むことによって定着ベルト６１０の進行方向に幅を持ったニップ領域が形成されている。このように、ロールニップ部Ｎ１においては、定着ベルト６１０がラップされている側の定着ロール６１１が殆ど変形しない。そのため、定着ベルト６１０は進行速度を一定に維持しながらロールニップ部Ｎ１を通過することができる。それにより、ロールニップ部Ｎ１において定着ベルト６１０にシワや歪みが生じることを抑制することができるので、良質の定着画像を安定的に提供することが可能となる。

続いて、ロールニップ部Ｎ１を通過した後、用紙Ｐは剥離パッドニップ部Ｎ２に搬送される。剥離パッドニップ部Ｎ２は、加圧ロール６２に剥離パッド６４が押圧されて、定着ベルト６１０が加圧ロール６２に圧接するように形成されている。したがって、図３に示したように、ロールニップ部Ｎ１は定着ロール６１１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、剥離パッドニップ部Ｎ２は加圧ロール６２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、ロールニップ部Ｎ１において定着ロール６１１の曲率のもとで加熱加圧された用紙Ｐは、剥離パッドニップ部Ｎ２において加圧ロール６２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６１０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６１０との付着力が弱められ、用紙Ｐは定着ベルト６１０から剥離され易い状態が形成される。このように、剥離パッドニップ部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も位置付けられる。

そして、剥離パッドニップ部Ｎ２の出口では、定着ベルト６１０は剥離パッド６４に巻き付くように搬送されるので、定着ベルト６１０の搬送方向はそこで急激に変化する。すなわち、定着ベルト６１０は剥離パッド６４の外側面６４ｂに沿って移動するため、定着ベルト６１０の屈曲は大きなものとなる。そのため、剥離パッドニップ部Ｎ２内において定着ベルト６１０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６１から確実にセルフストリップすることが可能となる。
このようにして、用紙Ｐは剥離パッドニップ部Ｎ２を出た時点で定着ベルト６１０から剥離され、安定的に曲率分離される。
そして、定着ベルト６１０から分離された用紙Ｐは、排紙ガイド６５および排紙ロール６６によって機外に排出されて、定着処理が完了する。

以上説明したように、本実施の形態の定着装置６０は、加熱部材として定着ベルト６１０が定着ロール６１１を含む複数のロールで張架されて構成された定着ベルトモジュール６１を用いているので、画像形成装置が高速化されても、定着装置６０において所定の定着温度を常に維持することができる。さらには、高速定着動作の開始時に定着温度が落ち込む温度ドループ現象の発生を抑制することが可能となる。そのため、高品質な定着画像を短時間で大量に提供することが可能となる。

それとともに、ニップ部Ｎをロールニップ部Ｎ１と、ロールニップ部Ｎ１に連続した剥離パッドニップＮ２とで形成している。そして、剥離パッドニップＮ２を形成する剥離パッド６４をロールニップ部Ｎ１の下流側近傍に配設するとともに、所定値以上の押圧力で加圧ロール６２を押圧するように設定されている。それにより、ニップ部Ｎ内において、ニップ圧が落ち込む谷間の領域が発生することを抑制し、ロールニップ部Ｎ１内でニップ圧がピークとなる位置から剥離パッドニップ部Ｎ２の最下流位置に至る領域で、ニップ圧が連続的に単調減少するように設定することが可能となる。
このようにニップ圧を連続的に単調減少するように設定することにより、ロールニップ部Ｎ１において高いニップ圧により押さえ込まれていた水蒸気や熱膨張しようとする空気を、剥離パッドニップ部Ｎ２を通過するまでの経路において徐々に開放することが可能となり、水蒸気や熱膨張した空気が気泡となってニップ内で動き回る現象の発生を抑制することができる。そのため、未だ完全に固化されていない状態のトナー像が乱されることが殆ど無くなり、定着画像に画像ムラ等の画像ディフェクトの発生を抑制することが可能となる。

さらに、剥離パッドニップ部Ｎ２を形成する剥離パッド６４は断面が略円弧形状に形成されているために、剥離パッドニップＮ２を通過した定着ベルト６１０は、その進行方向が屈曲するように急激に変化させられる。そのため、ロールニップ部Ｎ１および剥離パッドニップ部Ｎ２を通過した用紙Ｐは、剥離パッドニップ部Ｎ２を出た時点で定着ベルト６１０から剥離され、用紙Ｐに対する曲率分離を安定的に行うことが可能となる。

[実施の形態２]
実施の形態１では、画像形成装置に搭載される定着装置６０において、定着ベルトモジュール６１に対して圧接して配置される加圧部材として、加圧ロール６２を用いた構成について説明した。実施の形態２では、加圧部材として複数のロールにより加圧ベルト７００が張架された加圧ベルトモジュール７０を用いた構成について説明する。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８は、本実施の形態に係る定着装置９０の構成を示す側断面図である。本実施の形態の定着装置９０の構成は、上記した実施の形態１の定着装置６０において、加圧ロール６２に代え、加圧部材として加圧ベルトモジュール７０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。

本実施の形態の加圧ベルトモジュール７０は、加圧ロール７０１、インレットロール７０２および張架ロール７０３の３本のロールにより張架された加圧ベルト７００、加圧ベルト７００および定着ベルト６１０を介して定着ロール６１１に付勢される状態で配置される押圧部材としての圧力パッド７０４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７０は定着ベルトモジュール６１に押圧されるように設置され、定着ベルトモジュール６１の定着ロール６１１が矢印Ｃ方向へ回転するのに伴い、加圧ベルト７００は定着ロール６１１に従動して矢印Ｇ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３００ｍｍ／ｓである。

加圧ベルトモジュール７０と定着ベルトモジュール６１とが圧接されたニップ部Ｎには、定着ベルト６１０が定着ロール６１１に巻き付けられたラップ領域内において、加圧ベルト７００が定着ベルト６１０の外周面に圧接するように形成されたベルトニップ部Ｎ３が設定されている。
本実施の形態に係る定着装置９０では、加圧ベルト７００の内側に圧力パッド７０４が加圧ベルト７００を介して定着ロール６１１側に向けて付勢された状態で配置され、加圧ベルト７００を定着ロール６１１のラップ領域に押圧している。また、ベルトニップ部Ｎ３の最下流部では、加圧ロール７０１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７００および定着ベルト６１０を介して定着ロール６１１の中心軸に向けて付勢されており、定着ロール６１１および定着ベルト６１０の当接部に局所的な高圧を生じさせている。
そのため、ベルトニップ部Ｎ３を幅広く形成することができるので、用紙Ｐ上のトナー像に対するさらなる安定した定着性能を実現することが可能となる。また、加圧ロール７０１による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ので、高い定着性を保持するとともに、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することができる。

ここで、加圧ベルトモジュール７０に配設される加圧ベルト７００は、例えばポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等のような耐熱強度の高い樹脂で形成されたベース層で構成されている。ベース層の厚さとしては、例えば５０〜１２５μｍ程度に形成される。また、加圧ベルト７００は、ベース層の定着ロール６１１側の表面または両面に離型層が被覆された構成を採ることもできる。その場合の離型層としては、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。さらには、必要に応じてベース層と離型層との間に弾性層が形成された積層構造を採ることもできる。その場合、弾性層としては、厚さが１００〜２００μｍ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７００として、厚さ７５μｍ、幅３５０ｍｍ、周長２４０ｍｍのポイリミドフィルムのベース層のみにより構成されている。

また、加圧ベルト７００を張架する３個のロールは、スチールコアに弾性層としてシリコーンゴムが被覆された加圧ロール７０１と、ステンレス製のインレットロール７０２と、ステンレス製の張架ロール７０３とで構成され、１０ｋｇｆの張力で加圧ベルト７００を張架している。それぞれの外径は、加圧ロール７０１が２５ｍｍ、インレットロール７０２が２２ｍｍ、張架ロール７０３が２０ｍｍであり、長さは３６０ｍｍである。また、インレットロール７０２の内部には、加熱源としてハロゲンヒータ７０５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７００に予熱を与えている。

加圧ロール７０１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７００および定着ベルト６１０を介して定着ロール６１１の中心軸に向けて付勢されており、定着ロール６１１および定着ベルト６１０の当接部に局所的な高圧を生じさせている。その場合、この定着ロール６１１および定着ベルト６１０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７０１は定着ロール６１１より小径に形成されている。
なお、加圧ロール７０１、インレットロール７０２および張架ロール７０３のいずれかのロールには、加圧ベルト７００のベルトエッジ位置を検知する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７００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７００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。

押圧部材としての圧力パッド７０４は、幅の広いベルトニップ部Ｎ３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７００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６１１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６１１に対して押圧されて配置され、定着ロール６１１のラップ領域に形成されたベルトニップ部Ｎ３の入口側領域を形成している。
圧力パッド７０４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７００内周面と圧力パッド７０４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。

さらに、本実施の形態の定着装置９０においても、ベルトニップ部Ｎ３の下流側近傍には剥離パッド６４が配設されいる。そして、剥離パッド６４は定着ベルト６１０を加圧ロール６２表面に対して所定値以上の押圧力で押圧するように設置されている。それにより、ロールニップ部Ｎ１に連続して、定着ベルト６１０が加圧ロール６２表面にラップされた剥離パッドニップ部Ｎ２が設定されている。

そして、剥離パッド６４により設定された剥離パッドニップ部Ｎ２は、実施の形態１の定着装置６０と同様に、ニップ部Ｎ内において、ニップ圧が落ち込む谷間の領域が発生することを抑制し、ロールニップ部Ｎ１内でニップ圧がピークとなる位置から剥離パッドニップ部Ｎ２の最下流位置に至る領域で、ニップ圧が連続的に単調減少するように設定されている。このようにニップ圧を連続的に単調減少するように設定されることにより、ベルトニップ部Ｎ３において高いニップ圧により押さえ込まれていた水蒸気や熱膨張しようとする空気を、剥離パッドニップ部Ｎ２を通過するまでの経路で徐々に開放することが可能となり、水蒸気や熱膨張した空気が気泡となってニップ部Ｎ内で動き回る現象の発生を抑制することができる。そのため、未だ完全に固化されていない状態のトナー像が乱されることが殆ど無くなり、定着画像に画像ムラ等の画像ディフェクトが発生するという問題を抑制することが可能となる。

加えて、剥離パッドニップ部Ｎ２を形成する剥離パッド６４は断面が略円弧形状に形成されている。そのために、剥離パッドニップＮ２を通過した定着ベルト６１０は、その進行方向が屈曲するように急激に変化させられる。それにより、ベルトニップ部Ｎ３および剥離パッドニップ部Ｎ２を通過した用紙Ｐは、剥離パッドニップ部Ｎ２を出た時点で定着ベルト６１０から剥離され、用紙Ｐに対する曲率分離を安定的に行うことが可能となる。

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、インクジェッ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に係る定着装置の概略構成を示す側断面図である。 ニップ部の近傍領域を表す概略断面図である。 剥離パッドをロールニップ部の下流側端部から所定の距離以上に離隔して配設した場合のニップ圧分布の概略を示した図である。 剥離パッドをロールニップ部の下流側近傍に配設した場合のニップ圧分布の概略を示した図である。 剥離パッドと定着ロールとの距離と、定着画像に現れる画像ディフェクトとの関係を表した図である。 剥離パッドの押圧力と定着画像に現れる画像ディフェクトとの関係を表した図である。 実施の形態２に係る定着装置の概略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、６０,９０…定着装置、６１…定着ベルトモジュール、６２,７０１…加圧ロール、６４…剥離パッド、６１０…定着ベルト、６１１…定着ロール、６１２,６１３,６１５,７０３…張架ロール、６１６ａ,６１６ｂ,６１６ｃ,７０５…ハロゲンヒータ、７００…加圧ベルト、７０２…インレットロール、７０４…圧力パッド

Claims (21)

1. 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部材と、
   前記定着ロールと前記加圧部材との圧接部の下流側近傍にて、前記定着ベルトの外表面を前記加圧部材に押圧するように配置された剥離部材と
   を備えたことを特徴とする定着装置。
2. 前記剥離部材は、断面が略円弧状に形成されたブロック部材で構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、前記定着ベルトの進行方向に沿って所定の幅を持った押圧面を備え、当該押圧面により前記加圧部材を押圧することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
4. 前記剥離部材の前記押圧面は、前記加圧部材を平均７Ｎ／ｃｍ^２以上の圧力で押圧することを特徴とする請求項３記載の定着装置。
5. 前記剥離部材は、前記押圧面の前記定着ベルトの移動方向上流側端部が前記定着ロールと０．７ｍｍ以下の距離に位置するように配置されたことを特徴とする請求項３記載の定着装置。
6. 前記剥離部材は、前記押圧面の前記定着ベルトの移動方向上流側端部が前記定着ロールと当接するように配置されたことを特徴とする請求項３記載の定着装置。
7. 前記剥離部材の前記押圧面は、平面または前記加圧部材の表面形状に倣った曲面で形成されたことを特徴とする請求項３記載の定着装置。
8. 前記剥離部材は、前記定着ロール側に面する側面が当該定着ロールの表面形状に倣った略円弧状に形成されたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
9. 前記剥離部材は、前記定着ロール側とは反対側に位置する側面が前記定着ベルトの進行方向を屈曲するように変化させる形状に形成されたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
10. 定着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定着ベルトモジュールと、
    前記ベルト部材を介して前記定着ロールを押圧するように配置された加圧部材とを備え、
    前記定着ベルトモジュールと前記加圧部材とは、前記ベルト部材が前記定着ロール上にラップされる領域に形成される第１ニップ部と、当該ベルト部材が前記加圧部材上にラップされる領域に形成され、当該ベルト部材の進行方向に向けてニップ圧が単調減少するように設定された第２ニップ部とにて当接することを特徴とする定着装置。
11. 前記第２ニップ部は、前記第１ニップ部の下流側近傍にて前記ベルト部材の進行方向に連続して形成されたことを特徴とする請求項１０記載の定着装置。
12. 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１０記載の定着装置。
13. 前記加圧部材は、前記第１ニップ部での凹み量が当該第１ニップ部での前記定着ロールの凹み量よりも大きいことを特徴とする請求項１０記載の定着装置。
14. 前記定着ベルトモジュールは、前記第２ニップ部において前記ベルト部材を前記加圧部材側に押圧する剥離部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１０記載の定着装置。
15. 前記剥離部材は、前記ベルト部材を介して前記加圧部材を押圧する面の上流側端部が前記定着ロールと前記加圧部材とで画成されるくさび状領域内に配置されることを特徴とする請求項１４記載の定着装置。
16. 前記加圧部材は、表面に弾性層が形成されたロール部材であることを特徴とする請求項１０記載の定着装置。
17. 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１０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部材と、
    前記定着ロールと前記加圧部材との圧接部の下流側近傍にて、前記定着ベルトの外表面を前記加圧部材に押圧するように配置された剥離部材とを有し、
    前記定着ベルトモジュールと前記加圧部材とは、前記ベルト部材を介して前記定着ロールと前記加圧部材とにより形成された第１ニップ部と、当該ベルト部材を介して前記加圧部材と前記剥離部材とにより形成された第２ニップ部とにて当接することを特徴とする画像形成装置。
19. 前記定着手段の前記第２ニップ部は、ニップ圧が前記ベルト部材の進行方向に向けて単調減少するように設定されたことを特徴とする請求項１８記載の画像形成装置。
20. 前記定着手段の前記加圧部材は、ロール部材で形成されたことを特徴とする請求項１８記載の画像形成装置。
21. 前記定着手段の前記加圧部材は、複数の張架ロールによってベルト部材が張架された加圧ベルトモジュールで形成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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