JP2017003720A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性及びファーストプリントタイムを確保しつつ、印刷時に記録媒体から発生する水蒸気による温度センサ付近の雰囲気湿度の上昇を抑えることができる定着装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】回転可能に設けられ、記録媒体Ｐに未定着画像を定着させる定着ベルト２１と、定着ベルト２１を加熱するヒータ２５と、定着ベルト２１を外周側から加圧する加圧ローラ３１と、定着ベルト２１の内周側に位置し、かつ定着ベルト２１と加圧ローラ３１との間にニップ部Ｎを形成させる固定部材２６と、定着ベルト２１の温度を検知する温度センサ４０と、ニップ部Ｎの出口から送出された記録媒体Ｐを装置外に排出する紙排出口３０ｂと、ニップ部Ｎの出口と温度センサ４０との間に設けられ、温度センサ４０から紙排出口３０ｂに向かう方向の気流を発生させる気流制御機構６０と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、記録媒体にトナー像を定着する定着装置、及びこの定着装置を備える画像形成装置に関する。

従来から、プリンタや複写機等の画像形成装置に使用される定着装置として、熱ローラ定着装置や２軸以上で張架するベルト定着装置が知られている。

一方、近年においては、装置の省エネ化や、ウェイトタイム短縮に対する要求が高まっている。このため、加熱ローラの替わりにベルトや薄膜フィルムを用いた加熱装置を採用することで、定着装置の低熱容量化を実現し、加熱に要する待ち時間を大幅に短縮したオンデマンドタイプの定着装置が広く採用されている（例えば、特許文献１，２参照）。

このような低熱容量の定着装置は、加熱による温度の上昇が速く、定着部材を一定温度に制御するのが困難であることが知られている。このため、従来の低熱容量の定着装置には、非接触型で熱応答性の速い赤外線検出型などの温度検知センサを用いて定着部材の表面温度を検知することで、定着部材が一定温度となるように制御しているものもある。

一方で、従来の定着装置には、印刷時に用紙から発生した水蒸気により雰囲気湿度が上昇し、用紙の変形や印刷品質の低下が発生するという問題がある。

特許文献１には、定着ニップとその下流の用紙送りローラ間での印刷用紙の変形や両面印刷時の印刷品質低下を防止するために、定着ニップとその下流の用紙送りローラ間に気流制御機構としてのファンを設置して、雰囲気湿度を低減する構成が開示されている。

また、特許文献２には、非接触型温度検知センサ及び周辺温度が不安定となる電源投入時を含めて使用形態に関係なく温度検知精度を高めることを目的として、定着ユニット内に気流制御機構を有する構成が開示されている。

しかしながら、特許文献１に開示された構成では、ファンからの気流の影響によって温度検知センサで温度ズレが発生しないように、定着装置の立上げ時にファンを停止するようになっている。この結果、冷間立上げ後の印刷で用紙から発生した水蒸気により雰囲気湿度が上昇し、非接触型温度検知センサの表面が結露してしまうという問題がある。

また、特許文献２には、非接触型温度検知センサ周辺の雰囲気湿度を下げるために有効となる具体的な気流制御に関する構成は記載されていない。よって、特許文献２の構成は、冷間立上げ後の印刷で用紙から発生した水蒸気により雰囲気湿度が上昇し、非接触型温度検知センサの表面が結露してしまうという問題を解決するものではない。

上記の結露の問題を解消するために、立上げ初期の生産性を落として雰囲気湿度の上昇を抑える方法や、空転により非接触型温度検知センサ自身の温度を結露しない温度まで上昇させる方法も考えられる。しかしながら、これらの方法には、生産性やファーストプリントタイムを確保できないという問題がある。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、生産性及びファーストプリントタイムを確保しつつ、印刷時に記録媒体から発生する水蒸気による温度センサ付近の雰囲気湿度の上昇を抑えることができる定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る定着装置は、回転可能に設けられ、記録媒体に未定着画像を定着させる定着部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、前記定着部材を外周側から加圧する加圧部材と、前記定着部材の内周側に位置し、かつ前記定着部材と前記加圧部材との間にニップ部を形成させる固定部材と、前記定着部材の温度を検知する温度検知手段と、を備える定着装置において、前記ニップ部の出口から送出された記録媒体を装置外に排出する紙排出口と、前記ニップ部の出口と前記温度検知手段との間に設けられ、前記記録媒体が前記ニップ部を通過する際に前記ニップ部の出口付近で発生する水蒸気を前記紙排出口から排出するために、前記温度検知手段から前記紙排出口に向かう方向の気流を発生させる気流制御機構と、を備えることを特徴とする。

本発明は、生産性及びファーストプリントタイムを確保しつつ、印刷時に記録媒体から発生する水蒸気による温度センサ付近の雰囲気湿度の上昇を抑えることができる定着装置及び画像形成装置を提供する。

本発明の実施の形態に係る定着装置を装備したカラー画像形成装置の断面を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る定着装置を構成する定着ベルト、固定部材、加熱部材、補強部材、ヒータ、加圧ローラ、温度センサ、及び接離機構の配置を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る定着装置を構成する温度センサの配置を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る定着装置を構成する気流制御機構の配置を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る定着装置を構成するダクトの配置を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る定着装置を構成する定着ベルト、温度センサ、及び気流制御機構の配置を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る定着装置を構成する気流制御機構の他の構成例を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る定着装置を構成する定着ベルト、温度センサ、気流制御機構、及びダクト機構の配置を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置１は、タンデム型カラープリンタである。画像形成装置１は、その内部上方のボトル収容部１０１に、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した４つのトナーボトル１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋを着脱自在、すなわち交換自在に収納している。画像形成装置１は、その内部のボトル収容部１０１の下方に、中間転写ユニット８５を備えている。

画像形成装置１は、その内部であって中間転写ユニット８５の下方に、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋを備えている。作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、中間転写ユニット８５の中間転写ベルト７８に対向している。

各作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、それぞれ、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋを有している。各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの周囲には、それぞれ、帯電部７５、現像部７６、クリーニング部７７、及び除電部等が配設されている。

各作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）を行い、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に各色の画像を形成するようになっている。

感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、駆動モータにより図１において時計方向に回転駆動され、帯電部７５の位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面が一様に帯電されるようになっている（帯電工程）。

感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、その表面に露光部３から発せられたレーザ光Ｌが到達し、レーザ光の露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成されるようになっている（露光工程）。

感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、その表面が現像部７６と対向する位置で、静電潜像が現像され、各色のトナー像が形成されるようになっている（現像工程）。感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、その表面が中間転写ベルト７８及び第１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋの対向する位置で、トナー像が中間転写ベルト７８上に転写されるようになっている（１次転写工程）。このとき、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上には、僅かながら未転写トナーが残存する。

感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、その表面がクリーニング部７７と対向する位置で、未転写トナーがクリーニング部７７のクリーニングブレードによって機械的に回収されるようになっている（クリーニング工程）。

感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、その表面が除電部と対向する位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の残留電位が除去され、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上で行われる一連の作像プロセスが終了するようになっている。

現像工程を経て各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト７８上に重ねて転写され、中間転写ベルト７８上にカラー画像が形成されるようになっている。

中間転写ユニット８５は、中間転写ベルト７８、１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ、２次転写バックアップローラ８２、クリーニングバックアップローラ８３、テンションローラ８４、及び中間転写クリーニング部８０を有している。

中間転写ベルト７８は、２次転写バックアップローラ８２、クリーニングバックアップローラ８３、テンションローラ８４により張架・支持されるとともに、図１において反時計方向に周回するようになっている。

１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト７８を感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成するようなっている。また、１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋは、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加されるようになっている。

中間転写ベルト７８は、図１において反時計方向に周回して、各１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋの１次転写ニップを順次通過するようになっている。こうして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の各色のトナー像は、中間転写ベルト７８上に重ねて１次転写されるようになっている。

各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト７８は、２次転写ローラ８９の対向する位置で、２次転写バックアップローラ８２と２次転写ローラ８９との間に挟み込まれ、２次転写ニップを形成するようになっている。中間転写ベルト７８上に形成された４色のトナー像は、２次転写ニップに搬送された記録媒体Ｐ上に転写されるようになっている。このとき、中間転写ベルト７８には、記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。

中間転写ベルト７８は、中間転写クリーニング部８０に達すると、中間転写ベルト７８上の未転写トナーが回収され、中間転写ベルト７８上で行われる、一連の転写プロセスが終了するようになっている。

２次転写ニップに搬送された記録媒体Ｐは、画像形成装置１の内部下方に設けた給紙部１２から、給紙ローラ９７やレジストローラ対９８等を経由して搬送されたものである。給紙部１２は、転写紙等の記録媒体Ｐを複数枚重ねて収納している。

給紙部１２は、給紙ローラ９７が図１において反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Ｐをレジストローラ対９８のローラ間に向けて給送するようになっている。レジストローラ対９８に搬送された記録媒体Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対９８のローラニップの位置で一旦停止するようになっている。

給紙部１２は、中間転写ベルト７８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対９８を回転駆動して、記録媒体Ｐを２次転写ニップに向けて搬送するようになっている。これにより、記録媒体Ｐ上に、所望のカラー画像が転写されるようになっている。

２次転写ニップでカラー画像が転写された記録媒体Ｐは定着装置２０に搬送され、定着装置２０の定着ベルト２１と加圧ローラ３１とで加熱加圧されて、カラー画像が記録媒体Ｐに定着するようになっている。このようにして、記録媒体Ｐにカラー画像が記録される。

カラー画像が定着された記録媒体Ｐは、排紙ローラ対９９のローラ間を経て、出力画像としてスタック部１００上に順次スタックされ、画像形成装置１における一連の画像形成プロセスが完了するようになっている。

図２に示すように、本実施の形態に係る定着装置２０は、定着ベルト２１、固定部材２６、加熱部材２２、補強部材２３、ヒータ２５、加圧ローラ３１、温度センサ４０、及び接離機構５０を含んで構成されている。

定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有する無端状ベルトであって、図２において反時計方向に周回するようになっている。定着ベルト２１は、内周面２１ａ側から、基材層、弾性層、離型層が順次積層したものでその全体の厚さが１ｍｍ以下に設定されている。

定着ベルト２１の基材層は、層厚が３０〜１００μｍであって、ニッケル合金、ステンレス鋼等の金属材料やポリイミド等の樹脂材料で形成されている。定着ベルト２１の弾性層は、層厚が１００〜３００μｍであって、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム材料で形成されている。定着ベルト２１は、弾性層を設けることで、ニップ部における定着ベルト２１表面の微小な凹凸が形成されなくなり、記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに均一に熱が伝わり柚子肌画像の発生が抑止されるようになっている。

定着ベルト２１の離型層は、層厚が５〜５０μｍであって、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン‐パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の樹脂材料で形成されている。あるいは、定着ベルト２１の離型層は、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）等の樹脂材料で形成されている。

定着ベルト２１は、離型層を設けることで、トナー像Ｔに対する剥離性が確保されるようになっている。また、定着ベルト２１の直径は、１５〜１２０ｍｍになるように設定されている。本実施の形態に係る定着装置２０では、定着ベルト２１の直径を３０ｍｍ程度に設定している。

加圧ローラ３１は、定着ベルト２１の外周面に当接し、定着ベルト２１を外周側から加圧してニップ部Ｎを形成するようになっている。加圧ローラ３１は、直径が３０〜４０ｍｍ程度であって、中空構造の芯金３２の外周部に弾性層３３を形成したものである。加圧ローラ３１の弾性層３３は、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の材料で形成されている。弾性層３３は、表層部にＰＦＡ、ＰＴＦＥ等からなる薄肉の離型層を設けることもできる。

固定部材２６は、液晶ポリマー等の耐熱樹脂材料等で形成され、定着ベルト２１の内周側に配置されている。固定部材２６は、定着ベルト２１の内側に配置した補強部材２３によって、補強、支持されている。

固定部材２６は、加圧ローラ３１側の端面が加圧ローラ３１の曲率に倣うような凹湾曲面に形成されており、定着ベルト２１と加圧ローラ３１との間にニップ部Ｎを形成させるようになっている。これにより、記録媒体Ｐは、加圧ローラ３１の曲率に倣うようにニップ部Ｎから送出される。このために、定着工程後の記録媒体Ｐが定着ベルト２１に密着して分離しないというような不具合を抑止することができる。

ニップ部Ｎを形成するための固定部材２６の端面は、平坦面、もしくは平坦面から凹湾曲面に変化するよう形成してもよい。固定部材２６は、端面を任意の形状とすることで、ニップ部Ｎの形状が記録媒体Ｐの画像面に対してほぼ平行となる場合には、記録媒体Ｐにシワが発生することを防ぐ効果が得られる。

また、固定部材２６は、端面を凹湾曲面に近づけることによって、定着ベルト２１と記録媒体Ｐとの密着性が高くなり、トナー像Ｔの定着性が向上する。さらに、ニップ部Ｎの出口側における定着ベルト２１の曲率が大きくなるために、ニップ部Ｎから送出される記録媒体Ｐを定着ベルト２１から容易に分離することができる。

加熱部材２２は、肉厚が０．２ｍｍ以下のパイプ状部材であり、定着ベルト２１の内側に配置されている。加熱部材２２の材料としては、アルミニウム合金、鋼、ステンレス鋼等の金属材料で形成されている。加熱部材２２は、その肉厚を０．２ｍｍ以下に設定することで、定着ベルト２１の加熱効率を向上することができる。

加熱部材２２は、ニップ部Ｎを除く位置で定着ベルト２１の内周面２１ａに近接、もしくは接触するように形成されており、ニップ部Ｎに対向する個所に、内側に向けて窪む凹部２２ａを有している。この凹部２２ａには、固定部材２６が収容されている。常温時における定着ベルト２１と加熱部材２２とのギャップは、ニップ部Ｎを除いて、０ｍｍより大きく２ｍｍ以下とすることが好ましい。

これにより、加熱部材２２と定着ベルト２１とが摺接する面積が大きくなり過ぎることがなく、よって、定着ベルト２１の磨耗を抑止できる。また、加熱部材２２と定着ベルト２１とが離れ過ぎることがなく、定着ベルト２１の加熱効率が低下する不具合を抑止できる。

さらに、加熱部材２２が定着ベルト２１の内側に配置されることで、可撓性を有する定着ベルト２１の円形姿勢がある程度維持されるため、変形に起因した定着ベルト２１の劣化及び破損を回避することができる。また、加熱部材２２と定着ベルト２１との摺動抵抗を低下させるために、加熱部材２２の摺接面を摩擦係数の低い材料で形成したり、定着ベルト２１の内周面２１ａにフッ素を含む材料からなる表面層を形成したりするようにしてもよい。

本実施の形態においては、加熱部材２２の断面形状を略円形になるように形成したが、加熱部材２２の断面形状を多角形になるよう形成してもよい。また、加熱源からの熱を定着ベルト２１に均一に伝達し、かつ定着ベルト２１の周回の安定性を確保する手段が別途に用意されている場合には、加熱部材２２を配置せずに、定着ベルト２１を直接加熱する方式の定着装置を構成することも可能である。その場合は、定着装置全体としての熱容量のうち、加熱部材２２の熱容量が排除されるため、より昇温性能や省エネ性能に優れた定着装置を構成することができる。

加熱部材２２は、その幅方向両端部が定着装置２０の側板に固定支持されている。加熱部材２２は、加熱部材２２の内側に配置したヒータ２５から放射される輻射光による輻射熱により加熱されて定着ベルト２１を加熱するようになっている。すなわち、加熱部材２２がヒータ２５によって直接的に加熱されて、加熱部材２２を介して定着ベルト２１がヒータ２５によって間接的に加熱されることになる。

本実施の形態においては、ヒータ２５にハロゲンヒータを用いているが、熱源の種類はハロゲンヒータに限定されるものではなく、例えば、誘導加熱方式の熱源を有するものや、あるいはセラミックヒータであってもよい。

ヒータ２５の出力制御は、定着ベルト２１の外周面に対向するよう配置した接触式サーミスタ等の温度センサ４０によるベルト表面温度の検知結果に基づいて行われるようになっている。このようなヒータ２５の出力制御によって、定着ベルト２１の温度を所望の定着温度に設定することができる。温度センサ４０は、非接触式サーミスタ、あるいは非接触のサーモパイルを用いるようにしてもよい。

補強部材２３は、幅方向の長さが固定部材２６と同等になるように形成されていて、その幅方向両端部が定着装置２０の側板に固定支持されている。補強部材２３は、ステンレス鋼や鋼等の機械的強度が高い金属材料で形成されている。補強部材２３は、固定部材２６及び定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１に当接することで、ニップ部Ｎにおいて固定部材２６が加圧ローラ３１の加圧力を受けて大きく変形することを抑止している。

ヒータ２５がハロゲンヒータなど輻射熱を利用して加熱する方式の熱源である場合には、補強部材２３におけるヒータ２５に対向する面の一部、又は全部に、断熱部材を設けたり、ＢＡ処理や鏡面研磨処理を施したりするようにしてもよい。このような構成を採ると、ヒータ２５から補強部材２３に向かう輻射熱が加熱部材２２の加熱に用いられることになるため、定着ベルト２１及び加熱部材２２の加熱効率をさらに向上することになる。

加圧ローラ３１は、その幅方向両端部が定着装置２０の側板に軸受を介して回転自在に支持されている。また、加圧ローラ３１は、駆動機構により、図２において時計方向に回転駆動されるようになっている。

加圧ローラ３１は、弾性層３３を発泡性シリコーンゴム等のスポンジ状の材料で形成した場合には、ニップ部Ｎに作用する加圧力を減ずることができるため、固定部材２６に生じる撓みを軽減できる。さらに、加圧ローラ３１の断熱性が高められて、定着ベルト２１の熱が加圧ローラ３１側に伝達されにくくなるために、定着ベルト２１の加熱効率が向上する。

本実施の形態においては、定着ベルト２１の直径を加圧ローラ３１の直径と同等になるように形成しているが、定着ベルト２１の直径は、加圧ローラ３１の直径よりも小さくなるよう形成してもよい。その場合、ニップ部Ｎにおける定着ベルト２１の曲率が加圧ローラ３１の曲率よりも大きくなるために、ニップ部Ｎから送出される記録媒体Ｐが定着ベルト２１から分離されやすくなる。

また、定着ベルト２１の直径を加圧ローラ３１の直径よりも大きくなるように形成してもよいが、定着ベルト２１の直径と加圧ローラ３１の直径との関係によらず、加圧ローラ３１の加圧力が加熱部材２２に作用しないように構成する必要がある。

接離機構５０は、定着ベルト２１に対して加圧ローラ３１を接離させるようになっている。接離機構５０は、加圧レバー５１、偏心カム５２、及び加圧スプリング５３等を含んで構成されている。

加圧レバー５１は、一端部に設けられた支軸５１ａを中心として定着装置２０の側板に回転自在に支持されている。加圧レバー５１は、中央部が加圧ローラ３１の軸受に当接している。この軸受は、定着装置２０の側板に形成された長穴に移動可能に保持されている。加圧レバー５１は、他端部に加圧スプリング５３の一端部が接続されている。

加圧スプリング５３は、他端部に保持板５３ａが取り付けられている。保持板５３ａは、駆動モータにより回転する偏心カム５２の周縁部に当接している。加圧レバー５１は、偏心カム５２の回転により、支軸５１ａを中心に揺動し、加圧ローラ３１を定着ベルト２１に近接離反する方向へ移動させるようになっている。

すなわち、通常の定着工程時には、偏心カム５２の回転位置が図２に示す状態になって、加圧ローラ３１は定着ベルト２１を加圧して所望のニップ部Ｎを形成するようになっている。これに対して、ジャム処理時や対峙等の通常の定着工程時以外のときには、偏心カム５２の回転位置が図２に示す状態から１８０度転向して、加圧ローラ３１は定着ベルト２１から離脱、又は定着ベルト２１を減圧するようになっている。

以下、定着装置２０の通常時の動作について簡単に説明する。

定着装置２０は、画像形成装置１の電源スイッチが投入されると、ヒータ２５に電力が供給されるとともに、加圧ローラ３１を図２において時計方向に回転させる。これにより、定着ベルト２１は、加圧ローラ３１との摩擦力により図２において反時計方向に連れ回される。

次いで、給紙部１２から２次転写ローラ８９に送給された記録媒体Ｐに、未定着のカラー画像が担持される。未定着画像としてトナー像Ｔが担持された記録媒体Ｐは、ガイド板に案内されながら図２の矢印Ｙ１０方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト２１及び加圧ローラ３１のニップ部Ｎに送入される。

そして、加熱部材２２によって加熱された定着ベルト２１による加熱と、補強部材２３によって補強された固定部材２６と加圧ローラ３１との押圧力とによって、記録媒体Ｐの表面にトナー像Ｔが定着される。その後、記録媒体Ｐは、ニップ部Ｎから矢印Ｙ１１方向に搬送される。

以下、定着装置について詳述する。

図３に示すように、定着装置２０は、筐体３０の内部に、定着ベルト２１、加熱部材２２、補強部材２３、ヒータ２５、固定部材２６、分離部材２７、入口ガイド部材２８、加圧ローラ３１を備える。また、筐体３０の内部又は外部に温度センサ４０が設けられている。

入口ガイド部材２８は、記録媒体Ｐの搬送方向上流側から、記録媒体Ｐをニップ部Ｎに向けて指向させるようになっている。分離部材２７は、記録媒体Ｐの搬送方向下流側において、定着ベルト２１への記録媒体Ｐの巻き付きを防止するようになっている。

筐体３０には、開口部３０ａ、開口部３０ｂ、開口部３０ｃが形成されている。開口部３０ａには、未定着画像としてトナー像Ｔが担持された記録媒体Ｐが送入されるようになっている。また、開口部３０ｂ（以下、「紙排出口」ともいう）からは、トナー像Ｔが定着されてニップ部Ｎの出口から送出された記録媒体Ｐが、定着装置２０外に排出されるようになっている。また、開口部３０ｃは、定着ベルト２１表面から放射される赤外線を温度センサ４０に入射させるためのものである。

温度センサ４０は、定着ベルト２１表面から放射される赤外線を、非接触式サーミスタ、あるいは非接触のサーモパイル等からなるセンサ部分に集光するレンズ４１を含む。温度センサ４０は、定着ベルト２１表面から放射され、筐体３０の開口部３０ｃを通過してレンズ４１を透過した赤外線を検出することで、定着ベルト２１表面の温度を検知するようになっている。

また、レンズ４１は、センサ部分の視野角度を適切な値に調整して、検知対象としての定着ベルト２１以外の部材の温度を検知することを防止できる。

図４に示すように、定着装置２０は、筐体３０の内部においてニップ部Ｎの出口と温度センサ４０との間に設けられ、定着装置２０内の気流を制御する気流制御機構としてのファン６０を備える。

ファン６０は、回転可能な羽根を有しており、定着ベルト２１の回転により生じるニップ部Ｎの出口付近から温度センサ４０方向へ向かう気流ａとは逆方向の気流ｂを発生するようになっている。具体的には、気流ｂは、温度センサ４０側から紙排出口３０ｂに向かう方向の気流である。

この気流ｂにより、記録媒体Ｐとしての用紙がニップ部Ｎを通過する際（以下、「通紙時」ともいう）にニップ部Ｎの出口付近で発生する水蒸気が温度センサ４０側に回り込むことを防止しつつ、当該水蒸気を紙排出口３０ｂから排出することができる。また、ファン６０の回転速度を定着ベルト２１や加圧ローラ３１の回転速度よりも十分速く設定することで、温度センサ４０付近の雰囲気湿度の上昇を抑制することができる。例えば、ファン６０の回転速度は１０００〜７０００ｒｐｍであるとよい。

図５に示すように、定着装置２０は、ファン６０と紙排出口３０ｂの間にダクト６５を備えていてもよい。ダクト６５は、ファン６０により発生した気流ｂを紙排出口３０ｂ方向に流すように配置されている。これにより、ファン６０から発生した気流ｂをダクト６５を通じてより効率的に紙排出口３０ｂに流して、通紙時にニップ部Ｎの出口付近で発生する水蒸気を定着装置２０外に効率的に排出することができる。

図６に示すように、気流制御機構としてのファン６０は、フランジ部材２９に保持された定着ベルト２１の回転軸に関して、温度センサ４０と同じ軸方向位置に配置されてもよい。これにより、通紙時にニップ部Ｎの出口付近で発生する水蒸気が温度センサ４０側に回り込むことをより効果的に防止できる。

図７に示すように、定着装置２０は、筐体３０の内部においてニップ部Ｎの出口と温度センサ４０との間に配置され、定着装置２０内の気流を制御する気流制御機構としてのローラ６１、駆動ギヤ６２、及びフィン６３を備えるものであってもよい。

ローラ６１は、その周方向に羽根としての複数のフィン６３が配置されており、駆動ギヤ６２により回転するようになっている。複数のフィン６３は、ローラ６１が駆動ギヤ６２により回転することで気流を発生させるようになっている。

これにより、定着ベルト２１の回転により生じるニップ部Ｎの出口から温度センサ４０方向へ向かう気流とは逆方向の気流を、軸方向に対して広範囲に発生させることができる。このため、通紙時にニップ部Ｎの出口の中央及び端部で発生する水蒸気が温度センサ４０側に回り込むことを防止できる。また、ローラ６１の回転速度を定着ベルト２１や加圧ローラ３１の回転速度よりも速く設定することで、さらに温度センサ４０付近の雰囲気湿度の上昇を抑制することができる。

また、図８に示すように、気流制御機構からの気流を温度センサ４０の周辺領域で絞るためのダクト機構６６を設けてもよい。このようなダクト機構６６内に気流制御機構を配置することで、ローラ６１の回転によりフィン６３を通じて発生した気流をより効率的に紙排出口３０ｂに流すことができる。これにより、通紙時にニップ部Ｎの出口付近で発生する水蒸気を定着装置２０外に効率的に排出することができる。

なお、気流制御機構としての上記ファン６０及びローラ６１の回転は、温度センサ４０の検知温度が低い定着装置２０の立上げ制御時に、定着ベルト２１及び加圧ローラ３１の回転と同期して実施される。つまり、定着装置２０の立上げ制御時に定着ベルト２１及び加圧ローラ３１が回転している間は、上記ファン６０及びローラ６１も回転している。

さらに、ニップ部Ｎを通紙される記録媒体Ｐとしての用紙の含水率が高い場合には、通紙によりレンズ４１表面が結露しやすい。このため、温度センサ４０の検知温度が低い場合には、通紙後に定着ベルト２１及び加圧ローラ３１の回転が停止した後も一定時間ファン６０やローラ６１の回転を継続することで、温度センサ４０付近の結露を防止することができる。

あるいは、定着装置２０は、温度センサ４０周辺の温度を検知することが可能な検知手段や、記録媒体Ｐの抵抗測定などにより記録媒体Ｐの含水率を検知することが可能な検知手段を備えるものであってもよい。定着装置２０は、これらの検知手段により、温度センサ４０が十分に温まっていることを検知した場合や、記録媒体Ｐの含水率が低いことを検知した場合には、ファン６０やローラ６１を停止してもよい。

以上説明したように、本実施の形態の定着装置は、ニップ部の出口と温度検知手段との間に設けられ、温度検知手段から紙排出口に向かう方向の気流を発生させる気流制御機構を備える。これにより、印刷時に記録媒体から発生する水蒸気による温度検知手段付近の雰囲気湿度の上昇を抑えることができる。

また、本実施の形態の定着装置においては、気流制御機構と紙排出口の間にダクトを設ける。これにより、気流制御機構により発生した気流をダクトを通じて効率的に紙排出口に流すことができるため、通紙時にニップ部の出口付近で発生する水蒸気を装置外に排出しやすくなる。

また、本実施の形態の定着装置においては、温度検知手段は、定着部材から放射される赤外線を検出する。これにより、定着部材の表面温度を検知することができる。

また、本実施の形態の定着装置においては、温度検知手段は、定着部材から放射される赤外線を透過するレンズを含む。これにより、レンズにより温度検知手段のセンサ部分の視野角度を適切な値に調整し、検知対象としての定着部材以外の温度を検知することを防止できる。

また、本実施の形態の定着装置においては、気流制御機構は回転可能な羽根を有する。これにより、羽根の回転により、気流を発生させることができる。

また、本実施の形態の定着装置においては、気流制御機構は、少なくとも温度検知手段と同じ軸方向位置に配置される。これにより、通紙時にニップ部の出口付近で発生する水蒸気が温度検知手段側に回り込むことを、より効果的に防止できる。

また、本実施の形態の定着装置においては、羽根の回転速度は、定着部材や加圧部材の回転速度より速い。これにより、温度検知手段付近の雰囲気湿度の上昇を、より効果的に抑制することができる。

また、本実施の形態の定着装置においては、羽根は、少なくとも定着装置の立上げ時に、定着部材及び加圧部材と同期して回転する。これにより、定着装置の立上げ時の印刷中に記録媒体から発生する水蒸気を効率的に装置外に排出することができる。

また、本実施の形態の定着装置においては、羽根は、定着部材及び加圧部材の回転停止後も一定時間回転を継続する。これにより、温度検知手段付近の温度が低く、通紙される用紙の含水率が高い場合であっても、通紙後に定着部材及び加圧部材の回転が停止した後も一定時間気流の制御を継続することで、温度検知手段付近の結露を防止することができる。

以上により、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は、上述した実施の形態に制限されるものではない。また、本発明は、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変形又は変更することが可能である。

１ 画像形成装置
２０ 定着装置
２１ 定着ベルト（定着部材）
２２ 加熱部材
２５ ヒータ（加熱手段）
２６ 固定部材
３０ 筐体
３０ａ，３０ｃ 開口部
３０ｂ 開口部（紙排出口）
３１ 加圧ローラ（加圧部材）
４０ 温度センサ（温度検知手段）
４１ レンズ（温度検知手段）
６０ ファン（気流制御機構）
６１ ローラ（気流制御機構）
６２ 駆動ギヤ（気流制御機構）
６３ フィン（気流制御機構）
６５ ダクト
６６ ダクト機構
Ｎ ニップ部
Ｐ 記録媒体
Ｔ トナー像

特開２００２−０２３５５１号公報 特開２００３−２４１５６６号公報

Claims (10)

1. 回転可能に設けられ、記録媒体に未定着画像を定着させる定着部材と、
   前記定着部材を加熱する加熱手段と、
   前記定着部材を外周側から加圧する加圧部材と、
   前記定着部材の内周側に位置し、かつ前記定着部材と前記加圧部材との間にニップ部を形成させる固定部材と、
   前記定着部材の温度を検知する温度検知手段と、を備える定着装置において、
   前記ニップ部の出口から送出された記録媒体を装置外に排出する紙排出口と、
   前記ニップ部の出口と前記温度検知手段との間に設けられ、前記記録媒体が前記ニップ部を通過する際に前記ニップ部の出口付近で発生する水蒸気を前記紙排出口から排出するために、前記温度検知手段から前記紙排出口に向かう方向の気流を発生させる気流制御機構と、を備えることを特徴とする定着装置。
2. 前記気流制御機構と前記紙排出口の間にダクトを設けることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記温度検知手段は、前記定着部材から放射される赤外線を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
4. 前記温度検知手段は、前記定着部材から放射される赤外線を透過するレンズを含むことを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 前記気流制御機構は、回転可能な羽根を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記気流制御機構は、少なくとも前記温度検知手段と同じ軸方向位置に配置されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記羽根の回転速度は、前記定着部材や前記加圧部材の回転速度より速いことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の定着装置。
8. 前記羽根は、少なくとも前記定着装置の立上げ時に、前記定着部材及び加圧部材と同期して回転することを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の定着装置。
9. 前記羽根は、前記定着部材及び前記加圧部材の回転停止後も一定時間回転を継続することを特徴とする請求項５から請求項８のいずれか１項に記載の定着装置。
10. 一連の画像形成プロセスによって形成された画像を前記記録媒体に記録する画像形成装置であって、請求項１から請求項９のいずれか１項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。

Images