(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像の形成面が周回可能に支持された像担持体と、
上記像担持体上に複数色のトナーを順次転写して、積層されるトナー層数が異なる複数のトナー像を上記像担持体上に形成する像形成手段と、
上記像形成手段にて上記像担持体上に形成されたトナー像を加熱溶融する加熱手段と、
上記像形成手段にて上記トナー像が形成された上記像担持体をトナー像の形成面側から圧接する加圧手段とを備え、
上記加熱手段にて加熱溶融されたトナー像を、上記像担持体と加圧手段との圧接位置に搬送される記録材に、転写定着するカラー画像形成装置において、
上記加圧手段と上記像担持体との圧接位置が、該像担持体の周回方向における上記加熱手段により上記トナー像が加熱される加熱位置よりも下流側に、上記加熱位置とは分離されて設定されていることを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項２】
上記トナー像が記録材に転写定着される際のトナーと記録材との界面の温度をＴ１、十分な定着強度が得られるようにトナー粘度の値が設定された時のトナー温度をＴ２とした時、
Ｔ１≧Ｔ２
となるように予め上記加熱手段によりトナー像及び像担持体が加熱されていることを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
【請求項３】
上記トナーと記録材との界面の温度は、転写定着される直前のトナー、像担持体、加圧手段、記録材の各温度から理論計算により求められることを特徴とする請求項２記載のカラー画像形成装置。
【請求項４】
トナーの軟化点温度をＴ３、トナー像が記録材に転写定着される直前のトナーの温度をＴ４とした時
Ｔ４−Ｔ３≧６０（℃）
となるように予め上記加熱手段によってトナー像及び像担持体を加熱することを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
【請求項５】
上記像担持体は、少なくとも２つのローラによって張架されたベルト形状の像担持ベルトからなると共に、加熱手段は、該像担持ベルト内部に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載のカラー画像形成装置。
【請求項６】
上記加熱手段は、上記像担持ベルトを張架するローラのうち、加圧手段による像担持ベルトの加圧位置よりも上流側端部のローラを兼ねるローラ形状の加熱ローラからなることを特徴とする請求項５記載のカラー画像形成装置。
【請求項７】
上記加熱ローラの内部には、ヒータランプが設けられていることを特徴とする請求項６記載のカラー画像形成装置。
【請求項８】
上記加熱手段は、上記像担持ベルトを張架する２つのローラの一方のローラと加圧位置との間に配置され、内周面側より該像担持ベルトに摺接するように配置されていることを特徴とする請求項５記載のカラー画像形成装置。
【請求項９】
上記加熱手段は、通電後、迅速に加熱可能な面状発熱体を有するサーマルヒータからなることを特徴とする請求項８記載のカラー画像形成装置。
【請求項１０】
上記像担持体は、ドラム形状の像担持ドラムからなると共に、上記加熱手段は、該像担持ドラム内に設けられていることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載のカラー画像形成装置。
【請求項１１】
上記像担持ドラム内面には、金属ドラムが形成されると共に、上記加熱手段は、上記金属ドラムを誘導加熱するコイルからなることを特徴とする請求項１０記載のカラー画像形成装置。
【請求項１２】
トナー像の形成面が周回可能に支持された像担持体と、
上記像担持体上に複数色のトナーを順次転写して、積層されるトナー層数が異なる複数のトナー像を上記像担持体上に形成する像形成手段と、
上記像形成手段にて上記像担持体上に形成されたトナー像を加熱溶融する加熱手段と、
上記像形成手段にて上記トナー像が形成された上記像担持体をトナー像の形成面側から圧接する加圧手段とを備え、
上記加熱手段にて加熱溶融されたトナー像を、上記像担持体と加圧手段との圧接位置に搬送される記録材に、転写定着するカラー画像形成装置において、
上記加圧手段と上記像担持体との圧接位置が、該像担持体の周回方向における上記加熱手段によりトナー像が加熱される加熱位置よりも下流側に設定されているとともに、
トナー像が記録材に転写定着される際のトナーと記録材との界面の温度をＴ１、トナーの複素粘度が１００００ｐｏｉｓｅ以下となるようなトナー温度をＴ２とした時、
Ｔ１≧Ｔ２
となるように予め上記加熱手段によりトナー像及び像担持体が加熱されていることを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項１３】
上記加熱手段及び加圧手段は、上記像担持ベルトが上記加圧手段との圧接位置に対し接線方向に送り込まれるような位置関係にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項６記載のカラー画像形成装置。
【請求項１４】
トナー像の形成面が周回可能に支持された像担持体と、
上記像担持体上に複数色のトナーを順次転写することで、複数色のトナー像を形成する像形成手段と、
上記像担持体上に全ての色のトナーが転写された後、該トナー像を加熱溶融する加熱手段と、
上記像担持体上に全ての色のトナーが転写された後、該像担持体をトナー像の形成面側から圧接する加圧手段とを備え、
上記加熱溶融された複数色のトナー像を、上記像担持体と加圧手段との圧接位置に搬送される記録材に、転写定着するカラー画像形成装置において、
上記加圧手段と上記像担持体との圧接位置が、該像担持体の周回方向における上記加熱手段によりトナー像が加熱される加熱位置よりも下流側に、上記加熱位置とは分離されて設定されており、かつ、
上記像担持体は、少なくとも２つのローラによって張架されたベルト形状の像担持ベルトからなると共に、加熱手段は、該像担持ベルト内部に配置されていることを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項１５】
上記加熱手段は、上記像担持ベルトを張架するローラのうち、加圧手段による像担持ベルトの加圧位置よりも上流側端部のローラを兼ねるローラ形状の加熱ローラからなることを特徴とする請求項１４に記載のカラー画像形成装置。
【請求項１６】
上記加熱ローラの内部には、ヒータランプが設けられていることを特徴とする請求項１５に記載のカラー画像形成装置。
【請求項１７】
上記加熱手段は、上記像担持ベルトを張架する２つのローラの一方のローラと加圧位置との間に配置され、内周面側より該像担持ベルトに摺接するように配置されていることを特徴とする請求項１４に記載のカラー画像形成装置。
【請求項１８】
上記加熱手段は、通電後、迅速に加熱可能な面状発熱体を有するサーマルヒータからなることを特徴とする請求項１７に記載のカラー画像形成装置。
【請求項１９】
トナー像の形成面が周回可能に支持された像担持体と、
上記像担持体上に複数色のトナーを順次転写することで、複数色のトナー像を形成する像形成手段と、
上記像担持体上に全ての色のトナーが転写された後、該トナー像を加熱溶融する加熱手段と、
上記像担持体上に全ての色のトナーが転写された後、該像担持体をトナー像の形成面側から圧接する加圧手段とを備え、
上記加熱溶融された複数色のトナー像を、上記像担持体と加圧手段との圧接位置に搬送される記録材に、転写定着するカラー画像形成装置において、
上記加圧手段と上記像担持体との圧接位置が、該像担持体の周回方向における上記加熱手段によりトナー像が加熱される加熱位置よりも下流側に、上記加熱位置とは分離されて設定されており、かつ、
上記像担持体は、ドラム形状の像担持ドラムからなると共に、上記加熱手段は、該像担持ドラム内に設けられていることを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項２０】
上記像担持ドラム内面には、金属ドラムが形成されると共に、上記加熱手段は、上記金属ドラムを誘導加熱するコイルからなることを特徴とする請求項１９に記載のカラー画像形成装置。
【請求項２１】
上記加熱手段及び加圧手段は、上記像担持ベルトが上記加圧手段との圧接位置に対し接線方向に送り込まれるような位置関係にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１５に記載のカラー画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真プロセスを利用した画像形成装置においては、感光体表面にトナー像を形成し、このトナー像を記録紙上に転写した後、記録紙を定着装置に導き、トナー像を記録紙に定着させて永久画像とする方式のものが一般的に使用されている。
【０００３】
また、近年、感光体上のトナー画像を中間転写ベルト上に一次転写した後、このトナー像を加熱して記録紙上に転写・定着する方式のものも実用化されている。このような方式を採用した画像形成装置として、例えば、特開平８−４４２２０号公報に開示されている画像形成装置（公知技術ａ）や、特開平９−１１４２８２号公報に開示されている画像形成装置（公知技術ｂ）等がある。
【０００４】
上記公知技術ａの画像形成装置は、特にカラー画像形成を目的としたものであり、図１０に示すように、表面にトナー画像Ｔが現像された感光体８４を備え、駆動ローラを兼用した転写ローラ８１により上記感光体８４上に現像された各色トナー画像Ｔが順次中間転写ベルト８０上に転写される。
【０００５】
上記中間転写ベルト８０は、転写ローラ８１、ベルトテンションローラを兼ねる従動ローラ８２、及びサーマルヒータ８３との間に巻きかけられており、サーマルヒータ８３の対向位置には中間転写ベルト８０を介して加圧ローラ８５が離接可能に配置されている。
【０００６】
上記加圧ローラ８５は、中間転写ベルト８０上に各色トナー画像が転写されている間は中間転写ベルト８０から離脱しており、中間転写ベルト８０上へのトナー画像の転写工程が完了した後、中間転写ベルト８０に圧接するようになっている。
【０００７】
そして、サーマルヒータ８３と加圧ローラ８５の圧接部（定着ニップ部）Ｙに記録紙Ｐを搬送し、サーマルヒータ８３の熱及び加圧ローラ８５による圧力とにより、多色トナー像Ｔ’が記録紙Ｐ上に転写定着される。
【０００８】
また、上記公知技術ｂの画像形成装置は、図１１に示すように、支持ローラ９２，９３に巻きかけられて感光ベルト９１に対向する位置に配設された中間転写ベルト９５を備えている。
【０００９】
上記画像形成装置では、先ず、感光ベルト９１上にトナー像Ｔを形成し、この感光ベルト９１から中間転写ベルト９５上に転写する。そして、中間転写ベルト９５上に転写されたトナー像Ｔ’は、中間転写ベルト９５外周面に当接し内部にハロゲンランプからなる熱源９６ａを有する加熱ローラ９６により予め加熱溶融された後、その下流側の支持ローラ９３と加圧ローラ９７との圧接部（定着ニップ部）Ｙにおいて、記録材Ｐ上に転写定着される。
【００１０】
この画像形成装置においては、トナー及び熱容量の小さい中間転写ベルト９５を事前に加熱することで、トナーのみを十分加熱溶融でき記録材Ｐを昇温する必要がないため、定着エネルギーが従来の約１／３に低減できるという効果を奏している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記公知技術（ａ）の画像形成装置では、以下に示す問題点が生じる。
【００１２】
１）十分な定着強度を得ようとした場合、トナーと記録紙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画像の場合、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限界が生じる。
【００１３】
２）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画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、所謂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。
【００１４】
また、上記公知技術（ｂ）の画像形成装置では、以下に示す問題点が生じる。
【００１５】
３）記録材Ｐにトナー像を転写定着する際、たとえトナーが十分加熱溶融されていても記録材が冷えていると、トナーが記録材Ｐの繊維間に浸透するより先に記録材に熱を奪われ冷却固化してしまうため十分な定着強度が得られない虞がある。そこで、十分な定着強度を得るためには、記録材Ｐを予め予熱するかあるいは定着ニップ部Ｙにおいて記録材Ｐも十分昇温できるようトナー及び中間転写ベルト９５を予めトナーの溶融温度よりかなり高い温度（例えばトナーの溶融温度を１０２℃とした場合、１７０℃以上）に過剰に加熱しなければならず、モノクロ画像のようにトナー層が単層の場合には必要定着エネルギーとしては従来方式とほとんど変わらなくなる。
【００１６】
４）加熱ローラ９６により加熱されたトナー及び中間転写ベルト９５は、記録材Ｐに圧接される前に支持ローラ９３に当接するため、支持ローラ９３がトナーや中間転写ベルト９５と同等の温度に加熱されていないと、該支持ローラ９３に熱を奪われ記録材Ｐへの転写同時定着以前にトナーが冷却固化してしまう。この問題を避けるために支持ローラ９３を十分加熱することが考えられるが、この場合、長いウォームアップ時間を必要としてしまう。
【００１７】
さらに、上記公知技術（ａ）（ｂ）に共通の課題として、以下の問題点が生じる。
【００１８】
５）トナーの定着性能はサーマルヒータや加熱ローラの温度だけでなく加圧ローラ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。
【００１９】
本発明は、上記の各問題に鑑みてなされたもので、その目的は、定着の高速化が可能で、カラー画像のように種々の層厚が混在する多層のトナー画像に対しても安定した定着性能を得ることができると共に、ウォームアップ時間が短く熱効率に優れ、使用条件や記録紙の種類によって定着性能が変動しない画像形成装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１のカラー画像形成装置は、上記の課題を解決するために、トナー像の形成面が周回可能に支持された像担持体と、上記像担持体上に複数色のトナーを順次転写することで、複数色のトナー像を形成する像形成手段と、上記像担持体上に全ての色のトナーが転写された後、該トナー像を加熱溶融する加熱手段と、上記像担持体上に全ての色のトナーが転写された後、該像担持体をトナー像の形成面側から圧接する加圧手段とを備え、上記加熱溶融された複数色のトナー像を、上記像担持体と加圧手段との圧接位置に搬送される記録材に、転写定着するカラー画像形成装置において、上記加圧手段と上記像担持体との圧接位置が、該像担持体の周回方向における上記加熱手段によりトナー像が加熱される加熱位置よりも下流側に、上記加熱位置とは分離されて設定されていることを特徴としている。
【００２１】
上記の構成によれば、加圧手段と像担持体との圧接位置が、該像担持体の周回方向における上記加熱手段によりトナー像が加熱される加熱位置よりも下流側に設定されていることで、トナーの加熱位置とトナーの記録材への転写定着位置とが分離された状態となる。
【００２２】
これにより、トナー像を加熱する部分の長さを長くできるので、像担持体上に形成されたトナー像を広い範囲で加熱することが可能となり、多色のトナーにより複数層に形成されたトナー像の場合であっても、層厚に関係なく均一に、しかも短時間でトナー像を溶融することができる。
【００２３】
したがって、多色のトナーにより複数層に形成されたトナー像の定着を高速に行うことが可能となる。また、層厚の異なるトナー像が混在していても均一で安定した定着性能を得ることが可能となる。
【００２４】
請求項２のカラー画像形成装置は、上記の課題を解決するために、請求項１の構成に加えて、トナー像が記録材に転写定着される際のトナーと記録材との界面の温度をＴ１、十分な定着強度が得られるようにトナー粘度の値が設定された時のトナー温度をＴ２とした時、
Ｔ１≧Ｔ２
となるように予め上記加熱手段によりトナー像及び像担持体が加熱されていることを特徴としている。
【００２５】
上記の構成によれば、請求項１の作用に加えて、トナー像が記録材に転写定着される際のトナーと記録材との界面の温度Ｔ１が、十分な定着強度が得られるようにトナー粘度の値が設定された時のトナー温度Ｔ２以上となるように加熱手段によりトナー像及び像担持体が加熱されていることで、トナーと記録材の界面温度が十分な定着強度が確保される温度に昇温されることになり、像担持体と加圧手段との間の圧接部に搬送された記録材の温度に影響されない。したがって、加圧手段と像担持体との圧接位置に搬送される記録材の冷え過ぎによる定着不良の発生を防止できる。
【００２６】
請求項３のカラー画像形成装置は、上記課題を解決するために、請求項２の構成に加えて、上記トナーと記録材との界面の温度は、転写定着される直前のトナー、像担持体、加圧手段、記録材の各温度から理論計算により求められることを特徴としている。
【００２７】
上記の構成によれば、請求項２の作用に加えて、トナーと記録材との界面の温度が実測可能な温度から理論計算により求められるので、実測し難いトナーと記録材との界面の温度を容易に求めることができる。
【００２８】
請求項４のカラー画像形成装置は、上記課題を解決するために、請求項１の構成に加えて、トナーの軟化点温度をＴ３、トナー像が記録材に転写定着される直前のトナーの温度をＴ４とした時
Ｔ４−Ｔ３≧６０（℃）
となるように予め上記加熱手段によってトナー像及び像担持体を加熱することを特徴としている。
【００２９】
上記の構成によれば、請求項１の作用に加えて、トナー像が記録材に転写定着される直前のトナーの温度Ｔ４とトナーの軟化点温度Ｔ３との差が６０℃以上となるように、トナー像及び像担持体が加熱されていることで、トナーと記録材の界面温度が十分な定着強度が確保される温度に昇温されることになり、像担持体と加圧手段との間の圧接部に搬送された記録材の温度に影響されない。したがって、加圧手段と像担持体との圧接位置に搬送される記録材の冷え過ぎによる定着不良の発生を防止できる。
【００３０】
請求項５のカラー画像形成装置は、上記課題を解決するために、請求項１ないし４の何れかの構成に加えて、上記像担持体は、少なくとも２つのローラによって張架されたベルト形状の像担持ベルトからなると共に、加熱手段は、該像担持ベルト内部に配置されていることを特徴としている。
【００３１】
上記の構成によれば、請求項１ないし４の何れかの作用に加えて、像担持体がベルト形状であり、且つこのベルト内に加熱手段が配置されていることで、像担持ベルト内面側から、像担持ベルトの外面側（トナー像形成面）に熱を伝えることになる。しかも、加熱手段をベルト形状に合わせて長く形成すれば、トナーを溶融加熱する加熱部の幅を容易に広くすることができる。また、加熱手段がベルト張架手段を兼用することで構成を簡略化できる。
【００３２】
これにより、複数色のトナーからなるトナー像に対して、層厚に関わらず、均一に熱を加えることができるような加熱部を自由に設計できるので、装置の設計の自由度を増加させることができる。
【００３３】
請求項６のカラー画像形成装置は、上記課題を解決するために、請求項５の構成に加えて、上記加熱手段は、上記像担持ベルトを張架するローラのうち、加圧手段による像担持ベルトの加圧位置よりも上流側端部のローラを兼ねるローラ形状の加熱ローラからなることを特徴としている。
【００３４】
上記の構成によれば、請求項５の作用に加えて、像担持ベルトを張架するローラが加熱ローラであるので、該像担持ベルトの表面の加熱ローラに接触する部分が加熱部となる。これにより、像担持ベルトが加熱ローラに巻き付けられた部分が加熱部となるので、加熱ローラの直径や、像担持ベルトの加熱ローラへの巻付け角を調整するだけで容易に加熱部の幅を調整することができる。さらに、装置の設計の自由度を増加させることができる。
【００３５】
請求項７のカラー画像形成装置は、上記課題を解決するために、請求項６の構成に加えて、上記加熱ローラの内部には、ヒータランプが設けられていることを特徴としている。
【００３６】
上記の構成によれば、請求項６の作用に加えて、加熱ローラの内部にヒータランプが設けられていることで、このヒータランプへの通電のＯＮ／ＯＦＦを制御するだけで容易に該加熱ローラによる加熱部の加熱制御を行うことができる。
【００３７】
請求項８のカラー画像形成装置は、上記課題を解決するために、請求項５の構成に加えて、上記加熱手段は、上記像担持ベルトを張架する２つのローラの一方のローラと加圧位置との間に配置され、内周面側より該像担持ベルトに摺接するように配置されていることを特徴としている。
【００３８】
上記の構成によれば、請求項５の作用に加えて、加熱手段は、上記像担持ベルトを張架する２つのローラの一方のローラと加圧位置との間に配置され、内周面側より該像担持ベルトに摺接するように配置されていることで、請求項６のように、像担持ベルトを張架する加熱ローラを加熱手段とした場合に比べて、上記加圧位置に近い位置に加熱手段が配置されていることになる。
【００３９】
これにより、加熱部から加圧位置までの距離が短くなり、加熱溶融されたトナー像の温度降下を極力抑えることができるので、トナー像の温度降下による定着不良をなくすことができる。
【００４０】
したがって、請求項６のように、像担持ベルトを張架する加熱ローラを加熱手段とした場合に比べて定着安定性が向上できる。
【００４１】
請求項９のカラー画像形成装置は、上記課題を解決するために、請求項８の構成に加えて、上記加熱手段は、通電後、迅速に加熱可能な面状発熱体を有するサーマルヒータからなることを特徴としている。
【００４２】
上記の構成によれば、請求項８の作用に加えて、加熱手段は、通電後、迅速に加熱可能な面状発熱体を有するサーマルヒータからなることで、サーマルヒータの昇温を迅速に行うことができる。また、サーマルヒータは平板状であるため、定着ニップ部に、より近接配置することができ、加熱部と定着ニップ部の間でのトナーの温度降下を極力抑えることができる。これにより、加熱手段の温度制御が容易になる。
【００４３】
請求項１０のカラー画像形成装置は、上記課題を解決するために、請求項１ないし４の何れかの構成に加えて、上記像担持体は、ドラム形状の像担持ドラムからなると共に、上記加熱手段は、該像担持ドラム内に設けられていることを特徴としている。
【００４４】
上記の構成によれば、請求項１ないし４の何れかの作用に加えて、像担持体が、ドラム形状の像担持ドラムからなると共に、加熱手段が、該像担持ドラム内に設けられていることで、加圧手段は、像担持ドラムのトナー形成面を押圧することにより圧接部（定着ニップ部）を構成しいている。即ち、加圧手段としてローラを用いた場合、一つのローラで良いことになる。
【００４５】
これに対して、像担持ベルトでは、内周面側と外周面側の両面側から該像担持ベルトを挟持するようにして圧接部（定着ニップ部）を構成している。即ち、加圧手段としてローラを用いた場合には、ベルト内周面側と外周面側とで少なくとも２つのローラが必要になる。
【００４６】
したがって、像担持体として像担持ベルトを用いた場合、トナーの熱が定着ニップ部を構成するローラに奪われる虞があるので、トナーの温度降下による定着不良が生じる虞がある。
【００４７】
これに対して、像担持体として像担持ドラムを用いた場合、ローラが一つだけであるので、奪われるトナーの熱が少なくて済む。これにより、トナーの熱が加圧手段により奪われることを考慮しなくて装置の設計ができるので、装置構成上の自由度が増加する。
【００４８】
請求項１１のカラー画像形成装置は、上記課題を解決するために、請求項１０の構成に加えて、上記像担持ドラム内面には、金属ドラムが形成されると共に、上記加熱手段は、上記金属ドラムを誘導加熱するコイルからなることを特徴としている。
【００４９】
上記の構成によれば、請求項１０の作用に加えて、加熱手段は、像担持ドラム内部の金属ドラムを誘導加熱するコイルからなることで、コイルは金属ドラムに接触することなく加熱することができる。これにより、上記コイルを像担持ドラム内の所定の位置に固定させることができる。
【００５０】
また、コイルは、通電後、直ぐに立ち上がり所定の温度に達するように金属ドラムを誘導加熱するようになっているので、ウォーミングアップ時間を短くできる。
【００５１】
請求項１２のカラー画像形成装置は、上記の課題を解決するために、トナー像の形成面が周回可能に支持された像担持体と、上記像担持体上に複数色のトナーを順次転写することで、複数色のトナー像を形成する像形成手段と、上記像担持体上に全ての色のトナーが転写された後、該トナー像を加熱溶融する加熱手段と、上記像担持体上に全ての色のトナーが転写された後、該像担持体をトナー像の形成面側から圧接する加圧手段とを備え、上記加熱溶融された複数色のトナー像を、上記像担持体と加圧手段との圧接位置に搬送される記録材に、転写定着するカラー画像形成装置において、上記加圧手段と上記像担持体との圧接位置が、該像担持体の周回方向における上記加熱手段によりトナー像が加熱される加熱位置よりも下流側に設定されているとともに、トナー像が記録材に転写定着される際のトナーと記録材との界面の温度をＴ１、トナーの複素粘度が１００００ｐｏｉｓｅ以下となるようなトナー温度をＴ２とした時、
Ｔ１≧Ｔ２
となるように予め上記加熱手段によりトナー像及び像担持体が加熱されていることを特徴としている。
【００５２】
上記の構成によれば、トナー像が記録材に転写定着される際のトナーと記録材との界面の温度Ｔ１が、トナーの複素粘度が１００００ｐｏｉｓｅ以下となるようなトナー温度Ｔ２以上となるように加熱手段によりトナー像及び像担持体が加熱されていることで、トナーと記録材の界面温度が十分な定着強度が確保される温度に昇温されることになり、像担持体と加圧手段との間の圧接部に搬送された記録材の温度に影響されない。したがって、加圧手段と像担持体との圧接位置に搬送される記録材の冷え過ぎによる定着不良の発生を防止できる。
また、請求項１３のカラー画像形成装置は、上記の課題を解決するために、請求項６の構成に加えて、上記加熱手段及び加圧手段は、上記像担持ベルトが上記加圧手段との圧接位置に対し接線方向に送り込まれるような位置関係にそれぞれ配置されていることを特徴としている。
【００５３】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１ないし図７に基づいて説明すれば、以下の通りである。尚、本実施の形態では、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。
【００５４】
先ず、本実施の形態に係るカラーレーザプリンタの概略について以下に説明する。
【００５５】
上記カラーレーザプリンタは、図１に示すように、像形成手段としての４組の可視像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂ及び転写定着ユニット２０を備えている。
【００５６】
上記転写定着ユニット２０は、像担持ベルトとしての中間転写ベルト２１、加熱手段としての加熱ローラ２２、定着ローラ２３、加圧ローラ２４、テンションローラ２５、クリーニングローラ２６を備えている。
【００５７】
上記中間転写ベルト２１は、上記の４組の可視像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂによって形成されるトナー像を担持する像担持体であり、加熱ローラ２２及びテンションローラ２５によって張架されている。この中間転写ベルト２１の回転方向における加熱ローラ２２の下流側には、一対のローラとしての定着ローラ２３と加圧ローラ２４が中間転写ベルト２１を挟んで対向配置されている。上記加圧ローラ２４は、上記定着ローラ２３に対し図示していない加圧手段により所定の圧力で圧接されている。
【００５８】
上記中間転写ベルト２１の回転方向における定着ローラ２３と加圧ローラ２４との配設位置の下流側には、クリーニングローラ２６がテンションローラ２５に対し中間転写ベルト２１を挟んで対向配置されている。上記クリーニングローラ２６は、テンションローラ２５に対し図示していない加圧装置により所定の圧力で押圧されている。
【００５９】
上記中間転写ベルト２１の回転方向におけるクリーニングローラ２６の配設位置の下流側には、中間転写ベルト２１外周面に対向する形で上述の４組の可視像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂが順次配置されている。
【００６０】
それぞれの可視像形成ユニットには、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、転写ローラ１５、クリーナー１６が配置されている。図１では、可視像形成ユニット１０Ｙについてのみ各部材に部材番号を付記し、その他の可視像形成ユニット１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂについては省略している。
【００６１】
上記現像器１４には、それぞれ異なる色のトナーが格納されている。即ち、可視像形成ユニット１０Ｙの現像器１４にはイエロー（Ｙ）のトナーが、可視像形成ユニット１０Ｍの現像器１４にはマゼンタ（Ｍ）のトナーが、可視像形成ユニット１０Ｃの現像器１４にはシアン（Ｃ）のトナーが、可視像形成ユニット１０Ｂの現像器１４にはブラック（Ｂ）のトナーが収容されている。
【００６２】
そして各可視像形成ユニットは、以下の工程によりトナー画像を順次中間転写ベルト２１上に転写形成する。
【００６３】
即ち、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、可視像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂの各現像器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順次現像し、この顕像化されたトナー像をトナーとは逆極性のバイアス電圧が印加された転写ローラ１５により転写定着ユニット２０の中間転写ベルト２１上に転写するようになっている。
【００６４】
次に転写定着ユニット２０について詳細に説明する。
本実施の形態で使用される中間転写ベルト２１は、周長８０ｍｍ、厚さ４０μｍの電鋳による金属ニッケルの無端状ベルト基材の外周面に離型層として厚さ１５０μｍのシリコーンゴムを被覆した構成である。尚、中間転写ベルト２１としては上記構成に限定されるものではなく、例えば厚さ３０μｍのポリイミド製ベルト基材に離型層として厚さ１５０μｍのシリコーンゴム層を被覆した構成のもの等も使用可能である。
【００６５】
加熱ローラ２２は、直径１５ｍｍ、肉厚０．５ｍｍのアルミニウム製中空芯金２２ａ表面に厚さ２０μｍのフッ素ゴムからなる被覆層２２ｂが設けられた構成であり、内部に熱源として８００Ｗのハロゲンランプ（ヒータランプ）２７が配置されている。
【００６６】
上記被覆層２２ｂは、中間転写ベルト２１に対する駆動力を確保する目的で設けられているものである。このため、被覆層２２ｂは、加熱ローラ２２による中間転写ベルト２１の加熱性能を低下させないよう極力薄く形成されている。また、被覆層２２ｂには、熱伝導率の向上のために金属フィラーが内添されている。
【００６７】
上記加熱ローラ２２には、図１に示すように、中間転写ベルト２１が約１８０°の巻き付け角で巻きかけられており、中間転写ベルト２１上に転写されたトナー像Ｔを加熱溶融するための加熱部Ｘ（加熱幅２３．５ｍｍ）が形成されている。
【００６８】
また、加熱ローラ２２の加熱部Ｘ以外の外周部分には、温度検知のためのサーミスタ２８が当接されており、加熱ローラ２２の表面温度を検知しハロゲンランプ２７への通電のＯＮ−ＯＦＦを制御することで、加熱ローラ２２の表面温度を所定の温度（本実施の形態では１７０℃）に維持するようになっている。尚、ハロゲンランプ２７がＯＮしてから加熱ローラ２２表面が１７０℃に達するまでに要する時間は１０秒以下であり、事実上ウォームアップによる待ち時間０を実現している。
【００６９】
定着ローラ２３は、中間転写ベルト２１の内周面側に配設されており、直径２０ｍｍのアルミニウム製芯金２３ａ上に厚さ５ｍｍのシリコーンゴムからなる耐熱弾性層２３ｂが設けられた構成となっている。
【００７０】
加圧ローラ２４は、直径３０ｍｍ、肉厚５ｍｍのアルミニウム製芯金２４ａ表面に厚さ１０μｍのフッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン所謂ＰＴＦＥ）からなる離型層２４ｂが設けられた構成となっている。尚、加圧ローラ２４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熱伝導材料を適宜使用することができる。
【００７１】
また、加圧ローラ２４は、中間転写ベルト２１の外周面側に、上記定着ローラ２３に対応する位置に配設されており、上記定着ローラ２３とで一対のローラからなる加圧手段を構成している。そして、中間転写ベルト２１を挟んで、定着ローラ２３に対し図示していない加圧装置により所定の加圧力（本実施の形態では１８０Ｎ）で押圧付勢されることにより定着ニップ部Ｙを形成している。
【００７２】
ここで、上記定着ニップ部Ｙの幅（定着ニップ幅）は４．５ｍｍに設定されている。また、上記のように定着ローラ２３側がソフト（弾性）ローラ、加圧ローラ２４側がハード（金属）ローラで構成されているため、定着ニップ部Ｙの断面形状は上に凸の形状となる。その結果、定着ニップ部Ｙに搬送された記録紙Ｐは、剥離爪が無くても容易に中間転写ベルト２１から剥離するようになる。
【００７３】
以上のように、上記構成のカラーレーザプリンタでは、加熱部Ｘの幅（加熱幅）が２３．５ｍｍ、この加熱部Ｘの下流側に形成された定着ニップ部Ｙの幅（定着ニップ幅）が４．４５ｍｍに設定され、加熱部Ｘと記録紙Ｐへの定着部である定着ニップ部Ｙとが分離された構成となっている。これにより、定着ニップ部Ｙに比べはるかに長い加熱幅を容易に構成することが可能となるため、従来のようにトナーの加熱溶融と記録紙への定着を同時に行う画像形成装置に比べ、より高速のプロセス速度に対応できる。
【００７４】
ここで、上記中間転写ベルト２１と加圧ローラ２４との熱容量について説明する。
【００７５】
中間転写ベルト２１の単位面積当りの熱容量Ｃｂは、以下のようにして求められる。
【００７６】
Ｎｉ電鋳の比熱０．４３９Ｊ／ｇ℃
Ｎｉ電鋳の比重８．９ｇ／ｃｍ3 
シリコーンゴムの比熱１．０９Ｊ／ｇ℃
シリコーンゴムの比重１．０５ｇ／ｃｍ3 
のとき、
Ｃｂ＝(0.439×8.9 ×0.004)＋(1.09 ×1.05×0.015)＝0.0327Ｊ／℃
となる。
【００７７】
一方、加圧ローラ２４の単位面積当りの熱容量Ｃｒは、以下のようにして求められる。
【００７８】
アルミニウムの比熱０．９Ｊ／ｇ℃
アルミニウムの比重２．７ｇ／ｃｍ3 
ＰＴＦＥの比熱１．０５Ｊ／ｇ℃
ＰＴＦＥの比重２．１４ｇ／ｃｍ3 
のとき、
Ｃｒ＝[0.9×2.7 ×(1.52 −12) π＋1.05×2.14×(1.5012 −1.52) π]/(3π) ＝1.01Ｊ／℃
となる。
【００７９】
つまり、加圧ローラ２４の熱容量Ｃｒは、中間転写ベルト２１の熱容量Ｃｂの約３０倍以上の値となるように設定されている。即ち、Ｃｒ≫Ｃｂ（Ｃｒ＞３０×Ｃｂ）となるよう設定されている。これは、後述するように中間転写ベルト２１からの伝熱による加圧ローラ２４の温度上昇を極力抑えることを目的としている。
【００８０】
更に、上述の加熱ローラ２２、定着ローラ２３、加圧ローラ２４は、中間転写ベルト２１が定着ニップ部Ｙに対し接線方向に送り込まれるような位置関係にそれぞれ配置されている。このようなレイアウトとすることにより、加熱ローラ２２により加熱されたトナー像Ｔ及び中間転写ベルト２１が定着ニップ部Ｙの上流側で定着ローラ２３に接することによる温度降下を未然に防ぐことができる。
【００８１】
テンションローラ２５は、直径１６ｍ加のアルミニウム製芯金２５ａ上にシリコーンゴムからなる被覆層２５ｂが設けられた構成であり、中間転写ベルト２１がたるまないよう所定の張力を作用させている。
【００８２】
クリーニングローラ２６は、直径１６ｍｍのアルミニウム製芯金２６ａ上に厚さ２ｍｍのノーメックス（商品名デュポン社）からなるフェルト２６ｂを螺旋状に巻き付けた構成である。
【００８３】
続いて、上記のように構成されたカラーレーザープリンタの動作を以下に説明する。
【００８４】
先ず、中間転写ベルト２１が停止した状態で加熱ローラ２２内部に配設されたハロゲンランプ２７がＯＮとなり、加熱ローラ２２表面を所定の温度（本実施例では１７０℃）に昇温させる。このウォームアップ期間中に中間転写ベルト２１を停止しておく理由としては、中間転写ベルト２１に熱を奪われることにより加熱ローラ２２の立ち上がりが遅れるのを防止し、また加熱された中間転写ベルト２１により加圧ローラ２４の温度が昇温するのを防止する２つの目的によるものである。
【００８５】
次に、加熱ローラ２２のウォームアップが完了した後、加熱ローラ２２及び定着ローラ２３、加圧ローラ２４が回転駆動し中間転写ベルト２１を周回させると同時に、可視像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂにより形成された各色トナー画像が中間転写ベルト２１上に順次転写される。
【００８６】
転写されたトナー画像Ｔは、加熱部Ｘにおいて１７０℃に維持された加熱ローラ２２からの熱により中間転写ベルト２１を介して加熱溶融される。
【００８７】
その後、中間転写ベルト２１上で溶融したトナー像Ｔは、該中間転写ベルト２１の移動により定着ローラ２３と加圧ローラ２４との圧接部（定着ニップ部Ｙ）に搬送され、この搬送タイミングに合わせて中間転写ベルト２１と加圧ローラ２４との間に記録紙Ｐが送り込まれる。
【００８８】
そして、定着ニップ部Ｙに搬送された記録紙Ｐが加圧ローラ２４で押圧されることにより、溶融トナー像が記録紙Ｐ上に転写定着される。定着ニップ部Ｙでは環境温度に近い温度に維持された定着ローラ２３、加圧ローラ２４、記録紙Ｐにより中間転写ベルト２１及びトナー像Ｔの熱が奪われる。
【００８９】
その結果、記録紙Ｐ上に転写定着したトナーは冷却固化しトナー層間の凝集力が増大するため、中間転写ベルト２１表面にシリコーンオイル等の離型剤を塗布せずともトナーの中間転写ベルト２１表面へのオフセットを防止することができる。
【００９０】
また、万一、紙ジャム等によりトナーが中間転写ベルト２１表面にオフセットした場合でも、定着ニップ部Ｙの下流側で中間転写ベルト２１外周面に当接されたクリーニングローラ２６により中間転写ベルト２１表面に付着したオフセットトナーや紙粉などがクリーニングされる。
【００９１】
また、上記のように中間転写ベルト２１は、熱容量が小さく、定着ニップ部Ｙにおいて定着ローラ２３、加圧ローラ２４、記録紙Ｐに熱を奪われ、更にその下流側の長い搬送区間における雰囲気中への放熱、及びテンションローラ２５及びクリーニングローラ２６との当接部においても熱を奪われる。このため、中間転写ベルト２１は、再び可視像形成ユニット１０Ｙとの当接部に戻るまでに十分冷却され、感光体ドラム１１の感光特性には影響を与えないようになっている。
【００９２】
上記構成のカラーレーザプリンタを用いて各種実験を行い、本願の画像形成装置における特徴点および作用・効果について説明する。
【００９３】
先ず、上記構成のカラーレーザプリンタにより実際に定着実験を行った結果を以下に示す。
【００９４】
（実験例１）
本定着実験では、上記構成のカラーレーザプリンタにおける実験（以下、実施例と称する）と、比較のための実験（以下、比較例と称する）とについて行った。尚、使用する転写定着部は、図２および図３に示すように、共通のものとする。
【００９５】
上記実施例では、図２に示すように中間転写ベルト２１を停止した状態で加熱ローラ２２を常温から立ち上げ所定の温度に達した後、中間転写ベルト２１を回転すると同時に中間転写ベルト２１上に未定着トナー像Ｔを転写し、所定の温度に制御された加熱ローラ２２により加熱部Ｘにおいて中間転写ベルト２１上の未定着トナー像Ｔを加熱溶融する。
【００９６】
ここで、加熱部Ｘの加熱幅は２３．５ｍｍと十分長く、またトナー像Ｔ及び中間転写ベルト２１の熱容量は極めて小さいのでトナー層は十分加熱される。即ち、トナー像Ｔを２層重ねて形成した場合でも、トナー像Ｔは空気と接している最上層において加熱ローラ２２の表面温度とほぼ等しい温度まで加熱される。このように加熱ローラ２２の表面温度とほぼ等しい温度に加熱溶融したトナー像Ｔを定着ニップ部Ｙにおいて記録紙Ｐ上に転写定着する。
【００９７】
また、比較例では、図３に示すように、未定着トナー像Ｔを中間転写ベルト２１上に転写するのではなく従来の画像形成装置のように予め記録紙Ｐに転写しておき、この記録紙Ｐを加熱部Ｘにおいて加熱された転写定着ベルト２１と一緒に定着ニップ部Ｙに搬送することでトナー像の定着を行った場合についての実験を行った。
【００９８】
上記定着実験に使用するトナーとしては、トナー温度と粘度（複素粘度）の関係がそれぞれ図４で表わされる軟化点が１０２℃のトナーＡ（マゼンタ）及び軟化点が１２０℃のトナーＢ（マゼンタ）を使用した。また、定着速度は８５ｍｍ／ｓとした。以上の条件での実施例および比較例の実験結果を表１に示す。
【００９９】
【表１】
0003539538.tif 000002
【０１００】
表１中の定着可能温度とは、加熱ローラ２２の温度設定を５℃間隔で変更しながら定着実験を行い、記録紙Ｐに定着されたトナー画像の定着強度を折り曲げ試験により評価して十分な定着強度が得られたときの加熱ローラ２２の温度を示している。
【０１０１】
また、トナー・紙界面温度とは、実際のトナーと紙との界面の温度が測定困難なため、加熱ローラ２２の温度が上記定着可能温度の時の定着ニップ部Ｙでのトナー・紙界面の温度を、差分法を用いた１次元の伝熱シミュレーションにより求めた理論計算値である。
【０１０２】
以下に理論計算によるトナー・紙界面温度の算出方法について詳細に説明する。
【０１０３】
１次元の非定常熱伝導方程式は、以下の式（１）で示される。
【０１０４】
【数１】
0003539538.tif 000003
【０１０５】
ここで、Ｔ、ｔ、ｘ、λ、ρ、ｃはそれぞれ温度、時間、距離、熱伝導率、比重、比熱である。
【０１０６】
この式（１）から、空間離散化を行い差分方程式を導くと、以下の式（２）が求められる。
【０１０７】
【数２】
0003539538.tif 000004
【０１０８】
ここで、ｈは各格子間の距離、τは微小時間であり、上記式（２）より時刻ｔにおける微小距離なｈを隔てて隣接する３つの格子点ｘ−ｈ、ｘ、ｘ＋ｈでの温度Ｔが既知であるなら、時刻τだけ進んだときの温度Ｔ（ｘ，ｔ＋τ）が求まる。
【０１０９】
上記式（２）は同一物質内での差分方程式であるが、異なる物質ａ，ｂが接している境界上での差分方程式は、式（２）と同様にして求められ、以下の式（３）となる。
【０１１０】
【数３】
0003539538.tif 000005
【０１１１】
その他の解析条件は以下のとおりである。
【０１１２】
▲１▼軸方向及び周方向の熱の移動は無視し、厚み方向のみの熱移動を考える。（１次元）
▲２▼定着ローラ表面からの熱損失は、放射及び自然対流による熱伝達を考慮する。
【０１１３】
▲３▼物性値の温度依存は空気のみ考慮する。
【０１１４】
▲４▼トナー層は均一（１００％印字）で定着前後で厚さの変化はない。
【０１１５】
▲５▼トナーの相変化による物性値の変化は考慮しない。
【０１１６】
▲６▼接触熱抵抗は考慮しない。
【０１１７】
▲７▼定着ニップ部入口において２物体（例えばトナーと定着ローラ）が接触した瞬間の境界温度は、接触前の２物体の温度に熱容量を重みづけした平均温度で定義する。
【０１１８】
▲８▼記録紙の水分の蒸発熱は考慮しない。
【０１１９】
上記計算方法により、定着ニップ部に突入する直前の定着ベルト、定着ローラ、加圧ローラ、トナー、記録紙、及び雰囲気温度を測定して時刻ｔ＝０の時の初期条件として計算を行えば、任意の時間τ経過後の各部の温度変化を算出することができる。本定着実験では、定着速度８５ｍｍ／ｓ、定着ニップ幅４．５ｍｍであるので、時間τ＝４．５／８５＝５３ｍｓ経過する間のトナー・紙界面温度を上記の式に基づいて計算すればよい。
【０１２０】
なお、上記計算方法はトナー・紙界面温度を求めるための一例であり、上記の方法に限定されるわけではない。上記方法は差分方程式の陽解法であるが、例えば差分方程式の陰解法を用いても良い。また、２次元に拡張し、更に計算精度を向上させるようにしても問題ない。また、伝熱シミュレーションではなく、各種実験結果からトナー・紙界面温度を経験的に推測しても問題ない。
【０１２１】
次に、上記の実験結果について詳細に説明する。
実験Ｎｏ．１の結果より、トナー層数が１層の場合は、本実施例のように未定着トナー像Ｔを予め中間転写ベルト２１上で加熱溶融した後定着ニップ部Ｙで記録紙Ｐ上に転写定着させた場合においても、十分な定着強度を確保するためには加熱ローラ２２の温度（≒トナー像Ｔの温度）をトナー軟化点（１０２℃）よりも遥かに高い温度（１７０℃）に設定する必要がある。また、比較例の結果から未定着トナー像Ｔを記録紙Ｐ上に転写した後、定着ニップ部Ｙで記録紙Ｐと一緒に加熱し、定着させる場合も、定着可能温度は１７０℃に設定する必要がある。
【０１２２】
したがって、定着可能温度としては、実施例と比較例とでは変わらないことがわかる。この結果から、例えばモノクロレーザープリンターのようにトナー層が１層だけで画像が形成されている場合には、トナー画像を予め加熱溶融した後、記録紙に転写定着しても定着エネルギーとしては従来のようにトナー画像を記録紙と一緒に加熱し定着させた場合と変わらないということが言える。
【０１２３】
これは、本実施例のようにトナー像を予め加熱溶融した後記録紙に転写同時定着する場合、たとえトナーが十分加熱溶融されていても記録紙が冷えていると、トナーが記録紙の繊維間に浸透するより先に記録紙に熱を奪われ冷却固化してしまうため、記録紙温度も十分昇温するようトナー及び中間転写ベルトを過剰に加熱しておく必要があるためである。更に付け加えるならば、後述するように記録紙上にトナーを転写した後、定着した方が、トナー・紙界面温度がより低温であっても同等の定着強度が得られるということにも関連している。
【０１２４】
しかしながら、実験Ｎｏ．３の結果から、トナー層厚が２層になった場合、本実施例では１層の場合（実験Ｎｏ．１）と同じ定着可能温度を示す加熱ローラ温度１７０℃で定着可能であるが、比較例ではトナー層が２層となった場合、１層の場合に比べ１５℃高い１８５℃に加熱ローラ温度を設定する必要がある。このことから、トナー層が２層の場合には、本実施例の方が比較例に対し定着エネルギーを低減できることがわかる。
【０１２５】
これは、本実施例では加熱ローラによる加熱部の距離が十分長い（２３．５ｍｍ）ためトナー層厚に関係なくトナー層を均一に昇温することができるのに対して、比較例では加熱部に比べはるかに短い定着ニップ部（定着ニップ幅４．５ｍｍ）の間でトナー・紙界面温度を十分昇温させる必要があり、トナー層厚が厚いとトナー・紙界面まで十分温度が伝わらないためである。
【０１２６】
また、トナー層厚が２層よりも厚い３層，４層の場合において、実験Ｎｏ．４の結果および実験Ｎｏ．５の結果から、本実施例では１層の場合（実験Ｎｏ．１）とほぼ同じ定着可能温度を示す加熱ローラ温度１６７℃および１６５℃で定着可能であることがわかる。
【０１２７】
一方、実験Ｎｏ．４の結果および実験Ｎｏ．５の結果から、比較例の定着可能温度は、それぞれ１９０℃，１９５℃となっており、本実施例に比べて２０℃から２３℃高い温度に設定する必要があることがわかる。つまり、比較例では、本実施例に比べて定着エネルギーを高くする必要があることがわかる。
【０１２８】
この結果から、本実施例のようにトナーを中間転写ベルト上で予め加熱溶融した後、記録紙上に転写定着させる構成の画像形成装置においては、カラー画像のように複数の重なり合ったトナー層が存在する装置に適用することで定着エネルギーを低減できるというメリットが生じる。
【０１２９】
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ている場合、従来の画像形成装置のように定着ニップ部でトナー像を加熱溶融するのと同時に記録紙に定着させようとすると、トナー層が１層の画像部では過剰加熱となり高温オフセットが発生し、逆にトナー層が２層、３層あるいは４層の画像部では加熱不足となり低温オフセットや定着不良が発生するため安定した定着性能が確保できない。
【０１３０】
一方、本実施例のようにトナーを中間転写ベルト上で予め加熱溶融した後、記録紙上に転写定着させる構成の画像形成装置においては、上記実験結果からわかるようにトナー層厚によって定着条件が変わらない（いずれも定着可能温度は１７０℃）ため、定着不良や高温オフセットの発生のない均一で安定した定着性能を実現できるというメリットが生じる。
【０１３１】
また、実験Ｎｏ．１〜５の結果から、本実施例では、トナーＡを使用した場合、記録紙やトナー層厚に関係なくトナー・紙界面温度がほぼ１２５℃以上の時に十分な定着強度が得られ、また、トナーＢを使用した場合はトナー・紙界面温度が１３５℃以上の時に十分な定着強度が得られることがわかる。
【０１３２】
図４に示すように、トナーＡが１２５℃の時、及びトナーＢが１３５℃の時、いずれもトナー粘度（複素粘度）としては１００００（１．Ｅ＋０４）ｐｏｉｓｅであることから、本実施例においてはトナー粘度が１００００ｐｏｉｓｅ以下となるような温度にトナー・紙界面温度を昇温すれば十分な定着強度を確保することができることがわかる。
【０１３３】
一方、比較例において十分な定着強度が得られる条件としては、トナーＡを使用した場合トナー・紙界面温度が１１０℃以上、またトナーＢを使用した場合トナー・紙界面温度は１２０℃以上であり、いずれも本実施例に比べ約１５℃低温で定着可能であることがわかる。これは、比較例（従来例）のように未定着トナー像を記録紙上に転写した後加熱定着した場合、転写時の記録紙裏面の帯電電荷によりトナーに静電力が作用しトナーが記録紙の繊維間に浸透しやすいため、より低温で同等の定着強度が得られるものと考えられる。
【０１３４】
上記の方法（すなわちトナー・紙界面温度を計算する方法）に比べて、より簡易的に必要定着条件を求める方法としては以下の方法がある。
【０１３５】
軟化点が１０２℃のトナーＡを使用した際の定着可能温度が１７０℃、軟化点が１２０℃のトナーＢを使用した際の定着可能温度が１８０℃であるという実験結果から、トナーの軟化点よりも６０℃以上高い温度に加熱ローラ温度を制御すれば十分な定着性が確保できる。
【０１３６】
ここで、トナーは加熱部Ｘにおいて加熱ローラにより十分長い時間加熱されるため、トナー温度は加熱ローラ温度とほぼ等しい温度となり、更に加熱部Ｘから定着ニップ部Ｙに至るまでの熱損失もほとんどないことから、定着ニップ部に突入し記録紙に転写定着される直前のトナー温度は、加熱ローラ温度とほぼ等しい。
【０１３７】
従って、トナーの軟化点温度をＴ３、記録紙に転写定着される直前のトナー温度をＴ４とした時
Ｔ４−Ｔ３≧６０（℃）
となるように、加熱ローラ温度を設定すれば十分な定着性が確保できるとも言える。
【０１３８】
次に、実験Ｎｏ．１，６，７の結果から、本実施例では記録紙の種類（坪量）が変わっても定着可能温度としては１７０〜１７５℃でほとんど変化しないことがわかる。
【０１３９】
一方、比較例である従来の定着装置として一般的に用いられている熱ローラ方式の定着装置においては、記録紙の坪量が大きくなると定着性能が悪くなるため定着温度を上げ、逆に記録紙の坪量が小さくなると定着性能が向上し定着過剰となるため定着温度を下げる必要がある。これは従来の熱ローラ方式の定着装置が、トナーの加熱に際して定着ローラだけでなく加圧ローラの温度にも依存しているため、記録紙の坪量が変化する（すなわち記録紙の厚みが変化する）と、記録紙を通過してトナーに伝わる加圧ローラからの熱量が変化するためである。
【０１４０】
しかしながら、本実施例による画像形成装置は、以下に示すような特徴を有している。
【０１４１】
▲１▼熱源である加熱ローラと加圧ローラが離れて配置されているため、加圧ローラに直接熱が伝わらない。
【０１４２】
▲２▼加熱ローラのウォームアップ時は中間転写ベルトは停止しているため、ウォームアップ時も加圧ローラに熱は伝わらない。
【０１４３】
▲３▼記録紙へのトナーの転写定着時には、中間転写ベルトと加圧ローラ間に断熱性の高い記録紙が介在するため、加圧ローラに熱が伝わりにくい。
【０１４４】
▲４▼紙間などで中間転写ベルトと加圧ローラが直接当接する場合においても、熱容量の小さい中間転写ベルトに比べ加圧ローラの熱容量がはるかに大きいため、中間転写ベルトからの伝熱による加圧ローラの温度上昇は小さい。
【０１４５】
▲５▼加圧ローラは熱伝導性の良い材料（アルミニウム）で構成されており、加圧ローラ表面に伝わった熱はすぐにローラ内部に伝わり温度が均一化されるため、加圧ローラ表面の温度上昇は小さい。
【０１４６】
以上の理由により、本実施例では、加圧ローラ温度が常時環境温度に近い温度（２０〜４０℃程度）に維持され、加圧ローラ温度が定着ニップ部でのトナーの定着にほとんど関与していないため、記録紙の坪量が変わっても定着性能はほとんど変化しない。つまり、実験Ｎｏ．４の結果からわかるように記録紙の坪量が小さいと中間転写ベルトの熱が記録紙を通過して加圧ローラに逃げやすく定着可能温度が高くなる傾向にあるが、その影響は５℃程度と小さく問題にならないレベルである。
【０１４７】
また、このことは記録紙の坪量だけでなく、例えば記録紙の種類（普通紙、封筒、はがき、ラベル紙、ＯＨＰ等）が変わっても当然言えることである。
【０１４８】
従って、本実施例の画像形成装置においては、記録紙の種類や厚さ（坪量）が変わっても、常に安定した均一な定着性能を容易に実現することができる。
【０１４９】
次に、上記構成のカラーレーザプリンタにおける加圧ローラの効果を検証するため、以下に示す実験を行った。
【０１５０】
（実験例２）
本実験の装置構成を図５ないし図７に示す。
上記構成のカラーレーザプリンタを用いた実験例（以下、実施例と称する）では、図５に示す転写定着部において、定着画像について評価を行ったものである。
【０１５１】
即ち、上記実施例では、中間転写ベルト２１上に未定着トナー像Ｔを転写し、所定の温度に制御された加熱ローラ２２により加熱部Ｘにおいて中間転写ベルト２１上の未定着トナー像Ｔを加熱溶融した後、定着ニップ部Ｙに記録紙Ｐを通紙し記録紙Ｐ上にトナー像を転写定着するという一連の画像形成プロセスを１００枚連続して行い、その時の加圧ローラ２４の温度を温度センサ３１でモニタするとともに定着画像について評価を行った。
【０１５２】
また、比較例１として、図６に示すように、図５の加圧ローラ２４に替えて加圧ローラ３０を使用した場合の定着画像について評価実験を行った。
【０１５３】
即ち、上記比較例１では、加圧ローラ３０として直径１５ｍｍのアルミニウム製芯材３０ａ上に弾性層３０ｂとして厚さ７．５ｍｍの発泡シリコーンゴム層を設け、その外周に離型層３０ｃとして厚さ５０μｍのフッ素樹脂（テトラフルオロエチレンーパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、所謂ＰＦＡ）製チューブを被覆した構成のものを用いて同様の実験を行った。尚、比較例１における加圧ローラ３０の単位面積当りの熱容量Ｃｒ’は、弾性層である発泡シリコーンゴム層３０ｂが断熱性に優れているため離型層であるＰＦＡチューブ３０ｃのみの熱容量のみを考慮し、
ＰＦＡの比熱１．０５Ｊ／９℃
ＰＦＡの比重２，１４９／ｃｍ３
より、
Ｃｒ’＝〔1.05×2.14×（1.5052−1.52) π〕／(3π) ＝0.011 Ｊ／℃
となる。
【０１５４】
従って、中間転写ベルト２１の熱容量Ｃｂの値が 0.0327 Ｊ／℃であるので、比較例１ではＣｒ’＜Ｃｂとなる。つまり、加圧ローラ３０の熱容量Ｃｒ’は、中間転写ベルト２１の熱容量Ｃｂよりも小さくなっているので、中間転写ベルト２１からの伝熱による加圧ローラ３０の温度上昇を抑えることができないことがわかる。
【０１５５】
また、比較例２として、図７に示すように、加熱ローラの構成を替えて、図６に示す加圧ローラ３０を用いて定着画像の評価実験を行った。
【０１５６】
即ち、上記比較例２では、加圧ローラ３０として比較例１と同じ構成のものを使用し、更に加熱ローラ２２を廃止し、従来の定着装置のように定着ローラ２３内部に熱源としてのハロゲンランプ２７を配置したもので実施例および比較例１と同様の実験を行った。
【０１５７】
本実験において使用されるトナーとしては、実験例１で使用した軟化点が１０２℃のトナーＡ（マゼンタ）を使用した。その他の実験条件は以下の通りである。
【０１５８】
記録紙：８０ｇ
紙定着速度：８５ｍｍ／ｓ
上記の実施例、比較例１、２の実験結果を表２に示す。
【０１５９】
【表２】
0003539538.tif 000006
【０１６０】
表２の結果から、図５に示す本実施例のように熱源である加熱ローラ２２が加圧ローラ２４から離れておりかつ加圧ローラ２４の熱容量が中間転写ベルト２１に比べて極めて大きい場合は、加圧ローラ２４の温度変化が小さく常温近くの温度（２５〜３５℃）に維持されるため定着性能が安定しており、１００枚連続でプリントを行っても高温オフセットや定着不良のない良好な画像品質が得られることがわかる。
【０１６１】
また、比較例１のように、熱源が加圧ローラ３０から離れていても加圧ローラ３０の熱容量が小さいと、連続プリントにより加圧ローラ３０の温度が上昇し１００枚目近くで高温オフセットが発生してしまう（加熱ローラ温度１７０℃時）。この高温オフセットを防ぐために加熱ローラ温度を下げる（１６０℃）と、逆に１枚目が低温オフセットとなってしまい定着性能が不安定であることがわかる。
【０１６２】
更に、比較例２のように、熱源である定着ローラ２３が加圧ローラ２４と近接している場合は、加圧ローラ２４への熱供給量が更に増加するため加圧ローラ２４の温度変化は比較例１よりも更に大きく、定着性能も更に不安定となることがわかる。
【０１６３】
したがって、上記の実験結果から、定着性能の安定化を図るには、画像形成装置における転写定着部の構成を本実施例のように、
▲１▼加熱手段（この場合加熱ローラ）を加圧ローラから離れた位置に配置する。
【０１６４】
▲２▼加圧ローラを中間転写ベルトより高熱容量（更に望ましくは、本実施例のように単位面積当たりの熱容量が中間転写ベルトの３０倍以上）の高熱伝導部材で構成すれば良いことがわかる。
【０１６５】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図８に基づいて説明すれば、以下の通りである。尚、本実施の形態において、加熱手段、定着ローラ及び加圧ローラ以外の構成は前記実施の形態１と全く同じであるので、これらの詳細な説明は省略する。
【０１６６】
本実施例に係る画像形成装置は、図８に示すように、像形成手段としての４組の可視像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂ及び転写定着ユニット４０を備えている。
【０１６７】
上記転写定着ユニット４０は、中間転写ベルト２１、支持ローラ４２、定着ローラ４３、加圧ローラ４４、テンションローラ２５、クリーニングローラ２６、サーマルヒータ４１からなっている。
【０１６８】
上記中間転写ベルト２１は、支持ローラ４２、定着ローラ４３及びテンションローラ２５によって張架されている。そして中間転写ベルト２１の回転方向における支持ローラ４２の下流側において、中間転写ベルト２１の内周面に当接した状態で加熱手段としてのサーマルヒータ４１が固定配置されている。
【０１６９】
このサーマルヒータ４１は、アルミナセラミック基板４１ａに加熱源である面状のＭｏ系発熱抵抗体（面状発熱体）４１ｂを印刷し、その上にガラスコート４１ｃを印刷積層したセラミックヒータと、このセラミックヒータの下面に設けた温度センサ４１ｄと、セラミックヒータを断熱支持するヒータホルダ４１ｅとからなる。
【０１７０】
上記サーマルヒータ４１は、発熱抵抗体４１ｂへの通電によって迅速に立ち上がり、温度センサ４１ｄからの信号に基づいて通電制御を行うことで所定の温度（本実の形態では１７０℃）に維持される。その結果、中間転写ベルト２１表面に転写されサーマルヒータ４１との当接部（加熱部Ｘ）に搬送されたトナー像Ｔは加熱溶融される。
【０１７１】
定着ローラ４３は、直径２０ｍｍのアルミニウム製芯金４３ａ上に厚さ５ｍｍの発泡シリコーンゴムからなる耐熱弾性層４３ｂを設けて構成されている。発泡シリコーンゴムは熱伝導率が小さく断熱性に優れ、且つ弾力性も良好である。その結果、低圧力で十分な定着ニップ幅Ｙを確保することができると同時に、中間転写ベルト２１から定着ローラ４３への放熱が極力抑えられるため、定着ニップ部Ｙの上流側で中間転写ベルト２１を定着ローラ４３に当接させることが可能となる。このことは、中間転写ベルト２１の自由な取り回しが可能となることを意味し、画像形成装置の設計の自由度が増える。
【０１７２】
また、加圧ローラ４４は、直径３０ｍｍ、肉厚３ｍｍのアルミニウム製芯金４４ａ表面に厚さ１０μｍのフッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン、所謂ＰＴＦＥ）からなる離型層４４ｂが設けられた構成であり、更に芯金４４ａ内部がヒートパイプ構造となっている。すなわち、加圧ローラ４４の長手方向において中間転写ベルト２１と当接している部分が吸熱部であり、その外側が放熱部となっている（図示せず）。
【０１７３】
芯金４４ａ内部には、熱を吸熱部から放熱部に輸送するための凝集液（図示せず）が密封されており、芯金４４ａ内周面には毛管現象を利用して凝集液を放熱部から吸熱部に戻すためのウイック４４ｃが形成されている。
【０１７４】
上記のように、加圧ローラ４４をヒートパイプ構造とすることで、中間転写ベルト２１から加圧ローラ４４に伝わった熱はすぐに放熱部から放熱され加圧ローラ４４の温度は常時環境温度に近い温度に維持されるため、使用条件や記録紙の種類、厚さ等に関係なく安定した定着性能を得ることができる。
【０１７５】
また、上記実施の形態１，２においては、像担持体として中間転写ベルトを使用した形態について説明してきたが、本発明の像担持体としてはベルト形状のものに限定されるものではなく、例えばドラム形状のものでも使用できる。この像担持ドラムを用いた例について以下の実施の形態３で説明する。
【０１７６】
〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態について図９に基づいて説明すれば、以下の通りである。尚、本実施の形態では、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。
【０１７７】
上記カラーレーザプリンタは、図９に示すように、前記実施の形態１とは異なり像担持体としての中間転写ベルト２１の代わりにドラム形状の中間転写ドラム（像担持ドラム）６１が用いられている。
【０１７８】
上記中間転写ドラム６１の周りには、感光体ドラム５１、コロナ帯電器５５、クリーニングローラ６６、加圧ローラ６４が順に配設されている。
【０１７９】
上記感光体ドラム５１の周りには、帯電ローラ５２、レーザ照射装置５３、現像装置５４、クリーナー５６が順に配設されている。
【０１８０】
上記帯電ローラ５２は、感光体ドラム５１の表面を一様に帯電させる帯電手段であり、レーザ照射装置５３は、表面が一様に帯電された感光体ドラム５１上に静電潜像を形成するためのレーザ光照射手段である。尚、上記静電潜像は、一色毎に形成されるものとする。
【０１８１】
上記現像装置５４は、感光体ドラム５１上に形成された静電潜像を可視化するための可視像形成手段である。そして、カラー画像に対応するために、現像装置５４には、イエローのトナー像を形成するための現像器５４Ｙ、マゼンタのトナー像を形成するための現像器５４Ｍ、シアンのトナー像を形成するための現像器５４Ｃ、黒のトナー像を形成するための現像器５４Ｂとが含まれている。
【０１８２】
つまり、感光体ドラム５１上に一色毎に形成された静電潜像は、上記現像装置５４の各現像器５４Ｙ，５４Ｍ，５４Ｃ，５４Ｂによって一色ずつ現像され、中間転写ドラム６１に順次重ねて転写される。これにより、中間転写ドラム６１上にカラー画像が形成されることになる。
【０１８３】
転写後の感光体ドラム５１上に残留するトナーや紙粉は、転写位置Ｚよりも下流側に設けられたクリーナー５６によって回収される。
【０１８４】
上記中間転写ドラム６１は、ステンレス製の金属ドラム６１ａ上に厚さ１５０μｍのシリコーンゴムからなる離型層６１ｂを有するものであり、離型層６１ｂ表面をコロナ帯電器５５により帯電し感光体ドラム５１との間に電位差を設けることでトナー像の転写を行うものである。
【０１８５】
上記中間転写ドラム６１の外周面には、上述したように、該中間転写ドラム６１を圧接し、加熱溶融したトナー像Ｔを記録紙Ｐに転写同時定着させるための加圧ローラ６４と、中間転写ドラム６１上の残留トナーをクリーニングするためのクリーニングローラ６６が設けられている。尚、上記加圧ローラ６４およびクリーニングローラ６６の構成は、前記実施の形態の加圧ローラ２５およびクリーニングローラ２６と同じである。
【０１８６】
即ち、上記加圧ローラ６４は、直径３０ｍｍ、肉厚５ｍｍのアルミニウム製芯金６４ａ表面に厚さ１０μｍのフッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン所謂ＰＴＦＥ）からなる離型層６４ｂが設けられた構成となっている。上記クリーニングローラ６６は、直径１６ｍｍのアルミニウム製芯金６６ａ上に厚さ２ｍｍのノーメックス（商品名デュポン社）からなるフェルト６６ｂを螺旋状に巻き付けた構成である。
【０１８７】
また、上記加圧ローラ６４は、中間転写ドラム６１に対して離接可能に設けられている。即ち、加圧ローラ６４は、トナー像Ｔを記録紙Ｐに転写定着する場合、中間転写ドラム６１に圧接するように移動し、そうでない場合、中間転写ドラム６１から離間するように移動する。
【０１８８】
また、上記クリーニングローラ６６は、上記加圧ローラ６４と同じく中間転写ドラム６１に対して離接可能に設けられている。即ち、クリーニングローラ６６は、中間転写ドラム６１上にトナー像Ｔが記録紙Ｐに転写されるまでは、中間転写ドラム６１から離間し、転写後に中間転写ドラム６１に圧接するように移動する。
【０１８９】
上記電源６７は、図示しない制御手段によって、感光体ドラム５１から中間転写ドラム６１への各色トナー画像の転写工程が完了するまでコイル６２への通電をＯＦＦにし、転写工程が完了した後、コイル６２への通電をＯＮするように制御されている。
【０１９０】
したがって、上記のコイル６２は、中間転写ドラム６１と加圧ローラ６４との間に形成される圧接部、即ち定着ニップ部Ｙ（定着ニップ幅４．５ｍｍ）の上流側に配設され、電源６７のＯＮにより通電され、中間転写ドラム６１上に加熱部Ｘ（加熱幅２３．５ｍｍ）を形成するようになっている。
【０１９１】
尚、上記コイル６２は、金属ドラム６１ａ内部の所定の位置、即ち加熱効率等の加熱条件を考慮した位置に固定されている。
【０１９２】
上記構成のカラーレーザプリンタの動作について図９を参照しながら以下に説明する。
【０１９３】
まず、感光体ドラム５１は、矢印方向に回転しながら、表面が帯電ローラ５２によって一様に帯電され、レーザ照射装置５３により静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置５４により現像され、可視像であるトナー画像を形成する。
【０１９４】
次に、感光体ドラム５１上に形成されたトナー画像は、転写位置Ｚにおいて、コロナ帯電器５５によってトナーの極性と逆極性に一様に帯電された中間転写ドラム６１上に転写される。
【０１９５】
そして、上記の転写工程を各色毎に行う。尚、転写工程が完了するまでは、加圧ローラ６４、クリーニングローラ６６は中間転写ドラム６１から離間した位置で待機し、コイル６２への通電も行われていない。
【０１９６】
続いて、中間転写ドラム６１上に全てのトナー画像が転写され、カラーのトナー像Ｔが形成されると、即ち転写工程が完了すると、電源６７からコイル６２に高周波電流が通電され、金属ドラム６１ａの加熱部Ｘに対応する部分が誘導加熱される。このとき、加圧ローラ６４が中間転写ドラム６１に圧接位置に移動する。
【０１９７】
そして、トナー像Ｔは、中間転写ドラム６１の回転と共に、転写位置Ｚから加熱部Ｘに移動し、この加熱部Ｘにおいて加熱溶融される。その後、中間転写ドラム６１上で加熱溶融されたトナー像Ｔは、定着ニップ部Ｙにおいて記録紙Ｐに転写同時定着される。
【０１９８】
中間転写ドラム６１上のトナー像Ｔが記録紙Ｐに転写された後、クリーニングローラ６６を中間転写ドラム６１に圧接させ、該中間転写ドラム６１上の残留トナーや紙粉を取り除く。
【０１９９】
以上のように、像担持体としてドラム形状の中間転写ドラムを用いた場合でも、前記実施の形態１，２に示すように、像担持体としてベルト形状の中間転写ベルトを使用した場合と同様に、加熱部Ｘと記録紙Ｐへの定着部である定着ニップ部Ｙとが分離された構成となっている。これにより、定着ニップ部Ｙに比べはるかに長い加熱幅を容易に構成することが可能となるため、従来のようにトナーの加熱溶融と記録紙への定着を同時に行う画像形成装置に比べ、より高速のプロセス速度に対応できるようになる。
【０２００】
また、本実施の形態のように、像担持体としてドラム形状の中間転写ドラムを用いた場合には、中間転写ベルトを用いた場合に必要であった定着ローラが不要となる。この結果、加熱部で溶融したトナーの熱が定着ニップ部上流側で定着ローラに奪われ、温度降下することがなくなるため、装置構成上の自由度を増大させることができる。
【０２０１】
【発明の効果】
請求項１の発明のカラー画像形成装置は、以上のように、トナー像の形成面が周回可能に支持された像担持体と、上記像担持体上に複数色のトナーを順次転写することで、複数色のトナー像を形成する像形成手段と、上記像担持体上に全ての色のトナーが転写された後、該トナー像を加熱溶融する加熱手段と、上記像担持体上に全ての色のトナーが転写された後、該像担持体をトナー像の形成面側から圧接する加圧手段とを備え、上記加熱溶融された複数色のトナー像を、上記像担持体と加圧手段との圧接位置に搬送される記録材に、転写定着するカラー画像形成装置において、上記加圧手段と上記像担持体との圧接位置が、該像担持体の周回方向における上記加熱手段によりトナー像が加熱される加熱位置よりも下流側に、上記加熱位置とは分離されて設定されている構成である。
【０２０２】
それゆえ、トナー像を加熱する部分の長さを長くできるので、像担持体上に形成されたトナー像を広い範囲で加熱することが可能となり、多色のトナーにより複数層に形成されたトナー像の場合であっても、層厚に関係なく均一に、しかも短時間でトナー像を溶融することができる。
【０２０３】
したがって、多色のトナーにより複数層に形成されたトナー像の定着を高速に行うことができ、且つ、層厚の異なるトナー像が混在していても均一で安定した定着性能を得ることができるという効果を奏する。
【０２０４】
請求項２の発明のカラー画像形成装置は、以上のように、請求項１の構成に加えて、トナー像が記録材に転写定着される際のトナーと記録材との界面の温度をＴ１、十分な定着強度が得られるようにトナー粘度の値が設定された時のトナー温度をＴ２とした時、
Ｔ１≧Ｔ２
となるように予め上記加熱手段によりトナー像及び像担持体が加熱されている構成である。
【０２０５】
それゆえ、請求項１の構成による効果に加えて、トナー像が記録材に転写定着される際のトナーと記録材との界面の温度Ｔ１が、十分な定着強度が得られるようにトナー粘度の値が設定された時のトナー温度Ｔ２以上となるように加熱手段によりトナー像及び像担持体が加熱されていることで、トナーと記録材の界面温度が十分な定着強度が確保される温度に昇温されることになり、像担持体と加圧手段との間の圧接部に搬送された記録材の温度に影響されない。したがって、加圧手段と像担持体との圧接位置に搬送される記録材の冷え過ぎによる定着不良の発生を防止できるという効果を奏する。
【０２０６】
請求項３の発明のカラー画像形成装置は、以上のように、請求項２の構成に加えて、上記トナーと記録材との界面の温度は、転写定着される直前のトナー、像担持体、加圧手段、記録材の各温度から理論計算により求められる構成である。
【０２０７】
それゆえ、請求項２の構成による効果に加えて、トナーと記録材との界面の温度が実測可能な温度から理論計算により求められるので、実測し難いトナーと記録材との界面の温度を容易に求めることができるという効果を奏する。
【０２０８】
請求項４の発明のカラー画像形成装置は、以上のように、請求項１の構成に加えて、トナーの軟化点温度をＴ３、トナー像が記録材に転写定着される直前のトナーの温度をＴ４とした時、
Ｔ４−Ｔ３≧６０（℃）
となるように予め上記加熱手段によってトナー像及び像担持体を加熱する構成である。
【０２０９】
それゆえ、請求項１の構成による効果に加えて、トナー像が記録材に転写定着される直前のトナーの温度Ｔ４とトナーの軟化点温度Ｔ３との差が６０℃以上となるように、トナー像及び像担持体が加熱されていることで、トナーと記録材の界面温度が十分な定着強度が確保される温度に昇温されることになり、像担持体と加圧手段との間の圧接部に搬送された記録材の温度に影響されない。したがって、加圧手段と像担持体との圧接位置に搬送される記録材の冷え過ぎによる定着不良の発生を防止できるという効果を奏する。
【０２１０】
請求項５の発明のカラー画像形成装置は、以上のように、請求項１ないし４の何れかの構成に加えて、上記像担持体は、少なくとも２つのローラによって張架されたベルト形状の像担持ベルトからなると共に、加熱手段は、該像担持ベルト内部に配置されている構成である。
【０２１１】
それゆえ、請求項１ないし４の何れかの構成による効果に加えて、複数色のトナーからなるトナー像に対して、層厚に関わらず、均一に熱を加えることができるような加熱部を自由に設計できるので、装置の設計の自由度を増加させることができるという効果を奏する。
【０２１２】
請求項６の発明のカラー画像形成装置は、以上のように、請求項５の構成に加えて、上記加熱手段は、上記像担持ベルトを張架するローラのうち、加圧手段による像担持ベルトの加圧位置よりも上流側端部のローラを兼ねるローラ形状の加熱ローラからなる構成である。
【０２１３】
それゆえ、請求項５の構成による効果に加えて、像担持ベルトを張架するローラが加熱ローラであるので、該像担持ベルトの表面の加熱ローラに接触するが加熱部となる。これにより、像担持ベルトが加熱ローラに巻き付けられた部分が加熱部となるので、加熱ローラの直径や、像担持ベルトの加熱ローラへの巻付け角を調整するだけで容易に加熱部の幅を調整することができる。さらに、装置の設計の自由度を増加させることができるという効果を奏する。
【０２１４】
請求項７の発明のカラー画像形成装置は、以上のように、請求項６の構成に加えて、上記加熱ローラの内部には、ヒータランプが設けられている構成である。
【０２１５】
それゆえ、請求項６の構成による効果に加えて、加熱ローラの内部にヒータランプが設けられていることで、このヒータランプへの通電のＯＮ／ＯＦＦを制御するだけで容易に該加熱ローラによる加熱部の加熱制御を行うことができるという効果を奏する。
【０２１６】
請求項８の発明のカラー画像形成装置は、以上のように、請求項５の構成に加えて、上記加熱手段は、上記像担持ベルトを張架する２つのローラの一方のローラと加圧位置との間に配置され、内周面側より該像担持ベルトに摺接するように配置されている構成である。
【０２１７】
それゆえ、請求項５の構成による効果に加えて、加熱部から加圧位置までの距離が短くなり、加熱溶融されたトナー像の温度降下を極力抑えることができるので、トナー像の温度降下による定着不良をなくすことができる。
【０２１８】
したがって、請求項６のように、像担持ベルトを張架する加熱ローラを加熱手段とした場合に比べて定着安定性が向上できるという効果を奏する。
【０２１９】
請求項９の発明のカラー画像形成装置は、以上のように、請求項８の構成に加えて、上記加熱手段は、通電後、迅速に加熱可能な面状発熱体を有するサーマルヒータからなる構成である。
【０２２０】
それゆえ、請求項８の構成による効果に加えて、加熱手段は、通電後、迅速に加熱可能な面状発熱体を有するサーマルヒータからなることで、サーマルヒータの昇温を迅速に行うことができる。また、サーマルヒータは平板状であるため、定着ニップ部に、より近接配置することができ、加熱部と定着ニップ部の間でのトナーの温度降下を極力抑えることができる。これにより、加熱手段の温度制御が容易になるという効果を奏する。
【０２２１】
請求項１０の発明のカラー画像形成装置は、以上のように、請求項１ないし４の何れかの構成に加えて、上記像担持体は、ドラム形状の像担持ドラムからなると共に、上記加熱手段は、該像担持ドラム内に設けられている構成である。
【０２２２】
それゆえ、請求項１ないし４の何れかの構成による効果に加えて、像担持体として像担持ベルトを用いた場合、トナーの熱が定着ニップ部を構成するローラに奪われる虞があるので、トナーの温度降下による定着不良が生じる虞がある。
【０２２３】
これに対して、像担持体として像担持ドラムを用いた場合、ローラが一つだけであるので、奪われるトナーの熱が少なくて済む。これにより、トナーの熱が加圧手段により奪われることを考慮しなくて装置の設計ができるので、装置構成上の自由度が増加するという効果を奏する。
【０２２４】
請求項１１の発明のカラー画像形成装置は、以上のように、請求項１０の構成に加えて、上記像担持ドラム内面には、金属ドラムが形成されると共に、上記加熱手段は、上記金属ドラムを誘導加熱するコイルからなる構成である。
【０２２５】
それゆえ、請求項１０の構成による効果に加えて、加熱手段は、像担持ドラム内部の金属ドラムを誘導加熱するコイルからなることで、コイルは金属ドラムに接触することなく加熱することができる。これにより、上記コイルを像担持ドラム内の所定の位置に固定させることができる。
【０２２６】
また、コイルは、通電後、直ぐに立ち上がり所定の温度に達するように金属ドラムを誘導加熱するようになっているので、ウォーミングアップ時間を短くできるという効果を奏する。
【０２２７】
請求項１２のカラー画像形成装置は、以上のように、トナー像の形成面が周回可能に支持された像担持体と、上記像担持体上に複数色のトナーを順次転写することで、複数色のトナー像を形成する像形成手段と、上記像担持体上に全ての色のトナーが転写された後、該トナー像を加熱溶融する加熱手段と、上記像担持体上に全ての色のトナーが転写された後、該像担持体をトナー像の形成面側から圧接する加圧手段とを備え、上記加熱溶融された複数色のトナー像を、上記像担持体と加圧手段との圧接位置に搬送される記録材に、転写定着するカラー画像形成装置において、上記加圧手段と上記像担持体との圧接位置が、該像担持体の周回方向における上記加熱手段によりトナー像が加熱される加熱位置よりも下流側に設定されているとともに、トナー像が記録材に転写定着される際のトナーと記録材との界面の温度をＴ１、トナーの複素粘度が１００００ｐｏｉｓｅ以下となるようなトナー温度をＴ２とした時、
Ｔ１≧Ｔ２
となるように予め上記加熱手段によりトナー像及び像担持体が加熱されている構成である。
【０２２８】
それゆえ、トナー像が記録材に転写定着される際のトナーと記録材との界面の温度Ｔ１が、トナーの複素粘度が１００００ｐｏｉｓｅ以下となるようなトナー温度Ｔ２以上となるように加熱手段によりトナー像及び像担持体が加熱されていることで、トナーと記録材の界面温度が十分な定着強度が確保される温度に昇温されることになり、像担持体と加圧手段との間の圧接部に搬送された記録材の温度に影響されない。したがって、加圧手段と像担持体との圧接位置に搬送される記録材の冷え過ぎによる定着不良の発生を防止できるという効果を奏する。
請求項１３のカラー画像形成装置は、上記の課題を解決するために、請求項６の構成に加えて、上記加熱手段及び加圧手段は、上記像担持ベルトが上記加圧手段との圧接位置に対し接線方向に送り込まれるような位置関係にそれぞれ配置されている構成である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係るカラーレーザプリンタの概略構成図である。
【図２】図１のカラーレーザプリンタを用いた定着実験を行う場合の説明図である。
【図３】図２に示すカラーレーザプリンタの定着実験の比較例を示す説明図である。
【図４】定着実験に使用されるトナー温度と複素粘度との関係を示すグラフである。
【図５】図１に示すカラーレーザプリンタの加圧ローラにおける効果を確認するための実験を行う場合の説明図である。
【図６】図５に示すカラーレーザプリンタの加圧ローラにおける効果を確認するための実験の比較例を示す説明図である。
【図７】図５に示すカラーレーザプリンタの加圧ローラにおける効果を確認するための実験の比較例を示す説明図である。
【図８】本発明の他の実施の形態に係るカラーレーザプリンタの概略構成図である。
【図９】本発明のさらに他の実施の形態に係るカラーレーザプリンタの概略構成図である。
【図１０】従来の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図１１】従来の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０Ｂ    可視像形成ユニット（像形成手段）
１０Ｃ    可視像形成ユニット（像形成手段）
１０Ｍ    可視像形成ユニット（像形成手段）
１０Ｙ    可視像形成ユニット（像形成手段）
２１      中間転写ベルト（像担持ベルト）
２２      加熱ローラ（加熱手段）
２３      定着ローラ（加圧手段）
２４      加圧ローラ（加圧手段）
２５      テンションローラ（ローラ）
２７      ハロゲンランプ（ヒータランプ）
４１      サーマルヒータ
６１      中間転写ドラム（像担持ドラム）                                ６１ａ    金属ドラム
６２      コイル
６４      加圧ローラ（加圧手段）
Ｔ        トナー像
Ｐ        記録紙（記録材）
Ｘ        加熱部（加熱位置）
Ｙ        定着ニップ部（圧接位置）
【図１】
0003539538.tif 000007
【図２】
0003539538.tif 000008
【図３】
0003539538.tif 000009
【図４】
0003539538.tif 000010
【図５】
0003539538.tif 000011
【図６】
0003539538.tif 000012
【図７】
0003539538.tif 000013
【図８】
0003539538.tif 000014
【図９】
0003539538.tif 000015
【図１０】
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【図１１】
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