JP5332180B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置等に関し、より詳しくは、電子写真方式を利用する複写機やプリンタ等における定着装置等に関する。

従来、電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置では、用紙等の記録媒体上に形成したトナー像を記録媒体上に定着し、永久画像にするための定着工程では、熱圧力定着法が一般的である。熱圧力定着方式には、ヒータ内蔵の定着ロールと加圧ロールとで形成したニップ部において、未定着トナー像を加熱・加圧により記録材上に定着させる方式（所謂、ロールニップ方式）と、加圧ロールの代わりに用いるエンドレスベルトの内側から、圧力パッドにより記録材を定着ロールに加圧してニップ部を形成する方式（所謂、ベルトニップ方式）が挙げられる。中でも、ベルトニップ方式は、画像形成装置のカラー化、高速化及び小型化の進展に伴い、熱圧力定着方式として広く使われている。

熱圧力定着方式では、内蔵されたヒータによって定着ロール等の温度が高温になるため、所定の冷却装置が備えられている。例えば、特許文献１には、定着フィルムの走行方向に対して直角方向に２個以上並列された温度検知手段と駆動ロールを含む高温部分を冷却する冷却手段とを有し、駆動ロールを含む高温になりがちな部分の長手方向の温度差を抑制し、定着フィルムの寄り、皺の発生等を防止する定着装置が記載されている。

特開平０４−２３４７７８号公報

ところで、熱圧力定着方式では、記録材の厚みに応じて、定着温度を変更する必要がある。例えば、厚手の記録材の場合は高温の定着温度が必要とされ、薄手の記録材の場合は、比較的低温の定着温度が選択されている。
このため、厚手の記録材と薄手の記録材とを連続的（交互）に通紙し、これらの記録材上に未定着トナー像の定着を行う場合は、各記録材に応じて、定着条件を高温から低温に変更する必要がある。
しかし、例えば、ベルトニップ方式において、厚手の記録材上に高温条件で未定着トナー像を定着させた後、薄手の記録材に対応するには、加熱ロールが所定温度に低下するまで待機するため、印刷停止時間（ダウンタイム）が発生し、生産性低下の一因となる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものである。即ち、本発明の目的は、定着温度が異なる記録材上に未定着トナー像を連続的に定着する場合の印刷停止時間を低減した定着装置等を提供することにある。

そこで本発明においては、加熱ロールに比べ熱容量が小さい無端ベルトを冷却する方式を採用している。かくして本発明によれば、下記請求項に係る定着装置及び画像形成装置が提供される。

請求項１に係る発明は、定着温度が異なる記録材上に未定着トナー像を連続的に定着する場合の印刷停止時間を低減した定着装置であって、回転駆動する回動部材と、前記回動部材に張架される無端ベルトと、前記回動部材と共に前記無端ベルトを張架しつつ回転し当該無端ベルトを加熱する加熱部材と、前記無端ベルトを介して前記回動部材を押圧しつつ回転し当該無端ベルトとの間に記録材が通過するニップ部を形成する加圧部材と、前記無端ベルトの回動方向において当該無端ベルトの前記加熱部材の下流側且つ前記ニップ部の上流側において、当該無端ベルトを冷却する冷却部材と、を有し、前記冷却部材は、前記ニップ部の入り口近傍の前記無端ベルトの温度に基づき当該冷却部材の冷却性能を制御しつつ当該無端ベルトを冷却することを特徴とする定着装置である。

請求項２に係る発明は、前記冷却部材が、前記無端ベルトに冷却風を送風する送風機であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置である。

請求項３に係る発明は、前記送風機は、前記冷却風を前記ニップ部から遠ざかる向きで前記無端ベルトの表面に吹き付けるように設置されることを特徴とする請求項２に記載の定着装置である。

請求項４に係る発明は、前記冷却部材が、前記無端ベルトの温度より低温であり、且つ当該無端ベルトに接触する接触体であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置である。

請求項５に係る発明は、前記接触体が、内側に中空部が形成され前記無端ベルトと接触しつつ回転する金属製中空ロールであることを特徴とする請求項４に記載の定着装置である。

請求項６に係る発明は、前記接触体を冷却する冷却装置をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の定着装置である。

請求項７に係る発明は、前記冷却装置は、前記接触体と前記無端ベルトとが離間している状態で当該接触体の冷却部を冷却することを特徴とする請求項６に記載の定着装置である。

請求項８に係る発明は、前記接触体が、複数の放熱フィンと当該放熱フィンに冷却風を送る送風ファンとを備えるヒートシンクであることを特徴とする請求項４に記載の定着装置である。

請求項９に係る発明は、トナー像を形成するトナー像形成部と、前記トナー像を記録材上に転写する転写部と、前記記録材上に転写した前記トナー像を当該記録材上に定着する定着部と、を有し、前記定着部は、定着ロール、当該定着ロールに張架された定着ベルト、当該定着ロールと共に当該定着ベルトを張架しつつ回転し当該定着ベルトを加熱する加熱ロール、当該定着ベルトとの間に前記記録材が通過するニップ部を形成する加圧ロールと、前記定着ベルトの回動方向において、当該定着ベルトの前記加熱ロールの下流側且つ前記ニップ部の上流側において当該定着ベルトに冷却風を送風する送風機と、を備え、前記送風機は、前記ニップ部の入り口近傍の前記定着ベルトの温度に基づき当該送風機から送風される風量を調整しつつ当該定着ベルトを冷却することを特徴とする画像形成装置である。

請求項１に係る発明によれば、冷却部材を有しない場合と比較して、ニップ部上流側の冷却により無端ベルトの再加熱を防ぎ効率的な冷却効果が得られる。

請求項２に係る発明によれば、簡便な装置による無端ベルトの冷却が可能である。

請求項３に係る発明によれば、ニップ部から遠ざかる向きで冷却風を送風することにより、冷却風により生じる記録紙の姿勢の乱れ、紙シワの発生防止が可能である。

請求項４に係る発明によれば、送風機を用いる場合と比較して、記録紙に冷却風をあてずに定着ベルトを冷却できる。

請求項５に係る発明によれば、金属製中空ロールを使用しない場合と比較して、接触体の冷却効率が良い。

請求項６に係る発明によれば、冷却装置を冷却する装置を有しない場合と比較して、接触体の冷却が容易である。

請求項７に係る発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、接触体の冷却及び無端ベルトの速やかな冷却が容易である。

請求項８に係る発明によれば、冷却装置が自己冷却装置を有しない場合と比較して、定着装置内のスペースの省力化が図れる。

請求項９に係る発明によれば、冷却風を送風する送風機を有しない場合と比較して、定着温度が異なる記録材上に未定着トナー像を連続的に定着する場合の印刷停止時間を低減することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態（実施の形態）について説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。また、使用する図面は、本実施の形態を説明するために使用するものであり、実際の大きさを現すものではない。

図１は、本実施の形態が適用される画像形成装置の概略構成図である。ここでは、一般にタンデム型と呼ぶ中間転写方式の画像形成装置を例に挙げ説明する。図１に示す画像形成装置は、トナー像形成部として、電子写真方式により各色成分のトナー像を形成する複数の画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋを備える。次に、転写部として、各画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋにより形成する各色成分トナー像を中間転写ベルト１５に順次転写（一次転写）する一次転写部１０と、中間転写ベルト１５上に転写した重畳トナー画像を記録材（記録用紙）である用紙Ｐに一括転写（二次転写）する二次転写部２０を有する。さらに、定着部として、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着する定着装置６０を備える。また、各装置（各部）の動作を制御する制御部４０を有する。

図１に示すように、各画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１と、感光体ドラム１１を帯電する帯電器１２と、感光体ドラム１１上に静電潜像を書込むレーザ露光器１３（図１中、露光ビームを符号Ｂｍで示す）と、各色成分トナーを収容し感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器１４と、を有する。また、感光体ドラム１１上に形成する各色成分トナー像を一次転写部１０にて中間転写ベルト１５に転写する一次転写ロール１６と、感光体ドラム１１上の残留トナーを除去するドラムクリーナ１７と、を有する。本実施の形態では、これらの画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋを、中間転写ベルト１５の上流側から、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の順に略直線状に配置する。

中間転写ベルト１５は、各種ロールにより、図１に示す矢印Ｂ方向に所定の速度で循環駆動（回動）する。各種ロールとして、中間転写ベルト１５を回動する駆動ロール３１と、中間転写ベルト１５を支持する支持ロール３２と、中間転写ベルト１５に一定の張力を与え蛇行を防止するテンションロール３３と、二次転写部２０に設けるバックアップロール２５と、中間転写ベルト１５上の残留トナーを掻き取るクリーニング部に設けるクリーニングバックアップロール３４と、を有している。

一次転写部１０は、中間転写ベルト１５を挟み感光体ドラム１１に対向する一次転写ロール１６を有する。一次転写ロール１６にトナーの帯電極性（マイナス極性）と逆極性の電圧（一次転写バイアス）を印加し、各感光体ドラム１１上のトナー像を中間転写ベルト１５に順次、静電吸引し、中間転写ベルト１５上において重畳されたトナー像を形成する。

二次転写部２０は、中間転写ベルト１５のトナー像保持面側に配置する二次転写ロール２２と、バックアップロール２５と、を有する。バックアップロール２５を中間転写ベルト１５の裏面側に配置して二次転写ロール２２の対向電極とし、二次転写バイアスが安定的に印加される金属製の給電ロール２６を接触配置する。
二次転写ロール２２は、中間転写ベルト１５を挟みバックアップロール２５に圧接配置し、さらに二次転写ロール２２を接地してバックアップロール２５との間に二次転写バイアスを形成し、二次転写部２０に搬送される用紙Ｐ上にトナー像を二次転写する。

中間転写ベルト１５の二次転写部２０の下流側に、二次転写後の中間転写ベルト１５上の残留トナーや紙粉を除去する中間転写ベルトクリーナ３５を接離自在に設ける。イエローの画像形成ユニット１Ｙの上流側に、各画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋにおける画像形成タイミングをとるための基準信号を発生する基準センサ（ホームポジションセンサ）４２を配設する。また、黒の画像形成ユニット１Ｋの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ４３を配設する。基準センサ４２は、中間転写ベルト１５の裏側に設けた所定のマークを認識して基準信号を発生し、この基準信号の認識に基づく制御部４０からの指示により、各画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは画像形成を開始する。

本実施の形態では、用紙搬送系として、用紙Ｐを収容する用紙トレイ５０と、用紙トレイ５０中の用紙Ｐを取り出して搬送するピックアップロール５１と、用紙Ｐを搬送する搬送ロール５２と、用紙Ｐを二次転写部２０へと送る搬送シュート５３と、二次転写ロール２２により二次転写された用紙Ｐを定着装置６０へと搬送する搬送ベルト５５と、用紙Ｐを定着装置６０に導く定着入口ガイド５６と、を有する。

次に、画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。
図１に示すような画像形成装置では、画像読取装置（ＩＩＴ）（図示せず）やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）（図示せず）等から出力される画像データに、画像処理装置（ＩＰＳ）（図示せず）により所定の画像処理を施した後、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋによって作像作業を実行する。ＩＰＳでは、入力された反射率データに、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理を施す。画像処理を施した画像データを、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の色材階調データに変換し、レーザ露光器１３に出力する。

レーザ露光器１３は、入力される色材階調データに応じ、例えば、半導体レーザから出射された露光ビームＢｍを画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの各々の感光体ドラム１１に照射する。画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの各感光体ドラム１１の表面を帯電器１２によって帯電した後、レーザ露光器１３によって表面を走査露光し、静電潜像を形成する。形成した静電潜像は、各々の画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋによって、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー像として現像する。

次に、感光体ドラム１１上に形成するトナー像を、各感光体ドラム１１と中間転写ベルト１５とが当接する一次転写部１０において中間転写ベルト１５上に転写する。具体的には、一次転写部１０において、一次転写ロール１６により、中間転写ベルト１５の基材に対し、トナーの帯電極性（マイナス極性）と逆極性の電圧（一次転写バイアス）を付加し、トナー像を中間転写ベルト１５の表面に順次重ね合わせて一次転写を行う。

トナー像を中間転写ベルト１５の表面に順次一次転写した後、中間転写ベルト１５が移動してトナー像を二次転写部２０に搬送する。用紙搬送系は、トナー像を二次転写部２０に搬送するタイミングに合わせてピックアップロール５１を回転し、用紙トレイ５０から所定サイズの用紙Ｐを供給する。ピックアップロール５１により供給した用紙Ｐは、搬送ロール５２により搬送され、搬送シュート５３を経て二次転写部２０に到達する。この二次転写部２０に到達する前に、用紙Ｐを一旦停止し、トナー像を保持した中間転写ベルト１５の移動タイミングに合わせてレジストロール（図示せず）を回転し、用紙Ｐの位置とトナー像の位置との位置合わせを行う。

二次転写部２０では、中間転写ベルト１５を介し、二次転写ロール２２をバックアップロール２５に押圧する。このとき、用紙Ｐは、中間転写ベルト１５と二次転写ロール２２との間に挟み込まれる。その際に、給電ロール２６からトナーの帯電極性（マイナス極性）と同極性の電圧（二次転写バイアス）を印加し、二次転写ロール２２とバックアップロール２５との間に転写電界を形成する。そして、中間転写ベルト１５上に保持された未定着トナー像を、二次転写ロール２２とバックアップロール２５とによって二次転写部２０において押圧し、用紙Ｐ上に一括して静電転写する。

その後、トナー像を静電転写した用紙Ｐを、二次転写ロール２２によって中間転写ベルト１５から剥離してそのまま搬送し、二次転写ロール２２の用紙搬送方向下流側に設ける搬送ベルト５５へと搬送する。搬送ベルト５５は、用紙Ｐを定着装置６０まで搬送する。定着装置６０は、用紙Ｐ上の未定着トナー像を熱および圧力で処理し用紙Ｐ上に定着する。定着画像を形成した用紙Ｐは、画像形成装置の排出部に設けた排紙載置部に搬送する。
一方、用紙Ｐへの転写が終了した後、中間転写ベルト１５上に残った残留トナーを、中間転写ベルト１５の回動に伴ってクリーニング部まで搬送し、クリーニングバックアップロール３４および中間転写ベルトクリーナ３５によって中間転写ベルト１５上から除去する。

次に、定着装置６０について説明する。
図２は、第１の実施形態である定着装置６０の概略構成を示す断面図である。この定着装置６０は、定着ベルトモジュール６１を主要部として備え、定着ベルトモジュール６１に対して圧接して配置され、記録材が通過するニップ部Ｎを形成する加圧部材の一例としてのロール状に形成された加圧ロール６２を主要部として備えている。
また、ニップ部Ｎの上流側において、後述する無端ベルトの一例としての定着ベルト６１０を冷却する冷却部材としての送風機６５Ａを有している。

定着ベルトモジュール６１は、無端ベルトの一例としての定着ベルト６１０と、定着ベルト６１０を張架しながら回転駆動し円筒状に形成された回動部材としての定着ロール６１１と、内側から定着ベルト６１０を張架するテンションロール（ステアリングロール）６１２とを備えている。また定着ベルトモジュール６１は、外側から定着ベルト６１０を張架しつつ回転し定着ベルト６１０を加熱する加熱部材としての加熱ロール６１３と、定着ロール６１１とテンションロール６１２との間で定着ベルト６１０の姿勢を矯正する姿勢矯正ロール６１４と、を備えている。
さらに、定着ベルトモジュール６１は、定着ベルトモジュール６１と加圧ロール６２とが圧接する領域であるニップ部Ｎ内の下流側領域であって定着ロール６１１の近傍位置に配置された剥離パッド６４を備えている。
また定着ベルトモジュール６１は、ニップ部Ｎの下流側において定着ベルト６１０を張架するアイドラーロール６１５を備えている。

定着ベルト６１０は、フレキシブルなエンドレスベルトである。そして、ポリイミド等からなる厚さ８０μｍ程度のベース層と、ベース層の表面側（外周面側）に積層された厚さ５０μｍ程度のシリコーンゴム等からなる弾性体層と、さらに弾性体層上に被覆された３０μｍ程度のフッ素樹脂（例えば、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（ＰＦＡ）等）からなる離型層とで構成されている。定着ベルト６１０は、定着ロール６１１の回転に伴い、矢印Ｄ方向に移動（回動）する。

定着ロール６１１は、所定の駆動手段（図示せず）からの駆動力を受けて、矢印Ｃ方向に回転する。また、定着ロール６１１の内部には、加熱源としてヒーター６１６ａが配設されている。
また、テンションロール６１２は、円筒状ロールであり、その内部には加熱源としてヒーター６１６ｂが配設されている。テンションロール６１２は、定着ベルト６１０を張架する機能とともに、定着ベルト６１０を内周面側から加熱する機能をも併せ持つ。また、テンションロール６１２の両端部には定着ベルト６１０を外側に押圧するバネ部材（図示せず）が配設され、定着ベルト６１０全体に張力を与えている。

加熱ロール６１３は、円筒状ロールであり、その内部には加熱源としてのヒーター６１６ｃが配設されている。このため、加熱ロール６１３は、定着ベルト６１０を張架する機能とともに、定着ベルト６１０を外周面側から加熱する機能を有する。本実施の形態では、加熱ロール６１３、テンションロール６１２及び定着ロール６１１によって定着ベルト６１０が加熱される構成を採用している。

また、加圧ロール６２は、円柱状ロール６２１を基体としている。そして、基体側から、弾性層６２２と、離型層６２３とが順に積層されてソフトロールを構成している。また、加圧ロール６２は、定着ベルトモジュール６１に押圧されるように設置されている。定着ベルトモジュール６１の定着ロール６１１が矢印Ｃ方向へ回転するのに伴い、定着ロール６１１に従動して矢印Ｅ方向に回動する。また、加圧ロール６２はその内部に加熱源としてのヒーター６２４を備えており、このヒーター６２４により加圧ロール６２は所定の温度に加熱されている。

剥離パッド６４は、円筒状に形成された定着ロール６１１の外周面と略同一の曲率を有しながら、定着ロール６１１の近傍に配置されている。本実施形態における剥離パッド６４は、例えばＳＵＳの金属や樹脂等の剛体で形成された断面が略円弧形状のブロック部材である。また剥離パッド６４は、定着ベルト６１０を介して加圧ロール６２を所定の幅領域（例えば、定着ベルト６１０の進行方向に沿って２ｍｍ〜１０ｍｍの幅）に亘って所定の荷重（例えば、１０ｋｇｆ）で均一に押圧するように設置されている。

次に、冷却部材の一例としての送風機６５Ａについて説明する。
本実施の形態が適用される定着装置６０には、定着ベルト６１０の回動方向において、定着ベルト６１０の加熱ロール６１３の下流側且つニップ部Ｎの上流側に冷却風（Ａｉｒ）を送風する送風機６５Ａを有している。
冷却風（Ａｉｒ）は、例えば、厚手の記録材と薄手の記録材とを連続的（交互）に通紙し、これらの記録材上に未定着トナー像の定着を行う場合、厚手の記録材上に高温条件で未定着トナー像を定着させた後、薄手の記録材に対応する際に、定着ベルト６１０に冷却風（Ａｉｒ）を送風し、これにより定着ベルト６１０の表面温度を低下させる。
定着ベルト６１０は定着ロール６１１等よりも熱容量が小さいため、冷却風（Ａｉｒ）を送風することにより速やかに温度を下げることができる。この結果、従来、加熱ロール６１３が所定温度に低下するまで待機する必要があった印刷停止時間（ダウンタイム）を大幅に低減される。

送風機６５Ａとしては、定着ベルト６１０に冷却風（Ａｉｒ）を送風することができるものであれば特に限定されない。本実施の形態では、送風機６５Ａとして横流送風機（クロスフローファン）を用いている。ここで、横流送風機（クロスフローファン）は、例えば、空気調和装置等に広く採用されているものが挙げられる。このような横流送風機は、通常、両端を円板状の端板で保持された断面が円弧状の複数のブレードから構成されたファン体を有し、このファン体が軸方向に複数個連結している。そして、回転駆動するクロスフローファンの軸方向から導入した風流をブレードによって前方へ流れる平面的な広がりをもつ一方向流に変換するものである。

本実施の形態では、送風機６５Ａは、送風機６５Ａの吹き出しから吹き出される冷却風（Ａｉｒ）をニップ部Ｎから遠ざかる向きで定着ベルト６１０の表面に吹き付けるように設置されている。このとき、定着ベルト６１０は、定着ロール６１１の回転に伴い、矢印Ｄ方向に移動（回動）しながら、定着ロール６１１、加熱ロール６１３及びテンションロール６１２により加熱され、ニップ部Ｎの上流側において、送風機６５Ａから吹き付けられる冷却風（Ａｉｒ）により冷却される。
冷却風（Ａｉｒ）をニップ部Ｎから遠ざかる向き、即ち、定着ベルト６１０の回転の向きＤと逆の向きで定着ベルト６１０の表面に吹き付けることにより、記録材である用紙Ｐに冷却風（Ａｉｒ）を吹き付けることが無い。このため、冷却風（Ａｉｒ）によって用紙Ｐの姿勢が乱れ、紙しわ等が発生することを防止できる。
また、加熱ロール６１３等を通過した後、ニップ部Ｎに到達する直前のニップ部Ｎの上流側において定着ベルト６１０を冷却することにより、定着ベルト６１０の冷却された部分がニップ部Ｎに到達する前に再加熱されることが防止される。

本実施の形態では、冷却装置である送風機６５Ａは、ニップ部Ｎの入り口近傍の定着ベルト６１０の温度に基づき、定着ベルト６１０のニップ部Ｎの上流側を冷却する。ここで、ニップ部Ｎの入り口近傍の定着ベルト６１０の温度は、図２に示すように、定着ベルト温度測定位置Ｔにおいて、例えば、非接触型温度計（例えば、赤外線放射温度計等）によって測定される。
即ち、本実施の形態において、加熱ロール６１３の下流側且つニップ部Ｎの上流側（冷却領域）で定着ベルト６１０を冷却することにより、定着ベルト６１０の冷却効果が定着性能に直接反映され、効率的に印刷停止時間（ダウンタイム）が低減される。その反面、定着ベルト６１０を過度に冷却すると、定着不良（コールドオフセット／ホットオフセットなど）が発生する傾向があり、定着ベルト６１０の温度変化を精度良く制御する必要がある。
このため、定着ベルト６１０の冷却領域とニップ部Ｎの入り口近傍との間における定着ベルト温度測定位置Ｔのベルト温度に基づいて冷却性能を制御することにより、定着不良の発生が防止される。ここで、送風機６５Ａの冷却性能は、送風機６５Ａから送風される冷却風（Ａｉｒ）の風量（風量＝０を含む）で調整される。

次に、定着装置の第２の実施形態について説明する。
図３は、第２の実施形態である定着装置６０Ｂの概略構成を示す断面図である。既に図２において示した第１の実施形態と同様な構成については同じ符号を用い、その説明は省略する。図３に示すように、第２の実施形態である定着装置６０Ｂは、第１の実施形態と同様に、定着ベルトモジュール６１と、記録材が通過するニップ部Ｎを形成する加圧ロール６２を主要部として備える。そして、定着ベルト６１０の回動方向で、加熱ロール６１３の下流側且つニップ部Ｎの上流側において、定着ベルト６１０を冷却する冷却部材としての接触体である金属製中空ロール６５Ｂを有している。
金属製中空ロール６５Ｂは、内側に形成された中空部６５Ｂ_２と、外側を構成する定着ベルト６１０の温度より低温である金属外周部６５Ｂ_１とからなる。金属製中空ロール６５Ｂは、定着ベルト６１０の回転に伴い、矢印Ｆ方向に回動しながら定着ベルト６１０に接触することにより定着ベルト６１０を冷却する冷却部材として作用する。
金属製中空ロール６５Ｂを構成する金属は特に限定されず、例えば、銅、アルミニウム、真鍮等が挙げられる。本実施の形態では、アルミニウムを使用している。

図３に示すように、本実施の形態では、定着ベルト６１０と接触する金属製中空ロール６５Ｂは、冷却風（Ａｉｒ）を送風する他の冷却装置（図示せず）によって冷却されている。ここで、他の冷却装置から送風される冷却風（Ａｉｒ）を金属製中空ロール６５Ｂの表面に吹き付けることにより、または、金属製中空ロール６５Ｂの内部に形成された中空部６５Ｂ_２に送風することにより、金属製中空ロール６５Ｂの温度を、定着ベルト６１０の温度より低温になるように冷却する。
この場合、金属製中空ロール６５Ｂと定着ベルト６１０とが離間している状態で金属製中空ロール６５Ｂを冷却することが好ましい。これにより、定着装置６０Ｂ内部の雰囲気温度の影響で高温となった金属製中空ロール６５Ｂの温度を効率良く低下させ、定着ベルト６１０と接触させた際に、速やかに定着ベルト６１０の熱を奪うことができる。

次に、定着装置の第３の実施形態について説明する。
図４は、第３の実施形態である定着装置６０Ｃの概略構成を示す断面図である。既に図２において示した第１の実施形態と同様な構成については同じ符号を用い、その説明は省略する。図４に示すように、第３の実施形態である定着装置６０Ｃは、第１の実施形態と同様に、定着ベルトモジュール６１と、記録材が通過するニップ部Ｎを形成する加圧ロール６２を主要部として備える。そして、定着ベルト６１０の回動方向で、加熱ロール６１３の下流側且つニップ部Ｎの上流側において、定着ベルト６１０を冷却する冷却部材としての接触体であるヒートシンク６５Ｃを有している。

ここでヒートシンク６５Ｃは、一般に、ＬＳＩパッケージや、電子機器から発生した熱を外部へ放熱するための放熱器として知られているものが挙げられ、空気による熱伝導により熱を空気中へ拡散させるものである。ヒートシンク６５Ｃとしては、複数の放熱フィン（ひれ）を付けて表面積を大きくした金属ブロックが好ましい。
ヒートシンク６５Ｃを構成する材料としては、一般に、アルミニウム、銅が挙げられる。また、アルミニウムを使用する場合は、陽極酸化皮膜処理を施した後、黒色に着色された黒色アルマイト処理が行われることが好ましい。
さらに、ヒートシンク６５Ｃは、複数の放熱フィンに冷却風（Ａｉｒ）を送る送風ファン（図示せず）を備えるものであることが好ましい。送風ファンを設けることにより、定着ベルト６１０との接触により温度が上昇した放熱フィンを強制的に空冷することができる。

以下、実施例及び比較例に基づき本発明をより具体的に説明する。尚、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１及び実施例２、比較例１）
前述したように、図２に示す定着装置６０において、定着ベルト６１０の軸方向の幅全域を冷却可能な送風機６５Ａ（オリエンタルモータ株式会社製：クロスフローファンＭＦＤ９３０Ｂ−２４）を設置した。
次に、表１に示す２種類のプロセススピード（２６４ｍｍ／ｓｅｃ，４４０ｍｍ／ｓｅｃ）で定着装置６０を運転し、表１に示す条件で送風機６５Ａの電圧を設定し、定着ベルト６１０を冷却した。このとき、定着ベルト６１０を高温定着条件である１９０℃にした後、低温定着条件である１６０℃に冷却するのに要した時間を表１に示す。尚、比較のため、送風機６５Ａによる冷却を行わない場合についても冷却に要した時間を測定した。
また、定着ベルト６１０の温度は、図２に示すように、定着ベルト温度側位置Ｔにおいて、非接触型温度計（赤外線放射温度計）にて計測を行った。

また、定着装置６０を構成する各部分の条件は以下の通りである。
（１）定着ベルト６１０温度：１５０℃（ＯＫトップコート８４．９ｇｓｍ），１７０℃（ＯＫトップコート１２７．９ｇｓｍ）
（２）プロセススピード：２６４ｍｍ／ｓｅｃ，４４０ｍｍ／ｓｅｃ
（３）定着ベルト６１０仕様：直径φ１６８ｍｍ，ＰＦＡ（厚さ３０μｍ）／シリコーンゴム（厚さ１６０μｍ）／ポリイミド（厚さ９０μｍ）
（４）定着ロール６１１仕様：直径φ１００ｍｍ，アルミニウム／ＰＦＡ表面層（厚さ３００μｍ）
（５）加圧ロール６２仕様：直径φ６５ｍｍ，シリコーンゴム中間層（厚さ１０ｍｍ）／（６）ＰＦＡ表面層（厚さ１００μｍ）
（７）ニップ部Ｎ荷重：１５０ｋｇｆ

表１に示す結果より、定着ベルト６１０をクロスフローファン（送風機６５Ａ）によって冷却することにより（実施例１，２）、定着ベルト６１０を高温定着条件である１９０℃にした後、低温定着条件である１６０℃に冷却するのに要した時間が大幅に短縮されることが分かる。
このことから、熱容量が定着ロール６１１等より小さい定着ベルト６１０を、定着に直接影響するニップ部Ｎの上流側、且つニップ部Ｎの入口近傍で冷却することにより、定着温度を速やかに低下させることが可能となる。そして、定着温度が異なる用紙を連続（交互）に定着する場合の印刷停止時間（ダウンタイム）を最小化することができる。

本実施の形態が適用される画像形成装置の概略構成図である。 第１の実施形態である定着装置の概略構成を示す断面図である。 第２の実施形態である定着装置の概略構成を示す断面図である。 第３の実施形態である定着装置の概略構成を示す断面図である。

符号の説明

１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ…画像形成ユニット、１１…感光体ドラム、１２…帯電器、１３…レーザ露光器、１４…現像器、１５…中間転写ベルト、１６…一次転写ロール、１７…ドラムクリーナ、２０…二次転写部、６０，６０Ｂ，６０Ｃ…定着装置、６１…定着ベルトモジュール、６２…加圧ロール、６５Ａ…送風機、６５Ｂ…金属製中空ロール、６５Ｃ…ヒートシンク、６１０…定着ベルト、６１３…加熱ロール、Ｔ…定着ベルト温度測定位置

Claims (9)

1. 定着温度が異なる記録材上に未定着トナー像を連続的に定着する場合の印刷停止時間を低減した定着装置であって、
   回転駆動する回動部材と、
   前記回動部材に張架される無端ベルトと、
   前記回動部材と共に前記無端ベルトを張架しつつ回転し当該無端ベルトを加熱する加熱部材と、
   前記無端ベルトを介して前記回動部材を押圧しつつ回転し当該無端ベルトとの間に記録材が通過するニップ部を形成する加圧部材と、
   前記無端ベルトの回動方向において当該無端ベルトの前記加熱部材の下流側且つ前記ニップ部の上流側において、当該無端ベルトを冷却する冷却部材と、を有し、
   前記冷却部材は、前記ニップ部の入り口近傍の前記無端ベルトの温度に基づき当該冷却部材の冷却性能を制御しつつ当該無端ベルトを冷却する
   ことを特徴とする定着装置。
2. 前記冷却部材が、前記無端ベルトに冷却風を送風する送風機であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記送風機は、前記冷却風を前記ニップ部から遠ざかる向きで前記無端ベルトの表面に吹き付けるように設置されることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記冷却部材が、前記無端ベルトの温度より低温であり、且つ当該無端ベルトに接触する接触体であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
5. 前記接触体が、内側に中空部が形成され前記無端ベルトと接触しつつ回転する金属製中空ロールであることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記接触体を冷却する冷却装置をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
7. 前記冷却装置は、前記接触体と前記無端ベルトとが離間している状態で当該接触体の冷却部を冷却することを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
8. 前記接触体が、複数の放熱フィンと当該放熱フィンに冷却風を送る送風ファンとを備えるヒートシンクであることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
9. トナー像を形成するトナー像形成部と、
   前記トナー像を記録材上に転写する転写部と、
   前記記録材上に転写した前記トナー像を当該記録材上に定着する定着部と、を有し、
   前記定着部は、
   定着ロール、当該定着ロールに張架された定着ベルト、当該定着ロールと共に当該定着ベルトを張架しつつ回転し当該定着ベルトを加熱する加熱ロール、当該定着ベルトとの間に前記記録材が通過するニップ部を形成する加圧ロールと、
   前記定着ベルトの回動方向において、当該定着ベルトの前記加熱ロールの下流側且つ前記ニップ部の上流側において当該定着ベルトに冷却風を送風する送風機と、を備え、
   前記送風機は、前記ニップ部の入り口近傍の前記定着ベルトの温度に基づき当該送風機から送風される風量を調整しつつ当該定着ベルトを冷却する
   ことを特徴とする画像形成装置。

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