(57)【要約】【課題】回転体の回転不良や摩耗を招くことなく回転体を冷却することができ、画像形成装置の高速化にも対応可能な定着装置を提供する。【解決手段】本発明の定着装置１６は、記録材Ｓ上のトナー像を加熱するためのニップ部２９を形成する回転体２１と、回転体２１を冷却する冷却手段２２と、を有する定着装置１６であって、冷却手段２２は、回転体２１に冷却液を接触させることで回転体２１を冷却することを特徴とする。【選択図】図２
2014071142.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回転体と、該回転体を冷却する冷却手段と、を有する定着装置であって、
前記冷却手段は、前記回転体に冷却液を接触させることで前記回転体を冷却することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記冷却手段は、
前記冷却液を収容するタンクと、
該タンクから排出された前記冷却液を前記回転体に向かって吹き付ける吹付機構と、を備えてい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】
前記冷却手段は、
前記タンクに接続されるダクトと、
前記記録材が前記ニップ部を通過する際に発生する水蒸気を、前記ダクトへと導く送風手段と、を備えてい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】
前記吹付機構は、前記回転体に向かって前記冷却液を霧状に吹き付けるノズルを備えていることを特徴とする請求項２又は３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記ノズルから前記回転体に向かって吹き付けられる前記冷却液の粒径は、１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記回転体の外周面には、第１サイズの記録材が通過する第１サイズ通過領域と、該第１サイズ通過領域外で、第１サイズの記録材より幅が大きい第２サイズの記録材が通過する第１サイズ非通過領域と、が形成され、
前記吹付機構は、前記第１サイズ非通過領域に向かって前記冷却液を吹き付けることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項７】
前記吹付機構は、
前記第１サイズ非通過領域に向かって開口された吹付口と、
該吹付口の開口幅を前記記録材の幅方向に変化させるシャッターと、を備えていることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
【請求項８】
前記吹付機構は、前記記録材の搬送方向において前記ニップ部の下流側に配置され、且つ、前記記録材の搬送路を介して前記回転体の反対側に位置していることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項９】
前記回転体への冷却液の接触を停止した後、前記回転体を一定時間回転させることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記冷却手段は、前記回転体の近傍に、前記回転体とは間隔を介して設けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１１】
前記回転体は、加圧ローラーであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１２】
前記回転体は、定着ローラーであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の定着装置を備えてい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、記録材にトナー像を定着させる定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置（例えば、プリンター、複写機等）に設けられる定着装置においては、内部にヒーターを有する回転体（例えば、定着ローラー）と他の回転体（例えば、加圧ローラー）とが圧接配置されることで、ニップ部が形成されている。そして、記録材（例えば、用紙）上に転写されたトナー像を上記のニップ部で加熱及び加圧することで、記録材にトナー像が永久定着されるようになっている。また、エネルギー消費効率の改善や定着性の向上を目的として、上記のヒーターを熱源として用いる代わりに、金属部材を誘導加熱するＩＨコイルを熱源として用いる定着装置もある。
【０００３】
これらいずれの形態の定着装置においても、上記のニップ部では、ユーザーのニーズに合わせて様々な幅の記録材にトナー像が定着されることになる。例えば、回転体の発熱領域に対して幅の狭い記録材（例えば、最小サイズの記録材。以下、「第１サイズの記録材」と称する。）が用いられる場合には、回転体の外周面のうちの第１サイズの記録材が通過する領域（以下、「第１サイズ通過領域」と称する。）では回転体の熱が奪われていく。これに対して、第１サイズ通過領域外で、第１サイズの記録材より幅が大きい第２サイズの記録材が通過する領域（以下、「第１サイズ非通過領域」と称する。）では、回転体の熱が奪われることがない。そのため、第１サイズ非通過領域が、第１サイズ通過領域に対して過度に昇温してしまう。
【０００４】
このように第１サイズ非通過領域が過度に昇温すると、回転体の劣化が速くなってしまう。また、第１サイズ非通過領域が過度に昇温した後に第２サイズの記録材に対してトナー像の定着を行なう場合に、記録材上のトナーが回転体に付着して画像を汚す「高温オフセット」が、第１サイズ非通過領域において生じてしまう。
【０００５】
これらの問題に対して、特許文献１には、内部に流体が流れる冷却ローラー（「コロ１４ａ、１４ｂ」参照）を回転体（「加圧ローラ１３」参照）に接触させることで第１サイズ非通過領域の熱を奪い、第１サイズ非通過領域が過度に昇温するのを防ぐ技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２２０６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の従来技術では、以下のような問題があった。まず、回転体に対して冷却ローラーを接触させる構成では、冷却ローラーが回転体から熱を奪う範囲が一定であるため、記録材の多様なサイズに応じて冷却領域を変化させることができないという問題がある。また、冷却ローラーと回転体を接触させているため、回転体の回転不良が起こる場合があった。また、冷却ローラーと回転体の接触によってトルクが大きくなると、回転体の摩耗が促進される。特に、回転体を高速で回転させた場合には、回転体の摩耗が激しくなるため、画像形成装置の高速化への対応が困難になるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の従来技術の課題を鑑みなされたもので、回転体の回転不良や摩耗を招くことなく回転体を冷却することができ、画像形成装置の高速化にも対応可能な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】
【０００９】
本発明は、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回転体と、該回転体を冷却する冷却手段と、を有する定着装置であって、前記冷却手段は、前記回転体に冷却液を接触させることで前記回転体を冷却することを特徴とする。
【００１０】
このように構成することで、回転体と冷却手段を構成する部材とを接触させることなく、回転体を冷却することができる。そのため、回転体と冷却手段を構成する部材との接触に伴う回転体の回転不良や摩耗を防止することができ、これに伴って、良好な出力画像を得ることが可能となる。また、回転体を高速で回転させた場合でも、回転体の摩耗が生じないため、画像形成装置の高速化への対応も可能となる。
【００１１】
前記冷却手段は、前記冷却液を収容するタンクと、該タンクから排出された前記冷却液を前記回転体に向かって吹き付ける吹付機構と、を備えていても良い。
【００１２】
このように構成することで、簡易な構成によって冷却液を回転体に向かって吹き付けて、回転体を冷却することが可能となる。
【００１３】
前記冷却手段は、前記タンクに接続されるダクトと、前記記録材が前記ニップ部を通過する際に発生する水蒸気を前記ダクトへと導く送風手段と、を備えていても良い。
【００１４】
このように構成することで、記録材がニップ部を通過する際に発生する水蒸気をタンクに回収して、冷却液として利用することが可能となる。そのため、画像形成装置の外部からタンクに冷却液を供給する必要が無くなる。
【００１５】
前記吹付機構は、前記回転体に向かって前記冷却液を霧状に吹き付けるノズルを備えていても良い。
【００１６】
このように回転体に向かって冷却液を霧状に吹き付けることで、回転体を均一に冷却することが可能となる。そのため、回転体の一部分のみが急激に冷却されるような不具合を防止することが可能となる。
【００１７】
前記ノズルから前記回転体に向かって吹き付けられる前記冷却液の粒径は、１ｍｍ以下であっても良い。
【００１８】
このような構成を採用することで、回転体をより一層均一に冷却することができる。
【００１９】
前記回転体の外周面には、第１サイズの記録材が通過する第１サイズ通過領域と、該第１サイズ通過領域外で、第１サイズの記録材より幅が大きい第２サイズの記録材が通過する第１サイズ非通過領域と、が形成され、前記吹付機構は、前記第１サイズ非通過領域に向かって前記冷却液を吹き付けても良い。
【００２０】
このように構成することで、第１サイズ非通過領域のみを効率良く冷却することができると共に、第１サイズ通過領域の温度が不必要に低下するのを防止することができる。
【００２１】
前記吹付機構は、前記第１サイズ非通過領域に向かって開口された吹付口と、該吹付口の開口幅を前記記録材の幅方向に変化させるシャッターと、を備えていても良い。
【００２２】
このように構成することで、記録材のサイズごとに変化する第１サイズ非通過領域に合わせて、吹付口の開口幅を変化させることができる。そのため、１個の定着装置によって様々なサイズの記録材に対応することが可能となり、生産性の向上を図ることができる。
【００２３】
前記吹付機構は、前記記録材の搬送方向において前記ニップ部の下流側に配置され、且つ、前記記録材の搬送路を介して前記回転体の反対側に位置していても良い。
【００２４】
このように構成することで、第１サイズの記録材が搬送路に沿って搬送されてきた際に、第１サイズの記録材越しに回転体を冷却することができる。そのため、第１サイズ非通過領域のみに冷却液を吹き付けることができ、第１サイズ通過領域に冷却液が吹き付けられて第１サイズ通過領域の温度が不必要に低下するのを防止することが可能となる。また、記録材に吹き付けられる冷却液によって記録材を冷却することができるため、トレイに排出された記録材同士がくっつくのを防止することができる。
【００２５】
前記回転体への冷却液の接触を停止した後、前記回転体を一定時間回転させても良い。
【００２６】
このように構成することで、回転体に付着した冷却液を、より迅速に気化させることが可能となる。
【００２７】
前記冷却手段は、前記回転体の近傍に、前記回転体とは間隔を介して設けられていても良い。
【００２８】
このように構成することで、冷却手段を構成する部材との接触による回転体の摩耗を確実に防止することができる。
【００２９】
前記回転体は、加圧ローラーであっても良い。
【００３０】
このように構成することで、温度検知手段によって定着ローラーの温度を検知する構成を採用する場合に、冷却液が温度検知に与える影響を小さくして、定着ローラーの温度をより正確に検知することが可能となる。
【００３１】
前記回転体は、定着ローラーであっても良い。
【００３２】
このように構成することで、特に昇温し易い定着ローラーを、集中的に冷却することが可能となる。
【００３３】
本発明の画像形成装置は、上記したいずれかの定着装置を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、回転体の回転不良や摩耗を招くことなく回転体を冷却することができ、画像形成装置の高速化にも対応可能な定着装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るプリンターの概略を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るプリンターの定着装置を示す断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るプリンターの構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るプリンターの定着装置を示す断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るプリンターの定着装置を示す斜視図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係るプリンターの定着装置を示す断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係るプリンターの定着装置において、（ａ）はシャッターが吹付口を閉止している状態を示す底面図であり、（ｂ）はＡ４サイズに対応する幅だけシャッターが吹付口を開放させた状態を示す底面図であり、（ｃ）はＡ５サイズに対応する幅だけシャッターが吹付口を開放させた状態を示す底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
＜第１の実施形態＞
まず、図１を用いて、画像形成装置としてのプリンター１の全体の構成について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るプリンターの概略を示す模式図である。以下、図１における紙面手前側を、プリンター１の正面側（前側）とする。
【００３７】
プリンター１は、箱型形状のプリンター本体２を備えており、プリンター本体２の下部には記録材としての用紙（図示せず）を収納する給紙カセット３が設けられ、プリンター本体２の上端には排紙トレイ４が設けられている。
【００３８】
プリンター本体２の右上部には、レーザー・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）で構成される露光器５が配置され、プリンター本体２の左部には、画像形成部６が設けられている。画像形成部６には、像担持体である感光体ドラム７が回転可能に設けられており、感光体ドラム７の周囲には、帯電器８と、トナーコンテナ９に接続された現像ユニット１０と、転写ローラー１１と、クリーニング装置１２とが、感光体ドラム７の回転方向（図１の矢印Ｘ参照）に沿って配置されている。
【００３９】
プリンター本体２の左部には、下方から上方に向かって用紙の搬送路１３が設けられている。つまり、本実施形態のプリンター１は、縦搬送である。搬送路１３の上流端には給紙部１４が設けられ、搬送路１３の中流部には、感光体ドラム７と転写ローラー１１によって構成される転写部１５が設けられ、搬送路１３の下流部には定着装置１６が設けられている。搬送路１３の左側には、両面印刷用の反転経路１７が設けられている。
【００４０】
次に、このような構成を備えたプリンター１の画像形成動作について説明する。
【００４１】
プリンター１に電源が投入されると、各種パラメーターが初期化され、定着装置１６の温度設定等の初期設定が実行される。そして、プリンター１に接続されたコンピューター等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、以下のようにして画像形成動作が実行される。
【００４２】
まず、帯電器８によって感光体ドラム７の表面が帯電された後、露光器５からのレーザー光（図１の矢印Ｐ参照）により感光体ドラム７に対して画像データに対応した露光が行われ、感光体ドラム７の表面に静電潜像が形成される。次に、トナーコンテナ９から供給されるトナーによって、現像ユニット１０が静電潜像をトナー像に現像する。
【００４３】
一方、給紙部１４によって給紙カセット３から取り出された用紙は、上記した画像形成動作とタイミングを合わせて転写部１５へと搬送され、転写部１５において感光体ドラム７上のトナー像が用紙に転写される。トナー像を転写された用紙は、搬送路１３を下流側へと搬送されて定着装置１６に進入し、この定着装置１６において用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、搬送路１３の下流端から排紙トレイ４に排出される。なお、感光体ドラム７上に残留したトナーは、クリーニング装置１２によって回収される。
【００４４】
次に、図２及び図３を用いて、定着装置１６の構成について説明する。以下、Ｂ５、Ａ４、Ａ３等、用紙のサイズについて言及する場合には、用紙の縦サイズを基準とする。なお、図３の矢印Ｆｒは、定着装置１６の正面側（前側）を示している。
【００４５】
図２、図３に示されるように、定着装置１６は、定着ローラー２０と、定着ローラー２０の左方に配置される回転体としての加圧ローラー２１と、主に加圧ローラー２１の左上方に配置される冷却手段２２と、定着ローラー２０及び加圧ローラー２１の上方に設けられる一対の搬送ガイド２３と、一対の搬送ガイド２３の更に上方に設けられる一対の搬送ローラー２４と、を備えている。以下、これらについて順番に説明する。
【００４６】
まず、定着ローラー２０について説明する。定着ローラー２０は、前後方向に長い形状を成している。定着ローラー２０は、例えば、アルミニウムや鉄等の金属から成る円筒状の芯材と、この芯材に周設されるシリコンゴム等から成る弾性層と、この弾性層を被覆するＰＦＡ等のフッ素樹脂からなる離型層と、を備えている。定着ローラー２０は、箱型形状の定着フレーム（図示せず）に回転可能に収容されている。定着ローラー２０の内部には、例えばハロゲンヒーターやセラミックヒーター等によって構成されるヒーター２５が収容されている。
【００４７】
図３に示されるように、定着ローラー２０の外周面２６の前部から後部に亘る部分（中央部画像域）には、第１サイズの用紙（例えばＢ５サイズやＡ４サイズの用紙）が通過する第１サイズ通過領域Ｌ１が形成されている。定着ローラー２０の第１サイズ通過領域Ｌ１には、第１サーミスター２７が設けられている。第１サーミスター２７は、定着ローラー２０の外周面２６と所定の間隔を介して配置される非接触式の温度検知手段である。
【００４８】
定着ローラー２０の外周面２６には、第１サイズ通過領域Ｌ１の前後両側（第１サイズ通過領域Ｌ１外）に、第１サイズの用紙より前後幅が大きい第２サイズの用紙（例えばＡ３サイズの用紙）が通過する第１サイズ非通過領域Ｌ２が形成されている。定着ローラー２０の後側の第１サイズ非通過領域Ｌ２には、第２サーミスター２８が設けられている。第２サーミスター２８は、定着ローラー２０の外周面２６に接触する接触式の温度検知手段である。
【００４９】
次に、加圧ローラー２１について説明する。加圧ローラー２１は、定着ローラー２０と同様に前後方向に長い形状を成している。加圧ローラー２１は、例えば、アルミニウムや鉄等の金属から成る円筒状の芯材と、この芯材に周設されるシリコンゴム等から成る弾性層と、この弾性層を被覆するＰＦＡ等のフッ素樹脂からなる離型層と、を備えている。
【００５０】
加圧ローラー２１は、定着ローラー２０と共に、定着フレーム（図示せず）に回転可能に収容されている。加圧ローラー２１は、付勢手段（図示せず）の付勢力によって定着ローラー２０に圧接しており、定着ローラー２０の回転に伴って定着ローラー２０とは逆方向に従動回転するように構成されている。定着ローラー２０と加圧ローラー２１の間にはニップ部２９が形成されており、このニップ部２９において、トナー像が形成された用紙を搬送すると共に、用紙上のトナー像を加熱及び加圧して用紙に定着するようになっている。なお、図２、図３の矢印Ｓは、ニップ部２９を通過している第１サイズの用紙を示している。
【００５１】
加圧ローラー２１の外周面３０の前部から後部に亘る部分には、第１サイズの用紙（例えばＢ５サイズやＡ４サイズの用紙）が通過する第１サイズ通過領域Ｍ１が形成されている。加圧ローラー２１の外周面３０には、第１サイズ通過領域Ｍ１の前後両側（第１サイズ通過領域Ｍ１外）に、第１サイズの用紙より前後幅が大きい第２サイズの用紙（例えばＡ３サイズの用紙）が通過する第１サイズ非通過領域Ｍ２が形成されている。
【００５２】
次に、冷却手段２２について説明する。図２に示されるように、冷却手段２２は、定着ローラー２０及び加圧ローラー２１の近傍に配置されている。冷却手段２２は、定着ローラー２０及び加圧ローラー２１とは所定の間隔を介して設けられている。換言すると、冷却手段２２は、定着ローラー２０及び加圧ローラー２１とは非接触である。
【００５３】
冷却手段２２は、加圧ローラー２１の左方に配置されるタンク３１と、タンク３１の下方に配置される８個の吹付機構３２と、タンク３１の上方に配置されるダクト３３と、用紙の搬送路１３を挟んでダクト３３の右方に配置される送風手段としてのファン３４と、を備えている。
【００５４】
図２に示されるように、タンク３１は、上面側が開口された箱型形状を成している。タンク３１には、冷却液としての水が収容されている。タンク３１の上面側の左側部には、外気と連通する排出開口部３５が設けられている。図３に示されるように、タンク３１は、定着ローラー２０及び加圧ローラー２１の前後方向中央に設けられている。タンク３１の底部には、接続管３６が接続されている。接続管３６は、前後方向に延びている。接続管３６の前端部と後端部には、それぞれ４個の分岐部３７が設けられている。
【００５５】
各吹付機構３２は、接続管３６の各分岐部３７に接続されるポンプ３８と、ポンプ３８から右方に突出するノズル４０と、を備えている。前側の４個の吹付機構３２のノズル４０は、加圧ローラー２１の前側の第１サイズ非通過領域Ｍ２に対向している。後側の４個の吹付機構３２のノズル４０は、加圧ローラー２１の後側の第１サイズ非通過領域Ｍ２に対向している。
【００５６】
図２に示されるように、ダクト３３の排気側端部（本実施形態では左端部）はタンク３１に接続されており、タンク３１の上面の左側部から右端部までを覆っている。ダクト３３の吸気側端部（本実施形態では右端部）は、用紙の搬送路１３に対向している。ダクト３３の内周面４１は、排気側（本実施形態では左側）に向かって下方に傾斜している。ダクト３３は、タンク３１と同様に、定着ローラー２０及び加圧ローラー２１の前後方向中央に設けられている（図３参照）。
【００５７】
図２に示されるように、ファン３４は、定着ローラー２０の右上方に配置されている。ファン３４は、用紙の搬送路１３を挟んでダクト３３の反対側に配置されている。ファン３４は、タンク３１及びダクト３３と同様に、定着ローラー２０及び加圧ローラー２１の前後方向中央に設けられている（図３参照）。
【００５８】
次に、一対の搬送ガイド２３について説明する。図２に示されるように、一対の搬送ガイド２３は、用紙の搬送路１３の左右両側に配置されている。一対の搬送ガイド２３は、用紙の搬送路１３に沿って設けられており、定着ニップ２９を通過した用紙を、一対の搬送ガイド２３によってガイドできるようになっている。一対の搬送ガイド２３は、下流側（本実施形態では上側）に向かって用紙の搬送路１３に近接するように傾斜している。一対の搬送ガイド２３には、ファン３４からダクト３３に至る風路を形成するための複数の穴３９がそれぞれ設けられている。
【００５９】
次に、一対の搬送ローラー２４について説明する。一対の搬送ローラー２４は、用紙の搬送路１３の左右両側に配置されている。一対の搬送ローラー２４の間には、用紙の搬送路１３に沿って搬送ニップ４２が形成されている。
【００６０】
次に、図４を用いて、プリンター１の制御システムについて説明する。
【００６１】
プリンター１には、制御部４３が設けられている。制御部４３は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置で構成される記憶部４４と接続されており、記憶部４４に格納された制御プログラムや制御用データに基づいて、制御部４３がプリンター１の各部の制御を行うように構成されている。
【００６２】
制御部４３は、定着ローラー２０の第１サイズ通過領域Ｌ１に設けられた第１サーミスター２７と接続されており、第１サーミスター２７が検出した定着ローラー２０の第１サイズ通過領域Ｌ１の温度が、制御部４３に出力されるようになっている。制御部４３は、定着ローラー２０の後側の第１サイズ非通過領域Ｌ２に設けられた第２サーミスター２８と接続されており、第２サーミスター２８が検出した定着ローラー２０の第１サイズ非通過領域Ｌ２の温度が、制御部４３に出力されるようになっている。
【００６３】
制御部４３は、冷却手段２２の吹付機構３２に設けられたポンプ３８に接続されている。そして、制御部４３からの稼働指令信号に基づいて、ポンプ３８が稼働するように構成されている。
【００６４】
制御部４３は、電圧供給部４５に接続されており、電圧供給部４５は、定着ローラー２０内のヒーター２５に接続されている。そして、制御部４３からの信号に基づいて電圧供給部４５からヒーター２５に電圧が印加されると、ヒーター２５が通電して発熱し、定着ローラー２０が加熱されるように構成されている。
【００６５】
制御部４３は、冷却手段２２のファン３４に接続されている。そして、制御部４３からの信号に基づいてファン３４が駆動するように構成されている。
【００６６】
制御部４３は、モーター等によって構成される駆動手段４６に接続されており、駆動手段４６は、定着ローラー２０に接続されている。そして、制御部４３からの駆動指令信号に基づいて駆動手段４６が定着ローラー２０を回転させるように構成されている。
【００６７】
上記の如く構成されたものにおいて、用紙にトナー像を定着させる際には、制御部４３からの信号に基づいて電圧供給部４５がヒーター２５に電圧を印加する。この電圧によってヒーター２５が通電して発熱し、定着ローラー２０が加熱される。
【００６８】
また、定着ローラー２０の第１サイズ通過領域Ｌ１の温度を、第１サーミスター２７が検出し、制御部４３に出力する。制御部４３は、第１サーミスター２７から出力される定着ローラー２０の第１サイズ通過領域Ｌ１の温度に基づいて、電圧供給部４５からヒーター２５に印加される電圧を制御する。これにより、定着ローラー２０が、用紙に対するトナー像の定着が可能な温度に維持される。
【００６９】
ところで、第２サイズの用紙（ヒーター２５の加熱幅に適合したサイズの用紙）にトナー像を定着させる場合には、第２サイズの用紙によって定着ローラー２０の全域で熱が奪われるため、定着ローラー２０の第１サイズ非通過領域Ｌ２が第１サイズ通過領域Ｌ１に対して過度に昇温することは無い。一方で、第１サイズの用紙に対してトナー像を連続で定着させると、定着ローラー２０の第１サイズ通過領域Ｌ１では熱が奪われていくのに対して、定着ローラー２０の第１サイズ非通過領域Ｌ２では熱が奪われない。そのため、連続通紙の枚数が多くなると、定着ローラー２０の第１サイズ非通過領域Ｌ２が第１サイズ通過領域Ｌ１に対して過度に昇温する。このような現象は、加圧ローラー２１の第１サイズ通過領域Ｍ１と第１サイズ非通過領域Ｍ２でも同様に発生する。
【００７０】
上記のように定着ローラー２０の第１サイズ非通過領域Ｌ２が過度に昇温し、第２サーミスター２８によって検出される定着ローラー２０の第１サイズ非通過領域Ｌ２の温度が所定温度に達すると、制御部４３は、冷却手段２２の各吹付機構３２に設けられたポンプ３８を稼働させる。このポンプ３８の稼働は、８個すべての吹付機構３２のポンプ３８を同時に稼働させても良いし、連続通紙が行われている用紙のサイズ等に応じて、８個のうちの一部の吹付機構３２のポンプ３８のみを選択的に稼働させても良い。
【００７１】
このようにポンプ３８が稼働すると、タンク３１内の水が接続管３６へと排出され、接続管３６から各吹付機構３２に供給される。このように各吹付機構３２に供給された水は、各吹付機構３２のノズル４０から加圧ローラー２１の第１サイズ非通過領域Ｍ２に向かって霧状に吹き付けられる（図２、図３の矢印ａ参照）。本実施形態では、この時の水の粒径が１ｍｍ以下になるように、ノズル４０の形状やポンプ３８の圧力等が調整されている。
【００７２】
このように加圧ローラー２１の第１サイズ非通過領域Ｍ２に向かって吹き付けられた水の一部は、加圧ローラー２１の外周面３０に接触して加圧ローラー２１の熱によって蒸発し、その気化熱で加圧ローラー２１の第１サイズ非通過領域Ｍ２を冷却する。これに伴って、加圧ローラー２１の第１サイズ非通過領域Ｍ２に接触する定着ローラー２０の第１サイズ非通過領域Ｌ２も冷却される。
【００７３】
また、加圧ローラー２１の第１サイズ非通過領域Ｍ２に向かって吹き付けられた水の別の一部は、加圧ローラー２１の第１サイズ非通過領域Ｍ２に液体のまま接触した後、加圧ローラー２１の第１サイズ非通過領域Ｍ２から定着ローラー２０の第１サイズ非通過領域Ｌ２に移動する。そして、定着ローラー２０の第１サイズ非通過領域Ｌ２に接触して蒸発し、その気化熱で定着ローラー２０の第１サイズ非通過領域Ｌ２を冷却する。
【００７４】
このようにして定着ローラー２０の第１サイズ非通過領域Ｌ２が冷却されると、第２サーミスター２８が検出する定着ローラー２０の第１サイズ非通過領域Ｌ２の温度が、記憶部４４に記憶された設定温度を下回る。これに伴って、制御部４３が冷却手段２２のポンプ３８の稼働を停止し、ノズル４０から加圧ローラー２１の第１サイズ非通過領域Ｍ２への水の吹き付けも停止する。
【００７５】
なお、制御部４３は、ノズル４０から加圧ローラー２１の第１サイズ非通過領域Ｍ２への水の吹き付けが停止した後も、駆動手段４６によって定着ローラー２０及び加圧ローラー２１を一定時間回転させる。この回転によって、定着ローラー２０及び加圧ローラー２１に付着した水は全て気化し、プリンター１の機外に排出される。これにより、定着ローラー２０及び加圧ローラー２１が、初期の状態（乾燥した状態）に復元する。
【００７６】
本実施形態では前述のように、加圧ローラー２１に水を接触させることで加圧ローラー２１を冷却しているため、加圧ローラー２１と冷却手段２２を構成する部材（例えば、タンク３１や吹付機構３２）を接触させることなく、加圧ローラー２１を冷却することができる。そのため、加圧ローラー２１と冷却手段２２を構成する部材の接触に伴う加圧ローラー２１の回転不良や摩耗を防止することができ、これに伴って、良好な出力画像を得ることが可能となる。また、加圧ローラー２１を高速で回転させた場合でも、加圧ローラー２１の摩耗が生じないため、プリンター１の高速化への対応も可能となる。
【００７７】
また、冷却手段２２がタンク３１及び吹付機構３２を備えているため、簡易な構成によって水を加圧ローラー２１に向かって吹き付けて、加圧ローラー２１を冷却することが可能となる。
【００７８】
また、吹付機構３２が加圧ローラー２１に向かって水を霧状に吹き付けるノズル４０を備えているため、加圧ローラー２１を均一に冷却することが可能となる。そのため、加圧ローラー２１の一部分のみが急激に冷却されるような不具合を防止することが可能となる。本実施形態では特に、ノズル４０から加圧ローラー２１に向かって吹き付けられる水の粒径が１ｍｍ以下であるため、加圧ローラー２１をより一層均一に冷却することができる。
【００７９】
また、吹付機構３２が加圧ローラー２１の第１サイズ非通過領域Ｍ２に向かって水を吹き付ける構成であるため、第１サイズ非通過領域Ｍ２のみを効率良く冷却することができると共に、第１サイズ通過領域Ｍ１の温度が不必要に低下するのを防止することができる。このような効果は、定着ローラー２０の第１サイズ通過領域Ｌ１と第１サイズ非通過領域Ｌ２についても発揮される。
【００８０】
また、ノズル４０から加圧ローラー２１の第１サイズ非通過領域Ｍ２への水の吹き付けが停止した後も、駆動手段４６によって定着ローラー２０及び加圧ローラー２１を一定時間回転させている。そのため、定着ローラー２０及び加圧ローラー２１に付着した水を、より迅速に気化させることが可能となる。
【００８１】
また、冷却手段２２は、定着ローラー２０及び加圧ローラー２１の近傍に、定着ローラー２０及び加圧ローラー２１とは所定の間隔を介して設けられている。そのため、冷却手段２２を構成する部材との接触による定着ローラー２０及び加圧ローラー２１の摩耗を確実に防止することができる。
【００８２】
また、ノズル４０から加圧ローラー２１に向かって水を吹き付けることで、定着ローラー２０に向かって水を吹き付ける場合と比較して、第１、第２サーミスター２７、２８による定着ローラー２０の温度検知に水が与える影響を小さくすることができる。そのため、定着ローラー２０の温度をより正確に検知することが可能となる。
【００８３】
ところで、ニップ部２９を用紙が通過する際には、用紙中の水分が水蒸気となって放出される（図２の二点鎖線参照）。本実施形態では、この水蒸気を定着ローラー２０及び加圧ローラー２１の冷却に利用している。この点について、以下に説明する。
【００８４】
用紙に対してトナー像を定着させる際には、制御部４３からの信号によりファン３４を駆動させる。このようにファン３４を駆動させると、図２に点線で示されるように、ファン３４によって外気が取り込まれると共に、ファン３４からダクト３３に向かって冷却風が吹き付けられる。この冷却風は、一対の搬送ガイド２３に設けられた複数の穴３９を通ってダクト３３へと向かい、ニップ部２９から発生した水蒸気を、冷却しながらダクト３３へと導く。冷却風によってダクト３３へと導かれた水蒸気の一部は、液化すると共にダクト３３の内周面４１に接触して結露する（図２の矢印ｂ参照）。その後、タンク３１内に流れ落ちる。また、冷却風によってダクト３３へと導かれた水蒸気の別の一部は、水蒸気のままタンク３１内の水に接触し、この接触によって冷却されて液化して、タンク３１内の水に吸収される。このようにしてタンク３１内に回収された水蒸気は、加圧ローラー２１の冷却に利用される。なお、水蒸気の一部は、気体のまま排出開口部３５を介してプリンター１の機外に排出される。
【００８５】
本実施形態ではこのように、用紙がニップ部２９を通過する際に発生する水蒸気をタンク３１に回収して、加圧ローラー２１を冷却するための水として利用することが可能となっている。そのため、プリンター１の外部からタンク３１に水を供給する必要が無くなる。
【００８６】
また、用紙がニップ部２９を通過する際に発生する水蒸気をタンク３１に回収することで、用紙の搬送路１３の付近に配置された部材（例えば、搬送ガイド２３や搬送ローラー２４）の結露を防止することができる。そのため、この結露した水分が用紙に再付着して画像不良等の原因となるのを防止することが可能となる。
【００８７】
本実施形態では、第２サーミスター２８が検出する定着ローラー２０の第１サイズ非通過領域Ｌ２の温度が設定温度を下回った段階で、制御部４３が冷却手段２２のポンプ３８を停止させる場合について説明した。一方で、他の異なる実施形態では、第２サーミスター２８が検出する定着ローラー２０の第１サイズ非通過領域Ｌ２の温度が設定温度を下回った後も、定着ローラー２０の第１サイズ非通過領域Ｌ２が所定温度以下となるように、制御部４３の制御の下、ポンプ３８の駆動を継続しても良い。この場合、例えば、設定温度と検知温度の差や温度推移を取り込み、フィードバック制御によりポンプ３８のデューティー比を決定しても良い。
【００８８】
本実施形態では、定着ローラー２０の第１サイズ通過領域Ｌ１に非接触式の第１サーミスター２７を配置すると共に定着ローラー２０の第１サイズ通過領域Ｌ２に接触式の第２サーミスター２８を配置する場合について説明した。一方で、他の異なる実施形態では、定着ローラー２０の第１サイズ非通過領域Ｌ２のみにサーミスター等の温度検知手段を配置しても良い。この場合、サイズごとに設定された所定時間が経過した後、あるいは、ヒーター２５のデューティー比が一定値を下回った時点から所定時間が経過した後、冷却手段２２を駆動させても良い。このように構成することで、第１サイズ通過領域Ｌ１と第１サイズ非通過領域Ｌ２の温度差が大きくなったタイミングで、第１サイズ非通過領域Ｌ２のみを冷却して、第１サイズ通過領域Ｌ１と第１サイズ非通過領域Ｌ２の温度差を小さくすることができる。これに伴って、ヒーター２５の出力を回復させ、第１サイズ通過領域Ｌ１の温度が必要以上に低下するのを防止することができる。
【００８９】
本実施形態では、ポンプ３８とノズル４０を用いて水を霧状とする場合について説明したが、他の異なる実施形態では、水等の冷却液を超音波振動させることで、冷却液を霧状としても良い。
【００９０】
本実施形態では、熱源としてヒーター２５を用いる場合について説明したが、他の異なる実施形態では、例えばＩＨコイル等の他の熱源を用いても良い。
【００９１】
本実施形態では、プリンター１に本発明の構成を適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、複写機、ファクシミリ、複合機等の他の画像形成装置に本発明の構成を適用することも可能である。
【００９２】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係る定着装置５１について、図５及び図６を用いて説明する。なお、冷却手段５２以外の構成については、第１の実施形態と同様であるため、第１の実施形態と同一の番号を図面上に付し、説明を省略する。図６の矢印Ｆｒは、定着装置５１の正面側（前側）を示している。
【００９３】
図５、図６に示されるように、冷却手段５２は、加圧ローラー２１の上方に配置されるタンク５３と、タンク５３に接続される吹付機構５４と、を備えている。なお、図６では、タンク５３の記載が省略されている。
【００９４】
タンク５３内には、冷却液としての水が収容されている。この水は、用紙がニップ部２９を通過する際に発生する水蒸気を回収したものであっても良いし（第１の実施形態参照）、プリンター本体２内に設けられた給水部（図示せず）から供給されても良い。
【００９５】
吹付機構５４は、用紙の搬送方向においてニップ部２９の下流側（本実施形態では上側）に配置され、且つ、用紙の搬送路１３を介して回転体としての定着ローラー２０の反対側に位置している。吹付機構５４は、ポンプ５５と、ポンプ５５に接続されたノズル５６と、によって構成されている。図６に示されるように、ノズル５６は、前後方向に長い形状を成しており、定着ローラー２０及び加圧ローラー２１の前端側から後端側まで延びている。ノズル５６には、多数の吹付孔（図示せず）が前端側から後端側まで列設されている。
【００９６】
上記のように構成されたものにおいて、第１サイズの用紙（図５、図６の矢印Ｓ参照）にトナー像を定着させる際には、第１サイズの用紙がニップ部２９を通過するタイミングで、ポンプ５５を駆動させる。このようにポンプ５５が稼働すると、タンク５３内の水が吹付機構５４へと供給され、吹付機構５４のノズル５６の各吹付孔から定着ローラー２０の全域に向かって、第１サイズの用紙越しに霧状に吹き付けられる（図５、図６の矢印ｃ参照）。本実施形態では、この時の水の粒径が１ｍｍ以下になるように、ノズル５６の形状やポンプ５５の圧力等を調整している。
【００９７】
ノズル５６から定着ローラー２０の第１サイズ通過領域Ｌ１に向かって吹き付けられた水は、搬送路１３を通過する第１サイズの用紙の裏面に接触して、第１サイズの用紙を冷却する。また、ノズル５６から定着ローラー２０の第１サイズ非通過領域Ｌ２に向かって吹き付けられた水は、第１サイズの用紙に接触することなく定着ローラー２０の第１サイズ非通過領域Ｌ２に接触し、定着ローラー２０の熱によって蒸発し、その気化熱で定着ローラー２０の第１サイズ非通過領域Ｌ２を冷却する。
【００９８】
本実施形態では上記のように、第１サイズの用紙越しに定着ローラー２０を冷却することができる。そのため、ノズル５６から吹き付けられる水によって用紙を冷却することが可能となり、排紙トレイ４に排出された用紙同士がくっつくのを防止することができる。
【００９９】
また、ニップ部２９を通過した後の用紙は、定着ローラー２０に加熱されることで水分が蒸発し、含水率が低下すると共に、高温化している。この高温化した用紙に対して両面印刷を行おうとすると、温度が高いままの用紙が画像形成部６に搬送されることになり、これに伴って、現像ユニット１０や感光体ドラム７が過度に昇温してしまう虞が有る。このように現像ユニット１０が過度に昇温すると、現像ユニット１０内においてトナーの凝縮が発生し、現像ユニット１０に設けられたスリーブに目詰まりが発生して、画像上の白筋の原因となる虞が有る。また、現像ユニット１０や感光体ドラム７の回転部分において、トナー溶融によるロックが引き起こされる虞が有る。さらに、転写部１５において用紙の抵抗が極端に高くなり、電流が集中する部分のトナーが散ってしまい、その部分が画像上において白点になる虞が有る。しかしながら、本実施形態では、用紙の裏面側から水分が供給されるため、用紙の温度を低下させると共に用紙の含水率を適度に回復させることができ、上記のような種々の不具合が引き起こされるのを防止することができる。
【０１００】
また、定着ローラー２０の第１サイズ通過領域Ｌ１は用紙によって遮られることになる。そのため、定着ローラー２０の第１サイズ非通過領域Ｌ２のみに水を吹き付けることができ、第１サイズ通過領域Ｌ１に水が吹き付けられて第１サイズ通過領域Ｌ１の温度が不必要に低下するのを防止することが可能となる。また、第１サイズの用紙によって、第１サイズ通過領域Ｌ１と第１サイズ非通過領域Ｌ２の幅が自動的に調整されることになる。そのため、用紙サイズに関わらず、定着ローラー２０を適正な温度に保つことが可能となる。
【０１０１】
また、定着ローラー２０に水を吹き付ける構成であるため、特に昇温し易い定着ローラー２０を、集中的に冷却することが可能となる。
【０１０２】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態に係る定着装置６１について、図７、図８を用いて説明する。なお、冷却手段６２以外の構成については、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１０３】
図７に示されるように、冷却手段６２は、定着ローラー２０及び加圧ローラー２１の上方に配置されるタンク６３と、タンク６３に接続される吹付機構６４と、を備えている。タンク６３内には、冷却液としての水が収容されている。
【０１０４】
吹付機構６４は、タンク６３に接続されるポンプ６６と、ポンプ６６に接続されるノズル６７と、ノズル６７に接続される吹付用ダクト７１と、吹付用ダクト７１の上端に設けられる吹付用ファン７２と、吹付用ダクト７１の下端に設けられるシャッター７３と、を備えている。
【０１０５】
吹付用ダクト７１は、下方に向かってテーパー状に拡幅している。吹付用ダクト７１の上端（定着ローラー２０から離間する側の端部）の前後方向中央には、導入口７４が設けられている。吹付用ダクト７１の上部から下端部に亘る部分は、前後一対の分岐ダクト部７５に分岐しており、各分岐ダクト部７５の下端部（定着ローラー２０に近接する側の端部）には、吹付口７６が設けられている。吹付口７６は、定着ローラー２０の第１サイズ非通過領域Ｌ２に向かって開口されている。吹付口７６は、矩形状を成している（図８参照）。
【０１０６】
図７に示されるように、シャッター７３は、前後方向に延びる被覆板７７と、被覆板７７の前後両端部から上方に向かって屈曲される連結板７８と、連結板７８の上端に設けられる回転軸７９と、を備えている。
【０１０７】
図８に示されるように、被覆板７７の左縁部８０の前後両側には、傾斜部８１が設けられている。前側の傾斜部８１は、前方（図面上は右方）に向かって右方（図面上は下方）に傾斜している。後側の傾斜部８１は、後方（図面上は左方）に向かって右方（図面上は下方）に傾斜している。
【０１０８】
回転軸７９は、定着フレーム（図示せず）に回転可能に支持されており、回転軸７９を中心にシャッター７３が回転するように構成されている。図８に示されるように、シャッター７３は、吹付口７６の開口幅を用紙の幅方向（本実施形態では前後方向）に変化させることが出来るようになっている。
【０１０９】
上記の如く構成されたものにおいて、第２サイズの用紙（例えば、Ａ３サイズの用紙）に対してトナー像を定着させる場合には、図８（ａ）に示されるように、シャッター７３の被覆板７７が吹付用ダクト７１の各分岐ダクト部７５に設けられた吹付口７６を閉止している。また、吹付用ファン７２は停止している。
【０１１０】
一方で、前後幅がｄ１の第１サイズの用紙（例えば、Ａ４サイズの用紙）に対してトナー像を定着させ、定着ローラー２０の第１サイズ非通過領域Ｌ２が過度に昇温した場合には、図８（ｂ）に示されるように、回転軸７９を中心にシャッター７３を回転させて、吹付口７６を所定の開口幅だけ開放させる。同時に吹付用ファン７２を駆動させる。吹付用ファン７２からの冷却風を、吹付口７６から定着ローラー２０の第１サイズ非通過領域Ｌ２に吹き付ける。
【０１１１】
このように冷却風を吹き付けても、定着ローラー２０の第１サイズ非通過領域Ｌ２が所定温度以下にならない場合には、吹付用ファン７２の駆動を継続しつつポンプ６６を稼働させる。このようにポンプ６６を稼働させると、タンク６３内の水が吹付機構６４へと供給され、吹付機構６４のノズル６７から導入口７４を介して吹付用ダクト７１内に霧状に吹き出される。このように吹付用ダクト７１内に吹き出された水は、図７に二点鎖線で示されるように、吹付用ファン７２からの冷却風によって各分岐ダクト部７５へと導かれ、各分岐ダクト部７５の吹付口７６から定着ローラー２０の第１サイズ非通過領域Ｌ２に吹き付けられる。これにより、定着ローラー２０の第１サイズ非通過領域Ｌ２が冷却される。
【０１１２】
また、前後幅がｄ１よりも小さなｄ２である第１サイズの用紙（例えば、Ａ５サイズの用紙）に対してトナー像を定着させ、定着ローラー２０の第１サイズ非通過領域Ｌ２が過度に昇温した場合には、図８（ｃ）に示されるように、回転軸７９を中心にシャッター７３を更に回転させて、吹付口７６の開口幅を更に大きくする。そして、前後幅ｄ１の第１サイズの用紙に対してトナー像を定着させる場合と同様の手順で、定着ローラー２０の第１サイズ非通過領域Ｌ２に水を吹き付ける。
【０１１３】
本実施形態では以上のように、用紙のサイズごとに変化する第１サイズ非通過領域Ｌ２に合わせて、吹付口７６の開口幅を変化させることができるようになっている。そのため、１個の定着装置６１によって様々なサイズの用紙に対応することが可能となり、生産性の向上を図ることができる。
【０１１４】
本実施形態では、回転式のシャッター７３を用いたが、他の異なる実施形態では、スライド式のシャッターを用いても良い。
【符号の説明】
【０１１５】
１  プリンター（画像形成装置）
１３  搬送路
１６  定着装置
２０  定着ローラー（回転体）
２１  加圧ローラー（回転体）
２２  冷却手段
２６  外周面（定着ローラー）
２９  ニップ部
３０  外周面（加圧ローラー）
３１  タンク
３２  吹付機構
３３  ダクト
３４  ファン
３８  ポンプ
４０  ノズル
５１  定着装置
５２  冷却手段
５３  タンク
５４  吹付機構
５５  ポンプ
５６  ノズル
６１  定着装置
６２  冷却手段
６３  タンク
６４  吹付機構
６６  ポンプ
６７  ノズル
７３  シャッター
７６  吹付口
Ｌ１  第１サイズ通過領域（定着ローラー）
Ｌ２  第１サイズ非通過領域（定着ローラー）
Ｍ１  第１サイズ通過領域（加圧ローラー）
Ｍ２  第１サイズ非通過領域（加圧ローラー）
【図１】
2014071142.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2014071142.tif 000007
【図６】
2014071142.tif 000008
【図７】
2014071142.tif 000009
【図８】
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