JP2007199383A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回動するベルト部材を備えた定着装置等において、記録用紙等の記録媒体に生ずるカールを抑制する。
【解決手段】定着装置は、定着ベルト６１０を備える定着ベルトモジュール６１に、加圧ベルト６２０を備える加圧ロールモジュール６２が圧接配置されて、両者の間にロールニップ部Ｎ１と剥離パッドニップ部Ｎ２とから成るニップ部Ｎを形成している。加圧ベルト６２０は、加圧ロール６２１と加圧張架ロール６２２とに張架されて下流側に延びる経路で配設されており、その剥離パッドニップ部Ｎ２を経た後の経路は、カール矯正ロール６５によって加圧ロール６２１の円弧とは逆凸に屈曲されている。
【選択図】図４

Description

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、より詳しくは回動するベルト部材を備えた定着装置等に関する。

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において、記録用紙上に転写されたトナー像を定着させる定着装置として、２ロール方式と呼ばれる構成が広く一般に用いられている。２ロール方式の定着装置は、加熱源（ヒータ）によって加熱される定着ロールに加圧ロールが圧接されて構成され、両ロールの圧接領域（ニップ部）に、記録用紙を通過させることで加熱・加圧して記録用紙上にトナー像を定着する。

また、記録用紙を加熱する加熱部材が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も知られている（たとえば、特許文献１および２参照）。
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定着ベルトを充分に加熱しておき、ニップ部で定着ベルトから記録用紙に熱を加えてトナー像を定着する。定着ベルトは熱容量が小さく、定着作用によって記録用紙に熱を奪われても短時間で所定の定着温度まで回復させることが可能であり、画像形成の高速化に対応することができる。

ところで、上記のごとくトナーを加熱溶融させて記録用紙に定着させる定着装置では、熱によって溶融したトナーの付着力で記録用紙が定着ロールや定着ベルトから剥がれ難くなるため、その付着力に抗して記録用紙を定着ロールや定着ベルトから剥離させる構成が必要となる。
定着ベルトを用いる定着装置において、定着ベルトから記録用紙を剥離する剥離構造として、ニップ部の出口部（下流部）の定着ベルトの内側に、定着ベルトの曲率を大きく設定するための剥離部材を設け、定着ベルトの曲率の変化によって記録用紙を剥離する構成が提案されている（たとえば、特許文献３参照）。

このような剥離部材を備える構成において、剥離部材によって定着ベルトを加圧ロールに圧接させてニップ部の一部を形成することが考えられている。
図７は、そのような構成の定着装置のニップ部の拡大図である。図中７０が定着ベルト、７１が定着ロール、７２が加圧ロール、７３が剥離部材である。
この構成の場合、定着ロール７１と加圧ロール７２とで形成されるニップ部（ロールニップ部Ｎ１）と、剥離部材７３と加圧ロール７２とで形成されるニップ部（剥離部材ニップ部Ｎ２）との間に隙間があると、その隙間部位では圧接力が低下してブリスタ等の画像不良を招来する虞がある。このため、剥離部材７３は、定着ベルト７０が巻回する定着ロール７１にできるだけ近づけて設置される。

ここで、定着ロール７１をアルミニウム等の金属によって高剛性に形成すると共に、加圧ロール７２の表面に弾性層を備えた構成とした場合には、図に示すように、ロールニップ部Ｎ１と剥離部材ニップ部Ｎ２との間で、記録用紙の経路（定着ベルト７０の経路）が屈曲する。
つまり、ロールニップ部Ｎ１と剥離部材ニップ部Ｎ２とが連続するニップ部Ｎを全体として見ると、記録用紙の移動経路の形状は図中Ｓ字状に屈曲し、その出口部分では定着ロール７１側に凸状を呈することとなる。このようなニップ部Ｎで定着作用を受ける記録用紙は、ニップ部Ｎの出口で最も温度が高くなり、ニップ部Ｎを出ると加圧・加熱から開放されて冷却する。その結果、記録用紙は、その出口近傍の形状に沿って巻き癖を生ずる（カールする）。つまり、加圧ロール７２の周面に沿った方向にカールすることとなる。
記録用紙にこのようなカールが生ずると、定着後に加圧ロール７２に巻き付いて前方に配設された図示しない搬送ロール等に円滑に導くことができず、搬送不良を招来するという問題がある。また、排紙後の記録用紙が揃わないといった問題も生ずる。

従来、定着装置から排出された記録用紙のカールを抑制するものとして、特許文献４乃至５に開示のごとき構成が提案されている。
すなわち、特許文献４には、搬送ベルトが加熱ニップ部を通過した後の記録材を該記録材の加熱ニップ部までの搬送面よりもヒーター側へ搬送する構成が示されている。
特許文献５には、定着ローラと下流側ローラの共通接線の定着ローラに対する圧ローラの接点を、定着ローラおよび圧ローラそれぞれの回転中心を結んだ直線より用紙搬送方向下流側の圧接部内に配置する構成が示されている。

また、特許文献６乃至７には、記録用紙に生じたカールを矯正する構成が開示されている。
すなわち、特許文献６には、分離部材により剥離されたシートを分離部材から離した状態で案内する案内部材と、案内部材が当接する側のシートの面と反対側の面に当接しシートのカールを矯正するカール矯正部材とを備えた構成が示されている。
特許文献７には、ベルト定着部の記録材搬送方向下流に、ベルト定着部を構成するローラと反対の曲げ力を記録材に対して作用させるデカーラを設けた構成が示されている。

特開平３−１３３８７１号公報 特開昭６３−１９３１６８号公報 特開２００３−５５６６号公報 特開２０００−１９４２号公報 特開２００１−１０９２９３号公報 特開２００３−１７９３１８号公報 特開２００３−２９５６５７号公報

しかしながら、特許文献４に開示の構成では、搬送ベルトからの記録用紙の剥離が良好に行えなくなるという問題がある。
特許文献５に開示の構成では、定着ベルトに圧ロールが圧接して形成されるニップの一部では、記録用紙の加圧力が小さくなってしまい、ブリスタが発生し易くなるという問題がある。
また、特許文献６および７に開示のごとく記録用紙に生じたカールを矯正する構成では、記録用紙の厚さ等の条件や形成する画像密度によって生ずるカールの大きさが異なるため、カール矯正部材やデカーラに記録用紙を導くのが難しく、また、構造が複雑化するという問題がある。

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、回動するベルト部材を備えた定着装置等において、記録用紙等の記録媒体に生ずるカールを簡単な構成で抑制することにある。

かかる目的のもと、本発明の定着装置は、記録媒体に担持されたトナー像を定着する定着装置であって、回転可能な定着ロール部材と、定着ロール部材に張架されて回動する定着ベルト部材と、定着ベルト部材を加熱する加熱手段と、定着ロール部材の定着ベルト部材が巻回する部位を押圧してニップ部を形成する回転可能な加圧ロール部材と、ニップ部の下流側の定着ベルト部材と定着ロール部材の間に介設されて定着ベルト部材を大きな曲率で屈曲させて定着ベルト部材から記録媒体を剥離させる剥離部材と、加圧ロール部材に張架されてニップ部から記録媒体の移動方向下流側に延びる経路で回動可能に設けられた加圧ベルト部材と、加圧ベルト部材の剥離部材より下流側の経路を加圧ロール部材の周面円弧とは逆の凸状に屈曲させる経路屈曲部材と、を備えることを特徴とする。

ここで、その加圧ロール部材は、その表面に弾性層を備えることを特徴とすることができる。経路屈曲部材は、加圧ベルト部材を加圧ロール部材に押圧していることを特徴とすることができる。また、経路屈曲部材は、ロール部材であって、その周面にフッ素系樹脂による剥離層が形成されていることを特徴とすることができる。
さらに、上記構成に加え、加圧ベルト部材を冷却する冷却手段を備えることを特徴とすることができる。冷却手段は、加圧ベルト部材の経路屈曲部材より下流側の部位を、その内周側から冷却するように構成されていることを特徴とすることができる。
その冷却手段は、加圧ベルトに当接配置された放熱フィンと、放熱フィンに送風して冷却する冷却ファンと、を備えることを特徴とすることができる。また、冷却手段は、その吸熱部を加圧ベルトに当接させて設けられたヒートパイプ部材と、ヒートパイプ部材の放熱部に送風して冷却する冷却ファンと、を備えることを特徴とすることができる。

他の発明の定着装置は、記録媒体に担持されたトナー像を定着する定着装置であって、回転可能な定着ロール部材と、定着ロール部材と定着張架ロール部材とに張架されて回動する定着ベルト部材と、定着ベルト部材を加熱する加熱手段と、定着ロール部材の定着ベルト部材が巻回する部位を押圧してニップ部を形成する加圧部材と、ニップ部の下流側に定着ベルト部材を加圧部材に押圧して第二のニップ部を形成して設けられ定着ベルト部材を大きな曲率で屈曲させて定着ベルト部材から記録媒体を剥離させる剥離部材と、加圧部材に張架されて第二のニップ部から記録媒体の移動方向下流側に延びる経路で回動可能に設けられた加圧ベルト部材と、加圧ベルト部材の剥離部材より下流側の経路を、ニップ部と第二のニップ部とによって記録媒体に形成されるカールを矯正する側に屈曲させる経路屈曲部材と、を備えることを特徴とする。

ここで、加圧部材は、ロール部材であって、その表面に弾性層を備えることを特徴とすることができる。
経路屈曲部材は、加圧ベルト部材を加圧部材に押圧するように設けられていることを特徴とすることができ、また、経路屈曲部材は、ロール部材であって、その周面にフッ素系樹脂による剥離層が形成されていることを特徴とすることができる。
さらに、加圧ベルト部材を冷却する冷却手段を備えることを特徴とすることができる。その冷却手段は、加圧ベルト部材の経路屈曲部材より下流側の部位を、その内周側から冷却するように構成されていることを特徴とすることができる。

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手段と、トナー像形成手段によって形成されたトナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、記録媒体上に転写されたトナー像を記録媒体に定着する定着装置と、を備えて構成され、定着装置は、回転可能な定着ロール部材と、定着ロール部材に張架されて回動する定着ベルト部材と、定着ベルト部材を加熱する加熱手段と、定着ロール部材の定着ベルト部材が巻回する部位を押圧してニップ部を形成する回転可能な加圧ロール部材と、ニップ部の下流側の定着ベルト部材と定着ロール部材の間に介設されて定着ベルト部材を大きな曲率で屈曲させて定着ベルト部材から記録媒体を剥離させる剥離部材と、加圧ロール部材に張架されてニップ部から記録媒体の移動方向下流側に延びる経路で回動可能に設けられた加圧ベルト部材と、加圧ベルト部材の剥離部材より下流側の経路を加圧ロール部材の周面円弧とは逆の凸状に規定する経路屈曲部材と、を備えることを特徴とする。

以上のように構成された本発明の定着装置等によれば、記録用紙等の記録媒体に生ずるカールを抑制することができる。

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。
図１は本実施の形態を適用した画像形成装置１の概略構成図である。
図１に示す画像形成装置１は、いわゆるタンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置であって、電子写真方式により各色成分のトナー像が形成するトナー像形成手段としての複数の画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋと、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト１５に順次転写（一次転写）させる一次転写部１０とを備えている。また、画像形成装置１は、中間転写ベルト１５上に転写された重畳トナー画像を記録媒体としての記録用紙Ｐに一括転写（二次転写）させる転写手段としての二次転写部２０と、二次転写された画像を記録用紙Ｐ上に定着させる定着装置６０とを備えている。さらに、画像形成装置１は、記録用紙搬送機構５０と、上記各装置（各部）の動作を制御する制御部４０とを有している。

各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋは、図中画像形成ユニット１Ｙに代表して示すように、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１を備えている。感光体ドラム１１の周囲には、感光体ドラム１１を帯電する帯電器１２と、感光体ドラム１１上に静電潜像を書込むレーザ露光器１３（図中露光ビームを符号Ｂｍで示す）と、各色成分トナーを収容して感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器１４とが配設されている。さらに、感光体ドラム１１上に形成された各色成分トナー像を一次転写部１０にて中間転写ベルト１５に転写する一次転写ロール１６と、感光体ドラム１１上の残留トナーを除去するドラムクリーナ１７とが配設されている。これらの画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋは、中間転写ベルト１５の上流側から、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の順に、略直線状に配置されている。

中間転写ベルト１５は、各種ロールによって各感光体ドラム１１の配列方向に沿って略直線状に延びる経路を有して張架され、図１に示す矢印Ｂ方向に所定の速度で循環駆動（回動）されるようになっている。
一次転写部１０は、中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１に対向配置された一次転写ロール１６によって構成されている。一次転写ロール１６は感光体ドラム１１に中間転写ベルト１５を圧接させるようになっている。また、一次転写ロール１６にはトナーの帯電極性と逆極性の電圧（一次転写バイアス）が印加されるようになっている。これにより、各々の感光体ドラム１１上のトナー像を中間転写ベルト１５に順次静電吸引し、中間転写ベルト１５上にトナー像を重畳形成する。

二次転写部２０は、中間転写ベルト１５のトナー像担持面側に配置される二次転写ロール２２と、中間転写ベルト１５を挟んでこの二次転写ロール２２に対向配置されたバックアップロール２５とによって構成されている。
バックアップロール２５には二次転写バイアスが印加されると共に、二次転写ロール２２は接地されており、バックアップロール２５との間に二次転写バイアスが形成されるようになっている。そして、中間転写ベルト１５が担持したトナー像を、搬送供給される記録用紙Ｐ上に二次転写する。

また、中間転写ベルト１５の二次転写部２０の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト１５上の残留トナーや紙粉を除去し、中間転写ベルト１５の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーナ３５が設けられている。
記録用紙搬送機構５０は、記録用紙Ｐを収容する記録用紙トレイ５１から、記録用紙Ｐを二次転写部２０へと搬送すると共に、二次転写部２０でトナー像が転写（二次転写）された記録用紙Ｐを定着装置６０に搬送する。

そして、画像形成装置１は、制御部４０によって制御され、下記のようにして画像形成を行う。
すなわち、図示しない画像読取装置や図示しないパーソナルコンピュータ等から出力される画像データに基づいて、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋのそれぞれの感光体ドラム１１上にそれぞれの色のトナー像を形成する。各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋにおけるトナー像の形成は、帯電器１２によって帯電された感光体ドラム１１上をレーザ露光器１３で走査露光して静電潜像を形成し、その静電潜像を現像器１４によって現像してトナー像を形成することによって行われる。

ついで、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋの感光体ドラム１１上に形成したトナー像を、各一次転写部１０において中間転写ベルト１５上に重ね合わせて転写し、二次転写部２０において記録用紙搬送機構５０によって搬送される記録用紙Ｐ上に一括して静電転写する。
その後、トナー像が転写された記録用紙Ｐを、記録用紙搬送機構５０によって定着装置６０に搬送し、定着装置６０によって熱および圧力によってトナー像を記録用紙Ｐ上に定着させ、図示しない排紙載置部に排出するものである。

つぎに、定着装置６０について詳細に説明する。
図２は本発明の実施の形態にかかる定着装置６０の一方の端部を概念的に示す斜視図である。また、図３はその定着装置６０の概略構成を示す断面図である。さらに、図４はニップ部Ｎの近傍領域の拡大断面図、図５は図３のＡ矢視図である。
定着装置６０は、定着ベルト６１０を備える定着ベルトモジュール６１と、この定着ベルトモジュール６１に圧接配置された加圧ロールモジュール６２と、で構成されている。そして、定着ベルトモジュール６１と加圧ロールモジュール６２との間に、記録用紙Ｐを加圧加熱してトナー像を定着させるニップ部Ｎを形成している。ニップ部Ｎは、ロールニップ部Ｎ１と、第二のニップ部としての剥離パッドニップ部Ｎ２とから成る。
また、この定着装置６０の、ニップ部Ｎの下流側（剥離パッドニップ部Ｎ２の下流側）に隣接して、剥離案内板６８が配設されている。

定着ベルトモジュール６１は、定着ベルト部材としての定着ベルト６１０と、定着ベルト６１０を張架しながら回転駆動する定着ロール部材としての定着ロール６１１と、内側から定着ベルト６１０を張架する張架ロール６１２とを備えている。また、定着ベルト６１０の外側に配設されてその周回経路を規定する張架ロール６１３と、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とを備えている。さらに、定着ベルトモジュール６１と加圧ロールモジュール６２とが圧接する領域であるニップ部Ｎ内の下流側の、定着ロール６１１の近傍に配置された剥離部材としての剥離パッド６４と、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とを備えている。

定着ベルト６１０は、所定幅で所定の周長のフレキシブルなエンドレスベルトである。たとえば、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。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。

定着ロール６１１は、アルミニウム等によって所定外径で所定肉厚に形成された円筒状のコアロール（芯金）の表面に、金属磨耗を防止する保護層として、たとえば厚さ２００μｍのフッ素樹脂皮膜が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、加圧ロールモジュール６２との間でニップ部Ｎを形成する際に、加圧ロールモジュール６２からの押圧力に対して殆ど変形を生じないハードロールであればよい。そして定着ロール６１１は、図示しない駆動モータによって駆動され、たとえば３００ｍｍ／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、加熱手段としてハロゲンヒータ６１６ａが設けられており、定着ロール６１１の表面に接触するように配置された図示しない温度センサによる計測値に基づいて、画像形成装置１の制御部４０（図１参照）によってその表面温度がたとえば１５０℃に制御されるようになっている。

張架ロール６１２は、アルミニウム等によって所定外径で所定肉厚に形成された円筒状ロールである。そして、張架ロール６１２の内部には加熱手段としてハロゲンヒータ６１６ｂが設けられたおり、図示しない温度センサによる温度検知情報に基づいて制御部４０（図１参照）によって、表面温度がたとえば１９０℃に制御される。つまり、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を内面側から加熱する機能をも併せ持っているものである。
また、張架ロール６１２は、その両端部が図示しないテンションスプリングによって外側に向けて移動付勢されており、定着ベルト６１０全体の張力をたとえば１５ｋｇｆに設定している。

張架ロール６１３は、アルミニウム等によって所定外径で所定肉厚に形成された円筒状ロールである。その表面にはたとえば厚さ２０μｍのフッ素樹脂からなる剥離層が形成されている。この剥離層は、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、加熱手段としてのハロゲンヒータ６１６ｃが設けられており、図示しない温度センサによる温度検知情報に基づいて制御部４０（図１参照）によって、表面温度がたとえば１９０℃に制御される。つまり、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。従って、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が加熱される構成となっているものである。

姿勢矯正ロール６１４は、アルミニウム等によって所定外径で所定肉厚に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。

剥離パッド６４は、例えばＳＵＳ等の金属や樹脂等の剛体で形成された、定着ロール６１１と対応する長さのブロック状の部材である。その断面形状は、定着ロール６１１に面する内側面６４ａと、定着ベルト６１０を加圧ロールモジュール６２に押圧する押圧面６４ｂと、押圧面６４ｂに対して所定の角度を有して定着ベルト６１０の進行方向を急激に変化させる外側面６４ｃと、上面６４ｄと、に囲まれた円弧状を呈している。そして、図２中に示すように、その両端で、定着ロール６１１の支持軸６１１ａに揺動可能に嵌合したアーム６４１によって支持されて、加圧ロールモジュール６２が定着ベルトモジュール６１に圧接する領域（ロールニップ部Ｎ１）の下流側の、定着ベルト６１０の内側に、定着ロール６１１の軸方向全域に亘って配設されている。また、この剥離パッド６４は、スプリング等の図示しない付勢手段によって揺動付勢され、その押圧面６４ｃで定着ベルト６１０を加圧ロールモジュール６２（後述する加圧ロールモジュール６２０）に所定の荷重（例えば、１０ｋｇｆ）で押圧するように設けられている。これにより、例えば、定着ベルト６１０の進行方向に沿って５ｍｍの幅の剥離パッドニップ部Ｎ２を形成する。

張架ロール６１５は、アルミニウム等によって所定外径で所定肉厚に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の進行方向下流側近傍に配置されている。
ニップ部Ｎの出口（剥離パッドニップ部Ｎ２の出口）に配設された剥離案内板６８は、先端縁が鋭い先細りに形成されている。そして、押圧面６４ｂから外側面６４ｃに沿って定着ベルト６１０の進行方向が変化する部位に、その先端縁を近接させて設けられている。

加圧ロールモジュール６２は、加圧ベルト部材としての加圧ベルト６２０と、加圧ベルト６２０を周回可能に張架する加圧ロール部材としての加圧ロール６２１と、内側から加圧ベルト６２０を張架する加圧張架ロール６２２とを備えている。また、加圧ベルト６２０の経路を屈曲させる経路屈曲部材としてのカール矯正ロール６５と、加圧ベルト６２０を冷却する冷却手段としての冷却装置６６とを備えている。
加圧ベルト６２０は、定着ベルト６１０と同様に、所定幅で所定の周長のフレキシブルなエンドレスベルトである。たとえばポリイミド等の耐熱強度の高い樹脂によって形成された８０μｍ程度の厚さのベース層の外周面に、ＰＦＡ等のフッ素樹脂による剥離層がたとえば３０μｍの厚さでコーティングされている。

加圧ロール６２１は、アルミニウム等によって所定外径で所定肉厚に形成された円柱状ロール６２１ａを基体として、その周面に、たとえばゴム硬度３０°（ＪＩＳ−Ａ）のシリコーンゴムからなる厚さ１０ｍｍの弾性層６２１ｂと、膜厚１００μｍのＰＦＡチューブからなる離型層とが積層されて構成されたソフトロールである。この加圧ロール６２１は、回転自在に支持されている。
加圧張架ロール６２２は、アルミニウム等によって所定外径に形成された金属ロールである。加圧ロール６２１の記録用紙Ｐの移動方向下流側に回転自在に配設されると共に、その両端部が図示しないテンションスプリングによって外向きに押圧付勢されており、加圧ベルト６２０全体の張力をたとえば１５ｋｇｆに設定している。

このように構成された加圧ロールモジュール６２は、加圧ロール６２１と加圧張架ロール６２２とに張架された加圧ベルト６２０の周回経路が記録用紙Ｐの移動方向下流側に突出した姿勢で、定着ベルトモジュール６１に対して、図示しないスプリング等の付勢手段によって加圧ロール６２１を定着ベルト６１０が定着ロール６１１を巻回する部位に圧接させて設けられている。加圧ロール６２１の周囲を巻回する加圧ベルト６２０は、定着ロール６１１を巻回する定着ベルト６１０に圧接されて、ロールニップ部Ｎ１を形成している。これにより、加圧ロールモジュール６２の加圧ベルト６２０は、定着ベルトモジュール６１の定着ベルト６１０の回動に伴って、加圧ロールモジュール６２の加圧ベルト６２０が従動して回動する。

ここで、前述の定着ベルトモジュール６１の剥離パッド６４は、ロールニップ部Ｎ１の下流側に隣接する位置で定着ベルト６１０を加圧ロールモジュール６２（加圧ロール６２１）に押圧して剥離パッドニップ部Ｎ２を形成している。これにより、ロールニップ部Ｎ１の下流側に剥離パッドニップ部Ｎ２に隣接して連続して形成され、これらによってニップ部Ｎが形成されているものである。
ロールニップ部Ｎ１は加圧ロール６２１の弾性変形によって図中下凸となり、剥離パッドニップ部Ｎ２は加圧ロール６２１の周面に略沿って図中上凸となる。このため、ニップ部Ｎの全体形状は、ロールニップ部Ｎ１と剥離パッドニップ部Ｎ２とが連続する部位で偏向する図中Ｓ字状を呈している。

カール矯正ロール６５は、アルミニウム等によって形成された所定直径の金属ロールであって、加圧ロール６２１と対応する長さに形成されている。その直径は、たとえば１０〜２０ｍｍ程度である。その周面には、ＰＦＡ等のフッ素樹脂皮膜が形成されている。
このカール矯正ロール６５は、回転自在に支持されると共にスプリング等の図示しない付勢手段によって付勢されて、剥離パッドニップ部Ｎ２の下流部の加圧ベルト６２０を加圧ロール６２１に所定の力で押圧するように設けられている。

このようなカール矯正ロール６５により、加圧ベルト６２０の周回経路は、図３および図４に示すように、剥離パッドニップ部Ｎ２を経た後も加圧ロール６２１に沿って移動し、カール矯正ロール６５を経た後に加圧ロール６２１から離間して加圧張架ロール６２２に向かうように規定されている。すなわち、このカール矯正ロール６５は、ニップ部Ｎ（剥離パッドニップ部Ｎ２）を経た後の加圧ベルト６２０の経路を、加圧張架ロール６２２に直線的に向かう経路から、加圧ロール６２１側に凸となるように屈曲させているものである。その屈曲方向は、換言すれば、加圧ロール６２１の円弧と逆凸であり、また、ロールニップ部Ｎ１と剥離パッドニップ部Ｎ２との連続部が形成する山形とは逆凸と言うことができる。
なお、カール矯正ロール６５は加圧ベルト６２０の経路をこのように屈曲させるために配設されるものである。このため、必ずしも加圧ロール６２１に押圧させて設けられなければならないものではなく、加圧ベルト６２０のみを押圧するように設けても良い。しかし、加圧ロール６２１に押圧するように配設することで、加圧ベルト６２０の経路をより正確で安定した経路に屈曲できる。

冷却装置６６は、図５に示すように、放熱フィン６６１と、この放熱フィン６６１に送風する冷却ファン６６２と、で構成されている。そして、加圧ロール６２１から離間して加圧張架ロール６２２に向かう加圧ベルト６２０の周回経路の内周側に設けられている。
放熱フィン６６１は、アルミニウム等の熱伝導の良い素材によって、所定面積の基板上に複数のフィンが立設されて形成されている。そして、その基板の裏面を加圧ベルト６２０の経路に一致させて配設されている。これにより、加圧ベルト６２０は放熱フィン６６１の基板の裏面に当接し、その裏面に沿って移動するようになっている。
冷却ファン６６２は、モータ等によって回転駆動されるファンであって、放熱フィン６６２に向かって送風し、放熱を促進するように設けられている。

上記のごとく構成された定着装置６０は、下記のごとく作用して定着作用を行う。
すなわち、画像形成装置１の二次転写部２０（図１参照）において未定着トナー像が静電転写されて、記録用紙搬送機構５０によって図３中左側から右側に向けて搬送される記録用紙Ｐを、ニップ部Ｎを通過させて、主としてロールニップ部Ｎ１に作用する圧力と熱とによってトナー像を記録用紙Ｐに定着させる。

このとき、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。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たとえば３００ｍｍ／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。

ここで、ロールニップ部Ｎ１を形成する一方の定着ロール６１１は前述のごとくハードロールであり、他方の加圧ロール６２１はその周面に弾性層６２１ｂを備えるソフトロールである。このため、本実施の形態のロールニップ部Ｎ１は、専ら加圧ロール６２１の弾性層６２１ｂの変形によって形成される。
このように、ロールニップ部Ｎ１において、定着ベルト６１０がラップしている定着ロール６１１は殆ど変形しないため、その表面に沿って回動する定着ベルト６１０の回動半径は変化しない。このため、定着ベルト６１０はその進行速度を一定に維持してロールニップ部Ｎ１を通過することができ、その通過の際にシワや歪みを生ずることがない。その結果、定着画像の画像乱れが抑制され、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１５ｍｍ（すなわちニップ幅１５ｍｍ）に設定されている。

ロールニップ部Ｎ１を通過した後、記録用紙Ｐは剥離パッドニップ部Ｎ２に移動する。定着ロール６１１の曲率によって下に凸の湾曲した形状のロールニップ部Ｎ１に対して、剥離パッドニップ部Ｎ２は所定の角度を有して形成されている。このため、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記録用紙Ｐは、剥離パッドニップ部Ｎ２とのニップ境界点ＢＰにおいて進行方向が変化し、こ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て、記録用紙Ｐは定着ベルト６１０から剥離され易くなる。

剥離パッドニップ部Ｎ２の出口では、定着ベルト６１０は押圧面６４ｂから外側面６４ｃへと剥離パッド６４に巻き付くように回動し、その進行方向が急激に変化する。これにより、記録用紙Ｐは、それ自身が有しているコシによって定着ベルト６１０から自然に剥離する。つまり、記録用紙Ｐは、剥離パッドニップ部Ｎ２を出た時点で定着ベルト６１０から安定的に分離される。そして、剥離案内板６８によって定着ベルトモジュール６１側への移動は規制され、加圧ロールモジュール６２側に案内される。

ここで、ニップ部Ｎで定着作用を受ける記録用紙Ｐは、最も温度が高い出口近傍の形状（剥離パッドニップ部Ｎ２の形状）に沿ってカールする。剥離パッドニップ部Ｎ２は、加圧ロール６２１の周面に略沿っており、従って、定着ベルト６１０から剥離した記録用紙Ｐには、この剥離パッドニップ部Ｎ２に倣って加圧ロール６２１の周面方向にカールする。このカールのため、記録用紙Ｐは加圧ロール６２１の周面に巻き付くように移動しようとするが、その移動は加圧ベルト６２０によって規制され、加圧ベルト６２０に支持されて、カール矯正ロール６５の加圧ベルト６２０への圧接部位に至る。
カール矯正ロール６５の加圧ベルト６２０への圧接部位では、前述のごとく加圧ベルト６２０の経路がカール矯正ロール６５によって加圧ロール６２１の円弧とは逆凸に屈曲している。つまり、記録用紙Ｐに付いた加圧ロール６２１の周面方向のカールとは逆に屈曲している。

このようなカール矯正ロール６５の加圧ロール６２１への圧接部位を、未だ温度の高い状態の記録用紙Ｐが通過することにより、記録用紙Ｐはそのカールとは逆方向に屈曲されてカールが矯正される。
このようにしてカールが矯正された記録用紙Ｐは、加圧ベルト６２０に沿った姿勢で加圧ベルト６２０と共に移動して、冷却装置６６による冷却位置に至る。この冷却位置において、記録用紙Ｐは冷却装置６６によって加圧ベルト６２０を介して冷却され、これによってカールのない姿勢が固定される。
そして、記録用紙Ｐは、図示しない排紙ガイドおよび排紙ロール等によって装置外に排出されるものである。

上記のごとく、定着装置６０では、ニップ部Ｎを出た記録用紙Ｐをカール矯正ロール６５によってニップ部Ｎの出口近傍の屈曲形状とは逆凸に屈曲させてカールを矯正すると共に、冷却装置６６で冷却してその矯正された姿勢を固定する。これにより、搬送不良を招来することなく記録用紙Ｐを円滑に搬送することができ、排紙後の記録用紙を整然と揃えることが可能となる。

なお、冷却手段は、上記構成例に限定されるものではなく、他の構成であっても良い。
図６は、冷却手段の他の構成の図５と対応する概念構成図である。
図６に示す冷却装置６７は、ヒートパイプ６７１と冷却ファン６７２とによって構成されている。
ヒートパイプ６７１は、その吸熱部６７１ａを加圧ベルト６２０の裏面に当接させると共に、一方の端の放熱部６７１ｂを加圧ベルト６２０の側端より外側に位置させて設けられている。
冷却ファン６７２は、モータによって回転駆動されるファンであって、放熱部６７１ｂに向かって送風し、放熱を促進するように設けられている。
このような構成によれば、吸熱部６７１ａに当接した加圧ベルト６２０を介して記録用紙を迅速に冷却することができる。

また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態は、本発明をいわゆるタンデム型のカラー画像形成装置に適用したものであるが、たとえば、回転式現像装置を用いたカラーの画像形成装置や、モノクロの複写機等に適用しても良いことは言うまでもない。

本実施の形態を適用した画像形成装置の概略構成図である。 定着装置の一方の端部を概念的に示す斜視図である。 定着装置の概略構成を示す側断面図である。 ニップ部近傍の拡大断面図である。 図３のＡ矢視図である。 冷却手段の他の構成の図５と対応する概念構成図である。 従来例としての定着装置のニップ部近傍の概略拡大断面図である。

符号の説明

１…画像形成装置、６０…定着装置、６１…定着ベルトモジュール、６２…加圧ロールモジュール、６４…剥離パッド（剥離部材）、６５…カール矯正ロール（経路屈曲部材）、６１０…定着ベルト（定着ベルト部材）、６１１…定着ロール（定着ロール部材）、６１６ａ,６１６ｂ,６１６ｃ…ハロゲンヒータ（加熱手段）、６１２…張架ロール（定着張架ロール部材）、６２０…加圧ベルト（加圧ベルト部材）、６２１…加圧ロール、６２１ｂ…弾性層、６２２…加圧張架ロール（加圧張架ロール部材）、６６，６７…冷却装置（冷却手段）、６６１…放熱フィン、６６２…冷却ファン、６７１…ヒートパイプ、６７１ａ…吸熱部、６７１ｂ…放熱部、６７２…冷却ファン、Ｎ…ニップ部、Ｎ２…剥離パッドニップ部（第二のニップ部）

Claims (15)

1. 記録媒体に担持されたトナー像を定着する定着装置であって、
   回転可能な定着ロール部材と、
   前記定着ロール部材に張架されて回動する定着ベルト部材と、
   前記定着ベルト部材を加熱する加熱手段と、
   前記定着ロール部材の前記定着ベルト部材が巻回する部位を押圧してニップ部を形成する回転可能な加圧ロール部材と、
   前記ニップ部の下流側の前記定着ベルト部材と前記定着ロール部材の間に介設されて当該定着ベルト部材を大きな曲率で屈曲させて当該定着ベルト部材から前記記録媒体を剥離させる剥離部材と、
   前記加圧ロール部材に張架されて前記ニップ部から前記記録媒体の移動方向下流側に延びる経路で回動可能に設けられた加圧ベルト部材と、
   前記加圧ベルト部材の前記剥離部材より下流側の経路を前記加圧ロール部材の周面円弧とは逆の凸状に屈曲させる経路屈曲部材と、
   を備えることを特徴とする定着装置。
2. 前記加圧ロール部材は、その表面に弾性層を備えることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記経路屈曲部材は、前記加圧ベルト部材を前記加圧ロール部材に押圧していることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記経路屈曲部材は、ロール部材であって、その周面にフッ素系樹脂による剥離層が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 前記加圧ベルト部材を冷却する冷却手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
6. 前記冷却手段は、前記加圧ベルト部材の前記経路屈曲部材より下流側の部位を、その内周側から冷却するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
7. 前記冷却手段は、
   前記加圧ベルトに当接配置された放熱フィンと、
   前記放熱フィンに送風して冷却する冷却ファンと、
   を備えることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
8. 前記冷却手段は、
   その吸熱部を前記加圧ベルトに当接させて設けられたヒートパイプ部材と、
   前記ヒートパイプ部材の放熱部に送風して冷却する冷却ファンと、
   を備えることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
9. 記録媒体に担持されたトナー像を定着する定着装置であって、
   回転可能な定着ロール部材と、
   前記定着ロール部材と定着張架ロール部材とに張架されて回動する定着ベルト部材と、
   前記定着ベルト部材を加熱する加熱手段と、
   前記定着ロール部材の前記定着ベルト部材が巻回する部位を押圧してニップ部を形成する加圧部材と、
   前記ニップ部の下流側に前記定着ベルト部材を前記加圧部材に押圧して第二のニップ部を形成して設けられ当該定着ベルト部材を大きな曲率で屈曲させて当該定着ベルト部材から前記記録媒体を剥離させる剥離部材と、
   前記加圧部材に張架されて前記第二のニップ部から前記記録媒体の移動方向下流側に延びる経路で回動可能に設けられた加圧ベルト部材と、
   前記加圧ベルト部材の前記剥離部材より下流側の経路を、前記ニップ部と前記第二のニップ部とによって前記記録媒体に形成されるカールを矯正する側に屈曲させる経路屈曲部材と、
   を備えていることを特徴とする定着装置。
10. 前記加圧部材は、ロール部材であって、その表面に弾性層を備えることを特徴とする請求項９に記載の定着装置。
11. 前記経路屈曲部材は、前記加圧ベルト部材を前記加圧部材に押圧するように設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の定着装置。
12. 前記経路屈曲部材は、ロール部材であって、その周面にフッ素系樹脂による剥離層が形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の定着装置。
13. 前記加圧ベルト部材を冷却する冷却手段を備えることを特徴とする請求項９に記載の定着装置。
14. 前記冷却手段は、前記加圧ベルト部材の前記経路屈曲部材より下流側の部位を、その内周側から冷却するように構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の定着装置。
15. トナー像を形成するトナー像形成手段と、
    前記トナー像形成手段によって形成されたトナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、
    前記記録媒体上に転写されたトナー像を当該記録媒体に定着する定着装置と、を備えて構成され、
    前記定着装置は、
    回転可能な定着ロール部材と、
    前記定着ロール部材に張架されて回動する定着ベルト部材と、
    前記定着ベルト部材を加熱する加熱手段と、
    前記定着ロール部材の前記定着ベルト部材が巻回する部位を押圧してニップ部を形成する回転可能な加圧ロール部材と、
    前記ニップ部の下流側の前記定着ベルト部材と前記定着ロール部材の間に介設されて当該定着ベルト部材を大きな曲率で屈曲させて当該定着ベルト部材から前記記録媒体を剥離させる剥離部材と、
    前記加圧ロール部材に張架されて前記ニップ部から前記記録媒体の移動方向下流側に延びる経路で回動可能に設けられた加圧ベルト部材と、
    前記加圧ベルト部材の前記剥離部材より下流側の経路を前記加圧ロール部材の周面円弧とは逆の凸状に規定する経路屈曲部材と、
    を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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