(57)【要約】【課題】  複数の定着ニップ部が形成される定着装置において、画像ずれの発生を防止する。【解決手段】  加圧ローラ４２がベルト４４を定着ローラ４１に押し付けることによって形成される第１ニップ部、剥離ローラ４３がベルト４４を定着ローラ４１に押し付けることによって形成される第２ニップ部、第１ニップ部と第２ニップ部との間で定着ローラに接触しているものの押圧力を付与されていない仮想ニップ部のうち、最も入紙側に配置される第１ニップ部において、当該ニップ部を通過する記録紙上のトナー像を、低温オフセットを生じない状態まで加熱する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の温度に加熱される定着部材と、未定着トナー像が形成された記録紙に上記定着部材方向への押圧力を付与する複数の押圧部材とを備え、上記定着部材と上記各押圧部材との間に形成される各定着ニップ部に上記記録紙を通過させることにより、上記未定着トナー像の定着を行う定着装置において、
上記定着部材における上記記録紙との対向面の温度である定着温度と、
上記各定着ニップ部のうち記録紙搬送方向の最上流側に位置する定着ニップ部である第１ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第１ニップ通過時間とを、
上記未定着トナー像が低温オフセットを生じない温度まで加熱される条件に設定したことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
上記定着温度と上記第１ニップ通過時間とが、
上記未定着トナー像における最も上記記録紙側の温度が、上記第１ニップ部の出口において、上記未定着トナー像のトナー流出開始温度以上となるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
上記定着温度と上記第１ニップ通過時間とが、
上記第１ニップ通過時間をｔｎ１（秒）、上記トナー流出開始温度をＴｉ（℃）、上記定着温度をＴとした場合に、
ｔｎ１≧０．０００６Ｔｉ−０．０００２４Ｔ＋０．００１５
を満たすように設定されていることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
上記定着部材および上記押圧部材が、上記記録紙の搬送方向に略垂直な方向を回転軸として回転するローラであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
上記第１ニップ部を形成する押圧部材は、芯金上に弾性層が被覆され、上記記録紙の搬送方向に略垂直な方向を回転軸として回転する弾性ローラであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
上記記録紙の搬送方向に略垂直な方向を回転軸として回転する複数の支持ローラと、上記支持ローラに懸架されたベルトとを備え、
上記各押圧部材が上記ベルトを上記定着部材に押し付けることにより、上記ベルトと上記定着部材との間に上記各定着ニップ部が形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項７】
上記複数の押圧部材の少なくとも１つが、非回転部材であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項８】
上記非回転部材が、上記第１ニップ部を形成していることを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
【請求項９】
上記第１ニップ部を形成する押圧部材は、記録紙搬送方向に略垂直な方向を回転軸として回転するローラであり、
上記非回転部材からなる押圧部材によって形成される定着ニップである非回転ニップ部が、上記第１ニップ部の記録紙搬送方向下流側に形成されており、
上記第１ニップ部の記録紙搬送方向下流側の端部と、上記非回転ニップ部の記録紙搬送方向上流側の端部との距離が、３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
【請求項１０】
上記第１ニップ部を形成する押圧部材と、当該押圧部材に対して上記記録紙の搬送方向下流側に配置される押圧部材との間に、上記記録紙の搬送方向を規制するガイド部材が備えられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１１】
所定の温度に加熱される定着部材と、未定着トナー像が形成された記録紙に上記定着部材方向への押圧力を付与する複数の押圧部材とを備え、上記定着部材と上記各押圧部材との間に形成される各定着ニップ部に上記記録紙を通過させることにより、上記未定着トナー像の定着を行う定着装置において、
上記各定着ニップ部のうち記録紙搬送方向の最上流側に位置する定着ニップ部である第１ニップ部と、上記第１ニップ部よりも記録紙搬送方向の下流側に位置する第２ニップ部と、上記第１ニップ部と第２ニップ部との間の領域である仮想ニップ部とを備え、
上記第１ニップ部および仮想ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第１・仮想ニップ通過時間と、上記定着部材における上記記録紙との対向面の温度である定着温度とが、上記未定着トナー像が高温オフセットを生じない条件に設定されていることを特徴とする定着装置。
【請求項１２】
上記第１ニップ部よりも記録紙搬送方向の下流側に位置する第２ニップ部と、上記第１ニップ部と第２ニップ部との間の領域である仮想ニップ部とを備え、
上記第１ニップ部および仮想ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第１・仮想ニップ通過時間と、上記定着部材における上記記録紙との対向面の温度である定着温度とが、上記未定着トナー像が高温オフセットを生じない条件に設定されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１３】
上記定着温度と上記第１・仮想ニップ通過時間とを、
上記未定着トナー像における最も上記定着部材側の温度が、上記仮想ニップ部の出口において、上記未定着トナー像におけるトナーの４ｍｍ降下温度以下となるように設定したことを特徴とする請求項１１または１２に記載の定着装置。
【請求項１４】
上記定着温度と上記第１・仮想ニップ通過時間とが、
上記第１・仮想ニップ通過時間をｔｎ２（秒）、上記トナーの４ｍｍ降下温度をＴ４ｍｍ（℃）、上記定着温度をＴとした場合に、
ｔｎ２≦０．００２３Ｔ４ｍｍ−０．００２Ｔ＋０．２０７８
を満たすように設定されていることを特徴とする請求項１３に記載の定着装置。
【請求項１５】
所定の温度に加熱される定着部材と、未定着トナー像が形成された記録紙に上記定着部材方向への押圧力を付与する複数の押圧部材との間に形成される各定着ニップ部に上記記録紙を通過させることにより、上記未定着トナー像の定着を行う定着方法であって、
上記未定着トナー像を、上記各定着ニップ部のうち記録紙搬送方向の最上流側に位置する定着ニップ部である第１ニップ部において、低温オフセットを生じない温度まで加熱することを特徴とする定着方法。
【請求項１６】
上記未定着トナー像を、上記第１ニップ部において、トナー流出開始温度以上まで加熱することを特徴とする請求項１５に記載の定着方法。
【請求項１７】
上記未定着トナー像における最も上記記録紙側の温度を、上記第１ニップ部において、トナー流出開始温度以上まで加熱するための、上記定着部材における上記記録紙との接触面の温度である定着温度と上記第１ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第１ニップ通過時間とを、上記定着部材および上記未定着トナー像を解析モデルとする理論計算によって算出することを特徴とする請求項１６に記載の定着方法。
【請求項１８】
上記定着部材における上記記録紙との接触面の温度である定着温度と上記第１ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第１ニップ通過時間とを、
上記第１ニップ通過時間をｔｎ１（秒）、上記トナー流出開始温度をＴｉ（℃）、上記定着温度をＴとした場合に、
ｔｎ１≧０．０００６Ｔｉ−０．０００２４Ｔ＋０．００１５
を満たすように設定することを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の定着方法。
【請求項１９】
所定の温度に加熱される定着部材と、未定着トナー像が形成された記録紙に上記定着部材方向への押圧力を付与する複数の押圧部材とを備え、上記定着部材と上記各押圧部材との間に形成される各定着ニップ部に上記記録紙を通過させることにより、上記未定着トナー像の定着を行う定着装置において、
上記各定着ニップ部のうち記録紙搬送方向の最上流側に位置する定着ニップ部を第１ニップ部とし、上記第１ニップ部よりも記録紙搬送方向の下流側に位置する定着ニップ部を第２ニップ部とし、上記第１ニップ部と第２ニップ部との間の領域を仮想ニップ部としたときに、
上記第１ニップ部および仮想ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第１・仮想ニップ通過時間と、上記定着部材における上記記録紙との対向面の温度である定着温度とを、上記未定着トナー像が高温オフセットを生じない条件に設定することを特徴とする定着方法。
【請求項２０】
上記第１ニップ部よりも記録紙搬送方向の下流側に位置する定着ニップ部を第２ニップ部とし、上記第１ニップ部と第２ニップ部との間の領域を仮想ニップ部としたときに、
上記第１ニップ部および仮想ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第１・仮想ニップ通過時間と、上記定着部材における上記記録紙との対向面の温度である定着温度とを、上記未定着トナー像が高温オフセットを生じない条件に設定することを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の定着方法。
【請求項２１】
上記定着温度と上記第１・仮想ニップ通過時間とを、
上記未定着トナー像における最も上記定着部材側の温度が、上記仮想ニップ部の出口において、上記未定着トナー像におけるトナーの４ｍｍ降下温度以下となるように設定することを特徴とする請求項１９または２０に記載の定着方法。
【請求項２２】
上記未定着トナー像における最も上記定着部材側の温度が、上記仮想ニップ部の出口において、上記未定着トナー像におけるトナーの４ｍｍ降下温度以下となるようにするための、上記定着温度と上記第１・仮想ニップ通過時間とを、上記定着部材および上記未定着トナー像を解析モデルとする理論計算によって算出することを特徴とする請求項２１に記載の定着方法。
【請求項２３】
上記定着温度と上記第１・仮想ニップ通過時間とを、
上記第１・仮想ニップ通過時間をｔｎ２（秒）、上記トナーの４ｍｍ降下温度をＴ４ｍｍ（℃）、上記定着温度をＴとした場合に、
ｔｎ２≦０．００２３Ｔ４ｍｍ−０．００２Ｔ＋０．２０７８
を満たすように設定することを特徴とする請求項１９〜２２のいずれか１項に記載の定着方法。
【請求項２４】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置において、記録紙上の未定着トナー像を接触加熱定着する定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写装置やプリンター、ファクシミリ装置等の、電子写真方式の画像形成装置（印刷装置）には、感光体ドラム、帯電装置、露光装置、現像装置、転写装置、定着装置等が設けられている。
【０００３】
このような画像形成装置では、帯電装置によって帯電させた感光体ドラムの感光面（静電潜像面）に対して、露光装置による露光を行って静電潜像を形成する。そして、形成した静電潜像を現像装置においてトナー（現像剤）によって現像し、トナー像（可視像）を生成する。そして、このトナー像を、転写装置によって記録紙（記録材；普通紙やＯＨＰ記録紙等の印刷媒体）に転写した後、定着装置によって定着するように設定されている。
【０００４】
定着装置は、加熱や加圧によって記録紙などの記録媒体に対してトナーを定着させるものである。定着装置としては、一方が加熱された１対のローラ間（定着ローラと加圧ローラとの間）に形成された圧接領域に未定着トナー像を通過させることにより定着を行うローラ対方式の定着装置が一般的である。
【０００５】
定着ローラとしては、例えば、アルミニウムなどの、金属製の中空芯金の表面に、弾性層が形成され、芯金の内部に加熱源としてハロゲンランプが配置されており、定着ローラ表面に設けた温度センサの信号に基づいて図示しない温度制御回路がハロゲンランプをオン、オフ制御し、定着ローラ表面の温度を一定に保つように構成されたものが用いられる。
【０００６】
また、加圧ローラとしては、芯金上に被覆層としてシリコンゴムなどの耐熱性弾性層を設けたものが用いられる。そして、加圧ローラと定着ローラとが圧接された時に、この弾性層が弾性変形することによって所定のニップ領域（ニップ部、押圧部）が形成される。そして、このニップ領域に未定着トナー像が形成された記録紙を通過させ、トナー像を熱溶融することによって定着が行われる。
【０００７】
ところで、ローラ対方式の定着装置では、トナー像を定着させるために記録紙に加えるべき熱はトナーの熱特性等によって決まる。言い換えれば、トナー像に所定の熱を与えなければ定着させることができない。このため、例えば、より高速に定着しようとする場合、定着速度に応じてニップ幅（ニップ領域の記録紙搬送方向の幅）を広くする必要がある。
【０００８】
ニップ幅を広くするためには、両ローラ間の荷重（押圧力）を大きくする、弾性体の厚みを厚くする、ローラ径を大きくする等の方法が有る。しかし、ローラ間の荷重を大きくすると、ローラの撓みが発生し、ニップ幅が軸方向（ローラの回転軸方向）に均一に形成されなくなり、搬送性や画質に影響が出る。また、弾性体を厚くしたり、ローラ径を大きくしたりするのは、画像品質上問題ないが、装置の大型化や熱容量の増大に伴ってウォームアップ時間が長くなるといった問題がある。
【０００９】
これらの問題点を解決し、より高速化に対応できるようにするため、例えば、特許文献１には、複数の加圧ローラを用いることで複数の定着ニップ部を形成した定着装置が提案されている。また、特許文献２、特許文献３等には、複数の加圧ローラとこれらに掛け渡された加圧ベルトとを用いることで複数かつ幅広の定着ニップ部を形成した定着装置が提案されている。さらに、特許文献４、特許文献５等には、複数のローラに懸架された定着ベルトを用いることで複数かつ幅広の定着ニップ部を形成した定着装置が提案されている。
【００１０】
これらの定着装置の場合、従来のローラ対方式からなる定着装置に比べ、複数形成された幅広の定着ニップ部によって、記録紙上の未定着トナー像に長時間熱を与えることにより、トナーを十分に溶融させ、高速化に対応している。
【特許文献１】特開平３−２６７９７５号公報（公開日：１９９１年１１月２８日）
【特許文献２】特開平５−１５８３６５号公報（公開日：１９９３年６月２５日）
【特許文献３】特開平１０−３０７４９３号公報（公開日：１９９８年１１月１７日）
【特許文献４】特開平９−１３８５９８号公報（公開日：１９９７年５月２７日）
【特許文献５】特開２００３−７６２０２号公報（公開日：２００３年３月１４日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記した従来の技術では、プロセス速度（定着処理の速度）を速くしていくと、画像欠陥が生じるという問題がある。
【００１２】
実際に、本願発明の発明者らが、上記したような複数の定着ニップ部を有する定着装置を用いて定着実験を行ったところ、いずれの定着装置においても、プロセス速度を速くしていくと、特にトナー像が１００％印字されたソリッド画像部（所謂、ベタ画像部）において、ミクロな濃淡むらによる画像欠陥が発生した。
【００１３】
また、この画像欠陥を詳細に分析したところ、画像欠陥は、記録紙上で部分的に発生するトナー像の位置ずれ（画像ずれ）に起因していることがわかった。また、この位置ずれがひどい場合、トナー像がずれた部分では下地の記録紙が露出してしまうことから、濃度低下を生じてしまう場合もある（以降の説明では、これらの画像欠陥を画像ずれと記す。）。
【００１４】
また、上記した従来の技術では、上記複数の定着ニップ部同士の間隔を広くすると、高温オフセットによる画像欠陥（高温オフセットのような画像欠陥）が生じるという問題がある。すなわち、加熱部材と第１の押圧部材（加圧部材）とによって最も入紙側に形成される定着ニップ部（第１ニップ部）と、この第１ニップ部よりも用紙搬送方向の下流側に加熱部材と第２の押圧部材とによって形成される定着ニップ部（第２ニップ部）との間における、押圧部材が当接していない部分（仮想ニップ部）の用紙搬送方向の幅を広くしていくと、高温オフセットによる画像欠陥が生じてしまう。
【００１５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、複数の定着ニップ部を有する定着装置において、画像ずれや高温オフセットによる画像欠陥を生じることなく、高速化が可能な定着方法および定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の定着装置は、上記の課題を解決するために、所定の温度に加熱される定着部材と、未定着トナー像が形成された記録紙に上記定着部材方向への押圧力を付与する複数の押圧部材とを備え、上記定着部材と上記各押圧部材との間に形成される各定着ニップ部に上記記録紙を通過させることにより、上記未定着トナー像の定着を行う定着装置において、上記定着部材における上記記録紙との対向面の温度である定着温度と、上記各定着ニップ部のうち記録紙搬送方向の最上流側に位置する定着ニップ部である第１ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第１ニップ通過時間とを、上記未定着トナー像が低温オフセットを生じない温度まで加熱される条件に設定したことを特徴としている。なお、上記記録紙は、紙からなるものに限定されるものではなく、トナー像が形成されるシート状の印刷媒体全般を意味するものであり、例えばＯＨＰ用シートなども含む。
【００１７】
定着部材と複数の押圧部材とによって複数の定着ニップ部が形成される場合、記録紙の通紙方向から見て、最上流側に位置する第１の押圧部材により形成される第１ニップ部と、その下流側に形成される定着ニップ部との間は、定着ニップ部が形成されないかもしくは、見かけ上定着ニップ部が形成されていても、ほとんど定着圧力がかかっていない状態のニップ部（仮想ニップ部）が形成されることになる。ここで、第１ニップ部では押圧部材により定着部材、トナー、記録紙のそれぞれが密着しているが、第１ニップ部通過後、その下流側のニップ部に至るまでの領域（仮想ニップ部）では、押圧部材が存在しないために、定着部材と記録紙との間で若干の隙間が生じる。この時、第１ニップ部でのトナーの溶融状態が不十分であると、トナー像の一部は定着部材側に付着していわゆる低温オフセット現象を生じ、第１ニップ部を通過後、次のニップ部に至るまでの領域（仮想ニップ部）で定着部材と記録紙との間で微少な位置ズレが生じた場合、次のニップ部で定着部材と記録紙とが再度密着すると、画像ずれが生じてしまう。
【００１８】
これに対して、上記の構成によれば、定着部材の定着温度と、第１ニップ部のニップ通過時間（第１ニップ通過時間）とが、未定着トナー像を低温オフセットが生じない温度まで加熱する条件に設定されている。これにより、第１ニップ部通過後の低温オフセット、すなわち、未定着トナーが第１ニップ部通過後に定着部材に付着してしまうことを防止できる。したがって、例えばプロセス速度を高速化させた場合でも、画像ずれが生じることを確実に防止することができる。
【００１９】
また、上記定着温度と上記第１ニップ通過時間とが、上記未定着トナー像における最も上記記録紙側の温度が、上記第１ニップ部の出口において、上記未定着トナー像のトナー流出開始温度以上となるように設定されていてもよい。ここで、トナー流出開始温度とは、熱溶融特性測定装置、例えばフローテスター（株式会社島津製作所製ＣＦＴ−５００）を用いて、トナー粉末を装置にセットし、ダイ孔径：径１ｍｍ高さ１ｍｍ、荷重２０ｋｇｆ／ｃｍ２、６℃／分で等速昇温させて測定したときに、トナーの溶融が始まり、トナーに荷重をかけるピストンが降下し始める値と定義する。また同様の測定で、ピストンが４ｍｍ降下したときの温度を４ｍｍ降下温度と定義する。
【００２０】
上記の構成によれば、未定着トナー像が第１ニップ部においてトナー流出開始温度以上の温度まで加熱される。このため、第１ニップ通過後に低温オフセットが生じることを確実に防止できる。したがって、画像ずれの発生を防止することができる。
【００２１】
また、上記定着温度と上記第１ニップ通過時間とが、上記第１ニップ通過時間をｔｎ１（秒）、上記トナー流出開始温度をＴｉ（℃）、上記定着温度をＴとした場合に、ｔｎ１≧０．０００６Ｔｉ−０．０００２４Ｔ＋０．００１５を満たすように設定されていてもよい。
【００２２】
上記の構成によれば、未定着トナー像を第１ニップ部においてトナー流出開始温度以上の温度まで加熱することができる。このため、第１ニップ通過後に低温オフセットが生じることを防止できるので、画像ずれの発生を防止することができる。また、上記の数式を用いて未定着トナー像がトナー流出開始温度以上となる定着温度および第１ニップ通過時間を設定することにより、定着温度および第１ニップ通過時間を実験や解析で求めることなく、画像ずれを適切に防止することができる。
【００２３】
また、上記定着部材および上記押圧部材が、上記記録紙の搬送方向に略垂直な方向を回転軸として回転するローラであってもよい。
【００２４】
このように、定着部材および押圧部材をローラで構成することにより、簡易な構成で、複数のニップ部を有する定着装置を実現することができる。
【００２５】
また、上記第１ニップ部を形成する押圧部材は、芯金上に弾性層が被覆され、上記記録紙の搬送方向に略垂直な方向を回転軸として回転する弾性ローラであってもよい。
【００２６】
上記の構成によれば、第１ニップ部を形成する押圧部材を弾性ローラとすることで、第１ニップ部のニップ幅を十分広く設定することができる。このため、第１ニップ部で要求される定着条件（ニップ通過時間）を容易に実現することができる。
【００２７】
また、上記記録紙の搬送方向に略垂直な方向を回転軸として回転する複数の支持ローラと、上記支持ローラに懸架されたベルトとを備え、上記各押圧部材が上記ベルトを上記定着部材に押し付けることにより、上記ベルトと上記定着部材との間に上記各定着ニップが形成される構成としてもよい。
【００２８】
上記の構成によれば、第１ニップ部から排出された記録紙は、ベルトと定着部材との間に挟みこまれて搬送されるので、搬送不良が生じることを防止できる。つまり、ベルトがない場合には、第１ニップ部と、その下流側に位置する押圧部材によって形成されるニップ部との間には、記録紙の搬送方向を規制するものがない。このため、記録紙が第１ニップ部を通過した後、その下流側に位置する押圧部材によって形成されるニップ部に突入するまでに、搬送方向が変わってしまい、搬送不良を生じる可能性がある。しかしながら、上記のようなベルトを設けることで、第１ニップ部から排出された記録紙は、ベルトと定着部材との間に挟みこまれて搬送されるので、搬送不良が生じることを防止できる。
【００２９】
また、上記複数の押圧部材の少なくとも１つが、非回転部材であってもよい。押圧部材を非回転部材、すなわち加圧パッドとすることにより、その押圧部材によって形成される定着ニップ部の通紙方向の幅であるニップ幅を、定着装置の大型化を行うことなく、より広くすることができる。
【００３０】
また、上記非回転部材が、上記第１ニップ部を形成していてもよい。これにより、第１ニップ部のニップ幅（第１ニップ幅）を広くし、上記第１ニップ通過時間を長くすることができる。このため、例えばプロセス速度が速い場合でも、第１ニップ通過時間および定着温度を、上記未定着トナー像が低温オフセットを生じない温度まで加熱される条件に設定することが容易になる。
【００３１】
また、上記第１ニップ部を形成する押圧部材は、記録紙搬送方向に略垂直な方向を回転軸として回転するローラであり、上記非回転部材からなる押圧部材によって形成される定着ニップである非回転ニップ部が、上記第１ニップ部の記録紙搬送方向下流側に形成されており、上記第１ニップ部の記録紙搬送方向下流側の端部と、上記非回転ニップ部の記録紙搬送方向上流側の端部との距離が、３ｍｍ以下であってもよい。
【００３２】
上記の構成によれば、上記第１ニップ部と非回転ニップ部とが連続あるいは近接した状態となるので、実質上、上記第１ニップ部と上記非回転ニップ部とが連続した一体のニップ部として作用する。このため、画像ずれを効果的に防止することができる。
【００３３】
また、上記第１ニップ部を形成する押圧部材と、当該押圧部材に対して上記記録紙の搬送方向下流側に配置される押圧部材との間に、上記記録紙の搬送方向を規制するガイド部材を備えてもよい。
【００３４】
上記の構成によれば、第１ニップ部から排出された記録紙は、上記ガイド部材によって搬送方向を規制されながら次のニップ部に搬送されるので、搬送不良が生じることを防止できる。
【００３５】
本発明の他の定着装置は、上記の課題を解決するために、所定の温度に加熱される定着部材と、未定着トナー像が形成された記録紙に上記定着部材方向への押圧力を付与する複数の押圧部材とを備え、上記定着部材と上記各押圧部材との間に形成される各定着ニップ部に上記記録紙を通過させることにより、上記未定着トナー像の定着を行う定着装置において、上記各定着ニップ部のうち記録紙搬送方向の最上流側に位置する定着ニップ部である第１ニップ部と、上記第１ニップ部よりも記録紙搬送方向の下流側に位置する第２ニップ部と、上記第１ニップ部と第２ニップ部との間の領域である仮想ニップ部とを備え、上記第１ニップ部および仮想ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第１・仮想ニップ通過時間と、上記定着部材における上記記録紙との対向面の温度である定着温度とが、上記未定着トナー像が高温オフセットを生じない条件に設定されていることを特徴としている。
【００３６】
あるいは、上記したいずれかの定着装置において、上記第１ニップ部よりも記録紙搬送方向の下流側に位置する第２ニップ部と、上記第１ニップ部と第２ニップ部との間の領域である仮想ニップ部とを備え、上記第１ニップ部および仮想ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第１・仮想ニップ通過時間と、上記定着部材における上記記録紙との対向面の温度である定着温度とが、上記未定着トナー像が高温オフセットを生じない条件に設定されている構成としてもよい。
【００３７】
定着部材と複数の押圧部材とによって複数の定着ニップ部が形成される場合、記録紙の通紙方向から見て、最上流側に位置する第１の押圧部材により形成される第１ニップ部と、その下流側に形成される定着ニップ部である第２ニップ部との間には、定着ニップ部が形成されないか、もしくは、見かけ上は定着ニップ部が形成されていても、ほとんど定着圧力がかかっていない状態のニップ部（仮想ニップ部）が形成されることになる。
【００３８】
このような仮想ニップ部では、定着部材の回転速度（周方向速度）と記録紙の搬送速度との速度差が生じる場合がある。このとき、未定着トナー像のトナーが必要以上に加熱されていると、必要以上に加熱されたトナーは粘度が低下しているので、トナー表面が分断してしまい、高温オフセットによる画像欠陥が生じてしまう。つまり、仮想ニップ部でトナーが必要以上に加熱されると、トナーは高温オフセットが発生する温度まで溶融してしまい粘度が低下するので、定着部材と記録紙との間で微少な位置ズレが生じた場合に、トナーが分断し、高温オフセットによる画像欠陥（高温オフセットのような画像欠陥）が生じる。
【００３９】
これに対して、上記の構成によれば、上記第１ニップ部および仮想ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第１・仮想ニップ通過時間と、上記定着部材における上記記録紙との対向面の温度である定着温度とが、上記未定着トナー像が高温オフセットを生じない条件に設定されている。この場合、記録紙上の未定着トナー像は、第１ニップ部および仮想ニップ部を通過する間に、高温オフセットが生じない程度に加熱される。これにより、定着部材と記録紙との間で微少な位置ズレが生じた場合でも、トナーの分断が起こることを防止することができるので、高温オフセットによる画像欠陥を防止することができる。
【００４０】
この場合、上記定着温度と上記第１・仮想ニップ通過時間とを、上記未定着トナー像における最も上記定着部材側の温度が、上記仮想ニップ部の出口において、上記未定着トナー像におけるトナーの４ｍｍ降下温度以下となるように設定してもよい。ここで、トナーの４ｍｍ降下温度は、熱溶融特性測定装置を用いて、トナー粉末を装置にセットし、ダイ孔径：径１ｍｍ高さ１ｍｍ、荷重２０ｋｇｆ／ｃｍ２、６℃／分で等速昇温させて測定したときに、トナーの溶融が始まり、トナーに荷重をかけるピストンが４ｍｍ降下するときの温度である。
【００４１】
上記の構成によれば、未定着トナー像の温度が第１ニップ部および仮想ニップ部において、トナーの４ｍｍ降下温度を上回らない程度に加熱される。このため、仮想ニップ部において高温オフセットが生じることを確実に防止できる。したがって、高温オフセットによる画像欠陥の発生を防止することができる。
【００４２】
また、上記定着温度と上記第１・仮想ニップ通過時間とが、上記第１・仮想ニップ通過時間をｔｎ２（秒）、上記トナーの４ｍｍ降下温度をＴ４ｍｍ（℃）、上記定着温度をＴとした場合に、ｔｎ２≦０．００２３Ｔ４ｍｍ−０．００２Ｔ＋０．２０７８を満たすように設定されていてもよい。
【００４３】
上記の構成によれば、未定着トナー像は、第１ニップ部および仮想ニップ部において、トナーの４ｍｍ降下温度を上回らない程度に加熱される。このため、仮想ニップ部において高温オフセットが生じることを防止できるので、高温オフセットによる画像欠陥の発生を防止することができる。また、上記の数式を用いて、仮想ニップ部出口における未定着トナー像の温度がトナーの４ｍｍ降下温度以下となる定着温度および第１・仮想ニップ通過時間を設定することにより、定着温度および第１・仮想ニップ通過時間を実験や解析で求めることなく、高温オフセットによる画像欠陥を適切に防止することができる。
【００４４】
本発明の定着方法は、上記の課題を解決するために、所定の温度に加熱される定着部材と、未定着トナー像が形成された記録紙に上記定着部材方向への押圧力を付与する複数の押圧部材との間に形成される各定着ニップ部に上記記録紙を通過させることにより、上記未定着トナー像の定着を行う定着方法であって、上記未定着トナー像を、上記各定着ニップ部のうち記録紙搬送方向の最上流側に位置する定着ニップ部である第１ニップ部において、低温オフセットを生じない温度まで加熱することを特徴としている。
【００４５】
上記の方法によれば、上記未定着トナー像を、上記第１ニップ部において、低温オフセットを生じない温度まで加熱する。これにより、画像ずれが生じることを確実に防止することができる。
【００４６】
また、上記未定着トナー像を、上記第１ニップ部において、トナー流出開始温度以上まで加熱するようにしてもよい。
【００４７】
上記の方法によれば、上記未定着トナー像が、上記第１ニップ部において、トナー流出開始温度以上まで加熱されるので、第１ニップ通過後に低温オフセットが生じることを防止できる。したがって、画像ずれの発生を防止することができる。
【００４８】
また、上記未定着トナー像における最も上記記録紙側の温度を、上記第１ニップ部において、トナー流出開始温度以上まで加熱するための、上記定着部材における上記記録紙との接触面の温度である定着温度と上記第１ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第１ニップ通過時間とを、上記定着部材および上記未定着トナー像を解析モデルとする理論計算によって算出してもよい。
【００４９】
上記の方法によれば、未定着トナー像における最も上記記録紙側の温度（トナー最下層温度）を、第１ニップ部において、トナー流出開始温度以上まで加熱するための定着温度および第１ニップ通過時間を、上記定着部材および上記未定着トナー像を解析モデルとする理論計算によって算出する。これにより、画像ずれを抑えるための定着温度および第１ニップ通過時間を容易かつ適切に設定することができる。また、第１ニップ部出口におけるトナー最下層温度を実測することが困難な場合でも、上記定着部材および上記未定着トナー像をモデルとした理論計算（例えば１次元の伝熱解析）によって、第１ニップ部出口におけるトナー最下層温度を算出することができる。
【００５０】
また、上記定着部材における上記記録紙との接触面の温度である定着温度と上記第１ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第１ニップ通過時間とを、上記第１ニップ通過時間をｔｎ１（秒）、上記トナー流出開始温度をＴｉ（℃）、上記定着温度をＴとした場合に、ｔｎ１≧０．０００６Ｔｉ−０．０００２４Ｔ＋０．００１５を満たすように設定してもよい。
【００５１】
上記の方法によれば、未定着トナー像を第１ニップ部においてトナー流出開始温度以上の温度まで加熱するための定着温度および第１ニップ通過時間を、実験や解析で求めることなく、容易かつ適切に算出することができる。このため、第１ニップ通過後に低温オフセットが生じることを防止できるので、画像ずれの発生を防止することができる。
【００５２】
本発明の他の定着方法は、上記の課題を解決するために、所定の温度に加熱される定着部材と、未定着トナー像が形成された記録紙に上記定着部材方向への押圧力を付与する複数の押圧部材とを備え、上記定着部材と上記各押圧部材との間に形成される各定着ニップ部に上記記録紙を通過させることにより、上記未定着トナー像の定着を行う定着装置において、上記各定着ニップ部のうち記録紙搬送方向の最上流側に位置する定着ニップ部を第１ニップ部とし、上記第１ニップ部よりも記録紙搬送方向の下流側に位置する定着ニップ部を第２ニップ部とし、上記第１ニップ部と第２ニップ部との間の領域を仮想ニップ部としたときに、上記第１ニップ部および仮想ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第１・仮想ニップ通過時間と、上記定着部材における上記記録紙との対向面の温度である定着温度とを、上記未定着トナー像が高温オフセットを生じない条件に設定することを特徴としている。
【００５３】
あるいは、上記したいずれかの定着方法において、上記第１ニップ部よりも記録紙搬送方向の下流側に位置する定着ニップ部を第２ニップ部とし、上記第１ニップ部と第２ニップ部との間の領域を仮想ニップ部としたときに、上記第１ニップ部および仮想ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第１・仮想ニップ通過時間と、上記定着部材における上記記録紙との対向面の温度である定着温度とを、上記未定着トナー像が高温オフセットを生じない条件に設定してもよい。
【００５４】
上記の方法によれば、上記第１ニップ部および仮想ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第１・仮想ニップ通過時間と、上記定着部材における上記記録紙との対向面の温度である定着温度とを、上記未定着トナー像が高温オフセットを生じない条件に設定する。この場合、記録紙上の未定着トナー像は、第１ニップ部および仮想ニップ部を通過する間に、高温オフセットが生じない程度に加熱される。これにより、定着部材と記録紙との間で微少な位置ズレが生じた場合でも、トナーの分断が起こることを防止することができるので、高温オフセットによる画像欠陥を防止することができる。
【００５５】
また、上記定着温度と上記第１・仮想ニップ通過時間とを、上記未定着トナー像における最も上記定着部材側の温度が、上記仮想ニップ部の出口において、上記未定着トナー像におけるトナーの４ｍｍ降下温度以下となるように設定してもよい。
【００５６】
この場合、未定着トナー像の温度が第１ニップ部および仮想ニップ部において、トナーの４ｍｍ降下温度を上回らない程度に加熱される。このため、仮想ニップ部において高温オフセットが生じることを確実に防止できる。したがって、高温オフセットによる画像欠陥の発生を防止することができる。
【００５７】
また、上記未定着トナー像における最も上記定着部材側の温度が、上記仮想ニップ部の出口において、上記未定着トナー像におけるトナーの４ｍｍ降下温度以下となるようにするための、上記定着温度と上記第１・仮想ニップ通過時間とを、上記定着部材および上記未定着トナー像を解析モデルとする理論計算によって算出してもよい。
【００５８】
上記の方法によれば、高温オフセットによる画像欠陥を防止するための定着温度および第１・仮想ニップ通過時間を、容易かつ適切に設定することができる。また、仮想ニップ部出口におけるトナー最上層温度を実測することが困難な場合でも、上記定着部材および上記未定着トナー像をモデルとした理論計算（例えば１次元の伝熱解析）によって、仮想ニップ部出口におけるトナー最上層温度を算出することができる。
【００５９】
また、上記定着温度と上記第１・仮想ニップ通過時間とを、上記第１・仮想ニップ通過時間をｔｎ２（秒）、上記トナーの４ｍｍ降下温度をＴ４ｍｍ（℃）、上記定着温度をＴとした場合に、ｔｎ２≦０．００２３Ｔ４ｍｍ−０．００２Ｔ＋０．２０７８を満たすように設定してもよい。
【００６０】
上記の方法によれば、未定着トナー像を第１ニップ部および仮想ニップ部においてトナーの４ｍｍ降下温度以下となる範囲で加熱するための定着温度および第１・仮想ニップ通過時間を、実験や解析で求めることなく、容易かつ適切に算出することができる。このため、第１ニップ部および仮想ニップ部において高温オフセットが生じることを防止できるので、高温オフセットによる画像欠陥の発生を防止することができる。
【００６１】
本発明の画像形成装置は、上記したいずれかの定着装置を備えている。このため、画像ずれの発生を確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００６２】
本発明の定着装置は、以上のように、上記定着部材における上記記録紙との対向面の温度である定着温度と、上記各定着ニップ部のうち記録紙搬送方向の最上流側に位置する定着ニップ部である第１ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間であるニップ通過時間とを、上記未定着トナー像が低温オフセットを生じない温度まで加熱される条件に設定している。
【００６３】
それゆえ、第１ニップ部通過後の低温オフセット、すなわち、未定着トナーが第１ニップ部通過後に定着部材に付着してしまうことを防止できるので、画像ずれが生じることを確実に防止することができる。
【００６４】
本発明の他の定着装置は、上記各定着ニップ部のうち記録紙搬送方向の最上流側に位置する定着ニップ部である第１ニップ部と、上記第１ニップ部よりも記録紙搬送方向の下流側に位置する第２ニップ部と、上記第１ニップ部と第２ニップ部との間の領域である仮想ニップ部とを備え、上記第１ニップ部および仮想ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第１・仮想ニップ通過時間と、上記定着部材における上記記録紙との対向面の温度である定着温度とが、上記未定着トナー像が高温オフセットを生じない条件に設定されている。
【００６５】
それゆえ、記録紙上の未定着トナー像は、第１ニップ部および仮想ニップ部を通過する間に、高温オフセットが生じない程度に加熱される。これにより、定着部材と記録紙との間で微少な位置ズレが生じた場合でも、トナーの分断が起こることを防止することができるので、高温オフセットによる画像欠陥を防止することができる。
【００６６】
本発明の定着方法は、上記未定着トナー像を、上記各定着ニップ部のうち記録紙搬送方向の最上流側に位置する定着ニップ部である第１ニップ部において、低温オフセットを生じない温度まで加熱する。
【００６７】
それゆえ、第１ニップ部通過後の低温オフセット、すなわち、未定着トナーが第１ニップ部通過後に定着部材に付着してしまうことを防止できるので、画像ずれが生じることを確実に防止することができる。
【００６８】
本発明の他の定着方法は、上記各定着ニップ部のうち記録紙搬送方向の最上流側に位置する定着ニップ部を第１ニップ部とし、上記第１ニップ部よりも記録紙搬送方向の下流側に位置する定着ニップ部を第２ニップ部とし、上記第１ニップ部と第２ニップ部との間の領域を仮想ニップ部としたときに、上記第１ニップ部および仮想ニップ部を上記未定着トナー像が通過する時間である第１・仮想ニップ通過時間と、上記定着部材における上記記録紙との対向面の温度である定着温度とを、上記未定着トナー像が高温オフセットを生じない条件に設定する。
【００６９】
それゆえ、記録紙上の未定着トナー像は、第１ニップ部および仮想ニップ部を通過する間に、高温オフセットが生じない程度に加熱される。これにより、定着部材と記録紙との間で微少な位置ズレが生じた場合でも、トナーの分断が起こることを防止することができるので、高温オフセットによる画像欠陥を防止することができる。
【００７０】
本発明の画像形成装置は、上記したいずれかの定着装置を備えている。このため、画像ずれの発生を確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７１】
〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について図に基づいて説明する。
【００７２】
（画像形成装置）
図２は、本実施形態にかかる定着装置が備えられる画像形成装置の内部構造を示す断面図である。この画像形成装置は、乾式電子写真方式のカラー画像形成装置であり、例えばネットワークを介して接続される端末装置から送信された画像データ等に基づいて、所定の記録紙に対して多色または単色の画像を形成するようになっている。
【００７３】
図２に示すように、この画像形成装置は、可視像形成ユニット１０、記録紙搬送手段３０、定着装置（加熱装置）４０、供給トレイ２０を備えている。
【００７４】
可視像形成ユニット１０には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色に対応して、４つの可視像形成ユニット１０Ｙ・１０Ｍ・１０Ｃ・１０Ｂが並設されている。つまり、可視像形成ユニット１０は４つの可視像形成ユニット１０Ｙ・１０Ｍ・１０Ｃ・１０Ｂからなり、可視像形成ユニット１０Ｙはイエロー（Ｙ）のトナーを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット１０Ｍはマゼンダ（Ｍ）のトナーを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット１０Ｃはシアン（Ｃ）のトナーを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット１０Ｂはブラック（Ｂ）のトナーを用いて画像形成を行う。具体的な配置としては、記録紙を給紙する供給トレイ２０と定着装置４０とを繋ぐ記録紙の搬送路に沿って、４組の可視像形成ユニット１０Ｙ・１０Ｍ・１０Ｃ・１０Ｂを配設した、所謂、タンデム式である。
【００７５】
可視像形成ユニット１０Ｙ・１０Ｍ・１０Ｃ・１０Ｂは、それぞれ実質的に同一の構成を有する。すなわち、それぞれに、感光体ドラム１１、帯電器１２、レーザ光照射手段１３、現像器１４、転写ローラ１５、クリーナユニット１６が設けられており、搬送される記録紙に各色のトナーを多重転写する。
【００７６】
帯電器１２は、感光体ドラム１１の表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。レーザ光照射手段１３は、画像形成装置に入力された画像データに応じて、帯電器１２によって帯電した感光体ドラム１１の表面を露光し、感光体ドラム１１の表面に静電潜像を形成するものである。現像器１４は、感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像を、各色のトナーによって顕像化するものである。転写ローラ１５は、トナーとは逆極性のバイアス電圧を印加されており、感光体ドラム１１に形成されたトナー像を、記録紙搬送手段３０により搬送された記録紙に転写させる。クリーナユニット１６は、現像器１４での現像処理、および、転写ローラ１５による転写処理の後に、感光体ドラム１１の表面に残留したトナーを、除去・回収する。感光体ドラム１１は、帯電器１２によって表面を帯電され、帯電された表面にレーザ光照射手段１３によって静電潜像を形成され、形成された静電潜像を現像器１４によって現像され、現像されたトナー像を転写ローラ１５によって記録紙に転写され、転写後に表面に残ったトナー像をクリーナユニット１６によって除去回収される。
【００７７】
そして、このような、記録紙に対するトナー像の転写は、各色の可視像形成ユニットにおいて行われる。すなわち、上記４色について記録紙に対するトナー像の転写が行われるので、同様の処理が４回繰り返されることになる。
【００７８】
記録紙搬送手段３０は、駆動ローラ３１、アイドリングローラ３２、搬送ベルト３３からなり、記録紙に可視像形成ユニット１０にてトナー像が形成されるように、記録紙を搬送するものである。駆動ローラ３１およびアイドリングローラ３２は、無端状の搬送ベルト３３を架張するものであり、駆動ローラ３１が所定の周速度に制御されて回転することで、無端状の搬送ベルト３３を回転させている。搬送ベルト３３は、外側表面に静電気を発生させており、記録紙を静電吸着させながら、記録紙を搬送する。
【００７９】
記録紙は、このようにして、搬送ベルト３３に搬送されながらトナー像（未定着トナー像）を転写されたあと、駆動ローラ３１の曲率により搬送ベルト３３から剥離され、定着装置４０に搬送される。定着装置４０は、記録紙に適度な熱と圧力とを与えて、記録紙上に転写されたトナーを溶解して記録紙に固定することで、記録紙上に堅牢な画像を形成する。
【００８０】
（定着装置）
次に、定着装置４０について、図３を用いて説明する。図３は、定着装置４０の概略構成を示す断面図である。
【００８１】
この図に示すように、定着装置４０は、定着ローラ４１と複数の押圧部材（加圧ローラ４２および剥離ローラ４３）とベルト４４とからなる。
【００８２】
定着ローラ４１は、芯金４１ａ上に弾性層４１ｂ、離型層４１ｃがこの順で形成されており、また、芯金の内部には、加熱源（加熱手段）としてハロゲンランプ（図示せず）が設置されている。
【００８３】
芯金４１ａは、外径４７ｍｍの中空のアルミニウムからなる。ただし、芯金４１ａの素材は、これに限るものでもなく、例えば鉄製の金属からなるものでもよい。また、芯金４１ａのサイズについても特に限定されるものではない。
【００８４】
弾性層４１ｂは、厚さ１．５ｍｍの耐熱性を有するシリコンゴムからなる。離型層４１ｃは、厚さ約３０μｍのＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）チューブからなる。離型層４１ｃの材料としては、耐熱性、耐久性に優れ、トナーとの離型性が優れるものであればよく、ＰＦＡに限らず、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の他のフッ素系材料を使用してもよい。なお、本実施形態にかかる定着ローラ４１は、外径約５０ｍｍ、表面硬度７５°（アスカーＣ硬度）である。
【００８５】
加圧ローラ４２は、芯金４２ａに弾性層４２ｂおよび離型層４２ｃを積層したものである。また、加圧ローラ４２は、図示していない弾性部材（バネ等）によって、ベルト４４に定着ローラ４１方向への押圧力を加えることにより、ベルト４４を定着ローラ（加熱ローラ）４１に圧接させて、定着ローラ４１との間にベルト４４を介して定着ニップ部（第１ニップ部）を形成している。これにより、第１ニップ部に記録紙が通紙された場合に、記録紙を定着ローラ４１に押し付け、記録紙上のトナーに良好に熱が伝わるようにするという役割を果たしている。
【００８６】
加圧ローラ４２の芯金４２ａは、ここでは鉄製で外径が１３ｍｍのものを用いているが、材料や大きさはこれに限られるものではなく、例えば、ステンレスやアルミニウム等からなるものであってもよい。
【００８７】
加圧ローラ４２の弾性層４２ｂは、記録紙を均等に加圧し、定着ローラ４１の熱を記録紙に十分に伝達させて記録紙上のトナーを溶融させるためのものであり、ここでは、厚さ８．５ｍｍの耐熱性のシリコンスポンジゴムを用いている。しかし、このような機能を果たすものであれば、材料や厚さは特に限定されるものではない。
【００８８】
加圧ローラ４２の離型層４２ｃは、定着ローラ４１の離型層４１ｃと同様、トナーの付着を防止する目的で設けられるものであり、例えばＰＦＡやＰＴＦＥなどからなる。なお、離型層４２ｃは必ずしも備えられなくてもよい。
【００８９】
加圧ローラ４２の各層は強固に密着されており、加圧ローラ４２の外径は３０．０ｍｍとなっている。また、加圧ローラ４２の押圧力によってベルト４４を定着ローラ４１に圧接させることにより形成される第１ニップ部のニップ幅（記録紙の搬送方向の長さ）は、弾性部材の荷重を変化させることで調整することができる。
【００９０】
剥離ローラ４３は、第１ニップ部で加熱昇温された記録紙上のトナー像を、ベルト４４を介して再度定着ローラ４１に押圧させることで、トナー像を更に加熱昇温して、十分な定着強度を確保すると同時に、記録紙を定着ローラ４１の表面から剥離させるためのものであり、ステンレス製の芯金に離型層を被覆したものである。なお、離型層は、必ずしも備えられなくても良い。また、剥離ローラ４３は加圧ローラ４２と同様、図示しない弾性部材（バネ）によってベルト４４に定着ローラ４１方向への押圧力を加えることで、ベルト４４を定着ローラ４１に圧接させ、定着ローラ４１とベルト４４との間に定着ニップ部（第２ニップ部）を形成している。
【００９１】
本実施形態では、剥離ローラ４３として外径１５ｍｍのものを用いている。また、芯金と離型層のあいだに弾性層を設けてもよい。なお、剥離ローラの表面硬度は、定着ローラ４１の弾性層４１ｂの表面硬度より高い方がよい。なぜなら、定着ローラ４１とベルト４４とを圧接させて形成した第２ニップ部におけるニップ形状を下向きにさせることができるので、カラー画像を定着する際に、自己剥離（剥離爪などの強制剥離補助手段を必要とせず紙のこしで剥離）がしやすくなり、剥離爪などに極力頼らず剥離することができるからである。一方、定着ローラ４１の弾性層４１ｂの表面硬度より、剥離ローラ４３の表面硬度が低いと、第２ニップ部のニップ形状が上向きになるため、第２ニップ部から排出された紙は、定着ローラ４１表面に沿って排出される。このため、十分な自己剥離性能が得られない。
【００９２】
ベルト４４は、ベルト基材と離型層とからなり（ともに図示せず）、加圧ローラ４２および剥離ローラ４３に懸架（張架）されている。ベルト４４の離型層は、定着ローラ４１の離型層４１ｃと同様、トナーの付着を防止する目的で設けられるものであり、例えばＰＦＡやＰＴＦＥなどからなる。また、ベルト基材の材質は特に限定されるものではないが、例えばＰＩ（ポリイミド）などからなる。なお、ベルト４４の表面硬度は、剥離ローラ４３と同様、定着ローラ４１の弾性層４１ｂの表面硬度より高い方がよい。
【００９３】
加圧ローラ４２および剥離ローラ４３は、図示しないバネ加圧手段により、ベルト４４を定着ローラ４１の表面に圧接させている。これにより、図１に示すように、定着ローラ４１とベルト４４とが当接（圧接）する第１ニップ部（定着ニップ部）、定着ローラ４１とベルト４４とが当接（圧接）する第２ニップ部（定着ニップ部）、第１ニップ部と第２ニップ部との間における特に圧接手段（押圧部材）が備えられていない領域である仮想ニップ部（定着ニップ部）が形成されている。なお、第１ニップ部の先端から第２ニップ部の後端までの領域をトータルニップ部とする。また、第１ニップ部は、入紙側から最初に形成される定着ニップ部であり、第２ニップ部は第１ニップ部よりも排紙側に形成されるものとする。
【００９４】
なお、本実施形態にかかる定着装置４０では、加圧ローラ４２およびベルト４４と定着ローラ４１とで形成される第１ニップ部のニップ幅が７．３ｍｍ、また剥離ローラ４３およびベルト４４と定着ローラ４１とで形成される第２ニップ部のニップ幅が３ｍｍ、第１ニップ部と第２ニップ部との間に形成される仮想ニップ部のニップ幅が９ｍｍとなっている。したがって、トータルニップ幅は、１９．３ｍｍである。
【００９５】
また、仮想ニップ部では、定着ローラ４１とベルト４４とが接触している。このため、記録紙の搬送不良を防止することができる。また、仮想ニップ部には押圧部材がないものの、定着ローラ４１とベルト４４とが接触していることにより、定着ローラ４１の熱を記録紙に適度に伝熱することができるので、定着性を向上させることができる。
【００９６】
定着装置４０では、上記各定着ニップ部、すなわち、図示しない加熱手段によって一定温度に加熱された定着ローラ４１と押圧部材（加圧ローラ４２および剥離ローラ４３）とによって挟まれる領域に、表面に未定着のトナーが付着した記録紙（被加熱材）Ｐを通紙することで、トナーを溶融させて記録紙に押し付け、記録紙に画像を定着させる。なお、定着後には、記録紙にトナーが溶着された状態となり、光沢が出る。
【００９７】
（実験例１；画像ずれの評価実験例）
上記の定着装置４０を用いて、トナーの種類、定着温度、ニップ通過時間等の定着条件を変化させ、その他の条件は一定にして、未定着画像を載せた記録紙（未定着画像サンプル）を通紙し、定着後のサンプルの画像ずれを評価する実験を行った。
【００９８】
未定着画像サンプルとして、熱特性の異なる２種類のカラー用オイルレストナー（トナーＡ：ポリエステル樹脂、トナーＢ：スチレンアクリル樹脂）を用いて記録紙上に形成した未定着画像を使用した。
【００９９】
トナーの熱特性をフローテスター（流動性評価装置）にて測定した結果、トナーＡの流出開始温度Ｔｉ＝９９℃、４ｍｍ降下温度Ｔ４ｍｍ＝１２０℃であった。トナーＢの流出開始温度Ｔｉ＝９１℃、４ｍｍ降下温度Ｔ４ｍｍ＝１１５℃であった。
【０１００】
トナーの粒径は、トナーＡ，Ｂともに、６．５μｍであり、両トナーの記録紙に対する単位面積毎の付着量は０．５ｍｇ／ｃｍ２である。記録紙としては、６５ｇの普通紙を使用した。また、プロセス速度は３５０ｍｍ／ｓとした。
【０１０１】
まず、定着ローラ４１の加圧ローラ４２との対向面における表面温度（定着温度）と第１ニップ部のニップ幅（第１ニップ幅）をパラメータとし、トナーＡ、トナーＢの各々における画像ずれ評価実験を行った。より詳細には、トナーＡ，Ｂのそれぞれについて、第１ニップ幅を５．６ｍｍ、６．４ｍｍ、７．３ｍｍの３段階に変化させ、各第１ニップ幅の場合について定着温度を１６０℃、１７０℃、１８０℃に変化させて評価試験を行った。なお、定着温度は、定着ローラ４１の表面に設けた温度センサ（図示せず）によって測定した。また、第２ニップ部のニップ幅（第２ニップ幅）は、トナーＡ，Ｂのいずれの場合についても３ｍｍで一定とした。また、プロセス速度は３５０ｍｍ／ｓで一定とした。
【０１０２】
トナーＡにおける画像ずれ評価実験の結果を下記表１、トナーＢにおける画像ずれ評価実験の結果を下記表２に示す。なお、画像ずれの評価は、未定着画像サンプルを定着装置４０に通紙して定着させた後のサンプルの濃度測定、および主観による画質評価によって行った。より詳細には、従来から用いられているローラ対方式の定着装置で定着したサンプルを比較例（標準サンプル）として用意し、この標準サンプルに対する相対評価を行った。なお、表１および表２では、画像濃度、画質ともに問題なければ「○」、画像濃度は問題ないが、画質がやや劣るもの（製品上問題ないが、拡大して観察すると比較例に対して濃淡むらが存在するもの）を「△」、画像濃度が低下し、かつ、画質が劣るレベルのもの（比較例に対して画像ずれが明らかに目立つもの）を［×］とした。
【０１０３】
【表１】
2006154708.tif 000003
【０１０４】
【表２】
2006154708.tif 000004
【０１０５】
表１に示したように、トナーＡでは、第１ニップ幅を５．６ｍｍとした場合、定着温度１６０℃および１７０℃では「×」、定着温度１８０℃では「△」の評価であった。また、第１ニップ幅を６．４ｍｍとした場合、定着温度１６０℃では「×」、定着温度１７０℃では「△」、定着温度１８０℃で「○」の評価であった。また、第１ニップ幅を７．３ｍｍとした場合、定着温度１６０℃では「△」、定着温度１７０℃および１８０℃で「○」の評価であった。
【０１０６】
一方、トナーＢでは、表２に示したように、第１ニップ幅を５．６ｍｍとした場合、定着温度１６０℃で「△」、定着温度１７０℃および１８０℃で「○」の評価であった。また、第１ニップ幅が６．４ｍｍの場合および７．３ｍｍの場合には、定着温度１６０℃〜１８０℃のいずれの場合にも「○」の評価であった。
【０１０７】
この結果より、トナーＡの方がトナーＢに比べて画像ずれが発生しやすいことがわかる。また、定着温度が高く、第１ニップ幅が広いほど画像ずれが改善されることがわかる。
【０１０８】
次に、第１ニップ幅を５．６ｍｍに固定し、代わりに第２ニップ幅をパラメータとして、画像ずれが発生しやすいトナーＡについて上記と同様の実験を行った。すなわち、下記表３に示すように、第２ニップ幅を３ｍｍ、３．８ｍｍ、４．６ｍｍの３段階に変化させ、各第２ニップ幅の場合に定着温度を１６０℃、１７０℃、１８０℃の３段階に変化させた。その結果を表３に示す。なお、この表における「○」，「△」，「×」は、表１および表２と同様の評価基準を用いた評価結果を表している。
【０１０９】
【表３】
2006154708.tif 000005
【０１１０】
この表に示すように、第２ニップ幅が３ｍｍ、３．８ｍｍ、４．６ｍｍのいずれの場合にも、定着温度１６０℃および１７０℃では「×」の評価であり、定着温度１８０℃で「△」の評価であった。
【０１１１】
この結果より、第２ニップ幅を広くしても画像ずれはあまり改善されないことがわかる。表１の結果も併せて考えると、画像ずれの主な発生原因は第２ニップ部とはあまり関係なく、第１ニップ部と密接に関係していることが推察される。
【０１１２】
そこで、この画像ずれの原因をさらに詳しく検討するため、図３に示した定着装置４０から剥離ローラ４３およびベルト４４を取り外して従来のローラ対方式の定着装置と同様の構成（モデル）とし、第１ニップ部通過後の定着画像について調査した。より詳細には、定着装置４０から剥離ローラ４３およびベルト４４を取り外し、プロセス速度３５０ｍｍ／ｓの条件下で、定着温度を１６０℃、１７０℃、１８０℃、第１ニップ幅を５．６ｍｍ、６．４ｍｍ、７．３ｍｍと各々３段階に変化させて未定着画像サンプルを通紙し、折り曲げ試験による定着性評価を行った。なお、この構成では、自己剥離性が確保できないため、定着ローラ４１の表面にオイル塗布し、自己剥離性を確保した。
【０１１３】
定着性の評価方法としては、定着したサンプルを印字面が内側になるように軽く折り曲げた後、折り曲げ部に所定の荷重を加え、折り目部分に生じるトナー脱落部分の幅を測定し、その大小に基づいて評価した。
【０１１４】
評価結果を表４に示す。なお、この表では、低温オフセットが全体に発生した場合には「×」、部分的に低温オフセットが発生した場合には「△」、低温オフセットが発生しなかった場合には「○」とした。また、定着強度が不十分な場合には「Ｎ．Ｇ」、定着強度が十分な場合には「Ｏ．Ｋ」とした。
【０１１５】
【表４】
2006154708.tif 000006
【０１１６】
表４に示したように、低温オフセットについては、第１ニップ幅を５．６ｍｍとした場合、定着温度１６０℃および１７０℃では「×」、定着温度１８０℃では「△」の評価であった。また、第１ニップ幅を６．４ｍｍとした場合、定着温度１６０℃では「×」、定着温度１７０℃では「△」、定着温度１８０℃で「○」の評価であった。また、第１ニップ幅を７．３ｍｍとした場合、定着温度１６０℃では「△」、定着温度１７０℃および１８０℃で「○」の評価であった。また、定着強度については、測定したいずれの場合についても、不十分（Ｎ．Ｇ）であった。
【０１１７】
この結果から、定着温度が低く、第１ニップ幅が狭い条件では低温オフセットが発生するものの、定着温度を高くしたり、第１ニップ幅を広くしたりすることで低温オフセットが改善されることがわかる。また、低温オフセットが発生しない条件下においても、定着強度としては不十分（Ｎ．Ｇ）であることがわかる。さらに、表１および表４の結果を比較すると、画像ずれが発生する条件と低温オフセットが発生する条件とが完全に一致することがわかる。
【０１１８】
以上の結果から、画像ずれの発生原因としては、以下のように説明できる。すなわち、定着部材（ここでは定着ローラ４１）に複数の押圧部材（ここでは加圧ローラ４２および剥離ローラ４３）によって複数の定着ニップ部（ここでは第１ニップ部および第２ニップ部）が形成される定着装置の場合、第１ニップ部と第２ニップ部との間にはほとんど定着圧力がかかっていない状態のニップ部（仮想ニップ部）が形成されることになる。つまり、ベルト４４を備えない場合には定着圧力を付与する手段がないので定着ニップが形成されず、また、本実施形態にかかる定着装置４０のようにベルト（加圧ベルト）４４によって見かけ上定着ニップが形成されていても、ベルト４４の張力による圧力が加わるのみであることから、ほとんど定着圧力がかかっていない状態のニップ部（仮想ニップ部）が形成されることになる。
【０１１９】
したがって、記録紙上のトナー像は、第１ニップ部では押圧部材により定着部材（定着ローラ４１）、トナー、記録紙のそれぞれが密着しているが、第１ニップ部通過後、第２ニップ部に至るまでの仮想ニップ部では、押圧部材が存在しないために、定着ローラ４１と記録紙との間で若干の隙間が生じる。この時、第１ニップ部でのトナーの溶融状態が不十分であると、トナー像の一部は低温オフセット現象により、定着ローラ４１側に付着することとなる。その後、仮想ニップ部で定着ローラ４１と記録紙との間で微少な位置ズレが生じた場合、第２ニップ部で再度定着ローラ４１と記録紙とが密着すると、定着ローラ４１に付着していたトナー像の記録紙に対する位置がずれ、画像ずれが生じてしまう。
【０１２０】
つまり、本実施形態に示されるような複数の定着ニップ部を有する定着装置において画像ずれを防止するには、未定着画像サンプルが、第１ニップ部通過直後に低温オフセットが発生しない程度にトナー像が加熱溶融されるよう、第１ニップ部での定着条件を設定する必要があることがわかる。
【０１２１】
なお、第１ニップ部で設定される定着条件としては、必ずしも定着強度まで満たさなくてもよい。つまり、第１ニップ部通過直後の画像ザンプルは、定着強度が不十分であるが、仮想ニップ部および第２ニップ部を通過する間に熱供給され、定着強度を満足すればよい。
【０１２２】
（解析例１）
次に、第１ニップ部出口でのトナー温度と画像ずれの関係を検討するため、図３に示した定着装置４０を、１次元熱伝導として図４のようにモデル化して伝熱状態の解析を行った。すなわち、図４に示すように、定着ローラ４１の芯金４１ａの内部に備えられる加熱源Ｑ、定着ローラ４１の芯金（アルミニウム）４１ａ、弾性層（シリコンゴム）４１ｂ、離型層（ＰＦＡ）４１ｃ、離型層４１ｃと記録紙上のトナーとの間に形成される第１の空気層（空気層）ａ１、トナー、記録紙、記録紙とベルト４４の離型層４４ａとの間に形成される第２の空気層（空気層）ａ２、離型層４４ａ、ＰＩからなるベルト基材４４ｂがこの順に配置されたモデルを作成し、定着ローラ４１の断面深さ方向（加熱源Ｑから加圧ローラ４２の方向）への伝熱について解析を行った。
【０１２３】
なお、上記のモデルでは、定着ローラ４１とトナー面との境界領域、および、ベルト４４の離型層４４ａと記録紙との境界領域に、空気層ａ１，ａ２を設けている。これは、記録紙面にはある程度の表面粗さが存在するので、その表面粗さに起因する隙間を空気層ａ１，ａ２としてモデル化した。また、微視的な挙動で考えると、層の中でも温度分布が異なるので、定着ローラ４１の弾性層４１ｂ、離型層４１ｃ、トナー、記録紙については、各層を伝熱方向について細かく分割した。このモデルを用い、第１ニップ出口直前において、記録紙上に印字された未定着画像（未定着トナー画像）のトナーのうち、記録紙と接する層（側）の温度である最下層温度を算出した。
【０１２４】
解析条件として、表５に示す各層の厚み、初期温度、比熱、比重、熱伝導率、その他必要な物性値を与えた。なお、定着ローラ４１の弾性層４１ｂについては、弾性層４１ｂを１５層に分割し、分割した各層の初期温度は、離型層４１ｃと接する層を１６０℃、芯金４１ａと接する層を１８８℃とした。また、分割した間の層の初期温度は、離型層４１ｃに近い層から２℃ずつ上げた値を設定した。
【０１２５】
【表５】
2006154708.tif 000007
【０１２６】
表５に示した解析条件は、定着温度１６０℃の時の設定（条件）であり、定着温度を１７０℃で計算する場合は、定着ローラ４１で設定する各層（離型層４１ｃ、弾性層４１ｂ、芯金４１ａ）の初期温度をそれぞれ１０℃上げることになる。同様に、定着温度１８０℃で計算する場合は、定着ローラ４１の各層の温度をさらに１０℃あげることになる。
【０１２７】
解析に用いた計算式について説明する。図５に示すように、ａ層，ｂ層，ｃ層の順に隣接する層においては、ｂ層のある時刻ｔからτ秒後の温度Ｔ（ｂ，ｔ＋τ）は、次式で表される。
【０１２８】
Ｔ（ｂ，ｔ＋τ）＝Ｔ（ｂ，ｔ）＋τ／（ρｂ×Ｃｂ×Ｈｂ）×［｛Ｔ（ａ，ｔ）−Ｔ（ｂ，ｔ）｝／（ｈａ／２λａ＋ｈｂ／２λｂ）＋｛Ｔ（ｃ，ｔ）−Ｔ（ｂ，ｔ）｝／（ｈｂ／２λｂ＋ｈｃ／２λｃ）］      ・・・式（１）
ここで、ｈは層の厚さ、Ｔは温度、λは熱伝導率、ρは比重、Ｃは比熱であり、添え字のａ，ｂ，ｃはそれぞれａ層，ｂ層，ｃ層の値であることを示している。
【０１２９】
この式を用いて各層の微少時間τ経過後の温度を計算し、第１ニップ通過完了直前の時間（ニップ幅をプロセス速度で除した値）まで計算を繰り返す。
【０１３０】
上記解析条件にて、定着温度および第１ニップ幅をパラメータとして第１ニップ出口でのトナー最下層温度を計算した結果を表６に示す。
【０１３１】
【表６】
2006154708.tif 000008
【０１３２】
この表に示すように、トナー最下層温度は、第１ニップ幅を５．６ｍｍとした場合、定着温度１６０℃では８７℃、定着温度１７０℃では９１℃、１８０℃では９５℃であった。また、第１ニップ幅を６．４ｍｍとした場合、定着温度１６０℃では９１℃、定着温度１７０℃では９５℃、１８０℃では９９℃であった。また、第１ニップ幅を７．３ｍｍとした場合、定着温度１６０℃では９５℃、定着温度１７０℃では９９℃、１８０℃では１０３℃であった。
【０１３３】
表１および表６の結果より、トナーＡにおいて、第１ニップ出口でのトナー最下層温度が９９℃以上に達している時、画像ずれのない良好な画像が得られていることがわかる。すなわち、熱解析にて第１ニップ出口でのトナー最下層温度がトナーＡの流出開始温度（９９℃）以上に達している場合には、画像ずれが発生していないことがわかる。
【０１３４】
同様に、表２および表６の結果より、トナーＢにおいて、第１ニップ出口のトナー最下層温度が９１℃以上に達している時、画像ずれのない良好な画像が得られる。つまり、トナーの物性値を変化させても、第１ニップ部においてトナーの流出開始温度以上になるような定着条件（定着温度、第１ニップ幅）を設定すれば、画像ずれを改善させることができる。
【０１３５】
ところで、第１ニップ部でトナーに与えられる熱量は、定着温度と、第１ニップ幅とプロセス速度との関係によって算出されるニップ通過時間（ニップ通過時間＝ニップ幅／プロセス速度）とによって決まる。したがって、ある定着温度において、トナー最下層温度がトナーの流出開始温度以上になるように、ニップ通過時間（ここでは、第１ニップ部でのニップ通過時間）を設定すれば、画像ずれは改善されるとも考えられる。
【０１３６】
ここで、トナーＡを用いて、一定の定着温度（１７０℃）のもと、プロセス速度、第１ニップ幅をパラメータとして、画像ずれの評価を行った。さらに、熱解析にて第１ニップ通過完了直前のトナー最下層温度も算出した。その結果を表７に示す。なお、画像ずれの評価「○」，「△」，「×」は、表１および表２と同様の評価基準によるものである。
【０１３７】
【表７】
2006154708.tif 000009
【０１３８】
表７に示すように、画像ずれは、第１ニップ通過完了直前のトナー最下層温度に相関がある。そして、第１ニップ通過完了直前のトナー最下層温度は、第１ニップ通過時間に相関がある。また、トナーの最下層温度が流出開始温度（トナーＡでは９９℃）以上になるような第１ニップ通過時間が確保できる条件であれば、画像ずれが起こらないことがわかる。
【０１３９】
なお、第１ニップ通過完了直前のトナー最下層温度をトナーの流出開始温度以上にするために必要な第１ニップ通過時間は、定着温度によって異なる。図６は、定着温度を１６０℃，１７０℃，１８０℃とした場合の、各定着温度における第１ニップ通過直前のトナー最下層温度Ｔｂと第１ニップ通過時間ｔｎ１との関係を示すグラフである。なお、このグラフは、表６に示したデータに基づいて、上記の各定着温度ごとに、横軸を第１ニップ通過完了直前に到達したトナーの最下層温度、縦軸をその時の第１ニップ通過時間としてプロットした結果およびその近似線を実線で表したものである。
【０１４０】
このように、各定着温度条件について、ニップ通過直前のトナーの最下層温度Ｔｂと、第１ニップ通過時間ｔｎ１との間には比例関係があり、下記の式（２）に示すような１次関数として表すことができる。
【０１４１】
ｔｎ１＝ａ×Ｔｂ＋ｂ      ・・・式（２）
なお、ａ，ｂは定数である。
【０１４２】
また、１次関数として考えた場合、各定着温度でのグラフはほぼ平行であることから、切片ｂが異なるだけで、その傾きは定着温度によらず、ほぼ一定（ａ＝０．０００６）である。また、このグラフにおいて、切片ｂ（Ｔｂ＝０となる場合のｔｎ１の値）を、定着温度Ｔをパラメータとする関数ｆ（Ｔ）として考えた場合、第１ニップ通過時間ｔｎ１は以下に示す関係式（式（３））で近似することができる。
【０１４３】
ｔｎ１＝０．０００６×Ｔｂ＋ｆ（Ｔ）      ・・・式（３）
図７は、定着温度Ｔと切片ｂ（関数ｆ（Ｔ））との関係を示すグラフである。すなわち、図６に示した各定着温度の近似線を上記式（２）の関数で表した場合に、横軸を定着温度Ｔ、縦軸を切片ｂとしてプロットし、その近似線を表したグラフである。このように近似線は下記の式（４）に示す１次関数として表すことができる。
【０１４４】
ｂ＝−０．０００２４Ｔ＋０．００１５      ・・・式（４）
上記式（３）および式（４）より、第１ニップ通過時間ｔｎ１、トナー最下層温度Ｔｂ、定着温度Ｔの関係は、下記の式（５）で表すことができる。
【０１４５】
ｔｎ１＝０．０００６Ｔｂ−０．０００２４Ｔ＋０．００１５      ・・・式（５）
ここで、第１ニップ通過時間ｔｎ１が長くなればなるほど第１ニップ通過完了直前のトナー最下層温度Ｔｂは高くなるので、下記の式（６）を満たすように、第１ニップ通過時間（すなわち、あるプロセス速度における第１ニップ幅）を設定すれば画像ずれのない画像が得ることができる。すなわち、下記式（６）を満たすように第１ニップ通過時間ｔｎ１を設定することにより、トナー最下層温度Ｔｂがトナー流出開始時間Ｔｉよりも高くなり、画像ずれを防止できる。
【０１４６】
ｔｎ１≧０．０００６Ｔｉ−０．０００２４Ｔ＋０．００１５      ・・・式（６）
上記の式（６）を使えば、ある任意の熱特性のトナーにおいて、画像ずれを防止するために必要な定着温度およびニップ幅（第１ニップ幅）を、実験や解析で求めることなく算出できる。すなわち、上記式（６）を満たす定着温度Ｔおよび第１ニップ通過時間ｔｎ１（プロセス速度が一定の場合には第１ニップ幅）を設定することで、実験を行わずとも、画像ずれを防止した定着装置を実現することができる。
【０１４７】
以上の結果に基づいて、本実施形態では、定着装置４０を、定着ローラ４１に対する圧接部（定着ニップ部）のうち、搬送された記録紙が最初に通過して圧接される定着ニップ部である第１ニップ部において、記録紙上のトナー像が低温オフセットを生じない状態まで加熱するように構成した。つまり、第１ニップ部における定着条件である、定着ローラ４１の表面温度（定着温度）と、記録紙が第１ニップ部を通過する第１ニップ通過時間とが、記録紙上のトナー像が低温オフセットを生じない条件となるように設定した。なお、第１ニップ通過時間の設定は、第１ニップ部の記録紙搬送方向の幅であるニップ幅（第１ニップ幅）と記録紙の搬送速度（プロセス速度）とを設定することによってなされる。
【０１４８】
定着装置４０では、定着部材（定着ローラ４１）と複数の押圧部材（加圧ローラ４２および剥離ローラ４３）とによって複数の定着ニップ部（第１ニップ部および第２ニップ部）が形成されている。この場合、記録紙の通紙方向（搬送方向）から見て、第１の押圧部材（加圧ローラ４２）により形成される定着ニップ部（第１ニップ部）と、第２の押圧部材（剥離ローラ４３）により形成される定着ニップ部（第２ニップ部）との間には、定着ニップが形成されないかもしくは、見かけ上は定着ニップが形成されていても、ほとんど定着圧力がかかっていない状態のニップ部（仮想ニップ部）が形成されることになる。そして、この場合、第１ニップ部では、押圧部材（加圧ローラ４２）によって定着部材（定着ローラ４１）、トナー、記録紙のそれぞれが密着しているが、第１ニップ部通過後、第２ニップ部に至るまでの仮想ニップ部では、押圧部材が存在しないために、定着部材（定着ローラ４１）と記録紙との間で若干の隙間が生じる。
【０１４９】
この時、第１ニップ部でのトナーの溶融状態が不十分であると、トナー像の一部は定着部材（定着ローラ４１）側に付着（所謂、低温オフセット現象）し、仮想ニップ部で定着部材（定着ローラ４１）と記録紙との間で微少な位置ズレが生じる。そして、第２ニップ部で定着部材（定着ローラ４１）と記録紙とが再度密着すると、画像ずれが生じてしまう。
【０１５０】
これに対して、定着装置４０では、第１ニップ部において、記録紙上のトナー像が低温オフセットを生じない状態まで加熱するようになっている。したがって、画像ずれを確実に防止することができる。なお、第１ニップ部でのトナー像の加熱は、必ずしも定着強度的に十分でなくてもよく、少なくとも低温オフセットが発生しない状態まで加熱すればよい。これにより、画像ずれを解消することができる。
【０１５１】
また、定着装置４０では、第１ニップ部における定着条件である、定着温度と第１ニップ通過時間とを、記録紙上のトナー像が低温オフセットを生じない条件とするためには、記録紙上のトナー像のうち、最も記録紙側となる層であるトナー最下層の温度（トナー最下層温度）が、第１ニップ出口近傍において、トナーの流出開始温度以上となるように、定着温度および第１ニップ通過時間を設定している。このように、第１ニップ部出口において、トナー最下層温度をトナーの流出開始温度以上に加熱することにより、第１ニップ部における低温オフセットを防止し、その結果、画像ずれの発生を抑えることができる。
【０１５２】
また、トナー最下層温度は、定着装置４０をモデルとする理論計算により求めることができる。例えば、定着装置４０を一次元の伝熱解析モデルとしてモデル化し、第１ニップ部における定着温度と第１ニップ通過時間（あるいは、プロセス速度および第１ニップ幅）とをパラメータとする理論解析（一次元の伝熱解析）を行うことにより、第１ニップ部出口近傍におけるトナー最下層温度を算出することができる。そして、この理論計算の結果に基づいて、第１ニップ部出口近傍におけるトナー最下層温度がトナー流出温度以上となるように定着温度および第１ニップ通過時間を設定することで、画像ずれを抑えることができる。
【０１５３】
なお、上記の理論計算では、定着温度（第１ニップ部における定着ローラ４１の表面温度）Ｔ（℃）、第１ニップ通過時間（記録紙が第１ニップ部を通過する時間）ｔｎ１（ｓ）は、トナーの流出開始温度をＴｉ（℃）とすると、上記式（６）、すなわち、
ｔｎ１≧０．０００６Ｔｉ−０．０００２４Ｔ＋０．００１５      ・・・（６）
を満たすように設定すればよい。
【０１５４】
上記式（６）に基づいて定着温度および第１ニップ通過時間を設定することで、例えば、任意の熱特性のトナーにおいて、第１ニップ部出口でのトナー最下層温度がトナー流出開始温度以上となる定着条件（定着温度および第１ニップ通過時間）を実験や解析で求めることなく、画像ずれを適切に防止することができる。
【０１５５】
なお、定着装置４０では、定着部材として定着ローラ４１を用いている。また、第１の押圧部材として加圧ローラ４２を用いている。このように、定着部材および押圧部材をローラで構成することにより、簡易な構成で、複数のニップ部を有する定着装置を実現することができる。
【０１５６】
また、定着装置４０における、第１の押圧部材としての加圧ローラ４２は、芯金４２ａ上に弾性層４２ｂが被覆された弾性ローラである。このように、第１ニップ部を形成する加圧ローラ４２を弾性ローラとすることで、第１ニップ部のニップ幅を十分広く設定することができる。したがって、第１ニップ部で要求される定着条件を容易に実現することができる。
【０１５７】
また、定着装置４０では、複数の支持ローラ（加圧ローラ４２および剥離ローラ４３）に懸架されたベルト４４が設けられており、このベルト４４と定着ローラ４１との間に複数のニップ部が形成されている。すなわち、ベルト４４が複数の支持ローラ（押圧部材；加圧ローラ４２および剥離ローラ４３）によって定着ローラ４１に圧接されている。
【０１５８】
ベルト４４がない場合、第１の押圧部材により形成されるニップ部（第１ニップ部）と、第２の押圧部材により形成されるニップ部（第２ニップ部）との間は、記録紙の搬送方向を規制するものがないため、第２ニップ部に記録紙が突入するまでに記録紙の搬送方向が変わってしまい、記録紙が第２ニップ部に突入することができない等の搬送性の問題が生じる可能性がある。そこで、ベルト４４を設けることで、第１ニップ部から排出された記録紙を、ベルト４４と定着ローラ４１との間に挟みこみながら（搬送方向を規制しながら）搬送し、搬送不良を防止することができる。
【０１５９】
なお、本実施形態にかかる定着装置４０では、ベルト４４が加圧ローラ４２と剥離ローラ４３とに懸架されている構成としたが、これに限るものではなく、例えば図８に示すように、ベルト４４を備えない構成としてもよい。
【０１６０】
ただし、この場合、加圧ローラ４２と剥離ローラ４３との間を広く取りすぎると、第１ニップ部と第２ニップ部の間では、記録紙の搬送方向を抑制するものがないため、第２ニップ部に記録紙が突入するまでに、記録紙の搬送方向が変わってしまい、第２ニップ部に突入することができない等の搬送性の問題が生じる場合がある。このため、記録紙の搬送方向を規制する手段を備えることが好ましい。
【０１６１】
記録紙の搬送方向を規制する手段としては、例えば図９に示すようなガイド部材４５を設けてもよい。このガイド部材４５は、その表面が定着ローラ４１の表面に沿って微少ギャップを保ちながら対向する形状となっており、第１ニップ部出口近傍と、第２ニップ部入口近傍とに両端（両先端）が位置している。この図に示すように、ガイド部材４５の形状を定着ローラ４１の表面に沿った三日月状に形成することで、両端を第１ニップ部出口と第２ニップ部の入口の近傍にそれぞれ設置することができる。また、第１ニップ部から出てきた記録紙は、ガイド部材４５の表面をすべりながら搬送され、第２ニップ部に記録紙の先端が突入するので、ガイド部材４５は、記録紙と接する表面が低摩擦係数のものがよい。例えば、ガイド部材４５の表面に、フッ素コートすることにより、すべり性がよく、紙の搬送性が良好になる。
【０１６２】
また、ガイド部材４５は、定着ローラ４１、加圧ローラ４２、剥離ローラ４３に対して、微少なギャップを保持することが好ましく、位置精度を向上させるために、例えば、ガイド部材４５を金属等で形成されたブロック体で構成してもよい。
【０１６３】
また、仮想ニップ部において断熱性を有したい場合には、例えば、金属体で形成されたガイド部材表面に、耐熱性の樹脂、ゴム材など複数層構成されたガイド部材を用いてもよい。
【０１６４】
また、例えば、加圧ローラ４２および剥離ローラ４３に加えて、ベルト４４のテンションを保持する目的でテンションローラ（支持ローラ、図示せず）を１個または複数設けてもよい。また、定着装置４０では、ベルト４４の支持ローラとして加圧ローラ４２および剥離ローラ４３が備えられており、全ての支持ローラ（加圧ローラ４２および剥離ローラ４３）によってベルト４４が定着ローラ４１に押圧されているが、これに限らず、複数の支持ローラの全部或いは一部によってベルト４４が定着ローラ４１側に加圧（押圧）される構成であってもよい。
【０１６５】
また、定着装置４０は、例えば、図１０に示すように、剥離ローラ４３とテンションローラ４７ａ・４７ｂとにベルト４４を懸架し、第１ニップ部を形成する加圧ローラ４２の代わりに、スポンジ状の加圧パッド（非回転部材）４６を用いることも可能である。
【０１６６】
加圧パッド４６としては、例えば、鉄製の基材（基板）上に厚さ５ｍｍ、ゴム硬度２５°（アスカーＣ硬度）の耐熱性シリコンスポンジゴムからなる弾性層を設けたものを用いることができる。なお、加圧パッド４６は、図示しないバネ等の弾性部材により、ベルト４４を介して定着ローラ４１の表面に圧接（押圧）され、定着ローラ４１との間に第１ニップ部を形成する。また、加圧パッド４６の定着ローラ４１との対向面における、記録紙搬送方向の長さは、上記した加圧ローラ４２によって形成される第１ニップ部のニップ幅よりも長くなっている。したがって、加圧パッド４６（加圧パッド４６によって押圧力を付与されたベルト４４）と定着ローラ４１との間に形成されるニップ幅は、加圧ローラ４２（加圧ローラ４２によって押圧力を付与されたベルト４４）と定着ローラ４１との間に形成されるニップ幅よりも広くなっている。
【０１６７】
このように、第１ニップ部を形成する手段（押圧部材）として、加圧パッド４６を用いることにより、低荷重でしかも狭いスペースで広いニップ幅（第１ニップ幅）を確保することができるので、装置の小型化が可能である。つまり、加圧ローラ４２を用いる構成よりも、加圧パッド４６を用いる構成の方が、定着装置の大型化を行うことなく、より広い第１ニップ幅を形成することができる。
【０１６８】
また、例えば図１１に示すように、加圧ローラ４２、剥離ローラ４３、テンションローラ４７ｃにベルト４４を懸架し、第２ニップ部を形成する加圧パッド４６を、第１ニップ部を形成する加圧ローラ４２の下流側に近接して配置してもよい。すなわち、加圧パッド４６により形成されるニップ部（第２ニップ部、非回転ニップ部）と、加圧ローラ４２によって形成される第１ニップ部とが、連続あるいは近接した状態（例えば、第１ニップの後端と第２ニップ部（加圧パッド４６）の先端との距離が３ｍｍ以下）となるように、加圧パッド４６を、第１ニップ部を形成している支持ローラ（加圧ローラ４２）に対する記録紙搬送方向の下流側近傍に配置してもよい。
【０１６９】
この場合、加圧パッド４６によって形成される第２ニップ部と、加圧ローラ４２によって形成される第１ニップ部とが、連続あるいは非常に近接した状態となる。このため、実質上、第１ニップ部に第２ニップ部を加えたニップ部が連続する一体のニップ部として作用するため、画像ずれを効果的に防止することができる。
【０１７０】
また、本実施形態では、第１ニップ部出口でのトナー最下層温度をトナー流出開始温度以上とするための定着条件（定着温度および第１ニップ通過時間）を、一次元の伝熱解析によって求める場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、二次元あるいは三次元の形状を考慮した解析を行ってもよく、あるいは時間変化を考慮した解析を行ってもよい。
【０１７１】
また、本実施形態では、第１ニップ部において、未定着トナー像を、低温オフセットを生じない温度以上に加熱するものとしたが、この際、高温オフセットが生じる温度以下とすることが好ましい。すなわち、トナーが高温になりすぎると、いわゆる高温オフセットによって画像欠損が生じるおそれがあるので、第１ニップ部出口におけるトナーの温度を、各定着ニップ部および各定着ニップ部間（各仮想ニップ部）において低温オフセットが生じず、かつ、高温オフセットも生じない温度とするように、定着温度および第１ニップ通過時間を設定することが好ましい。
【０１７２】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１に記載した各部材と同様の機能を有する部材については、実施形態１と同じ符号を用い、その説明を省略する。
【０１７３】
実施形態１では、第１ニップ部における定着条件、すなわち、定着ローラ４１の表面温度（定着温度）と、記録紙が第１ニップ部を通過する第１ニップ通過時間とを、記録紙上のトナー像が低温オフセットを生じない条件に設定する場合について説明した。本実施形態では、仮想ニップ部（第１ニップ部と第２ニップ部との間の領域）、または、仮想ニップ部および第１ニップ部の定着条件を、高温オフセット（ホットオフセット）による画像欠陥（高温オフセットのような画像欠陥）を防止するように設定する場合について説明する。
【０１７４】
なお、この高温オフセットによる画像欠陥（高温オフセットのような画像欠陥）は、仮想ニップ部で（あるいは第１ニップ部と仮想ニップ部とで）トナーが必要以上に加熱されると、必要以上に加熱されたトナーは粘度が低下しているので、定着ローラ４１とベルト４４との間に生じる速度差によって定着部材（定着ローラ４１）と記録紙との間で微少な位置ズレが生じた場合に、トナー表面が分断してしまうことによって生じるものである。
【０１７５】
（実験例２；画像欠陥の評価試験）
まず、実施形態１で説明した低温オフセットによる画像ずれと、高温オフセットによる画像欠陥とを切り分ける（区別する）ために、実施形態１で示した、画像ずれを発生させないための第１ニップ部の条件（この実験では第１ニップ幅を６ｍｍとした）を用いて、画像欠陥を評価する実験を行った。なお、この実験では、実施形態１の実験例１と同様、図３に示した定着装置４０を用いて、トナーの種類，定着温度，仮想ニップ部の長さ（すなわち仮想ニップ通過時間）等の定着条件を変化させ、その他の条件は一定にして、未定着画像を載せた記録紙を通紙し、定着後のサンプルについて、高温オフセットによる画像欠陥を評価する実験を行った。
【０１７６】
画像欠陥の評価は、従来から用いられているローラ対方式の定着装置によって未定着サンプルを定着させたサンプルを比較例（標準サンプル）とし、この標準サンプルに対する相対評価（主観による画質評価）によって行った。なお、画質に問題なければ「○」、画質がやや劣るもの（製品上問題ないが、拡大して観察すると比較例に対して画質むらが存在するもの）を「△」、画質が劣るレベルのもの（比較例に対して画質むらが明らかに目立つもの）を［×］とした。プロセス速度は１７５ｍｍ／ｓとし、未定着サンプルおよびトナーは、実施形態１における実験例１と同様の条件のものを用いた。
【０１７７】
まずはじめに、定着ローラの表面温度（定着温度）と、仮想ニップ部の仮想ニップ通過時間とをパラメータとして、トナーＡ，トナーＢを用いる場合の画像欠陥の評価実験をそれぞれ行った。より詳細には、第１・仮想ニップ幅（第１ニップ幅＋仮想ニップ幅）を、２１．８ｍｍ，２４．８ｍｍ，２７ｍｍの３種に変化させた。この場合、第１・仮想ニップ通過時間（第１ニップ通過時間＋仮想ニップ通過時間）は、約０．１２４ｓ，約０．１４２ｓ，約０．１５５ｓに変化する。なお、この実験では、プロセス速度を一定（１７５ｍｍ／ｓ）とし、仮想ニップ部のニップ幅（仮想ニップ幅）を変化させることで、仮想ニップ通過時間を変化させた。また、この実験では、第１ニップ部のニップ幅（第１ニップ幅）を一定（６ｍｍ）とした。
【０１７８】
トナーＡを用いた場合の結果を表８に示し、トナーＢを用いた場合の結果を表９に示す。
【０１７９】
【表８】
2006154708.tif 000010
【０１８０】
【表９】
2006154708.tif 000011
【０１８１】
表８および表９より、トナーＡを用いる場合に比べて、トナーＢを用いる場合の方が、画像欠陥が発生しやすかった。また、トナーＡを用いる場合においても、定着温度を高くしたり、第１・仮想ニップ通過時間を長くしたりすること（第１・仮想ニップ幅を広くすること）で画像欠陥が発生した。
【０１８２】
この結果から、仮想ニップ部で（第１ニップ部と仮想ニップ部とで）トナーが必要以上に加熱されると、定着ローラ４１とベルト４４との間に生じる速度差によって定着部材（定着ローラ４１）と記録紙との間で微少な位置ズレが生じた場合、仮想ニップ部で必要以上に加熱されているトナーは粘度が低下しているので、トナー表面が分断し、高温オフセットのような画像欠陥（高温オフセットによる画像欠陥）が生じると考えられる。
【０１８３】
（解析例２）
次に、仮想ニップ部出口（第２ニップ部入口）でのトナー温度と、高温オフセットによる画像欠陥との関係を検討するため、実施形態１における解析例１と同様のモデルを用いて、１次元熱伝導解析を行った。このモデルを用いて、仮想ニップ部出口直前での、記録紙上に印字された未定着画像のトナーにおける最上層温度（定着ローラ４１と接する側の層の温度）を算出した。
【０１８４】
解析条件は、実施形態１における解析例１と同様、表５に示した各層の厚み、初期温度、比熱、比重、熱伝導率、物性値を用いた。また、定着ローラ４１の弾性層４１ｂについては、弾性層４１ｂを１５層に分割した。そして、分割した各層の初期温度は、離型層４１ｃと接する層を１６０℃、芯金４１ａと接する層を１８８℃とした。また、分割した間の層の初期温度は、離型層４１ｃに近い層から２℃ずつ上げた値を設定した。
【０１８５】
なお、表５に示した解析条件は、定着温度１６０℃の時の設定（条件）であり、定着温度を１７０℃で計算する場合は、定着ローラ４１で設定する各層（離型層４１ｃ、弾性層４１ｂ、芯金４１ａ）の初期温度をそれぞれ１０℃上げた。同様に、定着温度１８０℃で計算する場合は、定着ローラ４１の各層の温度をさらに１０℃あげた。
【０１８６】
また、解析に用いた計算式は、実施形態１における解析例１と同様である。当該計算式を用いて、各層の微少時間τ経過後の温度を計算し、用紙が第１ニップ部入口から仮想ニップ部出口直前の時間（第１・仮想ニップ幅をプロセス速度で除した値）まで計算を繰り返した。
【０１８７】
上記解析条件にて、定着温度および第１・仮想ニップ通過時間をパラメータとして仮想ニップ出口でのトナー最上層温度を計算した結果を表１０に示す。
【０１８８】
【表１０】
2006154708.tif 000012
【０１８９】
表８の実験結果および表１０の解析結果より、トナーＡを用いる場合、仮想ニップ出口でのトナーの最上層温度が１２０℃以下であれば、高温オフセットによる画像欠陥が発生せず、良好な画像が得られた。なお、トナーＡの４ｍｍ降下温度は１２０℃である。すなわち、熱解析の結果、仮想ニップ出口でのトナー最上層温度がトナーＡの４ｍｍ降下温度（１２０℃）以上に達している場合に、高温オフセットによる画像欠陥が発生した。
【０１９０】
また、表９の実験結果および表１０の解析結果より、トナーＢを用いる場合には、仮想ニップ出口でのトナーの最下層温度が１１５℃以下であれば、高温オフセットによる画像欠陥が発生せず、良好な画像が得られた。なお、トナーＢの４ｍｍ降下温度は１１５℃である。つまり、トナーＢを用いる場合にも、トナーＡを用いる場合と同様、熱解析の結果、仮想ニップ出口でのトナー最上層温度がトナーＢの４ｍｍ降下温度（１１５℃）以上に達している場合に、高温オフセットのような画像欠陥が発生した。
【０１９１】
これらの実験結果および解析結果から、高温オフセットによる画像欠陥は、仮想ニップ部出口におけるトナー最上層温度が、トナーの４ｍｍ降下温度以上の場合に発生することがわかった。なお、仮想ニップ部出口におけるトナー最上層温度は、第１・仮想ニップ通過時間（第１ニップ部入口から仮想ニップ出口までの通過時間）と相関がある。
【０１９２】
したがって、例えば定着温度が一定の場合には、仮想ニップ部出口におけるトナーの最上層温度が４ｍｍ降下温度以下になるような第１・仮想ニップ通過時間（仮想ニップ通過時間＋第１ニップ通過時間）を設定することにより、高温オフセットによる画像欠陥を防止できる。
【０１９３】
なお、仮想ニップ出口でのトナー最上層温度を、トナーの４ｍｍ降下温度以下にするための第１・仮想ニップ通過時間（仮想ニップ通過時間＋第１ニップ通過時間）は、定着温度によって異なる。
【０１９４】
図１２は、横軸を仮想ニップ部出口におけるトナー最上層温度（℃）、縦軸を第１・仮想ニップ通過時間（ｓ）とし、表１０に示したデータをプロットしたグラフである。なお、図１２では、各定着温度（１６０℃，１７０℃，１８０℃）についての、仮想ニップ部出口におけるトナー最上層温度（℃）と第１・仮想ニップ通過時間（ｓ）との関係を示す近似線を実線で示している。
【０１９５】
図１２に示したように、各定着温度についての、仮想ニップ出口におけるトナーの最上層温度Ｔｉｏと、第１・仮想ニップ通過時間ｔｎ２との間には、比例関係があり、両者の関係は下記の式（７）に示す１次関数で表すことができる。
【０１９６】
ｔｎ２＝α×Ｔｉｏ＋β  （α，βは定数）・・・（７）
また、各定着温度についての、仮想ニップ出口におけるトナーの最上層温度Ｔｉｏと、第１・仮想ニップ通過時間ｔｎ２との関係を示す近似線は、図１２に示したように互いに略平行である。したがって、上記式（７）に示した１次関数は、切片が異なるだけで、その傾きは定着温度によらずほぼ一定（α≒０．００２３）である。そして、図１２に示したグラフにおいて、切片βを定着温度Ｔのパラメータとして考えた場合（β＝ｆ（Ｔ）として考えた場合）、上記式（７）を以下に示す関係式（式（８））で近似することができる。
【０１９７】
ｔｎ２＝０．００２３×Ｔｉｏ＋ｆ（Ｔ）  （ｆ（Ｔ）は、Ｔの関数）・・・（８）
図１３は、関数ｆ（Ｔ）、すなわち定着温度Ｔと切片βとの関係を示すグラフである。つまり、図１２に示した各定着温度についての近似線を、上記式（８）で表した時に、Ｔｉｏ＝０の場合のとした時の切片β（＝ｆ（Ｔ））の値を、横軸を定着温度Ｔ、縦軸を切片βとしてプロットし、その近似線を表したグラフが図１３である。この図からわかるように、定着温度Ｔと切片βとの関係を示す近似線は、以下に示す１次関数（式（９））として表すことができる。
【０１９８】
β＝ｆ（Ｔ）＝−０．００２Ｔ＋０．２０７８  ・・・（９）
上記式（８）および式（９）より、第１．仮想ニップ通過時間（仮想ニップ通過時間＋第１ニップ通過時間）ｔｎ２、仮想ニップ出口でのトナー最上層温度Ｔｉｏ、定着温度Ｔの関係は、以下に示す式（１０）で表すことができる。
【０１９９】
ｔｎ２＝０．００２３×Ｔｉｏ−０．００２Ｔ＋０．２０７８  ・・・（１０）
ここで、第１・仮想ニップ通過時間ｔｎ２が短くなればなるほど、仮想ニップ出口直前（（仮想ニップ＋第１ニップ）通過完了直前）のトナー最上層温度Ｔｉｏは低くなる。したがって、トナーの４ｍｍ降下温度をＴ４ｍｍとした場合、以下の式（１１）を満たすように、第１・仮想ニップ通過時間ｔｎ２を設定すれば、高温オフセットによる画像欠陥が生じることを防止できる。
【０２００】
ｔｎ２≦０．００２３×Ｔ４ｍｍ−０．００２Ｔ＋０．２０７８  ・・・（１１）
この式（１１）を用いて第１・仮想ニップ通過時間ｔｎ２を設定することにより、ある任意の熱特性（４ｍｍ降下温度）のトナーを用いる場合に、高温オフセットによる画像欠陥を防止するための定着温度および第１・仮想ニップ通過時間（あるいは第１・仮想ニップ幅）を、実験や解析を行うことなく適切に設定できる。すなわち、上記式（１１）を満たす定着温度Ｔおよび第１・仮想ニップ通過時間ｔｎ２（あるいは第１・仮想ニップ幅）を設定することで、実験を行わずとも、高温オフセットによる画像欠陥を防止した定着装置を設計することができる。
【０２０１】
なお、実施形態１で示した式（６）および上記式（１１）の両方を満たすように各条件を設定することにより、画像ずれ、および、高温オフセットによる画像欠陥を防止した定着装置の設計を行うことができる。すなわち、上記式（６）および式（１１）の両方を満たすことにより、画像ずれ、および、高温オフセットによる画像欠陥の両方を防止できる。
【０２０２】
以上の結果に基づいて、本実施形態では、定着ローラ４１に対する複数の圧接部（定着ニップ部）と各定着ニップ部に形成される仮想ニップ部とについて、記録紙搬送方向の上流側に位置する定着ニップ部である第１ニップ部（記録紙が最初に搬送されるニップ部）とそれに続く仮想ニップ部とを通過した記録紙上のトナー像が、仮想ニップ部出口で高温オフセットによる画像欠陥を生じないように、第１・仮想ニップ通過時間（第１ニップ通過時間＋仮想ニップ通過時間）と定着温度とを設定した。
【０２０３】
つまり、第１ニップ部および仮想ニップ部における定着条件である、定着ローラ４１の表面温度（定着温度）と、記録紙が第１ニップ部と仮想ニップ部とを通過する第１・仮想ニップ通過時間とを、記録紙上のトナー像に高温オフセットによる画像欠陥を生じさせない条件とするように設定した。なお、第１・仮想ニップ通過時間の設定は、第１ニップ部の記録紙搬送方向の幅である第１ニップ幅および仮想ニップ部の記録紙搬送方向の幅である仮想ニップ幅と、記録紙の搬送速度（プロセス速度）とを設定することによってなされる。
【０２０４】
定着装置４０では、定着部材（定着ローラ４１）と複数の押圧部材（加圧ローラ４２および剥離ローラ４３）とによって複数の定着ニップ部（第１ニップ部および第２ニップ部）が形成されている。この場合、記録紙の通紙方向（搬送方向）から見て、第１の押圧部材（加圧ローラ４２）により形成される定着ニップ部（第１ニップ部）と、第２の押圧部材（剥離ローラ４３）により形成される定着ニップ部（第２ニップ部）との間には、定着ニップが形成されないかもしくは、見かけ上は定着ニップが形成されていても、ほとんど定着圧力がかかっていない状態のニップ部（仮想ニップ部）が形成されることになる。
【０２０５】
そして、この場合、仮想ニップ部で（あるいは第１ニップ部と仮想ニップ部とで）トナーが必要以上に加熱されると、定着ローラ４１とベルト４４との間に生じる速度差によって定着部材（定着ローラ４１）と記録紙との間で微少な位置ズレが生じた場合に、仮想ニップ部（あるいは第１ニップ部と仮想ニップ部とで）で必要以上に加熱されているトナーは粘度が低下しているので、トナー表面が分断し、高温オフセットによる画像欠陥が生じてしまう。
【０２０６】
これに対して、定着装置４０では、仮想ニップ部出口において、記録紙上のトナー像が高温オフセットによる画像欠陥を生じない状態とするように定着条件（定着温度および第１・仮想ニップ通過時間）が設定されている。したがって、「高温オフセットのような画像欠陥」を確実に防止することができる。
【０２０７】
また、定着装置４０では、第１ニップ部および仮想ニップ部における定着条件である定着温度と第１・仮想ニップ通過時間とを、記録紙上のトナー像に高温オフセットのような画像欠陥を生じない条件とするために、記録紙上のトナー像のうち、最も定着ローラ４１側となる層であるトナー最上層の温度（トナー最上層温度）が、仮想ニップ出口近傍において、トナーの４ｍｍ降下温度以下となるように、定着温度および第１・仮想ニップ通過時間を設定している。
【０２０８】
このように、仮想ニップ部出口におけるトナー最上層温度を、トナーの４ｍｍ降下温度以下とすることにより、仮想ニップ部において高温オフセットによる画像欠陥が生じることを防止することができる。
【０２０９】
また、仮想ニップ出口におけるトナー最上層温度は、定着装置４０をモデルとする理論計算により求めることができる。例えば、定着装置４０を一次元の伝熱解析モデルとしてモデル化し、第１ニップ部および仮想ニップ部における定着温度と第１・仮想ニップ通過時間（あるいは、プロセス速度および第１・仮想ニップ幅）とをパラメータとする理論解析（一次元の伝熱解析）を行うことにより、第１ニップ部出口におけるトナー最上層温度を算出することができる。そして、この理論計算の結果に基づいて、第１ニップ部出口近傍におけるトナー最上層温度が４ｍｍ降下温度以下となるように定着温度および第１・仮想ニップ通過時間を設定することで、高温オフセットによる画像欠陥を防止できる。
【０２１０】
なお、上記の理論計算では、定着温度（第１ニップ部および仮想ニップ部における定着ローラ４１の表面温度）Ｔ（℃）、第１・仮想ニップ通過時間（記録紙が第１ニップ部および仮想ニップ部を通過する時間）ｔｎ２（ｓ）は、トナーの４ｍｍ降下温度をＴ４ｍｍ（℃）とすると、上記式（１１）、すなわち、
ｔｎ２≦０．００２３×Ｔ４ｍｍ−０．００２Ｔ＋０．２０７８  ・・・（１１）
を満たすように設定すればよい。
【０２１１】
上記式（１１）に基づいて定着温度および第１・仮想ニップ通過時間を設定することで、例えば、任意の熱特性のトナーを用いる場合に、仮想ニップ部出口でのトナー最上層温度がトナーの４ｍｍ降下温度以下となる定着条件（定着温度および第１・仮想ニップ通過時間）を実験や解析で求めることなく、高温オフセットによる画像欠陥を適切に防止することができる。
【０２１２】
なお、本実施形態にかかる定着装置４０では、ベルト４４が加圧ローラ４２と剥離ローラ４３とに懸架されている構成としたが、これに限るものではなく、例えば図８に示すように、ベルト４４を備えない構成としてもよい。ただし、この場合、第１ニップ部と第２ニップ部の間の仮想ニップ部では、記録紙の搬送方向を規制するものがないため、第２ニップ部に記録紙が突入するまでに記録紙の搬送方向が変わってしまい、記録紙が第２ニップ部に突入することができない等の搬送性の問題が生じる場合がある。このため、記録紙の搬送方向を規制する手段を備えることが好ましい。記録紙の搬送方向を規制する手段としては、例えば、実施形態１と同様のものを用いることができる。
【０２１３】
また、実施形態１と同様、加圧ローラ４２および剥離ローラ４３に加えて、ベルト４４のテンションを保持する目的でテンションローラ（支持ローラ、図示せず）を１個または複数設けてもよい。また、例えば、実施形態１で図１０に示したように、剥離ローラ４３とテンションローラ４７ａ・４７ｂとにベルト４４を懸架し、第１ニップ部を形成する加圧ローラ４２の代わりに、スポンジ状の加圧パッド（非回転部材）４６を用いる構成としてもよい。
【０２１４】
また、本実施形態では、仮想ニップ部出口でのトナー最上層温度をトナーの４ｍｍ降下温度以下とするための定着条件（定着温度および第１・仮想ニップ通過時間）を、一次元の伝熱解析によって求める場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、二次元あるいは三次元の形状を考慮した解析を行ってもよく、あるいは時間変化を考慮した解析を行ってもよい。
【０２１５】
また、仮想ニップ部出口でのトナー最上層温度をトナーの４ｍｍ降下温度以下とするための定着条件（定着温度および第１・仮想ニップ通過時間）、および、第１ニップ部出口でのトナー最下層温度をトナー流出開始温度以上とするための定着条件（定着温度および第１ニップ通過時間；実施形態１参照）の両方を満たすように、各定着条件（定着温度、第１ニップ通過時間、第１・仮想ニップ通過時間）を設定することが好ましい。
【０２１６】
この場合、仮想ニップ部における低温オフセットによる画像ずれ、および、高温オフセットによる画像欠陥の両方を防止することができる。
【０２１７】
上記各実施形態に記載した本発明の概念は、複数の定着ニップ部を有するあらゆる定着装置に適用でき、例えば、上記特許文献４や特許文献５に開示されているような定着ベルトを用いた定着装置にも適用できる。
【０２１８】
また、上記各実施形態では、ネットワークを介して接続される端末装置から送信された画像データ等に基づいて、所定の記録紙に対して多色または単色の画像を形成する乾式電子写真方式のカラー画像形成装置に本発明の定着装置を備える場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、画像読取装置を備え、読み取った画像を記録紙に形成する複写機（画像形成装置）、あるいはファクシミリ装置、複写機、プリンター等の機能を複合的に備えた画像形成装置に適用してもよい。
【０２１９】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２２０】
本発明は、複数の定着ニップ部を有するあらゆる定着装置およびそれを備えた画像形成装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０２２１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる定着装置において、定着部材と押圧部材とによって形成されるニップ部を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる定着装置が備えられた画像形成装置の主要部を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる定着装置の概略構成を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態において行った一次元伝熱解析のモデルを示す図である。
【図５】本発明の一実施形態において行った一次元伝熱解析における、複数層間での伝熱を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる定着装置における、定着温度を１６０℃，１７０℃，１８０℃とした場合の、各定着温度における第１ニップ通過直前のトナー最下層温度と第１ニップ通過時間との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の一実施形態にかかる定着装置において、第１ニップ通過時間を第１ニップ部出口におけるトナー最下層温度の一次関数として表した場合の、当該一次関数の切片と定着温度との関係を示したグラフである。
【図８】本発明の一実施形態にかかる定着装置の変形例を示す断面図である。
【図９】本発明の一実施形態にかかる定着装置の他の変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態にかかる定着装置のさらに他の変形例を示す断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態にかかる定着装置のさらに他の変形例を示す断面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態にかかる定着装置における、定着温度を１６０℃，１７０℃，１８０℃とした場合の、各定着温度における仮想ニップ通過直前のトナー最上層温度と第１・仮想ニップ通過時間との関係を示すグラフである。
【図１３】本発明の他の実施形態にかかる定着装置において、第１・仮想ニップ通過時間を仮想ニップ部出口におけるトナー最上層温度の一次関数として表した場合の、当該一次関数の切片と定着温度との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
【０２２２】
４０    定着装置
４１    定着ローラ（定着部材）
４１ａ  芯金
４１ｂ  弾性層
４１ｃ  離型層
４２    加圧ローラ（押圧部材、ローラ、弾性ローラ）
４２ａ  芯金
４２ｂ  弾性層
４２ｂ  弾性層
４２ｃ  離型層
４３    剥離ローラ（押圧部材）
４４    ベルト
４４ａ  離型層
４４ｂ  ベルト基材
４５    ガイド部材
４６    加圧パッド（押圧部材）
４７ａ，４７ｂ，４７ｃ  テンションローラ（支持ローラ、押圧部材）
Ｑ      加熱源
ｔｎ１  第１ニップ通過時間
ｔｎ２  第１・仮想ニップ通過時間
Ｔ      定着温度
Ｔ４ｍｍ  トナーの４ｍｍ降下温度
Ｔｉ    トナー流出開始温度
Ｔｂ    第１ニップ部出口におけるトナー最下層温度
Ｔｉｏ  仮想ニップ部出口におけるトナー最上層温度
ａ１    空気層（第１の空気層）
ａ２    空気層（第２の空気層）
【図１】
2006154708.tif 000013
【図２】
2006154708.tif 000014
【図３】
2006154708.tif 000015
【図４】
2006154708.tif 000016
【図５】
2006154708.tif 000017
【図６】
2006154708.tif 000018
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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