(57)【要約】【課題】高速に連続印刷でき定着を実行する熱及び圧力のエネルギーを大きく低減でき用紙の曲率分離性に優れ熱転写ベルトの寿命を従来通りに維持できるベルト式定着装置を提供する。【解決手段】ベルト式定着装置２７に進入した用紙６０は加熱ローラ５６の部分で導電パターン６３の電荷に誘起されて反対極性の電荷を帯び導電パターン６３に吸引され矢印ｈのように熱定着ベルト５７のベルト面に密着して矢印ｉで示すように搬送され定着挟持部Ａまで搬送される間に熱伝導ベルト５７で高い効率で予熱され従来よりも大きく低減した熱エネルギーと圧力で且つ高速な連続印刷にも十分対応できる状態で紙面のトナー像を定着される。熱伝導ベルト５７は導電パターン６３との間を間隙維持部材６８で離隔され、電気的高抵抗の素材であるため導電パターン６３の電荷に誘起されない。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置のベルト式定着装置において、
未定着トナー像を担持して搬送手段により搬送される記録媒体の搬送を引き継いで該記録媒体を挟持し熱及び圧力を加えながら前記未定着トナー像を前記記録媒体に定着する一対の定着手段を備え、
該一対の定着手段は、一対のうち少なくとも前記未定着トナー像に接しない側の一方の定着手段に、加熱ローラと、加圧ローラと、該両ローラに掛け渡されて周回する熱伝導ベルトと、該熱伝導ベルトの裏面に近接して固定して配置された静電吸着手段と、を備え、
該静電吸着手段は、保持部材に固定して保持された絶縁性樹脂基材上に所定の形状に形成され絶縁性樹脂基材に接する面の反対面を絶縁性樹脂保護膜で保護された導電パターンと、該導電パターンに所定の電圧を印加して前記導電パターンに電荷を誘起させる電圧印加手段と、を備え、
前記保持部材は、前記導電パターンの前記絶縁性樹脂保護膜の表面と前記熱伝導ベルトとの裏面との間を所定の間隔に保つ間隙維持部材を備える、
ことを特徴とするベルト式定着装置。
【請求項２】
前記導電パターンは、前記記録媒体の進行方向に直交する方向に又は平行する方向に、交互に正負の極性で配置され、交互に配列された前記正負の電極により電圧印加で分極された電荷を発生させる導電パターンであり、前記電圧印加手段により電圧を印加されることにより、前記熱伝導ベルトに沿って搬送される記録媒体の裏面にのみ分極された電荷を発生させ該分極された電荷と前記導電パターンの分極された電荷との静電吸着作用により前記熱伝導ベルトの表面に前記記録媒体を密着させて搬送させる、
ことを特徴とする請求項１記載のベルト式定着装置。
【請求項３】
前記電圧印加手段は、前記導電パターンに印加する電圧を１．５ＫＶ（キロ・ボルト）以下とし、前記保持部材は、前記間隙維持部材による前記所定の間隔を０．５ｍｍ以下に維持する、ことを特徴とする請求項１記載のベルト式定着装置。
【請求項４】
前記熱伝導ベルトは、ポリイミド樹脂からなる薄膜ベルトであり、その電気抵抗は、前記導電パターンに印加される電圧が１．５ＫＶ（キロ・ボルト）以下で且つ前記熱伝導ベルトの裏面と前記導電パターンの前記絶縁性樹脂保護膜の表面との離隔が０．５ｍｍ以下で確保されているとき前記導電パターンの分極された電荷に誘起される電荷を発生させない大きさに設定されている、ことを特徴とする請求項１記載のベルト式定着装置。
【請求項５】
前記熱伝導ベルトは、前記加熱ローラにより加熱され、前記導電パターンに誘起された電荷による静電吸着力の作用により前記記録媒体をベルト面に密着させて予熱を加えながら搬送し、前記加圧ローラにより他方の定着手段に押圧されて把持部を形成し、該把持部により予熱を加えた前記記録媒体を挟持して搬送しながら前記加圧ローラ及び前記一方の定着手段と一対の他方の定着手段と協働して前記未定着トナー像を前記記録媒体に定着させる、ことを特徴とする請求項１記載のベルト式定着装置。
【請求項６】
前記一方の定着手段と一対の他方の定着手段は、ヒータを内蔵した定着ローラである、ことを特徴とする請求項１記載のベルト式定着装置。
【請求項７】
前記一方の定着手段と一対の他方の定着手段は、加熱ローラと、加圧ローラと、該両ローラに掛け渡されて周回する熱伝導ベルトと、を備えることを特徴とする請求項１記載のベルト式定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置のベルト式定着装置において画像未定着の記録媒体を挟持して定着を実行する記録媒体挟持部の熱及び圧力のエネルギーを低減でき且つ用紙の曲率分離性に優れたベルト式定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリンタやコピー機等の画像形成装置に対する基本的な要望として、高速化と省エネルギー化の二つがある。一般に、装置の高速化には多大な電力の増強を必要とする。したがって、高速化と省エネルギー化は相反する又は矛盾する内容を含んでいるといえるものである。
【０００３】
ところで、画像形成装置のエネルギー消費の約６〜７割は定着器における消費であるから、画像形成装置における高速化と省エネルギー化には定着装置の機能が大きく関わってくる。そこで、定着装置について定着方式毎に分けて考察することにする。
【０００４】
先ず、ローラ定着方式について考察する。ローラ定着方式は、ローラ自身の熱容量が大きいため、所定温度までの到達時間が長く待機中に保温のためのヒータを点灯する等の制御が必要であり、消費電力が多大であって、省エネルギー化の主旨を実現するには不向きである。
【０００５】
また、ローラ定着方式では、記録媒体を挟持する把持部の幅（搬送方向に沿った長さ）が数ミリと小さいため、高速で連続印刷する場合は、記録媒体に熱を奪われて良好な定着性を持続できない虞がある。
【０００６】
したがって、高速化のためにはローラの熱容量を更に大きくする必要があり、ローラの径を大径化しなければならない。そうすると装置全体が大型化するだけでなく消費電力が更に大きくなって、高速化は実現しても省エネルギー化の主旨に反し、さらには近年の装置の小型化の要望にそぐわなくなる。
【０００７】
なお、加圧ローラ側にヒータを追加すれば定着性は良くなるが、加圧ローラは記録媒体の裏面側に配置されるローラであり、未定着画像を直接加熱することはできない。つまり記録媒体を介して未定着画像を加熱することになるから加熱の効率は良くない。したがって、定着性に有効な熱量を得るためにはヒータの発熱量を大きくする必要がある。つまり消費電力が大きくなる。この場合も省エネルギー化の主旨に反する。
【０００８】
このように、ローラ定着方式は、高速化を図ろうとすると、ローラ内蔵のヒータの発熱量を大きくし且つ記録媒体の把持部幅を大きくするために定着ローラの径及び加圧ローラの径の拡大が必要となるので、高速化と省エネルギー化を両立させることができない。
【０００９】
次に、フィルム定着方式（サーフ定着方式ともいう）について考察する。フィルム定着方式は、固定された発熱体上を定着面に離型性のあるポリイミド等の薄膜ベルトを走らせ、この薄膜ベルトにより記録媒体上の画像を定着させるものである。
【００１０】
薄膜ベルトは熱容量が小さいので、定着動作の立ち上がりが早く、最初の印刷開始時間は短くなるという利点を有する。しかし、熱容量が小さいので高速化には適さない。したがって、現在では、フィルム定着方式は低速機に特化されている。
【００１１】
最後に、ベルト定着方式について考察する。ベルト定着方式のベルトは、ベルト基材とシリコンゴムの二層構成であるため、ある程度の熱容量もあり、且つベルト状であるため、熱応答性が良好である。このため中速から高速領域までこの方式を採用している装置が多くなっている。熱源としては、誘導加熱方式あるいはハロゲンヒータを用いる方式などがある。
【００１２】
しかしながら、ベルト定着方式は、ローラ定着方式とフィルム定着装置の中間的な方式であるため、更なる高速化及び省エネルギー化を追求する上では限界が有るとされる。近年では低温定着トナー等との組み合わせで、高速化と省エネルギー化を実現しようとする試みも散見される。
【００１３】
また、高速化の一端として動作の立ち上がりを早めるために予熱時間（ウォーミングアップタイム）の短縮を、ヒートローラ自体を改変することなく且つ生産性の低下を来たすことなく両立できるベルト式の定着装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１４】
また、ベルトで記録媒体を搬送する場合、記録媒体がベルトに密着するほうが、ばたつき等が発生せず搬送効率がよいが、記録媒体をベルトに密着させる方法としては、インクジェット記録装置において、ベルトの下部に固定電極を接触させ、ベルトに用紙を静電吸着させて搬送する方式が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開平０７−３１９３０４号公報
【特許文献２】特開２００４−０９０５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、特許文献１に見られる技術は、ヒートローラ自体を改変することなく、とあるが、予熱時において、定着ニップＮに近い側のヒートローラ２２の表面と定着ベルト２３との当接部Ａに、ヒータ２１の距離ｄを近づけるために、ヒータ２１とヒートローラ２２の表面の距離を変えるための移動手段が設けられている。
【００１７】
定着装置の内部又は近傍に、このような移動手段を配設するのは、装置全体が大形化するだけでなく、移動手段の制御も面倒である。また、この特許文献１では、動作の立ち上がりの予熱時間を短縮するだけで、連続印刷の高速化については考慮されていないという問題がある。
【００１８】
また、特許文献２に見られる技術は、段落００２４等の記載をみるとベルトに静電吸着力を発生させるとあり、段落００２２等の記載をみるとベルトと記録用紙との間に静電吸着力が発生するとある。これは、その図１及び図２を見ても分かるように、固定電極にベルトの裏面を接触させながらベルトを移動させて記録用紙を搬送することからくる作用であると考えられる。
【００１９】
しかし、固定電極とベルト裏面の摺接はベルトの寿命を早期に縮めるという問題があり、また、この方式をベルト式定着装置に応用した場合はベルトの熱が直接固定電極に奪われてベルトから記録用紙を予熱するという作用が大きく低減するという問題がある。
【００２０】
本発明の課題は、上記従来の実状に鑑み、高速で連続して印刷でき、かつ定着を実行する記録用紙挟持部における熱及び圧力のエネルギーを低減でき、更に、ベルトの熱を奪うことなく記録用紙をベルトに確実に吸着させる吸着装置を備えたベルト式定着装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するために、本発明のベルト式定着装置は、画像形成装置のベルト式定着装置において、未定着トナー像を担持して搬送手段により搬送される記録媒体の搬送を引き継いで該記録媒体を挟持し熱及び圧力を加えながら上記未定着トナー像を上記記録媒体に定着する一対の定着手段を備え、該一対の定着手段は、一対のうち少なくとも上記未定着トナー像に接しない側の一方の定着手段に、加熱ローラと、加圧ローラと、該両ローラに掛け渡されて周回する熱伝導ベルトと、該熱伝導ベルトの裏面に近接して配置された静電吸着手段と、を備え、該静電吸着手段は、保持部材に固定して保持された絶縁性樹脂基材上に所定の形状に形成され絶縁性樹脂基材に接する面の反対面を絶縁性樹脂保護膜で保護された導電パターンと、該導電パターンに所定の電圧を印加して上記導電パターンに電荷を誘起させる電圧印加手段と、を備え、上記保持部材は、上記導電パターンの上記絶縁性樹脂保護膜の表面と上記熱伝導ベルトとの裏面との間を所定の間隔に保つ間隙維持部材を備えるように構成される。
【００２２】
上記導電パターンは、例えば、上記記録媒体の進行方向に直交する方向に又は平行する方向に、交互に正負の電極で配列され、交互に配列された上記正負の電極により電圧印加で分極された電荷を発生させる導電パターンであり、上記電圧印加手段により電圧を印加されることにより、上記熱伝導ベルトに沿って搬送される記録媒体の裏面にのみ分極された電荷を発生させ該分極された電荷と上記導電パターンの分極された電荷との静電吸着作用により上記熱伝導ベルトの表面に上記記録媒体を密着させて搬送させる、ように構成される。
【００２３】
上記電圧印加手段は、例えば、上記導電パターンに印加する電圧を１．５ＫＶ（キロ・ボルト）以下とし、上記保持部材は、例えば、上記間隙維持部材による上記所定の間隔を０．５ｍｍ以下に維持する、ように構成される。
【００２４】
上記熱伝導ベルトは、例えば、ポリイミド樹脂からなる薄膜ベルトであり、その電気抵抗は、上記導電パターンに印加される電圧が１．５ＫＶ（キロ・ボルト）以下で且つ上記熱伝導ベルトの裏面と上記導電パターンの上記絶縁性樹脂保護膜の表面との離隔が０．５ｍｍ以下で確保されているとき上記導電パターンの分極された電荷に誘起される電荷を発生させない大きさに設定されている、ように構成される。
【００２５】
上記熱伝導ベルトは、例えば、上記加熱ローラにより加熱され、上記導電パターンに誘起された電荷による静電吸着力の作用により上記記録媒体をベルト面に密着させて予熱を加えながら搬送し、上記加圧ローラにより他方の定着手段に押圧されて把持部を形成し、該把持部により予熱を加えた上記記録媒体を挟持して搬送しながら上記加圧ローラ及び上記一方の定着手段と一対の他方の定着手段と協働して上記未定着トナー像を上記記録媒体に定着させる、ように構成される。
【００２６】
上記一方の定着手段と一対の他方の定着手段は、例えば、ヒータを内蔵した定着ローラである、ように構成される。
【００２７】
上記一方の定着手段と一対の他方の定着手段は、例えば、加熱ローラと、加圧ローラと、該両ローラに掛け渡されて周回する熱伝導ベルトと、を備えるように構成される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のベルト式定着装置は、用紙裏面からの熱を効率良く供給できるので、高速に且つ省エネで定着処理を実行できるという効果を奏する。
【００２９】
また、導電パターンが熱定着ベルトと非接触であるので、熱定着ベルト及び導電パターが共に高耐久性を維持することができるという効果を奏する。
【００３０】
ベルト式定着装置の挟持部から出た用紙はその時点で導電パターンから離れて熱定着ベルトとの吸着が無くなるので、用紙は曲率剥離が有効に働いてベルトから容易に分離してベルトへの巻き付きジャムを発生させることなく搬出されるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例１に係るベルト式定着装置を備えたフルカラーの画像形成装置（プリンタ）の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係るベルト式定着装置を備えたプリンタの制御装置を含む回路ブロック図である。
【図３】本発明の実施例１に係るベルト式定着装置をより詳細に示す図である。
【図４】(a),(b),(c) は本発明の実施例１に係るベルト式定着装置の固定静電吸着部の構成を示す図である。
【図５】(a),(b),(c) は本発明の実施例１に係るベルト式定着装置の記録媒体の搬送と画像定着の動作を示す動作状態図である。
【図６】(a),(b),(c) は本発明の実施例２に係るベルト式定着装置の固定静電吸着部の構成を示す図である。
【図７】(a),(b) は実施例３に係るベルト式定着装置の構成と動作状態を簡略に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【実施例１】
【００３３】
図１は、本発明の実施例１に係るベルト式定着装置を備えたフルカラー画像形成装置（以下、単にプリンタという）の内部構成を説明する断面図である。図１に示すプリンタ１は、電子写真式で二次転写方式のタンデム型のカラー画像形成装置であり、画像形成部２、中間転写ベルトユニット３、給紙部４、及び両面印刷用搬送ユニット５で構成されている。
【００３４】
上記画像形成部２は、同図の右から左へ４個の画像形成ユニット６（６Ｍ、６Ｃ、６Ｙ、６Ｋ）を多段式に並設した構成からなる。
【００３５】
上記４個の画像形成ユニット６のうち上流側（図の右側）の３個の画像形成ユニット６Ｍ、６Ｃ及び６Ｙは、それぞれ減法混色の三原色であるマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の色トナーによるモノカラー画像を形成し、画像形成ユニット６Ｋは、主として文字や画像の暗黒部分等に用いられるブラック（Ｋ）トナーによるモノクロ画像を形成する。
【００３６】
上記の各画像形成ユニット６は、トナー容器（トナーカートリッジ）に収納されたトナーの色を除き全て同じ構成である。したがって、以下ブラック（Ｋ）用の画像形成ユニット６Ｋを例にしてその構成を説明する。
【００３７】
画像形成ユニット６は、最下部に感光体ドラム７を備えている。この感光体ドラム７は、その周面が例えば有機光導電性材料で構成されている。この感光体ドラム７の周面近傍を取り巻いて、クリーナ８、帯電ローラ９、光書込ヘッド１１、及び現像器１２の現像ローラ１３が配置されている。
【００３８】
現像器１２は、上部のトナー容器に同図にはＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋで示すようにマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のいずれかのトナーを収容し、中間部には下部へのトナー補給機構を備えている。
【００３９】
また、現像器１２の下部には側面開口部に上述した現像ローラ１３を備え、内部にはトナー撹拌部材、現像ローラ１３にトナーを供給するトナー供給ローラ、現像ローラ１３上のトナー層を一定の層厚に規制するドクターブレード等を備えている。
【００４０】
中間転写ベルトユニット３は、本体装置のほぼ中央で図の左右のほぼ端から端まで扁平なループ状になって延在する無端状の転写ベルト１４と、この転写ベルト１４を掛け渡されて転写ベルト１４を図の反時計回り方向に循環移動させるベルト駆動ローラ１５と従動ローラ１６を備えている。
【００４１】
上記の転写ベルト１４は、トナー像を直接ベルト面に転写（一次転写）されて、そのトナー像を更に記録媒体（以下、用紙ともいう）に転写（二次転写）すべく用紙への転写位置まで搬送するので、ここではユニット全体を中間転写ベルトユニットといっている。
【００４２】
この中間転写ベルトユニット３は、上記扁平なループ状の転写ベルト１４のループ内にベルト位置制御機構１７を備えている。ベルト位置制御機構１７は、転写ベルト１４を介して感光体ドラム７の下部周面に押圧する導電性発泡スポンジから成る一次転写ローラ１８を備えている。
【００４３】
ベルト位置制御機構１７は、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びイエロー（Ｙ）の３個の画像形成ユニット６Ｍ、６Ｃ及び６Ｙに対応する３個の一次転写ローラ１８を鉤型の支持軸を中心に同一周期で回転移動させる。
【００４４】
そして、ベルト位置制御機構１７は、ブラック（Ｋ）の画像形成ユニット６Ｋに対応する１個の一次転写ローラ１８を上記３個の一次転写ローラ１８の周期と異なる回転移動周期で回転移動させて転写ベルト１４を感光体ドラム７から離接させる。
【００４５】
すなわち、ベルト位置制御機構１７は、中間転写ベルトユニット３の転写ベルト１４の位置を、フルカラーモード（４個全部の一次転写ローラ１８が転写ベルト１４に当接）、モノクロモード（画像形成ユニット６Ｋに対応する一次転写ローラ１８のみが転写ベルト１４に当接）、及び全非転写モード（４個全部の一次転写ローラ１８が転写ベルト１４から離れる）に切換える。
【００４６】
上記の中間転写ベルトユニット３には、上面部のベルト移動方向最上流側の画像形成ユニット６Ｍの更に上流側に、ベルトクリーニング部３４が配置され、ベルト下面部には、ほぼ全面に沿い付けるように平らで薄型の廃トナー回収容器１９が着脱自在に配置されている。
【００４７】
給紙部４は、上下２段に配置された２個の給紙カセット２１を備え、２個の給紙カセット２１の給紙口（図の右方）近傍には、それぞれ用紙取出ローラ２２、給送ローラ２３、捌きローラ２４、待機搬送ローラ対２５が配置されている。
【００４８】
待機搬送ローラ対２５の用紙搬送方向（図の鉛直上方向）には、転写ベルト１４を介して従動ローラ１６に圧接する二次転写ローラ２６が配設されて、用紙への二次転写部を形成している。
【００４９】
この二次転写部の下流（図では上方）側にはベルト式定着装置２７が配置されて、ベルト式定着装置２７の更に下流側には、定着後の用紙をベルト式定着装置２７から搬出する搬出ローラ対２８、及びその搬出される用紙を装置上面に形成されている排紙トレー２９に排紙する排紙ローラ対３１が配設されている。
【００５０】
両面印刷用搬送ユニット５は、上記搬出ローラ対２８と排紙ローラ対３１との中間部の搬送路から図の右横方向に分岐した開始返送路３２ａ、それから下方に曲がる中間返送路３２ｂ、更に上記とは反対の左横方向に曲がって最終的に返送用紙を反転させる終端返送路３２ｃ、及びこれらの返送路の途中に配置された４組の返送ローラ対３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄを備えている。
【００５１】
上記終端返送路３２ｃの出口は、給紙部４の下方の給紙カセット２１に対応する待機搬送ローラ対２５への搬送路に連絡している。また、本例において中間転写ベルトユニット３の上面部には、前述したベルトクリーニング部３４が配置されている。
【００５２】
ベルトクリーニング部３４は、転写ベルト１４の上面に当接して廃トナーを擦り取って除去して、図示を省略したベルトクリーナユニットの一時貯留部に溜め込み、その溜め込まれた廃トナーを搬送スクリューにより落下筒内を上部まで搬送し、落下筒を介して廃トナー回収容器１９に送り込んでいる。
【００５３】
図１に示すように、このプリンタ１は、用紙に直接トナー像を転写する方式ではなく、待機搬送ローラ対２５により二次転写部まで鉛直方向に搬送される用紙に中間転写ベルト１４を介してトナー像を転写する方式となっている。
【００５４】
したがって、用紙の搬送路に発生する用紙ジャム等の不具合を回復するメンテナンス処理時には、図１の右側を開放するのみで対処できるようになっている。
【００５５】
そして、用紙ジャム等の不具合はキット類の配設部では発生しないので、図１の左側に集中するキット類などの消耗品の着脱の操作は、長手方向に入れ替え操作するだけの小さなスペースで良いように構成されている。
【００５６】
これにより、キット間の寸法は、可及的に縮小されており、装置本体全体の小型化が図られている。また、光書込みヘッド自体も小型化され、感光体ドラムに、より近接している構成となっている。
【００５７】
図２は、上記のプリンタ１の制御装置を含む回路ブロック図である。図２に示すように回路ブロックは、ＣＰＵ（central processing unit)３５を中心にして、このＣＰＵ３５に、それぞれデータバスを介してインターフェイスコントローラ（Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ）３６及びプリンタコントローラ（ＰＲ＿ＣＯＮＴ）３７が接続されている。このＰＲ＿ＣＯＮＴ３７にはプリンタ印字部３８が接続されている。
【００５８】
また、ＣＰＵ３５には、ＲＯＭ（read only memory）３９、ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable ROM）４１、本体操作部の操作パネル４２、及び各部に配置されたセンサからの出力が入力されるセンサ部４３が接続されている。ＲＯＭ３９には、システムプログラムが記憶され、ＣＰＵ３５は、このシステムプログラムに従って各部を制御して処理を行う。
【００５９】
すなわち、各部において、先ず、Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ３６は、例えばパーソナルコンピュータ等のホスト機器から供給される印字データをビットマップデータに変換し、フレームメモリ４４に展開する。フレームメモリ４４は、ブラック（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）ごとに記憶エリアが設定されており、各色のデータが対応するエリアに展開される。
【００６０】
フレームメモリ４４に展開されたデータはＰＲ＿ＣＯＮＴ３７に出力され、ＰＲ＿ＣＯＮＴ３７からプリンタ印字部３８に出力される。
【００６１】
プリンタ印字部３８は、エンジン部であり、ＰＲ＿ＣＯＮＴ３７からの制御の下で、図１に示した感光体ドラム７、一次転写ローラ１８等を含む回転駆動系、帯電ローラ９、光書込ヘッド１１等の被駆動部を有する画像形成部の印加電圧などのプロセス負荷への駆動出力を制御する。
【００６２】
更にプリンタ印字部３８は、中間転写ベルトユニット３の上下移動や転写ベルト１４の回転駆動、ベルト式定着装置２７のベルト駆動などを行うベルト駆動部４５、用紙取出ローラ２２〜排紙ローラ対３１等の回転駆動される各部からなる搬送機構を駆動する搬送機構駆動部４６への駆動出力を制御する。
【００６３】
更にプリンタ印字部３８は、ベルト式定着装置３７の発熱駆動及び固定電極パターンの静電電荷発生機構の駆動を行う印加電圧出力部４７の出力を制御する。
【００６４】
そして、ＰＲ＿ＣＯＮＴ３７から出力されたブラック（Ｋ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の各色のデータは、プリンタ印字部３８からそれぞれ対応する図１に示した光書込ヘッド２１に供給される。
【００６５】
図３は、上記構成のプリンタ１におけるベルト式定着装置２７の、より詳細な構成を示す断面図である。なお、図３には、図１と同一の構成部分には図１と同一の番号を付与して示している。
【００６６】
図３に示すように、ベルト式定着装置２７は、下部に用紙搬入口５１、上部に用紙搬出口５２を形成された断熱性の筐体５３で外側を囲まれた内部に、加圧ローラ５４、熱源５５を内蔵した加熱ローラ５６、これら加圧ローラ５４と加熱ローラ５６とに掛け渡された熱伝導ベルト５７、熱伝導ベルト５７を介して加圧ローラ５４に圧接して定着挟持部Ａを形成する定着ローラ５８を備えている。
【００６７】
定着ローラ５８には、熱源５９が内蔵されている。また、加圧ローラ５４はアルミ素管の表面にシリコンゴムを２〜４ｍｍの厚さに形成し、更にその上をＰＦＡ（フッ素樹脂）チューブで被覆して、表面の円滑性と定着ローラ５８との挟持性の向上を図っている。
【００６８】
また、定着挟持部Ａの出口側となる用紙搬出口５２の両側には、用紙分離板６１（６１ａ、６１ｂ）が配置されている。また、定着挟持部Ａの入口側となる用紙搬入口５１の両側には、用紙案内板６２（６２ａ、６２ｂ）が配置されている。
【００６９】
用紙６０は、従動ローラ１６が転写ベルト１４を介して二次転写ローラ２６に圧接する二次転写部Ｂで未定着トナー像を二次転写される。その後、用紙６０は、二次転写部Ｂとベルト式定着装置２７の用紙搬入口５１との間に配置された案内板６２ｃに案内されて、矢印Ｃで示すように、ベルト式定着装置２７に搬入される。
【００７０】
このように、ベルト式定着装置２７の中に搬入される用紙６０の未定着トナー像の定着を、定着挟持部Ａの熱を高温化させずに、かつ高速に連続して行うには、未定着トナー像を担持する用紙６０そのものを定着前に予熱することが必要と考えられる。
【００７１】
しかし、用紙６０を予熱するための熱源を、上記の構成とは別に配置したのでは、装置の大形化を招くだけでなく、予熱する熱源のための電力が新たに必要となるので省エネルギー化に寄与する構成とはならない。
【００７２】
そこで、加熱ローラ５６と定着挟持部Ａとの間には距離が在るので、この間で熱伝導ベルト５７に用紙６０を密着させて定着挟持部Ａまで搬送すれば、用紙６０を定着前に予熱することができる。
【００７３】
用紙６０のような紙葉類を、搬送体であるベルト等に密着させるのには、ベルトに電極を形成してベルトを帯電させ、その電荷によって紙葉類を吸着することは従来行われていた。
【００７４】
しかしながら、ベルト自身に電極を構成すると、ベルト自身の厚みが厚くなり、用紙裏面からの熱供給の効率が低下するという問題が生じる。また、ベルトに電極を構成する場合、シームレスベルトとすることが出来ず、ベルトに端部合わせ部分が生じ、この端部合わせ部分が定着性や回転にむらを発生させる等の悪影響が生じる要因となる。
【００７５】
また、電極を構成したベルトは、加圧ローラ５４と加熱ローラ５６とに掛け渡されて周回する構成において、屈曲の繰り返しと摩擦抵抗の増大等の影響で、ベルト自身の耐久性が低下するという問題もある。
【００７６】
そこで、本実施例においては、熱伝導ベルト５７の構成も変更することなく、熱伝導ベルト５７の裏面近傍に固定静電吸着部５０を配置して、用紙６０を熱伝導ベルト５７に吸着させることにした。
【００７７】
また、従来は、加熱ローラ５６には熱源５５としてハロゲンランプを二本内蔵し、定着ローラ５８には熱源を設けなかったが、本例では、加熱ローラ５６の二本のハロゲンランプを分割して、加熱ローラ５６と定着ローラ５８にそれぞれ一本のハロゲンランプを配置している。総ワット数的には従来構成と略同等である。
【００７８】
図４(a) は、実施例１に係るベルト式定着装置１の固定静電吸着部５０の構成を示す平面図であり、同図(b) はその側面図、同図(c) は斜視図である。同図(a),(b),(c) に示すように固定静電吸着部５０は導電パターン６３（６３ａ、６３ｂ）を備えている。
【００７９】
導電パターン６３は、プラス極性となる固定静電吸着部６３ａとマイナス極性となる固定静電吸着部６３ｂとが矢印ａで示す用紙搬送方向に直交する方向に平行する形で用紙搬送方向に交互に配置されている。
【００８０】
これらの固定静電吸着部６３ａ及び固定静電吸着部６３ｂには、固定静電吸着部５０の両側部に沿って配設された電極６４（６４ａ、６４ｂ）から電圧が印加される。
【００８１】
すなわち電極６４ａには固定静電吸着部５０ａの一端が接続されプラスの電圧が印加される。固定静電吸着部５０ａの他端は自由端となっている。また、電極６４ｂには固定静電吸着部５０ｂの一端が接続され、マイナスの電圧が印加される。固定静電吸着部５０ｂの他端は自由端となっている。
【００８２】
これらの導電パターン６３（６３ａ、６３ｂ）は、保持部材６５に固定して保持された絶縁性樹脂基材６６上に図４(a),(b) に示す所定の形状に形成されている。そして導電パターン６３は、電極６４（６４ａ、６４ｂ）と共に、絶縁性樹脂基材６６に接する反対面を絶縁性樹脂保護膜６７で保護されている。
【００８３】
これにより、プラス極性となる固定静電吸着部５０ａとマイナス極性となる固定静電吸着部５０ｂとの間は、絶縁性樹脂基材６６と絶縁性樹脂保護膜６７とによって絶縁領域となっており、電圧の流出が防止されている。
【００８４】
また、保持部材６５に保持される絶縁性樹脂基材６６の用紙搬送方向の前後に間隙維持部材６８が配設されている。これにより導電パターン６３の絶縁性樹脂保護膜６７の面に近接して周回する熱伝導ベルト５７の内面との間には、０．５ｍｍを超えない間隙ｄが維持されている。
【００８５】
上記固定静電吸着部５０の電極６４ａには電圧印加手段としての電源６９のプラス側出力線が、電極６４ｂには同じく電源６９のマイナス側出力線が、不図示のハーネスを介し接続されている。
【００８６】
これにより、電源６９から、出力線、及び電極６４を介して、固定静電吸着部６３ａ及び６３ｂに印加される電圧により、固定静電吸着部６３ａにはプラス極性の電荷が誘起され、固定静電吸着部６３ｂにはマイナス極性の電荷が誘起される。このとき電源６９から印加される電圧は１．５ＫＶ（キロ・ボルト）を超えない電圧である。
【００８７】
図５(a),(b),(c) は、実施例１に係る上記構成のベルト式定着装置２７における用紙６０の搬送と画像定着の動作を示す動作状態図である。同図(a),(b),(c) は、いずれも左に動作状態図を示し、その破線丸印ｅ、ｆ、ｇで囲んだ部分の拡大断面図を右に示している。
【００８８】
図３に示したように二次転写部Ｂで未定着トナー像を二次転写された後、図５(a) に矢印Ｃで示すようにベルト式定着装置２７に進入した用紙６０は、加熱ローラ５６の部分で導電パターン６３の電荷に誘起されて反対極性の電荷を帯び、導電パターン６３に吸引されて、矢印ｈで示すように熱定着ベルト５７のベルト面に密着して矢印ｉで示すように搬送される。
【００８９】
その後、用紙６０は、図５(b) に示すように、熱伝導ベルト５７に密着状態で、定着挟持部Ａまで搬送される。固定静電吸着部５０の導電パターン６３は同図(b) の右に拡大して示すように、電圧印加により、プラス領域とマイナス領域が交互に形成されている。
【００９０】
用紙６０には、導電パターン６３の極性と反対の電荷が誘起され、導電パターン６３と用紙６０は互いの異極の極性部分で引き合い、固定静電吸着部５０がベルト式定着装置２７のフレームに固定されていることにより用紙６０が導電パターン６３の方へ引かれる。これにより用紙６０は熱伝導ベルト５７に密着する。
【００９１】
加熱ローラ５６は熱源としてハロゲンヒータ５５を内蔵しており、薄肉の熱伝導ベルト５７は所定の設定温度まで急速に加熱されるよう制御される。用紙６０は熱伝導ベルト５７に密着状態であるため、熱伝導により、高い効率で加熱される。
【００９２】
このように高い効率で加熱された用紙６０は、未定着トナー像が完全に定着されるまでには至らないが、図５(c) に示す加熱ローラ５６から定着挟持部Ａまでの距離Ｌの間で十分に予熱を与えられた状態で定着挟持部Ａに搬送される。
【００９３】
したがって最終的に未定着トナー像が定着される定着挟持部Ａでは、従来必要であった熱エネルギー及び圧力を大幅に低減させることができる。また、この状態で高速な連続印刷にも十分対応することができる。
【００９４】
更に用紙６０は、熱伝導ベルト５７に密着状態で定着挟持部Ａに進入するため、未定着トナー画像が他の部分に接触して画像を乱すことも無く、また、安定した姿勢で定着挟持部Ａに進入するため、皺等の変形を生じることも無い。
【００９５】
定着が完了した用紙６０の先端６０ａは、導電パターン６３からの静電的吸引から解除される。これにより、加圧ローラ５４と定着ローラ５８の外径曲率によって、用紙６０の先端６０ａは、熱伝導ベルト５７及び定着ローラ５８から容易に分離される。但し、分離爪等の分離補助部材を用いる場合もある。
【００９６】
このように、本発明の実施例によれば、ベルト式定着装置において、用紙裏面からの熱を効率良く供給できるので、高速に且つ省エネで定着処理を実行できる。また、導電パターンが熱定着ベルトと非接触であるので、熱定着ベルト及び導電パターが共に高耐久性を維持することができる。
【００９７】
また、ベルト式定着装置の挟持部から出た用紙はその時点で導電パターンから離れて熱定着ベルトとの吸着が無くなるので、用紙先端に曲率剥離が有効に働いてベルトから容易に分離してベルトへの巻き付きジャムを発生させることがない。
【００９８】
ところで、固定静電吸着部５０は、加熱ローラ５６と加圧ローラ５４との間に張架した肉薄の高絶縁性ポリイミドの無端ベルトからなる熱伝導ベルト５７の裏面に近接して設置されている。
【００９９】
熱伝導ベルト５７の裏面に対面する固定静電吸着部５０の面と熱伝導ベルト５７の裏面との間は非接触となっており、固定静電吸着部５０の導電パターン６３に電圧が印加されても、熱伝導ベルト５７のポリイミドは電気抵抗が高抵抗であるため、所定電圧以下ではベルト側で誘導分極されることはない。
【０１００】
なお、導電パターン６３に印加する電圧は最大１．５ＫＶであり、１．５ＫＶを超える電圧を印加すると、熱伝導ベルト５７に分極が発生して、用紙６０への分極が発生せず、用紙６０が熱伝導ベルト５７へ密着しないことが実験の結果判明している。
【０１０１】
この熱伝導ベルト５７のポリイミドは電気抵抗は、導電パターン６３に印加される電圧が１．５ＫＶ（キロ・ボルト）以下で且つ熱伝導ベルト５７の裏面と、この裏面に面する固定静電吸着部５０の面（導電パターン６３の絶縁性樹脂保護膜６７の表面）との離間距離が０．５ｍｍ以下で確保されているときには、導電パターン６３の分極電荷によって誘導分極されない大きさに設定されている。
【０１０２】
このように、固定静電吸着部５０と熱伝導ベルト５７は離間した非吸着の状態であるので、固定静電吸着部５０が熱伝導ベルト５７の周回移動に対してブレーキを掛けることはない。
【０１０３】
また、熱伝導ベルト５７に密着した用紙６０から熱伝導ベルト５７に働く力は、熱伝導ベルト５７の表面に平行に働く摩擦力と表面に垂直に働く用紙６０と導電パターン６３との吸引力がある。
【０１０４】
熱伝導ベルト５７は、一方では加熱ローラ５６と加圧ローラ５４との間に張架され、他方では固定静電吸着部５０との間に間隙維持部材６８を介装されているので、表面に垂直に働く用紙６０と導電パターン６３との吸引力による用紙６０からの押圧力によっても、熱伝導ベルト５７の裏面が固定静電吸着部５０に接触することはない。
【実施例２】
【０１０５】
図６(a) は、実施例２に係るベルト式定着装置の固定静電吸着部の構成を示す平面図であり、同図(b) はその側面図、同図(c) は斜視図である。尚、図６(a),(b),(c) には、図４(a),(b),(c) と同一の構成又は機能部分には、図４(a),(b),(c) と同一の番号を付与して示している。
【０１０６】
この実施例２の固定静電吸着部７０の構成では、導電パターン６３がプラス極性となる固定静電吸着部６３ａとマイナス極性となる固定静電吸着部６３ｂとが矢印ａで示す用紙搬送方向に平行する形で用紙搬送方向に直交する方向に交互に配置されている。
【０１０７】
図４(a),(b),(c) に示した実施例１の固定静電吸着部５０の導電パターン６３では、プラス極性となる固定静電吸着部６３ａとマイナス極性となる固定静電吸着部６３ｂとが用紙搬送方向に直交する方向に平行する形で用紙搬送方向に交互に配置されていたため、用紙６０が通過する際、導電パターン６３の電極の発生パターンは次々と極性が変化する。
【０１０８】
これに対し、実施例２の固定静電吸着部７０の構成では、導電パターン６３のプラス極性の吸着部とマイナス極性の吸着部が用紙搬送方向に平行しているので、用紙６０が通過する際、導電パターン６３の電極の発生パターンは極性が変化しない。したがって、図４(a),(b),(c) の場合よりも、より良い吸着効果が得られる。
【実施例３】
【０１０９】
図７(a),(b) は実施例３に係るベルト式定着装置の構成と動作状態を簡略に示す図である。尚、同図(a),(b) には、図５(a),(b),(c) と同一構成部分には図５(a),(b),(c) と同一の番号を付与して示している。
【０１１０】
図５(a),(b),(c) では、加圧ローラ５４、熱源５５を内蔵した加熱ローラ５６、これら加圧ローラ５４と加熱ローラ５６とに掛け渡された熱伝導ベルト５７の構成と、熱伝導ベルト５７を介して加圧ローラ５４に圧接して定着挟持部Ａを形成する定着ローラ５８とが一対となって定着手段を構成していた。
【０１１１】
この図７(a),(b) に示すベルト式定着装置７１は、加圧ローラである定着ローラ５８の他に熱源７２を内蔵した加熱ローラ７３が配置されている。そして、加熱ローラ７３と定着ローラ５８との間に熱伝導ベルト７４が周回可能に掛け渡されている。
【０１１２】
このように、本例では、定着ローラ５８の方も加熱ローラ付きのベルト構成としている。用紙６０は加圧ローラ５４の方の熱伝導ベルト５７に密着して搬送されるので、定着ローラ５８の方の熱伝導ベルト７４を用紙６０に極めて近い位置に配置できる。
【０１１３】
したがって、用紙６０は定着ローラ５８の方の熱伝導ベルト７４からの輻射熱を有効に活用できる。これにより、定着効率が更に向上する。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明は、高速に連続印刷でき、定着を実行する熱及び圧力のエネルギーを大きく低減でき、用紙の曲率分離性に優れ、熱転写ベルトの寿命を従来通りに維持できるベルト式定着装置に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１５】
１  画像形成装置（プリンタ）
２  画像形成部
３  中間転写ベルトユニット
４  給紙部
５  両面印刷用搬送ユニット
６（６Ｍ、６Ｃ、６Ｙ、６Ｋ）  画像形成ユニット
７（７ｍ、７ｃ、７ｙ、７ｋ）  感光体ドラム
８  クリーナ
９  帯電ローラ
１１  光書込ヘッド
１２  現像器
１３  現像ローラ
１４  転写ベルト
１５  駆動ローラ
１６  従動ローラ
１７  ベルト位置制御機構
１８  一次転写ローラ
１９  供給ローラ
２０  廃トナー回収容器
２１  給紙カセット
２２  用紙取出ローラ
２３  給送ローラ
２４  捌きローラ
２５  待機搬送ローラ対
２６  二次転写ローラ
２７  ベルト式定着装置
２８  搬出ローラ対
２９  排紙トレー
３１  排紙ローラ対
３２ａ  開始返送路
３２ｂ  中間返送路
３２ｃ  終端返送路
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ  返送ローラ対
３４  ベルトクリーニング部
３５  ＣＰＵ（central processing unit)
３６  インターフェイスコントローラ（Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ）
３７  プリンタコントローラ（ＰＲ＿ＣＯＮＴ）
３８  プリンタ印字部
３９  ＲＯＭ（read only memory）
４１  ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable ROM）
４２  操作パネル
４３  センサ部
４４  フレームメモリ
４５  ベルト駆動部
４６  搬送機構駆動部
４７  印加電圧出力部
５０  固定静電吸着部
５１  用紙搬入口
５２  用紙搬出口
５３  断熱性筐体
５４  加圧ローラ
５５  熱源（ハロゲンヒータ）
５６  加熱ローラ
５７  熱伝導ベルト
Ａ  定着挟持部
５８  定着ローラ
５９  熱源
６０  用紙（記録媒体）
６０ａ  用紙先端
６１（６１ａ、６１ｂ）  用紙分離板
６２（６２ａ、６２ｂ）  用紙案内板
Ｂ  二次転写部
Ｃ  搬入経路
６３（６３ａ、６３ｂ）  導電パターン
６４（６４ａ、６４ｂ）  電極
６５  保持部材
６６  絶縁性樹脂基材
６７  絶縁性樹脂保護膜
６８  間隙維持部材
６９  電源
７０  固定静電吸着部
７１  ベルト式定着装置
７２  熱源
７３  加熱ローラ
７４  熱伝導ベルト
【図２】
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【図１】
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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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