JP2005189697A - 定着装置、定着方法および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ウオームアップ時間を短縮できると共に省エネルギー性に優れ、高画質、耐久性及び熱効率の観点からも良好で、高速印刷に対応可能な定着装置を提供する。
【解決手段】 各々の表面に画像を担持する一対の回転体１３，１４と、この一対の回転体１３，１４の回転表面の各画像を加熱する一または複数の加熱部１５とを備え、上記一対の回転体間のニップ部に記録媒体を通過させることにより上記一対の回転体表面から上記記録媒体の表裏各面に画像を転写定着する構成を備えた定着装置において、表面に画像を担持可能であって、上記一対の回転体の一方の表面に画像を転写する第１の中間転写体２と、表面に画像を担持可能であって、上記一対の回転体の他方の表面に画像を転写する第２の中間転写体２’とを備えていることを特徴としている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、記録媒体（以下、用紙又はシートともいう）に未定着画像を定着する定着方法および定着装置、さらには、該定着装置を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、印刷機等の画像形成装置に関し、さらに詳しくは、記録媒体の表裏両面への画像形成が可能な構成に関する。

複写機やファクシミリあるいはプリンタさらには印刷機などの画像形成装置においては、記録用紙などのシート上に転写されて担持されている未定着画像を加熱定着することにより複写物や記録物を得ることができる。

定着に際しては、未定着画像を担持しているシートを挟持搬送しながら未定着画像を加熱することにより未定着画像中に含まれる現像剤、特にトナーの溶融軟化及びシートへの浸透を行わせることによりシートにトナーを定着することが行われる。

定着装置に用いられる構成の一つに熱源を内蔵した定着部材と加圧部材とを当接させてその当接位置をシートなどの記録媒体の搬送位置および加熱位置に相当するニップ部を形成する構成がある。定着部材としては、ローラやベルトが用いられ、加圧部材としては、ローラやベルトあるいは固定パッドが用いられる。

一方、転写対象となる画像には単一色のみでなくフルカラーなどのように複数の色の画像を組み合わせたものがある。
これら各画像に対する定着に際しては、転写される対象の画像形態に応じた定着特性、特に温度特性が重要となる。
温度特性は、トナーとシートとの間の熱移動に影響し、熱移動は定着部材に接触するトナー表面温度と、トナーおよびこれが接触するシート表面の温度（界面温度）によって変化する。温度特性のうちで、トナーの表面温度はフルカラー画像などに要求される光沢度に影響し、トナーおよびこれが接触するシートの表面温度はシートに対するトナーの浸透度（密着性）に影響を及ぼす。

図５は、フルカラー画像を対象とした定着構造の一例を示す図であり、同図において、各色毎の画像を形成可能な潜像担持体Ａ〜Ｄの並置方向に沿って展張面を有する１次転写部材に相当する中間転写体Ｅが設けられ、中間転写体Ｅに対して各色毎の画像が順次転写されるようになっている。中間転写体Ｅには、重畳転写された画像をシートに対して一括転写するための２次転写部材としての転写装置Ｆが対向当接して設けられており、一括転写されたシートが定着装置Ｇに向けて搬送されるようになっている。

図５に示す定着装置Ｇは、互いに対向当接してニップ部を構成可能な定着ローラＧ１および加圧ローラＧ２を備えた熱ローラ定着方式を採用した構成であり、定着ローラＧ１からの加熱によりシート上の未定着画像が定着されるようになっている。熱ローラ定着方式は、熱効率が高く高速化が図れること、伝熱効率が高く安定した定着効率が得られることおよびシートの搬送媒体として利用できることにより構造が簡単であることなどの利点があることから近年多用されるようになっている。

従来、定着装置においては所定の温度に達するまでのウォームアップ作業が行われるようになっているが、フルカラー画像の場合には、白黒画像のような単一色画像の場合と違って重畳されるトナーの層厚が厚いことが原因しておおよそ１．５倍程度多い熱量が必要とされている。このため、単一色画像を対象とした場合に比べてシートへの加熱熱量が増加する傾向となり、シートが過熱状態に陥りやすいばかりでなく、フルカラー画像を高速で多数定着する際には商用電源である１００Ｖ、１５Ａなどの電源容量では加熱電力が不足してしまい、対応できなくなる虞があった。

過剰な加熱が起こると、シート自体も過熱気味となりこのような現象がシートを取り扱う際にユーザの意に沿わないばかりでなく、過熱によりトナーが再軟化を引き起こした場合に積層されたシート同士が密着していわゆる、貼り付いた状態となりシートの取り出作業時に剥ぎ取らなければならなくなるなどの作業性の悪化を招く。

過熱による不具合としては、トナーが転写対象となる普通紙などのシートと違って、表面に滲み防止のための特別なコーティング処理が施されているようなシートが誤って画像形成のために用いられるとコーティング材料が熱によって定着部材に転移していわゆるオフセットが発生しやすくなり、定着部材での汚れの発生やシートの巻き付き等が発生しやすくなる。このため、巻き付いたシートの除去作業や定着部材の清掃作業など、本来、画像形成装置において必要とされない余計な作業が必要となり、作業性において不利となる。

従来、電子写真画像形成方法を用いる装置においては、シート裏面から電気的なバイアスを作用させることで画像を静電的にシートへ転写するようになっているが、シートの吸湿性、厚さ、表面特性（凹凸）等の条件によってシートの電気的特性が変化しやすいことから、潜像担持体上の画像を直接あるいは中間転写部を介してシートの転写する際の転写品質を一定化することが難しく、異常画像が発生しやすいという不具合もあった。

このような問題を解消すべく、図６に示すように、中間転写体１００の駆動ローラ１０１の内部に熱源１０２を設け、該中間転写体１００に加圧部材１０３を圧接してニップを形成する方式が提案されている（例えば、特許文献１）。
図６において、トナーはニップ手前で加熱され、加熱されたトナーをニップで記録媒体１０４に定着するものである。符号１０５は像担持体を、１０６は一次転写手段を示している。
この方式によれば、中間転写体１００からシートなどの記録媒体１０４への２次転写は静電気力ではなく定着の熱によって行われるので、転写品質の一定化が可能となる。トナー加熱時間は容易に長く設定できて十分に加熱可能であり、記録媒体の過剰加熱も防止できる。

定着装置に用いられる構成の一つに熱源を内蔵した定着部材と加圧部材とを当接させてその当接位置をシートの挟持搬送位置および加熱位置に相当するニップ部を形成する構成がある。定着部材としてはローラやベルトが用いられ、加圧部材としてはローラやベルトあるいは固定パッドなどが用いられる。

一方、画像形成には、記録媒体として用いられるシートの表裏両面への画像形成がある。
両面への画像形成を実行するための構成として、例えば、記録媒体の両面に対して同時に画像転写を行うようにした構成がある（例えば、特許文献２）。
特許文献２に開示されている構成は次の通りである。
記録媒体の表裏各面に対向可能な第１，第２の転写手段を設け、両面への画像形成時には、第１の転写手段から第２の転写手段へ画像転写を行って一面の画像を第２の転写手段に保持させ、第１の転写手段では他の面の画像を保持させ、これら各転写手段での温度制御により画像中のトナーの軟化点を維持させてトナー画像の静電的な転写とは異なる粘着を用いて各転写手段間に記録媒体を通過させる際に記録媒体の両面へ同時に画像転写および定着を行う構成である。

特開平１０−６３１２１号公報（段落「００３０」欄） 特開２０００−２５０２７２号公報（段落「００４８」欄）

しかしながら、上記特許文献１に開示されている構成では、トナー加熱時間と同じだけ中間転写体も加熱され、しかも内面側から層厚み方向全体に加熱されるため、中間転写体が次に一次転写領域に入る際像担持体も加熱され、トナーの固着などの問題が発生する。

また、この種の画像形成装置では、高画質化に影響を及ぼすトナーの転写性がトナーの形状に関与していることが知られており、高画質化の観点からトナー形状の最適化が望まれている。

一方、両面画像形成のための構成として挙げた上記特許文献２に開示の構成においては、フルカラー画像形成の際に各色の画像を重畳転写される第１の転写手段が第２の転写手段に対する中間転写体として機能することになるが、この中間転写体が加熱されることが前提とあることから感光体と対向した際には感光体への熱伝達が発生してトナーの固着を招く虞がある。そこで、特許文献２に開示されているように、中間転写体を冷却する必要となるが、このような構成を用いると、装置の大型化を招く。さらに、冷却が行われる中間転写体による定着温度設定時には、冷却手段を含む中間転写体全体を加熱することとなり、放熱や熱容量が大きくなることにより加熱エネルギーロスが大きくなる。このため、定着温度までの立ち上げ時間が長大化するだけでなく、感光体への熱の波及も相俟って装置の寿命に支障を来す結果となる。

本発明の目的は、上記従来の定着装置における問題に鑑み、ウオームアップ時間を短縮できると共に省エネルギー性に優れ、高画質、耐久性及び熱効率の観点からも良好で、高速印刷に対応可能な定着方法および定着装置、該定着装置を備えた画像形成装置の提供することにある。

また、本発明の別の目的は、中間転写体を用いた場合の中間転写体への加熱を防止しながら印刷効率及び画像品質を向上させることができる定着装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、各々の表面に画像を担持する一対の回転体と、この一対の回転体の回転表面の各画像を加熱する一または複数の加熱部とを備え、上記一対の回転体間のニップ部に記録媒体を通過させることにより上記一対の回転体表面から上記記録媒体の表裏各面に画像を転写定着する構成を備えた定着装置において、表面に画像を担持可能であって、上記一対の回転体の一方の表面に画像を転写する第１の中間転写体と、表面に画像を担持可能であって、上記一対の回転体の他方の表面に画像を転写する第２の中間転写体とを備えていることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の定着装置を用いる定着方法であって、第１の中間転写体上に記録材により形成された画像を第１の転写定着部材に転写する１次転写工程と、第２の中間転写体上に記録材により形成された画像を第２の転写定着部材に転写する１次転写工程と、前記第１および第２の転写定着部材上の画像を加熱して前記第１の転写定着部材と前記第２の転写定着部材により成すニップに記録媒体を通過させることで前記記録媒体の表裏に同時に画像を定着することを特徴としている。

請求項３記載の発明は、第１の中間転写体上に記録材により形成された画像が転写される第１の転写定着部材と、第１の転写定着部材に画像を転写する第１の転写手段と、第２の中間転写体上に記録材により形成された画像を第２の転写定着部材に転写する第２の転写手段と、上記第１の転写定着部材は上記第２の転写定着部材とニップを形成し、さらに、上記第１および第２の転写定着部材上の画像を加熱する加熱部としての加熱手段とを有し、上記ニップに記録媒体を通過させることで記録媒体上に画像を記録することを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の定着装置において、上記加熱手段が上記転写定着部材の内部に配置されていることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項３または４記載の定着装置において、上記加熱手段が上記転写定着部材の外部に配置されていることを特徴としている。

請求項６記載の発明は、請求項３乃至５のうちの一つに記載の定着装置において、上記転写定着部材がベルトで構成されることを特徴としている。

請求項７記載の発明は、請求項１、３乃至６のうちの一つに記載の定着装置を画像形成装置に用いることを特徴としている。

請求項８記載の発明は、請求項２記載の定着方法を画像形成装置に用いることを特徴としている。

請求項１乃至３および７，８記載の発明によれば、一対の回転体の一方の表面に画像を転写する第１の中間転写体と、表面に画像を担持可能であって、上記一対の回転体の他方の表面に画像を転写する第２の中間転写体を備え、これら各中間転写体に担持された画像を転写定着部材を介してこれら転写定着部材間に導入される記録媒体に対し同時に転写することができるので、記録媒体の両面への画像形成の際の記録媒体の循環路などを設ける必要がなくなり、装置の大型化をなくしながら両面への画像形成効率を向上させることが可能となる。これにより、省エネルギー性に優れ、高画質、耐久性及び熱効率の観点からも良好で、高速印刷に対応可能な画像形成が可能となる。

請求項４記載の発明によれば、記録媒体に接触する部材を加熱できることにより記録媒体が導入されるまでの間に所定の定着温度を得ることができるので、画像の軟化に必要な温度に達する時間の短縮化が可能となる。

請求項５記載の発明によれば、転写定着部材の外部かに加熱部材を設けているので、記録媒体上のトナーを直接加熱することができ、トナー画像の温度の立ち上がりを早めることが可能となる。

請求項６記載の発明によれば、熱容量の小さいベルトを用いることにより所定温度までの立ち上げ時間の短縮および設置自由度の拡大を図ることが可能となる。

以下、図面に示す実施例により本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、本発明の第１実施例による定着装置を用いる画像形成装置が示されており、同図に示す画像形成装置は、タンデム型のカラー複写機である。以下、その構成および概要について説明する。
カラー複写機１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。

本実施例では、図１において符号１Ａ、１Ａ’で示すように、画像形成部が２カ所に設けられており、各画像形成部において形成された画像は、記録媒体として用いられる用紙Ｐの表裏各面にそれぞれ転写される構成を備えている。

２カ所に設けられている画像形成部のうちで第１の画像形成部１Ａには、図１において水平方向に延びる転写面を有する第１中間転写体としての第１中間転写体２が配置されており、該第１中間転写体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現像剤として用いられるトナー（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が第１中間転写体２の展張面が用いられる転写面に沿って並置されている。

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。

第１中間転写体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であり、従動ローラ１０と対向する位置には、第１中間転写体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を代表して説明すると、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。
感光体３Ｙ上に形成された静電潜像は、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により第１中間転写体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上に順次転写されて重ね合わせられる。

転写を終えた感光体３上に残留している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、次の作像行程に備えられる。

上記各感光体を備えた作像部は、単一色若しくは複数色の画像形成モードに応じて選択使用されるようになっており、選択された画像形成モードに対応した作像部が上述した作像行程を実施するようになっている。

駆動ローラ９の近傍には、一対の回転体を用いた定着装置１２が設けられている。
定着装置１２は、中間転写ベルト２上の画像としての未定着トナー像を転写されて担持可能な転写定着部材として回転体であるローラが用いられている第１転写定着ローラ１３と、第１転写定着ローラ１３と対向して対をなし、互いにバネなどの加圧手段によって押圧されてニップＮを形成する回転体であるローラにより構成された第２転写定着ローラ１４とを備えている。

第１転写定着ローラ１３は、図２に示すように、第１中間転写ベルト２との間の距離Ｇを設定されて配置されており、この距離Ｇはトナーの厚み以下に設定されている。このため、中間転写ベルト２に転写されたトナー像Ｔ１が位置する画像部のみが第１転写定着ローラ１３と接触し非画像部が接触しない接触転写方式が用いられて高画質化が図られ、第１中間転写ベルト２に１次転写されたトナー像Ｔ１に対して図示しない２次バイアス印加手段を介して駆動ローラ９に印加されるバイアス（ＡＣ、パルス等の重畳を含む）の作用により第１転写定着ローラ１３に静電気力によって転写される。

中間転写ベルト２は転写定着ローラ１３に対してトナーＴを介した部分でのみしか接触しないため、中間転写ベルト２が転写定着ローラ１３に常時接触している場合と違って中間転写ベルト２が転写定着ローラ１３から直接熱を受けることが少なくされるので、中間転写ベルト２が加熱された場合のように、加熱された中間転写ベルト２から感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂへの熱伝達が抑えられることになり、感光体の寿命を長くすることができる。
なお、上述したギャップをトナーＴの厚みよりも大きく設定してもよい。この場合、中間転写ベルト２の加熱をさらに抑制でき、感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂ等の一層の長寿命化を実現できる。また、中間転写ベルト２に熱を奪われないので省エネルギーとなる。但し、熱的には安定するが、トナーＴの転写飛距離が長くなるため画質の低下を伴う懸念があるので、実験等により最適値を設定することが望ましい。さらに、転写効率を低下させないようにするための構成として、トナーの円形度を０．９６以上とすることにより、不定形のトナーの場合のような凹凸突起部での電荷集中による帯電特性の偏倚を防止でき、さらには、重量平均粒径を２〜６μｍとすることにより、加熱時での温度勾配を小さくでき、静電潜像に忠実な画像再現性が得られる。また、ワックスなどの内添することにより、定着部材からトナーを離型させるためのシリコンオイル等の離型剤やオイルと浮腫団などをなくして構成に簡略化を図りながら転写効率の低下を維持する構成が用いられる。

第１転写定着ローラ１３および第２転写定着ローラ１４は、アルミニウム等の金属製パイプ５３と、その表面に設けられている、０．０５〜０．５ｍｍ程度の厚さを有する弾性層と、その表層に位置する１０〜３０μｍ厚のフッ素系樹脂材料であるＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ・フッ素樹脂）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオラエチレン）などの離型層とが設けられて構成されている。

第１，第２転写定着ローラ１３，１４の離型層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材料で構成し、芯金である金属製パイプ５３と電気的接続することにより離型層間に転写バイアスを印可することが可能となり、転写バイアスを低電圧にできるとともに、低電圧とすることによりトナーへの充電作用をなくしてトナーがローラ表面から反撥して飛び散る現象を抑制することができる。第１および第２転写定着ローラ１３，１４の内部には、ローラ表層上に保持されるトナー像を加熱するための加熱源としてのハロゲンヒータ１５が設けられている。

第２転写定着ローラ１４は、第１転写定着ローラ１３に対して押圧されることにより転写・定着ニップ部Ｎを構成することができる加圧部材であり、用紙Ｐの片面への画像形成時には押圧部材として機能し、記録媒体の両面への画像形成時にはトナー像を保持する部材として機能するようになっている。
第１転写定着ローラ１３は後述する給紙装置から繰り出される用紙Ｐの通路を挟んで表面側に位置する配置構成とされているので、中間転写部ベルト２から連続した画像の転写を受けることができる反面、第２転写定着ローラ１４は、一旦画像転写を受けた後は画像転写が受けられない位置に設けられることになる。このため、第１の転写定着ローラ１３と違って用紙Ｐが転写・定着ニップ部Ｎを通過している間は用紙Ｐへの画像転写のみで新規な画像の転写が受けられない。そこで、予め用紙Ｐの長さ以上の周長範囲を対象として画像転写を受けることで用紙Ｐの裏面全域にわたっての画像転写が可能となる。

第１，第２の転写定着ローラ１３，１４の表面温度は図示しないサーミスタなどの温度検知手段により監視され、図示しない温度コントローラを介してハロゲンヒータ１５がそれぞれ独立してオンオフ制御が行われることにより表面温度が各ローラ独自に所定温度に維持される。

一方、給紙部１Ｂは、記録媒体として用いられる用紙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（図示されず）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ローラ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。

中間転写ベルト２と第１転写定着ローラ１３との間には、図示しないがトナーＴの厚さ以下に設定されたギャップが設けられており、中間転写ベルト２と転写定着ローラ１３とがトナーＴを介した接触転写方式とされている。従って、非画像部は非接触な状態を維持されている。

図１において、中間転写ベルト２と第１，第２転写定着ローラ１３，１４との間には、転写定着ローラ１３から中間転写ベルト２への熱放射（熱移動）を抑制する熱遮蔽部材あるい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２から転写定着ローラ１３への２次転写を阻害しない状態で中間転写ベルト２への熱放射を極力抑えるように形成されており、図示しない定着装置本体、画像形成装置本体のいずれの側に設けてもよい。団悦プレート２０が用いられている熱遮蔽部材あるいは熱移動抑止部材は、放射率の低い金属光沢を有する材料を用いた板状のものが好ましく、特に２枚の金属シートを微小間隙または断熱材を挟んで配置すると熱遮蔽あるいは熱移動抑止に優れた効果を発揮する。また、熱移動を抑止する構成として、例えば、ノートパソコンなどのＣＰＵ冷却用として知られているマイクロヒートパイプ構造を内包した薄板を用いることもでき、この場合には、熱移動抑止部材を低温に保って熱移動を抑制できる。

本実施例においては、中間転写ベルト２の熱的劣化を防止するための構成として、中間転写ベルト２の周長方向において、第１転写定着ローラ１３が中間転写ベルト２に対向する位置と、中間転写ベルト２の移動方向で最も上流側に位置する感光体３Ｂからの転写位置との間に、中間転写ベルト２に接触してベルトからの熱を奪うことができる冷却部材としての冷却ローラ２１０が配置されている。

冷却ローラ２１０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２に接触して回転する。本実施例では断熱プレート２０と冷却ローラ２１０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。本実施例によれば、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。

一方、定着装置１２における第２転写定着ローラ１４は、画像形成部１Ａにおける第１中間転写ベルト２の展張方向と直角な方向に展張方向が設定されている画像形成部１Ａ’の第２中間転写体２’と対峙している。

画像形成部１Ａ’の構成は、画像形成部１Ａと同様であるので、便宜上、符号にダッシュ（’）を付けて示す。また、図１において符号７０，７０’は、第１，第２転写定着ローラ１３，１４に残留するトナーをクリーニングするクリーニング装置を示している。

本実施例は以上のような構成であるから、作用を説明すると次の通りである。
第１中間転写ベルト２上に形成されたトナー像Ｔは、マイナスに帯電しており、駆動ローラ９側が、−０．５ｋＶ〜２ｋＶ、第１転写定着ローラ１３の芯金が０Ｖになるようにバイアスが印加されることで、第１転写定着ローラ１３に転写される。
このとき、第１転写定着ローラ１３の表面温度はハロゲンヒータ１５により所定の温度まで加熱されている。
片面印刷の場合では、転写されたトナー像Ｔは第１転写定着ローラ１３上において単独で加熱されながら、ニップＮで搬送されてきた用紙Ｐに圧接して定着し排紙される。
この場合、第１転写定着ローラ１３内のハロゲンヒータ１５のみを駆動する。

用紙Ｐに対する両面印刷時においては、第１面側のトナー像Ｔ１が片面印刷時と同様に中間転写ベルト２から第１転写定着ローラ１３に転写、加熱される。また、第２転写定着ローラ１４にも同様にトナー像Ｔ２が第２中間転写体２’から転写、加熱され、第１転写定着ローラ１３上のトナー像Ｔ１と第２転写定着ローラ１４上のトナー像Ｔ２が、ニップＮで用紙Ｐの両面にそれぞれ同時に定着される。この際、用紙の先端と画像領域の先端が一致するようにトナー像Ｔ１とＴ２が現像および転写されるように調整されている。
この様に、トナー像Ｔのみを予め加熱する過程が十分に得られるので、従来のトナーＴと用紙Ｐを同時に加熱する従来方式に比べて加熱温度を低くできる。

実験の結果、第１転写定着ローラ１３および第２転写定着ローラ１４の温度は１１０〜１２０℃の低温でも十分な画質が得られることが確認された。

上述のように、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、用紙が必要以上に加熱されるとともに、トナーと用紙の密着性も必要以上に高められていた。

本実施例では、用紙Ｐを考慮せずに十分な光沢を得るための温度を独立に設定できるので、第１転写定着ローラ１３および第２転写定着ローラ１４の温度（定着設定温度）を低くできる。また、用紙ＰはニップＮのみで加熱されるので過剰に加熱されることを防止できる。

特に、画像形成、転写および定着の各行程が用紙Ｐの表裏両面で同時に行うことにより、ニップＮへの一度の通紙で用紙Ｐの両面に印刷が可能となり、印刷の効率を飛躍的に向上させることができる。

次に本発明の第２実施例について説明する。

本実施例は、第１転写定着ローラ１３および第２転写定着ローラ１４に代えてベルトを用いることを特徴としている。

図３において、第１中間転写ベルト２の近傍には、第１転写ローラ６０及び第１加熱ローラ６２、第１加圧ローラ６４に張架される第１転写定着ベルト６６が設けられている。
第１転写ローラ６０は、駆動ローラ９と第１転写定着ベルト６６を介して対峙する位置に設けられ、その下流側に加熱ローラ６０が、さらに下流側に第１加圧ローラ６１がそれぞれ設けられている。また、第１加圧ローラ６１と対峙して無端状の第２転写定着ベルト６７と第２転写定着ベルト６７を介してニップＮを形成する第２加圧ローラ５６が設けられ、加圧バネ２１により第１加圧ローラ６１に加圧されている。さらに第２転写定着ベルト６７を張架し、該転写定着ベルト６７を加熱するための第２加熱ローラ６３と第２中間転写体２’と対峙して第２中間転写体２’から画像を転写するための第２転写ローラ６１が設けられている。

第１転写ローラ６０および第２転写ローラ６１は、アルミニウム等の金属製ローラもしくは金属製ローラ表面にカーボン等の導電体を分散させたゴム層を有し、図示市内２次バイアス印加手段に接続されている。
第１転写定着ベルト６６および第２転写定着ベルト６７は３層構造をしており、内側から基材となるポリイミドフィルムが７０μｍ、弾性層のシリコンゴムが２００μｍさらに表面に、ＰＦＡが２０μｍコーティングされる。

離型層を導電性のＰＦＡにすることで、転写の飛び散りを抑制できる。また、弾性層を設けることで、ニップＮで定着する際に加熱面がトナーＴや用紙の凹凸に追従しやすくなり、画像の光沢ムラを防止し、高画質化できる。
第１加熱ローラ６２はアルミニウムの筒状に構成され、第１転写定着ベルト６６と従動して回転することができる。
第２加熱ローラ６３も同様にアルミニウムの筒状に構成され、第２転写定着ベルト６７と従動して回転する。また、第１加熱ローラ６２および第２加熱ローラ６３の内部には、第１転写定着ベルト６６、第２転写定着ベルト６７をそれぞれ加熱するためのハロゲンヒータ１５が設けられている。

第１転写定着ベルト６６及び第２転写定着ベルト６７の表面温度を測定するための図示しないサーミスタが非画像領域に設けられ、それぞれの表面温度に基づいてハロゲンヒータ１５のオンオフをコントロールする図示しない温度コントローラが設けてあり、それぞれ独立に温度をコントロールできるようになっている。

本実施例は以上のような構成であるから、作用を説明すると次の通りである。
用紙Ｐに対する両面印刷時においては、第１転写ローラ６０と駆動ローラ９間に図示されない２次バイアス印加手段によって静電的にトナー像Ｔ１が第１中間転写体２から第１転写定着ベルト６６に転写される。同様に、トナー像Ｔ２においても第２転写定着ベルト６７に転写される。

用紙Ｐの第１面側のトナー像Ｔ１および第２面側のトナー像Ｔ２が加熱され、ニップＮで用紙Ｐの両面にそれぞれ同時に定着される。このとき、用紙の先端と画像領域の先端が一致するようにトナー像Ｔ１とＴ２が現像および転写されるように調整されている。

以上のような動作が行われるにあたり、第１転写定着ベルト６６および第２転写定着ベルト６７を用いることで、熱容量を軽減し、第１実施例出の構成に比べて所定の温度まで加熱するための立ち上がり時間を短縮できる。また、転写、加熱、加圧の機能を分けられることで部材やレイアウトの自由度を大きくできる。

次に本発明の第３乃至５実施例について説明する。
第３乃至５実施例は、第１，第２中間転写ベルト２，２’に対する加熱構造をに特徴がある。
図４および図５においては、第１および第２実施例におけるハロゲンヒータ１５の位置をローラ内からニップＮの上流側に外部に変更し、外部から輻射加熱するように加熱源であるハロゲンヒータ１５を設けている。この場合には、ハロゲンヒータ１５からの輻射熱を収束させてトナー像Ｔ側に指向させるための反射板７２が設けられている。このような構成においては、転写定着部材上のトナー像Ｔを直接加熱し、トナー像Ｔを溶融するための熱量を極小化し、立ち上げ時間をほぼ０に出来る。さらに、少ないエネルギーで定着可能である。

図６は第５実施例を説明するための図であり、同図においては、第１転写定着ベルト６８と第２転写定着ベルト６９のニップＮ上流に誘導コイル７１が設けられている。

第１転写定着ベルト６８と第２転写定着ベルト６９は４層構造をしており、内側から基材となるポリイミドフィルムが７０μｍ、磁性体層としてＡｇやＳｕｓ、ニッケル等の金属層が１０μｍ、弾性層のシリコンゴムが２００μｍさらに表面に、ＰＦＡが２０μｍコーティングされる。第１転写定着ベルト６８と第２転写定着ベルト６９は、誘導コイル７１によって誘導加熱され、トナー像Ｔが溶融し、ニップＮ部で用紙Ｐに定着される。

本実施例においては、第１，第２実施例の場合に対して、ベルト部分のみを加熱するために、熱容量が小さく立ち上がり時間を早くできる。

本発明の第１実施例による定着装置を適用した画像形成装置の構成を説明するための模式図である。 図１に示した画像形成装置における第１中間転写体と第１転写定着部材との位置関係を説明するための図である。 本発明の第２実施例による定着装置を適用した画像形成装置の構成を説明するための模式図である。 本発明の第３実施例による定着装置の構成を説明するための模式図である。 本発明の第４実施例による定着装置の構成を説明するための模式図である。 本発明の第５実施例による定着装置の構成を説明するための模式図である。

符号の説明

１ カラー複写機
２ 第１中間転写体
２’ 第２中間転写体
３ 感光体
１２ 定着装置
１３ 第１転写定着ローラ
１４ 第２転写定着ローラ
１５ ハロゲンヒータ

Claims (8)

1. 各々の表面に画像を担持する一対の回転体と、この一対の回転体の回転表面の各画像を加熱する一または複数の加熱部とを備え、上記一対の回転体間のニップ部に記録媒体を通過させることにより上記一対の回転体表面から上記記録媒体の表裏各面に画像を転写定着する構成を備えた定着装置において、
   表面に画像を担持可能であって、上記一対の回転体の一方の表面に画像を転写する第１の中間転写体と、
   表面に画像を担持可能であって、上記一対の回転体の他方の表面に画像を転写する第２の中間転写体とを備えていることを特徴とする定着装置。
2. 請求項１記載の定着装置を用いる定着方法であって、
   第１の中間転写体上に記録材により形成された画像を第１の転写定着部材に転写する１次転写工程と、第２の中間転写体上に記録材により形成された画像を第２の転写定着部材に転写する１次転写工程と、前記第１および第２の転写定着部材上の画像を加熱して前記第１の転写定着部材と前記第２の転写定着部材により成すニップに記録媒体を通過させることで前記記録媒体の表裏に同時に画像を定着することを特徴とした定着方法。
3. 第１の中間転写体上に記録材により形成された画像が転写される第１の転写定着部材と、第１の転写定着部材に画像を転写する第１の転写手段と、
   第２の中間転写体上に記録材により形成された画像を第２の転写定着部材に転写する第２の転写手段と、
   上記第１の転写定着部材は上記第２の転写定着部材とニップを形成し、さらに、上記第１および第２の転写定着部材上の画像を加熱する加熱部としての加熱手段とを有し、
   上記ニップに記録媒体を通過させることで記録媒体上に画像を記録することを特徴とした定着装置。
4. 請求項３記載の定着装置において、
   上記加熱手段が上記転写定着部材の内部に配置されていることを特徴とする定着装置。
5. 請求項３または４記載の定着装置において、
   上記加熱手段が上記転写定着部材の外部に配置されていることを特徴とする定着装置。
6. 請求項３乃至５のうちの一つに記載の定着装置において、
   上記転写定着部材がベルトで構成されることを特徴とする定着装置。
7. 請求項１、３乃至６のうちの一つに記載の定着装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項２記載の定着方法を用いることを特徴とする画像形成装置。
   

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