JP2005049566A

JP2005049566A - 転写定着装置及びこれを備えた画像形成装置

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Publication number: JP2005049566A
Application number: JP2003205156A
Authority: JP
Inventors: Yoshikuni Ito; 善邦伊藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2005-02-24

Abstract

【課題】厚紙，薄紙，コート紙の定着に起因する画像不良を防止する。
【解決手段】ヒータ２３ａを内蔵した定着ローラ２３に対し、加圧パッド３１により加圧ベルト２５及び中間転写ベルト２０を押圧して、ニップ幅の広い転写定着ニップ部Ｔ２を構成する。ニップ幅が広いので、厚紙を高速で通過させた場合でも、コールドオフセットを防止でき、かつ高光沢、高品位な画像が得られる。また、従来のベルト定着に比べてニップ幅を狭くし、定着温度を下げることが可能なので、薄紙のホットオフセット、画像ずれを防止し、コート紙の特有の画像欠陥を防止できる。さらに、記録材Ｐを入口ローラ２６で加熱して吸着帯電器３２で加圧ベルト２５に吸着させるので、搬送を安定させて、定着後の記録材のしわや画像擦れ、後端はね等の発生を防止できる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ，複写機，ファクシミリ等の画像形成装置に使用される転写定着装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成装置において、中間転写ベルト（中間転写体）を用いてトナー像を転写する技術として、以下のようなものが知られている。
【０００３】
特許文献１によれば、一次転写において静電転写を行い、二次転写において圧力転写を行う技術が開示されている。これは、布，紙等の伸縮性のある可撓性物質に多色刷りを行う場合、各色を重ねて転写する際に画像がずれるいわゆる色ずれという欠点を改良したものである。すなわち、各色のトナー像を一旦、中間的なブランケットドラムに転写して重ね合わせた後、可撓性物質に一括で転写することで、色ずれを少なくし、高速多色の画像形成を可能としている。
【０００４】
特許文献２には、二次転写部において加圧・加熱手段を有することが開示されている。すなわち、転写工程と定着工程とを同時に行うものであり（以下「転写同時定着」という。）、これらが別れている場合の欠点である、
▲１▼転写工程において紙粉等が感光ドラムに悪影響を与える点、
▲２▼定着時、熱効率が悪い点、
▲３▼転写部から定着部までトナー像を担持した転写材の搬送中に画像が乱れる点、を改良したものである。
【０００５】
そして、感光ドラム表面に形成されたトナー像を忠実に鮮明な画像のまま転写材に転写定着することを目的・効果としている。
【０００６】
特許文献３には、一次転写を圧力で行い、二次転写で転写同時定着を行うことが開示されている。これは、同一の転写材に多重転写を行うとレジスト合わせが困難である点、転写材は転写されるトナー像を保持する力が不十分であって、次の転写時の搬送中に先のトナー像が剥離するという点等を改良したものである。この技術では中間転写体上へ各色のトナー像が転写されることから、中間転写体上への各色のトナー像の転写位置合わせ精度を取り易く、常に高品質な画像を再現性良く転写材に形成することができる。また、中間転写体への各色のトナー像の転写後に、転写材へさらに転写しているため、特に転写材の搬送時にその同期の余裕が大きくなり搬送機構を簡素化でき、信頼性も向上する。さらに、中間転写体は転写されるトナー像を強力に保持できる転写層（特にゴム系）を有するため、転写特性に優れている。
【０００７】
また、ベルト定着の公知技術として以下のものがある。
【０００８】
特許文献４には、定着ローラと複数のローラに張架された加圧ベルトとのニップ部で記録シートを加熱・加圧してトナー像を定着する装置において、記録シートの分離性及び記録シートと定着ローラの表面との間で生じるずれによって画像に乱れが生じる課題に対して、ニップ出口付近で加圧ベルトを介して定着ローラを押圧する圧力ローラによって定着ローラの表面の弾性層を変形させることで記録シートを分離させ、かつ、記録シート全体が定着ローラの表面速度より早い速度で搬送されるのを抑止し、画像のずれを防止するとしている。
【０００９】
特許文献５には、定着ローラと複数のローラに張架された加圧ベルトとのニップ部で記録シートを加圧してトナー像を定着する圧力付与部材を備えた定着装置において、圧力付与部材の圧接面に作用する圧力が、ニップ入口から下流側に行くに従って増大し、圧力付与部材の後端部近傍で最大圧力となるように構成することで、コート紙のような透気性の低い記録シートを用いた場合にニップ内に空気が発生しても、空気は圧力の小さいニップ入口側にスムーズに流れ、空気の滞留が防止されるとされている。このようなコート紙特有の画像不良は定着ニップ幅の狭いローラ定着器では発生しないことが本発明者の実験により確認されている。
【００１０】
さらに、転写同時定着の公知技術として以下のものがある。
【００１１】
特許文献６には、中間転写体の表面エネルギー（付着力）、硬度、熱量が規定されている。
【００１２】
特許文献７には、付加重合タイプのシリコーンゴムを含有する中間転写層が開示されている。そして、付加重合タイプのシリコーンゴムは未反応部分、浸出部分が少ないため感光層汚染が少なく、転写層の膜強度・加工性に優れ、良好な画像が得られるとしている。
【００１３】
特許文献８には、一次転写を静電転写によって行い、二次転写で圧力定着することが開示されている。その目的としては、低抵抗磁性トナーを用いた普通紙コピーにおいても、また多湿時においても良好なコピー画像が得られ、かつコンパクト化の容易な装置を提供するとしている。
【００１４】
特許文献９には、中間転写体がポリアミド繊維織布基材にシリコーンゴムの転写層を有することが開示されている。ここでは、中間転写体の基材としてポリアミド繊維織布を使用しているため、可撓性であり、像担持体や転写材との密着性がよいので、転写効率が向上し、またシリコーンゴム等の転写層との密着性も良好でかつエンドレスベルト化も容易であるとしている。
【００１５】
以上のように、多色トナー像の場合の中間転写体の例、ベルト定着の例、及び転写同時定着の例は数多く提案されている。
【００１６】
多色の画像形成手段の場合は、一次転写部で静電転写を用いている例が多く見られる。転写同時定着装置は、静電転写の転写効率が８０〜９０％と比較的低い点、転写材の含水量変化に伴う抵抗・容量変化が転写効率に影響を与える点、飛び散りが発生する点等の問題を解決するために提案されている。
【００１７】
【特許文献１】
特公昭４９−２０９号公報
【特許文献２】
特開昭５０−２３２３４号公報
【特許文献３】
特開昭５９−１２５７６号公報
【特許文献４】
特開平８−１６６７３４号公報
【特許文献５】
特開平１１−４５０２５号公報
【特許文献６】
特開昭４９−７８５５９号公報
【特許文献７】
特開昭５７−２３９７５号公報
【特許文献８】
特開昭５９−１３９０７０号公報
【特許文献９】
特開昭６２−２９３２７０号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
近年、プリンタや複写機等の画像形成装置に対し、薄紙から厚紙まで、従来以上に様々な紙種の記録材（記録媒体）に未定着像を定着させることへの要求が高まってきている。
【００１９】
また、各種記録材に対してスループットを落とすことなく高生産性を維持することも必要となってきている。
【００２０】
しかし、高速で厚紙にトナー像を定着しようとすると、トナー及び紙に十分な熱量を与えることができない。この場合には、低温オフセット（コールドオフセット）という定着不良となったり、コールドオフセットは発生しないまでも十分な光沢を得ることができなくなったりする。
【００２１】
そこで、ベルト定着器を用いてローラ定着器よりも幅広い定着ニップ部で十分な熱量を与えようとすると、薄紙に対しては熱量を与えすぎて高温オフセット（ホットオフセット）となったり、上述の特許文献４に記載の画像ずれが発生したり、特許文献５に記載のコート紙に対する画像欠陥がでたりする。
【００２２】
また、薄紙は一般に紙の腰（剛性）が弱いため、ニップ部を通過する際に、紙しわが発生したり、ニップ部に導入される直前で未定着トナー像に紙が擦れてしまい、画像不良が発生したりすることがある。一方、厚紙は腰が強いため、ニップ部を通過する際に、紙の後端が反り上がってしまい、未定着トナー像をこすったり、通紙安定性が損なわれたりすることがある。
【００２３】
このような、薄紙と厚紙との相反する現象を解決するために、定着ローラ又は加圧ローラの長手方向（回転軸線方向）に対して、中央部よりも両端部の外径を大きくする、いわゆる逆クラウン形状を付けることが一般には行われている。
【００２４】
しかし、このような構成では、紙しわは改善されるが、むしろ後端はねや画像擦れは悪化する。このため、加圧ベルトに記録材を吸着させて、記録材を加圧ベルトに沿って搬送させることで、搬送性の向上により上述の問題を解決することができる。
【００２５】
ところが、湿度が高い高湿度環境では、記録材と加圧ベルトとが接触する近傍の湿度も高くなっているために、静電的に記録材を加圧ベルトに吸着させる場合には、吸着力が低下する問題が生ずる。
【００２６】
そこで、本発明は、厚い記録材に対して、高速で定着できかつ高光沢な画像を得ることができ、また薄い記録材に対してはホットオフセット、画像ずれを防止し、コート紙に対してはコート紙特有の画像欠陥の発生を防止し、さらに、様々な厚さの記録材に対して、環境の影響によらずに、定着後の記録材のしわや画像擦れ、後端はねの発生を防止することのできる転写定着装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明（転写定着装置）は、像担持体から転写された画像を担持する転写体と、前記転写体を加熱する加熱体と、回転可能なベルトと、前記ベルトを前記転写体を介して前記加熱体に押圧する加圧体と、前記転写体と前記ベルトにより形成される、記録材を挟持搬送するニップ部よりも記録材搬送方向の上流側で記録材を前記ベルトに吸着させる吸着手段と、を有し、前記加熱体の熱により前記転写体上の画像を記録材に転写定着する転写定着装置において、前記ニップ部よりも記録材搬送方向の上流側で前記ベルトを加熱するベルト加熱手段を有する、ことを特徴とする。
【００２８】
請求項９に係る発明（画像形成装置）は、トナー像が形成される像担持体と、前記像担持体上のトナー像が転写される転写体と、前記像担持体上のトナー像を前記転写体に転写する転写手段と、前記転写体に転写されたトナー像を加熱・加圧により記録材に転写定着する転写定着手段と、を備えた画像形成装置において、前記転写定着手段が、請求項１ないし８のいずれか記載の転写定着装置を備える、ことを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において同一の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略した。
【００３０】
＜実施の形態１＞
図１に、本発明に係る画像形成装置の一例として実施の形態１に係るの画像形成装置１を示す。同図に示す画像形成装置は、電子写真方式，タンデム方式の４色フルカラーの画像形成装置１であり、同図はその概略構成を模式的に示す縦断面図である。
【００３１】
まず、同図を参照して画像形成装置１全体の概略構成を説明する。
【００３２】
同図に示す画像形成装置１は、画像形成装置本体（本体フレーム）２を備えており、この画像形成装置本体２の内側にはほぼ上方から順に画像形成部３、一次転写部４、転写定着部（転写定着装置：転写定着装置）５、給紙搬送部６が設けられている。ここで、転写定着とは、転写と同時に定着を行うことをいう。
【００３３】
画像形成部３は、それぞれ色の異なるトナー像を形成する４個の画像形成部、すなわち第１，第２，第３，第４の画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄによって構成されている。これら画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄは、例えばこの順に、それぞれ第１色のイエロー（Ｙ），第２色のマゼンタ（Ｍ），第３色のシアン（Ｃ），第４色のブラック（Ｋ）の各色のトナー像を形成する画像形成部であり、後述の中間転写ベルト（中間転写体）２０の移動方向矢印Ｒ２０方向に沿って上流側から順に（同図中では左側から順に）配設されている。
【００３４】
各画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄには、それぞれ像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが配設されている。各感光ドラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの周囲には、その回転方向（矢印Ｒ１１方向）に沿ってほぼ順に、感光ドラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ表面を帯電する一次帯電器（帯電手段）１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ、帯電後の感光ドラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ表面を露光して静電潜像を形成する露光装置（露光手段）１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ、各静電潜像をトナー像として現像する現像装置（現像手段）１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ、各感光ドラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ上のトナー像を後述の中間転写ベルト（中間転写体）２０に転写する転写帯電器（転写手段）１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ、トナー像転写後の感光ドラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ表面を清掃するクリーニング装置（クリーニング手段）１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ等が配設されている。
【００３５】
一次転写部４は、上述の各画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄにおいて形成された各色のトナー像が転写される転写体としての中間転写ベルト２０を備えている。中間転写ベルト２０は、駆動ローラ２１と従動ローラ２２と加熱体としての定着ローラ（加熱ローラ）２３とに掛け渡されている。また、中間転写ベルト２０は、その内側に配置された上述の転写帯電器１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄによって感光ドラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに押圧され、これにより感光ドラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄとの間に一次転写ニップ部Ｔ１を構成している。中間転写ベルト２０の外側における従動ローラ２２に対応する位置には、中間転写ベルト２０の表面（外周面）を清掃するベルトクリーナ２４が配設されている。
【００３６】
転写定着部５は、上述の定着ローラ２３と、中間転写ベルト２０を挟んで定着ローラ２３に対向する（図１中では、定着ローラ２３の下方）ベルトである加圧ベルト２５とを備えている。加圧ベルト２５は、３本ローラ（入口ローラ２６，分離ローラ２７，テンションローラ２８）に掛け渡されており、図１中の反時計回りに回転駆動される。ベルト加熱手段である入口ローラ（記録材加熱部材）２６の内側には発熱体としてのハロゲンヒータ２６ａが配設されている。加圧ベルト２５の内側には、支持部材３０によって支持された加圧パッド（加圧体）３１が配設されている。加圧ベルト２５の外側における入口ローラ２６に対応する位置には、記録材Ｐを加圧ベルト２５表面（外周面）に吸着させるための吸着手段としてのコロナ帯電器（吸着帯電器）３２が配設されている。なお、記録材Ｐは、他に記録紙，転写材，転写紙，シート材，記録媒体，記録シートと呼ばれることがあり、例えば、厚さや大きさの異なる種々のシート状の普通紙・コート紙・封筒・透明フィルム・布等がこれに相当する。
【００３７】
給紙搬送部６は、記録材Ｐの搬送方向に沿って上流側から順に、記録材Ｐが収納される給紙カセット４０、この給紙カセット４０内から記録材Ｐを１枚ずつ給紙する給紙ローラ４１、給紙された記録材Ｐを搬送ガイド４２に沿って搬送する搬送ローラ４３ａ，４３ｂ，４３ｃ、搬送されてきた記録材Ｐを中間転写ベルト２０上のトナー像にタイミングを合わせて加圧ベルト２５に供給するレジストローラ４４、レジストローラ４４からの記録材Ｐを加圧ベルト２５に案内する転写定着前ガイド４５、トナー像転写定着後の記録材Ｐを搬送する搬送ベルト４６、搬送された記録材Ｐが排出される排紙トレイ４７を備えている。以上で画像形成装置１全体の概略構成についての説明を終える。
【００３８】
つづいて、図１に示す画像形成装置１の構成及び動作について詳述する。
【００３９】
画像形成部３の各画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄの感光ドラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、導電性のドラム基体とその外周面に設けられた感光層（例えば、アモルファスシリコン感光層）によって構成されている。各感光ドラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、駆動手段（不図示）によってそれぞれ矢印Ｒ１１方向に所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動される。なお、各画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄにおける一連の画像形成プロセス、すなわち一次帯電、露光、現像、転写（一次転写）、クリーニングの各画像形成プロセスは、いずれも同様であるので、以下では、第１色のイエローの画像形成部Ｐａにおける画像形成プロセスについて説明し、残りの３個の画像形成部、すなわち第２のマゼンタ，第３のシアン，第４色のブラックの画像形成部Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄにおける画像形成プロセスについては説明を省略するものとする。
【００４０】
第１の画像形成部Ｐａの感光ドラム１１ａは、その表面が一次帯電器１２ａによって帯電される。一次帯電器１１ａは、例えば感光ドラム１１ａ上に当接された帯電ローラによって構成されている。帯電ローラには、帯電バイアス印加電源（不図示）によって帯電バイアスが印加される。これにより感光ドラム１１ａ表面は、所定の極性・電位に一様に帯電される。
【００４１】
帯電後の感光ドラム１１ａ表面は、露光装置１３ａによって静電潜像が形成される。露光装置１３ａは、光源装置、ポリゴンミラー、反射ミラー、ｆθレンズ（いずれも不図示）等を有している。露光装置１３ａは、光源装置により、画像情報に基づいてＯＮ／ＯＦＦ制御されるレーザ光を発光し、このレーザ光をポリゴンミラーを回転させて走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって偏向し、ｆθレンズにより感光ドラム１１ａ表面の母線上に集光して露光する。これにより感光ドラム１１ａ表面における露光部分の電荷を除去して感光ドラム１１ａ表面に画像情報に応じた静電潜像を形成する。
【００４２】
この静電潜像は、現像装置１４ａによって現像される。現像装置１４ａは、現像剤としてマゼンタのトナーを収納した現像容器１４ａ１と現像スリーブ１４ａ２とを有している。現像スリーブ１４ａ２は、その表面に、帯電されたトナーを担持して図１中の時計回りに回転し、このトナーを感光ドラム１１ａ表面に対向する現像位置に搬送する。現像スリーブ１４ａ２には、現像バイアス印加電源（不図示）によって現像バイアスが印加されて、現像スリーブ１４ａ２上のトナーが感光ドラム１１ａ上の静電潜像に付着される。これにより感光ドラム１１ａの静電潜像は、マゼンタのトナー像として現像（可視化）される。なお、現像装置１４ａには、トナー補給容器１４ａ３から供給装置（不図示）により、適宜、マゼンタのトナーが補給されるようになっている。
【００４３】
感光ドラム１１ａ上に形成されたマゼンタのトナー像は、転写帯電器１５ａにより中間転写ベルト２０に転写（一次転写）される。中間転写ベルト２０は、上述のように、駆動ローラ２１と従動ローラ２２と定着ローラ２３とに掛け渡された無端状（エンドレス）のベルトによって構成されている。中間転写ベルト２０は、駆動ローラ２１の矢印Ｒ２１方向の回転に伴って、駆動ローラ２１と従動ローラ２２との間に位置する部分である転写領域２０ａがほぼ水平に維持された状態で、矢印Ｒ２０方向に、感光ドラム１１ａと同じプロセススピードで回転駆動される。この転写領域２０ａは、感光ドラム１１ａと一次帯電器１５ａとの間に挟持されていて、感光ドラム１１ａと中間転写ベルト２０との間には、一次転写ニップ部Ｔ１が構成されている。感光ドラム１１ａに形成された上述のイエローのトナー像は、感光ドラム１１の矢印Ｒ１１方向に回転によって一次転写ニップ部Ｔ１に搬送される。このとき、転写帯電器１５ａ（又は中間転写ベルト２０）に転写バイアス印加電源（不図示）から転写バイアスを印加することで、感光ドラム１１ａ上のイエローのトナー像は、一次転写ニップ部Ｔ１において中間転写ベルト２０上に一次転写される。
【００４４】
トナー像の一次転写後の感光ドラム１１ａ表面は、クリーニング装置１６ａによって清掃される。クリーニング装置１６ａは、感光ドラム１１表面に当接されたクリーニングブレード１６ａ１を有している。一次転写時に中間転写ベルト２０に転写されないで感光ドラム１１ａ表面に残ったトナー（残留トナー）は、クリーニングブレード１６ａ１によって掻き落とされ、クリーニング容器１６ａ２内に回収される。こうして表面が清掃された感光ドラム１１ａは、一次帯電から始まる次の画像形成に供される。
【００４５】
以上説明したように、画像形成部Ｐａにおける一連の画像形成プロセス、すなわち一次帯電、露光、現像、転写、クリーニングの各画像形成プロセスにより、感光ドラム１１ａ上にイエローのトナー像が形成され、このトナー像は、中間転写ベルト２０上に一次転写される。
【００４６】
イエローの以外の残りの３色、すなわちマゼンタ，シアン，ブラックの画像形成部Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄにおいても同様の一連の画像形成プロセスが行われる。これにより、中間転写ベルト２０上でイエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの４色のトナー像が順次に一次転写されて重ね合わされる。
【００４７】
上述のようにして中間転写ベルト２０上に形成された４色のトナー像は、転写定着部５において記録材Ｐに転写（二次転写）同時定着される。転写定着部５は、上述のように中間転写ベルト２０を張架する定着ローラ２３と、この定着ローラ２３との間に中間転写ベルト２０を挟み込む加圧ベルト２５とを備えている。
【００４８】
定着ローラ２３は、Ａｌ（アルミニウム）、Ｆｅ（鉄）等をドラム状に形成した芯金上に、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の弾性体層を被覆して構成されている。定着ローラ２３の内側には、発熱体としてのハロゲンランプ等のヒータ２３ａが配設されている。また、定着ローラ２３には、サーミスタ（不図示）が接触又は非接触に配設されている。定着ローラ２３は、このサーミスタの検出温度に基づいて、温度調節回路を介してヒータ２３ａへの電圧を制御することにより表面の温度調節が行われる。つまり所定の定着温度となるように制御されている。
【００４９】
加圧ベルト２５は、上述のように３本のローラ（入口ローラ２６，分離ローラ２７，テンションローラ２８）に張架された無端状（エンドレス）のベルトによって構成されている。加圧ベルト２５は、ポリイミド等の樹脂又はニッケル等の金属からなる基材の表面に、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の弾性体層を被覆して構成されている。上述の入口ローラ２６の上方には、この入口ローラ２６を対向電極とする、コロナ帯電器からなる吸着帯電器３２が配置されている。この吸着帯電器３２は、搬送されてきた記録材Ｐを、加圧ベルト２５表面に静電吸着させるものである。また、記録材Ｐの出口に配置された分離ローラ（分離手段）２７は、金属によって形成されたローラである。この分離ローラ２７は、加圧ベルト２５及び中間転写ベルト２０を介して定着ローラ２３に食い込むように加圧している。これにより、定着ローラ２３の弾性体層を変形させ、転写紙Ｐの加圧ベルト２５表面からの分離を容易にしている。
【００５０】
加圧ベルト２５の内側には、支持部材３０によって支持された加圧パッド３１が配置されている。この加圧パッド３１は、加圧ベルト２５のうちの、入口ローラ２６と分離ローラ２７との間に位置する部分を内側から外側に向けて押して、加圧ベルト２５と中間転写ベルト２０とを定着ローラ２３に押圧している。これにより、中間転写ベルト２０と加圧ベルト２５との間に、転写定着ニップ部Ｔ２が構成される。すなわち、中間転写ベルト２０と加圧ベルト２５とは、定着ローラ２３と加圧パッド３１とに挟持されて転写定着ニップ部Ｔ２を構成した状態で、それぞれ矢印Ｒ２０方向、矢印Ｒ２５方向に回転するようになっている。
【００５１】
上述のように、定着ローラ２３と加圧ベルト２５、加圧パッド３１によって転写定着ニップ部Ｔ２を構成することにより、定着ローラ２３の外周面に巻きつくように幅（加圧ベルト２５の回転方向に沿った方向の幅）の広い転写定着ニップ部Ｔ２を構成することが可能となるため、トナー像に対して十分な熱量を付与することができるので、画像形成装置１の高速化に対して有利となる。また、従来のローラ対（定着ローラと加圧ローラ）による定着装置の場合は、ニップ幅を広くとる場合は弾性体層を厚くしなければならず、省エネに対して不利になっていたのに対し、上述のような加圧ベルト２５を用いた転写定着部５では、定着ローラ２３の弾性体層を厚くすることなく幅の広いニップ部を形成することが可能となるので、弾性体層による熱伝達のロスを防ぐことが可能となり、省エネに有効である。
【００５２】
上述の転写定着部５における転写同時定着は次のようにして行われる。給紙カセット４０内に収納されていた記録材Ｐは、給紙ローラ４１によって１枚給紙され、さらに搬送ローラ４３ａ，４３ｂ，４３ｃにより、搬送ガイド４２に沿ってレジストローラ４４に搬送される。搬送された記録材Ｐは、停止中のレジストローラ４４によって一旦停止されることで斜行が矯正される。斜行が矯正された記録材Ｐは、中間転写ベルト２０上の４色のトナー像と同期を取って回転されるレジストローラ４４により、加圧ベルト２５に供給される。この際、記録材Ｐは、転写定着前ガイド４５を通過して加圧ベルト２５上に所定のタイミングで給送され、同時に吸着帯電器３２によりしっかりと加圧ベルト２５上に静電吸着されるとともに入口ローラ２６のハロゲンヒータによって加熱されながら、転写定着ニップ部Ｔ２へ搬送される。転写定着ニップ部Ｔ２において、転写ベルト２４上の記録材Ｐ及び中間転写ベルト２０上の４色の未定着トナー像は、加圧・加熱され、４色の未定着トナー像は溶融されて記録材Ｐ上に転写定着される。これにより、４色のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が転写定着された記録紙Ｐは、分離ローラ２７によって曲率分離され、搬送ベルト４６によって画像形成装置本体２外部の排紙トレイ４７上に排出される。なお、加圧ベルト２５は、分離ローラ２７からテンションローラ２８を介して入口ローラ２６へ移動する間に、除電部（不図示）によって除電されるようになっている。
【００５３】
上述のようにして４色のトナー像の転写同時定着を終了した中間転写ベルト２０は、転写定着されなかったトナー（残留トナー）や他の異物が表面に残る。これらは、ベルトクリーナ２４により、不織布からなるクリーニングウェブ２４ａが摺擦されることで中間転写ベルト２０表面から拭い取られる。
【００５４】
次に、本実施の形態における転写定着部５について、具体的な数字を挙げながら更に詳述する。
【００５５】
定着ローラ２３は、外径７８．０ｍｍのＦｅからなる芯金の外周面に、シリコーンゴムを１．０ｍｍ被覆し、さらにその表面を３０μｍの厚みのＰＦＡチューブで被覆して、外径８０ｍｍとした。また定着ローラ２３の内側に、ヒータ２３ａとしてハロゲンヒータを配設し、このハロゲンヒータによって、定着ローラ２３の表面温度が１７０℃になるように温度調整（温調）を行った。なお、上述のＰＦＡチューブは汚れ防止のために設けたが、熱伝導率を下げないためには設けないほうがよい場合もある。
【００５６】
また、加圧ベルト２５は、厚み１００μｍのポリイミド基層にシリコーンゴム層を厚み０．５ｍｍで被覆した、外径１００ｍｍのシームレスベルトを用いた。加圧ベルト２５は、入口ローラ２６、分離ローラ２７、テンションローラ２８の３本のローラに張架させた。入口ローラ２６は、転写定着部５の入口のローラであり、記録材Ｐが進入してくる箇所に配置されているため、位置は固定されている。分離ローラ２７は、直径２０ｍｍの金属ローラを用い、総圧１０ｋｇ（９８Ｎ）で定着ローラ２３に加圧を行った。テンションローラ２８は加圧ベルト２５にテンションを与えるようにばね（不図示）によって付勢されている。
【００５７】
加圧パッド３１は、支持部材３０を介して定着ローラ２３に対して加圧されている。加圧パッド３１は、加圧ベルト当接面（加圧ベルト２５の裏面が摺擦される面）が定着ローラ２３表面の曲率とほぼ同等の曲率をなすシリコーンゴムによって形成されている。支持部材３０は剛性の高いＳＵＳ（ステンレス）ブロックで構成した。これらにより、転写定着ニップ部Ｔ２の幅（ニップ幅）が２０ｍｍとなるようにして、総圧４０ｋｇ（３９２Ｎ）の加圧を行った。
【００５８】
吸着帯電器３２としては、コロナ帯電器を使用した。コロナ帯電器は、電源（不図示）に接続され、金属のシールド板３２ａ内に放電ワイヤ３２ｂを備えている。放電ワイヤ３２ｂはスラスト方向（入口ローラ２６の回転軸に沿った方向）に張設されており、放電ワイヤ３２ｂの片側端部にスプリング（不図示）を設けることで張力を保っている。放電ワイヤ３２ｂへの給電は、画像形成装置本体２側のコネクタ（不図示）より給電端子、給電ピン、スプリング（いずれも不図示）を介して行われる。また、入口ローラ２６の基体は、画像形成装置本体２のアースに接続されて、放電ワイヤ３２ｂの対向電極の機能を兼ねている。本実施の形態では、コロナ帯電器と加圧ベルト２５との距離が１０ｍｍであり、シールド板３２ａに流れ込む電流をフィードバックし、対向電極へ流れる電流を５００μＡの差電流制御とした。吸着帯電器バイアスは、トナーと同極性が好ましい。本例ではトナーの極性がマイナスのときに、吸着帯電器バイアスをマイナス極性とし、トナーの極性と吸着帯電器バイアスの極性を同じ極性にした。上述の入口ローラ２６は、直径４０ｍｍのアルミニウムの中空ローラによって構成されており、その内側には、ハロゲンヒータ２６ａが内包されている。この入口ローラ２６は、吸着帯電器３２の対向電極を兼ねているため、画像形成装置本体２のアースに接続されている。
【００５９】
また、図２に、比較例として、転写同時定着ではない従来のベルト定着の画像形成装置１Ａを示した。定着装置５Ａは、定着ローラ２３Ａと、３本のローラに張設されるとともに、定着ローラ２３Ａに接触する加圧ベルト２５Ａと、この加圧ベルト２５Ａを定着ローラ２３Ａに押圧して定着ローラ２Ａと加圧ベルト２５Ａとの間に定着ニップ部Ｔ３を構成する加圧ローラ５０Ａとを有している。このような定着装置５Ａにおいて、定着ニップ部Ｔ３のニップ幅は３０ｍｍを形成し、総圧４０ｋｇの加圧を行い、定着温度を１８０℃とした。
【００６０】
このような条件で、Ａ４サイズの坪量２５０ｇ／ｍ^２の普通紙、及び３１０ｇ／ｍ^２のコート紙の２種類に、画像比率３００％（単色最大トナーのり量を１００％とし、４色で最大４００％としたとき）の画像を毎分１００枚、プロセススピード５００ｍｍ／ｓｅｃ、室温１５℃、湿度１０％の環境下で画像形成した。
【００６１】
上述の実験条件では、比較例の画像形成装置１Ａ、本実施の形態の画像形成装置１ともに良好な定着が行われるのみならず、十分に光沢のある画像を得ることが可能であることが確認できた。
【００６２】
次に、Ａ３サイズの坪量６４ｇ／ｍ^２の普通紙に画像比率１０〜１００％の範囲で１０％毎に、合計１０段階の階調画像を、紙先端付近に毎分１００枚、プロセススピード５００ｍｍ／ｓｅｃ、室温２３℃、湿度５％の環境下で表裏両面に画像形成した。
【００６３】
上述の実験条件では、比較例の画像形成装置１Ａでは紙上の先端の画像から定着ローラの１周後にホットオフセットトナーが発生し、特に両面画像形成時の２面目（裏面）のレベルが悪くなったが、本実施の形態の画像形成装置１では表裏両面ともホットオフセットは発生しなかった。
【００６４】
次に、Ａ４サイズの坪量１０５ｇ／ｍ^２のコート紙に画像比率１００％、２００％のべた画像を毎分１００枚、プロセススピード５００ｍｍ／ｓｅｃ、室温３０℃、湿度８０％の環境下で画像形成した。
【００６５】
上述の実験条件では、比較例の画像形成装置１Ａでは紙に対してトナー像の位置がずれる画像ずれや水蒸気の抜けによる画像欠陥が発生したが、本実施の形態の画像形成装置１では発生しなかった。
【００６６】
次に、Ａ３サイズの坪量５２ｇ／ｍ^２及び３００ｇ／ｍ^２の２種類にて紙しわ、画像擦れ、及び後端はねの評価を、室温２３℃、湿度６０％の環境下で行った。
【００６７】
本実施の形態の定着動作を説明すると、記録材Ｐは、入口ローラ２６上に搬送され、吸着帯電器３２により加圧ベルト２５上に静電的に吸着されながら、入口ローラ２６のハロゲンヒータ２６ａによって加熱される。記録材Ｐは加圧ベルト２５にしっかりと固定（静電吸着）されたまま転写定着ニップ部Ｔ２で加熱・加圧が行われ、分離ローラ２７により、曲率分離されて排紙された。
【００６８】
本実施の形態の構成により、吸着帯電器３２が無い場合に発生していた紙しわ、画像擦れ、及び後端はねが片面画像形成／両面画像形成とも発生しなくなった。なお、吸着手段は、記録材Ｐと加圧ベルト２５とが接触する部分よりも記録材搬送方向の上流側に配置されることが好ましい。また、ベルト加熱手段は、記録材Ｐと加圧ベルト２５とが接触する部分よりも記録材搬送方向の上流側に配置されることにより、記録材Ｐが加圧ベルト２５に接触する以前に加圧ベルト上の水分をできるだけ、熱により除去できるために、環境によらずに吸着力をあげることができる。
【００６９】
以上のように、加圧ベルト２５及び加圧パッド３１によって転写定着ニップ部Ｔ２のニップ幅を広くして、記録材Ｐに十分な熱を加える構成とすることにより、十分な定着性、高光沢性が得られ、坪量３００ｇ／ｍ^２程度の超厚紙であっても高生産性を得ることが可能となるのみならず、環境によらずに薄紙やコート紙など他の記録材Ｐに対してもホットオフセットや画像ずれ等の画像不良のでない画像形成装置を得ることが可能となった。
【００７０】
さらに、吸着帯電器３２によって記録材Ｐを加圧ベルト２５に固定（吸着）することによって十分な吸着力が得られ、記録材Ｐの搬送不良や浮き、後端はねに伴う画像不良を抑えることができた。さらに記録材Ｐを、転写定着ニップ部Ｔ２に搬送する前に、入口ローラ２６のハロゲンヒータ２６ａによってプレヒート（事前に加熱）することができるので、環境によらずに記録材Ｐを乾燥させて加圧ベルト２５への吸着性を向上させて搬送性をより安定させ、かつプレヒートの効果で厚紙でも十分な定着性、光沢性を得ることが可能となる。
【００７１】
なお、本実施の形態では、加圧ベルト２５を加圧する加圧体として加圧パッド３１を使用したが、これに代えて、図３に示すように１本の加圧ローラ５０や、図４に示すように複数（同図では２本）の加圧ローラ５１，５２を使用することも可能である。
【００７２】
＜実施の形態２＞
図５に、実施の形態２に係る画像形成装置１Ｂを示す。なお、図１〜図４を参照して既に説明した部材等と同一の部材等には同一の符号を付してある。
【００７３】
上述の実施の形態１では、加圧ベルト２５に記録材Ｐを吸着されるための吸着帯電器３２としてコロナ帯電器を使用したが、本実施の形態では、コロナ帯電器に代えて、導電性ローラ５３を使用している。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００７４】
導電性ローラ５３は、直径３０ｍｍの芯金の表層に導電性ゴム層を設けて構成されている。この導電性ローラ５３は、ＤＣ電源（不図示）に接続されるとともに、定着ローラ２５における入口ローラ２６に掛け渡されている部分の表面側に当接されている。入口ローラ２６は、上述の実施の形態１と同様、直径４０ｍｍのアルミニウムの中空ローラによって構成されており、その内側にはハロゲンヒータ２６ａが配設されている。この入口ローラ２６は、吸着帯電器としての導電性ローラ５３の対向電極を兼ねているので、画像形成装置本体２のアースに接続されている。すなわち本実施の形態では、吸着帯電器を導電性ローラ対（入口ローラ２６と導電性ローラ５３）によって構成し、一方のローラである入口ローラ２６の内側にハロゲンヒータ２６ａを配設している。
【００７５】
本実施の形態の構成により、上述の実施の形態１と同様の実験を行ったところ、実施の形態１と同様の効果に加え、さらに、コロナ帯電器を導電性ローラ５３に代えたことで、オゾンの発生量を抑えることも可能となった。
【００７６】
＜実施の形態３＞
図６に、実施の形態３に係る画像形成装置１Ｃを示す。なお、図１〜図５を参照して既に説明した部材等と同一の部材等には同一の符号を付してある。
【００７７】
上述の実施の形態２では、吸着帯電器を導電性ローラ対（入口ローラ２６と導電性ローラ５３）によって構成し、一方のローラである入口ローラ２６にのみ内側にハロゲンヒータ２６ａを配設したが、本実施の形態では、他方のローラである導電性ローラ（記録材加熱部材）５６の内側にもハロゲンヒータ５６ａを配設して、記録材Ｐにより多くの熱量を与える構成とした。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００７８】
導電性ローラ５６は、直径３０ｍｍの芯金の表層に導電性ゴム層を設けて構成されている。この導電性ローラ５６は、ＤＣ電源（不図示）に接続されるとともに、定着ローラ２５における入口ローラ２６に掛け渡されている部分の表面側に当接されている。入口ローラ２６は、上述の実施の形態２と同様、直径４０ｍｍのアルミニウムの中空ローラによって構成されており、その内側にはハロゲンヒータ２６ａが配設されている。この入口ローラ２６は、吸着帯電器としての導電性ローラ５６の対向電極を兼ねているので、画像形成装置本体２のアースに接続されている。すなわち本実施の形態では、吸着帯電器を導電性ローラ対（入口ローラ２６と導電性ローラ５６）によって構成し、双方のローラである入口ローラ２６と導電性ローラ５６のそれぞれの内側にハロゲンヒータ２６ａ，５６ａを配設している。
【００７９】
本実施の形態の構成により、上述の実施の形態１と同様の実験を行ったところ、実施の形態１と同様の効果に加え、さらに、記録材Ｐが転写定着ニップ部Ｔ２に供給（搬送）される前に、この記録材Ｐを導電性ローラ５６及び入口ローラ２６によって表裏から加熱するようにしたので、記録材Ｐを乾燥させて加圧ベルト２５への吸着性を向上させて安定して搬送を実現し、かつプレヒートの効果で厚紙でも十分な定着性、光沢性を得ることが可能となる。
【００８０】
＜実施の形態４＞
図７に、実施の形態４に係る画像形成装置１Ｄを示す。なお、図１を参照して既に説明した部材等と同一の部材等には同一の符号を付してある。
【００８１】
同図に示す画像形成装置１Ｄにおいては、１個の感光ドラム１と、４個の現像器、すなわち第１色のイエロー（Ｙ）の現像器１４ａ，第２色のマゼンタ（Ｍ）の現像器１４ｂ，第３色のシアン（Ｃ）の現像器１４ｃ，第４色のブラック（Ｋ）の現像器１４ｄとを備えている。このうちカラーの現像器１４ａ，１４ｂ，１４ｃはロータリ１４Ａに搭載されていて、現像に供される色の現像器が、ロータリ１４Ａの矢印Ｒ１４方向の回転によって感光ドラム１に対向する現像位置に配置されて感光ドラム１上の静電潜像を現像するようになっている。なお、ブラックの現像器１４ｄは独立して固定的に配置されている。
【００８２】
上述の画像形成装置１Ｄにおいては、感光ドラム１１は、矢印Ｒ１１方向に回転駆動され、その表面が一次帯電器１２によって所定の極性・電位に一様に帯電される。帯電後の感光ドラム１表面は、露光装置１３によってイエローの画像情報に対応した露光が行われ、静電潜像が形成される。この静電潜像は、イエローの現像器１４ａによってイエローのトナー像として現像される。このイエローのトナー像は、転写帯電器１５によって、矢印Ｒ２０方向に回転している中間転写ベルト２０上に一次転写される。一次転写後に中間転写ベルト２０上に残ったトナー（残留トナー）はクリーニング装置１６によって除去される。
【００８３】
上述と同様の一連の画像形成プロセス、すなわち一次帯電、露光、現像、一次転写、クリーニングの各画像形成プロセスが、イエロー以外の他の３色であるマゼンタ，シアン，ブラックについても同様に行われて、中間転写ベルト２０上で４色のトナー像が重ね合わされる。これら４色のトナー像は、転写定着部５において、前述の実施の形態１と同様にして、記録材Ｐ上に転写同時定着される。
【００８４】
本実施の形態に係る画像形成装置１Ｄにおいても、実施の形態１〜３とほぼ同様の効果を奏することができる。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、ベルト加熱手段によりベルトをプレートヒートすることができ、また転写体と加圧ベルトとの間に、幅の広い転写定着ニップ部を確保することができるので、厚紙を高速で通過させた場合でも、未定着トナー像をプレヒートして十分な熱量を付与することができるので、コールドオフセットを防止して十分な定着性を得ることができ、かつ高光沢、高品位な画像を得ることができる。また、従来のベルト定着に比べて定着ニップ部のニップ幅を狭くしたり、定着温度を下げたりすることができるので、薄紙に対しては、ホットオフセット、画像ずれを防止し、コート紙に対してはコート紙特有の画像欠陥を防止することができる。さらに、種々の厚さに記録材に対して、環境によらずにこれら記録材を静電吸着手段によって加圧ベルトに吸着させて搬送を安定させることができるので、定着後の記録材のしわや画像擦れ、後端はね等の発生を防止することができる。そして、記録材加熱部材を設けることで、転写定着前の記録材を乾燥させて加圧ベルトへの吸着性を向上させることができるので、搬送性を安定化させ、かつプレヒートの効果で厚紙でも十分な定着性、光沢性を得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】転写定着部における吸着帯電器にコロナ帯電器、加圧体に加圧パッドを使用し、また転写定着前の記録材Ｐを入り口ローラで加熱する画像形成装置の概略構成を模式的に示す縦断面図である。
【図２】従来の、加圧ベルトを使用する定着装置を備えた画像形成装置の概略構成を模式的に示す縦断面図である。
【図３】転写定着部における吸着帯電器にコロナ帯電器、加圧体に１本の加圧ローラを使用し、また転写定着前の記録材Ｐを入り口ローラで加熱する画像形成装置の概略構成を模式的に示す縦断面図である。
【図４】転写定着部における吸着帯電器にコロナ帯電器、加圧体に複数（２本）の加圧ローラを使用し、また転写定着前の記録材Ｐを入り口ローラで加熱する画像形成装置の概略構成を模式的に示す縦断面図である。
【図５】転写定着部における吸着帯電器に導電性ローラ、加圧体に加圧パッドを使用し、また転写定着前の記録材Ｐを入り口ローラで加熱する画像形成装置の概略構成を模式的に示す縦断面図である。
【図６】転写定着部における吸着帯電器に導電性ローラ、加圧体に加圧パッドを使用し、また転写定着前の記録材Ｐを導電性ローラ及び入り口ローラで表裏から加熱する画像形成装置の概略構成を模式的に示す縦断面図である。
【図７】実施の形態４の画像形成装置の概略構成を模式的に示す縦断面図である。
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ画像形成装置
２画像形成装置本体
３画像形成部
４一次転写部（転写手段）
５転写定着装置（転写定着装置：転写定着部）
６給紙搬送部
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ像担持体（感光ドラム）
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ現像装置
２０転写体（中間転写体：中間転写ベルト）
２３加熱ローラ（定着ローラ）
２５加圧ベルト
２６ベルト加熱手段（入口ローラ：記録材加熱部材）
２７分離手段（分離ローラ）
３１加圧体（加圧パッド）
３２吸着手段（吸着帯電器：コロナ帯電器）
５０，５１，５２加圧体（加圧ローラ）
５３吸着手段（導電性ローラ）
５６ベルト加熱手段（導電性ローラ：記録材加熱部材）
Ｐ記録材
Ｐａ第１（イエロー）の画像形成部
Ｐｂ第２（マゼンタ）の画像形成部
Ｐｃ第３（シアン）の画像形成部
Ｐｄ第４（ブラック）の画像形成部
Ｔ２ニップ部（転写定着ニップ部）

Claims

像担持体から転写された画像を担持する転写体と、前記転写体を加熱する加熱体と、回転可能なベルトと、前記ベルトを前記転写体を介して前記加熱体に押圧する加圧体と、前記転写体と前記ベルトにより形成される、記録材を挟持搬送するニップ部よりも記録材搬送方向の上流側で記録材を前記ベルトに吸着させる吸着手段と、を有し、前記加熱体の熱により前記転写体上の画像を記録材に転写定着する転写定着装置において、
前記ニップ部よりも記録材搬送方向の上流側で前記ベルトを加熱するベルト加熱手段を有する、
ことを特徴とする転写定着装置。
前記加圧体が、加圧パッドである、
ことを特徴とする請求項１に記載の転写定着装置。
前記加圧体が、加圧ローラである、
ことを特徴とする請求項１に記載の転写定着装置。
前記加圧体が、複数の加圧ローラである、
ことを特徴とする請求項１に記載の転写定着装置。
前記吸着手段が、コロナ帯電器である、
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の転写定着装置。
前記吸着手段が、導電性ローラである、
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の転写定着装置。
前記ベルト加熱手段が、加熱ヒータを有する導電性ローラ対である、
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の転写定着装置。
前記転写体が、中間転写ベルトである、
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の転写定着装置。
トナー像が形成される像担持体と、前記像担持体上のトナー像が転写される転写体と、前記像担持体上のトナー像を前記転写体に転写する転写手段と、前記転写体に転写されたトナー像を加熱・加圧により記録材に転写定着する転写定着手段と、を備えた画像形成装置において、
前記転写定着手段が、請求項１ないし８のいずれか記載の転写定着装置を備える、
ことを特徴とする画像形成装置。
前記像担持体にそれぞれ異なる色のトナー像を形成する複数の現像装置を有し、これら複数の現像装置によって前記像担持体上に順次に形成されたトナー像が前記転写体上に順次に転写される、
ことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
前記像担持体と、前記像担持体にトナー像を形成する現像装置とを複数有し、それぞれの前記現像装置によってそれぞれの前記像担持体上に形成されたトナー像が前記転写体上に順次に転写される、
ことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。