JP6357873B2 - 記録材冷却装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、シート状記録材のための記録材冷却装置およびこれを備えた画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置では定着装置によって加熱・加圧を行うことで記録材上に転写されたトナーを定着させる。この時、記録材が熱を持ったまま排紙トレイにスタックされていくと積み重なった記録材内にこもった熱によってトナーが軟化し、さらに記録材が重なることで自重による圧力が生じ、トナーによって記録材同士がブロック化して貼りついてしまう。この現象はブロッキングと呼ばれており、これら記録材を無理矢理剥がそうとするとトナー像が壊れてしまう。この現象を抑制するためには、加熱定着後の記録材を十分に冷却する装置が必要である。現在、記録材を搬送しながら冷却する装置として、回動する無端ベルトによって記録材を挟持搬送しながらベルトを介して冷却プレートによって冷却する装置が公知である。

特許文献１には、駆動ローラ部材とベルト部材との間のベルトスリップ現象を抑制すると共に、記録材のカールやジャム等の発生を防止するために、加圧ローラ押圧力を紙種や坪量などによって変化させる装置が開示されている。しかし、ローラによるニップ箇所での局所的圧力が制御されるものの、ローラ間の記録材−ベルト−冷却部材間の圧力に関しては言及されていない。

特許文献２には、ベルトニップ定着装置において、紙種に応じてベルト張力を制御するために、加圧ローラ押圧力を紙種や坪量などによって変化させる装置が開示されている。

しかし、これまでのベルト方式の記録材冷却装置では、長期間の使用によってベルトと冷却プレートの摺動接触などが原因の磨耗粉がベルト裏面に付着したり、ベルトのキズが生じたりして、冷却効率が低下するという問題があった。また、磨耗はベルトと冷却プレートの接触圧力が高い場合に多く発生する。特に、厚紙に対応した記録材冷却装置において高い接触圧力を必要とする厚紙などを冷却する場合には、高い圧力がベルトに付与され、磨耗が増大する。その結果、ベルト磨耗粉の清掃やベルト交換などのメンテナンスの回数が増えてしまう。

そこで、本発明は、記録材冷却装置において効率的な冷却効果を実現しつつ、冷却しやすい薄紙などの通紙時において不必要な搬送抵抗の増大やベルト磨耗を防止し、厚紙などの通紙時においても十分な冷却効率を得ることを目的とする。

この課題を解決するため、対向して配置される第１の搬送機構および第２の搬送機構によって記録材を挟持搬送しながら冷却する記録材冷却装置において、前記第１の搬送機構および前記第２の搬送機構は、ベルト部材と、該ベルト部材を張架する張架部材を備え、前記第１の搬送機構および前記第２の搬送機構は、前記ベルト部材の内周面に接触して前記記録材を冷却する冷却部材をそれぞれ備え、前記ベルト部材の内周面に接触する前記冷却部材の接触面の総面積が、前記第１の搬送機構と前記第２の搬送機構とで異なり、２つの前記ベルト部材のうち、少なくとも前記ベルト部材の内周面に接触する前記冷却部材の接触面の総面積が少ない前記ベルト部材に、前記ベルト部材の張力を変化させる張力制御手段を備え、所要条件に基づいて前記張力制御手段を制御する制御部を有する、ことを特徴とする記録材冷却装置を提案する。

記録材の種類によらず、効率的な記録材冷却性能を確保しつつ、不必要な搬送抵抗の増大を防止し、ベルト内周面の不必要な磨耗を低減できる。

実施形態に係るカラー画像形成装置の概略構成図である。 図１に示す記録材冷却装置の拡大図である。 奥側から見た記録材冷却装置の概略構成図である。 記録材冷却装置の変形例を示す図である。 第１の実施形態に係る記録材冷却装置の概略構成図である。 張力制御手段の配置と冷却効率の関係を示す図である。 張力制御方法を示す概略構成図である。 第２の実施形態に係る記録材冷却装置の概略構成図である。 記録材冷却装置の動作を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る記録材冷却装置の概略構成図である。 記録材冷却装置の動作を示すフローチャートである。 第４の実施形態に係る記録材冷却装置の概略構成図である。 記録材冷却装置の動作を示すフローチャートである。 第５の実施形態に係る記録材冷却装置の概略構成図である。 第６の実施形態に係る記録材冷却装置の概略構成図である。 記録材冷却装置の動作を示すフローチャートである。 第７の実施形態に係る記録材冷却装置の概略構成図である。 奥側から見た従来の冷却装置の概略構成図である。 冷却部材とベルトの接触領域の微小要素を示す図である。 厚紙などの剛性の高い記録材が装置内を通過する様子を示す図である。 加圧ローラをベルトを介して冷却部材に対向配置したときの、記録材が装置内を通過する様子を示す図である。

図１は、実施形態に係るカラー画像形成装置の概略構成図である。図１に示す画像形成装置は、画像形成ユニットとしての４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋを並べて配設したタンデム型の画像形成部を備える。各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋは、画像形成装置本体２００に着脱可能に構成されており、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の異なる色のトナーを収容している以外は同様の構成となっている。

具体的には、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体２と、感光体２の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ３と、感光体２の表面にトナー像を形成する現像手段としての現像装置４と、感光体２の表面を清掃するクリーニング手段としてのクリーニングブレード５を備えている。なお、図１では、イエローのプロセスユニット１Ｙが備える感光体２、帯電ローラ３、現像装置４、クリーニングブレード５のみに符号を付しており、その他のプロセスユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋにおいては符号を省略している。

図１において、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの上方には、感光体２の表面を露光する露光手段としての露光装置６が配設されている。露光装置６は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体２の表面へレーザ光を照射するようになっている。

また、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの下方には、転写装置７が配設されている。転写装置７は、転写体としての無端状のベルトから構成される中間転写ベルト１０を有する。中間転写ベルト１０は、支持部材としての複数のローラ２１〜２４に張架されており、それらローラ２１〜２４のうちの１つが駆動ローラとして回転することによって、中間転写ベルト１０は図の矢印に示す方向に周回走行（回転）するように構成されている。

４つの感光体２に対向した位置に、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ１１が配設されている。各一次転写ローラ１１はそれぞれの位置で中間転写ベルト１０の内周面を押圧しており、中間転写ベルト１０の押圧された部分と各感光体２とが接触する箇所に一次転写ニップが形成されている。各一次転写ローラ１１は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）および／または交流電圧（ＡＣ）が一次転写ローラ１１に印加されるようになっている。

また、中間転写ベルト１０を張架する１つのローラ２４に対向した位置に、二次転写手段としての二次転写ローラ１２が配設されている。この二次転写ローラ１２は中間転写ベルト１０の外周面を押圧しており、二次転写ローラ１２と中間転写ベルト１０とが接触する箇所に二次転写ニップが形成されている。二次転写ローラ１２は、一次転写ローラ１１と同様に、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）および／または交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ１２に印加されるようになっている。

画像形成装置本体２００の下部には、紙やＯＨＰ等のシート状の記録材（以下、適宜「用紙」とも言う）Ｐを収容した複数の給紙カセット１３が配設されている。各給紙カセット１３には、収容されている記録材Ｐを送り出す給紙ローラ１４が設けてある。また、画像形成装置本体２００の図の左側の外面には、機外に排出された記録材Ｐをストックする排紙部としての排紙トレイ２０が設けてある。

画像形成装置本体２００内には、記録材Ｐを給紙カセット１３から二次転写ニップを通って排紙トレイ２０へ搬送するための搬送路Ｒが配設されている。搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ１２の位置よりも記録材搬送方向上流側にはレジストローラ１５が配設されている。また、二次転写ローラ１２の位置よりも記録材搬送方向下流側には、定着装置８、記録材冷却装置９、一対の排出ローラ１６が順次配設されている。定着装置８は、例えば、内部に図示しないヒータ（熱源）を有する定着部材としての定着ローラ１７と、定着ローラ１７を加圧する加圧部材としての加圧ローラ１８を備える。定着ローラ１７と加圧ローラ１８とが接触した箇所には、定着ニップが形成されている。

以下、図１を参照して上記画像形成装置の基本的動作について説明する。作像動作が開始されると、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの感光体２が図の反時計回りに回転駆動され、帯電ローラ３によって各感光体２の表面が所定の極性に一様に帯電される。図示しない読取装置によって読み取られた原稿の画像情報に基づいて、露光装置６から帯電された各感光体２の表面にレーザ光が照射されて、各感光体２の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体２に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタおよびブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体２上に形成された静電潜像に、各現像装置４によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。

中間転写ベルト１０を張架するローラの１つが回転駆動し、中間転写ベルト１０を図の矢印の方向に周回走行させる。また、各一次転写ローラ１１に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧または定電流制御された電圧が印加されることによって、各一次転写ローラ１１と各感光体２との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。そして、各感光体２に形成された各色のトナー画像が、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト１０上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト１０はその表面にフルカラーのトナー画像を担持する。また、中間転写ベルト１０に転写しきれなかった各感光体２上のトナーは、クリーニングブレード５によって除去される。

給紙ローラ１４が回転することによって、給紙カセット１３から記録材Ｐが搬出される。搬出された記録材Ｐは、レジストローラ１５によってタイミングを計られて、二次転写ローラ１２と中間転写ベルト１０との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ１２には、中間転写ベルト１０上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。そして、二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト１０上のトナー画像が記録材Ｐ上に一括して転写される。その後、記録材Ｐは定着装置８に送り込まれ、定着ローラ１７と加圧ローラ１８によって記録材Ｐが加圧および加熱されてトナー画像が記録材Ｐ上に定着される。そして、記録材Ｐは、記録材冷却装置９によって冷却された後、一対の排出ローラ１６によって排紙トレイ２０に排出される。

両面印刷の場合は、冷却後の記録材Ｐを切換爪２５を切り換えることにより反転路２６へ導き、切換爪２７を切り換えてローラ２８などを逆回転させることにより反転後の記録材Ｐを反転路２９からレジストローラ１５へと再給紙して記録材の表裏を反転させる。このとき、中間転写ベルト１０上には裏面画像となるトナー画像を形成して担持させておき、記録材Ｐの裏面にトナー画像を転写して定着装置８による定着処理と記録材冷却装置９による冷却処理を経て、排出ローラ１６により排紙トレイ２０上に排紙する。

以上の説明は、記録材にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つまたは３つのプロセスユニットを使用して、２色または３色の画像を形成したりすることも可能である。

図１を参照して、記録材冷却装置９を通過した記録材Ｐの反転路または排紙部へ案内する案内部について説明する。
記録材冷却装置９の下流側に、記録材冷却装置９を通過した記録材Ｐを案内する案内部が設けられている。ここでは案内部としての搬送ガイド板（不図示）と切換爪２５が設けられている。片面印刷時などに切換爪２５が図示の位置にあるときは、記録材Ｐは搬送ガイド板に案内されて排出ローラ１６により排紙トレイ２０に排出される。両面印刷時には切換爪２５は不図示の位置に切り換えられ、記録材Ｐは反転路２６に導かれる。その後、記録材Ｐはローラ２８の回転と切換爪２７の作用により、反転路２９に案内され、二次転写ニップにおいて裏面に画像が形成される。

ところで、記録材冷却装置９は、図２に示すように、ベルト搬送手段３０のベルトの走行によって挟持搬送されるシート状記録材Ｐを冷却する冷却部材３３を備えたものである。ベルト搬送手段３０は、シート状記録材Ｐの一方の面（表面または上面）側に配置される第１の搬送機構３１と、シート状記録材Ｐの他方の面（裏面または下面）側に配置される第２の搬送機構３２を備える。また、各搬送機構に対してそれぞれ冷却部材３３を備え、第１冷却部としての冷却部材（液冷プレート）３３ａがシート状記録材Ｐの他方の面（裏面または下面）側に配置され、第２冷却部としての冷却部材３３ｂがシート状記録材Ｐの一方の面（表面または上面）側に配置され、第３冷却部としての冷却部材３３ｃがシート状記録材Ｐの他方の面（裏面または下面）側に配置されている。

冷却部材３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、シート状記録材の走行方向に沿ってずれて配置されている。また、一方の冷却部材３３ｂは、下面が僅かに膨出した扁平円弧面状の吸熱面３４ｂとされ、他方の冷却部材３３ａ，３３ｃは、上面が僅かに膨出した扁平円弧面状の吸熱面３４ａ，３４ｃとされている。そして、各冷却部材３３ａ，３３ｂ，３３ｃの内部には、冷却液が流れる冷却液流路が形成されている。

この記録材冷却装置は、図３に示すように、発熱部としての記録材Ｐからの熱を受ける受熱部４５と、受熱部４５の熱を放熱する放熱部４６と、受熱部４５と放熱部４６とを冷却液が循環する循環路４７とを有する冷却液循環回路４４を備える。この循環路４７内には、冷却液を循環させるためのポンプ４８と、冷却液を溜めるタンク４９とが配置されている。そして、液冷プレートである冷却部材３３ａ，３３ｂ，３３ｃを受熱部４５として機能させる。また、放熱部４６としてラジエータ等からなる。冷却液には、例えば、水を主成分とし、凍結温度を下げるためのプロピレングリコール又はエチレングリコールや、金属製の部品の錆を防止するための防錆剤（例えば、リン酸塩系物質：リン酸カリ塩、無機カリ塩等）が添加されたもの等がある。

循環路４７としては、冷却部材３４ａの一方の開口部とタンク４９とを連結する配管５０と、冷却部材３４ａの他方の開口部と冷却部材３３ｂの一方の開口部とを連結する配管６６と、冷却部材３３ｂの他方の開口部と冷却部材３３ｃの一方の開口部を連結する配管５１と、冷却部材３３ｃの他方の開口部と放熱部４６としてラジエータとを連結する配管５２と、放熱部４６としてラジエータとポンプ４８とを連結する配管５３と、ポンプ４８とタンク４９とを連結する配管５４とを備える。配管５０，６６，５１，５２，５３，５４を有する循環路４７は一本の流路を形成しているが、冷却部材３３ａ，３３ｂ，３３ｃ内では蛇行しており、冷却液が効果的に冷却部材を冷却するようになっている。

第１の搬送機構３１は、複数個（図例では４個）のローラ（従動ローラ）５５と、このローラ５５に掛け回されるベルト部材としてのベルト（搬送ベルト）５６とを備える。第２の搬送機構３２は、複数個（図例では４個）のローラ（従動ローラ）５７ｃ，５７ｄ，５８と、駆動ローラ５７ａと、ローラ５７，５８に掛け回されるベルト部材としてのベルト（搬送ベルト）５９とを備える。また、第１の搬送機構３１にはテンションローラ６０およびカム６１が設けられ、第２の搬送機構３２にはテンションローラ６２が設けられている。ローラ５５，５７，５８はベルトを張架する張架部材として機能する。なお、図３では簡略化のためにテンションローラ６０およびカム６１の図示は省略している。

このため、記録材Ｐを搬送する際には、第１の搬送機構３１のベルト５６と第２の搬送機構３２のベルト５９とで、記録材Ｐを挟持搬送することになる。すなわち、駆動ローラ５７ａが駆動することによって、図２に示すように、ベルト５９が矢印Ａ方向に走行し、ベルト５６，５９間に挟まれた記録材Ｐを介して、第２の搬送機構３２のベルト５９の走行に伴って、第１の搬送機構３１のベルト５６が矢印Ｂ方向に走行する。これによって、記録材Ｐは矢印Ｃ方向沿って、上流側から下流側へと搬送される。

次に、前記のように構成された記録材冷却装置の動作について説明する。記録材Ｐの挟持搬送する場合、図２等に示すように、第１の搬送機構３１と第２の搬送機構３２とを近接させた状態とする。この図２に示す状態において、第２の搬送機構３２の駆動ローラ５７ａを回転駆動させれば、前記したように、各ベルト５６，５９が矢印方向に走行して、記録材Ｐは矢印方向に走行する。この状態では、前記冷却液循環回路４４において、冷却液を循環させる。すなわち、ポンプ４８を駆動することによって、冷却部材３３ａ，３３ｂ，３３ｃの冷却液流路内に冷却液を流す。

この際、第１の搬送機構３１のベルト５６の内面が、冷却部材３３ｂの吸熱面３４ｂを摺動し、第２の搬送機構３２のベルト５９の内面が、冷却部材３３ａの吸熱面３４ａと冷却部材３３ｃの吸熱面３４ｃを摺動する。このため、記録材Ｐの表面（上面）側から、ベルト５６を介して冷却部材３３ｂは記録材Ｐの熱を吸収する。また、記録材Ｐの裏面（下面）側から、ベルト５９を介して冷却部材３３ｃ，３３ａは記録材Ｐの熱を吸収する。この場合、冷却部材３３ａ，３３ｂ，３３ｃが吸収した熱量を冷却液が外部に輸送することで冷却部材３３ａ，３３ｂ，３３ｃは低温に保たれる。

すなわち、ポンプ４８を駆動することによって、冷却液が冷却液循環回路４４内を循環し、冷却部材３３ａ，３３ｂ，３３ｃの冷却液流路内を流れて吸熱して高温となった冷却液が、放熱部として機能するラジエータを通過することによって、外気へ放熱され、その温度が低下する。そして、低温となった冷却液が再度冷却液流路内を流れて、冷却部材３３ａ，３３ｂ，３３ｃが放熱部４６と機能する。このため、このサイクルを繰り返すことによって、記録材Ｐは両面から冷却される。

本発明は、冷却液循環回路４４を用いた記録材冷却装置に限定されず、これに替えて、図４のように排熱促進形状部１０６を設けてもよい。排熱促進形状部１０６としては、多数のフィンを有する空冷ヒートシンクである。このときの吸熱面３４ａ，３４ｂ，３４ｃとベルト５６，５９との関係は、上記実施例を適用できる。
このように、空冷ヒートシンク構造を用いることによって、冷却液循環回路４４を用いなくてすみ、装置のコンパクト化および低コスト化を図ることができる。

次に、図１８〜２１を用いて従来の記録材冷却装置について具体的に説明する。
図１８は奥側から見た従来の冷却装置の概略構成図である。記録材Ｐは、下流側の不図示の定着装置によって表面にトナー像を加熱定着されて高温となっている。この記録材は、回転する複数のローラ５５，５７，５８に掛け回されて回動するベルト５６および５９によって構成される第１の搬送機構３１および第２の搬送機構３２により挟持搬送される。この搬送の際に、ベルト５６，５９内周面に摺動接触する冷却部材３３ａ，３３ｂ，３３ｃによって、記録材Ｐの熱はベルト５６，５９越しに吸熱され、記録材Ｐは低温になって排出される。ここで冷却部材３３ａ，３３ｂ，３３ｃは内部を冷却液が通過して熱を冷却部材外に輸送する液冷部材であり、冷却液はタンク４９に貯液されており、ポンプ４８によって送られる。その後冷却液はラジエータ（放熱部４６）を通過し、外気への放熱を行い、温度が低下する。こうして低温になった冷却液は冷却部材３３ａ，３３ｂ，３３ｃ内を通過し、熱伝達によって冷却部材から熱を奪い、高温になって貯液ポンプに戻る。なお、このときの冷却部材は液冷装置以外の空冷ヒートシンクなどであっても構わない。

ベルト５６，５９に対して押し付けられるテンションローラ６０が記録材冷却装置に設けられている。テンションローラ６０は、ベルトに張力Ｔ１〜Ｔ４を付加することでベルト搬送を補助する。また、図１９に示すように、テンションローラ６０は、冷却部材３３の曲面形状を有する冷却面に対向する張力の分力Ｆ１，Ｆ２を与えることでベルト５６，５９と記録材Ｐと冷却部材３３を密着させ、接触による熱伝導を高める。図１９は、冷却部材３３とベルト５６，５９の接触領域の微小要素を示す。

しかし、特に厚紙などの剛性の高い記録材Ｐが装置内を通過する際には張力Ｔ３，Ｔ４が小さいと、図２０のように記録材Ｐがベルト５９の張力に逆らって記録材Ｐが冷却部材３３から浮いてしまうため、熱伝導による冷却効率の低下が生じる。これを防ぐためにはテンションローラ６０の押し付け力を増加させて張力Ｔ３，Ｔ４を増大し、剛性の高い記録材Ｐを冷却部材３３の冷却面に向かってさらに強く押し付ける必要がある。故に厚紙に対応する記録材冷却装置においてはベルト５６，５９に強い張力を付与する必要があるが、強い張力をかけるということはベルト５６，５９の搬送負荷を増大させることに繋がる。また、ベルト５６，５９と冷却部材３３の冷却面の間に強い密着力を与えながらベルト５６，５９を回動させるということは、それだけ強い摺動が生じることに繋がり、ベルトの磨耗が発生し易くなる。磨耗が激しいと大量の磨耗粉が生じてベルト５６，５９と冷却部材３３の間に入り込んで熱伝導の効率を低下させる原因になるため、定期的な清掃が必要になる。また磨耗を繰り返すうちにベルトの傷みが大きくなり、交換が必要になる場合もある。このようなメンテナンスは張力が弱い場合でもいずれ必要にはなるが、張力が強くなるほど磨耗量が大きくなり、短期間で何度もメンテナンスが必要になる。

図２１のように、密着力の付与手段として加圧ローラをベルト５６，５９を介して冷却部材３３に対向配置してもよいが、加圧ローラと加圧ローラの間での密着力付与が難しい。さらに加圧ローラはニップ面のみで局所的に大きな加圧力が生じるため、そこで多大な磨耗が生じ易い。

次に、図５〜７を用いて本発明の第１の実施形態に係る記録材冷却装置の特徴部を説明する。この記録材冷却装置は図１〜３と同様の構成を有する液冷装置として構成されている。
前述のように、剛性の高い厚紙などの通紙のためにベルトに強い張力を与える必要がある。だが、剛性の低い薄紙などの通紙や、外気が低温のために冷却部材３３が十分低温であるときなどでは、高温環境下での厚紙通紙時ほどの高い冷却効率（記録材−ベルト−冷却部材の密着性）は必要ではないため、ベルトの張力も小さくてよい。そこで、本実施形態では、高い冷却効率を必要とする場合は、図５（ａ）のように不図示のモータによりカム６１を回転させ、テンションローラ６０を押し下げることでベルト５６の張力を増大させ、記録材−ベルト−冷却部材間の密着による熱伝導を促進させる。一方、高い冷却効率を必要としない場合には、図５（ｂ）のように不図示のモータによりカム６１を回転させてテンションローラ６０との係合を解除し、テンションローラ６０を緩めてベルト５６の張力を元に戻す。
これにより、従来の記録材冷却装置に比べ、薄紙通紙時などでの不要な搬送抵抗の増大やベルトの磨耗を低減させ、装置のメンテナンス回数を低減させることができる。

また、本実施形態ではベルト内周面に接する冷却部材３３の個数が少なく接触面の総面積が少ない上側のベルト５６に、テンションローラ６０およびカム６１による張力制御手段を設けている。これはスペースやコストの都合で一方のベルトにしか張力制御手段を設けられない場合に、上側のベルト５６に張力制御手段を設けたほうがより効果的な冷却効率が得られるためである。張力制御手段は、記録材とベルトと冷却部材の間の圧力をベルト張力によって制御することができる。例えば図６（ａ）のように接する冷却部材の接触面の総面積が少ない上側のベルトに張力制御手段を設けた場合、張力の強弱によって図１９における用紙を液冷プレート側へ押し付ける力Ｆ２を変化させて液冷プレート２枚分に対する用紙の接触状態を変化させることができる。だが、図６（ｂ）のように下側のベルトに張力制御手段を設けた場合、張力の強弱によって変化させられるのは反対側の液冷プレート１枚分の用紙の接触状態のみである。故に、特に張力強化によって冷却効率を向上させたい場合にはベルト内周面に接するプレート接触面の総面積が少ない側のベルトで張力制御を行ったほうが効率的である。なお、下側のベルト５９にはテンションローラ６２のみ設けられている。

図７に示すように、本実施形態の張力制御方法としては、印刷時に使用紙種をユーザーがオペレーションパネル６５などにより指定し、その紙種毎に制御部６７によってカム６１を回転させてテンションローラ６０の押圧力を変化させることが考えられる。制御部６７は押圧機構６４およびオペレーションパネル６５に接続している。本例では、張力制御手段はローラ５５ｂ，５５ｄの間で張架されたベルト５６を押圧する押圧機構６４である。押圧機構６４は、テンションローラ６０と、回転によってテンションローラ６０を加圧・脱圧するカム６１を有する。所要条件として、設定された用紙の坪量に応じて、押圧機構６４によりテンションローラ１本あたりのバネ力を調節することができる。このために、カム６１を不図示のモータで回転させ、テンションローラ６０に付属のバネを介してテンションローラ６０を押圧することで所定のバネ力をベルトに加えればよい。また、例えばカム６１を逆方向に回転させることでテンションローラ６０を脱圧することができる。表１は坪量とバネ力の関係を示す。制御部６７が表１のようなテーブルを備える。これにより、常にベルトに強い張力をかけ続けていた従来の記録材冷却装置に比べて、薄紙の大量印刷時などに生じるベルト搬送に要する駆動力やベルト磨耗を低減させることが可能である。

次に、図８，９を用いて本発明の第２の実施形態に係る記録材冷却装置を説明する。この記録材冷却装置は、図１〜３の構成を有する液冷装置として構成されている。
本実施形態では張力制御手段を上下のベルト５６，５９に設け、定着後用紙温度を検知する温度センサ６９を定着装置８と記録材冷却装置９の間に設け、ラジエータ吸気温度を検知する温度センサ７１をラジエータ（放熱部４６）に設けている。制御部６７は、オペレーションパネル６５、押圧機構６４および温度センサ６９，７１に接続している。この構成において、通紙する紙種に応じて加圧力を変化させる。具体的には、熱容量と剛性が小さく冷却しやすい薄紙の場合、テンションローラ押圧力は弱めに、熱容量と剛性が大きいため冷却が難しい厚紙の場合、テンションローラ押圧力を強めに設定する。また、定着直後であって冷却直前の用紙温度が低い場合にも密着による熱伝導効率を下げてもよい。そこで、所要条件として温度センサ６９により記録材冷却装置通過前の定着後用紙温度を検知し、制御部６７が押圧機構６４を制御することで定着後用紙温度に応じてテンションローラ押圧力を変化させる。

さらに、記録材冷却装置９の液冷プレートがより低温であるときには、密着による熱伝導効率をある程度下げても十分な冷却性能が得られる。この点に鑑み、所要条件として、液冷プレート温度に大きく影響するラジエータ吸気温度を温度センサ７１により検知し、制御部６７がラジエータ吸気温度に応じて押圧機構６４を制御することでテンションローラ押圧力を変化させる。ここで、ラジエータ吸気温度は記録材冷却装置９が設置された空間の環境温度または記録材冷却装置９内への吸気温度である。

表２は、連続印刷時定常状態においてラジエータ吸気温度が１０〜２０℃のときの、定着後用紙温度と坪量毎の、用紙をブロッキング回避可能な温度域まで冷却可能なテンションローラ押圧力の例を示す。表３は、ラジエータ吸気温度が２０〜３０℃のときの、定着後用紙温度と坪量毎のテンションローラ押圧力の例を示す。坪量が大きいほど、また定着後用紙温度が高いほど、冷却効率を高める必要があるため、加えるべきテンションローラ押圧力も高くなっている。このとき、用紙の坪量だけでなく銘柄などまで指定したテーブルを作ることでより好適な制御が可能になる。本実施形態では制御部６７が表２，３のようなテーブルを備える。

図９は本実施形態の記録材冷却装置の動作を示すフローチャートである。
ユーザーによりオペレーションパネルから紙種（銘柄、坪量、用紙サイズなど）が入力され（Ｓ１）、印刷が開始すると（Ｓ２）、制御部６７は温度センサ７１で検知されたラジエータ吸気温度（Ｓ３）、温度センサ６９で検知された定着後用紙温度を読み込む（Ｓ４）。そして、制御部６７は、表２に従って紙種、ラジエータ吸気温度および定着後用紙温度から該当テンションローラ押圧力を読み込み（Ｓ５）、カム６１を所定位置まで回転させてテンションローラ６０を押し下げる（Ｓ６）。その後印刷ジョブが終了すると（Ｓ７，Ｙｅｓ）、テンションローラ６０の加圧を解除し（Ｓ８）、印刷が終了する。印刷ジョブが終了していない場合は（Ｓ７，Ｎｏ）、温度センサ７１，６９での温度をモニターしておき（Ｓ３，Ｓ４）、温度変化に応じてテンションローラの押圧力を変化させる（Ｓ５，Ｓ６）。

次に、図１０を用いて本発明の第３の実施形態に係る記録材冷却装置について説明する。
本実施形態では、所要条件としての記録材の連続通紙枚数に応じてテンションローラ押圧力を変更する。記録材冷却装置９の構成は図８と同様である。
図１０は、５Ｎおよび８Ｎのテンションローラ押圧力で３００ｇｓｍの用紙を連続印刷する場合の、ある定着後用紙温度で記録材冷却装置に突入する用紙の通紙枚数と、タンク４９内の冷却液温度および記録材冷却装置から排紙される用紙温度の関係を示す。連続通紙を行うと吸熱により液冷プレートの温度が上がるため、冷却後排紙温度も徐々に上昇する。テンションローラ押圧力が高く（８Ｎ）、ベルト張力が高いと、記録材冷却装置を通過する用紙、ベルトおよび液冷プレートの密着性が向上するため、冷却効率が向上して排紙温度は低下し、吸熱量は増大する。そのため、流量が同条件であれば図示のように５Ｎのときよりも８Ｎのときのほうが冷媒である冷却液の温度は高くなる。しかし、このような装置では一般的に冷却液温度よりも用紙−ベルト−液冷プレートの接触状態のほうが冷却性能に対して支配的であるため、結局テンションローラ押圧力が高いほうが、冷却後排紙温度は低い。

ところで、連続通紙を行うことで冷却液温度が上昇するということは液冷プレートの温度上昇にも繋がるため、冷却液温度が高くなった場合にはより冷却効率を増すためにベルトの張力を高める必要がある。

図１０に示す例では、連続１００枚通紙を超えるとテンションローラ押圧力５Ｎでは冷却後排紙温度がブロッキング発生温度を超えてしまうため、押圧力を増加しなければならない。だが、連続通紙枚数が１００枚以下では押圧力５Ｎでも冷却後排紙温度をブロッキング発生温度以下に冷却可能である。そこで本実施形態では、紙種を指定してラジエータ吸気温度と定着後用紙温度を検知し、これらの検知結果と通紙枚数に応じてテンションローラ押圧力を表４のように与える。これによって、通紙枚数が少なく記録材冷却装置が温まっていない状態において必要以上のベルト張力を与えることによるベルトの磨耗の促進を回避できる。表４はラジエータ吸気温度２５℃での条件を記述しているが、吸気温度がこれよりも高い場合には押圧力を上げ、低い場合には押圧力を下げればよい。本例では、連続通紙枚数１０１枚以上の場合、１００枚目までは通紙枚数１００枚以内に対応したテンションローラ押圧力を与え、１００枚を超えたらテンションローラ押圧力を強化する。

ここでの押圧条件は一例であり、連続通紙枚数に対してより細かく押圧条件を決めて、複数段階で押圧力を変更してもよい。

図１１は本実施形態の記録材冷却装置の動作を示すフローチャートである。
ユーザーによりオペレーションパネルから紙種（銘柄、坪量、用紙サイズなど）が入力され（Ｓ１０）、制御部６７は印刷枚数が１００枚以上かどうか判断する（Ｓ１１）。１００枚以下の場合（Ｓ１１、Ｎｏ）、印刷が開始すると（Ｓ１２）、制御部６７は温度センサ７１で検知されたラジエータ吸気温度（Ｓ１３）、温度センサ６９で検知された定着後用紙温度を読み込む（Ｓ１４）。そして、制御部６７は、１００枚以内の場合の表４に従って紙種、ラジエータ吸気温度および定着後用紙温度から該当テンションローラ押圧力を読み込み（Ｓ１５）、カム６１を所定位置まで回転させてテンションローラ６０を押し下げる（Ｓ１６）。その後印刷ジョブが終了すると（Ｓ１７，Ｙｅｓ）、テンションローラ６０の加圧を解除し（Ｓ１８）、印刷が終了する。印刷ジョブが終了していない場合は（Ｓ１７，Ｎｏ）、温度センサ７１，６９での温度をモニターしておき（Ｓ１３，Ｓ１４）、温度変化に応じてテンションローラの押圧力を変化させる（Ｓ１５，Ｓ１６）。

一方、１００枚以上の場合（Ｓ１１、Ｙｅｓ）、印刷が開始後に（Ｓ１９）、制御部６７は先程と同様にして（Ｓ１９〜２３）、１００枚までは（Ｓ２４，Ｎｏ）、１００枚以内の場合の表４に従ってテンションローラ押圧力を調節する。そして、１００枚を超えたときは（Ｓ２４、Ｙｅｓ）、制御部６７は１００枚超えの場合の表５に従って紙種、ラジエータ吸気温度および定着後用紙温度から該当テンションローラ押圧力を読み込み（Ｓ２５）、カム６１をさらに回転させてテンションローラ６０の加圧力を増加させる（Ｓ２６）。その後の制御（Ｓ２７，Ｓ２８）は先程と同様である。

次に、図１２を用いて本発明の第４の実施形態に係る記録材冷却装置について説明する。
本実施形態では張力制御手段を上下のベルト５６，５９に設け、定着後用紙温度を検知する温度センサ６９を定着装置８と記録材冷却装置９の間に設け、タンク４９内の冷却液温度を検知する温度センサ７３をタンク４９に設けている。制御部６７は、オペレーションパネル６５、押圧機構６４、温度センサ６９および温度センサ７３に接続している。連続通紙された用紙を冷却していくと、図１０に示すように冷却液は吸熱により徐々に高温になって冷却能力が低下し、最終的には定常状態になる。先述の実施形態では連続通紙枚数によってテンションローラ押圧力を変化させたが、本実施形態では所要条件として温度センサ７３により冷却液温度を随時検知し、これに基づき制御部６７が張力制御手段を制御する。そして、冷却液の温度上昇に応じてテンションローラ押圧力を上昇させて冷却効率を上げ、逆に不必要な押圧力の付加を回避しつつ、排紙温度がブロッキング発生温度に達しないように冷却を行う。表６は、３００ｇｓｍの用紙を冷却する際の、定着後用紙温度と冷却液温度に対するテンションローラ押圧力の例を示す。本実施形態では制御部６７は紙種ごとに表６のようなテーブルを備える。

図１３は本実施形態の記録材冷却装置の動作を示すフローチャートである。
ユーザーによりオペレーションパネルから紙種（銘柄、坪量、用紙サイズなど）が入力され（Ｓ３０）、印刷が開始すると（Ｓ３１）、制御部６７は温度センサ７３で検知されたタンク４９内の冷却液温度（Ｓ３２）、温度センサ６９で検知された定着後用紙温度を読み込む（Ｓ３３）。そして、制御部６７は、表６に従って紙種、冷却液温度および定着後用紙温度から該当テンションローラ押圧力を読み込み（Ｓ３４）、カム６１を所定位置まで回転させてテンションローラ６０を押し下げる（Ｓ３５）。その後印刷ジョブが終了すると（Ｓ３６，Ｙｅｓ）、テンションローラ６０の加圧を解除し（Ｓ３７）、印刷が終了する。印刷ジョブが終了していない場合は（Ｓ３６，Ｎｏ）、温度センサ７３，６９での温度をモニターしておき（Ｓ３２，Ｓ３３）、温度変化に応じてテンションローラ押圧力を変化させる（Ｓ３４，Ｓ３５）。

次に、図１４を用いて本発明の第５の実施形態に係る記録材冷却装置について説明する。
本実施形態では張力制御手段を上下のベルト５６，５９に設け、定着後用紙温度を検知する温度センサ６９を定着装置８と記録材冷却装置９の間に設け、液冷プレート温度を検知する温度センサ７５を冷却部材３３ａ，３３ｂ，３３ｃに設けている。制御部６７は、オペレーションパネル６５、押圧機構６４、温度センサ６９，７５に接続している。本実施形態は、温度検知対象が冷却液でなく液冷プレートであることを除き第４の実施形態と共通である。所要条件として温度センサ７５により液冷プレートの温度を検知し、これに基づき制御部６７が張力制御手段を制御する。連続通紙された用紙を冷却していくと、図１０に示すように冷却液は吸熱により徐々に高温になって冷却能力が低下する。よって、最終的に定常状態になる液冷プレート温度に関しても同様である。先述の実施形態では連続通紙枚数によってテンションローラ押圧力を変化させたが、本実施形態では液冷プレートの温度を随時直接検知する。そして、液冷プレートの温度上昇に応じてテンションローラ押圧力を上昇させて冷却効率を上げ、逆に不必要な押圧力の付加を回避しつつ、排紙温度がブロッキング発生温度に達しないように冷却を行う。

本実施形態では、検知した３枚の液冷プレート温度の平均値を液冷プレート温度の代表値とするが、重み付けなどを行ってより最適な値を代表値としてもよいし、液冷プレートのうちのいずれか２枚又は１枚の温度検知を行ってもよい。

次に、図１５を用いて本発明の第６の実施形態に係る記録材冷却装置について説明する。
本実施形態では張力制御手段を上下のベルト５６，５９に設け、ラジエータ吸気温度を検知する温度センサ７１をラジエータ（放熱部４６）に設けている。また、記録材冷却装置に対する用紙の突入タイミングを検知する通紙検知センサ７７を定着装置８と記録材冷却装置９の間に設け、冷却後用紙温度を検知するための温度センサ７９を記録材冷却装置９の用紙搬送方向下流側に設けている。制御部６７は、オペレーションパネル６５、押圧機構６４、温度センサ７１、通紙検知センサ７７および温度センサ７９に接続している。所要条件として温度センサ７９により記録材冷却装置通過後の記録材温度を検知し、これに基づき制御部６７が張力制御手段を制御する。

図１６は本実施形態の記録材冷却装置の動作を示すフローチャートである。以下では、１枚の用紙を通紙する場合または連続通紙時の紙間距離が記録材冷却装置内の用紙搬送距離よりも長い場合を想定する。
動作時には、制御部６７は、ユーザーがオペレーションパネルより設定した通紙する用紙種類を読み込み（Ｓ４０）、用紙種類に応じたベルトへの張力付加時のカム位置を決定する（Ｓ４１）。例えば、設定された用紙の坪量に応じて、表１に従う所定のバネ力をベルトに加えればよい。そして、通紙を開始した際（Ｓ４２）、通紙検知センサ７７で検知した（Ｓ４３）、用紙が記録材冷却装置９に突入するタイミングで、カム６１，６３を所定の位置まで回転させてテンションローラ６０，６２によるベルト加圧を行い、必要な張力をかける（Ｓ４４）。そして、用紙が記録材冷却装置９を通過した際にテンションローラ６０，６２の脱圧を行う（Ｓ４５）。これにより、通紙している間のみ必要な張力をかけ、液冷プレートの冷却面への接触面圧増加によるベルト磨耗の増大を抑制することができる。用紙が記録材冷却装置９を通過するタイミングは、（線速×通紙検知センサ検知後の時間）＞（記録材冷却装置内の用紙搬送距離＋用紙サイズ）となったときであり、これは制御部６７で算出される。

さらに、冷却後の用紙温度を温度センサ７９で検知する（Ｓ４６）。この温度が目標冷却後用紙温度Ｔｓ［℃］よりも高く所望の冷却性能が得られていない場合（Ｓ４７，Ｙｅｓ）、以降の通紙時におけるカム位置を変更し、テンションローラ６０，６２によるベルト５６，５９への張力付加を強める。これにより冷却効率を高め、冷却後用紙温度を目標冷却後用紙温度Ｔｓ［℃］以下に制御することができる。

次に、図１７を用いて本発明の第７の実施形態に係る記録材冷却装置について説明する。
図１７（ａ）のように、冷却面（接触面の総面積）の大きさの異なる冷却部材３３ｄ，３３ｅを用いて、冷却面（接触面の総面積）の小さい冷却部材３３ｄが接触しているベルト５６に対して張力制御手段を備えてもよい。また、図１７（ｂ）のように、冷却面の大きさが同等の冷却部材３３ａ，３３ｂ，３３ｃを用いて、一方の側に冷却部材３３ａを設け、他方の側に冷却部材３３ｂ，３３ｃを連続して設けてもよい。この場合も、ベルトとの接触面積の小さい冷却部材３３ａが接触しているベルト５６に対して張力制御手段を備えればよい。冷却部材の冷却面との接触面積の小さいベルトに張力制御手段を設ける限り、冷却部材の数や配置などはここに示したものに限られない。また、制御部（不図示）が張力制御手段を制御するための所要条件としては、前記実施形態で説明したいずれの条件を用いてもよい。

以上のように、ベルト方式の記録材冷却装置では、特に冷却部材の冷却面が曲面を有する場合、記録材とベルトと冷却部材の間の圧力を高めることで厚紙などの剛性の高い記録材でも冷却面に沿うように搬送を補助して冷却効率を向上させることができる。だが、常に厚紙に対応できるだけの圧力を与えていると、大きな圧力によってベルトと冷却部材が強く摺擦することで搬送負荷が大きくなったり、大きな磨耗が生じて磨耗粉が発生しやすくなり、清掃やベルト交換などのメンテナンス頻度が増えたりする。しかし、薄紙使用時や、大きな冷却効率が必要ない場合（例えば寒冷地で使用するため非常に冷たい吸気が得られる場合など）では、大きな圧力は必要ない。例えば、主に薄紙だけを使用するユーザーにとっては常に大きい圧力をかけ続けることは無駄なメンテナンス機会を増やすことになり、利便性の妨げとなる。本発明によれば、記録材とベルトと冷却部材の間の圧力を必要なときだけ与える制御を行うことで、必要以上の磨耗を回避することができる。

また、上下のベルトでそれぞれの内周面と接している冷却部材の接触総面積が異なり、１つのベルトの張力制御手段を設けるとき、内周面で接している冷却部材の接触面積が小さいほうのベルトにこれを設けて張力制御を行うことで、他方に設けるよりも効率的な冷却効果が得られる。

９ 記録材冷却装置
３１ 第１の搬送機構
３２ 第２の搬送機構
３３ 冷却部材
５５，５７，５８ ローラ（張架部材）
５６，５９ ベルト（ベルト部材）
６７ 制御部

特開２０１３−１０９０２８号公報 特開２００６−３４９８８４号公報

Claims (10)

1. 対向して配置される第１の搬送機構および第２の搬送機構によって記録材を挟持搬送しながら冷却する記録材冷却装置において、
   前記第１の搬送機構および前記第２の搬送機構は、ベルト部材と、該ベルト部材を張架する張架部材を備え、
   前記第１の搬送機構および前記第２の搬送機構は、前記ベルト部材の内周面に接触して前記記録材を冷却する冷却部材をそれぞれ備え、
   前記ベルト部材の内周面に接触する前記冷却部材の接触面の総面積が、前記第１の搬送機構と前記第２の搬送機構とで異なり、
   ２つの前記ベルト部材のうち、少なくとも前記ベルト部材の内周面に接触する前記冷却部材の接触面の総面積が少ない前記ベルト部材に、前記ベルト部材の張力を変化させる張力制御手段を備え、
   所要条件に基づいて前記張力制御手段を制御する制御部を有する、ことを特徴とする記録材冷却装置。
2. 前記張力制御手段は複数の前記張架部材の間で張架された前記ベルト部材を押圧する押圧機構である、ことを特徴とする請求項１に記載の記録材冷却装置。
3. 前記押圧機構はテンションローラを含む、ことを特徴とする請求項２に記載の記録材冷却装置。
4. 前記所要条件は前記記録材の種類である、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の記録材冷却装置。
5. 前記所要条件は記録材冷却装置が設置された空間の環境温度または記録材冷却装置内への吸気温度である、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の記録材冷却装置。
6. 前記所要条件は記録材冷却装置通過前または記録材冷却装置通過後の記録材温度である、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の記録材冷却装置。
7. 前記所要条件は前記冷却部材を通過する冷媒の温度である、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の記録材冷却装置。
8. 前記所要条件は前記冷却部材の温度である、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の記録材冷却装置。
9. 前記所要条件は前記記録材の連続通紙枚数である、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の記録材冷却装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の記録材冷却装置を有する、ことを特徴とする画像形成装置。

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