JP2007003689A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー像担持体１１にトナー像を形成し、このトナー像担持体１１に形成されたトナー像を中間転写部材２１に転写し、この中間転写部材２１上のトナー像を転写定着部材３１に転写するとともに、このトナー像を加熱溶融して紙などの記録媒体Ｐに転写して定着させる転写定着同時方式を採用した画像形成装置において、少ない消費電力で、良好な画像を形成できるようにする。
【解決手段】必要に応じて中間転写部材２１と転写定着部材３１とを圧接させる押圧状態または離隔させる離隔状態とする状態切り替え手段４０と、転写定着動作が行われない期間、状態切り替え手段４０で離隔状態にする制御手段５０とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、転写定着部材上にトナー像を形成し、転写定着部材上でトナーを加熱した後、記録媒体にトナー像の転写、定着を同時に行うようにした画像形成装置に関する。

複写機、プリンター、ファックス等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置においては、感光体表面上にトナー像を形成し、そのトナー像を電界により記録紙上に転写した後、定着装置にてトナー像と記録紙を加熱することで、永久定着像とする方式が広く採用されている。

この定着方式では、定着ローラと加圧ローラとの対向部分（定着ニップ部）でトナーおよび記録紙を同時に加熱し、記録紙上に永久定着像を得るようにしており、定着ニップ部でトナーを常温状態から定着可能温度まで記録紙と同時に加熱する必要がある。

ちなみに、定着ニップ部の幅を５〜６ｍｍ程度と狭くして、トナーおよび記録紙を急速に加熱する場合には、定着ローラの温度を１８０℃程度と、トナー溶融温度と比べてかなり高い温度に設定する必要がある。

この定着ローラの温度を下げるには、定着ニップ部の幅を広く設定するのが有効であるものの、その場合、記録紙への熱の移動量が増加する。しかも、定着ニップ部の幅を広く設定するには、定着ローラや加圧ローラの外径を大きくする必要があるが、その場合、両ローラからの放熱量が増加する。これらのことから、上記定着方式では、多くの消費電力を必要としている。

近年、電子写真プロセスを用いた画像形成装置においてもカラー化の流れが顕著になっているが、カラー画像の場合、モノクロ画像と比較して単位面積あたりのトナー付着量が増加するため、トナーの定着工程においてより多くの熱量を要する。

ところで、感光体表面上にトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写部材上に転写した後、その中間転写部材上でトナー像を加熱し、加熱されたトナー像を記録紙上へ転写と同時に定着する、いわゆる転写定着同時方式も広く知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この転写定着同時方式では、転写定着部材上でトナーを事前に加熱溶融し、転写定着部材と加圧ローラとの対向部分（転写定着ニップ部）で記録紙へトナーを転写すると同時に定着するようにしている。

そのため、トナーを記録紙へ転写定着する際に、転写定着ニップ部の幅を必要以上に広く取る必要もなく、しかも、トナーの加熱溶融幅も比較的長い距離をとることが可能になり、結果的に、転写定着工程に要する消費電力を低減することが可能となる。
特開２００４−１５１６２６号公報

上記従来例では、転写定着ローラおよび記録紙を予熱するための第２の加熱部材を用いているために、構造が複雑になると同時に、消費電力の増加を招く。しかも、第２の加熱体が中間転写ベルトに近接配置される構造で、常に転写定着ローラを中間転写ベルトに圧接させる状態にしているために、中間転写ベルトが必要以上に昇温して、感光体を昇温させてしまうことになる。さらには、中間転写ベルトから転写定着ローラへのトナーの転写に関して詳細記述がなされていないが、熱のみで転写を行う場合は、満足のいくトナー転写性能が得られないことがある。

この他、転写定着部材を無端状のベルトとする場合もあるが（例えば、特開２００２−２５８６３０号公報を参照）、その場合、加圧ローラの対向位置に配置されていて、定着ローラからの熱のみで部分的に加熱される構成となる。

このように転写定着部材を無端状のベルトにした場合、加熱体の表面積が増加して放熱量が多くなるために、熱効率が劣る等、消費電力が増加すると同時に、構成も複雑かつ大型になることが指摘される。しかも、定着ローラに対する前記ベルトの巻き掛け距離が短く、無端状ベルトを介した加熱となるために、トナーの加熱性能が劣る。また、無端状ベルトの安定的な温度制御が困難であるために、定着性能が不安定になる。

このような実情に鑑み、本発明は、いわゆる転写定着同時方式を採用した画像形成装置において、少ない消費電力で、良好な画像を形成できるようにすることを目的としている。

本発明は、トナー像担持体にトナー像を形成し、このトナー像担持体に形成されたトナー像を中間転写部材に転写し、この中間転写部材上のトナー像を転写定着部材に転写するとともに、このトナー像を加熱溶融して紙などの記録媒体に転写して定着させる転写定着同時方式を採用した画像形成装置であって、必要に応じて前記中間転写部材と転写定着部材とを圧接させる押圧状態または離隔させる離隔状態とする状態切り替え手段と、前記転写定着動作が行われない期間、前記状態切り替え手段で離隔状態にする制御手段とを含むことを特徴としている。

この構成によれば、転写定着動作を行わない期間、転写定着部材と中間転写部材とを離隔させる状態にするから、転写定着部材から中間転写部材への不必要な熱の伝導を抑制または防止できる。

そのため、転写定着部材の加熱に必要な電力消費を抑制することが可能になるとともに、転写定着部材を加熱しない期間、転写定着部材から中間転写部材を介してトナー像担持体に熱が伝導されなくなるので、トナー像担持体に対するトナー像の形成が良好に行えるようになる。

好ましくは、前記中間転写部材は、平行に対向する二つの回転軸に巻き掛けられる無端状のベルトからなり、前記転写定着部材は、前記中間転写部材の回転軌道外側に配置されるローラからなり、前記状態切り替え手段は、前記中間転写部材の回転軌道内側で前記転写定着部材と対向する位置に配置される転写バックアップローラと、この転写バックアップローラを前記転写定着部材に近づけて前記押圧状態を確保する一方で、前記転写バックアップローラを前記転写定着部材から遠ざけて前記離隔状態を確保する駆動系とを含む構成とすることができる。

好ましくは、上記画像形成装置における前記無端状ベルトからなる中間転写部材の回転軌道上でかつ転写定着部材より下流側に、中間転写部材のクリーニングを行うと同時に中間転写部材の熱を奪い、その熱で転写定着部材側へ供給する記録紙の予熱を行う記録紙予熱手段を設けることができる。

この構成によれば、中間転写部材から熱を回収することが可能になり、この回収した熱を記録紙の予熱に有効利用することが可能になる。これにより、中間転写部材を経由して転写定着部材の温度を低下することが可能になるため、転写定着部材の加熱に必要な電力消費ならびにトナー像担持体の昇温を抑制することが可能になる。

好ましくは、上記記録紙予熱手段は、前記中間転写部材および記録媒体に当接回動する回転部材を有するものとすることができる。この場合、必要な構成が少なくて済むから、設備コストを抑えるうえで有利となる。

なお、回転部材はローラで構成することが可能であるとともに、２つのローラに懸架されたベルトで構成しても良い。

好ましくは、上記画像形成装置において、前記無端状ベルトからなる中間転写部材は、前記二つの回転軸を鉛直方向略同一高さに配置されることによって略水平姿勢とされており、この中間転写部材の鉛直方向下側に前記トナー像担持体が、また、中間転写部材の鉛直方向上側に前記転写定着部材がそれぞれ配置されたものとすることができる。

この構成によれば、転写定着部材から発する熱がトナー像担持体における画像形成部に伝導されずに済む。これにより、トナー像担持体の不必要な昇温を抑制するうえで有利となる。

本発明に係る画像形成装置によれば、少ない消費電力で、良好な画像を形成することが可能になる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１から図５に本発明の一実施形態を示している。この実施形態では、本発明の画像形成装置をカラーレーザープリンタに適用した場合について説明する。

この実施形態のカラーレーザープリンタは、カラー画像を作成する方法として、無端状のベルトを少なくとも１回転させる間に、その外周面上に、互いに異なる色相の可視化像を個別に形成して、１枚のカラー画像を作成するようなタンデム式を採用しているとともに、このカラー画像を記録紙に記録する方法として、いわゆる転写定着同時方式を採用している。

図例のカラーレーザープリンタは、図１に示すように、４組の画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫ、中間転写ユニット２０、転写定着ユニット３０、状態切り替え手段４０を備えている。

画像形成ユニット１０ＢＫ、画像形成ユニット１０Ｃ、画像形成ユニット１０Ｍ、及び、画像形成ユニット１０Ｙは、その記載順に、下記する中間転写ベルト２１の上側で中間転写ベルト２１の回転方向上流側から下流側へ隣り合わせに並んで配置されている。

これら画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫは、いずれも、トナー像担持体としての感光体ドラム１１の周囲に、帯電ローラ１２、レーザー光照射手段１３、現像器１４、クリーナー１６等を設けた構成である。各現像器１４には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色トナーが収納されている。

中間転写ユニット２０は、中間転写部材としての中間転写ベルト２１、回転軸としての中間転写ベルト駆動ローラ２２、回転軸としての中間転写ベルトテンションローラ２３、１次転写ローラ２４、中間転写ベルトクリーニングユニット２５、２次転写バックアップローラ２６等を含む構成である。

中間転写ベルト２１は、平行に離隔配置される中間転写ベルト駆動ローラ２２と中間転写ベルトテンションローラ２３とに巻き掛けられていて、図示していない駆動手段で中間転写ベルト駆動ローラ２２を回転駆動することにより、例えば図１中の矢印方向に回転駆動される。

１次転写ローラ２４は、感光体ドラム１１と中間転写ベルト２１との間に電界を与えて、感光体ドラム１１から中間転写ベルト２１上にトナーを電界転写するものである。

中間転写ベルトクリーニングユニット２５は、中間転写ベルト２１上の転写残留トナーをクリーニングするものである。

２次転写バックアップローラ２６は、中間転写ベルト２１から転写定着ローラ３１へトナーを転写するときに転写しやすくさせるもので、中間転写ベルト２１の回転軌道の内側で下記する転写定着ローラ３１の鉛直方向上側に配置されている。

転写定着ユニット３０は、転写定着部材としての転写定着ローラ３１、加圧部材としての加圧ローラ３２、圧熱ローラ３３等を含む構成である。

転写定着ローラ３１および圧熱ローラ３３の外周所定位置には、それらの表面温度を検知するための温度検知部材３４，３５が設けられている。

転写定着ローラ３１および圧熱ローラ３３の内部には、それぞれ熱源として加熱ランプ３６，３７が設けられている。これらのローラ３１，３３は、その内側から加熱ランプ３６，３７により加熱されるようになっている。

加圧ローラ３２は、図示しない加圧バネ等の付勢手段によって、所定の押圧力（当接圧）で転写定着ローラ３１に押圧されており、転写定着ローラ３１の回転に伴って従動回転するようになっている。

圧熱ローラ３３は、転写定着ローラ３１上に形成されたトナー像を外部から加熱することでトナーの溶融を促進したり、その圧力により転写定着ローラ３１上のトナー像を圧延したりするものである。

なお、転写定着ローラ３１と加圧ローラ３２との対向部分（２次転写ニップ部）に、図示していない用紙搬送手段により搬送されてくる記録紙Ｐが通過されるようになっている。

また、転写定着ローラ３１は、中間転写ベルト２１の回転軌道の外側でかつ中間転写ベルト２１の下側に配置されている。しかも、この転写定着ローラ３１は、四つの画像形成ユニットのうち回転方向最上流に配置された画像形成ユニット１０Ｙの鉛直方向下側に配置されている。このように配置した理由は、中間転写ベルト２１において転写定着ローラ３１を通過して加熱された領域が、四つの画像形成ユニットのうち回転方向最上流に配置された画像形成ユニット１０ＢＫに到達するまでの距離を可及的に長くするためである。このように配置すれば、中間転写ベルト２１が放熱されやすくなり、各画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫによる画像形成条件が良好となる。

状態切り替え手段４０は、必要に応じて中間転写ベルト２１を転写定着ローラ３１に押圧させる押圧状態や中間転写ベルト２１を転写定着ローラ３１から離隔させる離隔状態とするもので、例えば図２および図３に示すように、上記２次転写バックアップローラ２６と、この２次転写バックアップローラ２６を回動可能に支持するレバーフレーム４１と、このレバーフレーム４１を転写定着ローラ３１側へ弾発付勢して中間転写ベルト２１に対して一定荷重のテンションを付与するバネ４２と、レバーフレーム４１を転写定着ローラ３１に遠近変位させるためのカム４３と、カム４３を回転駆動する例えばモータ等の回転駆動手段４５とを含む構成である。

なお、レバーフレーム４１、バネ４２、カム４３は、中間転写ベルト２１の回転軌道の内側に配置されている。レバーフレーム４１、バネ４２、カム４３、回転駆動手段４５が請求項に記載の駆動系に含まれる。

また、カム４３は、レバーフレーム４１において２次転写バックアップローラ２６が支持されている位置の反対側に配置されており、カム４３の回転によってレバーフレーム４１が上下方向に揺動されるようになっている。このカム４３は、小径軸部４３ａの外周に大径円柱部４３ｂを偏心して一体化した構造であり、小径軸部４３ａを回転駆動手段４５で回転駆動することによりこの小径軸部４３ａの軸心Ｏの周りを大径円柱部４３ｂの軸心Ｐを回転させることによってレバーフレーム４１の基端側を下向きに押圧したりその押圧を解除したりするようになっている。この回転駆動手段４５の動作は、ＣＰＵ等よりなる制御手段５０で必要に応じて制御されるようになっている。

この状態切り替え手段４０の動作を説明する。カム４３を図２に示す角度位置にセットすると、レバーフレーム４１が略水平姿勢となって２次転写バックアップローラ２６が下降して中間転写ベルト２１を径方向外向きに押圧して転写定着ローラ３１に押し付ける押圧状態になる。一方、カム４３を図３に示す角度位置にセットすると、中間転写ベルト２１の張力が解放されるので、レバーフレーム４１の先端が上側に持ち上げられた姿勢となって２次転写バックアップローラ２６が上昇して中間転写ベルト２１が転写定着ローラ３１から引き離される離隔状態になる。

次に、上述した画像形成装置の動作を簡単に説明する。

まず、各画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫは、以下の工程により、中間転写ベルト２１上にトナー像を形成する。つまり、感光体ドラム１１表面を帯電ローラ１２で一様に帯電した後、レーザー光照射手段１３により感光体ドラム１１表面を画像情報に応じてレーザー露光し静電潜像を形成する。その後、現像器１４により感光体ドラム１１上の静電潜像に対しトナー像を現像し、この顕像化されたトナー画像をトナーとは逆極性のバイアス電圧が印加された１次転写ローラ２４によって、感光体ドラム１１と中間転写ベルト２１との対向部分（１次転写ニップ部）で中間転写ベルト２１上に順次転写する。

続いて、中間転写ベルト２１上に形成されたトナーは、中間転写ベルト２１を挟んだ２次転写バックアップローラ２６と転写定着ローラ３１との対向部分（２次転写ニップ部）で転写定着ローラ３１へ転写される。このとき、転写定着ローラ３１の表面温度は、その内部に設けられる加熱ランプ３６で１２０℃〜１８０℃程度の範囲で一定温度とされる。この温度は、トナー材料やプロセス速度、転写定着ローラ３１と加圧ローラ３２との対向部分（３次転写ニップ部）のニップ幅やその荷重条件等により最適な値に設定される。

このようにして転写定着ローラ３１に転写されたトナー像は、転写定着ローラ３１上でさらに加熱されることによって十分に溶融され、転写定着ローラ３１と加圧ローラ３２との対向部分（３次転写ニップ部）に挿入される記録紙Ｐに転写されると同時に定着される。

このような動作において、転写定着ローラ３１は、加熱ランプ３６で加熱された状態であり、一方、中間転写ベルト２１は、感光体ドラム１１への熱的な影響等を考慮する必要から、少なくとも感光体ドラム１１との接触位置においては５０℃以下程度の温度になるように維持されている。

そのため、２次転写ニップ部におけるトナー層温度は、転写定着ローラ３１への接触界面と中間転写ベルト２１への接触界面で異なり、トナー層内部に温度差が生じる。つまり、転写定着ローラ３１に接触するトナー界面温度は、高温に加熱された転写定着ローラ３１に接触することで少なくともトナーのガラス転位温度以上となり、転写定着ローラ３１との間で粘着力を生じることになる。

一方、中間転写ベルト２１に接触するトナーの界面温度は、少なくとも転写定着ローラ３１面側の界面温度より低い状態であり、中間転写ベルト２１との粘着力は、転写定着ローラ３１との粘着力より弱いため、トナーは、転写定着ローラ３１側に転写されることになる。

２次転写ニップ部では、このような熱によるトナーの転写に加えて、中間転写ベルト２１と転写定着ローラ３１との間に働く電界効果によりトナーの転写をアシストすることも有効である。

２次色、あるいは３次色のようにトナー付着量が比較的多い場合は、トナー層部分に十分な熱が作用しきれず、中間転写ベルト２１界面側の温度が低すぎるような条件では、満足のいく２次転写効率が得られないことがある。

このような場合には、転写定着ローラ３１側にトナーの帯電極性と反対の極性の電圧を印加し、２次転写バックアップローラ２６を接地することで、２次転写ニップ部において転写定着ローラ３１と中間転写ベルト２１との間に電界を作用させて、更に電界効果を付与することで、転写効率を向上させることが可能となり、中間転写ベルト３１の温度によらず、転写効率がほぼ１００％に近い高効率転写が実現される。

ところで、上述した画像の形成処理において、中間転写ベルト２１と転写定着ローラ３１とを常に接触させていると、転写定着ローラ３１から中間転写ベルト２１へ熱が常に伝導されるので、転写定着ローラ３１の消費電力が増えるだけでなく、中間転写ベルト２１が高温のまま最上流の画像形成ユニット１０ＢＫに到達してしまい、画像形成に悪影響を及ぼすおそれがある。

そこで、この実施形態では、転写定着ローラ３１から中間転写ベルト２１への不必要な熱の伝導を抑制または防止するために、転写定着動作を行わない期間、状態切り替え手段４０で中間転写ベルト２１と転写定着ローラ３１とを離隔させるようにしている。

このように、転写定着動作を行わない期間、中間転写ベルト２１を転写定着ローラ３１から離隔させる状態にすれば、転写定着ローラ３１から中間転写ベルト２１への不必要な熱の伝導を抑制または防止できるようになる。そのため、転写定着ローラ３１の加熱に必要な電力消費を抑制することが可能になるとともに、転写定着ローラ３１を加熱しない期間、転写定着ローラ３１から中間転写ベルト２１を介して感光体ドラム１１に熱が伝導されなくなるので、感光体ドラム１１に対するトナー像の形成が良好に行えるようになる。

参考までに、必要に応じて中間転写ベルト２１を転写定着ローラ３１から離隔させる制御を行う本実施形態の場合と、中間転写ベルト２１を転写定着ローラ３１に常に当接させたままにする比較例の場合とについて、転写定着ローラ３１から中間転写ベルト２１への熱移動量および感光体ドラム１１の温度を調べているので、表１ならびに図４を参照して説明する。

なお、条件としては、プロセス速度を２２５ｍｍ／ｓｅｃ、通紙速度を４５枚／分とし、約４０分間、通紙枚数を１８００枚としている。

本実施形態では、転写定着ユニット３０に通過させる記録紙とその次の記録紙との間における非画像形成期間（転写定着動作が行われない期間）について、状態切り替え手段４０を離隔状態とするようにしている。

また、転写定着ローラ３１から中間転写ベルト２１への熱移動量は、中間転写ベルト２１を転写定着ローラ３１に当接した状態での転写定着ローラ３１を加熱するために必要な消費電力と、中間転写ベルト２１を転写定着ローラ３１から離隔させた状態での転写定着ローラ３１の消費電力との差分から求める。

結果としては、比較例では、中間転写ベルト２１への熱移動量が２４９Ｗで、感光体ドラム１１の温度が４４℃となり、感光体ドラム１１表面上でトナーが融着する現象が発生したことを確認している。一方、本実施形態では、中間転写ベルト２１への熱移動量が１７８Ｗで、感光体ドラム１１の温度が４０．５℃となり、感光体ドラム１１表面上でトナーが融着する現象が発生していないことを確認している。

これらのことから、本実施形態では、比較例に比べて、転写定着ローラ３１を加熱するために必要な消費電力を削減できるとともに、感光体ドラム１１の不必要な昇温を抑制できるようになると言える。

ところで、上述したような画像形成装置の構成要素についての好ましい素材や特性等を説明する。

まず、中間転写ベルト２１は、図示していないが、基材に離型層を積層した構成とされている。基材はポリイミド、ポリカーボネイト等を用いることができるが、中間転写ベルト２１は後述するように、加熱された転写定着ローラ３１に接触するために、耐熱性も考慮する必要があり、耐熱性を兼ね備えた材料を用いることが望ましく、ポリイミドが望ましい。基材厚みは５０〜１００μｍ程度であり、同様に転写定着ローラからの熱を受けて温度が上昇することから、熱容量をできるだけ小さく、すなわち、基材厚みを薄くすることが好ましい。

また、１次転写ローラ２４に電圧を印加して１次転写ニップ部で電界転写にてトナーを感光体ドラム１１から中間転写ベルト２１へトナーを転写するために、基材の体積抵抗値が適正な値に制御される。基材としては、一般的に体積抵抗値１０¹³Ω・ｃｍ以下のものが使用される。また、後述するように、２次転写ニップ部にて中間転写ベルト２１から転写定着ローラ３１へトナーを転写する際には、転写定着ローラ２１の熱によりトナーが加熱され中間転写ベルト３１に対して粘着力を有する可能性があるために、中間転写ベルト２１は基材上に離型層を形成するのが好ましい。離型層としては、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）のチューブ層や、ＰＦＡやＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素系樹脂のコート層が形成される。

また、中間転写ベルト２１の体積抵抗や表面抵抗を調整する目的から、離型層にも導電性を付与することも有効である。離型層の厚みは、数μ〜数十μｍ程度であるが、耐久性等も考慮した場合、５〜３０μｍ程度が好ましい。

転写定着ローラ３１は、図５に示すように、基材３１ａと弾性層３１ｂと離型層３１ｃとから構成されている。基材３１ａは、アルミニウム、ステンレス、鉄、銅等の金属芯金で形成される。弾性層３１ｂは、溶融したトナー像を保持した転写定着ローラ３１の表面が上述の２次転写ニップ部にて十分に用紙表面凹凸に追従することで、記録紙Ｐへ完全に転写させると同時に、記録紙Ｐ搬送方向に対して、２次転写ニップ部の幅をある程度形成することで、トナーが記録紙Ｐに十分に浸透して、定着強度を得るためのものである。この弾性層３１ｂの厚みは、数百μｍから数ｍｍ程度であるが、肉厚が厚すぎると省エネ性能が低下する等の問題があるので、上限を２ｍｍ以下とするのが好ましく、また、肉厚が薄すぎると記録紙Ｐへの追従性が低下する場合があるので、下限を２００μｍ以上とするのが好ましい。離型層３１ｃは、ＰＦＡチューブやＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素系の高離型性能を有すコート材料で形成される。離型層３１ｃの厚みは、薄すぎると耐久性の問題があり、逆に厚すぎると転写定着ローラ３１の表面と記録紙Ｐとの密着性が低下することから、例えば５μｍから５０μｍ程度の範囲に設定するのが望ましい。

加圧ローラ３２は、図示していないが、基材の外表面に少なくとも離型層を設けた構造とされる。その基材としては、鉄、アルミニウム、ステンレス等の円柱状の回転体である金属素管からなる。離型層は、ＰＦＡチューブや、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂を表面コートすることで形成すればよい。また、基材と離型層との間に例えば、シリコンゴムフッ素ゴム、あるいはシリコンゴムを発泡させたシリコンスポンジ等の弾性体層を設けても良い。

圧熱ローラ３３は、図示していないが、少なくとも基材と離型層から構成される。この圧熱ローラ３３は、転写定着ローラ３１上に形成されたトナー画像に直接接触することから、トナーの付着、オフセットを生じさせない離型層材料の選定が重要となる。離型層材料としては、一般的なものとしては、ＰＦＡチューブ、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素系コート材料が使用されるが、それ以外の材料としてシリコンレジンも使用することができる。シリコンレジン材料としては、例えば、ＳＥ５０７０・ＳＲ２３１６（東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製）、ＹＥ５５０５・ＭＥ３５（ＧＥ東芝シリコーン(株)製）を一部に含むコート材を使うことができる。シリコンレジンを一部に含むコート材においては、加熱などによりシリコンを架橋、反応させて硬化皮膜の形で利用する、ワニス状の焼き付け型離型シリコンを用いて行う。これは、硬化皮膜が３次元架橋した、硬い状態のシリコンレジンを構成成分として用いるもので、これを用いることにより、特に表面にシリコンオイルを塗布しなくても長期間の離型効果が得られる。シリコンレジンをコートする際は、原液のまま、あるいはシリコンレジンをトルエン、キシレン、エチルベンゼンメチルエチルケトオキシムなどからなる溶剤で希釈したワニス液を外部加熱ローラの芯金部に吹き付け塗布したのち、１５０℃〜２００℃程度の温度で数時間の加熱処理による焼きつけを行えばよい。また、別なコート材としては、ゴム型シリコン溶液を用いても良い。これは、硬化皮膜の３次元架橋点がワニス型より少なく、硬化皮膜がゴム状弾性体となるもので、柔軟性のあるシリコン皮膜を得ることができる。これらコート材は、圧熱ローラ３３の芯金上に直接形成しても良いが、芯金上にシリコンゴムやフッ素ゴム等の弾性層を形成した後、その上にコートしても良い。

そして、使用するカラートナーは、結着樹脂、着色剤、ワックス、帯電制御剤等から構成される。結着樹脂としては、ポリエステル、スチレンーアクリル共重合体、エポキシ樹脂、ポリアミド等を用いることができる。着色剤としては、一般的な顔料が用いられ、黒トナーの場合、カーボンブラック、イエロートナーの場合、C．I.ピグメントイエロー１２、C．I.ピグメントイエロー１７、C．I.ピグメントイエロー９７等、マゼンタトナーの場合、C．I.ピグメントレッド５７：１、C．I.ピグメントレッド１２２等、シアントナーの場合はC．I.ピグメントブルー１５：１、C．I.ピグメントブルー１５：３等を用いることができる。また、オイルレスで用紙へ転写定着するために、低融点のポリプロピレン、低融点のポリエチレン等のＷＡＸが内添され、ニグロシンや第４級アンモニウム塩等の帯電制御材等も添加される。

このような構成材料からなるトナーは、更に流動性能、帯電性能、クリーニング性能の観点から、必要に応じて、無機あるいは有機微粒子により外添処理される。無機外添材料としては、シリカ、アルミナ、酸化チタン等で、有機微粒子としては、ポリメチルメタクリレート微粉末等を用いることができる。

以下、本発明の他の実施形態を説明する。

（１）上記実施形態において、図６に示すように、画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫと、転写定着ユニット３０とを、上下反対に配置することができる。

つまり、画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫを中間転写ベルト２１の下側に、また、転写定着ユニット３０を中間転写ベルト２１の上側に配置している。それに伴い、中間転写ベルト２１の回転方向を上記実施形態と逆向きにしている。

このような構成にすれば、転写定着ユニット３０から発生する熱が感光体ドラム１１等の画像形成部に伝導されずに済むので、感光体ドラム１１の昇温を抑制または防止することが可能になる。

（２）上記実施形態において、中間転写ベルト２１は、図示していないがローラとすることが可能であり、その場合には、例えば前記中間転写ローラ（図示省略）に対し転写定着ローラ３１を遠近変位させることで押圧状態と離隔状態とを確保するようにできる。なお、加圧ローラ３２も転写定着ローラ３１と一体的に遠近変位するように構成される。

（３）図１や図６に示す実施形態において、中間転写ベルト２１の回転軌道上で転写定着ユニット３０より下流側で、中間転写ベルト２１のクリーニングを行うと同時に中間転写ベルト２１の熱を奪い、その熱で転写定着ユニット３０側へ供給する記録紙Ｐの予熱を行うようにすることができる。

具体的に、図７に示すように、図１に示した実施形態の構成に加えて、記録紙予熱手段５０を設けてもよい。記録紙予熱手段５０は、中間転写ベルト２１の回転軌道において転写定着ユニット３０の下流側で、かつ、転写定着ユニット３０に対する記録紙Ｐの供給方向上流側に設けられている。この記録紙予熱手段５０は、回転部材としてのクリーニング兼予熱ローラ５１と搬送ローラ５２とを有している。

クリーニング兼予熱ローラ５１は、中間転写ベルト２１の２次転写ニップ部の下流側に中間転写ベルト２１に当接回動する状態に設けられている。このクリーニング兼予熱ローラ５１による当接回動動作によって、中間転写ベルト２１のクリーニングを行うと同時に中間転写ベルト２１の熱を奪って、記録紙Ｐの予熱が行われる。

搬送ローラ５２は、クリーニング兼予熱ローラ５１と対向配置されてニップ部を形成するものであり、記録紙Ｐを予熱しながら転写定着ユニット３０側へ搬送するものである。

なお、クリーニング兼予熱ローラ５１は、中間転写ベルト２１の熱を奪って、その熱を効率よく記録紙Ｐの予熱に利用する機能を持つものとされる関係より、アルミニウム等の高熱伝導部材で構成するのが好ましい。また、クリーニング兼予熱ローラ５１は、アルミニウム等の高熱伝導基材上に、粘着性あるいは中間転写ベルト２１に対し離型性に差を持たせた樹脂等をコートする構成とすることによって、さらに良好なクリーニング性を得ることができる。さらに、クリーニング兼予熱ローラ５１には、図示していないがブレード等を当接させて、クリーニングしたトナーを掻き落とすようにすることができる。

この実施形態によれば、中間転写ベルト２１を冷却することができ、それによって、感光体ドラム１１の温度を低下するうえで有利となる。

参考までに、この実施形態のようにクリーニング兼予熱ローラ５１を設けた場合と、クリーニング兼予熱ローラ５１を設けていない場合とについて、消費電力および感光体温度を調べたので、説明する。

条件として、プロセス速度を３９５ｍｍ／ｓｅｃ、通紙速度を７０枚／分とし、転写定着ローラ３１の温度については上記両方の場合で共に同一定着性能が得られるように設定した。

結果としては、クリーニング兼予熱ローラ５１を設けた場合、クリーニング兼予熱ローラ５１を設けていない場合に比べて、消費電力を１３０Ｗ削減することができ、感光体ドラム１１の温度を１１℃低下することができた。

本発明に係る画像形成装置の一実施形態を模式的に示す構成図である。 図１の転写バックアップローラの状態切り替え手段を模式的に示す構成説明図であり、押圧状態を示している。 図１の転写バックアップローラの状態切り替え手段を模式的に示す構成説明図であり、離隔状態を示している。 図１の感光体ドラムにおける時間経過と温度変化との関係を示すグラフである。 図１の転写定着ローラの一部を断面にした図である。 本発明に係る画像形成装置の他の実施形態を模式的に示す構成図である。 本発明に係る画像形成装置のさらに他の実施形態を模式的に示す構成図である。

符号の説明

Ｐ 記録紙
Ｔ トナー
１０Ｙ 画像形成ユニット
１０Ｍ 画像形成ユニット
１０Ｃ 画像形成ユニット
１０ＢＫ 画像形成ユニット
１１ 感光体ドラム（トナー像担持体）
１２ 帯電ローラ
１３ レーザー光照射手段
１４ 現像器
２０ 中間転写ユニット
２１ 中間転写ベルト（中間転写部材）
２２ 中間転写ベルト駆動ローラ（回転軸）
２３ 中間転写ベルトテンションローラ（回転軸）
２４ １次転写ローラ
２６ ２次転写バックアップローラ
３０ 転写定着ユニット
３１ 転写定着ローラ（転写定着部材）
３２ 加圧ローラ
３３ 圧熱ローラ
４０ 状態切り替え手段
４１ レバーフレーム
４２ バネ
４３ カム
４５ 回転駆動手段
５０ 制御手段

Claims (5)

1. トナー像担持体にトナー像を形成し、このトナー像担持体に形成されたトナー像を中間転写部材に転写し、この中間転写部材上のトナー像を転写定着部材に転写するとともに、このトナー像を加熱溶融して紙などの記録媒体に転写して定着させる転写定着同時方式を採用した画像形成装置であって、
   必要に応じて前記中間転写部材と転写定着部材とを圧接させる押圧状態または離隔させる離隔状態とする状態切り替え手段と、
   前記転写定着動作が行われない期間、前記状態切り替え手段で離隔状態にする制御手段とを含むことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記中間転写部材は、平行に対向する二つの回転軸間に巻き掛けられる無端状のベルトからなり、
   前記転写定着部材は、前記中間転写部材の回転軌道外側に配置されるローラからなり、
   前記状態切り替え手段は、前記中間転写部材の回転軌道内側で前記転写定着部材と対向する位置に配置される転写バックアップローラと、この転写バックアップローラを前記転写定着部材に近づけて前記押圧状態を確保する一方で、前記転写バックアップローラを前記転写定着部材から遠ざけて前記離隔状態を確保する駆動系とを含むことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記無端状ベルトからなる中間転写部材の回転軌道上でかつ転写定着部材より下流側に、中間転写部材のクリーニングを行うと同時に中間転写部材の熱を奪い、その熱で転写定着部材側へ供給する記録紙の予熱を行う記録紙予熱手段が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記記録紙予熱手段は、前記中間転写部材および記録媒体に当接回動する回転部材を有していることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記無端状ベルトからなる中間転写部材は、前記二つの回転軸を鉛直方向略同一高さに配置されることによって略水平姿勢とされており、この中間転写部材の鉛直方向下側に前記トナー像担持体が、また、中間転写部材の鉛直方向上側に前記転写定着部材がそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれに記載の画像形成装置。

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