(57)【要約】【課題】本発明は、定着部の熱を有効活用して消費電力の削減を図る画像形成装置に関する。【解決手段】画像形成装置１は、定着時の定着ローラ１２の廃熱の熱エネルギーにより、エネルギー変換蓄積部１５の集熱容器１６の密閉室１７の空気を膨張させて、熱エネルギーを弾性体１９の弾性エネルギーとして蓄積し、定着ローラ１２の定着温度への加熱時に、この蓄積した弾性体１９の弾性エネルギーを、弾性体１９を伸張させて気密室１７の容積を減少させることで、熱エネルギーに変換して、集熱容器１６を介して定着ローラ１２を加熱する。したがって、定着ローラ１２の熱エネルギーを効率的にかつ安価に有効利用することができ、消費電力を削減することができる。【選択図】          図１
2006337623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ヒータによって所定の定着温度に加熱されるとともに回転駆動される定着部材で、現像剤像の転写された用紙を加熱しつつ搬送して、当該用紙上の現像剤像を当該用紙に定着させる画像形成装置において、前記定着ヒータで前記定着部材を定着温度に加熱して定着動作を行っている際の当該定着部材の熱エネルギーを所定の力学的エネルギーに変換して蓄積し、前記定着部材を前記定着温度よりも低い状態から定着可能状態に前記定着ヒータで加熱する際に、前記蓄積した力学的エネルギーを熱エネルギーに変換して前記定着部材を加熱するエネルギー変換手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記画像形成装置は、前記エネルギー変換手段によって前記蓄積した力学的エネルギーを熱エネルギーに変換して前記定着部材を加熱する際、当該定着部材を回転駆動させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記エネルギー変換手段は、前記定着部材の熱が伝達され当該熱によって膨張するとともに加圧されることで温度上昇する所定の気体が封入され容積が可変な容積可変容器と、当該容積可変容器の容積変化によって伸縮する弾性体と、当該容積可変容器の容積増加による当該弾性体の伸縮を前記力学的エネルギーとしての当該弾性体の弾性エネルギーとして保持させるとともに、前記定着部材を加熱する際に当該弾性体の弾性エネルギーを開放させ前記容積可変容器の容積減少を生じさせて熱エネルギーに変換させる保持機構と、を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記定着部材は、熱によって膨張するとともに加圧されることで温度上昇する所定の気体が内部に封入されている密閉空間を有し、前記エネルギー変換手段は、当該密閉空間と連通され当該密閉空間との間で前記気体の流出入が行われ容積が可変な容積可変容器と、当該容積可変容器の容積変化によって伸縮する弾性体と、当該容積可変容器の容積増加による当該弾性体の伸縮を前記力学的エネルギーとしての当該弾性体の弾性エネルギーとして保持させるとともに、前記定着部材を加熱する際に当該弾性体の弾性エネルギーを開放させ前記容積可変容器の容積減少を生じさせて熱エネルギーに変換させる保持機構と、を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関し、詳細には、定着部の熱を有効活用して消費電力の削減を図る画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、画像形成装置として、その印字品質が良好なことからいわゆる電子写真方式の画像形成装置が使用されるようになってきている。
【０００３】
このような電子写真方式の画像形成装置においては、画像データに基づいて変調された光により感光体に静電潜像を形成し、静電潜像の形成された感光体に、現像部でトナーを付着させて現像して、トナー画像を形成する。画像形成装置は、この感光体上のトナー画像を転写部で記録紙に転写し、トナー画像の転写された記録紙を定着ヒータにより加熱される定着ローラと加圧ローラとの間に搬送して、定着ローラと加圧ローラにより加熱しつつ記録紙を搬送してトナー画像を記録紙に定着させる。
【０００４】
また、近年、画像形成装置においても省エネルギーの要望が強く、画像形成動作中以外の待機状態では、画像形成装置の消費電力を低減することが要望されている。そこで、近時の画像形成装置では、待機状態の消費電力を低減させるために、待機状態においては、各部への供給電力の停止または削減する省エネルギーモードを備えている。従来の画像形成装置は、この省エネルギーモードでの処理として、例えば、定着部については、定着ヒータへ通電を制御して、所定の定着可能温度よりも所定温度だけ低い待機温度に温度制御したり、さらには、定着ヒータへの通電を停止して、消費電力の削減を図っている。
【０００５】
このような画像形成装置の定着部の定着ヒータとしては、例えば、ガラス管内にフィラメントと不活性ガスの封入されている輻射ヒータが用いられているものが多い（特許文献１参照）。
【０００６】
そして、本出願人は、先に、定着装置等の発熱部に熱電変換装置を設けた画像形成装置を提案している（特許文献２参照）。
【０００７】
すなわち、この従来技術は、画像形成装置の発熱部の廃熱を熱電変換装置で電気エネルギーに変換して再利用し、熱を有効利用することで、省エネルギー化を図っている。この熱電変換装置としては、ｐ型材料（Ｂｉ１．５Ｓｂ０．５Ｔｅ３等）とｎ型材料（Ｂｉ２Ｔｅ３等）からなる熱電変換材料が用いられており、熱電変換装置は、これらの熱電変換材料を複数対直列につないだ構成となっている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２４６１５６号公報
【特許文献２】特開２００４−１３３３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来技術にあっては、画像形成装置の発熱部の廃熱を熱電変換材料等を用いた熱電変換装置で直接電気エネルギーに変換して、画像形成装置の駆動電力として有効利用しているため、熱を電気に変換する熱電変換材料が高価であり、また、熱電変換材料の変換効率によって熱の利用効率が大きく影響され、安価にかつ高効率に熱を有効利用する上で改良の必要があった。特に、定着ローラの定着ヒータへの通電を削減または停止する省エネルギーモードを備え、当該省エネルギーモードからの復帰時に再度定着ヒータへ通電して定着ローラを定着温度に加熱する場合に、当該省エネルギーモード移行前の定着ローラの廃熱を、定着温度に定着ローラを加熱するのに有効利用する上で、改良の必要があった。
【００１０】
そこで、本発明は、現像剤像を用紙に定着させる定着ローラ等の定着部材の熱エネルギーを効率的にかつ安価に有効利用し、消費電力を安価にかつより一層適切に削減する画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の発明の画像形成装置は、定着ヒータによって所定の定着温度に加熱されるとともに回転駆動される定着部材で、現像剤像の転写された用紙を加熱しつつ搬送して、当該用紙上の現像剤像を当該用紙に定着させる画像形成装置において、前記定着ヒータで前記定着部材を定着温度に加熱して定着動作を行っている際の当該定着部材の熱エネルギーを所定の力学的エネルギーに変換して蓄積し、前記定着部材を前記定着温度よりも低い状態から定着可能状態に前記定着ヒータで加熱する際に、前記蓄積した力学的エネルギーを熱エネルギーに変換して前記定着部材を加熱するエネルギー変換手段を備えていることにより、上記目的を達成している。
【００１２】
この場合、例えば、請求項２に記載するように、前記画像形成装置は、前記エネルギー変換手段によって前記蓄積した力学的エネルギーを熱エネルギーに変換して前記定着部材を加熱する際、当該定着部材を回転駆動させるものであってもよい。
【００１３】
また、例えば、請求項３に記載するように、前記エネルギー変換手段は、前記定着部材の熱が伝達され当該熱によって膨張するとともに加圧されることで温度上昇する所定の気体が封入され容積が可変な容積可変容器と、当該容積可変容器の容積変化によって伸縮する弾性体と、当該容積可変容器の容積増加による当該弾性体の伸縮を前記力学的エネルギーとしての当該弾性体の弾性エネルギーとして保持させるとともに、前記定着部材を加熱する際に当該弾性体の弾性エネルギーを開放させ前記容積可変容器の容積減少を生じさせて熱エネルギーに変換させる保持機構と、を備えているものであってもよい。
【００１４】
さらに、例えば、請求項４に記載するように、前記定着部材は、熱によって膨張するとともに加圧されることで温度上昇する所定の気体が内部に封入されている密閉空間を有し、前記エネルギー変換手段は、当該密閉空間と連通され当該密閉空間との間で前記気体の流出入が行われ容積が可変な容積可変容器と、当該容積可変容器の容積変化によって伸縮する弾性体と、当該容積可変容器の容積増加による当該弾性体の伸縮を前記力学的エネルギーとしての当該弾性体の弾性エネルギーとして保持させるとともに、前記定着部材を加熱する際に当該弾性体の弾性エネルギーを開放させ前記容積可変容器の容積減少を生じさせて熱エネルギーに変換させる保持機構と、を備えているものであってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の画像形成装置によれば、定着時の定着部材の廃熱の熱エネルギーを力学的エネルギーとして蓄積し、定着部材の定着温度への加熱時に、当該蓄積した力学的エネルギーを熱エネルギーに変換して定着部材を加熱することにより、定着部材の熱エネルギーを効率的にかつ安価に有効利用することができ、消費電力を安価にかつより一層適切に削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施例は、本発明の好適な実施例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【実施例１】
【００１７】
図１及び図２は、本発明の画像形成装置の第１実施例を示す図であり、図１は、本発明の画像形成装置の第１実施例を適用した画像形成装置１の定着部１０の概略構成図である。
【００１８】
図１において、画像形成装置１は、例えば、複写装置、ファクシミリ装置、プリンタ装置、複合装置等であり、例えば、複写装置の場合、画像読取部、画像形成部及び操作表示部等を備えている。この画像形成装置１は、所定の省エネルギー条件が満たされると、主要各部への電源の供給を停止または削減して消費電力を削減する省エネルギーモードを備えており、この省エネルギーモードで、所定の省エネルギー復帰条件、例えば、印刷命令（印刷ジョブ）、コピー命令、ファクシミリ通信等の復帰条件が発生すると、必要な各部の省エネルギーモードを解除して、必要な各部への電源の供給を再開し、通常動作モードに移行する。
【００１９】
画像読取部は、コンタクトガラス上にセットされた原稿に光源を照射し、原稿からの反射光を固体撮像素子（ＣＣＤ：Charge Coupled Device ）で電気信号に変換して、原稿の画像を読み取って、画像データとして出力する。
【００２０】
操作表示部は、スタートキー、テンキー及び各種モードキー等の各種操作キーやボタン等を備えているとともに、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等のディスプレイ等を備えており、各種キーやボタン等で画像形成装置１に各種命令やコマンド等の入力操作が行われるとともに、当該入力された内容や画像形成装置１からユーザに通知する各種情報をディスプレイに表示出力する。
【００２１】
画像形成部は、収納する複数枚の記録紙Ｐ（図１参照）を１枚ずつ給紙する給紙部、回転駆動される感光体の周囲に配置された帯電部、光書込部、現像部、転写部、クリーニング部、除電部及び上記定着部１０等を備え、帯電部で一様に帯電された感光体に、光書込部が、画像読取部で読み取られた原稿の画像データや外部ホスト装置等から受信した画像データに基づいて変調したレーザ光を感光体上に照射して、静電潜像を形成する。画像形成部は、静電潜像の形成された感光体に現像部でトナーを供給してトナー画像を形成し、当該トナー画像の形成された感光体と転写部との間に給紙部からの記録紙Ｐを搬送して、転写部によって感光体上のトナー画像を記録紙Ｐに転写する。画像形成部は、トナー画像の転写の完了した記録紙Ｐを定着部１０に搬送する。画像形成部は、転写の完了した感光体上の残留トナーをクリーニング部でクリーニングし、除電部で除電した後、帯電部で帯電して、再度画像形成に供する。
【００２２】
定着部１０は、図１に示すように、ケーシング１１内に定着部材としての定着ローラ１２と加圧ローラ１３が所定の押圧力で当接する状態で配設されており、定着ローラ１２と加圧ローラ１３との間にトナー画像の転写された記録紙Ｐが搬送されてくる。定着部１０は、定着ローラ１２と加圧ローラ１３のうち少なくとも一方が図示しないモータで回転駆動されることで、搬送されてくる記録紙Ｐを定着ローラ１２と加圧ローラ１３で加圧しつつ搬送して、図示しない排紙トレイ上に排出する。
【００２３】
定着ローラ１２内には、定着ヒータ１４が収納されており、定着ヒータ１４としては、種々のものを用いることができ、例えば、ガラス管内にフィラメントと不活性ガスの封入されている輻射ヒータ等を用いることができる。
【００２４】
定着ローラ１２の加圧ローラ１３とは反対側には、エネルギー変換蓄積部（エネルギー変換手段）１５が配設されており、エネルギー変換蓄積部１５は、集熱容器（容積可変容器）１６と、集熱容器１６内を定着ローラ１２側と定着ローラ１２とは反対側に仕切るとともに、定着ローラ１２側の集熱容器１６内を密閉室１７として画成する仕切り板１８と、集熱容器１６の仕切り板１８で仕切られた密閉室１７とは反対側に収納された弾性体（例えば、圧縮バネ等）１９と、を備えている。密閉室１７内には、所定の気体、例えば、空気が封入されており、密閉室１７側の集熱容器１６は、定着ローラ１２側の端面が当該定着ローラ１２に接触して、定着ローラ１２との間で熱伝達を行う。仕切り板１８は、集熱容器１６内を密閉室１７方向と弾性体１９方向とに移動可能に配設されているとともに、その一部が集熱容器１６の外部（図１では、下方方向）に係合端部１８ａとして突出しており、係合端部１８ａの突出している集熱容器１６の下方には、制御機構部２０が配設されており、制御機構部（保持機構）２０は、係合端部１８ａと係合して仕切り板１８をその移動位置で保持する係合板２１と、係合板２１を係合端部１８ａとの係合位置に保持させる保持部材２２と、係合板２１の係合端部１８ａとの係合を解除する解除機構部２３等を備えている。制御機構部２０は、例えば、係合板２１として、その一端側が回動可能に保持され係合端部１８ａと係合する鋸波状のギア板等が用いられ、保持部材２２として、当該係合板２１の他端側にその一端が固定された引っ張りバネが用いられ、解除機構部２３として、係合板２１の他端側にそのアームが係合して、ＯＮ（オン）のときに、保持部材２２の付勢方向とは反対方向に係合板２１の当該他端部を移動させて係合板２１の係合端部１８ａへの係合を解除する電磁ソレノイド等が用いられる。
【００２５】
そして、画像形成装置１は、通常動作モードで画像形成動作中のように、定着ヒータ１４への通電を行って定着温度に加熱制御しているときには、制御機構部２０の解除機構部２３をＯＦＦ（オフ）にして、保持部材２２の作用を働かせ、後述するように、定着ローラ１２の加熱を補助する際には、解除機構部２３をＯＮ（オン）にして、保持部材２２の作用を禁止する。
【００２６】
すなわち、エネルギー変換蓄積部１５は、定着時に、制御機構部２０の解除機構部２３がＯＦＦの状態で、定着ローラ１２が定着ヒータ１４で加熱されると、当該定着ローラ１２の廃熱が定着ローラ１２に接触する集熱容器１６によって密閉室１７内の気体に伝達されて当該気体が膨張し、仕切り板１８を弾性体１９方向に付勢して、当該弾性体１９の弾性力に抗して仕切り板１８を弾性体１９方向に移動させる。定着ローラ１２の熱エネルギーが、密閉室１７内の気体を膨張させて、当該気体の膨張によって仕切り板１８が弾性体１９方向に移動（密閉室１７の容積が増大）して弾性体１９が縮むことで、定着ローラ１２の熱エネルギーが弾性体１９の弾性エネルギー（または位置エネルギー：以下、弾性エネルギーという。）に変換される。
【００２７】
そして、エネルギー変換蓄積部１５は、仕切り板１８が弾性体１９方向に移動すると、仕切り板１８の係合端部１８ａに制御機構部２０の係合板２１が係合し、当該係合状態を保持部材２２が保持させることで、弾性体１９の弾性エネルギーを保持する。
【００２８】
また、エネルギー変換蓄積部１５は、省エネルギーモードからの復帰時等のように、定着ローラ１２の加熱時には、解除機構部２３がＯＮ（オン）されて、保持部材２２による係合板２１の係合端部１８ａの保持状態が解除され、弾性体１９が仕切り板１８を密閉室１７方向に移動させる。仕切り板１８が密閉室１７方向に移動（密閉室１の容積が減少）すると、密閉室１７内の気体が圧縮されて温度上昇し、気体の温度上昇による密閉室１７の発熱を集熱容器１６を介して定着ローラ１２に伝達して、定着ローラ１２の温度上昇を補助する。
【００２９】
次に、本実施例の作用を説明する。画像形成装置１は、定着時等の定着ローラ１２の廃熱の熱エネルギーをエネルギー変換蓄積部１５で弾性エネルギーに変換して保存し、定着ローラ１２の加熱時に、エネルギー変換蓄積部１５の弾性エネルギーを熱エネルギーに変換して定着ヒータ１４による定着ローラ１２の加熱を補助する。
【００３０】
すなわち、画像形成装置１は、通常動作モードにおいてコピーモード等の画像形成部を使用する動作モードにおいては、定着ヒータ１４への通電を行って定着ローラ１２を定着温度に加熱制御するが、このとき、制御機構部２０の解除機構部２３をＯＦＦ（オフ）にして保持部材２２の保持作用を働かせ、定着ローラ１２の廃熱を、エネルギー変換蓄積部１５の集熱容器１６を介して密閉室１７の気体に伝達し、密閉室１７内の気体を熱膨張させる。
【００３１】
密閉室１７の気体が膨張すると、仕切り板１８が弾性体１９方向に移動し、この仕切り板１８の移動位置を係合板２１が仕切り板１８の係合端部１８ａと係合することで保持する。すなわち、定着ローラ１２の廃熱の熱エネルギーを、力学的エネルギーである弾性体１９の弾性エネルギー（位置エネルギー）として蓄積する。
【００３２】
その後、画像形成装置１は、省エネルギーモードからの復帰時や画像形成装置１の電源のオン時等のように、定着ローラ１２が定着温度よりも低い温度から定着ヒータ１４によって加熱されるときには、解除機構部２３をＯＮ（オン）にし、保持部材２２による係合板２１の係合端部１８ａの保持状態を解除させて、弾性体１９によって仕切り板１８を密閉室１７方向に移動させる。仕切り板１８が密閉室１７方向に移動すると、密閉室１７内の気体が圧縮されて温度上昇し、気体の温度上昇による密閉室１７の発熱を集熱容器１６を介して定着ローラ１２に伝達して、定着ローラ１２の温度上昇を補助する。
【００３３】
例えば、画像形成装置１は、図２に示すように、省エネルギーモード時に印刷命令が発生すると（ステップＳ１０１）、定着ローラ１２の回転を開始して（ステップＳ１０２）、定着ローラ１２を定着温度に加熱するために、定着ヒータ１４への通電を開始し（ステップＳ１０３）、同時に、エネルギー変換蓄積部１５の解除機構部２３をＯＮ（オン）にする（ステップＳ１０４）。
【００３４】
したがって、定着ローラ１２は、定着ヒータ１４によって加熱されるとともに、エネルギー変換蓄積部１５によって加熱される。すなわち、熱エネルギーが弾性体１９に弾性エネルギーとして保存されている状態で解除機構部２３がＯＮ（オン）されると、保持部材２２による係合板２１の係合端部１８ａの保持状態が解除されて、弾性体１９によって仕切り板１８が密閉室１７方向に移動され、仕切り板１８が密閉室１７方向に移動することで、密閉室１７内の気体が圧縮されて温度上昇する。この密閉室１７内の気体の温度上昇による集熱容器１６の発熱が定着ローラ１２に伝達されて、定着ローラ１２の温度上昇を補助し、定着ローラ１２を速やかに定着温度に加熱する。
【００３５】
このようにして定着ローラ１２が定着温度に加熱されると、画像形成装置１は、画像形成動作を開始して、トナー画像の転写された記録紙Ｐを定着部１０に搬送し、定着ローラ１２と加圧ローラ１３によって加圧・加熱しつつ搬送させて、トナー画像を記録紙Ｐに定着させ、排紙トレイ上に排出する印刷処理を行う（ステップＳ１０５）。
【００３６】
このように、本実施例の画像形成装置１は、定着時の定着ローラ１２の廃熱の熱エネルギーをエネルギー変換蓄積部１５で弾性エネルギー（力学的エネルギー）として蓄積し、定着ローラ１２の定着温度への加熱時に、当該蓄積した弾性エネルギーを熱エネルギーに変換して定着ローラ１２を加熱している。
【００３７】
したがって、定着ローラ１２の熱エネルギーを効率的にかつ安価に有効利用することができ、消費電力を安価にかつより一層適切に削減することができる。
【００３８】
また、本実施例の画像形成装置１は、エネルギー変換蓄積部１５によって蓄積した力学的エネルギー（弾性エネルギー）を熱エネルギーに変換して定着ローラ１２を加熱する際、定着ローラ１２を回転駆動させている。
【００３９】
したがって、定着ローラ１２に温度むらが発生することを防止することができ、定着ローラ１２をより一層適切かつ効率的に加熱して、消費電力をより一層安価にかつより一層適切に削減することができる。
【００４０】
さらに、本実施例の画像形成装置１は、エネルギー変換蓄積部１５を、定着ローラ１２の熱が伝達され当該熱によって膨張するとともに加圧されることで温度上昇する所定の気体が封入され容積が可変な密閉室１７の形成されている集熱容器１６と、集熱容器１６の密閉室１７の容積変化によって伸縮する弾性体１９と、集熱容器１６の密閉室１７の容積増加による弾性体１９の伸縮を力学的エネルギーとしての弾性体１９の弾性エネルギーとして保持させるとともに、定着ローラ１２を加熱する際に弾性体１９の弾性エネルギーを開放させ密閉室１７の容積減少を生じさせて熱エネルギーに変換させる制御機構部２０と、を備えたものとしている。
【００４１】
したがって、定着ローラ１２の熱エネルギーを簡単な構造で効率的にかつより一層安価に有効利用することができ、消費電力をより一層安価にかつより一層適切に削減することができる。
【実施例２】
【００４２】
図３は、本発明の画像形成装置の第２実施例を適用した画像形成装置３０の定着部４０の概略構成図である。
【００４３】
なお、本実施例の画像形成装置３０は、上記第１実施例の画像形成装置１と同様の複写装置、ファクシミリ装置、プリンタ装置、複合装置等の画像形成装置に適用したものであり、画像形成装置３０自体の説明については、第１実施例の画像形成装置１と同様であるので、省略する。
【００４４】
画像形成装置３０は、例えば、複写装置の場合、画像読取部、画像形成部及び操作表示部等を備えており、画像形成部に定着部４０が設けられている。
【００４５】
定着部４０は、ケーシング４１内に定着ローラ４２と加圧ローラ４３が定着ベルト４４を挟んで所定の押圧力で当接する状態で配設されており、定着ベルト４４は、定着ローラ４２と加熱ローラ４５との間に架け渡されている。この定着ローラ４２上の定着ベルト４４と加圧ローラ４３との間にトナー画像の転写された記録紙Ｐが図３の下方から搬送されてくる。
【００４６】
定着部材としての加熱ローラ４５、定着ローラ４２及び加圧ローラ４３は、少なくとも１つのローラが回転駆動されることで、全てのローラ４２〜４５及び定着ベルト４４が回転して、記録紙Ｐを図３の下方から上方に搬送する。
【００４７】
加熱ローラ４５内には、図示しないが輻射ヒータ等の定着ヒータが収納されているとともに、加熱ローラ４５内が密閉空間に形成されていて所定の気体、例えば、空気が充填されている。
【００４８】
ケーシング４１内の加熱ローラ４５の近傍には、エネルギー変換蓄積部（エネルギー変換手段）４６が配設されており、エネルギー変換蓄積部４６は、集熱容器（容量可変容器）４７と、集熱容器４７内を密閉室４８と弾性体収納室４９とに仕切る仕切り板５０と、集熱容器４７の仕切り板５０で仕切られた密閉室４８とは反対側の弾性体収納室４９に収納された弾性体（例えば、圧縮バネ等）５１と、を備えている。仕切り板５０は、集熱容器４７内を密閉室４８方向と弾性体収納室４９方向とに移動可能に配設されているとともに、その一部が集熱容器４７の外部（図３では、下方方向）に係合端部５０ａとして突出しており、係合端部５０ａの突出している集熱容器４７の下方には、制御機構部５２が配設されており、制御機構部（保持機構）５２は、係合端部５０ａと係合して仕切り板５０をその移動位置で保持する係合板５３と、係合板５３を係合端部５０ａとの係合位置に保持させる保持部材５４と、係合板５３の係合端部５０ａとの係合を解除する解除機構部５５等を備えている。制御機構部５２は、例えば、係合板５３として、その一端側が回動可能に保持され係合端部５０ａと係合する鋸波状のギア板等が用いられ、保持部材５４として、当該係合板５３の他端側にその一端が固定された引っ張りバネが用いられ、解除機構部５５として、係合板５３の他端側にそのアームが係合して、ＯＮ（オン）のときに、保持部材５４の付勢方向とは反対方向に係合板５３の当該他端部を移動させて係合板５３の係合端部５０ａへの係合を解除する電磁ソレノイド等が用いられる。
【００４９】
そして、エネルギー変換蓄積部４６の密閉室４８と上記加熱ローラ４５の内部とは、気体導通管５６で連通されており、密閉室４８と加熱ローラ４５内とは、気体導通菅５６を通して気体が相互に移動可能となっている。
【００５０】
この定着部４０は、定着時、加熱ローラ４５内の定着ヒータに通電されることで、加熱ローラ４５が加熱され、この加熱ローラ４５の熱で定着ベルト４４を加熱して、回転駆動される定着ローラ４２及び定着ベルト４４を定着温度に加熱する。この定着ローラ４２上の定着ベルト４４と加圧ローラ４３との間に搬送されてくるトナー画像の転写された記録紙Ｐを、加熱・加圧しつつ搬送し、記録紙Ｐ上のトナー画像を記録紙Ｐに定着させて、定着の完了した記録紙Ｐを排紙トレイ上に排出する。
【００５１】
そして、画像形成装置３０は、画像形成装置１と同様に、通常動作モードと省エネルギーモードとを備えており、通常動作モードで、画像形成動作中等の定着ヒータ１４への通電を行って定着温度に加熱制御しているときには、制御機構部５２の解除機構部５５をＯＦＦ（オフ）にして、保持部材５４の作用を働かせ、後述するように、加熱ローラ４５の加熱を補助する際には、解除機構部５５をＯＮ（オン）にして、保持部材５４の作用を禁止する。
【００５２】
すなわち、エネルギー変換蓄積部４６は、定着時に、制御機構部５２の解除機構部５５がＯＦＦの状態で、加熱ローラ４５が定着ヒータで加熱されると、当該加熱ローラ４５の密閉空間内の気体が加熱されて膨張するとともに、この加熱ローラ４５内の気体が気体導通菅５６を通してエネルギー変換蓄積部４６の密閉室４８に流れ込み、密閉室４８内の気体を加熱するとともに、膨張させる。密閉室４８内の気体が増加し、また、膨張すると、仕切り板５０を弾性体収納室４９方向に付勢して、弾性体収納室４９内の弾性体５１の弾性力に抗して仕切り板５０を弾性体５１方向に移動させる。仕切り板５０が弾性体５１方向に移動して弾性体５１が縮むことで、加熱ローラ４５の熱エネルギーが力学的エネルギーである弾性体５１の弾性エネルギー（位置エネルギー）に変換される。
【００５３】
そして、エネルギー変換蓄積部４６は、仕切り板５０が弾性体５１方向に移動すると、仕切り板５０の係合端部５０ａに制御機構部５２の係合板５３が係合し、当該係合状態を保持部材５４が保持させることで、弾性体５１の弾性エネルギーを保持する。
【００５４】
その後、画像形成装置３０は、画像形成装置３０の省エネルギーモードからの復帰時や電源のオン時等のように、加熱ローラ４５の加熱時には、エネルギー変換蓄積部４６の解除機構部５５をＯＮ（オン）させて、保持部材５４による係合板５３の係合端部５０ａの保持状態を解除させ、弾性体５１によって仕切り板５０を密閉室４８方向に移動させる。仕切り板５０が密閉室４８方向に移動すると、密閉室４８内の気体が圧縮されて温度上昇するとともに、密閉室４８内の気体が気体導通菅５６を通して加熱ローラ４５内に移動し、加熱ローラ４５内の気体が、密閉室４８から流入する温度上昇した気体によって加熱されて温度上昇するとともに、圧縮されて温度上昇する。
【００５５】
このとき、加熱ローラ４５内の定着ヒータには通電が行われており、加熱ローラ４５は、この定着ヒータの発熱によって加熱されるとともに、加熱ローラ４５の密閉空間内部の気体の温度上昇によっても加熱され、定着温度に速やかに加熱される。
【００５６】
このように、本実施例の画像形成装置３０は、定着ローラ４２に定着ベルト４４を介して熱を伝達する加熱ローラ４５が、熱によって膨張するとともに加圧されることで温度上昇する所定の気体（空気等）が内部に封入されている密閉空間を有し、エネルギー変換手段であるエネルギー変換蓄積部４６が、加熱ローラ４５の密閉空間と気体導通菅５６で連通され当該密閉空間との間で気体の流出入が行われ容積が可変な密閉室４８の形成されている容積可変容器である集熱容器４７と、集熱容器４７の密閉室４８の容積変化によって伸縮する弾性体５１と、集熱容器４７の密閉室４８の容積増加による弾性体５１の伸縮を力学的エネルギーとしての弾性体５１の弾性エネルギーとして保持させるとともに、加熱ローラ４５及び定着ベルト４４を介して定着ローラ４２を加熱する際に弾性体５１の弾性エネルギーを開放させ集熱容器４７の密閉室４８の容積減少を生じさせて熱エネルギーに変換させる制御機構部５２と、を備えている。
【００５７】
したがって、簡単な構造で定着ローラ１２の熱エネルギーを効率的にかつより一層安価に有効利用することができ、消費電力をより一層安価にかつより一層適切に削減することができる。
【００５８】
なお、本実施例においては、記録紙Ｐを加熱する定着ローラ４２と当該定着ローラ４２を加熱する加圧ローラ４５とが定着ベルト４４で連結されて熱の伝達を行っているが、記録紙を加熱する定着部材としては、上記構成に限るものではなく、例えば、第１実施例のように、内部の密閉空間に気体が充填されて機密の保持される状態の定着ローラ１２のみを備え、当該定着ローラ１２の密閉空間内に定着ヒータが収納されていて定着ローラ１２を加熱するものであってもよい。この場合、当該定着ヒータを内蔵し機密状態の保持されている定着ローラ１２の密閉空間と集熱容器４７の密閉室４８とを気体導通菅５６で連通して定着ローラ１２の密閉空間と気密室４８との間を気体導通菅５６を通して気体が流通可能な状態とする。
【００５９】
以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
現像剤を加熱定着する定着ローラを定着部を備えた画像形成装置一般に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の画像形成装置の第１実施例を適用した画像形成装置の定着部の概略構成図。
【図２】図１の画像形成装置による定着ローラ加熱処理を示すフローチャート。
【図３】本発明の画像形成装置の第２実施例を適用した画像形成装置の定着部の概略構成図。
【符号の説明】
【００６２】
１  画像形成装置
１０  定着部
１１  ケーシング
１２  定着ローラ
１３  加圧ローラ
１４  定着ヒータ
１５  エネルギー変換蓄積部
１６  集熱容器
１７  密閉室
１８  仕切り板
１８ａ  係合端部
１９  弾性体
２０  制御機構部
２１  係合板
２２  保持部材
２３  解除機構部
Ｐ  記録紙
３０  画像形成装置
４０  定着部
４１  ケーシング
４２  定着ローラ
４３  加圧ローラ
４４  定着ベルト  ４５  加熱ローラ
４６  エネルギー変換蓄積部
４７  集熱容器
４８  密閉室
４９  弾性体収納室
５０  仕切り板
５０ａ  係合端部
５１  弾性体
５２  制御機構部
５３  係合板
５４  保持部材
５５  解除機構部
【図１】
2006337623.tif 000003
【図２】
2006337623.tif 000004
【図３】
2006337623.tif 000005