(57)【要約】【課題】像担持体への熱影響を与えることなく、中間転写媒体上の１次トナー像を記録媒体に転写定着することができる画像形成装置および方法を低コストで提供する。【解決手段】２次転写手段として機能する表面側ローラ４８および裏面側ローラ４５は、単に記録媒体４への１次転写トナー像の転写定着を行うのみではなく、中間転写ベルト４１を冷却するとともに、記録媒体４の温度上昇を抑制している。このように２次転写位置４９で中間転写ベルト４１を冷却することで、特別な冷却装置を設けることなく、感光体１１への熱影響を防止することができる。また、ローラ４８、４５により中間転写ベルト４１からの熱を吸収して記録媒体４の温度上昇を抑制しているため、記録媒体４の水分が極度に変化するのを抑制する。これによって記録媒体４のしわやカールなどの発生を防止している。【選択図】　　　　図１
2004118100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周回走行する中間転写媒体の表面に像担持体上のトナー像を１次転写することで前記中間転写媒体上に形成された１次転写トナー像を、記録媒体に２次転写すると同時に定着する画像形成装置において、
前記１次転写を行う１次転写位置と、前記２次転写を行う２次転写位置との間に配置され、２次転写前の１次転写トナー像を加熱する加熱手段と、
前記２次転写位置に配置され、前記中間転写媒体を冷却しながら、前記１次転写トナーを前記記録媒体に２次転写するとともに定着させる２次転写手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記２次転写手段は、前記２次転写位置において前記中間転写媒体の表面側に配置され、前記記録媒体と当接しながら回転して前記記録媒体を前記中間転写媒体に加圧しつつ搬送する表面側ローラを備え、
前記表面側ローラの単位面積当たりの熱容量が前記中間転写媒体の単位面積当たりの熱容量よりも大きい請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記２次転写手段は、前記２次転写位置において前記中間転写媒体の表面側に配置されて前記記録媒体と当接しながら回転して前記記録媒体を搬送する表面側ローラと、前記２次転写位置において前記中間転写媒体の裏面側に配置されて前記中間転写媒体と当接しながら回転する裏面側ローラとを備え、
前記表面側ローラと前記裏面側ローラとで前記中間転写媒体および前記記録媒体を挟み込むことにより両媒体を相互に加圧接触させるとともに、
前記表面側ローラおよび前記裏面側ローラのうち少なくとも一方のローラの単位面積当たりの熱容量が前記中間転写媒体の単位面積当たりの熱容量よりも大きい請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記裏面側ローラの単位面積当たりの熱容量が前記表面側ローラの単位面積当たりの熱容量よりも大きい請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記２次転写手段は、前記中間転写媒体の走行方向における前記加熱手段の下流側で、かつ前記２次転写位置の上流側で、前記中間転写媒体の裏面側に配置されて前記中間転写媒体と当接しながら回転する裏面側補助ローラをさらに備え、
前記裏面側補助ローラの単位面積当たりの熱容量が前記中間転写媒体の単位面積当たりの熱容量よりも大きい請求項２ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記中間転写媒体の単位面積当たりの熱容量よりも大きな熱容量を有するローラの表面温度を調整する温度調整手段をさらに備えた請求項２ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記２次転写手段に転写バイアスを印加して前記中間転写媒体から前記記録媒体へのトナーの転写を促す転写バイアス印加手段をさらに備える請求項２ないし６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記加熱手段は、前記１次転写トナー像を構成するトナー粒子の温度を、その融点以上に上昇させる一方、
前記２次転写手段は前記２次転写位置での前記記録媒体の温度を水の沸点以下にする請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記トナー粒子の融点が水の沸点以下である請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記加熱手段は前記中間転写媒体の裏面側に配置され、前記中間転写媒体の裏面に当接して前記中間転写媒体を加熱する接触ヒータを有する請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記中間転写媒体は導電性発熱部材を有する一方、
前記加熱手段は交番磁界を前記中間転写媒体に印加することで前記導電性発熱部材から熱を発生させる交番磁界発生部を有する請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記交番磁界発生部は前記中間転写媒体の裏面側に配置されている請求項１１記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記加熱手段は前記中間転写媒体の表面側に配置されるラジアントヒータを有する請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１４】
トナー粒子を含む現像剤により前記像担持体上の静電潜像を顕像化して前記像担持体上に前記トナー像を形成する請求項１ないし１３のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記現像剤は、トナー粒子のみで構成される一成分現像剤である画像形成装置。
【請求項１５】
トナー粒子を含む現像剤により前記像担持体上の静電潜像を顕像化して前記像担持体上に前記トナー像を形成する請求項１ないし１３のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記現像剤は、液体キャリアにトナー粒子を分散した液体現像剤である画像形成装置。
【請求項１６】
前記液体現像剤中のトナー濃度は、約５重量％から約４０重量％である請求項１５記載の画像形成装置。
【請求項１７】
周回走行する中間転写媒体の表面に像担持体上のトナー像を１次転写することで前記中間転写媒体の表面に形成された１次転写トナー像を、記録媒体に２次転写すると同時に定着する画像形成方法において、
２次転写前に前記中間転写媒体上の１次転写トナー像を加熱する加熱工程と、
前記中間転写媒体を冷却しながら、前記１次転写トナー像を前記記録媒体に２次転写するとともに定着させる転写定着工程と
を備えることを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、周回走行する中間転写媒体の表面に像担持体上のトナー像を１次転写することで中間転写媒体の表面に形成された１次転写トナー像を、記録媒体に２次転写すると同時に定着する画像形成装置および画像形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の画像形成装置では、中間転写ベルトや中間転写ドラムなどの中間転写媒体に形成された１次転写トナー像を、複写紙、転写用紙、記録紙などの記録媒体に２次転写すると同時に定着している。このように転写定着を同時に実行する装置では、中間転写媒体を加熱することで１次転写トナー像を構成するトナー粒子を溶融させ記録媒体に定着させる必要がある。そのため、加熱された中間転写媒体の温度は必然的に高くなる。したがって、その熱が感光体ドラムや感光体ベルトなどの像担持体に伝達されてしまうと、像担持体に悪影響が及んでしまうという問題がある。そこで、このような問題を解消するため、２次転写位置（転写定着位置）よりも上流側で中間転写媒体を加熱するように構成している（特許文献１参照）。また、２次転写位置の下流側に冷却装置を設けたものもある（特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１６７２９５号公報（
【００２５】、図１）
【０００４】
【特許文献２】
特開２００２−１２３１１４号公報（
【００４７】、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載の画像形成装置は、単に加熱手段を２次転写位置の上流側に配置して２次転写前に中間転写媒体を加熱しているのみであり、２次転写位置での中間転写媒体の温度に関して特段の配慮がなされていない。そのため、中間転写媒体の温度が十分に低下しておらず、像担持体に悪影響が及んでいる場合もある。
【０００６】
この点、特許文献２の記載の画像形成装置では、２次転写位置の下流側に冷却装置が配設されているため、中間転写媒体の温度を低下させて像担持体への悪影響を防止することができる。しかしながら、このような冷却装置を設けることは装置コストの増大や装置の大型化などの問題を発生させてしまう。
【０００７】
また、上記従来装置に共通して次のような問題もある。すなわち、上記従来装置では、２次転写位置での記録媒体の温度を全く考慮することなく、２次転写位置の上流側で加熱された中間転写媒体に対して記録媒体を加圧接触させて定着処理を行っている。そのため、加圧接触により記録媒体の水分が極度に変化してしわやカールなどの不都合が発生してしまうことがあった。
【０００８】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、像担持体への熱影響を与えることなく、中間転写媒体上の１次転写トナー像を記録媒体に転写定着することができる画像形成装置および画像形成方法を提供することを第１の目的とする。
【０００９】
また、この発明は、しわやカールなどの不都合を記録媒体に与えることなく、中間転写媒体上の１次転写トナー像を記録媒体に転写定着することができる画像形成装置および画像形成方法を低コストで提供することを第２の目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、周回走行する中間転写媒体の表面に像担持体上のトナー像を１次転写することで中間転写媒体上に形成された１次転写トナー像を、記録媒体に２次転写すると同時に定着する画像形成装置であって、上記目的を達成するため、１次転写を行う１次転写位置と、２次転写を行う２次転写位置との間に配置され、２次転写前の１次転写トナー像を加熱する加熱手段と、２次転写位置に配置され、中間転写媒体を冷却しながら、１次転写トナーを記録媒体に２次転写するとともに定着させる２次転写手段とを備えている。
【００１１】
このように構成された画像形成装置では、２次転写前の１次転写トナー像は加熱された後、２次転写手段により記録媒体に２次転写されるとともに定着される。ここでは、２次転写手段は単に２次転写および定着を行うのみではなく、中間転写媒体を冷却している。このため、特別な冷却装置を設けることなく、像担持体への熱影響を防止することができる。また、２次転写位置で中間転写媒体を冷却することで中間転写媒体からの熱による記録媒体の温度上昇を抑制することができ、記録媒体中の水分が極度に変化するのを防止することができ、記録媒体のしわやカールなどの不都合が発生するのを防止することができる。
【００１２】
ここで、２次転写手段として従来より周知なものを採用することができるが、中間転写媒体を冷却するとともに、記録媒体の温度上昇を抑制しながら、１次転写トナーを記録媒体に２次転写するとともに定着させるためには、次のように構成するのが望ましい。すなわち、その２次転写手段の構成要素のうち中間転写媒体に直接または間接的に接触する部材の単位面積当たりの熱容量が中間転写媒体の単位面積当たりの熱容量よりも大きくなるように２次転写手段を構成するのが望ましい。
【００１３】
例えば２次転写手段の一構成要素として、２次転写位置において中間転写媒体の表面側に配置され、記録媒体と当接しながら回転して記録媒体を中間転写媒体に加圧しつつ搬送する表面側ローラを設けることができる。そして、この表面側ローラの単位面積当たりの熱容量が中間転写媒体の単位面積当たりの熱容量よりも大きくなるように２次転写手段を構成することで、上記作用効果が得られる。
【００１４】
また、２次転写手段の一構成要素として、２次転写位置において中間転写媒体の表面側に配置されて記録媒体と当接しながら回転して記録媒体を搬送する表面側ローラと、２次転写位置において中間転写媒体の裏面側に配置されて中間転写媒体と当接しながら回転する裏面側ローラとを設けるとともに、表面側ローラと裏面側ローラとで中間転写媒体および記録媒体を挟み込むことにより両媒体を相互に加圧接触させて２次転写動作および定着動作を同時に行うことができる。そして、表面側ローラおよび裏面側ローラのうち少なくとも一方のローラの単位面積当たりの熱容量が中間転写媒体の単位面積当たりの熱容量よりも大きくなるように２次転写手段を構成することで、上記作用効果が得られる。また、裏面側ローラの単位面積当たりの熱容量が表面側ローラの単位面積当たりの熱容量よりも大きくなるように構成してもよい。
【００１５】
さらに、２次転写手段の一構成要素として、中間転写媒体の走行方向における加熱手段の下流側で、かつ２次転写位置の上流側で、中間転写媒体の裏面側に配置されて中間転写媒体と当接しながら回転する裏面側補助ローラをさらに設けてもよい。そして、裏面側補助ローラの単位面積当たりの熱容量が中間転写媒体の単位面積当たりの熱容量よりも大きくなるように２次転写手段を構成することで、２次転写位置に到達するまでに中間転写媒体を適用な温度に低下させることができ、像担持体への熱影響を効果的に防止することができる。
【００１６】
また、上記のように中間転写媒体の単位面積当たりの熱容量よりも大きな熱容量を有するローラが中間転写媒体と直接または間接的に接触すると、中間転写媒体の熱が該ローラに伝達されて該ローラの温度上昇を招く。そこで、該ローラの表面温度を調整する温度調整手段をさらに設けるのが望ましい。このように該ローラの表面温度を調整することで常に中間転写媒体を適正に冷却するとともに、記録媒体の温度上昇を抑制することができ、像担持体への熱影響の防止や記録媒体のしわやカールなどの発生防止をより効果的に図ることができる。
【００１７】
また、２次転写手段に転写バイアスを印加して中間転写媒体から記録媒体へのトナーの転写を促す転写バイアス印加手段をさらに設けてもよく、これにより２次転写性能が向上することとなる。したがって、ローラによる中間転写媒体の冷却を高めることができ、その結果、像担持体への熱影響の防止や記録媒体のしわやカールなどの発生防止をさらに向上させることができる。
【００１８】
また、加熱手段が１次転写トナー像を構成するトナー粒子の温度をその融点以上に上昇するように構成することで定着性を高めることができる。また、２次転写手段が２次転写位置での記録媒体の温度を水の沸点以下にするように構成することで記録媒体のしわやカールなどの発生を効果的に防止することができる。ここで、トナー粒子の融点が水の沸点以下のものを用いるのが好ましい。というのも、かかるトナー粒子を用いることで加熱手段により加熱された中間転写媒体の表面温度も水の沸点以下となるため、中間転写媒体と接触した記録媒体の温度が水の沸点を超えることなく、記録媒体のしわやカールなどの発生を防止する上で有利だからである。
【００１９】
また、加熱手段については、中間転写媒体に形成されている１次転写トナー像を加熱するものであれば如何なる構成のものであってもよいのであるが、以下の構成を採用するのが望ましい。例えば、中間転写媒体の裏面側に配置され、中間転写媒体に当接して中間転写媒体を加熱する接触ヒータを、加熱手段として用いることができる。このように接触ヒータは中間転写媒体の裏面側、つまり周回走行する中間転写媒体の内側に配置されるため、例えば特許文献１や特許文献２に記載されているように加熱手段を中間転写媒体の表面側に配置する場合よりも装置の小型化が可能となる。また、接触ヒータを中間転写媒体の裏面に当接させることにより１次転写トナー像を加熱しているため、１次転写トナー像を乱すことなく加熱することができる。
【００２０】
また、中間転写媒体に導電性発熱部材を設け、加熱手段としての交番磁界発生部から交番磁界を中間転写媒体に印加することで導電性発熱部材から熱を発生させるようにしてもよい。このように非接触で１次転写トナー像を加熱することができ、１次転写トナー像を乱すことなく加熱することができる。また、加熱手段の配設位置は中間転写媒体の表面側でも裏面側でもよく、設計自由度を高くすることができる。特に、交番磁界発生部を中間転写媒体の裏面側、つまり周回走行する中間転写媒体の内側に配置した場合、装置の小型化を図る上で有利となる。
【００２１】
また、中間転写媒体の表面側にラジアントヒータを配置して１次転写トナー像を効率よく加熱するようにしてもよい。
【００２２】
また、トナー粒子を含む現像剤により像担持体上の静電潜像を顕像化して像担持体上にトナー像を形成することができるが、現像剤として、トナー粒子のみで構成される一成分現像剤を用いたり、液体キャリアにトナー粒子を分散した液体現像剤を用いることができる。後者としては、例えば液体現像剤中のトナー濃度が約５重量％から約４０重量％であるものを用いるのが好適である。
【００２３】
さらに、この発明は、周回走行する中間転写媒体の表面に像担持体上のトナー像を１次転写することで中間転写媒体の表面に形成された１次転写トナー像を、記録媒体に２次転写すると同時に定着する画像形成方法であって、上記目的を達成するため、２次転写前に中間転写媒体上の１次転写トナー像を加熱する加熱工程と、中間転写媒体を冷却しながら、１次転写トナー像を記録媒体に２次転写するとともに定着させる転写定着工程とを備えている。
【００２４】
このように構成された画像形成方法では、上記した画像形成装置と同様に、２次転写前の１次転写トナー像を加熱した後で、該１次転写トナー像を記録媒体に２次転写するとともに定着しているが、単に２次転写および定着を行うのみではなく、中間転写媒体を冷却している。このため、この転写定着工程後に中間転写媒体をさらに冷却しなくとも像担持体への熱影響を防止することができる。また、２次転写位置で中間転写媒体を冷却することで中間転写媒体からの熱による記録媒体の温度上昇を抑制することができ、記録媒体中の水分が極度に変化するのを防止することができ、記録媒体のしわやカールなどの不都合が発生するのを防止することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明にかかる画像形成装置の第１実施形態であるプリンタの内部構成を示す図である。また、図２は同プリンタの電気的構成を示すブロック図である。このプリンタは、ブラック（Ｋ）の現像液を用いて単色画像を形成する湿式現像方式の画像形成装置である。このプリンタでは、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号を含む印字指令信号が主制御部１００に与えられると、この主制御部１００からの制御信号に応じてエンジン制御部１１０がエンジン部１の各部を制御して、装置本体２の下部に配設された給紙カセット３から搬送した転写紙、複写紙および用紙（以下「記録媒体」という）４に上記画像信号に対応する画像を印字出力する。
【００２６】
上記エンジン部１は、感光体ユニット１０、露光ユニット２０、現像ユニット３０、転写ユニット４０などを備えている。これらのユニットのうち感光体ユニット１０では、感光体１１が図１の矢印方向１５（図中、時計回り方向）に回転自在に設けられている。そして、この感光体１１の周りには、その回転方向１５に沿って、帯電部１２、現像ローラ３１、転写ユニット４０、除電部１３およびクリーニング部１４が配設されている。この帯電部１２は、本実施形態では帯電ローラからなり、帯電バイアス発生部１１１から帯電バイアスが印加されて、感光体１１の外周面を所定の表面電位Ｖｄ（例えばＶｄ＝ＤＣ＋６００Ｖ）に均一に帯電するもので、帯電手段としての機能を有する。
【００２７】
また、帯電部１２と現像ローラ３１との間の表面領域が露光ユニット２０からの光ビーム２１の照射領域となっており、この照射領域に静電潜像が形成される。すなわち、露光ユニット２０は、露光制御部１１２から与えられる制御指令に応じて光ビーム２１により感光体１１を露光して、感光体１１上に画像信号に対応する静電潜像を形成する。例えば、ホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１０２を介して主制御部１００のＣＰＵ１０１に画像信号を含む印字指令信号が与えられると、主制御部１００のＣＰＵ１０１からの指令に応じてＣＰＵ１１３が露光制御部１１２に対し所定のタイミングで画像信号に対応した制御信号を出力する。そして、この露光制御部１１２からの制御指令に応じて露光ユニット２０から光ビーム２１が感光体１１に照射されて、画像信号に対応する静電潜像が感光体１１上に形成される。また、必要に応じてパッチ画像を形成する場合には、予め設定された所定パターン（例えば、べた画像、細線画像、白抜き細線画像）のパッチ画像信号に対応した制御信号がＣＰＵ１１３から露光制御部１１２に与えられ、該パターンに対応する静電潜像が感光体１１上に形成される。このように、この実施形態では、感光体１１が本発明の「像担持体」に相当する。
【００２８】
こうして形成された静電潜像は現像ユニット３０の現像ローラ３１から供給されるトナーによって顕像化される。この現像ユニット３０は、現像ローラ３１に加えて、現像液３２を貯留するタンク３３と、該タンク３３に貯留された現像液３２を汲み上げて現像ローラ３１に塗布する塗布ローラ３４と、該塗布ローラ３４上の現像液層の厚さを均一に規制する規制ブレード３５と、感光体１１へのトナー供給後に現像ローラ３１上に残留した現像液を除去するクリーニングブレード３６とを備えている。現像ローラ３１は感光体１１に従動する方向（図１中、反時計回り）に感光体１１と等しい周速で回転する。一方、塗布ローラ３４は現像ローラ３１と同一方向（同図中、反時計回り）に約２倍の周速で回転する。
【００２９】
現像液３２は、本実施形態では、着色顔料、この着色顔料を接着するエポキシ樹脂などの接着剤、トナーに所定の電荷を与える荷電制御剤、着色顔料を均一に分散させる分散剤等からなるトナー粒子が、液体キャリア中に分散されてなる。なお、本実施形態では、液体キャリアとして例えばポリジメチルシロキサンオイルなどのシリコーンオイルを用いており、トナー濃度を５〜４０重量％として、湿式現像方式で多く用いられる低濃度現像液（トナー濃度が１〜２重量％）に比べて高濃度にしている。なお、液体キャリアの種類はシリコーンオイルに限定されるものではなく、また、現像液３２の粘度は、使用する液体キャリアやトナーを構成する各材料、トナー濃度などによって決まるが、本実施形態では、例えば粘度を５０〜６０００ｍＰａ・ｓとし、低濃度現像液に比べて高粘度にしている。
【００３０】
このような構成の現像ユニット３０において、タンク３３に貯留された現像液３２が塗布ローラ３４により汲み上げられ、規制ブレード３５により塗布ローラ３４上の現像液層の厚さが均一に規制される。そして、この均一な現像液３２が現像ローラ３１の表面に付着し、現像ローラ３１の回転に伴って感光体１１に対向する現像位置１６に搬送される。荷電制御剤などの作用によってトナーは例えば正に帯電しており、現像位置１６では現像バイアス発生部１１４から現像ローラ３１に印加される現像バイアスＶｂによってトナーが現像ローラ３１から感光体１１に移動して、静電潜像が顕像化される。現像バイアスＶｂは、パッチ画像を用いた最適化処理によって決められるもので、例えばＶｂ＝ＤＣ＋４００Ｖ程度が用いられる。
【００３１】
上記のようにして感光体１１上に形成されたトナー像は、感光体１１の回転に伴って本発明の「中間転写媒体」に相当する中間転写ベルト４１に対向する１次転写位置４２に搬送される。中間転写ベルト４１は複数のローラ４３〜４６に掛け渡されており、図示を省略する駆動モータにより感光体１１に従動する方向（図１中、反時計回り）４７に感光体１１と等しい周速で周回走行する。そして、転写バイアス発生部１１５から１次転写バイアス（例えばＤＣ−４００Ｖ）が印加されると、感光体１１上のトナー像が中間転写ベルト４１に１次転写される。なお、１次転写後における感光体１１上の残留電荷はＬＥＤなどからなる除電部１３により除去され、残留現像液はクリーニング部１４により除去される。
【００３２】
中間転写ベルト４１に掛け渡されたローラ４３〜４６のうち最下部のローラ４５にローラ４８が対向配置されており、中間転写ベルト４１に１次転写された１次転写トナー像は中間転写ベルト４１の回転に伴ってローラ４５、４８で挟まれた２次転写位置４９に搬送される。また、このローラ４８にはコイルバネや板バネなどの付勢部材５０が連結されており、この付勢部材５０によりローラ４５に向けて付勢されている。一方、給紙カセット３に収容されている記録媒体４は、１次転写トナー像の搬送に同期して搬送駆動部（図示省略）により２次転写位置４９に搬送される。そして、ローラ４８は中間転写ベルト４１に従動する方向（図１中、時計回り）に中間転写ベルト４１と等しい周速で回転しており、転写バイアス発生部１１５から２次転写バイアス（例えば定電流制御で−１００μＡ）が印加されると、中間転写ベルト４１上の１次転写トナー像が記録媒体４に２次転写される。
【００３３】
このように、この実施形態では、ローラ４５、４８が本発明の「２次転写手段」として機能している。また、ローラ４５が中間転写ベルト４１の裏面側で中間転写ベルト４１で当接しながら回転する「裏面側ローラ」に相当する一方、ローラ４８が中間転写ベルト４１の表面側で記録媒体４と当接しながら回転して記録媒体４を搬送する「表面側ローラ」に相当している。そして、付勢部材５０により表面側ローラ４８を裏面側ローラ４５に付勢することによって、２次転写位置４９で表面側ローラ４８と裏面側ローラ４５とが中間転写ベルト４１および記録媒体４を相互に加圧接触させている。また、ここでは、表面側ローラ４８および裏面側ローラ４５の各々について、その単位面積当たりの熱容量が中間転写ベルト４１の単位面積当たりの熱容量よりも大きくなるように構成している。さらに、裏面側ローラ４５の単位面積当たりの熱容量が表面側ローラ４８の単位面積当たりの熱容量よりも大きくなるように構成している。なお、このように本実施形態では各ローラ４５、４８の熱容量について特段の配慮を図っているが、その理由および作用効果については後で詳述する。
【００３４】
また、中間転写ベルト４１の周回方向４７における２次転写位置４９の上流側では、中間転写ベルト４１の表面側に加熱ランプなどのラジアントヒータが加熱ヒータ６１として配置されており、ヒータ制御部１１６から加熱ヒータ６１に給電されると、加熱ヒータ６１が作動して中間転写ベルト４１上の１次転写トナー像を非接触加熱する。このように、本実施形態では、加熱ヒータ６１が本発明の「加熱手段」として機能しており、２次転写前に中間転写ベルト４１上の１次転写トナー像の温度をトナー粒子の融点以上に加熱することで該トナー粒子を溶融させている。なお、このように「加熱手段」として加熱ヒータ６１を採用可能な点については、後の実施形態においても同様である。
【００３５】
そして、こうして加熱された１次転写トナー像は２次転写位置４９に搬送され、記録媒体４に２次転写されると同時に定着される。その後、こうしてトナー像が２次転写定着された記録媒体４は、所定の転写紙搬送経路５（図１中、一点鎖線）に沿って搬送され、装置本体２の上部に設けられた排出トレイに排出される。
【００３６】
なお、図１中の符号５１は、２次転写後における中間転写ベルト４１上の残留現像液を除去するクリーニング部であり、また符号５２は反射型光センサからなるパッチセンサであり、感光体１１上に形成されたパッチ画像の濃度を検出する。また、図２において、主制御部１００は、インターフェース１０２を介して外部装置から与えられた画像信号を記憶するための画像メモリ１０３を備えている。また、ＣＰＵ１０１は外部装置から画像信号を含む印字指令信号をインターフェース１０２を介して受信すると、エンジン部１の動作指示に適した形式のジョブデータに変換し、エンジン制御部１１０に送出する。エンジン制御部１１０のメモリ１１７は、予め設定された固定データを含むＣＰＵ１１３の制御プログラムを記憶するＲＯＭや、エンジン部１の制御データやＣＰＵ１１３による演算結果などを一時的に記憶するＲＡＭなどからなる。
【００３７】
次に、上記のように構成された画像形成装置の動作について説明する。この画像形成装置では、外部装置から印字指令信号が入力されると、主制御部１００が印字指令信号に基づきエンジン部１の動作指示に適した形式のジョブデータを作成し、エンジン制御部１１０に送出する。一方、このジョブデータを受け取ったエンジン制御部１１０では、ジョブデータに基づき記録媒体４に印字指令信号に対応する静電潜像を感光体１１に形成する。そして、この静電潜像を現像ユニット３０により現像してトナー像を形成した後、このトナー像を１次転写位置４２で中間転写ベルト４１の表面に１次転写して１次転写トナー像を得る。
【００３８】
この１次転写トナー像は中間転写ベルト４１の走行により２次転写位置４９に搬送されるが、この２次転写位置４９に達する前に加熱ヒータ６１によりトナー粒子の融点以上に加熱されて溶融する。このとき、１次転写トナー像の加熱とともに中間転写ベルト４１も加熱されてしまう。
【００３９】
こうして加熱された１次転写トナー像は溶融状態のまま２次転写位置４９に搬送されてくる。また、中間転写ベルト４１の走行動作に同期して給紙カセット３中の記録媒体４が２次転写位置４９に搬送される。そして、中間転写ベルト４１および記録媒体４が裏面側ローラ４５および表面側ローラ４８の間でニップされながら通過するとき、中間転写ベルト４１および記録媒体４を相互に加圧接触されて１次転写トナー像が記録媒体４に２次転写されると同時に定着される。
【００４０】
この実施形態では、特に表面側ローラ４８および裏面側ローラ４５の各々の単位面積当たりの熱容量が中間転写ベルト４１の単位面積当たりの熱容量よりも大きくなるように構成している。したがって、２次転写位置４９では上記したようにして溶融状態の１次転写トナー像が記録媒体４に加圧接触されて転写・定着されると同時に、中間転写ベルト４１の熱が表面側ローラ４８および裏面側ローラ４５に伝達されて中間転写ベルト４１の温度が低下する。すなわち、２次転写位置４９では、中間転写ベルト４１を冷却しながら転写・定着処理が実行される。
【００４１】
また、この２次転写位置４９では、記録媒体４が中間転写ベルト４１と加圧接触することで温度上昇して記録媒体４中の水分が極度に低下し、しわやカールなどの不都合が発生する可能性がある。しかしながら、上記のように表面側ローラ４８および裏面側ローラ４５により中間転写ベルト４１からの熱が吸収されて記録媒体４の温度上昇を抑制することができる。そのため、記録媒体４中の水分減少を抑え、しわやカールなどの発生を防止することができる。
【００４２】
こうして１次転写トナー像が転写・定着された記録媒体４は転写紙搬送経路５に沿って搬送され、装置本体２の上部に設けられた排出トレイに排出される。
【００４３】
以上のように、この実施形態によれば、２次転写手段として機能する表面側ローラ４８および裏面側ローラ４５は、単に記録媒体４への１次転写トナー像の２次転写および定着を行うのみではなく、中間転写ベルト４１を冷却するとともに、記録媒体４の温度上昇を抑制しているため、次のような効果が得られる。すなわち、２次転写位置４９で中間転写ベルト４１を冷却しているため、特別な冷却装置を設けることなく、感光体１１への熱影響を防止することができる。また、この実施形態では、中間転写ベルト４１は２次転写位置４９から１次転写位置４２に走行移動するまでの間にクリーニング部５１およびローラ４４と当接して中間転写ベルト４１の熱が奪われるため、この点でも本実施形態にかかる装置は感光体１１への熱影響を抑制する上で有利な構成を有しているといえる。
【００４４】
また、表面側ローラ４８および裏面側ローラ４５により中間転写ベルト４１からの熱を吸収して記録媒体４の温度上昇を抑制しているため、中間転写ベルト４１との接触により記録媒体４の水分が極度に変化するのを抑制することができ、記録媒体４のしわやカールなどの不都合が発生するのを防止することができる。このように、水分変化を抑制する観点すれば、２次転写位置４９での記録媒体４の温度を水の沸点以下に抑制するのが望ましい。つまり、記録媒体４の温度上昇を水の沸点までに抑えることで、記録媒体４のしわやカールなどの発生を効果的に防止することができる。ここで、さらに好ましくはトナー粒子の融点が水の沸点以下のものを用いるのが好ましい。というのも、かかるトナー粒子を用いることで加熱手段たる加熱ヒータ６１により加熱された中間転写ベルト４１の表面温度も水の沸点以下となるため、中間転写ベルト４１と接触した記録媒体４の温度が水の沸点を超えることなく、記録媒体４のしわやカールなどの発生を防止する上で有利だからである。
【００４５】
さらに、この実施形態では、裏面側ローラ４５の単位面積当たりの熱容量が表面側ローラ４８の単位面積当たりの熱容量よりも大きくなるように構成しているので、中間転写ベルト４１からの熱は、記録媒体４を経由して表面側ローラ４８に伝達されるよりも、裏面側ローラ４５に伝達されやすくなっている。このことは記録媒体４の温度上昇を抑制する上で有利に作用する。つまり、記録媒体４のしわやカールなどの不都合の発生をより効果的に防止することができる。
【００４６】
図３は、この発明にかかる画像形成装置の第２実施形態であるプリンタの内部構成を示す図である。この第２実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、カラー画像を形成するためにブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色について感光体ユニット、露光ユニット、現像ユニットを有しているタンデム方式の画像形成装置である点と、中間転写ベルト４１には導電性発熱部材４１１が設けられている点と、加熱手段として交番磁界発生部６２を中間転写ベルト４１の裏面側に設けている点とであり、その他の構成は基本的に第１実施形態と同一である。したがって、ここでは同一構成について同一符号を付して説明を省略する。
【００４７】
この実施形態では、各トナー色に対応して、感光体１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙが設けられ、また現像ユニット３０Ｋ、３０Ｃ、３０Ｍ、３０Ｙが設けられるとともに、１次転写ローラ５３Ｋ、５３Ｃ、５３Ｍ、５３Ｙが設けられている。そして、例えばイエロー色については、主制御部１００からのジョブデータに基づき静電潜像を感光体１１Ｙに形成するとともに、この静電潜像を現像ユニット３０Ｙにより現像してトナー像を形成した後、このトナー像を１次転写位置４２Ｙで中間転写ベルト４１の表面に１次転写して１次転写トナー像を得る。なお、他のトナー色についても全く同様である。
【００４８】
このように構成された画像形成装置では、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色ごとにトナー像を感光体１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙを形成するとともに、それらのトナー像を中間転写ベルト４１の表面上で重ね合わせてフルカラーの１次転写トナー像を形成する。そして、この１次転写トナー像を中間転写ベルト４１の走行により２次転写位置４９に搬送するのであるが、この２次転写位置４９に達する前に、１次転写トナー像は交番磁界発生部６２によりトナー粒子の融点以上に加熱されて溶融する。すなわち、交番磁界発生部６２から発生した交番磁界ＭＦが中間転写ベルト４１に印加されると、導電性発熱部材４１１から熱が発生し、この熱によって１次転写トナー像Ｉ１（図３中の拡大図）のトナー粒子が加熱溶融されるとともに中間転写ベルト４１も加熱されてしまう。
【００４９】
こうして加熱された１次転写トナー像は溶融状態のまま２次転写位置４９に搬送される一方、中間転写ベルト４１の走行動作に同期して給紙カセット３中の記録媒体４が２次転写位置４９に搬送され、上記第１実施形態と同様にして１次転写トナー像が記録媒体４に２次転写されると同時に定着される。
【００５０】
そして、この実施形態においても、第１実施形態と同様に、表面側ローラ４８および裏面側ローラ４５の各々の単位面積当たりの熱容量が中間転写ベルト４１の単位面積当たりの熱容量よりも大きくなるように構成するとともに、裏面側ローラ４５の単位面積当たりの熱容量が表面側ローラ４８の単位面積当たりの熱容量よりも大きくなるように構成している。したがって、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。すなわち、２次転写位置４９で中間転写ベルト４１を冷却しているため、特別な冷却装置を設けることなく、感光体１１への熱影響を防止することができる。また、表面側ローラ４８および裏面側ローラ４５により中間転写ベルト４１からの熱を吸収して記録媒体４の温度上昇を抑制しているため、中間転写ベルト４１との接触により記録媒体４の水分が極度に変化するのを抑制することができ、記録媒体４のしわやカールなどの不都合が発生するのを防止することができる。
【００５１】
また、この第２実施形態では、加熱手段たる交番磁界発生部６２を中間転写ベルト４１の裏面側、つまり周回走行する中間転写ベルト４１の内側に配置しているが、中間転写ベルト４１の表面側に配置してもよい。ただし、装置の小型化を図る上では、交番磁界発生部６２を中間転写ベルト４１の裏面側に配置する方が有利となる。なお、本発明の「加熱手段」として交番磁界発生部６２を採用可能な点については、他の実施形態においても同様である。
【００５２】
図４は、この発明にかかる画像形成装置の第３実施形態であるプリンタの内部構成を示す図である。この第３実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、カラー画像を形成するためにブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色について現像ユニットを有している点と、加熱手段として内部にハロゲンランプなどの加熱ランプ６３１を内蔵するローラーヒータ６３を採用している点とであり、その他の構成は基本的に第１実施形態と同一である。したがって、ここでは同一構成について同一符号を付して説明を省略する。
【００５３】
この実施形態では、各トナー色に対応して現像ユニット３０Ｋ、３０Ｃ、３０Ｍ、３０Ｙが設けられている。これらの現像ユニット３０Ｋ、３０Ｃ、３０Ｍ、３０Ｙはそれぞれ独立して感光体１１に対して離当接可能となっている。そして、例えばイエロー色については、主制御部１００からのジョブデータに基づきイエロー色に対応する静電潜像を感光体１１に形成するとともに、現像ユニット３０Ｙが選択的に感光体１１に当接して静電潜像を現像してトナー像を形成した後、このトナー像を１次転写位置４９で中間転写ベルト４１の表面に１次転写して１次転写トナー像を得る。なお、他のトナー色についても全く同様である。
【００５４】
このように構成された画像形成装置では、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色ごとにトナー像を形成するとともに、それらのトナー像を中間転写ベルト４１の表面上で重ね合わせてフルカラーの１次転写トナー像を形成する。そして、４色のトナー像が重ね合わされた段階で１次転写トナー像が２次転写位置４９に達する前にローラーヒータ６３によりトナー粒子の融点以上に加熱されて溶融する。すなわち、この段階で加熱ランプ６３１が点灯されてローラーヒータ６３を昇温する。そして、このローラーヒータ６３が中間転写ベルト４１の裏面側で中間転写ベルト４１の裏面に当接しながら回転して中間転写ベルト４１を加熱する。これによって、１次転写トナー像のトナー粒子が加熱溶融される。
【００５５】
こうして加熱された１次転写トナー像は溶融状態のまま２次転写位置４９に搬送される一方、中間転写ベルト４１の走行動作に同期して給紙カセット３中の記録媒体４が２次転写位置４９に搬送され、上記第１実施形態と同様にして１次転写トナー像が記録媒体４に２次転写されると同時に定着される。
【００５６】
そして、この実施形態においても、第１実施形態と同様に、表面側ローラ４８および裏面側ローラ４５の各々の単位面積当たりの熱容量が中間転写ベルト４１の単位面積当たりの熱容量よりも大きくなるように構成するとともに、裏面側ローラ４５の単位面積当たりの熱容量が表面側ローラ４８の単位面積当たりの熱容量よりも大きくなるように構成している。したがって、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。すなわち、２次転写位置４９で中間転写ベルト４１を冷却しているため、特別な冷却装置を設けることなく、感光体１１への熱影響を防止することができる。また、表面側ローラ４８および裏面側ローラ４５により中間転写ベルト４１からの熱を吸収して記録媒体４の温度上昇を抑制しているため、中間転写ベルト４１との接触により記録媒体４の水分が極度に変化するのを抑制することができ、記録媒体４のしわやカールなどの不都合が発生するのを防止することができる。
【００５７】
また、この第３実施形態では、加熱手段たるローラーヒータ６３を中間転写ベルト４１の裏面側、つまり周回走行する中間転写ベルト４１の内側に配置しているので、装置の小型化を図る上で有利となる。また、この実施形態では、接触ヒータとしてローラーヒータ６３を用いているが、他の接触ヒータ、例えば板状ヒータを用いてもよい。このように本発明の「加熱手段」として接触ヒータを採用可能な点については、他の実施形態においても同様である。
【００５８】
図５は、この発明にかかる画像形成装置の第４実施形態であるプリンタの内部構成を示す図である。この第４実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、裏面側ローラ４５に連結されて該ローラ４５の表面温度を調整する温度調整部７をさらに備えている点であり、その他の構成は基本的に第１実施形態と同一である。したがって、ここでは同一構成について同一符号を付して説明を省略する。
【００５９】
この温度調整部７は裏面側ローラ４５の表面温度を検出するとともに、その表面温度が一定となるように裏面側ローラ４５の表面温度を調整する。この裏面側ローラ４５は中間転写ベルト４１からの熱を吸収して温度上昇を招くこととなるため、温度調整部７としてヒートパイプなどを設けるのが望ましい。そして、このように該ローラ４５の表面温度を調整することで常に中間転写ベルト４１を適正に冷却するとともに記録媒体４の温度上昇を抑制することができる。その結果、感光体１１への熱影響の防止や記録媒体４のしわやカールなどの発生防止をより効果的に図ることができる。
【００６０】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では表面側ローラ４８および裏面側ローラ４５の各々について、ローラの単位面積当たりの熱容量が中間転写ベルト４１の単位面積当たりの熱容量よりも大きくなるように構成しているが、両ローラの少なくとも一方のみを上記のように構成した場合にも、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。すなわち、２次転写位置４９で中間転写ベルト４１を冷却しているため、特別な冷却装置を設けることなく、感光体１１への熱影響を防止することができる。また、該ローラが中間転写ベルト４１からの熱を吸収して記録媒体４の温度上昇を抑制しているため、中間転写ベルト４１との接触により記録媒体４の水分が極度に変化するのを抑制することができ、記録媒体４のしわやカールなどの不都合が発生するのを防止することができる。
【００６１】
また、上記実施形態では、本発明の「中間転写媒体」として中間転写ベルト４１を用いているが、中間転写ドラムを用いた画像形成装置に対しても本発明を適用することができる。また、中間転写ドラムを用いた装置、例えば特許文献１に記載の装置に対して本発明を適用することができる。すなわち、この装置では２次転写位置で中間転写ドラムに加圧ローラを接触させることで記録媒体への１次転写トナー像の２次転写・定着を行っている。したがって、加圧ローラの単位面積当たりの熱容量が中間転写ドラムの単位面積当たりの熱容量よりも大きくなるように構成することで、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００６２】
また、上記実施形態では、本発明の「２次転写手段」として表面側ローラ４８および裏面側ローラ４５を用いているが、２次転写手段としては従来より周知の構成のものを採用することができる。例えば、特許文献１では中間転写媒体の表面側に配置された加圧ローラ（本発明の「表面側ローラ」に相当）が本発明の「２次転写手段」として機能する。また、特許文献２に記載の装置では、２次転写位置に定着ロールとベルトニップ装置とを設け、これらが本発明の「２次転写手段」として機能して２次転写および定着処理を実行している。さらに、２次転写手段において、中間転写媒体の走行方向における加熱手段の下流側で、かつ２次転写位置の上流側で、中間転写媒体の裏面側に配置されて中間転写媒体と当接しながら回転する裏面側補助ローラを設ける場合もある。このように２次転写手段として多様な構成が従来より提案されているが、これらの２次転写手段全般に本発明を適用することができる。すなわち、２次転写手段により中間転写媒体を冷却しながら、１次転写トナーを記録媒体に２次転写するとともに定着させるように構成することで、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００６３】
また、上記第４実施形態では、第１実施形態の画像形成装置に本発明の「温度調整手段」たる温度調整部７を適用しているが、この温度調整部７の適用対象はこれに限定されるものではなく、第２実施形態や第３実施形態などにも適用可能であることはいうまでもない。また、裏面側ローラ４８のみを温度調整部７により温度調整しているが、表面側ローラ４８についても温度調整部７により温度調整するようにしてもよい。
【００６４】
また、上記実施形態では、本発明の「転写バイアス印加手段」に相当する転写バイアス発生部１１５から２次転写バイアスを２次転写手段に印加しているが、２次転写バイアスの印加の有無については任意である。
【００６５】
さらに、上記実施形態では、湿式現像方式の画像形成装置に対して本発明を適用しているが、いわゆる乾式現像方式の画像形成装置、特に像担持体上の静電潜像をトナー粒子のみで構成される現像剤により顕像化して像担持体上に前記トナー像を形成する画像形成装置に対しても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる画像形成装置の第１実施形態であるプリンタの内部構成を示す図である。
【図２】図１のプリンタの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】この発明にかかる画像形成装置の第２実施形態であるプリンタの内部構成を示す図である。
【図４】この発明にかかる画像形成装置の第３実施形態であるプリンタの内部構成を示す図である。
【図５】この発明にかかる画像形成装置の第４実施形態であるプリンタの内部構成を示す図である。
【符号の説明】
４…記録媒体、７…温度調整部、１１、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ…感光体（像担持体）、３２…現像液（現像剤）、４１…中間転写ベルト（中間転写媒体）、４５…裏面側ローラ、４７…周回方向、４８…表面側ローラ、６１…加熱ヒータ（加熱手段）、６２…交番磁界発生部（加熱手段）、６３…ローラーヒータ（加熱手段）、１１５…転写バイアス発生部（転写バイアス印加手段）、４１１…導電性発熱部材、６３１…ハロゲンランプ（加熱手段）、ＭＦ…交番磁界
【図１】
2004118100.tif 000003
【図２】
2004118100.tif 000004
【図３】
2004118100.tif 000005
【図４】
2004118100.tif 000006
【図５】
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