(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体、
該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段、
所定の一次転写位置において前記像担持体上のトナー像の一次転写を受け、該トナー像を担持しながら所定の方向に循環移動することにより該トナー像を所定の二次転写位置に搬送するベルト状の中間転写体、
所定の記録媒体を前記二次転写位置に供給する記録媒体供給手段、
前記一次転写位置と前記二次転写位置との間の所定の予備加熱領域において前記中間転写体を加熱する予備加熱手段、および
前記二次転写位置に供給された記録媒体を前記中間転写体上のトナー像を間に挟むように該中間転写体に重ね合わせてこれら中間転写体および記録媒体に挟まれたトナー像を加熱するとともに加圧することにより該中間転写体上のトナー像を前記記録媒体に転写するとともに定着する転写定着手段を備え、
前記予備加熱手段が、前記予備加熱領域内において、前記中間転写体に、該中間転写体移動方向下流側と比較し上流側に、該中間転写体の単位面積あたりかつ単位時間あたり大きな熱量の熱を供給するものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記予備加熱手段が、前記中間転写体の、トナー像を担持した表面に対する裏面側から、該中間転写体を、前記予備加熱領域内の上流側について下流側よりも強く加熱する複数のランプを備えたものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記予備加熱手段が、前記中間転写体の、トナー像を担持した表面に対する裏面に接触する接触加熱板と、該接触加熱板を、前記予備加熱領域内の上流側について下流側よりも強く加熱する複数のランプとを備えたものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記予備加熱手段が、前記中間転写体の、トナー像を担持した表面に対する裏面に接触する接触加熱板と、該接触加熱板を、前記予備加熱領域内の上流側について下流側よりも強く加熱する通電発熱体とを備えたものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記予備加熱手段が、前記予備加熱領域全域にわたって、前記中間転写体の、トナー像を担持した表面に対する裏面に接触した加熱ロールと、該予備加熱領域上流側において前記中間転写体表面を非接触加熱するランプとを備えたものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記予備加熱手段が、前記予備加熱領域内の上流側において、前記中間転写体の、トナー像を担持した表面に対する裏面に接触した加熱ロールと、該予備加熱領域内の下流側において、該中間転写体裏面に表面が接する接触加熱板と、該接触加熱板の裏面に接触もしくは固定された通電発熱体とを備えたものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記予備加熱手段が、前記中間転写体をトナー溶融温度以上の温度に加熱するものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記転写定着手段が、前記二次転写位置において重ね合わされた中間転写体と記録媒体を挟持する一対の加熱加圧部材を備え、該一対の加熱加圧部材のうちの記録媒体に接する側の加熱加圧部材が、トナーの溶融温度以下の温度に保持されたものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式のプリンタや複写機などに用いられる画像形成装置にに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の画像形成装置、例えば、感光体上に静電潜像を形成しそれを粉体トナーで現像してトナー像を形成した後、感光体上のトナー像を記録媒体に静電的に転写し定着して画像を得る方式の画像形成装置において、得られる画像に濃度むらが生じたり、あるいは、転写部において粉体トナーの飛散が起こり解像力やドット再現性を劣化させるという問題がある。
【０００３】
この原因は、主に、感光体上のトナー像を記録媒体に静電的に移動させる転写プロセスに起因するところが大きい。一般に、静電転写方式においては、感光体上に形成されたトナー像を均一にかつ効率よく記録媒体に転写することは容易ではない。すなわち、静電転写方式におけるトナー層の転写効率は、トナー層に印加される電界（以降Ｅｔと表す）に比例して上昇するが、電界の強さがある程度以上の強さになるといわゆるパッシェン放電が生じてＥｔが低下し、転写効率は低下に転ずる。つまり、転写効率はあるＥｔ値でピークを持つ。この転写効率のピーク値も１００％には達せず、最大で９５％程度といわれている。
【０００４】
このようにトナー層の転写効率はＥｔに依存するから、トナー層厚が変化したり、紙で代表される記録媒体に表面凹凸や電気物性ムラがあるとＥｔは一定ではなくなり、転写位置におけるトナー層厚、および記録媒体の表面凹凸や電気物性ムラにより転写効率が異なってくるため、画像ムラが発生することとなる。
カラー画像形成の分野における、感光体上にそれぞれ独立に形成された単色のトナー像を、表面凹凸がなく電気物性の管理された中間転写体上に重ね転写する、いわゆる中間転写方式においては、中間転写体上には表面凹凸や電気物性ムラがないため画像ムラのない均一な画像を得ることができる。しかし、この方式では、中間転写体上のトナー像は多層構造として形成され、多いところでは３層以上、少ないところでは１層以下となりトナー層の厚さは不均一である。このように層厚の不均一なトナー層を、紙で代表される記録媒体に静電的に一括して均一に転写するために一定の電界を印加することは困難であり、Ｅｔは不均一とならざるを得ない。そのため、静電転写方式では、中間転写体上で色重ねしたカラー画像がすべて記録媒体に転写されるわけではなく、トナーの一部は中間転写体上に残留する。このトナー残留量は中間転写体上に形成されたトナー層厚により異なる。従って記録媒体上に得られるカラー画像の色バランスが崩れ、所望のカラー画像を得ることができない。
【０００５】
また、記録媒体である紙の表面凹凸のために、紙と中間転写体との間に不均一なギャップが生じて両者は完全には密着せず、転写電界が乱れたり、トナーどうしのクーロン反発力を招きトナーが飛散したりするために画像品質が劣化する。
この問題に対して、例えば、特公昭４６−４１６７９号公報には、感光体上に形成したトナー像を中間転写体に粘着転写し、次いで、中間転写体から記録媒体にトナーを溶融熱転写する方法が開示されている。
【０００６】
また、特公昭６４−１０２４号公報および特公昭６４−１０２７号公報には、無端ベルト状の中間転写体上に転写されたトナー像を挟んで重ね合わされた中間転写体と記録媒体とを、加熱ロールおよび圧接ロールで圧接して中間転写体上のトナー像を記録媒体上に転写定着させる方法が開示されている。
以上の各方法では、記録媒体へのトナー像の転写を非静電的に行うので、前述のような転写工程での画像品質の劣化が生じにくく、トナーの転写効率が高く、鮮鋭度が高く、カラー画像においては色バランスが良好な高画質画像を得ることができるという利点がある。
【０００７】
これらの他に、特公平３−６３７５６号公報、特公平３−６３７５７号公報、および特公平３−６３７５８号公報には、トナー像を担持する中間転写体と記録媒体とを一対の加熱加圧ロールで挟圧して中間転写体上のトナー像を記録媒体上に転写定着する装置において、この一対の加熱加圧ロールとは別に転写定着領域の上流側に記録媒体を予備加熱するヒータを設けて高速定着を可能ならしめる転写定着方法が開示されている。
【０００８】
上記の３件の公報に開示されている予備加熱方式の転写定着方法のうち、特公平３−６３７５６号公報に開示された方法は、一対の加熱加圧ロールのうち中間転写体が張架される方の第１の加熱加圧ロールはトナー溶融温度より低い温度に加熱され、第１の加熱加圧ロールに対向して配置され第１の加熱加圧ロールと協働して中間転写体を挟圧する第２の加熱加圧ロールはトナー溶融温度以上の温度に加熱され、予備加熱用ヒータは記録媒体をトナーの溶融温度以上の温度に加熱するよう構成されている。
【０００９】
また、特公平３−６３７５７号公報に開示された方法は、上記特公平３−６３７５６号公報の方法とは異なり、第２の加熱加圧ロールをトナー溶融温度よりも低い温度に加熱するように構成されている。なお、第１の加熱加圧ロールおよび予備加熱用ヒータの加熱温度は特公平３−６３７５６号公報に開示された方法と同様である。
【００１０】
また、特公平３−６３７５８号公報に開示された方法は、上記特公平３−６３７５６号公報の方法とは異なり、予備加熱用ヒータは記録媒体をトナー溶融温度より低い温度に加熱するよう構成されている。なお、第１の加熱加圧ロールおよび第２の加熱加圧ロールの加熱温度は特公平３−６３７５６号公報に開示された方法と同様である。
【００１１】
これら３件の公報に開示された予備加熱方式の転写定着方法によれば、加熱加圧ロールを過度に加熱することが抑制され、熱効率が向上し、過度の加熱に起因するオフセット現象などによる定着不良の発生が防止されるという利点がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のいずれの転写定着方法にも次のような問題がある。
すなわち、特公昭４６−４１６７９号公報、特公昭６４−１０２４号公報、および特公昭６４−１０２７号公報に開示された方法では、記録媒体の裏面側に配置された圧接ロールには加熱手段が備えられていないため、記録媒体が多量の熱を奪い、記録媒体と接する側のトナーの融着が不十分となりやすく、特に高速で画像形成を行う際に定着不良を起こしやすいという問題がある。
【００１３】
さらに、特公平３−６３７５６号公報、特公平３−６３７５７号公報、および特公平３−６３７５８号公報に開示された方法により記録媒体の両面に画像形成を行おうとすると、第１面への画像形成後の第２面への画像形成時に、第１面の画像が再溶融し画質を劣化させる恐れがある。すなわち、特公平３−６３７５６号公報および特公平３−６３７５８号公報に開示された方法では、第２の加熱加圧ロールはトナー溶融温度以上の温度に加熱されるため、第２面への画像形成時に第１面の画像が第２の加熱加圧ロールによりトナー溶融温度以上の温度に加熱され再溶融する。また、特公平３−６３７５７号公報に開示された方法では、第２面への画像形成時に、記録媒体は予備加熱用ヒータによりトナー溶融温度以上の温度に加熱され、記録媒体の裏面（第１面）の画像も記録媒体を介して加熱される。このため、画像の厚さ方向の温度分布からみて、第１面の画像のうち記録媒体に接する部分の温度はトナー溶融温度以上の温度に加熱され再溶融する恐れがある。従って、これら３件の予備加熱方式による転写定着方法は、いずれも、記録媒体の両面に画像形成を行う場合に画質を劣化させる恐れがある。また、これらの方法のように、転写定着前に記録媒体を予備加熱すると、紙などの記録媒体を用いた場合、熱により紙が波打ち、加熱加圧ロールニップ部でジャムが発生することがある。また、この予備加熱の段階で紙に含まれる水分を気化させることとなるので熱効率の低下を招くという問題もある。
【００１４】
また、前記の特公昭６４−１０２７号公報、特公平３−６３７５６号公報、特公平３−６３７５７号公報、および特公平３−６３７５８号公報に開示されているように、中間転写体と記録媒体とを加熱加圧するニップ部を形成する加熱ロールに無端ベルト状の中間転写体を巻き付けて、ニップ部より上流側で中間転写体を予備加熱する方式の転写定着方法では、低温の中間転写体と高温の加熱ロールとが接触して中間転写体と加熱ロールとの温度差が減少する方向に熱が移動することにより中間転写体の加熱昇温が行われる。この方法では、中間転写体は、均一に加熱された加熱ロールとほぼ等しい温度になるまで徐々に加熱されるので、昇温に比較的長時間を要し、高速で転写同時定着を行うためには、加熱ロールの径を大きくして中間転写体の加熱ロールへの巻付き長さを長くする必要がある。すなわち、高速画像形成を行うには装置が大型化するという問題がある。
【００１５】
本発明は、上記の事情に鑑み、高速で高画質の画像を得ることのできる小型の画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の画像形成装置は、
トナー像を担持する像担持体、
その像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段、
所定の一次転写位置において上記像担持体上のトナー像の一次転写を受け、そのトナー像を担持しながら所定の方向に循環移動することによりそのトナー像を所定の二次転写位置に搬送するベルト状の中間転写体、
所定の記録媒体を上記二次転写位置に供給する記録媒体供給手段、
上記一次転写位置と上記二次転写位置との間の所定の予備加熱領域において上記中間転写体を加熱する予備加熱手段、および
上記二次転写位置に供給された記録媒体を上記中間転写体上のトナー像を間に挟むように中間転写体に重ね合わせてこれら中間転写体および記録媒体に挟まれたトナー像を加熱するとともに加圧することにより中間転写体上のトナー像を上記記録媒体に転写するとともに定着する転写定着手段を備え、
上記予備加熱手段が、上記予備加熱領域内において、上記中間転写体に、中間転写体移動方向下流側と比較し上流側に、中間転写体の単位面積あたりかつ単位時間あたり大きな熱量の熱を供給するものであることを特徴とする。
【００１７】
なお、本発明におけるトナー溶融温度は、島津製作所（株）製フローテスターＣＦＴ−５００型によって求めた値を基準としている。すなわち、加圧成型器にて成型した１．５ｇのトナーを、フローテスターＣＦＴ−５００型を用いて荷重９８Ｎ（１０ｋｇｆ）、ノズル直径０．５ｍｍ、ノズル長さ１ｍｍ、昇温速度５℃／分の条件でノズルから押し出し、温度６０℃から１５０℃までの３℃刻みでトナー流出量を測定して見かけ粘度η’（ｐｏｉｓｅ）を求め、見かけ粘度η’が１０４  ｐｏｉｓｅとなる温度をトナー溶融温度と定義している。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の画像形成装置の第１の実施形態の概略構成図である。
図１に示すように、この画像形成装置は、黒、イエロー、マゼンタ、シアンのフルカラー画像を形成するものであり、これら各色にそれぞれ対応する感光体９＿１，９＿２，９＿３，９＿４、これら各感光体上にトナー像を形成するトナー像形成手段、各感光体の一次転写位置Ｔ１において感光体９＿１，９＿２，９＿３，９＿４上のトナー像の一次転写を受け、そのトナー像を担持しながら矢印Ａ方向に循環移動することによりトナー像を二次転写位置Ｔ２に搬送するベルト状の中間転写体１、記録紙Ｐを二次転写位置Ｔ２に供給する記録媒体供給手段、一次転写位置Ｔ１と二次転写位置Ｔ２との間の予備加熱領域Ｈにおいて中間転写体１をトナー溶融温度以上の温度に加熱する予備加熱装置４１、および二次転写位置Ｔ２に供給された記録紙Ｐを中間転写体１上のトナー像を間に挟むように中間転写体１に重ね合わせて、これら中間転写体１および記録紙Ｐに挟まれたトナー像を加熱するとともに加圧することにより中間転写体１上のトナー像を記録紙Ｐに転写するとともに定着する転写定着同時方式の転写定着装置２を備えている。
【００１９】
予備加熱装置４１は、予備加熱領域Ｈ内において、中間転写体１に、中間転写体１の移動方向下流側と比較して上流側に、中間転写体１の単位面積あたりかつ単位時間あたり大きな熱量の熱を供給するものであり、本実施形態では、中間転写体１のトナー像を担持した表面に対する裏面側から、中間転写体１を予備加熱領域Ｈ内の上流側について下流側よりも強く加熱する複数のランプ４１＿１，４１＿２を備えた構成となっている。具体的には、上流側のランプ４１＿１は電力１３００Ｗの高出力ランプであり、下流側のランプ４１＿２は電力４００Ｗの低出力ランプである。これら２つのランプ４１＿１，４１＿２を備えた予備加熱装置４１からの輻射熱により中間転写体１の裏面は、予備加熱領域Ｈ内の上流側について下流側よりも強く加熱される。
【００２０】
転写定着装置２は、二次転写位置Ｔ２において重ね合わされた中間転写体１と記録紙Ｐを挟持する一対の加熱加圧ロール２＿１，２＿２を備えており、この加熱加圧ロール２＿１，２＿２のうちの記録紙Ｐに接する側の加熱加圧ロール２＿２はトナーの溶融温度以下の温度に保持されている。
さらに、この画像形成装置には、二次転写位置Ｔ２から送り出された中間転写体１および記録紙Ｐを冷却する冷却装置１６が備えられている。
【００２１】
なお、本実施形態では、本発明にいうトナー像形成手段は、帯電器１０＿１，１０＿２，１０＿３，１０＿４、光ビームパルス幅変調装置（図示せず）、光ビーム走査装置２０、および現像器１１，１２，１３，１４からなっており、また、本発明にいう記録媒体供給手段は、用紙レジストロール１７、用紙トレイ１５、用紙搬送方向切替部材２１，２２、用紙反転部２３、および用紙送りロール２４，２５＿１，２５＿２，２５＿３，２５＿４，２５＿５からなっている。
【００２２】
第１の実施形態における感光体９＿１，９＿２，９＿３，９＿４は、本発明にいう像担持体に相当するものであり、記録紙Ｐは、本発明にいう記録媒体に相当するものであり、予備加熱装置４１は、本発明にいう予備加熱手段に相当するものであり、転写定着装置２は、本発明にいう転写定着手段に相当するものであり、加熱加圧ロール２＿１，２＿２は、本発明にいう加熱加圧部材に相当するものである。
【００２３】
次に、この実施形態の画像形成装置の動作について説明する。
ベルト状の中間転写体１は支持ロール６＿１，６＿２，７＿１により支持されて矢印Ａ方向に循環移動する。中間転写体１の周辺には黒、イエロー、マゼンタ、シアンにそれぞれ対応する感光体９＿１，９＿２，９＿３，９＿４が配置されており、帯電器１０＿１，１０＿２，１０＿３，１０＿４によりそれぞれの感光体表面が一様に帯電された後、画像情報の濃度に応じて光ビームパルス幅変調装置（図示せず）によりオンオフされる光ビーム走査装置２０によって露光され、各感光体表面にはそれぞれの色に対応する静電潜像が形成される。なお、光ビーム走査装置２０による露光は、複写機の場合には原稿の反射光を色分解フィルターを通した露光でもよい。
【００２４】
これらの静電潜像は、それぞれ、黒、イエロー、マゼンタ、シアン色のトナーが入った現像器１１，１２，１３，１４により現像されて、面積変調により濃度を表すいわゆるディジタル画像の各色トナー像が各感光体上に形成される。
各感光体上に形成された各色トナー像は、それぞれの一次転写位置Ｔ１に配置された転写器５０＿１，５０＿２，５０＿３，５０＿４により、中間転写体１上に順次、一次転写され、中間転写体１上に多色トナー像が形成される。中間転写体１上に形成された多色トナー像は、支持ロール７＿１の下流側に設けられている予備加熱領域Ｈに搬送される。
【００２５】
予備加熱領域Ｈには、予備加熱手段、すなわち本実施形態における予備加熱装置４１が備えられている。この予備加熱手段の作用については後述する。
予備加熱された多色トナー像は、二次転写位置Ｔ２に配置された一対の加熱加圧ロール２＿１，２＿２からなる転写定着装置２に搬送される。二次転写位置Ｔ２に多色トナー像が搬送されてくるタイミングに合わせて用紙トレイ１５内の記録紙Ｐが用紙レジストロール１７により二次転写位置Ｔ２に供給されてくる。
【００２６】
加熱加圧ロール２＿１，２＿２には、これらのロールを内部から加熱するハロゲンランプ３＿１，３＿２が配置されており、記録紙Ｐを、予備加熱された中間転写体１上に、中間転写体１上の多色トナー像を間に挟むように重ね合わせて、これら重ね合わされた中間転写体１および記録紙Ｐを挟持して加熱するとともに加圧する。こうして中間転写体１上の多色トナー像は軟化溶融し、記録紙Ｐに浸透し、その後固化することにより転写定着が同時に行われる。
【００２７】
本実施形態の画像形成装置は、記録紙Ｐの両面に画像を形成することができるように構成されている。すなわち、支持ロール６＿２により中間転写体１から分離された記録紙Ｐは、用紙搬送方向切替部材２１によって、直接機外に排出される方向、あるいは用紙搬送方向切替部材２２に向かう方向のいずれか一方の搬送方向に切り替えられる。
【００２８】
記録紙Ｐの片面に画像形成する場合は、記録紙Ｐの第１面目の転写定着が終了した記録紙Ｐは、支持ロール６＿２により中間転写体１から分離された後、用紙搬送方向切替部材２１によって機外に排出される。
記録紙Ｐの両面に画像形成する場合は、記録紙Ｐの第１面目の転写定着が終了した記録紙Ｐは、支持ロール６＿２により中間転写体１から分離された後、用紙搬送方向切替部材２１によって用紙搬送方向切替部材２２に向かう方向に搬送される。用紙搬送方向切替部材２２では、記録紙Ｐは用紙反転部２３に向かう搬送方向に切り替えられ、記録紙Ｐは用紙送りロール２５＿１、用紙送りロール２４を経て用紙反転部２３に搬送される。次いで、記録紙Ｐは用紙反転部２３から逆方向に搬送され、用紙搬送方向切替部材２２によって用紙送りロール２５＿２に向かう搬送方向に切り替えられ、用紙送りロール２５＿２，２５＿３，２５＿４，２５＿５を経て用紙レジストロール１７まで搬送される。用紙レジストロール１７は、中間転写体１上の多色トナー像が二次転写位置Ｔ２に搬送されてくるタイミングに合わせて記録紙Ｐを二次転写位置Ｔ２に供給する。記録紙Ｐは用紙反転部２３を経由してきたことにより表裏面が反転されているので、中間転写体１上の多色トナー像は記録紙Ｐの未だ画像が形成されていない裏面側に転写定着される。以上のようにして記録紙Ｐの両面に画像形成が行われ、支持ロール６＿２により中間転写体１から分離されて機外に排出される。
【００２９】
なお、本実施形態の画像形成装置において、記録紙Ｐの両面に画像形成を行う場合は、転写定着手段が、二次転写位置Ｔ２において重ね合わされた中間転写体１と記録紙Ｐを挟持する一対の加熱加圧部材を備え、この一対の加熱加圧部材のうちの記録紙Ｐに接する側の加熱加圧部材が、トナーの溶融温度以下の温度に保持されたものであることが好ましい。すなわち、記録紙Ｐの両面に画像形成を行う場合は、転写定着手段を構成する加熱加圧ロール２＿１，２＿２のうちの記録紙Ｐに接する側の加熱加圧ロール２＿２をトナーの溶融温度以下の温度に保持することが好ましい。こうすることにより、記録紙Ｐ裏面に形成済みの画像がトナー溶融温度以上の温度に加熱されることが防止されるので、トナー流れによる画像乱れを起すことが防止される。さらに、トナー像はトナー溶融温度以下の適度な温度で加熱されているので、トナーの熱が記録紙Ｐに多量に奪われてオフセットとなることも回避でき、高速で記録紙両面に転写定着を行うことができる。
【００３０】
冷却装置１６は、二次転写位置Ｔ２から一体となって搬送されてきた中間転写体１、多色トナー像、および記録紙Ｐを冷却するものである。多色トナー像は冷却装置１６により冷却されて凝集固化し、記録紙Ｐとの間に強い接着力が生じる。冷却装置１６により冷却された中間転写体１および記録紙Ｐは、曲率半径の小さな支持ロール６＿２の部位に搬送され、ここにおいて記録紙Ｐは記録紙Ｐ自体の腰の強さによって中間転写体１から多色トナー像とともに分離されてカラー画像が形成される。記録紙Ｐに形成されたカラー画像の表面は中間転写体１の表面にならい平滑化され高光沢となる。
【００３１】
感光体９＿１，９＿２，９＿３，９＿４としては、Ｓｅ、ａ−Ｓｉ、ａ−ＳｉＣ、ＣｄＳなどの各種無機感光体の他に、各種の有機感光体を用いることができる。
トナーとしては、イエロー、マゼンタ、シアンなどの色素を含有した熱可塑性のバインダで構成された周知の材料を用いることができる。
【００３２】
中間転写体としては、ベース層および表面層からなる２層構造のものが用いられている。ベース層としては、カーボンブラックを添加した厚さ７５μｍのポリイミドフィルムが用いられ、トナー像を感光体から中間転写体に画像乱れなく静電的に転写するために、ベース層の体積抵抗率はカーボンブラックの添加量を変化させることにより１０１０Ω・ｃｍに調整してある。なお、ベース層としては、厚さ１０μｍ〜３００μｍの耐熱性の高いポリマーシート、例えばポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリサルフォン、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアミドなどのシートを用いることができる。
【００３３】
また、表面層は、トナー像を感光体から中間転写体に画像乱れなく静電的に転写するために、その体積抵抗率を１０１４Ω・ｃｍ程度に調整してある。また、中間転写体から記録紙への転写定着を行う際の、トナー像を間に挟んだ中間転写体と記録紙とを密着状態に保つために、ゴム硬度４０度、厚さ５０μｍのシリコーン共重合体が用いられている。シリコーン共重合体は、弾性を有しかつその表面が常温においてトナーに対して粘着性を示し、さらに、溶融して流動化したトナーとの剥離性がよいという特性を有しており、記録紙にトナーを効率的に移行させることができるので、表面層の材質としては最適である。なお、表面層としては、例えば厚さ１μｍ〜１００μｍの離型性の高い樹脂層を用いることも可能であり、例えばテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリテトラフルオロエチレンなどを用いることもできる。
【００３４】
加熱加圧ロール２＿１，２＿２としては、金属ロール上にシリコーンゴムなどの耐熱弾性層を被覆したものを用いることができる。第１の実施形態では、アルミニウムの中空ロール上に硬度３０度のシリコーンゴムを厚さ２．０ｍｍで積層した外径５０ｍｍのものを用いている。加熱加圧ロール２＿１，２＿２の内部には加熱源としてハロゲンランプ３＿１，３＿２が配置されている。なお、加熱加圧ロール２＿１，２＿２のニップ圧力は５．５×１０５  Ｐａに設定してある。このときのニップ幅はおよそ７．５ｍｍである。
【００３５】
なお、転写定着装置２は、上記のように一対の加熱加圧ロール２＿１，２＿２からなる構成のみに限定されるものではなく、中間転写体１と記録紙Ｐとの間に浮きやずれを発生することなくトナー像を均一に加熱するとともに加圧することのできるものであればどのような構成のものでもよい。例えば、１つのロールと１つの固定パッドとによる構成、あるいは一組の固定パッドによる構成としてもよい。
【００３６】
また、第１の実施形態では、加熱加圧部材である加熱加圧ロール２＿１，２＿２の加熱源としてハロゲンランプ３＿１，３＿２を用いているが、この加熱源はハロゲンランプに限定されるものでなく、周知の他の加熱手段を用いることができる。
次に、予備加熱手段の作用について説明する。
【００３７】
転写定着同時方式においては、加熱によりトナーどうしを融着させて中間転写体上のトナーを記録媒体上に移行させているが、その際に、加熱が不十分でトナーの融着が不完全であると転写定着不良となり、いわゆるオフセット現象を起こすことがある。また、トナーを加熱溶融させ過ぎた場合は、トナーが流れ画像乱れを起こすことがある。特に、中間転写体と記録媒体とが圧接される二次転写位置Ｔ２やその近傍においてトナーを加熱溶融させ過ぎると、記録紙など記録媒体の表面凹凸などにより、記録媒体と中間転写体との密着不良が起き、その密着不良部分でトナーが毛管流動しやすく、トナーが流れ画像低下を招くことがある。すなわち、中間転写体およびその上のトナーを適度の温度に加熱する必要があり、特に、高速で転写定着を行うに際しては、中間転写体およびトナーをできるだけ速やかに昇温する必要がある。
【００３８】
一般に、表面温度の異なる２つの物体を接触させると、それぞれの物体に関する熱の流れは相互の温度差が少なくなる方向に向かって流れるが、一方の物体の熱容量が他方の物体の熱容量と比較して著しく大きい場合は、熱容量の大きい方の物体の表面温度はほとんど変化しない。ここで、被加熱体を厚さ０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度の薄いシート状の中間転写体とし、これと接触する加熱体を厚さ数ｍｍ以上の金属とした場合は、加熱体の熱容量が被加熱体の熱容量よりも十分に大きいので、その結果、両者は次のような挙動を示す。
【００３９】
図２は、熱容量の小さい被加熱体を、熱容量の十分に大きい高温の加熱体に接触させた場合の被加熱体の昇温特性を示すグラフである。
図２に示すように、被加熱体の昇温に費やされた加熱体表面部の熱量が、直ちに加熱体内部または裏面部の加熱源から供給される場合は、被加熱体の温度は、加熱体との温度差が大きい間は急速に上昇するが、加熱体との温度差が次第に小さくなるにつれて昇温速度は低下する。
【００４０】
加熱体の熱容量が被加熱体に比べてそれほど大きくなく、被加熱体の昇温とともに加熱体の表面温度が低下する場合は、結局は、ある熱容量をもつ被加熱体が加熱源から供給される熱量分だけ昇温するという単純な関係となる。
図３は、加熱体の熱容量が被加熱体に比べてそれほど大きくない場合の被加熱体の昇温特性を示すグラフである。
【００４１】
図３に示すように、加熱体の熱容量が被加熱体に比べてそれほど大きくない場合は、被加熱体の昇温とともに加熱体の表面温度が低下するので、被加熱体の昇温の傾きは、加熱源から供給される熱量、すなわち被加熱体が中間転写体の場合は、移動する中間転写体にとっては加熱体から中間転写体への単位面積あたり単位時間の供給熱量によって決定される。
【００４２】
単位面積あたり単位時間の供給熱量が大きい場合は、図３に示す昇温の傾きは大きくなり、昇温速度が早くなる。なお、所望の温度まで中間転写体を昇温するのに要する総熱量は昇温速度にかかわらず昇温幅（すなわち、昇温後の中間転写体温度−昇温前の中間転写体温度）によって決定されることが明らかとなっている。つまり、所望の温度まで中間転写体を昇温するための熱量の供給の仕方によって昇温特性が決定される。
【００４３】
第１の実施形態の画像形成装置においては、記録紙Ｐと接触する以前に中間転写体１を加熱する予備加熱領域Ｈ内で、中間転写体１のトナー像を担持した表面に対する裏面側から中間転写体１を予備加熱領域Ｈ内の上流側について下流側よりも強く加熱する２つのランプ４１＿１，４１＿２を有する予備加熱装置４１を備えたことにより、予備加熱装置４１が、予備加熱領域Ｈ内において、中間転写体１に、中間転写体移動方向Ａの下流側と比較して上流側に中間転写体１の単位面積あたりかつ単位時間あたり大きな熱量の熱を供給しているので、上流側の中間転写体昇温幅が大きく、下流側の中間転写体昇温幅が小さくなる。すなわち、中間転写体を短い時間で速やかに昇温でき、高速で循環移動する中間転写体１上のトナー像を転写定着するのに十分な溶融状態をつくることができ、これによって、高速で高画質の転写定着像を得ることができる。
【００４４】
また、予備加熱装置４１の熱源として通電発熱部材であるランプを用いて中間転写体１を非接触加熱している上に、複数のランプの電力量や中間転写体１との間隔を適切に設定することにより、または集光制御などにより中間転写体１への供給熱量分布を変えることにより、中間転写体１の被加熱面上での熱量分布を自在に設定することができるという利点がある。
【００４５】
また、本実施形態の画像形成装置では、上記のように構成したことにより、中間転写体１と記録紙Ｐとが加熱加圧される二次転写位置Ｔ２において中間転写体１と記録紙Ｐが加熱加圧されている時間を短くしてもトナーを十分に溶融、融着させることができるので、オフセットなく転写定着することができる。従って、中間転写体１と記録紙Ｐがずれて画像ずれを発生したり、圧接力のムラが発生して画像乱れを起こしたりすることが防止され、高速で高画質の画像を得ることができる。
【００４６】
このように、本実施形態の画像形成装置では、中間転写体１を短時間で速やかに昇温させることができる上に、予備加熱手段と転写定着手段とを別々に構成することことができるので、装置構成上の自由度が大きく、画像形成装置が大型化するのを回避することができる。
このような予備加熱装置４１を備えた本実施形態の画像形成装置により、溶融温度１１５℃のトナーを用い、２５０ｍｍ／ｓの中間転写体移動速度で、Ａ４サイズの記録紙へ毎分６０枚の高速画像出力テストを行った。
【００４７】
上流側のランプ４１＿１として電力１３００Ｗの高出力ランプを用いておよそ０．２秒の短時間で中間転写体１を約１５０℃まで昇温させ、下流側のランプ４１＿２として電力４００Ｗの低出力ランプを用いて０．５秒かけて中間転写体１を約１６５℃に均一に加熱昇温させるようにした。なお、記録紙Ｐとしては富士ゼロックス（株）製Ｊ紙を用いた。
【００４８】
加熱加圧ロール２＿１の加熱温度は１２０℃に制御し、加熱加圧ロール２＿２の加熱温度は１００℃に制御した。このテストでは、同一記録紙Ｐの裏面にも画像出力を行った。こうして得られた高速画像出力での転写定着画像は記録紙Ｐの表裏両面ともに画像乱れがなく、高画質の画像が得られた。
なお、比較のために、予備加熱装置４１による中間転写体１の加熱を上流側ランプ４１＿１、下流側ランプ４１＿２ともに電力８５０Ｗのランプを用いて０．７秒加熱するという条件で上述と同様の高速画像出力を行ったところ、トナーを十分に溶融させることができず、転写定着不良が発生した。この条件で転写定着不良を発生させることなく高速画像出力を行うには、およそ１．０秒以上の加熱時間が必要であり、中間転写体１の予備加熱領域Ｈのスペースを大幅に拡張する必要があり、装置の大型化を招く恐れがある。
【００４９】
また、予備加熱装置４１による中間転写体１の加熱温度を１１０℃、加熱加圧ロール２＿１による加熱温度を１６５℃、加熱加圧ロール２＿２による加熱温度を１２０℃に制御して、記録紙Ｐの両面に画像出力を行ったところ、第２面への画像出力時の裏面（第１面）の画像が乱れ、画質劣化が顕著であった。
なお、本実施形態では、予備加熱手段をランプ２個により構成しているが、３個以上のランプで構成してもよく、また、１個のランプと適当な集光装置とを用いて中間転写体１の上流側を下流側よりも強く加熱する予備加熱手段を構成するようにしてもよい。
【００５０】
また、図１には、予備加熱装置４１を、中間転写体１のトナー像を担持した表面に対する裏面側から中間転写体１を加熱するように配置した実施形態のみを示したが、予備加熱装置を、中間転写体１のトナー像を担持した表面側から直接トナーを加熱するように配置してもよい。このように構成した場合は中間転写体１とその上のトナー像を短時間で速やかに昇温させることにより、高速で移動する中間転写体１上のトナー像を転写定着するのに十分な溶融状態を得ることが可能となり、高速で高画質の画像形成を行うことができる。この場合の予備加熱手段としては、トナー像が複数色からなるカラートナー像である場合は、各色トナーの吸光特性の差による加熱ムラが生じないように、遠赤外線による加熱方式を採用することが好ましい。
【００５１】
次に、本発明の画像形成装置の第２の実施形態について説明する。
図４は、本発明の画像形成装置の第２の実施形態の概略構成図である。
図４に示すように、この画像形成装置は、図１に示した第１の実施形態の画像形成装置と類似しているが、一次転写位置Ｔ１と二次転写位置Ｔ２との間の予備加熱領域Ｈにおいて中間転写体１を加熱する予備加熱装置４２の構成が第１の実施形態における予備加熱装置４１の構成と異なっている。これ以外の各部の構成は同様であるのでその説明は省略し、以下に主として予備加熱装置４２について説明する。
【００５２】
図４に示すように、この実施形態の画像形成装置には、中間転写体１のトナー像を担持する表面とは反対側の裏面に予備加熱装置４２が配置されている。予備加熱装置４２は、中間転写体１の裏面に接触する接触加熱板４２＿３と、接触加熱板４２＿３を予備加熱領域Ｈ内の上流側について下流側よりも強く加熱するランプ４２＿１，４２＿２とを備えている。すなわち、中間転写体１の移動方向上流側に配置したランプ４２＿１の電力は下流側に配置したランプ４２＿２の電力よりも大きく設定されている。
【００５３】
接触加熱板４２＿３としては、わずかに湾曲したアルミニウム板が用いられ、この接触加熱板４２＿３の中間転写体１との接触面とは反対側の面をランプ４２＿１，４２＿２により非接触加熱する構成となっている。接触加熱板４２＿３の材料としては、熱伝導のよいものであればよく、特にアルミニウムに限られるものではない。熱伝導のよい接触加熱板を用いることにより、中間転写体１を均一に加熱できるという効果が得られる。
【００５４】
また、接触加熱板４２＿３を、表面をゴムまたは樹脂で被覆した金属体で構成してもよい。接触加熱板４２＿３の厚さは、強度などを考慮して厚さ３ｍｍのものを用いている。接触加熱板４２＿３の中間転写体１との接触面とは反対側の面は黒色塗装が施されているので、ランプ４２＿１，４２＿２からの輻射熱を効率よく吸収して中間転写体１に伝達することができる。
【００５５】
なお、接触加熱板４２＿３と中間転写体１との接触加熱時間は接触加熱板４２＿３の中間転写体１移動方向長さを変えることにより自由に設定することができる。
以上説明した第２の実施形態の画像形成装置により、溶融温度１１５℃のトナーを用い、２５０ｍｍ／ｓの中間転写体移動速度で、Ａ４サイズの記録紙へ毎分６０枚の高速画像出力テストを行った。
接触加熱板４２＿３としては、中間転写体１の移動方向長さが１７５ｍｍのものを用い、上流側のランプ４２＿１は電力１３００Ｗの高出力ランプを用いて接触加熱板４２＿３の上流側を加熱しおよそ０．２秒の短時間で中間転写体１を約１５０℃まで昇温させ、下流側のランプ４２＿２は電力４００Ｗの低出力ランプを用いて接触加熱板４２＿３の下流側を加熱し０．５秒かけて中間転写体１を約１６５℃に均一に昇温させた。なお、記録紙Ｐとしては富士ゼロックス（株）製Ｊ紙を用いた。
【００５６】
加熱加圧ロール２＿１の加熱温度は１２０℃に制御し、加熱加圧ロール２＿２の加熱温度は１００℃に制御した。このテストでは、同一記録紙Ｐの裏面にも画像出力を行った。こうして得られた高速画像出力での転写定着画像は記録紙Ｐの表裏両面ともに画像乱れがなく、高画質の画像が得られた。
第２の実施形態の画像形成装置では、熱源として通電発熱部材であるランプを用いていることにより、第１の実施形態におけると同様の作用効果が得られることに加え、接触加熱板４２＿３として熱伝導のよい金属体を用いこれを中間転写体１に接触させて加熱しているので、接触加熱板４２＿３内の温度ムラが少なく中間転写体１を均一に加熱することができ、高速でムラのない高画質の画像形成を行うことができる。なお、金属体を用いることにより接触加熱板４２＿３内の温度ムラが少なくなる効果は、中間転写体移動方向に垂直の方向に対してであり、中間転写体移動方向に向かっては、供給する熱量分布と中間転写体昇温速度に応じた接触加熱板４２＿３の温度分布を有している。
【００５７】
なお、接触加熱板４２＿３の表面をゴム層で被覆することにより、接触加熱板４２＿３と中間転写体１との接触をよくして伝熱性を向上させることができるので好ましいが、ゴム層は伝熱に対して熱抵抗層となるのでできるだけ薄くする方がよく、具体的には１ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下のゴム層とすることが望ましい。
【００５８】
また、接触加熱板４２＿３の表面を樹脂層で被覆することにより接触加熱板４２＿３と中間転写体１との摺動接触加熱時の摩擦力を下げ、中間転写体１の駆動負荷を低減することができる。ただし、樹脂層もまた伝熱に対して熱抵抗層となるので、できるだけ薄くする方がよく、具体的には０．３ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以下の樹脂層とすることが望ましい。樹脂層としては摩擦係数の低い樹脂、例えば、ＥＴＦＥ、ＰＴＦＥ、ＰＦＡなどのフッ素系樹脂が適している。
【００５９】
次に、本発明の画像形成装置の第３の実施形態について説明する。
図５は、本発明の画像形成装置の第３の実施形態の概略構成図である。
図５に示すように、この画像形成装置は、図１に示した第１の実施形態の画像形成装置と類似しているが、一次転写位置Ｔ１と二次転写位置Ｔ２との間の予備加熱領域Ｈにおいて中間転写体１を加熱する予備加熱装置４３の構成が第１の実施形態における予備加熱装置４１の構成とは異なっている。これ以外の各部の構成は同様であるのでその説明は省略し、以下に主として予備加熱装置４３について説明する。
【００６０】
図５に示すように、この実施形態の画像形成装置には、中間転写体１のトナー像を担持した表面に対する裏面に接触する接触加熱板４３＿２と、接触加熱板４３＿２を予備加熱領域Ｈ内の上流側について下流側よりも強く加熱する面状ヒータ４３＿１とを有する予備加熱装置４３が備えられている。
接触加熱板４３＿２としては、わずかに湾曲したアルミニウム板、もしくは表面を樹脂で被覆したアルミニウム板が用いられ、この接触加熱板４３＿２の中間転写体１との接触面とは反対側の面を通電発熱体を用いた面状ヒータ４３＿１により接触加熱する構成となっている。接触加熱板４３＿２の中間転写体１への接触加熱時間は接触加熱板４３＿２の長さを変えることにより自由に設定することができる。接触加熱板４３＿２の材料としては、熱伝導のよいものであればよく、特にアルミニウムに限られるものではない。熱伝導のよい接触加熱板を用いることにより、中間転写体１を均一に加熱できるという効果が得られる。接触加熱板４３＿２の厚さは、強度などを考慮して厚さ３ｍｍのものを用いている。
【００６１】
面状ヒータ４３＿１としては、線状または面状の通電発熱体をシリコーンラバーなどの絶縁体で被覆したシリコーンラバーヒータを用いている。通電発熱体から接触加熱板４３＿２への熱抵抗を小さくすることにより効率的な加熱を行うことができるので、シリコーンラバーはできるだけ薄くする方がよく、本実施形態では０．５ｍｍ厚のシリコーンラバー層を被覆している。面状ヒータ４３＿１は、通電発熱体の配線パターンを任意に変更することが可能であり、面状ヒータ４３＿１の発熱面内の発熱量分布を自在に設定することができる。
【００６２】
本実施形態では、面状ヒータ４３＿１の通電発熱体配線パターンを、中間転写体１の移動方向上流側の部分を密にし下流側の部分を粗にすることにより、上流側の発熱量が下流側の発熱量よりも大きくなるように設定している。
このように構成した画像形成装置により、溶融温度１１５℃のトナーを用い、２５０ｍｍ／ｓの中間転写体移動速度で、Ａ４サイズの記録紙へ毎分６０枚の高速画像出力テストを行った。
【００６３】
接触加熱板４３＿２としては、中間転写体１移動方向の長さが２００ｍｍのものを用い、中間転写体１移動方向上流側の部分では１２００Ｗの高出力で接触加熱板４３＿２を加熱しておよそ０．４秒の短時間で中間転写体１を約１５０℃まで昇温させ、下流側の部分では５００Ｗの出力で接触加熱板４３＿２を加熱して０．４秒かけて中間転写体１を約１６５℃まで均一に昇温させた。なお、記録紙Ｐとしては富士ゼロックス（株）製Ｊ紙を用いた。
【００６４】
加熱加圧ロール２＿１の加熱温度は１２０℃に制御し、加熱加圧ロール２＿２の加熱温度は１００℃に制御した。このテストでは、同一記録紙Ｐの裏面にも画像出力を行った。こうして得られた高速画像出力での転写定着画像は記録紙Ｐの表裏両面ともに画像乱れがなく、高画質の画像が得られた。
本実施形態の画像形成装置では、予備加熱装置４３に面状ヒータ４３＿１を用いていることにより、銀やニッケル合金などの通電発熱体の配線パターンを変更するなどして面状ヒータ４３＿１の発熱量分布を自在に設定することができるので中間転写体１への供給熱量分布を変更することが容易である。従って、中間転写体１とその上のトナー像を短時間で速やかに昇温させることのできる供給熱量分布が容易に得られ、高速で移動する中間転写体上のトナー像を転写定着するのに十分な溶融状態を得ることができる。これによって、高速で高画質の画像形成を行うことができる。
【００６５】
なお、本実施形態では１枚の面状ヒータを用いその中で通電発熱体の配線パターンを変えることにより中間転写体１移動方向上流側と下流側との発熱量を変えるようにしているが、複数枚の面状ヒータを用いてそれぞれの面状ヒータの発熱量を変えることによっても上記と同様の結果を得ることができる。
次に、本発明の画像形成装置の第４の実施形態について説明する。
【００６６】
図６は、本発明の画像形成装置の第４の実施形態の概略構成図である。
図６に示すように、この画像形成装置は、図１に示した第１の実施形態の画像形成装置と類似しているが、一次転写位置Ｔ１と二次転写位置Ｔ２との間の予備加熱領域Ｈにおいて中間転写体１を加熱する予備加熱装置４４の構成が第１の実施形態における予備加熱装置４１の構成とは異なっている。これ以外の各部の構成は同様であるのでその説明は省略し、以下に主として予備加熱装置４４について説明する。
【００６７】
図６に示すように、この実施形態の画像形成装置には、予備加熱領域Ｈ全域にわたって、中間転写体１のトナー像を担持した表面に対する裏面に接触した加熱ロール４４＿１と、予備加熱領域Ｈ上流側において中間転写体１表面を非接触加熱するランプ４４＿３とが備えられている。
加熱ロール４４＿１としては、大径の中空ロールが用いられ、内部に熱源としてランプ４４＿２が内蔵されている。加熱ロール４４＿１は中間転写体１を張架する支持ロールとしても機能している。加熱ロール４４＿１の材料としては、熱伝導がよく十分な強度を有する金属材料を用いることができる。本実施形態では肉厚４ｍｍ、外径１１０ｍｍのアルミニウムロールを用いている。加熱ロール４４＿１のロール内面に黒色塗装を施すことにより、ランプ４４＿２からの輻射熱を効率的に吸収して中間転写体１に伝えることができる。
【００６８】
本実施形態のように、加熱ロール４４＿１の内部にランプ４４＿２を配置することにより、ランプ４４＿２の全周が加熱ロール４４＿１のロール内壁で覆われるのでランプ４４＿２の発熱量をほとんどロスなく加熱ロール４４＿１に伝達することができる。また、ランプ４４＿２として高出力ランプを用いることにより加熱ロール４４＿１を介して単位面積あたり高い熱量を中間転写体１に供給することができる。
【００６９】
本実施形態では、中間転写体１のトナー像担持面側を非接触加熱するランプ４４＿３を、中間転写体１と加熱ロール４４＿１とが接触を開始する領域近傍に配置しており、予備加熱領域Ｈ内において中間転写体１に、中間転写体１移動方向下流側に比較し上流側に、中間転写体１の単位面積あたりかつ単位時間あたり大きな熱を供給するよう構成されている。
【００７０】
このように構成した画像形成装置により、溶融温度１１５℃のトナーを用い、２５０ｍｍ／ｓの中間転写体移動速度で、Ａ４サイズの記録紙へ毎分６０枚の高速画像出力テストを行った。
加熱ロール４４＿１としては、中間転写体１との接触長さが１７５ｍｍのものを用い、ランプ４４＿３としては電力５００Ｗの出力のものを用い、加熱ロール４４＿１内部に配置したランプ４４＿２は電力１２００Ｗの出力のものを用いた。ランプ４４＿３による中間転写体１の加熱時間はおよそ０．２秒であり、ランプ４４＿３による加熱直後の中間転写体１はおよそ１５０℃まで昇温させ、その後、加熱ロール４４＿１による加熱で中間転写体１を加熱ロール４４＿１と接触が終了する部分で約１６５℃まで均一に昇温させた。なお、記録紙Ｐとしては富士ゼロックス（株）製Ｊ紙を用いた。
【００７１】
加熱加圧ロール２＿１の加熱温度は１２０℃に制御し、加熱加圧ロール２＿２の加熱温度は１００℃に制御した。このテストでは、同一記録紙Ｐの裏面にも画像出力を行った。こうして得られた高速画像出力での転写定着画像は記録紙Ｐの表裏両面ともに画像乱れがなく、高画質の画像が得られた。
次に、本発明の画像形成装置の第５の実施形態について説明する。
【００７２】
図７は、本発明の画像形成装置の第５の実施形態の概略構成図である。
図７に示すように、この画像形成装置は、図６に示した第４の実施形態の画像形成装置と類似しており、一次転写位置Ｔ１と二次転写位置Ｔ２との間の予備加熱領域Ｈにおいて中間転写体１を加熱する予備加熱装置４５の構成が第４の実施形態における予備加熱装置４４の構成とは異なっている。これ以外の各部の構成は同様であるのでその説明は省略し、以下に主として予備加熱装置４５について説明する。
【００７３】
図７に示すように、この実施形態の画像形成装置には、予備加熱領域Ｈ内の上流側において、中間転写体１のトナー像を担持した表面に対する裏面に接触した加熱ロール４５＿１と、予備加熱領域Ｈ内の下流側において、中間転写体１裏面に表面が接する接触加熱板４５＿４と、接触加熱板４５＿４の裏面に接触もしくは固定された通電発熱体を用いた面状ヒータ４５＿３とを有する予備加熱装置４５が備えられている。
【００７４】
加熱ロール４５＿１としては、大径の中空ロールが用いられ、内部に熱源としてランプ４５＿２が内蔵されている。加熱ロール４５＿１は中間転写体１を張架する支持ロールとしても機能している。加熱ロール４５＿１の材料としては、熱伝導がよく強度が保てる金属材料を用いることができる。本実施形態では肉厚２ｍｍ、外径４０ｍｍのアルミニウムロールを用いている。加熱ロール４５＿１のロール内面は黒色塗装することにより、ランプ４５＿２からの輻射熱を効率的に吸収して中間転写体１に伝えることができる。
【００７５】
本実施形態のように、加熱ロール４５＿１の内部にランプ４５＿２を配置することにより、ランプ４５＿２の全周が加熱ロール４５＿１のロール内壁で覆われるのでランプ４５＿２の発熱量がほとんどロスなく加熱ロール４５＿１に伝達することができる。また、ランプ４５＿２として高出力ランプを用いることにより加熱ロール４５＿１を介して単位面積あたり高い熱量を中間転写体１に供給することができる。
【００７６】
また、接触加熱板４５＿４を面状ヒータ４５＿３で加熱しているので、面状ヒータ４５＿３内の通電発熱体の配線パターンを変えるなどして接触加熱板４５＿４の発熱量分布を容易に変えることができる。また、接触加熱板４５＿４に金属体を用いた場合は、金属体での温度ムラ低減効果に加えて、装置を大型化させずに中間転写体１との接触長さを長くすることも比較的容易に実現することができる。
【００７７】
接触加熱板４５＿４としては、強度などを考慮して厚さ３ｍｍのアルミニウム板を用いている。接触加熱板４５＿４の材料としては、特にアルミニウムに限られるものではないが、熱伝導のよい接触加熱板を用いることにより、中間転写体１を均一に加熱することができるので、できるだけ熱伝導のよいものであることが望ましい。
【００７８】
面状ヒータ４５＿３としては、通電発熱体をシリコーンラバーで被覆したシリコーンラバーヒータを用いている。通電発熱体から接触加熱板４５＿４への熱抵抗を小さくすることにより効率的に加熱を行うことができるのでシリコーンラバー層はできるだけ薄くする方がよい。本実施形態では０．５ｍｍ厚のシリコーンラバー層を被覆している。面状ヒータ４５＿３は通電発熱体の配線パターンを任意に変えることが可能なので、通電発熱体の発熱量分布を変えることにより接触加熱板４５＿４の熱量分布を自在に設定することができる。本実施形態では上記の構成で、中間転写体１の移動方向上流側の加熱ロール４５＿１の内部に配置したランプ４５＿２の電力を下流側の接触加熱板４５＿４に取り付けた面状ヒータ４５＿３の出力加熱電力よりも大きく設定している。
【００７９】
このように構成した画像形成装置により、溶融温度１１５℃のトナーを用い、２５０ｍｍ／ｓの中間転写体移動速度で、Ａ４サイズの記録紙へ毎分６０枚の高速画像出力テストを行った。
加熱ロール４５＿１の内部に配置したランプ４５＿２には、１２００Ｗの高出力ランプを用い、およそ０．２秒の短時間で中間転写体１を約１５０℃まで昇温させ、接触加熱板４５＿４は中間転写体１移動方向の長さが１２５ｍｍのものを用い、５００Ｗ出力の面状ヒータ４５＿３で接触加熱板４５＿４を加熱し０．５秒かけて中間転写体１を約１６５℃まで均一に昇温させた。なお、記録紙Ｐとしては富士ゼロックス（株）製Ｊ紙を用いた。
【００８０】
加熱加圧ロール２＿１の加熱温度は１２０℃に制御し、加熱加圧ロール２＿２の加熱温度は１００℃に制御した。このテストでは、同一記録紙Ｐの裏面にも画像出力を行った。こうして得られた高速画像出力での転写定着画像は記録紙Ｐの表裏両面ともに画像乱れがなく、高画質の画像が得られた。
なお、本実施形態では１枚の面状ヒータ４５＿３を用いているが、複数の面状ヒータを用い、各面状ヒータの発熱量を適切に設定することによっても上記と同様の結果を得ることができる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、転写定着同時方式の画像形成装置において、一次転写位置と二次転写位置との間の領域で、中間転写体に中間転写体移動方向下流側と比較して上流側に、中間転写体の単位面積あたりかつ単位時間あたり大きな熱量の熱を供給する予備加熱手段を備えることにより、高速で画像乱れのない高画質の画像形成を行うことのできる小型の画像形成装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の第１の実施形態の概略構成図である。
【図２】熱容量の小さい被加熱体を、熱容量の十分に大きい高温の加熱体に接触させた場合の被加熱体の昇温特性を示すグラフである。
【図３】加熱体の熱容量が被加熱体に比べてそれほど大きくない場合の被加熱体の昇温特性を示すグラフである。
【図４】本発明の画像形成装置の第２の実施形態の概略構成図である。
【図５】本発明の画像形成装置の第３の実施形態の概略構成図である。
【図６】本発明の画像形成装置の第４の実施形態の概略構成図である。
【図７】本発明の画像形成装置の第５の実施形態の概略構成図である。
【符号の説明】
１        中間転写体
２        転写定着装置
２＿１，２＿２        加熱加圧ロール
３＿１，３＿２        ハロゲンランプ
６＿１，６＿２，７＿１        支持ロール
９＿１，９＿２，９＿３，９＿４        感光体
１０＿１，１０＿２，１０＿３，１０＿４        帯電器
１１，１２，１３，１４        現像器
１５        用紙トレイ
１６        冷却装置
１７        用紙レジストロール
２０        光ビーム走査装置
２１，２２        用紙搬送方向切替部材
２３        用紙反転部
２４，２５＿１，２５＿２，２５＿３，２５＿４，２５＿５        用紙送りロール
４１，４２，４３，４４，４５        予備加熱装置
４１＿１，４１＿２        ランプ
４２＿１，４２＿２        ランプ
４２＿３        接触加熱板
４３＿１        面状ヒータ
４３＿２        接触加熱板
４４＿１        加熱ロール
４４＿２，４４＿３        ランプ
４５＿１        加熱ロール
４５＿２        ランプ
４５＿３        面状ヒータ
４５＿４        接触加熱板
５０＿１，５０＿２，５０＿３，５０＿４        転写器
【図１】
0003633262.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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