定着装置及び画像形成装置
【課題】定着装置８からの超微粒子粉塵の発生をできるだけ抑制して、定着装置８ひいては画像形成装置１０全体からの超微粒子粉塵の発生量を少なくする。
【解決手段】本願発明の定着装置８は、ヒートランプＨにて加熱される加熱ローラ８１と、加熱ローラ８１に対して圧接配置された加圧ローラ８２とを備える。加熱ローラ８１と加圧ローラ８２との間に形成された定着ニップ部８３に、トナー像が転写された記録材Ｓを通過させることによって、トナー像Ｔを記録材Ｓに定着させる。加圧ローラ８２の長手方向の両端部８２ａ，８２ｂは、加熱ローラ８１に非接触の形状に形成する。更に、加圧ローラ８２の両端部８２ａ，８２ｂを冷却する冷却ファン１０１ａ，１０１ｂを有する。
【解決手段】本願発明の定着装置８は、ヒートランプＨにて加熱される加熱ローラ８１と、加熱ローラ８１に対して圧接配置された加圧ローラ８２とを備える。加熱ローラ８１と加圧ローラ８２との間に形成された定着ニップ部８３に、トナー像が転写された記録材Ｓを通過させることによって、トナー像Ｔを記録材Ｓに定着させる。加圧ローラ８２の長手方向の両端部８２ａ，８２ｂは、加熱ローラ８１に非接触の形状に形成する。更に、加圧ローラ８２の両端部８２ａ，８２ｂを冷却する冷却ファン１０１ａ，１０１ｂを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、加熱ローラと加圧ローラとの間に形成された定着ニップ部に、トナー像が転写された記録材を通過させることによって、前記トナー像を前記記録材に定着させる定着装置と、これを備えた画像形成装置とに関するものである。画像形成装置には、複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの機能を複合的に備えた複合機といった各種のものが含まれる。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子写真方式を採用した画像形成装置では、熱源によって加熱される加熱ローラとこれに当接する加圧ローラとの間の定着ニップ部に、未定着トナー像が転写された記録材を搬送し加熱及び加圧することにより、未定着トナー像を記録材に定着させることが広く行われている（いわゆる熱ローラ方式の定着装置を備えている）。
【０００３】
さて、近年、定着処理のために加熱ローラを熱源にて加熱すると、加圧ローラ側で超微粒子粉塵（粒子径１００ｎｍ未満、いわゆるナノオーダー）を生ずることが確認されていて、超微粒子粉塵に起因した不快臭やオフィス環境の汚染が問題視されている。この点、特許文献１には、定着装置周辺の空気を吸引ファンにて排気ダクト内に吸引し、吸引された空気中の超微粒子粉塵を放電にて帯電させてから、集塵電極にて捕集することが開示されている。かかる構成を採用すると、定着装置から生ずる超微粒子粉塵を効率よく捕集して、画像形成装置外への超微粒子粉塵の排出を抑制できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示された構成では、吸引ファン、放電装置及び捕集装置等を備える必要があるため、画像形成装置全体の構造が大掛かりになるし、部品点数も嵩んでコスト高になると考えられる。また、状態によっては超微粒子粉塵が大量発生することも十分あり得るから、このような場合には、捕集し切れなかった超微粒子粉塵を、そのまま画像形成装置外に放出する可能性を否定できないのであった。
【０００６】
ところで、加圧ローラの芯金（軸本体）は金属製であるが、その表面（円筒面）は、スポンジやシリコーンゴム等の素材からなる弾性層を介して、フッ素樹脂等の離型層にて被覆（チュービング又はコーティング）されている。弾性層たるスポンジやシリコーンゴム等は、加熱ローラを加熱した際に超微粒子粉塵を生じさせる加圧ローラ側での発生源の一つとみなされている。また、超微粒子粉塵の発生量には温度依存性があり、加圧ローラの温度が１３０℃を超えたあたりから、超微粒子粉塵の発生量が急激に増加することが知られている。
【０００７】
一般に、加圧ローラの表面（円筒面）は、離型層たるフッ素樹脂等にてチュービング又はコーティングされているため、加圧ローラの温度が１３０℃を超える高温になっても、表面側からの超微粒子粉塵の発生はさほど多くない。しかし、加圧ローラの長手方向の両端面は、弾性層たるスポンジやシリコーンゴム等が剥き出しになっているため、加圧ローラの温度が１３０℃を超える高温になると、これら両端面から超微粒子粉塵が最も多く発生するのである。
【０００８】
本願発明は、前述した従来技術の問題点に鑑みて、定着装置からの超微粒子粉塵の発生をできるだけ抑制して、定着装置ひいては画像形成装置全体からの超微粒子粉塵の発生量を少なくすることを技術的課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、熱源にて加熱される加熱ローラと、前記加熱ローラに対して圧接配置された加圧ローラとを備えており、前記加熱ローラと前記加圧ローラとの間に形成された定着ニップ部に、トナー像が転写された記録材を通過させることによって、前記トナー像を前記記録材に定着させる定着装置であって、前記加圧ローラの長手方向の両端部は、前記加熱ローラに非接触の形状に形成されており、更に、前記加圧ローラの前記両端部を冷却する冷却手段を有しているというものである。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載した定着装置において、前記冷却手段は、前記加圧ローラにおける前記各端部の端面に対峙するようにそれぞれ配置されているというものである。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載した定着装置において、前記加圧ローラの長手方向の長さを前記加熱ローラの長手方向の長さより長くしているというものである。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１又は２に記載した定着装置において、前記加圧ローラの前記各端部のローラ径が端面に近付くに連れて小さくなるように、前記加圧ローラの前記各端部がテーパ状に形成されているというものである。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１〜４のうちいずれかに記載した定着装置において、前記加圧ローラにおける前記各端部の熱伝導率を、前記加圧ローラにおける中央部付近の熱伝導率よりも低くしているというものである。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項１〜５のうちいずれかに記載した定着装置において、前記加圧ローラにおける少なくとも一方の前記端部の温度を検出する温度検出手段を有しており、前記冷却手段は前記温度検出手段の検出結果が設定上限温度以上になると作動するというものである。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項６に記載した定着装置において、前記冷却手段は前記温度検出手段の検出結果が設定下限温度以下になるとその作動を停止するというものである。
【００１６】
請求項８の発明は、画像形成装置に係るものであり、請求項１〜７のうちいずれかに記載した定着装置を備えているというものである。
【発明の効果】
【００１７】
本願の請求項に記載された発明によると、加圧ローラの長手方向の両端部が加熱ローラに非接触の形状に形成されているから、前記加圧ローラの前記両端部に、熱源によって加熱される前記加熱ローラから熱が直接伝わることはなく、前記加圧ローラの前記両端部が加熱され難い。つまり、前記加熱ローラから、前記加圧ローラの前記両端部に伝わる熱量を低減できる。その上、前記加圧ローラの前記両端部を冷却する冷却手段を有しているので、前記冷却手段からの冷却風によって、前記加圧ローラの前記両端部を積極的に冷却できる。従って、前記加圧ローラの前記両端部からの超微粒子粉塵の発生量を低減して、画像形成装置全体からの超微粒子粉塵の発生量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】プリンタの概略説明図である。
【図２】第１実施形態の定着装置の概略側面図である。
【図３】定着装置の概略平面図である。
【図４】加熱ローラと冷却ファンとの配置関係を示す斜視説明図である。
【図５】コントローラの機能ブロック図である。
【図６】冷却ファン制御のフローチャートである。
【図７】加圧ローラの各端面の表面温度が超微粒子粉塵の発生量に与える影響を示すグラフである。
【図８】第２実施形態の定着装置の概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本願発明を画像形成装置の一例である４サイクル型のカラーデジタルプリンタ（以下、プリンタと称する）に適用した実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００２０】
（１）．プリンタの概要
まず、図１を参照しながら、プリンタ１０の概要について説明する。プリンタ１０はドラム型の感光体１を備えている。感光体１の周囲には、図１の時計方向順に、帯電器２、現像装置４、中間転写ベルト６及び感光体クリーナ５が配置されている。中間転写ベルト６の下方側には、帯電器２と現像装置４の間から感光体１へ画像露光を行う画像露光装置３が設けられている。画像露光装置３の下方側には記録材供給部９が設けられている。感光体１は感光体駆動モータ（図示省略）によって図１の時計方向に回転駆動される。帯電器２には出力可変の帯電用電源（図示省略）から所定のタイミングで感光体帯電電圧が印加される。
【００２１】
現像装置４は、現像器ラック４０にブラック現像器４Ｋ、シアン現像器４Ｃ、マゼンタ現像器４Ｍ及びイエロー現像器４Ｙを搭載したものである。現像器ラック４０は、ステッピングモータを含むラック駆動部（図示省略）によって図１の反時計方向に回転駆動するように構成されている。現像器ラック４０には、９０度の等中心角度間隔で図１の反時計方向順に、ブラック現像器４Ｋ、シアン現像器４Ｃ、マゼンタ現像器４Ｍ、イエロー現像器４Ｙが搭載されている。
【００２２】
各現像器４Ｋ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｙには、それぞれの色に対応したトナーカートリッジＫＣ，ＣＣ，ＭＣ，ＹＣが交換可能に装着されている。すなわち、ブラック現像器４ＫにはブラックトナーカートリッジＫＣが、シアン現像器４ＣにはシアントナーカートリッジＣＣが、マゼンタ現像器４ＭにはマゼンタトナーカートリッジＭＣが、イエロー現像器４ＹにはイエロートナーカートリッジＹＣが装着されている。各現像器４Ｋ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｙには、感光体１上の静電潜像を現像するための現像ローラ４１が設けられている。また、各現像器４Ｋ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｙは、現像ローラ４１以外に、これにトナーを供給するトナー供給ローラや、現像ローラ４１上でのトナーの層厚を規制するトナー規制ブレード等も有している。
【００２３】
各現像器４Ｋ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｙは、負帯電性トナーを用いて感光体１上の静電潜像を反転現像させる。この場合、現像器ラック４０を回転させることによって、感光体１上の静電潜像を反転現像する現像位置に各現像器４Ｋ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｙを移動させる。感光体１表面に臨ませた（現像位置にある）現像ローラ４１に、出力可変の現像バイアス電源（図示省略）から現像バイアスが印加される。現像位置にある現像ローラ４１は、現像ローラ駆動モータ（図示省略）によって図１の反時計方向に回転駆動可能になる。この状態では、電源（図示省略）から、トナー供給ローラにトナー供給バイアスを印加可能になり、トナー規制ブレードに規制バイアスを印加可能になる。
【００２４】
中間転写ベルト６は、駆動ローラ６１、駆動ローラ６１に対向する従動対向ローラ６２、感光体１に対向配置された一次転写ローラ６３、及び、一次転写ローラ６３と協働してベルト６を感光体１に当接させる補助ローラ６４からなるローラ群に巻き掛けられている。一次転写ローラ６３には、一次転写電源（図示省略）から一次転写電圧が印加される。駆動ローラ６１を転写ベルト駆動モータ（図示省略）にて図１の反時計方向に回転駆動させることによって、中間転写ベルト６は図１の反時計方向に回転駆動する。
【００２５】
中間転写ベルト６のうち駆動ローラ６１に巻き掛けられた部分の外側に二次転写ローラ７が配置されている。二次転写ローラ７は所定のタイミングで中間転写ベルト６に接離するように構成されている。二次転写ローラ７には、二次転写電源（図示省略）から二次転写電圧が印加される。中間転写ベルト６の従動対向ローラ６２に巻き掛けられた部分の外側には、二次転写残トナー等を除去清掃するベルトクリーナ６５が配置されている。
【００２６】
二次転写ローラ７の上方側（搬送下流側）には、記録材Ｓ上の未定着トナー像を定着させるための定着装置８が設けられている。定着装置８よりも搬送下流側には、記録材排出ローラ対Ｒ３及び記録材排出トレイＴが設けられている。二次転写ローラ７の下方側（搬送上流側）には、中間転写ベルト６と二次転写ローラ７との間の二次転写ニップ部に所定のタイミングにて記録材Ｓを搬送するタイミングローラ対Ｒ２と、記録材収容部９からの記録材Ｓをタイミングローラ対Ｒ２へ案内する案内ローラ対Ｒ１とが設けられている。
【００２７】
以上説明したプリンタ１０によると、内部に配置された制御部（図示省略）の指令に基づいて、四つの現像器４Ｋ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｙのうち少なくとも１つを用いて記録材Ｓ上にトナー像を形成する。四つの現像器４Ｋ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｙを用いてフルカラー画像を形成する例を以下に説明する。
【００２８】
まず、ラック駆動部によって現像器ラック４０を回転させ、イエロー現像器４Ｙをその現像ローラ４１が感光体１に当接する現像位置に移動させる。これに併せて、感光体１を図１の時計方向に回転させ、中間転写ベルト６も回転させる。この段階では二次転写ローラ７をベルト６から離しておく。
【００２９】
次いで、帯電用電源から感光体帯電電圧が印加された帯電器２によって、回転する感光体１の表面を一様に所定電位に帯電させる。感光体１の帯電域には、画像露光装置３から折り返し反射ミラー３１，３２を介してイエロー画像用の画像露光を施し、イエロー静電潜像を形成する。それから、イエロー現像器４Ｙによってイエロー静電潜像を現像し、イエロートナー像を形成し、一次転写電圧が印加された一次転写ローラ６３によって、イエロートナー像を中間転写ベルト６上に一次転写する。
【００３０】
次いで、イエロートナー像の形成と同様にして、現像位置に移動させたマゼンタ現像器４Ｍによって感光体１上に形成されたマゼンタトナー像を中間転写ベルト６上に転写する。また、現像位置に移動させたシアン現像器４Ｃによって感光体１上に形成されたシアントナー像を中間転写ベルト６上に転写し、現像位置に移動させたブラック現像器４Ｙによって感光体１上に形成されたブラックトナー像を中間転写ベルト６上に転写する。各色トナー像の感光体１への形成及び中間転写ベルト６への一次転写は、これらトナー像を重ねて中間転写ベルト６上に転写するタイミングで実行される。
【００３１】
一方、記録材供給部９から供給ローラ９１によって記録材Ｓを繰り出し、タイミングローラ対Ｒ２に向けて搬送する。記録材Ｓ先端がタイミングローラ対Ｒ２の出口側にあるタイミングセンサ（図示省略）に検出されると、タイミングローラ対Ｒ２を停止させ、記録材Ｓをそこで待機させておく。また、中間転写ベルト６の回転によって中間転写ベルト６上の多重トナー像が二次転写ローラ７へ到達するに先立ち、二次転写ローラ７を中間転写ベルト６に接触させておく。多重トナー像が二次転写ニップ部に到達するタイミングで、タイミングローラ対Ｒ２によって記録材Ｓを二次転写ニップ部に送り込み、記録材Ｓに多重トナー像を二次転写する。
【００３２】
多重トナー像が転写された記録材Ｓは、定着装置８によって多重トナー像を定着され、記録材排出ローラ対Ｒ３によって記録材排出トレイＴに排出される。その結果、フルカラー画像を形成した記録材Ｓが得られる。感光体１上の一次転写残トナー等は感光体クリーナ５によって除去清掃され、中間転写ベルト６上の二次転写残トナー等はベルトクリーナ６５によって除去清掃される。
【００３３】
（２）．定着装置の第１実施形態
次に、図１〜図５を参照して、定着装置８の第１実施形態を説明する。図１〜図３に示すように、二次転写ローラ７の上方側（搬送下流側）に設けられた定着装置８は、記録材Ｐの搬送方向Ｆに直交する通紙幅方向に長い加熱ローラ８１と、加熱ローラ８１に平行状に延びて対峙する加圧ローラ８２を備えている。図１及び図２では左側に加熱ローラ８１が、右側に加圧ローラ８２が位置している。加圧ローラ８２は加熱ローラ８１に当接していて、両ローラ８１，８２の当接部分が定着領域である定着ニップ部８３になっている。
【００３４】
加熱ローラ８１の芯金８４（軸本体）は円筒形の金属製である。芯金８４の表面は、シリコーンゴムや発泡シリコーンゴム等の素材からなる弾性層８５を介して、フッ素樹脂等の離型層８６にて被覆（コーティング又はチュービング）されている。離型層８６の存在によって、記録材Ｓは加熱ローラ８１から円滑に分離される。加熱ローラ８１の内部には、熱源としてのヒータランプＨ（ここではハロゲンヒータ）が通紙幅方向に延びるように配置されている。加熱ローラ８１の長手方向両端側は、プリンタ１０内部のローラ支持フレーム７０に回転可能に軸支されている。すなわち、加熱ローラ８１は、プリンタ１０内部に、回転可能だが位置ずれ不能な状態で配置されている。
【００３５】
詳細は図示していないが、加熱ローラ８１には、駆動源である定着駆動モータが動力伝達可能に連結されていて、加熱ローラ８１は定着駆動モータによって図１及び図２の反時計方向に回転駆動される。なお、加熱ローラ８１を加熱する熱源はハロゲンヒータに限らず、ＩＨヒータや抵抗発熱体等も採用できる。また、超音波を利用した熱源を採用してもよい。
【００３６】
一方、加圧ローラ８２の芯金８７も円筒形の金属製である。芯金８７の表面は、シリコーンゴムや発泡シリコーンゴム等の素材からなる弾性層８８を介して、フッ素樹脂等の離型層８９にて被覆（コーティング又はチュービング）されている。加圧ローラ８２全体の外径は加熱ローラ８１と同程度になっている。加圧ローラ８２の長手方向両端側は、通紙幅方向に離間させて設けられた一対の支持プレート板７３ａ，７３ｂに回転可能に軸支されている。
【００３７】
加圧ローラ８２は、加熱ローラ８１に対して、記録材Ｓの厚み方向に接離動可能に構成されている。すなわち、加圧ローラ８２は、挟持搬送される記録材Ｓの厚みに応じて加熱ローラ８１に近付いたり遠ざかったりできる。両支持プレート板７３ａ，７３ｂには付勢バネ７４ａ，７４ｂが設けられている。付勢バネ７４ａ，７４ｂの弾性付勢力によって、加圧ローラ８２は加熱ローラ８１に近接又は当接する方向に常時付勢されている。付勢バネ７４ａ，７４ｂにて加圧ローラ８２が加熱ローラ８１側に押し付けられることにより、加圧ローラ８２は加熱ローラ８１に従動して回転し、加熱ローラ８１との間に定着領域である定着ニップ部８３が形成される。
【００３８】
付勢バネ７４ａ，７４ｂによる加圧ローラ８２の圧接によって、定着ニップ部８３に到達した記録材Ｓに対して、加熱ローラ８１の摩擦搬送力及びトナー像定着力が確保される。加熱ローラ８１の摩擦搬送力を利用して、記録材Ｓは記録材排出ローラ対Ｒ３に向けて搬送されることになる。
【００３９】
図３に示すように、加圧ローラ８２の長手方向の両端部８２ａ，８２ｂは、加熱ローラ８１に非接触の形状に形成されている。ここで、加圧ローラ８２の長手方向の両端部８２ａ，８２ｂは、一対の支持プレート板７３ａ，７３ｂに軸支されている部分の軸方向外側に位置している部分である。第１実施形態では、加圧ローラ８２の長手方向の長さを加熱ローラ８１の長手方向の長さより長くし、加圧ローラ８２の両端部８２ａ，８２ｂを、加熱ローラ８１から長手方向外向きに張り出させることによって、加熱ローラ８１と非接触に形成されている。
【００４０】
図３及び図４に示すように、加圧ローラ８２の長手方向両外方側には、冷却手段としての一対の冷却ファン１０１ａ，１０１ｂが、加圧ローラ８２における長手方向各端部８２ａ，８２ｂの端面８２ａ′，８２ｂ′に対峙するように設けられている。加圧ローラ８２における長手方向の各端面８２ａ′，８２ｂ′とは、シリコーンゴムや発泡シリコーンゴム等からなる弾性層８８が剥き出しになった部分であり、冷却ファン１０１ａ，１０１ｂは、弾性層８８剥き出しの各端面８２ａ′，８２ｂ′に向けて冷却風を送るものである。なお、記録材Ｓが通過する定着ニップ部８３と各冷却ファン１０１ａ，１０１ｂとの間に、支持プレート板７３ａ，７３ｂ及びローラ支持フレーム７０を介在させることによって、各冷却ファンからの冷却風が定着ニップ部８３や加熱ローラ８１側に流れ込まないように構成されている。
【００４１】
加圧ローラ８２における長手方向の両端面８２ａ′，８２ｂ′のうち少なくとも一方に、当該箇所の表面温度を検出する温度検出手段としての温度センサ１０２ａ，１０２ｂが配置されている。第１実施形態では、各端面８２ａ′，８２ｂ′に対して温度センサ１０２ａ，１０２ｂをそれぞれ設けている。
【００４２】
以上の構成によると、加圧ローラ８２の長手方向の両端部８２ａ，８２ｂが加熱ローラ８１に非接触の形状に形成されているから、加圧ローラ８２の長手方向の両端部８２ａ，８２ｂに、熱源Ｈによって加熱される加熱ローラ８１から熱が直接伝わることはなく、加圧ローラ８２の長手方向の両端部８２ａ，８２ｂが加熱され難い。つまり、加熱ローラ８１から、加圧ローラ８２の長手方向の両端部８２ａ，８２ｂに伝わる熱量を低減できる。その上、加圧ローラ８２の両端部８２ａ，８２ｂを冷却する冷却ファン１０１ａ，１０１ｂを有しているので、冷却ファン１０１ａ，１０１ｂからの冷却風によって、加圧ローラ８２の両端部８２ａ，８２ｂを積極的に冷却できる。従って、加圧ローラ８２の両端部８２ａ，８２ｂからの超微粒子粉塵の発生量を低減して、プリンタ１０全体からの超微粒子粉塵の発生量を低減できる。
【００４３】
特に第１実施形態では、冷却ファン１０１ａ，１０１ｂを加圧ローラ８２の各端面８２ａ′，８２ｂ′に対峙させて設けているから、超微粒子粉塵の発生源である加圧ローラ８１の各端面８２ａ′，８２ｂ′に冷却風を直接吹き付けでき、冷却風による冷却効果を向上できる。また、加圧ローラ８２の長手方向の長さを加熱ローラ８１の長手方向の長さより長くすることによって、加圧ローラ８２の両端部８２ａ，８２ｂを加熱ローラ８１に非接触の形状に形成しているから、構造が極めて簡単なものでありながら、加熱ローラ８１から加圧ローラ８２の両端部８２ａ，８２ｂに伝わる熱量を低減する効果を発揮できる。
【００４４】
（３）．冷却ファン制御の関連構造及びその制御態様
次に、図５及び図６のフローチャートを参照しながら、冷却ファン制御の関連構造及びその制御態様について説明する。図５に示すように、両冷却ファン１０１ａ，１０１ｂ及び両温度センサ１０２ａ，１０２ｂはコントローラ１０３に電気的に接続されている。コントローラ１０３は、温度センサ１０２ａ，１０２ｂの検出結果に応じて冷却ファン１０１ａ，１０１ｂの作動を制御する冷却ファン制御を実行可能に構成されていて、プリンタ１０内の制御部（図示省略）に内蔵されている。コントローラ１０３は、各種演算処理や制御を実行するＣＰＵ１０４のほか、外部端末との接続用の通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部１０５、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリ等の記憶手段１０６、制御プログラムやデータを一時的に記憶させるＲＡＭ１０７、記録材Ｓの搬送枚数等を計測するカウンタ１０８、時間を計測するタイマ１０９、及び入出力インターフェイス等を備えている。
【００４５】
コントローラ１０３は、画像形成動作時に冷却ファン１０１ａ，１０１ｂの作動を制御している。図６に示す例では、温度センサ１０２ａ，１０２ｂの検出結果Ｔが設定上限温度ＴＨ以上になると、冷却ファン１０１ａ，１０１ｂを作動させ、温度センサ１０２ａ，１０２ｂの検出結果Ｔが設定下限温度ＴＬ以下になると、冷却ファン１０１ａ，１０１ｂの作動を停止させる。なお、設定上限温度ＴＨ及び設定下限温度ＴＬは、コントローラ１０３の記憶手段１０６等に記憶させることで予め設定されている。第１実施形態の設定上限温度ＴＨは１３０℃、設定下限温度ＴＬは１２０℃が採用されている。以下に開示のフローチャートに示すアルゴリズムは、コントローラ１０３の記憶手段１０６にプログラムとして予め記憶されていて、ＲＡＭ１０７に読み出されてからＣＰＵ１０４にて実行される。
【００４６】
図６に示す例では、外部端末等からの画像形成指令を受け付けて画像形成動作を開始し（Ｓ１）、次いで、両温度センサ１０２ａ，１０２ｂにて検出された端面８２ａ′，８２ｂ′の表面温度Ｔを取得する（Ｓ２）。それから、両温度センサ１０２ａ，１０２ｂの検出結果である表面温度Ｔが設定上限温度ＴＨ以上か否かを判別する（Ｓ３）。表面温度Ｔが設定上限温度ＴＨ未満であれば（Ｓ３：ＮＯ）、加圧ローラ８２の各端面８２ａ′，８２ｂ′から超微粒子粉塵が発生し易い状態に至っていないと解されるので、後述するステップＳ８へ移行する。表面温度Ｔが設定上限温度ＴＨ以上であれば（Ｓ３：ＹＥＳ）、加圧ローラ８２の各端面８２ａ′，８２ｂ′から超微粒子粉塵が発生し易い状態であると解されるので、冷却ファン１０１ａ，１０１ｂを作動させて加圧ローラ８２の各端面８２ａ′，８２ｂ′に冷却風を当てる（Ｓ４）。
【００４７】
その後、加圧ローラの各端面８２ａ′，８２ｂ′の表面温度Ｔを再度取得し（Ｓ５）、表面温度Ｔが設定下限温度ＴＬ以下か否かを判別する（Ｓ６）。表面温度Ｔが設定下限温度ＴＬよりも高ければ（Ｓ６：ＮＯ）、ステップＳ４に戻ってそのまま冷却ファン１０１ａ，１０１ｂを継続作動させる。表面温度Ｔが設定下限温度ＴＬ以下であれば（Ｓ６：ＹＥＳ）、加圧ローラ８２の各端面８２ａ′，８２ｂ′から超微粒子粉塵がさほど発生しない状態に戻っていると解されるので、冷却ファン１０１ａ，１０１ｂの作動を停止する（Ｓ７）。次いで、画像形成動作が終了したか否かを監視し（Ｓ８）。画像形成動作が継続していれば（Ｓ８：ＮＯ）、ステップＳ２に戻る。画像形成動作が終了すれば（Ｓ８：ＹＥＳ）、冷却ファン制御も終了するのである。
【００４８】
以上のように制御すると、加圧ローラ８２における各端面８２ａ′，８２ｂ′の表面温度Ｔが設定上限温度ＴＨを超えて上昇するのを阻止して、加圧ローラ８２の各端面８２ａ′，８２ｂ′から超微粒子粉塵がさほど発生しない状態に維持することが可能になる。従って、加圧ローラ８２の両端部８２ａ，８２ｂからの超微粒子粉塵の発生量を大幅に低減でき、プリンタ１０全体からの超微粒子粉塵の発生量がより一層低減される。また、表面温度Ｔが設定下限温度ＴＬ以下になれば、冷却ファン１０１ａ，１０１ｂの作動を停止するので、冷却ファン１０１ａ，１０１ｂを無駄に作動させることがなく、省電力化に寄与できる。また、加圧ローラ８２を過剰に冷却させることもないので、定着精度も十分に維持されるのである。
【００４９】
図７には、加圧ローラ８２の各端面８２ａ′，８２ｂ′の表面温度が超微粒子粉塵の発生量に与える影響について調べた実験結果を示している。図７のグラフでは、横軸に表面温度（℃）を、縦軸にプリンタ１０が一時間当りに放出する超微粒子粉塵の総個数（ｐ／ｈｒ）を採っている。この場合、加熱ローラ８１中央付近の表面温度を１７０℃に設定して冷却ファン１０１ａ，１０１ｂを停止させた状態では、加圧ローラ８２の各端面８２ａ′，８２ｂ′の表面温度が画像形成時に１６０℃になった。そこで、冷却ファン１０１ａ，１０１ｂの送風量を調節することによって、加圧ローラ８２の各端面８２ａ′，８２ｂ′の表面温度を１２０℃〜１６０℃の範囲で変化させ、単位時間当りの超微粒子粉塵の総個数を測定・算出している。
【００５０】
図７に示すように、加圧ローラ８２の各端面８２ａ′，８２ｂ′の表面温度が低いほど、超微粒子粉塵の発生量は低くなり、表面温度が１４０℃以上で超微粒子粉塵の発生量が急激に増加していることを確認できる。この点からも、加圧ローラ８２における各端面８２ａ′，８２ｂ′の表面温度Ｔを設定上限温度ＴＨ（第１実施形態では１３０℃）未満に維持することが、超微粒子粉塵の発生を大幅に抑制するのに効果的であることが見て取れる。
【００５１】
（４）．定着装置８の第２実施形態
次に、図８を参照しながら、定着装置８の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、加圧ローラ８２の長手方向の両端部８２ａ，８２ｂを、加熱ローラ８１に非接触の形状にするにあたり、加圧ローラ８２の各端部８２ａ，８２ｂのローラ径が端面８２ａ′，８２ｂ′に近付くに連れて小さくなるように、加圧ローラ８２の各端部８２ａ，８２ｂをテーパ状に形成している。その他の構成は第１実施形態とほぼ同様である。
【００５２】
このように構成すると、第１実施形態の場合と同様に、加熱ローラ８１から、加圧ローラ８２におけるテーパ状の両端部８２ａ，８２ｂに伝わる熱量を低減できることに加えて、加圧ローラ８２の各端面８２ａ′，８２ｂ′の露出面積を小さくできる。このため、超微粒子粉塵の発生源が小さくなり、当該部分からの超微粒子粉塵の発生を抑制するのに効果的である。
【００５３】
なお、図３及び図８に示した加圧ローラ８２において、長手方向各端部８２ａ，８２ｂの熱伝導率を、長手方向各端部８２ａ，８２ｂ以外の部分（例えば中央部付近）の熱伝導率よりも低くすることによって、加圧ローラ８２の長手方向各端部８２ａ，８２ｂに伝わる熱量を低減させ、加圧ローラ８２の長手方向各端部８２ａ，８２ｂを加熱され難くすることも可能である。例えば発泡度を変えることによって、加圧ローラ８２の長手方向各端部８２ａ，８２ｂの密度をそれ以外の部分よりも低くすればよい。
【００５４】
（５）．その他
本願発明は、前述の実施形態に限らず、様々な態様に具体化できる。例えば、画像形成装置としてプリンタを例に説明したが、これに限らず、複写機、ファクシミリ又はこれらの機能を複合的に備えた複合機等でもよい。冷却手段としては、一対の冷却ファン１０１ａ，１０１ｂに限らず、１つの冷却ファンからの冷却風を例えば二股状の導風ダクトを介して加圧ローラ８２の長手方向両端部８２ａ，８２ｂに吹き付けるように構成してもよいし、加圧ローラ８２の長手方向両端部８２ａ，８２ｂに接触して放熱するような構造を採用してもよい。その他、各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
【符号の説明】
【００５５】
８ 定着装置
１０ プリンタ
８１ 加熱ローラ
８１ａ，８１ｂ 長手方向端部
８２ 加圧ローラ
８２ａ，８２ｂ 長手方向端部
８２ａ′，８２ｂ′ 端面
８３ 定着ニップ部
８４，８７ 芯金
８５，８８ 弾性層
８６，８９ 離型層
１０１ａ，１０１ｂ 冷却ファン
１０２ａ，１０２ｂ 温度センサ
１０３ コントローラ
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、加熱ローラと加圧ローラとの間に形成された定着ニップ部に、トナー像が転写された記録材を通過させることによって、前記トナー像を前記記録材に定着させる定着装置と、これを備えた画像形成装置とに関するものである。画像形成装置には、複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの機能を複合的に備えた複合機といった各種のものが含まれる。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子写真方式を採用した画像形成装置では、熱源によって加熱される加熱ローラとこれに当接する加圧ローラとの間の定着ニップ部に、未定着トナー像が転写された記録材を搬送し加熱及び加圧することにより、未定着トナー像を記録材に定着させることが広く行われている（いわゆる熱ローラ方式の定着装置を備えている）。
【０００３】
さて、近年、定着処理のために加熱ローラを熱源にて加熱すると、加圧ローラ側で超微粒子粉塵（粒子径１００ｎｍ未満、いわゆるナノオーダー）を生ずることが確認されていて、超微粒子粉塵に起因した不快臭やオフィス環境の汚染が問題視されている。この点、特許文献１には、定着装置周辺の空気を吸引ファンにて排気ダクト内に吸引し、吸引された空気中の超微粒子粉塵を放電にて帯電させてから、集塵電極にて捕集することが開示されている。かかる構成を採用すると、定着装置から生ずる超微粒子粉塵を効率よく捕集して、画像形成装置外への超微粒子粉塵の排出を抑制できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示された構成では、吸引ファン、放電装置及び捕集装置等を備える必要があるため、画像形成装置全体の構造が大掛かりになるし、部品点数も嵩んでコスト高になると考えられる。また、状態によっては超微粒子粉塵が大量発生することも十分あり得るから、このような場合には、捕集し切れなかった超微粒子粉塵を、そのまま画像形成装置外に放出する可能性を否定できないのであった。
【０００６】
ところで、加圧ローラの芯金（軸本体）は金属製であるが、その表面（円筒面）は、スポンジやシリコーンゴム等の素材からなる弾性層を介して、フッ素樹脂等の離型層にて被覆（チュービング又はコーティング）されている。弾性層たるスポンジやシリコーンゴム等は、加熱ローラを加熱した際に超微粒子粉塵を生じさせる加圧ローラ側での発生源の一つとみなされている。また、超微粒子粉塵の発生量には温度依存性があり、加圧ローラの温度が１３０℃を超えたあたりから、超微粒子粉塵の発生量が急激に増加することが知られている。
【０００７】
一般に、加圧ローラの表面（円筒面）は、離型層たるフッ素樹脂等にてチュービング又はコーティングされているため、加圧ローラの温度が１３０℃を超える高温になっても、表面側からの超微粒子粉塵の発生はさほど多くない。しかし、加圧ローラの長手方向の両端面は、弾性層たるスポンジやシリコーンゴム等が剥き出しになっているため、加圧ローラの温度が１３０℃を超える高温になると、これら両端面から超微粒子粉塵が最も多く発生するのである。
【０００８】
本願発明は、前述した従来技術の問題点に鑑みて、定着装置からの超微粒子粉塵の発生をできるだけ抑制して、定着装置ひいては画像形成装置全体からの超微粒子粉塵の発生量を少なくすることを技術的課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、熱源にて加熱される加熱ローラと、前記加熱ローラに対して圧接配置された加圧ローラとを備えており、前記加熱ローラと前記加圧ローラとの間に形成された定着ニップ部に、トナー像が転写された記録材を通過させることによって、前記トナー像を前記記録材に定着させる定着装置であって、前記加圧ローラの長手方向の両端部は、前記加熱ローラに非接触の形状に形成されており、更に、前記加圧ローラの前記両端部を冷却する冷却手段を有しているというものである。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載した定着装置において、前記冷却手段は、前記加圧ローラにおける前記各端部の端面に対峙するようにそれぞれ配置されているというものである。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載した定着装置において、前記加圧ローラの長手方向の長さを前記加熱ローラの長手方向の長さより長くしているというものである。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１又は２に記載した定着装置において、前記加圧ローラの前記各端部のローラ径が端面に近付くに連れて小さくなるように、前記加圧ローラの前記各端部がテーパ状に形成されているというものである。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１〜４のうちいずれかに記載した定着装置において、前記加圧ローラにおける前記各端部の熱伝導率を、前記加圧ローラにおける中央部付近の熱伝導率よりも低くしているというものである。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項１〜５のうちいずれかに記載した定着装置において、前記加圧ローラにおける少なくとも一方の前記端部の温度を検出する温度検出手段を有しており、前記冷却手段は前記温度検出手段の検出結果が設定上限温度以上になると作動するというものである。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項６に記載した定着装置において、前記冷却手段は前記温度検出手段の検出結果が設定下限温度以下になるとその作動を停止するというものである。
【００１６】
請求項８の発明は、画像形成装置に係るものであり、請求項１〜７のうちいずれかに記載した定着装置を備えているというものである。
【発明の効果】
【００１７】
本願の請求項に記載された発明によると、加圧ローラの長手方向の両端部が加熱ローラに非接触の形状に形成されているから、前記加圧ローラの前記両端部に、熱源によって加熱される前記加熱ローラから熱が直接伝わることはなく、前記加圧ローラの前記両端部が加熱され難い。つまり、前記加熱ローラから、前記加圧ローラの前記両端部に伝わる熱量を低減できる。その上、前記加圧ローラの前記両端部を冷却する冷却手段を有しているので、前記冷却手段からの冷却風によって、前記加圧ローラの前記両端部を積極的に冷却できる。従って、前記加圧ローラの前記両端部からの超微粒子粉塵の発生量を低減して、画像形成装置全体からの超微粒子粉塵の発生量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】プリンタの概略説明図である。
【図２】第１実施形態の定着装置の概略側面図である。
【図３】定着装置の概略平面図である。
【図４】加熱ローラと冷却ファンとの配置関係を示す斜視説明図である。
【図５】コントローラの機能ブロック図である。
【図６】冷却ファン制御のフローチャートである。
【図７】加圧ローラの各端面の表面温度が超微粒子粉塵の発生量に与える影響を示すグラフである。
【図８】第２実施形態の定着装置の概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本願発明を画像形成装置の一例である４サイクル型のカラーデジタルプリンタ（以下、プリンタと称する）に適用した実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００２０】
（１）．プリンタの概要
まず、図１を参照しながら、プリンタ１０の概要について説明する。プリンタ１０はドラム型の感光体１を備えている。感光体１の周囲には、図１の時計方向順に、帯電器２、現像装置４、中間転写ベルト６及び感光体クリーナ５が配置されている。中間転写ベルト６の下方側には、帯電器２と現像装置４の間から感光体１へ画像露光を行う画像露光装置３が設けられている。画像露光装置３の下方側には記録材供給部９が設けられている。感光体１は感光体駆動モータ（図示省略）によって図１の時計方向に回転駆動される。帯電器２には出力可変の帯電用電源（図示省略）から所定のタイミングで感光体帯電電圧が印加される。
【００２１】
現像装置４は、現像器ラック４０にブラック現像器４Ｋ、シアン現像器４Ｃ、マゼンタ現像器４Ｍ及びイエロー現像器４Ｙを搭載したものである。現像器ラック４０は、ステッピングモータを含むラック駆動部（図示省略）によって図１の反時計方向に回転駆動するように構成されている。現像器ラック４０には、９０度の等中心角度間隔で図１の反時計方向順に、ブラック現像器４Ｋ、シアン現像器４Ｃ、マゼンタ現像器４Ｍ、イエロー現像器４Ｙが搭載されている。
【００２２】
各現像器４Ｋ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｙには、それぞれの色に対応したトナーカートリッジＫＣ，ＣＣ，ＭＣ，ＹＣが交換可能に装着されている。すなわち、ブラック現像器４ＫにはブラックトナーカートリッジＫＣが、シアン現像器４ＣにはシアントナーカートリッジＣＣが、マゼンタ現像器４ＭにはマゼンタトナーカートリッジＭＣが、イエロー現像器４ＹにはイエロートナーカートリッジＹＣが装着されている。各現像器４Ｋ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｙには、感光体１上の静電潜像を現像するための現像ローラ４１が設けられている。また、各現像器４Ｋ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｙは、現像ローラ４１以外に、これにトナーを供給するトナー供給ローラや、現像ローラ４１上でのトナーの層厚を規制するトナー規制ブレード等も有している。
【００２３】
各現像器４Ｋ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｙは、負帯電性トナーを用いて感光体１上の静電潜像を反転現像させる。この場合、現像器ラック４０を回転させることによって、感光体１上の静電潜像を反転現像する現像位置に各現像器４Ｋ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｙを移動させる。感光体１表面に臨ませた（現像位置にある）現像ローラ４１に、出力可変の現像バイアス電源（図示省略）から現像バイアスが印加される。現像位置にある現像ローラ４１は、現像ローラ駆動モータ（図示省略）によって図１の反時計方向に回転駆動可能になる。この状態では、電源（図示省略）から、トナー供給ローラにトナー供給バイアスを印加可能になり、トナー規制ブレードに規制バイアスを印加可能になる。
【００２４】
中間転写ベルト６は、駆動ローラ６１、駆動ローラ６１に対向する従動対向ローラ６２、感光体１に対向配置された一次転写ローラ６３、及び、一次転写ローラ６３と協働してベルト６を感光体１に当接させる補助ローラ６４からなるローラ群に巻き掛けられている。一次転写ローラ６３には、一次転写電源（図示省略）から一次転写電圧が印加される。駆動ローラ６１を転写ベルト駆動モータ（図示省略）にて図１の反時計方向に回転駆動させることによって、中間転写ベルト６は図１の反時計方向に回転駆動する。
【００２５】
中間転写ベルト６のうち駆動ローラ６１に巻き掛けられた部分の外側に二次転写ローラ７が配置されている。二次転写ローラ７は所定のタイミングで中間転写ベルト６に接離するように構成されている。二次転写ローラ７には、二次転写電源（図示省略）から二次転写電圧が印加される。中間転写ベルト６の従動対向ローラ６２に巻き掛けられた部分の外側には、二次転写残トナー等を除去清掃するベルトクリーナ６５が配置されている。
【００２６】
二次転写ローラ７の上方側（搬送下流側）には、記録材Ｓ上の未定着トナー像を定着させるための定着装置８が設けられている。定着装置８よりも搬送下流側には、記録材排出ローラ対Ｒ３及び記録材排出トレイＴが設けられている。二次転写ローラ７の下方側（搬送上流側）には、中間転写ベルト６と二次転写ローラ７との間の二次転写ニップ部に所定のタイミングにて記録材Ｓを搬送するタイミングローラ対Ｒ２と、記録材収容部９からの記録材Ｓをタイミングローラ対Ｒ２へ案内する案内ローラ対Ｒ１とが設けられている。
【００２７】
以上説明したプリンタ１０によると、内部に配置された制御部（図示省略）の指令に基づいて、四つの現像器４Ｋ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｙのうち少なくとも１つを用いて記録材Ｓ上にトナー像を形成する。四つの現像器４Ｋ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｙを用いてフルカラー画像を形成する例を以下に説明する。
【００２８】
まず、ラック駆動部によって現像器ラック４０を回転させ、イエロー現像器４Ｙをその現像ローラ４１が感光体１に当接する現像位置に移動させる。これに併せて、感光体１を図１の時計方向に回転させ、中間転写ベルト６も回転させる。この段階では二次転写ローラ７をベルト６から離しておく。
【００２９】
次いで、帯電用電源から感光体帯電電圧が印加された帯電器２によって、回転する感光体１の表面を一様に所定電位に帯電させる。感光体１の帯電域には、画像露光装置３から折り返し反射ミラー３１，３２を介してイエロー画像用の画像露光を施し、イエロー静電潜像を形成する。それから、イエロー現像器４Ｙによってイエロー静電潜像を現像し、イエロートナー像を形成し、一次転写電圧が印加された一次転写ローラ６３によって、イエロートナー像を中間転写ベルト６上に一次転写する。
【００３０】
次いで、イエロートナー像の形成と同様にして、現像位置に移動させたマゼンタ現像器４Ｍによって感光体１上に形成されたマゼンタトナー像を中間転写ベルト６上に転写する。また、現像位置に移動させたシアン現像器４Ｃによって感光体１上に形成されたシアントナー像を中間転写ベルト６上に転写し、現像位置に移動させたブラック現像器４Ｙによって感光体１上に形成されたブラックトナー像を中間転写ベルト６上に転写する。各色トナー像の感光体１への形成及び中間転写ベルト６への一次転写は、これらトナー像を重ねて中間転写ベルト６上に転写するタイミングで実行される。
【００３１】
一方、記録材供給部９から供給ローラ９１によって記録材Ｓを繰り出し、タイミングローラ対Ｒ２に向けて搬送する。記録材Ｓ先端がタイミングローラ対Ｒ２の出口側にあるタイミングセンサ（図示省略）に検出されると、タイミングローラ対Ｒ２を停止させ、記録材Ｓをそこで待機させておく。また、中間転写ベルト６の回転によって中間転写ベルト６上の多重トナー像が二次転写ローラ７へ到達するに先立ち、二次転写ローラ７を中間転写ベルト６に接触させておく。多重トナー像が二次転写ニップ部に到達するタイミングで、タイミングローラ対Ｒ２によって記録材Ｓを二次転写ニップ部に送り込み、記録材Ｓに多重トナー像を二次転写する。
【００３２】
多重トナー像が転写された記録材Ｓは、定着装置８によって多重トナー像を定着され、記録材排出ローラ対Ｒ３によって記録材排出トレイＴに排出される。その結果、フルカラー画像を形成した記録材Ｓが得られる。感光体１上の一次転写残トナー等は感光体クリーナ５によって除去清掃され、中間転写ベルト６上の二次転写残トナー等はベルトクリーナ６５によって除去清掃される。
【００３３】
（２）．定着装置の第１実施形態
次に、図１〜図５を参照して、定着装置８の第１実施形態を説明する。図１〜図３に示すように、二次転写ローラ７の上方側（搬送下流側）に設けられた定着装置８は、記録材Ｐの搬送方向Ｆに直交する通紙幅方向に長い加熱ローラ８１と、加熱ローラ８１に平行状に延びて対峙する加圧ローラ８２を備えている。図１及び図２では左側に加熱ローラ８１が、右側に加圧ローラ８２が位置している。加圧ローラ８２は加熱ローラ８１に当接していて、両ローラ８１，８２の当接部分が定着領域である定着ニップ部８３になっている。
【００３４】
加熱ローラ８１の芯金８４（軸本体）は円筒形の金属製である。芯金８４の表面は、シリコーンゴムや発泡シリコーンゴム等の素材からなる弾性層８５を介して、フッ素樹脂等の離型層８６にて被覆（コーティング又はチュービング）されている。離型層８６の存在によって、記録材Ｓは加熱ローラ８１から円滑に分離される。加熱ローラ８１の内部には、熱源としてのヒータランプＨ（ここではハロゲンヒータ）が通紙幅方向に延びるように配置されている。加熱ローラ８１の長手方向両端側は、プリンタ１０内部のローラ支持フレーム７０に回転可能に軸支されている。すなわち、加熱ローラ８１は、プリンタ１０内部に、回転可能だが位置ずれ不能な状態で配置されている。
【００３５】
詳細は図示していないが、加熱ローラ８１には、駆動源である定着駆動モータが動力伝達可能に連結されていて、加熱ローラ８１は定着駆動モータによって図１及び図２の反時計方向に回転駆動される。なお、加熱ローラ８１を加熱する熱源はハロゲンヒータに限らず、ＩＨヒータや抵抗発熱体等も採用できる。また、超音波を利用した熱源を採用してもよい。
【００３６】
一方、加圧ローラ８２の芯金８７も円筒形の金属製である。芯金８７の表面は、シリコーンゴムや発泡シリコーンゴム等の素材からなる弾性層８８を介して、フッ素樹脂等の離型層８９にて被覆（コーティング又はチュービング）されている。加圧ローラ８２全体の外径は加熱ローラ８１と同程度になっている。加圧ローラ８２の長手方向両端側は、通紙幅方向に離間させて設けられた一対の支持プレート板７３ａ，７３ｂに回転可能に軸支されている。
【００３７】
加圧ローラ８２は、加熱ローラ８１に対して、記録材Ｓの厚み方向に接離動可能に構成されている。すなわち、加圧ローラ８２は、挟持搬送される記録材Ｓの厚みに応じて加熱ローラ８１に近付いたり遠ざかったりできる。両支持プレート板７３ａ，７３ｂには付勢バネ７４ａ，７４ｂが設けられている。付勢バネ７４ａ，７４ｂの弾性付勢力によって、加圧ローラ８２は加熱ローラ８１に近接又は当接する方向に常時付勢されている。付勢バネ７４ａ，７４ｂにて加圧ローラ８２が加熱ローラ８１側に押し付けられることにより、加圧ローラ８２は加熱ローラ８１に従動して回転し、加熱ローラ８１との間に定着領域である定着ニップ部８３が形成される。
【００３８】
付勢バネ７４ａ，７４ｂによる加圧ローラ８２の圧接によって、定着ニップ部８３に到達した記録材Ｓに対して、加熱ローラ８１の摩擦搬送力及びトナー像定着力が確保される。加熱ローラ８１の摩擦搬送力を利用して、記録材Ｓは記録材排出ローラ対Ｒ３に向けて搬送されることになる。
【００３９】
図３に示すように、加圧ローラ８２の長手方向の両端部８２ａ，８２ｂは、加熱ローラ８１に非接触の形状に形成されている。ここで、加圧ローラ８２の長手方向の両端部８２ａ，８２ｂは、一対の支持プレート板７３ａ，７３ｂに軸支されている部分の軸方向外側に位置している部分である。第１実施形態では、加圧ローラ８２の長手方向の長さを加熱ローラ８１の長手方向の長さより長くし、加圧ローラ８２の両端部８２ａ，８２ｂを、加熱ローラ８１から長手方向外向きに張り出させることによって、加熱ローラ８１と非接触に形成されている。
【００４０】
図３及び図４に示すように、加圧ローラ８２の長手方向両外方側には、冷却手段としての一対の冷却ファン１０１ａ，１０１ｂが、加圧ローラ８２における長手方向各端部８２ａ，８２ｂの端面８２ａ′，８２ｂ′に対峙するように設けられている。加圧ローラ８２における長手方向の各端面８２ａ′，８２ｂ′とは、シリコーンゴムや発泡シリコーンゴム等からなる弾性層８８が剥き出しになった部分であり、冷却ファン１０１ａ，１０１ｂは、弾性層８８剥き出しの各端面８２ａ′，８２ｂ′に向けて冷却風を送るものである。なお、記録材Ｓが通過する定着ニップ部８３と各冷却ファン１０１ａ，１０１ｂとの間に、支持プレート板７３ａ，７３ｂ及びローラ支持フレーム７０を介在させることによって、各冷却ファンからの冷却風が定着ニップ部８３や加熱ローラ８１側に流れ込まないように構成されている。
【００４１】
加圧ローラ８２における長手方向の両端面８２ａ′，８２ｂ′のうち少なくとも一方に、当該箇所の表面温度を検出する温度検出手段としての温度センサ１０２ａ，１０２ｂが配置されている。第１実施形態では、各端面８２ａ′，８２ｂ′に対して温度センサ１０２ａ，１０２ｂをそれぞれ設けている。
【００４２】
以上の構成によると、加圧ローラ８２の長手方向の両端部８２ａ，８２ｂが加熱ローラ８１に非接触の形状に形成されているから、加圧ローラ８２の長手方向の両端部８２ａ，８２ｂに、熱源Ｈによって加熱される加熱ローラ８１から熱が直接伝わることはなく、加圧ローラ８２の長手方向の両端部８２ａ，８２ｂが加熱され難い。つまり、加熱ローラ８１から、加圧ローラ８２の長手方向の両端部８２ａ，８２ｂに伝わる熱量を低減できる。その上、加圧ローラ８２の両端部８２ａ，８２ｂを冷却する冷却ファン１０１ａ，１０１ｂを有しているので、冷却ファン１０１ａ，１０１ｂからの冷却風によって、加圧ローラ８２の両端部８２ａ，８２ｂを積極的に冷却できる。従って、加圧ローラ８２の両端部８２ａ，８２ｂからの超微粒子粉塵の発生量を低減して、プリンタ１０全体からの超微粒子粉塵の発生量を低減できる。
【００４３】
特に第１実施形態では、冷却ファン１０１ａ，１０１ｂを加圧ローラ８２の各端面８２ａ′，８２ｂ′に対峙させて設けているから、超微粒子粉塵の発生源である加圧ローラ８１の各端面８２ａ′，８２ｂ′に冷却風を直接吹き付けでき、冷却風による冷却効果を向上できる。また、加圧ローラ８２の長手方向の長さを加熱ローラ８１の長手方向の長さより長くすることによって、加圧ローラ８２の両端部８２ａ，８２ｂを加熱ローラ８１に非接触の形状に形成しているから、構造が極めて簡単なものでありながら、加熱ローラ８１から加圧ローラ８２の両端部８２ａ，８２ｂに伝わる熱量を低減する効果を発揮できる。
【００４４】
（３）．冷却ファン制御の関連構造及びその制御態様
次に、図５及び図６のフローチャートを参照しながら、冷却ファン制御の関連構造及びその制御態様について説明する。図５に示すように、両冷却ファン１０１ａ，１０１ｂ及び両温度センサ１０２ａ，１０２ｂはコントローラ１０３に電気的に接続されている。コントローラ１０３は、温度センサ１０２ａ，１０２ｂの検出結果に応じて冷却ファン１０１ａ，１０１ｂの作動を制御する冷却ファン制御を実行可能に構成されていて、プリンタ１０内の制御部（図示省略）に内蔵されている。コントローラ１０３は、各種演算処理や制御を実行するＣＰＵ１０４のほか、外部端末との接続用の通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部１０５、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリ等の記憶手段１０６、制御プログラムやデータを一時的に記憶させるＲＡＭ１０７、記録材Ｓの搬送枚数等を計測するカウンタ１０８、時間を計測するタイマ１０９、及び入出力インターフェイス等を備えている。
【００４５】
コントローラ１０３は、画像形成動作時に冷却ファン１０１ａ，１０１ｂの作動を制御している。図６に示す例では、温度センサ１０２ａ，１０２ｂの検出結果Ｔが設定上限温度ＴＨ以上になると、冷却ファン１０１ａ，１０１ｂを作動させ、温度センサ１０２ａ，１０２ｂの検出結果Ｔが設定下限温度ＴＬ以下になると、冷却ファン１０１ａ，１０１ｂの作動を停止させる。なお、設定上限温度ＴＨ及び設定下限温度ＴＬは、コントローラ１０３の記憶手段１０６等に記憶させることで予め設定されている。第１実施形態の設定上限温度ＴＨは１３０℃、設定下限温度ＴＬは１２０℃が採用されている。以下に開示のフローチャートに示すアルゴリズムは、コントローラ１０３の記憶手段１０６にプログラムとして予め記憶されていて、ＲＡＭ１０７に読み出されてからＣＰＵ１０４にて実行される。
【００４６】
図６に示す例では、外部端末等からの画像形成指令を受け付けて画像形成動作を開始し（Ｓ１）、次いで、両温度センサ１０２ａ，１０２ｂにて検出された端面８２ａ′，８２ｂ′の表面温度Ｔを取得する（Ｓ２）。それから、両温度センサ１０２ａ，１０２ｂの検出結果である表面温度Ｔが設定上限温度ＴＨ以上か否かを判別する（Ｓ３）。表面温度Ｔが設定上限温度ＴＨ未満であれば（Ｓ３：ＮＯ）、加圧ローラ８２の各端面８２ａ′，８２ｂ′から超微粒子粉塵が発生し易い状態に至っていないと解されるので、後述するステップＳ８へ移行する。表面温度Ｔが設定上限温度ＴＨ以上であれば（Ｓ３：ＹＥＳ）、加圧ローラ８２の各端面８２ａ′，８２ｂ′から超微粒子粉塵が発生し易い状態であると解されるので、冷却ファン１０１ａ，１０１ｂを作動させて加圧ローラ８２の各端面８２ａ′，８２ｂ′に冷却風を当てる（Ｓ４）。
【００４７】
その後、加圧ローラの各端面８２ａ′，８２ｂ′の表面温度Ｔを再度取得し（Ｓ５）、表面温度Ｔが設定下限温度ＴＬ以下か否かを判別する（Ｓ６）。表面温度Ｔが設定下限温度ＴＬよりも高ければ（Ｓ６：ＮＯ）、ステップＳ４に戻ってそのまま冷却ファン１０１ａ，１０１ｂを継続作動させる。表面温度Ｔが設定下限温度ＴＬ以下であれば（Ｓ６：ＹＥＳ）、加圧ローラ８２の各端面８２ａ′，８２ｂ′から超微粒子粉塵がさほど発生しない状態に戻っていると解されるので、冷却ファン１０１ａ，１０１ｂの作動を停止する（Ｓ７）。次いで、画像形成動作が終了したか否かを監視し（Ｓ８）。画像形成動作が継続していれば（Ｓ８：ＮＯ）、ステップＳ２に戻る。画像形成動作が終了すれば（Ｓ８：ＹＥＳ）、冷却ファン制御も終了するのである。
【００４８】
以上のように制御すると、加圧ローラ８２における各端面８２ａ′，８２ｂ′の表面温度Ｔが設定上限温度ＴＨを超えて上昇するのを阻止して、加圧ローラ８２の各端面８２ａ′，８２ｂ′から超微粒子粉塵がさほど発生しない状態に維持することが可能になる。従って、加圧ローラ８２の両端部８２ａ，８２ｂからの超微粒子粉塵の発生量を大幅に低減でき、プリンタ１０全体からの超微粒子粉塵の発生量がより一層低減される。また、表面温度Ｔが設定下限温度ＴＬ以下になれば、冷却ファン１０１ａ，１０１ｂの作動を停止するので、冷却ファン１０１ａ，１０１ｂを無駄に作動させることがなく、省電力化に寄与できる。また、加圧ローラ８２を過剰に冷却させることもないので、定着精度も十分に維持されるのである。
【００４９】
図７には、加圧ローラ８２の各端面８２ａ′，８２ｂ′の表面温度が超微粒子粉塵の発生量に与える影響について調べた実験結果を示している。図７のグラフでは、横軸に表面温度（℃）を、縦軸にプリンタ１０が一時間当りに放出する超微粒子粉塵の総個数（ｐ／ｈｒ）を採っている。この場合、加熱ローラ８１中央付近の表面温度を１７０℃に設定して冷却ファン１０１ａ，１０１ｂを停止させた状態では、加圧ローラ８２の各端面８２ａ′，８２ｂ′の表面温度が画像形成時に１６０℃になった。そこで、冷却ファン１０１ａ，１０１ｂの送風量を調節することによって、加圧ローラ８２の各端面８２ａ′，８２ｂ′の表面温度を１２０℃〜１６０℃の範囲で変化させ、単位時間当りの超微粒子粉塵の総個数を測定・算出している。
【００５０】
図７に示すように、加圧ローラ８２の各端面８２ａ′，８２ｂ′の表面温度が低いほど、超微粒子粉塵の発生量は低くなり、表面温度が１４０℃以上で超微粒子粉塵の発生量が急激に増加していることを確認できる。この点からも、加圧ローラ８２における各端面８２ａ′，８２ｂ′の表面温度Ｔを設定上限温度ＴＨ（第１実施形態では１３０℃）未満に維持することが、超微粒子粉塵の発生を大幅に抑制するのに効果的であることが見て取れる。
【００５１】
（４）．定着装置８の第２実施形態
次に、図８を参照しながら、定着装置８の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、加圧ローラ８２の長手方向の両端部８２ａ，８２ｂを、加熱ローラ８１に非接触の形状にするにあたり、加圧ローラ８２の各端部８２ａ，８２ｂのローラ径が端面８２ａ′，８２ｂ′に近付くに連れて小さくなるように、加圧ローラ８２の各端部８２ａ，８２ｂをテーパ状に形成している。その他の構成は第１実施形態とほぼ同様である。
【００５２】
このように構成すると、第１実施形態の場合と同様に、加熱ローラ８１から、加圧ローラ８２におけるテーパ状の両端部８２ａ，８２ｂに伝わる熱量を低減できることに加えて、加圧ローラ８２の各端面８２ａ′，８２ｂ′の露出面積を小さくできる。このため、超微粒子粉塵の発生源が小さくなり、当該部分からの超微粒子粉塵の発生を抑制するのに効果的である。
【００５３】
なお、図３及び図８に示した加圧ローラ８２において、長手方向各端部８２ａ，８２ｂの熱伝導率を、長手方向各端部８２ａ，８２ｂ以外の部分（例えば中央部付近）の熱伝導率よりも低くすることによって、加圧ローラ８２の長手方向各端部８２ａ，８２ｂに伝わる熱量を低減させ、加圧ローラ８２の長手方向各端部８２ａ，８２ｂを加熱され難くすることも可能である。例えば発泡度を変えることによって、加圧ローラ８２の長手方向各端部８２ａ，８２ｂの密度をそれ以外の部分よりも低くすればよい。
【００５４】
（５）．その他
本願発明は、前述の実施形態に限らず、様々な態様に具体化できる。例えば、画像形成装置としてプリンタを例に説明したが、これに限らず、複写機、ファクシミリ又はこれらの機能を複合的に備えた複合機等でもよい。冷却手段としては、一対の冷却ファン１０１ａ，１０１ｂに限らず、１つの冷却ファンからの冷却風を例えば二股状の導風ダクトを介して加圧ローラ８２の長手方向両端部８２ａ，８２ｂに吹き付けるように構成してもよいし、加圧ローラ８２の長手方向両端部８２ａ，８２ｂに接触して放熱するような構造を採用してもよい。その他、各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
【符号の説明】
【００５５】
８ 定着装置
１０ プリンタ
８１ 加熱ローラ
８１ａ，８１ｂ 長手方向端部
８２ 加圧ローラ
８２ａ，８２ｂ 長手方向端部
８２ａ′，８２ｂ′ 端面
８３ 定着ニップ部
８４，８７ 芯金
８５，８８ 弾性層
８６，８９ 離型層
１０１ａ，１０１ｂ 冷却ファン
１０２ａ，１０２ｂ 温度センサ
１０３ コントローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源にて加熱される加熱ローラと、前記加熱ローラに対して圧接配置された加圧ローラとを備えており、前記加熱ローラと前記加圧ローラとの間に形成された定着ニップ部に、トナー像が転写された記録材を通過させることによって、前記トナー像を前記記録材に定着させる定着装置であって、
前記加圧ローラの長手方向の両端部は、前記加熱ローラに非接触の形状に形成されており、更に、前記加圧ローラの前記両端部を冷却する冷却手段を有している、
定着装置。
【請求項２】
前記冷却手段は、前記加圧ローラにおける前記各端部の端面に対峙するようにそれぞれ配置されている、
請求項１に記載した定着装置。
【請求項３】
前記加圧ローラの長手方向の長さを前記加熱ローラの長手方向の長さより長くしている、
請求項１又は２に記載した定着装置。
【請求項４】
前記加圧ローラの前記各端部のローラ径が端面に近付くに連れて小さくなるように、前記加圧ローラの前記各端部がテーパ状に形成されている、
請求項１又は２に記載した定着装置。
【請求項５】
前記加圧ローラにおける前記各端部の熱伝導率を、前記加圧ローラにおける中央部付近の熱伝導率よりも低くしている、
請求項１〜４のうちいずれかに記載した定着装置。
【請求項６】
前記加圧ローラにおける少なくとも一方の前記端部の温度を検出する温度検出手段を有しており、前記冷却手段は前記温度検出手段の検出結果が設定上限温度以上になると作動する、
請求項１〜５のうちいずれかに記載した定着装置。
【請求項７】
前記冷却手段は前記温度検出手段の検出結果が設定下限温度以下になると作動を停止する、
請求項６に記載した定着装置。
【請求項８】
請求項１〜７のうちいずれかに記載した定着装置を備えている、
画像形成装置。
【請求項１】
熱源にて加熱される加熱ローラと、前記加熱ローラに対して圧接配置された加圧ローラとを備えており、前記加熱ローラと前記加圧ローラとの間に形成された定着ニップ部に、トナー像が転写された記録材を通過させることによって、前記トナー像を前記記録材に定着させる定着装置であって、
前記加圧ローラの長手方向の両端部は、前記加熱ローラに非接触の形状に形成されており、更に、前記加圧ローラの前記両端部を冷却する冷却手段を有している、
定着装置。
【請求項２】
前記冷却手段は、前記加圧ローラにおける前記各端部の端面に対峙するようにそれぞれ配置されている、
請求項１に記載した定着装置。
【請求項３】
前記加圧ローラの長手方向の長さを前記加熱ローラの長手方向の長さより長くしている、
請求項１又は２に記載した定着装置。
【請求項４】
前記加圧ローラの前記各端部のローラ径が端面に近付くに連れて小さくなるように、前記加圧ローラの前記各端部がテーパ状に形成されている、
請求項１又は２に記載した定着装置。
【請求項５】
前記加圧ローラにおける前記各端部の熱伝導率を、前記加圧ローラにおける中央部付近の熱伝導率よりも低くしている、
請求項１〜４のうちいずれかに記載した定着装置。
【請求項６】
前記加圧ローラにおける少なくとも一方の前記端部の温度を検出する温度検出手段を有しており、前記冷却手段は前記温度検出手段の検出結果が設定上限温度以上になると作動する、
請求項１〜５のうちいずれかに記載した定着装置。
【請求項７】
前記冷却手段は前記温度検出手段の検出結果が設定下限温度以下になると作動を停止する、
請求項６に記載した定着装置。
【請求項８】
請求項１〜７のうちいずれかに記載した定着装置を備えている、
画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１２８３３０（Ｐ２０１２−１２８３３０Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８１６４８（Ｐ２０１０−２８１６４８）
【出願日】平成２２年１２月１７日（２０１０．１２．１７）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１７日（２０１０．１２．１７）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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