(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】定着ロール６１１と、定着ベルト６１０を介して定着ロール６１１を押圧するように配置されてニップ部Ｎを形成する加圧ロール６２と、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に押圧する剥離パッド６４と、剥離パッド６４の下流側であり、かつニップ部Ｎの下流にて定着ベルト６１０が定着ロール６１１に張架されるラップ領域の上流側である領域に配置されて、定着ベルト６１０を張架するアイドラーロール６１５とを備えている。【選択図】図２
2007164025.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回動可能なベルト部材と、
前記ベルト部材を介して前記定着ロールを押圧するように配置されてニップ部を形成する加圧部材と、
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当該加圧部材に押圧する剥離部材と、
前記剥離部材の下流側であり、かつ前記ニップ部の下流にて前記ベルト部材が前記定着ロールに張架されるラップ領域の上流側である領域に配置されて、当該ベルト部材を張架する第１の張架ロールと
を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記第１の張架ロールは、前記剥離部材を通過した前記ベルト部材を当該剥離部材から離れる方向に導くことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記第１の張架ロールは、前記ベルト部材の張力を調整する張力調整機構が備えら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】
前記張力調整機構は、前記第１の張架ロールを前記ベルト部材の内周面側から外周面側に向かう方向に押圧するバネ部材と、当該バネ部材でのバネ荷重を検知する荷重検知部とを含み、当該荷重検知部で検出されるバネ荷重が所定の範囲内となるように当該バネ部材による当該第１の張架ロールへの押圧力を調整することを特徴とする請求項３記載の定着装置。
【請求項５】
前記ニップ部の下流にて前記ベルト部材が前記定着ロールに張架されるラップ領域の下流側であり、かつ当該ニップ部の上流側である領域に配置されて、当該ベルト部材を張架するとともに、当該ベルト部材の張力を調整する張力調整機構が備えられた第２の張架ロールをさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項６】
前記第１の張架ロールは、当該第１の張架ロールを前記ベルト部材の移動方向に回転させる駆動部が備えられたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項７】
前記駆動部は、前記第１の張架ロールを前記ベルト部材の移動速度よりも速い周速で回転させることを特徴とする請求項６記載の定着装置。
【請求項８】
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回動可能なベルト部材と、
前記ベルト部材を介して前記定着ロールを押圧するように配置されてニップ部を形成する加圧部材と、
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当該加圧部材に押圧する剥離部材と、
前記剥離部材の下流側であり、かつ前記ニップ部の下流にて前記ベルト部材が前記定着ロールに張架されるラップ領域の上流側である領域に配置されて、当該ベルト部材を張架するとともに、当該ベルト部材の張力を調整可能な第１の張架ロールと、
前記ニップ部の下流にて前記ベルト部材が前記定着ロールに張架されるラップ領域の下流側であり、かつ当該ニップ部の上流側である領域に配置されて、当該ベルト部材を張架するとともに、当該ベルト部材の張力を調整可能な第２の張架ロールと
を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項９】
前記第１の張架ロールは、当該第１の張架ロールを前記ベルト部材の内周面側から外周面側に向けて押圧するバネ部材と、当該バネ部材でのバネ荷重を検知する荷重検知部とを含む張力調整機構を備え、前記第２の張架ロールは、当該第２の張架ロールを当該ベルト部材の内周面側から外周面側に向けて押圧するバネ部材と、当該バネ部材でのバネ荷重を検知する荷重検知部とを含む張力調整機構を備えたことを特徴とする請求項８記載の定着装置。
【請求項１０】
前記第１の張架ロールと前記第２の張架ロールとは、当該第１の張架ロールの前記張力調整機構で検出されたバネ荷重値と、当該第２の張架ロールの前記張力調整機構で検出されたバネ荷重値とのいずれか一方または双方に基づいて、前記ベルト部材の張力を調整する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１の張架ロールと前記第２の張架ロールとは、前記定着ロールと前記加圧部材とが軸支される支持体にて、当該定着ロールと当該加圧部材との略平行な位置関係を維持しながら移動可能に軸支されたことを特徴とする請求項８記載の定着装置。
【請求項１２】
前記剥離部材は、前記定着ロールに対して揺動自在に配設されたことを特徴とする請求項８記載の定着装置。
【請求項１３】
前記剥離部材を通過した前記ベルト部材から剥離された記録材を導くガイド部材をさらに備え、当該ガイド部材は、前記定着ロールに対して揺動自在に配設されたことを特徴とする請求項８記載の定着装置。
【請求項１４】
前記第１の張架ロールは、表面に高摩擦層が形成されたことを特徴とする請求項８記載の定着装置。
【請求項１５】
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回動可能なベルト部材と、
前記ベルト部材を介して前記定着ロールを押圧するように配置されてニップ部を形成する加圧部材と、
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当該加圧部材に押圧する剥離部材と、
前記剥離部材の下流側であり、かつ前記ニップ部の下流にて前記ベルト部材が前記定着ロールに張架されるラップ領域の上流側である領域に配置されて、当該ベルト部材を張架する第１の張架ロールと
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
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前記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１５記載の画像形成装置。
【請求項１７】
前記定着部の前記加圧部材は、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１５記載の画像形成装置。
【請求項１８】
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１５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、画像形成装置において、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回動可能なベルト部材と、ベルト部材を介して定着ロールを押圧するように配置されてニップ部を形成する加圧部材と、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、剥離部材の下流側であり、かつニップ部の下流にてベルト部材が定着ロールに張架されるラップ領域の上流側である領域に配置されて、ベルト部材を張架する第１の張架ロールとを備えたことを特徴としている。
ここでの「上流側」および「下流側」とは、ベルト部材の回動方向（移動方向）における「上流側」および「下流側」を意味する。以下、同様である。
【００１３】
ここで、第１の張架ロールは、剥離部材を通過したベルト部材を剥離部材から離れる方向に導くことを特徴とすることができる。また、第１の張架ロールは、ベルト部材の張力を調整する張力調整機構が備えられたことを特徴とすることもできる。この場合に、張力調整機構は、第１の張架ロールをベルト部材の内周面側から外周面側に向かう方向に押圧するバネ部材と、バネ部材でのバネ荷重を検知する荷重検知部とを含み、荷重検知部で検出されるバネ荷重が所定の範囲内となるようにバネ部材による第１の張架ロールへの押圧力を調整することを特徴とすることができる。
また、ニップ部の下流にてベルト部材が定着ロールに張架されるラップ領域の下流側であり、かつニップ部の上流側である領域に配置されて、ベルト部材を張架するとともに、ベルト部材の張力を調整する張力調整機構が備えられた第２の張架ロールをさらに備えたことを特徴とすることもできる。さらに、第１の張架ロールは、第１の張架ロールをベルト部材の移動方向に回転させる駆動部が備えられたことを特徴とすることもできる。この場合に、駆動部は、第１の張架ロールをベルト部材の移動速度よりも速い周速で回転させることを特徴とすることもできる。
【００１４】
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回動可能なベルト部材と、ベルト部材を介して定着ロールを押圧するように配置されてニップ部を形成する加圧部材と、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、剥離部材の下流側であり、かつニップ部の下流にてベルト部材が定着ロールに張架されるラップ領域の上流側である領域に配置されて、ベルト部材を張架するとともに、ベルト部材の張力を調整可能な第１の張架ロールと、ニップ部の下流にてベルト部材が定着ロールに張架されるラップ領域の下流側であり、かつニップ部の上流側である領域に配置されて、ベルト部材を張架するとともに、ベルト部材の張力を調整可能な第２の張架ロールとを備えたことを特徴としている。
【００１５】
ここで、第１の張架ロールは、第１の張架ロールをベルト部材の内周面側から外周面側に向けて押圧するバネ部材と、バネ部材でのバネ荷重を検知する荷重検知部とを含む張力調整機構を備え、第２の張架ロールは、第２の張架ロールをベルト部材の内周面側から外周面側に向けて押圧するバネ部材と、バネ部材でのバネ荷重を検知する荷重検知部とを含む張力調整機構を備えたことを特徴とすることができる。この場合に、第１の張架ロールと第２の張架ロールとは、第１の張架ロールの張力調整機構で検出されたバネ荷重値と、第２の張架ロールの張力調整機構で検出されたバネ荷重値とのいずれか一方または双方に基づいて、ベルト部材の張力を調整することを特徴とすることもできる。
また、第１の張架ロールと第２の張架ロールとは、定着ロールと加圧部材とが軸支される支持体にて、定着ロールと加圧部材との略平行な位置関係を維持しながら移動可能に軸支されたことを特徴とすることができる。加えて、剥離部材は、定着ロールに対して揺動自在に配設されたことを特徴とすることができる。
さらには、剥離部材を通過したベルト部材から剥離された記録材を導くガイド部材をさらに備え、ガイド部材は、定着ロールに対して揺動自在に配設されたことを特徴とすることができる。また、第１の張架ロールは、表面に高摩擦層が形成されたことを特徴とすることもできる。
【００１６】
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回動可能なベルト部材と、ベルト部材を介して定着ロールを押圧するように配置されてニップ部を形成する加圧部材と、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、剥離部材の下流側であり、かつニップ部の下流にてベルト部材が定着ロールに張架されるラップ領域の上流側である領域に配置されて、ベルト部材を張架する第１の張架ロールとを備えたことを特徴としている。
【００１７】
ここで、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ができる。また、定着部の加圧部材は、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もできる。さらに、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もできる。
【発明の効果】
【００１８】
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】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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を張架する第２の張架ロールとしてのテンションロール６１２、外側から定着ベルト６１０を張架する外部加熱ロール６１３、定着ロール６１１とテンションロール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の下流側であって、定着ベルト６１０が再び定着ロール６１１に張架されるまでの領域において定着ベルト６１０を張架する第１の張架ロールとしてのアイドラーロール６１５により主要部が構成されている。
【００２５】
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のフッ素樹脂が被覆され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。
【００２６】
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５０μｍ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。
【００２７】
テンションロール６１２は、ニップ部Ｎの上流側に配置された外径３０ｍｍ、厚さ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、テンションロール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、テンションロール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、テンションロール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を備えたテンション調整装置（不図示）が配設されている。それにより、テンションロール６１２は、定着ベルト６１０の張力を所定値（例えば、１５ｋｇｆ）に調整する機能を有している。
さらに、テンションロール６１２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）が配設されている。そして、テンションロール６１２には、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（不図示）が配設されている。それにより、定着ベルト６１０の蛇行（ベルトウォーク）を制御するステアリングロールとしても機能する。
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において行なうように構成することもできる。
【００２８】
外部加熱ロール６１３は、外径２５ｍｍ、厚さ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、外部加熱ロール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外部加熱ロール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。
外部加熱ロール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、外部加熱ロール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とテンションロール６１２および外部加熱ロール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。
【００２９】
また、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は、定着ベルト６１０がニップ部Ｎに円滑に進入するように、定着ベルト６１０の姿勢を矯正する機能を有している。
【００３０】
剥離パッド６４は、断面が略円弧形状のブロック部材であり、例えばＳＵＳ等の金属や剛性の高い樹脂等といった剛体で形成されている。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、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を加圧ロール６２に所定の荷重（例えば、１０ｋｇｆ）で均一に押圧するように設置されており、後段で述べる「剥離パッドニップ部Ｎ２」（後段の図３参照）を形成している。
さらに、剥離パッド６４は、定着ロール６１１の回転軸に対して揺動自在に配設されている。それにより、例えば、加圧ロール６２を定着ロール６１１に対して接離自在に構成した際において加圧ロール６２の接離動作を行なう場合、また、加圧ロール６２の定着ロール６１１に対する押圧荷重値の設定を変更する場合、さらには、ニップ部Ｎに厚紙が進入した際の剥離パッド６４と加圧ロール６２との相対位置が変動した場合等においても、剥離パッド６４と定着ロール６１１とのギャップが変動しないように構成することができる。そのため、剥離パッド６４と定着ロール６１１とが干渉することを抑制できることから、後段で述べる、ニップ部Ｎ内において定着ベルト６１０の張力のみによって加圧ロール６２に圧接される領域（境界領域Ｎ２Ｓ（図３参照））を極小幅（例えば、２ｍｍ以下）に維持できるので、安定した定着性能、さらに定着装置６０での高い信頼性を保証することができる。
【００３１】
アイドラーロール６１５は、外径１２ｍｍ、長さ３６０ｍｍのステンレスからなる芯金と、芯金の表面に被覆された例えば厚さ１ｍｍのシリコーンゴム等のゴム層とで形成された円柱状ロールである。そして、アイドラーロール６１５は、剥離パッド６４の定着ベルト６１０進行方向下流側近傍であって、かつ定着ベルト６１０が再び定着ロール６１１に張架されて、定着ベルト６１０が定着ロール６１１に巻き付けられる（ラップされる）領域（ラップ領域）よりも上流側の領域にて、剥離パッド６４を通過した定着ベルト６１０を剥離パッド６４から離れるように導く位置に配置されている。
このように配置されたアイドラーロール６１５により、本実施の形態の定着装置６０では、剥離パッド６４の下流側での定着ベルト６１０と剥離パッド６４とが摺動する領域を短く設定することが可能となる。それにより、定着ベルト６１０に余分な負荷が生じることを抑えることができるので、定着ベルト６１０の円滑な搬送が可能となる。そのため、ニップ部Ｎでの定着ベルト６１０の搬送も円滑となり、高品質な定着画像の形成が可能となる。
【００３２】
さらには、アイドラーロール６１５は、不図示の駆動部により定着ベルト６１０の搬送方向に、定着ベルト６１０の搬送速度よりもやや速い速度で駆動されている。それにより、用紙Ｐがニップ部Ｎを通過することにより剥離パッド６４に振動が発生し、剥離パッド６４の定着ベルト６１０に対する接触状態が変化した場合においても、剥離パッドニップ部Ｎ２を通過した定着ベルト６１０に波打ち状の歪み等が生じることを抑えて、定着ロール６１１に向けたさらなる円滑な搬送を維持する。
また、アイドラーロール６１５には、定着ベルト６１０のテンション（張力）を調整するためのテンション調整装置８０（図２、図３では不図示、後段の図８、図９を参照）が設けられている。このテンション調整装置８０によるアイドラーロール６１５のテンション調整機能に関しては、後段で詳細に説明する。
【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にラップされた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】
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、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、剥離パッドニップ部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、剥離パッドニップ部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によってアイドラーロール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および剥離パッドニップ部Ｎ２を通過した用紙Ｐは、剥離パッドニップ部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、剥離パッドニップ部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、剥離パッドニップ部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】
ここで、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パッドニップ部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および剥離パッドニップ部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）から剥離パッドニップ部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、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。
ここでは、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から剥離する剥離部材、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に連続して剥離パッドニップ部Ｎ２を形成すると、剥離パッドニップ部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および剥離パッドニップ部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、剥離パッドニップ部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、剥離パッドニップ部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、定着画像に画像ムラ等の画像不良が発生するという事態を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、剥離パッドニップ部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パッドニップ部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パッドニップ部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、剥離パッドニップ部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】
次に、ロールニップ部Ｎ１の下流側近傍に配設可能となるような剥離パッド６４の形状について述べる。
図６は、剥離パッド６４が配置された領域周辺を表す概略断面図である。図６に示したように、剥離パッド６４には、主として、定着ロール６１１側に面する内側面６４ａ、剥離パッドニップ部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、定着ベルト６１０を加圧ロール６２に押圧する押圧面６４ｃが形成されている。
剥離パッド６４の内側面６４ａは、剥離パッド６４を定着ロール６１１側に極力近接させて（例えば、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。すなわち、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、剥離パッド６４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、内側面６４ａの上流側端部（押圧面６４ｃ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している。本実施の形態の剥離パッド６４では、内側面６４ａは曲率半径３３ｍｍの略円周面で形成している。なお、内側面６４ａは、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、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ともに、上流側端部６４ｐ部分の強度および剛性を確保するために、内側面６４ａと押圧面６４ｃとのなす角度θ１は、２０〜５０°に設定するのが好適である。
【００４６】
剥離パッド６４の押圧面６４ｃは、定着ベルト６１０を加圧ロール６２に押圧し、加圧ロール６２表面に圧接させる面である。そのため、定着ベルト６１０が加圧ロール６２に対して均一に押圧されるように、押圧面６４ｃは平面で形成している。さらに、押圧面６４ｃは、加圧ロール６２の円周面に倣っ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。
【００４７】
また、上述したように、押圧面６４ｃ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、剥離パッドニップ部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６４ｃ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、剥離パッドニップ部Ｎ２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。
図７は、押圧面６４ｃ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７に示したように、この場合には、押圧面６４ｃ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６４ｃ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、押圧面６４ｃ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の進行をスムーズに行ない、また、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。
【００４８】
外側面６４ｂは、アイドラーロール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、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では外側面６４ｂは曲面で形成されている。
さらに、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、円滑にアイドラーロール６１５および定着ロール６１１の方向に進行するように、アイドラーロール６１５に向けて傾斜した平面で形成されている。この場合に、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、外側面６４ｂも押圧面６４ｃと同様に、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。
【００４９】
続いて、アイドラーロール６１５のテンション調整機能について説明する。
アイドラーロール６１５は、上述したように、剥離パッド６４の定着ベルト６１０進行方向下流側近傍であって、かつ定着ベルト６１０が再び定着ロール６１１に張架されるラップ領域よりも上流側の領域にて、剥離パッド６４を通過した定着ベルト６１０を剥離パッド６４から離れるように導く位置に配置されている。そして、アイドラーロール６１５には、定着ベルト６１０がニップ部Ｎを通過し、再び定着ロール６１１に張架されるラップ領域までの領域において定着ベルト６１０のテンション（張力）を調整する張力調整機構の一例としてのテンション調整装置８０が設けられている。
【００５０】
図８は、アイドラーロール６１５にテンション調整機構８０が配設された一方の端部を示す側面図であり、図９は、テンション調整機構８０の構成を説明する図である。
図８および図９に示したように、テンション調整装置８０は、アイドラーロール６１５の両端部において定着ベルト６１０の内周面側から外側に向かう押圧力をアイドラーロール６１５に付与することで、定着ベルト６１０のテンションを調整するように構成されている。
【００５１】
テンション調整装置８０は、図９に示したように、定着装置６０の本体フレーム（支持体：不図示）に対して矢印Ｊ方向（図８も参照）にスライド自在に支持されたテンショナーフレーム８０１、テンショナーフレーム８０１に固定されたテンショナーベース８０２、アイドラーロール６１５をテンショナーフレーム８０１に回転自在に支持するベアリング８０５、ベアリング８０５をテンショナーフレーム８０１に矢印Ｊ方向にスライド自在に支持するスライダー８０６、テンショナーベース８０２に支持されて設置され、アイドラーロール６１５に対して押圧力を付与するバネ部材８０３、テンショナーベース８０２とバネ部材８０３との間に配置され、バネ部材８０３の押圧力を検出する荷重検知部としての荷重センサ８０４により主要部が構成されている。
また、テンション調整装置８０には、テンション調整装置８０を矢印Ｊ方向にスライド移動させるテンショナー移動機構８１０が設けられている。テンショナー移動機構８１０は、２つの偏心カム８１１を備えており、この偏心カム８１１を回転させることで、テンショナーベース８０２を介してテンション調整装置８０全体を矢印Ｊ方向にスライド移動させるように構成されている。
【００５２】
テンション調整装置８０は、バネ部材８０３によりアイドラーロール６１５を両端部から押圧する。それにより、定着ベルト６１０が剥離パッド６４を通過し、再び定着ロール６１１に張架されるラップ領域までの間の領域において、アイドラーロール６１５に張架される定着ベルト６１０に対して、所定のテンションを付与している。
また、アイドラーロール６１５はスライダー８０６を介してテンショナーフレーム８０１に支持されている。それにより、ニップ部Ｎに用紙Ｐが進入した際に、定着ロール６１１、加圧ロール６２および剥離パッド６４の相互の相対位置が変動して定着ベルト６１０にテンションの変動が生じた場合にも、それに対応して、アイドラーロール６１５は矢印Ｊ方向に振動することができる。そのため、ニップ部Ｎに用紙Ｐが進入した際の衝撃による定着ベルト６１０のテンションの変動を吸収することができ、画像乱れの発生を抑制することが可能である。
【００５３】
また、本実施の形態のテンション調整装置８０では、荷重センサ８０４によりバネ部材８０３の押圧力を検出している。そして、荷重センサ８０４により検知されたバネ部材８０３の押圧力（バネ荷重値）に関するデータ（バネ荷重値データ）は、制御部１０に送信される。バネ荷重値データを受信した制御部１０は、バネ部材８０３の押圧力が所定範囲内になるように、テンショナー移動機構８１０に対して制御信号を送信する。テンショナー移動機構８１０は、制御部１０からの制御信号に基づいて、偏心カム８１１を回転させてテンション調整装置８０をスライド移動（矢印Ｊ方向）させ、バネ部材８０３の押圧力が所定範囲内になるように調整する。このようにして、テンション調整装置８０は、定着ベルト６１０がニップ部Ｎを通過し、再び定着ロール６１１に張架されるラップ領域までの領域において、定着ベルト６１０のテンションが所定の範囲内に維持されるようなテンション調整動作をも行なっている。
【００５４】
このような定着ベルト６１０のテンション調整を行なうことで、定着ベルト６１０がニップ部Ｎを通過し、再び定着ロール６１１に張架されるラップ領域までの領域において、定着ベルト６１０に弛みが生じるのを抑制することが可能となる。
ここで、図１０は、剥離パッド６４の下流側で定着ベルト６１０に弛みが生じている場合を示した図である。このような状態は、定着ベルト６１０のコシが強いために、剥離パッド６４の剥離領域Ｒにおける曲率の急激な変化に定着ベルト６１０が追随しきれない場合や、ニップ部Ｎ以外の領域で定着ベルト６１０にスリップが発生している場合等に発生する。この場合には、剥離領域Ｒにおいて定着ベルト６１０の曲率に急激な変化が生じないため、用紙Ｐの剥離不良が発生し易くなる。また、定着ベルト６１０と用紙Ｐとの密着性が損なわれるため、光沢ムラが発生する可能性も高くなる。
また、図１１は、剥離パッドニップ部Ｎ２内の境界領域Ｎ２Ｓにて定着ベルト６１０に弛みが生じている場合を示した図である。このような状態は、剥離パッド６４の摺動抵抗が大きい場合に定着ベルト６１０にブレーキがかかる場合等で発生する。この場合には、光沢ムラや上記した画像ムラの発生、さらには定着ベルト６１０の座屈といったトラブルを引き起こす可能性が生じる。
【００５５】
これに対して、本実施の形態の定着装置６０では、定着ベルト６１０がニップ部Ｎを通過し、再び定着ロール６１１に張架されるラップ領域までの領域にアイドラーロール６１５を設けるとともに、アイドラーロール６１５には、定着ベルト６１０のテンション（張力）を調整するためのテンション調整装置８０が設けられている。それにより、定着ベルト６１０がニップ部Ｎを通過し、再び定着ロール６１１に張架されるラップ領域までの領域において、定着ベルト６１０に弛みが発生するのを抑制することができる。そのため、安定した用紙Ｐの剥離を実現するとともに、光沢ムラや画像ムラの発生、さらには定着ベルト６１０の座屈といったトラブルの発生を抑止することが可能となる。
【００５６】
また、本実施の形態の定着装置６０では、上述したように、アイドラーロール６１５は不図示の駆動機構により定着ベルト６１０の搬送速度よりもやや速い速度で駆動されている。そのため、定着ベルト６１０がニップ部Ｎを通過し、再び定着ロール６１１に張架されるラップ領域までの領域において、定着ベルト６１０に対する弛み抑制効果をさらに高めることができる。この場合、アイドラーロール６１５表面には表面摩擦力を高めるためのゴム層が形成されているので、アイドラーロール６１５からの駆動力をアイドラーロール６１５に効果的に伝達することが可能である。なお、アイドラーロール６１５表面の摩擦力を高める効果を有する構成は、本実施の形態でのようなゴム層に限られるものではなく、例えば表面を粗面としてもよい。
【００５７】
さらに、本実施の形態の定着装置６０においては、アイドラーロール６１５に加えて、定着ベルト６１０がニップ部Ｎを通過し、再び定着ロール６１１に張架されるラップ領域の下流側の領域であり、かつニップ部Ｎの上流側の領域に配置されたテンションロール６１２においても、アイドラーロール６１５に配設したのと同様のテンション調整装置８０を設けている。
例えば、アイドラーロール６１５でのテンション調整装置８０において、定着ベルト６１０が弛み無く張架された際に、定着ベルト６１０の製造時に生じる所定の周長誤差（例えば、±０．５ｍｍ）を吸収できるように所定のテンション以上を付加するように設定されたとする。しかし、厚紙通紙時等に定着ベルト６１０の駆動トルクが大きく変化した場合等には、定着ベルト６１０のベルトスリップが発生しやすくなり、局所的に数ｍｍの弛みが生じる場合もある。その場合には、アイドラーロール６１５でのテンション調整装置８０の制御範囲を超えてしまい、定着ベルト６１０に生じる弛みを充分に抑制することができない可能性が生じる。
これに対して、テンションロール６１２にもテンション調整装置８０を設けることで、アイドラーロール６１５でのテンション調整装置８０およびテンションロール６１２でのテンション調整装置８０のいずれか一方または双方で定着ベルト６１０のテンションを荷重センサ８０４によるバネ荷重値として検知し、テンションロール６１２およびアイドラーロール６１５の双方で定着ベルト６１０のテンションを調整することができる。そのため、アイドラーロール６１５でのテンション調整装置８０だけでは調整できない範囲の定着ベルト６１０に生じる弛みを、テンションロール６１２でのテンション調整装置８０と協働させることで、定着ベルト６１０のテンションが所定範囲内となるように、ベルトテンションのより精密な管理が可能となる。
【００５８】
なお、テンションロール６１２およびアイドラーロール６１５を、定着ロール６１１および加圧ロール６２が回転自在に軸支されている定着装置６０の本体フレーム（支持体）に対して、略平行な位置関係を保ったまま移動できるように回転自在に軸支することで、テンションロール６１２およびアイドラーロール６１５でのスキュー（傾き）の発生を防ぐことができる。そのため、軸方向でのテンションムラの発生を抑制することも可能となる。
【００５９】
このように、本実施の形態の定着装置６０では、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には、ロールニップ部Ｎ１と剥離パッドニップＮ２とからなるニップ部Ｎが形成される。そして、剥離パッドニップＮ２を形成する剥離パッド６４をロールニップ部Ｎ１の下流側近傍に配設するとともに、剥離パッド６４が加圧ロール６２を押圧するように設定している。そのため、ニップ部Ｎ内において、ニップ圧が落ち込む谷間の領域が発生することを抑制し、境界領域Ｎ２Ｓにおいても、上記した（１）式を満たすニップ圧Ｐｎを形成することが可能となる。また、それにより、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パッドニップ部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。
そのため、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、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を、剥離パッドニップ部Ｎ２を通過するまでの経路で徐々に開放することが可能となる。それにより、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。
【００６０】
さらに、剥離パッドニップ部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ているために、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および剥離パッドニップ部Ｎ２を通過した用紙Ｐは、剥離パッドニップ部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。
【００６１】
加えて、本実施の形態の定着装置６０では、剥離パッド６４の定着ベルト６１０進行方向下流側近傍であって、定着ベルト６１０が再び定着ロール６１１に張架されるラップ領域までの領域にて、剥離パッド６４を通過した定着ベルト６１０を剥離パッド６４から離れるように導く位置に、アイドラーロール６１５が配置されている。
このように配置されたアイドラーロール６１５により、本実施の形態の定着装置６０では、剥離パッド６４の下流側での定着ベルト６１０と剥離パッド６４とが摺動する領域を短く設定することが可能となる。それにより、定着ベルト６１０に余分な負荷が生じることを抑えることができるので、定着ベルト６１０の円滑な搬送が可能となる。そのため、ニップ部Ｎでの定着ベルト６１０の搬送も円滑となり、高品質な定着画像の形成が可能となる。
また、アイドラーロール６１５には、定着ベルト６１０のテンション（張力）を調整するためのテンション調整装置８０が設けられている。それにより、定着ベルト６１０がニップ部Ｎを通過し、再び定着ロール６１１に張架されるラップ領域までの領域において、定着ベルト６１０に弛みが発生するのを抑制することができる。そのため、安定した用紙Ｐの剥離を実現するとともに、光沢ムラや画像ムラの発生、さらには定着ベルト６１０の座屈といったトラブルの発生を抑止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、テンションロール６１２の内部に配置されたハロゲンヒータ６１６ｂからテンションロール６１２を通じて供給される熱と、外部加熱ロール６１３の内部に配置されたハロゲンヒータ６１６ｃから外部加熱ロール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、主にテンションロール６１２および外部加熱ロール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、テンションロール６１２および外部加熱ロール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やテンションロール６１２および外部加熱ロール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、かつ速やかに行な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は剥離パッドニップ部Ｎ２に搬送される。剥離パッドニップ部Ｎ２は、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、剥離パッドニップ部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、剥離パッドニップ部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、剥離パッドニップ部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、剥離パッドニップ部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、剥離パッドニップ部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。
このようにして、用紙Ｐは剥離パッドニップ部Ｎ２を出た時点で定着ベルト６１０から剥離され、安定的に、かつ確実に曲率分離される。
【００６８】
また、剥離パッド６４の定着ベルト６１０進行方向下流側近傍であって、定着ベルト６１０が再び定着ロール６１１に張架されるラップ領域までの領域にて、剥離パッド６４を通過した定着ベルト６１０を剥離パッド６４から離れるように導く位置に、アイドラーロール６１５が配置されている。このように配置されたアイドラーロール６１５により、剥離パッド６４の下流側での定着ベルト６１０と剥離パッド６４とが摺動する領域を短く設定することが可能となる。それにより、定着ベルト６１０に余分な負荷が生じることを抑えることができるので、定着ベルト６１０の円滑な搬送が可能となる。そのため、ニップ部Ｎでの定着ベルト６１０の搬送も円滑となり、高品質な定着画像の形成が可能となる。
また、アイドラーロール６１５には、定着ベルト６１０のテンションを調整するためのテンション調整装置８０が設けられている。それにより、定着ベルト６１０がニップ部Ｎを通過し、再び定着ロール６１１に張架されるラップ領域までの領域において、定着ベルト６１０に弛みが発生するのを抑制することができる。そのため、安定した用紙Ｐの剥離を実現するとともに、光沢ムラや画像ムラの発生、さらには定着ベルト６１０の座屈といったトラブルの発生を抑止することが可能となる。
【００６９】
そして、定着ベルト６１０から分離された用紙Ｐは、剥離パッドニップ部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。
ここで、剥離案内板８３は、定着ロール６１１の回転軸に対して揺動自在に配設することもできる。通紙される用紙Ｐの厚さや硬さ等に応じて剥離パッド６４が揺動したり、また、それに伴ってアイドラーロール６１５に配置されたテンション調整装置８０により定着ベルト６１０のテンション（張力）が調整される際に、剥離領域Ｒでの定着ベルト６１０の進行方向が変化する場合がある。その際に、定着ベルト６１０の進行方向に対応させて剥離案内板８３の位置を調整することで、定着ベルト６１０から分離された用紙Ｐを安定して排紙ガイド６５に導くことが可能となる。
【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パッドニップ部Ｎ２とで構成されている。そして、剥離パッドニップ部Ｎ２を形成する剥離パッド６４をロールニップ部Ｎ１の下流側近傍に配設し、剥離パッド６４が加圧ロール６２を押圧するように設定している。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を設定することで、ニップ圧が落ち込む谷間の領域が発生することを抑制し、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パッドニップ部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、剥離パッドニップ部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】
さらに、剥離パッドニップ部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ているために、剥離パッドニップ部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および剥離パッドニップ部Ｎ２を通過した用紙Ｐは、剥離パッドニップ部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。
【００７３】
加えて、本実施の形態の定着装置６０では、剥離パッド６４の定着ベルト６１０進行方向下流側近傍であって、定着ベルト６１０が再び定着ロール６１１に張架されるラップ領域までの領域にて、剥離パッド６４を通過した定着ベルト６１０を剥離パッド６４から離れるように導く位置に、アイドラーロール６１５が配置されている。
このように配置されたアイドラーロール６１５により、本実施の形態の定着装置６０では、剥離パッド６４の下流側での定着ベルト６１０と剥離パッド６４とが摺動する領域を短く設定することが可能となる。それにより、定着ベルト６１０に余分な負荷が生じることを抑えることができるので、定着ベルト６１０の円滑な搬送が可能となる。そのため、ニップ部Ｎでの定着ベルト６１０の搬送も円滑となり、高品質な定着画像の形成が可能となる。
また、アイドラーロール６１５には、定着ベルト６１０のテンションを調整するためのテンション調整装置８０が設けられている。それにより、定着ベルト６１０がニップ部Ｎを通過し、再び定着ロール６１１に張架されるラップ領域までの領域において、定着ベルト６１０に弛みが発生するのを抑制することができる。そのため、安定した用紙Ｐの剥離を実現するとともに、光沢ムラや画像ムラの発生、さらには定着ベルト６１０の座屈といったトラブルの発生を抑止することが可能となる。
【００７４】
[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。
【００７５】
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。
【００７６】
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６１１の表面速度と同じ４４０ｍｍ／ｓである。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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（矢印Ｋ方向）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、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。
【００８１】
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６１１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。 
【００８２】
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パッドニップ部Ｎ２が設定されている。
【００８３】
剥離パッド６４により設定された剥離パッドニップ部Ｎ２では、実施の形態１の定着装置６０と同様に、剥離パッドニップ部Ｎ２内のベルトニップ部Ｎ３との境界領域でのニップ圧Ｐｎが所定値以上（上記した（１）式参照）に設定されている。それにより、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、かかる領域での気泡の発生が抑止される。また、ベルトニップ部Ｎ３内でニップ圧がピークとなる位置から剥離パッドニップ部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されている。そのため、ベルトニップ部Ｎ３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、剥離パッドニップ部Ｎ２を通過するまでの経路で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部Ｎ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が発生するという問題を抑制することが可能となる。
【００８４】
加えて、本実施の形態の定着装置９０においても、実施の形態１と同様に、剥離パッド６４の定着ベルト６１０進行方向下流側近傍であって、定着ベルト６１０が再び定着ロール６１１に張架されるラップ領域までの領域にて、剥離パッド６４を通過した定着ベルト６１０を剥離パッド６４から離れるように導く位置に、アイドラーロール６１５が配置されている。
このように配置されたアイドラーロール６１５により、本実施の形態の定着装置９０でも、剥離パッド６４の下流側での定着ベルト６１０と剥離パッド６４とが摺動する領域を短く設定することが可能となる。それにより、定着ベルト６１０に余分な負荷が生じることを抑えることができるので、定着ベルト６１０の円滑な搬送が可能となる。そのため、ニップ部Ｎでの定着ベルト６１０の搬送も円滑となり、高品質な定着画像の形成が可能となる。
また、アイドラーロール６１５には、実施の形態１と同様に、定着ベルト６１０のテンションを調整するためのテンション調整装置８０が設けられている。それにより、定着ベルト６１０がニップ部Ｎを通過し、再び定着ロール６１１に張架されるラップ領域までの領域において、定着ベルト６１０に弛みが発生するのを抑制することができる。そのため、安定した用紙Ｐの剥離を実現するとともに、光沢ムラや画像ムラの発生、さらには定着ベルト６１０の座屈といったトラブルの発生を抑止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の画像形成装置（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分布の概略を示した図である。
【図５】剥離パッドをロールニップ部の下流側近傍に配設した場合のニップ圧分布の概略を示した図である。
【図６】剥離パッドが配置された領域周辺を表す概略断面図である。
【図７】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た剥離パッドの構成を示した図である。
【図８】アイドラーロールにテンション調整機構が配設された一方の端部を示す側面図である。
【図９】テンション調整機構の構成を説明する図である。
【図１０】剥離パッドの下流側で定着ベルトに弛みが生じている場合を示した図である。
【図１１】剥離パッドニップ部Ｎ２内の境界領域Ｎ２Ｓにて定着ベルトに弛みが生じている場合を示した図である。
【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】
【００８６】
１０…制御部、２５Ｙ,２５Ｍ,２５Ｃ,２５Ｋ…レーザ露光装置、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、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、７０…加圧ベルトモジュール、８０…テンション調整装置、８３…剥離案内板、６１０…定着ベルト、６１１…定着ロール、６１２…テンションロール、６１５…アイドラーロール、７００…加圧ベルト、７０２…インレットロール、７０４…圧力パッド、８０１…テンショナーフレーム、８０２…テンショナーベース、８０３…バネ部材、８０４…荷重センサ、８０５…ベアリング、８０６…スライダー、８１０…テンショナー移動機構、８１１…偏心カム
【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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