JP2014066806A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着部から用紙を分離させるための送風を適度な風量且つ風速で安定的に行うこと。
【解決手段】画像形成装置１において、制御部１００は、用紙がニップ部Ｎを通過する通紙期間用のファンモーター駆動条件を、分離用ファンモーター６２１の個体差に基づいて設定し、設定されたファンモーター駆動条件を、通紙期間中、固定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、エア分離方式の定着装置を備えた画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式の画像形成装置（プリンター、複写機及びファクシミリ等）は、帯電した感光体に対し画像データに基づくレーザー光を照射（露光）することで静電潜像を形成する。そして、画像形成装置は、この静電潜像にトナーを付着させることで形成されるトナー像を直接又は間接的に用紙に転写させ、そのトナー像を加熱及び加圧により用紙に定着させることで用紙に画像を形成する。

この画像形成装置において上記の定着を行う定着装置には、トナー像を加熱する加熱部（例えば定着ベルト）に用紙が巻き付くことに起因する定着不良を防ぐために、ニップ部を通過した用紙の先端に向けて送風するエア分離部が装備されることがある。特に、坪量の小さい薄い用紙は加熱部に巻き付きやすいため、このような用紙に対しては高速のエアを吹き付けることが要求される。このような要求に対処すべく、エア分離部には通常、エア出口がエア入口よりも大幅に絞られた形状をもつダクトが設けられる。

ここで、エア分離部には、エア源としてコンプレッサーを用いるコンプレッサー式のものと、エア源としてファンモーターを用いるファン式のものと、が知られている（例えば特許文献１、２参照）。

コンプレッサー式とファン式とを対比すると、サイズを小型化できる点、製造コストを安く抑えられる点、及び騒音が小さい点では、ファン式が有利である。しかしながら、ファン式では、コンプレッサー式に比べて静圧が著しく低いため、用紙分離を生じさせる風速を得るために必要な風量が著しく大きくなり、そして、これに伴い加熱部の熱損失も大きくなる。また、風量が大きい場合、ニップ部を通過した用紙がばたついて、その結果として用紙に皺が発生したり、排紙経路に用紙が詰まって排紙ができなくなったりする虞がある。したがって、用紙分離を生じさせる風速を得るに必要な風量が確保されているだけでなく、上記の熱損失及び用紙ばたつきといった副作用を生じさせない程度に風量が抑制されていることが、重要である。

エア源からのエアを適量に調整するための技術は、例えば特許文献３に開示されている。特許文献３に開示された定着装置は、エア流路において圧力センサーによりエアの圧力を測定し、この圧力測定値に基づくフィードバック制御によりエアの風量を適正化する。

特開平１０−２６５０６７号公報 特開平１１−１５７６７８号公報 特開２００８−１９７６５４号公報

しかしながら、従来のファン式のエア分離部においては、エア出口が大幅に絞られていることによって、ダクト内を流通するエアに大きな圧力損失が発生する。このような状態でエアの圧力測定値に基づくフィードバック制御を行っても、制御応答性が良好ではないため、風速を安定させることは容易ではない。このように、ニップ部を通過する用紙に対して吹き付けるエアの風速が安定せずに変動すると、加熱部から分離された用紙の姿勢がばたつき、排紙経路内でジャム発生の虞がある。

本発明の目的は、定着部から用紙を分離させるための送風を適度な風量且つ風速で安定的に行うことができる画像形成装置を提供することである。

本発明に係る画像形成装置は、
未定着のトナー像を有する用紙を加熱する加熱部と、前記用紙を挟持して搬送するニップ部を形成する加圧部と、を有し、前記未定着のトナー像を前記用紙に定着させる定着部と、
エアフローを生成するファンモーターと、生成されたエアフローの流路を成すダクトと、を有し、前記ニップ部から排出された前記用紙に対して前記ダクトから送風することにより、前記加熱部から前記用紙を分離させるエア分離部と、
前記ファンモーターに印加される電圧の電圧レベル又は電圧デューティーを含むファンモーター駆動条件を用いて前記ファンモーターを制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記用紙が前記ニップ部を通過する通紙期間用のファンモーター駆動条件を、前記ファンモーターの個体差に基づいて設定し、設定されたファンモーター駆動条件を、前記通紙期間中、固定する。

本発明によれば、定着部から用紙を分離させるための送風を適度な風量且つ風速で安定的に行うことができる。

本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す図 本実施の形態に係る画像形成装置の制御系の主要部を示す図 本実施の形態に係る画像形成装置内の定着装置の構成を示す図 分離用ファンモーターの個体差に基づくファンモーター駆動条件の校正制御動作を説明するためのフロー図 基準ファンモーターの回転速度と基準ファンモーターからのエアフローの風速及び風量との関係を示す図 分離用ファンモーターの起動時間を示す図 検出用電圧デューティーと分離用ファンモーターの回転速度との関係を示す図 用紙の剛性に基づくファンモーター駆動条件の校正制御動作を説明するための図 分離用ファンモーターが交換されたことを検知する機構を説明するための図 分離用ファンモーターが新品であることを検知する機構を説明するための図

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を概略的に示す図であり、図２は同装置の制御系の主要部を示す図である。

図１、２に示す画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。すなわち、画像形成装置１は、感光体上に形成されたＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）及びＫ（ブラック）の各色トナー像を中間転写体に転写（一次転写）し、中間転写体上で４色のトナー像を重ね合わせた後、用紙に転写（二次転写）することにより、画像を形成する。

また、画像形成装置１には、ＣＭＹＫの４色に対応する感光体を中間転写体の走行方向に直列配置し、中間転写体に一回の手順で各色トナー像を順次転写させるタンデム方式が採用されている。

図１、２に示すように、画像形成装置１は、画像読取部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、搬送部５０、定着装置６０、及び制御部１００を備えている。

制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２及びＲＡＭ（Random Access Memory）１０３等を備えている。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１０３に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置１の各ブロックの動作を集中制御する。このとき、記憶部７２に格納されているＬＵＴ（Look Up Table）等の各種データが参照される。記憶部７２は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）又はハードディスクドライブで構成される。

制御部１００は、通信部７１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）又はＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続された外部の装置（例えばパーソナルコンピューター）との間で各種データの送受信を行う。制御部１００は、例えば、外部の装置から送信された画像データを受信し、この画像データ（入力画像データ）に基づいて用紙に画像を形成する。通信部７１は、例えばＬＡＮカード等の通信制御カードで構成される。

画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１及び原稿画像走査装置（スキャナー）１２等を備えて構成される。

自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Ｄの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることができる。

原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿Ｄ又はコンタクトガラス上に載置された原稿Ｄを光学的に走査し、原稿Ｄからの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、表示部２１及び操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部１００から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面及び各機能の動作状況等の表示を行う。操作部２２は、テンキー及びスタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１００に出力する。

画像処理部３０は、入力画像データに対して、初期設定又はユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備えている。例えば、画像処理部３０は、制御部１００の制御下で、階調補正データ（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う。また、画像処理部３０は、入力画像データに対して、階調補正の他、色補正及びシェーディング補正等の各種補正処理、並びに圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部４０が制御される。

画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分及びＫ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、及び中間転写ユニット４２等を備えている。

Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分及びＫ成分用の画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有する。図示及び説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ又はＫを添えて示すこととする。図１では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素については符号が省略されている。

画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２、感光体ドラム４１３、帯電装置４１４、及びドラムクリーニング装置４１５等を備えている。

感光体ドラム４１３は、例えばアルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）の周面に、アンダーコート層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）及び電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）を順次積層することで構成された、光導電性を有する感光体である。感光体ドラム４１３は、例えば負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。

帯電装置４１４は、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。

露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成され、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。レーザー光の照射により感光体ドラム４１３の電荷発生層で正電荷が発生し、電荷輸送層の表面まで輸送されると、感光体ドラム４１３の表面電荷（負電荷）が中和される。その結果、感光体ドラム４１３の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成されることとなる。

現像装置４１２は、各色成分の現像剤（例えば、小粒径のトナーと磁性体とからなる二成分現像剤）を収容しており、感光体ドラム４１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。

ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレードを有する。一次転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーは、ドラムクリーニングブレードによって掻き取られ、除去される。

中間転写ユニット４２（転写装置）は、中間転写体となる中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、二次転写ローラー４２３、駆動ローラー４２４、従動ローラー４２５、及びベルトクリーニング装置４２６等を備えている。

中間転写ベルト４２１は、無端状ベルトで構成され、駆動ローラー４２４及び従動ローラー４２５に張架される。中間転写ベルト４２１は、駆動ローラー４２４の回転により矢印Ａ方向に一定速度で走行する。一次転写ローラー４２２によって、中間転写ベルト４２１が感光体ドラム４１３に圧接されると、中間転写ベルト４２１に各色トナー像が、相互に重なるように順次転写される（一次転写）。そして、中間転写ベルト４２１が二次転写ローラー４２３によって用紙Ｓに圧接されると、中間転写ベルト４２１に転写されたトナー像が用紙Ｓに転写される（二次転写）。

ベルトクリーニング装置４２６は、中間転写ベルト４２１の表面に摺接されるベルトクリーニングブレードを有する。二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残存する転写残トナーは、ベルトクリーニングブレードによって掻き取られ、除去される。

定着装置６０は、中間転写ベルト４２１から転写された時点では未定着であるトナー像を有する用紙Ｓをニップ部で加熱及び加圧することにより、用紙Ｓにトナー像を定着させる（定着工程）。定着装置６０は、定着部６１とエア分離部６２とを備えて構成されるエア分離方式の定着装置である。定着装置６０の詳細な構成については後述する。

搬送部５０は、給紙部５１、搬送機構５２、及び排紙部５３等を備えている。給紙部５１を構成する２つの給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃには、坪量及びサイズ等に基づいて識別された用紙（規格用紙、特殊用紙）Ｓが種類別に収容される。

給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、レジストローラー５２ａ等の複数の搬送ローラーを備えた搬送機構５２により画像形成部４０に搬送される。このとき、レジストローラー５２ａが配設されたレジスト部により、給紙された用紙Ｓの傾きが補正されると共に搬送タイミングが調整される。そして、画像形成部４０において、中間転写ベルト４２１のトナー像が用紙Ｓの一方の面に転写され、定着装置６０において定着工程が施される。定着工程によりトナー像が定着された用紙Ｓは、排紙ローラー５３ａを備えた排紙部５３により画像形成装置１の外部に排紙される。

ここで、定着装置６０の構成について図３を用いてより具体的に説明する。

定着部６１は、加熱ローラー６１２及び定着ローラー６１３に無端状の定着ベルト６１１が所定のベルト張力（例えば２００Ｎ）で張架されて構成される上側加圧部と、加圧ローラー６１５で構成される下側加圧部と、を有する（ベルト加熱方式）。加圧ローラー６１５及び定着ローラー６１３はいずれも、後述する積層構成により、弾性変形可能な外周面を有する。そのため、加圧ローラー６１５が定着ベルト６１１を介して定着ローラー６１３に所定の定着荷重（例えば２０００Ｎ）で押圧されると、各外周面が互いに押し潰されることにより、用紙搬送方向に一定のニップ幅を有するニップ部Ｎが形成される。すなわち、上側加圧部と下側加圧部との組合せは、用紙Ｓを挟持して搬送するニップ部Ｎを形成する加圧部を構成する。

定着ベルト６１１は、例えば耐熱性のポリイミドからなるフィルム基材（例えば厚さ：７０μｍ）の外周面に、シリコーンゴム等からなる弾性層（例えば厚さ：２００μｍ、ＪＩＳ−Ａ硬度：３０°）が積層形成された構成を有する。また、弾性層の外周面に、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）又はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素系樹脂からなる表層が積層形成される場合もある。

定着ベルト６１１は、トナー像が形成された用紙Ｓに接触して、この用紙Ｓを定着温度（例えば１６０〜２００℃）で加熱する加熱部である。定着温度とは、用紙Ｓ上のトナーを溶融するのに必要な熱量を供給しうる温度であり、用紙Ｓの紙種等によって異なる。

加熱ローラー６１２は、定着ベルト６１１の温度が定着温度となり、ひいては用紙Ｓが定着ベルト６１１によって定着温度で加熱されるように、定着ベルト６１１を加熱する。加熱ローラー６１２は、例えばアルミニウム等からなる円筒状の芯金の外周面に、ＰＴＦＥ等からなる樹脂層が形成された構成を有する。

加熱ローラー６１２には、ハロゲンヒーター等の加熱源６１４が内蔵される。加熱源６１４の出力制御は、制御部１００によって行われる。加熱源６１４によって加熱ローラー６１２が加熱され、その結果、定着ベルト６１１が加熱される。

なお、定着ベルト６１１が電磁誘導加熱（ＩＨ：Induction Heating）により加熱される、誘導加熱方式が採用されていても良い。

定着ローラー６１３は、例えば鉄等からなる円柱状の芯金（例えば外径：５０ｍｍ）の外周面に、シリコーンゴム等からなる弾性層（例えば厚さ：１７ｍｍ、ＪＩＳ−Ａ硬度：１０°）と、ＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂からなる表層が順に積層形成された構成を有する。定着ローラー６１３の駆動制御（例えば、回転のオン／オフ、回転数等）は、制御部１００によって行われる。

加圧ローラー６１５は、例えば鉄等からなる円柱状の芯金（例えば外径：７６ｍｍ）の外周面に、シリコーンゴム等からなる弾性層（例えば厚さ：２ｍｍ、ＪＩＳ−Ａ硬度：３０°）と、ＰＦＡチューブからなる表層（例えば厚さ：３０μｍ）が順に積層形成された構成を有する。加圧ローラー６１５は、定着ベルト６１１を介して定着ローラー６１３に圧接する位置と、定着ローラー６１３及び定着ベルト６１１から離間する位置と、の間で変位可能に支持されており、圧接状態と離間状態との切り替えを行うことが可能である。加圧ローラー６１５の駆動制御（例えば、回転のオン／オフ、回転数等）は、制御部１００によって行われる。

加圧ローラー６１５には、ハロゲンヒーター等の加熱源６１６が内蔵される。加圧ローラー６１５は、定着ベルト６１１の温度を安定させる（定着ベルト６１１からの放熱を抑制する）ために、加熱源６１６によって所定の温度（例えば８０〜１２０℃）に保持される。加熱源６１６の出力制御は、制御部１００によって行われる。

定着部６１は、エア分離部６２と共に筐体６０ａに収容されている。筐体６０ａによって定着部６１を定着装置６０の外部から隔てることにより、定着ベルト６１１の温度を安定的に保持することができる。

エア分離部６２は、ファンモーター６２１及びダクト６２２を備える。なお、以下の説明では、ファンモーター６２１を、画像形成装置１の外部への排気のために画像形成装置１に装備される排気用送風部としての排気用ファンモーター（図示せず）及び後述する基準ファンモーターと区別するため、「分離用ファンモーター６２１」という。

分離用ファンモーター６２１は、例えばシロッコファン（例えば最大静圧１２００Ｐａ）である。分離用ファンモーター６２１は、制御部１００による制御の下、エアフローを生成する。すなわち、制御部１００は、適宜制御された電圧レベル又は電圧デューティー（ファンモーター駆動条件）を有する電圧を分離用ファンモーター６２１に印加することによって、分離用ファンモーター６２１を駆動してエアフローを生成させる。

ダクト６２２の基端部の開口は、分離用ファンモーター６２１の側面に形成された送風口６２１ａと連通しており、これにより、分離用ファンモーター６２１により生成されたエアフローはダクト６２２内に流入する。また、ダクト６２２の先端部のエア吐出口６２２ａは、定着ローラー６１３の接線方向に沿って且つ所定のエア吹き付けポイントに向けて配置されている。なお、エア吹き付けポイントは、ニップ部Ｎの用紙搬送方向後端部近傍の、定着ローラー６１３上の所定位置（例えばニップ部Ｎの後端部から１５ｍｍの位置）である。また、ダクト６２２は、エア吐出口６２２ａが定着ローラー６１３の接線方向に沿って且つ所定のエア吹き付けポイントに向いている送風位置と、ダクト６２２がこの送風位置から退避してエア吐出口６２２ａがエア吹き付けポイントに向いていない退避位置と、の間で変位可能である。

したがって、分離用ファンモーター６２１が駆動されたとき、分離用ファンモーター６２１によりエアフローが生成され、ダクト６２２内に流入する。そして、エアフローの流路を成すダクト６２２内を流通したエアは、エア吐出口６２２ａからエア吹き付けポイントに向けて流出する。よって、用紙Ｓがニップ部Ｎを通過する通紙期間においては、ニップ部から排出された用紙Ｓに対してダクト６２２からエアの吹き付け（送風）が行われ、その結果として、用紙Ｓが定着ベルト６１１から分離される。

ダクト６２２は、用紙分離性能を確保すべくエアを高速で吹き付けることができるように、基端部に対して先端部が大幅に絞られた形状を有する。基端部の開口に対する先端部のエア吐出口６２２ａの面積比は、例えば１／２０程度である。

なお、用紙分離性能を確保するには、エアが定着ローラー６１３の軸方向において一様に送風されることが好ましい。そのために、エア分離部６２においては、複数（例えば３個）の分離用ファンモーター６２１及び同数のダクト６２２が、定着ローラー６１３の軸方向に並設されても良い。

定着ベルト６１１から分離された用紙Ｓは、ガイド６３１に沿って搬送され、カール矯正ローラー（デカーラー）６３２ａによってカールを矯正され、その後、排出ローラー６３２ｂによって定着装置６０から排出される。

以上、画像形成装置１の全体構成及び定着装置６０の構成について説明した。なお、定着部６１は、本実施の形態ではベルト加熱方式の構成を採っているが、ローラー加熱方式の構成であっても良い。ローラー加熱方式の場合、つまり加熱部が定着ローラー６１３で構成される場合は、定着ローラー６１３にハロゲンヒーター等の加熱源が内蔵され、定着ベルト６１１及び加熱ローラー６１２は省略される。また、画像形成装置１の構成は、ニップ部Ｎでの加熱及び加圧を伴う定着工程を実行する定着装置６０と、定着装置６０を制御する制御部１００と、を含むものであれば、如何なる構成であっても良い。

次いで、ファンモーター駆動条件の校正制御について説明する。なお、ここでは、校正対象のファンモーター駆動条件が電圧デューティーである場合を例にとって説明する。

ファンモーター駆動条件の校正制御動作は、ニップ部Ｎから排出された用紙Ｓへの送風に備えて行われるものであるから、用紙Ｓがニップ部Ｎを通過する通紙期間と異なる期間、つまり用紙Ｓがニップ部Ｎを通過しない期間において行われることが好ましい。例えば、校正制御動作は、画像形成装置１の電源投入後であって最初の通紙期間までの間に実行される。画像形成装置１が例えばプロダクションプリント向けである場合は通常、その電源投入後に行われる定着部６１のウォームアップ動作に数十秒から数分の時間が必要である。これに対し、後述する校正制御動作は、数秒から十数秒の短時間で完了することができる。よって、画像形成装置１の電源投入後、最初の印字動作を遅延させることがない。また、校正制御動作を画像形成装置１の電源投入の度に実行することが可能となるため、制御上簡便である。また、校正制御動作を画像形成装置１の電源投入の度に実行することで、分離用ファンモーター６２１の経年劣化が生じても常時適切にファンモーター駆動条件の校正を行うことができる。

以下、ファンモーター駆動条件の構成制御動作を、分離用ファンモーター６２１の個体差に基づいて行う場合について説明する。

一般的なファンモーターでは、製造時に生じる個体差、つまり印加電圧に対する単位時間あたり回転数（回転速度）のばらつきが、一定程度許容されている。したがって、特定の電圧レベル或いは特定の電圧デューティーで電圧印加が行われた場合、あるファンモーターでは適度な風速が得られるが、別のファンモーターでは風速が足りず、さらに別のファンモーターでは風速が過剰となる可能性がある。しかも、回転速度のばらつきとして現れるファンモーターの個体差は通常、ファンモーターの経年劣化に従って変化し、回転速度は徐々に低下する。

すなわち、適度な風速及び風量を得るためのファンモーター駆動条件は、ファンモーターの個体差に依存するという問題がある。

図４は、かかる問題を解決することができる、分離用ファンモーター６２１の個体差に基づくファンモーター駆動条件の校正制御動作を説明するためのフロー図である。

まず、ステップＳ１００では、制御部１００は、複数の検出用電圧デューティーを有する電圧を分離用ファンモーター６２１に順次印加して分離用ファンモーター６２１を駆動する。なお、校正制御動作の簡便化のため、これら複数の検出用電圧デューティーのうちの１つには、所定の初期基準デューティーに等しい値が選択される。

なお、電圧デューティーが可変設定されるこの校正制御動作では、分離用ファンモーター６２１に印加される電圧の電圧レベルは、定格電源電圧に等しいかそれよりも低い、一定値である。また、電圧デューティーの可変設定は、従来周知のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によって実現可能である。

ここで、検出用電圧デューティーの上限値及び下限値は、分離用ファンモーター６２１と同一構成を有する基準ファンモーターを定着装置６０と同一構成を有する環境で動作させる実験によって予め決められている。図５は、実験結果として得られた、基準ファンモーターの回転速度と、基準ファンモーターにより生成されたエアフローの風速及び風量と、の関係の一例を示す図である。この例では、基準ファンモーターが回転速度８２００ｒｐｍで回転するとき、風速２３ｍ／ｓが得られる。風速２３ｍ／ｓは、用紙分離に必要な最低限の値であり、そのため、回転速度は８２００ｒｐｍ以上であることが好ましい。よって、検出用電圧デューティーの下限値は、８２００ｒｐｍで基準ファンモーターを回転させる電圧デューティーに等しい値に定められる。また、この例では、基準ファンモーターの回転速度が９８００ｒｐｍを超過するとき、８７０Ｌ／ｍｉｎ以上の過剰な風量が得られ、その結果、定着ベルトの熱損失等の副作用が顕著となる。そのため、回転速度は９８００ｒｐｍ以下であることが好ましい。よって、検出用電圧デューティーの上限値は、９８００ｒｐｍで基準ファンモーターを回転させる電圧デューティーに等しい値に定められる。このようにして検出用電圧デューティーとして設定可能な範囲を制限することにより、実用に適さない風速或いは風量での送風を行わせることなくファンモーター駆動条件の校正制御動作を実行することができる。

また、初期基準デューティーは、後述するステップにおいて、上記の下限値及び上限値の間で補正される値である。よって、上方向の補正幅と下方向の補正幅をバランス良く確保するために、初期基準デューティーは、上記の下限値８２００ｒｐｍ及び上限値９８００ｒｐｍの間の中心値９０００ｒｐｍ（基準回転速度）で基準ファンモーターを回転させる電圧デューティーに決められる。本例では、初期基準デューティーは７０％であるとする。

そして、ステップＳ１１０では、制御部１００は、各検出用電圧デューティーでの電圧印加時の分離用ファンモーター６２１のＦＧ（Frequency Generator）信号を用いて回転速度を測定する。ＦＧ信号は、分離用ファンモーター６２１に装備されたＦＧ回路（図示せず）によって生成される信号であって、分離用ファンモーター６２１の回転速度に比例する周波数を有する信号である。よって、分離用ファンモーター６２１から検出されるＦＧ信号の周波数を換算することで、簡単に分離用ファンモーター６２１の回転速度を測定することができる。

ここで、基準ファンモーターを用いた実験により把握された、分離用ファンモーター６２１の起動時間を、図６に示す。分離用ファンモーター６２１の回転速度は、電圧印加開始後約２秒程度で安定状態に至り、その後は安定状態が電圧印加停止時まで持続することが、図６から分かる。したがって、ステップＳ１１０で制御部１００により取得される測定回転速度は、各検出用電圧デューティーでの電圧印加開始から２秒経過時点での分離用ファンモーター６２１の回転速度、又はその時点から数秒間（例えば３秒間）での分離用ファンモーター６２１の回転速度の平均値であることが、好ましい。

また、分離用ファンモーター６２１の回転速度は、圧力損失の元になる通風抵抗の大きさによって異なることが、知られている。よって、いずれも通風抵抗の大きさに影響する、加圧ローラー６１５の位置（つまり加圧部の状態）、ダクト６２２の位置、及びダクト６２２周辺のエアフローは、校正制御動作の場合と印字動作の場合とで同一であることが望ましい。したがって、校正制御動作が行われるとき、制御部１００は、加圧部を離間状態から圧接状態に切り替えさせると共に、ダクト６２２を退避位置から送風位置に移動させる。ただし、ダクト６２２周辺のエアフローは排気用ファンモーターの作動により不安定化して校正精度を低下させる虞があるため、制御部１００は、印字動作中は作動させる排気用ファンモーターを、校正制御動作中は停止させる。

図７は、各検出用電圧デューティーに対する分離用ファンモーター６２１の測定回転速度を示す図である。図７において、例えば検出用電圧デューティーが初期基準デューティーと同じ７０％である場合、分離用ファンモーター６２１の測定回転速度は、基準ファンモーターの基準回転速度９０００ｒｐｍと異なり、８０００ｒｐｍである。すなわち、基準回転速度に対する測定回転速度の差分である−１０００ｒｐｍが、分離用ファンモーター６２１の個体差である。制御部１００はこのようにして分離用ファンモーター６２１の個体差を検出する。分離用ファンモーター６２１の個体差を示す指標として、基準回転速度に対する測定回転速度の差分が使用されるため、分離用ファンモーター６２１の個体差の検出は定量的であり、したがって、後述する初期基準デューティーの補正を数値計算によって簡単に行うことができる。

ステップＳ１２０では、制御部１００は、ステップＳ１１０での測定結果、つまり各検出用電圧デューティーと各測定回転速度との関係から、分離用ファンモーター６２１の回転速度の変化に対する検出用電圧デューティーの変化の割合を算出する。制御部１００は、算出された割合を、初期基準デューティーの補正係数として決定する。例えば、回転速度の＋１ｒｐｍの変化に対する検出用電圧デューティーの変化が＋０．０１４パーセンテージポイントである場合、初期基準デューティーの補正係数は０．０１４となる。

そして、ステップＳ１３０では、制御部１００は、検出された分離用ファンモーター６２１の個体差を表す値（−１０００）に、決定された補正係数（０．０１４）を乗算する。これらの積である−１４は、基準回転速度に等しい９０００ｒｐｍで分離用ファンモーター６２１を回転させるには、分離用ファンモーター６２１に印加する電圧の電圧デューティーが１４パーセンテージポイントだけ不足している、ということを意味している。したがって、制御部１００は、この不足分を、初期基準デューティーの補正量として決定する。

そして、ステップＳ１４０では、制御部１００は、初期基準デューティーに補正量を加算することで、分離用ファンモーター６２１に固有である個別基準デューティーを算出する。例えば、上記のように補正量が１４パーセンテージポイントに決定された場合、分離用ファンモーター６２１の個別基準デューティーは、７０＋１４＝８４［％］となる。

このように、本実施の形態によれば、制御部１００は、分離用ファンモーター６２１の個体差に基づいて個別基準デューティーを決定することができる。そして、制御部１００は、この個別基準デューティーを、用紙Ｓがニップ部Ｎを通過する通紙期間用の電圧デューティーとして設定することができる。すなわち、分離用ファンモーター６２１の個体差に応じて適切に設定された電圧デューティーによる分離用ファンモーター６２１の制御を通紙期間において行うことができる。したがって、定着部６１の定着ベルト６１１から用紙Ｓを分離させるための送風を、適度な風量且つ風速で行うことができる。さらに、本実施の形態によれば、風速或いは風量をむしろ不安定化させる虞のあるフィードバック制御は行われず、制御部１００は、分離用ファンモーター６２１の制御に用いる電圧デューティーを、通紙期間中、この個別基準デューティーに固定する。したがって、適度な風量且つ風速での送風を、安定化させることができる。

なお、決定された個別基準デューティーが１００［％］を超えた場合、制御部１００は、通紙期間において分離用ファンモーター６２１の制御に用いる電圧デューティー、つまり通紙期間用の電圧デューティーを１００［％］に制限する。実用可能な電圧デューティーの最大値は１００［％］だからである。なお、校正対象のファンモーター駆動条件が電圧レベルである場合、個別基準デューティーと同様の手順で電圧の初期基準レベルから算出可能な個別基準レベルが分離用ファンモーター６２１の定格電圧を超える可能性がある。このときは、制御部１００は個別基準レベルを分離用ファンモーター６２１の定格電圧に等しい値に制限する。分離用ファンモーター６２１の破損を防止するためである。

このような制限が行われた場合、使用中の分離用ファンモーター６２１はもはや、必要なエアフローを生成することができない。よって、制御部１００が、排紙不良発生の可能性を示すメッセージ又は分離用ファンモーター６２１の交換を要求するメッセージを表示部２１に表示させて、分離用ファンモーター６２１の交換等、適切なメンテナンス作業をユーザー等に促すことが好ましい。

また、図４に示す構成制御動作においては、複数の検出用電圧デューティーが用いられているが、簡易的に、１つの検出用電圧デューティー、つまり初期基準デューティーだけを用いても良い。この変形例の場合、電圧デューティーと回転速度との関係を基準ファンモーターを用いた実験により予め取得しておき、基準ファンモーターで予め取得されたその関係を、分離用ファンモーター６２１で新たに取得された初期基準デューティーと測定回転速度との関係と併用するようにしても良い。この変形例は、図４に示す例に比べて測定時間が短縮化される点で有利であり、図４に示す例は、この変形例に比べて校正精度が向上する点で有利である。

ところで、上記の分離用ファンモーター６２１の個体差に基づくファンモーター駆動条件の校正制御動作に加えて、制御部１００は、用紙Ｓの剛性に基づくファンモーター駆動条件の校正制御動作を行っても良い。用紙Ｓの剛性によって、分離に必要な風速は異なり、例えば腰が弱い用紙ほど強い風が必要となるからである。用紙Ｓの剛性は主として用紙Ｓの坪量及び紙種によって決まる。そこで、制御部１００は、通紙期間において分離用ファンモーター６２１の制御に個別基準デューティーをどの程度利用するかを示す利用度を、予め判別されている用紙Ｓの坪量及び紙種に応じて決定する。図８に示すように、例えば、用紙Ｓが坪量５５〜６１［ｇ／ｍ^２］のコート紙である場合、利用度は１００［％］となり、用紙Ｓが坪量９２〜１０５［ｇ／ｍ^２］の普通紙である場合、利用度は９０［％］となる。したがって、個別基準デューティーが８４［％］と仮定すると、用紙Ｓの剛性が比較的低い前者の場合、通紙期間用の電圧デューティーは、８４×１００＝８４［％］に設定される。一方、後者の場合、通紙期間用の電圧デューティーは、８４×９０＝７５．６［％］、つまり前者よりも低い値に設定されるが、用紙Ｓの剛性が比較的高いので、比較的弱い送風でも確実に用紙Ｓを定着ベルト６１１から分離させることができる。また、用紙Ｓが普通紙の場合は、コート紙よりも剛性が高いので、さらに送風を省力化することができる。

なお、図８において利用度０［％］は、個別基準デューティーが全く利用されないことを意味する。利用度０［％］は、剛性が非常に高い用紙Ｓに対してのみ適用される。利用度０［％］が適用されると、分離用ファンモーター６２１が駆動されず送風自体が行われないこととなる。しかしながら、用紙Ｓの剛性が非常に高いことを利用して、送風なしでも確実に用紙Ｓを定着ベルト６１１から分離させることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明した。

上記実施の形態は、種々変更して実施することができる。例えば、分離用ファンモーター６２１の個体差に基づく校正制御動作の実行の時期は、画像形成装置１の電源が投入されたときでなくても良い。分離用ファンモーター６２１が交換されたときのみ、或いは分離用ファンモーター６２１が新品であるときのみ、上記の校正制御動作を実行した場合でも、分離用ファンモーター６２１の製造時に生じる初期的な個体差には対処することができる。

分離用ファンモーター６２１の交換は、例えば図９に例示する機構によって検知することができる。

この例では、図９（ａ）に示すように、画像形成装置１の本体背面に開口部が設けられている。また、図示しないが定着装置６０の筐体６０ａの背面にも開口部が設けられている。これらの開口部は、３個の分離用ファンモーター６２１が内部に並設されているファンユニット７１０の挿抜が可能な開口部である。画像形成装置１は、これらの開口部を介してファンユニット７１０を定着ローラー６１３の軸方向に沿って挿抜することができるように構成されている。画像形成装置１の本体背面の開口部近傍には、図９（ｂ）に示すファンユニット検知部７２０が配置されている。ファンユニット検知部７２０は、アクチュエーター７２２及びフォトカプラー７２４を備えている。アクチュエーター７２２は、ローラー７２２ａと、ローラー７２２ａの軸（ローラー軸）７２２ｂに対して垂直に延在するようにローラー軸７２２ｂに連結され、ローラー７２２ａと共に回動可能な遮光部材７２２ｃと、を有する。

ファンユニット７１０が開口部から画像形成装置１内部に挿入されると、ローラー７２２ａがファンユニット７１０のケースによって摩擦駆動され、これに従って遮光部材７２２ｃが回動する。この回動動作は、図示しないストッパーにより制限されて、フォトカプラー７２４内の光路を遮断する位置で停止する。その後、画像形成装置１の電源が投入されてフォトカプラー７２４内の発光素子が発光したとき、遮光部材７２２ｃが遮光するため、フォトカプラー７２４は、遮光部材７２２ｃが回動したこと、つまりファンユニット７１０が挿入されたことを、検知することができる。制御部１００は、フォトカプラー７２４からこの検知信号を受信することで、ファンユニット７１０の交換、つまり分離用ファンモーター６２１の交換が行われたことを検知することができる。

なお、次回の交換検知のために、交換検知が一度行われた後、例えば校正制御動作が一度行われた後に、図示しないモーターでローラー７２２ａを逆回転させて遮光部材７２２ｃを初期の位置（図９（ｂ）では破線の位置）に戻しておくことが好ましい。或いは、ファンユニット７１０を取り外すときにローラー７２２ａをファンユニット７１０のケースとの摩擦によって逆回転させるようにしても良い。

分離用ファンモーター６２１が新品であることは、例えば図１０に例示する機構によって検知することができる。

この機構は、分離用ファンモーター６２１が使用済みか未使用か、言い換えれば、図１０（ａ）に示す分離用ファンモーター６２１のローター軸６２１ｂが回転済みか未回転かを、電気的に検知するものである。より具体的には、図１０（ｂ）に示すように、所定位置に固定された固定端７３２ａと、絶縁シート７３４が被せられており、ローター軸６２１ｂとの間で絶縁シート７３４を挟み込みローター軸６２１ｂに押し付ける自由端７３２ｂと、を有する電極７３２が用いられる。また、導通測定部７３６は、電極７３２とローター軸６２１ｂとの導通を測定する。

分離用ファンモーター６２１が未使用であれば、絶縁シート７３４の存在によって、電極７３２とローター軸６２１ｂとが直接接触することがないため、導通測定部７３６では、非導通状態が検知される。制御部１００は、導通測定部７３６からこの検知信号を受信することで、分離用ファンモーター６２１が新品であることを検知することができる。

一旦、分離用ファンモーター６２１が回転すると、絶縁シート７３４がローター軸６２１ｂに引き摺られ、自由端７３２ｂから剥ぎ取られて脱落することにより、電極７３２がローター軸６２１ｂに直接接触する。その結果、導通測定部７３６では、導通状態が検知される。制御部１００は、導通測定部７３６からこの検知信号を受信することで、分離用ファンモーター６２１が使用済みで、新品ではないことを検知することができる。

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 画像形成装置
１０ 画像読取部
２０ 操作表示部
３０ 画像処理部
４０ 画像形成部
５０ 搬送部
６０ 定着装置
６１ 定着部
６１１ 定着ベルト
６１２ 加熱ローラー
６１３ 定着ローラー
６１４、６１６ 加熱源
６１５ 加圧ローラー
６２ エア分離部
６２１ 分離用ファンモーター
６２１ａ 送風口
６２２ ダクト
６２２ａ エア吐出口
１００ 制御部
Ｎ ニップ部
Ｓ 用紙

Claims (15)

1. 未定着のトナー像を有する用紙を加熱する加熱部と、前記用紙を挟持して搬送するニップ部を形成する加圧部と、を有し、前記未定着のトナー像を前記用紙に定着させる定着部と、
   エアフローを生成するファンモーターと、生成されたエアフローの流路を成すダクトと、を有し、前記ニップ部から排出された前記用紙に対して前記ダクトから送風することにより、前記加熱部から前記用紙を分離させるエア分離部と、
   前記ファンモーターに印加される電圧の電圧レベル又は電圧デューティーを含むファンモーター駆動条件を用いて前記ファンモーターを制御する制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、前記用紙が前記ニップ部を通過する通紙期間用のファンモーター駆動条件を、前記ファンモーターの個体差に基づいて設定し、設定されたファンモーター駆動条件を、前記通紙期間中、固定する、
   画像形成装置。
2. 前記制御部は、検出用のファンモーター駆動条件に従って電圧が前記ファンモーターに印加されたときに測定される前記ファンモーターの測定回転速度と、基準回転速度と、の差分を前記ファンモーターの個体差として検出する、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記検出用のファンモーター駆動条件に含まれる検出用の電圧レベル又は電圧デューティーの上限値及び下限値はいずれも、基準ファンモーターを用いた実験により予め決められている、
   請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記加圧部は、圧接状態と離間状態との切り替えを行い、
   前記制御部は、前記ファンモーターの個体差を検出するとき、前記加圧部を前記離間状態から前記圧接状態に切り替えさせる制御を行う、
   請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記ダクトは、送風位置と退避位置との間で変位可能であり、
   前記制御部は、前記ファンモーターの個体差を検出するとき、前記ダクトを前記退避位置から前記送風位置に移動させる制御を行う、
   請求項４に記載の画像形成装置。
6. 外部への排気のためのエアフローを生成する排気用送風部をさらに有し、
   前記制御部は、前記ファンモーターの個体差を検出するとき、前記排気用送風部を停止させる制御を行う、
   請求項４に記載の画像形成装置。
7. 前記測定回転速度は、前記検出用のファンモーター駆動条件に従って電圧が前記ファンモーターに印加されてから所定時間が経過した時点での前記ファンモーターの回転速度、又は前記所定時間が経過した後の前記ファンモーターの回転速度の平均値である、
   請求項２に記載の画像形成装置。
8. 前記制御部は、前記通紙期間と異なる期間において前記ファンモーターの個体差を検出する、
   請求項２に記載の画像形成装置。
9. 前記制御部は、前記画像形成装置の電源投入後であって最初の通紙期間までの間に、前記ファンモーターの個体差を検出する、
   請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記制御部は、前記ファンモーターの交換が検知されたとき、前記ファンモーターの個体差を検出する、
    請求項８に記載の画像形成装置。
11. 前記制御部は、前記ファンモーターが新品であるとき、前記ファンモーターの個体差を検出する、
    請求項８に記載の画像形成装置。
12. 前記制御部は、複数の検出用のファンモーター駆動条件と、これらの各条件に従って電圧が前記ファンモーターに印加されたときの前記ファンモーターの測定回転速度と、の関係に基づいて、前記基準回転速度に対応する基準ファンモーター駆動条件の補正係数を決定し、検出された個体差と、決定された補正係数と、に基づいて、前記基準ファンモーター駆動条件の補正量を決定する、
    請求項２に記載の画像形成装置。
13. 前記制御部は、前記通紙期間用のファンモーター駆動条件を、前記用紙の剛性に基づいて設定する、
    請求項１に記載の画像形成装置。
14. 検出された個体差に基づく補正により得られたファンモーター駆動条件が、前記ファンモーターの定格電圧又は１００％を超えた場合、前記制御部は、前記通紙期間用のファンモーター駆動条件を、前記定格電圧に等しい値又は１００％に制限する、
    請求項１に記載の画像形成装置。
15. 前記通紙期間用のファンモーター駆動条件が前記定格電圧に等しい値又は１００％に制限された場合、前記制御部は、排紙不良発生の可能性を示すメッセージ又はファンモーター交換を要求するメッセージを表示部に表示させる制御を行う、
    請求項１４に記載の画像形成装置。

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