(57)【要約】【課題】幅方向が小サイズの記録シートを連続してプリントする場合に、記録シートの搬送時間間隔を延長せずに、シート非通過領域での温度上昇を抑制する。【解決手段】ハロゲンランプ３４によって加熱される加熱ローラ３１が第１昇温抑制部４１および第２昇温抑制部４２によって形成される気流によって温度上昇が抑制される。加熱ローラ３１から発せられる熱を電気エネルギーに変換する第１、第２、第３の熱電変換装置４５、４７、４６が加熱ローラ３１の軸方向に沿って順番に配置されており、第１、第２、第３の熱電変換装置４５、４７、４６が熱電変換装置冷却部４３によってそれぞれの熱電変換効率が高くなるように冷却される。第１昇温抑制部４１、熱電変換装置冷却部４３、第２昇温抑制部４２のそれぞれは、第１熱電変換装置４５、第２熱電変換装置４７、第３熱電変換装置４６の出力電圧によって駆動される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段によって加熱された状態で外周面が周回する加熱回転体と、該加熱回転体の外周面に圧接された状態で外周面が周回する加圧回転体との間に形成された定着ニップを記録シートが通過する間に該記録シート上の未定着画像を熱定着させる定着装置であって、
前記加熱回転体の昇温を抑制する気流を、前記加熱回転体外周面に沿った周回移動方向とは直交する方向に形成する第１昇温抑制部と、
前記定着ニップにおける所定サイズの記録シートが通過するシート通過領域の両側のシート非通過領域をそれぞれ通過する前記加熱回転体の両側の外周面部分にそれぞれ対向する高温側受熱部と、該高温側受熱部のそれぞれに対して前記加熱回転体とは反対側に位置する低温側受熱部とを備え、それぞれの前記高温側受熱部と低温側受熱部との受熱温度差に応じて電気エネルギーを生成する、第１および第２の熱電変換装置と、
前記第１および第２の熱電変換装置のそれぞれにおいて前記受熱温度差が大きくなるように、それぞれの前記低温側受熱部を冷却する熱電変換装置冷却部と、を備え、
前記第１熱電変換装置から出力される電気エネルギーによって前記第１昇温抑制部が駆動され、前記第２熱電変換装置から出力される電気エネルギーによって前記熱電変換装置冷却部が駆動されることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記加熱回転体と前記加圧回転体とがハウジング内に設けられており、
前記第１昇温抑制部は、前記ハウジング内の空気を吸引して該ハウジング外に排出する第１送風ファンを備え、該第１送風ファンが前記第１熱電変換装置から出力される電気エネルギーによって駆動されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記第１昇温抑制部によって形成される気流と同方向の気流を形成するように、前記第１送風ファンとは前記加熱回転体を挟んで配置された第２昇温抑制部と、
前記シート通過領域を通過する前記加熱回転体の外周面部分に対向する高温側受熱部と、該高温側受熱部に対して前記加熱回転体とは反対側に位置する低温側受熱部とを備え、前記高温側受熱部と低温側受熱部との受熱温度差に応じて電気エネルギーを生成する第３熱電変換装置と、をさらに備え、
前記第３熱電変換装置は、前記熱電変換装置冷却部によって該第３熱電変換装置の前記低温側受熱部が冷却されるように配置されるとともに、生成された電気エネルギーを前記第２昇温抑制部に出力して、該第２昇温抑制部を駆動することを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記第２昇温抑制部は、前記ハウジング外の空気を該ハウジング内に引き込む第２送風ファンを備え、該第２送風ファンが前記第３熱電変換装置から出力される電気エネルギーによって駆動されることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記第１〜第３の熱電変換装置のそれぞれが、
前記高温側受熱部を構成する第１基板と、
前記低温側受熱部を構成する第２基板と、
前記第１基板と第２基板との温度差に基づくゼーベック効果によって電気エネルギーが発生するように、前記第１基板と第２基板の間に配置された複数の半導体素子と、
を有することを特徴とする請求項３または４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記熱電変換装置冷却部は、前記第１〜第３の熱電変換装置のそれぞれの前記第２基板を冷却することを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記熱電変換装置冷却部は、前記第１〜第３の熱電変換装置のそれぞれの前記第２基板に沿って冷却風を送風することを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
【請求項８】
前記第１〜第３の熱電変換装置のそれぞれが、複数のＰ型半導体素子および同数のＮ型半導体素子を有し、
前記Ｐ型半導体素子およびＮ型半導体素子のそれぞれが前記第１基板および第２基板の間において、前記Ｐ型半導体素子のそれぞれと前記Ｎ型半導体素子のそれぞれとが交互に直列に接続されていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項９】
前記第１〜第３の熱電変換装置のそれぞれは、前記第１基板の前記加熱回転体と対向する表面に熱吸収性材料が設けられていることを特徴とする請求項５〜８のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記第１の熱電変換装置の前記第１基板および第２基板は平坦に構成されており、
前記第２の熱電変換装置の前記第１基板および第２基板は、それぞれの面積が、前記第１の熱電変換装置の前記第１基板および第２基板のそれぞれの面積よりも大きくなるように、前記加熱回転体の外周面に沿った湾曲状態に形成されて、該第２の熱電変換装置に設けられた前記半導体素子の個数が、前記第１の熱電変換装置の前記半導体素子の個数よりも多くなっていることを特徴とする請求項８または９に記載の定着装置。
【請求項１１】
前記加熱手段は、該加熱回転体の内部に配置されたヒータランプまたは電熱線ヒータであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項１２】
前記加熱手段が、前記加熱回転体の外周面部分を加熱するように、該加熱回転体の外周面に対向して配置されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項１３】
前記第１〜第３の熱電変換装置のそれぞれが、前記加熱手段よりも前記加熱回転体の回転方向下流側に設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の定着装置。
【請求項１４】
前記加熱手段が、前記加熱回転体に設けられた発熱層を発熱させる励磁コイルであることを特徴とする請求項１２または１３に記載の定着装置。
【請求項１５】
前記加熱回転体の外周面の温度を検出する温度検出手段と、
該温度検出手段による検出結果に基づいて前記加熱手段を制御する制御部と、
をさらに有することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項１６】
前記温度検出手段は、前記第１昇温抑制部によって気流が形成される領域とは前記加熱回転体を挟んで反対側に配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の定着装置。
【請求項１７】
前記制御部には、前記定着ニップの長手方向の長さよりも短い長さを有する小サイズの記録シートが複数枚にわたって連続して通過する場合に、該複数枚の小サイズの記録シートが通過した後に前記加熱回転体および前記加圧回転体を空回転させる待機時間が、連続して通過する前記小サイズの記録シートの枚数に応じて予め設定されていることを特徴とする請求項１５または１６に記載の定着装置。
【請求項１８】
前記制御部は、前記複数枚の小サイズの記録シートが前記定着ニップを通過した後に前記定着ニップの長手方向に沿った長さが該小サイズの記録シートよりも長い記録シートが通過する場合または記録シートが前記定着ニップに搬送されない場合に、前記設定された待機時間にわたって前記加熱回転体および前記加圧回転体を空回転させることを特徴とする請求項１７に記載の定着装置。
【請求項１９】
前記加熱回転体が加熱ローラであり、前記加圧回転体が加圧ローラであることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項２０】
記録シート上に形成された未定着画像を定着部により熱定着する画像形成装置であって、
前記定着部として、請求項１〜１９のいずれか一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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録シート上に形成された未定着画像を熱定着させる定着装置およびこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の画像形成装置では、画像データに対応したトナー画像を形成して記録紙等の記録シートに転写し、転写された未定着のトナー画像を定着装置によって記録シートに定着させる構成になっている。定着装置では、例えば、軸心部にヒータが内蔵された加熱ローラに加圧ローラが圧接されることによって両者の間に定着ニップが形成されており、記録シートが定着ニップを通過する間に、記録シート上の未定着のトナー画像が加熱されて溶融状態とされ、溶融状態のトナー画像が記録シートに対して加圧されることによって記録シートに熱定着される。
【０００３】
このような構成の定着装置では、通常、加熱ローラの軸方向長さが、画像形成装置において画像形成可能な記録シートの最大の幅方向（搬送方向と直交する方向）の長さ（シート幅長さ）に対応して設定されており、この最大シート幅長さよりも若干長くなっている。加熱ローラの軸心部に内蔵されたヒータの加熱領域も、加熱ローラの軸方向長さの略全域になるように設定されており、従って、加熱ローラに内蔵されたヒータは、加熱ローラを全体にわたって加熱するようになっている。このために、最大シート幅長さよりも小さな幅方向長さの記録シート（以下、小サイズ記録シートとする）が定着ニップを通過する場合には、加熱ローラの軸方向の両側のローラ側部に記録シートが接触せず、各ローラ側部の熱が記録シートによって奪われないことによって過熱されるという現象が生じる。このような現象は、非通紙部過昇温として周知であり、これにより、次のような不具合が発生する。
【０００４】
１）シート非通過領域の温度が上昇することによって加熱ローラの軸方向の熱分布が不均一になる。このような過昇温の状態で、次に小サイズ記録シートよりも大きなシート幅長さの記録シート（以下、大サイズ記録シートとする）が定着ニップを通過すると、記録シートの幅方向両側の各側部における熱定着温度が高くなりすぎて、トナーの一部が記録シートではなくて加熱ローラに付着するという所謂高温オフセットが生じ、画質が劣化するおそれがある。
【０００５】
２）加熱ローラに圧接される加圧ローラ、あるいはその周辺の部品が、シート非通過領域の過昇温によって熱的な損傷を受け、加圧ローラ、その周囲の部品等の寿命が低下するおそれがある。
３）加熱ローラに圧接される加圧ローラの軸方向両側の各ローラ側部が、シート非通過領域の温度上昇により熱膨張して熱変形すると、加圧ローラの周速度が軸方向で不均一になり、加圧ローラが加熱ローラに対して均一に接触することができなくなるおそれがある。このような状態になると、記録シートが定着ニップ内を一定の速度で通過しない搬送不良等によって、トナー画像の定着不良が生じるおそれがあり、また、記録シートに皺が発生するおそれもある。
【０００６】
これらの問題を解消するために、特許文献１には、複数枚の小サイズ記録紙（記録シート）が定着ニップを連続して通過する場合に、定着ニップを通過する小サイズ記録紙の枚数が所定値に達すると、記録紙の搬送時間間隔を長くすることによって、シート非通過領域の温度上昇を抑制する構成が開示されている。
特許文献２には、紙サイズに応じて、加熱ローラ（定着ローラ）にローラ状の放熱部材を当接させることにより非通紙部昇温を抑える構成が開示されている。
【０００７】
特許文献３には、小サイズ記録紙が搬送される場合に、冷却ファンから冷却風を送風して加熱ローラを冷却するとともに、加熱ローラの表面温度を検出する温度検知素子の検出結果に基づいて冷却ファンを制御する構成が開示されている。
特許文献４には、小サイズの記録紙が定着ニップを通過する際に、冷却ファンによりシート非通過領域に冷却風を送風する送風口の開口幅を、定着ニップを通過する記録紙の幅方向長さに応じて調整する構成が開示されている。
【０００８】
特許文献５には、定着ローラに通紙領域用ヒータと非通紙領域用ヒータとを設けて、通紙領域および非通紙領域のそれぞれに設けられたサーミスタの温度検知結果に基づいて通紙領域用ヒータおよび非通紙領域用ヒータのそれぞれを制御する構成が開示されている。
特許文献６にも、通紙幅に対応した長さの複数の発熱体を設けて、それぞれの発熱体に対して異なる電力比で通電する構成が開示されている。
【特許文献１】特開平６−１８６８７５号公報
【特許文献２】特開平６−１１９８３号公報
【特許文献３】特開昭６０−１３６７７９号公報
【特許文献４】特開２００３−７６２０９号公報
【特許文献５】特開平２−２６２１７７号公報
【特許文献６】特許第３６４７２９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１では、小サイズ記録紙が所定枚数に達するまでは、記録紙が通常の搬送速度で連続して定着ニップを通過する構成になっているために、シート非通過領域では温度が上昇し続けることになる。高速でプリント動作を行う画像形成装置の場合には、所定枚数の小サイズ記録紙が高速で定着ニップを通過するために、シート非通過領域の温度も急激に上昇し、加圧ローラ等に悪影響を及ぼす上限温度（例えば２５０℃）以上の高温に達するおそれがある。このような高温に達すると、シート非通過領域の温度を低下させるためには、記録紙の搬送速度を著しく低下させる必要がある。これにより、高速でのプリント動作を行うことができず、プリント効率が著しく低下する。また、シート非通過領域が長時間にわたって上限温度以上の高温になると、加圧ローラ等の部材に悪影響が生じるおそれがある。このような高温状態が長時間にわたって継続しないようにするためには、加熱ローラの表面温度を検出して加熱を停止する制御を実施する必要があり、この場合には、シート通過領域の温度も低下することによって定着不良が生じるおそれがある。
【００１０】
ローラ状の放熱部材を当接させる特許文献２の構成では、シート非通過領域の温度上昇を効率よく抑制することができないおそれがある。また、放熱部材自体が熱容量を有しているために加熱ローラを昇温させるためのエネルギー量が増加するという問題もある。
特許文献３に記載されているように、冷却ファンによって定着ローラのシート非通過領域に冷却風を吹き付けて冷却する構成では、シート非通過領域に吹き付けられる冷却風の一部がシート通過領域に回り込むことによってシート通過領域の温度も低下するおそれがある。シート通過領域の温度を定着に適した温度に維持しつつ、シート非通過領域の温度を低下させる制御を行うことは実質的に困難である。定着ニップを小サイズの記録紙が連続して通過する場合には、通過する記録紙の枚数が例えば５０枚程度と少なければ、シート通過領域の温度が低下することはほとんどないが、記録紙の枚数が５０枚以上と多くなると、シート非通過領域に近接したシート通過領域の端部における温度低下が顕著になり、記録紙における幅方向の両側の端部での定着温度が低下することによる定着不良が生じるおそれがある。プリント速度が高速化された画像形成装置の場合には、冷却風の風量が増加するために、多数枚の記録シートが定着ニップを通過することによってシート通過領域の端部における温度低下がさらに顕著になる。
【００１１】
特許文献４に記載された構成では、記録紙の幅方向寸法に応じて冷却ファンの送風口の開口幅を調整することによって、シート通過領域の温度が低下することを抑制できる。しかしながら、そのためには、温度検出素子、開口幅を調整する機構、そのための電源等を設ける必要があり、経済性が損なわれるおそれがある。
特許文献５に記載された構成では、通紙領域用と非通紙領域用のそれぞれについてヒータとサーミスタを設ける必要があり、構成が複雑化するとともに、経済性が損なわれるおそれがある。また、特許文献６に記載されているように、複数の発熱体に対して異なる電力比で通電するためには複雑な回路等が必要であり、これによっても経済性が損なわれるおそれがある。
【００１２】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、小サイズの記録紙等の記録シートを連続してプリントする場合において、記録シートの搬送時間間隔を延長することなく、また、複雑な制御を行うことなく、従って、経済性を損なうことなく、シート非通過領域での温度上昇を抑制することができる定着装置およびこれを備える画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、加熱手段によって加熱された状態で外周面が周回する加熱回転体と、該加熱回転体の外周面に圧接された状態で外周面が周回する加圧回転体との間に形成された定着ニップを記録シートが通過する間に該記録シート上の未定着画像を熱定着させる定着装置であって、前記加熱回転体の昇温を抑制する気流を、前記加熱回転体外周面に沿った周回移動方向とは直交する方向に形成する第１昇温抑制部と、前記定着ニップにおける所定サイズの記録シートが通過するシート通過領域の両側のシート非通過領域をそれぞれ通過する前記加熱回転体の両側の外周面部分にそれぞれ対向する高温側受熱部と、該高温側受熱部のそれぞれに対して前記加熱回転体とは反対側に位置する低温側受熱部とを備え、それぞれの前記高温側受熱部と低温側受熱部との受熱温度差に応じて電気エネルギーを生成する、第１および第２の熱電変換装置と、前記第１および第２の熱電変換装置のそれぞれにおいて前記受熱温度差が大きくなるように、それぞれの前記低温側受熱部を冷却する熱電変換装置冷却部と、を備え、前記第１熱電変換装置から出力される電気エネルギーによって前記第１昇温抑制部が駆動され、前記第２熱電変換装置から出力される電気エネルギーによって前記熱電変換装置冷却部が駆動されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る画像形成装置は、記録シート上に形成された未定着画像を定着部により熱定着する画像形成装置であって、該定着部として、前記定着装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の定着装置では、加熱回転体と加圧回転体との間の定着ニップを、複数枚の小サイズの記録シートが連続して通過することによってシート通過領域の両側のシート非通過領域の温度が上昇すると、第１および第２の熱電変換装置から出力される電気エネルギーにより、第１昇温抑制部および熱電変換装置冷却部が駆動されるために、第１昇温抑制部によって形成される気流により加熱回転体の温度上昇が抑制される。この場合、熱電変換装置冷却部によって形成される冷却風により第１および第２の熱電変換装置の熱電変換効率が高くなるために、第１および第２の熱電変換装置から出力される電気エネルギーが増加し、第１昇温抑制部によるシート非通過領域の温度上昇をさらに効率よく抑制することができる。その結果、記録シートの搬送時間間隔を延長することなく、また、複雑な制御を行うことなく、シート非通過領域の温度上昇を確実に抑制することができる。
【００１６】
好ましくは、前記加熱回転体と前記加圧回転体とがハウジング内に設けられており、前記第１昇温抑制部は、前記ハウジング内の空気を吸引して該ハウジング外に排出する第１送風ファンを備え、該第１送風ファンが前記第１熱電変換装置から出力される電気エネルギーによって駆動されることを特徴とする。
好ましくは、前記第１昇温抑制部によって形成される気流と同方向の気流を形成するように、前記第１送風ファンとは前記加熱回転体を挟んで配置された第２昇温抑制部と、前記シート通過領域を通過する前記加熱回転体の外周面部分に対向する高温側受熱部と、該高温側受熱部に対して前記加熱回転体とは反対側に位置する低温側受熱部とを備え、前記高温側受熱部と低温側受熱部との受熱温度差に応じて電気エネルギーを生成する第３熱電変換装置と、をさらに備え、前記第３熱電変換装置は、前記熱電変換装置冷却部によって該第３熱電変換装置の前記低温側受熱部が冷却されるように配置されるとともに、生成された電気エネルギーを前記第２昇温抑制部に出力して、該第２昇温抑制部を駆動することを特徴とする。
【００１７】
好ましくは、前記第２昇温抑制部は、前記ハウジング外の空気を該ハウジング内に引き込む第２送風ファンを備え、該第２送風ファンが前記第３熱電変換装置から出力される電気エネルギーによって駆動されることを特徴とする。
好ましくは、前記第１〜第３の熱電変換装置のそれぞれが、前記高温側受熱部を構成する第１基板と、前記低温側受熱部を構成する第２基板と、前記第１基板と第２基板との温度差に基づくゼーベック効果によって電気エネルギーが発生するように、前記第１基板と第２基板の間に配置された複数の半導体素子と、を有することを特徴とする。
【００１８】
好ましくは、前記熱電変換装置冷却部は、前記第１〜第３の熱電変換装置のそれぞれの前記第２基板を冷却することを特徴とする。
好ましくは、前記熱電変換装置冷却部は、前記第１〜第３の熱電変換装置のそれぞれの前記第２基板に沿って冷却風を送風することを特徴とする。
好ましくは、前記第１〜第３の熱電変換装置のそれぞれが、複数のＰ型半導体素子および同数のＮ型半導体素子を有し、前記Ｐ型半導体素子およびＮ型半導体素子のそれぞれが前記第１基板および第２基板の間において、前記Ｐ型半導体素子のそれぞれと前記Ｎ型半導体素子のそれぞれとが交互に直列に接続されていることを特徴とする。
【００１９】
好ましくは、前記第１〜第３の熱電変換装置のそれぞれは、前記第１基板の前記加熱回転体と対向する表面に熱吸収性材料が設けられていることを特徴とする。
好ましくは、前記第１の熱電変換装置の前記第１基板および第２基板は平坦に構成されており、前記第２の熱電変換装置の前記第１基板および第２基板は、それぞれの面積が、前記第１の熱電変換装置の前記第１基板および第２基板のそれぞれの面積よりも大きくなるように、前記加熱回転体の外周面に沿った湾曲状態に形成されて、該第２の熱電変換装置に設けられた前記半導体素子の個数が、前記第１の熱電変換装置の前記半導体素子の個数よりも多くなっていることを特徴とする。
【００２０】
好ましくは、前記加熱手段は、該加熱回転体の内部に配置されたヒータランプまたは電熱線ヒータであることを特徴とする。
好ましくは、前記加熱手段が、前記加熱回転体の外周面部分を加熱するように、該加熱回転体の外周面に対向して配置されていることを特徴とする。
好ましくは、前記第１〜第３の熱電変換装置のそれぞれが、前記加熱手段よりも前記加熱回転体の回転方向下流側に設けられていることを特徴とする。
【００２１】
好ましくは、前記加熱手段が、前記加熱回転体に設けられた発熱層を発熱させる励磁コイルであることを特徴とする。
好ましくは、前記加熱回転体の外周面の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段による検出結果に基づいて前記加熱手段を制御する制御部と、をさらに有することを特徴とする。
【００２２】
好ましくは、前記温度検出手段は、前記第１昇温抑制部によって気流が形成される領域とは前記加熱回転体を挟んで反対側に配置されていることを特徴とする。
好ましくは、前記制御部には、前記定着ニップの長手方向の長さよりも短い長さを有する小サイズの記録シートが複数枚にわたって連続して通過する場合に、該複数枚の小サイズの記録シートが通過した後に前記加熱回転体および前記加圧回転体を空回転させる待機時間が、連続して通過する前記小サイズの記録シートの枚数に応じて予め設定されていることを特徴とする。
【００２３】
好ましくは、前記制御部は、前記複数枚の小サイズの記録シートが前記定着ニップを通過した後に前記定着ニップの長手方向に沿った長さが該小サイズの記録シートよりも長い記録シートが通過する場合または記録シートが前記定着ニップに搬送されない場合に、前記設定された待機時間にわたって前記加熱回転体および前記加圧回転体を空回転させることを特徴とする。
【００２４】
好ましくは、前記加熱回転体が加熱ローラであり、前記加圧回転体が加圧ローラであることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
＜実施形態１＞
以下、本発明に係る実施形態１の定着装置および画像形成装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る定着装置が備えられた画像形成装置としてのプリンタの内部の概略構成を示す模式図であり、このプリンタ１は、記録紙、ＯＨＰ紙等の記録シート上に、所定の色のトナー画像を形成する。図１に示すプリンタ１は、矢印Ａで示す方向に回転駆動される感光体ドラム１１を備えており、感光体ドラム１１の周囲には、電子写真方式によってトナー画像を、記録シートとしての記録紙Ｐ上に形成するための帯電装置１２、露光装置１３、現像装置１４、転写ローラ１５が、感光体ドラム１１の回転方向に沿って順番に設けられている。
【００２６】
このプリンタ１では、外部ホスト装置５４（図７参照）から入力される画像データが、コントローラ部（制御部：ＣＰＵ）５３（図７参照）によってレーザダイオードの駆動信号に変換され、その駆動信号によって、露光装置１３に設けられたレーザダイオードが駆動される。これにより、露光装置１３からは画像データに応じたレーザ光Ｌが感光体ドラム１1の表面に照射される。感光体ドラム１1の表面は、帯電装置１２によって予め所定電位に帯電されており、露光装置１３からのレーザ光Ｌが露光されることよって、感光体ドラム１１の表面上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置１４においてトナーによって現像されてトナー画像として可視化される。
【００２７】
感光体ドラム１１の下方には、例えば複数枚の記録紙Ｐを収容できる記録紙カセット１７が設けられている。記録紙カセット１７内に収容された記録紙Ｐは、給紙ローラ１８に向って付勢された給紙台１７ａ上に載置されることによって給紙ローラ１８に圧接され、給紙ローラ１８の回転によって１枚ずつ感光体ドラム１１に向って繰り出される。記録紙カセット１７から繰り出された記録紙Ｐは、タイミングローラ対１９を介して感光体ドラム１１に向って搬送される。感光体ドラム１１の下側に設けられた転写ローラ１５は矢印Ｂで示す方向に回転され、転写ローラ１５と感光体ドラム１１とが圧接されることによって両者の間に転写ニップが形成されている。記録紙カセット１７から繰り出された記録紙Ｐは、タイミングローラ対１９によって感光体ドラム１１の回転に同期した所定のタイミングで転写ニップを通過するように搬送される。記録紙Ｐが転写ニップを通過する際には、転写ローラ１５に印加された転写電圧にて発生する転写電界の作用によって、感光体ドラム１１上に形成されたトナー画像が記録紙Ｐ上に転写される。
【００２８】
トナー画像が転写された記録紙Ｐは、感光体ドラム１１から剥離されて定着装置３０へ搬送される。トナー画像が転写された後の感光体ドラム１１は、クリーナー１６によって表面に残留するトナーが除去された後に残留電荷が消去される。残留電荷が消去された感光体ドラム１１は、次の画像形成指示によって、上述した動作と同様の動作が繰り返されることにより、トナー画像が記録紙カセット１７から繰り出される記録紙Ｐ上に転写される。このように、感光体ドラム１１、帯電装置１２、露光装置１３、現像装置１４、転写ローラ１５、クリーナー１６、記録紙カセット１７等は、記録紙Ｐ上に未定着画像を形成する。
【００２９】
図２は、定着装置３０の構成を示す模式図、図３は、図２のＸ−Ｘ線に沿った断面の模式図である。なお、加熱ローラ３１および加圧ローラ３２については断面で示していない。図２および図３に示すように、定着装置３０は、ハウジング３７内において相互に圧接された加熱ローラ３１および加圧ローラ３２を有しており、上側に配置された加熱ローラ３１に加圧ローラ３２が下側から圧接されている。相互に圧接された加熱ローラ３１と加圧ローラ３２との間には、記録紙Ｐが通過する定着ニップＮが形成されており、トナー画像が転写された記録紙Ｐは、ガイド部材３３によって案内されてハウジング３７内に導かれ、加熱ローラ３１と加圧ローラ３２との間の定着ニップＮを、トナー画像が転写された面を加熱ローラ３１側として通過する。記録紙Ｐ上に転写されたトナー画像は、記録紙Ｐが定着ニップＮを通過する間に加熱および加圧されることによって記録紙Ｐに熱定着される。熱定着された記録紙Ｐは、排紙ローラ３５によってハウジング３７の外部に排出される。
【００３０】
定着装置３０のハウジング３７は、隔壁３７ａによって、上部空間３７ｂと下部空間３７ｃとに分割されており、下部空間３７ｃ内に加熱ローラ３１および加圧ローラ３２が配置されている。加熱ローラ３１は、図３に示すように、記録紙Ｐの搬送方向に向って左側に位置するハウジング３７の左側側壁３７ｄに取り付けられた定着モータ３８によって、図２に矢印Ｍで示す方向に回転駆動される。ハウジング３７の下部空間３７ｃ内に配置された加熱ローラ３１および加圧ローラ３２は、それぞれの直径が例えば４０ｍｍに構成されており、図示しない加圧機構により相互に圧接されることによって定着ニップＮが形成されている。定着装置３０に搬送される記録紙Ｐは、加熱ローラ３１および加圧ローラ３２との間の定着ニップＮ内に案内されることによって上下方向から加圧される。定着ニップＮを通過した記録紙Ｐは、剥離爪３９（図２参照）によって加熱ローラ３１から剥離されて、一対の排紙ローラ３５によってハウジング３７の外部に排出され、図示しない排紙トレイ上に排出される。
【００３１】
加熱ローラ３１は、例えばアルミニウム等の金属によって構成された芯金の表面に弾性層と離型層とが積層されて構成されている。芯金の軸心部は中空になっており、その軸心部には、加熱ローラ３１の軸方向に沿って直線状に形成されたハロゲンランプ３４が配置されている。ハロゲンランプ３４は、加熱ローラ３１の軸方向の略全長にわたる長さを有しており、加熱ローラ３１をほぼ全体にわたって均一に加熱するようになっている。
【００３２】
加圧ローラ３２は、通常の電子写真方式の画像形成装置においてトナー画像を熱定着させる定着装置に使用される加圧ローラと同様の構成になっており、円柱状の芯金の表面に、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の離型性および耐熱性の良好なゴム等の表層が設けられている。
図３に示すように、加熱ローラ３１および加圧ローラ３２の軸方向長さは、プリンタ１にてプリント可能なサイズの記録紙Ｐのうち幅方向（記録紙Ｐの搬送方向と直交する方向）長さ（シート幅長さ）が最大の記録紙Ｐの幅Ｌよりも若干長くなっている。定着装置３０における定着ニップＮに案内される記録紙Ｐは、シート幅長さが異なっていても、幅方向の中央位置が搬送路の幅方向中央位置に一致した、いわゆるセンター基準で搬送されており、定着装置３０においても、加熱ローラ３１および加圧ローラ３２の軸方向の中央位置である通紙中心線ＣＬに沿ったセンター基準で定着ニップＮを通過するようになっている。なお、定着ニップＮにおいて、プリンタ１にてプリント可能な最小のシート幅長さの記録紙Ｐが通過する領域をシート通過領域Ｎ３としており、その最小シート幅長さ（通紙最小幅）をＳで示している。定着ニップＮにおけるシート通過領域Ｎ３の左側および右側のそれぞれの領域は、最小サイズ記録紙Ｐが通過しない第１および第２のシート非通過領域Ｎ１およびＮ２になっており、それぞれにおける加熱ローラ３１の軸方向に沿った長さは、それぞれ「Ｗ１」および「Ｗ２」（ただし、Ｗ１＝Ｗ２）になっている。従って、定着ニップＮを通過する記録紙Ｐの最大シート幅長さ（通紙最大幅）Ｌは、Ｌ＝Ｓ＋Ｗ１＋Ｗ２になる。なお、本実施の形態では、通紙最大幅Ｌとして、Ａ４サイズの記録紙における長手方向寸法、すなわち、Ａ４サイズの記録紙を、長手方向が搬送方向に直交する方向に向いた状態で搬送する横搬送する場合のシート幅長さに対応している。また、通紙最小幅Ｓとしては、Ａ４サイズの記録紙における長手方向と直交するシート幅長さ、すなわち、７０〜９０ｍｍ程度に設定されており、加熱ローラ３１の軸心部に設けられたハロゲンランプ３４の有効発熱領域の軸方向長さは、通紙最大幅Ｌと同じ長さ、または、通紙最大幅Ｌよりも若干長くなっている。
【００３３】
図２に示すように、加熱ローラ３１に対して記録紙搬送方向上流側の位置には、温度検知手段としてのサーミスタ３６が設けられている。サーミスタ３６は、ハロゲンランプ３４の有効発熱領域の中央部に対応する加熱ローラ３１の外周面の軸方向中央部に接触した状態になっており、加熱ローラ３１が回転されている状態で、接触した加熱ローラ３１の外周面の温度を検出する。従って、サーミスタ３６は、幅方向寸法が異なる記録紙Ｐが定着ニップＮを通過する場合であっても、加熱ローラ３１の外周面の温度変化を正確かつ確実に検出することができる。ハロゲンランプ３４は、後述するように、サーミスタ３６によって検出される加熱ローラ３１の外周面温度に基づいて、所定の定着温度になるように制御される。
【００３４】
図４は、定着装置３０の概略構成を示す斜視図であり、記録紙Ｐの搬送方向下流側であって搬送方向に向かって右側上方から見た状態を模式的に示している。図３および図４に示すように、記録紙Ｐの搬送方向に向って右側に位置するハウジング３７の右側側壁３７ｅには第１昇温抑制部４１が設けられており、左側側壁３７ｄには第２昇温抑制部４２が第１昇温抑制部４１に対向した状態で設けられている。第１昇温抑制部４１および第２昇温抑制部４２は、それぞれ、記録シートＰを排出する排出口３７ｈの上方であって、加熱ローラ３１に対して記録紙Ｐの搬送方向下流側の右側側方および左側側方にそれぞれ配置されている。第１昇温抑制部４１は、ハウジング３７の内部の空気を吸引してプリンタ１の外部に排出する。第２昇温抑制部４２は、プリンタ１の外部の空気を吸引してハウジング３７の内部に吐出する。第１昇温抑制部４１は、右側側壁３７ｅ近傍の加熱ローラ３１周辺の記録紙Ｐの搬送方向下流側の空気を吸引することによって加熱ローラ３１の軸方向に沿って左側側壁３７ｄから右側側壁３７ｅに向って流動する気流を形成する。また、第２昇温抑制部４２は、左側側壁３７ｄ近傍の加熱ローラ３１周辺の記録紙Ｐの搬送方向下流側の空間に空気を吐出することによって、加熱ローラ３１の軸方向に沿って左側側壁３７ｄから右側側壁３７ｅに向って流動する気流を形成する。
【００３５】
図５は、第１昇温抑制部４１および第２昇温抑制部４２の構成を説明するための斜視図であり、記録紙Ｐの搬送方向上流側における左側上方から見た状態を模式的に示している。ハウジング３７の右側側壁３７ｅに取り付けられた第１昇温抑制部４１は、ハウジング３７の内部の空気を吸引する第１回転翼４１ａと、第１回転翼４１ａを回転駆動する第１ファンモータ４１ｃとを有する第１送風ファン４１ｅと、第１ファンモータ４１ｃによって第１回転翼４１ａが回転駆動されることによりハウジング３７内の空気を第１回転翼４１ａへと導く第１ダクト４１ｂとを有している。第１ダクト４１ｂには、第１回転翼４１ａの遠方側の端部に、該端部近傍の空気を吸引する縦長の長方形状の空気吸引口４１ｄが設けられている。空気吸引口４１ｄは、記録紙Ｐの搬送方向上流側に片寄って配置されており、従って、第１ダクト４１ｂにおける記録紙Ｐの搬送方向下流側に位置する側面は、空気吸引口４１ｄに接近するにつれて、順次、記録紙Ｐの搬送方向上流側に位置するように凹状に湾曲した状態で傾斜している。
【００３６】
第２昇温抑制部４２も、第１昇温抑制部４１と同様に、第２回転翼４２ａと第２ファンモータ４２ｃとを有する第２送風ファン４２ｅと、第２ダクト４２ｂとを有しており、第２回転翼４２ａが第２ファンモータ４２ｃによって回転駆動されることにより、ハウジング３７の外部の空気を吸引して、第２ダクト４２ｂを介してハウジング３７の下部空間３７ｃ内に吐出する。第２ダクト４２ｂは、第２回転翼４２ａの遠方側の端部に縦長の長方形状になった吐出口４２ｄを備えている。吐出口４２ｄも、空気吸引口４１ｄに対向するように、記録紙Ｐの搬送方向上流側に片寄って配置されている。従って、第２ダクト４２ｂにおける記録紙Ｐの搬送方向下流側に位置する側面は、吐出口４２ｄに接近するにつれて、順次、記録紙Ｐの搬送方向上流側に位置するように傾斜している。吐出口４２ｄは、空気吸引口４１ｄと同じ上下方向長さを有しているが、記録紙Ｐの搬送方向に沿った幅方向長さが、第１ダクト４１ｂの空気吸引口４１ｄにおける幅方向長さよりも長くなっており、空気吸引口４１ｄの開口面積の方が、吐出口４２ｄの開口面積よりも２０％程度大きくなっている。
【００３７】
第１送風ファン４１ｅおよび第２送風ファン４２ｅとしては、軸流ファン、シロッコファン等の遠心ファンが使用される。第１送風ファン４１ｅにおける第１回転翼４１ａが回転駆動されることによって、第１ダクト４１ｂの空気吸引口４１ｄには、この空気吸引口４１ｄに近接した加熱ローラ３１の端部近傍の空気が吸引されてプリンタ１の外部に排出される。これにより、加熱ローラ３１における記録紙Ｐの搬送方向下流側の側方を、左側側壁３７ｄから右側側壁３７ｅに向って加熱ローラ３１の軸方向に沿って流動する気流が形成され、この気流によって、加熱ローラ３１の外周面の温度上昇が抑制される。また、第２送風ファン４２ｅにおける第２回転翼４２ａが回転駆動されることによって、第２ダクト４２ｂの吐出口４２ｄから、プリンタ１の外部の空気が吸引されてハウジング３７の下部空間３７ｃ内に吐出される。これにより、加熱ローラ３１における記録紙Ｐの搬送方向下流側の側方を、第１送風ファン４１ｅによって形成される気流とともに、左側側壁３７ｄから右側側壁３７ｅに向って加熱ローラ３１の表面を軸方向に沿って流動する気流が形成され、第１送風ファン４１ｅおよび第２送風ファン４２ｅによって形成された気流により、加熱ローラ３１の外周面の温度上昇が抑制される。
【００３８】
なお、この気流は、加熱ローラ３１におけるサーミスタ３６が配置された記録紙Ｐの搬送方向上流側とは加熱ローラ３１に対して反対側に形成されるために、サーミスタ３６は、気流による検出温度の乱れ（ノイズ）等が発生するおそれがなく、高精度での温度検出が可能になっている。
図３および図４に示すように、ハウジング３７の隔壁３７ａには、加熱ローラ３１の軸方向の略全長にわたって対向する開口部３７ｇが形成されており、この開口部３７ｇ内に、記録紙Ｐの搬送方向に向って右側から左側にかけて、すなわち、第１昇温抑制部４１および第２昇温抑制部４２によって形成される気流の風下から風上にかけて、第１、第３、第２の熱電変換装置４５、４６、４７が、その順番で配置されている。記録紙Ｐの搬送方向に向って右側に配置された第１熱電変換装置４５は、定着ニップＮにおける右側（気流の風下側）の第１シート非通過領域Ｎ１に、その全長Ｗ１にわたって加熱ローラ３１を介して対向するように配置されている。また、記録紙Ｐの搬送方向に向って左側に配置された第２熱電変換装置４７は、定着ニップＮにおける左側（気流の風上側）の第２シート非通過領域Ｎ２に、その全長Ｗ２にわたって加熱ローラ３１を介して対向するように配置されている。第１熱電変換装置４５と第２熱電変換装置４７との間に配置された第３熱電変換装置４６は、定着ニップＮにおけるシート通過領域Ｎ３に、その全長（通紙最小幅Ｓ）にわたって加熱ローラ３１を介して対向する位置に配置されている。
【００３９】
図６（ａ）は、第１熱電変換装置４５の上方からの斜視図であり、一部を切り欠いて示している。図６（ｂ）は、その第１熱電変換装置４５を上下および左右方向をそれぞれ反転させた状態の斜視図である。第１熱電変換装置４５は、加熱ローラ３１に対向して配置される第１基板（高温側受熱部）４５ａと、この第１基板４５ａに対して適当な間隔をあけて平行に設けられた第２基板（低温側受熱部）４５ｂとを備えており、第１基板４５ａと第２基板４５ｂとの間に、複数のＰ型半導体素子４５ｃおよび同数のＮ型半導体素子４５ｄが設けられている。第１基板４５ａおよび第２基板４５ｂにおける相互に対向する表面のそれぞれには、複数の電極４５ｅが設けられており、それぞれの電極４５ｅによって、相互に隣接するＰ型半導体素子４５ｃおよびＮ型半導体素子４５ｄ同士が直列に接続されるとともに、第１基板４５ａと第２基板４５ｂとの間に設けられた全てのＰ型半導体素子４５ｃのそれぞれと全てのＮ型半導体素子４５ｄのそれぞれとが交互に直列に接続されている。直列接続されたＰ型半導体素子４５ｃおよびＮ型半導体素子４５ｄの一方端に位置するＰ型半導体素子４５ｃに接続された電極４５ｅにはＰ側リード線４５ｆが接続されており、他方端に位置するＮ型半導体素子４５ｄに接続された電極４５ｅにはＮ側リード線４５ｇが接続されている。
【００４０】
第１基板４５ａは、加熱ローラ３１に空間を介して対向して配置され、第２基板４５ｂが、第１基板４５ａに対して加熱ローラ３１とは反対側に配置される。これにより、第１基板４５ａは、加熱ローラ３１の熱が、加熱ローラ３１と第１、第２、第３の熱電変換装置４５、４７、４６のそれぞれとの間に介在する空気の自然対流によって伝導するとともに、その空気を介しての放射によって伝導することにより、高温になる。これに対して、第２基板４５ｂは、加熱ローラ３１に対して直接対向していないことから、第１基板４５ａよりも低温になる。相互に直列に接続されたＰ型半導体素子４５ｃおよびＮ型半導体素子４５ｄは、第１基板４５ａと第２基板４５ｂとの受熱温度差によって発生する熱エネルギーを、ゼーベック効果を利用して電気エネルギーに変換し、変換された電気エネルギーを、リード線４５ｆおよび４５ｇから電圧として出力する。
【００４１】
第３熱電変換装置４６および第２熱電変換装置４７も、第１熱電変換装置４５と同様の構成であり、第１基板４６ａおよび４７ａと、第２基板４６ｂおよび４７ｂとの間に、Ｐ型半導体素子４６ｃおよび４７ｃとＮ型半導体素子４６ｄおよび４７ｄとが、電極４６ｅおよび４７ｅによって接続された状態でそれぞれ設けられるとともに、リード線４６ｆおよび４７ｆ、４６ｇおよび４７ｇがそれぞれ設けられているが、第１熱電変換装置４５および第２熱電変換装置４７は、同様の形状であり、従って、加熱ローラ３１の軸方向に沿った長さが等しくなっているのに対して、第３熱電変換装置４６は、加熱ローラ３１の軸方向に沿った長さが第１熱電変換装置４５および第２熱電変換装置４７よりも長くなっている。
【００４２】
Ｐ型半導体素子４５ｃ、４６ｃ、４７ｃと、Ｎ型半導体素子４５ｄ、４６ｄ、４７ｄのそれぞれの半導体材料としては、例えば、Ｓｂ２Ｔｅ３−Ｂｉ２Ｔｅ３、Ｂｉ３Ｔｅ３−Ｂｉ２Ｓｅ３、Ｓｉ−Ｇｅ、ＣｏＳｂ３、Ｆｅ−Ｓｉ２、Ｆｅ−Ａｌ、ＹｂＡｌ３、ＮａＣｏ２Ｏ４、その他の酸化物、導電性ポリマー等の有機物等が挙げられる。
第１基板４５ａ、４６ａ、４７ａにおける加熱ローラ３１に対向した下側の表面には、熱吸収性材料４５ｈ、４６ｈ、４７ｈがそれぞれコーティングされている。熱吸収性材料４５ｈ、４６ｈ、４７ｈは、赤外線領域における光を効率よく吸収するものであり、加熱ローラ３１からの輻射熱を効率よく第１基板４５ａ、４６ａ、４７ａに伝導する伝熱促進手段として機能する。熱吸収性材料４５ｈ、４６ｈ、４７ｈが、光の形態で放射される加熱ローラ３１からの輻射熱を効率よく吸収することにより、第１基板４５ａ、４６ａ、４７ａは効率よく温度上昇する。
【００４３】
熱吸収性材料４５ｈ、４６ｈ、４７ｈとしては、熱吸収率の高い塗料が用いられる。また、加熱ローラ３１に対向して配置されるために、加熱ローラ３１の外周面近傍の高温に耐えることができる耐熱性に優れていることが好ましい。熱吸収性材料４５ｈ、４６ｈ、４７ｈとしては、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、Ｓｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、炭酸カルシウム、酸化鉄、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＯ４、ＳｉＣ、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、ＴｉＣ、ＴｉＢ、ＭｇＯ、ＭｇＯ２、ＺｒＯ２、その他のセラミック粒子、炭素、ホウ素、ガラスの粉末、あるいはアルミニウム、銅、銀、金、ニッケル、亜鉛、鉄、コバルト、クロム、チタン、スズ、それらの合金の粉末等、単独で、あるいは複数を組み合わせて含有する塗料を挙げることができる。具体的には、２００℃以上の耐熱温度を有し、その温度範囲において放射率が０．８以上であることが好ましく、このような熱吸収性塗料としては、商品名「クールテックＣＴ−４００」（オキツモ株式会社製）がある。
【００４４】
図３および図４に示すように、ハウジング３７の左側側壁３７ｄには、第１、第２、第３の熱電変換装置４５、４７、４６を冷却するための熱電変換装置冷却部４３が、ハウジング３７内の上部空間３７ｂに対向するように取り付けられている。熱電変換装置冷却部４３は、第３ファンモータ４３ｃによって第３回転翼４３ａが駆動される第３ファン４３ｄを備えており、第３回転翼４３ａが回転駆動されることによって、ハウジング３７の外部の空気を吸引して上部空間３７ｂに吐出することにより、第２熱電変換装置４７、第３熱電変換装置４６、第１熱電変換装置４５をそれぞれ順番に冷却する冷却風を形成する。ハウジング３７における右側側壁３７ｅの上部には、上部空間３７ｂを外部に開放する排気口３７ｆが設けられており、第２熱電変換装置４７、第３熱電変換装置４６、第１熱電変換装置４５の第２基板４７ｂ、４６ｂ、４５ｂを順番に冷却した冷却風が排気口３７ｆから排出されてプリンタ１の外部に排出される。このように、第１、第２、第３の熱電変換装置４５、４７、４６の第２基板４５ｂ、４７ｂ、４６ｂがそれぞれ冷却風によって冷却されることにより、第１、第２、第３の各熱電変換装置４５、４７、４６の第２基板４５ｂ、４７ｂ、４６ｂと第１基板４５ａ、４７ａ、４６ａとの間の温度差が大きくなり、第１、第２、第３の各熱電変換装置４５、４７、４６のそれぞれの熱電変換効率が向上して高電圧が出力される。
【００４５】
定着ニップＮにおける右側の第１シート非通過領域Ｎ１に対向するように配置された第１熱電変換装置４５は、ゼーベック効果によって得られた電圧を、ハウジング３７の右側側壁３７ｅ（気流の風下側）に取り付けられた第１昇温抑制部４１における第１送風ファン４１ｅの第１ファンモータ４１ｃに出力して、第１回転翼４１ａを回転させるようになっている。定着ニップＮにおける左側の第２シート非通過領域Ｎ２に対向するように、記録紙Ｐの搬送方向に向かって左側（気流の風上側）に配置された第２熱電変換装置４７は、ゼーベック効果によって得られた電圧を、ハウジング３７の左側側壁３７ｄに取り付けられた熱電変換装置冷却部４３における第３送風ファン４３ｄの第３ファンモータ４３ｃに出力して、第３回転翼４３ａを回転させるようになっている。定着ニップＮにおける中央部のシート通過領域Ｎ３に対向して配置された第３熱電変換装置４６は、ゼーベック効果によって得られた電圧を、ハウジング３７の左側側壁３７ｄ（気流の風上側）に取り付けられた第２昇温抑制部４２における第２送風ファン４２ｅの第２ファンモータ４２ｃに出力して、第２回転翼４２ａを回転させるようになっている。
【００４６】
第１、第２、第３の熱電変換装置４５、４７、４６のそれぞれは、高温側の第１基板４５ａ、４７ａ、４６ａのそれぞれと、低温側の第２基板４５ｂ、４７ｂ、４６ｂのそれぞれとの温度差が大きくなって所定の温度差になることにより、第１昇温抑制部４１、熱電変換装置冷却部４３、第２昇温抑制部４２における第１、第３、第２の各送風ファン４１ｅ、４３ｄ、４２ｅをそれぞれ回転駆動し得る電圧が出力され、これにより、第１回転翼４１ａ、第３回転翼４３ａ、第２回転翼４２ａのそれぞれが回転される。また、熱電変換装置冷却部４３の第３回転翼４３ａが回転駆動されることによって、第１、第２、第３の熱電変換装置４５、４７、４６のそれぞれの低温側である第２基板４５ｂ、４７ｂ、４６ｂに沿った冷却風が形成され、これにより、第２基板４５ｂ、４７ｂ、４６ｂがそれぞれ冷却されて、高温側の第１基板４５ａ、４７ａ、４６ａとの温度差が大きくなり、第１、第２、第３の各熱電変換装置４５、４７、４６の熱電変換効率がさらに上昇し、それぞれから出力される電圧がさらに増加する。第１、第２、第３の熱電変換装置４５、４７、４６から出力される電圧が増加することによって、第１、第３、第２の各送風ファン４１ｅ、４３ｄ、４２ｅの回転数がさらに増加し、それぞれによって形成される気流の流量が増加することになる。
【００４７】
なお、第１、第２、第３の熱電変換装置４５、４７、４６のそれぞれの高温側である第１基板４５ａ、４７ａ、４６ａは、加熱ローラ３１との間隙が小さくなるほど高温に加熱されやすいために好ましいが、その間隙が小さくなりすぎると、加熱ローラ３１の回転振れによって加熱ローラ３１の外周面との接触が生じ、加熱ローラ３１あるいは第１、第２、第３の熱電変換装置４５、４７、４６が損傷するおそれがある。このために、本実施形態では、第１、第２、第３の熱電変換装置４５、４７、４６のそれぞれの第１基板４５ａ、４７ａ、４６ａと加熱ローラ３１との最小間隙を３．０ｍｍに設定している。
【００４８】
図７は、定着装置３０の制御系のブロック図である。定着装置３０に設けられた加熱ローラ３１を回転させる定着モータ３８およびハロゲンランプ３４には、モータ用電源５６および加熱用電源５７のそれぞれから供給される電圧が、モータ用駆動回路５５および加熱用駆動回路５１によってそれぞれ調整された状態で供給されて、定着モータ３８が駆動されるとともにハロゲンランプ３４が点灯される。モータ用駆動回路５５および加熱用駆動回路５１は、コントローラ部５３によって制御されて、それぞれから出力される電圧が調整される。コントローラ部５３には、外部ホスト装置５４からのプリントジョブによってプリント指示信号が入力されるとともに、サーミスタ３６によって検出される加熱ローラ３１の外周面温度に対応したアナログ信号が、Ａ／Ｄコンバータ５２によってデジタル変換されて入力される。
【００４９】
コントローラ部５３は、外部ホスト装置５４からのプリント指示信号を受け取ると、定着モータ駆動回路５５を制御して、加熱ローラ３１を所定の回転速度で回転させる。加熱ローラ３１が回転すると、加熱ローラ３１に圧接された加圧ローラ３２が、加熱ローラ３１に追従して回転する。また、コントローラ部５３は、外部ホスト装置５４からのプリント指示信号を受け取ると、ハロゲンランプ３４に対する通電が開始されるように、加熱用駆動回路５１を制御して、ハロゲンランプ３４を点灯させる。これにより、ハロゲンランプ３４における有効発熱領域の全域において加熱ローラ３１が急速に加熱される。その後は、コントローラ部５３は、Ａ／Ｄコンバータ５２を介して入力されるサーミスタ３６の検出信号に基づいて、加熱ローラ３１の外周面が所定の定着温度になるように加熱用駆動回路５１を制御する。
【００５０】
本実施形態のプリンタ１では、例えば、プロセススピードが１３２ｍｍ／ｓｅｃに設定され、また、定着装置３０での定着温度が１８０℃に設定されて、加熱ローラ３１の外周面の温度が１８０℃の定着温度に制御される。さらに、複数の記録紙Ｐに対してプリントする場合における各記録紙Ｐの搬送時間の間隔として１．０ｓｅｃが設定されており、プリント速度は１８枚／分になっている。
【００５１】
このような構成のプリンタ１の定着装置３０において、夜間にプリンタ１の電源がオフされて定着装置３０が周囲温度と同じ温度に冷却された状態でプリンタ１の電源がオンされた場合（コールドスタート）の条件で、最小サイズの記録紙ＰとしてＡ４サイズの記録紙Ｐを縦方向として複数枚（ここでは１２０枚）連続搬送することによって、トナー画像をそれぞれの記録紙Ｐに連続して熱定着させる場合について説明する。コントローラ部５３は、プリント指示を受け取ると、モータ用駆動回路５５を制御して定着モータ３８を回転させるとともに、加熱用駆動回路５１を制御して加熱ローラ３１の内部に設けられたハロゲンランプ３４を点灯させ、加熱ローラ３１を加熱して、加熱ローラ３１の外周面の温度が１８０℃の定着温度になるまで昇温させる。加熱ローラ３１が加熱されることによって、第１、第２、第３の熱電変換装置４５、４７、４６では、それぞれの第１基板４５ａ、４７ａ、４６ａの温度が上昇し、第２基板４５ｂ、４７ｂ、４６ｂとの温度差が大きくなることにより電力が発生して、第２昇温抑制部４２、第１昇温抑制部４１、熱電変換装置冷却部４３のそれぞれに電圧を出力する。その後、加熱ローラ３１の外周面の温度が徐々に高くなると、第１、第２、第３の熱電変換装置４５、４７、４６から出力される電圧も徐々に高くなる。そして、加熱ローラ３１の外周面温度が１８０℃の定着温度になると、未定着のトナー画像が転写された小サイズ記録紙Ｐが定着装置３０へと搬送され、加熱ローラ３１と加圧ローラ３２との間の定着ニップＮ内に案内される。小サイズ記録紙Ｐは、幅方向の中央位置が加熱ローラ３１の通紙中心線ＣＬに一致するように定着ニップＮを通過するために、加熱ローラ３１における左右の両側部分が通過する第１および第２の各シート非通過領域Ｎ１およびＮ２では、記録紙Ｐが通過しないことによって温度上昇（非通紙部昇温）が生じる。この場合、第１および第２の各シート非通過領域Ｎ１およびＮ２では、定着ニップＮ内を通過する記録紙Ｐがそれぞれの長さ（Ｗ１およびＷ２）の一部に記録紙Ｐが接触するだけなので、それぞれにおける記録紙に奪われる熱量が少なく急速に温度が上昇する。これにより、第１および第２の各シート非通過領域Ｎ１およびＮ２を通過する加熱ローラ３１の外周面部分に対向して配置された第１および第２の熱電変換装置４５および４７では、加熱ローラ３１に対向する第１基板４５ａおよび４７ａにおいて急速に温度が上昇し、第２基板４５ｂおよび４７ｂとの温度差が大きくなり、ゼーベック効果によりそれぞれの温度差に対応した高電圧を出力する。
【００５２】
第１熱電変換装置４５から出力される電圧は、ハウジング３７の右側側壁３７ｅに取り付けられた第１昇温抑制部４１のファンモータ４１ｃに供給されており、第１熱電変換装置４５からの出力電圧が第１ファンモータ４１ｃの駆動電圧を上回ることによって、第１ファンモータ４１ｃが駆動されて第１回転翼４１ａが回転する。第１回転翼４１ａの回転により、温度が上昇した第１のシート非通過領域Ｎ１の近傍の空気が吸引されてプリンタ１の外部に排出される。これにより、ハウジング３７の下部空間３７ｃ内では、図４に矢印Ｃで示すように、ハウジング３７の左側側壁３７ｄから右側側壁３７ｅに向う加熱ローラ３１の軸方向に沿った気流が形成され、第１および第２の各シート非通過領域Ｎ１およびＮ２の昇温抑制が開始される。
【００５３】
この場合、左側側壁３７ｄに近接した第２シート非通過領域Ｎ２を通過する加熱ローラ３１の外周面部分に対向して配置された第２熱電変換装置４７からも、第２シート非通過領域Ｎ２が高温になることによって高電圧が出力され、ハウジング３７の上部空間３７ｂに対向して配置された熱電変換装置冷却部４３の第３ファンモータ４３ｃが駆動されて、第３回転翼４３ａが回転される。これにより、第３ファンモータ４３ｃは、ハウジング３７の外部の空気を吸引して上部空間３７ｂ内に吐出する。上部空間３７ｂ内に吐出された空気は、上部空間３７ｂ内において、図３に矢印Ｄで示すように、第２、第３、第１の各熱電変換装置４７、４６、４５のそれぞれの第２基板４７ｂ、４６ｂ、４５ｂに沿って流動する冷却風を形成し、その冷却風が第２基板４７ｂ、４６ｂ、４５ｂを順番に冷却して、ハウジング３７の右側側壁３７ｅに設けられた排気口３７ｆを通ってプリンタ１の外部に排出される。第２、第３、第１の各熱電変換装置４７、４６、４５では、第２基板４７ｂ、４６ｂ、４５ｂが冷却されることによって、それぞれから出力される電圧がさらに上昇する。これにより、第１昇温抑制部４１の第１ファンモータ４１ｃがさらに高速で回転され、加熱ローラ３１の軸方向に沿った気流の流量が増加する。
【００５４】
第１昇温抑制部４１による吸引によって形成された気流は、第１昇温抑制部４１近傍の第１シート非通過領域Ｎ１の温度上昇を効率よく抑制するが、第１昇温抑制部４１の遠方の風上側では流速が低くなっているために第２シート非通過領域Ｎ２については第１シート非通過領域Ｎ１よりも温度抑制効果が低下する。しかしながら、小サイズの記録紙Ｐの通紙枚数が増加すると、第１昇温抑制部４１の遠方側である第２シート非通過領域Ｎ２において温度が上昇し、この第２シート非通過領域Ｎ２に対向した第２熱電変換装置４７の第１基板４７ａと第２基板４７ｂとの温度差が大きくなり、第２熱電変換装置４７から出力される電圧がさらに増加する。これにより、熱電変換装置冷却部４３に設けられた第３送風ファン４３ｄの第３回転翼４３ａによる冷却風の風量がさらに増加して、第１、第２、第３の各熱電変換装置４５、４７、４６における第２基板４５ｂ、４７ｂ、４６ｂがそれぞれ一層冷却され、第１、第２、第３の各熱電変換装置４５、４７、４６から出力される電圧がさらに増加する。
【００５５】
この場合、シート通過領域Ｎ３を通過する加熱ローラ３１の外周面部分には、風上側に位置する高温の第２シート非通過領域Ｎ２を通過する加熱ローラ３１の外周面部分の熱を奪うことによって温度が上昇した気流が加熱ローラ３１の外周面に沿って流動するために、その気流の影響でシート通過領域Ｎ３を通過する加熱ローラ３１の外周面部分が過冷却されることが抑制される。これにより、シート通過領域Ｎ３を通過する加熱ローラ３１の外周面部分に対向する第３熱電変換装置４６では、第１基板４６ａと第２基板４６ｂとの温度差が大きくなって高電圧が出力され、気流の風上側であるハウジング３７の左側側壁３７ｄに設けられた第２昇温抑制部４２における第２送風ファン４２ｅの第２ファンモータ４２ｃが駆動される。これにより第２回転翼４２ａが回転され、プリンタ１の外部の空気がハウジング３７の下部空間３７ｃ内に吐出されて、ハウジング３７の左側側壁３７ｄから右側側壁３７ｅに向って加熱ローラ３１の軸方向に沿った新たな気流が形成される。第２昇温抑制部４２からの吐出によって生じた気流は、第２昇温抑制部４２の近傍の第２シート非通過領域Ｎ２を通過する加熱ローラ３１の外周面部分では高速になっているために、この第２シート非通過領域Ｎ２における温度上昇を効率よく抑制する。また、第２昇温抑制部４２から吐出される気流は、第１昇温抑制部４１の吸引によって生じた気流と同方向になっているために、加熱ローラ３１の軸方向に沿って円滑に流動し、シート通過領域Ｎ３において、気流により大きく温度変化することが抑制される。これにより、加熱ローラ３１の外周面の温度が軸方向に均一化される。
【００５６】
以上のように、Ａ４サイズの記録紙Ｐが縦方向に連続して定着ニップＮを通過する（小サイズ記録紙搬送）場合にも、第１および第２の各シート非通過領域Ｎ１およびＮ２における温度上昇が効率よく抑制される。この場合、第２昇温抑制部４２は、第１昇温抑制部４１によって形成された気流のみでは第２シート非通過領域Ｎ２の温度上昇を抑制できない場合に駆動されるが、加熱ローラ３１は、１８０℃との定着温度に制御されているために、シート通過領域Ｎ３に対向した第３の熱電変換装置４６での起電力が小さく、従って、第２昇温抑制部４２における第２回転翼４２ａの回転力が小さく、第２回転翼４２ａから吐出される気流は、第１昇温抑制部４１によって形成される気流の流動量よりも少なくなる。その結果、第２のシート非通過領域Ｎ２の温度が過剰に抑制されるおそれがなく、また、その風下側に位置するシート通過領域Ｎ３においても、気流によって大きく温度が変化することが抑制される。しかも、気流の風下側に位置する第１昇温抑制部４１の第１ダクト４１ｂにおける空気吸引口４１ｄが、気流の風上側に位置する第２昇温抑制部４２の第２ダクト４２ｃにおける吐出口４２ｄよりも大きな開口面積になっていることから、第２昇温抑制部４２から吐出される気流が吐出口４２ｄ内に円滑に流入するために、加熱ローラ３１に沿って流動する気流が乱れることが確実に抑制され、加熱ローラ３１の温度上昇を、軸方向に沿って効率よく、かつ均一に抑制することができる。
【００５７】
本実施形態では、１２０枚のＡ４サイズの記録紙Ｐを縦方向に連続して搬送する小サイズ記録紙のプリントを実施した場合に、加熱ローラ３１の両側における第１および第２のそれぞれのシート非通過領域Ｎ１およびＮ２での温度上昇を確実に抑制することができ、連続して搬送される記録紙Ｐの搬送時間間隔を延長することなく、加熱ローラ３１の温度を２４０℃以下に抑制することができた。この温度は、定着装置３０における加圧ローラ３２、定着装置３０の周辺に配置された各種部材の耐熱温度よりも低いために、それらの部材を熱的に損傷させるおそれがない。
【００５８】
比較のために、第１昇温抑制部４１、第２昇温抑制部４２、熱電変換装置冷却部４３が設けられていない定着装置において、上記と同じ条件（定着部が室温程度になった状態）としたときに、１２０枚のＡ４サイズの記録紙を縦方向に連続して搬送することによる小サイズ記録紙Ｐのプリントを実施した場合には、プリント動作が開始してから４５秒が経過した時点で、シート非通過領域の温度が２６０℃の高温に達した。このような温度では、記録紙Ｐの搬送時間の間隔を延長する必要があることから、プリント動作の開始から１分が経過すると、連続して搬送される記録紙Ｐの時間間隔が、１．０ｓｅｃ（プリント速度１８枚／分）から７．０ｓｅｃ（プリント速度６枚／分）に延長され、プリント効率が著しく低下した。
【００５９】
なお、本実施形態では、第１昇温抑制部４１による空気の吸引によって加熱ローラ３１の両側の第１および第２のシート非通過領域Ｎ１およびＮ２の温度上昇を抑制していることから、第１昇温抑制部４１による空気の吸引を開始した当初は、第２昇温抑制部４２に近接した第２シート非通過領域Ｎ２の温度が高くなる傾向にある。このために、第１のシート非通過領域Ｎ１と第２シート非通過領域Ｎ２との温度差により加熱ローラ３１に左右の両側の側部における熱膨張に差が生じるおそれがあり、この場合には、加熱ローラ３１に左右の両側の側部におけるそれぞれの変形によって周速度が変化するが、その変化は許容範囲内であり、記録紙Ｐの搬送不良、加熱ローラ３１および加圧ローラ３２によって記録紙Ｐが幅方向に不均一に接触する等の不具合は発生しなかった。
【００６０】
次に、定着装置３０での複数枚の小サイズの記録紙Ｐの連続プリントが終了した後に、その小サイズの記録紙よりも幅方向長さが長いサイズの記録紙Ｐに対するプリントがコントローラ部５３に対して指示された場合の定着装置３０の動作について説明する。小サイズの記録紙Ｐが連続して定着ニップＮを通過した直後は、加熱ローラ３１の両側における第１および第２のシート非通過領域Ｎ１およびＮ２の温度がシート通過領域Ｎ３の温度よりも高くなっており、このような状態で、小サイズの記録紙よりも幅方向長さが長いサイズの記録紙Ｐが定着ニップＮを通過すると、記録紙Ｐの画像領域における幅方向の両側部分において高温オフセットが発生して画像が劣化するおそれがある。このために、コントローラ部５３には、小サイズの記録紙Ｐの連続プリントが終了した後に、加熱ローラ３１および加圧ローラ３２を空回転させて温度を低下させる待機時間（ウェイトタイム）が、定着ニップＮを通過した小サイズの記録紙Ｐの枚数に応じて予め設定されており、設定された待機時間の間は、定着ニップＮに記録紙Ｐを通過させることなく加熱ローラ３１および加圧ローラ３２を空回転させるようになっている。ウェィトタイムは、図８に示すようなタイムテーブルとして、コントローラ部５３に記憶されている。図８に示すタイムテーブルでは、加熱ローラ３１の両側の第１および第２の各シート非通過領域Ｎ１およびＮ２が、プリンタ１の使用環境、記録紙Ｐのサイズ、記録紙Ｐの種類等に関わらず、高温オフセットが発生しない温度である２００℃以下にまで低下するように、定着ニップＮを連続して通過した小サイズの記録紙Ｐの枚数に応じたウェイトタイムが設定されている。図８に示すタイムテーブルでは、定着装置３０において連続してトナー画像が定着された小サイズの記録紙Ｐの枚数が５枚未満の場合には、ウェイトタイムとして０秒（ｓｅｃ）が設定されており、従って、特に加熱ローラ３１および加圧ローラ３２を空回転させることなく、小サイズの記録紙Ｐの連続プリント動作に連続して大サイズの記録紙Ｐのプリント動作が実施される。定着ニップＮを連続して通過した小サイズの記録紙Ｐの枚数が５枚〜１０枚未満の場合には、ウェイトタイムとして３秒（ｓｅｃ）が設定されており、以下、１０枚〜１８枚未満の場合には５秒（ｓｅｃ）、１８枚〜２５枚未満の場合には７秒（ｓｅｃ）、２５枚〜３６枚未満の場合には１５秒（ｓｅｃ）、３６枚〜５４枚未満の場合には２０秒（ｓｅｃ）、５４枚〜８０枚未満の場合には２５秒（ｓｅｃ）、８０枚〜１１０枚未満の場合には３０秒（ｓｅｃ）、１１０枚〜１４０枚未満の場合には４５秒（ｓｅｃ）、１４０枚〜１６０枚未満の場合には７５秒（ｓｅｃ）、１６０枚以上の場合には１０５秒（ｓｅｃ）が、それぞれウェイトタイムとして設定されている。
【００６１】
コントローラ部５３は、外部ホスト装置５４から、小サイズの記録紙の複数枚の連続プリントが指示されるとともに、その後に、大サイズの記録紙のプリント指示があった場合には、記憶されたタイムテーブルに基づいて、指示されたプリント枚数に対応したウェイトタイムを読み出して設定し、指示された枚数の連続プリント動作が終了すると、ハロゲンランプ３４をオフした状態で、設定されたウェイトタイムにわたって、加熱ローラ３１および加圧ローラ３２を空回転させる。これにより、定着ニップＮにおけるシート非通過領域Ｎ１およびＮ２が高温状態になっていても、迅速に２００℃以下の温度にまで低下させることができ、大サイズの記録紙Ｐの定着画像に高温オフセットによる画像劣化が生じることを防止することができる。
【００６２】
例えば、コントローラ部５３は、１２０枚のＡ４サイズの記録紙Ｐを縦方向に搬送する小サイズ記録紙のプリント動作を行うプリント指示と、その後に、例えば、Ａ４サイズの記録紙を横方向に搬送してプリント動作を行うプリント指示とを外部ホスト装置５４から受け取った場合には、図８に示すタイムテーブルに基づいて４５秒のウェイトタイムを設定し、１２０枚の小サイズ記録紙Ｐの連続プリント動作が終了すると、４５秒間にわたって加熱ローラ３１および加圧ローラ３２を空回転し、その後に、Ａ４サイズの記録紙を横方向に搬送してプリント動作を実施した。この場合には、大サイズの記録紙Ｐのトナー画像には、高温オフセットによる画像劣化が発生することがなく、良好な画像を得ることができた。
【００６３】
なお、図８に示すウェイトタイムは、記録シートの幅方向サイズ、材質、プリンタ１の周囲の環境等に応じて最適な時間（最短時間）に設定される。また、小サイズ記録紙Ｐの連続定着動作の直後に、大サイズ記録紙Ｐの定着動作を実施する場合にウェイトタイムを設定する構成に限らず、小サイズ記録紙Ｐの連続定着動作の直後にプリント動作を停止する場合にも、ウェイトタイムを設定するようにしてもよい。
【００６４】
次に、最大幅、例えばＡ４サイズの記録紙を横方向に搬送して連続プリント動作を行う場合について説明する。この場合、横方向のＡ４サイズの記録紙は、ニップＮにおける第１および第２のシート非通過領域Ｎ１およびＮ２と、シート通過領域Ｎ３との全体にわたって通過するために、第１および第２のシート非通過領域Ｎ１およびＮ２と、シート通過領域Ｎ３との全てにおいて熱を奪われる。従って、加熱ローラ３１は、軸方向に均一に１８０℃の定着温度に制御された状態で、大サイズの記録紙Ｐが連続して定着ニップＮを通過しても、加熱ローラ３１は軸方向にほぼ均一に温度が上昇し、この温度上昇に伴って、ハウジング３７の上部空間３７ｂ内の温度も上昇する。従って、第１、第２、第３の各熱電変換装置４５、４７、４６では、第１基板４５ａ、４７ａ、４６ａと、第２基板４５ｂ、４７ｂ、４６ｂとのそれぞれの温度差が大きくならないために、第１、第２、第３の各熱電変換装置４５、４７、４６において発生する電力が小さく、第１昇温抑制部４１、第２昇温抑制部４２、熱電変換装置冷却部４３のそれぞれが駆動されることはない。本実施形態において、Ａ４サイズの記録紙を横方向に搬送して連続２００枚にわたってプリントしたが、加熱ローラ３１における温度上昇が小さく、第１昇温抑制部４１、第２昇温抑制部４２、熱電変換装置冷却部４３が駆動されることはなかった。
【００６５】
また、大サイズと小サイズとの中間サイズの記録紙Ｐを連続してプリントする場合（例えばＢ４サイズの記録紙を縦方向に搬送する場合）には、加熱ローラ３１の両側におけるシート非通過領域Ｎ１およびＮ２での記録紙Ｐが接触しない軸方向長さが、Ａ４サイズの記録紙Ｐを縦方向搬送とした場合よりも短くなるために、定着ニップＮにおける記録紙Ｐが接触しない領域の温度が、Ａ４サイズ記録紙の縦搬送の場合よりも緩やかに上昇する。従って、加熱ローラ３１の両側の第１および第２のシート非通過領域Ｎ１およびＮ２に対向して配置された第１および第２の各熱電変換装置４５および４７から出力される電圧も緩やかに上昇する。このために、第１および第２の各熱電変換装置４５および４７にそれぞれ接続された第１昇温抑制部４１および熱電変換装置冷却部４３が駆動されるタイミングが、Ａ４サイズ記録紙縦の搬送の場合よりも遅れ、第１および第２のシート非通過領域Ｎ１およびＮ２のうちＢ４サイズ記録紙が接触しない部分の温度が、Ａ４サイズ記録紙の縦搬送の場合よりも上昇する。しかし、記録紙Ｐが接触しないそれぞれの領域における温度上昇によって第１昇温抑制部４１および熱電変換装置冷却部４３が駆動されると、その後は、Ａ４サイズ記録紙の縦搬送による連続プリント動作時と同様に、第１、第２、第３の各熱電変換装置４５、４７、４６から高電圧が出力され、さらにその後に第２昇温抑制部４２も駆動されることから、Ａ４サイズ記録紙の縦搬送による連続プリントの場合と同程度の温度に加熱ローラ３１の温度上昇を抑制することができる。本実施の形態では、１２０枚のＢ４サイズの記録紙を縦方向に連続して搬送してプリントした場合に、第１昇温抑制部４１および熱電変換装置冷却部４３の駆動が遅れることによって、加熱ローラ３１は一時的に２５０℃に達したものの、その後は、定着装置３０の周辺部材が熱劣化に影響しない程度の温度（２４０℃）以内に抑制することができた。
【００６６】
次に、プリンタ１が電源オン状態で、３時間にわたってプリント動作を行うことなく待機した状態（スタンバイ状態）から、１２０枚のＡ４サイズの記録紙の縦方向搬送によるプリント指示を受けた場合について説明する。この場合には、定着装置３０は、３時間にわたる待機時間の間は、加熱ローラ３１および加圧ローラ３２を空回転させつつ（但し、それぞれの周速度は、定着動作時における周速度よりも低下している）、加熱ローラ３１の外周面の温度を１５０℃に制御している。この１５０℃の制御方法は、例えば、加熱用駆動回路５１からの出力電圧が、前述したコールドスタートの場合を１００としたときに、このコールドスタートに対して約半分（５５％）程度の電圧になるようにハロゲンランプ３４を制御する方法が採用される。もちろん、他の制御方法としてもよい。これにより、待機状態ではハロゲンランプ３４の消費電力を低減することができる。
【００６７】
加熱ローラ３１の外周面の温度を１５０℃に維持して長時間待機している場合には、ハロゲンランプ３４からの熱が定着装置３０の全体に広がっているために、ハウジング３７の下部空間３７ｃ内における加熱ローラ３１の周囲の温度のみならず、ハウジング３７の上部空間３７ｂ内の温度は、加熱ローラ３１の外周面の温度１５０°に対して５５％〜７５％程度に上昇している。このような状態から、加熱ローラ３１を１８０℃まで昇温させた後に、Ａ４サイズの記録紙Ｐを連続して縦方向搬送して定着装置３０における定着ニップＮを通過させた場合、定着装置３０の熱量が増加しているため、少ない電力で定着温度１８０℃に維持することができる。従って、加熱ローラ３１の両側における記録紙Ｐが接触しない領域では緩やかに温度が上昇し、また、加熱ローラ３１における記録紙Ｐが接触しない領域の緩やかな温度上昇に伴って、ハウジング３７の上部空間３７ｂ内も緩やかに温度が上昇する。その結果、第１および第２の熱電変換装置４５および４７のそれぞれから出力される電圧の上昇も緩やかになり、第１昇温抑制部４１および熱電変換装置冷却部４３が駆動されるタイミングが遅れ、中間サイズの場合と同様に、加熱ローラ３１における記録紙Ｐが接触しない領域において、一時的に、２５０℃程度の高温に達するおそれがある。しかしながら、加熱ローラ３１における記録紙Ｐが接触しない各領域が高温になることによって、第１昇温抑制部４１および熱電変換装置冷却部４３が駆動されると、その後は、周囲部材が熱的に損傷するおそれがない程度（２４０℃程度）にまで温度を低下させることができる。
【００６８】
なお、第１昇温抑制部４１および熱電変換装置冷却部４３が駆動されるタイミングがさらに遅れるＢ４サイズの記録紙Ｐの縦方向搬送により連続プリントを実行する場合には、加熱ローラ３１の温度が一時的に２５４℃に達したが、第１昇温抑制部４１および熱電変換装置冷却部４３が駆動されると、その後は、Ａ４サイズの記録紙Ｐの縦方向搬送による連続プリントの場合と同様に、定着装置３０の周辺部材が熱劣化に影響しない程度の温度（２４０℃以下）に抑制することができた。待機状態では、加熱ローラ３１の外周面の温度が１５０℃に維持されているために、定着温度である１８０℃に温度が上昇するときの温度上昇がコールドスタートの場合よりも緩やかであるが、結果的には過昇温を防止することができる。
【００６９】
以上のように、本実施の形態１では、幅方向長さが小サイズの記録紙等の記録シートを連続してプリントする場合において、複雑な制御を行うことなく、定着装置３０の定着ニップＮにおける記録紙が接触しない各領域での温度上昇を、記録紙の搬送時間の間隔を延長することなく確実に抑制することができ、従って、複数枚の記録紙に対して連続して画像を定着させるための時間が延長されるおそれがなく、その結果、定着効率が低下することを防止することができる。
【００７０】
なお、上記の説明では、搬送される記録シートの幅方向長さの最大をＡ４サイズの記録シートの長手方向長さ、搬送される記録シートの幅方向長さの最小をＡ４サイズの記録シートの幅方向長さとしたが、このような構成に限定されるものではない。また、第２送風ファン４２ｅを第１送風ファン４１ｅよりも遅れて駆動する構成としたが、略同時に駆動されるように、第２送風ファン４２ｅを低電圧で駆動されるファンを用いるようにしてもよい。また、プリント動作中に加熱ローラ３１の昇温によりファンを動作させてシート非通過領域の過昇温を防止できるように冷却する構成であればよく、第１送風ファン４１ｅと第３送風ファン４３ｄだけで過昇温を抑制できるのであれば、第２熱電変換装置４７と第２送風ファン４２ｅを設けない構成としてもよい。
【００７１】
＜実施形態２＞
図９は、本実施形態２の定着装置３０の構成を示す模式図、図１０は、図９のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。本実施形態２の定着装置３０では、加熱ローラ３１の左側の第２シート非通過領域Ｎ２に対向して配置された第２熱電変換装置４７’の構成が、実施形態１の定着装置３０における第２熱電変換装置４７とは異なっていること以外は同様の構成になっている。本実施形態２の第２熱電変換装置４７’は、第１基板４７ａ’および第２基板４７ｂ’の面積を、実施形態１の第２熱電変換装置４７の第１基板４７ａおよび第２基板４７ｂの面積よりも大きくして、第１基板４７ａ’および第２基板４７ｂ’の間に配置されるＰ型半導体素子４７ｃ’およびＮ型半導体素子４７ｄ’のそれぞれの個数を、実施形態１の第２熱電変換装置４７におけるＰ型半導体素子４７ｃおよびＮ型半導体素子４７ｄの個数よりも多くすることによって、第２熱電変換装置４７’の熱電変換効率を高めている。これにより、第２熱電変換装置４７’の熱電変換効率は、第１シート非通過領域Ｎ１に対向して配置された第１熱電変換装置４５の熱電変換効率よりも高くなっている。本実施形態の第２熱電変換装置４７’は、第１基板４７ａ’および第２基板４７ｂ’が、図９に示すように、加熱ローラ３１の外周面に沿うように、それぞれ上方に向って突出する円弧状に湾曲されて、ハウジング３７の隔壁３７ａに形成された開口部３７ｇ内に配置されている。これにより、第２基板４７ｂ’と加熱ローラ３１の外周面との間隙が略一定となり、加熱ローラ３１によって第２基板４７ｂ’が均一に加熱されるために、第２熱電変換装置４７’の熱電変換効率がさらに高められることになる。
【００７２】
第２熱電変換装置４７’は、このような構成とされることによって熱電変換効率が向上し、第１基板４７ａ’および第２基板４７ｂ’の温度差が小さくても出力される電圧を上昇させることができる。従って、熱電変換装置冷却部４３の駆動タイミングを早めることができる。その結果、例えばＡ４サイズの記録紙Ｐの縦方向搬送（幅方向小サイズ記録紙）で連続プリントする場合には、この第２熱電変換装置４７’が最初に高電圧出力状態になって熱電変換装置冷却部４３が駆動されることになる。これにより、第１、第２、第３の熱電変換装置４５、４７’、４６の第２基板４５ｂ、４７ｂ’、４６ｂが冷却されるタイミングも速くなり、その後に、第１熱電変換装置４５から出力される電圧によって第１昇温抑制部４１が駆動され、さらにその後に、第２熱電変換装置４５から出力される電圧によって第２昇温抑制部４２が駆動されるが、この第２昇温抑制部４２が駆動されるタイミングが実施形態１の場合よりも速くなる。これにより、加熱ローラ３１における両側の第１および第２の各シート非通過領域Ｎ１およびＮ２における温度上昇を、効率よく、また、より確実に抑制することができる。
【００７３】
本実施形態２の定着装置３０では、加熱ローラ３１および加圧ローラ３２を空回転しながら１５０℃の温度に制御した待機状態が３時間にわたって継続した後に、１２０枚のＡ４サイズの記録紙Ｐの縦方向搬送で連続してプリントした場合に、加熱ローラ３１は、一時的に２４０℃の温度に達したが、この温度は、実施形態１の場合の２５４℃よりも低く、また、熱電変換装置冷却部４３が駆動されるタイミングが早くなることにより、その後のシート非通過領域の温度上昇を効果的に抑制することができた。
【００７４】
なお、前述したコールドスタートの場合にも、熱電変換装置冷却部４３が駆動されるタイミングが早くなることにより、加熱ローラ３１の温度が一時的に達する温度を２２３℃に低下させることができた。しかも、定着装置３０における加熱ローラ３１の両側の第１および第２の各シート非通過領域Ｎ１およびＮ２においても、加熱ローラ３１の温度を、トナー画像の定着性に影響がないように、効果的に温度上昇を抑制することができた。
【００７５】
＜実施形態３＞
図１１は、本発明の実施形態３における定着装置３０の概略構成を示す断面図である。この定着装置３０では、電磁誘導加熱方式の加熱手段によって定着ニップＮを通過する記録紙の未定着トナー画像を加熱するようになっている。このために、加熱ローラ３１は、例えば、芯金の表面に、厚さ１ｍｍ〜数十ｍｍ程度の鉄の発熱層が設けられており、その表面にフッ素樹脂等の離型層が形成されて、直径４０ｍｍに構成されている。なお、発熱層としては、鉄に限らず、ステンレス、アルミニウム、ステンレスとアルミニウムの複合材等であってもよい。加圧ローラ３２は、実施形態１と同様の構成であり、加熱ローラ３１と同様に直径４０ｍｍであって、図示しない加圧機構によって加熱ローラ３１に圧接されて、加熱ローラ３１が回転駆動されることにより加熱ローラ３１に追従して回転するようになっている。
【００７６】
加熱ローラ３１の上側には、電磁誘導加熱方式の加熱手段を構成する磁場発生装置６０が、加熱ローラ３１の上部外周面に沿った湾曲状態で設けられている。磁場発生装置６０は、例えば一対の励磁コイル６１を備えている。各励磁コイル６１は、それぞれの直径が０．５ｍｍの銅線材に耐熱性のポリアミドイミドをそれぞれ被覆して、例えば１６本の被覆銅線材を相互に絶縁状態で束ねたリッツ線を、芯材（コア部材）を用いることなくコイルに形成した空芯コイルによって構成されている。
【００７７】
各励磁コイル６１には、図示しない励磁回路（インバータ回路）から高周波電流が印加されるようになっており、高周波電流が印加されることによって各励磁コイル６１からは磁束が発生し、加熱ローラ３１の発熱層における各励磁コイル６１に対向する部分では、磁界の変化を妨げるように磁束および渦電流が発生し、この渦電流によって、加熱ローラ３１における発熱層に加熱ローラ３１の軸方向に沿ったジュール熱が発生する。このように、加熱ローラ３１は各励磁コイル６１に対向する部分のみが加熱されるが、加熱ローラ３１が回転することによって、各励磁コイル６１に対向する発熱層部分が周方向に連続して変化し、これにより、加熱ローラ３１は周方向の全体にわたって加熱される。なお、励磁回路に対する電流は、加熱ローラ３１の表面に圧接された温度ヒューズであるサーモスタット（図示せず）を介して供給されるようになっている。サーモスタットは、加熱ローラ３１の表面の温度が予め設定された所定の異常温度に達することによって、励磁回路に対する電流の供給を遮断するようになっている。
【００７８】
本実施形態では、各励磁コイル６１に、周波数３０ｋＨｚ、出力１０００Ｗの高周波電流を供給するように設定されるとともに、定着温度が２００℃に設定されており、加熱ローラ３１の外周面の温度をサーミスタ３６によって検出して加熱ローラ３１の外周面の温度を２００℃になるようにフィードバック制御するようになっており、加熱ローラ３１の表面の温度が２００℃になることによってプリント動作が開始される。なお、プリント動作が開始されるまでの待機状態では、加熱ローラ３１の表面が均一に加熱されるように、加熱ローラ３１および加圧ローラ３２は、記録紙Ｐが搬送されていない状態で空回転されている。
【００７９】
本実施形態３の定着装置３０においても、実施形態１の定着装置３０と同様に、第１昇温抑制部４１、第２昇温抑制部４２、熱電変換装置冷却部４３と、第１、第２、第３の熱電変換装置４５、４７、４６が設けられているが、第１昇温抑制部４１および第２昇温抑制部４２は、実施形態１と同様に、排紙ローラ３５の上方であって記録紙Ｐの搬送方向の右側および左側にそれぞれ設けられているのに対して、第１、第２、第３の熱電変換装置４５、４７、４６および熱電変換装置冷却部４３が設けられた位置が実施形態１の定着装置３０とは異なっている。すなわち、第１、第２、第３の熱電変換装置４５、４７、４６は、磁場発生装置６０よりも加熱ローラ３１の回転方向下流側であって、サーミスタ３６の回転方向上流側の位置に、それぞれの第１基板４５ａ、４６ａ、４７ａを、加熱ローラ３１における右側の第１シート非通過領域Ｎ１、シート通過領域Ｎ３、左側の第２シート通過領域Ｎ２に対向させた状態で配置している。第１、第２、第３の熱電変換装置４５、４７、４６の第２基板４５ｂ、４７ｂ、４６ｂは、定着装置３０のハウジング３７内における記録紙Ｐの搬送方向上流側の上方に設けられた冷却空間３７ｓ内に配置されている。熱電変換装置冷却部４３は、冷却空間３７ｓの左側の側方に、第２、第３、第１の各熱電変換装置４７、４６、４５のそれぞれの第２基板４７ｂ、４６ｂ、４５ｂに沿って冷却風を送風するように配置されている。その他の構成は、実施形態１の定着装置３０と同様になっている。
【００８０】
このような構成の定着装置３０も、実施形態１の定着装置３０と同様に、第１、第２、第３の熱電変換装置４５、４７、４６において生成された電圧によって、第１昇温抑制部４１、第２昇温抑制部４２、熱電変換装置冷却部４３のそれぞれが駆動されるようになっていることから、幅方向が小サイズの記録紙Ｐが連続してプリントされる場合（例えば、Ａ４サイズの記録紙の縦搬送によるプリントの場合）に、加熱ローラ３１の両側の第１および第２の各シート非通過領域Ｎ１およびＮ２における温度上昇を確実に抑制することができる。特に、本実施形態の定着装置３０は、励磁コイル６１が、対向する加熱ローラ３１の周面部分を部分的に加熱する構成であって、加熱ローラ３１が１回転されることによって加熱ローラ３１が全周にわたって加熱されるが、第１、第２、第３の熱電変換装置４５、４７、４６のそれぞれが、励磁コイル６１によって発熱された加熱ローラ３１の外周面部分よりも回転方向下流側かつ定着ニップよりも上流側に位置していることにより、第１、第２、第３の熱電変換装置４５、４７、４６のそれぞれの第１基板４５ａ、４７ａ、４６ａは、加熱された直後の加熱ローラ３１部分によって迅速に加熱される。これにより、第１昇温抑制部４１、第２昇温抑制部４２、熱電変換装置冷却部４３のそれぞれが迅速に駆動され、加熱ローラ３１の第１および第２の各シート非通過領域Ｎ１およびＮ２の温度上昇を抑制するための制御の開始タイミングが速くなり、それぞれの温度上昇を確実に抑制することができる。
【００８１】
なお、本実施形態は、電磁誘導加熱方式の定着装置に限定されるものではなく、加熱ローラ３１、加圧ローラ３２のいずれか一方または両方を部分的に加熱する定着装置、例えば、加熱ローラ３１の外部に加熱ローラ３１をハロゲンランプ等によって補助的に加熱する第２の加熱ローラを備えた定着装置にも適用することができる。
＜変形例＞
上記各実施形態では、定着装置としてハロゲンランプと定着ローラとを用いる構成について説明したが、このような構成に限定されるものではない。例えば、円筒状の定着フィルムと、定着フィルムの内側に配され、ガラス、セラミック、耐熱プラスチック等の基板（厚さ０．１ｍｍ〜２．０ｍｍ程度）の外周面に発熱抵抗層を設けてなる加熱体と、加熱体を支持するホルダとを備え、加熱体を定着フィルムを介して加圧ローラに圧接させて定着フィルムと加圧ローラとの間にニップを確保するフィルム加熱方式の定着装置としてもよい。このような熱容量が小さな定着装置では、高速昇温が可能であり、特に、シート非通過領域の昇温が速いために、本発明を好適に実施することができる。
【００８２】
また、上記各実施形態に係る定着装置において、加熱ローラ３１または加圧ローラ３２のいずか一方または両方がベルトであってもよい。さらに、上記各実施形態に係る定着装置が適用される画像形成装置は、図１に示したモノカラープリンタに限らず、中間転写ベルトの周回移動域に対向して４つの画像形成ユニットを配置したタンデム型カラーデジタルプリンタ、回転軸の周囲に４つの現像装置を配置し、これら４つの現像装置を、順次、静電潜像担持体に対向させてフルカラー画像を形成する、いわゆる４サイクル方式の画像形成装置等であってもよい。また、プリンタに限らず、複写機、ＦＡＸ、ＭＦＰ（Multiple Function Printer）等にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、未定着画像を加熱および加圧して熱定着させる定着装置において、幅方向が小サイズの記録紙等の記録シートを連続してプリントする場合に、シート非通過領域での温度上昇を、記録シートの搬送時間間隔を延長することなく確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施の形態に係る定着装置が定着部として搭載されたプリンタの全体の概略構成を示す模式図である。
【図２】そのプリンタに設けられた本発明の実施の形態に係る定着装置の構成を示す模式図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ線に沿った断面の模式図である。
【図４】定着装置を、記録紙Ｐの搬送方向下流側であって搬送方向に向かって右側上方から見た状態を模式的に示す斜視図である。
【図５】その定着装置に設けられた第１昇温抑制部および第２昇温抑制部の構成を説明するため模式図である。
【図６】（ａ）は、第１熱電変換装置を上方から見た状態の斜視図であり、一部を切り欠いて示している。（ｂ）は、その第１熱電変換装置を上下および左右方向をそれぞれ反転させた状態の斜視図である。
【図７】定着装置の制御系のブロック図である。
【図８】定着装置のコントローラ部に記憶されたタイムテーブルの一例を示す表である。
【図９】本発明の実施形態２に係る定着装置の構成を示す模式図である。
【図１０】図９のＹ−Ｙ線に沿った断面の模式図である。
【図１１】本発明の実施形態３に係る定着装置の構成を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【００８５】
３０        定着装置
３１        加熱ローラ
３２        加圧ローラ
３４        ハロゲンランプ
３６        サーミスタ
３７        ハウジング
３７ａ      隔壁
３７ｂ      上部空間
３７ｃ      下部空間
４１        第１昇温抑制部
４１ａ      第１回転翼
４１ｂ      第１ダクト
４１ｃ      第１ファンモータ
４１ｄ      空気吸引口
４１ｅ      第１送風ファン
４２        第２昇温抑制部
４２ａ      第２回転翼
４２ｂ      第２ダクト
４２ｃ      第２ファンモータ
４２ｄ      吐出口
４２ｅ      第２送風ファン
４３        熱電変換装置冷却部
４３ａ      第３回転翼
４３ｃ      第３ファンモータ
４３ｄ      第３送風ファン
４５        第１熱電変換装置
４５ａ      第１基板
４５ｂ      第２基板
４５ｃ      Ｐ型半導体素子
４５ｄ      Ｎ型半導体素子
４５ｈ      熱吸収性材料
４６      第３熱電変換装置
４６ａ      第１基板
４６ｂ      第２基板
４６ｃ      Ｐ型半導体素子
４６ｄ      Ｎ型半導体素子
４７、４７’      第２熱電変換装置
４７ａ、４７ａ’      第１基板
４７ｂ、４７ｂ’      第２基板
４７ｃ、４７ｃ’      Ｐ型半導体素子
４７ｄ、４７ｄ’      Ｎ型半導体素子
６０      磁場発生装置
６１      励磁コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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