(57)【要約】【課題】両面同時転写および定着が可能で、搬送品質および画像品質の向上に好適な定着装置、画像形成装置およびカラー画像形成装置を提供する。【解決手段】定着装置８０において、搬送ベルト８１は、中間転写ベルト６０と２次転写ローラ６４とのニップ部から、定着ローラ８４と２次加圧ローラ８６、１次加熱加圧ローラ８５とのニップ部まで連通し、転写紙２を担持して搬送するように構成されている。また、定着ローラ８４、２次加圧ローラ８６、１次加熱加圧ローラ８５には、搬送ベルト８１を介して転写紙２を定着ローラ８４に所定の圧接力で圧接させる第１の圧接領域２０１と、第１の圧接領域に対して転写紙２の搬送方向上流に設けられ、第１の圧接領域よりも弱い圧接力で搬送ベルト８１を介して転写紙２を定着ローラ８４に圧接させる第２の圧接領域２０２とが形成されている。【選択図】　　　　図２
2004094112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体に形成されたトナー像を第１の転写体に転写して得られた１次転写トナー像を、転写材の表面または第２の転写体の表面に２次転写するとき、前記転写材または第１の転写体に圧接するように加圧する加圧転写手段と、第２の転写体の表面に転写された２次転写トナー像を前記転写材の裏面に３次転写する第３の転写体と、前記転写材の片面または両面に２次転写された転写材を加熱して２次転写トナー像を定着する加熱定着手段と、前記転写材が前記加熱定着手段と圧接するように加圧する加圧定着手段とを備え、
第２の転写体は、第１の転写体と前記加圧転写手段とのニップ部から、前記加熱定着手段と前記加圧定着手段とのニップ部まで連通し、前記転写材を担持して搬送するように構成され、
前記加圧定着手段および前記加熱定着手段には、第２の転写体を介して前記転写材を前記加熱定着手段に所定の圧接力で圧接させる第１の圧接領域と、第１の圧接領域に対して前記転写材の搬送方向上流に設けられ、第１の圧接領域よりも弱い圧接力で第２の転写体を介して前記転写材を前記加熱定着手段に圧接させる第２の圧接領域とが形成されたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記加圧定着手段には、第２の転写体を挟んで前記加熱定着手段に対向し、第１の圧接領域が形成されるように前記加熱定着手段に圧接する第１のローラと、第２の圧接領域が形成されるように前記加熱定着手段に圧接する第２のローラとを備えたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記第２の転写体には無端ベルトを備え、前記加圧定着手段および前記加熱定着手段のニップ部に対して前記無端ベルトを屈曲させるように前記無端ベルトを配設することにより、第１の圧接領域および第２の圧接領域が形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記第１のローラまたは第２のローラのいずれか一方には、加熱手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
感光体に形成されたトナー像を１回または複数回、第１の転写体に１次転写する転写手段と、前記転写手段により前記トナー像を第１の転写体に転写して得られた１次転写トナー像を、転写材の表面または第２の転写体の表面に２次転写するとき、前記転写材または第１の転写体に圧接するように加圧する加圧転写手段と、第２の転写体の表面に転写された２次転写トナー像を前記転写材の裏面に３次転写する第３の転写体と、前記転写材の片面または両面に２次転写された転写材を加熱して２次転写トナー像を定着する加熱定着手段と、前記転写材が前記加熱定着手段と圧接するように加圧する加圧定着手段とを備え、
第２の転写体は、第１の転写体と前記加圧転写手段とのニップ部から、前記加熱定着手段と前記加圧定着手段とのニップ部まで連通し、前記転写材を担持して搬送するように構成され、
前記加圧定着手段および前記加熱定着手段には、第２の転写体を介して前記転写材を前記加熱定着手段に所定の圧接力で圧接させる第１の圧接領域と、第１の圧接領域に対して前記転写材の搬送方向上流に設けられ、第１の圧接領域よりも弱い圧接力で第２の転写体を介して前記転写材を前記加熱定着手段に圧接させる第２の圧接領域とが形成されたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記加圧定着手段には、第２の転写体を挟んで前記加熱定着手段に対向し、第１の圧接領域が形成されるように前記加熱定着手段に圧接する第１のローラと、第２の圧接領域が形成されるように前記加熱定着手段に圧接する第２のローラとを備えたことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記第２の転写体には無端ベルトを備え、前記加圧定着手段および前記加熱定着手段のニップ部に対して前記無端ベルトを屈曲させるように前記無端ベルトを配設することにより、第１の圧接領域および第２の圧接領域が形成されたことを特徴とする請求項５または６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記第１のローラまたは第２のローラのいずれか一方には、加熱手段を備えたことを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
異なる４色のトナーにより感光体にカラートナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像形成手段により前記感光体に形成されたカラートナー像を１回または複数回、第１の転写体に１次転写する転写手段と、前記転写手段により前記カラートナー像を第１の転写体に転写して得られた１次転写トナー像を、転写材の表面または第２の転写体の表面に２次転写するとき、前記転写材または第１の転写体に圧接するように加圧する加圧転写手段と、第２の転写体の表面に転写された２次転写トナー像を前記転写材の裏面に３次転写する第３の転写体と、前記転写材の片面または両面に２次転写された転写材を加熱して２次転写トナー像を定着する加熱定着手段と、前記転写材が前記加熱定着手段と圧接するように加圧する加圧定着手段とを備え、
第２の転写体は、第１の転写体と前記加圧転写手段とのニップ部から、前記加熱定着手段と前記加圧定着手段とのニップ部まで連通し、前記転写材を担持して搬送するように構成され、
前記加圧定着手段および前記加熱定着手段には、第２の転写体を介して前記転写材を前記加熱定着手段に所定の圧接力で圧接させる第１の圧接領域と、第１の圧接領域に対して前記転写材の搬送方向上流に設けられ、第１の圧接領域よりも弱い圧接力で第２の転写体を介して前記転写材を前記加熱定着手段に圧接させる第２の圧接領域とが形成されたことを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項１０】
前記加圧定着手段には、第２の転写体を挟んで前記加熱定着手段に対向し、第１の圧接領域が形成されるように前記加熱定着手段に圧接する第１のローラと、第２の圧接領域が形成されるように前記加熱定着手段に圧接する第２のローラとを備えたことを特徴とする請求項９に記載のカラー画像形成装置。
【請求項１１】
前記第２の転写体には無端ベルトを備え、前記加圧定着手段および前記加熱定着手段のニップ部に対して前記無端ベルトを屈曲させるように前記無端ベルトを配設することにより、第１の圧接領域および第２の圧接領域が形成されたことを特徴とする請求項９または１０に記載のカラー画像形成装置。
【請求項１２】
前記第１のローラまたは第２のローラのいずれか一方には、加熱手段を備えたことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載のカラー画像形成装置。
【請求項１３】
前記加圧定着手段および前記加熱定着手段のニップ部よりも前記転写材の搬送方向下流で、前記無端ベルトを冷却する冷却手段と、前記冷却手段よりも前記転写材の搬送方向下流で、前記転写材を前記無端ベルトから分離する分離手段とを備えたことを特徴とする請求項１１または１２に記載のカラー画像形成装置。
【請求項１４】
前記第１の転写体には無端ベルトを備え、第２の転写体に備えられた無端ベルトの周長は、最大画像形成サイズより長く、かつ第１の転写体に備えられた無端ベルトの周長と同一または１／ｎ（ｎ：整数）の長さに設定されたことを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか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、感光体に形成されたトナー画像を転写紙などの転写材に転写し、転写トナー像を定着する定着装置、画像形成装置およびカラー画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の画像形成装置では、転写紙の表裏に画像形成する場合に、まず転写紙の片面に画像形成して定着した後、転写紙を反転させてもう一方の面に画像形成して定着することにより、転写紙の両面に画像を形成していた。
【０００３】
しかしながら、前述したようにして両面プリントを行った場合、転写紙は２度、定着部を通過するときに加熱加圧されるために、「転写紙に皺、折れ、カールなどが発生する。」、「画像品質が表面と裏面で異なる。」、「画像こすれ、ニジミなどの画像品質上のトラブルが発生する。」という問題があった。また、転写紙の搬送路が長く、かつ経路が複雑となるので、「転写紙ジャムなどの搬送品質トラブルが発生する。」、「両面画像形成時にはプリント時間が長くなる。」、「装置構成や制御が複雑で装置が大型化する。」という問題があった。
【０００４】
そこで、前述した問題に対処するために、感光体ドラムに形成されたトナー像を１次転写するための第１の転写体（中間転写ベルト）と、第１の転写体に転写された１次転写トナー像を２次転写するための第２の転写体（中間転写体）とを設け、第２の転写体は、第１の転写体と１次転写ローラとのニップ部から、定着部のローラ対のニップ部まで連通し、トナー像が転写された転写紙を静電的に吸着した状態で担持して搬送する画像形成装置が提案されている（特開２００２−２０２６３８号公報）。ここでは、中間転写ベルトにトナー像を１次転写した後、中間転写ベルト上で１次転写トナー像の帯電極性を反転させることにより、１次転写トナー像および中間転写体に形成された２次転写トナー像を転写紙の両面に同時に転写し、さらに定着部に導いて定着させている。
【０００５】
さらに、この種の定着装置に関するものとしては、特開２００２−６２７０１号公報、特開２００２−６２７４４号公報、特開２００２−１７４９２８号公報、特開２００２−１８２５０７号公報、特開２００２−２０２６３９号公報、特開２００２−２１４９７４号公報がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開２００２−２０２６３８号公報に記載された従来の画像形成装置では、定着部において転写紙を加熱加圧するローラ対のニップに対し、転写紙を担持している中間転写体を略直線経路で導入していたために、両面転写された転写紙先端が前記ニップに直接突き当たることになる（図１４などに記載）。前記従来の画像形成装置では、両面同時転写および定着が可能となったが、例えば、想定された紙厚よりも薄い転写紙を用いた場合の搬送品質および画像品質などについては、さらに性能を向上させる余地がある。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、両面同時転写および定着が可能で、搬送品質および画像品質の向上に好適な定着装置、画像形成装置およびカラー画像形成装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る本発明の定着装置は、感光体に形成されたトナー像を第１の転写体に転写して得られた１次転写トナー像を、転写材の表面または第２の転写体の表面に２次転写するとき、前記転写材または第１の転写体に圧接するように加圧する加圧転写手段と、第２の転写体の表面に転写された２次転写トナー像を前記転写材の裏面に３次転写する第３の転写体と、前記転写材の片面または両面に２次転写された転写材を加熱して２次転写トナー像を定着する加熱定着手段と、前記転写材が前記加熱定着手段と圧接するように加圧する加圧定着手段とを備え、第２の転写体は、第１の転写体と前記加圧転写手段とのニップ部から、前記加熱定着手段と前記加圧定着手段とのニップ部まで連通し、前記転写材を担持して搬送するように構成され、前記加圧定着手段および前記加熱定着手段には、第２の転写体を介して前記転写材を前記加熱定着手段に所定の圧接力で圧接させる第１の圧接領域と、第１の圧接領域に対して前記転写材の搬送方向上流に設けられ、第１の圧接領域よりも弱い圧接力で第２の転写体を介して前記転写材を前記加熱定着手段に圧接させる第２の圧接領域とが形成された構成を有している。
この構成により、定着装置において、転写紙などの転写材を担持している第２の転写体は、まず、第２の圧接領域により弱い圧接力で圧接され、次いで、第１の圧接領域により強い圧接力（所定の圧接力）で圧接されるので、特に加熱定着手段と加圧定着手段とのニップ部に進入するまでの圧接力を変化させることができる。この圧接力の漸増により、第２の転写体に担持されている転写紙が前記ニップ部に進入するときの衝撃が緩和されるので、所定の紙厚よりも薄い転写紙を用いる場合など、衝撃によって転写紙先端に皺ができて定着ジャムが発生し、あるいは特に両面画像形成時、摩擦による転写トナーの飛びで画像品質が低下することを防止できる。また、薄紙を含む各種の転写紙に対応してペーパーフリー化を実現できることとなる。
【０００９】
請求項２に係る本発明の定着装置は、請求項１において、前記加圧定着手段には、第２の転写体を挟んで前記加熱定着手段に対向し、第１の圧接領域が形成されるように前記加熱定着手段に圧接する第１のローラと、第２の圧接領域が形成されるように前記加熱定着手段に圧接する第２のローラとを備えた構成を有している。
この構成により、定着装置において、転写紙などの転写材を担持している第２の転写体は、まず第２のローラ、次いで第１のローラを経由することにより、加熱定着手段と加圧定着手段とのニップ部に対して非直線的に進入するので、特に直線的に進入して付き当たる場合に比べ、進入時の衝撃が緩和される。したがって、前述したように進入時の衝撃で定着ジャムが発生し、あるいは特に両面画像形成時の画像品質が低下することを防止できる。
【００１０】
請求項３に係る本発明の定着装置は、請求項１または２において、第２の転写体には無端ベルトを備え、前記加圧定着手段および前記加熱定着手段のニップ部に対して前記無端ベルトを屈曲させるように前記無端ベルトを配設することにより、第１の圧接領域および第２の圧接領域が形成された構成を有している。
この構成により、定着装置において、加圧定着手段および加熱定着手段のニップ部に対して無端ベルト（第２の転写体に含まれる）が屈曲しているので、特に無端ベルトに担持された転写材が、前記ニップ部に対して直線的に進入して付き当たる場合に比べ、進入時の衝撃が緩和される。したがって、前述したように進入時の衝撃で定着ジャムが発生し、あるいは特に両面画像形成時の画像品質が低下することを防止できる。
【００１１】
請求項４に係る本発明の定着装置は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、第１のローラまたは第２のローラのいずれか一方には、加熱手段を備えた構成を有している。
この構成により、定着装置において、無端ベルトの表裏を第１のローラまたは第２のローラのいずれか一方と加熱定着手段とで加熱するので、特に両面画像形成がなされた転写材を均一かつ効率的に加熱し、画像品質が低下することを防止できる。
【００１２】
請求項５に係る本発明の画像形成装置は、感光体に形成されたトナー像を１回または複数回、第１の転写体に１次転写する転写手段と、前記転写手段により前記トナー像を第１の転写体に転写して得られた１次転写トナー像を、転写材の表面または第２の転写体の表面に２次転写するとき、前記転写材または第１の転写体に圧接するように加圧する加圧転写手段と、第２の転写体の表面に転写された２次転写トナー像を前記転写材の裏面に３次転写する第３の転写体と、前記転写材の片面または両面に２次転写された転写材を加熱して２次転写トナー像を定着する加熱定着手段と、前記転写材が前記加熱定着手段と圧接するように加圧する加圧定着手段とを備え、第２の転写体は、第１の転写体と前記加圧転写手段とのニップ部から、前記加熱定着手段と前記加圧定着手段とのニップ部まで連通し、前記転写材を担持して搬送するように構成され、前記加圧定着手段および前記加熱定着手段には、第２の転写体を介して前記転写材を前記加熱定着手段に所定の圧接力で圧接させる第１の圧接領域と、第１の圧接領域に対して前記転写材の搬送方向上流に設けられ、第１の圧接領域よりも弱い圧接力で第２の転写体を介して前記転写材を前記加熱定着手段に圧接させる第２の圧接領域とが形成された構成を有している。
この構成により、画像形成装置において、転写紙などの転写材を担持している第２の転写体は、まず、第２の圧接領域により弱い圧接力で圧接され、次いで、第１の圧接領域により強い圧接力（所定の圧接力）で圧接されるので、特に加熱定着手段と加圧定着手段とのニップ部に進入するまでの圧接力を変化させることができる。この圧接力の漸増により、第２の転写体に担持されている転写紙が前記ニップ部に進入するときの衝撃が緩和されるので、前述したように衝撃によって定着ジャムが発生し、あるいは特に両面画像形成時の画像品質が低下することを防止できる。さらに、ペーパーフリー化を実現できる。
【００１３】
請求項６に係る本発明の画像形成装置は、請求項５において、前記加圧定着手段には、第２の転写体を挟んで前記加熱定着手段に対向し、第１の圧接領域が形成されるように前記加熱定着手段に圧接する第１のローラと、第２の圧接領域が形成されるように前記加熱定着手段に圧接する第２のローラとを備えた構成を有している。
この構成により、画像形成装置において、転写紙などの転写材を担持している第２の転写体は、まず第２のローラ、次いで第１のローラを経由することにより、加熱定着手段と加圧定着手段とのニップ部に対して非直線的に進入するので、特に直線的に進入して付き当たる場合に比べ、進入時の衝撃が緩和される。したがって、前述したように進入時の衝撃で定着ジャムが発生し、あるいは特に両面画像形成時の画像品質が低下することを防止できる。
【００１４】
請求項７に係る本発明の画像形成装置は、請求項５または６において、第２の転写体には無端ベルトを備え、前記加圧定着手段および前記加熱定着手段のニップ部に対して前記無端ベルトを屈曲させるように前記無端ベルトを配設することにより、第１の圧接領域および第２の圧接領域が形成された構成を有している。この構成により、画像形成装置において、加圧定着手段および加熱定着手段のニップ部に対して無端ベルト（第２の転写体に含まれる）が屈曲しているので、特に無端ベルトに担持された転写材が、前記ニップ部に対して直線的に進入して付き当たる場合に比べ、進入時の衝撃が緩和される。したがって、前述したように進入時の衝撃で定着ジャムが発生し、あるいは特に両面画像形成時の画像品質が低下することを防止できる。
【００１５】
請求項８に係る本発明の画像形成装置は、請求項５乃至７のいずれかにおいて、第１のローラまたは第２のローラのいずれか一方には、加熱手段を備えた構成を有している。
この構成により、画像形成装置において、無端ベルトの表裏を第１のローラまたは第２のローラのいずれか一方と加熱定着手段とで加熱するので、特に両面画像形成がなされた転写材を均一かつ効率的に加熱し、画像品質が低下することを防止できる。
【００１６】
請求項９に係る本発明のカラー画像形成装置は、異なる４色のトナーにより感光体にカラートナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像形成手段により前記感光体に形成されたカラートナー像を１回または複数回、第１の転写体に１次転写する転写手段と、前記転写手段により前記カラートナー像を第１の転写体に転写して得られた１次転写トナー像を、転写材の表面または第２の転写体の表面に２次転写するとき、前記転写材または第１の転写体に圧接するように加圧する加圧転写手段と、第２の転写体の表面に転写された２次転写トナー像を前記転写材の裏面に３次転写する第３の転写体と、前記転写材の片面または両面に２次転写された転写材を加熱して２次転写トナー像を定着する加熱定着手段と、前記転写材が前記加熱定着手段と圧接するように加圧する加圧定着手段とを備え、第２の転写体は、第１の転写体と前記加圧転写手段とのニップ部から、前記加熱定着手段と前記加圧定着手段とのニップ部まで連通し、前記転写材を担持して搬送するように構成され、前記加圧定着手段および前記加熱定着手段には、第２の転写体を介して前記転写材を前記加熱定着手段に所定の圧接力で圧接させる第１の圧接領域と、第１の圧接領域に対して前記転写材の搬送方向上流に設けられ、第１の圧接領域よりも弱い圧接力で第２の転写体を介して前記転写材を前記加熱定着手段に圧接させる第２の圧接領域とが形成された構成を有している。
この構成により、カラー画像形成装置において、転写紙などの転写材を担持している第２の転写体は、まず、第２の圧接領域により弱い圧接力で圧接され、次いで、第１の圧接領域により強い圧接力（所定の圧接力）で圧接されるので、特に加熱定着手段と加圧定着手段とのニップ部に進入するまでの圧接力を変化させることができる。この圧接力の漸増により、第２の転写体に担持されている転写紙が前記ニップ部に進入するときの衝撃や摩擦が緩和されるので、前述したように衝撃によって定着ジャムが発生し、あるいは特に両面画像形成時の画像品質が低下することを防止できる。さらに、薄紙などにも対応してペーパーフリー化を実現できる。
【００１７】
請求項１０に係る本発明のカラー画像形成装置は、請求項９において、前記加圧定着手段には、第２の転写体を挟んで前記加熱定着手段に対向し、第１の圧接領域が形成されるように前記加熱定着手段に圧接する第１のローラと、第２の圧接領域が形成されるように前記加熱定着手段に圧接する第２のローラとを備えた構成を有している。
この構成により、カラー画像形成装置において、転写紙などの転写材を担持している第２の転写体は、まず第２のローラ、次いで第１のローラを経由することにより、加熱定着手段と加圧定着手段とのニップ部に対して非直線的に進入するので、特に直線的に進入して付き当たる場合に比べ、進入時の衝撃が緩和される。したがって、前述したように進入時の衝撃で定着ジャムが発生し、あるいは特に両面画像形成時の画像品質が低下することを防止できる。
【００１８】
請求項１１に係る本発明のカラー画像形成装置は、請求項９または１０において、第２の転写体には無端ベルトを備え、前記加圧定着手段および前記加熱定着手段のニップ部に対して前記無端ベルトを屈曲させるように前記無端ベルトを配設することにより、第１の圧接領域および第２の圧接領域が形成された構成を有している。
この構成により、カラー画像形成装置において、加圧定着手段および加熱定着手段のニップ部に対して無端ベルト（第２の転写体に含まれる）が屈曲しているので、特に無端ベルトに担持された転写材が、前記ニップ部に対して直線的に進入して付き当たる場合に比べ、進入時の衝撃が緩和される。したがって、前述したように進入時の衝撃で定着ジャムが発生し、あるいは特に両面画像形成時の画像品質が低下することを防止できる。
【００１９】
請求項１２に係る本発明のカラー画像形成装置は、請求項９乃至１１のいずれかにおいて、第１のローラまたは第２のローラのいずれか一方には、加熱手段を備えた構成を有している。
この構成により、カラー画像形成装置において、無端ベルトの表裏を第１のローラまたは第２のローラのいずれか一方と加熱定着手段とで加熱するので、特に両面画像形成がなされた転写材を均一かつ効率的に加熱し、画像品質が低下することを防止できる。
【００２０】
請求項１３に係る本発明のカラー画像形成装置は、請求項１１または１２において、前記加圧定着手段および前記加熱定着手段のニップ部よりも前記転写材の搬送方向下流で、前記無端ベルトを冷却する冷却手段と、前記冷却手段よりも前記転写材の搬送方向下流で、前記転写材を前記無端ベルトから分離する分離手段とを備えた構成を有している。
この構成により、カラー画像形成装置において、カラートナー像定着後に転写材を冷却してから分離するので、特に定着時の熱と圧力で流動化したトナーの移動現象による画像損傷を防止すると共に、装置全体の温度過昇を防止することができる。また、定着後の分離性能を向上させることができる。
【００２１】
請求項１４に係る本発明のカラー画像形成装置は、請求項１１乃至１３のいずれかにおいて、第１の転写体には無端ベルトを備え、第２の転写体に備えられた無端ベルトの周長は、最大画像形成サイズより長く、かつ第１の転写体に備えられた無端ベルトの周長と同一または１／ｎ（ｎ：整数）の長さに設定された構成を有している。
この構成により、カラー画像形成装置において、特にカラー両面同時転写および定着を行うとき、第１の転写体に備えられた無端ベルトの位置と、第２の転写体に備えられた無端ベルトとの位置ずれが生じ難くなるので、第２の転写体に担持された転写材における画像の位置ずれを抑制し、画像品質の低下を防止できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るカラー画像形成装置（画像形成装置に含まれる）の全体構成を示し、図２〜図４は、前記カラー画像形成装置に具備された定着装置を示す。ここでは、カラー電子写真方式（４連タンデム方式）のカラー画像形成装置を示す。
【００２３】
カラー画像形成装置１において、複数の感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック作像用の感光体ドラムであり、静電潜像およびトナー像が形成されるものである。露光装置（ここでは、レーザ書き込み装置）１０は、公知の書き込み光学装置であり、帯電された複数の感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋをそれぞれ露光して前記感光体ドラムに静電潜像を形成するものである。帯電装置４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｂｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック帯電用の帯電装置であり、複数の感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋをそれぞれ帯電するものである。現像装置３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｂｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック現像用の現像装置であって、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋに形成された静電潜像をそれぞれトナー像として可視像化するものである。クリーニング装置５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック除電用のクリーニング装置である。１次転写ローラ７５Ｙ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｂｋは、１次転写装置を構成しており、転写電圧が印加されることで、複数の感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋ上に形成されているトナー像を中間転写ベルト６０にそれぞれ１次転写し、１次転写トナー像を形成するものである。
【００２４】
中間転写ベルト６０は、中間転写ベルト駆動ローラ６２を含む複数のローラに巻き架けられて回転駆動される無端ベルトであり、水平方向（図中、左右方向）における二つの端部の一方の端部（中間転写ベルト駆動ローラ６２に接触する部分）に対向して、２次転写ローラ６４が搬送ベルト８１を介して配置されている。また、中間転写ベルト駆動ローラ６２は、中間転写ベルト６０に対して２次転写用のバイアス電圧を印加するように構成されている。また、中間転写ベルト６０は、外周面の下側、すなわち転写面がほぼ水平な平坦面となるように配置され、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋは、中間転写ベルト６０の下側の平坦面に対向し、かつ、この平坦面の移動方向に沿って配列され、給紙搬送装置１１０は中間転写ベルト６０よりも下方に、定着装置８０は中間転写ベルト６０よりも上方にそれぞれ配置されている。なお、図２〜図４では、中間転写ベルト６０と搬送ベルト８１とのニップ部は、２次転写部６５として示されている。この２次転写部６５により、中間転写ベルト６０に形成された１次転写トナー像が転写紙２または搬送ベルト８１上に２次転写されるようになっている。また、給紙搬送装置１１０から繰り出された転写紙２は、略垂直に転写紙搬送経路を通って２次転写部６５へ搬送され、次いで２次転写部６５の略真上に位置する定着装置８０へと搬送される。ここで、中間転写ベルト６０は、従来より、樹脂製の単層のもの、被覆層及び芯体層の２層構成のもの（特開平１０−１９８１８２号公報などに記載されている。）、被覆層、弾性層及び芯体層の３層構成のもの（特開２００１−３１２１５９号公報などに記載されている。）などが適宜選択および使用されている。中間転写ベルトクリーニング装置７０は、中間転写ベルト６０に１次転写されたトナーを除去するものである。
【００２５】
定着装置８０は、トナー像が片面または両面に転写された転写紙２を加圧および加熱し、片面または両面にトナー像を転写紙２に定着させるものであり、ここでは、メンテナンスが容易なようにユニット化されている。また、定着装置８０には、定着ヒータ８３が内蔵されていて２次または３次転写後の転写紙２を加熱する定着ローラ８４と、中間転写ベルト６０の水平方向における二つの端部のうちの一方の端部に対向して配置され、搬送ベルト８１を介して転写紙２を中間転写ベルト６０に押し付けるとともに、搬送ベルト８１を介して転写紙２にバイアス電圧を印加する２次転写ローラ６４と、搬送ベルト８１に所定の張りを与えるとともに、搬送ベルト８１の残留電荷を除去するためにアースされているテンションローラ８９と、定着ローラ８４と対向配置された１次加圧ローラ８５と、この１次加圧ローラ８５の排紙方向下流で定着ローラ８４と対向配置され、搬送ベルト８１を介して転写紙２にバイアス電圧を印加する２次加熱加圧ローラ８６と、定着ニップ部８２の上方に配設されたベルト支持ローラ９０と、コロナ帯電器９１、９３とそれぞれ対向配置された対向電極９２、９４と、前述したローラ６４、８５、８６、８９、９０に巻き架けられた搬送ベルト８１とが含まれる。
【００２６】
２次転写部６５は、中間転写ベルト駆動ローラ６２に巻き架けられた中間転写ベルト６０と、２次転写ローラ６４に巻き架けられた搬送ベルト８１とのニップ部である。３次転写部９６には、対向電極９４とコロナ帯電器９３とが含まれる。定着ニップ部８２は、定着ヒータ８３が内蔵されている定着ローラ８４と、１次加圧ローラ８５と２次加熱加圧ローラ８６の外面間に巻装された搬送ベルト８１により構成される。特に、定着ニップ部８２において、定着ローラ８４、１次加圧ローラ８５および２次加熱加圧ローラ８６の外周面には、搬送ベルト８１を介して転写紙２を定着ローラ８４に第１の圧接力で圧接するための第１の圧接領域２０１と、第１の圧接領域２０１に対して転写搬送方向上流にあって、第１の圧接力２０１よりも弱い第２の圧接力で搬送ベルト８１を介して転写紙２を定着ローラ８４に圧接するための第２の圧接領域２０２とが形成されている。このような第１の圧接領域２０１と第２の圧接領域２０２とは、定着ローラ８４と対向配置された１次加圧ローラ８５、２次加熱加圧ローラ８６の配置と、テンションローラ８９による搬送ベルト８１の張りとによって形成されている。
【００２７】
ここでは、定着ローラ８４は、円筒状芯金に耐熱性樹脂層が被覆されたもの、または円筒状芯金に耐熱性弾性体層が形成され、さらにその表面に耐熱性樹脂層が被覆されたものからなる。この構成により、転写紙２の搬送品質が向上して定着ジャムや皺の発生が低減し、定着動作を安定させることとなる。
【００２８】
また、搬送ベルト８１は、従来より定着用加圧ベルトなどとして使用されている耐熱温度１６０℃以上の耐熱製樹脂（ポリイミドなど）の単層のもの、耐熱製樹脂（ポリイミドなど）の表面に被覆層（テフロン（登録商標）層など）をもつ２層構成のもの、被覆層、弾性層及び芯体層の３層構成のものなどを用いることができる。さらに、特許３２６４５９３号公報、特開２００１−３３７５４５号公報に開示された技術を適用してもよい。特許３２６４５９３号公報に開示された技術では、表面固有抵抗率が１×１０７乃至１×１０１２Ωであって、体積固有抵抗率が１×１０８Ω乃至１×１０１４Ωであり、かつ体積固有抵抗率が表面固有抵抗率よりも大きい樹脂材料を用いている。特開２００１−３３７５４５号公報に開示された技術では、基層をステンレスやニッケルのシートとし、この上に体積固有抵抗率が１×１０８乃至１×１０１１Ωの芳香族ポリイミド樹脂層を設け、この上に離型層として金属アルコキシドとポリジメチルシクロヘキサンとをコーティングしたものを用いている。これらのものを目的に応じ、例えば、所定の定着加熱方式（電磁誘導加熱方式を含む）で搬送ベルト８１を加熱する場合には、搬送ベルト８１の基層としてステンレスやニッケルの金属材料を用いるベルト冷却方式を採用するなど、適宜選択して使用できる。この構成により、必要十分な耐熱性を有するベルト体であることからニップ時間を確保するとともに、２次、３次転写時および定着時の搬送品質が向上して搬送ジャムや皺の発生が低減し、２次、３次転写および定着動作が安定することとなる。
【００２９】
また、２次転写ローラ６４としては、周知のステンレススチール（ＳＵＳ）等の金属製芯金上に、導電性材料によって抵抗値が１０６Ω乃至１０１０Ω程度に調整されたウレタン等の弾性体が被覆されたもの、ゴム硬度を有したもの（特開平１０−２４００２７号公報などに記載されている。）、金属製のものなどを適宜、選択および使用することが可能である。
【００３０】
搬送ベルトクリーニング装置９５は、表層にフッ素系樹脂がコートされた金属ローラ（クリーニングローラ）と、搬送ベルト８１上の残留トナーを掻き落とすためのブレードとを有し、クリーニングローラを搬送ベルト８１に押し当てて残留トナーを粘着力で剥ぎ取り、さらにブレードで掻き落とすように構成されている。この構成により、搬送ベルト８１を損傷しないで残留トナーなどをクリーニングすることができる。また、この他に、特開２００２−１３２０５６号公報などに開示されている方法を用いてもよい。この方法は、クリーニングローラの表層材料を、使用するトナー中の樹脂と同系の樹脂とし、これを加熱して粘着性をさらに高めるものである。
【００３１】
用紙排出装置１５０は、定着後の転写紙２を排出して排紙トレイに保持するものである。トナー容器１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｂｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー（いわゆる低融点トナーを含む）を収容する容器である。給紙搬送装置１１０は、中間転写ベルト６０、レーザ書き込み装置１０などの下方に配置され、給紙カセットに収容されている転写紙２を取り出してレジストローラ装置１２０へ搬送するものである。レジストローラ装置１２０は、給紙搬送装置１１０により搬送されてきた転写紙２を転写直前に位置決めするものである。
【００３２】
なお、本実施形態では、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋの直径と中間転写ベルト駆動ローラ（兼バイアス転写ローラ）６２の直径とが同一か、または整数倍となるように設定している。また、前記感光体ドラムの中間転写ベルト６０に対する設置間隔は、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋ間で同一で、かつ前記ドラム感光体の外周長と同一となるように設定し、中間転写ベルト６０の周長は、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋの外周長の整数倍となるように設定している。このように設定するのは、前記感光体ドラムの直径と前記感光体ドラムの中間転写ベルト６０への設置間隔、中間転写ベルト６０の周長、中間転写ベルト駆動ローラ（兼バイアス転写ローラ）６２の直径は、カラー画像の位置ずれ（色ずれ）発生に大きく影響するためである。すなわち、これらの各ユニットを上述した寸法位置に設置することにより、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋや中間転写ベルト駆動ローラ６２の偏芯などが生じても、それぞれの感光体ドラムおよび中間転写ベルト駆動ローラ６２の１回転中に生じる位置ずれは変化しないので、中間転写ベルト６０上では各色間の搬送方向での画像位置のずれが発生しない。
【００３３】
ここで、前述したカラー画像形成装置１のシステム制御部を説明する。このシステム制御部には、ＣＰＵ、ＲＡＭ／ＲＯＭなどのメモリ、入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）などを備えている。また、前記システム制御部には、画像形成モードを選択および入力するためのモード選択ボタンを有する操作部、駆動モータなどの駆動部、各種センサなどの検知部などが接続されている。また、前記画像形成モードには、表面単色モード、裏面単色モード、表面多色モード、裏面多色モード、両面単色モード、両面多色モード、片面単色他面多色モードが含まれ、前記選択ボタンの操作で前述した複数のモードのいずれかを選択し、組み合わせて画像形成モードを設定できるようになっている。この構成により、システム制御部は、前記操作部により入力および設定された画像形成モードで、前記検知部の検知情報により前記駆動部を制御し、転写紙２の片面および両面に対する画像形成工程（転写工程、定着工程を含む）を実行するものである。
【００３４】
次に、図２を用い、本実施形態の転写、定着動作（転写紙２の片面に画像形成する場合）を説明する。
まず、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋ上にトナー像が形成されるとき、中間転写ベルト６０は、各感光体ドラムに接触しながら矢印　方向に回転している。このような中間転写ベルト６０を挟んで、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋのそれぞれに対向する位置に配置された１次転写ローラ７５Ｙ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｂｋに対し、転写電圧が印加されて、前記感光体ドラム上のトナー像が中間転写ベルト６０の外周面に順次重ね合わせ状態で１次転写される。この１次転写が行われる位置が１次転写位置である。中間転写ベルト６０に転写されずに各感光体上に残留付着したトナーは、クリーニング装置５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂｋによってそれぞれ除去される。
【００３５】
一方で、給紙装置１１０の給紙カセットに収容された最上位の転写紙２が繰り出され、あるいは手差し給紙装置１３０にて転写紙２が繰り出される。こうして繰り出された転写紙２は、上方に向けて搬送され、レジストローラ装置（レジストローラ対）１２０によって所定のタイミングをとられ、中間転写ベルト６０の一方の端部と搬送ベルト８１を介した２次転写ローラ６４とで形成された、２次転写部６５に送り込まれ、ここを通過する。このとき、中間転写ベルト駆動ローラ６１および２次転写ローラ６４には転写電圧（バイアス電圧）が印加されており、これによって中間転写ベルト６０上に１次転写された重ね合わせトナー像、すなわち中間転写ベルト６０上に順次形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像が転写紙２に一括して２次転写される。この２次転写が行われる位置が２次転写位置である。ここで、中間転写ベルト６０上のトナー像の極性は通常、マイナス極性であるので、転写紙２の裏面がプラス極性となるよう、２次転写ローラ６４の転写電圧の極性としてはプラス極性が印加される。また、２次転写ローラ６４の転写電圧は、各種の画像形成モード（前述した単色、多色、片面、両面に対するフルカラーまたはモノカラーの区別、転写紙の紙種などを含む）に対応して最適な転写が得られるように切り換えられる。また、トナー像の転写効率を向上させるために、中間転写ベルト６０の裏面をアースせずに、マイナス極性のバイアス電圧を印加してもよい。２次転写部６５を通過した時点では、転写紙２は搬送ベルト８１に静電的に密着することになる。なお、給紙搬送装置１１０または手差し給紙装置１３０から送り出された転写紙２は、ほぼ垂直な転写材搬送経路を通って、２次転写部６５の２次転写ニップ位置へ搬送される。
【００３６】
次いで、２次転写部６５を通過した中間転写ベルト６０は、さらに中間転写ベルト６０の他方の端部に対向して設けられた中間転写ベルトクリーニング装置７０によって、中間転写ベルト表面に残留する転写残トナーを除去される。ここで、中間転写ベルト６０の材料によっては、中間転写ベルト用の除電装置（図示せず）により中間転写ベルト６０の除電が行われる。
【００３７】
次いで、２次転写された転写紙２は、搬送ベルト８１に静電的に密着した状態で、２次転写位置のほぼ直上に位置する定着装置８０の定着ニップ部８２、すなわち定着ニップ位置へ向けて搬送される。次いで、定着ニップ部８２通過中に転写紙上のトナー像は加熱、加圧され転写紙に定着される。ここで、前述したように定着ニップ部８２には、第１の圧接領域２０１と第２の圧接領域２０２とが形成されているために、搬送ベルト８１は２次加熱加圧ローラ８６と定着ローラ８４とのニップ部に屈曲した経路で進入し、搬送ベルト８１に担持された転写紙２が前記ニップ部に進入するときの衝撃および摩擦が軽減される。したがって、転写紙２の先端が変形して搬送品質が低下し、あるいは転写紙２の先端が摩擦されて一部画像が形成されず、画像品質が低下することを回避できる。また、２次加熱加圧ローラ８６には、搬送ベルト８１を介してマイナス極性のバイアス電圧が印可されている。これにより、転写紙２および搬送ベルト８１は除電される。さらに、定着後の転写紙２は、２次加熱加圧ローラ８６に外装された搬送ベルト８１より分離され、用紙排出装置１５０にて機外に排出される。なお、上述した転写、定着動作においては、テンションローラ８９により搬送ベルト８１の張りは一定に保たれ、またテンションローラ８９によるアースで搬送ベルト８１の残留電荷は除去される。
【００３８】
次に、図３、図４を用い、本実施形態の転写、定着動作（転写紙２の両面に画像形成する場合）を説明する。
まず、両面画像の表面にあたる中間転写ベルト６０上に、片面時と同様にして、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックのトナー像が順次形成される。この１次転写トナー像は、２次転写部６５に送られる。中間転写ベルト６０が２次転写部６５を通過するとき、搬送ベルト８１を介して２次転写ローラ６４には転写電圧が印加されており、これによって中間転写ベルト６０上に１次転写されたトナー像が搬送ベルト８１上に一括して２次転写される。ここで、搬送ベルト８１の周長は、最大画像形成サイズより大きく、かつ中間転写ベルト周長の１／２としている。また、２次転写時に、定着ローラ８４と搬送ベルトクリーニング装置９５とは、搬送ベルト８１より離間した位置に待避している。こうして、中間転写ベルト６０上の画像（第１面（表面）にプリントされる画像）は、搬送ベルト８１上に全面画像が転写される。
【００３９】
次いで、第２面（裏面）にプリントされるトナー像を、前記画像と同様に中間転写ベルト６０上に形成する。但し、ここで形成される裏面用のトナー像は、表面用のトナー像の向きとは左右逆転して形成される。また同時に、給紙搬送装置１１０の給紙カセットに収容された最上位の転写紙２が繰り出され、繰り出された転写紙２は、上方に向けて搬送され、レジストローラ対１２０によって所定のタイミングをとられ、２次転写部６５に送り込まれる。ここで、搬送ベルト８１上のトナー像（表面にあたる像）は、両面転写補助部１１３で帯電器９１によりトナーと逆極性に帯電（または除電）される。なお、対向電極９２は、帯電器９１の帯電効果を高めるためのものである。また、転写紙が２次転写部６５を通過するときに、搬送ベルト８１を介して２次転写ローラ６４には転写電圧が印加される。この印加で中間転写ベルト６０上に１次転写されたトナー像（画像面の裏面にあたるトナー像）は、転写紙に一括して２次転写される。中間転写ベルト６０上のトナー像の極性は、通常マイナス極性であるので、転写紙２の裏面がプラス極性となるよう、２次転写ローラ６４の転写電圧の極性はプラス極性とされる。また、２次転写ローラ６４の転写電圧は、各種の画像形成モード（前述した単色、多色、片面、両面の区別、転写紙の紙種など）に対応して最適な転写が得られるように切り換えられる。なお、トナー像の転写効率を向上させるために、中間転写ベルト６０の裏面をアースとせずに、マイナス極性のバイアス電圧を印可するように構成しても良い。転写紙が２次転写部６５を通過した時点では、転写紙は搬送ベルト８１に静電的に密着している。
【００４０】
次いで、転写紙は搬送ベルト８１に密着した状態で３次転写部９６に搬送される。この３次転写部９６において、搬送ベルト８１上の裏面用のトナー像は、帯電器９３にて付与された電荷により静電的に、転写紙に再転写（３次転写）される。この再転写の後、さらに定着ニップ部８２に搬送される。定着ニップ部８２の定着ローラ８４は、転写紙２が２次転写部６５に送り込まれる前に１次加熱加圧ローラ８５に搬送ベルト８１を介して押圧する位置に移動している。前述したように、転写紙２上の表面と裏面とにそれぞれ転写されたトナー像は、定着ニップ部８２を通過中に加熱、加圧され、同時定着される。このとき、２次加熱加圧ローラ８６には、搬送ベルト８１を介してマイナス極性のバイアス電圧が印可される。これは、転写紙と搬送ベルト８１とを除電して、転写紙が搬送ベルト８１に密着した状態を解除するためである。また、前述したように定着ニップ部８２には、第１の圧接領域２０１と第２の圧接領域２０２とが形成されているために、搬送ベルト８１は２次加熱加圧ローラ８６と定着ローラ８４とのニップ部に屈曲した経路で進入し、この屈曲により前記ニップ部に進入する転写紙２に対する圧接力は漸増することとなる。こうして、両面定着後の転写紙は、２次加熱加圧ローラ８６に外装された搬送ベルト８１より分離され、用紙排出装置１５０にて機外に排出される。
【００４１】
次いで、定着ニップ部８２を通過した搬送ベルト８１は、ベルト支持ローラ９０に対向して配設された搬送ベルトクリーニング装置９５により、搬送ベルト８１上の残留トナーや紙粉などの異物が除去される。このとき、搬送ベルトクリーニング装置９５は、搬送ベルト８１上のトナー像の最後端部が通過後に、搬送ベルト８１と接触する位置に移動する。
【００４２】
なお、上述した、２組の中間転写ベルト（中間転写ベルト６０、搬送ベルト８１に相当する）を用いた両面画像形成方法は、特許３２６４５９３号公報に詳述されている。また、一つの中間転写ベルトを用いた両面画像形成方法は、特許３０６６１１３号公報に詳述されている。但し、これらの両面画像形成方法では、定着装置と転写装置とが別体構成となっている。
【００４３】
本実施形態では、転写紙２が転写ベルト８１に沿って長い距離を搬送されるのではなく、転写紙２が中間転写ベルト６０の一方の端部と、これに対向配置された２次転写ローラ６４との間を通過した直後に、定着装置８０を通過して用紙排出装置１５０により排紙されるので、転写紙２の搬送経路長を短くすることができる。また、１枚目の転写紙が給紙搬送装置１１０から送り出され、用紙排出装置１５０により排紙されるまでの時間を大幅に短縮することがでる。よって、いわゆるファーストプリントに要する時間を短縮できる。
【００４４】
次に、図５を用い、定着温度とトナー種類（トナー軟化点温度）との関係を説明する。
図５において、縦軸は定着温度（例えば、定着ローラ使用時は定着ローラの表面温度を示す）、横軸はトナー種類（トナー軟化点温度が低いものから高いものの種類）を示す。定着下限温度は定着できる下限温度、定着巻付き温度は定着時に定着部材（例えば、定着ローラ、定着ベルトなど）に転写紙が巻き付きを起こす上限温度、定着上限温度は定着時にホットオフセット現象を起こさない上限温度を示す。また、定着温度幅（実用的な現状の定着可能温度範囲）をｂ、ｄで示す。定着温度幅は広いほど紙種や機械設置環境温度（転写紙の保管温度）に対して安定した定着が可能となる。通常、定着温度幅は５０ｄｅｇから７０ｄｅｇまでを確保している。また、定着上限温度と定着巻付き温度との差ａ、ｃは使用するトナー、定着ローラ、ベルト材料、定着方式などで異なるが通常、２０ｄｅｇから４０ｄｅｇまである。
【００４５】
ここで、転写紙の巻き付きを防止できれば、上述の定着温度幅は各（ｂ＋ａ）、（ｃ＋ｄ）となり大幅に拡大することができる。定着装置８０の省電力化のためには、トナーが低い温度で定着できることが望ましく、トナーの低軟化点温度化の試み（低融点トナー実現の試み）が活発化し、トナー樹脂材料の選択、トナー分子量分布の最適化などが低融点トナー実現のために必要であることが知られている。低融点トナー（図５中のＢ）は従来トナー（図５中のＡ）に比較し、定着下限温度、定着巻付き温度、定着上限温度は低くすることは可能となったが、定着温度幅が狭くなると言う大きな課題を抱えていた。
【００４６】
これに対し、本実施形態では、未定着転写紙は搬送ベルト８１に静電吸着された状態で定着行程を通過し、その後、搬送ベルト８１から定着後の転写紙を分離するので、定着ローラ８４や定着ベルトなどに転写紙が巻付くことはない。従って、上述の定着温度幅が大幅に拡大される。また、従来の定着装置での、未定着転写紙が定着ニップへ進入するときの進入位置や進入角度のバラツキにより発生するトナー飛び、皺、画像ボケ、ニジミといった異常画像や、定着後の定着ローラや定着ベルトからの転写紙の分離時に起きる、搬送ジャム、画像コスレなどの異常画像の発生が防止できる。また、定着ローラ８４や定着ベルトなどに転写紙が巻き付くことを防止できるために、転写紙全面に画像形成されたものも、安定して定着位置へ搬送できる。さらに、転写紙２を吸着状態で搬送するので、垂直方向などの搬送方向に拘らず、安定した搬送品質を実現でき、カラー画像形成装置の構成やサイズに柔軟に対応できることとなる。
【００４７】
本実施形態の定着装置８０では、定着ローラまたは定着ベルトと、これに押圧して定着ニップを形成するための加圧ベルトとを用いた定着方式（特開平１０−２０７２７７号公報、特開平１１−１３３７７６号公報、特開平１１−２８２２９５号公報などに記載されている。）と同様に搬送ベルト８１の熱容量が少なくて済むので、定着時昇温に有利で定着温度の立ち上がり時間の短縮がはかれ、省電力化の効果が得られる。
【００４８】
また、本実施形態により定着温度幅が広げられるので、いわゆる低融点トナーの使用が可能となる。低融点トナーを使用することにより、定着温度は下げられるので、定着立ち上がり時間のさらなる短縮、省電力化が図れる。また、感光体への悪影響を確実に回避できる。
【００４９】
以上のように、本発明の第１の実施形態に係るカラー画像形成装置１（画像形成装置に含まれる）は、与えられた画像情報に応じ、異なる４色のトナーにより感光体ドラム２０Ｂｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｙ（感光体に含まれる）にカラートナー像を形成するレーザ書き込み装置１０（トナー像形成手段に含まれる）と、レーザ書き込み装置１０により感光体ドラム２０Ｂｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｙに形成されたカラートナー像を１回または複数回、第１の転写体に１次転写する１次転写ローラ７５Ｂｋ、７５Ｃ、７５Ｍ、７５Ｙ（転写手段に含まれる）と、１次転写ローラ７５Ｂｋ、７５Ｃ、７５Ｍ、７５Ｙにより前記カラートナー像を中間転写ベルト６０（第１の転写体に含まれる）に転写して得られた１次転写トナー像を、転写紙２（転写材に含まれる）の表面または搬送ベルト８１（第２および第３の転写体、無端ベルトに含まれる）の表面に２次転写するとき、転写紙２または中間転写ベルト６０に圧接するように加圧する２次転写ローラ６４（加圧転写手段に含まれる）と、搬送ベルト８１の表面に転写された２次転写トナー像を転写紙２の裏面に３次転写する搬送ベルト８１と、その片面または両面に２次転写された転写材２を加熱して２次転写トナー像を定着する定着ローラ８４（加熱定着手段に含まれる）と、転写紙２が定着ローラ８４と圧接するように加圧する１次加圧ローラ８５（加圧定着手段、第２のローラに含まれる）、２次加熱加圧ローラ８６（加圧定着手段、第１のローラに含まれる）とを備え、搬送ベルト８１は、中間転写ベルト６０と２次転写ローラ６４とのニップ部から、定着ローラ８４と１次加圧ローラ８５、２次加熱加圧ローラ８６とのニップ部まで連通し、転写紙２を担持して搬送するように構成され、定着ローラ８４および１次加圧ローラ８５、２次加熱加圧ローラ８６には、搬送ベルト８１を介して転写紙２を定着ローラ８４に所定の圧接力で圧接させる第１の圧接領域２０１と、第１の圧接領域２０１に対して転写紙２の搬送方向上流に設けられ、第１の圧接領域２０１よりも弱い圧接力で搬送ベルト８１を介して転写紙２を定着ローラ８４に圧接させる第２の圧接領域２０２とが形成されているので、搬送ベルト８１を用いることにより画像形成処理を効率化でき、第１および第２の圧接領域を形成することにより、画像品質、搬送品質を維持しながら両面同時転写および定着を実現することができる。
【００５０】
さらに、本実施形態によれば、転写紙２を搬送ベルト８１に密着させた状態で搬送することで、定着ジャムや皺の発生を低減できる。また、前記密着させた状態を保つことで、定着ローラ８４などのローラ側への転写紙２の巻きつきを抑制するので、低融点・低軟化点トナーの使用を可能とし、定着時の省電力化に役立つ。また、低融点・低軟化点トナーの使用により、転写紙の使用紙厚範囲を拡大してペーパーフリー化を実現することができる。さらには、定着時の画質低下（画像ボケ、トナー飛び、画像ニジミなどによるもの）を防止できる。なお、定着装置８０に転写および定着機能を持たせることで、カラー画像形成装置の構成を簡素化できる。
【００５１】
［第２の実施形態］
図６は、本発明の第２の実施形態に係る定着装置の要部を示す。これは第１の実施形態とは、定着ローラ８４に替えて定着ベルト９８（加熱定着手段に含まれる）を設け、ベルト支持ローラ９０に替えて分離ローラ９０′（分離手段に含まれる）を設け、分離ローラ９０′と２次加熱加圧ローラ８６′（加圧定着手段、第１のローラに含まれる）との間に冷却ローラ９７（冷却手段に含まれる）を設けた点が相違している。なお、前記定着装置を搭載しているカラー画像形成装置は、定着装置８０′を除き、第１の実施形態と概ね同様であるために、図１を用いると共に同一構成には同一符号を付与して説明を省略する。ここでは、メンテナンスが容易なように定着装置８０′はユニット化されている。
【００５２】
図６において、冷却ローラ９７は、ヒートパイプなどからなり、搬送ベルト８１を冷却するものである。冷却ローラ９７の端部には、図示していない冷却フィンが設けられ、空冷によって冷却ローラ９７の表面温度を一定に保つように構成されている。また、冷却ローラ９７は、２次加熱加圧ローラ８６の上方、換言すれば定着ニップ部８２′よりも転写紙２の搬送方向下流に配設されている。分離ローラ９０′は、冷却ローラ９７の上方に配設され、搬送ベルト８１を巻き架けて支持するベルト支持機能、および、搬送ベルト８１に対し、バイアス電圧を印加して転写紙を分離する分離機能を有するものである。ここでは、分離ローラ９０′を直径１５ｍｍ以下程度に小径化し、かつ搬送ベルト８１を介して、第１の実施形態で示した２次転写バイアス電圧と異極性（マイナス極性）のバイアス電圧を印可する。但し、分離ローラ９０′が直径１２ｍｍ以下程度の場合はアースに落とすだけでも良い。これは、実験的に知られている。定着ベルト９８は、２次加熱加圧ローラ８６と対向したヒータ内蔵の定着駆動ローラ１１１（加熱定着手段に含まれる）と、ヒータ内蔵の加熱ローラ１１２（加熱定着手段に含まれる）とに巻き架けられて、搬送ベルト８１と接している。また、定着駆動ローラ１１１は、ソレノイド機構などの接離手段の駆動により左右方向に移動可能に構成されており、この移動で搬送ベルト８１と中間転写ベルト６０とは接離可能となっている。また、２次転写ローラ６４は、ソレノイド機構などの接離手段の駆動により左右方向に移動可能に構成されており、この移動で搬送ベルト８１と中間転写ベルト６０とは接離可能となっている。
【００５３】
本実施形態では、第１の実施形態に準じ、定着ニップ部８２′には、第１の圧接領域２０１と第２の圧接領域２０２とが形成されているために、搬送ベルト８１は２次加熱加圧ローラ８６と定着ベルト９８とのニップ部に屈曲した経路で進入し、両面転写後の転写紙２は、搬送ベルト８１に担持されて前記ニップ部に屈曲した経路で進入することとなる。こうして、両面転写後の転写紙２は、屈曲した経路で定着ニップ部８２′に導入され、定着ニップ部８２′を通過するときに、加熱ローラ１１２で加熱された定着ベルト９８および２次加熱加圧ローラ８６により、定着処理が施される。なお、前記定着処理が施されている間は、前記ソレノイド機構などの駆動で、搬送ベルト８１と中間転写ベルト６０とは離間している。さらに、前記ソレノイド機構などの駆動で定着ベルト９８は搬送ベルト８１から離間され、冷却ローラ９７により、転写紙上のトナー及び搬送ベルト８１が冷却される。この後、冷却された転写紙２は第１の実施形態に準じ、搬送ベルト８１に吸着された吸着状態で分離ローラ９０′へと搬送される。次いで、分離ローラ９０′により、前記吸着状態を解除するようにバイアス電圧が印加され、定着後の転写紙２は搬送ベルト８１から分離（剥離）される。
【００５４】
このように本実施形態では、搬送ベルト８１は、第３のローラ（中間転写ベルト駆動ローラ６２を含む）と第４のローラ（２次転写ローラ６４を含む）との第１のニップ部（２次転写部６５に含まれる）から、定着ベルト９８と第２のローラ（１次加熱加圧ローラ８５を含む）との第２のニップ部（定着ニップ部８２′に含まれる）まで略一直線に連通し、第２のニップ部から、定着ベルト９８と第１のローラ（２次加圧ローラ８６を含む）との第３のニップ部（定着ニップ部８２′に含まれる）まで曲折して連通し、第２のニップ部と第３のニップ部との間には、搬送ベルト８１と定着ベルト９８とが所定の圧接力で圧接する第１の圧接領域２０１と、第１の圧接領域２０１に対して転写紙２の搬送方向上流にあり、搬送ベルト８１と定着ベルト９８とが、第１の圧接領域２０１よりも弱い圧接力で圧接する第２の圧接領域２０２とが形成されているので、定着ニップ進入時の衝撃や摩擦による定着ジャムを回避し、特に両面画像形成時の画像品質が低下することを防止できる。
【００５５】
また、本実施形態では、定着ニップ部８２′の搬送方向下流に定着冷却ローラ９７を配設しているので、定着装置８０′や機械全体の温度過昇を防止すると共に、定着時の画像損傷を防止することができる。ここでいう画像損傷とは、光沢ムラ、ボソツキ画像、モヤ画像など定着画像面で局所的に発生するものであって、熱と圧力で流動化したトナーの移動現象により均一な画像が得られないものである。
【００５６】
また、本実施形態によれば、第１の実施形態で示した定着ローラ８４による熱ローラ定着方式と比較して、さらに定着立ち上がり時間の低減効果が期待される。これは、ヒータ内蔵の定着ローラ８４と比較して定着ベルト９８の方が、必要熱容量が小さいものを使用できるためである。例えば、定着ローラ８４の芯金肉厚（ここでは、実用最小厚み）は鉄製で０．３ｍｍ程度であるのに対し、定着ベルト９８は０．１ｍｍ程度である。
【００５７】
さらに、本実施形態によれば、分離ローラ９０′を小径化し、搬送ベルト８１を介して２次転写バイアス電圧と異極性のバイアス電圧を印可することにより、搬送ベルト８１から転写紙２を分離するときに、静電付着力の低減効果と曲率分離効果が加味され、薄紙などの転写紙搬送性がより安定する。
【００５８】
また、本実施形態によれば、２次転写ローラ６４を左右方向に駆動し、２次転写部６５で中間転写ベルト６０と搬送ベルト８１とを接離可能（図６には接触状態を示す）とすることにより、定着ベルト９８の昇温時に搬送ベルト８１から中間転写ベルト６０への熱伝達を遮断できるので、定着立ち上がり時間の短縮に効果がある。ここでいう定着立ち上がり時間は、「（通電されてから定着可能となるまでの時間）−（定着ベルト９８の定着可能設定温度までの昇温に要する時間）」のことである。なお、第１の実施形態に、本実施形態の中間転写ベルト６０と搬送ベルト８１との接離手段（ソレノイド機構を含む）を適用しても同様の効果が得られる。
【００５９】
［第３の実施形態］
図７は、本発明の第３の実施形態に係るカラー画像形成装置の要部を示す。これは第１の実施形態とは、中間転写ベルト６０′（第１の転写体に含まれる）の上部平面に感光体ドラム２０Ｂｋ′、２０Ｃ′、２０Ｍ′、２０Ｙ′（感光体に含まれる）やレーザ書き込み装置１０′（トナー像形成手段に含まれる）を設け、定着装置８０″を中間転写ベルト６０′の下方に設けた点が相違している。
【００６０】
図７において、中間転写ベルト６０′の上部外周面には、感光体ドラム２０Ｙ′、２０Ｍ′、２０Ｃ′、２０Ｂｋ′および中間転写ベルトクリーニング装置７０′が接触して配置され、この感光体ドラム２０Ｙ′、２０Ｍ′、２０Ｃ′、２０Ｂｋ′の上方には、レーザ書き込み装置１０′が配置されている。一方、中間転写ベルト６０′の下方には、転写紙２′（転写体に含まれる）または搬送ベルト８１′に対して中間転写ベルト６０′上の１次転写トナー像を転写するための２次転写部（中間転写ベルト駆動ローラ６２′、２次転写ローラ６４を含む）、３次転写部（コロナ帯電器９３′を含む）、両面転写補助部（コロナ帯電器９１′を含む）が形成されている。２次転写部では、中間転写ベルト６０′と搬送ベルト８１′（第２および第３の転写体、無端ベルトに含まれる）とが接触して２次転写ニップを形成しており、２次転写ニップ位置では、中間転写ベルト駆動ローラ６２′と２次転写ローラ６４′とが対向して配置されている。この中間転写ベルト駆動ローラ６２′には、２次転写時に転写バイアス電圧（マイナス極性）が印加され、２次転写ローラ６４′には、２次転写時に転写バイアス電圧（プラス極性）が印加されるように構成されている。なお、中間転写ベルト６０′は、中間転写ベルト駆動ローラ６２′、中間転写ベルトローラ６１′を含む複数のローラに巻き掛けられている。さらに、２次転写部の横方向（図中、右側）には、定着ベルト９８′（加熱定着手段に含まれる）、加熱加圧ローラ８５′（加圧定着手段に含まれる）、分離ローラ９０″（分離手段に含まれる）、用紙排出装置１５０′、搬送ベルトクリーニング装置９５′などが配置され、定着ベルト９８′と加熱加圧ローラ８５′とが、定着ニップ位置で搬送ベルト８１′と接触している。
【００６１】
この構成により、第１の実施形態に準じて、２次転写部、３次転写部にて両面転写後の転写紙２′が、搬送ベルト８１′に吸着された吸着状態で定着ニップ部（定着ベルト９８′、加熱加圧ローラ８５′を含む）に導入され、前記定着ニップ部を通過するときに、定着ベルト駆動ローラ８４′の内蔵ヒータにより加熱された定着ベルト９８′、ヒータ内蔵の加熱加圧ローラ８５′により、定着処理が施される。ここでは、ヒータを内蔵していない定着ベルト従動ローラ８６′の転写搬送方向下流に分離ローラ９０″が配置され、分離ローラ９０″の転写搬送方向の下流付近に用紙排出装置１５０′が配置されているので、転写紙２上のトナーは定着後に放熱して冷却されることとなる。こうして冷却された転写紙２′は第１、第２の実施形態に準じ、搬送ベルト８１′に吸着された吸着状態で分離ローラ９０″へと搬送される。次いで、分離ローラ９０″により、前記吸着状態を解除するようにバイアス電圧が印加され、定着後の転写紙２′は搬送ベルト８１′から分離（剥離）される。次いで、分離された転写紙２′は用紙排出装置１５０′により機外へ排出される。また、搬送ベルトクリーニング装置９５′は、第１の実施形態に準じ、クリーニングローラを搬送ベルト８１′に押し当てて残留トナーを粘着力で剥ぎ取り、さらにブレードで掻き落とす。
【００６２】
なお、搬送ベルト８１′は、第１の実施形態に準じ、耐熱温度１６０℃以上の耐熱製樹脂（ポリイミドなど）の単層のもの、耐熱製樹脂（ポリイミドなど）の表面に被覆層（テフロン（登録商標）層など）をもつ２層構成のもの、被覆層、弾性層及び芯体層の３層構成のものからなる。
【００６３】
本実施形態によれば、カラー画像形成装置の大型化を回避するために、２次転写部を中間転写ベルト６０′の下方に設けたい場合でも、２次転写部、３次転写部と定着装置８０″との間の未定着転写紙の搬送は搬送ベルト８１′のみで行われるために、２次転写、３次転写および定着に要する構成を簡易化できる。
【００６４】
また、本実施形態では、定着ニップ位置、分離位置、排紙位置は略直線経路上にあるために、第１、第２の実施形態に比べ、定着ニップ位置での衝撃緩和効果は劣るものの、定着ニップ以降の放熱により、分離ローラ９０″への巻き付きや画像損傷を回避することができる。また、定着ニップ以降の放熱によって分離動作を安定して行い、かつ分離後の転写紙を速やかに排出することができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は加圧定着手段（１次加熱加圧ローラ、２次加圧ローラを含む）および加熱定着手段（定着ローラ、定着ベルトを含む）に、第２の転写体（搬送ベルトを含む）を介して転写材（転写紙を含む）を前記加熱定着手段に所定の圧接力で圧接させる第１の圧接領域と、第１の圧接領域に対して前記転写材の搬送方向上流に設けられ、第１の圧接領域よりも弱い圧接力で第２の転写体を介して前記転写材を前記加熱定着手段に圧接させる第２の圧接領域とを形成することにより、第２の転写体に担持されている転写紙が、加圧定着手段と加熱定着手段とのニップ部に進入するときの衝撃および摩擦が緩和されるので、両面同時転写および定着時の画像品質、搬送品質を向上させるという優れた効果を有する定着装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るカラー画像形成装置の要部断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る定着装置（片面プリント時）の要部断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る定着装置（両面プリント時の１次転写）の要部断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る定着装置（両面プリント時の２次転写）の要部断面図である。
【図５】定着温度とトナー軟化点温度との関係を説明する図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る定着装置の要部断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係るカラー画像形成装置の要部断面図である。
【符号の説明】
１　カラー画像形成装置
２　転写紙
１０　レーザ書き込み装置
２０Ｂｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｙ　感光体ドラム
３０Ｂｋ、３０Ｃ、３０Ｍ、３０Ｙ　現像装置
４０Ｂｋ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｙ　帯電装置
５０Ｂｋ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｙ　クリーニング装置
６０　中間転写ベルト
６２　中間転写ベルト駆動ローラ
６４　２次転写ローラ
６５　２次転写部
７０　中間転写ベルトクリーニング装置
７５Ｂｋ、７５Ｃ、７５Ｍ、７５Ｙ　１次転写ローラ
８０　定着装置
８１　搬送ベルト
８２　定着ニップ部
８４　定着ローラ
８５　１次加熱加圧ローラ
８６　２次加圧ローラ
８９　テンションローラ
９０　ベルト支持ローラ
９１、９３　コロナ帯電器
９２、９４　対向電極
９５　搬送ベルトクリーニング装置
９６　３次転写部
９７　冷却ローラ
９８　定着ベルト
１００Ｂｋ、１００Ｃ、１００Ｍ、１００Ｙ　トナー容器
１１０　給紙搬送装置
１１３　両面転写補助部
１２０　レジストローラ
１３０　手差し給紙装置
１５０　用紙排出装置
２０１　第１の圧接領域
２０２　第２の圧接領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004094112.tif 000006
【図５】
2004094112.tif 000007
【図６】
2004094112.tif 000008
【図７】
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