(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱により画像を記録材に定着する定着手段と、前記定着手段を圧し、記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧手段と、前記定着手段の温度を検知する温度検知部材と、前記定着手段の温度が目標温度になるように前記温度検知部材の出力に応じて前記定着手段への通電を制御する通電制御部と、前記定着手段の表面を冷却するための第一冷却手段と、前記加圧手段の表面を冷却する第二冷却手段と、前記定着手段と前記加圧手段とを圧接状態と離間状態とに切換える接離手段と、を有する定着装置において、
前記定着手段を冷却する際に、前記定着手段と前記加圧手段とを離間状態で前記定着手段を目標まで冷却するのに要する時間と、前記離間状態で前記加圧手段を目標まで冷却するのに要する時間との大小関係、及び、前記定着手段と前記加圧手段とを圧接状態で前記定着手段を目標まで冷却するのに要する時間と、前記圧接状態で前記加圧手段を目標まで冷却するのに要する時間との大小関係をもって、前記定着手段と前記加圧手段とを圧接状態にして前記定着手段と前記加圧手段とを回転させて少なくとも前記第一冷却手段を動作させる第一冷却モードと、前記定着手段と前記加圧手段とを離間状態にして前記定着手段と前記加圧手段とを回転させて前記第一冷却手段と前記第二冷却手段とを動作させる第二冷却モードと、のいずれかを定めて実行する実行部を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記実行部は、前記定着手段と前記加圧手段とを圧接状態にして前記定着手段と前記加圧手段とを回転させて少なくとも前記第一冷却手段を動作させ、その後、前記定着手段と前記加圧手段とを離間状態にして前記定着手段と前記加圧手段とを回転させて前記第一冷却手段と前記第二冷却手段とを動作させる第三冷却モードを実行可能であること特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
熱により画像を記録材に定着する定着手段と、前記定着手段を圧し、記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧手段と、前記定着手段の温度を検知する第一の温度検知部材と、前記定着手段の温度が目標温度になるように前記温度検知部材の出力に応じて前記定着手段への通電を制御する通電制御部と、前記定着手段の表面を冷却するための第一冷却手段と、前記加圧手段の表面を冷却する第二冷却手段と、前記定着手段と前記加圧手段とを圧接状態と離間状態とに切換える接離手段と、を有する定着装置において、
前記加圧手段の温度を検知する第二温度検知部材を有し、前記定着手段を冷却する際に、前記第二温度検知部材で検知された検知温度に基づいて、
前記定着手段と前記加圧手段とを圧接状態にして前記定着手段と前記加圧手段とを回転させて少なくとも前記第一冷却手段を動作させる第一冷却モードと、
前記定着手段と前記加圧手段とを離間状態にして前記定着手段と前記加圧手段とを回転させて前記第一冷却手段と前記第二冷却手段とを動作させる第二冷却モードと、
前記定着手段と前記加圧手段とを圧接状態にして前記定着手段と前記加圧手段とを回転させて少なくとも前記第一冷却手段を動作させ、その後、前記定着手段と前記加圧手段とを離間状態にして前記定着手段と前記加圧手段とを回転させて前記第一冷却手段と前記第二冷却手段とを動作させる第三冷却モードと、
のいずれかを定めて実行する実行部を有することを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電子写真方式を用いて記録材上に画像を形成する画像形成装置に搭載される定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ＦＡＸ、或いは、これら複数の機能を備えた複合機等で代表される電子写真方式を用いた画像形成装置においては、一般に次のようにして画像形成がなされる。即ち、帯電装置、露光装置、現像装置等からなるトナー画像形成手段により感光ドラム、中間転写体等の像担持体に未定着のトナー画像を形成する。そして、このトナー画像を転写手段により紙等の記録材に転写し、定着装置によって定着させる。
【０００３】
定着装置は、トナーの融点以上の温度に温調制御された定着部材と、対向する加圧部材を互いに圧接することで定着ニップ部を形成し、この定着ニップ部にトナー画像を担持した記録材を挟持搬送することで、熱と圧力により定着画像を得るようにしている。また、高速機においては、加圧部材も定着部材より低い温度に温調制御し、連続通紙時の定着部材の温度低下を防ぎ、記録材に与える熱量を連続的に確保するようにしている。
【０００４】
ここで、通常の画像形成装置では、高い生産性を極力維持するために、記録材の種類（例えば坪量、表面性）に応じた数段階の温調温度を備え制御していることが多い。一般的には、非コート紙に関しては、搬送性（しわ、分離性等）と画像性（定着性、トナーオフセット、表面光沢等）の両立する温度に設定し、記録材の坪量が大きいほど温調温度を高くするようにしている。一方、表面に樹脂層を有するコート紙については、これらの基本性能（搬送性、画像性）に加えて、特殊な搬送不良や画像不良を防止するために温調温度を設定することがある。例えば加圧部材がローラで定着ニップが狭い場合は、記録材（コート紙）裏面のローラ表面温度が高すぎると、記録材内部の水蒸気が記録材表面側のコート層を破って画像を乱す、所謂ブリスタ現象が懸念される。また、加圧ベルトとその内面に備わる固定部材とで定着ニップを形成している場合では、ベルトの温度が高いと、やはりニップ内の水蒸気に起因した、加圧ベルトと記録材裏面との摩擦力低下による搬送不良（スリップ現象）や、画像光沢ムラ等が発生し易くなる。
【０００５】
以上述べた理由により数段階の温調温度を備えている画像形成装置において、温調温度切替え時にはプリント待機時間が発生するといった課題がある。すなわち、スタンバイ温調状態から温調温度の最も低い超薄紙をプリントするケースや、メディア混載ジョブ（例えば薄紙と厚紙を交互に連続通紙する）のケースにおいては、温調切替え待機によるダウンタイムが長く発生する。そのため、著しく生産性が低下するので、ユーザビリティ性の観点で好ましくない。特に、高速機においては、連続通紙時の温度低下を防ぐために熱容量の大きい定着部材の構成をとる必要があるため、同じ温度差を切替えるためには、加熱時間よりも冷却時間の方が長くかかり、装置のトータル生産性への影響が出易い。
【０００６】
そこで、従来知られている定着部材を冷却する手段としては、特許文献１に挙げられる技術がある。これは、定着回転体と加圧ベルトとで定着ニップを形成する定着装置において、加圧ベルト側に冷却手段を備え、定着回転体を冷却する際は定着回転体に加圧ベルトを圧接して冷却動作を行う。そして、加圧ベルトを冷却する際は、定着回転体から離間した状態で冷却を行うといった技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１１９４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の構成に対して、加圧ベルトの温度が高い場合であって、定着回転体を冷却したい場合には、定着回転体を冷却してから、その後に加圧ベルトを冷却するといった定着回転体側の冷却動作と加圧ベルト側冷却動作とを別々に行うことになる。その結果、ダウンタイムが大きくなるといった問題が生ずる。
【０００９】
そのため、加圧手段の温度が低い場合には定着手段の温度低下を促進できる構成であると共に、加圧手段の温度が高い状態であっても、定着手段と加圧手段の冷却を併せて行える構成が望まれている。
【００１０】
そこで、本発明は、加圧手段の温度が低い場合には定着手段の温度低下を促進でき、加圧手段の温度が高い状態であっても、定着手段と加圧手段の冷却を併せて行えることが可能な定着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するための本発明に係る定着装置の代表的な構成は、熱により画像を記録材に定着する定着手段と、前記定着手段を圧し、記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧手段と、前記定着手段の温度を検知する温度検知部材と、前記定着手段の温度が目標温度になるように前記温度検知部材の出力に応じて前記定着手段への通電を制御する通電制御部と、前記定着手段の表面を冷却するための第一冷却手段と、前記加圧手段の表面を冷却する第二冷却手段と、前記定着手段と前記加圧手段とを圧接状態と離間状態とに切換える接離手段と、を有する定着装置において、前記定着手段を冷却する際に、前記定着手段と前記加圧手段とを離間状態で前記定着手段を目標まで冷却するのに要する時間と、前記離間状態で前記加圧手段を目標まで冷却するのに要する時間との大小関係、及び、前記定着手段と前記加圧手段とを圧接状態で前記定着手段を目標まで冷却するのに要する時間と、前記圧接状態で前記加圧手段を目標まで冷却するのに要する時間との大小関係をもって、前記定着手段と前記加圧手段とを圧接状態にして前記定着手段と前記加圧手段とを回転させて少なくとも前記第一冷却手段を動作させる第一冷却モードと、前記定着手段と前記加圧手段とを離間状態にして前記定着手段と前記加圧手段とを回転させて前記第一冷却手段と前記第二冷却手段とを動作させる第二冷却モードと、のいずれかを定めて実行する実行部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、加圧手段の温度が低い場合には定着手段の温度低下を促進でき、加圧手段の温度が高い状態であっても、定着手段と加圧手段の冷却を併せて行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１における画像形成装置の縦断面図
【図２】制御系統のブロック図
【図３】定着装置の構成説明図
【図４】フローチャート図
【図５】実施例１における温度推移グラフとタイミングチャート図
【図６】実施例２における温度推移グラフとタイミングチャート図
【図７】実施例３における温度推移グラフとタイミングチャート図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［実施例１］
（１）画像形成装置例の説明
図１は本発明に係る定着装置（定着器）Ｂを搭載した画像形成装置Ａの一例の縦断面模式図である。この装置Ａは、電子写真プロセスを用いた、４色フルカラーの電子写真カラープリンタであり、ホスト装置Ｃや操作部１４２から制御部１４１に入力する電気的な画像情報（画像信号）、記録材情報、プリント情報等に基づいて記録材Ｓにカラー画像形成を行う。ホスト装置Ｃは、パソコン、イメージリーダー、相手方ファクシミリ装置等である。
【００１５】
本実施例の装置Ａは、プロセススピード３８０ｍｍ／ｓｅｃであり、Ａ４サイズで毎分８０枚の画像形成が可能である。装置Ａの内部に並設されている第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｐ（Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｂ）によって色の異なる４色のトナー画像を帯電、露光、現像、転写の各プロセスを経て形成できるようになっている。本実施例では、第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｂは、それぞれ、イエロー色（Ｙ色）のトナー画像、マゼンタ色（Ｍ色）のトナー画像、シアン色（Ｃ色）のトナー画像、ブラック色（Ｂ色）のトナー画像を形成する。制御部１４１はホスト装置Ｃまたは操作部１４２から入力されるプリント指令に応じて所定の画像形成シーケンスに従い画像形成動作を開始する。すなわち、各画像形成部Ｐが順次駆動されて、像担持体としての電子写真感光ドラム（以下、ドラムと記す）１が矢印の反時計方向へ所定の周速度（プロセススピード）で回転される。各画像形成部Ｐのドラム１に跨るように、駆動ローラ７ａと２次転写内ローラ７ｂとテンションローラ７ｃに掛け回されている中間転写ベルト（中間転写体）７は、駆動ローラ７ａによって矢印の時計方向へ各ドラム１の回転周速度と対応した周速度で回転される。そして、まず、第１の画像形成部Ｐｙにおいて、ドラム１の外周面（表面）は１次帯電器２によって所定の極性・電位に一様に帯電される。次に露光装置３が画像情報に応じて変調されたレーザー光Ｌによりドラム帯電面に走査露光する。これによりドラム表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。本実施例において露光装置３はレーザー走査露光装置であり、図には省略したけれども、光源装置から発せられたレーザー光をポリゴンミラーを回転して走査し、その走査光の光束をｆθレンズによりドラム１の母線上に集光して露光する。そして、ドラム１に形成された潜像が現像装置４によってＹ色のトナー（現像剤）を用いて現像され、ドラム表面上にＹ色トナー画像（現像剤像）が形成される。４ａは現像装置４に対するトナー供給装置である。同様の帯電、露光、現像の各工程が、第２の画像形成部Ｐｍ、第３の画像形成部Ｐｃ、第４の画像形成部Ｐｂにおいても行われる。各画像形成部Ｐにおいてドラム表面に形成されたＹ色、Ｍ色、Ｃ色、Ｂ色の各色のトナー画像は、ベルト７を挟んで各ドラム１と対向配置されている１次転写ローラ（１次転写帯電器）５によってベルト７の外周面（表面）上に順番に重ねて転写される。各画像形成部Ｐにおいて、ドラム１とベルト７との接触部が１次転写部である。ローラ５にはトナーの帯電極性とは逆極性で所定電圧の１次転写バイアスが印加される。ドラム１からベルト７へのトナー画像の転写は上記の印加バイアスにより形成される電界とドラム１とベルト７の接触圧によりなされる。これによりベルト７の表面に４色重畳のフルカラーのトナー画像が形成される。各画像形成部Ｐにおいてベルト７に対するトナー画像転写後のドラム１はドラムクリーナー６により転写残トナーの除去を受けて繰り返して画像形成に供される。２次転写内ローラ７ｂにはベルト７を挟んで２次転写外ローラ８が対向して配置されている。ベルト７とローラ８との接触部が２次転写部である。また、テンションロ���ラ７ｃのベルト掛け回し部にはクリーニング部材９ａをベルト７の表面に接触させてベルトクリーナー９が配置されている。本実施例において、クリーニング部材９ａとしてウエブ（不織布）を用いたウエブクリーナーである。
【００１６】
一方、予め選択指定された第１の給送カセット１０ａ、又は第２の給送カセット１０ｂ、又は手差し給紙トレイ（マルチパーパストレイ）１０ｃの給紙ローラ１１が駆動される。これにより、指定されたカセットまたはトレイから記録材Ｓが一枚分離給送される。給送された記録材Ｓはシートパスａ又はｂを通ってシートパスｃに入り、レジストローラ１２に送られる。記録材Ｓはこのローラ１２によってベルト７に対するトナー画像形成と同期取りされて所定の制御タイミングにて２次転写部に導入されて挟持搬送される。ローラ８には、記録材が２次転写部を通過している間、トナーの帯電極性とは逆極性で所定電圧の２次転写バイアスが印加される。これにより、ベルト７の表面の４色重畳のフルカラーのトナー画像が記録材Ｓの表面に対して一括して順次に２次転写される。ベルト７から記録材Ｓへのトナー画像の転写は上記の印加バイアスにより形成される電界と記録材Ｓのベルト７の接触圧によりなされる。２次転写部を出た記録材Ｓはベルト７の表面から分離され、シートパスｄを通って定着装置Ｂへ導入される。また、記録材分離後のベルト７の表面はベルトクリーナー９により転写残トナーや紙粉等の異物の除去を受けて繰り返して画像形成に供される。
【００１７】
２次転写外ローラ８に印加する２次転写バイアスは、環境（装置周囲の温湿度）及び通紙される記録材種類（坪量、表面性）に応じて適切に設定されるように、制御部１４１にて制御している。また、連続通紙時の紙間時、及びジョブ終了後には２次転写外ローラクリーニング制御をしており、トナー電荷と同極性の２次転写バイアスを所定時間２次転写ローラに印加する。これにより、２次転写外ローラ８に付着した飛散トナーやかぶりトナーをベルト７側に戻し、転写性能の劣化や記録材の裏汚れを防止している。
【００１８】
定着装置Ｂに導入された記録材Ｓは熱と圧力を受けて未定着のトナー画像が固着画像として記録材Ｓに対して定着される。片面プリントモード（片面画像形成モード）の場合は、定着装置Ｂを出た記録材Ｓはシートパスｅ、ｆを通って排紙口１３から排紙トレイ１４に排出される。そして、複数枚のプリント（連続プリント）の場合には上記のような画像形成動作が設定されているプリント枚数回繰り返して実行される。両面プリントモード（両面画像形成モード）の場合は、定着装置Ｂを出た第１面に対するプリント済みの記録材Ｓが第１のフラッパ１５の動作によりシートパスｅからシートパスｇに進路変更されて、スイッチバックシトパスｈに導入される。そして、その記録材Ｓは、スイッチバックローラ１６の反転駆動と第２のフラッパ１５の動作によりスイッチバックシートパスｈから再給送シートパスｉに表裏反転されて導入される。更に、記録材Ｓはシートパスｉから再びシートパスａを通してシートパスｃに導入される。これにより、記録材Ｓがレジストローラ１２を経て再び２次転写部に導入されて、記録材Ｓの第２面に対するトナー画像の形成がなされる。以後は、片面プリントモードの場合と同様に記録材Ｓは、シートパスｄ、定着装置Ｂ、シートパスｅ、シートパスｆ、排紙口１３の経路を通って両面プリントとして排紙トレイ１４に排紙される。シートパスａ〜ｉには要所要所に記録材搬送ローラ１７が配設されている。
【００１９】
図２は装置Ａの制御系統のブロック図である。制御部１４１はＣＰＵに代表されるコントローラ（制御回路部）であり、ホスト装置Ｃや操作部１４２との間で各種の電気的な情報の授受をすると共に、装置Ａの画像形成動作を所定の制御プログラムや参照テーブルに従って統括的に制御する。即ち、制御部１４１は装置内各所の動作を監視、制御しつつ、各ユニット間の命令系統を統括することで、装置全体の動作を取りまとめている。操作部１４２は使用者が装置１００にアクセスするためのインターフェイス部である。操作部１４２は、使用者によって、プリントジョブ情報（坪量等の記録材情報、濃度等の画像情報、プリント枚数等）の基本的な設定や、連続的に記録材種類を切り替えてプリントする所謂「混載ジョブ」等の詳細設定が可能となっている。記録材搬送手段Ｄは、給紙ローラ１１、搬送ローラ１７、レジストローラ１２、スイッチバックローラ１６、フラッパ１５・１７等の記録材搬送系統の動作部材である。
【００２０】
（２）定着装置Ｂ
図３の（ａ）は定着装置Ｂの横断面図である。本実施例における定着装置Ｂはローラ式の装置である。５１は回転可能な第１の定着部材としての定着ローラ、５２は回転可能な第２の定着部材としての加圧ローラである。定着ローラ５１と加圧ローラ５２は上下並行に対向して配列されて所定の押圧力で圧接されており、両ローラ５１・５２間には記録材搬送方向において所定幅のニップ（定着ニップ部）Ｎが形成されている。両ローラ５１・５２は駆動手段（不図示）により矢印の方向に所定の速度で回転駆動される。未定着トナー画像ｔを担持した記録材Ｓは画像面を定着ローラ５１側にして定着ニップ部Ｎに図において右側から導入されてニップ部Ｎにより挟持されて搬送される。そして、ニップ部で加熱及び加圧されることで、未定着トナー画像ｔが固着画像ｔａとして定着される。上記において定着ローラ５１が熱により画像を定着する定着手段である。加圧ローラ５２が定着手段に圧し、記録材を挟持搬送するニップ部Ｎを形成する加圧手段である。
【００２１】
本実施例において、定着ローラ５１は、外径φ７２ｍｍのＦｅ製円筒芯金５１ａの外周面に４ｍｍ厚のシリコンゴムの弾性体層５１ｂを形成し、更に、弾性体層５１ｂの外周面に離型性層５１ｃとして厚み３０μｍのＰＦＡチューブを被覆した構成となっている。また、加圧ローラ５２は、外径φ７６ｍｍのＦｅ製円筒芯金５２ａの外周面に２ｍｍ厚のシリコンゴムの弾性体層５２ｂを形成し、更に、弾性体層５２ｂの外周面に離型性層５２ｃとして厚み３０μｍのＰＦＡチューブを被覆した構成となっている。定着ローラ５１の円筒芯金５１ａの内部には定着ローラ５１を加熱するための第１の加熱手段（加熱源）としてのハロゲンヒータ２０１が配設されている。加圧ローラ５２の円筒芯金５２ａの内部には加圧ローラ５２を加熱するための第２の加熱手段（加熱源）としてのハロゲンヒータ２０２が配設されている。定着ローラ５１のニップ部Ｎよりもローラ回転方向下流側にはローラ長手方向（ローラ軸線方向）の中央部に当接されて或いは非接触に近接されてローラ５１の表面の温度を検出する第１の温度検知手段（温度検知部材）としてのサーミスタ２０５が配設されている。加圧ローラ５２のニップ部Ｎよりもローラ回転方向下流側にはローラ長手方向の中央部に当接されて或いは非接触に近接されて加圧ローラ５２の表面の温度を検出する第２の温度検知手段（第二温度検知部材）としてのサーミスタ２０６が配設されている。各サーミスタ２０５、２０６の検知温度情報（検知結果）が、制御部１４１で制御される温調制御手段（通電制御部）２００に入力する。温調制御手段２００は各サーミスタ２０５、２０６から入力する検知温度情報（出力）がそれぞれ所定の目標温度（設定温度）に維持されるように、電源部２１０からハロゲンヒータ２０１と２０２に供給する電力を制御（通電を制御）する。即ち、定着ローラ５１及び加圧ローラ５２の表面温度がそれぞれ所定の目標温度に温度調整される。
【００２２】
定着ローラ５１のニップ部Ｎよりもローラ回転方向上流側には、非通紙時の温調切替えのために定着ローラ５１の表面を冷却する第１の冷却手段（第一冷却手段）としてファン２０３が配設されている。加圧ローラ５２のニップ部Ｎよりもローラ回転方向上流側には、非通紙時の温調切替えのために加圧ローラ５２の表面を冷却する第２の冷却手段（第二冷却手段）としてファン２０４が配設されている。本実施例の定着装置Ｂでは、図３の（ｂ）に示すように、定着ローラ５１の長手方向に２つのファン２０３、２０３を有している。この２のファン２０３、２０３は温調制御手段２００により同時にＯＮ／ＯＦＦ制御される。ファン２０３を定着ローラ５１の長手方向に４つ配置にして、両端部のファンは小サイズ記録材通紙中の端部昇温抑制（非通紙部昇温抑制）のためにも使用するようにしても良い。また、図には省略したけれども、加圧ローラ５２のファン２０４も、定着ローラ５１のファン２０３と同様に、加圧ローラ５２の長手方向に２つのファン２０４、２０４を有している。この２のファン２０４、２０４は温調制御手段２００により同時にＯＮ／ＯＦＦ制御される。ファン２０４を加圧ローラ５２の長手方向に４つ配置にして、両端部のファンは小サイズ記録材通紙中の端部昇温抑制（非通紙部昇温抑制）のためにも使用するようにしても良い。
【００２３】
また、定着ローラ５１と加圧ローラ５２とを圧接状態と離間状態とに切換える接離手段２０７を有する。即ち、定着ローラ５１の芯金端部はそれぞれ定着装置フレーム（不図示）に対して軸受け部（不図示）を介して回転自在に支持されて、かつ位置が固定されて配設されている。一方、加圧ローラ５２は、定着装置フレームに対して軸受け部を介して回転自在に支持されると共に、定着ローラ５１に対して圧接する方向と離間する方向とにスライド移動可能に配設されている。加圧ローラ５２は、ニップ接離手段（接離手段）２０７によって定着ローラ５１に対して圧接する方向と離間する方向とにスライド移動される。接離手段２０７は、レバー２０７ｂと、レバー２０７ｂと加圧ローラ５２の軸受け部との間に配設されているバネ２０７ａと、レバー２０７ｂを上下に揺動させるためのカム２０７ｃと、温調制御手段２００により制御されるカム駆動機構２０７ｄと、を有する。カム２０７ｃがカム駆動機構２０７ｄにより実線示の起立姿勢に転換されると、レバー２０７ｂが上昇動してバネ２０７ａがレバー２０７ｂと加圧ローラ５２の軸受け部との間に圧縮される。そして、その圧縮反力で、加圧ローラ５２が定着ローラ５１に対して所定の押圧力で圧接され、両ローラ５１・５２間に記録材搬送方向において所定幅のニップ部（定着ニップ部）Ｎが形成される。カム２０７ｃがカム駆動機構２０７ｄにより２点鎖示の横向き姿勢に転換されると、レバー２０７ｂが下降動してバネ２０７ａの圧縮が解除される。これにより加圧ローラ５２が自重により下降動して定着ローラ５１から離間しニップ部Ｎの形成が解除される。このように、カム２０７ｃを駆動することで、加圧ローラ５２を定着ローラ５１に対して圧接状態と離間状態とに切替えることができる。本実施例の定着装置Ｂでは、圧接時の総荷重は約６０ｋｇｆで約１０ｍｍ幅の定着ニップ部Ｎを形成し、離間状態ではローラ間距離を約２ｍｍに離すことができる。ニップ接離手段２０７の従来の目的は、ジャム処理性向上や定着部材の長寿命化、及び非通紙時の加圧ローラ５２の昇温防止等であるが、本発明においては冷却効率を上げるための重要な役割をも担う。
【００２４】
【表１】
0005587087.tif 000002
【００２５】
表１は、本実施例の定着装置Ｂにおける温調温度テーブルである。プリントジョブが開始される時、制御部１４１は操作部１４２から設定された記録材Ｓの情報に基づいて温調温度（目標温度）を選択し、定着ローラ５１及び加圧ローラ５２の温調制御を行う。定着ローラ５１の温調温度は、前述した搬送性と画像性が両立するように、記録材Ｓの坪量が大きいほど高くなるように設定している。加圧ローラ５２の温調温度は、温度切替えの必要がないように基本的には全記録材Ｓとも１００℃温調にしているが、プリントジョブ開始判定温度としての温度範囲を定めている。これは、連続通紙を行うと紙間によって定着ローラ５１の熱により加圧ローラ５２の温度が上昇するためである。紙間とは連続通紙（連続プリン）において、給紙された先行の記録材の後端と次の記録材の先端との間隔部である。本実施例の定着装置Ｂは、非コート紙では搬送性（しわ、分離）のために上限１２０℃、コート紙ではブリスタ対策のために上限を１１０℃としている。また、本実施例の装置Ａは、デフォルト設定でのスタンバイ温調温度を、定着ローラ５１は１８０℃、加圧ローラ５２は１００℃としている。これは、普通紙２をプリントした時に待機することなくスタートするためであり、操作部１４２から「よく使う記録材」としてその他の記録材を選択しておけば、スタンバイ温調温度を変更することができる。
【００２６】
以上述べたように、記録材Ｓによってプリント開始できる温度または温度範囲が異なる。そのため、プリントジョブが実行された時、あるいは「混載ジョブ」において記録材Ｓの種類が替わった時、定着ローラ５１と加圧ローラ５２の温度をジョブ開始できる温度にまで加熱もしくは冷却する必要が発生することがある。特に熱容量の大きい定着構成においては、冷却の必要が発生した際に時間を要するため、温度切替えのための待機時間が長くかかることが課題となる。本発明ではこの温度切替えのための待機時間を可及的に短くすることを目的とし、以下にその主旨を具体例に沿って述べる。
【００２７】
本実施例の具体的な冷却制御について、図４のフローチャートによって説明する。本実施例では、厚紙２の連続通紙からコート紙に切り替える「混載ジョブ」のケースについて説明する。厚紙２の温調温度は表１に示すとおり１９０℃／１００℃（定着ローラ／加圧ローラ）であるが、前述したとおり連続通紙では紙間により加圧ローラ温度が上昇する。本実施例では、厚紙２を２００枚通紙した直後の温度は１９０℃／１１８℃であった。そのため、コート紙プリントに切り替えるには、定着ローラ５１と加圧ローラ５２ともに冷却する必要があり、表１のジョブ開始判定温度テーブルから１７０℃／１１０℃にする必要があることがわかる。
【００２８】
以上の判断を制御部（実行部）１４１によって実行し（ステップＳ１）、冷却動作が必要かどうかを判定する（ステップＳ２）。冷却が必要ない場合は、温調制御手段２００によって加熱手段２０１もしくは２０２を動作させることで（ステップＳ３）、目標温度に到達した後に（ステップＳ４）、プリントを開始する（ステップＳ１５）。この場合、冷却が不要なので比較的短時間でジョブ開始できることが多い。本実施例では、冷却動作が必要なため（ステップＳ５）において冷却動作決定手段２００Ａによって冷却シーケンス（冷却動作シーケンス）を決定する。温度制御手段２００の冷却動作決定手段２００Ａ（図２）は、定着ローラ５１と加圧ローラ５２の少なくとも一方の温度を下げる必要が発生した際に、次のようにして、冷却手段２０３、２０４とニップ接離手段２０７の動作シーケンスを決定するものである。即ち、両ローラ５１・５２の各々の現在温度と目標温度、そして予め用意された冷却勾配係数Ｄｕ，ＤＬ，Ｃｕ，ＣＬ（表２）を用いた演算によって、温度切替えに要する待機時間が最小となるように上記の動作シーケンスを決定するものである。
【００２９】
【表２】
0005587087.tif 000003
【００３０】
冷却勾配係数は、定着装置Ｂの構成及び冷却手段２０３、２０４の配置や能力によって凡そ決まるものであるため、本実施例では表１に示す固定値テーブルを使用した。もし、装置１００が設置されている環境温度や、直前に実行されたジョブ枚数やジョブ時間によって冷却勾配が変化するようであれば、さらに詳細なテーブルを設けるか、これらの情報を冷却動作決定手段２００Ａの演算式にも取り入れるようにしても良い。本実施例においては、冷却動作決定手段２００Ａの演算で使用する冷却勾配係数Ｄｕ，ＤＬ，Ｃｕ，ＣＬは、前記温度検知手段２０５・２０６とは別に設けられた環境温度検知手段２１１（図２）の検知結果に基づき、変化するように予めテーブルを有している。また、冷却動作決定手段２００Ａの演算で使用する冷却勾配係数Ｄｕ，ＤＬ，Ｃｕ，ＣＬは、冷却を開始する直前に実行されたプリントジョブ枚数もしくはジョブ時間に基づき、変化するように予めテーブルを有している。
【００３１】
表２の冷却勾配係数からわかるとおり、離間冷却では定着ローラ５１と加圧ローラ５２を緩やかに冷却することができるが、圧接冷却では定着ローラ５１を急冷できる反面、加圧ローラ５２が上昇してしまう。冷却動作決定手段２００Ａは、この特徴を利用して、離間冷却と圧接冷却の適切な時間配分を決める。
【００３２】
本実施例においては、冷却動作決定手段２００Ａにより決定される冷却動作シーケンスは、以下に説明する（１）常時離間冷却、（２）常時圧接冷却、（３）圧接冷却と離間冷却との混合冷却、の３つのモードのいずれかである。そして、冷却動作決定手段２００Ａにより決定される冷却動作シーケンスは、予め用意された冷却勾配係数を含む下記の＜条件判定式＞によって、（１）常時離間冷却、（２）常時圧接冷却、（３）圧接冷却と離間冷却との混合冷却、のいずれかのモードである。
【００３３】
（ステップＳ５）による＜条件判定式＞
（Ｔｕ／Ｄｕ）≦（ＴＬ／ＤＬ）→（１）常時離間冷却
（Ｔｕ／Ｄｕ）＞（ＴＬ／ＤＬ）かつ（Ｔｕ／Ｃｕ）≦（ＴＬ／ＣＬ）→（２）常時圧接冷却
その他の場合→（３）圧接冷却と離間冷却との混合冷却
第１の定着部材５１の（目標温度−現在温度）：Ｔｕ（ｄｅｇ）
第２の定着部材５２の（目標温度−現在温度）：ＴＬ（ｄｅｇ）
第１の定着部材５１における離間冷却勾配：Ｄｕ（ｄｅｇ／ｓｅｃ）
第２の定着部材５２における離間冷却勾配：ＤＬ（ｄｅｇ／ｓｅｃ）
第１の定着部材５１における圧接冷却勾配：Ｃｕ（ｄｅｇ／ｓｅｃ）
第２の定着部材５２における圧接冷却勾配：ＣＬ（ｄｅｇ／ｓｅｃ）
本実施例における値を上記の＜条件判定式＞に代入すると、厚紙２プリント終了時温度は１９０℃／１１８℃、冷却目標温度はコート紙プリントが可能な１７０℃／１１０℃である。そのため、
Ｔｕ＝１７０−１９０＝−２０（ｄｅｇ）
ＴＬ＝１１０−１１８＝−８（ｄｅｇ）
（Ｔｕ／Ｄｕ）＝（−２０／−０．４）＝５０
（ＴＬ／ＤＬ）＝（−８／−０．６）＝１３．３
（Ｔｕ／Ｃｕ）＝（−２０／−１．８）＝１１．１
（ＴＬ／ＣＬ）＝（−８／＋２．３）＝−３．５
よって、条件判定式（１）、（２）とも満たさないため、冷却動作決定手段２００Ａは（３）圧接冷却と離間冷却との混合冷却を選択する。さらに、（ステップＳ６）では、圧接冷却及び離間冷却の時間配分を決める。
【００３４】
本実施例においては、冷却動作決定手段２００Ａによって、（３）圧接冷却と離間冷却との混合冷却、が選択された際の圧接冷却時間Ｘ（ｓｅｃ）と離間冷却時間Ｙ（ｓｅｃ）は、下記の＜式＞により表される。
【００３５】
（ステップＳ６）による時間配分演算
＜式＞
圧接冷却時間Ｘ＝（ＴＬ・Ｄｕ−Ｔｕ・ＤＬ）／（ＣＬ・Ｄｕ−Ｃｕ・ＤＬ）
離間冷却時間Ｙ＝（Ｔｕ・ＣＬ−ＴＬ・Ｃｕ）／（ＣＬ・Ｄｕ−Ｃｕ・ＤＬ）
本実施例における値を演算式に代入すると、
圧接冷却時間Ｘ＝｛（−８）・（−０．４）−（−２０）・（−０．６）｝／（−２）
＝４．４
離間冷却時間Ｙ＝｛（−２０）・（２．３）−（−８）・（−１．８）｝／（−２）
＝３０．２
よって、本実施例では厚紙２プリントが終了した後に、ニップ圧接した状態のまま圧接冷却を４．４秒（ステップＳ７、８）、その後ニップ接離手段２０７を動作させニップ離間状態で３０．２秒（ステップＳ９、１０）冷却する。これにより、理論的には、トータル３４．６秒の待機時間でコート紙プリントが可能な１７０℃／１１０℃に到達することができ、次ジョブに進むことができる（ステップＳ１５）。
【００３６】
図５は本実施例１における実際の温度切り換え時の温度推移を示すグラフである。冷却動作決定手段２００Ａにより圧接冷却と離間冷却を適切な時間配分にすることで、定着ローラ５１と加圧ローラ５２がほぼ同時に目標温度に到達し、トータル待機時間約３５秒とほぼ最小限の待機時間に留めることができていることがわかる。一方、点線は従来例における冷却時の温度推移であるが、常時離間冷却を示す従来例１では温度切り換え待機時間約５０秒、圧接冷却で先に定着ローラ５１を目標温度にまで冷却した後に離間冷却で加圧ローラ５２を冷却する従来例２では約７０秒である。本実施例とに比べて長い待機時間が必要となってしまうことがわかり、本発明の効果を実証することができた。
【００３７】
本実施例では、（３）混合冷却を選択した時の圧接冷却と離間冷却の終了判定は、予め算出した時間カウントによって行っているが、同様に演算式で算出できる温度判定によって行ってもよい。前述したように冷却勾配が外的要因によって変化する場合においては、その方が最短の待機時間で目標温度に到達できることがあるためである。また、圧接冷却と離間冷却の順序に関しても、逆の動作にしても同様の効果が得られる。
【００３８】
［実施例２］
実施例２では、実施例１と同様のフロー（図４）において異なる判定結果となった場合の説明をする。ここでは具体例として、普通紙１の連続通紙からコート紙に切り替える「混載ジョブ」を例に挙げる。実施例１と同様に「混載ジョブ」を行った結果、普通紙１を３００枚通紙した直後の定着ローラ５１と加圧ローラ５２の温度は、各々１７５℃／１１９℃であった。この後コート紙に切り替えて通紙するためには、実施例１と同様に表１の温調テーブルから１７０℃／１１０℃にまで冷却する必要があることがわかる。そこで、図４の（ステップＳ５）冷却動作決定手段２００Ａにおける条件判定は、
Ｔｕ＝１７０−１７５＝−５（ｄｅｇ）
ＴＬ＝１１０−１１９＝−９（ｄｅｇ）
（Ｔｕ／Ｄｕ）＝（−５／−０．４）＝１２．５
（ＴＬ／ＤＬ）＝（−９／−０．６）＝１５
となり、（１）常時離間冷却（ステップＳ１１、１２）を選択する。条件判定式からもわかるとおり、離間冷却状態で定着ローラ５１よりも加圧ローラ５２の冷却に時間がかかると判断した場合は、常時離間冷却を選択する。これは、圧接冷却では加圧ローラ５２が昇温してしまうことにより返って待機時間が長くかかるためであり、やむを得ない。図６にその時の温度推移とタイミングチャートを示す。
【００３９】
［実施例３］
本実施例では、さらに異なるケースとして、スタンバイ温調状態から薄紙プリントを実行した場合を示す。スタンバイ状態のデフォルト温調温度は１８０℃／１００℃、薄紙のプリント判定温度上限は１６５℃／１２０℃であるため、冷却動作決定手段２００Ａにおける条件判定（図６：ステップＳ５）は次のようになる。
【００４０】
Ｔｕ＝１６５−１８０＝−１５（ｄｅｇ）
ＴＬ＝１２０−１００＝＋２０（ｄｅｇ）
（Ｔｕ／Ｄｕ）＝（−１５／−０．４）＝＋３７．５
（ＴＬ／ＤＬ）＝（＋２０／−０．６）＝−３３．３
（Ｔｕ／Ｃｕ）＝（−１５／−１．８）＝８．３
（ＴＬ／ＣＬ）＝（＋２０／＋２．３）＝８．７
したがって、判定式（２）を満たすため、冷却動作決定手段２００Ａは（２）常時圧接冷却（ステップＳ１３、１４）を選択する。定着ローラ５１側の冷却のために圧接状態で最大限冷却効率を高めても、加圧ローラ５２の昇温は許容できる、という判断である。図７はその温度推移とタイミングチャートであるが、本発明の適応により約８秒の短い時間で目標温度に到達していることがわかる。もしこのような判断をせずに常時離間状態で冷却した場合は、従来例１のように約４０秒もの待機時間が必要となってしまう。よって、実施例３のケースにおいても本発明の効果を実証することが確認できた。
【００４１】
上記の実施例１〜３の定着装置をまとめると次のとおりである。熱により画像ｔを記録材Ｐに定着する定着手段５１と、定着手段を圧し、記録材を挟持搬送するニップ部Ｎを形成する加圧手段５２を有する。また、定着手段の温度を検知する温度検知部材２０５と、定着手段の温度が目標温度になるように温度検知部材の出力に応じて定着手段への通電を制御する通電制御部２００を有する。また、定着手段の表面を冷却するための第一冷却手段２０３と、加圧手段の表面を冷却する第二冷却手段２０４と、定着手段と加圧手段とを圧接状態と離間状態とに切換える接離手段２０７を有する。
そして、定着手段を冷却する際に、定着手段と加圧手段とを離間状態で定着手段を目標まで冷却するのに要する時間と、離間状態で加圧手段を目標まで冷却するのに要する時間との大小関係、及び、定着手段と加圧手段とを圧接状態で定着手段目標まで冷却するのに要する時間と、圧接状態で加圧手段を目標まで冷却するのに要する時間との大小関係をもって、定着手段と加圧手段とを圧接状態にして定着手段と加圧手段とを回転させて少なくとも第一冷却手段を動作させる第一冷却モードと、定着手段と加圧手段とを離間状態にして定着手段と加圧手段とを回転させて第一冷却手段と第二冷却手段とを動作させる第二冷却モードと、のいずれかを定めて実行する実行部１４１を有する。実行部は第三冷却モードを実行可能である、第三冷却モードは、定着手段と加圧手段とを圧接状態にして定着手段と加圧手段とを回転させて少なくとも第一冷却手段を動作させる。その後、定着手段と加圧手段とを離間状態にして定着手段と加圧手段とを回転させて第一冷却手段と第二冷却手段とを動作させる。
【００４２】
以上、実施例１〜３で述べたように、冷却が必要な温度切り換えが発生した際に、定着ローラ５１と加圧ローラ５２各々の現在温度と目標とする温度、そして予め知られている冷却勾配係数に基づく演算を活用する。そして、冷却手段２０３・２０４とニップ接離手段２０７とのシーケンスを決定することで、その装置の持つ冷却能力として最大限可能な最小の待機時間で、目標の温度に到達することができる。
【００４３】
［他の実施形態］
１）実施例１〜３では、対向する定着部材がいずれもローラであるローラ式の定着装置によって説明をした。しかし、定着装置は、定着部材のうちいずれか一方または両方ともに、回転可能なエンドレスベルトとその内部に配設される加圧部材により定着ニップ部を形成するベルト式定着装置であっても良い。
【００４４】
２）温度検知手段２０５、２０６は定着部材の内面の温度を検知する装置構成にすることもできる。
【００４５】
３）また画像形成装置として、画像形成部が像担持体に並設しているタンデム式中間転写カラープリンタを例示したが、これに限定されるものではない。例えば、１つの像担持体に順次各色トナー画像を形成して中間転写体上に転写する１ドラム式中間転写カラープリンタや、中間転写体を備えずに像担持体から直接記録材に各色トナー画像を転写するタンデム式直接転写カラープリンタ等であってもよい。さらに、プリンタでなく複写機やファクシミリ等の他の画像形成装置であってもよい。
４）本実施例では、冷却温度勾配係数を用いた構成となっていた。しかし、この方法以外に、冷却動作が行われる前の定着動作状態に応じて、下記の３つの冷却モードを選択する構成にしてもいい。
【００４６】
第一冷却モード：定着手段と加圧手段とを圧接状態にして定着手段と加圧手段とを回転させて少なくとも定着手段を冷却する第一冷却手段を動作させる冷却モード。
【００４７】
第二冷却モード：定着手段と加圧手段とを離間状態にして定着手段と加圧手段とを回転させて第一冷却手段と第二冷却手段とを動作させる冷却モード。
【００４８】
第三冷却モード：定着手段と加圧手段とを圧接状態にして定着手段と加圧手段とを回転させて少なくとも第一冷却手段を動作させる。その後、定着手段と加圧手段とを離間状態にして定着手段と加圧手段とを回転させて定着手段を冷却する第一冷却手段と加圧手段を冷却する第二冷却手段とを動作させる冷却モード。
【００４９】
例えば、定着動作状態がスタンバイ時であり、加圧手段の温度が低い温度の場合には、第一モードを選択する。そして、定着温度が厚紙モードのように熱量を要するモードよりも低い温度である場合には、冷却モード開始前の定着温度からの温度低下幅が小さいような場合には、第二モードを選択する。そして、普通紙モードよりも高い定着温度であって、冷却モード開始前の定着温度からの温度低下幅が大きい場合であって、加圧手段の温度低下幅が大きい場合には、第三冷却モードを選択する。
【００５０】
このように、実施例１のように、加圧手段の温度を検知して、その温度に基づいて冷却モードを選択するような構成であっても、同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５１】
Ｎ・・ニップ部、Ｓ・・記録材、ｔ・・画像、Ｂ・・定着装置、５１・・第１の定着部材、５２・・第２の定着部材、２０１・・第１の加熱手段２０１、２０２・・第２の加熱手段、２０５・・第１の温度検知手段、２０６・・第２の温度検知手段、２００・・温調制御手段、２０３・・第１の冷却手段、２０４・・第２の冷却手段、２０７・・接離手段、２００Ａ・・冷却動作決定手段
【図１】
0005587087.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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