(57)【要約】【課題】ベルト部材を用いた定着装置において、記録紙をベルト部材から安定的に分離する。【解決手段】回動可能な定着ロール６１１に張架される定着ベルト６１０から用紙Ｐを剥離する剥離パッド６４が、定着ロール６１１と加圧ロール６２との圧接部の下流側近傍にて、定着ベルト６１０の外表面を加圧ロール６２に押圧するように配置されており、さらに、異なるニップ圧を形成可能な複数の押圧部材（上流側剥離パッド６４１と下流側剥離パッド６４２）で構成されている。【選択図】図６
2007147905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材に担持されたトナー像を定着する定着装置であって、
回動可能な定着ロールと、
前記定着ロールに張架されるベルト部材と、
前記ベルト部材を介して前記定着ロールを押圧する加圧部材と、
前記定着ロールと前記加圧部材との圧接部の下流側近傍にて、前記ベルト部材の外表面を前記加圧部材に押圧する剥離部材とを備え、
前記剥離部材は、異なるニップ圧を形成可能な複数の押圧部材で構成されたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記剥離部材は、前記定着ロールと前記加圧部材との圧接部の下流側近傍にて、前記ベルト部材の外表面を当該加圧部材に押圧する第１押圧部材と、当該第１押圧部材の前記ベルト部材の移動方向下流側にて、当該第１押圧部材による押圧力よりも小さな押圧力で当該ベルト部材の外表面を当該加圧部材に押圧する第２押圧部材とで構成されたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記剥離部材は、前記ベルト部材の移動方向最上流部に配置された前記押圧部材が、前記定着ロール側に面する側面が当該定着ロールの表面形状に倣った略円弧状に形成された剛体で構成されたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項４】
前記剥離部材は、前記ベルト部材の移動方向最下流部に配置された前記押圧部材が、前記定着ロール側とは反対側に位置して前記定着ベルトの進行方向を屈曲するように変化させる剥離面を備えた弾性体で構成されたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項５】
前記加圧部材は弾性層を備え、前記ベルト部材の移動方向最下流部に配置された前記押圧部材の弾性係数は、当該加圧部材の弾性係数よりも小さく構成されたことを特徴とする請求項４記載の定着装置。
【請求項６】
前記剥離部材は、前記ベルト部材の移動方向最下流部に配置された前記押圧部材が、当該複数の押圧部材のいずれかに固定されるとともに、前記ベルト部材の移動方向下流側が自由端で形成されたバネ弾性を有する板状部材で構成されたことを特徴とする請求項４記載の定着装置。
【請求項７】
前記剥離部材は、前記複数の押圧部材が一体的に構成されたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項８】
前記剥離部材は、前記複数の押圧部材が前記ベルト部材の外表面を前記加圧部材に押圧する押圧面が、段差の無い連続した平面、または当該加圧部材の表面形状に倣った段差の無い連続した曲面で形成されたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項９】
記録材に担持されたトナー像を定着する定着装置であって、
回動可能な定着ロールと、
前記定着ロールに張架されるベルト部材と、
前記ベルト部材を張架する張架ロールと、
前記ベルト部材を介して前記定着ロールに押圧するように配置され、弾性を有する加圧部材と、
前記定着ロールと前記加圧部材との圧接部の下流側近傍にて、前記ベルト部材の外表面を前記加圧部材に押圧する剥離部材とを備え、
前記剥離部材は、前記ベルト部材の移動方向上流側にて第１のニップ圧で押圧する第１ニップ圧領域と、当該ベルト部材の移動方向下流側にて第２のニップ圧で押圧する第２ニップ圧領域とを形成することを特徴とする定着装置。
【請求項１０】
前記第１ニップ圧領域は、前記第１のニップ圧Ｐｎが、前記ベルト部材の絶対温度をＴｎ、周辺環境の絶対温度をＴｏ、大気圧をＰｏとして、
Ｐｎ≧Ｐｏ×（Ｔｎ／Ｔｏ−１）
を満たすように設定されたことを特徴とする請求項９記載の定着装置。
【請求項１１】
前記第２ニップ圧領域は、前記第２のニップ圧が前記加圧ロール表面に変形を生じさせないニップ圧に設定されたことを特徴とする請求項９記載の定着装置。
【請求項１２】
前記剥離部材は、前記第１ニップ圧領域から前記第２ニップ圧領域に至る領域にて、前記第１のニップ圧および前記第２のニップ圧を前記ベルト部材の進行方向に向けて単調減少するように設定することを特徴とする請求項９記載の定着装置。
【請求項１３】
前記加圧部材は、前記定着ロールとの圧接部での凹み量が当該定着ロールの凹み量よりも大きいことを特徴とする請求項９記載の定着装置。
【請求項１４】
前記剥離部材は、前記ベルト部材の進行方向上流側端部が前記定着ロールと前記加圧部材とで画成されるくさび状領域内に配置されることを特徴とする請求項９記載の定着装置。
【請求項１５】
前記定着ロールは内部に加熱部材が配設され、前記張架ロールは内部に加熱部材が配設されたことを特徴とする請求項９記載の定着装置。
【請求項１６】
トナー像を形成するトナー像形成部と、
前記トナー像形成部によって形成されたトナー像を記録材上に転写する転写部と、
前記記録材上に転写されたトナー像を当該記録材に定着する定着部とを含み、
前記定着部は、
回動可能な定着ロールと、
前記定着ロールに張架されるベルト部材と、
前記ベルト部材を介して前記定着ロールに押圧する加圧部材と、
前記定着ロールと前記加圧部材との圧接部の下流側近傍にて、前記ベルト部材の外表面を前記加圧部材に押圧する剥離部材とを備え、
前記剥離部材は、異なるニップ圧を形成可能な複数の押圧部材で構成されたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
前記定着部の前記剥離部材は、前記定着ロールと前記加圧部材との圧接部の下流側近傍にて、前記ベルト部材の外表面を気泡が生じない第１のニップ圧で当該加圧部材に押圧する第１押圧部材と、当該第１押圧部材の当該ベルト部材の移動方向下流側にて、当該ベルト部材の外表面を当該加圧部材に変形を生じさせない第２のニップ圧で当該加圧部材に押圧する第２押圧部材とで構成されたことを特徴とする請求項１６記載の画像形成装置。
【請求項１８】
前記定着部は、前記第１押圧部材の前記第１のニップ圧Ｐｎが、前記ベルト部材の絶対温度をＴｎ、周辺環境の絶対温度をＴｏ、大気圧をＰｏとして、
Ｐｎ≧Ｐｏ×（Ｔｎ／Ｔｏ−１）
を満たすように設定されたことを特徴とする請求項１７記載の画像形成装置。
【請求項１９】
前記定着部は、前記定着ロールと前記加圧部材との圧接部の最下流部から当該加圧部材と前記剥離部材との圧接部の最下流部に至る領域のニップ圧が、前記ベルト部材の進行方向に向けて単調減少するように設定されたことを特徴とする請求項１６記載の画像形成装置。
【請求項２０】
前記定着部は、前記加圧部材が、複数の張架ロールによってベルト部材が張架された加圧ベルトモジュールで形成されたことを特徴とする請求項１６記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電子写真方式を利用した画像形成装置に用いられる定着装置等に関し、より詳しくは回動可能なベルト部材を備えた定着装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置では、一般に、一定速度で回転する感光体ドラムの表面が帯電器によって一様に帯電された後、画像情報に基づいて制御されたレーザ光が走査露光され、静電潜像が形成される。感光体ドラム上に形成された静電潜像は、現像器により現像され、現像されたトナー像は記録紙上に静電転写される。そして、定着装置によってトナー像が記録紙に定着され、画像が形成される。
【０００３】
かかる画像形成装置に用いられる定着装置としては、２ロール方式と呼ばれる構成が従来より広く一般に利用されている。この２ロール方式の定着装置は、内部に加熱源（ヒータ）が配設された円筒状の芯金の表面に、耐熱性弾性層と離型層とが積層されて形成された定着ロールと、芯金に耐熱性弾性層と耐熱性樹脂被膜あるいは耐熱性ゴム被膜による離型層とが積層されて形成された加圧ロールとが互いに圧接されて構成されている。そして、定着ロールと加圧ロールとの圧接領域（ニップ部）に、未定着トナー像を担持した記録紙を通過させ、未定着トナー像に対して加熱と加圧とを行うことにより、トナー像を定着している。
【０００４】
ところで、近年、画像形成装置では、高生産性化やカラー化が急速に進展するとともに、両面印刷機構を備えたものも多く開発されている。さらには、今後も画像形成装置の高速化は加速していくものと予想される。そのため、画像形成装置に搭載される定着装置においても、高速化への対応を一段と進める必要性が高まっている。
ところが、従来の２ロール方式の定着装置は、高速で連続して送られてくる多数枚の記録紙に対しては、充分な定着処理を行うことが困難であるという問題を有している。すなわち、２ロール方式の定着装置においては、定着ロールを構成する芯金や芯金に被覆されたシリコーンゴム等からなる弾性層等が熱的抵抗体として作用する。そのため、２ロール方式の定着装置では、記録紙が定着ロールの表面から奪う熱量に対応した熱量を、定着ロールの内部に配置したヒータから即応的に、かつ充分に供給することが構造的に難しい。
その結果、２ロール方式の定着装置に高速で連続して記録紙が送られると、定着ロールの表面温度が漸次低下し、次第に定着性能が低下するという不都合が生じる。また、画像形成装置の立ち上がり時において、定着ロールの表面温度が一時的に落ち込む所謂「温度ドループ現象」が発生し易くなる。特に、記録紙として熱容量の大きい厚紙等が使用される場合には、定着ロールの表面から奪われる熱量が大きくなるので、定着性能の低下や温度ドループが大きくなり、定着不良に基づく画像品質の劣化を生じさせることとなる。
【０００５】
かかる状況から、２ロール方式の定着装置を用いた場合に生じる上記した問題点を解消し、画像形成装置の高速化に対応した定着装置を実現する技術が開発されている。例えば、記録紙を加熱する加熱部材が、複数の張架ロールによって張架されたフィルム状のベルト部材（定着ベルト）で構成された定着装置に関する技術が存在する（例えば、特許文献１参照）。
このような定着ベルトを用いた定着装置では、ニップ部に進入する前に予め張架ロール内に配設されたヒータによって定着ベルトを充分に加熱しておき、ニップ部においては加熱された定着ベルトから記録紙およびトナー像に熱を加えることでトナー像を定着している。そのため、定着ベルトが定着処理の間に記録紙によって熱を奪われても、定着ベルト自体の熱容量が小さいことから、定着ベルトは張架ロール内のヒータにより短時間で所定の定着可能温度まで回復させることが可能である。それにより、加熱部材として定着ベルトを用いた定着装置では、ニップ部内に進入する際の定着ベルトの温度を所定値に維持することが容易となり、画像形成装置が高速化されても、ニップ部に充分な熱量を供給することが可能である。
【０００６】
しかし、定着ベルトを用いた定着装置においても、記録紙の表面にはトナー像が担持されているため、定着ベルトの熱によってトナー像が溶融した際に、トナー像が接着剤となって記録紙と定着ベルトとの間に付着力が作用する。そのため、従来の２ロール方式の定着装置と同様に、定着ベルト表面から記録紙を剥離する機構を設ける必要がある。特に、画像形成装置の高速化が図られた場合には、定着装置において一旦剥離不良が生じて紙詰まり（ジャム）が生じると、その影響を受けて損傷する後続の記録紙の枚数も多くなることから、ニップ部を高速で通過した記録紙を定着ベルト側から安定的かつ確実に剥離する必要がある。
【０００７】
記録紙を定着ベルト表面から剥離する機構としては、上記した特許文献１に記載されたように、従来よりニップ部の下流側に定着ベルトに当接して分離爪を配設する構成が用いられている。また、定着ロールと加熱ロールとに張架された定着ベルトに対して加圧ロールが圧接して配設された構成の定着装置においては、ニップ部の出口部（最下流部）に対応した位置の定着ベルトの内側に、かかる出口部における定着ベルトの曲率を大きく設定するための固定部材を設け、定着ベルトの曲率の変化により記録紙を剥離する構成も用いられる（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平３−１３３８７１号公報(第４頁、図３)
【特許文献２】特開２００３−５５６６号公報(第６−８頁、図４)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、定着ベルトを用いた定着装置において、記録紙を定着ベルト表面から剥離する機構として分離爪を用いる場合には、記録紙を定着ベルト側から安定的に剥離するために、分離爪を定着ベルトに当接させて配設する必要がある。そのために、定着ベルト表面は分離爪によって磨耗され易くなる。そして、定着ベルト表面に分離爪による磨耗が生じると、定着画像上に定着ベルト表面の磨耗痕に対応した定着ムラが発生して画像品質を低下させる場合がある。また、磨耗痕上にオフセットしたトナーが次第に付着堆積して、定着画像上に汚れを生じさせることもある。さらには、定着ベルト表面の磨耗が進んだ場合には、薄層の定着ベルトは最終的に破断に至り、定着装置の機能が損なわれるおそれもある。
【００１０】
また、記録紙を定着ベルト表面から剥離する機構として、ニップ部の出口部に定着ベルトの曲率を大きく形成するための固定部材を設ける場合には、定着ロールと加圧ロールとが圧接されるニップ部の入口部と、固定部材が配設される出口部との間のニップ中間領域においては、定着ベルトは定着ベルトの張力のみによって加圧ロールに圧接されることとなる。そのために、ニップ中間領域でのニップ圧は、比較的低いものとなる。そして、このような低ニップ圧領域において記録紙やトナーが加熱されると、記録紙中の水分が気化して水蒸気となったり、トナー中の空気が熱膨張するなどして、定着ベルトと加圧ロールとの間にエアーギャップ（気泡）が生じることがある。このようなエアーギャップが生じた場合には、ニップ部内に存在する記録紙上のトナーが未だ完全に定着されていない状態にあることから、気泡が動き回って、未定着トナーが乱され易くなる。その結果、定着画像にムラ等の画像不良が発生し、画像品質の低下を招くという大きな問題が生じる。
【００１１】
そこで本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ベルト部材を用いた定着装置において、記録紙をベルト部材から安定的に分離することにある。
また、他の目的は、画像形成装置の高速化を図った場合においても、高い定着性能を維持することができる定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる目的のもと、本発明の定着装置は、記録材に担持されたトナー像を定着する定着装置であって、回動可能な定着ロールと、定着ロールに張架されるベルト部材と、ベルト部材を介して定着ロールを押圧する加圧部材と、定着ロールと加圧部材との圧接部の下流側近傍にて、ベルト部材の外表面を加圧部材に押圧する剥離部材とを備え、剥離部材は、異なるニップ圧を形成可能な複数の押圧部材で構成されたことを特徴としている。
【００１３】
ここで、剥離部材は、定着ロールと加圧部材との圧接部の下流側近傍にて、ベルト部材の外表面を加圧部材に押圧する第１押圧部材と、第１押圧部材のベルト部材の移動方向下流側にて、第１押圧部材による押圧力よりも小さな押圧力でベルト部材の外表面を加圧部材に押圧する第２押圧部材とで構成されたことを特徴とすることができる。
また、剥離部材は、ベルト部材の移動方向最上流部に配置された押圧部材が、定着ロール側に面する側面が定着ロールの表面形状に倣った略円弧状に形成された剛体で構成されたことを特徴とすることもできる。
【００１４】
さらに、剥離部材は、ベルト部材の移動方向最下流部に配置された押圧部材が、定着ロール側とは反対側に位置して定着ベルトの進行方向を屈曲するように変化させる剥離面を備えた弾性体で構成されたことを特徴とすることもできる。特に、加圧ロールは弾性層を備え、ベルト部材の移動方向最下流部に配置された押圧部材の弾性係数は、加圧ロールの弾性係数よりも小さく構成されたことを特徴とすることもできる。加えて、剥離部材は、ベルト部材の移動方向最下流部に配置された押圧部材が、複数の押圧部材のいずれかに固定されるとともに、ベルト部材の移動方向下流側が自由端で形成されたバネ弾性を有する板状部材で構成されたことを特徴とすることもできる。
【００１５】
また、剥離部材は、複数の押圧部材が一体的に構成されたことを特徴とすることができる。さらに、剥離部材は、複数の押圧部材がベルト部材の外表面を加圧部材に押圧する押圧面が、段差の無い連続した平面、または加圧部材の表面形状に倣った段差の無い連続した曲面で形成されたことを特徴とすることもできる。
【００１６】
また、本発明の定着装置は、記録材に担持されたトナー像を定着する定着装置であって、回動可能な定着ロールと、定着ロールに張架されるベルト部材と、ベルト部材を張架する張架ロールと、ベルト部材を介して定着ロールに押圧するように配置され、弾性を有する加圧部材と、定着ロールと加圧部材との圧接部の下流側近傍にて、ベルト部材の外表面を加圧部材に押圧する剥離部材とを備え、剥離部材は、ベルト部材の移動方向上流側にて第１のニップ圧で押圧する第１ニップ圧領域と、ベルト部材の移動方向下流側にて第２のニップ圧で押圧する第２ニップ圧領域とを形成することを特徴としている。
【００１７】
ここで、第１ニップ圧領域は、第１のニップ圧Ｐｎが、ベルト部材の絶対温度をＴｎ、周辺環境の絶対温度をＴｏ、大気圧をＰｏとして、Ｐｎ≧Ｐｏ×（Ｔｎ／Ｔｏ−１）を満たすように設定されたことを特徴とすることができる。また、第２ニップ圧領域は、第２のニップ圧が加圧ロール表面に変形を生じさせないニップ圧に設定されたことを特徴とすることもできる。加えて、剥離部材は、第１ニップ圧領域から第２ニップ圧領域に至る領域にて、第１のニップ圧および第２のニップ圧をベルト部材の進行方向に向けて単調減少するように設定することを特徴とすることができる。
また、加圧部材は、定着ロールとの圧接部での凹み量が定着ロールの凹み量よりも大きいことを特徴とすることができる。さらに、剥離部材は、ベルト部材の進行方向上流側端部が定着ロールと加圧部材とで画成されるくさび状領域内に配置されることを特徴とすることができる。
加えて、定着ロールは内部に加熱部材が配設され、張架ロールは内部に加熱部材が配設されたことを構成することができる。
【００１８】
さらに、本発明を画像形成装置として捉え、本発明の画像形成装置は、トナー像を形成するトナー像形成部と、トナー像形成部によって形成されたトナー像を記録材上に転写する転写部と、記録材上に転写されたトナー像を記録材に定着する定着部とを含み、定着部は、回動可能な定着ロールと、定着ロールに張架されるベルト部材と、ベルト部材を介して定着ロールに押圧する加圧部材と、定着ロールと加圧部材との圧接部の下流側近傍にて、ベルト部材の外表面を加圧部材に押圧する剥離部材とを備え、剥離部材は、異なるニップ圧を形成可能な複数の押圧部材で構成されたことを特徴としている。
【００１９】
ここで、定着部の剥離部材は、定着ロールと加圧部材との圧接部の下流側近傍にて、ベルト部材の外表面を気泡が生じない第１のニップ圧で加圧部材に押圧する第１押圧部材と、第１押圧部材のベルト部材の移動方向下流側にて、ベルト部材の外表面を加圧部材に変形を生じさせない第２のニップ圧で加圧部材に押圧する第２押圧部材とで構成されたことを特徴とすることができる。
また、定着部は、第１押圧部材の第１のニップ圧Ｐｎが、ベルト部材の絶対温度をＴｎ、周辺環境の絶対温度をＴｏ、大気圧をＰｏとして、Ｐｎ≧Ｐｏ×（Ｔｎ／Ｔｏ−１）を満たすように設定されたことを特徴とすることもできる。さらに、定着部は、定着ロールと加圧部材との圧接部の最下流部から加圧部材と剥離部材との圧接部の最下流部に至る領域のニップ圧が、ベルト部材の進行方向に向けて単調減少するように設定されたことを特徴とすることもできる。
加えて、定着部は、加圧部材が、複数の張架ロールによってベルト部材が張架された加圧ベルトモジュールで形成されたことを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、画像形成装置の高速化を図った場合においても、記録紙をベルト部材から安定的に剥離することが可能となる。また、高い定着性能を安定して維持することができるので、良質な画像を短時間で大量に提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[実施の形態１]
図１は本実施の形態が適用される画像形成装置の一例としてのデジタルカラープリンタ１を示した概略構成図である。図１に示すデジタルカラープリンタ１は、所謂タンデム型であり、各色の画像データに対応して画像形成を行なう画像形成プロセス部２０、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３や画像読取装置４に接続され、これらから受信された画像データに対して所定の画像処理を施す画像処理部（ＩＰＳ：Image Processing System）２２、各装置(各部)の動作を制御する制御部１０を備えている。
【００２２】
画像形成プロセス部２０は、一定の間隔を置いて並列的に配置される４つの画像形成ユニット２６Ｙ,２６Ｍ,２６Ｃ,２６Ｋを備えている。画像形成ユニット２６Ｙ,２６Ｍ,２６Ｃ,２６Ｋは、静電潜像を形成してトナー像を担持する感光体ドラム３１、感光体ドラム３１の表面を所定電位で一様に帯電する帯電ロール３２、感光体ドラム３１上に形成された静電潜像を現像する現像器３３、転写後の感光体ドラム３１表面を清掃するドラムクリーナ３４を含んで構成されている。また、画像形成ユニット２６Ｙ,２６Ｍ,２６Ｃ,２６Ｋそれぞれに対応して、感光体ドラム３１を露光するレーザ露光装置２５Ｙ,２５Ｍ,２５Ｃ,２５Ｋが設けられている。
ここで、各画像形成ユニット２６Ｙ,２６Ｍ,２６Ｃ,２６Ｋは、現像器３３に収納されたトナーを除いて、略同様に構成されている。そして、画像形成ユニット２６Ｙ,２６Ｍ,２６Ｃ,２６Ｋは、それぞれがイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像を形成する。
【００２３】
また、画像形成プロセス部２０は、各画像形成ユニット２６Ｙ,２６Ｍ,２６Ｃ,２６Ｋの感光体ドラム３１にて形成された各色のトナー像が多重転写される中間転写ベルト４１、各画像形成ユニット２６Ｙ,２６Ｍ,２６Ｃ,２６Ｋの各色トナー像を一次転写部Ｔ１にて中間転写ベルト４１に順次転写（一次転写）させる一次転写ロール４２、中間転写ベルト４１上に転写された重畳トナー像を二次転写部Ｔ２にて記録材（記録紙）である用紙Ｐに一括転写（二次転写）させる二次転写ロール５０、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置６０を備えている。
【００２４】
本実施の形態のデジタルカラープリンタ１では、画像形成プロセス部２０は、制御部１０から供給される制御信号に基づいて画像形成動作を行なう。その際に、ＰＣ３や画像読取装置４から入力された画像データは、ＩＰＳ２２によって画像処理が施され、各レーザ露光装置２５Ｙ,２５Ｍ,２５Ｃ,２５Ｋに供給される。そして、例えばイエロー（Ｙ）の画像形成ユニット２６Ｙでは、帯電ロール３２により所定電位で一様に帯電された感光体ドラム３１の表面が、ＩＰＳ２２から得られた画像データに基づいてレーザ露光装置２５Ｙにより走査露光されて、感光体ドラム３１上に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像器３３により現像され、感光体ドラム３１上にはＹのトナー像が形成される。同様に、画像形成ユニット２６Ｍ,２６Ｃ,２６Ｋにおいても、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色トナー像が形成される。
【００２５】
各画像形成ユニット２６Ｙ,２６Ｍ,２６Ｃ,２６Ｋで形成された各色トナー像は、図１の矢印Ａ方向に回動する中間転写ベルト４１上に、一次転写ロール４２により順次静電吸引され、中間転写ベルト４１上に重畳されたトナー像が形成される。重畳トナー像は、中間転写ベルト４１の移動に伴って二次転写ロール５０が配設された二次転写部Ｔ２に搬送される。重畳トナー像が二次転写部Ｔ２に搬送されると、トナー像が二次転写部Ｔ２に搬送されるタイミングに合わせて用紙Ｐが二次転写部Ｔ２に供給される。そして、二次転写部Ｔ２にて二次転写ロール５０により形成される転写電界により、重畳トナー像は搬送されてきた用紙Ｐ上に一括して静電転写される。
その後、重畳トナー像が静電転写された用紙Ｐは、中間転写ベルト４１から剥離され、搬送ベルト７６,７７により定着装置６０まで搬送される。定着装置６０に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着装置６０によって熱および圧力による定着処理を受けることで用紙Ｐ上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Ｐは、画像形成装置の排出部に設けられた排紙載置部（不図示）に搬送される。
【００２６】
次に、本実施の形態の画像形成装置に用いられる定着装置６０について説明する。
図２は本実施の形態の定着装置６０の概略構成を示す側断面図である。この定着装置６０は、加熱部材の一例としての定着ベルトモジュール６１と、定着ベルトモジュール６１に対して圧接して配置された加圧部材の一例としての加圧ロール６２とで主要部が構成されている。
定着ベルトモジュール６１は、ベルト部材の一例としての定着ベルト６１０、定着ベルト６１０を張架しながら回転駆動する定着ロール６１１、内側から定着ベルト６１０を張架する張架ロール６１２、外側から定着ベルト６１０を張架する張架ロール６１３、定着ロール６１１と張架ロール６１２との間で定着ベルト６１０の姿勢を矯正する姿勢矯正ロール６１４、定着ベルトモジュール６１と加圧ロール６２とが圧接される領域であるニップ部Ｎ内の下流側領域に配置され、用紙Ｐを定着ベルト６１０から剥離する剥離部材の一例としての剥離パッド６４、ニップ部Ｎの下流側において定着ベルト６１０を張架する張架ロール６１５により主要部が構成されている。
【００２７】
定着ロール６１１は、外径６５ｍｍ、長さ３６０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのアルミニウムからなる円筒状のコアロール（芯金）に、コアロール表面の金属磨耗を防止する保護層として、厚さ２００μｍのフッ素樹脂が皮膜して形成されたハードロールである。ただし、定着ロール６１１は、この構成に限られるものではなく、加圧ロール６２との間でニップ部Ｎを形成する際に、加圧ロール６２からの押圧力に対して殆ど変形を生じない充分にハードなロールとして機能する構成であればよい。そして定着ロール６１１は、図示しない駆動モータからの駆動力を受けて、４４０ｍｍ／ｓの表面速度で矢印Ｃ方向に回転する。
また、定着ロール６１１の内部には、加熱源として定格９００Ｗのハロゲンヒータ６１６ａが配設され、定着ロール６１１の表面に接触するように配置された温度センサ６１７ａの計測値に基づき、画像形成装置の制御部１０（図１参照）が定着ロール６１１の表面温度を１５０℃に制御している。
【００２８】
定着ベルト６１０は、周長３１４ｍｍ、幅３４０ｍｍのフレキシブルなエンドレスベルトである。また、定着ベルト６１０は多層構造を有しており、厚さ８０μｍのポリイミド樹脂で形成されたベース層と、ベース層の表面側（外周面側）に積層された厚さ２００μｍのシリコーンゴムからなる弾性体層と、さらに弾性体層上に被覆された厚さ３０μｍのテトラフルオロエチレン−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）チューブからなる離型層とで構成されている。ここでは、弾性体層は、特にカラー画像に対する画質向上のために設けられたものである。なお、定着ベルト６１０の構成は、使用目的や使用条件等の装置設計条件に応じて、材質・厚さ・硬度等を適宜選択することができる。そして、定着ベルト６１０は、定着ロール６１１により矢印Ｄ方向に回動する。
【００２９】
張架ロール６１２は、外径３０ｍｍ、肉厚２ｍｍ、長さ３６０ｍｍのアルミニウムで形成された円筒状ロールである。そして、張架ロール６１２の内部には加熱源として定格１５００Ｗのハロゲンヒータ６１６ｂが配設されており、温度センサ６１７ｂと制御部１０（図１参照）とによって、表面温度が１９０℃に制御されている。したがって、張架ロール６１２は、定着ベルト６１０を張架する機能とともに、定着ベルト６１０を内周面側から加熱する機能をも併せ持っている。
また、張架ロール６１２の両端部には定着ベルト６１０を外側に押圧するバネ部材（不図示）が配設され、定着ベルト６１０全体の張力を１５ｋｇｆに設定している。
【００３０】
張架ロール６１３は、外径２５ｍｍ、肉厚２ｍｍ、長さ３６０ｍｍのアルミニウムで形成された円筒状ロールである。また、張架ロール６１３の表面には厚さ２０μｍのＰＦＡからなる離型層が形成されている。この離型層は、定着ベルト６１０の外周面からの僅かなオフセットトナーや紙粉が張架ロール６１３に堆積するのを防止するために形成されるものである。
張架ロール６１３の内部には、加熱源としての定格１０００Ｗのハロゲンヒータ６１６ｃが配設されており、温度センサ６１７ｃと制御部１０（図１参照）とによって、表面温度が１９０℃に制御されている。したがって、張架ロール６１３は、定着ベルト６１０を張架する機能とともに、定着ベルト６１０を外周面側から加熱する機能をも併せ持っている。したがって、本実施の形態では、定着ロール６１１と張架ロール６１２および張架ロール６１３とによって定着ベルト６１０が加熱される構成を採用している。
【００３１】
姿勢矯正ロール６１４は、外径１５ｍｍ、長さ３６０ｍｍのアルミニウムで形成された円柱状ロールである。姿勢矯正ロール６１４の近傍には、定着ベルト６１０のエッジ位置を検知するベルトエッジ位置検知機構（不図示）が配置されている。そして、姿勢矯正ロール６１４は、ベルトエッジ位置検知機構の検知結果に応じて定着ベルト６１０の軸方向における当接位置を変位させる軸変位機構が配設され、定着ベルト６１０の蛇行（ベルトウォーク）を制御するように構成されている。
なお、このような定着ベルト６１０に対する蛇行制御は、姿勢矯正ロール６１４の代わりに、張架ロール６１２において行なうように構成することもできる。
【００３２】
剥離パッド６４は、定着ロール６１０の周面近傍位置に配置された上流側剥離パッド６４１と、定着ベルト６１４の回動方向下流側にて上流側剥離パッド６４１に密着させて配置された下流側剥離パッド６４２とで構成されている（後段の図３参照）。上流側剥離パッド６４１は、例えばＳＵＳやアルミニウムといった金属や樹脂等の剛体で形成された断面が略円弧形状のブロック部材である。また、下流側剥離パッド６４２は、例えばシリコーンゴム等の弾性体で形成された断面が略円弧形状のブロック部材である。そして、加圧ロール６２が定着ベルト６１０を介して定着ロール６１１に圧接される領域（「ロールニップ部Ｎ１」：後段の図３参照）の下流側近傍位置において、上流側剥離パッド６４１と下流側剥離パッド６４２とが一体となって、定着ロール６１１の軸方向全域に亘って固定配置されている。また剥離パッド６４は、定着ベルト６１０を介して加圧ロール６２を所定の幅領域（本実施の形態では、定着ベルト６１０の進行方向に沿って８ｍｍの幅）に亘って所定の荷重（例えば、４０ｋｇｆ）で均一に押圧するように設置されており、後段で述べる「剥離ニップ部Ｎ２」（後段の図３参照）を形成している。
また、張架ロール６１５は、外径１２ｍｍ、長さ３６０ｍｍのステンレスで形成された円柱状ロールである。そして、剥離パッド６４を通過した定着ベルト６１０が定着ロール６１１に向けて円滑に回動するように、剥離パッド６４の定着ベルト６１０進行方向下流側近傍に配置されている。
【００３３】
次に、加圧ロール６２は、直径４５ｍｍ、長さ３６０ｍｍのアルミニウムからなる円柱状ロール６２１を基体として、基体側から順に、シリコーンゴムからなる厚さ１０ｍｍの弾性層６２２と、膜厚１００μｍのＰＦＡチューブからなる離型層６２３とが積層されて構成されたソフトロールである。そして、加圧ロール６２は、定着ベルトモジュール６１に押圧されるように設置され、定着ベルトモジュール６１の定着ロール６１１が矢印Ｃ方向へ回転するのに伴い、定着ロール６１１に従動して矢印Ｅ方向に回動する。その進行速度は、定着ロール６１１の表面速度と同じ４４０ｍｍ／ｓである。
【００３４】
続いて、定着ベルトモジュール６１と加圧ロール６２とが圧接されたニップ部Ｎについて説明する。
図３は、ニップ部Ｎの近傍領域を表す概略断面図である。図３に示したように、定着ベルトモジュール６１と加圧ロール６２とが圧接されたニップ部Ｎには、定着ベルト６１０が定着ロール６１１に巻き付けられた（ラップされた）領域（ラップ領域）内において、加圧ロール６２が定着ベルト６１０の外周面に圧接するように配置されることにより、ロールニップ部（第１ニップ部）Ｎ１が形成されている。
【００３５】
ここで、本実施の形態の定着装置６０では、上述したように、ロールニップ部Ｎ１を形成する一方のロールである定着ロール６１１は、アルミニウムの芯金（コアロール）の表面に耐熱性樹脂（フッ素樹脂）を被覆して構成されたハードロールであって、定着ロール６１１には弾性層は被覆されていない。また、ロールニップ部Ｎ１を形成する他方のロールである加圧ロール６２は、弾性層６２２が被覆されたソフトロールである。
このような定着ロール６１１と加圧ロール６２との構成により、本実施の形態のロールニップ部Ｎ１では、加圧ロール６２の弾性層６２２が変形することでロールニップ部Ｎ１が形成されており、加圧ロール６２側がニップ（ロールニップ部Ｎ１）を形成するロール（ＮＦＰＲ：NIP Forming Pressure Roll）として機能している。すなわち、ロールニップ部Ｎ１では、定着ロール６１１には凹みが殆ど生じず、加圧ロール６２表面のみが大きく凹んだ状態（加圧ロール６２の凹み量＞定着ロール６１１の凹み量）が形成されることで、定着ベルト６１０の進行方向に所定の幅を持ったニップ領域を作り出している。
このように、本実施の形態の定着装置６０では、ロールニップ部Ｎ１において定着ベルト６１０がラップされている側の定着ロール６１１は殆ど変形せず、円筒形状が維持されている。そのため、定着ベルト６１０は定着ロール６１１表面の円周面に沿って回動し、その回動半径に変動が生じることがないので、進行速度を一定に維持しながらロールニップ部Ｎ１を通過することができる。それにより、定着ベルト６１０がロールニップ部Ｎ１を通過する際にも、定着ベルト６１０にはシワや歪みが極めて発生し難い。その結果、定着画像に画像乱れが生じることが抑制され、良質の定着画像を安定的に提供することができる。なお、本実施の形態の定着装置６０では、ロールニップ部Ｎ１は定着ベルト６１０の進行方向に沿って１５ｍｍの幅に設定されている。
【００３６】
さらに、ロールニップ部Ｎ１の下流側近傍には、上流側剥離パッド（第１押圧部材）６４１と下流側剥離パッド(第２押圧部材)６４２とが一体に構成された剥離パッド６４が配設されている。そして、剥離パッド６４は定着ベルト６１０を加圧ロール６２表面に押圧している。それにより、ロールニップ部Ｎ１の下流側には、ロールニップ部Ｎ１に連続して、定着ベルト６１０が加圧ロール６２表面にラップされた剥離パッドニップ部（第２ニップ部）Ｎ２が形成されている。
図３に示したように、剥離ニップ部Ｎ２を形成する剥離パッド６４は、断面が略円弧形状に形成され、ロールニップ部Ｎ１の下流側近傍にて定着ロール６１１の軸方向に沿って配置されている。そして、剥離ニップ部Ｎ２を通過した後の定着ベルト６１０は、剥離パッド６４の外側面に倣って回動する。それにより、定着ベルト６１０の進行方向は剥離パッド６４によって張架ロール６１５方向に屈曲するように急激に変化する。そのため、ロールニップ部Ｎ１および剥離ニップ部Ｎ２を通過した用紙Ｐは、剥離ニップ部Ｎ２を出た時点で定着ベルト６１０の進行方向の変化に追随できなくなり、用紙Ｐは自身の所謂「コシ」によって定着ベルト６１０から剥離される。このようにして、剥離ニップ部Ｎ２の出口部において、用紙Ｐに対する曲率分離が安定的に行なわれる。なお、本実施の形態の定着装置６０では、剥離ニップ部Ｎ２は定着ベルト６１０の進行方向に沿って８．５ｍｍの幅に設定されている。
【００３７】
続いて、剥離パッド６４の配置位置と、剥離パッド６４により形成される剥離ニップ部Ｎ２のニップ圧分布（ニップ圧プロファイル）とについて述べる。
剥離パッド６４は、上述したようにロールニップ部Ｎ１の下流側近傍に配設されている。それにより、ロールニップ部Ｎ１および剥離ニップ部Ｎ２からなるニップ部Ｎ内においては、ロールニップ部Ｎ１内でニップ圧がピークとなる位置(後段の図５参照)から剥離ニップ部Ｎ２の最下流位置に至るまでの領域で、ニップ圧が所定値以下に落ち込んだ谷間の領域が発生することが抑制され、ニップ圧が連続的に単調減少するように設定することが可能となる。そのため、本実施の形態の定着装置６０では、後段で詳述する剥離パッド６４の構成に基づく作用も加えて、安定的な用紙分離を実現すると同時に、画像ムラ等といった画像不良のない高品質の定着画像を提供することが可能となる。
ここで、まず、ロールニップ部Ｎ１の下流側近傍に配設された剥離パッド６４により、ニップ圧が所定値以下に落ち込む谷間の領域が発生することが抑制され、ニップ部Ｎ内でニップ圧が連続的に単調減少するように設定される点について説明する。
【００３８】
本実施の形態の定着装置６０では、加熱部材として定着ベルト６１０が定着ロール６１１を含む複数のロールで張架されて構成された定着ベルトモジュール６１を用いている。このような定着ベルトモジュール６１を用いた構成は、後段で述べるように、デジタルカラープリンタ１の高速化が図られた場合にも、定着装置６０において所定の定着温度を常に維持することができ、また、高速定着動作の開始時に定着温度が落ち込む所謂「温度ドループ現象」の発生を抑制することができるという優れた特長を有している。
しかし、かかる定着ベルトモジュール６１を用いた定着装置６０においても、用紙Ｐの表面にはトナー像が担持されているため、定着ベルト６１０の熱によってトナー像が溶融した際に、トナー像が接着剤となって用紙Ｐと定着ベルト６１０との間に付着力が働く。そのため、従来の定着装置と同様に、定着ベルト６１０表面から用紙Ｐを剥離する機構を設ける必要がある。特に画像形成装置の高速化を図った場合には、定着装置６０において一旦剥離不良が生じて紙詰まり（ジャム）が生じると、その影響を受けて損傷する後続の用紙Ｐの枚数も多くなることから、ニップ部Ｎを高速で通過した用紙Ｐを定着ベルト６１０側から安定的に、かつ確実に剥離する必要がある。
【００３９】
その際に、用紙Ｐを定着ベルト６１０表面から剥離する機構として従来からの分離爪を用いるとすると、用紙Ｐを定着ベルト６１０側から安定的に剥離するために、分離爪を定着ベルト６１０に当接させて配設する必要がある。そのために、分離爪を用いた場合には定着ベルト６１０表面が分離爪によって磨耗され易くなり、次のような問題が発生する可能性が高い。すなわち、定着ベルト６１０表面に分離爪による磨耗痕が生じ、定着画像上に定着ベルト６１０表面の磨耗痕に対応した定着ムラが発生して画像品質を低下させる場合がある。また、磨耗痕上にオフセットしたトナーが次第に付着堆積して、定着画像上に汚れを生じさせることもある。さらには、定着ベルト６１０表面の磨耗が進むと、薄層の定着ベルト６１０は最終的に破断するに至り、定着装置６０の機能が損なわれるおそれもある。そのため、定着ベルト６１０を用いる定着ベルトモジュール６１において用紙分離を行うには、上述したように、分離爪のような当接部材を必要としない、曲率分離による剥離機構が最適である。
そこで、本実施の形態の定着ベルトモジュール６１では、ニップ部Ｎの下流部に定着ベルト６１０の進行方向を急激に変化させて、用紙Ｐを定着ベルト６１０を剥離する剥離部材、すなわち剥離パッド６４を配設している。
【００４０】
ところが、剥離パッド６４を配設することにより、ロールニップ部Ｎ１に連続して剥離ニップ部Ｎ２を形成すると、剥離ニップ部Ｎ２内の剥離パッド６４が配設された領域（剥離パッド６４と加圧ロール６２との圧接部）Ｎ２Ｔよりもロールニップ部Ｎ１側に位置する境界領域Ｎ２Ｓ（図３参照）では、定着ベルト６１０を定着ロール６１１および加圧ロール６２のいずれにも直接押圧する部材が存在しない。そのため、この境界領域Ｎ２Ｓでは定着ベルト６１０の張力のみによって加圧ロール６２に圧接されることとなり、この境界領域Ｎ２Ｓでのニップ圧（以下、境界領域Ｎ２Ｓでのニップ圧をＰｎとする。）は定着ベルト６１０の張力のみで形成されることとなる。そのため、剥離パッド６４をロールニップ部Ｎ１の下流側端部Ｎ１Ｅ（図３参照）から所定の距離以上に離隔して配設すると、境界領域Ｎ２Ｓのニップ圧Ｐｎは、ロールニップ部Ｎ１のニップ圧と剥離パッド６４が配設された領域Ｎ２Ｔでのニップ圧との狭間となって、ニップ圧Ｐｎが所定値（これをＰｎ１とする。）よりも低く落ち込んだ谷間の領域として形成される。そして、境界領域Ｎ２Ｓのニップ圧Ｐｎは、ロールニップ部Ｎ１のニップ圧および剥離パッド６４が配設された領域Ｎ２Ｔのニップ圧よりも相対的に低くなる。
ここで図４は、剥離パッド６４をロールニップ部Ｎ１の下流側端部Ｎ１Ｅから所定の距離以上に離隔して配設した場合のニップ部Ｎ（ロールニップ部Ｎ１および剥離ニップ部Ｎ２）のニップ圧プロファイルの概略を示した図である。図４に示したように、この場合には、剥離ニップ部Ｎ２において、ロールニップ部Ｎ１との境界領域Ｎ２Ｓにニップ圧Ｐｎが所定値Ｐｎ１以下に落ち込んだ谷間の領域が形成されている。
【００４１】
ところで、本実施の形態の定着装置６０による定着プロセスでは、トナー像を担持した用紙Ｐは、ロールニップ部Ｎ１において加熱および加圧されてトナーが溶融圧着される。その際に、ロールニップ部Ｎ１内において熱を受けた用紙Ｐやトナーからは、用紙Ｐ中の水分が気化して水蒸気を発生させたり、トナー中の空気が熱膨張しようとする。ところが、ロールニップ部Ｎ１では高いニップ圧が印加されているため、定着ベルト６１０と加圧ロール６２との間に水蒸気や膨張した空気によるエアーギャップ（気泡）が生じることはない。
しかし、剥離ニップ部Ｎ２内のロールニップ部Ｎ１との境界領域Ｎ２Ｓにおけるニップ圧Ｐｎが所定値Ｐｎ１以下の低い状態に形成されていると、ロールニップ部Ｎ１で抑え込まれていた気泡が境界領域Ｎ２Ｓにおいては抑止できずに発生することとなる。そして、気泡が発生した状態で、用紙Ｐが剥離パッド６４の配設されたニップ圧の高い領域Ｎ２Ｔに進入すると、境界領域Ｎ２Ｓにおいて発生した気泡がその高いニップ圧によって用紙Ｐの表面上を動き回ることとなる。そうすると、用紙Ｐ上のトナー像は、ロールニップ部Ｎ１を通過した直後であって、溶融したトナーが未だ完全に固化されていない状態にあるため、気泡が動き回ることによってトナー像が乱される現象が生じる。その結果、定着画像にムラ等の画像不良が発生するという事態が招来することとなる。
【００４２】
そこで、本実施の形態の定着装置６０では、剥離パッド６４は、ロールニップ部Ｎ１の下流側近傍に配設している。このように剥離パッド６４を設置することで、剥離ニップ部Ｎ２内におけるロールニップ部Ｎ１と剥離パッド６４が配設された領域Ｎ２Ｔとの間の境界領域Ｎ２Ｓの幅を極力狭く設定することが可能となる。それにより、定着ベルト６１０の張力のみによって加圧ロール６２に圧接される領域が狭くなる。そのため、図５（本実施の形態の剥離パッド６４を配設した場合のニップ部Ｎのニップ圧プロファイルの概略を示した図）に示したように、境界領域Ｎ２Ｓにおいてニップ圧Ｐｎが所定値Ｐｎ１よりも落ち込む谷間の領域が発生することを抑制することができる。そして、ニップ部Ｎ内におけるロールニップ部Ｎ１内でニップ圧がピークとなる位置から剥離ニップ部Ｎ２の最下流位置に至る領域において、ニップ圧が連続的に単調減少するように設定することが可能となる。
このように、境界領域Ｎ２Ｓのニップ圧Ｐｎを所定のＰｎ１よりも高く設定できるので、境界領域Ｎ２Ｓにおいて気泡の発生を抑止することができる。さらには、ロールニップ部Ｎ１内でニップ圧がピークとなる位置から剥離ニップ部Ｎ２の最下流位置に至るまで、ニップ圧を連続的に単調減少するように設定することにより、ロールニップ部Ｎ１において高いニップ圧により抑え込まれていた水蒸気や熱膨張しようとする空気は、剥離ニップ部Ｎ２を通過するまでの経路で徐々に開放されることとなり、上記したような気泡が動き回る現象の発生を抑制することが可能となる。そのため、未だ完全に固化されていない状態のトナー像が乱されることが殆ど無くなり、定着画像に画像ムラ等の画像不良が発生するのを抑制することができる。
【００４３】
ここで、境界領域Ｎ２Ｓにおいて気泡が発生するのを抑止するためには、境界領域Ｎ２Ｓ内の圧力(ニップ圧)Ｐｎが次の（１）式を満たすことが必要である。
Ｐｎ≧Ｐｏ×（Ｔｎ／Ｔｏ−１）                                  ……（１）
すなわち、上記した境界領域Ｎ２Ｓでのニップ圧Ｐｎの所定値Ｐｎ１は、
Ｐｎ１＝Ｐｏ×（Ｔｎ／Ｔｏ−１）
となる。
なお、Ｔｎは定着ベルト６１０の絶対温度、Ｔｏは定着ロール６１１から充分に離れた位置における空気の絶対温度（環境温度）、Ｐｏは大気圧である。
【００４４】
（１）式は、次のように導かれる。まず、理想気体の状態方程式は次の（２）式で表される。
ＰＶ ＝ ｎＲＴ                                                  ……（２）
なお、Ｐは圧力、Ｖは体積、ｎはモル数、Ｒは気体定数、Ｔは絶対温度である。
したがって、次の（３）式および（４）式が導かれる。
（Ｐｏ＋Ｐｎ）×Ｖｎ ＝ ｎＲＴｎ                                ……（３）
ＰｏＶｏ ＝ ｎＲＴｏ                                            ……（４）
なお、Ｖｎは境界領域Ｎ２Ｓ内の気泡の体積、Ｖｏは大気圧下での気泡の体積である。  境界領域Ｎ２Ｓ内で気泡の発生を抑制するには、Ｖｎ≦Ｖｏなる条件を満たせばよい。そこで、（３）式および（４）式より、次の（５）式が導かれる。
Ｔｎ／（Ｐｏ＋Ｐｎ）≦Ｔｏ／Ｐｏ                                ……（５）
さらに（５）式を変形すると、上記した式（１）が導かれる。
そして、剥離パッド６４は、式（１）を満たすニップ圧Ｐｎとなるような充分に狭い境界領域Ｎ２Ｓが形成されるように、ロールニップ部Ｎ１の下流側近傍位置に配設されることとなる。
【００４５】
続いて、本実施の形態の剥離パッド６４の構成について述べる。
図６は、剥離パッド６４の構成を説明する概略断面図である。図６に示したように、剥離パッド６４は、定着ロール６１０の周面近傍位置に配置された上流側剥離パッド６４１と、定着ベルト６１０の回動方向下流側にて上流側剥離パッド６４１に密着させて配置された下流側剥離パッド６４２とが一体となって構成されている。そして、上流側剥離パッド６４１は、例えばＳＵＳやアルミニウムといった金属や樹脂等の剛体で形成され、下流側剥離パッド６４２は、例えばシリコーンゴム等の弾性体で形成されている。それにより、本実施の形態の剥離パッド６４では、上流側剥離パッド６４１による加圧ロール６２への押圧力と、下流側剥離パッド６４２による加圧ロール６２への押圧力とが異なるように設定することができる。具体的には、剛体で形成された上流側剥離パッド６４１による押圧力は、上記した（１）式で示される気泡の発生を抑止可能なニップ圧Ｐｎ１よりも高い高圧に設定されている。一方、弾性体で形成された下流側剥離パッド６４２での押圧力は、加圧ロール６２表面に変形（凹部）を生じないように、所定のニップ圧以下の低圧に設定されている。
【００４６】
まず、本実施の形態の剥離パッド６４では、上流側剥離パッド６４１の内側面６４ａは、上流側剥離パッド６４１が定着ロール６１１の周面に近接して配設可能な形状により形成されている。すなわち、上流側剥離パッド６４１の内側面６４ａは、上流側剥離パッド６４１を定着ロール６１１側に極力近接させて（本実施の形態では、剥離パッド６４と定着ロール６１１とのギャップを０．５ｍｍ）配置するために、定着ロール６１１の周面に倣った湾曲面で形成されている。
図６に示した境界領域Ｎ２Ｓを極力狭く設定するためには、ロールニップ部Ｎ１（図３も参照）の下流側近傍であって、定着ロール６１１と加圧ロール６２とで画成されたくさび状領域Ｑにおいて、上流側剥離パッド６４１が加圧ロール６２表面を押圧するように配置する必要がある。そのため、上流側剥離パッド６４１の内側面６４ａの上流側端部（上流側剥離パッド６４１の押圧面６４１ｃの上流側端部）６４ｐをロールニップ部Ｎ１の下流側端部Ｎ１Ｅの近傍、すなわち上記したくさび状領域Ｑ内の定着ロール６１１に近接した位置に設置できるように、内側面６４ａは定着ロール６１１の周面に倣った湾曲面に形成されている。本実施の形態の剥離パッド６４では、上流側剥離パッド６４１の内側面６４ａは曲率半径３３ｍｍの略円周面で形成している。なお、定着ロール６１１の周面に倣う湾曲面であれば、略円周面等の曲面に限らず、複数の平面を段階的に屈曲させて形成することも可能である。
また、上流側剥離パッド６４１の内側面６４ａの上流側端部６４ｐをくさび状領域Ｑ内の定着ロール６１１に近接した位置に設置できるようにすると同時に、上流側端部６４ｐ部分の強度および剛性を確保するために、上流側剥離パッド６４１を剛体で構成するとともに、内側面６４ａと押圧面６４１ｃとのなす角度θ１は、１５〜５０°に設定するのが好適である。
【００４７】
下流側剥離パッド６４２の外側面６４ｂは、剥離ニップ部Ｎ２を通過した定着ベルト６１０の進行方向を急激に変化させるように形成されている。すなわち、下流側剥離パッド６４２の外側面６４ｂは、張架ロール６１５および定着ロール６１１と協働して定着ベルト６１０を導き、その進行方向を急激に変化させることで、定着ベルト６１０から用紙Ｐを剥離する面である。そのため、用紙Ｐを定着ベルト６１０から安定的に剥離できるように、下流側剥離パッド６４２の外側面６４ｂの上流側端部領域、すなわち定着ベルト６１０が加圧ロール６２から離隔する領域（剥離領域）Ｒにおいて、加圧ロール６２の接線と外側面６４ｂの接線とのなす角θ２（図６参照）が２５°以上となるように設定されている。また、急激に屈曲している剥離領域Ｒにおいて定着ベルト６１０を円滑に移動することができるように、剥離領域Ｒでは、下流側剥離パッド６４２の外側面６４ｂは曲面で形成されている。
さらに、下流側剥離パッド６４２の外側面６４ｂは、定着ベルト６１０が加圧ロール６２から離隔した後、円滑に張架ロール６１５および定着ロール６１１の方向に進行するように、張架ロール６１５に向けて傾斜した平面で形成されている。この場合に、下流側剥離パッド６４２の外側面６４ｂは外側（定着ベルト６１０側）に向けて凸状湾曲した曲面で形成することもできる。なお、下流側剥離パッド６４２の外側面６４ｂも定着ベルト６１０と摺擦するので、定着ベルト６１０の進行をスムーズに行なうため、その表面に、摩擦係数が小さく、かつ耐摩耗性に優れた例えばテフロン（登録商標）等を被覆した構成とすることが好ましい。
【００４８】
次に、剥離パッド６４が定着ベルト６１０を加圧ロール６２に押圧する押圧面について述べる。
剥離パッド６４の押圧面は、上流側剥離パッド６４１の押圧面６４１ｃと下流側剥離パッド６４２の押圧面６４２ｃとで形成されている。そして、用紙Ｐ上の画像に乱れが生じないように、剥離ニップ部Ｎ２において定着ベルト６１０をスムーズに移動させるため、押圧面６４１ｃおよび押圧面６４２ｃは段差の無い連続した平面で形成されている。なお、押圧面６４１ｃおよび押圧面６４２ｃは、加圧ロール６２の円周面に倣った段差の無い連続した凹状曲面で形成することもでき、それにより押圧力のさらなる均一化を図ることができる。
また、上流側剥離パッド６４１の押圧面６４１ｃと下流側剥離パッド６４２の押圧面６４２ｃとは、定着ベルト６１０と摺擦するので、定着ベルト６１０の移動をスムーズに行なうため、その表面に、摩擦係数が小さく、かつ耐摩耗性に優れた例えばテフロン（登録商標）等を被覆した構成とすることが好ましい。
【００４９】
まず、上流側剥離パッド６４１の押圧面６４１ｃにおいては、加圧ロール６２を押圧する押圧力は、気泡の発生を抑止可能な高圧に設定されている。すなわち、上流側剥離パッド６４１の押圧面６４１ｃが加圧ロール６２を押圧する領域（上流側パッド部Ｎ２Ｔ１：第１ニップ圧）でのニップ圧（第１のニップ圧）は、上記した（１）式で示される気泡の発生を抑止可能なニップ圧Ｐｎ１以上に設定されている。それにより、上流側剥離パッド６４１の内側面６４ａを定着ロール６１１の周面に近接して配置することと併せて、境界領域Ｎ２Ｓのニップ圧をＰｎ１以上に安定して設定することが可能となり、境界領域Ｎ２Ｓでの気泡の発生を抑止することができる。さらに、定着画像に高い光沢性を付与することに寄与することもできる。このように、上流側剥離パッド６４１の押圧面６４１ｃでのニップ圧をニップ圧Ｐｎ１以上に設定するため、上流側剥離パッド６４１は剛体で構成される。
また、上流側剥離パッド６４１では、ニップ圧Ｐｎ１以上に設定されたロールニップ部Ｎ１において抑え込まれていた水蒸気や熱膨張しようとする空気を徐々に開放させるため、ロールニップ部Ｎ１内でニップ圧がピークとなる位置（ピーク位置）からニップ圧が連続的に単調減少するように、ロールニップ部Ｎ１のピーク位置でのニップ圧よりは低いニップ圧が設定されている。
【００５０】
一方、下流側剥離パッド６４２の押圧面６４２ｃにおいても、同様に、ロールニップ部Ｎ１において抑え込まれていた水蒸気や熱膨張しようとする空気を徐々に開放させるため、上流側パッド部Ｎ２Ｔ１から剥離ニップ部Ｎ２の最下流位置に至るまで、ニップ圧が連続的に単調減少するように設定されている。すなわち、下流側剥離パッド６４２の押圧面６４２ｃが加圧ロール６２を押圧する領域（下流側パッド部Ｎ２Ｔ２：第２ニップ圧領域）でのニップ圧（第２のニップ圧）は、上流側パッド部Ｎ２Ｔ１でのニップ圧よりも低く設定されている。
加えて、下流側パッド部Ｎ２Ｔ２でのニップ圧は、定着ベルト６１０が加圧ロール６２から離隔する領域（剥離領域）Ｒにおいて、加圧ロール６２表面に変形（凹部）が生じないように、所定のニップ圧以下の低圧に設定されている。すなわち、剥離パッド６４が定着ベルト６１０を加圧ロール６２に押圧する押圧力を必要以上に高くならないように設定することで、加圧ロール６２表面に変形（凹部）が生じることを抑制し、用紙Ｐの定着ベルト６１０からの安定的な剥離を実現している。
【００５１】
図７は、下流側パッド部Ｎ２Ｔ２でのニップ圧が必要以上に高く設定され、下流側剥離パッド６４２により加圧ロール６２表面に変形（凹部）が生じた状態を示した図である。上述したように、剥離パッド６４からの押圧力を受ける加圧ロール６２は、ニップ（ロールニップ部Ｎ１）を形成するロール（ＮＦＰＲ）として機能させるため、シリコーンゴム等からなる弾性層６２２を備えた弾性ロール（ソフトロール）である。そのため、図７に示したように、剥離パッド６４からの押圧力が必要以上に高ければ、剥離領域Ｒにおいて加圧ロール６２表面に変形（凹部）を生じさせる。その場合には、剥離ニップ部Ｎ２を通過した用紙Ｐには、剥離領域Ｒでの加圧ロール６２表面の変形（凹部）により、アップカールが形成される。それにより、用紙Ｐの進行方向に対する定着ベルト６１０の進行方向の変化は相対的に小さくなり、用紙Ｐの定着ベルト６１０からの剥離は不安定なものとなる。
【００５２】
そこで、本実施の形態の剥離パッド６４では、剥離領域Ｒにおいて定着ベルト６１０を加圧ロール６２に押圧する下流側剥離パッド６４２の押圧面６４２ｃは、加圧ロール６２表面に変形（凹部）を生じさせない押圧力に設定されている。そのように設定することで、図８（下流側剥離パッド６４２が加圧ロール６２表面に変形（凹部）を生じさせない押圧力で設定された場合を示す図）に示したように、剥離領域Ｒにおいて加圧ロール６２表面に変形（凹部）は生じない。そのため、剥離ニップ部Ｎ２を通過した用紙Ｐは、直進するか、または剥離ニップ部Ｎ２での加圧ロール６２の周面に沿って若干のダウンカールが形成された方向に進行する。それにより、用紙Ｐの進行方向に対する定着ベルト６１０の進行方向の変化は相対的に大きなものとなり、用紙Ｐを定着ベルト６１０から安定して剥離することが可能となる。
また、剥離領域Ｒにおいて加圧ロール６２表面に変形（凹部）を生じさせない低い押圧力に設定されることで、用紙Ｐ上のトナーと定着ベルト６１０との付着力を低下させるので、剥離をさらに安定化させる効果をも有している。
このように、下流側剥離パッド６４２の押圧面６４２ｃでのニップ圧を加圧ロール６２表面に変形（凹部）を生じさせない低い押圧力に設定するため、下流側剥離パッド６４２は弾性体で構成されている。
【００５３】
ここで、下流側剥離パッド６４２の押圧面６４２ｃに設定される加圧ロール６２表面に変形（凹部）を生じさせない押圧力は、加圧ロール６２に形成された弾性層６２２のゴム硬度や層厚、加圧ロール６２表面に被覆された離型層６２３の硬度や層厚等、および下流側剥離パッド６４２を構成する弾性体の硬度や形状等により定まるものである。そのため、加圧ロール６２および下流側剥離パッド６４２の構成に対応させて定められることとなる。
【００５４】
ただし、用紙Ｐを安定して剥離するという観点から、剥離ニップ部Ｎ２の全域において用紙Ｐを加圧ロール６２表面側に押圧しておく必要がある。そのため、下流側パッド部Ｎ２Ｔ２でのニップ圧に関しても、加圧ロール６２および下流側剥離パッド６４２の構成に拘わらず、所定値以上は必要である。その場合に、加圧ロール６２表面に変形（凹部）を生じさせない押圧力の設定値に余裕を持たせるために、下流側剥離パッド６４２の弾性係数は、加圧ロール６２の弾性係数よりも低く構成することが好ましい。例えば、加圧ロール６２の弾性層６２２を弾性率６０Ｈｓ（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）のシリコーンゴムで構成し、下流側剥離パッド６４２を弾性率２２Ｈｓ（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）のシリコーンゴムで構成する。このように構成することで、下流側剥離パッド６４２の弾性係数を加圧ロール６２の弾性係数よりも低く構成することができる。それにより、押圧面６４２ｃからの押圧力が高い方向にブレた場合において、その増加した分の押圧力は下流側剥離パッド６４２側で吸収することが可能となるため、加圧ロール６２表面側に変形（凹部）が生じることを抑制することができる。
【００５５】
上述したように、本実施の形態の剥離パッド６４では、上流側剥離パッド６４１は、上流側剥離パッド６４１の内側面６４ａが定着ロール６１１の周面に近接して配置されると同時に、上流側パッド部Ｎ２Ｔ１でのニップ圧を気泡の発生が抑止されるニップ圧Ｐｎ１以上の高圧に設定している。それにより、図５に示したように、境界領域Ｎ２Ｓでのニップ圧を気泡の発生を抑止可能なニップ圧Ｐｎ１以上に確保して、境界領域Ｎ２Ｓにおいて気泡の発生を抑止可能としている。
また、下流側剥離パッド６４２は、下流側パッド部Ｎ２Ｔ２でのニップ圧を、図５に示したように、加圧ロール６２表面に変形（凹部）を生じさせないニップ圧Ｐｎ２以下に設定している。それにより、用紙Ｐを定着ベルト６１０から安定して剥離することが可能となる。
【００５６】
本実施の形態の剥離パッド６４では、上流側剥離パッド６４１と下流側剥離パッド６４２との独立した別個の部材で構成されることにより、上述したように、それぞれ上流側パッド部Ｎ２Ｔ１でのニップ圧と下流側パッド部Ｎ２Ｔ２でのニップ圧とを独立に設定することができる。そのため、剥離パッド６４を最適に機能させるように、剥離ニップ部Ｎ２でのニップ圧プロファイルを設定することができる。それにより、加圧ロール６２の熱膨張に対応させたり、使用される用紙Ｐの紙厚に対応させたニップ圧プロファイルの設定なども可能となる。
なお、本実施の形態では、剥離パッド６４を上流側剥離パッド（第１押圧部材）６４１と下流側剥離パッド（第２押圧部材）６４２とで構成したが、剥離パッド６４を最適に機能させるようなニップ圧プロファイルを設定するために、剥離パッド６４を３つ以上の複数の押圧部材で構成することも可能である。
【００５７】
加えて、上流側剥離パッド６４１および下流側剥離パッド６４２は、剥離ニップ部Ｎ２でのニップ圧を、ロールニップ部Ｎ１内でのニップ圧のピーク位置から剥離ニップ部Ｎ２の最下流位置（剥離領域Ｒ）に至るまで、連続的に単調減少するように設定している。それにより、ロールニップ部Ｎ１において高いニップ圧により抑え込まれていた水蒸気や熱膨張しようとする空気は、剥離ニップ部Ｎ２を通過するまでの経路で徐々に開放されることとなり、気泡が動き回る現象の発生を抑制することが可能となる。そのため、未だ完全に固化されていない状態のトナー像が乱されることが殆ど無くなり、定着画像に画像ムラ等の画像不良が発生するのを抑制することができる。
【００５８】
ここで、本実施の形態の定着装置６０での用紙分離性能に関する評価を行った。本評価試験では、プロセススピードを２６４ｍｍ／ｓに設定し、５０枚の通紙を行った。使用する用紙Ｐとしては、王子製紙（株）製の比較的薄いＯＫトップコートＮ紙（８５ｇｓｍ紙）とＯＫトップコートＮ紙（１２７．９ｇｓｍ紙）とを用いた。さらに、用紙Ｐ上に形成するトナー画像としては、シアン単色で先端余白幅３ｍｍとしたベタ画像（濃度１００％）を用いた。このような坪量の小さい薄紙の用紙Ｐを用い、先端余白幅が狭いベタ画像を形成するといった本評価試験での評価条件は、用紙分離に対して厳しい条件であることから採用したものである。
なお、比較例として、剥離パッド６４を配設しない構成、すなわちニップ部Ｎがロールニップ部Ｎ１だけで構成された従来の定着装置を用い、同様の評価試験を行った。
その結果、本実施の形態の定着装置６０では、５０枚の通紙すべてで剥離に成功し、ジャムの発生は認められなかった。これに対し、従来の定着装置においては、５０枚の通紙中５〜１０枚の分離不良が発生した。このように、本実施の形態の定着装置６０での用紙分離性能の優位性が確認された。
【００５９】
ところで、剥離パッド６４の上流側剥離パッド６４１においては、押圧面６４１ｃの上流側端部６４ｐは、境界領域Ｎ２Ｓの幅を極力狭くするために、定着ロール６１１に近接した位置に配置されるが、その際に、上流側端部６４ｐを定着ロール６１１と当接するように配置することも可能である。このように設定すれば、境界領域Ｎ２Ｓを殆ど無くし、剥離ニップ部Ｎ２の殆ど全域を剥離パッド６４と加圧ロール６２との圧接部Ｎ２Ｔで形成することができる。加えて、押圧面６４１ｃは、上流側端部６４ｐが定着ロール６１１からの押圧力も同時に受けることができるので、上流側パッド部Ｎ２Ｔ１全域において充分なニップ圧を形成することが可能となる。
【００６０】
図９は、上流側剥離パッド６４１の押圧面６４１ｃの上流側端部６４ｐを定着ロール６１１に接触するように設定して、定着ロール６１１からの押圧力も同時に受ける構成を示した図である。図９に示したように、この場合には、押圧面６４１ｃの上流側端部６４ｐは、くさび状領域Ｑの最深部を埋めるように、くさび形状で形成される。このように、押圧面６４１ｃの上流側端部６４ｐをくさび形状に形成することで、定着ロール６１１からの押圧力を安定して受けることができると同時に、定着ロール６１１と摺擦しても、上流側端部６４ｐの定着ロール６１１との接触面および定着ロール６１１表面に磨耗が生じ難くなる。そのため、長期に亘って剥離パッド６４の機能を維持することが可能である。
なお、この構成では、上流側剥離パッド６４１は、定着ベルト６１０や定着ロール６１１と摺擦するので、定着ベルト６１０や定着ベルト６１０の進行をスムーズに行ない、また、定着ベルト６１０や定着ロール６１１との磨耗を低減するため、その表面に、摩擦係数が小さく、かつ耐摩耗性に優れた例えばテフロン（登録商標）等を被覆した構成とすることが好ましい。
【００６１】
また、上流側パッド部Ｎ２Ｔ１でのニップ圧と下流側パッド部Ｎ２Ｔ２でのニップ圧とを独立に設定する剥離パッド６４としては、上記した構成のほか、次のような構成を用いることもできる。
図１０は、剥離パッド６４のその他の構成例を示した図である。図１０に示した剥離パッド６４は、剥離パッド６４全体を例えばＳＵＳ、アルミニウム等の金属ブロックで形成して上流側剥離パッド６４１とし、剥離パッド６４の剥離領域Ｒを含んだ領域に切り欠き部が形成されている。そして、その切り欠き部に例えば硬度２２Ｈｓ（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）のシリコーンゴム等の弾性体で形成された下流側剥離パッド６４２を配設している。この場合、例えば、上流側剥離パッド６４１による押圧面６４１ｃの幅は５ｍｍ、下流側剥離パッド６４２による押圧面６４２ｃの幅は３ｍｍに形成される。
さらに、図１１も、剥離パッド６４のその他の構成例を示した図である。図１１に示した剥離パッド６４は、剥離パッド６４全体を例えばＳＵＳ、アルミニウム等の金属ブロックで形成して上流側剥離パッド６４１とする。そして、上流側剥離パッド６４１の押圧面６４１ｃに、剥離ニップ部Ｎ２を通過した定着ベルト６１０の進行方向を急激に変化させる外側面６４ｂが形成された、例えば厚さ０．１ｍｍのステンレス製のバネ弾性を有する板状部材を固定して、下流側剥離パッド６４２を構成する。加圧ロール６２への押圧力は、上流側剥離パッド６４１により付与され、板状部材はバネ弾性で加圧ロール６２を押圧する。この場合、例えば、上流側剥離パッド６４１による押圧面６４１ｃの幅は５ｍｍ、下流側剥離パッド６４２による押圧面６４２ｃの幅は３ｍｍに形成される。
このような図１０や図１１に示した構成の剥離パッド６４によっても、上流側剥離パッド６４１により境界領域Ｎ２Ｓでのニップ圧を気泡の発生を抑止可能なニップ圧Ｐｎ１以上に確保して、境界領域Ｎ２Ｓにおいて気泡の発生を抑止可能とすることができる。また、下流側剥離パッド６４２により、加圧ロール６２表面に変形（凹部）を生じさせないニップ圧Ｐｎ２以下に設定して、用紙Ｐを定着ベルト６１０から安定して剥離することが可能となる。
【００６２】
次に、本実施の形態の定着装置６０における定着動作について説明する。
画像形成装置の二次転写部Ｔ２（図１参照）において未定着トナー像が静電転写された用紙Ｐは、搬送ベルト７６,７７により、定着装置６０のニップ部Ｎに向けて（図２参照：矢印Ｆ方向）搬送されてくる。そして、ニップ部Ｎを通過する用紙Ｐ表面の未定着トナー像は、主としてロールニップ部Ｎ１に作用する圧力と熱とにより用紙Ｐに定着される。
【００６３】
このとき、本実施の形態の定着装置６０では、ニップ部Ｎに作用する熱は、主として定着ベルト６１０によって供給される。定着ベルト６１０は、定着ロール６１１の内部に配置されたハロゲンヒータ６１６ａから定着ロール６１１を通じて供給される熱と、張架ロール６１２の内部に配置されたハロゲンヒータ６１６ｂから張架ロール６１２を通じて供給される熱と、張架ロール６１３の内部に配置されたハロゲンヒータ６１６ｃから張架ロール６１３を通じて供給される熱とによって加熱されるように構成されている。そのため、主に張架ロール６１２および張架ロール６１３から適切かつ速やかに定着ベルト６１０に熱エネルギーを補給することができるので、ニップ部Ｎにおいては、プロセススピードが４４０ｍｍ／ｓという高速であっても充分な熱量を確保することができる。
【００６４】
すなわち、本実施の形態の定着装置６０では、直接的な加熱部材として機能する定着ベルト６１０は、極めて熱容量を小さく形成することができる。加えて、定着ベルト６１０は、熱供給部材である定着ロール６１１と、張架ロール６１２および張架ロール６１３とに広いラップ面積（大きなラップ角度）で接触するように構成されている。そのため、定着ベルト６１０が１回転する短かい期間に、定着ロール６１１や張架ロール６１２および張架ロール６１３から充分な熱量が供給されるので、定着ベルト６１０を必要な定着温度に短時間で復帰させることが可能となる。それにより、ニップ部Ｎにおいては、定着装置６０が高速化されても、所定の定着温度を常に維持することができる。
その結果、本実施の形態の定着装置６０においては、連続通紙時においても定着温度を略一定に維持することが可能となる。また、高速定着動作の開始時に定着温度が落ち込む温度ドループ現象の発生を抑制することが可能となる。特に、熱容量の大きな厚紙等に対する定着においても、定着温度の維持および温度ドループの発生を抑制することができる。さらには、紙種に対応させて定着温度を途中で切り替える（定着温度のアップおよびダウンの双方を含む。）必要がある場合にも、定着ベルト６１０は熱容量が小さいので、ハロゲンヒータ６１６ａ、さらにはハロゲンヒータ６１６ｂ、ハロゲンヒータ６１６ｃの出力調整により、所望の温度への切り替えを容易、かつ速やかに行うことも可能となる。
【００６５】
また、本実施の形態の定着装置６０では、ロールニップ部Ｎ１を形成する一方のロールである定着ロール６１１は、アルミニウムの芯金（コアロール）の表面に耐熱性樹脂（フッ素樹脂）を被覆して構成されたハードロールであって、定着ロール６１１には弾性層は被覆されていない。また、ロールニップ部Ｎ１を形成する他方のロールである加圧ロール６２は、弾性層６２２が被覆されたソフトロールである。
そのため、本実施の形態のロールニップ部Ｎ１においては、定着ベルト６１０がラップされている側の定着ロール６１１は殆ど変形しない構成が実現されている。それにより、定着ベルト６１０は、ロールニップ部Ｎ１を通過する際に、その進行速度を一定に維持することが可能となり、ロールニップ部Ｎ１において定着ベルト６１０にシワや歪みが生じることを抑制することができる。その結果、ロールニップ部Ｎ１を用紙Ｐが通過する際に、定着ベルト６１０のシワや歪みに起因するトナー像の乱れの発生が抑えられ、良質の定着画像を安定的に提供することが可能となる。
【００６６】
引き続いて、ロールニップ部Ｎ１を通過した後には、用紙Ｐは剥離ニップ部Ｎ２に搬送される。剥離ニップ部Ｎ２は、加圧ロール６２に上流側剥離パッド６４１と下流側剥離パッド６４２とが一体的に構成された剥離パッド６４が押圧されて、定着ベルト６１０が加圧ロール６２に圧接するように形成されている。したがって、図３に示したように、ロールニップ部Ｎ１は定着ロール６１１の曲率によって下に凸である湾曲した形状を有するのに対し、剥離ニップ部Ｎ２は加圧ロール６２の曲率によって上に凸である湾曲した形状を有している。
そのため、ロールニップ部Ｎ１において定着ロール６１１の曲率のもとで加熱加圧された用紙Ｐは、剥離ニップ部Ｎ２において加圧ロール６２による相反する方向に向いた曲率に進行方向が変化させられる。その際に、用紙Ｐ上のトナー像と定着ベルト６１０表面との間で微小なマイクロスリップが生じる。それによって、トナー像と定着ベルト６１０との付着力が弱められ、用紙Ｐは定着ベルト６１０から剥離され易い状態が形成される。このように、剥離ニップ部Ｎ２は、最終の剥離工程で確実に剥離が行なわれるための準備工程にも位置付けられる。
【００６７】
そして、剥離ニップ部Ｎ２の出口（剥離領域Ｒ）では、定着ベルト６１０は剥離パッド６４に巻き付くように搬送されるので、定着ベルト６１０の搬送方向はそこで急激に変化する。すなわち、定着ベルト６１０は剥離パッド６４の外側面６４ｂに沿って移動するため、定着ベルト６１０の屈曲は大きなものとなる。そのため、剥離ニップ部Ｎ２内において定着ベルト６１０との付着力が予め弱められた用紙Ｐは、用紙Ｐ自身が有している紙のコシによって定着ベルト６１０からセルフストリップする。
【００６８】
その際に、上述したように、剥離パッド６４は、上記した（１）式で示される気泡の発生を抑止可能なニップ圧Ｐｎ１よりも高いニップ圧を設定する上流側剥離パッド６４１と、加圧ロール６２表面に変形（凹部）を生じさせない所定圧以下のニップ圧を設定する下流側剥離パッド６４２とで構成されている。それにより、境界領域Ｎ２Ｓでのニップ圧を気泡の発生を抑止可能なニップ圧Ｐｎ１以上に確保して、境界領域Ｎ２Ｓにおいて気泡の発生を抑止可能とすることができる。また、剥離領域Ｒでは、加圧ロール６２表面に変形（凹部）を生じさせないニップ圧Ｐｎ２以下に設定して、用紙Ｐを定着ベルト６１０から安定して剥離することが可能となる。そのため、剥離パッド６４での剥離性能を向上させることが可能となり、用紙Ｐは剥離ニップ部Ｎ２を出た時点で定着ベルト６１０から安定的に曲率分離される。
【００６９】
そして、定着ベルト６１０から分離された用紙Ｐは、剥離ニップ部Ｎ２の下流側に配設された剥離補助部材の一例としての剥離案内板８３により、その進行方向が導かれる。剥離案内板８３により案内された用紙Ｐは、その後、排紙ガイド６５および排紙ロール６６によって機外に排出されて(図２参照)、定着処理が完了する。
【００７０】
以上説明したように、本実施の形態の定着装置６０は、加熱部材として定着ベルト６１０が定着ロール６１１を含む複数のロールで張架されて構成された定着ベルトモジュール６１を用いているので、画像形成装置が高速化されても、定着装置６０において所定の定着温度を常に維持することができる。さらには、高速定着動作の開始時に定着温度が落ち込む温度ドループ現象の発生を抑制することが可能となる。そのため、高品質な定着画像を短時間で大量に提供することが可能となる。
【００７１】
それとともに、ニップ部Ｎは、ロールニップ部Ｎ１と、ロールニップ部Ｎ１の下流側に、ロールニップ部Ｎ１に連続して形成された剥離ニップ部Ｎ２とで構成されている。そして、剥離ニップ部Ｎ２を形成する剥離パッド６４は、上記した（１）式で示される気泡の発生を抑止可能なニップ圧Ｐｎ１よりも高いニップ圧を設定する上流側剥離パッド６４１と、加圧ロール６２表面に変形（凹部）を生じさせない所定圧以下のニップ圧を設定する下流側剥離パッド６４２とで構成されている。さらに、上流側剥離パッド６４１はロールニップ部Ｎ１の下流側近傍に配設されている。それにより、境界領域Ｎ２Ｓにおいて、上記した(１)式を満たすニップ圧Ｐｎが設定されるので、ニップ圧が落ち込む谷間の領域が発生することが抑制されて、境界領域Ｎ２Ｓでの気泡の発生を抑止することができる。さらに、ロールニップ部Ｎ１内でニップ圧がピークとなる位置から剥離ニップ部Ｎ２の最下流位置に至る領域で、ニップ圧が連続的に単調減少するように設定することが可能となる。
このように、本実施の形態の定着装置６０では、境界領域Ｎ２Ｓでの気泡の発生を抑止するとともに、ニップ圧を連続的に単調減少するように設定することにより、ロールニップ部Ｎ１において高いニップ圧により押さえ込まれていた水蒸気や熱膨張しようとする空気を、剥離ニップ部Ｎ２を通過するまでの経路において徐々に開放することが可能となり、水蒸気や熱膨張した空気が気泡となってニップ内で動き回る現象の発生を抑制することができる。そのため、未だ完全に固化されていない状態のトナー像が乱されることが殆ど無くなり、定着画像に画像ムラ等の画像ディフェクトの発生を抑制することが可能となる。
【００７２】
加えて、剥離パッド６４を構成する下流側剥離パッド６４２の外側面６４ｂにより、剥離パッドニップＮ２を通過した定着ベルト６１０は、その進行方向が屈曲するように急激に変化させられる。そのため、ロールニップ部Ｎ１および剥離ニップ部Ｎ２を通過した用紙Ｐは、剥離ニップ部Ｎ２を出た時点で定着ベルト６１０から剥離され、用紙Ｐに対する曲率分離を行うことが可能となる。
その際に、剥離領域Ｒでは、下流側剥離パッド６４２により加圧ロール６２表面に変形（凹部）を生じさせない所定圧以下のニップ圧が設定されている。それにより、剥離パッド６４による剥離性能を向上させることが可能となり、画像形成装置の高速化を図った場合にも、ベタ画像が形成された「コシ」の弱い薄紙に対しても、安定して用紙分離を行うことができる。
【００７３】
[実施の形態２]
実施の形態１では、画像形成装置に搭載される定着装置６０において、定着ベルトモジュール６１に対して圧接して配置される加圧部材として、加圧ロール６２を用いた構成について説明した。実施の形態２では、加圧部材として複数のロールにより加圧ベルト７００が張架された加圧ベルトモジュール７０を用いた構成について説明する。なお、実施の形態１と同様な構成については同様な符号を用い、ここではその詳細な説明を省略する。
【００７４】
図１２は、本実施の形態に係る定着装置９０の構成を示す側断面図である。本実施の形態の定着装置９０の構成は、上記した実施の形態１の定着装置６０において、加圧ロール６２に代え、加圧部材として加圧ベルトモジュール７０を配設した点が異なることを除いては、実施の形態１の定着装置６０と同様である。
【００７５】
本実施の形態の加圧ベルトモジュール７０は、加圧ロール７０１、インレットロール７０２および張架ロール７０３の３本のロールにより張架された加圧ベルト７００、加圧ベルト７００および定着ベルト６１０を介して定着ロール６１１に付勢される状態で配置される圧力部材としての圧力パッド７０４により主要部が構成されている。そして、加圧ベルトモジュール７０は定着ベルトモジュール６１に押圧されるように設置され、定着ベルトモジュール６１の定着ロール６１１が矢印Ｃ方向へ回転するのに伴い、加圧ベルト７００は定着ロール６１１に従動して矢印Ｇ方向に回動する。その進行速度は、定着ロール６１０の表面速度と同じ４４０ｍｍ／ｓである。
【００７６】
加圧ベルトモジュール７０と定着ベルトモジュール６１とが圧接されたニップ部Ｎには、定着ベルト６１０が定着ロール６１１に巻き付けられたラップ領域内において、加圧ベルト７００が定着ベルト６１０の外周面に圧接するように形成されたベルトニップ部Ｎ３が設定されている。
本実施の形態に係る定着装置９０では、加圧ベルト７００の内側に圧力パッド７０４が加圧ベルト７００を介して定着ロール６１１側に向けて付勢された状態で配置され、加圧ベルト７００を定着ロール６１１のラップ領域に押圧している。また、ベルトニップ部Ｎ３の最下流部では、加圧ロール７０１が、加圧手段としての圧縮コイルスプリング（不図示）によって、加圧ベルト７００および定着ベルト６１０を介して定着ロール６１１の中心軸に向けて付勢されており、定着ロール６１１および定着ベルト６１０の当接部に局所的な高圧を生じさせている。
そのため、ベルトニップ部Ｎ３を幅広く形成することができるので、用紙Ｐ上のトナー像に対するさらなる安定した定着性能を実現することが可能となる。また、加圧ロール７０１による局所的な高圧によって溶融したトナー像に効率的に圧力を加えるので、高い定着性を保持するとともに、トナー像表面を平滑にしてカラー画像に良好な画像光沢を付与することができる。
【００７７】
ここで、加圧ベルトモジュール７０に配設される加圧ベルト７００は、例えばポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等のような耐熱強度の高い樹脂で形成されたベース層で構成されている。ベース層の厚さとしては、例えば５０〜１２５μｍ程度に形成される。また、加圧ベルト７００は、ベース層の定着ロール６１１側の表面または両面に離型層が被覆された構成を採ることもできる。その場合の離型層としては、フッ素樹脂、例えばＰＦＡ等が５〜２０μｍの厚さでコーティングされたものが好ましい。さらには、必要に応じてベース層と離型層との間に弾性層が形成された積層構造を採ることもできる。その場合、弾性層としては、厚さが１００〜２００μｍのシリコーンゴム等を使用することができる。 本実施の形態の定着装置９０においては、加圧ベルト７００として、厚さ７５μｍ、幅３５０ｍｍ、周長２４０ｍｍのポイリミドフィルムのベース層のみにより構成されている。
【００７８】
また、加圧ベルト７００を張架する３個のロールは、スチールコアに弾性層としてシリコーンゴムが被覆された加圧ロール７０１と、ステンレス製のインレットロール７０２と、ステンレス製の張架ロール７０３とで構成され、１０ｋｇｆの張力で加圧ベルト７００を張架している。それぞれの外径は、加圧ロール７０１が２５ｍｍ、インレットロール７０２が２２ｍｍ、張架ロール７０３が２０ｍｍであり、長さは３６０ｍｍである。また、インレットロール７０２の内部には、加熱源としてハロゲンヒータ７０５が配設されている。そして、図示しない温度センサおよび制御部１０（図１参照）によりその表面温度は１２０℃に制御され、加圧ベルト７００に予熱を与えている。
【００７９】
加圧ロール７０１は、加圧手段としての圧縮コイルスプリング（不図示）によって、加圧ベルト７００および定着ベルト６１０を介して定着ロール６１１の中心軸に向けて付勢されており、定着ロール６１１および定着ベルト６１０の当接部に局所的な高圧を生じさせている。その場合、この定着ロール６１１および定着ベルト６１０に対する局所的な高圧を低荷重で効率良く付与するために、加圧ロール７０１は定着ロール６１１より小径に形成されている。
なお、加圧ロール７０１、インレットロール７０２および張架ロール７０３のいずれかのロールには、加圧ベルト７００のベルトエッジ位置を検知するベルトエッジ位置検知機構と、ベルトエッジ位置検知機構の検知結果に応じて加圧ベルト７００の軸方向における当接位置を変位させる軸変位機構とを配設し、加圧ベルト７００の蛇行（ベルトウォーク）を制御するように構成することも可能である。
【００８０】
圧力部材としての圧力パッド７０４は、幅の広いベルトニップ部Ｎ３を確保するための弾性体部材と、弾性体部材が加圧ベルト７００の内周面と接触する面に設けられた低摩擦層とで構成され、金属等からなるホルダ（不図示）に保持されている。低摩擦層を表面に有する弾性体部材は、定着ロール６１１側がほぼ定着ロール６１０の外周面に倣う凹形状に形成され、定着ロール６１１に対して押圧されて配置され、定着ロール６１１のラップ領域に形成されたベルトニップ部Ｎ３の入口側領域を形成している。
圧力パッド７０４の弾性体部材としては、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性の高い弾性体や、板バネ等を用いることができる。弾性体部材上に形成された低摩擦層は、加圧ベルト７００内周面と圧力パッド７０４との摺動抵抗を小さくするために設けられ、摩擦係数が小さく、耐摩耗性のある材質であることが望ましい。具体的には、テフロン（登録商標）を含浸させたガラス繊維シート、フッ素樹脂シート、フッ素樹脂塗膜等を用いることができる。 
【００８１】
さらに、本実施の形態の定着装置９０においても、ベルトニップ部Ｎ３の下流側近傍には剥離パッド６４が配設されいる。そして、剥離パッド６４は定着ベルト６１０を加圧ロール７０１表面に対して押圧するように設置されている。それにより、ベルトニップ部Ｎ３に連続して、定着ベルト６１０が加圧ロール７０１側にラップされた剥離ニップ部Ｎ２が設定されている。
【００８２】
また、剥離ニップ部Ｎ２を形成する剥離パッド６４は、実施の形態１の定着装置６０と同様に、実施の形態１で説明した（１）式で示される気泡の発生を抑止可能なニップ圧Ｐｎ１よりも高いニップ圧を設定する上流側剥離パッド６４１と、加圧ロール６２表面に変形（凹部）を生じさせない所定圧以下のニップ圧を設定する下流側剥離パッド６４２とで構成されている。さらに、上流側剥離パッド６４１はロールニップ部Ｎ１の下流側近傍に配設されている。それにより、境界領域Ｎ２Ｓにおいて、上記した(１)式を満たすニップ圧Ｐｎが設定されるので、ニップ圧が落ち込む谷間の領域が発生することが抑制されて、境界領域Ｎ２Ｓでの気泡の発生を抑止することができる。さらに、ロールニップ部Ｎ１内でニップ圧がピークとなる位置から剥離ニップ部Ｎ２の最下流位置に至る領域で、ニップ圧が連続的に単調減少するように設定することが可能となる。
このように、本実施の形態の定着装置６０では、境界領域Ｎ２Ｓでの気泡の発生を抑止するとともに、ニップ圧を連続的に単調減少するように設定することにより、ロールニップ部Ｎ１において高いニップ圧により押さえ込まれていた水蒸気や熱膨張しようとする空気を、剥離ニップ部Ｎ２を通過するまでの経路において徐々に開放することが可能となり、水蒸気や熱膨張した空気が気泡となってニップ内で動き回る現象の発生を抑制することができる。そのため、未だ完全に固化されていない状態のトナー像が乱されることが殆ど無くなり、定着画像に画像ムラ等の画像ディフェクトの発生を抑制することが可能となる。
【００８３】
加えて、剥離パッド６４を構成する下流側剥離パッド６４２の外側面６４ｂにより、剥離パッドニップＮ２を通過した定着ベルト６１０は、その進行方向が屈曲するように急激に変化させられる。そのため、ロールニップ部Ｎ１および剥離ニップ部Ｎ２を通過した用紙Ｐは、剥離ニップ部Ｎ２を出た時点で定着ベルト６１０から剥離され、用紙Ｐに対する曲率分離を行うことが可能となる。
その際に、剥離領域Ｒでは、下流側剥離パッド６４２により加圧ロール６２表面に変形（凹部）を生じさせない所定圧以下のニップ圧が設定されている。それにより、剥離パッド６４による剥離性能を向上させることが可能となり、画像形成装置の高速化を図った場合にも、ベタ画像が形成された「コシ」の弱い薄紙に対しても、安定して用紙分離を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の画像形成装置の一例であるデジタルカラープリンタを示した概略構成図である。
【図２】実施の形態１に係る定着装置の概略構成を示す側断面図である。
【図３】ニップ部の近傍領域を表す概略断面図である。
【図４】剥離パッドをロールニップ部から所定の距離以上に離隔して配設した場合のニップ部のニップ圧プロファイルの概略を示した図である。
【図５】本発明の剥離パッドを配設した場合のニップ部のニップ圧プロファイルの概略を示した図である。
【図６】剥離パッドの構成を説明する概略断面図である。
【図７】下流側パッド部Ｎ２Ｔ２でのニップ圧が必要以上に高く設定され、下流側剥離パッドにより加圧ロール表面に変形（凹部）が生じた状態を示した図である。
【図８】下流側剥離パッドが加圧ロール表面に変形（凹部）を生じさせない押圧力で設定された場合を示す図である。
【図９】上流側剥離パッドの押圧面の上流側端部を定着ロールに接触するように設定して、定着ロールからの押圧力も同時に受ける構成を示した図である。
【図１０】剥離パッドのその他の構成例を示した図である。
【図１１】剥離パッドのその他の構成例を示した図である。
【図１２】実施の形態２に係る定着装置の概略構成を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００８５】
２６Ｙ,２６Ｍ,２６Ｃ,２６Ｋ…画像形成ユニット、３１…感光体ドラム、３２…帯電ロール、２５Ｙ,２５Ｍ,２５Ｃ,２５Ｋ…レーザ露光装置、３３…現像器、３４…ドラムクリーナ、４１…中間転写ベルト、４２…一次転写ロール、５０…二次転写ロール、６０,９０…定着装置、６１…定着ベルトモジュール、６２,７０１…加圧ロール、６４…剥離パッド、６４１…上流側剥離パッド、６４２…下流側剥離パッド、６１０…定着ベルト、６１１…定着ロール、７０…加圧ベルトモジュール、７００…加圧ベルト、７０２…インレットロール、７０４…圧力パッド、８３…剥離案内板
【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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