JP2003263046A - 定着装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 記録用紙の先端部に定着処理に起因した光沢
低下部分が発生することを防止できる定着装置等を提供
する。 【解決手段】 加熱ロール４０及び加圧ロール４５を、
定着ニップ部Ｎでその加圧ロール４５の表層部が加熱ロ
ール４０の表層部よりも相対的に大きく弾性変形する状
態となるように設置する場合、その弾性変形が相対的に
小さい側の加熱ロール４０の圧接部出口側末端Ｑにおけ
る接線Ｓが定着ニップ部Ｎを通過した後の定着ベルト５
０の内周面５０ａ側に位置するように設定した。具体的
には、接線Ｓと定着ベルト５０の定着ニップ部Ｎを通過
した後の進行方向とのなす角度をθとしたとき、θ＞０
°の条件を満たすように設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱源を備えた加熱
ロールに張架された定着ベルト部分とこの定着ベルトを
挟んで加熱ロールに圧接する加圧ロールとの間の圧接部
に定着対象のトナー像を担持する記録媒体を通過させる
ことにより当該トナー像の定着処理を行う定着装置と、
その定着装置を装備するプリンタ、複写機、複合機等に
代表される画像形成装置に係り、特に、記録媒体の先端
部に定着処理に起因した光沢低下部分が発生することを
防止し得る定着装置等に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子写真法等を利用したデジタル
式のカラー画像形成装置が普及している。この種の画像
形成装置においては、一般に、熱可塑性の結着用樹脂
（バインダー）に顔料等を混合してなるイエロー、マゼ
ンタ、シアン及びブラックの４色のトナーを、画像情報
に基づいて各色成分ごとに分解して変調したレーザ光等
を照射して感光体上に形成する各色成分用の静電潜像に
付着させることによりトナー像とし、この各色のトナー
像を記録用紙等の記録媒体に直接又は中間転写体を介し
て重ね合わせるような状態で転写した後、その記録媒体
上のトナー像を定着装置により記録媒体に定着させるこ
とでカラー画像が形成されるようになっている。

【０００３】このような画像形成装置で使用される定着
装置としては、図１５に例示するようなロール単独式の
定着装置が広く採用されている。

【０００４】すなわち、ロール単独式の定着装置１００
は、内部に熱源１０２を備え矢印方向に回転する定着ロ
ール（加熱ロール）１０１と、この定着ロール１０１に
圧接して回転可能に配置される加圧ロール１０３とを有
し、その定着ロール１０１と加圧ロール１０３との間に
形成される圧接部（定着ニップ部）Ｎに、未定着のトナ
ー像Ｔ１が担持された記録媒体Ｐを導入して通過させる
ことにより、トナー像Ｔ１を加熱加圧して記録媒体Ｐに
溶融固着させるという定着処理を行うものである。図中
の矢印Ｅは記録媒体Ｐの送り方向である。このような定
着装置１００では、定着ロール１０１及び加圧ロール１
０３の少なくとも一方については、円筒状のロール基材
の表面に弾性層１０５を形成したロール構造を採用する
ことが多い。また、必要に応じて、加圧ロール１０３に
も加熱ロール１０１と同様に熱源を配置することもあ
る。

【０００５】また、このロール単独式の定着装置１００
にあっては、定着後の画像Ｔ２の光沢度を高めてカラー
画像の見栄えを良くする場合、例えばトナー中の熱可塑
性バインダーの分子量を低くして定着処理時の加熱に対
するトナー粘度が低くなるように調整することにより、
定着された画像Ｔ２の平滑性を向上させる対策が採られ
ている。

【０００６】一方、カラーレーザプリンタ等のようなカ
ラー画像形成装置を、近年市場導入が盛んなデジタルス
チルカメラの撮影画像の出力用機器として使用する例が
増えつつある。また、このような出力を行う場合には、
銀塩写真方式に使用される印画紙と同様の質感を持たせ
るために、厚さが比較的厚く表面光沢の高いコート紙や
アート紙を使用したり或いは表面に熱可塑性樹脂からな
る透明又は白色の樹脂層を設けた紙を使用し、これによ
り画像部だけではなく非画像部となる紙自体の光沢を高
くして光沢感に優れた出力画像を得ようとする試みがな
されている。

【０００７】この点、前記ロール単独式の定着装置１０
０を備えたカラー画像形成装置によりデジタルカメラの
出力を行った場合には、前述したような画像の平滑性向
上の対策を採用したとしても、銀塩写真方式の印画紙画
像（写真画像）と比較すると、トナーの厚みに起因する
凹凸感が残り、違和感のある画像になるという傾向があ
る。

【０００８】また、従来においては、ロール単独式の定
着装置よりもさらに画像表面の平滑性が高められ、より
印画紙写真に近い光沢性に優れたカラー画像が得られる
技術的手段として、表面に熱可塑性樹脂からなる透明樹
脂層を形成した記録媒体を使用し、かかる記録媒体上に
所定のトナー像を形成した後、ベルト併用式の定着装置
を用いて定着処理を行うカラー画像形成方法が提案され
ている（特開平５−２１６３２２号公報）。

【０００９】図１６は、前記カラー画像形成方法に使用
されるベルト併用式の定着装置２００を示すものであ
る。図中において符号２０１は熱源２０２を有する加熱
ロール、２０６は剥離ロール、２０７は加熱ロール２０
１と剥離ロール２０６に張架された定着ベルト，２０
３、２０４はいずれも加圧ロール、２０５は弾性層、２
０８は定着ベルト２０７から記録媒体Ｐを剥離するため
の剥離爪、２１０は記録媒体の片面に形成された透明樹
脂層である。

【００１０】このベルト併用式の定着装置２００は、未
定着のトナー像Ｔ１が担持された記録媒体Ｐを、加熱ロ
ール２０１に支持された定着ベルト２０７と加圧ロール
２０３との間に形成される圧接部（定着ニップ部）Ｎに
導入して通過させることで加熱加圧するとともに、その
圧接部Ｎを通過した後においても定着ベルト２０７に密
着させた状態で搬送して自然冷却又は強制冷却し、最後
に剥離ロール２０６を通過した後に定着ベルト２０７か
ら剥離することによりトナー像Ｔ１の定着処理を行うよ
うになっている。このような定着装置２００によれば、
特に、トナー像Ｔ１が定着ベルト２０７の搬送下に圧着
して加熱溶融され、記録媒体Ｐの透明樹脂２１０中に埋
め込まれた状態で搬送されながら冷却されて固化して変
形しにくい状態とされた後に定着ベルト２０７から分離
されるため、表面がきわめて平滑なカラー画像Ｔ２が得
られる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような透明樹脂層を形成した記録媒体を用いてベルト
併用式の定着装置２００で定着を行った場合にあって
は、図１７に示すように、その定着後における記録媒体
Ｐの先端部Ｐｆに数ｍｍから十数ｍｍの幅で光沢度（グ
ロス）が低下した帯状の部分３００が発生してしまうと
いう問題がある。

【００１２】この記録媒体の先端部Ｐｆにおける光沢低
下部分３００は、透明樹脂層を形成した記録媒体を使用
した場合、その先端部以外の部分では光沢度が均一で高
くなるため、より目立ちやすくなる傾向にある。また、
縁部を含めた記録媒体の全面に画像を形成するいわゆる
「縁なし画像」の出力を行う場合には、光沢低下部分３
００の存在はより一層目立ちやすく許容できないものと
なる。

【００１３】そして、本発明者らの研究によれば、かか
る光沢低下部分３００は、主に、記録媒体の先端部Ｐｆ
が定着ニップ部Ｎを通過して抜け出た際に定着ベルト２
０７に密着せずベルトから離れた状態になるときに発生
していることが判明した。

【００１４】図１８は、前記定着装置２００における定
着ニップ部Ｎの記録媒体排出時の状態を拡大して示すも
のである。特に、この図示する定着ニップ部Ｎａは、い
ずれも同一の厚さ及び硬度からなる弾性層２０５が形成
された加熱ロール２０１及び加圧ロール２０３により形
成されたものであって、その双方の弾性層２０５が互い
に弾性変形して平面状に圧接した状態に設定しているも
のである。

【００１５】このような平面状のニップ面を形成する定
着ニップ部Ｎａでは、記録媒体Ｐに作用する定着ニップ
部からの排出力の方向（定着ベルトがないとした場合に
記録媒体が排出される方向）が、図中の点線矢印Ｆで示
すように定着ニップ部Ｎの平面と平行な方向となるた
め、定着ベルト２０７の定着ニップ部通過後の進行方向
（主に張架方向に相当する）（点線矢印Ｍ）が、記録媒
体Ｐの排出方向と一致するように、定着ニップ部Ｎａの
平面と平行な方向となるように設定するのが一般的であ
る。これは、定着ニップ部Ｎを通過した後の記録媒体と
定着ベルト２０７との密着性を保つためである。

【００１６】また、定着ニップ部Ｎについては、図１９
ａに例示するように、弾性層２０５を有さない加熱ロー
ル２０１が弾性変形しないで加圧ロール２０３の弾性層
２０５が弾性変形して下方に窪んだような凹面状のニッ
プ面とする場合（定着ニップ部Ｎｂ）や、図１９ｂに例
示するように、弾性層２０５を有さない加圧ロール２０
３が弾性変形しないで加熱ロール２０１の弾性層２０５
が弾性変形して上方に膨れ上がったような凸面状のニッ
プ面とする場合（定着ニップ部Ｎｃ）がある。そして、
凹面状のニップ面が形成される定着ニップ部Ｎｂでは、
記録媒体の排出方向Ｆが加熱ロール２０１側に傾いた特
性となる一方で、凸面状のニップ面が形成される定着ニ
ップ部Ｎｃでは、その排出方向Ｆが加圧ロール２０３側
に傾いた状態となる。しかし、いずれのニップ面からな
る定着ニップ部Ｎｂ、Ｎｃにおいても、通常、記録媒体
の排出方向Ｆと定着ベルト２０７のニップ部通過後の進
行方向Ｍとが同一の方向となるように構成している。

【００１７】ところが、このような各ニップ面からなる
定着ニップ部Ｎａ，Ｎｂ，Ｎｃに設定した定着装置２０
０では、そのいずれの場合であっても、記録媒体の排出
方向Ｆと定着ベルト２０７のニップ部通過後の進行方向
Ｍとが同一方向となるように構成しただけでは、その各
定着ニップ部の出口側における記録媒体Ｐと定着ベルト
５０との密着の安定性に欠け、記録媒体の先端部Ｐｆが
定着ベルト５０から離れた状態で排出されることがあ
る。このような記録媒体先端部における現象は、特に記
録媒体上のトナー像又は透明樹脂層の定着ベルトに対す
る付着力が低い場合には、より発生しやすくなる。

【００１８】ちなみに、定着ニップ部出口側における記
録媒体先端部の定着ベルトとの密着性不良に対する対策
としては、記録媒体上のトナー像又は透明樹脂層の定着
ベルトに対する付着力を高めるように設定することが考
えられるが、その付着力をいたずらに高めてしまうと、
記録媒体が冷却された後に定着ベルトから剥離されにく
くなるという別の問題が生じてしまう。

【００１９】この他、本発明者らの研究によれば、定着
ニップ部出口側における記録媒体先端部の定着ベルトと
の密着性不良は、ベルト併用式の定着装置２００を、前
記したようなロール単独式の定着装置１００を内部に装
備する画像形成装置に拡張機器として連結接続して使用
するように構成し、記録媒体として透明樹脂層を形成し
たものを使用して画像形成装置内のロール単独式定着装
置１００による定着を行った後にベルト併用式定着装置
２００による定着を行った場合に発生しやすくなること
が確認されている。これは、ロール単独式定着装置１０
０の加熱ロール１０１から定着後の記録媒体を良好に剥
離させる必要性から、その加熱ロール１０１に対するト
ナー又は透明樹脂層の離型性を高くするため、そのトナ
ー又は透明性樹脂層にワックス等の離型剤を含有させる
必要があるが、かかる離型剤の含有により、ベルト併用
式定着装置２００の定着ベルトに対する当該トナー又は
透明樹脂層の付着力が低下することとなり、この結果、
その記録媒体の先端部がベルト定着ニップ部Ｎの出口側
において定着ベルトと密着せず剥がれた状態になりやす
くなるためと推測される。

【００２０】また、図２０に例示するように、透明樹脂
層２０１を形成した記録媒体Ｐを使用して加熱加圧によ
る定着処理を行った場合には、かかる記録媒体Ｐがその
トナー像担持面側に反り返るような状態で変形する、い
わゆるカールが発生しやすくなり、このカールが発生し
た記録媒体が定着ベルトと平行した状態で定着ニップ部
から排出されると、これによっても定着ニップ部通過後
における記録媒体と定着ベルトとの密着性が低下してし
まうことが確認されている。このカールについては、加
熱されたトナー（Ｔ２）や透明樹脂層２１０が冷却され
て収縮する一方で、記録媒体の裏面（基材）が吸湿によ
り伸びることにより発生するものと考えられる。

【００２１】本発明は、以上の課題を解決するためにな
されたものであり、特に、記録媒体の先端部に定着処理
に起因した光沢低下部分が発生することを防止できる定
着装置や画像形成装置を提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得る本
発明（第１発明）の定着装置は、図１に例示するよう
に、熱源を備えた加熱ロール４と、この加熱ロール４か
ら所定の間隔をあけて配置される支持ロールと、この加
熱ロールと支持ロールとに少なくとも張架されて回転す
る無端状の定着ベルト５と、この定着ベルト５を挟んで
前記加熱ロール４に圧接して配置される加圧ロール６と
を備え、その加圧ロール６と定着ベルト５の圧接部Ｎ
に、定着対象のトナー像を担持する記録媒体をそのトナ
ー像担持面が定着ベルト側に位置する姿勢で導入して通
過させるとともに定着ベルト５に所定の距離だけ密着さ
せた状態で搬送してから剥離させる定着装置を前提と
し、前記加熱ロール４及び加圧ロール６を、前記圧接部
Ｎでその加圧ロール６の表層部がその加熱ロール４の表
層部よりも相対的に大きく弾性変形する状態となるよう
に設置する場合（図１ａ）又はその加熱ロール４の表層
部がその加圧ロール６の表層部よりも相対的に大きく弾
性変形する状態となるように設置する場合（図１ｂ）、
その弾性変形が相対的に小さい側の加熱ロール４又は加
圧ロール６の圧接部出口側末端Ｑにおける接線Ｓが前記
圧接部Ｎを通過した後の前記定着ベルト５の内周面５ａ
側に位置するように設定してなることを特徴とするもの
である。

【００２３】上記加熱ロール４及び加圧ロール５の表層
部とは、その各ロールの表面付近におけるロールの部位
である。表層部が相対的に大きく弾性変形するとは、加
熱ロール４及び加圧ロール５の一方又は双方の表面側に
弾性変形し得る弾性層７や、離型層等のような樹脂層を
設けた場合等のようにロール表層部の硬さに相対的な差
がある場合に、その硬さが相対的に小さい（柔らかい）
表層部の方が相対的に大きい（硬い）表層部の方からの
加圧により多目に弾性変形されるときの状態をいう。し
たがって、この場合には、両ロール４、５は圧接部Ｎに
おいて平面状に圧接した状態とならず、その一方が凹面
状に弾性変形した状態になる。

【００２４】上記接線Ｓは、定着ベルト５がない場合
に、記録媒体が圧接部から排出される際にうける排出力
の方向に相応するものである。上記定着ベルトの内周面
は、圧接部を通過した後の定着ベルトのたわみなどを排
除して特定する観点からすると、弾性変形しない加熱ロ
ール又は加圧ロールの圧接部出口側末端と定着ベルトが
圧接部を通過した後に最初に支持されるベルト支持部
（例えば支持ロールなど）と接する接点とを結ぶ直線
（平面）である。

【００２５】上記圧接部の出口側末端Ｑとは、圧接部の
平面形状がロール軸方向において記録媒体の通過方向
（送り方向）の幅Ｌに広狭がある場合、その幅が最も狭
い部位における地点（Ｑ１）とその幅が最も広い部位に
おける地点（Ｑ２）とで表すことができる。このような
圧接部出口側末端の特定は、後述するようにして行うこ
とができる。

【００２６】また、上記接線が圧接部を通過した後の定
着ベルトの内周面側に位置するように構成するために
は、例えば、定着ベルトの圧接部通過後に支持されるベ
ルト支持部の位置を変更するか、あるいは、加圧ロール
の位置を加熱ロールの外周にそって変位させる。

【００２７】このような第１発明の定着装置によれば、
圧接部（定着ニップ部）を通過して排出される記録媒体
の排出方向が定着ベルトの圧接部通過後における進行方
向と交差するような状態になる。つまり、圧接部から排
出される記録媒体が定着ベルト（の外周面）に押し付け
られるような状態となる。これにより、その記録媒体の
先端部が定着ベルトに密着した状態で圧接部から排出さ
れるようになる。この結果、記録媒体の先端部も他の部
位と同様に圧接部通過後においても所定の距離だけ定着
ベルトに密着した状態で搬送されて冷却されることとな
り、もって記録媒体の先端部における光沢低下部分の発
生がほとんどなくなる。

【００２８】この第１発明の定着装置では、前記接線Ｓ
と前記定着ベルト５の圧接部Ｎを通過した後の進行方向
とのなす角度をθとしたとき、θ＞０°の条件、好まし
くは２°＜θ＜２０°の条件を満たすように設定する。
上記圧接部の出口側末端Ｑが２つ（Ｑ１，Ｑ２）ある場
合には、各末端Ｑ１，Ｑ２での接線と上記定着ベルトの
進行方向とのなす各角度θ_Q1，θ_Q2については「θ_Q1＞
０°かつθ_Q2＞０°」となるように設定するとよい。

【００２９】定着ベルト５については、前記圧接部Ｎで
加圧ロール５の表層部が相対的に大きく弾性変形する状
態に設定した場合（図１ａ）、圧接部Ｎを通過する際
に、その加圧ロール６の表面に巻き付かず進行するよう
に設定することが好ましい。これにより、圧接部を抜け
出た記録媒体先端部が定着ベルト５から剥がれにくくな
って密着した状態に保たされるようになり、この結果、
上記したような記録媒体の先端部における光沢低下部分
の発生がより確実に防止されるようになる。

【００３０】また、上記目的を達成し得る本発明（第２
発明）の定着装置は、上記第１発明で前提とする定着装
置において、図２に例示するように、前記加熱ロール４
及び加圧ロール５を、前記圧接部Ｎでその加熱ロール４
の表層部とその加圧ロール５の表層部とが互いに同程度
に弾性変形して平面状に圧接するように設置する場合、
当該加熱ロール４及び加圧ロール５の回転中心点４ａ，
６ａを結ぶ直線Ｈに対して前記圧接部Ｎで直交する垂直
線Ｒが前記圧接部Ｎを通過した後の前記定着ベルト５の
内周面５ａ側に位置するように設定してなることを特徴
とするものである。同程度にとは、同等に変形する場合
以外にいずれか一方の方が僅かに大きく弾性変形する場
合を含む意であり、そのいずれの場合であっても両ロー
ルの表層部が圧接部Ｎにおいて平面状に圧接する状態と
なるものであればよい。

【００３１】このような第２発明の定着装置によれば、
第１発明の定着装置とほぼ同様に、圧接部を通過して排
出される記録媒体の排出方向が定着ベルトの圧接部通過
後における進行方向と交差するような状態になり、圧接
部から排出される記録媒体が定着ベルト（の外周面）に
押し付けられるような状態となる。これにより、その記
録媒体の先端部が定着ベルトに密着した状態で圧接部か
ら排出されるようになる。この結果、記録媒体の先端部
も他の部位と同様に圧接部通過後においても所定の距離
だけ定着ベルトに密着した状態で搬送されて冷却される
こととなり、もって記録媒体の先端部における光沢低下
部分の発生がほとんどなくなる。

【００３２】この第２発明の定着装置では、前記垂直線
Ｒと前記定着ベルト５の圧接部Ｎを通過した後の進行方
向とのなす角度をθとしたとき、θ＞０°の条件、好ま
しくは２°＜θ＜２０°の条件を満たすように設定す
る。

【００３３】ここで、第１発明及び第２発明の両定着装
置における上記熱源は、加熱ロールを所定の温度（定着
加熱温度など）に一様に加熱保持できるものが使用され
る。この熱源は、必要に応じて加圧ロール側にも配置し
てもよい。

【００３４】また、記録媒体は、基本的に、定着対象の
トナー像を担持させることができるとともに定着圧接部
を通過させて定着処理を行うことできるものであれば特
に制約されるものではない。例えば、記録用紙、厚紙、
印画紙、ＯＨＰシートなどが使用可能である。また、光
沢感に富む画像を得る観点からは、少なくともトナー像
が担持される面に無色透明の透明樹脂層を形成した記録
媒体を使用することが好ましい。このような透明樹脂層
を有する記録媒体を使用した場合には、定着時において
トナー像がその透明樹脂層内に埋め込まれたような状態
で定着されるとともに、その定着後の記録媒体表面（透
明樹脂層の表面）が定着用回転体（特に定着ベルト）の
平滑な表面にならって平滑性に優れた状態となる定着が
行われる。すなわち、この定着後における記録媒体上の
画像は、表面凹凸による光の乱反射が少なく光沢性に富
み、写真画像に近似した高画質のものとして得られる。

【００３５】以上のような第１発明及び第２発明に係る
各定着装置は、画像情報に応じたトナー像を形成し、そ
のトナー像を記録媒体に転写して定着することにより画
像の形成を行う画像形成装置において、前記トナー像を
記録媒体に定着する定着装置として使用することが有効
である。この場合、定着装置は、画像形成装置の本体内
部に装備させた状態で使用するように構成したり、ある
いは、画像形成装置とは別体でその本体外部に連結接続
された状態で使用するように構成することが可能であ
る。

【００３６】また、画像形成装置は、カラー画像を形成
し得るものが好ましいが、白黒画像のみを形成するもの
であっても構わない。また、この画像形成装置は、感光
体等の像担持体上に形成するトナー像をベルト状又はド
ラム状の中間転写体を介して記録媒体に転写する中間転
写方式を利用するものであっても、あるいは、その中間
転写方式を利用せず、像担持体上のトナー像を記録媒体
に直接転写するものであってもよい。像担持体としては
１つ使用するものでも、あるいは複数使用するものでも
よい。さらに、このような画像形成装置は、光沢感に優
れた画像形成を行う観点から、記録媒体として前述した
ような透明樹脂層を形成したものを使用できる構成のも
のであることが好ましい。

【００３７】特に、上記のような定着装置を装備する画
像形成装置によれば、記録媒体の先端部に光沢低下部分
がほとんど発生しない光沢感に優れた高画質な画像を形
成することが可能となる。特に、このような画像形成装
置は、デジタルスチルカメラ等の写真画像データの出力
用機器として好適な装置である。

【００３８】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］図３は、本発明
の実施の形態１に係るカラー画像形成装置１とこれと併
用するベルト併用式の定着装置２を示すものである。画
像形成装置１は、カラープリンタとして使用可能なもの
であるほか、カラー複写機、ファクシミリ等や、各種機
能（プリント機能、コピー機能、ファクシミリ機能等）
を兼備させた複合機等の作像部（出力部）として使用可
能なものである。

【００３９】＜画像形成装置の構成＞まず、このカラー
画像形成装置１は、その装置本体１０の内部に中間転写
方式を採用した作像手段が装備されている。作像手段
は、矢印Ａ方向に所定の速度で回転する１つの感光ドラ
ム１１と、この感光ドラム１１の周囲に配置される帯電
装置１２、潜像書き込み装置１３、現像装置１４、一次
転写装置１５等とでその主要部が構成されている。

【００４０】感光ドラム１１としては、中空構造のドラ
ム基体の周面に有機感光材料等からなる感光層を形成し
たものを使用している。潜像書き込み装置１３として
は、例えば入力される画像情報に基づいて変調されたレ
ーザビームＬＢを各種光学部品を介して感光ドラム１１
に導いて照射するレーザビームスキャナを使用してい
る。現像装置１４としては、イエロー（Ｙ）、マゼンタ
（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂ）の各色のトナ
ー（現像剤）が１色ずつ収容される現像器１４Ｙ，１４
Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋを回転支持体１６の周面にそってほ
ぼ等間隔で配置してなるロータリー式の現像装置を使用
している。一次転写装置１５としては、トナーの帯電極
性と逆極性の１次転写バイアス電圧が図示しない電源装
置から印加される一次転写ロールを配置するロール方式
のものを使用している。

【００４１】このような作像手段による作像は、矢印Ａ
方向に回転する感光ドラム１１の感光表面を帯電装置１
２により所定の電位に一様に帯電した後、その表面に対
して潜像書き込み装置１３により画像情報に応じた各色
成分ごとの静電潜像を形成し、しかる後、かかる静電潜
像を対応する色のトナーが収容された現像器を感光ドラ
ム１１と対向する現像位置まで移動させて対向した状態
で現像することにより、感光ドラム１１上にトナー像が
形成されるようになっている。この際、１色のトナー像
からなる単色画像を形成する場合には以上の作像工程が
１回実行されるだけであるのに対し、複数色のトナー像
を重ね合わせてなるカラー画像を形成する場合には以上
の作像工程がその色成分の数だけ同様に繰り返される。

【００４２】この作像手段で形成された感光ドラム１１
上のトナー像は、中間転写ベルト２０を介して記録用紙
Ｐに転写される。中間転写ベルト２０は、感光ドラム１
１の一次転写装置１５が配置される一次転写位置となる
表面に当接するような状態で複数の支持ロール２１〜２
４（例えば、駆動ロール２１、従動ロール２２、二次転
写バックアップロール２３、テンションロール２４）に
張架され、矢線Ｂ方向へ所定の速度で回転するように配
設されている。また、この中間転写ベルト２０のバック
アップロール２３に張架されている二次転写位置には、
そのベルト２０をロール２３に押し付けながら回転する
二次転写ロール２６がベルト２０に対して接離可能に配
設されている。

【００４３】中間転写ベルト２０としては、カーボンブ
ラック等の導電化剤を含有させたポリイミド等の合成樹
脂を用いて無端状のベルト形態に成形してなるものを使
用している。バックアップロール２３には、トナーの帯
電極性と同極性の二次転写バイアス電圧が図示しない電
源装置から印加されるようになっている。二次転写ロー
ル２６は、複数色のトナー像を重ね合わせたカラー画像
を形成する場合には、中間転写ベルト２０上のトナー像
を記録用紙Ｐに転写する二次転写時期に合わせてベルト
２０に当接するが、それ以外の時期には離間するように
なっている。

【００４４】また、装置本体１０の内部下部側には、上
記した作像手段の二次転写位置に記録用紙Ｐを供給する
ための給紙手段が装備されている。この給紙手段は、記
録用紙Ｐをそのサイズ別、送り方向別等の条件に応じて
収容することができる複数の収容トレイ３０ａ，３０
ｂ，３０ｃ、３０ｄと、この各トレイ３０から記録用紙
Ｐをそれぞれ送り出す送出機構３１と、この各送出機構
３１により各収容トレイ３０から送り出される記録用紙
Ｐ（Ｐ₁〜Ｐ₃）を二次転写位置まで導いて搬送する、複
数の搬送ロール対３２，３３や搬送ガイド部材３４にて
構成される給紙路等でその主要部が形成されている。こ
の給紙手段では、形成する画像に対応したサイズ等の記
録用紙Ｐが、所定の収容トレイ３０から１枚ずつ送り出
されるようになっている。図中の一点鎖線は記録用紙Ｐ
が搬送される経路を示す。

【００４５】さらに、装置本体１０の内部には、ロール
単独式の定着装置３、二次転写後の記録用紙Ｐを定着装
置３まで搬送する用紙搬送装置３６、定着後の記録用紙
Ｐを装置本体１０の外に排出する排出ロール対３７等が
装備されている。図中の符号３８は、ベルト併用式の定
着装置２による定着が不要な記録用紙Ｐを積載して収容
する排出トレイである。定着装置３は、矢印方向に回転
駆動する加熱ロール４０とこの加熱ロール４０に圧接し
て回転する加圧ロール４５と、加熱ロール４０の表面を
清掃するウエブ式のクリーニング装置６５等でその主要
部が構成されている。この定着装置２における加熱ロー
ル４０と加圧ロール４５は、そのいずれも金属材料等か
らなるロール基体の外周面に所定の厚さ及びゴム硬度等
からなる弾性層を設けたロール構造からなるものであ
る。

【００４６】このような中間転写ベルト２０等が装備さ
れた画像形成装置１では、感光ドラム１１上のトナー像
が一次転写位置で中間転写ベルト２０に静電的に一次転
写される。この際、単色画像を形成する場合には、中間
転写ベルト２０に一次転写されたトナー像が二次転写位
置で直ちに記録用紙Ｐへ静電的に二次転写される。これ
に対し、カラー画像を形成する場合には、作像手段で順
次形成される複数色のトナー像が中間転写ベルト２０に
順次一次転写されて重ねあわされた後に、二次転写位置
で記録用紙Ｐに一括して二次転写される。

【００４７】次いで、トナー像が転写された記録用紙Ｐ
は、中間転写ベルト２０から剥離された後に用紙搬送装
置３６により定着装置３に送り込まれて定着処理され、
かかる定着後に排出ロール対３７により装置本体１０外
に搬送される。そして、その定着後の記録用紙Ｐは、定
着装置２による定着を行う場合には定着装置２へむけて
搬送されるが、その定着を行わない場合には排出トレイ
３８に排出される。このような一連の画像形成プロセス
を経て画像形成装置１による基本的な単色画像又はカラ
ー画像の形成が行われる。定着装置２による定着を行う
場合には、かかる定着が終了した段階で画像形成が終了
することになる。

【００４８】＜定着装置の構成＞このカラー画像形成装
置１と併用される定着装置２は以下のような構成になっ
ている。

【００４９】すなわち、定着装置２は、図３や図４に示
すようにベルト併用式の定着装置であり、加熱ロール４
０と、加圧ロール４５と、定着ベルト５０と、剥離用ロ
ール６０と、ステアリングロール６１と、冷却器６５と
でその主要部が構成されている。図中の符号４９は定着
装置の本体（筐体）を示す。

【００５０】加熱ロール４０は、金属材料からなる円筒
状のロール芯材４１の中空内部に加熱用のハロゲンラン
プ４２を配置してなるロール構造のものである。ロール
芯材の金属材料としては、鉄、アルミニウム、ステンレ
ス等の熱伝導率の高いものが使用される。この加熱ロー
ル４０は、必要に応じて、そのロール芯材４１の外周面
にシリコーンゴム等からなる弾性層を設けることや、最
表面にフッ素系樹脂（ＰＦＡ等）等からなる表面層を設
けることが可能である。弾性層を設ける場合、その弾性
層としては厚みが１〜３ｍｍ、ゴム硬度が２０〜６０度
であるものを形成することが好ましい。ハロゲンランプ
４２は、その加熱動作が加熱ロール４０の表面温度の検
知情報に基づいて所定の温度の加熱ができるようにフィ
ードバック制御されている。また、加熱ロール４０は、
そのロール芯材４１が回転可能に支持されているととも
に、図示しない回転駆動源から伝達される回転駆動力に
より所定の速度で矢印Ｃ方向に回転駆動するようになっ
ている。

【００５１】加圧ロール４５は、ロール芯材４６の外周
面にシリコーンゴム等からなる弾性層４７を設けた以外
は加熱ロール４０とほぼ同じロール構造のものである。
加圧ロール４５は、そのロール芯材４６が回転自在に支
持されているとともに、図示しない加圧機構により加熱
ロール４０に定着ベルト５０を介して所定の圧力で圧接
されるようになっている。この加圧ロール４５の圧接に
より定着ベルト５０との間に圧接部（定着ニップ部）Ｎ
が形成される。上記加圧機構による加圧力については、
定着ニップ部の圧力が０．５〜３ＭＰａ、好ましくは１
〜２ＭＰａとなるように設定されている。

【００５２】定着ベルト５０は、記録用紙Ｐ上のトナー
像との密着性を高める観点から、ベルト基材の外周面に
耐熱性弾性層を設けたベルト構造のものであり、加熱ロ
ール４０、剥離用ロール６０及びステアリングロール６
１に張架されて加熱ロール４０の回転駆動により矢印Ｄ
方向に回転走行するようになっている。

【００５３】上記ベルト基材としては、耐熱性や強度及
び表面平滑性を考慮して、ポリイミド、ポリアミド、ポ
リアミドイミド等の耐熱性樹脂やアルミニウム、ステン
レス等の金属材料等を用いて無端ベルト形状に形成した
ものが使用される。その基材の厚さは１５〜２５０μｍ
程度にすることが好ましい。耐熱性樹脂からなるベルト
基材を使用する場合には、その樹脂中にカーボンブラッ
ク、金属酸化物粉末、グラファイト粉体等の導電率調整
剤を含有させて導電性を付与してもよい。これは、定着
ベルトの電気抵抗が高すぎると、そのベルト表面が帯電
しやすくなり、これによりベルト表面に記録用紙を静電
吸着させたり、あるいは、トナーを飛散させたりして定
着前のトナー像を乱してしまうため、この不具合を回避
するためである。

【００５４】上記耐熱性弾性層としては、トナー及び記
録用紙（特に透明樹脂層）に対する離型性とトナー像に
おける凹凸に対する追従性を確保することを考慮して、
シリコーンゴム、フッ素ゴム等にて塗布形成するものが
使用される。その層厚については５〜１００μｍ、より
好ましくは２０〜６０μｍ程度に設定し、また、その硬
度についてはゴム硬度で２０〜６０°に設定することが
好ましい。シリコーンゴム又はフッ素ゴムからある耐熱
性弾性層を形成した場合には、そのベルト形成後におけ
る表面平滑性が非常に高く、特に透明樹脂層を設けた記
録用紙と組み合わせると、定着後の画像の表面光沢度が
ＪＩＳ Ｚ８７４１（１９９７）に準じた２０度鏡面光
沢度で８０以上となり、印画紙とほぼ変わらない値が得
られるようになるので好適である。なかでも、この耐熱
性弾性層を、液状フッ素エラストマー（信越化学製：Ｓ
ＩＦＥＬ）をコーティングすることにより形成した場合
には、トナーや透明樹脂層に含有させるワックス等の離
型剤が付着しにくくなるため好ましい。

【００５５】定着ベルト５０の全体の厚さは２０〜３０
０μｍ、好ましくは５０〜２００μｍの範囲であること
が好ましい。この厚さが２０μｍ未満になると、ベルト
の強度が低くなり、こしも弱くなってしまい、逆に３０
０μｍを超えると、熱容量が大きくなるため、ベルトを
加熱するエネルギーの増加を招いたり、十分に加熱する
ために定着速度を低くしなければならず生産性が低下す
るという弊害が生じる。また、定着ベルト５０の幅は、
そのベルトの片寄り走行分を考慮して、適用可能な記録
用紙Ｐの最大送り幅よりも数十ｍｍ程度広い幅に設定す
る。

【００５６】剥離ロール６０は、定着ベルト５０を所定
の曲率で曲げた状態で張架することによりそのベルト５
０に密着した状態で搬送される定着対象のトナー像を有
する記録用紙Ｐが剥がれることを促すための従動回転ロ
ールである。この剥離ロール６０は、そのベルト５０の
磨耗を少なくする観点からアルミニウム、ステンレス、
鉄、真鍮等の金属材料にて形成されている。また、定着
ベルト５０を曲げた状態にすることにより上記剥離促進
作用を確実に発揮させるという観点から、そのロールの
直径を望ましくは５０ｍｍ以下にしている。なお、定着
ベルト５０の回転走行を妨げず上記剥離促進作用を発揮
できる場合には、この剥離ロール６０に代えて、定着ベ
ルト５０の内周面に当接するように固定配置されてその
ベルトを曲げた状態で走行させるような固定部材を使用
しても構わない。

【００５７】ステアリングロール６１は、定着ベルト５
０の片寄り走行によるベルト端部の破損を防止するため
のロールである。このロール６１は、その一方の回転軸
を固定するとともにその他方の回転軸を不図示の変位可
能な支持機構に固定してなり、その変位可能な支持機構
により他方の回転軸を所定量だけ所定の方向に変位させ
てロール全体を傾けた状態に保持することにより、片寄
って走行するベルトの走行位置を矯正するようになって
いる。また、このステアリングロール６１には、定着ベ
ルト５０に張力を付与する機構を付加してもよい。定着
ベルト５０の張力は５〜５０×１０^-4Ｎ／ｍｍの範囲内
で設定するとよい。この張力がこの範囲未満であると、
ステアリングロール６１によるベルト走行位置の矯正機
能が得られなくなり、逆にその張力が上記範囲を超える
と、定着ベルト５０及びそのベルトを支持する部材（ロ
ール等）の強度を必要以上に高める必要があり適当では
ない。

【００５８】冷却器６５は、定着ベルト５０に密着した
状態で搬送されるときの記録用紙Ｐを冷却するためのも
のである。この冷却器６５としては、ヒートシンク（放
熱板）、ヒートパイプ、冷却ファン等が使用可能である
が、好ましくはヒートシンクが使用される。これは、加
熱ロール４０から剥離用ロール６０に至るまでの間にお
けるベルト内周面に当接させた状態で設置して使用する
ことができ、設置スペースが少なく簡易な構成で均一な
冷却を行うことが可能であるためである。

【００５９】このヒートシンク６６としては、例えば、
図５に示すように、その上面側に複数枚の放熱フィンが
定着ベルト５０の幅方向（加熱ロールの軸方向と平行す
る方向）に沿ってほぼ平行に並んだ状態で立設されるよ
うにして形成され、その底面が定着ベルト５０の内周面
を当接する当接（吸熱）面として形成されたアルミニウ
ム製のものが使用される。また、このようなヒートシン
クを使用する場合には、そのシンクがもつ熱を排除する
ため、そのシンクに対して風を送るファンや送風用ダク
ト等を併設するとよい。

【００６０】また、冷却器６５に定着ベルト５０を良好
に当接させる観点からは、図４等に例示するように定着
ベルト５０を冷却器６５の底面部に押し付けるためのバ
ックアップロール６３を設けることが好ましい。このバ
ックアップロール６３を設けることにより、加熱された
定着ベルト５０が冷却器６５により急冷されて収縮する
ことでしわが発生するような場合があっても、定着ベル
トがロール６３により冷却器６５の底面部に押し付けら
れるため、そのしわが冷却器６５の底面部を通過して定
着ベルト５０の当該底面部との接触不良を誘発すること
が防止され、この結果、その接触不良による記録用紙の
冷却むらが発生することを回避することができる。さら
に、シートシンク等からなる冷却器６５を定着ベルト５
０の内周面に良好に当接させる観点から、その冷却器の
底面部を所定の曲率からなる曲面形状に形成するとよ
い。

【００６１】このような定着装置２は、画像形成時にな
ると、加熱ロール４０が回転駆動することにより定着ベ
ルト５０が矢印Ｄ方向に回転走行し、その定着ベルト５
０を挟んで加熱ロール４０に圧接される加圧ロール４５
が従動回転する。この際、加熱ロール４０に張架される
部分の定着ベルト５０と加圧ロール４５との間に所定の
幅からなる圧接部（定着用ニップ部）Ｎが形成される。
また、加熱ロール４０及び加圧ロール４５がハロゲンヒ
ータ４２により加熱されることにより、上記定着用ニッ
プ部Ｎの温度が所定の加熱温度（定着温度：例えば１０
０〜２００℃）に維持される。

【００６２】その定着時に際しては、図３に示すよう
に、画像形成装置１内の定着装置３で定着された後の再
定着対象となるトナー像Ｔが担持された記録用紙Ｐをそ
のトナー担持面が定着ベルト側に位置する姿勢で定着用
ニップＮに導き入れて通過させる。この定着ニップ部Ｎ
を通過する過程によりトナー像Ｔが加熱加圧されて溶融
される。

【００６３】また、定着ニップ部Ｎを通過して排出され
る記録用紙Ｐは、定着ベルト５０の外周面に密着した状
態のままで搬送され、剥離用ロール６０に到達した時点
で定着ベルト５０から剥離される。この定着ニップ部の
通過から剥離されるまでの過程では、記録用紙Ｐが定着
ベルト５０から直ぐに剥がれることなく密着した状態の
ままで搬送されるとともに、冷却器６５を通過する時点
で溶融されたトナー像（透明樹脂層がある場合にはその
樹脂層も含む）が定着ベルト５０に密着した状態のまま
で冷却固化されるため、トナー像が定着ベルト５０の平
らな表面にならい平滑性に優れたものとなる。

【００６４】その後、剥離用ロール６０を通過する時点
では、記録用紙Ｐが、ロール６０の周面の曲率に沿って
曲げられた定着ベルト５０による剥離力と記録用紙Ｐ自
体の剛性とにより、定着ベルト５０から自力で剥離され
る。このように自力で剥離されることにより、記録用紙
Ｐを定着ベルト５０から剥離させる剥離爪や、その剥離
を補助するために定着ベルト５０にシリコーンオイル等
の離型剤を塗布する装置を設置しなくとも対応可能とな
る。特にオイル状の離型剤を塗布しないように構成した
場合には、かかるオイル状の離型剤を使用した際に発生
するオイル筋、むら等の問題を回避することができる。
定着ベルト５０から剥離された記録用紙Ｐは、排出ロー
ル対３７により排出トレイ３９に積載されるように排出
される。これにより、定着装置２による定着処理が完了
する。

【００６５】この定着装置２による定着処理は、画像形
成装置１の本体内の定着装置３による定着処理を行った
後に、２度目の定着処理として実行されることになる。
このような２段階の定着は、特に透明樹脂層が形成され
た光沢のある記録用紙Ｐを使用して光沢感に富む写真調
の画像を定着させる場合に有効である。このため、その
写真調の画像の定着を行う場合には、装置本体１０内の
ロール単独式の定着装置３による１段目の定着を行った
後、ベルト併用式の定着装置２による２段目の定着を行
うようにし、一方、普通紙を用いて光沢感が要求されな
いような画像（テキスト画像など）の定着を行う場合に
は、定着装置２による２段目の定着を行わず、もっぱら
定着装置３による１段目の定着のみを行って記録用紙を
排紙トレイ３８に排出させるように使い分けることがで
きる。このようにベルト併用式の定着装置２を画像形成
装置１の本体１０の外部に接続して使用する外付けタイ
プとして構成した場合には、普通紙による画像出力と光
沢紙による写真調の画像出力とを適宜切り換えて使用す
ることが可能となる。

【００６６】ちなみに、このようなベルト併用式の定着
装置２を用い、その定着ニップ圧力と定着温度を数段階
に変えた各条件下で定着を行った場合における定着画像
の平滑性（段差感の状態）を調べると、図１３に示すよ
うな結果が得られる。

【００６７】この試験は、加熱ロール４０として外径５
０ｍｍのロール芯材４１のみからなるものを使用した。
加圧ロール４５としては、ロール芯材４６に弾性層４７
を形成しロール全体の外径が５０ｍｍであるものを使用
した。この加熱ロール４０と加圧ロール４５は共にロー
ル表面温度が同じ温度となるように各ハロゲンランプ４
２を制御して加熱した。定着ニップ圧力については、加
圧機構による加圧荷重をはじめ弾性層４７の厚さ及び硬
度を調整することで変更するようにした。そして、透明
性樹脂層を形成した記録用紙Ｐに赤のべた状パッチ像を
形成した後に上記各条件下で定着を行い、その各定着後
におけるパッチ像のエッジ部をそれぞれ目視観察し、そ
の段差感が許容できるものであるか否かについて調べ
た。図中の曲線は、試験結果から概略求められた段差感
の許容レベルの境界線に相当するものである。

【００６８】この結果、図１３に示されるように、段差
感が許容できる平滑性に優れた画像を得るためには、定
着ニップ圧力が小さいときには定着ロール温度を高くす
る必要があり、定着ニップ圧力を大きくすれば定着ロー
ル温度を低くすることができる関係にあることがわか
る。定着ロール温度を低くした場合には、消費電力を少
なくすることができ、また各部材（加熱及び加圧ロー
ル、定着ベルトなど）の耐久維持性が向上してコストダ
ウンが図れる等の利点がある。

【００６９】一方、加圧ロール等の回転軸に荷重機構に
よってより大きな荷重をかけて定着ニップ圧力を大きく
しすぎした場合には、ロールが大きくたわんだ状態とな
ることにより、その定着ニップ部Ｎの圧力分布が、ロー
ルの軸方向の両端部における圧力が中央部における圧力
よりも極端に高くなるというように大幅に変わってしま
い、このため、その中央部に位置する画像の定着性がそ
の端部に位置する画像の定着性よりも極端に悪くなって
しまうという不具合がある。このような不具合を解消す
るためには、加圧ロール等への荷重を増加させることな
く、各ロール表面に形成する弾性層の最適化により、定
着ニップ部の上記中央部における圧力の補強を行うよう
に構成するとよい。この実施の形態では、加熱ロール４
０を弾性層のないハードタイプのロールとし、加圧ロー
ル４５を弾性層４７のあるソフトタイプのロールとし
た。この場合、加熱ロール４５に弾性層がない分、加熱
ロールの加熱用の熱がロスなく定着ベルト５０に伝わ
り、そのベルトを効率よく加熱することができる。な
お、加熱ロール４０の表面には、そのロール表面の汚れ
を防止する観点からＰＦＡ等の樹脂層をコーティングす
るとよい。

【００７０】＜用紙先端部の光沢低下部分の発生防止対
策＞そして、この定着装置２では、前述したような記録
用紙の先端部Ｐｆに光沢低下部分が発生することを防止
する観点から以下のような構成を採用している。

【００７１】すなわち、図５等に示すように、ハードタ
イプのロールからなり表面層部がほとんど弾性変形しな
い加熱ロール４０の定着ニップ部Ｎの出口側末端Ｑにお
ける接線Ｓが、定着ニップ部Ｎを通過した後の定着ベル
ト５０の内周面５０ａ側に位置するように設定してい
る。具体的には、その接線Ｓと定着ベルト５０の定着ニ
ップ部Ｎを通過した後の進行方向Ｍとのなす角度θが、
少なくともθ＞０°となるように、より厳密には２°〜
２０°の範囲内となるように設定している。接線Ｓは、
前述したように記録用紙Ｐの定着ニップ部Ｎから排出さ
れるときに付与される排出力の方向に相当する。

【００７２】この実施の形態１では、上記接線Ｓが定着
ニップ部通過後における定着ベルト５０の内周面５０ａ
側に位置するように又はθ＞０°となるようにするた
め、定着ニップ部通過後における定着ベルト５０の進行
方向Ｍについて、図５に示すように当該定着ベルト５０
が定着ニップ部Ｎを出て最初に支持される部位となる冷
却器６５の底面入口部６５ａの位置（接触位置）を適宜
設定することで対処している。詳しくは、上記接線Ｓが
当該定着ベルト５０の内周面側の所定位置に存在するよ
うに、冷却器６５の底面入口部６５ａの位置を例えば加
圧ロール４５が位置する下方側（図５中の下側）に変位
させて設定する。この他にも、加圧ロール４５を加熱ロ
ール４０との軸間距離を保持したままで加熱ロール４０
の周面にそってその回転方向Ｃ側に適宜ずらすことによ
り対処することも可能である。詳しくは、そのように加
圧ロール４５をずらすことにより加熱ロール４０の定着
ニップ部Ｎの出口側末端Ｑが加熱ロール４０の回転方向
Ｃの下流側にずれるため、それに応じて接線Ｓの位置を
加熱ロールの位置する上方側（図５中の上側）に変位さ
せて設定させる。

【００７３】また、この加熱ロール４０の定着ニップ部
出口側末端Ｑとしては、定着ニップ部Ｎのニップ形状
が、一般に図６に示すように加熱ロールの軸方向におけ
る中央部がくびれて細くなったいわゆる逆クラウン形状
であるため、そのニップ部の最小幅（通紙方向Ｅに沿う
幅）となる部位における出口側末端（位置）Ｑ１と最大
幅となる部位における出口側末端（位置）Ｑ２とを利用
する。この２つの出口側末端Ｑ１，Ｑ２を利用した場
合、上記接線Ｓは各末端Ｑ１、Ｑ２に対する２つの接線
となるため、その各接線と当該定着ベルトの内周面５０
ａとなす角度θ_Q1，θ_Q2については「θ_Q1＞０°かつθ
_Q2＞０°」となるように設定する。

【００７４】この際、定着ニップ部出口側末端Ｑの特定
は以下の方法により行う。

【００７５】まず、図７ａに示すように、画像形成装置
１（又は定着装置２）において通紙可能な最大幅の記録
用紙Ｐ（例えばＡ３版サイズの用紙を縦送りする場合、
Ａ４版サイズの用紙を横送りする場合）に、画像形成装
置１によってニップ形状確認用のべたトナー像ＴＸを全
面に形成する（少なくとも用紙の送り幅Ｗに全域となり
かつ定着ニップ幅よりも広い幅となる領域に形成すれば
よい）。次に、このべたトナー像を形成した記録用紙
を、通常の定着温度に加熱した状態の定着装置２の定着
ニップ部Ｎに突入させ、その途中（べたトナー像が形成
された領域がニップ部Ｎを通過して途上）で加熱ロール
４０の回転を一旦停止（１０秒前後）させた後、加熱ロ
ール４０を再び回転駆動させて記録用紙Ｐを定着装置か
ら排出させる（図７ｂ）。上記べたトナー像としては、
Ｙ，Ｍ，Ｃの３色の各ベタ像を重ね合わせた像を適用す
るが、後述するように判別可能な色となって現われるよ
うな特性を示す像であれば他の構成のものを適用してよ
い。

【００７６】これにより、その記録用紙Ｐのべたトナー
像ＴＸが形成された部分は、図７ｃに示すように、定着
ニップ部Ｎで停止した領域ＴＸａがそれ以外の領域（定
着ニップ部Ｎを一定の速度で通過した領域）ＴＸｂと異
なる色となって目視による判別が可能な領域として現出
される。上記３色の多重トナー像を形成した場合、停止
した領域ＴＸａは黄色の領域となる一方で、それ以外の
領域）ＴＸｂは黒色の領域となる。そして、このときの
判別された領域ＴＸａが定着ニップ部Ｎのニップ形状に
相応するものとなるので、その領域の最小幅（ニップ
幅）となる部位における出口側末端の地点（境界部）を
Ｑ１、その最大幅となる部位における出口側末端となる
地点をＱ２として特定する。具体的には、加熱ロールと
加圧ロールの回転軸中心点を結んだ直線（Ｈ、図２参
照）と定着ニップ部Ｎの面との交点から、各ニップ部の
幅Ｌ（実測値）の１／２の距離だけロール回転方向下流
側に離れた地点が出口側末端Ｑ１、Ｑ２となる。

【００７７】そして、この出口側末端Ｑ１、Ｑ２を、幾
何学的に、定着ニップ部で弾性変形しない加熱ロール４
０の円筒周面上に想定すれば、その各末端Ｑ１、Ｑ２に
おける各接線が特定されることになる。

【００７８】一方、定着ニップ部Ｎを通過した後の定着
ベルト５０の内周面５０ａについては、図５に示すよう
に、上記出口側末端Ｑ（Ｑ１，Ｑ２）と冷却器６５の底
面入口部６５ａの位置とを結んで得られる直線を、その
内周面５０ａとみなすことができる。

【００７９】＜評価試験＞図８は、この定着装置２を用
いて、上記接線Ｓと定着ベルトの内周面５０ａとのなす
角度（以下「排出角度差」ともいう）θを表１に示すよ
うに変更しながら定着試験を行い、そのときの記録用紙
Ｐの先端部における光沢（グロス）低下部分の発生状況
について調べたときの結果を示すものである。

【００８０】定着試験は、加熱ロール４０として外径が
５０ｍｍの鉄製で円筒形状（肉厚４ｍｍ）のロール芯材
４１のみからなるハードタイプのロールを使用し、加圧
ロール４５として上記ロール芯材４１と同じロール芯材
４６にシリコーンゴム（ゴム硬度６０度）からなる厚さ
が２ｍｍの弾性層４７を設けたソフトタイプのロールを
使用した。定着ニップ圧力は１．５ＭＰａとした。定着
ベルト５０としては、８０μｍ厚のポリイミド基材にフ
ッ素ゴムを３５μｍの厚さになるようにコーティング
し、ベルト全体の厚さが１１５μｍ、ベルト幅が３３０
ｍｍとなる無端状ベルトを使用した。

【００８１】また、記録用紙Ｐとして、表１に示すよう
に定着ベルト５０との付着力が異なる４種類の透明樹脂
層（ポリエステル樹脂）を同じ用紙基材（Ａ４版、コー
ト紙）の片面に形成した各厚さからなる用紙（Ａ〜Ｄ）
を使用した。透明樹脂層の定着ベルトに対する付着力に
ついては、樹脂の定着温度に対する溶融粘度とワックス
等の離型剤の含有量を変更することで調整している。

【００８２】

【表１】

【００８３】表１中の「ロール単独式定着装置の通過性
能」は、記録用紙Ａ〜Ｄを使用して装置本体内のロール
単独式定着装置３のみによる定着を行ったときの剥離性
能（加熱ロールへの巻き付きやコールドオフセットの発
生の有無）を調べた結果を示すものである。この際、記
録用紙Ａ〜Ｄにおける透明樹脂層の厚さはいずれも８μ
ｍとした。また評価は以下の基準で行った。 ○：巻き付きおよびオフセットなし。 ×：巻き付き又はオフセットが発生した。

【００８４】さらに、排出角度差θは、定着ニップ部Ｎ
の最小幅となる部位（中央部）における出口側末端Ｑ１
に対する角度について、−１４°、−９．４°、−６．
９°、−４．４°、−１．９°、０°、＋０．６°、＋
３．２°、＋５．８°、＋８．４°にそれぞれ設定し
た。このときの角度差θは加圧ロール４５の位置を変更
することで設定している。排出角度差θのマイナス
（負）の角度は、接線Ｓが定着ベルトの内周面５０ａよ
りも外側に位置するときの当該接線と内周面とのなす角
度、プラス（＋）の角度は接線Ｓが内周面５０ａよりも
内側に位置するときの当該接線と内周面とのなす角度で
ある。また、この定着試験における定着ニップ部Ｎの最
大幅となる部位（両端部）の出口側末端Ｑ２は、上記末
端Ｑ１に対して＋０．６〜０．８°の角度差（加熱ロー
ルにおける中心角で示したときの角度差）があるため、
かかる末端Ｑ２に対する排出角度差θは、上記末端Ｑ１
に対する排出角度差θよりも少なくとも大きい（プラス
側の）値となる。

【００８５】そして、定着温度を１５０℃、定着速度
（加熱ロールの回転速度）を５０ｍｍ／ｓｅｃにそれぞ
れ設定して稼動させた定着装置２に対し、上記各記録用
紙Ａ〜Ｄを、それぞれトナー像を形成しない白紙のまま
で横送り状態で送りこみ定着ニップ部Ｎを通過させて定
着処理を行い、そのときの各記録用紙の先端部Ｐｆにお
いて発生した場合の光沢低下部分の長さ（用紙送り方向
の長さ）を実測した。

【００８６】この図８の結果から、排出角度差θをθ＞
０°とした場合には、いずれの記録用紙Ａ〜Ｄであって
も用紙先端部Ｐｆに光沢低下部分が発生しないことがわ
かる。一方、その排出角度差θをθ≦０°とした場合に
は、記録用紙の定着ベルトとの付着量が小さくなるにつ
れて光沢低下部分が発生しやすくなる傾向にあることが
わかる。なお、この定着試験において排出角度差θを＋
１０°を越える角度に設定した場合には、いずれの記録
用紙であっても定着ニップ部Ｎから抜け出した後におい
て、その用紙先端部の光沢が少しずつ低下しはじめる傾
向にあることが確認されている。

【００８７】また、この定着試験においては、定着装置
２による定着を行った後の各記録用紙Ａ〜Ｄのカール発
生量について調べた。

【００８８】すなわち、定着後の各記録用紙Ａ〜Ｄを表
面がフラットな台に載せて所定時間（例えば３０分間、
カール量がほぼ飽和するまでに要する時間）放置した後
に、その４隅の角部の台表面からの浮き量を実測して平
均した結果をカール量として調べた。この結果、カール
量は排出角度差θをθ＞０°とした場合、さらには大き
な値にするほど低減できることが確認された。具体的に
は、θ＝−２°の場合に２８ｍｍであったのに対し、θ
＝＋５．８°の場合に２１ｍｍ、θ＝＋８．４°の場合
に１３ｍｍであった。

【００８９】これは、定着装置２における排出角度差θ
をθ＞０°に設定したことにより、図９に例示するよう
に、その定着ニップ部Ｎを通過した後の記録用紙Ｐが定
着ベルト５０を押し上げる方向（ベルト内周面側に撓む
ように変更する方向）Ｊに排出されるような作用が発生
するため、定着ニップ部Ｎから冷却器６５までの間にお
いては記録用紙Ｐが定着ベルト５０に密着した状態で像
担持面が外側となる向きに若干湾曲した状態で搬送され
る。この結果、従来技術で説明したような定着後の記録
用紙における像担持面を内側にした方向のカール（図２
０参照）が発生することが緩和されるものと推測され
る。

【００９０】＜変形例＞実施の形態１における定着装置
２では、加熱ロール４０の定着ニップ部Ｎの出口側末端
Ｑにおける接線Ｓと定着ベルト５０の定着ニップ部通過
後の進行方向Ｍとのなす角度（排出角度差）θが少なく
ともθ＞０°となるように設定しているが、この排出角
度差θを大きな値に設定するにつれて、図１０に例示す
るように、定着ベルト５０が定着ニップ部Ｎを通過して
抜け出る際に加圧ロール４５に一時的に巻き付いた状態
で走行するようになる。

【００９１】そして、このような定着ベルトの巻き付き
走行が発生し得る定着装置２について、その排出角度差
θを変えたときの定着ベルトの加圧ロールへの各巻き付
き角度αに対する光沢低下部分の長さを前記定着試験に
準拠して測定する試験を行ったところ、図１２に示すよ
うな結果が得られた。巻き付き角度αは、図１０に示す
ように、加圧ロール４５の回転中心点からみて、加熱ロ
ール４０の定着ニップ部Ｎの出口側末端Ｑ（前記最小ニ
ップ幅となる部位の末端Ｑ１）と定着ベルト５０が加圧
ロール４５から離れる地点Ｋとのなす角度である。ま
た、この巻き付き角度αは、加熱ロール４０及び加圧ロ
ール４５を定着温度に加熱した状態にするとともにその
回転を停止させた状態にして前記したニップ幅（末端）
の測定方法と同様の方法により実測して求めたものであ
る。図１２の結果から、排出角度差θが大きくなって巻
き付き角度αも大きくなるにつれて記録用紙先端部に光
沢低下部分が発生しやすくなる一方で、巻き付き角度α
をゼロにすると光沢低下部分が発生しないことがわか
る。

【００９２】このような光沢低下部分の発生のメカニズ
ムについて、本発明者らは以下のように推定している。
まず、定着ベルト４０と記録用紙Ｐは、凹面状のニップ
面からなる定着ニップ部Ｎを通過して加圧ロール４５に
一時的に巻き付いた状態で走行する際、図１１に模式的
に示すように円弧（又は湾曲）状の走行するとともに、
その走行状態がニップ部通過直後に切り替わるような状
態にある。そして、定着ニップ部Ｎの通過時において
は、定着ベルト４０と記録用紙Ｐが密着した状態でかつ
加熱ロール４０の円筒周面になった円弧状に同一時間で
移動する。この際、その円弧状の移動中において外側を
通過することになる記録用紙Ｐの移動速度Ｖ_m1の方が、
その円弧状の移動中において内側を通過することになる
定着ベルト５０の移動速度Ｖ_b1よりも速い関係にある
（Ｖ_m1＞Ｖ_b1）。ニップ部通過後に加圧ロール４５を巻
き付いた状態で通過するときにおいては、その円弧状の
走行状態が反転するような状態に変わるため、その円弧
状の移動中において外側を通過することになる定着ベル
ト５０の移動速度Ｖ_b2の方が、その円弧状の移動中にお
いて内側を通過することになる記録用紙Ｐの移動速度Ｖ
_m2よりも速い関係にある（Ｖ_b2＞Ｖ_m2）。このようにニ
ップ部通過状態から加圧ロールへの巻き付き状態に切り
替わる変曲点において、定着ベルトの移動速度と記録用
紙の移動速度との大小関係が逆転するため、記録用紙Ｐ
を定着ベルト５０から引き剥がそうとするせん断力が発
生し、この影響を記録用紙の先端部Ｐｆが最も影響を受
けることになる。この結果、記録用紙の先端部Ｐｆが定
着ベルト５０から剥がされてしまい、ニップ部を通過し
た後に十分に冷却されるまで定着ベルト５０に密着して
平滑になり得ないことにより、その先端部に光沢低下部
分が発生しやすくなるものと考えられる。

【００９３】そこで、上記定着装置２では、定着ベルト
が定着ニップ部Ｎを通過する際に加圧ロール４５の表面
に巻き付かず進行するように、上記巻き付き角度αがゼ
ロとなるように設定した。この巻き付き角度αがゼロに
なるように設定するには、前記排出角度差θがθ＞０°
かつα＝０°となるように加圧ロール４５の加熱ロール
４０の外周面に対する位置を円周方向に適宜ずらして調
整するようにするとよい。例えば、実施の形態１の定着
装置において巻き付き角度α＝０°とすると、排出角度
差θは例えば１１．７°程度となる。このように巻き付
き角度αがゼロとなるように設定することにより、記録
用紙先端部における光沢低下部分の発生が殆どなくな
る。また、このような設定は、ベルト併用式の定着装置
２による定着を、ロール単独式の定着装置３による定着
を行った後に２段目の定着として行う場合、定着ベルト
５０との付着力が比較的低くなるような記録用紙を使用
するときに、かかる記録用紙先端部のニップ部通過直後
における剥がれ現象が発生しにくくなるため、より有効
となる。

【００９４】［他の実施の形態］実施の形態１〜３で
は、定着装置２を画像形成装置１の装置本体１０の外部
に連結接続する、いわゆる外付けタイプの定着装置とし
て使用する場合について例示したが、かかる定着装置２
は、例えば図１４に示すように画像形成装置１の本体１
０の内部に装備する、いわゆる内蔵タイプの定着装置と
して使用するように構成してもよい。

【００９５】また、定着装置２として、弾性層を形成し
ないハードロールタイプの加熱ロール４０と弾性層を形
成するソフトタイプの加圧ロール４５を組み合わせて使
用する場合について例示したが、この他にも、ソフトタ
イプの加熱ロール４０とハードタイプの加圧ロール４５
を組み合わせて使用する構成を採用したり、あるいは、
加熱ロール４０と加圧ロール４５の双方ともソフトタイ
プであるロールどうしを組み合わせて使用するように構
成してもよい。

【００９６】さらに、本発明においては、特に写真調の
画像形成を行う場合には、記録用紙Ｐとして、無色透明
の熱可塑性樹脂からなる透明樹脂層を設けた用紙を使用
することが好ましく、特に高級感を持たせる観点から
は、白色度が高く厚みが１５０〜２２０μｍ程度の用紙
を使用することが望ましい。

【００９７】上記熱可塑性樹脂としては、スチレン‐
(メタ)アクリル共重合体、ポリエステル樹脂、エポキシ
樹脂、スチレンーブタジエン共重合体、ポリウレタン等
の単独あるいは混合したものが使用できる。中でも、透
明性、機械的強度を考慮するとポリエステル樹脂を使用
することが好ましい。この熱可塑性樹脂からなる透明樹
脂層を定着時にトナーと同時に加熱溶融させ、トナー
（像）をその樹脂層中に埋め込むと同時に画像表面全体
を定着ベルト５０の平滑な表面にならわせることで、高
光沢の画像が得られる。また、透明樹脂層の厚さは２〜
２０μｍであることが好ましい。この厚さが２μｍ未満
では、トナーを透明樹脂層中に十分に埋め込むことがで
きず、表面に凹凸がある画像となってしまう。逆に、厚
さが２０μｍを超えると、記録用紙を湾曲させた状態に
したときに透明樹脂層にクラックが発生しやすくなり定
着画像の耐久性が低下してしまう。なお、画像表面全体
の平滑化は、記録用紙の透明樹脂層とトナーの結着樹脂
の溶融粘度、さらに定着条件を適宜調整するにより実現
される。

【００９８】また、透明樹脂層には、定着ベルトからの
離型性を向上させるために離型剤を含有させても良い。
この離型剤としては、例えば、低分子量ポリオレフィン
類、シリコーン類、カルボン酸エステル、カルボン酸ア
ミド、植物系ワックス、動物系ワックス、石油系ワック
ス、およびそれらの変性物などが使用できる。なかでも
カルナバワックス、パラフィン系ワックスや低分子量ポ
リオレフィン系ワックスが好適である。このような離型
剤は透明樹脂中に０．５〜１０重量％の割合で含有させ
るとよい。

【００９９】さらに、本発明における画像形成装置に使
用するトナーは特に限定されるものではないが、例え
ば、その結着樹脂として記録用紙上に形成される透明樹
脂層と同様のスチレン‐(メタ)アクリル共重合体、ポリ
エステル樹脂、エポキシ樹脂、スチレンーブタジエン共
重合体、ポリウレタン等を単独あるいは混合した熱可塑
性樹脂を用いて形成されるトナーが使用可能である。ま
た、定着ベルトからの離型性を向上させるためにトナー
中に離型剤を含有させても良い。この離型剤としては、
例えば、前記透明樹脂層中に含有させる前記離型剤と同
じものを使用できる。そのなかでも特にパラフィン系ワ
ックスや低分子量ポリオレフィン系ワックスの離型剤が
好適である。これらの離型剤を結着樹脂中に０．５〜１
０重量％の割合で含有させるとよい。これらのトナーの
結着樹脂に混合する着色剤としては、公知の顔料、染料
が使用できる。また、帯電制御、転写性向上の目的で、
従来知られているトナー用の外添剤をトナー粒子に外添
するようにしてもよい。

【０１００】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の定着装置
及び画像形成装置によれば、記録媒体の先端部に定着処
理に起因した光沢低下部分の発生を防止することがで
き、かかる光沢低下部分のない光沢感に優れた画像を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）は凹面状の定着ニップ部からなる定着
装置の要部構成を示す概念図、（ｂ）は凸面状の定着ニ
ップ部からなる定着装置の要部構成を示す概念図。

【図２】 平面状の定着ニップ部とした定着装置の要部
構成を示す概念図。

【図３】 実施の形態１に係る画像形成装置及び定着装
置の要部を示す概略構成図。

【図４】 図３の外付け用定着装置の要部を拡大して示
す概略構成図。

【図５】 定着ニップ部の出口側いおける定着ベルトの
進行方向と定着ニップ部出口側末端の接線方向との関係
などを示す要部説明図。

【図６】 定着ニップ部の出口側末端を示す平面説明
図。

【図７】 ニップ部出口側末端の特定方法の各工程を示
す平面説明図。

【図８】 排出角度差と光沢低下部分の発生状況との測
定結果を示すグラフ図。

【図９】 カール発生の防止効果を示す要部説明図。

【図１０】 定着ベルトの加圧ロールへの巻き付き状態
を示す要部断面説明図。

【図１１】 定着ベルトの加圧ロールへの巻き付きによ
る記録用紙先端部における光沢低下部分の発生のメカニ
ズムを示す説明図。

【図１２】 定着ベルトの巻き付き角度と光沢低下部分
の長さとの測定結果を示すグラフ図。

【図１３】 定着ニップ圧力及びロール温度に対する定
着画像の段差感に関する試験結果を示すグラフ図。

【図１４】 他の実施の形態に係る内設タイプの定着装
置と画像形成装置を示す概略構成図。

【図１５】 従来のロール単独式定着装置の概略構成
図。

【図１６】 従来のベルト併用式定着装置を示す概略構
成図。

【図１７】 記録媒体の先端部に発生する光沢低下部分
を示す説明平面図。

【図１８】 定着ベルト及び記録媒体の排出方向を示す
要部断面図。

【図１９】 （ａ）は凹面状の定着ニップ部からなる定
着装置の定着ベルト及び記録媒体の排出方向を示す要部
断面図、（ｂ）は凸面状の定着ニップ部からなる定着装
置の定着ベルト及び記録媒体の排出方向を示す要部断面
図。

【図２０】 定着後により発生する記録媒体のカール状
態を示す説明図。

【符号の説明】

１…画像形成装置、２…定着装置、４，４０…加熱ロー
ル、６，４５…加圧ロール、５，５０…定着ベルト、５
ａ，５０ａ…ベルト内周面、４２…ハロゲンランプ（熱
源）、Ｐ…記録用紙（記録媒体）、Ｐｆ…先端部、Ｔ…
トナー像、Ｎ…定着ニップ部（圧接部）、Ｑ…出口側末
端、Ｓ…接線、θ…接線Ｓと定着ベルトの進行方向との
なす角度（排出角度差）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H033 AA10 BA09 BA10 BA11 BA25 BB03 BB06 BB13 BB18 BB29 BB30 BB33

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱源を備えた加熱ロールと、この加熱ロ
   ールから所定の間隔をあけて配置される支持ロールと、
   この加熱ロールと支持ロールとに少なくとも張架されて
   回転する無端状の定着ベルトと、この定着ベルトを挟ん
   で前記加熱ロールに圧接して配置される加圧ロールとを
   備え、その加圧ロールと定着ベルトの圧接部に、定着対
   象のトナー像を担持する記録媒体をそのトナー像担持面
   が定着ベルト側に位置する姿勢で導入して通過させると
   ともに定着ベルトに所定の距離だけ密着させた状態で搬
   送してから剥離させる定着装置において、 前記加熱ロール及び加圧ロールを、前記圧接部でその加
   圧ロールの表層部がその加熱ロールの表層部よりも相対
   的に大きく弾性変形する状態となるように設置する場合
   又はその加熱ロールの表層部がその加圧ロールの表層部
   よりも相対的に大きく弾性変形する状態となるように設
   置する場合、 その弾性変形が相対的に小さい側の加熱ロール又は加圧
   ロールの圧接部出口側末端における接線が前記圧接部を
   通過した後の前記定着ベルトの内周面側に位置するよう
   に設定してなることを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 前記接線と前記定着ベルトの圧接部を通
   過した後の進行方向とのなす角度をθとしたとき、θ＞
   ０°の条件を満たすように設定した請求項１に記載の定
   着装置。
3. 【請求項３】 前記圧接部で加圧ロールの表層部が相対
   的に大きく弾性変形する状態となるように設置する場
   合、 前記定着ベルトは、前記圧接部を通過する際に、その加
   圧ロールの表面に巻き付かず進行するように設定された
   請求項１に記載の定着装置。
4. 【請求項４】 熱源を備えた加熱ロールと、この加熱ロ
   ールから所定の間隔をあけて配置される支持ロールと、
   この加熱ロールと支持ロールとに少なくとも張架されて
   回転する無端状の定着ベルトと、この定着ベルトを挟ん
   で前記加熱ロールに圧接して配置される加圧ロールとを
   備え、その加圧ロールと定着ベルトの圧接部に、定着対
   象のトナー像を担持する記録媒体をそのトナー像担持面
   が定着ベルト側に位置する姿勢で導入して通過させると
   ともに定着ベルトに所定の距離だけ密着させた状態で搬
   送してから剥離させる定着装置において、 前記加熱ロール及び加圧ロールを、前記圧接部でその加
   熱ロールの表層部とその加圧ロールの表層部とが互いに
   同程度だけ弾性変形して平面状に圧接する状態となるよ
   うに設置する場合、 当該加熱ロール及び加圧ロールの回転中心点を結ぶ直線
   に対して前記圧接部で直交する垂直線が前記圧接部を通
   過した後の前記定着ベルトの内周面側に位置するように
   設定してなることを特徴とする定着装置。
5. 【請求項５】 前記垂直線と前記定着ベルトの圧接部を
   通過した後の進行方向とのなす角度をθとしたとき、θ
   ＞０°の条件を満たすように設定された請求項４に記載
   の定着装置。
6. 【請求項６】 画像情報に応じたトナー像を形成し、そ
   のトナー像を記録媒体に転写して定着させることにより
   画像の形成を行う装置であって、 前記トナー像を記録媒体に定着させる定着装置として、
   請求項１乃至５のいずれかに記載の定着装置を装備して
   いることを特徴とする画像形成装置。