(57)【要約】【課題】定着ムラの発生を防止することが可能な画像形成装置を提供すること。【解決手段】加圧定着器２００の温度、つまり加圧断熱部３２０内の温度を検出するための温度センサ２０３が配設されている。加圧断熱部３２０の上部には、開口部３２１が透設されている。この開口部３２１には、ダクト３４０の一端が接続されている。一方、ダクト３４０の他端は、画像形成装置１の側壁１ａに設けられた冷却ファン１５ａに接続されている。そして、加圧断熱部３２０内の温度が第１所定温度（例えば７０度）以上に達した場合は、冷却ファン１５ａが駆動されている。このため、加熱定着器１００、特に加熱ローラ１０１からの熱が加圧定着器２００に移動するのが防止される。その結果、加圧定着器２００の温度がほぼ同一に維持される。従って、加熱定着器１００で加熱定着されたトナー画像が、さらに加圧定着器２００で加圧定着と加熱定着とが行われることはない。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源を有する加熱ローラとその加熱ローラに圧接する加圧ローラとからなる加熱定着手段で記録紙上のトナー画像を加熱定着させた後、駆動ローラとその駆動ローラに圧接する加圧ローラとからなる加圧定着手段でトナー画像を永久像として記録紙上に加圧定着させる画像形成装置であって、加圧定着手段を冷却する冷却手段を備えた画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、加熱定着手段と加圧定着手段とを、断熱性を有するフレーム内に配置した画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の画像形成装置において、加圧定着手段の温度を検出する加圧温度検出手段と、その加圧温度検出手段からの検出信号に基づき冷却手段を制御する制御手段とを備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナー画像を記録紙に定着させる機構として、熱定着と圧力定着との２段階で構成された定着機構を有する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ等に採用されている電子写真方式の画像形成装置では、バイアス電圧を印加した転写器で感光体ドラム上のトナー画像を記録紙に移行させ、転写器の下流側に設けた定着器でトナー画像を永久画像として記録紙に定着させている。
【０００３】
ところで、定着器としては、プリントスピードの高速化に対応するために熱ローラ方式の定着器、すなわち加熱定着器が主流になっている。ここで、加熱定着器とは、ヒータを有する加熱ローラと、その加熱ローラに圧接する加圧ローラとを備えている。そして、これら２つのローラ間を記録紙を通過する際にトナー画像を記録紙上に定着させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように、プリントスピードが高速化すると、定着器でトナー画像を記録紙上に定着させることが困難になってくる。すなわち、高速化に伴い記録紙上のトナー画像が定着器を通過する時間（ニップ時間）が短くなる。その結果、トナー画像の定着ムラが発生する場合があった。なお、ニップ時間に対応して加熱ローラの温度を上昇させる方法も考えられるが、消費電力が増加するため、好ましい方法とは言えない。
【０００５】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、定着ムラの発生を防止することが可能な画像形成装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、熱源を有する加熱ローラとその加熱ローラに圧接する加圧ローラとからなる加熱定着手段で記録紙上のトナー画像を加熱定着させた後、駆動ローラとその駆動ローラに圧接する加圧ローラとからなる加圧定着手段でトナー画像を永久像として記録紙上に加圧定着させる画像形成装置であって、加圧定着手段を冷却する冷却手段を備えた。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の画像形成装置において、加熱定着手段と加圧定着手段とを、断熱性を有するフレーム内に配置した。
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の画像形成装置において、加圧定着手段の温度を検出する加圧温度検出手段と、その加圧温度検出手段からの検出信号に基づき冷却手段を制御する制御手段とを備えた。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る画像形成装置１の一実施形態を図面を用いて説明する。
図１に示すように、感光体としての感光体ドラム３０は、回転可能に軸支され、その外周面には光導電膜３１が形成されている。
【０００９】
帯電器４０は、導電性刷毛体を植設したブラシローラで構成され、感光体ドラム３０の光導電膜３１を所定電位に一様帯電させる。露光器５０は、ＬＥＤアレイ５１で構成され、感光体ドラム３０の光導電膜３１に光を照射して静電潜像を形成する。
【００１０】
現像器ユニット６０は、トナーを収容するトナーケース６１と、そのトナーケース６１内の下部に配置されて所定電圧が供給される供給ローラ６２と、その供給ローラ６２と感光体ドラム３０との間に位置するようにトナーケース６１の下端開口部に配置されて所定電圧が供給される現像ローラ６３とを備えている。これら供給ローラ６２及び現像ローラ６３によりトナーケース６１から搬送され、且つ所定電位が付与されたトナーは、その付与された電位と感光体ドラム３０上に形成された上記静電潜像の電位との差によって、同静電潜像に選択的に付着される。この静電潜像に付着したトナーにより感光体ドラム３０上にトナー画像が形成される。
【００１１】
トナーケース６１内には、撹拌体６４が回転可能に軸支されている。この撹拌体６４の回転によりトナーケース６１内のトナーが常に撹拌されて、トナーが一様な密度に保たれる。
【００１２】
記録紙カセット７０には、所定サイズの記録紙７１が積層状態で収容されている。半月ローラ７４は、記録紙カセット７０に収容されている最上部の記録紙７１を１枚ずつ送り出す。そして、送り出された記録紙７１は、感光体ドラム３０に向かって移送される。なお、一点鎖線Ｐは、記録紙７１の移送経路を示している。
【００１３】
転写器９０は、感光体ドラム３０の下部に配設され、所定電位に制御される。そして、転写器９０は、その所定電位とトナー画像の電位との差に基づいて、感光体ドラム３０上のトナー画像を記録紙７１上に転写する。
【００１４】
メモリ除去ブラシ９１は、導電性ブラシよりなり、転写後の感光体ドラム３０上に残留するトナーを掻き乱して、感光体ドラム３０上に一様に分散する。
加熱定着器１００は、加熱ローラ１０１及び加圧ローラ１０２から構成され、感光体ドラム３０の記録紙送り出し側に配設されている。加熱ローラ１０１の内部には、加熱定着器１００を所定温度に維持するためのヒータ１０１ａ（例えばハロゲンランプ）が内蔵されている。そして、加熱定着器１００は、記録紙７１が加熱ローラ１０１と加圧ローラ１０２との間に送り込まれることに基づき、主に記録紙７１上のトナー画像を加熱定着する。
【００１５】
加圧定着器２００は、加圧ローラ２０１及び駆動ローラ２０２から構成され、加熱定着器１００の記録紙送り出し側に配設されている。加圧定着器２００は、記録紙７１が加圧ローラ２０１と駆動ローラ２０２との間に送り込まれることに基づき、主に記録紙７１上のトナー画像を加圧定着する。駆動ローラ２０２の近傍には、加圧定着器２００の温度を検出するための温度センサ２０３が配設されている。この温度センサ２０３は、加圧定着器２００の温度を検出して、その検出信号を制御手段としての制御部（図示略）に出力する。
【００１６】
ところで、加熱定着器１００と加圧定着器２００との２段階に分けただけでは、加熱定着器１００からの熱が加圧定着器２００に移動する。その結果、加圧定着器２００が加圧定着機能に加えて、加熱定着機能をも有することになる。このため、加熱定着器１００で加熱定着されたトナー画像が、さらに加圧定着器２００で加圧定着と加熱定着とが行われることになる。その結果、トナー画像に対して必要以上の加熱定着が行われることとなり、トナー画像の定着ムラが発生する場合があった。
【００１７】
特に、連続して大量にコピーされた場合等のように、記録部が連続して稼働するような場合には、加熱定着器からの熱が加圧定着器に移動して、トナー画像の定着ムラが発生し易かった。
【００１８】
そこで、加熱定着器１００と加圧定着器２００とを断熱性を有する隔壁を介して配置した。すなわち、加熱定着器１００及び加圧定着器２００を耐熱樹脂からなる断熱ユニット３００で覆った。断熱ユニット３００は、加熱定着器１００を覆う加熱断熱部３１０と、加圧定着器２００を覆う加圧断熱部３２０とから構成され、加熱断熱部３１０と加圧断熱部３２０とが一体形成されている。
【００１９】
加熱断熱部３１０と加圧断熱部３２０との間には、断熱壁３３０が設けられている。このため、この断熱壁３３０により、加熱断熱部３１０と加圧断熱部３２０とが断熱される。その結果、加熱定着器１００、特に加熱ローラ１０１からの熱が加圧定着器２００に移動するのが防止される。
【００２０】
加圧断熱部３２０の上部には、開口部３２１が透設されている。この開口部３２１には、ダクト３４０の一端が接続されている。一方、ダクト３４０の他端は、画像形成装置１の側壁１ａに設けられた冷却ファン１５ａに接続されている。
【００２１】
なお、本実施形態においては、以上説明した感光体ドラム３０への帯電、露光、現像、及び記録紙７１への転写、加熱定着、加圧定着という一連のプロセスが一単位の記録プロセスである。
【００２２】
次に、加圧定着器２００の温度を検出する温度センサ２０３からの検出信号に基づいて、冷却ファン１５ａを制御するときの動作について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。なお、この動作は、制御手段としての制御部（図示略）の制御により実行される。
【００２３】
さて、画像形成装置１の電源が投入されると、温度センサ２０３からの検出信号に基づいて、加圧定着器２００の温度、つまり加圧断熱部３２０内の温度が第１所定温度（例えば７０度）以上に達したか否かが判断される（Ｓ１）。そして、加圧断熱部３２０内の温度が所定温度以上に達していない場合は（Ｓ１でＮＯ）、この処理が実行されない。一方、加圧断熱部３２０内の温度が第１所定温度以上に達した場合は（Ｓ１でＹＥＳ）、冷却ファン１５ａが駆動される（Ｓ２）。ここで、冷却ファン１５ａは、加圧断熱部３２０内の熱を画像形成装置１外に放出するファンであっても、外気を加圧断熱部３２０内に導入するファンであっても良い。その結果、加圧断熱部３２０内が冷却される。
【００２４】
続いて、加圧定着器２００の温度、つまり加圧断熱部３２０内の温度が第２所定温度（例えば５０度）未満に達したか否かが判断される（Ｓ３）。そして、加圧断熱部３２０内の温度が第２所定温度未満に達していない場合は（Ｓ３でＮＯ）、冷却ファン１５ａが駆動され続ける（Ｓ２）。一方、加圧断熱部３２０内の温度が第２所定温度未満に達した場合は（Ｓ３でＹＥＳ）、冷却ファン１５ａの駆動が停止される（Ｓ４）。その結果、加圧断熱部３２０内が冷却されるのが停止される。
【００２５】
以上、詳述したように本実施形態によれば、次のような作用、効果を得ることができる。
（１）加圧定着器２００の温度、つまり加圧断熱部３２０内の温度を検出するための温度センサ２０３が配設されている。加圧断熱部３２０の上部には、開口部３２１が透設されている。この開口部３２１には、ダクト３４０の一端が接続されている。一方、ダクト３４０の他端は、画像形成装置１の側壁１ａに設けられた冷却ファン１５ａに接続されている。そして、加圧断熱部３２０内の温度が第１所定温度（例えば７０度）以上に達した場合は、冷却ファン１５ａが駆動されている。このため、万一加熱定着器１００、特に加熱ローラ１０１からの熱が加圧定着器２００に移動したとしても、加圧定着器２００の温度がほぼ同一に維持される。従って、加熱定着器１００で加熱定着されたトナー画像が、さらに加圧定着器２００で加圧定着と加熱定着とが行われることはない。換言すれば、冷却ファン１５ａにより、加圧定着器２００を冷却しているため、加熱定着器１００で加熱定着された後の記録紙７１上のトナー画像に必要以上のエネルギーが加わることはない。よって、連続して大量にコピーされた場合であっても、定着ムラの発生を防止することができる。
【００２６】
（２）加えて、加圧断熱部３２０内の温度が第２所定温度（例えば５０度）未満に達した場合は、冷却ファン１５ａの駆動が停止されている。このため、冷却ファン１５ａの駆動に伴って、消費電力が必要以上に増加するのが防止される。従って、最小限の消費電力で定着ムラの発生を防止することができる。
【００２７】
（３）加熱定着器１００を覆う加熱断熱部３１０と、加圧定着器２００を覆う加圧断熱部３２０とが一体形成された断熱ユニット３００で覆われている。このため、加熱断熱部３１０と加圧断熱部３２０とを個別に製造して組み立てる場合に比べて、断熱ユニット３００の製造及び組立が容易となる。従って、製造及び組立コストを低減することができる。
【００２８】
（４）さらに、加熱定着器１００と加圧定着器２００との間には、断熱壁３３０が形成されている。このため、断熱壁３３０による断熱効果を得ることができる。従って、加圧定着器２００の温度がほぼ同一に維持されるため、定着ムラの発生を防止することができる。
【００２９】
なお、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・図３に示すように、加圧断熱部３２０の左側の断熱壁を省略した構成にしても良い。このように構成すれば、左側の断熱壁を省略したことに伴う冷却効果と、冷却ファン１５ａの駆動に伴う冷却効果とが相俟って、より一層加圧断熱部３２０内を冷却することができる。従って、加熱定着器１００で加熱定着されたトナー画像が、さらに加圧定着器２００で加圧定着と加熱定着とが行われることはない。
【００３０】
・加熱定着器１００と加圧定着器２００とを、断熱性を有する隔壁を介して配置する構成であっても良い。また、断熱性を有する隔壁は、加熱定着器１００及び加圧定着器２００のフレームと一体形成する構成にしても良い。このように構成しても、加熱定着器１００、特に加熱ローラ１０１の熱が加圧定着器２００に移動するのが防止される。その結果、定着ムラの発生を防止することができる。
【００３１】
・断熱ユニット３００を構成する加熱断熱部３１０及び加圧断熱部３２０は、加熱定着器１００及び加圧定着器２００のフレームと一体形成する構成にしても良い。
【００３２】
・冷却ファン１５ａは、画像形成装置１の電源投入に基づいて駆動する構成にしても良い。
・図１（ａ）に示すように、加熱断熱部３１０内の温度、つまり加熱ローラ１０１の温度を検出するための温度センサ１０３を配設し、この温度センサ１０３からの検出信号に基づいて、冷却ファン１５ａを制御する構成にしても良い。具体的には、温度センサ１０３からの検出信号に基づいて、加熱断熱部３１０内の温度が、第１所定温度（例えば１８０度）以上に達した場合には、冷却ファン１５ａを駆動させ、第２所定温度（例えば１６０度）未満に達した場合には、冷却ファン１５ａの駆動を停止させる構成にしても良い。
【００３３】
・また、加熱断熱部３１０の上部にも開口部を設け、その開口部にダクトの一端を接続し、そのダクトの他端を画像形成装置１の側壁１ａに設けた冷却ファン１５ａに接続する構成にしても良い。このように構成すれば、加熱断熱部３１０内を冷却することができるため、加熱定着器１００の熱が加圧定着器２００に移動するのを抑制することができる。このため、加熱定着器１００で加熱定着されたトナー画像が、さらに加圧定着器２００で加圧定着と加熱定着とが行われることはない。その結果、トナー画像に対して必要以上の加熱定着が行われることなく、トナー画像の定着ムラが発生することを防止することができる。
【００３４】
・さらに、上記２つの構成と、前記実施形態とを適宜組み合わせて、冷却ファン１５ａを駆動及び停止させても良い。
・併せて、加圧断熱部３２０を冷却ファン１５ａで冷却する構成としては、加圧断熱部３２０内の熱をダクト３４０を介して冷却ファン１５ａで画像形成装置１の外部に排出させて加圧断熱部３２０内を冷却する構成がある。また、外部の空気をダクト３４０を介して加圧断熱部３２０に導入して加圧断熱部３２０内を冷却する構成がある。特に、後者の構成では、外部からの空気によって、加熱定着器１００から加圧定着器２００に移動してくる熱を記録紙７１の移動経路を介して加熱断熱部３１０内に止めることができる。このため、加圧断熱部３２０内の温度、つまり加圧定着器２００の温度をほぼ一定に維持することができる。従って、連続して大量にコピーされた場合であっても、定着ムラの発生を防止することができる。
【００３５】
・加熱ローラ１０１の温度を検出するための温度センサ１０３は、図１（ｂ）に示すように、加熱ローラ１０１の軸方向に対して中央部に１つ設けても、また、加熱ローラ１０１の軸方向に対して左右及び中央部に３つ設けた構成であっても良い。このように構成すれば、３つの温度センサ１０３からの検出信号に基づいて、冷却ファン１５ａの駆動を制御することができる。
【００３６】
・加えて、図１（ｂ）に示すように、加熱断熱部３１０と加圧断熱部３２０とを連通する２つの連通孔３３１を断熱壁３３０に設けて、加熱ローラ１０１の軸方向に対して左右部分を冷却する構成にしても良い。このように構成すれば、加熱ローラ１０１の軸方向の長さよりも、小さい記録紙（例えば、葉書）上のトナー画像の定着に伴って、加熱ローラ１０１の左右部分のみが所定温度以上となった場合には、冷却ファン１５ａを駆動させ、連通孔３３１を介して加熱ローラ１０１の左右部分のみを冷却することができる。従って、記録紙サイズが切り替わったとき、非通紙部（例えば、加熱ローラ１０１の軸方向に対して左右部分）の温度を冷却する時間を短縮することができる。
【００３７】
・断熱壁３３０を省略した構成であっても良い。
・断熱壁３３０は、断熱ユニット３００の上部から記録紙７１の移送経路までであっても良い。
【００３８】
・いわゆる放熱フィンを加熱断熱部３１０に、又は断熱ユニット３００に設けた構成にしても良い。このように構成すれば、空気との接触面積が増加するため、断熱ユニット３００の冷却効果を向上させることができる。
【００３９】
・温度センサ２０３（１０３）を設けることなく、常に冷却ファン１５ａを駆動させる構成にしても良い。
さらに、上記実施形態より把握される技術的思想について、以下にそれらの効果と共に記載する。
【００４０】
〔１〕請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、加熱断熱部内の温度を検出する加熱温度検出手段と、その加熱温度検出手段に基づいて冷却手段を制御する制御手段とを備えた画像形成装置。このように構成すれば、加熱断熱部内の温度が加圧断熱部に移動するのが防止される。従って、定着ムラの発生を防止することができる。
【００４１】
〔２〕前記〔１〕に記載の画像形成装置において、制御手段は、加熱温度検出手段からの検出信号に基づき加熱断熱部内の温度が、第１所定温度以上に達した場合は冷却手段を駆動し、第２所定温度未満に達した場合は冷却手段の駆動を停止させる画像形成装置。このように構成すれば、加熱断熱部内の温度が第１所定温度未満に維持される。このため、加圧断熱部内の温度が上昇するのが抑制される。従って、定着ムラの発生を防止することができる。
【００４２】
〔３〕請求項１〜請求項３、前記〔１〕、〔２〕のいずれか１項に記載の画像形成装置において、加熱断熱部と加圧断熱部との間には、断熱壁が設けられている画像形成装置。このように構成すれば、断熱壁による断熱効果によって、加熱断熱部からの熱が加圧断熱部に移動することを防止することができる。従って、定着ムラの発生を防止することができる。
【００４３】
〔４〕請求項１〜請求項３、前記〔１〕〜〔３〕のいずれか１項に記載の画像形成装置において、少なくとも加熱断熱部に放熱フィンを設けた画像形成装置。このように構成すれば、放熱フィンにより空気との接触面積が増加して、少なくとも加熱断熱部が冷却される。その結果、加熱断熱部からの熱が加圧断熱部に移動することを防止することができる。従って、定着ムラの発生を防止することができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明によれば、定着ムラの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）記録部の構成を示す縦断面図。
（ｂ）加熱定着器及び加圧定着器の平面図。
【図２】冷却ファンを制御するときの動作を示すフローチャート。
【図３】別の実施形態における記録部の構成を示す縦断面図。
【符号の説明】
１…画像形成装置、１５…記録部、１５ａ…冷却手段としての冷却ファン、７１…記録紙、１００…加熱定着手段としての加熱定着器、１０１…加熱定着器を構成する加熱ローラ、１０１ａ…加熱定着器を構成する熱源としてのヒータ、１０２…加熱定着器を構成する加圧ローラ、１０３…加熱温度検出手段としての温度センサ、２００…加圧定着手段としての加圧定着器、２０１…加圧定着器を構成する加圧ローラ、２０２…加圧定着器を構成する駆動ローラ、２０３…加圧温度検出手段としての温度センサ、３００…断熱ユニット、３１０…加熱断熱部、３２０…加圧断熱部、３３０…断熱壁、３４０…ダクト。
【図１】
2004085906.tif 000003
【図２】
2004085906.tif 000004
【図３】
2004085906.tif 000005