JP2013186417A

JP2013186417A - 定着装置

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Publication number: JP2013186417A
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Inventors: Keigo Akiya; 佳吾秋屋
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Abstract

【課題】端部冷却のためにシャッタが開いた状態で、冷却ファンがシャッタの開口を介した定着部からの熱でダメージを受けないようにする。
【解決手段】温度が高いほうの端部に対応する一方のファンは、そのファンに対応する温度検知素子の検知温度が冷却開始温度に達すると第１の回転数で駆動し、一方のファンが第１の回転数で駆動している時に他方のファンに対応する温度検知素子が冷却開始温度より低い温度領域では他方のファンを第１の回転数より低い第２の回転数で駆動する。
【選択図】図７

Description

本発明は、電子写真方式、あるいは静電記録方式を採用して記録材に画像形成を行う複写機、プリンタ等の画像形成装置に搭載する定着装置に関する。

トナーを記録材に加熱定着する定着装置において、定着処理する記録材のサイズが小さい場合、記録材が通過しない端部領域が昇温する現象（非通紙部昇温）が生ずることが知られている。この現象は、省エネルギー化を目指すために加熱回転体の熱容量を低減したフィルム定着方式の定着装置において特に顕著である。

この非通紙部昇温の対策の一つとして、非通紙部を冷却する冷却ファンを配置することが知られている。特許文献１では、記録材のサイズに応じて移動するシャッタと、定着用部材の非通紙領域部分の温度を検知する素子を設け、検知した温度に応じて冷却ファンによる送風を調整している。２枚のシャッタを一つのモータで動かしているので装置を簡略化できる。

特開２００８−０５８３７８号公報

しかしながら、冷却ファンを設けて定着装置の非通紙部に送風する冷却システムを搭載した定着装置において、前述した装置の簡略化を図った構成においては、以下の課題があった。

図１（ａ）は冷却ファンを備えたフィルム定着方式の定着器の概略構成と、セラミックヒータの温度分布の関係を示した図である。Ｐは記録紙、３０１はセラミックヒータの発熱部、２２２、２３２は冷却ファンである。記録紙Ｐはセラミックヒータの長手方向中央を通る破線Ｂ（搬送基準）を基準に搬送される。セラミックヒータの発熱量は、セラミックヒータの中央部Ｑ点に設けられた温度検知素子Ｔｈ１（図４）の結果に基づいて調整され、セラミックヒータの中央部Ｑ点が所望の温度（目標温度）に制御される。実線Ｋは、セラミックヒータの端部Ｃ、Ｄにおける発熱量にバラツキがあった場合、あるいは通紙される記録紙Ｐが端部Ｄ側へ寄せられて通紙された場合の、セラミックヒータの温度分布である。破線Ｊは、実線Ｋにおける状態を保持しつつ、連続的に通紙が行われた場合の温度分布である。図に示すように、セラミックヒータの発熱部３０１の端部Ｃ、Ｄにおける発熱量バラツキや、記録紙Ｐの通過する経路の中央部Ｑ点からのズレ量によって、端部Ｃ、Ｄの温度分布に違いが出る。それぞれ、バラツキ量や、ズレ量が大きくなるほど、非通紙部Ｇ、Ｈの温度差が大きくなる。このとき、端部Ｃ、Ｄどちらか一方の温度が閾値Ｔを超えた場合、シャッタが左右共通の駆動手段により移動され、同時にその一方の端部を冷却する冷却ファンによって冷却が開始される。

しかしながら、このとき他方の端部の温度は冷却不要である温度であった場合、冷却ファンが停止中にもかかわらず、一方の温度上昇を基準としてシャッタが開口されることで、開口部より定着器周囲の熱風がダクトを伝って停止している冷却ファンに向かい冷却ファンを構成する部品の温度を上昇させてしまう。このため、冷却ファンへダメージを与える、或いは特性を著しく低下させる可能性があった。さらに、装置の小型化に伴い送風のためのダクト長も短くなることから、定着器周囲の熱風の影響をより受けやすい構成となる。この問題を回避するために、シャッタを移動させる駆動手段を２つに分離させる構成が考えられるが、装置の複雑化やコストアップが生じる。

また、冷却ファンの周囲温度を検知する検知手段を設けることも考えられるが、この場合においてもコストアップが生じる。

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的は、温度検知素子の検知温度が冷却開始温度以下である側の冷却ファンを構成する部品へのダメージを抑えることが可能な定着装置を提供するものである。

上述の課題を解決するための本発明は、記録材に形成された未定着画像を記録材に加熱定着する定着部と、装置で利用可能な定型の最小幅の記録材が通過しない前記定着部の一方の端部領域の温度を検知する第１の温度検知素子と、前記定着部の他方の端部領域の温度を検知する第２の温度検知素子と、前記第１の温度検知素子の検知温度が冷却開始温度に達すると駆動開始し前記一方の端部領域を冷却する第１のファンと、前記第２の温度検知素子の検知温度が冷却開始温度に達すると駆動開始し前記他方の端部領域を冷却する第２のファンと、前記第１のファンによる冷却幅を変更する第１のシャッタと、前記第１のシャッタと連動し前記第２のファンによる冷却幅を変更する第２のシャッタと、を有し、記録材のサイズに応じて前記第１及び第２のシャッタを駆動して前記第１及び第２のファンによる冷却幅を変更する定着装置において、定着処理中に前記一方の端部領域と前記他方の端部領域の温度が異なっている場合、温度が高いほうの端部に対応する一方のファンは、そのファンに対応する温度検知素子の検知温度が前記冷却開始温度に達すると第１の回転数で駆動し、一方のファンが前記第１の回転数で駆動している時に他方のファンに対応する温度検知素子が前記冷却開始温度より低い所定温度に達すると、他方のファンを前記第１の回転数より低い第２の回転数で駆動することを特徴とする。

本発明によれば、検知温度が冷却開始温度以下である側の冷却ファンを構成する部品へのダメージを抑えることができる。

（ａ）は課題を説明する図、（ｂ）は第１の実施形態に係る定着装置の概略を説明する図本実施形態に係る定着装置を搭載した画像形成装置の全体構成図を説明する図である。第１の実施形態の定着装置の構成を説明する断面図である。セラミックヒータの構成を説明する図である。ヒータの電力制御回路を説明する図である第１の実施形態におけるシャッタ位置を説明する表である。紙サイズがＢ群の場合のシャッタ位置を説明する図である。冷却ファン駆動回路の説明図である。紙サイズがＣ群の場合のシャッタ位置を説明する図である。紙サイズがＡ群の場合のシャッタ位置を説明する図である。第１の実施形態の端部Ｃにおける送風手段の送風制御フロー図である。第１の実施形態の端部Ｄにおける送風手段の送風制御フロー図である。第１の実施形態のタイミングチャート図である。第１の実施形態の冷却ファン駆動電圧設定表である。第１の実施形態の冷却ファン駆動タイミング図である。第２の実施形態のサーミスタＴｈ３検知温度による冷却ファン駆動電圧補正図である。第３の実施形態の冷却ファン駆動タイミング図である。第３の実施形態のタイミングチャート図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図２は本発明の実施形態の定着装置を搭載したレーザビームプリンタ１００の構成図である。レーザビームプリンタ１００は、記録紙（記録材）Ｐを収納するデッキ１０１を有し、デッキ１０１内の記録紙Ｐの有無を検知するデッキ紙有無センサ１０２、デッキ１０１内の記録紙Ｐのサイズを検知する紙サイズ検知センサ１０３が設けられる。更に、デッキ１０１から記録紙Ｐを繰り出すピックアップローラ１０４、繰り出された記録紙Ｐを搬送するデッキ給紙ローラ１０５、デッキ給紙ローラ１０５と対をなし、記録紙Ｐの重送を防止するためのリタードローラ１０６が設けられている。

そして、デッキ給紙ローラ１０５の下流には、デッキ１０１と、後述する両面反転部からの給紙搬送状態を検知する給紙センサ１０７が設けられる。さらに下流へと記録紙Ｐを搬送するための給紙搬送ローラ１０８、記録紙Ｐを印刷タイミングと同期して搬送するレジストローラ対１０９、レジストローラ対１０９への記録紙Ｐの搬送状態を検知するレジ前センサ１１０が配設されている。また、レジストローラ対１０９の下流には、ビデオコントローラ１２８からの画像情報に基づいてレーザ光を発光するレーザスキャナ部１１１と、レーザスキャナ部からのレーザ光によって露光される感光ドラム１を有するプロセスカートリッジ１１２が設けられる。

そして、感光ドラム１上に形成されたトナー像を記録紙Ｐ上に転写するためのローラ部材１１３（以後転写ローラと記す）、記録紙Ｐ上の電荷を除去し感光ドラム１からの分離を促進するための放電部材１１４（以後除電針と記す）が配設されている。さらに、除電針１１４の下流には搬送ガイド１１５、記録紙Ｐ上に転写されたトナー像を加熱定着する定着装置１１６、定着装置１１６からの搬送状態を検知する定着排紙センサ１１９が設けられる。そして、定着装置１１６から搬送されてきた記録紙Ｐに対し、排紙部か両面反転部に行き先を切り替えるための両面フラッパ１２０が配設されている。

また、排紙部側の下流には排紙部の紙搬送状態を検知する排紙センサ１２１、記録紙Ｐを排紙する排紙ローラ対１２２が配設されている。一方、記録紙Ｐの両面に印字するために片面印字終了後の記録紙Ｐを表裏反転させ、再度画像形成部へと給紙するための両面反転部が設けられている。両面反転部側には、正逆転によって記録紙Ｐをスイッチバックさせる反転ローラ対１２３、反転ローラ１２３への紙搬送状態を検知する反転センサ１２４が設けられる。

また、記録紙Ｐの横方向位置を合わせるための横方向レジスト部（不図示）から記録紙Ｐを搬送するためのＤカットローラ１２５、両面反転部の記録紙Ｐ搬送状態を検知する両面センサ１２６が設けられる。更に、両面反転部から給紙部へと記録紙Ｐを搬送するための両面搬送ローラ対１２７が配設されている。本画像形成装置の一連の制御は、エンジンコントローラ４に搭載されたＣＰＵ（中央演算処理装置）５によって行われる。

（定着装置）
図１（ｂ）に本実施形態の定着装置の上面図を示す。定着装置は、後述する定着フィルムや加圧ローラからなり記録材に形成された未定着画像を記録材に定着する定着部を有する。記録紙ＰはＡ方向に通紙される。セラミックヒータ３０１は、ヒータ長手方向中央部Ｑに位置するサーミスタＴｈ１（図４）の検知温度が目標温度となるように電力制御される。なお、２００はヒータに流れる電流を検知する電流検知回路、３００は電流検知回路２００の検知電流に応じて冷却ファンの第１の駆動電圧（第１の回転数）を設定する駆動電圧設定部、４００は駆動電圧設定部３００の設定値に応じて冷却ファンを制御する送風制御部である。

図３は、本実施形態に係るフィルム加熱方式の定着装置の図１における矢印Ｚ方向から見た概略構成の模型図である。２０５が発熱部３０１を有するセラミックヒータ、２０４はセラミックヒータ２０５を保持するホルダである。

２０１は、筒状の耐熱性フィルム部材（以下、定着フィルムと記す）であり、加熱源としてのセラミックヒータ２０５を取り付けたホルダ２０４にルーズに外嵌させてある。定着フィルム２０１は、例えば、厚さ４０〜１００μｍ程度であり、以下のような材質で構成される。

即ち、耐熱性・離型性・強度・耐久性等を有するＰＴＦＥ、ＰＦＡなどの円筒状単層フィルム、あるいはポリイミド、ポリアミドなどの筒状フィルムの外周面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰなどをコーティングした複合層フィルムである。２０２は加圧ローラであり、芯金２０３の外周にシリコーンゴム等の耐熱性弾性層２０４をローラ状に同心一体に設けた弾性ローラである。

この加圧ローラ２０２と、ステー２０４側のセラミックヒータ２０５とを、定着フィルム２０１を挟ませて、加圧ローラ２０２の弾性に抗して圧接させてある。矢印Ｎで示した範囲がその圧接により形成される定着ニップ部である。加圧ローラ２０２は不図示の駆動モータにより矢示Ｂの方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ２０２の回転駆動により定着フィルム２０１は矢印Ｃ方向に回転する。定着ニップ部Ｎで未定着トナー像を担持する記録紙が挟持搬送されてトナー像が記録紙に加熱定着される。なお、図３における矢印Ａは記録紙Ｐの搬送方向を示す。

２０６は後述する３つのサーミスタＴｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３（図４）であり、図の手前から図の奥に向かってサーミスタＴｈ２、サーミスタＴｈ１、サーミスタＴｈ３の順に配置されている。３つのサーミスタ２０６は、セラミックヒータ２０５上に所定の圧で押し当てられ、セラミックヒータ２０５表面の温度を検出する。サーミスタＴｈ１が装置に利用可能な定型の最小幅の記録紙（記録材）が通過する定着部の温度を検知するサーミスタである。サーミスタＴｈ２（第１の温度検知素子）が、装置に利用可能な定型の最小幅の記録紙（記録材）が通過しない定着部の一方の端部領域の温度を検知する。サーミスタＴｈ３（第２の温度検知素子）が定着部の他方の端部領域の温度を検知する。

図３で２２１は送風手段で、冷却ファン２２２（２３２）やダクト２２３を有する。冷却ファン２２２（第１のファン）は第１の温度検知素子の検知温度が冷却開始温度に達すると駆動開始し、一方の端部領域を冷却する。冷却ファン２３２（第２のファン）は第２の温度検知素子の検知温度が冷却開始温度に達すると駆動開始し、他方の端部領域を冷却する。矢印Ｌは冷却ファンによる送風方向を示している。冷却ファンからの冷却風はダクト２２３を介して定着フィルム２０１に当てられる。

（セラミックヒータ）
図４はセラミックヒータ２０５の構成図である。セラミックヒータ２０５は、記録紙Ｐの搬送方向に対して直交する方向に長い部材である。基材としてはアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を用いており、一面側に印刷によって発熱パターン（発熱部）３０１が形成されている。また、発熱パターン３０１は電気絶縁層としてのガラス保護膜によって被覆されている。３０３ａ、３０３ｂは給電電極であり、発熱パターン３０１の両端に電圧を印加できるように形成されている。

（温度検知素子）
本実施形態の定着装置では、図４に示すように、セラミックヒータ２０５の温度を測定するための温度検知素子としてサーミスタを３個有し、各サーミスタはセラミックヒータ２０５上に所定の圧で押し当てられている。図４において、Ｔｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３はサーミスタを示している。３つのサーミスタはセラミックヒータ２０５の長手方向に配置され、Ｔｈ１はセラミックヒータ２０５の中央部、Ｔｈ２、Ｔｈ３はセラミックヒータ２０５の端部に配置している。各サーミスタの出力は不図示の温度検出回路を介して、画像形成装置のＣＰＵ５（図２）に入力されている。

（電力制御回路）
次にセラミックヒータ２０５に電力を供給する電力制御回路について説明する。図５は電力制御回路の接続図である。５はＣＰＵ、５０３はトライアック、５０４はＡＣ電源である。トライアック５０３とセラミックヒータ２０５は直列接続されており、ＡＣ電源５０４によって電圧が印加される。トライアック５０３はＣＰＵ５からのヒータ駆動信号Ｓ１によってＯＮ・ＯＦＦ制御される。前述のサーミスタＴｈ１（図４）の検出出力に基づいてヒータ駆動信号Ｓ１をＯＮ・ＯＦＦ制御することで、セラミックヒータ２０５が目標温度を維持するようにヒータ２０５へ供給する電力が制御される。

本実施形態では、通紙部に配置されたサーミスタＴｈ１（図４）の検知温度が所定の目標温度として２００℃を維持するように電力制御する。なお、２００はヒータ２０５に流れる電流を検知する電流検知回路である。電流検知回路２００は、定着装置に流れる電流を逐次検出する方式のものである。

電流検知回路２００の検知結果（信号Ｓ３）はＣＰＵ５に入力され、検出された電流値がＣＰＵ５によって２乗演算処理され、更に時間平均処理が行われて、電流値の確定値が得られる。なお、平均処理は１秒毎に行われ、逐次更新される。セラミックヒータ２０５の電力は、印加される電流値の２乗に比例することから、電流検知回路２００の検出結果としての信号Ｓ３によって、セラミックヒータ２０５に印加される電力値を検出することができる。

（送風手段）
次に、図７を用いて定着装置に搭載されている定着部冷却のための送風手段の構成を詳細に説明する。定着部冷却のための送風手段は、冷却ファン２２２、２３２を定着装置の両端部に有している。冷却ファン２２２、２３２は冷却ファン制御回路７５１によって駆動され、冷却ファン２２２、２３２が駆動すると、冷却ファン２２２、２３２から冷風が送出される。冷風は、ダクト２２３（７１５、７１６）を通過して、矢印Ｌ、Ｍの方向で定着フィルム２０１に当てられ、これにより定着フィルム２０１を冷却する。

７０３と７０４はシャッタであり、冷却ファン２２２、２３２から送出された冷風の風路を調整するため、非図示の共通の駆動手段によって変位される。７０３が第１のファン２２による冷却幅を変更する第１のシャッタ、７０４が第１のシャッタ７０３と連動し第２のファン２３２による冷却幅を変更する第２のシャッタである。シャッタの位置は、図７に示す位置Ａと、図９に示す位置Ｂの２モードであり、各モードによって冷風の風路が切り替わる。なお、シャッタの初期位置として、風路を完全に遮断した状態（閉口）も備わっている（図１０）。シャッタの位置は、図６に示すシャッタ位置設定表に基づいて決定される。記録紙Ｐが図６のＢ群に属する場合は、シャッタ７０３、７０４は位置Ａ（図７）に設定され、Ｃ群に属する場合は、位置Ｂ（図９）に設定される。

このように記録紙Ｐのサイズに応じて、送風口の幅方向の長さ（冷却幅）を調節することによって、両端部の冷却効果を調整し、異なったサイズの紙に対しても、非通紙部昇温を防止できる。なお、Ａ群に属する記録紙Ｐを通紙する場合、図１０に示すようにシャッタ７０３、７０４は閉じた状態（閉口）に設定する。Ａ群に属する記録紙Ｐは記録紙幅がセラミックヒータ２０５の発熱体幅とほぼ同じであるため、非通紙部昇温は発生しない。よってプリント中の冷却ファンは停止し、シャッタ７０３、７０４も閉じた状態とする。

（送風制御回路）
図８で、送風制御手段４００（図１）に備わる冷却ファン制御回路７５１（図７）を説明する。冷却ファン制御回路７５１は、冷却ファン２２２及び２３２の２つのファンを駆動し、それぞれＣＰＵ５から出力される信号Ｓ８、Ｓ９によって制御される。ＣＰＵ５から出力される信号Ｓ８、Ｓ９はパルス幅変調された信号である。端子８１５から入力された信号Ｓ８は、抵抗８０３、コンデンサ８０４で構成されたフィルタによって直流電圧に変換され、オペレーションアンプ８１７の正入力端子に入力される。

オペレーションアンプ８１７の出力端子に電圧が発生すると、抵抗８０２を介してトランジスタ８０１のベースに電流が印加され、トランジスタ８０１がオン状態となり、冷却ファン２２２に電圧が印加される。一方、オペレーションアンプ８１７の負入力端子には、トランジスタ８０１のエミッタが抵抗８０５、８０６を介して接続されおり、抵抗８０５、８０６によって冷却ファン２２２に印加される電圧が分圧され、トランジスタ８１７にフィードバックされる。このような回路によって、信号Ｓ８に応じた電圧レベルが冷却ファン２２２に印加される。冷却ファン２２２を駆動する駆動電圧Ｖ２２２は下記式で表すことができる。

Ｖ２２２＝（Ｒ８０５＋Ｒ８０６）／Ｒ８０５×Ｖｄ×ＤＵＴＹ（Ｓ８）・・・（式１）
また、同様に冷却ファン２３２を駆動する駆動電圧Ｖ２３２は下記式で表すことができる。
Ｖ２３２＝（Ｒ８１０＋Ｒ８１１）／Ｒ８１０×Ｖｄ×ＤＵＴＹ（Ｓ９）・・・（式２）
ここで、Ｒ８０５、Ｒ８０６、Ｒ８１０、Ｒ８１１は、それぞれ抵抗８０５、抵抗８０６、抵抗８１０、抵抗８１１の抵抗値である。また、Ｖｄは信号Ｓ８、Ｓ９の振幅電圧である。上記式で表された駆動電圧値によって、それぞれの冷却ファンの回転数が決定される。

（送風制御方法）
以下、本実施形態における冷却ファン２２２、２３２の制御方法を説明する。本実施形態では、端部に配置したサーミスタＴｈ２、Ｔｈ３の検知温度差が極端に現れた場合、つまり、記録紙Ｐが搬送方向Ａ（図１）に対し、端部Ｄ（図１）側へ片寄せ通紙された場合を挙げる。この場合、第１の温度検知素子ＴＨ２が配置された側である一方の端部Ｃの温度が高く、第２の温度検知素子ＴＨ３が配置された側である他方の端部Ｄの温度は端部Ｃに比べて低くなる。

このとき、端部Ｃ（図１）に設けられた温度検知素子であるサーミスタＴｈ２で検出される温度が冷却ファン駆動温度（冷却開始温度）Ｔｆｄ以上になった際に、端部Ｃ（図１）を冷却する冷却ファン２２２の駆動電圧を第１の駆動電圧（第１の回転数に相当）とする。また、端部Ｃ（図１）に設けられたサーミスタＴｈ２で検出される温度が冷却ファン駆動温度Ｔｆｄ以上になり、且つ端部Ｄ（図１）に設けられたサーミスタＴｈ３で検出される温度が冷却ファン駆動温度Ｔｆｄ以下である場合、端部Ｄ（図１）を冷却する冷却ファン２３２を駆動する第１の駆動電圧より低い駆動電圧を第２の駆動電圧（第２の回転数に相当）とする。冷却ファン駆動温度Ｔｆｄは、セラミックヒータ２０５の端部が、非通紙部昇温によりダメージを受けてしまう温度に対して十分低い温度に設定されている。

図１３は、連続プリント時のヒータ電流、各サーミスタ温度、端部Ｄ（図１）を冷却する冷却ファン２３２の周囲温度、及び冷却ファン駆動のタイミング図を示している。図１１は、端部Ｃ（図１）に関する冷却ファン２２２の一連の制御方法を示すフロー図であり、図１２は端部Ｄ（図１）に関する冷却ファン２３２の一連の制御方法を示すフロー図である。

図１３において、タイミングＴ０１でプリントが開始すると、定着装置１１６が駆動すると共に、前述した電力制御回路の駆動によってセラミックヒータ２０５に電力が供給される。

これによって、セラミックヒータ２０５の中央部に配置された通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ１、端部に配置された非通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ２、Ｔｈ３の温度が上昇する。本実施形態では、非通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ２、Ｔｈ３は、通紙可能な最小サイズの幅の記録材が通過しない非通紙部であって、各サイズの幅の記録材に対して兼用した位置に設けられる。

セラミックヒータ２０５に供給される電力は、セラミックヒータ２０５の中央部に配置された通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ１の温度が、所定の目標温度Ｔｔｇｔとなるよう電力制御回路によって制御される。通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ１の温度が上昇を続け、通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ１の温度が目標温度Ｔｔｇｔに到達すると、記録紙Ｐがデッキ１０１から給紙される（タイミングＴ０２）。

そして、前述の電子写真プロセス処理工程後に記録紙Ｐが定着装置１１６に到達し（タイミングＴ０３）、記録紙Ｐへの定着処理が行われる。定着装置１１６に記録紙Ｐが通紙した後、通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ１はターゲット温度Ｔｔｇｔで推移する。

非通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ３は、小サイズ紙のプリントであるにもかかわらず、片寄せ通紙により非通紙部がなくなっている、或いは記録紙を搬送基準に合わせて搬送している場合よりも非通紙部が狭くなっている側のサーミスタである。このため、前述したように記録紙Ｐによる奪熱が行われ、目標温度Ｔｔｇｔまたはこの温度に近い温度で推移する。

非通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ２は、前述した非通紙部昇温現象によって目標温度Ｔｔｇｔを超えて上昇を続ける。非通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ２が予め定められる冷却ファン駆動温度（冷却開始温度）Ｔｆｄに到達した時点で、冷却ファン２２２（図１）と、冷却風の風路を調整するシャッタ７０３、７０４の駆動を開始する（タイミングＴ０４）。冷却ファン２２２が駆動開始した時点で、サーミスタＴｈ３の検知温度は冷却ファン駆動温度Ｔｆｄに到達していない。しかしながら、冷却ファン２３２（図１）は、定着部の非通紙部昇温を抑えるためではなく、冷却ファン２３２を構成する部品を温度上昇から保護するために、第１の駆動電圧（第１の回転数）よりも低い第２の駆動電圧（第２の回転数）で駆動を開始する。これにより冷却ファン２３２にシャッタの開口部を介した定着部から熱が冷却ファン２３２に伝わりにくくしている。

このように、本例では、定着処理中に一方の端部領域と他方の端部領域の温度が異なっている場合、温度が高いほうの端部に対応する一方のファンは、そのファンに対応する温度検知素子の検知温度が冷却開始温度に達すると第１の回転数で駆動し、一方のファンが第１の回転数で駆動している時に他方のファンに対応する温度検知素子が冷却開始温度より低い温度領域では他方のファンを第１の回転数より低い第２の回転数で駆動する。

冷却ファン２２２（図１）によるセラミックヒータ２０５端部の冷却開始後は、非通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ２の検知温度は低下する。所定の記録動作が終了した時点（タイミングＴ０５）で、ヒータへの電力供給を停止すると共に、それぞれの冷却ファンの動作を停止する。

次に、図１１、図１２を用いて、ＣＰＵ５（図２）が行う冷却ファンの制御手順を説明する。なお、本実施形態における端部Ｃ側に配置した冷却ファン２２２の制御に関するフローを図１１とし、端部Ｄ側に配置した冷却ファン２３２の制御に関するフローを図１２とする。

図１１において、Ｔ０１（図１３）のタイミングでは、ステップ１１０２（Ｓ１１０２）でプリントする記録紙Ｐが図１０に示したＡ群、Ｂ群、Ｃ群に分類され、ＣＰＵ５（図２）がＡ群であるか否かの判断を行う。ここでＡ群の場合、ＣＰＵ５（図２）は、Ｓ１１１３に移行し、冷却ファン２２２の駆動を行わずにプリント処理を行う。Ａ群の場合は前述した通り、セラミックヒータ２０５の発熱幅にほぼ等しいサイズの記録紙であり、非通紙領域の温度上昇が小さいため、ＣＰＵ５（図２）は、冷却ファン２２２、２３２による定着器の冷却を行わない。一方、Ｂ群またはＣ群の場合、ＣＰＵ５（図２）は、Ｓ１１０３以降の一連の処理で冷却ファン２２２、２３２の冷却動作を実行する。

ＣＰＵ５（図２）は、タイミングＴ０２（図１３）で、通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ１の温度が目標温度Ｔｔｇｔに到達すると、Ｓ１１０３では定着装置１１６への記録紙Ｐの通紙状況を確認し、記録紙Ｐが通過した時点でＳ１１０４に移行し、前述の電流検知回路２００（図５）によるヒータ電流の計測をスタートする。

Ｓ１１０５において非通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ２の温度を監視し、温度が第２の温度である冷却ファン動作温度Ｔｆｄに到達した時点で、ＣＰＵ５（図２）はＳ１１０６からＳ１１０９までを行う。即ち、ＣＰＵ５（図２）は、電流値確定、冷却ファン風量算出、シャッタ移動、冷却ファン２２２の駆動を実行する。Ｓ１１０６ではＳ１１０４で開始した電流検知回路２００によるヒータ電流の計測を停止し、確定した制御値（電流値）Ｉｆｄを得る。

このように、ヒータが目標温度Ｔｔｇｔを維持するようにヒータへの電力供給が制御される。一方、非通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ２が予め定められる冷却開始温度Ｔｆｄに到達する際の制御値（電流値）Ｉｆｄが送風量制御用に確定する。ヒータ電流値は前述した通り、１秒間隔での移動平均値が測定されているので、制御値（電流値）ＩｆｄはタイミングＴ０４よりも１秒前区間の平均値となる（なお、制御値（電流値）ＩｆｄをタイミングＴ０４の時点の電流値とすることもできる）。

続いて、Ｓ１１０７で冷却ファン２２２の送風量を決定する処理を行う。冷却ファン２２２の送風量は制御値（電流値）Ｉｆｄと、通紙している記録紙サイズに応じて設定する。具体的には、図１４に示す冷却ファン駆動電圧設定表を用いて決定する。記録紙Ｐは主走査方向に記録紙サイズに応じて決められたＩ群からIV群まで分類される。また、ヒータ電流値は４種類に分類化し、ヒータ電流と記録紙サイズの組み合わせで冷却ファン駆動電圧を決める。例えば記録紙ＰがＬＴＲ横で、ヒータ電流値が８Ａの場合、記録紙サイズはII群、ヒータ電流値は７Ａ≦Ｉｆｄ＜９Ａの群に分類されるので、冷却ファン駆動電圧は１０Ｖに決定される。

図１４に示すように、冷却ファン駆動電圧はヒータ電流値Ｉｆｄが大きい程、高く設定する。即ち、加熱回転体である定着フィルム２０１の加熱のための電力供給量の大小に応じて、電力供給量がより大きい場合に送風量をより大きくするように送風量制御を行う。その理由は、ヒータ電流値が大きい程、非通紙部領域の温度上昇が大きくなり、非通紙部の温度上昇を抑えるためには冷却ファン２２２、２３２による強い冷却が必要になるからである。

また記録紙サイズによって異なる冷却ファン駆動電圧を設定する理由は、主走査方向の紙の長さによって、温調制御するのに必要な電流が異なるからである。この方法で冷却ファン駆動電圧を設定することで、非通紙部昇温を抑えるのに適正な冷却ファンの冷却性能を設定することができる。なお、定着部の非通紙部を冷却するための第１の回転数は、記録材のサイズと、定着部のヒータに流れる電流と、の少なくとも一方に応じて設定されればよい。

このようにして、ＣＰＵ５（図２）は、図１１のＳ１１０８で図６に従ってシャッタ７０３、７０４を所定位置に移動した後に、Ｓ１１０９においてＳ１１０７で決定した冷却ファン駆動電圧で冷却ファン２２２の駆動を開始する（タイミングＴ０４）。

そして、ＣＰＵ５（図２）はＳ１１１０でプリントが終了したと判断した場合は、Ｓ１１１１で冷却ファン２２２を停止、Ｓ１１１２でシャッタ７０３、７０４を閉口し、一連の処理を終える。

図１２において、Ｓ１１０１´からＳ１１１３′、Ｓ１１１５′、Ｓ１１１７′は、図１１のＳ１１０１からＳ１１１３、Ｓ１１１５、Ｓ１１１７と共通であり、各項目のタイミングも対応する番号で同じである。本実施形態における冷却ファン２２２、２３２の制御の相違点は、Ｓ１１０５´において非通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ３の検知温度が冷却ファン動作温度Ｔｆｄに到達しておらず、次の処理であるＳ１１１５´において、他方の非通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ２の検知温度が第２の温度である冷却ファン動作温度Ｔｆｄに到達したという条件になることである。

Ｓ１１０５´、Ｓ１１１５´の処理時において、非通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ３の温度が冷却ファン動作温度Ｔｆｄに到達しておらず、非通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ２の温度が第２の温度である冷却ファン動作温度Ｔｆｄに到達した場合は、Ｓ１１１７´により第２の駆動電圧が設定され、Ｓ１１０８´の処理へと続く。この第２の冷却ファン駆動電圧は、図６で定められたシャッタ位置によって選択される。

図１４に示すように第２の駆動電圧は、シャッタ７０３、７０４の移動量が大きい程、高く設定される。すなわち、第２の回転数はシャッタの移動量に応じて設定されている。その理由は、定着器周囲の温風が冷却ファン２３２へ影響する範囲が広くなるため、立ち上る温風より冷却ファン２３２を保護するため、冷却ファン２３２の風量を増す必要があるためである。

このようにして、図１２のＳ１１１７´で図６に従って冷却ファン２３２の第２の駆動電圧が設定された後に、Ｓ１１０８´においてシャッタ７０３、７０４が移動され、冷却ファン２３２が駆動を開始する（タイミングＴ０４）。図１５は、シャッタ位置Ａへのシャッタ７０３、７０４の移動開始からの時間と冷却ファン２３２の周囲温度との関係を示した図である。線Ｕは冷却ファンによる冷却を行わない場合の冷却ファン２３２の周囲温度である。線Ｖは第２の駆動電圧によって冷却ファン２３２を駆動した際の、冷却ファン２３２の周囲温度である。本実施形態の制御を行うことで、冷却ファン２３２の周囲温度の上昇を抑制することが可能となる。

そして、Ｓ１１１０´でプリントが終了したと判断した場合は、Ｓ１１１１´で冷却ファン２３２を停止、Ｓ１１１２´でシャッタ７０３、７０４を閉口し、一連の処理を終える。

本実施形態によれば、温度が高い側の非通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ２の検知温度が、冷却ファン駆動温度Ｔｆｄに到達した時点で、冷却のための送風を行う冷却ファン２２２と、冷却風の風路を調整するシャッタ７０３、７０４の駆動を開始する。冷却ファン２２２が駆動開始した時点で、温度が低い側の非通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ３の検知温度が、冷却ファン駆動温度Ｔｆｄに到達していなかった場合、冷却ファン２３２を第２の駆動電圧で駆動する。このことで、通紙される記録紙Ｐの種類、サイズに拘らず、冷却ファンによる端部冷却が適正に行われ、且つ冷却ファンを構成する部品の温度上昇による劣化や破壊を回避することが可能となる。

以上説明した通り、本実施形態の定着装置においては、非通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ２の検知温度が冷却ファン２２２による冷却開始温度以上であり、非通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ３の検知温度が冷却開始温度以下であった場合に、冷却ファン２３２を第２の駆動電圧を用いて駆動する。このような制御を行うことで、非通紙部温度検知素子であるＴｈ３の検知温度が冷却開始温度以下である側の冷却ファン２３２を構成する部品の温度上昇による冷却ファンへのダメージや特性の著しい低下を回避することが可能となる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態における定着装置の基本構成は、第１の実施形態の定着装置と同じである。本実施形態の定着装置では第１の実施形態と同様に、第２の駆動電圧による制御が必要と判断した際に、設定される第２の駆動電圧の決定方法にシャッタの移動量に加え、サーミスタの検知温度を合わせることを特徴とする。以下、第１の実施形態と異なる個所のみ説明する。

図１６はシャッタ位置Ａへのシャッタ７０３、７０４移動開始からの時間と、非通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ３の検知温度による、冷却ファン２３２の周囲温度上昇補正図である。線Ｕは、図１５と共通であり、第１の実施形態における冷却ファン２３２の周囲温度上昇である。破線Ｗは、線Ｕに対して非通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ３の検知温度による冷却ファン２３２の周囲温度上昇率の補正を行った線であり、矢印Ｙがその補正量である。非通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ３の温度がヒータ中央に配置された通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ１より検知温度が高い場合は、端部の発熱量が多いと言えることから、冷却ファン２３２の周囲温度の上昇率も上がる。その上昇分を補正し、冷却ファ２３２ンを駆動するための第２の駆動電圧の設定を高く補正することで、冷却ファン２３２の冷却効率を精度よく、且つ最適な値に設定することが可能となる。

これにより、セラミックヒータ２０５の両端部の温度にいかなる温度差が生じても、非通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ３の検知温度が冷却開始温度以下であった場合に、冷却ファン２３２を構成する部品の温度上昇による冷却ファンへのダメージや、特性の著しい低下を回避することが可能となる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態における定着装置の基本構成は、第１、第２の実施形態の定着装置と同じである。本実施形態の定着装置では第１、第２の実施形態と同様に、第２の駆動電圧による制御が必要と判断され、駆動電圧が設定された後、第２の駆動電圧による駆動を行うタイミングを設定することを特徴とする。以下、第１、第２の実施形態と異なる個所のみ説明する。

図１７は、図１６で示したシャッタ位置Ａへのシャッタ７０３、７０４移動開始からの時間と、非通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ３の検知温度による、冷却ファン２３２の周囲温度上昇補正図の破線Ｗのみ記載した図に、冷却ファン２３２の構成部品が特性を満足できる限界の温度Ｔｍａｘと、その到達時間Ｏｍａｘを追加した図である。図において、冷却ファン２３２の周囲温度は瞬時に上昇はせず、徐々に冷却ファン２３２の構成部品が特性を満足できる限界の温度Ｔｍａｘまで到達する。従って、シャッタ７０３、７０４が移動されてから非通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ３の検知温度が冷却ファン２３２の構成部品が特性を満足できる限界の温度Ｔｍａｘに至らない温度Ｔａを検知した時間Ｏａにおいて、冷却ファン２３２を第２の駆動電圧によって駆動する。このことにより、冷却ファン２３２の周囲温度は図１７に示す線Ｘとなる。

図１８は、本実施形態における冷却ファン２３２の制御に関するフローである。第２の駆動電圧が設定されるまでは、前述した第２の実施形態と同じ手順であるが、その後Ｓ１１１８´として、シャッタ７０３、７０４が移動を開始してからしてからの経過時間を監視し、非通紙部温度検知素子であるサーミスタＴｈ３の検知温度が冷却ファン２３２の構成部品が特性を満足できる限界の温度Ｔｍａｘに至らない温度Ｔａを検知した時間Ｏａに到達した段階で、Ｓ１１０９´の処理を開始し、冷却ファン２３２が駆動される。

これらにより、冷却ファン２３２の起動回数の削減、あるいは駆動時間を短縮することができ、第１、第２の実施形態の効果に加え、より長時間での冷却ファンの使用が可能となる。

なお、本実施例における冷却ファン２３２の構成部品が特性を満足できる限界の温度Ｔｍａｘに至らない温度Ｔａは、冷却ファン２３２の構成部品が特性を満足できる限界の温度Ｔｍａｘより１０度低い温度を設定しているが、この値は任意に設定できる。

２０１定着フィルム
２０２加圧ローラ
２０５セラミックヒータ
２２２、２３２冷却ファン
７０３、７０４シャッタ
Ｔｈ１サーミスタ（通紙部温度検知素子）
Ｔｈ２、Ｔｈ３サーミスタ（非通紙部温度検知素子）

Claims

記録材に形成された未定着画像を記録材に加熱定着する定着部と、
装置で利用可能な定型の最小幅の記録材が通過しない前記定着部の一方の端部領域の温度を検知する第１の温度検知素子と、
前記定着部の他方の端部領域の温度を検知する第２の温度検知素子と、
前記第１の温度検知素子の検知温度が冷却開始温度に達すると駆動開始し前記一方の端部領域を冷却する第１のファンと、
前記第２の温度検知素子の検知温度が冷却開始温度に達すると駆動開始し前記他方の端部領域を冷却する第２のファンと、
前記第１のファンによる冷却幅を変更する第１のシャッタと、
前記第１のシャッタと連動し前記第２のファンによる冷却幅を変更する第２のシャッタと、
を有し、記録材のサイズに応じて前記第１及び第２のシャッタを駆動して前記第１及び第２のファンによる冷却幅を変更する定着装置において、
定着処理中に前記一方の端部領域と前記他方の端部領域の温度が異なっている場合、温度が高いほうの端部に対応する一方のファンは、そのファンに対応する温度検知素子の検知温度が前記冷却開始温度に達すると第１の回転数で駆動し、一方のファンが前記第１の回転数で駆動している時に他方のファンに対応する温度検知素子が前記冷却開始温度より低い温度領域では他方のファンを前記第１の回転数より低い第２の回転数で駆動することを特徴とする定着装置。
前記第１の回転数は、記録材のサイズと、前記定着部のヒータに流れる電流と、の少なくとも一方に応じて設定されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記第２の回転数はシャッタの移動量に応じて設定されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。