(57)【要約】【課題】両面画像形成装置に用い、ズレ等の異常画像のない品質の良い画像と良好な搬送性を得られる定着装置を提供する。【解決手段】用紙Ｐが定着ベルト１８にガイドされてくるため、定着ベルト１８上の速度が、第１定着ローラ１９と第２定着ローラ４１がなす定着ニップ部で変化すると、定着ベルト１８側にある画像にズレが発生するので、定着ベルト１８側において定着ニップ部で凹凸ができないように、定着ベルト１８側の第１定着ローラ１９の表面硬度を第２定着ローラ４１の表面硬度よりも小さくする。また第１定着ローラ１９がバイアス印加機能を持つように構成し、別部材のバイアスローラ４２を不要とする。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の定着ローラと、これに対向する第２の定着ローラと、該第２の定着ローラに掛け渡して該第２の定着ローラとともに回転移動し、両面に未定着画像を有する用紙を上記第１、第２の定着ローラのニップ間に案内する定着ベルトとを有し、上記用紙両面に未定着画像を同時に定着可能な定着装置において、上記第１の定着ローラの表面硬度を上記第２の定着ローラの表面硬度よりも小さくしてなることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１の定着装置において、上記定着ベルト表面に電荷を付与する印加手段を有することを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項２の定着装置において、上記印加手段が上記第１の定着ローラであることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
第１の像担持体と第２の像担持体とを備え、該第１の像担持体から該第２の像担持体に像を転写する工程と、上記第１の像担持体から記録媒体の片面に像を転写する工程と、上記第２の像担持体から上記記録媒体の他方に像を転写する行程により記録媒体の両面に像を形成する画像形成装置であって、請求項１ないし３のいずれかの定着装置を用い、該定着装置に上記第２の像担持体をに接近させて配置してなることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、用紙両面に未定着画像を同時に定着可能な定着装置とこれを用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、用紙の表裏両面に画像を記録させる方式として、一度定着装置を通過させた用紙を反転させ、再度用紙の別の面にトナーを転写させ定着させる方式が一般的に使用されている。この方式は、用紙の搬送方向切り換えや、一度定着された用紙がカールしていたりするため、搬送の信頼性確保に多くの課題を有しており、この不具合を改善するための方式が種々提案されている。
【０００３】
例えば、紙などの記録媒体の両面にトナー像を形成した後、１回で定着を行うために、感光体上に形成した第１画像を第１の転写手段で転写ベルトに転写し、次に感光体上に形成した第２画像を第１の転写手段で記録媒体の一面に転写し、その後転写ベルト上の第１画像を第２の転写手段で記録媒体の他面に転写することで記録媒体の両面に画像を転写し、定着するものがある（例えば、特許文献１参照。）。また未定着像の搬送乱れを防止する技術も提案されており、用紙の両面にトナー像を転写した後、定着装置に用紙を搬送するが、その搬送路に拍車を設置し、未定着の画像の乱れを防止している（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１―２０９４７０号公報
【特許文献２】
特開平１０−１４２８６９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これらの技術においては、両面に未定着トナー画像が転写された用紙を定着する場合、両面に未定着トナーが転写された用紙を直接定着ローラのニップに進入させている。しかし先にどちらか一方の定着ローラに用紙先端を当てるため、ローラと用紙の未定着トナー画像が擦れ、特に用紙先端近辺の画像が乱れてしまうと言う不具合が生じていた。定着ローラニップへ直接に用紙を進入させることができれば、この不具合は解消できるが、実質的に不可能である。
【０００６】
また上記特許文献２に開示されている技術は、未定着のトナーを保持した用紙を定着装置まで搬送する拍車が、経時的にトナーで汚れ、画像にそのトナーが移り、画像品質を劣化させる恐れがある。
【０００７】
さらに両面画像形成装置においては、両面画像を有する記録媒体が定着ベルトに接触しながらガイドされ定着ニップ部に進入して画像を定着される時に、定着ベルト上で速度差があると定着時に定着ベルト側の画像にズレが発生するという問題もある。また記録媒体が定着ベルトに接触しながらガイドされる時に定着ベルトから熱を受け、定着ベルト側の画像が溶融して半定着状態になる。この状態でそれまでと速度が異なる定着ニップに入れて画像を定着しようとすると画像ズレが発生する。また、定着ベルト表面に電荷を帯電させて記録媒体を定着ベルト表面に吸着させると、特にその現象（画像ズレ）が顕著になってくる。
【０００８】
本発明は上記従来の問題点にかんがみ、異常画像（画像ズレ）のない品質の良い画像と良好な搬送性を得るための定着装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る定着装置は、上記目的を達成するために、第１の定着ローラと、これに対向する第２の定着ローラと、該第２の定着ローラに掛け渡して該第２の定着ローラとともに回転移動し、両面に未定着画像を有する用紙を上記第１、第２の定着ローラのニップ間に案内する定着ベルトとを有し、上記用紙両面に未定着画像を同時に定着可能な定着装置において、上記第１の定着ローラの表面硬度を上記第２の定着ローラの表面硬度よりも小さくしてなることを特徴とする。
【００１０】
同請求項２に係るものは、上記目的を達成するために、請求項１の定着装置において、上記定着ベルト表面に電荷を付与する印加手段を有することを特徴とする。
【００１１】
同請求項３に係るものは、上記目的を達成するために、請求項２の定着装置において、上記印加手段が上記第１の定着ローラであることを特徴とする。
【００１２】
同請求項４に係る画像形成装置は、上記目的を達成するために、第１の像担持体と第２の像担持体とを備え、該第１の像担持体から該第２の像担持体に像を転写する工程と、上記第１の像担持体から記録媒体の片面に像を転写する工程と、上記第２の像担持体から上記記録媒体の他方に像を転写する行程により記録媒体の両面に像を形成する画像形成装置であって、請求項１ないし３のいずれかの定着装置を用い、該定着装置に上記第２の像担持体をに接近させて配置してなることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略中央断面図、図２は本発明に係る定着装置の一実施形態を示す概略側面図である。
【００１４】
図１に示すように、第１の像担持体である感光体１は回転可能に支持してあり、図中矢印方向に回転する。感光体１の外周部には、クリーニング装置２、帯電装置３、現像装置５が配してある。帯電装置３と現像装置５の間には、露光装置４より発せられるレーザ光４Ａが照射される光書き込み部がある。また図中Ａは排紙方向、Ｂは開閉フレーム回動方向、Ｃは給紙カセット取り出し方向である。
【００１５】
感光体１は、その一部が第２の像担持体である中間転写ベルト１０に接している。中間転写ベルト１０は、回転ローラ１１、１２、１３に移動可能に支持、張架してある。また中間転写ベルト１０の裏側（ループの内側）には、第１の転写手段２０が感光体１の近傍に配してあり、その他に裏当てローラ１４、１５、冷却手段１６なども配してある。
【００１６】
中間転写ベルト１０は耐熱性材料、例えばポリイミド製ベルトであり、かつトナーを転写可能とする所要の抵抗値を備えるベルト材である。この中間転写ベルト１０の外周部には、第２の転写手段２１、中間転写ベルト１０用クリーニング装置２５が設けてある。
【００１７】
図中３０は加熱手段である定着装置で、この定着装置３０は、ヒータ等の熱源を内蔵したローラ等を内蔵し、図示のように中間転写ベルト１０に接近させて配置してある。記録媒体である用紙Ｐが搬送されてきて定着を行う工程で熱源に通電する。このように第２の像担持体である中間転写ベルト１０を加熱手段である定着装置３０に接近させるのは、例えば拍車等の他の搬送手段を用いないで未定着像を定着装置まで搬送できるようにして、画像乱れが生じないようにするためである。
【００１８】
クリーニング装置２５には、中間転写ベルト１０が定着装置３０に接近していて残留トナーが溶融した状態になるために、例えばローラクリーニング方式を用いるとよい。このクリーニング装置２５は、内部にローラ２５Ａ、ブレード２５Ｂ、トナー搬送手段２５Ｃ等を備えている。またローラ２５Ａは中間転写ベルト１０に対し接離できる構成となっているが、その機構は図示を省略する。なお、例えばローラ２５Ａには、表面粗さ５μの金属ローラを使用し、中間転写ベルト１０の表面粗さは３．４μとする。
【００１９】
なお図示は省略するが、周知のようにこれら感光体１、クリーニング装置２、帯電装置３、現像装置５などをユニット化し、プロセスカートリッジとして、寿命到来時に交換できるように構成したものであってもよい。
【００２０】
また図示の画像形成装置は、装置本体の下部筐体に第１の給紙装置である給紙カセット２６を紙面に対し直角方向で手前側に引き出せるように備えている。給紙ローラ２７が回転することにより、給紙カセット２６に収納された用紙Ｐは、最上のものから１枚づつ送り出され、レジストローラ２８に至る。記録済みの用紙Ｐは、ローラ３２Ａ、ガイド３１Ａ、３１Ｂ、ローラ３２Ｂを経て、排紙スタック部４０に載置される。装置本体内部には、電装・制御装置Ｅ１、Ｅ２が収納してある。ファンＦ１は機内の温度過昇防止のために稼働するものである。
【００２１】
図２に示すように、定着装置３０は、第１定着ローラ１９、第２定着ローラ４１、定着ベルト１８、加熱ローラ４４、加熱ヒータ４３、定着ヒータ４５からなり、第１定着ローラ１９は定着ヒータ４５を、加熱ローラ４４は加熱ヒータ４３をそれぞれ内蔵し、それぞれ適当な温度に制御され、第１定着ローラ１９と第２定着ローラ４１の間に圧力を掛けて定着動作を行うようになっている。
【００２２】
第２定着ローラ４１と加熱ローラ４４間には定着ベルト１８が掛け回してあり、加熱ローラ４４により定着ベルト１８を加熱する。また定着ベルト１８には加熱ローラ４４により適正な張力を与えている。
【００２３】
ところで既述のように、両面に画像が転写された用紙Ｐが定着ベルト１８にガイドされてくるため、定着ベルト１８上の速度が、第１定着ローラ１９と第２定着ローラ４１がなす定着ニップ部で変化すると、定着ベルト１８側にある画像にズレが発生する。そこで定着ベルト１８側で定着ニップ部で凹凸ができないように、定着ベルト１８側の第１定着ローラ１９の表面硬度（実効硬度：軸上硬度）が第２定着ローラ４１の表面硬度（実効硬度：軸上硬度）よりも小さい構成とする。そのため、第１定着ローラ１９の表面には厚肉（５ｍｍ）の耐熱ゴムとＰＦＡチューブを被覆したものを、第２定着ローラ４１表面には薄肉（１ｍｍ以下）の耐熱ゴムを被覆したものを、定着ベルト１８にはＮｉベースで薄肉（０．２ｍｍ程度）の耐熱ゴムとＰＦＡチューブを被覆したもの等を用いるとよい。
【００２４】
すなわち、第１定着ローラ１９の表面硬度が第２定着ローラ４１よりも小さい構成になっていて、定着ニップ部では第１定着ローラ１９側が凹形状のニップとなる。この結果、定着ベルト１８の表面上での凹凸がなくなり、定着ベルト１８の表面上の速度変化がなくなって画像のずれが発生しにくくなる。
【００２５】
未定着画像を有する用紙Ｐは、中間転写ベルト１０による搬送方向に対して適正角度（θ）で矢印方向に回転している定着ベルト１８に当接し、その後、定着ベルト１８に吸着されて定着ベルト１８と同速度で搬送され、第１定着ローラ１９と第２定着ローラ４１間のニップで画像の定着を受ける。用紙Ｐの搬送方向と定着ベルト１８の角度は、例えば６０度以下とすると適正な搬送性が得られた。用紙Ｐと定着ベルト１８の搬送速度は、用紙Ｐ等の記録媒体の種類（剛性、表面性等）、画像種類により異なるが、記録媒体の搬送速度を定着ベルト１８の搬送速度よりも若干速くする（最大５％程度）ことが好ましい。
【００２６】
また図中４２はバイアスローラで、加熱ローラ４４に対向して定着ベルト１８を挟み、定着ベルト１８の表面に電荷を帯電させ、用紙Ｐを定着ベルト１８表面に吸着させるために設けてある。ブラシ等でもよい。第１定着ローラ１９がバイアスローラ４２によるバイアス印加機能を持つように構成し、バイアスローラ４２は設けなくてもよい。ブラシ、ローラ等の別部材を定着ベルト１８の表面に接触させる必要がなくなり、別部材を設けた場合にはそれ自体のトナーによる汚れ防止する手段も考慮しなければならないがそれも不要になる。
【００２７】
次に本実施形態装置の動作を説明する。
まず用紙Ｐの両面に画像を得る場合は、露光装置４のレーザ光源（不図示）からの光で、帯電装置３により一様に帯電させた感光体１上に書き込み情報に対応した潜像を形成する。感光体１上の潜像を現像装置５で現像し、トナーによる顕像を感光体１の表面に形成して保持する。感光体１上のトナー像は、中間転写ベルト１０の裏側にある第１の転写手段２０により、感光体１と同期して移動する中間転写ベルト１０の表面に転写させる。感光体１の表面に残存するトナーはクリーニング装置２でクリーニングし、次の作像サイクルに備える。
【００２８】
なお、中間転写ベルト１０から用紙Ｐに転写する画像は、感光体１の表面で正像にし、感光体１から用紙Ｐに直接転写するトナー像は、感光体１の表面で逆像になるよう、露光する。このような頁揃えのための作像順は画像データをメモリーに貯蔵する公知の技術で、また正、逆像に切り換える露光も、公知の画像処理技術により実現できる。
【００２９】
中間転写ベルト１０上に転写したトナー像は、中間転写ベルト１０と共に図中矢印方向に移動する。このトナー像が乱されないよう第２の転写手段２１、クリーニング装置２５は非作動状態（電気入力断あるいは離間）を保持するように制御する。
【００３０】
そして中間転写ベルト１０が所定の位置まで移動すると、用紙Ｐの別の面に作成されるべきトナー画像が、感光体１に前述した工程で形成され始め、給紙カセット２６から給紙が開始される。給紙カセット２６内の最上部にある用紙Ｐが、給紙ローラ２７が矢印方向に回転することで、引き出され、レジストローラ対２８のニップ部に搬送される。
【００３１】
レジストローラ対２８を経て中間転写ベルト１０と感光体１の間に送られた用紙Ｐに対しては、まず感光体１表面のトナーが、第１の転写手段２０により転写されるが、転写に際して用紙Ｐと画像の位置が正規のものとなるよう、レジストローラ対２８の停止、回転によりタイミングをとって用紙Ｐを搬送する。感光体１から用紙Ｐにトナーが転写されている間、用紙Ｐの他面は中間転写ベルト１０の上に乗っているトナーと共に移動する。そして第２の転写手段２１の領域を通過するとき、この第２の転写手段２１に電圧が印加され、中間転写ベルト１０上のトナーは用紙Ｐに転写される。中間転写ベルト１０から離れていたクリーニング装置２５は、中間転写ベルト１０から用紙Ｐに画像が転写された後に接触し、用紙Ｐに転写した後の残留トナーをクリーニングローラ２５Ａの表面に移し、ブレード２５Ｂで掻き取る。掻き取ったトナーはトナー搬送手段２５Ｃにより図示していない収納部に集める。
【００３２】
第１の転写手段２０と第２の転写手段２１の作用で、その両面にトナー像が転写された用紙Ｐは、その後、中間転写ベルト１０から離れ、定着手段３０が位置する領域に送られる。中間転写ベルト１０による用紙Ｐの搬送方向は、上述のように、例えば定着ベルト１８に対して６０度以下の角度とする。第一定着ローラ１９と定着ベルト１８との協働で用紙Ｐ上のトナー像（両面）を一度に定着させ、排紙スタック部４０へと搬送する。
【００３３】
第一定着ローラ１９と定着ベルト１８とによる用紙搬送速度を中間転写ベルト１０による搬送速度とほぼ同速度にして、両面に像を有する用紙への画像定着を画像が乱れないように、あるいはズレが行い、品質の良い画像と良好な搬送性を得る。すなわち、定着ベルト１８表面に電荷を帯電させ用紙Ｐを定着ベルト１８表面に密着固定させ、これにより両面に像を有する用紙Ｐの定着を画像の乱れなく行っている。定着ベルト上で速度差（変動）を無くす（少なく）することにより定着時に定着ベルト側の画像にが発生しない。定着ベルト上で速度差（変動）を無くす（少なく）することにより両面に像を有する記録媒体の定着を画像の乱れなく行い、品質の良い画像と良好な搬送性を得ることが可能となる。
【００３４】
なお、上述のようなクリーニング装置２５によるクリーニング領域を通過した中間転写ベルト１０は、冷却手段１６の作動により冷却する。冷却手段１６としては各種放熱方式を採用できる。空気を流通させる方式では、中間転写ベルト１０上に保持されたトナー像を乱すことがないよう、用紙Ｐに転写した後に空気を流通させるなどを考慮すると好都合である。中間転写ベルト１０のループ内面に直接接触させて熱を奪う、ヒートパイプによる冷却手段も採用できる。
【００３５】
次に、記録媒体である用紙Ｐの片面に画像を得る場合を、排紙スタック部４０に排紙する例で説明する。この場合、中間転写ベルト１０にトナーを転写する工程を省くことができ、感光体１の表面に形成されたトナー像を用紙Ｐに直接転写する。すなわち、図１において、感光体１上に形成されたトナー像との位置合わせのため同期をとって、用紙Ｐを感光体１と中間転写ベルト１０の間に送り、第１の転写手段２０により用紙Ｐにトナーを感光体１から転写する。第２の転写手段２１は作動することなく、用紙Ｐは中間転写ベルト１０とともに移動し、その後、用紙Ｐは中間転写ベルト１０から離れ、定着装置３０で上述の動作と同様にトナーの定着を受ける。その後、ガイド３１Ａ、Ｂ、排紙ローラ対３２Ａ、Ｂ、を経て矢印Ａの方向に排出され、画像面が下になった状態（フェースダウン）で排紙スタック部４０に載置される。
【００３６】
【発明の効果】
本発明に係る定着装置及び画像形成装置は、以上説明してきたようなものなので、それぞれ、画像ズレ等の異常画像の発生を低減させることができ、また搬送性も向上させ得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略中央断面図である。
【図２】本発明に係る定着装置の一実施形態を示す概略側面図である。
【符号の説明】
１  感光体
２  クリーニング装置
３  帯電装置
４  露光装置
５  現像装置
１０  中間転写ベルト
１６  冷却手段
１８  定着ベルト
１９  第１定着ローラ
２０  第１の転写手段
２１  第２の転写手段
２５  クリーニング装置
２６  給紙カセット
２７  給紙ローラ
２８  レジストローラ
３０  定着装置
４０  排紙スタック部
４１  第２定着ローラ
４２  バイアスローラ
４３  加熱ヒータ
４４  加熱ローラ
４５  定着ヒータ
Ｐ  用紙
【図１】
2004258378.tif 000003
【図２】
2004258378.tif 000004