(57)【要約】【課題】定着部材の温度上昇時において次の定着開始時を早めることができ、且つ、省エネルギーで低コストを達成できる定着装置を提供すること。【解決手段】ベルト形状の回転体２６を有する定着手段（２６，２９）と、該定着手段を加熱する加熱手段３１と、前記定着手段に加圧される回転体である加圧手段２７と、を備え、前記定着手段および前記加圧手段で形成される定着ニップ部にて未定着トナーを担持した記録媒体Ｓを挟持搬送して、前記未定着トナーを前記記録媒体に定着する定着装置であって、前記定着手段と前記加熱手段とを離間させる離間手段３２をさらに備え、前記加熱手段は、前記定着手段と接触して当該定着手段に熱を伝えて加熱することを特徴とする。【選択図】図６
2015230403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルト形状の回転体を有する定着手段と、該定着手段を加熱する加熱手段と、前記定着手段に加圧される回転体である加圧手段と、を備え、前記定着手段および前記加圧手段で形成される定着ニップ部にて未定着トナーを担持した記録媒体を挟持搬送して、前記未定着トナーを前記記録媒体に定着する定着装置であって、
前記定着手段と前記加熱手段とを離間させる離間手段をさらに備え、
前記加熱手段は、前記定着手段と接触して当該定着手段に熱を伝えて加熱することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記離間手段は、前記定着手段と前記加熱手段とを離間させる際に、当該定着手段および当該加熱手段の間に介在して離間させることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記離間手段は、前記加熱手段と一体で回転し、当該加熱手段を前記定着手段から離間させることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記離間手段は、表面に摺動性を有する摺動部が設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記定着手段の温度を検知するセンサをさらに備え、
該センサからの信号により、前記定着手段と前記加熱手段とが離間または接触をすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記加熱手段は、加熱部を有するローラであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱によって定着させる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から複写機やプリンタ、ファクシミリ、これらの複合装置等の電子写真方式の画像形成装置には加熱によってトナーを紙等の記録媒体に定着させる定着装置が用いられている。
熱及び圧力を使用する定着装置は、内部に熱源を包含している定着部材に加圧部材を圧接し、未定着トナー画像が載った転写紙を定着部材と加圧部材の間に通過（挟持搬送）させて、トナーを記録媒体に定着させる技術が主流である。
この中でも、定着部材としてシリコーンゴム性のシームレスベルト（以後定着ベルトと呼ぶ）を使用するものが市場においても広く普及し、使用の実績がある。この従来の構成は、定着ベルトの内側にシリコーンゴム製からなる定着ローラと加熱源となる加熱ローラとを有し、定着ベルトの外側にある加圧ローラと定着ローラを圧接することによって定着ニップ部を形成し、この定着ニップ部に未定着トナー画像が載った転写紙を通過させ定着させる。
【０００３】
また、加熱ローラの軸方向にヒートパイプを複数本搭載する構成も広く知られている。かかる構成では、ヒートパイプを用いることにより軸方向の熱偏差を減らす効果が得られる。
ここで、加熱ローラが有するヒータ（加熱源）の熱分布がローラ幅方向に一様の場合、ローラ幅より短い転写紙が通紙された場合、転写紙が通らない部分は転写紙によって熱が奪われないため、温度が上昇してしまう。時間あたりの通紙枚数が多い場合には、定着ベルトの許容温度を超えるような温度上昇が発生してしまう。これに対して、ヒートパイプを用いることによって軸方向の温度の偏りを減らす（均す）ことが可能であり、定着ベルトの保護ができる。
【０００４】
このように、ヒートパイプを用いると温度偏差を均すという利点がある一方で、以下の問題も存在する。
ヒートパイプを搭載するために、加熱ローラの厚みが必要であり、加熱ローラの厚みと容積が多くなってしまうことによって、加熱ローラ自体の熱容量が大きくなってしまう。連続通紙中、定着ベルトは転写紙の定着に適切な温度に制御されるが、加熱ローラは定着ベルトに伝熱するために定着ベルトより数十℃高い温度となっている。そして通紙を終えた後、定着ベルトは特に熱を奪われることがない（転写紙により熱が奪われない）ので、定着ベルトに接していて高温である加熱ローラから熱が流れ込んできて温度が上昇してしまう。このような状態で次のジョブが入力された場合、次のジョブの転写紙の適切な温度域より高い温度となっていると、定着ベルトの温度が低下するまでの待ち時間が発生し、印刷ジョブの開始（実行）が遅くなってしまう。
このように、従来におけるヒートパイプを搭載する加熱ローラの場合、熱容量が大きいことから温度が下がるまでの時間を大幅に要するため、温度の偏りを均すことができる一方で待ち時間の発生が不可避となっていた。
【０００５】
ここで例えば特許文献１に記載の定着装置は接離機構を有し、定着部材の回転停止時には外部加熱部材が有する曲面が定着部材と全面接触して加熱し、定着部材の回転動作時には外部加熱部材が有する曲面が定着部材から離間して当該定着部材を加熱する構成である。このように特許文献１に記載の定着装置では、高速な立ち上がりにも対応でき、省スペースとなっているものの、定着ベルトの温度上昇時に次ジョブが始まるのを待つという問題については充分な検討がなされていなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、定着部材の温度上昇時において次の定着開始時を早めることができ、且つ、省エネルギーで低コストを達成できる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】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明に係る定着装置は、ベルト形状の回転体を有する定着手段と、該定着手段を加熱する加熱手段と、前記定着手段に加圧される回転体である加圧手段と、を備え、前記定着手段および前記加圧手段で形成される定着ニップ部にて未定着トナーを担持した記録媒体を挟持搬送して、前記未定着トナーを前記記録媒体に定着する定着装置であって、前記定着手段と前記加熱手段とを離間させる離間手段をさらに備え、前記加熱手段は、前記定着手段と接触して当該定着手段に熱を伝えて加熱することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、定着部材の温度上昇時において次の定着開始時を早めることができ、且つ、省エネルギーで低コストを達成できる定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施の形態における構成を示す
【図２】本発明に係る定着装置の一実施の形態における構成を示す概略図である。
【図３】図２に示す加熱ローラ３１および離間部材３２の構成を示す概略断面図である。
【図４】図２に示す加熱ローラ３１および離間部材３２の構成を示す概略斜視図である。
【図５】図２に示す離間部材３２の構成（加熱ローラ３１が取り外された状態）を示す概略斜視図である。
【図６】（ａ）本発明に係る定着装置の一実施の形態における定着ベルト２６と加熱ローラ３１との接触時の構成を示す概略図である。（ｂ）本発明に係る定着装置の一実施の形態における定着ベルト２６と加熱ローラ３１との離間時の構成を示す概略図である。
【図７】印刷ジョブ中の定着ベルトの温度推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る定着装置は、ベルト形状の回転体２６を有する定着手段（２６，２９）と、該定着手段を加熱する加熱手段３１と、前記定着手段に加圧される回転体である加圧手段２７と、を備え、前記定着手段および前記加圧手段で形成される定着ニップ部にて未定着トナーを担持した記録媒体Ｓを挟持搬送して、前記未定着トナーを前記記録媒体に定着する定着装置であって、前記定着手段と前記加熱手段とを離間させる離間手段３２をさらに備え、前記加熱手段は、前記定着手段と接触して当該定着手段に熱を伝えて加熱することを特徴とする。
次に、本発明に係る定着装置についてさらに詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態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。
【００１１】
図１は本発明に係る画像形成装置の一実施形態における構成を示す概略構成図である。
図１において符号１００は画像形成装置としてのタンデム型中間転写式の画像形成装置本体、２００は該画像形成装置本体１００を載せる給紙テーブルをそれぞれ示している。また、画像形成装置本体１００の内部には複数の画像形成手段１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋが並設されたタンデム型中間転写式の画像形成部（以下、タンデム型画像形成部と言う）２０が設けられており、上記の符号に付けた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色をそれぞれ示している。
【００１２】
画像形成装置本体１００には、中央付近に、無端ベルト状の中間転写体（以下、中間転写ベルトと言う）１０が設けられている。この中間転写ベルト１０は、複数の支持ローラ１４、１５、１５’、１６（１６は二次転写対向ローラとしての支持ローラ）等に掛け回して図１中の時計回りに回転搬送可能とする。
この図１に示す例では、支持ローラ１６の左に、中間転写ベルト用のクリーニング装置１７を設けている。
クリーニング装置１７は画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する。
支持ローラ１４と支持ローラ１５間に張り渡した中間転写ベルト１０上には、その搬送方向に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４つ画像形成手段１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ（以下、１８Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋのように略記する）を横に並べて配置してタンデム型画像形成部２０を構成する。
このタンデム型画像形成部２０の各画像形成手段１８Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー画像を担持する像担持体としての感光体ドラム４０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを有している。
【００１３】
そして、このタンデム型画像形成部２０の上には、図１に示すように２つの露光装置２１が設けられている。各露光装置２１はそれぞれ２つの画像形成手段（１８Ｙと１８Ｍ、１８Ｃと１８Ｋ）に対応しており、例えば２つの光源装置（半導体レーザ、半導体レーザアレイ、あるいはマルチビーム光源等）とカップリング光学系、共通の光偏向器（ポリゴンミラー等）、２系統の走査結像光学系等で構成される光走査方式の露光装置であり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報に応じて各感光体ドラム４０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋに露光を行い、静電潜像を形成する。
【００１４】
また、各画像形成手段１８Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの感光体ドラム４０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの周囲には、上記の露光に先立って各感光体ドラムを均一に帯電する帯電装置３Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ、上記の露光装置２１によって形成された静電潜像を各色のトナーで現像する現像装置５Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ、感光体ドラム上の転写残トナーを除去する感光体用クリーニング装置７Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋが設けられている。さらに、各感光体ドラム４０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋから中間転写ベルト１０にトナー画像を転写する一次転写位置には、中間転写ベルト１０を間に挟んで各感光体ドラム４０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋに対向するように一次転写手段の構成要素としての一次転写ローラ６２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋが設けられている。
【００１５】
中間転写ベルト１０を支持する複数の支持ローラのうち、支持ローラ１４は中間転写ベルト１０を回転駆動する駆動ローラであり、図示しない駆動伝達機構（ギヤ、プーリ、ベルト等）を介してモータと接続されている。また、ブラックの単色画像を中間転写ベルト１０上に形成する場合には、図示しない移動機構により、支持ローラ１４以外の支持ローラ１５、１５’を移動させて、イエロー、マゼンタ、シアンの感光体ドラム４０Ｙ、Ｍ、Ｃを中間転写ベルト１０から離間させることが可能である。
【００１６】
中間転写ベルト１０を挟んでタンデム型画像形成部２０と反対の側には、二次転写装置２２を備えている。この二次転写装置２２は、図示の例では、二次転写対向ローラである支持ローラ１６に二次転写ローラ１６’を押し当てて転写電界を印加することで中間転写ベルト１０上の画像を転写媒体としてのシート状の転写紙Ｓに転写する。
【００１７】
一方、給紙テーブル２００内の選択された給紙段の給紙ローラ４２が回転し、ペーパーバンク４３内の選択された給紙カセット４４から転写紙Ｓが繰り出され、分離ローラ４５により一枚に分離されて給紙路４６に搬送される。繰り出された転写紙Ｓは搬送ローラ４７により画像形成装置本体１００の給紙路４８に搬送され、レジストローラ対４９に当接して一旦停止状態になる。なお、手差し給紙の場合には、手差しトレイ５１上にセットされた転写紙Ｓが手差し給紙ローラ５０の回転により繰り出され、手差し分離ローラにより一枚に分離されて手差し給紙路５３に搬送され、レジストローラ対４９に当接して一旦停止状態になる。
【００１８】
上記したいずれの場合（給紙バンクからの給紙あるいは手差し給紙）でもレジストローラ対４９は、中間転写ベルト１０上のカラー画像に合わせた正確なタイミングで回転を開始し、停止状態にあった転写紙Ｓを中間転写ベルト１０と二次転写ローラ１６’との間に送り込む。これにより、二次転写ローラ１６’に印加された転写バイアスによる転写電界の作用によって、中間転写ベルト１０上から用紙上にカラー画像が転写される。
【００１９】
また、二次転写装置２２の横には、転写紙Ｓ上の転写画像を定着する定着装置２５を設けている。
定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成する。定着ベルト２６は２つの支持ローラに掛け回されており、少なくとも一方のローラには図示しない加熱手段（ヒータ、ランプ、あるいは電磁誘導式の加熱装置等）が設けられている。
カラー画像が転写された転写紙Ｓは、搬送ベルト２４により、定着装置２５へ搬送され、加熱、加圧されて転写画像が定着された後、切換爪により排出側に案内され、排出ローラ５６により排紙トレイ５７上に排出されてスタックされる。
【００２０】
二次転写装置２２で画像が転写された転写紙Ｓは、２つのローラ２３に支持された搬送ベルト２４により上記定着装置２５へと搬送される。もちろん、搬送ベルト２４の部分は、固定されたガイド部材でも良く、また、搬送ローラや搬送コロ等でも良い。
なお、図１に示す例では、このような二次転写装置２２および定着装置２５の下に、上述したタンデム型画像形成部２０と平行に、転写紙Ｓの両面に画像を記録すべく転写紙Ｓを反転して搬送するシート反転装置２８を備えている。
両面コピーモードが選択されている場合には、表面に画像を形成した転写紙Ｓは切換爪によりシート反転装置２８側に搬送され、反転して再び転写位置へ導かれ、裏面に画像が形成された後、排出ローラ５６により排紙トレイ５７上に排出される。
【００２１】
次に、本発明に係る定着装置の実施形態について図２を参照しながら説明する。
図２は本発明に係る定着装置の一実施の形態における構成を示す概略図である。
定着装置２５は、上記のように回転体である定着ベルト２６（定着手段の一部）と、回転体である加圧ローラ２７（加圧手段）と、を有している。定着ベルト２６は、ＰＩ（ポリイミド）樹脂からなる層厚９０μｍのベース層上に、シリコーンゴムなどの弾性層、離型層が順次積層された多層構造の無端ベルトである。
定着ベルト２６の弾性層は、層厚が２００μｍ程度であって、シリコーンゴム、フッ素ゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性材料で形成されている。
定着ベルト２６の離型層は、層厚が２０μｍ程度であって、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）、等で形成されている。定着ベルトの表層に離型層を設けることにより、トナー（トナー像）に対する離型性（剥離性）が確保され、トナー像を有する記録媒体においてトナー像を良好に定着し、且つ記録媒体を定着部材から良好に分離することができる。
【００２２】
その定着ベルト２６の内側に、定着ローラ２９（定着手段の一部）と加熱ユニット３０（加熱手段および離間手段）とを有している。定着ローラ２９は、芯金の厚さ５〜３０ｍｍでありシリコーンゴム層を有する。この定着ローラ２９は定着ベルト２６を介して加圧ローラ２７と圧接されることにより、定着ローラ２９と加圧ローラ２７とが接する箇所に定着ニップ部が形成される。記録媒体である転写紙Ｓはこの定着ニップ部を挟持搬送される。
【００２３】
加熱ユニット３０の詳細を図３、図４および図５に示す。
図３は図２に示す加熱ローラ（加熱手段）および離間部材３２（離間手段）の構成を示す概略断面図である。また、図４は図２に示す加熱ローラ３１および離間部材３２の構成を示す概略斜視図であり、図５は図２に示す離間部材３２の構成（加熱ローラ３１が取り外された状態）を示す概略斜視図である。
【００２４】
本実施の形態において加熱ユニット３０は、加熱ローラ３１と離間部材３２とから構成される。
加熱ローラ３１は、アルミ、ＳＵＳ、銅などの金属でできており、熱源は、ハロゲンヒータまたはＩＨ加熱装置などである。熱源がハロゲンヒータの場合は、加熱ローラ３１の内側にハロゲンヒータを配置し、ＩＨ加熱装置の場合には、定着ベルト２６の外側にＩＨ加熱装置が配置されることが多い。さらに、この加熱ローラ３１には、軸方向の温度均一化を目的として、ヒートパイプを圧入していてもよい。
【００２５】
離間部材３２は、アルミ、ＳＵＳ、銅などの金属からなり、加熱ローラ３１の軸を中心に回転できる構成となっている。また、その外側表面はテフロン（登録商標）樹脂などでコーティングされており、摺動性がよくなっている。このように、表面に摺動性を有する摺動部３２’を有することが当接部の劣化を防ぐため好ましい。さらに図示されてはいないが、離間部材３２は回転できるための機構を有している。
これによって、定着ベルト２６と加熱ローラ３１とが接触するモードと、離間部材３２と定着ベルト２６とが接触するモード（離間モード）を作ることができる。
【００２６】
次に定着時および離間時の動作について説明する。
図６（ａ）は本発明に係る定着装置の一実施の形態における定着ベルト２６と加熱ローラ３１との接触時の構成を示す概略図であり、図６（ｂ）は本発明に係る定着装置の一実施の形態における定着ベルト２６と加熱ローラ３１との離間時の構成を示す概略図である。また、図７は印刷ジョブ中の定着ベルトの温度推移を示すグラフである。
【００２７】
通常のウォームアップや印刷時には、定着ベルト２６と加圧ローラ２７とが接触するモードで動作を行う。印刷中、加熱ローラ３１は定着ベルト２６より高温になっており、熱容量が大きいので冷めるのが遅い。
ついで、印刷が終わり次の印刷ジョブが入力されると、印刷用紙の種類にしたがって定着ベルト２６の温度を最適にする必要があるため、定着ベルト２６の回転駆動を始める。このとき、前のジョブにおける印刷によって加熱ローラ３１が蓄熱されていると、定着ベルト２６の温度が高くなってしまう。この場合、適正温度となる（冷める）まで待つ必要がある。
【００２８】
この待ち時間発生を防ぐために、印刷後、加熱ユニット３０を１８０°回転させ、加熱ローラ３１と定着ベルト２６とを離間させ、離間部材３２と定着ベルト２６とが接触するようにする。すなわち、図６（ａ）に示す構成から図６（ｂ）に示す構成に加熱ユニット３０を回転駆動（離間部材３２と加熱ローラ３１とを一体で回転）させることで、離間部材３２を定着ベルト２６と加熱ローラ３１との間に介在させることで離間させる。このような配置構成にすると、加熱ローラ３１の温度が定着ベルト２６に伝わりにくくなる。そして、次の印刷ジョブが入力されるまでは加熱ローラ３１を離間したままにする。
【００２９】
ついで、次の印刷ジョブが入力された場合、定着ベルト２６が次の印刷用紙の適正温度域以下となるまで待つ。加熱ローラ３１が定着ローラ２９から離間されているので冷めるのは容易い。
その後、加熱ユニット３０を−１８０°回転させ加熱ローラ３１を定着ベルト２６に接触させる。加熱ローラ３１は未だ蓄熱しているため、接触すると定着ベルト２６の温度が上昇し、印刷用紙の適切な温度域になる。そのタイミングで通紙を開始する。
【００３０】
以上のように、本発明の定着装置によれば定着ベルトの温度をいち早く冷ますことができるので、次の印刷ジョブが始まるのが早くすることができ、印刷ジョブ開始までの待機時間を短縮することができる。すなわち、定着部材と加熱部材とを離間できることにより、加熱部材の温度が異常に高いときに、その熱を定着部材に伝えないことができる。また、加熱部材以外に定着部材に接触させる部材（離間部材）を有することで、加熱部材を定着部材が非固定の定着ベルトの態様であっても離間させることができる。
なお、本発明に係る定着装置はセンサを備えていてもよい。定着ベルト２６の温度をセンサで検知し、このセンサからの信号により定着ベルト２６と加熱ローラ３１とが離間または接触をすることを切り替えることが好ましい。適切なタイミングで、定着ベルト２６と加熱ローラ３１とを接触・離間することでより次の定着開始時を早めることができ、且つ、省エネルギーとなる。
【００３１】
ところで、従来は上述した問題を解決するために定着ベルトに風を当てて冷やしていたが、送風装置などが必要で機構が複雑になり、エネルギーの消費量の増大や、コストが高くなるという問題が生じていた。これに対して本発明に係る定着装置の構成では、送風によって冷却する機構自体が不要になる、あるいはその送風量を減らすことにより無駄なエネルギーの損失を防ぐことができる。また、加熱ローラに蓄熱されたエネルギーを維持することにより、エネルギーの損失を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００３２】
３    帯電装置
５    現像装置
１０    中間転写ベルト
１４    支持ローラ
１５    支持ローラ
１６    支持ローラ（二次転写対向ローラ）
１６’  二次転写ローラ
１７    クリーニング装置
１８    画像形成手段
２１    露光装置
２０    画像形成部
２２    二次転写装置
２４    搬送ベルト
２５    定着装置
２６    定着ベルト
２７    加圧ローラ
２８    シート反転装置
２９    定着ローラ
３０    加熱ユニット
３１    加熱ローラ
３２    離間部材
４０    感光体ドラム
４２    給紙ローラ
４３    ペーパーバンク
４４    給紙カセット
４５    分離ローラ
４６    給紙路
４７    搬送ローラ
４８    給紙路
４９    レジストローラ対
５０    給紙ローラ
５１    手差しトレイ
５３    給紙路
５６    排出ローラ
５７    排紙トレイ
６２    一次転写ローラ
Ｓ    転写紙
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３３】
【特許文献１】特許第４７２８０５９号公報
【図１】
2015230403.tif 000003
【図２】
2015230403.tif 000004
【図３】
2015230403.tif 000005
【図４】
2015230403.tif 000006
【図５】
2015230403.tif 000007
【図６】
2015230403.tif 000008
【図７】
2015230403.tif 000009