(57)【要約】【課題】加熱部材を効率良く冷却し、異常画像の発生を抑制するとともに省エネルギー性の向上を実現可能な定着装置を提供する。【解決手段】熱源８２により加熱される定着部材８１と、芯金８５の外周に弾性層８４を有し、定着部材８１と当接してニップ部Ｎを形成する加圧部材８３と、加圧部材８３の複数の部位の温度を検知する温度検知手段９３と、加圧部材８３を冷却する複数の冷却機構９１からなる冷却手段と、加圧部材８３を定着部材８１から離間させる移動手段９０と、を備え、ニップ部Ｎに記録媒体Ｐを通過させて記録媒体Ｐ上の画像を定着させる定着装置８０において、冷却手段は、温度検知手段９３によって検知された加圧部材８３の温度に応じて、複数の冷却機構９１の冷却条件を個別に変更し、加圧部材８３と定着部材８１とが当接している状態及び離間している状態のいずれの状態でも、加圧部材８３を冷却する。【選択図】図５
2016090851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源により加熱される定着部材と、
芯金の外周に弾性層を有し、前記定着部材と当接してニップ部を形成する加圧部材と、
前記加圧部材の複数の部位の温度を検知する温度検知手段と、
前記加圧部材を冷却する複数の冷却機構からなる冷却手段と、
前記加圧部材を前記定着部材から離間させる移動手段と、を備え、
前記ニップ部に記録媒体を通過させて前記記録媒体上の画像を定着させる定着装置において、
前記冷却手段は、前記温度検知手段によって検知された前記加圧部材の温度に応じて、複数の前記冷却機構の冷却条件を個別に変更し、前記加圧部材と前記定着部材とが当接している状態及び離間している状態のいずれの状態でも、前記加圧部材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、前記記録媒体のサイズに応じ、前記加圧部材の冷却領域を変更す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、前記記録媒体が前記ニップ部を通過する前と通過中とで、前記加圧部材の冷却領域を変更することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記冷却手段は、
前記ニップ部を前記記録媒体が通過する前は、前記加圧部材の前記記録媒体の通過予定領域を冷却し、
前記ニップ部を前記記録媒体が通過中は、前記加圧部材の前記記録媒体の非通過領域を冷却することを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記冷却手段は、前記加圧部材の長手方向に沿って配置された複数の前記冷却機構に対し、前記加圧部材の表面温度に応じて冷却量を個別に調整することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記冷却機構は、冷却風を送出する機構であり、
前記冷却手段は、前記冷却機構ごとに前記冷却風の吹出量を調節することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
前記冷却手段は、前記加圧部材の長手方向の端面に対向して配置された前記冷却機構を有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の定着装置。
【請求項８】
前記加圧部材の長手方向の端面に対向して配置された前記冷却機構は、前記加圧部材の芯金および／または芯金の内部を冷却することを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の定着装置を備え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、定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、複写機、ファクシミリなどの画像形成装置に対し、近年、省エネルギー化、高速化についての市場要求が強くなってきている。画像形成装置では、電子写真記録、静電記録、磁気記録等の画像形成プロセスにより、画像転写方式もしくは直接方式により未定着トナー画像が記録材（例えば、記録材シート印刷紙、感光紙、静電記録紙等）に形成される。未定着トナー画像を定着させるための定着装置としては、例えば、熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式等の接触加熱方式の定着装置が広く採用されている。
【０００３】
このような定着装置の一例として、ベルト方式の定着装置（例えば、特許文献１参照）が知られている。
ベルト方式の定着装置では、近年、さらなるウォームアップ時間（電源投入時など、常温状態から印刷可能な所定の温度（リロード温度）までに要する時間）や、ファーストプリント時間（印刷要求を受けた後、印刷準備を経て印字動作を行い排紙が完了するまでの時間）の短縮化が望まれている。また、画像形成装置の高速化に伴い、単位時間あたりの通紙枚数が増え、必要熱量が増大しているため、特に連続印刷のはじめに熱量が不足する（所謂、温度落ち込み）が問題となっている。
【０００４】
上述のベルト方式の定着装置における問題を解決する方法として、セラミックヒータを用いたサーフ定着（フィルム定着）の定着装置（例えば、特許文献２参照）が提案されている。サーフ定着（フィルム定着）の定着装置は、ベルト方式の定着装置と比べて低熱容量化、小型化が可能となったが、ニップ部のみを局所加熱しているため、その他の加熱されていない部分（例えば、ニップ部の入口）においてベルトは最も冷えた状態にあり、定着不良が発生しやすくなるという問題がある。
特に、高速機においては、ベルトの回転が速く、ニップ部以外でのベルトの放熱が多くなるため、より定着不良が発生しやすくなるという問題がある。
【０００５】
これらの問題を解決するために、無端ベルトを用い、該無端ベルト全体を温めることを可能にし、加熱待機時からのファーストプリントタイムを短縮することができ、かつ高速回転時の熱量不足を解消し、高生産の画像形成装置に搭載されても良好な定着性を得ることができる定着装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
図１は、特許文献３に記載された定着装置の断面概略図である。
無端ベルト２０１の内部には、パイプ状の金属熱伝導体２０２が無端ベルト２０１の移動をガイド可能に固定され、無端ベルト２０１は、金属熱伝導体２０２内の熱源２０３により金属熱伝導体２０２を介して加熱される。さらに無端ベルト２０１を介して金属熱伝導体２０２に接してニップ部Ｎを形成する加圧ローラ２０４を備え、無端ベルト２０１は、加圧ローラ２０４の回転に連れ回るようにして周方向に移動する。加圧ローラ２０４は、金属ローラ２０５の外周に弾性層２０６を有する。
【０００７】
図１に示す構成により、定着装置を構成する無端ベルト２０１全体を温めることが可能となり、加熱待機時からのファーストプリントタイムを短縮することができ、かつ高速回転時の熱量不足を解消することが可能となると考えられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献３に記載された定着装置に対し、更なる省エネルギー性の向上とファーストプリントタイムの短縮を実現させるためには、熱効率を更に向上させる必要がある。
これに対し、例えば、無端ベルトを金属熱伝導体を介さずに直接加熱する構成とすることが提案されている。伝熱効率を大幅に向上させることにより、消費電力を低減するとともに、加熱待機時からのファーストプリントタイムを更に短縮することができ、また、金属熱伝導体を省略することによりコストダウンも実現可能となる。さらに定着装置において省エネルギーを達成するためには、各部材の蓄熱性を高めることも考えられる。
【０００９】
しかしながら、伝熱効率の向上や蓄熱性の向上を図り、加圧部材がある一定の温度以上となると、定着後の記録媒体上に異常画像が発生してしまうというトレードオフの関係がある。
これに対し、熱源及び定着部材により温度制御を行い、空回転させるとともに熱源から離間させる等の方法により加圧部材全体を冷却することは知られているが、必要な領域のみを適切かつ効率的に冷却を行うことは困難であった。
【００１０】
そこで本発明は、加熱部材を効率良く冷却し、異常画像の発生を抑制するとともに省エネルギー性の向上を実現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】
【００１１】
かかる目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、熱源により加熱される定着部材と、芯金の外周に弾性層を有し、前記定着部材と当接してニップ部を形成する加圧部材と、前記加圧部材の複数の部位の温度を検知する温度検知手段と、前記加圧部材を冷却する複数の冷却機構からなる冷却手段と、前記加圧部材を前記定着部材から離間させる移動手段と、を備え、前記ニップ部に記録媒体を通過させて前記記録媒体上の画像を定着させる定着装置において、前記冷却手段は、前記温度検知手段によって検知された前記加圧部材の温度に応じて、複数の前記冷却機構の冷却条件を個別に変更し、前記加圧部材と前記定着部材とが当接している状態及び離間している状態のいずれの状態でも、前記加圧部材を冷却することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、加熱部材を効率良く冷却し、異常画像の発生を抑制するとともに省エネルギー性の向上を実現可能な定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来の定着装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本実施形態の定着装置の要部構成一例を示す断面図である。
【図３】本実施形態の定着装置の要部構成の一例を示す断面図である。
【図４】本実施形態の画像形成装置の一例を模式的に示す断面図である。
【図５】本実施形態の定着装置の構成の一例を模式的に示す断面図である。
【図６】（Ａ）は本実施形態の定着装置の加圧部材が定着部材と当接している状態、（Ｂ）は離間している状態を示す模式図である。
【図７】加圧部材を冷却手段により冷却する態様の一例を示す説明図である。
【図８】加圧部材を冷却手段により冷却する態様の一例を示す説明図である。
【図９】加圧部材を冷却手段により冷却する態様の一例を示す説明図である。
【図１０】加圧部材を冷却手段により冷却する態様の一例を示す説明図である。
【図１１】本実施形態の定着装置の要部構成の一例を示す断面図である。
【図１２】加圧部材と冷却手段との位置関係を示す斜視図である。
【図１３】加圧部材と冷却手段との位置関係を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る定着装置及び画像形成装置について、図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【００１５】
＜定着装置＞
図５は、本実施形態の定着装置の構成を模式的に示した断面図である。
本実施形態の定着装置は、熱源８２により加熱される定着部材８１と、芯金８５の外周に弾性層８４を有し、定着部材８１と当接してニップ部Ｎを形成する加圧部材８３と、加圧部材８３の複数の部位の温度を検知する温度検知手段９３と、加圧部材８３を冷却する複数の冷却機構９１からなる冷却手段と、加圧部材８３を定着部材８１から離間させる移動手段９０と、を備え、ニップ部Ｎに記録媒体Ｐを通過させて記録媒体Ｐ上の画像を定着させる。
【００１６】
本実施形態の定着装置の要部の構成を図２及び図３を参照して説明する。
図２に示すように、定着装置内には回転体である加圧部材（加圧ローラ）８３と、無端状の定着部材（定着ベルト）８１を有し、定着部材８１はハロゲンヒータ等の熱源８２により内周側から輻射熱により直接加熱される。
定着部材８１の内部には、定着部材８１を介して対向する加圧部材８３とニップ部Ｎを形成するニップ形成部材８６があり、定着部材８１の内面と直接（もしくは、図示しない摺動シートを介して間接的に）摺動するようになっている。
【００１７】
図２に示す例では、ニップ部Ｎの形状は平坦状であるが、凹形状やその他の形状であっても良い。ニップ部Ｎの形状は、凹形状の方が、記録紙Ｐの先端の排出方向が加圧部材８３寄りになり、分離性が向上するのでジャムの発生が抑制される。
【００１８】
定着部材８１は、ニッケルやＳＵＳなどの金属ベルトやポリイミドなどの樹脂材料を用いた無端ベルト（もしくはフィルム）とする。ベルトの表層はＰＦＡまたはＰＴＦＥ層などの離型層を有し、トナーが付着しないように離型性を持たせている。ベルトの基材とＰＦＡまたはＰＴＦＥ層の間にはシリコーンゴムの層などで形成する弾性層があっても良い。シリコーンゴム層がない場合は熱容量が小さくなり、定着性が向上するが、未定着画像を押し潰して定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部にユズ肌状の光沢ムラ（ユズ肌画像）が残るという不具合が生じる。これを改善するにはシリコーンゴム層を１００[μｍ]以上設ける必要がある。シリコーンゴム層の変形により、微小な凹凸が吸収されユズ肌画像が改善する。
【００１９】
定着部材８１の内部には、ニップ部Ｎを支持するための支持部材（ステー）８７を設け、加圧部材８３により圧力を受けるニップ形成部材８６の撓みを防止し、軸方向で均一なニップ幅を得られるようにしている。
この支持部材８７は、両端部で保持部材（フランジ）８８に保持固定され位置決めされている。
【００２０】
熱源８２と支持部材８７の間に反射部材８９を備え、熱源８２からの輻射熱などにより支持部材８７が加熱されてしまうことによる無駄なエネルギー消費を抑制している。
反射部材８９を備える代わりに支持部材８７表面に断熱もしくは鏡面処理を行っても同様の効果を得ることか可能となる。
【００２１】
熱源８２としては、本実施形態ではハロゲンヒータを用いているが、ＩＨ、抵抗発熱体、カーボンヒータ等であっても良い。
【００２２】
加圧部材８３は芯金８５の外周に弾性層８４を有し、離型性を得るために表面に離型層（ＰＦＡまたはＰＴＦＥ層）が設けられている。芯金８５は、加圧部材８３の中心に配置される部材であり、回転可能となっている。加圧部材８３は中空のローラであっても良い。
【００２３】
加圧部材８３は画像形成装置に設けられたモータなどの駆動源からギヤを介して駆動力が伝達され回転する。
加圧部材８３は、スプリングなどにより定着部材８１側に押し付けられており、弾性層８４が押し潰されて変形することにより、所定のニップ幅を有している。
【００２４】
弾性層８４の材質としては、ソリッドゴム、スポンジゴムなどが挙げられる。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着部材８１の熱が奪われにくくなるので、より好ましい。
【００２５】
定着部材８１は加圧部材８３により連れ回り回転する。
図２の例では、加圧部材８３が図示しない駆動源により回転し、ニップ部Ｎでベルトに駆動力が伝達されることにより定着部材８１が回転する。定着部材８１はニップ部Ｎで挟み込まれて回転し、ニップ部Ｎ以外では両端部で保持部材８８にガイドされて走行する。
このような構成により安価で、ウォームアップが速い定着装置を実現することが可能となる。
【００２６】
図２では熱源８２がハロゲンヒータ１本で構成されているのに対し、図３では熱源８２がハロゲンヒータ３本で構成されている。
図３の熱源８２を構成する３本のハロゲンヒータは、それぞれの発光箇所が異なり、記録媒体Ｐのサイズに応じて点灯させるヒータを選択し、対応する範囲の定着部材８１の加熱を行うことができるため、生産性を向上させることができる。
【００２７】
図５を参照して本実施形態の定着装置における加圧部材８３の冷却について説明する。
本実施形態の定着装置は、加圧部材８３の近傍に加圧部材８３を冷却するための冷却機構９１を複数備えており、温度検知手段９３によって検知された加圧部材８３の温度に応じて、それぞれの冷却機構９１の冷却条件を個別に変更することができる。
【００２８】
加圧部材８３は、記録媒体Ｐ上のトナーを定着させる役割と、カールによる記録媒体Ｐの変形を防止させる目的で、蓄熱させることが好まれる。しかし、加圧部材８３の蓄熱により、一定以上の温度となると、余剰の熱が記録媒体Ｐ上画像に影響を与え、異常画像の発生の原因となってしまう。そのため、記録媒体Ｐを通紙する際の加圧部材８３の表面温度を、ある一定温度以上とならないように設定する必要がある。
【００２９】
冷却機構９１は、例えば、冷却風を送出する機構である。以下、冷却機構９１として空冷ファンを用いた例について説明するが、冷却手段としては、ペルチェ素子を用いた冷却や、ラジエータを用いた冷却等を適用してもよい。空冷ファンである冷却機構９１からの冷却風の吹出口は、できる限り加圧部材８３に近づけることが好ましく、ダクト等を用いて加圧部材８３に近づけるとより効果的である。また、加圧部材８３を冷却した後の気流が、搬送されてくる記録媒体Ｐ及びトナーに影響を与えないことが必要であるため、冷却機構９１の配置を調整するか、整流板等を設けることが好ましい。
【００３０】
本実施形態の定着装置においては、冷却手段は、加圧部材８３と定着部材８１とが当接している状態及び離間している状態のいずれの状態でも、加圧部材８３を冷却する。加圧部材８３の冷却を続けることで、加圧部材８３の表面温度が一定温度以上とならないようにすることができる。冷却手段は、上述のように各冷却機構９１ごとに冷却量を調節することができる。
【００３１】
次に、加圧部材８３の表面温度に応じて冷却機構９１の冷却条件を変更する方法を説明する。
加圧部材８３の表面温度は、記録媒体Ｐ上の画像の定着を行う（以下、「通紙」ともいう）ときの温度環境、印刷枚数、記録媒体（以下、「用紙」ともいう）の種類、厚さによって異なるため、実際の温度を検知（モニタリング）する必要がある。例えば、小サイズの用紙の連続通紙を行うと、用紙が通過する通紙領域と、用紙が通過しない加圧部材８３の端部の非通紙領域とでは温度が異なり、非通紙領域の温度が高くなる傾向がある。そのため、実際の温度のモニタリングとしては、通紙領域と非通紙領域、具体的には、加圧部材８３の長手方向の中央付近と両端部付近の温度を検知する必要がある。
【００３２】
一方、加圧部材８３の回転方向においては、ニップ部Ｎの直前の位置における温度を検知してもよいが、熱源８２から離れた温度が安定している位置において検知することが好ましい。
【００３３】
冷却機構９１は常に作動させていてもよく、加圧部材８３の表面温度が少なくとも一定温度（例えば、異常画像を発生させる温度であり、以下「Ａ℃」と表す）以上である場合には、Ａ℃を下回るまで作動させる。加圧部材８３が定着部材８１に当接（加圧接触）している状態では、冷却機構９１を作動させても、加圧部材８３の表面温度は下がり難い。そこで、より効果的に冷却させるために、Ａ℃以上となった場合には、通紙中の場合であっても移動手段９０により加圧部材８３を定着部材８１から離間させて冷却を行うことが好ましい。
【００３４】
加圧部材８３を定着部材８１から離間させる場合、離間させる距離で規定される複数の加圧モードを設け、加圧部材８３の表面温度に応じていずれかのモードに移行させるように制御することができる。
例えば、脱圧状態（モード１）、微加圧状態（モード２）、中加圧状態（モード３）、加圧状態（モード４）のような４つのモードを設けることができる。モード４の加圧状態は通紙時である。各モードに応じて、移動手段（カム）９０により加圧部材８３を移動させる位置が規定される。
【００３５】
図６（Ａ）に加圧状態（モード４）の模式図、図６（Ｂ）に脱圧状態（モード１）の模式図をそれぞれ示す。加圧状態（モード４）では、加圧部材８３と定着部材８１とが圧接しているが、脱圧状態（モード１）では加圧部材８３と定着部材８１とが最も離れた位置となっている。
【００３６】
また、各モードは、加圧部材８３と冷却機構９１との距離も規定されることが好ましい。
例えば、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、加圧状態（モード４）では加圧部材８３と冷却機構９１とが離れた位置にあり、脱圧状態（モード１）では加圧部材８３と冷却機構９１とがより近接した位置になるように規定することができる。加圧部材８３と冷却機構９１とが近接するほど、冷却量は増大する。
【００３７】
上述の加圧モードを活用して、加圧部材８３に対する冷却条件を変更することができる。冷却条件を変更する因子としては、加圧部材８３の表面温度、通紙中の加圧部材８３温度の上昇率、及びこれらに基づき移行する加圧モードである。どの加圧モードに移行させるかは、例えば、下記表１に示すテーブルに基づき制御することができる。
【００３８】
【表１】
2016090851.tif 000003
表中、「モード１」は脱圧状態、「モード２」は微加圧状態、「モード３」は中加圧状態、「モード４」は加圧状態を意味し、モード４の加圧状態は通紙時の状態である。
【００３９】
通紙させる前に加圧部材８３の表面温度を測定し、一定温度（Ａ℃）と対比し、通紙可能（加圧状態：モード４）であるか否かを判断する。加圧モードに関しては、モード１の脱圧状態に近づく程、脱圧時の時間が長くなり、加圧部材８３の脱圧位置によって冷却効果変更することができる。
【００４０】
通紙中に加圧部材８３を冷却する場合、その間の用紙搬送が停止するため、冷却時間が長くなると生産性が低下する。これを防止するため、冷却を必要な時に必要な分だけ行うことが好ましい。例えば、加圧部材８３を定着部材８１に対して接離させる移動手段のカムに、離間距離の異なる複数の停止位置を設け、加圧部材８３の表面温度に応じて停止位置を選択することができれば、必要最低限の時間で加圧部材８３の冷却を行うことができる。
【００４１】
生産性の低下を防ぐために、離間中に印刷ができない場合は、後述する画像形成装置の給送手段と連動して、待機させている記録媒体の距離を通常の複数の記録媒体のそれぞれの間隔よりも狭めることで、擬似的に生産性を早め、生産性を満足させることができる。
【００４２】
また、加圧部材８３の熱容量によってその表面温度が変わりやすくなる可能性がある。そこで、加圧部材８３の表層温度に加え、加圧部材８３の芯金の温度もモニタリングすることにより、必要な冷却量を判断することが出来る。例えば、加圧部材８３の芯金８５を含め表面温度が高くなっている場合、モード１まで脱圧しても表面温度を低下させ難いことがある。そこで、芯金８５の温度を検知し、芯金８５の温度に応じてモード１の脱圧モードとすることに加え、一定時間（＋α秒）空回転を行うことにより加圧部材８３を冷却することができる。このような冷却を加えることにより、加圧部材８３を頻繁に定着部材８１に対して接離させる必要がなくなる。
【００４３】
上述のように、本実施形態の定着装置は、冷却手段が、温度検知手段９３によって検知された加圧部材８３の温度（芯金８５の温度を含む）に応じて、複数の冷却機構９１の冷却条件を変更し、加圧部材８３と定着部材８１とが当接している状態及び離間している状態のいずれの状態でも、加圧部材８３を冷却することができ、加圧部材８３の表面温度をある一定温度以下に調整することができ、加圧部材８３の蓄熱による余剰熱が記録媒体Ｐ上の画像へ影響することを防止することができる。
【００４４】
さらに、本実施形態の定着装置において、冷却手段は、記録媒体Ｐのサイズに応じ、加圧部材８３の冷却領域を変更することができる。これにより、加圧部材８３の特定部位の表面温度をある一定の範囲に保つことが出来る。従来の定着装置では、加圧部材８３の全体を冷却するため、通紙に影響を与えない部分まで冷却されていた。これに対し、冷却機構９１を複数設けた本実施形態の定着装置は、記録媒体のサイズに応じた加圧部材８３の必要領域のみを効率的に冷却することができる。
【００４５】
冷却手段は、記録媒体Ｐがニップ部Ｎを通過する前と通過中とで、加圧部材８３の冷却領域を変更することができる。具体的には、冷却手段は、ニップ部Ｎを記録媒体Ｐが通過する前は、加圧部材８３の記録媒体Ｐの通過予定領域を冷却し、ニップ部Ｎを記録媒体Ｐが通過中は、加圧部材８３の記録媒体Ｐの非通過領域を冷却することができる。連続通紙を行うと、用紙端部から外側に約１５ｍｍの領域（非通紙領域）で温度が上昇しやすくなる。通紙前は用紙が搬送される領域を冷却し、通紙中は非通紙領域を冷却するように冷却範囲を変更することで、必要箇所を効率良く冷却することが出来る。
【００４６】
冷却手段は、加圧部材８３の長手方向に沿って配置された複数の冷却機構９１に対し、加圧部材８３の表面温度に応じて冷却量を個別に調整することができる。
ここで、「冷却量」とは、本実施形態においては冷却風の吹出量であり、例えば、単位時間当たりの風量または吹き付けの継続時間で表すことができる。ただし、冷却風として用いられる空気（気体）の温度、湿度、成分等の条件が異なる場合には、吹出量と冷却量との関係が異なるため、冷却条件に応じた冷却量を達成する吹出量の調節を行う。
加圧部材８３は、両端部に対して中央部の直径が小さいつづみ形状であり、冷却による温度変化で外径の不均一な変化が生じることがある。加圧部材８３の端部を冷却することにより端部の熱膨張を抑制して、つづみ形状から熱間状態でフラットに近い形状にすることができる。このように、長手方向に冷却機能に差異を設けることで、加圧部材８３の冷却による記録媒体のシワ発生を抑制することができる。
【００４７】
以下、加圧部材８３を冷却する複数の冷却機構９１からなる冷却手段について、冷却機構９１の冷却条件を個別に変更して加圧部材８３を冷却する態様について、図７〜図１０を参照して説明する。図７〜図１０において、矢印９５は冷却機構９１からの冷却量を模式的に示している。具体的には、冷却風（以下、出力ともいう）の吹出量を模式的に示している。
【００４８】
定着装置に通紙される記録媒体Ｐの厚みは様々である。薄い記録媒体Ｐを通紙する場合、ニップ部Ｎ及び加圧部材８３が蓄熱していると、定着部材８１に巻き付くような挙動を取り、熱量が過多となって画像に影響し、異常画像が発生する。
これに対し、図７に示すように加圧部材８３の両端部を冷却機構９１ａ及び９１ｃによって冷却することにより、両端部の熱膨張を抑制し、つづみ形状から熱間状態でフラットに近い形状にすることができ、記録媒体Ｐが定着部材８１へ巻き付く挙動を抑制することができる。
【００４９】
また、定着装置に通紙される記録媒体Ｐのサイズは、例えば封筒等の小さいサイズから、ＳＲＡ３のような大きいサイズまで様々である。小さいサイズの記録媒体Ｐを通紙する場合、図８に示すように、加圧部材８３の両端部を冷却する冷却機構９１ａ及び９１ｃの出力は抑え、中央部を冷却する冷却機構９１ｂによる出力をメインにすることで、効率的に冷却を行うことができる。
【００５０】
図８に示す例では、印刷ジョブに応じて、加圧部材８３の両端部を冷却する冷却機構９１ａ及び９１ｃは作動させなくてもよい。例えば、連続通紙や短間欠運転時は、異常画像の発生を防止するために、確実に冷却することができるように冷却機構９１ａ及び９１ｃは出力を抑えても作動させた方が好ましいと考えられる。一方、数枚程度の印刷ジョブであれば、冷却機構９１ａ及び９１ｃは作動させず、冷却機構９１ｂのみを作動させて冷却を行うことができる。
【００５１】
図９に示す例では、数枚程度の印刷ジョブの場合は、少なくとも冷却機構９１ｂ、９１ｃ、９１ｄが作動していればよく、冷却機構９１ａ及び９１ｅは作動していてもしていなくてもよい。
一方、連続通紙や短間欠通紙を行う場合は、通紙を行うことにより加圧部材８３の通紙領域８３ａの両端にある温度上昇領域８３ｂの温度が高くなる。そこで、通紙する前の段階では、冷却機構９１ｂ、９１ｃ、９１ｄを作動させ、通紙が開始後に冷却機構９１ａ及び９１ｅを作動させることにより、効率的に加圧部材を冷却することが出来る。
【００５２】
連続通紙を行うと、加圧部材８３の表面温度は低下するが、芯金８５は蓄熱されていく傾向にある。その結果、加圧部材８３が冷却されに難くなってしまう。そこで、加圧部材８３の表面温度、または芯金８５の温度をモニタリングし、ある一定の温度以上になった場合には、芯金８５および／または芯金８５の内部に向けて冷却風を出力することが好ましい。
【００５３】
芯金を冷却可能な冷却機構の配置の例を図１０に示す。
図１０（Ａ）は、加圧部材８３の長手方向に冷却機構９２を延在させ、芯金８５を冷却する例である。しかしながら、図１０（Ａ）に示す構成では、芯金８５を側面から冷却するため十分な冷却効率が得られない可能性がある。これに対し、図１０（Ｂ）に示すように、加圧部材８３の長手方向の端面に対向して配置された冷却機構９２を有する構成とすることができる。加圧部材８３の長手方向の端面に対向して配置された冷却機構９２は、加圧部材８３の芯金８５および／または芯金８５内部を冷却する。このような構成とすることにより、加圧部材８３を内部から効率良く冷却することができる。
【００５４】
定着装置において、加圧部材８３の両端部には加圧脱圧するための移動手段９０等の機構が多く設けられているため、図１０（Ｂ）に模式的に示す冷却機構９２は設置可能な領域が限られ、配置が困難となることがある。この場合、例えば、送風機構は別の位置に配置し、ノズルなどを用いて冷却風を加圧部材８３の長手方向の端面に吹き付ける構成としてもよい。
【００５５】
図１１に、本実施形態の定着装置を構成する定着部材が二軸ベルトからなる構成の断面図を示す。また、二軸ベルトを備えた定着装置における加圧部材８３の移動手段９０の構成を示す斜視図を図１２に、冷却機構の配置の例を示す斜視図を図１３にそれぞれ示す。
【００５６】
図１１に示すように、定着装置８０は、上下のカバー１０２、１０３の内側に、上から斜め左下にかけて加熱ローラ１０４、定着ローラ１０５、加圧部材（加圧ローラ）８３を順に備えている。加熱ローラ１０４と定着ローラ１０５とは径方向に少し離間して配置され、両ローラの間に定着部材（定着ベルト）８１がループ状に掛け渡されている。定着ローラ１０５は小さなテンションローラ１０８で左方向へ付勢されている。なお、左右前後の方向性は説明の便宜上のものであり、必ずしも定着装置８０の設置方向と一致するものではない。
【００５７】
加熱ローラ１０４は内部に複数本の熱源８２を有している。定着ローラ１０５の下部外面に加圧部材８３の上部外面が定着ベルト１０７を介して弾性的に接している。
【００５８】
加圧部材８３は、退避位置から定着ローラ１０５に向けて不図示の移動手段（付勢手段）で径方向に画像定着位置（接触部）であるニップ部Ｎまで斜め上向きに付勢されて加圧状態となっている。加圧部材８３の加圧及び脱圧操作（上下方向の移動）は、例えば、カム部材とばね部材あるいはプランジャ等といった移動手段９０を用いて行われる。
【００５９】
加圧部材８３の移動手段９０を、図１２を参照して説明する。
図１２に示すように、加圧部材８３の両端部には、カム部材２０１と、カム部材２０１の回転によって軸２０３を中心として回動するアーム２０２からなる移動手段９０が設けられている。加圧部材８３はアームの上昇により矢印で示す方向に加圧され、側板２００の形状に沿って移動する。移動手段９０の動作により、加圧部材８３が定着位置から退避位置まで離間し、また、退避位置から定着位置に復帰する。
【００６０】
図１１を参照して他の構成を説明する。
ニップ部Ｎに向けて、図の右側（搬送方向の上流側）の用紙ガイド板１１１が左上がりに傾斜して配置されると共に、図の左側（搬送方向の下流側ないし出口側）の用紙ガイド板１１２が略水平に配置されている。各用紙ガイド板１１１，１１２の上面に記録媒体Ｐとしての用紙が配置されている。
【００６１】
ニップ部Ｎの左側（搬送方向下流側）に、定着ベルト案内板１１４がテンションローラ１０８に向けて斜め上向きに配設されている。定着ベルト案内板１１４に沿って定着部材８１が矢印Ｄの如く移動する。定着部材８１とその内側の加熱ローラ１０４及び定着ローラ１０５は、上カバー１０２の内側に配置され、加圧部材８３は下カバーの内側に配置され、上カバー１０２及び下カバー１０３の間に用紙案内路１１５が形成されている。
【００６２】
整風板１２０、１２２は、加圧部材８３の軸方向に加圧部材８３全長とほぼ同じ長さに延長されている。整風板１２０、１２２は、付勢手段により非印刷時に加圧部材８３が脱圧されて下向きに移動した際にも、先端部が加圧部材８３の外面に常時接触するように付勢されている。
【００６３】
右側の整風板１２２の下方において、下カバー１０３の底壁に冷却機構９１からの送風を取り入れるための開口１２５が設けられている。冷却機構９１と開口１２５の配置の例を図１３に示す。開口１２５から加圧部材８３の下部に向けては、図１１に示すように冷却ダクト１２６が配設されている。冷却ダクト１２６の左側には排気ダクト１３４が配設されている。排気ダクト１３４の下端の開口は下カバー１０３の底壁２４の排気用の開口１３４ａに連通している。
【００６４】
加圧部材８３の複数の部位の温度を検知する温度検知手段（温度センサ）９３が下カバー１０３内に配設されている。温度検知手段９３は加圧部材８３の外周面（表面）の温度を非接触で検出する。温度検知手段９３は、例えば、整風板１２０と一体的に設けられ、加圧部材８３の脱圧による移動時に、整風板１２０が加圧部材８３の外面で下向きに押されてヒンジ軸を支点に回転移動すると同時に下向きに移動し、加圧部材８３の加圧時には、整風板１２０と一体的に上向きに復帰する。
【００６５】
整風板１２０の作用で排気ダクト１３４から冷却風１４４が左上方に漏れず、冷却風１４４が定着後の記録媒体Ｐに吹き付けることがないので、記録媒体Ｐのジャム（詰まり）の要因が排除される。さらに、冷却風１４４が温度検知手段９３に当たることがないので、
温度検知手段９３の温度検出精度の低下を防止することができる。
【００６６】
加圧部材８３と定着部材８１とが当接している状態及び離間している状態のいずれの状態でも、冷却ダクト１２６から吹き出された冷却風１４４を加圧部材８３及び整風板１２０に沿って効果的に流し、加圧部材８３を冷却し、その後排気ダクト１３４から外部に排気させることができる。
【００６７】
＜画像形成装置＞
図４に、本実施形態の画像形成装置の構成を説明するための模式図を示す。
画像形成装置１００は、トナー像が転写された記録媒体（記録紙）Ｐにトナー像を定着させるための本発明の定着装置８０が備えている。なお、画像形成装置１００としては、図４に示すタンデム方式のプリンタに限定されず、さらにプリンタだけではなく複写機やファクシミリ装置などを対象とすることも可能である。
【００６８】
図４に示す画像形成装置１００は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な像担持体としての感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋを並設したタンデム構造が採用されている。
各感光体ドラム感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋは、Ａ１方向の上流側からこの順で並んでいる。各感光体ドラム感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像をそれぞれ形成するための画像ステーションに備えられている。
【００６９】
各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに形成された可視像が、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに対峙しながら矢印Ａ１方向に移動可能な無端ベルトが用いられる中間転写体（以下、転写ベルトという）１１ａに対して１次転写行程を実行してそれぞれの画像が重畳転写され、その後、記録シートなどが用いられる記録紙Ｐに対して２次転写行程を実行することで一括転写されるようになっている。
【００７０】
各感光体ドラムの周囲には、感光体ドラムの回転に従い画像形成処理するための装置が配置されている。
ブラック画像形成を行う感光体ドラム２０Ｂｋを対象として説明すると、感光体ドラム２０Ｂｋの回転方向に沿って画像形成処理を行う帯電装置３０Ｂｋ，現像装置４０Ｂｋ、１次転写ローラ１２Ｂｋおよびクリーニング装置５０Ｂｋが配置されている。帯電後に行われる書き込みは、光書込装置８が用いられる。
【００７１】
転写ベルト１１ａに対する重畳転写は、転写ベルト１１ａがＡ１方向に移動する過程において、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに形成された可視像が、転写ベルト１１ａの同じ位置に重ねて転写されるよう、転写ベルト１１ａを挟んで各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに対向して配設された１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋによる電圧印加によって、Ａ１方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。
【００７２】
画像形成装置１００は、色毎の画像形成処理を行う４つの画像ステーションと、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋの上方に対向して配設され、転写ベルト１１ａ及び１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋを備えた転写ベルトユニット１１と、転写ベルト１１ａに対向して配設され転写ベルト１１ａに従動し、連れ回りする転写部材としての転写ローラである２次転写ローラ５と、転写ベルト１１ａに対向して配設され転写ベルト１１ａ上をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置１３と、これら４つの画像ステーションの下方に対向して配設された光書き込み装置としての光書込装置８とを有している。
【００７３】
光書込装置８は、光源としての半導体レーザ、カップリングレンズ、ｆθレンズ、トロイダルレンズ、折り返しミラーおよび偏向手段としての回転多面鏡などを装備しており、各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋに対して色毎に対応した書き込み光Ｌｂ（図１２では、便宜上、ブラック画像の画像ステーションのみを対象として符号が付けてあるが、その他の画像ステーションも同様である）を出射して感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋに静電潜像を形成する構成とされている。
【００７４】
画像形成装置１００は、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋと転写ベルト１１ａとの間に向けて搬送される記録紙Ｐを積載した給紙カセットとしてのシート給送装置６１と、シート給送装置６１から搬送されてきた記録紙Ｐを、画像ステーションによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋと転写ベルト１１ａとの間の転写部に向けて繰り出すレジストローラ対４と、記録紙Ｐの先端がレジストローラ対４に到達したことを検知する図示しないセンサとを備えている。
【００７５】
画像形成装置１００は、さらに、本発明の定着装置８０によりトナー像を定着させた定着済みの記録紙Ｐを画像形成装置１００の本体外部に排出する排出ローラ７と、画像形成装置１００の本体上部に配設されて排出ローラ７により画像形成装置１００の本体外部に排出された記録紙Ｐを積載する排紙トレイ１７と、排紙トレイ１７の下側に位置し、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーを充填されたトナーボトル９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｂｋとを備えている。
【００７６】
転写ベルトユニット１１は、転写ベルト１１ａ、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋの他に、転写ベルト１１ａが掛け回されている駆動ローラ７２及び従動ローラ７３を有している。
従動ローラ７３は、転写ベルト１１ａに対する張力付勢手段としての機能も備えており、このため、従動ローラ７３には、バネなどを用いた付勢手段が設けられている。このような転写ベルトユニット１１と、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋと、２次転写ローラ５と、クリーニング装置１３とで転写装置７１が構成されている。
【００７７】
シート給送装置６１は、画像形成装置１００の本体下部に配設されており、最上位の記録紙Ｐの上面に当接する給紙ローラとしての給送ローラ３を有しており、給送ローラ３が反時計回り方向に回転駆動されることにより、最上位の記録紙Ｐをレジストローラ対４に向けて給送するようになっている。
【００７８】
転写装置７１に装備されているクリーニング装置１３は、詳細な図示を省略するが、転写ベルト１１ａに対向、当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードとを有しており、転写ベルト１１ａ上の残留トナー等の異物をクリーニングブラシとクリーニングブレードとにより掻き取り、除去して、転写ベルト１１ａをクリーニングするようになっている。クリーニング装置１３は、さらに、転写ベルト１１ａから除去した残留トナーを搬出し廃棄するための図示しない排出手段を有している。
【符号の説明】
【００７９】
８０    定着装置
８１    定着部材（定着ベルト）
８２    熱源
８３    加圧部材（加圧ローラ）
８４    弾性層
８５    芯金
８６    ニップ形成部材
８７    支持部材
８８    保持部材
８９    反射部材
９０    移動手段
９１    冷却機構
９２    冷却機構
９３    温度検知手段
１００  画像形成装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８０】
【特許文献１】特開２００４−２８６９２２号公報
【特許文献２】特許第２８６１２８０号公報
【特許文献３】特開２００７−３３４２０５号公報
【図１】
2016090851.tif 000004
【図４】
2016090851.tif 000005
【図５】
2016090851.tif 000006
【図６】
2016090851.tif 000007
【図１１】
2016090851.tif 000008
【図１２】
2016090851.tif 000009
【図１３】
2016090851.tif 000010
【図２】
2016090851.tif 000011
【図３】
2016090851.tif 000012
【図７】
2016090851.tif 000013
【図８】
2016090851.tif 000014
【図９】
2016090851.tif 000015
【図１０】
2016090851.tif 000016