JPH09329986A

JPH09329986A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH09329986A
Application number: JP8149049A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kondo; 尊司近藤; Michio Izumi; 倫生泉; Masahiko Matsuura; 昌彦松浦
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1996-06-11
Filing date: 1996-06-11
Publication date: 1997-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】シート及びこれに転写された現像剤を冷やす
ことなく定着装置に搬送することで熱効率良く定着処理
を行うようにした。【解決手段】転写部３４で像担持体１６からシート７
０に現像剤を転写した後、定着部３６で現像剤をシート
に定着する画像形成装置１０に、無端状のベルト２８
と、ベルトの内側に配置されて転写部でベルトを像担持
体に押し付ける第１のローラ３０と、転写部で現像剤を
加熱してこれをシートに固定する第１の加熱手段２０、
３０と、ベルトの内側に配置されて第１のローラととも
にベルトを支持する第２のローラ３２と、定着部３６で
現像剤を加熱溶融してこれをシートに定着する第２の加
熱手段３２と、ベルトを回転移動して転写部から定着部
にシートを搬送する駆動手段とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の複
写機やプリンタなどの画像形成装置において、現像剤を
シートに転写し定着する構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の画像形成装置では、像担
持体上に保持されている現像剤をシートに転写する方法
として、現像剤とシートとの静電吸着力に基づいて現像
剤をシートに吸着させる静電転写方式、像担持体上の現
像剤を加熱してシートに仮固定する熱転写方式、像担持
体上の現像剤を加熱し溶融してシートに永久的に定着す
る転写同時定着方式が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、静電転写方
式は現像剤の転写効率が必ずしも高くなく、多くの現像
剤が像担持体上に残留することから、この残留現像剤を
除去する機構も必要になる。また、熱転写方式は転写効
率が良いという利点があるものの、仮に固定されている
現像剤を次に定着装置に搬送して溶融定着しなければな
らず、搬送中に冷えた現像剤とシートを再び加熱しなけ
ればならず、熱効率が悪いという問題がある。さらに、
転写で要求される温度と定着で要求される温度は異なる
ので、転写同時定着方式では満足できる程度に転写と定
着を同時行うことが困難である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、上記
３つの転写方式のうち熱転写方式を採用するとともに、
シート及びこれに転写された現像剤を冷やすことなく定
着装置に搬送することで熱効率良く定着処理を行うよう
にしたもので、転写部で像担持体からシートに現像剤を
転写した後、定着部で上記現像剤をシートに定着する画
像形成装置であって、無端状のベルトと、上記ベルトの
内側に配置されて上記転写部でベルトを像担持体に押し
付ける第１のローラと、上記転写部で現像剤を加熱して
これをシートに固定する第１の加熱手段と、上記ベルト
の内側に配置されて第１のローラと共にベルトを支持す
る第２のローラと、上記定着部で現像剤を加熱してこれ
をシートに定着する第２の加熱手段と、上記ベルトを回
転移動して上記転写部から定着部にシートを搬送する駆
動手段と、を設けたものである。

【０００５】

【発明の作用及び効果】上記画像形成装置では、転写部
において第１の加熱手段から与えられる熱と第１のロー
ラと像担持体との接触力により、像担持体上の現像剤が
シートに転写される。この時点で現像剤は溶融していな
いが、シートに固定されている。また、転写部ではベル
トに熱が付与されており、その熱により現像剤とシート
を高温状態に保ちながらベルトはシートを定着部に搬送
する。次に、定着部では、第２の加熱手段により再び現
像剤とシートに熱が加えられ、これにより現像剤が溶融
しシートに定着される。ここで、定着部に搬送された現
像剤とシートは高温状態に保たれているので、第２の加
熱手段から現像剤とシートに多くの熱を与える必要がな
い。したがって、第２の加熱手段として低能力の熱源を
使用することができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について説明する。図１は本発明に
係る画像形成装置の第１実施例を示す。この画像形成装
置１０において、静電潜像担持体である円筒状の感光体
１２の周囲には、図示しない帯電装置、露光装置、現像
装置等が配置されている。

【０００７】中間転写装置１４は無端状の像担持体すな
わち転写ベルト１６を備えている。この転写ベルト１６
としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテ
ルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテ
ルケトンなどの樹脂からなる耐熱樹脂層とカーボンを含
む導電層とを重ねた半導電性の基層と、シリコーン樹
脂、フッ素樹脂などの離型性を有する被覆層とからなる
積層フィルムが好適に用いられる。ここで、半導電性と
は抵抗率１０⁷〜１０¹⁰Ω・ｍをいい、絶縁性とは抵抗
率１０¹¹Ω・ｍ以上をいう。この転写ベルト１６は３つ
のローラ、すなわち駆動ローラ１８、ヒータを有する第
１加熱ローラ２０、テンションローラ２２に支持され、
駆動ローラ１８からテンションローラ２２に伸びるベル
ト部分が一次転写領域２４において感光体１２と接触し
ている。

【０００８】定着装置２６は、転写ベルト１６上のトナ
ーをシートに転写する転写機能、トナーが転写されたシ
ートを搬送する搬送機能、及び転写されたトナーをシー
トに永久的に固定する定着機能を有し、これら３つの機
能は無端状の搬送ベルト２８を用いて連続的に行われ
る。この搬送ベルト２８は、耐熱性、離型性、耐久性に
優れた厚さ１００μｍ以下のベルトで、ポリイミド、ポ
リアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルス
ルホン、ポリエーテルエーテルケトン、シリコン樹脂、
フッ素樹脂などの単層フィルム、又はこれらの材料から
なるフィルム基層の外周面にフッ素樹脂からなる数十μ
ｍの被覆層を設けた積層フィルムが好適に用いられる。
また、搬送ベルト２８は、絶縁性であってもよいし、カ
ーボンを分散させて半導電性としてもよいが、本実施例
ではシートを確実に静電吸着して搬送する目的から絶縁
性のベルトを使用している。

【０００９】上記搬送ベルト２８は、ヒータを有する２
つの加熱ローラ、すなわち第２加熱ローラ３０と第３加
熱ローラ３２で支持されており、テンションローラ３３
により所定の張力が与えられている。そして、第２加熱
ローラ３０に支持されている搬送ベルト部分が、二次転
写領域３４において、第１加熱ローラ２０に支持されて
いる転写ベルト１６と接触している。また、第３加熱ロ
ーラ３２に支持されている搬送ベルト部分が、定着領域
３６において、ヒータを有する第４加熱ローラ３８と接
触している。

【００１０】二次転写領域３４のシート進入側にシート
の裏面にトナーの帯電極性と同極性の電荷を付与するシ
ート帯電器４０、二次転写領域３４に進入する搬送ベル
ト２８の外周面（すなわちシート接触面）にトナー帯電
極性と逆極性の電荷を付与するベルト帯電器４２、これ
らの帯電器４０、４２にそれぞれ所定の電流を印加する
直流電源４４、４６を備えている。

【００１１】上述のように、本実施例の定着装置２６で
は、シートを静電吸着する目的から絶縁性の搬送ベルト
２８を使用しているが、絶縁性のシートには電荷が過剰
に蓄積されるおそれがある。そこで、定着領域３６を通
過した搬送ベルト２８から電荷を消去するために、搬送
ベルト２８の内側と外側には帯電器４８、５０が設けて
あり、これら帯電器４８、５０がそれぞれ交流電源５２
に接続してある。また、搬送ベルト２８に静電吸着した
シートを確実に分離するために、定着領域３６を通過し
たシートを搬送ベルト２８から分離する分離爪５４が設
けてある。

【００１２】その外に、定着装置２６には、定着領域３
６を通過した搬送ベルト２８の外周面を清掃するクリー
ナ５６が設けてある。また、クリーナ５６は加熱ローラ
３２上にあるので、トナーをこれが溶融した状態で掻き
取ることができ、クリーニング性がよい。

【００１３】なお、二次転写領域３４における２つの加
熱ローラ２０と３０との圧接力はそれらの両端支持部で
約２０〜１００ｋｇｆとなるように、定着領域３６にお
ける２つの加熱ローラ３２と３８との圧接力はそれらの
両端支持部で約２０ｋｇｆとなるように設定するのが好
ましい。また、加熱ローラ３０、３２、３８には、径５
８〜５９ｍｍの金属ローラ外周面に１〜２ｍｍのゴム層
を設けた外径約６０ｍｍのローラを使用するのが好まし
い。

【００１４】さらに、以上のように加熱ローラ３０、３
２、３８、及び搬送ベルト２８を含む定着装置２６はユ
ニット化されて一体的に交換できるようにしてある。

【００１５】以上の構成を有する画像形成装置では、周
知の電子写真方式による画像形成プロセスに基づき、矢
印５８方向に回転する感光体１２の周囲にトナー像が形
成される。中間転写装置１４では、駆動ローラ１８の回
転に基づいて転写ベルト１６が矢印６０方向に回転移動
し、一次転写領域２４で転写ベルト１６の外周面にトナ
ー像が転写される。なお、ここでの転写は静電転写方式
を採用するのが好ましい。

【００１６】また、画像形成装置でフルカラー画像を形
成する場合、転写ベルト１６上にはイエロー、マゼン
タ、シアン、ブラックの４色のトナー像が重ねられ、そ
の後一括してシートに転写される。そのため、４色のト
ナー像を重ねる間は加熱ローラ２０と３０は離間してい
る必要があり、例えば加熱ローラ３０は下方に移動可能
としてある。

【００１７】一方、定着装置２６では、転写ベルト１６
との摩擦により搬送ベルト２８が矢印６２方向に回転移
動し、これにより第２〜４加熱ローラ３０、３２、３８
とテンションローラ３３がそれぞれ矢印６２、６４、６
６、６８方向に回転する。また、第２〜４加熱ローラ３
０、３２、３８が第１加熱ローラ２０と共に加熱され、
これら加熱ローラと接する搬送ベルト２８が加熱され
る。さらに、ベルト帯電器４２の対向部を通過した搬送
ベルト２８の外周面にはトナー帯電極性と逆極性の電荷
が付与される。

【００１８】図示しないシート供給部から送り出された
シートは、まずシート帯電器４０によりその裏面にトナ
ー帯電極性と同極性の電荷が付与される。そして、二次
転写領域３４に供給されたシート７０には転写ベルト１
６からトナー像が転写されて固着される。二次転写領域
３４を通過したシート７０は、その裏面に付与されたト
ナー帯電極性の電荷と搬送ベルト２８の表面に付与され
たトナー帯電極性と逆極性の電荷との吸着作用により、
搬送ベルト２８に密着する。なお、転写後のシートを定
着部へ搬送する際、シートがトナーと同極に帯電されて
いると、搬送中にトナーの帯電電荷とシートに付与され
た電荷との反発作用によりトナーが飛び散って画像に乱
れを生じることがあるが、本実施例では、トナーは転写
領域３４でシート７０に固着されているので、そのよう
なことはない。さらに、本実施例では、転写前のシート
がトナーと同極のため、転写直前でのトナーの飛び散り
が防止できる。つまり、シート帯電器４０は、シート７
０を搬送ベルト２８に吸着するチャージャと、転写前の
トナーの飛び散りを防止するチャージャとを兼用してい
る。

【００１９】トナー像が転写されたシート７０は、搬送
ベルト２８に吸着保持されつつ、また搬送ベルト２８の
熱により温度を保持しながら定着領域３６に向かって搬
送される。次に、定着領域３６では、トナー像とシート
７０は第３、４加熱ローラ３２、３８により再び加熱さ
れ、この熱によりトナー像が溶融する。また、第３加熱
ローラ３２と第４加熱ローラ３８との接触力に基づいて
溶融したトナー像がシートに定着される。

【００２０】そして、定着領域３６を通過したシート７
０は分離爪５４により搬送ベルト２８から分離される。
一方、定着領域３６を通過した搬送ベルト２８は、クリ
ーナ５６により清掃された後、帯電器４８、５０により
電荷が消去される。なお、クリーナ５６は加熱ローラ３
２に対向させてあるので効率良く搬送ベルト２８に付着
した異物（例えばトナー）を除去できる。

【００２１】上記二次転写領域３４における加熱温度
（転写温度）と定着領域３６における加熱温度（定着温
度）は、例えばミノルタ製ＣＦ７０用トナーを使用する
場合、それぞれ１２０〜１５０℃、１４０〜１６０℃に
設定する。他のトナーを使用した場合、転写温度は１０
０〜１５０℃、定着温度は１３０〜１８０℃でも可能で
あるが、トナーの選択にかなり制約がある。

【００２２】なお、テンションローラ２２はその一端部
を前後又は搬送ベルト２８の外側に移動して傾けること
ができるようにしておくことで蛇行補正手段としても利
用することができる。この場合、搬送ベルト２８の蛇行
とテンションローラ２２の傾きを機械的に連動させても
よいし、蛇行量をセンサで検出してモータ等の駆動手段
によりローラを傾けるようにしてもよい。

【００２３】また、シート７０のトナー像と接する面に
対向する加熱ローラ２０、３８の外周面はゴムなどの弾
性材料で被覆することにより、トナー像の潰れを防止す
るのが好ましい。同様に、シート７０の裏面と対向する
加熱ローラ３０、３２の外周面もゴムなどの弾性材料で
被覆してもよい。このような構成は、中間転写体上に重
ねたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のト
ナーを一括してシートに転写する画像形成装置に適して
いる。その理由は、重ね合わされたトナー像は盛り上が
っており、このトナー像に一様に十分な熱を与えるため
には、以上のように弾性材料で被覆することが有効だか
らである。

【００２４】さらに、上記実施例では、転写ベルト１６
との摩擦接触に基づいて搬送ベルト２８を回転移動させ
るものとしたが、第２又は第３若しくは第４の加熱ロー
ラをモータに駆動連結することにより搬送ベルト２８を
独自に駆動できるようにしてもよい。

【００２５】さらにまた、上記実施例では、搬送ベルト
２８は絶縁性としたが、半導電性としてもよい。この場
合、帯電器４８、５０、交流電源５２、分離爪５４は不
要である。ただし、半導電性搬送ベルトに対するシート
の吸着力は絶縁性搬送ベルトよりも低下する。

【００２６】以下、本発明に係る画像形成装置の他の実
施例について説明する。なお、第１実施例の画像形成装
置と共通する部材には同一の符号を付して説明を省略す
る。図２は第１実施例を変形した画像形成装置の第２実
施例を示す。この画像形成装置では、第４加熱ローラ３
８に代えて、一対のローラ７２、７４とこれらに支持さ
れた定着ベルト７６を使用し、ローラ７２、７４間に支
持された定着ベルト部分が搬送ベルト２８と接触してい
る。なお、ローラ７２、７４の少なくともいずれか一方
はヒータを有する加熱ローラとするのが好ましい。ま
た、定着ベルト７６としては、搬送ベルト２８と同様の
耐熱フィルムを使用するのが好ましい。この実施例で
は、定着ベルト７６と搬送ベルト２８とが接触する領域
が長いため、シート７０とトナー像を十分加熱できるの
で、画像形成装置の高速化に有効である。

【００２７】図３は第１実施例を変形した画像形成装置
の第３実施例を示す。この画像形成装置では、第４加熱
ローラ３８に代えて、一対のローラ７８、８０と加熱装
置８２に支持された定着ベルト８４を使用し、加熱装置
８２に支持されている定着ベルト部分が搬送ベルト２８
に接触している。なお、定着ベルト８４は、ローラ７
８、８０の少なくともいずれか一方をモータに駆動連結
して回転移動させるようにしてもよいし、搬送ベルト２
８との摩擦接触に基づいて回転移動させるようにしても
よい。また、定着ベルトとしては、搬送ベルト２８と同
様の耐熱フィルムを使用するのが好ましい。さらに、加
熱装置８２としては、定着ベルト８４に近接するヒータ
を備えた局部加熱方式のものを採用するのが好ましく、
これによれば短時間の内に定着ベルト８４を必要な温度
まで昇温できるし、定着領域３６の直前に設けた温度検
出手段の検出結果に基づいてヒータのオン／オフを調節
できるという利点がある。

【００２８】図４は第４実施例の画像形成装置を示す。
この画像形成装置はいわゆるタンデム方式のフルカラー
画像作成用の装置で、イエロー、マゼンタ、シアン、ブ
ラックの４色に対応して、４台の感光体８６と、２つの
ローラにベルトを巻回した４台のベルト式中間転写装置
８８を備えており、各中間転写装置８８のベルトがそれ
ぞれ一次転写領域９０で各感光体８６に接触している。
また、搬送ベルト９２の内側にはそれぞれの中間転写装
置８８に対応して４つの加熱ローラ９４が設けてあり、
これら加熱ローラ９４に支持されている搬送ベルト９２
の部分がそれぞれ二次転写領域９６で中間転写装置８８
のベルトに接触している。さらに、テンションローラ３
３は搬送ベルト９２を外側から内側に向かって押し当て
てある。このように構成された画像形成装置では、周知
の電子写真方式により感光体８６上に作成されたそれぞ
れの色のトナー像は一次転写領域９０でそれぞれ中間転
写装置８８のベルトに転写される。次に、これらのトナ
ー像は、加熱ローラ９４の熱に基づいて、二次転写領域
９６で搬送ベルト９２上に保持され、図中矢印方向に搬
送されるシート（図示せず）に順次熱転写されて重ね合
わされ、フルカラートナー像が作成される。このフルカ
ラートナー像はシートと共に搬送ベルト９２の移動によ
り定着領域３６に搬送され、ここで加熱ローラ３２、３
８の熱により溶融してシートに定着される。したがっ
て、第１実施例に比べて、さらに画像形成装置の高速化
が可能である。また、トナー像は中間転写装置８８に転
写後にシートに転写されるので、上記実施例と同様に、
感光体８６に熱が加わることがない。

【００２９】図５は第５実施例の画像形成装置を示す。
この画像形成装置もタンデム方式のフルカラー画像作成
用の装置で、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの
４色に対応して、４台の感光体１００を備えている。中
間転写装置１０２は、２つのローラ１０４、１０６と、
これらに巻回された転写ベルト１０８を備えており、４
つの一次転写領域１１０でそれぞれ４台の感光体１００
と接している。そして、各感光体１００上に形成された
各色のトナー像は一次転写領域１１０で転写ベルト１０
８に転写されて重ねられ、二次転写領域１１２で搬送ベ
ルト２８に転写される。この画像形成装置によれば、中
間転写装置の構成がさらに簡単になる。また、転写ベル
ト１０８が一回転する間に４色のトナーが重ねられるの
で、画像形成装置をさらに高速化することができる。

【００３０】なお、従来のタンデム方式の画像形成装置
では、各色毎に感光体を設けて並行処理することによ
り、定着までの工程は高速で処理することが可能であっ
たが、定着速度が遅いために結局システム速度を遅くせ
ざるを得なかった。上記第４実施例と第５実施例では共
に転写部での加熱による熱を維持したまま定着部にシー
トが搬送されるため、熱効率がよいので高速の定着が可
能であり、このため上記の並行処理による高速化の効果
を十分に生かすことができる。

【００３１】図６は第６実施例の画像形成装置で、二次
転写領域３４を通過した搬送ベルト２８に対向して複数
の加熱ランプ１１４が設けてある。この画像形成装置で
は、二次転写領域３４でシート７０に転写されたトナー
像は加熱ランプ１１４により加熱されて溶融し、シート
７０に定着される。なお、図示するように、搬送ベルト
２８に対向する部分を除いて、加熱ランプ１１４の周囲
には反射板１１６を設け、これにより加熱ランプ１１４
の熱を搬送ベルト２８に向けて集光するのが望ましい。
また、図示しないが、第３加熱ローラ３２に対向して加
圧ローラを設け、これにより溶融したトナー像を確実に
シート７０に定着してもよい。

【００３２】以上で説明した画像形成装置では、非画像
形成時には駆動は停止している。しかし、加熱ローラは
転写や定着に必要な温度まで上昇するのに所定の時間を
要する。そこで、非駆動時でも加熱ローラは所定温度以
上に保つ必要がある。ところが、非駆動状態で加熱ロー
ラを加熱すると、非駆動時の温度むらがそのまま駆動時
まで維持されることがあるので、図７に示すように、プ
リント開始の信号が入力されると、まず搬送ベルトを予
備回転して温度むらを消去し、またテンションローラを
動作してベルトの蛇行を補正し、搬送ベルトの温度が安
定した時点から画像形成動作に入るようにするのが好ま
しい。また、第１、２実施例のように４色のトナー像を
重ねる時間が長い場合、中間転写装置に各色のトナー像
を転写する動作中に、搬送ベルトの予備加熱を実行して
もよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の第１実施例を示
す概略断面図である。

【図２】本発明に係る画像形成装置の第２実施例を示
す概略断面図である。

【図３】本発明に係る画像形成装置の第３実施例を示
す概略断面図である。

【図４】本発明に係る画像形成装置の第４実施例を示
す概略断面図である。

【図５】本発明に係る画像形成装置の第５実施例を示
す概略断面図である。

【図６】本発明に係る画像形成装置の第６実施例を示
す概略断面図である。

【図７】予備加熱動作を含む画像形成処理のフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１０…画像形成装置、１２…感光体、１４…中間転写装
置、１６…転写ベルト、２０…第１加熱ローラ、２６…
定着装置、２８…搬送ベルト、３０…第２加熱ローラ、
３２…第３加熱ローラ、３４…二次転写領域、３６…定
着領域、３８…第４加熱ローラ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転写部で像担持体からシートに現像剤を
転写した後、定着部で上記現像剤をシートに定着する画
像形成装置であって、（ａ）無端状のベルトと、
（ｂ）上記ベルトの内側に配置されて上記転写部でベ
ルトを像担持体に押し付ける第１のローラと、（ｃ）
上記転写部で現像剤を加熱してこれをシートに固定する
第１の加熱手段と、（ｄ）上記ベルトの内側に配置さ
れて第１のローラと共にベルトを支持する第２のローラ
と、（ｅ）上記定着部で現像剤を加熱してこれをシー
トに定着する第２の加熱手段と、（ｆ）上記ベルトを
回転移動して上記転写部から定着部にシートを搬送する
駆動手段と、を設けた画像形成装置。