(57)【要約】【課題】トナーブリスタの発生を防止するとともに、定着部材を定着可能な温度に加熱する際の加熱時間を短くした定着装置を備えた画像形成装置を提供すること。【解決手段】加熱回転体と、加熱回転体加熱手段と、前記加熱回転体との間にニップ部を形成する加圧回転体と、加圧回転体温度調整手段と、加圧回転体温度検知手段と、を有する定着装置を備えた画像形成装置であって、前記加圧回転体温度調整手段は、前記加圧回転体に接触又は対峙する位置に配設されて前記加圧回転体を加熱する加圧回転体加熱手段と、前記加圧回転体に接触又は対峙する位置に配設されて前記加圧回転体を冷却する加圧回転体冷却手段と、からなり、定着される用紙の情報と、前記加圧回転体温度検知手段により検知される温度と、に応じて、前記加圧回転体加熱手段又は前記加圧回転体冷却手段を動作させることを特徴とする画像形成装置。【選択図】図２
2012063580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱回転体と、
前記加熱回転体を加熱する加熱回転体加熱手段と、
前記加熱回転体との間に、トナー像が形成された用紙を挟持して定着させるためのニップ部を形成する加圧回転体と、
前記加圧回転体の温度を変化させる加圧回転体温度調整手段と、
前記加圧回転体の温度を検知する加圧回転体温度検知手段と、
を有する定着装置を備えた画像形成装置であって、
前記加圧回転体温度調整手段は、前記加圧回転体に接触又は対峙する位置に配設されて前記加圧回転体を加熱する加圧回転体加熱手段と、前記加圧回転体に接触又は対峙する位置に配設されて前記加圧回転体を冷却する加圧回転体冷却手段と、からなり、
定着される用紙の情報と、前記加圧回転体温度検知手段により検知される温度と、に応じて、前記加圧回転体加熱手段又は前記加圧回転体冷却手段を動作させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記加熱回転体の温度を検知する加熱回転体温度検知手段を有し、
前記加圧回転体温度検知手段により検知される温度と前記加熱回転体温度検知手段により検知される温度との温度差を算出し、当該温度差と定着される用紙の情報とに応じて、前記加圧回転体加熱手段又は前記加圧回転体冷却手段を動作させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記用紙の情報は、用紙の坪量、又は用紙表面におけるコートの有無、のいずれかを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記加圧回転体加熱手段は加熱部材により加熱される外部加熱ローラを有し、当該外部加熱ローラは前記加圧回転体に対して接離可能に配設されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記加圧回転体加熱手段は前記加圧回転体との距離を可変とする加熱手段移動機構部により移動可能に保持されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記加圧回転体冷却手段は前記加圧回転体に接離可能に配設されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記加圧回転体冷却手段は冷却手段移動機構部に保持され、当該冷却手段移動機構部は、前記加圧回転体との間隔を変化させるように移動可能に配設されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に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、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特に加熱定着方式の定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は複数の機能を有する複合機等の電子写真式画像形成装置の定着装置には、未定着のトナー像を転写された用紙を挟持搬送しつつ加圧、加熱して定着する熱ローラ定着装置が広く用いられている。この定着装置は、定着部材である定着ローラと、その定着ローラを押圧する押圧部材である押圧ローラとのニップ部に用紙を挟持して加熱定着するもので、低速機から高速機まで、或いはモノクロ機からカラー機に至るまで、幅広く採用されている。
【０００３】
また近年は、無端状の定着部材である定着ベルトを加熱ローラと定着ローラとに張架し、押圧部材である押圧ローラにより定着ベルトを介して定着ローラを押圧し、定着ベルトと押圧ローラとのニップ部に用紙を挟持して定着するベルト定着装置も用いられている。
【０００４】
一方、電子写真方式によるカラー画像形成装置においては、デジタル化が進み高画質化が図られている。このようなカラー画像形成装置に用いる高画質を得るための用紙としては、塗工層を用紙表面にコーティングしたコート紙又はアート紙等、表面が平滑で光沢ムラが発生し難い塗工紙が用いられることが多い。
【０００５】
しかし、このような塗工紙を用いて前述した定着装置により加熱定着する場合、塗工紙上に転写されたトナー像を形成するトナーとトナーの隙間に含まれる空気が熱膨張する際に、塗工紙は通気性が悪いため、膨張した空気の逃げ場がなくなる。その結果、トナー層内に気泡が発生し、塗工紙上のカラー画像が乱れるという現象、いわゆる「トナーブリスタ」（定着ムラ）が生じてしまう。この現象は、トナーの重なりが大きいカラー画像形成装置において、特に顕著となる。
【０００６】
トナーブリスタ対策として、定着部材としての定着ベルトと、定着ベルトを押圧する押圧部材としての加圧ローラとを有し、定着ベルトの背面（内側）に加熱手段と冷却手段とを並設し、用紙を加熱定着後に直ちに冷却するという技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の構成には加圧ローラを冷却する手段があり、トナーブリスタの発生は抑制できるが、加圧ローラを加熱する手段はなく、定着ベルトの加熱時に加圧ローラが熱を奪うため、定着ベルトを加熱する際の立ち上がり時間に問題があった。
【０００７】
また、加圧ローラと定着部材（定着ローラ又は定着ベルト）との温度差が大きくなると、用紙のカールが大きくなり、ウォームアップタイムが長くなるという問題が発生し易い。しかしながら、コート紙等の表面の平滑性が高い用紙においては、加圧ローラと定着部材との温度にある程度の差がないと、用紙が定着部材に巻き付き易くなり、トナーブリスタも発生し易くなるという問題が生じるおそれがある。この問題の対策としては加圧ローラを冷却する必要がある。
【０００８】
定着ムラ対策として、ヒータを内蔵した定着ローラに定着ベルトを巻回させ、加圧ローラにより定着ベルトを定着ローラに押圧する構成の定着装置で、加圧ローラを加熱する外部加熱手段と、外部加熱手段に冷却手段とを配した定着装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の定着装置を用いることにより加圧ローラが外部加熱手段により加熱されるため、用紙にカールが生じるという問題や、定着ベルトを加熱する際の立ち上がり時間が長くなるという問題は解消される。しかしながら、加圧ローラを冷却する場合には外部加熱手段のヒータをオフした後、外部加熱手段に配された冷却手段により外部加熱手段を冷却しなければならないため、冷却に時間がかかり、トナーブリスタ発生を抑制する対策としては問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−２７３８７６号公報
【特許文献２】特開２００７−１９２９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、上記のような問題を解決し、トナーブリスタの発生を防止するとともに、定着部材を定着可能な温度に加熱する際の加熱時間を短くした定着装置を備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的は下記の発明により達成される。
【００１２】
１．加熱回転体と、
前記加熱回転体を加熱する加熱回転体加熱手段と、
前記加熱回転体との間に、トナー像が形成された用紙を挟持して定着させるためのニップ部を形成する加圧回転体と、
前記加圧回転体の温度を変化させる加圧回転体温度調整手段と、
前記加圧回転体の温度を検知する加圧回転体温度検知手段と、
を有する定着装置を備えた画像形成装置であって、
前記加圧回転体温度調整手段は、前記加圧回転体に接触又は対峙する位置に配設されて前記加圧回転体を加熱する加圧回転体加熱手段と、前記加圧回転体に接触又は対峙する位置に配設されて前記加圧回転体を冷却する加圧回転体冷却手段と、からなり、
定着される用紙の情報と、前記加圧回転体温度検知手段により検知される温度と、に応じて、前記加圧回転体加熱手段又は前記加圧回転体冷却手段を動作させることを特徴とする画像形成装置。
【００１３】
２．前記加熱回転体の温度を検知する加熱回転体温度検知手段を有し、
前記加圧回転体温度検知手段により検知される温度と前記加熱回転体温度検知手段により検知される温度との温度差を算出し、当該温度差と定着される用紙の情報とに応じて、前記加圧回転体加熱手段又は前記加圧回転体冷却手段を動作させることを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
【００１４】
３．前記用紙の情報は、用紙の坪量、又は用紙表面におけるコートの有無、のいずれかを含むことを特徴とする前記１又は２に記載の画像形成装置。
【００１５】
４．前記加圧回転体加熱手段は加熱部材により加熱される外部加熱ローラを有し、当該外部加熱ローラは前記加圧回転体に対して接離可能に配設されることを特徴とする前記１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【００１６】
５．前記加圧回転体加熱手段は前記加圧回転体との距離を可変とする加熱手段移動機構部により移動可能に保持されることを特徴とする前記１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【００１７】
６．前記加圧回転体冷却手段は前記加圧回転体に接離可能に配設されていることを特徴とする前記１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【００１８】
７．前記加圧回転体冷却手段は冷却手段移動機構部に保持され、当該冷却手段移動機構部は、前記加圧回転体との間隔を変化させるように移動可能に配設されていることを特徴とする前記１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の構成により、トナーブリスタの発生を防止するとともに、短時間で定着部材を定着可能な温度に加熱できる定着装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の画像形成装置に係る実施形態の全体構成図である。
【図２】本発明の定着装置に係る第１又は第２の実施形態としてのローラ定着方式を用いた構成について説明するための断面図である。
【図３】本発明の定着装置に係る第３の実施形態としてのベルト定着方式を用いた構成について説明するための断面図である。
【図４】本発明の定着装置に係る第４の実施形態としてのローラ定着方式を用いた構成について説明するための断面図である。
【図５】本発明の定着装置に係る第５の実施形態としてのベルト定着方式を用いた構成について説明するための断面図である。
【図６】本発明の定着装置に係る第６の実施形態としてのローラ定着方式を用いた構成について説明するための断面図である。
【図７】本発明の定着装置に係る第７の実施形態としてのローラ定着方式を用いた構成について説明するための断面図である。
【図８】本発明に係る定着装置９の動作を制御する制御手段１００の制御系に関するブロック図である。
【図９】本発明に係る定着装置９の第１〜第７の実施形態における動作の手順を説明するためのフローチャートである。
【図１０】本発明に係る定着装置９における実施例と比較例とを対比し、加圧ローラ９４の表面温度を比較したグラフとして描いた模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に実施の形態に基づいて本発明を説明するが、本発明は該実施の形態に限定されるものではない。
【００２２】
図１は本発明の画像形成装置に係る実施形態の全体構成図である。
【００２３】
本画像形成装置は画像形成装置本体ＧＨと画像読取装置ＹＳとから構成される。画像形成装置本体ＧＨは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ、ベルト状の中間転写体６、給紙搬送手段及び定着装置９等からなる。
【００２４】
画像形成装置本体ＧＨの上部には、自動原稿送り装置２０１と原稿画像走査露光装置２０２から成る画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置２０１の原稿台上に載置された原稿Ｄは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置２０２の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。
【００２５】
ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されて形成された信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等が行われた後、露光手段３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに送られる。
【００２６】
イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、感光体ドラム１Ｙの周囲に帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像手段４Ｙ及びクリーニング手段８Ｙを配置している。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、感光体ドラム１Ｍの周囲に帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像手段４Ｍ及びクリーニング手段８Ｍを配置している。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、感光体ドラム１Ｃの周囲に帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像手段４Ｃ及びクリーニング手段８Ｃを配置している。黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｋは、感光体ドラム１Ｋの周囲に帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像手段４Ｋ及びクリーニング手段８Ｋを配置している。そして、帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光装置３Ｃ、及び帯電手段２Ｋと露光装置３Ｋは、潜像形成手段を構成する。
【００２７】
なお、現像手段４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を内包する。
【００２８】
中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。
【００２９】
定着装置９は、加熱される加熱回転体としての定着ローラ９１と加圧回転体としての加圧ローラ９４との間に形成されたニップ部で記録材としての用紙Ｐ上に担持されたトナー像を加熱・加圧して定着する。
【００３０】
かくして、画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に転写手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋにより逐次転写されて（１次転写）、カラー画像合成されたトナー像が形成される。給紙カセット２０内に収容された用紙Ｐは、給紙手段２１により給紙され、給紙ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、レジストローラ２３等を経て、転写手段７Ａに搬送され、用紙Ｐ上にカラー画像が転写される（２次転写）。カラー画像が転写された用紙Ｐは定着装置９の前記ニップ部において加熱・加圧され、用紙Ｐ上に担持されたカラートナー像が定着される。その後、排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に載置される。レジストローラ２３はソレノイド等により駆動モータの駆動を切断したり接続したりすることができる。停止したレジストローラに用紙Ｐを突き当て、所定のタイミングで駆動させることにより用紙Ｐのニップ部等への搬送タイミングを制御することができる。
【００３１】
一方、転写手段７Ａにより用紙Ｐにカラー画像を転写した後、用紙Ｐを曲率分離した中間転写体６は、クリーニング手段８Ａにより残留トナーが除去される。
【００３２】
制御手段１００は、画像形成装置本体ＧＨの内部に配設され、画像形成装置本体ＧＨと画像読取装置ＹＳとの信号の授受や、画像形成装置本体ＧＨ各部の動作の制御を行う。
【００３３】
なお、以上はカラー画像を形成する画像形成装置であったが、モノクロ画像を形成する画像形成装置であってもよいし、中間転写体を用いても用いなくてもよい。
【００３４】
次に、画像形成装置本体ＧＨに備えられる、本発明に係わるローラ定着方式の定着装置の実施形態について、図２〜図５に基づいて説明する。本発明に係る加圧回転体温度調整手段は、加圧回転体加熱手段と加圧回転体冷却手段とにより構成される。
【００３５】
図２は、本発明の定着装置に係る第１又は第２の実施形態としてのローラ定着方式を用いた構成について説明するための断面図である。
【００３６】
第１の実施形態の定着装置９は、加熱回転体としての定着ローラ９１、加圧回転体としての加圧ローラ９４、加圧回転体加熱手段としての外部加熱ローラ９４１、加圧回転体冷却手段９４２、及び加圧回転体温度検知手段としての温度センサＴＳ２、等を有している。また、定着ローラ９１には加熱回転体加熱手段としての出力可変のハロゲンヒータＨ１が内蔵されており、外部加熱ローラ９４１には加熱部材としての出力可変のハロゲンヒータＨ２が内蔵されている。定着ローラ９１と加圧ローラ９４とは圧接してニップ部を形成する。外部加熱ローラ９４１は加圧ローラ９４に接触して配設され、加圧回転体冷却手段９４２は加圧ローラ９４に接離可能に配設される。加圧回転体温度検知手段としての温度センサＴＳ２は加圧ローラ９４に対峙する位置に配設されている。加熱回転体温度検知手段としての温度センサＴＳ１は加熱回転体としての定着ローラ９１に対峙する位置に配設されている。
【００３７】
定着ローラ９１は、アルミニュウムや鉄等により円筒状に形成された芯金にシリコンゴムやフッ素ゴム等からなる耐熱性の弾性層を巻き付け、更にその表面に離型層を被覆して形成される。離型層は、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）若しくはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂から形成され、弾性層の表面を塗布若しくはチューブにより被覆している。
【００３８】
加圧ローラ９４は、定着ローラ９１と同様に、アルミニュウムや鉄等により円筒状に形成された芯金（パイプ状であっても良い）にシリコンゴムやフッ素ゴム等から形成された耐熱性の弾性層を巻き付け、更にその表面に離型層を被覆して形成される。離型層は、定着ローラ９１と同様にＰＦＡ又はＰＴＦＥ等のフッ素樹脂から形成され、弾性層を塗布若しくはチューブにより被覆している。加圧ローラ９４は不図示の付勢部材によって付勢され、定着ローラ９１を下方から加圧している。
【００３９】
加圧ローラ９４の外周面には、外部加熱ローラ９４１が接触して配設され、かつ温度センサＴＳ２が加圧ローラ９４に対峙して配設されている。
【００４０】
外部加熱ローラ９４１は、アルミニウムパイプ等で形成されるローラ部材１３１からなる。加圧回転体冷却手段９４２は、アルミニウムパイプ等で形成されるヒートパイプからなり、公知のリンク機構により加圧ローラ９４に対して接離可能に配設され、図示しないソレノイドやモータにより駆動されて接離する。温度センサＴＳ２は公知の温度センサであり、接触タイプであっても、非接触タイプであっても良い。
【００４１】
なお、定着ローラ９１を加熱する加熱部材、又は、加圧ローラ９４を加熱する加圧回転体加熱手段として、ハロゲンヒータＨ１、Ｈ２に代えて出力可変のセラミックヒータを用いても良く、誘導加熱方式による加熱手段を用いても良い。
【００４２】
上記構成により、ハロゲンヒータＨ１により加熱され不図示のモータによって駆動される定着ローラ９１は図２の時計方向に回転し、加圧ローラ９４は反時計方向に回転する。図１に示す画像形成装置によってトナー画像が形成された用紙Ｐは、定着ローラ９１と加圧ローラ９４とにより形成されるニップ部で挟持・搬送され、加熱及び加圧によりトナー像が定着される。
【００４３】
本実施の形態において制御手段１００は、用紙Ｐの厚みや種別（コートの有無など）からなる用紙の情報と、温度センサＴＳ２による加圧ローラ９４の検知温度と、に応じて、ハロゲンヒータＨ１、Ｈ２の出力やヒートパイプ９４２の接離動作を制御する。即ち、用紙Ｐが厚み（坪量）の大きい場合や、コート紙でない場合にはハロゲンヒータＨ２の出力を大きくし、回転可能なヒートパイプ９４２を加圧ローラ９４から離間させて加圧ローラ９４と定着ローラ９１との温度差が小さくなるように制御する。また、用紙Ｐが厚紙以外のコート紙であるときの温度センサＴＳ２により検知される加圧ローラ９４の温度は、温度センサＴＳ１により検知される定着ローラ９１の温度との差に応じて、ヒートパイプ９４２の接離動作とハロゲンヒータＨ２の出力が制御される。即ち、算出された温度差が小さい場合には加圧ローラ９４が冷却され、温度差が大きい場合には加圧ローラ９４が加熱される。
【００４４】
次に、定着装置９の第２の実施形態についての機能及び動作について、第１の実施形態と同様に、図２を用いて説明する。
【００４５】
第１の実施形態と第２の実施形態との構成の違いは、第１の実施形態における外部加熱ローラ９４１が加圧ローラ９４に接触して固設されているのに対し、第２の実施形態における外部加熱ローラ９４１は加圧ローラ９４に対して接離可能に配設されている点である。即ち、第２の実施形態における外部加熱ローラ９４１は、図示しないモータ又はソレノイドにより駆動され、図示しない公知のリンク機構により加圧ローラ９４に対して接離可能に配設されている。第１の実施形態と第２の実施形態における、その他の構成及び動作は同一であり、同一の符番を用いているため、第２の実施形態における定着装置９のその他の構成及び動作についての説明は省略する。
【００４６】
本発明に係る第２の実施形態において、外部加熱ローラ９４１を加圧ローラ９４に対して接離可能に配設することにより、加圧ローラ９４を冷却する際に、短時間での冷却を可能にしている。
【００４７】
図３は、本発明の定着装置に係る第３の実施形態としてのベルト定着方式を用いた構成について説明するための断面図である。
【００４８】
定着装置９は、加熱回転体としての定着ベルト９１Ａ、加圧回転体としての加圧ローラ９４、加圧回転体加熱手段としての外部加熱ローラ９４１、加圧回転体冷却手段９４２、及び加圧回転体温度検知手段としての温度センサＴＳ２、等により構成されている。また、定着ベルト９１Ａは、加熱ローラ９２及び定着ベルト側加圧ローラ９３により巻回されており、加熱ローラ９２の内部には加熱回転体加熱手段としての出力可変のハロゲンヒータＨ１が内蔵されている。また、外部加熱ローラ９４１には出力可変のハロゲンヒータＨ２が内蔵されている。定着ベルト側加圧ローラ９３は定着ベルト９１Ａを介して加圧ローラ９４に圧接し、定着ベルト９１Ａと加圧ローラ９４との間にニップ部を形成する。外部加熱ローラ９４１は加圧ローラ９４に接触して配設され、加圧回転体冷却手段９４２は加圧ローラ９４に接離可能に配設される。温度センサＴＳ２は加圧ローラ９４に対峙する位置に配設されている。
【００４９】
第３の実施形態における、定着ベルト９１Ａは、無端状に形成されており、例えば、基体としてはＰＩ（ポリイミド）やニッケル電鋳のベルト状部材を用い、基体の外周面を弾性層として耐熱性のシリコンゴムで被覆している。更に、その表面をＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）チューブの樹脂層で被覆している。加熱ローラ９２の構成は、第１の実施形態における定着ローラ９１の構成に類似しているため説明は省略する。定着ベルト側加圧ローラ９３は、鉄等の金属から形成された中実（パイプ状でも可）の芯金を、弾性層として耐熱性のソリッドゴムであるシリコンゴムで被覆し、更に、低摩擦で耐熱性樹脂であるＰＦＡでコーティングした樹脂層で被覆している。加圧ローラ９４、外部加熱ローラ９４１、加圧回転体冷却手段９４２、及び温度センサＴＳ２の構成は、第１の実施形態における加圧ローラ９４の構成と類似しているため説明は省略する（以下、第３、第４の実施形態についても同様）。圧着ベルト側加圧ローラ９４３は、アルミニュウム等から形成された円筒状の芯金の外周面を、弾性層としての耐熱性のシリコンゴムで被覆し、更に、その表面をＰＦＡチューブの樹脂層で被覆している。
【００５０】
上記構成により、ハロゲンヒータＨ１により加熱され不図示のモータによって駆動される定着ベルト９１Ａは図３の時計方向に回転し、加圧ローラ９４は反時計方向に回転する。トナー画像が形成された用紙Ｐは、定着ベルト９１Ａと加圧ローラ９４とにより形成されるニップ部で挟持・搬送され、加熱及び加圧によりトナー像が定着される。
【００５１】
本実施の形態において制御手段１００は、定着される用紙Ｐの用紙情報と、温度センサＴＳ２による加圧ローラ９４の表面温度とに応じて、ハロゲンヒータＨ１、Ｈ２の出力やヒートパイプ９４２の接離動作を制御する。制御手段１００による用紙の情報と、温度センサＴＳ２による加圧ローラ９４の検知温度とに応じての、加圧ローラ９４の加熱又は冷却の制御動作は、第１の実施形態と同一であるため説明は省略する。
【００５２】
本発明に係る第３の実施形態においては、定着部材として定着ベルト９１Ａを用いているため、ウォームアップタイムを短くできるという利点がある。
【００５３】
図４は、本発明の定着装置に係る第４の実施形態としてのローラ定着方式を用いた構成について説明するための断面図である。第４の実施形態の定着装置９において、トナー像を定着するためのニップ部は、定着ローラ９１と圧着ベルト９４Ａとの間に形成される。
【００５４】
定着装置９は、加熱回転体としての定着ローラ９１、加圧回転体としての圧着ベルト９４Ａ、加圧回転体加熱手段としての外部加熱ローラ９４１、加圧回転体冷却手段９４２、及び加圧回転体温度検知手段としての温度センサＴＳ２、等により構成されている。圧着ベルト９４Ａは、温度調整用ローラ９４３及び保持ローラ９４４、９４５により巻回される。また、圧着ベルト９４Ａの内側には圧着ベルト９４Ａを定着ローラ９１に押圧させるための押圧部材９４６が配設されている。加熱ローラ９１の内部には加熱回転体加熱手段としての出力可変のハロゲンヒータＨ１が内蔵されており、外部加熱ローラ９４１には出力可変のハロゲンヒータＨ２が内蔵されている。押圧部材９４６は、圧着ベルト９４Ａを定着ローラ９１に押圧して定着ローラ９１と圧着ベルト９４Ａとの間にニップ部を形成している。外部加熱ローラ９４１及び加圧回転体冷却手段９４２は加圧ローラ９４に接離可能に配設される。温度センサＴＳ２は加圧ローラ９４に対峙する位置に配設されている。
【００５５】
第４の実施形態における定着ローラ９１の構成は第１の実施形態における定着ローラ９１の構成に、圧着ベルト９４Ａの構成は第２の実施形態における定着ベルト９１Ａの構成に、それぞれ類似しているため説明は省略する。温度調整用ローラ９４３及び保持ローラ９４４、９４５は、アルミニュウム等の中実（パイプ状でも可）の部材でも良く、弾性層や樹脂層を被覆しても良い。
【００５６】
上記構成により、ハロゲンヒータＨ１により加熱され不図示のモータによって駆動される定着ローラ９１は図４の時計方向に回転し、圧着ベルト９４Ａは反時計方向に回転する。トナー画像が形成された用紙Ｐは、定着ローラ９１と圧着ベルト９４Ａとにより形成されるニップ部で挟持・搬送され、加熱及び加圧によりトナー像が定着される。
【００５７】
本実施の形態において制御手段１００は、定着される用紙Ｐの用紙情報と、温度センサＴＳ２による加圧ローラ９４の表面温度とに応じて、ハロゲンヒータＨ１、Ｈ２の出力、外部加熱ローラ９４１の接離動作、及びヒートパイプ９４２の接離動作を制御する。制御手段１００による加圧ローラ９４の加熱又は冷却の制御動作は、第１の実施形態と同一であるため説明は省略する。
【００５８】
本発明に係る第４の実施形態においては、加圧部材として圧着ベルト９４Ａを用いているため、ニップ部を広く形成することができ、写真画像やカラー画像等の画質の向上を図ることができる。
【００５９】
図５は、本発明の定着装置に係る第５の実施形態としてのベルト定着方式を用いた構成について説明するための断面図である。
【００６０】
定着装置９は、加熱回転体としての定着ベルト９１Ａ、加圧回転体としての圧着ベルト９４Ａ、加圧回転体加熱手段としての外部加熱ローラ９４１、加圧回転体冷却手段９４２、及び加圧回転体温度検知手段としての温度センサＴＳ２、等により構成されている。また、定着ベルト９１Ａは、加熱ローラ９２及び定着ベルト側加圧ローラ９３により巻回されており、加熱ローラ９２の内部には加熱回転体加熱手段としての出力可変のハロゲンヒータＨ１が内蔵されている。外部加熱ローラ９４１には出力可変のハロゲンヒータＨ２が内蔵されている。また、圧着ベルト９４Ａは、圧着ベルト側加圧ローラ９４３、及び２つの保持ローラ９４４、９４５により巻回されている。圧着ベルト側加圧ローラ９４３は、定着ベルト９１Ａと圧着ベルト９４Ａとを介して定着ベルト側加圧ローラ９３を押圧し、定着ベルト９１Ａと圧着ベルト９４Ａの間にニップ部が形成される。外部加熱ローラ９４１及び加圧回転体冷却手段９４２は、それぞれ圧着ベルト側加圧ローラ９４３がバックアップする位置で圧着ベルト９４Ａに対して接離可能に配設される。温度センサＴＳ２は加圧ローラ９４に対峙する位置に配設される。
【００６１】
第５の実施形態における定着ベルト９１Ａ、加熱ローラ９２、及び定着ベルト側加圧ローラ９３の構成は第２の実施形態に、圧着ベルト側加圧ローラ９４３の構成は第１の実施形態における加圧ローラ９４の構成に、それぞれ類似しているため説明は省略する。また、圧着ベルト９４Ａ、及び保持ローラ９４４、９４５の構成は、第３の実施形態における圧着ベルト９４Ａ、及び保持ローラ９４４、９４５の構成に類似しているため説明は省略する。
【００６２】
上記構成により、ハロゲンヒータＨ１により加熱され不図示のモータによって駆動される定着ベルト９１Ａは図５の時計方向に回転し、圧着ベルト９４Ａは反時計方向に回転する。トナー画像が形成された用紙Ｐは、定着ベルト９１Ａと加圧ローラ９４とにより形成されるニップ部で挟持・搬送され、加熱及び加圧によりトナー像が定着される。
【００６３】
本実施の形態において制御手段１００は、定着される用紙Ｐの用紙情報と、温度センサＴＳ２による加圧ローラ９４の表面温度とに応じて、ハロゲンヒータＨ１、Ｈ２の出力、外部加熱ローラ９４１の接離動作、及びヒートパイプ９４２の接離動作を制御する。制御手段１００による加圧ローラ９４の加熱又は冷却の制御動作は、第１の実施形態と同一であるため説明は省略する。
【００６４】
本発明に係る第５の実施形態において、定着部材及び加圧部材の両方にベルト部材を設けることにより、ウォームアップタイムの短縮と、加圧部材としての圧着ベルト９４Ａの早期の温度上昇と降下を図ることが可能となる。
【００６５】
図６は、本発明の定着装置に係る第６の実施形態としてのローラ定着方式を用いた構成について説明するための断面図である。
【００６６】
第６の実施形態としての定着装置９の構成は、第１の実施形態としての定着装置９の構成に類似しており、同一の機能を有する部材には同一の符番を付しているため説明は省略し、異なる構成についてのみ説明する。
【００６７】
第６の実施形態としての定着装置９の構成が第１の実施形態としての定着装置９の構成と異なる点は、加圧回転体加熱手段９４１及び加圧回転体冷却手段９４２の構成の違いである。以下にその構成の違いについて説明する。
【００６８】
構成の違いの１つは、第１の実施形態における加圧回転体加熱手段が加圧ローラ９４に接触して配設されているのに対し、第６の実施形態における加圧回転体加熱手段は加圧ローラ９４から離間して対峙する位置に配設されている点である。
【００６９】
構成の違いの他の１つは、第１の実施形態の加圧回転体加熱手段が外部加熱ローラ９４１であるのに対し、第６の実施形態における加圧回転体加熱手段９４１は、出力可変のハロゲンヒータ、セラミックヒータ、又は誘導加熱方式による加熱装置である点である。即ち、第６の実施形態における加圧回転体加熱手段には外部加熱ローラ９４１はなく、ハロゲンヒータ、セラミックヒータ、又は誘導加熱方式による加熱装置と、図示しない保持具又は保護カバーだけが配設されているという点である。
【００７０】
構成の違いの他の１つは、第１の実施形態の加圧回転体冷却手段９４２が加圧ローラ９４に接離可能に配設されているのに対し、第６の実施形態における加圧回転体冷却手段９４２は加圧ローラ９４から離間して対峙する位置に配設されている点である。
【００７１】
構成の違いの他の１つは、第１の実施形態の加圧回転体冷却手段９４２がヒートパイプであるのに対し、第６の実施形態における加圧回転体冷却手段９４２は出力可変のファンであるという点である。
【００７２】
上記構成により、ハロゲンヒータＨ１により加熱され不図示のモータによって駆動される定着ローラ９１は図６の時計方向に回転し、加圧ローラ９４は反時計方向に回転する。トナー画像が形成された用紙Ｐは、定着ローラ９１と加圧ローラ９４とにより形成されるニップ部で挟持・搬送され、加熱及び加圧によりトナー像が定着される。
【００７３】
本実施の形態において制御手段１００は、定着される用紙Ｐの用紙情報と、温度センサＴＳ２による加圧ローラ９４の表面温度とに応じて、加圧回転体加熱手段９４１の出力及びファン９４２の出力を制御する。
【００７４】
本発明に係る第６の実施形態においては、加圧回転体加熱手段９４１及び加圧回転体冷却手段９４２が共に加圧ローラ９４から離間した位置に配設されているため、加圧ローラ９４表面に対する傷や劣化の懸念がなく、出力画像の画質への影響もない。
【００７５】
なお本実施の形態においては、加圧回転体加熱手段９４１及び加圧回転体冷却手段９４２を加圧ローラ９４から所定の間隔を空けて加圧ローラ９４に対峙する位置に配設するという構成を、第１の実施形態と同様のローラ定着方式と組み合わせた構成としたが、他の定着方式と組み合わせても良い。即ち、第２〜第５の実施形態との組み合わせであり、第２〜第５の実施形態における加圧回転体加熱手段９４１及び加圧回転体冷却手段９４２を加圧ローラ９４から所定の間隔を空けて配設するという構成とするものである。ここでの所定の間隔とは、実験により求めた最適の間隔をいう。
【００７６】
また、加圧回転体加熱手段９４１及び加圧回転体冷却手段９４２の配置を、加圧ローラ９４に対し、本実施の形態では所定の間隔を空けた配置とし、第１の実施形態では接触させる構成としたが、２つの手段の一方を接触させ、他方を離間させる構成としても良い。即ち、第１の実施形態と第６の実施形態との部材を組み合わせて、第１の実施形態における外部加熱ローラ９４１を加圧ローラ９４に接触させて配置し、第６の実施形態における出力可変のファン９４２を離間させて配置するという構成である。或いは、第６の実施形態における加圧回転体加熱手段９４１を加圧ローラ９４から離間させて配置し、第１の実施形態におけるヒートパイプ９４２を加圧ローラ９４に接触させて配置するという構成である。これらの構成の組み合わせは、本実施の形態（第６の実施形態）のみならず、以下に説明する第７の実施形態においても適用可能である。
【００７７】
図７は、本発明の定着装置に係る第７の実施形態としてのローラ定着方式を用いた構成について説明するための断面図である。
【００７８】
第７の実施形態としての定着装置９の構成は、第６の実施形態としての定着装置９の構成に類似しており、同一の機能を有する部材には同一の符番を付しているため説明は省略し、異なる構成についてのみ説明する。
【００７９】
第７の実施形態としての定着装置９の構成が第６の実施形態としての定着装置９の構成と異なる点は、加圧回転体加熱手段９４１及び加圧回転体冷却手段９４２の構成の違いである。
【００８０】
構成の違いの１つは、第６の実施形態における加圧回転体加熱手段９４１が加圧ローラ９４から所定の距離だけ離間して固設されているのに対し、第７の実施形態における加圧回転体加熱手段９４１は加圧ローラ９４に対して移動可能に配設される点である。加圧回転体加熱手段９４１の移動は加熱手段移動機構部９４７により行われる。加熱手段移動機構部９４７は公知のリンク機構やガイドレール等により構成され、ソレノイドやモータを駆動源として移動動作が行われる。
【００８１】
構成の違いの他の１つは、第６の実施形態における加圧回転体加熱手段９４１の出力が可変であるのに対し、第７の実施形態における加圧回転体加熱手段９４１は出力固定であるという点である。
【００８２】
構成の違いの他の１つは、第６の実施形態における加圧回転体冷却手段（ファン）９４２が加圧ローラ９４から所定の距離だけ離間して固設されているのに対し、第７の実施形態におけるファン９４２は加圧ローラ９４に対して移動可能に配設される点である。ファン９４２の移動は冷却手段移動機構部９４８により行われる。冷却手段移動機構部９４８は公知のリンク機構やガイドレール等により構成され、ソレノイドやモータを駆動源として移動動作が行われる。
【００８３】
構成の違いの他の１つは、第６の実施形態におけるファン９４２の出力が可変であるのに対し、第７の実施形態におけるファン９４２は出力固定であるという点である。
【００８４】
上記構成により、ハロゲンヒータＨ１により加熱され不図示のモータによって駆動される定着ローラ９１は図７の時計方向に回転し、加圧ローラ９４は反時計方向に回転する。トナー画像が形成された用紙Ｐは、定着ローラ９１と加圧ローラ９４とにより形成されるニップ部で挟持・搬送され、加熱及び加圧によりトナー像が定着される。
【００８５】
本実施の形態において制御手段１００は、用紙情報と加圧ローラ９４の表面温度とに応じて、加圧回転体加熱手段９４１の移動距離、及びファン９４２の移動距離を制御する。
【００８６】
本発明に係る第７の実施形態においては、加圧回転体加熱手段９４１及び加圧回転体冷却手段としてのファン９４２を移動させるため、加熱及び冷却の作用を段階的に確実に切り替えることができる。
【００８７】
なお本実施の形態においては、加圧回転体加熱手段９４１及び加圧回転体冷却手段９４２を加圧ローラ９４に対して移動可能に配設するという構成を、第１の実施形態と同様のローラ定着方式と組み合わせた構成としたが、他の定着方式と組み合わせても良い。即ち、第６の実施形態と同様に、第２〜第５の実施形態と組み合わせ、第２〜第５の実施形態における加圧回転体加熱手段９４１及び加圧回転体冷却手段９４２を加圧ローラ９４に対して移動可能に配設するという構成とするものである。
【００８８】
また、加圧ローラ９４に対する加圧回転体加熱手段９４１及び加圧回転体冷却手段９４２の配置を、第１〜第６の実施形態の構成と組み合わせ、２つの手段の一方を移動可能な構成としても良い。
【００８９】
図８は、本発明に係る定着装置９の動作を制御する制御手段１００の制御系に関するブロック図である。
【００９０】
制御手段１００は、使用する用紙の情報と温度センサＴＳ２により検知される加圧ローラ９４の温度とに応じて、加圧回転体加熱手段９４１、加圧回転体冷却手段９４２、加熱手段移動機構部９４７、及び冷却手段移動機構部９４８の動作を制御する。用紙の情報としては、用紙Ｐの坪量と、用紙がコート紙であるかどうかがあり、これらの用紙の情報は、例えば、画像形成装置本体ＧＨに配設される図示しない操作部のボタン等により入力される。
【００９１】
図９は、本発明に係る定着装置９の第１〜第７の実施形態における動作の手順を説明するためのフローチャートである。
【００９２】
始めに、使用される用紙Ｐが厚紙（本実施の形態では坪量１３０ｇ／ｍ２を超えるものを厚紙としている）であるかどうかを判断する（ステップＳ１１）。坪量が１３０ｇ／ｍ２を超える場合にはステップＳ２０に進み、坪量が１３０ｇ／ｍ２以下の場合にはステップＳ１２に進む。
【００９３】
ステップＳ１２において、用紙Ｐはコート紙かどうかを判断する（ステップＳ１２）。コート紙でない場合にはステップＳ２０に進み、コート紙である場合にはステップＳ１３に進む。
【００９４】
ステップＳ１３において、定着ローラ９１と加圧ローラ９４との温度差が下限値（本実施の形態では１２０℃）に達しているかどうかを判断する（ステップＳ１３）。温度差が１２０℃以上ある場合にはステップＳ１７に進み、１２０℃未満である場合にはステップＳ１４に進む。
【００９５】
ステップＳ１４において、ヒートパイプ９４２の加圧ローラ９４への接触、ファン出力の増、及び、ヒータ類の出力停止が行われて加圧ローラ９４が冷却され、その後ステップＳ１５へと進む。
【００９６】
ステップＳ１５において、画像形成のジョブに対して目的の枚数が出力されたかどうかが判断される（ステップＳ１５）。目的の枚数が出力されていない場合にはステップＳ１３に戻り、目的の枚数が出力された場合にはステップＳ１６に進む。ステップＳ１６において、画像形成のジョブは完了となる（ステップＳ１６）。
【００９７】
ステップＳ１１で坪量が１３０ｇ／ｍ２を超える場合、又はステップＳ１２で用紙Ｐがコート紙でない場合にはステップＳ２０に進み、加圧ローラ９４が加熱される（ステップＳ２０）。加圧ローラ９４の加熱は、加圧回転体加熱手段９４１の出力又は出力の増、及び、ヒートパイプ９４２の加圧ローラ９４からの離間、ファンの出力停止等により行われる。加圧ローラ９４が加熱された後、ステップＳ２１に進み、画像形成のジョブが継続され、ジョブの目的枚数の出力により完了となる（ステップＳ２１）。
【００９８】
ステップＳ１３において、定着ローラ９１と加圧ローラ９４との温度差が下限値の１２０℃に達していない場合にはステップＳ１７に進み、温度差が上限値の１４０℃を超えているかどうかが判断される（ステップＳ１７）。温度差が１４０℃以下である場合にはステップＳ１９に進み、１４０℃を超えている場合にはステップＳ１８に進む。
【００９９】
ステップＳ１８において、ステップＳ２０と同様に、加圧ローラ９４が加熱される（ステップＳ１８）。その後、ステップＳ１５に進み、画像形成のジョブに対して目的の枚数が出力されたかどうかが判断される。
【０１００】
ステップＳ１７において、定着ローラ９１と加圧ローラ９４との温度差が１４０℃以下であるとき、ステップＳ１９に進み、加圧ローラ９４はステップＳ１４と同様に冷却される（ステップＳ１９）。その後、ステップＳ１５に進み、画像形成のジョブに対して目的の枚数が出力されたかどうかが判断される（以下、ステップＳ１５、Ｓ１６へと進む）。
【０１０１】
図１０は、本発明に係る定着装置９における実施例と比較例とを対比し、加圧ローラ９４の表面温度を比較したグラフとして描いた模式図である。グラフの実線ａは、本発明に係る定着装置９の実施例として、加圧ローラ９４に加圧回転体加熱手段９４１と加圧回転体冷却手段９４２とを配設した場合の加圧ローラ９４の表面温度を表す。また、グラフの破線ｂは、比較例として、加圧ローラ９４に加圧回転体加熱手段９４１のみを配設した定着装置における加圧ローラ９４の表面温度を表す。
【０１０２】
図１０において、縦軸は温度を表し、横軸は時間を表す。横軸の左から順に、コート紙、普通紙、コート紙と並べたのは、始めにコート紙をプリントし、次に普通紙をプリントし、最後にまたコート紙をプリントするという用紙種別の切り替えを表す。
【０１０３】
図から判るように、コート紙から普通紙に切り替わるとき、加圧ローラ９４の温度を定着ローラ９１の温度に近づけるために実線ａ及び破線ｂ共に温度を上昇させている。また、普通紙からコート紙に切り替わる際には、加圧ローラ９４の温度と定着ローラ９１の温度とに一定の温度差を設けるために、加圧ローラ９４の温度を下げている。本グラフにおいて、普通紙からコート紙に切り替わるときにおける、実施例としての実線ａにおける温度降下に要する時間をＴａ、比較例としての破線ｂにおける温度降下に要する時間をＴｂとする。このとき、グラフから、Ｔａ＜Ｔｂとなることが判る。即ち、実施例としての実線ａでは、加圧ローラ９４に加圧回転体冷却手段９４２を配設しているため、加圧ローラ９４の温度を急速に降下させることができるのである。なお、普通紙使用時における加圧ローラ９４の温度が実施例としての実線ａより比較例としての破線ｂの方が低いのは、温度降下に要する時間Ｔｂが長くなりすぎることを防いだものであり、普通紙の定着性に対してはマイナス要因となる。
【０１０４】
本発明の第２の実施形態の定着装置９を用い、定着ローラ９１と加圧ローラ９４との温度差を変化させたとき、普通紙（厚紙を含む）に対する定着性及び画質への影響を表１に、コート紙（坪量１３０ｇ／ｍ２以下）に対する定着性及び画質への影響を表２に示す。
【０１０５】
表１、表２に記載のローラ温度差とは、定着ローラ９１と加圧ローラ９４との温度差をいう。加圧ローラの加熱又は冷却のオンとは、外部加熱ローラ９４１又はヒートパイプ９４２を加圧ローラ９４に接触させて加熱又は冷却を行わせている状態をいい、オフとは、外部加熱ローラ９４１又はヒートパイプ９４２を加圧ローラ９４から離間させた状態をいう。更に、オン／オフとは、外部加熱ローラ９４１又はヒートパイプ９４２の加圧ローラ９４への接触と離間とを交互に繰り返す状態をいう。なお、本実験においては、定着ローラ９１の温度を２００℃に設定している。
【０１０６】
また、定着性及び画質の記号の○、△、×は社内判定規格による判定結果を示すもので、それぞれ、良好、良品限界、不良を表す。
【０１０７】
【表１】
2012063580.tif 000003
【０１０８】
表１から、普通紙使用時の定着性に対しては定着ローラ９１と加圧ローラ９４との温度差は少ないほうが良いことが判る。
【０１０９】
【表２】
2012063580.tif 000004
【０１１０】
表２から、コート紙使用時における定着性及び画質の両方を満足させるための定着ローラ９１と加圧ローラ９４との温度差は１４０℃〜１２０℃の限られた範囲であることが判る。
【符号の説明】
【０１１１】
９  定着装置
９１  定着ローラ（加熱回転体）
９１Ａ  定着ベルト（加熱回転体）
９２  加熱ローラ
９３  定着ベルト側加圧ローラ
９４  加圧ローラ（加圧回転体）
９４Ａ  圧着ベルト（加圧回転体）
１００  制御手段
９４１  加圧回転体加熱手段（外部加熱ローラ、ハロゲンヒータ、セラミックヒータ、誘導加熱方式による加熱装置）（加圧回転体温度調整手段）
９４２  加圧回転体冷却手段（ヒートパイプ、ファン）（加圧回転体温度調整手段）
９４３  圧着ベルト側加圧ローラ
９４４  保持ローラ
９４６  押圧部材
９４７  加熱手段移動機構部
９４８  冷却手段移動機構部
Ｐ  用紙
ａ  実線（実施例の加圧ローラ９４の表面温度を表す）
ｂ  破線（比較例の加圧ローラ９４の表面温度を表す）
ＧＨ  画像形成装置本体
Ｈ１  ハロゲンヒータ（加熱回転体加熱手段）
Ｈ２  ハロゲンヒータ（加熱部材）（ハロゲンヒータ、セラミックヒータ、誘導加熱方式による加熱装置）
Ｔａ  実線ａにおける温度降下に要する時間
Ｔｂ  破線ｂにおける温度降下に要する時間
ＴＳ１  温度センサ（加熱回転体温度検知手段）
ＴＳ２  温度センサ（加圧回転体温度検知手段）
【図１】
2012063580.tif 000005
【図２】
2012063580.tif 000006
【図３】
2012063580.tif 000007
【図４】
2012063580.tif 000008
【図５】
2012063580.tif 000009
【図６】
2012063580.tif 000010
【図７】
2012063580.tif 000011
【図８】
2012063580.tif 000012
【図９】
2012063580.tif 000013
【図１０】
2012063580.tif 000014