JP2007286163A - 排熱構造、定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着主要部材を簡易な構成で効率良く冷却する。
【解決手段】長手方向に延在する要冷却部材を備えるハウジングと当該ハウジングを覆うカバーとに対して長手方向の一端を吸気口と、他端を排気口としてダクトを形成し、上記吸気口で上記ダクトを冷却用ダクトと分岐用ダクトに仕切り、冷却用ダクトを要冷却部材と仕切り部材とで画定された空間をもって構成し、分岐用ダクトを仕切り部材外側に位置する閉鎖空間をもって構成して、冷却空間の長手方向中央域若しくは当該中央域よりも排気口寄りの箇所で分岐用ダクトが冷却用ダクトに合流するように形成される。
【選択図】図９

Description

本発明は、排熱構造、定着装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、画像形成装置に装備される定着装置に用いられる排熱構造に関するものである。

特開２００５−２５８３８３号公報 特開２００６−７８５４９号公報

複写機、ファックス、プリンター等の画像形成装置において、装置の立ち上がり時間を低減して省エネルギー化することを目的とした、電磁誘導加熱方式を用いた定着装置が知られている（特許文献１、特許文献２）。

電磁誘導加熱方式を用いた定着ユニットを使用する画像形成装置においては、定着ユニットから他のユニットへの熱伝達を防止することはもちろんのこと、電磁誘導加熱コイル自体を冷却する必要もある。なぜならば、電磁誘導加熱コイルに冷却できていない部分があると、コイルの電磁効率の低下、最悪の場合はコイルの破損を招来してしまうからである。

この際、電磁誘導加熱コイルの冷却に関して以下の二つの問題がある。一つは、冷却すべき電磁誘導加熱コイルは、定着ベルトの発熱効率を上げるために必ず高温の定着ベルト近傍に配置する必要がある点である。そして他の一つは、既述のように定着ベルトを配置したときに、電磁誘導加熱コイル自体は冷却する必要があるが、電磁誘導加熱コイルの近傍に配置される定着ベルトは冷却されてはならず、したがって電磁誘導加熱コイルだけを局所的に冷却する必要がある点である。

本発明では、定着主要部材を簡易な構成で効率よく冷却することを目的とする。

上記目的は、本発明によれば、長手方向に延在する要冷却部材を備えるハウジングと当該ハウジングを覆うカバーとに対して長手方向の一端を吸気口と、他端を排気口としてダクトを形成し、上記吸気口で上記ダクトを冷却用ダクトと分岐用ダクトに仕切り、冷却用ダクトを要冷却部材と仕切り部材とで画定された空間をもって構成し、分岐用ダクトを仕切り部材外側に位置する閉鎖空間をもって構成して、冷却空間の長手方向中央域若しくは当該中央域よりも排気口寄りの箇所で分岐用ダクトが冷却用ダクトに合流するように形成されることによって、達成される。

仕切り部材が上記カバーにより構成されているのが、好適である。また分岐用ダクトが冷却用ダクトに合流する開口が、冷却用ダクトの途中に複数個設けられ、それら開口が吸気口側から排気口側に向かって段階的に大きくなっているのも好都合である。

また、長手方向に延在する要冷却部材を備えるハウジングと当該ハウジングを覆うカバーとに対して長手方向の一端を吸気口と、他端を排気口としてダクトを形成し、当該ダクト内部の長手方向に複数の冷却フィンを設置し、それら冷却フィンのフィン数が吸気口側から排気口側に向かって多くなっていても、上記目的を達成可能である。

長手方向に延在する要冷却部材を備えるハウジングと当該ハウジングを覆うカバーとに対して長手方向の一端を吸気口と、他端を排気口としてダクトを形成する場合、単に当該ダクトを単純に延在させるだけであると、ダクト内を流れる空気に対し要冷却部材からの放熱によって、ダクト内を流れる空気が流通途中で加熱されてしまい、ダクト排気口側の冷却効率が著しく落ちてしまう恐れがある。請求項１に係る排熱構造では、吸気口で上記ダクトを冷却用ダクトと分岐用ダクトに仕切り、冷却用ダクトを要冷却部材と仕切り部材とで画定された空間をもって構成し、分岐用ダクトを仕切り部材外側に位置する閉鎖空間をもって構成して、冷却空間の長手方向中央域若しくは当該中央域よりも排気口寄りの箇所で分岐用ダクトが冷却用ダクトに合流するように形成されるので、要冷却部材によって冷却ダクト内の空気が加熱されるにしても、流路途中でフレッシュエアを合流させることができ、要冷却部材全体を均等に効率よく冷却することが可能となる。

分岐用ダクトが冷却用ダクトに合流する開口が、冷却用ダクト途中に複数個設けられ、それら開口の面積が吸気口側から排気口側にかけて段階的に大きくなっていれば、排気口に近いほど合流流量を大きくするように合流させることができ、より要冷却部材を均等に効率よく冷却することが可能となる。

ダクト内部の長手方向に複数の冷却フィンを設置し、それら冷却フィンの数が吸気口側から排気口側に向かって多くなっていれば、吸気口側よりも冷却効率が落ちがちな排気口側の要冷却部材の放熱効率を上げることができ、要冷却部材全体を均等に効率よく冷却することが可能となる。

印刷ジョブ終了後に、冷却ファンを所定の時間稼動させるように制御すれば、印刷ジョブ終了後においても直ちに十分冷却状態にならない定着装置が高温のまま放置されることを防ぐことができる。装置電源ＯＮ時あるいは印刷ジョブ要求時、定着装置の温度が予め設定された規定値に達するまで冷却ファンを稼動させないように制御すれば、定着立ち上がり中に定着装置を冷却せずに済み、装置立ち上げ時間を短縮することができる。印刷ジョブ中、装置動作モードに応じて冷却ファンの風量を変更するように制御すれば、発熱量が小さい動作モード時に過度にファンを稼動させることがなくなり、使用電力を低減することができ、また定着装置を過度に冷却するのを防ぐことができる。冷却ファンの回転を複数段に設定し、印刷ジョブにあたって上記長手方向に一致する記録媒体の幅方向のサイズに応じて回転数切り替えを行うように制御すれば、効率的な電力使用を実現できる。

以下に、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本例による排熱構造が用いられる画像形成装置１の外観を示すものであり、この画像形成装置１は、図２に示す画像形成処理部（画像形成ユニット）の構成を備えたカラープリンタ（以下、カラープリンタ１という）であるが、当然ながら本発明には、カラープリンタに限らずファクシミリ装置、印刷機等も含まれる。

カラープリンタ１は、縦方向において図２に示す画像形成ユニットを挟んで筐体上部に原稿走査装置２０が、そして下部に複数の給紙トレイ２１Ａ、２１Ｂを備えた給紙装置２１がそれぞれ配置されている。、原稿走査装置２０の下方における筐体上面は所謂胴内排紙部をなす排紙トレイ１Ａが設けられて装置外への排紙スペースを不要にしている。原稿走査装置２０の前面には、操作パネル２０Ａが装備されている。

装置筐体側面には、給紙カセット２１Ａの上部およびこの位置と直角な方向の壁面にそれぞれ開閉可能なカバー２２，２３が設けられ、後述する画像形成処理部をなすユニットの交換や保守などの際に開放できるようになっている。

図２は、画像形成処理部の構成を示す図であり、同図では、その上部に位置する原稿走査装置２０および最下部に位置する給紙装置２１を略している。画像形成処理部には、色分解毎の画像を形成可能な画像形成ユニット２（便宜上、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを意味する頭文字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂを符号２に添えて表示する）が並置されており、これら各画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂの下方には、露光ユニット３が配置されている。

各画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂはいずれも同じ構成を備えており、今、イエロー画像を形成するユニットを代表してその構成を説明すると次の通りである。画像形成ユニット２Ｙには、潜像担持体である回転可能な感光体ドラム４Ｙが備えられ、感光体ドラム４Ｙの周囲には、図２において時計回りの回転方向に沿って画像形成プロセスを実行するための帯電装置５Ｙ、露光ユニット３からの書き込み光の入射部６Ｙ、現像装置７Ｙ、転写装置８、クリーニング装置９Ｙがそれぞれ配置されている。現像装置７Ｙは、トナーとキャリアとを含む二成分系現像剤が用いられ、現像剤の濃度補正のためのトナー補給に加えて、キャリアも補給することにより古い現像剤を排出して現像剤の交換が可能なトリクル現像方式が採用されている。

転写装置８は、各画像形成ユニットの感光体ドラムと対向当接しながら移動することができる転写ベルト８Ａを備えており、転写ベルト８Ａを挟んで感光体ドラム４Ｙと対向する位置に転写バイアスを印加可能な転写ローラ８Ｙが設けられている。本実施例における転写装置８は、各画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂにおいて感光体ドラム上に担持されている可視像を転写ベルト８Ａに順次重畳転写する１次転写行程と、重畳された画像を給紙装置１０から繰り出される記録紙などに対して一括転写する２次転写行程とを実施する構成となっている。このため、２次転写行程を実施できる位置には、転写バイアスを印加可能な転写ローラを備えた２次転写装置１１が配置されている。

給紙装置１０には、記録紙を収容している給紙カセット１０Ａおよび給送路中に配置されているレジストローラ１０Ｂが備えられており、レジストローラ１０Ｂは、手差し給紙トレイ１０Ｃから導入される記録紙の搬送路が給紙カセット１０Ａからの搬送路と合流する位置に設けられている。

符号１２は転写ベルト１０Ａのクリーニング装置を、符号１３は転写ベルト１０Ａの除電装置をそれぞれ示している。
画像形成処理部では、各画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂにおいてそれぞれ形成された色画像が転写装置８の転写ベルト８Ａに対して１次転写行程により順次重畳転写された画像が２次転写行程において記録紙に一括転写されたうえで定着装置１４において定着される。画像を定着された記録紙は、図１にも現れたような、装置内部に設けられて胴内排紙部をなす排紙トレイ１Ａ上に排出される。

カラープリンタ１の内部において各画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂの上方空間には、前述したトリクル現像方式に用いられるトナー補給部１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｂおよびこれら各トナー補給部と共用されるキャリア補給部１６が配置されている。

図２において定着装置１４には、基本的に、加熱ローラ１４Ａと定着駆動ローラ１４Ｂに掛け回された定着ベルト１４Ｄ、これに押圧する加圧ローラ１４Ｃが備えられている。定着ベルト１４Ｄが、この表面近傍に配置されている外部加熱源としての電磁誘導加熱装置１００により加熱されるようになっている。

電磁誘導加熱（ＩＨ）方式はコイルに高周波電流を流すことにより高周波磁界が発生し、その磁場によりコイル近傍に置かれた定着ベルト内部の加熱層（金属発熱層）に渦電流が発生し、ジュール熱により加熱層が自己発熱する。電磁誘導加熱方式は定着ベルト自体が発熱するため、従来のハロゲンヒータによる輻射熱加熱方式に比べ熱交換効率が高いのが特徴となる。熱交換効率を上げることによって定着装置のウォームアップ時間短縮を図ることができる。

図３は、電磁誘導加熱装置１００の構成を示すものであり、図３Ａは外観を、そして図３Ｂは図３Ａにおける外装パネルカバー１００Ｂを取り除いて内部を露出させた状態をそれぞれ示している。同図において電磁誘導加熱装置１００は、内部に磁力発生用の電磁誘導加熱コイル１００Ａを配置するための空間を有し、かつ外郭の一部が加熱ローラ１４Ａ（図２参照）の周囲を囲繞できる形状とされた熱源用ハウジング１０１を備えていて、磁力発生用ＩＨコイル１００Ａは、定着装置１４を通過する記録紙の幅方向に平行する方向（長手方向）に延長され、すなわち、図３Ｂの矢印方向に巻き回されている。このコイルにより発生させた高周波磁界は、電磁誘導加熱コイル１００Ａ近傍に配置された定着ベルト１４内部の加熱層（金属発熱層）を発熱させる。

しかし、電磁誘導加熱定着を用いる定着装置においては電磁誘導加熱コイル自体を冷却する必要があり、コイルを冷却できない場合はコイルの電磁効率の低下、最悪の場合はコイルの破損につながってしまう。そこで、ＩＨコイルのように長手方向に発熱する要発熱部材を冷却する場合、排熱構造をシンプルにするため基本構造として、機械上面から見た画像形成装置断面を示す図４のように、長手方向の一端に吸気口、反対側の一端（他端）に排気口を設けて、また熱源用ハウジング１０１と外装パネルカバー１００Ｂの間のスペースを、延長方向に貫通する気流通過用空間として、延長方向一端から外気が導入されて、ＩＨコイル表面を長手方向（図３Ｂにおいて示す矢印方向）に流れ、延長方向他端から排出できるような流路を形成する。

熱源用ハウジング１０１の延長方向一端（外気の取り入れ側）には、図５に示すように、外気（フレッシュエア）を導入して空間内を正圧化することができるシロッコファン１０２を有するダクトが連結され、延長方向他端には装置側方に熱を排気するための排気ファン１０４付きダクト１０３（図４参照）が連結される。この際、シロッコファン１０２の開口部が上向きだとメンテナンス時にネジや埃が入りやすく、また近くの定着の熱を吸引してしまうため、熱気がコイルへ流され効率よく冷却できない可能性がある。そこでファン開口を下向きにするとともに、開口の高さ方向の位置を定着ユニットの下面より下に位置するように取り付ける。これにより、上記不具合を回避して、効率よく冷却可能となる。

シロッコファンによる外気取り入れ口は、操作パネルの片側を支持する筐体前面３３の側面に設けられた吸気孔４６（図７）により外気を取り入れる。また、ダクト１０３は、装置背面の電装基板類の熱を機外に排気するためのダクトと兼用されており、図６に示すような支持壁１Ｂに取り付けられている。定着装置１４に装備される電磁誘導加熱装置１００は、図６に示すように、カラープリンタ１の支持壁１Ａ、１Ｂにそれぞれ延長方向両端を支持される。電磁誘導加熱装置１００の内部に導入された外気は、一方の支持壁１Ａの外側に取り付けられかつ熱源用ハウジング１０１の延長方向一端に連結されたダクトを有するシロッコファン１０２によって、正圧状態とされるので、電磁誘導加熱装置内で高密度に配置されている部材が存在していても気流が阻害されることなく強制的に押し込まれて内部を通過することができ、特に流速が所定速度に維持されることになる。これにより、気流滞留による放熱効率の悪化を招くことがなく、電磁誘導加熱装置１００の延長方向において均一な冷却効果を期待することができる。

次に、図８にて、画像形成装置本体１に設置される定着装置１４の構成・動作について詳述する。定着装置１４は、主として、加熱ローラ（支持ローラ）１４Ａ、定着駆動ローラ１４Ｂ、定着ベルト１４Ｄ、加圧ローラ１４Ｃ、電磁誘導加熱装置１００、サーモパイル３７、サーミスタ３８、オイル塗布ローラ３４、ガイド板３５、分離板３６などで構成されている。

ここで、定着駆動ローラ１４Ｂは、その表面にシリコーンゴム等の弾性層が形成されていて、不図示の駆動部によって追加図７の反時計方向に回転駆動される。支持ローラ１４Ａは、ＳＵＳ３０４等の非磁性材料からなる円筒体であって、図において反時計方向に回転する。支持ローラ１４Ａの内部には、フェライト等の強磁性体からなる内部コア２８と、内部コア２８の外周の一部を覆う磁束遮蔽部材２９とが回転自在に設置されている。内部コア２８は、定着ベルト１４Ｄおよび支持ローラ１４Ａを介してコイル１００Ａに対向している。内部コア２８および磁束遮蔽部材２９の回転駆動は、支持ローラ１４Ａの回転駆動とは別に行われる。

定着部材としての定着ベルト１４Ｄは、支持ローラ１４Ａと定着駆動ローラ１４Ｂに張架・支持されている。定着ベルト１４Ｄは、基材上に加熱層、弾性層、離型層が形成された多層構造の無端ベルトである。定着ベルト１４Ｄの基材は、耐熱樹脂材料からなり、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルフォン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、フッ素樹脂などを用いることができる。加熱層としては、ニッケル、ステンレス、鉄、銅、コバルト、クロム、アルミニウム、金、白金、銀、スズ、パラジウム、これらのうち複数の金属からなる合金、などを用いることができる。弾性層としては、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴムなどを用いることができる。離型層としては、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体（ＦＥＰ）などのフッ素樹脂、又はこれらの樹脂の混合物などを用いることができる。

図３との関連でも既に説明した磁束発生手段としての電磁誘導加熱装置１００は、コイル１００Ａ、コア部２６、コイルガイド２７などで構成される。ここで、コイル１００Ａは、支持ローラ１４Ａに巻装された定着ベルト１４Ｄの外周面を覆うように、細線を束ねたリッツ線を巻回して幅方向（図８の紙面垂直方向）に延設したものである。コイルガイド２７は、耐熱性の高い樹脂材料等からなり、コイル１００Ａを保持するとともに、電磁誘導加熱装置１００のフレームとして機能する。コア部２６は、比透磁率が２５００程度のフェライトなどの強磁性体からなり、センターコア２６ａやサイドコア２６ｂが設けられている。コア部２６は、幅方向に延設されたコイル１００Ａに対向するように設置される。センターコア２６ａは、コイル１００Ａの周方向のほぼ中央位置にあって、コイル１００Ａの周囲に形成される磁束の密度が最も大きくなる位置である。コイル１００Ａは、不図示の高周波電源部に接続されていて、高周波電源部から１０ｋ〜１ＭＨｚの交番電流が印加される。

加圧ローラ１４Ｃは、アルミニウム、銅、ステンレスなどからなる円筒部材上にフッ素ゴム、シリコーンゴムなどの弾性層が形成されたものである。加圧ローラ１４Ｃの弾性層は、肉厚が１〜５ｍｍで、アスカー硬度が２０〜５０度となるように形成されている。加圧ローラ１４Ｃは、定着ベルト１４Ｄを介して定着駆動ローラ１４Ｂに当接している。そして、定着ベルト１４Ｄと加圧ローラ１４Ｃとの当接部（定着ニップ部）に、記録媒体Ｐが搬送される。

定着ベルト１４Ｄと加圧ローラ１４Ｃとの当接部の入口側には、記録媒体Ｐの搬送を案内するガイド板３５が配設されている。定着ベルト１４Ｄと加圧ローラ１４Ｃとの当接部の出口側には、記録媒体Ｐの搬送を案内するとともに定着ベルト１４Ｄに対する記録媒体Ｐの分離を促進する分離板３６が配設されている。

定着ベルト１４Ｄの外周面の一部には、オイル塗布ローラ３４が当接している。オイル塗布ローラ３４は、定着ベルト１４Ｄ上にシリコーンオイルなどを供給する。これにより、定着ベルト１４Ｄ上におけるトナー離型性が更に保証される。なお、オイル塗布ローラ３４には、その表面上の汚れを除去するクリーニングローラ３３が当接されている。

定着ベルト１４Ｄの外周面に対向する位置であって、幅方向の中央部（後述する調整範囲とならない位置）には、非接触型のサーモパイル３７が設置されている。また、定着ベルト１４Ｄの外周面に当接する位置であって、幅方向の端部（後述する調整範囲となる位置）には、接触型のサーミスタ３８が設置されている。そして、サーモパイル３７およびサーミスタ３８によって、定着ベルト１４Ｄ上の表面温度（定着温度）が検出されて、インバータ回路を備えた電磁誘導加熱装置１００における出力が調整される。こうして、定着ベルト１４Ｄ上の定着温度が一定に保たれる。

このように構成された定着装置１４は、通常時に次のように動作する。定着駆動ローラ１４Ｂの回転駆動によって、定着ベルト１４Ｄは図８の矢印方向に回転するとともに、支持ローラ１４Ａも反時計方向に回転して、加圧ローラ１４Ｃも矢印方向に回転する。定着ベルト１４Ｄは、電磁誘導加熱装置１００との対向領域で加熱される。詳しく述べれば、コイル１００Ａに高周波の交番電流を流すことで、コア部２６と内部コア２８との間に磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。このとき、支持ローラ１４Ａ表面と定着ベルト１４Ｄの加熱層とに渦電流が生じて、支持ローラ１４Ａおよび加熱層の電気抵抗によってジュール熱が発生する。こうして、定着ベルト１４Ｄは、発熱した支持ローラ１４Ａから受ける熱と、自身の加熱層の発熱とによって加熱される。すなわち、支持ローラ１４Ａは加熱部材として機能して、定着ベルト１４Ｄは加熱部材として機能するとともに被加熱部材としても機能する。

その後、電磁誘導加熱装置１００によって加熱された定着ベルト１４Ｄの表面は、サーミスタ３８の位置を通過した後に、加圧ローラ１４Ｃとの当接部に達する。そして、搬送される記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔを加熱して溶融する。詳しく述べれば、先に説明した作像プロセスを経てトナー像Ｔを担持した記録媒体Ｐが、ガイド板３５に案内されながら定着ベルト１４Ｄと加圧ローラ１４Ｃの間に送り込まれる（矢印Ｙの搬送方向の移動）。そして、定着ベルト１４Ｄから受ける熱と加圧ローラ１４Ｃから受ける圧力とによってトナー像Ｔが記録媒体Ｐに定着され、記録媒体Ｐは定着ベルト１４Ｄと加圧ローラ１４Ｃの間から送り出される。加圧ローラ１４Ｃの位置を通過した定着ベルト１４Ｄ表面は、オイル塗布ローラ３４、サーモパイル３７の位置を順次通過した後に、再び電磁誘導加熱装置１００との対向領域に達する。このような一連の動作が連続的に繰り返されて、画像形成プロセスにおける定着工程が完了する。

上で説明した電磁誘導加熱方式を単純に用いた場合、冷却ダクト内を流れる空気は装置手前側の高温の電磁誘導加熱コイルによって徐々に暖められ、装置奥側の電磁誘導加熱コイルには温かい空気が流れることにもなる。例えば、ＩＨコイル前部の温度１３５℃、ＩＨコイル中央部温度１５０℃、ＩＨコイル後部温度１６０℃と、ＩＨコイル前後で温度勾配が発生してしまう。よって、例えばＩＨコイルの温度規格値が１６５℃の場合、ＩＨコイル前部は規格値に対し３０℃も余分に冷却することになり、ＩＨコイル全体の冷却効率が悪くなってしまう。また、ＩＨコイルに温度勾配が発生してしまうとＩＨコイルの電磁効率に偏りが発生し、異常画像の原因ともなってしまう。そこで、これらを解決する本発明の構成を図９および１０を用いて説明する。

図９、１０は、本例に係る排熱構造が用いられるカラープリンター１の図４に対応する描写である。第一例を示す図９において、外装パネルカバー１００Ｂを冷却用ダクト１０５と分岐用ダクト１０６の二つに分流させ、電磁誘導加熱装置１００の長手方向中央部、あるいは中央部より排気口側において分岐用ダクト１０６が冷却用ダクト１０５に合流する構成とする。さらに、分岐用ダクト１０６が冷却用ダクト１０５に合流する開口を、冷却用ダクト途中に複数設けて、それら開口の面積を吸気口側より排気口側の方が段階的に大きくなるようにする。以上により、ＩＨコイル１００Ａによって冷却ダクト内の空気が熱せられるとしても、流路途中でフレッシュエアを合流させることができ、かつ排気口に近いほど合流流量が大きくなるように段階的に合流させることができるため、ＩＨコイルを均等に、かつ効率よく冷却することが可能となる。

次に、第二例を示す第１０においては、冷却用ダクト内部に、電磁誘導加熱装置１００の長手方向中央部から見て吸気口側と排気口側に分割して冷却用フィン１０７を設置し、そのフィン数が吸気口側よりも排気口側の方が多くなるようにした。これにより、冷却効率が落ちがちな排気口側のＩＨコイル１００Ａの放熱効率を上げることができ、ＩＨコイル全体を均等に効率よく冷却することが可能となる。

次に、上記各例における、冷却の制御について説明する。図１１において、画像形成動作要求後にサーモパイルによって定着ベルトの温度が検知され、定着目標温度に達するまで電磁誘導加熱コイルはＯＮとなる。目標温度に達した後、その温度を一定に保つため、定着温度に応じて電磁誘導加熱コイルはＯＮ、ＯＦＦを断続的に繰り返される。電磁誘導加熱コイル冷却用ファン（シロッコファン、排気ファン）は、電磁誘導加熱コイルがＯＮと同時に駆動するのではなく、定着ベルト温度が目標温度に達するまで停止している。したがって、機械立ち上がり時に定着ベルトが過度に冷却されることもなくなり、機械立ち上がり時間を低減させることができる。

また、両面印刷時には、表面を定着部に通紙した時の温度が残っている状態で裏面を定着することになるので、定着ベルトの熱が紙に奪われ難いが、片面印刷時では毎回冷たい紙を定着することになるため、定着ベルトの熱が紙によって奪われ、ベルト温度が低下しがちである。そのため、定着ベルト温度を一定に保つために電磁誘導加熱コイルの出力を高くする必要がある。そのため、両面印刷時よりも片面印刷時で電磁誘導加熱コイルの温度が高くなる傾向がある。また、フルカラー印刷とモノクロ印刷とでは、時間当たりの印刷枚数が異なる場合、印刷枚数が多い動作モードの方が、電磁誘導加熱コイルの温度が高くなる傾向がある。

そこで、片面、両面、フルカラー、モノクロ、印刷紙幅等の動作モードによって電磁誘導加熱コイルの温度が異なる場合、その温度上昇分に合致するように冷却駆動ファンの駆動電圧を変更させる制御を行う。具体的には、画像形成動作要求後に、画像形成動作のモードがフルカラーであるかモノクロであるかを検知する。次に、各色モードにおいて、それぞれ片面印刷か両面印刷かを検知する。そして、その検知結果にもとづき、冷却用ファン駆動電圧を下記のように設定する。
（１）フルカラーで片面 → Ｖ１
（２）フルカラーで両面 → Ｖ２
（３）モノクロで片面 → Ｖ３
（４）モノクロで両面 → Ｖ４ （Ｖ１＞Ｖ３＞Ｖ２＞Ｖ４）

さらに、画像形成動作終了後の冷却ファン駆動時間を、
（１）フルカラーで片面 → Ｔ１
（２）フルカラーで両面 → Ｔ２
（３）モノクロで片面 → Ｔ３
（４）モノクロで両面 → Ｔ４ （Ｔ１＞Ｔ３＞Ｔ２＞Ｔ４）
に設定する。そして、上記設定電圧をファンモータに印加するとともに、上記設定時間だけ画像形成動作終了後にファンを駆動する。

これら条件によって詳細に制御することで、使用電力の低減させること、または定着ベルト温度の過度の冷却を防ぐことができる。また、印刷ジョブ終了後、冷却用ファンを所定の時間稼動させるように制御させることにより、印刷終了後において電磁誘導加熱コイルが高温のまま放置されることを防ぐこともできる。

なお、図１１では色、印刷面のモードにより駆動電圧、冷却時間を設定したが、この態様に限られることなく、例えば、紙サイズに応じて制御してもよい。例えば紙幅が大きい場合、電磁誘導加熱コイルの出力を大きくする必要があるため、駆動電圧を大きくするとともに、冷却時間を長くし、紙幅が小さい場合は、電磁誘導加熱コイルの出力を小さく（駆動電圧を小さく）し、冷却時間を短くすることにより、無駄な電力を消費することができるととともに、効率よく冷却できる。

排熱構造を有する画像形成装置の概略斜視図である。 画像形成処理部の詳細を示す断面図である。 電磁誘導加熱装置の斜視図であり、Ａは外装パネルカバーを、Ｂはコイルを有したハウジングを示す。 排熱構造の基本構造の概略断面図である。 ハウジングの長手方向端部にファンと延長ダクトを備える様子を示す斜視図である。 排熱構造の画像形成装置への取り付けを説明する斜視図である。 シロッコファンの外気取り入れ口位置を説明する図である。 画像形成装置本体に設置される定着装置の構成図である。 本発明の第一実施態様の概略断面図である。 本発明の第二実施態様の概略断面図である。 冷却制御のフロー図である。

符号の説明

１Ａ 排紙トレイ
１００Ａ ＩＨコイル
１０２ シロッコファン
１０３ 排気ダクト
１０４ 排気ファン
１０５ 冷却用ダクト
１０６ 分岐ダクト

Claims (10)

1. 長手方向に延在する要冷却部材を備えるハウジングと当該ハウジングを覆うカバーとに対して長手方向の一端を吸気口と、他端を排気口としてダクトを形成し、上記吸気口で上記ダクトを冷却用ダクトと分岐用ダクトに仕切り、冷却用ダクトは要冷却部材と仕切り部材とで画定された空間をもって構成され、分岐用ダクトは仕切り部材外側に位置する閉鎖空間をもって構成され、冷却空間の長手方向中央域若しくは当該中央域よりも排気口寄りの箇所で分岐用ダクトが冷却用ダクトに合流するように形成されることを特徴とする要冷却部材用排熱構造。
2. 仕切り部材が上記カバーにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の要冷却部材用排熱構造。
3. 分岐用ダクトが冷却用ダクトに合流する開口が、冷却用ダクトの途中に複数個設けられ、それら開口が吸気口側から排気口側に向かって段階的に大きくなることを特徴とする請求項１又は２に記載の要冷却部材用排熱構造。
4. 長手方向に延在する要冷却部材を備えるハウジングと当該ハウジングを覆うカバーとに対して長手方向の一端を吸気口と、他端を排気口としてダクトを形成し、当該ダクト内部の長手方向に複数の冷却フィンを設置し、それら冷却フィンのフィン数が吸気口側から排気口側に向かって多くなっていることを特徴とする要冷却部材用排熱構造。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の排熱構造を備えた電磁誘導加熱式定着装置。
6. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の排熱構造と冷却ファンを有した電磁誘導加熱式定着装置を備えた画像形成装置。
7. 印刷ジョブ終了後に、冷却ファンを所定の時間稼動させるように制御することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 装置電源ＯＮ時あるいは印刷ジョブ要求時、定着装置の温度が予め設定された規定値に達するまで冷却ファンを稼動させないように制御することを特徴とする請求項６又は７に記載の画像形成装置。
9. 印刷ジョブ中、装置動作モードに応じて冷却ファンの風量を変更するように制御することを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 冷却ファンの回転を複数段に設定し、印刷ジョブにあたって上記長手方向に一致する記録媒体の幅方向のサイズに応じて回転数切り替えを行うように制御することを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の画像形成装置。

Images