JP2005266304A - 転写定着装置とそれを備えた画像形成装置及び転写定着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録媒体に転写定着されたトナーに各部でトナーの広がり面積にバラツキが生じて画質が低下したり、画像にかすれや部分的な定着不良が発生しないようにする。
【解決手段】 転写定着ベルト１３上に転写された粉体粒子状のトナーによる未定着画像を、対のトナー一体化ローラ２４，２５の間を通して少なくとも一部を結着させて一体化し、その一体化させたトナーの用紙Ｐと接触する面側をハロゲンヒータ１５により加熱して定着に必要な粘着性を与える。それにより、トナーは転写定着ベルト１３と接する面側は用紙Ｐと接触する面側ほど高い温度にはならないので、定着ニップ部ＮＰで加圧されて転写定着されても、トナーの広がり面積のバラツキは小さい。したがって、良好な画質が得られる。また、トナーは一体化することにより大きくなるので、用紙面の凹部に入り込まなくなるので、画像のかすれや部分的な定着不良も防止できる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、像形成物質で形成した未定着画像を記録媒体に転写定着させる転写定着装置とそれを備えた画像形成装置及び転写定着方法に関する。

従来の像担持体上に形成した未定着画像を記録媒体に転写定着する転写定着装置を備えた画像形成装置としては、例えば特許文献１に記載されているものがある。この画像形成装置は、ベルト状の像担持体と、その像担持体に接触状態に配置されて周回移動する無端状の中間転写ベルトと、その中間転写ベルトに転写されたトナー像をトナーの溶融温度以上に加熱溶融する加熱ローラと、その加熱ローラの下流側で中間転写ベルトを支持する支持ローラと中間転写ベルトを介して圧接する加圧ローラとを備え、その加圧ローラと中間転写ベルトとの間に送り込まれた転写材（記録媒体）に中間転写ベルト上のトナー像を転写定着するようにしている。

また、従来の転写定着装置を備えた画像形成装置には、特許文献２に記載されているカラーの画像形成装置のように、感光体上に形成した静電潜像をイエロー，シアン，マゼンタ，ブラックの各色のトナーを有する４個の現像器を備えた回転現像器で現像し、そのトナー像をベルト状の中間転写体に転写して、そのトナー像を中間転写体を挾んで対向する加熱ロールと対向ロールとの間で中間転写体を介して記録媒体に転写定着するようにしたものがある。

さらに、従来の転写定着装置を備えた画像形成装置には、特許文献３に記載されているように、像担持体上のトナー像をベルト状の中間転写体上に転写し、その中間転写体上のトナー像を、加熱ローラと加圧ローラとが中間転写体を介して圧接する定着ニップ部に達する前に中間転写体のベルト内面側に設けた像形成物質一体化手段として機能する面状ヒータによりベルトを通して加熱し、そのトナー像を軟化あるいは溶融させることにより結合させて少なくとも一部を結着させて一体化させ、その一体化したトナー像を定着ニップ部で記録媒体に転写定着させるようにしたものがある。
特開平９−１１４２８２号公報（第５頁、図１） 特開平９−２３０６４６号公報（第７頁、図２） 特開２００１−１３７９８号公報（第３−４頁、図１）

しかしながら、特許文献１に記載されている転写定着装置は、記録媒体に転写する前の中間転写ベルト上のトナー像を加熱ローラによりトナーの溶融温度以上に加熱するので、トナーの粒子は少なくとも一部が結着して一体化するかもしれないが、トナー全体をその溶融温度以上にまで加熱してしまうためトナー全体が変形しやすくなってしまうということがあった。
したがって、その変形しやすくなったトナーが、定着ニップ部で加圧ローラにより加圧されて記録媒体に転写されると、トナーは記録媒体の面に沿って広がりやすくなるため、記録媒体の面に存在する紙繊維の凹凸に沿ってトナーが変形するため、その加圧定着後のトナー像の面積のバラツキが大きくなって、粒状性のムラや光沢ムラ等が生じて画質が低下してしまうということがあった。

また、特許文献２に記載されている転写定着装置は、加熱ロールと対向ロールとが中間転写体を介して圧接する定着ニップ部の上流側に、上述したトナーを一体化する手段が無いので、トナー像を形成しているトナーの粒子が記録媒体の面に紙繊維により存在する凹部に落ち込んでしまうと、形成された画像にかすれが生じたり、凹部に落ち込んだトナーには熱が伝わりにくいので、その部分が定着不良になったりしやすいということがあった。
また、この特許文献２の転写定着装置は、トナー像を形成しているトナー全体と記録媒体とを同時に加熱して記録媒体上にトナー像を定着させる構成であるため、トナー全体が加熱されることによりトナー全体の粘度が低下して定着時にはトナーの高さが４０〜８０％程度変化して、記録媒体表面の凹凸によりトナー像の面積の広がりにバラツキが生じて画質が低下しやすいということもあった。

すなわち、例えば図１０の（ａ）に示すように中間転写体６１上に各トナーの粒子Ｔｎが略同様の変形状態（圧縮変形状態）にあっても、そのトナー全体を加熱溶融して定着ニップ部で加圧して記録媒体である用紙（転写紙）Ｐに転写定着すると、図１０の（ｂ）に示すように、その転写定着時に用紙Ｐの表面の凹凸により、均一な変形状態にあったトナーの粒子Ｔｎは凹部と接触する部分では圧力がかかりにくいため小さな変形となって面積の拡大が小さく（幅Ｗ１）、凸部と接触する部分では大きな圧力が加わることにより図示のように幅方向に大きく変形して面積の拡大が起きる（幅Ｗ２）。

このように、用紙表面の凹凸によってトナーが転写定着される際に幅Ｗ１，幅Ｗ２のようにトナーの広がり面積にバラツキが生じると、特にカラー画像の場合には中間調の画像の粒状性が悪化する。そして、上記凹部と凸部に対応する部分のトナー画像で光沢度差が生じて、それによる光沢ムラにより画質の低下が起きる。
また、このように転写定着時にトナー全体を加熱する構成の場合には、全体が加熱されることによりトナーは中間転写体との接触部が溶融して中間転写体にしっかりと付着しやすいので、特に低濃度部のように一体化したトナーの量が少ない部分では、記録媒体側に完全には転写されない場合が生じやすいという問題点もあった。

さらに、特許文献３の転写定着装置の場合には、中間転写体上のトナー像を一体化させる手段を有しているので、記録媒体表面の凹部にトナーが落ち込まないようにすることができるが、ベルト状の中間転写体の外面に担持したトナー像は、定着ニップ部に達する前及び定着ニップ部で、いずれもベルト（中間転写体）を介して加熱される構成であるため、トナー像の記録媒体に接する側の面を定着に必要な温度にまで加熱したときには、その温度以上にトナーのベルトに接触している部分の温度は高くなっている。

したがって、この特許文献３に記載されているものは、特許文献２に記載されているものと同様に、トナー像全体が加熱されることによりトナー全体の粘度が低下するため、定着時にはトナーの高さが４０〜８０％程度変化して、記録媒体表面の凹凸によってトナー像の面積の広がりにバラツキが生じ、それにより画質が低下してしまうということがあった。
この発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、記録媒体に加圧されて転写定着された際のトナーに、各部でトナーの広がり面積にバラツキが生じることにより画質が低下するのを防止すると共に、画像にかすれや部分的な定着不良が発生しないようにすることを目的とする。

この発明は上記の目的を達成するため、粉体粒子状の像形成物質を担持する像担持体と、その像担持体上の像形成物質を一体化する像形成物質一体化手段とを備え、その像形成物質一体化手段により一体化した未定着画像を記録媒体に転写定着部で転写定着を行う転写定着装置において、
上記転写定着部の記録媒体搬送方向上流側に、像形成物質一体化手段により一体化した像形成物質の記録媒体と接触する面に粘着性を付与する粘着付与手段を設けたものである。
その粘着付与手段は、輻射熱により粘着性を付与する手段であるようにしたり、定着助剤を塗布することにより粘着性を付与する手段であるようにするとよい。

上記転写定着装置において、像形成物質一体化手段により一体化された像形成物質を冷却する冷却手段を像形成物質一体化手段から転写定着部までの間に設けるとよい。
上記像担持体は、無端状のベルトで形成するとよい。
また、上記像形成物質はワックスを含有するトナーであるようにしたり、主成分を樹脂とする物質として、上記冷却手段により像担持体上の一体化した未定着画像の像担持体と接する界面の温度を上記像形成物質の樹脂のガラス転移温度以下にして転写定着を行うようにするとよい。
あるいは、上記像形成物質はワックスを含有し主成分を樹脂とするトナーとし、上記冷却手段により上記像担持体上の一体化した未定着画像の像担持体と接する界面の温度を上記ワックスの溶融温度以上であって上記樹脂のガラス転移温度以下にして転写定着を行うようにしてもよい。

上記粘着付与手段を、加熱することにより像形成物質に粘着性を付与する加熱手段とし、上記冷却手段により像形成物質の像担持体と接する界面を冷却すると同時に、像形成物質の記録媒体と接する面側を上記加熱手段によりガラス転移温度以上に加熱して転写定着を行うとよい。
上記冷却手段は、像担持体の内側に設けるとよい。また、上記粘着付与手段は、像担持体の外側に設けるとよい。
さらに、上記いずれかの転写定着装置を備えた画像形成装置も提供する。

また、像担持体上に形成された粉体粒子状の像形成物質を記録媒体に転写定着を行う転写定着方法において、上記像形成物質を熱エネルギもしくは圧力またはその両方によって一体化した後、像形成物質の記録媒体と接触する面側に粘着性を付与して転写定着を行う転写定着方法も提供する。
さらに、同様な転写定着方法において、像形成物質を熱エネルギもしくは圧力またはその両方によって一体化した後、その一体化した像形成物質の上記像担持体側の面を冷却し、その像形成物質の記録媒体と接触する面側を加熱して転写定着を行う転写定着方法も提供する。

この発明によれば、像担持体上の像形成物質を像形成物質一体化手段により結着させて一体化するので、記録媒体の表面の小さな凹部に像形成物質が落ち込まないようにすることができるので、定着する全ての像形成物質に熱が十分に伝わるため定着不良や画像のかすれを防止することができる。
さらに、粘着付与手段が、上記の一体化した像形成物質の記録媒体と接触する面に粘着性を付与して像形成物質の記録媒体への定着を可能にするため、像形成物質は記録媒体と接触する面から像担持体と接触する面までの全体を加熱しなくても定着ができるので、像形成物質の像担持体に接する側の温度（粘着性に影響）を記録媒体と接触する面の温度に比べて低くすることができる。それにより、記録媒体の表面の凹凸に対して像形成物質が変形しにくくなって、その転写定着時における面積の広がりのバラツキが小さくなるので良好な画質が得られる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
〔実施例１〕
図１はこの発明の実施例１の画像形成装置が有する転写定着装置を示す概略構成図、図２は同じくその転写定着装置を備えた画像形成装置であるタンデム型カラー複写機の主要な部分の構成を示す概略構成図である。
図２に示す画像形成装置であるタンデム型カラー複写機は、装置本体中央部に画像形成部１を、その画像形成部１の下方に給紙部２１を、上方に図示しない画像読取部をそれぞれ設けている。

画像形成部１には、水平方向に延びる転写面を有する中間転写ベルト２を、駆動ローラ９と従動ローラ１０の間に張架して矢示Ａ方向に回動可能にしている。その中間転写ベルト２の転写面上には、色分解色と補色関係にある色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のそれぞれ像形成物質であるトナーによる潜像を表面に形成するドラム状の感光体（像担持体）３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂ（以下、特定しない場合には単に感光体３という）を、中間転写ベルト２の移動方向に沿って間隔を置いて並置している。

各感光体３は、それぞれ同じ方向（図２で反時計回り方向）に回転可能であり、その周りには、画像形成処理を実行するために使用する帯電装置４と、光書き込み手段としての書き込み装置５と、現像装置６と、１次転写ローラ７と、クリーニング装置８とをそれぞれ配置している。そして、各現像装置６には、それぞれ現像する色に対応したカラーのトナーが収容されている。
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ベルトクリーニング装置１１を設けている。

また、駆動ローラ９と対向する位置には、中間転写ベルト２上の未定着のトナー像が二次転写位置ＰＯ_２で転写定着ベルト１３に転写される転写定着装置１２の二次転写ローラ１４を設けている。
転写定着ベルト１３は、二次転写ローラ１４と転写定着ローラ２０との間に張架されて矢示Ｂ方向に回動可能な無端状のベルトであり、その転写定着ローラ２０には加圧ローラ２２が転写定着ベルト１３を介して圧接し、そこに定着ニップ部ＮＰを形成している。

このカラー複写機は、作像動作を開始させると、フルカラーの画像形成時には感光体３Ｙの表面が帯電装置４により一様に帯電され、その帯電面に書き込み装置５による光書き込みが画像読取部からの画像情報に基づいて行われ、そこにイエロー色に対応した静電潜像が形成される。
その静電潜像は、イエローのトナーを収容した現像装置６により現像されてトナー像（可視像）となり、そのトナー像は所定のバイアスが印加された１次転写ローラ７により中間転写ベルト２上に１次転写される。

同様に、マゼンタ，シアン，ブラックの各色に対応する各感光体３Ｍ，３Ｃ，３Ｂ上にもそれぞれ対応する色のトナー像が形成され、その各色のトナー像が中間転写ベルト２上に順次重ね合わせ状態に一次転写されていく。そして、その一次転写後に各感光体３上に残留したトナーは、各クリーニング装置８により除去される。また、各トナー像の転写後に、各感光体３の電位が図示しない除電ランプにより除電されて初期化され、次の作像工程に備える。
中間転写ベルト２上に重ね合わせ状態に一次転写された合成カラー画像（未定着画像）は、駆動ローラ９と二次転写ローラ１４との間に図示しない二次バイアス印加手段から印加されるバイアス（ＡＣ、パルスなどの重畳を含む）により、二次転写位置ＰＯ_２で転写定着ベルト１３側に静電気力で二次転写される。

一方、画像形成部１の画像形成に合わせた所定のタイミングで給紙部２１の給紙コロ１７が回転し、給紙トレイ１６内の用紙（記録媒体）Ｐの最上紙から１枚ずつ分離されて給紙される。その給紙された用紙Ｐは、搬送ローラ対１８により停止状態にあるレジストローラ対１９まで搬送されて一旦停止し、そのレジストローラ対１９に先端が突き当てられることにより斜め送り（スキュー）が修正され、その後で転写定着ベルト１３上の未定着画像の先端と一致する正確なタイミングで定着ニップ部ＮＰに向けて送り出される。
そして、その用紙Ｐが定着ニップ部ＮＰに送られると、そこに転写定着ベルト１３上の未定着画像が圧接すると共に加圧されながら加熱され、トナー画像が定着される。そのトナー像が定着された後の用紙Ｐは、排紙トレイ等に排出される。

ところで、転写定着装置１２は、図１に明示するように粉体粒子状のトナー（像形成物質であり、図１に黒丸で図示）を担持する像担持体である転写定着ベルト１３と、その転写定着ベルト１３上のトナーを少なくとも一部を結着させて一体化する像形成物質一体化手段として機能する対のトナー一体化ローラ２４，２５を備えている。そして、そのトナー一体化ローラ２４，２５により一体化したトナーの未定着画像を記録媒体である用紙Ｐに転写定着部となる定着ニップ部ＮＰで転写定着する。

また、この転写定着装置１２は、定着ニップ部ＮＰのベルト回動方向上流側に、トナー一体化ローラ２４，２５により一体化したトナーの未定着画像の用紙Ｐと接触する面に粘着性を付与する粘着付与手段として機能するハロゲンヒータ１５及び反射鏡２３を設けている。それにより、ハロゲンヒータ１５の輻射光を、反射鏡２３により集光して転写定着ベルト１３上の一体化したトナーに当てて、それを効率よく加熱するようにしている。
このように、この実施例１では粘着付与部材に、輻射熱によりトナーに粘着性を付与する輻射加熱手段であるハロゲンヒータ１５を用い、それを転写定着ベルト１３の外側に設けている。
この粘着付与部材のベルト回動方向に対する集光幅は、プロセス速度から照射時間が１ｍｓｅｃ〜数十ｍｓｅｃの範囲内に設定してあり、図１に示したように定着ニップＮＰの近傍でトナーに対して輻射加熱を行う。

転写定着ベルト１３は、例えば２層構造で構成し、内側の基層をポリイミド樹脂で形成し、その外側に表層としてトナーの離型性を向上させるための離型層を、厚さ１０〜３０μｍのフッ素系樹脂系材料であるＰＦＡ（四フッ化エチレンパーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）やＰＴＦＥ（四フッ化エチレン共重合体樹脂）で形成する。
なお、転写定着ベルト１３には、中間層として０．０５〜０．５ｍｍ程度のシリコンゴム等の耐熱弾性層を設けるようにしてもよい。そうすれば、トナー一体化のとき及び転写定着時に、トナーにかかる圧力を略均等にすることができる。
また、転写定着ベルト１３の表面の離型性を向上させるための別の手段として、その転写定着ベルト１３表面にトナー離型用のオイルを塗布するようにしてもよい。

トナー一体化ローラ２４，２５は、それらのローラの互いの圧接による圧力だけでトナーの粒子の少なくとも一部を結着させてトナーを一体化させるものであってもよいが、図１に示した例のように圧力と熱によって一体化させるものであってもよい。
圧力のみでトナーを一体化させる場合は、トナー一体化ローラ２４，２５は面圧を１０ｋｇｆ／ｃｍ^２〜５０ｋｇｆ／ｃｍ^２程度にし、そのローラ間にトナーの未定着画像を搬送して、それを一体化する。この場合、トナー一体化ローラ２４，２５は、金属製の芯金にクロムメッキを施したもの、もしくは表層に０．１〜０．５ｍｍのシリコンゴム層を設け、さらにそこにフッ素系樹脂のコーティングを施したものを使用する。

また、この図１に示したように圧力と熱によってトナーの一体化を行う場合には、トナー一体化ローラ２４の内部にハロゲンヒータ２６を設け、それを所定の温度に加熱する。この場合、圧力のみでトナーを一体化する場合に比べて、必要な面圧を０．５ｋｇｆ／ｃｍ^２〜５ｋｇｆ／ｃｍ^２に下げることができる。そして、この圧力と熱を共に加える場合には、その熱によりトナー像を一旦溶融するためトナー同士の結着性を上げることができる。さらに、トナーを均一に一体化することもできる。
さらに、ハロゲンヒータ２６への通電を制御することにより、トナー一体化ローラ２４の加熱温度をコントロールしてトナーの溶融状態を変えることもできる。それにより、トナーの光沢度をコントロールすることができる。さらにまた、このカラー複写機で使用するトナーは、ワックスを含有するものを使用するので、そのワックスをトナー表層部に溶出させ、離型性を向上させることもできる。

なお、このようにトナーにワックスを含有するものを使用すると、トナーと転写定着ベルト１３との離型性が向上するので、転写効率が良くなる。
対をなすトナー一体化ローラ２４，２５は、トナー一体化ローラ２５側が固定側であり、そのローラの軸が固定の軸受に回転可能に軸支されている。トナー一体化ローラ２４は可動側のローラであり、ローラの軸を回転可能に支持する軸受がトナー一体化ローラ２５に対して接近離間可能に支持されていて、その軸受が加圧バネ２７により押圧付勢されて、トナー一体化ローラ２４が転写定着ベルト１３を挾んでトナー一体化ローラ２５に圧接するようになっている。

加圧ローラ２２は、加圧バネ２８により押圧付勢され、転写定着ベルト１３を介して転写定着ローラ２０に、定着に適した加圧力で圧接している。それにより、最適な幅の定着ニップ部ＮＰを形成している。その定着ニップ部ＮＰのベルト回動方向下流側で、二次転写位置ＰＯ_２の上流側にはクリーニングローラ２９を設けている。
そのクリーニングローラ２９は、金属ローラの表面にフェルトを巻き付けたものであり、定着ニップ部ＮＰを通過した転写定着残トナーを除去する。
なお、トナーは、通常黒色トナーは光吸収性に優れているため輻射加熱に有利であるが、それ以外のイエロー，マゼンタ，シアンの各色のカラートナーは、黒色トナーに比べて光吸収性が劣る。したがって、これらのカラートナーには赤外線吸収剤を含有させており、黒色トナーと輻射による加熱効率が同等になるようにしている。

このカラー複写機は、図２で説明したように電子写真方式により各感光体３上に各色のトナー像を形成し、その各色のトナー像を中間転写ベルト２上に重ね合わせ状態に転写する。そして、その中間転写ベルト２上に転写したトナー像を二次転写位置ＰＯ_２で転写定着ベルト１３に転写し、そのトナー像は転写定着ベルト１３が図１の矢示Ｂ方向に回動することにより、トナー一体化ローラ２４，２５の間に搬送される。そこで、そのトナー像は、トナー一体化ローラ２４，２５の間で加圧（この例では加熱もされる）されることにより、トナー粒子同士が結着して一体化（図１に黒の四角状に図示）する。

その一体化されたトナーは、転写定着ベルト１３の矢示Ｂ方向への回動により定着ニップ部ＮＰの付近まで移動されると、そこでハロゲンヒータ１５の輻射によってトナーのハロゲンヒータ１５に対向する面（表面）が加熱される。
このとき、トナーの照射界面は、１２０℃〜２００℃程度に急激に加熱されるため、そのトナーのハロゲンランプ１５に対向する面（表面）に粘着性が生じる。その際、そのトナーの転写定着ベルト１３に接する側の界面及びその界面付近のトナー内部は加熱されないため、その部分のトナーの粘度は小さい。このように、この転写定着装置１２では、トナーの照射加熱された表面と転写定着ベルト１３に接する側の内部の面とで２０ｄｅｇ．〜５０ｄｅｇ．程度の温度差が定着ニップ部ＮＰの手前で生じるようになる。

そして、このトナーに表面と内部とで温度差がある状態で、その一体化されたトナーが定着ニップ部ＮＰに搬送され、それが定着ニップ部ＮＰに送り込まれた用紙Ｐに圧接されることにより、その一体化したトナーが用紙Ｐに転写定着される。そして、そのトナーが定着された用紙Ｐは、排紙トレイ等に排紙される。
このように、この実施例１による転写定着装置１２は、転写定着ベルト１３に転写したトナー像をトナー一体化ローラ２４，２５により結着させて一体化するので、用紙Ｐの表面に紙繊維によりできる凹部にトナーの粒子が落ち込まないようになる。したがって、トナーに熱が伝わりにくい部分ができないので、定着不良や画像のかすれ等を防止することができる。

また、ハロゲンヒータ１５による輻射加熱で、上記の一体化したトナーの用紙Ｐと接触する表層部分にのみ熱エネルギーを与え、その表層部分についてのみトナーの粘着性を上げて、用紙Ｐに定着しやすいようにし、トナー内部及び転写定着ベルト１３に接する側の界面の輻射されない部分では粘度の低下が小さくなるようにしているので、定着ニップ部ＮＰでトナー像が用紙Ｐに加圧されたときのトナー全体の変形量が小さくなる。それにより、その変形後のトナーの高さの変化量は転写定着前の４０％以下で済む。

したがって、従来の転写定着装置のように、トナー全体（表面だけでなく内部まで）を加熱してトナーの粘度を全体的に低下させて用紙に転写定着する構成のものでは、トナーの転写定着の前後でトナーの高さが約４０〜８０％程度変化し、その変形量が大きかったので、用紙表面の紙繊維の凹凸により加圧後におけるトナー像の面積の広がりに差が生じてトナー像の面積のバラツキが大きくなって画質を低下させていたが、この実施例１による転写定着装置１２によれば、トナー像の転写定着時における面積の広がりが小さくなるため（ドットゲインが小）、良好な定着性が得られるながら、画質の低下も防止することができる。

このように、図１に示した転写定着装置１２を使用して、転写定着ベルト１３上に担持した粉体粒子状のトナーを用紙Ｐに転写定着する際に、トナーを熱エネルギーと圧力の両方（そのいずれか一方だけであってもよい）によって一体化した後、そのトナーの用紙Ｐと接触する面側にハロゲンヒータ１５と反射鏡２３とによる輻射熱により粘着性を付与して転写定着を行う転写定着方法を実施すれば、上述した作用効果を奏する。

〔実施例２〕
図３はこの発明の実施例２の画像形成装置が有する転写定着装置を示す概略構成図であり、図１と対応する部分には同一の符号を付してある。また、この実施例２は実施例１と粘着付与手段が異なるだけであり、それ以外の構成は同様であるため、画像形成装置の図示は省略する。
この実施例２では、トナーの用紙Ｐと接触する面（トナーの界面）に粘着性を付与する粘着付与手段として、定着助剤を塗布する塗布ユニット３１を設けた点のみが、実施例１と相違する。したがって、この実施例２においても、トナー一体化ローラ２４，２５を設けている。そして、そのトナー一体化ローラ２４，２５のベルト回動方向下流側で定着ニップＮＰの上流側に、塗布ユニット３１を設けている。

塗布ユニット３１には、金属ローラの表面にフェルトを巻き付けた塗布ローラ３２が設けられていて、その塗布ローラ３２に定着助剤である有機エステル系分散溶液が循環されて付着するようになっている。そして、その定着助剤が付着された塗布ローラ３２により、転写定着ベルト１３上のトナーの用紙Ｐと接触する面側に定着助剤を均等に塗布するようにしている。

この実施例２においても、実施例１と同様に転写定着ベルト１３上の未定着のトナー像はトナー一体化ローラ２４，２５により一体化される。そして、その一体化したトナーの用紙Ｐと接触する面側に塗布ユニット３１の塗布ローラ３２により定着助剤が均等に塗布される。それにより、トナーの用紙Ｐと接触する表面が溶融して粘着性が生じる。
その粘着性が生じた状態のトナーが、定着ニップ部ＮＰまで搬送された用紙Ｐに圧接することで、一体化状態で粘着性が増しているトナーが用紙Ｐに転写定着され、そのトナーが定着された後の用紙Ｐは排紙トレイ等に排出される。

この実施例２においても、実施例１と同様にトナーの用紙Ｐと接触する面側にのみ粘着力が働くようにするので、トナー全体（転写定着ベルト１３に接する面まで）に粘着力を与えた場合に比べて加圧定着時におけるトナーの変形（圧縮方向の高さ）を小さくすることができる。したがって、加圧定着時におけるトナー像の面積のバラツキを小さくすることができるので、画質の低下を防止することができる。
また、実施例１の場合のように熱エネルギによりトナーに粘着性を与えるわけではないので、省エネにもなる。

そして、この実施例２では、上述したように転写定着ベルト１３上で一体化させた後のトナー像に塗布ローラ３２で定着助剤を塗布するため、一体化させる前の粉体状のトナーに定着助剤を噴霧や塗布した場合に比べ、定着助剤の飛び散りや塗布部材へのオフセットを防止することができる。
なお、定着助剤を赤外線吸収剤を含んだ低分子量の有機樹脂分散液とし、それを転写定着ベルト１３上で一体化させた後のトナー像に塗布した後に、図１で説明したハロゲンヒータ１５によって輻射加熱を行い、低分子量の有機樹脂を溶融させて粘着性を出させ、その粘着性を増したトナー像を定着ニップ部ＮＰで用紙Ｐに転写定着させるようにしてもよい。

〔実施例３〕
図４はこの発明の実施例３の画像形成装置が有する転写定着装置を示す概略構成図であり、図１と対応する部分には同一の符号を付してある。また、この実施例３は実施例１に対し、像形成物質一体化手段であるトナー一体化ローラ２４，２５から転写定着部である定着ニップ部ＮＰまでの間に、転写定着ベルト１３上で一体化されたトナー像を冷却する冷却フィン４０とファン４１とからなる冷却手段を設けた点のみが異なるだけであり、それ以外の構成は同様であるため、画像形成装置の図示は省略する。

この実施例３において、トナー一体化ローラ２４，２５のベルト回動方向下流側に設ける冷却手段は、冷却フィン４０を転写定着ベルト１３の内部に接触するように設け、その冷却フィン４０をファン４１により送風して冷却するようにしている。なお、この冷却手段のベルト回動方向下流側には、実施例１と同様なハロゲンヒータ１５及び反射鏡２３を設けている。
この転写定着装置は、転写定着ベルト１３に静電転写されたトナーは、トナー一体化ローラ２４，２５により圧力と熱が加えられて一体化し、それが転写定着ベルト１３の回動により冷却フィン４０の位置まで移動すると、ファン４１によって冷却された冷却フィン４０により、転写定着ベルト１３に接する側から熱が奪われて冷却される。

その冷却されたトナーは、さらに転写定着ベルト１３の回動によりハロゲンランプ１５の位置まで移動すると、そこでハロゲンヒータ１５の輻射によって用紙Ｐと接触する面（トナーの界面）側が加熱される。このハロゲンヒータ１５による加熱は、高温かつ短時間で急激に行うので、その一体化したトナーは輻射加熱された面側と転写定着ベルト１３に接している面側とで急激に大きな温度差が生じる。
そのため、転写定着ベルト１３上で一体化しているトナーは、輻射加熱された表面のみが溶融することで表面側に粘着性をもち、トナー内部から転写定着ベルト１３側にかけては粘度の大きな変化は無い状態になる。

この状態で、その一体化したトナーの粘着性をもたせた面側が定着ニップ部ＮＰで用紙Ｐに圧接するので、用紙Ｐに確実に定着される。そして、その際にトナー内部から転写定着ベルト１３側にかけては粘度の変化が小さいので、定着ニップ部ＮＰで加圧されてもトナー全体の変形量は小さい。したがって、定着時のトナー像の面積のバラツキが小さいので、良好な画質が得られる。
また、この転写定着装置では、トナー一体化ローラ２４，２５によりトナーを熱と圧力により一体化しても、その後すぐにトナーを冷却するので、トナーのハロゲンヒータ１５が輻射加熱した面側と転写定着ベルト１３に接する面側との温度差を、実施例１の場合に比べてさらに大きくすることができる。

それにより、トナー全体の粘度の低下を抑制し、用紙Ｐの表面の紙繊維による凹凸に対するトナー像の面積のバラツキを小さくすることができるため、画質劣化を防止することができる。
さらに、トナーの転写定着ベルト１３との界面におけるトナー温度を、冷却フィン４０とファン４１とにより強制的に下げるので、転写定着ベルト１３とトナーの界面の粘着性が小さくなって、トナーの転写定着ベルト１３に対する離型性が向上する。したがって、高速化にも対応できる。

このように、転写定着ベルト１３上に転写された粉体粒子状のトナーを用紙Ｐに転写定着を行う際に、トナーを熱エネルギーと圧力の両方（そのいずれか一方だけであってもよい）によって一体化した後、その一体化したトナーの転写定着ベルト１３側の面を冷却し、そのトナーの用紙Ｐと接触する面側を加熱して転写定着を行う転写定着方法を実施すれば、上述した作用効果を奏する。

〔実施例４〕
図５はこの発明の実施例４の画像形成装置が有する転写定着装置を示す概略構成図であり、図１及び図４と対応する部分には同一の符号を付してある。また、この実施例４は図４で説明した実施例３に対し、異なる構成の冷却手段を設けた点のみが異なるだけであり、それ以外の構成は同様であるため、画像形成装置の図示は省略する。
この実施例４は、図４に示した冷却フィン４０とファン４１の代わりに、冷却水循環ポンプによって冷却水を循環させて水冷ブロック４２を冷却する冷却手段を設けた点のみが、図４の転写定着装置と異なる。
このように転写定着装置を構成しても、転写定着ベルト１３上でトナー一体化ローラ２４，２５により一体化した後のトナー像の転写定着ベルト１３と接する側の温度を水冷ブロック４２により強制的に下げることができるので、実施例３で説明した転写定着装置と同様の効果が得られる。

〔実施例５〕
図６はこの発明の実施例５の画像形成装置が有する転写定着装置を示す概略構成図であり、図１及び図４と対応する部分には同一の符号を付してある。また、この実施例５は実施例３及び４に対し、異なる構成の冷却手段を設けると共にブロック状のトナー一体化部材４５を使用した像形成物質一体化手段を設けるようにした点のみが異なるだけであり、それ以外の構成は同様であるため、画像形成装置の図示は省略する。
この実施例５は、像形成物質一体化手段としてトナー一体化ローラ２４と、それに転写定着ベルト１３を介して対向接触するトナー一体化部材４５を設け、そのベルト回動方向下流側に冷却手段として機能するペルチェ素子４３を設けて、そのペルチェ素子４３とトナー一体化部材４５とをヒートパイプ４４で連結している。

ペルチェ素子４３は、転写定着ベルト１３に接する面で、その転写定着ベルト１３を内面側から冷却して、転写定着ベルト１３上の一体化したトナーの転写定着ベルト１３に接する面側を冷却する。このペルチェ素子４３は、放熱側をヒートパイプ４４によりトナー一体化部材４５に接続している。それにより、トナー一体化ローラ２４とトナー一体化部材４５との間に転写定着ベルト１３を介して挾持したトナー像を加熱しながら加圧して一体化する。

このように、像形成物質一体化手段と冷却手段を構成しても、転写定着ベルト１３上でトナー一体化ローラ２４とトナー一体化部材４５とにより一体化させた後のトナー像の転写定着ベルト１３と接する側の温度をペルチェ素子４３により強制的に下げることができるので、実施例３及び４で説明した転写定着装置と同様の効果が得られる。
そして、この実施例５では、冷却の際の排熱を循環させて、その排熱をトナー一体化のための熱源として用いるので、冷却と加熱を効率的に行うことができる。

〔実施例６〕
図７はこの発明の実施例６の画像形成装置が有する転写定着装置を示す概略構成図であり、図１及び図４と対応する部分には同一の符号を付してある。また、この実施例６は実施例４に対し、冷却手段が転写定着ローラを冷却することにより、転写定着ベルト１３上の一体化したトナー像を定着ニップ部ＮＰとその直前で冷却するようにした点のみが異なるだけであり、それ以外の構成は同様であるため、画像形成装置の図示は省略する。
この実施例６は、転写定着ニップＮＰを加圧ローラ２２とで形成する転写定着ローラ２０を、ファン５０で冷却する構成にしている。このように、ファン５０からの送風で転写定着ローラ２０を冷却すれば、その転写定着ローラ２０に転写定着ニップＮＰの手前で転写定着ベルト１３を介して接する位置に達した転写定着ベルト１３上のトナー像は、転写定着ベルト１３を通してそのベルトと接する界面側から冷却される。

それにより、トナー像の転写定着ベルト１３と接する界面を冷却すると同時に、そのトナー像の用紙Ｐと接する面側を加熱手段であるハロゲンヒータ１５によりガラス転移温度以上に輻射加熱して転写定着を行うことができる。
したがって、転写定着ベルト１３上で一体化させた後のトナー像に、その表側の輻射加熱された面側と転写定着ベルト１３に接している界面側とで大きな温度差をつけることができるので、図４乃至図６で説明した各実施例に比べて、トナー像に大きな温度差をつけることができる。それにより、トナー像の転写定着ベルト１３に対する離型性が向上する。

〔実施例７〕
図８はこの発明の実施例７の画像形成装置が有する転写定着装置を示す概略構成図であり、図１及び図７と対応する部分には同一の符号を付してある。また、この実施例７は図７で説明した実施例６に対し、転写定着ローラ２０の内部に外気を通過させる構成の冷却手段にした点のみが異なるだけであり、それ以外の構成は同様であるため、画像形成装置の図示は省略する。
この実施例７では、ファン５１を回転させると、それにより外気が転写定着ローラ２０の内部を通過するようにして、それにより転写定着ローラ２０を内面側から冷却するようにしている。このようにしても、実施例６と同様の作用効果を奏する。

〔実施例８〕
図９はこの発明の実施例８の画像形成装置が有する転写定着装置を示す概略構成図であり、図１及び図６と対応する部分には同一の符号を付してある。また、この実施例８は図６に示した実施例５に対し、冷却手段であるペルチェ素子５２が冷却するのを転写定着ローラ２０とした点のみが異なるだけであり、それ以外の構成は同様であるため、画像形成装置の図示は省略する。

この実施例８では、像形成物質であるトナーは、ワックスを含有し主成分を樹脂とするトナーであり、転写定着ローラ２０の表面を摺擦するように冷却手段として機能するペルチェ素子５２を設け、転写定着ベルト１３上のトナー一体化ローラ２４とトナー一体化部材４５とによって一体化させたトナー像（未定着画像）の転写定着ベルト１３と接する界面の温度を前記ワックスの溶融温度である約６０℃以上であって、上記樹脂のガラス転移温度である８０℃以下にコントロールして転写定着を行うようにしている。
そして、トナー像の上記界面の温度は、例えば転写定着ベルト１３の内部に設けた図示しない温度センサにより検知する。

このようにすれば、トナーと転写定着ベルト１３との界面において、トナーの主成分である樹脂をガラス転移温度以下にすることで粘着力が無くなった状態にし、且つワックスを溶融している状態にすることで、トナーの転写定着ベルト１３に対する離型性が向上する。それにより、用紙Ｐへの転写定着効率が良くなる。
そして、この実施例８においても、実施例５の場合と同様にペルチェ素子５２の排熱をヒートパイプ４４を通してトナー一体化部材４５に循環させるので、その排熱をトナー一体化のための熱源として用いることで、冷却と加熱を効率的に行うことができる。
なお、上述した各実施例の転写定着装置では、未定着のトナー像を担持するのに無端状の転写定着ベルト１３を使用している。このようにベルトを使用すれば、レイアウトの自由度が向上する。また、ローラの場合には像形成物質一体化手段や冷却手段を設けるとローラ径が大きくなるが、ベルトの場合にはスペース面で有利となる。

この発明は、像担持体上に担持した粉体粒子状の像形成物質で形成された未定着画像を記録媒体に転写定着する転写定着装置とそれを備えた複写機，プリンタ，ファクシミリ装置，印刷機等の画像形成装置に広く適用することができる。

この発明の実施例１の画像形成装置が有する転写定着装置を示す概略構成図である。 同じくその転写定着装置を備えた画像形成装置であるタンデム型カラー複写機の主要な部分の構成を示す概略構成図である。 この発明の実施例２の画像形成装置が有する転写定着装置を示す概略構成図である。 この発明の実施例３の画像形成装置が有する転写定着装置を示す概略構成図である。 この発明の実施例４の画像形成装置が有する転写定着装置を示す概略構成図である。 この発明の実施例５の画像形成装置が有する転写定着装置を示す概略構成図である。

この発明の実施例６の画像形成装置が有する転写定着装置を示す概略構成図である。 この発明の実施例７の画像形成装置が有する転写定着装置を示す概略構成図である。 この発明の実施例８の画像形成装置が有する転写定着装置を示す概略構成図である。 トナーを用紙に定着する際に用紙表面の繊維による凹凸によりトナー粒子の変形度合いが異なる様子を説明するため説明図である。

符号の説明

１２：転写定着装置、１３：転写定着ベルト（像担持体）、１５：ハロゲンヒータ、２３：反射鏡、２４，２５：トナー一体化ローラ（像形成物質一体化手段）、３１：塗布ユニット、４０：冷却フィン、４１：ファン、４２：水冷ブロック（冷却手段）、４３，５２：ペルチェ素子（冷却手段）、４５：トナー一体化部材、５０，５１：ファン（冷却手段）、ＮＰ：定着ニップ部（転写定着部）、Ｐ：用紙（記録媒体）

Claims (14)

1. 粉体粒子状の像形成物質を担持する像担持体と、該像担持体上の前記像形成物質を一体化する像形成物質一体化手段とを備え、該像形成物質一体化手段により一体化した未定着画像を記録媒体に転写定着部で転写定着を行う転写定着装置において、
   前記転写定着部の記録媒体搬送方向上流側に、前記像形成物質一体化手段により一体化した前記像形成物質の記録媒体と接触する面に粘着性を付与する粘着付与手段を設けたことを特徴とする転写定着装置。
2. 前記粘着付与手段は、輻射熱により粘着性を付与する手段であることを特徴とする請求項１記載の転写定着装置。
3. 前記粘着付与部材は、定着助剤を塗布することにより粘着性を付与する手段であることを特徴とする請求項１記載の転写定着装置。
4. 請求項１記載の転写定着装置において、前記像形成物質一体化手段により一体化された前記像形成物質を冷却する冷却手段を前記像形成物質一体化手段から前記転写定着部までの間に設けたことを特徴とする転写定着装置。
5. 前記像担持体は、無端状のベルトで形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の転写定着装置。
6. 前記像形成物質はワックスを含有するトナーであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の転写定着装置。
7. 前記像形成物質は主成分を樹脂とする物質であり、前記冷却手段により前記像担持体上の一体化した未定着画像の前記像担持体と接する界面の温度を前記像形成物質の樹脂のガラス転移温度以下にして転写定着を行うようにしたことを特徴とする請求項４記載の転写定着装置。
8. 前記像形成物質はワックスを含有し主成分を樹脂とするトナーであり、前記冷却手段により前記像担持体上の一体化した未定着画像の前記像担持体と接する界面の温度を前記ワックスの溶融温度以上であって前記樹脂のガラス転移温度以下にして転写定着を行うようにしたことを特徴とする請求項４記載の転写定着装置。
9. 前記粘着付与手段は、加熱することにより像形成物質に粘着性を付与する加熱手段であり、前記冷却手段により前記像形成物質の前記像担持体と接する界面を冷却すると同時に、前記像形成物質の記録媒体と接する面側を前記加熱手段によりガラス転移温度以上に加熱して転写定着を行うようにしたことを特徴とする請求項４記載の転写定着装置。
10. 請求項４，７，８，９のいずれか一項に記載の転写定着装置において、前記冷却手段は前記像担持体の内側に設けられることを特徴とする転写定着装置。
11. 前記粘着付与手段は、前記像担持体の外側に設けられることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の転写定着装置。
12. 請求項１乃至１１のいず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。
13. 像担持体上に形成された粉体粒子状の像形成物質を記録媒体に転写定着を行う転写定着方法において、前記像形成物質を熱エネルギもしくは圧力またはその両方によって一体化した後、像形成物質の記録媒体と接触する面側に粘着性を付与して転写定着を行うことを特徴とする転写定着方法。
14. 像担持体上に形成された粉体粒子状の像形成物質を記録媒体に転写定着を行う転写定着方法において、前記像形成物質を熱エネルギもしくは圧力またはその両方によって一体化した後、その一体化した像形成物質の前記像担持体側の面を冷却し、その像形成物質の記録媒体と接触する面側を加熱して転写定着を行うことを特徴とする転写定着方法。
    

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