JP5581939B2 - 定着装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、トナー像を記録媒体に定着させる定着装置、画像形成装置に関する。

画像形成装置内の定着装置として、表面に未定着のトナー像を保持した用紙を加熱ローラと加圧ローラの間で挟持して搬送しながら加熱加圧し、トナー像を用紙に定着する形態の定着装置が知られている。

加圧ローラの前段には、内部に複数のヒータを有する加熱板が設置されており、該加熱板により、用紙は加熱される。該加熱は、加熱ローラと加圧ローラの間で挟持して搬送しながら加熱加圧を実施するときの補助となる。一般に、印刷速度の速い画像形成装置や高連量用紙をサポートしている画像形成装置であれば、トナー像の定着に必要な熱容量が増す。加熱板で用紙を補助的に加熱することで定着温度の上昇を低減することが出来る。

加熱板で用紙を加熱することにより加熱ローラの温度を低減することができるが、印刷停止時に加熱板上に用紙が一定時間以上停止したときには、必要以上に用紙を加熱してしまい、用紙の収縮または、用紙の損傷が発生する場合があるという課題があった。

この課題に対し、ピン及びワイヤ等を使用し加熱板上から用紙を乖離するという構成が知られている（例えば、特許文献１）。

また、タンデム両面印刷の２台目での印刷用紙の搬送停止時に、剥離された用紙と加熱板との間にできた空間内温度の上昇を防ぎ、用紙の熱変形を抑え、用紙の裏面の印刷品質低下を抑制するために、用紙側方から送風する構成が知られている（例えば、特許文献２）。

しかし、特許文献１の技術では、加熱板から用紙を乖離するだけでは加熱板からの輻射熱により用紙が加熱されてしまうため用紙の損傷・収縮などが生じる場合があった。また、特許文献２のように、用紙側方からの送風を行う構成であっても、依然として用紙の損傷・収縮などが生じる場合があった。

本発明は、加熱板上で用紙が一定時間以上停止したとしても、適切に該用紙の損傷・収縮などを防ぐ定着装置、画像形成装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、記録媒体を搬送する搬送手段と、
前記記録媒体の前記搬送を停止させる搬送停止手段と、
加熱面を有し、前記記録媒体の該加熱面上の部分を加熱する加熱手段と、
該加熱手段で加熱された前記記録媒体を定着する定着手段と、
前記搬送が停止した前記記録媒体の前記加熱面上の上方から冷却空気を当てることで該部分を冷却する冷却手段と、
を有し、
前記冷却手段は、
外気を取り込み、該外気を吹き付ける取り込み手段と、
前記吹き付けられた前記外気を前記冷却空気として、前記部分に当てることで前記冷却する外気当て手段と、を有し、
前記取り込み手段は、前記記録媒体の幅方向に沿って、複数配列されており、
前記記録媒体の幅に応じた数の前記取り込み手段と前記外気当て手段を用いて、前記部分に前記冷却空気を当てる定着装置を提供する。
また、前記目的を達成するため、記録媒体を搬送する搬送手段と、
前記記録媒体の前記搬送を停止させる搬送停止手段と、
加熱面を有し、前記記録媒体の該加熱面上の部分を加熱する加熱板と、
前記搬送が停止した前記記録媒体の前記加熱面上の部分の上方から冷却空気を当てることで該部分を冷却する冷却手段とを有し、
前記冷却手段は、
外気を取り込み、該外気を吹き付ける取り込み手段と、
前記外気を前記冷却空気として、前記部分に当てることで前記冷却する外気当て手段と、を有し、
前記取り込み手段は、前記記録媒体の幅方向に沿って、複数配列されており、
前記記録媒体の幅に応じた数の前記取り込み手段と前記外気当て手段を用いて、前記部分に前記冷却空気を当てる定着装置を提供する。

本発明の定着装置、画像形成装置であれば、一定時間以上、加熱板上で用紙が停止したとしても、適切に該用紙の損傷・収縮などを防ぐことが出来る。

本実施例の画像形成装置の機能構成例を示した図（その１）。 本実施例の画像形成装置の機能構成例を示した図（その２）。 本実施例の加熱手段を示した図。 本実施例の冷却手段の斜視図を示した図。 本実施例の冷却手段の側面図を示した図。 本実施例の実験結果を示した図。 本実施例の冷却空気の進行方向を説明するための図。 本実施例の制御部の機能構成例を示した図。 本実施例の冷却手段の機能構成例を示した図。 本実施例の対応情報の一例を示した図。 別の実施例の冷却空気の進行方向を説明するための図。

実施例の説明の前に、用語の説明を行う。画像形成装置とは例えば、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機などである。また、記録媒体は、例えば、紙、糸、繊維、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなどの媒体である。以下では、記録媒体を長尺の用紙として説明する。画像形成とは、文字や図形、パターンなどの画像を記録媒体に付与することや、単に液滴（インク）を記録媒体に着弾させることも意味する。また、以下の説明では、加熱手段を板形状である加熱板とし、搬送手段を用紙搬送トラクタであるとして説明する。
＜第１実施形態＞
［全体の構成図］
図１に本実施例の画像形成装置の機能構成例を示す。図１に示すようには、本実施例の画像形成装置は、制御部２０６、主記憶部３１２、補助記憶部３１３、外部記憶装置Ｉ／Ｆ部３１４、ネットワークＩ／Ｆ部３１６、入力部３１７、表示部３１８、エンジン部３１９を含む。これらの構成部は、バス５００により接続されている。

制御部２０６は、コンピュータの中で、各装置の制御やデータの演算、加工を行うＣＰＵである。また、制御部２０６は、主記憶部３１２に記憶されたプログラムを実行する演算装置であり、入力装置や記憶装置からデータを受け取り、演算、加工した上で、出力装置や記憶装置に出力する。

主記憶部３１２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などであり、制御部２０６が実行する基本ソフトウェアであるＯＳやアプリケーションソフトウェアなどのプログラムやデータを記憶又は一時保存する記憶装置である。

補助記憶部３１３は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などであり、アプリケーションソフトウェアなどに関連するデータを記憶する記憶装置である。外部記憶装置Ｉ／Ｆ部３１４は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）などのデータ伝送路を介して接続された記憶媒体３１５（例えば、フラッシュメモリなど）と画像形成装置とのインタフェースである。

また、記憶媒体３１５に、所定のプログラムを格納し、この記憶媒体３１５に格納されたプログラムは外部記憶装置Ｉ／Ｆ部３１４を介して画像形成装置にインストールされ、インストールされた所定のプログラムは画像形成装置により実行可能となる。

ネットワークＩ／Ｆ部３１６は、有線及び／又は無線回線などのデータ伝送路により構築されたＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）などのネットワークを介して接続された通信機能を有する周辺機器と画像形成装置とのインタフェースである。

入力部３１７や表示部３１８は、キースイッチ（ハードキー）とタッチパネル機能（ＧＵＩのソフトウェアキーを含む：Graphical User Interface）を備えたＬＣＤ（Liquid Crystal Display）とから構成され、画像形成装置が有する機能を利用する際のＵＩ（User Interface）として機能する表示及び／又は入力装置である。

エンジン部３１９は、実際に画像形成に係る処理を行うプロッタ、スキャナ等の機構部分や、各モータなどを駆動させる部分である。エンジン部３１９が、画像形成部３２０を駆動し、用紙に印刷を行う。
［画像形成装置の構成図］
図２に本実施例の画像形成装置１の機能構成例を示す。コントローラ２２からの印刷動作開始信号に基づいて感光ドラム２１が矢印方向に回転する。感光ドラム２１は、画像形成装置１の印刷速度に相当する速度で回転し、印刷動作が終了するまで回転を続ける。感光ドラム２１が回転を開始すると、コロナ帯電器２に高電圧が印加され、感光ドラム２１の表面に例えば正の電荷が均一に帯電される。

回転多面鏡３は、画像形成装置１に電源が投入されると直ちに回転を開始し、電源が投入されている間、高精度に定速回転が維持される。半導体レーザなどの光源４から出力した光は、回転多面鏡３で反射し、ｆθレンズ５を通じて感光ドラム２１上を走査しながら照射する。ドットイメージに変換された文字データや図形データがレーザビームのオン／オフ信号としてコントローラ２２から画像形成装置１に送られると、感光ドラム２１の表面にレーザビームが照射される部分と照射されない部分とが形成され、所謂、静電潜像が形成される。

この静電潜像を保持した感光ドラム２１の領域が現像装置６と対向する位置に到達すると、静電潜像にトナーが供給され、前述のレーザビームの照射により感光ドラム２１上の電荷が消失した部分に、例えば正電荷に帯電したトナーが静電気により吸引されて感光ドラム２１上にトナー像が形成される。

用紙ホッパ１１に収納された長尺の用紙７は用紙搬送トラクタ８、用紙搬送トラクタ９によって、感光ドラム２１上に形成されたトナー像が転写位置に到達するタイミングと同期させて、感光ドラム２１と転写器１０の間に向けて搬送される。感光ドラム２１上に形成されたトナー像は、用紙７の背面側にトナー像と逆極性の電荷を付与する転写器１０の作用によって用紙７上に吸引される。

このようにして用紙７は、用紙搬送トラクタ８、転写器１０、用紙搬送トラクタ９およびバッファプレート２４を経て定着装置１２に搬送される。定着装置１２に到達した用紙７は、内部に複数のヒータを有する加熱板１３で加熱された後、内部に複数本のヒータランプ２５を備えた加熱ローラ１４と加圧ローラ１５からなる一対の定着ローラによって形成されるニップ部（加熱ローラ１４と加圧ローラ１５とで圧接されている部分）によって加熱加圧されながら挟持搬送され、トナー像が用紙７に溶融定着される。

加熱ローラ１４と加圧ローラ１５によって送り出されてきた用紙７は、用紙送出しローラ１６によってスタッカテーブル１９側へ送り出されるとともに、スイングフィン１７の揺動動作によってミシン目に沿って交互に折り分けられる。さらに、回転するパドル１８で折りたたみ状態が整えられながら、スタッカテーブル１９上に積み重ねられて行く。感光ドラム２１の転写位置を通過した領域は、清掃装置２０で清掃され、次の印刷動作に備えられる。

バッファプレート２４は、用紙搬送トラクタ９および定着ローラ（加熱ローラ１４，加圧ローラ１５）間で用紙搬送速度差が生じた場合に、用紙７に発生する弛み、あるいは張りを吸収するためのものである。表示部３１８は印刷動作中の画像形成装置１の状態に基づく情報を表示する。２６は加熱ローラ１４表面に接触可能に、且つ巻き取り可能に設けられたウェブ部材で、加熱ローラ１４表面への離型剤や潤滑油の塗布を行うためのものである。

このように、本実施例の定着装置１２は、加熱板１３や、加熱ローラ１４、加圧ローラ１５などを含むものである。
［加熱板１３の構成］
次に、加熱板１３の構成について説明する。図３に加熱板１３および、加熱板１３が取り付けられている加熱板フレーム３０の斜視図を示す。加熱板１３は、例えばアルミニウム等の金属板１３２と、複数本（図３の例では６本）のヒータ１３４から構成されている。この例では、ヒータ１３４は円柱状であり、該ヒータ１３４は、金属板１３２上で搬送される用紙７の幅方向に、該金属板１３２を貫通している。

また、加熱板１３は上段部１３６と下段部１３８に分割されている。そして、制御部２０６は、上段部１３６と下段部１３８それぞれの表面の温度設定を個別にできる。

加熱板１３は、保持部材１４０によって加熱板フレーム３０に固定されている。図３の例では、加熱板フレーム３０は断面コ字状である。また、加熱板フレーム３０は、保持部材３０２により定着装置１２のフレーム５０に固定されている。

また、以下の説明では、用紙７が加熱板１３上を通過する際に、加熱板１３のうち、用紙７が対向する面を加熱面１３ａとする（図４参照）。つまり、加熱板１３は、用紙７のうち、加熱面１３ａ上に存在する部分（加熱板１３ａと対向している部分）を加熱する。以下の説明では、用紙７のうち、加熱面１３ａと対向している部分を「対向部分７ａ」という。対向部分７ａについては、後述する図５中で太線で示す。
［冷却手段］
本実施例の定着装置１２では、印刷停止などの理由で、用紙７が停止した場合には、停止した用紙７の、対向部分７ａを冷却手段で冷却する。冷却手段は様々あるが、例えば、冷却手段が冷却空気を生成して、該生成された冷却空気を、停止した用紙７の対向部分７ａに対して、上方から冷却空気を当てて、冷却するようにしてもよい。

また、他の冷却手段としては、定着装置１２が備えられている画像形成装置の外の空気である外気（約２０℃〜２８℃）を取り込んで、該外気を冷却空気として停止した用紙７に当てて冷却するようにしてもよい。その理由として、通常、画像形成装置が設置される室内の温度は、定着装置１２の加熱板１３付近の温度よりも相対的に低い為である。そのため、本発明の冷却手段は、用紙７を冷却する際、加熱板１３付近の温度よりも低温の空気であれば良いが、特に外気が好適である。以下の説明では、外気を取り込んで、停止した用紙７の対向部分７ａに当てる実施形態について説明する。

冷却手段１００の斜視図を図４に示し、定着装置内に取り付けられた冷却手段１００の側面図を図５に示す。

図４、図５に示すように、冷却手段１００は、吹き付けユニット４００、ダクトユニット５００、吹き付けユニット４００とダクトユニット５００とを繋ぐ冷却空気搬送手段６００とで構成されている。

吹き付けユニット４００は、複数の取り込み手段４０２と、収容部材（ホルダ）４０４と、接続部材４０６とを含む。図４、図５の例では、取り込み手段４０２が複数（図４、図５の例では４つ）設けられている。取り込み手段４０２とは、例えば、ファンであり、外気を取り込み、取り込んだ空気を、吹き付け部４０２ａから吹き付けるものである。これら４つの取り込み手段は、収容部材４０４に収容されている。また収容部材４０４の側面１０６ａには、取り込み手段４０２と同数の孔１０６ｂが設けられている。そして、それぞれの孔１０６ｂには、接続部材４０６が取り付けられており、該接続部材４０６を介して冷却空気搬送手段６００と、取り込み手段４０２とが接続されている。冷却空気搬送手段６００とは、取り込み手段４０２から吹き付けられた外気を外気当て手段５０２に搬送するものであり、例えば、ホースを用いればよい。なお、外気を送風する冷却空気搬送手段６００は、蛇腹状のホースとなっており、加熱板フレーム３０と共に移動するダクトユニット５００に追従することが可能な構成となっている。また、冷却空気搬送手段６００は、取り込み手段４０２と同数設けられる。

ダクトユニット５００は、外気当て手段５０２、仕切り板５０４、ホルダ５０６などを含む。また、外気当て手段５０２は、冷却空気搬送手段６００と、口金５０８により接続される。外気当て手段５０２の中は、空洞であり、また、形状は三角柱状であり、例えば、ダクトである。外気当て手段５０２は、取り込み手段４０２から吹き付けられた外気を対向部分７ａに当てるための外気放出口５０２ａを有する。

外気当て手段５０２は、取り込み手段４０２から吹き付けられた外気を、冷却空気として、外気放出口５０２ａから、停止した用紙７の対向部分７ａに当てることで冷却する。また、冷却空気搬送手段６００、口金５０８、外気当て手段５０２は、取り込み手段４０２と同数（この例では４つ）である。

また、外気当て手段５０２はホルダ５０６に固定されている。そして、ホルダ５０６は、フレーム３０に固定されている。また、加熱板１３は保持部材１４０によりフレーム３０に固定されている。ダクトユニット５００は、加熱板１３付近に配置される。また、外気当て手段５０２の外気が放出される外気放出口５０２ａと、加熱板１３の加熱面１３ａとの間には、所定の間隔（用紙７が搬送可能な間隔）が形成されて、ダクトユニット５００は配置される。

また、制御部２０６の機能構成例を図８に示す。用紙７の搬送の停止は、制御部２０６内の搬送停止手段７１４が行う。用紙７の搬送停止時、または、該搬送停止時から所定時間経過後に、制御部２０６内の冷却制御手段７０２がエンジン部３１９を介して、冷却手段１００を起動させ、加熱板１３上に停止した用紙７に対して冷却を行う。また、上述のように、この第１実施形態の定着装置では、用紙７の搬送が停止すると、該停止した用紙７の、対向部分７ａを冷却手段により冷却する。そうすることで、加熱板１３からの加熱による、用紙７の対向部分７ａの損傷を防ぐことが出来る。特に、用紙７が、糊付圧着紙である場合には、加熱板１３からの加熱により、糊付圧着紙に含まれる水分が蒸発し、糊の粘着性が低下するという問題があった。そこで、本実施例の冷却装置により、用紙７の対向部分７ａ（糊付圧着紙）を冷却することで、粘着性の低下を防ぐことが出来る。なお、糊付圧着紙とは、予め糊が含まれている用紙であり、例えば、圧着はがきのようなものが挙げられる。

また、本実施形態の定着装置では、用紙の対向部分７ａに対して上方から、冷却空気を当てる。従って、用紙全体を均等に冷却できることから、冷却効率も頗る良くなる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態として、取り込み手段４０２は複数あり（図４の例では、４つ）この４つの取り込み手段４０２は、搬送される用紙７の幅方向に沿って配列させることが好ましい。そして、用紙７の幅に応じた数の取り込み手段４０２と外気当て手段５０２を用いて、搬送停止した用紙７に外気を当てる。

ここで、「用紙７の幅に応じた数の取り込み手段４０２」について説明すると、外気放出口４０２ａの用紙幅方向の合計長さと、用紙７の幅とが、最も近くなるように、用いる取り込み手段４０２の数を選択して、該選択された数の取り込み手段４０６を用いることである。また、用いられる取り込み手段４０２の数の選択は、制御部２０６により行われる。また、用紙の幅６はユーザが測定して、入力部３１７から入力して、制御部２０６に送信しても良い。また、図示しない用紙幅センサが、用紙の幅を検出し、該検出された用紙の幅を制御部２０６に送信しても良い。

このように、用紙７の幅に応じた数の取り込み手段４０２を用いる理由は、用紙の幅が狭い場合に、用紙が無い部分の加熱板１３に直接冷却風があたることにより、加熱板１３の温度を下げる作用を与える一方で加熱板１３自体は設定温度に保とうとする制御が働く。このため、相反する動きをすることで無駄な電力を消費することになる。従って、用紙の幅に合わせて動作させる取り込み手段４０２の数を変更することで、消費電力の低減を図ることが出来る。

＜第３実施形態＞
第３実施形態として、隣接する前記複数の外気当て手段の間に仕切り板が配置させることが好ましい。例えば、図４に示すように、隣接する外気当て手段５０２の間に、仕切り板５０４が設けられる。該仕切り板は、複数の外気当て手段５０２それぞれを仕切るためのものである。該仕切り板を設けることで、隣の外気当て手段５０２からの外気が回り込むことを防止できる。

＜第４実施形態＞
第４実施形態として冷却空気搬送手段６００であるホースを伸縮自在とすることが好ましい。具体的には、例えば蛇腹状とする、ホース長に余裕を持たせるなどが考えられる。これは、加熱板フレーム３０の移動に合わせ、ダクトユニット５００も移動するが、この際の吹き付けユニット４００とダクトユニット５００との距離変化を吸収できるからである。

＜第５実施形態＞
第５実施形態として、印刷停止後に、制御部２０６が、画像形成部３２０による印刷（画像形成）開始（印刷再開）を行う。そうすると、制御部２０６は、印刷開始時に、冷却手段による冷却を中止する。印刷開始後に用紙７を冷却し続けると加熱ローラ１４と加圧ローラ１５でニップし、トナー像が融解定着されるまでの温度に達せず定着不良の原因になる。このため、印刷開始時に冷却手段１００による冷却を中止することで、用紙７は、過度に冷却されることなく、加熱板１３上を安定して搬送される。

＜第６実施形態＞
第６実施形態では、冷却手段１００による好適な冷却手法について説明する。また、以下で説明する［第１の好適な冷却手法］、［第２の好適な冷却手法］、［第３の好適な冷却手法］において、用紙７として糊付圧着紙を使用した例を示す。また、［第１の好適な冷却手法］、［第２の好適な冷却手法］では、冷却手段１００の冷却空気が放出される放出口と、用紙７の対向部分７ａとの距離Ｌは１０ｍｍ〜３０ｍｍであるとする。ここで、「放出口」とは、冷却空気が放出される箇所である。冷却手段１００が、図４に示すものである場合には、外気放出口５０２ａが放出口となる。

［第１の好適な冷却手法］
第１の好適な冷却手法として、外気当て手段５０２（図４参照）からの外気（冷却空気）の風速が略１０ｍ／ｓまたは１０ｍ／ｓで、用紙７に吹き付けることが好ましいことが実験的に判明した。また、この場合の加熱手段の加熱温度は略９５度または９５度である。「加熱手段の加熱温度」とは、加熱板１３の温度をいう。加熱板１３の下段部１３８（図３参照）上の用紙７上のトナーは、上段部１３６を通過しており、上段部１３６からの加熱を受けていることから、仮固着されている。従って、外気の風速が略１０ｍ／ｓまたは１０ｍ／ｓであれば、トナーの飛散や位置ずれなどは発生せず、印刷品質には影響しない。

［第２の好適な冷却手法］
次に、第２の好適な冷却手法について説明する。第２の好適な冷却手法では、対向部分７ａは、加熱される面状のものであることから、「被加熱面７ａ」という。図１１に示すように、冷却空気の風速が略１０ｍ／ｓまたは１０ｍ／ｓである場合には、冷却空気の進行方向αと、前記被加熱面とがなす角度θが６０度以上１２０度以下であることが好ましいことが実験的に判明した。また、この場合の加熱手段（加熱板１３）の加熱温度は略９５度または９５度である。この構成により、第１の好適な冷却手法と比較して、更にトナーの飛散や位置ずれなどは発生させず、かつ、被加熱面７ａ全体を効率よく冷却することができる。

図１１を用いて、角度θについて説明する。被加熱面７ａは図１１Ａに示すように、平面状である場合と、図１１Ｂに示すように曲面状である場合がある。まず、被加熱面７ａが図１１Ａに示すように平面状である場合について説明する。角度θは、被加熱面７ａと冷却空気の進行方向α（破線で示す）とがなす角度である。次に、被加熱面７ａが図１１Ｂに示すように曲面状である場合について説明する。この場合の角度θは、被加熱面７ａの接線Ｂ（一転鎖線で示す）と、冷却空気の進行方向αがなす角度である。そして、該角度θが６０度以上１２０度以下になるように、冷却手段１００は被加熱面７ａに冷却空気を当てる。

この第２の好適な冷却手法により、第１の好適な冷却手法と比較して、更にトナーの飛散や位置ずれなどは発生させず、かつ、被加熱面７ａ全体を効率よく冷却することができる。

［第３の好適な冷却手法］
次に、第３の好適な冷却手法について説明する。冷却空気の進行方向は、被加熱面７ａに対して、垂直または略垂直であることが好ましいことが実験的に判明した。図７に第３の好適な冷却手法について示す。図７Ａのように、被加熱面７ａが平面状である場合には、冷却空気の進行方向αが被加熱面７ａと略垂直または垂直になるように、冷却手段は冷却空気を被加熱面７ａに当てる。また、図７Ｂのように、被加熱面７ａが曲面状である場合には、冷却空気の進行方向αが被加熱面７ａの接線Ｂと略垂直かまたは垂直になるように、冷却手段は冷却空気を対向部分７ａに当てる。

第３の好適な冷却手法であれば、第１、第２の好適な冷却手法と比較して、更にトナーの飛散や位置ずれなどは発生させず、かつ、被加熱面７ａ全体を効率よく冷却することができる。また、第３の好適な冷却手法であれば、冷却空気の風速が１０ｍ／ｓより速くても、トナーの飛散や位置ずれが生じることはない。
＜第７実施形態＞
次に、第７実施形態を説明する。搬送手段による搬送が停止して、冷却手段１００による冷却後の用紙７の対向部分７ａの含水率を含水率Ｘ１とする。また、該対向部分７ａが停止される直前の含水率を含水率Ｘ２とする。第７実施形態の冷却手段１００は、含水率Ｘ１が、含水率Ｘ２と同一または略同一となるように、対向部分７ａを冷却する。つまり、第７実施形態の冷却手段１００は、対向部分７ａの含水率Ｘ１が、停止される直前の対向部分７ａの含水率Ｘ２と同一または略同一となるように、対向部分７ａを冷却する。

一般的に、加熱板１３の加熱や、冷却手段１００による冷却により、含水率Ｘ１と含水率Ｘ２とが異なると、特性が失われる用紙がある。例えば、含水率Ｘ１と含水率Ｘ２とが異なると、後述する糊付圧着紙の場合には、糊付圧着紙の特性である粘着力が失われる場合がある。このように、含水率Ｘ１と含水率Ｘ２とが異なると、特性が失われる用紙を特性用紙Ｓという。以下に、含水率Ｘ１と含水率Ｘ２とが同一または略同一になるような冷却手法の一例について説明する。

例えば、印刷に用いる特性用紙Ｓが１種類であることが明らかな場合には、該特性用紙Ｓ１の含水率Ｘ１と含水率Ｘ２とが同一また略同一になるように、予め、冷却手段１００の冷却パラメータを定めておき、主記憶部３１２、補助記憶部３１３、記憶媒体５１５の何れか（以下では、「主記憶部３１２など」や「記憶手段」という。）に予め記憶させておく。

ここで、冷却パラメータとは、冷却手段１００による冷却について示すパラメータであり、例えば、冷却空気の温度（冷却温度）、冷却空気の風速のうち、少なくとも１つである。そして、予め記憶された冷却パラメータに基づいて、冷却手段１００は、対向部分７ａを冷却する。冷却手段１００の冷却制御は、制御部２０６中の冷却制御手段７０２（図８参照）が行う。冷却制御手段７０２が主記憶部３１２などに記憶されている制御パラメータに基づいて、冷却手段１００に冷却させる。

また、図９に示すように、冷却手段１００は、風速切替手段１０２、温度切替手段１０４のうち少なくとも１つを有することが好ましい。風速切替手段１０２とは、冷却手段１００の冷却空気の風速を複数段階に切り替えることができるものである。また、温度切替手段１０４とは、冷却手段１００の冷却空気の温度を複数段階に切り替えることができるものである。

冷却制御手段７０２が、冷却手段１００の冷却空気の風速を切り替える場合には、風速切替手段１０２により風速を切り替えればよい。風速切替手段１０２は、例えば、取り込み手段４０２で取り込まれた外気を吹き付け部４０２ａに吹き付ける際の速度を変更するものであり、取り込み手段４０２内に設けられるものである。

また、冷却制御手段７０２が、冷却手段１００の冷却空気の温度を切り替える場合には、温度切替手段１０４により、冷却空気の温度を切り替えることができる。

このように、印刷用紙が、含水率Ｘ１と含水率Ｘ２とが異なると、特性が失われるような特性用紙Ｓの場合には、予め含水率Ｘ１と含水率Ｘ２とが同一、または略同一になるような、冷却パラメータを求めておき、記憶させておく。そして、該冷却パラメータに基づいて、冷却制御手段７０２は、冷却手段１００に冷却させる。従って、加熱板１３による加熱後および冷却手段１００の冷却後においても、含水率Ｘ１と含水率Ｘ２とを同一、または略同一にすることができ、特性用紙Ｓの特性を損なうことはないという効果を奏する。

＜第８実施形態＞
次に、第８実施形態について説明する。第７実施形態では、特性用紙Ｓが１種類の場合について説明した。実施形態８では、特性用紙Ｓが複数種類用いられる場合について説明する。特性用紙Ｓが複数ある場合には、それぞれの特性用紙Ｓごとに、特性用紙Ｓの特性が失われない含水率（以下、「適切含水率」という。）になるための冷却パラメータを測定する。そして、それぞれの特性用紙Ｓと該測定された冷却パラメータとを対応付ける対応情報を予め主記憶部３１２などに記憶させておく。図１０に対応情報の一例を示す。ここで、冷却パラメータは、冷却温度Ｃ、風速Ｖ、としているが、これらのうちの少なくとも１つでよい。

図１０の例では、例えば、特性用紙の種類がＳ_１である場合には、適切含水率Ｗ_１であり、冷却温度はＣ_１であり、風速はＶ_１であり、である。冷却制御手段７０２は、冷却温度がＣ_１となり、風速がＶ_１となるように、冷却手段１００を制御する。

そして、制御部２０６中の用紙判別手段７０８が、印刷される用紙の種類を判別する。用紙の判別の手法は様々あるが、例えば、ユーザが、入力部３１７または表示部３１８（図１参照）から用紙の種類を入力するようにしてもよい。例えば、用紙の種類が、糊付圧着紙である場合には、ユーザは、糊付圧着紙である旨の情報を入力部３１７に入力する。例えば、表示部３１８に用紙の種類を選択させるソフトキーを、電子的に表示し、ユーザが該ソフトキーを押下することで、用紙の種類を入力することができる。そして、入力部３１７または表示部３１８から入力された用紙の種類を、用紙判別手段７０８が取得する。

また、例えば、用紙ホッパ１１（図２参照）に用紙判別センサを設け、該用紙判別センサが、用紙の種類を判別し、該用紙判別センサからのセンサ出力を用いて、用紙判別手段７０８が用紙の種類を取得するようにしても良い。例えば、予め用紙に、用紙を識別するための用紙識別パターンを付加する。そして、用紙判別センサが、付加された用紙識別パターンを識別し、センサ出力するようにしてもよい。

この第８実施形態によれば、特性用紙Ｓが複数種類用いられる場合にも、含水率Ｘ１と含水率Ｘ２とを略同一、または、同一にすることができる。従って、加熱板１３による加熱後および冷却手段１００の冷却後においても、特性用紙Ｓの特性を損なうことはないという効果を奏する。

また、第７実施形態や第８実施形態では、含水率Ｘ１と含水率Ｘ２とが同一または略同一になるように、対向部分７ａを冷却したが、冷却パラメータに基づいて、適切含水率になるように、対向部分７ａを冷却してもよい。

＜第９実施形態＞
次に、第９実施形態を説明する。第９実施形態の定着装置を備える画像形成装置は用紙（記録媒体）の表面温度を検知する検知手段６１０を有する。図５に示すように、検知手段６１０は例えば、外気当て手段５０２の内部に設けられる。また、検知手段６１０として、例えば、赤外線温度センサを用いればよい。

また、予め、用紙表面の適切な温度範囲Ｄを定めておく。この温度範囲Ｄとは、例えば、室温±５度とすればよい。そして、冷却制御手段７０２は、用紙表面の温度がこの温度範囲Ｄに属するように、冷却手段１００を制御する。また温度範囲Ｄは、予め記憶手段に記憶させておく。

用紙表面の温度が、この温度範囲Ｄに属している場合には、冷却手段１００は用紙７を冷却する必要がないので、冷却制御手段７０２は、冷却手段１００による冷却を中止させる。また、用紙表面の温度が、温度範囲Ｄを逸脱しそうな場合、また、温度範囲Ｄを逸脱した場合には、冷却制御手段７０２は、冷却手段１００に用紙７を冷却させる。

このように、第９実施形態であれば、予め、用紙表面の適切な温度範囲Ｄを定めておく。そして、冷却制御手段７０２は、用紙表面の温度が、温度範囲Ｄに属している場合には、冷却手段１００による冷却を中止する。従って、冷却コストを削減することが出来る。また、用紙表面の温度が、温度範囲Ｄを逸脱しそうな場合、または温度範囲Ｄを逸脱した場合には、冷却制御手段７０２は、冷却手段１００に用紙７を冷却させる。従って、適切に、過度に加熱された用紙７を冷却することが出来る。

＜第１０実施形態＞
第７実施形態、第８実施形態では、特性用紙Ｓについて説明した。第１０実施形態では、特性用紙Ｓが糊付圧着紙の場合について説明する。以下では、特性用紙を糊付圧着紙７として説明する。ここで、糊付圧着紙７とは、耐水性の用紙表面に天然ゴム系の糊が予め含まれている用紙であり、例えば、圧着はがきのようなものが挙げられる。糊付圧着紙７が、加熱板１３上で停止すると、糊付圧着紙７内の水分が蒸発することで、粘着力が低下する。そこで、度重なる実験の結果、糊付圧着紙７は、耐水性の用紙表面に天然ゴム系の糊を塗布した規格の場合に、含水率が略４％または４％であるときに、圧着強度が適切になることが判明した。一般的に、糊付圧着紙７表面の空気の温度により飽和水蒸気量は変化する。そこで、冷却手段１００により、糊付圧着紙７表面の空気の温度を冷却し、糊付圧着紙７表面の飽和水蒸気量を減少させる。糊付圧着紙７表面の飽和水蒸気量が減少されると、糊付圧着紙７から蒸発される水分量も減少する。

そして、冷却手段１００は、含水率Ｘ１と含水率Ｘ２と同一または略同一となるように、対向部分７ａを冷却する。該冷却手法は、第７実施形態、第８実施形態で説明した冷却パラメータを用いて行えばよい。これにより、糊付圧着紙７の圧着強度を適切にすることができる。

そして、含水率が略４％になる画像形成装置内の温度・湿度を確認するために実験を行った。該実験により、冷却パラメータを求めることができる。図６に、耐水性の用紙表面に天然ゴム系の糊を塗布した規格の糊付圧着紙についての、画像形成装置内の環境温湿度と含水率の関係を示す。また、図６は、加熱板の加熱温度が９０度の場合を示したものである。

図６では、縦軸が糊付圧着紙の含水率を示し、横軸が冷却時間を示す。冷却時間は、冷却手段が冷却開始時から測定された時間である。また、例えば、破線で四角を付した線については、画像形成装置内の温度が４５℃であり、湿度が３０％であることを示す。以下では、線の示し方について例えば、実線で四角を付した線を線（四角、実線）と示す。

例えば、放置時間が１分の時は、線（四角、破線）である温度４５℃、湿度３０％の場合に含水率が４％に近づく。そして、放置時間が１０分の時は、線（三角、実線）である温度６０℃、湿度３０％の場合、または、線（三角、破線）である温度６０℃、湿度４０％の場合に、含水率が４％に近づく。

さらに詳しくは、糊付圧着紙７の環境温度が高ければ高いほど飽和水蒸気量も高くなるため、用紙７から蒸発される水分は多くなる。これは図６に示す８０℃から４５℃の実験で温度による含水率の低下からも証明された。また、空気中の水分量（湿度６０％）が高くても、温度が高い８０℃環境下では、急激に水分が蒸発し、その後、実験結果では１０分程度かけてゆっくり、糊付圧着紙７に水分が戻ってくることが分かった。これは、停止した用紙に仮に水分を加えても、用紙に浸透するには時間を要するということなので、再印刷の業務の妨げとなる。

従って、この実験結果では、用紙温度を下げることで、含水率の低下量を抑えることが可能で、且つ効率が良いことが分かった。また、用紙から奪われた水分は湿度が高いだけでは用紙の含水率を４％に保つことは困難であることから、冷却により含水率を保つようにする。

また、図６に示す実験のように、糊付圧着紙７の種類ごとに適切含水率、画像形成装置内の温度、湿度、放置時間を予め測定することで、第７実施形態、第８実施形態で説明した冷却パラメータ（冷却温度、風速、のうち少なくとも１つ）や対応情報（図１０参照）を求めることができる。そして、該対応情報に基づいて、冷却手段１００の冷却パラメータに基づいて糊付圧着紙７を冷却すると、糊付圧着紙７の粘着力の低下をさらに防ぐことが可能である。

１・・・レーザビームプリンタ、２・・・コロナ帯電器、３・・・回転多面鏡、４・・・光源、５・・・ｆθレンズ、６・・・現像装置、７・・・用紙、８・・・用紙搬送トラクタ、９・・・用紙搬送トラクタ、１０・・・転写器、１２・・・定着装置、１３・・・加熱板（加熱手段）、１４・・・加熱ローラ、１５・・・加圧ローラ、１６・・・用紙送出しローラ、１７・・・スイングフィン、１８・・・パドル、１９・・・スタッカテーブル、２１・・・感光ドラム、２２・・・コントローラ、２３・・・表示画面、２４・・・バッファプレート、２６・・・ウェブ部材。

特開平１０−１２３８６４号公報 特開２００６−２１５３６１号公報

Claims (15)

1. 記録媒体を搬送する搬送手段と、
   前記記録媒体の前記搬送を停止させる搬送停止手段と、
   加熱面を有し、前記記録媒体の該加熱面上の部分を加熱する加熱手段と、
   該加熱手段で加熱された前記記録媒体を定着する定着手段と、
   前記搬送が停止した前記記録媒体の前記加熱面上の上方から冷却空気を当てることで該部分を冷却する冷却手段と、
   を有し、
   前記冷却手段は、
   外気を取り込み、該外気を吹き付ける取り込み手段と、
   前記吹き付けられた前記外気を前記冷却空気として、前記部分に当てることで前記冷却する外気当て手段と、を有し、
   前記取り込み手段は、前記記録媒体の幅方向に沿って、複数配列されており、
   前記記録媒体の幅に応じた数の前記取り込み手段と前記外気当て手段を用いて、前記部分に前記冷却空気を当てることを特徴とする定着装置。
2. 記録媒体を搬送する搬送手段と、
   前記記録媒体の前記搬送を停止させる搬送停止手段と、
   加熱面を有し、前記記録媒体の該加熱面上の部分を加熱する加熱板と、
   前記搬送が停止した前記記録媒体の前記加熱面上の部分の上方から冷却空気を当てることで該部分を冷却する冷却手段とを有し、
   前記冷却手段は、
   外気を取り込み、該外気を吹き付ける取り込み手段と、
   前記外気を前記冷却空気として、前記部分に当てることで前記冷却する外気当て手段と、を有し、
   前記取り込み手段は、前記記録媒体の幅方向に沿って、複数配列されており、
   前記記録媒体の幅に応じた数の前記取り込み手段と前記外気当て手段を用いて、前記部分に前記冷却空気を当てる定着装置。
3. 前記外気当て手段は、複数配列されており、
   隣接する前記外気当て手段の間に、該外気当て手段それぞれを仕切るための仕切り板が配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置。
4. 前記冷却手段は、前記取り込み手段により吹き付けられた外気を前記外気当て手段に搬送し、伸縮自在である冷却空気搬送手段を有することを特徴とする請求項１ないし３何れか１項に記載の定着装置。
5. 前記冷却手段は、前記部分の含水率が、前記停止される直前の前記部分の含水率と同一となるように、該部分を冷却することを特徴とする請求項１ないし４何れか１項に記載の定着装置。
6. 前記冷却手段は、前記記録媒体の特性が失われない含水率になるための冷却パラメータに基づいて、該記録媒体の前記部分を冷却することを特徴とする請求項１ないし５何れか１項に記載の定着装置。
7. 前記記録媒体の種類と、該記録媒体の特性が失われない含水率になるための冷却パラメータとが対応付けられている対応情報が予め記憶されている記憶手段を有し、
   前記冷却手段は、前記加熱面上で搬送が停止された記録媒体の種類と、対応する前記冷却パラメータに基づいて、該記録媒体の前記部分を冷却することを特徴とする請求項１ないし６何れか１項に記載の定着装置。
8. 前記冷却パラメータは、前記冷却空気の温度、前記冷却空気の風速のうち、少なくとも１つであることを特徴とする請求項６又は７記載の定着装置。
9. 前記記録媒体が、耐水性の用紙に天然ゴム系の糊を塗布した糊付圧着紙である場合には、前記含水率は４％であることを特徴とする請求項５ないし７何れか１項に記載の定着装置。
10. 前記冷却手段の前記冷却空気が放出される放出口と前記部分までの距離が１０ｍｍ〜３０ｍｍである場合に、前記冷却空気の風速が１０ｍ／ｓであることを特徴とする請求項１ないし９何れか１項に記載の定着装置。
11. 前記部分を被加熱面とし、
    前記冷却手段の前記冷却空気が放出される放出口と前記被加熱面までの距離が１０ｍｍ〜３０ｍｍであり、前記冷却空気の風速が１０ｍ／ｓである場合に、前記冷却空気の進行方向と、前記被加熱面とがなす角度が６０度以上１２０度以下であることを特徴とする請求項１ないし１０何れか１項に記載の定着装置。
12. 前記部分を被加熱面とし、
    前記冷却空気の進行方向は、前記被加熱面に対して、垂直であることを特徴とする請求項１ないし１１何れか１項に記載の定着装置。
13. 請求項１ないし１２何れか１項に記載の定着装置と、
    前記記録媒体に画像形成する画像形成手段を、を有することを特徴とする画像形成装置。
14. 前記画像形成手段による画像形成開始時に、前記冷却手段による冷却を中止することを特徴とする請求項１３記載の画像形成装置。
15. 前記記録媒体の表面温度を検知する検知手段と、
    前記表面温度が規定の温度範囲に属するように、前記冷却手段を制御する冷却制御手段と、を有することを特徴とする１３又は１４記載の画像形成装置。

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