(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にトナー像が形成される像担持体と、該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体上に形成されたトナー像の転写を受ける、所定の方向に循環移動する中間転写体と、該中間転写体に転写されたトナー像を間に挟んで該中間転写体に所定の記録媒体を重ね合わせ、重ね合わされた前記中間転写体および前記記録媒体を加熱するとともに加圧して前記トナー像を前記記録媒体に転写するとともに定着する転写定着部とを備えた画像形成装置において、
前記転写定着部よりも中間転写体移動方向上流側に配置され、前記中間転写体の、トナー像を担持する表面に対する裏面側に接触して該中間転写体を加熱する、中間転写体移動方向に交わる方向の断面が該中間転写体に向かって凸状に隆起した形状に形成されてなる中間転写体加熱部材を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記中間転写体加熱部材の前記中間転写体との接触面の、中間転写体移動方向に交わる方向の前記中間転写体に対する高低差が１０μｍ／ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記中間転写体加熱部材が、該中間転写体加熱部材の中間転写体移動方向の断面が該中間転写体に向かって凸状に隆起した形状に形成されてなるものであることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記中間転写体加熱部材が、内部に熱源を有するロール状の加熱部材であることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記中間転写体加熱部材が、内部に熱源を有する板状の加熱部材であることを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式のプリンタや複写機などに用いられる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、感光体上に静電潜像を形成し、その静電潜像を乾式トナーで現像して感光体上にトナー像を形成した後、そのトナー像を記録媒体に静電的に転写し定着する画像形成装置が広く用いられている。このような方式の画像形成装置において、画像に濃度むらが生じたり、あるいは、転写部において粉体トナーが飛散して解像力やドット再現性を低下させたりするなどの問題を起こすことがある。
【０００３】
これらの現象は、主として、感光体上のトナー像を記録媒体に静電的に移行させる静電転写プロセスに起因するものと考えられている。すなわち、静電転写方式では、記録媒体上に形成されたトナー像を均一にかつ効率よく転写することができないという問題がある。静電転写方式におけるトナー像転写効率は、トナー像に印加される電界（以下Ｅｔという）に比例して上昇するが、ある程度以上の電界になるといわゆるパッシェン放電が生じ、Ｅｔが低下してトナー像転写効率は低下に転ずる。つまり、トナー像転写効率はあるＥｔ値でピーク値を示す。このトナー像転写効率のピーク値は１００％ではなく、最大でも９５％程度と言われている。
【０００４】
このようにトナー像の転写効率はＥｔに依存するので、トナー像の層厚の変化や、記録媒体の表面凹凸や電気物性ムラの変動などに依るＥｔの変動を抑えないと、トナー像の層厚や記録媒体の転写位置によってトナー像転写効率が変動することになる。つまり、記録媒体の表面凹凸や電気物性ムラに応じて画像ムラが発生する。
【０００５】
これに対して、像担持体上に互いに異なる色の複数のトナー像を順次形成しそれら複数のトナー像を中間転写体上に重ね転写してカラー画像を形成する、いわゆる中間転写方式のカラー画像形成装置では、表面凹凸が少なく物性の管理された中間転写体が用いられるために、中間転写体上には画像ムラのない均一なトナー像を得ることができる。しかし、この中間転写体上に形成された多重トナー像は、多いところでは３層以上であり、少ないところでは１層以下であるというように層厚が多様に変化している。トナー像を記録媒体に静電的に均一に転写するためには一定の電界を印加する必要があるが、上記のような多様な層厚を有する多重トナー像に一定の電界を印加することは困難でありＥｔは不均一となりがちである。従って、静電転写方式では中間転写体上の多重トナー像すべてが記録媒体に転写されるわけではなく、一部分は中間転写体上に残留する。その残留量は中間転写体上の場所毎のトナー像層厚により異なる。その結果、記録媒体上に得られるカラー画像の色バランスがずれてしまい所望のカラー画像を得ることはできない。また、記録媒体の表面凹凸のために記録媒体と中間転写体とが完全には密着せず、両者の間に不均一なギャップが生じ、転写電界が乱れたり粉体トナー同士のクーロン反発力が生じたりしてトナー飛散が起きるために、画像の品質が劣化する。
【０００６】
これらの問題に対する対策として、特公昭４６−４１６７９号公報には、感光体上に形成したトナー像を中間転写体に粘着転写し、次に中間転写体上のトナー像を記録媒体に溶融熱転写する画像形成装置が開示されている。また、特公昭６４−１０２４号公報および特公昭６４−１０２７号公報には、中間転写体上に転写されたトナー像を間に挟んで重ね合わされた中間転写体と記録媒体とを、加熱ロールおよび圧接ロールで圧接して中間転写体上のトナー像を記録媒体上に転写定着させる画像形成装置が開示されている。さらに、特公昭６４−１０２３号公報には、中間転写体上に転写されたトナー像をトナーの融点以上に加熱し、その後中間転写体と記録媒体とを圧接して中間転写体上のトナー像を記録媒体上に転写定着するにあたり、中間転写体と記録媒体とを圧接させた後の移動中の中間転写体と記録媒体とを長時間接触させて中間転写体から記録媒体への熱移動を十分に行わせることにより、記録媒体へのトナー像の転写定着を確実に行わせる画像形成装置が開示されている。
【０００７】
これらの画像形成装置は、いずれも記録媒体へのトナー像の転写を非静電的に行う方式を採用しているので、前述のような静電転写プロセスにおけるトナー残留やトナー飛散などは生じにくく、トナーの転写効率が高くカラー画像においては色バランスが良好な高画質画像が得られる可能性がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの画像形成装置にも次のような問題がある。特公昭４６−４１６７９号公報、特公昭６４−１０２４号公報、および特公昭６４−１０２７号公報に開示されている画像形成装置では、記録媒体の裏面側に配置された圧接ロールには加熱手段が備えられていないため、記録媒体が多量の熱を奪い記録媒体へのトナーの融着が不完全となりやすく、特に高速記録を行う際に定着不良を起こしやすいという問題がある。
【０００９】
また、特公昭６４−１０２３号公報に開示されている画像形成装置では、中間転写体と記録媒体とが長時間加熱状態で接触したまま移動している間に、中間転写体と記録媒体とが互いにずれて画像ずれが発生したり、中間転写体と記録媒体との加圧力が不均一となり画像乱れが発生しやすいという問題がある。
【００１０】
また、特公昭６４−１０２４号公報および特公昭６４−１０２７号公報には、中間転写体と記録媒体を加熱加圧する加熱ロールに無端ベルト状の中間転写体を巻き付けて、記録媒体を加熱加圧ニップ部に送り込む前に中間転写体を加熱する方式の画像形成装置が開示されているが、このような方式の画像形成装置では、低温の中間転写体は高温の加熱ロールに接触して加熱ロール表面との温度差がなくなるような熱移動が行われることにより中間転写体の昇温が行われる。この中間転写体の昇温は、均一に加熱された加熱ロール表面とほぼ等しい温度になるように徐々に加熱されるので比較的長時間を必要とする。従って、高速で転写同時定着を行うためには、大型の加熱ロールを用いて中間転写体の加熱ロールへの巻付き長さを長くする必要があり、高速の画像形成装置を実現しようとすると装置が大型化し、また、大型の加熱ロールを加熱するために多量の熱量が必要になり、かつその加熱ロールを昇温させるのに長時間を要するなどという種々の問題がある。
【００１１】
本発明は、上記の事情に鑑み、高速で高画質の画像を得ることができる小型の画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の画像形成装置は、
表面にトナー像が形成される像担持体と、その像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、その像担持体上に形成されたトナー像の転写を受ける、所定の方向に循環移動する中間転写体と、その中間転写体に転写されたトナー像を間に挟んでその中間転写体に所定の記録媒体を重ね合わせ、重ね合わされた上記中間転写体および上記記録媒体を加熱するとともに加圧して上記トナー像を上記記録媒体に転写するとともに定着する転写定着部とを備えた画像形成装置において、
上記転写定着部よりも中間転写体移動方向上流側に配置され、上記中間転写体の、トナー像を担持する表面に対する裏面側に接触して上記中間転写体を加熱する、中間転写体移動方向に交わる方向の断面が上記中間転写体に向かって凸状に隆起した形状に形成されてなる中間転写体加熱部材を備えたことを特徴とする。
【００１３】
ここで、上記中間転写体加熱部材の上記中間転写体との接触面の、中間転写体移動方向に交わる方向の上記中間転写体に対する高低差が１０μｍ／ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
また、上記中間転写体加熱部材が、その中間転写体加熱部材の中間転写体移動方向の断面が中間転写体に向かって凸状に隆起した形状に形成されてなるものであることも好ましい。
【００１５】
また、上記中間転写体加熱部材が、内部に熱源を有するロール状の加熱部材であること、および上記中間転写体加熱部材が、内部に熱源を有する板状の加熱部材であることも好ましい態様である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
図１は、本発明の画像形成装置の第１の実施形態の概略構成図である。
【００１８】
この画像形成装置は、中間転写方式および転写定着同時方式を採用したカラー画像形成装置であり、図１に示すように、それぞれ黒、イエロー、マゼンタ、シアンの各色に対応するドラム状の感光体９＿１，９＿２，９＿３，９＿４、これら各感光体表面を一様に帯電する帯電器１０＿１，１０＿２，１０＿３，１０＿４、各感光体表面を光ビームで走査して静電潜像を形成する光ビーム走査装置２０、各感光体上に形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成するそれぞれ黒、イエロー、マゼンタ、シアン色のトナーが入った現像器１１，１２，１３，１４、各感光体上に形成されたトナー像の転写を受けて矢印Ｂ方向に循環移動するベルト状の中間転写体１、中間転写体１に転写されたトナー像を間に挟んで中間転写体１に記録媒体Ｐを重ね合わせ、重ね合わされた中間転写体１および記録媒体Ｐを加熱するとともに加圧してトナー像を記録媒体Ｐに転写するとともに定着する転写定着部Ｔ、転写定着部Ｔよりも中間転写体移動方向Ｂの上流側に配置され、中間転写体１の、トナー像を担持する表面に対する裏面側に接触して中間転写体１を加熱する接触加熱ロール４を備えている。
【００１９】
なお、本実施形態における感光体９＿１，９＿２，９＿３，９＿４は、本発明にいう像担持体に相当するものであり、また、本実施形態における帯電器１０＿１，１０＿２，１０＿３，１０＿４、光ビーム走査装置２０、現像器１１，１２，１３，１４は、本発明にいうトナー像形成手段に相当するものであり、また、本実施形態における接触加熱ロール４は、本発明にいう中間転写体加熱部材に相当するものである。
【００２０】
感光体９＿１，９＿２，９＿３，９＿４は、矢印Ａ方向に回転し、それぞれ帯電器１０＿１，１０＿２，１０＿３，１０＿４により一様に帯電された後、濃度信号に応じ光ビームパルス幅変調装置（図示せず）によってオンオフされる光ビーム走査装置２０により露光され、各感光体表面にそれぞれ黒、イエロー、マゼンタ、シアンの各色の画像信号に基づき静電潜像が形成される。感光体９＿１，９＿２，９＿３，９＿４としては、Ｓｅ、ａ−Ｓｉ、ａ−ＳｉＣ、ＣｄＳなどの各種の無機感光体、および各種の有機感光体を用いることができる。
【００２１】
各感光体上に形成された静電潜像は、現像器１１，１２，１３，１４により、それぞれ黒、イエロー、マゼンタ、シアン色のトナーで現像され、面積変調により濃度を表すいわゆるディジタル画像の各色トナー像が各感光体上に形成される。なお、複写機の場合は、光ビーム走査による露光の代わりに、原稿の反射光を色分解フィルターを通過させた露光でもよい。トナーは、イエロー、マゼンタ、シアンなどの色素を含有した熱可塑性のバインダで構成され、公知の材料を用いることができる。
【００２２】
中間転写体１としては、本実施形態ではベース層と表面層からなる２層構造のものを用いている。ベース層は、カーボンブラックを添加した厚さ７５μｍのポリイミドフィルムを用いている。ベース層の体積抵抗率は、トナー像を感光体から中間転写体に静電的に画像乱れなく転写するために、カーボンブラックの添加量を変化させて１０10Ωｃｍに調整してある。なお、ベース層として、例えば厚さ１０〜３００μｍの耐熱性の高いシートを使用することが可能であり、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリサルフォン、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアミドなどのポリマーシートなどを用いることができる。
【００２３】
また、中間転写体１の表面層は、トナー像を感光体から中間転写体に静電的に画像乱れなく転写するために、その体積抵抗率を１０14Ωｃｍに調整してある。また、中間転写体から記録媒体への同時転写定着を行う際の中間転写体と記録媒体との密着度を高めるために、ゴム硬度４０度、厚さ５０μｍのシリコーン共重合体を用いている。シリコーン共重合体は、適度の弾性を有しその表面が常温でトナーに対して粘着性を示し、さらに、溶融して流動化したトナーを離しやすくする特性を有しているため、記録媒体へトナーを効率的に移行させるための表面層として最適の材料である。なお、表面層として、例えば厚さ１〜１００μｍの離型性の高い樹脂層を使用することも可能であり、例えばテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリテトラフルオロエチレンなどを用いることができる。
【００２４】
中間転写体１は、ローラ６＿１，６＿２、および接触加熱ロール４により支持されており、矢印Ｂ方向に循環移動する。現像器１１，１２，１３，１４により中間転写体１上に形成された各色トナー像は、順次、転写器８＿１，８＿２，８＿３，８＿４により中間転写体１上へ重ね合わせるようにして転写され、中間転写体１上に多重トナー像が形成される。中間転写体１上に形成された多重トナー像は、転写定着部Ｔよりも上流側の、中間転写体１の多重トナー像を担持する表面に対する裏面側に配置された接触加熱ロール４の部位まで搬送され、接触加熱ロール４により中間転写体１を介して加熱される。
【００２５】
接触加熱ロール４としては、外径５０ｍｍで肉厚３ｍｍのアルミニウムの中空ロールが用いられ、接触加熱ロール４内部には、熱源としてハロゲンランプ４ａが配置されている。接触加熱ロール４は、その内面を黒色塗装することにより、ハロゲンランプ４ａからの輻射熱が効率的に吸収され、中間転写体１への伝熱をより有効なものとすることができる。
【００２６】
図２は、図１に示した画像形成装置に用いられる接触加熱ロール４の形状を示す図である。
【００２７】
図２に示すように、接触加熱ロール４の形状は、中間転写体１との接触幅Ｗ＝３２０ｍｍにおいて幅方向端部の外径Ｄ２を４９．４ｍｍとし、幅方向中央部の外径Ｄ１を５０．６ｍｍとし、中央部から端部へは直線状に延びた形状となっている。すなわち、中間転写体１の幅方向の接触加熱ロール４の形状変化率が単純計算で３．７５μｍ／ｍｍになるようにしてある。このように、本実施形態では、接触加熱ロール４の中間転写体１との接触面の、中間転写体移動方向に交わる幅方向の中間転写体１に対して３．７５μｍ／ｍｍの高低差を持たせている。
【００２８】
なお、本実施形態では、中間転写体加熱部材として内部に熱源を有する接触加熱ロール４を用いているが、中間転写体加熱部材として、内部に熱源を有する板状の加熱部材を用いてもよい。中間転写体加熱部材として板状の加熱部材を用いた例については第２の実施形態において説明する。
【００２９】
一般に、転写定着同時方式では、加熱によりトナー像のトナー粒子どうしを融着させ中間転写体上のトナー像をすべて記録媒体へ移行させるようにしている。加熱が不十分でトナーの融着が足りないと転写定着不良、いわゆるオフセットとなる。また、トナーを加熱溶融させ過ぎるとトナーが流れ画像乱れとなる。特に、中間転写体と記録媒体の圧接部やその近傍でトナーを加熱溶融させ過ぎると、記録媒体の表面凹凸などにより記録媒体と中間転写体との密着不良部分でトナーが毛管流動を起こしやすくなり、トナーが流れて画質低下を招く。すなわち、中間転写体および中間転写体上のトナーは適度の温度に加熱する必要があり、しかも、高速で転写定着を行うには、速やかに中間転写体およびトナーを昇温する必要がある。
【００３０】
本実施形態においては、接触加熱ロール４は、溶融温度１１５℃のトナーを用い２５０ｍｍ／ｓの中間転写体移動速度でＡ４サイズの用紙へ毎分６０枚の高速画像出力を行う場合、接触加熱ロール４に内蔵されたハロゲンランプ４ａを１８００Ｗで点灯し、およそ０．２秒間という短時間で中間転写体１を常温から１５０℃まで昇温するように設定されている。
【００３１】
以上のように、本実施形態の画像形成装置においては、転写定着部Ｔよりも中間転写体移動方向上流側に中間転写体加熱部材、すなわち接触加熱ロール４（図１および図２参照）が備えられており、中間転写体１と記録媒体Ｐを加熱圧接する転写定着部Ｔとは独立に中間転写体１およびトナー像を適度な温度に速やかに昇温することができるので、高速で高画質の得られる同時転写定着を実現することができる。また、中間転写体加熱部材が、転写定着部Ｔとは独立しているので、構成上の自由度が増え装置の大型化を回避することができる。
【００３２】
一般に、表面温度の異なる２つの物体が接触すると、それぞれの物体に関する熱の流れは相互の温度差が減少する方向に向かう。一方の物体の熱容量が他方の物体の熱容量と比較して著しく大きい場合は、熱容量の大きい方の物体の表面温度はほとんど変化しない。ここで、中間転写体として厚さ０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度の薄いシート状部材を用い、中間転写体加熱部材として厚さ数ｍｍ以上の金属体を用いた場合、すなわち中間転写体加熱部材の熱容量が中間転写体よりも十分に大きい場合は、中間転写体の昇温に費やされる中間転写体加熱部材表面部分の熱量が、直ちに中間転写体加熱部材内部からおよび中間転写体加熱部材裏面部に配置された熱源から供給され、中間転写体の温度は速やかに中間転写体加熱部材の温度に近づく。一方、中間転写体加熱部材の熱容量が中間転写体に比べそれほど大きくなく、中間転写体の昇温とともに中間転写体加熱部材の表面温度が変化する場合は、ある熱容量をもつ中間転写体が熱源から供給される熱量分だけ昇温するという関係となり中間転写体の昇温速度は低下する。この昇温速度は熱源から供給される熱量、すなわち移動する中間転写体にとっては中間転写体加熱部材から中間転写体への単位面積あたり単位時間の供給熱量によって決定される。単位面積あたり単位時間の供給熱量が大きいと昇温速度は速くなる。また、中間転写体を所望の温度に昇温するのに要する総熱量は昇温速度にかかわらず昇温幅（＝昇温後中間転写体温度−昇温前中間転写体温度）によっても決定される。つまり、中間転写体を所望の温度に昇温するための熱量の供給の仕方によって昇温特性が決定される。
【００３３】
さらに、中間転写体加熱部材による中間転写体の昇温特性は、中間転写体加熱部材の熱容量、および熱源から供給される単位面積あたり単位時間の熱量の他に、中間転写体と中間転写体加熱部材との接触性が大きく影響する。接触加熱の場合、中間転写体と中間転写体加熱部材との間に僅かでも非接触部分があるとその隙間の空気層が断熱層として働き、熱の伝達が悪くなって中間転写体を所定の接触時間内に所望の温度まで加熱することができなくなる。
【００３４】
そこで、本実施形態の画像形成装置においては、中間転写体１の、トナー像を担持する表面に対する裏面側に接触して中間転写体１を加熱する、中間転写体移動方向に交わる方向の断面が中間転写体１に向かって凸状に隆起した形状に形成されてなる中間転写体加熱部材、すなわち接触加熱ロール４を備えている。このようにすることにより、ベルト状の中間転写体の幅方向で接触加熱ロール４表面に凹部を作らないようにしているので、接触加熱ロール４と中間転写体１との良好な接触が得られ、中間転写体１を速やかに加熱昇温することができる。ただし、所定の張力をもって張架されている中間転写体１は、接触加熱ロール４の凹凸が大きいと追従できず、幅方向の端部で非接触部分ができ、加熱昇温が不十分となる。中間転写体移動方向で中間転写体側に凸で曲率半径が約９００ｍｍの板状の中間転写体加熱部材を用い、その中間転写体表面の幅方向の形状変化率と中間転写体の昇温特性との関係を調べた実験結果について次に説明する。
【００３５】
図３は、中間転写体加熱部材の幅方向の形状変化率と中間転写体の昇温特性との関係を示すグラフである。
【００３６】
この実験では、中間転写体として厚さ７５μｍのポリイミドフィルム上に厚さ５０μｍのシリコーン共重合体を積層したものを用い、幅３２０ｍｍに対して約７ｋｇｆの張力を加えた。板状の中間転写体加熱部材としては、裏面に熱源としてシリコーンラバーヒータを貼付した厚さ３ｍｍのアルミニウム板を用いた。中間転写体を２５０ｍｍ／ｓの高速度で移動させ、中間転写体加熱部材との接触領域の通過時間を１秒とし、接触開始位置から接触終了位置までの中間転写体表面温度を非接触式温度計（株式会社キーエンス製赤外放射温度計ＩＴ２−０２）で測定した。中間転写体加熱部材の温度は１８０℃に設定し、中間転写体加熱部材に接触する直前の中間転写体の温度は１００℃に調整した。すなわち、中間転写体と中間転写体加熱部材との温度差を８０℃とし、中間転写体が温度差のほぼ１００％の昇温に要する時間ｔ１、および中間転写体が温度差の９０％の昇温に要する時間ｔ２を求めた。
【００３７】
また、中間転写体加熱部材の表面形状は、３次元測定器（ミツトヨ株式会社製ＢＮ１２２０  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｍａｃｈｉｎｅ）を用いて５ｍｍピッチで測定し、中間転写体幅方向の中間転写体加熱部材表面の形状変化率を求めた。
【００３８】
図３に示すように、温度差のほぼ１００％まで昇温するのに要する時間ｔ１、および温度差の９０％まで昇温するのに要する時間ｔ２ともに、中間転写体加熱部材の形状変化率が小さければ中間転写体の昇温に要する時間は短く、１０μｍ／ｍｍを超える形状変化率では昇温に要する時間が顕著に長くなることが分かる。すなわち、中間転写体加熱部材の中間転写体との接触面の、中間転写体移動方向に交わる幅方向の中間転写体に対する高低差が１０μｍ／ｍｍ以下であれば、中間転写体加熱部材と中間転写体の接触が良く、中間転写体を速やかに昇温することができる。この高低差は、さらに７μｍ／ｍｍ以下であることが好ましく、そのようにした場合は、接触領域内でほとんど温度差なく速やかに中間転写体を昇温することができる。
【００３９】
中間転写体加熱部材の中間転写体移動方向の断面形状は、中間転写体に向かって凸状に隆起した形状であることが両者の接触にとって有利であることは幾何学的考察より容易に推察できる。本実施形態の画像形成装置では、中間転写体加熱部材として接触加熱ロール４が用いられており、断面形状は、当然、中間転写体に向かって凸状に隆起した形状となっている。
【００４０】
中間転写体加熱部材の中間転写体移動方向の形状変化率は、張力によってベルト状中間転写体が十分に接触できればよく、通常、ベルトとして用いられる材料に対して直径数十ｍｍのロール状の加熱部材や曲率半径数百ｍｍ以上の湾曲した板状の加熱部材などを用いることができる。
【００４１】
中間転写体と中間転写体加熱部材の接触については、上記の中間転写体加熱部材の断面形状の問題の他に、１ｍｍ以下の領域における両者の接触面の表面粗さが影響することは容易に推定される。中間転写体と中間転写体加熱部材の両者、または一方の表面が粗くなっていると実質的に接触が十分でなくなり熱の伝達が悪くなる。通常、フィルム状の中間転写体の裏面は滑らかに成型され、その表面粗さは、中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．５μｍ以下、最大高さ（Ｒｍａｘ）が１．０μｍ以下である。そこで、中間転写体加熱部材の表面粗さも、中間転写体の裏面の粗さ以下とすることが望ましく、本実施形態においては、中間転写体加熱部材の表面を中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．２μｍ、最大高さ（Ｒｍａｘ）を０．８μｍに成型調整し研磨したものを用いている。なお、上記表面粗さは、表面粗さ計ｓｕｒｆｃｏｍ（東京精密株式会社製）を用い、測定長さ２．５ｍｍ、低周波成分のカットオフ値０．２５ｍｍの条件で測定した値である。
【００４２】
転写定着部Ｔには、記録媒体Ｐおよび中間転写体１を加熱するとともに加圧する一対の加圧ロール２＿１，２＿２が備えられている。
【００４３】
加圧ロール２＿１，２＿２としては、金属ロール上にシリコーンゴムなどの耐熱弾性層を有したものを用いることができる。本実施形態では、加圧ロール２＿１，２＿２ともに、アルミニウムの中空ロール上に硬度３０度のシリコーンゴムを厚さ２．０ｍｍで積層した外径５０ｍｍのものを用いている。なお、ニップ圧力は５．５×１０5Ｐａに設定されている。ニップ幅はおおよそ７．５ｍｍである。加圧ロール２＿１，２＿２の内部には熱源として、ハロゲンランプ３＿１，３＿２が配置されている。
【００４４】
なお、本実施形態では、転写定着部Ｔとして一対の加圧ロールを備えているが、転写定着部Ｔの構成は、一対の加圧ロールによる構成のみに限定されるものではなく、中間転写体１と記録媒体Ｐとの間に浮きやずれを発生することなく均一に加熱加圧できるものであればどのような構成のものでもよい。例えば、１つの加圧ロールと１つの固定パッドを組み合せて構成してもよく、あるいは一対の固定パッドで構成してもよい。
【００４５】
また、本実施形態では、転写定着部Ｔの熱源としてハロゲンランプ３＿１，３＿２を用いているが、転写定着部Ｔの熱源はハロゲンランプに限定されるものでなく、周知の他の加熱手段を用いることができる。
【００４６】
記録媒体Ｐに接する側の加圧ロール２＿２は、転写定着動作時以外は加圧ロール２＿１から離間しているが、中間転写体１に担持された多色トナー像が転写定着部Ｔに搬送されてくるタイミングに合わせて、加圧ロール２＿２は加圧ロール２＿１に圧接される。こうして圧接状態となった加圧ロール２＿１，２＿２のニップ部に多色トナー像を担持した中間転写体１とトレイ１５から送紙されてきた記録媒体Ｐとがタイミングを合わせて進入し、加熱されるとともに加圧される。加熱されたトナーは軟化溶融し、記録媒体Ｐに浸透する。
【００４７】
冷却装置１６は、転写定着部Ｔから搬送されてくる中間転写体１および記録媒体Ｐを冷却するものであり、ここでトナーは冷却されて凝集固化し、記録媒体Ｐとの強い接着力が生じる。冷却装置１６により冷却された中間転写体１および記録媒体Ｐは、曲率半径の小さなロール６＿２の部位に搬送され、ここで記録媒体Ｐは記録媒体Ｐ自体の腰の強さにより中間転写体１からトナーとともに剥離されカラー画像が形成される。記録媒体Ｐに転写定着されたカラー画像の表面は中間転写体１の表面にならい平滑化され高光沢となる。ロール６＿２から剥離された記録媒体Ｐは用紙搬送方向切替部材２１の部位に搬送される。
【００４８】
本実施形態の画像形成装置は、両面記録モードと片面記録モードとを有している。この画像形成装置が片面記録モードに設定されている場合は、記録媒体Ｐは用紙搬送方向切替部材２１により機外に向かう方向に導かれ排紙される。
【００４９】
この画像形成装置が両面記録モードに設定されている場合は、用紙搬送方向切替部材２１は記録媒体Ｐを用紙反転部２３に向かう方向に導く。記録媒体Ｐは用紙送りロール２５＿１により用紙反転部２３に搬送される。用紙反転部２３に到達した記録媒体Ｐは、用紙送りロール２４により用紙反転部２３から再度送り出され用紙送りロール２５＿１を経て用紙搬送方向切替部材２２により用紙レジストロール１７に向かう方向に導かれ、用紙送りロール２５＿２，２５＿３，２５＿４，２５＿５により用紙レジストロール１７へ搬送される。用紙レジストロール１７に到達した記録媒体Ｐは、用紙反転部２３を経由してきたことにより表裏面が反転されており、中間転写体１に対向する側の表面に対する裏面には第１面の画像が形成済みであり、その表面は白紙のままである。この記録媒体Ｐは、中間転写体１上に形成された第２面用のトナー像が転写定着部Ｔに搬送されてくるタイミングに合わせて転写定着部Ｔに送紙され、中間転写体１上の第２面用のトナー像が記録媒体Ｐの白紙のままの表面に転写定着される。こうして記録媒体Ｐの表裏両面に画像が記録される。
【００５０】
本実施形態では、記録媒体Ｐとして富士ゼロックス（株）製Ｊ紙を用いている。ハロゲンランプ３＿１による加圧ロール２＿１の加熱温度は１２０℃に制御し、ハロゲンランプ３＿２による加圧ロール２＿２の加熱温度は１００℃に制御している。この状態で記録媒体Ｐに第１面の画像出力を行い、さらに、同一記録媒体Ｐの裏面に第２面の画像出力を行った場合、高速画像出力時においても、得られた転写定着画像は記録媒体の表裏両面ともに画像乱れがなく、高画質の画像を得ることができる。これは、中間転写体１と記録媒体Ｐが転写定着部Ｔで加熱加圧される前に、中間転写体加熱部材、すなわち接触加熱ロール４により中間転写体１がトナーの溶融温度以上に急速に加熱され、中間転写体１上のトナーを適度に溶融融着させることができたためである。そのため、転写定着部Ｔにおける加圧ロール２＿１，２＿２の温度をトナーの溶融温度程度に低く設定しても画像乱れや定着不良などを起こすことなく、高速で高画質の画像を得ることができる。特に、加圧ロール２＿２の温度をトナーの溶融温度よりも低く設定できることにより、両面記録モード時の加圧ロール２＿２に接する転写済みの記録媒体上の第１面のトナー像を加熱して乱すことがなく、良好に高速両面画像記録を行うことができる。
【００５１】
なお、本発明におけるトナー溶融温度は、島津製作所（株）製フローテスタＣＦＴ−５００型によって測定し値を基準としている。すなわち、加圧成型器により成型した１．５ｇのトナーをフローテスタＣＦＴ−５００型を用いて、荷重９８Ｎ（１０ｋｇｆ）、ノズル直径０．５ｍｍ、ノズル長さ１ｍｍ、昇温速度５℃／分の条件でノズルから押し出す。各温度における流出量を６０℃から１５０℃まで３℃きざみで測定し、見かけ粘度η’（ｐｏｉｓｅ）を得る。この際、見かけ粘度η’が１０4ｐｏｉｓｅとなる温度をトナー溶融温度と定義している。
【００５２】
次に、本発明の画像形成装置の第２の実施形態について説明する。
【００５３】
図４は、本発明の画像形成装置の第２の実施形態の概略構成図である。
【００５４】
図４に示す画像形成装置は、図１に示した第１の実施形態のカラー画像形成装置とほぼ同様の構成を有しており、相違点は、第１の実施形態における接触加熱ロール４の代わりに、第２の実施形態においては中間転写体加熱部材として内部に熱源を有する板状の加熱部材、すなわち接触加熱板５が用いられている点のみである。
【００５５】
接触加熱板５としては、厚さ３ｍｍのアルミニウム板を用いている。接触加熱板５の中間転写体１への接触加熱時間は、接触加熱板５の中間転写体移動方向の長さを変えることにより自由に設定することができる。接触加熱板５の材料はアルミニウムに限られるものではなく、熱伝導の良いものであればよく、熱伝導の良い接触加熱板を用いることにより中間転写体１を均一に加熱できるという効果が得られる。
【００５６】
接触加熱板５の内部に配置される熱源としては、面状ヒータ５ａが用いられる。面状ヒータ５ａには、通電発熱体をシリコーンラバーで覆って作製されたシリコーンラバーヒータが用いられている。通電発熱体から接触加熱板５のアルミニウム板への熱抵抗を小さくすることにより効率的に加熱を行うことができるのでシリコーンラバーはできるだけ薄くすることが望ましく、本実施形態では、シリコーンラバー層の厚さは０．５ｍｍとしている。面状ヒータ５ａは、通電発熱体の配線パターンを任意に変えることが可能であり、接触加熱板５の発熱面上での発熱量分布を容易に変えることができるので接触加熱板５の熱源として好ましい。
【００５７】
図５は、第２の実施形態における中間転写体加熱部材として用いられる接触加熱板の斜視図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【００５８】
図４および図５（ａ）に示すように、この接触加熱板５の中間転写体移動方向（Ｂ）の断面は、中間転写体に向かって凸状に隆起した形状に形成されており、その曲率半径Ｒは約９００ｍｍである。接触加熱板５の中間転写体移動方向（Ｂ）の長さは２００ｍｍである。
【００５９】
また、図５（ｂ）に示すように、この接触加熱板５の中間転写体との接触面の、中間転写体幅方向（Ｗ）の中間転写体に対する高低差は１０μｍ／ｍｍ以下としてある。すなわち、中間転写体との接触幅Ｗ＝３２０ｍｍにおいて、端部の曲率半径Ｒ２が中央部の曲率半径Ｒ１より小さい形状とし、中央部から端部にかけてはなめらかに変化するように加工してあり、中間転写体幅方向の接触加熱板５の形状変化率は、前述の３次元測定器による測定値で最大で７μｍ／ｍｍのものが用いられている。
【００６０】
本実施形態においては、溶融温度１１５℃のトナーを用い２５０ｍｍ／ｓの中間転写体移動速度でＡ４サイズの用紙へ毎分６０枚の高速画像出力を行う場合、接触加熱板５の面状ヒータ５ａの通電発熱体の配線パターンを、中間転写体移動方向上流側の部分を密にし下流側の部分を粗にすることにより、上流側の発熱量を下流側の発熱量よりも大きくなるように設定している。具体的には、中間転写体移動方向の長さ２００ｍｍの間の、中間転写体移動方向上流側の部分では１５００Ｗの高出力で接触加熱板５を加熱しおおよそ０．５秒の短時間に中間転写体１を約１５０℃の温度に昇温し、下流側の部分では３００Ｗの出力で接触加熱板５を加熱し０．３秒かけて中間転写体１を約１６５℃の温度に均一に昇温するように設定している。
【００６１】
以上説明した本発明の第１および第２の実施形態の画像形成装置により、記録媒体Ｐとして富士ゼロックス（株）製Ｊ紙を用い、熱源３＿１による加圧ロール２＿１の加熱温度は１２０℃に制御し、熱源３＿２による加圧ロール２＿２の加熱温度を１００℃に制御して両面画像記録を行ったところ、高速画像出力時においても、得られた転写定着画像は記録媒体の表裏両面ともに画像乱れがなく、高画質の画像を得ることができた。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、中間転写体移動方向に交わる方向の断面が中間転写体に向かって凸状に隆起した形状に形成された中間転写体加熱部材を備えたことにより中間転写体加熱部材と中間転写体との良好な接触が得られ、中間転写体を速やかに加熱昇温することができる。そのため、転写定着部で中間転写体と記録媒体とが接触する以前にトナー像を短時間で急速に昇温させ、トナー像を記録媒体に転写定着するのに適した十分な溶融状態とすることができるので、高速で高画質の画像を得ることができる小型の画像形成装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の第１の実施形態の概略構成図である。
【図２】図１に示した画像形成装置に用いられる接触加熱ロール４の形状を示す図である。
【図３】中間転写体加熱部材の幅方向の形状変化率と中間転写体の昇温特性との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の画像形成装置の第２の実施形態の概略構成図である。
【図５】第２の実施形態における中間転写体加熱部材として用いられる接触加熱板の斜視図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【符号の説明】
１    中間転写体
２＿１，２＿２    加圧ロール
３＿１，３＿２    ハロゲンランプ
４    接触加熱ロール
４ａ    ハロゲンランプ
５    接触加熱板
５ａ    面状ヒータ
６＿１，６＿２    ローラ
８＿１，８＿２，８＿３，８＿４    転写器
９＿１，９＿２，９＿３，９＿４    感光体
１０＿１，１０＿２，１０＿３，１０＿４    帯電器
１１，１２，１３，１４    現像器
１５    トレイ
１６    冷却装置
１７    用紙レジストロール
２０    光ビーム走査装置
２１，２２    用紙搬送方向切替部材
２３    用紙反転部
２４，２５＿１，２５＿２，２５＿３，２５＿４，２５＿５    用紙送りロール
Ｐ    記録媒体
Ｔ    転写定着部
【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】
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