(57)【要約】【課題】画像加熱装置について温度切り替えに伴うダウンタイムを削減する。【解決手段】記録材上のトナー像を加熱するためのニップ部を形成する第１及び第２の回転体と、第１の回転体４６に当接してこれを冷却する冷却部材９１と、圧縮気体の供給を受けて冷気を吐出するボルテックスチューブ９２と、を有し、ボルテックスチューブ９２から吐出される冷気により冷却部材９１を冷却するように構成した。【選択図】図１
2016200658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材上のトナー像を加熱するためのニップ部を形成する第１及び第２の回転体と、
前記第１の回転体に当接してこれを冷却する冷却部材と、
圧縮気体の供給を受けて冷気を吐出するボルテックスチューブと、を有し、
前記ボルテックスチューブから吐出される冷気により前記冷却部材を冷却するように構成したことを特徴とする画像加熱装置。
【請求項２】
前記冷却部材を前記第１の回転体に当接した第１の位置と離間した第２の位置とに移動させる移動機構と、
前記冷却部材が前記ボルテックスチューブの冷気によって室温以下に冷却した状態で前記第２の位置に保持されるように前記移動機構と前記ボルテックスチューブを制御し、前記第１の回転体を冷却する際に前記冷却部材を前記第１の位置に移動させるように前記移動機構を制御する制御部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
【請求項３】
前記冷却部材がヒートパイプであることを特徴とする請求項１または２に記載の画像加熱装置。
【請求項４】
前記ヒートパイプの端部を前記第１の回転体の幅領域の外側に位置させて、前記端部に前記ボルテックスチューブの冷気を作用させることを特徴とする請求項３に記載の画像加熱装置。
【請求項５】
前記第１及び第２の回転体に気体をー吹き付けて記録材を分離させる分離機構を有し、前記分離機構と前記ボルテックスチューブを一つのポンプで動作させることを特徴とする請求項１ないし４の何れか一項に記載の画像加熱装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の回転体の一方がローラ体であり他方が無端ベルト体である、又は両方が無端ベルト体もしくはローラ体であることを特徴とする請求項１ないし５の何れか一項に記載の画像加熱装置。
【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利用して、画像を記録材上に形成してハードコピーを得る複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置において、画像加熱定着装置として搭載するのに好適な画像加熱装置に関するものである。
【０００２】
画像加熱装置としては、記録材に形成された未定着のトナー像を定着する定着装置や、記録材に定着されたトナー像を加熱することにより画像の光沢度を向上させる光沢度付与装置が挙げられる。
【背景技術】
【０００３】
従来、電子写真方式等の画像形成装置では、画像形成部で形成されたトナーを記録材上に静電転写し、定着装置で溶融定着する方法を用いている。従来この様な電子写真方式等を用いた画像形成装置は、主にレーザービームプリンターや複写機などの、オフィスでの使用が一般的であった。
【０００４】
近年、電子写真方式の画像形成装置における画質の向上や安定性の向上に加え、これまでオフセット方式が主流であった印刷分野においても、納期の短縮や印刷部数の少数化などの要望から、電子写真方式の画像形成装置が注目されている。
【０００５】
具体的にはオンデマンド印刷とよばれる軽印刷分野において、すでに電子写真方式の画像形成装置が普及し始めている。この様なオンデマンド印刷市場に対応するためには、高い生産性と、多様な記録材への対応が要望されている。
【０００６】
しかしながら、記録材の種類に応じて定着装置でトナーを溶融するためには、最適な定着条件が異なるため、記録材の種類によって定着条件を可変にする定着装置が必要となってくる。例えば、坪量が大きい記録材に対して連続プリントを行った後に坪量の小さい記録材へのプリントへと切り替える際、坪量の小さい記録材に対応した定着温度まで定着装置の温度を下げる必要がある。
【０００７】
これまでにも、定着温度を効率よく低下させ、温度切り替えに因る生産性低下を減らす定着装置が知られている。特許文献１では、冷却ファンによって定着部材を冷却する機構が提案されている。特許文献２では、定着ベルトの張架ローラとしてヒートパイプを用い、端部のフィン部分を自然冷却することで冷却する機構が提案されている。特許文献３では、ヒートパイプの排熱部にペルチェ素子（熱電変換素子）を配設し、冷却を行う機構が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−１５７３４７号公報
【特許文献２】特開２００５−１８１４７４号公報
【特許文献３】特開２０１３−１０５０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記の発明には以下のような課題が挙げられる。例えば、特許文献１では、定着器周辺の雰囲気温度が高くなってしまうため、冷却用のファンを吹き付けても雰囲気温度以下には冷却部材を冷却できず、機内が昇温していくと冷却効率が低下してしまう。また、特許文献２でも同様に、定着器周辺の雰囲気温度が高くなってしまうため、機内が昇温していくとフィンに因る冷却効率が低下してしまう。また、特許文献３では雰囲気温度に因らず冷却を行うことは可能であるが、高価であり、かつ、複雑な電気配線を必要とするペルチェ素子を複数使用する必要があるため、装置が大型化、複雑化してしまう。
【００１０】
本発明の目的は、画像加熱装置について温度切り替えに伴うダウンタイムを削減する事である。
【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画像加熱装置の代表的な構成は、記録材上のトナー像を加熱するためのニップ部を形成する第１及び第２の回転体と、前記第１の回転体に当接してこれを冷却する冷却部材と、圧縮気体の供給を受けて冷気を吐出するボルテックスチューブと、を有し、前記ボルテックスチューブから吐出される冷気により前記冷却部材を冷却するように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、画像加熱装置について温度切り替えに伴うダウンタイムを削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例の定着装置の構成説明図である。
【図２】画像形成装置例の構成説明図である。
【図３】制御系統のブロック図である。
【図４】ボルテックスチューブの模式図である。
【図５】定着装置の動作フロー図である。
【図６】比較例３の定着装置の要部の構成説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例（実施例）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００１５】
《実施例１》
［画像形成装置］
図２は本発明に従う画像加熱装置を定着装置４０として搭載した画像形成装置１の一例の構成略図である。この画像形成装置１は中間転写方式、タンデム型のカラー電子写真プリンタであり、記録材（シート：以下、用紙と記す）Ｐにカラー画像を形成することができる。このプリンタ構成は公知に属するのでその説明は簡単にとどめる。
【００１６】
２は画像形成部であり、４つの作像ユニット３（３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ）と中間転写ベルトユニット１０を有する。各作像ユニット３は、それぞれ、感光ドラム４、帯電器５、レーザスキャナ６、現像器７、一次転写ブレード８、クリーナ９等を有し、イエロ（Ｙ）色、マゼンタ（Ｍ）色、シアン（Ｃ）色、ブラック（Ｋ）色のトナー像を形成する。そして、各作像ユニット３の感光ドラム４から中間転写ベルト１１に対して上記４色のトナー像が順次に所定に重畳されて一次転写されることでベルト１１上にフルカラーのトナー像が形成される。
【００１７】
そのトナー像がベルト１１と二次転写ローラ１２との圧接部である二次転写ニップ部において用紙Ｐに対して二次転写される。用紙Ｐは給紙カセット１９または同２０もしくはマルチ給紙トレイ２１から一枚分離給紙され、レジストローラ対２３を含む搬送機構２２より二次転写ニップ部に対して所定の制御タイミングで導入される。そして、トナー像の転写を受けた用紙Ｐが定着装置４０に導入されてトナー像の熱圧定着を受ける。
【００１８】
定着装置４０を出た用紙Ｐは予めのモード選択に応じてフラッパ１３により第１経路１４側または第２経路１５側に進路切り替えされる。第１経路１４に導入された用紙Ｐは装置上面側のフェイスダウントレイ１６に排出される。第２経路１５に導入された用紙Ｐは装置側面側のフェイスアップトレイ１７に排出される。
【００１９】
両面画像形成モードの場合は定着装置４０を出た第１面画像形成済みの用紙Ｐが一旦第１経路１４に導入されてからスイッチバック搬送されて第３の経路（再循環路）１８に導入される。そして、再び搬送機構２２を経由して二次転写ニップ部に対して表裏反転された状態で搬送される。これにより、両面画像形成された用紙がトレイ１６またはトレイ１７に排出される。
【００２０】
［定着装置］
図１の（ａ）は本実施例における定着装置４０の要部の横断面模式図、（ｂ）は（ａ）のＸ矢視の部分図である。図３は制御系統のブロック図である。この定着装置４０は、用紙上（記録材上）のトナー像を加熱するためのニップ部Ｎを形成する第１及び第２の回転体画像加熱装置である。本実施例においては、第２の回転体は定着ローラ（加熱回転体）４１、第２の回転体は加圧ベルト（加圧回転体）４６である。
【００２１】
（１）定着ローラ
定着ローラ４１は、外径φ７７．０ｍｍのアルミの中空芯金上に、弾性層としてゴム硬度２０°（ＪＩＳ−Ａ１ｋｇ加重）のシリコーンゴムを１．５ｍｍ成形し、その表面に３０〜１００μｍ厚みのＰＦＡチューブを被覆した、外径φ８０ｍｍのローラである。定着ローラ４１は定着装置フレーム（不図示）の対向する側板間に一端側と他端側が回転可能に支持されて配設されている。そして、定着ローラ４１は制御部８０のモータ制御部８９で制御される駆動源（モータ）Ｍにより矢印の時計方向に所定の制御周速度で回転駆動される。
【００２２】
定着ローラ４１は内部に加熱源としてハロゲンヒータ４７を有する。ヒータ４７は制御部８０のヒータ制御部８４で制御される給電部Ｓ１から電力供給を受けて発熱し、定着ローラ４１を内部から加熱する。加熱された定着ローラ４１の表面温度が第１のサーミスタＴＨ１で検知され電気的な検知温度情報が制御部８０の温度検知部８７に入力する。第１のサーミスタＴＨ１は定着ローラ４１の幅方向（長手方向）のほぼ中央部分に当接して温度を検知する加圧サーミスタである。
【００２３】
制御部８０のＣＰＵ８５は入力する検知温度情報に基づいて定着ローラ４１の表面温度が所定の定着温度（定着目標温度）に立ち上げられて維持されるように定着ローラ４１の表面温度を温調する。即ち、ヒータ制御部８４により給電部Ｓ１からヒータ４７への供給電力を制御して温調する。
【００２４】
（２）加圧ベルト
加圧ベルト４６は、複数のローラ４２、４３、４４で張架された可撓性を有する耐熱性の無端ベルトである。ローラ４２とローラ４４との間のベルト部分はベルトの内側から加圧パッド４５により定着ローラ４１に対して加圧されている。
【００２５】
ローラ４２、４３、４４はベルトユニットフレーム（不図示）の対向する側板間に回転可能に支持されて配設されている。加圧パッド４５は同側板間に固定されて配設されている。ローラ４２と４４は加圧ベルト４６を介して定着ローラ４１に対して所定の押圧力で押し付けられている。このローラ４２と４４との間のベルト部分が定着ローラ４１に対して腹当てに当接するとともに加圧パッド４５により定着ローラ４１に加圧されている。これにより定着ローラ４１と加圧ベルト４６との間に用紙搬送方向ａにおいて幅広のニップ部Ｎが形成されている。
【００２６】
加圧ベルト４６はポリイミド等の樹脂またはニッケル等の金属からなる基材の表面にシリコーンゴムやフッ素ゴム等の弾性体層が被覆されている。さらにその上層に離型層としてＦＲＰまたはＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂や、それらを混合したゴムなどを有しても良い。
【００２７】
加圧ベルト４６は定着ローラ４１の回転駆動による定着ローラ４１と加圧ベルト４６の外面とのニップ部Ｎにおける摩擦力で加圧ベルト４６に回転力が作用する。これにより、加圧ベルト４６が矢印の反時計方向に定着ローラ４１の回転周速度にほぼ対応した周速度をもって回転する。
【００２８】
（３）加圧パッド
加圧パッド４５はゴム硬度２０°（ＪＩＳ−Ａ１ｋｇ加重）のシリコーンゴムから成る部材である。定着ローラ４１の回転に従動して回転する加圧ベルト４６は内面が加圧パッド４５のベルト対向面を摺動しつつ回転する。そのため、加圧パッド４５は、加圧ベルト４６との摺動性を上げるために、例えば表面にフッ素樹脂コートを施したり、低摩擦性のシートを介して加圧ベルト４６を加圧することが一般的である。
【００２９】
本実施例では、加圧パッド４５にガラス繊維シート（中興化成製：ＦＧＦ−４０）からなる低摩擦性のシート（不図示）を固定し、低摩擦性シートを介して加圧ベルト４６の内面を摺動加圧する構成を用いた。加圧パッド４５は加圧ベルト４６を介して定着ローラ４１に対して４００〜６００Ｎで加圧され、そのときの定着ローラ４１と加圧パッド４５が成す接触部分（加圧ニップ部）は約２０ｍｍ程度であった。
【００３０】
定着ローラ４１と加圧ベルト４６および加圧パッド４５によってニップ部Ｎを形成すると、定着ローラ４１の外周に巻きつくように幅広いニップを形成することが可能となり、
ローラ対型の定着装置との対比において、高速定着が可能である。また、省エネや装置の小型化に有利である。
【００３１】
（４）分離ローラ
ローラ４２は分離ローラとしてニップ部Ｎの用紙出口側に位置させた、Ｆｅ、ＳＵＳなどの金属からなるローラである。このローラ４２は加圧ベルト４６を介して定着ローラ４１の弾性層に食い込むように加圧されている。この加圧による弾性層の変形で、ニップ部Ｎで挟持搬送された用紙Ｐがニップ部Ｎの用紙出口部において定着ローラ４１の表面から分離される。分離ローラ４２の加圧力は３００〜５００Ｎであり、そのときの定着ローラ４１と分離ローラ４２が成す接触部分（分離ニップ部）の用紙搬送方向ａにおける幅は約４ｍｍ程度であった。
【００３２】
このように、分離ローラ４２を定着ローラ４１の表面に食い込むように加圧することによって、高速定着時においても良好な分離性を示す。分離ローラ４２・ローラ４４・加圧パッド４５の定着ローラ４１に対する加圧はこれらを配設したベルトユニット（不図示）が定着ローラ４１に対して加圧機構で加圧されることでなされる。
【００３３】
分離ローラ４２は内部に加熱源としてのハロゲンヒータ４８を有する。ヒータ４８は制御部１００のヒータ制御部８４で制御される給電部Ｓ２から電力供給を受けて発熱し、分離ローラ４２を内部から加熱する。定着ローラ４１の回転に従動して回転する加圧ベルト４６はヒータ４８で加熱される分離ローラ４２により全周的に加熱される。加圧ベルト４６の表面温度が第２のサーミスタＴＨ２で検知され電気的な検知温度情報が制御部１００の温度検知部８７に入力する。第２のサーミスタＴＨ２は加圧ベルト４６の幅方向のほぼ中央部分に当接して温度を検知する加圧サーミスタである。
【００３４】
制御部８０のＣＰＵ８５は入力する検知温度情報に基づいて加圧ベルト４６の表面温度が所定の定着温度に立ち上げられて維持されるようにヒータ制御部８４により給電部Ｓ２からヒータ４８への供給電力を制御して加圧ベルト４６の表面温度を温調する。
【００３５】
４９は定着ローラ４１に気体（本例ではエア）を吹き付けて定着ローラ４１にから用紙Ｐを分離させるエア分離機構である。即ち、ニップ部Ｎの用紙出口部よりも定着ローラ４１の回転方向下流側で、ニップ部Ｎの用紙出口部近傍の定着ローラ表面部に対してエアをー吹き付けて定着ローラ４１から用紙Ｐを分離させるエアノズルを有する機構である。エア分離機構４９は制御部８０のポンプ制御部８８Ａで制御されるポンプ（コンプレッサ）ＰＭから圧縮空気が供給されて動作する。エア分離機構４９は加圧ベルト４６側或いは定着ローラ４１と加圧ベルト４６側の両方に配設されてもよい。
【００３６】
（５）冷却部材
９１は本実施例では加圧ベルト４６に当接してこれを冷却するための冷却部材としてのヒートパイプである。このヒートパイプ９１は熱移動部９１ａと一端側の冷却部９１ｂを有する。冷却部９１ｂにはフィンが付いている。熱移動部９１ａは加圧ベルト４６の全幅Ｗ４６に対応する長さ寸法を有する。
【００３７】
ヒートパイプ９１はローラ４３と４４との間のベルト部分の外側にベルト幅方向に平行に配列されており、移動機構９３により加圧ベルト４６に当接した第１の位置Ａと離間した第２の位置Ｂとの間を移動可能である。ヒートパイプ９１は常時は加圧ベルト４６から離間した第２の位置Ｂに保持されている。ヒートパイプ９１は第２の位置Ｂから第１の位置Ａへ移動されることで熱移動部９１ａが加圧ベルト４６の全幅にわたって当接する。冷却部９１ｂは加圧ベルト４６の幅領域の外側に位置しており、ヒートパイプ９１が第１の位置Ａへ移動されたときも加圧ベルト４６に当接しない。
【００３８】
本実施例における移動機構９３は、ベルトユニットフレーム（不図示）の対向する側板間にベルト幅方向に平行に配列して回転可能に軸受け支持されたロッド９４を有する。そのロッド９４の一端側と他端側にそれぞれ基部がロッド９４に固着されていてロッド軸線に直交する方向に平行に対称に配設された一対のアーム９５・９５を有する。また、ロッド９４を正転駆動および逆転駆動するロッド駆動機構９６を有する。ヒートパイプ９１はアーム９５・９５の先端部間に回転可能に支持されて配設されている。
【００３９】
制御部８０はヒートパイプ９１が第２の位置Ｂに位置している状態時において所定の制御タイミンングにてロッド９４が所定の回転角度だけ正転する方向にヒートパイプ動作制御部８８により移動機構９３のロッド駆動機構を制御する。これにより、ヒートパイプ９１が第２の位置Ｂから第１の位置Ａに移動されて熱移動部９１ａが加圧ベルト４６の全幅にわたって当接した状態に保持される。ヒートパイプ９１は加圧ベルト４６に当接した状態において回転する加圧ベルト４６に従動して回転しながら加圧ベルト４６を冷却する。
【００４０】
また、制御部８０はヒートパイプ９１が第１の位置Ａに位置している状態時において所定の制御タイミンングにてロッド９４が所定の回転角度だけ逆転する方向にヒートパイプ動作制御部８８により移動機構９３のロッド駆動機構を制御する。これにより、ヒートパイプ９１は第１の位置Ａから第２の位置Ｂに移動されて加圧ベルト４６から所定に離間した状態に保持される。
【００４１】
（６）ボルテックスチューブ
９２は圧縮気体の供給を受けて冷気を吐出するボルテックスチューブである。ヒートパイプ９１はボルテックスチューブ９２から吐出される冷気により冷却される。本実施例においては、ヒートパイプ９１が加圧ベルト４６から離間した第２の位置Ｂに保持されている状態時において、冷却部９１ｂに対してボルテックスチューブ９２から吐出される冷気を作用させる。これにより、ヒートパイプ全体を室温以下に冷却した状態にする。
【００４２】
即ち、ヒートパイプ９１の冷却はヒートパイプ９１が加圧ベルト４６から離間している第２の位置Ｂで行う。そして、加圧ベルト４６を冷却する際に上記のように冷却されたヒートパイプ９１を第２の位置Ｂから第１の位置Ａへ移動させて加圧ベルト４６に当接させる構成である。
【００４３】
ヒートパイプ９１の冷却位置は中央部で行うことも可能である。その場合は、冷却空気が加圧ベルト４６に直接当たってしまうため、冷却効率の低下や、温度制御が上手くいかなくなる可能性がある。そのため、ヒートパイプ９１の端部を冷却部９１ｂとして加圧ベルト４６の幅領域の外側に位置させる。その冷却部９１ｂを冷却することで、ヒートパイプ９１を冷却する構成となっている。ヒートパイプ９１は熱伝導率が高いので全面である必要はない。ボルテックスチューブ９２に対する圧縮空気の流速等によって室温以下の冷気を放出することができるためヒートパイプ９１も室温以下に冷却することができる。
【００４４】
ボルテックスチューブ９２自体は公知の機器であるが、その構成と駆動原理について図４を用いて簡単に説明する。なお、本実施例では次のような構成の気体管を「ボルテックスチューブ」と呼ぶ。即ち、製品内部にある特殊な部品ブッシング・ゼネレータへ圧縮気体を供給することにより気体を高速回転させ、その際に発生する内部での渦流、圧縮、膨張、圧力差を利用して冷風と熱風に分離することができる気体管である。
【００４５】
使用するブッシング・ゼネレータによって、冷風温度、冷却熱量は、ボルテックスチューブに供給される圧縮気体の圧力、温度、風量、及びクーラーの熱風側にあるバルブで調整する冷風量、熱風量の比率（冷風比率）の最適値は異なる。そのため、以下の記載内容に限定されず、他の条件を用いても良い。
【００４６】
まず、圧縮気体（以下、圧縮空気と記す）の流れについて説明する。圧縮空気供給口９２ａから圧縮された空気がボルテックスチューブ９２内に流入する。ボルテックスチューブ９２の中には、旋回室と呼ばれる外廓本体の間にあるリング状の管と内芯と呼ばれる直線状の管で構成されているゼネレータ９２ｂがある。そのゼネレータ９２ｂの中に圧縮空気が進んでいく。
【００４７】
この空気は音速又は音速に近い速度でノズルに入り、ゼネレータ９２ｂ内で膨張し圧力の一部を失う。このノズルは空気流が旋回室の周壁に向け、接線方向に噴出するように設定されている。その後、圧縮空気は減圧しつつゼネレータ９２ｂを経て、暖気吐出口９２ｃからは暖気が流出し、冷気吐出口９２ｄからは冷気が流出することで熱の分離を行う。
【００４８】
次に、熱交換の仕組みについて説明する。旋回室を通る外側の空気流は暖気吐出口９２ｃに向かって移動し、内芯を通る空気流は冷気吐出口９２ｄに向かって移動する。これらの空気流は、同じ方向に同じ角速度で回転しており、これらは二つの流れの間の境界の端から端までに起きる強烈な乱流が生じる。このため、回転運動に関する限り、この二つの流れをそれぞれ閉じ込めて単一の塊となる。
【００４９】
ここで、内芯を通る空気は「強制渦」と呼ばれ、旋回室を通る空気の流れによって一定の角速度で強制的に回転させられた状態である。自由渦の場合は角運動量が一定であるため、角運動量は線速度の二乗に比例して変化する。これに対して、強制渦の場合は、角速度が一定であるため、各運動量は線速度に反比例する。その結果、強制渦の場合は運動エネルギー余剰に持つこととなり、このエネルギーが旋回室へ移動する。その結果、旋回室に流入する空気流の温度は上昇し、内芯に流入する空気流の温度は低下する。
【００５０】
本実施例においては、ボルテックスチューブ９２は制御部８０のポンプ制御部８８Ａで制御されるポンプ（コンプレッサ）ＰＭからの圧縮空気が圧縮空気供給口９２ａに供給されて動作する。そして、冷気吐出口９２ｄから流出する冷気をヒートパイプ９１の冷却部９１ｂに対して作用させている。本実施例においては、エア分離機構４９とボルテックスチューブ９２を一つのポンプＰＭで動作させる兼用の構成を採っている。
【００５１】
ボルテックスチューブ９２の特徴としては次のような事項が挙げられる。１）圧縮気体だけを使用し、電源や基体・液体の冷媒等一切使用しない。２）噴射される冷気は大気圧。３）冷気風量および温度の調節が簡単で、室温以下も可能。４）可動部分が少なく故障の心配がない。
【００５２】
なお、ヒートパイプ９１の冷却装置としてペルチェ素子を用い、これをヒートパイプの排熱部に配設し、冷却を行う構成においては、高価な素子を複数個配置して大型な直流電源装置により給電する必要がある。そのため、コスト、装置の大型化が課題となる。また、それらの駆動に伴う排の問題が発生する。これに対して、ヒートパイプ９１の冷却装置としてボルテックスチューブ９２を用いる構成においては、ボルテックスチューブの上記の特徴事項により、電気配線などの大型化等に対し優位性を有する。
【００５３】
（７）定着動作
定着ローラ４１が回転駆動され、定着ローラ４１と加圧ベルト４６がそれぞれ所定の定着目標温度に立ち上げられて温調されている状態において、画像形成部２側からニップ部Ｎに未定着のトナー像ｔを担持した用紙Ｐが導入される。用紙Ｐはトナー像担持面が定着ローラ４１の表面に接触してニップ部Ｎを挟持搬送され、トナー像ｔが主として定着ローラ４１の熱とニップ圧により固着像として用紙の面に熱圧定着される。ニップ部Ｎを出た用紙は分離ローラ４２の加圧力とエア分離機構４９のエアとにより定着ローラ４１の表面から順次に分離して定着装置４０から排出搬送される。
【００５４】
次に、使用される用紙の切り替え時の動作について説明をする。用紙Ｐにトナーを加熱定着する際、用紙Ｐの坪量によって必要な熱量は異なる。例えば、坪量が大きい用紙と小さい用紙を比較すると、坪量の大きい用紙は熱容量が大きい。このため、トナーを溶融させるために必要な熱量は坪量が小さい用紙と比較して大きくなる。従って、連続プリント動作を行う際、坪量が大きい用紙における定着目標温度は、坪量が小さい用紙と比較すると高くなる。
【００５５】
しかしながら、坪量が大きい用紙に対応した目標温度を維持し、坪量が小さい用紙上のトナーを定着させる場合、用紙の変形や、トナーの過加熱によるホットオフセットが発生してしまい、成果物の品質が低下してしまう。従って、定着装置においては、坪量に応じた最適な定着目標温度があるといえる。
【００５６】
ここで、坪量が大きい用紙に対して連続プリントを行った後に坪量が小さい用紙へのプリントへ切り替える場合の動作について説明する。坪量が大きい用紙の上にあるトナーを溶融させる際は高い定着目標温度となるため、連続プリントを行うと定着ローラ４１と加圧ベルト４６の温度は非常に高くなる。この状態で坪量が小さな用紙へのプリントを行うと、加熱過多となってしまい、用紙の変形やホットオフセットが発生してしまう。
【００５７】
そのため、坪量が小さい用紙に対応した定着目標温度とするために、定着ローラ４１と加圧ベルト４６を冷却する必要がある。冷却時の動作としては、第１のサーミスタＴＨ１と第２のサーミスタＴＨ２の値を検知し、坪量の大きな用紙から小さな用紙へと切り替えた時に、一旦通紙ジョブをストップする。そして、ハロゲンヒータ４７とヒートパイプ９１を制御することによって坪量の小さな用紙に対応した定着目標温度へと冷却を行う。
【００５８】
この際、定着ローラ４１は熱容量が大きいため冷却に時間が掛かるため、加圧ベルト４６をヒートパイプ９１によって冷却することで、定着装置全体の温度を下げるように動作する。上記の冷却時間をダウンタイムと呼び、このダウンタイムが長いと時間当たりの生産性が低下してしまう。本実施例は、用紙や画像条件の異なる場合においても、効率的に定着ローラ４１を冷却することで生産性を落とさず、定着条件を素早く変更することを可能としているものである。
【００５９】
図５は用紙の種類が異なるプリントジョブ（以下、混載ジョブと呼ぶ）の実行における本実施例でのフローチャートである。
【００６０】
画像形成装置１の制御部８０にはパソコン等の外部ホスト装置２００から画像形成ジョブ（画像情報）が送信される。制御部８０は画像形成ジョブを受信すると、コントローラ８６を介して画像形成ジョブの情報をＣＰＵ８５に順次送り込む＜Ｓ０００＞。制御部８０は、画像情報とともに用紙種類の情報を受け取り、画像形成ジョブの全枚数の用紙種類の情報と順番とに基づいてジョブ全体の温調スケジュールを策定する。
【００６１】
制御部８０は、温調スケジュールをＲＡＭ８１に保持して、現在通紙されている用紙から１〜２枚遡った時点で予測的に温調制御を開始することで、定着ローラ４１の温調収束後の待ち時間を削減する。制御部８０は、温調スケジュールに従って、ヒータ制御部８４とヒートパイプ動作制御部８８へ温調温度を渡して、ヒータ４７と移動機構９３の制御を行う。
【００６２】
制御部８０は、例えば、坪量１３５ｇ／ｍ2の用紙がＮ枚目に来ることを認識した場合、温調温度は「１７０℃」と決定して、それぞれの情報をＮ枚目の用紙の通紙タイミングに間に合うように、伝達する。その後、制御部８０は、Ｎ枚目の用紙がニップ部Ｎに達していない段階で、「次のＮ＋１枚目の用紙が現状の温調温度に対して温調アップが必要か？」を判断する＜Ｓ００１＞。
【００６３】
＜Ｓ００１＞での判断がＹeｓである場合において、制御部８０は、例えば、坪量２００ｇ／ｍ2の用紙がＮ＋１枚目に来ることを認識した場合、温調温度は「１８０℃」と決定する。そして、それぞれの情報をＮ＋１枚目の用紙の通紙タイミングに間に合うように伝達し、ヒータ制御部８４とヒートパイプ動作制御部８８へ温調温度を渡して、ヒータ４７と移動機構９３の制御を行う。
【００６４】
この場合は、温調温度を「１７０℃」から「１８０℃」に高める制御である。従って、通紙ジョブを一端ストップする制御やヒートローラ９１を第２の位置Ｂから第１の位置Ａへ移動させる制御はされず、定着ローラ４１の温度を１８０℃に高める制御がなされる。そして、所定の温調温度に達した段階で、Ｎ＋１枚目のプリントを行う＜Ｓ００２＞。
【００６５】
また、＜Ｓ００１＞での判断がＮｏである場合において、制御部８０は、Ｎ枚目の用紙がニップ部Ｎに達していない段階で、「次のＮ＋１枚目の用紙が現状の温調温度に対して温調ダウンが必要か？」を判断する＜Ｓ００３＞。
【００６６】
＜Ｓ００３＞での判断がＮｏである場合において、制御部８０は、例えば、坪量１３５ｇ／ｍ2の用紙がＮ＋１枚目に来ることを認識した場合は、温調温度は「１７０℃」のままに設定する。そして、ヒータ制御部８４とヒートパイプ動作制御部８８へ温調温度を渡して、ヒータ４７と移動機構９３の制御を行う。この場合は、温調温度が「１７０℃」で変更されないから通紙ジョブを一端ストップする制御やヒートローラ９１を第２の位置Ｂから第１の位置Ａへ移動させる制御はされず、Ｎ＋１枚目のプリントを行う＜Ｓ００４＞。
【００６７】
また、＜Ｓ００３＞での判断がＹｅｓである場合において、制御部８０は、例えば、坪量７０ｇ／ｍ2の用紙がＮ＋１枚目に来ることを認識した場合は、温調温度は「１４０℃」と決定する。この場合は、定着ローラ４１の冷却を有する。
【００６８】
そこで、制御部８０は、プリントジョブを一旦停止する＜Ｓ００５＞。その後、制御部８０は、ヒートパイプ動作制御部８８へ温調温度を渡して、Ｎ枚目の用紙の通過後にヒートパイプ９１を加圧ベルト４６に当接させる。即ち、制御部８０はヒートパイプ動作制御部８８により移動機構９３のロッド駆動機構を制御して、第２の位置Ｂにおいてボルテックスチューブ９２によって冷却されたヒートパイプ９１を第１の位置Ａに移動させて加圧ベルト４６に当接させる＜Ｓ００６＞。
【００６９】
これにより、定着ローラ４１の回転に従動して回転している回転している加圧ベルト４６がヒートパイプ９１により冷却され、更に、冷却された加圧ベルト４６により定着ローラ４１が冷却される。この冷却は、定着ローラ４１と加圧ベルト４６の温度がＮ＋１枚目の用紙に適した温調温度（第二の目標温度）に低下するまで、ヒートパイプ９１が加圧ベルト４６に当接されてなされる。
【００７０】
そして、制御部８０は、目標となる温調温度に達した段階でヒートパイプ動作制御部８８により移動機構９３のロッド駆動機構を制御してヒートパイプ９１を第１の位置Ａから第２の位置Ｂに移動させて加圧ベルト４６から離間させる＜Ｓ００７＞。その後、Ｎ＋１枚目のプリントを行う＜Ｓ００８＞。
【００７１】
そして、Ｎ＋２枚目以降のプリントの有無の情報を受け取り＜Ｓ００９＞、プリントジョブが有る場合は継続、無い場合は終了する＜Ｓ０１０＞。
【００７２】
混載ジョブにおいては、上記のような動作をすることにより、迅速に用紙に適した温度にとなるように制御している。即ち、用紙や画像条件の異なる場合においても、ボルテックスチューブ９２によって冷却されたヒートパイプ９１によって効率的に定着ローラ４１・加圧ベルト４６を冷却することで、生産性を落とさず、定着条件を素早く変更することを可能としている。
【００７３】
［本実施例と比較例のダウンタイム］
次に、本実施例の定着装置と比較例１−３の定着装置とのダウンタイムの所要時間の対比を行う。本実施例では、ボルテックスチューブ９２によって予め５℃に冷却されたヒートパイプ９１を加圧ベルト４６の冷却部材として用いた。
【００７４】
比較例１は冷却部材による強制冷却をせずに放置冷却した場合である。比較例２は加圧ベルト４６の冷却を、図６のようにて、空冷ファン（冷却ファン）Ｆを用いて行う場合である。ファンＦは加圧ベルト４６の幅方向に等間隔に４つ配設しており、これらのファンＦは制御部８０のファン制御部（不図示）によって所定の制御タイミングでＯＮ／ＯＦＦ制御される。ＯＮにより加圧ベルト４６が空冷される。
【００７５】
比較例３は加圧ベルト４６の冷却を定着装置４０の近傍の熱放射によって加熱されたヒートパイプの当接によって行う場合である。即ち、ヒートパイプの強制冷却はしていない。なお、比較例３においては、定着装置が動作して放熱が発生した際、ヒートパイプは約８０℃程度となっている。従って、加圧ベルト４６の冷却はこの約８０℃程度となっている状態のヒートパイプの当接でなされる。
【００７６】
上記の構成以外の本実施例の定着装置と比較例１−３の定着装置の構成は互いに同じである。これら本実施例の定着装置と比較例１−３の定着装置におけるダウンタイムの所要時間を比較した結果をまとめると表１の通りとなる。なお、所要時間は定着ローラ４１の温度を１８０℃（第一の目標温度）から１４０℃（第二の目標温度）まで温度を低下させる場合についてまとめた。これは、坪量２００ｇ／ｍ2の用紙から坪量７０ｇ／ｍ2の用紙へと切り替える場合の混載ジョブである。
【００７７】
【表１】
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【００７８】
このように、ダウンタイムの所要時間は比較例１が最も長く、比較例２、比較例３、本実施例の順で短くなる。本実施例が最も冷却効率がよくて、温度低下速度が速い。即ち、本実施例を用いることによって、第一の目標温度から第二の目標温度への切り替えに要する時間が大幅に短縮され、混載ジョブにおける温度切り替えに伴うダウンタイムを削減することが可能となった。
【００７９】
《その他の事項》
１）定着ローラ４１を第１の回転体としてこれを冷却部材で冷却する構成にしてもよい。即ち、ボルテックスチューブ９２によって冷却されるヒートパイプ９１を定着ローラ４１に対して当接した第１の位置Ａと離間した第２の位置Ｂに移動可能に配設して定着ローラ４１を冷却すると共に加圧ベルト４６も冷却する装置構成にすることもできる。定着ローラ４１と加圧ベルト４６にそれぞれボルテックスチューブ９２によって冷却されるヒートパイプ９１を配設して接離制御する装置構成にすることもできる。
【００８０】
２）定着ローラ４１や加圧ベルト４６に接離させる冷却部材としてのヒートパイプ９１は熱伝導率が高いので定着ローラ４１や加圧ベルト４６の冷却効率がよく冷却部材として好適である。冷却部材はヒートパイプ９１に限られず、例えばアルミなどの金属ローラを用いることもできる。
【００８１】
３）第１及び第２の回転体４１と４６はその一方がローラ体であり他方が無端ベルト体である定着装置構成にすることもできる。また、両方が無端ベルト体もしくはローラ体である定着装置構成にすることもできる。
【符号の説明】
【００８２】
４０・・画像加熱装置（定着装置）、４１・・定着ロ−ラ、４６・・加圧ベルト、Ｎ・・ニップ部、Ｐ・・記録材（シート）、ｔ・・トナー像、９１・・冷却部材（ヒートパイプ）、９３・・移動機構、Ａ・・第１の位置、Ｂ・・第２の位置、９２・・ボルテックスチューブ、８０・・制御部
【図１】
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【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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