JP2002123089A

JP2002123089A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2002123089A
Application number: JP2000313745A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Fukuda; 雄一福田; Sanehiro Katsuta; 修弘勝田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-10-13
Filing date: 2000-10-13
Publication date: 2002-04-26

Abstract

(57)【要約】【課題】薄く剛性の小さい用紙を用いたとしても紙詰
まりを起こさずに容易に中間転写ベルトまたは定着部材
から剥離することのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】回転駆動される無端ベルト部材と、当該
無端ベルト部材に架けまわされる複数のロールと、その
複数のロールのうちの一のロールに対して当該無端ベル
ト部材を挟んで圧接される圧接部材と、無端ベルト部材
から剥離される記録媒体を所定の搬送経路に案内する剥
離案内部材とを備える画像形成装置において、当該トナ
ー画像を構成するトナーのガラス転移温度をＴｇ℃とす
ると、剥離されるトナー画像又は記録媒体の温度がＴｇ
+２０℃以下となるように調整されるとともに、当該剥
離案内部材は無端ベルト部材に対して非接触かつ記録媒
体のトナー画像面に接触可能であり、前記他のロールの
軸方向において少なくとも最大トナー画像幅以上の長さ
にわたって配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式や静
電記録方式等の複写機、プリンタ、ファクシミリなど、
乾式トナーを利用した画像形成装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式や静電記録方式等の乾式ト
ナーを用いた画像形成装置においては、像担持体上に静
電潜像を形成し、それをトナーの付着により現像した
後、そのトナー画像を記録媒体に転写し、加熱および加
圧により定着している。

【０００３】上記トナー画像の転写は像担持体から直接
記録媒体に転写するものの他、一旦中間転写ベルトに転
写し、さらに記録媒体に転写する装置が普及している。
この装置は特にカラー画像形成装置に適しており、安定
した条件でトナー画像の転写を行い、中間転写ベルトで
複数色のトナー画像を重ね合わせて高画質の画像を得る
ことができる。

【０００４】トナー画像の転写は、電界内でトナーを静
電的に転移させるものが一般的ではあるが、上記のよう
に中間転写ベルト上のトナー画像を記録媒体へ転写する
際には中間転写ベルト上のトナー画像を加熱し、溶融熱
転写することができ、たとえば特公昭６４−１０２３号
公報に上記技術を用いる装置が開示されている。このよ
うに転写を非静電的に行うことにより、転写時の粉体ト
ナーの飛散を防止し高解像力でドット再現性に優れた画
像を得ることができ、かつ転写効率を高くして、カラー
画像における色バランスを良好なものとすることができ
る。

【０００５】また、特開平５−１９６４２号公報、特開
平５−２４９７９８号公報には、トナーを用紙と密着さ
せて加熱および加圧した後、中間転写ベルトと用紙とを
重ね合わせたまま、トナー粒子の擬集力がトナー画像と
中間転写ベルトとの接着力より大きくなるまで冷却し、
その後に用紙を中間転写ベルトから剥離する方法および
装置が開示されている。このような方法または装置で
は、冷却されることによってトナーの凝集力が強くな
り、中間転写ベルト上にトナー層の一部が残ってしま
う、いわゆるオフセット現象を有効に防止することがで
きる。さらに、トナーが中間転写ベルト表面に沿って固
化するため、平滑な中間転写ベルトを用いることによっ
て、高光沢でトナーの透明性に優れた高画質画像を得る
ことができる。

【０００６】一方、記録媒体上に静電的な方法等によっ
て転写された未定着トナー画像を加熱および加圧して定
着する際に、ベルト状の定着部材を記録媒体上のトナー
画像に密着させ、溶融したトナー層の擬集力がトナーと
定着部材との付着力より大きくなるまで温度を下げてか
ら剥離する技術が知られており、たとえば特開平６−１
３８７８５号公報、特開平１１−１７４８７３号公報に
開示されている。上記のような定着を行うことにより、
定着時のオフセットを防止することができるとともに高
光沢の良好な画像を得ることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記画
像形成装置または定着装置にはなお、次のような技術的
課題が存在する。特開平５−１９６４２号公報、特開平
５−２４９７９８号公報に開示された装置では、用紙等
で代表される記録媒体をベルト状の中間転写ベルトから
剥離する部分において、ベルト状の中間転写ベルトを曲
率の大きいロール等に巻き回し、中間転写ベルトがその
移動方向を変化させる際に、用紙等の剛性（いわゆる
“こし”の強さ、つまり中間転写ベルトが大きな曲率で
曲げ回されたときに、変形に抵抗する性質）を利用し
て、中間転写ベルトから用紙を剥離するようにしてい
る。特開平５−１９６４２号公報では、さらに剥離する
部分に剥離爪を設けて剥離を補助する技術も開示されて
いる。

【０００８】これらの装置では、記録媒体として坪量８
０ｇｓｍ以上の普通紙や厚紙を使用した場合については
問題なく剥離できるが、坪量８０ｇｓｍ以下の薄い紙や
コート紙のように剛性の小さい用紙は、トナー粒子間の
擬集力がトナーと中間転写ベルトとの付着力より大きく
なるまで冷却しても、トナーと中間転写ベルトとの付着
力よりも紙の剛性の方が弱く、中間転写ベルトから紙を
剥離できずに中間転写ベルトに巻きついたまま送られ、
紙詰まりを起こすことがある。

【０００９】一方、ベルト状部材を使用した定着装置に
おいても同様の問題がある。例えば、特開平６−１３８
７８５号公報、特開平１１−１７４８７３号公報に開示
されたベルト状の定着部材を用いた定着装置では、ベル
ト状の定着部材をロール等の曲率を有する部材に巻き回
し、ベルトがその移動方向を変化させる際に、用紙の剛
性を利用してベルトから用紙を剥離するようにしている
ので、坪量８０ｇｓｍ以下の薄い紙やコート紙のように
剛性の小さい紙が剥離できずに紙詰まりになるという不
具合が発生することがある。

【００１０】また、剛性の小さい紙は、剥離爪を設けて
剥離を補助するようにしても、爪によって剥離される部
分とそうでない部分との間で紙が折れ曲がったり、裂け
たりして、十分に中間転写ベルト等からの剥離を補助で
きないのが実情である。

【００１１】今後、画質だけでなく、適用できる用紙の
種類も含めて、印刷機と同等の機能が要求されるトナー
を用いた画像形成装置においては、印刷の分野で広く用
いられている薄いコート紙を記録媒体として使用可能に
することが強く求められる。これは、特に電子写真方式
のカラー画像形成装置のオンデマンド性等の利点を活か
す重要な要素となる。

【００１２】本発明は、上記のような問題点および要請
に鑑みてなされたものであり、その目的は、ベルト状の
中間転写ベルトを用いた転写定着同時方式の画像形成装
置、またはベルト状の定着部材を用いた定着装置などに
おいて、その記録媒体として薄く剛性の小さい用紙を用
いたとしても紙詰まりを起こさずに容易に中間転写ベル
トまたは定着部材から剥離することのできる画像形成装
置または定着装置を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、回転駆動され
る無端ベルト部材と、当該無端ベルト部材に架けまわさ
れる複数のロールと、その複数のロールのうちの一のロ
ールに対して当該無端ベルト部材を挟んで圧接される圧
接部材と、無端ベルト部材から剥離される記録媒体を所
定の搬送経路に案内する剥離案内部材とを備え、一のロ
ールと当該圧接部材とが圧接される圧接部分において記
録媒体を無端ベルト部材表面に密着させ、当該一のロー
ルに対して無端ベルト部材の回転方向下流側の他のロー
ルが与える無端ベルト部材の曲率変化部分内において記
録媒体を無端ベルト部材表面から剥離させ、記録媒体上
にトナー画像を得る画像形成装置において、当該トナー
画像を構成するトナーのガラス転移温度をＴｇ℃とする
と、当該曲率変化部分におけるトナー画像又は記録媒体
の温度がＴｇ+２０℃以下となるように調整されるとと
もに、当該剥離案内部材は無端ベルト部材に対して非接
触かつ記録媒体のトナー画像面に接触可能であり、前記
他のロールの軸方向において少なくとも最大トナー画像
幅以上の長さにわたって配設されるものである。

【００１４】画像形成装置をこのように構成することに
より、無端ベルト部材へのトナー付着力が低い状態で剥
離できるため、剛性の小さい記録媒体でも記録媒体詰ま
りせず、良好に剥離できる。なお、剛性の小さい記録媒
体としては、例えば、坪量８０ｇｓｍ以下の薄い紙やコ
ート紙などが挙げられる。また画像形成装置をこのよう
に構成することにより、画像の全幅にわたって剥離補助
できるので、剛性の小さい記録媒体でも記録媒体詰まり
せず、良好に剥離できる。さらに、この剥離される記録
媒体上のトナー画像はすでに溶融状態よりも固化状態に
近く、そのトナー画像が当該剥離案内部材に接触して摺
擦されてもトナー画像表面には傷がつかず、トナー画像
は乱されない。

【００１５】また本発明は、前記圧接部分におけるトナ
ー又は記録媒体の温度がＴｇ+２０℃よりも高く、当該
圧接部分から曲率変化部分に至るまでの領域内において
トナー画像又は記録媒体を冷却する（強制）冷却手段を
備えるものでもよい。

【００１６】画像形成装置をこのように構成することに
より、圧接部分から曲率変化部分までの間隔を比較的短
く設計することができ、装置の小型化に資する。なお、
この冷却手段の具体な構成としては、例えば、圧接部分
から曲率変化部分に至るまでの無端ベルト部材の裏面に
接するヒートシンク（冷却板）や、そのヒートシンクと
そのヒートシンクに対して送風する冷却ファンなどの送
風手段との組み合わせや、圧接部分から曲率変化部分に
至るまでの無端ベルト部材の表面に対して送風する冷却
ファンなどの送風手段などを挙げることができる。

【００１７】ところでこのような画像形成装置のより具
体的な構成としては、例えば、中間転写ベルトを用い
た転写定着方式の画像形成装置や、定着ベルトを用い
て定着を行う画像形成装置などが挙げられる。

【００１８】つまり、中間転写ベルトを用いた転写定
着方式の画像形成装置は、前記無端ベルト部材が中間転
写ベルト、前記一のロールが一の転写定着ロール、前記
圧接部材が他の転写定着ロールであり、当該中間転写ベ
ルト表面のトナー画像をこれら一の転写定着ロールと他
の転写定着ロールとの圧接部分において記録媒体上に転
写定着するものである。

【００１９】転写定着方式の画像形成装置ではトナー画
像を形成するトナー同士を加熱により融着させ、中間転
写ベルト上のトナー画像をすべて記録媒体へ移行させて
いる。トナー画像の記録媒体への移行には、トナー画像
のトナー層でのトナーの凝集力が、トナーの中間転写ベ
ルトへの付着力よりも大きく、かつ、トナーの記録媒体
への付着力がトナーの中間転写ベルトへの付着力よりも
大きい状態をつくることが必要となる。もし、この状態
が達成できない場合には、トナー層の分断等で中間転写
ベルト上にトナー層の一部が残ってしまう、いわゆるオ
フセット現象が起き、正常な画像形成が行われなくな
る。

【００２０】一般に、トナーの加熱溶融が十分であれ
ば、溶融トナーは記録媒体表面になじみ分子間力が大き
くなり、さらに投錨効果も加わり記録媒体への強い付着
力が得られる。トナーの凝集力については、トナーの温
度に対する粘度特性を考慮し、トナー温度を下げて軟化
〜固化状態にすることでトナー擬集力を強くすることが
できる。トナーの中間転写ベルトへの付着力は弱い方が
良く、このためには中間転写ベルト表面にトナーを付着
させにくい性質のものを用いることが必要であり、シリ
コーン共重合体などを用いることで実現可能である。

【００２１】このように、トナー間の擬集力がトナーと
中間転写ベルトとの付着力より大きくなるまでトナーお
よび中間転写ベルトと一体となっている用紙の温度を下
げてから、用紙を中間転写ベルトから剥離することで、
用紙上にすべてのトナーを乱れなく転写すると同時に定
着することが可能となる。

【００２２】また、定着ベルトを用いて定着を行う画
像形成装置は、前記無端ベルト部材が定着ベルト、前記
一のロールが一の定着ロール、前記圧接部材が他の定着
ロールであり、前記記録媒体上のトナー画像をこれら一
の定着ロールと他の定着ロールとの圧接部分において定
着するものである。

【００２３】定着ベルトを用いて定着を行う画像形成装
置では、転写定着方式の画像形成装置と同様に、記録媒
体上の未定着トナー画像を定着ベルトを介して記録媒体
へ定着する場合も、トナー間の凝集力がトナーと定着ベ
ルトとの付着力より大きくなるまでトナーおよび定着ベ
ルトと一体となっている記録媒体の温度を下げてから、
記録媒体を定着ベルトから剥離することで、オフセット
なく、記録媒体上に定着ベルトの表面性にならった光沢
のある（定着）トナー画像を得ることが可能となる。

【００２４】

【発明の実施による態様】以下、本願発明の実施例に係
る画像形成装置を図面を適宜参照しつつ説明する。

【００２５】実施例１図１は、実施例１に係る画像形
成装置（の一部）の断面概略図である。同図において、
符号１は無端状の中間転写ベルト（無端ベルト部材）で
あり、張架ロール６ａ、７、および剥離ロール（他のロ
ール）６ｂにより支持されて矢印方向に回転を行う。記
録紙Ｐと中間転写ベルト１を圧接する一対の加圧ロール
（一のロール）２ａ、加圧ロール（加圧部材）２ｂに
は、それぞれ該加圧ロールを加熱する加熱手段３ａ、３
ｂが配置されている。中間転写ベルト１の周辺には４つ
の感光体９Ｋ〜Ｙが配置され、それぞれ帯電器１０Ｋ〜
Ｙにより一様に帯電された後、濃度信号に応じ光ビーム
パルス幅変調装置によってオンオフされる光ビーム走査
装置２０により露光され、静電潜像が形成される。

【００２６】各感光体上の静電潜像は、それぞれ、黒、
イエロー、マゼンタ、シアン色のトナーが入った現像器
１１、１２、１３、１４により現像され、面積変調によ
り濃度を表すいわゆるディジタル画像の各色トナー画像
が各感光体上に形成される。この各色トナー画像は、順
次、転写帯電ロール５０Ｋ〜Ｙにより、中間転写ベルト
１へ転写され、中間転写ベルト１上に複数色のトナー画
像が形成される。上記光ビーム走査による露光は、襟写
機の場合原稿の反射光を色分解フィルターを通した露光
でもよい。

【００２７】記録紙（記録媒体）Ｐへの転写定着前に中
間転写ベルト１を加熱する加熱手段４は曲率半径が約９
００ｍの湾曲したアルミニウム板４ａの中間転写ベルト
１との接触面とは反対の面を面状ヒータ４ｂで加熱する
構成としている。アルミニウム板４ａは厚さ３ｍのもの
を用いた。アルミニウム板４ａの中間転写ベルト１への
接触加熱時間は板の長さを変えることで自由に設定でき
る。板の材料としては、熱伝導の良いものなら特にアル
ミニウムに限るものではない。熱伝導の良い板を用いる
ことにより、中間転写ベルト１を均一に加熱できるとい
う効果が得られる。

【００２８】面状ヒータ４ｂとしては通電発熱体をシリ
コーンラバーで覆ったシリコーンラバーヒータを用い
た。通電発熱体からアルミニウム板４ａへの熱抵抗を小
さくすることで効率的に加熱が行われるのでシリコーン
ラバーはできるだけ薄くするのが良い。本実施例では
０．５ｍ厚のシリコーンラバー層を設けた。面状ヒータ
４ｂは通電発熱体の配線パターンを任意に変えることが
可能であり、すなわち、容易に面状の発熱部材の中で発
熱量分布を変えることができる。

【００２９】加圧ロール２ｂは、トレイ１５からの記録
紙Ｐの送紙に伴い、加圧ロール２ａに圧接する。その
後、前記複数色のトナー画像を保持した中間転写ベルト
１と記録紙（記録媒体）Ｐが、タイミングを合わせて加
圧ロール２ａと加熱ロール２ｂとの圧接部分に進入し、
加圧加熱される。すでに板状加熱手段４によって加熱さ
れている中間転写ベルト１上のトナーは、圧接部分で記
録紙Ｐに浸透、その後固化することで転写定着が行われ
る。

【００３０】感光体９Ｋ〜Ｙとしては、各種無機感光体
（Ｓｅ、ａ−Ｓｉ、ａ−ＳｉＣ、ＣｄＳ等）の他に、各
種有機感光体を適用でき、トナーはイエロー、マゼン
タ、シアン等の色素を含有した熱可塑性のバインダで構
成され、公知の材料を用いることができる。中間転写ベ
ルト１は全幅３５０ｍｍに対し、８ｋｇｆの張力で張
架している。

【００３１】本実施例では、中間転写ベルト１はベース
層と表面層の２層横造のものを用いた。べース層は、カ
ーボンブラックを添加した厚さ７５μｍのポリイミドフ
ィルムを用い、トナー画像を感光体から中間転写ベルト
に静電的に、画像乱れなく転写するために、ベース層の
体積抵抗率はカーボンブラックの添加量を変化させ、１
０¹⁰Ωｃｍに調整した。なお、ベース層としては、例え
ば厚さ１０〜３００μｍの耐熱性の高いシートを使用す
ることが可能であり、ポリエステル、ポリエチレンテレ
フタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケ
トン、ポリサルフォン、ポリイミド、ポリイミドアミ
ド、ポリアミドなどのポリマーシート等を用いることが
可能である。

【００３２】また、表面層は、トナー像を感光体から中
間転写ベルトに静電的に画像乱れなく転写するために、
その体積抵抗率を１０¹⁴Ωｃｍに調整し、また、中間転
写ベルト１から記録紙Ｐへの同時転写定着を行うとき
に、トナー画像を挟み中間転写ベルト１と記録紙Ｐの密
着をよくするために、ゴム硬度２４度、厚さ５０μｍの
シリコーン共重合体を用いた。シリコーン共重合体は、
弾性を持ちその表面が常温でトナーに対して粘着性を示
し、さらに、記録媒体へトナーを効率的に移行させるた
めに、溶融して流動化したトナーを離しやすいため、表
面層には最適である。なお、表面層は、例えば厚さ１〜
１００μｍの離型性の高い樹脂層を使用することが可能
であり、例えばテトラフルオロエチレンーパーフルオロ
アルキルビニルエーテル共重合体、ポリテトラフルオロ
エチレン等を用いることが可能である。

【００３３】加圧ロール２ａ、ｂとしては金属ロール上
にシリコーンゴム等の耐熱弾性層を有したものを用いる
ことができる。加圧ロールａ、ｂの内部には熱源が配置
される。本実施例では加圧ロール２ａ、ｂともに、アル
ミニウムの中空ロール表面上に硬度３０度のシリコーン
ゴムを厚さ２．０ｍｍで積層した外径５０ｍｍのものを
用い、ロール内部の熱源としては、ハロゲンランプを使
用した。なお、圧接圧力は５．５×１０⁵ｐａに設定し
た。このときの圧接幅はおよそ７．５ｍｍであった。

【００３４】一対の加圧部材の構成は、上記のように加
圧ロール２ａ、ｂによる構成のみに限定されるものでは
なく、中間転写ベルト１と記録紙Ｐとの間に浮きやずれ
を発生することなく均一に加圧できるものであればどの
ような構成のものでもよい。例えば、１つの加圧ロール
（一のロール）と１つの固定パッド（圧接部材）を組み
合せたもの、あるいは一組の固定パッドで構成してもよ
い。また、加圧ロールａ、ｂの加熱源としてハロゲンラ
ンプを用いているが、加圧部材の加熱源はハロゲンラン
プに限定されるものでなく、周知の他の加熱手段を用い
ることができる。

【００３５】剥離ロール６ｂは、その直径をできるだけ
小さくして、それに中間転写ベルト１を巻き付け、ロー
ルの曲率によって記録紙Ｐ自体の腰を最大限利用して剥
離する構成が望ましい。ロール径をあまり小さくすると
中間転写ベルト１の張力によって剥離ロール６ｂにたわ
みが生じるので、本実施例ではバランスを考慮して剥離
ロール６ｂを直径１６ｍｍのステンレスロールにより構
成している。

【００３６】また、本実施例では、中間転写ベルト１か
らの記録紙Ｐの剥離を補助し、連続的に排出側へ導く剥
離案内部材として、剥離プレート（剥離案内部材）９
を、剥離ロール６ｂに対向して設け、中間転写ベルト１
の幅方向（剥離ロール６ｂの軸方向）全域にわたって
０．３ｍｍの隙間をもって取り付けている。中間転写ベ
ルト１に非接触としているのは、ベルト表面を傷つけ画
像に欠陥を起こすことを避けるためである。剥離プレー
ト９は厚さ０．３ｍｍのステンレスであり、表面をテフ
ロン（登録商標）コートしている。表面にバリのない滑
らかな金属、プラスチック等を用いてもよい。

【００３７】ロール対１０は、ベルト状中間転写ベルト
から剥離された用紙Ｐを排出トレイへ送り出す用紙搬送
ロールである。

【００３８】剥離プレート９の取り付け条件は、中間転
写ベルト１と剥離プレート９の隙間に記録紙Ｐが巻き込
まれていかないように工夫される。剥離部では、図２に
示すように記録紙Ｐは、剥離プレート９の先端部Ａと中
間転写ベルト１に付着している部分Ｂとの間に架け渡さ
れたかたちになる。中間転写ベルト１への付着力が強い
とＡとＢの距離は短くなり、記録紙Ｐのたわみも大きく
なる。記録紙Ｐの剛性が付着力に勝り剥離できる状態で
は、記録紙Ｐのたわみはある大きさにとどまるが、中間
転写ベルト１への付着力が勝る場合は、記録紙Ｐのたわ
みは極大になり、記録紙Ｐが折れて中間転写ベルト１と
剥離プレート９の間に巻き込まれたり、はさまれたりし
て、紙詰まりとなる。

【００３９】剥離部でＡとＢの間に架け渡された記録紙
Ｐの剛性は、材料力学の両持ちはりのモデルから見積も
ることができる。つまり、ＡとＢの間に距離Ｌで支持さ
れた記録紙Ｐをたわませる力Ｆは、記録紙Ｐのヤング率
と記録紙Ｐの断面２次モーメントに比例し、はり長さＬ
の３乗に反比例するものである。これより、剥離部で記
録紙Ｐの剛性を最大限引き出すには、剥離プレート９の
厚さｔを薄くして、かつ、中間転写ベルト１と剥離プレ
ート９との隙間ｇを小さくし、距離Ｌを最小にすること
が有効であることがわかる。

【００４０】理想的には、距離Ｌを最も薄い記録紙Ｐ並
みの０．０５ｍｍ程度以下に設定すればよいが、剥離プ
レート９の厚さは薄くするとプレート自体がたわみ、中
間転写ベルト１に接触して傷つけるおそれがあること
と、中間転写ベルト１と剥離プレート９との隙間ｇを小
さく保つには、構成部品に高い精度が要求され、高コス
トとなるため、現実的には剥離プレート９の厚さ０．２
ｍｍ以上、中間転写ベルト１と剥離プレート９との隙間
０．２ｍｍ以上に設定される。

【００４１】本実施例では、加熱ロール２ａ、ｂの圧接
部分から記録紙Ｐを剥離する領域（曲率変化部分）にか
けての領域に、記録紙Ｐを冷却する冷却装置（冷却手
段）１６を設けている。冷却装置１６は記録紙Ｐの裏面
へ向けて風を送るファンであり、機外から室温程度の空
気を取り込み、ダクトで剥離部の中間転写ベルト１へ風
を送るようにしており、これによって剥離部での記録紙
Ｐの温度をトナーのガラス転移温度Ｔｇ＋２０℃以下の
温度に制御するようにしている。符号３０は、記録紙Ｐ
の剥離部での温度を非接触で測定する放射温度計であ
る。冷却装置１６のファンとしては、ベルト幅方向にわ
たって均一に風が送れるようにクロスフローファン（オ
リエンタルモータ株式会社製ＭＦＤ９３０）を用いた。

【００４２】本実施例では、ガラス転移温度７２℃、溶
融温度１４３℃のトナーを用い、２６５ｍｍ／ｓの中間
転写ベルト１移動速度で、Ａ４サイズの記録紙Ｐへ毎分
６０枚の高速画像出力を行つた。中間転写ベルト１は接
触加熱手段４によって１７０℃に昇温するようにした。
加熱手段３ａによる加圧ロール２ａの加熱温度は１２５
℃に制御し、加熱手段３ｂによる加圧ロール２ｂの加熱
温度は１００℃に制御して画像出力を行った。

【００４３】このとき、加圧加熱領域である加圧ロール
２ａ、ｂの圧接部分を通過した直後の中間転写ベルト１
の裏面の温度はおよそ１５０℃であり、記録紙Ｐとの間
に挟まれているトナーも溶融温度１４３℃より高い状態
である。この状態で記録紙Ｐが中間転写ベルト１から剥
離すると、オフセット等により正常な画像形成がなされ
ないので、中間転写ベルト１とトナー画像と記録紙Ｐは
少なくともトナーの溶融温度以下になるまで密着したま
ま搬送する必要がある。

【００４４】本実施例では、ベルト支持ロール８の直後
で記録紙Ｐの裏面がおよそ１３０℃となり、剥離ロール
６ｂの直前で記録紙Ｐの裏面がおよそ８０℃となるよう
に冷却装置１６を適用、制御した。圧接部分で高温の中
間転写ベルト１とトナー像は、室温から送り出されてき
た記録紙Ｐと密着することで、記録紙Ｐへ熱が移動して
中間転写ベルト１の温度は下がる。さらに、冷却装置１
６によって剥離部温度が下げられるわけである。

【００４５】剥離部を冷却するのは、トナー温度を下げ
てベルトへの付着力を小さくするためであり、直接トナ
ーのみを冷却することは困難なので、記録紙Ｐ側または
ベルト側から冷却するものである。記録紙Ｐもベルトも
それぞれ熱容量をもっているため、厚さ方向でトナー担
持部まで同じ温度になるのには有限の時間が必要である
が、該熱容量は小さく、およそ０．３〜０．５秒で平衡
温度となるので、剥離部の記録紙Ｐの裏面温度を測定
し、剥離部トナー温度を把握している。

【００４６】なお、本実施例では図３に示す（実験例で
後述する）付着力の上がった経時ベルトを使用し、記録
紙Ｐとして王子製紙株式会社製ＯＫ中質コート紙の７
２．３ｇｓｍ紙と、さらに薄い６０．２ｇｓｍ紙の２種
類を用い、Ａ４サイズの長手側を紙送り方向先端と後端
にした。

【００４７】図４は、該ＯＫ中質コート紙（７２．３ｇ
ｓｍ紙：図４（ｂ）と６０．２ｇｓｍ紙：図４（ａ））
をそれぞれ１００枚通紙し、剥離プレート９設定条件に
対し、剥離不良が起きた割合を○△×で示したものであ
る。○は剥離ミスがなかった条件、△は１％〜５０％が
剥離ミスとなった条件、×は５０％以上が剥離ミスとな
った条件である。図４の横軸と縦軸は、図５に示すよう
に剥離部へ進入してくる中間転写ベルト１の延長線を基
準にした、剥離プレート９の設定角度と先端高さの値で
ある。

【００４８】剥離部において、中間転写ベルト１と記録
紙Ｐ間のトナーは、たとえれば接着剤のようなはたらき
をし、トナーが無ければ記録紙Ｐの中間転写ベルト１へ
の付着力はほとんどゼロに近く、トナーの量が増えるに
従い付着力が増す。すなわち、トナーの量が増え画像面
積率が大きくなると、記録紙Ｐが中間転写ベルト１へ強
い力で付着しているので剥離しにくく、剥離不良が多く
発生する。この場合、トナー画像面が剥離プレート９に
摺擦しながら剥離、搬送されるため、本実施例のよう
に、この剥離部分ではすでにトナーを固化状態に近くし
て、摺擦によって画像表面に傷がつかないようにする必
要がある。

【００４９】本実施例においてトナー画像は、中間転写
ベルト１への付着要因であるトナー量、ディジタルスク
リーン画像の面積率を、それぞれ０．５５ｍｇ／ｃｍ²
のトナー量、１００％の画像面積率のいわゆるベタ画像
とし、これをイエロー、マゼンタ、シアンの３色につい
て重ねたプロセス黒画像を、用紙の四方の辺から各３ｍ
ｍを非画像部として残し、全面均一な画像を形成、出力
した。

【００５０】図４は剥離ロール６ｂの直前で記録紙Ｐの
裏面がおよそ８０℃となるように冷却装置１６を適用、
制御した状態での結果である。図４より、７２．３ｇｓ
ｍ紙より６０．２ｇｓｍ紙が若干剥離ミスが発生しやす
いが、剥離プレート角度を０度以上、剥離プレート高さ
を２ｍｍ以上とすることで、いずれの紙も剥離ミスしな
いことがわかる。これに対し、冷却装置１６を適用せ
ず、剥離部での記録紙Ｐの温度を１００℃〜１１０℃で
剥離した結果、剥離プレート９の角度と高さを適当に変
更しても８０％以上の割合で紙が剥離プレート９と中間
転写ベルト１の間に折れて巻き込まれ、紙詰まりとなっ
た。

【００５１】なお、本実施例とは異なり、剥離案内部材
が図６に示す従来の剥離爪のように数ｍｍ幅で、数ヶ所
しかないような構成では、薄いコート紙のように剛性の
小さい記録紙Ｐは、爪によって支えられる部分と中間転
写ベルト１に付着したまま移動しようとする部分との間
で、紙が折れ曲がったり、裂けたりして（本実施例に比
べて）紙詰まりになりやすい。また、出力されるトナー
画像毎に幅方向でそのトナー付着量が違い、トナー量が
多くベルトに強く付着する部分とトナー量が少なく剥が
れやすい部分が画像によって変化するのは言うまでもな
く、画像毎に記録紙Ｐが中間転写ベルト１に強く付着す
る部分に剥離爪を位置させるような構成は非現実的であ
る。

【００５２】以上記したように、本実施例により、薄く
こしの弱いコート紙を中間転写ベルト１から紙詰まりさ
せることなく剥離できるものであり、このようにして記
録紙Ｐに転写，定着されたカラートナー画像の表面は、
中間転写ベルト１の表面にならい平滑化され高光沢なも
ので、十分に高画質なものであった。

【００５３】実施例２図７は、本実施例に係る画像形
成装置の一部、定着装置の断面概略図である。記録紙Ｐ
上には図示しない周知の電子写真等の画像形成工程によ
ってトナー画像Ｔが形成されている。符号１'は定着ベ
ルト（無端ベルト部材）、であり加熱ロール（一のロー
ル）２ｃと剥離ロール（他のロール）６ｂ'に懸架され
矢印方向に循環移動される。加熱ロール２ｃに対向して
加圧ロール（圧接部材）２ｄが配置され、定着ベルト
１'とトナー像Ｔを担持した記録紙Ｐを挟み、加熱ロー
ル２ｃに押圧するものである。定着ベルト１'は、全幅
３２０ｍｍに対し６ｋｇｆの張力で張架している。

【００５４】本実施例では、定着ベルト１'はベース層
と表面層の２層構造のものを用いている。ベース層は厚
さ５０μｍのポリイミドフィルムを用い、表面層はゴム
硬度２４度、厚さ３０μｍのシリコーン共重合体を用い
た。なお、ベース層としてはたとえば厚さ１０〜１００
μｍの耐熱性の高いシートを使用することが可能であ
り、表面層としてはたとえば厚さ１〜１００μｍの離型
性の高い樹脂層を使用することが可能である。

【００５５】加熱ロール２ｃとしては、金属ロール２０
ｃ上にシリコーンゴム等の耐熱弾性層２１ｃを有したも
の用い、加熱ロール２ｃの内部には熱源を配置してい
る。本実施例では、アルミニウムの中空ロール上に硬度
３０度のシリコーンゴムを厚さ２．Ｏｍｍで積層した外
径５０ｍｍのものを用い、ロール内部の熱源としては、
ハロゲンランプを使用した。加圧ロール２ｄも加熱ロー
ル２ｃと同様の樺成をとることができ、本実施例では、
同一のものを用い、加圧ロール２ｄ内部にも熱源として
ハロゲンランプを適用した。なお、圧接圧力は５．５×
１０⁵ｐａに設定した。このときの圧接幅はおよそ７．
５ｍであった。本実施例では、加圧ロール２ｄを用いて
いるが、圧接部材は定着ベルト１'と記録紙Ｐとの間に
浮きやずれを発生することなく均一に加圧できるもので
あればどのような構成のものでもよい。たとえば固定パ
ッド（圧接部材）を押圧するように構成してもよい。

【００５６】本実施例では、記録紙Ｐは、圧接部分にお
いて定着ベルト１'に密着され、定着ベルト１'とともに
搬送され、剥離ロール（他のロール）６ｂ'により形成
される剥離部（曲率変化部分）で定着ベルト１'から剥
離される。この圧接部分から剥離部に至るまでの領域
に、定着ベルト１'の裏面に接触して、定着ベルト１'と
トナー像Ｔを担持した記録紙Ｐの形状を略平面または曲
面状に保ちながら冷却するフイン付冷却部材（冷却手
段）３０を適用し、剥離部でのトナー温度をそのガラス
転移温度程度まで下げるようにしている。

【００５７】冷却部材３０が定着ベルト１'と接触して
いる長さは定着ベルト１'移動方向で１００ｍｍであ
り、定着ベルト１'幅方向は全幅にわたって接触してい
る。冷却部材３０のフインに送風することで、フインか
らの放熱を促進し、冷却効果を高めることができる。な
お、フイン付冷却部材３０の材質は熱伝導の良いものが
よく、本実施例ではアルミニウムを使用した。図７で符
号３１は断熱材である。

【００５８】また、本実施例では、定着ベルト１'から
の記録紙Ｐの剥離を補助し、連続的に排出側へ導く剥離
案内部材として、剥離プレート（剥離案内部材）９'
を、直径１６ｍｍの剥離ロール６ｂ'に対向して設け、
ベルトの幅方向全域にわたって０．３ｍｍの隙間をもっ
て取り付けている。

【００５９】本実施例では、ガラス転移温度７０℃、溶
融温度１２８℃のトナーを用い、１６０ｍｍ／ｓの定着
ベルト１'移動速度で、Ａ４サイズの記録紙へ毎分４０
枚のトナー画像定着を行った。加熱ロール２ｃと加圧ロ
ール２ｄの表面温度は１５５℃を維持するように各ロー
ル内部のハロゲンランプの出力を調整した。

【００６０】本実施例での定着ベルト１'の温度は、冷
却部材３０の直後（回転方向下流側直後）でおよそ８０
℃となるように冷却部材３０のフインに送風、制御し
た。剥離プレート９'は、剥離部へ進入してくる定着ベ
ルト１'の延長線を基準にし、剥離プレート９'の設定角
度２５度、剥離プレート９'の先端高さ５ｍｍの位置に
設定した。

【００６１】以上の条件で、ＯＫ中質コート紙（７２．
３ｇｓｍ紙と６０．２ｇｓｍ紙）に実施例１と同様の画
像条件のトナー画像の定着を行ったところ、１００枚の
通紙で剥離不良を起こすことが無かった。すなわち、本
実施例では、剥離不良を起こすことが無く、得られた画
質も定着ベルト１'の表面性にならった高光沢で十分満
足できるものであった。

【００６２】なお、本実施例において特に記していない
部材構成および条件は、実施例１と同じであり、改めて
の記述を省略する。

【００６３】実験例本発明者らは、本発明を完成する
ために、数々の実験を行ったが、ここにその一つ（良好
な剥離性を確保する上での剥離部における温度規定のた
めの実験）を説明する。

【００６４】本発明者等は、電子写真式の画像形成装置
にＯＫ中質コート紙（７２．３ｇｓｍ、王子製紙株式会
社製）を使用すると紙詰まりが生じることに着目し、該
コート紙の剛性を他の３種の用紙と比較することにし
た。

【００６５】

【表１】表１はこのＯＫ中質コート紙と他の紙種の坪量、厚さ、
剛性を比較したものである。紙の剛性は、別に測定した
ヤング率と紙の断面について算出した断面２次モーメン
トの積を記したもので、断面２次モーメントは、その厚
さ（ｔ）と、Ａ４サイズの用紙の長手方向の長さ２９７
ｍｍよりなる長方形断面について計算されたものであ
る。なお、Ｓ紙とＪ紙とＪコート紙は富士ゼロックス株
式会社製である。

【００６６】表１からわかるように、ＯＫ中質コート紙
はカラー用の普通紙であるＪ紙と比較すると、剛性が半
分もなく、普通紙の薄紙であるＳ紙よりもさらに小さい
剛性となっている。また、このＯＫ中質コート紙は、坪
量ではＳ紙よりも大きくなっているが、その厚さは逆に
小さく、厚さ（ｔ）の３乗に比例する断面２次モーメン
トの影響で、剛性はより小さい値となっている。つま
り、コート紙のコート層は、密度が高く坪量の増加には
なるが、その厚さが薄いため剛性増大には寄与せず、よ
って同程度の坪量の普通紙に比べ剛性の少ないものにな
っていることがわかる。このように普通紙に比べこし
（剛性）の弱いコート紙を無端ベルト部材から剥離し、
排出方向へ送ることが困難なことは上述した通りであ
る。

【００６７】本発明者らは、記録媒体剥離性には剥離時
の無端ベルト部材へのトナー付着力が寄与することを考
慮し、鋭意検討を重ねた結果、このトナー付着力が剥離
時のトナー温度によって変化し、ある温度以上で急激に
付着力が増大することを見出した。

【００６８】本発明者等は、図８に示す方法で無端ベル
ト部材へのトナー付着力を測定した。つまり無端ベルト
部材（定着ベルト）を有する定着装置に未定着のトナー
画像を担持した記録紙Ｐを送り、加熱加圧ニツプ部通過
後のベルト、トナー層および記録紙Ｐを裏面にラバーヒ
ータ４ｂを貼付した加熱冷却板４ａ部分で停止させ、加
熱冷却板４ａによって所定の温度に設定し、その状態で
記録紙Ｐを定着ベルト１'から引き剥がすときの最大剥
離力をテンションゲージで測定したものである。これ
は、富士ゼロックス株式会社製Ｊコート紙の上に２０×
２０ｍｍの大きさでトナー画像を作成し、トナー画像の
周囲を約５ｍの余白をもって切り取ったＪコート紙上ト
ナー画像を測定対象としている。なお、トナー量は０．
５５ｍｇ／ｃｍ²に設定して画像を形成している。

【００６９】図３は、上記測定方法で剥離部温度と定着
ベルト１'へのトナー付着力の関係を調べた結果であ
る。使用した定着ベルト１'は耐熱性の厚さ７５μｍの
ポリイミド基材上にシリコーン共重合体を厚さ５０μｍ
で積層したもので、離型性の良いＮｅｗベルトと、経時
使用されすでに離型性が低下し画像光沢も失われつつあ
る交換直前の経時ベルトの２種類である。

【００７０】また、トナーはガラス転移温度Ｔｇ＝７０
℃で溶融温度Ｔｍが１２８℃のものと、ガラス転移温度
Ｔｇ＝７２℃で溶融温度Ｔｍが１４３℃のものを用い
た。つまり、ガラス転移温度はほとんど同じだが、溶融
温度の異なる２種のトナーを用いたものである。本発明
におけるトナーガラス転移温度Ｔｇは、中間点ガラス転
移温度（Ｔｍｇ）を示し、ＪＩＳＫ７１２２のＤＳＣ
法に準拠し、求めたものである（毎分１０℃の加熱速
度）。トナー溶融温度は、島津製作所（株）製フローテ
スターＣＦＴ−５００型によって求めた値が基準にされ
る。

【００７１】すなわち、加圧成型器にて成型した１．５
ｇのトナーをフローテスターＣＦＴ−５００型を用い、
荷重９８Ｎ（１０ｋｇｆ）、ノズル直径０．５ｍｍ、ノ
ズル長さ１ｍｍ、昇温速度５℃／分の条件でノズルから
押し出す。各温度の流出量を６０℃から１５０℃まで３
℃きざみで測定し、見かけ粘度η'（ｐｏｉｓｅ）を
得、見かけ粘度η'が１０⁴ｐｏｉｓｅとなる温度をトナ
ー溶融温度と定義する。

【００７２】図３より、定着ベルト１'に対するトナー
付着力は、トナーの溶融温度が異なってもおよそ９０℃
から急激に増大することがわかる。これは、ベルトの離
型性が変化しても同様である。すなわち、トナーのガラ
ス転移温度７０℃に対し＋２０℃の温度から急激に付着
力は大きくなっており、この温度以上の状態で用紙をベ
ルトから剥離するのは不利であることは明らかであるこ
とが判明した。

【００７３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、その目的は、ベルト状の中間転写ベルトを用いた
転写定着同時方式の画像形成装置、またはベルト状の定
着部材を用いた定着装置などにおいて、その記録媒体と
して薄く剛性の小さい用紙を用いたとしても紙詰まりを
起こさずに容易に中間転写ベルトまたは定着部材から剥
離することのできる画像形成装置または定着装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、実施例１に係る画像形成装置の一部を
示す断面概略図である。

【図２】図２は、剥離部周辺の拡大図である。

【図３】図３は、温度と付着力との関係を説明するグラ
フである。

【図４】図４は、剥離プレートの好ましい高さと角度を
説明するグラフである。

【図５】図５は、剥離プレートの高さと角度を説明する
ものである。

【図６】図６は、比較のための従来の剥離案内部材を説
明するものである。

【図７】図７は、実施例２に係る画像形成装置の一部を
示す断面概略図である。

【図８】図８は、実験方法を説明するものである。

【符号の説明】

１…中間転写ベルト（無端ベルト部材）、１'…定着ベ
ルト（無端ベルト部材）、２ａ…加圧ロール（一のロー
ル）、２ｂ…加圧ロール（圧接部材）、２ｃ…加熱ロー
ル（一のロール）、２ｄ…加圧ロール（加圧部材）、６
ｂ、６ｂ'…剥離ロール（他のロール）、９、９'…剥離
プレート（剥離案内部材）、１６…冷却装置（冷却手
段）、３０…冷却部材（冷却手段）

フロントページの続きＦターム(参考） 2H005 AA01 EA03 2H032 AA14 BA05 BA09 BA21 BA23 DA13 DA23 DA27 DA29 DA30 2H033 AA16 BA11 BA20 BA21 BA29 BA58 BB01 BB28 BB34 BE09 CA08 CA09 2H078 BB01 CC06 DD51 DD53 DD57

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転駆動される無端ベルト部材と、当該
無端ベルト部材に架けまわされる複数のロールと、その
複数のロールのうちの一のロールに対して当該無端ベル
ト部材を挟んで圧接される圧接部材と、無端ベルト部材
から剥離される記録媒体を所定の搬送経路に案内する剥
離案内部材とを備え、一のロールと当該圧接部材とが圧
接される圧接部分において記録媒体を無端ベルト部材表
面に密着させ、当該一のロールに対して無端ベルト部材
の回転方向下流側の他のロールが与える無端ベルト部材
の曲率変化部分内において記録媒体を無端ベルト部材表
面から剥離させ、記録媒体上にトナー画像を得る画像形
成装置において、当該トナー画像を構成するトナーのガラス転移温度をＴ
ｇ℃とすると、当該曲率変化部分におけるトナー画像又
は記録媒体の温度がＴｇ+２０℃以下となるように調整
されるとともに、当該剥離案内部材は無端ベルト部材に対して非接触かつ
記録媒体のトナー画像面に接触可能であり、前記他のロ
ールの軸方向において少なくとも最大トナー画像幅以上
の長さにわたって配設されることを特徴とする画像形成
装置。
【請求項２】前記圧接部分におけるトナー又は記録媒
体の温度がＴｇ+２０℃よりも高く、当該圧接部分から
曲率変化部分に至るまでの領域内においてトナー画像又
は記録媒体を冷却する冷却手段を備える請求項１に記載
の画像形成装置。
【請求項３】前記無端ベルト部材が中間転写ベルト、
前記一のロールが一の転写定着ロール、前記圧接部材が
他の転写定着ロールであり、当該中間転写ベルト表面の
トナー画像をこれら一の転写定着ロールと他の転写定着
ロールとの圧接部分において記録媒体上に転写定着する
請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記無端ベルト部材が定着ベルト、前記
一のロールが一の定着ロール、前記圧接部材が他の定着
ロールであり、前記記録媒体上のトナー画像をこれら一
の定着ロールと他の定着ロールとの圧接部分において定
着する請求項１又は２に記載の画像形成装置。