画像形成装置
【課題】 ブリスタが発生することのない定着装置を備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】 記録材上の未定着トナー像を加圧・加熱して固定する定着装置を備えた画像形成装置において、前記定着装置は、記録材裏面より未定着トナー像を加圧する外部加圧部材（９３）と、該外部加圧部材（９３）を冷却する冷却手段（９５１）とを有し、制御部（１００）は、画像形成時の紙間比率に基づいて前記冷却手段（９５１）の作動を制御することを特徴とする。
【解決手段】 記録材上の未定着トナー像を加圧・加熱して固定する定着装置を備えた画像形成装置において、前記定着装置は、記録材裏面より未定着トナー像を加圧する外部加圧部材（９３）と、該外部加圧部材（９３）を冷却する冷却手段（９５１）とを有し、制御部（１００）は、画像形成時の紙間比率に基づいて前記冷却手段（９５１）の作動を制御することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式により画像形成を行う複写装置、プリンタ等の画像形成装置に関し、特に定着装置によって未定着トナー像を加圧・加熱して定着を行う画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置では、像担持体（感光体）又は中間転写体上に形成されたトナー像は転写手段によって記録紙（転写材ともいう）上に転写され、トナー像を保持した記録紙は、定着装置の圧接状態にある加熱定着部材と加圧部材とによって形成される定着ニップ部を通過する間に加熱加圧され、トナーは記録紙上に融着して定着が行われる。
【０００３】
かかる定着に当たっては、ブリスタと称される画像形成上好ましくない現象がある。ブリスタは主に斤量の小さいコート紙が記録紙として用いられる際に生じる現象で、コート紙が定着ニップ部を通過する間に、トナー層中の空気や水分が外に逃げ切れずにトナー像内部で気泡となり、またコート紙中の水分がコート層を通過して蒸発する結果、トナー層表面がザラザラした画像の荒れが生じる現象である。
【０００４】
ブリスタ現象は、コート紙が加熱定着部材である例えば定着ベルトと、加圧部材である例えば外部加圧ローラとによって形成される定着ニップ部を通過する間に発生するトナー像を記録材上に溶融固定し、必要な光沢を得るためにはトナー像を十分な高温にする必要があるが、この加熱によって記録材や光沢にはあまり寄与しないトナー像下層も必要以上に加熱され、ブリスタの発生を引き起こす。トナー像下層や記録材の温度には、加圧部材の温度の影響が大きく加圧部材の温度を低く保つことによってブリスタが軽減されることが知られている。
【０００５】
しかし、外部加圧ローラは画像形成中は定着ベルトと圧接状態にあるので、積極的に加熱しなくても紙間や通紙領域外で定着ベルトから受け取る熱によって、外部加圧ローラの温度は許容温度を超え、ブリスタが発生する環境となってしまう。
【０００６】
特許文献１には、ブリスタが発生するのを防止する手段として、加熱定着部材である加熱定着ロールと、無端ベルト状の加圧部材の設定温度を異なる値に設定し、センサによって検知したそれぞれの検知温度状況に基づいて、加熱定着ロールと加圧部材とを離間した状態でそれぞれ回転する構成とすることが記載されている。
【０００７】
特許文献２には、転写材に紙しわや定着像の乱れを防止するのに、加圧ローラの軸方向に４個の冷却ファンを設け、紙サイズに応じてファンを駆動させて加圧ローラの高温箇所の温度を下げることが記載されている。
【０００８】
特許文献３には、定着ローラの最適加熱量を高加熱量から低加熱量に移行させる方法として、定着ローラの周面を冷却する冷却ファンを設け、定着ローラの温度が定着温度範囲より高い温度になった際、温度検知手段の温度検知信号に基づいて、制御手段が冷却ファンを作動させて、定着ローラ全体の温度を均一に低下させることが記載されている。
【特許文献１】特開平１１−１９４６４７号公報
【特許文献２】特開平６−２４２７０１号公報
【特許文献３】特開平１０−２０７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ブリスタの発生を防止するのに、加熱定着部材と加圧部材とを離間させるという特許文献１の方法は、連続プリント時にはこれを中断して離間させる等の不具合が生じ好ましくない。
【００１０】
また、外部加圧ローラを冷却するのに、特許文献２又は３に記載された冷却ファンによってローラ外部から風を当てて冷却するという方法は、冷却した後の温風が機内に拡散し、熱汚染を引き起こす。
【００１１】
冷却ファン以外にヒートパイプを用い外部加圧ローラに当接させてローラ表面の冷却を行う方法もあるが、冷却を行うにはローラ表面とヒートパイプ間で温度差があることを必要とし、充分な冷却効果は得られない。
【００１２】
外部加圧ローラを冷却するのに、外部加圧ローラ温度を検知してこれらの冷却手段を用いて冷却を開始するときは、ローラ自体の熱容量によって冷却の効果が現れるのに遅れが生じ、冷却が間に合わないことがある。
【００１３】
本発明は、外部加圧ローラを冷却する際、機内への熱拡散を最小限にとどめ、外部加圧ローラの昇温がブリスタの発生が気にならない程度に抑えられて制御される定着装置を備えたカラー画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記の課題を解決し、かつ目的を達成するために、本発明は以下のように構成されている。
（請求項１）
像担持体と、該像担持体の周縁に画像形成手段とを設け、該像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を直接又は中間転写体を介して記録材上に転写し、記録材上の未定着トナー像を加圧・加熱して固定する加熱部材及び加圧部材を有する定着装置を備えた画像形成装置において、
前記定着装置は、記録材裏面より未定着トナー像を加圧する加圧部材を冷却する冷却手段とを有し、
画像形成時の紙間比率に基づいて前記冷却手段の作動を制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
（請求項２）
像担持体と、該像担持体の周縁に画像形成手段とを設け、該像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を直接又は中間転写体を介して記録材上に転写し、記録材上の未定着トナー像を加圧・加熱して固定する加熱部材及び加圧部材を有する定着装置を備えた画像形成装置において、
前記定着装置は記録材裏面より未定着トナー像を加圧する加圧部材を冷却する冷却手段とを有し、
画像形成時の記録材の紙斤量に基づいて前記冷却手段の作動を制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
（請求項３）
前記加圧部材は中空パイプを有し、前記冷却手段は前記中空パイプ内へ空気を強制的に注入する手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の発明によるときは、加圧部材である外部加圧部材の冷却を行う冷却手段を、画像形成時の紙間比率に基づいて冷却作動するよう制御することによって、外部加圧部材が温度上昇を招く条件下では冷却手段を積極的に作動するよう制御がなされて、外部加圧ローラの温度がブリスタを生じ易い温度まで上昇するのを有効に防止し、ブリスタが生じることがない良好な定着画像が得られることとなる。
【００１６】
請求項２記載の発明によるときは、外部加圧部材の冷却を行う冷却手段を、画像形成時の記録材の紙斤量に基づいて冷却作動するよう制御することによって、ブリスタが生じ易い紙斤量の記録材に対しては、冷却手段を積極的に作動するよう制御を行い、外部加圧ローラの温度がそれぞれの記録材に対してブリスタが生じ易い温度まで上昇するのを有効に防止し、ブリスタが生じることがない良好な定着画像が得られることとなる。
【００１７】
請求項３記載の発明によるときは、ファンとダクトによって連結された中空の外部加圧ローラ芯金内に機外の冷えた空気が送風量が確保された形で供給されて、冷却後の温風が機内に拡散し熱汚染を引き起こすことなく、請求項１、２における冷却動作は良好に行われて、ブリスタが生じることがない良好な定着画像が得られることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（１） 本発明の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。
【００１９】
本発明にかかわる画像形成を可能とした画像形成装置について、図１にて以下に述べる。
【００２０】
図１において、画像形成装置ＧＳは、画像形成装置本体ＧＨと画像読取装置ＹＳとから構成される。
【００２１】
画像形成装置本体ＧＨは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、ベルト状の中間転写体６と給紙搬送手段及び後述する定着装置９とからなる。
【００２２】
画像形成装置本体ＧＨの上部には、自動原稿送り装置２０１と原稿画像走査露光装置２０２から成る画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置２０１の原稿台上に載置された原稿Ｄは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置２０２の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。この際、原稿台上から搬送される原稿Ｄは、光沢レベル選択手段として用いられる光沢度レベル検出センサＰＫａにより、原稿画像の光沢度、および原稿画像のモノクロ、カラーの判別や両面画像の判別が行われる。
【００２３】
ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行い、一旦メモリに記憶された後、画像書き込み部（露光手段）３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに信号を送る。
【００２４】
イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、像担持体としての感光体ドラム１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像装置４Ｙ及びクリーニング手段８Ｙを有する。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、像担持体としての感光体ドラム１Ｍ、帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像装置４Ｍ及びクリーニング手段８Ｍを有する。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、像担持体としての感光体ドラム１Ｃ、帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像装置４Ｃ及びクリーニング手段８Ｃを有する。黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｋは、像担持体としての感光体ドラム１Ｋ、帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像装置４Ｋ及びクリーニング手段８Ｋを有する。帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光装置３Ｃ及び帯電手段２Ｋと露光装置３Ｋとは、潜像形成手段を構成する。
【００２５】
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の、小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を内包する現像装置である。
【００２６】
中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。
【００２７】
画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ及び１０Ｋより形成された各色の画像は、３００ｍｍ／ｓの速度で回動する中間転写体６上に転写手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ及び７Ｋにより逐次転写されて（１次転写）、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット２０内に収容された転写材としての記録紙Ｐは、給紙手段２１により給紙され、給紙ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、レジストローラ２３等を経て、転写手段７Ａに搬送され、記録紙Ｐ上にカラー画像が転写される（２次転写）。カラー画像が転写された記録紙Ｐは、定着装置９に形成される加圧ニップ部Ｎ（図２参照、図１には不図示）において記録紙Ｐが挟持され、熱と圧力とを加えることにより記録紙Ｐ上のカラートナー像（或いはトナー像）が定着されて記録紙Ｐ上に固定され、排紙経路側の排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に載置される。
【００２８】
両面画像形成時には、一方の面（表面）にカラー画像（カラートナー像）が形成され、定着装置９から排出された記録紙Ｐは、分岐手段２６によりシート排紙路から分岐され、それぞれ給紙搬送手段を構成する、下方の循環通紙路２７Ａを経て、再給紙機構（ＡＤＵ機構）である反転搬送路２７Ｂにより表裏を反転され、再給紙搬送部２７Ｃを通過して、給紙ローラ２２Ｄにおいて合流する。反転搬送（循環反転搬送）された記録紙Ｐは、タイミングローラ２３を経て、再度２次転写ローラ７Ａに搬送され、記録紙Ｐの他方の面（裏
面）上にカラー画像（カラートナー像）が一括転写される。カラー画像が転写された記録紙Ｐは、定着装置９により定着処理され、排紙経路側の排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に載置される。
【００２９】
一方、転写手段７Ａにより記録紙Ｐにカラー画像を転写した後、記録紙Ｐを曲率分離した中間転写体６は、クリーニング手段８Ａにより残留トナーが除去される。
【００３０】
（２） 本発明の画像形成装置に用いられるベルト定着装置について、図２を用いて以下に説明する。
【００３１】
定着装置９は、金属基体もしくは耐熱樹脂基体とシリコンゴムをベルト状に成型した定着ベルト９１と、これを支持搬送し、転写材と定着ベルト９１を間に挟んで加圧加熱定着する支持加圧ローラ９２、及びこれと対向する外部加圧ローラ９３、定着ベルト９１を支持搬送するヒータ９４ａを内蔵した支持加熱ローラ９４より成る。上記構成のベルト定着装置９では、支持加圧ローラ９２と外部加圧ローラ９３により加圧ニップ部Ｎが形成される。
【００３２】
支持加圧ローラ９２は、肉厚２〜５ｍｍの円筒状の金属パイプ若しくは金属軸を用いた回転軸９２１と、該回転軸９２１の外周面に７ｍｍ厚のＳｉゴムの弾性層９２２を固着した外径４０ｍｍのソフトローラである。
【００３３】
外部加圧ローラ９３は、肉厚３ｍｍの円筒状のアルミパイプを用いた中空の内径３８ｍｍの回転軸９３１と、該回転軸９３１の外周面に２ｍｍ厚のＳｉゴムの弾性層９３２を固着し、更にその外側に離型層としてＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）チューブ９３３で被覆した外径５０ｍｍのソフトローラである。
【００３４】
外部加圧ローラ９３の弾性層９３２に対して支持加圧ローラ９２の弾性層９２２の方が軟らかい材料を使用し、しかも弾性層が厚いので、加圧ニップ部Ｎにおいては支持加圧ローラ９２が主に変形して圧接状態を保っている。実施例では、９００Ｎの荷重をかけて、１４ｍｍのニップ部を形成している。また、予備加熱を行うウォーミングアップ時には３５０Ｎの押圧力をもって、外部加圧ローラ９３は定着ベルト９１を介して支持加圧ローラ９２に当接している。そして、外部加圧ローラ９３は連続プリント時には押圧状態を維持し、プリント動作が終了すると離間した状態に移動する。
【００３５】
本実施例では、中空の外部加圧ローラ９３中をＯＮ／ＯＦＦ制御がなされるファンモータ９５１による送風が、ダクト９５２を通して行われる。図３は、送風経路を示す断面図である。
【００３６】
ファンモータ９５１の駆動によって、機外の空気はダクト９５２の一端をなす空気導入口９５２ａから吸気され、空気排出口９５２ｂから排出される。固定位置したダクト９５２に対して外部加圧ローラ９３は移動するので、空気排出口９５２ｂに対向した外部加圧ローラ９３端部には空気流出防止部材９３５が設けられていて、空気排出口９５２ｂから排出する空気はすべて中空をなす外部加圧ローラ９３中を通過し、冷却するよう構成されていて、本実施例では風速１２ｍ／ｓ、６ｍ／ｓの２段階にファンモータ９５１の駆動回転は切り替えられて、外部加圧ローラ９３中の送風が行われる。外部加圧ローラ９３を通過した温風は排出用のダクト９５３を通り、軸流ファン９５４によって他の排気と共に機外に排出される。なお、ファンモータ９５１による送風は、導風路が狭いので、ファンは静圧が高く、圧力損失が大きい用途に適したシロッコファンが好ましく用いられるが、これに限定されるわけではない。
【００３７】
支持加圧ローラ９２に掛け回された定着ベルト９１は、７０μｍ厚のポリイミド基体の外側に２００μｍのＳｉゴム層と３０μｍのＰＴＦＥコーティング層を有するφ８０ｍｍの無端ベルトである。定着ベルト９１は、同じく掛け回された支持加熱ローラ９４が内蔵するヒータ９４ａによって加熱ローラを介して伝熱加熱される。
【００３８】
支持加熱ローラ９４は肉厚２ｍｍのアルミ芯金の外周にフッ素樹脂層を設けた外径５０ｍｍのローラで、ローラ端部には寄り止め用の鍔が設けらていて、定着ベルトが軸方向へ滑らないよう位置規制を行っている。
【００３９】
（３） 図４には、電気制御系の概要を示している。１１０は演算制御処理を行うＣＰＵで、ＲＡＭ１１１、ＲＯＭ１１２が接続している。ＲＯＭ１１２には演算基礎データをはじめ、片面画像形成モードプログラム、両面画像形成モードプログラム、本発明の外部加圧ローラ冷却プログラム等を記憶していて、ＣＰＵ１１０はインターフェース１２０を介して外部機器に接続されている。
【００４０】
インターフェース１２０には、帯電手段２、露光手段３、現像装置４等の像露光手段１２１、現像装置９、記録紙の給紙、搬送、反転搬送、排紙等を行う記録紙搬送手段１２２が接続されている。
【００４１】
また、図１に示した画像形成装置には、操作・表示部３０が設けられていて、プリント動作の開始を指示するスタート釦、使用記録紙のサイズを選択するサイズ選択釦、記録紙のプリント枚数を指示するテンキー、画像濃度を選択する画像濃度選択釦等のほか、片面画像／両面画像プリント、両面画像プリントでは更に倍率補正と倍率補正なしの選択釦が設けられている。
【００４２】
ユーザが操作・表示部３０の片面画像プリントを選択し、スタート釦をＯＮすると、ＣＰＵ１１０はＲＯＭ１１２から片面画像形成モードプログラムを呼び出し、呼び出したプログラムに従って画像形成の制御を行う。即ち、ＣＰＵ１１０は記録紙搬送手段１２２を制御して、該当する給紙カセット２０から記録紙Ｐを搬出し、像形成手段１２１を制御して中間転写体６上に形成されてトナー像を記録紙Ｐ上に転写し、トナー像を片面に保持した記録紙Ｐを定着装置９を通過して定着がなされたのち、排紙経路を通って機外に排出されるよう制御を行う。
【００４３】
また、ユーザが操作・表示部３０の両面画像プリントを選択し、スタート釦をＯＮすると、ＣＰＵ１１０はＲＯＭ１１２から両面画像形成モードプログラムを呼び出し、呼び出したプログラムに従って画像形成の制御を行う。即ち、ＣＰＵ１１０は記録紙搬送手段１２２を制御して、該当する給紙カセット２０から記録紙Ｐを搬出し、像形成手段１２１を制御して中間転写体６上に形成されたトナー像を記録紙Ｐの一方の面（表面）上に転写し、トナー像を一方の面（表面）に保持した記録紙Ｐを定着装置９を通過して定着がなされたのち、反転搬送路を経て再度転写手段７Ａへと搬送を行い、像形成手段１２１を制御して中間転写体６上に形成された次のトナー像を記録紙Ｐの他方の面（裏面）上に転写し、転写を終えた記録紙Ｐが定着装置９を通過して定着がなされたのち、両面に画像を有した記録紙Ｐを排紙経路を通って機外に排出されるよう制御を行う。
【００４４】
本実施例においては、両面画像形成モードプログラム内は、更に表裏倍率補正ありと、倍率補正なしの２つのモードの何れかが選択されるようになっている。
【００４５】
高画質が求められている場合は、両面画像形成時に定着して記録紙が収縮し、表裏の画像倍率に差ができるのを防止するため、倍率補正モードが設けられていて、倍率補正モードが選択されたときは、表裏の画像形成時に未定着画像倍率の変更を行う。倍率変更時にはポリゴン回転数変更を行うので、回転数変更時間を確保することができるよう、通常本実施例では４枚毎に表裏面定着を行うのに対し、倍率補正モードでは１枚の画像形成・定着をとばして３枚毎に出力するよう制御を行う。
【００４６】
一方、両面画像形成時に高速プリント処理が求められるときは、倍率補正なしのモードが選択されて、４枚目毎の表裏面定着を行うよう制御がなされる。
【００４７】
本発明においては、片面画像形成又は両面画像形成のモードプログラムの遂行と並行して、ＲＯＭ１１２に記憶された外部加圧ローラ冷却プログラムが呼び出されて、ＣＰＵ１１０による操作・表示部３０に入力された情報に基づいてのファンモータ９５１を駆動しての外部加圧ローラ９３の冷却動作が行われる。
【００４８】
（４） 次に説明する実施の形態では、外部加圧ローラ冷却プログラムは、画像形成時の紙間比率に基づいて冷却手段であるファンモータ９５１の作動を制御するものである。
【００４９】
操作・表示部３０からの画像出力信号で指定された紙間比率・通紙枚数で、外部加圧ローラ温度がブリスタ発生温度まで上昇することが予想される場合は、外部加圧ローラ温度がブリスタ発生温度まで上昇する前に、ファンモータ９５１による送風を開始する。外部加圧ローラ温度上昇は、紙斤量と紙間比率によって決まり、定着システムごとに実験によって定める。
【００５０】
紙間比率は、定着部材（この場合定着ベルト９１）の走行距離に占める紙間（プリントとプリント紙の間の距離）の比として定義した。Ａ４サイズ（２１０ｍｍ）を９０ｍｍの紙間隔、すなわち３００ｍｍ／ｓの６０ｐｐｍ（プリント／分）で定着すれば、９０／（２１０＋９０）＝０．３であるが、前述のように両面画像形成で表裏見当あわせ（倍率補正）のために、生産性を３／４にすれば、（９０×４＋２１０）／｛（２１０＋９０）×４｝＝０．４８となる。
紙間比率と飽和外部加圧ローラ温度の関係の例を示したのが図５である。
【００５１】
図上から、紙間比率が大となるに従って飽和外部加圧ローラ温度は高くなる傾向にあることを示している。また、コート紙の紙斤量が大になるほど飽和外部加圧ローラ温度は低下する傾向にあることを示している。
【００５２】
図６に示すグラフは、６９ｇ／ｍ2紙を４５ｐｐｍで定着したときの、定着ベルト９１の温度推移Ｃ６Ｂと、外部加圧ローラ９３の温度推移Ｃ６Ａを表している。高温の定着ベルト９１との圧着によって外部加圧ローラ温度は、紙間でベルトから熱を受け取ることによって徐々に昇温する。通紙開始から２５０ｓすなわち２００プリント程度で外部加圧ローラ９３は１４０℃に達し、ブリスタは到底許容できないレベルになる。
【００５３】
このように外部加圧ローラ９３が許容温度以上になると予想される紙間比率及び紙斤量では、冷却用のファンモータ９５１を作動させ、外部加圧ローラ９３の温度上昇を抑制する。芯金である回転軸９２２内にファンモータ９５１で１２ｍ／ｓの風速で室温の空気を注入したところ、同条件での外部加圧ローラ飽和温度は１１５℃で、ブリスタを許容できるレベルに抑えることができた。もちろん、ブリスタをより完全に抑えたい場合には、もっと低い昇温予想で動作させてもよい。
【００５４】
実際の制御は、紙間比率を算出せずとも、紙サイズ・生産性などのテーブルによってファンモータ９５１の動作を決めてもよい。下記に一例として、紙サイズ−冷却ファンの作動テーブルを示している。
【００５５】
【表１】
【００５６】
ＣＰＵ１１０は、操作・表示部３０に入力されたプリントしようとする紙サイズと、片面、両面（倍率補正なし）、両面（倍率補正あり）の何れのプリントモードであるかに従って、上記のテーブルからファンモータ９５１の駆動を、Ｈ（風速１２ｍ／ｓとなるモータ駆動）、Ｌ（風速６ｍ／ｓとなるモータ駆動）、ＯＦＦの何れかによる駆動を行う。
【００５７】
また、このテーブルに画像形成装置に搭載した温度センサもしくは湿度センサの情報も加えて、ブリスタが出やすい条件では、外部加圧ローラ温度をより低く制御するようにすると好ましい。
【００５８】
本実施例では、機外への温風排出を最小限にとどめるため、外部加圧ローラの昇温が、ブリスタが気にならない程度と予想されれば、ファンを駆動しないようにする。ファンを駆動しない方が、ヒータ電力、ファン電力が削減できるので、省エネの点で、不要時のファン駆動はしないことが望ましい。画質優先でブリスタが発生しやすい斤量（例えば１００ｇ／ｍ2以下の紙）では常にファンを駆動するようにしてもよい。
【００５９】
通紙が終了したら、ファンを止める。内側の温度の方が温度が低いため、通紙終了直後にファンを止めても、ヒータを内蔵した定着ローラのように温度が急上昇することはない。
【００６０】
冷却風は外部加圧ローラ回転軸９３１端部の開口部より注入され、反対側の開口部より排出される。ローラを外周から冷却する場合に比べて導風路の形成ははるかに容易であり、機内への熱拡散を抑制できる。
【００６１】
また、外部加圧ローラ温度を低く保つことにより、ベルトの外部加圧ローラと接触した領域と紙に接触した領域の境界に生じる温度差が、ベルト１周後まで残り、光沢の段差をつくる不具合を軽減する効果もある。
【００６２】
このような構成・制御をとることによって、機内の温度上昇による不具合のない、ブリスタの抑制された高画質の画像形成がなされる画像形成装置が提供される。
【００６３】
（５） 次に説明する実施の形態では、外部加圧ローラ冷却プログラムは、画像形成時の記録紙の紙斤量によって冷却手段であるファンモータ９５１の作動の制御を行うものである。
【００６４】
ブリスタの発生は、紙斤量と外部加圧ローラ温度によって決まる。下表に本実施例でのブリスタの発生状況を示す。
【００６５】
【表２】
【００６６】
上表で、×はブリスタ発生率が高いことを示し、△は画像形成時に時おりブリスタが発生することを示し、○はブリスタは発生しないで良好な定着画像が得られることを示している。
【００６７】
通紙中に紙が外部加圧ローラ９３に当接して、外部加圧ローラ９３から奪う熱量より、紙間で定着ベルト９１と外部加圧ローラ９３が当接してベルトから供給される熱量の方が大きいと、外部加圧ローラ温度は徐々に上昇する。薄めのコート紙である８０ｇ／ｍ2で速度３００ｍｍ／ｓ、生産性６５ｐｐｍだと、外部加圧ローラ温度は１２０〜１３０℃でとどまる。両面画像形成モードで倍率補正を行う動作時には生産性は４８ｐｐｍ程度なって紙間が倍増し、外部加圧ローラ温度は８０ｇ／ｍ2紙で１５０℃、１００ｇ／ｍ2紙でも１４０℃まで上昇する。
【００６８】
また上の表は、環境温度２５℃、環境湿度４０％ＲＨ程度のときのものだが、さらに高温高湿で、紙の含水率が高くなると、ブリスタの発生温度は低くなる。
【００６９】
本実施の形態においても、ファンモータ９５１の制御は、紙斤量・生産性などのテーブルによって動作を決めることができる。下記には一例として、紙斤量−冷却ファンの作動テーブルを示している。
【００７０】
【表３】
【００７１】
ＣＰＵ１１０は、操作・表示部３０に入力されたプリントしようとするコート紙の紙斤量と、片面、両面（倍率補正なし）、両面（倍率補正あり）の何れのプリントモードであるかに従って、上記のテーブルからファンモータ９５１の駆動をＨ、Ｌ、ＯＦＦの３段の何れかが選択されて駆動を行う。
【００７２】
このような構成・制御をとることによって、機内の温度上昇による不具合のない、ブリスタの抑制された高画質の画像形成がなされる画像形成装置が提供される。
【００７３】
（６） 上記説明においては、ブリスタを回避する手段として、必要に応じ外部加圧ローラ９３を冷却することについて述べて来た。しかし、外部加圧ローラ９３を無条件に冷却するのは好ましくない。
【００７４】
外部加圧ローラ温度が低すぎると紙カールが大きくなる不具合が生じるため、１００℃程度まで加熱・温度維持する。外部加圧ローラ９３内にヒータを設置すると冷却性能を損なうので、本実施例ではヒータは設けなかった。かわりに定着ベルト９１と外部加圧ローラ９３を圧着回転させて、ベルトを介して外部加圧ローラ９３を加熱する。電源投入後あるいは、待機後に外部加圧ローラ温度を上げる時には、ファンモータ９５１を止めたままにし、加熱ローラヒータに通電し、外部加圧ローラ９３を圧着回転させる。
【００７５】
冷却風路や送風手段能力に余裕があれば、より迅速で、ベルトに負荷をかけないように、外部加圧ローラ９３加熱のためにヒータを内蔵してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】画像形成装置の概略断面図。
【図２】ベルト定着装置の断面図。
【図３】送風経路を示す断面図。
【図４】電気制御系の概要ブロック図。
【図５】紙間比率と外部加圧ローラ温度との関係を示すグラフ。
【図６】定着ベルトと外部加圧ローラの温度推移を示すグラフ。
【符号の説明】
【００７７】
６ 中間転写体
７Ａ 転写手段
９ 定着装置
９１ 定着ベルト
９２ 支持加圧ローラ
９３ 外部加圧ローラ
９３１ 回転軸
９５１ ファンモータ
９５２ ダクト
３０ 操作・表示部
１００ 制御部
１１０ ＣＰＵ
１１２ ＲＯＭ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式により画像形成を行う複写装置、プリンタ等の画像形成装置に関し、特に定着装置によって未定着トナー像を加圧・加熱して定着を行う画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置では、像担持体（感光体）又は中間転写体上に形成されたトナー像は転写手段によって記録紙（転写材ともいう）上に転写され、トナー像を保持した記録紙は、定着装置の圧接状態にある加熱定着部材と加圧部材とによって形成される定着ニップ部を通過する間に加熱加圧され、トナーは記録紙上に融着して定着が行われる。
【０００３】
かかる定着に当たっては、ブリスタと称される画像形成上好ましくない現象がある。ブリスタは主に斤量の小さいコート紙が記録紙として用いられる際に生じる現象で、コート紙が定着ニップ部を通過する間に、トナー層中の空気や水分が外に逃げ切れずにトナー像内部で気泡となり、またコート紙中の水分がコート層を通過して蒸発する結果、トナー層表面がザラザラした画像の荒れが生じる現象である。
【０００４】
ブリスタ現象は、コート紙が加熱定着部材である例えば定着ベルトと、加圧部材である例えば外部加圧ローラとによって形成される定着ニップ部を通過する間に発生するトナー像を記録材上に溶融固定し、必要な光沢を得るためにはトナー像を十分な高温にする必要があるが、この加熱によって記録材や光沢にはあまり寄与しないトナー像下層も必要以上に加熱され、ブリスタの発生を引き起こす。トナー像下層や記録材の温度には、加圧部材の温度の影響が大きく加圧部材の温度を低く保つことによってブリスタが軽減されることが知られている。
【０００５】
しかし、外部加圧ローラは画像形成中は定着ベルトと圧接状態にあるので、積極的に加熱しなくても紙間や通紙領域外で定着ベルトから受け取る熱によって、外部加圧ローラの温度は許容温度を超え、ブリスタが発生する環境となってしまう。
【０００６】
特許文献１には、ブリスタが発生するのを防止する手段として、加熱定着部材である加熱定着ロールと、無端ベルト状の加圧部材の設定温度を異なる値に設定し、センサによって検知したそれぞれの検知温度状況に基づいて、加熱定着ロールと加圧部材とを離間した状態でそれぞれ回転する構成とすることが記載されている。
【０００７】
特許文献２には、転写材に紙しわや定着像の乱れを防止するのに、加圧ローラの軸方向に４個の冷却ファンを設け、紙サイズに応じてファンを駆動させて加圧ローラの高温箇所の温度を下げることが記載されている。
【０００８】
特許文献３には、定着ローラの最適加熱量を高加熱量から低加熱量に移行させる方法として、定着ローラの周面を冷却する冷却ファンを設け、定着ローラの温度が定着温度範囲より高い温度になった際、温度検知手段の温度検知信号に基づいて、制御手段が冷却ファンを作動させて、定着ローラ全体の温度を均一に低下させることが記載されている。
【特許文献１】特開平１１−１９４６４７号公報
【特許文献２】特開平６−２４２７０１号公報
【特許文献３】特開平１０−２０７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ブリスタの発生を防止するのに、加熱定着部材と加圧部材とを離間させるという特許文献１の方法は、連続プリント時にはこれを中断して離間させる等の不具合が生じ好ましくない。
【００１０】
また、外部加圧ローラを冷却するのに、特許文献２又は３に記載された冷却ファンによってローラ外部から風を当てて冷却するという方法は、冷却した後の温風が機内に拡散し、熱汚染を引き起こす。
【００１１】
冷却ファン以外にヒートパイプを用い外部加圧ローラに当接させてローラ表面の冷却を行う方法もあるが、冷却を行うにはローラ表面とヒートパイプ間で温度差があることを必要とし、充分な冷却効果は得られない。
【００１２】
外部加圧ローラを冷却するのに、外部加圧ローラ温度を検知してこれらの冷却手段を用いて冷却を開始するときは、ローラ自体の熱容量によって冷却の効果が現れるのに遅れが生じ、冷却が間に合わないことがある。
【００１３】
本発明は、外部加圧ローラを冷却する際、機内への熱拡散を最小限にとどめ、外部加圧ローラの昇温がブリスタの発生が気にならない程度に抑えられて制御される定着装置を備えたカラー画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記の課題を解決し、かつ目的を達成するために、本発明は以下のように構成されている。
（請求項１）
像担持体と、該像担持体の周縁に画像形成手段とを設け、該像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を直接又は中間転写体を介して記録材上に転写し、記録材上の未定着トナー像を加圧・加熱して固定する加熱部材及び加圧部材を有する定着装置を備えた画像形成装置において、
前記定着装置は、記録材裏面より未定着トナー像を加圧する加圧部材を冷却する冷却手段とを有し、
画像形成時の紙間比率に基づいて前記冷却手段の作動を制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
（請求項２）
像担持体と、該像担持体の周縁に画像形成手段とを設け、該像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を直接又は中間転写体を介して記録材上に転写し、記録材上の未定着トナー像を加圧・加熱して固定する加熱部材及び加圧部材を有する定着装置を備えた画像形成装置において、
前記定着装置は記録材裏面より未定着トナー像を加圧する加圧部材を冷却する冷却手段とを有し、
画像形成時の記録材の紙斤量に基づいて前記冷却手段の作動を制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
（請求項３）
前記加圧部材は中空パイプを有し、前記冷却手段は前記中空パイプ内へ空気を強制的に注入する手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の発明によるときは、加圧部材である外部加圧部材の冷却を行う冷却手段を、画像形成時の紙間比率に基づいて冷却作動するよう制御することによって、外部加圧部材が温度上昇を招く条件下では冷却手段を積極的に作動するよう制御がなされて、外部加圧ローラの温度がブリスタを生じ易い温度まで上昇するのを有効に防止し、ブリスタが生じることがない良好な定着画像が得られることとなる。
【００１６】
請求項２記載の発明によるときは、外部加圧部材の冷却を行う冷却手段を、画像形成時の記録材の紙斤量に基づいて冷却作動するよう制御することによって、ブリスタが生じ易い紙斤量の記録材に対しては、冷却手段を積極的に作動するよう制御を行い、外部加圧ローラの温度がそれぞれの記録材に対してブリスタが生じ易い温度まで上昇するのを有効に防止し、ブリスタが生じることがない良好な定着画像が得られることとなる。
【００１７】
請求項３記載の発明によるときは、ファンとダクトによって連結された中空の外部加圧ローラ芯金内に機外の冷えた空気が送風量が確保された形で供給されて、冷却後の温風が機内に拡散し熱汚染を引き起こすことなく、請求項１、２における冷却動作は良好に行われて、ブリスタが生じることがない良好な定着画像が得られることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（１） 本発明の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。
【００１９】
本発明にかかわる画像形成を可能とした画像形成装置について、図１にて以下に述べる。
【００２０】
図１において、画像形成装置ＧＳは、画像形成装置本体ＧＨと画像読取装置ＹＳとから構成される。
【００２１】
画像形成装置本体ＧＨは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、ベルト状の中間転写体６と給紙搬送手段及び後述する定着装置９とからなる。
【００２２】
画像形成装置本体ＧＨの上部には、自動原稿送り装置２０１と原稿画像走査露光装置２０２から成る画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置２０１の原稿台上に載置された原稿Ｄは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置２０２の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。この際、原稿台上から搬送される原稿Ｄは、光沢レベル選択手段として用いられる光沢度レベル検出センサＰＫａにより、原稿画像の光沢度、および原稿画像のモノクロ、カラーの判別や両面画像の判別が行われる。
【００２３】
ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行い、一旦メモリに記憶された後、画像書き込み部（露光手段）３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに信号を送る。
【００２４】
イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、像担持体としての感光体ドラム１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像装置４Ｙ及びクリーニング手段８Ｙを有する。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、像担持体としての感光体ドラム１Ｍ、帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像装置４Ｍ及びクリーニング手段８Ｍを有する。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、像担持体としての感光体ドラム１Ｃ、帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像装置４Ｃ及びクリーニング手段８Ｃを有する。黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｋは、像担持体としての感光体ドラム１Ｋ、帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像装置４Ｋ及びクリーニング手段８Ｋを有する。帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光装置３Ｃ及び帯電手段２Ｋと露光装置３Ｋとは、潜像形成手段を構成する。
【００２５】
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の、小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を内包する現像装置である。
【００２６】
中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。
【００２７】
画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ及び１０Ｋより形成された各色の画像は、３００ｍｍ／ｓの速度で回動する中間転写体６上に転写手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ及び７Ｋにより逐次転写されて（１次転写）、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット２０内に収容された転写材としての記録紙Ｐは、給紙手段２１により給紙され、給紙ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、レジストローラ２３等を経て、転写手段７Ａに搬送され、記録紙Ｐ上にカラー画像が転写される（２次転写）。カラー画像が転写された記録紙Ｐは、定着装置９に形成される加圧ニップ部Ｎ（図２参照、図１には不図示）において記録紙Ｐが挟持され、熱と圧力とを加えることにより記録紙Ｐ上のカラートナー像（或いはトナー像）が定着されて記録紙Ｐ上に固定され、排紙経路側の排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に載置される。
【００２８】
両面画像形成時には、一方の面（表面）にカラー画像（カラートナー像）が形成され、定着装置９から排出された記録紙Ｐは、分岐手段２６によりシート排紙路から分岐され、それぞれ給紙搬送手段を構成する、下方の循環通紙路２７Ａを経て、再給紙機構（ＡＤＵ機構）である反転搬送路２７Ｂにより表裏を反転され、再給紙搬送部２７Ｃを通過して、給紙ローラ２２Ｄにおいて合流する。反転搬送（循環反転搬送）された記録紙Ｐは、タイミングローラ２３を経て、再度２次転写ローラ７Ａに搬送され、記録紙Ｐの他方の面（裏
面）上にカラー画像（カラートナー像）が一括転写される。カラー画像が転写された記録紙Ｐは、定着装置９により定着処理され、排紙経路側の排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に載置される。
【００２９】
一方、転写手段７Ａにより記録紙Ｐにカラー画像を転写した後、記録紙Ｐを曲率分離した中間転写体６は、クリーニング手段８Ａにより残留トナーが除去される。
【００３０】
（２） 本発明の画像形成装置に用いられるベルト定着装置について、図２を用いて以下に説明する。
【００３１】
定着装置９は、金属基体もしくは耐熱樹脂基体とシリコンゴムをベルト状に成型した定着ベルト９１と、これを支持搬送し、転写材と定着ベルト９１を間に挟んで加圧加熱定着する支持加圧ローラ９２、及びこれと対向する外部加圧ローラ９３、定着ベルト９１を支持搬送するヒータ９４ａを内蔵した支持加熱ローラ９４より成る。上記構成のベルト定着装置９では、支持加圧ローラ９２と外部加圧ローラ９３により加圧ニップ部Ｎが形成される。
【００３２】
支持加圧ローラ９２は、肉厚２〜５ｍｍの円筒状の金属パイプ若しくは金属軸を用いた回転軸９２１と、該回転軸９２１の外周面に７ｍｍ厚のＳｉゴムの弾性層９２２を固着した外径４０ｍｍのソフトローラである。
【００３３】
外部加圧ローラ９３は、肉厚３ｍｍの円筒状のアルミパイプを用いた中空の内径３８ｍｍの回転軸９３１と、該回転軸９３１の外周面に２ｍｍ厚のＳｉゴムの弾性層９３２を固着し、更にその外側に離型層としてＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）チューブ９３３で被覆した外径５０ｍｍのソフトローラである。
【００３４】
外部加圧ローラ９３の弾性層９３２に対して支持加圧ローラ９２の弾性層９２２の方が軟らかい材料を使用し、しかも弾性層が厚いので、加圧ニップ部Ｎにおいては支持加圧ローラ９２が主に変形して圧接状態を保っている。実施例では、９００Ｎの荷重をかけて、１４ｍｍのニップ部を形成している。また、予備加熱を行うウォーミングアップ時には３５０Ｎの押圧力をもって、外部加圧ローラ９３は定着ベルト９１を介して支持加圧ローラ９２に当接している。そして、外部加圧ローラ９３は連続プリント時には押圧状態を維持し、プリント動作が終了すると離間した状態に移動する。
【００３５】
本実施例では、中空の外部加圧ローラ９３中をＯＮ／ＯＦＦ制御がなされるファンモータ９５１による送風が、ダクト９５２を通して行われる。図３は、送風経路を示す断面図である。
【００３６】
ファンモータ９５１の駆動によって、機外の空気はダクト９５２の一端をなす空気導入口９５２ａから吸気され、空気排出口９５２ｂから排出される。固定位置したダクト９５２に対して外部加圧ローラ９３は移動するので、空気排出口９５２ｂに対向した外部加圧ローラ９３端部には空気流出防止部材９３５が設けられていて、空気排出口９５２ｂから排出する空気はすべて中空をなす外部加圧ローラ９３中を通過し、冷却するよう構成されていて、本実施例では風速１２ｍ／ｓ、６ｍ／ｓの２段階にファンモータ９５１の駆動回転は切り替えられて、外部加圧ローラ９３中の送風が行われる。外部加圧ローラ９３を通過した温風は排出用のダクト９５３を通り、軸流ファン９５４によって他の排気と共に機外に排出される。なお、ファンモータ９５１による送風は、導風路が狭いので、ファンは静圧が高く、圧力損失が大きい用途に適したシロッコファンが好ましく用いられるが、これに限定されるわけではない。
【００３７】
支持加圧ローラ９２に掛け回された定着ベルト９１は、７０μｍ厚のポリイミド基体の外側に２００μｍのＳｉゴム層と３０μｍのＰＴＦＥコーティング層を有するφ８０ｍｍの無端ベルトである。定着ベルト９１は、同じく掛け回された支持加熱ローラ９４が内蔵するヒータ９４ａによって加熱ローラを介して伝熱加熱される。
【００３８】
支持加熱ローラ９４は肉厚２ｍｍのアルミ芯金の外周にフッ素樹脂層を設けた外径５０ｍｍのローラで、ローラ端部には寄り止め用の鍔が設けらていて、定着ベルトが軸方向へ滑らないよう位置規制を行っている。
【００３９】
（３） 図４には、電気制御系の概要を示している。１１０は演算制御処理を行うＣＰＵで、ＲＡＭ１１１、ＲＯＭ１１２が接続している。ＲＯＭ１１２には演算基礎データをはじめ、片面画像形成モードプログラム、両面画像形成モードプログラム、本発明の外部加圧ローラ冷却プログラム等を記憶していて、ＣＰＵ１１０はインターフェース１２０を介して外部機器に接続されている。
【００４０】
インターフェース１２０には、帯電手段２、露光手段３、現像装置４等の像露光手段１２１、現像装置９、記録紙の給紙、搬送、反転搬送、排紙等を行う記録紙搬送手段１２２が接続されている。
【００４１】
また、図１に示した画像形成装置には、操作・表示部３０が設けられていて、プリント動作の開始を指示するスタート釦、使用記録紙のサイズを選択するサイズ選択釦、記録紙のプリント枚数を指示するテンキー、画像濃度を選択する画像濃度選択釦等のほか、片面画像／両面画像プリント、両面画像プリントでは更に倍率補正と倍率補正なしの選択釦が設けられている。
【００４２】
ユーザが操作・表示部３０の片面画像プリントを選択し、スタート釦をＯＮすると、ＣＰＵ１１０はＲＯＭ１１２から片面画像形成モードプログラムを呼び出し、呼び出したプログラムに従って画像形成の制御を行う。即ち、ＣＰＵ１１０は記録紙搬送手段１２２を制御して、該当する給紙カセット２０から記録紙Ｐを搬出し、像形成手段１２１を制御して中間転写体６上に形成されてトナー像を記録紙Ｐ上に転写し、トナー像を片面に保持した記録紙Ｐを定着装置９を通過して定着がなされたのち、排紙経路を通って機外に排出されるよう制御を行う。
【００４３】
また、ユーザが操作・表示部３０の両面画像プリントを選択し、スタート釦をＯＮすると、ＣＰＵ１１０はＲＯＭ１１２から両面画像形成モードプログラムを呼び出し、呼び出したプログラムに従って画像形成の制御を行う。即ち、ＣＰＵ１１０は記録紙搬送手段１２２を制御して、該当する給紙カセット２０から記録紙Ｐを搬出し、像形成手段１２１を制御して中間転写体６上に形成されたトナー像を記録紙Ｐの一方の面（表面）上に転写し、トナー像を一方の面（表面）に保持した記録紙Ｐを定着装置９を通過して定着がなされたのち、反転搬送路を経て再度転写手段７Ａへと搬送を行い、像形成手段１２１を制御して中間転写体６上に形成された次のトナー像を記録紙Ｐの他方の面（裏面）上に転写し、転写を終えた記録紙Ｐが定着装置９を通過して定着がなされたのち、両面に画像を有した記録紙Ｐを排紙経路を通って機外に排出されるよう制御を行う。
【００４４】
本実施例においては、両面画像形成モードプログラム内は、更に表裏倍率補正ありと、倍率補正なしの２つのモードの何れかが選択されるようになっている。
【００４５】
高画質が求められている場合は、両面画像形成時に定着して記録紙が収縮し、表裏の画像倍率に差ができるのを防止するため、倍率補正モードが設けられていて、倍率補正モードが選択されたときは、表裏の画像形成時に未定着画像倍率の変更を行う。倍率変更時にはポリゴン回転数変更を行うので、回転数変更時間を確保することができるよう、通常本実施例では４枚毎に表裏面定着を行うのに対し、倍率補正モードでは１枚の画像形成・定着をとばして３枚毎に出力するよう制御を行う。
【００４６】
一方、両面画像形成時に高速プリント処理が求められるときは、倍率補正なしのモードが選択されて、４枚目毎の表裏面定着を行うよう制御がなされる。
【００４７】
本発明においては、片面画像形成又は両面画像形成のモードプログラムの遂行と並行して、ＲＯＭ１１２に記憶された外部加圧ローラ冷却プログラムが呼び出されて、ＣＰＵ１１０による操作・表示部３０に入力された情報に基づいてのファンモータ９５１を駆動しての外部加圧ローラ９３の冷却動作が行われる。
【００４８】
（４） 次に説明する実施の形態では、外部加圧ローラ冷却プログラムは、画像形成時の紙間比率に基づいて冷却手段であるファンモータ９５１の作動を制御するものである。
【００４９】
操作・表示部３０からの画像出力信号で指定された紙間比率・通紙枚数で、外部加圧ローラ温度がブリスタ発生温度まで上昇することが予想される場合は、外部加圧ローラ温度がブリスタ発生温度まで上昇する前に、ファンモータ９５１による送風を開始する。外部加圧ローラ温度上昇は、紙斤量と紙間比率によって決まり、定着システムごとに実験によって定める。
【００５０】
紙間比率は、定着部材（この場合定着ベルト９１）の走行距離に占める紙間（プリントとプリント紙の間の距離）の比として定義した。Ａ４サイズ（２１０ｍｍ）を９０ｍｍの紙間隔、すなわち３００ｍｍ／ｓの６０ｐｐｍ（プリント／分）で定着すれば、９０／（２１０＋９０）＝０．３であるが、前述のように両面画像形成で表裏見当あわせ（倍率補正）のために、生産性を３／４にすれば、（９０×４＋２１０）／｛（２１０＋９０）×４｝＝０．４８となる。
紙間比率と飽和外部加圧ローラ温度の関係の例を示したのが図５である。
【００５１】
図上から、紙間比率が大となるに従って飽和外部加圧ローラ温度は高くなる傾向にあることを示している。また、コート紙の紙斤量が大になるほど飽和外部加圧ローラ温度は低下する傾向にあることを示している。
【００５２】
図６に示すグラフは、６９ｇ／ｍ2紙を４５ｐｐｍで定着したときの、定着ベルト９１の温度推移Ｃ６Ｂと、外部加圧ローラ９３の温度推移Ｃ６Ａを表している。高温の定着ベルト９１との圧着によって外部加圧ローラ温度は、紙間でベルトから熱を受け取ることによって徐々に昇温する。通紙開始から２５０ｓすなわち２００プリント程度で外部加圧ローラ９３は１４０℃に達し、ブリスタは到底許容できないレベルになる。
【００５３】
このように外部加圧ローラ９３が許容温度以上になると予想される紙間比率及び紙斤量では、冷却用のファンモータ９５１を作動させ、外部加圧ローラ９３の温度上昇を抑制する。芯金である回転軸９２２内にファンモータ９５１で１２ｍ／ｓの風速で室温の空気を注入したところ、同条件での外部加圧ローラ飽和温度は１１５℃で、ブリスタを許容できるレベルに抑えることができた。もちろん、ブリスタをより完全に抑えたい場合には、もっと低い昇温予想で動作させてもよい。
【００５４】
実際の制御は、紙間比率を算出せずとも、紙サイズ・生産性などのテーブルによってファンモータ９５１の動作を決めてもよい。下記に一例として、紙サイズ−冷却ファンの作動テーブルを示している。
【００５５】
【表１】
【００５６】
ＣＰＵ１１０は、操作・表示部３０に入力されたプリントしようとする紙サイズと、片面、両面（倍率補正なし）、両面（倍率補正あり）の何れのプリントモードであるかに従って、上記のテーブルからファンモータ９５１の駆動を、Ｈ（風速１２ｍ／ｓとなるモータ駆動）、Ｌ（風速６ｍ／ｓとなるモータ駆動）、ＯＦＦの何れかによる駆動を行う。
【００５７】
また、このテーブルに画像形成装置に搭載した温度センサもしくは湿度センサの情報も加えて、ブリスタが出やすい条件では、外部加圧ローラ温度をより低く制御するようにすると好ましい。
【００５８】
本実施例では、機外への温風排出を最小限にとどめるため、外部加圧ローラの昇温が、ブリスタが気にならない程度と予想されれば、ファンを駆動しないようにする。ファンを駆動しない方が、ヒータ電力、ファン電力が削減できるので、省エネの点で、不要時のファン駆動はしないことが望ましい。画質優先でブリスタが発生しやすい斤量（例えば１００ｇ／ｍ2以下の紙）では常にファンを駆動するようにしてもよい。
【００５９】
通紙が終了したら、ファンを止める。内側の温度の方が温度が低いため、通紙終了直後にファンを止めても、ヒータを内蔵した定着ローラのように温度が急上昇することはない。
【００６０】
冷却風は外部加圧ローラ回転軸９３１端部の開口部より注入され、反対側の開口部より排出される。ローラを外周から冷却する場合に比べて導風路の形成ははるかに容易であり、機内への熱拡散を抑制できる。
【００６１】
また、外部加圧ローラ温度を低く保つことにより、ベルトの外部加圧ローラと接触した領域と紙に接触した領域の境界に生じる温度差が、ベルト１周後まで残り、光沢の段差をつくる不具合を軽減する効果もある。
【００６２】
このような構成・制御をとることによって、機内の温度上昇による不具合のない、ブリスタの抑制された高画質の画像形成がなされる画像形成装置が提供される。
【００６３】
（５） 次に説明する実施の形態では、外部加圧ローラ冷却プログラムは、画像形成時の記録紙の紙斤量によって冷却手段であるファンモータ９５１の作動の制御を行うものである。
【００６４】
ブリスタの発生は、紙斤量と外部加圧ローラ温度によって決まる。下表に本実施例でのブリスタの発生状況を示す。
【００６５】
【表２】
【００６６】
上表で、×はブリスタ発生率が高いことを示し、△は画像形成時に時おりブリスタが発生することを示し、○はブリスタは発生しないで良好な定着画像が得られることを示している。
【００６７】
通紙中に紙が外部加圧ローラ９３に当接して、外部加圧ローラ９３から奪う熱量より、紙間で定着ベルト９１と外部加圧ローラ９３が当接してベルトから供給される熱量の方が大きいと、外部加圧ローラ温度は徐々に上昇する。薄めのコート紙である８０ｇ／ｍ2で速度３００ｍｍ／ｓ、生産性６５ｐｐｍだと、外部加圧ローラ温度は１２０〜１３０℃でとどまる。両面画像形成モードで倍率補正を行う動作時には生産性は４８ｐｐｍ程度なって紙間が倍増し、外部加圧ローラ温度は８０ｇ／ｍ2紙で１５０℃、１００ｇ／ｍ2紙でも１４０℃まで上昇する。
【００６８】
また上の表は、環境温度２５℃、環境湿度４０％ＲＨ程度のときのものだが、さらに高温高湿で、紙の含水率が高くなると、ブリスタの発生温度は低くなる。
【００６９】
本実施の形態においても、ファンモータ９５１の制御は、紙斤量・生産性などのテーブルによって動作を決めることができる。下記には一例として、紙斤量−冷却ファンの作動テーブルを示している。
【００７０】
【表３】
【００７１】
ＣＰＵ１１０は、操作・表示部３０に入力されたプリントしようとするコート紙の紙斤量と、片面、両面（倍率補正なし）、両面（倍率補正あり）の何れのプリントモードであるかに従って、上記のテーブルからファンモータ９５１の駆動をＨ、Ｌ、ＯＦＦの３段の何れかが選択されて駆動を行う。
【００７２】
このような構成・制御をとることによって、機内の温度上昇による不具合のない、ブリスタの抑制された高画質の画像形成がなされる画像形成装置が提供される。
【００７３】
（６） 上記説明においては、ブリスタを回避する手段として、必要に応じ外部加圧ローラ９３を冷却することについて述べて来た。しかし、外部加圧ローラ９３を無条件に冷却するのは好ましくない。
【００７４】
外部加圧ローラ温度が低すぎると紙カールが大きくなる不具合が生じるため、１００℃程度まで加熱・温度維持する。外部加圧ローラ９３内にヒータを設置すると冷却性能を損なうので、本実施例ではヒータは設けなかった。かわりに定着ベルト９１と外部加圧ローラ９３を圧着回転させて、ベルトを介して外部加圧ローラ９３を加熱する。電源投入後あるいは、待機後に外部加圧ローラ温度を上げる時には、ファンモータ９５１を止めたままにし、加熱ローラヒータに通電し、外部加圧ローラ９３を圧着回転させる。
【００７５】
冷却風路や送風手段能力に余裕があれば、より迅速で、ベルトに負荷をかけないように、外部加圧ローラ９３加熱のためにヒータを内蔵してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】画像形成装置の概略断面図。
【図２】ベルト定着装置の断面図。
【図３】送風経路を示す断面図。
【図４】電気制御系の概要ブロック図。
【図５】紙間比率と外部加圧ローラ温度との関係を示すグラフ。
【図６】定着ベルトと外部加圧ローラの温度推移を示すグラフ。
【符号の説明】
【００７７】
６ 中間転写体
７Ａ 転写手段
９ 定着装置
９１ 定着ベルト
９２ 支持加圧ローラ
９３ 外部加圧ローラ
９３１ 回転軸
９５１ ファンモータ
９５２ ダクト
３０ 操作・表示部
１００ 制御部
１１０ ＣＰＵ
１１２ ＲＯＭ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、該像担持体の周縁に画像形成手段とを設け、該像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を直接又は中間転写体を介して記録材上に転写し、記録材上の未定着トナー像を加圧・加熱して固定する加熱部材及び加圧部材を有する定着装置を備えた画像形成装置において、
前記定着装置は、記録材裏面より未定着トナー像を加圧する加圧部材を冷却する冷却手段とを有し、
画像形成時の紙間比率に基づいて前記冷却手段の作動を制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
像担持体と、該像担持体の周縁に画像形成手段とを設け、該像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を直接又は中間転写体を介して記録材上に転写し、記録材上の未定着トナー像を加圧・加熱して固定する加熱部材及び加圧部材を有する定着装置を備えた画像形成装置において、
前記定着装置は記録材裏面より未定着トナー像を加圧する加圧部材を冷却する冷却手段とを有し、
画像形成時の記録材の紙斤量に基づいて前記冷却手段の作動を制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記加圧部材は中空パイプを有し、前記冷却手段は前記中空パイプ内へ空気を強制的に注入する手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項１】
像担持体と、該像担持体の周縁に画像形成手段とを設け、該像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を直接又は中間転写体を介して記録材上に転写し、記録材上の未定着トナー像を加圧・加熱して固定する加熱部材及び加圧部材を有する定着装置を備えた画像形成装置において、
前記定着装置は、記録材裏面より未定着トナー像を加圧する加圧部材を冷却する冷却手段とを有し、
画像形成時の紙間比率に基づいて前記冷却手段の作動を制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
像担持体と、該像担持体の周縁に画像形成手段とを設け、該像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を直接又は中間転写体を介して記録材上に転写し、記録材上の未定着トナー像を加圧・加熱して固定する加熱部材及び加圧部材を有する定着装置を備えた画像形成装置において、
前記定着装置は記録材裏面より未定着トナー像を加圧する加圧部材を冷却する冷却手段とを有し、
画像形成時の記録材の紙斤量に基づいて前記冷却手段の作動を制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記加圧部材は中空パイプを有し、前記冷却手段は前記中空パイプ内へ空気を強制的に注入する手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−３３０４３４（Ｐ２００６−３３０４３４Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５５１２５（Ｐ２００５−１５５１２５）
【出願日】平成１７年５月２７日（２００５．５．２７）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月２７日（２００５．５．２７）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]