(57)【要約】【課題】  ベルトニップ方式の定着装置の高速定着性を、更に高い次元で実現するべく、有効に温度ドループの発生を抑制し得る定着装置、及び画像形成装置を提供する。【解決手段】  熱源２を有する定着ロール１、少なくとも１つ以上の定着側張架ロール８、及びこれらロールに張架された状態で回転する無端状の定着ベルト１０から構成される定着ベルトモジュール６と、定着ロール１表面に定着ベルト１０が巻き付けられた部位の範囲内でのみ定着ベルト１０の外周面に当接して、定着ベルト１０との間に定着用のニップ部Ｎを形成する無端状の加圧ベルト２１を含む加圧ベルトモジュール１６と、からなり、定着ベルトモジュール６が、定着ベルト１０のうち定着ロール１の外周に巻き付けられた部位以外のいずれかの部位において、定着ベルト１０の内周面及び／又は外周面を加熱する定着ベルト加熱手段８，９を含む定着装置、及びそれを用いた画像形成装置である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源を有する定着ロール、少なくとも１つ以上の定着側張架ロール、およびこれらロールに張架された状態で回転する無端状の定着ベルトから構成される定着ベルトモジュールと、前記定着ロール表面に前記定着ベルトが巻き付けられた部位の範囲内でのみ前記定着ベルトの外周面に当接して、前記定着ベルトとの間に定着用のニップ部を形成する無端状の加圧ベルトを含む加圧ベルトモジュールと、からなり、
前記定着ベルトモジュールが、前記定着ベルトのうち前記定着ロールの外周に巻き付けられた部位以外のいずれかの部位において、前記定着ベルトの内周面および／または外周面を加熱する定着ベルト加熱手段を含むことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着ロールが、円筒体の周面に少なくとも弾性体層が形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記定着ベルトモジュールにおける前記定着側張架ロールの少なくとも１つが、その内部に熱源が配されて、前記定着ベルト加熱手段を兼ねることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記定着側張架ロールを２つ以上有し、そのうちの少なくとも１つが、前記定着ベルトの外周面と当接するように前記定着ベルトが取り回され、かつ、内部に熱源が配されて前記定着ベルト加熱手段を兼ねることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項５】
前記加圧ベルトモジュールが、さらに加圧ロール、および少なくとも１つ以上の加圧側張架ロールを含み、これらロールに前記加圧ベルトが張架された状態で回転し、
前記加圧ロールが、前記加圧ベルトおよび前記定着ベルトを介して前記定着ロール表面に付勢され、
前記加圧ベルトのうち、前記加圧ロールにより前記定着ロール表面に付勢された部位から、その回転方向上流に所定の長さが、前記定着ロールの外周に巻き付けられた部位の前記定着ベルトの外周面に押圧され巻き付けられて、前記定着ベルトと前記加圧ベルトとの間に定着用のニップ部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項６】
前記定着用のニップ部が、前記定着ベルトが巻き付けられた部位の範囲内のうち、前記定着ベルトの回転方向上流に形成されることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記加圧ベルトモジュールが、前記加圧ロールの、前記加圧ベルトの従動回転方向上流であって、前記加圧ベルトの内周から、前記加圧ベルトを介して前記定着ロール表面に付勢される押圧部材を含むことを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
【請求項８】
前記押圧部材が、パッド状に成型されてなることを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
【請求項９】
前記加圧側張架ロールのうちの少なくとも１つに、前記加圧ベルトの回転中のベルトエッジ位置を検知するためのベルトエッジ位置検知機構と、該ベルトエッジ位置検知機構の検知結果に応じて前記ロールの軸方向における前記ベルトの当接する位置を変位させる軸変位機構と、を備えることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記加圧ベルトモジュールが、張架されずフリーな状態の前記加圧ベルトの周内に当接して配置されるパッド状の加圧部材をさらに含み、
該加圧部材が、前記加圧ベルトおよび前記定着ベルトを介して前記定着ロール表面に付勢され、前記加圧ベルトの所定の長さが、前記定着ロールの外周に巻き付けられた部位の前記定着ベルトの外周面に押圧され巻き付けられて、前記定着ベルトと前記加圧ベルトとの間に定着用のニップ部が形成されることを特徴とする請求項１に記載定着装置。
【請求項１１】
前記定着用のニップ部が、前記定着ベルトが巻き付けられた部位の範囲内のうち、前記定着ベルトの回転方向上流に形成されることを特徴とする請求項１０に記載の定着装置。
【請求項１２】
前記加圧部材が定着ロールを押圧するニップ圧力が、ニップ部の出口付近において局所的に大きくなっていることを特徴とする請求項１０に記載の定着装置。
【請求項１３】
前記定着ロールが、円筒体の周面に少なくとも弾性体層が形成されてなり、かつ、前記定着ロールに形成されている弾性体層が、前記加圧部材の前記定着ロール表面への付勢により変形を生じていることを特徴とする請求項１２に記載の定着装置。
【請求項１４】
前記加圧ベルトモジュールに、前記加圧ベルトの回転軸の軸方向への変位を規制するベルトエッジガイドが備えられていることを特徴とする請求項１０に記載の定着装置。
【請求項１５】
前記定着側張架ロールのうちの少なくとも１つのロールに、前記定着ベルトのベルトエッジ位置検知機構と、該ベルトエッジ位置検知機構の検知結果に応じて前記ロールの軸方向における前記定着ベルトの当接する位置を変位させる軸変位機構と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項１６】
少なくとも、記録媒体表面にトナーを像様に担持させて、未定着トナー画像を形成する未定着トナー画像形成手段と、記録媒体表面に担持された未定着トナー画像を、加熱および加圧することにより定着する定着手段と、を備える画像形成装置であって、
前記定着手段が、請求項１に記載の定着装置であ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、複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像情報記録装置において、記録紙等記録媒体表面の未定着トナー画像を接触加熱定着する定着装置、とりわけ定着のニップ部の形成にベルトを用いたベルトニップ方式の定着装置に関するものである。また、本発明は、かかる定着装置を含む画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の定着装置としては、一対の加熱されたロール間の圧接領域に未定着トナー画像を通過させることにより定着を行ういわゆる加熱加圧ロール型定着装置が多用されている（以下、これを「ロールニップ方式」と言う）。かかるロールニップ方式の定着装置の模式断面図を図５に示す。図５において、１０１は矢印Ｆ方向に回転する定着ロールであり、１０６は、定着ロール１０１に従動して矢印Ｇ方向に回転する加圧ロールである。
【０００３】
定着ロール１０１は、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属の中空ロール１０５の表面に、弾性層１０４としてシリコーンゴムが被覆され、更にその上に離型性を有するテフロン（Ｒ）の被覆層１０３が形成されたものであり、中空ロール１０５の内部には加熱源としてハロゲンランプ１０２が配置される。定着ロール１０１表面に設けられた温度センサ１０８の信号をもとに、図示しない温度制御回路によってハロゲンランプ１０２がオン・オフ制御され、定着ロール１０１表面が所望の一定温度に調整される。
【０００４】
一方加圧ロール１０６は、芯金ロール１０９にシリコーンゴム等の比較的厚い耐熱弾性体層１１０が被覆されたものである。この耐熱弾性体層１１０の弾性変形によって定着ロール１０１と加圧ロール１０６との圧接部（ニップ部）Ｎ’が形成される。
【０００５】
未定着トナー画像Ｔが表面に形成された用紙Ｐは、矢印Ｈ方向に進行してニップ部Ｎに挿通され、圧力と熱エネルギーの作用により未定着トナー画像Ｔが定着される。ニップ部Ｎを通過した用紙Ｐは、トナーの粘着性のため定着ロール１０１に巻きついてくるので、それを剥がすための剥離爪１０７が設けられており、これにより定着後の用紙Ｐが定着ロール１０１から剥離され、装置外に排出される。
【０００６】
しかし、前記定着方式を用いて、より高速に定着しようとした場合、未定着トナー画像Ｔと用紙Ｐとに、定着に十分なだけの熱エネルギーと圧力とを与えなければならない。そのためにはニップ部Ｎ’の幅（ニップ幅）を定着速度に比例して広くする必要がある。ニップ幅を広くするのに、両ロール１０１−１０６間の荷重を大きくする方法、または弾性層１０４や耐熱弾性体層１１０の弾性体層の厚さを厚くする方法、両ロール１０１，１０６のロール径を大きくする方法等がある。
【０００７】
上記両ロール間の荷重を大きくする方法や、上記弾性体層の厚さを大きくする方法では、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ったり、定着むらや紙しわが発生し易くなるため、おのずと限界がある。また上記ロール径を大きくする方法は、前記のような品質上の問題点はないが、装置が大型になり、また定着ロール１０１を室温から定着可能温度まで上昇させるまでの時間（一般に、「ウォームアップタイム」と称される。）が長くなってしまうという問題点を有する。
【０００８】
これらの問題点を解決し、より高速化に対応できるようにするため、特許文献１における図２に示されるような、ベルトを用いた方式が提案されている。（以下、このようにニップ部の形成にベルトを用いた方式を「ベルトニップ方式」と称する。）。かかるベルトニップ方式の定着装置の模式断面図を図６に示す。
【０００９】
図６に示される定着装置は、矢印Ｊ方向に回転する定着ロール１１１と、加圧ベルトモジュール１１６とで主要部が構成されている。加圧ベルトモジュール１１６は、インレットロール１２８、圧力ロール１２９および張架ロール１３０の３本のロールにより張架されたエンドレスベルト１３１と、これを介して定着ロール１１１に押圧される圧力パッド（圧力部材）１２７とで主要部が構成されている。
【００１０】
エンドレスベルト１３１は、矢印Ｋ方向に回転し、インレットロール１２８−圧力ロール１２９間が定着ロール１１１に巻き付くように当接してニップ部Ｎ”を形成している。エンドレスベルト１３１の内側には、圧力パッド１２７がエンドレスベルト１３１を介して定着ロール１１１に押圧される状態で配置されている。当該ニップ部Ｎ”のエンドレスベルト１２５回転方向（矢印Ｋ方向）最下流では、加圧ロール１２８がエンドレスベルト１２５を介して定着ロール１２１表面に付勢され、前記ニップ部の終端を形成している。
【００１１】
定着ロール１１１は、図５で示したロールニップ方式の定着装置の定着ロール１０１と同様、中空ロール１１５の表面に、シリコーンゴムによる弾性層１１４が形成され、更にその上に被覆層１１３が形成されたものであり、中空ロール１１５の内部には加熱源としてハロゲンランプ１１２が配置される。
【００１２】
図６に示されたベルトニップ方式の定着装置は、前記ニップ部に、未定着トナー画像１２６が表面に形成された用紙１２７が挿通され、当該ニップ部における圧力と熱エネルギーとによって定着を行うものである。このような構成にすることで、エンドレスベルト１２５と定着ロール１２１とのニップ幅を、従来のロールニップ方式によるニップ幅よりも容易に大きくとることができる（ワイドニップを形成することができる）ので、高速化対応が可能となる。また同じ定着速度で比較した場合には、ロールニップ方式の定着装置よりも小型化を図ることができる。
【００１３】
しかしながら、このようなベルトニップ方式の定着装置においても、高速化には自ずと限界がある。このベルトニップ方式の定着装置は、ワイドニップを形成することができるのであるが、高速で短時間に連続して多数枚の定着を行おうとした場合に、定着ロール１２１の表面温度が一時的に低下して、ある程度の複写枚数を超えると定着不良が発生してしまう場合がある。この現象は、温度ドループと称される。これは、定着ロール１２１のコアに被覆されている弾性体層であるシリコーンゴムが熱的抵抗体として作用し、十分な熱量をロール内部に与えてもその熱が定着ロール表面にすばやく伝達されないために起こる現象である。特に熱容量が大きい厚紙を定着する場合に温度ドループが大きくなる。温度ドループ発生時は、たとえワイドニップであっても十分な熱量を用紙に与えることができず、ベルトニップ方式のメリットを十分に生かし切れなくなってしまう。
【００１４】
この温度ドループを少しでも改善するために、外部加熱を併用した方式が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。図７に、ベルトニップ方式で外部加熱を併用した定着装置の模式断面図を示す。図７に示す定着装置は、図６に示す定着装置と基本的には同一であり、さらに、定着ロール１１１の表面に当接する外部加熱ロール１３２を設けて、外部加熱ロール１３２に配した熱源を利用し、定着ロール１１１の内部からだけではなく外部からも加熱する構成を有するものである。しかしこの外部加熱の併用は、外部加熱ロール１３２と定着ロール１１１の接触幅が狭いので、外部加熱ロール１３２の熱エネルギーを十分に定着ロール１１１に与えることができず、期待通りの効果を得ることは困難である。また、外部加熱ロール１３２からの放熱が大きくなり、エネルギーの利用効率の観点からも改善が望まれる。
【００１５】
なお、ベルトニップ方式としては、以上説明したような加圧側のベルトが張架された態様ではなく、当該ベルトがフリーで、かつ従動回転可能な状態で定着側の定着ロールに当接する、いわゆるフリーベルトニップ方式と称される方式も提案されている（たとえば、特許文献３参照）。この場合にも、ベルトニップ方式によるメリットと同時に、上述の如き、高速化に伴う温度ドループの問題、エネルギーの利用効率の問題が、以上説明したような加圧側のベルトが張架された態様と同様に存在する。したがって、「ベルトニップ方式」と言った場合には、「フリーベルトニップ方式」を含めた概念とする。
【００１６】
【特許文献１】特開平５−１５０６７９号公報
【特許文献２】特開平１１−７２１６号公報
【特許文献３】特開平８−２６２９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
したがって本発明は、上記問題点を解決することを目的とするものである。詳しくは、ベルトニップ方式の定着装置のメリット、すなわち、ワイドニップを確保することによる高速定着性を、さらに高い次元で実現するべく、有効に温度ドループの発生を抑制し得る定着装置、および、かかる定着装置を含む画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的は、以下の本発明により達成される。すなわち、本発明の定着装置は、熱源を有する定着ロール、少なくとも１つ以上の定着側張架ロール、およびこれらロールに張架された状態で回転する無端状の定着ベルトから構成される定着ベルトモジュールと、前記定着ロール表面に前記定着ベルトが巻き付けられた部位の範囲内でのみ前記定着ベルトの外周面に当接して、前記定着ベルトとの間に定着用のニップ部を形成する無端状の加圧ベルトを含む加圧ベルトモジュールと、からなり、
前記定着ベルトモジュールが、前記定着ベルトのうち前記定着ロールの外周に巻き付けられた部位以外のいずれかの部位において、前記定着ベルトの内周面および／または外周面を加熱する定着ベルト加熱手段を含むことを特徴とする。
つまりは、本発明の定着装置は、既述の従来のベルトニップ方式の定着装置における定着ロール側の構成に、主として定着ベルトおよび定着ベルト加熱手段が付加されていることに特徴を有するものである。
【００１９】
すなわち、ベルトニップ方式の定着装置では、加圧側のベルトと定着ロールとの間に形成されたニップ部を定着に利用するものであるが、この定着ロールの表面にさらに定着ベルトの一部を巻き付け（フィルミングし）、当該ベルトと加圧側のベルトとの間にニップ部を形成することが本発明の１つの特徴であり、その意味では、本発明の定着装置は、２ベルト方式と言い得るものである。
【００２０】
当該定着ベルトは、その一部が、従来加圧ベルトが当接している定着ロール表面に巻き付けられ、さらに他のロール（定着側張架ロール）により張架され、定着ロールとは離れた位置で、その内周面および／または外周面が定着ベルト加熱手段で加熱される。かかる定着ベルトとしては、例えば、フレキシブルなベース層に離型層としてフッ素樹脂が被覆された構成や、前記ベース層と前記離型層との間に、弾性体層として薄膜のシリコーンゴム層を設けた構成などが挙げられる。
【００２１】
いずれの構成であっても、本発明における定着ベルトは、これまでの定着ロールのみで構成される場合の当該定着ロール全体に比較して、非常に小熱容量となる。本発明においては、この定着ベルトを前記定着ロールの外周に巻き付けられた部位以外のいずれかの部位において、定着ベルト加熱手段により速やかに加熱する。これまでの定着ロールのみで構成される場合の当該定着ロールの表面層（あるいはさらに弾性層の一部または全部）に当たる部分が、別途定着ベルトを構成して、当該定着ロールとは別に独立に加熱されるため、加熱に必要な時間を確保しやすく、また効率的かつ速やかに前記定着ベルトのみを所望の温度まで加熱することができ、有効に温度ドループの発生が抑制され、高い高速安定性を実現することができる。
【００２２】
さらに本発明では、前記加圧ベルトモジュールの前記加圧ベルトが、前記定着ロール表面に前記定着ベルトが巻き付けられた部位の範囲内でのみ、前記定着ベルトの外周面に当接して、当該領域に定着用のニップ部を形成しているので、当該ニップ部において、前記定着ベルトの内周面側には前記定着ロールが位置している状態となっている。すなわち、定着用のニップ部において、前記定着ベルトと前記加圧ベルトとの当接は、前記定着ロール表面にしっかりと支持された状態となっており、ベルト同士のみの当接のような不安定な状態とはなっていない。
【００２３】
このように定着用のニップ部において、両ベルトが前記定着ロール表面にしっかりと支持された状態となっていることから、当該ニップ部に挿通される記録媒体や未定着トナー画像に含まれる水分由来の水蒸気の攪乱による画像欠陥（画像流れ等）を防止することができる。また、ニップ部であっても、ベルト同士のみの当接で形成された不安定な状態では、画像の定着にはほとんど寄与せず熱損失となるが、本発明では、定着用のニップ部全域が、前記定着ロール表面にしっかりと支持された状態となっており、無駄な熱の伝導が無く、熱効率的にも優れている。
【００２４】
本発明において、前記定着ベルトモジュールにおける前記定着側張架ロールの少なくとも１つが、その内部に熱源が配されて、前記定着ベルト加熱手段を兼ねることができる。
当該定着側張架ロールの外表面を前記定着ベルトの内周面または外周面と広くラッピングさせることができることから、前記定着側張架ロールの内部に熱源を配することで、加熱された張架ロールから前記定着ベルトに熱エネルギーを伝達する時間を十分に確保することができ、効率的に前記定着ベルトを加熱することが可能となる。
【００２５】
また、前記定着ベルトは、前記定着ロールに比して薄膜であることから、熱容量が非常に小さく、定着用のニップ部でトナーおよび記録媒体に奪われた熱は、内部に熱源が配されて前記定着ベルト加熱手段を兼ねる前記定着側張架ロールで補給され、すぐに設定温度まで回復する。このように、前記定着ロールと前記定着側張架ロールとの双方に（好ましくは、できるだけ広いラップ角度で）巻き付けられた前記定着ベルトは、内部加熱された前記定着ロールおよび前記定着側張架ロールの双方のからの熱伝導によって素早く加熱される。
【００２６】
このため、熱容量の大きな厚紙を高速で定着する場合においても、熱的応答が優れているので、必要な熱量を常に安定的に供給することができるようになる。これによって、高速定着時の大きな課題であった温度ドループの問題を解決することができる。
【００２７】
本発明においては、前記定着側張架ロールを２つ以上有し、そのうちの少なくとも１つが、前記定着ベルトの外周面と当接するように前記定着ベルトが取り回され、かつ、内部に熱源が配されて前記定着ベルト加熱手段を兼ねることができる。
【００２８】
一般にベルトを複数のロールで張架する場合、各ロールは、ベルトの周内に配置されるが、３つ以上のロールで張架する場合、全ロールの内のいくつか（ＭＡＸ、全ロール数マイナス２。例えば全３ロールなら１つのロール。）は、ベルトの周外からベルトを押圧するように配置することができる。このように配置した場合、すなわち、前記定着側張架ロールを２つ以上有し（前記定着ロールを含め計３つ以上のロールで張架した状態。）、そのうちの少なくとも１つのロールが、前記定着ベルトの外周面と当接するように前記定着ベルトが取り回された場合、前記定着ベルトの外周面と当接する定着側張架ロールについて、内部に前記定着ベルト加熱手段としての熱源を配されて前記定着ベルト加熱手段を兼ねることで、前記定着ベルトの外周面を加熱することができる。
【００２９】
また、前記定着ベルトの内周面と当接するさらに他の定着側張架ロールの内部にも前記定着ベルト加熱手段としての熱源を設ければ、前記定着ベルトは、外周面と内周面の双方から加熱されるので、さらに多くの熱量を安定的に供給することができるようになり、定着のさらなる高速化が可能となる。
【００３０】
本発明の定着装置は、加圧ベルトモジュールの構成により、２つの態様に分けることができる。すなわち、加圧ベルトが張架されている構成（以下、単に「張架型」という場合がある。）に本発明を適用した態様Ａと、加圧ベルトがいわゆるフリーベルトニップ方式の構成となっているものに本発明を適用した態様Ｂの二通りである。具体的には、以下に示す通りである。
【００３１】
（態様Ａ）
前記加圧ベルトモジュールが、さらに加圧ロール、および少なくとも１つ以上の加圧側張架ロールを含み、これらロールに前記加圧ベルトが張架された状態で回転し、
前記加圧ロールが、前記加圧ベルトおよび前記定着ベルトを介して前記定着ロール表面に付勢され、
前記加圧ベルトのうち、前記加圧ロールにより前記定着ロール表面に付勢された部位から、その回転方向上流に所定の長さが、前記定着ロールの外周に巻き付けられた部位の前記定着ベルトの外周面に押圧され巻き付けられて、前記定着ベルトと前記加圧ベルトとの間に定着用のニップ部が形成される態様。
【００３２】
当該態様Ａにおいて、前記定着用のニップ部が、前記定着ベルトが巻き付けられた部位の範囲内のうち、前記定着ベルトの回転方向上流に形成されることが好ましい。前記定着ベルトの回転方向上流に、前記定着用のニップ部が形成されることで、張架ロールで加熱された定着ベルトの熱がニップ部に入る前に定着ロールに奪われて、定着ベルトの温度が低下するのを防ぐことができる。
【００３３】
当該態様Ａにおいて、前記加圧ベルトモジュールとしては、前記加圧ロールの、前記加圧ベルトの従動回転方向上流であって、前記加圧ベルトの内周から、前記加圧ベルトを介して前記定着ロール表面に付勢される押圧部材を含むことが好ましい。
【００３４】
当該態様Ａでは、形成されるニップ部が、ニップ入口側の低圧部分と出口側の高圧部分との少なくとも２つの圧力部分を有する。前記低圧部分において、何ら加圧するための部材を有さない状態のままでは、定着ベルトの張力のみで加圧を担うこととなるが、それでは、定着に必要なニップ圧を稼ぐことが困難である。かかる前記低圧部分の加圧力不足を、前記押圧部材を備えることにより補うことができ、定着性をより向上させることができる。また、低圧部分での前記加圧ベルトの前記定着ロール表面からの浮きを防止することができ、定着不良や画像流れ、搬送不良といった不具合が生ずる可能性を防止することができる。
前記押圧部材としては、ロール状でもパッド状でもいずれであっても構わないが、パッド状に成型されてなることが好ましい。
【００３５】
当該態様Ａにおいては、前記加圧ベルトの安定した走行を確保するべく、前記加圧側張架ロールのうちの少なくとも１つに、前記加圧ベルトの回転中のベルトエッジ位置を検知するためのベルトエッジ位置検知機構と、該ベルトエッジ位置検知機構の検知結果に応じて前記ロールの軸方向における前記ベルトの当接する位置を変位させる軸変位機構と、を備えることが好ましい。
【００３６】
（態様Ｂ）
前記加圧ベルトモジュールが、張架されずフリーな状態の前記加圧ベルトの周内に当接して配置されるパッド状の加圧部材をさらに含み、
該加圧部材が、前記加圧ベルトおよび前記定着ベルトを介して前記定着ロール表面に付勢され、前記加圧ベルトの所定の長さが、前記定着ロールの外周に巻き付けられた部位の前記定着ベルトの外周面に押圧され巻き付けられて、前記定着ベルトと前記加圧ベルトとの間に定着用のニップ部が形成される態様。
【００３７】
当該態様Ｂにおいて、前記定着用のニップ部が、前記定着ベルトが巻き付けられた部位の範囲内のうち、前記定着ベルトの回転方向上流に形成されることが好ましい。
また、当該態様Ｂにおいて、前記加圧部材が定着ロールを押圧するニップ圧力が、ニップ部の出口付近において局所的に大きくなっていることが望ましい。ニップ部の出口付近において、前記加圧部材が前記定着ロールを押圧するニップ圧力を局所的に大きくすれば、前記定着ロールの圧力を局所的に大きくすることとなり、ロールニップ方式のようにニップ全域で圧力を生じさせる場合と比較して、小さい荷重で高い定着性能を得ることができる。
【００３８】
当該態様Ｂにおいては、前記加圧ベルトの安定した走行を確保するべく、前記加圧ベルトモジュールに、前記加圧ベルトの回転軸の軸方向への変位を規制するベルトエッジガイドが備えられていることが好ましい。
さらに上記態様ＡおよびＢにかかわらず、本発明の定着装置においては、前記定着ベルトの安定した走行を確保するべく、前記定着側張架ロールのうちの少なくとも１つのロールに、前記定着ベルトのベルトエッジ位置検知機構と、該ベルトエッジ位置検知機構の検知結果に応じて前記ロールの軸方向における前記定着ベルトの当接する位置を変位させる軸変位機構と、を備えることが好ましい。
【００３９】
一方、本発明の画像形成装置は、少なくとも、記録媒体表面にトナーを像様に担持させて、未定着トナー画像を形成する未定着トナー画像形成手段と、記録媒体表面に担持された未定着トナー画像を、加熱および加圧することにより定着する定着手段と、を備える画像形成装置であって、
前記定着手段が、請求項１に記載の定着装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の定着装置は、ベルトニップ方式の定着装置のメリット、すなわち、ワイドニップを確保することによる高速定着性を、さらに高い次元で実現するべく、従来のベルトニップ方式における定着ロール側の構成に、まず定着ロールと他のロールとに張架される定着ベルトを付加することで、いわゆる２ベルト方式とし、さらに定着ベルト加熱手段により、定着ロールとは離れた位置で前記定着ベルトを加熱することで、ニップ部に対して十分なエネルギー供給ができるようにしている。したがって、本発明によれば、より高速であっても有効に温度ドループの発生を極力低減し得る定着装置を提供することができる。そして、かかる定着装置を含む画像形成装置とすることで、画像形成のより一層の高速化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
［定着装置］
本発明の定着装置について、３つの実施形態を挙げて詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
まず、本発明の上記態様Ａの例として、第１の実施形態を例示する。図１は、本発明の上記態様Ａ（張架型）の一例である第１の実施形態の定着装置の模式断面図である。本実施形態の定着装置は、定着ベルトモジュール６と、加圧ベルトモジュール１６と、剥離案内板７および排紙機構（１１，１２）とで構成されている。
【００４２】
定着ベルトモジュール６は、矢印Ａ方向に回転する定着ロール１と、内部に熱源としてのハロゲンランプ９が配された張架ロール（定着側張架ロール）８と、定着ロール１および張架ロール８に張架されて矢印Ｄ方向に従動回転する定着ベルト１０と、から構成される。
【００４３】
定着ロール１は、アルミニウム製で厚さ５ｍｍのコア５の表面に、厚さ１．５ｍｍの弾性層４が被覆されてなり、内部に熱源としてハロゲンランプ２が配されている。本実施形態では、弾性層４としてゴム硬度２５〜４５°のシリコーンＬＳＲ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｓｉｌｉｃｏｎｅ  Ｒｕｂｂｅｒ）ゴムが用いられている。なお、本実施形態において、定着ロール１は、外径６５ｍｍφ、長さ３５０ｍｍのソフトロールである。
【００４４】
なお、弾性層４の材質としては、シリコーンゴムに限定されず、従来公知の各種材質のものを採用することができ、例えば、フッ素ゴムを用いることができ、シリコーンゴムおよびフッ素ゴムからなる複数層積層された弾性層を用いてもよい。また、定着ロール１としては、弾性層のない、いわゆるハードロールを用いてもよい。定着ロール１は、毎秒４００ｍｍの表面速度で矢印Ａ方向に回転する。定着ロール１の内部には１０００Ｗのハロゲンランプ２が挿入され、不図示の温度センサと温度コントロールとによって、定着ロール１の表面が１６０℃にコントロールされる。
【００４５】
定着ベルト１０は、内部加熱された定着ロール１および張架ロール８に張力１０ｋｇで張り渡されている。定着ベルト１０は周長３３０ｍｍ、幅３４０ｍｍのフレキシブルなエンドレスベルトである。定着ベルト１０は、厚さ７５μｍのポリイミド製のベース層の表面（外周面側）に、厚さ２００μｍのシリコーンゴムからなる弾性体層、さらにその上に厚さ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）の表面層が被覆された多層構造のベルトである。前記弾性体層のシリコーンゴムは、ゴム硬度２０度（ＪＩＳ−Ａ）であり、特にカラー画像での画質向上のために設けられている。勿論本発明において、定着ベルト１０の構成は、上記のものに限定されるものではなく、材質・厚さ・硬度等の条件は、使用目的や使用条件等、装置設計に応じて適宜選択すればよい。
【００４６】
張架ロール８は、直径２３ｍｍ、肉厚２ｍｍ、長さ３５０ｍｍのステンレスパイプロールを基材として、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、定着ベルト表面からのわずかなオフセットトナーや紙粉が第２加熱ロールに堆積するのを防止するための離型層である。
【００４７】
張架ロール８の内部には熱源として８００Ｗのハロゲンランプ９が配されており、図示しない温度センサと温度コントロール装置とによって、表面温度が２００℃にコントロールされる。したがって、張架ロール８は、定着側張架ロールとしての機能とともに、定着ベルト加熱手段としての機能をも併せ持っている。
また、定着ベルト１０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１０の張架を均一にするために、張架ロール８は、直径が端部より中央の方が１００μｍだけ大きい、いわゆる太鼓型形状をしている。
【００４８】
加圧ベルトモジュール１６は、リードロール（加圧側張架ロール）１８、加圧ロール１９および張架ロール（加圧側張架ロール）２０の３本のロールにより張架された加圧ベルト２１と、これを介して定着ロール１に押圧される圧力パッド（押圧部材）１７とで主要部が構成されている。
【００４９】
加圧ベルト２１は、定着ロール１に対し所定の角度巻き付けられるように、定着ロール１に巻き付けられた（ラッピングした）定着ベルト１０の外周面に当接し、ニップ部Ｎを形成している。該ニップ部Ｎは、定着ベルト１０が定着ロール１に巻き付けられた領域に形成されているため、未定着トナーＴが載った用紙Ｐがニップ部Ｎを通過する際には、あたかも定着ベルト１０が外周に巻き付いた定着ロール１によってロール定着されているのと同様の状態となっている。
【００５０】
加圧ベルト２１の内側には、圧力パッド（押圧部材）１７が加圧ベルト２１を介して定着ロール１に付勢される状態で配置されている。本実施形態において、この加圧ベルト２１の定着ロール１に対する巻き付け角度（ラップ角度）は、４５度（ニップ部Ｎ全体のニップ幅は２６ｍｍ）となっている。
【００５１】
加圧ベルト２１は、ベース層とその表面（定着ロール１と接する面、または両面）に被覆された離型層とから構成されることが好ましい。ベース層はポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等から選ばれ、その厚さは、好ましくは５０〜１２５μｍ程度、より好ましくは７５〜１００μｍ程度である。ベース層の表面に形成される離型層としては、前述の如きフッ素樹脂、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。
【００５２】
本実施形態においては、加圧ベルト２１として、厚み７５μｍ、幅３００ｍｍ、周長２８８ｍｍのポイリミドフィルムのベース層のみで構成されるものを用いた。加圧ベルト２１は、３個のステンレス製のロール、すなわちリードロール１８、加圧ロール１９および張架ロール２０により、１０ｋｇの張力で張架されている。それぞれのロールの直径は、２２ｍｍ、２０ｍｍおよび２０ｍｍである。
【００５３】
押圧部材としての圧力パッド１７は、例えば、幅の広いニップ部Ｎを確保するための弾性体部材と、該弾性体部材の加圧ベルト２１の内周面と接触する面に低摩擦層とが設けられ、金属製等のホルダーに保持されている。低摩擦層を表面に有する弾性体部材は、ほぼ定着ロール１の外周面に倣う凹形になっており、定着ロール１に対して押圧されてニップ部Ｎを形成している。
【００５４】
圧力パッド１７における弾性体部材としては、シリコーンゴム、フッ素ゴム等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る低摩擦層は、加圧ベルト２１内周面と圧力パッド１７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、耐摩耗性のあるものが望ましい。具体的には、テフロン（Ｒ）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。
【００５５】
なお、押圧部材としては、本実施形態のようにパッド状に成型されてなるものの他、例えば、ロール状に成型されてなるものを用い、加圧ベルト２１を介して定着ロール１表面に付勢させて従動回転させても構わない。勿論、本実施形態のようにパッド状に成型されてなる押圧部材の方が、当接するニップ部全域に、広く均一にニップ圧を付与することができるため、好ましい。
【００５６】
また、圧力パッド１７の、用紙Ｐ搬送方向（矢印Ｃ方向）下流の加圧ロール１９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２１および定着ベルト１０を介して定着ロール１の中心に向かって付勢されており、定着ロール１および定着ベルト１０の当該箇所に一定の歪み量を生じさせている。すなわち、定着ロール１の表面の弾性層４および定着ベルト１０の弾性体層が弾性変形し、その表面に歪みが与えられる。この定着ロール１の歪みを低荷重で効率良く与えるために、加圧ロール１９は定着ロール１より小径で、その表面は硬質である方が望ましい。したがって、ニップ部Ｎの出口では、この定着ロール１の歪みにより、用紙Ｐの剥離性が確保されている。
加圧ベルト２１は、定着ロール１の矢印Ａ方向の回転により、従動して矢印Ｂ方向に周動する。その進行速度は、定着ロール１の表面速度と同じ４００ｍｍ／ｓｅｃである。
【００５７】
本実施形態の定着装置による用紙Ｐの具体的な定着の様子について説明する。
未定着トナー画像Ｔが表面に形成された用紙Ｐは、図１における左側からニップ部Ｎに向けて（矢印Ｃ方向）搬送されてくる。ニップ部Ｎに挿通させられた用紙Ｐ表面の未定着トナー画像Ｔは、ニップ部Ｎに作用する圧力と熱と、により定着させられる。本実施形態の定着装置により定着を行えば、ニップ部を広く取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。
【００５８】
このときニップ部Ｎに作用する熱、すなわち定着ベルト１０に与えられる熱は、従来と同様のハロゲンランプ２によって定着ロール１を通じて与えられる熱と、それとは別に、ハロゲンランプ９により加熱された定着ベルト定着手段としての張架ロール８によって定着ベルト１０に直接与えられる熱と、の２通りがあり、前者のみでは賄い切れないエネルギー供給を後者により適切かつ速やかに補給することができる。
【００５９】
既述の如く、ニップ部Ｎの出口において加圧ロール１９が定着ロール１に押圧され、定着ロール１の弾性層４に歪みを与えている。このような構成により、ニップ部Ｎが確保されるとともに、ニップ部Ｎの出口付近において定着ロール１の歪みが局所的に大きくなるようにしている。
【００６０】
定着ロール１における、ニップ部Ｎよりも定着ロール１の回転方向Ａ下流側には、定着ロール１表面近傍に、一辺が近接し、かつ、定着ロール１の回転方向Ａに寝かせられた状態で剥離案内板７が配されている。
定着ロール１の表面から剥離された用紙Ｐは、剥離案内板７により分離され、排出ガイド１１に案内されて、排出ロール１２により装置外に排出される。
【００６１】
本実施形態の定着装置においては、プロセススピードが毎秒４００ｍｍと高速であるため、用紙Ｐが次々にニップ部Ｎに挿通される連続定着が行われると、用紙Ｐおよび未定着トナー画像Ｔに熱が奪われ（さらには加圧ベルトモジュールから放熱が進み）、定着ベルト１０が単に定着ロール１に巻き付いただけの構成であれば、その表面の温度が低下しやすい。ハロゲンランプ２による定着ロール１内部からの熱供給のみでは、定着ロール１自身厚みを有することからその表面にまで熱を到達させるには、制約が大きい。
【００６２】
すなわち、定着ロール１の表面温度を必要な温度に保つためには、より以上の高温で内部から加熱する必要が生じ、エネルギー損失が大きく、装置設計上の負荷が大きく、また、連続定着終了後に必要以上に表面温度が高温になることによる、その後の定着不良の懸念もある。
【００６３】
その対応として、定着ロール１の表面を別途加熱する外部加熱装置を既述の図７の構成のように設けたとしても、当該外部加熱装置（図７における外部加熱ロール１３２）と定着ロール１の表面との接触幅を大きく取ることができないので、結局十分な熱を定着ロール１の表面に供給することは困難である。
【００６４】
これに対して、本実施形態では、一般的なベルトニップ方式の定着装置における定着ロールの表面を一皮剥いて、それを無端状にして定着ベルト１０とし、張架ロール８に張架させ、定着ロール１とは全く別に当該表面部分に相当する定着ベルト１０を、張架ロール８内部のハロゲンランプ（熱源）９で加熱する構成を採用している。
【００６５】
定着ベルト１０は、一般的なベルトニップ方式の定着装置における定着ロール全体に比較して、非常に小熱容量となる。これまでの定着ロールのみで構成される場合の当該定着ロールの表面層に当たる部分が、別途定着ベルト１０を構成して、残りの定着ロール１とは別に独立に加熱されるため、加熱に必要な時間を確保しやすく、また効率的かつ速やかに定着ベルト１０のみを所望の温度まで加熱することができ、高い高速安定性を実現することができる。よって、高速定着時の大きな課題であった温度ドループの問題が解決される。その他、定着温度を途中で切り替えたい（定着温度アップおよびダウンの双方を含む）場合にも、熱容量の小さな定着ベルト１０の温度のみを張架ロール８を介してハロゲンランプ９で調整すればよいので、所望の温度に切り替えることが容易であり、かつ速やかであると言った利点も有する。
【００６６】
また、張架ロール８の外表面を定着ベルト１０の内周面と広くラッピングさせることができることから、張架ロール８の内部に熱源としてのハロゲンランプ９を配することで、加熱された張架ロール８から定着ベルト１０に熱エネルギーを伝達する時間を十分に確保することができ、効率的に定着ベルト１０を加熱することが可能となる。
【００６７】
さらに、一般的なベルトニップ方式の定着装置では、ニップ部の最終段階の高圧部分（本実施形態においては、加圧ロール１９による付勢部位）で、定着ロール表面の歪みにより、挿通された用紙に伸びが生じてしまうが、本実施形態の定着装置では、ニップ部Ｎに挿通された用紙Ｐは、その両面が「伸び」を生じることがない２つのベルト（定着ベルト１０および加圧ベルト２１）に挟まれた状態で搬送されることから、伸びが生ずる懸念も払拭される。
【００６８】
その他本発明に特徴的な構成として、本実施形態では、加圧ベルトモジュール１６の加圧ベルト２１が、定着ロール１表面に定着ベルト１０が巻き付けられた部位の範囲内でのみ、定着ベルト１０の外周面に当接して、当該領域に定着用のニップ部Ｎを形成している。すなわち、ニップ部Ｎにおいて、定着ベルト１０の内周面側には定着ロール１が常に位置し、定着ベルト１０と加圧ベルト２１との当接は、定着ロール１表面にしっかりと支持された状態となっており、ベルト同士のみの当接のような不安定な状態とはなっていない。
【００６９】
ニップ部Ｎにおいては、用紙Ｐや未定着トナー画像Ｔ中の水分が急激に加熱されることにより水蒸気となる。ベルト同士のみの当接で形成されるような不安定で比較的圧力（ニップ圧）の低い状態においては、前記水蒸気が攪乱状態となり、加熱溶融された未定着トナー画像Ｔ中のトナーを乱す画像欠陥（画像乱れ等）を引き起こす場合がある。それに対して、本実施形態では、ニップ部Ｎ全域において、両ベルトが定着ロール１表面にしっかりと支持された状態となっていることから、前記水蒸気の攪乱による画像欠陥（画像流れ等）を防止することができる。特に、この問題を解決するために、本実施形態では、図１に示されるように、圧力パッド（押圧部材）１７が配されており、用紙Ｐおよび未定着トナー画像Ｔを定着ベルト１０と加圧ベルト２１とでしっかりと支持することができ、水蒸気の攪乱をより効果的に防止することができる。
【００７０】
また、ベルト同士のみの当接で形成された不安定な状態のニップ部は、画像の定着にはほとんど寄与せず、かかる部分においても定着ベルトから加圧ベルトへは熱を伝えてしまうことから、この部分において大きな熱損失となる。しかし、本実施形態では、未定着トナー画像Ｔと接する部分のみ、定着ベルト１０と加圧ベルト２１とが当接し、定着ロール１表面にしっかりと支持された状態となっており、ニップ部Ｎ全域が、定着ロール１表面でしっかり支持されていることから、無駄な熱の伝導が無く、熱効率的にも優れている。
【００７１】
本実施形態の定着装置と、従来のベルトニップ方式の定着装置とを用いて、未定着トナー画像が形成された用紙を連続的に定着した場合の定着温度（本実施形態の定着装置では定着ベルト１０表面の温度、従来のベルトニップ方式の定着装置では定着ロール表面の温度：単位はともに℃）の推移を確認した結果を、図２にグラフにて示す。横軸が連続コピー時間であり、縦軸が定着温度である。
【００７２】
なお、比較のための従来のベルトニップ方式の定着装置としては、加熱源が定着ロール内のハロゲンランプのみのもの（図６の定着装置）と、さらに外部加熱を備えたもの（図７の定着装置）との２種類について確認した。また、装置や用紙の各種条件は、基本的に３つの定着装置について同一とした。連続コピー時に一旦温度が低下しその後回復するという現象は、コピーの初めは定着ロール周囲の弾性層が熱抵抗として作用するために急激に熱が奪われ、その後内部からの熱が補給されて表面に出てくるので表面温度は回復してくる。またコピーの初めに、加圧ベルトモジュール内の非加熱の張架ロールが熱負荷となり定着ロールから多くの熱を奪うこともさらに温度ドループを大きくしている。
【００７３】
図２のグラフを見てわかるように、従来のベルトニップ方式の定着装置では、連続コピー時間の増加とともに定着温度が低下して行き、設定された定着温度（１９０℃）から１５〜２２℃も低下する温度ドループが確認された。外部加熱を備えたものについては、温度ドループの程度がやや緩和されるものの、依然として高速定着性に影響を与えうる程度であった。
【００７４】
それに対して、本実施形態の定着装置では、連続コピー時間が増加しても定着温度はほとんど影響を受けず、温度ドループの発現がほとんど見られなかった。
以上のように、図２のグラフから、本実施形態によれば、高速定着時の大きな課題であった温度ドループの問題を解消し得ることがわかる。
【００７５】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の上記態様Ａの他の例として、第２の実施形態を例示する。図３は、本発明の上記態様Ａ（張架型）の他の一例である第２の実施形態の定着装置の模式断面図である。本実施形態の定着装置は、定着ベルトモジュール６’と、加圧ベルトモジュール１６と、剥離案内板７および排紙機構（１１，１２）とで構成されている。
【００７６】
本実施形態の定着装置は、定着ベルトモジュールの構成、詳しくは張架ロールが２つになり、それに応じて定着ベルトの取り回しが異なることを除いては、第１の実施形態の定着装置と同一であるため、第１の実施形態と同一の機能を有する部材は、図１と同一の符号を付して、その詳細な説明は省略することとする。
【００７７】
本実施形態において、定着ベルトモジュール６’は、矢印Ａ方向に回転する定着ロール１と、内部に熱源としてのハロゲンランプ９が配された張架ロール（定着側張架ロール）８と、同様に内部に熱源としてのハロゲンランプ２９が配された張架ロール（定着側張架ロール）２８と、定着ロール１、張架ロール８および張架ロール２８に張架されて矢印Ｄ方向に従動回転する定着ベルト３０と、から構成される。
【００７８】
定着ベルト３０は、内部加熱された定着ロール１、張架ロール８および張架ロール２８に張力１０ｋｇで張り渡されている。詳しくは、第１の実施形態における定着ベルト１０が定着ロール１および張架ロール８に張架されているのに対して、本実施形態では、そこに張架ロール２８が定着ベルト３０の外周面から付勢されて、ある程度の巻き付け角度（本実施形態においては、巻き付け角度８０#、巻き付け長さ１６ｍｍ。）をもって巻き付いた状態で、結果として３つのロールで張架された状態となっている。したがって、定着ロール１および張架ロール８は定着ベルト３０の内周面に、張架ロール２８はその外周面に当接している。なお、本実施形態においては、張架ロール８に対する定着ベルト１０の巻き付け角度も、張架ロール２８の付勢により、第１の実施形態よりも大きくなっている（本実施形態において、具体的には、巻き付け角度２３０#、巻き付け長さ４６ｍｍ。）。
【００７９】
定着ベルト３０は周長３３０ｍｍ、幅３４０ｍｍのフレキシブルなエンドレスベルトであり、取り回しを除いては第１の実施形態における定着ベルト１０と同様の構成である。
張架ロール２８は、直径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なるものである。この離型層は、定着ベルト３０の外周面からのわずかなオフセットトナーや紙粉が張架ロール２８に堆積するのを防止するために形成されるものである。
【００８０】
張架ロール２８の内部には、熱源としての８００Ｗのハロゲンランプが配されており、図示しない温度センサと温度コントロール装置によって２００℃にコントロールされる。したがって、張架ロール２８は、定着側張架ロールとしての機能とともに、定着ベルト加熱手段としての機能をも併せ持っている。勿論、張架ロール８の内部にも熱源としてのハロゲンランプ９が配されており、本実施形態では、定着ベルト加熱手段として機能する部材を２つ有する構成となっている。
なお、張架ロール２８は、定着ベルト３０全体が張力１０ｋｇ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。
【００８１】
本実施形態の定着装置による用紙Ｐの具体的な定着の様子について説明する。
未定着トナー画像Ｔが表面に形成された用紙Ｐは、図３における左側からニップ部Ｎに向けて（矢印Ｃ方向）搬送されてくる。ニップ部Ｎに挿通させられた用紙Ｐ表面の未定着トナー画像Ｔは、ニップ部Ｎに作用する圧力と熱と、により定着させられる。本実施形態の定着装置により定着を行えば、ニップ部を広く取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。
【００８２】
このときニップ部Ｎに作用する熱、すなわち定着ベルト３０に与えられる熱は、従来と同様のハロゲンランプ２によって定着ロール１を通じて与えられる熱と、それとは別に、ハロゲンランプ９あるいは２９により加熱された定着ベルト定着手段としての張架ロール８および２８によって定着ベルト３０に直接与えられる熱と、の２通りがあり、前者のみでは賄い切れないエネルギー供給を後者により適切かつ速やかに補給することができる。
【００８３】
特に後者の定着ベルト定着手段としての張架ロール８および２８では、内周面に当接している張架ロール８が定着ベルト３０の当該内周面側から定着ベルト３０を加熱するとともに、外周面に当接している張架ロール２８が定着ベルト３０の当該内周面側から定着ベルト３０を加熱する。このように、本実施形態によれば、定着ベルト３０は、外周面と内周面の双方から加熱されるので、一段と多くの熱量が安定的に供給される。したがって、極めて有効に温度ドループの発生が抑制されるため、高速化に対する許容量もさらに高まり、より一層の高速定着が可能となる。
【００８４】
そして、定着ロール１の表面から剥離された用紙Ｐは、剥離案内板７により分離され、排出ガイド１１に案内されて、排出ロール１２により装置外に排出される。
上述の如き、本実施形態の定着装置においては、定着ベルト３０の内外周面双方から加熱されることによる、温度ドループのさらなる抑制、ひいてはさらなる高速定着の効果が、第１の実施形態の定着装置に対して特筆すべき点であり、その他の作用および効果については、第１の実施形態と同一であるため、その詳細な説明は省略することとする。
【００８５】
＜第３の実施形態＞
最後に、本発明の上記態様Ｂの例として、第３の実施形態を例示する。図４は、本発明の上記態様Ｂ（フリーベルトニップ方式）の一例である第３の実施形態の定着装置の模式断面図である。本実施形態の定着装置は、定着ベルトモジュール６’と、加圧ベルトモジュール３６と、剥離案内板７および排紙機構（１１，１２）とで構成されている。
【００８６】
本実施形態の定着装置は、加圧ベルトモジュールの構成、詳しくは加圧ベルトがロールに張架されずにフリーな状態で回転する、いわゆるフリーベルトニップ方式の構成となっていることを除いては、第２の実施形態の定着装置と同一であるため、第２の実施形態と同一の機能を有する部材は、図３と同一の符号を付して、その詳細な説明は省略することとする。
【００８７】
本実施形態において、加圧ベルトモジュール３６は、加圧ベルト３１と、その周内に当接して配置される加圧部材３７と、加圧ベルト３１がスムーズに摺動回転するようにベルト走行ガイド３２と、から構成されている。
加圧ベルト３１は、その周内から定着ロール１に向けて加圧部材３７によって押圧され、所定の角度（所定の長さ）巻き付けられるように、定着ロール１に巻き付けられた定着ベルト３０の外周面に当接し、ニップ部Ｎを形成している。そして、加圧ベルト３１は、定着ベルト３０の矢印Ｄ方向への回転に従動して、矢印Ｂ方向に回転する。前記ニップ部Ｎは、定着ベルト３０が定着ロール１に巻き付けられた領域に形成されているため、未定着トナーＴが載った用紙Ｐがニップ部Ｎを通過する際には、あたかも定着ベルト３０が外周に巻き付いた定着ロール１によってロール定着されているのと同様の状態となっている。
【００８８】
加圧ベルト３１の内側に配される加圧部材３７の基本構成としては、幅の広いニップ部を確保するためのプレニップ部材３３をニップ部Ｎの入口側に、定着ロール１の表面に歪みを与えるための剥離ニップ部材３４をニップ部Ｎの出口側に、それぞれ配置した構成である。プレニップ部材３３は、第１あるいは第２の実施形態における圧力パッド１７と同様の材料、形状を有するものである。
【００８９】
本実施形態においては、ほぼ定着ロール１の外周面に倣う凹形のプレニップ部材３３により広いニップ部を確保するとともに、定着ロール１の外周面形状に対し突出させた剥離ニップ部材３４により、ニップ部Ｎの出口付近（以下、「剥離ニップ部」という場合がある）において定着ロール１の圧力が局所的に大きくなるようにしている。定着ロール１の圧力を局所的に大きくすることにより、ロールニップ方式の定着装置のようにニップ部全域で圧力を印加させる場合と比較して、小さい総荷重で高い定着性能を得ることができる。
【００９０】
剥離ニップ部材３４の材質としては、特に限定されないが、変形しにくいものが好ましく、ＰＰＳ、ポリイミド、ポリエステル、ポリアミド等の耐熱性を有する樹脂、もしくは鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属が使用できる。剥離ニップ部材３４の形状としては、剥離ニップ部における外面形状が一定の曲率半径を有する凸曲面状とすることが好ましく、該曲率半径としては、定着ロール１の半径や材質、硬度等にもより適宜選択すればよい。
【００９１】
本実施形態の定着装置による用紙Ｐの具体的な定着の様子について説明する。
未定着トナー画像Ｔが表面に形成された用紙Ｐは、図４における左側からニップ部Ｎに向けて（矢印Ｃ方向）搬送されてくる。ニップ部Ｎに挿通させられた用紙Ｐ表面の未定着トナー画像Ｔは、ニップ部Ｎに作用する圧力と熱と、により定着させられる。本実施形態の定着装置により定着を行えば、ニップ部を広く取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。
【００９２】
このときニップ部Ｎに作用する熱、すなわち定着ベルト３０に与えられる熱は、第２の実施形態と同様、ハロゲンランプ２によって定着ロール１を通じて与えられる熱と、定着ベルト定着手段としての張架ロール８および２８によって定着ベルト３０に直接与えられる熱と、の２通りがあり、前者のみでは賄い切れないエネルギー供給を後者により適切かつ速やかに補給することができる。特に後者の定着ベルト定着手段としての張架ロール８および２８では、定着ベルト３０は、外周面と内周面の双方から加熱されるので、一段と多くの熱量が安定的に供給される。したがって、極めて有効に温度ドループの発生が抑制されるため、高速化に対する許容量もさらに高まり、より一層の高速定着が可能となる。
【００９３】
また、本実施形態では、フリーベルトニップ方式を採用しており、加圧ベルト３１は無張架で、ベルト走行ガイド３２に沿って矢印Ｂ方向に回転する。張架ロールを必要としないため、加圧ベルトモジュール３６全体の熱容量を小さくすることができ、温度ドループをより一層低減させることができる。
そして、定着ロール１の表面から剥離された用紙Ｐは、剥離案内板７により分離され、排出ガイド１１に案内されて、排出ロール１２により装置外に排出される。
【００９４】
上述の如き、本実施形態の定着装置においては、定着ベルト３０の内外周面双方から加熱されること、並びに、フリーベルトニップ方式を採用したことによる、温度ドループのより一層の抑制、ひいてはより一層の高速定着の効果が、第１の実施形態の定着装置に対して特筆すべき点であり、その他の作用および効果については、第１の実施形態と同一であるため、その詳細な説明は省略することとする。
【００９５】
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明の定着装置を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、各部材の形状、材質、寸法や、温度・速度等の各種条件は、あくまでも一つの例示であり、本発明の構成を具備することを条件として、当業者は、従来公知の知見により、あるいは本発明のために適した条件設定の検討等により、如何なる変更を加えることもできる。
【００９６】
また、上記実施形態においては、定着ベルトを張架する定着側張架ロールが１つまたは２つの場合のみを挙げて説明したが、３つ以上でも構わないし、それら全てに熱源を備える必要も無い。その熱源にしても、必ずしも定着側張架ロールの内部に配さなければならないものではなく、例えば、外部からヒータ等により定着ベルトを直接加熱することとしても構わない。また、電磁誘導加熱（ＩＨ）により、定着ベルトや定着側張架ロールを加熱することとしても構わない。
【００９７】
張架型の定着装置の例である上記第１および第２の実施形態においては、加圧ベルトを張架するロールとして、リードロール１８、加圧ロール１９および張架ロール２０の３本のロールを用いる態様を挙げているが、これらロールの数は３本に限られるものではなく、加圧ベルトを張架し得る態様であれば、２本でも４本以上でも構わない。いずれにしても、複数本のロールのうち２本が既述の加圧側張架ロールおよび加圧ロールの機能を有することが要求される。
【００９８】
さらに、上記実施形態においては、本発明で必須の構成として規定されるもの（定着ロールと、定着ロールおよび定着側張架ロールに張架された定着ベルトと、定着ベルト加熱手段とを含む定着ベルトモジュール、並びに、加圧ベルトモジュール）を除く各種態様は、いずれも付随的要素であり、本発明においては、それら付随的要素を省略ないし変更することができる。省略等が可能な付随的要素としては、例えば、押圧部材、剥離案内板、排出機構等が挙げられる。勿論、これらが含まれることが好ましい。
【００９９】
［画像形成装置］
以上のような構成の定着装置は、従来公知の電子写真等の方式による画像形成装置に用いることができる。即ち、電子写真等の方式により、少なくとも、記録媒体表面にトナーを像様に担持させて、未定着トナー画像を形成する未定着トナー画像形成手段と、記録媒体表面に担持された未定着トナー画像を、加熱および加圧することにより定着する定着手段と、を備える画像形成装置であって、定着手段として上記本発明の構成の定着装置を用いることにより、定着装置における温度ドループが緩和され、画像形成装置全体の高速化を図ることができる。
【０１００】
上記未定着トナー画像形成手段としては、例えば、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、該静電潜像をトナーにより現像する現像手段と、得られた未定着トナー画像をシート状の記録媒体に転写する転写手段と、を含むものが挙げられる。
なお、定着装置以外の構成は、従来公知のいずれの構成であっても、本発明の目的に反しない限り用いることができる。さらに、定着装置以外の構成要素に、本発明の剥離装置を適用しても勿論構わない。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ベルトニップ方式の定着装置のメリット、すなわち、ワイドニップを確保することによる高速定着性を、さらに高い次元で実現するべく、より高速であっても有効に温度ドループの発生を極力低減し得る定着装置を提供することができる。そのため、従来のベルトニップ方式やロールニップ方式に比べて、高速、高信頼、高画質等多くの長所を有する定着装置を提供することができ、より一層の高速化が望まれる電子写真分野や静電記録分野における画像形成装置に広く利用することができ、産業上その利用価値は非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の一例である第１の実施形態の定着装置の模式断面図である。
【図２】第１の実施形態の定着装置と、従来のベルトニップ方式の定着装置とを用いて、未定着トナー画像が形成された用紙を連続的に定着した場合の定着温度の推移を確認した結果を示グラフである。
【図３】本発明の他の一例である第２の実施形態の定着装置の模式断面図である。
【図４】本発明のさらに他の一例である第３の実施形態の定着装置の模式断面図である。
【図５】従来のロールニップ方式（加熱加圧ロール型）の定着装置の一例である模式断面図である。
【図６】従来のベルトニップ方式の定着装置の一例である模式断面図である。
【図７】図６の定着装置に、さらに外部加熱を併用した定着装置の模式断面図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１，１０１，１１１，１２１  定着ロール、  ２，１０２，１１２  ハロゲンランプ、  ４，１０４  弾性層、  ５  コア、  ６  定着ベルトモジュール、  ７  剥離案内板、  ８，２８  張架ロール（定着側張架ロール）、  ９，２９  ハロゲンランプ（熱源）、  １０，３０  定着ベルト、  １１  排出ガイド、  １２  排出ロール、  １６，３６，１１６  加圧ベルトモジュール、  １７  圧力パッド（押圧パッド）、  １８  リードロール（加圧側張架ロール）、  １９，１２８  加圧ロール、  ２０  張架ロール（加圧側張架ロール）、  ２１，３１  加圧ベルト、  ３２  ベルト走行ガイド、  ３３  プレニップ部材、  ３４  剥離ニップ部材、  ３７  加圧部材、  １０３，１１３  被覆層、  １０５，１１５  中空ロール、  １０６  加圧ロール、  １０７  剥離爪、  １０８  温度センサ、  １０９  芯金ロール、  １１０  耐熱弾性体層、  １１４  弾性層、  １２５，１３１  エンドレスベルト、  １２６  未定着トナー画像、  １２７  圧力パッド、  １２７  用紙、  １２８  インレットロール、  １２９  圧力ロール、  １３０  張架ロール、  １３２  外部加熱ロール
【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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