画像形成装置
【課題】より高速なプロセス線速に対応できるとともに、高速なウォームアップを実現でき、しかも消費電力を少なく保ちながら、加熱手段から発生した熱が画像形成手段に伝播しにくく、画像形成手段でトナーが溶融して固着するといった不具合が発生することを防止する。
【解決手段】エンドレスベルト状の像担持体３５が走行可能に支持されている。その像担持体の走行方向に沿って、像担持体が担持するトナー像を形成する画像形成手段１００と、像担持体が担持するトナー像を加熱溶融する加熱手段４０と、その加熱手段で加熱溶融したトナー像を記録媒体Ｐに圧接して転写定着する加圧手段４２とが順に備えられている。そのような画像形成装置において、加熱手段４０が、画像形成手段１００の上方で、像担持体３５に接触または近接して配置されている。
【解決手段】エンドレスベルト状の像担持体３５が走行可能に支持されている。その像担持体の走行方向に沿って、像担持体が担持するトナー像を形成する画像形成手段１００と、像担持体が担持するトナー像を加熱溶融する加熱手段４０と、その加熱手段で加熱溶融したトナー像を記録媒体Ｐに圧接して転写定着する加圧手段４２とが順に備えられている。そのような画像形成装置において、加熱手段４０が、画像形成手段１００の上方で、像担持体３５に接触または近接して配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリまたはそれらの複合機など、電子写真プロセスを用いて、用紙、ＯＨＰフィルム等の記録媒体にトナー像を形成する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式画像形成装置の定着装置にあっては、感光体表面にトナー像を形成し、このトナー像を記録媒体上に転写した後、定着装置にてトナー像を記録媒体に定着させる方式のものが一般的に使用されている。また、近年、感光体上のトナー像を中間転写ベルト上に一次転写した後、記録媒体上に二次転写し、その二次転写後のトナー像を加熱して記録媒体上に転写定着する方式のものも実用化されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示されている画像形成装置では、図８に示すように、表面にトナー像が現像された感光体１を備え、駆動ローラを兼用した転写ローラ２により感光体１上に現像された各色トナー像が順次中間転写ベルト３上に転写される。中間転写ベルト３は、転写ローラ２、ベルトテンションローラを兼ねる従動ローラ４、およびサーマルヒータ５との間に巻きかけられており、サーマルヒータ５の対向位置には中間転写ベルト３を介して加圧ローラ６が離接可能に配置されている。
【０００４】
加圧ローラ６は、中間転写ベルト３上に各色トナー像が転写されている間は中間転写ベルト３から離れており、中間転写ベルト３上へのトナー像の転写工程が完了した後、中間転写ベルト３に圧接するようになっている。そして、サーマルヒータ５と加圧ローラ６の圧接部（定着ニップ部）に記録紙７を搬送し、サーマルヒータ５の熱と加圧ローラ６による圧力とにより、多色トナー像が記録紙７上に転写定着される。
【０００５】
しかしながら、このような構成の画像形成装置において、十分な定着強度を得ようとした場合、トナーと記録紙７の界面温度を十分上昇させる必要がある。特にカラー画像のように多色トナーにより多層に形成されたトナー像の場合、トナーと記録紙界面まで十分熱を伝達させるために定着ニップ部で長い加熱時間が必要となり、定着速度の高速化には限界がある。
【０００６】
また、カラー画像のように層厚の異なるトナー像が混在した多層のトナー像の定着強度を満足させるように加熱した場合、単層のトナーからなる画像部分が加熱過多となり、いわゆる高温オフセットが発生する。逆に、定着条件を単層のトナー画像に合わせた場合には、多層のトナーからなる画像部分が熱不足となり、定着不良となる。さらに、トナーの定着性能はサーマルヒータ５の温度だけでなく加圧ローラ６の温度にも依存するため、ウォームアップ直後や連続通紙時等使用条件が変わると定着性能がばらつきやすい。また、記録紙７の種類（普通紙、封筒、はがき、ＯＨＰ、ラベル紙等）や厚さ（坪量）によっても定着性能がばらついてしまう。
【０００７】
上記のような問題に対して、特許文献２に開示されている画像形成装置によれば、図９に示すように、画像形成手段としての４組の可視像形成ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄおよび転写定着ユニット１１を備え、転写定着ユニット１１は、像担持ベルトとしての中間転写ベルト１２、加熱手段としての加熱ローラ１３、定着ローラ１４、加圧ローラ１５、テンションローラ１６、クリーニングローラ１７を備えている。
【０００８】
中間転写ベルト１２は、加熱ローラ１３とテンションローラ１６間に張り渡され、この中間転写ベルト１２の回転方向における加熱ローラ１３の下流側には、一対のローラとしての定着ローラ１４と加圧ローラ１５が中間転写ベルト１２を挟んで対向して圧接されている。さらに、中間転写ベルト１２の回転方向における定着ローラ１４と加圧ローラ１５との配設位置の下流側には、クリーニングローラ１７がテンションローラ１６に対して中間転写ベルト１２を挟んで対向配置されている。クリーニングローラ１７は、テンションローラ１６に対して所定の圧力で押圧されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平８−４４２２０号公報
【特許文献２】特許第３５３９５３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のような構成によれば、加熱ローラ１３に中間転写ベルト１２を巻き付けてトナー像を加熱する部分の長さを長く確保でき、トナー像の層厚に関係なく均一に短時間でトナー像を溶融することができるという利点がある。しかしながら、熱源を有する加熱ローラ１３によりトナーを溶融する方式であるため、熱容量の大きな金属製のローラを加熱するために余分な熱量が必要であり、そのためにウォームアップに要する時間が長くなり、また加熱手段によって消費される必要電力が増大するという問題があった。
【００１１】
そこで、この発明の第１の目的は、このような問題を解決するためになされたものであり、少なくとも像担持体と画像形成手段と加熱手段と加圧手段とを備えた画像形成装置にあって、より高速なプロセス線速に対応できるとともに、高速なウォームアップを実現でき、しかも消費電力を少なく保ちながら、加熱手段から発生した熱が画像形成手段に伝播しにくく、画像形成手段でトナーが溶融して固着するといった不具合が発生することを防止することにある。
【００１２】
この発明の第２の目的は、加熱手段の熱を効果的に利用しながら、トナーの定着性を向上させることにある。
【００１３】
この発明の第３の目的は、像担持体に残存する熱が画像形成手段に伝播されにくくし、画像形成手段の感光体の感光特性に影響を与える不具合の発生を防止することにある。
【００１４】
この発明の第４の目的は、付着したオフセットトナーや紙粉などを除去できるようにして、ノイズの少ない高画質な定着画像を得ることにある。
【００１５】
この発明の第５の目的は、加熱手段からの熱が画像形成手段に伝播されにくくし、画像形成手段の感光体の感光特性に与える影響を軽減することにある。
【００１６】
この発明の第６の目的は、トナー像を形成した像担持体をより効果的に加熱して、ウォームアップに要する時間をさらに短縮することにある。
【００１７】
この発明の第７の目的は、トナー像を転写定着する前の記録媒体に所定の熱量を与えて、加熱手段の上方への発熱を効果的に利用しながら、トナーの定着性を向上させることにある。
【００１８】
この発明の第８の目的は、画像形成装置全体としての高さを低くし、装置の小型化の実現を可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
このため、請求項１に記載の発明は、上述した第１の目的を達成すべく、
エンドレスベルト状の中間転写ベルト等の像担持体が走行可能に支持されて、その像担持体の走行方向に沿って、
前記像担持体が担持するトナー像を形成する画像形成手段と、前記像担持体が担持するトナー像を加熱溶融する加熱手段と、その加熱手段で加熱溶融したトナー像を記録媒体に圧接して転写定着する加圧手段とが順に備えられている複写機、プリンタ、ファクシミリまたはそれらの複合機などの画像形成装置において、
前記加熱手段が、前記画像形成手段の上方で、前記像担持体に接触または近接して配置されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、上述した第２の目的を達成すべく、請求項１に記載の画像形成装置において、前記加熱手段の上方に、記録媒体を順次前記加圧手段位置に向けて供給する記録媒体供給部が設置されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、上述した第３の目的を達成すべく、請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記像担持体を冷却するヒートシンク等の冷却手段が、前記像担持体の走行方向に沿って、前記加圧手段位置の下流側であって、前記画像形成手段位置の上流側に設置されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項４に記載の発明は、上述した第４の目的を達成すべく、請求項１ないし３のいずれか１に記載の画像形成装置において、転写定着後の前記像担持体上の残存トナーを除去するクリーニングローラ等の清掃手段が、前記像担持体の走行方向に沿って、前記加圧手段位置の下流側であって、前記画像形成手段位置の上流側に設置されていることを特徴とする。
【００２３】
請求項５に記載の発明は、上述した第５の目的を達成すべく、請求項１ないし４のいずれか１に記載の画像形成装置において、前記加熱手段と前記画像形成手段との間に、ポリスチレンフォーム等の断熱手段が設置されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項６に記載の発明は、上述した第６の目的を達成すべく、請求項１ないし５のいずれか１に記載の定着装置において、前記像担持体を挟んで、前記像担持体の作像面側に前記加熱手段が配置され、反対の被作像面側に別の加熱手段が配置されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項７に記載の発明は、上述した第７の目的を達成すべく、請求項１ないし６のいずれか１に記載の画像形成装置において、記録媒体を順次前記加圧手段位置に向けて供給する記録媒体供給部と、前記加熱手段との間に、伝熱手段が設置されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、上述した第８の目的を達成すべく、請求項１ないし７のいずれか１に記載の画像形成装置において、前記画像形成装置本体の上部に、記録媒体を順次前記加圧手段位置に向けて供給する記録媒体供給部が設置され、その記録媒体供給部上に重ねて、転写定着後の記録媒体を排出する記録媒体排紙部が設置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１に記載の発明によれば、エンドレスベルト状の像担持体が走行可能に支持されており、その像担持体の走行方向に沿って、像担持体が担持するトナー像を形成する画像形成手段と、像担持体が担持するトナー像を加熱溶融する加熱手段と、その加熱手段で加熱溶融したトナー像を記録媒体に圧接して転写定着する加圧手段とが順に備えられているので、従来のようなトナーの加熱溶融と記録媒体への定着を同時に行う構成の画像形成装置に比べ、より高速のプロセス線速に対応できる。また、熱容量の小さな像担持体上でトナーを加熱する方式としたことにより、従来のような定着ローラの内部に加熱手段を内包した構成の画像形成装置と比較して、高速なウォームアップを実現でき、消費電力を少なくすることができる。
【００２８】
さらに、この請求項１に記載の発明によれば、独立に設けた加熱手段が、画像形成手段の上方で、像担持体に接触または近接して配置されているので、加熱手段から発生した熱が画像形成手段に伝播しにくく、画像形成手段でトナーが溶融して固着するといった不具合が発生することを防止することができる。
【００２９】
請求項２に記載の発明によれば、加熱手段の上方に、記録媒体を順次加圧手段位置に向けて供給する記録媒体供給部が設置されているので、トナー像を転写定着する前の記録媒体に所定の熱量を与えておくことが可能であり、加熱手段の上方への発熱を効果的に利用しながら、トナーの定着性を向上させることができる。また、記録媒体供給部の最下層に位置する記録媒体から順次搬送することによって、印刷前の記録媒体の含水分量を安定に低下させることが可能であり、定着時の高温による記録媒体中の水分蒸発がもたらす結露現象や、記録媒体搬送時の搬送力偏差によって記録媒体に生ずるしわなどの、印刷品質の不良の発生を防止することができる。
【００３０】
請求項３に記載の発明によれば、像担持体を冷却する冷却手段が、像担持体の走行方向に沿って、加圧手段位置の下流側であって、画像形成手段位置の上流側に設置されているので、記録媒体に転写定着されたトナー像の表面が、像担持体の表面にならって平滑化され、高光沢の定着画像を得ることができる。また、像担持体は、画像形成手段位置に戻るまでに十分冷却されるため、加熱手段によって熱せられて像担持体に残存する熱が画像形成手段に伝播されにくくし、画像形成手段の感光体の感光特性に影響を与える不具合の発生を防止することができる。
【００３１】
請求項４に記載の発明によれば、転写定着後の像担持体上の残存トナーを除去する清掃手段が、像担持体の走行方向に沿って、加圧手段位置の下流側であって、画像形成手段位置の上流側に設置されているので、記録媒体のジャム等により未定着のトナーが像担持体表面にオフセットした場合でも、付着したオフセットトナーや紙粉などを清掃することが可能となり、ノイズの少ない高画質な定着画像を得ることができる。
【００３２】
請求項５に記載の発明によれば、加熱手段と画像形成手段との間に、断熱手段が設置されているので、断熱手段で遮って加熱手段からの熱が画像形成手段に伝播されにくくし、画像形成手段の感光体の感光特性に与える影響を軽減することができる。
【００３３】
請求項６に記載の発明によれば、像担持体を挟んで、像担持体の作像面側に加熱手段が配置され、反対の被作像面側に別の加熱手段が配置されているので、トナー像を形成した像担持体をより効果的に加熱して、ウォームアップに要する時間をさらに短縮することができる。
【００３４】
請求項７に記載の発明によれば、記録媒体を順次加圧手段位置に向けて供給する記録媒体供給部と、加熱手段との間に、伝熱手段が設置されているので、トナー像を転写定着する前の記録媒体に所定の熱量を与えておくことが可能であり、加熱手段の上方への発熱を効果的に利用しながら、トナーの定着性を向上させることができる。また、このとき記録媒体供給部の最下層に位置する記録媒体から順次搬送すると、印刷前の記録媒体の含水分量を安定に低下させることが可能であり、定着時の高温による記録媒体中の水分蒸発がもたらす結露現象や、記録媒体搬送時の搬送力偏差によって記録媒体に発生するしわといった、印刷品質の不良を防止することができる。
【００３５】
請求項８に記載の発明によれば、画像形成装置本体の上部に、記録媒体を順次加圧手段位置に向けて供給する記録媒体供給部が設置され、その記録媒体供給部上に、転写定着後の記録媒体を排出する記録媒体排紙部が設置されているので、一連の印刷プロセスによって記録媒体供給部の記録媒体が減った分だけ記録媒体排出部には印刷物が排出されるため、全体としての記録媒体の高さは常に一定であり、供給部と排出部に記録媒体を積載するトレイをそれぞれ独立に配置する従来技術と比較して、画像形性装置全体としての高さを低くし、装置の小型化を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の最良形態につき説明する。
図１には、この発明に係る電子写真方式の複写機やプリンタなどの画像形成装置の全体概念構成を示す。本例に係る画像形成装置は、画像形成装置本体６００に、画像を形成する画像形成手段１００、転写定着手段２００、記録媒体を画像形成手段１００に供給する記録媒体供給部３００、画像形成手段１００を通過した後の記録媒体をスタックする記録媒体排出部４００、書き込みユニット５００などを設けて構成されている。
【００３７】
画像形成手段１００には、ブラックＢ、シアンＣ、マゼンタＭ、イエロＹの４つの作像ステーションが設けられている。各作像ステーションは、異なる色のトナーを収納するだけでそれぞれ同一の構成を有している。すなわち、ブラックＢの作像ステーションで説明すると、この例ではドラム状の感光体３０が備えられ、その感光体３０まわりに、帯電装置３１、現像装置３２、クリーニング装置３３などが配置されている。
【００３８】
そして、感光体３０の図中時計まわりの回転とともに、帯電装置３１によって表面を所定の電位に帯電させる。その後、書き込みユニット５００から、図示しない読み取り装置にて読み取った画像情報に応じて光変調したレーザ光Ｌが照射され、帯電させた感光体３０の表面をこのレーザ光Ｌで露光することによって感光体３０の表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置３２位置を通るときトナーが付着されてトナー像として顕像化され、転写定着手段２００における転写装置３４により、像担持体としてのエンドレスベルト状の中間転写ベルト３５上に転写される。トナー像転写後の感光体３０の表面は、クリーニング装置３３によってトナーを除去することにより清掃される。
【００３９】
転写定着手段２００の中間転写ベルト３５は、定着ローラ３６と、テンションローラ３７、３８、３９に張架されており、図示しない駆動モータによって図中の矢印方向に走行可能に支持されるようになっており、各色の可視像を表面に順次重ねて転写することで、その上にフルカラー画像が形成されて担持される。
【００４０】
像担持体である中間転写ベルト３５の走行方向に沿って、上述した画像形成手段１００とともに、板状の加熱手段４０と、加圧手段４２とが備えられている。板状の加熱手段４０は、画像形成手段１００の上方で、中間転写ベルト３５外面の作像面に対向して近接して設けられている。そして、形成されたフルカラー画像は、中間転写ベルト３５の駆動にともなって加熱手段４０で加熱されて溶融され、さらに中間転写ベルト３５を挟んで定着ローラ３６に対向配置された加圧ローラ４１から受ける圧力の作用によって、記録媒体供給部３００から供給される記録媒体Ｐの表面にトナー像が圧接されて転写定着される。定着ローラ３６と加圧ローラ４１の一対のローラからなる加圧手段４２を通った記録媒体Ｐは、排出ローラ対４３によって搬送され、矢印Ａで示すように記録媒体排出部４００へと排出されて、そこにスタックされる。
【００４１】
中間転写ベルト３５は、金属ニッケル製の無端状ベルト基材の外周面に離型層としてシリコーンゴムを被覆した構成である。なお、中間転写ベルト３５の構成は、これに限定されるものではなく、例えばポリイミド製ベルト基材に離型層としてシリコーンゴム層を被覆した構成のものなども使用可能である。また、中間転写ベルト３５には、図示しない温度センサが配設されており、中間転写ベルト３５の表面温度を検知し、加熱手段４０への通電のＯＮ−ＯＦＦを制御することで、中間転写ベルト３５の表面温度を所定の温度に維持するようになっている。
【００４２】
加熱手段４０としては、中間転写ベルト３５の駆動方向における長さが２２０ｍｍのアルミニウム板の裏に、シリコンラバーヒータをつけたものを用い、中間転写ベルト３５表面との間隔を５ｍｍに保って配置されている。加熱温度は、直下の中間転写ベルト３５の表面がガラス転位温度以上、（この例では１７０℃）となるように設定、制御されている。加熱手段４０としては、この他に、ハロゲンランプやセラミックヒータなども用いることもできる。
【００４３】
また、例えばこの例において、中間転写ベルト３５の外周面側に配置している加熱手段４０を、中間転写ベルト３５の内周面側の被作像面に高摺動性の部材とともに接触させて配置することも可能である。このように配置することで、加熱手段４０のトナーへの伝熱効率が向上するが、経時における中間転写ベルト３５の磨耗などの不具合が起こり得るため、加熱手段４０の形状や配置については、トナーのガラス転位温度や記録媒体のプロセス線速、中間転写ベルトの熱取得度や耐磨耗性といった材料特性に応じて決定し、必要熱量を過不足なく供給できる位置、長さに設定されることが望ましい。
【００４４】
定着ローラ３６は、中間転写ベルト３５の内周面側に配設されており、アルミニウム製芯金上にシリコーンゴムからなる耐熱弾性層が設けられた構成となっている。また、加圧ローラ４１は、アルミニウム製芯金表面にフッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン）からなる離型層が設けられた構成となっている。なお、定着ローラ３６、加圧ローラ４１の芯金材料としては、アルミニウムに限定されるものではなく、例えば炭素鋼など高剛性の材料を適宜使用することができる。さらに、テンションローラ３７、３８、３９は、アルミニウム製芯金上にシリコーンゴムからなる被覆層が設けられた構成であり、中間転写ベルト３５がたるまないように所定の張力が付与されている。
【００４５】
そして、定着ローラ３６と加圧ローラ４１からなる一対のローラによって構成された加圧手段４２は、加圧ローラ４１を付勢するための図示しない加圧装置により所定の加圧力（この例では１８０Ｎ）で押圧され、定着ニップ部Ｎを形成している。このようにして、加熱手段４０による加熱部Ｈと、定着ニップ部Ｎとが独立となるような構成とすることで、加熱部Ｈの幅（加熱幅）ＷＨが、定着ニップ部Ｎの幅（定着ニップ幅）ＷＮよりも長くなるように設定することが可能となる。
【００４６】
この結果、従来のようなトナーの加熱溶融と記録媒体Ｐへの定着を同時に行う構成の画像形成装置に比べ、より高速のプロセス線速に対応できる。また、熱容量の小さな中間転写ベルト３５上でトナーを加熱する方式としたことにより、従来のような定着ローラの内部に加熱手段を内包した構成の画像形成装置と比較して、瞬間的なウォームアップを実現している。さらには、独立に設けた加熱手段４０を画像形成手段１００よりも上方に配置したことにより、加熱手段４０から発生した熱は、上方に向かい、画像形成手段１００には伝播しにくく、画像形成手段１００でトナーが溶融して固着するといった不具合が発生することを防止することが可能となる。
【００４７】
ところで、図示するように、加熱手段４０の上方には、記録媒体Ｐを順次加圧手段４２位置に向けて供給する記録媒体供給部３００が設置されている。よって、トナー像を転写定着する前の記録媒体Ｐに所定の熱量を与えておくことが可能であり、加熱手段４０の上方への発熱を効果的に利用しながら、トナーの定着性を向上させることができる。また、記録媒体供給部３００の最下層に位置する記録媒体Ｐから順次搬送することによって、印刷前の記録媒体Ｐの含水分量を安定に低下させることが可能であり、定着時の高温による記録媒体Ｐ中の水分蒸発がもたらす結露現象や、記録媒体Ｐの搬送時の搬送力偏差によって記録媒体Ｐに生ずるしわといった、印刷品質の不良の発生を防止することができる。
【００４８】
図２には、この発明に係る画像形成装置の他例を示す。この図２に示す例においては、図１の対応部分に使用した符号をそのまま使用し、詳しい説明を省略する。
この例では、中間転写ベルト３５の走行方向に沿って、加圧手段４２位置の下流側であって、画像形成手段１００位置の上流側に、中間転写ベルト３５を冷却する冷却手段としてヒートシンク４５が設置されている。ヒートシンク４５の材料は、銅やアルミニウム等の金属が望ましいが、それに限らず熱伝導率の高い材料を選定することが可能である。また、ヒートシンク４５は、空気流の中に位置しており、その空気流によって空冷される。空気流は、図示しない送風器によって作られる。
【００４９】
トナーは、ヒートシンク４５により軟化点以下に冷却されることで凝集固化し、記録媒体Ｐとの間に強い接着力が生じる。そのため、曲率半径の小さな支持ロール３７が配置された位置において、記録媒体Ｐがそれ自体の剛性によって中間転写ベルト３５からトナーとともに分離され、カラー画像が形成される。記録媒体Ｐに転写定着されたトナー像の表面は、中間転写ベルト３５の表面にならい平滑化されるため、高光沢の定着画像が得られる。また、中間転写ベルト３５は、画像形成手段１００位置に戻るまでに十分冷却されるため、感光体３０の感光特性に影響を与える不具合が発生しにくい。
【００５０】
なお、冷却手段としてはヒートシンク４５以外にも、冷却ファンを設置し、冷却ファンの付近に外気を取り入れるためのダクトを配設して、中間転写ベルト３５を直接空冷する方式や、ラジエータを配設して中間転写ベルト３５を水冷する方式など、設置スペースや、冷却効率などを考慮して適宜選定することができる。
【００５１】
図３には、この発明に係る画像形成装置のさらに他例を示す。この図３に示す例においても、図１の対応部分に使用した符号をそのまま使用し、詳しい説明を省略する。
この例では、中間転写ベルト３５の走行方向に沿って、加圧手段４２位置の下流側であって、さらに図２に示す冷却手段としてのヒートシンク４５の下流側であり、画像形成手段１００位置の上流側に、図１に示すテンションローラ３８に代えて、中間転写ベルト３５の残存トナーを除去する清掃手段としてのクリーニングローラ４６が設置されている。
【００５２】
このクリーニングローラ４６により、記録媒体Ｐのジャム等により未定着のトナーが中間転写ベルト３５表面にオフセットした場合でも、付着したオフセットトナーや紙粉などを除去して清掃することが可能となり、ノイズの少ない高画質な定着画像を得ることができる。クリーニングローラ４６は、アルミニウム製芯金上にフェルト材を螺旋状に巻き付けた構成である。芯金材料としては、アルミニウムに限定されるものではなく、例えば炭素鋼など高剛性の材料を適宜使用することができる。
【００５３】
図４には、この発明に係る画像形成装置のまたさらに他例を示す。この図４に示す例においても、図１の対応部分に使用した符号をそのまま使用し、詳しい説明を省略する。
この例では、加熱手段４０と画像形成手段１００との間に、エンドレスベルト状の中間転写ベルト３５内に位置して、断熱手段としての板状ポリスチレンフォーム４７が設置されている。よって、加熱手段４０からの熱が画像形成手段１００に伝播されにくく、画像形成手段１００の感光体３０の感光特性に与える影響を軽減することができる。
【００５４】
なお、断熱手段としては、板状ポリスチレンフォームに限定されるものではなく、熱伝導性の低い素材を適宜使用することができる。
【００５５】
図５には、この発明に係る画像形成装置のまたさらに他例を示す。この図５に示す例においても、図１の対応部分に使用した符号をそのまま使用し、詳しい説明を省略する。
この例では、中間転写ベルト３５を挟んで、中間転写ベルト３５外面の作像面側に加熱手段４０が配置され、反対の中間転写ベルト３５内面の被作像面側に第二の加熱手段４８が配置されるようにする。第二の加熱手段４８としては、例えば、アルミニウム板の裏にシリコンラバーヒータをつけたものを使用する。これにより、トナー像を形成した中間転写ベルト３５をより効果的に加熱することができるため、ウォームアップに要する時間をさらに短縮することができる。
【００５６】
加熱手段４０と同様、中間転写ベルト３５上に配設した図示しない温度センサによって中間転写ベルト３５の表面温度を検知し、表面温度を所定の温度に維持する構成としている。この例においては、第二の加熱手段４８にアルミニウム板の裏に、シリコンラバーヒータをつけたものを用いているが、この他に、ハロゲンランプやセラミックヒータなどの発熱体を用いることも可能であり、トナーのガラス転位温度や記録媒体Ｐのプロセス線速、中間転写ベルト３５の熱取得度や、加熱手段４０の発熱量等に応じて、定着必要熱量を過不足なく供給できる構成に設定することが望ましい。
【００５７】
図６には、この発明に係る画像形成装置のまたさらに他例を示す。この図６に示す例においても、図１の対応部分に使用した符号をそのまま使用し、詳しい説明を省略する。
この例では、記録媒体Ｐを順次加圧手段４２位置に向けて供給する記録媒体供給部３００と、加熱手段４０との間に、伝熱手段５０が設置されている。伝熱手段５０としては、例えば銅板表面に植毛されたシールを貼付けたものを使用する。
【００５８】
これにより、トナー像を転写定着する前の記録媒体Ｐに所定の熱量を与えておくことが可能であり、加熱手段４０の上方への発熱を効果的に利用しながら、トナーの定着性を向上させることができる。また、このとき記録媒体供給部３００の最下層で伝熱部材５０に接触する記録媒体Ｐから順次搬送すると、ほぼ一定温度に調温された記録媒体Ｐを画像形成装置本体６００の内部に供給することができる。このため、記録媒体を加熱しないで供給する従来の構成と比較して、印刷前の記録媒体Ｐの含水分量を安定に低下させることが可能であり、定着時の高温による記録媒体Ｐ中の水分蒸発がもたらす結露現象や、記録媒体Ｐの搬送時の搬送力偏差によって記録媒体Ｐに生ずるしわといった、印刷品質の不良の発生を防止する効果がある。
【００５９】
図７には、この発明に係る画像形成装置のまたさらに他例を示す。この図７に示す例においても、図１の対応部分に使用した符号をそのまま使用し、詳しい説明を省略する。
この例では、画像形成装置本体６００の上部に、記録媒体Ｐを順次加圧手段４２位置に向けて供給する記録媒体供給部３００が設置され、その記録媒体供給部３００上に重ねて、転写定着後の記録媒体Ｐを排出する記録媒体排紙部４００が設置されている。
【００６０】
これにより、印字後の画像面を下向きに排出させる構成が実現される。複数枚に渡るデータを記録媒体Ｐに印字する場合、作像面が上向きに排出されるような構成では、印字後の印刷物が最終ページから順に並んでしまうため、それを防止するため、複数枚のプリントデータをすべて読み込んだ後にソフト的にデータをソートして排出する方式が考えられるが、最終ページまでデータを読み込むための待ち時間が発生することになる。したがって、この例のように、印字後の作像面を下向きに排出させる構成とすることで、印刷が終了するまでにかかる待ち時間を短縮することが可能となる。
【００６１】
また、一連の印刷プロセスによって記録媒体供給部３００の記録媒体Ｐが減った分だけ記録媒体排出部４００には印刷物が排出されるため、全体としての記録媒体Ｐの高さは常に一定であり、供給部と排出部に記録媒体を積載するトレイをそれぞれ独立に配置する従来技術と比較して、画像形成装置全体としての高さを低くし、装置の小型化を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】この発明に係る電子写真方式の画像形成装置の全体概念構成図である。
【図２】この発明に係る画像形成装置の他例の全体概念構成図である。
【図３】この発明に係る画像形成装置のさらに他例の全体概念構成図である。
【図４】この発明に係る画像形成装置のまたさらに他例の全体概念構成図である。
【図５】この発明に係る画像形成装置のまたさらに他例の全体概念構成図である。
【図６】この発明に係る画像形成装置のまたさらに他例の全体概念構成図である。
【図７】この発明に係る画像形成装置のまたさらに他例の全体概念構成図である。
【図８】従来の画像形成装置の全体概念構成図である。
【図９】従来の別の画像形成装置の全体概念構成図である。
【符号の説明】
【００６３】
３５ 中間転写ベルト（像担持体）
４０ 加熱手段
４２ 加圧手段
４５ ヒートシンク（冷却手段）
４６ クリーニングローラ（清掃手段）
４７ ポリスチレンフォーム（断熱手段）
４８ 第２の加熱手段（別の加熱手段）
５０ 伝熱手段
１００ 画像形成手段
３００ 記録媒体供給部
４００ 記録媒体排出部
６００ 画像形成装置本体
Ｐ 記録媒体
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリまたはそれらの複合機など、電子写真プロセスを用いて、用紙、ＯＨＰフィルム等の記録媒体にトナー像を形成する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式画像形成装置の定着装置にあっては、感光体表面にトナー像を形成し、このトナー像を記録媒体上に転写した後、定着装置にてトナー像を記録媒体に定着させる方式のものが一般的に使用されている。また、近年、感光体上のトナー像を中間転写ベルト上に一次転写した後、記録媒体上に二次転写し、その二次転写後のトナー像を加熱して記録媒体上に転写定着する方式のものも実用化されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示されている画像形成装置では、図８に示すように、表面にトナー像が現像された感光体１を備え、駆動ローラを兼用した転写ローラ２により感光体１上に現像された各色トナー像が順次中間転写ベルト３上に転写される。中間転写ベルト３は、転写ローラ２、ベルトテンションローラを兼ねる従動ローラ４、およびサーマルヒータ５との間に巻きかけられており、サーマルヒータ５の対向位置には中間転写ベルト３を介して加圧ローラ６が離接可能に配置されている。
【０００４】
加圧ローラ６は、中間転写ベルト３上に各色トナー像が転写されている間は中間転写ベルト３から離れており、中間転写ベルト３上へのトナー像の転写工程が完了した後、中間転写ベルト３に圧接するようになっている。そして、サーマルヒータ５と加圧ローラ６の圧接部（定着ニップ部）に記録紙７を搬送し、サーマルヒータ５の熱と加圧ローラ６による圧力とにより、多色トナー像が記録紙７上に転写定着される。
【０００５】
しかしながら、このような構成の画像形成装置において、十分な定着強度を得ようとした場合、トナーと記録紙７の界面温度を十分上昇させる必要がある。特にカラー画像のように多色トナーにより多層に形成されたトナー像の場合、トナーと記録紙界面まで十分熱を伝達させるために定着ニップ部で長い加熱時間が必要となり、定着速度の高速化には限界がある。
【０００６】
また、カラー画像のように層厚の異なるトナー像が混在した多層のトナー像の定着強度を満足させるように加熱した場合、単層のトナーからなる画像部分が加熱過多となり、いわゆる高温オフセットが発生する。逆に、定着条件を単層のトナー画像に合わせた場合には、多層のトナーからなる画像部分が熱不足となり、定着不良となる。さらに、トナーの定着性能はサーマルヒータ５の温度だけでなく加圧ローラ６の温度にも依存するため、ウォームアップ直後や連続通紙時等使用条件が変わると定着性能がばらつきやすい。また、記録紙７の種類（普通紙、封筒、はがき、ＯＨＰ、ラベル紙等）や厚さ（坪量）によっても定着性能がばらついてしまう。
【０００７】
上記のような問題に対して、特許文献２に開示されている画像形成装置によれば、図９に示すように、画像形成手段としての４組の可視像形成ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄおよび転写定着ユニット１１を備え、転写定着ユニット１１は、像担持ベルトとしての中間転写ベルト１２、加熱手段としての加熱ローラ１３、定着ローラ１４、加圧ローラ１５、テンションローラ１６、クリーニングローラ１７を備えている。
【０００８】
中間転写ベルト１２は、加熱ローラ１３とテンションローラ１６間に張り渡され、この中間転写ベルト１２の回転方向における加熱ローラ１３の下流側には、一対のローラとしての定着ローラ１４と加圧ローラ１５が中間転写ベルト１２を挟んで対向して圧接されている。さらに、中間転写ベルト１２の回転方向における定着ローラ１４と加圧ローラ１５との配設位置の下流側には、クリーニングローラ１７がテンションローラ１６に対して中間転写ベルト１２を挟んで対向配置されている。クリーニングローラ１７は、テンションローラ１６に対して所定の圧力で押圧されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平８−４４２２０号公報
【特許文献２】特許第３５３９５３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のような構成によれば、加熱ローラ１３に中間転写ベルト１２を巻き付けてトナー像を加熱する部分の長さを長く確保でき、トナー像の層厚に関係なく均一に短時間でトナー像を溶融することができるという利点がある。しかしながら、熱源を有する加熱ローラ１３によりトナーを溶融する方式であるため、熱容量の大きな金属製のローラを加熱するために余分な熱量が必要であり、そのためにウォームアップに要する時間が長くなり、また加熱手段によって消費される必要電力が増大するという問題があった。
【００１１】
そこで、この発明の第１の目的は、このような問題を解決するためになされたものであり、少なくとも像担持体と画像形成手段と加熱手段と加圧手段とを備えた画像形成装置にあって、より高速なプロセス線速に対応できるとともに、高速なウォームアップを実現でき、しかも消費電力を少なく保ちながら、加熱手段から発生した熱が画像形成手段に伝播しにくく、画像形成手段でトナーが溶融して固着するといった不具合が発生することを防止することにある。
【００１２】
この発明の第２の目的は、加熱手段の熱を効果的に利用しながら、トナーの定着性を向上させることにある。
【００１３】
この発明の第３の目的は、像担持体に残存する熱が画像形成手段に伝播されにくくし、画像形成手段の感光体の感光特性に影響を与える不具合の発生を防止することにある。
【００１４】
この発明の第４の目的は、付着したオフセットトナーや紙粉などを除去できるようにして、ノイズの少ない高画質な定着画像を得ることにある。
【００１５】
この発明の第５の目的は、加熱手段からの熱が画像形成手段に伝播されにくくし、画像形成手段の感光体の感光特性に与える影響を軽減することにある。
【００１６】
この発明の第６の目的は、トナー像を形成した像担持体をより効果的に加熱して、ウォームアップに要する時間をさらに短縮することにある。
【００１７】
この発明の第７の目的は、トナー像を転写定着する前の記録媒体に所定の熱量を与えて、加熱手段の上方への発熱を効果的に利用しながら、トナーの定着性を向上させることにある。
【００１８】
この発明の第８の目的は、画像形成装置全体としての高さを低くし、装置の小型化の実現を可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
このため、請求項１に記載の発明は、上述した第１の目的を達成すべく、
エンドレスベルト状の中間転写ベルト等の像担持体が走行可能に支持されて、その像担持体の走行方向に沿って、
前記像担持体が担持するトナー像を形成する画像形成手段と、前記像担持体が担持するトナー像を加熱溶融する加熱手段と、その加熱手段で加熱溶融したトナー像を記録媒体に圧接して転写定着する加圧手段とが順に備えられている複写機、プリンタ、ファクシミリまたはそれらの複合機などの画像形成装置において、
前記加熱手段が、前記画像形成手段の上方で、前記像担持体に接触または近接して配置されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、上述した第２の目的を達成すべく、請求項１に記載の画像形成装置において、前記加熱手段の上方に、記録媒体を順次前記加圧手段位置に向けて供給する記録媒体供給部が設置されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、上述した第３の目的を達成すべく、請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記像担持体を冷却するヒートシンク等の冷却手段が、前記像担持体の走行方向に沿って、前記加圧手段位置の下流側であって、前記画像形成手段位置の上流側に設置されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項４に記載の発明は、上述した第４の目的を達成すべく、請求項１ないし３のいずれか１に記載の画像形成装置において、転写定着後の前記像担持体上の残存トナーを除去するクリーニングローラ等の清掃手段が、前記像担持体の走行方向に沿って、前記加圧手段位置の下流側であって、前記画像形成手段位置の上流側に設置されていることを特徴とする。
【００２３】
請求項５に記載の発明は、上述した第５の目的を達成すべく、請求項１ないし４のいずれか１に記載の画像形成装置において、前記加熱手段と前記画像形成手段との間に、ポリスチレンフォーム等の断熱手段が設置されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項６に記載の発明は、上述した第６の目的を達成すべく、請求項１ないし５のいずれか１に記載の定着装置において、前記像担持体を挟んで、前記像担持体の作像面側に前記加熱手段が配置され、反対の被作像面側に別の加熱手段が配置されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項７に記載の発明は、上述した第７の目的を達成すべく、請求項１ないし６のいずれか１に記載の画像形成装置において、記録媒体を順次前記加圧手段位置に向けて供給する記録媒体供給部と、前記加熱手段との間に、伝熱手段が設置されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、上述した第８の目的を達成すべく、請求項１ないし７のいずれか１に記載の画像形成装置において、前記画像形成装置本体の上部に、記録媒体を順次前記加圧手段位置に向けて供給する記録媒体供給部が設置され、その記録媒体供給部上に重ねて、転写定着後の記録媒体を排出する記録媒体排紙部が設置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１に記載の発明によれば、エンドレスベルト状の像担持体が走行可能に支持されており、その像担持体の走行方向に沿って、像担持体が担持するトナー像を形成する画像形成手段と、像担持体が担持するトナー像を加熱溶融する加熱手段と、その加熱手段で加熱溶融したトナー像を記録媒体に圧接して転写定着する加圧手段とが順に備えられているので、従来のようなトナーの加熱溶融と記録媒体への定着を同時に行う構成の画像形成装置に比べ、より高速のプロセス線速に対応できる。また、熱容量の小さな像担持体上でトナーを加熱する方式としたことにより、従来のような定着ローラの内部に加熱手段を内包した構成の画像形成装置と比較して、高速なウォームアップを実現でき、消費電力を少なくすることができる。
【００２８】
さらに、この請求項１に記載の発明によれば、独立に設けた加熱手段が、画像形成手段の上方で、像担持体に接触または近接して配置されているので、加熱手段から発生した熱が画像形成手段に伝播しにくく、画像形成手段でトナーが溶融して固着するといった不具合が発生することを防止することができる。
【００２９】
請求項２に記載の発明によれば、加熱手段の上方に、記録媒体を順次加圧手段位置に向けて供給する記録媒体供給部が設置されているので、トナー像を転写定着する前の記録媒体に所定の熱量を与えておくことが可能であり、加熱手段の上方への発熱を効果的に利用しながら、トナーの定着性を向上させることができる。また、記録媒体供給部の最下層に位置する記録媒体から順次搬送することによって、印刷前の記録媒体の含水分量を安定に低下させることが可能であり、定着時の高温による記録媒体中の水分蒸発がもたらす結露現象や、記録媒体搬送時の搬送力偏差によって記録媒体に生ずるしわなどの、印刷品質の不良の発生を防止することができる。
【００３０】
請求項３に記載の発明によれば、像担持体を冷却する冷却手段が、像担持体の走行方向に沿って、加圧手段位置の下流側であって、画像形成手段位置の上流側に設置されているので、記録媒体に転写定着されたトナー像の表面が、像担持体の表面にならって平滑化され、高光沢の定着画像を得ることができる。また、像担持体は、画像形成手段位置に戻るまでに十分冷却されるため、加熱手段によって熱せられて像担持体に残存する熱が画像形成手段に伝播されにくくし、画像形成手段の感光体の感光特性に影響を与える不具合の発生を防止することができる。
【００３１】
請求項４に記載の発明によれば、転写定着後の像担持体上の残存トナーを除去する清掃手段が、像担持体の走行方向に沿って、加圧手段位置の下流側であって、画像形成手段位置の上流側に設置されているので、記録媒体のジャム等により未定着のトナーが像担持体表面にオフセットした場合でも、付着したオフセットトナーや紙粉などを清掃することが可能となり、ノイズの少ない高画質な定着画像を得ることができる。
【００３２】
請求項５に記載の発明によれば、加熱手段と画像形成手段との間に、断熱手段が設置されているので、断熱手段で遮って加熱手段からの熱が画像形成手段に伝播されにくくし、画像形成手段の感光体の感光特性に与える影響を軽減することができる。
【００３３】
請求項６に記載の発明によれば、像担持体を挟んで、像担持体の作像面側に加熱手段が配置され、反対の被作像面側に別の加熱手段が配置されているので、トナー像を形成した像担持体をより効果的に加熱して、ウォームアップに要する時間をさらに短縮することができる。
【００３４】
請求項７に記載の発明によれば、記録媒体を順次加圧手段位置に向けて供給する記録媒体供給部と、加熱手段との間に、伝熱手段が設置されているので、トナー像を転写定着する前の記録媒体に所定の熱量を与えておくことが可能であり、加熱手段の上方への発熱を効果的に利用しながら、トナーの定着性を向上させることができる。また、このとき記録媒体供給部の最下層に位置する記録媒体から順次搬送すると、印刷前の記録媒体の含水分量を安定に低下させることが可能であり、定着時の高温による記録媒体中の水分蒸発がもたらす結露現象や、記録媒体搬送時の搬送力偏差によって記録媒体に発生するしわといった、印刷品質の不良を防止することができる。
【００３５】
請求項８に記載の発明によれば、画像形成装置本体の上部に、記録媒体を順次加圧手段位置に向けて供給する記録媒体供給部が設置され、その記録媒体供給部上に、転写定着後の記録媒体を排出する記録媒体排紙部が設置されているので、一連の印刷プロセスによって記録媒体供給部の記録媒体が減った分だけ記録媒体排出部には印刷物が排出されるため、全体としての記録媒体の高さは常に一定であり、供給部と排出部に記録媒体を積載するトレイをそれぞれ独立に配置する従来技術と比較して、画像形性装置全体としての高さを低くし、装置の小型化を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の最良形態につき説明する。
図１には、この発明に係る電子写真方式の複写機やプリンタなどの画像形成装置の全体概念構成を示す。本例に係る画像形成装置は、画像形成装置本体６００に、画像を形成する画像形成手段１００、転写定着手段２００、記録媒体を画像形成手段１００に供給する記録媒体供給部３００、画像形成手段１００を通過した後の記録媒体をスタックする記録媒体排出部４００、書き込みユニット５００などを設けて構成されている。
【００３７】
画像形成手段１００には、ブラックＢ、シアンＣ、マゼンタＭ、イエロＹの４つの作像ステーションが設けられている。各作像ステーションは、異なる色のトナーを収納するだけでそれぞれ同一の構成を有している。すなわち、ブラックＢの作像ステーションで説明すると、この例ではドラム状の感光体３０が備えられ、その感光体３０まわりに、帯電装置３１、現像装置３２、クリーニング装置３３などが配置されている。
【００３８】
そして、感光体３０の図中時計まわりの回転とともに、帯電装置３１によって表面を所定の電位に帯電させる。その後、書き込みユニット５００から、図示しない読み取り装置にて読み取った画像情報に応じて光変調したレーザ光Ｌが照射され、帯電させた感光体３０の表面をこのレーザ光Ｌで露光することによって感光体３０の表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置３２位置を通るときトナーが付着されてトナー像として顕像化され、転写定着手段２００における転写装置３４により、像担持体としてのエンドレスベルト状の中間転写ベルト３５上に転写される。トナー像転写後の感光体３０の表面は、クリーニング装置３３によってトナーを除去することにより清掃される。
【００３９】
転写定着手段２００の中間転写ベルト３５は、定着ローラ３６と、テンションローラ３７、３８、３９に張架されており、図示しない駆動モータによって図中の矢印方向に走行可能に支持されるようになっており、各色の可視像を表面に順次重ねて転写することで、その上にフルカラー画像が形成されて担持される。
【００４０】
像担持体である中間転写ベルト３５の走行方向に沿って、上述した画像形成手段１００とともに、板状の加熱手段４０と、加圧手段４２とが備えられている。板状の加熱手段４０は、画像形成手段１００の上方で、中間転写ベルト３５外面の作像面に対向して近接して設けられている。そして、形成されたフルカラー画像は、中間転写ベルト３５の駆動にともなって加熱手段４０で加熱されて溶融され、さらに中間転写ベルト３５を挟んで定着ローラ３６に対向配置された加圧ローラ４１から受ける圧力の作用によって、記録媒体供給部３００から供給される記録媒体Ｐの表面にトナー像が圧接されて転写定着される。定着ローラ３６と加圧ローラ４１の一対のローラからなる加圧手段４２を通った記録媒体Ｐは、排出ローラ対４３によって搬送され、矢印Ａで示すように記録媒体排出部４００へと排出されて、そこにスタックされる。
【００４１】
中間転写ベルト３５は、金属ニッケル製の無端状ベルト基材の外周面に離型層としてシリコーンゴムを被覆した構成である。なお、中間転写ベルト３５の構成は、これに限定されるものではなく、例えばポリイミド製ベルト基材に離型層としてシリコーンゴム層を被覆した構成のものなども使用可能である。また、中間転写ベルト３５には、図示しない温度センサが配設されており、中間転写ベルト３５の表面温度を検知し、加熱手段４０への通電のＯＮ−ＯＦＦを制御することで、中間転写ベルト３５の表面温度を所定の温度に維持するようになっている。
【００４２】
加熱手段４０としては、中間転写ベルト３５の駆動方向における長さが２２０ｍｍのアルミニウム板の裏に、シリコンラバーヒータをつけたものを用い、中間転写ベルト３５表面との間隔を５ｍｍに保って配置されている。加熱温度は、直下の中間転写ベルト３５の表面がガラス転位温度以上、（この例では１７０℃）となるように設定、制御されている。加熱手段４０としては、この他に、ハロゲンランプやセラミックヒータなども用いることもできる。
【００４３】
また、例えばこの例において、中間転写ベルト３５の外周面側に配置している加熱手段４０を、中間転写ベルト３５の内周面側の被作像面に高摺動性の部材とともに接触させて配置することも可能である。このように配置することで、加熱手段４０のトナーへの伝熱効率が向上するが、経時における中間転写ベルト３５の磨耗などの不具合が起こり得るため、加熱手段４０の形状や配置については、トナーのガラス転位温度や記録媒体のプロセス線速、中間転写ベルトの熱取得度や耐磨耗性といった材料特性に応じて決定し、必要熱量を過不足なく供給できる位置、長さに設定されることが望ましい。
【００４４】
定着ローラ３６は、中間転写ベルト３５の内周面側に配設されており、アルミニウム製芯金上にシリコーンゴムからなる耐熱弾性層が設けられた構成となっている。また、加圧ローラ４１は、アルミニウム製芯金表面にフッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン）からなる離型層が設けられた構成となっている。なお、定着ローラ３６、加圧ローラ４１の芯金材料としては、アルミニウムに限定されるものではなく、例えば炭素鋼など高剛性の材料を適宜使用することができる。さらに、テンションローラ３７、３８、３９は、アルミニウム製芯金上にシリコーンゴムからなる被覆層が設けられた構成であり、中間転写ベルト３５がたるまないように所定の張力が付与されている。
【００４５】
そして、定着ローラ３６と加圧ローラ４１からなる一対のローラによって構成された加圧手段４２は、加圧ローラ４１を付勢するための図示しない加圧装置により所定の加圧力（この例では１８０Ｎ）で押圧され、定着ニップ部Ｎを形成している。このようにして、加熱手段４０による加熱部Ｈと、定着ニップ部Ｎとが独立となるような構成とすることで、加熱部Ｈの幅（加熱幅）ＷＨが、定着ニップ部Ｎの幅（定着ニップ幅）ＷＮよりも長くなるように設定することが可能となる。
【００４６】
この結果、従来のようなトナーの加熱溶融と記録媒体Ｐへの定着を同時に行う構成の画像形成装置に比べ、より高速のプロセス線速に対応できる。また、熱容量の小さな中間転写ベルト３５上でトナーを加熱する方式としたことにより、従来のような定着ローラの内部に加熱手段を内包した構成の画像形成装置と比較して、瞬間的なウォームアップを実現している。さらには、独立に設けた加熱手段４０を画像形成手段１００よりも上方に配置したことにより、加熱手段４０から発生した熱は、上方に向かい、画像形成手段１００には伝播しにくく、画像形成手段１００でトナーが溶融して固着するといった不具合が発生することを防止することが可能となる。
【００４７】
ところで、図示するように、加熱手段４０の上方には、記録媒体Ｐを順次加圧手段４２位置に向けて供給する記録媒体供給部３００が設置されている。よって、トナー像を転写定着する前の記録媒体Ｐに所定の熱量を与えておくことが可能であり、加熱手段４０の上方への発熱を効果的に利用しながら、トナーの定着性を向上させることができる。また、記録媒体供給部３００の最下層に位置する記録媒体Ｐから順次搬送することによって、印刷前の記録媒体Ｐの含水分量を安定に低下させることが可能であり、定着時の高温による記録媒体Ｐ中の水分蒸発がもたらす結露現象や、記録媒体Ｐの搬送時の搬送力偏差によって記録媒体Ｐに生ずるしわといった、印刷品質の不良の発生を防止することができる。
【００４８】
図２には、この発明に係る画像形成装置の他例を示す。この図２に示す例においては、図１の対応部分に使用した符号をそのまま使用し、詳しい説明を省略する。
この例では、中間転写ベルト３５の走行方向に沿って、加圧手段４２位置の下流側であって、画像形成手段１００位置の上流側に、中間転写ベルト３５を冷却する冷却手段としてヒートシンク４５が設置されている。ヒートシンク４５の材料は、銅やアルミニウム等の金属が望ましいが、それに限らず熱伝導率の高い材料を選定することが可能である。また、ヒートシンク４５は、空気流の中に位置しており、その空気流によって空冷される。空気流は、図示しない送風器によって作られる。
【００４９】
トナーは、ヒートシンク４５により軟化点以下に冷却されることで凝集固化し、記録媒体Ｐとの間に強い接着力が生じる。そのため、曲率半径の小さな支持ロール３７が配置された位置において、記録媒体Ｐがそれ自体の剛性によって中間転写ベルト３５からトナーとともに分離され、カラー画像が形成される。記録媒体Ｐに転写定着されたトナー像の表面は、中間転写ベルト３５の表面にならい平滑化されるため、高光沢の定着画像が得られる。また、中間転写ベルト３５は、画像形成手段１００位置に戻るまでに十分冷却されるため、感光体３０の感光特性に影響を与える不具合が発生しにくい。
【００５０】
なお、冷却手段としてはヒートシンク４５以外にも、冷却ファンを設置し、冷却ファンの付近に外気を取り入れるためのダクトを配設して、中間転写ベルト３５を直接空冷する方式や、ラジエータを配設して中間転写ベルト３５を水冷する方式など、設置スペースや、冷却効率などを考慮して適宜選定することができる。
【００５１】
図３には、この発明に係る画像形成装置のさらに他例を示す。この図３に示す例においても、図１の対応部分に使用した符号をそのまま使用し、詳しい説明を省略する。
この例では、中間転写ベルト３５の走行方向に沿って、加圧手段４２位置の下流側であって、さらに図２に示す冷却手段としてのヒートシンク４５の下流側であり、画像形成手段１００位置の上流側に、図１に示すテンションローラ３８に代えて、中間転写ベルト３５の残存トナーを除去する清掃手段としてのクリーニングローラ４６が設置されている。
【００５２】
このクリーニングローラ４６により、記録媒体Ｐのジャム等により未定着のトナーが中間転写ベルト３５表面にオフセットした場合でも、付着したオフセットトナーや紙粉などを除去して清掃することが可能となり、ノイズの少ない高画質な定着画像を得ることができる。クリーニングローラ４６は、アルミニウム製芯金上にフェルト材を螺旋状に巻き付けた構成である。芯金材料としては、アルミニウムに限定されるものではなく、例えば炭素鋼など高剛性の材料を適宜使用することができる。
【００５３】
図４には、この発明に係る画像形成装置のまたさらに他例を示す。この図４に示す例においても、図１の対応部分に使用した符号をそのまま使用し、詳しい説明を省略する。
この例では、加熱手段４０と画像形成手段１００との間に、エンドレスベルト状の中間転写ベルト３５内に位置して、断熱手段としての板状ポリスチレンフォーム４７が設置されている。よって、加熱手段４０からの熱が画像形成手段１００に伝播されにくく、画像形成手段１００の感光体３０の感光特性に与える影響を軽減することができる。
【００５４】
なお、断熱手段としては、板状ポリスチレンフォームに限定されるものではなく、熱伝導性の低い素材を適宜使用することができる。
【００５５】
図５には、この発明に係る画像形成装置のまたさらに他例を示す。この図５に示す例においても、図１の対応部分に使用した符号をそのまま使用し、詳しい説明を省略する。
この例では、中間転写ベルト３５を挟んで、中間転写ベルト３５外面の作像面側に加熱手段４０が配置され、反対の中間転写ベルト３５内面の被作像面側に第二の加熱手段４８が配置されるようにする。第二の加熱手段４８としては、例えば、アルミニウム板の裏にシリコンラバーヒータをつけたものを使用する。これにより、トナー像を形成した中間転写ベルト３５をより効果的に加熱することができるため、ウォームアップに要する時間をさらに短縮することができる。
【００５６】
加熱手段４０と同様、中間転写ベルト３５上に配設した図示しない温度センサによって中間転写ベルト３５の表面温度を検知し、表面温度を所定の温度に維持する構成としている。この例においては、第二の加熱手段４８にアルミニウム板の裏に、シリコンラバーヒータをつけたものを用いているが、この他に、ハロゲンランプやセラミックヒータなどの発熱体を用いることも可能であり、トナーのガラス転位温度や記録媒体Ｐのプロセス線速、中間転写ベルト３５の熱取得度や、加熱手段４０の発熱量等に応じて、定着必要熱量を過不足なく供給できる構成に設定することが望ましい。
【００５７】
図６には、この発明に係る画像形成装置のまたさらに他例を示す。この図６に示す例においても、図１の対応部分に使用した符号をそのまま使用し、詳しい説明を省略する。
この例では、記録媒体Ｐを順次加圧手段４２位置に向けて供給する記録媒体供給部３００と、加熱手段４０との間に、伝熱手段５０が設置されている。伝熱手段５０としては、例えば銅板表面に植毛されたシールを貼付けたものを使用する。
【００５８】
これにより、トナー像を転写定着する前の記録媒体Ｐに所定の熱量を与えておくことが可能であり、加熱手段４０の上方への発熱を効果的に利用しながら、トナーの定着性を向上させることができる。また、このとき記録媒体供給部３００の最下層で伝熱部材５０に接触する記録媒体Ｐから順次搬送すると、ほぼ一定温度に調温された記録媒体Ｐを画像形成装置本体６００の内部に供給することができる。このため、記録媒体を加熱しないで供給する従来の構成と比較して、印刷前の記録媒体Ｐの含水分量を安定に低下させることが可能であり、定着時の高温による記録媒体Ｐ中の水分蒸発がもたらす結露現象や、記録媒体Ｐの搬送時の搬送力偏差によって記録媒体Ｐに生ずるしわといった、印刷品質の不良の発生を防止する効果がある。
【００５９】
図７には、この発明に係る画像形成装置のまたさらに他例を示す。この図７に示す例においても、図１の対応部分に使用した符号をそのまま使用し、詳しい説明を省略する。
この例では、画像形成装置本体６００の上部に、記録媒体Ｐを順次加圧手段４２位置に向けて供給する記録媒体供給部３００が設置され、その記録媒体供給部３００上に重ねて、転写定着後の記録媒体Ｐを排出する記録媒体排紙部４００が設置されている。
【００６０】
これにより、印字後の画像面を下向きに排出させる構成が実現される。複数枚に渡るデータを記録媒体Ｐに印字する場合、作像面が上向きに排出されるような構成では、印字後の印刷物が最終ページから順に並んでしまうため、それを防止するため、複数枚のプリントデータをすべて読み込んだ後にソフト的にデータをソートして排出する方式が考えられるが、最終ページまでデータを読み込むための待ち時間が発生することになる。したがって、この例のように、印字後の作像面を下向きに排出させる構成とすることで、印刷が終了するまでにかかる待ち時間を短縮することが可能となる。
【００６１】
また、一連の印刷プロセスによって記録媒体供給部３００の記録媒体Ｐが減った分だけ記録媒体排出部４００には印刷物が排出されるため、全体としての記録媒体Ｐの高さは常に一定であり、供給部と排出部に記録媒体を積載するトレイをそれぞれ独立に配置する従来技術と比較して、画像形成装置全体としての高さを低くし、装置の小型化を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】この発明に係る電子写真方式の画像形成装置の全体概念構成図である。
【図２】この発明に係る画像形成装置の他例の全体概念構成図である。
【図３】この発明に係る画像形成装置のさらに他例の全体概念構成図である。
【図４】この発明に係る画像形成装置のまたさらに他例の全体概念構成図である。
【図５】この発明に係る画像形成装置のまたさらに他例の全体概念構成図である。
【図６】この発明に係る画像形成装置のまたさらに他例の全体概念構成図である。
【図７】この発明に係る画像形成装置のまたさらに他例の全体概念構成図である。
【図８】従来の画像形成装置の全体概念構成図である。
【図９】従来の別の画像形成装置の全体概念構成図である。
【符号の説明】
【００６３】
３５ 中間転写ベルト（像担持体）
４０ 加熱手段
４２ 加圧手段
４５ ヒートシンク（冷却手段）
４６ クリーニングローラ（清掃手段）
４７ ポリスチレンフォーム（断熱手段）
４８ 第２の加熱手段（別の加熱手段）
５０ 伝熱手段
１００ 画像形成手段
３００ 記録媒体供給部
４００ 記録媒体排出部
６００ 画像形成装置本体
Ｐ 記録媒体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンドレスベルト状の像担持体が走行可能に支持されて、その像担持体の走行方向に沿って、
前記像担持体が担持するトナー像を形成する画像形成手段と、前記像担持体が担持するトナー像を加熱溶融する加熱手段と、その加熱手段で加熱溶融したトナー像を記録媒体に圧接して転写定着する加圧手段とが順に備えられている画像形成装置において、
前記加熱手段が、前記画像形成手段の上方で、前記像担持体に接触または近接して配置されてい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、
前記加熱手段の上方に、記録媒体を順次前記加圧手段位置に向けて供給する記録媒体供給部が設置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像形成装置において、
前記像担持体を冷却する冷却手段が、前記像担持体の走行方向に沿って、前記加圧手段位置の下流側であって、前記画像形成手段位置の上流側に設置され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ないし３のいずれか１に記載の画像形成装置において、
転写定着後の前記像担持体上の残存トナーを除去する清掃手段が、前記像担持体の走行方向に沿って、前記加圧手段位置の下流側であって、前記画像形成手段位置の上流側に設置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１に記載の画像形成装置において、
前記加熱手段と前記画像形成手段との間に、断熱手段が設置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１に記載の定着装置において、
前記像担持体を挟んで、前記像担持体の作像面側に前記加熱手段が配置され、被作像面側に別の加熱手段が配置され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ないし６のいずれか１に記載の画像形成装置において、
記録媒体を順次前記加圧手段位置に向けて供給する記録媒体供給部と、前記加熱手段との間に、伝熱手段が設置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１に記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置本体の上部に、記録媒体を順次前記加圧手段位置に向けて供給する記録媒体供給部が設置され、その記録媒体供給部上に、転写定着後の記録媒体を排出する記録媒体排紙部が設置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
エンドレスベルト状の像担持体が走行可能に支持されて、その像担持体の走行方向に沿って、
前記像担持体が担持するトナー像を形成する画像形成手段と、前記像担持体が担持するトナー像を加熱溶融する加熱手段と、その加熱手段で加熱溶融したトナー像を記録媒体に圧接して転写定着する加圧手段とが順に備えられている画像形成装置において、
前記加熱手段が、前記画像形成手段の上方で、前記像担持体に接触または近接して配置されてい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、
前記加熱手段の上方に、記録媒体を順次前記加圧手段位置に向けて供給する記録媒体供給部が設置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像形成装置において、
前記像担持体を冷却する冷却手段が、前記像担持体の走行方向に沿って、前記加圧手段位置の下流側であって、前記画像形成手段位置の上流側に設置され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ないし３のいずれか１に記載の画像形成装置において、
転写定着後の前記像担持体上の残存トナーを除去する清掃手段が、前記像担持体の走行方向に沿って、前記加圧手段位置の下流側であって、前記画像形成手段位置の上流側に設置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１に記載の画像形成装置において、
前記加熱手段と前記画像形成手段との間に、断熱手段が設置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１に記載の定着装置において、
前記像担持体を挟んで、前記像担持体の作像面側に前記加熱手段が配置され、被作像面側に別の加熱手段が配置され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ないし６のいずれか１に記載の画像形成装置において、
記録媒体を順次前記加圧手段位置に向けて供給する記録媒体供給部と、前記加熱手段との間に、伝熱手段が設置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１に記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置本体の上部に、記録媒体を順次前記加圧手段位置に向けて供給する記録媒体供給部が設置され、その記録媒体供給部上に、転写定着後の記録媒体を排出する記録媒体排紙部が設置されてい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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１４５７３７（Ｐ２００９−１４５７３７Ａ）
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２４６１０（Ｐ２００７−３２４６１０）
【出願日】平成１９年１２月１７日（２００７．１２．１７）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１７日（２００７．１２．１７）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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