(57)【要約】【課題】  シート材通過後の定着ニップ部におけるシート材裏面側の温度降下を抑制し、高速定着やシート材の複数枚の連続定着でも安定した定着機能を発揮でき、ウォーミングアップ時間を短縮できるようにする。【解決手段】  表面に弾性層１ｃを有し加熱源１ａを内蔵して回転可能に支持された熱定着ロール１と、該熱定着ロール１に対向配置して移動可能に支持された耐熱ベルト３と、該耐熱ベルト３を熱定着ロール１方向に押圧または付勢して移動可能に支持するベルト支持部材２、４とを備え、耐熱ベルト３はエンドレスの金属基体表面にゴム質層を被覆して構成し、ベルト支持部材２、４により耐熱ベルト３を熱定着ロール１に所定角度巻き付けて定着ニップを形成し、該定着ニップにシート材５を通過させてシート材上に形成した未定着トナー像を定着する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に弾性層を有し加熱源を内蔵して回転可能に支持された熱定着ロールと、該熱定着ロールに対向配置して移動可能に支持された耐熱ベルトと、該耐熱ベルトを前記熱定着ロール方向に押圧または付勢して移動可能に支持するベルト支持部材とを備え、シート材上に形成した未定着トナー像を定着する定着装置において、前記耐熱ベルトはエンドレスの金属基体表面にゴム質層を被覆して構成し、前記ベルト支持部材により前記耐熱ベルトを前記熱定着ロールに所定角度巻き付けて定着ニップを形成し、該定着ニップにシート材を通過させて未定着トナー像を定着する構造としたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記ベルト支持部材は、前記耐熱ベルトを捲着して前記熱定着ロール方向に押圧する加圧ロールを含むことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記加圧ロールは、鉄製基材で形成したことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記加圧ロールは、表面にアルミ蒸着を施したことを特徴とする請求項２乃至３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記加圧ロールは、表面に銅メッキ処理を施したことを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記加圧ロールは、加熱源を内蔵したことを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
前記加圧ロールは、前記熱定着ロールより外径を小さくしたことを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の定着装置。
【請求項８】
前記ベルト支持部材は、前記耐熱ベルトの内面に摺接し前記耐熱ベルトを前記熱定着ロール方向に押圧する加圧ロールと協働して前記耐熱ベルトにテンションを付与すると共に前記耐熱ベルトを前記熱定着ロールに所定角度巻き付け摺動するベルト張架摺動部材を含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の定着装置。
【請求項９】
前記ベルト張架摺動部材は、アルミニューム合金で形成したことを請求項１乃至８のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１０】
前記ベルト張架摺動部材は、プラスチック成型で形成したことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに定着装置。
【請求項１１】
前記ベルト張架摺動部材は、プラスチック成型で形成した表面に金属被膜を施したことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１２】
前記ベルト張架摺動部材は、前記加圧ローラに対し前記耐熱ベルトの移動方向上流側に揺動可能に支持されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１３】
前記ベルト張架摺動部材は、前記加圧ローラに対し前記耐熱ベルトの移動方向下流側に揺動可能に支持されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１４】
前記ベルト張架摺動部材は、前記熱定着ロール方向に付勢する揺動付勢手段により揺動付勢されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１５】
前記ベルト張架摺動部材は、シート材の非通過時に前記耐熱ベルトとの間にギャップを形成し、シート材の通過時にシート材を介して前記熱定着ロールに押圧するように構成したことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１６】
前記ベルト張架摺動部材は、一端又は両端に前記耐熱ベルトの端部を位置規制する位置規制突壁が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１７】
前記ベルト張架摺動部材と前記加圧ロールとの間に前記耐熱ベルトの内周面に摺接してクリーニング部材を配設したことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１８】
前記熱定着ロールは、前記弾性体の表層にＰＦＡ層を設けたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１９】
請求項１乃至１１のいずれかに記載の定着装置を搭載した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、シート材上に形成した未定着トナー像を定着する表面に弾性層を有し加熱源を内蔵して回転可能に支持された熱定着ロールと、該熱定着ロールに対向配置して移動可能に支持された耐熱ベルトと、該耐熱ベルトを前記熱定着ロール方向に押圧または付勢して移動可能に支持するベルト支持部材とを備え、シート材上に形成した未定着トナー像を定着する定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱定着ロールに加圧ロールを対向配置し押圧付勢して定着ニップを形成する２ロール定着装置では、各ロールの表面に形成する弾性層の厚さと押圧力により所望のニップ長を形成するためニップ長に限界があるが、ベルト定着装置では、耐熱ベルトを熱定着ロールに巻き付けて定着ニップを形成するので、２ロール定着装置に比べて長いニップ長を容易に形成することができる（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
特許文献１に開示されたベルト定着装置は、表面に弾性体を被覆して加熱源を内蔵し回転可能に支持された熱定着ロールに対し、耐熱ベルトが複数の支持ロールにより移動可能に張架され、ニップ形成可能な角度だけ巻き付けて駆動される構造のものである。そして、定着ニップでは、その出口に他の部位より大きな圧力を局部的に加えて熱定着ロールの弾性層に歪みを形成し、熱定着ロールと耐熱ベルトとの間に未定着トナー像を形成したシート材を通過させてトナーをシート材に定着させるようにしている。
【０００４】
また、特許文献２に開示されたベルト定着装置は、表面に弾性体層を形成して加熱源を内蔵し回転可能に支持された熱定着ロールに対向して、内側に圧力部材を備えたエンドレスベルトを所定角度だけ巻き付け配置し圧力部材によりエンドレスベルトを熱定着ロール方向に押圧する構造のものである。定着ニップでは、圧力部材によりエンドレスベルトを押圧して熱定着ロールの弾性体層に歪みを形成し、熱定着ロールとエンドレスベルトとの間に未定着トナー像を形成したシート材を通過させてトナーをシート材に定着させるようにしている。
【特許文献１】特許第３０８４６９２号公報
【特許文献２】特開平１１−１３３７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記複数の支持ロールにより耐熱ベルトを移動可能に張架してニップ形成可能な角度だけ熱定着ロールを巻き付け駆動する構造の定着装置では、複数の支持ロールとその回転軸受を必要とし、また、耐熱ベルトの周長が長くなるので、定着装置が複雑で大型化するだけでなく、高価なものになる。
【０００６】
さらに、耐熱ベルトは、加熱源を内蔵した回転可能な熱定着ロールとの間で加熱されるが、所定の経路で移動する間に複数の支持ロールに熱エネルギーを奪われてしまい、しかも、周長が長いことに起因する自然放熱によって所望の温度に到達するまでの時間が長くなり、電源をオンしてから定着可能になるまでの所謂ウォーミングアップ時間が長くなるので好ましくない。
【０００７】
上記従来の定着装置では、一方の熱定着ロール側には加熱源が内蔵されていて相応の制御によって所定の温度コントロールがされるが、他方の耐熱ベルト側は加熱手段や保温手段を有するものでもはなく、耐熱ベルトの加熱は熱定着ロールを通して定着ニップ部位のみで行われるものである。そのため、一旦ウォーミングアップが終了して熱定着ロールと耐熱ベルトとの間に未定着トナー像を形成したシート材を通過させてトナーをシート材に定着させるとき、シート材のトナー像とは反対側の裏面によって耐熱ベルトの熱エネルギーが奪われ温度降下が起こる。
【０００８】
また、圧力部材を備えたエンドレスベルトにより熱定着ロールとの間で定着ニップを形成する構造の定着装置では、熱容量を極小にしてウォーミングアップ時間の短縮するには有効であるが、一旦ウォーミングアップが終了して熱定着ロールとエンドレスベルトとの間に未定着トナー像を形成したシート材を通過させてトナーをシート材に定着させるとき、シート材のトナー像とは反対側の裏面によって耐熱ベルトの熱エネルギーが奪われて温度降下が起こる。
【０００９】
シート材の定着に伴って降下した耐熱ベルトやエンドレスベルトの温度は、その後シート材の非通過時（紙間）に熱定着ロール表面と接する定着ニップ部で熱エネルギーを吸収して昇温するが、定着スピードが高速化したり、連続定着するシート材の枚数が増加したりすると、この昇温時間が減少する。そのため耐熱ベルトやエンドレスベルトは、充分に温度回復ができずに、さらに温度降下が進行し、とりわけ、シート材が多量に水分を吸湿していると、この水分を蒸発させるためにさらに熱エネルギーが奪われて温度降下が大きくなる。周長の長い耐熱ベルトやエンドレスベルトでは、自然放熱もあって、特に定着ニップ入口部位の温度降下が著しくなり、シート材を通過させる時にシート材裏面からのシート材加熱エネルギーが不足する。このような各種要因により、耐熱ベルトやエンドレスベルトの温度降下が顕著になるとトナー像の良好な定着特性が発揮できなくなる。
【００１０】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであって、シート材通過後の定着ニップ部におけるシート材裏面側の温度降下を抑制し、高速定着やシート材の複数枚の連続定着、多量に吸湿したシート材の定着でも安定した定着特性を発揮できるようにするものである。また、装置構成の小型化、低価格化を可能としつつウォーミングアップ時間を短縮できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そのために本発明は、表面に弾性層を有し加熱源を内蔵して回転可能に支持された熱定着ロールと、該熱定着ロールに対向配置して移動可能に支持された耐熱ベルトと、該耐熱ベルトを前記熱定着ロール方向に押圧または付勢して移動可能に支持するベルト支持部材とを備え、シート材上に形成した未定着トナー像を定着する定着装置又は該定着装置を搭載した画像形成装置において、前記耐熱ベルトはエンドレスの金属基体表面にゴム質層を被覆して構成し、前記ベルト支持部材により前記耐熱ベルトを前記熱定着ロールに所定角度巻き付けて定着ニップを形成し、該定着ニップにシート材を通過させて未定着トナー像を定着する構造としたことを特徴とする。
【００１２】
前記ベルト支持部材は、前記耐熱ベルトを捲着して前記熱定着ロール方向に押圧する加圧ロールを含み、前記加圧ロールは、鉄製基材で形成し、表面にアルミ蒸着や銅メッキ処理を施し、加熱源を内蔵し、前記熱定着ロールより外径を小さくしたことを特徴とする。
【００１３】
前記ベルト支持部材は、前記耐熱ベルトの内面に摺接し前記耐熱ベルトを前記熱定着ロール方向に押圧する加圧ロールと協働して前記耐熱ベルトにテンションを付与すると共に前記耐熱ベルトを前記熱定着ロールに所定角度巻き付け摺動するベルト張架摺動部材を含み、前記ベルト張架摺動部材は、アルミニューム合金で形成し、プラスチック成型で形成し、表面に金属被膜を施したことを特徴とする。
【００１４】
前記ベルト張架摺動部材は、前記加圧ローラに対し前記耐熱ベルトの移動方向上流側あるいは下流側に揺動可能に支持され、前記熱定着ロール方向に付勢する揺動付勢手段により揺動付勢され、シート材の非通過時に前記耐熱ベルトとの間にギャップを形成し、シート材の通過時にシート材を介して前記熱定着ロールに押圧するように構成し、一端又は両端に前記耐熱ベルトの端部を位置規制する位置規制突壁が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
前記ベルト張架摺動部材と前記加圧ロールとの間に前記耐熱ベルトの内周面に摺接してクリーニング部材を配設し、前記熱定着ロールは、前記弾性体の表層にＰＦＡ層を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、表面に弾性層を有し加熱源を内蔵して回転可能に支持された熱定着ロールと、該熱定着ロールに対向配置して移動可能に支持された耐熱ベルトと、該耐熱ベルトを前記熱定着ロール方向に押圧または付勢して移動可能に支持するベルト支持部材とを備え、シート材上に形成した未定着トナー像を定着する定着装置又は該定着装置を搭載した画像形成装置において、前記耐熱ベルトはエンドレスの金属基体表面にゴム質層を被覆して構成し、前記ベルト支持部材により前記耐熱ベルトを前記熱定着ロールに所定角度巻き付けて定着ニップを形成し、該定着ニップにシート材を通過させて未定着トナー像を定着する構造としたので、ベルト支持部材と耐熱ベルトとの間で好ましい熱エネルギー伝達効率が得られ、耐熱ベルトの温度降下に応じてベルト支持部材から蓄熱された熱エネルギーを耐熱ベルトに補給することができ、シート材通過後の定着ニップ部におけるシート材裏面側の温度降下を抑制し、高速定着やシート材の複数枚の連続定着、多量に吸湿したシート材の定着でも安定した定着特性を発揮できる。また、定着ニップを長くすることができ、充分な長さの定着ニップでの画像定着を実現し、定着後のシート材が熱定着ロールまたは耐熱ベルトに巻き付かないようにすることができ、装置構成の小型化、低価格化を可能としウォーミングアップ時間を短縮できる。
【００１７】
前記ベルト支持部材は、前記耐熱ベルトを捲着して前記熱定着ロール方向に押圧する加圧ロールを含み、前記加圧ロールは、鉄製基材で形成し、表面にアルミ蒸着や銅メッキ処理を施し、加熱源を内蔵し、あるいは前記熱定着ロールより外径を小さくしたので、小さな熱容量のもとで熱応答性に優れた特性をさらに発揮させることができ、ウォーミングアップ時間を短縮し、耐熱ベルトの温度降下時に蓄積された熱エネルギーを素早く耐熱ベルトに補給してその温度降下を抑制し、素早く耐熱ベルトを加温することができる。このことにより、定着スピードを上げたり、連続定着するシート材の枚数が増加しても、好ましいトナー像の定着特性が維持できる。
【００１８】
前記ベルト支持部材は、前記耐熱ベルトの内面に摺接し前記耐熱ベルトを前記熱定着ロール方向に押圧する加圧ロールと協働して前記耐熱ベルトにテンションを付与すると共に前記耐熱ベルトを前記熱定着ロールに所定角度巻き付け摺動するベルト張架摺動部材を含み、前記ベルト張架摺動部材は、アルミニューム合金で形成し、プラスチック成型で形成し、表面に金属被膜を施したので、小さな熱容量のもとで熱応答性に優れた特性をさらに発揮させることができ、ウォーミングアップ時間を短縮し、耐熱ベルトの温度降下時に蓄積された熱エネルギーを素早く耐熱ベルトに補給してその温度降下を抑制し、素早く耐熱ベルトを加温することができる。また、ベルト張架摺動部材とすることにより装置構成の小型化、低価格化が可能となる。このことにより、定着スピードを上げたり、連続定着するシート材の枚数が増加しても、好ましいトナー像の定着特性が維持できる。
【００１９】
前記ベルト張架摺動部材は、前記加圧ローラに対し前記耐熱ベルトの移動方向上流側あるいは下流側に揺動可能に支持され、前記熱定着ロール方向に付勢する揺動付勢手段により揺動付勢され、シート材の非通過時に前記耐熱ベルトとの間にギャップを形成し、シート材の通過時にシート材を介して前記熱定着ロールに押圧するように構成しているので、耐熱ベルトを熱定着ロールに巻き付けて形成した定着ニップの初期位置から終了位置まで連続的に押圧力を変えることが可能であり、シート材に変曲点のあるストレスを付与しないので、定着画像に定着ムラ等が発生せず、極めて安定した未定着トナー像の定着が可能になるばかりでなく、未定着トナー像の定着後に排出されるシート材に皺発生などのシート材変形を抑制することができる。シート材の上に形成した未定着トナー像を安定して定着するには、未定着トナー像を十分に溶融して定着することが必須であり、所望の温度と溶融時間を必要とするが、本発明による構成では、ニップ長を長く構成するために熱定着ロールの表面に被覆した弾性体を大きく歪ませてニップ長を長くするような手段は必要ないので、弾性体の厚みは薄く構成可能である。また、一端又は両端に前記耐熱ベルトの端部を位置規制する位置規制突壁が設けられるので、耐熱ベルトの寄り規制を行い蛇行しないようにすることができる。
【００２０】
前記ベルト張架摺動部材と前記加圧ロールとの間に前記耐熱ベルトの内周面に摺接してクリーニング部材を配設するので、耐熱ベルトの内周面の異物や摩耗粉等をクリーニングし耐熱ベルトをリフレッシュして不安定要因を除去することができ、前記熱定着ロールは、前記弾性体の表層にＰＦＡ層を設けたので、その分だけ剛性が向上させると共にシート材、トナーの剥離性をよくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の定着装置の１実施形態を示す断面図、図２は耐熱ベルトの実施の形態を示す図である。図中、１は熱定着ロール、１ａはハロゲンランプ、１ｂはロール基材、１ｃは弾性体、２は加圧ロール、２ａは回転軸、２ｂはロール基材、２ｃは弾性体、２ｄはヒータ、３は耐熱ベルト、３ａは金属基体、３ｂはゴム質層、４はベルト張架摺動部材、４ａは突壁、５はシート材、５ａは未定着トナー像、６はクリーニング部材、７はフレーム、８はシート材案内部材、９はスプリング、Ｌは押圧部接線を示す。
【００２２】
図１において、熱定着ロール１は、外径２５ｍｍφ、肉厚０．４５ｍｍ程度の金属パイプをロール基材１ｂとして、その外周に厚み０．４ｍｍ程度の弾性体１ｃを被覆して形成し、ロール基材１ｂの内部に加熱源として１０５０Ｗ、２本の柱状ハロゲンランプ１ａを内蔵して図示矢印方向に回転可能にしたものである。加圧ロール２は、耐熱ベルト３を捲着して熱定着ロール１方向に押圧するものであり、熱定着ロール１に対向配置して移動可能な耐熱ベルト３を内包密着し、耐熱ベルト３を熱定着ロール１の方向に押圧または付勢して図示矢印方向に移動可能に支持するベルト支持部材の１つである。加圧ロール２は、外径２５．４ｍｍφ、肉厚０．４１ｍｍ程度の金属パイプをロール基材２ｂとして、熱容量を極めて小さくし、熱定着ロール１の弾性層より硬質に構成し、熱定着ロール１に対して１０ｋｇ程度の圧接力となるようにしている。また、加圧ロール２は、ヒータ２ｄを加熱源として内蔵している。ベルト張架摺動部材４は、耐熱ベルト３の内周面に摺接し加圧ロール２と協働してテンションを付与するとともに耐熱ベルト３を熱定着ロール１に所定角度巻き付けるもう１つのベルト支持部材である。
【００２３】
定着ニップは、これら加圧ロール２とベルト張架摺動部材４からなるベルト支持部材により耐熱ベルト３を熱定着ロール１に所定角度巻き付けることにより１０ｍｍのニップ長を形成し、この定着ニップにシート材５を通過させることによりシート材５上に形成された未定着トナー像５ａを定着する構成となっている。熱定着ロール１は、薄肉金属パイプの周面に薄肉弾性層を被覆することにより、極めて熱容量を小さくしているので、加熱源１ａの加熱エネルギーを弾性層１ｃ表面まで伝達する熱応答性に富んだものになっている。また、加圧ロール２も同様に肉薄金属パイプで構成することにより、極めて熱容量を小さくして熱定着ロール１表面の熱エネルギーを耐熱ベルト３を介して吸収する熱応答性に優れたものにしているので、ウォーミングアップ時間の短縮に有効である。
【００２４】
耐熱ベルト３は、熱定着ロール１と加圧ロール２との間に挟持されて加圧ロール２とベルト張架摺動部材４の外周に張架され移動可能になったエンドレスのベルトであり、０．０３ｍｍ以上の厚みを有する。材質は、ポリイミドチューブやシリコン等の耐熱樹脂やゴム等でもよいが、熱伝導性に優れたステンレス基材やニッケル電鋳管等からなる金属ベルトが好ましい。
【００２５】
熱定着ロール１にその表面の弾性層より硬質な表面を有する加圧ロール２を対向配置して押圧付勢する構成とすることにより、熱定着ロール１の弾性層が弾性変形して凹み凹状の定着ニップが形成されると、定着後のシート材５は、定着ニップの出口で熱定着ロール１とは反対側にカール習性が付与されるので、熱定着ロール１に巻き付くことなく熱定着ロール１から離れる方向に送り出される。
【００２６】
本実施形態においては、熱定着ロール１の内部に２本の加熱源１ａを内蔵しており、このハロゲンランプの発熱エレメントを異なった配置に構成して選択的に点灯すると、後述する耐熱ベルト３が熱定着ロール１に巻き付いた定着ニップ部位とベルト張架摺動部材４が熱定着ロール１に摺接する部位のような異なった条件や、幅の広いシート材と幅の狭いシート材とのように異なった条件下での温度コントロールを容易に行うことができる。
【００２７】
耐熱ベルト３は、対向する熱定着ロール１の表層に対する影響やシート材への両面定着時にトナー像面と接触する影響などを考慮すると、例えば図２に示すようにエンドレスの金属基体３ａ表面にＰＦＡやシリコンなどのゴム質層３ｂを被覆して表層とするのもよい。ウォーミングアップにより熱定着ロール１が所定の温度まで加温されると、それに伴って耐熱ベルト３、加圧ロール２、ベルト張架摺動部材４が所定の温度で蓄熱される。熱伝導性の良い部材を耐熱ベルト３、加熱ロール２、ベルト張架摺動部材４に用いると、シート材５上のトナー像の定着により、耐熱ベルト３が定着ニップでシート材５に熱を奪われ温度降下するのを加圧ロール２、ベルト張架摺動部材４からなるベルト支持部材から蓄熱エネルギーを戻して抑制し、さらに、加温することができる。このことにより、多量の水分を吸湿したシート材であっても、複数枚の連続定着、高速定着に対しても、定着による耐熱ベルト３の温度降下を抑制すくと共に、素早く加温して良好な定着特性を維持することができる。
【００２８】
ベルト張架摺動部材４は、熱定着ロール１と加圧ロール２のニップ部よりもシート材５の搬送方向上流側に配設されるとともに、加圧ロール２の回転軸２ａを中心として矢印Ｐ方向に揺動可能に配設されている。ベルト張架摺動部材４は、シート材５が定着ニップを非通過の状態において耐熱ベルト３をシート材５が定着ニップに進入する初期位置で熱定着ロール１の接線方向に張架する構成にしている。シート材５が定着ニップに進入する初期位置で定着圧力が大きいとシート材５が進入がスムーズに行われなくて、シート材先端が折れた状態で定着される場合があるが、耐熱ベルト３をベルト張架摺動部材４によりシート材５の搬送方向上流側で熱定着ロール１の接線方向に張架する構成にすると、シート材５の進入がスムーズに成される導入口部が形成でき、安定したシート材５の進入を可能にする。また、シート材５が定着ニップから排出する終了位置で定着圧力が大きいと、シート材５が進入して定着ニップで加熱されてから終了位置で最後に大きい定着圧力が加えられるので、安定した定着が実現できると共に、熱定着ロール１側が凹状になり曲率が大きくなるため、シート材５が熱定着ロール１に巻き付きにくく、熱定着ロール１から剥離しやすくなる。
【００２９】
このベルト張架摺動部材４は、耐熱ベルト３の内周に嵌挿して加圧ロール２と協働して耐熱ベルト３に張力ｆを付与すると共に、耐熱ベルト３を熱定着ロール１に巻き付けてニップを形成する位置に配置した、略半月状のベルト張架摺動部材（耐熱ベルト３はベルト張架摺動部材４上を摺動する）である。ベルト張架摺動部材の構成は、熱伝導性に優れたアルミニューム合金などの金属製であっても良いが、好ましくはウォーミングアップ時間の短縮の観点から熱伝導性に優れたプラスチック製で構成するのがよく、さらに好ましい条件としては、このプラスチック製のベルト張架摺動部材の表面に熱伝導性を向上させる目的で銅メッキやニッケルメッキあるいは蒸着などの金属被覆処理を施すと、小さな熱容量のもとで熱応答性に優れた特性をさらに発揮させることができる。
【００３０】
一旦ウォーミングアップが終了した熱定着ロール１と耐熱ベルト３との間に未定着トナー像５ａ像を形成したシート材５を通過させてトナーをシート材５に定着させるときには、シート材５のトナー像とは反対側の裏面によって耐熱ベルト３の熱エネルギーが奪われ温度降下し、シート材５の非通過時には耐熱ベルト３が熱定着ロール１の表面に接して熱エネルギーを吸収して昇温し、熱伝導性に優れるベルト支持部材（２、４）を熱応答性よく加熱昇温する。この耐熱ベルト３とベルト支持部材との間の熱伝導において耐熱ベルト３の熱伝導率よりベルト支持部材の熱伝導率を高くしておくと、好ましい熱エネルギー伝達効率が得られる。
【００３１】
すなわち、シート材５を通過させて耐熱ベルト３の熱エネルギーが奪われ温度降下する場面において、耐熱ベルト３と共に、例えばベルト支持部材の１つである加圧ロール２を熱伝導性に優れた金属製のロール基体で構成することにより、蓄積された熱エネルギーが素早く耐熱ベルト３に補給されてその温度降下を抑制し、また、シート材５の通過した後の段階では、素早く耐熱ベルト３を加温することができる。このことにより、定着スピードを上げたり、連続定着するシート材５の枚数が増加しても、好ましいトナー像の定着特性が維持できる。とりわけ、シート材５が多量に水分を吸湿していても安定した好ましいトナー像の定着特性を維持できる。同様に、もう１つのベルト支持部材であるベルト張架摺動部材４も、金属製あるいは熱伝導性の優れたプラスチック製あるいは表面に金属被覆を施すことにより、耐熱ベルト３に熱エネルギーを素早く補給して温度降下を抑制し、加温することができる。
【００３２】
ベルト張架摺動部材４は、耐熱ベルト３を熱定着ロール１と加圧ロール２との押圧部接線Ｌより熱定着ロール１側に巻き付けてニップを形成する位置に配置される。突壁４ａは、ベルト張架摺動部材４の一端または両端に突設され、耐熱ベルト３が一方に寄った場合にこの突壁４ａに当接して寄り規制を行うためのものである。ベルト張架摺動部材４は、突壁４ａの熱定着ロール１と反対側端部のフレームとの間に、熱定着ロール１の方向に付勢する揺動付勢手段としてスプリング９が配設され、スプリング９により揺動付勢されて熱定着ロール１に軽押圧され、熱定着ロール１に摺接して位置決めされる。
【００３３】
耐熱ベルト３を加圧ロール２とベルト張架摺動部材４により張架して加圧ロール２で安定して駆動するには、加圧ロール２と耐熱ベルト３との摩擦係数をベルト張架摺動部材４と耐熱ベルト３との摩擦係数より大きく設定するとよいが、摩擦係数に関しては異物の侵入や摩耗などによって不安定になる場合がある。これに対し、加圧ロール２と耐熱ベルト３の巻き付け角よりベルト張架張架摺動部材４と耐熱ベルト３の巻き付け角が小さくなるように、また、加圧ロール２の径よりベルト張架摺動部材４の径が小さくなるように設定すると、耐熱ベルト３がベルト張架摺動部材４を摺動する長さが短くなり、経時変化や外乱などに対する不安定要因から回避でき耐熱ベルト３を加圧ロールで安定して駆動することができる。
【００３４】
クリーニング部材６は、加圧ロール２とベルト張架摺動部材４との間に配置して耐熱ベルト３の内周面に摺接して耐熱ベルト３の内周面の異物や摩耗粉等をクリーニングするものであり、このような異物や摩耗粉等をクリーニングすることで耐熱ベルト３をリフレッシュして不安定要因を除去している。また、ベルト張架摺動部材４に設けた凹部４ｆは、この除去した異物や摩耗粉等の収納に好適である。
【００３５】
シート材５は、ベルト張架摺動部材４が熱定着ロール１に軽押圧する位置をニップ初期位置として耐熱ベルト３と熱定着ロール１との間を通過することで未定着トナー像５ａが定着され、熱定着ロール１に加圧ロール２が押圧する位置をニップ終了位置として、熱定着ロール１と加圧ロール２との押圧部接線Ｌの方向に搬送される。押圧部接線Ｌは、定着ニップ接線であり仮想シート材搬送方向であるシート材５の搬送面を示している。
【００３６】
シート材案内部材８は、シート材５の搬送方向を定着ニップ出口から案内するものであり、基体部に耐熱両面テープなどの固着手段によって保持し取り付け部８ａで本体フレームに取り付け、シート材案内板８ｂの先端が熱定着ロール１及び耐熱ベルト３の表面と摺擦することなく空隙をもって定着ニップ出口側に近接配設される。シート材案内板８ｂは、例えばポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＰＳ等の耐熱性を有する樹脂からなる板状部材、あるいはステンレス鋼板材、リン青銅板材、薄肉鋼板材等の金属鋼板材を折り曲げ加工したものであり、定着ニップ出口からシート材５の搬送方向の前方に向かってシート材５の搬送面Ｌに接近する案内斜面８ｃを有する。案内斜面８ｃの角度は、押圧部接線Ｌに平行な角度から案内斜面８ｃの先端部における熱定着ロール１、ベルト張架摺動部材４の接線と直角となる範囲、つまり、案内斜面８ｃの先端が熱定着ロール１の回転中心から内側、定着ニップ寄りに向いている範囲である。
【００３７】
案内斜面８ｃが、例えば定着ニップ出口からシート材５の搬送方向の前方に向かってシート材５の搬送面Ｌから離れるような角度となる場合、つまり、シート材案内板８ｂの先端の向きが熱定着ロール１の接線より内側を向く角度となる場合には、従来の剥離爪や剥離板と同様、シート材５の先端が案内斜面８ｃに沿って進行するとき定着トナー像面が案内斜面８ｃと摺擦してしまう。また、案内斜面８ｃの先端の延長線が熱定着ロール１の回転中心より定着ニップと反対側の外側を通るようになると、シート材５と対向する面は、その先端において熱定着ロール１の接線面に対して９０°より小さい角度になるので、定着ニップ出口から排出されたシート材５が熱定着ロール１から離れて略円形のフリー状態になって案内斜面８ｃに当接したとき、熱定着ロール１の方向に巻き込まれるようになる。
【００３８】
本来、定着ニップに未定着トナー像５ａを形成したシート材５を通過させて定着すると、シート材５は、熱定着ロール１の外周に沿って変形するカール習性が付与されて熱定着ロール１側に巻き付きやすくなるものである。本実施形態によれば、熱定着ロール１および加圧ロール２の外径を２５ｍｍ程度の小径に構成しているため、定着後のシート材５が熱定着ロール１または耐熱ベルト３に巻き付くこともなく、シート材５を強制的に剥がすための剥離爪や剥離板などの手段を不要にしている。
【００３９】
熱定着ロール１の表面に被覆した弾性層に比べて硬質な表面を有する加圧ロール２を押圧付勢し、さらには凹状の定着ニップを形成して、シート材上に形成した未定着像を定着すると、定着ニップを通過したシート材５に対し、自らの復帰力（通称これをシート材の腰と称す）と、熱定着ロール１の表面に被覆した弾性層よりも硬質な加圧ロール２の押圧によって熱定着ロール１の弾性層をシート材５を熱定着ロール１から離れる方向に弾性変形させ、シート材５にカール習性を付与することができる。しかも、加圧ロール２と熱定着ロール１の硬質度バランスと押圧力によって、耐熱ベルト３の移動方向に関して、シート材５に付与される、熱定着ロール１から離れる方向のカール習性量は容易に調整可能である。これらにより、定着後のシート材５は、熱定着ロール１、耐熱ベルト３に巻き付くことなく、強制的に剥がすための手段をなくすことができ、極めて安定した画像定着が可能となる。さらに、熱定着ロール１の弾性体１ｃの表層に約３０μｍのＰＦＡ（ペルオキシ−アルコキシ−フッソ樹脂）層を設ければ、その分だけ剛性が向上すると共にシート材５、トナーの剥離性をよくすることができる。
【００４０】
しかし、上記のように熱定着ロール１と加圧ロール２の構成で基本的にシート材５の巻き付きを排除しても、シート材５は、吸湿状態やシート繊維状態又は構成素材などで予期せぬ特質をもたらすことがあり、また、シート材ジャムなどの予期せぬ対応として強制的に剥がすための手段としてまでは機能発揮を要しないが安全性を考慮すると、シート材案内部材８を定着ニップ出口側に近接配設して搬送経路を定めておくことがトラブルレスな構成に有効である。本実施形態によれば、定着ニップを通過したシート材５は、熱定着ロール１、耐熱ベルト３に巻き付くことなく定着ニップ出口でこれらから離れて排出されるので、その先端を誘導して所望の搬送方向に修正できればよい。
【００４１】
シート材案内部材８のシート材案内板８ｂによれば、熱定着ロール１、耐熱ベルト３の表面に摺擦することなく近接して配設し、定着ニップ出口側となるその先端からシート材の搬送方向（熱定着ロール１と加圧ロール２との押圧部接線Ｌの方向）に平行な角度ないし熱定着ロール１の回転中心を通る角度の案内斜面８ｃにより案内可能となる。しかも、所定の角度の案内斜面８ｃとすることにより、シート材５はその先端のみの摺擦によって所望の搬送方向に誘導することができ、シート材５のトナー像がシート材案内板８ｂと摺擦することなく、定着画像に摺擦痕を残したり、あるいは定着トナー像がシート材案内板８ｂに移行して画像欠陥を起こしたり、また、定着トナー像がシート材案内板８ｂに張り付いてシート材の排出を妨げてジャム：シート材詰まりを引き起こすことがなく、極めて安定した画像定着が可能となる。
【００４２】
図３は定着装置の要部温度変化を模式的に示す図であり、太い実線イは熱定着ロールの表面温度、実線ロは本実施形態の耐熱ベルト表面温度、破線ハは加圧ロール表面に断熱層になるゴム層を有する場合の耐熱ベルト表面温度、一点鎖線ニは従来の技術の耐熱ベルト表面温度を示す。
【００４３】
熱定着ロール１の表面温度は、イに示すようにウォーミングアップの開始にともない加熱源の加熱容量に応じて急激に上昇し、所定温度への到達検知によって所定の温度コントロールが開始される。なお、定常な温度コントロールの直前に現れている所定の温度より高温になる昇温オーバーシュートａの現象は制御の応答遅れによるものである。その後、定着動作の繰り返し実行により、シード材が定着ニップを通過すると、温度が降下するが加熱によって昇温し所定の温度コントロールがなされる。
【００４４】
熱定着ロール１の表面に接する耐熱ベルト３は、熱定着ロール１によって加温されて昇温するので、ロ、ハ、ニに示すように熱定着ロール１より昇温スピードが緩やかになる。そして、シート材が定着ニップを通過する例えば図３に示すシート材通過開始ｂからシート材通過終了ｃまでの定着１領域では、耐熱ベルト３の表面温度が降下し、この傾向は熱定着ロール１が昇温モードに切り替わっても、シート材が通過終了するまで継続するが、それぞれロ、ハ、ニに示すように異なる。すなわち、本実施形態のように熱伝導性に優れたベルト支持部材を用いた場合には、熱応答性良く耐熱ベルト３の温度降下を抑制するので、ロに示すように温度降下が緩やかになる。それに対し、ベルト支持部材の一方である加圧ローラ２を熱伝導性に劣るゴム層などを被覆して構成すると、耐熱ベルト３の温度降下抑制降下が減少するので、ハに示すように温度降下がやや大きくなり、従来の技術のように耐熱ベルト３の加熱が定着ニップ部位のみで行われる構造では、耐熱ベルト３の温度降下抑制作用はなく、ニに示すようにシート材に奪われる熱量分だけ温度降下する。
【００４５】
次の、シート材通過終了ｃから次のシート材通過開始ｄまでの非定着１領域では、熱定着ロール１とベルト支持部材に蓄積された熱エネルギーにより耐熱ベルト３を昇温されるが、瞬時昇温の効果は、耐熱ベルト３に直接接触しているベルト支持部材に蓄積された熱エネルギーの寄与度が高い。したがって、本実施形態のように熱伝導性に優れたベルト支持部材を用いた場合には、熱応答性良く耐熱ベルト３を加温するので、ロに示すように耐熱ベルト３は素早く昇温される。それに対し、熱伝導性に劣るゴム層などを被覆して構成した加圧ロールを用いると、耐熱ベルト３の昇温スピードが低下するので、ハに示すように昇温が緩やかになり、さらに、従来の技術のように耐熱ベルト３の加熱が定着ニップ部位のみで行われる構造では、耐熱ベルト３全体が昇温するためには耐熱ベルト３の周回回数が所定回数必要になり、ニに示すように昇温スピードはさらに遅くなる。
【００４６】
連続してシート材が通過する場合の図３に示す定着２、非定着２、定着３の各領域においては、上記定着１、非定着１のサイクルの繰り返しとなり、非定着状態が継続する非定着３領域になると、初期は、非定着１、２の領域と同様に昇温するが、その後ｅより熱定着ロール１側からの加熱により大きく熱定着ロール１の表面温度に近づく昇温カーブとなる。
【００４７】
本実施形態では、加圧ロール２に薄いロール基材で構成することにより極めて熱容量を小さくしているので、熱定着ロール１表面の熱エネルギーを耐熱ベルト３を介して吸収する熱応答性に優れ、ウォーミングアップ時間を短縮でき安価に構成しているが、さらに、シート材を通過させて耐熱ベルト３の熱エネルギーが奪われ耐熱ベルト３が温度降下する場面でも、熱伝導性に優れた鉄製の加圧ロール２により蓄積された熱エネルギーを素早く捲着された耐熱ベルト３に補給できる。したがって、熱容量の小さな耐熱ベルト３の温度降下を抑制し、また、シート材通過が完了した段階で素早く耐熱ベルトを加温することができる。このような熱応答性をさらに向上させる手段として、例えばロール基材表面に熱応答性に優れたアルミ材の蒸着や銅メッキなどの表面処理を施すことも有効である。さらに、加圧ロール２にヒータ２ｄを加熱源として内蔵して構成すると、蓄積熱エネルギーだけでなく、加熱源の加熱エネルギーにより耐熱ベルト３を加熱可能になるので、所望の温度制御によりさらに好ましいトナー像の定着特性を実現することができる。
【００４８】
図４は定着ニップ出口側に近接配設するシート材案内部材の斜視図である。熱定着ロール１と耐熱ベルト３に摺擦することなく定着ニップ出口側に近接して配設されるシート材案内部材８は、例えば図４に示すように案内斜面８ｃを有するシート材案内板８ｂの両側に取り付け部８ａがあり、シート材案内板８ｂは、図４（Ａ）に示すように単なる平板状部材のほか、図４（Ｂ）に示すように、板状部材をリブ状に絞り出して複数の突壁部８ｄをシート材案内方向に平行に形成したものでもよい。シート材５の巻き付きは、上記のように基本的にローラ構成で排除していて、定着ニップ出口側に配設したシート材５の搬送を案内するシート材案内部材８は、定着ニップ幅と略同等幅で形成して熱定着ロール１及び耐熱ベルト３とは空隙をもって配設するので、相対的にこれらの表面と摺擦することがなく、熱定着ロール１及び耐熱ベルト３に磨耗あるいは劣化など表面状態に損傷を引き起こすことはない。
【００４９】
定着ニップを通過したシート材５の先端がシート材案内部材８により誘導され進行方向が所望の方向（搬送方向）に修正して案内されるので、シート材５は、先端部がシート材案内部材８に当接して誘導案内される反力として定着ニップ通過部通過直後のカール方向とは逆になる逆カール習性が付与される。案内斜面８ｃによりシート材５の進行姿勢が所望の関係に修正されて案内されるときに、本来ならばこの案内過程でシート材５は先端のみの摺擦により案内され、定着トナー像がシート材案内部材８と相対的に摺擦することがない。したがって、定着画像に摺擦痕を残したり、あるいは定着トナー像がシート材案内部材８に移行して画像欠陥を引き起こしたり、さらには定着トナー像がシート材案内部材８に張り付いてシート材進行を妨げジャム：シート材詰まりを引き起こすことを防ぐことができる。仮に吸湿状態やシート繊維状態又は構成素材などの予期せぬ要因によってシート材５の先端部の案内に止まらず、トナー像面がシート材案内部材８に触れるようなことがあっても、複数の突壁部８ｄを有するシート材案内部材８を配置すると、トナー像面の接触面積を極小にすることができ、定着画像に対するトラブルを極力低減することができる。
【００５０】
また、シート材案内部材８の少なくともシート材５と対向する面の表面に例えばフッ素系素材のコーティング、塗装、メッキ処理などからなる滑剤処理を施して構成すると、シート材５の摺動抵抗を少なくすることができ、シート材５の安定した誘導、案内を行うことができる。さらに、トナー像面がシート材案内部材８に触れ、トナー像の一部がシート材案内部材８の一部に付着するようなことがあっても、滑剤処理を施しておくことによりシート材案内部材８からのトナー剥離が容易になる。
【００５１】
次に、加圧ロール２とベルト張架摺動部材４の支持構造について説明する。図５は図１のＹ−Ｙ線に沿って矢印方向に見た断面図であり、装置の右半分は省略している。加圧ロール２の両端の回転軸２ａは、図５に示すように左右のフレーム７に軸受７ａを介して回転自在に支持されている。加圧ロール２の回転軸２ａの両側には、揺動アーム４ｂが回転自在に嵌合され、この揺動アーム４ｂのベルト張架摺動部材４側にはガイド溝４ｃが形成されている。一方、ベルト張架摺動部材４の両端には、加圧ロール２側に延設されたガイド部４ｄが形成されており、このガイド部４ｄがスプリング４ｅを介して前記揺動アーム４ｂのガイド溝４ｃ内に嵌挿されている。これにより、ベルト張架摺動部材４は、スプリング４ｅにより加圧ロール２から離れる方向に付勢され耐熱ベルト３に張力ｆが付与される構造になっている。
【００５２】
本実施形態においては、ベルト張架摺動部材４として、耐熱ベルト３を摺動させる非回転部材を使用するので、回転部材ではなく軸受等が不要であり、支持構造が簡単になる。加えてベルト張架摺動部材４を略半月状とすることにより、加圧ロール２側にその半月欠方向を向けて配置し、加圧ロール２に対して極限まで接近した配置が可能になる。このことによりまた、耐熱ベルト３の周長を短縮して構成することが可能になる。したがって、熱ロール型定着装置を簡単な構造にして小型で安価にすることができる。しかも、耐熱ベルト３が必要最小限の経路で移動するので、耐熱ベルト３は、加熱源を内蔵して回転可能な熱定着ロール１とのニップ部で加熱され、所定の経路で移動する時に奪われる熱エネルギーを最小限に抑えることができると共に、周長が短いので、自然放熱による温度低下も少なく、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミングアップ時間の短縮が可能である。さらに、耐熱ベルト３は、加圧ロール２とベルト張架摺動部材４の協働によって張力が付与されて熱定着ロール１に巻き付けて定着ニップを形成しているので、容易にニップ長を長く構成することができ、構造が簡単になり小型で安価にすることができる。
【００５３】
また、シート材５の上に形成した未定着トナー像を安定して定着するには、未定着トナー像を十分に溶融して定着することが必須であり、所望の温度と溶融時間を必要とするが、本実施形態による構成では、ニップ長を長く構成するために熱定着ロールの表面に被覆した弾性体を大きく歪ませてニップ長を長くするような手段は必要ないので、弾性体の厚みは薄く構成可能である。しかも、弾性体を歪ませるために加圧ロール２の圧接圧力を大きく設定する必要もなく、未定着トナー像を担持したシート材５が熱定着ロール１と耐熱ベルト３の間を通過するときに通過するシート材５へのストレスが小さいので、未定着トナー像の定着後に排出されるシート材５に皺発生などのシート材５の変形が抑制される。
【００５４】
したがって、熱ロール型定着装置の機械的剛性アップは不要であるばかりでなく、熱定着ロール１の薄肉厚化が可能であり、加熱源から耐熱ベルト３を加熱する加熱速度が向上する。また、加圧ロール２も同様に薄肉厚化が可能であり、熱容量を小さく構成できるので、耐熱ベルト３からの熱エネルギー吸収が小さく、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミングアップ時間の短縮が可能である。
【００５５】
図６〜図９は、図１の詳細構造を示し、図６は図１のＸ−Ｘ線で切断し矢印方向に見た断面図、図７は、図１で耐熱ベルトを除去した一部拡大断面図、図８は図７で耐熱ベルト３を装着した図、図９は図８でシート材の通過時の状態を示す図である。
【００５６】
図６および図７において、ベルト張架摺動部材４の突壁４ａは熱定着ロール１に摺接面４ｇで摺接し位置決めされている。ベルト張架摺動部材４の摺接面４ｇと耐熱ベルト３を押圧してシート材を熱定着ロール１に押圧する押圧面４ｈとの間に、耐熱ベルト３の厚みより大きなギャップ（段差）Ｇを設け、押圧面４ｈは定着ロール１と同心円状に形成されている。具体的には、ギャップは１１０μｍ程度の段差で構成し、耐熱ベルト３は８０μｍ程度の厚みで構成し、これにより３０μｍ程度の空隙を確保し、６０μｍ程度の厚みを有するシート材でも安定した定着を可能にしている。
【００５７】
図８は耐熱ベルト３を装着した図であり、耐熱ベルト３は、熱定着ロール１と加圧ロール２間のニップ部に圧接されると共に、その上流側で熱定着ロール１に巻き付けてニップ初期位置でベルト張架摺動部材４により熱定着ロール１に押圧されている。
【００５８】
定着工程の前工程でシート材上に未定着トナー像を形成するプロセス工程の速度と、定着工程の速度を完全に一致させることは、量産上の種々の部品寸法のバラツキを考慮すると現実的ではない。そこで、このバラツキを考慮してシート材上に未定着トナー像を形成するプロセス工程の速度に比較して定着工程の速度を早くするか遅くするか、いずれか一方側に設定して前後工程の速度バランスを構築するが、定着ニップにシート材が進入する初期位置でシート材を確実にグリップしてシート材の進入速度を明確にする必要があり、上記のように構成すると、この目的が達成される。
【００５９】
また、ロールの弾性体表面と耐熱ベルト表面は同一の周速度で移動してシート材上に形成した未定着トナー像を定着するものであるが、耐熱ベルト表面がウエーブ状になっていたりシート材先端部がウエーブ状になっていたりすると、定着開始状態が不安定になる場合がある。そこで、ニップ初期位置で耐熱ベルト３を熱定着ロール１に押圧する構成にすると、双方の合流状態が安定するので、極めて安定した未定着トナー像の定着が可能になる。
【００６０】
そして、本実施形態においては、シート材５が非通過のこの状態では、耐熱ベルト３とベルト張架摺動部材４との間にギャップＧが形成されている。従って、ウオーミングアップ時には、前記ギャップＧの空隙が断熱層となって熱定着ロール１から耐熱ベルト３を介して奪い取る熱量が小さくなるので、熱ロスが減少し、ウオーミングアップ時間の短縮を図ることができる。
【００６１】
一方、シート材５が定着ニップを通過する時は、図９に示すように、ベルト張架摺動部材４の突壁４ａは熱定着ロール１から離間され、耐熱ベルト３とベルト張架摺動部材４との間のギャップＧはなくなって、シート材５は定着ニップ部において耐熱ベルト３と熱定着ロール１との間に押圧されるので、この押圧力をスプリング９により所望の圧力に調節すれば、適正な定着を達成することができる。
【００６２】
また、ギャップＧの存在のため、ベルト張架摺動部材４が熱定着ロール１から加熱されて蓄熱する熱量が少ないので、シート材５が定着ニップに進入したときにシート材５上に形成された未定着トナー像５ａの反対側の面は、熱容量の小さな耐熱ベルト３を冷却するが、ベルト張架摺動部材４側から加熱される熱量は少ない構成となっている。そのため、シート材５上の第１面に形成した未定着トナー像を定着した後に再び反対側の第２面に未定着トナー像を定着する両面画像定着の場合には、第２面を定着するときに先に定着した第１面の画像を必要以上に加熱して画像を乱すことがない。
【００６３】
本実施形態においては、図１に示すように、揺動付勢手段としてアシストするスプリング９をベルト張架摺動部材４の揺動支点から離れた熱定着ロール１と加圧ロール２との押圧部より耐熱ベルト３の移動方向上流側に配置している。熱定着ロール１または加圧ロール２の一方を駆動すると耐熱ベルト３が駆動され、この駆動力と耐熱ベルト３とベルト張架摺動部材４の摺動摩擦力によってベルト張架摺動部材４は熱定着ロール１方向に揺動するが、この揺動移動力のみではシート材５上に形成した未定着トナー像を定着する定着圧力が不足する場合がある。そこで、この揺動移動力をアシストして所望の定着圧力に設定すると極めて安定した未定着トナー像の定着が可能となる。
【００６４】
図１０は、本実施形態の特徴を説明するための図であり、図１０（Ａ）は断面図、図１０（Ｂ）はニップ通過位置における定着圧力を示す図である。本実施形態においては、揺動付勢手段であるスプリング９をベルト張架摺動部材４の揺動支点から離れた熱定着ロール１と加圧ロール２との押圧部より耐熱ベルト３の移動方向上流側に配置しているため、テコのメカニズムにより図１０（Ｂ）に示すように、ニップ初期位置から熱定着ロール１と加圧ロール２との押圧部に向かって連続的に加圧力を高めることが可能であり、シート材に変曲点のあるストレスを付与しないので、定着画像に定着ムラ等が発生せず、極めて安定した未定着トナー像の定着が可能になるばかりでなく、未定着トナー像の定着後に排出されるシート材に皺発生などのシート材変形を抑制することができる。
【００６５】
このとき、ニップ初期位置での押圧力をＰ１、加圧ロール２が熱定着ロール１を押圧する押圧部位での押圧力をＰ３、ニップ初期位置と押圧部位との間での押圧力をＰ２としたとき、Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３の関係となり、加圧ロール２が熱定着ロール１を押圧する押圧部位での押圧力Ｐ３が最高圧になる。例えばシート材の表面に凹凸があったり、ＯＨＰシートなどのように表面が極めて平滑で気密性に富んだ材質で溶融したトナー像が浸透しにくい場合には、シート材がニップを通過する最後の段階で溶融したトナーに対して溶融段階より高い圧力を付与するので、溶融したトナーの表面をより平滑にならしめるとともに、シート材への浸透作用を促進して定着画像をさらに安定させることができる。
【００６６】
図１１は、図１の定着装置の変形例を示し、図１１（Ａ）は断面図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）のＹ−Ｙ線に沿って矢印方向に見た断面図である。なお、以下の説明において、前述の実施形態と同一の構成については同一番号を付して説明を省略する。
【００６７】
本例が図１の実施形態と比較して相違する点は、図１の実施形態においては、ベルト張架摺動部材４を加圧ロール２の回転軸２ａと共通の軸で所定の角度分、揺動可能に構成しているのに対して、本例においては、ベルト張架摺動部材４を加圧ロール２の回転軸２ａとは異なる軸７ｂで所定の角度分、揺動可能に構成している点である。
【００６８】
すなわち、回転軸２ａの軸心とは異なる位置に配置した軸７ｂの両側には、揺動アーム４ｂが回転自在に嵌合され、この揺動アーム４ｂのベルト張架摺動部材４側にはガイド溝４ｃが形成されている。一方、ベルト張架摺動部材４の両端には、加圧ロール２側に延設されたガイド部４ｄが形成されており、このガイド部４ｄがスプリング４ｅを介して前記揺動アーム４ｂのガイド溝４ｃ内に嵌挿されている。これにより、ベルト張架摺動部材４は、スプリング４ｅにより加圧ロール２から離れる方向に付勢され耐熱ベルト３に張力ｆが付与される構造になっている。
【００６９】
これにより、ベルト張架摺動部材４に作用する回転モーメントを変化させることができ（図１１の例では回転モーメントを大きくさせる）、軸７ｂの位置により耐熱ベルト３と熱定着ロール１の圧接する圧接力を調整することができる。なお、本例においても、図６に示すように、ベルト張架摺動部材４の摺接面４ｇと耐熱ベルト３を押圧してシート材を熱定着ロール１に押圧する押圧面４ｈとの間に、耐熱ベルト３の厚みより大きなギャップ（段差）Ｇを設けている。
【００７０】
図１２は、図１の定着装置の変形例を示す断面図である。本例においては、ベルト張架摺動部材４をロール状の非回転部材としている。なお、本例においても、図６に示すように、ベルト張架摺動部材４の摺接面４ｇと耐熱ベルト３を押圧してシート材を熱定着ロール１に押圧する押圧面４ｈとの間に、耐熱ベルト３の厚みより大きなギャップ（段差）Ｇを設けている。
【００７１】
図１３〜図１４は、本発明の定着装置の他の実施形態を示し、図１３（Ａ）は断面図、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）のＹ−Ｙ線に沿って矢印方向に見た断面図、図１４はシート材非通過時の状態を示し、図１４（Ａ）は図１３（Ａ）の一部拡大断面図、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）のＸ−Ｘ線で切断し矢印方向に見た断面図、図１５はシート材通過時の状態を示し、図１５（Ａ）は図１３（Ａ）の一部拡大断面図、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）のＸ−Ｘ線で切断し矢印方向に見た断面図である。なお、前記実施形態と同一の構成については同一番号を付けて説明を省略する。
【００７２】
前記実施形態がベルト張架摺動部材４を熱定着ロール１と加圧ロール２の押圧部よりもシート材５の搬送方向上流側に配設したのに対して、本実施形態は、図１３に示すように、ベルト張架摺動部材４は、熱定着ロール１と加圧ロール２の押圧部よりもシート材５の搬送方向下流側に配設され、加圧ロール２の回転軸２ａを中心として矢印Ｐ方向に揺動可能に配設されている。このベルト張架摺動部材４は、耐熱ベルト３の内周に嵌挿して加圧ロール２と協働して耐熱ベルト３に張力ｆを付与すると共に、耐熱ベルト３を熱定着ロール１に巻き付けてニップを形成する位置に配置した、半月状のベルト張架摺動部材である。ベルト張架摺動部材４は、耐熱ベルト３を熱定着ロール１に巻き付けてニップを形成するニップ終了位置で熱定着ロール１の接線Ｌに接する位置に配置される。
【００７３】
シート材５は、ベルト張架摺動部材４が熱定着ロール１に圧接する位置をニップ初期位置として耐熱ベルト３と熱定着ロール１との間を通過することで未定着トナー像５ａが定着され、ニップ終了位置で押圧部接線Ｌの方向に搬送される。
【００７４】
図１４に示すように、ベルト張架摺動部材４の突壁４ａは熱定着ロール１に摺接面４ｇで摺接し位置決めされている。ベルト張架摺動部材４の摺接面４ｇと耐熱ベルト３を押圧してシート材を熱定着ロール１に押圧する押圧面４ｈとの間に、耐熱ベルト３の厚みより大きなギャップ（段差）Ｇを設け、押圧面４ｈは定着ロール１と同心円状に形成されている。具体的には、ギャップは１１０μｍ程度の段差で構成し、耐熱ベルト３は８０μｍ程度の厚みで構成し、これにより３０μｍ程度の空隙を確保し、６０μｍ程度の厚みを有するシート材でも安定した定着を可能にしている。
【００７５】
耐熱ベルト３は、熱定着ロール１と加圧ロール２間のニップ部に圧接されるとともに、その下流側で熱定着ロール１に巻き付けてニップ終了位置で耐熱ベルト３を熱定着ロール１に押圧している。
【００７６】
そして、本実施形態においては、シート材５が非通過のこの状態では、耐熱ベルト３とベルト張架摺動部材４との間にギャップＧが形成されている。従って、ウオーミングアップ時には、前記ギャップＧの空隙が断熱層となって熱定着ロール１から耐熱ベルト３を介して奪い取る熱量が小さくなるので、熱ロスが減少し、ウオーミングアップ時間の短縮を図ることができる。
【００７７】
一方、シート材５が定着ニップを通過する時は、図１５に示すように、ベルト張架摺動部材４の突壁４ａは熱定着ロール１から離間され、耐熱ベルト３とベルト張架摺動部材４との間のギャップＧはなくなって、シート材５は定着ニップ部において耐熱ベルト３と熱定着ロール１との間で押圧されるので、この押圧力をスプリング９により所望の圧力に調節すれば、適正な定着を達成することができる。
【００７８】
また、ギャップＧの存在のため、ベルト張架摺動部材４は熱定着ロール１から加熱されて蓄熱する熱量が少ないので、シート材５が定着ニップに進入したときにシート材５上に形成された未定着トナー像５ａの反対側の面は、熱容量の小さな耐熱ベルト３を冷却するが、ベルト張架摺動部材４側から加熱される熱量は少ない構成となっている。そのため、シート材５上の第１面に形成した未定着トナー像を定着した後に再び反対側の第２面に未定着トナー像を定着する両面画像定着の場合には、第２面を定着するときに先に定着した第１面の画像を必要以上に加熱して画像を乱すことはない。
【００７９】
本実施形態においては、揺動付勢手段としてアシストするスプリング９をベルト張架摺動部材４の揺動支点から離れた熱定着ロール１と加圧ロール２との押圧部より耐熱ベルト３の移動方向下流側に配置している。熱定着ロール１または加圧ロール２の一方を駆動すると耐熱ベルト３が駆動され、この駆動力と耐熱ベルト３とベルト張架摺動部材４の摺動摩擦力によってベルト張架摺動部材４は熱定着ロール１から離れる方向に揺動移動するが、この揺動移動力に打ち勝ってベルト張架摺動部材４を所望の付勢力で熱定着ロール１方向に付勢して、所望の定着圧力を設定すると極めて安定した未定着トナー像の定着が可能になる。
【００８０】
図１６はベルト張架摺動部材４の揺動移動力をアシストした場合の定着圧力を示している。本実施形態においては、スプリング９をベルト張架摺動部材４の揺動支点から離れた熱定着ロール１と加圧ロール２との押圧部より耐熱ベルト３の移動方向下流側に配置しているため、テコのメカニズムにより図１６に示すように、熱定着ロール１と加圧ロール２との押圧部位から連続的に加圧力を低減して付与することが可能であり、シート材に変曲点のあるストレスを付与しないので、定着画像に定着ムラ等が発生せず、極めて安定した未定着トナー像の定着が可能になるばかりでなく、未定着トナー像の定着後に排出されるシート材に皺発生などのシート材変形を抑制することができる。
【００８１】
このとき、ニップ終了位置での押圧力をＰ１、加圧ロール２が熱定着ロール１を押圧する押圧部位での押圧力をＰ３、前記ニップ終了位置と押圧部位との間での押圧力をＰ２としたとき、Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３の関係となり、加圧ロール２が熱定着ロール１を押圧する押圧部位での押圧力Ｐ３が最高圧になる。
【００８２】
図１７は、図１３の実施形態の変形例を示し、図１７（Ａ）は断面図、図１７（Ｂ）は図１７（Ａ）のＹ−Ｙ線に沿って矢印方向に見た断面図である。
【００８３】
本実施形態が図１３の実施形態と比較して相違する点は、前記実施形態においては、ベルト張架摺動部材４を加圧ロール２の回転軸２ａと共通の軸で所定の角度分、揺動可能に構成しているのに対して、本実施形態においては、ベルト張架摺動部材４を加圧ロール２の回転軸２ａとは異なる軸７ｂで所定の角度分、揺動可能に構成している点である。
【００８４】
すなわち、回転軸２ａの軸心とは異なる位置に配置した軸７ｂの両側には、揺動アーム４ｂが回転自在に嵌合され、この揺動アーム４ｂのベルト張架摺動部材４側にはガイド溝４ｃが形成されている。一方、ベルト張架摺動部材４の両端には、加圧ロール２側に延設されたガイド部４ｄが形成されており、このガイド部４ｄがスプリング４ｅを介して前記揺動アーム４ｂのガイド溝４ｃ内に嵌挿されている。これにより、ベルト張架摺動部材４は、スプリング４ｅにより加圧ロール２から離れる方向に付勢され耐熱ベルト３に張力ｆが付与される構造になっている。
【００８５】
これにより、ベルト張架摺動部材４に作用する回転モーメントを変化させることができ（図１７の例では回転モーメントを大きくさせる）、耐熱ベルト３と熱定着ロール１の圧接する圧接力を調整することができる。
【００８６】
本実施形態においては、熱定着ロールまたは加圧ロールが駆動ロールとなるが、この場合、安定な駆動を実現するには、硬い方のロールを駆動側とし、柔らかい方のロールを従動側とするのが好適である。加圧ロール２は、その外周に耐熱ベルト３を捲着して熱定着ロール１の表面に被覆した弾性体１ｃに対して耐熱ベルト３を圧接して駆動し、熱定着ロール１は従動する構成となる。加圧ロール２は、耐熱ベルト３、即ち、未定着トナー像５ａを担持したシート材５の搬送スピードを決定付けるので、少なくとも熱定着ロール１の表面に被覆した弾性体１ｃより硬質な表面を有した構成とする。このことにより変形することなく搬送スピードを安定して駆動することができる。
【００８７】
本実施形態においては、上記した構造に加えて、回転速度の選択を組み合わせることもできる。その駆動速度の制御について説明する。駆動手段は、熱定着ロール１及び加圧ロール２を駆動するために２つの回転速度を有し、シート材特性に応じて熱定着ロール１及び加圧ロール２を第１の回転速度とそれより遅い第２の回転速度で選択駆動する。この回転速度は、シート材特性を検知する検知手段を配置すると共に、予めシート材特性に応じた回転速度などの選択情報を設定する設定手段を設け、未定着トナー像５ａを担持したシート材６の搬送過程でシート材特性を検知すると、未定着トナー像５ａを担持したシート材５の定着指令過程でシート材特性に応じた設定をして、その設定内容に応じ回転速度が選択され駆動される。設定手段としては、定着指令に先立って熱ロール型定着装置に連動する部位をマニュアル操作したり、電気的な信号等によって遠隔操作してもよい。
【００８８】
未定着トナー像５ａを担持したシート材５は、紙等の一般的なシート材、熱容量の大きな厚めのシート材、透明なシート材（ＯＨＰシート材）等の多様な用途への適用が必須である。一般的なシート材に比べて、特に、熱容量の大きな厚めのシート材や封筒等の積層されたシート材、透明なシート材（ＯＨＰシート材）等においては、未定着トナー像５ａを十分溶融してシート材に定着するために、所望の溶融時間を要する。このような場合、シート材特性に応じて熱定着ロール１及び加圧ロール２を第１の回転速度とそれより遅い第２の回転速度で選択駆動することにより、未定着トナー像５ａの溶融が適正化され、所望の定着が達成できる。
【００８９】
そして、第１の回転速度または第２の回転速度で選択的に駆動しても、未定着トナー像５ａを担持したシート材５が熱定着ロール１と耐熱ベルト３の間を通過するときに通過するシート材５へのストレスには変化がなくて小さいので、未定着トナー像５ａの定着後に排出されるシート材５に対し皺発生などのシート材変形が抑制される。したがって、熱ロール型定着装置の機械的剛性アップは不要であるばかりでなく、熱定着ロール薄肉厚化が可能であり、加熱源から耐熱ベルトを加熱する加熱速度が向上する。また、加圧ロール２も同様に薄肉厚化が可能であり、熱容量が小さく達成できるので、耐熱ベルト３からの熱エネルギー吸収が小さく、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミングアップ時間の短縮が可能である。なお、選択的に駆動する選択手段としては、例えば駆動モータの回転数を選択的に可変する等の手段が好適である。
【００９０】
図１８は、本発明の画像形成装置の１実施形態を示す全体構成の模式的断面図である。図中、１０は画像形成装置、１０ａはハウジング、１０ｂは扉体、１１は紙搬送ユニット、１５はクリーニング手段、１７は像担持体、１８は画像転写搬送手段、２０は現像手段、２１はスキャナ手段、３０は給紙ユニット、４０は定着手段、Ｗは露光ユニット、Ｄは画像形成ユニットを示す。
【００９１】
図１８において、画像形成装置１０は、ハウジング１０ａと、ハウジング１０ａの上部に形成された排紙トレイ１０ｃと、ハウジング１０ａの前面に開閉自在に装着された扉体１０ｂを有し、ハウジング１０ａ内には、露光ユニット（露光手段）Ｗ、画像形成ユニットＤ、画像転写搬送手段１８を有する転写ベルトユニット２９、給紙ユニット３０が配設され、扉体１０ｂ内には紙搬送ユニット１１が配設されている。各ユニットは、本体に対して着脱可能な構成であり、メンテナンス時等には一体的に取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。
【００９２】
画像形成ユニットＤは、複数（本実施形態では４つ）の異なる色の画像を形成する画像形成ステーションＹ（イェロー用），Ｍ（マゼンタ用），Ｃ（シアン用），Ｋ（ブラック用）を備えている。そして、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋには、それぞれ、感光ドラムからなる像担持体１７と、像担持体１７の周囲に配設された、コロナ帯電手段からなる帯電手段１９および現像手段２０を有する。これら各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、転写ベルトユニット２９の下側に斜めアーチ状のラインに沿って像担持体１７が上向きになるように並列配置されている。なお、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの配置順序は任意である。
【００９３】
転写ベルトユニット２９は、ハウジング１０ａの下側に配設され図示しない駆動源により回転駆動される駆動ロール１２と、駆動ロール１２の斜め上方に配設される従動ロール１３と、テンションロール１４と、これら３本、少なくとも２本のロール間に張架されて図示矢印方向へ循環駆動される中間転写ベルトからなる画像転写搬送手段１８と、画像転写搬送手段１８の表面に当接するクリーニング手段１５とを備えている。従動ロール１３、テンションロール１４および画像転写搬送手段１８は、駆動ロール１２に対して図で左側に傾斜する方向に配設され、これにより画像転写搬送手段１８駆動時のベルト搬送方向が下向きになるベルト面１８ａが下方に位置し、搬送方向が上向きになるベルト面１８ｂが上方に位置するようにされている。
【００９４】
したがって、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋも駆動ロール１２に対して図で左側に傾斜する方向に配設されることになる。そして、像担持体１７は、アーチ状のラインに沿って画像転写搬送手段１８の搬送方向下向きのベルト面１８ａに接触され、図示矢印に示すように画像転写搬送手段１８の搬送方向に回転駆動される。可撓性を有する無端スリーブ状の画像転写搬送手段１８は、像担持体１７に対して上側から被せるように略同一の巻き付け角度で接触させるため、像担持体１７と画像転写搬送手段１８との間の接触圧やニップ幅は、テンションロール１４により画像転写搬送手段１８に付与される張力、像担持体１７の配置間隔、巻き付け角度（アーチの曲率）などを制御することにより調整することができる。
【００９５】
駆動ロール１２は、２次転写ロール３９のバックアップロールを兼ねている。駆動ロール１２の周面には、例えば厚さ３ｍｍ程度、体積抵抗率が１０5 Ω・ｃｍ以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、２次転写ロール３９を介して供給される２次転写バイアスの導電経路としている。このように駆動ロール１２に高摩擦かつ衝撃吸収性を有するゴム層を設けることにより、２次転写部へシート材が進入する際の衝撃が画像転写搬送手段１８に伝達しにくく、画質の劣化を防止することができる。また、駆動ロール１２は、その径を従動ロール１３、バックアップロール１４の径より小さくすることにより、２次転写後のシート材がシート材自身の弾性力で剥離し易くすることができる。また、従動ロール１３を後述するクリーニング手段１５のバックアップロールとして兼用させている。
【００９６】
なお、画像転写搬送手段１８を駆動ロール１２に対して図で右側に傾斜する方向に配設し、これに対応して各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋも駆動ロール１２に対して図で右側に傾斜する方向に斜めアーチ状に沿って配設してもよい。
【００９７】
クリーニング手段１５は、搬送方向下向きのベルト面１８ａ側に設けられ、二次転写後に画像転写搬送手段１８の表面に残留しているトナーを除去するクリーニングブレード１５ａと、回収したトナーを搬送するトナー搬送部材１５ｂを備えている。クリーニングブレード１５ａは、従動ロール１３への画像転写搬送手段１８の巻きかけ部において画像転写搬送手段１８に当接されている。また、画像転写搬送手段１８の裏面には、後述する各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの像担持体１７に対向して１次転写部材１６が当接され、１次転写部材１６には転写バイアスが印加されている。
【００９８】
露光手段Ｗは、斜め方向に配設された画像形成ユニットＤの斜め下方に形成された空間に配設されている。また、露光手段Ｗの下部でハウジング１０ａの底部には給紙ユニット３０が配設されている。露光手段Ｗは、全体がケースに収納され、ケースは、搬送方向下向きのベルト面の斜め下方に形成される空間に配設されている。ケースの底部には、ポリゴンミラーモータ２１ａ、ポリゴンミラー（回転多面鏡）２１ｂからなる単一のスキャナ手段２１を水平に配設されるとともに、各色の画像信号により変調される複数のレーザ光源２３からのレーザビームをポリゴンミラー２１ｂで反射させ各像担持体上に偏向走査する光学系Ｂには、単一のｆ−θレンズ２２および各色の走査光路が像担持体１７にそれぞれ非平行になって折り返すように複数の反射ミラー２４が配設されている。
【００９９】
上記構成からなる露光手段Ｗにおいては、ポリゴンミラー２１ｂから各色に対応した画像信号が、共通のデータクロック周波数に基づいて変調形成されたレーザビームで射出され、ｆ−θレンズ２２、反射ミラー２４を経て、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの像担持体１７に照射され、潜像が形成される。反射ミラー２４を設けることにより走査光路を屈曲させ、ケースの高さを低くすることが可能となり光学系のコンパクト化が可能となる。しかも、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの像担持体１７への走査光路長は同一の長さになるように反射ミラー２４が配置されている。このように各画像形成ユニットＤに対する露光手段Ｗのポリゴンミラー２１ｂから像担持体１７までの光路の長さ（光路長）が略同一の長さになるように構成することにより、各光路で走査された光ビームの走査幅も略同一になり、画像信号の形成にも特別な構成を必要としない。したがって、レーザ光源は、それぞれ異なる画像信号によってそれぞれ異なった色の画像に対応して変調されるにも関わらず、共通のデータクロック周波数に基づいて変調形成可能であり、共通の反射面を用いるため副走査方向の相対差から生じる色ずれを防止し、構造が簡単で安価なカラー画像形成装置を構成できる。
【０１００】
また、本実施形態においては、装置下方に走査光学系を配置することにより、画像形成手段の駆動系が装置を支持するフレームへ与える振動による走査光学系の振動を最小限にすることができ、画質の劣化を防止することができる。とくに、スキャナ手段２１をケースの底部に配置することにより、ポリゴンモータ２１ａ自身がケース全体に与える振動を最小限にすることができ、画質の劣化を防止することができる。また、振動源であるポリゴンモータ２１ａの数を一つにすることによりケース全体に与える振動を最小限にすることができる。
【０１０１】
給紙ユニット３０は、シート材が積層保持されている給紙カセット３５と、給紙カセット３５からシート材を一枚ずつ給送するピックアップロール３６を備えている。紙搬送ユニット１１は、二次転写部へのシート材の給紙タイミングを規定するゲートロール対３７（一方のロールはハウジング１０ａ側に設けられている）と、駆動ロール１２および画像転写搬送手段１８に圧接される二次転写手段としての二次転写ロール３９と、主記録媒体搬送路３８と、定着手段４０と、排紙ロール対４１と、両面プリント用搬送路４２を備えている。
【０１０２】
シート材に２次転写された２次画像（未定着トナー像）は、定着手段４０の形成するニップ部で所定の温度で定着される。本例においては、転写ベルトの搬送方向上向きのベルト面１８ｂの斜め上方に形成される空間、換言すれば、転写ベルトに対して画像形成ステーションと反対側の空間に定着手段４０を配設することが可能になり、露光手段Ｗ、画像転写搬送手段１８、画像形成手段への熱伝達を低減することができ、各色の色ずれ補正動作を行う頻度を少なくすることができる。特に、露光手段Ｗは、定着手段４０から最も離れた位置にあり、走査光学系部品の熱による変位を最小限にすることができ、色ズレを防ぐことができる。  本実施形態においては、画像転写搬送手段１８を駆動ロール１２に対して傾斜する方向に配設しているため、図で右側空間に広いスペースが生じその空間に定着手段４０を配設することができ、コンパクト化を実現することができると共に、定着手段４０で発生する熱が、左側に位置する露光ユニットＷ、画像転写搬送手段１８および各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋへ伝達されるのを防止することができる。また、画像形成ユニットＤの左側下部の空間に露光ユニットＷを配置することができるため、画像形成手段の駆動系がハウジング１０ａへ与える振動による、露光ユニットＷの走査光学系の振動を最小限に抑えることができ、画質の劣化を防止することができる。
【０１０３】
また、クリーニング手段を設置しないことに伴い、帯電手段としてはコロナ帯電手段１９を採用している。帯電手段がロールである場合は、微量ではあるが像担持体１７上に存在する１次転写残りトナーがロール上に堆積して帯電不良が発生するが、非接触帯電手段であるコロナ帯電手段１９はトナーが付着しにくく、帯電不良の発生を防ぐことができる。
【０１０４】
また、本実施形態では、中間転写ベルトを画像転写搬送手段１８として像担持体１７に接触させる構成としたが、表面にシート材を吸着して搬送移動し、該シート材の表面にトナー像を順次重ねて転写して画像を形成搬送するシート材搬送ベルトを画像転写搬送手段１８として像担持体１７に接触させる構成としてもよい。この場合、画像転写搬送手段１８であるシート材搬送ベルトのベルト搬送方向が像担持体１７に接触する下面で逆方向の上向きになる。
【０１０５】
図１９は熱定着ロール側にカールして排出されるシート材がシート材案内部材により案内される挙動を説明するための図、図２０は加圧ロール側にカールして排出されるシート材がシート材案内部材により案内される挙動を説明するための図である。定着後のシート材５の基本的なカール習性は、シート材５の吸湿状態やシート繊維状態又は構成素材、紙質、厚さ、全面が写真などのベタに近い比較的トナー量の多い画像か線画のような比較的トナー量の少ない画像か、表面の画像、裏面の画像がトナー量の多い／少ないいずれの画像かなどにより違い、それらの要因もあって、定着ニップ出口から排出されるシート材５は、熱定着ロール１に巻き付くことなく剥離され送り出されたとしても、熱定着ロール１側あるいは加圧ロール２側のいずれかにカールして排出される。
【０１０６】
定着ニップ出口から排出されるシート材５が図１９（Ｂ）に示すように定着ニップ接線であり仮想シート材搬送方向であるシート材５の搬送面Ｌに対して熱定着ロール１側にカールして進行する場合、図１９（Ａ）に示すようにまず、シート材５は、その先端が熱定着ロール１側に近接配置されたシート材案内部材８の案内斜面８ｃに当接すると（イ）、案内斜面８ｃに沿って先端が当接状態のまま案内されて進行し（ロ）、その当接反力として逆カール習性が付与されて（ハ）、最終的に仮想シート材搬送方向へと案内される（ニ）。この間、案内斜面８ｃにシート材５の先端が当接状態のままシート材５の搬送面Ｌに接近するように案内されることにより、シート材５の定着トナー像面は案内斜面８ｃから離間して摺擦することなく案内される。このようにシート材５の先端が当接状態のまま案内されて進行するので、当接面に滑剤処理を施しておくと、円滑にシート材５の先端を進行させることができる。
【０１０７】
逆に、定着ニップ出口から排出されるシート材５が図２０（Ｂ）に示すように定着ニップ接線であり仮想シート材搬送方向であるシート材５の搬送面Ｌに対して加圧ロール２側にカールして進行する場合、図２０（Ａ）に示すようにシート材５は、その先端が加圧ロール２側に近接配置されたシート材案内部材８の案内斜面８ｃに当接すると（イ）、案内斜面８ｃに沿って先端が当接状態のまま案内されて進行し（ロ）、その当接反力として逆カール習性が付与されて（ハ）、最終的に仮想シート材搬送方向へと案内される（ニ）。この間、案内斜面８ｃにシート材５の先端が当接状態のままシート材５の搬送面Ｌに接近するように案内されることにより、シート材５の裏面が定着トナー像面であってもこれが案内斜面８ｃから離間して摺擦することなく案内される。
【０１０８】
図２１は熱定着部材及び加圧部材の各種組み合わせにより構成される定着装置の実施の形態を示す図であり、上記実施形態に示した熱定着ロール、加圧ロール、耐熱ベルトは、下記のような各定着装置に採用することもできる。
【０１０９】
図２１（Ａ）に示す実施形態は、加熱源を内蔵した熱定着ロール１に加圧ロール２を対向配置して所定の押圧力で押圧した定着ニップを形成し、この定着ニップをシート材上に形成した未定着トナー像を通過させて定着する２ロール定着装置である。それぞれ、熱定着ロール１の表面は、弾性層１ｃを有し、加圧ロール２の表面は、熱定着ロール１の弾性層１ｃより硬質な構成として、熱定着ロール１に加圧ロール２を押圧することにより、熱定着ロール１の弾性層１ｃを凹状に弾性変形させて、シート材が熱定着ロール１から離れる方向にカール習性を付与する構造である。
【０１１０】
所謂サーフ定着器に適用した実施形態を示したのが図２１（Ｂ）である。セラミック基体等の平坦な面上に面状発熱体５１を設け、この面状発熱体５１表面に摺動可能に耐熱ベルト５３を配備して、この耐熱ベルト５３に加圧ロール５２を対向配置して所定の押圧力で押圧した定着ニップを形成し、この定着ニップをシート材上に形成した未定着トナー像を通過させて定着するベルト定着装置である。加圧ロール５２の表面には弾性層５２ｃを設け、耐熱ベルト５３を面状発熱体５１方向に押圧した時に耐熱ベルト５３が面状発熱体５１表面に沿って密着して熱伝達が良好になるように構成されていて、定着ニップは平坦な面状発熱体５１表面に沿った耐熱ベルト５３表面が基準になるので平坦ニップになる。平坦ニップを通過するシート材は、耐熱ベルト５３側あるいは加圧ロール５２側のいずれ側にもカール習性が付与されない構造である。しかし、シート材は、未定着トナー像のトナー特性やシート材の吸湿状態、シート繊維状態又は構成素材などで予期せぬ特質をもたらすことがあり、平坦ニップを通過したシート材が耐熱ベルト５３側に沿って進行した場合には、耐熱ベルト５３が平坦な面状発熱体５１表面に沿って密着した状態から開放されて略円形のフリー状態になる形状編曲部位でシート材の自らの復帰力（通称これをシート材の腰と称す）によって耐熱ベルト５３から容易に分離する。しかし、シート材ジャムなどの予期せぬ対応として強制的に剥がすための手段としてまでは機能発揮を要しないが安全性を考慮すると、シート材案内部材５８を定着ニップ出口側に近接配設して搬送経路を定めておくことがトラブルレスな構成に有効である。
【０１１１】
図２１（Ｃ）に示す実施形態は、加熱源６１ａを内蔵した熱定着ロール６１に耐熱ベルト６３を配備し、耐熱ベルト６３は、その内部に熱定着ロール６１側に所定の押圧力で押圧する押圧部材６２を内蔵し、熱定着ロール６１に所定角度分巻き付けて従動可能に構成することにより、定着ニップを形成し、この定着ニップをシート材上に形成した未定着トナー像を通過させて定着するベルト定着装置である。熱定着ロール６１の表面には弾性層６１ｃを設け、押圧部材６２には耐熱ベルト６３を熱定着ロール６１に押圧して幅広い定着ニップを形成するための弾性部材で構成されたプレニップ部材６２ｃと、熱定着ロール６１表面の弾性層を局所的に変形させて熱定着ロール６１からシート材の剥離性を高めるための熱定着ロール６１外径の曲率より小さな曲率で形成した剥離ニップ部材６２ｄとを備えた構造を有している。
【０１１２】
上記構造により定着後のシート材が熱定着ロール６１または耐熱ベルト６３に巻き付くこともなく、シート材を強制的に剥がすための剥離爪や剥離板などの手段を不要にしている。しかし、シート材は、未定着トナー像のトナー特性やシート材の吸湿状態、シート繊維状態又は構成素材などで予期せぬ特質をもたらすことがあり、また、シート材ジャムなどの予期せぬ対応として強制的に剥がすための手段としてまでは機能発揮を要しないが安全性を考慮すると、シート材案内部材６８を定着ニップ出口側に近接配設して搬送経路を定めておくことがトラブルレスな構成に有効である。
【０１１３】
図２１（Ｄ）に示す実施形態は、コイル７１ａに高周波電流を印加することによって発熱可能な金属製の発熱ベルト７１に加圧ロール７２を対向配置して所定の押圧力で押圧した定着ニップを形成し、この定着ニップをシート材上に形成した未定着トナー像を通過させて定着する発熱ベルト定着装置である。発熱ベルト７１は、薄板ＳＵＳパイプやニッケル電鋳管等の金属部材を基体にして表面にシリコンゴム等の耐熱弾性層を形成してその表面にＰＦＡ表層を設けていて、金属基体部と共に弾性変形可能に構成されている。一方、加圧ロール７２は、構成必須要件ではないが表面に弾性層を有し、かつ発熱ベルト７１に押圧すると発熱ベルト７１全体を凹ませて変形させるには充分な表面合成を有し、発熱ベルト７１に凹状の定着ニップを形成する。そのため、シート材上に形成した未定着トナー像を定着すると、シート材が発熱ベルト７１から離れる方向に弾性変形させてシート材にカール習性を付与するので、定着後のシート材が発熱ベルト７１、加圧ロール７２に巻き付くこともなく、強制的にシート材を発熱ベルト７１、加圧ロール７２から剥がすための手段が不要にしている。加圧ロール７２と発熱ベルト７１との硬質度バランスと押圧力によって、シート材が付与される発熱ベルト７１、加圧ロール７２から離れる方向のカール習性量は容易に調節可能である。このような構成により定着後のシート材が発熱ベルト７１、加圧ロール７２に巻き付くこともなく、シート材を強制的に剥がすための剥離爪や剥離板などの手段を不要にしているが、シート材は、未定着トナー像のトナー特性やシート材の吸湿状態、シート繊維状態又は構成素材などで予期せぬ特質をもたらすことがあり、また、シート材ジャムなどの予期せぬ対応として強制的に剥がすための手段としてまでは機能発揮を要しないが安全性を考慮すると、シート材案内部材６８を定着ニップ出口側に近接配設して搬送経路を定めておくことがトラブルレスな構成に有効である。
【０１１４】
図２１（Ｅ）に示す実施形態は、加熱源８４ａを内蔵した加熱ロール８４との間に耐熱ベルト８３を張架した熱定着ロール８１に加圧ロール８２を対向配置して所定の押圧力で押圧した定着ニップを形成し、この定着ニップをシート材上に形成した未定着トナー像を通過させて定着するベルト定着装置である。熱定着ロール８１の表面は弾性層８１ｃを有し、加圧ロール８２の表面は、熱定着ロール８１の弾性層８１ｃより硬質な構成として、耐熱ベルト８３を介して熱定着ロール８１に加圧ロール８２を押圧することにより、熱定着ロール８１の弾性層８１ｃを凹状に弾性変形させて、シート材が熱定着ロール８１から離れる方向にカール習性を付与する構造である。
【０１１５】
図２１（Ｆ）に示す実施形態は、加熱源９４ａを内蔵した加熱ロール９４との間に耐熱ベルト９３を張架した定着ロール９１を配備し、耐熱ベルト９３に加圧ロール９２を対向配置して所定の押圧力で押圧した定着ニップを形成し、この定着ニップをシート材上に形成した未定着トナー像を通過させて定着するベルト定着装置である。加圧ロール９２の表面は、加熱ロール９４と定着ロール９１に張架した耐熱ベルト９３を接線状態から凹状に変形する位置まで押圧し、シート材が耐熱ベルト９３から離れる方向にカール習性を付与する構造である。
【０１１６】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、ベルト支持部材として加圧ロールとベルト張架摺動部材により耐熱ベルトを張架する構成で説明したが、ベルト張架摺動部材に代えて摺動部材ではなく回転ロールを用いても同様に実現可能であり、加熱源を内蔵した加圧ロールを用いたが、加熱源を内蔵しない加圧ロールであってもよいことをいうまでもない。また、案内斜面として、一定の角度の平面形状の板状部材を用いたが、シート材の案内方向に沿って湾曲する形状、屈曲する形状のものを使用してもよい。また、１対のシート材案内部材をシート材の搬送面両側に対称に配設したが、両面に画像を形成しない片面のみの装置の場合など、装置構成に対応して非対称にしてもよいし、片側のみにシート材案内部材を配設するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明に係る定着装置の１実施形態を示す断面図である。
【図２】耐熱ベルトの実施の形態を示す図である。
【図３】定着装置の要部温度変化を模式的に示す図である。
【図４】定着ニップ出口側に近接配設するシート材案内部材の斜視図である。
【図５】図１のＹ−Ｙ線に沿って矢印方向に見た断面図である。
【図６】図１の詳細構造を示し、Ｘ−Ｘ線で切断し矢印方向に見た断面図である。
【図７】図１で耐熱ベルトを除去した一部拡大断面図である。
【図８】図７で耐熱ベルト３を装着した図である。
【図９】図８でシート材の通過時の状態を示す図である。
【図１０】ニップ通過位置に応じ変化する定着圧力の例を示す図である。
【図１１】図１の定着装置の変形例を示し、図１１（Ａ）は断面図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）のＹ−Ｙ線に沿って矢印方向に見た断面図である。
【図１２】図１の定着装置の変形例を示す断面図である。
【図１３】本発明の定着装置の他の実施形態を示し、図１３（Ａ）は断面図、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）のＹ−Ｙ線に沿って矢印方向に見た断面図である。
【図１４】図１３においてシート材非通過時の状態を示し、図１４（Ａ）は図１３（Ａ）の一部拡大断面図、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）のＸ−Ｘ線で切断し矢印方向に見た断面図である。
【図１５】図１３においてシート材通過時の状態を示し、図１５（Ａ）は図１３（Ａ）の一部拡大断面図、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）のＸ−Ｘ線で切断し矢印方向に見た断面図である。
【図１６】図１５においてニップ通過位置に応じて変化する定着圧力の例を示す図である。
【図１７】図１３の実施形態の変形例を示し、図１７（Ａ）は断面図、図１７（Ｂ）は図１７（Ａ）のＹ−Ｙ線に沿って矢印方向に見た断面図である。
【図１８】本発明の画像形成装置の１実施の形態を示す模式的断面図である。
【図１９】熱定着ロール側にカールして排出されるシート材がシート材案内部材により案内される挙動を説明するための図である。
【図２０】加圧ロール側にカールして排出されるシート材がシート材案内部材により案内される挙動を説明するための図である。
【図２１】熱定着部材及び加圧部材の各種組み合わせにより構成される定着装置の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１…熱定着ロール、１ａ…ハロゲンランプ、１ｂ…ロール基材、１ｃ…弾性体、２…加圧ロール、２ａ…回転軸、２ｂ…ロール基材、２ｃ…弾性体、３…耐熱ベルト、４…ベルト張架摺動部材、４ａ…突壁、５…シート材、５ａ…未定着トナー像、６…クリーニング部材、７…フレーム、８…シート材案内部材、９…スプリング、Ｌ…押圧部接線
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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