JP2006285151A - 冷却装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 加圧ローラの軸方向の温度ムラを生じることなく適切に冷却することができ、加圧ローラの寿命を向上させることができると共に、非通紙領域の過昇温を防止できる、しかも装置の小型化に適した冷却装置及び画像形成装置を提供すること。
【解決手段】 本発明は、加熱ローラに圧接された加圧ローラを冷却する冷却装置であって、前記加圧ローラの軸方向に沿って形成され前記加圧ローラの軸方向の一端部より空気が送り込まれる第１送風路と、前記第１送風路に隣接して加圧ローラ側に形成された第２送風路と、第１送風路と第２送風路とを仕切る送風ガイドに設けられた複数の通風孔と、前記第２送風路の加圧ローラ側の側面に軸方向に沿って形成されたスリットと、を設けるようにした。
【選択図】 図６

Description

本発明は、定着ローラに圧接される加圧ローラを冷却可能な冷却装置及び画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置において、定着ローラに加圧ローラを圧接してニップ部を形成し、加熱したローラ対のニップ部に未定着トナー画像を担持した用紙を挿通することによって用紙にトナー画像を定着させることが知られている。

かかる熱定着方式の画像形成装置において、ウォームアップタイム短縮のため、定着ローラや加圧ローラの心金を薄肉化し又はベルト化し、さらに低熱伝導ゴムを使用することにより、定着器の断熱効率の向上が図られて来た。

ところが、定着器の低熱容量化・高断熱化により、定着ローラや加圧ローラの軸方向の熱移動が少なくなり、非通紙領域の過昇温が起こり易くなる。過昇温が生じることにより、定着ローラ等の部品寿命が短縮し、また軸方向の温度ムラによる定着ムラが発生する。

これまでも定着器を冷却するため構成がいくつか提案されている。例えば、加熱ローラと、加熱ローラに圧接する加圧ローラとを有し、両ローラ間に記録体を通過させることにより、記録体上のトナー像を加熱定着する定着装置において、加圧ローラの小サイズの記録体が通過しない非通過部を冷却する加圧ローラ冷却手段を有する定着装置がある（例えば特許文献１参照）。特許文献１に開示された送風装置は、加圧ローラと平行に設けられた軸を中心に回転する複数の羽根を有する、加圧ローラと軸方向にほぼ同じ長さのファンからなる。小サイズ紙を連続通紙したときに高温となる非通過部に対する空気流量が通過部よりも多くなるように、加圧ローラの軸方向に亘って送風量を可変にすべく、羽根の大きさが軸方向で変化している。
特開平１０−０４８９８１号公報

しかしながら、上記従来技術は、加圧ローラの軸方向に沿って大きさの異なる複数の羽根を設置するので、定着器の構造が大型化、複雑化するといった欠点がある。また定着器の小型化を図る場合、ローラ軸方向と直交する方向には他の部材が近接配置されるため、ローラ軸方向の一端部側から空気を流し込む構成が望まれる。

本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたもので、加圧ローラの軸方向の温度ムラを生じることなく適切に冷却することができ、加圧ローラの寿命を向上させることができると共に、非通紙領域の過昇温を防止できる、しかも装置の小型化に適した冷却装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、加熱ローラに圧接された加圧ローラを冷却する冷却装置であって、前記加圧ローラの軸方向に沿って形成され前記加圧ローラの軸方向の一端部より空気が送り込まれる第１送風路と、前記第１送風路に隣接して加圧ローラ側に形成された第２送風路と、第１送風路と第２送風路とを仕切る送風ガイドに設けられた複数の通風孔と、前記第２送風路の加圧ローラ側の側面に軸方向に沿って形成されたスリットと、を設けるようにした。

本発明によれば、加圧ローラの軸方向の温度ムラを生じることなく適切に冷却することができ、加圧ローラの寿命を向上させることができると共に、非通紙領域の過昇温を防止できる、しかも装置の小型化に適した冷却装置及び画像形成装置を提供できる。

本発明の第１の態様にかかる冷却装置は、加熱ローラに圧接された加圧ローラを冷却する冷却装置であって、前記加圧ローラの軸方向に沿って形成され前記加圧ローラの軸方向の一端部より空気が送り込まれる第１送風路と、前記第１送風路に隣接して加圧ローラ側に形成された第２送風路と、第１送風路と第２送風路とを仕切る送風ガイドに設けられた複数の通風孔と、前記第２送風路の加圧ローラ側の側面に軸方向に沿って形成されたスリットと、を具備する構成を採る。

このような構成により、加圧ローラの軸方向に沿って第１送風路と第２送風路が形成されるので、加圧ローラの軸方向と直交する方向に冷却装置を設ける必要がなく、他の部品との干渉を防止し、装置の小型化を図ることも容易となる。また、第１送風路と第２送風路の二重構造としたことにより、第１送風路にローラ軸方向に送り込まれる空気を加圧ローラ方向である直交方向に変換して冷却する方式でありながら、通風孔位置だけでローラが激しく冷却されるなどの不具合を排除でき、温度ムラを防止することができる。

本発明の第２の態様にかかる冷却装置は、加熱ローラに圧接された加圧ローラを冷却する冷却装置であって、前記加圧ローラの軸方向に沿って配設され加圧ローラ側に開口する開口部を有するフレームと、前記フレームの開口部を塞いで第１送風路を形成する送風ガイドと、前記第１送風路の加圧ローラ側側面を構成している送風ガイドの複数箇所に設けられた通風孔と、開口面を前記送風ガイドに固着して該送風ガイドとの間に第２送風路を形成する中空部材と、前記中空部材の加圧ローラ側の側面に軸方向に沿って形成されたスリットと、前記第１送風路に前記加圧ローラの軸方向の一端部に連結されたダクトと、を具備した構成を採る。

このような構成により、加圧ローラの軸方向に沿って第１送風路と第２送風路が形成されるので、加圧ローラの軸方向と直交する方向に冷却装置を設ける必要がなく、他の部品との干渉を防止し、装置の小型化を図ることも容易となる。また、第１送風路と第２送風路の二重構造としたことにより、第１送風路にローラ軸方向に送り込まれる空気を加圧ローラ方向である直交方向に変換して冷却する方式でありながら、通風孔位置だけでローラが激しく冷却されるなどの不具合を排除でき、温度ムラを防止することができる。

本発明の第３の態様にかかる冷却装置は、第１の態様又は第２の態様にかかる冷却装置において、前記第１送風路を加圧ローラのヒートエリア端部よりも手前で終端させる駆け上がり部を設けた。

これにより、第１送風路を加圧ローラのヒートエリア端部よりも手前で終端させるので、第１送風路の終端部においてもある程度の風速を維持でき、第１送風路の終端部の駆け上がり部を通り滑らかに第２送風路の中間部よりも下流側（奥側）へ風速を維持したまま空気を送り込むことができ、その結果として第２送風路の全体をほぼ同等の風圧で満たすことができ、スリットを通して加圧ローラに空気を吹き付けることによる冷却効果を均一にすることができる。

本発明の第４の態様にかかる冷却装置は、第１の態様から第３の態様のいずれかにかかる冷却装置において、前記第１送風路は、ダクトが連結される上流側よりも下流側の面積が小さくなるように送風路途中から絞られた形状となっている。

これにより、第１送風路を途中から絞って上流側よりも下流側の面積が小さくなるようにしたので、ローラ端部側から送り込まれる空気が下流側で弱くなるところ、下流側の面積が小さくなっているので流速自体は上流側とほとんど変わらず又は減速を抑制した状態に保つことができ、加圧ローラを軸方向の全長に亘り均一に冷却することができる。

本発明の第５の態様にかかる冷却装置は、第１の態様から第４の態様のいずれかにかかる冷却装置において、前記通風孔は、規定サイズの用紙のエッジ部に相当する位置近傍にそれぞれ形成されている。

これにより、加圧ローラにおける用紙エッジ部に相当する箇所は非通紙領域の中でも特に温度上昇が激しいため、そのような箇所に通風孔を形成することで第２送風路のスリット経由ではあるものの用紙エッジ相当部以外の領域よりも冷却効率を高くすることができる。

本発明の第６の態様にかかる冷却装置は、第３の態様から第５の態様のいずれかにかかる冷却装置において、前記通風孔は、最上流位置を第１サイズとすると、該最上流位置以降であって前記駆け上がり部手前までを第１サイズよりも小さい第２サイズとし、最下流位置となる駆け上がり部位置を第１サイズよりも大きい第３サイズとする。

これにより、最上流位置ではローラ軸方向に流れる空気の流速が下流側に比べて強いため最上流位置の通風孔から垂直方向に流れを変えるのは一般には困難であるが、通風孔のサイズを下流側よりも大きくすることにより下流側の通風孔と同等の風量が該最上流位置の通風孔から垂直方向に吹き出すように調整される。また、最下流位置となる駆け上がり部位置の通風孔は他の通風孔に比べて大きくすることにより、第２送風路であって駆け上がり部位置よりも奥側の下流側に効率よく空気を送り込むことができ、スリットから加圧ローラに吹き付ける空気をローラ全長に亘り均一にすることができる。

本発明の第７の態様にかかる冷却装置は、第１の態様から第６の態様のいずれかにかかる冷却装置において、前記通風孔から加圧ローラ側へ垂直に吹き出した空気が前記スリットを通過して直接前記加圧ローラに当たらないように前記通風孔と前記スリットとの位置を相対的にずらしている。

これにより、通風孔とスリットとの位置が相対的にずれているので、第１送風路から通風孔を通って加圧ローラ側へ垂直に吹き出した空気が第２送風路の壁に当たってからスリットを通り加圧ローラに吹き付けられることとなり、通風孔に相当する箇所だけが局所的に冷却されることなくローラ全体を均一に冷却することとなり、温度ムラの発生を防止することができる。

本発明の第８の態様にかかる冷却装置は、第２の態様から第７の態様のいずれかにかかる冷却装置において、前記加熱ローラと前記加圧ローラとを備える定着器に隣接して両面印刷時の反転時通紙経路が形成されていて、前記第１送風路の側面を構成する前記フレームが反転時通紙経路の搬送ガイドを兼ねる。

これにより、第１送風路の側面を構成するフレームを使用して反転時通紙経路の搬送ガイドを構成するので、加圧ローラの冷却装置が反転時通紙経路の障害となる不都合を回避でき、しかも装置の小型化を図ることができる。

本発明の第９の態様は、第１の態様から第８の態様のいずれかに記載の冷却装置を具備した画像形成装置である。

以下、本発明の一実施の形態にかかる冷却装置を具備した画像形成装置について、添付図面を用いて説明する。まず、本実施の形態にかかる画像形成装置の構成について図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態にかかる画像形成装置の断面図である。

画像形成装置１００には、底面部近傍に記録紙を格納する複数の給紙カセット１０１ａ〜１０１ｄが配置されている。給紙カセット１０１ａ〜１０１ｄは、図の手前方向から奥方向に着脱可能な構成となっている。また、給紙カセット１０１ａ〜１０１ｄは、それぞれ異なるサイズの記録紙を格納可能になっている。給紙カセット１０１ａ〜１０１ｄの内部底部には、給紙カセット１０１ａ〜１０１ｄの挿入方向後端を軸にし、挿入方向先端が回動自在になっている底板１０２ａ〜１０２ｄが設けられている。底板１０２ａ〜１０２ｄの一端は、図示しないバネにより給紙カセット１０１ａ〜１０１ｄの挿入方向先端が上方に持ち上げられ、配置してある記録紙を持ち上げる。そして、底板１０２ａ〜１０２ｄは、最上層に配置された記録紙を、給紙カセット１０１ａ〜１０１ｄの挿入方向先端近傍の上方にある給紙ローラ１０３ａ〜１０３ｄに押し付ける。

給紙ローラ１０３ａ〜１０３ｄは、図示しない駆動部により反時計回転方向に回転し、記録紙の搬送方向下流に配置された一対の搬送ローラ１０４ａ〜１０４ｄに搬送し、搬送ローラ１０４ａ〜１０４ｄが記録紙を装置の内部の搬送路１０５に給紙する。搬送路１０５は、画像形成装置１００の給紙カセット１０１ａ〜１０１ｄにおける挿入方向側の側部の下方から上方に形成されている。

搬送路１０５上の給紙カセット１０１ａ〜１０１ｄの挿入方向側近傍には、一対の搬送ローラ１０６ａ〜１０６ｄが設けられている。給紙カセット１０１ａ〜１０１ｃから搬送路１０５に搬送されてきた記録紙は、搬送ローラ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄの順に上方に搬送される。

また、画像形成装置１００の右方には手差しトレー１０７が設けられている。手差しトレー１０７の上部には記録紙を載置する載置面１０８が設けられている。載置面１０８に載置された記録紙の先端は、画像形成装置１００の手差しトレー１０７が装着される部分近傍に設けられた一対の給紙ローラ１０９により、搬送路１０５の搬送ローラ１０６ｄに運ばれる。

搬送ローラ１０６ｄは、搬送されてきた記録紙を、搬送路１０５の下流に配置された一対のレジストローラ１１０に搬送する。レジストローラ１１０は、記録紙の先端位置と、後述する転写ベルトに形成された画像の先端位置を合わせるように記録紙の搬送を調整する。

一方、これらの給紙機構の上方には、画像形成部１１１が配置されている。画像形成部には、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの４色の画像形成ユニット１１２Ｙ，１１２Ｍ，１１２Ｃ，１１２Ｋが設けられている。画像形成ユニット１１２Ｙ，１１２Ｍ，１１２Ｃ，１１２Ｋには、左から右方向に順に感光体１１３Ｙ、１１３Ｍ、１１３Ｃ、１１３Ｋが設けられている。

感光体１１３Ｙ、１１３Ｍ、１１３Ｃ、１１３Ｋは、図示しない駆動系により所定のタイミングで所定方向に回転され、図示しない帯電ローラにより表面が所定の電位に順次帯電される。そして、感光体１１３Ｙ、１１３Ｍ、１１３Ｃ、１１３Ｋの表面は、レーザスキャンユニット１１４から照射される各レーザ光ＬＹ，ＬＭ，ＬＣ，ＬＫにより順次露光される。これにより、各感光体１１３Ｙ，１１３Ｍ，１１３Ｃ，１１３Ｋの表面に、各色の静電潜像が形成される。

各感光体１１３Ｙ，１１３Ｍ，１１３Ｃ，１１３Ｋの表面に形成された各色の静電潜像は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーが個別に収容されたトナーボトル１１５Ｙ，１１５Ｍ，１１５Ｃ，１１５Ｋから供給される薄層状のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナーによって順次現像され、４色のトナー像をそれぞれ顕像化する。

感光体１１３Ｙ，１１３Ｍ，１１３Ｃ，１１３Ｋの上方には、受像手段として無端状の転写ベルト１１６がベルトローラ１１７ａ、１１７ｂに巻回されて配置されている。また、転写ベルト１１６は、感光体１１３Ｙ，１１３Ｍ，１１３Ｃ，１１３Ｋに当接するように配置されている。

また、転写ベルト１１６の内側であって、感光体１１３Ｙ，１１３Ｍ，１１３Ｃ，１１３Ｋのそれぞれに対向する位置には、感光体１１３Ｙ，１１３Ｍ，１１３Ｃ，１１３Ｋとの間に所定の電圧を印加することで電界を形成する電位印加手段である一次転写ローラ１１８Ｙ，１１８Ｍ，１１８Ｃ，１１８Ｋが設けられている。言い換えると、転写ベルト１１６を介して感光体１１３Ｙ，１１３Ｍ，１１３Ｃ，１１３Ｋと一次転写ローラ１１８Ｙ，１１８Ｍ，１１８Ｃ，１１８Ｋが対向している。

感光体１１３Ｙ，１１３Ｍ，１１３Ｃ，１１３Ｋの表面に形成された４色のトナー像は、回転する転写ベルト１１６の内部の一次転写ローラ１１８Ｙ，１１８Ｍ，１１８Ｃ，１１８Ｋにより順次重ね合わせて転写ベルト１１６に一次転写される。これにより、転写ベルト１１６の表面にフルカラー画像が形成される。

転写ベルト１１６上に一次転写されたフルカラー画像は、ベルトローラ１１７ａ、１１７ｂにより、記録紙の搬送路１０５側に送られる。

搬送路１０５側のベルトローラ１１７ｂと対向する位置には、転写ベルト１１６を挟み、二次転写ローラ１１９が設けられている。二次転写ローラ１１９、転写ベルト１１６に形成されたフルカラー画像をレジストローラ１１０から送られてきた記録紙に転写する。具体的には、転写ベルト１１６上のフルカラー画像を構成するトナーを電気的に二次転写ローラ１１９側に引き寄せて、フルカラー画像を記録紙に転写する。

そして、二次転写ローラ１１９及び転写ベルト１１６は、フルカラー画像が記録された記録紙を、搬送路１０５の下流に設けられた定着器２００に送る。

定着器２００には、搬送路１０５を挟んで定着ローラ２０１と加圧ローラ２０２とが当接するように設けられている。定着ローラ２０１の近傍には、ヒートローラ２０４が設けられている。さらに、定着ローラ２０１とヒートローラ２０４には、ベルト２０５が張架されている。また、ヒートローラ２０４とベルト２０５は、近傍に設けられたヒータ部２０３より電磁誘導加熱される。

そして、定着ローラ２０１と加圧ローラ２０２は、送られてきた記録紙を互いに圧接回転することで、記録面に熱を加えながら押圧することにより、記録紙にフルカラー画像を定着する。そして、このようにしてフルカラー画像が形成された記録紙は、搬送ローラ１２２、１２３、１２４、１２５により順次搬送され、装置外部の記録紙受け１３５に排紙される。

また、定着器２００の加圧ローラ２０２の近傍には、加圧ローラ２０２を冷却する冷却装置を有する冷却部２０６が設けられている。冷却部２０６の詳細については、後述する。

一方、記録紙に両面印刷する場合は、記録紙が、搬送ローラ１２４、１２５に搬送された時点で、搬送ローラ１２４、１２５が逆回転し、記録紙を両面印刷用の搬送路１３４の入口に配置された搬送ローラ１２６に送る。搬送ローラ１２６に送られてきた記録紙は、搬送ローラ１０６の搬送方向下流にある搬送ローラ１２７〜１３０により順次搬送されレジストローラ１１０に送られる。そして、搬送された記録紙は、二次転写ローラ１１９と転写ベルト１１６により、先ほどフルカラー画像を形成した面と反対側に画像を形成される。

また、画像形成装置１００の搬送路１０５側の側部には、二次転写ローラ１１９と転写ベルト１１６との間や、レジストローラ１１０の間に詰まった記録紙を除去するための、開閉カバー１３２が設けられている。開閉カバー１３２は、下方にある回転軸１３３を中心に上方が矢印Ａの方向に回動するようになっている。また、開閉カバー１３２には、二次転写ローラ１１９や、一方のレジストローラ１１０が含まれている。これにより、開閉カバー１３２を開けることにより、二次転写ローラ１１９と転写ベルト１１６との間や、レジストローラ１１０の間が開き、レジストローラ１１０の間に詰まった記録紙を除去することができる。

このように、画像形成装置１００は、構成されている。次に、本実施の形態にかかる定着器２００の冷却部２０６について、図２を用いて説明する。図２は、定着器２００を加圧ローラ２０２の軸と直交するように切った断面図である。

冷却部２０６は、定着器２００の加圧ローラ２０２側の側部に設けられている。冷却部２０６には、加圧ローラ２０２の軸方向に沿って、加圧ローラ２０２側に開口する開口部２０８を有するフレーム２０７が配設されている。フレーム２０７は、背面、つまり加圧ローラ２０２と反対側の側面は、記録紙の両面印刷用の搬送路１３４の一部、つまり側面となっている。記録紙は、両面印刷を行う場合に、フレーム２０７の背面を図中の矢印Ｂの方向に搬送される。なお、記録紙は、通常の印刷の場合には、定着ローラ２０１と加圧ローラ２０２との間を矢印Ｃの方向に搬送される。

また、冷却部２０６には、フレーム２０７の開口部２０８を塞いで第１送風路２１１を形成する送風ガイド２０９が、フレーム２０７に固着されている。また、送風ガイド２０９の第１送風路２１１の加圧ローラ２０２側側面には、通風孔２１０が複数形成されている。

また、冷却部２０６には、開口面２１３を持ち、開口面２１３が送風ガイド２０９に固着された中空部材２１２が設けられている。中空部材２１２は、送風ガイド２０９に固着することで、送風ガイド２０９との間に第２送風路２１５を形成する。また、中空部材２１２の加圧ローラ２０２側、つまり開口面２１３と反対側の側面には、加圧ローラ２０２の軸方向に沿ってスリット２１４が複数形成されている。

また、スリット２１４の位置は、通風孔２１０の垂直方向からずらしている。つまり、通風孔２１０とスリット２１４の位置が相対的にずれている。

このように、通風孔２１０とスリット２１４との位置が相対的にずれているので、第１送風路２１１から通風孔２１０を通って加圧ローラ２０２側へ垂直に吹き出した空気が第２送風路２１５の壁に当たってからスリット２１４を通り加圧ローラ２０２に吹き付けられることとなり、通風孔２１０に相当する箇所だけが局所的に冷却されることなく加圧ローラ２０２全体を均一に冷却することとなり、温度ムラの発生を防止することができる。

このように、加圧ローラ２０２の軸方向に沿って第１送風路２１１と第２送風路２１５が形成されている。

次に、第１送風路２１１に対して空気を送り込む構成について、図３を用いて説明する。図３は、定着器２００をフレーム２０７側から見た斜視図である。

図３では、手前側にフレーム２０７が位置するように、定着器２００が配置されている。つまり、図３では、手前側が記録紙を両面印刷する際の搬送路１３４の一部になる。また、図３では、加圧ローラ２０２の軸を横に見るように定着器２００が配置されている。

図３において、定着器２００の第１送風路２１１における加圧ローラ２０２の軸方向の一端部には、ダクト３０３が連結されている。ダクト３０３には、ダクト３０３内部に空気を送るファン（図示せず）を内部３０２に保持する保持部材３０１が設けられている。このように、ダクト３０３が加圧ローラ２０２の軸方向に設けられているので、フレーム２０７の一部を記録紙を両面印刷する際の搬送路１３４とすることが可能になる。

次に、フレーム２０７と、送風ガイド２０９の構成について、図４、図５を用いて詳細に説明する。図４は、定着器２００を、スリット２１４の位置で加圧ローラ２０２の軸方向に沿って切った断面図であり、左側に図４には示さないダクト３０３が接続されている。また、図５は、フレーム２０７と送風ガイド２０９とを分解し、加圧ローラ２０２側から見た図である。

これらの図から分かるように、フレーム２０７の中ほどには、底面から加圧ローラ２０２方向、つまり送風ガイド２０９側への傾斜を持った駆け上がり部４０１が形成されている。これにより、第１送風路２１１は、加圧ローラ２０２におけるヒートエリア端部のダクト３０３の反対側、つまり送風後端側よりも手前で終端している。

また、図５から分かるように、駆け上がり部４０１には、第１送風路２１１のダクト３０３が連結される上流側４０３の面積よりも下流側４０４の面積が小さくなるように絞られた絞り部４０２が形成されている。

また、図から分かるように、送風ガイド２０９には、加圧ローラ２０２の軸方向に沿って、複数の通風孔２１０ａ〜２１０ｈが形成されている。ダクト３０３の側の最上流に位置する通風孔２１０ａは、通風孔２１０ａ以降であって駆け上がり部４０１より手前に位置する通風孔２１０ｂ〜２１０ｆよりも大きくなっている。また、駆け上がり部４０１に対向する位置に形成された通風孔であって、下流側の通風孔２１０ｇは、中ほどに形成された通風孔２１０ｂ〜２１０ｆより大きく形成されている。また、駆け上がり部４０１に対向する位置に形成された通風孔であって、最下流の通風孔、つまり第１送風路２１１の末端に位置する通風孔２１０ｈは、ダクト３０３の側の最上流に位置する通風孔２１０ａより大きく、さらには通風孔２１０ａ〜２１０ｈの中で最も大きく形成されている。

また、通風孔２１０ａの位置はＡ３の記録紙を横に配置した際のエッジ部に相当する位置近傍に、通風孔２１０ｂの位置はレジャーサイズの記録紙を横に配置した際のエッジ部に相当する位置近傍に、通風孔２１０ｃの位置はＢ４の記録紙を横に配置した際のエッジ部に相当する位置近傍に、通風孔２１０ｄの位置はＡ４の記録紙を縦に配置した際のエッジ部に相当する位置近傍に、通風孔２１０eの位置はレターサイズの記録紙を横に配置した際のエッジ部に相当する位置近傍に、通風孔２１０ｆの位置はＡ５の記録紙を縦に配置した際のエッジ部に相当する。

また、送風ガイド２０９の第１送風路２１１に対向せず、第２送風路２１５のみに対向する位置には、加圧ローラ２０２に記録紙が侵入してきたことを検知するセンサ（図示せず）を取り付けるための複数の穴４０５ａ〜４０５ｆが形成されている。複数の穴４０５ａ〜４０５ｆには、センサのビスが取り付けられるので、第２送風路２１５を通る風はビスに当たることで、上方に位置するスリット２１４の方向に効果的に送られる。

以上のように、冷却部２０６は構成される。

次に、冷却部２０６が加圧ローラ２０２を冷却する動作について、図６を用いて説明する。

図６に示すように、ダクト３０３から送られてきた空気６０１は、第１送風路２１１に入り、第１送風路２１１を加圧ローラ２０２の軸に沿って進む。そして、第１送風路２１１に入った空気６０１の一部は、通風孔２１０ａ〜２１０ｆにより進行方向が直行する方向に変換される。そして、進行方向が変わった空気６０２ａ〜６０２ｆは、通風孔２１０ａ〜２１０ｆを通過し第２送風路２１５側に送られ、さらに第２送風路２１５のスリット２１４を通過し、加圧ローラ２０２に対して軸の鉛直方向から当たる。また、進行方向が変わらなかった空気６０３は、第１送風路２１１をそのまま進む。

ここで、注目すべき点に、ダクト３０３側の最上流の通風孔２１０ａが、下流の通風孔２１０ａ〜２１０ｆよりも大きいことである。最上流位置では加圧ローラ２０２軸方向に流れる空気６０１の流速が下流側に比べて強いため、最上流位置の通風孔２１０ａから垂直方向に流れを変えるのは一般には困難である。そこで、本実施の形態では、最上流位置の通風孔２１０ａのサイズを下流側の通風孔２１０ｂ〜２１０ｆよりも大きくすることにより、下流側の通風孔２１０ｂ〜２１０ｆを通過する空気６０２ｂ〜６０２ｆと最上流位置の通風孔２１０ａを通過する空気６０２ａが、同等の風量で垂直方向に吹き出すように調整されている。

また、通風孔２１０ａ〜２１０ｆは、加圧ローラ２０２に当接した用紙の規定サイズのエッジ部に相当する位置近傍にそれぞれ形成されている。これにより、加圧ローラ２０２における用紙エッジ部に相当する箇所は非通紙領域の中でも特に温度上昇が激しいが、そのような箇所に通風孔２１０ａ〜２１０ｆを形成することで第２送風路２１５のスリット２１４経由ではあるものの用紙エッジ相当部以外の領域よりも冷却効率を高くすることができる。

実際に、本実施の形態の冷却部２０６を用いて加圧ローラ２０２を冷却した結果を図７に示す。図７は、Ａ５サイズの記録紙を記録した場合の、加圧ローラ２０２及び定着ローラ２０１の温度を示すグラフである。

図から分かるように、Ａ５の記録紙のエッジ付近は、加圧ローラ２０２及び定着ローラ２０１共に温度が上昇するが、冷却部２０６を用いて冷却することにより、特に記録紙のエッジ付近が効率的に冷却されていることが分かる。

次に、通風孔２１０ａ〜２１０ｆにより進行を変えられなかった空気６０３は、第１送風路２１１上に設けられた駆け上がり部４０１に到着する。そして空気６０３は、駆け上がり部４０１を駆け上がり、一部は通風孔２１０ｇにより進行方向が加圧ローラ２０２の軸に対する鉛直方向に変換される。そして、進行方向が変わった空気６０４は、通風孔２１０ｇを通過し第２送風路２１５側に送られ、さらに第２送風路２１５のスリット２１４を通過し、加圧ローラ２０２に対して軸の鉛直方向から当たる。また、進行方向が変わらなかった空気６０５は、駆け上がり部４０１の上がり、第１送風路２１１の終端まで行き、通風孔２１０ｈを通過し、第２送風路２１５に入る。

このように、第１送風路２１１を加圧ローラ２０２のヒートエリア端部４０６よりも手前で終端させるので、第１送風路２１１の終端部においてもある程度の風速を維持できる。また、空気６０５を、第１送風路２１１の終端部の駆け上がり部４０１を通り滑らかに第２送風路２１５の中間部よりも下流側（奥側）へ風速を維持したまま送り込むことができる。この結果、第２送風路２１５の全体をほぼ同等の風圧で満たすことができ、スリット２１４を通して加圧ローラ２０２に空気を吹き付けることによる冷却効果を均一にすることができる。

また、駆け上がり部４０１に絞り部４０２を形成することにより、第１送風路２１１を途中から絞って、上流側４０３よりも下流側４０４の面積が小さくなるようにしている。これにより、加圧ローラ２０２端部側から送り込まれる空気６０１の流速は、下流側の空気６０５より弱くなるところ、下流側４０４の面積が小さくなっているので、下流側４０４の空気６０５の流速が上流側４０３の空気６０１とほとんど変わらず又は減速を抑制した状態に保つことができる。この結果、加圧ローラ２０２を軸方向の全長に亘り均一に冷却することができる。

さらに、第１送風路２１１の最下流位置となる駆け上がり部４０１位置の通風孔２１０ｈは他の通風孔２１０ａ〜２１０ｇに比べて大きくなっているので、第２送風路２１５であって駆け上がり部４０１位置よりも奥側の下流側に効率よく空気を送り込むことができ、スリット２１４から加圧ローラ２０２に吹き付ける空気を加圧ローラ２０２全長に亘り均一にすることができる。

次に、第２送風路２１５に駆け上がった空気６０５は、第２送風路２１５の終端に向かって流れる。空気６０５の一部は、第２送風路２１５の終端に向かって流れる際に、センサ（図示せず）を取り付けるための複数の穴４０５ａ〜４０５ｅに取り付けられたビスに当たることで、上方に位置するスリット２１４の方向に進行方向が変換される。進行方向が変えられた空気６０６ａ〜６０６ｆは、スリット２１４を通過し、加圧ローラ２０２に、加圧ローラ２０２の軸に直交する方向から当たる。これにより、効果的に加圧ローラ２０２を冷却することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ファンからダクト３０３に送られた空気は、加圧ローラ２０２の軸方向に沿った第１送風路２１１を通り、通風孔２１０から第２送風路２１５に送られる。そして、第２送風路２１５に送られた空気は、スリット２１４から加圧ローラ２０２に対して空気を吹き付ける。これにより、従来のように、加圧ローラ２０２の軸方向と直交する方向に冷却装置を設ける必要がなく、他の部品との干渉を防止し、装置の小型化を図ることも容易となる。また、第１送風路２１１と第２送風路２１５の二重構造としたことにより、第１送風路２１１に加圧ローラ２０２の軸方向に送り込まれる空気を加圧ローラ２０２方向である直交方向に変換して冷却する方式でありながら、通風孔２１０位置だけで加圧ローラ２０２が激しく冷却されるなどの不具合を排除でき、温度ムラを防止することができる。

また、本実施の形態は、第１送風路２１１に加圧ローラ２０２の軸方向に送り込まれる空気を加圧ローラ２０２方向である直交方向に変換して冷却する方式であるので、ファンを加圧ローラ２０２の軸方向に沿った方向に設けることができる。これにより、第１送風路２１１の側面を構成するフレーム２０７を使用して反転時通紙経路の搬送ガイドを構成することができるので、加圧ローラ２０２の冷却装置が反転時通紙経路の障害となる不都合を回避でき、しかも装置の小型化を図ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、加圧ローラの軸方向の温度ムラを生じることなく適切に冷却することができ、加圧ローラの寿命を向上させることができると共に、非通紙領域の過昇温を防止できる、しかも装置の小型化に適した冷却装置及び画像形成装置を提供できる。また、本発明は、加圧ローラ以外のローラに対しても適用可能であり、その適用範囲は広い。

本発明の一実施の形態にかかる画像形成装置の断面図 本実施の形態にかかる定着器の第１の断面図 本実施の形態にかかる定着器の斜視図 本実施の形態にかかる定着器の第２の断面図 本実施の形態にかかるフレーム及び送風ガイドの上面図 本実施の形態にかかる冷却部の冷却動作を説明するための図 本実施の形態にかかる冷却部の効果を説明するためのグラフ

符号の説明

１００ 画像形成装置
２００ 定着器
２０１ 定着ローラ
２０２ 加圧ローラ
２０６ 冷却部
２０７ フレーム
２０９ 送風ガイド
２１０ 通風孔
２１１ 第１送風路
２１２ 中空部材
２１４ スリット
２１５ 第２送風路
４０１ 駆け上がり部

Claims (9)

1. 加熱ローラに圧接された加圧ローラを冷却する冷却装置であって、前記加圧ローラの軸方向に沿って形成され前記加圧ローラの軸方向の一端部より空気が送り込まれる第１送風路と、前記第１送風路に隣接して加圧ローラ側に形成された第２送風路と、第１送風路と第２送風路とを仕切る送風ガイドに設けられた複数の通風孔と、前記第２送風路の加圧ローラ側の側面に軸方向に沿って形成されたスリットと、を具備する冷却装置。
2. 加熱ローラに圧接された加圧ローラを冷却する冷却装置であって、前記加圧ローラの軸方向に沿って配設され加圧ローラ側に開口する開口部を有するフレームと、前記フレームの開口部を塞いで第１送風路を形成する送風ガイドと、前記第１送風路の加圧ローラ側側面を構成している送風ガイドの複数箇所に設けられた通風孔と、開口面を前記送風ガイドに固着して該送風ガイドとの間に第２送風路を形成する中空部材と、前記中空部材の加圧ローラ側の側面に軸方向に沿って形成されたスリットと、前記第１送風路に前記加圧ローラの軸方向の一端部に連結されたダクトと、を具備した冷却装置。
3. 前記第１送風路を加圧ローラのヒートエリア端部よりも手前で終端させる駆け上がり部を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の冷却装置。
4. 前記第１送風路は、ダクトが連結される上流側よりも下流側の面積が小さくなるように送風路途中から絞られた形状となっている請求項１から請求項３のいずれかに記載の冷却装置。
5. 前記通風孔は、規定サイズの用紙のエッジ部に相当する位置近傍にそれぞれ形成されたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の冷却装置。
6. 前記通風孔は、最上流位置を第１サイズとすると、該最上流位置以降であって前記駆け上がり部手前までを第１サイズよりも小さい第２サイズとし、最下流位置となる駆け上がり部位置を第１サイズよりも大きい第３サイズとすることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれかに記載の冷却装置。
7. 前記通風孔から加圧ローラ側へ垂直に吹き出した空気が前記スリットを通過して直接前記加圧ローラに当たらないように前記通風孔と前記スリットとの位置を相対的にずらしたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の冷却装置。
8. 前記加熱ローラと前記加圧ローラとを備える定着器に隣接して両面印刷時の反転時通紙経路が形成されていて、前記第１送風路の側面を構成する前記フレームが反転時通紙経路の搬送ガイドを兼ねることを特徴とする請求項２から請求項７のいずれかに記載の冷却装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれかに記載の冷却装置を具備した画像形成装置。

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