(57)【要約】【課題】記録用紙の後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】定着装置における定着用の加熱ロール４０に、記録用紙の後端部Ｐｅが定着ニップ部Ｎを少なくとも抜け出る前の時期に回転の増速現象を抑制するための制動力を付与する制動手段としてのスベリ軸７を設けた。また、加熱ロール４０の回転駆動速度に関する設定値を、記録用紙の後端部が定着ニップ部を抜け出る前の時期に定着速度値からそれよりも遅い低速値に変更する手段を設けた。【選択図】図３
2007183682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源を備えた定着用回転体とこの定着用回転体に圧接して配置される加圧用回転体とを有し、この定着用回転体と加圧用回転体の間に形成される圧接部に、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用回転体側に位置する姿勢で導入して通過させる定着装置において、
前記定着用回転体又は加圧用回転体の回転駆動速度に関する設定値を、記録媒体の後端部が前記圧接部を抜け出る前の時期に定着速度値からそれよりも遅い低速値に変更する速度変更手段を設け、
かつ、前記速度変更手段が、前記圧接部の記録媒体通過方向の幅をＤ、その圧接部の出口側末端に対して記録媒体の後端部が到達するまでの距離をＬとした場合、Ｌ≧２／Ｄの条件を満たす時期に前記設定値を定着速度値から低速値に変更する手段であることを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源を備えた定着用回転体と加圧用回転体と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、記録媒体の後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。
【背景技術】
【０００２】
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１７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１０３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、銀鉛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１００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、銀鉛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１８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２０１と剥離ロール２０６に張架された定着ベルト，２０３、２０４はいずれも加圧ロール、２０５は弾性層、２０８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。
【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１９に示すように、その定着後における記録媒体Ｐの後端部Ｐｅに数ｍｍの幅で光沢度（グロス）が低下した帯状部分２５０が発生してしまうという問題がある。
【００１２】
本発明者らの研究によれば、この記録媒体の後端部Ｐｅにおける光沢低下部分２５０は、定着ニップ部Ｎのニップ圧力を高め（例えば０．５ＭＰａ以上）に設定するほど発生しやすくなり、特に写真出力等に好適な厚みが１５０μｍ以上のものを使用した場合により顕著に発生することが確認されている。また、このような光沢低下部分２５０は、透明樹脂層を形成した記録媒体を使用した場合、その後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。さらに、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２５０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、本発明者らの更なる研究によれば、かかる光沢低下部分２５０の発生原因は、主に、記録媒体の後端部Ｐｅが定着ニップ部Ｎを通過するときに急激に増速（加速）した状態で抜け出ることにあることが判明した。
【００１４】
図２０は、定着ニップ部の通過時における記録媒体の後端部の速度を測定した実験の結果を示すものである。
【００１５】
この実験では、前述したようなベルト併用式の定着装置２００を用い、その定着ニップ部Ｎに対して送り幅（記録媒体の送り方向Ｅと直交する方向の幅）が異なる記録媒体（厚みはすべて１７０μｍ）をそれぞれ導入して通過させ、そのときの各記録媒体後端部Ｐｅの速度を測定した。その測定は、加熱ロール２０１の表面に貼付したラダー図（黒線などを一定のピッチで多数記した図）を光電センサで読み取り、そのときのラダーピッチの通過時間を測定して速度に換算したものを、記録媒体後端部Ｐｅの速度とみなした。定着装置は、加熱ロール２０１として弾性層を形成しない鉄製のロールコア（外径：５０ｍｍ）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２０３として上記ロールコアにシリコーンゴム層（ゴム硬度：６０°）を２ｍｍの厚みで形成したソフトタイプのロールを使用した。定着ベルト２０７としては、厚さが８０μｍのポリイミド基材上に５０μｍ厚のシリコーンゴム層を塗布形成したベルトを使用した。そして、定着ニップ圧力が１．２ＭＰａとなるように加熱ロールと加圧ロール間の加圧機構を設定するとともに、定着速度が５０ｍｍ／ｓｅｃとなるように加熱ロールの回転駆動機構における駆動速度を設定した。
【００１６】
図２０の結果から、記録媒体の後端部の速度は定着ニップ部を抜け出る際に定着速度（５０ｍｍ／ｓｅｃ）よりも増速していることがわかる。また、その増速の度合いは、記録媒体の送り幅が広くなるほど大きくなる傾向にあることがわかる。例えば、送り幅が広い記録媒体の場合（Ａ４ＬＥＦ：Ａ４版サイズの記録媒体をその長辺部側から送り出して搬送するいわゆる横送りの場合）には、その後端部の速度が３００ｍｍ／ｓｅｃ付近まで増速しており、これは定着速度の約６倍の速度に増加していることになる。さらに、記録媒体の後端部が定着ニップ部から抜け出るまでの所要時間は、定着速度のままで抜け出る記録媒体の部位のそれに比べて短くなっていることもわかる。図中の横軸における符号ｔは、Ａ６版サイズの記録媒体をその短辺部側から送り出して搬送するいわゆる縦送りした場合（Ａ６ＳＥＦ）における当該後端部が定着ニップ部から抜け出るときの所要時間を示し、２ｔは定着速度のままで（増速することなく）定着ニップ部を搬送されて排出される記録媒体の場合における上記同様の所要時間を示す。
【００１７】
また、本発明者らの研究により、記録媒体後端部の増速の発生原因は、主に、定着ニップ部におけるロール等の弾性変形に伴う歪みが復元する現象や、加熱ロールの駆動伝達機構におけるギア噛み合わせ部（ギア間）の遊びの存在などにより、定着ニップ部におけるロール等の回転が一時的に増速することにあるものと推測される。
【００１８】
すなわち、定着ニップ部は、一般に図２１に示すように、弾性層２０５を有する加熱ロール２０１及び加圧ロール２０３の表層部の一方又は双方が圧接部Ｎにおいて一時的に弾性変形して歪むことで所定の幅（記録媒体Ｐの通過方向Ｅに沿う幅Ｄ：ニップ幅）をもった領域として形成される。そして、この定着ニップ部Ｎの圧力分布は、記録媒体が存在していないときや記録媒体の先端部及び後端部以外の部位が通過しているとき（図２１ａ）には、ほとんど変化がなく、一般にそのニップ幅の中央部をピークとした放物線状の分布をもつ。
【００１９】
しかし、かかる圧力分布は、記録媒体の後端部Ｐｅが定着ニップ部Ｎに導入されて通過する際に、その後端部Ｐｅの通過移動にともなって変動（移動）するようになる。特に記録媒体の後端部Ｐｅが定着ニップ部Ｎのニップ幅方向の中央部（基本的に加熱ロールと加圧ロールの中心点を結ぶ点線Ｑが通る部位）に達した段階（図２１ｂ）では、その後端部Ｐｅが存在して弾性層２０５が弾性変形している定着ニップ中央部の圧力が最も高くなる一方で、定着ニップ部の出口側（回転方向の下流側）にむけて弾性層２０５の弾性変形が減少して圧力が急激に低くなるというアンバランスな圧力分布となる。
【００２０】
この結果、かかる圧力分布の不均衡を緩和させるべくロールの弾性層２０５などがその弾性変形状態（歪み）を一気に解消しようと復元するため、そのときの復元力によって（定着ベルトを含む）ロール対２０１，２０３を速く回転させる作用が働くものと推測される。また、この際、ロールの駆動伝達機構におけるギア間の遊びがあるため、その分だけ更にロール対がより速く回転する、即ち増速するようになる。しかも、このような増速により、駆動伝達機構の駆動源であるモータに対する負荷が一瞬なくなるため、そのモータ自体も瞬間的に増速し、結果的にロール対もギア間の遊び以上に回転して増速するものと推測される。
【００２１】
なお、前記したように記録媒体後端部の増速の度合いが記録媒体の送り幅によって異なる点については、もっぱら定着ニップ部のロール軸方向における記録媒体の存在幅に依存しているものと推測される。すなわち、送り幅が比較的狭い記録媒体の場合には、その記録媒体が存在しない定着ニップ部分が前記したような弾性層の復元による増速作用が発生しない領域（増速抑制領域）として機能するために増速度合いが抑えられるが、送り幅が比較的広い記録媒体の場合には、その記録媒体が存在しない定着ニップ部が少ないため上記増速抑制領域による機能が得られなくなり増速しやすくなる。
【００２２】
以上のことから、記録媒体後端部における光沢低下部分の発生は、記録媒体の後端部が定着ニップ部を増速して抜け出ることにより、その後端部の定着ニップ部における滞留時間（定着時間）がその増速する分だけ他の部位よりも短くなり、その結果、トナーをはじめ透明樹脂層などの溶融不足が引き起こされることによるものと推測される。
【００２３】
そして、上述したような記録媒体後端部における光沢低下部分は、ベルト併用式の定着装置を使用した場合だけに限らず、前記したロール単独式の定着装置１００を使用した場合においても発生する。これは、ロール単独式の定着装置においても前記したような記録媒体後端部の定着ニップ部における増速現象が発生することによるものである。例えば、厚みが２００μｍ以上で高光沢のアート紙に縁なし画像を形成してロール単独式定着装置により定着を行ったところ、その後端部に数ｍｍの光沢低下部分が発生することが確認された。また、加熱ロール及び加圧ロール、記録媒体の送り幅等の条件によっても異なるが、定着ニップ圧力が０．５Ｍｐａ以上であり、しかも厚みが１５０μｍ以上の記録媒体を使用した場合に、その光沢低下部分が発生しやすくなる。
【００２４】
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、記録媒体の後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。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記目的を達成し得る本発明（第１発明）の定着装置は、熱源を備えた定着用回転体とこの定着用回転体に圧接して配置される加圧用回転体とを有し、この定着用回転体と加圧用回転体の間に形成される圧接部に、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用回転体側に位置する姿勢で導入して通過させる定着装置を前提とし、前記定着用回転体及び加圧用回転体の少なくとも一方に、記録媒体の後端部が前記圧接部を少なくとも抜け出る前の時期に回転の増速現象を抑制するための制動力を付与する制動手段を設けたことを特徴とするものである。
【００２６】
上記制動手段は、上記制動力を定着用回転体及び加圧用回転体の少なくとも一方に付与できる構成のものであれば特に制約されるものではない。制動力は、定着用回転体及び加圧用回転体の回転により得られる本来の定着速度を阻害しない大きさを確保できることを前提として、特に既述したような記録媒体の後端部が圧接部を少なくとも抜け出る際に発生し得る定着用回転体等の回転の増速現象を抑制できる大きさ（強さ）の範囲内の力を付与できるものであればよい。
【００２７】
このような第１発明の定着装置によれば、制動手段により定着用回転体及び加圧用回転体の少なくとも一方に上記した制動力が付与されるため、記録媒体の後端部が圧接部を抜け出る際に増速することが抑制される。これにより、記録媒体後端部の増速した分に相応して圧接部に存在する時間（定着時間）が減少することがなくなり、その後端部以外となる記録用紙の他の部位とほぼ同じ定着時間の条件で定着が行われるようになる。この結果、記録媒体の後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】
また、上記制動手段としては、記録媒体が前記圧接部を少なくとも通過する間は制動力を付与し続ける手段が使用可能である。この制動手段としては、例えば、定着用回転体や加圧用回転体の回転軸に対して制動力を上記通過時期については少なくとも付与し続けることが可能な装置（すべり軸受、トルクリミッターなど）が使用される。このような制動手段を適用した場合は、特に記録媒体が圧接部を通過している間においては制動力の付与時期などを制御するための機構を必要とせず簡易な構成とすることが可能となり有利である。
【００２９】
さらに、上記制動手段としては、前記圧接部の記録媒体通過方向の幅をＤ、その圧接部の出口側末端に対して記録媒体の後端部が到達するまでの距離をＬとした場合、Ｌ≧Ｄ／２の条件を満たす時期に制動力を付与する手段が使用可能である。このような特定時期に制動力を付与するためには、記録媒体後端部の圧接部通過時期を把握しておく必要があり、例えば、その後端部の通過を検知し得るセンサ等を設け、その検知情報に基づいて制動力を付与する動作を実行するように構成する。この条件を満たす時期は、少なくとも記録媒体後端部が圧接部の中央部を通過する前又は瞬間であるため、かかる時期に制動力を付与することにより、記録媒体後端部が圧接部を抜け出る際に発生し得る増速現象が確実に抑制されるようになる。
【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、前記定着用回転体又は加圧用回転体の回転駆動速度に関する設定値を、記録媒体の後端部が前記圧接部を抜け出る前の時期に定着速度値からそれよりも遅い低速値に変更する速度変更手段を設けたことを特徴とするものである。
【００３１】
上記速度変更手段における低速値は、少なくとも記録用紙の後端部における光沢低下部分の発生を抑制できる値であれば特に制約されるものではないが、例えば定着速度値の２／３以下、好ましくは定着速度値の半分にするとよい。また、速度変更手段における定着速度値から低速値への変更時期は、少なくとも記録媒体後端部が圧接部を抜け出る前の時期であれば任意であるが、例えば記録媒体の後端部が圧接部に突入する直前ごろとすればよい。記録媒体の通過位置については、その通過を検知し得るセンサ等で検出すればよい。
【００３２】
このような第２発明の定着装置によれば、記録媒体の後端部が圧接部を抜け出る前の所定の時期になると、速度変更手段により定着用回転体又は加圧用回転体の回転駆動速度の設定値が定着速度値から低速値に変更される。これにより、定着用回転体等が減速して定着速度が低下するため、記録媒体後端部の圧接部の通過所要時間が多くなり、その圧接部に存在する時間（定着時間）が長くなる。この結果、記録媒体後端部が圧接部を抜け出る際に増速することがあっても、その後端部が圧接部の中央部付近を通過するまでの間は、その後端部以外となる記録用紙の他の部位とほぼ同じ定着時間による定着が行われる可能性があり、これにより、記録用紙の後端部における光沢低下部分の発生がほとんどなくなる。
【００３３】
また、上記速度変更手段としては、前記圧接部の記録媒体通過方向の幅をＤ、その圧接部の出口側末端に対して記録媒体の後端部が到達するまでの距離をＬとした場合、Ｌ≧１／２Ｄの条件を満たす時期に前記設定値を定着速度値から低速値に変更する手段が使用可能である。この条件を満たす時期は、少なくとも記録媒体後端部が圧接部の中央部を通過する前又は瞬間であるため、かかる時期に回転駆動速度の設定値を定着速度から低速値に変更することにより、記録媒体後端部が圧接部を抜け出る前に十分な定着が確実に行われるようになる。
【００３４】
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定着用回転体は、少なくとも上記加圧用回転体との間で所定の領域幅からなる定着用の圧接部（定着ニップ部）を形成して回転し得る構造物であればよい。具体的には、例えば、ロール形態のもの（熱源を備えた加熱ロール）や、ベルト形態のもの（定着ベルトを、少なくとも加圧用回転体と圧接する関係で配置されかつ熱源を備えた加熱ロール又は加熱固定体と、それ以外の１又は２以上のベルト支持ロールとの間に張架して回転させるもの）等である。一方、上記加圧用回転体は、少なくとも上記定着用回転体との間で前記した定着ニップ部を形成して回転し得る構造物であればよい。具体的には、例えば、ロール形態のもの、ベルト形態のものである。加圧用回転体には、必要に応じて熱源を配置してもよい。
【００３５】
また、定着用回転体及び加圧用回転体の少なくとも一方には、所定の幅の定着ニップ部を形成する観点から、表層部に弾性層を設けるとよい。上記熱源は、定着用回転体（ロール形態のものでは加熱ロール、ベルト形態のものでは加熱ロール又は加熱固定体）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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。さらに、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。また、前述した縁なし画像を形成することができる機能を備えていることが好ましい。
【００３９】
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、記録媒体の後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。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の定着装置及び画像形成装置によれば、記録媒体の後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富む画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係るカラー画像形成装置１及び定着装置２を示すものである。この画像形成装置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。
【００４２】
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。
【００４３】
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，１４Ｍ，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。
【００４４】
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１２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。
【００４５】
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１１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２１〜２４（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。
【００４６】
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。
【００４７】
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，３０ｂ，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３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。
【００４８】
さらに、装置本体１０の内部には、定着装置２、二次転写後の記録用紙Ｐを定着装置２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、排出される記録用紙Ｐを積載して収容する排出トレイである。
【００４９】
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。
【００５０】
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２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により搬送されて排出トレイ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単色画像又はカラー画像の形成が行われる。
【００５１】
また、このカラー画像形成装置１における定着装置２は以下のような構成になっている。
【００５２】
すなわち、定着装置２は、図１や図２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４０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。
【００５３】
加熱ロール４０は、図２や図３に示すように、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。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４に示すように駆動モータ５５の回転力がギア列５６ａ〜５６ｃを介して伝達されること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。
【００５４】
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。
【００５５】
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６１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。
【００５６】
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。
【００５７】
一方、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５〜３００μｍ程度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。
【００５８】
定着ベルト５０の全体の厚さは、２０〜４００μｍ、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４００μｍを超えるようになると、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。
【００５９】
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５０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。
【００６０】
ステアリングロール６１は、定着ベルト５０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。
【００６１】
冷却器６５は、定着ベルト５０に密着した状態で搬送される間における記録用紙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。このヒートシンクとしては、例えば、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（その回転方向と直交する方向）に沿ってほぼ平行に並んだ状態で形成され、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を併設するとよい。
【００６２】
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Ｃ方向に回転走行し、その定着ベルト５０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１００〜２００℃）に維持される。
【００６３】
その定着時には、図２に示すように、定着対象となるトナー像Ｔが転写された記録用紙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。
【００６４】
また、この定着ニップ部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。これにより、トナー像が定着ベルト５０の平な表面にならい平滑性に優れたものとなる。
【００６５】
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。
【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１６の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５０ｍｍのロール芯材４１のみからなるものを使用し、加圧ロール４５としてロール芯材４６に２ｍｍ厚の弾性層４７を形成してロール外径を５０ｍｍとしたものを使用した。また、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４２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１６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が、その一方で、定着ニップ圧力を高めに設定する必要があるため、前述したように記録用紙後端部に光沢低下部分が発生しやすくなるという問題がある。
【００６９】
そして、この定着装置２では、図３等に示すように、その加熱ロール４０に対し、記録用紙Ｐの後端部が定着ニップ部Ｎを少なくとも抜け出る際の増速現象を抑制するための制動力を付与する制動手段としてのすべり軸受７を設けている。
【００７０】
すなわち、加熱ロール４０は、そのロール芯材４１の一端部側（ギア５６ｃが取り付けられている側）の軸部４１ａが装置本体１０の支持フレーム１１に固定されたすべり軸受７に支持されている。一方、そのロール芯材４１の他端部側の軸部４１ｂは支持フレーム１１に固定されたボールベアリング等による転がり軸受４８により回転自在に支持されている。また、加圧ロール４５については、そのロール芯材４６の両端部における軸部４６ａ，４６ｂがいずれも支持フレーム１１に固定されたボールベアリング等による転がり軸受４８により回転自在に支持されている。図３中の符号４９は抜け防止用の止め具である。
【００７１】
すべり軸受７は、上記軸部４１ａの外径とほぼ同じ直径からなる貫通孔を中央部に形成してなるドーナツ形状に成形された摺接部材を備え、その貫通孔に軸部４１ａを通した状態で直接支持する構造の軸受である。その摺接部材としては、銅合金等の金属材料からなるものや、ポリアセタール、４フッ化エチレン等の樹脂材料からなるものや、金属材料からなる層と樹脂材料からなる層を複層化したものなどが使用される。このすべり軸受７は、軸部４１ａに対する摺接部材の摩擦抵抗により加熱ロール４０の回転に対して制動力を付与するようになっている。このすべり軸受７により付与する制動力については、軸部４１ａに対する所定の動摩擦係数からなる摺接部材を適宜選定して使用することにより設定することができる。摺接部材としては、好ましくは、予め潤滑油や耐磨耗充填剤が添加されており、使用中においてその潤滑油等の給油を行わない無給油型のものが使用する。
【００７２】
この実施の形態１では、すべり軸受７による制動力について、以下の理由により、画像形成装置で使用可能な最大の送り幅となる記録用紙Ｐの後端部が定着ニップ部を抜け出る際に加熱ロール４０にかかる回転トルクと同等又はそれ以上となる回転トルクが得られるような動摩擦抵抗からなる摺接部材を使用するように設定している。
【００７３】
まず、上記すべり軸受７を適用しない（その軸受７に代えて転がり軸受４８を適用した）定着装置２を用い、その定着ニップ部Ｎを送り幅の異なる各記録用紙Ｐの後端部がそれぞれ抜け出る際の加熱ロール４０にかかる回転トルク（排出トルク）について異なる定着ニップ部圧力の条件下で測定してみると、図５に示すような結果が得られる。
【００７４】
この測定では、加熱ロール４０として外径が５０ｍｍの鉄製のロール芯材４１からなるハードタイプのロールを使用し、その回転速度が５０ｍｍ／ｓｅｃとなるように回転駆動させた。また、加圧ロール４５としては、外径が４６ｍｍの鉄製のロール芯材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を設けてロール全体の外径を５０ｍｍとしたソフトタイプのロールを使用した。記録用紙Ｐとしては、厚さが２００μｍの樹脂コート紙を使用した。回転トルクについては、加熱ロール４０に回転を伝達する駆動ギアの軸に取り付けたレバーにかかる回転力をフォースゲージで測定し、そのときの最大値を回転トルクとして算出することにより求めた。
【００７５】
この図５の結果から、上記回転トルクは定着ニップ圧力が大きくなるほど、また記録用紙の送り幅が大きくなるほど、大きくなることがわかる。
【００７６】
そこで、定着装置２に摺接部材の動摩擦係数μが異なる（μ＝０．１、０．２）すべり軸受７を使用した場合（図３）における、記録用紙Ｐの中央部が定着ニップ部を通過する際の加熱ロール４０にかかる回転トルク（最大値）について異なる定着ニップ圧力の条件下で測定したところ、図６に示すような結果が得られた。
【００７７】
この測定は、基本的に前記測定と同じ条件で行った。記録用紙については、Ａ４版サイズの用紙を使用して横送り（送り幅：２９７ｍｍ）した。なお、この測定では、駆動モータ５５の駆動軸に手動回転用のレバーを取り付け、そのレバーにより加熱ロールにより定着速度にほぼ近似した速度で回転させることにより定着装置を稼動させた。参考までに、図６に、動摩擦係数μがゼロのすべり軸受を使用した場合の測定結果を併せて示す。また、前記試験で得られた図５に示すＡ４ＬＥＦの記録用紙の測定結果（後端部のニップ部を抜け出る際の回転トルク）を併せて示す。
【００７８】
この図６の結果から、送り幅が最大の記録用紙（例えばＡ４ＬＥＦ又はＡ３ＳＥＦ）の記録用紙後端部の増速を抑えるためには、送り幅がＡ４ＬＥＦの記録用紙の後端部が抜け出る際の回転トルクを超える回転の増速を抑制する方向の制動力を付与するという観点から、その定着ニップ圧力の大小にかかわらず、動摩擦係数μが０．２に設定するとよいことがわかる。
【００７９】
そして、この実施の形態１では、すべり軸受７として動摩擦係数μが０．２のものを適用した。ちなみに、このすべり軸７により回転駆動する加熱ロール４０には、常に、その回転運動を抑制する制動力が付与されることになるが、本来の定着速度を実現するうえで駆動モータ５５等に大きな負荷がかかること（モータ駆動用の電流などの大幅な増加）はない。また、上記制動力の設定の際に測定する回転トルクは、定着ニップ部Ｎのニップ圧力、加圧ロール４５等の弾性層４７の厚みや硬度、記録用紙の通し幅や厚み等によって変動するため、定着装置２の仕様条件が決定した後に測定したものを適用するようにすることが好ましい。
【００８０】
次に、このような実施の形態１における定着装置２を用いて以下の定着試験を行った。
【００８１】
定着試験では、定着装置２の加熱ロール４０及び加圧ロール４５として前記回転トルク測定時と同じ構成のものを使用した。また、定着装置２における定着ニップ圧力を１．０ＭＰａに設定し、加熱ロールの回転駆動速度を５０ｍｍ／ｓｅｃ（定着速度）に設定し、加熱ロール４０及び加圧ロール４５の表面温度をいずれもハロゲンランプ４２により１５０℃に加熱するように設定した。この際、定着ニップ部Ｎの記録用紙通過方向の幅Ｄは平均で５．５ｍｍであった。記録用紙Ｐとしては、ポリエステル樹脂からなる厚さ１０μｍの透明樹脂層を片面に形成した全厚さ２００μｍの写真用光沢紙を使用した。そして、この写真用光沢紙に縁あり画像を形成した場合と縁なし画像を形成して上記定着装置２による定着を行った。
【００８２】
この結果、写真用光沢紙として送り幅が１００〜３００ｍｍ程度となるものを使用して定着を行い、その各光沢紙の後端部が定着ニップ部を抜け出るときの速度を測定したところ、いずれの送り幅の光沢紙であっても、増速することなく全て５０ｍｍ／ｓｅｃのままであった（図２０において速度５０ｍｍ／ｓｅｃを示す点線Ｍと同じ速度状態が保たれた）。このことから、記録用紙の後端部Ｐｅが定着ニップ部Ｎを抜け出る際に発生し得る増速現象が十分に抑制されることが確認された。
【００８３】
また、定着後の各光沢紙の後端部を観察したところ、縁あり画像及び縁なし画像のいずれの場合でも、その後端部に光沢度の低下部分が発生していないことが確認された。特に、記録用紙Ｐとして透明樹脂層を形成したものを使用した場合には、その透明樹脂層がトナー像と共に定着ニップ部の通過時に加熱溶融され、しかも、その定着ニップ部の通過後には定着ベルトの外周面に密着した状態のまま搬送されるとともにトナー像と共に冷却固化された後に剥離されるため、あたかも表面を平滑なラミネート処理をしたかのようなきわめて高い光沢感のある定着画像が記録用紙Ｐの全面に得られる。このため、記録用紙の後端部において光沢度の低下部分が発生しないことは、特に縁なし画像を形成した場合に画質の低下を招くことにならず有益である。
【００８４】
比較のため、すべり軸受７に代えて他の軸部と同じ転がり軸受４８（動摩擦係数はゼロとみなせる）を加熱ロール４０に適用した（即ち加熱ロールに制動力を付与しないようにした）以外は上記した各条件と同じ定着装置２を用いて同じ定着試験を行ったところ、縁あり画像及び縁なし画像のいずれの場合でも、その後端部に２〜３ｍｍ幅の帯状となる光沢度の低下部分が発生していることが確認された。このような光沢度低下部分の発生は、縁なし画像の場合には目立ち、明らかに画質の低下につながってしまう。
【００８５】
なお、すべり軸受７は、加熱ロール４０の片側の軸部に設ける態様に限らず、必要に応じて、加熱ロール４０の両側の軸部に設けたり、あるいは、加圧ロール４５の片側又は両側の軸部に設けたり、或いは、加熱ロール４０及び加圧ロール４５の片側又は両側の軸部に設けるように構成してもよい。ただし、すべり軸受７を加熱ロール４０及び加圧ロール４５の両側の軸部にすべて設ける場合には、すべり軸受と各軸部との摩擦力が必要以上に大きくなり、ひいては駆動モータ５５の駆動電流を多く要することになるため好ましくない。また、駆動ロールではない加圧ロール４５に適用する場合には、その両側の軸部にすべり軸受を設ける必要がある。これは、加圧ロール４５が定着ベルト５０を介して加熱ロール４０と連れまわる構造であるため、加圧ロールの片側の軸部だけすべり軸受を設けて制動力を付与すると、加圧ロールにねじれ作用が働き、定着ニップ部を通過する定着ベルト５０や記録用紙Ｐにしわが発生して定着不良を誘発するおそれがあるからである。
【００８６】
［実施の形態２］
図７は、実施の形態２における定着装置を示すものである。この定着装置２Ｂは、制動手段としてすべり軸受７に代えて電磁ブレーキ装置８を設けた以外は実施の形態１における定着装置２Ａと同じ構成からなるものである。
【００８７】
この電磁ブレーキ装置８は、図８に示すように、加熱ロール４０の軸部４１ａに取り付けられたギア５６ｃにギア８１を介して連結される公知の電磁ブレーキ８０と、その電磁ブレーキ８０に動作用の電圧（励磁電流）を印加する電源装置８２とで主に構成されている。電磁ブレーキ８０としては、例えば、制動対象となる回転体に対してその回転方向とは反対方向の磁界を電磁コイルにより形成して作用させることにより制動力を与える一般タイプのものが使用できるほか、制動対象となる回転体と電磁コイルを内蔵した固定部材との間隙に磁性粉粒を充填し、その磁性粉粒を電磁コイルに磁化させることにより制動力を与えるパウダータイプのものが使用できる。また、電磁ブレーキ８０は加熱ロールの軸部４１ａに直結するように取り付けて使用するように構成しても構わない。
【００８８】
そして、この電磁ブレーキ装置８は、記録用紙Ｐの後端部が定着ニップ部Ｎを抜け出る前の所定の時期にのみ作動して加熱ロール４０に制動力を付与するようにマイクロコンピュータ等からなる制御装置（コントローラ）３により制御されるようになっている。すなわち、図７に示すように、定着ニップ部Ｎの手前側の位置に記録用紙Ｐの後端部を検知する光学式等の後端通過検知センサＳ１を設け、その検知情報に基づいてコントローラ３が電源装置８２から電磁ブレーキ８０への電圧の印加動作（印加タイミング）を制御するようになっている。一方、コントローラ３は、記録用紙Ｐ（の後端部Ｐｅ）が定着装置２Ｂから排出されたことを検知する排紙検知センサＳ２からの検知情報に基づいて、上記電圧の印加を停止するように構成されている。排紙検知センサＳ２は、画像形成装置本体１０の排紙口に設置される通常の排紙センサを兼用すればよいが、定着装置２Ｂの排紙側に専用のセンサとして設置したものを使用するようにしてもよい。
【００８９】
この実施の形態２では、図９に示すように、定着ニップ部Ｎの記録用紙Ｐの通過方向Ｅに沿う幅をＤ、そのニップ部Ｎの出口側末端Ｇに対して記録用紙の後端部Ｐｅが到達するまでの距離をＬとした場合、Ｌ≧（１／２×Ｄ）の条件を満たす時期に電圧の印加を開始して制動力を付与し始めるように設定している。また、電圧印加の開始制御信号の送れ、電磁ブレーキの作動開始遅れ等などを考慮して電磁ブレーキ８０による制動力が的確に作用するようにする観点からは、Ｄ≦Ｌ≦２Ｄの条件を満たす時期に電圧の印加を開始するように設定するとよい。
【００９０】
ここで、上記ニップ幅Ｄは、図９ｂに例示するように、加熱ロール等の軸方向に沿う平面形状（ニップ領域形状）が両端部から中央部にむけて次第に狭くなるようなものであることが多いが、かかる形状からなる定着ニップ部Ｎにおける上記出口側末端Ｇは軸方向のニップ中央部における末端位置となる。また、このような平面形状からなる定着ニップ部Ｎにおける上記幅Ｄはその最小の幅をさす。
【００９１】
したがって、コントローラ３では、後端通過検知センサＳ１とニップ部Ｎの出口側末端Ｇとの距離や定着速度等の情報に基づいて、そのセンサＳ１の検知時点から上記条件式を満足する時期に至るまでの所要の時間ｔ１を予め算出しておき、その時間ｔ１が経過した後に電圧の印加を開始するように設定される。なお、ＬがＤ／２よりも小さい時期（Ｌ＜Ｄ／２）に電圧を印加して制動力を与えた場合には、記録用紙後端部Ｐｅが定着ニップ部Ｎの中央部を通過した後となるため、かかる制動力の付与による増速現象の抑制効果が低減するか又は得られなくなってしまう。反対に、Ｌが２Ｄを超える時期に電圧を印加して制動力を与えた場合には、モータ駆動用の電流を必要以上に増加させなければならない等の不具合がある。
【００９２】
また、この電磁ブレーキ装置８による加熱ロール４０に付与する制動力については、実施の形態１におけるスベリ軸受７の制動力の設定方法と同様に、記録用紙の後端部Ｐｅが定着ニップ部Ｎから排出される際の回転トルクを基準に設定される。実際、その制動力の増減は、電源装置８２から印加する電圧の値を変更することにより調整される。
【００９３】
このような定着装置２Ｂによる定着は、基本的に、すべり軸受７の制動力付与による増速現象の抑制作用が得られる点を除けば、実施の形態２における定着装置２Ａによる定着と同様に行われる。
【００９４】
そして、この定着装置２Ｂにおいては、図１０に示すように、定着ニップ部Ｎに導入されて通過途上にある記録用紙の後端部Ｐｅが後端部検知センサＳ１により検知されると（ステップ１０：Ｓ１０）、コントローラ３により、その検知時点から所定の所要時間ｔ１が経過した時点で電磁ブレーキ装置８の電源装置８２から電磁ブレーキ８０に電圧が印加される（Ｓ１１）。つまり、少なくともＬ≧（１／２×Ｄ）の条件、好ましくはＤ≦Ｌ≦２Ｄの条件を満たす時期に電圧が印加されることになる。
【００９５】
これにより、電磁ブレーキ８０が動作して制動力（ブレーキ作用）が発生し、かかる制動力がギア８１，５６ｃを介して加熱ロール４０に付与されることによってその回転の増速が発生しにくい状態におかれる。この結果、記録用紙の後端部Ｐｅは、定着ニップ部Ｎから抜け出る特定の時期だけ制動力が付与された状態となり、ほぼ定着速度のままで定着ニップ部Ｎから排出されるため、そのニップ部を抜け出る際に発生し得る増速現象が抑制される。実際、この定着後における記録用紙の後端部Ｐｅを観察したところ、かかる後端部Ｐｅには光沢度の低下部分が発生していないことが確認された。
【００９６】
その後、排紙検知センサＳ２により定着装置２Ｂから排出された記録用紙Ｐの通過が検知されると（Ｓ１２）、コントローラ３により電源装置８２から電磁ブレーキ８０への電圧の印加が停止され（Ｓ１３）、これにより電磁ブレーキ装置８による加熱ロール４０への制動力の付与が解除される。
【００９７】
なお、この実施の形態２においては、上記電磁ブレーキ装置８に代えて、トルクリミッターを加熱ロール４０の軸部４１ａに装着し、かかるトルクリミッターから所定の制動力を加熱ロール４０に付与するように構成することも可能である。このトルクリミッターを使用した場合には、実施の形態１におけるすべり軸受７と同様に、加熱ロール４０に対して常に制動力を付与することになる。この点、前記電磁ブレーキ装置８を使用した場合には、電源装置８２から印加する電圧の印加タイミングや大きさをコントラーラ３等にて適宜制御することにより、加熱ロール４０に付与する制動力の付与タイミングや大きさを任意に設定及び調整することが可能となる。
【００９８】
［実施の形態３］
図１１は、実施の形態３における定着装置を示すものである。この定着装置２Ｃは、電磁ブレーキ装置８に代えて、加熱ロール４０の駆動モータ５５の速度変更装置９を設けた以外は実施の形態２における定着装置２Ｂと同じ構成からなるものである。
【００９９】
速度変更装置９は、加熱ロール４０の回転駆動速度に関する設定値を、記録用紙Ｐの後端部Ｐｅが定着ニップ部Ｎを抜け出る前の時期に定着速度値（Ｖ１）よりも遅い低速値（Ｖ２）に変更するものであり、駆動モータ５５の動作条件を制御する制御手段（モータ駆動ドライバ）９０をコントローラ３により制御する構成になっている。
【０１００】
すなわち、図１１に示すように、定着ニップ部Ｎに導入される際の記録用紙Ｐの後端部Ｐｅを検知する後端通過検知センサＳ１を設け、その検知情報に基づいてコントローラ３がモータ駆動ドライバ９０による駆動モータ５５の回転駆動速度の設定値を定着速度値（Ｖ１）から低速値（Ｖ２）に変更するようになっている。一方、コントローラ３は、記録用紙Ｐ（の後端部Ｐｅ）が定着装置２Ｃから排出されたことを検知する排紙検知センサＳ２からの検知情報に基づいて、モータ駆動ドライバ９０における上記回転速度の設定値を低速値（Ｖ２）から定着速度値（Ｖ１）に変更する（戻す）ように構成されている。後端通過検知センサＳ１及び排紙検知センサＳ２はいずれも実施の形態２におけるセンサＳ１，Ｓ２と同じものである。
【０１０１】
また、この実施の形態３においても、実施の形態２の場合と同様に、Ｌ≧（１／２×Ｄ）の条件を満たす時期に上記設定値の定着速度値（Ｖ１）から低速値（Ｖ２）への変更を行うように設定している。また、この設定値の変更は、駆動モータ５５の回転速度が低速値に減速されるまで時間を要することなどを考慮すると、Ｄ≦Ｌ≦２Ｄの条件を満たす時期に行うように設定するとよい。特に、Ｌが２Ｄを超える条件（Ｌ＞２Ｄ）となる時期に上記設定値の低速値への変更を行った場合には、記録用紙の後端部Ｐｅが定着ニップ部Ｎを通過する所要時間が長くなるため加熱されすぎてしまい、記録用紙の他の部位よりも光沢が高くなったり、あるいは、ブリスター（特に透明樹脂中に小泡が発生する現象）が発生するようになるため好ましくない。
【０１０２】
低速値（Ｖ２）の設定は、記録用紙の後端部Ｐｅに光沢低下部分が発生しない定着が可能な速度であればよく特に制約されるものではないが、この実施の形態３では後述するように定着速度値の約半分の速度に設定している。また、この低速値を含む設定値についての情報は、予めドライバ９０又はコントローラ３のメモリ部に格納されている。
【０１０３】
このような定着装置２Ｃによる定着は、基本的に、電磁ブレーキ装置８の制動力付与による増速現象の抑制作用が得られる点を除けば、実施の形態２における定着装置２Ｂによる定着と同様に行われる。
【０１０４】
そして、この定着装置２Ｃにおいては、図１２に示すように、定着ニップ部Ｎに導入されて通過途上にある記録用紙の後端部Ｐｅが後端部検知センサＳ１により検知されると（Ｓ２０）、コントローラ３により、その検知時点から所定の所要時間ｔ１が経過した時点でモータ駆動ドライバ９０における回転駆動速度の設定値が定着速度値（Ｖ１）から低速値（Ｖ２）に変更される（Ｓ２１）。つまり、少なくともＬ≧（１／２×Ｄ）の条件、好ましくはＤ≦Ｌ≦２Ｄの条件を満たす時期に回転駆動速度の設定値が低速値に変更されることになる。
【０１０５】
これにより、駆動モータ５５の回転駆動速度が減速し、これに伴い加熱ロール４０が定着速度よりも遅い速度で回転するようになる。この結果、記録用紙の後端部Ｐｅは、定着ニップ部Ｎを少し長い時間をかけて通過して排出されるようになる。なお、このニップ部を抜け出る際に増速現象は発生する。しかし、実際、この定着後における記録用紙の後端部Ｐｅを観察してみると、かかる後端部Ｐｅには光沢度の低下部分が発生していないことが確認された。
【０１０６】
その後、排紙検知センサＳ２により定着装置２Ｃから排出された記録用紙Ｐの通過が検知されると（Ｓ２１２）、コントローラ３によりモータ駆動ドライバ９０における回転駆動速度の設定値が低速値（Ｖ２）から定着速度値（Ｖ１）に戻される（Ｓ２３）。
【０１０７】
図１３は、加熱ロールの回転駆動速度の各設定速度と記録用紙の後端部に発生する光沢低下部分の長さ（記録用紙の通過方向Ｅに沿う寸法）との関係について測定した結果を示すものである。
【０１０８】
この測定では、Ｌ＝Ｄの条件を満たす時期に、回転駆動速度の設定値を定着速度値（５０ｍｍ／ｓｅｃ）から２種類の低速値（３８ｍｍ／ｓｅｃ、２５ｍｍ／ｓｅｃ）に変更した。また、記録用紙Ｐとして実施の形態１における測定で使用した透明樹脂層（厚さ１０μｍ）を有する写真用光沢紙を同様に使用するとともに、その送り幅を３種類に異ならせた状態で供給して各定着を行った。そして、定着後の各記録用紙を観察し、その後端部に発生している光沢低下部分の長さを測定した。
【０１０９】
この図１３の結果から、記録用紙Ｐの送り幅の大小にかかわらず、設定速度値を定着速度の約半分の速度に変更することにより、用紙後端部Ｐｅの光沢低下部分の発生を確実に抑えることができることがわかる。
【０１１０】
［他の実施の形態］
実施の形態１乃至３では、定着装置２Ａ，２Ｂ，２Ｃを画像形成装置１の装置本体１０の内部に装備して使用する場合について例示したが、これらの定着装置はいずれも、例えば図１４に示すように画像形成装置１とは別体の定着装置２Ｄとして構成したうえで、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してもよい。
【０１１１】
この場合、画像形成装置１側にも別の定着装置（一段目の定着装置。通常はロール単独式の定着装置）２Ｆが装備されており、これと併用する構成になることが多いが、これ以外にも、画像形成装置１側にはその別の定着装置２Ｆが装備されておらず、もっぱら外付けタイプの定着装置２Ｄのみを使用するように構成しても構わない。また、外付けタイプの定着装置２Ｄには、定着ベルト５０の冷却器６５と対向する位置となる外周面側に用紙搬送支持ロール６３を配置するとよい。図１４において符号３９は定着装置２Ｄ側に増設された第２排紙トレイである。装置本体１０の内部に装備された他の定着装置２Ｆと外付けタイプの定着装置２Ｄとが併用可能な構成とした場合には、定着対象であるトナー像を有する記録用紙Ｐについて画像形成装置内の定着装置２Ｆによる１回目の定着を行った後に、外付けタイプの定着装置２Ｄによる２回目の定着を行うことができる。ただし、外付けタイプの定着装置２Ｄによる定着が不要な場合には、定着装置２Ｆによる定着が終了した後の記録用紙を装置本体１０に取り付けられた第１の排紙トレイ３８に排出することになる。
【０１１２】
また、実施の形態１乃至３では、ベルト併用式の定着装置２Ａ，２Ｂ，２Ｃを使用した場合について例示したが、本発明の定着装置は図１５に例示するようなロール単独式の定着装置２Ｈであってもよい。
【０１１３】
図１５に示す定着装置２Ｈは、基本的に、加熱ロール４０と加圧ロール４５とを備えたものである。この加熱ロール４０及び加圧ロール４５は、例えばベルト併用式の定着装置２Ａ〜２Ｃにおける前記加熱ロール４０及び加圧ロール４５と同じ構成からなるものである。特に所定の幅の定着ニップ部Ｎを形成する観点からすると、その加熱ロール４０と加圧ロール４５のいずれか一方には少なくとも弾性層４７を設ける必要がある。また、必要に応じて、加熱ロール４０側に、そのロール表面を清掃するためにウエブ方式等のクリーニング装置６５を設置したり、あるいは、そのロール表面にトナーのオフセットを防止するための離型オイルを塗布する図示しないオイル塗布装置などを設置してもよい。
【０１１４】
そして、このようなロール単独式の定着装置２Ｈにおいては、例えば、実施の形態１のように加熱ロール４０の片側の軸部にすべり軸受７を設けたり、あるいは、実施の形態２のように電磁ブレーキ装置８などを設けたり、あるいは、実施の形態３のように速度変更装置９を設けるように構成すればよい。これにより、この定着装置２Ｈによる定着を行った場合においても、実施の形態１〜３で説明したように、記録用紙Ｐの後端部Ｐｅに光沢低下部分が発生することを防止することができる。
【０１１５】
また、このようなロール単独式の定着装置２Ｈにより写真調の光沢画像を得ようとする場合には、記録用紙Ｐとして、その用紙自体に光沢感があり、厚めの用紙を使用することが好ましい。具体的には、厚みが１５０μｍ以上のコート紙、アート紙、透明樹脂コート紙等が好適である。また、このような厚めの記録用紙Ｐを使用する場合には、その定着速度は普通紙を用いた定着を行う際の定着速度よりも遅くすることが好ましい。記録用紙の後端部における光沢低下部分の発生を防止するうえでも、その後端部が定着ニップ部を抜け出る手前の時期に加熱ロール４０の回転を低速に変更すると有効である。
【０１１６】
また、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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。特にそのなかでも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０．５〜１０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。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】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２】図１における定着装置の要部を拡大して示す概略構成図。
【図３】図２のIII−III線に沿う概略断面図。
【図４】加熱ロールの回転駆動機構の要部を示す上面図及び側面図。
【図５】記録用紙後端部の定着ニップ部から排出する際の回転トルクの測定結果を示すグラフ図。
【図６】すべり軸受の摩擦係数に対する、記録用紙後端部の定着ニップ部から排出する際の回転トルクの測定結果を示すグラフ図。
【図７】実施の形態２に係る定着装置の要部を示す概略構成図。
【図８】加熱ロールの回転駆動機構に設けた電磁ブレーキ装置の要部を示す上面図及び側面図。
【図９】（ａ）は定着ニップ部とそのニップ部を通過する記録用紙後端部の関係を示す説明断面図、（ｂ）はその説明平面図。
【図１０】電磁ブレーキ装置の動作を示すフローチャート。
【図１１】実施の形態３に係る定着装置の要部を示す概略構成図。
【図１２】速度変更手段の動作を示すフローチャート。
【図１３】加熱ロールの回転駆動速度の設定速度と光沢低下部分の発生状態との測定結果を示すグラフ図。
【図１４】他の実施の形態に係る外付け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】他の実施の形態に係るロール単独式の定着装置の要部を示す概略断面図。
【図１６】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１７】従来のロール単独式定着装置を示す概略構成図。
【図１８】従来のベルト併用式定着装置を示す概略構成図。
【図１９】記録媒体後端部に発生する光沢低下部分を示す説明平面図。
【図２０】記録媒体後端部の定着ニップ部を抜け出す際の速度の測定結果を示すグラフ図。
【図２１】記録媒体後端部が定着ニップ部を抜け出す際のニップ部及び記録媒体後端部の状態を示す説明図。
【符号の説明】
【０１２１】
１…画像形成装置、２…定着装置、７…すべり軸受（制動手段）、８…電磁ブレーキ装置（制動手段）、９…速度変更装置（速度変更手段）、４０…加熱ロール（定着用回転体又はその一部）、４２…ハロゲンランプ（熱源）、４５…加圧ロール（加圧用回転体）、５０…定着ベルト（定着用回転体の一部）、Ｐ…記録用紙（記録媒体）、Ｐｅ…後端部、Ｔ…トナー像、Ｎ…定着ニップ部（圧接部）、Ｅ…記録用紙の送り方向（通過方向）、Ｇ…出口側末端。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2007183682.tif 000018
【図１７】
2007183682.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2007183682.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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