JP2017151235A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ニップ部を通過した用紙の全体をより確実に定着部材から分離でき、かつニップ部通過直後の用紙を冷却する。【解決手段】定着装置は、筐体３４内に、用紙Ｐを加熱する定着部材３１と、定着部材３１を押圧し定着部材３１との間にニップ部Ｎを形成する加圧部材３２とを備え、ニップ部Ｎに通紙される用紙Ｐに画像を熱定着させる定着装置であって、ニップ部Ｎに用紙搬送方向下流側から空気を吹き付け、用紙Ｐを分離するための送風部３３と、筐体３４の内部温度に基づき、送風部３３が吹き付ける空気の風速、風量及び温度の少なくとも一つを調整する制御部と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

従来、複写機等の電子写真方式の画像形成装置においては、画像が印字された用紙が機外へ排出され、排紙トレイ等に複数積載されると、用紙同士で画像面がくっ付き合うタッキングと呼ばれる現象が発生する場合がある。このような問題に対しては、画像形成装置に、画像印字後の用紙を冷却する専用のファンやローラー対を設け、用紙の温度を低下させる対応がなされている。しかしながら、これによって画像形成装置の大型化やコストアップを伴うといった別の問題が生じ得る。

また、定着装置における加熱部材と加圧部材との間のニップ部を通過した後の用紙は、十分に冷却されていないうちに搬送ローラーやガイド部材等に当接することで、画像不良を生じてしまうおそれがある。このため、ニップ部を通過した後、用紙を速やかに冷却することが好ましい。

ここで、定着装置には、ニップ部に空気を吹き付けることによって、ニップ部を通過した後の用紙を定着ローラー等の定着部材から効率良く分離させる送風部が設けられる場合があり、この送風部を用いてニップ部を通過した直後の用紙を冷却することで上記問題に対応し得ると考えられる。しかしながら、用紙の分離用途で用いられる送風部の風速は弱く、しかも空気の吹き付け位置が限定的であるため、この送風部をそのまま用いてもニップ部通過直後の用紙を十分に冷却することはできない。

そこで、例えば、用紙の搬送方向先端部がニップ部に存在するときには、ニップ部に空気を吹き付けて用紙の分離を行い、用紙の搬送方向先端部がニップ部を通過した後には、送風部の空気吹き付け位置を切り替えて、用紙全面に空気を吹き付けて用紙の冷却を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２３３２２８号公報

しかしながら、上記技術にあっては、用紙の搬送方向先端部がニップ部を通過した後には、送風部の空気吹き付け位置を切り替えており、ニップ部に空気を吹き付けない。このため、用紙の搬送方向先端部以外の部分がニップ部を通過するときにはニップ部に空気が吹き付けられないため、定着部材からの用紙の分離が十分とはいえない。

そこで、本発明は、ニップ部を通過した用紙の全体をより確実に定着部材から分離でき、かつニップ部通過直後の用紙を冷却できる定着装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的としている。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、定着装置において、
筐体内に、用紙を加熱する定着部材と、前記定着部材を押圧し前記定着部材との間にニップ部を形成する加圧部材とを備え、前記ニップ部に通紙される用紙に画像を熱定着させる定着装置であって、
前記ニップ部に用紙搬送方向下流側から空気を吹き付け、用紙を分離するための送風部と、
前記筐体の内部温度に基づき、前記送風部が吹き付ける空気の風速、風量及び温度の少なくとも一つを調整する制御部と、を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の定着装置において、
前記制御部は、前記筐体の内部温度が所定値を超えたときに、前記送風部が吹き付ける空気の風速、風量及び温度の少なくとも一つを冷却能が増大するように調整することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の定着装置において、
前記制御部は、通紙枚数又は駆動時間に基づき、前記筐体の内部温度が所定値を超えたか否かを判定することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の定着装置において、
前記送風部は、
前記筐体の近傍の空気を取り入れる第１吸入口と、
前記第１吸入口よりも前記筐体から離れた位置から空気を取り入れる第２吸入口と、
前記制御部による制御下で、前記第１吸入口及び前記第２吸入口から取り入れる空気の量の割合を調整する吸入量調整部と、を有し、
前記第１吸入口及び前記第２吸入口の少なくとも一方から取り入れた空気を前記ニップ部に吹き付けることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の定着装置において、
前記送風部は、吹き付ける空気の温度を検出する温度検出部を有し、
前記制御部は、前記温度検出部により検出された温度に基づき、前記吸入量調整部に前記第１吸入口及び前記第２吸入口から取り入れる空気の量の割合を調整させることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の定着装置において、
前記制御部は、用紙の種類及び坪量に基づき、前記送風部が吹き付ける空気の風速、風量及び温度の少なくとも一つを調整することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の定着装置において、
前記送風部は、前記ニップ部に通紙される用紙の用紙幅方向に沿って複数設けられていることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載の定着装置において、
前記送風部は、空気を吹き出す吹出口の開口面積を調整する吹出口調整部を有することを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の定着装置において、
前記制御部は、用紙の種類及び坪量に基づき、前記吹出口調整部に前記吹出口の開口面積を調整させることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、画像形成装置において、
用紙上にトナー像を形成する画像形成部と、
前記トナー像を定着させる、請求項１から９のいずれか一項に記載の定着装置と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ニップ部を通過した用紙の全体をより確実に定着部材から分離でき、かつ定着ニップ部通過直後の用紙を冷却できる定着装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することができる。

本発明の実施形態の画像形成装置を示す概略図である。 画像形成装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の定着部を示す概略図である。 定着部を構成する送風部の一部を示す概略図である。 異なる風速で定着部のニップ部に空気を吹き付けたときの、印字枚数に対する用紙温度の推移を示すグラフである。

以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

図１は、本実施形態の画像形成装置１の概略構成を示す図である。図２は、画像形成装置１の機能構成を示すブロック図である。

画像形成装置１は、用紙に画像を形成する複合機等の画像形成装置である。図１に示すように、画像形成装置１は、原稿読取部１５、搬送部１６、給紙部１８、画像形成部２０及び定着部３０等を備える。

原稿読取部１５は、コピー用に設けられたスキャナー等であり、制御部１１の指示に従って、原稿台上にセットされた原稿ｄを読み取って、画素ごとにＲ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の色値を有するビットマップ形式の原画像を生成する。原稿読取部１５により生成されたＲ、Ｇ及びＢの色値を有する原画像は、図示しない色変換部によりＣ、Ｍ、Ｙ及びＫの色値を有する原画像に色変換された後、記憶部１２（図２参照）に記憶される。

搬送部１６は、複数の搬送ローラー１６１Ａ、１６１Ｂ、１６１Ｃ、１６１Ｄ、レジストローラー１６２及び排紙ローラー１６３等で構成されている。搬送部１６は、制御部１１の指示に従って、給紙部１８や手差しトレイから給紙された用紙を、画像形成部２０、定着部３０へ搬送し、画像形成及び定着された用紙を排紙口２４から排紙トレイ２５に排出する。排紙トレイ２５は、排出された用紙を載置する。搬送部１６は、定着部３０から搬送された用紙を反転して再度画像形成部２０に搬送する反転部１６ａを有する。

給紙部１８は、複数の給紙トレイを備え、制御部１１の指示に従って、給紙手段１８１により画像形成部２０に用紙を供給する。各給紙トレイには、それぞれ予め定められた紙種やサイズの用紙が収納されている。

画像形成部２０は、制御部１１の指示に従って、画像処理部１７（図２参照）により画像処理された原画像に基づいて、Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫの複数の色からなる画像を用紙上に形成する。画像形成部２０は、４つの書込みユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋ、中間転写ベルト２２、２次転写ローラー２３を備えている。

４つの書込みユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋは、中間転写ベルト２２のベルト面に沿って直列（タンデム）に配置され、それぞれＣ、Ｍ、Ｙ及びＫの色の画像を形成する。書込みユニット２１Ｙは、感光体２１１Ｙ、帯電部２１２Ｙ、光走査装置２１３Ｙ、現像部２１４Ｙ、１次転写ローラー２１５Ｙ及びクリーニング部２１６Ｙを備えている。画像形成時、書込みユニット２１Ｙでは、帯電部２１２Ｙにより感光体２１１Ｙに電圧を印加して帯電させた後、光走査装置２１３Ｙにより原画像に基づいて発光させた光束で感光体２１１Ｙ上を走査して静電潜像を形成する。現像部２１４Ｙによりトナー等の色材を供給して、感光体２１１Ｙ上の静電潜像を現像すると、像担持体である感光体２１１Ｙ上にトナー像が形成される。
なお、各書込みユニット２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋは、書込みユニット２１Ｙと同様に構成されているため、その説明を省略する。

各書込みユニット２１Ｙ〜２１Ｋにおいて、感光体２１１Ｙ〜２１１Ｋ上にトナー像が形成されると、１次転写ローラー２１５Ｙ〜２１５Ｋにより、感光体２１１Ｙ〜２１１Ｋ上のトナー像が中間転写ベルト２２上に順次重ねて転写（１次転写）される。これにより、中間転写ベルト２２上には複数の色からなるトナー像が形成される。１次転写後、クリーニング部２１６Ｙ〜２１６Ｋにより感光体２１１Ｙ〜２１１Ｋ上に残留する色材が除去される。

中間転写ベルト２２は、複数のローラーにより巻き回されて回転する像担持体である。複数のローラーの中には、１次転写ローラー２１５Ｙ〜２１５Ｋが含まれる。

２次転写ローラー２３は、給紙部１８から搬送される用紙の搬送経路上に配置されている。２次転写ローラー２３は、給紙部１８から給紙された用紙上に、中間転写ベルト２２上のトナー像を転写（２次転写）し、定着部３０に搬送する。

定着部３０は、制御部１１の指示に従って、画像形成部２０により色材の像としてのトナー像が形成された用紙に、画像を熱定着させる。すなわち、定着部３０は、画像形成部２０によりトナー像が形成された用紙を加熱及び加圧する。用紙の両面に画像を形成する場合、定着部３０により一方の面に画像が定着された用紙は、反転部１６ａにより用紙面を反転された後、再度２次転写ローラー２３の位置へ給紙される。

図２に示すように、画像形成装置１は、制御部１１、記憶部１２、操作部１３、表示部１４、原稿読取部１５、搬送部１６、画像処理部１７、給紙部１８、通信部１９、画像形成部２０及び定着部３０等を備える。画像形成装置１の各部は、バス４０を介して接続されている。

制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備え、画像形成装置１の各部を制御する。ＲＯＭは、各種プログラム及び各種データが記憶されている記憶部である。制御部１１は、ＣＰＵがＲＯＭから各種プログラムを読み出して適宜ＲＡＭに展開し、展開したプログラムとＣＰＵの協働で、各種処理を実行する。例えば、制御部１１は、原稿読取部１５により生成され又は通信部１９を介して受信され、記憶部１２に保持されたビットマップ形式の原画像を、画像処理部１７により画像処理させて、画像処理後の原画像データに基づき、画像形成部２０により用紙上に画像を形成させる。

記憶部１２は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等により構成され、各種画像処理に係る画像データ等の各種データを一時的に記憶する画像メモリーである。また、記憶部１２は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等を有し、各種データを書き込み及び読み出し可能に記憶する構成としても良い。

操作部１３及び表示部１４は、ユーザーインターフェイスとして画像形成装置１に設けられる。操作部１３は、ユーザーの操作に応じた操作信号を生成し、制御部１１に出力する。操作部１３としては、キーパッド、表示部１４と一体に構成されたタッチパネル等を用いることができる。表示部１４は、制御部１１の指示に従って、操作画面等を表示する。表示部１４としては、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＯＥＬＤ（Organic Electro Luminescence Display）等を用いることができる。

画像処理部１７は、記憶部１２に記憶された画像データ、原稿読取部１５により原稿から画像を読み取って得られた画像データ、通信部１９を介して外部装置から入力された画像データに必要な画像処理を行い、画像処理後の画像データを画像形成部２０に出力する。画像処理には、階調処理、中間調処理、色変換処理等が含まれる。階調処理は、画像データの各画素の階調値を、用紙上に形成された画像の濃度特性が目標の濃度特性と一致するように補正された階調値に変換する処理である。中間調処理は、誤差拡散処理、組織的ディザ法を用いたスクリーン処理等である。色変換処理は、ＲＧＢの各階調値をＣＭＹＫの各階調値に変換する処理である。

通信部１９は、ネットワークカード等で構成され、ＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークに接続される。通信部１９は、ネットワーク上の外部装置、例えばＰＣ（Personal Computer）等のユーザー端末、サーバー等と通信する。通信部１９は、ネットワークを介して、画像を形成するための画像データを外部装置から受信する。

次に、図３及び図４を参照して、定着部３０の構成をより詳細に説明する。図３は、定着部３０の概略図である。図４は、定着部３０を構成する送風部３３の一部を示す概略図である。

定着部３０は、図３に示すように、用紙を加熱する定着部材３１、当該定着部材３１を押圧し当該定着部材３１との間にニップ部Ｎを形成する加圧部材３２、ニップ部Ｎに用紙搬送方向（図３中、矢印ａ方向）下流側から空気を吹き付け、用紙Ｐを分離するための送風部３３、これらの各部材を収容する筐体３４、及び筐体３４の内部温度を検出する内部温度検出部３５等を主に備えて構成されている。また、このように構成される定着部３０と、当該定着部３０の各部を制御する上記制御部１１とにより、定着装置が構成されている。
定着部材３１及び加圧部材３２により形成されるニップ部Ｎに、トナー像が形成された用紙Ｐが通紙され、当該用紙Ｐを定着部材３１が加熱するとともに加圧部材３２が加圧することで、用紙Ｐ上に画像が熱定着される。また、送風部３３が、ニップ部Ｎに空気を吹き付けることで、ニップ部Ｎを通過した用紙Ｐが定着部材３１から分離されやすくなっている。また、上記制御部１１は、筐体３４の内部温度に基づき、送風部３３が吹き付ける空気の送風条件、すなわち、風速、風量及び温度の少なくとも一つを調整する。吹き付ける空気の風速及び風量のうちの少なくとも一方を上昇させるか、吹き付ける空気の温度を低下させるか、又はこれらの両方を行うことで、送風部３３の冷却能を増大させることができる。

定着部材３１は、加熱ローラー３１１、加圧部材３２を押圧する定着ローラー３１２、並びに、これら加熱ローラー３１１及び定着ローラー３１２に張架された定着ベルト３１３等を有する。加熱ローラー３１１及び定着ローラー３１２は、制御部１１の指示に従って回転駆動する。なお、定着ベルト３１３の内側には、定着ベルト３１３を内側から押圧するテンションローラーが更に設けられていても良い。

加熱ローラー３１１は、ハロゲンヒーター３１１ａを内蔵し、制御部１１の指示に従って定着ベルト３１３を加熱する。加熱ローラー３１１は、例えば、アルミニウム等で形成された肉厚３ｍｍの円筒状の芯金３１１ｂの外周面が、厚さ３０μｍのＰＦＡでコーティングした樹脂層３１１ｃで被覆されて構成されている。また、加熱ローラー３１１の外径寸法は、例えば５２ｍｍである。
また、ハロゲンヒーター３１１ａとしては、異なった紙幅に対応するため例えば９３０Ｗと６００Ｗの部分が設けられ、軸方向に異なる発熱分布を有している。

定着ローラー３１２は、例えば、鉄等の金属から形成された筒状の芯金３１２ａの外周面が、耐熱性のソリッドゴムであるシリコンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ１０°）からなる厚さ７．５ｍｍの弾性層３１２ｂで被覆されて構成されている。また、定着ローラー３１２の外径寸法は、例えば６０ｍｍである。なお、弾性層３１２ｂは、シリコンゴムに代えてフッ素ゴムを用いても良い。

定着ベルト３１３は、無端状に形成されている。定着ベルト３１３は、例えば、導電性のＰＩ（ポリイミド）からなる厚さ７０μｍの無端状の基体の外周面に、耐熱性のシリコンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ３０°）からなる厚さ２２０μｍの弾性層と、耐熱性樹脂であるＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）からなる厚さ３０μｍのチューブとが積層されて構成されたものが用いられる。また、定着ベルト３１３の内径寸法は、例えば９９ｍｍである。

加圧部材３２は、制御部１１の指示に従って回転駆動するローラー部材である。また、加圧部材３２は、所定の付勢手段（図示略）により、定着ベルト３１３を介して定着ローラー３１２を押圧し、これにより用紙Ｐが通紙されるニップ部Ｎを形成している。当該付勢手段による加圧部材３２の定着ローラー３１２への荷重は、例えば１０００Ｎである。また、加圧部材３２は、ハロゲンヒーター３２１を内蔵し、制御部１１の指示に従って発熱する。これにより、画像形成装置１の電源投入直後の定着部３０の昇温時間を短縮することができる。
加圧部材３２は、例えば、アルミニウム等から形成された肉厚３ｍｍの円筒状の芯金３２２の外周面が、耐熱性のシリコンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ２０°）からなる厚さ２ｍｍの弾性層３２３と、厚さ３０μｍのＰＦＡチューブの樹脂層３２４とで被覆されて構成されている。また、加圧部材３２の外径寸法は、例えば６０ｍｍである。

送風部３３は、内部で生じた空気の流れをニップ部Ｎに導くダクト部３３１、ダクト部３３１内に設けられて図３及び図４中の矢印ｂ方向に空気の流れを生じさせる送風ファン３３２、ダクト部３３１内において送風ファン３３２よりも空気の流れ方向上流側に設けられる流量調整弁（吸入量調整部）３３３、吹き付ける空気の温度を検出する温度検出部３３４、及びダクト部３３１の吹出口３３１ａの開口面積を調整する吹出口調整部３３５等を有する。

ダクト部３３１は、中空の筒状部材であって、一端が定着部３０のニップ部Ｎ近傍に設けられ、他端が筐体３４の外部へ連通している。
ダクト部３３１の一端は、先端ほど断面積が小さくなるように形成され、その先端部には、ニップ部Ｎに空気を吹き付けるための吹出口３３１ａが設けられている。吹出口３３１ａは、ニップ部Ｎの用紙幅方向全体に亘って設けられている。

また、ダクト部３３１の流量調整弁３３３よりも空気の流れ方向上流側の部分は、二つに分岐し、第１吸入管３３１ｂと第２吸入管３３１ｃとを構成している。
第１吸入管３３１ｂは、筐体３４の外側に設けられ、その先端には筐体３４の近傍の空気を取り入れる第１吸入口３３１ｄが設けられている。ここで、筐体３４の近傍とは、定着部３０が発する熱によって、当該定着部３０の昇温開始前よりも昇温された空気が存在する箇所をいう。したがって、第１吸入管３３１ｂ及び第１吸入口３３１ｄは、筐体３４の内側に設けられていても良い。
また、第２吸入管３３１ｃは、画像形成装置１の外側に連通し、その先端には第１吸入口３３１ｄよりも筐体３４から離れた位置から空気を取り入れる第２吸入口３３１ｅが設けられている。このため、第２吸入口３３１ｅが設けられている位置は筐体３４の近傍ではなく、第２吸入口３３１ｅから取り入れられる空気は、第１吸入口３３１ｄから取り入れられる空気よりも低温である。

送風ファン３３２は、ダクト部３３１内に設けられ、制御部１１の指示に従って回転駆動することでダクト部３３１内に、吹出口３３１ａへ向かう空気の流れを生じさせる。これにより、ダクト部３３１が、第１吸入口３３１ｄ及び第２吸入口３３１ｅから空気を取り入れて、吹出口３３１ａから空気を吹き付けることが可能となっている。また、送風ファン３３２は、制御部１１の指示に従って、回転駆動速度を変化させることができ、吹出口３３１ａから吹き付ける空気の風速及び風量を調整することができる。

流量調整弁３３３は、ダクト部３３１の他端が第１吸入管３３１ｂと第２吸入管３３１ｃとに分岐する分岐点に設けられている。流量調整弁３３３は、制御部１１の制御下で図３中の矢印ｅ方向に移動して第１吸入管３３１ｂ及び第２吸入管３３１ｃの開度を調整し、第１吸入口３３１ｄ及び第２吸入口３３１ｅから取り入れる空気の量の割合を調整する。これにより、第１吸入管３３１ｂから取り入れる空気の割合と、第２吸入管３３１ｃから取り入れる空気の割合とを調整して、吹出口３３１ａから吹き付ける空気の温度を変化させることができ、制御部１１は、送風部３３の送風条件を調整することができる。また、送風部３３が送風条件を調整する際に、制御部１１は、流量調整弁３３３の開度を徐々に変化させることで、吹き付ける空気の温度を徐々に変化させることができる。これにより、用紙Ｐ上に形成される画像の光沢等の画質の急激な変化を抑制することができる。

温度検出部３３４は、ダクト部３３１内において、送風ファン３３２よりも空気の流れ方向下流側に設けられて、送風ファン３３２により吹出口３３１ａへ流れる空気の温度を検出する。また、温度検出部３３４は、検出した空気の温度を制御部１１に出力する。
これにより、制御部１１は、温度検出部３３４により検出された温度に基づき、流量調整弁３３３に第１吸入口３３１ｄ及び第２吸入口３３１ｅから取り入れる空気の量の割合を調整させることができる。よって、送風部３３が吹き付ける空気の温度を精度良く調整することができる。

吹出口調整部３３５は、図４に示すように、ダクト部３３１の吹出口３３１ａ近傍に設けられている。吹出口調整部３３５は、制御部１１の指示に従って、ダクト部３３１の一部を図４中の矢印ｆ方向に移動させ、吹出口３３１ａの開口面積を調整する。ここで、開口面積とは、吹出口３３１ａを構成するダクト部３３１の先端における、内壁面よりも内側の領域の面積である。制御部１１は、用紙の種類及び坪量に基づき、吹出口調整部３３５に吹出口３３１ａの開口面積を調整させる。これにより、送風部３３が吹出口３３１ａから空気を吹き付ける範囲を変更することができ、用紙のサイズ等に応じて効率的に用紙の分離及び冷却を行うことができる。

なお、このように構成される送風部３３は、ニップ部Ｎに通紙される用紙Ｐの用紙幅方向に沿って複数設けられているものとしても良い。この場合、複数の送風部３３は、ニップ部Ｎの用紙幅方向全体に亘って空気を吹き付けることができるように、それらの吹出口３３１ａが用紙幅方向に沿ってほぼ隙間なく配置されていることが好ましい。送風部３３が複数設けられていることにより、用紙幅方向においてニップ部Ｎに対して異なる送風条件で空気を吹き付けることができ、高温になりやすい用紙幅方向中央部に対して冷却能を増大させたり、用紙幅方向において用紙Ｐのトナー付着量が多い部分に対して冷却能を増大させたりすることが可能となる。これにより、用紙Ｐの定着ベルト３１３からの分離及び冷却をより確実に行うことができる。

筐体３４は、図３に示すように、定着部材３１、加圧部材３２、送風部３３の一部及び内部温度検出部３５等を収容する部材である。

内部温度検出部３５は、筐体３４内において定着ベルト３１３を介して加熱ローラー３１１に対向して設けられ、筐体３４の内部温度を検出し、検出された温度を制御部１１に出力する。これにより、制御部１１は、筐体３４の内部温度が所定値を超えたか否かを判定することができる。
また、内部温度検出部３５は、定着ベルト３１３の表面温度を検出して、検出された温度を制御部１１に出力する。これにより、制御部１１は、検出された定着ベルト３１３の表面温度が定着温度に達したか否かを判定でき、定着温度に達したときに定着部３０への通紙を開始してジョブを実施する。なお、定着ベルト３１３の表面温度が定着温度に達するタイミングと、筐体３４の内部温度が所定値を超えるタイミングとは異なる。

上記した制御部１１は、筐体３４の内部温度に基づき、当該内部温度が所定値を超えたときに、送風部３３が吹き付ける空気の風速、風量及び温度の少なくとも一つを冷却能が増大するように調整する。
より具体的には、制御部１１は、定着部３０への通紙を開始した後に、内部温度検出部３５により検出された筐体３４の内部温度が所定値を超えたと判定すると、送風部３３の冷却能が増大するように送風条件を調整する。すなわち、送風部３３が吹き付ける空気の風速（ｍ／ｓ）及び風量（ｍ^３／ｓ）の少なくとも一方を上昇させるか、吹き付ける空気の温度を低下させるか、又はこれらの両方を行うことで、より冷却能を増大させる。吹き付ける空気の風速（ｍ／ｓ）又は風量（ｍ^３／ｓ）を上昇させる場合には、制御部１１は、送風ファン３３２の回転駆動速度を上昇させる。また、吹き付ける空気の温度を低下させる場合には、制御部１１は、流量調整弁３３３により、第２吸入管３３１ｃから取り入れる空気の割合を増大させる。

なお、制御部１１は、通紙枚数又は駆動時間に基づき、筐体３４の内部温度が所定値を超えたか否かを判定するものとしても良い。通紙枚数とは、ジョブの実施を開始してから定着部３０を通過する用紙の枚数であり、駆動時間とは、定着部３０の昇温が開始された時からの経過時間である。具体的には、例えば、制御部１１は、ユーザーにより操作部１３を介して入力された情報や、定着部３０に設けられた所定の検出手段等により、通紙枚数又は駆動時間をカウントし、その値が所定値を超えたときに、筐体３４の内部温度が所定値を超えたと判定する。この場合には、内部温度検出部３５が筐体３４の内部温度を検出しなくても良い。

以上のように構成される定着装置の動作について説明する。
制御部１１の指示に従って、定着ローラー３１２及び加熱ローラー３１１が回転すると、定着ベルト３１３が従動して回転する。加熱ローラー３１１はハロゲンヒーター３１１ａにより加熱され、加熱ローラー３１１に当接する定着ベルト３１３も加熱される。そして、所定の付勢手段によって加圧部材３２が定着ローラー３１２に近付く方向に付勢されているので、定着ローラー３１２に巻回された定着ベルト３１３と加圧部材３２との間のニップ部Ｎで、給紙された用紙Ｐが加熱・加圧されて、用紙Ｐ上のトナー像が定着される。

また、送風部３３によりニップ部Ｎに用紙搬送方向下流側から空気が吹き付けられることによって、ニップ部Ｎを通過した用紙Ｐが定着ベルト３１３から分離されるとともに、用紙Ｐが冷却される。また、筐体３４の内部温度が所定値を超えると、制御部１１は、送風部３３の冷却能が増大するように送風条件を調整して、当該送風部３３により用紙Ｐを冷却する。

ここで、定着ベルト３１３から用紙を分離させるためには、送風部３３からある一定以上の風速又は風量の空気が吹き付けられれば良く、用紙の種類や坪量によっては必ずしも高い風速又は風量が必要なわけではない。しかしながら、ニップ部Ｎ通過後の用紙をタッキングが生じない程度に冷却させるためには、用紙の種類や坪量によらず、吹き付ける空気の風速又は風量を十分に高めるか、当該空気の温度を十分に低くすることで送風部３３による冷却能を増大させる必要がある。これについて図５を参照して説明する。

図５は、画像形成装置１の印字枚数と、画像形成装置１から排紙される用紙Ｐの温度との関係を示すグラフである。また、図５中、実線Ａは、ニップ部Ｎに吹き付ける空気の風速を１０ｍ／ｓとしたときの用紙温度の温度推移、破線Ｂは、ニップ部Ｎに吹き付ける空気の風速を３０ｍ／ｓとしたときの用紙温度の温度推移、一点鎖線Ｃは、タッキングが発生する用紙温度（６７℃）をそれぞれ示している。なお、図５は、定着部材３１の温度：１９０℃、加圧部材３２の温度：８０℃として、坪量１５７ｇ／ｍ^２のグロスコート紙に対して所定の画像を形成した場合における、排紙時の用紙温度を示すものである。

図５に示すように、ニップ部Ｎに吹き付ける空気の風速にかかわらず印字開始直後（定着部３０への通紙開始直後）の用紙温度は５５℃程度であるが、実線Ａで示す温度推移においては、印字枚数が増大するにつれて用紙温度も上昇し、印字枚数が３００枚程度に達したときに用紙温度が６７℃を超え、タッキングが発生してしまうことが分かる。一方、破線Ｂで示す温度推移においては、印字枚数の増大につれて用紙温度も上昇するが、６６℃程度で温度上昇がほぼ飽和し、６７℃を超えていない。
このように、ニップ部Ｎに吹き付ける空気の風速が一定値以上、すなわち、送風部３３の冷却能が大きければ、印字枚数が増大しても用紙温度の上昇が抑えられ、タッキングの発生を抑制することができる。

そこで、仮に、定着部３０への通紙開始直後に送風部３３の送風条件を調整して冷却能を増大させるものとすると、定着不良の原因となる場合がある。これについて、下記表１を参照して説明する。

表１は、定着部３０への通紙開始後に、風速２０ｍ／ｓ、３０ｍ／ｓで一定時間ニップ部Ｎに空気を吹き付けたときの、定着ベルト３１３の温度の低下量を示すものである。定着ベルト３１３の温度低下量は、空気吹き付け前後で、内部温度検出部３５により定着ベルト３１３の表面温度を検出し、その差を算出したものである。また、定着ベルト３１３の温度低下量の算出は、内部温度検出部３５により検出された筐体３４の内部温度が所定値に到達する前と、内部温度検出部３５により検出された筐体３４の内部温度が所定値に到達した後と、のそれぞれで行った。

表１に示すように、筐体３４の内部温度が所定値に到達した後は、送風部３３により吹き付ける空気の風速が２０ｍ／ｓ又は３０ｍ／ｓのいずれであっても、定着ベルト３１３の温度低下量は大きくない。これは、筐体３４の内部温度が所定値に到達した後は、定着部３０を構成する各部材が十分に昇温されて蓄熱していることで、送風部３３の冷却能が大きくても定着ベルト３１３の温度が大きく低下しないためと考えられる。一方で、筐体３４の内部温度が所定値に到達する前に送風部３３により風速３０ｍ／ｓで空気を吹き付けると、温度低下量が３０℃となってしまう。温度低下量が３０℃以上となると、定着不良が発生してしまうため、筐体３４の内部温度が所定値に到達する前は、吹き付ける空気の風速を３０ｍ／ｓ以上とすることは好ましくないことが分かる。したがって、定着部３０への通紙の開始に適したタイミングと、送風部３３の冷却能を増大させるのに適したタイミングとは異なることが分かる。

そのため、本実施形態では、上記したように、筐体３４の内部温度が所定値を超えてから、送風部３３の送風条件を調整するものとしており、定着部３０を構成する各部材が十分に昇温された後に、送風部３３による冷却能を増大させるものとしている。なお、筐体３４の内部温度が所定値を超える前までは、排紙される用紙Ｐの温度が高くなく、排紙トレイ２５上に積載される用紙Ｐの枚数が少ないため、タッキングは起きにくい。
したがって、制御部１１が上記制御を行うことで、ニップ部Ｎを通過した用紙Ｐを十分に冷却してタッキングの発生を抑制することができるとともに、定着部３０の温度低下を抑制して定着不良の発生をも抑制することができる。

また、本実施形態では、制御部１１は、筐体３４の内部温度が所定値を超えてから、送風部３３の送風条件を調整するものとしているが、更に、用紙Ｐの種類及び坪量に基づき、送風部３３の送風条件を調整するものとしても良い。
例えば、表面が平滑なグロスコート紙は、普通紙や上質紙に比べて熱容量が大きいためタッキングが発生しやすい傾向にある。したがって、制御部１１は、操作部１３により入力された情報等に基づいて、用紙Ｐがグロスコート紙である場合には、送風部３３の冷却能が増大するように送風条件を調整し、用紙Ｐが普通紙や上質紙である場合には、送風部３３の冷却能が低減するように送風条件を調整するものとしても良い。

また、例えば、用紙の坪量が大きいほどタッキングの発生温度は低い傾向にある。
すなわち、２０℃５０％ＲＨの外部環境下にて、Ａ３サイズのグロスコート紙に、トナー付着量が最大となるようなベタ画像を形成し、用紙の坪量ごとにタッキングの発生温度を測定したところ、用紙の坪量が大きくなるほどタッキング発生温度が低下することが確認された。
この場合、制御部１１は、用紙Ｐの坪量が大きいほど、送風部３３の冷却能が増大するように送風条件を調整することで、より確実にタッキングの発生を抑制することが可能となる。

また、一方で、用紙は坪量が大きくなるほど剛性も大きくなるため、坪量の大きい用紙ほど定着ベルト３１３への巻き付きは起きにくくなる。したがって、制御部１１は、用紙の坪量が大きいほど、送風部３３が吹き付ける空気の風速及び風量が小さくなるように送風条件を調整するものとしても良い。これにより、送風部３３が過剰に空気を吹き付けることを回避することができ、エネルギー効率を向上させることができる。
よって、用紙の坪量が大きいほど、制御部１１は、送風部３３より吹き付ける空気の風速及び風量を小さくしつつ、温度を低くすることが好ましい。

以上、本実施形態によれば、筐体３４内に、用紙Ｐを加熱する定着部材３１と、定着部材３１を押圧し定着部材３１との間にニップ部Ｎを形成する加圧部材３２とを備え、ニップ部Ｎに通紙される用紙Ｐに画像を熱定着させる定着装置であって、ニップ部Ｎに用紙搬送方向下流側から空気を吹き付け、用紙Ｐを分離するための送風部３３と、筐体３４の内部温度に基づき、送風部３３が吹き付ける空気の風速、風量及び温度の少なくとも一つを調整する制御部１１と、を備えるので、ニップ部Ｎを通過直後の用紙Ｐ全面に対して空気を吹き付けることができ、当該用紙Ｐの全体をより確実に定着部材３１から分離することができる。また、筐体３４の内部温度に基づいて送風条件を調整するので、用紙Ｐをより確実に冷却してタッキングの発生を抑制することができる。

また、制御部１１が、筐体３４の内部温度が所定値を超えたときに、送風部３３が吹き付ける空気の風速、風量及び温度の少なくとも一つを冷却能が増大するように調整するので、定着部３０を構成する各部材が十分に昇温されてから送風部３３の送風条件を調整することができる。これにより、定着部３０の大幅な温度低下を抑制して、定着不良を抑制することができる。

また、制御部１１が、通紙枚数又は駆動時間に基づき、筐体３４の内部温度が所定値を超えたか否かを判定する場合には、筐体３４の内部温度を直接的に検出する手段を省くことができ、装置構成を簡略化してコストダウンを図ることができる。

また、送風部３３が、筐体３４の近傍の空気を取り入れる第１吸入口３３１ｄと、第１吸入口３３１ｄよりも筐体３４から離れた位置から空気を取り入れる第２吸入口３３１ｅと、制御部１１による制御下で、第１吸入口３３１ｄ及び第２吸入口３３１ｅから取り入れる空気の量の割合を調整する流量調整弁３３３と、を有し、第１吸入口３３１ｄ及び第２吸入口３３１ｅの少なくとも一方から取り入れた空気をニップ部Ｎに吹き付けるので、簡易な構成で、送風部３３が吹き付ける空気の温度を調整することができる。

また、送風部３３が、吹き付ける空気の温度を検出する温度検出部３３４を有し、制御部１１が、温度検出部３３４により検出された温度に基づき、流量調整弁３３３に第１吸入口３３１ｄ及び第２吸入口３３１ｅから取り入れる空気の量の割合を調整させるので、送風部３３が吹き付ける空気の温度をより精度良く調整することができる。

また、制御部１１が、用紙Ｐの種類及び坪量に基づき、送風部３３が吹き付ける空気の風速、風量及び温度の少なくとも一つを調整するので、タッキングの発生をより確実に抑制することができ、また、送風部３３のエネルギー効率を向上させることができる。

また、送風部３３が、ニップ部Ｎに通紙される用紙Ｐの用紙幅方向に沿って複数設けられている場合には、用紙幅方向においてニップ部Ｎに対して異なる送風条件で空気を吹き付けることができ、用紙Ｐの定着ベルト３１３からの分離及び冷却をより確実に行うことができる。

また、送風部３３が、空気を吹き出す吹出口３３１ａの開口面積を調整する吹出口調整部３３５を有し、制御部１１が、用紙の種類及び坪量に基づき、吹出口調整部３３５に吹出口３３１ａの開口面積を調整させるので、送風部３３が空気を吹き付ける範囲を変更することができ、用紙のサイズ等に応じて効率的に用紙の分離及び冷却を行うことができる。

なお、上記した実施形態における記述は、本発明に係る好適な定着装置及び画像形成装置の一例であり、これに限られるものではない。

例えば、上記した実施形態では、画像形成装置１の画像形成部２０は、カラーの画像形成を行うものとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、画像形成部２０は、モノクロの画像形成を行うものとしても良い。

また、上記した実施形態では、定着部材３１が、定着ローラー３１２及び定着ベルト３１３を有しているものとしたが、これらを有していなくても良い。その場合には、加圧部材３２が加熱ローラー３１１を直接押圧して、加熱ローラー３１１と加圧部材３２との間にニップ部Ｎが形成される。

また、上記した実施形態では、所定の付勢手段により加圧部材３２が定着部材３１を押圧するように付勢されているものとしたが、所定の付勢手段により定着部材３１が加圧部材３２を押圧するように付勢されていても良い。また、定着部材３１及び加圧部材３２のそれぞれに付勢手段が設けられ、互いに近付く方向に付勢されていても良い。

また、上記した実施形態では、加熱ローラー３１１及び加圧部材３２の最外層には、樹脂層３１１ｃ、３２４がそれぞれ設けられているものとしたが、これに限られるものではない。当該樹脂層３１１ｃ、３２４の更に外側、又はそれらに替えて、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）のチューブの被覆が設けられているものとしても良いし、コーティング加工が施されているものとしても良い。

また、上記した実施形態では、定着部材３１及び加圧部材３２が加熱手段としてそれぞれハロゲンヒーター３１１ａ、３２１を有するものとしたが、これらの代わりに、例えば励磁コイルを用いた誘導加熱発熱体を有していても良い。また、当該加熱手段は、必ずしも加熱ローラー３１１や加圧部材３２に内蔵されていなくても良く、定着部材３１及び加圧部材３２を加熱することができれば、いずれの位置に設けられていても良い。また、加圧部材３２は加熱手段を備えていなくても良い。

また、上記した実施形態では、制御部１１が、内部温度検出部３５により検出された筐体３４の内部温度が所定値を超えたか否かを、通紙枚数又は駆動時間に基づき判定しても良いとしたが、これらに限られるものではない。すなわち、定着部３０よりも用紙搬送方向下流側に用紙温度を検出する温度センサーを設け、検出された用紙温度に基づき、筐体３４の内部温度が所定値を超えたか否かを判定するものとしても良い。

また、上記した実施形態では、流量調整弁３３３により第１吸入口３３１ｄ及び第２吸入口３３１ｅから取り入れる空気の割合を調整することで、吹出口３３１ａから吹き付ける空気の温度を調整するものとしたが、これに限られるものではない。例えば、ダクト部３３１内に加熱手段や冷却手段等が設けられ、制御部１１の指示に従ってこれらがダクト部３３１内を加熱又は冷却することによって、吹き付ける空気の温度を調整するものとしても良い。

１ 画像形成装置
１１ 制御部
２０ 画像形成部
３１ 定着部材
３２ 加圧部材
３３ 送風部
３４ 筐体
３３１ａ 吹出口
３３１ｄ 第１吸入口
３３１ｅ 第２吸入口
３３３ 流量調整弁（吸入量調整部）
３３４ 温度検出部
３３５ 吹出口調整部
Ｎ ニップ部

Claims (10)

1. 筐体内に、用紙を加熱する定着部材と、前記定着部材を押圧し前記定着部材との間にニップ部を形成する加圧部材とを備え、前記ニップ部に通紙される用紙に画像を熱定着させる定着装置であって、
   前記ニップ部に用紙搬送方向下流側から空気を吹き付け、用紙を分離するための送風部と、
   前記筐体の内部温度に基づき、前記送風部が吹き付ける空気の風速、風量及び温度の少なくとも一つを調整する制御部と、を備えることを特徴とする定着装置。
2. 前記制御部は、前記筐体の内部温度が所定値を超えたときに、前記送風部が吹き付ける空気の風速、風量及び温度の少なくとも一つを冷却能が増大するように調整することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記制御部は、通紙枚数又は駆動時間に基づき、前記筐体の内部温度が所定値を超えたか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記送風部は、
   前記筐体の近傍の空気を取り入れる第１吸入口と、
   前記第１吸入口よりも前記筐体から離れた位置から空気を取り入れる第２吸入口と、
   前記制御部による制御下で、前記第１吸入口及び前記第２吸入口から取り入れる空気の量の割合を調整する吸入量調整部と、を有し、
   前記第１吸入口及び前記第２吸入口の少なくとも一方から取り入れた空気を前記ニップ部に吹き付けることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の定着装置。
5. 前記送風部は、吹き付ける空気の温度を検出する温度検出部を有し、
   前記制御部は、前記温度検出部により検出された温度に基づき、前記吸入量調整部に前記第１吸入口及び前記第２吸入口から取り入れる空気の量の割合を調整させることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記制御部は、用紙の種類及び坪量に基づき、前記送風部が吹き付ける空気の風速、風量及び温度の少なくとも一つを調整することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の定着装置。
7. 前記送風部は、前記ニップ部に通紙される用紙の用紙幅方向に沿って複数設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の定着装置。
8. 前記送風部は、空気を吹き出す吹出口の開口面積を調整する吹出口調整部を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の定着装置。
9. 前記制御部は、用紙の種類及び坪量に基づき、前記吹出口調整部に前記吹出口の開口面積を調整させることを特徴とする請求項８に記載の定着装置。
10. 用紙上にトナー像を形成する画像形成部と、
    前記トナー像を定着させる、請求項１から９のいずれか一項に記載の定着装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置。

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