(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性層を有する回転可能な定着ロールと、
少なくとも定着ロールを加熱する加熱源と、
定着ロールに圧接され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、
定着ロールと定着ベルトとの定着ニップ域にて定着ベルト裏面に接して配設され且つ定着ロールを押圧する定着パッドとを備え、
定着パッドは、定着ニップ域上流側に配設され且つニップ圧力の小さい低圧パッド部と、定着ニップ域下流側に配設され且つニップ圧力の大きい高圧パッド部とを有し、
高圧パッド部は、当該高圧パッド部のニップ面基準線とこのニップ面入口位置での定着ロールの外周接線とのなす角度を食い込み角度と定義し、前記ニップ面の定着ロール側への突出形状を曲率表記すると、当該高圧パッド部の長手方向略中央部の食い込み角度が当該高圧パッド部の長手方向両端部の食い込み角度以下であり且つ前記長手方向略中央部の曲率を前記長手方向両端部より大きく設定したものであることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１記載の定着装置において、
前記高圧パッド部は、前記長手方向略中央部を定着ロールから記録材を剥離させる剥離促進部とし、前記長手方向両端部を記録材のカール変形を規制するカール規制部とすることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の定着装置において、
前記高圧パッド部のニップ面は、当該ニップ面の入口位置における定着ロールの外周接線方向に沿う成分が前記長手方向略中央部から前記長手方向両端部に向かって多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。
【請求項４】
請求項１又は２記載の定着装置において、
定着ニップ域の定着ニップ幅は、前記高圧パッド部の前記長手方向略中央部から前記長手方向両端部に亘って略同一の幅に設定されていることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１又は２記載の定着装置において、
前記高圧パッド部のニップ面は、前記長手方向略中央部から前記長手方向両端部に沿って前記食い込み角度が連続的に変化するように設定されていることを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項１又は２記載の定着装置において、
前記高圧パッド部のニップ面は、前記長手方向略中央部から前記長手方向両端部に沿って曲率が連続的に変化するように設定されていることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項６記載の定着装置において、
前記高圧パッド部のニップ面の前記長手方向略中央部と前記長手方向両端部との角度の差は６°以内であり、前記長手方向略中央部の曲率半径が３〜１５ｍｍ且つ前記長手方向両端部の曲率半径が３０〜１１０ｍｍに設定されていることを特徴とする定着装置。
【請求項８】
請求項１又は２記載の定着装置において、
前記高圧パッド部のニップ面は、定着ロールの弾性層及び低圧ニップ部の硬度より高硬度の弾性体で構成されることを特徴とする定着装置。
【請求項９】
請求項１又は２記載の定着装置において、
前記高圧パッド部のニップ面は、ガラス強化の液晶ポリマー又は耐熱性樹脂によって構成されることを特徴とする定着装置。
【請求項１０】
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又は２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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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定着ニップ域を形成しているため、所要量以上の定着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。
【０００４】
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（特許文献１参照）。
この方式は、加熱ロール（定着ロール）と固定配置した押圧部材との間に耐熱性のエンドレスベルト（定着ベルト）を挟持して定着ニップ域を形成し、押圧部材として定着ニップ域の上流側のプレニップ部材と下流側の剥離ニップ部材を用い、２箇所の押圧によって記録材への定着性能並びに剥離性能を確保するようにしたものとなっている（所謂フリーベルトニップ方式）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２５７９６８号公報（実施の形態１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このとき、剥離ニップ部材としてはその長手方向（定着ロールの軸方向に沿う方向）の形状が同一のものが通常使用される。一般的に定着ニップ構成部材を軸方向両端で支持する構成の場合、圧によるたわみと熱による膨張により、軸方向中央部の定着ニップ圧が支持されている両端に比較して落ちる傾向がある。結果として軸方向では中央部が剥離が弱く、両端部ではカールが悪くなる傾向を持つのが一般的である。そのため、剥離を優先させるために押圧力を上げようとすると、両端部ではより一層面圧が上昇し易くなり、剥離ニップ域を通過した記録材の両サイドでカールを起こし易く、一方、カールを優先させるために押圧力を下げようとすると、中央部はより一層面圧が減少し易くなり、剥離性能が低下する。
また、記録材の剥離性能を優先させるため、剥離ニップ部材の形状をたわみと熱膨張を考慮に入れながら変更して、室温、単品の状態で定着ロール側へ凸状（定着ロールの軸方向で中央部側が定着ロール側に凸状）の曲線形状とするようにすれば、却って記録材のカールを発生させるようになり、反対に凹状の曲線形状にするとカールは良化するものの剥離性能が悪化するようになる。このように、剥離ニップ域での記録材の剥離性能とカール抑制性能とは相反する性質を持っているため、双方を十分満足させる剥離ニップ部材の実現は困難であった。
【０００７】
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、安定した記録材の剥離性能を保ちながら記録材の変形を抑え、多種多様な記録材に対する長期的に高品質定着が維持されるようにしたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明の基本的構成は、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、少なくとも定着ロール１を加熱する加熱源２と、定着ロール１に圧接され且つ定着ロール１と共に転動して記録材４を挟持搬送する無端状の定着ベルト３と、定着ロール１と定着ベルト３との定着ニップ域にて定着ベルト３裏面に接して配設され且つ定着ロール１を押圧する定着パッド５とを備え、定着パッド５は、定着ニップ域上流側に配設され且つニップ圧力の小さい低圧パッド部５ａと、定着ニップ域下流側に配設され且つニップ圧力の大きい高圧パッド部５ｂとを有し、高圧パッド部５ｂは、長手方向略中央部に設けられ且つ定着ロール１から記録材４を剥離させる剥離促進部６と、長手方向両端部に設けられ且つ記録材４のカール変形を規制するカール規制部７とを具備することを特徴とするものである。尚、剥離促進部６とカール規制部７は、高圧パッド部５ｂに連続的に設けられ、定着ロール１側を押圧するニップ面８を形成するものである。
【０００９】
そして、本発明に関連する参考発明の態様としては、図２（ａ）に示すように、高圧パッド部５ｂのニップ面８基準線とこのニップ面８入口位置での定着ロール１の外周接線Ｌ０とのなす角度を食い込み角度θと定義したときに、高圧パッド部５ｂの長手方向略中央部に対応する剥離促進部６の食い込み角度θを高圧パッド部５ｂの長手方向両端部に対応するカール規制部７より大きくするように設定したことを特徴とする。ここで、ニップ面８基準線とは、剥離促進部６及びカール規制部７での記録材搬送方向に沿った入口及び出口を直線で結んだ線を意味する。
【００１０】
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３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、定着時の熱効率を向上させる観点から樹脂系材料が好ましい。
更に、低圧パッド部５ａは定着ニップ域上流側の圧力の低いプレ加熱部分を構成し、高圧パッド部５ｂは定着ニップ域下流側の圧力の高い本定着部分を構成するようになる。そして、低圧パッド部５ａと高圧パッド部５ｂとは、一体的に構成されてもよいし、分割された態様であっても差し支えない。
【００１１】
そして、剥離促進部６での食い込み角度（以降適宜角度と略す）θを大きくすることで、ニップ面８の入口側が定着ロール１側へ食い込む方向になり、所謂角当たりを生じるようになる。そのため、角度θの大きい剥離促進部６では記録材４を定着ロール１側に押し込むように作用し、記録材４が凸状に変形し易くなり、記録材４の下流側は定着ロール１から離れる方向に向かうようになる。その結果、剥離促進部６での剥離作用が促進されるようになる。
【００１２】
更に、ニップ面８は、剥離促進部６からカール規制部７に沿って定着ロール１の外周接線Ｌ０方向に向かうように設定されていることが好ましく、これによれば、カール規制部７でのカール性能を一層向上させることができるようになる。
更にまた、ニップ面８の剥離促進部６とカール規制部７との角度θの差は６°以内に設定されていることが好ましい。仮に、角度θの差がこれより大きくなると、剥離促進部６とカール規制部７での記録材４に対する負荷の差が大きくなりすぎ、少なくともいずれかの部位にて剥離性能やカール性能が低下するようになる。
ここで、図２（ａ）の実線は平坦なニップ面８が外周接線Ｌ０と平行に配置された場合を示し、破線は定着ロール１側へ食い込ませた場合を示している。このようにニップ面８を食い込ませることで、記録材４の剥離作用を強くさせることができるようになる。尚、図では定着ベルト３は省略しているが、これは、ニップ面８が定着ベルト３を介して定着ロール１を押圧することから、説明に際して定着ベルト３は不要と判断したことによる。
【００１３】
また、本発明の態様としては、図２（ｂ）に示すように、高圧パッド部５ｂのニップ面８基準線（図中Ｌ１で示す）とこのニップ面８入口位置での定着ロール１の外周接線Ｌ０とのなす角度を食い込み角度θと定義し、前記ニップ面８の定着ロール１側への突出形状を曲率表記すると、高圧パッド部５ｂの長手方向略中央部に対応する剥離促進部６の食い込み角度θが高圧パッド部５ｂの長手方向両端部に対応するカール規制部７の食い込み角度θ以下であり且つ剥離促進部６の曲率をカール規制部７より大きく設定したことを特徴とする。
【００１４】
このような態様においては、図中実線で示すような曲率半径が大きい（曲率が小さい）場合より破線で示すような曲率半径が小さい（曲率が大きい）場合の方が、ニップ面８が定着ロール１側により深く入り込むようになり、ニップ面８は記録材４を定着ロール１側から剥離する方向に強く作用するようになる。一方、曲率半径を大きくする（曲率を小さくする）と剥離作用が弱まり、記録材４の変形が抑えられるようになる。尚、図では、仮に角度θを０°（定着ロール１の外周接線Ｌ０と同一方向）としたときを示している。
【００１５】
また、この態様にあっては、ニップ面８は、剥離促進部６からカール規制部７に沿って曲率が連続的に変化するように設定されていることが好ましく、このように連続的に変化させることで記録材４への負荷が小さくなり、カールの発生を一層防ぐことができるようになる。
更に、このとき、ニップ面８の剥離促進部６とカール規制部７との角度θの差は６°以内であり、剥離促進部６の曲率半径が３〜１５ｍｍ且つカール規制部７の曲率半径が３０〜１１０ｍｍに設定されていることが好ましく、これによれば、剥離性能及びカール性能の双方を良好に維持することができるようになる。仮に、角度θの差や曲率半径がこの範囲を超えるようになると、剥離促進部６での剥離性能が低下したり、逆に剥離作用が強くなりすぎて記録材４への余分の変形をもたらすようになる。また、カール規制部７でのカール性能が低下するようになる。
【００１６】
そして、本発明に関連する参考発明の態様及び本発明の態様にあっては、ニップ面８は、当該ニップ面８の入口位置における定着ロール１の外周接線方向に沿う成分が剥離促進部６からカール規制部７に向かって多くなるように設定されていることが好ましく、剥離促進部６からカール規制部７に沿って接線方向の成分を多くすることで、ニップ面８が定着ロール１側に食い込む量（食い込み角度θに相当する）が抑えられ、記録材４の特に両端側の変形を防ぐことができ、カールが抑えられるようになる。
また、本発明では、定着ニップ域の定着ニップ幅は中央部から両端部に亘って略同一の幅に設定されていることが好ましく、定着ニップ幅を定着パッド５全体に亘って等しくすることで、この領域を通過する記録材４の通過時間が記録材４の幅方向で等しくなり、定着性能が均一になる。特に、高光沢画像の場合に有効になる。
【００１７】
更に、ニップ面８は、剥離促進部６からカール規制部７に沿って角度θが連続的に変化するように設定されていることが好ましく、角度θを連続的に変化させることで、記録材４への負荷が小さくなり、カールの発生を一層防ぐことができるようになる。尚、「連続的」とは、例えば途中で変化が一旦止まってもよく、全体として連続的な変化を呈しているものであればよい。
更にまた、ニップ面８は、定着ロール１の弾性層１ａ及び低圧パッド部５ａの硬度より高硬度の弾性体で構成されることが好ましい。このように、ニップ面８を弾性体で構成することで、紙厚等の変化にも十分対応可能になり、また、定着ニップ域での定着ロール１への追随性が向上するようになる。ここで、ニップ面８には当該ニップ面８を構成する部材を含む趣旨である。
また、ニップ面８は、ガラス強化の液晶ポリマー又は耐熱性樹脂によって構成されることが好ましく、液晶ポリマーはニップ面８のような細長いものへの成形性が良好であり、かつ、耐熱性も兼ね備える特徴がある。また、耐熱性樹脂の代表例としては、樹脂材料としては四フッ化エチレン樹脂や成形性のよいＰＥＳが挙げられる。この場合も、ニップ面８からの放熱も減少できるようになる。尚、液晶ポリマーとしては、デュポン社製ゼナイト３２２６Ｌが、樹脂材料系としてはＮＴＮ社製ベアリーＦＬシリーズが挙げられる。
【００１８】
また、本発明を定着ニップ域から排出される記録材４から見た観点から表すようにすると、図３（ａ）（ｂ）に示すように、定着ニップ域から排出される記録材４の排出方向が当該記録材４の先端縁の中央部から両端部に沿って定着ロール１に近づくと共に前記高圧パッド部５ｂのニップ面８の入口位置における定着ロール１の外周接線方向に向かう成分が多くなるように設定されている。
このように、排出される記録材４の両端部が接線方向に向かうようになることで、両端のカールが抑えられるようになる。
【００１９】
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４上に転写する転写部材と、記録材４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。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の基本的構成によれば、弾性層を有する定着ロールと、定着ベルトと、定着ロールと定着ベルトとの定着ニップ域にて定着ベルト裏面に接して配設され且つ定着ロールを押圧する定着パッドとを備えた、所謂フリーベルトニップ方式にあって、定着パッドは、定着ニップ域上流側に配設され且つニップ圧力の小さい低圧パッド部と、定着ニップ域下流側に配設され且つニップ圧力の大きい高圧パッド部とを有し、高圧パッド部は、長手方向略中央部に設けられ且つ定着ロールから記録材を剥離させる剥離促進部と、長手方向両端部に設けられ且つ記録材のカール変形を規制するカール規制部とを具備したので、定着ニップ域での良好な定着作用が確保されると共に、定着ニップ域を通過した記録材の剥離性能とカール性能とのラチチュードが広がるようになり、多種多様な記録材への良好な定着が可能になる。
【００２１】
また、本発明においては、高圧パッド部のニップ面基準線とこのニップ面入口位置での定着ロールの外周接線とのなす角度を食い込み角度と定義し、前記ニップ面の定着ロール側への突出形状を曲率表記すると、剥離促進部の食い込み角度がカール規制部の食い込み角度以下であり且つ剥離促進部の曲率をカール規制部より大きく設定したので、特に、剥離性能が確保され、カール性能も良好な定着がなされるようになる。
【００２２】
更に、本発明を定着ニップ域から排出される記録材の排出方向からみたときに、当該記録材の先端縁の中央部から両端部に沿って定着ロールに近づくと共にニップ面の入口位置における定着ロールの外周接線方向に向かう成分が多くなるように設定したので、定着ロールと定着ベルトとの定着ニップ域を通過した記録材の剥離性能とカール性能とのラチチュードが広がるようになる。
【００２３】
更にまた、このような定着装置を用いた画像形成装置とすることで、種々の記録材での剥離性能とカール性能のラチチュードが広がり、また、長期に亘って定着性能が安定した画像形成が実現できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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４は、本発明に関連する参考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１０と、装置本体１０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１０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。
【００２５】
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、イエロー（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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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５５、トナー像を用紙に定着する定着装置４０及び装置本体１０の側方に設けられ排出された用紙を収容する排出トレイ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。
【００２９】
特に、本実施の形態の定着装置４０は、図５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との間に定着ニップ域ｎを形成する定着パッド４６が設けられている。本実施の形態における定着パッド４６は、上流側に配設された低圧パッド部としての押圧パッド４６ａと下流側に配設された高圧パッド部としての固定パッド４６ｂとに分割された状態で構成され、定着ニップ幅は定着パッド４６の中央部から両端部に亘って同様の幅になるようになっている。
そして、これらの押圧パッド４６ａ及び固定パッド４６ｂは、凹部を有する剛性支持体４４に支持されてエンドレスベルト４３の裏面側からエンドレスベルト４３を介して定着ロール４１を押圧するようになっている。
更に、剛性支持体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の、例えば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。
【００３０】
また、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の表面温度が所定の温度になるように加熱源４２の温度制御が行われるようになっている。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。
【００３１】
更に、定着ニップ域ｎより下流側で定着ロール４１に対向する位置には、定着ニップ域ｎより排出された用紙の定着ロール４１への付着を防ぐ剥離補助部材４８が設けられている。この剥離補助部材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と略先端が近接して配置される剥離補助シート４８ｂとで構成されている。この剥離補助シート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。
更には、この剥離補助シート４８ｂは、その表面をＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体）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、剥離補助シート４８ｂの長寿命化を図ることが可能になる。
【００３２】
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であっても差し支えない。
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、構造のものであ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。
【００３３】
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、銅合金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−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体）、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。
【００３４】
次に、本実施の形態における定着パッド４６について詳述する。
上流側の押圧パッド４６ａ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との定着ニップ域のうちプレニップ域を形成し、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。尚、この押圧パッド４６ａの表面に、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、例えばフッ素系樹脂シートからなる低摩擦シートを接着等によって設けるようにしても差し支えない。この低摩擦シートとしては、加工性、低摩擦性の観点からＰＴＦＥ、ＰＦＡ等のフッ素系樹脂シートが挙げられる。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。
【００３５】
一方、固定パッド４６ｂは、主として定着ロール４１とエンドレスベルト４３とのポストニップ域（剥離ニップ域）を形成するもので、プレニップ域より高い圧力分布がもたらされるようになっており、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並びに樹脂材料からなる剛性の高い材料が主として使用される。本実施の形態では、ガラス強化の液晶ポリマー（デュポン社製ゼナイト）を射出成形したものを使用している。そのため、剥離ニップ域でのニップ幅方向に沿って、安定で適度な剛性を有する固定パッド４６ｂを実現することができるようになっている。
【００３６】
そして、特にこの固定パッド４６ｂは、図６（ａ）（ｂ）に示すような形状で構成されており、固定パッド４６ｂのニップ面（押圧面）４６２の角度（食い込み角度に相当）のみが変化する形となっている。図６（ａ）（ｂ）は、固定パッド４６ｂの中央部から端部に至る形状を示したもので、（ａ）は用紙搬送方向から見た図であり、（ｂ）はその側方から見た断面図となっている。尚、図６（ａ）では固定パッド４６ｂの半分のみを示している。
本実施の形態では、固定パッド４６ｂの入口（上流側）の稜線４６１から固定パッド４６ｂのニップ面４６２に沿って用紙搬送方向に延ばした直線Ｌ２と定着ロールの外周接線Ｌ０（仮想線で示す）とのなす食い込み角度（以降角度と略す）θは、固定パッド４６ｂの長手方向中央部から端部に向かって徐々に角度θを変えるように設定されている。すなわち、本実施の形態では、固定パッド４６ｂは図２（ａ）で示したように取り付けられ、中央部から端部に沿って徐々に角度θが小さくなる形となっている。尚、ニップ面４６２の幅は中央部から端部に亘って同じ長さになるようになっている。
【００３７】
次に、本実施の形態における作動について、先ず、図４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定着された後、そのまま主搬送路６２を進み、排出ロール５６から排出トレイ５７に排出される。
【００３８】
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を経て排出トレイ５７に排出される。
【００３９】
このような用紙搬送系における定着装置４０での作動について、図５及び図６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、押圧パッド４６ａによって形成されたプレニップ域にて、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。
また、本実施の形態の固定パッド４６ｂでは、長手方向に機能分担がなされ、固定パッド４６ｂの中央部ではニップ面４６２の角度θ（食い込み角度に相当）を大きくしていることから用紙の剥離作用が強まり、良好な剥離促進部として機能するようになると共に、端部（両端部）ではニップ面４６２の角度θを小さくしているため剥離作用が弱り、用紙のカール変形を抑えるカール規制部として機能するようになる。
【００４０】
今、仮に、通常の固定パッド（例えばニップ面の角度が長手方向で一定のもの）を使用したときの剥離ニップ後の用紙形状は、図７（ｂ）に示すように、その中央部ではトナーの定着ロール４１に対する粘着力によって用紙が定着ロール４１側に引っ張られることもあって剥離作用が不足し、一方、端部では、剥離作用によって用紙を下方に抑えようとするようになる。そのため、排出された用紙は中央部が大きく凸形状を呈するようになり、両端でのカールも生じ易くなる。
【００４１】
本実施の形態では、固定パッド４６ｂによる剥離ニップ域を通過した直後の用紙は、図７（ａ）に示すように、固定パッド４６ｂの形状効果によって、用紙の中央部は定着ロール４１から剥離されて下方に向かい、両端部が定着ロール４１側に若干持ち上がった形状となる。
そのため、用紙の中央部より両端部の方が上向きに向かう一方、用紙中央部はトナーの定着ロール４１に対する粘着力によって定着ロール４１側に引っ張られるため、全体的には平坦な形状に近づき、剥離も十分行われると共に両端カールも抑えられるようになる。
更に、このとき固定パッド４６ｂの両端部のニップ面４６２を定着ロール４１の接線方向に略平行にするようにすれば、更にカール性能が確保されるようになる。
【００４２】
以上のように、本実施の形態では、定着ニップ域を通過した後の用紙の特にカール性能を向上させることができ、用紙カールと用紙剥離のラチチュードが広がるようになり、多様な用紙に対しても安定した定着動作を行うことができるようになる。
【００４３】
また、本実施の形態では、押圧パッド４６ａと固定パッド４６ｂとを１つの剛性支持体４４にて支持する方式を示したが、例えば図８に示すように、剛性支持体４４では固定パッド４６ｂのみを支持し、押圧パッド４６ａは剛性支持体４４との間にスプリング４７ａを備えた支持部材４７に支持させるようにしてもよい。
このようにしても、上述した定着パッド４６と同様の効果を奏することができるようになると共に、押圧パッド４６ａの押圧力を一層調整し易くなる。
【００４４】
◎実施の形態２
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２の定着装置で用いられる固定パッド４６ｂを示している。尚、画像形成装置及び定着装置の他の構成については実施の形態１と同様のため、ここではその説明は省略する。
【００４５】
同図において、本実施の形態における固定パッド４６ｂは、どちらかというと用紙の剥離性能を主として重視したものであり、固定パッド４６ｂのニップ面４６２の中央部から端部に沿って、角度θと曲率（曲率半径）を共に変化させるようにしたものとなっている。そのため、曲率半径は中央部の曲率半径Ｒｃから端部の曲率半径Ｒｅに向かって徐々に大きくなっており、また、夫々の入口側と出口側を結ぶ直線Ｌ３，Ｌ４（ニップ面基準線に相当）は定着ロール４１の外周接線方向（Ｌ０方向）とのなす角度θが異なり、中央部の角度θ３より端部の角度θ４の方が若干大きくなっている。すなわち、中央部から端部に沿って若干定着ロール４１側に食い込む角度θが大きくなっている。尚、ここで角度θ３と角度θ４との差が６°以内で設定されていることは云うまでもない。
本実施の形態では、このように角度θと曲率（曲率半径）を変えることで、固定パッド４６ｂのニップ面４６２は中央部より端部の方が接線方向（Ｌ０方向）に向かう成分が多くなっている。
【００４６】
そして、本実施の形態では、このような固定パッド４６ｂの形状となっていることから、剥離ニップ域後の用紙形状は、図７（ａ）に示すような実施の形態１と略同様の形状になる。これは、中央部の小さな曲率半径Ｒｃによって中央部では用紙が剥離ニップ域後には定着ロール４１から離れる方向に向かうようになり、定着ロール４１からも剥がれ易くなる。一方、両端部では、用紙は端部形状に沿うようになり、結果的に用紙は変形の少ない形状で剥離ニップ域から排出されるようになる。そのため、用紙の剥離性能と共にカール性能も確保することができ、実施の形態１と同様の効果を奏するようになる。
【実施例】
【００４７】
本実施例は、上述した実施の形態に沿って幾つかの固定パッド形状（角度と曲率半径を形状パラメータとした）での剥離性能とカール性能を評価確認したものである。
固定パッドの形状は、図１０に示すように、ニップ面の角度として角度α（単位：°）、曲率形状を曲率半径β（単位：ｍｍ）で表して評価した。固定パッドの長さは３０ｃｍとし、中央部での角度をα（０）、曲率半径をβ（０）とし、端部での角度をα（１５）、曲率半径をβ（１５）とした。更に、中央から１０ｃｍの所をα（１０）、β（１０）として示している。また、曲率半径は非常に大きい平坦な形状をＦｌａｔとし、その他はＲ数値（単位：ｍｍ）の表記とした。
【００４８】
各形状パラメータは次のようにした。
実施例１と実施例２は実施の形態１と同様に固定パッドのニップ面が平坦な形状とし、角度を中央部から端部に向かって小さく、接線方向に向かうように変化させ、実施例１より実施例２の方が角度の変化を緩くした。
また、実施例３と実施例４は、実施の形態２と同様、ニップ面の角度の変化を等しくしたときの曲率半径を変えたもので、実施例３より実施例４の方が端部の曲率半径が大きくなるようにしている。
更に、本実施例では、比較のために従来の固定パッドのように、ニップ面が平坦で角度が一定のものも同時に評価した。
評価方法は、剥離性能については用紙の４端部から５ｍｍを除いて全面黒トナー１００％の剥離性能評価用チャートを定着させ、ニップ域通過後の用紙の動向を目視判定し、カール性能については定着後の用紙を定盤上に載置して特に四隅のカール具合を目視によって判定した。また、通紙はＡ４タテ及びヨコ通しで行った。また、評価は４段階とし、◎：全く問題なし、○：問題なし、△：若干発生が確認されるか若しくは性能の安定性が若干劣るが実用上問題ないレベル、×：問題ありとした。
【００４９】
結果は、図１１に示すように、実施例１と実施例２では、カール性能は十分確保され、剥離性能についても実用上問題ないレベル以上のものが得られることが確認された。また、実施例３と実施例４では、剥離性能が十分確保され、カール性能については実用上問題ないレベル以上のものが得られることが確認された。特に、この中では、カール性能に着目すると実施例１が好適であり、一方、剥離性能に着目すると実施例４が好適であることが分かった。
更に、比較例とした従来の固定パッドでは、剥離性能が得られないことが判明した。
以上の結果から、本発明の有効性が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る定着装置の概要を示す説明図である。
【図２】（ａ）は本発明に関連する参考発明での高圧パッド部のニップ面の角度を変化させたときの状況、（ｂ）は本発明での高圧パッド部のニップ面の曲率を変化させたときの状況を示す。
【図３】（ａ）（ｂ）は、本発明を定着ニップ域から排出される記録材から見た場合の概要を示す説明図である。
【図４】本発明に関連する参考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。
【図５】実施の形態１の定着装置を示す説明図である。
【図６】（ａ）（ｂ）は実施の形態１の固定パッドの概要を示す説明図である。
【図７】（ａ）は実施の形態１の剥離ニップ後に排出される用紙形状を示し、（ｂ）は従来の固定パッドによる剥離ニップ後の用紙形状を示す説明図である。
【図８】実施の形態１の定着装置の変形例を示す説明図である。
【図９】本発明が適用された実施の形態２に係る定着装置の固定パッドを示す説明図である。
【図１０】実施例で用いる固定パッドの形状パラメータを示す説明図である。
【図１１】実施例の結果を示す表である。
【符号の説明】
【００５１】
１…定着ロール，１ａ…弾性層，２…加熱源，３…定着ベルト，４…記録材，５…定着パッド，５ａ…低圧パッド部，５ｂ…高圧パッド部，６…剥離促進部，７…カール規制部，８…ニップ面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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