JP6129279B2 - 画像加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、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を採用した画像形成装置に用いられ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。

電子写真方式を用いたプリンタや複写機等の画像形成装置では、未定着トナー像を記録材に定着する定着方式として、定着性の良さ等から、未定着トナー像を加熱、溶融して記録材に定着させる熱定着方式が一般に用いられている。近年では、クイックスタートや省エネルギーの観点からフィルム加熱方式の定着装置が実用化されている。

フィルム加熱方式の定着装置は、加熱体としてのセラミックヒータと、加圧部材としての加圧ローラとの間に耐熱性フィルム（以下、定着フィルムと記す）を挟ませて定着ニップ部を形成させる。そして、定着ニップ部の定着フィルムと加圧ローラとの間に未定着トナー画像を形成担持させた記録材を導入して、定着フィルムと一緒に挟持搬送させる。これにより、定着フィルムを介してセラミックヒータの熱を与えながら定着ニップ部の加圧力で、未定着トナー画像を記録材面に定着させるものである。

このフィルム加熱方式の定着装置は、セラミックヒータ及びフィルムに低熱容量の部材を用いてオンデマンドタイプの装置を構成することができ、画像形成実行時のみ熱源のセラミックヒータに通電して所定の定着温度に発熱させればよい。そのため、画像形成装置の電源オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間が短く（クイックスタート性）、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい（省電力）等の利点がある。

このようなフィルム加熱方式の定着装置では、従来フィードバック方式の電力制御が行われている。例えばセラミックヒータの裏面に接着等されて設けられた温度検出手段で検出された温度により、ヒータに印加する電力量を比例制御等の方法により制御し、ヒータの温度を一定温度に保つような制御を行っている。

ここで、フィルム加熱方式の定着装置において、最大通紙幅の記録材（以下、最大サイズ紙と記す）よりも幅の小さい記録材（以下、小サイズ紙と記す）の連続通紙時の非通紙部昇温という問題が知られている。即ち、最大サイズ紙を通紙して定着する場合は、加熱部材表面は定着領域全長域に渡って略均一な温度分布となるが、小サイズ紙を連続通紙して定着した場合に、定着フィルムの非通紙域表面の温度が過度に上昇する。これは、小サイズ紙を連続的に通紙すると、記録材の通過しない非通紙域で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。

小サイズ紙の連続通紙による非通紙部昇温が生じると、次のジョブで最大サイズ紙を含め、より大きなサイズ紙で通紙する際、非通紙域が定着上限温度を越えている場合に、高温オフセットが生じる。また、非通紙域の長手方向に温度ムラがあると、画像に光沢ムラが生じる。そして、非通紙部昇温は、記録材による奪熱が増加する条件で大きくなり、例えば単位時間あたりの処理枚数（生産性）が大きい場合、または記録材の単位面積あたりの重量が大きい場合などが該当する。

このような非通紙部昇温を抑制するために、冷却ファンで非通紙部に対し送風することが知られる。特許文献１では、定着部材表面の非通紙部の温度に応じてファンをＯＮＯＦＦ制御し、特許文献２では、定着部材表面の非通紙部の温度に応じてファンの送風域を制御している。

特開昭６０−１３６７７９号公報 特開２００２−２８７５６４号公報

従来の画像加熱装置においては、回転可能なベルト部材の使用履歴に応じて、ベルト部材の厚みが小さくなることへの配慮がなされておらず、非通紙部の昇温抑制を長期間安定的に行うことが難しかった。

本発明の目的は、回転可能なベルト部材の使用履歴に応じて、非通紙部の昇温抑制を行うことで、非通紙部の昇温抑制を長期間安定的に行なうことが可能で、高温オフセットや光沢ムラを抑制することができる画像加熱装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る画像加熱装置は、筒状のベルトと、前記ベルトの外面と接触してニップ部を形成する加圧部材と、前記ベルトの長手方向において、前記ベルトもしくは前記加圧部材の大サイズ記録材が通過し且つ小サイズ記録材が通過しない領域に送風する送風部と、前記送風部を制御する制御部と、を有し、前記ニップ部で画像を担持した記録材を搬送しながら前記画像を加熱する画像加熱装置において、前記制御部は、前記ニップ部で搬送した記録材の積算枚数が多い程、風量が大きくなるように前記送風部を制御することを特徴とする。
また、本発明に係る別の画像加熱装置は、筒状のベルトと、前記ベルトの外面と接触してニップ部を形成するローラと、前記ベルトの長手方向において、前記ベルトもしくは前記ローラの大サイズ記録材が通過し且つ小サイズ記録材が通過しない領域に送風する送風部と、前記送風部を制御する制御部と、を有し、前記ニップ部で画像を担持した記録材を搬送しながら前記画像を加熱する画像加熱装置において、前記制御部は、前記ローラまたは前記ベルトの積算回転数が多い程、風量が大きくなるように前記送風部を制御することを特徴とする。

本発明によれば、回転可能なベルト部材の使用履歴に応じて、非通紙部の昇温抑制を行うことで、非通紙部の昇温抑制を長期間安定的に行なうことが可能で、高温オフセットや光沢ムラを抑制することができる。

本発明の実施形態に係る画像加熱装置としての定着装置の構成図である。 本発明の実施形態に係る画像加熱装置を搭載したカラー画像形成装置の構成図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の定着機構部の正面模式図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の定着機構部の縦断正面模式図である。 定着フィルムの層構成模式図である。 ヒータの横断面模式図と制御系統のブロック図である。 送風冷却機構部の外観斜視模式図である。 図７の（８）−（８）線に沿う拡大断面図である。 シャッタが送風口を閉ざした全閉位置に移動した状態図である。 シャッタが送風口を非通紙部に対応する部分だけ開いた位置に移動した状態図である。 定着フィルムの厚み減少分ΔＤとフィルム温度の表裏差ΔＴの関係を表すグラフである。 定着ニップを通過した記録材の枚数ＮとΔＤの関係を表すグラフである。 定着フィルム裏面温度が２３０℃の場合の、冷却ファンの風速Ｆと定着フィルム表面温度の関係を表すグラフである。 冷却ファンの風速Ｆと駆動モータＭ２の回転数Ｎｍとの関係を表すグラフである。 ＮｍをΔＤに応じてどのように変化させるかを表すグラフである。 第１の実施形態の制御のフローチャートである。 定着装置寿命末期において、大サイズ紙を通紙する直前の非通紙域近辺における定着フィルム表面の温度を表したグラフである。 冷却ファンのシャッタ開口幅ＡをΔＡだけ通紙域側に広げたときの定着フィルム３３表面の温度を表すグラフである。 ΔＡをΔＤに応じてどのように変化させるかを表すグラフである。 第２の実施形態の制御のフローチャートである。 冷却ファンの駆動温度Ｔｆａｎ−ｏｎ、停止温度Ｔｆａｎ−ｏｆｆをそれぞれ−ΔＴｆ、＋ΔＴｆだけ変化させたときの定着フィルム表面の温度を表すグラフである。 ΔＴｆをΔＤに応じてどのように変化させるかを表すグラフである。 第３の実施形態の制御のフローチャートである。 第４の実施形態に係る定着装置の構成図である。

《第１の実施形態》
（画像形成装置）
図２は本発明の実施形態に係る画像加熱装置を搭載した画像形成装置の一例の全体構成模型図である。この画像形成装置は、制御回路部（制御手段）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、二次転写対向ローラ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・プロセスはよく知られているので説明を省略する。

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の面にこれら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、所定の給送タイミングにて、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送部１３Ａ・１３Ｂ・１３Ｃのうちの、選択された段位の給送カセットの給送ローラ１４が駆動される。これにより、その段位の給送カセットに積載収納されている記録材Ｐが１枚分離給送され、縦搬送パス１５を通ってレジストローラ１６に搬送される。手差し給送が選択されているときには、給送ローラ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枚分離給送されて、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（定着器）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を通って排出ローラ２２により排出トレイ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。

（画像加熱装置）
次に本実施形態に係る画像加熱装置としての定着装置２０について説明する。なお、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平行な方向である。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２０Ａと、送風冷却機構部２０Ｂとからなる。図３は定着機構部２０Ａの正面模式図、図４はその縦断正面模式図である。

１）定着機構部
まず、定着機構部２０Ａの概略を説明する。定着機構部２０Ａはフィルム加熱方式・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）としての弾性の加圧ローラであり、両者の圧接により定着ニップ（通紙ニップ）部を形成させている。定着ニップ部には、トナー画像を担持した記録材が挟持搬送され、トナー画像が加熱されて固着画像を得る。

フィルムアセンブリ３１において、回転可能なベルト部材として、３３は画像加熱部材としての円筒状で可撓性を有する定着フィルムである。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。これらは、可撓性ベルト部材としてのフィルム３３の内周面と接触するバックアップ部材として機能する。

可撓性ベルト部材としてのフィルム３３の外周面と接触して回転する加圧ローラ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、更に外周に、以下のフッ素樹脂層３２ｃを設けてもよい。即ち、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、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）、ＦＥＰ（４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合樹脂）等である。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（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、図３および図４に示すように、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の値に設定し、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、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。

本実施形態におけるフィルム３３は、図５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以下で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（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＳ（ポリエーテルサンホン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等のフィルム、または、ＳＵＳ、Ｎｉ等の金属製のスリーブを使用できる。

本実施形態では、直径３０ｍｍの円筒状ＳＵＳスリーブを用いた。また、弾性層３３ｂにゴム硬度が１０度（ＪＩＳ−Ａ）、熱伝導率が１．０Ｗ／ｍ・Ｋ、厚さが３００μｍのシリコーンゴムを用い、離型層３３ｃに厚さ３０μｍのＰＦＡチューブ層を用いた。

本実施形態におけるヒータ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、フィルム３３・記録材Ｐの移動方向に交差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６は、そのヒータ３５の横断面模式図と制御系統図である。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。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、幅が１〜５ｍｍにスクリーン印刷等により塗工して設けた発熱体Ｈ１およびＨ２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。本実施形態においては、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。定着ニップ部では、このヒータ３５の摺動部材３５ｄの面とフィルム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フィルム３３が、ヒータ３５により加熱される。

ヒータ３５の発熱体Ｈ１およびＨ２の長手両端間に通電されることで、発熱体Ｈ１およびＨ２が発熱してヒータ３５がヒータ長手方向の有効発熱領域幅Ｓの全域において急速に昇温する。そのヒータ温度が保護層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の温度検知手段、中央部温度センサ）ＴＨ１により検出され、その出力（温度に関する信号値）がＡ／Ｄコンバータを介して制御回路部１００に入力する。

制御回路部１００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温度に維持するように電源（電力供給部、ヒータ駆動回路部）１０１から発熱体Ｈ１およびＨ２に対する通電を発熱体ごとに独立して制御する。即ち、ヒータ３５で加熱される画像加熱部材であるフィルム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とフィルム３３の外面との定着ニップ部における摩擦力で、フィルム３３に回転力が作用する。これにより、フィルム３３が、その内面が定着ニップ部においてヒータ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）。

フィルム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、回転するフィルム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。定着ニップ部におけるヒータ３５とフィルム３３の内面との相互摺動摩擦力を低減させるために、定着ニップ部のヒータ面に摺動部材３５ｄを配設し、フィルム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。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フィルム３３側にして導入される。記録材Ｐは、定着ニップ部においてフィルム３３を介してヒータ３５に密着して、定着ニップ部をフィルム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で加熱されるフィルム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。定着ニップ部を通過した記録材Ｐは、フィルム３３の面から分離されて排出搬送される。

本実施形態では、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。即ち、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。本実施形態において、この最大通紙幅Ｗ１はＡ４サイズ幅２９７ｍｍ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。本実施形態において、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。本実施形態において、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）であり、それぞれ小サイズ記録材であるＢ４またはＡ４縦送りの記録材を通紙したときに生じる非通紙部である。本実施形態においては、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、最小通紙幅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コンバータを介して制御回路部１００に入力する。本実施形態においては、この温度センサＴＨ２は非通紙部ａ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、最小通紙幅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。以降、本実施形態では、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を検出するように配設し、第２の温度センサＴＨ２は非通紙部のフィルム部分の基層内面に弾性的に接触させて配設するものとする。

２）送風冷却機構部
図１で、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）した際に生じるフィルム３３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７は、この送風冷却機構部２０Ｂの外観斜視模式図である。図８は図７の（８）−（８）線に沿う拡大断面図である。図１、図７、図８を参照して、本実施形態における送風冷却機構部２０Ｂを説明する。送風冷却機構部２０Ｂは、送風手段である冷却ファン（以下、ファンと略記する）４１を有する。

また、このファン４１で生じる風を導く送風ダクト（送風遮蔽体）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（開口部）４３を有する。また、この送風口４３を開閉し、通紙される記録材の幅に適した開口幅（送風領域幅）に調整するシャッタ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。

中央基準搬送の場合、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。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。即ち、ファン４１は、フィルム３３のうち、記録材の搬送方向と直交する長手方向の一部分を送風により冷却する。ファン４１は、モータＭ３（不図示）によって回転駆動し、ファン４１の風量はその回転数及び回転時間とシャッタ開口幅によって決まる。

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４３は、最小幅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４３を所定量だけ閉める向きに配置されている。

制御回路部１００には、ユーザによる使用記録材サイズの入力や、給送カセット１３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幅Ｗ（図６に示す）がインプットされる。そして、制御回路部１００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Ａ（不図示）だけ開くことができる。

制御回路部１００は、記録材の幅情報がＡ４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９のように、シャッタ４４を送風口４３を閉ざした全閉位置に移動する。また、Ａ４縦送りサイズ幅の小サイズ記録材であるときは、図１０
のように、シャッタ４４を送風口４３を非通紙部ｂに対応する部分まで開いた移動する。また、Ｂ４サイズ幅の小サイズ記録材であるときは、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。

なお、通紙される小サイズ記録材がＬＴＲ縦送り、ＥＸＥ、Ｋ８、ＬＴＲ等である場合には、制御回路部１００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。即ち、シャッタ４４は送風口４３の開口幅（送風幅）を記録材の幅に応じて調整可能である。ここで、本実施形態における最小、最大および全シートサイズとは，画像形成装置本体が保証する定型紙のことであり、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９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。

（送風制御）
本実施形態においては、小サイズ紙の非通紙部のフィルム膜厚に基づいて、ファンの送風量の制御を行う。図１１に本実施形態における、フィルム３３の長手方向領域のある領域において摩耗して薄くなった厚み減少分ΔＤとフィルム３３のその領域における温度の表裏差ΔＴの関係を示す。フィルム３３の厚み減少分ΔＤが大きくなれば、フィルム温度の表裏差ΔＴは小さくなる。例えば、フィルム表面が５μｍ薄くなると、フィルム温度の表裏差は５℃低下する。このように、フィルムが摩耗すると、ヒータ裏の温度センサＴＨ１に基づいて同じ制御温度で制御していても、フィルム３３表面の温度は高くなることが分かる。

図１２は、定着ニップを通過した記録材の枚数Ｎと厚み減少分ΔＤの関係を表したグラフである。１００ｋ枚の通紙を行うと、厚み減少分ΔＤは８μｍとなることが分かる。よって定着ニップを通過した記録材の積算枚数Ｎを計測すれば、フィルムの摩耗度合を予測することができる。本実施形態では、定着ニップを通過した最大サイズ記録材の枚数Ｎから、摩耗して薄くなったフィルム３３の小サイズ非通紙域の膜厚減少分ΔＤを算出して、フィルム３３の表面温度を予測する。

例えば、本実施形態における定着装置の寿命を記録材１００ｋ枚分と仮定すると、最大通紙幅の記録材ばかり１００ｋ枚通紙した後の定着装置においては、耐久初期に比べて小サイズ通紙時のフィルム表面の非通紙部温度が５℃上昇することになる。よって、ファンの制御が耐久を通して変化しなければ、小サイズ紙の非通紙部昇温を冷却ファンが抑えきれず、次のジョブで大サイズ紙を通紙する時に高温オフセットが発生してしまう可能性がある。

このような耐久末期におけるフィルム表面の非通紙部温度の上昇を抑制するには、非通紙部を冷却する際の冷却ファンの風速Ｆをそれぞれ膜厚減少分ΔＤに応じて大きくさせればよい。図１３は、フィルム裏面温度が２３０℃の場合の冷却ファンの風速Ｆとフィルム表面温度の関係を表したグラフである。ファンの風速Ｆを２ｍ／ｓ大きくすると、フィルム表面温度は５℃下がることが分かる。風速Ｆを変化させるために、冷却ファンは駆動モータＭ３の回転数Ｎｍを変える機能を有する。

図１４は、冷却ファンの風速Ｆと駆動モータＭ３の回転数Ｎｍとの関係を表したグラフである。モータ回転数Ｎｍとファンの風量Ｆは、比例関係にある。ファンの風力を２ｍ／ｓ増加させるためには、モータ回転数Ｎｍを１０００ｒｐｍ増加させる必要がある。

図１５は、モータ回転数Ｎｍを膜厚減少分ΔＤに応じてどのように変化させるかを表したものである。膜厚減少分ΔＤが１μｍ増えるごとに、モータ回転数Ｎｍを２００ｒｐｍだけ増加させる。これにより、画像加熱装置の耐久末期（１００ｋ枚）に、フィルム３３の離形層３３Ｃが５μｍ薄くなった状態では冷却ファンのモータ回転数Ｎｍが耐久初期に比べて１０００回転分上昇し、冷却ファンの風速Ｆが２ｍ／ｓ上昇する。結果として、耐久末期のフィルム３３表面の小サイズ非通紙部の温度上昇５℃分が打ち消されて、フィルム表面の非通紙部昇温が耐久初期並に回復する。

耐久初期と耐久末期の中間においては、冷却ファンのモータ回転数Ｎｍは、そのときに算出された膜厚減少分ΔＤから決定する。このように、可撓性ベルト部材の使用履歴に応じて、可撓性ベルト部材の厚みが小さくなる程、送風量を大きくするように、送風手段としての冷却ファンが制御回路部１００で制御される。本実施形態で、使用履歴は記録材の積算通紙枚数とされる。最大サイズ紙の積算通紙枚数が５０ｋ枚のときは、膜厚減少分ΔＤが２．５μｍとなり、小サイズ非通紙部の温度はΔＴ＝２．５℃分上昇するため、モータ回転数Ｎｍを耐久初期に比べて５００ｒｐｍ上昇させれば、２．５℃の上昇分を打ち消すことができる。

なお、積算通紙枚数は、記録材の搬送方向と交差する方向の領域を複数分割した時の、複数分割された領域のうち少なくとも１つの領域での記録材の積算通紙枚数とすることもできる。

（フローチャート）
図１６は本実施形態における制御を示すフローチャートである。Ｓ１０１では、外部ホスト２００からプリントスタート信号を受信し、プリント動作を開始する。Ｓ１０２では、ヒータ３５への通電を行い、定着装置の温度立ち上げを開始する。Ｓ１０３では、定着装置が所定の温度に到達すると第一の温度センサＴＨ１の温度が所定の定着温度となるように温度制御及びプリント動作を開始する。Ｓ１０４では、記録材幅Ｗに基づいてシャッタ４４の開口幅Ａを決定する。

Ｓ１０５では、最大サイズ記録材の積算通紙枚数Ｎからフィルム膜厚減少分ΔＤを算出し、その値に応じてファンのモータ回転数Ｎｍを求める。これらの計算は、図１２、図１５のグラフに基づいて行う。Ｓ１０６では、その後プリントを継続しない場合には、Ｓ１１３に進む。一方、プリントを継続する場合には、Ｓ１０７に進む。

Ｓ１０７では、プリント中に第２の温度センサＴＨ２の検出温度Ｔｓｕｂが所定温度（ファン駆動温度Ｔｆａｎ−ｏｎ）を超える場合は、制御回路部１００が送風手段を作動させるようにＳ１０８に進む。一方、Ｔｓｕｂが所定温度（ファン駆動温度Ｔｆａｎ−ｏｎ）を超えない場合は、Ｓ１０６に進み、送風手段を作動させない（ファンを駆動しない）でプリントを継続する。Ｓ１０８では、Ｓ１０４で決定した開口幅Ａでシャッタ４４を開口する。Ｓ１０９では、モータ回転数Ｎｍでファンを駆動する。Ｓ１１０では、その後プリントを継続しない場合には、Ｓ１１２に進む。一方、プリントを継続する場合には、Ｓ１１３に進む。

Ｓ１１１では、第２の温度センサＴＨ２の検出温度Ｔｓｕｂがファン停止温度Ｔｆａｎ−ｏｆｆ以下になると、Ｓ１１２へ進む。一方、Ｔｓｕｂがファン駆動温度Ｔｆａｎ−ｏｆｆ以下にならない場合は、Ｓ１１０に進み、ファンを駆動しながらプリントを継続する。Ｓ１１２ではファンの駆動を停止する。Ｓ１１３ではプリント動作を終了する。

（本実施形態における効果）
図１７は最大サイズ記録材の通紙枚数１００ｋの定着装置寿命末期において、定着フィルム３３表面の温度をグラフ化したものである。即ち、ファンによる冷却風を非通紙部に吹かせながらＡ４、Ｂ４、Ａ４縦送りを通紙してから所定の時間が経過した後、次に大サイズ紙を通紙する直前の非通紙域近辺における定着フィルム３３表面の温度をグラフ化したものである。

図１７（ａ）は、冷却ファンのモータの回転数をフィルム３３の膜厚が薄くなるにつれて増加させた場合である。非通紙部フィルム表面の温度が高温オフセット発生温度を超えておらず、非通紙部昇温はファンの冷却効果によって十分抑えられていることが分かる。図１７（ｂ）は、冷却ファンのモータの回転数をフィルム３３の膜厚に応じて変えなかった場合である。非通紙部フィルム表面の温度が高温オフセット発生温度をわずかに超えており、次に大サイズ紙を通紙したときに高温オフセットを生じてしまう。

以上のように本実施形態によれば、非通紙部の冷却動作を行う画像加熱装置において、加熱部材の高温オフセット発生温度以下に非通紙域の温度を冷却することができ、高温オフセットや光沢ムラを防止することができる。

（比較例）
端部冷却ファンの送風量をコントロールする方法として、特許文献１にあるように、定着部材表面の非通紙部の温度に応じてファンをＯＮＯＦＦ制御する方法がある。また特許文献２にあるように、定着部材表面の非通紙部の温度に応じてファンの送風域を制御する方法もある。これらの方法を用いれば、耐久を通じて定着部材の非通紙部昇温を抑えることは可能である。ただし、これらのように定着部材表面の温度を赤外センサ等を用いてモニタするような構成を採る場合、このようなセンサは取り付けにスペースを要し、それ自体高価であるため、装置の大型化とコストの上昇を伴ってしまう。

そのため、定着フィルム３３の表面の温度をモニタできる温度検知手段の替わりに、フィルム３３内面（裏面）もしくはヒータ裏面に当接された温度検知手段を持つ構成が考えられる。そして、本実施形態と異なり、フィルム３３内面もしくはヒータ裏面の温度に応じてファンの送風量を変化させる場合、フィルム３３表面の非通紙部昇温は十分に抑制されない可能性がある。フィルム加熱方式においては、画像加熱装置の耐久によりフィルム３３が摺擦することによって、フィルム３３の温度の表裏差が変化する可能性があるからである。

《第２の実施形態》
本実施形態は第１の実施形態とは、定着装置の耐久が進むに連れてファンの回転数を増加させるのではなく、ファンの開口幅（送風領域幅）を広げるように変化させるという点で異なる。本実施形態では、実施形態１の画像形成装置と同じ部材・部分に同一の符号を付して再度の説明を省略する。図１８は、定着装置寿命末期において、冷却ファンのシャッタ開口幅ＡをΔＡだけ通紙域側に広げて、Ｂ４サイズ紙を通紙したときの非通紙域近辺における定着フィルム３３表面の温度をグラフ化したものである。実線はΔＡ＝０の温度曲線、点線はΔＡ＞０（後述するΔＤによって決まる所定の値）の温度曲線を示している。

ΔＡ＝０のときは、非通紙部の温度が高温オフセット発生温度をわずかに超えており、冷却ファンの効果が十分ではないことが分かる。ΔＡ＞０のときは、開口幅をΔＡだけずらした瞬間に、通紙域の最低温度Ｔｍｉｎが下がるため、非通紙域のピーク温度ＴｍａｘとＴｍｉｎとの温度勾配が大きくなる。この温度勾配を緩やかにしようとして、次にＴｍａｘが低下する。こうして、開口幅ＡをΔＡだけずらすことによって、非通紙域の温度を下げることができる。

図１９は、フィルム表面の非通紙域のピーク温度Ｔｍａｘを耐久とともに上昇させないようにしたときの、ΔＡとフィルム膜厚減少分ΔＤの関係を表したグラフである。このグラフに従って、ΔＤが変化したときにファンの開口幅ＡをΔＡだけずらせば、耐久末期において小サイズ紙の非通紙域の温度を高温オフセット発生温度以下に抑えることができる。

（フローチャート）
図２０は、本実施形態における制御の一例を表したフローチャートである。Ｓ２０１〜Ｓ２０４、Ｓ２０６、２０７、Ｓ２０９〜Ｓ２１３は、第１の実施形態におけるＳ１０１〜Ｓ１０４、Ｓ１０６、Ｓ１０７、Ｓ１０９〜Ｓ１１３と同様の制御を行う。Ｓ２０５においては、最大サイズ記録材の積算通紙枚数Ｎからフィルム膜厚減少分ΔＤを算出し、その値に応じてファンのシャッタ開口幅増分ΔＡを求める。これらの計算は図１２、図１９のグラフに基づいて行う。Ｓ２０８では、シャッタ開口幅Ａ＋ΔＡでファンを駆動する。

以上のように本実施形態によれば、非通紙部の冷却動作を行う画像加熱装置において、加熱部材の高温オフセット発生温度以下に非通紙域の温度を冷却することができ、高温オフセットや光沢ムラを防止することができる。

《第３の実施形態》
本実施形態は第１の実施形態とは、定着装置の耐久が進むに連れてファンの回転数を増加させるのではなく、ファンの稼働時間（送風時間）を長くするように変化させるという点で異なる。本実施形態では、第１の実施形態と同じ部材・部分に同一の符号を付して再度の説明を省略する。図２１はファン駆動温度Ｔｆａｎ−ｏｎ、停止温度Ｔｆａｎ−ｏｆｆをそれぞれ所定の温度−ΔＴｆ、＋ΔＴｆだけ変化させたときの、定着装置寿命末期において定着フィルム３３表面の温度をグラフ化したものである。

即ち、冷却ファンを非通紙部に吹かせながらＡ４、Ｂ４、Ａ４縦送りを通紙して所定時間が経過した後に、次に大サイズ紙を通紙する直前の定着フィルム３３表面の温度をグラフ化したものである。実線はΔＴｆ＝０の温度曲線、点線はΔＴｆ＞０（後述するΔＤによって決まる所定の値）の温度曲線を示している。

ΔＴｆ＝０のときは、非通紙部の温度が高温オフセット発生温度をわずかに超えており、冷却ファンの効果が十分ではないことが分かる。ΔＴｆ＞０のときは、ファンの非通紙域の温度が２ΔＴｆ変化する分の時間が余計にかかるため、冷却風の吹きつけ時間が長くなり、冷却風による非通紙域からの熱の収奪量が大きくなる。ΔＴｆフィルム３３表面の非通紙域の温度を高温オフセット発生温度以下に抑えることができる。

図２２はフィルム表面の非通紙域のピーク温度Ｔｍａｘを耐久とともに上昇させないようにしたときの、ΔＴｆとフィルム膜厚減少分ΔＤの関係を表したグラフである。このグラフに従ってΔＤが変化したときにファンの駆動／停止温度をΔＴｆだけずらせば、定着装置耐久後の小サイズ紙の非通紙部昇温を所定の温度以下に抑えることができる。

（フローチャート）
図２３は本実施形態における制御の一例を表したフローチャートである。Ｓ３０１〜Ｓ３０４、Ｓ３０６、Ｓ３０８〜Ｓ３１０、Ｓ３１２、Ｓ３１３は、実施形態１におけるＳ１０１〜Ｓ１０４、Ｓ１０６、Ｓ１０８〜Ｓ１１０、Ｓ１１２、Ｓ１１３と同様の制御を行う。Ｓ３０５においては、最大サイズ記録材の積算通紙枚数Ｎからフィルム膜厚減少分ΔＤを算出し、その値に応じてファン駆動／停止温度変化分ΔＴｆを求める。これらの計算は図１２、図２２のグラフに基づいて行う。

Ｓ３０７では、プリント中に第２の温度センサＴＨ２の検出温度Ｔｓｕｂがファン駆動温度Ｔｆａｎ−ｏｎ−ΔＴｆ以上になると、ファンを駆動する。Ｓ３１１では、プリント中に第２の温度センサＴＨ２の検出温度Ｔｓｕｂがファン駆動温度Ｔｆａｎ−ｏｆｆ＋ΔＴｆ以下になると、Ｓ３１４に進む。以上のように本実施形態によれば、非通紙部の冷却動作を行う画像加熱装置において、加熱部材の高温オフセット発生温度以下に非通紙域の温度を冷却することができ、高温オフセットや光沢ムラを防止することができる。

《第４の実施形態》
図２４は本実施形態に係る画像加熱装置としての定着装置の概略構成図である。この定着装置は、ベルト６３を複数の張架部材としてのバックアップ部材６０（ヒータを含む）、駆動ローラ６１、テンションローラ６２に対して懸回張設して配設してある。加圧ローラ３２は、ベルト６３を挟んでバックアップ部材６０に対して圧接してベルト６３との間に定着ニップ部Ｎを形成する。本実施形態では、ベルト６３が駆動ローラ６１が駆動されることで回転駆動され、加圧ローラ３２はベルト６３の回転に従動して回転する。

ベルト６３とニップ部Ｎを形成する加圧部材としては、加圧ローラ３２の替わりに、回転可能なエンドレスベルト体、あるいは表面（ベルト６３や記録材Ｐとの当接面）の摩擦係数が小さい非回転部材（加圧パッドなど）を用いることもできる。加圧パッドを用いる場合、ベルト６３の表面、記録材Ｐのトナーｔが付与されている面と反対側の面（裏面）に対し、加圧パッドの表面が摺擦される関係となる。

（変形例１）
上述した実施形態においては、ファン４１は定着部材の非通紙部へ冷却のための送風を行う構成としたが、加圧部材の非通紙部へ冷却のための送風を行う構成としても良い。更には、定着部材と加圧部材の双方に対し、非通紙部へ冷却のための送風を行うようにしても良い。

（変形例２）
上述した実施形態においては、定着機構部２０Ａは記録材の通紙を中央基準搬送で行う構成としたが、記録材の通紙を片側基準搬送で行なう構成のものであっても同様に非通紙部に対する冷却のための送風を行うことができる。

（変形例３）
また、上述した実施形態においては、冷却ファンの風量・シャッタ開口幅・送風時間の制御を、使用履歴として最大サイズ記録材の積算通紙枚数を用い、この使用履歴に応じて行った。しかしながら、本発明はこれに限らず、フィルム３３の膜厚減少が主に加圧ローラ３２との摺擦による場合等は、フィルム３３もしくは加圧ローラ３２の積算回転数に応じて行っても良い。

（変形例４）
上記実施形態においては、画像加熱装置としての定着装置における回転可能なベルト部材として、定着フィルム３３、ベルト６３を説明したが、回転可能なベルト部材としては、これに限られない。回転可能なベルト部材として薄肉ローラを用いることもでき、この場合は薄肉部がベルトに相当する機能を有し、厚肉部（中心部）がバックアップ部材に相当する機能を有する。

（変形例５）
上述した実施形態においては、加熱源としてフィルム３３の内周面と接触するヒータを用いた方式を説明したが、本発明はこれに限らず、励磁コイルによる誘導加熱で加熱する方式や、発熱層を備えたフィルム自体に通電する方式などを用いることができる。

２０・・定着装置、３２・・加圧ローラ、３３・・フィルム、３５・・セラミックヒータ、４１・・ファン、４２・・送風ダクト、４３・・送風口、１００・・制御回路部、Ｐ・・記録材

Claims (7)

1. 筒状のベルトと、
   前記ベルトの外面と接触してニップ部を形成する加圧部材と、
   前記ベルトの長手方向において、前記ベルトもしくは前記加圧部材の大サイズ記録材が通過し且つ小サイズ記録材が通過しない領域に送風する送風部と、
   前記送風部を制御する制御部と、
   を有し、前記ニップ部で画像を担持した記録材を搬送しながら前記画像を加熱する画像加熱装置において、
   前記制御部は、前記ニップ部で搬送した記録材の積算枚数が多い程、風量が大きくなるように前記送風部を制御することを特徴とする画像加熱装置。
2. 前記積算枚数は、記録材の搬送方向と直交する方向において、記録材の通過領域を複数に分割した領域のうち少なくとも１つの領域を通過した記録材の積算枚数であることを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
3. 筒状のベルトと、
   前記ベルトの外面と接触してニップ部を形成するローラと、
   前記ベルトの長手方向において、前記ベルトもしくは前記ローラの大サイズ記録材が通過し且つ小サイズ記録材が通過しない領域に送風する送風部と、
   前記送風部を制御する制御部と、
   を有し、前記ニップ部で画像を担持した記録材を搬送しながら前記画像を加熱する画像加熱装置において、
   前記制御部は、前記ローラまたは前記ベルトの積算回転数が多い程、風量が大きくなるように前記送風部を制御することを特徴とする画像加熱装置。
4. 前記送風部はファンを有し、
   前記制御部は、前記ファンの回転数の制御によって前記風量を変更することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像加熱装置。
5. 前記送風部は、ファンと、前記ベルトもしくは加圧部材に対する前記ファンの送風領域を調整する調整部材を有し、
   前記制御部は、前記送風領域を前記調整部材で調整することによって前記風量を変更することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像加熱装置。
6. 前記加圧部材は、ローラであることを特徴とする請求項1に記載の画像加熱装置。
7. 前記ベルトの内面に接触するヒータを有し、
   前記ヒータは、前記ベルトを介して前記ニップ部を形成する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像加熱装置。