特許 7518472 冷却装置及び画像形成装置

(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】2024-07-09

(45)【発行日】2024-07-18

(54)【発明の名称】冷却装置及び画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 21/00 20060101AFI20240710BHJP

   G03G 15/20 20060101ALI20240710BHJP

【ＦＩ】

G03G21/00 530

G03G15/20 510

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020108813

(22)【出願日】2020-06-24

(65)【公開番号】P2022006533

(43)【公開日】2022-01-13

【審査請求日】2023-04-12

(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】100182453

【弁理士】

【氏名又は名称】野村 英明

(72)【発明者】

【氏名】杉山 龍平

【審査官】河内 悠

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－２１８２４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０６２０２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１３４８１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｇ １３／２０

Ｇ０３Ｇ １５／２０

Ｇ０３Ｇ １３／３４

Ｇ０３Ｇ １５／００

Ｇ０３Ｇ １５／３６

Ｇ０３Ｇ ２１／００

Ｇ０３Ｇ ２１／０２

Ｇ０３Ｇ ２１／１４

Ｇ０３Ｇ ２１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

長手方向を有する回転部材を冷却する冷却装置であって、
気流を発生させる気流発生部と、
前記回転部材の長手方向中央よりも一端側に配置され、前記気流発生部により生じた気流を前記回転部材へ向かって吹き出す第１送風口と、
前記回転部材の長手方向中央よりも他端側に配置され、前記気流発生部により生じた気流を前記回転部材へ向かって吹き出す第２送風口と、
前記第１送風口の少なくとも一部に対向する第１位置と、前記第２送風口の少なくとも一部に対向する第２位置とのいずれか一方に選択的に、移動可能な１つのシャッタと、
を備える冷却装置。

【請求項2】

前記回転部材の長手方向中央を基準に互いに対称な各位置における前記回転部材の温度が一方よりも他方で高い場合、前記シャッタを、前記第１位置と前記第２位置のうち、前記回転部材の温度が低い側の位置に移動させる請求項１に記載の冷却装置。

【請求項3】

前記回転部材の長手方向中央を基準に互いに対称な各位置における前記回転部材の温度差が所定の閾値を超える場合、前記シャッタを、前記第１位置及び前記第２位置のうち、前記回転部材の温度が低い側の位置に移動させ、
前記温度差が前記所定の閾値以下である場合、前記シャッタを、前記第１位置及び前記第２位置以外の位置に移動させる請求項１に記載の冷却装置。

【請求項4】

シートを加熱する加熱装置と、
前記加熱装置を冷却する冷却装置と、
を備える画像形成装置であって、
前記加熱装置は、長手方向を有し前記シートを通過させるニップ部を形成する一対の回転部材と、前記一対の回転部材のうち少なくとも一方を加熱する加熱部材と、有し、
前記一対の回転部材のうち少なくとも一方を冷却する前記冷却装置として、請求項１から３のいずれかに記載の冷却装置を用いる画像形成装置。

【請求項5】

前記加熱部材は、基材と、発熱体と、電極部と、前記発熱体と前記電極部とを接続する導電部と、を有する請求項４に記載の画像形成装置。

【請求項6】

前記電極部は、第１電極部及び第２電極部を有し、
前記導電部は、前記発熱体と前記第１電極部とを接続する第１導電部と、前記発熱体から前記基材の長手方向のうち第１方向側に伸びて前記第２電極部に接続される第２導電部と、前記第２導電部から分岐し、前記第１方向とは反対の第２方向側に伸びて前記第１導電部を介さずに前記第２導電部又は前記第２電極部に接続される分岐経路の少なくとも一部を構成する第３導電部と、を有する請求項５に記載の画像形成装置。

【請求項7】

前記分岐経路上に、前記第３導電部と、前記第１電極部及び前記第２電極部とは別の第３電極部と、前記第３導電部を介して前記第３電極部に接続される発熱体と、が配置される請求項６に記載の画像形成装置。

【請求項8】

前記加熱部材の前記発熱体が設けられた面に沿って長手方向と交差する方向を、短手方向とすると、
前記加熱部材の短手方向寸法に対する前記発熱体の短手方向寸法の比が、２５％以上である請求項５から７のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【請求項9】

前記加熱部材の前記発熱体が設けられた面に沿って長手方向と交差する方向を、短手方向とすると、
前記加熱部材の短手方向寸法に対する前記発熱体の短手方向寸法の比が、４０％以上である請求項５から７のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷却装置及び画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

複写機、プリンタなどの画像形成装置に搭載される加熱装置の一例として、フィルムやローラなどの一対の回転部材を備え、これらの回転部材によって用紙を挟みながら加熱し、用紙上の画像を定着させる定着装置が知られている。

【0003】

例えば、特許文献１（特開２０１２－２５２１９４号公報）においては、回転部材の長手方向両端側（非通紙領域）の温度上昇を抑制するため、ファンによって回転部材の長手方向両端側へ冷却風を送風する構成が提案されている。さらに、この構成においては、回転部材の長手方向の一端側と他端側での温度上昇のばらつきに対応するため、回転部材の長手方向両端側に設けられた２つの送風口を開閉するシャッタが設けられている。すなわち、温度上昇が顕著な部分とそうでない部分で同様に送風すると、温度上昇が顕著でない部分では温度が低くなり過ぎるため、その部分に対しては送風しないように送風口をシャッタで塞ぐことにより、温度が低くなり過ぎないようにしている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のように、特許文献１に記載の画像形成装置によれば、２つの送風口のうち、一方又は他方をシャッタで塞ぐことにより、温度上昇が顕著でない側での温度低下を回避することが可能である。

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の構成においては、２つの送風口のそれぞれにシャッタが個別に設けられているため、部品点数が多くなり、これらの開閉動作を独立して制御しなければならないため、制御が複雑化するという課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明は、長手方向を有する回転部材を冷却する冷却装置であって、気流を発生させる気流発生部と、前記回転部材の長手方向中央よりも一端側に配置され、前記気流発生部により生じた気流を前記回転部材へ向かって吹き出す第１送風口と、前記回転部材の長手方向中央よりも他端側に配置され、前記気流発生部により生じた気流を前記回転部材へ向かって吹き出す第２送風口と、前記第１送風口の少なくとも一部に対向する第１位置と、前記第２送風口の少なくとも一部に対向する第２位置とのいずれか一方に選択的に、移動可能な１つのシャッタと、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、冷却装置の構成を簡素化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。

【図2】本実施形態に係る定着装置の概略構成図である。

【図3】前記定着装置の斜視図である。

【図4】前記定着装置の分解斜視図である。

【図5】前記定着装置が備える加熱ユニットの斜視図である。

【図6】前記加熱ユニットの分解斜視図である。

【図7】本実施形態に係るヒータの平面図である。

【図8】前記ヒータの分解斜視図である。

【図9】前記ヒータにコネクタが接続された状態を示す斜視図である。

【図10】前記ヒータの平面図である。

【図11】全ての抵抗発熱体を発熱させた場合のブロックごとの給電線の発熱量を示す図である。

【図12】一部の発熱部のみを発熱させた場合のブロックごとの給電線の発熱量を示す図である。

【図13】本実施形態に係る定着装置、及びこれを冷却する冷却装置の構成を示す図である。

【図14】シャッタの動作を説明するための図である。

【図15】シャッタの動作を説明するための図である。

【図16】本発明の他の実施形態に係る構成を示す図である。

【図17】シャッタの動作を説明するための図である。

【図18】シャッタの動作を説明するための図である。

【図19】シャッタを定着装置内に設けた例を示す図である。

【図20】加圧ローラ側へ送風する例を示す図である。

【図21】気流発生部として吸引ファンを用いた例を示す図である。

【図22】小型化されたヒータの平面図である。

【図23】他のヒータの平面図である。

【図24】さらに別のヒータの平面図である。

【図25】他の定着装置の構成を示す図である。

【図26】別の定着装置の構成を示す図である。

【図27】さらに別の定着装置の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

【0010】

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。

【0011】

図１に示す画像形成装置１００は、画像形成部２００と、転写部３００と、定着部４００と、記録媒体供給部５００と、記録媒体排出部６００と、を備えている。

【0012】

画像形成部２００には、４つの作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋと、露光装置６と、が設けられている。各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されている。また、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの異なる色の現像剤を収容している以外、基本的に同様の構成である。具体的に、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、表面に画像を担持する像担持体である感光体２と、感光体２の表面を帯電させる帯電手段である帯電ローラ３と、感光体２上にトナー画像を形成する現像手段である現像装置４と、感光体２の表面をクリーニングするクリーニング手段であるクリーニングブレード５と、を備えている。露光装置６は、画像情報に基づいて感光体２の帯電面を露光して静電潜像を形成する潜像形成手段である。

【0013】

転写部３００には、記録媒体である用紙に画像を転写する転写装置８が設けられている。なお、画像が形成（転写）される記録媒体は、紙（普通紙、厚紙、薄紙、コート紙、ラベル紙、封筒などを含む）のほか、ＯＨＰシートなどの樹脂製のシートであってもよい。転写装置８は、中間転写ベルト１１と、４つの一次転写ローラ１２と、二次転写ローラ１３と、を有している。中間転写ベルト１１は、表面に画像を担持してその画像を用紙に転写する転写部材であり、無端状のベルト部材で構成されている。各一次転写ローラ１２は、中間転写ベルト１１を介してそれぞれ別の感光体２に接触している。これにより、中間転写ベルト１１と各感光体２との間に、中間転写ベルト１１と各感光体２とが接触する一次転写ニップが形成されている。一方、二次転写ローラ１３は、中間転写ベルト１１を介して中間転写ベルト１１を張架する複数のローラの１つに接触し、中間転写ベルト１１との間に二次転写ニップを形成している。

【0014】

定着部４００には、用紙を加熱する加熱装置であって、用紙を加熱することにより用紙上の画像を定着させる定着装置９が設けられている。

【0015】

記録媒体供給部５００には、用紙Ｐを収容する給紙カセット１４と、給紙カセット１４から用紙Ｐを送り出す給紙ローラ１５と、が設けられている。

【0016】

記録媒体排出部６００には、用紙を画像形成装置外に排出する一対の排紙ローラ１７と、排紙ローラ１７によって排出された用紙を載置する排紙トレイ１８と、が設けられている。

【0017】

次に、図１を参照しつつ本実施形態に係る画像形成装置１００の印刷動作について説明する。

【0018】

印刷動作開始の指示があると、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの感光体２、及び中間転写ベルト１１が回転を開始する。また、給紙ローラ１５が回転することにより、給紙カセット１４から用紙Ｐが送り出される。送り出された用紙Ｐは、一対のタイミングローラ１６に接触して一旦停止される。

【0019】

各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋでは、まず、帯電ローラ３によって感光体２の表面が均一な高電位に帯電される。次いで、原稿読取装置によって読み取られた原稿の画像情報、あるいは端末からプリント指示されたプリント画像情報に基づいて、露光装置６が各感光体２の表面（帯電面）に露光する。これにより、露光された部分の電位が低下して各感光体２の表面に静電潜像が形成される。そして、この静電潜像に対して現像装置４からトナーが供給され、各感光体２上にトナー画像が形成される。各感光体２上に形成されたトナー画像は、各感光体２の回転に伴って一次転写ニップ（一次転写ローラ１２の位置）に達すると、回転する中間転写ベルト１１上に順次重なり合うように転写される。かくして、中間転写ベルト１１上にフルカラーのトナー画像が形成される。また、感光体２から中間転写ベルト１１へトナー画像が転写された後、各感光体２上に残留するトナーやその他の異物がクリーニングブレード５によって除去され、感光体２は次の静電潜像の形成に備えられる。

【0020】

中間転写ベルト１１上に転写されたトナー画像は、中間転写ベルト１１の回転に伴って二次転写ニップ（二次転写ローラ１３の位置）へ搬送され、タイミングローラ１６によって搬送されてきた用紙Ｐ上に転写される。そして、トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置９へと搬送され、定着装置９によって用紙Ｐにトナー画像が定着される。その後、用紙Ｐは排紙ローラ１７によって排紙トレイ１８へ排出され、一連の印刷動作が完了する。

【0021】

以上の印刷動作の説明は、フルカラー画像を形成するときの動作についてであるが、４つの作像ユニットのうち、いずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つの作像ユニットを使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

【0022】

続いて、本実施形態に係る定着装置９の構成について説明する。

【0023】

図２に示すように、本実施形態に係る定着装置９は、定着ベルト２０と、加圧ローラ２１と、ヒータ２２と、ヒータホルダ２３と、ステー２４と、温度センサ１９と、を備えている。

【0024】

定着ベルト２０は、回転可能に設けられた第１回転部材であって、用紙Ｐの未定着トナー担持面側（画像形成面側）に配置されて未定着トナーを用紙Ｐに定着させる定着部材である。定着ベルト２０は、例えば、外径が２５ｍｍで厚みが４０～１２０μｍの筒状基材を有する無端状のベルト部材で構成される。基材の材料は、ポリイミドのほか、ＰＥＥＫなどの耐熱性樹脂やニッケル、ＳＵＳなどの金属材料であってもよい。また、耐久性を高めると共に離型性を確保するため、基材の外周面に、ＰＦＡやＰＴＦＥなどのフッ素樹脂から成る離型層が設けられてもよい。また、基材と離型層との間に、ゴムなどから成る弾性層が設けられてもよい。さらに、基材の内周面に、ポリイミドやＰＴＦＥなどから成る摺動層が設けられてもよい。

【0025】

加圧ローラ２１は、定着ベルト２０とは別の回転可能な第２回転部材であって、定着ベルト２０の外周面に対向するように配置された対向部材である。また、加圧ローラ２１は、定着ベルト２０の外周面に圧接されて、定着ベルト２０との間にニップ部Ｎを形成する加圧部材でもある。加圧ローラ２１は、例えば、外径が２５ｍｍであって、鉄製の芯金と、この芯金の外周面に設けられたシリコーンゴム製の弾性層と、弾性層の外周面に設けられたフッ素樹脂製の離型層とを有するローラなどにより構成される。

【0026】

ヒータ２２は、定着ベルト２０の内周面に接触し、定着ベルト２０を内側から加熱する加熱部材である。本実施形態では、ヒータ２２が、板状の基材５０と、基材５０上に設けられた第１絶縁層５１と、第１絶縁層５１上に設けられた導体層５２と、導体層５２を被覆する第２絶縁層５３と、により構成されている。また、導体層５２は、発熱部６０を有している。

【0027】

基材５０は、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）や鉄、アルミニウム等の金属材料で構成される。また、基材５０の材料として、金属材料のほか、セラミック、ガラス等を用いることも可能である。基材５０にセラミックなどの絶縁材料を用いた場合は、基材５０と導体層５２との間の第１絶縁層５１を省略することが可能である。一方、金属材料は、急速加熱に対する耐久性に優れ、加工もしやすいため、低コスト化を図るのに好適である。金属材料の中でも、特にアルミニウムや銅は熱伝導性が高く、温度ムラが発生しにくい点で好ましい。また、ステンレスはこれらに比べて安価に製造できる利点がある。

【0028】

各絶縁層５１，５３は、例えば、耐熱性ガラスなどの絶縁性を有する材料で構成される。また、これらの材料として、セラミックあるいはポリイミドなどを用いてもよい。また、基材５０の第１絶縁層５１や第２絶縁層５３が設けられる面とは反対側の面に、別途絶縁層が設けられてもよい。

【0029】

本実施形態では、発熱部６０が基材５０よりもニップ部Ｎ側に配置されているが、これとは反対に、基材５０が発熱部６０よりもニップ部Ｎ側に配置されてもよい。ただしその場合は、発熱部６０の熱が基材５０を介して定着ベルト２０に伝達されることになるため、基材５０は窒化アルミニウムなどの熱伝導率の高い材料で構成されることが望ましい。

【0030】

また、本実施形態では、ヒータ２２から定着ベルト２０への熱伝達効率を高めるため、ヒータ２２が定着ベルト２０の内周面に対して直接接触するように配置されている。しかしながら、これに限らず、ヒータ２２は、定着ベルト２０に対して非接触あるいは低摩擦シートなどを介して間接的に接触するように配置されてもよい。また、定着ベルト２０に対するヒータ２２の接触箇所は、定着ベルト２０の外周面であってもよい。本実施形態のように、定着ベルト２０の内周面にヒータ２２を接触させている場合は、定着ベルト２０の外周面の傷付きを抑制でき、定着品質の低下を回避できる利点がある。

【0031】

ヒータホルダ２３は、定着ベルト２０の内側でヒータ２２を保持するヒータ保持部材である。ヒータホルダ２３は、ヒータ２２の熱によって高温になりやすいため、耐熱性の材料で構成されることが望ましい。特に、ヒータホルダ２３が、ＬＣＰやＰＥＥＫなどの低熱伝導性の耐熱性樹脂で構成される場合は、ヒータホルダ２３の耐熱性を確保しつつ、ヒータ２２からヒータホルダ２３への伝熱が抑制されるので、効率的に定着ベルト２０を加熱することが可能である。

【0032】

ステー２４は、定着ベルト２０の内側に配置される補強部材である。ステー２４によってヒータホルダ２３のニップ部Ｎ側の面とは反対の面が支持されることにより、ヒータホルダ２３が加圧ローラ２１の加圧力によって撓むのが抑制される。これにより、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間に均一な幅のニップ部Ｎが形成される。ステー２４は、その剛性を確保するため、ＳＵＳやＳＥＣＣなどの鉄系金属材料によって形成されることが好ましい。

【0033】

温度センサ１９は、ヒータ２２の温度を検知する温度検知手段である。温度センサ１９の検知結果に基づいてヒータ２２の出力が制御されることにより、定着ベルト２０の温度が所望の温度（定着温度）となるように維持される。温度センサ１９は、接触型、非接触型のいずれでもよい。例えば、温度センサ１９として、サーモパイル、サーモスタット、サーミスタ、ＮＣセンサなどの公知の温度センサを適用可能である。

【0034】

本実施形態に係る定着装置９においては、印刷動作が開始されると、ヒータ２２に電力が供給されることにより、発熱部６０が発熱し、定着ベルト２０が加熱される。また、加圧ローラ２１が回転駆動され、定着ベルト２０が従動回転を開始する。そして、定着ベルト２０の温度が所定の目標温度（定着温度）に到達した状態で、図２に示すように、未定着トナー画像が担持された用紙Ｐが、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間（ニップ部Ｎ）に進入することにより、回転する定着ベルト２０と加圧ローラ２１によって搬送されると共に、未定着トナーが加熱及び加圧されてトナー画像が用紙Ｐに定着される。

【0035】

図３は、本実施形態に係る定着装置９の斜視図、図４は、その分解斜視図である。

【0036】

図３及び図４に示すように、本実施形態に係る定着装置９は、矩形の枠状に形成された装置フレーム４０を備えている。装置フレーム４０は、一対の側壁部２８及び前壁部２７を一体に有する第１装置フレーム２５と、後壁部２９を有する第２装置フレーム２６と、によって構成されている。第１装置フレーム２５と第２装置フレーム２６は、一対の側壁部２８に設けられた複数の係合突起２８ａが、後壁部２９に設けられた複数の係合孔２９ａに係合することにより組み付けられる。

【0037】

定着ベルト２０や加圧ローラ２１は、一対の側壁部２８によって支持される。このため、各側壁部２８には、加圧ローラ２１の回転軸などを挿通させるための挿通溝２８ｂが設けられている。挿通溝２８ｂは、その一端側（後壁部２９側）で開口し、これとは反対側の端では開口しない突き当て部が形成されている。この突き当て部には、加圧ローラ２１の回転軸を回転可能に支持する軸受３０が設けられている。加圧ローラ２１が各側壁部２８によって支持された状態では、加圧ローラ２１の軸方向の一端に設けられた駆動伝達部材としての駆動伝達ギヤ３１が、側壁部２８よりも外側に露出した状態で配置される。これにより、定着装置９が画像形成装置本体に搭載されると、駆動伝達ギヤ３１が画像形成装置本体に設けられているギヤに連結され、駆動源からの駆動力を伝達可能な状態となる。また、駆動伝達ギヤ３１に代えて、駆動伝達ベルトを張架するプーリやカップリング機構などの駆動伝達部材を用いてもよい。

【0038】

定着ベルト２０の長手方向の両端には、定着ベルト２０やステー２４などを支持する一対の支持部材３２が設けられている。各支持部材３２には、ガイド溝３２ａが形成されている。図４に示すように、一対の支持部材３２と、定着ベルト２０、ステー２４、ヒータホルダ２３、及びヒータ２２を組み付けた状態で、各支持部材３２のガイド溝３２ａを各側壁部２８の挿通溝２８ｂの縁に沿わせながら各支持部材３２を各側壁部２８に組み付けることにより、定着ベルト２０、ステー２４、ヒータホルダ２３及びヒータ２２が、各側壁部２８に支持される。また、各支持部材３２が、後壁部２９との間に設けられた付勢部材としての一対のバネ３３によって付勢されることにより、定着ベルト２０が加圧ローラ２１へ加圧され、ニップ部が形成される。

【0039】

また、後壁部２９には、画像形成装置本体に対する定着装置本体の位置決めを行う位置決め部としての孔部２９ｂが設けられている。一方、画像形成装置本体には、位置決め部としての突起１０１（図４参照）が設けられている。この突起１０１が、定着装置９の孔部２９ｂに対して挿入されることで、突起１０１と孔部２９ｂが嵌合し、画像形成装置本体に対する定着装置本体の位置決めがなされる。なお、孔部２９ｂが設けられる位置は、後壁部２９の長手方向の中央よりもいずれか一方の端寄りの位置であることが好ましい。このような位置に孔部２９ｂが設けられることにより、孔部２９ｂが設けられない端側では、温度変化に伴う長手方向の伸縮が許容され、装置フレーム４０の歪を抑制することが可能である。

【0040】

図５は、ヒータ２２などを一対の支持部材３２によって支持した加熱ユニットの斜視図、図６は、その加熱ユニットの分解斜視図である。

【0041】

図５に示すように、ヒータ２２及びヒータホルダ２３は、図の左右方向へ長く伸びる長手状の部材である。ヒータ２２及びヒータホルダ２３は、定着装置に組み込まれた状態で、定着ベルト２０の長手方向又は加圧ローラ２１の軸方向へ長手状に配置される。また、同様にステー２４も、定着ベルト２０の長手方向又は加圧ローラ２１の軸方向へ長手状に配置される。

【0042】

図５及び図６に示すように、ヒータホルダ２３には、ヒータ２２を収容するための矩形の収容凹部２３ａが設けられている。収容凹部２３ａは、ヒータ２２とほぼ同等の形状及びサイズに形成されている。ただし、収容凹部２３ａの長手方向寸法Ｌ２はヒータ２２の長手方向寸法Ｌ１よりも若干長く設定されている。このため、熱膨張によってヒータ２２がその長手方向に伸びても、ヒータ２２と収容凹部２３ａとの干渉を回避できる。

【0043】

一対の支持部材３２は、定着ベルト２０の内側に挿入されて定着ベルト２０を支持するＣ字状のベルト支持部３２ｂと、定着ベルト２０の端面に接触して定着ベルト２０の長手方向の移動（片寄り）を規制するフランジ状のベルト規制部３２ｃと、ヒータホルダ２３及びステー２４の長手方向の両端近傍部分が挿入されてこれらを支持する支持凹部３２ｄと、を有している。定着ベルト２０は、その長手方向の両端にベルト支持部３２ｂが挿入されることで、ベルト非回転時において基本的に周方向（ベルト回転方向）の張力が作用しない、いわゆるフリーベルト方式で支持される。

【0044】

また、図５及び図６に示すように、ヒータホルダ２３の長手方向の中央よりも一端側には、位置決め部としての位置決め凹部２３ｅが設けられている。この位置決め凹部２３ｅに対して、図５及び図６における左側の支持部材３２の嵌合部３２ｅが嵌合することにより、ヒータホルダ２３と支持部材３２との位置決めがなされる。一方、図５及び図６における右側の支持部材３２には、嵌合部３２ｅは設けられておらず、ヒータホルダ２３との長手方向の位置決めはされない。このように、支持部材３２に対するヒータホルダ２３の位置決めをヒータホルダ２３の長手方向の片側のみとすることで、温度変化に伴うヒータホルダ２３の長手方向の伸縮が許容される。

【0045】

また、図６に示すように、ステー２４の長手方向の両端近傍部分には、各支持部材３２に対するステー２４の移動を規制する段差部２４ａが設けられている。各段差部２４ａは支持部材３２に突き当たることで支持部材３２に対するステー２４の長手方向の移動を規制する。ただし、これら段差部２４ａのうち少なくとも一方は、支持部材３２に対して隙間（ガタ）を介して配置される。このように、少なくとも一方の段差部２４ａが支持部材３２に対して隙間を介して配置されることにより、温度変化に伴うステー２４の伸縮が許容される。

【0046】

図７は、本実施形態に係るヒータ２２の平面図、図８は、その分解斜視図である。

【0047】

図８に示すように、ヒータ２２の基材５０上には、第１絶縁層５１を介して発熱部６０を構成する複数の抵抗発熱体５９が配置されている。各抵抗発熱体５９は、基材５０の長手方向Ｚに渡って一列に並んで配置されている。導体層５２は、複数の抵抗発熱体５９のほか、複数の電極部６１と、複数の給電線（導電部）６２と、が設けられている。各抵抗発熱体５９は、複数の給電線６２を介して複数の電極部６１のいずれか２つに電気的に接続されている。図７に示すように、各抵抗発熱体５９の全体及び各給電線６２の大部分は、第２絶縁層５３によって覆われ、絶縁性が確保されている。また、各抵抗発熱体５９は、互いに間隔をあけて配列されているため、隣り合う抵抗発熱体５９同士の間は絶縁領域（第２絶縁層５３）が介在している。一方、各電極部６１は、後述のコネクタが接続できるように、第２絶縁層５３によってほとんど覆われておらず露出した状態となっている。

【0048】

抵抗発熱体５９は、例えば、銀パラジウム（ＡｇＰｄ）やガラス粉末などを調合したペーストをスクリーン印刷などにより基材５０に塗工し、その後、当該基材５０を焼成することによって形成することができる。また、抵抗発熱体５９の材料として、銀合金（ＡｇＰｔ）や酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）などの抵抗材料を用いてもよい。

【0049】

電極部６１及び給電線６２は、抵抗発熱体５９よりも小さい抵抗値の導体で構成されている。例えば、電極部６１及び給電線６２は、銀（Ａｇ）あるいは銀パラジウム（ＡｇＰｄ）などの材料を基材５０上にスクリーン印刷することによって形成される。

【0050】

図９は、ヒータ２２に給電部材としてのコネクタ７０が接続された状態を示す斜視図である。

【0051】

図９に示すように、コネクタ７０は、樹脂製のハウジング７１と、ハウジング７１に設けられた複数のコンタクト端子７２と、を有している。各コンタクト端子７２は、板バネで構成されている。また、各コンタクト端子７２には、給電用のハーネス７３が接続されている。

【0052】

図９に示すように、コネクタ７０は、ヒータ２２及びヒータホルダ２３を一緒に挟むようにして取り付けられる。これにより、ヒータ２２及びヒータホルダ２３は、コネクタ７０によって一緒に保持される。また、この状態で、コネクタ７０の各コンタクト端子７２の先端（接触部７２ａ）が、それぞれ対応する電極部６１に弾性的に接触（圧接）することにより、各コンタクト端子７２と各電極部６１とが電気的に接続される。また同様に、図９に示す電極部６１とは反対側の端にある電極部６１に対しても、コネクタ７０が接続される。これにより、コネクタ７０を介して画像形成装置に設けられた電源から発熱部６０へ電力が供給可能な状態となる。

【0053】

以下、図１０に基づき、本実施形態に係るヒータ２２の構成についてさらに詳しく説明する。

【0054】

図１０に示すように、本実施形態に係るヒータ２２には、７つの抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇと、３つの電極部６１Ａ～６１Ｃと、これらを接続する４つの給電線６２Ａ～６２Ｄと、が設けられている。３つの電極部６１Ａ～６１Ｃのうち、２つの電極部６１Ａ，６１Ｃは、各抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇよりも基材５０の長手方向Ｚの一端側（図１０における左側）に配置され、残りの１つの電極部６１Ｂは、各抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇよりも基材５０の長手方向Ｚの他端側（図１０における右側）に配置されている。各抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇは、一端側に配置される２つの電極部６１Ａ，６１Ｃのうちのいずれかと、他端側に配置される１つの電極部６１Ｂに対して、電気的に接続されている。

【0055】

詳しくは、７つの抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇのうち、両端以外の各抵抗発熱体５９Ｂ～５９Ｆは、第１給電線６２Ａを介して第１電極部６１Ａに並列に接続されると共に、第２給電線６２Ｂを介して第２電極部６１Ｂに並列に接続されている。一方、両端の各抵抗発熱体５９Ａ，５９Ｇは、第３給電線６２Ｃ又は第４給電線６２Ｄを介して第３電極部６１Ｃに並列に接続されると共に、第２給電線６２Ｂを介して第２電極部６１Ｂに並列に接続されている。

【0056】

このような接続構造とすることで、本実施形態では、両端以外の各抵抗発熱体５９Ｂ～５９Ｆで構成される第１発熱部６０Ａと、両端の各抵抗発熱体５９Ａ，５９Ｇで構成される第２発熱部６０Ｂとを、互いに独立して発熱制御することが可能である。具体的に、第１電極部６１Ａ及び第２電極部６１Ｂに電圧を印加して両電極部６１Ａ，６１Ｂ間に電位差を生じさせた場合は、両端以外の各抵抗発熱体５９Ｂ～５９Ｆが通電し、第１発熱部６０Ａのみが発熱する。一方、第３電極部６１Ｃ及び第２電極部６１Ｂに電圧を印加して両電極部６１Ｃ，６１Ｂ間に電位差を生じさせた場合は、両端の各抵抗発熱体５９Ａ，５９Ｇが通電するため、第２の発熱部６０Ｂのみが発熱する。また、全ての電極部６１Ａ～６１Ｃに電圧を印加して第１電極部６１Ａと第２電極部６１の間及び第３電極部６１Ｃと第２電極部６１Ｂの間でそれぞれ電位差を生じさせた場合は、全ての抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇが通電するため、第１の発熱部６０Ａ及び第２の発熱部６０Ｂの両方が発熱する。例えば、Ａ４サイズ（通紙幅：２１０ｍｍ）以下の比較的小さい幅サイズの用紙を通紙する場合は、第１の発熱部６０Ａのみを発熱させ、Ａ３サイズ（通紙幅：２９７ｍｍ）以上の比較的大きい幅サイズの用紙を通紙する場合は、第１の発熱部６０Ａに加え第２の発熱部６０Ｂも発熱させることで、用紙幅に応じた発熱領域とすることが可能である。

【0057】

ここで、本実施形態に係るヒータ２２に生じる温度のばらつき（温度分布偏差）について説明する。

【0058】

一般的に、上記のような抵抗発熱体が給電線を介して電極部に接続されたヒータにおいては、抵抗発熱体を発熱させる際、給電線への通電により給電線でもわずかながら発熱が生じる。従って、給電線の発熱分布によっては、ヒータの温度分布にばらつきが生じる虞がある。特に、画像形成装置の高速化に伴い、発熱量を増大させるべく発熱体へ流れる電流を大きくすると、給電線で生じる発熱量も大きくなるため、その影響を無視できなくなる。

【0059】

図１１では、全ての抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇに対して電流が２０％ずつ流れた場合に、抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇごとに区画された各ブロック内で発生する各給電線６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｄの発熱量とその合計値を示す。ここで、基材５０の抵抗発熱体５９が設けられている面に沿って長手方向Ｚと交差する方向Ｙ（図１０参照）を、基材５０の「短手方向」と称すると、本実施形態では、各給電線６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｄの短手方向Ｙに伸びる部分は短く、その部分における発熱量はわずかであることから無視し、長手方向Ｚに伸びる部分で発生する発熱量のみを算出している。また、発熱量（Ｗ）は下記式（１）で表されることから、図１１の表に示す発熱量は、便宜的に各給電線に流れる電流（Ｉ）の二乗として算出している。よって、算出された発熱量の数値は、あくまで簡易的に算出された値であり、実際の発熱量とは異なるものである。

【0060】

【数1】

【0061】

発熱量の算出方法について、図１１における第１ブロック及び第２ブロックを例に説明すると、第１ブロックにおいては、第１給電線６２Ａに流れる電流が１００％、第４給電線６２Ｄに流れる電流が２０％であるので、それぞれの二乗の合計値である１０４００（１００００＋４００）が第１ブロックにおける給電線の合計発熱量となる。また、第２ブロックにおいては、第１給電線６２Ａに流れる電流が８０％、第２給電線６２Ｂに流れる電流が２０％、第４給電線６２Ｄに流れる電流が２０％であるので、これらの二乗の合計値である７２００（６４００＋４００＋４００）が第２ブロックにおける給電線の合計発熱量となる。また、他のブロックにおいても、同様にして発熱量を算出している。

【0062】

そして、各ブロックの合計発熱量を縦軸に表したものが、図１１中のグラフである。このグラフを見てわかるように、各給電線の合計発熱量は、両端側のブロックで大きく、反対に中央側のブロックでは低くなる。また、中央に対して対称のブロック同士（例えば、第１ブロックと第７ブロック）における各給電線の合計発熱量も異なっている。このように、給電線の発熱分布には基材の長手方向Ｚに渡ってばらつきがあるため、このばらつきによってヒータの発熱分布にもばらつきが発生する。

【0063】

また、このような給電線の発熱に起因する温度のばらつきは、全ての抵抗発熱体を発熱させる場合（図１１に示す例）だけに限らず、一部の抵抗発熱体を発熱させる場合でも発生し得る。特に、ヒータの小型化や画像形成装置の高速化に伴って、給電線に意図しない分流が生じた場合は、温度のばらつきが顕著となる虞がある。また、意図しない分流は、ヒータを短手方向に小型化すべく、給電線の幅をヒータの短手方向に小さくした結果、給電線の抵抗値が大きくなった場合や、画像形成装置を高速化するため、抵抗発熱体の発熱量を増加させるべく、抵抗発熱体の抵抗値を小さくした場合に、発生しやすくなる。すなわち、小型化や高速化に伴って給電線の抵抗値と抵抗発熱体の抵抗値とが相対的に接近した場合は、これまで通電しなかった経路にも通電し得る（意図しない分流が発生し得る）状態となる。

【0064】

例えば、図１２に示すように、両端以外の各抵抗発熱体５９Ｂ～５９Ｆ（第１発熱部６０Ａ）のみに通電した場合に、図の左から２番目の抵抗発熱体５９Ｂを通過した電流の一部が、その先の第２給電線６２Ｂの分岐部Ｘにて第２電極部６１Ｂ側とは反対側（図の左側）にも流れる意図しない分流が発生することがある。分流した電流は、図１２における左端の抵抗発熱体５９Ａを通過し、さらに、第３給電線６２Ｃ、第３電極部６１Ｃ、第４給電線６２Ｄを介して右端の抵抗発熱体５９Ｇを通過した後、第２給電線６２Ｂに合流する。

【0065】

このように、意図しない分流は、分岐部Ｘから図１２中の一点鎖線Ｋ３で示す分岐経路を通って第２給電線６２Ｂに至る。また、このような意図しない分流は、本実施形態に係るヒータ２２のような、導電経路が、両端以外の各抵抗発熱体５９Ｂ～５９Ｆ（第１発熱部６０Ａ）と第１電極部６１Ａとを接続する第１導電経路（第１導電部）Ｋ１と、両端以外の各抵抗発熱体５９Ｂ～５９Ｆからヒータ２２の長手方向のうちの第１方向Ｓ１側（図１２における右方向）に伸びて第２電極部６１Ｂに接続される第２導電経路（第２導電部）Ｋ２と、第２導電経路Ｋ２から分岐し、第１方向Ｓ１とは反対の第２方向Ｓ２側（図１２における左方向）に伸びて第１導電経路Ｋ１を介さずに第２導電経路Ｋ２又は第２電極部６１Ｂに接続される第３導電経路（分岐経路）Ｋ３と、を少なくとも有する構成であれば生じ得る。また、本実施形態では、第３導電経路（分岐経路）Ｋ３が、第２給電線６２Ｂの一部（分岐部Ｘから図１２における左側の部分）と、第３給電線６２Ｃと、第４給電線６２Ｄとから成る第３導電部のほか、両端の各抵抗発熱体５９Ａ，５９Ｇ（第２発熱部６０Ｂ）と、第３電極部６１Ｃと、を含む導電経路で構成されている。なお、第３導電経路Ｋ３は、抵抗発熱体や電極部を含まない給電線のみの導電経路であってもよい。そのような場合も、意図しない分流は生じる可能性がある。

【0066】

図１２中の表及びグラフに、意図しない分流が発生した場合のブロックごとの各給電線６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｄで生じる発熱量及びその合計値を示す。この例では、両端以外の各抵抗発熱体５９Ｂ～５９Ｆへ電流が２０％ずつ均等に流れた場合に、そのうちの一部の電流が分岐部Ｘにおいて５％分流したとして、発熱させるブロック（第２ブロック～第６ブロック）ごとの各給電線６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｄの発熱量を算出している。なお、発熱量の算出方法は、図１１に示す例で説明した方法と同様である。また、図１１及び図１２では、電流が一方向に流れる様子を示しているが、ヒータ２２に流れる電流は直流に限らず交流であってもよい。

【0067】

図１２中の表及びグラフに示すように、この場合も、給電線の合計発熱量は、両端側のブロックで大きく、反対に中央側のブロックでは低くなり、ばらつきが発生する。ただし、図１２の場合は、図１１とは反対に、グラフの右側のブロックよりも左側のブロックの温度が高くなる。

【0068】

このように、本実施形態に係る定着装置においては、ブロックごとに生じる給電線の発熱量に応じてヒータの温度にばらつきが生じる。また、ヒータの温度分布にばらつきがあると、ヒータによって加熱される定着ベルトの表面温度にもばらつきが発生し、定着画像に光沢ムラが発生するなど、品質が低下する虞がある。そのため、本実施形態においては、定着ベルトの長手方向に渡る温度分布のばらつきを抑制するため、以下のような対策を講じている。

【0069】

図１３に、本実施形態に係る定着装置、及びこれを冷却する冷却装置の構成を示す。

【0070】

図１３に示すように、本実施形態に係る冷却装置８０は、気流発生部である送風ファン８１と、流路形成部材としてのダクト８２と、ダクト８２に設けられた２つの送風口８３Ａ，８３Ｂを開閉可能なシャッタ８４と、を備えている。

【0071】

ダクト８２は、送風ファン８１から定着装置９へ向かって二股に分かれており、二股に分かれた部分の先にそれぞれ送風口８３Ａ，８３Ｂが設けられている。２つの送風口８３Ａ，８３Ｂのうち、一方の送風口８３Ａ（第１送風口）は、定着ベルト２０の長手方向中央ｍよりも一端側（図１３における左端側）に配置され、他方の送風口８３Ｂ（第２送風口）は、定着ベルト２０の長手方向中央ｍよりも他端側（図１３における右端側）に配置されている。

【0072】

また、定着装置９の外装部である装置フレーム４０には、各送風口８３Ａ，８３Ｂと対向するように２つの開口部４１Ａ，４１Ｂが設けられている。従って、一方の開口部４１Ａ（第１開口部）は、定着ベルト２０の長手方向中央ｍよりも一端側（図１３における左端側）に設けられ、他方の開口部４１Ｂ（第２開口部）は、定着ベルト２０の長手方向中央ｍよりも他端側（図１３における右端側）に設けられている。また、各送風口８３Ａ，８３Ｂ及び各開口部４１Ａ，４１Ｂは、定着ベルト２０の長手方向中央ｍを基準に互いに対称となるように配置されている。ただし、これに限らず、各送風口８３Ａ，８３Ｂ及び各開口部４１Ａ，４１Ｂは、対称な位置から多少ずれて（非対称に）配置されていてもよい。

【0073】

また、各開口部４１Ａ，４１Ｂは、定着ベルト２０や加圧ローラ２１を囲むように設けられた装置フレーム４０のうち、定着ベルト２０に対向する部分に設けられている。このため、送風ファン８１によって発生した気流がダクト８２によって案内されて、各送風口８３Ａ，８３Ｂから吹き出されると、気流は、主に定着ベルト２０の長手方向両端側の表面に積極的に吹き付けられる。これにより、定着ベルト２０の長手方向両端側の部分が冷却される。本実施形態では、送風ファン８１として、プロペラ式の送風ファンを用いているが、送風ファン８１はこれに限らず、シロッコファン、ターボファン、エアホイルファン、プレートファンなどの各種送風ファンを用いることが可能である。

【0074】

また、定着装置９の装置フレーム４０には、定着装置９内へ気流を流入させる上記給気用の各開口部４１Ａ，４１Ｂのほかに、排気用の開口部４１Ｃ（第３開口部）が設けられている。排気用の開口部４１Ｃは、装置フレーム４０のうち、給気用の各開口部４１Ａ，４１Ｂが設けられた部分とは反対側、すなわち加圧ローラ２１側の部分に設けられている。本実施形態では、排気用の開口部４１Ｃが、１つの開口部で構成されているが、複数のスリットや、網状の開口部であってもよい。同様に、給気用の各開口部４１Ａ，４１Ｂ及び各送風口８３Ａ，８３Ｂも、それぞれ１つの開口部であってもよいし、複数のスリット又は網状の開口部であってもよい。

【0075】

なお、本実施形態では、定着ベルト２０の長手方向中央ｍを含む一定の領域内に、送風口や給気用の開口部は設けられていない。すなわち、本実施形態では、ヒータ２２の発熱量がその長手方向両端側よりも中央側で小さいので（図１１、図１２参照）、送風によって定着ベルト２０の長手方向中央ｍ側の温度が低下しないように、送風口や給気用の開口部を設けないようにしている。このような送風口や給気用の開口部を設けない長手方向中央ｍ側の部分の範囲は、定着装置の構成などに応じて適宜設定することが可能であるが、画像形成装置において通紙可能な最小用紙の幅サイズ（最小通紙領域）には、少なくとも送風口や給気用の開口部を設けないようにすることが望ましい。

【0076】

シャッタ８４は、図１３の矢印Ａで示す定着ベルト２０の長手方向に移動可能に構成されている。また、定着ベルト２０の長手方向Ａは、加圧ローラ２１の長手方向又は回転軸方向、あるいはヒータ２２の長手方向と同じ方向でもあるので、シャッタ８４はこれらの方向に移動可能であるともいえる。シャッタ８４を移動させる移動機構としては、ラックアンドピニオン機構や、ボールねじ機構、あるいはベルト機構などを適用できる。これにより、シャッタ８４は、一方の送風口８３Ａ（第１送風口）に対向する遮蔽位置（第１位置）と、他方の送風口８３Ｂ（第２送風口）に対向する遮蔽位置（第２位置）とに、移動することができる。このように、シャッタ８４がいずれか一方の送風口に対向する遮蔽位置に選択的に配置されることにより、一方の送風口から定着装置９への送風を弱めることができる。

【0077】

また、シャッタ８４は、上記遮蔽位置に移動した状態で、各送風口８３Ａ，８３Ｂのいずれか一方に対して、その全体に渡って対向するように配置されてもよいし、その一部に対向するように配置されてもよい。また、シャッタ８４に複数の通気孔が設けられ、シャッタ８４が各送風口８３Ａ，８３Ｂのいずれか一方に対向した状態で、通気孔から気流の一部が流出するようにしてもよい。すなわち、シャッタ８４は、遮蔽位置に配置された状態で、一方の送風口からの送風を完全に遮断する以外に、送風の一部を許容しつつ送風を弱めるように構成されていてもよい。

【0078】

続いて、シャッタ８４の動作について説明する。

【0079】

図１４に示すように、ヒータ２２が有する全ての抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇ（図のグレーで示す抵抗発熱体）を発熱させた場合は、上述の給電線に生じる発熱分布の影響により、発熱領域における図の右端側（第７ブロック側）の温度が、図の左端側（第１ブロック側）の温度に比べて高くなる。従って、この場合は、定着ベルト２０の温度も、図の右端側の部分が図の左端の部分よりも高くなる。

【0080】

このような場合、相対的に温度の高い右端側では定着ベルト２０の冷却を積極的に行い、反対に、相対的に温度の低い左端側では定着ベルト２０を冷却しすぎないようにする必要がある。そのため、図１４に示す例では、シャッタ８４を、図の左側へ移動させ、左側の送風口８３Ａの全部又は一部に対向するように配置する。これにより、左側の送風口８３Ａでは定着装置９への送風が弱められ、温度が下がり過ぎないようにすることができる。一方で、定着ベルト２０の相対的に温度が高い右端側では、送風口８３Ｂからの送風がシャッタ８４によって妨げられないため、定着ベルト２０が効果的に冷却され、温度上昇を効果的に抑制することができる。これにより、定着ベルト２０の長手方向に渡る温度分布のばらつきを抑制することが可能である。

【0081】

次に、図１５に示す例は、本実施形態において、両端の各抵抗発熱体５９Ａ，５９Ｇ以外の抵抗発熱体５９Ｂ～５９Ｆ（図のグレーで示す抵抗発熱体）を発熱させた場合である。この場合は、給電線の発熱分布が上記図１４に示す例とは左右反対となるため、発熱領域における図の左端側（第２ブロック側）の温度が、図の右端側（第６ブロック側）の温度に比べて高くなる。

【0082】

従って、この場合は、図１５に示すように、シャッタ８４を、図の右側へ移動させ、右側の送風口８３Ｂの全部又は一部に対向するように配置する。これにより、右側の送風口８３Ｂでは定着装置９への送風が弱められ、温度が下がり過ぎないようにすることができる。一方で、定着ベルト２０の相対的に温度が高い左端側では、送風口８３Ａからの送風がシャッタ８４によって妨げられないため、定着ベルト２０が効果的に冷却され、温度上昇を効果的に抑制することができる。これにより、図１５に示す発熱態様においても、定着ベルト２０の長手方向に渡る温度分布のばらつきを抑制することが可能である。

【0083】

以上、本実施形態のように、定着ベルト２０の温度が高くなる端部側が、ヒータ２２の発熱態様に応じて左右反対となる構成においても、シャッタ８４を相対的に温度が低い側へ移動させることにより、温度が低い側での定着ベルト２０の温度低下を防止でき、定着ベルト２０の温度分布のばらつきを抑制できるようになる。しかも、このような温度分布のばらつきの抑制を、１つのシャッタ８４を移動させることにより実現できるので、各送風口に個別にシャッタを設ける場合に比べて、部品点数を少なくすることができ、シャッタの制御も容易となる。従って、本実施形態に係る冷却装置８０によれば、簡易な構成により、定着ベルト２０の温度分布のばらつきを抑制でき、定着品質の向上を図れるようになる。

【0084】

シャッタ８４の移動方向を決定するための判断材料となる温度情報は、定着ベルト２０の長手方向中央ｍを基準に互いに対称な位置で測定された表面温度であってもよいし、ヒータ２２の発熱領域Ｈ（各抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇが配列された領域）における長手方向中央ｃ（図７参照）を基準に互い対称な位置で測定されたヒータ２２の温度であってもよい。また、上述の式（１）に示すように、ヒータ２２の温度（発熱量）は、発熱領域Ｈにおいて流れる電流の二乗の合計値を用いて表すことができるので、ヒータ２２の発熱領域Ｈの長手方向中央ｃを基準に互いに対称な位置の電流を測定し、測定されたそれぞれの電流の二乗の合計値を比較することにより、シャッタ８４の移動方向を決定してもよい。

【0085】

また、本実施形態に係るヒータ２２のように、ヒータ２２の発熱態様に応じてどちらの端部側の発熱量が大きくなるか、あらかじめわかっている場合は、稼働中の定着ベルト２０の温度やヒータ２２の温度を検知せず、通紙サイズごとに設定された発熱態様や連続通紙枚数などの条件に基づきシャッタ８４の移動方向を決定してもよい。すなわち、本実施形態では、全部の抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇを発熱させる場合は、図１１に示す第１方向Ｓ１側で発熱量が大きくなるので、発熱量の小さい第２方向Ｓ２側へシャッタ８４を移動させ、両端の抵抗発熱体５９Ａ，５９Ｇ以外の抵抗発熱体５９Ｂ～５９Ｆを発熱させる場合は、図１２に示す第２方向Ｓ２側で発熱量が大きくなるので、発熱量の小さい第１方向Ｓ１側へシャッタ８４を移動させればよい。

【0086】

また、定着ベルト２０の長手方向両端側の温度差がそれほど生じていない場合（温度差が所定の閾値以下の場合）は、シャッタ８４を、図１３に示すような、各送風口８３Ａ，８３Ｂ同士の間の待機位置へ移動させてもよい。この場合、シャッタ８４は、いずれの送風口８３Ａ，８３Ｂに対しても対向しない位置に配置されるため、各送風口８３Ａ，８３Ｂからの送風がシャッタ８４によって妨げられることがなく、定着ベルト２０の長手方向両端側の温度上昇を効果的に抑制することができる。

【0087】

図１６は、本発明の他の実施形態に係る構成を示す図である。

【0088】

図１６に示す構成は、上述の実施形態と同様の構成要素に加え、定着ベルト２０の表面温度を検知する温度検知手段としての一対の温度センサ８５Ａ，８５Ｂが、定着ベルト２０の長手方向中央ｍを基準に一端側と他端側とに設けられている。これらの温度センサ８５Ａ，８５Ｂとしては、サーモパイル、サーモスタット、サーミスタ、ＮＣセンサなどの接触式又は非接触式の温度センサを用いることができる。

【0089】

各温度センサ８５Ａ，８５Ｂは、特定の幅サイズの用紙Ｐが通過する通紙領域Ｗ１よりも外側の非通紙領域Ｗ２に配置されている。本実施形態では、用紙Ｐがその幅方向中央を定着ベルト２０の長手方向中央ｍに揃えて搬送される、いわゆる中央基準搬送方式を採用している。このため、特定の幅サイズの用紙Ｐが搬送されると、定着ベルト２０の長手方向両端側の領域が非通紙領域Ｗ２（記録媒体非通過領域）となる。各温度センサ８５Ａ，８５Ｂは、各非通紙領域Ｗ２に１つずつ、定着ベルト２０の長手方向中央ｍを基準に互いに対称な位置に配置されている。なお、ここでいう「特定の幅サイズ」とは、画像形成装置において通紙可能な最大用紙の幅サイズであってもよいし、それよりも小さい用紙の幅サイズであってもよい。すなわち、各温度センサ８５Ａ，８５Ｂは、少なくとも最小用紙の通紙領域よりも外側（非通紙領域）に配置されていればよい。また、本実施形態においては、各温度センサ８５Ａ，８５Ｂと同様、各送風口８３Ａ，８３Ｂ及び給気用の各開口部４１Ａ，４１Ｂも、非通紙領域Ｗ２に対応する位置に配置されている。

【0090】

ここで、ヒータの発熱領域よりも幅サイズの小さい用紙を通紙すると、通紙領域では定着ベルトの熱が用紙によって積極的に奪われるが、非通紙領域では用紙によって熱が奪われにくいため、特に複数枚の用紙を連続通紙した場合に、非通紙領域の温度が過度に上昇し、定着ベルトが劣化する虞がある。これに対して、本実施形態においては、非通紙領域Ｗ２に対応する位置に、送風口８３Ａ，８３Ｂや開口部４１Ａ，４１Ｂを設けることにより、非通紙領域Ｗ２における過度な温度上昇を抑制できるようにしている。すなわち、送風口８３Ａ，８３Ｂや開口部４１Ａ，４１Ｂが非通紙領域Ｗ２に対応する位置に設けられていることにより、送風ファン８１によって発生した気流を定着ベルト２０の非通紙領域Ｗ２に吹き付けることができ、非通紙領域Ｗ２における過度な温度上昇を抑制することが可能である。

【0091】

しかしながら、図１７に示すように、用紙Ｐ（その幅方向中央）が定着ベルト２０の長手方向中央ｍに対して図の右側に位置ずれし、用紙Ｐが一方に片寄って搬送された場合は、図の右側の非通紙領域Ｗ２と図の左側の非通紙領域Ｗ２とで互いに幅が異なるため、各非通紙領域Ｗ２における温度上昇量にもばらつきが発生する。具体的に、図１７に示す例の場合、用紙Ｐが右側に片寄って搬送されると、左側の非通紙領域Ｗ２が右側の非通紙領域Ｗ２よりも広くなるため、図１７中の実線グラフに示すように、左側の非通紙領域Ｗ２における温度上昇が右側の非通紙領域Ｗ２における温度上昇よりも顕著となる。また反対に、図１８に示す例のように、用紙Ｐが図の左側に片寄って搬送された場合は、右側の非通紙領域Ｗ２における温度上昇が顕著となる。

【0092】

このように、用紙Ｐが定着ベルト２０の長手方向中央ｍに対して長手方向のいずれか一方に片寄って搬送されると、各非通紙領域Ｗ２における温度上昇量にばらつきが発生する。このような場合、各非通紙領域Ｗ２における温度上昇を抑制するために、各送風口８３Ａ，８３Ｂからの送風を同様に（同じ送風量で）行うと、温度上昇が顕著な部分を十分に冷却できなかったり、温度上昇が顕著でない部分の温度が低下し過ぎたりする虞がある。

【0093】

そのため、本実施形態においては、図１７に示すように、用紙Ｐが右側へ片寄った場合は、シャッタ８４を、右側へ移動させ、右側の送風口８３Ｂに対向するように配置する。これにより、右側の送風口８３Ｂでは定着装置９への送風が弱められ、温度上昇が顕著ではない側（右側）の非通紙領域Ｗ２の温度が下がり過ぎないようにすることができる。一方で、温度上昇が顕著な左側の非通紙領域Ｗ２では、送風口８３Ａからの送風がシャッタ８４によって妨げられないため、定着ベルト２０が効果的に冷却され、図１７中の点線グラフに示すように、温度上昇を効果的に抑制することができる。これにより、定着ベルト２０の長手方向に渡る温度分布のばらつきを抑制することが可能である。

【0094】

また、図１８に示す例のように、用紙Ｐが左側へ片寄って搬送された場合は、シャッタ８４を、左側に移動させ、左側の送風口８３Ａに対向するように配置すればよい。これにより、左側の送風口８３Ａでは定着装置９への送風が弱められ、温度上昇が顕著ではない側（左側）の非通紙領域Ｗ２の温度が下がり過ぎないようにすることができる。一方で、温度上昇が顕著な右側の非通紙領域Ｗ２では、送風口８３Ｂからの送風がシャッタ８４によって妨げられないため、定着ベルト２０が効果的に冷却され、図１８中の点線グラフに示すように、温度上昇を効果的に抑制することができる。これにより、定着ベルト２０の長手方向に渡る温度分布のばらつきを抑制することが可能である。

【0095】

以上のように、本実施形態においては、用紙の片寄りに起因する定着ベルト２０の温度分布の違いに応じてシャッタ８４を相対的に温度が低い側へ移動させることにより、定着ベルト２０の温度が下がり過ぎないようにすることができ、定着ベルト２０の温度分布のばらつきを抑制することが可能である。また、上述の実施形態と同様に、このような温度分布のばらつきの抑制を、１つのシャッタ８４を移動させることにより実現できるので、部品点数を少なくすることができ、シャッタの制御も容易となる。このため、簡易な構成により、定着ベルト２０の温度分布のばらつきを抑制でき、定着品質を向上させることが可能である。

【0096】

本実施形態において、シャッタ８４をいずれの方向に移動させるかについては、左右の温度センサ８５Ａ，８５Ｂの検知温度に基づいて決定する。ただし、各温度センサ８５Ａ，８５Ｂの検知温度の差が所定の閾値未満であった場合は、シャッタ８４の移動は行わない。ここで、検知温度の差が所定の閾値未満であった場合にシャッタ８４の移動を行わないのは、温度センサの個体ごとに存在する検知精度のばらつきによるシャッタ８４の移動を防止するためである。例えば、温度検知センサが接触式のサーミスタである場合は、３℃程度の検知精度のばらつきがあるため、検知温度の差がばらつき範囲内の３℃以下である場合は、用紙の片寄り搬送に起因する温度のばらつきは発生していないとして、シャッタ８４の移動は行わない。この場合、シャッタ８４を、例えば図１６に示すような、各送風口８３Ａ，８３Ｂ同士の間など、いずれの送風口８３Ａ，８３Ｂに対しても対向しない待機位置に配置しておく。

【0097】

一方、検知温度の差が閾値である３℃を超える場合は、用紙の片寄り搬送に起因する温度のばらつきが発生していると判断し、温度が低い側の送風口へシャッタ８４を移動させる。このように、各温度センサ８５Ａ，８５Ｂの検知温度の差が、これらの検知精度のばらつき程度の温度差（所定の閾値）を超える場合にのみ、シャッタ８４を移動させることにより、シャッタ８４の不要な移動を回避することが可能である。

【0098】

以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。例えば、上述のシャッタ８４による送風量の調整に加えて、送風ファン８１の風量（送風強度）を変化させてもよい。この場合、冷却能力をさらに細かく調整することが可能となる。

【0099】

また、上述の実施形態では、シャッタ８４が定着装置９の装置フレーム４０よりも外側に配置されているが、図１９に示す例のように、シャッタ８４が装置フレーム４０の内側に配置されていてもよい。この場合、シャッタ８４は、定着ベルト２０の長手方向Ａに移動することにより、装置フレーム４０の内側から開口部４１Ａ又は開口部４１Ｂを介して各送風口８３Ａ，８３Ｂの一方に対向するように配置される。また、この場合、各送風口８３Ａ，８３Ｂが給気用の各開口部４１Ａ，４１Ｂに対して隙間なく接続されていることにより、ダクト８２を介して送風ファン８１からの気流を定着装置９内へ効率良く送り込むことが可能である。なお、設置スペースに余裕が無い場合は、ダクト８２を省略してもよい。その場合、送風ファン８１からの気流が直接給気用の各開口部４１Ａ，４１Ｂを介して定着装置９内へ送り込まれるため、各開口部４１Ａ，４１Ｂが定着ベルト２０へ向かって気流を吹き出す送風口として機能する。

【0100】

また、図２０に示す例のように、各送風口８３Ａ，８３Ｂ及び給気用の各開口部４１Ａ，４１Ｂは、定着ベルト２０ではなく、加圧ローラ２１の外周面に対向するように設けられていてもよい。この場合、各開口部４１Ａ，４１Ｂから導入される気流によって加圧ローラ２１の表面が積極的に冷却される。これにより、加圧ローラ２１と接触する定着ベルト２０の表面も間接的に冷却されるため、定着ベルト２０の温度分布のばらつきを抑制することが可能である。また、各送風口８３Ａ，８３Ｂ及び各開口部４１Ａ，４１Ｂは、定着ベルト２０及び加圧ローラ２１の両方に対向するように設けられていてもよい。

【0101】

また、図２１に示す例のように、送風ファン８１に代えて、吸引ファン８６を気流発生部として用いてもよい。この場合、吸引ファン８６によって定着装置９内の空気が吸引されることにより、定着装置９内で気流が発生する。これにより、給気用の各開口部４１Ａ，４１Ｂから気流が導入され、定着ベルト２０を冷却することが可能である。

【0102】

以上のように、本発明によれば、定着ベルトなどの回転部材の長手方向両端側で温度にばらつきがあっても、そのばらつきを抑制することができるので、定着品質の低下や非通紙領域における温度上昇の問題を改善することが可能である。また、本発明によれば、温度分布のばらつきに起因する種々の問題を改善できるため、温度分布のばらつきが発生しやすい小型のヒータや、高速化のために発熱量を増大させたヒータを用いた構成にも対応できるようになる。

【0103】

従って、本発明は、特に次のような小型のヒータを備える画像形成装置に適用された場合に大きな効果が期待できる。具体的は、図２２に示すような基材５０の短手方向寸法Ｑに対する各抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇの短手方向寸法Ｒの比（Ｒ／Ｑ）が、２５％以上となるヒータ２２に対して本発明を適用した場合に、大きな効果を期待できる。さらに、短手方向の寸法比（Ｒ／Ｑ）が、４０％以上となるヒータ２２であれば、本発明を適用することによる効果はより一層大きくなる。

【0104】

このような短手方向寸法比（Ｒ／Ｑ）が２５％以上又は４０％以上となるヒータにおいては、小型化のために基材５０の短手方向寸法を小さくした結果、基材５０上に配置される各給電線６２Ａ～６２Ｄの短手方向寸法も小さくする必要があり、各給電線６２Ａ～６２Ｄから生じる発熱量が相対的に大きくなる。さらに、下記表１に示すように、短手方向寸法比（Ｒ／Ｑ）が大きくなるほど、発熱領域の長手方向中央と端の温度差が大きくなり、これに伴って、長手方向両端における温度分布のばらつきも顕著となる。

【0105】

【表1】

【0106】

具体的に、表１の短手方向寸法比（Ｒ／Ｑ）と発熱領域の温度分布との関係を調べた試験では、上記短手方向寸法比（Ｒ／Ｑ）が異なる複数のヒータを用意し、各ヒータに所定の電圧を印加して発熱させ、各ヒータの発熱領域の長手方向中央と端の温度差を測定した。各ヒータの表面温度測定は、フリアシステムズ社製の赤外線サーモグラフィ（FLIR T620）を用いて行った。なお、短手方向寸法比（Ｒ／Ｑ）が８０％以上である場合は、基材５０の短手方向寸法に対する各抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇの短手方向寸法が占める割合が多くなり過ぎ、給電線の設置スペースを確保することが現実的に困難であるため、測定を保留している。

【0107】

このように、短手方向寸法比（Ｒ／Ｑ）が２５％以上や４０％以上となるヒータにおいては、発熱領域の長手方向中央と端の温度差が大きくなるため、ヒータの温度分布のばらつきに起因する問題がより顕著となる。従って、特にこのようなヒータを備える画像形成装置に対して本発明を適用することにより、より大きな効果を期待できるようになる。

【0108】

また、定着装置が備えるヒータは、図２２に示すようなブロック状（四角形状）の抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇを有するヒータ２２に限らず、図２３に示すような、直線を折り返したような形状の抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇを有するヒータ２２であってもよい。なお、図２３に示すヒータ２２の場合、上記抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇの短手方向寸法Ｒは、折り返されるように形成された抵抗発熱体の１つの線状の部分の太さではなく、抵抗発熱体全体の短手方向寸法を意味する。また、図２２や図２３に示す例では、ヒータ２２の基材５０が長方形に形成されているため、基材５０の短手方向寸法Ｑは、長手方向Ｚにおけるどの位置でも同じ寸法であるが、基材５０は、長手方向Ｚの位置によって短手方向寸法Ｑが変化する形状であってもよい。ただし、その場合は、各抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇが配置されている長手方向範囲内（発熱領域内）の基材５０の最小の短手方向寸法を、上記基材５０の短手方向寸法Ｑとする。

【0109】

さらに、定着装置が備えるヒータは、図２４に示すような１つの抵抗発熱体５９が基材５０の長手方向Ｚに伸びるように配置されたものであってもよい。この例では、抵抗発熱体５９の上下２辺のうち、一辺（図２４における上側の辺）が第１給電線６２Ａを介して第１電極部６１Ａに接続され、他の辺（図２４における下側の辺）が第２給電線６２Ｂを介して第２電極部６１Ｂに接続されている。また、各電極部６１Ａ，６１Ｂは、いずれも基材５０の長手方向Ｚの中央よりも一端側（同じ端側）に配置され、各給電線６２Ａ，６２Ｂは基材５０の長手方向Ｚに渡って反対方向に折り返されることなく配置されている。

【0110】

このようなヒータ２２において、各電極部６１Ａ，６１Ｂ間に電位差を生じさせ抵抗発熱体５９を発熱させた場合、温度分布のばらつきが発生する。例えば、図２４に示す発熱領域Ｈの長手方向中央ｃ、それよりも両端ｅ１，ｅ２側の任意の対称位置α１，α２の各位置で、各給電線６２Ａ，６２Ｂで流れる電流を、９０％、５０％、１０％とすると、各給電線６２Ａ，６２Ｂにおいて生じる発熱量は、図２４中の表に示すような値となる。なお、この場合も、発熱量は、便宜的に各給電線に流れる電流の二乗（Ｉ^２）として算出している。

【0111】

図２４中の表に示すように、各給電線６２Ａ，６２Ｂの合計発熱量は、長手方向の一端ｅ１側（図の右端側）よりも他端ｅ２側（図の左端側）で高くなるので、上記のようなヒータの温度分布のばらつきが発生する。そのため、このようなヒータを備える定着装置においても上述の各実施形態に係る構成を適用することにより、定着ベルトの温度分布のばらつきを抑制でき、画質の低下や非通紙領域における温度上昇などの問題を改善できるようになる。

【0112】

また、ヒータにおける温度のばらつきを抑制するために、ＰＴＣ特性を有する抵抗発熱体を用いてもよい。ＰＴＣ特性とは、温度が高くなると抵抗値が高くなる（一定電圧をかけた場合に、ヒータ出力が下がる）特性である。ＰＴＣ特性を有する発熱部とすることで、低温では高出力によって高速で立ち上がり、高温では低出力により過昇温を抑制することができる。例えば、ＰＴＣ特性のＴＣＲ係数を３００～４０００ｐｐｍ／℃程度にすれば、ヒータに必要な抵抗値を確保しながら、低コスト化を図れる。より好ましくは、ＴＣＲ係数を５００～２０００ｐｐｍ／℃とするのがよい。

【0113】

抵抗温度係数（ＴＣＲ）は、下記式（２）を用いて算出することができる。式（２）中のＴ０は基準温度、Ｔ１は任意温度、Ｒ０は基準温度Ｔ０における抵抗値、Ｒ１は任意温度Ｔ１における抵抗値である。例えば、図１０に示す上述のヒータ２２において、第１電極部６１Ａと第２電極部６１Ｂとの間の抵抗値が、２５℃（基準温度Ｔ０）で１０Ω（抵抗値Ｒ０）であり、また、１２５℃（任意温度Ｔ１）で１２Ω（抵抗値Ｒ１）であるとすると、式（２）から抵抗温度係数は２０００ｐｐｍ／℃となる。

【0114】

【数2】

【0115】

また、本発明に係る冷却装置によって冷却される定着装置は、図２に示すような定着装置に限らず、図２５～図２７に示すような定着装置であってもよい。

【0116】

図２５に示す定着装置９は、図２に示す定着装置とは異なり、用紙Ｐを通過させるニップ部Ｎと、ヒータ２２によって定着ベルト２０を加熱する部分が、それぞれ別の位置に設定されている。具体的には、定着ベルト２０の回転方向における互いに１８０°反対側に、ヒータ２２とニップ形成部材９０が配置され、それぞれに対して各加圧ローラ９１，９２が定着ベルト２０を介して押し当てられている。

【0117】

図２６に示す定着装置９は、図２５に示すヒータ２２側の加圧ローラ９２が省略され、さらに、ヒータ２２が定着ベルト２０の曲率に合わせて円弧状に形成された例である。それ以外は、図２５に示す構成と同様である。この場合、ヒータ２２が円弧状に形成されていることにより、定着ベルト２０とヒータ２２とのベルト回転方向の接触長さを確保し、定着ベルト２０を効率良く加熱することが可能である。

【0118】

図２７に示す定着装置９は、ローラ９３の両側にそれぞれベルト９４，９５が配置された例である。この場合も、図２５及び図２６に示す例と同様、用紙Ｐを通過させるニップ部Ｎと、ヒータ２２による加熱部分が、それぞれ別の位置に設定されている。すなわち、ローラ９３に対して、図の右側で一方のベルト９４を介してニップ形成部材９０が接触し、これとは反対側で、他方のベルト９５を介してヒータ２２が接触している。

【0119】

このような、図２５～図２７に示すような定着装置を備える画像形成装置においても、本発明を適用することにより、ベルトやローラなどの回転部材の温度分布のばらつきを抑制でき、画質の向上を図って小型化や高速度化に対応できるようになる。

【0120】

また、本発明に係る冷却装置によって冷却される定着装置は、一対のベルト保持部材（例えば図５に示す一対の支持部材３２）によって定着ベルト２０が非張架で保持されるフリーベルト方式の定着装置に限らず、複数のローラなどによって定着ベルトが張架される定着装置であってもよい。

【0121】

さらに、本発明に係る冷却装置によって冷却される対象は、定着装置などの電子写真方式の画像形成装置に搭載される加熱装置に限らず、インクジェット式の画像形成装置において用紙上のインク（液体）を乾燥させる乾燥装置など、その他の加熱装置であってもよい。

【符号の説明】

【0122】

９ 定着装置（加熱装置）
２２ ヒータ（加熱部材）
５９ 抵抗発熱体（発熱体）
６０ 発熱部
６１ 電極部
６２ 給電線（導電部）
８０ 冷却装置
８１ 送風ファン（気流発生部）
８２ ダクト
８３Ａ 送風口（第１送風口）
８３Ｂ 送風口（第２送風口）
８４ シャッタ
８５Ａ 温度センサ
８５Ｂ 温度センサ
８６ 吸引ファン（気流発生部）
１００ 画像形成装置
Ｈ 発熱領域
Ｋ１ 第１導電経路
Ｋ２ 第２導電経路
Ｋ３ 第３導電経路（分岐経路）
ｍ 定着ベルトの長手方向中央
Ｐ 用紙（記録媒体）
Ｓ１ 第１方向
Ｓ２ 第２方向
Ｙ ヒータ（基材）の短手方向
Ｚ ヒータ（基材）の長手方向

【先行技術文献】

【特許文献】

【0123】

【文献】特開２０１２－２５２１９４号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】