JP5858611B2

JP5858611B2 - 画像形成装置

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Description

本発明は、複写機、プリンタ等の、電子写真記録方式や静電記録方式を採用した画像形成装置に関する。

記録材にトナー画像を形成する画像形成装置は、トナー画像を記録材に加熱定着するための定着部を有している。幅が小さな記録材に形成したトナー画像を定着部で定着処理する場合、記録材が通過しない非通紙領域が過昇温するので、この現象の対策が種々提案されている。そのうちの一つとして、定着部の非通紙領域に風を当てて非通紙部を冷却する方法がある（特許文献１）。

特開２００８−５２０３１号公報

ところで、定着部として、エンドレスベルト（定着フィルム）を用いたフィルム加熱方式のような低熱容量な構成のものは、プリント信号を待つスタンバイ中にヒータを発熱させない、或いは発熱させたとしても非常に低い温度に暖められる程度である。このようなスタンバイ状態であっても、プリント信号受信から短時間で定着可能な状態に立ち上げられるメリットがある。一方、スタンバイ中に定着部を暖めない構成なので加圧ローラが冷めた状態になりやすい。このため、プリント初期（連続プリントの一枚目等）時のように加圧ローラの温度が低い状態で、多量の水分を含んでいる記録材を定着処理する場合、定着ニップ部で記録材に含まれている水分が一気に蒸発して加圧ローラの表面に結露しやすい。この結露により、加圧ローラの摩擦係数が低下し、記録材がスリップして搬送されなくなる現象が生じることがある。この記録材のスリップのことを結露スリップと呼ぶ。特にフィルム加熱方式の定着装置は、定着フィルムが加圧ローラの回転に伴い従動回転するものであり、加圧ローラの駆動力のみで記録材を搬送している。そのため、加圧ローラが結露すると急激に搬送力が低下して上述のスリップ現象を引き起こしやすい。

そこで、非通紙領域の過昇温を抑えるためのファンを用い、定着部の周囲に発生した水蒸気を送風ファンによって画像形成装置外から送り込まれた空気で拡散させ、加圧ローラへの結露自体を防止する方法が考えられる。しかしながら、加圧ローラの温度が低い状態で送風ファンからの風を定着部に送り込むと、加圧ローラや定着フィルムなどの部材の温度が低下して、トナー像の定着性が甘くなり、画像不良を引き起こす可能性がある。

そこで本発明の目的は、非通紙領域を冷却するための送風ファンを利用しつつプリント初期における結露スリップを抑制できる画像形成装置を提供することにある。

上述の課題を解決するための本発明は、未定着画像を担持する記録材を搬送しつつ加熱して前記未定着画像を記録材に定着する定着部と、前記定着部の記録材が通紙されない非通紙部に送風して前記非通紙部を冷却するためのファンを有する送風部と、を有する画像形成装置において、前記送風部は、前記ファンを回転させて前記非通紙部に送風する送風モードと、前記送風モードにおける前記ファンの回転方向と逆方向に前記ファンを回転させて前記定着部近傍の空気を前記装置の外部に排気する排気モードと、を実行可能であって、前記排気モードは、前記装置の置かれた環境の湿度が所定湿度以上で且つ前記定着部の温度が所定温度よりも低い期間において実行され、前記送風モードは、前記環境の湿度が前記所定湿度未満で且つ前記定着部の温度が前記所定温度よりも低い期間と、前記環境の湿度によらず前記定着部の温度が前記所定温度以上の期間と、で実行されることを特徴とする。

非通紙領域を冷却するための送風ファンを利用しつつプリント初期における結露スリップを抑制できる。

画像形成装置に搭載されている定着部及び送風部の断面図である。定着部の正面図である。ヒータの断面図及び制御系統のブロック図である。送風部の外観斜視図及びシャッタ駆動部拡大図である。シャッタが送風口を完全に閉ざした全閉位置に移動した状態図である。シャッタが送風口を完全に開いた全開位置に移動した状態図である。定着カウントと加圧ローラ温度の関係図である。ファン回転数に対する結露スリップと定着性の関係図である。ファン回転数に対する非通紙部昇温の関係図である。実施例２の送風部の外観斜視図である。実施例２の送風部の開口部の正面図である。実施例２で送風モードを選択した場合のシャッタ動作を説明する図である。実施例２で排気モードを選択した場合のシャッタ動作を説明する図である。実施例２のファン回転数に対する結露スリップと定着性の関係図である。

（実施例１）
図１は定着装置（定着部）２０Ａと送風部２０Ｂの断面図である。また、図２は定着装置の正面図、図３はヒータの断面図及び制御系統のブロック図である。これら定着装置と送風部は電子写真プリンタのような不図示の画像形成装置に搭載されている。定着装置（定着部）２０Ａと送風部２０Ｂ以外の画像形成装置の構成に関しては周知なので説明を割愛する。

まず、定着部２０Ａの概略を説明する。定着部２０Ａはフィルム加熱方式で且つ加圧ローラ駆動方式（テンションレスタイプ）の定着装置である。３１フィルムユニット、３２は加圧ローラであり、両者の圧接により定着ニップ部を形成している。フィルムユニット３１において、３３は定着フィルム（エンドレスベルト）である。３４はフィルムガイド部材、３５はセラミックヒータ（以下、ヒータと略記する）であり、ガイド部材３４の外面に長手方向に沿って設けた溝部にヒータ３５が嵌め入れられて固定してある。３６は金属製の剛性加圧ステイであり、ガイド部材３４の内側に配設してある。３７はステイ３６の左右両端部の腕部にそれぞれ取り付けられた端部ホルダ、３７ａはこの端部ホルダ３７と一体のフランジ部である。加圧ローラ３２は、芯金３２ａの周りにシリコーンゴム等の弾性層３２ｂ、及びＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂層３２ｃを設けた弾性ローラである。加圧ローラ３２は芯金３２ａの両端部を定着装置シャーシ（不図示）の左右の側板間に軸受部材を介して回転自由に軸受保持させてある。加圧ローラ３２に対して、フィルムユニット３１のヒータ３５側を対向させて並行に配列し、また、左右の端部ホルダ３７と左右の固定のばね受け部材３９との間に加圧ばね４０を設けてある。これにより、ステイ３６、ガイド部材３４、ヒータ３５が加圧ローラ３２側に付勢される。このように定着部２０Ａは、エンドレスベルト３３と、エンドレスベルト３３の内面に接触するヒータ３５と、エンドレスベルト３３を介してヒータと共に定着ニップ部を形成する加圧ローラ３２と、を有する。定着ニップ部で未定着画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ記録材に加熱定着する。

図３はヒータ３５の断面図と制御系統図である。ヒータ３５はセラミックス製のヒータ基板３５ａと、ヒータ基板３５ａ上の基板長手に沿って形成された抵抗発熱体Ｈ１およびＨ２を有する。発熱体Ｈ１およびＨ２の上にはガラスやフッ素樹脂等の保護層３５ｃ、定着フィルム３３と接触する部分には摺動層３５ｄが設けられている。

ヒータ３５の発熱体Ｈ１およびＨ２の長手両端間に通電されることで、発熱体Ｈ１およびＨ２が発熱してヒータ３５がヒータ長手方向の有効発熱領域幅Ａの全域において急速に昇温する。そのヒータ温度が保護層３５ｃの外面に接触させて配設したサーミスタ等の第１の温度センサＴＨ１により検出され、その出力（温度に関する信号値）がＡ／Ｄコンバータを介して制御回路部１００に入力する。制御回路部１００は、その入力する検出温度情報に基づいて、ヒータ温度を所定の温度（定着温度）に維持するように電源（電力供給部、ヒータ駆動回路部）１０１から発熱体Ｈ１およびＨ２に対する電力を発熱体ごとに独立して制御する。

加圧ローラ３２はモータ（駆動手段）Ｍ１により矢示の時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ３２の回転駆動による加圧ローラ３２とフィルム３３の外面との定着ニップ部における摩擦力でフィルム３３に回転力が作用する。これにより、フィルム３３が、その内面が定着ニップ部においてヒータ３５に密着して摺動しながら矢示の反時計方向にガイド部材３４の外回りを回転する（加圧ローラ駆動方式）。フィルム３３は加圧ローラ３２の回転周速度にほぼ対応した周速度をもって回転する。左右のフランジ部３７ａは、回転するフィルム３３がガイド部材３４の長手に沿って左方または右方に寄り移動したときに、寄り移動側のベルト端部を受け止めて寄り移動を規制する役目をする。

外部ホスト装置２００から入力される画像情報に応じたプリントスタート信号に基づいて、加圧ローラ３２の回転が開始され、またヒータ３５のヒートアップが開始される。フィルム３３の回転周速度が定常化し、ヒータ３５の温度が所定の温度に立ち上がった状態において、定着ニップ部にトナー画像ｔを担持させた記録材Ｐがトナー画像担持面側をフィルム３３側にして導入される。記録材Ｐは定着ニップ部においてフィルム３３を介してヒータ３５に密着して定着ニップ部をフィルム３３と一緒に移動通過していく。その移動通過過程においてヒータ３５で加熱されるフィルム３３により記録材Ｐに熱が付与されてトナー画像ｔが記録材Ｐ面に加熱定着される。定着ニップ部を通過した記録材Ｐはフィルム３３の面から分離されて排出搬送される。

本例では、記録材Ｐの搬送は記録材の幅方向中心が搬送基準である中央基準搬送で行なわれる。すなわち、装置に使用可能な大小いかなる幅の記録材も、記録材の幅方向中央部がフィルム３３の長手方向中央部を通過することになる。Ｓはその記録材中央通紙基準線（仮想線）である。Ｗ１は装置に通紙可能な最大幅記録材の通紙幅（最大通紙幅）である。本例において、この最大通紙幅Ｗ１はＡ３サイズ幅２９７ｍｍ（Ａ３縦送り）である。ヒータ長手方向の有効発熱領域幅Ａはこの最大通紙幅Ｗ１よりも少し大きくしてある。Ｗ３は装置に通紙可能な最小幅記録材の通紙幅（最小通紙幅）である。本例において、この最小通紙幅Ｗ３はＡ４縦サイズ幅２１０ｍｍ（Ａ４縦送り）である。Ｗ２は上記の最大幅記録材と最小幅記録材の間の幅の記録材の通紙幅である。本例において、通紙幅Ｗ２はＢ４サイズ幅２５７ｍｍ（Ｂ４縦送り）を示した。以下、最大通紙幅Ｗ１に対応する幅の記録材を最大サイズ記録材、この記録材よりも幅の小さい記録材を小サイズ記録材と記す。ａは最大通紙幅Ｗ１と通紙幅Ｗ２との差幅部（（Ｗ１−Ｗ２）／２）、ｂは最大通紙幅Ｗ１と最小通紙幅Ｗ３との差幅部（（Ｗ１−Ｗ３）／２）である。すなわち、それぞれ小サイズ記録材であるＢ４またはＡ４Ｒの記録材を通紙したときに生じる記録材非通紙部である。本例においては記録材通紙が中央基準であるから、非通紙部ａとｂはそれぞれ通紙幅Ｗ２の左右両側部、最小通紙幅Ｗ３の左右両側部に生じる。この非通紙部の幅は通紙使用される小サイズ記録材の幅の大小により種々異なる。第１の温度センサＴＨ１は、最小通紙幅Ｗ３に対応する領域のヒータ温度（通紙部温度）を検出するように配設してある。ＴＨ２はサーミスタ等の第２の温度センサであり、非通紙部のフィルム内面の温度を検出する。その出力（温度に関する信号値）がＡ／Ｄコンバータを介して制御回路部１００に入力する。本例においてはこの温度センサＴＨ２は非通紙部ａに対応するフィルム部分の内面に弾性的に接触させて配設してある。具体的には、この温度センサＴＨ２は、ガイド部材３４に基部が固定される板ばね形状の弾性支持部材３８の自由端に配置されている。そして、この温度センサＴＨ２を弾性支持部材３８の弾性によりフィルム３３の内面に弾性的に当接させて非通紙部ａに対応するフィルム部分の温度を検出させている。なお、第１の温度センサＴＨ１は、最小通紙幅Ｗ３に対応するフィルム部分の内面に弾性的に接触させて配設してもよい。逆に、第２の温度センサＴＨ２は、非通紙部ａに対応するヒータ温度を検出するように配設してもよい。

送風部２０Ｂは、定着部に風を送り込む送風モードと、定着部近傍の空気を定着器外（画像形成装置外）へ排気する排気モードを設定できる。図４はこの送風排気機構部（送風部）２０Ｂの外観斜視図（図８（ａ））及び駆動部の拡大図（図８（ｂ））である。図８（ｂ）は図８（ａ）の（８）−（８）線に沿う断面図である。送風排気機構部２０Ｂは、ファン４１を有する。また、このファン４１で生じる送風、排気を導くダクト４２と、このダクト４２の定着部２０Ａに対向する部分に配置された開口部４３を有する。また、この開口部４３を開閉し、開口幅を通紙される記録材の幅に適した幅に変更可能なシャッタ４４と、このシャッタを駆動するシャッタ駆動装置（開口幅調節部）４５を有する。ファン４１、ダクト４２、開口部４３、シャッタ４４は定着フィルム３３の長手方向左右部に対称に配置されている。ファン４１にはシロッコファン等の遠心ファンを使用することが可能である。左右のシャッタ４４は、開口部４３を形成した、左右方向に延びている支持板４６の板面に沿って左右方向にスライド移動可能に支持させてある。この左右のシャッタ４４をラック歯４７とピニオンギア４８により連絡させ、ピニオンギア４８をモータ（パルスモータ）Ｍ２で正転または逆転駆動する。これにより、左右のシャッタ４４を連動してそれぞれに対応する開口部４３に対して左右対称の関係で開閉動するようにしてある。上記の支持板４６、ラック歯４７、ピニオンギア４８、モータＭ２によりシャッタ駆動装置４５が構成されている。左右の開口部４３は、最小幅記録材を通紙したときに生じる非通紙部ｂよりも僅かに中央寄りの位置から最大通紙幅Ｗ１にかけて設けられている。左右のシャッタ４４は支持板４６の長手中央から外に向けて開口部４３を所定量だけ閉める向きに配置されている。なお、本例の送風排気機構部は、定着フィルムに直接送風することで定着フィルムの非通紙部昇温を抑制し、また定着フィルム側から排気することで定着ニップ部近傍で発生する水蒸気が加圧ローラ３２に結露するのを抑制している。ただし、送風排気機構部の配置は、加圧ローラの非通紙部昇温を抑制する目的で加圧ローラに対向させる、もしくは、排気した水蒸気を画像形成装置外へ排出する目的で定着フィルムや加圧ローラに対向させつつ定着器の下流側に設けるなど、図１に示す位置に限定されるものではない。

表１に本例における送風排気機構部２０ｂの制御概要を示す。本例における送風排気機構部は、装置の設置環境を検知する環境検知センサ（不図示）からの環境情報や、紙幅センサからの紙幅サイズ情報、定着カウント予測方式による定着器の昇温状態情報に応じて、自動でファン４１の風量と開閉扉の送風域をコントロールする。また、送風排気機構部への電力供給を制御することで、プリント中の適切なタイミングでファン４１の回転方向を正回転または逆回転へ切り替えて、送風モードまたは排気モードに切り替えることができる。なお、定着カウント予測方式については後述する。

（１）排気モード
制御回路部１００は、環境センサからの情報と定着カウント予測方式による定着器の昇温情報に基づき、高湿環境で、且つ、定着器が冷えている状態であると判断した場合には、シャッタ４４を完全に開いた全開位置に移動して開口部４３を全開にする。さらに、送風排気機構部への電力供給を制御してファンの回転を排気方向へと切り替える。本例では、湿度８０％以上で、加圧ローラ温度が７５℃未満相当の場合に、高湿環境で、且つ、定着器が冷えた状態であると判断している。つまり、高湿環境に放置されて水分を多量に含む紙をプリントした場合で、且つ加圧ローラが冷えているコールド状態では、加圧ローラなどへの結露を防止するため、送風排気機構部を排気に切り替えて、通紙領域から発生する水蒸気を吸いこみ装置外へ排気する。なお、本例では、送風排気機構部を定着フィルム側に設けることで、ニップ近傍で発生する水蒸気が加圧ローラ側に流れにくくなるようにして、加圧ローラへの結露を防止している。このように排気モードは、送風部のファンを逆回転させて定着部の空気を画像形成装置外に排気するモードである。

（２）送風モード
一方、環境センサからの情報と、定着器内の昇温情報に基づき、高湿環境ではない、もしくは定着器が冷えていない状態であると判断した場合には、プリント動作の途中であっても、紙幅サイズ情報に応じて送風域（開口幅）を変更するとともに、送風排気機構部への電力供給を制御してファンの回転を送風方向へと切り替える。本例では、湿度８０％未満で高湿環境ではないと判断し、加圧ローラ温度が７５℃以上相当の場合に、定着器が冷えていない状態であると判断している。つまり、水蒸気の発生しにくい環境下や連続プリント時のジョブ後半では、非通紙域における定着部材の昇温を抑制するため、ファンを送風に切り替えて定着部の非通紙部を冷やす。なお、本例では、送風排気機構部を定着フィルム側に設けることで、低熱容量で昇温しやすい定着フィルムの非通紙部昇温を抑制している。このように、送風モードは、定着部の非通紙部に送風するモードである。

以上のように、送風部は、非通紙部に送風する送風モードと送風部のファンを逆回転させて定着部の空気を装置外に排気する排気モードを画像形成動作中に切り替え可能である。

次に、定着器内の昇温状態を予測する定着カウント予測方式について説明する。本例における定着カウント予測方式は、プリント動作中の所定時間毎に係数を加算し、その積算カウントに応じて加圧ローラの温度を予測する。具体的には、プリント動作を数段階、例えば予備加熱時（ヒータへ通電を開始してから排紙センサがオンするまでの時間）、通紙時（排紙センサがオンしてからオフするまでの時間）、紙間時（排紙センサがオフしてからオンするまでの時間）、本体停止時（プリント動作が終了している時間）などに分割し、その分割された時間（動作状態或いは動作段階という）ごとに異なる係数を定める。この係数は、単位時間あたりに加圧ローラへ与える熱量に比例する値であり、各動作時間における投入電力量の違いや放熱量の違いなどから算出される。例えば、下記表２に定めるような値としている。そして、それぞれの動作状態（或いは動作段階という）が２００ｍｓｅｃ経過するごとに各係数を加算していき、その積算カウントに応じて、加圧ローラの温度を予測する。なお、本体の電源がＯＦＦされると積算カウントはリセットされる。ただし、電源がＯＮされると温度センサＴＨ１の情報をもとに積算カウントの初期値が決定される。その後は時間が経過するごとに、この初期値に対して係数が随時加算される。また、環境検知センサからの環境情報が得られる場合には、温度や湿度に基づいて加算する係数を補正してもよい。その場合は、加圧ローラの温度へ影響を与える因子として、環境毎に異なる紙の温度や加圧ローラの放熱量、投入電力量などの違いを考慮して、実際の加圧ローラの温度予測の精度を向上させることを目的とする。なお、本定着カウント方式で予測している温度は、非通紙部昇温の影響を受けない最小通紙幅Ｗ３領域内の加圧ローラ温度である。また、定着器の昇温状態を予測する方法は、プリント枚数から判断する方法や、温度検知センサなどで直接加圧ローラ温度を検知する方法など、上述の方式に限定されるものではない。

図７に、定着カウント予測方式による積算カウントと加圧ローラ温度との関係を示す。本実施例では、加圧ローラ温度が７５℃未満の場合に定着器が冷えていると判断する。つまり、高湿環境下のプリント初期において、制御回路部１００に積算カウントが１００１未満であるとの情報がインプットされると、ファンの回転は排気方向となる。一方、連続プリント時のジョブ後半や、頻繁に間欠プリントが繰り返されて積算カウントが１００１以上になると、定着器が冷えていない状態（ホット）であると判断し、ファンの回転は送風方向へ切り替わる。

次に、送風域制御機構の詳細について述べる。前述したように、本例の送風排気機構は、排気モードを選択した場合は送風域（開口幅）を全開にするが、送風モードを選択した場合には、紙幅サイズ情報に応じて送風域を変更している。以下に、紙幅サイズ情報に応じて送風域を変更する方法について説明する。

制御回路部１００には、ユーザによる使用記録材サイズの入力や、給送カセット１３や手差しトレイ１７の記録材幅自動検出機構（不図示）といった情報に基づき通紙される記録材幅Ｗ（図３に示す）がインプットされる。そして、制御回路部１００は、その情報に基づき、シャッタ駆動装置４５を制御する。すなわち、モータＭ２を駆動してピニオンギア４８を回転させ、ラック歯４７によりシャッタ４４を移動することで送風口４３を所定量だけ開くことができる。制御回路部１００は、記録材の幅情報がＡ３サイズ幅の大サイズ記録材であるときは、シャッタ駆動装置４５を制御して、図５のように、シャッタ４４を送風口４３を完全に閉ざした全閉位置に移動する。このときファンの回転は止めても良い。また、Ａ４Ｒサイズ幅の小サイズ記録材であるときは、図６のように、シャッタ４４を送風口４３を完全に開いた全開位置に移動する。また、Ｂ４サイズ幅の小サイズ記録材であるときは、シャッタ４４を、非通紙部ａに対応する部分だけ送風口４３を開いた位置に移動する。なお、通紙される小サイズ記録材がＬＴＲ−Ｒ、ＥＸＥ、Ｋ８、ＬＴＲ等である場合には、制御回路部１００は、それらの場合に生じる非通紙部に対応する分だけ送風口を開いた位置にシャッタ４４を移動する。すなわち、シャッタ４４は送風口４３の開口幅（送風幅）を記録材の幅に応じて調整可能である。ここで、本例における最小、最大および全シートサイズとは，画像形成装置本体が保証する定型紙のことであり、ユーザが独自に使用する不定形サイズ紙ではない。シャッタ４４の位置情報はシャッタ４４の所定位置に配置されたフラグ５０を支持板４６上に配置されたセンサ５１により検出する。具体的には、図５のように、送風口４３を全閉したシャッタ位置でホームポジションを定め、開口量はモータＭ２の回転量から検出している。シャッタ４４の現在位置を直接検出する開口幅検出センサを具備させ、該センサによるシャッタ位置情報を制御回路にフィードバックして、通紙される記録材の幅に対応させてシャッタ４４を適正な開口幅位置に移動制御するようにすることもできる。シャッタの停止位置はシャッタのエッジ位置をセンサで検出することで、小サイズ記録材の幅方向の長さに対応する位置を精度良く定められる。従って、全小サイズ記録材の非通紙領域に対してのみ冷却用の送風を行なうことができる。

次に、本例におけるファンの回転数制御について述べる。本例で用いるファンは、定格電圧におけるモータ回転数１００％時に風量０．４４ｍ^３／分の風力を出すことができる。モータの回転数や回転方向は、環境や定着器の昇温状態などに応じて、随時、変更することが可能である。モータの回転数や回転方向を変更制御することにより、定着部に送り込む風量や、記録材から発生する水蒸気の吸引量を調整し、コールド状態における結露スリップと定着性の両立、及び、連続プリント後半における非通紙部昇温の抑制を行っている。

図８（ａ）は、比較例におけるファンの回転数に対する結露スリップと定着性の関係を示す。環境は高温高湿度（３２．５℃、８５％）、紙は十分に吸湿したＬＴＲサイズ（横）、画像は全面印字（ベタ画像）の条件でコールドスタートから加圧ローラ温度が７５℃相当（定着カウントが１００１）に到達するまで、２０枚ほどの連続プリントを行った。

図８（ａ）より、ファンの回転数を上げるほど結露スリップによるジャム発生率が低下し、回転数が５０％以上でジャム発生率は０になる。ファンの回転数を上げるほど、開閉口から定着部に送り込まれる風量が増し、記録材から発生する水蒸気が定着器外へ拡散したと考えられる。つまり、加圧ローラへの結露を抑制しているといえる。しかし、定着部へ送風しているので、送り込まれた風の影響を受けて、非通紙域近傍における定着部の温度が低下するため、端部の定着性が悪化している。良好な定着性を満足するには、少なくともモータ回転数を３０％以下に抑える必要がある。つまり、本条件のような厳しい通紙モードにおいては、モータ回転数の合わせこみだけでは、定着性と結露スリップを両立することが困難である。

一方、図８（ｂ）は、本実施例の結果を示す。通紙条件は比較例の場合と同じである。本実験では湿度が８０％以上で、且つ、定着カウントが１００１未満の条件なので、本実施例のファンは逆回転して排気動作を行っている。図８（ａ）より、モータの逆回転数を上げるほど水蒸気の排気能力が増し、結露スリップによるジャム発生率が低下している。ただし、比較例の正回転数５０％に比べて、逆回転数を７５％まで上げないと、結露スリップによるジャムを完全に防止することはできない。つまり、水蒸気を定着器の外へ拡散させるという作用効果について、同じモータ回転数における比較では、排気はやや不利といえる。しかし、水蒸気を吸引するだけなので、定着部の温度低下は無視できる程度であり、定着性は悪化しない。したがって、本条件のような厳しい通紙モードにおいて、少なくとも、モータの回転方向を逆にして回転数を７５％以上にすることで、定着性と結露スリップを両立することができる。ただし、モータの回転数、および、最適な風量は、投入電力や定着部材の材質、ファンの開閉口の幅や位置などに左右されるものであり、上述に限定されるものではない。

図９に、連続プリント後半の非通紙部昇温について、比較例と本実施例を比較した例を示す。横軸は通紙枚数、縦軸は定着フィルムの最も高い部分の温度である。通紙条件は上述と同じで、コールドスタートから定着部材の温度が十分に飽和するまで、２００枚の連続プリントを行った。なお、本実施例におけるモータの回転は、通紙初期で定着カウントが１００１に到達するまでは結露スリップを防止できる排気モード（逆回転７５％）として、定着カウントが１００１以上では非通紙昇温を抑制するため、送風モード（正回転５０％、７５％、１００％）で動作させた。一方、比較例のモータ回転は、通紙初期で定着カウントが１００１に到達するまでは、結露スリップを防止できる正回転５０％として、定着カウントが１００１以上では非通紙昇温を抑制するため、正回転５０％、７５％、１００％で動作させた。

図９より、本実施例と比較例の非通紙昇温を比べると、通紙初期の昇温速度に違いはあるものの、連続プリント後半における定着フィルムの飽和温度には差がほとんどない。本実施例の場合、通紙初期は逆回転による排気のため、定着フィルムを冷却する効果がほとんどない。したがって、比較例の正回転による送風に比べると定着フィルムは昇温しやすい。しかし、定着カウントが１００１以上になるとモータが正回転に切り替わるので、定着部の冷却効果は一気に高まる。そのため、飽和温度にはすぐに到達するものの、最終的に定着フィルムが飽和する温度は比較例の場合と同じになる。なお、このような傾向は、環境、紙サイズ、画像パターンなどの通紙条件を変えても同じである。

表３に上述した本実施例と比較例のモータ回転数及び効果確認の結果を示す。本実施例は、水蒸気が発生しやすい湿度８０％以上の高湿環境下で、且つ定着部が冷えているコールド状態では、加圧ローラなどへの結露を防止するため、ファンを逆回転の排気に切り替えて、通紙領域から発生する水蒸気を吸いこむ。一方、水蒸気の発生しにくい湿度８０％未満の低湿環境下や連続プリント時のジョブ後半（ホット状態）では、非通紙域における定着部の昇温を抑制するため、ファンを正方向の送風に切り替えて定着部を冷やす。なお、送風方向のファンの回転数は、非通紙部の温度センサＴＨ２の昇温情報に基づいて制御してもよい。また、非通紙部昇温への冷却効果と端部定着性のバランスを最適化するため、温湿度情報に応じてファンの回転数を連続的に制御したり、定着カウントの閾値を変更してもよい。

以上のように、環境や定着器の昇温状態に応じてファンの回転方向を送風と排気に切り替えることで、連続通紙時の非通紙部昇温を抑制するとともに、定着不良を起こすことなく、高湿環境下におけるプリント初期の結露スリップを抑制することができる。なお、複数のファンを有し、送風専用と排気専用のファンを併用することでも、本実施例と同様の効果を得ることができる。また、本実施例における昇温判別手段、環境検知手段、紙幅サイズ判別手段は、ファンの送風と排気による効果を高めるために有効な手段である。ただし、これらの手段を用いずに、たとえば非通紙部昇温が厳しい連続プリントの後半か、否かの情報のみでファンの回転方向を切り替えても、本実施例に近い効果を得ることができる。

（実施例２）
本実施例は、ファンが逆回転した場合の排気効率を上げるために、実施例１から送風排気機構部を図１０のように変更している。なお、その他の構成は実施例１と同様のため説明を省略する。

図１０は本実施例における送風排気機構部の簡略図であり、送風モード、及び排気モードに切り替えられるファン２０１を有する。また、このファン２０１で生じる送風、排気を導くダクト２０２と、このダクト２０２の定着部２０Ａに対向する部分に配置された開口部２０３を有する。また、開口部２０３は互いに隙間のない状態で重なる２枚の支持板２０４、２０５を貫通して開口される。また、図１１は開口部２０３の正面図であり、この開口部２０３を開閉し、開口幅を条件に応じて適した幅に調整するシャッタ２０６、２０７と、このシャッタを駆動するシャッタ駆動装置（開口幅調節部）２０８、２０９を有する。なお、シャッタ２０６、２０７は左右対称にスライドし、個々に独立してスライド幅を調節できる。また、シャッタよりも開口部の方が広いため、シャッタの位置によっては内側の開口部２０３ａと外側の開口部２０３ｂができる。その他、シャッタの駆動機構は実施例１と同様のため、説明を省略する。

図１２は、本実施例で送風モードを選択した場合のシャッタ２０６、２０７の動作を説明する図である。非通紙部昇温を抑制する目的で送風モードを選択した場合には、紙幅サイズ情報に応じて、実施例１と同様の領域に送風されるように制御する。したがって、シャッタ２０７は通紙部となる長手内側の開口部２０３ａを封鎖し、シャッタ２０６は非通紙部ａに対応する部分だけ送風口２０３ｂを開いた位置に移動する。なお、支持板２０４、２０５は隙間なく重なっているため、支持板２０４の開口部２０３ｂを通過した風が、支持板２０５の長手内側の開口部２０３ａから送風されることはない。

一方、図１３は本実施例で排気モードを選択した場合のシャッタ２０６、２０７の動作を説明する図である。結露スリップ抑制を目的に排気モードを選択した場合には、各々のシャッタ２０６、２０７を長手方向の外側の端まで寄せて、通紙域である長手内側の開口部２０３ａを開口させる。これにより、非通紙領域から排気する実施例１に比べて、記録材から発生する水蒸気を効率よく排気することが可能となる。したがって、図１４に示すように、より少ないモータ回転数で結露スリップによるジャムを抑制することができる。その結果、ファンを駆動するモータの電力を削減し、モータやファンの寿命を延命させることができる。

（実施例３）
本実施例は、実施例１、２の送風排気機構部において、モータ電力の削減、及びモータやファンの延命を目的として、温湿度情報や定着器の昇温情報、通紙モードに応じて、プリント動作中のファンの動作状態を、正回転、逆回転、停止の３モードで使い分けることを特徴としている。なお、装置構成については実施例１、２と同様のため説明を省略する。

本実施例の送風排気機構部は、実施例１、２と同様に、水蒸気が発生しやすい湿度８０％以上の高湿環境下で、且つ定着部が冷えているコールド状態では、加圧ローラなどへの結露を防止するため、ファンを逆回転の排気に切り替えて、通紙領域から発生する水蒸気を吸いこむ。一方、水蒸気の発生しにくい湿度８０％未満の低湿環境下や連続プリント時のジョブ後半（ホット状態）では、非通紙域における定着部材の昇温を抑制するため、ファンを正方向の送風に切り替えて定着部を冷やす。ただし、本実施例では、湿度が８０％以上で定着器が冷えていると判断しても、水蒸気の発生量が少ない自動両面の２面目や、水蒸気が定着ニップ部内で四方八方に拡散しやすい低印字プリント、もしくは水蒸気の発生領域が狭い小サイズプリントなど、結露スリップが発生しにくいモードが選択された場合にはファンを停止する。もしくは、他のプリントモードに比べてファンの回転数を減速させる。一方、非通紙部昇温を抑制する目的でファンを正回転する場合も、実施例１のように定着器が冷えていないと判断したらファンを常に正回転するのではなく、定着カウントや非通紙部の温度センサＴＨ２の昇温情報に基づき、定着部の限界温度を超えない範囲で定めた、所望の閾値を超えるまではファンを停止、もしくは減速させる。たとえば、大サイズ紙の連続プリントや間欠プリントモードは、非通紙部昇温しにくいモードなのでファンは停止もしくは減速する。以上のように、温湿度情報や定着器の昇温情報、通紙モードに応じて、プリント動作中のファンの回転数を減速したり、停止状態を設けることで、ファンを駆動するモータの電力を削減し、モータやファンの寿命を延命させることができる。

４１ファン
４２送風ダクト
４３送風口
４４シャッタ
４５シャッタ駆動装置
１００制御回路部

Claims

未定着画像を担持する記録材を搬送しつつ加熱して前記未定着画像を記録材に定着する定着部と、
前記定着部の記録材が通紙されない非通紙部に送風して前記非通紙部を冷却するためのファンを有する送風部と、
を有する画像形成装置において、
前記送風部は、前記ファンを回転させて前記非通紙部に送風する送風モードと、前記送風モードにおける前記ファンの回転方向と逆方向に前記ファンを回転させて前記定着部近傍の空気を前記装置の外部に排気する排気モードと、を実行可能であって、
前記排気モードは、前記装置の置かれた環境の湿度が所定湿度以上で且つ前記定着部の温度が所定温度よりも低い期間において実行され、
前記送風モードは、前記環境の湿度が前記所定湿度未満で且つ前記定着部の温度が前記所定温度よりも低い期間と、前記環境の湿度によらず前記定着部の温度が前記所定温度以上の期間と、で実行されることを特徴とする画像形成装置。
画像形成動作中に前記送風モードと前記排気モードを切り替え可能となっていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記送風部は空気が通過する開口幅を変更可能な開口部を有し、前記送風モードと前記排気モードで前記開口幅を切り替え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。
前記定着部は、エンドレスベルトと、前記エンドレスベルトの内面に接触するヒータと、前記エンドレスベルトを介して前記ヒータと共に定着ニップ部を形成する加圧ローラと、を有し、前記定着ニップ部で未定着画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ未定着画像を記録材に定着する構成であり、前記送風部は前記エンドレスベルトに対して直接送風するように配置されてい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画像形成装置。
前記送風部は、前記装置の置かれた環境の湿度が所定湿度以上で且つ前記定着部の温度が所定温度よりも低い期間であっても、記録材の印字率に応じて前記ファンの送風を停止することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記送風部は、前記装置の置かれた環境の湿度が所定湿度以上で且つ前記定着部の温度が所定温度よりも低い期間であっても、記録材のサイズに応じて前記ファンの送風を停止することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。