(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な定着ベルトと、該定着ベルトを加熱する加熱源と、前記定着ベルトと相対して設けられた加圧ローラと、前記定着ベルトの内部に設けられ定着ベルトを加圧ローラ側に押圧する押圧部とを備え、前記押圧部を定着ベルトを介して加圧ローラに押圧することにより、記録媒体上の未定着トナー像を定着する定着ニップ部が形成された定着装置において、
前記押圧部は、定着ベルトの内周面を摺擦するように配置された加圧パットと、前記加圧パットのニップ形成面と反対側の面を押圧支持するパット支持部材と、前記加圧パットの反対側の面と前記パット支持材との間に介在され、記録媒体の搬送方向に配列された複数の付勢部材とを備え、
前記加圧パットは、そのニップ形成面が加圧ローラの曲率に対応して凹状曲面に形成され、かつ、前記加圧パットの反対側の面である付勢部材の支持面がフラット面とされ、さらに、定着ニップ部における記録媒体の搬送方向下流側の圧力が上流側よりも高くなるように、前記加圧パットにおける押圧方向の厚みが、記録媒体の搬送方向で上流側よりも下流側の方が厚くなるように、加圧パットの反対側の面における付勢部材の支持面が上流側での支持面のフラット面と下流側での支持面のフラット面とで階段状に形成されたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着ニップ部以外の定着ベルトの内周面に近接して定着ベルトの回転を保持するベルトガイドが設けられ、
前記ベルトガイド表面の曲率と定着ベルト内径の曲率が略同一であり、前記ベルトガイドの形状が真円形状とされたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記加圧パットのニップ形成面の曲率（１/ｒ）、加圧ローラの曲率（１/Ｒ）（Ｒは加圧ローラの半径）、定着ベルトの厚みｔとしたとき、１/ｒ＜１/（Ｒ+ｔ）に設定された請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置において、記録媒体上の未定着トナー像を接触加熱定着する定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の画像形成装置に搭載される定着装置として、一対の加熱されたローラ間に記録媒体上の未定着トナー像を通過させることにより、熱溶融させて定着を行うローラ対方式の定着装置が知られている。このローラ対方式の定着ローラは、アルミニウムなどの金属製の中空芯金の表面に弾性層が形成されており、芯金の内部に加熱源としてハロゲンランプが配置され、定着ローラ表面に設けた温度センサからの信号により温度制御回路がハロゲンランプをオン、オフ制御し、定着ローラ表面の温度を一定に保つようにしている。
【０００３】
定着ローラと相対する加圧ローラは、芯金上に被覆層としてシリコンゴムなどの耐熱性の弾性層を設けたものが用いられている。加圧ローラが定着ローラに圧接されたときに、加圧ローラの弾性層の弾性変形によって所定のニップ領域が形成される。このニップ領域に記録媒体上の未定着トナー像を通過させ、トナー像を熱溶融することにより定着を行う。
【０００４】
ここで、ローラ対方式の定着装置を用いて、より高速に定着を行なおうとした場合、トナー像には低速での定着と同じだけ熱を与えなければ定着させることができない。そのためには、定着速度の高速に伴ってニップ幅を広くする必要がある。ニップ幅を広くするのには、１）両ローラ間の荷重を大きくする、２）定着ローラの弾性層の厚みを厚くする、３）ローラ径を大きくする等の方法がある。
【０００５】
しかし、上記１）のように、両ローラ間の荷重を大きくしてニップ幅を拡げると、ローラの撓みが発生し、軸方向に均一にニップ幅が形成されなくなり、搬送性や画質に影響を与える。上記２）のように、定着ローラの弾性層を厚くしてニップ幅を広げる、あるいは、３）のようにローラ径を大きくしてニップ幅を拡げようとすると、画像品質上の問題はないが、定着装置の大型化や熱容量の増大に伴ないウォームアップ時間が長くなってしまうといった問題が生じる。
【０００６】
これらの問題点を解決し、より高速化に対応するため、エンドレスベルトを用いたベルトニップ方式の定着装置が出現している。特許文献１では、弾性層を有する定着ローラと、加圧ベルトと、加圧ベルトの内面に配置され加圧ベルトを定着ローラに押圧させる押圧部材とを備え、加圧ベルトと定着ローラとの間に形成されたニップ領域について、記録媒体の搬送方向下流側の圧力が他の部分より高い圧力分布となるように、押圧部材を可動支持する機構を備えることで、定着ローラ表面を局所的に歪ませ、記録媒体の剥離性を向上させている。これにより、高速化しても高い定着性能を維持しながら記録媒体を加圧ベルトから安定的に剥離することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第4779622号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１の定着装置では、定着ローラと定着ベルトとを有し、定着ベルトの内面に押圧部材を有し、ニップ領域の下流側圧力が他の部分より高い圧力分布となるように押圧部材を可動支持する機構を備えることで、定着ローラの表面を局所的に歪ませ、記録媒体の剥離性を向上させているが、定着ローラの表面を歪ませるには、従来よりも大きな荷重が必要であり、大きな荷重をかけることで、押圧部材(固定部材)と定着ベルトの内面が強く擦れるため、定着ベルトの耐久性に課題がある。
【０００９】
また、定着ローラの表面を歪ませるためには、定着ローラの表面ゴム層を厚くする必要があるため、ウォームアップ時間が長くなり、省エネ性能に劣る結果となる。
【００１０】
本発明は、上記に鑑み、ベルトニップ方式の定着装置において、ウォームアップ時間が短く、定着性能を維持しながら、剥離性も良好な定着装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、回転可能な定着ベルトと、該定着ベルトを加熱する加熱源と、前記定着ベルトと相対して設けられた加圧ローラと、前記定着ベルトの内部に設けられ定着ベルトを加圧ローラ側に押圧する押圧部とを備え、前記押圧部を定着ベルトを介して加圧ローラに押圧することにより、記録媒体上の未定着トナー像を定着する定着ニップ部が形成された定着装置において、前記押圧部は、定着ベルトの内周面を摺擦するように配置された加圧パットと、前記加圧パットのニップ形成面と反対側の面を押圧支持するパット支持部材と、前記加圧パットの反対側の面と前記パット支持材との間に介在され、記録媒体の搬送方向に配列された複数の付勢部材とを備え、前記加圧パットは、そのニップ形成面が加圧ローラの曲率に対応して凹状曲面に形成され、かつ、前記加圧パットの反対側の面である付勢部材の支持面がフラット面とされ、さらに、定着ニップ部における記録媒体の搬送方向下流側の圧力が上流側よりも高くなるように、前記加圧パットにおける押圧方向の厚みが、記録媒体の搬送方向で上流側よりも下流側の方が厚くなるように、加圧パットの反対側の面における付勢部材の支持面が上流側での支持面のフラット面と下流側での支持面のフラット面とで階段状に形成されたことを特徴とする。
【００１２】
上記構成によると、定着ベルトの内周面を摺擦するように配置された加圧パットは、そのニップ形成面が加圧ローラの曲率に対応して凹状曲面に形成されているので、定着ベルトはニップ出口で、その曲率が大きく変化することになり、記録媒体が定着ベルトに巻き付くのを防止することができる。
【００１３】
しかも、定着ニップ部における記録媒体の搬送方向下流側の圧力を、上流側よりも高くなるように、加圧パットの押圧方向の厚みについて、搬送方向上流側よりも下流側の方を厚くしているので、簡単な構成ながらニップ部下流側で圧力を高くすることができ、ニップ出口で定着ベルトを変形させて、ニップ出口のベルトの搬送方向の向きを大きく変化させることができ、曲率剥離を行ないやすくしている。
【００１４】
ここで、加圧パットの押圧方向の厚みを搬送方向下流側で厚くする態様としては、搬送方向上流側から下流側にかけて徐々に厚くなるようにニップ形成面と反対側の面を傾斜面とする構成、あるいは階段状に厚くしていく構成が考えられるが、後述のように階段状に厚くしていく構成が好ましい。
【００１５】
なお、加圧パットと反対側の面に搬送方向で複数の付勢部材を配列して、加圧パットを搬送方向で平均的に押圧できるようにするのが好ましい。この場合、加圧パットでは、付勢部材の支持面がフラット面であることが好ましいので、階段状の構成が好適に採用できる。また、搬送方向で下流側の圧力を高める方策として、搬送方向に配列される複数の付勢部材（ばね）のばね定数を下流に向かうほど高く設定する構成も採用可能である。このばね定数を下流側に向かうほど上げる構成は、加圧パットの押圧方向の厚みを搬送方向下流側で厚くする構成と合わせて採用可能である。また、別の方策として、加圧パットのニップ形成面と反対側の面に搬送方向で比重の異なる部材を組み合わせる構成も採用可能である。
【００１６】
さらに、加圧パットのニップ形成面の曲率（１/ｒ）は、加圧ローラの曲率（１/Ｒ）（Ｒは加圧ローラの半径）、定着ベルトの厚みｔとしたとき、１/ｒ＜１/（Ｒ+ｔ）に設定した構成を採用することが好ましい。
【００１７】
上記の関係式によれば、加圧パットの凹状曲面の曲率半径ｒは、加圧ローラの曲率半径Ｒと定着ベルトの厚みｔを加算した曲率半径（Ｒ+ｔ）よりも大きくなるため、少なくとも加圧パットのニップ形成面の搬送方向中央領域で、加圧ローラと加圧パットとが確実に圧接するので、未定着トナー像を確実に接触溶融させることができ、定着性能を良好なものとすることができる。逆に、１/ｒ≧１/（R+ｔ）とした場合、加圧パットの搬送方向で両端部が、加圧ローラと局所的に接触することになり、加圧パットの中央部（記録媒体搬送方向でのニップ領域内の中央部）に圧力がかからず、定着不良が生じるおそれがある。
【００１８】
また、定着ニップ部以外の定着ベルトの内周面に近接して定着ベルトの回転を保持するベルトガイドが設けられ、前記ベルトガイドの表面の曲率と定着ベルトの内径の曲率が略同一であり、前記ベルトガイドの形状が真円形状とされた構成が採用可能である。
【００１９】
上記真円形状のベルトガイドを設けることで、回転する定着ベルトがベルトガイドに摺擦することになり、定着ベルト自身の弛みを極力少なくすることができる。その結果、ニップ出口でも定着ベルトが弛まずに回転することができるので、ニップ出口での定着ベルトの曲率を大きくすることができ、記録媒体の剥離性を良好にすることができる。さらに、ベルトガイドの形状を真円にすることで、定着ベルトを回転する上での負荷を軽減することができる。
【００２０】
この場合、定着ベルトの回転駆動は、加圧ローラ側を回転駆動して、定着ニップ部での定着ベルトとの摺擦により、定着ベルト側を従動させる構成や、定着ベルトの外側面に駆動ローラを配置し、駆動ローラとの摺動により動力を伝達する構成であってもよい。
【００２１】
また、上記の定着装置を備えた画像形成装置においては、画像形成装置のウォームアップ時間を短縮することができ、待機時の消費電力も必要がないため、低消費電力の画像形成装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のとおり、本発明によると、ベルトニップ方式の定着ベルトを使用しているためウォームアップ時間を短縮することができ、また、定着ニップ部における記録媒体の搬送方向下流側の圧力を上流側よりも高い圧力となるように、加圧パットの押圧方向の厚みを下流側の方が厚くなるように設定しているので、ニップ出口で定着ベルトを大きく変形させることができ、記録媒体の曲率剥離を行ないやすくする。さらに、加圧パットの凹状曲面の曲率を、加圧ローラの曲率［１／（加圧ローラの半径Ｒ+定着ベルトの厚みｔ）］よりも小さくしているため、少なくとも加圧パットのニップ形成面の搬送方向中央部で、加圧ローラと加圧パットとが確実に圧接し、未定着トナー像を確実に接触溶融させることができるので、定着性能を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態である画像形成装置の内部構造を示す断面図である。
【図２】定着装置の断面図である。
【図３】加圧パット部の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態である画像形成装置およびこれに搭載された定着装置を図面に基づいて説明する。図１は乾式電子写真方式のカラー画像形成装置の内部構造を示している。この画像形成装置は、例えば、ネットワーク上の各端末装置から送信される画像データ等に基づいて、所定の記録媒体に対して多色又は単色の画像を形成するもので、可視像形成ユニット５０（５０Ｙ・５０Ｍ・５０Ｃ・５０Ｂ）、記録媒体搬送部３０、定着装置（加熱装置）４０、および供給トレイ５７を備えている。
【００２５】
図１に示す画像形成装置では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色に対応して、４つの可視像形成ユニット５０Ｙ・５０Ｍ・５０Ｃ・５０Ｂが並設されている。可視像形成ユニット５０Ｙは、イエロー（Ｙ）のトナーを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット５０Ｍは、マゼンダ（Ｍ）のトナーを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット５０Ｃは、シアン（Ｃ）のトナーを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット５０Ｂは、ブラック（Ｂ）のトナーを用いて画像形成を行う。４組の可視像形成ユニットは、記録媒体Ｐの供給トレイ５７と定着装置４０とを繋ぐ記録媒体の搬送路に沿って所謂タンデム式に配列されている。
【００２６】
４組の可視像形成ユニット５０は、それぞれ実質的に同一の構成を有している。すなわち、各可視像形成ユニット５０は、感光体ドラム５１、帯電器５２、レーザ光照射部５３、現像器５４、転写ローラ５５、およびドラムクリーナユニット５６がそれぞれ設けられており、搬送されてきたシート状の記録媒体Ｐに各色トナーを多重転写する。
【００２７】
ここで、感光体ドラム５１は、形成される画像を担持するものである。帯電器５２は、感光体ドラム５１表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。レーザ光照射部５３は、画像形成装置に入力された画像データに応じて、帯電器５２によって帯電した感光体ドラム５１表面を露光して、該感光体ドラム５１表面に静電潜像を形成する。
【００２８】
現像器５４は、感光体ドラム５１の表面に形成された静電潜像を、各色のトナーによって顕像化する。転写ローラ５５は、トナーとは逆極性のバイアス電圧が印加されており、後述する記録媒体搬送部３０により搬送された記録媒体Ｐに、形成されたトナー像を転写させる。ドラムクリーナユニット５６は、現像器５４での現像処理、及び、感光体ドラム５１に形成された画像の転写後に感光体ドラム５１表面に残留したトナーを除去・回収する。以上のような、記録媒体Ｐに対するトナー像の転写は、４色について４回繰り返される。
【００２９】
記録媒体搬送部３０は、駆動ローラ３１、アイドリングローラ３２、および搬送ベルト３３から構成されており、記録媒体Ｐに可視像形成ユニット５０にてトナー像が形成されるように、記録媒体Ｐを搬送するものである。
【００３０】
駆動ローラ３１およびアイドリングローラ３２は、無端状の搬送ベルト３３を架張するものであり、駆動ローラ３１が所定の周速度に制御されて回転することで、無端状の搬送ベルト３３を回転させている。搬送ベルト３３は、外側表面に静電気を発生させており、記録媒体Ｐを静電吸着させながら搬送している。
【００３１】
このようにして、記録媒体Ｐは、搬送ベルト３３に搬送されながらトナー像を転写された後、駆動ローラ３１の曲率により搬送ベルト３３から剥離され、定着装置４０に搬送される。
【００３２】
定着装置４０は、記録媒体Ｐに適度な熱と圧力とを与えて、トナーを溶解して記録媒体に固定することで、堅牢な画像を形成する。
【００３３】
ここで、定着装置４０について、図２を用いて詳細に説明する。図２は定着装置４０の概略図である。この定着装置４０は、定着ベルト１、ベルトガイド２、加熱源であるハロゲンランプ５、加圧ローラ６、および押圧部７で構成されている。
【００３４】
定着ベルト１は、その内周面が円筒状のベルトガイド２の表面と近接配置されている。また、定着ベルト１の内周域において、ベルトガイド２の設置領域以外の定着ニップ部Ａに、定着ベルト１を加圧ローラ側に押圧する押圧部７が設置されている。
【００３５】
この押圧部７において、その構成部材であるパット支持部材４が付勢部材１３，１４を介して加圧パット３に荷重をかけることで、定着ベルト１の内周面に加圧パット３の表面（ニップ形成面）が摺擦し、加圧パット３は、定着ベルト１を介して加圧ローラ６を加圧することにより、定着ニップ部Ａが形成される。この定着ニップ部Ａに、未定着トナー像が形成された記録媒体Ｐを通過させることで、トナーＳを溶融させて記録媒体Ｐに押し付け、記録媒体Ｐに画像を定着させる。定着後には、記録媒体Ｐにトナーが溶着された状態となり、光沢が出る。
【００３６】
定着ベルト１は、耐熱性に優れたポリイミド樹脂からなる基材フィルムの上に、トナー像との接触性を良好にする弾性層が形成され、その弾性層の上にトナー像との離型性を良好にするための離型層が形成されている。本例の定着ベルト１は、外径５０ｍｍ、厚み９０μｍのポリイミド樹脂フィルムの上に、１５０μｍの弾性層が形成され、さらに、その上に厚み１０μｍの離型層（ＰＴＦＥ）が形成され、全体として、厚み２５０μｍ程度の薄肉ベルトとなっている。
【００３７】
なお、定着ベルト１の厚みおよび材質は、これに限定するものではなく、Ｎｉ（ニッケル）、ステンレス、鉄などの金属製のベルトを用いても良い。金属製のベルトを使用すれば、ベルト自身が固くなるのでベルトの曲率がつきにくくなるが、剥離性に問題がなければ、金属製ベルトを使用することで、ベルト自身の耐久性が向上する。
【００３８】
定着ベルト１の弾性層の材料は、耐熱性および弾性を有しているものであれば良く、本例ではシリコンゴムを使用している。また、離型層の材料としては、耐熱性および耐久性に優れ、トナーとの離型性が優れるものであればよく、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）や、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素系材料を使用してもよい。
【００３９】
定着ベルト１には、定着ニップ部Ａの直前位置に温度検知素子（サーミスタ）８が接触している。この温度検知素子８からの温度信号により、図示しない温度制御回路が、定着ベルト１の内部に設置された加熱源であるハロゲンランプ５をオン・オン制御し、定着ベルト１を所定の定着温度になるように制御している。
【００４０】
次に、押圧部７は、定着ベルト１の内周面を摺擦するように配置された加圧パット３と、加圧パット３のニップ形成面１１と反対側の面１２を押圧支持するパット支持部材４と、加圧パット３の反対側の面１２とパット支持材４との間に介在された複数の付勢部材１３，１４とを備えている。
【００４１】
加圧パット３は、定着ベルト１の内周面に設置され、加圧パット３の表面と定着ベルト１の内周面とは摺擦しながら、定着ベルト１は回転している。加圧パット３のニップ形成面１１は、加圧ローラ６の曲率に対応して凹状曲面に形成されている。そして、定着ニップ部Ａにおける記録媒体Ｐの搬送方向下流側の圧力が、ニップ部上流側よりも高い圧力となるように、定着ニップ部Ａにおける加圧パット３の押圧方向の厚みが搬送方向で上流側よりも下流側の方が厚くなるように形成されている。
【００４２】
加圧パット３の具体例は以下のとおりです。すなわち、加圧パット３は、図３に示すように、基材９のニップ形成面側に弾性層１０と離型層１１とが積層されてなる。基材９は、略直方体形状に形成され、そのニップ形成面側が記録媒体Ｐの搬送方向で中央部を中心に図３において左右対称の凹状曲面に形成されている。基材９のニップ形成面と反対側の面１２では、記録媒体Ｐの搬送方向の下流側を上流側に比べて厚みＴだけ厚くなるように階段状の段部が形成されている。この基材９の反対側の面１２はフラットな面となっており、圧縮コイルばね等の付勢部材１３，１４のばね座として機能している。
【００４３】
本例の加圧パット３は、シート搬送方向上流側の厚み（ニップ部入口側の厚み）が２ｍｍのアルミニウム等の基材９の凹状曲面に、厚み２ｍｍの耐熱性を有する弾性層１０が凹状曲面に沿って積層されている。基材９は、ハロゲンランプ５からの輻射熱を吸収しやすいように、熱伝導性の良好なアルミニウム等の金属素材で構成される。基材９のニップ形成面と反対側の面１２では、搬送方向のほぼ中央部付近で階段状に形成され、搬送方向の下流側が上流側に比べて厚み２ｍｍだけ厚くなっている。これにより、搬送方向で下流側の荷重が大きくなっている。
【００４４】
弾性層１０は耐熱性および弾性を有しているものであれば良く、本例ではシリコンゴム（厚さ２ｍｍ）を使用している。弾性層１０の表面には、摩擦係数を小さくするため、離型層１１が設けられる。離型層１１として、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）や、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素系材料をコーティング（厚み１０μｍ）している。このコーティング層により、加圧パット３の表面と定着ベルト１の内周面の摩耗性が改善され、耐久性を持たせることができる。
【００４５】
加圧パット３の離型層１１がコーティングされている面がニップ形成面であり、この表面は、凹状曲面とされ、定着ベルト１を介した加圧ローラ６との圧接によって形成される定着ニップ部が、加圧ローラ６の曲面に沿うように形成されている。
【００４６】
ここで、加圧パット３のニップ形成面の曲率半径ｒ、定着ベルトの厚みｔ、加圧ローラ６の半径をＲとしたとき、次の関係式［１/ｒ＜１/（Ｒ+ｔ）］が成立する。すなわち、加圧パット３の定着ニップ部における凹状曲面の曲率を、加圧ローラ６の曲率［１／（加圧ローラの半径Ｒ+定着ベルトの厚みｔ）］よりも小さくしている。これにより、少なくとも加圧パット３の定着ニップ部における搬送方向中央部で、加圧ローラ６と加圧パット３とが確実に圧接し、未定着トナー像を確実に接触溶融させることができ、定着性能を良好にすることができる。逆に、１/ｒ≧１/（Ｒ+ｔ）の関係式が成り立つ場合、加圧パット３の両端が加圧ローラ６と局所的に接触し、加圧パット３の中央部（シート搬送方向でのニップ領域内の中央部）に圧力がかからず、定着不良が生じる。
【００４７】
また、加圧パット３は、定着ベルト１との摺擦面の反対側の面１２で、パット支持部材４から付勢部材１３、１４により加圧されている。付勢部材１３，１４は、圧縮コイルばねであって、定着ニップ部において、記録媒体Ｐの搬送方向で複数個（本例では２列）に配列されている。定着ニップ部を確実に押圧できるようになっている。
【００４８】
ここで、記録媒体Ｐの搬送方向に２列に配列された両ばね１３，１４は、同一のばね定数に設定されている。加圧パット３の搬送方向下流側の押圧方向での厚みが大きい分、下流側における荷重が大きくされ、上流側に比べて高い圧力でニップ形成面を押圧し、定着ニップ部の出口側で定着ベルト１の弾性層（シリコンゴム）を変形させ、ニップ出口の定着ベルト１の搬送方向の向きを大きく変化させて、曲率剥離がしやすくなるようにしている。また、ばね１３，１４は、記録媒体の搬送方向と垂直方向（加圧ローラ軸方向）に同様のばねを複数用いており、定着ニップ部の軸方向において、均一に荷重がかかるように設置されている。
【００４９】
なお、圧縮コイルばね１３，１４は、記録媒体の搬送方向で同一のばね定数のものを使用したが、上流側の圧縮コイルばね１４よりも下流側の圧縮コイルばね１３のばね定数を大きくして定着ニップ部１１にかかる荷重を大きくするようにしてもよい。
【００５０】
パット支持部材４は、記録媒体の搬送方向に平行な平面上に圧縮コイルばね１３，１４を設置している。したがって、加圧パット３の基材９は、記録媒体の搬送方向下流側の基材９の厚みが厚いため、下流側の荷重の方が大きく荷重がかかるようになっている。パット支持部材４は、厚みは１０ｍｍ、材料としてＳＵＳや鉄等の弾性率の高い金属材料が用いられ、荷重をかけてもたわみにくい材料を選定する。
【００５１】
また、パット支持部材４から圧縮コイルばね１３，１４、加圧パット３から定着ベルト１を介して、トータル２０Ｎの荷重が加圧ローラ６にかかっている。押圧部７は、加圧ローラ６に荷重をかけているため、その自由状態では、円筒状のベルトガイド２で形成されるベルト移動軌跡（真円状の仮想円）よりも外側（加圧ローラ側）に位置することになるが、設置状態では、加圧パット３と加圧ローラ６との圧接により、定着ニップ部Ａの入口および出口は、ほぼ真円状の仮想円付近に位置することになる。したがって、定着ベルト１は、真円状のベルトガイド２部分では、ベルトガイド２に沿って凸状の曲率となっているが、定着ニップ部Ａでは凹状曲面に沿って移動することになり、凹状の曲率になっている。そのため、定着ベルト１は、定着ニップ部Ａの出入口では大きく曲率が変化することになり、記録媒体の剥離性を良好なものにしている。
【００５２】
ベルトガイド２は、厚み０．１〜０．５ｍｍの鉄、ＳＵＳ等の金属製の真円筒状のガイドであり、その外径は、定着ベルト１の内径と略同一（ベルト内径より０．１〜０．５ｍｍ程度小さい）にしている。ベルトガイド２を真円筒状とすることで、定着ベルト１の内面が常に均一にベルトガイド２の表面に近接して摺擦するので、局所的に負荷がかからず、定着ベルト１の安定した回転が確保できる。
【００５３】
ベルトガイド２の外径が上記値より大きい（ベルト内径との差が０．１ｍｍより小さい）と、定着ベルト１がスムーズに回転せず、回転不良が生じる。また、上記値より小さい（定着ベルト内径より０．５ｍｍより小さい）と、定着ベルト１が弛んで回転するため、定着ニップ出口での定着ベルト１が弛み、定着ベルト１のニップ出口で曲率が大きく変化しないため、未定着画像を定着させたとき、剥離不良が発生するおそれがある。
【００５４】
次に、加圧ローラ６について詳述する。加圧ローラ６は、芯金１５上に弾性層１６、離型層１７の順に形成している。芯金１５は、熱伝導性のよいアルミニウムを使用している。素材は、これに限るものでもなく、鉄製の金属からなるものでも良い。また、芯金１５の内部には、加熱源としてハロゲンランプ５が設置されている。本例の芯金１５は外径２６ｍｍの中空のものが使用されている。
【００５５】
弾性層１６は、耐熱性を有するシリコンゴムを使用している。本例の弾性層１６は厚さ２ｍｍに設定されている。離型層１７の材料としては、耐熱性および耐久性に優れ、トナーとの離型性が優れるものであればよく、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素系材料を使用してもよい。本実施例では、厚み約３０μｍのＰＦＡチューブを用いる。こうして構成された加圧ローラ６は、外径３０ｍｍで、表面硬度（アスカーＣ硬度）が７５度である。
【００５６】
ここで、加圧パット３との圧接により形成されるニップ形状が下向きニップ形状（凹状曲面）になるようにしている。なぜなら、カラー画像を定着する際に、自己剥離（剥離爪などの強制剥離補助手段を必要とせず、記録媒体のこしで剥離）がしやすくなり、剥離爪などに極力頼らず剥離することができる。一方、ニップ形状が上向きになれば、ニップ部から排出された記録媒体は、定着ベルト１の表面に沿って排出されるため、十分な自己剥離性が得られない。
【００５７】
また、加圧ローラ６は、表面に温度検知素子（サーミスタ）８が接触している。そして、加圧ローラ６及び定着ベルト１は、それぞれに接している温度検知素子（サーミスタ）８の検知温度に基づいて、ハロゲンランプ５のオン・オフ制御が行なわれ、所定の温度に制御されている。
【００５８】
また、加圧ローラ６には、図示しないギアが軸方向の端部に接続されており、別途設置したモータからの駆動力をギアに伝達して加圧ローラ６が回転駆動する。
【００５９】
上記構成において、加圧ローラ６を回転駆動すると、加圧ローラ６に摺擦する定着ベルト１も従動して真円状のベルトガイド２の外周面を摺動することになる。このとき、ベルトガイド２は真円状に形成され、かつベルトガイド２と定着ベルトの内径の曲率が略同一であることから、定着ベルト１を回転する上での負荷が軽減される。しかも、回転する定着ベルト１がベルトガイドを摺動するので、定着ベルト自身の弛みを極力少なくして、ニップ出口で定着ベルト１が弛まずに回転することができる。そのため、ニップ出口での定着ベルト１の曲率を大きくすることができ、記録媒体Ｐの剥離性を向上させることができる。
【００６０】
しかも、加圧パット３の押圧方向の厚みについて、搬送方向上流側よりも下流側の方を厚くしているので、簡単な構成ながらニップ部下流側で圧力を高くすることができ、ニップ出口で定着ベルトを変形させて、ニップ出口のベルトの搬送方向の向きを大きく変化させることができ、曲率剥離を行ないやすくしている。
【００６１】
さらに、加圧パット３のニップ形成面の曲率（１/ｒ）は、加圧ローラの曲率（１/Ｒ）（Ｒは加圧ローラの半径）、定着ベルトの厚みｔとしたとき、１/ｒ＜１/（Ｒ+ｔ）に設定しているので、少なくとも加圧パット３のニップ形成面の搬送方向中央領域で、加圧ローラ６と加圧パット３とが確実に圧接することになり、未定着トナー像Ｓを確実に接触溶融させることができ、定着性能を良好なものとすることができる。
【００６２】
そして、上記の定着装置４０を有する画像形成装置においては、ベルトニップ方式を採用するため、ウォームアップ時間を短縮することができ、待機時の消費電力も必要がないため、低消費電力の画像形成装置を得ることができる。
【００６３】
次に、図２の定着装置４０を用いて未定着トナー像を載せたＡ４サイズのシート状の記録媒体Ｐを定着ニップ部に通し、記録媒体の剥離性について評価した結果を表１に示す。剥離性の評価方法としては、定着装置４０に巻き付いたり、巻き付き気味に剥離したものを×、問題なく剥離したものを○とした。
【００６４】
未定着トナー像のサンプル作成方法について記載する。トナーは、ワックスを内包したカラー用オイルレストナー（ポリエステル樹脂）を使用した。トナーの粒径（体積平均粒径）は６.５μｍであり、このトナーの記録媒体の単位面積毎の付着量は１．０ｍｇ／ｃｍ２である。記録媒体は、Ａ４サイズ、坪量６５ｇ／ｍ２の普通紙を使用した。また、プロセス速度は１２０ｍｍ/ｓとし、定着ベルト１の表面温度(定着温度)を、１３０度〜１８０度で任意に変化させて実験を行なった。
【００６５】
比較例として、図２の定着装置４０において、加圧パット３の基材９が記録媒体の搬送方向で上流側と下流側で同じ厚み（２ｍｍ）のものを使用した例を示す。
【００６６】
【表１】
0005940888.tif 000002
【００６７】
表１に示すように、本実施例の構成では、定着ベルト１の表面温度(定着温度)を、１３０度〜１８０度で任意に変化させた場合でも、記録媒体の剥離性について良好な結果が得られた。これに対して、比較例の構成では、１３０度〜１５０度までは剥離性については問題ないが、１６０度〜１８０度の定着温度では、溶融したトナーが定着ベルト１に残り、剥離性に問題があった。
【００６８】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正・変更を加えることができるのは勿論である。
【符号の説明】
【００６９】
１    定着ベルト
２    ベルトガイド
３    加圧パット
４    パット支持部材
５    ハロゲンランプ
６    加圧ローラ
７    押圧部
８    温度検知素子（サーミスタ）
９    金属基材
１０    弾性層
１１    離型層
１２    反対面
１３，１４    弾性部材（ばね）
１５    芯金
１６    弾性層
１７    離型層
３０    記録媒体搬送部
３１    駆動ローラ
３２    アイドリングローラ
３３    搬送ベルト
４０    定着装置
５０    可視像形成ユニット
５１    感光体ドラム
５２    帯電器
５３    レーザ光照射部
５４    現像器
５５    転写ローラ
５６    クリーナユニット
５７    供給トレイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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