画像形成装置
【課題】転写定着体から像担持体への熱伝導を低減でき、２次転写定着同時方式においては像担持体へのトナーの固着や感光層の劣化などの問題を抑制でき、３次転写定着同時方式においては一層の省エネを図ることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】中間転写ベルト２上において、トナーとは別個に粒子供給装置５０により透明な粒子５１が画像形成領域に点在するように供給される。粒子５１は２次転写部位で中間転写ベルト２から転写定着ローラ１３にトナー画像とともに転写され、３次転写部位において用紙Ｐ上にトナー画像とともに転写・定着される。粒子５１は２次転写部位において、非画像部位における中間転写ベルト２と転写定着ローラ１３の接触を防止し、転写定着ローラ１３からの伝熱を低減する。
【解決手段】中間転写ベルト２上において、トナーとは別個に粒子供給装置５０により透明な粒子５１が画像形成領域に点在するように供給される。粒子５１は２次転写部位で中間転写ベルト２から転写定着ローラ１３にトナー画像とともに転写され、３次転写部位において用紙Ｐ上にトナー画像とともに転写・定着される。粒子５１は２次転写部位において、非画像部位における中間転写ベルト２と転写定着ローラ１３の接触を防止し、転写定着ローラ１３からの伝熱を低減する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置に関し、詳しくは、像担持体上に形成されたトナー像を最終的に記録媒体に転写するとともに同時に定着する、転写定着同時方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やファクシミリ、プリンタ、さらには印刷機等の画像形成装置においては、紙やシート材等の記録媒体上に転写、担持させた未定着画像を加熱定着することによって複写物や記録物を得るようにしたものが多い。
このような装置における画像の定着に際しては、未定着画像を担持しているシート材等の記録媒体をローラ間のニップに挟んで搬送しながら未定着画像を加熱、加圧し、それによって未定着画像中に含まれる現像剤、特にトナーの溶融軟化及びシート材への浸透を行わせることにより、シート材にトナーを定着させている。
しかし、このような画像形成方法においては、最終的な定着後ではトナー層が３〜１５μｍであるのに対して、紙は６０〜２００μｍと厚さ大で熱容量も大であり、この両者を同時に加熱することは紙を暖めることに大きなエネルギーを費やすことになり、電力を無駄に使っていることとなる。
【０００３】
このエネルギーの不経済性を改善すべく、トナーと紙の加熱を分離し、トナーを紙との接触前に十分に加熱して軟化させておき、紙への転写時に同時に定着も行う「転写定着同時方式」が提案されている。
例えば特開平１０−６３１２１号公報には、転写定着体としての中間転写ベルトの駆動ローラの内部に熱源を設け、ベルトを介して駆動ローラに加圧ローラを圧接させてニップを形成し、ベルト上においてトナーをニップ手前で加熱し、加熱したトナーをニップで記録媒体に転写するとともに定着する構成が開示されている。
【０００４】
この方式（以下、「２次転写定着同時方式」という）では、中間転写ベルトから記録媒体への２次転写が静電気力ではなく、定着の熱によって行われるので、画像品質の劣化が生じにくいという利点を有している。
すなわち、像担持体上に形成されたトナー画像を記録媒体に静電気力で転写する方式では、記録媒体の表面に凹凸があるため、記録媒体と像担持体が完全に密着せず、両者の間に不均一なギャップが生じ、これに起因して転写電界が乱れたり、トナー同士のクーロン反発力を招いたりするため、形成される画像に乱れが生じることがあるが、中間転写体を介した熱転写による「転写定着同時方式」では画像乱れは少ない。
【０００５】
しかしながら、特開平１０−６３１２１号公報に記載の構成では、トナー加熱時間と同じだけ中間転ベルトも加熱され、しかも内面側からべルト厚み方向全体に加熱されるため、ベルトの熱保持状態が維持され、中間転写ベルトが次に１次転写領域に入る際、ベルト面に沿って配置された複数の像担持体（感光体）もベルト保持熱により加熱され、感光体へのトナーの固着や感光層の劣化などの問題が発生するという懸念があった。
この問題に対処すべく、本出願人は、特開２００４−１４５２６０号公報において、３次転写形態の転写定着同時方式（以下、「３次転写定着同時方式」という）を提案した。
【０００６】
これは、像担持体としての中間転写体上のトナー画像を加熱された転写定着体に２次転写し、該転写定着体上においてトナー単独の加熱工程を確保し、該転写定着体とこれに対向する部材により形成されたニップに記録媒体を通して３次転写及び定着を行う構成となっている。
この３次転写定着方式によれば、中間転写体を直接加熱する必要がないので、省エネルギー（以下、単に「省エネ」という）を図れるとともに、１次転写部位における感光体へのトナーの固着や感光層の劣化などの問題を抑制できる。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−６３１２１号公報
【特許文献２】特開２００４−１４５２６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示された２次転写定着同時方式では、上述のように、高画質化を実現できるものの、１次転写部位における感光体へのトナーの固着や感光層の劣化などの問題が発生するという懸念がある。また、紙への加熱量を低減できる代わりに中間転写体への熱量が必要となるため、エネルギーの不経済性についての改善はあまり望めなかった。
特許文献２に開示された３次転写定着同時方式では、１次転写部位を通過しない独立した転写定着体によりトナー加熱工程を確保するため、従来に比べて省エネ及び高画質化を達成できるとともに、２次転写定着同時方式における１次転写部位での感光体へのトナーの固着や感光層の劣化などの問題を抑制できる。
【０００９】
しかしながら、３次転写定着同時方式について、本発明者等がさらに鋭意検討を行った結果、中高濃度部においては、トナーを十分に加熱でき且つ紙はあまり加熱しないため省エネが達成できるものの、低濃度部（ハイライト領域）においては中間転写体と転写定着体が接触し、その熱が中間転写体を加熱するため無駄な電力を消費する問題点があることが判った。すなわち、２次転写部位における中間転写体への熱拡散が発生することが判った。
特許文献２では、２次転写部位の接触圧、距離を可変する構成も提案されているが、画像部が通紙方向に帯状に存在する場合などは接触圧を一部弱めることは困難であり、トナーがある部分は、転写定着体、トナー、中間転写体という形で熱が伝わるため、トナーが断熱層として機能するが、トナーがない部分は、転写定着体、中間転写体、という直接の接触で熱が伝導されてしまう。
このため、３次転写定着同時方式において、画像の有無に拘わらず、中間転写体への伝熱による熱損失を低減することは従来困難と考えられてきた。
【００１０】
本発明は、転写定着体から像担持体への熱伝導を低減でき、２次転写定着同時方式においては像担持体へのトナーの固着や感光層の劣化などの問題を抑制でき、３次転写定着同時方式においては一層の省エネを図ることができる画像形成装置の提供を、その主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、像担持体上のトナー像を加熱された転写定着体に転写するとともに、該転写定着体とこれに対向する部材により形成されるニップに記録媒体を通して定着を行う画像形成装置において、上記像担持体と上記転写定着体との間に粒子を介在させ、上記転写定着体から上記像担持体への熱伝導を低減させることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の画像形成装置において、上記像担持体が中間転写体であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の画像形成装置において、上記トナー像を上記転写定着体に静電力で転写させる転写手段を有していることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、請求項１乃至３のうちの何れかに記載の画像形成装置において、上記粒子が透明であり、少なくとも画像形成領域の非画像部位に点在するように供給されることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、請求項２又は３に記載の画像形成装置において、上記粒子が透明であり、画像形成領域の略全体に存在するように供給されることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、請求項１乃至５のうちの何れかに記載の画像形成装置において、上記粒子が内部に空気層を有していることを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載の発明では、請求項１乃至３のうちの何れかに記載の画像形成装置において、トナーの色が異なる現像装置を複数有し、これらのトナーのうち最も淡色のトナーを上記粒子として用い、該粒子としてのトナーを画像形成領域の非画像部位に点在するように供給することを特徴とする。
【００１８】
請求項８に記載の発明では、請求項１乃至３のうちの何れかに記載の画像形成装置において、上記粒子の配置が、犯罪防止のための追跡パターンを兼ねることを特徴とする。
【００１９】
請求項９に記載の発明では、請求項１乃至３のうちの何れかに記載の画像形成装置において、上記粒子が磁性体を含有し、該粒子が上記転写定着体に転移しないように磁力で制御することを特徴とする。
【００２０】
請求項１０に記載の発明では、請求項９に記載の画像形成装置において、上記粒子が、上記トナー像を形成する現像装置に収容された二成分現像剤の中のキャリアであることを特徴とする。
【００２１】
請求項１１に記載の発明では、請求項１０に記載の画像形成装置において、現像バイアスと上記現像装置の現像ローラの磁力との関係を調整して上記キャリアの供給量を調整することを特徴とする。
【００２２】
請求項１２に記載の発明では、請求項９乃至１１のうちの何れかに記載の画像形成装置において、所定のタイミングで磁力を調整し、上記像担持体から上記粒子を離脱させることを特徴とする。
【００２３】
請求項１３に記載の発明では、請求項１２に記載の画像形成装置において、磁力を発生する永久磁石を有し、上記磁力の調整が上記永久磁石の移動によってなされることを特徴とする。
【００２４】
請求項１４に記載の発明では、請求項３に記載の画像形成装置において、上記粒子の径は、トナー最大付着厚さよりも大きく、且つ、上記転写定着体への転写時におけるトナーチリの発生を抑制できる大きさに設定されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項１５に記載の発明では、請求項２又は３に記載の画像形成装置において、上記粒子が透明であり、上記粒子を画像形成領域の略全体に供給するポスターモード設定手段を有し、ポスターモードが設定されない場合には、画像形成領域の非画像部位に点在するように供給する通常プリントモードを実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１又は２に記載の発明によれば、転写定着体から像担持体への熱移動を抑制できるので、２次転写定着同時方式においては像担持体へのトナーの固着や感光層の劣化などの問題を抑制でき、３次転写定着同時方式においては一層の省エネを図ることができる。
請求項３に記載の発明によれば、３次転写定着同時方式において、２次転写部位における転写精度を高めることができる。
請求項４に記載の発明によれば、画質に影響を与えることなく伝熱抑制機能を得ることができる。
請求項５に記載の発明によれば、耐水性に優れた高画質化を実現できるとともに、高い伝熱抑制機能を得ることができる。
【００２７】
請求項６に記載の発明によれば、高い伝熱抑制機能を得ることができる。
請求項７に記載の発明によれば、消耗品種を増やすことなく伝熱抑制機能を得ることができる。
請求項８に記載の発明によれば、消耗品量を増やすことなく伝熱抑制機能を得ることができる。
請求項９に記載の発明によれば、消耗品量を極力低減できるとともに、伝熱抑制機能を得ることができる。
【００２８】
請求項１０に記載の発明によれば、消耗品量を増やすことなく通常の画像形成動作を利用して伝熱抑制機能を得ることができる。
請求項１１に記載の発明によれば、伝熱抑制機能を確実に得ることができる。
請求項１２に記載の発明によれば、粒子の滞留によるトラブルを防止できる。
請求項１３に記載の発明によれば、簡易な構成によって粒子を制御できる。
請求項１４に記載の発明によれば、トナーチリを抑制でき、高画質化を実現できる。
請求項１５に記載の発明によれば、ユーザの好みに応じて画質を変えることができ、使用性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の第１の実施形態を図１乃至図５に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて本実施形態における画像形成装置としてのタンデム型のカラー複写機の構成及び動作の概要を説明する。カラー複写機１は、装置本体中央部に位置する画像形成部１Ａと、該画像形成部１Ａの下方に位置する給紙部１Ｂと、画像形成部１Ａの上方に位置する図示しない画像読取部を有している。
画像形成部１Ａには、水平方向に延びる転写面を有する中間転写体としての中間転写ベルト２が配置されており、該中間転写ベルト２の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）による像を担持可能な像担持体としての感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂが中間転写ベルト２の転写面に沿って並置されている。
【００３０】
各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂはそれぞれ同じ方向（反時計回り方向）に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する帯電装置４、光書き込み手段としての書き込み装置５、現像装置６、１次転写装置７、及びクリーニング装置８が配置されている。各符号に付記しているアルファベットは、感光体３と同様、トナーの色別に対応している。各現像装置６には、それぞれのカラートナーが収容されている。
中間転写ベルト２は、駆動ローラ９ａ、転写手段としての転写ブレード９ｂと、従動ローラ１０間に掛け回されて感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂとの対峙位置において同方向に移動可能な構成を有している。従動ローラ１０と対向する位置には、中間転写ベルト２の表面をクリーニングするクリーニング装置１１が設けられている。
感光体３Ｙのベルト移動方向下流側近傍には、後述する透明な粒子を供給する粒子供給装置５０が配置されている。
【００３１】
感光体３Ｙの表面が帯電装置４Ｙにより一様に帯電され、画像読取部からの画像情報に基づいて感光体３Ｙ上に静電潜像が形成される。該静電潜像はイエローのトナーを収容した現像装置６Ｙによりトナー像として可視像化され、該トナー像は所定のバイアスが印加される１次転写装置７Ｙにより中間転写ベルト２上に１次転写される。他の感光体３Ｍ、３Ｃ、３Ｂでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が中間転写ベルト２上に順に転写されて重ね合わせられる。
転写後感光体３上に残留したトナーはクリーニング装置８により除去され、また、転写後図示しない除電ランプにより感光体３の電位が初期化され、次の作像工程に備えられる。
【００３２】
駆動ローラ９ａ、転写ブレード９ｂの近傍には、定着装置１２が設けられている。定着装置１２は、中間転写ベルト２上の画像としての未定着トナー像を転写される転写定着体としての転写定着ローラ１３と、該転写定着ローラ１３とニップＮ（以下、「ニップ」又は「転写ニップ」ともいう）を形成する加圧部材又は対向部材としての加圧ローラ１４を有している。転写定着ローラ１３は鉄等の金属によりパイプ状に形成された芯金上にシリコーンゴム等の弾性層を設け、その表面に離型層がコーティングしてある。
離型層には、トナーを保持し、転写紙等のシート状記録媒体と加圧接触するための離型性が必要であり、また耐熱性、耐久性に優れたものが好ましい。そのため、転写定着ローラ１３の表層は、耐熱離型層（四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、及び四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）等のうち少なくとも一つを成分として含んでいる）で被覆した構成になっている。
【００３３】
転写定着ローラ１３の内部には転写定着ローラ１３上の画像を加熱する加熱手段としてのハロゲンヒータ１５が設けてある。そして、転写定着ローラ１３の表面温度を測定するための非画像領域（ニップ下流部）に設けた図示しないサーミスタから得られる表面温度に基づいてハロゲンヒータ１５のオンオフをコントロールする温度コントローラ（図示しない）を設け、転写定着ローラ１３の温度を制御できるように構成してある。
一方、加圧ローラ１４は、転写定着ローラ１３と同様にアルミニウム等の金属により棒状あるいはパイプ状に形成した芯金１４ａの外周に、硬度が高いシリコーンゴム等の弾性層１４ｂを設け、その表層にテフロン（登録商標）等の離型層を形成してある。
【００３４】
給紙部１Ｂは、記録媒体としての用紙Ｐを積載収容する給紙トレイ１６と、該給紙トレイ１６内の用紙Ｐを最上のものから順に１枚ずつ分離して給紙する給紙コロ１７と、給紙された用紙Ｐを搬送する搬送ローラ対１８と、用紙Ｐが一旦停止され、斜めずれを修正された後転写定着ローラ１３上の画像の先端と搬送方向の所定位置とが一致するタイミングでニップＮに向けて送り出されるレジストローラ対１９を有している。
【００３５】
感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂから中間転写ベルト２上に１次転写されたトナー像Ｔ（以下、単に「トナー」ともいう）は、図示しないバイアス印加手段により転写ブレード９ｂに印加されるバイアス（ＡＣ、パルスなどの重畳を含む）により転写定着ローラ１３に静電気力で、且つ、トナーの軟化による密着力（熱転写）で２次転写される。熱転写のみの転写方式としてもよい。
【００３６】
中間転写ベルト２と転写定着ローラ１３との間には、転写定着ローラ１３から中間転写ベルト２への熱放射（熱移動）を抑制する熱遮蔽部材又は熱移動抑止部材としての断熱プレート２０が設けられている。断熱プレート２０は、中間転写ベルト２から転写定着ローラ１３への２次転写を阻害しない状態で中間転写ベルト２への熱放射を極力抑えるように、開口部を有する形状に形成されており、図示しない定着装置本体、画像形成装置本体のいずれの側に設けてもよい。
中間転写ベルト２の転写定着ローラ１３に対する転写部（転写定着ローラ１３との対向部）と、最も上流側の感光体３Ｂに対する転写部との間には、中間転写ベルト２の熱を奪う冷却部材としての冷却ローラ２１０が設けられている。冷却ローラ２１０は熱伝導率の高い材料で形成されており、中間転写ベルト２に接触して回転し、転写定着ローラ１３からの熱を除去し、各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂｋが熱により劣化することを防止する。
【００３７】
中間転写ベルト２から転写定着ローラ１３に転写されたトナー像ＴはニップＮで用紙Ｐに定着されるまで、転写定着ローラ１３上において単独で加熱される。トナーＴのみを予め加熱する過程が十分に得られるので、トナーＴと用紙Ｐを同時に加熱する従来方式に比べて加熱温度を低くできる。実験の結果、転写定着ローラ１３の温度は１１０〜１２０°Ｃの低温でも十分な画質が得られることが確認された。
【００３８】
本発明のトナーに用いる結着樹脂としては、本発明のトナーの特性を満足するものであれば、以下の組成のものを使用することができる。
例えば、ポリエステル、ポリスチレン、ポリｐ−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン−ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレンーイソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体が挙げられる。
【００３９】
図２に示すように、粒子供給装置５０は、合成樹脂製の透明な粒子５１を収容するケーシング５２と、粒子５１を掬い上げるスポンジローラ５３と、該スポンジローラ５３から粒子５１を受け取る粒子供給ローラ５４と、該粒子供給ローラ５４上の粒子層厚みを規制するブレード５５と、中間転写ベルト２の内側に配置されたバイアスローラ５６等を有している。
粒子５１の材料としては、上記トナーの結着樹脂と同様のものを採用することができる。
図３に示すように、粒子５１は画像形成領域全面に点在するように供給される。非画像部位のみに供給する訳ではないので、アルファベットの大文字（ＡＢＣＤＥＦＧＨＩＪＫＬＭＮ）が形成される画像部位にも点在することになるが、粒子５１は透明であるので画質への影響はない。
粒子５１を画像形成領域全面に点在するように供給するには、ブレード５５による層厚みの規制を調整すればよく、現像ローラによるトナー供給量のバラツキ現象と同様の原理で行うことができる。
バイアスローラ５６に印加するバイアスを調整することによっても点在供給は可能である。
本実施形態では粒子５１を全面に点在させる供給方式としたので、非画像部位のみに供給する場合に比べて構成、制御が容易となる。
【００４０】
転写定着ローラ１３の熱が中間転写ベルト２に伝熱すると、転写定着ローラ１３の温度維持に無駄なエネルギーが発生する。これによって高速機では１００Ｖ１５Ａでの温度維持が困難となり、生産性が低下する。この問題はトナー像がない部分（地肌部、紙間）で顕著である。
オフィス用途の画像形成装置における画像部分は面積率で５〜１０％が大半で、地肌部によって伝熱が必然的に発生する。
【００４１】
図４に示すように、中間転写ベルト２と転写定着ローラ１３との間において、画像部位ではトナーＴにより間隔保持部材（スペーサ）としての機能が得られるので隙間ｇが確保され、断熱機能が得られる。非画像部位においても同様に、粒子５１の存在により隙間ｇが確保され、断熱機能が得られる。
したがって、いわゆる白ベタ等の非画像部位（地肌部）が存在しても、中間転写ベルト２と転写定着ローラ１３が直接接触することはなく、転写定着ローラ１３から中間転写ベルト２への熱移動が抑制される。紙間（画像形成領域と次の用紙の画像形成領域との間）においても同様に直接接触による熱移動は防止される。
粒子５１は、断熱部材としての機能を果たしながらトナーＴと同様に転写定着ローラ１３へ２次転写され、その後用紙Ｐ上にトナーＴと同様に３次転写・定着される。
【００４２】
中間転写ベルト２と転写定着ローラ１３は軽加圧状態で接触している。ここで、「軽加圧」とは、下記の条件下における２次転写ニップ加圧力をいう。
２次転写ニップ加圧力＜ギャップ粒子（粒子５１、トナーＴ）を転写定着ローラ１３の表面に埋没させる力＜ギャップ粒子を破壊する力
【００４３】
また、本実施形態では、図５に示すように、粒子５１の径ｔ２は、トナー最大付着厚さｔ１よりも大きく、且つ、転写定着ローラ１３への転写時におけるトナーチリの発生を抑制できる大きさに設定されている。具体的には、粒子５１の粒径はトナー最大付着厚さｔ１の２倍以下（ｔ１＋５０μｍ以下）としている。
粒子５１が大きすぎると断熱性は向上するが、トナーの転写チリが増加し画質が劣化する。上述のように転写定着ローラ１３への転写は、熱転写に加えて静電気力も利用している。これは、トナー像の表層は熱転写により転写が可能であるが、下層は静電転写によるところが大きいからである。
静電転写の場合にはギャップｇが大きすぎるとトナーのチリが発生するため、これを抑制するための上限値が必要となる。この値は条件に応じて実験により最適値を求めることができ、上記値は一例である。
【００４４】
粒子５１を画像形成領域略全面に密に供給（配置）するようにしてもよい（第２の実施形態）。このようにした場合、最も熱移動を抑制することができる。これに加えて、光沢性が高く、色再現範囲も広い銀塩写真のような高画質が得られる。また、紙表面が透明樹脂で覆われることになるので、ポスターなど耐水性に優れた印刷物を得ることができる。すなわち、粒子５１の供給量を調整するだけで特殊用途への対応が可能となる。
図６に、各種粒径の粒子を０から１００％の面積占有率で配置した場合の断熱効果の実験結果を示す。
１００％は当然であるが高い断熱性を示す。また、同じ占有面積率では粒子の径が大きい程損失電力は少ない。透明トナーを用いて写真画像のような全面光沢の画像であれば、最も省エネが達成されることになる。
【００４５】
図７に示すように、例えば画像形成装置の操作パネル７０に、透明な粒子５１を画像形成領域の略全体に供給するポスターモード（写真モード）設定手段としてのポスターモード設定キー７１を設け、ユーザが任意に選択できるようにしてもよい（第３の実施形態）。
ポスターモード設定キー７１が押されると、液晶表示部７２に例えば「ポスターモードを実行します。」という旨の表示がなされる。
ポスターモード設定手段７１が押されない場合には、粒子５１を画像形成領域の非画像部位に点在するように供給する通常プリントモードが実行される。
【００４６】
粒子５１としては、図８に示すように、内部に空気層５７を有する構成としてもよい（第４の実施形態）。このようにすれば、中間転写ベルト２と転写定着ローラ１３間の隙間ｇにおける空気層の比率を高めることができるので、熱移動をさらに抑制することができる。
現在カラー画像形成に用いられるトナーのうち、最も淡色であるイエロートナーは、非画像部位に点在させても視認することは困難で、画質に影響を与えない。
この観点から、画質に影響を及ぼさない最も淡色のトナー（ここではイエロートナー）を粒子５１として用いてもよい（第５の実施形態）。
本実施形態では、感光体３Ｙへの潜像形成時に、非画像部位にも粒子（イエロートナー）の点在パターンが書き込まれ、現像装置６Ｙにより所定の画像と共に現像される。
このように既存の画像形成手段を用いることとすれば、透明粒子を用いる場合に比べ、消耗品種を増やすことがなく、且つ、粒子５１の供給装置を新たに設ける必要がないので構成の容易化、低コスト化を実現できる。
紙間における伝熱抑制においても同様に画像形成手段を利用することができる。
【００４７】
透明粒子を用いる場合、上記淡色トナーを用いる場合の何れにおいても、従来より取り入れられている有価証券などの犯罪防止の追跡パターン(どのメーカあるいはロットの機械でコピープリントしたかが解析可能)を、粒子５１の配置が兼ねるようにしてもよい（第６の実施形態）。
この場合、本来必要なものとして粒子５１が消費されるため、消耗品量をほとんど増やすことなく伝熱を低減できる利点を有している。
【００４８】
次に、図９及び図１０に基づいて第７の実施形態を説明する。なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する（以下の他の実施形態において同じ）。
図１の構成と異なるのは、転写定着ローラ１３を反射板を有する加熱源５８により外部から加熱する点、転写定着ローラ１３の放熱を抑制するためにプレート５９で覆っている点、ニップに進入する前の用紙Ｐの表面を加熱する記録媒体加熱手段としてのヒータ２５を設けた点、転写ブレード９ｃの近傍に磁力源としての永久磁石６０を矢印６１方向に移動可能に配置した点等である。
【００４９】
また、本実施形態における粒子５１’は磁性体を含有するものであり、磁力によってその挙動を制御できるものである。したがって、粒子５１’は磁性体そのものであってもよい。以下、粒子５１’を「磁性粒子」ともいう。
本実施形態では、磁性粒子５１’として、二成分現像剤を用いた画像形成において通常の現像工程で現像装置から流出するキャリアを利用している。すなわち、二成分現像ではいわゆる「キャリア付着」という現象があり、少量のキャリアが流出することを避けられないため、流出したキャリアをそのまま磁性粒子５１’として利用しようというものである。
図９に示すように、中間転写ベルト２上に供給される磁性粒子５１’は２次転写部位のベルト移動方向上流側近傍に磁力で留まる。永久磁石６０の磁力は、磁性粒子５１’が転写定着ローラ１３へ転写されるのを阻止可能な大きさに設定されている。
２次転写部位における磁性粒子５１’の量は時間の経過とともに増加するが、定期的に永久磁石６０を図中左側に移動させて磁力を弱め、又は消失させることにより磁性粒子５１’が必要以上に滞留しないようにしている。すなわち、永久磁石６０の移動により２次転写部位における磁性粒子５１’の量を調整することができる。
【００５０】
永久磁石６０の移動制御は、図１０に示す制御手段６３により、例えばソレノイド等の磁石移動手段６８を介してなされる。
制御手段６３は、Ｉ／Ｏインターフェース６４、ＣＰＵ６５、ＲＯＭ６６、ＲＡＭ６７を有するマイクロコンピュータであり、ＲＯＭ６６又はＲＡＭ６７には、予め実験等により求められた、永久磁石６０を移動させるための最適時間間隔（例えば所定の通紙枚数間隔）が記憶されている。
磁力が弱められると、磁性粒子５１’は間隔保持部材としての役目を終えて中間転写ベルト２上から自重で下方に落下し、受け部材６２に収容される。
【００５１】
二成分現像のキャリアを用いることで消耗品の種類を増やすことがない。その粒径は２０〜５０μｍで確認したが、５０μｍ以下であれば、画質への影響は極めて少ないことを確認した。磁性粒子５１’は回収されるため、透明性は要求されない。
粒子５１’の点在配置において、キャリアの量が少ない場合には、現像バイアスを強めにするとともに、現像装置の現像ローラのマグネット力を相対的に弱くし、トナーとともにキャリアが感光体へ移動するように調整し、キャリアの流出量を意図的に多くすればよい。
また、現像装置から出るキャリアを利用せずに、磁性体を含有し、又は磁性体そのものである粒子５１’を専用の供給装置により別途供給するようにしてもよい。
【００５２】
上記各実施形態では、像担持体を無端ベルト状の中間転写ベルト２としたが、図１１に示すように円筒状の中間転写体２６を用いる構成においても同様に実施することができる（第８の実施形態）。
また、図１２に示すように、ベルト状の転写定着体４１を用いる構成においても同様に実施することができる（第９の実施形態）。転写定着体４１は、内部にハロゲンヒータ３２を有する加熱ローラ３３と、芯金４２ａ及び弾性層４２ｂを有するローラ４２と、加熱ローラ３３とローラ４２に掛け回した転写定着ベルト４３を有している。
芯金４４ａ及び弾性層４４ｂを有する加圧ローラ４４のローラ４２に対する圧接によりニップＮが形成され、加圧ローラ４４に対する転写定着ベルト４３の張力により弱加圧部Ｎａが形成される。図１２において、符号７３は駆動ローラを示す。
また、上記各実施形態では「３次転写定着同時方式」での例を示したが、特許文献１に開示されるような「２次転写定着同時方式」においても同様に実施することができる。この場合、粒子は感光体と中間転写体（中間転写ベルト）との間に供給される。具体的には、粒子供給装置５０は、ベルト移動方向最上流側に位置する感光体よりも上流に配置される。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施形態における画像形成装置の概要側面図である。
【図２】粒子供給装置の概要断面図である。
【図３】透明な粒子を全面に点在させた状態の出力紙の平面図である。
【図４】２次転写部位における伝熱低減機能を示す図である。
【図５】トナー層の厚みに対する粒子の大きさを示す図である。
【図６】粒子占有面積率と損失電力の関係を示すグラフである。
【図７】第３の実施形態におけるポスターモード設定手段を示す概要平面図である。
【図８】第４の実施形態における粒子の概要断面図である。
【図９】第７の実施形態における要部正面図である。
【図１０】第７の実施形態における制御ブロック図である。
【図１１】第８の実施形態における要部正面図である。
【図１２】第９の実施形態における要部正面図である。
【符号の説明】
【００５４】
２ 像担持体としての中間転写ベルト
６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂ 現像装置
１３ 転写定着体としての転写定着ローラ
１４ 対向する部材としての加圧ローラ
５１、５１’ 粒子
５７ 空気層
６０ 永久磁石
７１ ポスターモード設定手段
Ｐ 記録媒体としての用紙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置に関し、詳しくは、像担持体上に形成されたトナー像を最終的に記録媒体に転写するとともに同時に定着する、転写定着同時方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やファクシミリ、プリンタ、さらには印刷機等の画像形成装置においては、紙やシート材等の記録媒体上に転写、担持させた未定着画像を加熱定着することによって複写物や記録物を得るようにしたものが多い。
このような装置における画像の定着に際しては、未定着画像を担持しているシート材等の記録媒体をローラ間のニップに挟んで搬送しながら未定着画像を加熱、加圧し、それによって未定着画像中に含まれる現像剤、特にトナーの溶融軟化及びシート材への浸透を行わせることにより、シート材にトナーを定着させている。
しかし、このような画像形成方法においては、最終的な定着後ではトナー層が３〜１５μｍであるのに対して、紙は６０〜２００μｍと厚さ大で熱容量も大であり、この両者を同時に加熱することは紙を暖めることに大きなエネルギーを費やすことになり、電力を無駄に使っていることとなる。
【０００３】
このエネルギーの不経済性を改善すべく、トナーと紙の加熱を分離し、トナーを紙との接触前に十分に加熱して軟化させておき、紙への転写時に同時に定着も行う「転写定着同時方式」が提案されている。
例えば特開平１０−６３１２１号公報には、転写定着体としての中間転写ベルトの駆動ローラの内部に熱源を設け、ベルトを介して駆動ローラに加圧ローラを圧接させてニップを形成し、ベルト上においてトナーをニップ手前で加熱し、加熱したトナーをニップで記録媒体に転写するとともに定着する構成が開示されている。
【０００４】
この方式（以下、「２次転写定着同時方式」という）では、中間転写ベルトから記録媒体への２次転写が静電気力ではなく、定着の熱によって行われるので、画像品質の劣化が生じにくいという利点を有している。
すなわち、像担持体上に形成されたトナー画像を記録媒体に静電気力で転写する方式では、記録媒体の表面に凹凸があるため、記録媒体と像担持体が完全に密着せず、両者の間に不均一なギャップが生じ、これに起因して転写電界が乱れたり、トナー同士のクーロン反発力を招いたりするため、形成される画像に乱れが生じることがあるが、中間転写体を介した熱転写による「転写定着同時方式」では画像乱れは少ない。
【０００５】
しかしながら、特開平１０−６３１２１号公報に記載の構成では、トナー加熱時間と同じだけ中間転ベルトも加熱され、しかも内面側からべルト厚み方向全体に加熱されるため、ベルトの熱保持状態が維持され、中間転写ベルトが次に１次転写領域に入る際、ベルト面に沿って配置された複数の像担持体（感光体）もベルト保持熱により加熱され、感光体へのトナーの固着や感光層の劣化などの問題が発生するという懸念があった。
この問題に対処すべく、本出願人は、特開２００４−１４５２６０号公報において、３次転写形態の転写定着同時方式（以下、「３次転写定着同時方式」という）を提案した。
【０００６】
これは、像担持体としての中間転写体上のトナー画像を加熱された転写定着体に２次転写し、該転写定着体上においてトナー単独の加熱工程を確保し、該転写定着体とこれに対向する部材により形成されたニップに記録媒体を通して３次転写及び定着を行う構成となっている。
この３次転写定着方式によれば、中間転写体を直接加熱する必要がないので、省エネルギー（以下、単に「省エネ」という）を図れるとともに、１次転写部位における感光体へのトナーの固着や感光層の劣化などの問題を抑制できる。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−６３１２１号公報
【特許文献２】特開２００４−１４５２６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示された２次転写定着同時方式では、上述のように、高画質化を実現できるものの、１次転写部位における感光体へのトナーの固着や感光層の劣化などの問題が発生するという懸念がある。また、紙への加熱量を低減できる代わりに中間転写体への熱量が必要となるため、エネルギーの不経済性についての改善はあまり望めなかった。
特許文献２に開示された３次転写定着同時方式では、１次転写部位を通過しない独立した転写定着体によりトナー加熱工程を確保するため、従来に比べて省エネ及び高画質化を達成できるとともに、２次転写定着同時方式における１次転写部位での感光体へのトナーの固着や感光層の劣化などの問題を抑制できる。
【０００９】
しかしながら、３次転写定着同時方式について、本発明者等がさらに鋭意検討を行った結果、中高濃度部においては、トナーを十分に加熱でき且つ紙はあまり加熱しないため省エネが達成できるものの、低濃度部（ハイライト領域）においては中間転写体と転写定着体が接触し、その熱が中間転写体を加熱するため無駄な電力を消費する問題点があることが判った。すなわち、２次転写部位における中間転写体への熱拡散が発生することが判った。
特許文献２では、２次転写部位の接触圧、距離を可変する構成も提案されているが、画像部が通紙方向に帯状に存在する場合などは接触圧を一部弱めることは困難であり、トナーがある部分は、転写定着体、トナー、中間転写体という形で熱が伝わるため、トナーが断熱層として機能するが、トナーがない部分は、転写定着体、中間転写体、という直接の接触で熱が伝導されてしまう。
このため、３次転写定着同時方式において、画像の有無に拘わらず、中間転写体への伝熱による熱損失を低減することは従来困難と考えられてきた。
【００１０】
本発明は、転写定着体から像担持体への熱伝導を低減でき、２次転写定着同時方式においては像担持体へのトナーの固着や感光層の劣化などの問題を抑制でき、３次転写定着同時方式においては一層の省エネを図ることができる画像形成装置の提供を、その主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、像担持体上のトナー像を加熱された転写定着体に転写するとともに、該転写定着体とこれに対向する部材により形成されるニップに記録媒体を通して定着を行う画像形成装置において、上記像担持体と上記転写定着体との間に粒子を介在させ、上記転写定着体から上記像担持体への熱伝導を低減させることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の画像形成装置において、上記像担持体が中間転写体であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の画像形成装置において、上記トナー像を上記転写定着体に静電力で転写させる転写手段を有していることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、請求項１乃至３のうちの何れかに記載の画像形成装置において、上記粒子が透明であり、少なくとも画像形成領域の非画像部位に点在するように供給されることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、請求項２又は３に記載の画像形成装置において、上記粒子が透明であり、画像形成領域の略全体に存在するように供給されることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、請求項１乃至５のうちの何れかに記載の画像形成装置において、上記粒子が内部に空気層を有していることを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載の発明では、請求項１乃至３のうちの何れかに記載の画像形成装置において、トナーの色が異なる現像装置を複数有し、これらのトナーのうち最も淡色のトナーを上記粒子として用い、該粒子としてのトナーを画像形成領域の非画像部位に点在するように供給することを特徴とする。
【００１８】
請求項８に記載の発明では、請求項１乃至３のうちの何れかに記載の画像形成装置において、上記粒子の配置が、犯罪防止のための追跡パターンを兼ねることを特徴とする。
【００１９】
請求項９に記載の発明では、請求項１乃至３のうちの何れかに記載の画像形成装置において、上記粒子が磁性体を含有し、該粒子が上記転写定着体に転移しないように磁力で制御することを特徴とする。
【００２０】
請求項１０に記載の発明では、請求項９に記載の画像形成装置において、上記粒子が、上記トナー像を形成する現像装置に収容された二成分現像剤の中のキャリアであることを特徴とする。
【００２１】
請求項１１に記載の発明では、請求項１０に記載の画像形成装置において、現像バイアスと上記現像装置の現像ローラの磁力との関係を調整して上記キャリアの供給量を調整することを特徴とする。
【００２２】
請求項１２に記載の発明では、請求項９乃至１１のうちの何れかに記載の画像形成装置において、所定のタイミングで磁力を調整し、上記像担持体から上記粒子を離脱させることを特徴とする。
【００２３】
請求項１３に記載の発明では、請求項１２に記載の画像形成装置において、磁力を発生する永久磁石を有し、上記磁力の調整が上記永久磁石の移動によってなされることを特徴とする。
【００２４】
請求項１４に記載の発明では、請求項３に記載の画像形成装置において、上記粒子の径は、トナー最大付着厚さよりも大きく、且つ、上記転写定着体への転写時におけるトナーチリの発生を抑制できる大きさに設定されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項１５に記載の発明では、請求項２又は３に記載の画像形成装置において、上記粒子が透明であり、上記粒子を画像形成領域の略全体に供給するポスターモード設定手段を有し、ポスターモードが設定されない場合には、画像形成領域の非画像部位に点在するように供給する通常プリントモードを実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１又は２に記載の発明によれば、転写定着体から像担持体への熱移動を抑制できるので、２次転写定着同時方式においては像担持体へのトナーの固着や感光層の劣化などの問題を抑制でき、３次転写定着同時方式においては一層の省エネを図ることができる。
請求項３に記載の発明によれば、３次転写定着同時方式において、２次転写部位における転写精度を高めることができる。
請求項４に記載の発明によれば、画質に影響を与えることなく伝熱抑制機能を得ることができる。
請求項５に記載の発明によれば、耐水性に優れた高画質化を実現できるとともに、高い伝熱抑制機能を得ることができる。
【００２７】
請求項６に記載の発明によれば、高い伝熱抑制機能を得ることができる。
請求項７に記載の発明によれば、消耗品種を増やすことなく伝熱抑制機能を得ることができる。
請求項８に記載の発明によれば、消耗品量を増やすことなく伝熱抑制機能を得ることができる。
請求項９に記載の発明によれば、消耗品量を極力低減できるとともに、伝熱抑制機能を得ることができる。
【００２８】
請求項１０に記載の発明によれば、消耗品量を増やすことなく通常の画像形成動作を利用して伝熱抑制機能を得ることができる。
請求項１１に記載の発明によれば、伝熱抑制機能を確実に得ることができる。
請求項１２に記載の発明によれば、粒子の滞留によるトラブルを防止できる。
請求項１３に記載の発明によれば、簡易な構成によって粒子を制御できる。
請求項１４に記載の発明によれば、トナーチリを抑制でき、高画質化を実現できる。
請求項１５に記載の発明によれば、ユーザの好みに応じて画質を変えることができ、使用性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の第１の実施形態を図１乃至図５に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて本実施形態における画像形成装置としてのタンデム型のカラー複写機の構成及び動作の概要を説明する。カラー複写機１は、装置本体中央部に位置する画像形成部１Ａと、該画像形成部１Ａの下方に位置する給紙部１Ｂと、画像形成部１Ａの上方に位置する図示しない画像読取部を有している。
画像形成部１Ａには、水平方向に延びる転写面を有する中間転写体としての中間転写ベルト２が配置されており、該中間転写ベルト２の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）による像を担持可能な像担持体としての感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂが中間転写ベルト２の転写面に沿って並置されている。
【００３０】
各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂはそれぞれ同じ方向（反時計回り方向）に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する帯電装置４、光書き込み手段としての書き込み装置５、現像装置６、１次転写装置７、及びクリーニング装置８が配置されている。各符号に付記しているアルファベットは、感光体３と同様、トナーの色別に対応している。各現像装置６には、それぞれのカラートナーが収容されている。
中間転写ベルト２は、駆動ローラ９ａ、転写手段としての転写ブレード９ｂと、従動ローラ１０間に掛け回されて感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂとの対峙位置において同方向に移動可能な構成を有している。従動ローラ１０と対向する位置には、中間転写ベルト２の表面をクリーニングするクリーニング装置１１が設けられている。
感光体３Ｙのベルト移動方向下流側近傍には、後述する透明な粒子を供給する粒子供給装置５０が配置されている。
【００３１】
感光体３Ｙの表面が帯電装置４Ｙにより一様に帯電され、画像読取部からの画像情報に基づいて感光体３Ｙ上に静電潜像が形成される。該静電潜像はイエローのトナーを収容した現像装置６Ｙによりトナー像として可視像化され、該トナー像は所定のバイアスが印加される１次転写装置７Ｙにより中間転写ベルト２上に１次転写される。他の感光体３Ｍ、３Ｃ、３Ｂでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が中間転写ベルト２上に順に転写されて重ね合わせられる。
転写後感光体３上に残留したトナーはクリーニング装置８により除去され、また、転写後図示しない除電ランプにより感光体３の電位が初期化され、次の作像工程に備えられる。
【００３２】
駆動ローラ９ａ、転写ブレード９ｂの近傍には、定着装置１２が設けられている。定着装置１２は、中間転写ベルト２上の画像としての未定着トナー像を転写される転写定着体としての転写定着ローラ１３と、該転写定着ローラ１３とニップＮ（以下、「ニップ」又は「転写ニップ」ともいう）を形成する加圧部材又は対向部材としての加圧ローラ１４を有している。転写定着ローラ１３は鉄等の金属によりパイプ状に形成された芯金上にシリコーンゴム等の弾性層を設け、その表面に離型層がコーティングしてある。
離型層には、トナーを保持し、転写紙等のシート状記録媒体と加圧接触するための離型性が必要であり、また耐熱性、耐久性に優れたものが好ましい。そのため、転写定着ローラ１３の表層は、耐熱離型層（四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、及び四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）等のうち少なくとも一つを成分として含んでいる）で被覆した構成になっている。
【００３３】
転写定着ローラ１３の内部には転写定着ローラ１３上の画像を加熱する加熱手段としてのハロゲンヒータ１５が設けてある。そして、転写定着ローラ１３の表面温度を測定するための非画像領域（ニップ下流部）に設けた図示しないサーミスタから得られる表面温度に基づいてハロゲンヒータ１５のオンオフをコントロールする温度コントローラ（図示しない）を設け、転写定着ローラ１３の温度を制御できるように構成してある。
一方、加圧ローラ１４は、転写定着ローラ１３と同様にアルミニウム等の金属により棒状あるいはパイプ状に形成した芯金１４ａの外周に、硬度が高いシリコーンゴム等の弾性層１４ｂを設け、その表層にテフロン（登録商標）等の離型層を形成してある。
【００３４】
給紙部１Ｂは、記録媒体としての用紙Ｐを積載収容する給紙トレイ１６と、該給紙トレイ１６内の用紙Ｐを最上のものから順に１枚ずつ分離して給紙する給紙コロ１７と、給紙された用紙Ｐを搬送する搬送ローラ対１８と、用紙Ｐが一旦停止され、斜めずれを修正された後転写定着ローラ１３上の画像の先端と搬送方向の所定位置とが一致するタイミングでニップＮに向けて送り出されるレジストローラ対１９を有している。
【００３５】
感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂから中間転写ベルト２上に１次転写されたトナー像Ｔ（以下、単に「トナー」ともいう）は、図示しないバイアス印加手段により転写ブレード９ｂに印加されるバイアス（ＡＣ、パルスなどの重畳を含む）により転写定着ローラ１３に静電気力で、且つ、トナーの軟化による密着力（熱転写）で２次転写される。熱転写のみの転写方式としてもよい。
【００３６】
中間転写ベルト２と転写定着ローラ１３との間には、転写定着ローラ１３から中間転写ベルト２への熱放射（熱移動）を抑制する熱遮蔽部材又は熱移動抑止部材としての断熱プレート２０が設けられている。断熱プレート２０は、中間転写ベルト２から転写定着ローラ１３への２次転写を阻害しない状態で中間転写ベルト２への熱放射を極力抑えるように、開口部を有する形状に形成されており、図示しない定着装置本体、画像形成装置本体のいずれの側に設けてもよい。
中間転写ベルト２の転写定着ローラ１３に対する転写部（転写定着ローラ１３との対向部）と、最も上流側の感光体３Ｂに対する転写部との間には、中間転写ベルト２の熱を奪う冷却部材としての冷却ローラ２１０が設けられている。冷却ローラ２１０は熱伝導率の高い材料で形成されており、中間転写ベルト２に接触して回転し、転写定着ローラ１３からの熱を除去し、各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂｋが熱により劣化することを防止する。
【００３７】
中間転写ベルト２から転写定着ローラ１３に転写されたトナー像ＴはニップＮで用紙Ｐに定着されるまで、転写定着ローラ１３上において単独で加熱される。トナーＴのみを予め加熱する過程が十分に得られるので、トナーＴと用紙Ｐを同時に加熱する従来方式に比べて加熱温度を低くできる。実験の結果、転写定着ローラ１３の温度は１１０〜１２０°Ｃの低温でも十分な画質が得られることが確認された。
【００３８】
本発明のトナーに用いる結着樹脂としては、本発明のトナーの特性を満足するものであれば、以下の組成のものを使用することができる。
例えば、ポリエステル、ポリスチレン、ポリｐ−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン−ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレンーイソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体が挙げられる。
【００３９】
図２に示すように、粒子供給装置５０は、合成樹脂製の透明な粒子５１を収容するケーシング５２と、粒子５１を掬い上げるスポンジローラ５３と、該スポンジローラ５３から粒子５１を受け取る粒子供給ローラ５４と、該粒子供給ローラ５４上の粒子層厚みを規制するブレード５５と、中間転写ベルト２の内側に配置されたバイアスローラ５６等を有している。
粒子５１の材料としては、上記トナーの結着樹脂と同様のものを採用することができる。
図３に示すように、粒子５１は画像形成領域全面に点在するように供給される。非画像部位のみに供給する訳ではないので、アルファベットの大文字（ＡＢＣＤＥＦＧＨＩＪＫＬＭＮ）が形成される画像部位にも点在することになるが、粒子５１は透明であるので画質への影響はない。
粒子５１を画像形成領域全面に点在するように供給するには、ブレード５５による層厚みの規制を調整すればよく、現像ローラによるトナー供給量のバラツキ現象と同様の原理で行うことができる。
バイアスローラ５６に印加するバイアスを調整することによっても点在供給は可能である。
本実施形態では粒子５１を全面に点在させる供給方式としたので、非画像部位のみに供給する場合に比べて構成、制御が容易となる。
【００４０】
転写定着ローラ１３の熱が中間転写ベルト２に伝熱すると、転写定着ローラ１３の温度維持に無駄なエネルギーが発生する。これによって高速機では１００Ｖ１５Ａでの温度維持が困難となり、生産性が低下する。この問題はトナー像がない部分（地肌部、紙間）で顕著である。
オフィス用途の画像形成装置における画像部分は面積率で５〜１０％が大半で、地肌部によって伝熱が必然的に発生する。
【００４１】
図４に示すように、中間転写ベルト２と転写定着ローラ１３との間において、画像部位ではトナーＴにより間隔保持部材（スペーサ）としての機能が得られるので隙間ｇが確保され、断熱機能が得られる。非画像部位においても同様に、粒子５１の存在により隙間ｇが確保され、断熱機能が得られる。
したがって、いわゆる白ベタ等の非画像部位（地肌部）が存在しても、中間転写ベルト２と転写定着ローラ１３が直接接触することはなく、転写定着ローラ１３から中間転写ベルト２への熱移動が抑制される。紙間（画像形成領域と次の用紙の画像形成領域との間）においても同様に直接接触による熱移動は防止される。
粒子５１は、断熱部材としての機能を果たしながらトナーＴと同様に転写定着ローラ１３へ２次転写され、その後用紙Ｐ上にトナーＴと同様に３次転写・定着される。
【００４２】
中間転写ベルト２と転写定着ローラ１３は軽加圧状態で接触している。ここで、「軽加圧」とは、下記の条件下における２次転写ニップ加圧力をいう。
２次転写ニップ加圧力＜ギャップ粒子（粒子５１、トナーＴ）を転写定着ローラ１３の表面に埋没させる力＜ギャップ粒子を破壊する力
【００４３】
また、本実施形態では、図５に示すように、粒子５１の径ｔ２は、トナー最大付着厚さｔ１よりも大きく、且つ、転写定着ローラ１３への転写時におけるトナーチリの発生を抑制できる大きさに設定されている。具体的には、粒子５１の粒径はトナー最大付着厚さｔ１の２倍以下（ｔ１＋５０μｍ以下）としている。
粒子５１が大きすぎると断熱性は向上するが、トナーの転写チリが増加し画質が劣化する。上述のように転写定着ローラ１３への転写は、熱転写に加えて静電気力も利用している。これは、トナー像の表層は熱転写により転写が可能であるが、下層は静電転写によるところが大きいからである。
静電転写の場合にはギャップｇが大きすぎるとトナーのチリが発生するため、これを抑制するための上限値が必要となる。この値は条件に応じて実験により最適値を求めることができ、上記値は一例である。
【００４４】
粒子５１を画像形成領域略全面に密に供給（配置）するようにしてもよい（第２の実施形態）。このようにした場合、最も熱移動を抑制することができる。これに加えて、光沢性が高く、色再現範囲も広い銀塩写真のような高画質が得られる。また、紙表面が透明樹脂で覆われることになるので、ポスターなど耐水性に優れた印刷物を得ることができる。すなわち、粒子５１の供給量を調整するだけで特殊用途への対応が可能となる。
図６に、各種粒径の粒子を０から１００％の面積占有率で配置した場合の断熱効果の実験結果を示す。
１００％は当然であるが高い断熱性を示す。また、同じ占有面積率では粒子の径が大きい程損失電力は少ない。透明トナーを用いて写真画像のような全面光沢の画像であれば、最も省エネが達成されることになる。
【００４５】
図７に示すように、例えば画像形成装置の操作パネル７０に、透明な粒子５１を画像形成領域の略全体に供給するポスターモード（写真モード）設定手段としてのポスターモード設定キー７１を設け、ユーザが任意に選択できるようにしてもよい（第３の実施形態）。
ポスターモード設定キー７１が押されると、液晶表示部７２に例えば「ポスターモードを実行します。」という旨の表示がなされる。
ポスターモード設定手段７１が押されない場合には、粒子５１を画像形成領域の非画像部位に点在するように供給する通常プリントモードが実行される。
【００４６】
粒子５１としては、図８に示すように、内部に空気層５７を有する構成としてもよい（第４の実施形態）。このようにすれば、中間転写ベルト２と転写定着ローラ１３間の隙間ｇにおける空気層の比率を高めることができるので、熱移動をさらに抑制することができる。
現在カラー画像形成に用いられるトナーのうち、最も淡色であるイエロートナーは、非画像部位に点在させても視認することは困難で、画質に影響を与えない。
この観点から、画質に影響を及ぼさない最も淡色のトナー（ここではイエロートナー）を粒子５１として用いてもよい（第５の実施形態）。
本実施形態では、感光体３Ｙへの潜像形成時に、非画像部位にも粒子（イエロートナー）の点在パターンが書き込まれ、現像装置６Ｙにより所定の画像と共に現像される。
このように既存の画像形成手段を用いることとすれば、透明粒子を用いる場合に比べ、消耗品種を増やすことがなく、且つ、粒子５１の供給装置を新たに設ける必要がないので構成の容易化、低コスト化を実現できる。
紙間における伝熱抑制においても同様に画像形成手段を利用することができる。
【００４７】
透明粒子を用いる場合、上記淡色トナーを用いる場合の何れにおいても、従来より取り入れられている有価証券などの犯罪防止の追跡パターン(どのメーカあるいはロットの機械でコピープリントしたかが解析可能)を、粒子５１の配置が兼ねるようにしてもよい（第６の実施形態）。
この場合、本来必要なものとして粒子５１が消費されるため、消耗品量をほとんど増やすことなく伝熱を低減できる利点を有している。
【００４８】
次に、図９及び図１０に基づいて第７の実施形態を説明する。なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する（以下の他の実施形態において同じ）。
図１の構成と異なるのは、転写定着ローラ１３を反射板を有する加熱源５８により外部から加熱する点、転写定着ローラ１３の放熱を抑制するためにプレート５９で覆っている点、ニップに進入する前の用紙Ｐの表面を加熱する記録媒体加熱手段としてのヒータ２５を設けた点、転写ブレード９ｃの近傍に磁力源としての永久磁石６０を矢印６１方向に移動可能に配置した点等である。
【００４９】
また、本実施形態における粒子５１’は磁性体を含有するものであり、磁力によってその挙動を制御できるものである。したがって、粒子５１’は磁性体そのものであってもよい。以下、粒子５１’を「磁性粒子」ともいう。
本実施形態では、磁性粒子５１’として、二成分現像剤を用いた画像形成において通常の現像工程で現像装置から流出するキャリアを利用している。すなわち、二成分現像ではいわゆる「キャリア付着」という現象があり、少量のキャリアが流出することを避けられないため、流出したキャリアをそのまま磁性粒子５１’として利用しようというものである。
図９に示すように、中間転写ベルト２上に供給される磁性粒子５１’は２次転写部位のベルト移動方向上流側近傍に磁力で留まる。永久磁石６０の磁力は、磁性粒子５１’が転写定着ローラ１３へ転写されるのを阻止可能な大きさに設定されている。
２次転写部位における磁性粒子５１’の量は時間の経過とともに増加するが、定期的に永久磁石６０を図中左側に移動させて磁力を弱め、又は消失させることにより磁性粒子５１’が必要以上に滞留しないようにしている。すなわち、永久磁石６０の移動により２次転写部位における磁性粒子５１’の量を調整することができる。
【００５０】
永久磁石６０の移動制御は、図１０に示す制御手段６３により、例えばソレノイド等の磁石移動手段６８を介してなされる。
制御手段６３は、Ｉ／Ｏインターフェース６４、ＣＰＵ６５、ＲＯＭ６６、ＲＡＭ６７を有するマイクロコンピュータであり、ＲＯＭ６６又はＲＡＭ６７には、予め実験等により求められた、永久磁石６０を移動させるための最適時間間隔（例えば所定の通紙枚数間隔）が記憶されている。
磁力が弱められると、磁性粒子５１’は間隔保持部材としての役目を終えて中間転写ベルト２上から自重で下方に落下し、受け部材６２に収容される。
【００５１】
二成分現像のキャリアを用いることで消耗品の種類を増やすことがない。その粒径は２０〜５０μｍで確認したが、５０μｍ以下であれば、画質への影響は極めて少ないことを確認した。磁性粒子５１’は回収されるため、透明性は要求されない。
粒子５１’の点在配置において、キャリアの量が少ない場合には、現像バイアスを強めにするとともに、現像装置の現像ローラのマグネット力を相対的に弱くし、トナーとともにキャリアが感光体へ移動するように調整し、キャリアの流出量を意図的に多くすればよい。
また、現像装置から出るキャリアを利用せずに、磁性体を含有し、又は磁性体そのものである粒子５１’を専用の供給装置により別途供給するようにしてもよい。
【００５２】
上記各実施形態では、像担持体を無端ベルト状の中間転写ベルト２としたが、図１１に示すように円筒状の中間転写体２６を用いる構成においても同様に実施することができる（第８の実施形態）。
また、図１２に示すように、ベルト状の転写定着体４１を用いる構成においても同様に実施することができる（第９の実施形態）。転写定着体４１は、内部にハロゲンヒータ３２を有する加熱ローラ３３と、芯金４２ａ及び弾性層４２ｂを有するローラ４２と、加熱ローラ３３とローラ４２に掛け回した転写定着ベルト４３を有している。
芯金４４ａ及び弾性層４４ｂを有する加圧ローラ４４のローラ４２に対する圧接によりニップＮが形成され、加圧ローラ４４に対する転写定着ベルト４３の張力により弱加圧部Ｎａが形成される。図１２において、符号７３は駆動ローラを示す。
また、上記各実施形態では「３次転写定着同時方式」での例を示したが、特許文献１に開示されるような「２次転写定着同時方式」においても同様に実施することができる。この場合、粒子は感光体と中間転写体（中間転写ベルト）との間に供給される。具体的には、粒子供給装置５０は、ベルト移動方向最上流側に位置する感光体よりも上流に配置される。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施形態における画像形成装置の概要側面図である。
【図２】粒子供給装置の概要断面図である。
【図３】透明な粒子を全面に点在させた状態の出力紙の平面図である。
【図４】２次転写部位における伝熱低減機能を示す図である。
【図５】トナー層の厚みに対する粒子の大きさを示す図である。
【図６】粒子占有面積率と損失電力の関係を示すグラフである。
【図７】第３の実施形態におけるポスターモード設定手段を示す概要平面図である。
【図８】第４の実施形態における粒子の概要断面図である。
【図９】第７の実施形態における要部正面図である。
【図１０】第７の実施形態における制御ブロック図である。
【図１１】第８の実施形態における要部正面図である。
【図１２】第９の実施形態における要部正面図である。
【符号の説明】
【００５４】
２ 像担持体としての中間転写ベルト
６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂ 現像装置
１３ 転写定着体としての転写定着ローラ
１４ 対向する部材としての加圧ローラ
５１、５１’ 粒子
５７ 空気層
６０ 永久磁石
７１ ポスターモード設定手段
Ｐ 記録媒体としての用紙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上のトナー像を加熱された転写定着体に転写するとともに、該転写定着体とこれに対向する部材により形成されるニップに記録媒体を通して定着を行う画像形成装置において、
上記像担持体と上記転写定着体との間に粒子を介在させ、上記転写定着体から上記像担持体への熱伝導を低減させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
上記像担持体が中間転写体であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像形成装置において、
上記トナー像を上記転写定着体に静電力で転写させる転写手段を有していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちの何れかに記載の画像形成装置において、
上記粒子が透明であり、少なくとも画像形成領域の非画像部位に点在するように供給されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項２又は３に記載の画像形成装置において、
上記粒子が透明であり、画像形成領域の略全体に存在するように供給されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちの何れかに記載の画像形成装置において、
上記粒子が内部に空気層を有していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１乃至３のうちの何れかに記載の画像形成装置において、
トナーの色が異なる現像装置を複数有し、これらのトナーのうち最も淡色のトナーを上記粒子として用い、該粒子としてのトナーを画像形成領域の非画像部位に点在するように供給することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１乃至３のうちの何れかに記載の画像形成装置において、
上記粒子の配置が、犯罪防止のための追跡パターンを兼ねることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１乃至３のうちの何れかに記載の画像形成装置において、
上記粒子が磁性体を含有し、該粒子が上記転写定着体に転移しないように磁力で制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の画像形成装置において、
上記粒子が、上記トナー像を形成する現像装置に収容された二成分現像剤の中のキャリアであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の画像形成装置において、
現像バイアスと上記現像装置の現像ローラの磁力との関係を調整して上記キャリアの供給量を調整することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のうちの何れかに記載の画像形成装置において、
所定のタイミングで磁力を調整し、上記像担持体から上記粒子を離脱させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の画像形成装置において、
磁力を発生する永久磁石を有し、上記磁力の調整が上記永久磁石の移動によってなされることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項３に記載の画像形成装置において、
上記粒子の径は、トナー最大付着厚さよりも大きく、且つ、上記転写定着体への転写時におけるトナーチリの発生を抑制できる大きさに設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
請求項２又は３に記載の画像形成装置において、
上記粒子が透明であり、上記粒子を画像形成領域の略全体に供給するポスターモード設定手段を有し、ポスターモードが設定されない場合には、画像形成領域の非画像部位に点在するように供給する通常プリントモードを実行することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
像担持体上のトナー像を加熱された転写定着体に転写するとともに、該転写定着体とこれに対向する部材により形成されるニップに記録媒体を通して定着を行う画像形成装置において、
上記像担持体と上記転写定着体との間に粒子を介在させ、上記転写定着体から上記像担持体への熱伝導を低減させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
上記像担持体が中間転写体であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像形成装置において、
上記トナー像を上記転写定着体に静電力で転写させる転写手段を有していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちの何れかに記載の画像形成装置において、
上記粒子が透明であり、少なくとも画像形成領域の非画像部位に点在するように供給されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項２又は３に記載の画像形成装置において、
上記粒子が透明であり、画像形成領域の略全体に存在するように供給されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちの何れかに記載の画像形成装置において、
上記粒子が内部に空気層を有していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１乃至３のうちの何れかに記載の画像形成装置において、
トナーの色が異なる現像装置を複数有し、これらのトナーのうち最も淡色のトナーを上記粒子として用い、該粒子としてのトナーを画像形成領域の非画像部位に点在するように供給することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１乃至３のうちの何れかに記載の画像形成装置において、
上記粒子の配置が、犯罪防止のための追跡パターンを兼ねることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１乃至３のうちの何れかに記載の画像形成装置において、
上記粒子が磁性体を含有し、該粒子が上記転写定着体に転移しないように磁力で制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の画像形成装置において、
上記粒子が、上記トナー像を形成する現像装置に収容された二成分現像剤の中のキャリアであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の画像形成装置において、
現像バイアスと上記現像装置の現像ローラの磁力との関係を調整して上記キャリアの供給量を調整することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のうちの何れかに記載の画像形成装置において、
所定のタイミングで磁力を調整し、上記像担持体から上記粒子を離脱させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の画像形成装置において、
磁力を発生する永久磁石を有し、上記磁力の調整が上記永久磁石の移動によってなされることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項３に記載の画像形成装置において、
上記粒子の径は、トナー最大付着厚さよりも大きく、且つ、上記転写定着体への転写時におけるトナーチリの発生を抑制できる大きさに設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
請求項２又は３に記載の画像形成装置において、
上記粒子が透明であり、上記粒子を画像形成領域の略全体に供給するポスターモード設定手段を有し、ポスターモードが設定されない場合には、画像形成領域の非画像部位に点在するように供給する通常プリントモードを実行することを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−１１２１２（Ｐ２００７−１１２１２Ａ）
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１９５０２０（Ｐ２００５−１９５０２０）
【出願日】平成１７年７月４日（２００５．７．４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月４日（２００５．７．４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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