特許 7514443 加熱装置、定着装置および画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-03

(45)【発行日】2024-07-11

(54)【発明の名称】加熱装置、定着装置および画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20240704BHJP

   G03G 21/20 20060101ALI20240704BHJP

【ＦＩ】

G03G15/20 555

G03G21/20

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020158612

(22)【出願日】2020-09-23

(65)【公開番号】P2022052309

(43)【公開日】2022-04-04

【審査請求日】2023-07-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100093997

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀佳

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 聖治

【審査官】佐々木 創太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１２３１９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１７８６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００３／０１９８８７９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｇ １５／００

Ｇ０３Ｇ １５／２０

Ｇ０３Ｇ ２１／００

Ｇ０３Ｇ ２１／１４

Ｇ０３Ｇ ２１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに圧接してニップを形成する加熱部材および加圧部材と、前記加熱部材の内部に設けられたヒーターと、前記加圧部材と前記加熱部材を収容する筐体とを有し、前記ニップに記録媒体を通すことで当該記録媒体を加熱する加熱装置において、前記筐体は、
送風ファンで冷却風を吹き込み可能な一対の開口部と、
当該開口部の長手方向にスライド移動可能であって、前記開口部の開口幅が、前記長手方向の外側端部のみが開口している状態と、前記長手方向の内側端部のみが開口している状態に変更可能な一対のシャッター部材と、
を有し、
前記ヒーターが、前記加熱部材の長手方向中央部を加熱する中央ヒーターと、当該中央ヒーターの長手方向両外側に位置して前記加熱部材の長手方向両端部を加熱する端部ヒーターとを有し、
前記中央ヒーターの発熱領域の長手方向幅未満の前記記録媒体としての小サイズシート材を前記ニップに通して加熱するとき、前記中央ヒーターのみ通電すると共に、前記送風ファンを駆動するとき、前記シャッター部材の長手方向内端位置を、前記中央ヒーターの両端位置に合わせるようにしたことを特徴とする加熱装置。

【請求項2】

互いに圧接してニップを形成する加熱部材および加圧部材と、前記加熱部材の内部に設けられたヒーターと、前記加圧部材と前記加熱部材を収容する筐体とを有し、前記ニップに記録媒体を通すことで当該記録媒体を加熱する加熱装置において、前記筐体は、
送風ファンで冷却風を吹き込み可能な一対の開口部と、
当該開口部の長手方向にスライド移動可能であって、前記開口部の開口幅が、前記長手方向の外側端部のみが開口している状態と、前記長手方向の内側端部のみが開口している状態に変更可能な一対のシャッター部材と、
を有し、
前記ヒーターが、前記加熱部材の長手方向中央部を加熱する中央ヒーターと、当該中央ヒーターの長手方向両外側に位置して前記加熱部材の長手方向両端部を加熱する端部ヒーターとを有し、
前記開口部は、前記端部ヒーターと、前記中央ヒーターの両端部に対応して開口していることを特徴とする加熱装置。

【請求項3】

互いに圧接してニップを形成する加熱部材および加圧部材と、前記加熱部材の内部に設けられたヒーターと、前記加圧部材と前記加熱部材を収容する筐体とを有し、前記ニップに記録媒体を通すことで当該記録媒体を加熱する加熱装置において、前記筐体は、
送風ファンで冷却風を吹き込み可能な一対の開口部と、
当該開口部の長手方向にスライド移動可能であって、前記開口部の開口幅が、前記長手方向の外側端部のみが開口している状態と、前記長手方向の内側端部のみが開口している状態に変更可能な一対のシャッター部材と、
を有し、
前記ヒーターが、前記加熱部材の長手方向中央部を加熱する中央ヒーターと、当該中央ヒーターの長手方向両外側に位置して前記加熱部材の長手方向両端部を加熱する端部ヒーターとを有し、
前記端部ヒーターの発熱領域を通過しない前記記録媒体としての小サイズシート材を前記ニップに通して加熱するとき、前記送風ファンを停止して前記中央ヒーターのみ通電することを特徴とする加熱装置。

【請求項4】

互いに圧接してニップを形成する加熱部材および加圧部材と、前記加熱部材の内部に設けられたヒーターと、前記加圧部材と前記加熱部材を収容する筐体とを有し、前記ニップに記録媒体を通すことで当該記録媒体を加熱する加熱装置において、前記筐体は、
送風ファンで冷却風を吹き込み可能な一対の開口部と、
当該開口部の長手方向にスライド移動可能であって、前記開口部の開口幅が、前記長手方向の外側端部のみが開口している状態と、前記長手方向の内側端部のみが開口している状態に変更可能な一対のシャッター部材と、
を有し、
前記ヒーターが、前記加熱部材の長手方向中央部を加熱する中央ヒーターと、当該中央ヒーターの長手方向両外側に位置して前記加熱部材の長手方向両端部を加熱する端部ヒーターとを有し、
前記中央ヒーターの発熱領域の長手方向幅を超え前記端部ヒーターの発熱領域の長手方向中央部に至る前記記録媒体としての大サイズシート材を前記ニップに通して加熱するときであって、前記シャッター部材による前記開口部の遮蔽幅が前記シート材の通紙領域を覆いきれないとき、前記シート材を前記ニップに通して加熱し始めた直後であって前記加熱部材の非通紙部が温度上昇する前は、前記送風ファンを低速回転制御または停止することを特徴とする加熱装置。

【請求項5】

前記一対のシャッター部材は、前記スライド移動の方向で前記開口部の開口幅よりも短い遮蔽幅を有することを特徴とする請求項１の加熱装置。

【請求項6】

前記中央ヒーターの発熱領域の長手方向幅を超える大サイズシート材を前記ニップに通して加熱するとき、前記中央ヒーターと前記端部ヒーターを通電すると共に、前記送風ファンを駆動するとき、前記シャッター部材の長手方向外端位置を、前記シート材の幅方向両端位置又は当該幅方向両端位置の内側近傍位置に合わせるようにしたことを特徴とする請求項１の加熱装置。

【請求項7】

前記中央ヒーターの発熱領域の長手方向幅以下の小サイズシート材を前記ニップに通して加熱するとき、前記中央ヒーターのみ通電すると共に、前記送風ファンを駆動するとき、前記シャッター部材の長手方向外端位置を、前記シート材の幅方向両端位置又は当該幅方向両端位置の内側近傍位置に合わせるようにしたことを特徴とする請求項１の加熱装置。

【請求項8】

前記ヒーターが、面状ヒーター又はハロゲンヒーターであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項の加熱装置。

【請求項9】

請求項６から８のいずれか１項の加熱装置を備え、前記シート材に担持したトナー画像を前記ニップに通して加熱定着することを特徴とする定着装置。

【請求項10】

請求項８の定着装置を備えた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】

本発明は加熱装置、定着装置および画像形成装置に係り、特に装置筐体の冷却用開口部をシャッター部材で開閉調節する加熱装置と、当該加熱装置を備えた定着装置および画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電子写真方式の画像形成装置で使用される定着装置は種々の型式が知られており、その１つに省エネ性に優れウォームアップ時間も短いサーフ定着方式がある。このサーフ定着方式は低熱容量の薄肉定着ベルトを内側から面状ヒーターで接触加熱し、定着ニップを通るシート材を定着ベルトで加熱してシート材に担持した未定着トナー画像を加熱定着する。

【0003】

このような定着装置で小サイズ用紙を連続印刷すると、定着ベルトの長手方向端部（非通紙部）が過度に温度上昇する場合がある。端部温度が過度に上昇すると、定着ベルトの耐久性が低下する他、小サイズ用紙の印刷から大サイズ用紙の印刷に移行したときに、（高温）オフセットや定着ベルトへの用紙巻き付きによるジャムなどの不具合が発生することがある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

そこで特許文献１（特開２０１４－７１２３４号公報）のように、端部過昇温の抑制策として、定着ベルトの長手方向両端部（非通紙部）を送風ファンで冷却することが行われている。特許文献１の定着装置は、１つの冷却用開口部に２つのシャッター部材を配置することで非通紙端部領域の高温箇所に冷却エアを集中するようにしている。しかし、当該構成ではシャッター部材とその駆動機構（ラック・アンド・ピニオン機構）が倍増するので、構造複雑化、部品点数増大、コストアップの課題が生じる。ここで、ラック・アンド・ピニオン機構とは、ラックと呼ばれる円筒歯車の直径が無限大となった板状又は棒状の歯車と、ピニオンと呼ばれる小歯車（円筒歯車）を組み合わせたものである。

【0005】

そこで本発明の目的は、装置筐体の冷却用開口部に配設した１対のシャッター部材によって加熱部材を簡易な構成で冷却することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題を解決するため、本発明の加熱装置は、互いに圧接してニップを形成する加熱部材および加圧部材と、前記加熱部材の内部に設けられたヒーターと、前記加圧部材と前記加熱部材を収容する筐体とを有し、前記ニップに記録媒体を通すことで当該記録媒体を加熱する加熱装置において、前記筐体は、送風ファンで冷却風を吹き込み可能な一対の開口部と、当該開口部の長手方向にスライド移動可能であって、前記開口部の開口幅が、前記長手方向の外側端部のみが開口している状態と、前記長手方向の内側端部のみが開口している状態に変更可能な一対のシャッター部材と、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、１対のシャッター部材によって加熱部材を簡易な構成で冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。

【図2】本発明実施形態に係る画像形成装置の原理図である。

【図3】画像形成装置に使用する定着装置の断面図である。

【図4】ヒーターの平面図である。

【図5A】定着装置筐体に取り付けられるシャッター部材と送風ファンの斜視図である。

【図5B】定着装置のヒーター、開口部及びシャッター部材の配置関係を示す図である。

【図6】開口部の開口範囲と、（ａ）小サイズ用紙の用紙幅との関係を示す図、及び（ｂ）大サイズ用紙の用紙幅との関係を示す図である。

【図7A】Ａ３用紙を加熱するヒーターとシャッター部材の位置関係を示す模式図である。

【図7B】Ｂ４用紙を加熱するヒーターとシャッター部材の位置関係を示す模式図である。

【図7C】Ａ４用紙を加熱するヒーターとシャッター部材の位置関係を示す模式図である。

【図7D】Ｂ５用紙を加熱するヒーターとシャッター部材の位置関係を示す模式図である。

【図7E】Ａ５用紙を加熱するヒーターとシャッター部材の位置関係を示す模式図である。

【図7F】Ｂ６用紙を加熱するヒーターとシャッター部材の位置関係を示す模式図である。

【図7G】Ａ６用紙を加熱するヒーターとシャッター部材の位置関係を示す模式図である。

【図8】図７Ｂにおける定着ベルトの長手方向温度分布を示す図である。

【図9】図７Ａ～図７Ｇにおけるシャッター部材の位置、有効遮蔽幅、送風ファンの制御をまとめた表である。

【図10】ヒーターとして２つのハロゲンヒーターを使用した定着装置の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明実施形態に係る定着装置及び画像形成装置（レーザプリンタ）について図面を参照して説明する。レーザプリンタは画像形成装置の一例であり、当該画像形成装置はレーザプリンタに限定されないことは勿論である。すなわち、画像形成装置は複写機、ファクシミリ、プリンタ、印刷機、及びインクジェット記録装置のいずれか一つ、またはこれらの少なくとも２つ以上を組み合わせた複合機として構成することも可能である。

【0010】

なお、各図中の同一または相当する部分には同一の符号を付し、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。また各構成部品の説明にある寸法、材質、形状、その相対配置などは例示であって、特に特定的な記載がない限りこの発明の範囲をそれらに限定する趣旨ではない。

【0011】

以下の実施形態ではシート材（記録媒体）を「用紙」として説明するが、「記録媒体」は紙（用紙）に限定されない。「記録媒体」は紙（用紙）だけでなくＯＨＰシートや布帛、金属シート、プラスチックフィルム、或いは炭素繊維にあらかじめ樹脂を含浸させたプリプレグシートなども含む。

【0012】

現像剤やインクを付着させることができる媒体、記録紙、記録シートと称されるものも、すべて「記録媒体」に含まれる。また「用紙」には、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ等も含まれる。

【0013】

また、以下の説明で使用する「画像形成」とは、文字や図形等の画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の模様を媒体に付与することも意味する。

【0014】

（レーザプリンタの構成）
図１は、定着装置３００を備えた画像形成装置１００の一実施形態としてのカラーレーザプリンタの構成を概略的に示す構成図である。また図２は当該カラーレーザプリンタの原理を単純化して図示する。

【0015】

画像形成装置１００は、画像形成手段としての４つのプロセスユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃを備える。これらプロセスユニットは、カラー画像の色分解成分に対応するブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色の現像剤によって画像を形成する。

【0016】

各プロセスユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃは、互いに異なる色の未使用トナーを収容したトナーボトル６Ｋ、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃを有する以外は、同様の構成となっている。このため、１つのプロセスユニット１Ｋの構成を以下に説明し、他のプロセスユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃの説明を省略する。

【0017】

プロセスユニット１Ｋは、像担持体２Ｋ（例えば感光体ドラム）と、ドラムクリーニング装置３Ｋと、除電装置を有している。プロセスユニット１Ｋはさらに、像担持体の表面を一様帯電する帯電手段としての帯電装置４Ｋと、像担持体上に形成された静電潜像の可視像処理を行う現像手段としての現像装置５Ｋ等を有している。そして、プロセスユニット１Ｋは、画像形成装置１００の本体に対して着脱自在に装着され、消耗部品を同時に交換可能となっている。

【0018】

露光器７は、この画像形成装置１００に設置された各プロセスユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃの上方に配設されている。そして、この露光器７は、画像情報に応じた書き込み走査、すなわち、画像データに基づいてレーザダイオードからレーザ光Ｌをミラー７ａで反射して像担持体２Ｋに照射するように構成されている。

【0019】

転写装置１５は、この実施形態では各プロセスユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃの下方に配設されている。この転写装置１５は図２の転写部ＴＭに対応する。一次転写ローラ１９Ｋ、１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃは、各像担持体２Ｋ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃに対向して中間転写ベルト１６に当接して配置されている。

【0020】

中間転写ベルト１６は、各一次転写ローラ１９Ｋ、１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、駆動ローラ１８、従動ローラ１７に掛け渡された状態で循環走行するようになっている。二次転写ローラ２０は、駆動ローラ１８に対向し中間転写ベルト１６に当接して配置されている。なお、像担持体２Ｋ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃが各色の第１の像担持体とすれば、中間転写ベルト１６はそれらの像を合成した第２の像担持体である。

【0021】

ベルトクリーニング装置２１は、中間転写ベルト１６の走行方向において、二次転写ローラ２０より下流側に設置されている。また、クリーニングバックアップローラが中間転写ベルト１６に対してベルトクリーニング装置２１と反対側に設置されている。

【0022】

用紙Ｐを積載するトレイを有する用紙給送装置２００は、画像形成装置１００の下方に設置されている。この用紙給送装置２００は記録媒体供給部を構成するもので、記録媒体としての多数枚の用紙Ｐを束状で収容可能であり、用紙Ｐの搬送手段としての給紙ローラ６０やローラ対２１０と共にユニット化されている。

【0023】

用紙給送装置２００は用紙の補給等のために、画像形成装置１００の本体に対して挿脱可能とされている。給紙ローラ６０とローラ対２１０は用紙給送装置２００の上方に配置され、用紙給送装置２００の最上位の用紙Ｐを給紙路３２に向けて搬送するようになっている。

【0024】

分離搬送手段としてのレジストローラ対２５０は、二次転写ローラ２０の搬送方向直近上流側に配置され、用紙給送装置２００から給紙された用紙Ｐを一旦停止させることができる。この一旦停止により用紙Ｐの先端側に弛みが形成されて用紙Ｐの斜行（スキュー）が修正される。

【0025】

レジストローラ対２５０の搬送方向直近上流側にはレジストセンサ３１が配設され、このレジストセンサ３１によって用紙先端部分の通過が検知されるようになっている。レジストセンサ３１が用紙先端部分の通過を検知した後、所定時間が経過すると、当該用紙はレジストローラ対２５０に突き当てられて一旦停止する。

【0026】

用紙給送装置２００の下流端には、ローラ対２１０から右側に搬送された用紙を上方に向けて搬送するための搬送ローラ２４０が配設されている。図１に示すように、搬送ローラ２４０は用紙を上方のレジストローラ対２５０へ向けて搬送する。

【0027】

ローラ対２１０は上下一対のローラで構成されている。当該ローラ対２１０はＦＲＲ分離方式またはＦＲ分離方式とすることができる。

【0028】

ＦＲＲ分離方式は、駆動軸によりトルクリミッタを介して反給紙方向に一定量のトルクを印加された分離ローラ（戻しローラ）を給送ローラに圧接させてローラ間のニップで用紙を分離する。ＦＲ分離方式は、トルクリミッタを介して固定軸に支持された分離ローラ（摩擦ローラ）を給送ローラに圧接させてローラ間のニップで用紙を分離する。

【0029】

この実施形態ではローラ対２１０をＦＲＲ分離方式で構成している。すなわち、ローラ対２１０は、用紙をマシン内部に搬送する上側の給送ローラ２２０と、この給送ローラ２２０と逆方向にトルクリミッタを介して駆動軸により駆動力を与えられる下側の分離ローラ２３０で構成されている。

【0030】

分離ローラ２３０は給送ローラ２２０に向けてバネ等の付勢手段で付勢されている。なお、前記給紙ローラ６０は、給送ローラ２２０の駆動力をクラッチ手段を介して伝達することで図１で左回転するようになっている。

【0031】

レジストローラ対２５０に突き当てられて先端部に弛みが形成された用紙Ｐは、中間転写ベルト１６上に形成されたトナー像が好適に転写されるタイミングに合わせ、二次転写ローラ２０と駆動ローラ１８との二次転写ニップ（図２では転写ニップＮ）に送り出される。そして、送り出された用紙Ｐは、二次転写ニップにおいて印加されたバイアスによって、中間転写ベルト１６上に形成されたトナー像が所望の転写位置に高精度に静電的に転写されるようになっている。

【0032】

転写後搬送路３３は、二次転写ローラ２０と駆動ローラ１８の二次転写ニップの上方に配設されている。定着装置３００は、転写後搬送路３３の上端近傍に設置されている。定着装置３００は、発熱部材を内包する加熱部材としての定着ベルト３１０と、この定着ベルト３１０に対して所定の圧力で当接しながら回転する加圧部材としての加圧ローラ３２０を備えている。

【0033】

定着後搬送路３５は、定着装置３００の上方に配設され、定着後搬送路３５の上端で、排紙路３６と反転搬送路４１に分岐している。この分岐部に切り替え部材４２が配置され、切り替え部材４２はその揺動軸４２ａを軸として揺動するようになっている。また排紙路３６の開口端近傍には排紙ローラ対３７が配設されている。

【0034】

反転搬送路４１は、分岐部と反対側の他端で給紙路３２に合流している。そして、反転搬送路４１の途中には、反転搬送ローラ対４３が配設されている。排紙トレイ４４は、画像形成装置１００の上部に、画像形成装置１００の内側方向に凹形状を形成して、設置されている。

【0035】

粉体収容器１０（例えばトナー収容器）は、転写装置１５と用紙給送装置２００の間に配置されている。そして、粉体収容器１０は、画像形成装置１００の本体に対して着脱自在に装着されている。

【0036】

本実施形態の画像形成装置１００は、転写紙搬送の関係により、給紙ローラ６０から二次転写ローラ２０までの所定の距離が必要である。そして、この距離に生じたデッドスペースに粉体収容器１０を設置し、レーザプリンタ全体の小型化を図っている。

【0037】

転写カバー８は、用紙給送装置２００の上部で、用紙給送装置２００の引出方向正面に設置されている。そして、この転写カバー８を開くことで、画像形成装置１００の内部を点検可能にしている。転写カバー８には、手差し給紙用の手差し給紙ローラ４５、及び手差し給紙用の手差しトレイ４６が設置されている。

【0038】

（画像形成装置の原理）
次に、前述した画像形成装置１００の原理図を図２で説明する。画像形成装置１００は像担持体２（例えば感光体ドラム）と、ドラムクリーニング装置３を有している。また像担持体の表面を一様帯電する帯電手段としての帯電装置４と、像担持体上に形成された静電潜像の可視像処理を行う現像装置５と、像担持体２の下方に配設された転写手段ＴＭと、除電装置等を有する。

【0039】

露光器７は像担持体２の上方に配設されている。この露光器７は、画像情報に応じた書き込み走査、すなわち、画像データに基づいてレーザダイオードからのレーザ光Ｌｂをミラー７ａで反射して像担持体２に照射する。

【0040】

用紙Ｐを積載するトレイを有する用紙給送装置２００は、画像形成装置１００の下方に設置されている。この用紙給送装置２００は記録媒体としての多数枚の用紙Ｐを束状で収容可能であり、用紙Ｐの搬送手段としての給紙ローラ６０と共にユニット化される。

【0041】

給紙ローラ６０の下流側に、分離搬送手段としてのレジストローラ対２５０が配設されている。用紙給送装置２００から給紙された用紙Ｐをレジストローラ対２５０で一旦停止させる。この一旦停止により用紙Ｐの先端側に弛みが形成されて用紙Ｐの斜行（スキュー）が修正される。

【0042】

レジストローラ対２５０に突き当てられて先端部に弛みが形成された用紙Ｐは、像担持体２上のトナー像が好適に転写されるタイミングに合わせて転写手段ＴＭの転写ニップＮに送り出される。そして、送り出された用紙Ｐは、転写ニップＮにおいて印加されたバイアスによって像担持体２上のトナー像が所望の転写位置に静電的に転写されるようになっている。

【0043】

転写ニップＮの下流側に定着装置３００が配設されている。定着装置３００はヒーターで加熱される定着ローラ３１０と、この定着ローラ３１０に対して所定の圧力で当接しながら回転する加圧ローラ３２０を備えている。

【0044】

（レーザプリンタの作動）
次に、本実施形態に係るレーザプリンタの基本的動作について図１を参照して以下に説明する。最初に、片面印刷を行う場合について説明する。

【0045】

給紙ローラ６０は、図１に示すように、画像形成装置１００の制御部からの給紙信号によって回転する。そして、給紙ローラ６０は、用紙給送装置２００に積載された束状用紙Ｐの最上位の用紙のみを分離し、給紙路３２へ送り出す。

【0046】

給紙ローラ６０およびローラ対２１０によって送り出された用紙Ｐは、その先端がレジストローラ対２５０のニップに到達すると、弛みを形成し、その状態で待機する。そして、中間転写ベルト１６上に形成されたトナー画像をこの用紙Ｐに転写する最適なタイミング（同期）を図ると共に、用紙Ｐの先端スキューを補正する。

【0047】

手差しによる給紙の場合は、手差しトレイ４６に積載された束状用紙が、最上位の用紙から一枚ずつ手差し給紙ローラ４５によって反転搬送路４１の一部を通り、レジストローラ対２５０のニップまで搬送される。以後の動作は用紙給送装置２００からの給紙と同一である。

【0048】

ここで、作像動作については、１つのプロセスユニット１Ｋを説明し、他のプロセスユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃについてのその説明を省略する。まず、帯電装置４Ｋは、像担持体２Ｋの表面を高電位に均一に帯電する。そして、露光器７は、画像データに基づいたレーザ光Ｌを像担持体２Ｋの表面に照射する。

【0049】

レーザ光Ｌが照射された像担持体２Ｋの表面は、照射された部分の電位が低下して、静電潜像を形成する。現像装置５Ｋは、トナーを含む現像剤を担持する現像剤担持体を有し、トナーボトル６Ｋから供給された未使用のブラックトナーを、現像剤担持体を介して、静電潜像が形成された像担持体２Ｋの表面部分に転移させる。

【0050】

トナーが転移した像担持体２Ｋは、その表面にブラックトナー画像を形成（現像）する。そして、像担持体２Ｋ上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト１６に転写する。

【0051】

ドラムクリーニング装置３Ｋは、中間転写行程を経た後の像担持体２Ｋの表面に付着している残留トナーを除去する。除去された残留トナーは、廃トナー搬送手段によって、プロセスユニット１Ｋ内にある廃トナー収容部へ送られ回収される。また、除電装置は、クリーニング装置３Ｋによって残留トナーが除去された像担持体２Ｋの残留電荷を除電する。

【0052】

各色のプロセスユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃにおいても、同様にして像担持体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ上にトナー画像を形成し、各色トナー画像が重なり合うように中間転写ベルト１６に転写する。

【0053】

各色トナー画像が重なり合うように転写された中間転写ベルト１６は、二次転写ローラ２０と駆動ローラ１８の二次転写ニップまで走行する。一方、レジストローラ対２５０は、それに突き当てられた用紙を所定のタイミングで挟み込んで回転し、中間転写ベルト１６上に重畳転写して形成されたトナー像が好適に転写されるタイミングに合わせて、二次転写ローラ２０の二次転写ニップまで搬送する。このようにして、中間転写ベルト１６上のトナー画像をレジストローラ対２５０によって送り出された用紙Ｐに転写する。

【0054】

トナー画像が転写された用紙Ｐは、転写後搬送路３３を通って定着装置３００へと搬送される。そして、定着装置３００に搬送された用紙Ｐは、定着ベルト３１０と加圧ローラ３２０によって挟まれ、加熱・加圧することで未定着トナー画像が用紙Ｐに定着される。トナー画像が定着された用紙Ｐは、定着装置３００から定着後搬送路３５へ送り出される。

【0055】

切り替え部材４２は、定着装置３００から用紙Ｐが送り出されたタイミングでは、図１の実線で示すように定着後搬送路３５の上端近傍を開放している位置にある。そして、定着装置３００から送り出された用紙Ｐは、定着後搬送路３５を経由して排紙路３６へ送り出される。排紙ローラ対３７は、排紙路３６へ送り出された用紙Ｐを挟み込み、回転駆動することで排紙トレイ４４に排出することで片面印刷を終了する。

【0056】

次に、両面印刷を行う場合について説明する。片面印刷の場合と同様に、定着装置３００は用紙Ｐを排紙路３６へ送り出す。そして、両面印刷を行う場合、排紙ローラ対３７は、回転駆動によって用紙Ｐの一部を画像形成装置１００外に搬送する。

【0057】

そして、用紙Ｐの後端が、排紙路３６を通過すると、切り替え部材４２は、図１の点線で示すように揺動軸４２ａを軸として揺動し、定着後搬送路３５の上端を閉鎖する。この定着後搬送路３５の上端の閉鎖とほぼ同時に、排紙ローラ対３７は、用紙Ｐを画像形成装置１００外へ搬送する方向と逆の方向に回転し、反転搬送路４１へ用紙Ｐを送り出す。

【0058】

反転搬送路４１へ送り出された用紙Ｐは、反転搬送ローラ対４３を経て、レジストローラ対２５０に至る。そして、レジストローラ対２５０は、中間転写ベルト１６上に形成されたトナー画像を用紙Ｐのトナー画像未転写面に転写する最適なタイミング（同期）を図り、用紙Ｐを二次転写ニップへ送り出す。

【0059】

そして、二次転写ローラ２０と駆動ローラ１８は、用紙Ｐが二次転写ニップを通過する際に用紙Ｐのトナー画像未転写面（裏面）にトナー画像を転写する。そして、トナー画像が転写された用紙Ｐは、転写後搬送路３３を通って定着装置３００へと搬送される。

【0060】

定着装置３００は、定着ベルト３１０と加圧ローラ３２０によって、搬送された用紙Ｐを挟み、加熱・加圧することで未定着トナー画像を用紙Ｐの裏面に定着する。このようにして、表裏両面にトナー画像が定着された用紙Ｐは、定着装置３００から定着後搬送路３５へ送り出される。

【0061】

切り替え部材４２は、定着装置３００から用紙Ｐが送り出されたタイミングでは、図１の実線で示すように定着後搬送路３５の上端近傍を開放している位置にある。そして、定着装置３００から送り出された用紙Ｐは、定着搬送路を経由して排紙路３６へ送り出される。排紙ローラ対３７は、排紙路３６へ送り出された用紙Ｐを挟み、回転駆動し排紙トレイ４４に排出することで両面印刷を終了する。

【0062】

中間転写ベルト１６上のトナー画像を用紙Ｐに転写した後、中間転写ベルト１６上には残留トナーが付着している。ベルトクリーニング装置２１は、この残留トナーを中間転写ベルト１６から除去する。また、中間転写ベルト１６から除去されたトナーは、廃トナー搬送手段によって、粉体収容器１０へと搬送され、粉体収容器１０内に回収される。

【0063】

（定着装置）
次に、本発明実施形態に係る定着装置３００について以下さらに説明する。定着装置３００は図３に示すように、低熱容量の薄肉の定着ベルト３１０と加圧ローラ３２０で構成されている。定着ベルト３１０は、例えば外径が２５ｍｍで厚みが４０～１２０μｍのポリイミド（ＰＩ）製の筒状基体を有している。

【0064】

定着装置３００は図３のように定着ベルト３１０を使用する方式のほか、ローラ定着方式やベルト定着方式でもよい。いずれの定着方式でも、小サイズ用紙Ｐに形成されたトナー像を加熱定着する場合、小サイズ用紙Ｐが通過する領域ではヒーターの熱が小サイズ用紙Ｐに奪われるが、小サイズ用紙Ｐが通過しない領域ではヒーターの熱が小サイズ用紙Ｐに奪われないため過昇温することがある。

【0065】

定着ベルト３１０の最表層には、耐久性を高めて離型性を確保するために、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂による厚みが５～５０μｍの離型層が形成される。基体と離型層の間に厚さ５０～５００μｍのゴム等からなる弾性層を設けてもよい。

【0066】

また、定着ベルト３１０の基体はポリイミドに限らず、ＰＥＥＫなどの耐熱性樹脂やニッケル（Ｎｉ）、ＳＵＳなどの金属基体であってもよい。定着ベルト３１０の内周面に摺動層としてポリイミドやＰＴＦＥなどをコートしてもよい。

【0067】

加圧ローラ３２０は、例えば外径が２５ｍｍであり、中実の鉄製芯金３２１と、この芯金３２１の表面に形成された弾性層３２２と、弾性層３２２の外側に形成された離型層３２３とで構成されている。弾性層３２２はシリコーンゴムで形成されており、厚みは例えば３．５ｍｍである。

【0068】

弾性層３２２の表面は離型性を高めるために、厚みが例えば４０μｍ程度のフッ素樹脂層による離型層３２３を形成するのが望ましい。定着ベルト３１０に対して加圧ローラ３２０が付勢手段により圧接している。

【0069】

定着ベルト３１０の内側に、ステー３５０及びヒーターホルダ３４０が軸線方向に配設されている。ステー３５０は金属製のチャンネル材で構成され、その両端部分が定着装置３００の両側板に支持されている。ステー３５０は加圧ローラ３２０の押圧力を確実に受けとめて定着ニップＳＮを安定的に形成する。

【0070】

ヒーターホルダ３４０は定着装置３００のヒーター３３０の基材３４１を保持するためのもので、ステー３５０によって支持されている。ヒーターホルダ３４０は好ましくはＬＣＰなどの低熱伝導性の耐熱性樹脂で形成することができ、これによりヒーターホルダ３４０への熱伝達が減って効率的に定着ベルト３１０を加熱することができる。

【0071】

ヒーターホルダ３４０の形状は、基材３４１の高温部との接触を回避するために、基材３４１の短手方向両端部付近の各２箇所のみを支持する形状にしている。これにより、ヒーターホルダ３４０へ流れる熱量をさらに低減して効率的に定着ベルト３１０を加熱することができる。

【0072】

基材３４１の裏面に、後述するヒーター３３０の発熱体３７２～３７６の温度を検知する中央温度検知部材としてのサーミスタＴＨ１が配設されている。サーミスタＴＨ１はバネ３８７によって基材３４１の裏面に押圧され、これによって発熱体３７２～３７６の正確な温度を検知可能にしている。

【0073】

また、定着ニップＳＮの下流側の定着ベルト３１０の内面の温度が、中央温度検知部材としてのサーミスタＴＨ２と、端部温度検知部材としてのサーミスタＴＨ３によって、それぞれ検知されるように構成されている。一方のサーミスタＴＨ２は、サーミスタＴＨ１と同様にヒーター３３０の長手方向中央部に配設されている。他方のサーミスタＴＨ３は、ヒーター３３０の長手方向端部（非通紙部）に配設されている。

【0074】

サーミスタＴＨ１、ＴＨ２は小サイズ用紙の幅方向中央部に配置される。またサーミスタＴＨ３は、大サイズ用紙の幅方向外側の非通紙部に配置される。サーミスタＴＨ１～ＴＨ３からの温度情報に基づいて、ヒーター３３０に供給される電力や、後述するシャッター部材３０７の駆動モータＭ１が制御され、非通紙部の温度上昇を効果的に抑制する。

【0075】

サーミスタＴＨ１～ＴＨ３は、加圧ローラ３２０の外周面に対向配置したサーミスタで代替することも可能である。加圧ローラ３２０側のサーミスタを定着ベルト３１０の外側に配設することで、当該サーミスタのメンテナンスが容易になる。なお、定着装置３００は各種の型式が可能であって、前述した図３の定着装置はその一例に過ぎない。

【0076】

（ヒーター）
図４は前述したヒーター３３０の一例を示すもので、当該ヒーター３３０は、基材３４１の両端に配設された３つの電極３７０ｈ、３７０ｉ、３７０ｊと、基材３４１の長手方向で電極間に配設された７つの発熱体３７１～３７７を有する。そして、電極３７０ｈ、３７０ｉ、３７０ｊに対するＡＣ電源の接続方法によって以下の３つの発熱パターンを選択可能にしてある。
発熱パターン１：中央発熱体３７２～３７６のみ発熱（例えば小サイズＡ４紙加熱時）
発熱パターン２：全発熱体３７１～３７７が発熱（例えば大サイズＡ３紙加熱時）
発熱パターン３：端部発熱体３７１、３７７のみ発熱（例えばＡ３紙加熱時の端部温度低下防止時）

【0077】

ここで、中央の発熱体３７２～３７６を中央ヒーターＨ１とし、両端の発熱体３７１、３７７を端部ヒーターＨ２とする。中央ヒーターＨ１と端部ヒーターＨ２は、ヒーター３３０の長手方向と直交する短手方向から見て、互いに重ならないように配置される。

【0078】

ヒーター３３０の長手方向における中央ヒーターＨ１と端部ヒーターＨ２の境界位置は、任意に設定可能であるが、使用頻度の高い小サイズ用紙の用紙幅を境界にするのが一般的である。本実施形態の説明では、Ａ４用紙を縦送りした場合の用紙幅を、中央ヒーターＨ１と端部ヒーターＨ２の境界とした例で説明する。

【0079】

ヒーター３３０の長手方向中央の５つの発熱体３７２～３７６が、当該発熱体よりも低抵抗の導体３７０ｅ、３７０ｆを介して、第１の電極３７０ｈと第２の電極３７０ｉに並列接続されている。また長手方向両端の２つの抵抗発熱体３７１、３７７が、当該発熱体３７１、３７７よりも低抵抗の導体３７０ｆ、３７０ｇを介して、第２の電極３７０ｉと第３の電極３７０ｊに並列接続されている。

【0080】

右側の第２の電極３７０ｉが常時ＡＣ電源に接続され、左側の第１の電極３７０ｈと第３の電極３７０ｊがスイッチの切換えにより選択的にＡＣ電源に接続される。これにより、前述した３つの発熱パターン１～３を選択できる。

【0081】

このように３つの発熱パターンを選択可能なヒーター３３０において、例えばヒーター３３０の長手方向中央部の連続する５つの発熱体３７２～３７６の長手方向長さをＡ４幅、両端を含む全７つの発熱体３７１～３７７の長手方向長さをＡ３サイズと同等にする。そして発熱体３７１～３７７の加熱状態を適切に制御することで、Ａ４サイズ、Ａ３サイズの用紙を均一に加熱することができる。

【0082】

発熱体３７１～３７７の加熱制御には、所定の制御時間内の発熱体の点灯時間（点灯デューティ）を可変とすることで適正な発熱量を得る制御方法が一般的に用いられる。点灯デューティは、ＡＣ電源を制御手段としてのトライアックで位相制御することで調整する。デューティ比０％で電流がゼロになり、デューティ比１００％で電流が最大になる。

【0083】

前記発熱体３７１～３７７は、例えばＰＴＣ素子で構成することができる。ＰＴＣ素子は、正の温度抵抗係数を有する材料で構成され、温度Ｔが上昇すると抵抗値が上昇する特徴がある（電流Ｉが低下してヒーター出力が低下）。温度抵抗係数（TCR＝Temperature Coefficient of Resistance）は、例えば１５００ＰＰＭ（parts per million）とすることができる。

【0084】

発熱体３７１～３７７は、細長の金属製薄板部材を絶縁材料で被覆した基材３４１の上に形成される。基材３４１の材料としては低コストなアルミやステンレスなどが好ましい。基材３４１は金属製に限定されたものではなく、アルミナや窒化アルミなどのセラミックや、ガラス、マイカなどの耐熱性と絶縁性に優れた非金属材料で構成することも可能である。

【0085】

ヒーター３３０の均熱性を向上し画像品位を高めるため、基材３４１を銅、グラファイト、グラフェンなどの高熱伝導率の材料で構成してもよい。本実施形態では、短手幅８ｍｍ、長手幅２７０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのアルミナ基材を使用している。

【0086】

（定着装置の冷却機構）
次に、図１、図５Ａ、図５Ｂを参照して定着装置３００の冷却機構を説明する。前述した定着ベルト３１０と加圧ローラ３２０は、断熱・保温のため図１のように筐体（カバー）３０１に収容され、当該筐体３０１の側面に送風ファン５２０が配設されている。トナー画像を担持した用紙は、筐体３０１の下側の入口から入り、定着ニップＳＮを通って筐体３０１の上側の出口から出ていく。

【0087】

筐体３０１の側面には、図５Ｂのように矩形状の開口部３０４が形成されている。この開口部３０４は、筐体３０１の長手方向両端部に一対で形成され、定着ベルト３１０の長手方向両端部（Ａ４通紙時の非通紙部、端部ヒーターＨ２で加熱される部分）と、中央ヒーターＨ１で加熱される長手方向中央部の両端部に向かって開口している。

【0088】

開口部３０４の外側に配設された送風ファン５２０から、ダクトを通して、開口部３０４に対して冷却エアが供給されるようになっている。送風ファン５２０の回転数とシャッター部材３０７の開度（又は遮蔽幅）の組み合わせにより、定着ベルト３１０の非通紙部の温度上昇を効率的に抑制可能にしている。

【0089】

図５Ｂは、図４のヒーター３３０を構成する中央ヒーターＨ１（発熱体３７２～３７６）と端部ヒーターＨ２（発熱体３７１、３７７）に対する、開口部３０４とシャッター部材３０７の位置関係を示したものである。図５Ｂから分かるように、開口部３０４は、端部ヒーターＨ２と、中央ヒーターＨ１の両端部に対応して開口している。すなわち、複数サイズの用紙を通紙する際に、定着ベルト３１０の非通紙となる領域が、開口部３０４と重なるように構成されている。なお、図５Ｂの定着ベルト３１０の内側は、概念上発熱領域（Ｈ１、Ｈ２）を分けて記載したものであり、図４から明らかな通り、発熱領域（Ｈ１、Ｈ２）は長手方向で同じ位置に有していても構わない（図７Ａ－７Ｇ、図８も同様）。

【0090】

図５Ｂに示すように、定着ベルト３１０の長手方向における左右一対のシャッター部材３０７の幅は、開口部３０４の長手方向開口幅よりも短くされている。シャッター部材３０７は、開口部３０４の長手方向内側端部から外側端部までを自由に移動可能に構成され、当該移動範囲内で開口部３０４の開口幅を部分的に遮蔽可能とされている。

【0091】

用紙サイズによって、非通紙部の温度上昇が発生する場所が異なるが、シャッター部材３０７の遮蔽位置を、開口部３０４の長手方向内側端部から外側端部までの範囲内で自由に移動することで、用紙サイズに関わらず、定着ベルト３１０の非通紙部の温度上昇を効果的に抑制することができる。

【0092】

（シャッター部材の駆動機構）
左右一対のシャッター部材３０７は、定着装置３００の長手方向にスライド移動可能に配設されている。シャッター部材３０７は図５Ａのように、長手方向中央側に延びたラック３０７ａを有し、このラック３０７ａに、定着装置３００の長手方向中央部に配設されたピニオン３０８が噛み合っている。当該ピニオン３０８がモータＭ１で駆動されることにより、左右のシャッター部材３０７が接近・離反して開口部３０４が開閉されるようになっている。

【0093】

開口部３０４はシャッター部材３０７を半開または全開で開いているだけでも、定着ベルト３１０の端部過昇温の原因となる余分な熱を外部に向けて排熱可能である。本実施形態では、定着ベルト３１０の端部冷却作用を高めるため、図５Ａ、図５Ｂのようにシャッター部材３０７の外側に送風ファン５２０を配設している。

【0094】

送風ファン５２０によって冷却用空気を強制的に定着ベルト３１０の端部に向けて筐体３０１内に吹き込むことで、定着ベルト３１０の端部を効果的に冷却して端部過昇温を抑制することができる。筐体３０１内に吹き込まれた空気は、定着ベルト３１０の端部によって昇温されて上方に排気される。

【0095】

このようにして上方に排気された温かい空気は、分岐部の結露付着を防止するのに有効利用することができる。すなわち、図１に示すように、両面印刷時に用紙の反転搬送路４１に分岐する切り替え部材４２を定着装置３００の上方に配置することで、当該切り替え部材４２に結露が付着するのを防止することができる。結露付着を効果的に防止するためには、開口部３０４の垂直上方に切り替え部材４２を配置するとよい。

【0096】

（用紙幅とシャッター部材の位置関係）
図６は、用紙幅の大小に応じたシャッター部材３０７のスライド位置を示したものである。図６（ａ）のように小サイズ用紙（用紙幅小）を通紙するときは、シャッター部材３０７を開口部３０４の長手方向外側端部まで移動させる。これにより、開口部３０４の開口範囲を小サイズ用紙の両端部に接近（又は隣接）して形成することができる。したがって、送風ファン５２０から供給される冷却エアで小サイズ用紙の両端非通紙領域を効率的に冷却することができる。

【0097】

従来、中央ヒーターＨ１の発熱領域の長手方向幅より幅狭の用紙を通紙するときは、開口部３０４を全開にして非通紙領域を冷却することが多かった。しかし、本実施形態では後述する図７Ｄ～図７Ｇのように、中央ヒーターＨ１に接する非通紙領域が幅狭のとき（図７Ｄ、図Ｅ）と幅広のとき（図７Ｆ、図Ｇ）で、シャッター部材３０７のスライド位置ないし遮蔽範囲を変えるようにしている。これにより、送風ファン５２０の冷却エアを開口部３０４の必要領域に絞り込んで冷却効率を高めるようにしている。

【0098】

また図６（ｂ）のように大サイズ用紙（用紙幅大）を通紙するときは、シャッター部材３０７を開口部３０４の長手方向内側端部まで移動させる。これにより、開口部３０４の開口範囲を大サイズ用紙の両端部に接近（又は隣接）して形成することができる。したがって、送風ファン５２０から供給される冷却エアで大サイズ用紙の両端非通紙領域を効率的に冷却することができる。

【0099】

（シャッター部材、送風ファンおよびヒーターの制御）
以下、各用紙サイズ（Ａ３～Ａ６）に対するシャッター部材３０７、送風ファン５２０およびヒーターＨ１、Ｈ２の制御について図７Ａ～図７Ｇを参照して説明する。用紙幅サイズについては、縦送りサイズとして日本で一般的なＡ判、Ｂ判で説明する。

【0100】

また送風ファン５２０の動作は、冷却能力の高い高速回転、冷却能力を押さえた低速回転、冷却不要時の停止の３態様で説明する。なお、図７Ａ～図７Ｇにおいて開口部３０４の内側にあるシャッター部材３０７は有効遮蔽範囲としてハーフトーンで示している。

【0101】

（Ａ３用紙）
図７Ａは、ヒーターＨ１、Ｈ２に通電して用紙サイズＡ３（最大）を通紙する状態を示す。ヒーターＨ１、Ｈ２のハッチングは通電状態を示す（後述の図７Ｂ～図７Ｇでも同様）。このとき送風ファン５２０は停止し、シャッター部材３０７は任意スライド位置である。ヒーターＨ１、Ｈ２による定着ベルト３１０の加熱領域と用紙幅が一致しているので、定着ベルト３１０の局所的な端部過昇温は発生しない。

【0102】

したがって、送風ファン５２０は駆動不要である。また送風ファン５２０が停止しているので、開口部３０４には冷却エアが流れない。

【0103】

このため、シャッター部材３０７の制御も不要である。シャッター部材３０７は任意スライド位置でよい。図７Ａの例では、シャッター部材３０７を最も中央側に寄せた位置として示しているが、そのスライド位置は装置の動作都合に応じて自由に決めることができる。なお、ダブルレターサイズでも、前述したＡ３用紙と同じ制御を行うことができる。

【0104】

（Ｂ４用紙）
図７Ｂは、ヒーターＨ１、Ｈ２に通電して用紙サイズＢ４を通紙する状態を示す。送風ファン５２０は通紙開始時は低速回転とし、通紙枚数が多い場合は途中から高速回転に切り替えるものとする。シャッター部材３０７は開口部３０４の長手方向内側端部位置である（中央寄り配置）。

【0105】

図７Ｂにおいて、シャッター部材３０７の外端位置をＢ４用紙の幅方向両端位置に合わせることで、開口部３０４の範囲にあるＢ４用紙幅を全てシャッター部材３０７で遮蔽する。このようにした場合は、送風ファン５２０を高速回転にしてよい。ここで「位置に合わせる」とは、ヒーターＨ１、Ｈ２ないし定着ベルト３１０の短手方向から見て、シャッター部材３０７の外端位置が用紙の幅方向両端位置に一致することをいう。

【0106】

ただし、本実施形態のように１つのシャッター部材３０７で全ての用紙サイズに対応する場合、中央ヒーターＨ１の発熱領域の長手方向幅より幅広のいずれかの用紙サイズで、当該用紙の幅方向両端位置にシャッター部材３０７の外端位置を合わせることができない状況が生じる。ここでは、シャッター部材３０７の遮蔽幅の大きさを全体最適化した結果、Ｂ４の用紙幅方向両端位置がシャッター部材３０７の外端位置と一致しない場合を想定する。

【0107】

すなわち、シャッター部材３０７の遮蔽幅がＢ４用紙幅よりもわずかに小さくなる場合を想定して以下説明する。この場合、中央寄り配置のシャッター部材３０７の外端位置を、用紙の幅方向両端位置の内側近傍位置に合わせる。「位置に合わせる」の意味は、前述と同様にヒーターＨ１、Ｈ２ないし定着ベルト３１０の短手方向から見たときに位置が一致するという意味である。

【0108】

「内側近傍位置」が両端位置からどの程度の長さであるかは、シャッター部材３０７の遮蔽幅の大きさの全体最適の結果による。すなわち、後述するように通紙冷却領域Ｒ１の温度を冷却ファン５２０の制御によって温度公差内に維持可能な大きさにする。

【0109】

図７Ｂの両側矢印で示す範囲が通紙冷却領域Ｒ１である。当該領域Ｒ１が、シャッター部材３０７の遮蔽長さ不足のため、送風ファン５２０の冷却エアによって冷却される。その場合、図８（ｅ）に示すように、通紙開始直後の定着ベルト３１０端部ないし用紙端部は温度が低いので、当該端部に冷却エアを当てると定着熱量不足（温度落ち込み）になるおそれがある。

【0110】

そこで、通紙開始直後であって非通紙部が温度上昇する前は、送風ファン５２０を低速回転制御（または停止）する。通紙枚数が多く通紙の進行と共に非通紙部温度が上昇する場合、その段階で送風ファン５２０を高速回転動作に切り替える（図８（ｆ）参照）。

【0111】

図８（ｆ）のように非通紙部が温度上昇する状況では、通紙範囲の端部（領域Ｒ１）温度も非通紙部の影響を受けて高くなっているので、送風ファン５２０の高速回転動作で領域Ｒ１を冷却しても、熱量不足に陥らないで済む。このように、Ｂ４通紙時においては、シャッター部材３０７による遮蔽（中央寄り配置）と、送風ファン５２０の動作（高速回転、低速回転、停止）とを組み合わせる。こうすることで、シャッター部材３０７による開口部３０４の遮蔽幅がＢ４用紙の通紙領域を覆いきれない場合でも、通紙冷却領域Ｒ１の定着温度を公差内に維持可能である。

【0112】

（Ａ４用紙）
図７Ｃは、中央ヒーターＨ１のみ通電して用紙サイズＡ４を通紙する状態を示す。このとき送風ファン５２０は停止し、シャッター部材３０７は任意スライド位置である。中央ヒーターＨ１による定着ベルト３１０の加熱領域と用紙幅が一致しているので、定着ベルト３１０の局所的な端部過昇温は発生しない。

【0113】

したがって、送風ファン５２０は駆動不要である。また送風ファン５２０が停止しているので、開口部３０４には冷却エアが流れない。このため、シャッター部材３０７の制御も不要である（任意位置でよい）。図７Ｃの例では、シャッター部材３０７をＡ４用紙幅に合わせた位置として示しているが、シャッター部材３０７のスライド位置は装置の動作都合に応じて自由に決めることができる。なお、レターサイズでも、前述したＡ４用紙と同じ制御を行うことができる。

【0114】

（Ｂ５用紙）
図７Ｄは、中央ヒーターＨ１のみ通電して用紙サイズＢ５を通紙する状態を示す。このとき送風ファン５２０は高速回転とし、シャッター部材３０７は開口部３０４の長手方向内側（中央寄り配置）でＢ５サイズ幅に合わせて配置する。

【0115】

Ｂ５用紙は中央ヒーターＨ１の発熱領域の長手方向幅よりも幅狭なため、中央ヒーターＨ１の発熱領域の長手方向幅の両端部に非通紙領域Ｒ２が生じる。しかし、送風ファン５２０を高速回転することで、当該領域Ｒ２の過昇温を抑制することができる。また、Ｂ５の通紙範囲はシャッター部材３０７で完全に遮蔽することができるので、当該通紙範囲を狙いの定着温度に維持することができる。

【0116】

（Ａ５用紙）
図７Ｅは、中央ヒーターＨ１のみ通電してＡ５用紙を通紙する状態を示す。このとき送風ファン５２０は高速回転とし、シャッター部材３０７は開口部３０４の長手方向内側（中央寄り配置）でＡ５サイズ幅に合わせて配置する。

【0117】

Ａ５用紙は中央ヒーターＨ１の発熱領域の長手方向幅よりも幅狭であるので、中央ヒーターＨ１の発熱領域の長手方向幅の両端部に非通紙領域Ｒ３が生じる。しかし、送風ファン５２０を高速回転することで、当該領域Ｒ３の過昇温を抑制することができる。また、Ａ５の通紙範囲はシャッター部材３０７で完全に遮蔽することができるので、当該通紙範囲を狙いの定着温度に維持することができる。

【0118】

（Ｂ６用紙）
図７Ｆは、中央ヒーターＨ１のみ通電してＢ６用紙を通紙する状態を示す。送風ファン５２０は通紙開始時は低速とし、通紙枚数が多い場合は途中から高速に切り替えるものとする。シャッター部材３０７は開口部３０４の長手方向外側端部位置（端部寄り配置）で中央ヒーターＨ１の両端部までを遮蔽する。

【0119】

すなわち、シャッター部材３０７の長手方向内端位置を、中央ヒーターＨ１の両端位置に合わせる。ここで「位置に合わせる」とは、ヒーターＨ１、Ｈ２ないし定着ベルト３１０の短手方向から見て、シャッター部材３０７の内端位置が中央ヒーターＨ１の両端位置に一致することをいう。

【0120】

シャッター部材３０７の端部寄り配置は、本実施形態で特有な遮蔽設定である。なお、Ｂ６用紙幅の両端部は、開口部３０４の内側端部から開口部内側に少しはみ出している（領域Ｒ４）。領域Ｒ４の大きさ、すなわちＢ６用紙幅の両端部がどの程度はみ出すかは、シャッター部材３０７の遮蔽幅の大きさの全体最適や、開口部３０４の開口幅の設定による。すなわち、後述するように通紙冷却領域Ｒ４の温度を冷却ファン５２０の制御によって温度公差内に維持可能な大きさにする。

【0121】

Ｂ６用紙は中央ヒーターＨ１の発熱領域の長手方向幅よりも幅狭であるので、中央ヒーターＨ１の発熱領域の長手方向幅の両端部の領域Ｒ４の外側に非通紙加熱領域が生じる。しかし、送風ファン５２０を高速回転し、かつ、開口部３０４の長手方向外側部分をシャッター部材３０７で最大限遮蔽することで、当該非通紙加熱領域に冷却エアを集中させて過昇温を効果的に抑制することができる。

【0122】

本実施形態で全ての用紙サイズに対応する場合、いずれかの用紙サイズにおいて、シャッター部材３０７で設定した開口部３０４内側の開口範囲と用紙幅外側の非通紙加熱領域とを一致できない状況が生する。本実施形態ではＢ６サイズがそれに該当し、シャッター部材３０７の幅（シャッター幅）の大きさを全体最適化した結果、Ｂ６の用紙幅の外側の非通紙加熱領域が開口部３０４内側の開口範囲と一致しない場合を想定する。すなわち、開口部３０４の開口範囲の長手方向内側端が、Ｂ６用紙幅よりもわずかに中央側に位置する場合を想定して以下説明する。

【0123】

開口範囲の長手方向内側端がＢ６用紙の端部で領域Ｒ４に重なるため、送風ファン５２０の冷却エアで当該領域Ｒ４が冷却されることになる。その場合、通紙開始直後の定着ベルト３１０端部ないし用紙端部は温度が低いので、当該端部に冷却エアを当てると熱量不足（温度落ち込み）になるおそれがある。

【0124】

そこで、通紙開始直後で非通紙部が温度上昇する前は、送風ファン５２０を低速制御（または停止）する。通紙枚数が多く通紙の進行と共に非通紙部温度が上昇する場合、その段階で送風ファン５２０を途中から高速動作に切り替えるとよい。

【0125】

非通紙部が温度上昇する状況では、通紙範囲の端部（領域Ｒ４）温度も非通紙部の影響を受けて高くなっているので、送風ファン５２０の高速動作で領域Ｒ４を冷却しても、熱量不足に陥らないで済む。このように、Ｂ６通紙時においては、シャッター部材３０７による遮蔽と送風ファン５２０の動作とを組み合わせることで、用紙幅の外側の非通紙加熱領域が開口部３０４内側の開口範囲と一致しない場合でも、領域Ｒ４の定着温度を公差内に維持可能である。

【0126】

一方、シャッター部材３０７は開口部３０４の長手方向外側端部側に配置する。すなわち、シャッター部材３０７の長手方向内端位置（中央側端部位置）を中央ヒーターＨ１の両端位置に合わせる。ここで「位置に合わせる」とは、ヒーターＨ１、Ｈ２ないし定着ベルト３１０の短手方向から見て、シャッター部材３０７の長手方向内端位置が中央ヒーターＨ１の両端位置に一致することをいう。

【0127】

Ｂ６用紙の通紙時は端部ヒーターＨ２が非通電になっていて発熱しないので、端部ヒーターＨ２に対応する定着ベルト３１０の両端非通紙領域は冷却不要である。したがって、当該非通紙領域をシャッター部材３０７で遮蔽する。こうすることで、中央ヒーターＨ１の両端の局所的に温度上昇する非通紙領域だけを集中的に冷却することができ、冷却効率が高まる。

【0128】

（Ａ６用紙）
図７Ｇは、中央ヒーターＨ１のみ通電してＡ６用紙を通紙する状態を示す。このとき送風ファン５２０は高速回転とし、シャッター部材３０７は開口部３０４の長手方向外側端部位置（端部寄り配置）で中央ヒーターＨ１の両端部まで遮蔽する。シャッター部材３０７の当該端部寄り配置は、本実施形態で特有な遮蔽設定である。

【0129】

本実施形態では開口部３０４内側の開口範囲の設定は、図７Ｆ（Ｂ６用紙幅）と同じ設定である。よって開口部の中央側にはシャッター部材３０７がなく、Ａ６サイズの用紙端部から長手方向外側にある局所的に温度上昇する非通紙部を、適正に冷却可能である。

【0130】

一方シャッター部材３０７は開口部３０４の端部側に配置する。本実施形態ではシャッター部材３０７の中央側の位置は図７Ｆと同様に中央ヒーターＨ１の両端部と一致する。また、Ａ６用紙の通紙時は端部ヒーターＨ２が通電されないので、この部分は冷却は不要である。

【0131】

従来技術では開口部３０４全体を冷却する結果になって冷却効率が悪くなることが多かったが、本実施形態は図７Ｇの設定にすることで、中央ヒーターＨ１の両端の局所的に温度上昇する非通紙部だけを冷却できるので、冷却効率を高めることができる。

【0132】

（Ｂ４通紙時の定着ベルト温度分布）
図８は、図７Ｂで前述したＢ４用紙を通紙したときの定着ベルトの長手方向（中央から右方向半分）の温度分布を模式的に示したものである。（ａ）は通紙前、（ｂ）～（ｄ）は冷却なし、（ｅ）（ｆ）は冷却ありの温度分布である。

【0133】

定着ベルトの温度（縦軸方向）は、ベルト表面温度を（ａ）～（ｆ）でそれぞれ独立して並べて表している。それぞれの用紙中央からの水平な直線部分は、定着ベルトが狙いの温度（例えば１７０℃）に制御されていることを示している。当該温度分布から送風ファン５２０の最適制御を見出すことができる。

【0134】

・図８（ａ）：通紙開始前の温度分布（待機状態）
定着ベルト全体が狙いの温度（例えば１７０℃）に均一に保たれている状態である。送風ファンを停止した状態で、Ｂ４用紙を通紙した場合の定着ベルトの温度分布を時系列に図８（ｂ）から図８（ｄ）に示す。

【0135】

・図８（ｂ）：通紙開始初期（送風ファン停止）
送風ファンを停止した状態でＢ４用紙を通紙すると、中央ヒーターＨ１と端部ヒーターＨ２が通電されて発熱し、定着ベルトとＢ４用紙が加熱される。端部ヒーターＨ２の加熱範囲のうち、Ｂ４用紙が通過しない定着ベルト外側部分から温度が上昇し始める。通紙初期では上昇量は少なく、定着ベルト及び周辺のその他の部材に対して問題ない温度である（冷却不要な状態）。

【0136】

・図８（ｃ）：通紙開始中期（送風ファン停止）
図８（ｂ）からさらに非通紙部の定着ベルト温度が上昇した状態である（例えば高温閾値１８０℃超２００℃未満）。温度上昇値が大きく定着ベルト及び周辺のその他の部材に対して問題となる温度である。（冷却必要な状態）

【0137】

・図８（ｄ）：通紙開始末期（送風ファン停止）
図８（ｃ）からさらに非通紙部の定着ベルト温度が上昇した状態である。加えて、温度上昇の影響が通紙範囲にも及ぶ状態となり、この部分で異常画像の懸念が生じる（温度公差外）。当該温度公差外は例えば２００℃超２２０℃未満であって、定着ベルトや周辺のその他の部材の耐熱寿命低下等の問題も生じる（冷却必要な状態）。

【0138】

そこで、送風ファンを動作させた場合の定着ベルトの温度分布を図８（ｅ）、図８（ｆ）に示す。（ｅ）と（ｆ）では送風ファンの動作状態と動作開始の時期を変えている。

【0139】

・図８（ｅ）：通紙開始初期（送風ファン高速動作）
非通紙部の温度上昇を防止するため、通紙開始直後から送風ファンを高速回転させた場合の定着ベルトの温度分布である。前述のＢ５，Ａ５，Ａ６用紙の加熱において、通紙開始初期から送風ファンを高速回転させたのと同じ制御である。矢印で示す部分は送風ファンによる冷却を受けて温度落ち込みとなる通紙冷却領域Ｒ１である。

【0140】

通紙冷却領域Ｒ１の内側領域では定着ベルトの温度が狙いの温度に近い状態なので、Ｂ５，Ａ５，Ａ６用紙の加熱と同様に通紙初期から送風ファンを高速動作すると、通紙冷却領域Ｒ１からの奪熱量が大きく、温度落ち込みが発生し異常画像が発生する。したがって、Ｂ４用紙ではこのような制御はできない。

【0141】

・図８（ｆ）：通紙中期から送風ファンを高速動作する場合
図８（ｅ）のような温度落ち込みを回避するため、通紙初期では送風ファンを停止（又は低速回転）しておき、定着ベルトの領域Ｒ１が狙いの温度に到達する通紙中期以降に送風ファンを高速回転する。

【0142】

以上説明したように、図８（ｂ）（ｃ）のように通紙初期から通紙中期までの期間では、定着ベルトの非通紙部の温度上昇量は小さいので、送風ファンを高速動作させる必要がない。図８（ｄ）のように通紙末期になるにつれ、領域Ｒ１も非通紙部の温度上昇の影響を受けて温度が上昇する。

【0143】

図８（ｆ）のように、通紙初期を避けて通紙中期以降に送風ファンを高速制御とすることで、図８（ｅ）に示すような矢印部の温度落ち込みが回避される。図８（ｆ）では領域Ｒ１がお温度公差内にあり、また非通紙部の温度上昇も抑制することができる。

【0144】

Ｂ６用紙における送風ファンの動作切換えについても、以上説明したＢ４サイズと同様でよい。以上のように、本実施形態は簡易な構成でありながら、定着ベルトの局所的な温度上昇を効果的に抑制することができる。

【0145】

前述したように、通紙前は（ａ）のように端部ヒーターＨ２ないし定着ベルト３１０の非通紙領域の温度が垂れているが、通紙が進むにつれて（ｂ）～（ｄ）のように非通紙領域の温度が上昇する。通紙末期になると（ｄ）のように温度公差外になって定着不良になるおそれがある。

【0146】

そこで、通紙中期に送風ファン５２０を駆動開始して冷却エアで領域Ｒ１を含めて非通紙領域を冷却する。これにより、領域Ｒ１を温度公差内に維持して定着不良を防止することができる。通紙初期から送風ファン５２０を駆動開始すると、（ｅ）のように領域Ｒ１で温度落ち込みが生じて定着不良になるおそれがある。

【0147】

図９は以上の説明を表にまとめたものである。図９に示すように、用紙サイズに応じてシャッター部材３０７の位置と送風ファン５２０の駆動を制御することで、冷却効果を高めることができる。

【0148】

以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、前記中央ヒーターＨ１と端部ヒーターＨ２は必ずしも面状ヒーターである必要はなく、ハロゲンヒーターなど他の種類のヒーターに代替してもよい。

【0149】

図１０は、中央ヒーターＨ１と端部ヒーターＨ２に代えて２つのハロゲンヒーター３９０－１、３９０－２を使用した定着装置３００の例である。２つのハロゲンヒーター３９０－１、３９０－２の熱によって定着ベルト３１０の内面を加熱するようにしている。一方のハロゲンヒーター３９０－１が中央ヒーターＨ１に相当し、他方のハロゲンヒーター３９０－２が端部ヒーターＨ２に相当する。

【0150】

ハロゲンヒーター３９０－１、３９０－２の背後には反射部材３９１が配設され、また前側には矢印方向に回動可能な遮蔽部材３９２が配設されている。定着ベルト３１０の両端の非通紙部が過昇温となるのを抑制するため、通紙サイズに応じて遮蔽部材３９２でハロゲンヒーター３９０－２の長手方向外側端部を覆うようにしている。

【0151】

加圧ローラ３２０と対向するようにニップ形成部材３９３が配設され、両者の間に定着ニップＳＮが形成される。ニップ形成部材３９３の裏側には、高熱伝導材料による均熱部材３９４が配設され、定着ベルト３１０の長手方向の温度分布を均一化する。

【0152】

また、加熱部材は定着ベルトの形態のほか、ローラ部材、ベルト部材、スリーブ部材等の任意の形態でも適用可能である。また前記実施形態では送風ファン５２０をシャッター部材３０７の外側に配置したが、当該送風ファン５２０は、筐体３０１の上面において開口部３０４に接続された排気ダクトに吸引ファンとして配置してもよい。吸引ファンで筐体３０１内の空気を吸引排気すると、開口部３０４の水平横方向から吸入された外気で、定着ベルト３１０の両端非通紙部が冷却される。シャッター部材３０７は当該吸入外気の吸入量ないし吸入範囲を調節する。

【0153】

また前記シャッター部材３０７は開口部３０４の外側に開閉可能に配置したが、シャッター部材３０７を開口部３０４の内側に開閉可能に配設することも可能である。また、前記実施形態では加熱部材として定着ベルト３１０を使用したが、この定着ベルト３１０に代えて内部に加熱源を有する定着ローラを使用することも可能である。

【0154】

また本発明の加熱装置は、前述した定着装置３００に使用するほか、インクジェットプリンタの用紙乾燥装置にも使用可能である。また定着ベルト３１０を加熱する発熱体は、ＰＴＣ素子を使用したヒーター３３０のほか、セラミックヒーターなど他の発熱体も使用可能である。

【符号の説明】

【0155】

1K、1Y、1M、1C：プロセスユニット 2K、2Y、2M、2C：像担持体
3K、3Y、3M、3C：ドラムクリーニング装置 4K、4Y、4M、4C：帯電装置
5K、5Y、5M、5C：現像装置 6K、6Y、6M、6C：トナーボトル
７：露光器 ７ａ：ミラー
８：転写カバー １０：粉体収容器
１５：転写装置 １６：中間転写ベルト
１７：従動ローラ １８：駆動ローラ
19K、19Y、19M、19C：一次転写ローラ ２０：二次転写ローラ
２１：ベルトクリーニング装置 ３１：レジストセンサ
３２：給紙路 ３３：転写後搬送路
３５：定着後搬送路 ３６：排紙路
３７：排紙ローラ対 ４１：反転搬送路
４２：切り替え部材 ４２ａ：揺動軸
４３：反転搬送ローラ対 ４４：排紙トレイ
４５：給紙ローラ ４６：トレイ
６０：給紙ローラ １００：画像形成装置
２００：用紙給送装置 ２１０：ローラ対
２２０：給送ローラ ２３０：分離ローラ
２４０：搬送ローラ ２５０：レジストローラ対
３００：定着装置 ３０１：筐体（カバー）
３０４：開口部 ３０７：シャッター部材
３０７ａ：ラック ３０８：ピニオン
３１０：定着ベルト ３２０：加圧ローラ
３２１：芯金 ３２２：弾性層
３２３：離型層 ３３０：ヒーター
３４０：ヒーターホルダ ３４１：基材
３５０：ステー ３７０ｅ～３７０ｇ：導体
３７０ｈ～３７０ｊ：電極 ３７１～３７８：抵抗発熱体
３８７：バネ ３９０－１：ハロゲンヒーター
３９０－２：ハロゲンヒーター ３９１：反射部材
３９２：遮蔽部材 ３９３：ニップ形成部材
３９４：均熱部材 ５２０：送風ファン
Ｌ：レーザ光 Ｍ１：モータ
Ｎ：転写ニップ Ｐ：用紙（シート材）
ＳＮ：定着ニップ ＴＨ１～ＴＨ３：サーミスタ
ＴＭ：転写部

【先行技術文献】

【特許文献】

【0156】

【文献】特開２０１４－７１２３４号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図7E】

【図7F】

【図7G】

【図8】

【図9】

【図10】