JP2016071131A5

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Publication number: JP2016071131A5
Application number: JP2014200048A
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Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2017-11-09

Description

定着装置

本発明は、記録材上のトナー像を定着する定着装置に関する。

定着ローラに加圧ローラを当接して記録材を加熱処理する定着装置が広く用いられている。定着ベルトに加圧ベルトを当接して記録材を加熱処理する定着装置も広く用いられている。

定着ローラの温度調整の目標温度を低下させた場合、定着ローラが新しい目標温度に収束するまでに冷却待ち時間が発生する。特許文献１では、冷却待ち時間を節約するために、送風ファンで冷却された加圧ローラを定着ローラに当接して回転させて、定着ローラを外側から強制冷却している。

特開２００６−１１９４３０号公報

特許文献１のように加圧ローラに送風ファンを付設し、送風ファンから送風して加圧ローラを空冷する構成において、送風ファンのＯＮ／ＯＦＦに伴って加圧ローラの実際の表面温度が変化していることが観察された。理由を調べたところ、加圧ローラの周面に近接又は当接した温度センサの検出温度が目標温度に収束するように加圧ローラの温度調整を行っており、送風ファンの送風が温度センサの検出温度を実際よりも低くしていることが判明した。

本発明は、送風部によるエアーが検出部の出力に影響を及ぼすことを抑制することができる定着装置を提供することを目的としている。

本発明の定着装置は、記録材上のトナー像を定着するためのニップ部を形成する第１の回転体及び第２の回転体と、前記第１の回転体の温度を検出する検出部と、前記第１の回転体に向けて送風する送風部と、前記第１の回転体の周方向に沿って前記第１の回転体に非接触となるように設けられ、前記送風部によるエアーが前記検出部に向かうのを抑制する抑制部と、を有し、前記抑制部は、前記第１の回転体の周面に向かって開口した凹状部と、前記第１の回転体の周方向において前記凹状部を複数の空間に仕切る仕切り部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、送風部によるエアーが検出部の出力に影響を及ぼすことを抑制することができる。

画像形成装置の構成の説明図である。実施の形態１における定着装置の構成の説明図である。スタンバイ状態の定着装置の説明図である。定着装置の制御のフローチャートである。遮風部材の斜視図である。スタンバイ時の空気の流れの説明図である。画像形成時の空気の流れの説明図である。比較例の定着装置の構成の説明図である。実施の形態２における遮風部材の配置の説明図である。

＜実施の形態１＞
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

（画像形成装置）
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト２０に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。

画像形成部Ｐａでは、感光ドラム３ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト２０に一次転写される。画像形成部Ｐｂでは、感光ドラム３ｂにマゼンタトナー像が形成されて、中間転写ベルト２０に一次転写される。画像形成部Ｐｃ、Ｐｄでは、感光ドラム３ｃ、３ｄにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト２０に一次転写される。

記録材（シート、転写材）Ｐは、カセット１０から１枚ずつ取り出されてレジストローラ１２で待機する。記録材Ｐは、レジストローラ１２によって中間転写ベルト２０上のトナー像にタイミングを合わせて二次転写部Ｔ２へ給送されてトナー像を二次転写される。四色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置９へ搬送され、定着装置９で加熱加圧を受けて画像を定着された後に、機体外部のトレイ１３へ排出される。

両面印刷では、定着装置９において表面の画像を定着された記録材が反転搬送路１１１へ送り込まれ、スイッチバックして前後及び表裏反転状態で搬送路１１３を通過してレジストローラ１２で待機する。記録材は、再び二次転写部Ｔ２へ給送されて裏面にトナー像を転写され、定着装置９で裏面の画像を定着された後に機体外部のトレイ１３へ排出される。

（画像形成部）
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、現像装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、実質的に同一に構成される。以下では、イエローの画像形成部Ｐａについて説明し、他の画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄに関する重複した説明を省略する。

画像形成部Ｐａは、感光ドラム３ａの周囲に、コロナ帯電器２ａ、露光装置５ａ、現像装置１ａ、転写ローラ６ａ、及びドラムクリーニング装置４ａを配置している。

コロナ帯電器２ａは、感光ドラム３ａの表面を、一様な電位に帯電させる。露光装置５ａは、レーザービームを走査して感光ドラム３ａに画像の静電像を書き込む。現像装置１ａは、感光ドラム３ａの静電像にトナーを移転して感光ドラム３ａにトナー像を現像する。転写ローラ６ａは、トナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加されて感光ドラム３ａのトナー像を中間転写ベルト２０へ一次転写させる。

中間転写ベルト２０は、テンションローラ１４、駆動ローラ１５、及び対向ローラ１６に掛け渡して支持され、駆動ローラ１５に駆動されて矢印Ｒ２方向に回転する。二次転写ローラ１１は、対向ローラ１６に支持された中間転写ベルト２０に圧接して二次転写部Ｔ２を形成する。ベルトクリーニング装置３０は、クリーニングウエブを中間転写ベルト２０に摺擦させて二次転写部Ｔ２を通過した転写残トナーをクリーニングする。

（定着装置）
図２は定着装置の構成の説明図である。図２に示すように、案内部材の一例である入口ガイド９０５は、定着ローラ９１０に位置関係が固定され、定着ニップ部Ｎへ記録材を案内する。記録材Ｐは、入口ガイド９０５に案内されて定着装置９の定着ニップ部Ｎに導かれ、定着ローラ９１０と加圧ローラ９２０とによって挟持搬送される。記録材Ｐ上のトナー画像Ｔは、定着ニップ部Ｎを通過する過程で加熱加圧されて記録材Ｐの表面に画像が定着される。

第２の回転体の一例である定着ローラ９１０は、記録材のトナー像担持面に当接して記録材を加熱する。定着ローラ９１０は、アルミニウム、鉄等のパイプ材で形成された芯金９１０ａの外側にシリコーンゴム、フッ素ゴム等の耐熱弾性体で形成された弾性層９１０ｂを配置し、表面にＰＦＡ、ＰＴＦＥといったフッ素樹脂材料の離型層９１０ｃを被覆している。定着ローラ９１０は、図示しない駆動機構によって矢印Ａ方向に回転する。加圧ローラ９２０は、定着ローラ９１０に対して圧接／離間が可能に配置され、定着ローラ９１０に圧接することにより、定着ニップ部Ｎを形成して、矢印Ｂ方向に従動回転する。

第１の回転体の一例である加圧ローラ９２０は、定着ローラ９１０との間に記録材のニップ部の一例である定着ニップ部Ｎを形成する。加圧ローラ９２０は、定着ローラ９１０と同様に、パイプ材で形成された芯金９２０ａの外側に耐熱弾性体の弾性層９２０ｂを配置し、表面にフッ素樹脂材料の離型層９２０ｃを被覆している。

記録材検知部９０６は、入口ガイド９０５の下部に設置されて、記録材Ｐの通過を検知する。記録材検知部９０６は、検知フラグ９０６ａとフォトインタラプタ９０６ｂとで構成され、記録材Ｐが通過すると、検知フラグ９０６ａが倒れてフォトインタラプタ９０６ｂが透過光を検知することにより、記録材Ｐの通過を検知する。

定着ローラ９１０の内部には、ヒータ９１１が非回転に配設される。ヒータ９１１は、通電により赤外線を放射して定着ローラ９１０を内部より加熱する。定着ローラ９１０に対して非接触にサーミスタ９１２が配設される。サーミスタ９１２は、定着ローラ９１０の表面温度を検出する。ヒータ制御部９０４は、サーミスタ９１２の出力に基づいてヒータ９１１への電力供給をＯＮ／ＯＦＦ制御して、定着ローラ９１０の表面温度を定着時の目標温度（プリント温度）又は非定着時の待機温度（スタンバイ温度）に保つ。ヒータ制御部９０４は、サーミスタ９１２で検知した表面温度に基づいてヒータ９１１への電力供給を制御して、定着ローラ９１０の表面温度をトナーの定着に適した温度に保つ。

加圧ローラ９２０に対しても、同様に、加熱部の一例であるヒータ９２１が非回転に配設され、サーミスタ９２２が配設される。検出部の一例であるサーミスタ９２２は、加圧ローラ９２０の周面に近接又は当接した位置で加圧ローラ９２０の温度を検出する。制御部の一例であるヒータ制御部９０４は、サーミスタ９２２の出力に基づいて加圧ローラ９２０の加熱を制御する。ヒータ制御部９０４は、サーミスタ９２２の出力に基づいてヒータ９２１への電力供給をＯＮ／ＯＦＦ制御（ヒータ９２１への通電を制御）して、加圧ローラ９２０の表面温度を定着ローラ９１０の目標温度よりも低い目標温度に保つ。ヒータ制御部９０４は、サーミスタ９２２で検知した表面温度に基づいてヒータ９２１への電力供給を制御して、加圧ローラ９２０の表面温度を定着画像が再溶解されない温度に保つ。

図１に示すように、両面印刷の場合、定着装置９で第１面の画像が定着された記録材は、フラッパー１１０により反転搬送路１１１に導かれ、第２面にトナー像を転写して定着装置９により画像の定着を行う。この際、加圧ローラ９２０の表面温度が高すぎると、第１面の画像が加圧ローラ９２０に触れて再溶解されて乱される可能性がある。このため、定着ローラ９１０の表面温度に対して、加圧ローラ９２０の表面温度は低めに設定されている。

ここでは、普通紙の加熱処理時及び普通紙の加熱処理待機時、定着ローラ９１０の目標温度は１７０℃、加圧ローラ９２０の目標温度は１００℃である。ヒータ制御部９０４は、サーミスタ９１２、９２２の検出温度がそれぞれの目標温度に収束するように、ヒータ９１１、９２１の出力を制御する。

（接離機構）
図３はスタンバイ状態の定着装置の説明図である。図３に示すように、定着装置９は、普通紙に対して直ちに画像の定着を開始できるスタンバイ状態で待機する際、定着ローラ９１０から加圧ローラ９２０を離間させている。温度の高い定着ローラ９１０に温度の低い加圧ローラ９２０が圧接して回転する状態を維持していると、加圧ローラ９２０が外側から加熱されて、加圧ローラ９２０の加熱をＯＦＦしても加圧ローラ９２０の表面温度が目標温度を超えてしまう。普通紙の加熱処理待機時であれば、表面温度が１７０℃の定着ローラ９１０に加熱されて加圧ローラ９２０の表面温度が１３０℃を超えてしまう。

図２に示すように、加圧ローラ９２０は、加圧アーム９０７の回動に伴って、定着ローラ９１０に対する圧接位置と離間位置との間を移動する。加圧ローラ９２０の両端を回転自在に支持する軸受９２０ｅは、回動軸９２５を中心にして回動可能な加圧アーム９０７に固定されている。加圧アーム９０７は、駆動モータ９２８が加圧カム９２７を回転させることにより、加圧ばね９２６を介して回動端を上下に移動させる。

制御部９３０は、駆動モータ９２８を制御して加圧アーム９０７を回動させることにより、定着ローラ９１０に対する加圧ローラ９２０の圧接と離間とを切り替える。制御部９３０は、トナー像が転写された記録材が定着装置９へ搬送される直前のタイミングで定着ローラ９１０に対して加圧ローラ９２０を圧接させて定着ニップ部Ｎを形成する。また、記録材が連続して定着ニップ部Ｎを通過している間は、圧接状態を維持する。そして、一連の記録材の定着処理が終了すると、その最後の記録材が定着ニップ部Ｎを通過したタイミングで定着ローラ９１０から加圧ローラ９２０を離間させる。

図２に示すように、サーミスタ９２２は、加圧アーム９０７に位置関係を固定して取り付けられている。サーミスタ９２２は、加圧アーム９０７に位置関係が固定されているため、加圧ローラ９２０の圧接・離間の回転移動動作に追従して動く。サーミスタ９２２は、加圧ローラ９２０が離間位置へ移動する動作に追従して加圧アーム９０７と一体に回動する。このため、図３に示すように、加圧ローラ９２０が離間位置へ移動する過程、あるいは加圧ローラ９２０が圧接位置へ移動する過程を通じて、サーミスタ９２２は、加圧ローラ９２０に対して同一の接触状態を保つ。

制御部９３０は、定着装置９がスタンバイ状態を維持している間、図３に示すように加圧アーム９０７を下方へ回動している。加圧ローラ９２０は、定着ローラ９１０から離間した位置に移動した状態で回転して次の加熱処理の開始を待機する。

（冷却ファン）
図２に示すように、定着装置９の下部には、加圧ローラ９２０へ向かって送風する冷却ファン９０３が配設される。送風部の一例である冷却ファン９０３は、加圧ローラ９２０に送風する。冷却ファン９０３は、軸流ファンであって、不図示のエアフィルタを通じた空気を加圧ローラ９２０に吹き付けて加圧ローラ９２０の周面に沿った気流を形成して加圧ローラ９２０を冷却する。

排気ファン９５０は、定着装置９が配置された画像形成装置１００の筐体内の空気を外部へ排気して、ヒータ９１１、９２１で熱せられた定着装置９の熱が画像形成装置１００の筐体内にこもらないようにする。

定着ローラ９１０の温度調整の目標温度が変更されると、その後、定着ローラ９１０の表面温度が新しい目標温度へ収束するまで、画像形成が中断されてダウンタイムが発生する。ここで、目標温度が高く変更された場合は、加熱の投入電力を高めることで速やかにダウンタイムを解消できる。しかし、目標温度が下げられた場合、自然冷却を待っていたのでは、ダウンタイムが際限なく伸びてしまう。そこで、実施の形態１では、冷却ファン９０３によって空冷された加圧ローラ９２０を定着ローラ９１０に圧接して定着ローラ９１０の温度低下を促進する。制御部９３０は、定着ローラ９１０の温度調整の目標温度が下げられた場合、加圧ローラ９２０を定着ローラ９１０に圧接して回転させると同時に、冷却ファン９０３をＯＮして加圧ローラ９２０を冷却することで、定着ローラ９１０を強制冷却する。

また、定着ローラ９１０と加圧ローラ９２０の目標温度が異なる場合、プリント中に目標温度の高い定着ローラ９１０から目標温度の低い加圧ローラ９２０へ熱が伝わって加圧ローラ９２０の表面温度が目標温度を超えてしまうことがある。そこで、実施の形態１では、プリント中の加圧ローラ９２０に冷却ファン９０３から送風して強制冷却を行う。

送風制御部の一例である制御部９３０は、検出部の一例であるサーミスタ９２２の出力に基づいて冷却ファン９０３の送風を制御する。制御部９３０は、連続した定着処理の過程で、サーミスタ９２２が検知する加圧ローラ９２０の表面温度が目標温度に対して一定以上昇温した場合（目標温度よりも高い所定温度以上のとき）、加圧ローラ９２０へむけて送風することで加圧ローラ９２０を強制冷却する。送風制御部の一例である制御部９３０は、サーミスタ９２２の出力に基づいて冷却ファン９０３のＯＮ／ＯＦＦを制御する。

（定着装置の制御）
図４は定着装置の制御のフローチャートである。

図２を参照して図４に示すように、定着装置９は、定着ローラ９１０から加圧ローラ９２０を離間してそれぞれの目標温度に維持した状態で、画像形成装置（１００：図１）における画像形成の開始を待機している。画像形成装置（１００）は、外部のコンピュータ等からプリントジョブのデータが送信されると（Ｓ１）プリントジョブで指定された画像形成を実行する。

制御部９３０は、プリントジョブで指定された記録材での定着ローラ９１０の目標温度に対してサーミスタ９１２の検出温度が±１℃の範囲であれば、ジョブスタート可能と判断する（Ｓ２のｙｅｓ）。

制御部９３０は、加圧ローラ９２０を定着ローラ９１０へ圧接して定着ニップ部Ｎを形成する（Ｓ３）。

その後、画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄでトナー像が形成され、トナー像が転写された記録材が順次、定着装置９に送り込まれて画像を定着される。連続的な定着処理の実行中、薄紙の加熱処理が続くと定着ローラ９１０の熱が加圧ローラ９２０へ過剰に流れ込んで加圧ローラ９２０の表面温度が目標温度１００℃を超える場合がある。

そのため、制御部９３０は、サーミスタ９２２の検知温度が１０４℃を超えたら（Ｓ４のｙｅｓ）冷却ファン９０３をＯＮし（Ｓ５）、冷却が奏功して検知温度が１００℃を下回ると（Ｓ６のｙｅｓ）冷却ファン９０３をオフする（Ｓ７）。このように冷却ファン９０３を制御して連続的な記録材の定着処理を継続する。

制御部９３０は、ジョブで指定された画像形成（プリントアウト）が終了すると（Ｓ８のｙｅｓ）、加圧ローラ９２０を定着ローラ９１０から離間位置に移動して、スタンバイ状態に移行する（Ｓ９）。このとき、冷却ファン９０３が回転していれば、サーミスタ９２２の検知温度が１００℃を下回った時点でオフされる。

制御部９３０は、プリントジョブで指定された記録材での定着ローラ９１０の目標温度に対してサーミスタ９１２の検出温度が±１℃の範囲でなければ、ジョブスタート不可能と判断する（Ｓ２のｎｏ）。

プリントジョブで指定された記録材が定着ローラ９１０の温度調整の目標温度の変更を要するものである場合（Ｓ２のｎｏ）、目標温度を上昇させるか低下させるかを判断する（Ｓ１０）。単位面積当たり重量の大きな厚紙が指定されている場合、目標温度は上昇される。制御部９３０は、目標温度を上昇させた場合（Ｓ１０のｎｏ）、定着ローラ９１０の表面温度が新たな目標温度に達すると（Ｓ２のｙｅｓ）、加圧ローラ９２０を定着ローラ９１０へ圧接して定着ニップ部Ｎを形成する（Ｓ３）。

単位面積当たり重量の小さい薄紙が指定されている場合、目標温度は低下される。しかし、目標温度を低下させた場合（Ｓ１０のｙｅｓ）、ヒータ９１１をＯＦＦしても自然放熱だけでは定着ローラ９１０の温度はなかなか下がらない。

このため、制御部９３０は、相対的に冷たい加圧ローラ９２０を定着ローラ９１０へ圧接して定着ローラ９１０を表面から強制的に冷却する（Ｓ１１）。また、定着ローラ９１０に加熱されて温度上昇する加圧ローラ９２０を冷却するために冷却ファン９０３をＯＮする（Ｓ１２）。

制御部９３０は、定着ローラ９１０、加圧ローラ９２０の表面温度がともに変更された目標温度へ変更完了すると（Ｓ１３のｙｅｓ）、冷却ファン９０３をオフして（Ｓ１４）、加圧ローラ９２０を離間位置に移動する（Ｓ１５）。これにより、新たな設定温度への切り替えが完了する。制御部９３０は、定着ローラ９１０の表面温度が新たな目標温度に達すると（Ｓ２のｙｅｓ）、加圧ローラ９２０を定着ローラ９１０へ圧接して定着ニップ部Ｎを形成する（Ｓ３）。

（サーミスタの検出温度誤差）
定着ローラ９１０の表面温度を検知するために、従来は、定着ローラ９１０の表面に当接させて接触式のサーミスタを配置していた。しかし、接触式のサーミスタの場合、定着ローラ９１０の回転中、サーミスタが定着ローラ９１０の表面を摺擦し続け、摺擦部分に異物が付着すると定着ローラ９１０に摺擦傷が発生して好ましくない。そのため、近年では、非接触式の温度センサが採用されることもある。

定着ローラ９１０及び加圧ローラ９２０に付設される温度センサは、画像形成装置１００の処理速度の高速化に伴い、接触式／非接触式にかかわらず、熱容量が小さくて応答性の高いものが求められている。

実施の形態１において、サーミスタ９１２、９２２は、熱容量が小さくて応答性が高く、熱的な外乱に対して敏感に反応する。このため、冷却ファン９０３を作動させて加圧ローラ９２０に送風を行うと、送風されたエアの一部がサーミスタ９１２、９２２に流れ込んで熱的な外乱を発生させ、サーミスタ９１２、９２２の検知温度が低めに出力されてしまう。その結果、同じ目標温度で温度調整された定着ローラ９１０の実際の表面温度が冷却ファン９０３のＯＮ時には少し高くなって、溶融したトナーが定着ローラ９１０へ移転するトナーオフセットが発生し易くなる。また、冷却ファン９０３のＯＮ時とＯＦＦ時とで出力された定着画像の光沢度が違ってくる。

また、加圧ローラ９２０の温度を検出するサーミスタ９２２は、冷却ファン９０３に近い位置に配置されているため、冷却ファン９０３の送風の影響をより受け易い。

（試作検討結果）
図８は比較例の定着装置の構成の説明図である。図８に示すように、比較例の定着装置９Ｈは、図２に示す遮風部材９０８を有しない以外は実施の形態１の定着装置９と同一に構成されている。そのため、図８中、実施の形態１の定着装置９と共通の構成部材には図２と同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図８に示すように、比較例の定着装置９Ｈでは、遮風部材９０８（９０８Ｈ、９０８Ｉ、９０８Ｊ）が無い場合、冷却ファン９０３の送風の一部がサーミスタ９１２、９２２へ流れ込んでサーミスタ９１２、９２２を冷却してしまう。このため、冷却ファン９０３のＯＮ時とＯＦＦ時とでは、サーミスタ９２２の検出温度は１０度以上も異なる。

このとき、サーミスタ９２２の検出温度に応じて制御されるヒータ９１１のＯＮ／ＯＦＦタイミングが１０℃高温側へシフトして、加圧ローラ９２０の表面温度が１１０℃に温度調整される。また、加圧ローラ９２０の表面温度が閾値温度の１０４℃を大きく超えた１１４℃にならないと冷却ファン９０３がＯＮしなくなり、加圧ローラ９２０の表面温度が閾値温度の１００℃を大きく超えた１１０℃で冷却ファン９０３がＯＦＦしてしまう。

その結果、加圧ローラ９２０の表面温度が高温側へシフトして、両面印刷時に、記録材の裏面画像を軟化させて加圧ローラ９２０の表面傷を転写することがある。あるいは、加圧ローラ９２０の表面温度が高温側へシフトして、定着ローラ９１０の温度調整の目標温度が低下された際に定着ローラ９１０に当接させても、定着ローラ９１０の温度低下が遅くなることがある。

また、定着装置９Ｈの筺体内の空気は、加熱されて自然対流が発生し、自然対流が定着装置９の上方の隙間から漏れ出して排気ファン９５０に補足されて機体の外部へ排出されている。冷却ファン９０３を作動させると、自然対流を大幅に超えた流量の上昇気流が定着装置９の中を流れて排気ファン９５０によって機体の外部へ排出される。このため、冷却ファン９０３のＯＮ状態ではＯＦＦ状態に比較して大量の冷たいエアがサーミスタ９１２、９２２の横をすり抜けて上昇する。上昇する冷たいエアの流れは、サーミスタ９１２、９２２に熱的な外乱を発生させて、検出温度が低めに出力されてしまう。

実施の形態１では、冷却ファン９０３は、プリント中においてもスタンバイ中においても、加圧ローラ９２０の温度が過昇温しているときに動作させる。このため、加圧ローラ９２０が離間位置、圧接位置どちらに位置しても、サーミスタ９１２、９２２の誤検知が生じないようにする必要がある。

そこで、図８に太い実線で示すように、冷却ファン９０３とサーミスタ９２２との間に一枚板の遮風部材９０８Ｈを設けてサーミスタ９１２、９２２へ向かう冷却ファン９０３の送風を遮ることが検討された。しかし、加圧ローラの熱膨張、取り付け誤差、着脱交換時のクリアランスを考慮すると、遮風部材９０８Ｈの先端と加圧ローラとの間に１．５ｍｍ以上の隙間を設ける必要がある。そして、遮風部材９０８Ｈの先端と加圧ローラとの間に１．５ｍｍの隙間を設けると、遮風部材９０８Ｈの先端と加圧ローラの隙間を抜ける送風によってサーミスタ９２２の検出温度が影響を受けてしまうことが確認された。

また、図８に細い破線で示すように、冷却ファン９０３とサーミスタ９２２との間にブロック状の遮風部材９０８Ｉを設けてサーミスタ９１２、９２２へ向かう冷却ファン９０３の送風を遮ることが検討された。しかし、遮風部材９０８Ｉと加圧ローラとの間に１．５ｍｍの隙間を設けると、遮風部材９０８Ｉの先端と加圧ローラの隙間を抜ける送風によってサーミスタ９２２の検出温度が影響を受けてしまうことが確認された。

さらに、図８に太い破線で示すように、冷却ファン９０３とサーミスタ９２２との間にＵ字溝状の遮風部材９０８Ｊを設けてサーミスタ９１２、９２２へ向かう冷却ファン９０３の送風を遮ることが検討された。しかし、遮風部材９０８Ｊと加圧ローラとの間に１．５ｍｍの隙間を設けると、遮風部材９０８Ｊの先端と加圧ローラの隙間を抜ける送風によってサーミスタ９２２の検出温度が影響を受けてしまうことが確認された。

そして、図８に示す遮風部材９０８Ｊの内側に図５に示すように２枚の仕切り板を追加してＵ字溝を加圧ローラ９２０の回転方向に複数並べた凹状部材を試作して同様に評価実験を行った。すると、試作した遮風部材と加圧ローラとの間に１．５ｍｍの隙間を設けても、温度センサの検出温度に影響が及ばなくなることが確認された。

そこで、実施の形態１では、図２に示すように、冷却ファン９０３とサーミスタ９２２との間にＵ字溝を複数並べた形状の遮風部材９０８を設けて、サーミスタ９１２、９２２へ向かう冷却ファン９０３の送風を遮っている。

（遮風部材）
図５は遮風部材の斜視図である。図２に示すように、抑制部の一例である遮風部材９０８は、加圧アーム９０７に位置関係を固定して取り付けられている。遮風部材９０８は、加圧アーム９０７に位置関係が固定されているため、加圧ローラ９２０の圧接・離間の回転移動動作に追従して動く。遮風部材９０８は、加圧ローラ９２０が離間位置へ移動する動作に追従して加圧アーム９０７と一体に回動する。このため、図３に示すように、加圧ローラ９２０が離間位置へ移動する過程、あるいは加圧ローラ９２０が圧接位置へ移動する過程を通じて、サーミスタ９２２は、加圧ローラ９２０に対して同一の隙間の対向状態を保つ。

図２を参照して図５に示すように、遮風部材９０８は、加圧ローラ９２０の周面との間に隙間を隔てて冷却ファン９０３と加圧ローラ９２０温度検出部との間に配置されてサーミスタ９２２へ向かう冷却ファン９０３の送風を遮る。

遮風部材９０８は、加圧ローラ９２０の回転軸線に沿った方向に連続して加圧ローラ９２０の周面に向かって開口したＵ字型の凹状部を有している。この凹状部は、複数の遮風板９０８ａ（仕切り部）により、加圧ローラ９２０の回転方向に隣接し且つ２以上配列するように形成される。遮風部材９０８は、底板９０８ｃを有している。複数の遮風板９０８ａは、加圧ローラ９２０の回転方向に間隔を置いて並べられている。遮風板９０８ａの底板９０８ｃと反対側の縁が最近接部９０８ｂである。最近接部９０８ｂは、加圧ローラ９２０の表面に対して所定の隙間を介して配置されている。

遮風部材９０８は、加圧ローラ９２０の回転軸線方向（長手方向）の両端部に壁が無い（両端部が開放された）３つの空間９０８ｍを有する。３つの空間９０８ｍは、Ｕ字型に折り曲げた大小二つのアルミニウム板を複数個所で折り爪結合して形成している。

図２に示すように、遮風部材９０８は、加圧アーム９０７に取り付けられているため、加圧ローラ９２０の圧接・離間の回転移動動作に追従して動く。その結果、遮風部材９０８の加圧ローラ９２０に最も近接した最近接部（９０８ｂ：図５）と加圧ローラ９２０との隙間は、圧接・離間動作に関わらず一定に保たれる。

遮風部材９０８を用いて上述したように性能評価実験を行ったところ、最近接部９０８ｂと加圧ローラ９２０との隙間が２．０ｍｍ以下であれば、冷却ファン９０３の送風がサーミスタ９１２の検出温度に影響を及ぼさないことが確認された。冷却ファン９０３のＯＮ／ＯＦＦにかかわらず、サーミスタ９２２は良好に加圧ローラ９２０の温度を検出できることが確認された。

この実験結果に基づいて、最近接部９０８ｂと加圧ローラ９２０の隙間を１．５ｍｍに設定した。最近接部９０８ｂと加圧ローラ９２０の隙間は、なるべく小さくしつつも取り付け公差ばらつきや加圧ローラ９２０の熱膨張を加味しても接触することのないよう設定する必要がある。隙間の設定は、定着装置の構成、冷却ファンの送風量、サーミスタの応答性によって適宜変更して設定することも可能である。

（遮風部材における空気の流れ）
図６はスタンバイ時の空気の流れの説明図である。図７は画像形成時の空気の流れの説明図である。図６、図７は、遮風部材９０８の拡大断面図に想定される空気の流れを記入したものである。

図６に示すように、冷却ファン９０３から、加圧ローラ９２０へ向けて冷却エアが吹き込まれると、冷却エアの一部は、加圧ローラ９２０表面又は遮風部材９０８の外側に沿って流れるエアフローＦ１となる。エアフローＦ１は、主に加圧ローラ９２０及び定着ローラ９１０を冷却するのに使用されるエアフローである。

冷却エアの別の一部は、加圧ローラ９２０と遮風部材９０８の最近接部９０８ｂとの隙間に流れ込むエアフローＦ２となる。エアフローＦ２の一部は、最初の空間９０８ｍにおいて、遮風板９０８ａと底板９０８ｃとで囲まれる空間の中で対流するエアフローＦ３を形成する。エアフローＦ２の一部が、一対の遮風板９０８ａと底板９０８ｃと加圧ローラ９２０とで囲まれたＵ字型の空間に入り込んで渦状の空気流を形成することで、出口側の遮風板９０８ａと加圧ローラ９２０の隙間を通過する空気流が減衰する。

サーミスタ９２２に到達しようとするエアフローＦ２は、まず、加圧ローラ９２０と遮風部材９０８の最近接部９０８ｂとの隙間を通って最初の空間９０８ｍへ流れ込むときに減衰する。

減衰しながらも最初の空間９０８ｍに流れ込んだエアフローＦ２は、最初の空間９０８ｍに流れ込むときに一旦拡散する。拡散したエアフローは、２番目の空間９０８ｍに流れ込むエアフローＦ２と、最初の空間９０８ｍで渦を巻くように対流・減衰しながら回転軸線方向の両端の開口部へ向けて抜けていくエアフローＦ３とに分離される。この結果、２番目の空間９０８ｍへ流れ込むエアフローＦ２は、最初の空間９０８ｍへ流れ込んだときのエアフローＦ２に比べて大きく減衰している。

減衰しながらも２番目の空間９０８ｍに流れ込んだエアフローＦ２は、２番目の空間９０８ｍに流れ込むときに一旦拡散する。拡散したエアフローは、３番目の空間９０８ｍに流れ込むエアフローＦ２と、２番目の空間９０８ｍの空間で渦を巻くように対流・減衰しながら回転軸線方向の両端の開口部へ向けて抜けていくエアフローＦ３とに分離される。この結果、３番目の空間９０８ｍへ流れ込むエアフローＦ２は、２番目の空間９０８ｍへ流れ込んだときのエアフローＦ２に比べて大きく減衰している。

このように、サーミスタ９２２に到達しようとするエアフローは、間隔を置いて並べられた複数の遮風板９０８ａと加圧ローラ９２０の隙間を通過するたびに、減衰、拡散、エアフローＦ２とＦ３とに分離を繰り返して大きく減衰する。

このようにして、最終的にサーミスタ９２２に到達するエアフローＦ２は、最初のエアフローＦ２に比べて大幅に抑制されたものとなる。その結果、冷却ファン９０３のＯＮ／ＯＦＦに関わらず、サーミスタ９２２を用いて加圧ローラ９２０の表面温度を良好に検出できる。

遮風部材９０８によるエアフロー減衰効果は、定着ローラ９１０の表面温度を検知するサーミスタ９１２へ向かう冷却ファン９０３の送風に対しても有効である。遮風部材９０８は、サーミスタ９１２へ向かう冷却エアも減らしてサーミスタ９１２によって検出された定着ローラ９１０の表面温度の誤差を減らす。

図７に示すように、遮風部材９０８は、加圧アーム９０７と一体に移動するため、画像形成時においても遮風部材９０８と加圧ローラ９２０の対向状態はスタンバイ時と同一である。画像形成時とスタンバイ時とで、加圧ローラ９２０と遮風部材９０８の最近接部９０８ｂとの隙間が同一であるため、各空間９０８ｍにおいてエアフローＦ１、Ｆ２、Ｆ３の流れ方が同一に再現される。このため、画像形成時であろうとスタンバイ時であろうと、サーミスタ９２２を用いて加圧ローラ９２０の表面温度を良好に検出できる。

（実施の形態１の効果）
実施の形態１では、遮風部材が、冷却ファン９０３の送風がサーミスタ９２２へ流れ込むことを抑制するので、サーミスタ９２２による加圧ローラ９２０の温度誤検出を低減できる。温度誤検出に伴う冷却ファン９０３の動作タイミングのずれや、加圧ローラ９２０の温度調整の狂いを抑制できる。

実施の形態１では、接離機構の一例である加圧アーム９０７は、定着ローラ９１０に対して加圧ローラ９２０を接離させる。連動機構の一例である加圧アーム９０７は、加圧アーム９０７の回動に伴って遮風部材９０８を移動させて遮風部材９０８の先端と加圧ローラ９２０との対向距離を一定に保つ。このため、離間状態でも当接状態でもサーミスタ９２２は、サーミスタ９２２へ向かう冷却ファン９０３の送風による外乱を生じない。精度高く加圧ローラ９２０の温度を検出して正確な温度制御が可能となる。

実施の形態１では、加圧アーム９０７は、加圧ローラ９２０の回転軸を支持して定着ローラ９１０に位置関係が固定された回動軸の周りで回動することにより定着ローラ９１０に対して加圧ローラ９２０を接離させるレバー部材である。このため、部品点数少なく、小型に構成できる。遮風部材９０８が加圧アーム９０７に位置関係を固定して配置される構造であるため、遮風部材９０８を移動させる専用の機構が必要ない。

＜実施の形態２＞
図９は実施の形態２における遮風板の配置の説明図である。図９に示すように、実施の形態２の定着装置９は、図５に示す実施の形態１の定着装置に対して、遮風部材９０８の遮風範囲が異なる以外は同一であるため、図６中、実施の形態１と共通する構成には図５と同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図９に示すように、実施の形態２では、実施の形態１に比較して加圧ローラ９２０の回転軸線方向における遮風部材９０８の長さを短くして、遮風部材９０８が風を遮る遮風範囲を、サーミスタ９１２が配置されている位置周辺に限定している。このため、図９に示す比較例１に比較すれば加圧ローラ９２０の冷却効率が低くなるが、図５に示す実施の形態１よりも加圧ローラ９２０の冷却効率が高くなる。

なお、図７に示すように、サーミスタ９１２が定着ローラ９１０に対して複数配置されている場合、それぞれのサーミスタ９１２の配置に対応した部分に遮風部材９０８を加圧ローラ９２０回転軸方向に複数配置することになる。

いずれにせよ、実施の形態２では、図２に示すように、遮風部材９０８は、実施の形態１と同様、回動軸９２５を中心にして加圧ローラ９２０と一体に回動される加圧アーム９０７に位置関係が固定される。その結果、定着ローラ９１０に対する加圧ローラ９２０の圧接状態と離間状態とで遮風部材９０８の先端と加圧ローラ９２０の隙間は変化せず、サーミスタ９１２、９２２へ向かう冷却ファン９０３の送風を同程度に遮ることができる。冷却ファン９０３のオン／オフ、加圧ローラ９２０の圧接／離間にかかわらず、サーミスタ９１２、９２２の検知温度に対する冷却ファン９０３の送風の影響を除いて、定着ローラ９１０及び加圧ローラ９２０の表面温度を一定に保つことができる。

実施の形態２では、遮風部材９０８は、加圧ローラ９２０の回転方向に流れる冷却ファン９０３の送風を遮る加圧ローラ９２０の回転軸線方向の範囲が加圧ローラ９２０の回転軸線方向の長さ未満である。しかし、加圧ローラ９２０の回転軸線方向における遮風部材９０８の長さは、冷却ファン９０３の送風が遮風部材９０８の両端を周回してサーミスタ９１２へ到達しない長さである。具体的には、加圧ローラ９２０の長さ４００ｍｍの１／２以下の一例である１６０ｍｍである。これにより、冷却ファン９０３による加圧ローラ９２０全体の除熱性能が高まるとともに、定着ローラ９１０の端部の温度が上昇する非通紙部昇温の冷却にも効果がある。

実施の形態２では、遮風部材９０８は、凹状部の加圧ローラ９２０の回転軸線に沿った方向（長手方向）の両端部が閉じられている。これにより、冷却ファン９０３の送風が流れ込んだときに、両端部が開放されている場合よりも空間９０８ｍ内の圧力が高まり、遮風部材９０８の長さが短くても遮風部材９０８と加圧ローラ９２０の隙間を流れる冷却エアの遮風効果が損なわれないで済む。

＜その他の実施の形態＞
上述した実施の形態１、２は、本発明の実施の形態の一例にすぎず、本発明は、上述した実施の形態１、２の構成と制御には限定されない。

実施の形態１の構成を採用するか実施の形態２の構成を採用するかは、冷却ファン９０３の送風能力と、使用しているサーミスタの応答性によって選択することができる。

実施の形態１、２では、第１の回転体、第２の回転体としていずれもローラ部材を使用しているが、第１の回転体、第２の回転体の一方又は両方を複数の張架ローラに張架された無端状のベルト部材等の別の回転体に置き換えてもよい。

実施の形態１、２では、検出部として接触式のサーミスタを採用したが、サーモパイル、熱電対、半導体素子、その他の温度センサ等を採用してもよい。これらは非接触式でもよい。

実施の形態１において遮風部材９０８と加圧ローラ９２０の対向間隔は、１．５ｍｍとしたが、遮風部材９０８と加圧ローラ９２０の隙間の設定は、定着装置９の構成、冷却ファン９０３の送風量、サーミスタ９１２の応答性によって適宜変更してもよい。

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ現像装置
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ感光ドラム
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ露光装置
９定着装置、１０カセット、１１二次転写ローラ
１２レジストローラ、２０中間転写ベルト
１００画像形成装置、
９０３冷却ファン、９０４ヒータ制御部、９０５入口ガイド
９０７加圧アーム、９０８遮風部材、９１０定着ローラ
９１１、９２１ヒータ、９１２、９２２サーミスタ
９２０加圧ローラ、９２５回動軸、９２６加圧ばね
９２７加圧カム、９２８駆動モータ９３０制御部
Ｎ定着ニップ部、Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ画像形成部

Claims

記録材上のトナー像を定着するためのニップ部を形成する第１の回転体及び第２の回転体と、
前記第１の回転体の温度を検出する検出部と、
前記第１の回転体に向けて送風する送風部と、
前記第１の回転体の周方向に沿って前記第１の回転体に非接触となるように設けられ、前記送風部によるエアーが前記検出部に向かうのを抑制する抑制部と、を有し、
前記抑制部は、前記第１の回転体の周面に向かって開口した凹状部と、前記第１の回転体の周方向において前記凹状部を複数の空間に仕切る仕切り部と、を有することを特徴とする定着装置。
前記抑制部は、前記第１の回転体の周方向において前記凹状部が３つの空間に仕切られるように、別の仕切り部を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記第１の回転体の長手方向において前記凹状部の両端部は閉じられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
前記第１の回転体を前記第２の回転体に対し接離させる接離機構を有し、前記接離機構は前記抑制部を前記第１の回転体との位置関係を維持したまま移動させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の定着装置。
前記第１の回転体を加熱する加熱部と、前記第１の回転体の温度が目標温度となるように前記検出部の出力に応じて前記加熱部への通電を制御する制御部と、を更に有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の定着装置。
前記送風部は、前記第１の回転体の温度が前記目標温度よりも高い所定温度以上のとき、前記第１の回転体に向けて送風することを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
前記検出部は、前記第１の回転体の周面に接触するように設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の定着装置。