JP2007078862A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】、高い断熱性によってトナーをより速く効率的に加熱でき、ウォームアップのさらなる高速化に寄与できるとともに、良好な定着性を得ることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体３から中間転写ベルト２に転写されたトナー像Ｔは、対向ローラ９の部位で転写定着ベルト２１に２次転写される。転写定着ベルト２１は内部に空隙Ｇを有して配置された断熱ローラ２２により摩擦回転されるフリーテンションベルトであり、接触物が存在しないフリーテンション部２１Ｂをハロゲンヒータ２５により加熱される。加熱されたトナー像Ｔは、断熱ローラ２２と対向する加圧ローラ２３と転写定着ベルト２１により形成されるニップＮで用紙Ｐに転写されると同時に定着される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置に関し、詳しくは、像担持体上に形成されたトナー像を最終的に記録媒体に転写するとともに同時に定着する、転写定着同時方式の画像形成装置に関する。

複写機やファクシミリ、プリンタ、さらには印刷機等の画像形成装置においては、紙やシート材等の記録媒体上に転写、担持させた未定着画像を加熱定着することによって複写物や記録物を得るようにしたものが多い。
このような装置における画像の定着に際しては、未定着画像を担持しているシート材等の記録媒体をローラ間のニップに挟んで搬送しながら未定着画像を加熱、加圧し、それによって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材への浸透を行わせることにより、シート材にトナーを定着させている。
しかし、このような画像形成方法においては、最終的な定着後ではトナー層が３〜１５μｍであるのに対して、紙は６０〜２００μｍと厚さ大で熱容量も大であり、この両者を同時に加熱することは紙を暖めることに大きなエネルギーを費やすことになり、電力を無駄に使っていることとなる。

このエネルギーの不経済性を改善すべく、トナーと紙の加熱を分離し、トナーを紙との接触前に十分に加熱して軟化させておき、紙への転写時に同時に定着も行う「転写定着同時方式」が提案されている。
例えば特開２００４−１４５２６０号公報には、中間転写体上のトナー画像を加熱された転写定着体に２次転写し、該転写定着体上においてトナー単独の加熱工程を確保し、該転写定着体とこれに対向する部材により形成されたニップに記録媒体を通して３次転写及び定着を行う構成が開示されている。
この３次転写定着方式によれば、トナーは紙との接触前に十分に加熱されて軟化しているため、紙はその表層を最低限加熱するだけでよく、定着で最大にエネルギーを消費する紙への損失分を大幅に低減できる。

特開２００４−１４５２６０号公報 特開平１１−２０２６４４号公報 特開２００４−２８８７９７号公報

転写定着同時方式において、トナーをより速く効率よく加熱してウォームアップのさらなる高速化に寄与するためには、転写定着体の断熱性（与えられた熱の移動抑制機能）を高めることが必要である。
特許文献２や特許文献３に開示されているように、ベルト上でトナーを加熱する方式とすれば、ベルトの薄肉構成による熱容量の低さによってトナーをより速く効率よく加熱することができるとともに、空気断熱により高い断熱性を得ることができると考えられる。
しかしながら、上記従来のベルト加熱方式では、ベルトを張架するための支持ローラが複数必要であり、これらのローラは熱容量を増大させ、結局ベルトの断熱性を阻害する。また、複数の支持ローラによる張架構成は構成の複雑化を招くことになる。
一方、転写定着同時方式において、転写定着が行われるニップでは表面性状に凹凸のある紙に画像を転写定着するためには一定以上の圧力が必要であることが知られている。

本発明は、高い断熱性によってトナーをより速く効率的に加熱でき、ウォームアップのさらなる高速化に寄与できるとともに、良好な定着性を得ることができる画像形成装置の提供を、その主な目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、像担持体上のトナー像を、加熱手段により加熱される回転可能な転写定着体に転写し、該転写定着体とこれに当接する加圧部材により形成されるニップに記録媒体を通して定着を行う画像形成装置において、上記転写定着体は保形性を有する無端ベルト状をなすとともに、該転写定着体の内方に間隙を有する状態で且つ該転写定着体の一部に接触する状態で設けられた駆動ローラにより回転され、上記加圧部材は上記駆動ローラに対向して配置され、上記転写定着体の上記駆動ローラと接触しない部分はフリーテンション部としてなり、上記加熱手段による加熱は少なくとも上記フリーテンション部を含む部位でなされることを特徴とする。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の画像形成装置において、上記像担持体が中間転写体であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、上記駆動ローラが断熱層を有することを特徴とする。

請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の画像形成装置において、上記駆動ローラが上記転写定着体に接触する表面層を有し、該表面層は耐摩耗性の高い材料で形成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明では、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、上記転写定着体が上記像担持体に上記フリーテンション部をもって当接し、該
当接部位で上記像担持体からのトナー像の転写が行われることを特徴とする。

請求項６に記載の発明では、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、上記転写定着体が上記像担持体に上記駆動ローラとの接触部をもって当接し、該当接部位で上記像担持体からのトナー像の転写が行われることを特徴とする。

請求項７に記載の発明では、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、上記転写定着体の上記駆動ローラとの接触部の外側に、上記転写定着体の回転をガイドするガイド部材が設けられていることを特徴とする。

請求項８に記載の発明では、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、上記転写定着体の内周面と上記駆動ローラの外周面との間の摩擦係数をμ１、上記転写定着体の外周面と上記記録媒体の転写面との間の摩擦係数をμ２とするとき、μ１≦μ２を満足することを特徴とする。

請求項９に記載の発明では、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、上記加熱手段が輻射ヒータであり、上記転写定着体の上記フリーテンション部の内側に配置されていることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明では、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、上記加熱手段が電磁誘導加熱コイルであり、上記転写定着体は上記電磁誘導加熱コイルにより発熱する発熱層を有していることを特徴とする。

請求項１１に記載の発明では、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、上記転写定着体の回転方向における上記ニップの下流側に、上記転写定着体の表面に当接し上記転写定着体の回転軸方向の温度勾配を均す温度均一化部材を有していることを特徴とする。

請求項１２に記載の発明では、請求項１１に記載の画像形成装置において、上記温度均一化部材が上記転写定着体に対して接離自在に設けられ、予め設定された条件に基づいて当接、離間がなされることを特徴とする。

請求項１３に記載の発明では、請求項１１又は１２に記載の画像形成装置において、上記温度均一化部材がヒートパイプであることを特徴とする。

請求項１４に記載の発明では、加熱される定着回転体とこれに対向する回転体により形成されるニップに記録媒体を通して定着を行う画像形成装置において、上記定着回転体の回転方向における上記ニップの下流側に、上記定着回転体の表面に当接し上記定着回転体の回転軸方向の温度勾配を均す温度均一化部材を有していることを特徴とする。

請求項１５に記載の発明では、請求項１４に記載の画像形成装置において、上記温度均一化部材が上記定着回転体に対して接離自在に設けられ、予め設定された条件に基づいて当接、離間がなされることを特徴とする。

請求項１６に記載の発明では、請求項１４又は１５に記載の画像形成装置において、上記温度均一化部材がヒートパイプであることを特徴とする。

請求項１又は２に記載の発明によれば、接触物が存在しない理想的な断熱状態にあるフリーテンション部を加熱するために、トナーの加熱効率を高めることができる。
請求項３に記載の発明によれば、転写定着体の断熱性を高めることができ、ウォームアップを短くできる。
請求項４に記載の発明によれば、駆動ローラの摩耗による転写定着体の回転特性の低下を抑制できる。

請求項５に記載の発明によれば、像担持体（中間転写体）への伝熱を効率的に抑制することができる。転写定着部位における記録媒体の突入時の振動等による像担持体（中間転写体）からの転写時の画像乱れを抑制することができる。
請求項６に記載の発明によれば、記録媒体と接触する前のトナーを高効率に加熱することができる。
請求項７又は８に記載の発明によれば、転写定着体の安定した回転を確保でき、良好な転写定着性を得ることができる。
請求項９に記載の発明によれば、構成のコンパクト化を図ることができる。
請求項１０に記載の発明によれば、輻射と異なり光として漏れるエネルギーがない分、加熱効率を高めることができる。コイルを外部に配置する場合には、フリーテンション部を小さくでき、小型化に寄与できる。
請求項１１、１２、１３、１４、１５又は１６に記載の発明によれば、狭い幅の記録媒体を連続通紙した場合の端部温度の上昇によるシワ発生等の弊害を防止できる。

以下、本発明の一実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。
図１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のカラー複写機の構成及び動作の概要を説明する。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。
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。

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、対向ローラ（駆動ローラ）９、テンションローラ１０、従動ローラ１１間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１１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１２が設けられている。ここでは駆動ローラを対向ローラ９に設定しているが、これに限定される趣旨ではなく、対向ローラ９の上流側又は下流側にも設けても構わない。

感光体３Ｙの表面が帯電装置４Ｙ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、搬送ガイド１８と、給紙された用紙Ｐを搬送する搬送ローラ対１８と、レジストローラ対１９等を有している。

対向ローラ９の近傍には、定着装置２０が設けられている。定着装置２０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る転写定着体としての転写定着ベルト２１と、該転写定着ベルト２１の内方において転写定着ベルト２１との間に間隙（空隙）を有する状態で転写定着ベルト２１の一部に接触する駆動ローラとしての断熱ローラ２２と、該断熱ローラ２２に対向して配置され、転写定着ベルト２１に当接してニップ（定着ニップ）Ｎを形成する加圧部材としての加圧ローラ２３と、ニップＮを形成するように加圧ローラ２３を付勢する加圧手段としてのバネ２４と、転写定着ベルト２１の外部に配置された加熱手段としてのハロゲンヒータ２５と、該ハロゲンヒータ２５の輻射エネルギーを集光するためのリフレクタ２６等を有している。

中間転写ベルト２と転写定着ベルト２１との間には、転写定着ベルト２１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又は熱移動抑止部材としての断熱プレート２７が設けられている。断熱プレート２７は、中間転写ベルト２から転写定着ベルト２１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、開口部を有する形状に形成されており、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。

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。
断熱プレート２７によって、中間転写ベルト２の温度上昇をある程度低減でき、中間転写ベルト２側の熱劣化を抑制できる。

また、本実施形態では、中間転写ベルト２から転写定着ベルト２１への転写部（２次転写部位）と、最も上流側の感光体３Ｂに対する１次転写部位との間に中間転写ベルト２の熱を奪う冷却部材としての冷却ローラ２８が設けられている。冷却ローラ２８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。転写定着ベルト２１からの熱を除去し、各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂが熱により劣化することを防止する。
本実施形態では断熱プレート２７と冷却ローラ２８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。これにより、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、転写定着体の設計上の自由度を大きくすることができる。

断熱ローラ２２は、芯金２２ａと、断熱層２２ｂと、耐熱性及び耐摩耗性を有する材料（例えばポリイミドやフッ素樹脂にカーボンなどの充填材を混練したもの）で形成された表面層２２ｃを有している。表面層２２ｃは必ずしも必要ではない。ニップ幅の必要に応じて弾性層を追加すること、断熱層に弾性を有する材料を用いることも可能である。
加圧ローラ２３は、芯金２３ａと、断熱層２３ｂと、フッ素系樹脂材料であるＰＦＡやＰＴＦＥ等の離型層２３ｃを有している。図面上では分かり易いように厚みを誇張しているが、実際には、断熱層２３ｂの厚みは０．０５〜０．５ｍｍ程度、離型層２３ｃの厚みは６〜３０μ程度である。離型層２３ｃはコーティングあるいはチューブ被覆により形成される。断熱層は必ずしも必要ではない。ニップ幅の必要に応じて弾性層を追加すること、断熱層に弾性を有する材料を用いることも可能である。
転写定着ベルト２１は、０．０５〜０．５ｍｍ程度の弾性層と、６〜３０μ程度の離型層を有している。用紙幅分の画像を保持する必要があるため、転写定着ベルト２１の幅は、用紙Ｐの幅と同等以上に設定されている。転写定着ベルト２１の非画像領域には、表面温度を測定するためのサーミスタ（不図示）が設けられており、サーミスタからの検知情報に基づいて図示しない温度コントローラによりハロゲンヒータ２５のオンオフ制御がなされることにより、転写定着ベルト２１の温度がコントロールされる。

転写定着ベルト２１は、図２に示すように、保形性を有する無端ベルト状に構成されている。ここで、「保形性を有する」とは、外力が作用しない状態で略一定の形状（自重によるある程度の変形を含む）を保ち、外力によって弾性変形可能であり、且つ、２次転写部位での当接状態を略一定に維持できる程度の剛性を指す。
転写定着ベルト２１は、内部に設けられた断熱ローラ２２よりも長い周長を有し、断熱ローラ２２との間には間隙（空隙）Ｇが存在する。
転写定着ベルト２１は一方側のみにおいて断熱ローラ２２により支持されているだけであり、全体としては、複数の支持部を有しない非張架方式のフリーテンションベルトとしてなる。

ここで、転写定着ベルト２１の断熱ローラ２２と接触しない、すなわち接触物（熱伝導物）が何ら存在しないフリーな部分（一点鎖線で示す範囲の部分）を、「フリーテンション部」と呼ぶこととする。したがって、転写定着ベルト２１の回転領域は、断熱ローラ２２に接触する接触部２１Ａと、フリーテンション部２１Ｂに分けられる。ハロゲンヒータ２５はフリーテンション部２１Ｂに対向してその外側に配置されている。
断熱ローラ２２は図示しない駆動源に接続されており、断熱ローラ２２の回転により、転写定着ベルト２１は接触摩擦で回転する。摩擦回転方式であるため、断熱ローラ２２の表面及び転写定着ベルト２１の内面は耐摩耗性を有することが望ましい。

転写定着ベルト２１の接触部２１Ａの外側には、図１に示すように、転写定着ベルト２１の回転をガイドするガイド部材としてのベルトガイド３０が設けられている。ベルトガイド３０は接触部２１Ａに沿った円弧状に形成されており、転写定着ベルト２１の両端部の非通紙部に対向して配置されている。ベルトガイド３０の存在によってフリーテンション部２１Ｂが確保されている。
中間転写ベルト２からトナー画像が転写される２次転写部位では、フリーテンション部２１Ｂが中間転写ベルト２に軽い接触圧（軽圧）で当接している。

図１に示すように、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（以下、単に「トナー」ともいう）は、図示しないバイアス印加手段により対向ローラ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２１に静電気力及びトナーの軟化による加熱粘着転写で２次転写される。静電気力と加熱粘着のいずれか一方で転写する方式としても構わない。
また、転写定着ベルト２１及び加圧ローラ２３の離型層をカーボン等の導電性物質を分散させた導電性材料で構成し、バイアス回路と接続する構成としてもよい。このようにすれば、離型層間に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、且つ、転写時のトナーの飛び散りを抑制できる。

転写定着ベルト２１のフリーテンション部２１Ｂは、接触物が存在しない理想的な断熱状態（空気断熱）となっているので断熱性が高く、且つ、薄肉のベルト状で熱容量も小さいため、ハロゲンヒータ２５の輻射エネルギーがリフレクタ２６により集約されることにより温度が急速に上昇する。換言すれば、少ないエネルギーで瞬時に高温になる。
この熱により、フリーテンション部２１Ｂ上のトナー画像は瞬時に半溶融状態になる。転写定着ベルト２１の表面温度は、画像形成装置本体の電源がＯＮされてから複写工程に入るまでに、リフレクタ２６の内部に設けられたハロゲンヒータ２５と上記温度コントローラにより所定の温度に温度制御される。

本発明者らの実験によれば、十分な定着強度が得られるのに必要なトナー画像と記録媒体の接触界面温度は、１１０〜１２０℃程度であることが判っている。
しかも、記録媒体に比べて格段に熱容量の小さいトナー粒子が記録媒体に接触した瞬間に温度が急激に低下してしまうため、定着ニップ出口で定着工程が完了するためには、定着ニップ入口でトナー温度を持ち上げておく必要があることは明らかであり、定着ニップ出口でトナー画像と記録媒体の接触界面温度が１１０〜１２０℃程度になるように温度、あるいは電力が制御される。
ニップＮ直前の温度が定着可能温度としての１６０℃になるまでの時間（立ち上がり時間）はハロゲンヒータ２５に１２００Ｗ投入した場合、９秒であった。

図３は比較例を示し、特許文献１に開示された、転写定着体３１がローラ構造の例である。符号３１ａは芯金を、３１ｂは断熱層を、３１ｃは離型層を示している。材料を全て同一にして実験を行った結果、ニップＮ直前の温度が１６０℃になるまでの時間はハロゲンヒータ２５に１２００Ｗ投入した場合、１４秒であった。
この差は、断熱ローラがいかに熱伝導率において０．０８Ｗ／ｍＫといった高性能（シリコーンゴムなどは熱伝導率０．２４Ｗ／ｍＫ）であっても、空気（熱伝導率０．０２Ｗ／ｍＫ）に比べれば断熱性に劣るためである。

本実施形態では、上述のように、フリーテンション部２１Ｂが中間転写ベルト２に軽圧で当接して２次転写部位を形成しているため、中間転写ベルト２への伝熱が抑制され、中間転写ベルト２の熱劣化や、中間転写ベルト２を介した熱移動による感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂの熱劣化といた問題を抑制できる。
実験の結果、感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂの温度を従来に比べ約１０℃低下させることができた。また、中間転写ベルト２への熱損失を低減できるため、装置の消費電力も従来に比べ約４０Ｗ低減できた。
また、３次転写部位であるニップＮへの用紙Ｐの進入（突入）時の振動（厳密には線速変動と振動の複合現象）を軽圧接触のフリーテンション部２１Ｂで吸収できるため、２次転写部位での画像乱れを抑制することができる。
すなわち、転写定着体がローラ等の硬質ないし剛体的構成の場合、線速変動や振動は２次転写部位に直接反映されるが、フリーテンション部２１Ｂは非拘束構成で且つある程度の柔軟性を有しているため、ニップＮにおける線速変動や振動は２次転写部位の手前（転写定着ベルト２１の回転方向上流側）で吸収される。

本実施形態では、ベルトガイド３０により転写定着ベルト２１をガイドすることによりフリーテンション部２１Ｂを確保する構成としたが、断熱ローラ２２と転写定着ベルト２１間等の摩擦条件を設定することによりベルトガイド３０を不要にすることもできる（第２の実施形態）。
すなわち、転写定着ベルト２１の内周面と断熱ローラ２２の外周面との間の摩擦係数をμ１、転写定着ベルト２１の外周面と用紙Ｐの転写面との間の摩擦係数をμ２とするとき、μ１≦μ２の条件を満足するようにする。
この摩擦条件設定とベルトガイド３０を組み合わせればさらに望ましい。

図４に第３の実施形態を示す。なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する（以下の他の実施形態において同じ）。
本実施形態では、第１の実施形態の構成において、ハロゲンヒータ２５をフリーテンション部２１Ｂの内方に配置した点が異なっている。フリーテンション部２１Ｂの内方には空隙Ｇが存在しており、この空隙Ｇを利用してハロゲンヒータ２５を配置している。
このようにした場合、ハロゲンヒータ２５専用の配置スペースを要しないので、構成の簡易化を図ることができる。

図５に第４の実施形態を示す。本実施形態では、加熱手段として電磁誘導加熱コイル（ＩＨコイル）３２を用いており、転写定着ベルト２１の基材には電磁誘導加熱コイル３２により発熱する金属の発熱層が設けられている。
ＩＨコイル３２に高周波交流電流が供給されると、交番磁界が誘起され、その磁界により転写定着ベルト２１の内部の薄い金属発熱層に渦電流が発生し、ジュール熱による加熱が行われる。
本実施形態では、第１の実施形態の構成において、加圧ローラ２３の位置を変えてニップＮの位置を異ならせている。断熱ローラ２２に対する加圧ローラ２３の対向位置は、転写定着ベルト２１の接触部２１Ａの範囲内で任意の位置を選定することができる。これにより、用紙Ｐの搬送レイアウトの自由度を高めることが可能となる。

図６に第５の実施形態を示す。上記各実施形態では、フリーテンション部２１Ｂを中間転写ベルト２に軽圧で接触させて２次転写部位を形成する構成としたが、本実施形態では、接触部２１Ａを中間転写ベルト２に当接させ、該当接部位を２次転写部位としている。

図７乃至図９に基づいて第６の実施形態を説明する。
使用する用紙サイズが異なり、通紙幅（搬送方向と直交する方向の幅）が狭くなった場合、連続通紙すると転写定着ベルト２１の両端部の温度は中央部に比べて異常に上昇する。このように局所的な高温部が発生すると、フリーテンションであるが故に転写定着ベルト２１において熱膨張の差によりシワが発生し、ひいては定着不良の原因となる。また、転写定着ベルト２１の端部における離型層の剥がれや、焼損等の懸念もある。
本実施形態ではこのような問題を解消すべく、転写定着ベルト２１の回転方向におけるニップＮの下流側に、転写定着ベルト２１の表面に当接してその回転軸方向（用紙の搬送方向と直交する幅方向）の温度勾配を均す温度均一化部材を設けている。すなわち、ニップＮにおける３次転写定着後に転写定着ベルト２１の温度を均一にするようにしている。
ここでは、温度均一化部材として熱移送特性に優れたヒートパイプローラ３３を使用している。

ヒートパイプローラ３３は、図８に示す接離駆動手段としてのソレノイド３４により、転写定着ベルト２１の表面に対して接離自在に設けられている。ソレノイド３４は制御手段３５により制御される。
制御手段３５は、Ｉ／Ｏインターフェース３６、ＣＰＵ３７、ＲＯＭ３８、ＲＡＭ３９を有するマイクロコンピュータであり、ＲＯＭ３８又はＲＡＭ３９には、ヒートパイプローラ３３を接触させるべき用紙のサイズデータが記憶されている。
装置本体から用紙サイズの情報を受けると、制御手段３５はヒートパイプローラ３３を接触させる対象のサイズかどうかを判断し、対象サイズである場合には、
ソレノイド３４を制御して、図９に示すように、ヒートパイプローラ３３を転写定着ベルト２１の表面に接触させる。

ヒートパイプローラ３３が接触すると、転写定着ベルト２１の回転軸方向における温度勾配が均され、上記した不具合の発生が防止される。
対象サイズのジョブが終了すると、制御手段３５はヒートパイプローラ３３を転写定着ベルト２１から離間させる。ヒートパイプローラ３３も吸熱部材であるため、必要以外は離間させた方が転写定着ベルト２１の加熱効率がよいからである。したがって、装置立ち上がり時や待機時等にはヒートパイプローラ３３は離間されている。

本実施形態ではヒートパイプローラ３３を接触させるタイミングを、用紙Ｐのサイズ判断と同時に行うようにしたが、転写定着ベルト２１の端部温度の上昇は急激には起こらないので、対象サイズの場合に所定枚数に達した時点で接触させるようにしてもよい。
すなわち、予め実験等により求められた、用紙サイズ（小サイズ）と通紙枚数とのデータテーブルをＲＯＭ３８又はＲＡＭ３９に記憶させておき、このデータテーブルに基づいて制御する。

図１０及び図１１に第７の実施形態を示す。
図１０に示すように、転写定着ベルト２１の中央部の表面温度を検知する手段としてのサーミスタ４０と、端部の表面温度を検知する手段としてのサーミスタ４１が配置されている。
制御手段３５は、各サーミスタ４０、４１からの検知温度情報を比較し、その温度勾配がＲＯＭ３８又はＲＡＭ３９に記憶されている基準値を超えたらソレノイド３４を制御してヒートパイプローラ３３を転写定着ベルト２１の表面に接触させる。
本実施形態では転写定着ベルト２１の実際の表面温度を検知して接触させる判断を行うので、用紙サイズ情報の送信エラー又は受信エラーの場合等の無用な接触動作を回避できる利点を有している。

上記各実施形態では、転写定着ベルト２１の内部に設けられた断熱ローラ２２により転写定着ベルト２１を回転駆動するようにしたが、加圧ローラ２３により回転駆動するようにしてもよい。

また、上記各実施形態では転写定着体がベルト方式の構成における温度均一化部材（一例としてヒートパイプ）の適用例を示したが、図３で示した従来のローラ方式の転写定着体においても同様に実施することができる。
また、図１２に示すような従来のベルト定着方式の定着装置５０においても同様に実施することができる。図１２において、符号５１は内部に熱源としてのハロゲンヒータ５２を有する加熱ローラを、５３は定着ローラを、５４は定着ベルトを、５５は加圧ローラを、５６は未定着トナー像を保持した用紙をそれぞれ示す。ヒートパイプローラ３３の接触により、小サイズ紙を連続通紙した場合の定着ベルト５４の端部温度上昇によるベルト劣化等を抑制できる。
また、図１３に示すような従来の熱ローラ方式の定着装置６０においても同様に実施することができる。図１３において、符号６１は内部に熱源としてのハロゲンヒータ６２を有する定着ローラを、６３は加圧ローラをそれぞれ示す。
ヒートパイプローラ３３の接触により、小サイズ紙を連続通紙した場合の定着ベルト５４の端部温度上昇による定着ローラ６１の離型層の劣化等を抑制できる。

本発明の第１の実施形態における画像形成装置の概要構成図である。 転写定着体と駆動ローラの関係を示す図である。 比較例としての従来構成を示す図である。 第３の実施形態における要部（定着装置）構成図である。 第４の実施形態における要部（定着装置）構成図である。 第５の実施形態における要部（定着装置）構成図である。 第６の実施形態における要部（定着装置）構成図で、ヒートパイプローラが離間している状態を示す図である。 第６の実施形態における制御ブロック図である。 ヒートパイプローラが接触している状態を示す図である。 第７の実施形態におけるサーミスタの配置図を示す概要平面図である。 第７の実施形態における制御ブロック図である。 定着ベルト方式の定着装置への温度均一化部材の適用を示す図である。 熱ローラ方式の定着装置への温度均一化部材の適用を示す図である。

符号の説明

２ 像担持体としての中間転写ベルト
２１ 転写定着体としての転写定着ベルト
２１Ｂ フリーテンション部
２２ 駆動ローラとしての断熱ローラ
２２ｂ 断熱層
２２ｃ 表面層
２３ 加圧部材としての加圧ローラ
２５ 加熱手段としてのハロゲンヒータ
３０ ガイド部材としてのベルトガイド
３２ 加熱手段としての電磁誘導加熱コイル
３３ 温度均一化部材としてのヒートパイプローラ
５４ 定着回転体としての定着ベルト
５５ 対向する回転体としての加圧ローラ
６１ 定着回転体としての定着ローラ
６３ 対向する回転体としての加圧ローラ
Ｎ ニップ
Ｐ 記録媒体としての用紙
Ｔ トナー像

Claims (16)

1. 像担持体上のトナー像を、加熱手段により加熱される回転可能な転写定着体に転写し、該転写定着体とこれに当接する加圧部材により形成されるニップに記録媒体を通して定着を行う画像形成装置において、
   上記転写定着体は保形性を有する無端ベルト状をなすとともに、該転写定着体の内方に間隙を有する状態で且つ該転写定着体の一部に接触する状態で設けられた駆動ローラにより回転され、上記加圧部材は上記駆動ローラに対向して配置され、上記転写定着体の上記駆動ローラと接触しない部分はフリーテンション部としてなり、上記加熱手段による加熱は少なくとも上記フリーテンション部を含む部位でなされることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   上記像担持体が中間転写体であることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   上記駆動ローラが断熱層を有することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３に記載の画像形成装置において、
   上記駆動ローラが上記転写定着体に接触する表面層を有し、該表面層は耐摩耗性の高い材料で形成されていることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   上記転写定着体が上記像担持体に上記フリーテンション部をもって当接し、該
   当接部位で上記像担持体からのトナー像の転写が行われることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   上記転写定着体が上記像担持体に上記駆動ローラとの接触部をもって当接し、該当接部位で上記像担持体からのトナー像の転写が行われることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   上記転写定着体の上記駆動ローラとの接触部の外側に、上記転写定着体の回転をガイドするガイド部材が設けられていることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   上記転写定着体の内周面と上記駆動ローラの外周面との間の摩擦係数をμ１、上記転写定着体の外周面と上記記録媒体の転写面との間の摩擦係数をμ２とするとき、μ１≦μ２を満足することを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   上記加熱手段が輻射ヒータであり、上記転写定着体の上記フリーテンション部の内側に配置されていることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
    上記加熱手段が電磁誘導加熱コイルであり、上記転写定着体は上記電磁誘導加熱コイルにより発熱する発熱層を有していることを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
    上記転写定着体の回転方向における上記ニップの下流側に、上記転写定着体の表面に当接し上記転写定着体の回転軸方向の温度勾配を均す温度均一化部材を有していることを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１１に記載の画像形成装置において、
    上記温度均一化部材が上記転写定着体に対して接離自在に設けられ、予め設定された条件に基づいて当接、離間がなされることを特徴とする画像形成装置。
13. 請求項１１又は１２に記載の画像形成装置において、
    上記温度均一化部材がヒートパイプであることを特徴とする画像形成装置。
14. 加熱される定着回転体とこれに対向する回転体により形成されるニップに記録媒体を通して定着を行う画像形成装置において、
    上記定着回転体の回転方向における上記ニップの下流側に、上記定着回転体の表面に当接し上記定着回転体の回転軸方向の温度勾配を均す温度均一化部材を有していることを特徴とする画像形成装置。
15. 請求項１４に記載の画像形成装置において、
    上記温度均一化部材が上記定着回転体に対して接離自在に設けられ、予め設定された条件に基づいて当接、離間がなされることを特徴とする画像形成装置。
16. 請求項１４又は１５に記載の画像形成装置において、
    上記温度均一化部材がヒートパイプであることを特徴とする画像形成装置。

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