JP4933172B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真方式を利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関する。特に、記録材に形成担持された未定着トナーを加熱定着する画像形成装置に関する。
従来電子写真方式において、カールソンプロセスと呼ばれる手法により、紙などの転写材上にトナー像を形成した後、該トナー像を永久画像として定着させる手法が一般的である。そのための定着方式として様々な方式が提案されているが、定着性の点から、トナー像を加熱して定着させる方式(熱定着方式)が一般的である。中でも加熱源を内包する回転体に直接トナー像を接触させて定着させる方式が広く用いられている。
この熱定着方式においては、転写材が通過する領域を含め、ローラあるいはフィルムなどの加熱回転体上の温度分布を、軸線方向に対して均一化することが重要である。これは、温度が所定温度よりも低い部分が合った場合定着不良が発生するおそれがあり、一方、高すぎる場合には、上記回転体や近接部材が熱的損傷を受けるおそれがあるからである。さらに、画像非通紙部温度が通紙部の温度と比較して高くなりすぎた場合には、通紙部端部の温度が適正定着温度と比較して高くなりすぎるために、ホットオフセットが発生する懸念が生じる。
近年、例えばA3サイズ等の比較的大サイズのシートから、A4R、B5サイズのような通常良く使用される小サイズのシートまで、様々なシートサイズに対応する画像形成装置が求められている。このため、前記加熱回転体と加圧回転体の軸方向の長さを、例えばA3サイズ等の比較的大サイズに対応するように構成する必要性がある。
しかし、前記のような構成をとった際に、A4R,B5等の小サイズのシートが、定着装置を通過する場合、図9に示すように、加熱回転体(a)の有効定着領域(b-1)において複写紙が通過しない非通紙領域(b-2)が多くなる。そして、小サイズの複写紙を連続複写した際には、非通紙領域(b-2)に対応する加熱回転体(a)の表面から、複写紙によって熱が奪われないため、非通紙領域(b-2)の表面温度が非常に高くなる。
そこで、例えば、定着装置内の加圧回転体の周辺を仕切り板により通紙域側と非通紙域側とに仕切り、定着装置内部に配置した冷却用ファンから前記非通紙域側の加圧回転体に冷却風を送風するものが提案されている(特許文献1)。
また、図10に示すように、加圧ロール501に圧接した定着ロール502の上方を覆う天板503の上方に送風手段である冷却ファン504を配置し、常時は天板503の上側に送風して定着装置周囲の昇温を防止する。定着領域を通過するシートが小サイズ紙の場合には天板503に設けた案内装置としての窓505を開け、非通紙域を通って回転する定着ロール502の表面部分に冷却風を流すようにしたものも提案されている(特許文献2)。
特開昭60−136779号公報 特開平5−181382号公報
しかしながら、上記のような従来例に係る提案にも次のような課題がある。すなわち、冷却風を加熱回転体に送風する従来例の構成では、冷却ファンを定着装置内部に設けるので、耐熱性の高い冷却ファンを使用する必要がある。そのためコストアップする懸念がある。
また、比較的送風量の大きい冷却ファンが必要となり、定着装置自体が大きくなってしまう。また、仕切り板を設けても冷却風が非通紙域側から通紙域に流れ込み、通紙域の非通紙域との境界付近で温度が低下して仕切り境界部分の定着温度が低くなってしまうおそれがある。
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、小サイズの記録材に画像形成するときに冷却装置により加熱手段の昇温を効果的に抑制し、且つ冷却装置に異常が発生しても継続して画像形成が可能な画像形成装置を提供するものである。
上記課題を解決するための本発明における代表的な手段は、記録材に画像を形成する画像形成手段と、記録材上の画像を加熱する画像加熱手段と、前記画像加熱手段を冷却するため送風口に向けて送風する冷却ファンと、前記送風口の開口幅を記録材の幅に応じて規制する規制部材と、前記冷却ファンの動作異常を検知する検知手段とを備えた冷却装置と、を有する画像形成装置において、前記冷却装置は記録材の幅方向の両側に設けられ、一方の冷却装置の検知手段が動作異常を検知し、他方の冷却装置の検知手段が正常な動作であると検知した場合に、動作異常を検知した側の冷却装置の送風口を規制部材により閉じた状態で、その後の画像形成を、送風口が閉じられた前記冷却装置の側へ寄るように実行することができる実行手段を備えることを特徴とする。
本発明にあっては、冷却装置に異常が生じ場合には規制部材を移動させて送風口を閉じることで、加熱手段による冷却装置への熱の影響が規制部材によって遮蔽されるため、画像形成の継続が可能となる。また、画像形成も前記送風口が閉じられた冷却装置の側へ寄せることで、冷却装置に故障が発生した場合であってもユーザビリティの高い画像形成装置を提供することが可能である。
次に本発明の一実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。なお、ここでは、実施形態を説明する前に参考例について説明し、その参考例を前提として本発明の実施形態について説明する
〔第1参考例
図1は第1参考例に係る画像形成装置の全体構成を示す断面説明図である。本参考例び画像形成装置はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色トナーを用いてフルカラー画像を形成するカラー画像形成装置である。
{画像形成装置の全体構成}
まず、画像形成装置の全体構成について画像形成動作とともに説明する。本参考例の画像形成装置は画像形成手段として4個の画像形成部を備え、ここで形成した単色画像を中間転写ベルトに重ね合わせて一次転写し、その画像を記録材に二次転写してカラー画像を得るものである。
すなわち、本例の画像形成装置は、図1に示すように、イエロー色画像を形成する画像形成部1Yと、マゼンタ色画像を形成する画像形成部1Mと、シアン色画像を形成する画像形成部1Cと、ブラック色画像を形成する画像形成部1Bkの4つの画像形成部を備えている。これら4つの画像形成部1(1Y,1M,1C,1Bk)は一定の間隔において一列に配置される。
各画像形成部1は現像するトナーの色が異なるのみで構成は同じである。各画像形成部1には、それぞれ像担持体としてのドラム型の電子写真感光体(以下、「感光体ドラム」という)2(2a,2b,2c,2d)が設置されている。各感光体ドラム2の周囲には、一次帯電器3(3a,3b,3c,3d)、現像装置4(4a,4b,4c,4d)、転写手段としての転写ローラ5(5a,5b,5c,5d)、ドラムクリーナ装置6(6a,6b,6c,6d)がそれぞれ配置されている。また、一次帯電器3と現像装置4との間の下方には、レーザー露光装置7が設置されている。
前記各感光体ドラム2の上方には中間転写ベルト8が二次転写対向ローラ10とテンションローラ11間に張架され、画像形成に際して矢印A方向へ回転可能となっている。
画像形成に際しては、回転する感光体ドラム2の表面を一次帯電器3で帯電して露光装置7から画信号に応じた露光をすることで静電潜像を形成する。その静電潜像を現像装置4で現像し、そのトナー像を転写ローラ5へのバイアス印加により回転する中間転写ベルト8に各色画像ごとに順次重ね合わせて一次転写してカラー画像を形成する。
上記画像形成動作に同期するように、装置本体の下部に装填されたカセット17から記録材Pが搬送ローラ19等によって二次転写ローラ12と中間転写ベルト8とのニップ部である二次転写部へと搬送される。そして、この二次転写部において二次転写ローラ12へのバイアス印加によって中間転写ベルト8上のトナー像が記録材Pへ二次転写され、その記録材Pが上方に位置する定着装置100へと搬送される。
定着装置100に搬送された記録材Pは、ここで、熱及び圧力が印加されてトナー像が加熱定着された後、排出ローラ21によって排出部22へと排出されて一連の画像形成動作を終える。
図2は、画像形成装置内の制御部の構成を示す制御ブロック図である。171は画像形成装置の基本制御を行うCPUであり、制御プログラムが書き込まれたROM174と処理を行うためのワークRAM175、入出力ポート173がアドレスバス、データバスにより接続されている。
CPU171には、PCなど外部機器からの画像データ・処理データなどを送受信する外部I/F処理部400、画像を伸張処理や一時的に蓄積処理などをする画像メモリ部300、画像メモリ部300から転送されたライン画像データを露光装置7に露光させるべく処理が行われる画像形成部200が接続されている。さらに、CPU171には操作部172が接続されており、操作部172の表示部やキー入力手段を制御する。
また、入出力ポート173には、画像形成装置を制御する、モータ、クラッチ等の各種負荷(不図示)や、記録材の位置を検知するセンサ等の入力(不図示)が接続されている。また、入出力ポート173には後述する送風手段を構成するファンやこのファンの停止等の異常を検知する異常検知手段、さらには定着装置の温度を検知する温度検知センサ等が接続されている。
{定着装置}
次に本参考例に係る定着装置100について説明する。図3は本例における定着装置100の横断面図である。本参考例の定着装置100は、フィルム状定着部材としての円筒状フィルムを用いた、フィルム加熱方式、加圧用回転体駆動方式(テンションレスタイプ)のオンデマンド定着装置である。
参考例の定着装置100は、図3に示すように、画像加熱手段を構成するフィルムアセンブリ101と、加圧部材としての弾性加圧ローラ102との圧接により、定着ニップ部Nを形成させている。この定着ニップ部Nを記録材Pが通過するときに、熱及び圧力が印加される。
フィルムアセンブリ101は、横断面略半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有するフィルムガイド部材103の下面に、該ガイド部材103の長手に沿って設けた凹溝部に嵌め入れて固定してセラミックヒータ104を配設している。そして、このヒータ104を取り付けたフィルムガイド部材103に耐熱性の定着フィルム105をルーズに外嵌し、さらにフィルムガイド部材103内に加圧用剛性ステイ106を挿入して構成している。
一方、加圧ローラ102は、芯金102aにシリコーンゴム等の弾性層102bを設けて硬度を下げたもので、表面性を向上させるために、さらに外周に、PTFE、PFA、FEP等のフッ素樹脂層102cを設けてもよい。加圧ローラ102は芯金102aの両端部を装置シャーシ(不図示)の手前側と奥側の側板間に軸受部材を介して回転自由に軸受保持させて配設してある。
定着に際しては、プリントスタート信号に基づいて加圧ローラ102の回転が開始され、またセラミックヒータ104のヒートアップが開始される。セラミックヒータ104のヒートアップは不図示の電源からセラミックヒータ104の通電発熱層に給電されることで通電発熱層が発熱してセラミックヒータ104が迅速に昇温する。CPU171は、ヒータ104に接触させて設けたサーミスタ等の温度センサ110で検知されるヒータ温度が所定のほぼ一定温度(定着温度)に維持されるように通電発熱層に対する通電を制御する。すなわち、セラミックヒータ104は所定の定着温度に加熱・温調される。
{定着装置の冷却機構}
次に、本発明に関わる定着装置の冷却機構について説明する。定着装置100は、画像形成に用いられる最大サイズの記録材をニップして加熱、加圧可能である。そのため、前記最大サイズよりも小さいサイズの記録材が通過する際には、非通紙領域の熱が記録材Pに奪われないために通紙領域よりも温度上昇し易い。そこで、本参考例の定着装置100は小サイズの記録材に画像を形成する場合には、温度センサ110で検知される温度に従って非通紙領域を通過する前記定着フィルム105の表面部分である非通紙領域表面部分を冷却するようにしている。
そのために、本参考例の定着装置100には画像加熱手段を冷却するため送風口に向けて送風する送風手段が設けられている。具体的には、図4に示すように、定着フィルム105の記録材通過面の一部である非通紙域通過表面に対向して送風口43(図5)が形成された非通紙域の冷却用ダクト41が配置され、この冷却用ダクト41に冷却ファン40が配置された冷却装置が設けられている。
ここで、説明に使用した通紙領域、非通紙領域とは以下のとおりである。図9に示すように、A3サイズ(本参考例における最大記録材サイズ)よりも幅方向のサイズが小さい小サイズの記録材が定着ニップ領域を通過する際に、前記小サイズ記録材が通過する定着領域(b-1)が通紙域である。そして、前記通紙域以外の定着領域(b-2)が非通紙域である。
前記非通紙領域は本参考例のように記録材を中央基準で搬送する場合には、記録材の幅方向両側にある(図9では片側のみ示している)。そのため、図4に示すように、冷却ファン40や冷却用ダクト41も記録材の幅方向両側(A,B)に配置されている。
さらに、本参考例の冷却装置には前記送風口43の開口幅を記録材の幅に応じて規制する規制部材としての遮蔽板42が設けられている。この遮蔽板42は、図5に示すように、冷却用ダクト41の端部に形成された送風口43を遮蔽可能である。そして、開口幅調節部材であるギア50を回転させることで、左右の遮蔽板42が対称的に移動し、左右の送風口43の開口幅を搬送する記録材の幅に応じて調節する。
このため、冷却制御を実施する際には、小サイズ記録材の幅に応じて遮蔽板42を移動させて前記非通紙域に冷却風を送風する領域を最適な幅に調節することができる。
さらに、複数の小サイズ記録材に応じて前記遮蔽板42の開口幅を調節するために、図4に示すように、遮蔽板42のホームポジションを検知するセンサ51と、開口幅を所定のサイズに調節する開口幅検知センサ52が設けられている。これにより、記録材のサイズに合わせて遮蔽板42を移動して送風口の開口幅の調節を行い、加熱された定着フィルム105の非通紙領域に送風することで該部分の昇温を効果的に抑制する。
また、前記冷却エアを送風する冷却ファン40は、前記非通紙領域の温度検出結果を用いて所定のタイミングでON・OFFする制御手段を有する。さらに、前記冷却風を送風する領域を小サイズ記録材の幅に応じて最適な開口幅に調節する遮蔽板42は、画像加熱手段から冷却ファン40とを遮蔽する。このため、冷却ファン40の温度上昇を抑制する。よって、耐熱性の高い冷却ファンを使用することなく、低コスト/省スペースで、効率良く防止しできる。
ここで、上記のような冷却装置にあっては、冷却ファン40が故障した場合、冷却制御が正常に行われないため画像形成動作を停止させることが考えられる。しかしながら、ユーザビリティの観点からは、冷却ファン40が故障した場合であっても画像形成装置に悪影響を与えない範囲で画像形成動作を継続することが望ましい。
そこで、本参考例の冷却装置にあっては、冷却ファン40に故障が発生した際に装置の他の部分への波及を防ぐとともに装置の動作を継続させるように構成している。
すなわち、本参考例の冷却装置は、図6のフローチャートに示すように、冷却ファン40を駆動する冷却ファンモータが正常に駆動されている場合には、冷却ファンモータのロック信号がハイの状態になっている。CPU171は入出力ポート173を通じてロック信号の状況を監視し、冷却ファン40の異常を検知している。本参考例の冷却ファン40の異常としては、冷却ファンモータのロック信号が所定時間検知できなくなった場合を想定する。このように、異常検知手段によって送風手段の異常を検知している。
冷却ファン40が正常に機能している場合には、小サイズ記録材のプリントを実施するとき、あるいはサーミスタによる検知温度が所定温度を超えた場合に、遮蔽板42を所定の位置へと移動させ、冷却範囲の調整を行う。
冷却ファン40に異常が発生した場合は(S1002)、操作者に対して冷却装置に異常が発生していることを通知する必要があるため、異常報知信号を出力手段により出力してアラーム表示を操作部に設けられた表示部に表示する(S1003)。このときの、アラーム表示としては、例えば定着装置で故障が発生し、生産性が低下するおそれがある旨を表示する。
次に遮蔽板42が冷却ファン40を遮蔽する位置にあるか、否かを判断する(S1004)。本実施形では、遮蔽板42がホームポジションにあるとき、遮蔽板42により送風口43を閉じた状態であり、画像加熱手段から冷却ファン40を遮蔽する位置にある。冷却ファン40は遮蔽板42によって画像加熱手段から遮蔽されるようになっている。そこで、遮蔽板42の位置がホームポジションにある場合は、そのまま画像形成動作を継続させ、ホームポジションにない場合には遮蔽板42をホームポジションに移動させる(S1005)。
遮蔽板42をホームポジションに移動させることにより、定着装置は冷却ファン40からの影響を受け難くなる。そのため、冷却ファン40の動作異常とは無関係に画像形成を継続することが可能である。
上記状態で小サイズ記録材の連続プリント動作などを継続し、非通紙部が設定した温度以上に昇温してしまった場合には(S1006)、画像形成を中断し(S1007)、操作部に設けられた表示部にエラーを表示する(S1008)。
なお、前記のように非通紙部の昇温によって画像形成の中断を判断する代わりに、冷却ファン40の動作異常が検知した後、画像形成動作を強制停止させる前に設定した枚数もしくは設定時間が経過するまで画像形成を継続するようにしてもよい。
〔第2参考例
次に第2参考例に係る画像形成装置について説明する。なお、本参考例の装置の基本構成は前述した参考例と同一であるため重複する説明は省略し、ここでは本参考例の特徴となる構成について説明する。
図7に本参考例における冷却ファン40の異常を検知した場合の動作フローチャートを示す。本参考例においてもS1105にて非通紙部の昇温を検知するところまでは前述した第1参考例と同様の制御を行う。
参考例においては、サーミスタが非通紙部の昇温を検知した場合(S1106)、生産性のダウンシーケンスを実施する(S1107)。このダウンシーケンスは画像加熱手段により画像加熱処理される単位時間当たりの記録材の枚数を減少させるモードである。すなわち、ダウンシーケンスでは非通紙領域の表面温度が通紙領域の表面温度と同じ程度に冷えるまで、セラミックヒータ温度を画像形成時の温度よりも低下させて定着装置の空回転動作を行う。そして、非通紙領域温度が予め設定した温度まで下がった段階で、プリント動作を再開させる制御を繰り返す。
参考例ではA4サイズ紙の場合、非通紙部が昇温していない状態では30枚/分で画像形成を行う。これに対してダウンシーケンスでは非通紙部の昇温に応じて10枚/分、8枚/分、6枚/分、4枚/分と生産性を落としていくものとしている。このようなダウンシーケンスを実行しつつ画像形成は最後まで終了させる(S1108)。
なお、本参考例においても冷却ファン40の動作異常を検知した時点で表示部にアラーム表示を行う。これにより、ダウンシーケンスの実行により装置生産性が低下している理由を、操作者により明確に伝えることが可能である。また、画像形成終了後もアラーム表示をしつつ次の画像形成動作は可能な状態とすることで、冷却ファンが修理されるまでの間、性能は限定されるが画像形成を行うことが可能となる。
上記ダウンシーケンスは画像加熱手段の温度のみならず記録材の幅に応じて実行するようにしてもよい。
上記のように冷却ファン40が停止したような異常が生じたときに、遮蔽板42によって冷却ファン40を熱遮蔽するとともに、ダウンシーケンスにより画像形成を継続する。これにより、ユーザビリティを高めつつ効率的に画像形成を行うことができる。
〔第実施形態〕
次に本発明の実施形態に係る画像形成装置について説明する。なお、本実施形態の装置の基本構成は前述した参考例と同一であるため重複する説明は省略し、ここでは本実施形態の特徴となる構成について説明する。
本実施形態は、図4のように記録材の幅方向両側に冷却ファン40を持つような構成とした場合であって、複数の冷却ファン40のうち1つに異常が発生した場合の制御に特徴がある。
図8に本実施形態における冷却ファン40の異常を検知した場合の動作フローチャートを示す。本実施形態にあっては、図4に示すA側の冷却ファン40A(以下、A側にA、B側にBの添え字を付ける)にエラーが発生した場合(S1202)、その旨を表示部にメッセージを表示する(S1203)。そして、A側の遮蔽板42Aのみをホームポジションに移動させる(S1204)。A側の遮蔽板42Aをホームポジションに移動させることにより、A側の冷却ファン40の送風口が閉じられて定着装置はA側の冷却ファン40Aからの影響を受けないため、冷却ファン40Aの動作異常とは無関係に画像形成を継続することが可能である。
その後、画像形成を継続して行うが、定着装置の幅の大部分を使用するような大サイズの記録材については、B側の遮蔽板42Bをホームポジションに移動させ、両方の冷却ファン40A,40Bとも無効の状態で画像形成が行われる。
一方、A側の冷却ファン40Aの異常を検知した後の画像形成が小サイズに対してのものだった場合には(S1205)、正常に機能するB側の遮蔽板42Bと冷却ファン40Bを制御して定着装置の冷却ファン40B側が昇温するのを防ぐ(S1206)。さらに、中間転写ベルト8上に形成する画像の位置、および、定着装置へ搬送される記録材の位置を異常とされる冷却ファン40A側に寄せて画像形成を行う(S1207)。これにより、異常のあるA側の冷却ファン40Aを使用することなく、また定着装置を昇温させることなく、画像形成を続けることが可能となる(S1208)。
〔他の実施形態〕
なお、前述した実施形態では冷却ファンや送風口を2個配置した例を示したが、記録材を片側基準で搬送する場合には冷却ファンや送風口は1個のみ配置するようにしてもよい。また、必要に応じて3個以上配置するようにしてもよい。
参考例に係る画像形成装置の側断面図である。 参考例に係る画像形成装置内の制御ブロック図である。 参考例に係る定着装置の構成図である。 参考例に係る定着装置の上視図である。 遮蔽板及び開口調整部材の正面図である。 第1参考例に係る冷却ファン異常が発生した場合のフローチャートである。 第2参考例に係る冷却ファン異常が発生した場合のフローチャートである。 実施形態に係る冷却ファン異常が発生した場合のフローチャートである。 通紙及び非通紙領域の説明図である。 従来例を示す構成図である。
N …定着ニップ部
P …記録材
1 …画像形成部
2 …感光体ドラム
3 …一次帯電器
4 …現像装置
5 …転写ローラ
6 …ドラムクリーナ装置
7 …レーザー露光装置
8 …中間転写ベルト
10 …二次転写対向ローラ
11 …テンションローラ
12 …二次転写ローラ
17 …カセット
19 …搬送ローラ
21 …排出ローラ
22 …排出部
40 …冷却ファン
41 …冷却用ダクト
42 …遮蔽板
43 …送風口
100 …定着装置
101 …フィルムアセンブリ
102 …加圧ローラ
102a …芯金
102b …弾性層
102c …フッ素樹脂層
103 …フィルムガイド部材
104 …セラミックヒータ
105 …定着フィルム
106 …加圧用剛性ステイ
110 …温度センサ
171 …CPU
173 …入出力ポート
174 …ROM
175 …RAM
200 …画像形成部
300 …画像メモリ部
400 …I/F処理部

Claims (2)

  1. 記録材に画像を形成する画像形成手段と、
    記録材上の画像を加熱する画像加熱手段と、
    前記画像加熱手段を冷却するため送風口に向けて送風する冷却ファンと、前記送風口の開口幅を記録材の幅に応じて規制する規制部材と、前記冷却ファンの動作異常を検知する検知手段とを備えた冷却装置と、
    を有する画像形成装置において、
    前記冷却装置は記録材の幅方向の両側に設けられ、
    一方の冷却装置の検知手段が動作異常を検知し、他方の冷却装置の検知手段が正常な動作であると検知した場合に、動作異常を検知した側の冷却装置の送風口を規制部材により閉じた状態で、その後の画像形成を、送風口が閉じられた前記冷却装置の側へ寄るように実行することができる実行手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
  2. 画像形成を、記録材の搬送領域が動作異常を検知した冷却装置の側へ寄せるように実行する場合は、正常な動作であると検知した冷却装置の送風口を規制部材により開いた状態で冷却ファンを動作して実行することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
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