JP2014035407A - 像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】グロス段差を低減できる構造を実現する。
【解決手段】加熱回転体として定着ローラ１０１のニップ部Ｎの回転方向下流側の所定領域に向けて空気を吹き付ける送風手段としての圧縮空気供給装置３００を有する。制御手段としての制御部７００は、記録材の先端がニップ部Ｎに到達する前から圧縮空気供給装置３００による送風を開始し、記録材の先端がニップ部Ｎを通過している間に送風を停止する。そして、この間に所定領域を通過した定着ローラ１０１の表面を冷却させる。これにより、定着ローラ１０１の表面のうち、記録材が接触した部分と接触していない部分との境界部での温度差を低減でき、グロス段差を低減できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機などの画像形成装置に使用され、記録材に形成された画像を加熱する像加熱装置に関する。

電子写真方式などにより画像を形成する画像形成装置は、画像形成部により形成されたトナー画像を記録材に転写し、トナー画像が転写された記録材を像加熱装置としての定着装置で加熱して、トナー画像を記録材に定着させる。また、このような像加熱装置としての定着装置に、定着画像が形成された記録材を通すことにより、光沢度を調整する構造もある。

このような定着装置は、例えば、加熱回転体としての定着ローラと、ニップ形成部材としての加圧ローラとの間にニップ部で記録材を挟持して、加熱・加圧しながら搬送することにより、記録材に形成された画像を加熱する。しかしこのような方式の定着装置においては、記録材に形成された未定着のトナー画像が定着ローラの表面に直接接触する。このために、溶融したトナーの粘性により記録材が定着ローラに張り付き、記録材が定着ローラから剥離されにくい。厚紙のような坪量の大きい記録材の場合、紙の剛性（コシ）により記録材が定着ローラから剥離されるが、薄紙のような坪量の小さい記録材の場合には、紙の剛性による剥離力が小さいため、特にこの問題が発生しやすい。

このような記録材の定着ローラからの剥離性を良好にするために、定着ローラのニップ部の出口付近に空気を吹き付ける構造が提案されている（特許文献１、２参照）。

特開昭６０−２４７６７２号公報 特開２００７−０９４３２７号公報

ところで、上述のように、ニップ部で記録材を加熱する構成の場合、記録材の通過により定着ローラの熱が奪われて、定着された画像にグロス段差が生じる可能性がある。この点について、図１０を用いて説明する。

図１０は、記録材４０１上に形成された未定着トナー画像４０３を、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２により形成するニップ部Ｎで定着して、定着画像４０４とする動作を説明する模式図である。記録材４０１がニップ部を通過するとき、定着ローラ１０１の表面から熱量を奪うため、定着ローラ１０１の表面のうち、記録材４０１が接触した部分は温度が低下する。一方、定着ローラ１０１の表面のうち、連続する記録材４０１同士の間である紙間４０２に相当し、記録材に熱を奪われなかった部分では温度が低下しない。このため、定着ローラ１０１の表面のうち、記録材が接触した部分としなかった部分とで、温度差を生じる。

図１０（ａ）において、記録材４０１を搬送定着する定着ローラ１０１の表面は、記録材４０１に均一に熱を奪われている。図１０（ｂ）において、紙間４０２がニップ部Ｎに到達すると、紙間通過中には定着ローラ１０１表面から熱が奪われないため、図１０（ｃ）に示すように定着ローラ１０１の表面高温部４０５を生じる。図１０（ｄ）に示すように、定着ローラ１０１の表面高温部４０５が１回転して再び定着を行うと、トナー画像が周囲よりも高温で溶融され、図１０（ｅ）に示すように高グロス部４０６を生じる。そして、図１０（ｆ）に示すように、１枚の記録材４０１の中に帯状に高グロス部４０６が生じる、即ち、グロス段差が生じるため、成果物の品位が低下してしまう。

特に、坪量の大きい厚紙は、熱容量が大きいため、定着ローラ１０１の表面のうち、記録材が接触した部分と記録材が接触しなかった部分との境界部での温度差が大きくなる。そのため、記録材が接触した部分としなかった部分とのグロス段差が目立ってしまう。

また、上述のように、記録材を定着ローラから剥離させるために空気を吹き付ける構造の場合、空気を吹き付けるタイミングによっては、上述のグロス段差を大きくなる可能性がある。例えば、厚紙にトナー画像を定着する際、記録材を定着ローラから剥離させるために、記録材がニップ部を通過して下流側の搬送ローラに到達するまで空気を吹き付けた場合を考える。この場合、空気の吹き付けが、定着ローラの表面のうち、記録材が接触した部分（記録材接触部分）まで及んでしまい、この記録材接触部分を更に冷やしてしまうことになり、グロス段差が更に大きくなる。

本発明は、このような事情に鑑み、グロス段差を低減できる構造を実現すべく発明したものである。

本発明は、記録材に形成された画像をニップ部において加熱する加熱回転体と、前記加熱回転体との間で前記ニップ部を形成するニップ形成部材と、前記加熱回転体の前記ニップ部よりも回転方向下流側の所定領域に向けて空気を吹き付ける送風手段と、記録材の先端位置を検知する検知手段と、前記検知手段の出力に応じて前記送風手段を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、記録材の先端が前記ニップ部に到達する前から前記送風手段による送風を開始し、記録材の先端が前記ニップ部を通過している間に前記送風手段による送風を停止する、ことを特徴とする像加熱装置にある。

本発明によれば、記録材の先端がニップ部に到達する前からニップ部を通過している間まで、加熱回転体の所定領域に空気を吹き付けているため、この間に所定領域を通過した加熱回転体の表面を冷却させることができる。そして、加熱回転体の表面のうち、記録材が接触した部分と接触していない部分との境界部での温度差を低減できる。特に、記録材の先端がニップ部を通過している間に送風を停止しているため、加熱回転体の表面のうち、記録材が接触した部分を送風手段により更に冷却することを抑えられる。そして、記録材が接触した部分と接触していない部分との境界部での温度差をより低減できる。この結果、グロス段差を低減できる

本発明の第１の実施形態に係る定着装置を備えた画像形成装置の概略構成断面図。 第１の実施形態に係る定着装置の概略構成模式図。 第１の実施形態に係る画像形成装置の制御ブロック図。 第１の実施形態に係る画像形成動作の流れを示すフローチャート。 第１の実施形態で、薄紙の定着動作を順に示すニップ部と搬送ローラ周辺の模式図。 第１の実施形態で、薄紙以外の記録材の定着動作を順に示すニップ部と搬送ローラ周辺の模式図。 本発明の第２の実施形態に係る定着装置の概略構成模式図。 第２の実施形態に係る画像形成装置の制御ブロック図。 第２の実施形態に係る画像形成動作の流れを示すフローチャート。 グロス段差の発生メカニズムを説明するために、記録材の定着動作を順に示す定着装置のニップ部周辺の模式図。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図１ないし図６を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図１を用いて説明する。

［画像形成装置］
図１は、本実施形態による画像形成装置の具体例としてフルカラー中間転写方式のものを示す。画像形成装置１００は、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の各色に対応する画像形成部２００Ｙ，２００Ｍ，２００Ｃ，２００Ｋを直列に配置して構成されている。即ち、可視像化までのプロセスを各色で並列処理するタンデム方式が採用された画像形成装置である。以下、記述の煩雑化を防ぐために、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４つの画像形成部を符号２００で代表させて説明するものとし、関連する次の各プロセス手段についても同様とする。また、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色の画像形成部の配列順序はそれに限定されない。なお、フルカラー中間転写方式の画像形成装置に限らず、モノクロ画像形成装置の場合でも実施形態として可能である。

各画像形成部２００では以下の各プロセス手段が備わっている。Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色に対応して表面に静電潜像を担持する像担持体としての感光ドラム１２０と、一次帯電装置１２１と、露光装置１２２と、そして現像装置１２３を有している。一次帯電装置１２１は、例えば、感光ドラム１２０に接触又は近接して配置される帯電ローラにより構成され、対応する感光ドラム１２０の表面を設定された電位の帯電バイアス電圧を印加して一様に帯電する。露光装置１２２は、スキャナやＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの外部端末から送られた各色に対応した画像信号に基づいて、帯電された感光ドラム１２０の表面をレーザなどによって露光し、感光ドラム１２０の表面に静電潜像を形成する。現像装置１２３は、各色のトナーが充填されており、所定の現像バイアスが印加されることにより、感光ドラム１２０の表面に形成された静電潜像をトナーにより現像し、トナー画像として可視画像化する。

感光ドラム１２０の表面に形成して担持された各トナー画像は、一次転写装置１２４によって無端状ベルトによる中間転写ベルト（中間転写体）１２５の上に順次重ねて一次転写される。そして、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ全色が一次転写された中間転写ベルト１２５上のトナー画像は、その後に二次転写装置１２６によって、給紙カセット１６０、１６１（或いは手差しトレイ）から搬送される記録材の上に一括して二次転写される。

転写されたトナー画像を担持した記録材は、搬送ベルト１２７により像加熱装置としての定着装置１に搬送される。搬送ベルト１２７の所定位置には、記録材の先端位置を検知する記録材検知手段としての記録材検知センサ１２８を配置している。記録材検知センサ１２８は、例えば、光を搬送ベルト１２７に向けて照射する発光部と、発光部から照射され反射した光を検知する受光部とを備える。そして、記録材が搬送ベルト１２７上を搬送された場合に、受光量の変化を検知するなどして、記録材の先端を検知する。

記録材検知センサ１２８により先端が検知された記録材は、所定時間後に定着装置１のニップ部Ｎに到達する。定着装置１は、ニップ部Ｎに搬送される記録材に形成された画像を加熱して回転する加熱回転体としての定着ローラ１０１と、定着ローラ１０１との間でニップ部を形成するニップ形成部材としての加圧ローラ１０２とを備える。定着装置１では、ニップ部Ｎにて記録材を挟持して未定着のトナー画像に熱と圧を加えることで、トナー画像を記録材に定着させる。ニップ部Ｎを通過した記録材は、ニップ部Ｎの記録材の搬送方向下流に配置された下流搬送手段としての搬送ローラ対１２９により挟持され、更に下流に搬送される。その後、記録材は画像形成装置１００の排出トレイ１５０上またはシート材両面搬送パス１４０などにむけて搬送される。

以上のようにして、画像形成装置１００では、帯電、露光、現像、転写、定着など一連の画像形成プロセスを実行して、記録紙やＯＨＰ用紙などの記録材上にカラートナー像を形成して排出する。なお、モノクロ画像形成装置の場合は、ブラック（Ｋ）の像担持体のみが存在し、その像担持体に形成されたトナー画像を転写装置で記録材に転写する。

［定着装置］
次に、上述の定着装置１について、図２を用いて説明する。定着装置１は、上述のように、定着ローラ１０１及び加圧ローラ１０２を備える。定着ローラ１０１は、金属製の円筒状の芯金の表面にゴムなどの弾性層を、弾性層の表面に離型層を設け、芯金の内部に熱源としてのハロゲンヒータ１０１ａを有する。そして、定着ローラ１０１の表面温度を検知する温度センサ１０１ｂの検知信号に基づいて、ハロゲンヒータ１０１ａが制御手段としての制御部７００に制御されることにより、表面温度が所定の温度に調整される。このような定着ローラ１０１は、駆動手段としてのモータＭにより回転駆動される。なお、このモータＭは、例えば、搬送ローラ対１２９などの記録材を搬送する他の搬送手段も駆動し、制御部７００により制御される。

加圧ローラ１０２は、金属製の円筒状の芯金の表面にゴムなどの弾性層を、弾性層の表面に離型層を設け、定着ローラ１０１と弾性的に当接することにより、上述したニップ部Ｎを形成する。そして、定着ローラ１０１が回転駆動することにより従動して回転する。なお、加圧ローラ１０２の内部にもハロゲンヒータなどの熱源を設け、加圧ローラ１０２の表面温度を検知することにより、加圧ローラ１０２の表面温度を所定温度に調整するようにしても良い。

また、定着装置１は、定着ローラ１０１のニップ部Ｎよりも回転方向下流側の所定領域を冷却する冷却手段としての冷却装置３を有する。冷却装置３は、送風手段としての圧縮空気供給装置３００と、圧縮空気供給装置３００により送られた空気をニップ部Ｎの記録材搬送方向出口に向けて吹き付ける流路出口部としてのエアダクト１０３とを有する。

エアダクト１０３は、ニップ部Ｎ下流の定着ローラ１０１側に配置されている。このようなエアダクト１０３には、定着ローラ１０１の回転軸方向（記録材の搬送方向と直交する幅方向）に配置された複数（例えば３０個）の吐出口が形成されている。そして、定着ローラ１０１のニップ部Ｎの記録材の搬送方向出口から回転方向下流の所定領域に向けて、定着ローラ１０１の回転軸方向全域に亙って空気を吹き付ける。この所定領域は、エアダクト１０３から定着ローラ１０１に向けて吹き付けられる空気の範囲であり、少なくとも定着ローラ１０１の表面がニップ部Ｎから露出した直後の部分を含む。また、エアダクト１０３から吹き付ける空気により、後述するように、記録材の定着ローラ１０１からの剥離も行う。このためにエアダクト１０３は、定着ローラ１０１側からニップ部Ｎに向けて空気を吹き付けるように配置されている。

エアダクト１０３には、圧縮空気供給装置３００より圧縮空気が供給される。圧縮空気供給装置３００は、エアポンプ３０１、レギュレータ３０２、ソレノイドバルブであるエア吐出バルブ３０３、圧縮空気制御部３０４により構成される。

エアポンプ３０１により圧縮された圧縮空気は、レギュレータ３０２により圧力を、例えば０．２ＭＰａに調整され、エア吐出バルブ３０３が開くと、エアダクト１０３に送られる。そして、圧縮空気は、エアダクト１０３に設けられた、例えば、直径０．８ｍｍの吐出口３０個から、ニップ部Ｎに向けて流量３Ｌ／ｍｉｎ、流速２００ｍ／ｓｅｃの吐出エアとして吹きつけられる。

本実施形態の定着装置１では、自らの剛性では定着ローラ１０１より剥離できない記録材は、吐出エアの吹き付けにより、画像濃度が高く、大きな剥離力が必要な場合でも定着ローラ１０１から剥離できるように吐出エアの圧力が設定されている。このような記録材は、坪量が所定値以下（例えば１００ｇ／ｍ^２以下、より具体的には、５０〜１００ｇ／ｍ^２）の薄紙などの記録材である。

一方、厚紙などのように坪量が所定値よりも大きい（１００ｇ／ｍ^２よりも大きい）記録材においては、ニップ部Ｎを通過後に自らの剛性により定着ローラ１０１から剥離される。このため、定着ローラ１０１から記録材を剥離する目的では、圧縮空気供給装置３００を動作させる必要がない。しかし、前述したようなグロス段差を低減すべく、坪量の大きな記録材を定着する場合は、定着ローラ１０１の記録材が接触していない部分に対して圧縮空気を吹き付ける動作を行う。そして、定着ローラ１０１の表面のうち、温度の高い記録材と接触していない部分を空気により冷却して、記録材が接触した部分との温度差を低減し、画像のグロス段差を低減する。

即ち、定着装置１は、記録材検知センサ１２８の出力（情報）から冷却装置３を制御する制御手段としての制御部７００を備える。図３に示すように、画像形成装置１００は、ＣＰＵによって制御される制御部７００により制御されている。操作部７０１は、例えば、画像形成装置１００に設けられたタッチパネル方式の液晶画面に複数のボタンが構成され、ここからプリント動作の設定や記録材の種類が入力される。

ユーザは、操作部７０１から記録材の情報（種類など）を入力し、制御部７００が入力された記録材の坪量を、予め記憶したテーブルなどに基づいて判断する。なお、操作部７０１は、ＰＣなどの外部端末であっても良い。また、ユーザが記録材の坪量を直接入力しても良い。また、記録材の坪量の判定は、画像形成装置１００に設けた、給紙カセット１６０、１６１（図１参照）の何れが選択されることにより行っても良い。即ち、予め、給紙カセットにセットしておく記録材の種類を入力しておき、ユーザが給紙カセットを選択することにより、制御部７００が記録材の坪量を判断する。

圧縮空気供給装置３００は、圧縮空気制御部３０４によりエアポンプ３０１およびエア吐出バルブ３０３の動作を制御する。圧縮空気制御部３０４は、制御部７００の指令により、エアダクト１０３からの空気の吹き付けの開始と停止とを制御する。即ち、エアポンプ３０１の駆動及び停止、エア吐出バルブ３０３の開閉を行う。また、記録材の通過タイミングは、記録材検知センサ１２８により検知される。

制御部７００は、記録材の坪量が所定値よりも大きい場合に、記録材の先端がニップ部Ｎに到達する前から圧縮空気供給装置３００による送風を開始する。即ち、エアポンプ３０１を駆動すると共に、エア吐出バルブ３０３を開放する。その後、記録材の先端がニップ部Ｎを通過している間に圧縮空気供給装置３００による送風を停止する。即ち、エア吐出バルブ３０３を閉鎖する。そして、この間に上述の所定領域を通過した定着ローラ１０１の表面を冷却させる。

ここで、記録材の先端がニップ部Ｎを通過している間とは、記録材の先端がニップ部Ｎに突入するタイミングからニップ部Ｎから出るタイミングまでであり、この間であれば何れのタイミングでも良い。上述したように、記録材検知センサ１２８が記録材の先端を検知してから所定時間経過後に、記録材の先端がニップ部Ｎに到達する。但し、記録材の先端が記録材検知センサ１２８により検知されてからニップ部Ｎに到達するまでの時間は、記録材を搬送する速度誤差により多少ずれる可能性がある。このため、本実施形態では、上述の所定時間は、記録材の先端がニップ部Ｎ内の何れかに存在する時間とし、記録材の先端がニップ部Ｎを通過している間を、記録材検知センサ１２８が記録材の先端を検知してから所定時間経過後としている。

また、圧縮空気供給装置３００による送風を開始する、記録材の先端がニップ部Ｎに到達する前のタイミングは、記録材が連続してニップ部Ｎを通過する場合と、画像形成ジョブの１枚目とで異なる。まず、坪量が所定値よりも大きい記録材が連続してニップ部を通過する場合には、先行する記録材の後端がニップ部Ｎを通過するのに同期して圧縮空気供給装置３００による送風を開始する。そして、後続する記録材の先端がニップ部Ｎを通過している間に圧縮空気供給装置３００による送風を停止する。言い換えれば、記録材が連続して前記ニップ部を通過する場合に、先行する記録材の後端に対応する部分が所定領域に対向した時点で圧縮空気供給装置３００による送風を開始する。そして、後続する記録材の先端に対応する部分が所定領域に対向した時点で圧縮空気供給装置３００による送風を停止する。

ここで、先行する記録材の後端がニップ部Ｎを通過するのに同期したタイミングとは、先行する記録材の後端がニップ部Ｎを通過した直後であり、少なくとも先行する記録材の後端がニップ部Ｎに存在しないタイミングである。このタイミングも、記録材を搬送する速度誤差を考慮して、記録材検知センサ１２８が記録材の先端を検知してから第２の所定時間経過後とする。

一方、画像形成ジョブの１枚目で坪量が所定値よりも大きい記録材がニップ部Ｎを通過する場合には、この記録材がニップ部Ｎに到達する時点よりも定着ローラ１０１の１周分前から圧縮空気供給装置３００による送風を開始する。このタイミングも、記録材を搬送する速度誤差を考慮して、記録材検知センサ１２８が記録材の先端を検知してから第３の所定時間経過後とする。したがって、記録材検知センサ１２８の位置は、記録材の先端が記録材検知センサ１２８により検知されてニップ部Ｎに到達するまでに、定着ローラ１０１が１回転以上できる位置とする。

上述の制御は、記録材の坪量が所定値よりも大きい場合であるが、薄紙のように記録材の坪量が所定値以下の場合には、次のように制御を行い、記録材が定着ローラ１０１から確実に剥離できるようにする。まず、前述したように、ニップ部Ｎの記録材の搬送方向下流には、ニップ部Ｎを通過した記録材を挟持して搬送する下流搬送手段としての搬送ローラ対１２９を有する。

制御部７００は、記録材の坪量が所定値以下の場合に、記録材の先端がニップ部Ｎに到達する前から圧縮空気供給装置３００による送風を開始し、エアダクト１０３から空気を吹き付ける。即ち、エアポンプ３０１を駆動すると共に、エア吐出バルブ３０３を開放する。その後、ニップ部Ｎを通過した記録材の先端が搬送ローラ対１２９により挟持されるのに同期して圧縮空気供給装置３００による送風を停止する。即ち、エア吐出バルブ３０３を閉鎖する。

ここで、ニップ部Ｎを通過した記録材の先端が搬送ローラ対１２９により挟持されるのに同期したタイミングとは、少なくともニップ部Ｎを通過した記録材が、搬送ローラ対１２９により挟持されているタイミングである。言い換えれば、記録材が搬送ローラ対１２９により確実に搬送されているタイミングである。このため、このタイミングとしては、記録材の先端でなくても、記録材の何れかの部分が搬送ローラ対１２９に挟持されていれば良い。但し、空気の吹き付け時間を短くするために、記録材の先端が搬送ローラ対１２９に挟持されたタイミングとすることが好ましい。このタイミングも、記録材を搬送する速度誤差を考慮して、記録材検知センサ１２８が記録材の先端を検知してから第４の所定時間経過後とする。

次に、記録材が連続してニップ部Ｎを通過する場合の制御の流れの１例について、図４を用いて説明する。まず、操作部７０１より、画像形成ジョブ（プリントジョブ）の内容が入力される。このとき、記録材の種類（坪量）、サイズ、枚数などが規定される（Ｓ１０１）。操作部７０１のスタートボタンが押され、プリントジョブがスタートすると（Ｓ１０２）、エアポンプ３０１が起動される（Ｓ１０３）。そして、制御部７００が、記録材が薄紙である否かを判断する（Ｓ１０４）。本実施形態においては、記録材の坪量Ｔが所定値Ｔ１（１００ｇ／ｍ^２）以下の記録材を薄紙と判断する。

記録材が薄紙の場合、即ち、Ｓ１０４がＹＥＳの場合、まず、画像形成動作がスタートする（Ｓ１０５）。次いで、記録材検知センサ１２８により記録材の先端が検知される（Ｓ１０６）。そして、記録材の先端がニップ部Ｎに到達するよりも紙間分手前でエア吐出バルブ３０３が開き、エアダクト１０３からニップ部Ｎに向けて吐出エアが吹きつけられる（Ｓ１０７）。即ち、先行する記録材の後端がニップ部Ｎを通過するのに同期したタイミングで、エア吐出バルブ３０３を開く。その後、（後続する）記録材の先端が、定着装置１下流の搬送ローラ対１２９に到達したタイミングでエア吐出バルブ３０３が閉じられ、吐出エアの吹き付けが終了する（Ｓ１０８）。

制御部７００が、記録材が最終紙であるか否かの判断を行い（Ｓ１０９）、最終紙でない場合は、Ｓ１０６で次の記録材の先端通過を検知し、エア吐出バルブの動作が行われる。

一方、記録材が薄紙でない場合、即ち、Ｓ１０４がＮＯの場合、まず、画像形成動作がスタートする（Ｓ１１０）。次いで、記録材検知センサ１２８により記録材の先端の通過が検知される（Ｓ１１１）。そして、記録材の先端がニップ部Ｎに到達するよりも紙間分手前でエア吐出バルブ３０３が開き、エアダクト１０３からニップ部Ｎに向けて吐出エアが吹きつけられる（Ｓ１１２）。即ち、先行する記録材の後端がニップ部Ｎを通過するのに同期したタイミングで、エア吐出バルブ３０３を開く。その後、（後続する）記録材の先端がニップ部Ｎを通過するタイミングで、エア吐出バルブ３０３が閉じられる（Ｓ１１３）。

制御部７００が、記録材が最終紙であるか否かの判断を行い（Ｓ１１４）、最終紙でない場合は、Ｓ１１１で次の記録材の先端通過を検知し、エア吐出バルブの動作が行われる。

記録材が最終紙の場合、即ち、Ｓ１０９、Ｓ１１４がＹＥＳの場合は、エアポンプ３０１が停止される（Ｓ１１５）。画像形成動作が完了すると、プリントジョブが終了する（Ｓ１１６）。

図５に、図４のＳ１０５〜Ｓ１０９で説明した記録材の坪量が所定値Ｔ１以下の薄紙に対する動作を示す。図５（ａ）のように、先行する記録材４０１がニップ部Ｎを通過し、記録材４０１上に形成された未定着トナー画像４０３をニップ部Ｎで定着して、定着画像４０４とする。図５（ｂ）において、先行する記録材４０１と後続する記録材４０１との間の紙間４０２がニップ部Ｎに到達すると、エアダクト１０３から吐出エアＡの吹き付けが開始される。そして、図５（ｃ）で後続する次の記録材４０１の先端がニップ部Ｎに到達しても吐出エアＡの吹き付けが継続され、図５（ｄ）で記録材先端がニップ部Ｎの下流の搬送ローラ対１２９に到達すると、吐出エアＡの吹き付けが終了される。これは、薄紙の場合、記録材先端がニップ部Ｎを通過した後も、吐出エアＡの吹き付けを停止すると記録材４０１の途中から定着ローラ１０１への巻き付きが発生するからである。なお、薄紙の場合には、定着ローラ１０１から奪う熱量が少ないため、吐出エアＡを吹き続けてもグロス段差が生じにくい。

後続する記録材４０１が搬送ローラ対１２９に到達すると、図５（ｅ）に示すように、記録材４０１は搬送ローラ対１２９により更に搬送される。この際、ニップ部Ｎ下流方向に引っ張る力が作用するため、吐出エアＡの吹き付けを停止しても記録材４０１が定着ローラ１０１に巻き付くことはない。その後、図５（ｆ）で、更に次の記録材４０１の定着のために、記録材４０１の後端がニップ部Ｎを通過するのに同期して、即ち、紙間４０２がニップ部Ｎに到達すると、エアダクト１０３から吐出エアＡの吹き付けが開始される。

次に、図６に、図４のＳ１１０〜Ｓ１１４で説明した記録材の坪量が所定値Ｔ１よりも大きい場合の動作を示す。図６（ａ）のように、先行する記録材４０１がニップ部Ｎを通過し、記録材４０１上に形成された未定着トナー画像４０３をニップ部Ｎで定着して、定着画像４０４とする。図６（ｂ）において、紙間４０２がニップ部Ｎに到達すると、エアダクト１０３から吐出エアＡの吹き付けが開始され、図６（ｃ）で後続する次の記録材４０１の先端がニップ部Ｎに到達するタイミングで吐出エアＡの吹き付けが終了される。即ち、ニップ部Ｎを紙間４０２に相当する部分が通過している間、吐出エアＡの吹き付けが行われ、定着ローラ１０１の表面の紙間相当部分が冷却される。このため、定着ローラ１０１表面には、図６（ｃ）において従来の定着装置で発生したような定着ローラ１０１の表面高温部４０５（図１０参照）が発生しない。記録材に熱を奪われた部分と紙間相当部分とで温度差が発生しないため、紙間相当部分が１回転して再び定着を行った図６（ｅ）においても画像の高グロス部４０６（図１０参照）が発生せず、高品位な定着画像を得ることができる。その後、図６（ｆ）で、更に次の記録材４０１の定着のために、記録材４０１の後端がニップ部Ｎを通過するのに同期して、即ち、紙間４０２がニップ部Ｎに到達すると、エアダクト１０３から吐出エアＡの吹き付けが開始される。

本実施形態の場合、上述のように、記録材の坪量が所定よりも大きい場合、記録材の先端がニップ部に到達する前からニップ部を通過している間まで、定着ローラ１０１の表面を冷却している。このため、定着ローラ１０１の表面のうち、記録材が接触した部分と接触していない部分との境界部での温度差を低減できる。特に、記録材の先端がニップ部を通過している間に冷却を停止しているため、定着ローラ１０１の表面のうち、記録材が接触した部分を冷却装置３により更に冷却することを抑えられる。そして、記録材が接触した部分と接触していない部分との境界部での温度差をより低減できる。この結果、坪量が所定値よりも大きい記録材に形成された画像を加熱する場合でも、グロス段差を低減できる。

即ち、定着ローラ１０１への巻き付きが発生しない坪量の大きな記録材に対しては、紙間相当区間にのみ吐出エアを吹き付けることにより、定着ローラ１０１表面の温度差発生を低減し、グロス段差が抑えられた高品位な定着画像を得ることができる。特に、坪量の大きな記録材は熱容量が大きく、定着ローラ１０１の表面から大きな熱量を奪うため、温度差によるグロス段差が顕著となるが、本実施形態の動作により、効果的にグロス段差の発生を低減できる。

一方、定着ローラ１０１への巻き付きが発生しやすい薄紙に対しては、記録材の先端がニップ部Ｎ下流の搬送ローラ対１２９に到達するまで、吐出エアＡを吹き付けることにより、記録材の定着ローラ１０１への巻き付きを防止する。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図７ないし図９を用いて説明する。なお、本実施形態は、上述の第１の実施形態に対して、圧縮空気供給装置３００Ａの構成と動作のみが異なるため、共通部分の構成、動作に関する説明は省略する。

定着装置１において、ニップ部Ｎ下流の定着ローラ１０１側には、エアダクト１０３が配置されている。エアダクト１０３には、圧縮空気供給装置３００Ａより圧縮空気が供給される。圧縮空気供給装置３００Ａは、第１の実施形態の圧縮空気供給装置３００に加えて、レギュレータ３０２の下流に流路切替バルブ３０５が設けられている。流路切替バルブ３０５により、圧縮空気の流路は、第１流路３０９又は第２流路３１０に切り替えられる。

即ち、圧縮空気供給装置３００Ａは、図７に示すように、第１流路３０９と、第２流路３１０と、切替手段としての流路切替バルブ３０５と、流路加熱手段としてのエア加熱部３０６と、流路冷却手段としてのエア冷却部３０７とを有する。第１流路３０９は、送風手段としてのエアポンプ３０１から流路出口部としてのエアダクト１０３まで空気が流れる流路である。第２流路３１０は、第１流路とは異なる流路で、エアポンプ３０１からエアダクト１０３まで空気が流れる流路である。流路切替バルブ３０５は、図８に示すように、圧縮空気制御部３０４に制御され、エアポンプ３０１から送られる空気の流路を、第１流路３０９と第２流路３１０とに切り替える。

エア加熱部３０６は、第１流路３０９を流れる空気を加熱するもので、第１流路３０９に配置されている。エア加熱部３０６は、定着装置１の近傍（図示の例では上部）の高温部分に設けられ、第１流路３０９を構成する銅合金製のエア流路パイプの周囲に、銅合金製のリブが設けられている。第１流路３０９に供給される圧縮空気は、エアポンプ３０１による断熱圧縮により常温より高温になっているが、エア加熱部３０６は、定着装置１の熱により圧縮空気の温度よりも高温になっている。したがって、第１流路３０９を流れる圧縮空気は、エア加熱部３０６で加熱され、エア吐出バルブ３０３が開くと、常温よりも高い温度でニップ部Ｎに向けて吹き付けられる。

エア冷却部３０７は、第２流路３１０を流れる空気を冷却するもので、第２流路３１０に配置されている。エア冷却部３０７は、第２流路３１０を構成する銅合金製のエア流路パイプの周囲に、銅合金製のリブが設けられ、冷却ファン３０８により冷却される。第２流路３１０に供給される圧縮空気は、エアポンプ３０１による断熱圧縮により常温よりも高温になっているが、この圧縮空気がエア冷却部３０７を通過することにより冷却される。したがって、第２流路３１０を流れる圧縮空気は、エア吐出バルブ３０３が開くと、断熱膨張により温度が低下し、常温よりも低い温度でニップ部Ｎに向けて吹き付けられる。

そして、制御手段としての制御部７００は、記録材の坪量が所定値以下の場合に、エアポンプ３０１から送られる空気の流路を第１流路３０９に切り替える。一方、記録材の坪量が所定値よりも大きい場合に、エアポンプ３０１から送られる空気の流路を第２流路３１０に切り替えるように、流路切替バルブ３０５を制御する。

即ち、制御部７００は、記録材の坪量が所定値以下の場合に、エアポンプ３０１からエアダクト１０３までの流路を流れる空気を加熱するエア加熱部３０６により加熱した空気を、エアダクト１０３から吹き付ける。一方、制御部７００は、記録材の坪量が所定値よりも大きい場合に、エアポンプ３０１からエアダクト１０３までの流路を流れる空気を冷却するエア冷却部３０７により冷却した空気を、エア冷却部３０７から吹き付ける。

次に、記録材が連続してニップ部Ｎを通過する場合の制御の流れの１例について、図９を用いて説明する。まず、操作部７０１より、画像形成ジョブ（プリントジョブ）の内容が入力される。このとき、記録材の種類（坪量）、サイズ、枚数などが規定される（Ｓ２０１）。操作部７０１のスタートボタンが押され、プリントジョブがスタートすると（Ｓ２０２）、エアポンプ３０１が起動される（Ｓ２０３）。そして、制御部７００が、記録材が薄紙である否かを判断する（Ｓ２０４）。本実施形態においては、記録材の坪量Ｔが所定値Ｔ１（１００ｇ／ｍ^２）以下の記録材を薄紙と判断する。

記録材が薄紙の場合、即ち、Ｓ１０４がＹＥＳの場合、流路切替バルブ３０５により第１流路３０９が選択され（Ｓ２０５）、画像形成動作がスタートする（Ｓ２０６）。次いで、記録材検知センサ１２８により記録材の先端が検知される（Ｓ２０７）。そして、記録材の先端がニップ部Ｎに到達するよりも紙間分手前でエア吐出バルブ３０３が開き、エアダクト１０３からニップ部Ｎに向けて吐出エアが吹きつけられる（Ｓ２０８）。即ち、先行する記録材の後端がニップ部Ｎを通過するのに同期したタイミングで、エア吐出バルブ３０３を開く。このとき、圧縮空気はエア加熱部３０６により加熱されているため、常温より高い温度で吹きつけられる。その後、（後続する）記録材の先端が、定着装置１下流の搬送ローラ対１２９に到達したタイミングでエア吐出バルブ３０３が閉じられ、吐出エアの吹き付けが終了する（Ｓ２０９）。

制御部７００が、記録材が最終紙であるか否かの判断を行い（Ｓ２１０）、最終紙でない場合は、Ｓ２０７で次の記録材の先端通過を検知し、エア吐出バルブの動作が行われる。一方、記録材が薄紙でない場合、即ち、Ｓ１０４がＮＯの場合、流路切替バルブ３０５により第２流路３１０が選択され（Ｓ２１１）、冷却ファン３０８が起動し（Ｓ２１２）、画像形成動作がスタートする（Ｓ２１３）。次いで、記録材検知センサ１２８により記録材の先端の通過が検知される（Ｓ２１４）。そして、記録材の先端がニップ部Ｎに到達するよりも紙間分手前でエア吐出バルブ３０３が開き、エアダクト１０３からニップ部Ｎに向けて吐出エアが吹きつけられる（Ｓ２１５）。即ち、先行する記録材の後端がニップ部Ｎを通過するのに同期したタイミングで、エア吐出バルブ３０３を開く。その後、（後続する）記録材の先端がニップ部Ｎを通過するタイミングで、エア吐出バルブ３０３が閉じられる（Ｓ２１６）。

制御部７００が、記録材が最終紙であるか否かの判断を行い（Ｓ２１７）、最終紙でない場合は、Ｓ２１４で次の記録材の先端通過を検知し、エア吐出バルブの動作が行われる。

記録材が最終紙の場合、即ち、Ｓ２１７がＹＥＳの場合は、冷却ファン３０８を停止し（Ｓ２１８）、エアポンプ３０１が停止される（Ｓ２１９）。Ｓ２１０がＹＥＳの場合も、エアポンプ３０１が停止される（Ｓ２１９）。画像形成動作が完了すると、プリントジョブが終了する（Ｓ２２０）。

本実施形態では、記録材の坪量が所定値Ｔ１以下の薄紙の場合、記録材の先端がニップ部Ｎを通過するのに同期して、加熱した吐出エアを吹き付けて、定着ローラ１０１から剥離している。このため、定着ローラ１０１表面の温度低下が少なく、定着ローラ１０１の加熱に要する電力を抑えて定着動作を行うことができる。

一方、記録材の坪量が所定値Ｔ１より大きな厚紙の場合、定着ローラ１０１の紙間相当区間に対して、冷却した吐出エアを吹き付けて、定着ローラ１０１の表面を冷却している。このため、定着ローラ１０１の紙間相当区間が効果的に冷却される。そして、定着ローラ１０１表面のうち、記録材を定着した部分と、紙間部分との温度差を、より効果的に低減でき、グロス段差を抑えられた高品位な定着画像を得ることができる。その他の構造及び作用は、上述の第１の実施形態と同様である。

＜他の実施形態＞
上述の各実施形態では、厚紙のような坪量が所定値よりも大きい記録材の場合に、定着ローラ１０１の記録材が接触していない部分を冷却するようにしているが、坪量が所定値以下の記録材にも同様に実施しても良い。例えば、薄紙に対して実施する場合には、別途、記録材を剥離する手段を設けても良い。

また、上述の第２の実施形態では、流路を切り替えることにより、加熱した空気又は冷却した空気を吹き付けるようにしているが、例えば、同一流路上に、流路加熱手段と流路冷却手段とを配置し、これらの手段の駆動を切り替えるようにしても良い。この場合、流路加熱手段としてはヒータを用いて、加熱状態と非加熱状態とを切り替え可能とする。また、何れかの手段を省略しても良いが、グロス段差の低減のためには、流路冷却手段を設けることが好ましい。

更に、定着装置の構成は、上述の各実施形態の構成に限らず、例えば、加熱回転体やニップ形成部材として無端状のベルトを用いたものなど、従来から知られている定着装置であれば、本発明を適用できる。

１・・・定着装置（像加熱装置）、３・・・冷却装置、１０１・・・定着ローラ（加熱回転体）、１０２・・・加圧ローラ（ニップ形成部材）、１０３・・・エアダクト（流路出口部）、１２８・・・記録材検知センサ（記録材検知手段）、１２９・・・搬送ローラ対（下流搬送手段）、３００・・・圧縮空気供給装置（送風手段）、３０１・・・エアポンプ、３０３・・・エア吐出バルブ、３０４・・・圧縮空気制御部、３０５・・・流路切替バルブ（切替手段）、３０６・・・エア加熱部（流路加熱手段）、３０７・・・エア冷却部（流路冷却手段）、３０８・・・冷却ファン、３０９・・・第１流路、３１０・・・第２流路、７００・・・制御部（制御手段）、Ｎ・・・ニップ部

Claims (8)

1. 記録材に形成された画像をニップ部において加熱する加熱回転体と、
   前記加熱回転体との間で前記ニップ部を形成するニップ形成部材と、
   前記加熱回転体の前記ニップ部よりも回転方向下流側の所定領域に向けて空気を吹き付ける送風手段と、
   記録材の先端位置を検知する検知手段と、
   前記検知手段の出力に応じて前記送風手段を制御する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、記録材の先端が前記ニップ部に到達する前から前記送風手段による送風を開始し、記録材の先端が前記ニップ部を通過している間に前記送風手段による送風を停止する、
   ことを特徴とする像加熱装置。
2. 前記制御手段は、坪量が所定値よりも大きい記録材が連続して前記ニップ部を通過する場合に、先行する記録材の後端が前記ニップ部を通過するのに同期して前記送風手段による送風を開始し、後続する記録材の先端が前記ニップ部を通過している間に前記送風手段による送風を停止する、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の像加熱装置。
3. 前記制御手段は、画像形成ジョブの１枚目で坪量が所定値よりも大きい記録材が前記ニップ部を通過する場合に、この記録材が前記ニップ部に到達する時点よりも前記加熱回転体の１周分前から前記送風手段による送風を開始する、
   ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の像加熱装置。
4. 前記ニップ部の記録材の搬送方向下流に配置され、前記ニップ部を通過した記録材を挟持して搬送する下流搬送手段と、
   前記制御手段は、記録材の坪量が所定値以下の場合に、記録材の先端が前記ニップ部に到達する前から前記送風手段による送風を開始し、前記ニップ部を通過した記録材の先端が前記下流搬送手段により挟持されるのに同期して前記送風手段による送風を停止する、
   ことを特徴とする、請求項１ないし３のうちの何れか１項に記載の像加熱装置。
5. 前記送風手段により送られた空気を前記所定領域に向けて吹き付ける流路出口部と、
   前記送風手段から前記流路出口部までの流路を流れる空気を加熱する流路加熱手段と、を有し、
   前記制御手段は、記録材の坪量が所定値以下の場合に、前記流路加熱手段により加熱した空気を前記流路出口部から吹き付ける、
   ことを特徴とする、請求項１ないし４のうちの何れか１項に記載の像加熱装置。
6. 前記送風手段により送られた空気を前記所定領域に向けて吹き付ける流路出口部と、
   前記送風手段から前記流路出口部までの流路を流れる空気を冷却する流路冷却手段と、を有し、
   前記制御手段は、記録材の坪量が所定値よりも大きい場合に、流路冷却手段により冷却した空気を前記流路出口部から吹き付ける、
   ことを特徴とする、請求項１ないし５のうちの何れか１項に記載の像加熱装置。
7. 前記送風手段により送られた空気を前記所定領域に向けて吹き付ける流路出口部と、
   前記送風手段から前記流路出口部まで空気が流れる第１流路と、
   前記第１流路とは異なる流路で、前記送風手段から前記流路出口部まで空気が流れる第２流路と、
   前記送風手段から送られる空気の流路を、前記第１流路と前記第２流路とに切り替える切替手段と、
   前記第１流路を流れる空気を加熱する流路加熱手段と、
   前記第２流路を流れる空気を冷却する流路冷却手段と、を有し、
   前記制御手段は、記録材の坪量が所定値以下の場合に、前記送風手段から送られる空気の流路を前記第１流路に切り替え、記録材の坪量が所定値よりも大きい場合に、前記送風手段から送られる空気の流路を前記第２流路に切り替えるように、前記切替手段を制御する、
   ことを特徴とする、請求項１ないし６のうちの何れか１項に記載の像加熱装置。
8. 記録材に形成された画像をニップ部において加熱する加熱回転体と、
   前記加熱回転体との間で前記ニップ部を形成するニップ形成部材と、
   前記加熱回転体の前記ニップ部よりも回転方向下流側の所定領域に向けて空気を吹き付ける送風手段と、
   記録材の先端位置を検知する検知手段と、
   前記検知手段の出力に応じて前記送風手段を制御する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、記録材が連続して前記ニップ部を通過する場合に、先行する記録材の後端に対応する部分が前記所定領域に対向した時点で前記送風手段による送風を開始し、後続する記録材の先端に対応する部分が前記所定領域に対向した時点で前記送風手段による送風を停止する、
   ことを特徴とする像加熱装置。

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