画像形成装置
【課題】定着装置に生じる副走査方向の温度段差による画像品質の低下を防止することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、用紙Ｓと接触して用紙Ｓ上の未定着画像を定着する定着部３０と、冷却能力が可変であり、当該定着部３０の表面を冷却する冷却部３１と、冷却部３１の冷却能力を制御する制御部９０と、を有し、制御部９０は、用紙Ｓの接触により定着部３０上において発生した温度段差の高温側から境界部分に向かって冷却部３１により定着部３０を冷却し、当該温度段差が小さくなるように、境界部分に近づく程冷却部３１の冷却能力を高める。
【解決手段】画像形成装置は、用紙Ｓと接触して用紙Ｓ上の未定着画像を定着する定着部３０と、冷却能力が可変であり、当該定着部３０の表面を冷却する冷却部３１と、冷却部３１の冷却能力を制御する制御部９０と、を有し、制御部９０は、用紙Ｓの接触により定着部３０上において発生した温度段差の高温側から境界部分に向かって冷却部３１により定着部３０を冷却し、当該温度段差が小さくなるように、境界部分に近づく程冷却部３１の冷却能力を高める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、定着装置が設けられている。定着装置は給紙トレイから搬送され、画像形成部で形成されたトナー像が転写された用紙に熱と圧力を付加することによって定着させている。
【０００３】
定着装置は一般的に熱を付加する加熱ローラーや圧力を付与する加圧ローラーから構成されている。加熱ローラーは内部にヒーターなどの加熱手段が設けられており、当該ヒーターにより加熱ローラーが所定の温度に加熱される。ヒーターの熱量は、加熱ローラーおよび加圧ローラー間で用紙を挟持する挟持部（ニップ部）において、加熱ローラーを介して用紙に伝達される。
【０００４】
用紙へ熱が伝達されると、加熱ローラー上で用紙と接触した部分の温度は低下する。該当部分の温度は、加熱ローラーが１周回転して、ニップ部の位置に戻るまでの間に、ヒーターにより再度加熱され、上昇される。
【０００５】
しかし、再度加熱されても、加熱ローラーの該当部分に注目すると、加熱ローラーが用紙を通紙する直前と、通紙してから一周してニップ直前の位置に到達した時とで、異なった温度になる。つまり、加熱ローラー上で用紙との接触部分および非接触部分の境界部分には温度段差が生じることになる。この温度段差は定着工程において用紙上のトナー像に光沢度差を生じさせ、当該光沢度差はトナー像に濃淡の差を生じさせてしまい、画像品質を低下させる要因となる。
【０００６】
これに対し、下記特許文献１では加熱コイルを有する定着装置において、用紙との接触部分および非接触部分を検出して、これらの境界部分で加熱コイルに供給する電力を変えることにより加熱ローラー上の温度の均一化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２６４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１における技術では、加熱ローラー上の用紙との接触部分および非接触部分の境界部分を検出して加熱ローラーに対する加熱電力を変更しても、各構成要素のバラつきによって加熱電力の変更が上記境界部分とずれる場合がある。その場合には急激な温度段差を解消できていない部分が残り、光沢度差が生じて画像品質が低下してしまう、という問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、定着装置に生じる副走査方向の温度段差による画像品質の低下を防止することができる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】
【００１０】
上記目的は、以下の手段により達成される。
【００１１】
（１）用紙と接触して前記用紙上の未定着画像を定着する定着部と、冷却能力が可変であり、当該定着部の表面を冷却する冷却部と、前記冷却部の冷却能力を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記用紙の接触により前記定着部上において発生した温度段差の高温側から境界部分に向かって前記冷却部により前記定着部を冷却し、当該温度段差が小さくなるように、前記境界部分に近づく程前記冷却部の冷却能力を高める画像形成装置。
【００１２】
（２）前記制御部は、前記冷却部の前記冷却能力を線形的に変化させることを特徴とする前記（１）に記載の画像形成装置。
【００１３】
（３）前記制御部は、前記冷却部の前記冷却能力を非線形的に変化させることを特徴とする前記（１）に記載の画像形成装置。
【００１４】
（４）前記制御部は、前記冷却部の前記冷却能力を段階的に変化させることを特徴とする前記（１）に記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る画像形成装置によれば、用紙の接触により定着部上に生じた温度段差が小さくなるように、境界部分に近づく程冷却部の冷却能力を高める。したがって、境界部分での温度段差が小さくなり、温度段差の影響により用紙上に現れる光沢度差も視覚的には認識できない程度のものとし、バラつきがあっても光沢度差が急激に変化することがなくなる。結果として画像品質の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】画像形成装置の概略説明図である。
【図２】図１において本発明に係る定着部部分の拡大図である。
【図３】本発明に係る定着工程に使用される構成についてのブロック図である。
【図４】加熱ローラー上の任意の一点の温度推移を示す図である。
【図５】加熱ローラーが用紙を挟持する直前位置（固定点）での加熱ローラー上の温度推移を示す図である。
【図６】制御部により制御する冷却部の冷却能力と時間の関係を示すグラフである。
【図７】加熱ローラーが用紙を挟持する直前位置（固定点）での加熱ローラー上の温度推移を示す図である。
【図８】制御部により制御する冷却部の冷却能力と時間の関係を示すグラフである。
【図９】加熱ローラーが用紙を挟持する直前位置（固定点）での加熱ローラー上の温度推移を示す図である。
【図１０】制御部により制御する冷却部の冷却能力と時間の関係を示すグラフである。
【図１１】加熱ローラーが用紙を挟持する直前位置（固定点）での加熱ローラー上の温度推移を示す図である。
【図１２】制御部により制御する冷却部の冷却能力と時間の関係を示すグラフである。
【図１３】加熱ローラーが用紙を挟持する直前位置（固定点）での加熱ローラー上の温度推移を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の記載は特許請求の範囲に記載される技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。
【００１８】
図１において、画像形成装置Ａはタンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、４組の画像形成部によりカラー画像形成を行う。
【００１９】
原稿台上に載置された原稿は画像読取装置ＳＣの走査露光の光学系により画像が走査露光され、ラインイメージセンサーに読み込まれる。光電変換された画像情報信号は、画像情報処理部（非図示）において、アナログ信号、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、画像形成部の光書込部に入力される。
【００２０】
４組の画像形成部はイエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｙ、マゼンダ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｍ，シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｃ、黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｋであり、それぞれ共通する符号１０の後に形成する色を表す符号Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを付して表記する。
【００２１】
画像形成部１０Ｙは、感光体ドラム１Ｙおよびその周囲に配置された帯電部２Ｙ、光書込部３Ｙ、現像装置４Ｙおよびドラムクリーナー５Ｙを有している。
【００２２】
同様に画像形成部１０Ｍは、感光体ドラム１Ｍの周囲に配置された帯電部２Ｍ、光書込部３Ｍ、現像装置４Ｍおよびドラムクリーナー５Ｍを、画像形成部１０Ｃは感光体ドラム１Ｃの周囲に配置された帯電部２Ｃ、光書込部３Ｃ、現像装置４Ｃおよびドラムクリーナー５Ｃを、画像形成部１０Ｋは、感光体ドラム１Ｋの周囲に配置された帯電部２Ｋ、光書込部３Ｋ、現像装置４Ｋ、およびドラムクリーナー５Ｋを有している。
【００２３】
画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにおけるそれぞれの感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ、帯電部２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ、光書込部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋおよびドラムクリーナー５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋはそれぞれ共通する内容の構成である。以下、特に区別が必要な場合を除き符号Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを付さずに表記することにする。
【００２４】
画像形成部１０は、光書込部３にて画像情報信号を感光体ドラム１に書込み、感光体ドラム１に画像情報信号に基づく静電潜像を形成する。静電潜像は現像装置４によりトナーを付着させることで現像され、感光体ドラム１上に可視画像であるトナー像が形成される。
【００２５】
画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにおけるそれぞれの感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋにはそれぞれ、イエロー（Ｙ）色、マゼンダ（Ｍ）色、シアン（Ｃ）色、黒（Ｋ）色の画像が形成される。
【００２６】
中間転写ベルト６は、複数のローラーにより巻回され、走行可能に支持されている。
【００２７】
画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより形成された各色のトナー像は、走行する中間転写ベルト６上に１次転写部７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋにより逐次転写されてＹ(イエロー)、Ｍ（マゼンダ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の各色層が重畳したカラー画像が形成される。
【００２８】
用紙搬送部２０は給紙トレイ２１、２２、２３および給紙部２４からなる。用紙Ｓは給紙トレイ２１、２２、２３に収容されており、これら各給紙トレイ２１〜２３のいずれかから用紙Ｓが選択され、給紙ローラー２４１等を有する給紙部２４により中間転写ベルト６等が存在する下流へと搬送される。
【００２９】
用紙Ｓは、ループ形成ローラー５１およびレジストローラー５２を経て２次転写部７Ａに搬送され、用紙Ｓ上に中間転写ベルト６上のカラー画像が転写される。用紙Ｓは定着部３０にて熱と圧力とを加えることによりトナー像が定着され、定着搬送ローラー２５および排紙ローラー２６を経て装置外の排紙トレイ６１に排紙される。
【００３０】
画像形成装置Ａは用紙反転部２７を備えており、定着工程を終えた用紙Ｓを定着搬送ローラー２５から用紙反転部２７に導いて表裏を反転し排紙、あるいは用紙の両面に画像形成を行うことを可能としている。
【００３１】
画像形成装置Ａの本体上部に設置された操作表示部４０では、画像形成を行うに際し、複数の用紙の中から使用する用紙Ｓの種類、枚数等を設定できる。なお、用紙サイズについては画像読取装置ＳＣにて原稿を読み取った際に検出するようにしてもよい。
【００３２】
次に本実施形態に係る定着部３０および定着部３０を冷却する冷却部３１について詳細に説明する。図２は用紙上の未定着画像を定着する定着部３０の拡大図、図３は定着工程に関する構成のブロック図である。
【００３３】
定着部３０は、図２に示すように、用紙Ｓと接触して（ニップして）用紙Ｓ上の未定着のトナー像を定着する。定着部３０は、加熱ローラー３０１、ヒーター３０２、加圧ローラー３０３と、を含む。
【００３４】
加熱ローラー３０１は、フッ素樹脂または弾性体からなる被覆層３０４と、被覆層３０４の内面に形成された芯金３０５とを含み、回転可能に支持されている。加熱ローラー３０１の内部には、ヒーター３０２が配置されている。
【００３５】
ヒーター３０２は、加熱ローラー３０１を内部から加熱して、加熱ローラー３０１が２次転写部７Ａから搬送された用紙上のトナーを溶融定着できるようにする。
【００３６】
加圧ローラー３０３は、弾性体からなる被覆層３０６と、被覆層３０６の内面に形成された芯金３０７とを含む。加圧ローラー３０３は、図示しないモータ等の駆動部に接続され、駆動部の駆動により所定の速度で回転する。加圧ローラー３０３は、たとえば、図２の反時計方向に回転する。加圧ローラー３０３は、加熱ローラー３０１との間でニップ部を形成するので、加熱ローラー３０１も加圧ローラー３０３の回転に従動して回転する。用紙Ｓは、ニップ部において、加熱ローラー３０１および加圧ローラー３０３に挟まれつつ、搬送される。
【００３７】
冷却部３１は、冷却能力が可変であり、定着部３０の表面を冷却する。冷却部３１は、ノズル３１１とコンプレッサー３１２とを含む。冷却部３１は、コンプレッサー３１２からの圧縮空気をノズル３１１によって温度を調節して加熱ローラー３０１に吹き付けることで加熱ローラー３０１を冷却する。
【００３８】
なお、図２では、加熱ローラー３０１上において、用紙Ｓの通紙方向の先端と接触した部分を、先端接触位置Ａとして示している。先端接触位置Ａは、通紙の度に変わりうる。
【００３９】
制御部９０は、加熱ローラー３０１、ヒーター３０２、加圧ローラー３０３、ノズル３１１およびコンプレッサー３１２に接続され、これらを制御する。また、制御部９０は、操作表示部４０で指示された用紙Ｓの種類やサイズの情報を取得する。
【００４０】
制御部９０には不揮発メモリ等で構成された記憶部９１が接続されている。記憶部９１には、加熱ローラー３０１の初期温度（Ｔ１）、ヒーター３０２による熱量等、制御部９０による冷却部３１の制御に必要な情報が記憶されている。詳細については後述する。
【００４１】
制御部９０による冷却部３１の冷却能力の制御について説明する前に、冷却部がない場合の加熱ローラー３０１上の温度推移について、図４および図５を参照して、説明する。
【００４２】
図４は加熱ローラー上の任意の一点の温度推移を示す図、図５は加熱ローラーが用紙を挟持（ニップ）する直前位置（固定点）での加熱ローラー上の温度推移を示す図である。図４の温度推移は、たとえば、図２の加熱ローラー３０１上の先端接触位置Ａの温度推移である。
【００４３】
図４に示すように、最初は、加熱ローラー３０１は、ヒーター３０２により、用紙Ｓにトナーを溶融定着できる程度の温度Ｔ１に昇温されている。印刷指示が与えられると、定着部３０にはトナー像が転写された用紙Ｓが搬送される。
【００４４】
加熱ローラー３０１に用紙Ｓが接触することで、加熱ローラー３０１の熱は用紙Ｓに奪われ、加熱ローラー３０１の表面温度は、図４に示すようにＴ１からＴ４に低下する。通紙領域を通過すると、加熱ローラー３０１は、ヒーター３０２により徐々に加熱され、加熱ローラー上の温度はＴ４からＴ２にまで回復する。
【００４５】
図４に示すように、通紙による温度低下とヒーター３０２による温度上昇は制御されておらず異なるため、Ｔ１とＴ２は異なった温度になる。そして、再び用紙Ｓに熱が奪われることで加熱ローラー３０１の表面温度はＴ２からＴ５に低下し、ヒーター３０２に加熱されてニップ直前に至るまでに表面温度はＴ３にまで回復する。この繰り返しで、加熱ローラー３０１上のある点では、用紙Ｓと接触するたびに、温度が次第に下がっていく。
【００４６】
図５を参照すると、加熱ローラー３０１のニップ部直前の温度推移を見ているので、最初は加熱ローラー３０１がまだ用紙と接触しておらず、初期温度Ｔ１が続く。そして、加熱ローラー３０１が一回転して、通紙により熱が奪われた部分がニップ部直前に戻ってくると、急に温度Ｔ２に下がる。これは、加熱ローラー３０１上に、用紙に接触して冷却された低温部分と、用紙に接触していない高温部分とがあるからである。このように、加熱ローラー３０１が１回転する間に、用紙Ｓと接触した接触部分と接触しなかった非接触部分とでは、先端接触位置Ａを境界部分として、温度Ｔ１とＴ２の急激な温度段差ができる。温度段差により、用紙Ｓには光沢度差が生じてしまう。光沢度差が生じた部分にはトナー像の濃淡の差が現れるようになり、これにより画像品質は低下してしまう。
【００４７】
本実施形態では、上記画像品質の低下を防止するために、制御部９０は、加熱ローラー３０１上に発生した温度段差の高温側から境界部分に向かって冷却部３１により定着部３０を冷却する。特に、制御部９０は、加熱ローラー３０１上の温度段差が小さくなるように、温度段差の境界部に近づく程冷却部３１の冷却能力を高める。
【００４８】
図６は制御部により制御する冷却部の冷却能力と時間の関係を示すグラフであり、図７は加熱ローラーが用紙を挟持（ニップ）する直前位置（固定点）での加熱ローラー上の温度推移を示す図である。なお、図６の縦軸に示す冷却能力は、冷却部３１により加熱ローラー３０１に吹き付ける冷媒を冷却する強度を示す。冷却能力が高いほど、加熱ローラー３０１がより冷却される。
【００４９】
制御部９０は、用紙Ｓの先端が加熱ローラー３０１のニップ部を通過すると、図６に示すように、徐々に冷却部３１による冷却能力を向上させる。ここで、用紙Ｓの先端がニップ部を通過するタイミングは、二次転写部７Ａのローラーによる送り出しのタイミングに基づいて決定できる。加熱ローラー３０１への冷却を徐々に強めることで、図７に示すように、用紙の接触により温度Ｔ２まで下がった部分と今回は用紙Ｓによる温度低下がなかった部分との境界部分に向けて、加熱ローラー３０１は、温度Ｔ１からＴ２に連続的に徐々に冷却される。したがって、図７に示す加熱ローラー３０１上の境界部分の前後では、温度がＴ１からＴ２に急激に下がることがなく、すなわち温度の急激な変化がない。
【００５０】
そして、境界部分まで冷却部３１により冷却された時点で、制御部９０は、図６に示すように、冷却部３１の冷却能力を一旦ゼロに戻す。すなわち、冷却部３１から加熱ローラー３０１への冷媒の吹き付けを停止する。続けて、さらに通紙がある場合、制御部９０は、用紙Ｓの先端が加熱ローラー３０１のニップ部を通過すると、徐々に冷却部３１による冷却能力を向上させる。ここで、冷却能力を強める勾配は、接触部分および非接触部分の境界部分に向けて強めたときの勾配よりも小さい。これは、図５に示すように、温度Ｔ１とＴ２の差よりも、温度Ｔ２とＴ３の差の方が小さくなるからである。このように、加熱ローラー３０１への冷却を徐々に強めることで、図７に示すように、用紙の接触により温度Ｔ３まで下がった部分と今回は用紙Ｓによる温度低下がなかった部分との境界部分に向けて、加熱ローラー３０１は、温度Ｔ２からＴ３に連続的に徐々に冷却される。したがって、加熱ローラー３０１上の境界部分の前後では、温度がＴ２からＴ３に急激に下がることがなく、すなわち温度の急激な変化がない。
【００５１】
以上を繰り返すことによって、制御部９０は、加熱ローラー３０１上において急激な温度段差が生じることを防止し、温度段差による用紙上のトナー像の光沢度差がなく、結果として、画像品質の低下を防止できる。なお、加熱ローラー３０１の温度低下は、ある程度のところで、ヒーター３０２による温度上昇と均衡する。したがって、加熱ローラー３０１は、温度が下がっていっても、トナー像の定着が困難になるまでは温度は低下しない。
【００５２】
上記の制御において、加熱ローラー３０１の回転周期は、加圧ローラー３０３の回転速度により算出できる。加圧ローラー３０３の回転速度は、用紙の種類やサイズ等によって適宜変更されるので、記憶部９１に予め、用紙の種類等と加圧ローラー３０３の回転速度とが対応付けて記憶されている。
【００５３】
また、上記の制御において、図５に示すような、境界部分前後の温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は、用紙の種類、サイズ、斤量等のパラメータによって算出できる。この場合、制御部９０は、操作表示部４０に入力された用紙Ｓの種類等のパラメータに基づいて、用紙Ｓが加熱ローラー３０１から奪う熱量を算出する。記憶部にはヒーター３０２から与える熱量が記憶されており、制御部９０は、ヒーター３０２の熱量および用紙が奪う熱量に基づいて、加熱ローラー３０１が１周してニップ直前に至った際の温度Ｔ２を算出する。同様に、Ｔ３も算出できる。制御部９０は、求めた温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３に基づいて、加熱ローラー３０１表面が図７に示すような温度勾配になるように、冷却部３１の冷却能力を制御できる。冷却能力の制御では、たとえば、図７の温度Ｔ１とＴ２の温度段差を加熱ローラー３０１の一回転の周期で除算して、温度変化の勾配を算出し、当該勾配に合致するように必要な冷却部３１の冷却能力を算出できる。
【００５４】
あるいは、記憶部９１には、通紙による加熱ローラー３０１の平均的な温度変移が記憶されていてもよい。この場合、制御部９０は、平均的な温度変移に基づいて、加熱ローラー３０１表面が図７に示すような温度勾配になるように、冷却部３１の冷却能力を制御できる。
【００５５】
（変形例１）
上記実施形態の変形例を説明する。
【００５６】
上記実施形態では、図６に示すように冷却部３１による冷却能力を、線形的に変化させたが、変形例１では、非線形的に変化させる。
【００５７】
図８は制御部により制御する冷却部の冷却能力と時間の関係を示すグラフであり、図９は加熱ローラーが用紙を挟持（ニップ）する直前位置（固定点）での加熱ローラー上の温度推移を示す図である。
【００５８】
図８を参照すると、変形例１では、制御部９０は、加熱ローラー３０１のニップ部に用紙Ｓの先端が通過し始めると、冷却部３１による冷却能力を非線形に向上させる。冷却部３１を構成するコンプレッサー３１２は、運転開始から所定の回転速度に達するまでに慣性の影響を受けるため、回転速度を線形的に変化させるのは難しく、同様に冷却能力を線形的に変化させるのも困難である。このため、図８のように非線形に冷却能力を向上させることにより、コンプレッサー３１２に負担なく、冷却能力を制御できる。
【００５９】
冷却能力を非線形に向上させた場合でも、図９に示すように、用紙先端がニップ部を通過してから加熱ローラー３０１が１周した時点で、用紙Ｓとの接触部分および非接触部分の境界部分（先端接触位置Ａ）前後で、温度段差がない。したがって、加熱ローラー３０１上において急激な温度段差がないので、上記実施形態と同様に、画像品質の低下を防止できる。
【００６０】
（変形例２）
図１０は制御部により制御する冷却部の冷却能力と時間の関係を示すグラフであり、図１１は加熱ローラーが用紙を挟持（ニップ）する直前位置（固定点）での加熱ローラー上の温度推移を示す図である。
【００６１】
上記実施形態および変形例１とは異なり、図１０に示すように、光沢段差がでないように、冷却部３１による冷却能力を段階的に向上してもよい。段階的に冷却能力を向上した場合、図１１に示すように、ニップ部直前位置の加熱ローラー３０１上の温度も段階的に低減される。この場合でも、ローラー１周後の用紙先端通過の前後、すなわち、用紙Ｓとの接触部分および非接触部分の境界部分前後で、温度段差がない。したがって、加熱ローラー３０１上において急激な温度段差がないので、上記実施形態と同様に、画像品質の低下を防止できる。
【００６２】
なお、変形例２のように段階的に冷却能力を向上する場合、冷却能力の向上が急激だと、その前後で加熱ローラー３０１上に温度段差ができ、結果として、定着されたトナー像に光沢段差ができる可能性がある。したがって、光沢段差ができないように、１つの段階で向上させる冷却能力は、光沢段差の発生を考慮して決定される。たとえば、光沢度差が現れない加熱ローラー３０１上の温度段差は５度程度であり、温度段差が５度以下となるように冷却能力が段階的に向上される。
【００６３】
（変形例３）
図１２は制御部により制御する冷却部の冷却能力と時間の関係を示すグラフであり、図１３は加熱ローラーが用紙を挟持（ニップ）する直前位置（固定点）での加熱ローラー上の温度推移を示す図である。
【００６４】
上記実施形態、変形例１、２では、用紙Ｓの先端がニップ部を通過した時点から、冷却部３１による冷却を開始していた。変形例３では、用紙Ｓの先端が通過した後、所定時間経過後から冷却部３１による冷却を開始する。
【００６５】
たとえば、加熱ローラー３０１上において、今回の通紙で用紙Ｓの後端と接触する部分が、まだ接触する前に、冷却部３１のノズル３１１の前を通過した時点から、冷却能力を向上しつつ、冷却部３１による冷却を開始する。今回の通紙で用紙Ｓの後端と接触する加熱ローラー３０１上の部分がノズル３１１の前を通過するのは、当然、用紙Ｓの先端がニップ部を通過するのよりも後である。この場合、図１２に示すように、冷却能力の向上は、用紙Ｓの先端がニップ部を通過してしばらく経ってから始まる。なお、用紙Ｓの後端と接触する加熱ローラー３０１上の部分は、用紙Ｓの先端がニップ部を通過した時の先端接触位置Ａと用紙Ｓのサイズとに基づいて、制御部９０が算出できる。用紙Ｓの後端と接触する加熱ローラー３０１上の部分が算出できれば、加熱ローラー３０１の回転速度に基づいて、当該部分がノズル３１１の前を通過する時点も算出できる。
【００６６】
図１２に示すように冷却能力を制御すると、図１３に示すように、ニップ部直前位置の加熱ローラー３０１上の温度も、加熱ローラー３０１がしばらく回転した後から下がる。ここで、加熱ローラー３０１の温度の低下の勾配は、図７に示す実施形態よりも大きい。これにより、加熱ローラー３０１が一回転して、用紙Ｓとの接触部分および非接触部分の境界部分（先端接触位置Ａ）が戻ってきたときに、境界部分前後で温度段差がない。したがって、上記実施形態および変形例１、２と同様に、画像品質の低下を防止できる。
【００６７】
また、加熱ローラー３０１は、用紙Ｓの後端と接触する部分の直後から冷却部３１により冷却が開始され、用紙Ｓとの接触部分および非接触部分の境界部分（先端接触位置Ａ）まで冷却されるので、今回の通紙では用紙Ｓと接触しない非接触部分だけを冷却できる。接触部分は非接触部分よりも温度が低いので、非接触部分だけが冷却されると、境界部分だけでなく、加熱ローラー３０１全体としての温度バラツキもより低減できる。
【００６８】
なお、用紙Ｓの先端が通過した後、所定時間経過後から冷却部３１による冷却を開始するタイミングは上記に限られない。たとえば、用紙Ｓの先端がニップ部を通過してから、加熱ローラー３０１が略半回転した時点から、冷却部３１による冷却を開始し、冷却能力を向上してもよい。
【００６９】
また、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲において種々の改変が可能である。
【００７０】
上記実施形態では定着部３０のニップ前後の温度Ｔ１、Ｔ２を算出する例を説明したが、これに限定されない。つまり、定着部３０のニップ部直前位置等に温度センサーを配置して、その結果から温度制御を行ってもよい。
【００７１】
また、上記では定着部３０が加熱ローラー３０１を含む場合を説明したが、これに限定されない。加熱ローラー３０１の代わりに、定着ベルトを含む構成に適用することも可能である。この場合、定着ベルト内に、ヒーター３０２が配置される。
【００７２】
なお、上記実施形態では加熱ローラー３０１の円周と用紙Ｓの搬送方向の長さについては特に制限を設けていないため、加熱ローラー３０１の円周は用紙Ｓの搬送方向の長さより長くても短くてもよい。加熱ローラー３０１の円周が、例えば用紙Ｓの搬送方向の長さより長い場合、連続通紙の際に１枚目の用紙では光沢度差による画像品質低下が発生しなくても、２枚目以降の用紙に画像品質低下が発生する可能性がある。上記実施形態に係る冷却部３１により冷却を行えば、用紙Ｓに対して加熱ローラー３０１の円周と用紙Ｓの搬送方向の長さとがどのような関係にあっても、加熱ローラー上の温度は連続的に変化している為、急激な温度段差が発生せず、画像品質低下を防止できる。
【００７３】
また、冷却部３１がノズル３１１とコンプレッサー３１２から構成される例を説明したが、これに限定されない。冷却部３１は、たとえば、ファンとエアダクト等の組み合わせにより構成してもよい。
【符号の説明】
【００７４】
３０ 定着部、
３１ 冷却部、
３０１ 加熱ローラー、
３０２ ヒーター、
３０３ 加圧ローラー、
３１１ ノズル、
３１２ コンプレッサー、
９０ 制御部、
９１ 記憶部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、定着装置が設けられている。定着装置は給紙トレイから搬送され、画像形成部で形成されたトナー像が転写された用紙に熱と圧力を付加することによって定着させている。
【０００３】
定着装置は一般的に熱を付加する加熱ローラーや圧力を付与する加圧ローラーから構成されている。加熱ローラーは内部にヒーターなどの加熱手段が設けられており、当該ヒーターにより加熱ローラーが所定の温度に加熱される。ヒーターの熱量は、加熱ローラーおよび加圧ローラー間で用紙を挟持する挟持部（ニップ部）において、加熱ローラーを介して用紙に伝達される。
【０００４】
用紙へ熱が伝達されると、加熱ローラー上で用紙と接触した部分の温度は低下する。該当部分の温度は、加熱ローラーが１周回転して、ニップ部の位置に戻るまでの間に、ヒーターにより再度加熱され、上昇される。
【０００５】
しかし、再度加熱されても、加熱ローラーの該当部分に注目すると、加熱ローラーが用紙を通紙する直前と、通紙してから一周してニップ直前の位置に到達した時とで、異なった温度になる。つまり、加熱ローラー上で用紙との接触部分および非接触部分の境界部分には温度段差が生じることになる。この温度段差は定着工程において用紙上のトナー像に光沢度差を生じさせ、当該光沢度差はトナー像に濃淡の差を生じさせてしまい、画像品質を低下させる要因となる。
【０００６】
これに対し、下記特許文献１では加熱コイルを有する定着装置において、用紙との接触部分および非接触部分を検出して、これらの境界部分で加熱コイルに供給する電力を変えることにより加熱ローラー上の温度の均一化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２６４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１における技術では、加熱ローラー上の用紙との接触部分および非接触部分の境界部分を検出して加熱ローラーに対する加熱電力を変更しても、各構成要素のバラつきによって加熱電力の変更が上記境界部分とずれる場合がある。その場合には急激な温度段差を解消できていない部分が残り、光沢度差が生じて画像品質が低下してしまう、という問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、定着装置に生じる副走査方向の温度段差による画像品質の低下を防止することができる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】
【００１０】
上記目的は、以下の手段により達成される。
【００１１】
（１）用紙と接触して前記用紙上の未定着画像を定着する定着部と、冷却能力が可変であり、当該定着部の表面を冷却する冷却部と、前記冷却部の冷却能力を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記用紙の接触により前記定着部上において発生した温度段差の高温側から境界部分に向かって前記冷却部により前記定着部を冷却し、当該温度段差が小さくなるように、前記境界部分に近づく程前記冷却部の冷却能力を高める画像形成装置。
【００１２】
（２）前記制御部は、前記冷却部の前記冷却能力を線形的に変化させることを特徴とする前記（１）に記載の画像形成装置。
【００１３】
（３）前記制御部は、前記冷却部の前記冷却能力を非線形的に変化させることを特徴とする前記（１）に記載の画像形成装置。
【００１４】
（４）前記制御部は、前記冷却部の前記冷却能力を段階的に変化させることを特徴とする前記（１）に記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る画像形成装置によれば、用紙の接触により定着部上に生じた温度段差が小さくなるように、境界部分に近づく程冷却部の冷却能力を高める。したがって、境界部分での温度段差が小さくなり、温度段差の影響により用紙上に現れる光沢度差も視覚的には認識できない程度のものとし、バラつきがあっても光沢度差が急激に変化することがなくなる。結果として画像品質の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】画像形成装置の概略説明図である。
【図２】図１において本発明に係る定着部部分の拡大図である。
【図３】本発明に係る定着工程に使用される構成についてのブロック図である。
【図４】加熱ローラー上の任意の一点の温度推移を示す図である。
【図５】加熱ローラーが用紙を挟持する直前位置（固定点）での加熱ローラー上の温度推移を示す図である。
【図６】制御部により制御する冷却部の冷却能力と時間の関係を示すグラフである。
【図７】加熱ローラーが用紙を挟持する直前位置（固定点）での加熱ローラー上の温度推移を示す図である。
【図８】制御部により制御する冷却部の冷却能力と時間の関係を示すグラフである。
【図９】加熱ローラーが用紙を挟持する直前位置（固定点）での加熱ローラー上の温度推移を示す図である。
【図１０】制御部により制御する冷却部の冷却能力と時間の関係を示すグラフである。
【図１１】加熱ローラーが用紙を挟持する直前位置（固定点）での加熱ローラー上の温度推移を示す図である。
【図１２】制御部により制御する冷却部の冷却能力と時間の関係を示すグラフである。
【図１３】加熱ローラーが用紙を挟持する直前位置（固定点）での加熱ローラー上の温度推移を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の記載は特許請求の範囲に記載される技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。
【００１８】
図１において、画像形成装置Ａはタンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、４組の画像形成部によりカラー画像形成を行う。
【００１９】
原稿台上に載置された原稿は画像読取装置ＳＣの走査露光の光学系により画像が走査露光され、ラインイメージセンサーに読み込まれる。光電変換された画像情報信号は、画像情報処理部（非図示）において、アナログ信号、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、画像形成部の光書込部に入力される。
【００２０】
４組の画像形成部はイエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｙ、マゼンダ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｍ，シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｃ、黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｋであり、それぞれ共通する符号１０の後に形成する色を表す符号Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを付して表記する。
【００２１】
画像形成部１０Ｙは、感光体ドラム１Ｙおよびその周囲に配置された帯電部２Ｙ、光書込部３Ｙ、現像装置４Ｙおよびドラムクリーナー５Ｙを有している。
【００２２】
同様に画像形成部１０Ｍは、感光体ドラム１Ｍの周囲に配置された帯電部２Ｍ、光書込部３Ｍ、現像装置４Ｍおよびドラムクリーナー５Ｍを、画像形成部１０Ｃは感光体ドラム１Ｃの周囲に配置された帯電部２Ｃ、光書込部３Ｃ、現像装置４Ｃおよびドラムクリーナー５Ｃを、画像形成部１０Ｋは、感光体ドラム１Ｋの周囲に配置された帯電部２Ｋ、光書込部３Ｋ、現像装置４Ｋ、およびドラムクリーナー５Ｋを有している。
【００２３】
画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにおけるそれぞれの感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ、帯電部２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ、光書込部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋおよびドラムクリーナー５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋはそれぞれ共通する内容の構成である。以下、特に区別が必要な場合を除き符号Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを付さずに表記することにする。
【００２４】
画像形成部１０は、光書込部３にて画像情報信号を感光体ドラム１に書込み、感光体ドラム１に画像情報信号に基づく静電潜像を形成する。静電潜像は現像装置４によりトナーを付着させることで現像され、感光体ドラム１上に可視画像であるトナー像が形成される。
【００２５】
画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにおけるそれぞれの感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋにはそれぞれ、イエロー（Ｙ）色、マゼンダ（Ｍ）色、シアン（Ｃ）色、黒（Ｋ）色の画像が形成される。
【００２６】
中間転写ベルト６は、複数のローラーにより巻回され、走行可能に支持されている。
【００２７】
画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより形成された各色のトナー像は、走行する中間転写ベルト６上に１次転写部７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋにより逐次転写されてＹ(イエロー)、Ｍ（マゼンダ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の各色層が重畳したカラー画像が形成される。
【００２８】
用紙搬送部２０は給紙トレイ２１、２２、２３および給紙部２４からなる。用紙Ｓは給紙トレイ２１、２２、２３に収容されており、これら各給紙トレイ２１〜２３のいずれかから用紙Ｓが選択され、給紙ローラー２４１等を有する給紙部２４により中間転写ベルト６等が存在する下流へと搬送される。
【００２９】
用紙Ｓは、ループ形成ローラー５１およびレジストローラー５２を経て２次転写部７Ａに搬送され、用紙Ｓ上に中間転写ベルト６上のカラー画像が転写される。用紙Ｓは定着部３０にて熱と圧力とを加えることによりトナー像が定着され、定着搬送ローラー２５および排紙ローラー２６を経て装置外の排紙トレイ６１に排紙される。
【００３０】
画像形成装置Ａは用紙反転部２７を備えており、定着工程を終えた用紙Ｓを定着搬送ローラー２５から用紙反転部２７に導いて表裏を反転し排紙、あるいは用紙の両面に画像形成を行うことを可能としている。
【００３１】
画像形成装置Ａの本体上部に設置された操作表示部４０では、画像形成を行うに際し、複数の用紙の中から使用する用紙Ｓの種類、枚数等を設定できる。なお、用紙サイズについては画像読取装置ＳＣにて原稿を読み取った際に検出するようにしてもよい。
【００３２】
次に本実施形態に係る定着部３０および定着部３０を冷却する冷却部３１について詳細に説明する。図２は用紙上の未定着画像を定着する定着部３０の拡大図、図３は定着工程に関する構成のブロック図である。
【００３３】
定着部３０は、図２に示すように、用紙Ｓと接触して（ニップして）用紙Ｓ上の未定着のトナー像を定着する。定着部３０は、加熱ローラー３０１、ヒーター３０２、加圧ローラー３０３と、を含む。
【００３４】
加熱ローラー３０１は、フッ素樹脂または弾性体からなる被覆層３０４と、被覆層３０４の内面に形成された芯金３０５とを含み、回転可能に支持されている。加熱ローラー３０１の内部には、ヒーター３０２が配置されている。
【００３５】
ヒーター３０２は、加熱ローラー３０１を内部から加熱して、加熱ローラー３０１が２次転写部７Ａから搬送された用紙上のトナーを溶融定着できるようにする。
【００３６】
加圧ローラー３０３は、弾性体からなる被覆層３０６と、被覆層３０６の内面に形成された芯金３０７とを含む。加圧ローラー３０３は、図示しないモータ等の駆動部に接続され、駆動部の駆動により所定の速度で回転する。加圧ローラー３０３は、たとえば、図２の反時計方向に回転する。加圧ローラー３０３は、加熱ローラー３０１との間でニップ部を形成するので、加熱ローラー３０１も加圧ローラー３０３の回転に従動して回転する。用紙Ｓは、ニップ部において、加熱ローラー３０１および加圧ローラー３０３に挟まれつつ、搬送される。
【００３７】
冷却部３１は、冷却能力が可変であり、定着部３０の表面を冷却する。冷却部３１は、ノズル３１１とコンプレッサー３１２とを含む。冷却部３１は、コンプレッサー３１２からの圧縮空気をノズル３１１によって温度を調節して加熱ローラー３０１に吹き付けることで加熱ローラー３０１を冷却する。
【００３８】
なお、図２では、加熱ローラー３０１上において、用紙Ｓの通紙方向の先端と接触した部分を、先端接触位置Ａとして示している。先端接触位置Ａは、通紙の度に変わりうる。
【００３９】
制御部９０は、加熱ローラー３０１、ヒーター３０２、加圧ローラー３０３、ノズル３１１およびコンプレッサー３１２に接続され、これらを制御する。また、制御部９０は、操作表示部４０で指示された用紙Ｓの種類やサイズの情報を取得する。
【００４０】
制御部９０には不揮発メモリ等で構成された記憶部９１が接続されている。記憶部９１には、加熱ローラー３０１の初期温度（Ｔ１）、ヒーター３０２による熱量等、制御部９０による冷却部３１の制御に必要な情報が記憶されている。詳細については後述する。
【００４１】
制御部９０による冷却部３１の冷却能力の制御について説明する前に、冷却部がない場合の加熱ローラー３０１上の温度推移について、図４および図５を参照して、説明する。
【００４２】
図４は加熱ローラー上の任意の一点の温度推移を示す図、図５は加熱ローラーが用紙を挟持（ニップ）する直前位置（固定点）での加熱ローラー上の温度推移を示す図である。図４の温度推移は、たとえば、図２の加熱ローラー３０１上の先端接触位置Ａの温度推移である。
【００４３】
図４に示すように、最初は、加熱ローラー３０１は、ヒーター３０２により、用紙Ｓにトナーを溶融定着できる程度の温度Ｔ１に昇温されている。印刷指示が与えられると、定着部３０にはトナー像が転写された用紙Ｓが搬送される。
【００４４】
加熱ローラー３０１に用紙Ｓが接触することで、加熱ローラー３０１の熱は用紙Ｓに奪われ、加熱ローラー３０１の表面温度は、図４に示すようにＴ１からＴ４に低下する。通紙領域を通過すると、加熱ローラー３０１は、ヒーター３０２により徐々に加熱され、加熱ローラー上の温度はＴ４からＴ２にまで回復する。
【００４５】
図４に示すように、通紙による温度低下とヒーター３０２による温度上昇は制御されておらず異なるため、Ｔ１とＴ２は異なった温度になる。そして、再び用紙Ｓに熱が奪われることで加熱ローラー３０１の表面温度はＴ２からＴ５に低下し、ヒーター３０２に加熱されてニップ直前に至るまでに表面温度はＴ３にまで回復する。この繰り返しで、加熱ローラー３０１上のある点では、用紙Ｓと接触するたびに、温度が次第に下がっていく。
【００４６】
図５を参照すると、加熱ローラー３０１のニップ部直前の温度推移を見ているので、最初は加熱ローラー３０１がまだ用紙と接触しておらず、初期温度Ｔ１が続く。そして、加熱ローラー３０１が一回転して、通紙により熱が奪われた部分がニップ部直前に戻ってくると、急に温度Ｔ２に下がる。これは、加熱ローラー３０１上に、用紙に接触して冷却された低温部分と、用紙に接触していない高温部分とがあるからである。このように、加熱ローラー３０１が１回転する間に、用紙Ｓと接触した接触部分と接触しなかった非接触部分とでは、先端接触位置Ａを境界部分として、温度Ｔ１とＴ２の急激な温度段差ができる。温度段差により、用紙Ｓには光沢度差が生じてしまう。光沢度差が生じた部分にはトナー像の濃淡の差が現れるようになり、これにより画像品質は低下してしまう。
【００４７】
本実施形態では、上記画像品質の低下を防止するために、制御部９０は、加熱ローラー３０１上に発生した温度段差の高温側から境界部分に向かって冷却部３１により定着部３０を冷却する。特に、制御部９０は、加熱ローラー３０１上の温度段差が小さくなるように、温度段差の境界部に近づく程冷却部３１の冷却能力を高める。
【００４８】
図６は制御部により制御する冷却部の冷却能力と時間の関係を示すグラフであり、図７は加熱ローラーが用紙を挟持（ニップ）する直前位置（固定点）での加熱ローラー上の温度推移を示す図である。なお、図６の縦軸に示す冷却能力は、冷却部３１により加熱ローラー３０１に吹き付ける冷媒を冷却する強度を示す。冷却能力が高いほど、加熱ローラー３０１がより冷却される。
【００４９】
制御部９０は、用紙Ｓの先端が加熱ローラー３０１のニップ部を通過すると、図６に示すように、徐々に冷却部３１による冷却能力を向上させる。ここで、用紙Ｓの先端がニップ部を通過するタイミングは、二次転写部７Ａのローラーによる送り出しのタイミングに基づいて決定できる。加熱ローラー３０１への冷却を徐々に強めることで、図７に示すように、用紙の接触により温度Ｔ２まで下がった部分と今回は用紙Ｓによる温度低下がなかった部分との境界部分に向けて、加熱ローラー３０１は、温度Ｔ１からＴ２に連続的に徐々に冷却される。したがって、図７に示す加熱ローラー３０１上の境界部分の前後では、温度がＴ１からＴ２に急激に下がることがなく、すなわち温度の急激な変化がない。
【００５０】
そして、境界部分まで冷却部３１により冷却された時点で、制御部９０は、図６に示すように、冷却部３１の冷却能力を一旦ゼロに戻す。すなわち、冷却部３１から加熱ローラー３０１への冷媒の吹き付けを停止する。続けて、さらに通紙がある場合、制御部９０は、用紙Ｓの先端が加熱ローラー３０１のニップ部を通過すると、徐々に冷却部３１による冷却能力を向上させる。ここで、冷却能力を強める勾配は、接触部分および非接触部分の境界部分に向けて強めたときの勾配よりも小さい。これは、図５に示すように、温度Ｔ１とＴ２の差よりも、温度Ｔ２とＴ３の差の方が小さくなるからである。このように、加熱ローラー３０１への冷却を徐々に強めることで、図７に示すように、用紙の接触により温度Ｔ３まで下がった部分と今回は用紙Ｓによる温度低下がなかった部分との境界部分に向けて、加熱ローラー３０１は、温度Ｔ２からＴ３に連続的に徐々に冷却される。したがって、加熱ローラー３０１上の境界部分の前後では、温度がＴ２からＴ３に急激に下がることがなく、すなわち温度の急激な変化がない。
【００５１】
以上を繰り返すことによって、制御部９０は、加熱ローラー３０１上において急激な温度段差が生じることを防止し、温度段差による用紙上のトナー像の光沢度差がなく、結果として、画像品質の低下を防止できる。なお、加熱ローラー３０１の温度低下は、ある程度のところで、ヒーター３０２による温度上昇と均衡する。したがって、加熱ローラー３０１は、温度が下がっていっても、トナー像の定着が困難になるまでは温度は低下しない。
【００５２】
上記の制御において、加熱ローラー３０１の回転周期は、加圧ローラー３０３の回転速度により算出できる。加圧ローラー３０３の回転速度は、用紙の種類やサイズ等によって適宜変更されるので、記憶部９１に予め、用紙の種類等と加圧ローラー３０３の回転速度とが対応付けて記憶されている。
【００５３】
また、上記の制御において、図５に示すような、境界部分前後の温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は、用紙の種類、サイズ、斤量等のパラメータによって算出できる。この場合、制御部９０は、操作表示部４０に入力された用紙Ｓの種類等のパラメータに基づいて、用紙Ｓが加熱ローラー３０１から奪う熱量を算出する。記憶部にはヒーター３０２から与える熱量が記憶されており、制御部９０は、ヒーター３０２の熱量および用紙が奪う熱量に基づいて、加熱ローラー３０１が１周してニップ直前に至った際の温度Ｔ２を算出する。同様に、Ｔ３も算出できる。制御部９０は、求めた温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３に基づいて、加熱ローラー３０１表面が図７に示すような温度勾配になるように、冷却部３１の冷却能力を制御できる。冷却能力の制御では、たとえば、図７の温度Ｔ１とＴ２の温度段差を加熱ローラー３０１の一回転の周期で除算して、温度変化の勾配を算出し、当該勾配に合致するように必要な冷却部３１の冷却能力を算出できる。
【００５４】
あるいは、記憶部９１には、通紙による加熱ローラー３０１の平均的な温度変移が記憶されていてもよい。この場合、制御部９０は、平均的な温度変移に基づいて、加熱ローラー３０１表面が図７に示すような温度勾配になるように、冷却部３１の冷却能力を制御できる。
【００５５】
（変形例１）
上記実施形態の変形例を説明する。
【００５６】
上記実施形態では、図６に示すように冷却部３１による冷却能力を、線形的に変化させたが、変形例１では、非線形的に変化させる。
【００５７】
図８は制御部により制御する冷却部の冷却能力と時間の関係を示すグラフであり、図９は加熱ローラーが用紙を挟持（ニップ）する直前位置（固定点）での加熱ローラー上の温度推移を示す図である。
【００５８】
図８を参照すると、変形例１では、制御部９０は、加熱ローラー３０１のニップ部に用紙Ｓの先端が通過し始めると、冷却部３１による冷却能力を非線形に向上させる。冷却部３１を構成するコンプレッサー３１２は、運転開始から所定の回転速度に達するまでに慣性の影響を受けるため、回転速度を線形的に変化させるのは難しく、同様に冷却能力を線形的に変化させるのも困難である。このため、図８のように非線形に冷却能力を向上させることにより、コンプレッサー３１２に負担なく、冷却能力を制御できる。
【００５９】
冷却能力を非線形に向上させた場合でも、図９に示すように、用紙先端がニップ部を通過してから加熱ローラー３０１が１周した時点で、用紙Ｓとの接触部分および非接触部分の境界部分（先端接触位置Ａ）前後で、温度段差がない。したがって、加熱ローラー３０１上において急激な温度段差がないので、上記実施形態と同様に、画像品質の低下を防止できる。
【００６０】
（変形例２）
図１０は制御部により制御する冷却部の冷却能力と時間の関係を示すグラフであり、図１１は加熱ローラーが用紙を挟持（ニップ）する直前位置（固定点）での加熱ローラー上の温度推移を示す図である。
【００６１】
上記実施形態および変形例１とは異なり、図１０に示すように、光沢段差がでないように、冷却部３１による冷却能力を段階的に向上してもよい。段階的に冷却能力を向上した場合、図１１に示すように、ニップ部直前位置の加熱ローラー３０１上の温度も段階的に低減される。この場合でも、ローラー１周後の用紙先端通過の前後、すなわち、用紙Ｓとの接触部分および非接触部分の境界部分前後で、温度段差がない。したがって、加熱ローラー３０１上において急激な温度段差がないので、上記実施形態と同様に、画像品質の低下を防止できる。
【００６２】
なお、変形例２のように段階的に冷却能力を向上する場合、冷却能力の向上が急激だと、その前後で加熱ローラー３０１上に温度段差ができ、結果として、定着されたトナー像に光沢段差ができる可能性がある。したがって、光沢段差ができないように、１つの段階で向上させる冷却能力は、光沢段差の発生を考慮して決定される。たとえば、光沢度差が現れない加熱ローラー３０１上の温度段差は５度程度であり、温度段差が５度以下となるように冷却能力が段階的に向上される。
【００６３】
（変形例３）
図１２は制御部により制御する冷却部の冷却能力と時間の関係を示すグラフであり、図１３は加熱ローラーが用紙を挟持（ニップ）する直前位置（固定点）での加熱ローラー上の温度推移を示す図である。
【００６４】
上記実施形態、変形例１、２では、用紙Ｓの先端がニップ部を通過した時点から、冷却部３１による冷却を開始していた。変形例３では、用紙Ｓの先端が通過した後、所定時間経過後から冷却部３１による冷却を開始する。
【００６５】
たとえば、加熱ローラー３０１上において、今回の通紙で用紙Ｓの後端と接触する部分が、まだ接触する前に、冷却部３１のノズル３１１の前を通過した時点から、冷却能力を向上しつつ、冷却部３１による冷却を開始する。今回の通紙で用紙Ｓの後端と接触する加熱ローラー３０１上の部分がノズル３１１の前を通過するのは、当然、用紙Ｓの先端がニップ部を通過するのよりも後である。この場合、図１２に示すように、冷却能力の向上は、用紙Ｓの先端がニップ部を通過してしばらく経ってから始まる。なお、用紙Ｓの後端と接触する加熱ローラー３０１上の部分は、用紙Ｓの先端がニップ部を通過した時の先端接触位置Ａと用紙Ｓのサイズとに基づいて、制御部９０が算出できる。用紙Ｓの後端と接触する加熱ローラー３０１上の部分が算出できれば、加熱ローラー３０１の回転速度に基づいて、当該部分がノズル３１１の前を通過する時点も算出できる。
【００６６】
図１２に示すように冷却能力を制御すると、図１３に示すように、ニップ部直前位置の加熱ローラー３０１上の温度も、加熱ローラー３０１がしばらく回転した後から下がる。ここで、加熱ローラー３０１の温度の低下の勾配は、図７に示す実施形態よりも大きい。これにより、加熱ローラー３０１が一回転して、用紙Ｓとの接触部分および非接触部分の境界部分（先端接触位置Ａ）が戻ってきたときに、境界部分前後で温度段差がない。したがって、上記実施形態および変形例１、２と同様に、画像品質の低下を防止できる。
【００６７】
また、加熱ローラー３０１は、用紙Ｓの後端と接触する部分の直後から冷却部３１により冷却が開始され、用紙Ｓとの接触部分および非接触部分の境界部分（先端接触位置Ａ）まで冷却されるので、今回の通紙では用紙Ｓと接触しない非接触部分だけを冷却できる。接触部分は非接触部分よりも温度が低いので、非接触部分だけが冷却されると、境界部分だけでなく、加熱ローラー３０１全体としての温度バラツキもより低減できる。
【００６８】
なお、用紙Ｓの先端が通過した後、所定時間経過後から冷却部３１による冷却を開始するタイミングは上記に限られない。たとえば、用紙Ｓの先端がニップ部を通過してから、加熱ローラー３０１が略半回転した時点から、冷却部３１による冷却を開始し、冷却能力を向上してもよい。
【００６９】
また、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲において種々の改変が可能である。
【００７０】
上記実施形態では定着部３０のニップ前後の温度Ｔ１、Ｔ２を算出する例を説明したが、これに限定されない。つまり、定着部３０のニップ部直前位置等に温度センサーを配置して、その結果から温度制御を行ってもよい。
【００７１】
また、上記では定着部３０が加熱ローラー３０１を含む場合を説明したが、これに限定されない。加熱ローラー３０１の代わりに、定着ベルトを含む構成に適用することも可能である。この場合、定着ベルト内に、ヒーター３０２が配置される。
【００７２】
なお、上記実施形態では加熱ローラー３０１の円周と用紙Ｓの搬送方向の長さについては特に制限を設けていないため、加熱ローラー３０１の円周は用紙Ｓの搬送方向の長さより長くても短くてもよい。加熱ローラー３０１の円周が、例えば用紙Ｓの搬送方向の長さより長い場合、連続通紙の際に１枚目の用紙では光沢度差による画像品質低下が発生しなくても、２枚目以降の用紙に画像品質低下が発生する可能性がある。上記実施形態に係る冷却部３１により冷却を行えば、用紙Ｓに対して加熱ローラー３０１の円周と用紙Ｓの搬送方向の長さとがどのような関係にあっても、加熱ローラー上の温度は連続的に変化している為、急激な温度段差が発生せず、画像品質低下を防止できる。
【００７３】
また、冷却部３１がノズル３１１とコンプレッサー３１２から構成される例を説明したが、これに限定されない。冷却部３１は、たとえば、ファンとエアダクト等の組み合わせにより構成してもよい。
【符号の説明】
【００７４】
３０ 定着部、
３１ 冷却部、
３０１ 加熱ローラー、
３０２ ヒーター、
３０３ 加圧ローラー、
３１１ ノズル、
３１２ コンプレッサー、
９０ 制御部、
９１ 記憶部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙と接触して前記用紙上の未定着画像を定着する定着部と、
冷却能力が可変であり、当該定着部の表面を冷却する冷却部と、
前記冷却部の冷却能力を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記用紙の接触により前記定着部上において発生した温度段差の高温側から境界部分に向かって前記冷却部により前記定着部を冷却し、当該温度段差が小さくなるように、前記境界部分に近づく程前記冷却部の冷却能力を高める画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記冷却部の前記冷却能力を線形的に変化させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記冷却部の前記冷却能力を非線形的に変化させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記冷却部の前記冷却能力を段階的に変化させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項１】
用紙と接触して前記用紙上の未定着画像を定着する定着部と、
冷却能力が可変であり、当該定着部の表面を冷却する冷却部と、
前記冷却部の冷却能力を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記用紙の接触により前記定着部上において発生した温度段差の高温側から境界部分に向かって前記冷却部により前記定着部を冷却し、当該温度段差が小さくなるように、前記境界部分に近づく程前記冷却部の冷却能力を高める画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記冷却部の前記冷却能力を線形的に変化させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記冷却部の前記冷却能力を非線形的に変化させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記冷却部の前記冷却能力を段階的に変化させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【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２０１３−６１４２７（Ｐ２０１３−６１４２７Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９８７８４（Ｐ２０１１−１９８７８４）
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【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２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【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）】
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