(57)【要約】【課題】高い省エネルギー性と高速化を両立させると共に、異常画像が発生しない定着装置を提供。【解決手段】  加熱源を備えた加熱手段と、回転可能であり前記加熱手段に押圧してニップを形成する加圧手段と、を有する定着装置であって、前記加圧手段の温度を検知する温度検知手段と、前記加圧手段を冷却する冷却手段と、前記加圧手段を前記加熱手段から接離させる接離手段と、を有し、前記接離手段により、前記加圧手段の温度に応じて、前記加圧手段と前記冷却手段との離間位置が制御される。【選択図】図４Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱源を備えた加熱手段と、回転可能であり前記加熱手段に押圧してニップを形成する加圧手段と、を有する定着装置であって、
前記加圧手段の温度を検知する温度検知手段と、
前記加圧手段を冷却する冷却手段と、
前記加圧手段を前記加熱手段から接離させる接離手段と、
を有し、
前記接離手段により、前記加圧手段の温度に応じて、前記加圧手段と前記冷却手段との離間位置が制御されることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
冷却手段は、温度検知手段によって測定した温度に応じて、冷却条件を変更する手段を有する請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
冷却手段は、加圧手段の表層が一定温度以下になるまで加熱手段から離間させて冷却する請求項１から２のいずれかに記載の定着装置。
【請求項４】
冷却手段は、加圧手段を冷却する冷却機構を有し、加熱手段から前記加圧手段が離間した時に、前記加圧手段の中心と前記冷却機構の中心の距離が短くなる位置に前記冷却機構を配置する請求項１から３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
冷却機構は、空冷ファン、ペルチェ素子及びラジエータのいずれかである請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
接離手段は、カム機構及びラックアンドピニオン機構のいずれかである請求項１から５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電された前記静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを少なくとも有する画像形成装置であって、
前記定着手段が、請求項１から６のいずれかに記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
画像形成装置は、記録媒体を給送する給送手段を有し、前記給送手段が、加圧手段が離間している際に、待機させている複数の前記記録媒体のそれぞれの間隔を狭める請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
通過する転写像を転写された記録媒体を加熱源により加熱する加熱工程と、通過する前記転写像を転写された前記記録媒体を加圧手段により加圧する加圧工程と、前記加熱工程と前記加圧工程とにより前記転写像を記録媒体に定着させる定着工程と、温度検知手段により前記加圧手段が一定温度以上になった場合冷却手段により前記加圧手段を冷却する冷却工程と、前記温度検知手段により前記加圧手段が一定温度以上になった場合接離手段により、前記加圧手段の温度に応じて、前記加圧手段と前記冷却手段との離間位置を制御して、前記離間位置に前記加圧手段を移動させる接離工程と、を含むことを特徴とする定着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置、前記定着装置を有する画像形成装置及び定着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリンタ、複写機、ファクシミリなどの画像形成装置に対し、省エネルギー化、高速化についての市場要求が強くなってきている。
画像形成装置では、電子写真記録、静電記録、磁気記録等の画像形成プロセスにより、画像転写方式、若しくは直接方式により形成された未定着トナー画像が記録材シート、印刷紙、感光紙、静電記録紙などの記録材に形成される。前記未定着トナー画像を定着させるための定着装置としては、例えば熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式等の接触加熱方式の定着装置などが広く採用されている。
【０００３】
このような定着装置の一例として、ベルト方式の定着装置が提案されている（特許文献１参照）。
前記提案のベルト方式の定着装置では、近年さらなるウォームアップ時間（電源投入時など、常温状態から印刷可能な所定の温度（リロード温度）までに要する時間）や、ファーストプリント時間（印刷要求を受けた後、印刷準備を経て印字動作を行い排紙が完了するまでの時間）の短縮化が望まれている。
【０００４】
前記課題の問題を解決する方法として、セラミックヒータを用いたサーフ定着が提案されている（特許文献２参照）。この提案の方式により前記ベルト方式の定着装置に比べ、低熱容量化、小型化が可能となった。しかし、ニップのみを局所加熱しているため、そのほかの部分では加熱されてなく、ニップの用紙の入口となる部分においてベルトは最も冷えた状態となり、定着不良が発生しやすくなるという別の問題が発生する。特に、高速機においては、ベルトの回転が速く、ニップ以外でのベルトの放熱が多くなる等の問題により、より定着不良が発生しやすくなるという問題がある。
【０００５】
また、画像形成装置の高速化に伴い、単位時間あたりの通紙枚数が増え、必要熱量が増大しているため、特に連続印刷のはじめに熱量が不足する、所謂温度落ち込みが問題となっている。
前記の問題を解決するために、無端ベルトを用いる構成において、そのベルト全体を温めることを可能にし、加熱待機時からのファーストプリントタイムを短縮することができ、かつ高速回転時の熱量不足を解消して、高生産の画像形成装置に搭載されても、良好な定着性を得ることができる定着装置が提案されている（特許文献３参照）。
【０００６】
図１は、前記提案の定着装置の概略断面図である。無端ベルト２０１の内部にパイプ状の金属伝導体２０２を、無端ベルト２０１の移動をガイドすることが可能となるように固定し、金属熱伝導体２０２内の熱源２０３により金属熱伝導体２０２を介して無端ベルト２０１を加熱する。さらに、無端ベルト２０１を介して金属熱伝導体２０２に接してニップ部Ｎを形成する加圧ローラ２０４を備え、加圧ローラ２０４の回転に連れ回りするようにして無端ベルト２０１を周方向（図１においては反時計回りの方向）に移動させる。
この構成により、定着装置を構成する無端ベルト全体を温めることを可能し、加熱待機時からのファーストプリントタイムを短縮することができ、かつ高速回転時の熱量不足を解消することが可能となっている。
【０００７】
そして、更なる省エネルギー性及びファーストプリントタイム向上のためには熱効率をさらに向上させる必要があり、無端ベルトを金属熱伝導体を介して間接的に加熱する構成から、無端ベルトを金属熱伝導体等を介さずに直接加熱する構成がさらに提案されている。
この構成では、伝熱効率を大幅に向上させることにより消費電力を低減することで省エネルギー性を高くすると共に、加熱待機時からのファーストプリントタイムをさらに短縮することが実現できる。また、金属熱伝導体等を備える必要がないため、コストダウンが可能となる。
【０００８】
しかしながら、省エネルギー性を達成するためには、定着装置及び定着部材（以下、加熱手段と称することもある）が蓄熱できることが好ましいが、加圧部材（以下、加圧手段と称することもある）がある一定温度以上の熱を有すると、定着装置を通過した記録媒体に異常画像が発生してしまう問題があった。
【０００９】
そこで、出願人は以下の定着装置を提案した（特許文献４参照）。前記定着装置は、記録媒体の通過時に記録媒体の一方の面側に位置する第１の回転体（加熱手段）と、記録媒体の通過時に記録媒体の他方の面側に位置する第２の回転体（加圧手段）と、第２の回転体を冷却するための気流を形成する気流形成手段と、前記気流形成手段によって形成された気流を第２の回転体に向けて通過させる第１の気流通過部と、前記気流形成手段によって形成された第２の回転体側からの気流を通過させる第２の気流通過部と、第１の回転体と第２の回転体とを互いに接離させ、第１の回転体と第２の回転体とが互いに当接した第１の状態と、第１の回転体と第２の回転体とが互いに離間した第２の状態とを形成する接離手段と、第１の状態と第２の状態とで第２の回転体との距離が所定値に保たれ、第１の状態で第２の回転体側からの気流を第２の気流通過部に案内するとともに第２の状態で第２の回転体側から第２の気流通過部へ向けた気流の経路から退避する案内部材とを有し、第２の状態における第２の回転体と第２の気流通過部との距離が前記所定値である定着装置である。
【００１０】
前記定着装置は、第１の回転体と第２の回転体を接離させる接離手段を有し、十分に第２の回転体を冷却することはできる。しかしながら、加圧手段の温度によっては、第２の回転体を第１の回転体から所定位置に離しただけでは冷却が十分ではなく、冷却に時間がかかってしまう虞があった。逆に、第２の回転体を軽度に冷却したい場合でも、所定位置に移動させて冷却させるため、第２の回転体を接離させる時間がかかってしまい、記録媒体への印刷の高速化を実現することが困難となっていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、高い省エネルギー性と高速化を両立させると共に、異常画像が発生しない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】
【００１２】
前記課題を解決するための手段としての本発明の定着装置は、加熱源を備えた加熱手段と、回転可能であり前記加熱手段に押圧してニップを形成する加圧手段と、を有する定着装置であって、前記加圧手段の温度を検知する温度検知手段と、前記加圧手段を冷却する冷却手段と、前記加圧手段を前記加熱手段から接離させる接離手段と、を有し、前記接離手段により、前記加圧手段の温度に応じて、前記加圧手段と前記冷却手段との離間位置が制御される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、従来における前記諸問題を解決することができ、高い省エネルギー性と高速化を両立させると共に、異常画像が発生しない定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、従来の定着装置の概略断面図である。
【図２】図２は、本発明の定着装置の概略構成の一例を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の別の定着装置の概略構成の一例を示す断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、通紙時の状態の定着装置の一部を示す断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、接離手段によって加圧手段が最も離間した状態の定着装置の一部を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の定着装置を用いた画像形成装置の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（定着装置）
図面を用いて本発明の定着装置を詳細に説明する。図２は本発明の定着装置の概略構成の一例を示す断面図であり、図３は本発明の別の定着装置の概略構成の一例を示す断面図である。図４Ａは通紙時の状態の定着装置の一部を示す断面図であり、図４Ｂは接離手段によって加圧手段が最も離間した状態の定着装置の一部を示す断面図である。
本発明の定着装置１００は、図２〜図４に示すように、加熱源１０２を備えた加熱手段１１０と、回転可能であり加熱手段１１０に押圧してニップＮを形成する加圧手段１０７と、加圧手段１０７を冷却する冷却手段１２０を有する。
【００１６】
加熱手段１１０は、定着ベルト１０１と、加熱源１０２と、ニップ形成部材１０３と、支持部材（ステー）１０４と、保持部材１０５と、反射部材１０６を有する。
【００１７】
定着ベルト１０１は、断面形状略円形の無端ベルトであって、後述する加圧手段１０７と接する部材であり、ニッケルやＳＵＳ（ステンレス鋼）などの金属ベルトや、ポリイミドなどの樹脂材料を用いた無端ベルト（フィルム）である。定着ベルト１０１の表層は、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）またはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などの離型層を有し、トナーが付着しないように離型性を持たせている。
定着ベルト１０１の基材と離型層の間には、シリコーンゴム等の層などで形成する弾性層があってもよい。弾性層がない場合は、熱容量が小さくなり、定着性が向上するが、未定着画像を押し潰して定着させるときに、定着ベルト１０１の表面の微細な凹凸に画像が転写されて画像のベタ部にユズ肌状の光沢ムラ（ユズ肌画像）が残るという不具合が生じる。これを改善するには、弾性層の厚みを１００μｍ以上設けることが好ましい。これにより、弾性層の変形により、微細な凹凸が吸収され、ユズ肌画像が改善する。
【００１８】
加熱源１０２は、定着ベルト１０１の内周に配置される熱源であり、輻射熱で定着ベルト１０１を直接加熱する。本実施形態では、ハロゲンヒータを用いているが、定着ベルトを加熱することができれば特に制限はなく、例えば、ＩＨ（ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  ｈｅａｔｉｎｇ：誘導加熱）、抵抗発熱体、カーボンヒータなどを好適に用いることができる。
【００１９】
ニップ形成部材１０３は、定着ベルト１０１の内周に、定着ベルト１０１を介して対向する加圧手段１０７とニップＮを形成するように配置される。本実施形態のニップ形成部材１０３は、断面が長方形を成す平板状の部材である。図２に示すニップＮは、形状が平坦であるが、ニップの形状が加熱手段中心側に凹形状となる方が、記録媒体の先端の排出方向が加圧手段１０７寄りになり分離性が向上するので、ジャムの発生を抑制できるという観点から、凹形状やその他の形状であってもよい。そのため、ニップ形成部材１０３の断面形状も適宜変更することが可能である。
【００２０】
支持部材１０４は、ニップ形成部材１０３を支持するために定着ベルト１０１の内周側に配置される部材であり、加圧手段１０７により圧力を受けるニップ形成部材１０３の撓みを防止し、加熱手段１１０の軸方向で均一なニップ幅を得られるようにしている。この支持部材１０４は、両端部で保持部材１０５に保持固定され、位置決めされている。
【００２１】
保持部材１０５は、定着ベルト１０１を回転可能に保持するために、断面形状が略Ｃ形状となるように定着ベルト１０１の内周側に配置される部材である。この保持部材１０５は、定着装置１００の図示しない側板に固定されている。
【００２２】
反射部材１０６は、加熱源１０２と支持部材１０４との間に配置される、熱を反射する機能を有する部材である。加熱源１０２からの輻射熱などにより、支持部材１０４が加熱されてしまうことによる無駄なエネルギー消費を抑制している。本実施形態では、反射部材１０６を配置しているが、支持部材１０４の表面に断熱若しくは鏡面処理を行うことにより、反射部材１０６を配置せずに同様の効果を得ることもできる。
【００２３】
加圧手段１０７は、芯金１０８と、弾性層１０９を有する。また、加圧手段１０７は、画像形成装置に設けられたモータなどの駆動源からギアを介して駆動力が伝達され回転する。
【００２４】
芯金１０８は、加圧手段１０７の中心に配置される部材であり、回転可能となっている。
【００２５】
弾性層１０９は、芯金１０８の外周に層状に設けられ、離型性を得るために表面にＰＦＡやＰＴＦＥからなる離型層が設けられた部材である。また、弾性層１０９は、弾性力を持つ素材であればどのような素材でもよく、例えば、ソリッドゴム等を用いることができる。しかし、断熱性を有する弾性素材を用いることにより、断熱性が高まり定着ベルト１０１の熱が奪われにくくなるので、スポンジゴム等を用いるのが好ましい。
【００２６】
加圧手段１０７は、スプリングなどにより定着ベルト１０１側に押し付けられており、弾性層１０９が押し潰されて変形することにより、所定のニップ幅を有している。なお、加圧手段１０７は中空のローラであってもよく、加圧手段１０７に加熱源を有していてもよい。
また、加圧手段１０７は、加熱手段１１０に押圧されているので、加圧手段１０７の回転により、定着ベルト１０１が連れ回されて回転する。図２に示す加圧手段１０７の場合は、加圧手段１０７が図示しない駆動源により回転し、ニップＮで定着ベルト１０１を連れ回して駆動力を伝達することにより定着ベルト１０１が回転する。定着ベルト１０１はニップＮでは挟み込まれて回転し、ニップ以外では保持部材１０５にガイドされて回転する。
【００２７】
図３は、本発明の定着装置の別の実施形態を示す構成図である。図３に示す定着装置１００は、図２に示す加熱手段１１０の加熱源１０２がハロゲンヒータ１本で構成されているのに対し、加熱源１０２がハロゲンヒータ３本で構成されている点で異なる。この構成とすることで、発熱する熱量を増やし、定着ベルト１０１を短時間で加熱し、且つ、紙幅に応じた温度制御をすることが可能となる。
【００２８】
冷却手段１２０は、図４Ａ及びＢに示すように、冷却機構１２１を有し、加圧手段１０７を冷却する手段である。
冷却機構１２１は、加圧手段１０７を、加圧手段１０７を介して加熱手段１１０とは反対側から冷却する機構であり、本実施形態では空冷ファンを用いている。なお、効率的に加圧手段１０７を冷却するために、冷却機構１２１が加圧手段１０７の長手方向全体に作用するようにすると効果的である。また、空冷ファンの噴出孔は、できる限り加圧手段１０７に近づけることが好ましく、ダクト等を用いて加圧手段１０７に近づけるとより効果的である。また、冷却方法は空冷ファン以外にも、ペルチェ素子を用いた冷却や、ラジエータを用いた冷却等の方法を適宜選択することができる。
さらに、加圧手段１０７を冷却した時の気流が、搬送されてくる用紙及びトナーに影響を与えない位置に冷却機構１２１を配置することが好ましく、影響を与えないように整流板を設ける構成としてもよい。
【００２９】
接離手段１２２は、本実施形態では、不図示のカム機構を用いて揺動可能に配置した棒状の部材である。接離手段１２２を作動させて、加熱手段１１０側に向かうように加圧手段１０７に圧をかけることにより、加熱手段１１０と加圧手段１０７が当接し、ニップを形成することができる（図４Ａ参照）。また、接離手段１２２を加熱手段１１０から離れる方向に揺動させることにより、加圧手段１０７の加熱手段１１０方向の圧を脱圧させて、加圧手段１０７を加熱手段１１０から離間させることができる（図４Ｂ参照）。また、本実施形態では、カム機構を用いて実現しているが、ラックアンドピニオン機構を用いて、加圧手段１０７と加熱手段１１０の当接または離間を制御してもよく、その他の方法を用いてもよい。
本発明では、接離手段１２２に複数の停止位置を設け、加圧手段１０７の表層温度に応じて離間位置を制御する構成としてもよい。接離手段１２２により、加圧手段１０７を加熱手段１１０から離間させることにより、熱を持つ定着ベルト１０１と離されるので、加圧手段１０７を冷却させることができる。
なお、接離手段１２２の制御は、テーブル制御、予測制御、及び、次に定着装置１００に給送される用紙の種類や到達までのタイミング等の情報により退避位置を制御することができる。また、環境温度や印刷条件が変更となった場合には、離間位置を別の離間位置を変更する制御も備える。さらに、冷却機構１２１の冷却風量、風向き、電圧制御、流体制御を備えてもよい。制御機構は定着装置１００内に備えてもよく、画像形成装置内に備えてもよい。また、外部のコンピュータ制御により制御してもよい。
【００３０】
温度検知手段１３０は、実際に通紙される温度環境、印刷枚数、紙種紙厚に起因される加圧手段１０７の表面温度を測定する手段である。温度検知手段１３０は、加圧手段１０７の表層温度を測定できるのであれば、どのような測定手段を用いてもよい。また、小サイズ用紙の連続通紙を行うと、加圧手段１０７の紙が通らない端部の位置の温度のみ高くなる傾向がある。そこで、温度検知手段１３０による測定は通紙範囲内と通紙範囲外で行う必要があり、加圧手段１０７の長手方向の中央位置と、端部位置の複数位置での測定を行うことが好ましい。また、円周方向の測定位置は、ニップ直前位置での測定が理想であるが、加熱源１０２に近すぎることもあるため、ニップと正反対の熱源から離れた位置に配置するとよい。
【００３１】
次に、図４Ａ及びＢを用いて、本発明の定着装置１００の動作を説明する。
【００３２】
図４Ａ及びＢに示す定着装置１００も、定着ベルト１０１を加熱源で加熱して動作させることによりトナーを定着させる構成となっている。本発明の特徴は、加圧手段１０７側に加圧手段１０７を冷却させるための冷却手段１２０を設け、加圧手段１０７の表面温度に応じて加圧手段１０７を冷却させる条件を変更させることである。
【００３３】
加圧手段１０７の役割として、トナーを定着させる、カールによる記録媒体の変形を防止させる、という理由のために、熱を蓄熱させることが好まれる。しかし、加圧手段１０７がある一定温度以上蓄熱すると、余剰熱が記録媒体の画像面に影響を与え、異常画像が発生してしまう。そのため、通紙する際の加圧手段１０７の表面温度は、ある温度以上に上がらないように設定することが望まれる。
【００３４】
冷却手段１２０は、常に作動させておいてもよいが、温度検知手段１３０の測定により、ある一定温度Ａ℃以上になっている場合にはＡ℃を下回るまで冷却機構１２１を機能させて通紙させる。
【００３５】
加圧手段１０７が加熱手段１１０に加圧接触している状態では、冷却手段１２０を駆使しても表面温度が下がり難くなる。より効果的に冷却させるために通紙中の場合でも、ある一定温度Ａ℃以上となった場合には、加圧手段１０７を離間させて冷却させる。加圧手段１０７の離間には複数の位置を規定するモードを設けてもよい。例えば、モード１：脱圧状態、モード２：微加圧状態、モード３：中加圧状態、モード４：加圧状態（通紙時）のようにする。モードの変更は、加圧手段１０７を接離するカム機構で各モード毎の位置を規定する。また、モードの規定だけでなく、このモード４から１になるにつれて、加圧手段１０７が冷却機構１２１に近づくように冷却機構１２１を配置すると、脱圧させればさせるほど冷却風量が増し、冷却効率が増すようになる。
【００３６】
この離間モードを活用し、冷却条件を変更する。冷却条件を変更する因子としては、加圧手段１０７の表面温度、通紙中の加圧手段の表面温度の上昇率、加圧モードである。加圧手段１０７の表面温度がある一定温度Ａ℃以上に到達しないように、現状の実温度と、連続通紙中の加圧手段の表面温度の上昇率からどの加圧モードに移行させるか制御させる。
【００３７】
例えば、表１に示すような制御手段が考えられる。
【表１】
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【００３８】
通紙させる前に、加圧手段１０７の表面温度を測定し、一定温度Ａ℃に対して現状の温度を判定させ通紙可能（モード４）かどうかの判断を行う。加圧モードに関しては、モード１に近づくほど脱圧時の時間が長くなり、加圧手段１０７の脱圧位置によって冷却効果を変更させることができる。そして、冷却効果をモード毎に変更する理由は、用紙の生産性である。
【００３９】
もし、通紙中に加圧手段１０７を冷却させると、その間、用紙搬送が停止し、冷却時間が長いと生産性が落ちてしまう。そのため、非通紙時に必要な分だけ加圧手段１０７を冷却させることが好ましい。したがって、加圧手段１０７を接離させるカムに複数の停止位置を設け、加圧手段１０７の表面温度に応じて離間位置を制御すれば、必要最低限の時間で加圧手段１０７を冷やすことができる。そして離間中に印刷ができない場合は、後述する画像形成装置の給送手段と連動して、待機させている記録媒体の距離を通常の複数の記録媒体のそれぞれの間隔よりも狭めることで、擬似的に生産性を早め、生産性を満足させることができる。
【００４０】
また、加圧手段１０７の熱容量によって、表面温度が変わりやすくなる可能性がある。そこで、加圧手段１０７の表層温度に加え、加圧手段１０７の芯金温度もモニタリングすることで必要な冷却量を判断することもできる。例えば、加圧手段１０７及び芯金１０８を含め表面温度が高くなっている場合では、モード１まで脱圧しても、表面温度が下がり難い場合がある。そこで、加圧手段１０７の芯金温度に応じて、脱圧モードに加え、＋α秒空回転をさせて、加圧手段１０７を冷やすようにすると、頻繁に加圧手段１０７を接離する必要がなくなる。
【００４１】
上記詳述のように、加圧手段１０７の表層温度及び芯金温度の少なくともいずれかに応じて冷却条件を変更する手段を有することにより、加圧手段の表面温度をある一定温度以下で調整することができる。したがって、加圧手段１０７の蓄熱による余剰熱が記録媒体の画像面への影響を防止し、高品質な画質を提供することができる。
【００４２】
（画像形成装置）
次に、図５を用いて、本発明の画像形成装置の構成を説明する。
図５に示す画像形成装置１０００は、複数の色画像を形成する作像部がベルトの展張方向に沿って並置されたタンデム方式を用いるカラープリンタである。しかし、本発明はこの方式に限ることはなく、またプリンタだけではなく複写機やファクシミリ装置などを対象とすることも可能である。
【００４３】
図５において、画像形成装置１０００は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な像担持体としての感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋを並設したタンデム構造が採用されている。
【００４４】
図５に示す構成の画像形成装置１０００は、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに形成された可視像が、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに対峙しながら矢印Ａ１方向に移動可能な無端ベルトが用いられる中間転写体（以下、転写ベルトと称することもある）１１に対して、１次転写工程を実行してそれぞれの画像が重畳転写され、その後、記録シートなどが用いられる記録紙Ｓに対して２次転写工程を実行することで、一括転写されるようになっている。
【００４５】
各感光体ドラムの周囲には、感光体ドラムの回転に従い画像形成処理するために装置が配置されている。例えば、ブラック画像形成を行う感光体ドラム２０Ｂｋを対象として説明すると、感光体ドラム２０Ｂｋの回転方向に沿って画像形成処理を行う帯電装置３０Ｂｋ、現像装置４０Ｂｋ、１次転写ローラ１２Ｂｋ及びクリーニング装置５０Ｂｋが配置されている。帯電後に行われる書き込みは、光書込装置８が用いられる。
転写ベルト１１に対する重畳転写は、転写ベルト１１がＡ１方向に移動する過程において、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに形成された可視像が、転写ベルト１１の同じ位置に重ねて転写されるよう、転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに対向して配設された１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋによる電圧印加によって、Ａ１方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。
【００４６】
各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋは、Ａ１方向の上流側からこの順で並んでいる。各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｍｋは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像をそれぞれ形成するための画像ステーションに備えられている。
【００４７】
画像形成装置１０００は、色毎の画像形成処理を行う４つの画像ステーションと、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋの上方に対向して配設され、転写ベルト１１及び１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋを備えた転写ベルトユニット１０と、転写ベルト１１に対向して配設され転写ベルト１１に従動し、連れ回りする転写部材としての転写ローラである２次転写ローラ５と、転写ベルト１１に対向して配設され、転写ベルト１１上をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置１３と、これら４つの画像ステーションの下方に対向して配設された光書き込み装置としての光書込装置８とを有している。
【００４８】
光書込装置８は、光源としての半導体レーザ、カップリングレンズ、ｆθレンズ、トロイダルレンズ、折り返しミラー及び偏向手段としての回転多面鏡などを装備しており、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに対して色毎に対応した書込み光Ｌｂ（便宜上、ブラック画像の画像ステーションのみを対象として符号が付けてあるが、その他の画像ステーションも同様である）を出射して感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに静電潜像を形成する構成とされている。
【００４９】
画像形成装置１０００には、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋと転写ベルト１１との間に向けて搬送される記録紙Ｓを積載した給紙カセットとしてのシート給送装置６１と、シート給送装置６１から搬送されてきた記録紙Ｓを、画像ステーションによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋと転写ベルト１１との間の転写部に向けて繰り出すレジストローラ対４と、記録紙Ｓの先端がレジストローラ対４に到達したことを検知する図示しないセンサとが設けられている。
【００５０】
画像形成装置１０００には、トナー像が転写された記録紙Ｓにトナー像を定着させるためのローラ定着方式の定着ユニットとしての定着装置１００と、定着済みの記録紙Ｓを画像形成装置１０００の本体外部に排出する排出ローラ７と、画像形成装置１０００の本体上部に配設された排出ローラ７により画像形成装置１０００の本体外部に排出された記録紙Ｓを積載する排紙トレイ１７と、排紙トレイ１７の下側に位置し、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーが充填されたトナーボトル９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｂｋとが備えられている。
転写ベルトユニット１０は、転写ベルト１１、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋの他に、転写ベルト１１が掛け回されている駆動ローラ７２及び従動ローラ７３を有している。
【００５１】
従動ローラ７３は、転写ベルト１１に対する張力付勢手段としての機能も備えており、このため、従動ローラ７３には、バネなどを用いた付勢手段が設けられている。このような転写ベルトユニット１０と、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋと、２次転写ローラ５と、クリーニング装置１３とで転写装置７１が構成されている。
【００５２】
シート給送装置６１は、画像形成装置１０００の本体下部に配設され、最上位の記録紙Ｓの上面に当接する給紙ローラとしての給送ローラ３を有しており、給送ローラ３が反時計回り方向に回転駆動されることにより、最上位の記録紙Ｓをレジストローラ対４に向けて給送するようになっている。
【００５３】
転写装置７１に装備されているクリーニング装置１３は、詳細な図示を省略するが、転写ベルト１１に対向、当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードを有している。そして、転写ベルト１１上の残留トナー等の異物をクリーニングブラシとクリーニングブレードとにより掻き取ると共に除去して、転写ベルト１１をクリーニングするようになっている。
クリーニング装置１３は、転写ベルト１１から除去した残留トナーを搬出し廃棄するための図示しない排出手段を有している。
【００５４】
本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
＜１＞  加熱源を備えた加熱手段と、回転可能であり前記加熱手段に押圧してニップを形成する加圧手段と、を有する定着装置であって、前記加圧手段の温度を検知する温度検知手段と、前記加圧手段を冷却する冷却手段と、前記加圧手段を前記加熱手段から接離させる接離手段と、有し、前記接離手段により、前記加圧手段の温度に応じて、前記加圧手段と前記冷却手段との離間位置が制御されることを特徴とする定着装置である。
加熱手段に押圧してニップを形成している加圧手段の温度を温度検知手段によって検知し、加圧手段を冷却手段により冷却すると共に、接離手段によって加圧手段の温度に応じて加圧手段と冷却手段の離間位置が制御される。
前記＜１＞に記載の定着装置においては、加圧手段を確実かつ素早く冷却することが可能となり、高い省エネルギー性と高速化を両立させると共に、異常画像が発生しない定着装置を提供することが可能となる。また、加圧手段の表層温度に応じて離間位置を制御することができ、加圧手段を効率的に冷却させることができる。
【００５５】
＜２＞  冷却手段は、温度検知手段によって測定した温度に応じて、冷却条件を変更する手段を有する前記＜１＞に記載の定着装置である。
温度検知手段によって測定した表面温度に応じて、冷却手段が冷却条件を変更する。
前記＜２＞に記載の定着装置においては、冷却条件を変更する手段を有することにより、様々な条件に適応した冷却を行うことができる。
【００５６】
＜３＞  冷却手段は、加圧手段の表層が一定温度以下になるまで加熱手段から離間させて冷却する前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の定着装置である。
加圧手段を加熱手段から離間させることにより冷却を行う。
前記＜３＞に記載の定着装置においては、加熱手段から加圧手段を離間させることにより、加熱手段により加熱されることがなくなるため、加圧手段を効果的に冷却させることができる。
【００５７】
＜４＞  冷却手段は、加圧手段を冷却する冷却機構を有し、加熱手段から前記加圧手段が離間した時に、前記加圧手段の中心と前記冷却機構の中心の距離が短くなる位置に前記冷却機構を配置する前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の定着装置である。
冷却機構を、加圧手段が離間した時に、加圧手段の中心と冷却機構の中心の距離が短くなる位置に配置する。
前記＜４＞に記載の定着装置においては、加圧手段が離間した時に、短距離で冷却機構による加圧手段の冷却を行うことができる。
【００５８】
＜５＞  冷却機構は、空冷ファン、ペルチェ素子及びラジエータのいずれかである前記＜４＞に記載の定着装置。
前記＜５＞に記載の定着装置においては、冷却機構を複数の冷却装置から適宜選択することができる。
【００５９】
＜６＞  接離手段は、カム機構及びラックアンドピニオン機構のいずれかである前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の定着装置である。
前記＜６＞に記載の定着装置においては、接離手段を複数の機構から適宜選択することができる。
【００６０】
＜７＞  静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電された前記静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを少なくとも有する画像形成装置であって、
前記定着手段が、前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置である。
画像形成装置は、静電潜像担持体の表面を帯電手段により帯電させ、帯電された静電潜像担持体の表面を露光手段によって露光して静電潜像を形成し、現像手段により静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成し、転写手段によって可視像を記録媒体に転写し、定着手段によって記録媒体に転写された転写像を定着させる。
前記＜７＞に記載の画像形成装置においては、高い省エネルギー性と高速化を両立させると共に、異常画像が発生しない画像形成装置を提供することが可能となる。
【００６１】
＜８＞  画像形成装置は、記録媒体を給送する給送手段を有し、前記給送手段が、加圧手段が離間している際に、待機させている複数の前記記録媒体のそれぞれの間隔を狭める前記＜７＞に記載の画像形成装置である。
給送手段を有する画像形成装置は、記録媒体を給送しつつ、加圧手段が離間している際には、給送手段によって、待機させている複数の記録媒体のそれぞれの間隔を狭める。
前記＜８＞に記載の画像形成装置においては、通紙間隔を狭めることで、少ない時間で用紙を排出することにより生産性を満足させることができる。また、記録媒体のそれぞれの間隔を狭めることで、加熱手段と加圧手段とが直接接触する時間を短くし、加熱手段から加圧手段に余分な熱供給を防止させることができる。
【００６２】
＜９＞  通過する転写像を転写された記録媒体を加熱源により加熱する加熱工程と、通過する前記転写像を転写された前記記録媒体を加圧手段により加圧する加圧工程と、前記加熱工程と前記加圧工程とにより前記転写像を記録媒体に定着させる定着工程と、温度検知手段により前記加圧手段が一定温度以上になった場合冷却手段により前記加圧手段を冷却する冷却工程と、前記温度検知手段により前記加圧手段が一定温度以上になった場合接離手段により、前記加圧手段の温度に応じて、前記加圧手段と前記冷却手段との離間位置を制御して、前記離間位置に前記加圧手段を移動させる接離工程と、を含むことを特徴とする定着方法である。
前記＜９＞に記載の定着方法においては、加熱工程と、加圧工程と、定着工程と、冷却工程と、接離工程とによる定着方法により、高い省エネルギー性と高速化を両立させると共に、異常画像が発生しない定着方法を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００６３】
１００      定着装置
１０７      加圧手段
１１０      加熱手段
１２０      冷却手段
１２１      冷却機構
１２２      接離手段
１３０      温度検知手段
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６４】
【特許文献１】特開２００４−２８６９２２号公報
【特許文献２】特開平２−１５３６１０号公報
【特許文献３】特開２００７−３３４２０５号公報
【特許文献４】特開２０１２−２２６２６９号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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