(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材上の画像をニップ部にて加熱する画像加熱手段と、通紙可能な最大サイズの記録材の幅よりも小さい記録材を通紙した際に画像加熱手段の非通紙領域を送風により冷却する冷却手段と、通紙可能な最小サイズを通紙した際の非通紙領域であって画像加熱手段の端部に設けられ、画像加熱手段の温度を検知する温度検知部材と、前記温度検知部材の出力に基づいて画像加熱装置を制御する制御手段と、を有する画像加熱装置において、
記録材の幅が所定幅よりも大きく前記最大サイズの幅よりも小さい記録材上の画像を加熱する場合は冷却手段による非通紙領域の冷却を実行する第一モードと、記録材の幅が所定幅以下の場合には冷却手段による冷却動作を行わずニップ部を通過する単位時間当たりの記録材の枚数を第一モードの単位時間当たりの記録材の枚数より減少させる第二モードと、を実行可能な構成にしたことを特徴とする画像加熱装置。
【請求項２】
前記冷却手段の前記画像加熱手段に対向する送風口の開口幅を調節する送風口幅調節手段を有し、通紙される記録材の幅が所定範囲の場合において、前記送風口の開口幅を前記送風口幅調節手段により通紙される記録材のサイズに応じて調整し、前記画像加熱手段の非通紙部の温度によって前記冷却手段のオン／オフ制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
【請求項３】
通紙可能な最大通紙幅の記録材よりも幅が小さい記録材を小サイズ幅記録材とし、
該小サイズ幅記録材の幅方向の最大サイズをＸ、任意の小サイズ幅記録材の幅方向のサイズをＹとしたとき、前記冷却動作を伴う画像形成を実行可能な記録材が、Ｘ−Ｙ≦Ｙ、を満たし、前記冷却動作を行わずにニップ部を通過する単位時間当たりの記録材の枚数を減少させた画像形成を実行可能な記録材が、Ｘ−Ｙ＞Ｙ、を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の画像加熱装置。
【請求項４】
前記小サイズ幅記録材の幅方向の最大サイズＸがレターサイズ記録材の長辺幅であることを特徴とする請求項３に記載の画像加熱装置。
【請求項５】
前記の単位時間当たりの記録材の枚数を減少させる制御が、前記ニップ部を通過する記録材の間隔を大きくする制御であることを特徴とする請求項１から４の何れか１つに記載の画像加熱装置。
【請求項６】
前記の単位時間当たりの記録材の枚数を減少させる制御が、前記画像加熱手段の記録材排出速度を小さくする制御であることを特徴とする請求項１から４の何れか１つに記載の画像加熱装置。
【請求項７】
前記画像加熱手段が記録材上の画像を加熱する加熱回転部材として無端状ベルトを用いたものであることを特徴とする請求項１から６の何れか１つに記載の画像加熱装置。
【請求項８】
前記第二モードにおいて、記録材間の間隔において連続して前記画像加熱手段への通電を停止する区間を有するように通電制御することを特徴とする請求項１から７の何れか１つに記載の画像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、記録材上の画像を加熱する画像加熱装置に関する。
【０００２】
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。
【背景技術】
【０００３】
近年、定着装置については、省エネルギー化への活動が活発になっており、立ち上がり時間の短縮が検討されている。
【０００４】
その一つとして、加熱回転部材としてベルト状のエンドレスベルト（以下定着ベルトと称す）を用い、ヒータにより熱せられた該ベルトを介して記録材上のトナーを加熱する、ベルト定着方式が提案されている。
【０００５】
ベルト定着装置は、例えば特許文献１〜４等に提案されている。ベルト定着装置は加熱体と加圧部材としての加圧ローラとの間に定着ベルトを挟ませて定着領域を形成させる。その定着領域の定着ベルト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ベルトと一緒に挟持搬送させる。これにより、定着ベルトを介して加熱体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。このベルト定着装置は加熱体及び定着ベルト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る。すなわち、画像形成実行時のみ加熱体に通電して所定の定着温度に発熱させればよく、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。
【０００６】
一方、装置に通紙可能な幅方向のサイズが最も大きな記録材（以下、最大サイズ幅記録材と称す）は、Ａ４横幅（２９７ｍｍサイズ）が一般的である。このＡ４横紙全域の定着性を確保するためには、加熱回転部材表面の温度を最大サイズ幅記録材の幅方向のサイズ以上は均一にする必要がある。然しながら，最大サイズ幅記録材よりも幅方向のサイズが小さい記録材（以下、小サイズ幅記録材と称す）、例えばＡ４縦紙（２１０ｍｍサイズ）を連続通紙すると、加熱回転部材の非通紙領域の温度が過度に上昇する。これに伴って加熱回転部材の通紙領域端部の温度も上昇するため、小サイズ幅記録材の端部においてホットオフセットが生じ画質を著しく低下させていた。
【０００７】
この加熱回転部材の非通紙領域の過度の温度上昇は、省エネルギー化を目指すために加熱回転部材の熱容量を低減したベルト定着方式で特に顕著である。
【０００８】
上記のホットオフセットを防止するため、従来のベルト定着方式を用いる定着装置では小サイズ幅記録材の連続通紙中に非通紙領域温度が所定温度を超えると、記録材の通紙間隔を広げつつ、記録材が定着領域を通過しない時に加熱動作を停止する。これにより、非通紙領域温度を下げて、上記ホットオフセットを防止していた。然しながら、この方式では画像形成速度の低下（以下では生産性の低下と称す）が発生する。
【０００９】
一方、上記のホットオフセットを防止するため、特許文献５の定着装置では、開口幅調節機構により幅方向の長さが定められる送風口から送風ファンの冷却風を加熱回転部材の非通紙領域通過表面に吹き付けることで冷却を行っている。すなわち、小サイズ非通紙領域の過度の温度上昇を防止している。
【特許文献１】特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】特開平２−１５７８７８号公報
【特許文献３】特開平４−４４０７５号公報
【特許文献４】特開平４−２０４９８０号公報
【特許文献５】特開２００３−０７６２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
然しながら、特許文献５に記載の定着装置でホットオフセットを防止するためには、全サイズの小サイズ幅記録材の非通紙領域を冷却する必要がある。そのため、開口幅調整機構が大型化若しくは複雑化して、定着装置のみならず画像形成装置の小型化や定安価化の妨げとなっていた。
【００１１】
例えば、官製葉書の幅方向のサイズ（１００ｍｍサイズ）の非通紙領域全域に開口を設けるためには開口幅調節板が定着装置の幅方向サイズよりも大型化してしまう。この大型化は、例えば開口幅調節板を所謂蛇腹形状とすることで防止可能ではあるが、その場合開口幅調節板は高コストなものとなる。つまり、ベルト定着装置において小サイズ幅記録材の生産性の低下と定着装置、最終的には画像形成装置の小型化および低コスト化に対するユーザのストレスと同時に解消することは不可能であった。
【００１２】
以上に鑑みて、本発明は、画像加熱装置を必要以上に大型化および複雑化することなく、幅方向のサイズが所定サイズ以上の小サイズ幅記録材の連続通紙中おける生産性の低下とホットオフセットの発生を同時に防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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画像加熱手段と、通紙可能な最大サイズの記録材の幅よりも小さい記録材を通紙した際に画像加熱手段の非通紙部領域を送風により冷却する冷却手段と、通紙可能な最小サイズを通紙した際の非通紙領域であって画像加熱手段の端部に設けられ、画像加熱手段の温度を検知する温度検知部材と、前記温度検知部材の出力に基づいて画像加熱装置を制御する制御手段と、を有する画像加熱装置において、記録材の幅が所定幅よりも大きく前記最大サイズの幅よりも小さい記録材上の画像を加熱する場合は冷却手段による非通紙領域の冷却を実行する第一モードと、記録材の幅が所定幅以下の場合には冷却手段による冷却動作を行わずニップ部を通過する単位時間当たりの記録材の枚数を第一モードの単位時間当たりの記録材の枚数より減少させる第二モードと、を実行可能な構成にしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
一般的に、電子写真方式を用いた画像形成装置に於いて用いられる記録材の通紙幅は、日本国内などＡ系・Ｂ系の記録材を用いる地域では、Ａ４縦幅およびＡ５横幅（幅方向サイズ２１０ｍｍ、以下同様）以上がほとんどである。米国などＬ系の記録材を用いる地域では、レター縦幅及びリーガル縦幅（２１５．９ｍｍ）以上がほとんどである。しかし、官製葉書（１００ｍｍ）、洋型４号やｃｏｍ１０等の封筒（１０５ｍｍ）等の画像形成を行うことも極稀ではあるが求められる。
【００１５】
図２の（ｃ）は記録材幅方向に移動自在なシャッター部材４４で非通紙領域通過表面のみを送風冷却する定着装置における、各種記録材サイズとシャッター部材４４との位置関係を示す図である。
【００１６】
一般的な画像形成装置と同様に最大サイズ幅記録材がＡ４横サイズの場合、小サイズ幅記録材の中で幅方向のサイズが最大となるのはレター横サイズ（２７９．４ｍｍ）である。このレター横サイズをＸ、通紙を行う小サイズ幅記録材の幅方向のサイズをＹとすると、シャッター４４の幅は少なくともＸ―Ｙの幅が必要となる。本件ではシャッター４４の幅を最低幅のＸ―Ｙで説明する。
【００１７】
条件１）：「Ｘ−Ｙ≦Ｙ」なる関係の場合
シャッター４４の位置は図２の（ａ）となり、シャッター４４が定着装置よりも幅方向外側に突出することは無い。
【００１８】
条件２）：「Ｘ−Ｙ＞Ｙ」なる関係の場合
シャッター４４の位置関係は図２の（ｂ）となり、シャッター４４が定着装置よりも幅方向外側に突出してしまい、定着装置が必要とする幅が大きくなってしまう。
【００１９】
これを防止する手段として、例えばシャッター部材を伸縮自在な蛇腹形状にすれば良いが、蛇腹形状のシャッター部材は板形状のシャッター部材よりも高価である。
【００２０】
一方、小サイズ幅記録材の中で幅方向のサイズが最大であるがレターサイズ横幅がＸの場合に於いて、「Ｘ−Ｙ≦Ｙ」なる関係を満たす小サイズ幅記録材の幅方向のサイズは１３９．７ｍｍ以上となる。従って、上述のＡ４縦幅、Ａ５横幅およびレター縦幅及びリーガル縦幅以上の小サイズ幅記録材は条件１）に含まれる。
【００２１】
つまり、条件１）を満たす幅方向のサイズを有する小サイズ幅記録材を連続して通紙する場合に限って非通紙領域表面を送風冷却し、生産性の低下とホットオフセットを防止する。これは、画像形成装置で用いられるほぼ全ての記録材の生産性の低下とホットオフセットを防止することと同義である。
【００２２】
また、官製葉書、洋型４号やｃｏｍ１０等の封筒等の条件２）を満たす記録材を連続して通紙する場合は、従来のように、非通紙領域通過表面の温度を検出する検出手段の検出温度が所定温度以上になると、スループットダウン制御を実行させる。たとえば、通紙および加熱体の加熱動作を停止し検出温度が所定値以下となるまで自己放熱冷却を行った後に、加熱体の加熱動作および通紙を再開する方式、つまり、生産性が低下する方式でホットオフセットの防止を行う。この場合は、これらの幅方向サイズの記録材が用いられること自体が極稀であるため、生産性の低下に対するユーザのストレスは微々たるものであり、画像形成装置の大型化及び高コスト化に対するストレスの比では無い。
【００２３】
かくして、低熱容量の加熱回転部材を用いる定着ベルト方式の定着装置の場合も、装置を必要以上に大型化・複雑化することなく、所定サイズ以上の小サイズ幅記録材の連続通紙中おける生産性の低下とホットオフセットの発生を同時に防止できる。これにより、小サイズ幅記録材の生産性、画質および画像形成装置の大型化及び高コスト化に対するユーザのストレスを大幅に低減する画像形成装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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。
【実施例】
【００２５】
（１）画像形成部
図４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。
【００２６】
このプリンタは、制御回路部（制御基板：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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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（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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
（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。
【００３７】
図３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、ベルト（フィルム）加熱方式の定着機構部（画像加熱手段）２０Ａと、送風冷却機構部（冷却手段）２０Ｂとからなる。図５は定着機構部２０Ａの正面模式図、図６はその縦断正面模式図である。
【００３８】
（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号公報等に開示のベルト加熱方式・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。
【００３９】
３１は第１の定着部材（加熱部材）としてのベルトアセンブリ、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。
【００４０】
ベルトアセンブリ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ベルト（無端状ベルト、定着フィルム、薄肉ローラ：以下、ベルトと略記する）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。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。
【００４１】
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。
【００４２】
上記の加圧ローラ３２に対して、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をベルト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、ベルト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。
【００４３】
本実施例におけるベルト３３は、図７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、ベルト膜厚は１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱性ベルトを使用できる。例えば、ポリイミド、ポリイミドアミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等のベルトを使用できる。本例では、直径２５ｍｍの円筒状ポリイミドベルトを用いた。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。
【００４４】
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の線状加熱体である。図８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（定着ベルト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（ベルト対向面側）に摺動部材（潤滑部材）３５ｄを設けている。
【００４５】
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、加熱回転部材であるベルト３３がヒータ３５により加熱される。
【００４６】
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、サーミスタ等の第一の温度センサ（第一の温度検出手段：中央温度センサ）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の温度が第一の温度センサＴＨ１の出力に応じて所定の定着温度に温調制御される。
【００４７】
本実施例は温度制御方式として比例制御方式を用いており、例えば図９に示すようにヒータ温度の設定値（本実施例では２２０℃）と第１の温度センサＴＨ１で測定された温度の偏差に比例した電力をヒータ３５に印加するような方式になっている。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
本実施例では、記録材Ｐの搬送はいわゆる片側基準搬送で行なわれる。Ｓはその記録材片側通紙基準線（仮想線）である。
【００５１】
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Ａ４横送り幅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。
【００５２】
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は官製葉書縦送り幅１００ｍｍである。
【００５３】
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。図においては、この通紙幅Ｗ２はＡ４縦送り幅（Ａ５横送り幅）２１０ｍｍを示している。
【００５４】
以下、最大通紙幅Ｗ１に対応する幅サイズの記録材を最大サイズ幅記録材、この記録材よりも幅の小さい記録材を小サイズ幅記録材と記す。
【００５５】
ａは最大通紙幅Ｗ１と通紙幅Ｗ２との差幅部（Ｗ１−Ｗ２）である。すなわち、小サイズ幅記録材を通紙したときに生じる非通紙部である。この非通紙部ａの幅は通紙使用される小サイズ幅記録材の幅の大小により種々異なる。
【００５６】
前記の第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。
【００５７】
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：サブ温度センサ）であり、小サイズ幅記録材を通紙したときの非通紙部の定着ベルト温度を検出するように配設してある。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。本実施例においては、この第２の温度センサＴＨ２は記録材片側通紙基準線Ｓから２９０ｍｍ離した位置において、定着ベルト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、この第２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、この第２の温度センサＴＨ２を弾性支持部材３８の弾性によりベルト３３の基層３３ａの内面に弾性的に当接させてベルト部分の温度を検出させている。
【００５８】
なお、第１の温度センサＴＨ１も、通紙部Ｗ３に対応するベルト部分の基層内面に弾性的に接触させて配設してもよい。第１、第２の温度センサＴＨ１・ＴＨ２の両者ともヒータ温度を検出するように配設してもよい。
【００５９】
（２−２）送風冷却機構部２０Ｂ
送風冷却機構部２０Ｂは小サイズ幅記録材を連続通紙（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（記録材搬送領域外）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。
【００６０】
図３・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。送風冷却機構部２０Ｂは、送風（冷却）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４３を有する。また、この送風口４３の開口幅（幅方向の長さ）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ー（遮蔽板）４４と、このシャッターを駆動するシャッター駆動装置（送風口幅調節装置）４５を有する。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。
【００６１】
シャッター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。このシャッター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とで、シャッター４４を送風口４３に対して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によりシャッター駆動装置４５が構成されている。
【００６２】
本実施例においては、送風口４３の開口幅は、小サイズ幅記録材としてＡ４を縦送りしたときに生じる非通紙部ａの幅に対応させてある。
【００６３】
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、給紙カセット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の幅情報Ｗ（図８）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、シャッター駆動装置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によりシャッター４４を移動することでダクト開口部４３を所定量だけ開くことができる。
【００６４】
制御回路部１００は、記録材の幅情報が最大サイズ幅記録材（Ａ４横）であるときは、シャッター駆動装置４５を制御して、図１２のように、シャッター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、Ａ４縦サイズ幅の小サイズ幅記録材であるときは、図１３のように、シャッター４４を送風口４３を完全に開いた全開位置に移動する。また、幅サイズがその間の、レター横（２７９．４ｍｍ）、Ｂ４縦／Ｂ５横（２５７ｍｍ）、レター縦／リーガル縦（２１５．９ｍｍ）などの記録材であるときは、それぞれに生じる非通紙部に対応する部分だけ送風口４３を開いた位置にシャッター４４を移動する。本実施例においては、小サイズ幅記録材の幅方向の最大サイズＸがレターサイズ記録材の長辺幅である。
【００６５】
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。
【００６６】
シャッター４４の位置情報はシャッター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１２のように、ダクト開口部４３を全閉したシャッター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。
【００６７】
シャッター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ー位置情報を制御回路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ー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。シャッターの停止位置はシャッターのエッジ位置をセンサで検出することで、小サイズ幅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、全小サイズ幅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。
【００６８】
（２−３）画像加熱機構部２０Ａの制御シーケンス
まず、小サイズ幅記録材を連続して通紙する場合に発生するホットオフセットについて説明する。図１４（ｃ）は小サイズ幅記録材としてＡ４縦紙を連続して通紙した際の定着ベルト３３の表面の温度推移について説明する図である。温度測定点Ａ，ＢおよびＣは、図１５に示す通り、点Ａが通紙領域中央近傍、点Ｂが非通紙部温度を検出する第２の温度センサＴＨ２近傍、点Ｃが通紙領域端部である。
【００６９】
画像形成装置の画像形成スタートとほぼ同時にヒータ３５への通電が始まり、発熱層３５ｂが発熱して定着ベルト３３及び加圧ローラ３２が加熱される。第１の温度センサＴＨ１が検出する信号値が予め定められた信号値、本実施例の場合は２２０℃に相当する信号値になると前記の比例制御方式によりヒータ３５は２２０℃近傍に維持される。
【００７０】
ヒータ３５への通電開始（図１４において０秒で示す）から所定時間（Ｔ１）後、未定着トナー像を担持したＡ４縦の記録材の通紙が開始される。この時の定着ベルト３３の表面の温度は点Ａ、点Ｂ、点Ｃともにほぼ１７５℃である。
【００７１】
通紙中において、通紙領域の点Ａでは記録材による除熱量とヒータ３５からの加熱量が釣り合った状態となり、数度程度のリップルが生じるものの、定着ベルト表面の温度はほぼ１７５℃で一定となる。
【００７２】
しかし、記録材による除熱が生じない非通紙領域の点Ｂにおける定着ベルト表面の温度は２１０℃程度まで上昇する。この非通紙領域の熱量が移動することにより通紙領域端部の点Ｃにおける定着ベルト表面の温度は１９５℃まで上昇し、この部分でホットオフセットが発生する。このホットオフセットは定着ベルト表面の温度が１９０℃以上の場合、トナーの粘性が著しく低下するために発生する。
【００７３】
次に、本実施例の特徴的な部分である、小サイズ幅記録材を連続して通紙した後の、画像加熱機構部２０Ａの制御シーケンスについて述べる。
【００７４】
すなわち、下記の第１の制御モードと第２の制御モードの使い分けシーケンスである。
【００７５】
第１の制御モードは、小サイズ幅記録材の幅方向のサイズに応じて、非通紙領域を送風冷却することで、ホットオフセットと生産性の低下の両方を防止するものである。すなわち、記録材の幅が所定範囲内の場合は冷却動作を伴う画像形成を実行可能な構成とするものである。
【００７６】
第２の制御モードは、スループットダウン制御により非通紙領域温度を下げることで、生産性は低下するもののホットオフセットを防止するものである。すなわち、記録材の幅が所定幅以下の場合は冷却動作を行わずにスループットダウン制御した画像形成を実行可能な構成とするものである。
【００７７】
ここで、スループットダウン制御とは、定着ニップ部Ｎを通過する単位時間当たりの記録材の枚数を減少させた画像形成を実行する制御である。具体的には、下記のａ・ｂ・ｃのような方法がある。
【００７８】
ａ：定着装置（画像加熱手段）に通紙される記録材の紙間間隔を大きくして非通紙領域温度を下げる。
【００７９】
ｂ：定着装置に通紙される記録材の紙間間隔を広げつつ、記録材が定着領域を通過しない時に加熱動作を停止して非通紙領域温度を下げる。
【００８０】
ｃ：定着装置の記録材の排出速度（記録材排出速度）を小さくする。
【００８１】
図１は、小サイズ幅記録材を連続して通紙した後の、画像加熱機構部２０Ａの制御手順を示すフローチャートである。
【００８２】
１）複写モードの設定サイズから通紙使用される記録材の幅方向サイズが「Ｘ−Ｙ≦Ｙ」なる関係を満たす場合
即ち、通紙可能な最大通紙幅の記録材よりも幅が小さい記録材を小サイズ幅記録材とし、該小サイズ幅記録材の幅方向の最大サイズをＸ、任意の小サイズ幅記録材の幅方向のサイズをＹとしたとき、前記冷却動作を伴う画像形成を実行可能な記録材が、Ｘ−Ｙ≦Ｙ、を満たす場合である。
本実施例においては、通紙される小サイズ幅記録材がＡ４縦紙の場合、図１３のように、シャッター４３の移動により送風口４３の幅をＡ４縦紙の非通紙領域に対応（Ａ４）させた後に、通紙を開始する（Ａ５）。
【００８３】
非通紙領域の温度を検出する第２の温度センサＴＨ２の検出温度が送風開始温度である２００℃以上まで上昇すると（Ａ６）、即座に送風ファン４１をオンし（Ａ７）、Ａ４縦サイズの非通紙領域に冷却風を送風して送風冷却を行う。
【００８４】
そして、非通紙領域の温度が１９０℃以下になった後（Ａ８）、送風ファン４１をオフする（Ａ９）。
【００８５】
以後のＡ４縦紙の通紙中に於いても、第２の温度センサＴＨ２の検出温度により送風ファン４１のオフ／オン動作を行う。
【００８６】
すなわち、通紙される記録材の幅が所定範囲（Ｘ−Ｙ≦Ｙ）の場合において、送風口４３の開口幅をシャッター駆動装置４５により通紙される記録材のサイズに応じて調整し、ベルト３３の非通紙部の温度によって送風ファン４１のオン／オフ制御を行う。
【００８７】
この場合、一般的に用いられる幅方向サイズのほぼ全ての記録材において、ホットオフセットと生産性の低下を同時に防止することができる。
【００８８】
２）複写モードの設定サイズから通紙使用される記録材の幅方向サイズが「Ｘ−Ｙ＞Ｙ
」なる関係を満たす場合
即ち、前記冷却動作を行わずにニップ部を通過する単位時間当たりの記録材の枚数を減少させた画像形成を実行可能な記録材が、Ｘ−Ｙ＞Ｙ、を満たす場合である。
本実施例においては、通紙される小サイズ幅記録材が官製葉書縦の場合、シャッター４
１を移動させることなく通紙を開始する（Ａ１１）。
【００８９】
非通紙領域の温度を検出する第２の温度センサＴＨ２の検出温度が２００℃まで上昇すると（Ａ１２）、即座にスループットダウン制御を行なう。実施例においては、通紙とヒータ３５への通電を停止して非通紙領域の放熱冷却を行う（Ａ１３）。
【００９０】
第２の温度センサＴＨ２の検出温度が１９０℃になると（Ａ１４）、ヒータ３５への通電を行い、第１の温度センサＴＨ１の検出温度が２２０℃に達した後に通紙を再開する。
【００９１】
以後の官製葉書の通紙中に於いても上記のように第２の温度センサＴＨ２の検出温度により、ヒータ３５への通電および通紙のオフ／オン動作を行う。この場合、生産性が低下するものの、ホットオフセットを防止することができる。
【００９２】
すなわち、記録材の幅が所定幅以下の場合（Ｘ−Ｙ＞Ｙ）は冷却動作を行わずにニップ部を通過する単位時間当たりの記録材の枚数を減少させた画像形成を実行する。
【００９３】
画像形成装置においてこれらの幅方向サイズの記録材が用いられることは極稀であるため、上記の生産性の低下も極稀にしか発生せずしない。従って、生産性の低下に対するユーザのストレスは微々たるものであり、画像形成装置の大型化及び高コスト化に対するストレスの比では無い。
【００９４】
具体的な温度推移を図１４に示す。
【００９５】
小サイズ幅記録材の幅方向のサイズが「Ｘ−Ｙ≦Ｙ」なる関係を満たす場合の温度推移は図１４（ａ）である。
【００９６】
つまり、Ｂで示す非通紙領域表面温度は送風冷却により１９０℃〜２００℃の間で推移し、Ｃで示すＡ４縦紙通紙領域端部がホットオフセット発生温度である１９０℃を超えることは無い。つまり、小サイズ幅記録材の連続した通紙にもかかわらず生産性を低下させること無くホットオフセットが発生することは無い。
【００９７】
次に、小サイズ幅記録材の幅方向のサイズが「Ｘ−Ｙ＞Ｙ」なる関係を満たす場合の温度推移は図１４（ｂ）である。
【００９８】
Ｂで示す第２の温度センサＴＨ２の検出温度が２００℃になると（Ｔ１）、スループットダウン制御を行なう。実施例においては、通紙間隔を広げつつ通紙時以外の時にヒータ３５への通電を停止し放熱冷却を行う。通紙開始の所定時間前に再びヒータ３５への通電を行う。この場合、定着性確保のため第１の温度センサＴＨ１の検出温度が２２０℃に達した後（Ｔ３）、つまり、Ａで示す通紙領域のベルト表面温度が１７５℃に達した後に記録材が定着領域に到達する。従って、時間Ｔ１からＴ３までの時間は通紙が行われず、生産性が低下する。このような大きな通紙間隔は官製葉書の連続した通紙が終了するまで続けられ、Ｃで示す通紙領域端部がホットオフセット発生温度である１９０℃を超えることは無いので、当然ホットオフセットが発生することは無い。
【００９９】
尚、本実施例は本発明を限定するものでは無く、定着ベルト、発熱体、記録材サイズ等は一例に過ぎない。更に、送風ファン４１のオフ／オン温度等の各種温度は定着装置や使用するトナーの特性などにより適宜決定すれば良く、本実施例に限定されるものでは無い。加えて、本実施例では送風冷却機構部により定着ベルトの冷却を行っているが、冷却方法はこれに限定されるものでは無く、加圧部材若しくは定着部材と加圧部材の両方を冷却する構成でも良い。例えば、加圧部材が熱容量が小さなベルト材の場合、更なる省エネルギー化を達成しつつ、本発明を適用することが可能である。
【０１００】
かくして、低熱容量の加熱回転部材を用いる定着ベルト方式の定着装置を具備しながらも、装置を必要以上に大型化・複雑化することなく、所定サイズ以上の小サイズ幅記録材の連続通紙中おける生産性の低下とホットオフセットの発生を同時に防止できる。これにより、小サイズ幅記録材の生産性、画質および画像形成装置の大型化及び高コスト化に対するユーザのストレスを大幅に低減する画像形成装置を提供することが可能となる。
【０１０１】
以上の実施例によって本発明の画像加熱装置を説明したが、上記に挙げた構成に限られるものではなく、本発明の提案に従ってさまざまな構成をとることが可能である。
【０１０２】
上記において加熱回転部材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。
【０１０３】
画像加熱手段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。
【０１０４】
また、画像加熱手段２０Ａは記録材の通紙を、記録材中心の、いわゆる中央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。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】実施例の定着装置（画像加熱装置）の制御シーケンスのフローチャート
【図２】記録材の幅方向の長さとシャッターとの位置関係を説明する図
【図３】実施例の定着装置の概略構成を示す横断面模式図
【図４】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
【図５】その定着装置の定着機構部の正面模式図
【図６】その定着機構部の縦断正面模式図
【図７】定着ベルトの層構成模型図
【図８】ヒータの横断面模型図と制御系統のブロック図
【図９】温度制御方式を説明する図
【図１０】送風冷却機構部の外観斜視模式図
【図１１】図１０の（１１）−（１１）線に沿う拡大断面図
【図１２】シャッターが通風口を完全に閉ざした全閉位置に移動した状態図
【図１３】シャッターが通風口を完全に開いた全開位置に移動した状態図
【図１４（ａ）】温度推移を説明する図（その１）
【図１４（ｂ）】温度推移を説明する図（その２）
【図１４（ｃ）】温度推移を説明する図（その３）
【図１５】定着ベルト表面の温度測定位置を説明する図
【符号の説明】
【０１０６】
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、１００・・制御回路部
【図３】
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【図１】
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【図２】
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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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【図１２】
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【図１３】
0004769527.tif 000014
【図１４（ａ）】
0004769527.tif 000015
【図１４（ｂ）】
0004769527.tif 000016
【図１４（ｃ）】
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【図１５】
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