(57)【要約】【課題】  高速時においても、転写定着ベルトの温度が上昇することを抑え、定着後のトナーと転写定着ベルトの分離性を向上させ、さらに高画質な画像形成を可能にする定着装置を提供する。【解決手段】  中間転写体２から画像を転写される転写定着ベルト１３と、転写定着ベルト１３上の画像を加熱する転写定着ローラ２０と、転写定着ベルト１３を挟んで転写定着ローラ２０を加圧し、転写定着ベルト１３との間でニップ部Ｎを形成する加圧ローラ２２とを備える定着装置１２において、ニップ部Ｎと、その下流の転写定着ベルト１３から用紙が分離される分離部Ｓとの間に転写定着ベルト１３を冷却する冷却装置３０を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中間転写体から画像を転写される転写定着ベルトと、該転写定着ベルト上の画像を加熱する転写定着ローラと、該転写定着ベルトを挟んで前記転写定着ローラを加圧し、転写定着ベルトとの間でニップ部を形成する加圧ローラと、を備える定着装置において、前記ニップ部と、その下流の転写定着ベルトから用紙が分離される分離部との間に転写定着ベルトを冷却する冷却装置を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記転写定着ベルトの回転方向にあって、前記転写定着ローラの上流側に転写定着ベルトの加熱手段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】
前記転写定着ベルトの回転方向にあって、前記転写定着ローラの上流側に転写定着ベルトの加圧手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記転写定着ベルトが定着後の紙搬送ベルトを兼ねることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の定着装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項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、定着装置及びその定着装置を搭載した電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、印刷機等の画像形成装置には、現像剤として粉体粒子状の像形成物質である粉体トナーを用いる乾式電子写真方式が多い。この乾式電子写真方式の画像形成装置の多くは感光体または中間転写体からなる像担持体上の粉体トナーを用紙に静電的に転写した後に用紙上の粉体トナーを加熱加圧して用紙に定着させている。この方式ではトナー像の用紙への転写は静電転写であり、トナー散りの問題が発生する。
この問題を解決する方式として図５に示す転写定着方式がある。転写ベルト２上のトナー像Ｔは内部にハロゲンヒータ２６を有する駆動ローラ９と２次加圧ローラ２２からなるニップ部Ｎにおいて転写定着される。この方式のメリットは、トナーを用紙に熱転写させるので、トナーの飛び散りをおさえることができることである。
しかし、トナー像を加熱するために中間転写ベルト２を高温にする必要があるので、中間転写ベルト２に接する感光体３も同時に温めてしまうという問題がある。
この問題を解決するために図６に示されるように、中間転写ベルト２の内側に冷却装置３０を設ける技術がある（例えば、特許文献１、２参照）。しかしながら、この技術によると定着に必要な温度（約１５０℃）から感光体３に悪影響を与えない温度（約５０℃）以下まで急激に冷やす必要があるので、中間転写ベルト２の耐久性に問題が生じる。また、高速通紙時になると冷却スピードが追いつかなくなるので、高速線速機には使えないといった問題点がある。
中間転写ベルト昇温の問題を解決する別の手段として図７に示される３次転写定着がある（例えば、特許文献３参照）。この方式は中間転写ベルト２から転写定着ベルト１３にトナー像を転写し、転写定着ベルト１３上のトナー像を加熱して用紙に転写定着を行う。この方式によれば、加熱されて高温になるのは、感光体３と直接接することのない転写定着ベルト１３であるので、図６に示す２次転写定着方式に比べて感光体３の温度上昇を抑制することができる。
なお、図５乃至図７に示す従来の画像形成装置において、符号、１Ａは画像形成部、１Ｂは給紙部、４は帯電装置、５は書き込み装置、６は現像装置、７は１次転写装置、８はクリーニング装置、９は駆動ローラ、１０は従動ローラ、１１はクリーニング装置、１２は定着装置（中間転写ベルト２、駆動ローラ９、加圧ローラ２２などを構成要素とする、あるいは転写定着ベルト１３、転写定着ローラ２０、加圧ローラ２２などを構成要素とする）、１４は２次転写ローラ、１６は給紙トレイ、１７は給紙コロ、１８は搬送ローラ対、１９はレジストローラ対、２１は加圧バネ、４０はクリーニングローラを示すが、具体的な配置関係、機能は後述する。
【特許文献１】特開平５−１９６４２号公報
【特許文献２】特開平５−２４９７９８号公報
【特許文献３】特開２００４−１４５２６０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記３次転写定着方式においても以下のような問題が発生する。
高速処理時は転写定着ベルトから用紙に奪われる熱量が増大していくので、定着に必要な温度以上に転写定着ベルトの温度を保つためには設定温度を高くするか、転写定着ベルトの熱容量を大きくして、温度の低下を防ぐ必要がある。そのような場合には、この方式においても中間転写ベルトへの熱の流入が大きくなってしまい、結果として感光体を温めてしまう。
また、トナーが転写定着ベルト上で溶融するので転写定着ベルト側にトナーが固着しやすいという問題もある。特に、高速通紙時には、トナー凝集力が上がるまでの十分な時間をとることは難しく、転写定着ベルトとトナーとの接着力が大きいまま用紙が転写定着ベルト上から分離されるので、トナー像の一部が転写定着ベルト上に残留しやすくなる。このような場合、オフセットや画像ムラが発生したり、用紙上に転写されたトナー像の表面粗さが不均一となって、光沢ムラが発生する。
本発明は上記事情に鑑み、高速時においても、転写定着ベルトの温度が上昇することを抑制し、定着後のトナーと転写定着ベルトの分離性を向上させ、さらに高画質な画像形成を可能にする定着装置及び該定着装置を備え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】
【０００４】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、中間転写体から画像を転写される転写定着ベルトと、転写定着ベルト上の画像を加熱する転写定着ローラと、転写定着ベルトを挟んで転写定着ローラを加圧し、転写定着ベルトとの間でニップ部を形成する加圧ローラとを備える定着装置において、ニップ部と、その下流の転写定着ベルトから用紙が分離される分離部との間に転写定着ベルトを冷却する冷却装置を有する定着装置を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の定着装置において、転写定着ベルトの回転方向にあって、転写定着ローラの上流側に転写定着ベルトの加熱手段を有する定着装置を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１、又は２に記載の定着装置において、転写定着ベルトの回転方向にあって、転写定着ローラの上流側に転写定着ベルトの加圧手段を有する定着装置を主要な特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１、２又は３に記載の定着装置において、転写定着ベルトが定着後の紙搬送ベルトを兼ねる定着装置を主要な特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の定着装置を搭載した画像形成装置を最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、中間転写体から画像を転写される転写定着ベルトと、転写定着ベルト上の画像を加熱する転写定着ローラと、転写定着ベルトを挟んで転写定着ローラを加圧し、転写定着ベルトとの間でニップ部を形成する加圧ローラとを備える定着装置において、ニップ部と、その下流の転写定着ベルトから用紙が分離される分離部との間に転写定着ベルトを冷却する冷却装置を有するので、転写定着ベルトの昇温を抑える効果の他に、分離部上流で用紙上のトナー像が冷却凝集されることにより分離性が向上する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置（タンデム型カラー複写機）の構成図である。この画像形成装置は、第１の実施形態の定着装置を搭載している。ここで、定着装置１２は、転写定着ベルト１３、ハロゲンヒータ２６を内蔵する転写定着ローラ２０、転写定着ベルト１３を介して転写定着ローラ２０に圧接される２次圧ローラ２２、さらには冷却装置３０を構成要素とするものである。
先ず、図１に基づいて本実施形態の画像形成装置の構成及び動作の概要を説明する。本画像形成装置は、装置本体中央部に位置する画像形成部１Ａと、該画像形成部１Ａの下方に位置する給紙部１Ｂと、画像形成部１Ａの上方に位置する図示しない画像読取部を有している。
画像形成部１Ａには、水平方向に延びる転写面を有する中間転写体としての中間転写ベルト２が配置されており、該中間転写ベルト２の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）による像を担持可能な像担持体としての感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂが中間転写ベルト２の転写面に沿って並置されている。
トナーには、酸価５以下の脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス、モンタン系エステルワックス、酸価１０〜３０の酸化ライスワックス、合成エステルワックスからなる群より少なくとも１種のＷＡＸが含有されており、平均分散粒径が０．１〜１．０μＭになっている。さらに、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）は２．５〜５．０μＭ、平均円形度が０．９５〜０．９９の形状で、前記結着樹脂は高化式フロ−テスタ−における１／２流出温度が１１０〜１４５℃のポリエステル樹脂を主成分としている。
これによって静電転写時の帯電のバラツキを抑えることができ、トナーの散り等の画質の劣化を防止できる。また、ポリエステル樹脂を主成分にすることで、トナーの変形や定着温度を低温化することができ、省エネ化を可能とする。
【０００７】
各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂはそれぞれ同じ方向（反時計回り方向）に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する帯電装置４、光書き込み手段としての書き込み装置５、現像装置６、１次転写装置７、及びクリーニング装置８が配置されている。各符号に付記しているアルファベットは、感光体３と同様、トナーの色別に対応している。各現像装置６には、それぞれのカラートナーが収容されている。
中間転写ベルト２は、駆動ローラ９と、従動ローラ１０に掛け回されて感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂとの対峙位置において同方向に移動可能な構成を有している。従動ローラ１０と対向する位置には、中間転写ベルト２の表面をクリーニングするクリーニング装置１１が設けられている。
感光体３Ｙの表面が帯電装置４により一様に帯電され、画像読取部からの画像情報に基づいて感光体３Ｙ上に静電潜像が形成される。該静電潜像はイエローのトナーを収容した現像装置６Ｙによりトナー像として可視像化され、該トナー像は所定のバイアスが印加される１次転写装置７Ｙにより中間転写ベルト２上に１次転写される。
他の感光体３Ｍ、３Ｃ、３Ｂでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が中間転写ベルト２上に順に転写されて重ね合わせられる。転写後感光体３上に残留したトナーはクリーニング装置８により除去され、また、転写後図示しない除電ランプにより感光体３の電位が初期化され、次の作像工程に備えられる。
給紙部１Ｂは、記録媒体としての用紙Ｐを積載収容する給紙トレイ１６と、該給紙トレイ１６内の用紙Ｐを最上のものから順に１枚ずつ分離して給紙する給紙コロ１７と、給紙された用紙Ｐを搬送する搬送ローラ対１８と、用紙Ｐが一旦停止され、斜めずれを修正された後、転写定着ベルト１３上の画像の先端と搬送方向の所定位置とが一致するタイミングでニップ部Ｎに向けて送り出されるレジストローラ対１９を有している。
【０００８】
転写定着ベルト１３は、２次転写ローラ１４と転写定着ローラ２０と張架ローラ２３間に張架され、不図示のモータに連結された転写定着ローラ２０により従動回転する。２次転写ローラ１４の下流側にあって、用紙Ｐにトナー像Ｔを転写定着するための転写定着ローラ２０には、転写定着ベルト１３を介して２次加圧ローラ２２が加圧バネ２１によって加圧されている。
転写定着ベルト１３と２次加圧ローラ２２の当接部でニップ部Ｎを形成する。転写定着ローラ２０の内部には加熱源としてハロゲンヒータ２６が配置されており、この熱とローラの加圧によって、トナー像を用紙Ｐに転写定着させる。２次加圧ローラ２２と張架ローラ２４との間に紙搬送ベルト２５を張架し、転写定着ベルト１３と紙搬送ベルト２５を当接する。張架ベルト２３と張架ベルト２４の当接部が用紙Ｐの転写定着ベルト１３からの分離部Ｓとなる。そしてニップ部Ｎと分離部Ｓとの間にあって、転写定着ベルト１３の内側には冷却装置３０を設ける。
転写定着ベルト１３は３層構造をなしており、ポリイミド樹脂の基層に上に０．０５〜０．５ＭＭ程度のシリコンゴム等の耐熱弾性層を中間層として備え、その上に表層としてＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂系材料の層を持つ。中間層の役割はトナーの変形時及び転写定着時のトナーにかかる圧力をなるべく均等にすることであり、表層の役割は離型性をあげることである。また、離型性を向上させるための別の手段として、転写定着ベルト１３表面にトナー離型用オイルを塗布する場合は、基層と弾性層の２層構成にしても良い。
冷却装置３０はアルミニウム等の金属板の上に放熱フィンがついたもので、その底面が転写定着ベルト１３と接触摺動するように設けられている。転写定着ベルト１３と摺動する部分には、例えば硬質炭素膜等の潤滑保護膜を形成したり、転写定着ベルト１３の内周面に潤滑材を塗ることで、耐磨耗性を向上させても良い。
このような構成にすることで、用紙Ｐが転写定着ベルト１３から分離する前にトナー像の温度低下が促進されるため、転写定着ベルト１３からの用紙Ｐの分離を確実に行うことができる。また、冷却装置３０としては上記の形態にかかわらず、ファン等の強制対流を発生する装置を用いることもできる。
転写定着ベルト１３のさらに回転方向下流側にはクリーニングローラ４０が設けられる。クリーニングローラ４０は金属ローラ表面にフェルトが巻きつけられ、転写定着ベルト１３に固着した残トナーを除去する。
【０００９】
次にその動作を説明する。
感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂから中間転写ベルト２上に１次転写されたトナー像Ｔは、不図示の２次バイアス印加手段により駆動ローラ９及び２次転写ローラ１４間に印加されるイアス（ＡＣ、パルスなどの重畳を含む）により転写定着ベルト１３に静電気力で転写される。
転写定着ローラ２０に内蔵されたハロゲンヒータ２６が転写定着ベルト１３を加熱しているので、転写定着ベルト１３上のトナー像Ｔも加熱され溶融しながら、ニップ部Ｎに搬送される。レジストローラ対１９によって別方向から搬送されてきた用紙Ｐにニップ部Ｎにてトナー像Ｔを圧接することで、用紙Ｐにトナー像Ｔを転写定着させる。
トナー像Ｔを転写定着させられた用紙Ｐは、転写定着ベルト１３に密着したまま紙搬送ベルト２５により搬送される。このとき、冷却装置３０にて転写定着ベルト１３は冷却されており、同時に用紙Ｐ上のトナー像Ｔも冷却される。この冷却プロセスの間にトナーの凝集力、トナーと用紙Ｐとの接着力が、離型性の高い転写定着ベルト１３の表面とトナー像との接着力よりも大きくなり、用紙Ｐと転写定着ベルト１３の分離性が高くなる。また、一度溶融したトナーが、平滑な転写定着ベルト１３の表面に接したまま固化し、完全に分離されるのでトナー像表面が平滑になり、光沢度の高い画像が得られる。
用紙Ｐを分離した後の転写定着ベルト１３はクリーニング装置４０にてベルト表面をクリーニングされた後、再び中間転写ベルト２と接して、次のトナー像を転写される。この時点で、冷却装置３０にて十分な冷却が行われているので、転写定着ベルト１３の熱が中間転写ベルト２の温度を感光体に悪影響を与えるレベルにまで上げたりすることはなくなる。
【００１０】
図２は本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置（タンデム型カラー複写機）の構成図である。図２に示すように、転写定着ベルト１３の加熱手段として、ハロゲンヒータ２６’及び反射板３１を転写定着ベルト１３の回転方向にあって、転写定着ローラ２０の上流側に設ける。
こうすることで、トナーを直接加熱できるとともに、転写定着ベルト１３の表層を瞬時に加熱することができるので、定着設定温度まで加熱する時間が短縮でき、節電モードからの立ち上がり時間を短縮できる。
図３は本発明の第３の実施形態に係る画像形成装置（タンデム型カラー複写機）の構成図である。転写定着ベルト１３をその両面から加圧する加圧手段としてプレ加圧ローラ２７及びバックアップローラ２８を転写定着ベルト１３の回転方向にあって、転写定着ローラ２０の上流側に設ける。
プレ加圧ローラ２７内のハロゲンヒータ２６’により、転写定着部ベルト１３上のトナーを加熱するとともに、加圧バネ２９によりプレ加圧ローラ２７とバックアップローラ２８との間で転写定着ベルト１３を押圧することで、転写定着ベルト１３上のトナーを押し広げる。このように平滑な転写定着ベルト１３上では凹凸のある記録部材上よりもトナーが押し広げられるので、画像形成に必要なトナー量を減らすことができる。
図４は本発明の第４の実施形態に係る画像形成装置（タンデム型カラー複写機）の構成図である。本実施形態では、転写定着ベルト１３が同時に（格別の紙搬送ベルト２５を用いることなく）紙搬送ベルトの役割を果たすようになっており、ニップ部Ｎの後の用紙搬送方向が水平であり、用紙Ｐに転写定着された後のトナー像Ｔ面が下向きとなっている。このように構成すると、紙搬送ベルト２５が不要となり、その分、部品点数が減るので、装置の小型化、低コスト化につながる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置（タンデム型カラー複写機）の構成図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置（タンデム型カラー複写機）の構成図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る画像形成装置（タンデム型カラー複写機）の構成図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る画像形成装置（タンデム型カラー複写機）の構成図である。
【図５】第１の従来例に係る画像形成装置（タンデム型カラー複写機）の構成図である。
【図６】第２の従来例に係る画像形成装置（タンデム型カラー複写機）の構成図である。
【図７】第３の従来例に係る画像形成装置（タンデム型カラー複写機）の構成図である。
【符号の説明】
【００１２】
１Ａ  画像形成部、１Ｂ  給紙部、２  中間転写ベルト、３  感光体、４  帯電装置、５  書き込み装置、６  現像装置、７  １次転写装置、８  クリーニング装置、９  駆動ローラ、１０  従動ローラ、１１  クリーニング装置、１２  定着装置、１３  転写定着ベルト、１４  ２次転写ローラ、１６  給紙トレイ、１７  給紙コロ、１８  搬送ローラ対、１９  レジストローラ対、２０  転写定着ローラ、２１  加圧バネ、２２  加圧ローラ、２３  張架ローラ（転写定着ベルト用）、２４  張架ローラ（紙搬送ベルト用）、２５紙搬送ベルト、２６、２６’  ハロゲンヒータ、２７  プレ加圧ローラ、２８  バックアップローラ、２９  プレ加圧バネ、３０  冷却装置、３１  反射板、４０  クリーニングローラ、Ｔ  トナー像、Ｐ  用紙、Ｎ  転写定着用のニップ部、Ｓ  分離部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007065415.tif 000007
【図６】
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【図７】
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