JP2013174868A - 画像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ベルトの非通紙部昇温を緩和させるにあたり、加圧ローラに均熱ローラを当接させた場合、均熱ローラ自身の温度が上昇してしまい、定着ベルトの非通紙部昇温現象を無視することができなくなってしまう。
【解決手段】均熱ローラに対向する位置にファンを設け、ファンから均熱ローラに向けてエアーを吹き付けることによって、加圧ローラを介して定着ベルトの非通紙部昇温現象を抑制する。その結果、均熱ローラ自身の温度が上昇した際に、加圧ローラをファンによるエアーで直接的に冷却する場合に比べて、簡易な構成で、定着ベルトの非通紙部昇温現象を抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、シート上のトナー像を加熱する画像加熱装置に関する。この画像加熱装置は、例えば、複写機、プリンタ、ＦＡＸ、及び、これらの機能を複数備えた複合機等の画像形成装置において用いられ得る。

従来より、電子写真画像形成装置の定着装置（画像加熱装置）では、記録紙（シート）に形成されたトナー像を、定着ローラ（第1の回転体、エンドレスベルト）と加圧ローラ（第２の回転体、駆動ローラ）間のニップ部において、加熱及び加圧する。これにより、定着処理（画像加熱処理）をしている。

このような定着装置において、装置に使用可能な最大幅の記録紙よりも幅狭の記録紙に定着処理を連続して実行する際、記録紙と接触しない定着ローラの長手方向端部側の領域が中央部に比して過度に昇温してしまう恐れがある（これを非通紙部昇温と呼ぶ）。

そこで、特許文献１に記載の装置では、非通紙部昇温が発生した際、均熱ローラ（熱伝導部材、熱伝導ローラ）を加圧ローラに当接させて、加圧ローラの熱を長手方向に分散/移動させることにより、加圧ローラの長手方向の温度分布を均熱化している。その結果、加圧ローラと接触関係にある定着ローラの長手方向の温度分布も均熱化される。

特開２０１０−２６９１号公報

しかしながら、幅狭の記録紙に定着処理をさらに続けて実行すると、均熱ローラ自体の温度が上昇してしまい、均熱ローラを加圧ローラに当接させているものの、定着ローラの非通紙部昇温現象を無視することができなくなってしまう。

そこで、ファンから加圧ローラにエアーを吹き付けて加圧ローラを冷却することが考えられるが、このような対処方法の場合、次のような新たな問題が考えられる。

つまり、画像形成に用いられる（定着装置を通過する）記録紙の幅サイズは様々であり、このような様々な幅サイズに対応して加圧ローラの非通紙部となる領域も変わってしまうことから、加圧ローラをエアーで冷却する領域を逐次変更することが求められる。

このように、加圧ローラを冷却する領域を記録紙の幅サイズ毎に逐次変更するためには、多数のファンを加圧ローラの対向部に配列させねばならない。具体的には、記録紙の幅サイズに応じて、多数のファンのうち動作させるファンの数を制御させねばならない。このように、装置のコストアップや大型化だけでなく、制御の複雑化が避けられない。

本発明の目的は、第１の回転体の一部が過昇温してしまうのを簡易な構成で抑制することができる画像加熱装置を提供することである。

本発明の他の目的は、エンドレスベルトの一部が過昇温してしまうのを簡易な構成で抑制することができる画像加熱装置を提供することである。

本発明の他の目的は、添付図面を参照しつつ、以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるであろう。

上記目的を達成するため、本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、シート上のトナー像をニップ部にて加熱する第１の回転体と、前記第１の回転体とともに前記ニップ部を形成する第２の回転体と、前記第２の回転体に接触する動作位置において前記第２の回転体の熱をその幅方向へ伝導させる熱伝導部材と、前記動作位置にある前記熱伝導部材の所定の領域に向けてエアーを吹き付けるファンと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、シート上のトナー像をニップ部にて加熱する第１の回転体の一部が過昇温してしまうのを簡易な構成で抑制することができる。

定着装置の要部横断面および制御系を示す図である。 定着装置を搭載した画像形成装置の構成模型図である。 定着ベルトの層構造図である。 定着装置の縦断正面図である。 コア移動機構を示す概略展開図である。 定着装置の磁性コアが移動した様子を示す概略図である。 小サイズ紙への連続ジョブ時におけるシーケンスを示す図である。 小サイズ紙への連続ジョブ時におけるタイミングチャートを示す図である。 定着ベルトの幅方向における温度分布を示す図である。 定着装置の要部横断面および制御系を示す図である。

以下に、実施形態を挙げて、本発明について具体的に説明する。なお、本発明はこれら実施形態の個々の構成に限定されるものではなく、本発明の思想範囲内において個々の構成を公知の構成に置き換えることは可能である。

《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として機能する定着装置を搭載した画像形成装置の一例の構成模型図である。この画像形成装置は、電子写真方式を用いたカラー画像形成装置である。Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋは、それぞれイエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの色トナー画像を形成する４つの画像形成部であり、下から上に順に配列してある。各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋは、それぞれ、感光体ドラム２１、帯電装置２２、現像装置２３、クリーニング装置２４等を有している。

イエローの画像形成部Ｙの現像装置２３にイエロートナー、シアンの画像形成部Ｃの現像装置２３にシアントナー、マゼンタの画像形成部Ｍの現像装置２３にマゼンタトナーを、ブラックの画像形成部Ｋの現像装置２３にブラックトナーを、それぞれ収容させている。

感光体ドラム２１に露光を行うことにより静電潜像を形成する光学系２５が、上記４色の画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋに対応して設けられている。光学系としては、レーザー走査露光光学系を用いている。各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋにおいて、帯電装置２２により一様に帯電された感光体ドラム２１に対して、光学系２５より画像データに基づいた走査露光がなされることにより、感光体ドラム表面に走査露光画像パターンに対応した静電潜像が形成される。

それらの静電潜像が、現像装置２３により、トナー画像として現像される。即ち、イエローの画像形成部Ｙの感光体ドラム２１にイエロートナー画像、シアンの画像形成部Ｃの感光体ドラム２１にシアントナー画像、マゼンタの画像形成部Ｍの感光体ドラム２１にマゼンタトナー画像が形成される。また、ブラックの画像形成部Ｋの感光体ドラム２１にブラックトナー画像が形成される。

各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋの感光体ドラム２１上に形成された上記の色トナー画像は、各感光体ドラム２１の回転と同期して、略等速で回転する中間転写体２６上へ、所定の位置合わせ状態で順に重畳されて一次転写される。これにより、中間転写体２６上に未定着のフルカラートナー画像が合成形成される。本実施形態においては、中間転写体２６として、エンドレスの中間転写ベルトを用いており、駆動ローラ２７、二次転写ローラ対向ローラ２８、テンションローラ２９の３本のローラに巻きかけて張架してあり、駆動ローラ２７によって駆動される。

各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋの感光体ドラム２１上から中間転写ベルト２６上へのトナー画像の一次転写手段としては、一次転写ローラ３０を用いている。一次転写ローラ３０に対して不図示のバイアス電源よりトナーと逆極性の一次転写バイアスを印加する。これにより、各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋの感光体ドラム２１上から中間転写ベルト２６に対して、トナー画像が一次転写される。各画像形成部Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋにおいて、感光体ドラム２１上から中間転写ベルト２６への一次転写後、感光体ドラム２１上に転写残として残留したトナーは、クリーニング装置２４により除去される。

上記工程を中間転写ベルト２６の回転に同調して、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対して行い、中間転写ベルト６上に、各色の一次転写トナー画像を順次重ねて形成していく。なお、単色のみの画像形成（単色モード）時には、上記工程は、目的の色についてのみ行われる。

一方、カセット３１内の記録紙（シート、記録材）Ｐは、給送ローラ３２により一枚分離給送される。そして、レジストローラ３３により所定のタイミングで、二次転写ローラ対向ローラ２８に巻きかけられている中間転写ベルト２６部分と二次転写ローラ３４との圧接部である転写定着ニップ部に搬送される。

中間転写ベルト２６上に形成された一次転写合成トナー画像は、二次転写ローラ３４に不図示のバイアス電源より印加されるトナーと逆極性のバイアスにより、記録紙Ｐ上に一括転写される。二次転写後に中間転写ベルト２６上に残留した二次転写残トナーは中間転写ベルトクリーニング装置３５により除去される。記録紙Ｐ上に二次転写されたトナー画像は、画像加熱装置である定着装置Ａにより記録紙Ｐ上に溶融混色定着され、フルカラープリントとして排紙パス３６を通って排紙トレイ３７に送り出される。

（定着装置）
１）方向に関する定義
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の長手方向（幅方向、軸線方向）とは、定着装置の記録紙搬送路面内において記録紙搬送方向に直交する方向に平行な方向である。また短手方向とは、定着装置の記録紙搬送方向に平行な方向である。定着装置に関し、正面とは装置を記録紙入口側からみた面、背面とはその反対側の面（記録紙出口側）、左右とは装置を正面から見て左または右である。上流側と下流側とは、記録紙搬送方向に関して上流側と下流側である。

２）全体構成
図１は、記録紙であるシート上のトナー像を加熱する本実施形態に係る画像加熱装置の要部横断面および制御系（コントローラ）を示す図である。１は、エンドレスベルト（無端ベルト）である定着ベルト（第１の回転体、加熱回転体）であって金属層を有する。２は、定着ベルト１の外周と接するように配設された加圧ローラ（第２の回転体、加圧回転体）である。

３は、定着ベルトと加圧ロールとの間に押圧力を作用させてニップ部Ｎを形成するバックアップ部材としての加圧パッドであり、金属製のステー４に保持されている。また、ステー４のコイル側には、ステーが誘導加熱により過昇温してしまわないようにするための磁性コア５が設けられている。

図４で、１０は定着ベルト１の長手方向移動および周方向の形状を規制する規制部材としての左右の定着フランジである。定着フランジ１０内に挿通して配設したステー４の両端部と、装置シャーシ側のバネ受け部材９ａとの間に、ステー加圧バネ９ｂを縮設することで、ステー４に押し下げ力を作用させている。これにより、定着フランジ１０の下面と加圧ローラ２の上面とが、定着ベルト１を挟んで圧設し、所定幅のニップ部Ｎが形成される。

１００は、定着ベルト１を誘導加熱する加熱源としての誘導加熱装置である。この誘導加熱装置１００は、電線として例えばリッツ線を用い、これを横長・船底状にして定着ベルト１の周面と側面の一部に対向するように巻回してなる磁束発生手段としての励磁コイル６を備える。更に、励磁コイル６によって発生した磁界が、定着ベルト１の金属層（導電層）以外に実質漏れないように、以下の部材を備える。即ち、定着ベルトの回転方向に沿って多数配列された（励磁コイル６を覆わせた）磁性コア７と、それらを電気絶縁性の樹脂によって支持するモールド部材８を備える。

この誘導加熱装置１００は、定着ベルト１の外周面の上面側において、定着ベルト１に所定のギャップ（隙間）を存して対面させて配設してある。非通紙部においては、励磁コイル６と磁性コア７の隙間を広げることで、定着ベルト１を通過する磁束密度を低め、定着ベルト１の発熱量を低下させている。ここで、磁性コア７は、磁束発生手段としての励磁コイル６からの定着ベルト１に対する作用磁束の搬送方向に交差する方向（長手方向）の密度分布を変化せしめる磁束抑制機構として機能する。

定着ベルト１の回転状態において、誘導加熱装置１００の励磁コイル６には、電源装置（励磁回路）１０１から２０〜５０ｋＨｚの高周波電流が印加されて、励磁コイル６によって発生した磁界により、定着ベルト１の金属層（導電層）が誘導発熱する。ＴＨ１は例えばサーミスタ等の温度センサ（検出器、温度検出素子）であり、定着ベルト１の幅方向中央で且つ内周面部の位置に当接させて配設してある。なお、定着ベルト１の幅方向の端部には後述する端部温度センサ（検出器、温度検出素子）ＴＨ２、ＴＨ３も配設されている。

本実施形態では、記録紙の幅方向中央部を通紙基準として、記録紙が搬送される構成となっている。つまり、記録紙の幅方向中央部が定着装置（定着ベルト）のは幅方向中央部と実質一致するように、記録紙が搬送される構成となっている。従って、この温度センサＴＨ１は、定着装置に使用可能な様々な幅サイズの記録紙にとって常に通紙域となる定着ベルトの部分（定着ベルトの幅方向略中央部の部位）の温度を検知し、その検知温度情報が制御回路部１０２にフィードバックされる。

制御回路部１０２は、この温度センサＴＨ１から入力する検知温度が、所定の目標温度（定着温度）に維持されるように、電源装置１０１から励磁コイル６に入力する電力を制御している。

即ち、定着ベルト１の検出温度が所定温度に昇温した場合、励磁コイル６への通電が遮断される。本実施形態では、定着ベルト１の目標温度である１８０℃で一定になるように、検出器の出力である温度センサＴＨ１の検出値に基づいて、高周波電流の周波数を変化させて励磁コイル６に入力する電力を制御して温度調節を行っている。上記の温度センサＴＨ１は、加圧パッド３に弾性支持部材を介して取り付けられており、定着ベルト１の当接面が波打つなどの位置変動が生じたとしてもこれに追従して良好な接触状態が維持されるように構成されている。

定着ベルト１は、少なくとも画像形成実行時には、制御回路部１０２で制御されるモータ（駆動手段）によって加圧ローラ２が回転駆動され、加圧ローラ２に従動回転する。これにより、トナー像である未定着トナー画像を担持した記録紙（シート）の搬送速度とほぼ同一の周速度で回転駆動される。つまり、本実施形態では、加圧ローラ２が定着ベルト１を回転駆動する駆動ローラとしての機能を担っている。

本実施形態の場合、定着ベルト１の表面回転速度が、３００ｍｍ／ｓｅｃで回転し、フルカラーの画像を１分間にＡ４サイズの記録紙で８０枚、Ａ４Ｒサイズの記録紙で５８枚定着することが可能である。

誘導加熱装置１００の励磁コイル６に制御回路部１０２で制御される電源装置１０１から電力供給がなされて、定着ベルト１が所定の定着温度に立ち上がって温調された状態になる。この状態で、ニップ部Ｎにおける定着ベルト１と加圧ローラ２との間に、未定着トナー画像Ｔを有する記録紙Ｐがそのトナー画像担持面側を定着ベルト１側に向けてガイド部材７で案内されて導入される。

そして、ニップ部Ｎにおいて定着ベルト１の外周面に密着し、定着ベルト１と一緒にニップ部Ｎを挟持搬送されていくことで、主に定着ベルト１の熱が付与され、またニップ部Ｎの加圧力を受けて未定着トナー画像Ｔが記録紙Ｐの表面に熱圧定着される。ニップ部Ｎを通った記録紙Ｐは、定着ベルト１の外周面から、定着ベルト１の表面がニップ部Ｎの出口部分の変形によって自らの腰により曲率分離されて、定着装置外へ搬送される。

３）定着ベルト
図３は、定着ベルト１の層構成模型図である。定着ベルト１の長手長さは、３９０ｍｍとなっている。定着ベルト１は、内径が３０ｍｍで電気鋳造法によって製造したニッケルを基層（金属層）１ａを有している。この基層１ａの厚みは４０μｍである。基層１ａの外周には、弾性層１ｂとして耐熱性シリコーンゴム層が設けられている。シリコーンゴム層の厚さは、１００〜１０００μｍの範囲内で設定するのが好ましい。

本実施形態では、定着ベルト１の熱容量を小さくしてウォーミングアップタイムを短縮し、かつカラー画像を定着するときに好適な定着画像を得ることを考慮して、シリコーンゴム層の厚みは３００μｍとされている。このシリコーンゴムは、ＪＩＳ−Ａ２０度の硬度を持ち、熱伝導率は０．８Ｗ／ｍＫである。更に弾性層１ｂの外周には、表面離型層１ｃとしてフッ素樹脂層（例えばＰＦＡやＰＴＦＥ）が３０μｍの厚みで設けられている。

基層１ａの内面側には、定着ベルト内面と温度センサＴＨ１との摺動摩擦を低下させるために、フッ素樹脂やポリイミドなどの樹脂層（滑性層）１ｄを１０〜５０μｍ設けても良い。本実施形態では、この層１ｄとしてポリイミドを２０μｍ設けた。

なお、定着ベルト１の金属層１ａには、ニッケルのほかに鉄合金や銅、銀などを適宜選択可能である。また、樹脂基層にそれら金属を積層させるなどの構成でも良い。金属層１ａの厚みは、後で説明する励磁コイルに流す高周波電流の周波数と金属層の透磁率・導電率に応じて調整して良く、５〜２００μｍ程度の間で設定すると良い。

４）加圧ローラ
定着ベルト１との間で定着ニップを形成するための加圧ローラ２（加圧回転体）は、外径が３０ｍｍ、長手方向中央部の径が２０ｍｍ、両端部の径が１９ｍｍである鉄合金製の芯金２ａに、弾性層２ｂとしてシリコーンゴム層が設けてある。表面は、離型層２ｃとしてフッ素樹脂層（例えばＰＦＡやＰＴＦＥ）が３０μｍの厚みで設けられる。また、長手長さは３５０ｍｍである。

加圧ローラ２の長手方向中央部における硬度は、ＡＳＫ−Ｃ７０℃である。芯金２ａにテーパー形状をつけているのは、加圧した時に押圧部材３が撓んでも定着ベルト１と加圧ローラ２で挟まれる定着ニップ内の圧力が長手方向に渡って均一にするためである。本実施形態における定着ベルト１と加圧ローラ４との定着ニップ部の回転方向の幅は、定着ニップ圧が６００Ｎにおいては、長手方向両端部で約９ｍｍ、中央部では約８．５ｍｍである。これは、記録紙Ｐの両端部での搬送速度が、中央部と比べて速くなるので、紙しわが発生しにくくなるという利点がある。

５）加圧パッド
図４は、本実施形態における画像加熱装置としての定着装置の縦断正面図を示している。１０は、定着ベルト１の長手方向移動および周方向の形状を規制する規制部材としての左右の定着フランジである。定着フランジ１０内に挿通して配設したステー４の両端部と装置シャーシ側のステー用バネ受け部材９ａとの間に、ステー加圧バネ９ｂを縮設することで、ステー４に押し下げ力を作用させている。これにより、定着フランジ１０の下面と加圧ローラ２の上面とが、定着ベルト１を挟んで圧設し、所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。

こうすることで、加圧ローラ２の弾性層や定着ベルトが変形してしまうのを防止することが出来る。３は、定着ベルト１の内周面と接触し、加圧ローラ２との間に押圧力を作用させて定着ニップ部Ｎを形成するバックアップ部材としての加圧パッドであり、金属製のステー４に保持されている。加圧パッド３は耐熱性樹脂であり、ステー４は圧接部に圧力を加えるために剛性が必要であるため、本実施形態では鉄製としている。

また、加圧パッド３は、特に両端部で励磁コイル６と接近しており、加圧パッド３の発熱を防止するために励磁コイル６で生じる磁界を遮蔽するために、加圧パッド３の上面に長手方向にわたって磁気遮蔽コア５を配置してある。また、回転する定着ベルト１は、基層が金属で構成されているので、回転状態にあっても幅方向への寄りを規制するための手段としては、定着ベルト１の端部を単純に受け止めるだけの定着フランジ１０を設ければ十分である。

これにより、定着装置の構成を簡略化できるという利点がある。１２は定着ベルト１を支持するための支持側板である。支持側板１２により、定着ベルト１の長手方向の位置が規制されている。

６）誘導加熱装置
本実施形態において、定着ベルト１と誘導加熱装置１００の励磁コイル６は、０．５ｍｍのモールドにより電気絶縁の状態を保ち、定着ベルト１と励磁コイル６との間隔は１．５ｍｍ（モールド表面と定着ベルト表面の距離は１．０ｍｍ）で一定である。これにより、定着ベルト１は均一に加熱される。

励磁コイル６には、２０〜５０ｋＨｚの高周波電流が印加されて、定着ベルト１の金属層１ａが誘導発熱する。そして、定着ベルト１の目標温度である１８０℃で一定になるように、温度センサＴＨ１の検出値に基づいて高周波電流の周波数を変化させて、励磁コイル６に入力する電力を制御して温度調節される。

励磁コイル６を含む誘導加熱装置１００が、高温になる定着ベルト１の内部ではなく外部に配置されているので、励磁コイル６の温度が高温になりにくく、電気抵抗も上昇せず高周波電流を流してもジュール発熱による損失を軽減する事が可能となる。また励磁コイル６を外部に配置したことで、定着ベルト１の小径化（低熱容量化）にも寄与しており、しいては省エネルギー性にも優れていると言える。

本実施形態の定着装置のウォーミングアップタイムは、非常に熱容量が低い構成であるため、例えば励磁コイル６に１５００Ｗ入力すると約１５秒で目標温度である１８０℃に到達できる。スタンバイ中の加熱動作が不要であるため、電力消費量を非常に低く抑える事が可能である。

７）コア移動機構
図５に示すように、磁性コア７、１１は記録紙搬送方向と直交する方向（長手方向）に並んで多数配置されており、励磁コイル６の巻き中心部と周囲を囲むように構成されている。磁性コア７は通紙端部の領域Ｅにおける磁性コアであり、コア移動機構４００によって一部（１個または複数個）が移動可能となっている。

このコア移動機構４００は、制御手段（コントローラ）２００により、記録紙の幅サイズに応じて、その動作が制御されるように構成されている。また、磁性コア１１は通紙中心の領域におけるコアで、不図示のハウジングに固定されている。尚、領域Ｄは小サイズ紙幅に対応した通紙領域幅となっており、領域Ｄと領域Ｅを合わせた幅は大サイズ紙幅（シートとして使用可能な最大幅）に対応した通紙領域幅となっている。

磁性コア７、１１は、励磁コイル６より発生した交流磁束を効率よく定着ベルト１に導く役割をする。即ち、磁気回路（磁路）の効率を上げるためと磁気遮蔽のために用いている。磁性コア７、１１の材質として、フェライト等の高透磁率残留磁束密度の低いものを用いると良い。

通紙端部の領域Ｅにおいて、磁性コア７は記録紙搬送方向に直交する方向で複数に分割されている。これにより、種々の幅サイズの用紙（所定のシート）、例えば、ハガキ、Ａ５、Ｂ４、Ａ４、Ａ３ノビサイズの用紙に対する定着処理時において、非通紙部が過昇温してしまうのを回避する。即ち、図６に示すように、コア移動機構４００により紙サイズに応じて非通紙域（定着ベルト１が所定のシートと接触し得る領域よりも幅方向で外側の領域）となる領域において、磁性コア７が励磁コイル６（定着ベルト１）から遠ざかる方向に移動させる。これにより、定着ベルト１への磁束密度を部分的に弱めている。

本実施形態においては、励磁コイル６の長手方向の内径は３５２ｍｍ、外径は３９２ｍｍである。各磁性コア７は長手方向に１０ｍｍの幅を持ち、１．０ｍｍの間隔を開けて配置されている。

８）均熱ローラ
１３は、熱伝導部材として機能する均熱ローラ（熱伝導ローラ）である。幅方向サイズが小さい記録紙に連続して定着処理を施すとき、定着ベルト１の非通紙部となる領域が通紙部に比べて過剰に温度上昇してしまう傾向にある。均熱ローラ１３は、その際、加圧ローラ２に接触する動作位置に設定することにより加圧ローラ２の熱を長手方向に移動させて、加圧ローラ２の長手方向において温度勾配が過剰についてしまうのを抑制するものである。その結果、加圧ローラ２と接触関係にある定着ベルト１の幅方向において温度勾配が過剰についてしまうのを抑制することができる。

即ち、均熱ローラ１３は、定着ベルト１および加圧ローラ２の長手方向の温度分布ムラを抑制する。均熱ローラ１３は、例えば、アルミ基材もしくは銅基材からなり、
加圧ローラ２の長手方向（幅方向）で全域に当接し得る金属ローラである。金属ローラ表面層には、ごみ等の付着を防止するために２０μｍのフッ素コート等を設けている。

定着ベルト１、加圧ローラ２および均熱ローラ１３は、互いに、平行に配列され、均熱ローラ１３の両端部は、図示しない軸受部材に、回転自在に支持されている。均熱ローラ１３は、バネを備えたローラ移動機構３００（図１）によって、加圧ローラ２に接触する位置（動作位置）と、加圧ローラ２から離間した位置（非動作位置）との間を移動可能となっている。また、均熱ローラ１３は、加圧ローラ２に接触しているとき、加圧ローラ２に従動回転する構成となっている。

９）冷却機構（ファン）
本実施形態では、装置に使用可能な幅サイズが最大の記録紙（本実施形態ではＡ３用紙）よりも幅狭の記録紙に連続して定着処理を施す際に発生し得る定着ベルト１の非通紙部昇温を緩和する機能を担う端部ファン１４が２つ設置されている。これら端部ファン１４は、均熱ローラ１３の長手方向で両端側（幅方向一端側、幅方向他端側）の領域と対向するように夫々配置されている。以下、１つの端部ファンについて代表して説明するが、もう１つのファンも同様である。

端部ファン１４は、均熱ローラ１３の長手方向一端側の領域に対しエアーを吹き付けることにより当該領域に対する冷却動作を行う。端部ファン１４は、複数の記録紙に連続して定着処理（画像加熱処理）を行うジョブ中の端部温度センサＴＨ２，ＴＨ３の温度情報に基づいて作動／非作動が制御される。なお、端部ファン１４は、複数の記録紙に連続して定着処理（画像加熱処理）を行うジョブ中の定着処理枚数（記録紙の枚数）に基づいて、作動／非作動が制御されるように構成しても構わない。

さらに、端部ファン１４は、端部温度センサＴＨ２、ＴＨ３の温度により検出される温度の上昇に伴って、端部ファン１４の送風量を増加させる風量制御手段を備えることも可能である。

本実施形態では、図４に示すように、端部ファン１４は、均熱ローラ１３の長手方向端部側の領域に対向配置され、この領域に向かってエアーを吹きつけている。端部ファン１４には、エアーが均熱ローラ１３に向かうようにダクトが設けられている。本実施形態では、端部ファン１４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。シロッコファンに投入する電圧を変えることで、送風量を調整することができる。

１０）小サイズ記録紙に対する連続定着処理時のシーケンス
装置に使用可能な幅サイズが最大の記録紙よりも幅狭の所定の記録紙に連続して定着処理を施す際（例えば、Ａ４サイズ用紙を縦送りする場合（Ａ４Ｒ））のシーケンスについて説明する。詳細には、環境温度が１５℃において、ＯＫトップコートと呼ばれる坪量が１５７ｇ／ｃｍ^２の用紙（Ａ４Ｒ）を連続して１５０枚通紙したときのシーケンスとなっている。

図７に示される以下のシーケンスは、制御手段（コントローラ）２００（図１）が、各種機器の動作を制御することにより実行される。まず、画像形成装置がプリント命令を受け付けると（ジョブ開始命令を受け付けると）、定着装置が稼働され、プリント準備動作（ウォームアップ動作）が開始される（Ｓ１）。具合的には、加圧ローラの駆動が開始され、それに伴い定着ベルトが回転される。そして、励磁コイルへの通電も開始される。

次に、プリントすべき記録紙（シート）の幅サイズ情報を取得（判明）すると（Ｓ２）、コア移動手段により、一部の磁性コア７を紙サイズに合わせて遠ざける（Ｓ３）。具体的には、非通紙域と対向する磁性コア７を定着ベルトから遠ざかるように移動させる。なお、本実施形態では、装置の小型化を図る上で、定着ベルトの非通紙部が何ら温度上昇しない程度にまで磁性コア７を遠ざける距離を長くすることが困難であることから、磁性コア７を移動させても定着ベルトの非通紙部の領域が温度上昇してしまう関係にある。

そして、プリント動作（定着処理動作）が開始される。その後、記録紙への定着処理回数が連続している間、定着ベルトの非通紙部となる領域の温度をモニターする。具体的には、端部温度センサＴＨ２、ＴＨ３による検出温度が２２０℃に上昇したか否かをチェックする（Ｓ４）。なお、本実施形態では、中央温度センサＴＨ１の検出温度が１８０℃を維持するように励磁コイルへの通電が制御されている。

記録紙への定着処理回数が増えるに連れて、端部温度センサＴＨ２、ＴＨ３による検出温度が高くなる。端部温度センサＴＨ２、ＴＨ３による検出温度が第１の温度として２２０℃に到達すると（本実施形態では定着処理枚数が２７枚目に相当）、ローラ移動機構３００により、均熱ローラ１３を加圧ローラへ当接させる（Ｓ５）。

なお、均熱ローラ１３を当接させる端部温度センサＴＨ２、ＴＨ３による検出温度の閾値は、用紙サイズ、用紙種、生産性などで変えることもできる。なお、本実施形態では、プリント初期から均熱ローラを加圧ローラに当接させていない。なぜなら、ウォームアップ動作中（定着ベルトの温度を室温から目標の定着温度まで温度上昇させるとき）において、定着ベルト１の熱が加圧ローラを経由して均熱ローラへ移動してしまうからである。従って、ウォームアップに要する時間が可能な限り短くなるようにできることから、均熱ローラはウォームアップ動作中から加圧ローラに当接させない方がより好ましい。

更に、記録紙への定着処理回数が増えるに連れて、端部温度センサＴＨ２、ＴＨ３による検出温度が第１の温度より高い第２の温度として２３０℃に上昇したか否かをチェックする（Ｓ６）。そして、端部温度センサＴＨ２、ＴＨ３による検出温度が２３０℃に到達した場合、２つの端部ファン１４を作動（オン）させる（Ｓ７）。

なお、定着ベルトの非通紙部の温度が２３０℃に達すると（本実施形態では定着処理枚数が１００枚目に相当）、加圧ローラを直接的にファンで冷却することにより、定着ベルトの非通紙部昇温を緩和させることも考えられるが、本実施形態ではこのようにしない。上述したように、本実施形態では均熱ローラをファンで冷却するようにしている。

なぜなら、画像形成に用いられる（定着装置を通過する）記録紙の幅サイズ（最大ではない幅サイズ）は様々であり、このような様々な幅サイズに対応して加圧ローラの非通紙部となる領域も変わってしまうからである。つまり、加圧ローラを直接的にファンで冷却する前者の場合、加圧ローラをエアーで冷却する領域を逐次変更することが求められるからである。

このように、加圧ローラを直接的に冷却する領域を記録紙の幅サイズ毎に逐次変更するためには、多数のファンを加圧ローラの対向部に配列させねばならず、さらには、記録紙の幅サイズに応じて多数のファンのうち動作させるファンの数を制御しなければならない。このように、装置のコストアップや大型化だけでなく、制御の複雑化が避けられない。

以上のシーケンスを、図８に、タイミングチャートとして示す。スタートはプリント命令を受け付けた時点、エンドは後処理動作が終了した時点（プリント命令を待機する期間が始まる）を示している。

まず、「通電」について説明する。ここでは、図８に示すように、プリント命令を受けたことに伴い、励磁コイルへの通電が開始され、定着ベルトの温度が目標温度となるように通電が制御されることを示している。つまり、「通電」オンとは、このような通電制御が行われていることを示している。

次に、「コア移動」について説明する。ここでは、定着装置のウォームアップ処理が終了（定着ベルトが目標温度に到達）した後、定着装置への通紙に先立ち、記録紙の幅サイズに応じて一部の磁性コア７を定着ベルトから遠ざけるべく、コア移動機構への通電制御が行われていることを示している。つまり、「コア移動」オンとは、一部の磁性コア７が移動していることを示している。

次に、「定着処理」について説明する。ここでは、図８に示すように、１枚目の記録紙が定着装置（ニップ部Ｎ）に突入してから、最後の記録紙が定着装置を通り抜けるまでの期間を示している。つまり、「定着処理」オンとは、記録紙が連続的に通過していることを示している。

次に、「均熱ローラ」について説明する。ここでは、図８に示すように、均熱ローラが加圧ローラに当接している期間を示している。つまり、ここでは、図８に示すように、均熱ローラが当接していることを示している。

最後に、「端部ファン」について説明する。ここでは、２つの端部ファン（温度の検出器ＴＨ２が設けられる長手方向の一端側にファン、温度の第２検出器ＴＨ３が設けられる他端側にもう１つのファン）への通電が行われる。そして、図８に示すように、これら端部ファンから加圧ローラに向けてエアーが吹き付けられている期間を示している。つまり、「端部ファン」オンとは、端部ファンが稼働していることを示している。

図９は、以上のシーケンスを経て、１５０枚目の時点での定着ベルトの幅方向における温度分布を示している。図９の実線は、端部ファンを稼働させなかった場合の温度分布を示している。このように、均熱ローラ１３を稼働させない場合、定着ベルトの非通紙領域の温度が許容レベルを超えて過昇温してしまっている。

一方、本実施形態の構成、即ち、均熱ローラを端部ファンにより冷却させた場合、図９の点線で示すように、定着ベルトの非通紙領域の温度が許容レベル範囲内に維持することができている。さらに、定着ベルトの通紙領域の温度が目標温度を下回ることなく、維持されている。その結果、１５０枚目の記録紙であっても、定着後の画像のグロスムラを±２以内に抑えることができた。

これは、均熱ローラ１３の熱伝導効果によるもので、定着ベルトの非通紙領域における熱が通紙域領域に回り込むことで実現している。仮に、端部温度センサＴＨ２、ＴＨ３の温度が閾値温度よりも低い段階で端部ファン１４を稼働させてしまうと、非通紙領域から通紙領域への熱の回り込みが少ないため、通紙領域の端部で温度低下してしまう。そのため、端部温度センサＴＨ２、ＴＨ３の閾値温度は、このような通紙領域の端部での温度低下を考慮して設定するのが好ましい。

なお、以上では、端部温度センサＴＨ２、ＴＨ３による検出温度を基に、均熱ローラ１３の当接タイミングおよび／または端部ファン１４の作動タイミングを決定しているがこのような例だけに限られない。この例の替わりに、例えば、図１０に示すように、複数の記録紙に連続して定着処理する際の通紙枚数を基に、均熱ローラ１３の当接タイミングおよび／または端部ファン１４の作動タイミングを決定するようにしても良い。

即ち、連続ジョブ時における通紙枚数をカウンタ（通紙枚数積算手段）５００によりカウントする構成としても良い。具体的には、上述の「シーケンス」の項目において説明したように、連続ジョブ時における通紙枚数（カウント枚数）が第１の枚数である２７枚目となるカウンタの出力が得られる段階で均熱ローラを加圧ローラに当接させる。そして、連続ジョブ時における通紙枚数が第１の枚数より多い第２の枚数である１００枚目の段階で端部ファンを稼働させる。

以上説明したように、本実施形態の構成を採用することにより、定着ベルトの非通紙部昇温の低減によって定着ベルトの寿命低下を防止することが可能となった。さらに、定着ベルトの通紙領域での温度を均一化することが可能となり、グロスムラの無い画像を得ることができた。

なお、上述した実施形態においては、定着ベルトを励磁コイルを用いて電磁誘導加熱する構成であったが、本発明はこれに限らず、定着ベルトの内側に加熱源としてハロゲンランプ等を用いることもできる。

また、上述した実施形態においては、定着部材（第１の回転体）として定着ベルトを例に説明したが、これに替えて、定着ローラを用いる構成にしても構わない。但し、ウォームアップに要する時間を短くすることができるという点で、上述した実施形態の構成の方がより好ましい。

また、加圧部材（第２の回転体、駆動ローラ）として加圧ローラを例に説明したが、これに替えて、加圧ベルトを用いる構成にても構わない。

また、上述した実施形態において、加圧部材（第２の回転体、駆動ローラ）として加圧ローラを用い、定着ベルトは加圧ローラに従動して回動する例について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、加圧部材として固定された加圧パッドを用い、定着ベルトは駆動プーリと従動プーリに懸架されて回動されるものであっても良い。

１・・定着ベルト、２・・加圧ローラ、１３・・均熱ローラ、１４・・端部ファン

Claims (17)

1. シート上のトナー像をニップ部にて加熱する第１の回転体と、
   前記第１の回転体とともに前記ニップ部を形成する第２の回転体と、
   前記第２の回転体に接触する動作位置において前記第２の回転体の熱をその幅方向へ伝導させる熱伝導部材と、
   前記動作位置にある前記熱伝導部材の所定の領域に向けてエアーを吹き付けるファンと、
   を有することを特徴とする画像加熱装置。
2. 前記ファンは、前記動作位置にある前記熱伝導部材と対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
3. 前記所定の領域は、前記熱伝導部材の幅方向一端側の領域であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像加熱装置。
4. 前記熱伝導部材の幅方向他端側の領域に向けてエアーを吹き付けるファンを有することを特徴とする請求項３に記載の画像加熱装置。
5. 前記第１の回転体の温度を検出する検出器と、前記第２の回転体から離間した非動作位置と前記動作位置との間において前記熱伝導部材を移動させる移動機構と、前記検出器の出力に応じて前記移動機構の動作を制御するコントローラと、を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像加熱装置。
6. 前記コントローラは、前記検出器による検出温度が第１の温度に上昇したとき、前記移動機構により前記熱伝導部材を前記動作位置へ移動させることを特徴とする請求項５に記載の画像加熱装置。
7. 前記コントローラは、前記検出器による検出温度が前記第１の温度よりも高い第２の温度に上昇したとき、前記ファンを動作させることを特徴とする請求項６に記載の画像加熱装置。
8. 前記コントローラは、前記検出器の出力に応じて前記ファンによる送風量を制御することを特徴とする請求項７に記載の画像加熱装置。
9. 前記検出器は、前記熱伝導部材の前記所定の領域に対応する前記第１の回転体の部位の温度を検出するように構成されていることを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載の画像加熱装置。
10. 複数のシートに連続して画像加熱処理を行う際のシートの枚数をカウントするカウンタと、前記第２の回転体から離間した非動作位置と前記動作位置との間において前記熱伝導部材を移動させる移動機構と、前記カウンタの出力に応じて前記移動機構の動作を制御するコントローラと、を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像加熱装置。
11. 前記コントローラは、前記カウンタによるカウント枚数が第１の枚数に達したとき、前記移動機構により前記熱伝導部材を前記動作位置へ移動させることを特徴とする請求項１０に記載の画像加熱装置。
12. 前記コントローラは、前記カウンタによるカウント枚数が前記第１の枚数よりも多い第２の枚数に達した時、前記ファンを動作させることを特徴とする請求項１１に記載の画像加熱装置。
13. 前記第１の回転体を電磁誘導加熱するための励磁コイルを有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の画像加熱装置。
14. 前記装置に使用可能な最大幅のシートよりも幅狭の所定のシートに画像加熱処理を施すとき、前記励磁コイルから前記第１の回転体に向かう磁束のうち、前記第１の回転体が前記所定のシートと接触し得る領域よりも前記第１の回転体の幅方向で外側の領域に向かう磁束を抑制する磁束抑制機構を更に有することを特徴とする請求項１３に記載の画像加熱装置。
15. 前記磁束抑制機構は、前記第１の回転体の幅方向に沿って配列された複数の磁性コアを有し、前記磁束抑制機構は、前記所定のシートに画像加熱処理を施すとき、前記複数の磁性コアのうちの一部として１個または複数個を前記第１の回転体から遠ざかるように移動させることにより、前記外側の領域に向かう磁束を抑制することを特徴とする請求項１４に記載の画像加熱装置。
16. 前記熱伝導部材は、前記第２の回転体の幅方向で全域に当接し得る金属ローラであることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の画像加熱装置。
17. 前記第１の回転体はエンドレスベルトであり、前記第２の回転体は前記エンドレスベルトを回転駆動する駆動ローラであることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれかに記載の画像加熱装置。