JP7146494B2 - 画像形成装置及び定着装置 - Google Patents

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Description

本発明は、非通紙部昇温を抑制する送風手段を備える画像形成装置及び定着装置に関する。
近年、電子写真方式を用いた複写機、プリンタは、大きなオフィスのみならず、スモールオフィス、個人ユース等幅広い市場で様々なユーザに使用されている。その為、複写機、プリンタで使用される記録材は種類だけでなく様々なサイズのものが使用されている。
ここで、複写機、プリンタに通紙され、複写機、プリンタが備える定着装置の定着可能な最大幅を有する最大サイズ紙よりも幅の小さい記録材(小サイズ紙)を連続通紙すると、いわゆる非通紙部昇温が発生する。すなわち、定着装置内で記録材の通過する部分と、通過しない部分との熱の消費の差から通過しない部分での温度の上昇が大きくなる。
この現象を解決する為に、定着装置における定着部材の長手方向における両端の非通紙部に冷却ファンからの冷却風が吹き出る送風口(開口)を設け、非通紙部を冷却する定着装置が提案されている。また、様々な記録材の幅方向のサイズに対応できるよう送風口の幅方向(開口幅)を可変にした定着装置も提案されている。
特許文献1の定着装置は、使用する記録材の幅に応じて送風口の幅(開口幅)を調節するシャッタに加えて、非通紙部と通紙部の境目の昇温を検知するためにシャッタに温度検知手段を設置し、検知温度によって冷却ファンのON/OFF制御を行っている。
また、特許文献2の画像形成装置では、記録材の片寄検知を行って、シャッタの開閉を行っている。具体的には定着ヒータの温度検知を行うサブサーミスタを記録材の幅方向において最大サイズの通紙領域内の端部にそれぞれ設けられている。片寄せ通紙時には、温度上昇を続け、規定の温度を超えたサブサーミスタと逆側のサブサーミスタに近いシャッタを閉じた後、冷却ファンを駆動する。これにより、非通紙部における安全性を高め、一方で定着性を損なわない構成が示されている。
特開2008-032903号公報 特開2012-252194号公報
しかしながら、特許文献1の構成は、印字される記録材の幅方向のサイズの検知結果に合わせて非通紙部である両端部を冷却する構成である。また、特許文献2では、非通紙部昇温を検知することで記録材の片寄りを間接的に検知可能とするものではあるものの、記録材の幅方向における開口幅を、非通紙部昇温に応じて、一端と他端に振り分け、非通紙部を冷却する構成する構成である。
これらの構成では、記録材の幅方向において、記録材の中心が定着装置の中心と重なる位置(理想位置)からずれている場合、定着装置の長手両端部の一方(記録材がずれた方向と同じ側)は、記録材が通過している領域にも冷却風が当たってしまう。この結果、冷却風が当たっている部分の定着性の低下という新たな問題を引き起こしてしまう。一方で、定着部材の長手方向の両端部の他方(記録材の幅方向で記録材がずれた方向と反対側)は、長手方向で非通紙部全域に冷却風を当てることができず、非通紙部昇温の抑制効果が低減してしまう問題が生じる。
このように、記録材が通過している定着ニップ部の温度が長手方向で均一とならず、定着性の低下を見込んで記録材の同士の間(記録材搬送間隔)を大きくする方法や、記録材搬送速度そのものを遅くし定着装置の昇温を待つ方法が考えられる。しかしながら、この場合、単位時間当たりの生産性が下がるという問題がある。
本発明の目的は、記録材の幅方向において、記録材の搬送位置がずれた場合であっても、生産性を落とすことなく、非通紙部昇温や定着不良の発生を抑制することができる画像形成装置及び定着装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、記録材にトナー画像を形成する画像形成部と、前記記録材を挟持搬送して前記トナー画像を前記記録材に定着するニップ部形成されている定着ユニットであって前記記録材に形成されたトナー画像と接触する筒状のフィルムと、前記フィルムの内部空間に設けられた、前記記録材の搬送方向に直交する方向に細長いヒータと、を有する定着ユニットと、前記ヒータの長手方向におけるサイズが、前記定着ユニットで定着可能な最大のサイズである第1のサイズよりも小さな第2のサイズである記録材を前記ニップで定着処理している時、第1のサイズの前記記録材が通過する領域のうち第2のサイズの前記記録材が通過しないフィルムの非通紙領域に送風する送風手段と、前記送風手段から前記フィルムの一方の非通紙領域へ送風される風が通過する第1開口部と、前記第1開口部の前記ヒータの長手方向における開口幅を変更する第1遮蔽部材と、前記送風手段から前記フィルムの他方の非通紙領域へ送風される風が通過する第2開口部と、前記第2開口部の前記ヒータの長手方向における開口幅を変更する第2遮蔽部材と、前記ヒータの長手方向における前記ヒータの一方の端部と他方の端部の温度を検知する検知手段と、前記第1開口部と前記第2開口部のそれぞれの前記ヒータの長手方向における開口幅を調整する制御部と、を有する画像形成装置であって、前記制御部は、前記ニップ部を前記記録材が通過する時に前記検知手段で検知される前記ヒータの一方の端部の温度と前記記録材のサイズ情報に基づいて前記制御部に設定されている温度との差分、および、前記ニップ部を前記記録材が通過する時に前記検知手段で検知される前記ヒータの他方の端部の温度と前記制御部に設定されている前記温度との差分に基づいて、前記ニップ部を前記記録材が通過する時の前記記録材の所定の通過位置からの前記ヒータ長手方向におけるずれ量を予測し、前記ずれ量に基づいて前記第1遮蔽部材と前記第2遮蔽部材のそれぞれの位置を調整することで、前記第1開口部と前記第2開口部のそれぞれの前記ヒータの長手方向における開口幅を調整することを特徴とする。
また、本発明に係る定着装置は、前記記録材を挟持搬送して前記トナー画像を前記記録材に定着するニップ部形成されている定着ユニットであって前記記録材に形成されたトナー画像と接触する筒状のフィルムと、前記フィルムの内部空間に設けられた、前記記録材の搬送方向に直交する方向に細長いヒータと、前記ヒータの長手方向におけるサイズが、前記定着ユニットで定着可能な最大のサイズである第1のサイズよりも小さな第2のサイズである記録材を前記ニップで定着処理している時、第1のサイズの前記記録材が通過する領域のうち第2のサイズの前記記録材が通過しないフィルムの非通紙領域に送風する送風手段と、前記送風手段から前記フィルムの一方の非通紙領域へ送風される風が通過する第1開口部と、前記第1開口部の前記ヒータの長手方向における開口幅を変更する第1遮蔽部材と、前記送風手段から前記フィルムの他方の非通紙領域へ送風される風が通過する第2開口部と、前記第2開口部の前記ヒータの長手方向における開口幅を変更する第2遮蔽部材と、前記ヒータの長手方向における前記ヒータの一方の端部と他方の端部の温度を検知する検知手段と、前記第1開口部と前記第2開口部のそれぞれの前記ヒータの長手方向における開口幅を調整する制御部と、を有する定着装置であって、前記制御部は、前記ニップ部を前記記録材が通過する時に前記検知手段で検知される前記ヒータの一方の端部の温度と前記記録材のサイズ情報に基づいて前記制御部に設定されている温度との差分、および、前記ニップ部を前記記録材が通過する時に前記検知手段で検知される前記ヒータの他方の端部の温度と前記制御部に設定されている前記温度との差分に基づいて、前記ニップ部を前記記録材が通過する時の前記記録材の所定の通過位置からの前記ヒータ長手方向におけるずれ量を予測し、前記ずれ量に基づいて前記第1遮蔽部材と前記第2遮蔽部材のそれぞれの位置を調整することで、前記第1開口部と前記第2開口部のそれぞれの前記ヒータの長手方向における開口幅を調整することを特徴とする。
本発明によれば、記録材の幅方向において、記録材の搬送位置がずれた場合であっても、生産性を落とすことなく、非通紙部昇温や定着不良の発生を抑制することができる。
画像形成装置の全体構成を示す縦断面図 加熱ユニット内部の斜視図 第1の実施形態の遮蔽ユニットの斜視図 第1の実施形態の遮蔽ユニットの外観図 第1の実施形態の遮蔽フレームの側面図 ヒータの温度曲線(許容内) ヒータの温度曲線(許容外:R側ずれ) 第2の実施形態の遮蔽ユニットの斜視図 第2の実施形態の遮蔽ユニットの外観図 第2の実施形態の遮蔽部材の外観図 第2の実施形態の遮蔽ユニットの動作状態図(記録材が幅方向でR側にずれた場合) ヒータ24の温度曲線 第2の実施形態の遮蔽ユニットの動作状態図(記録材が幅方向でF側にずれた場合)
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
《第1の実施形態》
(画像形成装置)
まず、画像形成装置1の全体構成について、図1を用いて概要説明する。図1は、本実施形態に係る画像形成装置の一態様であるフルカラーレーザービームプリンタの全体構成を示す縦断面図を示す。
図1に示す画像形成装置1は、最下段にカセット給紙手段80、右部に手差し給紙手段70を配置している。カセット給紙手段80には、記録材Pの搬送方向に直交する方向(幅方向)の両端部位置(両側端位置)を検知できる紙位置検知手段(詳細は後述)が配置されている。カセット給紙手段80の上部に、記録材Pの先端位置を合わせ搬送するレジローラ51とレジ対向ローラ52を配置している。
同じく、カセット給紙手段80の上方に像担持体としての感光体に静電潜像を形成するレーザスキャナーユニット30を備えている。そして、レーザスキャナーユニット30の直上にスキャナーフレーム31が配置され、レーザスキャナーユニット30は、スキャナーフレーム31に固定されている。
スキャナーフレーム31の上方には、4個のプロセスカートリッジ10(10Y、10M、10C、10Bk)を配置している。プロセスカートリッジ10(10Y、10M、10C、10Bk)の上方に、プロセスカートリッジ10(10Y、10M、10C、10Bk)に対向するように、中間転写ユニット40が配置されている。中間転写ユニット40は、中間転写ベルト41を備える。そして、中間転写ベルト41の内側に、一次転写ローラ42(42Y、42M、42C、42Bk)、駆動ローラ43、二次転写対向ローラ44、テンションローラ45を備え、外側にクリーニング手段46を備えている。
中間転写ユニット40の右側には、二次転写ユニット90が配置されている。二次転写ユニット90には、二次転写対向ローラ44に対向するように、画像形成部の一部として二次転写ローラ91が備えられている。ここで、一次転写ローラ42(42Y、42M、42C、42Bk)、中間転写ベルト41、二次転写ローラ91は、画像形成部を構成する。
中間転写ユニット40及び二次転写ユニット90の上部には、定着ユニット20(定着装置)を配置している。定着ユニット20の内部には、記録材を挟持搬送するニップ部を形成するように、記録材Pを加熱する加熱ユニット21と、記録材Pを加熱ユニット21に押圧する加圧ローラ(ニップ形成部材)22が備えられている。図2に示すように、加熱ユニット21は、記録材Pの搬送方向に直交する長手方向に細長いヒータ24と、ヒータ24の温度を検知する温度検知素子23を少なくとも2つ以上備えている。本実施形態に係る加熱ユニット21では、ヒータホルダ25に支持されたヒータ24の周囲に、さらに図示しない無端状のベルト(フィルム)が回転可能に設けられている。
図1に示すように定着ユニット20には、加熱ユニット21の両端部を冷却する冷却ファン101を備える冷却ユニット100と、加熱ユニット21の冷却部を変更できる遮蔽ユニット110が配置されている。そして、遮蔽ユニット110は、定着ユニット20の近傍に配置されている。
定着ユニット20の左上部には、排紙ユニット60を配置している。排紙ユニット60は、排紙ローラ対61及び両面搬送部62、反転ローラ対63と分岐手段である両面フラッパ64を備えている。画像形成制御部2は、画像形成装置1の画像形成動作を一括して制御している。
(印刷動作)
図1に示すように、画像形成制御部2に不図示のホストコンピュータ等から、印刷命令や画像情報等を含んだ印刷データが入力されると、画像形成制御部2は、画像形成装置1のそれぞれの装置に印刷動作を開始するよう指示を出す。記録材Pは、紙位置検知手段によって記録材Pの幅位置が検知され、給送ローラ81と給紙搬送ローラ82及び給紙搬送対応ローラ83によってカセット給紙手段80から給送され搬送路に送り出される。
記録材Pは、1枚目の画像形成時は、中間転写ベルト41上に形成する画像の形成動作と搬送のタイミングとの同期を取るため、二次転写ローラ91の前で、レジローラ51とレジ対向ローラ52間に狭持された状態で一旦停止する。そして、画像形成が行われるまで待機した後に搬送されるが、2枚目以降は一旦停止せずに連続的に搬送される。
記録材Pが給送される動作と同期して、プロセスカートリッジ(10Y、10M、10C、10Bk)で現像された各色の現像剤画像は、中間転写ベルト41に各色順次転写される。中間転写ベルト41上に多重に現像された現像剤画像(カラー画像)は、二次転写対向ローラ44部まで中間転写ベルト41とともに移動する。そして、一旦停止していた記録材Pは、レジローラ51とレジ対向ローラ52が回転することによって搬送を開始し、現像剤画像に合わせて二次転写ローラ91と中間転写ベルト41のニップ部に突入し記録材P上に二次転写を行う。
記録材Pに転写されたカラー画像は、ヒータ24により記録材Pの種類に応じて設定された温度とされた加熱ユニット21によって加熱され、加圧ローラ22によって加圧されることによって記録材P上に溶融定着される。この時配置されている全ての温度検知素子23は、ヒータ24の温度を所定のサンプリング周期で測定する。記録材Pが加熱ユニット21と加圧ローラ22のニップ部に到達する前から記録材P後端がニップ部を抜けるまでの間の温度値を画像形成制御部2に送る。定着後の記録材Pは、排紙ローラ対61によって排紙トレイ65に排出され、通常のカラー画像形成動作を終了する。
また、中間転写ベルト41上には、クリーニング手段46が設置されており、内部に設置されたクリーニングブレード等の清掃部材により、中間転写ベルト上に残った現像剤を掻き取り、次の画像形成に備える。
(冷却ユニット及び遮蔽ユニットの構成)
図1に示すように、冷却ユニット100には、冷却ファン101が備えられている。冷却ファン101は外気を画像形成装置1内に吸い込み、外気をダクト102に送風する。送風された外気は、遮蔽ユニット110に送られる。
図3(a)に冷却ファン101側から見た遮蔽ユニット110の斜視図、図3(b)に定着ユニット20から見た遮蔽ユニット110の斜視図を示す。以下の説明において、各部材の先頭に付与されるF側とは、装置前側に設けられる部材であり、R側とは装置後側に設けられる部材である。
図3(a)及び(b)に示すように遮蔽ユニット110には遮蔽フレーム116が備えられている。この遮蔽フレーム116は、F側ピニオン115aが備えられたF側駆動モータ115と、R側ピニオン117aが備えられた駆動源としてR駆動モータ117を保持(支持)している。遮蔽フレーム116には、ダクト102から送られた外気を受け入れる吸気口116aと、外気を加熱ユニット21に当てる為の開口部として排気口116b、116cが備えられている。
定着部材の長手方向の一方の端部に対する開口部の開口幅を変更可能な遮蔽部材111が、遮蔽フレーム116に取り付けられている。また、定着部材の長手方向の他方の端部に対する開口部の開口幅を変更可能な遮蔽部材112が、遮蔽フレーム116に取り付けられている。
図4(a)に示すようにF側遮蔽部材111には、F側ピニオン115aから駆動を伝達可能な形状のF側遮蔽部材用の被駆動部111aに加え、F側遮蔽部材用の被駆動部111aと別に排気口116bを遮蔽するF側蓋部(遮蔽部)111bが備えられている(図3(b))。そして、F側蓋部111bには、凸形状のF側レール111cが備えられている。
一方、図4(b)に示すように、R側遮蔽部材112には、R側ピニオン117aから駆動を伝達可能な形状のR側遮蔽部材用の被駆動部112aが備えられている。そして、R側遮蔽部材用の被駆動部112aと別に、排気口116cを遮蔽するR側蓋部(遮蔽部)112bが備えられている(図3(b))。そして、R側蓋部112bには、凸形状のR側レール112cが備えられている。
ここで、遮蔽フレーム116の側面図を示す図5において、F側の側面図である図5(a)に示すように、遮蔽フレーム116にはガイド部116dを設け、F側レール111cが入り込み、案内されるようにして移動可能な構成としている。この結果、F側遮蔽部材111は、遮蔽フレーム116に支持され、遮蔽フレーム116に対してスライド移動可能とされる。同様にR側の側面図である図5(b)に示すように、遮蔽フレーム116にガイド部116eを設け、R側レール112cが入り込み、案内されるようにして移動可能な構成としている。この結果、R側遮蔽部材112は、遮蔽フレーム116に支持され、R側遮蔽部材112に対してスライド移動可能とされる。
(遮蔽ユニット動作)
次に、実際の遮蔽ユニット110の動作について説明する。ユーザによって印字動作が開始されると記録材Pは、前述した印刷動作を開始する。ヒータ24は所定の温度になるように加熱される。記録材Pが加熱ユニット21と加圧ローラ22のニップ部に到達し通過している時のヒータ24温度を、複数の温度検知素子23で検知し、画像形成制御部2に送る。画像形成制御部2は、複数の温度検知素子23から送られた値と、事前に記憶されている記録材Pの種類(記録材のサイズ情報)に応じた値と比較し、その差分が許容の値以内であるかどうか判断を行う。
まず、温度検知素子23から送られた値と、事前に画像形成制御部2に記憶されている記録材Pの種類に応じた値が許容の値以内であった場合、すなわち記録材Pの幅位置があらかじめ決められた所定の位置と一致した場合について説明する。図6に記録材Pの幅方向に対するヒータ24の温度曲線を示す。グラフ横方向は記録材Pの幅方向を示し、縦方向はヒータ24の温度を示す。本実施形態では、記録材Pの幅方向において、定着ユニット20で定着可能な最大サイズを有する記録材P(最大サイズ紙)の通紙領域内の両端に温度検知素子23をそれぞれ一つずつ配置し、ヒータ24の温度を測定した。図6に示すように温度検知素子23F、23Rから送られた値と、事前に記憶されている最大サイズ紙より小さい記録材P(小サイズ紙)に応じた値が許容の範囲内の為、画像形成制御部2はヒータ24に対し記録材Pの位置が紙幅方向でずれていないと判断する。図4(a)に示すように、記録材Pの幅に応じて画像形成制御部2からF側駆動モータ115とR側駆動モータ117に動作指示が出る。
F側ピニオン115aが矢印A方向に回転し、F側遮蔽部材用の被駆動部111aに駆動を伝達し、F側遮蔽部材111を矢印B方向に移動させる。同時にR側ピニオン117aは矢印C方向に回転し、R側遮蔽部材用の被駆動部112aに駆動を伝達しR側遮蔽部材112を矢印D方向に移動させる。
この時、画像形成制御部2からF駆動モータ115とR駆動モータ117に対し、F側遮蔽部材111、R側遮蔽部材112を共に、記録材Pの幅に応じた移動量xだけ移動する指示を出す。その結果、排気口116b、116cの開口量は共にxとなる(開口幅が同じ大きさに制御される)。
このような動作を行うことによって、排気口116b、排気口116cの開口量を所定量開き、冷却ファン101から送られてくる外気を、加熱ユニット21の記録材Pの幅の両端位置外側に吹き付けることができ、必要な箇所だけを冷却することが出来る。
次に、温度検知素子23から送られた値と、事前に記憶されている記録材Pの種類(記録材のサイズ情報)に応じた値が所定の範囲を超えている場合について説明する。図7に許容の範囲を超えた場合の記録材Pの幅方向に対するヒータ24の温度曲線を示す。グラフ横方向は記録材Pの幅方向を示し、縦方向はヒータ24の温度を示す。図7は、温度検知素子23F、23Rから送られた値と、事前に記憶されている記録材Pの種類に応じた範囲と一致せず、温度検知素子23Fの値が高く、温度検知素子23Rの値が低い状態を示す。
このように画像形成制御部2は、記録材Pの種類に応じた範囲に比べて温度検知素子23Rの値が低い場合、記録材Pの幅方向において、記録材Pが理想位置に位置する時に比べて温度検知素子23Rに記録材Pの端が近づいたものと判断する。記録材Pが理想位置に位置する時に比べて温度検知素子23Rに近づき、ヒータ24の熱がより多く記録材Pへ伝わった為、温度検知素子23Rの検知温度が低くなったものと考えられるためである。同様に、画像形成制御部2は、記録材Pの種類に応じた範囲に比べて温度検知素子23Fの値が高い場合、記録材Pの幅方向において、記録材Pが理想位置に位置した場合に比べて温度検知素子23Fから記録材Pの端が離れたものと判断する。記録材Pが理想位置に位置する時に比べて温度検知素子23Fから遠ざかり、ヒータ24の熱が記録材Pに伝わることなく、熱が逃げなかった為、温度検知素子23Fの検知温度が高くなったものと考えられるためである。
さらには記録材Pの幅方向において、記録材Pの中心が定着ユニット20(ヒータ24)の中心と重なる位置(理想位置)からずれていると判断するだけでなく、温度検知素子23F、23Rの値と記録材Pに応じた値との差分からずれ量yを予測する。そして、記録材Pの幅位置に応じて画像形成制御部2からF側駆動モータ115とR側駆動モータ117に動作指示が出る。
図4(b)に示すように、F側ピニオン115aが矢印A方向に回転し、F側遮蔽部材用の被駆動部111aに駆動を伝達し、F側遮蔽部材111を矢印B方向に移動させる。同時にR側ピニオン117aは矢印C方向に回転し、R側遮蔽部材用の被駆動部112aに駆動を伝達し、R側遮蔽部材112を矢印D方向に移動させる。
この時、画像形成制御部2によって、F側駆動モータ115は記録材Pの幅に応じた所定の移動量xとずれ量yの合計量だけ、またR側駆動モータ117は記録材Pの幅に応じた所定の移動量xからずれ量yだけ引いた量だけ移動するように駆動させられる。これにより、記録材の幅方向の基準位置からのずれ量を検知する検知手段の出力及び記録材の幅方向のサイズ情報に基づき、排気口116bの開口量はx+yとなり、排気口116cの開口量はx-yとなる(開口幅が異なる大きさに制御される)。
このような動作を行うことによって、排気口116b、排気口116cの開口量を記録材Pの位置が装置に対してずれた位置に合わせて変化させることができる。それにより、冷却ファン101から送られてくる外気を、加熱ユニット21の記録材Pの幅の両端位置(両側端位置)の外側に吹き付けることができ、必要な箇所(非通紙領域)だけを冷却することが出来る。
ここで、温度検知素子23Fの値が低く、温度検知素子23Rの値が高い場合、記録材Pは、温度検知素子23F側にずれていると判断でき、排気口116bの開口量はx-yとなり、排気口116cの開口量はx+yとなる。
このように本実施形態では、定着部材の長手方向における両方の端部に対応する開口の長手方向(幅方向)における端部位置(側端位置)を、複数の温度検知素子23によってヒータ24の温度検知し、この検知結果から予測し合わせることができる。これにより、第1及び第2の端部のそれぞれで、非通紙幅と開口幅を合せることができる。
これにより、本実施形態では、記録材のサイズによらず定着装置を通過する時の記録材の記録材幅中心が基準に一致しなかった場合でも、非通紙部昇温を適正に冷却することができる。そして、記録材幅中心がずれた側の定着性の劣化を抑制し、かつ、定着部材において記録材が通過しない領域の昇温をより確実に抑制することができる。さらに、定着性の低下を防ぎ、生産性を維持することが出来る。
《第2の実施形態》
第1の実施形態では、それぞれF側、R側に対応する駆動モータ、ピニオンを別個に設けたが、本実施形態ではF側、R側に対応する駆動モータ、ピニオンを共通に設ける。なお、第1の実施形態と同じ構成、動作については、同符号を付けて説明を省略する。
(遮蔽ユニット構成)
図8(a)に、冷却ファン101側から見た本実施形態の遮蔽ユニット210の斜視図を示す。また、図8(b)に定着ユニット20側から見た本実施形態の遮蔽ユニット210の斜視図を示す。遮蔽ユニット210には、遮蔽フレーム116が備えられており、遮蔽フレーム116にはピニオン220aが備えられた駆動モータ220が保持されている。駆動モータ220は、定着部材の長手方向の一方の端部と他方の端部のそれぞれに対する開口部の開閉量(開口幅)を変更すべく、F側遮蔽部材211とR側遮蔽部材112を移動させる共通の駆動源として機能する。本実施形態では、R側遮蔽部材112は、第1の実施形態と同様の構成を有するものを用いる一方、第1の実施形態のF側遮蔽部材111と異なるF側遮蔽部材211を用いる。
図8、図9に示すように、本実施形態のF側遮蔽部材211は、ピニオン220aから駆動を伝達されるF側被駆動部材213と、排気口116bを遮蔽する遮蔽部としてのF側蓋部材214を別部品で構成されている。F側蓋部材214には、凸形状のF側レール214cを備えており、遮蔽フレーム116のガイド部116d(図5(a))にF側レール214cが入り込み、移動可能な構成をしている。
F側蓋部材214は、駆動源から駆動伝達される被駆動部としてF側被駆動部材213と接続されており、F側被駆動部材213は長手方向に長丸穴213aを備える。そして、F側蓋部材214は、長手方向において長丸穴213aに対し両側に遊びを形成する凸部214bを備えている。F側遮蔽部材211(図10(a))の一部を拡大した図10(b)を用い、より詳細な構成について説明を行う。図10(b)に示すように、F側被駆動部材213には、F側遮蔽部材211の移動方向に長く径が共通な長丸穴(長穴)213aが設けられている。F側蓋部材214には凸部214aが設けられ、凸部214aがF側被駆動部材213の長丸穴213aに挿入され、貫通するように組み付けられる。F側遮蔽部材211の移動方向に直交する方向においては、F側遮蔽部材211の長丸穴213aに対し、F側蓋部材214の凸部214aの幅(径)はわずかに小さくされ、長丸穴213aと凸部214aの間に摺動可能な程度の隙間を有する構成とされている。一方でF側遮蔽部材211の移動方向においては、F側被駆動部材213の長丸穴213a(長径)は、凸部214aの幅(径)に対し、所定量の隙間tを左右に設けた長さに設定されている。
このようにして、F側被駆動部材211aに対してF側遮蔽部材211は、F側遮蔽部材211の移動方向への移動を許容しつつ、F側遮蔽部材211の移動方向に直交する方向への移動は規制されるようにしている。
なお実施例では、さらに凸部214aの先端に抜け防止部214a1を備え、F側蓋部材214の本体と、抜け防止部214a1と、でF側被駆動部材211aを挟み込むようにしてF側被駆動部材211aからF側蓋部材211bが脱落しないように構成されている。
(遮蔽ユニット動作)
次に、実際の本実施形態における遮蔽ユニット210の動作について説明する。
1)温度検知素子23から送られた値と、事前に記憶されている記録材Pの種類(記録材Pのサイズ情報)に応じた値が許容の範囲以内であった場合
図9(a)に示すように、記録材Pの幅に応じて画像形成制御部2(図1)から駆動モータ220に動作指示が出る。ピニオン220aが矢印A方向に回転し、R側被駆動部材112aに駆動を伝達し、R側遮蔽部材112を矢印B方向に移動させる。同様に、ピニオン220aはF側被駆動部材213に駆動を伝達し、F側被駆動部材213を矢印C方向に移動させる。
この時、画像形成制御部2によって駆動モータ220は、R側遮蔽部材用の被駆動部112aとF側被駆動部材213を記録材Pの幅に応じた移動量xに隙間tを加えた分だけ移動するように駆動させられる。そのため、R側遮蔽部材112は移動量xと隙間t分の合計量分を移動し、R側の排気口116cの開口量は、x+tとなっている。
一方、F側被駆動部材213は矢印C方向に移動するが、図10(b)を用いて説明したように、F側被駆動部材213の長丸穴213aとF側蓋部材214の凸部214aには隙間tを設けている。このため、図10(c)に示すように、F側被駆動部材213の長丸穴213aの端部がF側蓋部材214の凸部214aに当たるまで(すなわち隙間tの分)、F部蓋部材214は移動しない。そして、F側被駆動部材213の長丸穴213aの端部がF側蓋部材214の凸部214aに接触後、F側蓋部材214は移動する。そのため、F側蓋部材214は、隙間t分動いていないので図11(a)に示すようにF側の排気口116bの開口量はxとなっている。
なお、本実施形態では、遮蔽フレーム116に不図示のバネ(付勢手段)が設けられた構成とし、常にF側蓋部材214を遮蔽フレーム116に押圧し、遮蔽フレーム116に対してF側蓋部材214が移動しないようにしている。すなわち、遮蔽フレーム116にF側蓋部材214が支持された状態としつつ、バネで無制限に動くことがないように制動力を与え、長丸穴213aの内面と凸部214aが摺擦する際に生じる摩擦力によって、F側蓋部材214が移動しないように構成されている。
次に、上述した図9(a)の状態から、画像形成制御部2は、ピニオン220aを図9(b)に示す矢印D方向(矢印A方向と逆方向)に動作させる指示を出す。すると、図11(b)に示すように、ピニオン220aが矢印D方向に回転し、R側遮蔽部材112を矢印C方向に移動させる。同様に、F側被駆動部材213を矢印B方向に移動させる。この時、画像形成制御部2によって駆動モータ220は、R側遮蔽部材用の被駆動部112aを隙間tだけ移動するように駆動させられる。そのため、R側遮蔽部材112は、隙間t分だけ移動するのでR側の排気口116cの開口量はxになる(図11(b))。
一方、F側被駆動部材213は、図11(b)に示す矢印B方向に隙間t分だけ移動する。しかし、F側被駆動部材213に設けられた長丸穴213aの一端部から凸部214aが離れ、凸部214aは長丸穴213aの中において、矢印B方向、また矢印C方向においてそれぞれ隙間tを有する位置に位置する。このように、長丸穴213aの他端部は、凸部214aに接触せず、F側蓋部材214は移動しない。よって、F側の排気口116bの開口量はxのまま変わらない。
このような動作を行うことにより、排気口116b、排気口116cの開口量を一致させ(図9(b))、冷却ファン101から送られてくる外気を、加熱ユニット21の記録材Pの幅の両端位置外側に吹き付けることができ、必要な箇所だけを冷却できる。
2)複数の温度検知素子23から送られた値と、事前に記憶されている記録材Pの種類(記録材Pのサイズ情報)に応じた値が許容の範囲を超えている場合
次に、温度検知素子23F及び温度検知素子23Rの値と記録材Pの種類に応じた値との差分によって、記録材Pが幅方向で装置後側(R側)に移動していたと検知される場合、装置前側(F側)に移動していたと検知される場合の順に説明する。
2-a)記録材が装置後側(R側)に移動していた場合
先ず、図8に示すように、温度検知素子23F及び温度検知素子23Rの値と記録材Pの種類に応じた値との差分によって、記録材Pの幅位置が製品後側にy分だけ移動していた場合について説明する。図11(a)に示すように、記録材Pの幅に応じて画像形成制御部2(図1)から駆動モータ220に動作指示が出る。ピニオン220aは、矢印A方向に回転し、R側遮蔽部材用の被駆動部112aに駆動を伝達し、R側遮蔽部材112を矢印B方向に移動させる。同様にピニオン220aは、F部被駆動部材213に駆動を伝達し、F側被駆動部材213を矢印C方向に移動させる。
この時、画像形成制御部2によって、駆動モータ220は、R側遮蔽部材112を記録材Pの幅に応じた移動量xに、隙間tとずれ量yを加えた分だけ移動させるように駆動させられる。そのため、R側遮蔽部材112は、(x+t)+yだけ移動させられ、R側の排気口116cの開口量は、(x+t)+yとされる。
一方、F側被駆動部材213は矢印C方向に移動するが、図10(b)を用いて説明したように、F側被駆動部材213の長丸穴213aとF側蓋部材214の凸部214aには隙間tを設けている。このため図10(c)に示すように、F側被駆動部材213の長丸穴213aの端部がF側蓋部材214の凸部aに当たるまで(すなわち隙間tの分)、F部蓋部材214は移動しない。
そして、F側被駆動部材213の長丸穴213aの端部がF側蓋部材214の凸部214aに接触後、F側蓋部材214は移動する。そのため、F側蓋部材214の移動量は、x+yとなり図12(a)に示すようにF側の排気口116bの開口量はx+yとなっている。
次に、上述した図11(a)の状態から、画像形成制御部2は、ピニオン220aを図11(b)に示す矢印D方向(矢印A方向と逆方向)に動作させる指示を出す。すると、図11(b)に示すように、ピニオン220aが矢印D方向に回転し、R側遮蔽部材112を矢印C方向に移動させる。同様に、F側被駆動部材213を矢印B方向に移動させる。この時、画像形成制御部2によって駆動モータ220は、R側遮蔽部材112を隙間t分とずれ量yの2倍の量の合計量だけ移動するように駆動させられる。そのため、R側の排気口116cの開口量は(x+t)+y-(t+2y)=x-yになる(図11(b))。
一方、F側被駆動部材213については、矢印B方向に隙間t分とずれ量yの2倍移動する。しかし図10(c)の状態から長丸穴213aの一端部が凸部214aから離れるだけで、凸部214aの左右の隙間tを合計した分(隙間tの2倍)については、長丸穴213aの他端部が凸部214aに接触しないため、F側蓋部材214は移動しない。よって、隙間tの2倍を隙間t分とずれ量yの2倍より大きくしておけば、すなわち隙間tをずれ量yの2倍より大きくしておけば、F側の排気口116bの開口量はx+yと同じままで変わらない。
上述した動作により記録材Pの側端位置が装置に対して本来在るべき基準位置から幅方向にずれても、排気口116b、排気口116cの開口領域が記録材から外れた定着部材の端部領域と一致するように、排気口116b、排気口116cを変化させられる。すなわち、冷却ファン101から送られてくる外気を、加熱ユニット21における記録材Pの幅方向の領域から外れた両端領域に吹き付けることができ、必要な領域だけ冷却することが出来る。
2-b)記録材が装置前側(F側)に移動していた場合
次に、温度検知素子23から送られた値と、事前に記憶されている記録材Pの種類に応じた値が許容の範囲を超えている場合で、記録材Pの幅方向で装置前側(F側)にずれ量zだけ移動していた場合について、図13を用いて説明する。図13と図12は、z=-yの関係で整合するものであるが、以下詳細に説明する。図12に許容の差分以上の場合の記録材Pの幅方向に対するヒータ24の温度曲線を示す。グラフ横方向は記録材Pの幅方向を示し、縦方向はヒータ24の温度を示す。この時、画像形成制御部2は、記録材Pの種類に応じた範囲に比べて温度検知素子23Fの値が低いことから、記録材Pの幅方向において、記録材Pが理想位置に位置する時に比べて温度検知素子23Fに記録材Pの端が近づいたものと判断する。同様に、画像形成制御部2は、記録材Pの種類に応じた範囲に比べて温度検知素子23Rの値が高いことから、記録材Pの幅方向において、記録材Pが理想位置に位置した場合に比べて温度検知素子23Rから記録材Pの端が離れたものと判断する。このように、記録材Pは、理想位置に位置する時に比べて、温度検知素子23F側にずれていると判断する。また、温度検知素子23F及び温度検知素子23Rの値と記録材Pの種類に応じた値との差分によって、ずれ量Zを予測する。
図13(a)に示すように、記録材Pの幅に応じて画像形成制御部2から駆動モータ220に動作指示が出る。ピニオン220aが矢印A方向に回転し、R側遮蔽部材用の被駆動部112aに駆動を伝達し、R側遮蔽部材112を矢印B方向に移動させる。同様に、ピニオン220aはF側被駆動部材213に駆動を伝達し、F側被駆動部材213を矢印C方向に移動させる。
この時、画像形成制御部2によって駆動モータ220は、R側遮蔽部材112を記録材Pの幅に応じた移動量xと隙間t分の合計値からずれ量z分少ない量だけ移動するように駆動させられる。そのため、R側の排気口116cの開口量は、(x+t)-zとなっている。
一方、F側被駆動部材213は矢印C方向に移動するが、図10(b)を用いて説明したように、F側被駆動部材213の長丸穴213aとF側蓋部材214の凸部214aには隙間tを設けている。このため、F側被駆動部材213の長丸穴213aの端部がF側蓋部材214の凸部214aに当たるまで(すなわち隙間tの分)、F部蓋部材214は移動しない。そして図10(c)に示すように、F側被駆動部材213の長丸穴213aの端部がF側蓋部材214の凸部214aに接触後、F側蓋部材214は移動する。そのため、図13(a)に示すようにF側の排気口116bの開口量はx-zとなっている。
次に、上述した図13(a)の状態から、画像形成制御部2は、ピニオン220aを図13(b)に示す矢印D方向(矢印A方向と逆方向)に動作させる指示を出す。すると、図13(b)に示すように、ピニオン220aが矢印D方向に回転し、R側遮蔽部材112を矢印C方向に移動させる。同様に、F側被駆動部材213を矢印B方向に移動させる。この時、画像形成制御部2によって駆動モータ220は、R部遮蔽部材112を隙間t分からずれ量zの2倍減らした量だけ移動するように駆動させられる。そのため、排気口116cの開口量は、(x+t)-z-(t-2z)=x+zになる(図13(b))。
一方、F側被駆動部材213については、矢印B方向に隙間t分からずれ量zの2倍分だけ少ない量だけ移動する。しかし図10(c)の状態から長丸穴213aの一端部が凸部214aから離れるだけで、ずれ量zは凸部214aの左右の隙間tを合計した分(隙間tの2倍)より少ないため、長丸穴213aの他端部が凸部214aに接触しない。このため、F側の排気口116bの開口量はx-zと同じままで変わらない。
上述した動作で記録材Pの側端位置が装置に対して本来在るべき基準位置から幅方向にずれても、排気口116b、排気口116cの開口領域が記録材から外れた定着部材の端部領域と一致するように、排気口116b、排気口116cを変化させることができる。すなわち、冷却ファン101から送られてくる外気を、加熱ユニット21における記録材Pの幅方向の領域から外れた両端領域に吹き付けることができ、必要な領域だけ冷却することが出来る。
以上説明したように、上述した実施形態では、記録材のサイズによらず定着装置を通過する時の記録材の記録材幅中心が一致しなかった場合でも、非通紙部昇温を適正に冷却することができる。そして、記録材幅中心がずれた側の定着性の劣化を抑制し、かつ、定着部材において記録材が通過しない領域の昇温をより確実に抑制することができる。さらに、定着性の低下を防ぎ、生産性を維持することが出来る。
(変形例)
上述した実施形態では、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の範囲内で種々の変形が可能である。
(変形例1)
上述した実施形態では、トナー画像を担持した記録材を挟持搬送するニップ部を形成するため、ヒータを備えた加熱ユニットと加圧ローラを用いた定着装置を説明したが、本発明はこれに限られない。加熱ユニットとして、ヒータを備えたローラを用いても良い他、加圧ローラの代わりに加熱ユニットとでニップを形成するパッド部材を用いても良い。
(変形例2)
上述した実施形態では、記録材として記録紙を説明したが、本発明における記録材は紙に限定されるものではない。一般に、記録材とは、画像形成装置によってトナー像が形成されるシート状の部材であり、例えば、定型或いは不定型の普通紙、厚紙、薄紙、封筒、葉書、シール、樹脂シート、OHPシート、光沢紙等が含まれる。なお、上述した実施形態では、便宜上、記録材(シート)Pの扱いを通紙などの用語を用いて説明したが、これによって本発明における記録材が紙に限定されるものではない。
(変形例3)
上述した実施形態では、未定着トナー像をシートに定着する定着装置を例に説明したが、本発明は、これに限らず、画像の光沢を向上させるべく、シートに仮定着されたトナー像を加熱加圧する装置(この場合も定着装置と呼ぶ)にも同様に適用可能である。
2 画像形成制御部
21 加熱ユニット
22 加圧ローラ
23 温度検知素子
41 中間転写ベルト
42 一次転写ローラ
91 二次転写ローラ
101 冷却ファン
110 遮蔽ユニット
111 遮蔽部材F
112 遮蔽部材R
116b、116c 排気口(開口)
P 記録材

Claims (10)

  1. 記録材にトナー画像を形成する画像形成部と、
    前記記録材を挟持搬送して前記トナー画像を前記記録材に定着するニップ部形成されている定着ユニットであって前記記録材に形成されたトナー画像と接触する筒状のフィルムと、前記フィルムの内部空間に設けられた、前記記録材の搬送方向に直交する方向に細長いヒータと、を有する定着ユニットと、
    前記ヒータの長手方向におけるサイズが、前記定着ユニットで定着可能な最大のサイズである第1のサイズよりも小さな第2のサイズである記録材を前記ニップ部で定着処理している時、第1のサイズの前記記録材が通過する領域のうち第2のサイズの前記記録材が通過しないフィルムの非通紙領域に送風する送風手段と、
    前記送風手段から前記フィルムの一方の非通紙領域へ送風される風が通過する第1開口部と、
    前記第1開口部の前記ヒータの長手方向における開口幅を変更する第1遮蔽部材と、
    前記送風手段から前記フィルムの他方の非通紙領域へ送風される風が通過する第2開口部と、
    前記第2開口部の前記ヒータの長手方向における開口幅を変更する第2遮蔽部材と、
    前記ヒータの長手方向における前記ヒータの一方の端部と他方の端部の温度を検知する検知手段と、
    前記第1開口部と前記第2開口部のそれぞれの前記ヒータの長手方向における開口幅を調整する制御部と、
    を有する画像形成装置であって、
    前記制御部は、前記ニップ部を前記記録材が通過する時に前記検知手段で検知される前記ヒータの一方の端部の温度と前記記録材のサイズ情報に基づいて前記制御部に設定されている温度との差分、および、前記ニップ部を前記記録材が通過する時に前記検知手段で検知される前記ヒータの他方の端部の温度と前記制御部に設定されている前記温度との差分に基づいて、前記ニップ部を前記記録材が通過する時の前記記録材の所定の通過位置からの前記ヒータの長手方向におけるずれ量を予測し、前記ずれ量に基づいて前記第1遮蔽部材と前記第2遮蔽部材のそれぞれの位置を調整することで、
    前記第1開口部と前記第2開口部のそれぞれの前記ヒータの長手方向における開口幅を調整することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記第1遮蔽部材及び前記第2遮蔽部材を移動させる共通の駆動源を有し、
    前記第1遮蔽部材は、前記駆動源から駆動を受ける第1被駆動部に対し、前記第1開口部を遮蔽する第1遮蔽部が固定された構成を有し、
    前記第2遮蔽部材は、前記駆動源から駆動を受ける第2被駆動部に対し、前記第2開口部を遮蔽する第2遮蔽部が所定量だけ前記第2被駆動部の移動方向において移動可能とされた構成を有することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記第2駆動部もしくは前記第2遮蔽部の一方は、前記ヒータの長手方向に長い長穴を備え、
    前記第2被駆動部もしくは前記第2遮蔽部の他方は、前記長穴に挿入される凸部を備え、
    前記ヒータの長手方向において前記凸部は、前記長穴の内部において、前記ヒータの長手方向に移動可能とされている
    ことを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 前記第2遮蔽部を支持するフレームをさらに有し、
    前記フレームは、前記第2遮蔽部の前記ヒータの長手方向への移動をガイドするレールと、前記第2遮蔽部の移動方向に対し制動力を与える付勢手段と、
    を備えることを特徴とする請求項2または3に記載の画像形成装置。
  5. 前記第1開口部の前記ヒータの長手方向における開口幅を変更する第1の駆動源と、
    前記第2開口部の前記ヒータの長手方向における開口幅を変更する、前記第1の駆動源と異なる第2の駆動源と、
    を備えることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  6. 記録材を挟持搬送してトナー画像を前記記録材に定着するニップ部形成されている定着ユニットであって前記記録材に形成されたトナー画像と接触する筒状のフィルムと、前記フィルムの内部空間に設けられた、前記記録材の搬送方向に直交する方向に細長いヒータと、
    前記ヒータの長手方向におけるサイズが、前記定着ユニットで定着可能な最大のサイズである第1のサイズよりも小さな第2のサイズである記録材を前記ニップ部で定着処理している時、第1のサイズの前記記録材が通過する領域のうち第2のサイズの前記記録材が通過しないフィルムの非通紙領域に送風する送風手段と、
    前記送風手段から前記フィルムの一方の非通紙領域へ送風される風が通過する第1開口部と、
    前記第1開口部の前記ヒータの長手方向における開口幅を変更する第1遮蔽部材と、
    前記送風手段から前記フィルムの他方の非通紙領域へ送風される風が通過する第2開口部と、
    前記第2開口部の前記ヒータの長手方向における開口幅を変更する第2遮蔽部材と、
    前記ヒータの長手方向における前記ヒータの一方の端部と他方の端部の温度を検知する検知手段と、
    前記第1開口部と前記第2開口部のそれぞれの前記ヒータの長手方向における開口幅を調整する制御部と、
    を有する定着装置であって、
    前記制御部は、前記ニップ部を前記記録材が通過する時に前記検知手段で検知される前記ヒータの一方の端部の温度と前記記録材のサイズ情報に基づいて前記制御部に設定されている温度との差分、および、前記ニップ部を前記記録材が通過する時に前記検知手段で検知される前記ヒータの他方の端部の温度と前記制御部に設定されている前記温度との差分に基づいて、前記ニップ部を前記記録材が通過する時の前記記録材の所定の通過位置からの前記ヒータの長手方向におけるずれ量を予測し、前記ずれ量に基づいて前記第1遮蔽部材と前記第2遮蔽部材のそれぞれの位置を調整することで、
    前記第1開口部と前記第2開口部のそれぞれの前記ヒータの長手方向における開口幅を調整することを特徴とする定着装置。
  7. 前記第1遮蔽部材及び前記第2遮蔽部材を移動させる共通の駆動源を有し、
    前記第1遮蔽部材は、前記駆動源から駆動を受ける第1被駆動部に対し、前記第1開口部を遮蔽する第1遮蔽部が固定された構成を有し、
    前記第2遮蔽部材は、前記駆動源から駆動を受ける第2被駆動部に対し、前記第2開口部を遮蔽する第2遮蔽部が所定量だけ前記第2被駆動部の移動方向において移動可能とされた構成を有することを特徴とする請求項に記載の定着装置。
  8. 前記第2被駆動部もしくは前記第2遮蔽部の一方は、前記ヒータの長手方向に長い長穴を備え、
    前記第2被駆動部もしくは前記第2遮蔽部の他方は、前記長穴に挿入される凸部を備え、
    前記ヒータの長手方向において前記凸部は、前記長穴の内部において、前記ヒータの長手方向に移動可能とされている
    ことを特徴とする請求項に記載の定着装置。
  9. 前記第2遮蔽部を支持するフレームをさらに有し、
    前記フレームは、前記第2遮蔽部の前記ヒータの長手方向への移動をガイドするレールと、前記第2遮蔽部の移動方向に対し制動力を与える付勢手段と、
    を備えることを特徴とする請求項またはに記載の定着装置。
  10. 前記第1開口部の前記ヒータの長手方向における開口幅を変更する第1の駆動源と、
    前記第2開口部の前記ヒータの長手方向における開口幅を変更する、前記第1の駆動源と異なる第2の駆動源と、
    を備えることを特徴とする請求項に記載の定着装置。
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