像加熱装置
【課題】温度調整の目標温度が下げられた場合に、回転体とベルト部材を新しい目標温度まで速やかに温度低下させて、ダウンタイムを解消できる像加熱装置を提供する。
【解決手段】離間状態では送風が加熱ニップＮによる記録材の搬送面を越えて定着ベルト５１へ到達するが、当接状態では定着ベルト５１へ向かう送風が加圧ベルト５２に遮られるように送風ファン２０３を配置している。制御部１４１は、定着ベルト５１の温度調整の目標温度が下げられると、定着ベルト５１と加圧ベルト５２とを離間状態にして定着ベルト５１を冷却する第一冷却モードを実行する。その後、定着ベルト５１と加圧ベルト５２とを近接離間状態にして、送風ファン２０３が加圧ベルト５２を冷却する第二冷却モードに切り替える。
【解決手段】離間状態では送風が加熱ニップＮによる記録材の搬送面を越えて定着ベルト５１へ到達するが、当接状態では定着ベルト５１へ向かう送風が加圧ベルト５２に遮られるように送風ファン２０３を配置している。制御部１４１は、定着ベルト５１の温度調整の目標温度が下げられると、定着ベルト５１と加圧ベルト５２とを離間状態にして定着ベルト５１を冷却する第一冷却モードを実行する。その後、定着ベルト５１と加圧ベルト５２とを近接離間状態にして、送風ファン２０３が加圧ベルト５２を冷却する第二冷却モードに切り替える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体にベルト部材を圧接した加熱ニップでトナー画像を担持した記録材を加熱加圧処理する像加熱装置、詳しくは目標温度が下げられた場合に回転体とベルト部材を新しい目標温度へ速やかに対応させ得る送風装置の配置構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成部でトナー像を形成して記録材に転写し、トナー像が転写された記録材を、定着装置の加熱ニップで加熱加圧して記録材に画像を定着させる画像形成装置が広く用いられている。像加熱装置は、定着装置の他に、半定着又は定着済みトナー画像を担持した記録材を加熱加圧して画像表面の光沢度等を調整する画像表面処理装置を含む。
【０００３】
記録材の加熱ニップを形成する加熱回転体と加圧回転体の少なくとも一方をベルト部材で構成した像加熱装置が実用化されている（特許文献１、特許文献２）。ベルト部材を用いると、ローラ部材を用いる場合よりも搬送方向に長い加熱ニップが形成されて記録材の加熱滞在時間が伸びるため、記録材の加熱効率が高まる。
【０００４】
特許文献１には、加熱ローラに加圧ベルトを圧接させた定着装置が示され、カム部材を用いた接離機構によって、加熱ローラに対して加圧ベルトが接離自在である。加熱ローラと加圧ベルトに個別の温度センサ及び温度調整回路が設けられ、加熱ローラと加圧ベルトは、離間状態で待機して、それぞれの目標温度に温度調整されている。
【０００５】
特許文献２には、加熱ベルトに加圧ベルトを圧接させた定着装置が示され、スリープ状態からの加熱ベルトと加圧ベルトの温度立ち上げに際して、カム部材を用いた加熱ベルトと加圧ベルトの接離機構が制御される。
【０００６】
近年、画像形成装置において、材質、厚み、熱伝導率、表面性状等が大きく異なる多種類の記録材への対応が求められている。画像形成〜画像定着を行うプロセススピードについても、複数段階のプロセススピードへの対応が求められている。記録材の種類やプロセススピードが変化すると、加熱ニップにおけるトナー画像の定着条件が変化するため、加熱ニップを構成する回転体（ローラ部材又はベルト部材）とベルト部材の温度調整の目標温度がそれぞれ変更される。
【０００７】
そして、回転体及びベルト部材の温度調整の目標温度が変更された場合、回転体及びベルト部材が新しいそれぞれの目標温度へ収束するまで、画像形成が中断されてダウンタイムが発生する。ここで、目標温度が高く変更された場合、加熱の投入電力を高めることで速やかにダウンタイムを解消できる。しかし、目標温度が下げられた場合、自然冷却を待っていたのでは、ダウンタイムが際限なく伸びてしまう。
【０００８】
そこで、特許文献３に示されるように、回転体及びベルト部材に切り替え送風して強制冷却を行う送風装置を設けることが提案された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−１７５７２１号公報
【特許文献２】特開２０１１−８１０７９号公報
【特許文献３】特開２００６−１１９４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献３に示される構成では、送風装置により冷却されているベルト部材と回転体とが接触することで、回転体の温度を下げて、ダウンタイムを短縮することができるが、回転体と接触してベルト部材が温度上昇してしまう。ベルト部材を介して回転体の冷却を行う場合、温度上昇したベルト部材をその後別途冷却すると、ベルト部材と回転体とをそれぞれの目標温度に冷却するためのトータルのダウンタイムが大きくなる。そのため、更なるダウンタイムの短縮を可能にする構成が望まれている。
【００１１】
その対策として、回転体を冷却する送風装置と、ベルト部材を冷却する送風装置とをそれぞれ配置する構成が考えられるが、送風装置をそれぞれ配置すると、画像形成装置が大型化する問題が生ずる。
【００１２】
そこで、送風装置を複数設けなくても、ベルト部材を冷却できるだけでなく、回転体も速やかに冷却して、低い目標温度に移行させるためのトータルのダウンタイムを短縮することができる構成が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の像加熱装置は、回転体と、前記回転体に圧接して記録材の画像を加熱する加熱ニップを形成するベルト部材と、前記回転体と前記ベルト部材とを接触及び離間するための接離機構とを備えたものである。そして、前記加熱ニップによる記録材の搬送面よりも前記ベルト部材側に配置された送風装置と、前記回転体とベルト部材とを離間することで前記送風装置からの風がベルト面に案内されて回転体に達することにより回転体とベルト部材とが冷却される第一冷却モードと、前記回転体とベルト部材との離間量を第一冷却モードよりも小さくして前記ベルト部材を前記送風装置からの風により冷却する第二冷却モードとを前記接離機構によって切換可能な制御手段とを有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の像加熱装置は、第一冷却モードを実行することで、加熱ニップによる記録材の搬送面越しに、回転体に送風装置の送風を当てて効率的に冷却できる。また、第二冷却モードを実行することで、ベルト部材に送風装置の送風を直接当てて効率的に冷却できる。
【００１５】
したがって、送風装置を複数設けなくても、温度調整の目標温度が下げられた場合に、回転体とベルト部材を短いダウンタイムで温度低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】画像形成装置の制御系のブロック図である。
【図３】定着装置の構成の説明図である。
【図４】実施例１の冷却構成の説明図である。
【図５】実施例１の冷却制御のフローチャートである。
【図６】厚紙からコート紙へ切り替える際の冷却性能の説明図である。
【図７】スタンバイ状態から薄紙プリントへ切り替える際の冷却性能の説明図である。
【図８】実施例２の冷却構成の説明図である。
【図９】風向制御部材による冷却領域の変更の説明図である。
【図１０】実施例２の冷却構成による冷却効果の説明図である。
【図１１】実施例４の定着装置における冷却モードの説明図である。
【図１２】実施例５の定着装置における冷却モードの説明図である。
【図１３】実施例６の定着装置における冷却モードの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、ベルト部材側に配置された送風装置による送風を、接離機構の動作を利用して回転体側とベルト部材側とに切り替える限りにおいて、実施形態の構成の一部又は全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００１８】
本実施形態では、ベルト／ベルト加熱方式の像加熱装置を説明するが、本発明は、ベルト／ローラ加熱方式、ローラ／ベルト加熱方式の像加熱装置でも実施できる。像加熱装置は、定着装置に限らず、画像形成装置から独立した単独の光沢処理装置等でも実施できる。
【００１９】
像加熱装置を搭載する画像形成装置は、中間転写ベルト方式に限らず、感光ドラムから枚葉式に記録材へトナー像を転写する方式、中間転写ドラム方式、記録材搬送ベルト方式、転写ベルト方式等でも実施できる。本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。
【００２０】
＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図２は画像形成装置の制御系のブロック図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト１３０に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。
【００２１】
画像形成部Ｐａでは、感光ドラム３ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト１３０に転写される。画像形成部Ｐｂでは、感光ドラム３ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト１３０に転写される。画像形成部Ｐｃ、Ｐｄでは、感光ドラム３ｃ、３ｄにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト１３０に転写される。
【００２２】
二次転写ローラ１１は、対向ローラ１４に内側面を支持された中間転写ベルト１３０に当接して二次転写部Ｔ２を形成する。記録材カセット１０ａ（１０ｂ）から引き出された記録材Ｐは、分離ローラ６ａ（６ｂ）で１枚ずつに分離して、レジストローラ１２へ送り出される。レジストローラ１２は、中間転写ベルト１３０のトナー像にタイミングを合わせて二次転写部Ｔ２へ記録材Ｐを送り出す。トナー像と重ねて記録材Ｐが二次転写部Ｔ２を挟持搬送される過程で、二次転写ローラ１１に正極性の直流電圧が印加されることにより、フルカラートナー像が中間転写ベルト１３０から記録材Ｐへ二次転写される。ベルトクリーニング装置１９は、記録材Ｐへ転写されずに中間転写ベルト１３０に残った転写残トナーを回収する。
【００２３】
四色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、中間転写ベルト１３０から曲率分離して定着装置９へ送り込まれる。定着装置９は、記録材Ｐを加熱加圧してトナーを融解して表面に画像を定着させる。その後、排出ローラ７３を通じて記録材Ｐが機体外へ排出される。
【００２４】
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、現像装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、実質的に同一に構成される。以下では、画像形成部Ｐａについて説明し、画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄについては、説明中の符号末尾のａをｂ、ｃ、ｄに読み替えて説明されるものとする。
【００２５】
画像形成部Ｐａは、感光ドラム３ａの周囲に、帯電ローラ２ａ、露光装置５ａ、現像装置１ａ、転写ローラ２４ａ、ドラムクリーニング装置４ａを配置している。感光ドラム３ａは、帯電特性が負極性の感光層を有して２００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印方向に回転する。
【００２６】
帯電ローラ２ａは、感光ドラム３ａの表面を一様な負極性の暗部電位ＶＤに帯電させる。露光装置５ａは、感光ドラム３ａにレーザービームを回転ミラーで走査して、露光部分の表面を明部電位ＶＬに低下させることにより画像の静電像を書き込む。現像装置１ａは、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を用いて感光ドラム３ａの静電像をトナー像に現像する。
【００２７】
転写ローラ２４ａは、感光ドラム３ａと中間転写ベルト１３０の間にトナー像の転写部を形成する。トナーの帯電極性とは逆極性の転写電圧を転写ローラ２４ａに印加することにより、転写部を通過する感光ドラム３ａの表面から中間転写ベルト１３０へトナー像が転写される。ドラムクリーニング装置４ａは、転写を逃れて感光ドラム３ａに残った転写残トナーを回収する。
【００２８】
画像形成装置１００は、給紙〜画像形成〜定着〜排紙の動作を繰り返すことで連続的なプリントが可能であり、Ａ４サイズの普通紙において、毎分８０枚のフルカラープリントを出力することができる。
【００２９】
図２に示すように、画像形成装置１００は、マイクロコンピュータを用いた制御部１４１と、ユーザーが画像形成装置１００にアクセスするためのインターフェースとなる操作部１４２とを有する。制御部１４１は、画像形成装置１００の各所の動作を監視、制御しつつ、各ユニット間の命令系統を統括することで、画像形成動作を取りまとめている。操作部１４２は、ユーザーによって、プリントジョブ情報（坪量等の記録材情報、濃度等の画像情報、プリント枚数等）の基本的な設定や、連続的に記録材の種類を切り替えてプリントする所謂「混載ジョブ」等の詳細設定が可能である。
【００３０】
＜定着装置＞
図３は定着装置の構成の説明図である。図３中、（ａ）は当接状態、（ｂ）は離間状態である。
【００３１】
図３の（ａ）に示すように、定着装置９は、トナーの融点以上の温度に温度制御された定着ベルト５１に加圧ベルト５２を圧接して加熱ニップＮを形成し、トナー像を担持した記録材Ｐを加熱ニップＮで挟持搬送して、熱と圧力により定着画像を得る。ベルト部材の一例である加圧ベルト５２は、回転体の一例である定着ベルト５１との間に記録材の加熱ニップＮを形成可能である。定着ベルト５１は、加圧ベルト５２の上方に配置されて加圧ベルト５２よりも高い目標温度に温度調整される。
【００３２】
定着装置９は、定着ベルト５１と加圧ベルト５２とが、記録材Ｐの搬送方向に連続した記録材の加熱ニップＮを形成している。駆動ロール１０１及びパッドステー１０５は、加圧ロール１０２及び加圧パッド１０６との間で、加熱ニップＮに位置する定着ベルト５１及び加圧ベルト５２を外側から加圧している。記録材Ｐは、図中右から左方向に通過し、加熱ニップＮで加熱及び加圧されることで、画像を表面に定着される。
【００３３】
定着ベルト５１は、駆動ロール１０１とベルトテンションを付与する機能を有するテンションロール１０３とに掛け渡して支持される。定着ベルト５１は、厚さ５０μｍ、幅３８０ｍｍ、周長１６０ｍｍのニッケル金属の無端ベルトに、厚さ４００μｍのシリコンゴムをコーティングし、表層に厚み４０μｍのＰＦＡチューブを被覆している。
【００３４】
駆動ロール１０１は、ステンレスパイプ材料によって外径がφ２０に形成された中空ロールである。テンションロール１０３は、ステンレスパイプ材料によって外径がφ２０、内径φ１８に形成された中空ロールである。テンションロール１０３は、両端部を不図示のテンションバネに付勢されて、加圧ベルト５２にテンションを付与している。
【００３５】
加熱ニップＮの入口側に対応する定着ベルト５１の内側に、ステンレス鋼でブロック状に形成されたパッドステー１０５が加圧パッド１０６に対向配置されている。パッドステー１０５は、記録材通過時の加熱ニップＮの温度低下を抑制するための蓄熱部材を兼ねている。
【００３６】
加圧ベルト５２は、加圧ロール１０２とベルトテンションを付与する機能を有するテンションロール１０４とに掛け渡して支持される。加圧ベルト５２は、厚さ５０μｍ、幅３８０ｍｍ、周長１７２ｍｍのニッケル金属の無端ベルトに、厚さ３５０μｍのシリコンゴムをコーティングし、表層に厚み４０μｍのＰＦＡチューブを被覆している。
【００３７】
加圧ロール１０２は、ステンレスパイプ材料によって外径がφ２０に形成された中空ロールである。テンションロール１０４は、ステンレスパイプ材料によって外径がφ２０、内径φ１８に形成された中空ロールである。テンションロール１０４は、両端部を不図示のテンションバネに付勢されて、加圧ベルト５２にテンションを付与している。加熱ニップＮの入口側に対応する加圧ベルト５２の内側に、シリコンゴムで形成された加圧パッド１０６が配置される。加圧パッド１０６は、総圧４００Ｎで加圧ベルト５２の内側面に押圧される。
【００３８】
駆動ロール１０１の内側には、定格１０００Ｗの第１加熱素子２０１が配設される。加圧ロール１０２の内側には、定格１０００Ｗの第２加熱素子２０２が配設される。駆動ロール１０１及び加圧ロール１０２は、軸方向の一端に配置されたギア機構で連結され、外部から駆動されてほぼ等しい周速度で回転する。これにより、定着ベルト５１と加圧ベルト５２は、当接状態でも離間状態でもほぼ等しい回転速度で回転する。
【００３９】
＜接離機構＞
接離機構２０７は、定着ベルト５１に対して加圧ベルト５２を接離させる。接離機構２０７は、記録材の入口側で加圧ベルト５２を張架する支持回転体の一例であるテンションロール１０４を、記録材の出口側に配置した回動軸１１１を中心にして揺動させる機構である。
【００４０】
加圧ベルト５２、加圧ロール１０２、加圧パッド１０６、テンションロール１０４は、加圧回動板１１３上に組み立てられ、回動軸１１１を中心にして加圧回動板１１３と一体に揺動可能な加圧ユニットを構成する。加圧ロール１０２の長手方向の両端部に配置された加圧アーム１１２及び加圧回動板１１３は、加熱ニップＮの出口側に配置された回動軸１１１を中心にして、それぞれ独立して回動可能である。加圧ロール１０２及び加圧パッド１０６は、加圧板１１４に支持され、加圧バネ１１４によって上方へ付勢されている。
【００４１】
加圧回動板１１３下面には加圧カム１２０が当接しており、加圧カム１２０の回転によって、加圧回動板１１３が上下に移動することにより、加圧ベルト５２の定着ベルト５１に対する圧接・離間の動作が可能となっている。加圧カム１２０は、接離機構２０７によって駆動されて、加圧ロール１０２、加圧パッド１０６、及びテンションロール１０４に支持された加圧ベルト５２を昇降させる。
【００４２】
制御部１４１は、接離機構２０７を作動させて加圧カム１２０の回転方向・回転角度を制御することにより、加圧ベルト５２の定着ベルト５１に対する接離状態を任意に設定可能である。定着ベルト５１と加圧ベルト５２の圧接時の総荷重は約８００Ｎ（８０ｋｇｆ）で搬送方向に約１５ｍｍの長さの加熱ニップＮを形成する。接離機構２０７の従来の目的は、ジャム処理性向上や定着ベルト５１の長寿命化、及び非通紙時の加圧ベルト５２の昇温防止等である。
【００４３】
しかし、定着ベルト５１に加圧ベルト５２を圧接させる場合、加圧ベルト５２の温度が高過ぎると、コート紙内部の水分が蒸発して、水蒸気がコート層を破って画像面に噴出して画像を乱す、所謂ブリスタ現象が懸念される。加圧ベルト５２の温度が高過ぎると、記録材の内部の水分が蒸発して、水蒸気が加圧ベルトと記録材裏面との摩擦力を低下させて、所謂スリップ現象が発生するため、搬送不良が懸念される。記録材Ｐの内部の水分が蒸発して、水蒸気が定着ベルト５１と記録材の画像面の間にたまると、画像面から定着ベルト５１が浮き上がり易くなって、画像光沢ムラが懸念される。
【００４４】
このため、画像形成装置１００では、加圧ベルト５２を定着ベルト５１に比べて相当に低い温度に温度制御しており、非通紙時には、定着ベルト５１の温度低下を防ぐために、接離機構２０７によって加圧ベルト５２を定着ベルト５１から離間させている。これにより、記録材Ｐに与える熱量を最小限に止めつつ、定着ベルト５１による必要な定着性能を確保している。
【００４５】
＜定着装置の温度制御＞
図３を参照して図２に示すように、温度制御部２００は、加熱ニップＮの下流側で定着ベルト５１の中央部に接触している第１温度検知素子２０５の検出温度に基づいて第１加熱素子２０１への電力供給を制御して、定着ベルト５１の表面温度を調整する。温度制御部２００は、加熱ニップＮの下流側で加圧ベルト５２の中央部に接触している第２温度検知素子２０６の検出温度に基づいて第２加熱素子２０２への電力供給を制御して、加圧ベルト５２の表面温度を調整する。ここでは、第１加熱素子２０１および第２加熱素子２０２は、ハロゲンランプヒータであるが、抵抗加熱装置、誘導加熱装置等に置き換えてもよい。
【００４６】
プリントジョブが開始される時、制御部１４１は、操作部１４２を通じて設定された記録材Ｐの情報に基づいて、定着装置９の温度調整の目標温度を選択し、温度制御部２００に設定して、定着ベルト５１及び加圧ベルト５２の温度制御を行わせる。表１は、定着装置９における温度調整の目標温度テーブルである。
【００４７】
【表１】
【００４８】
表１に示すように、制御部１４１は、記録材の種類（坪量、表面性等）に応じた数段階の目標温度を備えて定着ベルト５１および加圧ベルト５２を温度制御している。普通紙等の非コート紙については、搬送性（しわ、分離性等）と画像性（定着性、トナーオフセット、表面光沢等）とが両立する温度に設定し、記録材の坪量が大きいほど目標温度を高くする。一方、表面に樹脂層を有するコート紙については、これらの基本性能（搬送性、画像性）に加えて、コート紙特有の搬送不良や画像欠陥を防止するため、コート紙特有の目標温度を設定する。
【００４９】
定着ベルト５１の目標温度、およびジョブ開始判定温度は、記録材の搬送性と画像性とを両立させるために、記録材Ｐの坪量が大きいほど高くなるように設定している。
【００５０】
加圧ベルト５２の目標温度は、基本的には、全ての記録材について１００℃に設定しているが、連続通紙を行うと、画像間隔で定着ベルト５１が加圧ベルト５２に接触して温度が上昇するため、プリントジョブ開始判定温度を設けている。プリントジョブ開始判定温度に達すると、画像形成が中断されて、温度低下を待機する。
【００５１】
低坪量の紙である普通紙１、薄紙は、厚みが薄いため加圧ベルト５２の温度が記録材Ｐを通じてトナー層に伝わり易く、トナー層が過溶融して紙の凸凹に沿って流れて濃度ムラが発生し易いため、プリントジョブ開始判定温度の上限を１１０℃にしている。表面に凹凸が多く、平滑性の低い紙においては、トナー層を過溶融してしまうと、トナー粘度が下がって、紙の凸面にいたトナーが凹面に流れてしまう。この結果、紙の凸面と凹面に同じ量のトナーが定着されていた場合に比べて、濃度やグロスのムラが顕著になってしまう。コート紙では、上述したブリスタ現象を阻止するためにプリントジョブ開始判定温度の上限を１１０℃にしている。その他の記録材Ｐでは、記録材Ｐの搬送性（しわ、分離）を優先してプリントジョブ開始判定温度の上限を１２０℃としている。
【００５２】
【表２】
【００５３】
表２に示すように、デフォルト設定でのスタンバイ目標温度は、定着ベルト５１で１８０℃、加圧ベルト５２で１００℃としている。これは、使用頻度の高い記録材である普通紙２をプリントする際に、待機することなく、直ちにジョブをスタートできるためである。なお、デフォルト設定におけるスタンバイ目標温度は、操作部１４２から「よく使う記録材」として任意に設定可能である。
【００５４】
複数段階の目標温度を備えている画像形成装置１００では、目標温度の切り替え時に、プリント待機時間が発生する。記録材Ｐの種類及び坪量によってプリント開始判定温度の温度範囲が異なるため、記録材Ｐの種類が替わった時、定着ベルト５１と加圧ベルト５２の温度をプリント開始判定温度にまで加熱もしくは冷却する必要が発生する。
【００５５】
特に、熱容量の大きい定着構成においては、冷却の必要が発生した際に時間を要するため、温度切り替えのための待機時間が長くかかる。高速機においては、連続通紙時の温度低下を防ぐために熱容量の大きい構造となっているため、新しい目標温度への移行時間は、加熱の場合よりも冷却の場合の方が長くかかり、画像形成装置１００のトータル生産性への影響が大きい。
【００５６】
例えば、表２に示すスタンバイ目標温度から表１に示す薄紙の目標温度へ移行させる場合には、冷却のためのダウンタイムが長く発生して、画像形成装置１００の生産性が低下する。また、薄紙の連続通紙と厚紙の連続通紙を交互に実行する混載ジョブの場合、厚紙から薄紙へ切り替わるごとに、冷却のためのダウンタイムが発生するため、普通紙２の単載ジョブに比較して画像形成装置１００の生産性が大きく低下する。このため、ユーザビリティの観点で好ましくない。
【００５７】
＜従来例＞
図３の（ａ）に示すように、特許文献３に示されるように、加圧ベルト５２を冷却する方法として、冷却用の送風ファン２０３Ｈを設けることが考えられる。従来例では、定着ローラ５１と加圧ベルト５２とで加熱ニップＮを形成する構成において、加圧ベルト５２側に送風ファン２０３Ｈを備える。従来例では、定着ベルト５１を冷却する場合、定着ベルト５１に加圧ベルト５２を圧接して冷却動作を行い、加圧ベルト５２を冷却する場合、定着ローラ５１から離間した状態で、加圧ベルト５２が送風ファン２０３Ｈによって冷却される。
【００５８】
しかし、メディア混載ジョブにおいて厚紙の連続通紙から薄紙の連続通紙へ切り替える場合、表１に示すように、定着ベルト５１と加圧ベルト５２の双方を冷却する必要がある。このとき、従来例では、厚紙の連続通紙の後に、ニップ圧接状態のまま、送風ファン２０３Ｈに冷却された加圧ベルト５２を介して定着ベルト５１を目標温度まで冷却した後に、定着ローラ５１から離間して、加圧ベルト５２を単独で冷却する。そのため、定着ベルト５１と加圧ベルト５２の双方がそれぞれの目標温度に達するには長い冷却時間を要する。
【００５９】
さらに、この場合、定着ベルト５１と加圧ベルト５２の温度差、及び加圧ベルト５２の熱容量と送風ファン２０３Ｈの冷却能力によっては、ニップ圧接状態で定着ベルト５１を冷却している間に、加圧ベルト５２が昇温することが考えられる。結果として、定着ベルト５１の冷却時間が少しくらい短くても、加圧ベルト５２が目標温度に達するまでに、大幅な冷却待機時間の延長が必要となってしまう。そのため、定着ベルト５１よりも加圧ベルト５２を主に冷却したい場合、最初から定着ベルト５１と加圧ベルト５２を離間状態にして、加圧ベルト５２を冷却し、定着ベルト５１は自然放熱させた方が、トータルの温度切替え時間としてはかえって短くなる。
【００６０】
また、近年では、画質は従来同等以上に確保しつつ、省エネルギーの観点からなるべくトナーの消費量を減らすことが求められている。そのため、トナー消費量を従来よりも減らす代わりに、トナーに含有される顔料の量を従来よりも増やすことで、画質を維持していく必要がある。このように、トナー消費量を低減させていく風潮の中で、定着ベルト５１の温度制御の重要性、特に加圧ベルト５２の過昇温を防ぐことの重要性が増している。そして、トナー層の過溶融に起因する問題を防ぐためにも、加圧ベルト５２の過昇温を防いで、記録材の非画像面からの過剰な熱供給を防ぐことの重要性が増している。
【００６１】
そこで、以下の実施例では、この温度切り替えのための待機時間を可及的に短くして目標温度切り替え時の定着ベルト冷却時間を短縮する。同時に、加圧ベルトの昇温を極力抑えることで、濃度や光沢度のムラによる画質の劣化を防ぐ。
【００６２】
＜実施例１＞
図４は実施例１の冷却構成の説明図である。図５は実施例１の冷却制御のフローチャートである。図６は厚紙からコート紙へ切り替える際の冷却性能の説明図である。
【００６３】
図４に示すように、送風装置の一例である送風ファン２０３は、加熱ニップＮによる記録材の搬送面よりも加圧ベルト５２側（ベルト部材側）に配置される。送風ファン２０３は、テンションロール１０４の揺動に伴って、テンションロール１０４に張架された加圧ベルト５２の二つの張架面を交互に空冷可能である。接離機構２０７による加圧ベルト５２の離間状態では送風ファン２０３の送風が加熱ニップＮによる記録材の搬送面を越えて定着ベルト５１へ到達する。接離機構２０７による加圧ベルト５２の当接状態では送風ファン２０３の定着ベルト５１へ向かう送風が加圧ベルト５２に遮られる。
【００６４】
制御手段の一例である制御部１４１は、第一冷却モードと第二冷却モードとを接離機構２０７によって切換可能である。制御部１４１は、定着ベルト５１の目標温度が下げられると、第一冷却モードを実行した後に第二冷却モードを実行する。
【００６５】
図４の（ａ）に示すように、第一冷却モードは、定着ベルト５１と加圧ベルト５２とを離間することで送風ファン２０３からの風が加圧ベルト５２のベルト面に案内されて定着ベルト５１に達することにより定着ベルト５１と加圧ベルト５２とが冷却される。第一冷却モードでは、送風ファン２０３の送風が加圧ベルト５２に沿って流れて、離間した加熱ニップＮを通過する。
【００６６】
図４の（ｂ）に示すように、第二冷却モードは、定着ベルト５１と加圧ベルト５２との離間量を第一冷却モードよりも小さくして、加圧ベルト５２を送風ファン２０３からの風により冷却する。
【００６７】
実施例１では、定着装置９に冷却用の送風ファン２０３を備えている。接離機構２０７は、送風ファン２０３による冷却効率を上げるための重要な役割を担う。接離機構２０７は、第一冷却モードと第二冷却モードとで、送風ファン２０３の送風路の違いを演出する。実施例１の大きな特徴は、テンションロール１０４の揺動位置（加圧ベルト５２の傾き角度）によって、加圧ベルトのみの冷却として用いていた送風ファン２０３の風路を定着ベルト５１も同時に冷却できるように切り替え可能なことである。
【００６８】
図４を参照して図５に示すように、制御部１４１は、記録材の切り替えに伴って切り替える先の目標温度と現在の実測温度とに温度差が発生すると（Ｓ１）、加圧ベルト５２の冷却が必要かどうかを判定する（Ｓ２）。制御部１４１は、加圧ベルト５２の冷却が必要ない場合（Ｓ２のＮＯ）、送風ファンを作動させない（Ｓ９）。そのまま、温度制御部２００を制御して、第１加熱素子２０１、第２加熱素子２０２を動作させて（Ｓ３）、目標温度に到達した後にプリントジョブを開始させる（Ｓ４）。冷却が不要な昇温過程なので、比較的短時間でジョブ開始できる。
【００６９】
制御部１４１は、加圧ベルト５２の冷却動作が必要な場合（Ｓ２のＹＥＳ）、定着ベルト５１の冷却動作が必要かどうかを判定する（Ｓ５）。
【００７０】
制御部１４１は、定着ベルト５１の冷却動作が必要な場合（Ｓ５のＹＥＳ）、図４の（ａ）に示すように、加圧ベルト５２のテンションロール１０４を、送風ファン２０３の風路を越えるまで大きく離間させる（Ｓ６）。制御部１４１は、この状態で送風ファン２０３をＯＮにして（Ｓ８）、定着ベルト５１と加圧ベルト５２を同時に冷却する。
【００７１】
制御部１４１は、定着ベルト５１の冷却が進んで、定着ベルト５１の冷却動作が不必要になると（Ｓ５のＮＯ）、図４の（ｂ）に示すように、加圧ベルト５２を定着ベルト５１へ当接する直前位置に停止させる（Ｓ７）。制御部１４１は、加圧ベルト５２が定着ベルト５１に加熱されない状態を保って送風ファン２０３により加圧ベルト５２のみを冷却する（Ｓ８）。
【００７２】
制御部１４１は、加圧ベルト５２の冷却が進んで、加圧ベルト５２の冷却動作が不必要になると（Ｓ２のＮＯ）、送風を停止して（Ｓ９）、通常の温度制御に戻して（Ｓ３）プリントジョブを開始させる（Ｓ４）。
【００７３】
実施例１では、厚紙２の連続通紙からコート紙に切り替える「混載ジョブ」のケースについて説明する。表１に示すように、厚紙２の目標温度は１９０℃／１００℃（定着ベルト／加圧ベルト）であるが、上述したように、連続通紙がされて加圧ベルト５２の温度が上昇している。
【００７４】
実施例１では、厚紙２を２００枚通紙した直後の温度は１９０℃／１１８℃（定着ベルト／加圧ベルト）であった。表１に示すように、切り替える先のコート紙の目標温度は１７０℃／１１０℃（定着ベルト／加圧ベルト）であるため、切り替え前に、定着ベルト５１と加圧ベルト５２ともに冷却する必要がある。
【００７５】
図６に黒丸（太線）で示すように、上述の実施例１の制御では、０分０秒まで厚紙２の連続通紙がされ、０分０秒で図４の（ａ）に示す離間状態で定着ベルト５１と加圧ベルト５２が冷却された。２１秒後に定着ベルト５１が目標の１７０℃まで冷却したので、図４の（ｂ）に示す近接離間状態となって加圧ベルト５２が冷却された。しかし、加圧ベルト５２は既に１１０℃まで冷却完了していたので、定着ベルト５１の完了と同時にコート紙ジョブが開始された。
【００７６】
＜従来例＞
図３の（ａ）に示すように、従来例では、特許文献３と同様に、加圧ベルト５２を冷却する方法として、冷却用の送風ファン２０３Ｈを設けている。従来例では、定着ローラ５１と加圧ベルト５２とで加熱ニップＮを形成する構成において、加圧ベルト５２側に送風ファン２０３Ｈを備える。従来例では、定着ベルト５１を冷却する場合、定着ベルト５１に加圧ベルト５２を圧接して冷却動作を行い、加圧ベルト５２を冷却する場合、定着ローラ５１から離間した状態で、加圧ベルト５２が送風ファン２０３Ｈによって冷却される。従来例は、加圧ベルト５２を定着ベルト５１に圧接した状態で、定着ベルト５１を目標温度の１７０℃まで下げたのち加圧ベルト５２を離間して送風ファン２０３で目標温度の１１０℃まで冷却する。
【００７７】
図６にバツ印で示すように、従来例では、０分０秒まで厚紙２の連続通紙がされ、０分０秒で図３の（ａ）に示す当接状態のまま送風ファン２０３Ｈを作動させて、冷却された加圧ベルト５２に接触させて定着ベルト５１を除熱した。定着ベルト５１は１１秒で目標の１７０℃に冷却完了したが、その間に加圧ベルト５２が定着ベルト５１に接触して１４０℃まで加熱されてしまったため、加圧ベルト５２の冷却にさらに２０秒を要して合計で３０秒のダウンタイムが発生した。
【００７８】
メディア混載ジョブにおいて厚紙の連続通紙からコート紙の連続通紙へ切り替える場合、定着ベルト５１と加圧ベルト５２の双方を冷却する必要がある。このとき、従来例では、厚紙の連続通紙の後に、ニップ圧接状態のまま、送風ファン２０３Ｈに冷却された加圧ベルト５２を介して定着ベルト５１を目標温度まで冷却した後に、定着ローラ５１から離間して、加圧ベルト５２を単独で冷却する。そのため、定着ベルト５１と加圧ベルト５２の双方がそれぞれの目標温度に達するには長い冷却時間を要する。
【００７９】
さらに、この場合、定着ベルト５１と加圧ベルト５２の温度差、及び加圧ベルト５２の熱容量と送風ファン２０３Ｈの冷却能力によっては、ニップ圧接状態で定着ベルト５１を冷却している間に、加圧ベルト５２が昇温する。その結果、定着ベルト５１の冷却時間が少しくらい短くても、加圧ベルト５２が目標温度に達するまでに、大幅な冷却待機時間の延長が必要となってしまう。
【００８０】
＜比較例＞
図４の（ｂ）に示すように、比較例では、定着ベルト５１と加圧ベルト５２を近接状態にして、加圧ベルト５２を冷却し、定着ベルト５１は自然放熱させた。比較例は、加圧ベルト５２を定着ベルト５１からわずかに離間させて、加圧ベルト５２のみを冷却している。定着ベルト５１は温度が高いため、第１加熱素子２０１の電力供給を停止するだけで、比較的速やかに温度が低下するからである。
【００８１】
図６にひし形で示すように、比較例では、５９分３０秒から０分０秒まで厚紙２の連続通紙がされ、０分０秒で図４の（ｂ）に示す近接離間状態のまま送風ファン２０３を作動させて加圧ベルト５２のみを除熱した。加圧ベルト５２は３秒で目標の１１０度に冷却したが、自然放熱に任せた定着ベルト５１の冷却に４３秒を要した。
【００８２】
表３は、図６から読み取った、厚紙２の２００枚通紙後にコート紙を通紙開始できるまでの温度調整待ち時間をまとめたものである。
【００８３】
【表３】
【００８４】
表３に示すように、従来は加圧ベルト５２の冷却用であった送風ファン２０３の風路を送風ファン２０３の配置と離接機構２０７とを組み合わせることで、実施例１では、定着ベルト５１も冷却可能とした。このため、定着ベルト５１と加圧ベルト５２を同時に冷却することで、定着ベルト５１もしくは加圧ベルト５２のどちらかが自然冷却になってしまう比較例、従来例よりも短い切り替え時間で目標温度の切り替えを完了できる。
【００８５】
＜実施例２＞
図７はスタンバイ状態から薄紙プリントへ切り替える際の冷却性能の説明図である。図４に示すように、実施例２では、実施例１の制御による別の事例として、スタンバイ状態から薄紙プリントへ切り替える際の定着ベルト５１と加圧ベルト５２の冷却効果を確認した。
【００８６】
表２に示すように、スタンバイ状態のデフォルト目標温度は１８０℃／１００℃（定着ベルト／加圧ベルト）である。表１に示すように、薄紙プリントのジョブ開始判定温度の上限は１６５℃／１１０℃（定着ベルト／加圧ベルト）である。このため、薄紙プリントへ切り替える前に、定着ベルト５１と加圧ベルト５２をともに冷却する必要がある。
【００８７】
図７に黒丸（太線）で示すように、上述の実施例１の制御では、０分０秒までスタンバイがされ、０分０秒で図４の（ａ）に示す離間状態で定着ベルト５１と加圧ベルト５２が冷却された。１３秒後に定着ベルト５１が目標の１６５℃まで冷却したので、図４の（ｂ）に示す近接離間状態となって加圧ベルト５２が冷却された。しかし、加圧ベルト５２は既に１００℃まで冷却完了していたので、定着ベルト５１の完了と同時に薄紙プリントのジョブが開始された。
【００８８】
図７にバツ印で示すように、従来例では、０分０秒までスタンバイがされ、０分０秒で図３の（ａ）に示す当接状態で加圧ベルト５２を介して定着ベルト５１が冷却された。その結果、加圧ベルト５２の温度上昇が発生してしまい、その冷却に１０秒以上を要する結果となった。
【００８９】
図７にひし形で示すように、比較例では、０分０秒までスタンバイがされ、０分０秒で図４の（ｂ）に示す近接離間状態で加圧ベルト５２のみが冷却され、定着ベルト５１は第１加熱素子２０１への電力供給を停止して自然冷却に委ねられた。その結果、定着ベルト５１の冷却に４０秒を要する結果となった。
【００９０】
表４は、図７から読み取った、スタンバイ状態から薄紙プリントを開始できるまでの温度調整待ち時間をまとめたものである。
【００９１】
【表４】
【００９２】
表４に示すように、スタンバイ時の目標温度切り替えにおいても、実施例２は、定着ベルト５１と加圧ベルト５２を同時に冷却するので、定着ベルト５１と加圧ベルト５２のどちらかが自然冷却になる比較例、従来例よりもダウンタイムが短くなる。
【００９３】
以上説明したように、第一冷却モードを実行することにより、混載ジョブ時の目標温度切り替え、スタンバイ時の目標温度切り替えにおいて、大きな効果を発揮して画像不良の原因となる加圧ベルト５２の温度昇温なしに定着ベルト５１を効率的に制御できる。
【００９４】
第一冷却モードでは、定着ベルト５１から加圧ベルト５２が大きく離間しているので、送風ファン２０３からの送風は定着ベルト５１と加圧ベルト５２の間を通って両方の部材を同時に冷却可能である。第二冷却モードでは、定着ベルト５１と加圧ベルト５２が近接離間して、送風ファン２０３の送風は加圧ベルト５２のみを集中冷却する。このように、定着ベルト５１と加圧ベルト５２の離間具合を制御することで、送風ファン２０３の風向制御なしに冷却範囲を制御することが可能となる。
【００９５】
定着ベルト５１と加圧ベルト５２の中央部の温度を検知し、目標とする目標温度に応じて定着ベルト５１と加圧ベルト５２の離間状態を制御することにより、冷却範囲を最適化することができる。このため、目標温度の切り替え発生時に、装置の持つ冷却能力としては可及的に短い待機時間によって目標温度に到達することが可能となる。
【００９６】
＜実施例３＞
図８は実施例２の冷却構成の説明図である。図９は風向制御部材による冷却領域の変更の説明図である。図１０は実施例２の冷却構成による冷却効果の説明図である。実施例３は、実施例１の効果を損なうことなく、プリントジョブ時における定着ベルト５１の非通紙部昇温を抑えることで、非通紙部昇温の冷却待ち時間を低減する。
【００９７】
図３の（ａ）に示すように、定着装置９は、プリントジョブ時は、定着ベルト５１に加圧ベルト５２を圧接させて、温度制御部２００により表１に示す目標温度にて定着ベルト５１を温度制御している。温度制御部２００は、第１温度検知素子２０５が配置された定着ベルト５１の中央部を温度制御しているため、連続通紙時には、定着ベルト５１の両端部の記録材の非通紙部が徐々に昇温する。定着ベルト５１の中央部で通紙される記録材に奪われる熱量と第１加熱素子２０１が供給する熱量が同じになるように温度制御するため、記録材に奪われる熱量が無い両端部の非通紙部では、第１加熱素子２０１が供給する熱量が余剰になって昇温する。
【００９８】
そこで、実施例３では、通紙ジョブ時に、送風ファン２０３と風向制御部材２０８を組み合わせて、加圧ベルト５２の両端部を冷やす事で、通紙時に圧接している定着ベルト５１の非通紙部近傍を間接的に冷却して非通紙部の昇温を防止する。
【００９９】
図８に示すように、実施例３の定着装置９は、加圧ベルト５２に位置関係を固定して風向制御部材２０８を設けている。遮蔽部材の一例である風向制御部材２０８は、加圧ベルト５２の中央領域に対応させて配置され、第二冷却モードにおける加圧ベルト５２の中央領域へ向かう送風ファン２０３の送風の割合を低下させる。風向制御部材２０８は、定着ベルト５１に対して加圧ベルト５２を近接離間状態にして行う第二冷却モードにおいて、加圧ベルト５２の非通紙部昇温を除熱するための構造である。
【０１００】
図３の（ａ）に示すように、風向制御部材２０８は、加圧ベルト５２の回転軸線方向の両端部に配置された一対の加圧回動板１１３に位置関係を固定して配置される。加圧ベルト５２、加圧ロール１０２、加圧パッド１０６、テンションロール１０４、風向制御部材２０８は、加圧回動板１１３上に組み立てられ、回動軸１１１を中心にして加圧回動板１１３と一体に揺動可能な加圧ユニットを構成する。
【０１０１】
風向制御部材２０８は、加圧ベルト５２、加圧ロール１０２とその内部の第２加熱素子２０２、第２温度検知素子２０６と同様に、不図示の板金フレームで加圧回動板１１３に一体のユニットとして連結されて加圧ユニットを構成する。接離機構２０７は、加圧回動板１１３を揺動させて、定着ベルト５１と加圧ベルト５２の接離状態を任意に設定可能である。
【０１０２】
図８の（ａ）に示すように、風向制御部材２０８は、定着ベルト５１に対する加圧ベルト５２の離間時に、加圧ベルト５２に沿って流れて定着ベルト５１を冷却する送風ファン２０３の送風を遮らないように配設される。このため、図９の（ａ）に示すように、送風が風向制御部材２０８に遮られることなく、定着ベルト５１と加圧ベルト５２に行き渡る。したがって、実施例１、２で説明した混載ジョブやスタンバイ状態において目標温度の切り替えが生じた場合に実行される非画像形成時の第一冷却モードの冷却効果を損なわないで済む。
【０１０３】
図８の（ｂ）に示すように、風向制御部材２０８は、定着ベルト５１に対する加圧ベルト５２の当接時に、加圧ベルト５２の回転軸線方向の中央領域に当たる送風ファン２０３の送風を遮蔽するように配設される。図９の（ｂ）に示すように、風向制御部材２０８は、定着ベルト５１に対する加圧ベルト５２の当接時に、送風ファン２０３の送風が風向制御部材２０８の外側を通って加圧ベルト５２の両端部を冷却するように配設される。このため、画像形成時に送風ファン２０３を作動させて第二冷却モードを実行することにより、加圧ベルト５２の回転軸線方向の両端部を冷却して、定着ベルト５１の両端部の非通紙部昇温を抑制することが可能となる。
【０１０４】
図１０の（ａ）に示すように、実施例２の第二冷却モードによる通紙時の端部冷却効果を確認した。坪量２００ｇのＡ４サイズ普通紙を縦送りにして連続１０００枚通紙し、直後の定着ベルト５１の回転軸線方向の温度分布を測定した。Ａ４サイズ普通紙の縦送りは、横送りに比較して非通紙部が大きく、非通紙部昇温が発生し易い。
【０１０５】
実験条件としては、送風ファン２０３の開口部の幅は３５０ｍｍ、風向制御部材２０８の幅は１４０ｍｍ、定着ベルト５１の幅を４００ｍｍ、長さを１８５ｍｍとした。定着ベルト５１の目標温度は１９０℃に対して、定着ベルト５１の寿命から決めた設計上限温度を２２０℃としている。通常は、定着ベルト５１の検出温度が２２０℃に達した場合、通紙を一時停止し、定着ベルト５１の検出温度が下がってから通紙を再開させる。しかし、実施例３では、非通紙部昇温を正確に評価するために、定着ベルト５１の検出温度が２２０℃を越えても通紙を一時停止させずに１０００枚を最後まで通紙した。
【０１０６】
通紙中に実施例３の第二冷却モードを実行する実施例３と、通紙時に送風ファン２０３を作動させない従来例と、通紙時に送風ファン２０３を作動させて加圧ベルト５２を全面冷却した比較例とによる実験結果を表５に示す。
【０１０７】
【表５】
【０１０８】
図１０の（ｂ）に示すように、通紙中に実施例３の第二冷却モードを実行することで、連続通紙１０００枚でも定着ベルト５１の非通紙部の昇温は２１２℃に抑制された。これに対して、通紙時に送風ファン２０３を作動させない従来例においては、定着ベルト５１の非通紙部の昇温は２２４℃まで達してしまった。
【０１０９】
また、図４に示すように、風向制御部材２０８を設けないで、通紙時に送風ファン２０３を作動させて加圧ベルト５２を全面冷却した比較例の場合、定着ベルト５１の非通紙部昇温は従来例よりも高くなった。比較例では、温度調整している通紙部が冷却されるため、第１加熱素子２０１の負荷が増して発熱量が増える結果、非通紙部の加熱量も増えるからである。また、比較例では、定着ベルト５１と加圧ベルト５２の両方で目標温度を維持するための投入電力が増えるので、無駄な電力消費が発生した。
【０１１０】
ところで、実際の定着装置９では、定着ローラ５１の非通紙部に第３温度検知素子（サーミスタ）を配置して、非通紙部の検出温度が設計上限温度の２２０℃に達すると通紙を一時停止して、定着ベルト５１の非通紙部が２００℃に冷えるのを待っている。このとき、約３分の冷却待ち時間が発生する。
【０１１１】
実施例３の第二冷却モードを実行した場合、設計上限温度の２２０℃に達することがなかったため、連続通紙の１０００枚において冷却待ち時間が１回も発生しなかった。これに対し、従来例では、設計上限温度の２２０℃に１回達して、約３分の冷却待ち時間が発生した。比較例では、設計上限温度の２２０℃に２回達して、６分の冷却待ち時間が発生した。
【０１１２】
以上説明したように、風向制御部材２０８を設けて、加圧ベルト５２に定着ローラ５１を当接して行う第二冷却モードを実行することにより、定着ベルト５１の非通紙部昇温が抑制される。連続通紙ジョブ時の定着ベルト５１の非通紙部昇温を効率的に冷却でき、非通紙部の冷却のための待機時間を改善することが可能となる。
【０１１３】
非通紙部昇温に伴う種々の弊害を除いて、連続ジョブ時の端部冷却において定着ベルト５１を効率的に制御できる有効性が実証された。
【０１１４】
＜その他の実施例＞
図１１は実施例４の定着装置における冷却モードの説明図である。図１２は実施例５の定着装置における冷却モードの説明図である。図１３は実施例６の定着装置における冷却モードの説明図である。実施例４、５、６は定着部材、加圧部材、送風装置の配置以外は実施例１と同一に構成されるため、図１１、１２、１３中、実施例１と共通する構成には、図３、４と共通の符号を付して重複する説明を省略する。
【０１１５】
実施例１、３では、加熱（定着）ベルトに加圧ベルトを当接させて記録材の加熱ニップを形成する定着装置の例を説明した。しかし、本発明は、加熱ローラに加圧ベルトを当接させる構成（図１１）、または、加熱ベルトに加圧ローラを当接させる構成（図１３）によっても実施可能である。実施例１、３では、加圧ベルトの揺動に伴って送風ファンの送風対象を切り替える構成を説明した。しかし、本発明は、加熱ベルトの揺動に伴って送風ファンの送風対象を切り替える構成（図１２）によっても実施可能である。
【０１１６】
図１１の（ｂ）に示すように、実施例４では、定着ローラ５１Ａに加圧ベルト５２Ａを圧接して加熱ニップＮが形成される。加圧ベルト５２Ａは、実施例１と同様に揺動可能に構成され、接離機構２０７によって揺動される。図１１の（ａ）に示すように、第一冷却モードでは、定着ローラ５１Ａから加圧ベルト５２Ａが離間しており、加圧ベルト５２Ａに沿って流れる送風が定着ローラ５１Ａを冷却する。図１１の（ｂ）に示すように、第二冷却モードでは、定着ローラ５１Ａに加圧ベルト５２Ａが近接離間しており、定着ローラ５１Ａに向かう送風が加圧ベルト５２Ａによって遮られる。
【０１１７】
図１２の（ｂ）に示すように、実施例５では、定着ベルト５１Ｂに加圧ベルト５２Ｂを圧接して加熱ニップＮが形成される。定着ベルト５１Ｂは、揺動可能に構成され、接離機構２０７によって揺動される。図１２の（ａ）に示すように、第一冷却モードでは、加圧ベルト５２Ｂから定着ベルト５１Ｂが離間しており、定着ベルト５１Ｂに沿って流れる送風が加圧ベルト５２Ａを冷却する。図１２の（ｂ）に示すように、第二冷却モードでは、加圧ベルト５２Ｂに定着ベルト５１Ｂが近接離間しており、加圧ベルト５２Ｂに向かう送風が定着ベルト５１Ｂによって遮られる。
【０１１８】
図１３の（ｂ）に示すように、実施例６では、定着ベルト５１Ｃに加圧ローラ５２Ｃを圧接して加熱ニップＮが形成される。定着ベルト５１Ｃは、揺動可能に構成され、接離機構２０７によって揺動される。図１３の（ａ）に示すように、第一冷却モードでは、加圧ローラ５２Ｃから定着ベルト５１Ｃが離間しており、定着ベルト５１Ｃに沿って流れる送風が加圧ローラ５２Ｃを冷却する。図１３の（ｂ）に示すように、第二冷却モードでは、加圧ローラ５２Ｃに定着ベルト５１Ｃが近接離間しており、加圧ローラ５２Ｃに向かう送風が定着ベルト５１Ｃによって遮られる。
【０１１９】
また、画像形成装置として、画像形成部が像担持体に並設しているタンデム式中間転写カラープリンタを例示したが、本願発明は、これに限定されるものではない。１つの像担持体に順次各色トナー像を形成して中間転写体に転写する１ドラム式中間転写カラープリンタや、中間転写体を備えずに像担持体から直接記録材に各色トナー像を転写するタンデム式直接転写カラープリンタ等でもよい。さらに、プリンタでなく複写機やファクシミリ等の他の画像形成装置であってもよい。
【符号の説明】
【０１２０】
１ 現像装置、２ 帯電ローラ、３ 感光ドラム
４ ドラムクリーニング装置、６ 分離ローラ
９ 定着装置、１０ 記録材カセット、１１ 二次転写ローラ
１２ レジストローラ、１３ 駆動ローラ、１４ 対向ローラ
１５ テンションローラ、１９ ベルトクリーニング装置
２４ 転写ローラ、５１ 定着ベルト、５２ 加圧ベルト
１３０ 中間転写ベルト、１４１ 制御部、１４２ 操作部
２００ 温度制御部、２０１ 第１加熱素子
２０２ 第２加熱素子、２０３ 送風ファン
２０５ 第１温度検知素子、２０６ 第２温度検知素子
２０７ 接離機構、２０８ 風向制御部材、Ｐ 記録材
Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ 画像形成部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体にベルト部材を圧接した加熱ニップでトナー画像を担持した記録材を加熱加圧処理する像加熱装置、詳しくは目標温度が下げられた場合に回転体とベルト部材を新しい目標温度へ速やかに対応させ得る送風装置の配置構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成部でトナー像を形成して記録材に転写し、トナー像が転写された記録材を、定着装置の加熱ニップで加熱加圧して記録材に画像を定着させる画像形成装置が広く用いられている。像加熱装置は、定着装置の他に、半定着又は定着済みトナー画像を担持した記録材を加熱加圧して画像表面の光沢度等を調整する画像表面処理装置を含む。
【０００３】
記録材の加熱ニップを形成する加熱回転体と加圧回転体の少なくとも一方をベルト部材で構成した像加熱装置が実用化されている（特許文献１、特許文献２）。ベルト部材を用いると、ローラ部材を用いる場合よりも搬送方向に長い加熱ニップが形成されて記録材の加熱滞在時間が伸びるため、記録材の加熱効率が高まる。
【０００４】
特許文献１には、加熱ローラに加圧ベルトを圧接させた定着装置が示され、カム部材を用いた接離機構によって、加熱ローラに対して加圧ベルトが接離自在である。加熱ローラと加圧ベルトに個別の温度センサ及び温度調整回路が設けられ、加熱ローラと加圧ベルトは、離間状態で待機して、それぞれの目標温度に温度調整されている。
【０００５】
特許文献２には、加熱ベルトに加圧ベルトを圧接させた定着装置が示され、スリープ状態からの加熱ベルトと加圧ベルトの温度立ち上げに際して、カム部材を用いた加熱ベルトと加圧ベルトの接離機構が制御される。
【０００６】
近年、画像形成装置において、材質、厚み、熱伝導率、表面性状等が大きく異なる多種類の記録材への対応が求められている。画像形成〜画像定着を行うプロセススピードについても、複数段階のプロセススピードへの対応が求められている。記録材の種類やプロセススピードが変化すると、加熱ニップにおけるトナー画像の定着条件が変化するため、加熱ニップを構成する回転体（ローラ部材又はベルト部材）とベルト部材の温度調整の目標温度がそれぞれ変更される。
【０００７】
そして、回転体及びベルト部材の温度調整の目標温度が変更された場合、回転体及びベルト部材が新しいそれぞれの目標温度へ収束するまで、画像形成が中断されてダウンタイムが発生する。ここで、目標温度が高く変更された場合、加熱の投入電力を高めることで速やかにダウンタイムを解消できる。しかし、目標温度が下げられた場合、自然冷却を待っていたのでは、ダウンタイムが際限なく伸びてしまう。
【０００８】
そこで、特許文献３に示されるように、回転体及びベルト部材に切り替え送風して強制冷却を行う送風装置を設けることが提案された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−１７５７２１号公報
【特許文献２】特開２０１１−８１０７９号公報
【特許文献３】特開２００６−１１９４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献３に示される構成では、送風装置により冷却されているベルト部材と回転体とが接触することで、回転体の温度を下げて、ダウンタイムを短縮することができるが、回転体と接触してベルト部材が温度上昇してしまう。ベルト部材を介して回転体の冷却を行う場合、温度上昇したベルト部材をその後別途冷却すると、ベルト部材と回転体とをそれぞれの目標温度に冷却するためのトータルのダウンタイムが大きくなる。そのため、更なるダウンタイムの短縮を可能にする構成が望まれている。
【００１１】
その対策として、回転体を冷却する送風装置と、ベルト部材を冷却する送風装置とをそれぞれ配置する構成が考えられるが、送風装置をそれぞれ配置すると、画像形成装置が大型化する問題が生ずる。
【００１２】
そこで、送風装置を複数設けなくても、ベルト部材を冷却できるだけでなく、回転体も速やかに冷却して、低い目標温度に移行させるためのトータルのダウンタイムを短縮することができる構成が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の像加熱装置は、回転体と、前記回転体に圧接して記録材の画像を加熱する加熱ニップを形成するベルト部材と、前記回転体と前記ベルト部材とを接触及び離間するための接離機構とを備えたものである。そして、前記加熱ニップによる記録材の搬送面よりも前記ベルト部材側に配置された送風装置と、前記回転体とベルト部材とを離間することで前記送風装置からの風がベルト面に案内されて回転体に達することにより回転体とベルト部材とが冷却される第一冷却モードと、前記回転体とベルト部材との離間量を第一冷却モードよりも小さくして前記ベルト部材を前記送風装置からの風により冷却する第二冷却モードとを前記接離機構によって切換可能な制御手段とを有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の像加熱装置は、第一冷却モードを実行することで、加熱ニップによる記録材の搬送面越しに、回転体に送風装置の送風を当てて効率的に冷却できる。また、第二冷却モードを実行することで、ベルト部材に送風装置の送風を直接当てて効率的に冷却できる。
【００１５】
したがって、送風装置を複数設けなくても、温度調整の目標温度が下げられた場合に、回転体とベルト部材を短いダウンタイムで温度低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】画像形成装置の制御系のブロック図である。
【図３】定着装置の構成の説明図である。
【図４】実施例１の冷却構成の説明図である。
【図５】実施例１の冷却制御のフローチャートである。
【図６】厚紙からコート紙へ切り替える際の冷却性能の説明図である。
【図７】スタンバイ状態から薄紙プリントへ切り替える際の冷却性能の説明図である。
【図８】実施例２の冷却構成の説明図である。
【図９】風向制御部材による冷却領域の変更の説明図である。
【図１０】実施例２の冷却構成による冷却効果の説明図である。
【図１１】実施例４の定着装置における冷却モードの説明図である。
【図１２】実施例５の定着装置における冷却モードの説明図である。
【図１３】実施例６の定着装置における冷却モードの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、ベルト部材側に配置された送風装置による送風を、接離機構の動作を利用して回転体側とベルト部材側とに切り替える限りにおいて、実施形態の構成の一部又は全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００１８】
本実施形態では、ベルト／ベルト加熱方式の像加熱装置を説明するが、本発明は、ベルト／ローラ加熱方式、ローラ／ベルト加熱方式の像加熱装置でも実施できる。像加熱装置は、定着装置に限らず、画像形成装置から独立した単独の光沢処理装置等でも実施できる。
【００１９】
像加熱装置を搭載する画像形成装置は、中間転写ベルト方式に限らず、感光ドラムから枚葉式に記録材へトナー像を転写する方式、中間転写ドラム方式、記録材搬送ベルト方式、転写ベルト方式等でも実施できる。本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。
【００２０】
＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図２は画像形成装置の制御系のブロック図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト１３０に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。
【００２１】
画像形成部Ｐａでは、感光ドラム３ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト１３０に転写される。画像形成部Ｐｂでは、感光ドラム３ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト１３０に転写される。画像形成部Ｐｃ、Ｐｄでは、感光ドラム３ｃ、３ｄにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト１３０に転写される。
【００２２】
二次転写ローラ１１は、対向ローラ１４に内側面を支持された中間転写ベルト１３０に当接して二次転写部Ｔ２を形成する。記録材カセット１０ａ（１０ｂ）から引き出された記録材Ｐは、分離ローラ６ａ（６ｂ）で１枚ずつに分離して、レジストローラ１２へ送り出される。レジストローラ１２は、中間転写ベルト１３０のトナー像にタイミングを合わせて二次転写部Ｔ２へ記録材Ｐを送り出す。トナー像と重ねて記録材Ｐが二次転写部Ｔ２を挟持搬送される過程で、二次転写ローラ１１に正極性の直流電圧が印加されることにより、フルカラートナー像が中間転写ベルト１３０から記録材Ｐへ二次転写される。ベルトクリーニング装置１９は、記録材Ｐへ転写されずに中間転写ベルト１３０に残った転写残トナーを回収する。
【００２３】
四色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、中間転写ベルト１３０から曲率分離して定着装置９へ送り込まれる。定着装置９は、記録材Ｐを加熱加圧してトナーを融解して表面に画像を定着させる。その後、排出ローラ７３を通じて記録材Ｐが機体外へ排出される。
【００２４】
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、現像装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、実質的に同一に構成される。以下では、画像形成部Ｐａについて説明し、画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄについては、説明中の符号末尾のａをｂ、ｃ、ｄに読み替えて説明されるものとする。
【００２５】
画像形成部Ｐａは、感光ドラム３ａの周囲に、帯電ローラ２ａ、露光装置５ａ、現像装置１ａ、転写ローラ２４ａ、ドラムクリーニング装置４ａを配置している。感光ドラム３ａは、帯電特性が負極性の感光層を有して２００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印方向に回転する。
【００２６】
帯電ローラ２ａは、感光ドラム３ａの表面を一様な負極性の暗部電位ＶＤに帯電させる。露光装置５ａは、感光ドラム３ａにレーザービームを回転ミラーで走査して、露光部分の表面を明部電位ＶＬに低下させることにより画像の静電像を書き込む。現像装置１ａは、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を用いて感光ドラム３ａの静電像をトナー像に現像する。
【００２７】
転写ローラ２４ａは、感光ドラム３ａと中間転写ベルト１３０の間にトナー像の転写部を形成する。トナーの帯電極性とは逆極性の転写電圧を転写ローラ２４ａに印加することにより、転写部を通過する感光ドラム３ａの表面から中間転写ベルト１３０へトナー像が転写される。ドラムクリーニング装置４ａは、転写を逃れて感光ドラム３ａに残った転写残トナーを回収する。
【００２８】
画像形成装置１００は、給紙〜画像形成〜定着〜排紙の動作を繰り返すことで連続的なプリントが可能であり、Ａ４サイズの普通紙において、毎分８０枚のフルカラープリントを出力することができる。
【００２９】
図２に示すように、画像形成装置１００は、マイクロコンピュータを用いた制御部１４１と、ユーザーが画像形成装置１００にアクセスするためのインターフェースとなる操作部１４２とを有する。制御部１４１は、画像形成装置１００の各所の動作を監視、制御しつつ、各ユニット間の命令系統を統括することで、画像形成動作を取りまとめている。操作部１４２は、ユーザーによって、プリントジョブ情報（坪量等の記録材情報、濃度等の画像情報、プリント枚数等）の基本的な設定や、連続的に記録材の種類を切り替えてプリントする所謂「混載ジョブ」等の詳細設定が可能である。
【００３０】
＜定着装置＞
図３は定着装置の構成の説明図である。図３中、（ａ）は当接状態、（ｂ）は離間状態である。
【００３１】
図３の（ａ）に示すように、定着装置９は、トナーの融点以上の温度に温度制御された定着ベルト５１に加圧ベルト５２を圧接して加熱ニップＮを形成し、トナー像を担持した記録材Ｐを加熱ニップＮで挟持搬送して、熱と圧力により定着画像を得る。ベルト部材の一例である加圧ベルト５２は、回転体の一例である定着ベルト５１との間に記録材の加熱ニップＮを形成可能である。定着ベルト５１は、加圧ベルト５２の上方に配置されて加圧ベルト５２よりも高い目標温度に温度調整される。
【００３２】
定着装置９は、定着ベルト５１と加圧ベルト５２とが、記録材Ｐの搬送方向に連続した記録材の加熱ニップＮを形成している。駆動ロール１０１及びパッドステー１０５は、加圧ロール１０２及び加圧パッド１０６との間で、加熱ニップＮに位置する定着ベルト５１及び加圧ベルト５２を外側から加圧している。記録材Ｐは、図中右から左方向に通過し、加熱ニップＮで加熱及び加圧されることで、画像を表面に定着される。
【００３３】
定着ベルト５１は、駆動ロール１０１とベルトテンションを付与する機能を有するテンションロール１０３とに掛け渡して支持される。定着ベルト５１は、厚さ５０μｍ、幅３８０ｍｍ、周長１６０ｍｍのニッケル金属の無端ベルトに、厚さ４００μｍのシリコンゴムをコーティングし、表層に厚み４０μｍのＰＦＡチューブを被覆している。
【００３４】
駆動ロール１０１は、ステンレスパイプ材料によって外径がφ２０に形成された中空ロールである。テンションロール１０３は、ステンレスパイプ材料によって外径がφ２０、内径φ１８に形成された中空ロールである。テンションロール１０３は、両端部を不図示のテンションバネに付勢されて、加圧ベルト５２にテンションを付与している。
【００３５】
加熱ニップＮの入口側に対応する定着ベルト５１の内側に、ステンレス鋼でブロック状に形成されたパッドステー１０５が加圧パッド１０６に対向配置されている。パッドステー１０５は、記録材通過時の加熱ニップＮの温度低下を抑制するための蓄熱部材を兼ねている。
【００３６】
加圧ベルト５２は、加圧ロール１０２とベルトテンションを付与する機能を有するテンションロール１０４とに掛け渡して支持される。加圧ベルト５２は、厚さ５０μｍ、幅３８０ｍｍ、周長１７２ｍｍのニッケル金属の無端ベルトに、厚さ３５０μｍのシリコンゴムをコーティングし、表層に厚み４０μｍのＰＦＡチューブを被覆している。
【００３７】
加圧ロール１０２は、ステンレスパイプ材料によって外径がφ２０に形成された中空ロールである。テンションロール１０４は、ステンレスパイプ材料によって外径がφ２０、内径φ１８に形成された中空ロールである。テンションロール１０４は、両端部を不図示のテンションバネに付勢されて、加圧ベルト５２にテンションを付与している。加熱ニップＮの入口側に対応する加圧ベルト５２の内側に、シリコンゴムで形成された加圧パッド１０６が配置される。加圧パッド１０６は、総圧４００Ｎで加圧ベルト５２の内側面に押圧される。
【００３８】
駆動ロール１０１の内側には、定格１０００Ｗの第１加熱素子２０１が配設される。加圧ロール１０２の内側には、定格１０００Ｗの第２加熱素子２０２が配設される。駆動ロール１０１及び加圧ロール１０２は、軸方向の一端に配置されたギア機構で連結され、外部から駆動されてほぼ等しい周速度で回転する。これにより、定着ベルト５１と加圧ベルト５２は、当接状態でも離間状態でもほぼ等しい回転速度で回転する。
【００３９】
＜接離機構＞
接離機構２０７は、定着ベルト５１に対して加圧ベルト５２を接離させる。接離機構２０７は、記録材の入口側で加圧ベルト５２を張架する支持回転体の一例であるテンションロール１０４を、記録材の出口側に配置した回動軸１１１を中心にして揺動させる機構である。
【００４０】
加圧ベルト５２、加圧ロール１０２、加圧パッド１０６、テンションロール１０４は、加圧回動板１１３上に組み立てられ、回動軸１１１を中心にして加圧回動板１１３と一体に揺動可能な加圧ユニットを構成する。加圧ロール１０２の長手方向の両端部に配置された加圧アーム１１２及び加圧回動板１１３は、加熱ニップＮの出口側に配置された回動軸１１１を中心にして、それぞれ独立して回動可能である。加圧ロール１０２及び加圧パッド１０６は、加圧板１１４に支持され、加圧バネ１１４によって上方へ付勢されている。
【００４１】
加圧回動板１１３下面には加圧カム１２０が当接しており、加圧カム１２０の回転によって、加圧回動板１１３が上下に移動することにより、加圧ベルト５２の定着ベルト５１に対する圧接・離間の動作が可能となっている。加圧カム１２０は、接離機構２０７によって駆動されて、加圧ロール１０２、加圧パッド１０６、及びテンションロール１０４に支持された加圧ベルト５２を昇降させる。
【００４２】
制御部１４１は、接離機構２０７を作動させて加圧カム１２０の回転方向・回転角度を制御することにより、加圧ベルト５２の定着ベルト５１に対する接離状態を任意に設定可能である。定着ベルト５１と加圧ベルト５２の圧接時の総荷重は約８００Ｎ（８０ｋｇｆ）で搬送方向に約１５ｍｍの長さの加熱ニップＮを形成する。接離機構２０７の従来の目的は、ジャム処理性向上や定着ベルト５１の長寿命化、及び非通紙時の加圧ベルト５２の昇温防止等である。
【００４３】
しかし、定着ベルト５１に加圧ベルト５２を圧接させる場合、加圧ベルト５２の温度が高過ぎると、コート紙内部の水分が蒸発して、水蒸気がコート層を破って画像面に噴出して画像を乱す、所謂ブリスタ現象が懸念される。加圧ベルト５２の温度が高過ぎると、記録材の内部の水分が蒸発して、水蒸気が加圧ベルトと記録材裏面との摩擦力を低下させて、所謂スリップ現象が発生するため、搬送不良が懸念される。記録材Ｐの内部の水分が蒸発して、水蒸気が定着ベルト５１と記録材の画像面の間にたまると、画像面から定着ベルト５１が浮き上がり易くなって、画像光沢ムラが懸念される。
【００４４】
このため、画像形成装置１００では、加圧ベルト５２を定着ベルト５１に比べて相当に低い温度に温度制御しており、非通紙時には、定着ベルト５１の温度低下を防ぐために、接離機構２０７によって加圧ベルト５２を定着ベルト５１から離間させている。これにより、記録材Ｐに与える熱量を最小限に止めつつ、定着ベルト５１による必要な定着性能を確保している。
【００４５】
＜定着装置の温度制御＞
図３を参照して図２に示すように、温度制御部２００は、加熱ニップＮの下流側で定着ベルト５１の中央部に接触している第１温度検知素子２０５の検出温度に基づいて第１加熱素子２０１への電力供給を制御して、定着ベルト５１の表面温度を調整する。温度制御部２００は、加熱ニップＮの下流側で加圧ベルト５２の中央部に接触している第２温度検知素子２０６の検出温度に基づいて第２加熱素子２０２への電力供給を制御して、加圧ベルト５２の表面温度を調整する。ここでは、第１加熱素子２０１および第２加熱素子２０２は、ハロゲンランプヒータであるが、抵抗加熱装置、誘導加熱装置等に置き換えてもよい。
【００４６】
プリントジョブが開始される時、制御部１４１は、操作部１４２を通じて設定された記録材Ｐの情報に基づいて、定着装置９の温度調整の目標温度を選択し、温度制御部２００に設定して、定着ベルト５１及び加圧ベルト５２の温度制御を行わせる。表１は、定着装置９における温度調整の目標温度テーブルである。
【００４７】
【表１】
【００４８】
表１に示すように、制御部１４１は、記録材の種類（坪量、表面性等）に応じた数段階の目標温度を備えて定着ベルト５１および加圧ベルト５２を温度制御している。普通紙等の非コート紙については、搬送性（しわ、分離性等）と画像性（定着性、トナーオフセット、表面光沢等）とが両立する温度に設定し、記録材の坪量が大きいほど目標温度を高くする。一方、表面に樹脂層を有するコート紙については、これらの基本性能（搬送性、画像性）に加えて、コート紙特有の搬送不良や画像欠陥を防止するため、コート紙特有の目標温度を設定する。
【００４９】
定着ベルト５１の目標温度、およびジョブ開始判定温度は、記録材の搬送性と画像性とを両立させるために、記録材Ｐの坪量が大きいほど高くなるように設定している。
【００５０】
加圧ベルト５２の目標温度は、基本的には、全ての記録材について１００℃に設定しているが、連続通紙を行うと、画像間隔で定着ベルト５１が加圧ベルト５２に接触して温度が上昇するため、プリントジョブ開始判定温度を設けている。プリントジョブ開始判定温度に達すると、画像形成が中断されて、温度低下を待機する。
【００５１】
低坪量の紙である普通紙１、薄紙は、厚みが薄いため加圧ベルト５２の温度が記録材Ｐを通じてトナー層に伝わり易く、トナー層が過溶融して紙の凸凹に沿って流れて濃度ムラが発生し易いため、プリントジョブ開始判定温度の上限を１１０℃にしている。表面に凹凸が多く、平滑性の低い紙においては、トナー層を過溶融してしまうと、トナー粘度が下がって、紙の凸面にいたトナーが凹面に流れてしまう。この結果、紙の凸面と凹面に同じ量のトナーが定着されていた場合に比べて、濃度やグロスのムラが顕著になってしまう。コート紙では、上述したブリスタ現象を阻止するためにプリントジョブ開始判定温度の上限を１１０℃にしている。その他の記録材Ｐでは、記録材Ｐの搬送性（しわ、分離）を優先してプリントジョブ開始判定温度の上限を１２０℃としている。
【００５２】
【表２】
【００５３】
表２に示すように、デフォルト設定でのスタンバイ目標温度は、定着ベルト５１で１８０℃、加圧ベルト５２で１００℃としている。これは、使用頻度の高い記録材である普通紙２をプリントする際に、待機することなく、直ちにジョブをスタートできるためである。なお、デフォルト設定におけるスタンバイ目標温度は、操作部１４２から「よく使う記録材」として任意に設定可能である。
【００５４】
複数段階の目標温度を備えている画像形成装置１００では、目標温度の切り替え時に、プリント待機時間が発生する。記録材Ｐの種類及び坪量によってプリント開始判定温度の温度範囲が異なるため、記録材Ｐの種類が替わった時、定着ベルト５１と加圧ベルト５２の温度をプリント開始判定温度にまで加熱もしくは冷却する必要が発生する。
【００５５】
特に、熱容量の大きい定着構成においては、冷却の必要が発生した際に時間を要するため、温度切り替えのための待機時間が長くかかる。高速機においては、連続通紙時の温度低下を防ぐために熱容量の大きい構造となっているため、新しい目標温度への移行時間は、加熱の場合よりも冷却の場合の方が長くかかり、画像形成装置１００のトータル生産性への影響が大きい。
【００５６】
例えば、表２に示すスタンバイ目標温度から表１に示す薄紙の目標温度へ移行させる場合には、冷却のためのダウンタイムが長く発生して、画像形成装置１００の生産性が低下する。また、薄紙の連続通紙と厚紙の連続通紙を交互に実行する混載ジョブの場合、厚紙から薄紙へ切り替わるごとに、冷却のためのダウンタイムが発生するため、普通紙２の単載ジョブに比較して画像形成装置１００の生産性が大きく低下する。このため、ユーザビリティの観点で好ましくない。
【００５７】
＜従来例＞
図３の（ａ）に示すように、特許文献３に示されるように、加圧ベルト５２を冷却する方法として、冷却用の送風ファン２０３Ｈを設けることが考えられる。従来例では、定着ローラ５１と加圧ベルト５２とで加熱ニップＮを形成する構成において、加圧ベルト５２側に送風ファン２０３Ｈを備える。従来例では、定着ベルト５１を冷却する場合、定着ベルト５１に加圧ベルト５２を圧接して冷却動作を行い、加圧ベルト５２を冷却する場合、定着ローラ５１から離間した状態で、加圧ベルト５２が送風ファン２０３Ｈによって冷却される。
【００５８】
しかし、メディア混載ジョブにおいて厚紙の連続通紙から薄紙の連続通紙へ切り替える場合、表１に示すように、定着ベルト５１と加圧ベルト５２の双方を冷却する必要がある。このとき、従来例では、厚紙の連続通紙の後に、ニップ圧接状態のまま、送風ファン２０３Ｈに冷却された加圧ベルト５２を介して定着ベルト５１を目標温度まで冷却した後に、定着ローラ５１から離間して、加圧ベルト５２を単独で冷却する。そのため、定着ベルト５１と加圧ベルト５２の双方がそれぞれの目標温度に達するには長い冷却時間を要する。
【００５９】
さらに、この場合、定着ベルト５１と加圧ベルト５２の温度差、及び加圧ベルト５２の熱容量と送風ファン２０３Ｈの冷却能力によっては、ニップ圧接状態で定着ベルト５１を冷却している間に、加圧ベルト５２が昇温することが考えられる。結果として、定着ベルト５１の冷却時間が少しくらい短くても、加圧ベルト５２が目標温度に達するまでに、大幅な冷却待機時間の延長が必要となってしまう。そのため、定着ベルト５１よりも加圧ベルト５２を主に冷却したい場合、最初から定着ベルト５１と加圧ベルト５２を離間状態にして、加圧ベルト５２を冷却し、定着ベルト５１は自然放熱させた方が、トータルの温度切替え時間としてはかえって短くなる。
【００６０】
また、近年では、画質は従来同等以上に確保しつつ、省エネルギーの観点からなるべくトナーの消費量を減らすことが求められている。そのため、トナー消費量を従来よりも減らす代わりに、トナーに含有される顔料の量を従来よりも増やすことで、画質を維持していく必要がある。このように、トナー消費量を低減させていく風潮の中で、定着ベルト５１の温度制御の重要性、特に加圧ベルト５２の過昇温を防ぐことの重要性が増している。そして、トナー層の過溶融に起因する問題を防ぐためにも、加圧ベルト５２の過昇温を防いで、記録材の非画像面からの過剰な熱供給を防ぐことの重要性が増している。
【００６１】
そこで、以下の実施例では、この温度切り替えのための待機時間を可及的に短くして目標温度切り替え時の定着ベルト冷却時間を短縮する。同時に、加圧ベルトの昇温を極力抑えることで、濃度や光沢度のムラによる画質の劣化を防ぐ。
【００６２】
＜実施例１＞
図４は実施例１の冷却構成の説明図である。図５は実施例１の冷却制御のフローチャートである。図６は厚紙からコート紙へ切り替える際の冷却性能の説明図である。
【００６３】
図４に示すように、送風装置の一例である送風ファン２０３は、加熱ニップＮによる記録材の搬送面よりも加圧ベルト５２側（ベルト部材側）に配置される。送風ファン２０３は、テンションロール１０４の揺動に伴って、テンションロール１０４に張架された加圧ベルト５２の二つの張架面を交互に空冷可能である。接離機構２０７による加圧ベルト５２の離間状態では送風ファン２０３の送風が加熱ニップＮによる記録材の搬送面を越えて定着ベルト５１へ到達する。接離機構２０７による加圧ベルト５２の当接状態では送風ファン２０３の定着ベルト５１へ向かう送風が加圧ベルト５２に遮られる。
【００６４】
制御手段の一例である制御部１４１は、第一冷却モードと第二冷却モードとを接離機構２０７によって切換可能である。制御部１４１は、定着ベルト５１の目標温度が下げられると、第一冷却モードを実行した後に第二冷却モードを実行する。
【００６５】
図４の（ａ）に示すように、第一冷却モードは、定着ベルト５１と加圧ベルト５２とを離間することで送風ファン２０３からの風が加圧ベルト５２のベルト面に案内されて定着ベルト５１に達することにより定着ベルト５１と加圧ベルト５２とが冷却される。第一冷却モードでは、送風ファン２０３の送風が加圧ベルト５２に沿って流れて、離間した加熱ニップＮを通過する。
【００６６】
図４の（ｂ）に示すように、第二冷却モードは、定着ベルト５１と加圧ベルト５２との離間量を第一冷却モードよりも小さくして、加圧ベルト５２を送風ファン２０３からの風により冷却する。
【００６７】
実施例１では、定着装置９に冷却用の送風ファン２０３を備えている。接離機構２０７は、送風ファン２０３による冷却効率を上げるための重要な役割を担う。接離機構２０７は、第一冷却モードと第二冷却モードとで、送風ファン２０３の送風路の違いを演出する。実施例１の大きな特徴は、テンションロール１０４の揺動位置（加圧ベルト５２の傾き角度）によって、加圧ベルトのみの冷却として用いていた送風ファン２０３の風路を定着ベルト５１も同時に冷却できるように切り替え可能なことである。
【００６８】
図４を参照して図５に示すように、制御部１４１は、記録材の切り替えに伴って切り替える先の目標温度と現在の実測温度とに温度差が発生すると（Ｓ１）、加圧ベルト５２の冷却が必要かどうかを判定する（Ｓ２）。制御部１４１は、加圧ベルト５２の冷却が必要ない場合（Ｓ２のＮＯ）、送風ファンを作動させない（Ｓ９）。そのまま、温度制御部２００を制御して、第１加熱素子２０１、第２加熱素子２０２を動作させて（Ｓ３）、目標温度に到達した後にプリントジョブを開始させる（Ｓ４）。冷却が不要な昇温過程なので、比較的短時間でジョブ開始できる。
【００６９】
制御部１４１は、加圧ベルト５２の冷却動作が必要な場合（Ｓ２のＹＥＳ）、定着ベルト５１の冷却動作が必要かどうかを判定する（Ｓ５）。
【００７０】
制御部１４１は、定着ベルト５１の冷却動作が必要な場合（Ｓ５のＹＥＳ）、図４の（ａ）に示すように、加圧ベルト５２のテンションロール１０４を、送風ファン２０３の風路を越えるまで大きく離間させる（Ｓ６）。制御部１４１は、この状態で送風ファン２０３をＯＮにして（Ｓ８）、定着ベルト５１と加圧ベルト５２を同時に冷却する。
【００７１】
制御部１４１は、定着ベルト５１の冷却が進んで、定着ベルト５１の冷却動作が不必要になると（Ｓ５のＮＯ）、図４の（ｂ）に示すように、加圧ベルト５２を定着ベルト５１へ当接する直前位置に停止させる（Ｓ７）。制御部１４１は、加圧ベルト５２が定着ベルト５１に加熱されない状態を保って送風ファン２０３により加圧ベルト５２のみを冷却する（Ｓ８）。
【００７２】
制御部１４１は、加圧ベルト５２の冷却が進んで、加圧ベルト５２の冷却動作が不必要になると（Ｓ２のＮＯ）、送風を停止して（Ｓ９）、通常の温度制御に戻して（Ｓ３）プリントジョブを開始させる（Ｓ４）。
【００７３】
実施例１では、厚紙２の連続通紙からコート紙に切り替える「混載ジョブ」のケースについて説明する。表１に示すように、厚紙２の目標温度は１９０℃／１００℃（定着ベルト／加圧ベルト）であるが、上述したように、連続通紙がされて加圧ベルト５２の温度が上昇している。
【００７４】
実施例１では、厚紙２を２００枚通紙した直後の温度は１９０℃／１１８℃（定着ベルト／加圧ベルト）であった。表１に示すように、切り替える先のコート紙の目標温度は１７０℃／１１０℃（定着ベルト／加圧ベルト）であるため、切り替え前に、定着ベルト５１と加圧ベルト５２ともに冷却する必要がある。
【００７５】
図６に黒丸（太線）で示すように、上述の実施例１の制御では、０分０秒まで厚紙２の連続通紙がされ、０分０秒で図４の（ａ）に示す離間状態で定着ベルト５１と加圧ベルト５２が冷却された。２１秒後に定着ベルト５１が目標の１７０℃まで冷却したので、図４の（ｂ）に示す近接離間状態となって加圧ベルト５２が冷却された。しかし、加圧ベルト５２は既に１１０℃まで冷却完了していたので、定着ベルト５１の完了と同時にコート紙ジョブが開始された。
【００７６】
＜従来例＞
図３の（ａ）に示すように、従来例では、特許文献３と同様に、加圧ベルト５２を冷却する方法として、冷却用の送風ファン２０３Ｈを設けている。従来例では、定着ローラ５１と加圧ベルト５２とで加熱ニップＮを形成する構成において、加圧ベルト５２側に送風ファン２０３Ｈを備える。従来例では、定着ベルト５１を冷却する場合、定着ベルト５１に加圧ベルト５２を圧接して冷却動作を行い、加圧ベルト５２を冷却する場合、定着ローラ５１から離間した状態で、加圧ベルト５２が送風ファン２０３Ｈによって冷却される。従来例は、加圧ベルト５２を定着ベルト５１に圧接した状態で、定着ベルト５１を目標温度の１７０℃まで下げたのち加圧ベルト５２を離間して送風ファン２０３で目標温度の１１０℃まで冷却する。
【００７７】
図６にバツ印で示すように、従来例では、０分０秒まで厚紙２の連続通紙がされ、０分０秒で図３の（ａ）に示す当接状態のまま送風ファン２０３Ｈを作動させて、冷却された加圧ベルト５２に接触させて定着ベルト５１を除熱した。定着ベルト５１は１１秒で目標の１７０℃に冷却完了したが、その間に加圧ベルト５２が定着ベルト５１に接触して１４０℃まで加熱されてしまったため、加圧ベルト５２の冷却にさらに２０秒を要して合計で３０秒のダウンタイムが発生した。
【００７８】
メディア混載ジョブにおいて厚紙の連続通紙からコート紙の連続通紙へ切り替える場合、定着ベルト５１と加圧ベルト５２の双方を冷却する必要がある。このとき、従来例では、厚紙の連続通紙の後に、ニップ圧接状態のまま、送風ファン２０３Ｈに冷却された加圧ベルト５２を介して定着ベルト５１を目標温度まで冷却した後に、定着ローラ５１から離間して、加圧ベルト５２を単独で冷却する。そのため、定着ベルト５１と加圧ベルト５２の双方がそれぞれの目標温度に達するには長い冷却時間を要する。
【００７９】
さらに、この場合、定着ベルト５１と加圧ベルト５２の温度差、及び加圧ベルト５２の熱容量と送風ファン２０３Ｈの冷却能力によっては、ニップ圧接状態で定着ベルト５１を冷却している間に、加圧ベルト５２が昇温する。その結果、定着ベルト５１の冷却時間が少しくらい短くても、加圧ベルト５２が目標温度に達するまでに、大幅な冷却待機時間の延長が必要となってしまう。
【００８０】
＜比較例＞
図４の（ｂ）に示すように、比較例では、定着ベルト５１と加圧ベルト５２を近接状態にして、加圧ベルト５２を冷却し、定着ベルト５１は自然放熱させた。比較例は、加圧ベルト５２を定着ベルト５１からわずかに離間させて、加圧ベルト５２のみを冷却している。定着ベルト５１は温度が高いため、第１加熱素子２０１の電力供給を停止するだけで、比較的速やかに温度が低下するからである。
【００８１】
図６にひし形で示すように、比較例では、５９分３０秒から０分０秒まで厚紙２の連続通紙がされ、０分０秒で図４の（ｂ）に示す近接離間状態のまま送風ファン２０３を作動させて加圧ベルト５２のみを除熱した。加圧ベルト５２は３秒で目標の１１０度に冷却したが、自然放熱に任せた定着ベルト５１の冷却に４３秒を要した。
【００８２】
表３は、図６から読み取った、厚紙２の２００枚通紙後にコート紙を通紙開始できるまでの温度調整待ち時間をまとめたものである。
【００８３】
【表３】
【００８４】
表３に示すように、従来は加圧ベルト５２の冷却用であった送風ファン２０３の風路を送風ファン２０３の配置と離接機構２０７とを組み合わせることで、実施例１では、定着ベルト５１も冷却可能とした。このため、定着ベルト５１と加圧ベルト５２を同時に冷却することで、定着ベルト５１もしくは加圧ベルト５２のどちらかが自然冷却になってしまう比較例、従来例よりも短い切り替え時間で目標温度の切り替えを完了できる。
【００８５】
＜実施例２＞
図７はスタンバイ状態から薄紙プリントへ切り替える際の冷却性能の説明図である。図４に示すように、実施例２では、実施例１の制御による別の事例として、スタンバイ状態から薄紙プリントへ切り替える際の定着ベルト５１と加圧ベルト５２の冷却効果を確認した。
【００８６】
表２に示すように、スタンバイ状態のデフォルト目標温度は１８０℃／１００℃（定着ベルト／加圧ベルト）である。表１に示すように、薄紙プリントのジョブ開始判定温度の上限は１６５℃／１１０℃（定着ベルト／加圧ベルト）である。このため、薄紙プリントへ切り替える前に、定着ベルト５１と加圧ベルト５２をともに冷却する必要がある。
【００８７】
図７に黒丸（太線）で示すように、上述の実施例１の制御では、０分０秒までスタンバイがされ、０分０秒で図４の（ａ）に示す離間状態で定着ベルト５１と加圧ベルト５２が冷却された。１３秒後に定着ベルト５１が目標の１６５℃まで冷却したので、図４の（ｂ）に示す近接離間状態となって加圧ベルト５２が冷却された。しかし、加圧ベルト５２は既に１００℃まで冷却完了していたので、定着ベルト５１の完了と同時に薄紙プリントのジョブが開始された。
【００８８】
図７にバツ印で示すように、従来例では、０分０秒までスタンバイがされ、０分０秒で図３の（ａ）に示す当接状態で加圧ベルト５２を介して定着ベルト５１が冷却された。その結果、加圧ベルト５２の温度上昇が発生してしまい、その冷却に１０秒以上を要する結果となった。
【００８９】
図７にひし形で示すように、比較例では、０分０秒までスタンバイがされ、０分０秒で図４の（ｂ）に示す近接離間状態で加圧ベルト５２のみが冷却され、定着ベルト５１は第１加熱素子２０１への電力供給を停止して自然冷却に委ねられた。その結果、定着ベルト５１の冷却に４０秒を要する結果となった。
【００９０】
表４は、図７から読み取った、スタンバイ状態から薄紙プリントを開始できるまでの温度調整待ち時間をまとめたものである。
【００９１】
【表４】
【００９２】
表４に示すように、スタンバイ時の目標温度切り替えにおいても、実施例２は、定着ベルト５１と加圧ベルト５２を同時に冷却するので、定着ベルト５１と加圧ベルト５２のどちらかが自然冷却になる比較例、従来例よりもダウンタイムが短くなる。
【００９３】
以上説明したように、第一冷却モードを実行することにより、混載ジョブ時の目標温度切り替え、スタンバイ時の目標温度切り替えにおいて、大きな効果を発揮して画像不良の原因となる加圧ベルト５２の温度昇温なしに定着ベルト５１を効率的に制御できる。
【００９４】
第一冷却モードでは、定着ベルト５１から加圧ベルト５２が大きく離間しているので、送風ファン２０３からの送風は定着ベルト５１と加圧ベルト５２の間を通って両方の部材を同時に冷却可能である。第二冷却モードでは、定着ベルト５１と加圧ベルト５２が近接離間して、送風ファン２０３の送風は加圧ベルト５２のみを集中冷却する。このように、定着ベルト５１と加圧ベルト５２の離間具合を制御することで、送風ファン２０３の風向制御なしに冷却範囲を制御することが可能となる。
【００９５】
定着ベルト５１と加圧ベルト５２の中央部の温度を検知し、目標とする目標温度に応じて定着ベルト５１と加圧ベルト５２の離間状態を制御することにより、冷却範囲を最適化することができる。このため、目標温度の切り替え発生時に、装置の持つ冷却能力としては可及的に短い待機時間によって目標温度に到達することが可能となる。
【００９６】
＜実施例３＞
図８は実施例２の冷却構成の説明図である。図９は風向制御部材による冷却領域の変更の説明図である。図１０は実施例２の冷却構成による冷却効果の説明図である。実施例３は、実施例１の効果を損なうことなく、プリントジョブ時における定着ベルト５１の非通紙部昇温を抑えることで、非通紙部昇温の冷却待ち時間を低減する。
【００９７】
図３の（ａ）に示すように、定着装置９は、プリントジョブ時は、定着ベルト５１に加圧ベルト５２を圧接させて、温度制御部２００により表１に示す目標温度にて定着ベルト５１を温度制御している。温度制御部２００は、第１温度検知素子２０５が配置された定着ベルト５１の中央部を温度制御しているため、連続通紙時には、定着ベルト５１の両端部の記録材の非通紙部が徐々に昇温する。定着ベルト５１の中央部で通紙される記録材に奪われる熱量と第１加熱素子２０１が供給する熱量が同じになるように温度制御するため、記録材に奪われる熱量が無い両端部の非通紙部では、第１加熱素子２０１が供給する熱量が余剰になって昇温する。
【００９８】
そこで、実施例３では、通紙ジョブ時に、送風ファン２０３と風向制御部材２０８を組み合わせて、加圧ベルト５２の両端部を冷やす事で、通紙時に圧接している定着ベルト５１の非通紙部近傍を間接的に冷却して非通紙部の昇温を防止する。
【００９９】
図８に示すように、実施例３の定着装置９は、加圧ベルト５２に位置関係を固定して風向制御部材２０８を設けている。遮蔽部材の一例である風向制御部材２０８は、加圧ベルト５２の中央領域に対応させて配置され、第二冷却モードにおける加圧ベルト５２の中央領域へ向かう送風ファン２０３の送風の割合を低下させる。風向制御部材２０８は、定着ベルト５１に対して加圧ベルト５２を近接離間状態にして行う第二冷却モードにおいて、加圧ベルト５２の非通紙部昇温を除熱するための構造である。
【０１００】
図３の（ａ）に示すように、風向制御部材２０８は、加圧ベルト５２の回転軸線方向の両端部に配置された一対の加圧回動板１１３に位置関係を固定して配置される。加圧ベルト５２、加圧ロール１０２、加圧パッド１０６、テンションロール１０４、風向制御部材２０８は、加圧回動板１１３上に組み立てられ、回動軸１１１を中心にして加圧回動板１１３と一体に揺動可能な加圧ユニットを構成する。
【０１０１】
風向制御部材２０８は、加圧ベルト５２、加圧ロール１０２とその内部の第２加熱素子２０２、第２温度検知素子２０６と同様に、不図示の板金フレームで加圧回動板１１３に一体のユニットとして連結されて加圧ユニットを構成する。接離機構２０７は、加圧回動板１１３を揺動させて、定着ベルト５１と加圧ベルト５２の接離状態を任意に設定可能である。
【０１０２】
図８の（ａ）に示すように、風向制御部材２０８は、定着ベルト５１に対する加圧ベルト５２の離間時に、加圧ベルト５２に沿って流れて定着ベルト５１を冷却する送風ファン２０３の送風を遮らないように配設される。このため、図９の（ａ）に示すように、送風が風向制御部材２０８に遮られることなく、定着ベルト５１と加圧ベルト５２に行き渡る。したがって、実施例１、２で説明した混載ジョブやスタンバイ状態において目標温度の切り替えが生じた場合に実行される非画像形成時の第一冷却モードの冷却効果を損なわないで済む。
【０１０３】
図８の（ｂ）に示すように、風向制御部材２０８は、定着ベルト５１に対する加圧ベルト５２の当接時に、加圧ベルト５２の回転軸線方向の中央領域に当たる送風ファン２０３の送風を遮蔽するように配設される。図９の（ｂ）に示すように、風向制御部材２０８は、定着ベルト５１に対する加圧ベルト５２の当接時に、送風ファン２０３の送風が風向制御部材２０８の外側を通って加圧ベルト５２の両端部を冷却するように配設される。このため、画像形成時に送風ファン２０３を作動させて第二冷却モードを実行することにより、加圧ベルト５２の回転軸線方向の両端部を冷却して、定着ベルト５１の両端部の非通紙部昇温を抑制することが可能となる。
【０１０４】
図１０の（ａ）に示すように、実施例２の第二冷却モードによる通紙時の端部冷却効果を確認した。坪量２００ｇのＡ４サイズ普通紙を縦送りにして連続１０００枚通紙し、直後の定着ベルト５１の回転軸線方向の温度分布を測定した。Ａ４サイズ普通紙の縦送りは、横送りに比較して非通紙部が大きく、非通紙部昇温が発生し易い。
【０１０５】
実験条件としては、送風ファン２０３の開口部の幅は３５０ｍｍ、風向制御部材２０８の幅は１４０ｍｍ、定着ベルト５１の幅を４００ｍｍ、長さを１８５ｍｍとした。定着ベルト５１の目標温度は１９０℃に対して、定着ベルト５１の寿命から決めた設計上限温度を２２０℃としている。通常は、定着ベルト５１の検出温度が２２０℃に達した場合、通紙を一時停止し、定着ベルト５１の検出温度が下がってから通紙を再開させる。しかし、実施例３では、非通紙部昇温を正確に評価するために、定着ベルト５１の検出温度が２２０℃を越えても通紙を一時停止させずに１０００枚を最後まで通紙した。
【０１０６】
通紙中に実施例３の第二冷却モードを実行する実施例３と、通紙時に送風ファン２０３を作動させない従来例と、通紙時に送風ファン２０３を作動させて加圧ベルト５２を全面冷却した比較例とによる実験結果を表５に示す。
【０１０７】
【表５】
【０１０８】
図１０の（ｂ）に示すように、通紙中に実施例３の第二冷却モードを実行することで、連続通紙１０００枚でも定着ベルト５１の非通紙部の昇温は２１２℃に抑制された。これに対して、通紙時に送風ファン２０３を作動させない従来例においては、定着ベルト５１の非通紙部の昇温は２２４℃まで達してしまった。
【０１０９】
また、図４に示すように、風向制御部材２０８を設けないで、通紙時に送風ファン２０３を作動させて加圧ベルト５２を全面冷却した比較例の場合、定着ベルト５１の非通紙部昇温は従来例よりも高くなった。比較例では、温度調整している通紙部が冷却されるため、第１加熱素子２０１の負荷が増して発熱量が増える結果、非通紙部の加熱量も増えるからである。また、比較例では、定着ベルト５１と加圧ベルト５２の両方で目標温度を維持するための投入電力が増えるので、無駄な電力消費が発生した。
【０１１０】
ところで、実際の定着装置９では、定着ローラ５１の非通紙部に第３温度検知素子（サーミスタ）を配置して、非通紙部の検出温度が設計上限温度の２２０℃に達すると通紙を一時停止して、定着ベルト５１の非通紙部が２００℃に冷えるのを待っている。このとき、約３分の冷却待ち時間が発生する。
【０１１１】
実施例３の第二冷却モードを実行した場合、設計上限温度の２２０℃に達することがなかったため、連続通紙の１０００枚において冷却待ち時間が１回も発生しなかった。これに対し、従来例では、設計上限温度の２２０℃に１回達して、約３分の冷却待ち時間が発生した。比較例では、設計上限温度の２２０℃に２回達して、６分の冷却待ち時間が発生した。
【０１１２】
以上説明したように、風向制御部材２０８を設けて、加圧ベルト５２に定着ローラ５１を当接して行う第二冷却モードを実行することにより、定着ベルト５１の非通紙部昇温が抑制される。連続通紙ジョブ時の定着ベルト５１の非通紙部昇温を効率的に冷却でき、非通紙部の冷却のための待機時間を改善することが可能となる。
【０１１３】
非通紙部昇温に伴う種々の弊害を除いて、連続ジョブ時の端部冷却において定着ベルト５１を効率的に制御できる有効性が実証された。
【０１１４】
＜その他の実施例＞
図１１は実施例４の定着装置における冷却モードの説明図である。図１２は実施例５の定着装置における冷却モードの説明図である。図１３は実施例６の定着装置における冷却モードの説明図である。実施例４、５、６は定着部材、加圧部材、送風装置の配置以外は実施例１と同一に構成されるため、図１１、１２、１３中、実施例１と共通する構成には、図３、４と共通の符号を付して重複する説明を省略する。
【０１１５】
実施例１、３では、加熱（定着）ベルトに加圧ベルトを当接させて記録材の加熱ニップを形成する定着装置の例を説明した。しかし、本発明は、加熱ローラに加圧ベルトを当接させる構成（図１１）、または、加熱ベルトに加圧ローラを当接させる構成（図１３）によっても実施可能である。実施例１、３では、加圧ベルトの揺動に伴って送風ファンの送風対象を切り替える構成を説明した。しかし、本発明は、加熱ベルトの揺動に伴って送風ファンの送風対象を切り替える構成（図１２）によっても実施可能である。
【０１１６】
図１１の（ｂ）に示すように、実施例４では、定着ローラ５１Ａに加圧ベルト５２Ａを圧接して加熱ニップＮが形成される。加圧ベルト５２Ａは、実施例１と同様に揺動可能に構成され、接離機構２０７によって揺動される。図１１の（ａ）に示すように、第一冷却モードでは、定着ローラ５１Ａから加圧ベルト５２Ａが離間しており、加圧ベルト５２Ａに沿って流れる送風が定着ローラ５１Ａを冷却する。図１１の（ｂ）に示すように、第二冷却モードでは、定着ローラ５１Ａに加圧ベルト５２Ａが近接離間しており、定着ローラ５１Ａに向かう送風が加圧ベルト５２Ａによって遮られる。
【０１１７】
図１２の（ｂ）に示すように、実施例５では、定着ベルト５１Ｂに加圧ベルト５２Ｂを圧接して加熱ニップＮが形成される。定着ベルト５１Ｂは、揺動可能に構成され、接離機構２０７によって揺動される。図１２の（ａ）に示すように、第一冷却モードでは、加圧ベルト５２Ｂから定着ベルト５１Ｂが離間しており、定着ベルト５１Ｂに沿って流れる送風が加圧ベルト５２Ａを冷却する。図１２の（ｂ）に示すように、第二冷却モードでは、加圧ベルト５２Ｂに定着ベルト５１Ｂが近接離間しており、加圧ベルト５２Ｂに向かう送風が定着ベルト５１Ｂによって遮られる。
【０１１８】
図１３の（ｂ）に示すように、実施例６では、定着ベルト５１Ｃに加圧ローラ５２Ｃを圧接して加熱ニップＮが形成される。定着ベルト５１Ｃは、揺動可能に構成され、接離機構２０７によって揺動される。図１３の（ａ）に示すように、第一冷却モードでは、加圧ローラ５２Ｃから定着ベルト５１Ｃが離間しており、定着ベルト５１Ｃに沿って流れる送風が加圧ローラ５２Ｃを冷却する。図１３の（ｂ）に示すように、第二冷却モードでは、加圧ローラ５２Ｃに定着ベルト５１Ｃが近接離間しており、加圧ローラ５２Ｃに向かう送風が定着ベルト５１Ｃによって遮られる。
【０１１９】
また、画像形成装置として、画像形成部が像担持体に並設しているタンデム式中間転写カラープリンタを例示したが、本願発明は、これに限定されるものではない。１つの像担持体に順次各色トナー像を形成して中間転写体に転写する１ドラム式中間転写カラープリンタや、中間転写体を備えずに像担持体から直接記録材に各色トナー像を転写するタンデム式直接転写カラープリンタ等でもよい。さらに、プリンタでなく複写機やファクシミリ等の他の画像形成装置であってもよい。
【符号の説明】
【０１２０】
１ 現像装置、２ 帯電ローラ、３ 感光ドラム
４ ドラムクリーニング装置、６ 分離ローラ
９ 定着装置、１０ 記録材カセット、１１ 二次転写ローラ
１２ レジストローラ、１３ 駆動ローラ、１４ 対向ローラ
１５ テンションローラ、１９ ベルトクリーニング装置
２４ 転写ローラ、５１ 定着ベルト、５２ 加圧ベルト
１３０ 中間転写ベルト、１４１ 制御部、１４２ 操作部
２００ 温度制御部、２０１ 第１加熱素子
２０２ 第２加熱素子、２０３ 送風ファン
２０５ 第１温度検知素子、２０６ 第２温度検知素子
２０７ 接離機構、２０８ 風向制御部材、Ｐ 記録材
Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ 画像形成部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体と、前記回転体に圧接して記録材の画像を加熱する加熱ニップを形成するベルト部材と、前記回転体と前記ベルト部材とを接触及び離間するための接離機構と、を備えた像加熱装置において、
前記加熱ニップによる記録材の搬送面よりも前記ベルト部材側に配置された送風装置と、
前記回転体とベルト部材とを離間することで前記送風装置からの風がベルト面に案内されて回転体に達することにより回転体とベルト部材とが冷却される第一冷却モードと、前記回転体とベルト部材との離間量を第一冷却モードよりも小さくして前記ベルト部材を前記送風装置からの風により冷却する第二冷却モードとを前記接離機構によって切換可能な制御手段と、を有することを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記第一冷却モードでは、前記送風装置の送風が前記ベルト部材に沿って流れて、離間した前記加熱ニップを通過することを特徴とする請求項１記載の像加熱装置。
【請求項３】
前記接離機構は、記録材の入口側で前記ベルト部材を張架する支持回転体を、記録材の出口側に配置した回動軸を中心にして揺動させる機構であって、
前記送風装置は、前記支持回転体の揺動に伴って、前記支持回転体に張架された前記ベルト部材の二つの張架面を交互に空冷可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の像加熱装置。
【請求項４】
前記回転体は、前記ベルト部材の上方に配置されて前記ベルト部材よりも高い目標温度に温度調整されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記回転体の目標温度が下げられると、前記第一冷却モードを実行した後に前記第二冷却モードを実行することを特徴とする請求項４記載の像加熱装置。
【請求項６】
前記ベルト部材の中央領域に対応させて配置され、前記第二冷却モードにおける前記ベルト部材の中央領域へ向かう前記送風装置の送風の割合を低下させる遮蔽部材を備えたことを特徴とする請求項４又は５に記載の像加熱装置。
【請求項７】
回転体と、前記回転体との間に記録材の加熱ニップを形成可能なベルト部材と、前記回転体に対して前記ベルト部材を接離させる接離機構と、を備えた像加熱装置において、
前記加熱ニップによる記録材の搬送面よりも前記ベルト部材側に配置された送風装置を備え、
前記接離機構による前記ベルト部材の離間状態では前記送風装置の送風が前記搬送面を越えて前記回転体へ到達し、前記接離機構による前記ベルト部材の当接状態では前記送風装置の前記回転体へ向かう送風が前記ベルト部材に遮られることを特徴とする像加熱装置。
【請求項１】
回転体と、前記回転体に圧接して記録材の画像を加熱する加熱ニップを形成するベルト部材と、前記回転体と前記ベルト部材とを接触及び離間するための接離機構と、を備えた像加熱装置において、
前記加熱ニップによる記録材の搬送面よりも前記ベルト部材側に配置された送風装置と、
前記回転体とベルト部材とを離間することで前記送風装置からの風がベルト面に案内されて回転体に達することにより回転体とベルト部材とが冷却される第一冷却モードと、前記回転体とベルト部材との離間量を第一冷却モードよりも小さくして前記ベルト部材を前記送風装置からの風により冷却する第二冷却モードとを前記接離機構によって切換可能な制御手段と、を有することを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記第一冷却モードでは、前記送風装置の送風が前記ベルト部材に沿って流れて、離間した前記加熱ニップを通過することを特徴とする請求項１記載の像加熱装置。
【請求項３】
前記接離機構は、記録材の入口側で前記ベルト部材を張架する支持回転体を、記録材の出口側に配置した回動軸を中心にして揺動させる機構であって、
前記送風装置は、前記支持回転体の揺動に伴って、前記支持回転体に張架された前記ベルト部材の二つの張架面を交互に空冷可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の像加熱装置。
【請求項４】
前記回転体は、前記ベルト部材の上方に配置されて前記ベルト部材よりも高い目標温度に温度調整されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記回転体の目標温度が下げられると、前記第一冷却モードを実行した後に前記第二冷却モードを実行することを特徴とする請求項４記載の像加熱装置。
【請求項６】
前記ベルト部材の中央領域に対応させて配置され、前記第二冷却モードにおける前記ベルト部材の中央領域へ向かう前記送風装置の送風の割合を低下させる遮蔽部材を備えたことを特徴とする請求項４又は５に記載の像加熱装置。
【請求項７】
回転体と、前記回転体との間に記録材の加熱ニップを形成可能なベルト部材と、前記回転体に対して前記ベルト部材を接離させる接離機構と、を備えた像加熱装置において、
前記加熱ニップによる記録材の搬送面よりも前記ベルト部材側に配置された送風装置を備え、
前記接離機構による前記ベルト部材の離間状態では前記送風装置の送風が前記搬送面を越えて前記回転体へ到達し、前記接離機構による前記ベルト部材の当接状態では前記送風装置の前記回転体へ向かう送風が前記ベルト部材に遮られることを特徴とする像加熱装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−４５０３０（Ｐ２０１３−４５０３０Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８４２９５（Ｐ２０１１−１８４２９５）
【出願日】平成２３年８月２６日（２０１１．８．２６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２６日（２０１１．８．２６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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