JP2002091179A

JP2002091179A - 画像形成装置および定着装置

Info

Publication number: JP2002091179A
Application number: JP2000279920A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Nogami; 豊野上; Yasushi Kawabata; 泰川幡; Yasuo Yamamoto; 保夫山本; Hiroaki Awano; 宏明粟野; Tsutomu Ando; 力安藤
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-09-14
Filing date: 2000-09-14
Publication date: 2002-03-27

Abstract

(57)【要約】【課題】トナー像を定着した後に記録媒体を中間転写ベ
ルトまたは定着ベルトから剥離する際に、中間転写ベル
ト、または、定着ベルト表面から離型剤を確実に除去し
て、残留離型剤により画質が低下するのを防止する。【解決手段】画像形成装置において、離型剤供給手段を
備え、転写定着部が、中間転写ベルトを、二次転写位置
における中間転写ベルトの温度が離型剤の溶融温度を超
える温度となるまで加熱するとともに、冷却部が、中間
転写ベルトを、剥離位置における中間転写ベルトの温度
が離型剤の溶融温度を下回る温度となるまで冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やプリンタ
等の電子写真方式の画像形成装置およびその画像形成装
置に用いられる定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】感光体上のトナー像を静電転写方式によ
り中間転写ベルトに一次転写した後、同様の静電転写方
式により記録媒体に二次転写した場合における静電転写
による画像の乱れをなくし、鮮明な画像を得る技術とし
て、加圧と加熱により、転写と定着を同時に行う技術が
知られている（特開昭５０−２３２３４号公報）。

【０００３】このように転写と定着を同時に行う画像形
成装置に用いられる中間転写ベルトとしては、耐熱性の
あるポリイミドフィルム等の表面に、付加重合型シリコ
ンゴムをコーティングしたものが開示されている（特開
昭５９−５０４７３号公報）。

【０００４】この開示された技術によれば、縮合重合型
ゴムが持っている、未反応成分が感光体等に付着して画
像品質を低下させるという問題点を解決できる上、離型
性も確保できるという利点がある。

【０００５】図１は、中間転写ベルトの表面にシリコン
ゴム（付加重合型、硬度Ｈｓ５０°）をコーティングし
たものを用いて転写、定着を繰り返したときに、中間転
写ベルトからトナーを離型させるために必要な力、すな
わちトナーの付着力の経時変化を示したものである。

【０００６】図１において、縦軸はトナーの載った用紙
を定着に適した温度に加熱した後、中間転写ベルトから
用紙を剥離するときにトナーを中間転写ベルトから離型
させるために必要な力、すなわちトナーの付着力をあら
わし、横軸は測定のために転写、定着を行った用紙の枚
数をあらわす。

【０００７】図２は、この付着力の測定方法を示す概略
図である。

【０００８】図２に示すように、中間転写ベルト１を加
熱板２によって定着に適した温度に加熱し、そこにトナ
ー３が載った横幅２０ｍｍの用紙４を通過させて定着
し、用紙４を剥離するときの力Ｆを測定した。

【０００９】図１から明らかなように、転写と定着を繰
り返すうちにトナーの付着力が強くなり、離型性が次第
に低下するので、中間転写ベルトの表面にシリコンゴム
（付加重合型、硬度Ｈｓ５０°）をコーティングしただ
けで、離型性を長期間にわたって維持することは困難で
ある。

【００１０】そこで、中間転写ベルトにシリコンゴム等
の離型性の良い素材をコーティングするだけでは不十分
であるとして、さらに離型剤であるシリコンオイルを中
間転写ベルトに塗布する技術が開示されている（特開平
５−１０７９５０号公報）。

【００１１】しかしながら、両面記録機能を有する画像
形成装置においては、定着装置において記録媒体に付着
したシリコンオイルがその記録媒体を経由して、裏面記
録時に感光体に付着し、帯電不良を発生させる。そのシ
リコンオイルを除去するためにウレタンゴムブレード等
の弾性ブレードを用いても、充分クリーニングできずに
すり抜けてしまうという不都合があることから、不織布
を表面に持つロールを感光体表面に接触摺擦させること
により、シリコンオイルを除去する技術が開示されてい
る（特開平５−１０７９９３号公報）。

【００１２】また、中間転写ベルトには、表面に硬度の
低いシリコンゴムがコーティングされているため、感光
体のように表面が平滑ではなく、硬度も低いので、特開
平５−１０７９９３号公報で開示されているような不織
布を表面に持つロールを用いても、中間転写ベルト表面
に塗布したシリコンオイルなどの液状の離型剤を除去す
ることは困難である。さらに、この不織布を表面に持つ
ロールは、摩擦抵抗が大きく、中間転写ベルトを駆動す
る上で大きな負荷となるほか、中間転写ベルト表面にコ
ーティングされているシリコンゴムを傷つけたり、摩耗
させる恐れもある。また、シリコンゴム表面の傷は、ト
ナー像表面に写しとられるため、画質を低下させるとい
う不都合もある。

【００１３】一方、離型剤であるワックスをトナーに添
加したものが特開平９−１５８９５号公報に開示されて
いる。

【００１４】図３は、図２に示した測定方法を用いて、
ワックスを添加したトナーを中間転写ベルトから離型さ
せるために必要な力、すなわちトナーの付着力を測定し
た結果である。

【００１５】図３から明らかなように、転写、定着を行
った枚数が増加しても付着力には変化がほとんど見られ
ず、長期間にわたり離型性が維持されるものと期待でき
る。

【００１６】このワックスを添加したトナーは粉体の状
態においては、回転ブラシ、または、ブレードでクリー
ニングすることも可能である。

【００１７】しかしながら、転写と定着を同時に行う転
写定着装置で加熱されたワックスは、溶融状態となり、
その後、剥離ロールなどにより記録媒体を剥離した後の
中間転写ベルト表面に固化したワックスが残留してしま
う。

【００１８】溶融状態のワックスは、液状となっている
ので、シリコンオイルと同様に、ブレードや不織布等の
ウェブで除去するのは不可能であり、中間転写ベルト表
面に固化したワックスは、回転ブラシやブレードはもと
より、不織布等からなるウェブでも除去することが困難
である。

【００１９】ワックスが残留した状態で中間転写ベルト
が循環移動し、一次転写位置で感光体と接触すると、感
光体の表面エネルギーとワックスの表面エネルギーに差
があることから、ワックスが微少量ずつ感光体に付着
し、感光体表面にフィルム現象を起こし、トナー像の画
質を低下させてしまうという問題がある。

【００２０】上述した、転写と定着を同時に行う技術の
他にも、ワックスを含有するトナー像を担持した記録媒
体を、定着ベルトを用いて定着する定着装置に関する技
術が開示されている（特開平１０−４８８６８号公
報）。

【００２１】この定着装置によれば、離型剤としてシリ
コンオイルを用いる代わりに、ワックスをトナーに添加
しているので、メンテナンス性、ＯＨＴ（オーバーヘッ
ドトランスペアレンシー）触手感（ベタツキ）等をある
程度改善している。

【００２２】しかしながら、ワックスを添加したトナー
を用いると、記録媒体を定着ベルトから剥離した後に、
定着ベルト上にワックスが残留し、この残留ワックスが
次第に堆積して一定以上の厚さの層を形成するようにな
ると、トナー像と定着ベルトの間にワックスの層が介在
することとなるため、トナー像表面が部分的に凹凸状態
となってしまう。

【００２３】このトナー像表面の凹凸は、ＯＨＰの透過
性には問題がなくても、写真画質を狙った高光沢の画質
を得る場合には、大きな問題となる。

【００２４】したがって、ワックスは、トナーに含有さ
れている量で離型効果を確保するとともに、定着ベルト
上にはワックスを残さないようにすることが望ましい。

【００２５】しかしながら、定着ベルトから記録媒体を
剥離する際にワックスが残留し、中間転写ベルト表面の
残留ワックスと同様に、開示されている技術によってこ
れを除去することが困難である。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
み、離型剤によってトナー像の離型性を高め、転写と定
着を同時に行う画像形成装置および離型剤によってトナ
ー像の離型性を高め、未定着トナー像を担持する記録媒
体を加熱定着する定着装置おいて、トナー像を定着した
後に記録媒体を中間転写ベルトまたは定着ベルトから剥
離する際に、中間転写ベルト、または、定着ベルト表面
から離型剤を確実に除去して、残留離型剤により画質が
低下するのを防止することを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の画像形成装置は、表面にトナー像が形成される像担
持体と、該像担持体表面に形成されたトナー像の転写を
受け、該トナー像を所定の二次転写位置に搬送する中間
転写ベルトと、該中間転写ベルト上の該トナー像を加熱
し、溶融したトナー像を、上記二次転写位置に搬送され
てきた記録媒体に密着させることにより、該トナー像を
該記録媒体に転写するとともに定着する転写定着部と、
該転写定着部を経由した後の、密着した状態の上記記録
媒体と上記中間転写ベルトとに挟まれたトナー像を冷却
する冷却部とを備え、該冷却部を経由し所定の剥離位置
に達した記録媒体を上記中間転写ベルトから剥離するこ
とにより、該記録媒体上に定着トナー像からなる画像を
形成する画像形成装置において、上記剥離位置におけ
る、上記中間転写ベルトからの上記トナー像の剥離を助
ける離型剤を該中間転写ベルト上に供給する離型剤供給
手段を備え、上記転写定着部が、上記中間転写ベルト
を、上記二次転写位置における該中間転写ベルトの温度
が上記離型剤の溶融温度を超える温度となるまで加熱す
るとともに、上記冷却部が、該中間転写ベルトを、上記
剥離位置における該中間転写ベルトの温度が該離型剤の
溶融温度を下回る温度となるまで冷却するものであるこ
とを特徴とする。

【００２８】ここで、上記転写定着部は、上記中間転写
ベルトを、上記二次転写位置における該中間転写ベルト
上のトナー像の粘度が１０³Ｐａ・ｓ以下となる温度に
まで加熱するものであり、上記冷却部は、該中間転写ベ
ルトを、上記剥離位置における上記中間転写ベルト上の
上記トナー像の粘度が１０⁶Ｐａ・ｓ以上となる温度ま
で冷却するものであることが好ましい。

【００２９】また、上記像担持体上に上記トナー像を形
成するトナー像形成手段を備え、該トナー像形成手段
が、上記離型剤を含有するトナーによるトナー像を形成
することにより上記離型剤供給手段を兼ねたものである
であることは好ましい。

【００３０】さらに、上記離型剤として、分子鎖の極性
基にアミド結合を持たない構造の離型剤を採用したこと
は好ましい態様である。また、本発明の定着装置は、循
環移動する定着ベルトを備えるとともに、所定の定着位
置に搬送される、表面に未定着トナー像を担持した記録
媒体上の未定着トナー像が該定着ベルトとの間に挟まれ
るように該記録媒体を該定着ベルトに密着させて該未定
着トナーを加熱する加熱部と、該加熱部を経由した後
の、密着した状態の該記録媒体と該定着ベルトとに挟ま
れたトナー像を冷却する冷却部とを備え、該冷却部を経
由し所定の剥離位置に達した記録媒体を該定着ベルトか
ら剥離させる定着装置において、上記剥離位置におけ
る、上記定着ベルトからのトナー像の剥離を助ける離型
剤を該定着ベルトに供給する離型剤供給手段を備え、上
記加熱部が、上記定着ベルトを、上記定着位置における
該定着ベルトの温度が上記離型剤の溶融温度を超える温
度となるまで加熱するとともに、上記冷却部が、該定着
ベルトを、上記剥離位置における該定着ベルトの温度が
該離型剤の溶融温度を下回る温度となるまで冷却するも
のであることを特徴とする。ここで、上記加熱部は、上
記定着ベルトを、上記定着位置における該定着ベルト上
のトナー像の粘度が１０³Ｐａ・ｓ以下となる温度まで
加熱するものであり、上記冷却部は、該定着ベルトを、
上記剥離位置における該定着ベルト上の該トナー像の粘
度が１０⁶Ｐａ・ｓ以上となる温度まで冷却するもので
あることが好ましい。また、上記記録媒体が、離型剤を
含有したトナーによるトナー像を担持することにより、
上記定着ベルトに該離型剤を供給する離型剤供給手段を
兼ねたものであることは好ましい。また、上記離型剤供
給手段は、上記定着ベルトに離型剤を塗布する手段であ
ることが好ましい。

【００３１】さらに、上記離型剤として、分子鎖の極性
基にアミド結合を持たない構造の離型剤を採用したこと
は好ましい態様である。

【００３２】

【発明の実施の形態】先ず、はじめに、本発明の原理に
ついて説明する。

【００３３】本発明の基本的考え方は、転写と定着を同
時に行った後、中間転写ベルトから記録媒体を剥離する
とき、または加熱定着を行った後、定着ベルトから記録
媒体を剥離するときに、これら中間転写ベルトまたは定
着ベルトに離型剤を残留させることなく記録媒体を剥離
することにある。

【００３４】ここで、中間転写ベルト、定着ベルトのい
ずれの場合においても本発明の原理は同じであることか
ら、ここでは定着ベルトに基づいて説明する。

【００３５】定着位置において、未定着トナー像を記録
媒体に定着させるためには、定着ベルトは、トナー像が
定着に最適な粘度となるまで加熱されている必要があ
る。そして、この定着ベルトから記録媒体を剥離すると
きに、定着ベルトからトナー像を完全に離型させるため
には、離型剤を定着位置において溶融状態にし、定着ベ
ルトとトナー像の境界面に離型剤を均一に介在させる必
要がある。

【００３６】したがって、定着位置においては、定着ベ
ルトの温度Ｔｆは離型剤の溶融温度Ｔｍを超える温度と
なっていなければならない。

【００３７】次に、剥離位置において、離型剤の挙動の
メカニズムについて説明する。

【００３８】図４は、剥離位置において、離型剤が溶融
状態の場合における離型剤の挙動を示す図である。

【００３９】図４において、定着ベルト５にトナー像８
を挟んだ記録媒体７が定着ベルト５とトナー像８との間
に離型剤６を介在させながら密着した状態で剥離位置に
搬送される。記録媒体７を定着ベルト５から剥離する剥
離位置において、離型剤６が溶融状態のときは、離型剤
層の内部の凝集力Ｆｗは、離型剤６が定着ベルト５に付
着している付着力Ｆｂよりも弱いので、記録媒体７を剥
離すると、離型剤６は離型剤層の内部で分断され、トナ
ー像８側と定着ベルト５側に分かれ、定着ベルト上に離
型剤８が残留する。

【００４０】図５は、剥離位置において、離型剤が凝固
状態の場合における離型剤の挙動を示す図である。

【００４１】図において、定着ベルト５にトナー像８を
挟んだ記録媒体７が定着ベルト５とトナー像８との間に
離型剤６を介在させながら密着した状態で、定着ベルト
５の温度Ｔｓが離型剤６の溶融温度Ｔｍを下回る温度と
なるまで冷却され、離型剤６が凝固状態となって剥離位
置に搬送される。

【００４２】この場合は、離型剤層の内部の凝集力Ｆｗ
は強くなっているので、離型剤６は、離型剤層の内部で
は分断されず、離型剤６とトナー像８の付着力Ｆｔより
離型剤６と定着ベルト５の付着力Ｆｂが弱くなるので、
離型剤６は定着ベルト５との境界面で剥離されるので、
定着ベルト上に離型剤６は残留しない。

【００４３】上述したように、定着位置においては定着
ベルト５の温度Ｔｆは離型剤６の溶融温度Ｔｍを超える
温度となるまで加熱され、剥離位置においては定着ベル
ト５の温度Ｔｓは離型剤６の溶融温度Ｔｍを下回る温度
となるまで冷却されることにより、剥離位置における力
の関係は、トナー像８と離型剤６の付着力Ｆｔおよび離
型剤層内部の凝集力Ｆｗがともに離型剤６と定着ベルト
５の付着力Ｆｂより強くなる。

【００４４】この結果、記録媒体７を定着ベルト５から
剥離するときは、最も力の弱い離型剤６と定着ベルト５
の境界面で破壊され、離型剤６は、トナー像８に付着し
たままの状態で定着ベルトから剥離されるので、定着ベ
ルト５の表面に離型剤が残留することはない。

【００４５】図６は、剥離位置において、定着ベルトの
温度と定着ベルト上に残留する離型剤の量を測定した結
果を示す図である。

【００４６】図において、横軸は、剥離位置における定
着ベルトの温度℃をあらわし、縦軸は、Ａ４版サイズの
用紙を１枚定着するときに、定着ベルト上に残留する離
型剤の量ｍｇをあらわす。

【００４７】測定は、ポリイミドフィルムに付加重合型
のシリコンゴムをコーテイングした定着ベルトに、離型
剤として溶融温度Ｔｍが１００℃のポリエチレンワック
スをに用い、トナー像を１５０℃で加熱して用紙上に定
着を行った後、剥離位置の温度を６０℃から１２０℃ま
で変化させながら用紙を剥離し、各温度において定着ベ
ルト上に残留する離型剤の量を測定した。

【００４８】この結果、定着ベルトの温度Ｔｓが離型剤
の溶融温度１００℃付近よりも低ければ、定着ベルト上
に残留する離型剤は数ｍｇ以下と、画質に影響のない値
に押さえることができるが、離型剤の溶融温度１００℃
付近を超えると、定着ベルト上に残留する離型剤は２０
ｍｇを超え、多量のワックスが残留することが分かっ
た。

【００４９】なお、ワックスの分子量にはバラツキがあ
るので、溶融温度は一定の幅がある。

【００５０】表１は、各種離型剤について、定着ベルト
上に残留する状況を観察した結果を示す表である。

【００５１】

【表１】

【００５２】表１は、ポリイミドフィルムに付加重合型
シリコンゴムをコーティングし各種離型剤を塗布した定
着ベルトと、トナー像を担持した記録媒体を密着させ
て、トナー像が溶融する１５０℃まで加熱し、さらにト
ナー像が凝固する温度Ｔｓ７０℃まで冷却した後、記録
媒体を定着ベルトから剥離したときに、定着ベルト上に
残留する離型剤を顕微鏡で観察したものである。

【００５３】なお、定着ベルトにコーティングしてある
シリコンゴムとトナー像との付着力は、０．２Ｎに設定
した。

【００５４】また、離型剤は、定着位置における定着ベ
ルトの温度１５０℃と、剥離位置における定着ベルトの
温度７０℃との中間に溶融温度Ｔｍが存在するものを選
択した。

【００５５】なお、離型剤の溶融温度は、示差走査熱量
測定法（ＤＳＣ）により求めたものであり、一定量の離
型剤を昇温速度毎分１０℃で加熱したときの溶解ピーク
値である。

【００５６】表１から明らかなように、脂肪酸アミド系
の離型剤以外は、定着ベルト上に離型剤が残留しないこ
とがわかった。

【００５７】ここで、脂肪酸アミド系の離型剤は、温度
が下がって凝固しても、アミド基がベルト上のシリコン
ゴムと局部的に結びつき、離型剤の凝集力よりも定着ベ
ルトとの間の付着力が強くなる結果、離型剤が分断して
定着ベルトに付着したものと考えられる。

【００５８】すなわち、本シリコンベルトの組成である
−Ｓi−Ｏ−Ｒ（Ｒ：アルキル基）と離型剤の極性基で
ある−ＣＯＮＨ₂とが水素結合するためと推測される。
特に、中間転写ベルトにシリコンをコーティングしたも
のを用いる場合は、現像、転写工程において、剥離放電
によるオゾン酸化を受けるため、シリコン表面は、親水
化し、−ＳiＯＨの官能基を持つようになる。さらに、
−ＳiＯＨと−ＣＯＮＨ ₂基との水素結合により、結合力
が強まるので、アミド基を含有する離型剤を用いた剥離
は容易でないと推測される。

【００５９】また、ベルト上に残存するアミド基は酸化
されやすく、シリコン表面のシラノール基との化学反応
もおき、強固な結合をするものと思われる。

【００６０】一方、例えば、他のオレフィン系の離型剤
においては、多少の酸化防止剤が含まれることにより、
構造的に安定化する。また、酸化されても、発生する官
能基としては、−ＣＯＯＨ基，−ＯＨ基、＝Ｏ基等であ
り、これらは、−ＣＯＮＨ₂基に比べ、水素結合力は弱
いと考えられる。

【００６１】そこで、極性基にアミド結合を持つ離型剤
は避ける必要がある。

【００６２】次に本発明の画像形成装置の実施形態につ
いて説明する。

【００６３】図７は、本発明の画像形成装置の実施形態
を示す概略図である。

【００６４】図７に示した画像形成装置は、各色毎にト
ナー像を形成する並列に並んだ４つの像担持体１０を備
え、各像担持体１０に近接する位置には、露光光の照射
を受けて形成される潜像をトナーにより可視化する現像
装置１１が設けられ、その現像装置１１が像担持体１０
に供給するトナーには離型剤が含有されている。

【００６５】ここで、離型剤は、溶融温度が１００℃の
オレフィン系のポリエチレンワックスをトナーに３％含
有させて用いているが、これに限定されるものではな
い。また、離型剤供給手段から供給する構成としてもよ
い。

【００６６】駆動ロール２４等により駆動され、並列に
並んだ４つの像担持体１０の各々と接触しながら、循環
移動する無端状の中間転写ベルト１２が備えられ、この
中間転写ベルト１２が各像担持体１０と接触する一次転
写位置には、像担持体１０と中間転写ベルト１２を挟ん
で対向する転写ロール１３が設けられ、この転写ロール
１３は各像担持体１０上に形成された各色毎のトナー像
を、順次中間転写ベルト１２上に１次転写する。

【００６７】ここで、中間転写ベルト１２は離型性を向
上させるために、シリコンゴムを表面にコーテイングし
たものを用いているが、フッ素系樹脂をコーテイングし
ても同様の効果が得られる。

【００６８】中間転写ベルト１２の循環移動方向Ｂに関
し一次転写位置を経過した位置には、中間転写ベルト１
２を加熱する予備加熱板１４、加熱ロール１５、および
加熱板１６が設けられ、これらを通過することにより、
中間転写ベルト１２上のトナー像は、溶融状態となって
２次転写位置に搬送される。

【００６９】ここで、予備加熱板１４と加熱板１６に
は、中間転写ベルト１２と接触する面が所定の温度とな
るように中間転写ベルト１２と接触する面の裏面側にヒ
ータ板が設けられている。また、加熱ロール１５の内部
には、加熱ロール１５の表面が所定の温度になるよう
に、加熱ヒータ１７が設けられている。

【００７０】中間転写ベルト１２の循環移動方向Ｂに関
し加熱板１６を経過した２次転写位置には、それぞれ加
熱ヒータ１７を内蔵する定着ロール１８と加圧ロール１
９が、中間転写ベルト１２を挟んで相互に圧接しながら
回転する転写定着部２０を構成している。

【００７１】この転写定着部２０は、中間転写ベルト１
２上のトナー像の粘度が最適定着範囲となる温度まで中
間転写ベルト１２を加熱するので、この中間転写ベルト
の温度は離型剤の溶融温度を超える温度となっている。

【００７２】したがって、中間転写ベルト１２と溶融し
たトナー像との間には溶融して液状となった離型剤が均
一に介在している。

【００７３】転写定着部２０は、記録媒体２１が搬送さ
れてくると、中間転写ベルト１２と加圧ロール１９との
間にその記録媒体２１を挟み、最適定着範囲の粘度とな
っているトナー像を記録媒体２１に密着させることによ
り、そのトナー像を記録媒体２１に転写と同時に定着さ
せる。

【００７４】中間転写ベルト１２の循環移動方向Ｂに関
し転写定着部２０を経過した位置には、中間転写ベルト
１２を冷却する冷却板２２が設けられ、転写定着部２０
を経過した、密着した状態の記録媒体２１と中間転写ベ
ルト１２に挟まれたトナー像は、その冷却板２２で冷却
されるとトナー像は凝固する。

【００７５】ここで、冷却板２２は中間転写ベルト１２
が記録媒体２１と密着する面の裏面側に設けられてお
り、この冷却板２２により中間転写ベルト１２上のトナ
ー像の粘度が最適剥離範囲となるまで冷却され、この温
度は、離型剤の溶融温度を下回る温度となっている。

【００７６】中間転写ベルト１２の循環移動方向Ｂに関
し冷却板２２を経過した剥離位置には、記録媒体を中間
転写ベルトから剥離する剥離ロール２３が設けられてい
る。

【００７７】トナー像が凝固して剥離しやすくなった記
録媒体２１は、剥離ロール２３により記録媒体２１の搬
送方向と垂直方向の剥離力を受け、中間転写ベルト１２
から剥離される。剥離された記録媒体２１は、この後、
取り出し位置に搬送される。

【００７８】ここで、記録媒体２１としては、用紙の
他、ＯＨＰシート等のシート物であればよい。

【００７９】中間転写ベルト１２の循環移動方向Ｂに関
し剥離位置を経過した位置には、中間転写ベルトを挟ん
で相互に接触しながら回転する駆動ロール２４とクリー
ニングロール２５が設けられている。

【００８０】この駆動ロール２４とクリーニングロール
２５はともに加熱ヒータ１７を内蔵しており、剥離位置
を経過した中間転写ベルト２１上に残留するトナーは溶
融され、このクリーニングロールで除去される。残留ト
ナーが除去された中間転写ベルトは、再び一次転写位置
に移動する。

【００８１】ここで、中間転写ベルト１２が循環移動す
る各位置において加熱または冷却される温度について、
さらに詳細に説明する。

【００８２】中間転写ベルト１２は、予備加熱板１４に
より１００℃に加熱され、加熱ロール１５、さらに加熱
板１６により１５０℃に加熱されるよう温度制御がなさ
れている。転写定着部２０においては、搬送されてきた
記録媒体２１が１５０℃に加熱され、定着ロール１８と
加圧ロール１９との間を中間転写ベルト１２とともに通
過することにより、中間転写ベルト１２上の溶融状態の
トナー像が記録媒体２１に転写および定着される。定着
後は、密着した状態の記録媒体と中間転写ベルト１２と
の間に挟まれたトナー像は、中間転写ベルト１２側から
冷却板２２により７０℃にまで冷却され凝固状態となっ
ているので、剥離位置に達した記録媒体２１は剥離ロー
ル２３によって、容易に中間転写ベルト１２から剥離さ
れる。

【００８３】図８は、本実施形態で使用するトナーの、
温度と粘度との関係を示す実測図である。

【００８４】図の横軸はトナーの温度℃をあらわし、縦
軸はトナーの粘度Ｐａ・ｓを対数目盛であらわしてい
る。

【００８５】図中の黒点は、本実施形態で使用するトナ
ーの、各温度における粘度を実測した結果をあらわし、
直線は、これらの実測点を直線で近似した傾向線であ
る。

【００８６】これらの実測結果から、温度が低くなると
粘度が高くなり、ある一定温度を下回るとトナーが凝固
すること。反対に、温度が高くなると粘度が低くなる
が、粘度の低くなる程度は次第に緩やかになることがわ
かる。

【００８７】本実施形態で使用するトナーは、最適定着
粘度が１０³Ｐａ・ｓ以下であり、最適剥離粘度が１０⁶
Ｐａ・ｓ以上であることから、温度１５０℃となるまで
加熱される転写定着部においては、粘度が最適定着粘度
である１０³Ｐａ・ｓより低くなり、かつ、中間転写ベ
ルトの温度が７０℃となるまで冷却される剥離位置にお
いては、粘度が１０⁶Ｐａ・ｓより高く、ガラス転移点
付近となっている。

【００８８】したがって、離型剤は、転写定着部におけ
る温度１５０℃付近では溶融状態となり、剥離位置にお
ける温度７０℃付近では凝固状態となるような物性のも
のを選択すればよく、本実施形態においては、図６に実
測結果を示した、１００℃付近に溶融温度があるものを
用いている。

【００８９】なお、トナーに離型剤であるワックスを含
有させる場合には、離型性の面から重量比で３〜１０％
程度とする必要がある。また、ワックスの分子量にはバ
ラツキがあり、溶融温度は幅を持っているため、定着位
置における温度、剥離位置における温度およびワックス
の溶融温度を設定する場合は、ある程度余裕幅を持たせ
て設定とすることが望ましい。

【００９０】このように、中間転写ベルトの温度が、転
写定着部においては離型剤の溶融温度を超える温度とな
るまで加熱され、剥離位置においては離型剤の溶融温度
を下回る温度となるまで冷却されると、転写定着部にお
いては、離型剤が溶融するので、中間転写ベルトとトナ
ー像の境界面に離型剤の均一な膜が形成され、剥離位置
に至ると、その離型剤の膜が凝固するので離型剤層の内
部の凝集力が強くなる。そして、中間転写ベルトから記
録媒体を剥離するときには、離型剤と中間転写ベルトの
付着力よりも、離型剤の凝集力の方が強く、さらに、離
型剤と中間転写ベルトの付着力よりも、離型剤とトナー
像の付着力の方が強くなっているので、離型剤は、最も
力の弱い、中間転写ベルトとの境界面で剥離され、離型
剤は記録媒体上のトナー像に付着したままとなるので、
中間転写ベルトの表面に離型剤は残留しない。

【００９１】また、剥離位置におけるトナー像の粘度が
１０⁶Ｐａ・ｓより高くなる温度まで、冷却部で中間転
写ベルトを冷却することによって、トナー像は概ね凝固
しているので、記録媒体を剥離してもトナー像表面に凹
凸ができることにより生じるトナー像の光沢の低下を防
止することができる。

【００９２】次に、本発明の定着装置の第１の実施形態
について説明する。

【００９３】図９は、本発明の定着装置の第１の実施形
態の概略構成図である。

【００９４】図９において、定着装置は、循環移動する
無端状の定着ベルト３０を有し、その定着ベルト３０を
架け渡されて回転し、内蔵する加熱ヒータ３１で定着ベ
ルト３０を加熱する定着ロール３２と、定着ベルト３０
を挟んでその定着ロール３２を圧接しながら回転し、内
蔵する加熱ヒータ３１で定着ベルト３０を加熱する加圧
ロール３３とからなる加熱部３４を備え、その加熱部３
４は、表面に未定着トナー像３５を担持した記録媒体３
６が搬送されてくると、未定着トナー像３５を担持した
記録媒体の面を定着ベルト３０側に向けて加圧ロール３
３と定着ベルト３０との間に挟んでその記録媒体３６を
加熱し、記録媒体３６上のトナー像３５が定着ベルト３
０との間に挟まれるように記録媒体３６を定着ベルト３
０に密着させる。

【００９５】ここで、記録媒体が担持するトナー像には
離型剤を含有するトナーが用いられ、離型剤は、図７に
示す実施形態において用いられたものと同じ、溶融温度
が１００℃のオレフィン系ポリエチレンワックスが用い
られているが、これに限定されるものではない。

【００９６】また、定着ベルト３０は、図７に示した中
間転写ベルト１２と同様に、耐熱性の高いポリイミドな
どの樹脂フィルムの表面に離型性を良くするためのシリ
コンゴムをコーテイングしたものが用いられているが、
これに限定されるものではない。

【００９７】記録媒体３６の搬送方向Ａに関し加熱部３
４を経過した位置には、密着した状態の記録媒体３６と
定着ベルト３０に挟まれたトナー像３５を冷却する冷却
板３７を備えており、その冷却板３７は、定着ベルト３
０が記録媒体３６と密着する面の裏面側で定着ベルト３
０と接触し、定着ベルト３０を冷却する。

【００９８】さらに、記録媒体３６の搬送方向Ａに関し
冷却板３７を経過した位置には、定着ロール３２との間
に定着ベルト３０を架け渡されて回転する、定着ロール
３２より小径の剥離ロール３８が設けられ、この剥離ロ
ール３８は記録媒体３６を定着ベルト３０から剥離す
る。

【００９９】なお、加圧ロール３３と定着ロール３２と
が接触する位置とは反対側の位置には、定着ベルト３０
を挟んで定着ロール３２と接触する、内部に加熱ヒータ
３１を内蔵したクリーニングロール３９が設けられ、そ
のクリーニングロール３９は、剥離ロール３８で記録媒
体３６を剥離した後に、定着ベルト３０上に残留してい
るトナーを加熱しながらクリーニングする。

【０１００】本実施形態においては、加熱部３４に搬送
されてくる未定着トナー像３５は、図７に示した、転写
定着部直前における中間転写ベルト１２上のトナー像と
相違し、溶融状態にはない。

【０１０１】したがって、図７に示した実施施形態にお
いて用いられているのと同じ物性のトナーと離型剤を用
いていても、加熱部３４における定着ロール３２の表面
温度は、図７に示した転写定着部２０における中間転写
ベルト１２の温度１５０℃よりも２０℃高い、１７０℃
程度に設定することにより定着時の定着ベルト３０の温
度を１５０℃とすることができる。

【０１０２】なお、剥離ロール３８が設けられた剥離位
置においては、定着ベルト３０の温度は図７に示した中
間転写ベルトと同様に、定着ベルトが７０℃程度になる
ように冷却板３７で冷却される。

【０１０３】このような構成の定着装置においても、図
７に示した実施形態において用いたのと同じ物性のトナ
ーと離型剤を用いることにより、離型剤は、加熱部３４
における定着ベルト３０の温度１５０℃においては、溶
融状態にあり、剥離ロール３８が設けられた剥離位置に
おける定着ベルト３０の温度７０℃においては、凝固状
態にある。

【０１０４】そこで、離型剤として、溶融温度が１００
℃付近にあるものを用いれば、定着ベルト３０の温度
が、加熱部３４においては離型剤の溶融温度を超える温
度となり、剥離ロール３８の設けられた剥離位置におい
ては離型剤の溶融温度を下回る温度となっている。

【０１０５】したがって、加熱部３４においては、離型
剤は溶融して定着ベルト３０とトナー像３５の境界面に
離型剤の均一な膜が形成され、剥離位置に至ると、離型
剤は凝固して離型剤層の内部の凝集力が強くなるので、
図７に示した実施形態と同様の効果が得られる。

【０１０６】次に、本発明の定着装置の第２の実施形態
について説明する。

【０１０７】図１０は、本発明の定着装置の第２の実施
形態の概略構成図である。

【０１０８】本実施形態は図９に示した第１の実施形態
の定着装置における定着ベルトと接触する位置に、離型
剤を塗布する手段を設けたものであり、図９に示した実
施形態と同じ構成要素については同一符号を付し、相違
点についてのみ説明する。

【０１０９】図１０において、循環移動する定着ベルト
３０の移動方向Ｂに関し定着ロール３２よりも上流に、
定着ベルト３０に直接離型剤を塗布する離型剤供給装置
４０が設けられている。この離型剤供給装置４０は固形
ワックス４１と回転ブラシ４２を備えており、回転ブラ
シ４２が回転しながら固形ワックス４１に接触して適量
のワックスを回転ブラシ４２に付着させ、付着したワッ
クスを定着ベルト３０に塗布することにより定着ベルト
３０の離型性を向上させる構成となっている。

【０１１０】ここでは固形ワックス４１として、オレフ
ィン系のポリエチレンワックスを所定の形状に固めたも
のを用いているが、これに限定されるものではない。

【０１１１】なお、本実施形態においては、剥離ロール
３８と離型剤供給装置４０との間に、定着ベルト３０を
架け渡されて定着ベルト３０を循環移動させる、加熱ヒ
ータ３１を内蔵する対向ロール４３が設けられ、その対
向ロール４３と定着ベルト３０を挟んで加熱ヒータ３１
を内蔵するクリーニングロール３９が回転しながら相互
に接触し、そのクリーニングロール３９により、定着ベ
ルト上の残留トナーを除去している。

【０１１２】本実施形態においても、図７に示した実施
形態において用いたのと同じ物性のトナーと離型剤を用
いることにより、離型剤は、加熱部３４における定着ベ
ルト３０の温度１５０℃では溶融状態にあり、剥離ロー
ル３８が設けられた剥離位置における定着ベルト３０の
温度７０℃では凝固状態にある。したがって、離型剤と
して、溶融温度が１００℃付近にあるものを用いれば、
定着ベルト３０の温度が、加熱部３４においては離型剤
の溶融温度を超える温度となり、剥離ロール３８の設け
られた剥離位置においては離型剤の溶融温度を下回る温
度となる。

【０１１３】この結果、加熱部３４においては、離型剤
が溶融し、定着ベルト３０とトナー像３５の境界面に離
型剤の均一な膜が形成され、剥離位置に至ると、離型剤
は凝固して離型剤層の内部の凝集力が強くなるので、図
７に示した実施形態と同様の効果が得られる。

【０１１４】なお、上述した各実施形態におけるベルト
の温度や、トナーの粘度は一例であり、本発明の画像形
成装置や定着装置を構成している他の構成要素の設定条
件如何によって、これらの最適値は変化するが、離型剤
の溶融温度を中間転写ベルトまたは定着ベルトの定着位
置における温度と、剥離位置における温度の中間に設定
することにより、離型剤が中間転写ベルトまたは定着ベ
ルトに残留することによってもたらされる画質への悪影
響を無くすることができる。

【０１１５】

【発明の効果】離型剤を除去するための付加機能を設け
ることなく、中間転写ベルトまたは定着ベルトの定着位
置および剥離位置における温度と、離型剤の溶融温度を
所定の条件を満たすように設定することにより、これら
のベルトから記録媒体を安定して剥離することができる
とともに、離型剤を確実に除去することができるので、
低コストで、しかも長期にわたって、離型剤に起因する
画質低下の少ない画像形成装置および画像形成装置に用
いる定着装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】中間転写ベルトにトナーが付着する付着力を測
定した結果である。

【図２】トナーの付着力の測定方法を示す概略図であ
る。

【図３】ワックスを含有するトナーが中間転写ベルトに
付着する付着力を測定した結果である。

【図４】離型剤が溶融状態の場合における離型剤の挙動
を示す図である。

【図５】離型剤が凝固状態の場合における離型剤の挙動
を示す図である。

【図６】定着ベルトの温度と残留する離型剤の量を測定
した結果を示す図である。

【図７】本発明の画像形成装置の実施形態を示す概略図
である。

【図８】トナーの、温度と粘度との関係を示す実測図で
ある。

【図９】本発明の定着装置の第１の実施形態の概略構成
図である。

【図１０】本発明の定着装置の第２の実施形態の概略構
成図である。

【符号の説明】

１，１２中間転写ベルト２加熱板３トナー４用紙５定着ベルト６離型剤７，２１，３６記録媒体８，３５トナー像９定着ロール１０像担持体１１現像装置１３転写ロール１４予備加熱板１５加熱ロール１６，３７加熱板１７，３１加熱ヒータ１８，３２定着ロール１９，３３加圧ロール２０転写定着部２２冷却板２３，３８剥離ロール２４，３９クリーニングロール３０定着ベルト３４加熱部４０現像剤供給装置４１固形ワックス４２回転ブラシ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山本保夫神奈川県南足柄市竹松1600番地富士ゼロックス株式会社 (72)発明者粟野宏明神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者安藤力神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内Ｆターム(参考） 2H005 AA06 CA14 EA10 FB02 2H032 AA05 AA14 BA05 BA09 BA21 BA23 CA01 DA11 DA22 DA26 2H033 AA01 AA16 BA11 BA12 BA15 BA24 BA29 BA44 BA58 BE09 CA26 CA44 2H078 AA10 AA13 BB02 BB12 CC06 DD40 DD47 DD53 DD57 EE04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面にトナー像が形成される像担持体と、
該像担持体表面に形成されたトナー像の転写を受け、該
トナー像を所定の二次転写位置に搬送する中間転写ベル
トと、該中間転写ベルト上の該トナー像を加熱し、溶融
したトナー像を、前記二次転写位置に搬送されてきた記
録媒体に密着させることにより、該トナー像を該記録媒
体に転写するとともに定着する転写定着部と、該転写定
着部を経由した後の、密着した状態の前記記録媒体と前
記中間転写ベルトとに挟まれたトナー像を冷却する冷却
部とを備え、該冷却部を経由し所定の剥離位置に達した
記録媒体を前記中間転写ベルトから剥離することによ
り、該記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成す
る画像形成装置において、前記剥離位置における、前記中間転写ベルトからの前記
トナー像の剥離を助ける離型剤を該中間転写ベルト上に
供給する離型剤供給手段を備え、前記転写定着部が、前記中間転写ベルトを、前記二次転
写位置における該中間転写ベルトの温度が該離型剤の溶
融温度を超える温度となるまで加熱するとともに、前記
冷却部が、該中間転写ベルトを、前記剥離位置における
該中間転写ベルトの温度が前記離型剤の溶融温度を下回
る温度となるまで冷却するものであることを特徴とする
画像形成装置。
【請求項２】前記転写定着部は、前記中間転写ベルト
を、前記二次転写位置における該中間転写ベルト上のト
ナー像の粘度が１０³Ｐａ・ｓ以下となる温度にまで加
熱するものであり、前記冷却部は、該中間転写ベルト
を、前記剥離位置における該中間転写ベルト上の前記ト
ナー像の粘度が１０⁶Ｐａ・ｓ以上となる温度まで冷却
するものであることを特徴とする請求項１記載の画像形
成装置。
【請求項３】前記像担持体上に前記トナー像を形成する
トナー像形成手段を備え、該トナー像形成手段が、前記
離型剤を含有するトナーによるトナー像を形成すること
により前記離型剤供給手段を兼ねたものであるであるこ
とを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】前記離型剤として、分子鎖の極性基にアミ
ド結合を持たない構造の離型剤を採用したことを特徴と
する請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】循環移動する定着ベルトを備えるととも
に、所定の定着位置に搬送される、表面に未定着トナー
像を担持した記録媒体上のトナー像が該定着ベルトとの
間に挟まれるように該記録媒体を該定着ベルトに密着さ
せて該未定着トナー像を加熱する加熱部と、該加熱部を
経由した後の、密着した状態の該記録媒体と該定着ベル
トとに挟まれたトナー像を冷却する冷却部とを備え、該
冷却部を経由し所定の剥離位置に達した記録媒体を該定
着ベルトから剥離させる定着装置において、前記剥離位置における、前記定着ベルトからのトナー像
の剥離を助ける離型剤を該定着ベルトに供給する離型剤
供給手段を備え、前記加熱部が、前記定着ベルトを、前記定着位置におけ
る該定着ベルトの温度が該離型剤の溶融温度を超える温
度となるまで加熱するとともに、前記冷却部が、該定着
ベルトを、前記剥離位置における該定着ベルトの温度が
該離型剤の溶融温度を下回る温度となるまで冷却するも
のであることを特徴とする定着装置。
【請求項６】前記加熱部は、前記定着ベルトを、前記定
着位置における該定着ベルト上のトナー像の粘度が１０
³Ｐａ・ｓ以下となる温度まで加熱するものであり、前
記冷却部は、該定着ベルトを、前記剥離位置における該
定着ベルト上の該トナー像の粘度が１０⁶Ｐａ・ｓ以上
となる温度まで冷却するものであることを特徴とする請
求項５記載の定着装置。
【請求項７】前記記録媒体が、離型剤を含有したトナー
によるトナー像を担持することにより、前記定着ベルト
に該離型剤を供給する離型剤供給手段を兼ねたものであ
ることを特徴とする請求項５記載の定着装置。
【請求項８】前記離型剤供給手段は、前記定着ベルトに
離型剤を塗布する手段であることを特徴とする請求項５
記載の定着装置。
【請求項９】前記離型剤として、分子鎖の極性基にアミ
ド結合を持たない構造の離型剤を採用したことを特徴と
する請求項５記載の定着装置。