JP5063222B2 - 平滑化装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる平滑化装置に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等、主として電子写真方式を用いた画質形成装置が広く知られている。これらは、白黒のみならずフルカラーの画像形成を行うものも多く商品化されている。また、画質形成装置が様々な分野で使用されるのに伴い、画質に対する要求も益々高度なものとなっている。ここで、特にフルカラー画像の画像品位を上げる要素として、光沢度の均一性の向上が求められている。光沢度を決定付ける要因の一つとしては、出力画像の平滑性が挙げられる。このようなニーズに対して、特許文献１や２には、トナー受容層として熱可塑性樹脂からなる透明樹脂層を設けた記録材（樹脂メディア）に、熱可塑性樹脂からなるカラートナーを転写し、加熱、溶融してカラー画像を形成する画像形成方法が開示されている。

このような樹脂メディアは従来から用いられる冷却装置を用いないローラ定着器でも、高光沢な画像が得られる。

しかしながら、ローラ定着を用いた場合には、平滑性を損なうトナーの段差を減少させることが難しい。その理由はトナー段差を減少させるには充分な熱と圧力を加えなければならないが、それによりトナーが充分に溶けた状態になり定着ローラへの粘着力が増し、記録材が定着ローラへ巻きついたり、トナーがオフセットしたりしてしまう。また、定着ローラを通過する短時間の加熱によりトナーを溶かすためには、定着ローラ表面はトナー像を包み込んで全体から加熱できるよう低硬度であることが好ましい。その場合、トナーを樹脂メディアに埋め込むような圧力を加えることできない構成となってしまう。

以上のような理由から樹脂メディアを用いた画像形成に望ましい平滑化装置として、定着ベルトを備えた冷却剥離系の定着装置（以下、ベルト定着器と記す）が提案されている。特許文献３や４に記載のベルト定着器は、未定着トナー像を担持した記録材を耐熱フィルムからなる定着ベルトで押圧加熱し、その記録材を定着ベルトに密着させたままの状態で冷却してトナー像を固化させ、トナー像が定着した記録材を定着ベルトから剥離する。その結果、トナー像は記録材の透明樹脂層に埋め込んだ状態で定着させた記録材表面上の透明樹脂層と共にベルト表面形状にならって凝固し、記録材全面が平滑な面となるので、光沢性に優れたカラー画像を得ることができる。

また、このような画質形成装置に用いられる、樹脂メディアについては、特許文献５により詳しく記載されており、ガラス転移温度が８５℃以下である熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂層を厚さが１０μｍ程度塗工した電子写真用記録材が提案されている。

特開昭６４−３５４５２号公報 特開平０５−２１６３２２号公報 特開平０４−２１６５８０号公報 特開平０４−３６２６７９号公報 特開２００３−０８４４７７号公報

しかしながら、このようなベルト定着器を用いた画像形成においては、光沢性に優れた画像を記録材両面に形成する際に、両面画像の２面目をベルト定着器に通したときに、１面目の画像の光沢が失われてしまうという課題がある。

図１は従来のベルト定着器の構成図である。図１に示すように。ベルト定着器は、定着ローラ１１と回転ローラ１２に巻き掛けられて回転する定着ベルト１３、及び定着ベルト１３を挟み定着ローラ１１と対峙して圧接される加圧ローラ１４を有している。また、定着ローラ、及び加圧ローラ内部には、加熱源１８が設けられ、定着ベルト１３を冷却する手段として冷却装置１５が設けられている。また１６は転写材であり、１７は未定着トナー像である。光沢を与えたいトナー像を、定着ベルト１３側にして、転写材１６を、通すことになる。このような、従来のベルト定着器において、転写材の片面のみにトナー像が載った高光沢画像を得ることは可能である。

続いて、両面光沢画像を得るために、図２に示すような１面目に既に高光沢画像が形成されており、２面目に未定着の画像が載っている転写材を、図１の様なベルト定着器で定着する。２面目は、高光沢画像が得られるが、１面目の既に作られていた高光沢画像が、一旦加圧ローラ１４で加熱され、トナー像を冷却固化することなく、第二定着ローラから引き剥がされてしまう。このため、トナーが加圧ローラにオフセットしたりして、トナー面が荒れてしまい、１面目の高光沢が失われてしまう。

そこで本発明は、第一面目の光沢性を損なうことなく記録材の表裏両面に光沢性に優れた画像を形成することができる平滑化装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明に係る平滑化装置の代表的な構成は、複数のローラで懸回張設され、記録材上のトナー像をニップ部にて加熱するためこのトナー像との接触面が平滑化された加熱回転体と、前記複数の懸回ローラのうちの１つのローラに対向して加熱回転体との間でニップ部を形成し前記ニップ部で記録材を加熱回転体に密着させる加圧回転体と、加熱回転体に密着したまま移動する記録材を分離前に冷却する冷却手段と、を有する平滑化装置において、加熱回転体は、前記接触面のグロス値が８０以上であり、表面にトナー受容層を持つ記録材の両面にトナー像を形成する場合に、加圧回転体を加熱回転体に対する当接又は離間させるタイミングは、前記トナー受容層を持つ一方の面を平滑化処理する記録材が前記ニップ部に入る直前に当接させ、前記一方の面を平滑化処理した記録材が前記ニップ部を通過した直後に離間させ、記録材の前記一方の面を平滑化処理した後に前記トナー受容層を持つ他方の面を平滑化処理する際、加圧回転体を加熱回転体から離間させた状態とすることを特徴とする。

上記本願発明によれば、加圧回転体の温度上昇を抑え、ニップ部より下流側の前記接触面を形成するローラ近傍の温度上昇を抑え、一定の温度に保つことができる。また、一方の面の平滑化処理と他方の面の平滑化処理での加圧回転体の温度差を小さく抑えることができる。さらに、第二面目の定着では、１回目の定着で既にトナーは記録材のトナー受容層に埋め込まれているため、加圧する必要なく、加熱回転体に密着させて冷却剥離して平滑性を与えることで、光沢性に優れた画像が得られる。これにより、第一面目の光沢性を損なうことなく記録材の表裏両面に光沢性に優れた画像を形成することができる。

[第一実施形態]
本発明に係る平滑化装置の第一実施形態について、図を用いて説明する。

（画像形成装置）
図１は本実施形態に係る画像形成装置の構成図である。図１に示すように、画像形成装置であるカラー電子写真記録装置は、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの外周に、現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、転写帯電器２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、クリーナー４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを有している。装置の上方部には、図示しない光源装置、ポリゴンミラーが設置されている。感光ドラム３、転写帯電器２４は、画像形成手段を構成する。

光源装置から発せられたレーザー光を、ポリゴンミラーを回転して走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって偏向する。偏向した光束をｆθレンズにより感光ドラム３ａ〜３ｄの母線上に集光して露光することにより、感光ドラム３ａ〜３ｄ上に画像信号に応じた潜像が形成される。

現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、現像剤としてそれぞれシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのトナーが、図示しない供給装置により所定量充填されている。現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、それぞれ感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上の潜像を現像して、シアントナー像、マゼンタトナー像、イエロートナー像、ブラックトナー像として可視化する。

記録材Ｐは記録材カセット１０に収容され、そこから複数の搬送ローラ及びレジストローラ１２を経て転写ベルト１３０上に供給され、転写ベルト１３０による搬送で感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと対抗した転写部に順次送られる。

さて、駆動ローラ１３によりこの転写ベルト１３０が回転し、所定の位置にあることが確認されると、記録材Ｐがレジストローラ１２から転写ベルト１３０に送り出され、記録材Ｐが第１画像形成部の転写部へ向けて搬送される。これと同時に画像書き出し信号がオンとなり、それを基準としてあるタイミングで第１画像形成部の感光ドラム３ａに対し画像形成を行う。そして感光ドラム３ａの下側の転写部で転写帯電器２４ａが電界または電荷を付与することにより、感光ドラム３ａ上に形成された第１色目のトナー像が記録材Ｐ上に転写される。この転写により記録材Ｐは転写ベルト１３０上に静電吸着力でしっかりと保持され、第２画像形成部に搬送される。転写帯電器２４は接触帯電器を用いた。また、転写帯電手段は転写時に寄与する電流を適正電流で一定にすると画像が安定することが知られている。そこで、記録材の種類（厚さ、材質等）や吸湿条件等により、体積抵抗値が変化した場合にも一定電流が得られる様に定電流制御を行うことが一般的である。

第２〜第４画像形成部での画像形成、転写も第１画像形成部と同様に行われる。４色のトナー像を転写された記録材Ｐは、転写ベルト１３０の搬送方向下流部で分離帯電器３２により除電して静電吸着力を減衰させることによって、転写ベルト１３０の末端から分離する。特に、低湿環境では記録材Ｐも乾燥して電気抵抗が高くなるため、転写ベルト１３０との静電吸着力が大きくなり、分離帯電器３２の効果は大きくなる。通常、分離帯電器３２は、トナー像未定着の状態で記録材Ｐに帯電するため、非接触帯電器が用いられる。

分離された記録材Ｐは、搬送部６２により定着装置９へ搬送される。

第一の画像加熱装置である定着装置９は、定着ローラ５１、加圧ローラ５２と、耐熱性クリーニング部材５４、５５、ローラ加熱ヒータ５６、５７、塗布ローラ５０、そのオイルの溜め５３、サーミスタ５８を有している。耐熱性クリーニング部材５４、５５は、定着ローラ５１、加圧ローラ５２の各々をクリーニングする。ローラ加熱ヒータ５６、５７は、ローラ５１、５２内に設置されている。塗布ローラ５０は、定着ローラ５１にジメチルシリコーンオイル等の離型剤オイルを塗布する。サーミスタ５８は、加圧ローラ５２の表面の温度を検知して定着温度を制御する。

定着ローラ５１は同心円状に３層構造を採用しており、コア部分、弾性層、離型層を有している。コア部分は直径４４ｍｍ、厚さ５ｍｍのアルミニウム製中空パイプにより構成される。弾性層はＪＩＳ−Ａ硬度５０度、厚さ２．５ｍｍのシリコンゴムにより構成される。離型層は厚さ５０μｍのＰＦＡにより構成される。コア部分の中空パイプ内部には、熱源（ローラ加熱ヒータ５６）としてのハロゲンランプが配設されている。

加圧ローラ５２も同様の構成を採用している。弾性層は厚さ３ｍｍのシリコンゴムを用いる。これは弾性層により定着ニップを稼ぐためである。加圧ローラ５２のコア部分の中空パイプ内部には、熱源（ローラ加熱ヒータ５７）としてのハロゲンランプが配置されている。

定着ローラ５１と加圧ローラ５２は、所定の押圧力で圧接させて記録材搬送方向において所定幅の加熱・加圧部としての定着ニップ部を形成している。加圧ローラ５２の加圧力は、総圧で３０ｋｇｆとした。このときの定着ニップ部の幅は７ｍｍであった。

４色のトナー像を転写された記録材Ｐは、定着によりトナー像の混色及び記録材Ｐへの固定が行われ、フルカラーのコピー画像が形成される。

その後、光沢化処理を行わない画像は装置外へ排出され、光沢化処理を行う画像は定着装置Ｆ１に搬送される。

（平滑化装置）
図２に平滑化装置（定着装置Ｆ１）の構成図である。図２に示すように、定着装置（平滑化装置）Ｆ１はベルト定着器である。定着装置Ｆ１は、第一定着ローラ１５１、回転ローラ（分離ローラ）１５２、定着ベルト（加熱回転体）１５３、第二定着ローラ（加圧ローラ）１５４、冷却ファン１５５、回転ローラ（テンションローラ）１５９を有する。

分離ローラ１５２は、定着ローラ１５１から所定間隔を保ち配設されている。テンションローラ１５９は、分離ローラ１５２の上側に配設されている。エンドレス（無端状）の定着ベルト１５３は、３本のローラ１５１、１５２、１５９間に懸回張設されている。加圧ローラ（加圧回転体）１５４は、定着ベルト１５３を挟み定着ローラ１５１に対峙して圧接される。

定着ベルト１５３は、ポリイミドの基層１００μｍ上に、フッ素ゴムを１００μm被覆したものである。その定着ベルト表面の平滑性としては、表面粗さが、Ｒｚで１．０μm以下であり、より好ましくは０．３μm以下、さらに好ましくは０．１μm以下である。また、グロス値（測定器は日本電色工業株式会社製ＰＧ−１Ｍ、測定条件は６０°光沢）としては、８０以上のベルトを用いるのが好ましく、本例では表面の光沢度が９０のベルトを用いている。本例では、製造されたベルトの表面に対し後処理工程において特別に「平滑化処理（研磨処理）」を施すことで上述の光沢度を得ている。なお、製造方法によっては「平滑化処理」を特別に施さなくても上述の光沢度を得ることができるのであれば、このようなものも「平滑化された」ベルトと呼ぶことにする。

冷却ファン（定着ベルト冷却手段）１５５は、定着ベルト１５３の内側で、定着ローラ１５１と分離ローラ１５２との間（定着ローラ１５１の記録材搬送方向下流側）に配設されている。冷却ファン１５５は、定着ローラ１５１と分離ローラ１５３との間の定着ベルト部分に送風して、定着ベルト１５３に密着したまま移動する記録材を分離前に冷却する。

定着ローラ１５１、加圧ローラ１５４、分離ローラ１５２、テンションローラ１５９は、互いに実質的に並行に配列されている。

定着ローラ１５１は、同心円状に３層構造を採用しており、コア部分、弾性層、離型層を有している。コア部分は直径４４ｍｍ、厚さ５ｍｍのアルミニウム製中空パイプにより構成される。弾性層はＪＩＳ−Ａ硬度５０度、厚さ３００μｍのシリコンゴムにより構成される。離型層は厚さ５０μｍのＰＦＡにより構成される。コア部分の中空パイプ内部には、熱源（ローラ加熱ヒータ）としてのハロゲンランプ１５８が配設されている。

加圧ローラ１５４も定着ローラ１５１と同様の構成となっている。加圧ローラ１５４の弾性層には厚さ３ｍｍのシリコンゴムを用い、定着ニップを稼いでいる。加圧ローラ１５４は、不図示の加圧ローラ当接離間装置（当接離間手段）により当接離間方向（矢印Ｙ方向）に移動可能であり、定着ベルト１５３に当接した当接位置と、定着ベルト１５３から離間した離間位置に移動可能である。

加圧ローラ１５４は、通常は当接位置に保持されている。加圧ローラ１５４は、トルク伝達機構を介して駆動力を伝達する駆動伝達手段（不図示）が接続され、画像形成装置の作動で当接位置から離間位置へ移動される。

定着ローラ１５１、加圧ローラ１５４は、定着ベルト１５３を挟んで所定の押圧力で圧接させて記録材搬送方向において所定幅の加熱・加圧部としての定着ニップ部Ｎを形成させている。加圧ローラ１５４は、記録材を定着ベルト１５３に密着させる。加圧ローラ１５４の加圧力は、総圧で４９０Ｎ（５０ｋｇｆ）とした。このときの定着ニップ部Ｎの幅は５ｍｍであった。

定着ベルト１５３は、記録材上のトナー像をニップ部にて加熱するためこのトナー像との接触面が平滑化されている。

ここで、定着ローラ１５１の表面硬度は、定着ベルト１５３に合わせて選ぶ必要がある。定着ローラ１５１の表面硬度が軟らかいと定着ベルト１５３が撓んでしまい、トナーを記録材の受容層の中に十分に押し込めずトナー段差が残ったままになってしまう。定着ベルト１５３の硬度が柔らかい場合は、定着ローラ１５１の硬度は十分硬くするために、弾性層を薄くしたり、無くしてＰＦＡの表層のみとしたり、さらには、アルミニウムのコアのみで用いたりしてもよい。

定着ローラ１５１は、不図示の駆動機構により矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される。この定着ローラ１５１の回転駆動により定着ベルト１５３が矢印の時計方向に回動状態になる。分離ローラ１５３・テンションローラ１５９・加圧ローラ１５４は定着ベルト５７の回転に伴い従動回転する。テンションローラ１５９は定着ベルト５７に所定の張力を与えている。

定着ローラ１５１・加圧ローラ１５４内部に配設されるハロゲンランプ１５８に電力が供給され、ハロゲンランプ１５８の発熱により定着ローラ１５１・加圧ローラ１５４が内部加熱されて表面温度が上昇する。定着ローラ１５１・加圧ローラ１５４の表面温度は不図示のサーミスタによって検知され、それらのサーミスタの検知温度が不図示の制御回路にフィードバックされる。制御回路はサーミスタから入力する検知温度が定着ローラ１５１・加圧ローラ１５４に設定した所定の温度に維持されるようにハロゲンランプ１５８に供給する電力を制御する。すなわち、定着ローラ１５１・加圧ローラ１５４を所定の温度に温調管理して定着ニップ部Ｎの温度を所定の定着温度に温度管理する。

ベルト定着器Ｆ側に送られた、表面に未定着トナー画像１５７を有する記録材Ｐは定着ニップ部Ｎの定着ベルト１５３と加圧ローラ１５４との間に導入されて定着ニップ部Ｎを挟持搬送される。記録材Ｐの未定着トナー画像面が定着ベルト１５３の表面に対面する。記録材Ｐは定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく過程で加熱・加圧されて各色トナー像の混色及び記録材Ｐへの固定（定着）が行われる。同時に、記録材Ｐは定着ベルト１５３の表面に密着する。その後、記録材Ｐは定着ベルト１５３に密着した状態で定着ベルト１５３の回転と共に、定着ニップ部Ｎと分離ローラ１５２との間である冷却領域Ｒを搬送される。この冷却領域Ｒにおいて、記録材Ｐは冷却ファン１５５及びそれを囲むエアダクト１５５ａ内を流れるエアフローの作用により強制的に効率よく冷却される。冷却ファン１５５によって紙面に直交するエアフローが生じている。

定着ベルト１５３の表面に密着した記録材Ｐは、冷却領域Ｒで十分に冷却され、分離ローラ１５２により定着ベルト１５３の曲率が変化する領域で定着ベルト５７の表面から自らの剛性（こし）により剥離（曲率分離）される。

定着ベルト冷却手段は、冷却ファン１５５に限らず、接触型の冷却方式でもよいし、ペルチェ素子、ヒートパイプ、水の循環型冷却装置を用いてもよい。

加圧ローラ当接離間装置（当接離間手段）は、ユーザーが表裏両面に光沢付与をする両面モードを選択した際にコントローラ（制御手段）により駆動されるように構成されている。コントローラは、転写材が一回目に定着ニップ部Ｎを通過してから、二回目に定着ニップ部Ｎを通過する前までに、加圧ローラを離間するように当接離間装置の制御を行う。すなわち、記録材の一方の面を平滑化処理した後に他方の面を平滑化処理する際、加圧ローラ１５４を定着ベルト１５３から離間させた状態とする。加圧ローラ離間のタイミングとしては、転写材が一回目の定着ニップ部Ｎを通過した直後に離間することが好ましい。

（記録材Ｐ）
光沢画像形成物を出力するために記録材Ｐとして表面に樹脂からなるトナー受容層（受像層、光沢化層）を持つ記録材を用いる。この場合には、記録材が定着ニップ部Ｎを挟持搬送される過程において定着ニップ部Ｎの熱により、受容層の温度が上昇して軟らかくなり、さらに定着ニップ部Ｎの圧力が加わることによりトナーがその高温の受容層中に埋没される。同時に、記録材は定着ベルト１５３の表面に密着される。その後、記録材は定着ベルト１５３に密着した状態で定着ベルト１５３の回転と共に冷却領域Ｒを搬送されて強制的に効率よく十分に冷却される。そして、分離ローラ１５２により定着ベルト１５３の曲率が変化する領域で定着ベルト１５３の表面から曲率分離する。

このとき、樹脂メディア、トナー像は、鏡面状のベルト表面形状にならって凝固し、記録材表面全面が平滑な面となるので、光沢性に優れた画像を得ることができる。

本発明に用いた記録材Ｐについてさらに詳しく説明すると、このコート紙は最表層のトナー受容層が定着温度付近で溶けることが最大の特徴である。これによりトナー像を記録材に定着する際にトナー像がトナー受容層内に埋め込まれるために上述したトナーによる段差が減少する。

このような具体例を紹介すると、上記した顔料塗工層をもつコート紙に透明樹脂層を設けることによって製造される。

これにより下層に顔料層があり高白色で平滑な面が形成されているため、最表層の樹脂層に顔料を混ぜる必要がなく白色度を上げるといった機能も不要となる。このため、表面の熱可塑性の透明樹脂層は、光沢度を上げることと、トナー像を埋め込むといった機能を優先した設計が可能となる。さらに新規にコート紙を製造しなくても済むといったメリットもある。

このような記録材としては、王子製紙（株）製ＰＯＤスーパーグロスコート紙などが上市されている。

具体的に製造方法の一例を紹介すると、基材上に上記した顔料塗工層を形成したコート紙をベース紙として、ベース紙の片面、または、両面に、熱可塑性樹脂を、グラビアコーター等を用いて塗工することで所望のコート紙を作ることができる。

透明樹脂層を構成する樹脂としては、ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル酸エステル樹脂、スチレン−メタクリル酸エステル樹脂等を用いることができるが、特にポリエステル樹脂を用いることが好ましい。ポリエステル樹脂を構成する多価アルコール成分と多価カルボン酸成分としては、下記のものが例示される。

多価アルコール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ビスフェノールＡにオレフィンオキサイドを付加したモノマー等を用いることができる。

多価カルボン酸成分としては、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、ドデシルコハク酸、ｎ−オクチルコハク酸、ｎ−ドデシルコハク酸、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸、１，２，４−シクロヘキサントリカルボン酸、１，２，４−ナフタレントリカルボン酸、１，２，５−ヘキサントリカルボン酸、１，３−ジカルボキシ−２−メチル−２−メチレンカルボキシプロパン、テトラ（メチレンカルボキシ）メタン、１，２，７，８−オクタンテトラカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸およびこれらの酸の低級アルキルエステル等を用いることができる。

透明樹脂層を構成するポリエステル樹脂は、上記多価アルコール成分の１種以上と多価カルボン酸成分の１種以上との重合により合成される。またトナーの樹脂成分としては、カラートナーではポリエステル樹脂が用いられ、モノクロトナーでは、スチレン−アクリル樹脂が主に用いられていることから、透明樹脂層を形成する熱可塑性樹脂としては、トナーとの相溶性の高いものを選ぶことが好ましい。

したがって、ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル酸エステル樹脂、スチレン−メタクリル酸エステル樹脂等の中から目的に応じて１種或いは２種以上の混合物が使用される。

さらに透明樹脂層には、その透明性を阻害しない範囲内で、顔料、離型剤、導電剤等を含有させることができる。その場合、樹脂層全重量に対し、主成分の樹脂量は８０重量％以上であることが好ましい。さらに透明樹脂層は、温度２０℃、相対湿度８５％において、その表面電気抵抗が８．０×１０８Ω以上になるようにその組成を調整されたものが好ましい。

なお、このような製法に限定されることはなく、表面が定着温度付近で溶ける溶融特性をもつ熱可塑性樹脂層が設けられたコート紙であれば、必ずしも多層構成にする必要はなく、顔料などの様々な添加物を加えてもよいことは言うまでもない。

そのような記録材の中でも本実施例で用いた記録材Ｐは、基材ａとしての坪量１７０ｇ／ｍ２のコート紙（基材）の片面に、受容層Ｐ１としてポリエステル（熱可塑性樹脂）を主成分とした透明樹脂層を１０μｍの厚さで設けたものである。

以上のような構成で画像形成を行った。転写後、未定着の最大のトナー高さは１２μｍであった。

（定着装置Ｆ１の動作）
まず、カラー電子写真記録装置により、記録材Ｐの両面に電子写真画像を形成する。このとき、記録材Ｐの両面に形成されている画像は低光沢であり、６０°グロス値で２０程度であった。この記録材Ｐを定着装置Ｆ１に通すことで、６０°グロス値で１００程度の光沢性に優れた画像を形成することができる。

しかしながら、１回目の定着で第一面目に光沢性に優れた画像としたのち、２回目の定着で再び定着ニップ部Ｎに記録材Ｐを通すと、第一面目の画像面と加圧ローラ１５４が接触し、十分冷却されずに分離されることで、第一面目の光沢性が損なわれてしまう。

そこで、第二面目の定着では、加圧ローラ１５４と定着ローラ１５１を離間し（離間位置）、第一面目の画像面と加圧ローラ１５４が接触しないようにし、記録材Ｐの第二面目と定着ベルト１５３を密着させて画像定着を行う。

第一面目の定着の際、定着ニップ部Ｎを通過する記録材Ｐ両面の表面温度は、記録材Ｐの受像層とトナーのＴｇ（ガラス転移温度）以上の１００℃であり、定着ニップ部Ｎの加圧力が１００ｋｇｆとなっていた。また、記録材Ｐの両面にあるトナーが記録材Ｐ上の受像層に埋め込まれていることを確認した。そして、記録材Ｐを定着ベルト１５３に密着させ分離ローラ１５２で冷却剥離することによって、第一面目に光沢性に優れた画像を得る。

次に、駆動伝達手段を用いて加圧ローラ１５４と定着ローラ１５１を離間し、記録材Ｐを反転した後、記録材Ｐの第二面目の定着を行う。このとき、記録材Ｐの第二面目の表面温度は、記録材Ｐの受像層、トナーのＴｇ以上の１００℃であり、第一面目の表面温度は、記録材Ｐの受像層、トナーのＴｇ以下の５０℃となっていた。

第二面目を定着ベルト１５３に密着させて搬送し、分離ローラ１５２で冷却剥離した。ここで、第二面目の定着では、１回目の定着で既にトナーは記録材Ｐの受像層に埋め込まれているため、加圧する必要なく、定着ベルト１５３に密着させて冷却剥離して平滑性を与えることで、光沢性に優れた画像が得られる。これにより、第一面目と加圧ローラ１５４を当接することなく、第一面目、第二面目の両面に光沢性に優れた画像を形成することができる。

定着装置９の定着温度は１７０℃、プロセススピード２００ｍｍ／ｓとした。定着装置Ｆ１においては、連続プリント時などに、分離ローラ１５２での定着ベルト表面温度を、紙が分離できる温度以下で、なるべく一定に保つことが重要である。こうすることで、連続プリント時にも一定の光沢性をもった記録材を出力することが可能となる。

図３、図４は「当接離間あり」、「当接離間なし」で、連続プリントした場合の加圧ローラ温度、分離ローラ近傍のベルト温度を測定した結果を示す図である。「当接離間あり」とは、記録材Ｐが定着器に入る直前で加圧ローラ１５４を定着ベルト１５３に当接し、記録材Ｐが定着装置Ｆ１から出て行った直後に定着ベルト１５３から離間する場合をいう。「当接離間なし」とは、加圧ローラ１５４を定着ベルト１５３に当接したままの場合をいう。

定着ローラ１５１、加圧ローラ１５４は、回転しながらスタンバイし、定着ローラ１５１の温調温度を１４０℃、加圧ローラ１５４の温調温度を６０℃とした。但し、「当接離間なし」の場合、加圧ローラ１５４の温度は、定着ローラ１５１の温度につられて上昇し、実際は９０℃程度になっている。また、冷却ファン１５５の風量は、通紙しない定常状態で、分離ローラ近傍の定着ベルト表面温度が５０℃になる様に設定した。

この状態で連続プリントを開始すると、「当接離間あり」の条件では、加圧ローラ温度を６０℃近辺で安定して制御できるので、図３に示すように、分離ローラ近傍のベルト温度の変化も５０℃程度と比較的小さく抑えることができる。

一方、「当接離間なし」の条件では、定着ローラ１５１からの熱が、定着ベルト１５３を介して、加圧ローラ１５４に伝わり、加圧ローラ温度は、プリント２０枚付近では、１２０℃に達する。その結果、図４に示すように、分離ローラ近傍の定着ベルト温度は、７５℃に達してしまう。分離ローラ近傍の定着ベルト温度が５５℃と７５℃では、グロス値（測定器：日本電色工業株式会社製ＰＧ−１Ｍ６０°）にして５〜１０程度の差が出る。

このように、加圧ローラ１５４を定着ベルト１５３に当接離間可能としたことにより、出口側の温度をなるべく低く一定に保つことができ、光沢性を損なうことなく記録材Ｐを分離できる。なお、分離ローラ近傍の温度を検知して、冷却ファン１５５の風量を変えることも考えられるが、装置の大型化、コストアップが懸念される。

（実験１）
次に、加圧ローラ１５４の当接離間と光沢性についての実験（実験１）を行った。実験１では、まず、定着ベルト１５３を１４０℃に温調し、加圧ローラ１５４を６０℃に温調にし、定着ローラ１５１、加圧ローラ１５４を回転させながらスタンバイし、定着装置Ｆ１を温度的に平衡に達した状態とする。そして、加圧ローラ１５４の当接離間を以下の条件（実施例１、比較例１）で行い、両面画像を１枚通紙した。表１は実施例１、比較例１でのグロス値と記録材Ｐがベルトに入る直前の加圧ローラ１５４の温度を示す。グロス値は、８０以上が写真調の高光沢として望ましく、さらに好ましくは８５以上である。

実施例１では、定着装置Ｆ１に記録材Ｐが入ってくる直前まで、加圧ローラ１５４を定着ベルト１５３から離間した。比較例１では、加圧ローラ１５４を定着ベルト１５３からずっと当接したままとした。図５は実施例１の加圧ローラ１５４の当接離間の様子と、加圧ローラ１５４の温度推移の様子を模式的に表した図である。図６は比較例１の加圧ローラ１５４の様子と、加圧ローラ１５４の温度推移の様子を模式的に表した図である。

表１から、比較例１のように、加圧ローラ１５４を定着ベルト１５３に当接したままであると、加圧ローラ１５４の温度が上がってしまい片面モードでは、９５あった１面目のグロスが、両面モードでは、６０に落ちてしまうことが分かる。

これは、１面目の既に作られていた高光沢画像が、一旦、加圧ローラ１５４で加熱され、トナー像を冷却固化することなく、加圧ローラ１５４から引き剥がされるので、トナーがオフセットしたりして、トナー面が荒れてしまうためである。

一方、実施例１のように、加圧ローラ１５４を、通常は離間しておいて、記録材Ｐが来る直前のみ、当接するようにする。この場合、片面モードでは、加圧ローラ１５４の温度が下がっている分、当接していた比較例１の９５に比べて、グロスは若干低く９０になってしまう。しかし、両面モードでは、加圧ローラ１５４の温度が６０℃に抑えられているために、１面目のグロスも片面モードに比べて９０から８５に落ちるに留めることができ、両面に光沢性に優れた画像を形成することができる。

[第二実施形態]
次に本発明に係る平滑化装置の第二実施形態について図を用いて説明する。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

図７は本実施形態に係る平滑化装置の構成図である。図７に示すように、本実施形態の定着装置（平滑化装置）Ｆ２は、上記第一実施形態の定着装置Ｆ１の定着ローラ近傍にエアー送風装置（送風手段）Ｗを設けたものである。

エアー送風装置Ｗは、記録材の他方の面を平滑化処理する際、記録材を定着ベルト１５３に吸着させる吸着手段である。エアー送風装置Ｗは、加圧ローラ１５４の記録材搬送方向上流側に設けられ、記録材搬送方向上流側から定着ベルト１５３の定着ローラ１５１と当接した部分に向けて送風する。すなわち、エアー送風装置Ｗは、搬送されてきた記録材Ｐを定着ベルト１５３に密着させる方向に送風する。これにより、記録材Ｐがエアーを受け、記録材Ｐと定着ローラ１５１の密着性が高まる。

記録材Ｐと定着ベルト１５３の密着性が悪い場合、定着ベルト１５３と接している部分は高光沢となり、接していない部分は低光沢となるため、画像内で光沢差が発生してしまう。

上記第一実施形態の定着装置Ｆ１では、加圧ローラ１５４と定着ベルト１５３が離間したことによって、記録材Ｐと定着ベルト１５３の密着性が低下する。そこで、エアー送風装置Ｗを用いて記録材Ｐへ送風することによって、記録材Ｐを定着ベルト１５３に押し付け、密着性を上げ、光沢差の発生を抑制する。

具体的には、第二面目の定着（画像加熱）において、記録材Ｐの搬送方向の上流から下流へ、定着ベルト１５３に搬送されている記録材Ｐに向けて風圧０．１５〜０．７ＭＰａで送風する。これにより、記録材Ｐを定着ベルト１５３に密着させ、冷却ファン１５５まで搬送し、分離ローラ１５２で定着ベルト１５３から冷却剥離する。

風圧が０．１５ＭＰａ以下では良好な密着性を得ることができず、風圧が０．７ＭＰａ以上では風圧によって記録材Ｐが捲れあがってしまう。風圧が０．１５〜０．７ＭＰａの範囲において、良好な密着性が得られる。

上述の如く、本実施形態によれば、第一面目の光沢性を損なうことなく記録材の表裏両面に光沢性に優れた画像を形成することができる。さらに、第二面目の光沢差の発生も抑制できる。

[第三実施形態]
次に本発明に係る平滑化装置の第三実施形態について図を用いて説明する。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

図８に本実施形態に係る平滑化装置の構成図である。図８に示すように、本実施形態の定着装置（平滑化装置）Ｆ３は、上記第一実施形態の定着装置Ｆ１に帯電付与装置Ｃと除電装置Ｄを設けたものである。

帯電付与装置（帯電手段）Ｃは、定着ローラ１５１とともに定着ベルト１５３を挟持するように設けられている。帯電付与装置Ｃは、記録材の他方の面を平滑化処理する際、記録材を定着ベルト１５３に吸着させる吸着手段であり、記録材を定着ベルト１５３に静電的に吸着させる吸着帯電手段である。帯電付与装置Ｃは、定着ベルト１５３を帯電して記録材Ｐを定着ベルト１５３に静電吸着させ、記録材Ｐと定着ベルト１５３の密着性を高めている。

除電装置（除電手段）Ｄは、分離ローラ１５２に当接するように設けられている。除電装置Ｄは、分離ローラ１５２を介して定着ベルト１５３を除電することで記録材Ｐを定着ベルト１５３から分離可能とする。

記録材Ｐと定着ベルト１５３の密着性が悪い場合、記録材Ｐと定着ベルト１５３の密着性が場所によって違うことにより画像面内の光沢差が生じてしまう。そこで、帯電付与装置Ｃと除電装置Ｄを用いて記録材Ｐを定着ベルト１５３に静電吸着し密着させ、密着性を上げている。

具体的には、第二面目の定着（画像加熱）で、帯電付与装置Ｃを用いて定着ベルト１５３を帯電し、記録材Ｐを定着ベルト１５３に静電吸着させて密着させた後、冷却ファン１５５まで搬送する。そして、除電装置Ｄで定着ベルト１５３を除電して、分離ローラ１５２で定着ベルト１５３から冷却剥離する。

これにより、記録材Ｐと定着ベルト１５３との密着性が高まり、記録材Ｐと定着ベルト１５３との接触状態の差がなくなる。従って、本実施形態によれば、第一面目の光沢性を損なうことなく記録材の表裏両面に光沢性に優れた画像を形成することができるとともに、さらに、第二面目の光沢差の発生も抑制できる。

[第四実施形態]
次に本発明に係る平滑化装置の第四実施形態について図を用いて説明する。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

図９は本実施形態に係る平滑化装置の構成図である。図９に示すように、本実施形態に係る定着装置（平滑化装置）Ｆ４は、上記第一実施形態の定着装置Ｆ１に加圧ローラ冷却装置（加圧ローラ冷却手段）１６１を設けたものである。

冷却装置１６１は、加圧ローラ１５４の長手方向に平行に、複数個並べて使用される。冷却装置１６１は、加圧ローラ１５４を記録材幅方向（記録材搬送方向と直交する方向）に均一に冷却する。

（実験２）
次に、加圧ローラ１５４の当接離間と光沢性についての実験（実験２）を行った。実施例１は上記第一実施形態の実施例１である。実施例４では、加圧ローラ１５４を１００℃に温調し、１面目の記録材Ｐが定着装置Ｆ４を抜けた後、加圧ローラ１５４を離間し、冷却装置１６１で加圧ローラ１５４を冷却する。冷却された後は、冷却された加圧ローラ１５４が当接し、２面目の記録材Pを定着装置Ｆ４に通す。

表２は実施例１、実施例４でのグロス値と記録材Ｐが定着装置Ｆ４に入る直前の加圧ローラ１５４の温度を示す。

表２から、実施例４では、「離間機構」に「冷却機構」も加えることで、両面モードの1面目作成時と2面目作成時の加圧ローラ温度を変化させることが可能となる。こうすることで、実施例1に比べて、両面モードで作成した場合の1面目のグロスが85→90にアップさせることが可能である。従って、実施例１に比べて１面目の光沢性をさらに向上させることができる。

なお、コストダウンのために、冷却ファン１５５と加圧ローラ冷却装置１６１を共有化し、共通の冷却手段としてもよい。その際、それぞれの冷却対象箇所（定着ベルト１５３、加圧ローラ１５４）にエアーを導くエアダクトを設ける。

第一実施形態に係る画像形成装置の構成図である。 第一実施形態に係る平滑化装置の構成図である。 連続プリントした場合の加圧ローラ温度、分離ローラ近傍のベルト温度を測定した結果を示す図である。 連続プリントした場合の加圧ローラ温度、分離ローラ近傍のベルト温度を測定した結果を示す図である。 実施例１の加圧ローラの当接離間の様子と、加圧ローラの温度推移の様子を模式的に表した図である。 比較例１の加圧ローラの様子と、加圧ローラの温度推移の様子を模式的に表した図である。 第二実施形態に係る平滑化装置の構成図である。 第三実施形態に係る平滑化装置の構成図である。 第四実施形態に係る平滑化装置の構成図である。

符号の説明

Ｃ …帯電付与装置
Ｄ …除電装置
Ｆ …定着装置
Ｎ …定着ニップ部
Ｐ …記録材
Ｒ …冷却領域
Ｗ …エアー送風装置
１ …現像器
３ …感光ドラム
４ …クリーナー
９ …定着装置
１２ …レジストローラ
２４ …転写帯電器
３２ …分離帯電器
５０ …塗布ローラ
５１ …定着ローラ
５２ …加圧ローラ
５３ …溜め
５４、５５ …耐熱性クリーニング部材
５６、５７ …ローラ加熱ヒータ
５８ …サーミスタ
６２ …搬送部
１３０ …転写ベルト
１５１ …定着ローラ
１５２ …分離ローラ
１５３ …定着ベルト
１５４ …加圧ローラ
１５５ …冷却ファン
１５５ａ …エアダクト
１５７ …未定着トナー画像
１５８ …ハロゲンランプ
１５９ …テンションローラ
１６１ …加圧ローラ冷却装置

Claims (4)

1. 複数のローラで懸回張設され、記録材上のトナー像をニップ部にて加熱するためこのトナー像との接触面が平滑化された加熱回転体と、前記複数のローラのうちの１つのローラに対向して加熱回転体との間でニップ部を形成し前記ニップ部で記録材を加熱回転体に密着させる加圧回転体と、加熱回転体に密着したまま移動する記録材を分離前に冷却する冷却手段と、を有する平滑化装置において、
   加熱回転体は、前記接触面のグロス値が８０以上であり、
   表面にトナー受容層を持つ記録材の両面にトナー像を形成する場合に、加圧回転体を加熱回転体に対する当接又は離間させるタイミングは、前記トナー受容層を持つ一方の面を平滑化処理する記録材が前記ニップ部に入る直前に当接させ、前記一方の面を平滑化処理した記録材が前記ニップ部を通過した直後に離間させ、
   記録材の前記一方の面を平滑化処理した後に前記トナー受容層を持つ他方の面を平滑化処理する際、加圧回転体を加熱回転体から離間させた状態とすることを特徴とする平滑化装置。
2. 記録材の他方の面を平滑化処理する際、記録材を上記加熱回転体に吸着させる吸着手段を有することを特徴とする請求項１の平滑化装置。
3. 上記吸着手段は記録材を上記加熱回転体に静電的に吸着させる吸着帯電手段を有することを特徴とする請求項２の平滑化装置。
4. 前記吸着手段は記録材を上記加熱回転体に吸着させる方向に送風する送風手段を有することを特徴とする請求項２の平滑化装置。

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