JP2008058378A - 画像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録材上の画像をニップ部Ｎにて加熱する画像加熱回転体３３と、この画像加熱回転体の記録材搬送領域外Ｒを送風により冷却する冷却手段５１・５２と、を有する画像加熱装置において、多様な幅サイズの記録材に対しても非通紙域を効率的に冷却する。また、通紙域への冷却風の回り込みによる画像加熱不良を解決する。
【解決手段】冷却手段５１・５２から画像加熱回転体３３に向う冷却風の流線Ｙが画像加熱回転体３３の回転軸線Ｏ−Ｏに垂直な方向に対して傾きφを有するように冷却手段５１・５２が構成されていること。
【選択図】図６

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式や静電記録方式等を採用した画像形成装置に用いられ、記録材上の画像を加熱する画像加熱装置に関する。

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。

上記のような画像形成装置は、作像手段によりシート状の記録材（用紙）上に未定着トナー像を形成した後、定着手段により、該トナー像を固着像として定着させている。

定着手段には様々な方式が提案されているが、トナー像を加熱・加圧して定着させる熱圧定着方式の定着装置が一般に用いられている。この定着装置は、加熱手段で加熱される加熱回転体（定着ローラ、定着ベルトなど）と、これと圧接して定着ニップ部を形成する加圧回転体（加圧ローラ、加圧ベルトなど）を有している。そして、この両回転体を回転させ、定着ニップ部に未定着トナー像を担持させた記録材を導入して挟持搬送させることで、トナー像を加熱回転体の熱とニップ圧で記録材面に熱圧定着させるものである。

このような定着装置においては、装置に通紙可能な最大幅を有する最大サイズ記録材よりも幅が小さい小サイズ記録材を連続的に通紙して定着を実行させた場合に、加熱回転体の非通紙域（記録材搬送領域外）の表面の温度が過度に上昇する。これは、小サイズ記録材を連続的に通紙すると、定着ニップ部の記録材の通過しない非通紙域では記録材による奪熱が無い分だけ、部分的に蓄熱されるためである。

この現象は、定着装置の端部昇温あるいは非通紙部昇温と称され、この端部昇温が高温になると、ホットオフセットの発生や装置構成部品の熱劣化につながる。

小サイズ記録材の連続通紙時の端部昇温を抑えるために定着装置の非通紙域を冷却風によって冷却する構成が、例えば特許文献１や２に提案されている。

特許文献１に記載の技術は、定着装置に配置した冷却ファンから前記非通紙域側に、冷却風を選択的に送風している。

特許文献２に記載の技術は、冷却ファンから前記非通紙域側に、冷却風を送風する際に、使用する用紙の幅に応じて、送風口の幅方向の長さを調節することによって、異なったサイズの用紙に対しても、前記非通紙部昇温を防止している。
特開平４−５１１７９号公報 特開２００３−０７６２０９号公報

しかしながら、従来技術においては、冷却ファンおよび冷却風を案内するダクトが、加熱回転体の回転軸線にほぼ垂直な方向に向けられて配置されている。そのため、幅方向に多様なサイズの記録材（例えば、ハガキ１００ｍｍ〜Ａ３ノビサイズ３２０ｍｍ）に対応しようとすると、冷却領域幅を広くとる必要があるために、冷却ファンのサイズを大型化しなければならなかった。

仮に冷却風を案内する案内ダクトの形状によって、幅方向に多様なサイズの記録材に対応しようとしても、ダクト形状が屈曲していることで冷却風の風量の損失が生じる。そのため、冷却ファンの風量を強めたり、冷却ファンのサイズの大型化を図って風量を確保しなければならなかった。

図１１の従来例において、１０１は加熱回転体としての定着ローラ、１０２はこの定着ローラと圧接して定着ニップ部Ｎを形成する加圧回転体としての弾性加圧ローラである。定着ローラ１０１は内部に配設した加熱源により加熱されて、表面温度が所定の定着温度になるように温調される。このローラ対１０１・１０２を回転させ、定着ニップ部Ｎに未定着トナー像を担持させた記録材を導入して挟持搬送させることで、トナー像を定着ローラ１０１の熱とニップ圧で記録材面に熱圧定着させる。本例の定着装置においては、記録材は中央基準で導入・搬送される。１０３Ｌ・１０３Ｒは定着ローラ１０１の非通紙域を送風により冷却する左右の冷却手段である。冷却手段１０３Ｌ・１０３Ｒは、それぞれ、定着ローラ１０１に対向して送風口ａが形成されたダクト１０４Ｌ・１０４Ｒと、このダクトに冷却風を送風する冷却ファン１０５Ｌ・１０５Ｒを有する。また、ダクト１０４Ｌ・１０４Ｒの送風口ａの開口幅（開口幅方向の長さ）を狭広調節する可動のシャッター板１０６Ｌ・１０６Ｒを有する。冷却ファン１０５Ｌ・１０５Ｒおよび冷却風を案内するダクト１０４Ｌ・１０４Ｒは、定着ローラ１０１の回転軸線Ｏ−Ｏにほぼ垂直な方向に向けられて配置されている。

ここで、記録材について、定着装置に通紙使用可能な最大幅の記録材を大サイズ用紙、最小幅の記録材を小サイズ用紙、大サイズ用紙と小サイズ用紙の間の幅の記録材を中サイズ用紙とする。

図１１の（ａ）は、小サイズ用紙の通紙時の状態を示もので、Ｑは小サイズ用紙の通紙域、Ｒは通紙域Ｑの左右両側に生じる非通紙域である。左右のダクト１０４Ｌ・１０４Ｒの送風口ａは、それぞれ、左右の非通紙域Ｒ・Ｒに対向している。また、左右のダクト１０４Ｌ・１０４Ｒの送風口ａの幅は、それぞれ、左右の非通紙域Ｒ・Ｒの幅に対応させてある。そして、左右のシャッター板１０６Ｌ・１０６Ｒは、それぞれ、左右のダクト１０４Ｌ・１０４Ｒの送風口ａを全開状態にした位置に移動されている。従って、小サイズ用紙の通紙時に生じる定着ローラ１０１の左右の非通紙域Ｒ・Ｒが、それぞれ、左右のダクト１０４Ｌ・１０４Ｒの全開状態の送風口ａから吹き出る冷却風によって冷却されて、小サイズ用紙連続通紙時の非通紙部昇温が防止される。

（ｂ）は、中サイズ用紙の通紙時の状態を示もので、Ｑは中サイズ用紙の通紙域、Ｒは通紙域Ｑの左右両側に生じる非通紙域である。左右のシャッター板１０６Ｌ・１０６Ｒは、それぞれ、左右のダクト１０４Ｌ・１０４Ｒの送風口ａの開口幅を中サイズ用紙の幅に応じて狭めた位置に移動される。したがって、中サイズ用紙の通紙時に生じる定着ローラ１０１の左右の非通紙域Ｒ・Ｒが、それぞれ、左右のダクト１０４Ｌ・１０４Ｒの開口幅が調節された送風口ａから吹き出る冷却風によって冷却されて、中サイズ用紙の連続通紙時の非通紙部昇温が防止される。

（ｃ）は大サイズ用紙の通紙時の状態を示もので、この場合は、定着ローラ１０１に非通紙部昇温は生じないので、左右のシャッター板１０６Ｌ・１０６Ｒは、それぞれ、左右のダクト１０４Ｌ・１０４Ｒの送風口ａを全閉状態にした位置に移動される。従って、定着ローラ１０１は冷却風による冷却を受けない。

上記のような従来例においては、ダクト１０４Ｌ・１０４Ｒの送風口ａの開口幅を調節するシャッター板１０６Ｌ・１０６Ｒが、（ｂ）に示すような位置にあると、シャッター板１０６Ｌ・１０６Ｒの内壁面にほぼ垂直に冷却風が当たる。そのため、流線Ｚで示す冷却風の流量が損失してしまい、非通紙域Ｒの十分な冷却効果を得ることができなかった。

さらに、従来例においては、（ａ）に示すように、定着ローラ１０１の非通紙域Ｒに当たった冷却風の一部の風が、流線Ｘで示すように通紙域Ｑ側に回りこみ、通紙域Ｑの幅方向端部に対応する定着ローラ部分の温度も下げてしまう。５０枚ほどの連続通紙では、回り込み風Ｘによる通紙域Ｑの幅方向端部に対応する定着ローラ部分の温度低下も少なく、定着ローラ中央部との温度差もほとんど生じる事が無い。しかし、さらに多くの枚数の連続通紙時には、回り込み風Ｘによる通紙域Ｑの幅方向端部に対応する定着ローラ部分の温度低下が蓄積され、画像端部の定着不良といった異常画像を生じることがあった。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、非通紙域を冷却風によって冷却する構成の画像加熱装置について、多様なサイズの記録材に対しても非通紙域を効率的に冷却することにある。

また、通紙域への冷却風の回り込みによる画像加熱不良を解決する画像加熱装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、記録材上の画像をニップ部にて加熱する加熱回転体と、この加熱回転体の幅方向端部側の領域を冷却する冷却ファンと、を有する画像加熱装置において、冷却ファンが加熱回転体の幅方向中央側から端部側へと向くように加熱回転体の幅方向に対し傾斜させて設置したことを特徴とする。

上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の他の代表的な構成は、記録材上の画像をニップ部にて加熱する加熱回転体と、この加熱回転体の幅方向端部側の領域を冷却する冷却ファンと、この冷却ファンによる冷却風を加熱回転体に導くダクトと、を有する画像加熱装置において、ダクトが加熱回転体の幅方向中央側から端部側へと向くように加熱回転体の幅方向に対し傾斜させて設置したことを特徴とする。

上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の更に他の代表的な構成は、記録材上の画像をニップ部にて加熱する加熱回転体と、この加熱回転体の幅方向端部側の領域を冷却する冷却ファンと、を有する画像加熱装置において、加熱回転体の幅方向中央側から端部側に向けて冷却風が斜めに吹き付けられるように冷却ファンを加熱回転体の幅方向に対し傾斜させて設置したことを特徴とする。

上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の更に他の代表的な構成は、記録材上の画像をニップ部にて加熱する加熱回転体と、この加熱回転体の幅方向端部側の領域を冷却する冷却ファンと、この冷却ファンによる冷却風を加熱回転体に導くダクトと、を有する画像加熱装置において、加熱回転体の幅方向中央側から端部側に向けて冷却風が斜めに吹き付けられるようにダクトを加熱回転体の幅方向に対し傾斜させて設置したことを特徴とする。

本発明によれば、多様な幅サイズの記録材に対しても、非通紙部の冷却領域へ効率的に冷却風を送るとともに、冷却風の通紙域への回り込みを防止するができる。

次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例（実施例）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（１）画像形成部
図１０は本発明に従う画像加熱装置を定着装置として搭載した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、画像形成部の概略を説明する。

このプリンタは、制御回路部（制御手段：ＣＰＵ）１００と通信可能に接続した外部ホスト装置２００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。

外部ホスト装置２００は、コンピュータ、イメージリーダー等である。制御回路部１００は、外部ホスト装置２００と信号の授受をする。また各種作像機器と信号の授受をし、作像シーケンス制御を司る。

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。

制御回路部１００は外部ホスト装置２００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。

（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は図１０における定着装置２０部分の拡大横断面模式図である。この定着装置２０は、大別して、ベルト加熱方式の定着機構部２０Ａと、送風冷却機構部２０Ｂとからなる。

（２−１）定着機構部２０Ａ
まず、主として図１〜図４、図９を参照して、定着機構部２０Ａの概略を説明する。図２は定着機構部２０Ａと送風冷却機構部２０Ｂとの分解斜視図、図３は定着機構部２０Ａの定着ベルトアセンブリと加圧ローラの正面模式図、図４はその縦断正面模式図、図９は定着装置の制御系統のブロック図である。

定着機構部２０Ａは、基本的には特開平４−４４０７５〜４４０８３、４−２０４９８０〜２０４９８４号公報等に開示のベルト（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は定着ベルトアセンブリ、３２は加圧回転体としての弾性加圧ローラである。この定着ベルトアセンブリ３１と加圧ローラ３２の両者の圧接により定着ニップ部Ｎを形成させている。

定着ベルトアセンブリ３１において、３３は加熱回転体としての円筒状（エンドレスベルト状、スリーブ状）で、可撓性を有する定着ベルトである。３４は横断面略半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有するベルトガイド部材（以下、ガイド部材と略記する）である。３５は加熱源（加熱体）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。定着ベルト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。

定着ベルト３３は、通常、耐熱性樹脂ベルトや金属ベルトをベース層にして、これに、弾性層、離型層等を付加した複合層構造体であり、肉薄で、可撓性を有し、全体的に高熱伝導率・低熱容量の部材である。

セラミックヒータ３５は、定着ベルト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・肉薄の線状加熱体である。チッ化アルミニウム・アルミナ等のセラミック材のヒータ基板と、この基板面に形成した銀−パラジウム等の通電発熱層と、を基本構成としている。セラミックヒータは各種公知であるからその詳細説明は省略する。

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、芯金３２ａの左右両端部を装置フレーム３８の左右の側板３８Ｌ・３８Ｒ間に軸受部材３９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、定着ベルトアセンブリ３１を、ヒータ３５側を対向させて並行に配列する。そして、左右の端部ホルダ３７を、それぞれ、不図示の加圧機構により所定の力Ｆで加圧ローラ３２の軸線方向に附勢する。これにより、ヒータ３５の面を定着ベルト３３を介して加圧ローラ３２に対して弾性層３２ｂの弾性に抗して圧接させて、加熱定着に必要な、記録材搬送方向に関して所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させてある。加圧機構は、圧解除機構を有し、ジャム処理時等に加圧を解除して、定着ニップ部Ｎに挟み込まれている記録材Ｐの除去が容易な構成となっている。

４０と４１は装置フレーム３８に組付けた入り口ガイドと定着排紙ローラである。入り口ガイド４０は、二次転写ニップ部を通り、縦ガイド１９に案内されて定着装置２０に進入した記録材Ｐが、定着ニップ部Ｎに正確にガイドされるよう、記録材Ｐを導く役割を果たす。

Ｇは加圧ローラ３２の芯金３２ａの一端部に固着したドライブギアである。このギアＧに定着モータＭ１の回転力が不図示の動力伝達機構を介して伝達されることで、加圧ローラ３２が図１において矢印の時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ３２の回転駆動により、加圧ローラ３２と定着ベルト３３の外面との定着ニップ部Ｎにおける摩擦力で定着ベルト３３に回転力が作用する。これにより、定着ベルト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印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）。定着ベルト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、回転する定着ベルト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側のベルト端部を受け止めて移動を規制する役目をする。定着ベルト３３の内面にはグリス（潤滑剤）を塗布して、ヒータ３５・ガイド部材３４に対する定着ベルト３３の摺動性を確保している。

定着ニップ部Ｎに導入された記録材Ｐは、加圧ローラ３２と定着ベルト３３の回転により挟持搬送される。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、記録材幅方向中央部が定着ベルト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。

ＴＨ１とＴＨ２は第１と第２の温度検知手段としてのメインとサブの２つのサーミスタである。メインサーミスタＴＨ１は、大小いかなる幅の記録材も通紙部となるヒータ部分の温度を検出するように、ヒータ３５の長手方向のほぼ中央部位置においてヒータ裏面に対して接触させて配設してある。サブサーミスタＴＨ２は、装置に通紙使用可能な最大幅の記録材よりも小さい幅の記録材を通紙したときの非通紙部に対応する定着ベルト部分の温度を検出するように、定着ベルト３３の内面に弾性的に接触させて配設してある。具体的には、このサブサーミスタＴＨ２は、ガイド部材３４に基部を固定した板ばね形状の弾性支持部材４２の自由端部に支持されている。そして、このサブサーミスタＴＨ２を弾性支持部材４２の弾性により定着ベルト３３の内面に弾性的に接触させて配設してある。

ヒータ３５は、電力供給部としてのヒータ駆動回路９２（図９）から、ヒータ基板面に具備させた通電発熱層に対して通電がなされることで、通電発熱層が発熱して、ヒータ３５がヒータ長手方向の有効発熱幅全域において急速に昇温する。そのヒータ温度がメインサーミスタＴＨ１により検出され、ヒータ温度に関する電気的情報がＡ／Ｄコンバータ８１を介して制御回路部１００に入力する。また、サブサーミスタＴＨ２により定着ベルト３３の温度が検出され、定着ベルト温度に関する電気的情報がＡ／Ｄコンバータ８２を介して制御回路部１００に入力する。制御回路部１００は、メインサーミスタＴＨ１、サブサーミスタＴＨ２の出力をもとに、定着ヒータ３５の温調制御内容を決定し、ヒータ駆動回路９２から定着ヒータ３５への通電を制御する。すなわち、メインサーミスタＴＨ１で検出されるヒータ温度が所定の定着温度に維持されるように定着ヒータ３５を温調制御する。

そして、制御回路部１００は、外部ホスト装置２００からのプリント信号あるいは他の制御信号に基づいて、定着モータ駆動回路９１を制御して、加圧ローラ３２の回転駆動を開始させる。また、ヒータ駆動回路９２を制御して、ヒータ３５のヒートアップを開始させる。定着ベルト３３の回転速度が定常化し、ヒータ３５の温度が所定に立ち上がった状態において、画像形成部側から定着ニップ部Ｎに未定着トナー像ｔを担持した記録材Ｐが入り口ガイド４０に沿って案内されて導入される。記録材Ｐのトナー画像担持面側が定着ベルト３３に対面する。記録材Ｐは定着ニップ部Ｎにおいて定着ベルト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で加熱される定着ベルト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は定着ベルト３３の面から分離されて排出搬送される。

（２−２）送風冷却機構部２０Ｂ
次に、主として図５〜図８を参照して、送風冷却機構部２０Ｂを説明する。送風冷却機構部２０Ｂは、装置に通紙使用可能な最大幅の記録材よりも小さい幅の記録材を連続通紙した際に生じる、定着機構部２０Ａの非通紙部昇温を送風により冷却する冷却手段である。図５はこの送風冷却機構部２０Ｂの分解斜視図である。図６〜図８はシャッター板の動作説明図である。

送風冷却機構部２０Ｂは、定着ベルト３３の長手方向左側の部分に対向して送風口ａが形成された左側ダクト５１Ｌと、このダクト５１Ｌに冷却風を送風する左側冷却ファン５２Ｌを有する。また、定着ベルト３３の長手方向右側の部分に対向して送風口ａが形成された右側ダクト５１Ｒと、このダクト５１Ｒに冷却風を送風する右側冷却ファン５２Ｒを有する。また、左側ダクト５１Ｌの送風口ａと右側ダクト５１Ｒの送風口ａの開口幅を調節する開口幅調節機構としてのシャッター機構５３を有する。

冷却ファン５１Ｌ・５２Ｒは、シロッコファンやクロスフローファンと比べても低コストである軸流ファンを採用している。

シャッター機構５３は、シャッターフレーム５４、このフレームの長手方向左側部と右側部とにそれぞれ具備させた窓穴ｂ・ｂ、左右一対の可動シャッター板５５Ｌ・５５Ｒ、シャッターモータＭ２、シャッター板位置検知手段５５ａ・５５ｂ・ＰＨ等を有する。左右の窓穴ｂ・ｂの形状・大きさは、それぞれ、左右のダクト５１Ｌ・５１Ｒの送風口ａ・ａの形状・大きさに対応させてある。そして、左右のダクト５１Ｌ・５１Ｒは、それぞれ、送風口ａを基板５４の左右の窓穴ｂに対応合致させて、基板５４に固定して配設してある。

左右一対の可動シャッター板５５Ｌ・５５Ｒは、基板５４のダクト５１Ｌ・５１Ｒを固定して配設した側とは反対側の面に配設してある。左側のシャッター板５５Ｌは左側の窓穴ｂ、すなわち、左側ダクト５１Ｌの送風口ａの開口幅を調節するように移動する。右側のシャッター板５５Ｒは右側の窓穴ｂ、すなわち、右側ダクト５１Ｒの送風口ａの開口幅を調節するように移動する。左右のシャッター板５５Ｌ・５５Ｒは、不図示のラック−ピニオン機構により連結されている。そして、シャッターモータ（パルスモータ）Ｍ２によりピニオンが正逆回転駆動されることにより、連動して左右ダクト５１Ｌ・５１Ｒの送風口ａの開口幅を同じように調節するように移動する。

図６〜図８においては、煩雑を避けるために、送風冷却機構部２０Ｂは、左右側の各ダクト５１Ｌ・５１Ｒ、冷却ファン５２Ｌ・５２Ｒ、シャッター板５５Ｌ・５５Ｒだけを示した。

左右の冷却ファン５２Ｌ・５２Ｒは、それぞれ、定着ベルト３３の回転軸線Ｏ−Ｏ（定着ベルトの幅方向）の中央側から端部側へと向くように対し傾斜するように定着ベルト３３の回転軸線Ｏ−Ｏ（定着ベルトの幅方向）に傾斜させて設置されている。従って、左右の冷却ファン５２Ｌ・５２Ｒは、それぞれ、定着ベルトの端部側へ向けて送風するように構成されている。つまり、冷却ファン（軸流ファン）５２Ｌ・５２Ｒは、それぞれの回転軸線が定着ベルト３３の回転軸線Ｏ−Ｏに対して傾斜するように設置されている。言い換えると、冷却ファン５２Ｌ・５２Ｒは、それぞれの送風面（図６の面Ｑ）が定着ベルト３３の回転軸線Ｏ−Ｏに対して傾斜するように設置されている。

Ｙは冷却ファン５２Ｌ・５２Ｒからダクト５１Ｌ・５１Ｒに送風される冷却風の流線である。また、ダクト５１Ｌ・５１Ｒは冷却ファン５２Ｌ・５２Ｒの送風の向き、すなわち冷却風の流線Ｙに沿って配置され、通紙幅方向端部へ案内するように傾けられている。冷却ファン５２Ｌ・５２Ｒまたは／およびダクト５１Ｌ・５１Ｒの、定着ベルト３３の回転軸線Ｏ−Ｏに垂直方向に対する交差角度φ（図６）は１０°〜８０°の範囲の間で設定されている。

尚、本実施例で設定した１０°〜８０°の値は実験的に設定したものである。１０°未満だと、シャッター板の内壁面にほぼ垂直に冷却風が当たるため、冷却風の流量が損失してしまい、非通紙域の十分な冷却効果を得ることができない。また、８０°を超えると、冷却風による冷却効果が十分に得られなくなり、非通紙域の昇温が発生してしまう。

即ち、加熱回転体である定着ベルト３３の記録材搬送領域外を送風により冷却する冷却手段５１・５２から定着ベルト３３に向う冷却風の流線Ｙが定着ベルト３３の回転軸線Ｏ−Ｏに垂直な方向に対して傾きを有するように冷却手段を構成するのである。

具体的には、上記のように、冷却ファン５２からダクト５１に送風される冷却風の流線が定着ベルト３３の回転軸線Ｏ−Ｏに垂直な方向に対して傾きを有するように冷却ファン５２を配置する。あるいは、ダクト５１の軸線が定着ベルト３３の回転軸線Ｏ−Ｏに垂直な方向に対して傾きを有するようにダクト５１を配置する。あるいは、冷却ファン５２からダクト５１に送風される冷却風の流線が、定着ベルト３３の回転軸線Ｏ−Ｏに垂直な方向に対して、記録材の通紙中心から通紙幅端部へ向けての傾きを有するように冷却ファン５２を配置する。あるいは、ダクト５１の軸線が定着ベルト３３の回転軸線Ｏ−Ｏに垂直な方向に対して、記録材の通紙中心から通紙幅端部へ向けての傾きを有するようにダクト５１を配置するのである。

ここで、記録材について、定着装置に通紙使用可能な最大幅の記録材を大サイズ用紙、最小幅の記録材を小サイズ用紙、大サイズ用紙と小サイズ用紙の間の幅の記録材を中サイズ用紙とする。

図６は、小サイズ用紙の通紙時の状態を示もので、Ｑは小サイズ用紙の通紙域、Ｒは通紙域Ｑの左右両側に生じる非通紙域である。左右のダクト５１Ｌ・５１Ｒの送風口ａは、それぞれ、左右の非通紙域Ｒ・Ｒに対向している。また、左右のダクト５１Ｌ・５１Ｒの送風口ａの幅は、それぞれ、左右の非通紙域Ｒ・Ｒの幅に対応させてある。そして、左右のシャッター板５５Ｌ・５５Ｒは、それぞれ、左右のダクト５１Ｌ・５１Ｒの送風口ａを全開状態にした位置に移動されている。従って、小サイズ用紙の通紙時に生じる定着ベルト３３の左右の非通紙域Ｒ・Ｒが、それぞれ、左右のダクト５１Ｌ・５１Ｒの全開状態の送風口ａから吹き出る冷却風によって冷却されて、小サイズ用紙連続通紙時の非通紙部昇温が防止される。

図７は、中サイズ用紙の通紙時の状態を示もので、Ｑは中サイズ用紙の通紙域、Ｒは通紙域Ｑの左右両側に生じる非通紙域である。左右のシャッター板５５Ｌ・５５Ｒは、それぞれ、左右のダクト５１Ｌ・５１Ｒの送風口ａの開口幅を中サイズ用紙の幅に応じて狭めた位置に移動される。したがって、中サイズ用紙の通紙時に生じる定着ベルト３３の左右の非通紙域Ｒ・Ｒが、それぞれ、左右のダクト５１Ｌ・５１Ｒの開口幅が調節された送風口ａから吹き出る冷却風によって冷却されて、中サイズ用紙の連続通紙時の非通紙部昇温が防止される。

図８は大サイズ用紙の通紙時の状態を示もので、この場合は、定着ベルト３３に非通紙部昇温は生じないので、左右のシャッター板５５Ｌ・５５Ｒは、それぞれ、左右のダクト５１Ｌ・５１Ｒの送風口ａを全閉状態にした位置に移動される。従って、定着ベルト３３は冷却風による冷却を受けない。この大サイズ用紙通紙の場合は、冷却ファン５２Ｌ・５２Ｒを停止状態に保持させる制御でもよい。また、この場合は、左右のシャッター板５５Ｌ・５５Ｒを、それぞれ、左右のダクト５１Ｌ・５１Ｒの送風口ａに対して全閉の位置に移動させる制御をなしにしてもよい。

左右のシャッター板５５Ｌ・５５Ｒは、通紙使用される記録材の幅に対応した位置に移動するように制御される。これにより、左右のダクト５１Ｌ・５１Ｒの送風口ａが、通紙される記録材幅に最適な開口幅に調整されて、最適な非通紙幅での送風冷却がなされる。具体的に、左右のシャッター板５５Ｌ・５５Ｒの一方のシャッター板５５Ｒの折り曲げ縁部５５ａ（図１・図５）には、各種幅サイズの記録材に対応して決められた複数のエッジ部５５ｂを設けて設けてある。また、そのエッジ部５５ｂを検出するフォトセンサＰＨをシャッターフレーム５４に固定して設けてある。そのフォトセンサＰＨのエッジ部検知情報がＡ／Ｄコンバータ８３を介して制御回路部１００に入力する。制御回路部１００は外部ホスト装置２００等から入力した、使用する記録材の幅サイズ情報に対応したエッジ部５５ｂがフォトセンサＰＨで検出されるようにシャッターモータＭ２を正回転または逆回転制御して、左右のシャッター板５５Ｌ・５５Ｒを移動させる。そして、フォトセンサＰＨにより、通紙使用される記録材の幅サイズ情報に対応したエッジ部５５ｂが検出された時点でシャッターモータＭ２の駆動を停止させる。これにより、左右のシャッター板５５Ｌ・５５Ｒは、通紙使用される記録材の幅に対応した位置に移動される。

次に、本実施例の定着装置における左右の冷却ファン５２Ｌ・５２Ｒの動作について説明する。画像形成時に、上述の大サイズ用紙よりも幅の小さい中・小サイズ用紙を連続定着した場合、非通紙域Ｒ（図６・図７）の温度が上昇する。このとき、第２の温度検知手段としてのサブサーミスタＴＨ２は、非通紙域Ｒに対応する定着ベルト部分の内面温度を検知する。制御回路部（実行手段）１００はサブサーミスタＴＨ２が予め定めた或る温度を検知したら、シャッターモータ駆動回路９３を制御して、シャッターモータＭ２により左右のシャッター板５５Ｌ・５５Ｒを記録材の幅に対応した位置に移動させる。また、冷却ファン駆動回路９４（図９）を制御して、左右の冷却ファン５２Ｌ・５２Ｒの動作を開始さる。これにより、非通紙域の温度上昇が押えられる。そして、冷却ファンの冷却風により冷却されることで、サブサーミスタＴＨ２の検知温度が予め定めた或る温度まで下降したら、冷却ファン５２Ｌ・５２Ｒの動作を停止させる。

この冷却ファン５２Ｌ・５２ＲのサブサーミスタのＴＨ２の検知温度によるＯＮ−ＯＦＦ制御の温度レンジは、冷却ファンの動作状況により、変更するように制御されている。

本実施例での冷却ファン５２Ｌ・５２ＲのＯＮ−ＯＦＦ制御の温度レンジは、例えば、Ｂ４サイズ用紙（中サイズ用紙）を１００枚連続通紙した場合には次ぎのように制御している。すなわち、通紙枚数が０〜３０枚の時は、冷却ファン５２Ｌ・５２Ｒの動作開始温度をサブサーミスタＴＨ２の検知温度が２００℃になった時に、冷却ファンの停止温度をサブサーミスタの検知温度が１９０℃になった時に行う。そして、３１〜６０枚の時は、同じく冷却ファンの動作温度を開始２０５℃、停止１９５℃にて行う。以後３０枚ごとに、冷却ファンの動作の開始温度と、停止温度を５℃ずつ上げている。

冷却ファン５２Ｌ・５２Ｒおよびダクト５１Ｌ・５１Ｒは通紙中央から通紙端部へ向けて送風するように傾けられているため、省スペースで冷却ファン５２Ｌ・５２Ｒおよびダクト５１Ｌ・５１Ｒが配置されつつ、非通紙域の冷却領域を幅広く確保できている。しかも、ダクト５１Ｌ・５１Ｒが冷却ファン５２Ｌ・５２Ｒから生じる冷却風の流線Ｙ方向に沿って形成されているため、冷却風の損失も非常に少ない。

また、冷却風の流線Ｙは通紙中央から非通紙域へ斜め向きで形成されることから、定着ベルト３３に当たる近傍の流線も端部方向へ向き、通紙域Ｑの端部への冷却風の回り込みを防止することができるため、通紙域の温度低下によって発生する画像不良も生じない。さらに、シャッター板５５Ｌ・５５Ｒが図７のような位置に制御されたときでも、シャッター板内面部へ冷却風が斜め方向に当たるため、シャッター板内面部を沿ってＹａのように冷却風が流れ、冷却風の損失も少なくすることができる。

また、冷却風を定着部の端部方向へ向けて案内しているので、通紙域Ｑよりもさらに端部の軸受部、すなわち定着フランジ部３７ａも効率よく冷却できる。したがって、比較的耐熱温度の低い材料、すなわち低コスト材料を採用することができる。

１）定着機構部２０Ａは、上記実施例のベルト加熱方式・加圧回転体駆動方式に限られず、熱ローラ方式、その他の方式のものにすることができる。電磁誘導加熱方式の装置にすることもできる。

２）また、記録材の通紙を片側通紙基準で行う構成のものであっても、本発明を適用して、同様な効果が得られる。

３）本発明の画像加熱装置は、実施例の定着装置に限られず、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としても使用できる。

実施例における定着装置の横断面模型図 その定着装置の定着機構部と送風冷却機構部との分解斜視模型図 定着機構部の一部切り欠き正面模型図 定着機構部の縦断正面模型図 送風冷却機構部の分解斜視模型図 小サイズ用紙連続通紙時の送風冷却機構部の状態説明図 中サイズ用紙連続通紙時の送風冷却機構部の状態説明図 大サイズ用紙連続通紙時の送風冷却機構部の状態説明図 定着装置制御系統のブロック図 実施例における画像形成装置の横断面模型図 従来例装置の説明図

符号の説明

２０・・定着装置、２０Ａ・・定着機構部、２０Ｂ・・送風冷却機構部、３１・・定着ベルトアセンブリ、３３・・定着ベルト（加熱回転体）、３５・・加熱源（加熱体:セラミックヒータ）、３２・・加圧ローラ（加圧回転体）、Ｎ・・定着ニップ部、ＴＨ１・・第１の温度検知手段（メインサーミスタ）、ＴＨ２・・第２の温度検知手段（サブサーミスタ）、５１Ｌ・５１Ｒ・・ダクト、ａ・・送風口、５２Ｌ・５２Ｒ・・冷却ファン、５５Ｌ・５５Ｒ・・シャッター板、Ｘ・Ｙ・Ｚ・・冷却風の流線、Ｐ・・記録材、Ｑ・・通紙域、Ｒ・・非通紙域

Claims (9)

1. 記録材上の画像をニップ部にて加熱する加熱回転体と、この加熱回転体の幅方向端部側の領域を冷却する冷却ファンと、を有する画像加熱装置において、
   冷却ファンが加熱回転体の幅方向中央側から端部側へと向くように加熱回転体の幅方向に対し傾斜させて設置したことを特徴とする画像加熱装置。
2. 前記冷却ファンの回転軸線方向と前記加熱回転体の幅方向との交差角φは１０°以上８０°以下であることを特徴とする請求項１の画像加熱装置。
3. 前記冷却ファンによる冷却風を前記加熱回転体に導くダクトを有し、前記ダクトは前記冷却ファンとともに前記加熱回転体の幅方向中央側から端部側へと向くように前記加熱回転体の幅方向に対し傾斜させて設置したことを特徴とする請求項１又は２の画像加熱装置。
4. 前記加熱回転体の前記領域の温度を検出する検出手段と、前記検出手段による検出温度が設定温度に上昇したとき前記冷却ファンによる冷却動作を実行する実行手段と、を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの画像加熱装置。
5. 記録材上の画像をニップ部にて加熱する加熱回転体と、この加熱回転体の幅方向端部側の領域を冷却する冷却ファンと、この冷却ファンによる冷却風を加熱回転体に導くダクトと、を有する画像加熱装置において、
   ダクトが加熱回転体の幅方向中央側から端部側へと向くように加熱回転体の幅方向に対し傾斜させて設置したことを特徴とする画像加熱装置。
6. 前記ダクトの前記加熱回転体に向かう延出方向と前記加熱回転体の幅方向との交差角φは１０°以上８０°以下であることを特徴とする請求項５の画像加熱装置。
7. 前記加熱回転体の前記領域の温度を検出する検出手段と、前記検出手段による検出温度が設定温度に上昇したとき前記冷却ファンによる冷却動作を実行する実行手段と、を有することを特徴とする請求項５又は６の画像加熱装置。
8. 記録材上の画像をニップ部にて加熱する加熱回転体と、この加熱回転体の幅方向端部側の領域を冷却する冷却ファンと、を有する画像加熱装置において、
   加熱回転体の幅方向中央側から端部側に向けて冷却風が斜めに吹き付けられるように冷却ファンを加熱回転体の幅方向に対し傾斜させて設置したことを特徴とする画像加熱装置。
9. 記録材上の画像をニップ部にて加熱する加熱回転体と、この加熱回転体の幅方向端部側の領域を冷却する冷却ファンと、この冷却ファンによる冷却風を加熱回転体に導くダクトと、を有する画像加熱装置において、
   加熱回転体の幅方向中央側から端部側に向けて冷却風が斜めに吹き付けられるようにダクトを加熱回転体の幅方向に対し傾斜させて設置したことを特徴とする画像加熱装置。

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