(57)【要約】【課題】配熱分布のピークによる画像のグロスムラの発生、高温オフセットの発生を防ぎ、画像劣化を防止する。【解決手段】中央域を加熱する中央域加熱用ヒータ１００と中央域の外側の両端域を加熱する両端域加熱用ヒータ１００を内蔵した加熱ローラ１１０に加圧ローラ１２０を圧接して接触させ未定着トナー１３１の定着を行う定着装置又は該定着装置を備えた画像形成装置として、加熱ローラ１１０の画像領域の外側に中央域加熱用ヒータ１００の両端配熱分布のピークを持たせ、加熱ローラの両端から逃げる熱を補い画像領域の温度分布を平坦化して、画像劣化を防止する。【選択図】      図１
2004246082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央域を加熱する中央域加熱用ヒータと前記中央域の外側の両端域を加熱する両端域加熱用ヒータを内蔵した加熱ローラに加圧ローラを圧接して接触させ未定着現像剤の定着を行う定着装置において、前記加熱ローラの画像領域の外側に前記中央域加熱用ヒータの両端配熱分布のピークを持たせるようにしたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記中央域加熱用ヒータは、中央域にコイルフィラメントとワイヤフィラメントとを交互に配置し、前記画像領域の外側に保持部フィラメントを配置して、前記保持部フィラメントにより前記両端配熱分布のピークを持たせるようにしたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の定着装置を備えた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、中央域を加熱する中央域加熱用ヒータと前記中央域の外側の両端域を加熱する両端域加熱用ヒータを内蔵した加熱ローラに加圧ローラを圧接して接触させ未定着現像剤の定着を行う定着装置及び該定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成装置の定着装置として、加熱ローラに２本のハロゲンランプを用いた２ヒータ内蔵の定着装置では（例えば、特許文献１参照）、加熱ローラの中央部における発熱量が両端部よりも大きい第１ヒータと、加熱ローラの両端部における発熱量が中央部より大きい第２ヒータとを組み合わせ、通紙サイズに応じて温度分布の均一化を行うようにしている。
【０００３】
したがって、この２ヒータの定着装置では、それぞれのヒータにおいて、ハロゲンランプを発光とさせたい領域と非発光とさせたい領域が存在する。そして、それらの領域に対応して、発光とさせたい領域はコイル状のフィラメントを配置し、非発光とさせたい領域はワイヤとする。さらに、非発光とさせたい領域においては、ワイヤの弛みをとるため、コイル状の保持部フィラメントを設けなければならない。
【０００４】
しかし、保持部フィラメントは、発光してしまい配光分布をゼロ％とすることはできないため、従来装置（特許文献１）では、第２ヒータの中央域に存在する保持部フィラメントによる発光、発熱を、非発光域全体として５〜２０％に抑えることで、ヒータの効率を落とさないように配慮している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１２３２３０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、保持部フィラメントは、第２ヒータの中央域だけでなく第１ヒータの両端域にも必要であり、第１ヒータの両端域においても保持部フィラメントによる配光分布が存在する。そのため、第１ヒータの点灯デューティが高い場合（ウォームアップの時、厚紙連続通紙の時）、その配光分布ピークに対応する部分の加熱ローラの温度が高くなり、その結果、配光分布ピークが画像領域にあると、画像にグロスムラが発生したり、高温オフセットが発生するという問題が生じる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであって、配熱分布のピークによる画像のグロスムラの発生、高温オフセットの発生を防ぎ、画像劣化を防止するものである。
【０００８】
そのために本発明は、中央域を加熱する中央域加熱用ヒータと前記中央域の外側の両端域を加熱する両端域加熱用ヒータを内蔵した加熱ローラに加圧ローラを圧接して接触させ未定着現像剤の定着を行う定着装置又は該定着装置を備えた画像形成装置として、前記加熱ローラの画像領域の外側に前記中央域加熱用ヒータの両端配熱分布のピークを持たせるようにしたことを特徴とし、前記中央域加熱用ヒータは、中央域にコイルフィラメントとワイヤフィラメントとを交互に配置し、前記画像領域の外側に保持部フィラメントを配置して、前記保持部フィラメントにより前記両端配熱分布のピークを持たせるようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
【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つつ説明する。図１は本発明に係る定着装置の実施の形態を示す図、図２は本発明に係る定着装置の他の実施形態を示す図である。
【００１０】
図１に示す実施形態において、ハロゲンランプ１００は、タングステンフィラメント１０２を石英ガラス管１０１の中に入れたものであり、加熱ローラ１１０は、ハロゲンランプ１００を用いた中央域加熱用ヒータ（第１ヒータ）と両端域加熱用ヒータ（第２ヒータ）からなる２本のヒータを収容したパイプ材を芯金１１１として、その芯金１１１上の外周に弾性層１１２、更にその外周にフッ素樹脂層１１３を離型層として設けたものである。加圧ローラ１２０は、金属シャフト１２１の外周に弾性層１２２、更にその外周にフッ素樹脂層１２３を離型層として設けたものであり、加熱ローラ１１０に加圧し圧接している。
【００１１】
上記構成の定着装置において、ハロゲンランプ１００により加熱ローラ１１０、加圧ローラ１２０を高温に加熱維持して、図示矢印Ａ，Ｂ方向に回転駆動し、未定着トナー１３１で画像形成された記録紙１３２を矢印Ｃ方向から加熱ローラ１１０と加圧ローラ１２０との間に進入させることで、未定着トナー１３１に圧力と熱を加え、記録紙１３２に定着画像を得る。
【００１２】
また、図２はベルトを備える他の実施形態を示したものであり、加熱ローラ１１０は、パイプ材を芯金１１１として、その芯金１１１上の外周に弾性層１１２、フッ素樹脂層１１３を被覆して形成し、芯金１１１の内部に加熱源として２本のハロゲンランプ１００を内蔵して回転可能にしたものである。加圧ローラ１２４は、パイプ材で芯金１２５を形成し、その外周に弾性層１２６を設けた構成であり、加熱ローラ１１０に対向して配置し、加熱ローラ１１０と所定の圧力で圧接して回転可能にしたものである。
【００１３】
ベルト１４０は、加熱ローラ１１０と加圧ローラ１２４との間に挟持されて加圧ローラ１２４の外周に捲着され移動可能になったエンドレスの耐熱ベルトであり、耐熱樹脂層１４１の上にフッ素樹脂層１４２を設けた構成である。また、ステンレス管やニッケル電鋳管等の金属管、ポリイミドやシリコン等の耐熱樹脂管等による構成でもよい。
【００１４】
固定支持部材１５０は、ベルト１４０の内周に嵌挿して加圧ローラ１２４と協働してベルト１４０に張力を付与すると共に、ベルト１４０を加熱ローラ１１０に巻き付けてニップを形成する位置に配置した、半月状のベルト摺動部材である。固定支持部材１５０は、ベルト１４０が加熱ローラ１１０と加圧ローラ１２４との押圧部接線Ｈより加熱ローラ１１０に巻き付けてニップを形成する位置に配置される。そして、固定支持部材１５０は、ニップ初期位置で加熱ローラ１１０に軽押圧される。凸部１５０ａは、固定支持部材１５０の一端または両端に設けてベルト１４０が一方に寄った場合に当接して寄り規制を行うものである。
【００１５】
ベルト１４０を加圧ローラ１２４と固定支持部材１５０により張架して加圧ローラ１２４で安定して駆動するには、加圧ローラ１２４とベルト１４０との摩擦係数を固定支持部材１５０とベルト１４０との摩擦係数より大きく設定するとよいが、摩擦係数に関しては異物の侵入や摩耗などによって不安定になる場合がある。これに対し、加圧ローラ１２４とベルト１４０の巻き付け角より固定支持部材１５０とベルト１４０の巻き付け角が小さくなるように、また、加圧ローラ１２４の径より固定支持部材１５０の径が小さくなるように設定すると、ベルト１４０が固定支持部材１５０を摺動する長さが短くなり、経時変化や外乱などに対する不安定要因から回避できベルト１４０を加圧ローラ１２４で安定して駆動することができる。
【００１６】
クリーニングブレード１６０は、加圧ローラ１２４と固定支持部材１５０との間に配置して、ベルト１４０の内周面に摺接してベルト１４０の内周面の異物や摩耗粉等をクリーニングするものであり、このような異物や摩耗粉等をクリーニングすることでベルト１４０をリフレッシュして不安定要因を除去している。また、固定支持部材１５０に設けた凹部は、この除去した異物や摩耗粉等の収納に好適である。
【００１７】
加熱ローラ１１０を矢印Ｅ方向、加圧ローラ１２４を矢印Ｄ方向に回転駆動し、ベルト１４０が矢印Ｆ方向に回転している状態で、記録紙１３２は、固定支持部材１５０が加熱ローラ１１０に軽押圧する位置をニップ初期位置としてその接線方向Ｇからベルト１４０と加熱ローラ１１０との間を通過することで未定着トナー像１３１が定着され、加熱ローラ１１０に加圧ローラ１２４が押圧する位置をニップ終了位置として押圧部接線Ｈの方向に排出される。このようにニップは、加熱ローラ１１０の接線状態で開始位置及び終了位置が形成される。
【００１８】
次に加熱ローラの各ヒータについて構成概要及びその配熱分布を説明する。以下、加圧ローラ、図２に示す実施形態に対応するベルトを省略して説明する。図３は本実施形態に係る定着装置の第１ヒータの概略構成及び配熱分布の模式図、図４は本実施形態に係る定着装置の第２ヒータの概略構成及び配熱分布の模式図、図５は本実施形態に係る定着装置の第１ヒータと第２ヒータを重ね合わせた配熱分布の模式図、図６は本実施形態に係る定着装置のウォームアップ終了直後の加熱ローラ温度分布の模式図である。
【００１９】
本実施形態に係る定着装置では、２ヒータを基本画像領域Ｗｓｐ（例えばＡ５ヨコ：２１０ｍｍ）と最大画像領域Ｗｌｐ（例えばＡ３タテ：２９７ｍｍ）の２つの画像領域に対応させ、先に説明したように加熱ローラに内蔵させた２本のヒータのうち、中央域加熱用ヒータとしての第１ヒータは、図３（Ａ）に示すように基本画像領域Ｗｓｐを配熱を持たせる領域として、コイルフィラメント１０３とワイヤフィラメント１０４を交互に配置すると共に、その外側で、最大画像領域Ｗｌｐの内側を配熱を持たせない領域として、ワイヤフィラメント１０４を保持するための保持部フィラメント１０５を最大画像領域Ｗｌｐの外側に配置する。
【００２０】
配光分布は、可視光の分布であり、ハロゲンランプメーカが配光分布を測定する場合には、可視光（波長０．４〜０．７μｍ）の強さを測定する装置を用いている。しかし、ハロゲンランプの分光分布エネルギーのピークは波長１．１μｍであり、加熱ローラが熱輻射で伝達される熱量は、赤外光による寄与が大きい。したがって、本実施形態では、赤外光（０．７〜１００μｍ）の強さを測定する装置により得られる赤外光の分布を配熱分布として以下に用いる。メーカにより配熱分布は配光分布と一致しない場合もあり、例えば配光分布で２０％といった場合でも配熱分布では４０％になったりする。
【００２１】
コイルフィラメント１０３、ワイヤフィラメント１０４、保持部フィラメント１０５から構成されるタングステンフィラメントは、石英ガラス管１０１に入れられ、その両端には、内部リード線１０６が接続され、両端が封止部１０７、支持部１０８で封止され、その中にガスが充填される。支持部１０８には、内部リード線に電気的に接続される電極が存在し、矢印Ｉに示す部分に外部電力を接続して所定電力を供給する。
【００２２】
この第１ヒータにおいて、基本画像領域Ｗｓｐでは、コイルフィラメント１０３に対応する位置は配熱が高くなり、ワイヤフィラメント１０４に対応する位置は配熱が低くなるので、図３（Ｂ）に示すように基本画像領域Ｗｓｐ内の配熱分布にリップルができる。それに対し、基本画像領域Ｗｓｐの外側の最大画像領域Ｗｌｐでは、ワイヤフィラメント１０４のみが存在するので、配熱分布が急激に落ち、保持部フィラメント１０５に対応する配熱ピークがさらに最大画像領域Ｗｌｐの外側にくる。
【００２３】
第１ヒータに対して両端域加熱用ヒータとしての第２ヒータは、第１ヒータとは逆に、図４（Ａ）に示すように配熱を持たせる領域を、基本画像領域Ｗｓｐの外側で最大画像領域Ｗｌｐ内として、コイルフィラメント１０３とワイヤフィラメント１０４を交互に配置すると共に、配熱を持たせない領域を、基本画像領域Ｗｓｐ内として、保持部フィラメント１０５とワイヤフィラメント１０４を交互に配置する。第１ヒータと同様、コイルフィラメント１０３、ワイヤフィラメント１０４、保持部フィラメント１０５から構成されるタングステンフィラメントは、石英ガラス管１０１に入れられ、その両端には、内部リード線１０６が接続され、両端が封止部１０７、支持部１０８で封止され、その中にガスが充填される。支持部１０８には、内部リード線に電気的に接続される電極が存在し、矢印Ｉに示す部分に外部電力を接続して所定電力を供給する。
【００２４】
この第２ヒータにおいて、中央部の基本画像領域Ｗｓｐ内では、保持部フィラメント１０５に対応する位置は配熱がやや高くなり、ワイヤフィラメント１０４に対応する位置は配熱が低くなるので、図４（Ｂ）に示すように基本画像領域Ｗｓｐ内の配熱分布にリップルができる。それに対し、最大画像領域Ｗｌｐでは、コイルフィラメント１０３に対応する配熱ピークが存在する。なお、加熱ローラの両端からは、熱が逃げるため、少なくとも２つのコイルフィラメント１０３を設け、内側に対して外側を長くして外側のコイルフィラメント１０３による配熱を大きくして、両端から逃げる熱を補うようにしている。
【００２５】
そして、本実施形態では、第２ヒータにおける両端配熱分布のピークを最大画像領域Ｗｌｐの両端部に持たせ、中央域加熱用の第１ヒータの両端配熱分布のピークを最大画像領域Ｗｌｐの外側に持たせて重複させ、室温もしくは待機状態の定着温度より低い温度から目標温度まで定着装置を加熱するウォームアップ時に、第１ヒータ及び第２ヒータを１００％点灯することにより、第１ヒータと第２ヒータを重ね合わせた配熱分布が図５に示すように最大画像領域Ｗｌｐの両端部にピークを持つようにする。
【００２６】
この配熱分布では、最大画像に対応する最大画像領域Ｗｌｐの少し内側まで平坦で、両端は加熱ローラ両端からの熱の逃げを補うための配熱ピークを持っているが、この両端配熱ピークによる過剰な熱量は、加熱ローラ両端から逃げて相殺される。そのため、ウォームアップ終了直後の加熱ローラの温度分布は、図６に示すように最大画像に対応する最大画像領域Ｗｌｐの全域にわたってほぼ平坦になり、第１ヒータの保持部フィラメントによる過剰な熱量が加熱ローラの表面温度を上昇させ、最大画像領域Ｗｌｐの外側にピークが形成される。したがって、ウォームアップ直後に最大画像領域Ｗｌｐの最大サイズ紙の定着を行っても定着画像には影響せず、良好な定着画像が得られる。
【００２７】
上記第１ヒータ及び第２ヒータの組み合わせによれば、加熱ローラ両端からの熱の逃げを補うのに、第１ヒータの保持部フィラメントを利用しているので、これを利用しない場合に比較して第２ヒータの消費電力を１０％〜４０％低減することができた。例えば第１ヒータ６００Ｗ、第２ヒータ４５０Ｗで芯金φ２７ｍｍ、厚み０．７ｍｍ、ゴム厚０．９５ｍｍの加熱ローラを持つ定着装置をウォームアップするとき、自然対流で１０％の熱が奪われ、加熱ローラ両端から支持板金、駆動ギヤ等を通じて３０〜４０％が放熱され、残り５０〜６０％がウォームアップに使われる。したがって、加熱ローラ両端部から逃げる熱を補うために、第２ヒータには両端部に１１０〜１６０％の配熱ピークを設ける。
【００２８】
次に、本実施形態に係る定着装置との比較例を説明する。図７は比較例に係る定着装置の第１ヒータの概略構成及び配熱分布の例を示す図、図８は比較例に係る定着装置の第１ヒータと第２ヒータを重ね合わせた配熱分布の例を示す図、図９は比較例に係る定着装置のウォームアップ終了直後の加熱ローラ温度分布の例を示す図である。
【００２９】
比較例として、図７（Ａ）に示すように基本画像領域Ｗｓｐにコイルフィラメント１０３とワイヤフィラメント１０４とを交互に配置し、基本画像領域Ｗｓｐの両外側で最大画像領域Ｗｌｐの内側に保持部フィラメント１０５を配置した第１ヒータでは、図７（Ｂ）に示すように基本画像領域Ｗｓｐ内のコイルフィラメント１０３に対応する位置は配熱が高くなり、ワイヤフィラメント１０４に対応する位置は配熱が低くなり、図示のようなリップルができる。また、基本画像領域Ｗｓｐの両外側では、保持部フィラメント１０５に対応して最大画像領域Ｗｌｐの内側に配熱ピークができる。
【００３０】
そのため、この第１ヒータと図４に示した第２ヒータとを重ね合わせると、ウォームアップ時には図８に示すように第２ヒータによる配熱ピークが最大画像領域Ｗｌｐの両端部に、第１ヒータによる配熱ピークがその内側に肩状に現れ、その内側は平坦な配熱分布になる。最大画像領域Ｗｌｐの両端部の配熱ピークは、加熱ローラ両端からの熱の逃げを補い、その内側の配熱ピークの肩は残る。その結果、ウォームアップ終了直後の加熱ローラの温度分布は、図９に示すように第１ヒータの保持部フィラメント１０５による過剰な熱量が加熱ローラの表面温度を上昇させるので、最大画像領域Ｗｌｐ内に温度ピークが形成される。
【００３１】
通紙により現れる画像光沢ムラを説明する。図１０は通紙状態を説明するための図、図１１は画像光沢ムラの例を示す図である。
【００３２】
次に、図３又は図７及び図４に示すハロゲンランプを図１又は図２に示す定着装置の加熱ローラに内蔵させた場合の画像の違いについて説明する。図１０に示すように第１ヒータとして図３及び第２ヒータとして図４に示すハロゲンランプを図１又は図２に示す定着装置の加熱ローラ（図示太い点線の輪郭）に内蔵させ、高温に維持して矢印Ｊ方向に回転駆動し、矢印Ｋ方向に最大サイズ紙１３３やそれより小さい紙１３６を通紙してその上に形成された全面灰色のベタの未定着画像の定着を行うと、ウォームアップ終了直後においても良好なベタの定着画像が得られた。しかし、第１ヒータを図７に示すハロゲンランプに変えると、ウォームアップ終了直後に最大画像領域Ｗｌｐの最大サイズ紙１３３を通紙した場合、図１１に示すように画像両端に高光沢領域１３８が現れ光沢ムラが発生した。このときの加熱ローラは、図９に示す温度分布になっていた。
【００３３】
ヒータの制御と温度の変化について次に説明する。スタンバイモードの場合、第１ヒータは、自然対流による放熱を補うため約１０％デューティでハロゲンランプのオン／オフを行い、加熱ローラ中央部を高温に保持する。また、第２ヒータは、加熱ローラ両端からの放熱を補うため３０〜４０％デューティでハロゲンランプのオン／オフを行う。
【００３４】
これに対し、Ａ４ヨコの薄紙を連続通紙した場合、第１ヒータは１５％デューティ、第２ヒータは３５〜４５％デューティでオン／オフすると、加熱ローラの非通紙端部は約１０℃温度上昇する。Ａ４ヨコの普通紙を連続通紙した場合、第１ヒータは２０％デューティ、第２ヒータは４０〜５０％デューティでオン／オフすると、加熱ローラの非通紙端部は約２０℃温度上昇する。
【００３５】
図１２は本発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す全体構成の模式的断面図である。図中、１０は画像形成装置、１０ａはハウジング、１０ｂは扉体、１１は紙搬送ユニット、１５はクリーニング手段、１７は像担持体、１８は画像転写搬送手段、２０は現像手段、２１はスキャナ手段、２１ｂは回転多面鏡、２９は転写ベルトユニット、３０は給紙ユニット、４０は定着手段、Ｗは露光ユニット、Ｄは画像形成ユニットを示す。
【００３６】
図１２において、本実施形態の画像形成装置１０は、ハウジング１０ａと、ハウジング１０ａの上部に形成された排紙トレイ１０ｃと、ハウジング１０ａの前面に開閉自在に装着された扉体１０ｂを有し、ハウジング１０ａ内には、露光ユニット（露光手段）Ｗ、画像形成ユニットＤ、画像転写搬送手段を有する転写ベルトユニット２９、給紙ユニット３０が配設され、扉体１０ｂ内には紙搬送ユニット１１が配設されている。各ユニットは、本体に対して着脱可能な構成であり、メンテナンス時等には一体的に取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。
【００３７】
画像形成ユニットＤは、複数（本実施形態では４つ）の異なる色の画像を形成する画像形成ステーションＹ（イェロー用），Ｍ（マゼンタ用），Ｃ（シアン用），Ｋ（ブラック用）を備えている。そして、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋには、それぞれ、感光ドラムからなる像担持体１７と、像担持体１７の周囲に配設された、コロナ帯電手段からなる帯電手段１９および現像手段２０を有する。これら各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、転写ベルトユニット２９の下側に斜めアーチ状のラインに沿って像担持体１７が上向きになるように並列配置されている。なお、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの配置順序は任意である。
【００３８】
転写ベルトユニット２９は、ハウジング１０ａの下側に配設され図示しない駆動源により回転駆動される駆動ロール１２と、駆動ロール１２の斜め上方に配設される従動ロール１３と、バックアップロール（テンションロール）１４と、これら３本、少なくとも２本のロール間に張架されて図示矢印方向（反時計方向Ｘ）へ循環駆動される中間転写ベルトからなる画像転写搬送手段１８と、画像転写搬送手段１８の表面に当接するクリーニング手段１５とを備えている。従動ロール１３、バックアップロール１４および画像転写搬送手段１８は、駆動ロール１２に対して図で左側に傾斜する方向に配設され、これにより画像転写搬送手段１８駆動時のベルト搬送方向Ｘが下向きになるベルト面１８ａが下方に位置し、搬送方向が上向きになるベルト面１８ｂが上方に位置するようにされている。
【００３９】
したがって、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋも駆動ロール１２に対して図で左側に傾斜する方向に配設されることになる。そして、像担持体１７は、アーチ状のラインに沿って画像転写搬送手段１８の搬送方向下向きのベルト面１８ａに接触され、図示矢印に示すように画像転写搬送手段１８の搬送方向に回転駆動される。可撓性を有する無端スリーブ状の画像転写搬送手段１８は、像担持体１７に対して上側から被せるように略同一の巻き付け角度で接触させるため、像担持体１７と画像転写搬送手段１８との間の接触圧やニップ幅は、テンションロール１４により画像転写搬送手段１８に付与される張力、像担持体１７の配置間隔、巻き付け角度（アーチの曲率）などを制御することにより調整することができる。
【００４０】
駆動ロール１２は、２次転写ロール３９のバックアップロールを兼ねている。駆動ロール１２の周面には、例えば厚さ３ｍｍ程度、体積抵抗率が１０５  Ω・ｃｍ以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、２次転写ロール３９を介して供給される２次転写バイアスの導電経路としている。このように駆動ロール１２に高摩擦かつ衝撃吸収性を有するゴム層を設けることにより、２次転写部へ記録媒体が進入する際の衝撃が画像転写搬送手段１８に伝達しにくく、画質の劣化を防止することができる。また、駆動ロール１２は、その径を従動ロール１３、バックアップロール１４の径より小さくすることにより、２次転写後の記録紙が記録紙自身の弾性力で剥離し易くすることができる。また、従動ロール１３を後述するクリーニング手段１５のバックアップロールとして兼用させている。
【００４１】
なお、画像転写搬送手段１８を駆動ロール１２に対して図で右側に傾斜する方向に配設し、これに対応して各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋも駆動ロール１２に対して図で右側に傾斜する方向に斜めアーチ状に沿って、つまり、図１２と左右対象に配設してもよい。また、タンデム式で示したが、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋをロータリー式で構成したものであってもよい。
【００４２】
画像転写搬送手段の好適な素材としては、ＰＣ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂等があり、当然のことながら、導電性や剛性等、または表面粗度、摩擦係数等を所望の特性に設定する目的で、対応する添加剤などを添加することもよい、また、剛性に関しては、厚さの設定によって所望の剛性に設定することもできる。
【００４３】
実施例では、比較的剛性が小さくて永久歪み、クリープを残さないウレタン樹脂及びポリエーテル樹脂によって画像転写搬送手段を形成し、ロールの付勢力Ｆにより張力Ｐを４０Ｎ、像担持体の巻き付け角度αを４°に設定してニップ部に作用する接触圧ｆを約２．８Ｎ（＝４０Ｎ×ｓｉｎ４°）として安定した転写条件を設定した。しかし、上記の素材を勘案すると、ロールの付勢力Ｆにより張力Ｐを１０Ｎ〜１００Ｎ、像担持体の巻き付け角度αを０．５°〜１５°のそれぞれの組み合わせを設定すれば、所望の転写条件の設定が可能であることが確認された。
【００４４】
１次転写部材１６は、トナー像を順次重ねて転写して画像を形成する転写バイアス印加手段として、画像転写搬送手段の内側に接する位置に配置しているが、上記のような接触圧ｆの付与により、転写ニップを形成するための押圧力の付与は必要ない。単に画像転写搬送手段への通電を確保可能な手段として接すればよいので、例えば画像転写搬送手段に接して従動回転する導電性ロールやリジッドな接触子、あるいは板バネ等の導電性弾性部材、樹脂等の繊維群によって形成した導電性ブラシ等でも構成可能になる。したがって、画像転写搬送手段との摺動抵抗が少なく、互いの寿命が向上できるばかりでなく、安価に構成できる。
【００４５】
上記のように本実施形態の画像形成装置では、複数の像担持体１７を並列配置し、各像担持体１７に対して略同一の巻き付け角度を有する姿勢で可撓性を有する無端スリーブ状の画像転写搬送手段１８を接触配置して少なくとも２本のロール１２、１３に張架して回転駆動し、画像転写搬送手段１８には、いずれかのロール１２、１３によって張力を付与して像担持体１７のトナー像を順次重ねて転写する構造に構成する。このようにすると、略同一の巻き付け角度に応じて像担持体１７と画像転写搬送手段１８との接触部には、容易に略同一のニップが形成され、その接触部の接触圧力も略同一に構成される。
【００４６】
一方、像担持体１７とそれに接触して駆動される画像転写搬送手段１８において、接触部の移動周速度は双方一致しているのが好ましい状態であるが、量産形態の中では、像担持体１７の外径や偏心または駆動手段の偏心等のバラツキ、画像転写搬送手段１８の駆動ロール１２径、あるいは駆動手段等のバラツキによって完全に等速に設定することは現実的ではない。
【００４７】
そこで、これらのバラツキを勘案したとき、像担持体１７の移動速度に対して画像転写搬送手段１８の移動速度が相対的に速くなったり遅くなったりしてバラツクことになり、転写諸条件を設定する上で好ましくない。むしろ、相対速度は、像担持体１７に対していずれか一方にシフトした相対速度差を設けることが好ましい。しかしながら、極端な速度差を設けると、像担持体１７によって搬送されるトナー像が画像転写搬送手段１８に転写される時にこのトナー像の位置にズレが生じて画像乱れが発生するので、極力小さな速度差を設けることが好ましい。
【００４８】
上記の内容によって生じる速度差を、複数の像担持体１７に対していずれか一方にシフトした相対速度差に設定する場合に量産上からの実力及び画像乱れの限界を勘案すると、その速度差は、像担持体１７の移動速度に対する画像転写搬送手段１８の速度は、±（方向）３±（バラツキ）２％程度に構成することが好ましい。
【００４９】
また、像担持体１７の移動速度と画像転写搬送手段１８の移動速度が等速の場合は、トナー像は転写バイアスの電気エネルギー作用によって転写されるが、上記の速度差を設けた場合には、電気エネルギー作用に加えて機械的なかきとり作用も付加されて転写効率が向上するので、像担持体１７の転写残りトナーをクリーニングする工程を廃止または簡略化することが可能となる。
【００５０】
さらに、像担持体１７の移動速度と画像転写搬送手段１８の移動速度に相対的な速度差を設けると、可撓性を有する画像転写搬送手段１８の駆動ロール１２間または像担持体１７への当接ニップ間に弛みが発生して好ましくない。そこで、像担持体１７に対して画像転写搬送手段１８の速度を速い方向にシフトする場合には、画像転写搬送手段１８の駆動ロール１２を下流側に配置し、像担持体１７に対して画像転写搬送手段１８の速度を遅い方向にシフトする場合には画像転写搬送手段１８の駆動ロール１２を上流側に配置して構成すると、上記弛み発生が防止可能になり、好ましい転写条件設定ができる。
【００５１】
クリーニング手段１５は、搬送方向下向きのベルト面１８ａ側に設けられ、二次転写後に画像転写搬送手段１８の表面に残留しているトナーを除去するクリーニングブレード１５ａと、回収したトナーを搬送するトナー搬送部材１５ｂを備えている。クリーニングブレード１５ａは、従動ロール１３への画像転写搬送手段１８の巻きかけ部において画像転写搬送手段１８に当接されている。また、画像転写搬送手段１８の裏面には、後述する各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの像担持体１７に対向して１次転写部材１６が当接され、１次転写部材１６には転写バイアスが印加されている。
【００５２】
露光手段Ｗは、斜め方向に配設された画像形成ユニットＤの斜め下方に形成された空間に配設されている。また、露光手段Ｗの下部でハウジング１０ａの底部には給紙ユニット３０が配設されている。露光手段Ｗは、全体がケースに収納され、ケースは、搬送方向下向きのベルト面の斜め下方に形成される空間に配設されている。ケースの底部には、ポリゴンミラーモータ２１ａ、ポリゴンミラー（回転多面鏡）２１ｂからなる単一のスキャナ手段２１を水平に配設されるとともに、各色の画像信号により変調される複数のレーザ光源２３からのレーザビームをポリゴンミラー２１ｂで反射させ各像担持体上に偏向走査する光学系Ｂには、単一のｆ−θレンズ２２および各色の走査光路が像担持体１７にそれぞれ非平行になって折り返すように複数の反射ミラー２４が配設されている。
【００５３】
上記構成からなる露光手段Ｗにおいては、ポリゴンミラー２１ｂから各色に対応した画像信号が、共通のデータクロック周波数に基づいて変調形成されたレーザビームで射出され、ｆ−θレンズ２２、反射ミラー２４を経て、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの像担持体１７に照射され、潜像が形成される。反射ミラー２４を設けることにより走査光路を屈曲させ、ケースの高さを低くすることが可能となり光学系Ｂのコンパクト化が可能となる。しかも、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの像担持体１７への走査光路長は同一の長さになるように反射ミラー２４が配置されている。このように各画像形成ユニットＤに対する露光手段Ｗのポリゴンミラー２１ｂから像担持体１７までの光路の長さ（光路長）が略同一の長さになるように構成することにより、各光路で走査された光ビームの走査幅も略同一になり、画像信号の形成にも特別な構成を必要としない。したがって、レーザ光源２３は、それぞれ異なる画像信号によってそれぞれ異なった色の画像に対応して変調されるにも関わらず、共通のデータクロック周波数に基づいて変調形成可能であり、共通の反射面を用いるため副走査方向の相対差から生じる色ずれを防止し、構造が簡単で安価なカラー画像形成装置を構成できる。
【００５４】
また、本実施形態においては、装置下方に走査光学系Ｂを配置することにより、画像形成手段の駆動系が装置を支持するフレームへ与える振動による走査光学系Ｂの振動を最小限にすることができ、画質の劣化を防止することができる。とくに、スキャナ手段２１をケースの底部に配置することにより、ポリゴンモータ２１ａ自身がケース全体に与える振動を最小限にすることができ、画質の劣化を防止することができる。また、振動源であるポリゴンモータ２１ａの数を一つにすることによりケース全体に与える振動を最小限にすることができる。
【００５５】
本実施形態においては、各画像ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋが斜め方向に配設され、かつ像担持体１７が斜めアーチ状のラインに沿って上向きに並列配置されて、画像転写搬送手段１８の搬送方向下向きのベルト面１８ａに接触される関係上、トナー貯留容器２６を斜め下方に傾斜して配置している。
【００５６】
給紙ユニット３０は、記録媒体が積層保持されている給紙カセット３５と、給紙カセット３５から記録媒体を一枚ずつ給送するピックアップロール３６を備えている。紙搬送ユニット１１は、二次転写部への記録媒体の給紙タイミングを規定するゲートロール対３７（一方のロールはハウジング１０ａ側に設けられている）と、駆動ロール１２および画像転写搬送手段１８に圧接される二次転写手段としての二次転写ロール３９と、主記録媒体搬送路３８と、定着手段４０と、排紙ロール対４１と、両面プリント用搬送路４２を備えている。
【００５７】
シート材に２次転写された２次画像（未定着トナー像）は、定着手段４０の形成するニップ部で所定の温度で定着される。本実施形態においては、転写ベルトの搬送方向上向きのベルト面１８ｂの斜め上方に形成される空間、換言すれば、転写ベルトに対して画像形成ステーションと反対側の空間に定着手段４０を配設することが可能になり、露光手段Ｗ、画像転写搬送手段１８、画像形成手段への熱伝達を低減することができ、各色の色ずれ補正動作を行う頻度を少なくすることができる。特に、露光手段Ｗは、定着手段４０から最も離れた位置にあり、走査光学系部品の熱による変位を最小限にすることができ、色ズレを防ぐことができる。
【００５８】
本実施形態においては、画像転写搬送手段１８を駆動ロール１２に対して傾斜する方向に配設しているため、図で右側空間に広いスペースが生じその空間に定着手段４０を配設することができ、コンパクト化を実現することができると共に、定着手段４０で発生する熱が、左側に位置する露光ユニットＷ、画像転写搬送手段１８および各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋへ伝達されるのを防止することができる。また、画像形成ユニットＤの左側下部の空間に露光ユニットＷを配置することができるため、画像形成手段の駆動系がハウジング１０ａへ与える振動による、露光ユニットＷの走査光学系Ｂの振動を最小限に抑えることができ、画質の劣化を防止することができる。
【００５９】
また、本実施形態においては、球形化されたトナーを用いることにより、１次転写効率を高め（略１００％）、各像担持体１７には、１次転写残りトナーを回収するクリーニング手段を設置していない。これにより、３０ｍｍ径以下の感光体ドラムからなる各像担持体１７を近接して配置することが可能となり、装置を小型化することができる。
【００６０】
また、クリーニング手段を設置しないことに伴い、帯電手段としてはコロナ帯電手段１９を採用している。帯電手段がロールである場合は、微量ではあるが像担持体１７上に存在する１次転写残りトナーがロール上に堆積して帯電不良が発生するが、非接触帯電手段であるコロナ帯電手段１９はトナーが付着しにくく、帯電不良の発生を防ぐことができる。
【００６１】
また、上記実施形態では、中間転写ベルトを画像転写搬送手段１８として像担持体１７に接触させる構成としたが、表面にシート材を吸着して搬送移動し、該シート材の表面にトナー像を順次重ねて転写して画像を形成搬送するシート材搬送ベルトを画像転写搬送手段１８として像担持体１７に接触させる構成としてもよい。この場合、上記各実施形態と異なるのは、画像転写搬送手段１８であるシート材搬送ベルトのベルト搬送方向が像担持体１７に接触する下面で逆方向の上向きになることである。
【００６２】
以上のような画像形成装置全体の作動の概要は次の通りである。
（１）図示しないホストコンピュータ等（パーソナルコンピュータ等）からの印字指令信号（画像形成信号）が画像形成装置１０の制御ユニットに入力されると、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの像担持体１７、現像手段２０の各ロール、および画像転写搬送手段１８が回転駆動される。
（２）像担持体１７の外周面が帯電手段１９によって一様に帯電される。
（３）各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおいて一様に帯電した像担持体１７の外周面に、露光ユニットＷによって各色の画像情報に応じた選択的な露光がなされ、各色用の静電潜像が形成される。
（４）それぞれの像担持体１７に形成された静電潜像が現像手段２０によりトナー像が現像される。
（５）画像転写搬送手段１８の１次転写部材１６には、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写電圧が印加され、像担持体１７上に形成されたトナー像が一次転写部において画像転写搬送手段１８の移動に伴って順次、画像転写搬送手段１８上に重ねて転写される。
（７）この１次画像を１次転写した画像転写搬送手段１８の移動に同期して、給紙カセット３５に収納された記録媒体が、レジストロール対３７を経て２次転写ロール３９に給送される。
（８）１次転写画像は、２次転写部位で記録媒体と同期合流し、図示省略した押圧機構によって画像転写搬送手段１８の駆動ロール１２に向かって押圧された２次転写ロール３９で、１次転写画像とは逆極性のバイアスが印加され、画像転写搬送手段１８上に形成された１次転写画像は、同期給送された記録媒体に２次転写される。
（９）２次転写に於ける転写残りのトナーは、従動ロール１３方向へと搬送されて、このロール１３に対向して配置したクリーニング手段１５によって掻き取られ、そして、画像転写搬送手段１８はリフレッシュされて再び上記サイクルの繰り返しを可能にされる。
（１０）記録媒体が定着手段４０を通過することによって記録媒体上のトナー像が定着し、その後、記録媒体が所定の位置に向け（両面印刷でない場合には排紙トレイ１０ｃに向け、両面印刷の場合には両面プリント用搬送路４２に向け）搬送される。
【００６３】
加熱ローラを構成する芯金には、炭素鋼、ステンレスなど、強度を有している材料が適している。弾性層には、シリコンゴム、発泡シリコンゴム、フッ素ゴム、発泡フッ素ゴムなど、定着の熱に耐える耐熱性があり加熱ローラと加圧ローラとの間にニップを形成するのに適度な弾性を持っている材料が適している。離型層は、溶融したトナーが加熱ローラから剥離し易くするため最外周に設けるものであり、オフセット防止が目的である。離型層としては、フッ素樹脂（ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＰＥＰ）、シリコン樹脂、フッ素ゴム、シリコンゴムなどの表面エネルギーが小さく、可撓性があり、耐熱性がある材質がよく、その厚さは５〜１００μｍの範囲が好ましい。例えば５μｍより薄くなると記録紙との摩耗で破損してしまい、逆に１００μｍより厚くなると、上記のような離型層に適する材料は、熱伝導率が小さいため、加熱層からの熱が効率的に伝達できなくなる。つまり、加熱層からの熱を伝達するのに時間がかかることになる。
【００６４】
加圧ローラを構成する芯金は、主に鉄系の材料で加圧ローラの軸となり回転可能に支持するものである。弾性層は、定着温度に耐える耐熱性があり、加熱ローラとニツプを形成するに適切な弾性を持っていることが必要で、シリコンゴム、フツ素ゴムなどが良い。加圧ローラの熱容量を小さくするためには、これらのゴムを発泡させて断熱性を持たせると更に効果がある。離型層は加熱ローラの離型層と同じである。
【００６５】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、最大画像領域の外側に第１ヒータの保持部フィラメントによる配熱分布のピークを持たせるようにしたが、最大画像領域の両端部に配熱分布のピークを持たせるようにしてもよい。
【００６６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、中央域を加熱する中央域加熱用ヒータと中央域の外側の両端域を加熱する両端域加熱用ヒータを内蔵した加熱ローラに加圧ローラを圧接して接触させ未定着現像剤の定着を行う定着装置又は該定着装置を備えた画像形成装置として、加熱ローラの画像領域の外側に中央域加熱用ヒータの両端配熱分布のピークを持たせるようにしたことを特徴とし、中央域加熱用ヒータは、中央域にコイルフィラメントとワイヤフィラメントとを交互に配置し、画像領域の外側に保持部フィラメントを配置して、保持部フィラメントにより両端配熱分布のピークを持たせるようにしたので、加熱ローラの両端から逃げる熱を補い画像領域の温度分布を平坦化することができ、画像劣化を防止できる。さらに、中央域加熱用ヒータの両端部に配置した保持部フィラメントにより、加熱ローラの両端部からの熱の逃げを補うことができ、省力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る定着装置の実施の形態を示す図である。
【図２】本発明に係る定着装置の他の実施形態を示す図である。
【図３】本実施形態に係る定着装置の第１ヒータの概略構成及び配熱分布の模式図である。
【図４】本実施形態に係る定着装置の第２ヒータの概略構成及び配熱分布の模式図である。
【図５】本実施形態に係る定着装置の第１ヒータと第２ヒータを重ね合わせた配熱分布の模式図である。
【図６】本実施形態に係る定着装置のウォームアップ終了直後の加熱ローラ温度分布の模式図である。
【図７】比較例に係る定着装置の第１ヒータの概略構成及び配熱分布の例を示す図である。
【図８】比較例に係る定着装置の第１ヒータと第２ヒータを重ね合わせた配熱分布の例を示す図である。
【図９】比較例に係る定着装置のウォームアップ終了直後の加熱ローラ温度分布の例を示す図である。
【図１０】通紙状態を説明するための図である。
【図１１】画像光沢ムラの例を示す図である。
【図１２】本発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す全体構成の模式的断面図である。
【符号の説明】
１００…ハロゲンランプ、１０１…石英ガラス管、１０２…タングステンフィラメント、１１０…加熱ローラ、１１１…芯金、１１２、１２２…弾性層、１１３、１２３…フッ素樹脂層、１２０…加圧ローラ、１２１…シャフト、１３１…未定着トナー、１３２…記録紙
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004246082.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004246082.tif 000009
【図８】
2004246082.tif 000010
【図９】
2004246082.tif 000011
【図１０】
2004246082.tif 000012
【図１１】
2004246082.tif 000013
【図１２】
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