JP5904147B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、定着装置及び画像形成装置に関するものである。

従来、上記画像形成装置に用いられる定着装置としては、例えば、加熱側の部材として無端状のベルト部材を備えたものが特許文献１や特許文献２に既に記載されている。

特許文献１に記載された定着装置は、無端状の定着ベルトと該定着ベルトの移動を駆動する駆動ローラとを有し、シート状の記録媒体にトナー画像を加熱、加圧により定着させる定着装置において、上記駆動ローラを、上記記録媒体に加熱、加圧する定着ニップ部の上記定着ベルトの移動方向下流側に配置したものである。

特許文献２に記載された定着装置は、加熱部材によりトナー溶融に必要な温度まで加熱される定着ベルトと、定着ベルトの内側に配置され、定着ベルトを加圧ローラに押圧して定着ニップ部を形成する押圧部材とを備え、前記押圧部材は、表層に樹脂層を有し、内部に気泡を有する一体成形された部材からなり、ニップ入口部と出口部において定着ベルトを介して加圧ロールに当接し、ニップ入口部と出口部との中間部においては定着ベルトと非接触であるように構成したものである。

特開２００４−２６４３９８号公報 特開２００８−６４９２５号公報

ところで、この発明が解決しようとする課題は、無端状のベルト部材の寿命を向上させることが可能な定着装置及び画像形成装置を提供することにある。

請求項１に記載された発明は、無端状のベルト部材と、
前記ベルト部材の内周面に接触するように固定した状態で配置された固定部材と、
前記ベルト部材を回転可能に支持する支持ロールと、
前記ベルト部材を加熱する加熱手段と、
前記ベルト部材を前記固定部材に押し付けて定着部を形成した際に弾性変形する弾性表面層を有するとともに、回転する加圧ロールと、
を備え、
前記固定部材の前記加圧ロールと対向する面には、前記ベルト部材を前記加圧ロールから前記固定部材に向けて当該固定部材が凹んだ凹形状に湾曲させる凹部を設けるとともに、
前記凹部の前記ベルト部材移動方向に沿った上流側及び下流側には、前記ベルト部材を前記加圧ロール側に突出した凸形状に湾曲させる凸部をそれぞれ設け、
前記凹部の上流側に設けられた前記凸部と前記凹部との間には、当該凸部よりも曲率を小さく設定した領域を設けたことを特徴とする定着装置である。

請求項２に記載された発明は、前記凹部の上流側に設けられた前記凸部と前記凹部との間には、前記凹部に近付くに従って前記凸部よりも曲率を小さく設定した領域を設けたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置である。

請求項３に記載された発明は、前記凹部の上流側に設けられた前記凸部と前記凹部との間には、直線状に形成された直線部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置である。

請求項４に記載された発明は、前記凹部の下流側に設けられた前記凸部と前記凹部との間には、直線状に形成された直線部を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の定着装置である。

請求項５に記載された発明は、記録材に画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段によって画像が形成された記録材に当該画像を定着する定着手段とを備え、
前記定着手段として、請求項１乃至４のいずれかに記載された定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置である。

請求項１に記載された発明によれば、無端状のベルト部材の寿命を向上させることが可能となる。

請求項２に記載された発明によれば、無端状のベルト部材の寿命をより一層向上させることが可能となる。

請求項３に記載された発明によれば、定着圧接部におけるベルト部材の歪みを抑制することができる。

請求項４に記載された発明によれば、無端状のベルト部材の寿命を向上させつつ、記録材の剥離性を確保することができる。

請求項５に記載された発明によれば、無端状のベルト部材の寿命を向上させることが可能な定着装置を用いた画像形成装置を提供することができる。

この発明の実施の形態１に係る定着装置を適用した画像形成装置を示す概略構成図である。 この発明の実施の形態１に係る画像形成装置の作像部を示す構成図である。 定着装置を示す斜視図である。 定着ベルトを示す断面構成図である。 定着装置の要部を示す構成図である。 定着装置の要部を示す拡大構成図である。 この発明の実施の形態２に係る定着装置の要部を示す概略構成図である。 この発明の実施の形態３に係る定着装置の要部を示す概略構成図である。 この発明の実施の形態４に係る定着装置の要部を示す概略構成図である。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

［実施の形態１］
図１及び図２は、実施の形態１に係る定着装置を適用した画像形成装置を示すものである。図１はその画像形成装置の全体の概要を示し、図２はその画像形成装置における要部（作像装置など）を拡大して示している。

＜画像形成装置の全体の構成＞
実施の形態１に係る画像形成装置１は、例えばカラープリンタとして構成されたものである。画像形成装置１は、画像データに基づいて記録材に画像を形成する画像形成手段の一例としての画像形成部２００を備えている。この画像形成装置１の画像形成部２００は、現像剤を構成するトナーで現像されるトナー像を形成する複数の作像装置１０と、各作像装置１０で形成されたトナー像をそれぞれ保持して最終的に記録材の一例としての記録用紙５に二次転写する二次転写位置まで搬送する中間転写装置２０と、中間転写装置２０の二次転写位置に供給すべき所要の記録用紙５を収容して搬送する給紙装置５０と、中間転写装置２０で二次転写された記録用紙５上のトナー像を定着させる定着装置４０等を備えている。

この画像形成装置１は、例えば、記録用紙５に形成すべき原稿画像を入力する画像入力装置６０を追加して装備させた場合にはカラー複写機として構成することができる。図中の１ａは画像形成装置の筐体を示し、この筐体１ａは支持構造部材、外装カバー等で形成されている。また、図中の破線は、筐体１ａ内において記録用紙５が搬送される主な搬送経路を示す。

作像装置１０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の４色のトナー像と特別色Ｓ１，Ｓ２の２種類のトナー像とをそれぞれ専用に形成する６つの作像装置１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ，１０Ｓ１，１０Ｓ２で構成されている。この６つの作像装置１０（Ｓ１，Ｓ２，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、筐体１ａの内部空間において１列に並べた状態となるよう配置されている。上記特別色（Ｓ１，Ｓ２）の現像剤４（Ｓ１，Ｓ２）としては、例えば、上記４色では表現が困難又は不可能であった色材等で構成されるものが使用され、具体的には、上記４色以外の色のトナー、上記４色のトナーと同一の色であって彩度が異なるトナー、光沢を向上させる透明トナー、点字用の発泡性トナー、蛍光色トナー等である。また、各作像装置１０（Ｓ１，Ｓ２，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、扱う現像剤の種類が異なる点を除けば、以下に示すようにほぼ共通した構成のものである。

各作像装置１０（Ｓ１，Ｓ２，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、図１や図２に示されるように、回転する像保持体の一例としての感光ドラム１１を備えており、この感光ドラム１１の周囲に、次のような各装置が主に配置されている。主な装置とは、感光ドラム１１の像形成が可能な周面（像保持面）を所要の電位に帯電させる帯電装置１２と、感光ドラム１１の帯電された周面に画像の情報（信号）に基づく光ＬＢを照射して電位差のある（各色用の）静電潜像を形成する静電潜像形成手段としての露光装置１３と、その静電潜像を対応する色（Ｓ１，Ｓ２，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の現像剤４のトナーで現像してトナー像にする現像手段としての現像装置１４（Ｓ１，Ｓ２，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）と、その各トナー像を中間転写装置２０に転写する一次転写装置１５と、一次転写後における感光ドラム１１の像保持面に残留して付着するトナー等の付着物を帯電させる清掃前帯電装置１６と、その再帯電された付着物を取り除いて清掃するドラム清掃装置１７、感光ドラム１１の清掃後における像保持面を除電する除電器１８等である。

感光ドラム１１は、接地処理される円筒状又は円柱状の基材の周面に感光材料からなる光導電性層（感光層）を有する像保持面を形成したものである。この感光ドラム１１は、図示しない回転駆動装置から動力が伝達されて矢印Ａで示す方向に回転するように支持されている。

帯電装置１２は、感光ドラム１１に接触しない状態で配置されるコロナ放電器等の非接触型の帯電装置で構成される。帯電装置１２には帯電用電圧が供給される。帯電用電圧としては、現像装置１４が反転現像を行うものである場合、その現像装置１４から供給されるトナーの帯電極性と同じ極性の電圧又は電流が供給される。

露光装置１３は、画像形成装置１に入力される画像の情報に応じて構成される光ＬＢを、帯電された後の感光ドラム１１の周面に対して照射して静電潜像を形成するものである。露光装置１３には、潜像形成時になると画像形成装置１に任意の手段で入力される画像の情報（信号）が送信される。

現像装置１４（Ｓ１，Ｓ２，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）はいずれも、図２に示されるように、開口部と現像剤４の収容室が形成された筐体１４０の内部に、現像剤４を保持して感光ドラム１１と向き合う２箇所の現像領域までそれぞれ搬送する２つの現像ロール１４１，１４２と、現像剤４を攪拌しながら現像ロール１４２を通過させるよう搬送する２つのスクリューオーガー等の攪拌搬送部材１４３，１４４と、現像ロール１４２に保持される現像剤の量（層厚）を規制する層厚規制部材１４５などを配置して構成されたものである。この現像装置１４には、その現像ロール１４１，１４２と感光ドラム１１の間に現像用電圧が図示しない電源装置から供給される。また、現像ロール１４１，１４２や攪拌搬送部材１４３，１４４は、図示しない回転駆動装置からの動力が伝達されて所要の方向に回転する。さらに、上記４色の現像剤４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）としては、非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤が使用される。なお、図１中、符号１４６（Ｓ１，Ｓ２，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、対応する現像装置１４（Ｓ１，Ｓ２，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に供給する少なくともトナーを含む現像剤を収容した現像剤収容容器をそれぞれ示している。

一次転写装置１５は、感光ドラム１１の周面に接触して回転するとともに一次転写用電圧が供給される一次転写ロールを備えた接触型の転写装置である。一次転写用電圧としては、トナーの帯電極性と逆の極性を示す直流の電圧が図示しない電源装置から供給される。

ドラム清掃装置１７は、図２に示されるように、一部が開口する容器状の本体１７０と、一次転写後の感光ドラム１１の周面に所要の圧力で接触するように配置されて残留トナー等の付着物を取り除いて清掃する清掃板１７１と、清掃板１７１よりも感光ドラム１１の回転方向上流側で感光ドラム１１の周面に接触して回転するよう配置される回転ブラシロール１７２と、清掃板１７１で取り除いたトナー等の付着物を回収して図示しない回収システムに送り出すよう搬送するスクリューオーガー等の送出部材１７３等で構成されている。清掃板１７１としては、ゴム等の材料からなる板状の部材（例えばブレード）が使用される。

中間転写装置２０は、図１に示されるように、各作像装置１０（Ｓ１，Ｓ２，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の下方の位置に存在するように配置される。この中間転写装置２０は、感光ドラム１１と一次転写装置１５（一次転写ロール）の間となる一次転写位置を通過しながら矢印Ｂで示す方向に回転する中間転写ベルト２１と、中間転写ベルト２１をその内面から所望の状態に保持して回転自在に支持する複数のベルト支持ロール２２〜２７と、ベルト支持ロール２６に支持されている中間転写ベルト２１の外周面（像保持面）側に配置されて中間転写ベルト２１上のトナー像を記録用紙５に二次転写させる二次転写装置３０と、二次転写装置３０を通過した後に中間転写ベルト２１の外周面に残留して付着するトナー、紙粉等の付着物を取り除いて清掃するベルト清掃装置２８とで主に構成されている。

中間転写ベルト２１としては、例えばポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の合成樹脂にカーボンブラック等の抵抗調整剤などを分散させた材料で製作される無端状のベルトが使用される。また、ベルト支持ロール２２は駆動ロールとして構成され、ベルト支持ロール２３，２５，２７は中間転写ベルト２１の走行位置などを保持する従動ロールとして構成され、ベルト支持ロール２４は張力付与ロールとして構成され、ベルト支持ロール２６は二次転写のバックアップロールとして構成されている。

二次転写装置３０は、図１に示されるように、中間転写装置２０におけるベルト支持ロール２６に支持されている中間転写ベルト２１の外周面部分である二次転写位置において、中間転写ベルト２１の周面に接触して回転するとともに二次転写用電圧が供給される二次転写ロールを備えた接触型の転写装置である。また、二次転写ロール３０又は中間転写装置２０の支持ロール２６には、トナーの帯電極性と逆極性又は同極性を示す直流の電圧が二次転写用電圧として供給される。

定着装置４０は、矢印で示す方向に回転するとともに表面温度が予め定められた温度に保持されるよう加熱手段によって加熱される定着ベルトを備えた加熱回転体４１と、この加熱回転体４１に所要の圧力で接触して回転するロール形態の加圧用回転体４２などを配置して構成されたものである。この定着装置４０では、加熱回転体４１と加圧用回転体４２が接触する接触部が所要の定着処理（加熱及び加圧）を行う定着処理部になる。なお、定着装置４０については、後に詳述する。

給紙装置５０は、中間転写装置２０及び二次転写装置３０の下方側の位置に存在するように配置される。この給紙装置５０は、所望のサイズ、種類等の記録用紙５を積載した状態で収容する単数（又は複数）の用紙収容体５１ａ、５１ｂと、用紙収容体５１ａ、５１ｂから記録用紙５を１枚ずつ送り出す送出装置５２とで主に構成されている。用紙収容体５１ａ、５１ｂは、例えば、筐体１ａの正面（使用者が操作時に向き合う側面）側に引き出すことができるように取り付けられている。

給紙装置５０と二次転写装置３０との間には、給紙装置５０から送り出される記録用紙５を二次転写位置まで搬送する複数の用紙搬送ロール対５３、５４や図示しない搬送ガイド材で構成される給紙搬送路５５が設けられている。給紙搬送路５５において二次転写位置の直前の位置に配置される用紙搬送ロール対５４は、例えば記録用紙５の搬送時期を調整するロール（レジストロール）として構成されている。また、二次転写装置３０と定着装置４０との間には、二次転写装置３０から送り出される二次転写後の記録用紙５を定着装置４０まで搬送するためのベルト形態等の二連の用紙搬送装置５６ａ、５６ｂが設けられている。さらに、定着装置４０の用紙搬送方向に沿った下流側には、定着処理が施された記録用紙５を冷却する冷却ユニット７０、記録用紙５の湾曲（カール）を矯正するカール矯正ユニット７１、及び記録用紙５の搬送方向を用紙排出部７３と両面用搬送路５７とに切り替える切替部材７２が配置されている。

両面用搬送路５７は、片面（第１面）に画像が形成された記録用紙５を一時的に収容する中間収容容器５８を備えている。中間収容容器５８には、収容した記録用紙５をその表裏を反転させて送り出す送出ロール５９が配置されており、中間収容容器５８の送出側は、両面用搬送路５７の下流側の領域を介して給紙搬送路５５に接続されている。

なお、前述したカラー複写機として構成する場合において装備される画像入力装置６０は、プリント対象の画像情報を有する原稿の画像を読み取る画像読取装置であり、例えば、図１に示されるように筐体１ａの上部に配置される。この画像入力装置６０は、読み込むべき画像の情報を有する原稿６を載せる透明ガラス板等からなる原稿載せ板（プラテンガラス）６１と、原稿載せ板６１上に置かれた原稿６を移動しながら照明する光源６２と、光源６２と共に移動しながら原稿６からの反射光を受光して所定の方向に反射させる反射ミラー６３と、反射ミラー６３に対して所定の速度でかつ所定の距離を移動する第１反射ミラー６４及び第２反射ミラー６５と、原稿６からの反射光を受光して読み取って電気信号に変換するＣＣＤ等からなる画像読取素子６６と、画像読取素子６６に反射光を結像させる結像レンズ６７等で主に構成されている。図１中の符号６８は、原稿載せ板６１を塞ぐ開閉カバーである。

また、画像入力装置６０で読み取られて入力される原稿の画像情報は、制御装置１００の一部として構成された画像処理装置により必要な画像処理が施される。まず、画像入力装置６０では、読み取った原稿の画像情報を例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３色の画像データ（例えば、各８ｂｉｔのデータ）として画像処理装置１００に送信する。一方、画像処理装置１００は、画像入力装置６０から送信された画像データについて、シェーディング補正、位置ずれ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠けし、色／移動編集等の予め定められた画像処理を施す。また、画像処理装置１００では、画像処理した画像信号を前記４色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の各画像信号にそれぞれ変更した後、露光装置１３に送信する。また、画像処理装置７０では、前記２つの特別色（Ｓ１，Ｓ２）のための画像信号も生成する。

＜画像形成装置の基本的な動作＞
以下、画像形成装置１による基本的な画像形成動作について説明する。

ここでは、最初に、前記４つの作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を使用して、４色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のトナー像を組み合わせて構成されるフルカラー画像を形成するときの画像形成動作を代表して説明する。

画像形成装置１は、画像形成動作（プリント）の要求の指令情報を受けると、４つの作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、中間転写装置２０、二次転写装置３０、定着装置４０等が始動する。

そして、各作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）においては、まず各感光ドラム１１が矢印Ａで示す方向に回転し、各帯電装置１２が各感光ドラム１１の表面を所要の極性（実施の形態１ではマイナス極性）及び電位にそれぞれ帯電させる。続いて、露光装置１３が、帯電後の感光ドラム１１の表面に対し、画像形成装置１に入力される画像の情報を各色成分（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に変換して得られる画像の信号に基づいて発光される光ＬＢを照射し、その表面に所要の電位差で構成される各色成分の静電潜像をそれぞれ形成する。

続いて、各現像装置１４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が、感光ドラム１１に形成された各色成分の静電潜像に対し、所要の極性（マイナス極性）に帯電された対応する色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のトナーをそれぞれ供給して静電的に付着させて現像を行う。この現像により、各感光ドラム１１に形成された各色成分の静電潜像は、その対応する色のトナーでそれぞれ現像された４色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のトナー像として顕像化される。

続いて、各作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の感光ドラム１１上に形成された各色のトナー像が一次転写位置まで搬送されると、一次転写装置１５が、その各色のトナー像を中間転写装置２０の矢印Ｂで示す方向に回転する中間転写ベルト２１に対して順番に重ね合わせるような状態で一次転写させる。

また、一次転写が終了した各作像装置１０では、清掃前帯電装置１６が一次転写後の感光ドラム１１の表面に残留するトナー等の付着物を再帯電した後、ドラム清掃装置１７が再帯電された付着物を掻き取るように除去して感光ドラム１１の表面を清掃し、最後に、除電器１８が清掃後の感光ドラム１１の表面を除電する。これにより、各作像装置１０は次の作像動作が可能な状態にされる。

続いて、中間転写装置２０では、中間転写ベルト２１の回転により一次転写されたトナー像を保持して二次転写位置まで搬送する。一方、給紙装置５０では、作像動作に合わせて所要の記録用紙５を給紙搬送路５５に送り出す。給紙搬送路５５では、レジストロールとしての用紙搬送ロール対５４が記録用紙５を転写時期に合わせて二次転写位置に送り出して供給する。

二次転写位置においては、二次転写装置３０が、中間転写ベルト２１上のトナー像を記録用紙５に一括して二次転写させる。また、二次転写が終了した中間転写装置２０では、ベルト清掃装置２８が、二次転写後の中間転写ベルト２１の表面に残留したトナー等の付着物を取り除いて清掃する。

続いて、トナー像が二次転写された記録用紙５は、中間転写ベルト２１と二次転写ロール３０から剥離された後に搬送装置５６ａ、５６ｂにより定着装置４０まで搬送される。定着装置４０では、後述するように、必要な定着処理（加熱及び加圧）をして未定着のトナー像を用紙５に定着させる。最後に、定着が終了した後の記録用紙５は、冷却装置７０によって記録用紙５及びトナー像の熱を吸熱することにより冷却された後、カール矯正装置７１によりカールが矯正され、その片面への画像の形成を行うだけの画像形成動作のときは、切替部材７２を介して図示しない用紙排出ロール対により、例えば筐体１ａの外部に設置された排出収容部７３に排出される。

また、記録用紙５の両面に画像の形成を行う画像形成動作の場合は、カールが矯正された記録用紙５の搬送方向を切替部材７２により両面用搬送路５７へと切り替え、記録用紙５を両面用搬送路５７を介して中間収容容器５８に一旦収容する。中間収容容器５８に収容された記録用紙５は、送出ロール５９によって表裏が反転された状態で両面用搬送路５７を介して給紙搬送路５５へと送り出される。給紙搬送路５５では、レジストロールとしての用紙搬送ロール対５７が記録用紙５を転写時期に合わせて二次転写位置に送り出して供給することで、記録用紙５の裏面（第２面）にトナー像が二次転写される。

その後、片面への画像形成時と同様に、裏面にトナー像が二次転写された記録用紙５は、搬送装置５６ａ、５６ｂにより定着装置４０まで搬送されて定着処理が施された後、冷却装置７０によって記録用紙及びトナー像が冷却されるとともにカール矯正装置７１によりカールが矯正され、切替部材７２を介して排出収容部７３に排出される。

以上の動作により、４色のトナー像を組み合わせて構成されるフルカラー画像が形成された記録用紙５が出力される。

次に、画像形成装置１において、例えば上記した通常の画像形成を行う際に、前記特別色Ｓ１，Ｓ２の現像剤で構成される特別色トナー像を併せて形成するときの動作について説明する。

この場合は、まず、作像装置１０Ｓ１，１０Ｓ２において前述した作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の場合と同様の作像動作が行われ、これにより作像装置１０Ｓ１，１０Ｓ２における各感光ドラム１１に特別色トナー像（Ｓ１，Ｓ２）がそれぞれ形成される。続いて、作像装置１０Ｓ１，１０Ｓ２で形成された各特別色トナー像は、前述した４色のトナー像に関する画像形成動作の場合と同様に、中間転写装置２０の中間転写ベルト２１に一次転写された後に、二次転写装置３０により中間転写ベルト２１から記録用紙５に（他の色のトナー像と併せて）二次転写される。最後に、特別色トナー像と他の色のトナー像が二次転写された記録用紙５は、定着装置４０において定着処理がなされた後、筐体１ａの外部に排出される。

以上の動作により、前述した４色のトナー像を組み合わせて構成されるフルカラー画像の全面又は一部に対して２つの特別色トナー像が重なり合って存在するように形成された記録用紙５が出力される。

この他、画像形成装置１が画像入力装置６０を装備するカラー複写機である場合は、その基本的な画像形成動作が次のように行われる。

すなわち、この場合は、画像入力装置６０に原稿６がセットされ、その画像形成動作（コピー）の要求の指令情報を受けると、画像入力装置６０において原稿６の原稿画像が読み取られた後、その読み取られた原稿画像の情報が画像処理装置１００において前述したような画像処理を施されて画像の信号として生成され、しかる後、その画像の信号が各作像装置１０（Ｓ１，Ｓ２，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）における露光装置１３に送信される。これにより、各作像装置１０では、その原稿６の画像情報に基づいた静電潜像の形成とトナー像の形成がそれぞれ行われる。それ以後は、前述した画像形成動作（プリント）の場合と同様の動作が行われ、最終的に、そのトナー像からなる画像が記録用紙５に形成されて出力される。
なお、図１中、符号１０１は画像形成条件等をユーザーが入力するユーザーインターフェイスを示している。

なお、上記画像形成装置１としては、各作像装置１０（Ｓ１，Ｓ２，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）で形成されたトナー像を中間転写装置２０の中間転写ベルト２１を介さずに直接記録用紙５上に転写するように構成したものであっても良い。

＜定着装置の構成＞
図３はこの実施の形態１に係る定着装置を示す構成図である。

この定着装置４０は、大別して、記録用紙５を加熱する加熱用回転体としての定着ベルトモジュール４１と、定着ベルトモジュール４１に対して接触又は離間可能に配置された加圧用回転体としての加圧ロール４２とで構成されている。定着ベルトモジュール４１と加圧ロール４２との間には、未定着トナー像を保持した記録用紙５を加熱加圧して未定着トナー像を記録用紙５に定着させる定着処理部としてのニップ部Ｎを形成している。

定着ベルトモジュール４１は、無端ベルト状に形成されたベルト部材の一例としての定着ベルト４３と、定着ベルト４３の内周面に接触するように固定した状態で配置され、定着ベルト４３を内側から加圧ロール４２に圧接させる固定部材の一例としての固定パッド４４と、定着ベルト４３を張架した状態で回転可能に支持する複数の支持ロール４５〜４９とを備えて構成されている。なお、この実施の形態では、複数の支持ロール４５〜４９のうち一部の支持ロールが定着ベルト４３を加熱する加熱手段としての加熱ロールを兼ねている。

複数の支持ロール４５〜４９は、定着ベルト４３を張架した状態で定着ベルト４３を内側から加熱する内部加熱ロール４５と、定着ベルト４３を張架した状態で定着ベルト４３を外側から加熱する外部加熱ロール４６と、固定パッド４４のニップ部上流側に配置され、定着ベルト４３を所望の状態に保持する第１の従動ロール（ニップ前ロール）４７と、当該第１の従動ロール４７と内部加熱ロール４５との間に配置され定着ベルト４３を所望の状態に保持する第２の従動ロール４８と、固定パッド４４と外部加熱ロール４６との間に配置され、ニップ部Ｎを通過した定着ベルト４３を所望の状態に保持する第３の従動ロール４９とから構成されている。

定着ベルト４３は、図４に示されるように、可撓性を有する無端状ベルトからなり、例えば、ポリイミド樹脂で形成されたベース層４３１と、ベース層４３１の表面側（外周面側）に積層されたシリコーンゴムからなる弾性体層４３２と、この弾性体層４３２の表面に被覆されたＰＦＡ（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）からなる離型層４３３とを備えている。定着ベルト４３の構成は、使用目的や使用条件等の定着装置４０に要求される条件に応じて、材質や厚さ、あるいは硬度等を適宜選択することができる。この実施の形態では、カラー画像の画質を向上させる目的で、ベース層４３１の表面側に弾性体層４３２を設けている。定着ベルトモジュール４１と加圧ロール４２が圧接する圧接領域であるニップ部Ｎは、粉体からなる各色のトナーが積層された記録用紙５が通過するため、記録用紙５上のトナー像に合わせて定着ベルト４３の弾性体層４３２が変形することにより、トナー像の全体に熱を供給することが可能となる。

加熱手段の一例としての内部加熱ロール４５は、例えば、アルミニウムやステンレスで形成された円筒状ロールであり、内部には、加熱源として例えば単数又は複数本のハロゲンヒータ４５１が配置されており、その表面が予め定められた温度（例えば、１９０℃）に加熱される。また、内部加熱ロール４５には、定着ベルト４３の蛇行を制御する蛇行制御手段としての図示しない蛇行制御装置が設けられている。蛇行制御装置は、定着ベルト４３の幅方向に沿った端部の位置を検知する図示しない検知手段（端部センサ）を備え、検知手段によって検知された定着ベルト４３の端部位置の情報に基づいて内部加熱ロール４５の軸方向に沿った一方の端部を軸方向と交差する方向に移動させることにより、定着ベルト４３の蛇行を制御するものである。

また、加熱手段の一例としての外部加熱ロール４６は、例えば、アルミニウムやステンレスで形成された円筒状ロールである。外部加熱ロール４６の表面には、フッ素樹脂からなる離型層が形成されている。そして、内部に配置された加熱源としての例えば単数又は複数本のハロゲンヒータ４６１により、外部加熱ロール４６は、その表面が予め定められた温度（例えば、１９０℃）に加熱される。また、外部加熱ロール４６の軸方向に沿った両端部には、定着ベルト４３を内側に押圧する図示しないバネ部材が配置され、定着ベルト４３全体の張力を例えば１５ｋｇｆに設定している。

なお、この実施の形態では、内部加熱ロール４５と外部加熱ロール４６とによって定着ベルト４３を加熱するように構成したが、これに限定されるものではなく、固定パッド４４の内部に加熱源を配置して、内部加熱ロール４５及び外部加熱ロール４６に加えて固定パッド４４によって定着ベルト４３を加熱するように構成しても良い。

このように、定着ベルト４３は、無端ベルト状に形成された部材であり、ロール状の定着部材に比べて熱容量が小さく、内部加熱ロール４５及び外部加熱ロール４６を通過する間にその表面温度が予め定められた温度まで加熱される。そのため、記録用紙５の搬送速度が速い高速機においても、定着ベルト４３が１周する間に当該定着ベルト５の温度を定着温度まで復帰させることが可能となる。また、内部加熱ロール４５及び外部加熱ロール４６は、定着ベルト４３と広い面積で接触するように配置されており、定着ベルト４３の内周面及び外周面は、効率良く加熱される。

加圧ロール４２は、例えば、アルミニウムやステンレスからなる円筒状又は円柱状ロールを基体４２１として、基体４２１の外周面にシリコーンゴムからなる弾性体層４２２を被覆し、弾性体層４２２の表面にＰＦＡチューブからなる離型層４２３を被覆して構成されている。加圧ロール４２は、定着ベルトモジュール４１に対して図示しない移動手段によって接触及び離間する方向に移動可能に配置されているとともに、図示しない駆動手段により矢印方向に沿って回転駆動される。そして、定着ベルト４３は、ニップ部Ｎにおいて加圧ロール４２が圧接されることにより、加圧ロール４２の回転に伴って矢印方向に従動回転する。

固定部材の一例としての固定パッド４４は、例えば、アルミニウムやステンレスあるいは合成樹脂等の剛性を有する材料からなり、断面形状が略角筒状や略角柱状に形成された部材である。固定パッド４４は、例えば、定着ベルト４３の内周側に加圧ロール４２の軸方向に沿って全長にわたって存在するよう定着装置４０の図示しないフレームに両端部を固定した状態で配置される。固定パッド４４は、上述したように、剛性を有する材料からなり、断面形状が略角筒状や略角柱状に形成された部材であり、加圧ロール４２から押圧荷重を受けた場合に、撓み変形が生じることが抑制される。そして、固定パッド４４は、定着ベルト４３を介して加圧ロール４２に予め定められた幅領域（例えば、１０〜５０ｍｍ）にわたって予め定められた荷重（例えば、３．０〜６．０ｋｇｆ／ｃｍ²）で均一に押圧するように配置され、定着ベルト４３を介して加圧ロール４２に圧接されるニップ部Ｎを形成している。

固定パッド４４は、図５に示されるように、加圧ロール４２と対向する面に配置され、定着ベルト４３を加圧ロール４２に向けて押圧する凹部の一例としての押圧部４４１を備えている。この押圧部４４１は、定着ベルト４３を加圧ロール４２から固定パッド４４に向けて当該固定パッド４４側が凹形状（円弧形状）に凹んだ形状に湾曲させるものである。更に説明すると、押圧部４４１は、固定パッド４４と対向する加圧ロール４２側に円の中心Ｏ₁を配置した円弧形状に固定パッド４４の表面を凹ませた凹形状（円弧形状）に形成されている。押圧部４４１の曲率半径Ｒ₁は、例えば、加圧ロール４２の半径Ｒ₀よりも大きく設定されており、加圧ロール４２を固定パッド４４に圧接させることによって加圧ロール４２の弾性体層４２２が押圧部４４１の断面形状に倣って弾性変形し、ロール状の定着部材を圧接させた場合と比較して、加圧ロール４２の外周面に周方向に沿って幅の広いニップ部Ｎを形成することが可能となっている。

また、固定パッド４４は、押圧部４４１の定着ベルト移動方向（記録材の進行方向）に沿った上流側（入口側）に設けられた凸部の一例としての入口側の案内部４４２と、押圧部４４１の定着ベルト移動方向に沿った下流側（出口側）に設けられた凸部の一例としての出口側の案内部４４３とを備えている。これらの入口側及び出口側の案内部４４２、４４３は、定着ベルト４３を固定パッド４４から加圧ロール４２に向けて当該加圧ロール４２側に突出した状態に湾曲させる凸形状（円弧形状）に形成されている。更に説明すると、入口側の案内部４４２は、加圧ロール４２と対向する固定パッド４４側に円の中心Ｏ₂を配置した円弧形状に加圧ロール４２側に突出している。また、出口側の案内部４４３は、加圧ロール４２と対向する固定パッド４４側に円の中心Ｏ₃を配置した円弧形状に加圧ロール４２側に突出している。これら入口側及び出口側の案内部４４２、４４３の曲率半径Ｒ₂、Ｒ₃は、押圧部４４１の曲率半径Ｒ₁と比較して大幅に小さく設定されている。また、入口側の案内部４４２と出口側の案内部４４３は、例えば、その曲率半径を等しく設定しても良いが、この実施の形態では、記録用紙５の剥離性を考慮して定着ベルト４２を曲率が大きくなるよう湾曲させるため、下流側の案内部４４３の曲率半径Ｒ₃が上流側の案内部４４２の曲率半径Ｒ₂よりも小さく（Ｒ₃＜Ｒ₂）設定されている。

さらに、入口側の案内部４４２と押圧部４４１との間には、当該入口側の案内部４４２よりも曲率が小さく（曲率半径が大きく）設定された領域である入口側の第２の案内部４４４を備えている。更に説明すると、入口側の案内部４４２は、その押圧部４４１側の領域である第２の案内部４４４を有しており、当該第２の案内部４４４は、入口側の案内部４４２よりも曲率半径Ｒ₄が大きく設定されている。第２の案内部４４４は、加圧ロール４２と対向する固定パッド４４側に円の中心Ｏ₄を配置した円弧形状に加圧ロール４２側に突出した形状を有している。

また、入口側の案内部４４２と第２の案内部４４４とは、滑らかに連続するよう接続されている。即ち、入口側の案内部４４２と第２の案内部４４４とは、例えば、入口側の案内部４４２と第２の案内部４４４を接続する接続部における接線が同一方向となるように形成される。更に説明すると、入口側の案内部４４２と第２の案内部４４４は、入口側の案内部４４２を形成する円弧の中心Ｏ₂と、第２の案内部４４４を形成する円弧との中心Ｏ₄とを結んだ直線上で接続されている。

同様に、第２の案内部４４４と押圧部４４１、及び押圧部４４１と出口側の案内部４４３は、滑らかに連続するよう接続されている。第２の案内部４４４と押圧部４４１は、第２の案内部４４３を形成する円弧の中心Ｏ₄と、押圧部４４１を形成する円弧との中心Ｏ₁とを結んだ直線上で接続されている。また、押圧部４４１と出口側の案内部４４３は、押圧部４４１を形成する円弧の中心Ｏ₁と、出口側の案内部４４３を形成する円弧との中心Ｏ３とを結んだ直線上で接続されている。なお、ニップ部Ｎは、固定パッド４４の押圧部４４１から構成されるが、第２の案内部４４４の一部や出口側の案内部４４３の一部を含んで構成しても良い。
なお、上記定着装置４０では、必要に応じて、固定パッド４４と定着ベルト４３との間に摺動抵抗を低下させるシート状の低摺動部材４４０を介在させて構成しても良い。

＜定着装置の動作＞
画像形成装置１では、図１に示されるように、二次転写位置において中間転写ベルト２１からトナー像が記録用紙５上に静電的に二次転写され、未定着トナー像が転写された記録用紙５は、定着装置４０へと搬送される。定着装置４０では、図３に示されるように、記録用紙５が定着ベルトモジュール４１と加圧ロール４２との間に形成されたニップ部Ｎを通過する間に加熱及び加圧されて未定着トナー像が記録用紙５上に定着される。

この実施の形態に係る定着装置４０では、ニップ部Ｎを通過する記録用紙５は、定着ベルト４３によって加熱される。定着ベルト４３は、当該定着ベルト４３の内周面に接触する内部加熱ロール４５と、当該定着ベルト４３の外周面に接触する外部加熱ロール４６とによって加熱される。

また、定着装置４０は、固定パッド４４がアルミニウムやステンレス等で形成された剛性を有する部材であり、加圧ロール４２が弾性体層４２３を被覆したソフトロールで構成されている。そのため、ニップ部Ｎでは、固定パッド４４は殆ど撓まず、加圧ロール４２の表面に位置する弾性体層４２２が撓むことにより、定着ベルト４３の移動方向に幅を持ったニップ部Ｎが形成されている。

そして、固定パッド４４のニップ部Ｎの出口側では、図５に示されるように、定着ベルト４３は、固定パッド４４の出口側に配置された出口側の案内部４４３に沿って搬送されるので、定着ベルト４３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４３は、固定パッド４４の出口側の案内部４４３に沿って移動するため、定着ベルト４３の曲率は、出口側の案内部４４３の曲率半径Ｒ₃に合致した大きなものとなる。そのため、ニップ部Ｎ内において定着ベルト４３との付着力が弱められた記録用紙５は、用紙自身が有している紙のコシ（剛性）によって定着ベルト４３から分離される。

そして、定着ベルト４３から分離された記録用紙５は、固定パッド４４の下流側に配置された排紙案内板７５及び排紙ベルト７６によって冷却ユニット７０に向けて搬送され、定着装置４０の定着処理が終了する。

その際、定着ベルト４３は、図５に示されるように、第１の従動ロール４７を通過してニップ部Ｎへと移動する際に、固定パッド４４のニップ部上流側に設けられた入口側の案内部４４２と接触し、固定パッド４４の入口側の案内部４４１の曲率のもとで固定パッド４４から加圧ロール４２に向けて下に凸となる形状に湾曲させられる。その後、定着ベルト４３は、ニップ部Ｎを形成する固定パッド４４の押圧部４４１において加圧ロール４２による固定パッド４４側が凹形状となる（上に凸となる）相反する方向を向いた曲率に進行方向が変化させられる。さらに、固定パッド４４の押圧部４４１において加圧ロール４２による上に凸となる曲率に湾曲させられた定着ベルト４３は、固定パッド４４の押圧部４４１よりも下流側に設けられた出口側の案内部４４３と接触し、固定パッド４３の出口側の案内部４４３の曲率のもとで加圧ロール４２側に向けて（下に向けて）凸となる形状に再度湾曲させられる。

このように、定着ベルト４３は、ニップ部Ｎを通過する際に、固定パッド４４の加圧ロール４２側の表面に形成された入口側の案内部４４２、押圧部４４１及び出口側の案内部４４３の形状に倣って下に向けて凸である形状から固定パッド４４側が凹んだ凹形状（上に向けて凸である形状）へと変形した後に再度下に向けて凸である形状へと湾曲させられ、湾曲方向が凸形状から凹形状へ、そして再び凹形状から凸形状へと相反する方向に向いた曲率に進行方向が変化する。

しかも、ニップ部Ｎの入口側及び出口側に位置する案内部４４２、４４３は、定着ベルト４３の移動方向を第１の従動ロール４７及び第３の従動ロール４９へと変化させるものであり、特に出口側の案内部４４３は、定着ベルト４３から記録用紙５を分離するため、ニップ部Ｎと比較して曲率が大きく（曲率半径Ｒ₂及びＲ₃が小さく）設定されている。その結果、定着ベルト４３は、湾曲方向が相反する方向を向いた曲率に急激に変化する変形を繰り返し受けることにより、長期間使用される間に破断に至る虞れを有している。

そこで、この実施の形態では、図５に示されるように、入口側の案内部４４２と押圧部４４１との間の領域に、当該入口側の案内部４４２よりも曲率が小さい（曲率半径が大きい）入口側の第２の案内部４４４を設けている。こうすることにより、定着ベルト４３が入口側の案内部４４２から押圧部４４１へと移動する際に、入口側の案内部４４２から第２の案内部４４４を介して押圧部４４１へと移動することになる。その結果、定着ベルト４３は、入口側の案内部４４２から第２の案内部４４４を介して曲率が小さく（曲率半径が大きく）なった状態で押圧部４４１へ到達するため、定着ベルト４３の曲率が入口側の案内部４４２に対応した下に凸の湾曲形状から押圧部４４１に対応した上に凸の湾曲形状へと急激に変形することを回避することができ、定着ベルト４３の曲率が急激に相反する方向に変化することに起因して定着ベルト４３の寿命が低下するのを抑制することが可能となる。

更に説明すると、定着ベルト４３は、入口側の案内部４４２から押圧部４４１へと移動する際に、入口側の案内部４４１から直ちに押圧部４４１の曲率に変化するのではなく、入口側の案内部４４２の押圧部４４１側に設けられた第２の案内部４４４を介して押圧部４４１の曲率へと変化する。第２の案内部４４４の曲率は、入口側の案内部４４１の曲率よりも小さく設定されているため、定着ベルト４３は、入口側の案内部４４１から押圧部４４１に近付くに従って曲率が小さくなった後に曲率が反転されて押圧部４４１へと至る。

そのため、定着ベルト４３は、入口側の案内部４４２から押圧部４４１へと移動する際に、入口側の案内部４４２の曲率から押圧部４４１の曲率へと急激に曲率が反転することがなく、入口側の案内部４４２の曲率から押圧部４４１の曲率へと徐々に変化することにより、定着ベルト４３の寿命が低下するのを抑制することが可能となる。

実施の形態２
図７はこの発明の実施の形態２に係る定着装置を示す断面構成図である。

この実施の形態２に係る定着装置４０は、図７に示されるように、押圧部４４１の上流側に設けられた入口側の案内部４４２と当該押圧部４４１との間には、直線状に形成された直線部４４６を設けるように構成している。この直線部は、入口側の案内部４４２及び押圧部４４１と滑らかに連続するよう接続されている。

このように、入口側の案内部４４２と当該押圧部４４１との間に直線部４４６を設けることにより、定着ベルト４３がニップ部Ｎへと移動する際に、定着ベルト４３が直線部４４６に沿って平面状となるため、ニップ部Ｎの入口部における定着ベルト４３の歪みを解消することができ、固定パッド４４の圧力分布によって紙しわ等が発生するのを抑制することができる。

その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

実施の形態３
この実施の形態３に係る定着装置４０は、図８に示されるように、押圧部４４１の下流側に設けられた出口側の案内部４４３と当該押圧部４４１との間には、直線状に形成された直線部４４７を設けるように構成している。この直線部は、出口側の案内部４４３及び押圧部４４１と滑らかに連続するよう接続されている。

このように、押圧部４４１の下流側に設けられた出口側の案内部４４３と当該押圧部４４１との間に直線部４４７を設けることにより、定着ベルト４３が押圧部４４１から出口側の案内部４４３へと移動する際の急激な曲率の変動を抑制することができるとともに、直線部４４７と出口側の案内部４４３との間で定着ベルト４３の曲率を急激に変化させることができ、記録用紙５の剥離性を維持することができる。

その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

実施の形態４
この実施の形態４に係る定着装置４０は、図９に示されるように、定着ベルト４３を張架する支持ロールとして、内部加熱ロール４５と蛇行制御用の支持ロール４９とからなる２本のロールを用いるように構成している。

この定着装置４０の場合には、装置全体の小型化が可能であり、画像形成装置１の小型化にも寄与する。また、定着ベルト４３に十分な熱量を供給するためには、固定パッド４４に加熱源を設けるように構成しても良い。

その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

１ａ：画像形成装置本体、４０：定着装置、４１：定着ベルトモジュール、４２：加圧ロール、４４：固定パッド。

Claims (5)

1. 無端状のベルト部材と、
   前記ベルト部材の内周面に接触するように固定した状態で配置された固定部材と、
   前記ベルト部材を回転可能に支持する支持ロールと、
   前記ベルト部材を加熱する加熱手段と、
   前記ベルト部材を前記固定部材に押し付けて定着部を形成した際に弾性変形する弾性表面層を有するとともに、回転する加圧ロールと、
   を備え、
   前記固定部材の前記加圧ロールと対向する面には、前記ベルト部材を前記加圧ロールから前記固定部材に向けて当該固定部材が凹んだ凹形状に湾曲させる凹部を設けるとともに、
   前記凹部の前記ベルト部材移動方向に沿った上流側及び下流側には、前記ベルト部材を前記加圧ロール側に突出した凸形状に湾曲させる凸部をそれぞれ設け、
   前記凹部の上流側に設けられた前記凸部と前記凹部との間には、当該凸部よりも曲率を小さく設定した領域を設けたことを特徴とする定着装置。
2. 前記凹部の上流側に設けられた前記凸部と前記凹部との間には、前記凹部に近付くに従って前記凸部よりも曲率を小さく設定した領域を設けたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記凹部の上流側に設けられた前記凸部と前記凹部との間には、直線状に形成された直線部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記凹部の下流側に設けられた前記凸部と前記凹部との間には、直線状に形成された直線部を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の定着装置。
5. 記録材に画像を形成する画像形成手段と、
   前記画像形成手段によって画像が形成された記録材に当該画像を定着する定着手段とを備え、
   前記定着手段として、請求項１乃至４のいずれかに記載された定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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