(57)【要約】【課題】ベルトと加熱ロール表層のずれによるトナー層乱れを防止し画像劣化を抑える。【解決手段】加熱ロール1401と、該加熱ロールに押圧される加圧ロール1411と、該加圧ロールの外周に捲着され前記加熱ロールとの間に挟持されて移動するベルト1431と、該ベルトを張架するベルト張架部材1421とを備え、前記ベルト張架部材に加熱源101を配設した構成。【選択図】図７
2005181838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱ロールと、該加熱ロールに押圧される加圧ロールと、該加圧ロールの外周に捲着され前記加熱ロールとの間に挟持されて移動するベルトと、該ベルトを張架するベルト張架部材とを備え、前記ベルト張架部材に加熱源を配設したことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記ベルト張架部材は、前記加圧ロールに対してシート材搬送方向上流側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記ベルト張架部材は、ベルト張架ロールであり、該ベルト張架ロール内に加熱源が配置されていることを特徴とする請求項２記載の定着装置。
【請求項４】
前記ベルト張架部材は、ベルトが摺動されるベルト摺動部材であり、該ベルト摺動部材に面状発熱体が配置されていることを特徴とする請求項２記載の定着装置。
【請求項５】
前記ベルト摺動部材は、半月形部材であることを特徴とする請求項４載の定着装置。
【請求項６】
前記加熱ロールとベルトにより形成されるニップ部に、加圧ロールによるバックアップを有するニップ領域と、ベルト摺動部材によるバックアップを有するニップ領域と、バックアップ有していないニップ領域とを備え、前記バックアップを有していない領域のベルト内側にベルト温度検知部材を有し、該ベルト温度検知部材の検知結果に基づいて前記加熱源を制御することを特徴とする請求項４記載の定着装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の定着装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱ロールと、該加熱ロールに押圧する加圧ロールと、該加圧ロールの外周に捲着され前記加熱ロールとの間に挟持されて移動するベルトと、該ベルトを張架するベルト張架部材とを備え、シート材上に形成した未定着トナー像を定着する定着装置及び該定着装置を搭載した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、転写材上に未定着のトナー像を接触加熱定着する加熱ロール型定着装置として、表面に弾性体が被覆され加熱源を内蔵して回転可能な加熱ロールと、複数の支持ロールによって張架されたベルトと、ベルトを加熱ロールの廻りに所定角度だけ巻き付けてニップ領域を形成させると共にそのニップ領域の出口に他の部分よりも大きな圧力を局部的に加えて熱定着ロール表面の弾性体に歪みを生じさせる圧力手段とを設け、ニップ部からのシート材の排出を容易にした定着装置が提案（特許文献１参照）されている。
【０００３】
この従来の定着装置では、圧力手段が存在することにより、予め熱定着ロールの表面に歪みを有しているので、ニップ領域の出口で、熱定着ロールの表面上にトナーが接触している状態からその表面歪みを瞬間的に開放する。そのため、シート材がニップ部から排出される時に、トナーと熱定着ロールとの付着力を減少させてシート材が熱定着ロールに巻き付くことを抑制し、腰の弱い記録紙でもベルトニップの出口において容易に剥離できる。上記装置は、このことによって、従来必要とされてきた剥離爪を不要にしている。
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の定着装置の構造では、複数の支持ロールに張架されて移動可能なベルトを圧力手段でニップ形成可能な角度だけ加熱ロールに巻き付けると共に、ニップ領域の出口に局部的に大きな圧力を加えて駆動するので、複数の支持ロールとその回転軸受が必要である。さらに、耐熱ベルトの周長が長くなり、定着装置が複雑で大型化するだけでなく、高価にする。定着装置の複雑、大型化、高価な構成は、必然的に当該定着装置を搭載した画像形成装置を複雑、大型化、高価にする。
【０００５】
しかも、ベルトは、加熱源を内蔵して回転可能な熱定着ロールとのニップ部で加熱されるが、複数の支持ロールで張架し周長が長くなるという構成では、所定の経路で移動する時に、複数の支持ロールによって熱エネルギーが奪われ、また、周長の長さに応じて自然放熱が増える。そのため、所定の温度に到達するまでの時間が多く必要になり、電源オン時から定着可能になるまでの所謂ウォーミングアップ時間を長く要することになり、好ましくない。
【０００６】
さらに、加熱ロールに対してベルトをニップ形成可能な角度だけ巻き付けてニップ部出口で他の部分より大きな圧力を局部的に加え熱定着ロールの弾性層に歪みを形成させる構成では、シート材が加熱ロールに巻き付くのを抑制するには好適であるが、弾性層の歪みに沿って排出されるシート材は、この歪みに倣ってカールしたり、局部的な高圧力のために皺発生などの変形をもたらす。
【０００７】
そこで、本出願人は、特願２００２−１５８９２０において、熱ロール型定着装置の構造の単純化、小型化、コスト低減を可能にし、ウォーミングアップ時間を短縮でき、シート材へのストレスを小さくしてカールの発生や皺発生など排出されるシート材の変形を抑制できる定着装置を提案している。
【０００８】
これを図１により説明する。加熱ロール1401は、芯金1403の外周に弾性層1402が被覆されるとともに内部に加熱源1405を有し、図示Ａ方向に回転する。加熱ロール1401の表層1404には、加圧ロール1411とベルト張架ロール1421に支持されたベルト1431が圧接されている。加圧ロール1411は芯金1412の外周に弾性層1413が被覆され、図示Ｂ方向に回転する。シート材はＣ方向から進入しＤ方向に排出される。ベルト張架ロール1421は加圧ロール1411を中心として図示Ｌ方向に揺動自在にされている。
【特許文献１】特許第３０８４６９２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図２は図１のニップ部の拡大図である。ニップは、加圧ロール1411のバックアップのある領域Ｎｒと、バックアップが無い領域Ｎｂと、非通紙時は加熱ロール1401とベルト張架ロール1421と隙間gsで離間しているが、通紙時はニップとなる領域Ｎsから成っている。なお、隙間gsは紙厚より小さく数μｍ〜１００μｍの間に設定している。ニップ部通紙時における紙裏の特定位置の温度変化を図８の点線で示す。紙裏特定位置がニップ領域Ｎsに進入すると、隙間gsが紙厚よりも小さいため、ベルト張架ロール1421が紙を介して加熱ロール1401に圧接され、ニップ領域Ｎｓを形成する。そして、高温のベルト張架ロール1421から室温の紙裏に熱が流入し、その結果、紙裏の温度がＴns4まで上昇する。次に、紙裏がニップ領域Ｎｂに進入するとＴnb4まで紙裏温度が低下する。これは、ベルト1431は厚みが薄く熱容量が小さいので、周囲への放熱により温度がすぐに低下するためである。最後に、紙裏がニップ領域Ｎｒに進入すると、高温の加圧ロール1411からＴnb4の紙裏に熱が流入し、その結果、紙裏の温度がＴnr4まで上昇する。
【００１０】
このときのトナー層の挙動を図３〜図６の模式図により説明する。図３は紙1702がニップ領域Ｎｓに進入直後、図４は紙がニップ領域Ｎｓを通過中を示す。図４では加熱ロール1401の表層1404からの熱1802がトナー層に流入し、トナー層表面に溶融トナー層1801が生じており、かつ、トナー層と紙1702の境界のトナー1701は溶融していない状態を示している。紙がニップ領域Ｎｂを通過中は図４の状態が継続する。そして、図５は紙がニップ領域Ｎｒの出口に差し掛かっている状態を示し、高温の加圧ロール1411からベルト1431を介して紙裏に熱が流入し、その熱が未定着トナー層1701に到達しトナー層全体が溶融トナー層1801になり、溶融定着したことを示している。
【００１１】
しかし、紙1702が厚い、または両面印字で紙裏にも厚いトナー層が存在する場合は、紙裏からトナー層と紙の境界への熱抵抗が高くなり、そこへの熱流入が減少する。その結果、図４の状態である時間が長くなる。さらに、長いサイズの紙の後端、または連続通紙の場合は、ベルト1431、ベルト張架ロール1421、加圧ロール1411の温度が低下し、図８のＴns4、Ｔnb4、Ｔnr4が低くなり、トナー層と紙の境界への熱流入が減少し、その結果、やはり図４の状態である時間が長くなる。
【００１２】
図４の状態である時間が長くなると、ベルト1431と加熱ロール表層1404がずれたときに、図６に示すように、未定着トナー層1701と溶融トナー層1801がずれてトナー層位置が乱れてしまう。よって、微少ドットや細線の配列間隔で灰色階調を表現する電子写真方式においては、ドットのニジミやツブレ、細線の歪みやツブレなどにより、濃度ムラなどが発生してしまう。
【００１３】
本発明は、上記従来の問題を解決するものであって、ベルトと加熱ロール表層のずれによるトナー層乱れを防止し画像劣化を抑えることができる定着装置および該定着装置を搭載した画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そのために本発明の定着装置および該定着装置を搭載した画像形成装置は、加熱ロールと、該加熱ロールに押圧される加圧ロールと、該加圧ロールの外周に捲着され前記加熱ロールとの間に挟持されて移動するベルトと、該ベルトを張架するベルト張架部材とを備え、前記ベルト張架部材に加熱源を配設したことを特徴とする。
また、前記ベルト張架部材は、前記加圧ロールに対してシート材搬送方向上流側に配置されていることを特徴とする。
また、前記ベルト張架部材は、ベルト張架ロールであり、該ベルト張架ロール内に加熱源が配置されていることを特徴とする。
また、前記ベルト張架部材は、ベルトが摺動されるベルト摺動部材であり、該ベルト摺動部材に面状発熱体が配置されていることを特徴とする。
また、前記ベルト摺動部材は、半月形部材であることを特徴とする。
また、前記加熱ロールとベルトにより形成されるニップ部に、加圧ロールによるバックアップを有するニップ領域と、ベルト摺動部材によるバックアップを有するニップ領域と、バックアップ有していないニップ領域とを備え、前記バックアップを有していない領域のベルト内側にベルト温度検知部材を有し、該ベルト温度検知部材の検知結果に基づいて前記加熱源を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ベルトと加熱ロール表層のずれによるトナー層乱れを防止し画像劣化を抑えることができる。
【００１６】
また、ベルトは、加圧ロールとベルト張架部材の協働によって加熱ロールに巻き付けてニップを形成しているので、容易にニップ長を長く構成することができ、構造が簡単になり小型で安価にすることができる。また、ベルト張架部材として、ベルト摺動部材を使用する場合には、軸受等が不要になり、支持構造が簡単になる。加えてベルト張架部材を半月状とする場合には、加圧ロール側にその半月欠方向を向けて配置し、加圧ロールに対して極限まで接近した配置が可能になる。このことによりまた、ベルトの周長を短縮して構成することが可能になる。したがって、定着装置を簡単な構造にして小型で安価にすることができる。さらに、ベルトが必要最小限の経路で移動するので、加熱源を内蔵して回転可能な加熱とのニップ部で加熱されたベルトは、所定の経路で移動する時に奪われる熱エネルギーを最小限に抑えることができると共に、周長が短いので、自然放熱による温度低下も少なく、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミング時間の短縮が可能である。
【００１７】
また、シート材の上に形成した未定着トナー像を安定して定着するには、未定着トナー像を十分に溶融して定着することが必須であり、所望の温度と溶融時間を必要とするが、本発明による構成では、ニップ長を長く構成するために熱定着ロールの表面に被覆した弾性体を大きく歪ませてニップ長を長くするような手段は必要ないので、弾性体の厚みは薄く構成可能である。しかも、弾性体を歪ませるために加圧ロールの圧接圧力を大きく設定する必要もなく、未定着トナー像を担持したシート材が加熱ロールとベルトの間を通過するときに通過するシート材へのストレスが小さいので、未定着トナー像の定着後に排出されるシート材に皺発生などのシート材変形が抑制される。したがって、定着装置の機械的剛性アップは不要であるばかりでなく、加熱ロールの薄肉厚化が可能であり、加熱源からベルトを加熱する加熱速度が向上する。また、加圧ロールも同様に薄肉厚化が可能であり、熱容量を小さく構成できるので、ベルトからの熱エネルギー吸収が小さく、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミングアップ時間の短縮が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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７は本発明の定着装置の１実施形態を示す断面図である。
【００１９】
図７において、加熱ロール1401の芯金1403の材質は鉄パイプ、直径２５ｍｍ、厚さ０．４５ｍｍ、芯金1403に被覆される弾性層1402の材質はシリコーンゴム、厚さ０．５ｍｍ、加熱ロール表層1404の材質はＰＦＡ、厚さ３０μｍ、加熱ロール1401に内蔵される熱源1405は合計１０００Ｗの２本のハロゲンランプであり、図示Ａ方向に回転可能にしたものである。
【００２０】
加圧ロール1411の芯金1412の材質は鉄パイプ、直径２５ｍｍ、厚さ０．４ｍｍ、芯金1412に被覆される弾性層1413の材質はシリコーンゴム、厚さ０．３ｍｍであり、加熱ロール1401に対向して配置し、加熱ロール1401と所定の圧力で圧接して図示Ｂ方向に回転可能にした構造になっている。
【００２１】
ベルト1431は、加熱ロール1401と加圧ロール1411との間に挟持されて加圧ロール1411とベルト張架部材1421の外周に張架されエンドレスのベルトであり、材質はポリイミド、直径１４０ｍｍ、厚さ９０μｍで外側表層に３０μｍの厚みでＰＦＡをコートしている。
【００２２】
ベルト張架部材1421の材質は、鉄ロールであり、直径２０ｍｍ、厚さ０．４５ｍｍで、内部に加熱源101が内蔵されている。ベルト張架ロール1421は、加圧ロール1411の軸を中心として図示Ｌ方向に揺動自在にされている。加熱源101は１００Ｗのハロゲンランプである。ベルト張架部材1421は、加熱ロール1401と加圧ロール1411のニップ部よりも紙（シート材）搬送方向Ｃ、Ｄに対して上流側に配設されている。
【００２３】
そして、加圧ロール1411を回転駆動し、摩擦力により、ベルト1431、および加熱ロール1401を回転駆動している。図示しない温度センサが加熱ロール1401表面温度を検知し、加熱ロール1401の加熱源1405をオンオフ制御し、加熱ロール1401の温度を略１８０℃に制御している。また、図示しない温度センサがベルト1431表面温度を検知し、ベルト張架部材1421の加熱源101をオンオフ制御し、ベルト1431表面温度を略１２０℃に制御している。
【００２４】
本実施形態においては、図２のニップ部拡大図において、ニップ領域Ｎｂのシート材搬送方向上流側にベルト張架ロール1421を加熱ロール1401に対向して配設し、ベルト張架ロール1421の内部に加熱源101を設けている。これにより、通紙時における紙裏温度変化は図８の実線に示す如くなる。
【００２５】
すなわち、ベルト張架ロール1421の加熱源101でベルト1431を加熱することにより、ベルト1431をより高温にすることができる。若しくは、長サイズの紙後端、連続通紙時のベルト1431の温度低下を減少させることができる。その結果、従来構成の温度Ｔns4、Ｔnb4、Ｔnr4よりも高温のＴns3、Ｔnb3、Ｔnr3とすることができ、したがって、紙裏からトナー層と紙の境界への熱流入が増加し、図４の状態時間をより短くすることができ、ニップ領域Ｎs通過中に図５の状態に到達可能になる。よって、ベルト1431と加熱ロール表層1404のずれによるトナー層乱れがなくなり画像劣化を抑えることができる。
【００２６】
図９は、図７の定着装置を用いて、紙種、紙サイズ、印字モードの水準を変え、灰色画像の定着を行い、画質を目視評価した結果を示している。なお、比較例としてベルト張架部材1421の加熱源101をオフした状態で定着した結果も併せて示している。
【００２７】
図１０は、本発明の定着装置の他の実施形態を示す断面図である。なお、以下の説明においては、前記実施形態と同一の構成については同一番号を付けて説明を省略する。図７の実施形態においては、ベルト張架部材1421をロールからなる回転部材としているが、本実施形態においては、ベルト1431がその表面を摺動するベルト摺動部材301を配設し、定着装置のより小型化を可能にしている。
【００２８】
また、ベルト摺動部材301の材質を樹脂とすることにより、ウオームアップの際に摺動部材301に奪われる熱量が減少し、加熱ロール1401、加圧ロール1411、ベルト1431がより早く目標温度に達成することが可能となる。図７の実施形態と相違する部分の仕様を説明する。ベルト摺動部材301の材質はポリアミドイミド、直径１８ｍｍ円筒を半分にした断面半月形、摺動部材加熱源302はパネルヒータであり、ベルト摺動部材301の外周面でニップ領域Ｎｓに配設されている。ベルト1431の直径は１２０ｍｍである。
【００２９】
図１１は図１０のパネルヒータの断面図である。幅６ｍｍ、厚さ３ｍｍ、材質は結晶化ガラスの基板304上に、厚さ２０μｍの銀を主成分とする抵抗発熱体303を設け、厚さ１０μｍ、材質ＰＴＦＥの保護層305で被覆した構成になっている。抵抗発熱体303の両端には図示しない電極を設け、電圧を印加する配線になっている。図示しないベルト温度センサがベルト1431表面温度を検知し、摺動部材301加熱源302をオンオフ制御し、ベルト1431温度を略１２０℃に制御している。
【００３０】
図１２は、図１０の定着装置を用いて、紙種、紙サイズ、印字モードの水準を変え、灰色画像の定着を行い、画質を目視評価した結果を示している。なお、比較例としてベルト摺動部材301の加熱源302をオフした状態で定着した結果も併せて示している。図９では良好画像であったJD紙A4横片面、J紙A4横両面が、図１２では濃度ムラが発生している。これは、金属からなるベルト張架部材1421に比較して樹脂からなるベルト摺動部材301の方が熱伝導率が小さく、紙裏に熱を奪われるとすぐに冷えてしまうためである。
【００３１】
なお、摺動部材301加熱源302として抵抗発熱体303からなるパネルヒータを用いた場合、ハロゲンランプと異なり、段階的電力制御を行っても寿命に影響がない。この段階的電力制御とは、商用交流電源を摺動部材加熱源302に印加するオンモード（消費電力１００W）、印加しないオフモード（消費電力０W）の中間として、半波長成分のみを印加するハーフモード（消費電力５０W）を設ける。ハーフモードにおいては、図１３に示すように、商用交流電源波形のうち斜線部分のみを取り出して、摺動部材加熱源302に印加する。そして、図１４に示すように、ベルト1431温度に応じて段階制御を行うことにより、オンオフ制御よりもベルト1431温度変動を小さくすることができる。
【００３２】
図１５は、図１０の定着装置を用いて上記の段階制御を行い、紙種、紙サイズ、印字モードの水準を変え、黒ベタ画像の定着を行い、画質を目視評価した結果を示している。なお、比較例としてベルト摺動部材301の加熱源302をオンオフ制御した場合の結果も併せて示している。図１５に示すように、比較例では紙が薄いほど、また紙サイズが長いほど、若干の光沢ムラが発生したが、実施例では消失している。
【００３３】
これは、紙が薄いほど摺動部材加熱源302のオンオフ制御によるベルト1431の温度上昇下降の影響が出やすいためと考えられる。また、紙サイズが長いほど、１枚の紙の中で摺動部材加熱源302のオンオフの機会が多くなりその影響が出やすいためである。そして、比較例よりも実施例の方がベルト1431の温度上昇下降変動を小さくでき、そのために若干の光沢ムラが消失したものと推定される。
【００３４】
次に、図１０の定着装置を用い、図１６のニップ拡大図において、バックアップの無いニップ領域Ｎb3のベルト内側にベルト温度検知部材1101を配置し、その温度検知結果に基づいて摺動部材加熱源302をオンオフ制御した。
【００３５】
図１７は図１６のベルト温度検知部材1101を示す断面図である。温度検出素子1201をスポンジ1203の突端に配置し、その表面を金属箔1205、さらにその上を保護フィルム1206で被覆する。スポンジ1203は基台1204に配置する。温度検出素子1201の信号を伝える信号線1202はスポンジ1203と保護フィルム1206の間を通す。そして、ベルト温度検知部材1101の先端がベルト1431内側に当接するように矢印Ｋ方向に荷重をかける。なお、スポンジ1203はベルト1431の位置変動に対して、常にベルト温度検知部材1101の先端をベルト1431内側に接触させるために設けている。また、金属箔1205を設けることにより、温度検出素子1201への近傍温度の影響は除外され、ベルト1431の温度が効率良く伝わる。保護フィルム1206はベルト温度検知部材1101の先端とベルト1431との摩擦力を低減し、安定した接触を保ち、かつ摩耗を防止するために設けている。
【００３６】
紙がニップ領域Ｎb3を通過するときには、図８に示すように、紙裏温度がＴns3からＴnb3まで低下する。このときトナー層は図５に示す状態にあるが、Ｔnb3がトナーのガラス転移温度Ｔg以下になると、図１８に示すようにトナー樹脂の微結晶1301が析出する。この微結晶1301の融点はＴgよりはるかに高いため、その後、紙がニップ領域Ｎr3を通過してＴnr3まで温度が上昇しても残留する場合が多い。例えば、ＯＨＰ紙にフルカラー画像を形成した場合、この微結晶1301により透過光が乱反射され投影画像が黒っぽくくすんでしまう。そこで、ニップ領域Ｎb3にベルト温度検知部材1101を配置することにより、直接、Ｔnb3を検出し、摺動部材加熱源302をオンオフ制御してＴg以下に低下しないようにすることができる。その結果、トナー層中の微結晶析出を防止することができ、ＯＨＰ投影画像を鮮明にすることができる。
【００３７】
図１９は、ＯＨＰ投影画像の評価結果を示し、Ｔg＝１２０℃のトナーを用い、ＯＨＰ紙上にマゼンタべた画像を形成し、環境温度を変動させて定着を行った。ＯＨＰ画像はＯＨＰプロジェクタで投影しその投影画像を目視評価した。比較例として、図１０の点Psにベルト温度検知部材1101を当接した場合を併せて示している。
【００３８】
図２０は、本発明に係る画像形成装置の１実施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、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。
【００３９】
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１８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。
【００４０】
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。
【００４１】
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、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、テンションロール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。
【００４２】
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。
【００４３】
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次転写部へシート材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次転写後のシート材がシート材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。
【００４４】
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７と左右対象に配設してもよい。
【００４５】
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。
【００４６】
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、ロールの付勢力により張力を４０Ｎ、像担持体の巻き付け角度を４°に設定してニップ部に作用する接触圧を約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、ロールの付勢力により張力を１０Ｎ〜１００Ｎ、像担持体の巻き付け角度を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。
【００４７】
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、互いの寿命が向上させることができるばかりでなく、安価に構成できる。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
また、本実施形態においては、装置下方に走査光学系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。
【００５８】
給紙ユニット３０は、シート材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からシート材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、二次転写部へのシート材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。
【００５９】
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。なお、１は加熱ロール、２は加圧ロール、３はベルト、４はベルト摺動部材である。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
（６）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に収納されたシート材が、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。
（７）１次転写画像は、２次転写部位でシート材と同期合流し、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、同期給送されたシート材に２次転写される。
（８）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。
（９）シート材が定着手段４０を通過することによってシート材上のトナー像が定着し、その後、シート材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。
【００６５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、従来公知または周知の技術を必要に応じて置換または付加することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】特願２００２−１５８９２０（先願）の定着装置を示す断面図である。
【図２】図１のニップ部の拡大図である。
【図３】図２におけるトナー層の挙動を説明するための模式図である。
【図４】図２におけるトナー層の挙動を説明するための模式図である。
【図５】図２におけるトナー層の挙動を説明するための模式図である。
【図６】本発明の課題を説明するための図であり、トナー層の挙動を説明するための模式図である。
【図７】本発明の定着装置の１実施形態を示す断面図である。
【図８】図７のニップ部通紙時における紙裏の特定位置の温度変化を示す図である。
【図９】図７の定着装置を用いた画像の目視評価の結果を説明するための図である。
【図１０】本発明の定着装置の他の実施形態を示す断面図である。
【図１１】図１０の加熱源を示す断面図である。
【図１２】図１０の定着装置を用いた画像の目視評価の結果を説明するための図である。
【図１３】図１０の段階制御を説明するための図である。
【図１４】図１０の段階制御を説明するための図である。
【図１５】図１０の定着装置を用い段階制御した場合の画像目視評価の結果を説明するための図である。
【図１６】図１０のニップ部の拡大図である。
【図１７】図１６のベルト温度検知部材を示す断面図である。
【図１８】トナー層の模式図である。
【図１９】図１０の定着装置を用い、図１６のベルト温度検知部材を用いた画像の目視評価の結果を説明するための図である。
【図２０】本発明の画像形成装置の１実施形態を示す構成図である。
【符号の説明】
【００６７】
101、302…加熱源、301…ベルト摺動部材、1101…ベルト温度検知部材
1401…加熱ロール、1411…加圧ロール、1421…ベルト張架部材、1431…ベルト
【図１】
2005181838.tif 000003
【図２】
2005181838.tif 000004
【図３】
2005181838.tif 000005
【図４】
2005181838.tif 000006
【図５】
2005181838.tif 000007
【図６】
2005181838.tif 000008
【図７】
2005181838.tif 000009
【図８】
2005181838.tif 000010
【図９】
2005181838.tif 000011
【図１０】
2005181838.tif 000012
【図１１】
2005181838.tif 000013
【図１２】
2005181838.tif 000014
【図１３】
2005181838.tif 000015
【図１４】
2005181838.tif 000016
【図１５】
2005181838.tif 000017
【図１６】
2005181838.tif 000018
【図１７】
2005181838.tif 000019
【図１８】
2005181838.tif 000020
【図１９】
2005181838.tif 000021
【図２０】
2005181838.tif 000022