JP2007079042A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録材に画像を形成する画像形成手段と、記録材に形成された画像をニップ部にて加熱する画像加熱手段２０Ａと、この画像加熱手段の所定の領域を冷却するため送風口４３に向けて送風する送風手段４１と、この送風口を開閉するシャッタ４４と、を有する画像形成装置において、小サイズ記録材と大サイズ記録材が混載して通紙される場合の、送風開口部に対するシャッタ駆動回数を少なくして、シャッタ駆動部の長寿命化、装置の省電力、開閉騒音の低減化を図る。
【解決手段】冷却動作を伴う連続画像形成動作の途中において記録材の幅が変わる場合、変更後の記録材の枚数が所定数に到達するまでシャッタ４４を開放させたままとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像加熱装置を搭載した、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真式や静電記録方式等の画像形成装置に関する。

この画像加熱装置としては、例えば、記録材上の未定着画像を定着する定着装置や、記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢を増大させる光沢増大化装置等を挙げることができる。

従来、電子写真方式の画像形成装置においては、カールソンプロセスと呼ばれる手法により、紙などの記録材上にトナー像を形成した後、該トナー像を永久画像として定着させる手法が一般的である。

そのための定着方式として様々な方式が提案されているが、定着性の点から、トナー像を加熱して定着させる方式（熱定着方式）が一般的である。中でも加熱源を内包する回転体に直接トナー像を接触させて定着させる方式が広く用いられている。

この熱定着方式においては、記録材（以下、用紙と記す）が通過する領域を含め、ローラあるいはフィルムなどの加熱回転部材上の温度分布を、軸線方向に対して均一化することが重要である。というのも、温度が所定温度よりも低い部分があった場合には、定着不良が発生する恐れがあり、一方、高すぎる場合には、上記加熱回転部材や近接部材が熱的損傷を受ける恐れがある。さらに、非通紙部温度が通紙部の温度と比較して高くなりすぎた場合には、通紙部端部の温度が適正定着温度と比較して高くなりすぎるために、ホットオフセットが発生する懸念が生じる。

近年、例えばＡ３サイズ等の比較的大サイズの用紙から、Ａ４Ｒ、Ｂ５サイズの様な通常良く使用される小サイズの用紙まで、様々な用紙サイズに対応する画像形成装置が求められている。この為、加熱回転部材と加圧回転部材の軸方向の長さを、例えばＡ３サイズ等の比較的大サイズに対応するように構成する必要性がある。しかし、前記の様な構成を採った際にＡ４Ｒ，Ｂ５等の小サイズの用紙が、定着装置を通過する場合、加熱回転部材の有効定着領域において用紙が通過しない非通紙領域が多くなる。そして、小サイズの用紙を連続複写した際には、非通紙領域に対応する加熱回転部材表面から、用紙によって熱が奪われない為、非通紙領域の表面温度が非常に高くなる。

上述した非通紙部昇温を解決するために、次のような提案がなされている。

従来例１：紙間で加熱回転部材への熱の供給を止め、非通紙領域の加熱回転部材の表面温度が、通紙領域の表面温度と同一になるように空回転等をして対応している。

従来例２：非通紙領域に供給される熱量が、小サイズの用紙の定着を行う通紙領域に供給される熱量よりも少なくなる様に、前記加熱回転部材に内蔵されたヒータ等の加熱手段の配光比を変える技術が採用されている。

しかしながら、上述した従来例には次のような課題がある。上記従来例１では、小サイズ紙の連続通紙時等に、紙間で加熱回転部材の冷却の為の空回転が必要である為、小サイズの用紙を通紙する際の生産性が悪くなるという課題が生じる。近年、装置生産性に対するユーザーの要求は次第に高くなっており、サイズ混載時の生産性を落とすことはユーザーの求める製品仕様を満たせなくなる恐れがある。

次に、従来例２の様な構成を採用した場合、複数の用紙サイズに対応する為には、複数の配光を持ったヒータを配置する必要がありコストアップする懸念がある。

また、小サイズ紙通紙時の非通紙領域の表面温度の上昇を防ぐ為に、特許文献１や２のように、非通紙領域を冷却風によって冷却する構成が提案されている。

特許文献１に記載の技術は、定着装置内の加圧ロールの周辺を仕切り板により通紙域側と非通紙域側とに仕切り、定着装置内部に配置した冷却用ファンから前記非通紙域側の加圧ロール外周部材に冷却風を送風している。

特許文献２に記載の技術は、この公報の実施例１の説明図である図２１において、定着ロール１の上方を覆う天板５の上方に冷却ファン４を配置し、常時は天板５の上側に送風して定着器周囲の昇温を防止する。そして、定着領域を通過する用紙が小サイズ紙の場合には天板５に設けた案内装置としての窓６を開けて、非通紙域を通って回転する定着ロール１の表面部分に冷却風を流している
特開昭６０−１３６７７９号公報 特開平５−１８１３８２号公報

しかしながら、特許文献１や２の提案にも次のような課題がある。冷却風を加熱回転部材に送風する公報記載の従来例では、冷却ファンを定着装置内部に設けるので、耐熱性の高い冷却ファンを使用する必要があり、そのためコストアップする懸念がある。また、比較的送風量の大きい冷却ファンが必要となり、定着装置自体が大きくなる。また、仕切り板を設けても冷却風が非通紙域側から通紙域に流れ込み、通紙域の非通紙域との境界付近で温度が低下して仕切り境界部分の定着温度が低くなって定着不良となる問題がある。

上記課題を解決する手段として、次のような構成の定着装置が提案されている。すなわち、加熱回転部材の非通紙域表面を冷却するために、加熱回転部材の非通紙域表面に対向して送風口が形成された非通紙域冷却用ダクトと、そのダクトに冷却風を送風する送風ファンを有する冷却装置を具備させる。そして、小サイズ紙の幅に応じて、前記非通紙域に冷却風を送風する領域を最適な幅に調節するシャッタ（遮蔽板）を有する。さらに、前記小サイズ紙の幅に応じてシャッタによって開口幅を調節する開口幅調節部材を有する定着装置である。

また、前記冷却風を送風する冷却ファンは、前記非通紙領域の温度検出結果を用いて所定のタイミングでＯＮ・ＯＦＦする制御手段を有する。さらに、前記冷却風を送風する領域を小サイズ紙の幅に応じて最適な開口幅に調節するシャッタは、加熱回転部材と冷却ファンとを遮蔽する。そのため、冷却ファン部の温度が上昇せず、耐熱性の高い冷却ファンを使用する事無く、低コスト／省スペースで、効率良く防止しでき、安全性にも優れた定着装置を提供できる。

しかしながら、上述した提案にも次のような課題がある。大サイズ、小サイズの用紙が混在したプリントジョブを実行する場合、図２２に示すように、用紙サイズが大小切り替わるたびにシャッタの位置の切り替え動作を実施すると、シャッタ駆動部の寿命が短くなるという問題が生じる。また、高い頻度でシャッタの移動が実施された場合、装置の消費電力の増加につながり、さらに、シャッタ移動の際に発生する音がユーザビリティーを損なう恐れがある。

本発明は上記課題を解決するものである。すなわち、上記のような画像形成装置において、小サイズ記録材と大サイズ記録材が混載して通紙される場合のシャッタ駆動回数を少なくして、シャッタ駆動部の長寿命化、装置の省電力、開閉騒音の低減化を目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、記録材に画像を形成する画像形成手段と、記録材に形成された画像をニップ部にて加熱する画像加熱手段と、この画像加熱手段の所定の領域を冷却するため送風口に向けて送風する送風手段と、この送風口を開閉するシャッタと、を有する画像形成装置において、冷却動作を伴う連続画像形成動作の途中において記録材の幅が変わる場合、変更後の記録材の枚数が所定数に到達するまでシャッタを開放させたままとすることを特徴とする。

また、上記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の他の代表的な構成は、記録材に画像を形成する画像形成手段と、記録材に形成された画像をニップ部にて加熱する画像加熱手段と、この画像加熱手段の所定の領域を冷却するため送風口に向けて送風する送風手段と、この送風口を開閉するシャッタと、を有する画像形成装置において、冷却動作を伴う連続画像形成動作の途中において記録材の幅が変わる場合、変更後の記録材に対する画像加熱処理時間が所定時間に到達するまでシャッタを開放させたままとすることを特徴とする。

すなわち、大サイズ記録材と小サイズ記録材が混在したプリントジョブを実行する際に、最適なタイミングでシャッタの駆動制御を実施することで、シャッタ駆動部の長寿命化、さらに装置の省電力、騒音防止を達成した。その結果、低コストかつ小型の構成で、小サイズ記録材の画像形成を行う際のスループットダウンを防止することが可能な画像形成装置を提供することが出来る。

以下に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、実施例は、本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明は実施例にて説明する各種構成にのみに限定されるものではない。即ち、本発明の思想の範囲内において実施例にて説明する各種構成を他の公知の構成に代替可能である。

（１）画像形成部
図２は本発明に従う画像形成装置の一例である電子写真フルカラープリンタの概略構成を示す縦断面模式図である。まず、記録材に画像を形成する画像形成手段である画像形成部の概略を説明する。

このプリンタは、コンピュータ、ワークステーション、イメージリーダー等の外部装置からの入力画像情報に応じて作像動作して、記録材上にフルカラー画像を形成して出力することができる。

８は無端状でフレキシブルな中間転写ベルト（以下、ベルトと略記する）であり、二次転写対向ローラ９とテンションロ−ラ１０との間に張架されていて、ローラ９が駆動されることにより矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。１１は二次転写ローラであり、上記の二次転写対向ローラ９に対してベルト８を介して圧接させてある。ベルト８と二次転写ローラ１１との当接部が二次転写部である。

１Ｙ・１Ｍ・１Ｃ・１Ｂｋは第１〜第４の４つの画像形成部であり、ベルト８の下側においてベルト移動方向に沿って所定の間隔をおいて一列に配置されている。各画像形成部はレーザ露光方式の電子写真プロセス機構であり、それぞれ、矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、ドラムと略記する）２を有する。各ドラム２の周囲には、一次帯電器３、現像装置４、転写手段としての転写ローラ５、ドラムクリーナ装置６が配置されている。各転写ローラ５はベルト８の内側に配置してあり、ベルト８の下行き側ベルト部分を介して対応するドラム２に対して圧接させてある。各ドラム２とベルト８との当接部が一次転写部である。７は各画像形成部のドラム２に対するレーザ露光装置であり、与えられる画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応した発光を行うレーザ発光手段、ポリゴンミラー、反射ミラー等で構成されている。

画像形成装置内の制御部は外部装置から入力されたカラー色分解画像信号に基づいて、各画像形成部を作像動作させる。これにより、第１〜第４の画像形成部１Ｙ・１Ｍ・１Ｃ・１Ｂｋにおいて、それぞれ回転するドラム２の面に対して所定の制御タイミングで、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色トナー像が形成される。なお、ドラム２にトナー像を形成する電子写真作像原理・プロセスは公知に属するからその説明は省略する。

各画像形成部のドラム２の面に形成される上記のトナー像はそれぞれ一次転写部にて、各ドラム２の回転方向と順方向に、かつ各ドラム２の回転速度に対応した速度で回転駆動されているベルト８の外面に対して順次に重畳転写される。これにより、ベルト８の面に上記の４つのトナー像の重ね合わせによる未定着のフルカラートナー像が合成形成される。

一方、所定の給紙タイミングにて、それぞれ大小各種幅サイズの記録材Ｐを積載収容させた上下多段のカセット給紙部１３Ａ・１３Ｂ・１３Ｃのうちの選択された段位の給紙カセットの給紙ローラ１４が駆動される。これにより、その段位の給紙カセットに積載収納されている記録材Ｐが１枚分離給紙されて縦搬送パス１５を通ってレジストローラ１６に搬送される。手差し給紙が選択されているときには、給紙ローラ１８が駆動される。これにより、手差しトレイ（マルチ・パーパス・トレイ）１７上に積載セットされている記録材が１枚分離給紙されて縦搬送パス１５を通ってレジストローラ１６に搬送される。

レジストローラ１６は、回転するベルト８上の上記のフルカラートナー像の先端が二次転写部に到達するタイミングに合わせて記録材Ｐの先端部が二次転写部に到達するように記録材Ｐをタイミング搬送する。これにより、二次転写部において、ベルト８上のフルカラーのトナー像が一括して記録材Ｐの面に順次に二次転写されていく。二次転写部を出た記録材は、ベルト８の面から分離され、縦ガイド１９に案内されて、定着装置２０に導入される。この定着装置２０により、上記の複数色のトナー像が溶融混色されて記録材表面に永久固着像として定着される。定着装置２０を出た記録材はフルカラー画像形成物として搬送パス２１を通って排紙ローラ２２により排紙トレイ２３上に送り出される。

二次転写部にて記録材分離後のベルト８の面はベルトクリーニング装置１２により二次転写残トナー等の残留付着物の除去を受けて清掃され、繰り返して作像に供される。

モノ黒プリントモードの場合には、ブラックトナー像を形成する第４の画像形成部Ｂｋのみが作像動作制御される。両面プリントモードが選択されている場合には、第１面プリント済みの記録材が排紙ローラ２２により排紙トレイ２３上に送り出されていき、後端部が排紙ローラ２２を通過する直前時点で排紙ローラ２２の回転が逆転に変換される。これにより、記録材はスイッチバックされて再搬送パス２４に導入される。そして、表裏反転状態になって再びレジストローラ１６に搬送される。以後は、第１面プリント時と同様に、二次転写部、定着装置２０に搬送されて、両面プリント画像形成物として排紙トレイ２３上に送り出される。

図３は、画像形成装置内の制御部（制御手段）のブロック図である。１７１は画像形成装置の基本制御を行うＣＰＵであり、制御プログラムが書き込まれたＲＯＭ１７４と処理を行うためのワークＲＡＭ１７５、および入出力ポート１７３がアドレスバス、データバスにより接続されている。入出力ポート１７３には、画像形成装置を制御する、モータ、クラッチ等の各種負荷（不図示）や、記録材の位置を検出するセンサ等の入力（不図示）が接続されている。

ＣＰＵ１７１はＲＯＭ１７４の内容にしたがって入出力ポート１７３を介して順次入出力の制御を行い画像形成動作を実行する。又、ＣＰＵ１７１には操作部１７２が接続されており、操作部１７２の表示手段、キー入力手段を制御する。操作者はキー入力手段をとおして、画像形成動作モードや、表示の切り替えをＣＰＵ１７１に指示する。ＣＰＵ１７１は画像形成装置の状態や、キー入力による動作モード設定の表示を行う。ＣＰＵ１７１には、ＰＣなど外部装置からの画像データ・処理データなどを送受信する外部Ｉ／Ｆ処理部４００が接続されている。また、ＣＰＵ１７１には、画像を伸張処理や一時的に蓄積処理などをする画像メモリ部３００、画像メモリ部３００から転送されたライン画像データを露光装置７に露光させるべく処理が行われる画像形成部２００が接続されている。

次に、図４に従って画像メモリ部３００の詳細を述べる。画像メモリ部３００では、ＤＲＡＭ等のメモリで構成されるページメモリ３０１に、メモリコントローラ部３０２を介して外部Ｉ／Ｆ処理部４００から受け取った画像データを書き込み、画像形成部２００への画像読み出しなど画像の入出力のアクセスを行う。

メモリコントローラ部３０２は、外部Ｉ／Ｆ処理部４００から受け取った外部装置からの画像データが圧縮データであるか否かの判断を行う。そして、圧縮データであると判断された場合、圧縮データ伸張処理部３０３を用いて伸張処理を行った後、メモリコントローラ部３０２を介してページメモリ３０１へ書き込み処理がなされる。

メモリコントローラ部３０２は、ページメモリ３０１のＤＲＡＭリフレッシュ信号の発生を行い、又、画像Ｉ／Ｆ処理部４００からの書き込み、画像形成部２００への読み出しに対するページメモリ３０１へのアクセスの調停を行う。更に、ＣＰＵ１７１の指示に従い、ページメモリ３０１への書き込みアドレス、ページメモリ３０１からの読み出しアドレス、読み出し方向などの制御をする。

図５に従って、外部Ｉ／Ｆ処理部４００の構成を述べる。外部Ｉ／Ｆ処理部４００では、外部装置５００から送信される画像データおよびプリントコマンドデータをＵＳＢＩ／Ｆ部４０１、セントロＩ／Ｆ部４０２、ネットワークＩ／Ｆ部４０３のいずれかを介して受信する。また、逆に、ＣＰＵ１７１で判断された画像形成装置の状態情報などを外部装置５００に対し送信する。ここで外部装置５００は、コンピュータやワークステーションなどである。

外部装置５００からＵＳＢＩ／Ｆ部４０１、セントロＩ／Ｆ部４０２、ネットワークＩ／Ｆ部４０３のいずれかを介して受信したプリントコマンドデータはＣＰＵ１７１にて処理される。そして、ＣＰＵ１７１は、プリント動作を画像形成部２００や図３のＩ／Ｏ１７３などを用いて実行する、設定やタイミングを生成する。

外部装置５００からＵＳＢＩ／Ｆ部４０１、セントロＩ／Ｆ部４０２、ネットワークＩ／Ｆ部４０３のいずれかを介して受信した画像データは、プリントコマンドデータに基づくタイミングに応じて画像メモリ部３００に送信される。そして、その画像データは画像形成部２００にて画像形成されるべく、処理される。

（２）定着装置２０
以下の説明において、定着装置またはこれを構成している部材について長手方向とは記録材搬送路面内において記録材搬送方向に直交する方向に並行な方向である。定着装置に関して、正面とは記録材導入側の面、左右とは装置を正面から見て左または右である。記録材の幅とは記録材面において記録材搬送方向に直交する方向の記録材寸法である。

図１は本実施例における画像加熱装置としての定着装置２０の概略構成を示す横断面模式図である。この定着装置２０は、大別して、フィルム（ベルト）加熱方式の定着機構部（画像加熱手段、定着器）２０Ａと、送風冷却機構部（冷却手段、冷却装置）２０Ｂとからなる。図６は定着機構部２０Ａの正面模式図、図７はその縦断正面模式図である。

（２−１）定着機構部２０Ａ
まず、定着機構部２０Ａの概略を説明する。定着機構部２０Ａは基本的には特開平４−４４０７５〜４４０８３、４−２０４９８０〜２０４９８４号公報等に開示のフィルム加熱方式・加圧回転体駆動方式（テンションレスタイプ）のオンデマンド定着装置である。

３１は第１の定着部材（加熱部材）としてのフィルムアセンブリ、３２は第２の定着部材（加圧部材）としての弾性加圧ローラであり、両者の圧接により定着ニップ（通紙ニップ）部Ｎを形成させている。

フィルムアセンブリ３１において、３３は加熱回転部材としての円筒状で可撓性を有する定着フィルム（定着ベルト、薄肉ローラ：以下、フィルムと略記する）である。３４は横断面略半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有するフィルムガイド部材（以下、ガイド部材と略記する）である。３５は加熱源としてのセラミックヒータ（以下、ヒータと略記する）であり、ガイド部材３４の外面に、該部材の長手に沿って設けた凹溝部に嵌め入れて固定して配設してある。フィルム３３はヒータ３５を取り付けたガイド部材３４に対してルーズに外嵌させてある。３６は横断面コ字型の剛性加圧ステイ（以下、ステイと略記する）であり、ガイド部材３４の内側に配設してある。３７はステイ３６の左右両端部の外方突出腕部３６ａにそれぞれ嵌着した端部ホルダ、３７ａはこの端部ホルダ３７と一体のフランジ部である。

加圧回転部材である加圧ローラ３２は、芯金３２ａに、シリコーンゴム等の弾性層３２ｂを設けて硬度を下げたものである。表面性を向上させるために、さらに外周に、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂層３２ｃを設けてもよい。加圧ローラ３２は加圧回転部材として、芯金３２ａの両端部を装置シャーシー（不図示）の左右の側板間に軸受部材を介して回転自由に軸受保持させて配設してある。

上記の加圧ローラ３２に対して、フィルムアセンブリ３１を、ヒータ３５側を対向させて並行に配列し、左右の端部ホルダ３７と左右の固定のばね受け部材３９との間に加圧ばね４０を縮設してある。これにより、ステイ３６、ガイド部材３４、ヒータ３５が加圧ローラ３２側に押圧付勢される。その押圧付勢力を所定に設定して、ヒータ３５をフィルム３３を挟んで加圧ローラ３２に対して弾性層３２ｂの弾性に抗して圧接させて、フィルム３３と加圧ローラ３２との間に記録材搬送方向において所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させている。

本実施例におけるフィルム３３は、図８の層構成模式図のように、内面側から外面側に順に、基層３３ａ、弾性層３３ｂ、離型層３３ｃの３層複合構造である。基層３３ａは、熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、フィルム膜厚は１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱性フィルムを使用できる。例えば、ポリイミド、ポリイミドアミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等のフィルムを使用できる。本例では、直径２５ｍｍの円筒状ポリイミドフィルムを用いた。弾性層３３ｂは、ゴム硬度１０度（ＪＩＳ−Ａ）、熱伝導率４．１８６０５×１０^−１Ｗ／ｍ・℃（１×１０^−３［ｃａｌ／ｃｍ．ｓｅｃ．ｄｅｇ］）、厚さ２００μｍのシリコーンゴムを用いた。離型層２０３は厚さ２０μｍのＰＦＡコート層を用いた。離型層３３ｃは厚さ２０μｍのＰＦＡコート層を用いた。ＰＦＡチューブを用いても良い。ＰＦＡコートは、厚さが薄く出来、材質的にもＰＦＡチューブに比較してトナーをつつみ込む効果がより大きい点が優れている。一方、機械的及び電気的強度はＰＦＡチューブがＰＦＡコートよりも優っているので、場合により使い分けることが出来る。

本実施例におけるヒータ３５は、ヒータ基板としてチッ化アルミニウム等を用いた、裏面加熱タイプのものであり、定着フィルム３３・記録材Ｐの移動方向に直交する方向を長手とする低熱容量の横長の線状加熱体である。図９はそのヒータ３５の横断面模式図と制御系統図である。このヒータ３５はチッ化アルミニウム等でできたヒータ基板３５ａを有する。このヒータ基板３５ａの裏面側（定着フィルム対向面側とは反対面側）には長手に沿って設けた、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀／パラジウム）等の電気抵抗材料を約１０μｍ、幅１〜５ｍｍにスクリーン印刷等により塗工して設けた通電発熱層３５ｂを有する。更にその上に設けたガラスやフッ素樹脂等の保護層３５ｃを有する。本実施例においてはヒータ基板３５ａの表面側（フィルム対向面側）に摺動部材（潤滑部材）３５ｄを設けている。

ヒータ３５は、ガイド部材３４の外面の略中央部にガイド長手に沿って形成具備させた溝部に、摺動部材３５ｄを設けたヒータ基板表面側を露呈させて嵌入して固定支持させてある。定着ニップ部Ｎではこのヒータ３５の摺動部材３５ｄの面とベルト３３の内面が相互接触摺動する。そして、回転する画像加熱部材であるベルト３３がヒータ３５により加熱される。

ヒータ３５の通電発熱層３５ｂの長手両端間に通電されることで、通電発熱層３５ｂが発熱してヒータ３５がヒータ長手方向の有効発熱幅Ａの全域において急速に昇温する。そのヒータ温度がヒータ保護層３５ｃの外面に接触させて配設した、サーミスタ等の第１の温度センサ（第１の温度検出手段：中央温度センサ）ＴＨ１により検出される。そして、その出力（温度に関する信号値）がＡ／Ｄコンバータ、入出力ポート１７３を介してＣＰＵ１７１に入力する。ＣＰＵ１７３は、その入力する検出温度情報に基づいて、ヒータ温度を所定の定着温度に維持するように電源１０１から通電発熱層３５ｂに対する通電を制御する。すなわち、ヒータ３５で加熱される加熱回転部材であるベルト３３の温度が第１の温度センサＴＨ１の出力に応じて所定の定着温度に温調制御される。

加圧ローラ３２はモータ（駆動手段）Ｍ１により矢示の反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ３２の回転駆動による加圧ローラ３２とベルト３３の外面との定着ニップ部Ｎにおける摩擦力でベルト３３に回転力が作用する。これにより、ベルト３３が、その内面が定着ニップ部Ｎにおいてヒータ３５に密着して摺動しながら矢示の反時計方向にガイド部材３４の外回りを回転する（加圧ローラ駆動方式）。ベルト３３は加圧ローラ３２の回転周速度にほぼ対応した周速度をもって回転する。左右のフランジ部３７ａは、回転するベルト３３がガイド部材３４の長手に沿って左方または右方に寄り移動したとき寄り移動側のベルト端部を受け止めて寄り移動を規制する役目をする。定着ニップ部Ｎにおけるヒータ３５とベルト３３の内面との相互摺動摩擦力を低減させるために、定着ニップ部Ｎのヒータ面に摺動部材３５ｄを配設し、ベルト３３の内面との間に耐熱性グリスなどの潤滑剤を介在させる。

そして、プリントスタート信号に基づいて、加圧ローラ３２の回転が開始され、またヒータ３５のヒートアップが開始される。ベルト３３の回転周速度が定常化し、ヒータ３５の温度が所定に立ち上がった状態において、定着ニップ部Ｎにトナー画像ｔを担持させた記録材Ｐがトナー画像担持面側をベルト３３側にして導入される。記録材Ｐは定着ニップ部Ｎにおいてベルト３３を介してヒータ３５に密着して定着ニップ部Ｎをベルト３３と一緒に移動通過していく。その移動通過過程においてヒータ３５で加熱されるベルト３３により記録材Ｐに熱が付与されてトナー画像ｔが記録材Ｐ面に加熱定着される。定着ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐはベルト３３の面から分離されて排出搬送される。

本実施例では、記録材Ｐの搬送は記録材中心のいわゆる中央基準搬送で行なわれる。すなわち、装置に通紙使用可能な大小いかなる幅の記録材も、記録材の幅方向中央部が定着フィルム３３の長手方向中央部を通過することになる。Ｓはその記録材中央通紙基準線（仮想線）である。

Ｗ１は装置に通紙可能な最大幅記録材の通紙幅（最大通紙幅）である。本実施例において、この最大通紙幅Ｗ１はＡ３サイズ幅２９７ｍｍ（Ａ３縦送り）である。ヒータ長手方向の有効発熱領域幅Ａはこの最大通紙幅Ｗ１よりも少し大きくしてある。Ｗ３は装置に通紙可能な最小幅記録材の通紙幅（最小通紙幅）である。本実施例において、この最小通紙幅Ｗ３はＡ４縦サイズ幅２１０ｍｍ（Ａ４縦送り）である。Ｗ２は上記の最大幅記録材と最小幅記録材の間の幅の記録材の通紙幅である。本実施例において、通紙幅Ｗ２はＢ４サイズ幅２５７ｍｍ（Ｂ４縦送り）を示した。以下、最大通紙幅Ｗ１に対応する幅の記録材を最大サイズ記録材、この記録材よりも幅の小さい記録材を小サイズ記録材と記す。

ａは最大通紙幅Ｗ１と通紙幅Ｗ２との差幅部（（Ｗ１−Ｗ２）／２）、ｂは最大通紙幅Ｗ１と最小通紙幅Ｗ３との差幅部（（Ｗ１−Ｗ３）／２）である。すなわち、それぞれ小サイズ記録材であるＢ４またはＡ４Ｒの記録材を通紙したときに生じる非通紙部である。本実施例においては記録材通紙が中央基準であるから非通紙部ａとｂはそれぞれ通紙幅Ｗ２の左右両側部、通紙幅Ｗ３の左右両側部に生じる。この非通紙部の幅は通紙使用される小サイズ記録材の幅の大小により種々異なる。

第１の温度センサＴＨ１は、最小通紙幅Ｗ３に対応する領域のヒータ温度（＝通紙部温度）を検出するように配設してある。ＴＨ２はサーミスタ等の第２の温度センサ（第２の温度検出手段：端部温度センサ）であり、非通紙部の温度を検出する。その出力（温度に関する信号値）がＡ／Ｄコンバータ、入出力ポート１７３を介してＣＰＵ１７１に入力する。本実施例においてはこの温度センサＴＨ２は非通紙部ａに対応する定着フィルム部分の基層内面に弾性的に接触させて配設してある。具体的には、この温度センサＴＨ２は、ガイド部材３４に基部が固定される板ばね形状の弾性支持部材３８の自由端に配置されている。そして、この温度センサＴＨ２を弾性支持部材３８の弾性によりフィルム３３の基層３３ａの内面に弾性的に当接させて非通紙部ａに対応するフィルム部分の温度を検出させている。

なお、第１の温度センサＴＨ１は、通紙部Ｗ３に対応するフィルム部分の基層内面に弾性的に接触させて配設してもよい。逆に、第２の温度センサＴＨ２は、非通紙部ａに対応するヒータ温度を検出するように配設してもよい。

（２−２）送風冷却機構部２０Ｂ
送風冷却機構部２０Ｂは小サイズ記録材を連続通紙（小サイズジョブ）した際に生じる、定着機構部２０Ａの非通紙部の昇温を送風により冷却する冷却手段である。図１０はこの送風冷却機構部２０Ｂの外観斜視模式図である。図１１は図１０の（１１）−（１１）線に沿う拡大断面図である。

図１・図１０・図１１を参照して、本実施例における送風冷却機構部２０Ｂを説明する。この機構部２０Ｂは、送風手段である送風ファン(以下、ファンと略記する)４１と、このファン４１で生じる風を導く送風ダクト４２と、この送風ダクト４２の定着機構部２０Ａに対向する部分に配置された送風口（ダクト開口部）４３を有する。また、この送風口４３の開口幅を通紙される記録材の幅に適した幅に調整するシャッタ（遮蔽板）４４と、このシャッタを駆動するシャッタ駆動装置（開口幅調節手段）４５を有する。

上記のファン４１、送風ダクト４２、送風口４３、シャッタ４４はフィルム３３の長手方向左右部に対称に配置されている。４９はファン４１の吸気側に配設した吸気チャンネル部である。上記ファン４１にはシロッコファン等の遠心ファンを使用することが可能である。

左右のシャッタ４４は、送風口４３を形成した、左右方向に延びている支持板４６の板面に沿って左右方向にスライド移動可能に支持させてある。この左右のシャッタ４４をラック歯４７とピニオンギア４８により連絡させ、ピニオンギア４８をモータ（パルスモータ）Ｍ２で正転または逆転駆動する。これにより、左右のシャッタ４４を連動してそれぞれに対応する送風口４３に対して左右対称の関係で開閉動するようにしてある。上記の支持板４６、ラック歯４７、ピニオンギア４８、モータＭ２によりシャッタ駆動装置４５が構成されている。

左右の送風口４４は、最小幅の記録材を通紙したときに生じる非通紙部ｂよりも僅かに中央寄りの位置から最大通紙幅Ｗ１にかけて設けられている。左右のシャッタ４４は支持板４６の長手中央から外に向けて送風口４４を所定量だけ閉める向きに配置されている。

ＣＰＵ１７１には、ユーザによる使用記録材サイズの入力や、カセット給紙部１３Ａ・１３Ｂ・１３Ｃや手差しトレイ１７の記録材幅自動検出機構（不図示）といった情報に基づき通紙される記録材の幅情報Ｗ（図１０）がインプットされる。そして、ＣＰＵ１７１は、その情報に基づき、シャッタ駆動装置４５を制御する。すなわち、モータＭ２を駆動してピニオンギア４８を回転させ、ラック歯４７によりシャッタ４４を移動することで送風口４３を所定量だけ開くことができる。

ＣＰＵ１７１は、記録材の幅情報がＡ３サイズ幅の大サイズ記録材であるときは、シャッタ駆動装置４５を制御して、図１２のように、シャッタ４４を送風口４３を完全に閉ざした全閉位置に移動する。また、Ａ４Ｒサイズ幅の小サイズ記録材であるときは、図１３のように、シャッタ４４を送風口４３を完全に開いた全開位置に移動する。また、Ｂ４サイズ幅の小サイズ記録材であるときは、図１４のように、シャッタ４４を、非通紙部ａに対応する部分だけ送風口４３を開いた位置に移動する。

すなわち、シャッタ４４は送風口４３の開口幅を記録材の幅に応じて調整可能である。

なお、図には省略したけれども、通紙される小サイズ記録材がＬＴＲ−Ｒ、ＥＸＥ、Ｋ８、ＬＴＲ等である場合には、ＣＰＵ１７１は、それらの場合に生じる非通紙部に対応する分だけ送風口を開いた位置にシャッタ４４を移動する。

ここで、本実施例における最小、最大および全用紙サイズとは、画像形成装置本体が保証する仕様紙のことであり、ユーザが独自に使用する不定形サイズ紙ではない。

シャッタ４４の位置情報はシャッタ４４の所定位置に配置されたフラグ５０を支持板４６上に配置されたセンサ５１により検出する。具体的には、図１３のように、送風口４３を全閉したシャッタ位置でホームポジションを定め、開口量はモータＭ２の回転量から検出している。

シャッタ４４の現在位置を直接検出する開口幅検出センサを具備させ、該センサによるシャッタ位置情報をＣＰＵ１７１にフィードバックして、通紙される記録材の幅に対応させてシャッタ４４を適正な開口幅位置に移動制御するようにすることもできる。シャッタ４４の停止位置はシャッタのエッジ位置をセンサで検出することで、小サイズ記録材の幅方向の長さに対応する位置を精度良く定められる。従って、全小サイズ記録材の非通紙領域に対してのみ冷却風の送風を行なうことができる。

（２−３）送風冷却機構の制御
本発明は、シャッタ４４の移動を必要最低限にすることで、シャッタ駆動部の長寿命化をはかり、さらに、シャッタ移動に伴う騒音の低減を図ることを目的としている。上述のような画像形成装置の場合、記録材サイズに従って送風冷却機構部２０Ｂの開口部４３の開口部幅を変更する必要がある。例えば、ジョブ内での記録材のサイズ切り替えが頻繁に発生するような場合は、サイズがきり変わるたびにシャッタ移動が実施される場合がある。以下、シャッタ移動の実施頻度を最適化する実施例を具体的に説明する。

図１５にプリントジョブが開始された後の制御フローチャートを示す。画像形成装置内部のＲＯＭ（１７４）内の制御部は、ＣＰＵ１７１を介してプリントジョブの開始の信号を受信する。次に、給紙開始の要求を受け取ると（Ｓ１）、シャッタ開閉制御判断部へ、給紙開始の要求および、紙サイズ、マテリアル、などの給紙／画像形成に関わるデータを通知する。このＳ２、Ｓ３の手順は、プリントジョブが終了するまで継続される（Ｓ４）。

次に、シャッタ開閉制御判断部についてさらに詳しく説明する。図１６、１７、１８にシャッタ開閉制御判断部のフローチャートを示す。前述の給紙開始要求を受け取ると（Ｓ６）、シャッタ４４が開いている場合は、フローチャートＡ（Ｓ８）の処理が実行される。一方、シャッタ４４が閉じている場合は、フローチャートＢ（Ｓ９）の処理が実行される。

まず、図１７に示すフローチャートＡについて説明を行う。シャッタ４４が開いている場合に給紙開始の要求を受け取った場合は、これから給紙を開始する紙サイズが小サイズか否かの判断を行う（Ｓ１２）。給紙紙サイズが小サイズであった場合は、非通紙部の温度を検出する第二の温度センサＴＨ２による温度検出結果ｔと、送風ファン４１の駆動の判断に用いる制御値Ｔとを比較する（Ｓ１３）。そして、検出温度ｔがＴよりも大きい場合は、送風ファン４１を駆動し（Ｓ１４）、低い場合には、送風ファン４１の駆動を停止させる（Ｓ１５）。なお、送風ファン駆動制御の切り替えは、前ページの画像形成が終了し、用紙が定着ニップを抜けた後に実施される。

次に、給紙する紙サイズが大サイズであった場合には（Ｓ１２）、大サイズ紙が２枚以上連続して通紙された場合に、シャッタ４４を閉じる制御を実施する（Ｓ１７）。一方、大サイズ紙への切り替え１ページの場合には（Ｓ１６）、シャッタ４４を移動させることなく判断を終了する（Ｓ１８）。

本制御を実施した場合の、紙サイズとシャッタ位置の関係を図１９（Ｃ）に示している。図１９（Ｃ）に示すように、小サイズ紙を連続通紙している最中に、１枚のみ大サイズ紙の用紙がプリントされた場合においては、シャッタ４４の移動が行われない。

一方、２枚以上の大サイズ紙が通紙された場合には、図１９（Ｂ）に示すように、シャッタ４４が閉じられる。シャッタ４４を開いたままで送風ファン駆動の必要のない大サイズ紙を連続してプリントする場合、送風ファン４１の温度が必要以上に上昇するため望ましくない。特に耐熱性能の低い低コストのファンを使用した際に、定着機構部２０Ａからの熱によりファンが破壊される事が懸念される。

また、図１９（Ｅ）に示すように、小サイズ紙連続通紙後に、大サイズ紙と小サイズ紙が交互にプリントされるような場合においては、シャッタ４４を移動させることなくプリント動作を継続することが可能である。これは、下記のことから、送風ファン４１の駆動及びシャッタ４４の移動の必要がない。すなわち、小サイズ紙の通紙を行った場合の非通紙部温度が、小サイズ紙数枚程度であればそれほど上昇することはない。また、大サイズ紙と交互に通紙を行うことで定着器軸上の温度分布が、ある程度一定となる。

ただし、前述のように低コストのファンを使用する場合には、送風ファン４１の耐熱性能を考慮して所定枚数以上シャッタを開いた状態で、かつ、送風ファンの駆動が行われない場合には、シャッタ４４を閉じることが望ましい。この制御を図１９（Ｆ）に示す。

なお、上記実施例においては、大サイズ紙が２枚以上連続した場合に、シャッタ４４の位置を変更する制御について説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、シャッタ位置の変更の判断には、適宜連続する枚数で制御することが可能である。また、シャッタ４４を閉じるか否かの判断には、非通紙部の温度を検出する第２の温度センサＴＨ２を使用して制御することも可能である。図２０にそのフローチャートを示す。シャッタ４４が開いた状態で大サイズ紙の通紙が行われた場合には、第２の温度センサＴＨ２の検出結果ｔと、シャッタ４４を閉じるか否かの判断に用いるＴ２とを比較して（Ｓ３５）する。検出結果が所定値Ｔ２よりも低い場合、つまり、非通紙部温度が十分下がったと判断された場合に、シャッタ４４を閉じる制御（Ｓ３６）を実施する。

また同様に、シャッタ４４を閉めるか否かの判断に、時間を用いる構成も可能である。小サイズ紙通紙後の時間を計測し、その時間が所定時間を経過した際にシャッタ４４を閉じる制御を実施構成も可能である。

次に、図１８のフローチャートＢを用いて、シャッタ４４が閉じている状態で通紙紙サイズが変わった場合の制御について説明する。

シャッタ４４が閉じている状態で給紙要求データを受け取った場合、まず紙サイズによる比較を行い（Ｓ２０）、小サイズ紙であった場合には、第２の温度センサＴＨ２の検出結果ｔと、シャッタ４４を開くか否かの判断に用いる制御値Ｔ３とを比較する。そして、ｔがＴ３よりも大きくなった場合に、シャッタ４４を開き送風ファン４１の駆動を開始する（Ｓ２２）。また、ｔがＴ３よりも低い場合、あるいは、紙サイズが小サイズではなかった場合には、シャッタ移動の制御はせずに判断を終了する（Ｓ２３）。

フローチャートＢを実施した場合の、紙サイズとシャッタ位置の関係を図１９（Ａ）及び（Ｄ）に示す。

図１９（Ａ）を説明する。大サイズ紙が連続した後に、小サイズ紙が通紙された場合、第２の温度センサＴＨ２の検出結果が、所定値まで上がるまで送風ファン制御及びシャッタ移動制御を行わない。第２の温度センサＴＨ２の検出結果が所定値に達した時点で、送風ファン駆動およびシャッタ移動の制御を実施する。

次に、図１９（Ｄ）について説明する。大サイズ紙が連続通紙された後に、大サイズ紙、小サイズ紙が交互に通紙された場合は、送風ファン４１の駆動制御及びシャッタ４４の移動制御を実施することなく、通紙動作を継続する。この場合も、前述したように、小サイズ紙を数枚通紙したとしても、非通紙部温度はそれほど上昇せず、また、大サイズ紙と交互に通紙した場合には、定着器軸上の温度分布はある程度一定となるため、送風ファン４１による冷却制御無での連続通紙が可能である。

以上要するに、単に、非通紙部の温度を検出する第２の温度センサＴＨ２の検出温度または通紙する記録材のサイズに応じてシャッタ４４の開閉を制御するのみではなく、連続する記録材サイズの変化に応じてシャッタ４４の開閉を制御するものである。小サイズ記録材から大サイズ記録材への切り替えの場合には、シャッタ４４を開けていてもファン制御を止めることで画像形成への影響がなくなる。ただし、大サイズ記録材の通紙が続いた場合には機内昇温（近くに設置されている送風ファンが熱劣化する）に影響するためシャッタ４４を閉じる。大サイズ記録材からサイズ記録材への切り替えの場合にはシャッタ４４を開けないとファン制御の効果がないためないため、すぐにシャッタ４４を開ける。記録材が小サイズでシャッタ４４が開いている場合はファン４１はオンである。記録材が大サイズでシャッタ４４が閉じている場合はファン４１はオフである。

上記において、記録材サイズの代わりに変わりに、非通紙部の温度を検出する第２の温度センサＴＨ２の検出温度が閾値より高い／低いで判断する場合も同様である。

また、大サイズ記録材の連続通紙時にシャッタ４４を閉じるタイミングは連続枚数の代わりに経過時間としても同様である。

これにより、非通紙部の温度を検出する第２の温度センサＴＨ２の検出温度または記録材サイズに応じて移動するシャッタ４４により開閉する開口部４３によって非通紙部のみをファン冷却する定着装置において、次の効果が得られる。すなわち、小サイズ記録材と大サイズ記録材が混載して通紙される場合のシャッタ駆動回数を少なくして、シャッタ駆動部の長寿命化、装置の省電力、開閉騒音の低減化を図ることができる。

なお、上述した実施例１では、通紙する紙サイズを小サイズ紙と大サイズ紙とで説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、小サイズ紙と小サイズ紙よりも大きく、大サイズ紙よりも小さいサイズで実施することも可能である。

かくして、下記のような装置構成により、大サイズ記録材と小サイズ記録材が混在したプリントジョブを実行する際に、最適なタイミングでシャッタの駆動制御を実施することで、シャッタ駆動部の長寿命化、さらに装置の省電力、騒音防止を達成した。その結果、低コストかつ小型の構成で、小サイズ記録材の画像形成を行う際のスループットダウンを防止することが可能な画像形成装置を提供することが出来る。

１）冷却動作を伴う連続画像形成動作の途中において記録材の幅が変わる場合、変更後の記録材の枚数が所定数に到達するまでシャッタ４４を開放させたままとする。

２）シャッタ４４は送風口４３の開口幅を記録材の幅に応じて調整可能であり、冷却動作を伴う連続画像形成動作の途中において記録材の幅が変わる場合、変更後の記録材の枚数が所定数に到達するまでシャッタ４４の位置を保持させたままとする。

３）送風ファン４１の送風を停止させた状態で、変更後の記録材の搬送枚数が所定数に到達するまでシャッタ４４の位置を保持させる。

４）冷却動作を伴う連続画像形成動作の途中において記録材の幅が変わる場合、変更後の記録材に対する画像加熱処理時間が所定時間に到達するまでシャッタ４４を開放させたままとする。

５）冷却動作を伴う連続画像形成動作の途中において記録材の幅が変わる場合、変更後の記録材に対する画像加熱処理時間が所定時間に到達するまでシャッタの位置を保持させたままとする。

６）送風ファン４１の送風を停止させた状態で、変更後の記録材の画像加熱時間が所定時間に到達するまでシャッタの位置を保持させる。

上記においてファン４１は定着部材を冷却する構成としたが、加圧部材を冷却する構成としても同様の効果が得られる。

上記において加熱回転部材３３は低熱容量の薄肉ローラタイプであるとしたが、特にこれに限定されるものではなく、ベルトタイプの定着部材でも同様の効果が得られる。

画像加熱手段（定着器）２０Ａは実施例のフィルム加熱方式の加熱装置に限られず、熱ローラ方式の加熱装置、その他の構成の加熱装置とすることができる。電磁誘導加熱方式の装置にすることもできる。

また、画像加熱手段２０Ａは記録材の通紙を片側搬送基準で行なう構成のものであっても同様の効果が得られる。

実施例１の定着装置（画像加熱装置）の概略構成を示す横断面模式図 その定着装置を搭載した画像形成装置の一例の縦断面模式図 制御系のブロック図 画像メモリ部のブロック図 外部Ｉ／Ｆ処理部のブロック図 定着装置の定着機構部の正面模式図 定着機構部の縦断正面模式図 定着フィルムの層構成模型図 ヒータの横断面模型図と制御系統のブロック図 送風冷却機構部の外観斜視模式図 図１０の（１１）−（１１）線に沿う拡大断面図 シャッタが送風口を完全に閉ざした全閉位置に移動した状態図 シャッタが送風口を完全に開いた全開位置に移動した状態図 シャッタが送風口を非通紙部ａに対応する部分だけ開いた位置に移動した状態図 シャッタ開閉制御のフローチャート（その１） シャッタ開閉制御のフローチャート（その２） シャッタ開閉制御のフローチャート（その３） シャッタ開閉制御のフローチャート（その４） サイズ混載時のシャッタ駆動の説明図 シャッタ開閉制御のフローチャート（その５） 従来例に関わる構成図 従来例における記録材の大小サイズ混載時のシャッタ駆動の説明図

符号の説明

２０・・定着装置（画像加熱装置）、２０Ａ・・定着機構部（画像加熱手段）、２０Ｂ・・送風冷却機構部（冷却手段）、ＴＨ１・・第１の温度検出手段、ＴＨ２・・第２の温度検出手段

Claims (6)

1. 記録材に画像を形成する画像形成手段と、記録材に形成された画像をニップ部にて加熱する画像加熱手段と、この画像加熱手段の所定の領域を冷却するため送風口に向けて送風する送風手段と、この送風口を開閉するシャッタと、を有する画像形成装置において、
   冷却動作を伴う連続画像形成動作の途中において記録材の幅が変わる場合、変更後の記録材の枚数が所定数に到達するまでシャッタを開放させたままとすることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記シャッタは前記送風口の開口幅を記録材の幅に応じて調整可能であり、冷却動作を伴う連続画像形成動作の途中において記録材の幅が変わる場合、変更後の記録材の枚数が所定数に到達するまで前記シャッタの位置を保持させたままとすることを特徴とする画像形成装置。
3. 前記送風手段の送風を停止させた状態で、変更後の記録材の搬送枚数が所定数に到達するまで前記シャッタの位置を保持させることを特徴とする請求項１又は２の画像形成装置。
4. 記録材に画像を形成する画像形成手段と、記録材に形成された画像をニップ部にて加熱する画像加熱手段と、この画像加熱手段の所定の領域を冷却するため送風口に向けて送風する送風手段と、この送風口を開閉するシャッタと、を有する画像形成装置において、
   冷却動作を伴う連続画像形成動作の途中において記録材の幅が変わる場合、変更後の記録材に対する画像加熱処理時間が所定時間に到達するまでシャッタを開放させたままとすることを特徴とする画像形成装置。
5. 前記シャッタは前記送風口の開口幅を記録材の幅に応じて調整可能であり、冷却動作を伴う連続画像形成動作の途中において記録材の幅が変わる場合、変更後の記録材に対する画像加熱処理時間が所定時間に到達するまで前記シャッタの位置を保持させたままとすることを特徴とする請求項４の画像形成装置。
6. 前記送風手段の送風を停止させた状態で、変更後の記録材の画像加熱時間が所定時間に到達するまで前記シャッタの位置を保持させることを特徴とする請求項４又は５の画像形成装置。