(57)【要約】【課題】転写定着部材上に転写されたトナー画像を記録媒体と接触する前に加熱し、溶融した状態で記録媒体に接触させて転写、定着することにより、時間の遅れなしに圧力による定着効果を受けることができる転写定着技術を利用した転写定着装置を提供する。【解決手段】周面に転写されたトナー画像を保持して回転する転写定着部材１と、転写定着部材上のトナー画像を加熱して溶融状態にする加熱手段１４と、転写定着部材の周面と接触してニップ部Ｎを形成する加圧部材２と、を備え、ニップ部内に記録媒体を通過させる過程でトナー画像を該記録媒体上に加圧しながら転写定着する転写定着装置であって、転写定着部材を介して加圧部材と対向配置されると共に、加圧部材との間で加圧部材側を向いたニップ部を形成する押圧部材３１を備え、ニップ部内では、記録媒体の入口側のニップ部圧よりも出口側のニップ部圧が小さくなるように設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周面に転写されたトナー像を保持して回転する転写定着部材と、該転写定着部材上のトナー像を加熱して溶融状態にする加熱手段と、該転写定着部材の周面と接触してニップ部を形成する加圧部材と、を備え、該ニップ部内に記録媒体を通過させる過程で溶融状態にあるトナー像を該記録媒体上に加圧しながら転写定着する転写定着装置であって、
前記転写定着部材を介して前記加圧部材と対向配置されると共に、前記加圧部材との間で加圧部材側を向いたニップ部を形成する押圧部材を備え、
前記ニップ部内では、記録媒体の入口側のニップ部圧よりも出口側のニップ部圧が小さくなるように設定されていることを特徴とする転写定着装置。
【請求項２】
前記押圧部材は、前記ニップ部の幅方向に一体化された部材であることを特徴とする請求項１に記載の転写定着装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の転写定着装置において、前記押圧部材は、少なくとも基体と、該基体上に積層された弾性層と、を備えていることを特徴とする転写定着装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３に記載の転写定着装置において、前記転写定着部材は、金属基体と、該金属基体上に順次積層された弾性層、及び離型層と、を備えていることを特徴とする転写定着装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の転写定着装置において、
前記転写定着部材は、樹脂基体と、該樹脂基体上に順次積層された弾性層、及び離型層と、を備えていることを特徴とする転写定着装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の転写定着装置において、前記加熱手段は、前記転写定着部材の金属基体を誘導発熱により加熱する誘導加熱手段であることを特徴とする転写定着装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載の転写定着装置において、
前記加熱手段は、前記転写定着部材をその表面側から加熱することを特徴とする転写定着装置。
【請求項８】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の転写定着装置において、
前記加熱手段は、輻射ヒータと熱反射部材とから構成されていることを特徴とする転写定着装置。
【請求項９】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の転写定着装置において、
前記加熱手段は、前記転写定着部材上の所定の領域を選択的に加熱する加熱部材から構成されていることを特徴とする転写定着装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の転写定着装置において
前記加熱部材はレーザー光照射装置からなることを特徴とする転写定着装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか一項に記載の転写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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真式の複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置、及びこれらに適用される転写、定着技術の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真式の画像形成装置においては、像担持体上に形成された静電潜像を現像装置から供給されるトナーによって現像してトナー像とし、このトナー像を記録媒体上に転写、定着することによって画像形成を行っている。
従来の定着装置は、その上流側に配置された転写装置によって記録媒体上に転写された未定着トナー像を、記録媒体とともに狭持搬送しつつ受入れて加熱しながら加圧することによって記録媒体上に定着している。定着装置を構成する加熱定着部材としてはローラやベルトからなるものが知られており、記録媒体を狭持するための相手部材である加圧部材としてはローラ、ベルト、固定のパッドからなるものが知られている。このような定着装置において加熱定着部材と加圧部材との狭持部分をニップ部と呼ぶが、ニップ部での熱移動に関しては、定着部材側に接するトナー表面温度と、トナー像と記録媒体表面との界面温度の確保が重要である。前者は光沢などの画質の調整のために重要であり、後者は記録媒体との密着性を確保するために重要である。記録媒体とトナー像との密着性は通常定着性と呼ばれる。
【０００３】
定着性に関する因子としては、温度だけでなく、圧力も支配的なパラメータである。ただし、圧力が定着性に寄与するためにはトナーが充分熱を受けて溶融状態にあることが前提である。つまり、ニップ部ではトナーが熱を受けながら温度上昇し、粘性体となったときに圧力により記録媒体の表面及び内部に浸透、展開する。
このことから、ニップ部で加えられる圧力はトナーが溶融した時点で最も効果的に定着性に寄与することがわかる。ところで、通常の定着装置では記録媒体上のトナー像はニップ部に進入したのち、定着部材から熱と圧力を受け始めるが、ニップ部入口直後ではまだ充分な熱を与えられていないので、圧力はほとんど定着性に寄与しない。圧力はトナー像が溶融してから初めて定着性に対して効果を発揮する。そのため、トナー像を加熱してから圧力を与え、定着させるためのトータル時間、すなわちニップ時間は通常のカラー定着装置では４０〜６０ｍｓ程度必要となっている。
【０００４】
次に、中間転写体を用いる三次転写定着技術、あるいは二次転写定着技術においては、転写定着ニップ部の内部で記録媒体とトナー像が加熱される以前に、トナー像のみが転写定着部材上であらかじめ加熱溶融されており、この溶融されたトナー像が転写定着ニップ部内で記録媒体上に転写、定着される。このため、トナー像と記録媒体がニップ部内に進入すると同時に高い圧力を受けることが従来定着方式とは異なり定着性を得る上で有効となる。すなわち、入口側の圧力を高くするようなニップ部構成が可能である。これによりニップ部幅を狭くすることが可能となる。ニップ部幅を狭くする構成が成り立つことで、記録媒体全体への加熱が少なくて済み、省エネの効果が得られることが知られている（特許文献１）。
ただし、この従来例にあっては、ニップ部入口側に比してニップ部出口側の圧力が低くなるため、記録媒体の分離性の点で課題が残されていた。
【特許文献１】特開２００２−１０８１２１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ニップ時間が長くなりすぎると記録媒体側に移動する熱量も増大するため、本来定着性とは無関係で加熱する必要のない記録媒体裏面及びその全体までを余計に加熱してしまう。本来、定着性を満たすために必要なエネルギーが投入されるべき部分は、トナーと記録媒体との界面であるにもかかわらず、記録媒体全体が過剰に熱せられることは無駄なエネルギーの使用であり、省エネルギー性は著しく乏しくなる。それだけでなく、特に高速で多数枚行われる画像形成では加熱電力が不足し、一般に広く用いられる１００Ｖ、１５Ａなどの電源では対応できないと言う課題も生じる。
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、転写定着部材上に転写されたトナー画像を記録媒体と接触する前に加熱し、溶融した状態で記録媒体に接触させて転写、定着することにより、時間の遅れなしに圧力による定着効果を受けることができる三次転写定着技術を利用した転写定着装置を提供することを目的としている。
つまり、ニップ部内でのトナー像の加熱工程が省略できるため、その分ニップ時間を短くして、１０〜２０ｍｓ程度で定着させることができ、記録媒体に与えてしまう熱量を削減して省エネルギー性を高めることができる転写定着装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、周面に転写されたトナー画像を保持して回転する転写定着部材と、該転写定着部材上のトナー画像を加熱して溶融状態にする加熱手段と、該転写定着部材の周面と接触してニップ部を形成する加圧部材と、を備え、該ニップ部内に記録媒体を通過させる過程で溶融状態にあるトナー画像を該記録媒体上に加圧しながら転写定着する転写定着装置であって、前記転写定着部材を介して前記加圧部材と対向配置されると共に、前記加圧部材との間で加圧部材側を向いたニップ部を形成する押圧部材を備え、前記ニップ部内では、記録媒体の入口側のニップ部圧よりも出口側のニップ部圧が小さくなるように設定されていることを特徴とする。
【０００８】
転写定着ベルト、転写定着ローラなどの転写定着部材を利用した三次転写定着技術、あるいは二次転写定着技術においては、入口側の圧力を高くするようなニップ部構成が可能である。これによりニップ部幅を狭くすることが可能となり、記録媒体全体への加熱が少なくて済み、省エネの効果が得られる。ただし、この構成では、ニップ部入口側に比してニップ部出口側の圧力が低くなるため、分離性の点で課題が残されていた。
本発明では、ニップ部入口側のニップ部圧を強力にしつつニップ部の向き自体は加圧部材側を向くよう構成しているため、ニップ部入口側で充分に定着をして省エネの効果を享受するとともに、ニップ部の向きが加圧部材側であるため、記録媒体が転写定着部材から離れる向きに転写定着ニップ部を離れるため、分離性を充分に確保することが可能となった。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１において、前記押圧部材は、前記ニップ部の幅方向に一体化された部材であることを特徴とする。
押圧部材を幅方向に一体化した部材（幅方向に分割されてない部材）としたことにより、押圧部材が生成する押圧力をその押圧面全体に渡って安定化させることができる。つまり、局部的に圧力が高くなることによるカール発生率の増大を防止できる。
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の転写定着装置において、前記押圧部材は、少なくとも基体と、該基体上に積層された弾性層と、を備えていることを特徴とする。
弾性層を設けることにより、圧力分布において極端に高い圧力が鋭い範囲に分布するような圧力分布を形成することがなくなる。極端に高く鋭い圧力のニップ部は紙のカールを発生させやすくなるからである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１、２又は３に記載の転写定着装置において、前記転写定着部材は、金属基体と、該金属基体上に順次積層された弾性層、及び離型層と、を備えていることを特徴とする。
弾性層を設けることにより、転写定着部材の表層ユニバーサル硬さを低下させ、転写定着ニップ部でのトナー像そのものの記録媒体への転写性を高めることができる。また、離型層を設けることにより、転写定着部材の表層ユニバーサル硬さは高くなってしまうが、像そのものの離型性を高めることができるので、記録媒体への転写性を高めることができる。
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか一項に記載の転写定着装置において、前記転写定着部材は、樹脂基体と、該樹脂基体上に順次積層された弾性層、及び離型層と、を備えていることを特徴とする。
基体をより可撓性の高い樹脂とすることで、転写定着部材の搬送安定性を高めることができる。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れか一項に記載の転写定着装置において、前記加熱手段は、前記転写定着部材の金属基体を誘導発熱により加熱する誘導加熱手段であることを特徴とする。
金属基体を渦電流により直接的に加熱することで、効率の良い加熱手段を提供する。また、誘導発熱による加熱手段としてコイル、コアを転写定着部材に内包することができるため、小型化が可能となる。
請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れか一項に記載の転写定着装置において、前記加熱手段は、前記転写定着部材をその表面側から加熱することを特徴とする。
転写定着部材を加熱する際に、トナーが付着している外側より加熱することにより、より効率的にトナーを加熱させることができる。
【００１２】
請求項８の発明は、請求項１乃至５の何れか一項に記載の転写定着装置において、前記加熱手段は、輻射ヒータと熱反射部材とから構成されていることを特徴とする。
転写定着部材を外部から加熱する際に、簡便かつ効率の良い手段を提供することができる。
請求項９の発明は、請求項１乃至５の何れか一項に記載の転写定着装置において、前記加熱手段は、前記転写定着部材上の所定の領域を選択的に加熱する加熱部材から構成されていることを特徴とする。
転写定着ベルト上の未定着画像とその近傍領域のみに集中的に加熱を行うことにより、トナー層の定着に必要な熱以外の無駄なエネルギー損失を防ぐことができる。
【００１３】
請求項１０の発明は、請求項９に記載の転写定着装置において、前記加熱部材はレーザー光照射装置からなることを特徴とする。
トナー層にレーザー光を照射することにより、高エネルギーを短時間で効率よく与えることができる。レーザー光照射装置は転写定着ベルト上の未定着画像とその近傍領域のみに集中的に加熱する手段として最適である。特に、定着装置を予熱させる必要がなく、立ち上がり時間をなくすことができるので、オンデマンドな定着装置を供給することができる。
請求項１１の発明に係る画像形成装置は、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の転写定着装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明における三次転写定着技術では、像担持体から転写定着部材上にトナー画像を転写した後で、トナー像を加熱し、記録媒体へ接触させて定着するため、ニップ部進入よりも事前にトナー像のみをあらかじめ加熱することが可能となる。事前に加熱されたトナー像は、記録媒体と同期してニップ部に進入するが、ニップ部入口直後に圧力を受けるときにすでに溶融状態となっているため、時間の遅れなしに圧力の効果を受けることができる。つまり、ニップ部内ではトナー像の加熱工程が省略できるため、その分ニップ時間を短くすることができ、１０〜２０ｍｓ程度で定着させることが可能である。
従って、ニップ時間を少なくできることにより、記録媒体に与えてしまう熱量を削減することができ、省エネルギー性を高めることができる。
【００１５】
更に、より効率的な定着性能を得るためには、狭いニップ部幅で均一な高い圧力を与えればよい。そのようなニップ部構成のためには、転写定着部材はローラ形状のものよりベルト形状の内部に固定化された押圧部材を有する構成が有利である。ただし、固定された押圧部材による狭く高い圧力のニップ部を適用すると、記録媒体がしごかれるようにカールしてしまうと言う不具合が生じる。
そこで、薄層化した転写定着部材の内側より、別体の押圧部材を設け、転写定着ニップ部の入口側で高い圧力が生じ、出口側で低い圧力が生じるような部材構成を用いることにより上記課題を解決する。すなわち、省エネルギーでより効率的な定着性の確保と、カール等の不具合を生じさせないことの両立を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置における画像形成部等の全体構成を示す図であり、（ｂ）はその要部構成を示す拡大図である。図１（ａ）に基づいて本実施形態における画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の構成及び動作の概要を説明する。
このカラー複写機２０１は、装置本体中央部に位置する画像形成部２０１Ａと、画像形成部２０１Ａの下方に位置する給紙部２０１Ｂと、画像形成部２０１Ａ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２０１Ａ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２０２が配置されており、中間転写ベルト２０２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要素が設けられている。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２０４Ｙ、２０４Ｍ、２０４Ｃ、２０４Ｂが中間転写ベルト２０２の転写面に沿って並置されている。
【００１７】
各感光体２０４Ｙ、２０４Ｍ、２０４Ｃ、２０４Ｂ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２０８、光書き込み手段としての書き込み装置２０６、現像装置２０５、１次転写装置２０７、及びクリーニング装置２０９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２０４と同様に、トナーの色別に対応している。各現像装置２０５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２０２は、駆動ローラ９と、従動ローラ１０に掛け回されて感光体２０４Ｙ、２０４Ｍ、２０４Ｃ、２０４Ｂ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２０２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。
【００１８】
感光体２０４Ｙの表面が帯電装置２０８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２０４Ｙ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２０５Ｙ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２０７Ｙにより中間転写ベルト２０２上に１次転写される。他の感光体２０４Ｍ、２０４Ｃ、２０４Ｂ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２０２上に順に転写されて重ね合わせられる。転写後感光体２０４上に残留したトナーはクリーニング装置２０９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２０４の電位が初期化され、次の作像工程に備えられる。
給紙部２０１Ｂ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、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１及び加圧ローラ２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。
【００１９】
駆動ローラ９の近傍には、本発明の特徴的な構成を有する転写定着装置２１０が設けられている。転写定着装置２１０は、中空の回転体である転写定着ベルト（転写定着部材）１と、この転写定着ベルト１の周面に圧接する加圧ローラ２と、を備え、転写定着ベルト１と加圧ローラ２は互いに対峙して設けられ、ニップ部Ｎを形成している。転写定着ベルト１の内部には押圧部材３１が軸方向に沿って配設されている。押圧部材３１は転写定着ベルト１の内側面から加圧ローラ２の周面に対して一定の荷重で加圧するような固定部材となっている。さらに押圧部材３１と転写定着ベルト１の内面との間には、表面の摩擦抵抗の低い摺動部材３２が介在しており、転写定着ベルト１と押圧部材３１との間の回転摺動抵抗を軽減している。押圧部材３１と加圧ローラ２は互いに圧接する方向へ向けてバネなどの不図示の加圧手段によって押圧されている。この例では、加圧ローラ２は不図示の駆動手段により回転駆動され、ニップ部Ｎを介して転写定着ベルト１を回転駆動する。
また、押圧部材３１は、ニップ部の幅方向に一体化された部材であるのが好ましい。即ち、押圧部材３１をニップ部幅方向に一体化した部材（ニップ部幅方向に分割されてない部材）としたことにより、押圧部材が生成する圧力をその押圧面全体に渡って安定化させることができる。つまり、圧力分布において極端に高い圧力が狭い範囲に集中、分布することを防止することができ、紙のカール発生を防止できる。
【００２０】
転写定着ベルト１は、鉄などからなる薄板状のフレキシブル、且つ環状（ベルト状）の金属基体１ａ、金属基体１ａの外周面に順次積層したシリコーンゴムなどからなる弾性層１ｂ及びフッ素系樹脂などからなる離型層１ｃにより形成される。金属基体１ａの肉厚はウォームアップの高速化及び回転方向への搬送性の維持のため厚さ０．１ｍｍ以下が望ましい。弾性層１ｂは一定の表層ユニバーサル硬さを確保するために、厚さの下限は０．１ｍｍ以上が望ましく、ウォームアップの高速化のためには厚さの上限は０．５ｍｍ以下が望ましい。離型層１ｃは一定の表層ユニバーサル硬さを確保するために、厚さは３０μｍ以下が望ましい。
弾性層１ｂを設けることにより、転写定着部材１の表層ユニバーサル硬さを低下させ、転写定着ニップ部Ｎでのトナー像そのものの記録媒体への転写性を高めることができる。また、離型層１ｃを設けることにより、転写定着部材の表層ユニバーサル硬さは高くなってしまうが、像そのものの離型性を高めることができるので、記録媒体への転写性を高めることができる。
【００２１】
加圧ローラ２は、鉄などからなる金属基体２ａ、セラミックなどからなる高硬度の断熱層２ｂ、シリコーンゴムなどからなる弾性層２ｃ及びフッ素系樹脂などからなる離型層２ｄにより形成される。金属基体２ａは、ニップ部Ｎで高いニップ部圧力を実現できるように必要以上に撓むことなく充分な荷重に耐えるために厚さ１ｍｍ以上が望ましい。断熱層２ｂは同様に高い荷重に耐え、かつ望ましい断熱性能を得られるために厚さ２ｍｍ以上が望ましい。弾性層２ｃはウォームアップの高速化のためには厚さの上限は０．５ｍｍ以下が望ましいが、ニップ部出口における転写定着ベルト１からの記録媒体の分離性能をより向上させるためには弾性層２ｃを無くしてもよい。離型層２ｄはウォームアップの高速化のためには厚さ３０μｍ以下が望ましい。
【００２２】
押圧部材３１は鉄などからなる金属基体３１ａ、ゴムなどからなる弾性層３１ｂにより形成される。金属基体３１ａは高荷重に耐えられるような中実の部材であり、加圧ローラ２との対向する位置に１〜３ｍｍ程度の弾性層３１ｂを設ける。押圧部材３１には高荷重がかかるため、表面硬さとしてはＡｓｋｅｒＣ  ８０以上の高硬度が望ましい。弾性層３１ｂの厚さはニップ部入口側が出口側よりも薄くなるように形成されており、弾性層３１ｂの厚さが薄い入口側でより高い圧力がかかるようになっている。摺動部材３２はガラス繊維などの高耐熱性の材料からなる比較的目の粗い繊維で構成されたシート状のもので、表面には摩擦抵抗を軽減させるためにフッ素樹脂コートがなされている。
【００２３】
転写定着ベルト１の表層を加熱する外部加熱手段（加熱手段）１４は、ヒータ（輻射ヒータ）３及び反射板（熱反射部材）４により構成される。ハロゲンヒータなどからなるヒータ３は、転写定着ベルト１の外部近傍でニップ部上流の直前位置に備えられる。ヒータ３からの輻射エネルギーを反射する反射板４がヒータ３を覆うように備えられ、反射板４の開口部を転写定着ベルト１の表層に向けることにより、転写定着ベルト１の表層へ熱エネルギーを集中させ、転写定着ベルト１の表層のみを効率的に加熱することができる。また、転写定着ベルト１の表面温度を測定するための非画像領域に設けられた不図示のサーミスタとそれぞれの表面温度に基づいてヒータ３のオンオフをコントロールする不図示の温度コントローラが設けてあり、温度をコントロールできるようになっている。
感光体２０４Ｙ、２０４Ｍ、２０４Ｃ、２０４Ｂから中間転写ベルト２上に１次転写されたトナー６ａは、不図示の２次バイアス印加手段により駆動ローラ９に印加されるバイアス（ＡＣ、パルスなどの重畳を含む）により転写定着ベルト１に静電気力で２次的に転写される。このときにバイアスの基準となるのは転写定着ベルト１の内周面をその内部で支持している二次転写部材（二次転写ローラ）３３であり、アースに接続されている。
【００２４】
図１に示すように、中間転写ベルト２０２と転写定着ベルト１との間には、両者のニップ部を回避した位置に転写定着ベルト１から中間転写ベルト２０２への熱放射（熱移動）を抑制する熱遮蔽部材又は熱移動抑止部材としての断熱プレート２０が設けられている。断熱プレート２０は、中間転写ベルト２０２から転写定着ベルト１への２次転写を阻害しない状態で中間転写ベルト２０２への熱放射を極力抑えるように、開口部を有する形状に形成されており、この断熱プレートは図示しない転写定着装置本体、画像形成装置本体のいずれの側に設けてもよい。熱移動抑止部材としては、放射率の低い金属光沢を有する板状のものが好ましく、特に２枚の金属シートを微小空隙又は断熱材を挟んで配置すると優れた効果が得られる。また、ノートパソコンのＣＰＵ冷却用に用いられるマイクロヒートパイプ構造を内包する薄板を用いた場合、熱移動抑止部材を低温に保ち熱移動を抑制することができる。
【００２５】
更に、本実施形態では、中間転写ベルト２０２の転写定着ベルト１に対する転写部（転写定着ベルト１との対向部）と、最も上流側の感光体２０４Ｂに対する転写部２０７Ｂとの間には、中間転写ベルト２０２の熱を奪う冷却部材としての冷却ローラ２１１が設けられている。冷却ローラ２１１は熱伝導率の高い材料で形成されており、中間転写ベルト２０２に接触して回転する。本実施形態では断熱プレート２０と冷却ローラ２１１を同時に設ける構成としたが、いずれか一方を設ける構成としてもよい。本実施形態によれば、加熱による昇温時の中間転写体の温度を低減でき、中間転写体側の熱劣化を抑制できる。また、転写定着部材の設計上の自由度を大きくすることができる。
【００２６】
次に、動作について説明する。中間転写ベルト２０２上に形成されたトナー６ａは、マイナスに帯電しており、駆動ローラ９側が−０．５ｋＶ〜２ｋＶ、二次転写部材３３が０Ｖになるようにバイアスが印加されることで、転写定着ベルト１に順次転写される。この際、転写定着ベルト１上のトナー６ｂはヒータ３からの熱により所定の温度まで加熱されている。
加圧ローラ２は図示しない駆動機構により回転駆動され、転写定着ベルト１は連れ周りで回転する。記録媒体Ｐが入口ガイド７に沿ってニップ部Ｎ内へと搬送されると、記録媒体Ｐはニップ部内で熱と圧力を受け、転写定着ベルト１上のトナー像が記録媒体Ｐ上に転写、定着される。
この様に、トナー６ｂのみを予め加熱する過程が十分に得られ、かつ、ニップ部Ｎでは押圧部材３１によってニップ部進入の瞬間から高面圧をかけることができるので、トナー６と記録媒体Ｐを同時に加熱する従来方式に比べて非常に効率的な転写性能が得られ、加熱温度を低くできる。実験の結果、転写定着ベルト１及び加圧ローラ２の温度が１１０〜１２０℃程度の低温であっても十分な画質が得られることが確認された。
【００２７】
これに対して、従来のカラー画像形成装置では十分な光沢を得るために用紙による温度低下を考慮して白黒画像形成装置に比べて１．５倍ほどの熱量を与えていた。このため、記録媒体が必要以上に加熱されていた。
本実施形態では、記録媒体Ｐの加熱温度を考慮せずに、十分な光沢を有したトナー像を得るための加熱温度を独立に設定できるので、転写定着ベルト１の温度（定着設定温度）を低くできる。また、記録媒体Ｐは狭い幅のニップ部Ｎのみで加熱されるので、過剰に加熱されることがなく、省エネ化に寄与する。また、加熱される転写定着ベルト１は金属基体１ａが薄層であることなどにより熱容量が低く、ウォームアップ時間の短縮化を実現できる。
【００２８】
次に、図２は本発明の第２の実施形態における画像形成装置の全体構成図である。
転写定着装置２１０の主な構成は第１の実施形態と同様であるが、転写定着ベルト１の基材が樹脂基体１ｅにより構成されている点が特徴的である。樹脂基体１ｅにはポリイミドなどからなる耐熱性の樹脂を用いる。樹脂基体１ｅはウォームアップの高速化及び回転方向への搬送性の維持のため厚さ０．２ｍｍ以下が望ましい。このように基体をより可撓性の高い樹脂とすることで、転写定着部材の搬送安定性を高めることができる。
また、転写定着ベルト１の樹脂基体１ｅをカーボン等の導電物質を分散させた導電性のフッ素系樹脂系材料で構成し、樹脂基体１ｅを二次転写部材３３と接続することで、離型層間に転写バイアスを印加することが可能となり、転写バイアスを低電圧にでき、かつ、転写時のトナーの飛び散りを抑制できる。
【００２９】
次に、図３に本発明の第３の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す。
転写定着装置２１０の構成は、第１の実施形態とほぼ同様であるが、この実施形態に係る加熱手段１４はコイル２５と、コイル２５を巻き付けたコア２６とからなる。この加熱手段１４は渦電流を用いた電磁誘導加熱により金属基体１ａを加熱する。これにより転写定着部材としての転写定着ベルト１のより効率的な加熱が可能となる。
【００３０】
次に、図４は本発明の第４の実施形態に係る画像形成装置の全体構成図である。
転写定着装置２１０の構成は、第３の実施形態とほぼ同様であるが、二次転写部材３３を省いたことにより加熱手段１４であるコイル２５とコア２６を中空構造である転写定着ベルト１の内部に設置することができる。転写定着ベルト１の基体が金属基体１ａであるので、その剛性を利用して二次転写部では二次転写部材３３なしに安定的に中間転写ベルト２０２と接触させることが可能である。また、基体１ａが金属であることを利用し、金属基体１ａを直接アースに接続することで、バイアス印加の対向部材となる二次転写部材３３を省くことが可能となる。
加熱手段１４を転写定着ベルト１内に内包できるため、これにより転写定着部材のより効率的で安全性の高い加熱と、転写定着部材の小型化が可能となる。
【００３１】
次に、図５は本発明の第５の実施形態に係る画像形成装置の全体構成図である。  
図５の実施形態では、外部加熱手段（加熱手段）１４として、レーザー照射手段１５が用いられる。レーザー照射手段１５は、転写定着ベルト１上のトナー像を短時間に溶融するエネルギーをトナー６ｂに付与する。これにより、転写定着ベルトを予熱させる必要がなく、立ち上がり時間をなくすことができるので、オンデマンドな画像形成装置を提供することができる。
また、レーザーの照射は、形成される静電潜像あるいは未定着画像の情報に基づき、転写定着ベルト１上の未定着画像６ａとその近傍領域のみに集中的に加熱することができる。レーザーのスポット径が小さいほど、選択的加熱手段としては最適である。
【００３２】
図６（ａ）及び（ｂ）は本発明の第６の実施形態に係る画像形成装置の全体構成図、及び要部拡大図である。
転写定着装置２１０の主な構成は第１の実施形態と同様であるが、押圧部材３１を構成する弾性層３１ｂの形状が変形しており、ニップ部出口側の転写定着ベルト１がニップ部入口側よりも大きな曲率を持つように突き出す形状をしている。これによりニップ部出口部で記録媒体が転写定着ベルト１から分離しやすくなる効果が得られる。
また、各実施形態例では三次転写定着方式を例に挙げ説明したが、中間転写部材を有さない二次転写定着方式であっても上記各実施形態と同様の解決手段を採用することができ、その結果同一の優れた効果が得られることは自明のことである。
【００３３】
本発明における転写定着技術では、感光体、中間転写体等の像担持体から転写定着部材上にトナー像を転写した後で、トナー像を加熱し、記録媒体へ接触させて定着するため、ニップ部進入よりも事前にトナー像のみを予め加熱することが可能となる。定着のための圧力印加前に事前に加熱されたトナー像は、外部から供給されてくる記録媒体と同期してニップ部に進入するが、ニップ部入口直後に圧力を受けるときにすでにトナー像は溶融状態となっているため、時間の遅れなしに圧力の効果を受けることができる。つまり、ニップ部内ではトナー像の加熱工程が省略できるため、その分ニップ時間を短くすることができ、１０〜２０ｍｓ程度で定着させることが可能である。
従って、ニップ時間を少なくできることにより、記録媒体に与えてしまう熱量を削減することができ、省エネルギー性を高めることができる。
【００３４】
更に、より効率的な定着性能を得るためには、狭いニップ部幅で均一な高い圧力を与えればよい。そのようなニップ部構成のためには、転写定着部材１はローラ形状のものよりベルト形状とし、その内部に固定化された押圧部材３１を有する構成が有利である。ただし、固定された押圧部材３１による狭く高い圧力のニップ部を適用すると、記録媒体がしごかれるようにカールしてしまうと言う不具合が生じる。そこで、本発明では薄層化した転写定着部材の内側より、別体の押圧部材を設け、転写定着ニップ部の入口側で高い圧力が生じ、出口側で低い圧力が生じるような部材構成を用いることにより、省エネルギーでより効率的な定着性の確保と、カール等の不具合を生じさせない効果の両立を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態における画像形成装置を示す概要図、及び要部拡大図。
【図２】本発明の第２の実施形態における画像形成装置を示す概要図。
【図３】本発明の第３の実施形態における画像形成装置を示す概要図。
【図４】本発明の第４の実施形態における画像形成装置を示す概要図。
【図５】本発明の第５の実施形態における画像形成装置を示す概要図。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第６の実施形態における画像形成装置を示す概要図、及び要部拡大図。
【符号の説明】
【００３６】
１  転写定着ベルト（転写定着部材）、１ａ  金属基体、１ｂ  弾性層、１ｃ  離型層、１ｅ  樹脂基体、２  加圧ローラ、２ａ  金属基体、２ｂ  断熱層、２ｃ  弾性層、２ｄ  離型層、３  ヒータ、４  反射板、６ａ  トナー像（トナー）、６ｂ  トナー像（トナー）、７  入口ガイド、９  駆動ローラ、１０  従動ローラ、１１  クリーニング装置、１４  加熱手段、１５  レーザー照射手段、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  断熱プレート、２４  加熱手段、２５  コイル、２６  コア、３１  押圧部材、３１ａ  金属基体、３１ｂ  弾性層、３２  摺動部材、３３  二次転写部材。
【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】
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【図６】
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