JP5540768B2

JP5540768B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5540768B2
Application number: JP2010041953A
Authority: JP
Inventors: 竹下雅美; 山崎正浩; 高山守
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2030-02-26
Also published as: JP2011180221A; US8594548B2; US20110211875A1

Description

本発明は、未定着トナー像を記録材に定着させる定着装置を備える画像形成装置に関するものである。

従来、画像形成装置において、用紙等の記録媒体（以下、用紙という）に転写されたトナー像を定着させる装置として、加熱手段により加熱される定着部材（例えば定着ローラ）と、当該定着部材を加圧する加圧部材（例えば加圧ローラ）で形成されたニップ部によって未定着トナー像を担持した用紙を挟持搬送しながら、加熱・加圧によりトナー像を用紙に定着させる熱定着装置が知られており、広く採用されている。

また、定着部材として無端状の定着ベルトを用いるベルト定着装置も周知である。このベルト定着装置は定着ベルトの熱容量が小さいのでウォーミングアップタイムを短縮出来、省エネ性に優れるという利点を有している。

従来の熱定着装置の一例を図４を参照して説明する。トナー像１０５を転写された用紙Ｐが定着装置１１０に送り込まれ、その用紙表面のトナー像１０５は、定着ローラ１１１と加圧ローラ１１２で挟持される部位Ｎ（以下、定着ニップ部Ｎと称す）にて、熱と圧力により用紙Ｐの表面に定着される。

定着ニップ部Ｎを通過した用紙Ｐは、溶着したトナーにより定着ローラ１１１に密着して巻付き、搬送されない不具合が生じる場合がある。そこで、剥離爪１０８などを定着ローラ１１１に当接して用紙Ｐを引き剥がす方法が広く知られている。しかし、剥離爪１０８が接触する定着ローラ１１１の表面部分が摩滅して印刷画像に不具合を生じたり、剥離爪１０８にトナーなどの汚れが蓄積して用紙を汚す不具合を生じることが知られている。

このような問題に対し、圧縮空気を用紙先端に噴き付けて、用紙を定着ローラから剥離する技術が、例えば、特開平０３−０８１７９１号公報（特許文献１）により提案されている。該公報に記載のものは、印刷用紙の定着時に定着用ロールに附着して走行を停止する用紙を空気流により剥離する電子写真装置の用紙剥離装置において、前記用紙の厚さに対応して前記空気流の圧力を調整して剥離する空気流圧力調整器が設けてあることを特徴とする電子写真装置の用紙剥離装置である。

また、用紙剥離に必要な空気の噴き出し時間は、用紙搬送速度、空気タンクの容積、圧縮空気の圧力、ノズルの噴出口の開口面積、噴出口の数などで左右されるが、３０〜２００ｍｓが好ましく、用紙の先端部を狙っての1回の噴出を行うものが、例えば、特開２００７−２３３２２８号公報（特許文献２）により知られている。該公報に記載のものは、ニップ部近傍に向けてニップ部の下流側から空気を吹き付ける空気吹き付け手段を有する定着装置において、前記空気吹き付け手段は、前記ニップ部近傍に向けて空気を吹き付けて加熱手段から前記記録材を剥離する第１の空気吹き付け部材と、定着後の記録材に向けて空気を吹き付けて定着後の記録材を冷却する第２の空気吹き付け部材と、第１の空気吹き付け部材または第２の空気吹き付け部材のいずれから空気の吹きつけを行わせるかを切り替える切り替え手段と、前記記録材の搬送経路の下側に位置し前記第２の空気吹き付け部材から吹き付けられた空気を前記圧接部材の周面に導き前記圧接部材を冷却可能とする空気ガイド部材と、を有することを特徴とする定着装置である。

ところで、近年の電子写真装置需要の多様性から、印刷する用紙の厚さは３５〜１９９ｇ／ｍ^２と多岐に渡っており、その厚さの違いによる要因だけでも、信頼度高く剥離可能な空気の噴出し時間や圧縮空気の圧力は違ったものとなる。

例えば、用紙の搬送速度７００ｍｍ／Ｓ、空気タンクの容量１３００ｍｌ、圧縮空気の圧力０．１ＭＰａ、ノズルの噴出口の開口面積３ｍｍ^２、噴出口が１個の条件で、毎分１５０枚の印刷を行う場合、最も需要の多い厚さ７５ｇ／ｍ^２の用紙６を信頼度高く剥離可能な空気の噴出し時間は、その実績より９０ｍｓとなっている。

しかし、電子写真装置の状態やその環境などの要因で用紙に付着するトナー量が増加した場合に、定着ローラに巻き付く用紙の密着力が大きくなり、剥離が充分にできなくなって、その結果用紙ジャムとなり、電子写真装置が停止する問題があった。

この問題は、厚さ３５〜８５ｇ／ｍ^２の薄い用紙で主に発生し、厚さ３５〜６４ｇ／ｍ^２の薄い用紙では顕著に現れる。厚さが薄いことによる用紙の剛性不足に加え、トナー付着量の増大による密着力の増加が、用紙剥離の安定性を大きく低下させることが原因であった。また、一旦用紙先端部の剥離に成功しても、前記原因により、用紙の中ほどで再び定着ローラに巻きつく用紙中折れジャムが発生する問題もあった。

これらの問題を解決すべく、画像情報に応じて圧縮空気の吐出量または吐出圧力を制御して変化させる技術が、例えば、特開２００５−１２８３３３号公報（特許文献３）により提案されている。該公報に記載のものは、少なくとも、未定着のトナー画像を形成するトナー画像形成手段と、加熱回転体および加圧回転体を備える定着手段と、加熱回転体表面に一辺が近接して配される剥離案内板と、加熱回転体表面と剥離案内板表面とに挟まれた領域から、両者の間隙に向けて、パルス状の圧搾気体を吐出する気体吐出機構と、を備え、記録媒体を加熱回転体から剥離する剥離手段と、さらに、画像情報および／または記録媒体に関する情報に応じて、気体吐出機構の動作条件を制御する吐出制御手段を備えることを特徴とする画像形成装置である。

この技術は、つまり、画像情報よりトナーが付着する面積を読み取り、その付着面積に見合った圧縮空気の吐出量または吐出圧力に変化させて用紙剥離するものである。付着面積が大きければ圧縮空気の吐出量または吐出圧力を増大し、付着面積が小さければ圧縮空気の吐出量または吐出圧力を減少し、圧縮空気を有効に無駄なく活用することが可能になる。

しかしながら、電子写真装置の作像原理は極めて複雑であり、多くのバラツキ要因を内在しているので、用紙に付着するトナー量もその影響を受ける事となる。つまり、画像情報のみでトナー付着量の増減を正しく推定することは難しい。トナー付着面積が狭い場合であっても、トナー付着の度合が高ければ用紙の密着力が増加して、用紙ジャムが発生する場合がある。また逆に、トナー付着面積が広い場合であっても、トナー付着の度合が低ければ用紙の密着力は増加することがなく、用紙剥離が安定して容易にできる場合があった。

これらを解決するには、常にトナー付着量の最も多い条件で圧縮空気の吐出量または吐出圧力を設定しておけば良い。しかしこれは多量の圧縮空気が必要となって、圧縮空気発生装置の能力増大を招く結果となり、装置のコストアップや装置全体の大型化を招くことになる。また、無駄に圧縮空気を作る電力を消費することになり、環境負荷の増大も招くこととなる。更には、圧縮空気による定着ローラの冷却に対向する為、ヒーター電力の増大を招くこととなる。

本発明は、従来の熱定着装置を備えた画像形成装置における上述の問題を解決し、多様な条件にかかわらず用紙を定着部材から信頼度高く剥離することが可能な画像形成装置を提供することを課題とする。

前記の課題は、本発明により、加熱手段により加熱される定着部材と、該定着部材に圧接される加圧部材とを有し、未定着トナー像を保持した記録媒体を前記定着部材と前記加圧部材とで形成される定着ニップ部を通過させ、未定着トナー像を記録媒体に定着させる定着装置を備えた画像形成装置において、圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段と、前記定着ニップ部の出口側に配置され、前記圧縮空気供給手段より供給される圧縮空気を記録媒体と前記定着ローラの密着部へ向けて噴出させる少なくとも一つの圧縮空気噴出口と、前記圧縮空気供給手段と前記圧縮空気噴出口との間に配置され、開放と遮断状態を切り替え可能な電磁弁とを有し、用紙の厚さにより決定された前記圧縮空気噴出口からの圧縮空気噴出時間を、印刷密度、印刷濃度設定、現像剤の経時的使用状態、像担持体の経時的使用状態、湿度、温度、定着設定温度、用紙搬送速度に応じて補正するとともに、前記補正後の噴出時間が所定値を超える場合は、該噴出時間の途中で前記電磁弁を所定時間閉じることにより解決される。

また、前記圧縮空気噴出時間を補正する際の補正条件として、前記印刷濃度設定、前記現像剤の経時的使用状態、前記像担持体の経時的使用状態、前記湿度および前記温度に代えて、像担持体上に作像した基準画像のトナー付着量を用いて補正する

また、前記所定値を超えた場合の前記噴出時間は、前記電磁弁を途中で閉じる前の開放時間と、前記電磁弁を途中で閉じた所定時間と、前記電磁弁を途中で閉じた後の開放時間とを合わせた時間であると好適である。

また、前記電磁弁を途中で閉じる所定時間が、前記電磁弁を途中で閉じる前後の開放時間よりも短いと好適である。
また、前記電磁弁を途中で閉じる前の開放時間と、前記電磁弁を途中で閉じた後の開放時間が同一であると好適である。

本発明の画像形成装置によれば、多様な条件にかかわらず用紙を定着部材から信頼度高く剥離することが可能となり、定着部での用紙ジャムを防止した信頼性の高い画像形成装置を提供することができる。

また、圧縮空気噴出時間の補正が必要な条件が重なることは稀なので、この条件が重なった場合以外は圧縮空気の噴出量を少なくすることが可能なため、消費する圧縮空気の総体量を削減でき、安価で小型な圧縮空気供給手段の搭載が可能となり、信頼性の高い画像形成装置を低コストに実現することができる。また、圧縮空気供給手段で消費する電力も少なくなり、環境負荷の少ない画像形成装置を実現できる。

さらには、通常時における圧縮空気吐出量を削減でき、定着ローラの温度低下を抑制することができる結果、加熱手段（定着ヒータ）の消費電力を削減でき、環境負荷の少ない画像形成装置を実現できる。

本発明に係る画像形成装置の一例における作像部付近の概略を示す構成図である。定着装置と圧縮空気供給部の構成を示す模式図である。電磁弁の制御を示すチャート図である。従来の熱定着装置の一例を示す構成図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の一例における作像部付近の概略を示す構成図である。本実施形態の画像形成装置は像担持体としての感光体ドラム１を備えており、その感光体ドラム１の周囲には帯電手段２、現像装置３、転写手段４、クリーニング手段５等が配置されている。帯電手段２と現像装置３の間は書き込み位置となっており、光走査装置６からのレーザ光Ｌが感光体ドラム１に照射される。現像装置３の下流（感光体回転方向）側近傍には、感光体面に付着したトナー量を検知するトナーセンサ７が設けられている。

感光体ドラム１が図示しない駆動手段によって図中時計方向に回転駆動され、その感光体ドラム１の表面が帯電手段２によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された感光体表面には光走査装置６からのレーザ光が照射され、これによって感光体ドラム１表面に静電潜像が形成される。感光体１の回転により移動してきた潜像に、現像機３がトナーを付着させる。現像機３内のトナーが少なくなるとトナーセンサ２６が検知して、トナーホッパ２５からトナーを適量供給する。

図示しない給紙部よりタイミングを見計らって送り出される用紙Ｐは感光体ドラム１と接触し、転写器４で感光体ドラム１上のトナー像１０５を用紙へ転写する。トナー像１０５が転写された用紙Ｐは剥離器８により感光体ドラム１から剥離される。剥離された用紙Ｐは搬送ベルト９により定着装置１０へ搬送される。

図２は、定着装置１０と圧縮空気供給部の構成を示す模式図である。
図２に示すように、定着装置１０は、定着部材としての定着ローラ１１と、その定着ローラに図示しない加圧手段により圧接される加圧部材としての加圧ローラ１２とを有している。定着ローラ１１内には加熱手段としての定着ヒータ１３が内蔵されている。定着ローラ１１は図示しない駆動手段により図中時計回りに回転駆動され、加圧ローラ１２は定着ローラ１１に従動回転する。未定着トナー像１０５を担持する用紙Ｐは、定着ローラ１１と加圧ローラ１２とに挟持されて図の右方から左方に搬送される。定着ローラ１１と加圧ローラ１２とが圧接されて形成される定着ニップ部Ｎを用紙Ｐが通過する際に、熱と圧力とによりトナー像１０５が用紙Ｐ上に定着される。

定着ニップ部Ｎの出口側には、ニップ部Ｎから出てきた用紙の表面に向けて圧縮空気（図中に太矢印で示す）の噴出を行うノズル１４が配設されている。定着ニップ部Ｎを通過して、溶着したトナーの粘着力により定着ローラ１１に巻付きながら搬送さる用紙Ｐの先端に、圧縮空気がノズル１４先端の穴から噴き出して、用紙Ｐは定着ローラ１１から剥がされる。先端部を剥離された用紙Ｐは、上用紙ガイド１５又は下用紙ガイド１６に沿って更に搬送される。

圧縮空気供給部３０において、コンプレッサ３１で作った圧縮空気を、配管３４で繋いだ空気タンク３２に貯蔵する。空気タンク３２と定着装置１０のノズル１４は配管３４で繋がれ、その中間部に電磁弁３５が配設される。電磁弁３５は通常時閉じており、空気タンク３２内の圧縮空気を保持している。通紙時にあらかじめ決められた位置に用紙Ｐの先頭が達すると電磁弁３５が決められた時間だけ開き、上記の如く、用紙先端に圧縮空気が噴射される。

なお、図中の符号４０はプリンタ制御部であり、このプリンタ制御部４０には、用紙位置を検知する用紙センサ４１，４２やコントローラ４３が接続されている。上記した電磁弁３５は、プリンタ制御部４０によって開閉が制御される。

本発明による画像形成装置では、定着ニップ部Ｎの出口側に、用紙表面に向けて圧縮空気の噴出を行う圧縮空気噴出手段（ノズル１４）を設け、オペレーターが事前に入力した用紙厚さの事前情報に応じて、プリンタ制御部１８が少なくとも用紙１枚毎に電磁弁３５の開閉時間と開閉回数を制御可能とする。

また、コントローラ４３が画像情報から印刷する面積（画像面積）を読み取り、その面積の情報に応じて、プリンタ制御部１８が少なくとも用紙１枚毎に電磁弁３５の開閉時間と開閉回数を制御してもよい。

また、現像機３内のトナー濃度センサ２６の情報を元に、トナーホッパー２５が現像機へ供給するトナー量の情報に応じて、プリンタ制御部１８が少なくとも用紙１枚毎に電磁弁３５の開閉時間と開閉回数を制御してもよい。

また、オペレーターが事前に入力した印刷濃度の情報に応じて、プリンタ制御部１８が少なくとも用紙１枚毎に電磁弁３５の開閉時間と開閉回数を制御してもよい。
また、プリンタ制御部４０がカウントしている現像剤の寿命値情報（経時的使用状態）に応じて、プリンタ制御部４０が少なくとも用紙１枚毎に電磁弁３５の開閉時間と開閉回数を制御してもよい。

また、プリンタ制御部４０がカウントしている感光体の寿命値情報（経時的使用状態）に応じて、プリンタ制御部４０が少なくとも用紙１枚毎に電磁弁３５の開閉時間と開閉回数を制御してもよい。

また、感光体にダミー画像を作像し、センサ７で読み取ったその画像のトナー付着量に応じて、プリンタ制御部４０が少なくとも用紙１枚毎に電磁弁３５の開閉時間と開閉回数を制御してもよい。

また、画像形成装置内部または装置周辺の湿度あるいは温度をセンサで読み取り、それらの値に応じて、プリンタ制御部４０が少なくとも用紙１枚毎に電磁弁３５の開閉時間と開閉回数を制御してもよい。

また、定着ローラ１１の温度制御値（定着設定温度）に応じて、プリンタ制御部４０が少なくとも用紙１枚毎に電磁弁３５の開閉時間と開閉回数を制御してもよい。
また、用紙搬送速度を可変できる構成とし、その搬送速度に応じて、プリンタ制御部４０が少なくとも用紙１枚毎に電磁弁３５の開閉時間と開閉回数を制御してもよい。

ところで、圧縮空気方式による用紙剥離を採用している電子写真装置は、比較的高速な電子写真装置である。高速な電子写真装置では、定着ローラの温度設定、電子写真の各種条件、用紙走行の各種条件などを最適にする目的で、事前に用紙厚さの情報入力をオペレーターへ要求することが一般的である。

また、印刷物の用途や使用する人の好みなどにより、印刷濃度を最適にする目的で、事前に印刷濃度の情報入力をオペレーターへ要求することも一般的である。
更には、用紙の質に起因する用紙カール量や定着強度を最適にする目的で、事前に定着温度の情報入力をオペレーターへ要求することも一般的である。

本発明による電子写真装置では、オペレーターが使用する用紙の厚さの情報や印刷濃度または定着温度を、入力パネル（コントローラ）４３から入力する。入力した各情報は、プリンタ制御部４０に伝送されて保存される。一般的な電子写真装置は、積み重ねた用紙から１枚のみを分離して供給する給紙部を複数配設している。この場合は、各々の給紙部毎に異なる厚さの用紙をセットする。

本発明は、オペレーターが入力した設定値および画像形成装置の制御部４０が管理するデータを元に、用紙剥離の難易度を推定し、ノズル１４から噴出させる圧縮空気の吐出量を増減して最適なものにするものである。以下、吐出量の増減制御について述べる。

次の表１は、用紙の厚さに応じた電磁弁３５の開放時間を示すものである。

用紙の厚さにより電磁弁３５の開放時間が異なるのは、用紙の剛性に起因するものであり、用紙の剛性が低い薄い用紙ほど、定着ローラ１１から離れようとする復元力が弱い為に、溶融トナーによる定着ローラ１１への密着力が強くなるので、開放時間Ｔ０を長くしている。本例では、１５７ｇ／ｍ^２以上の厚い用紙では、用紙剛性が高いので定着ローラ１１より自ら離れて巻付くことがないので、圧縮空気を吹き付ける必要がなく、電磁弁３５を開放しない制御となっている。また、８６〜１５６ｇ／ｍ^２の用紙では、稀に巻き付くこともあるが、その密着力が弱い為に電磁弁３５の開放時間Ｔ０は短いものとなっている。

この表1に示す開放時間Ｔ０が実際の開放時間Ｔのベースとなるもので、後述する様々な条件によりＴ０を補正する制御となっている。また、本例では、８６ｇ／ｍ^２以上の用紙は密着力が弱いため、補正を行う必要がなく、基本開放時間Ｔ０をそのまま開放時間Ｔとしている。

さて、ページプリンタでは、用紙一枚毎の画像情報でデータの処理を行っているので、用紙一枚中のトナーを載せる面積の割合、つまり印刷する面積の割合（以後、印刷密度と呼ぶ）を算出することは容易である。

用紙に多くのトナーが載っていると定着ローラ１１と用紙の密着力は増大する。したがって、信頼度高く用紙剥離を行いかつ無駄なく圧縮空気を使用するには、印刷密度（画像面積）の増大に応じて圧縮空気の吐出量を増大する必要が生じる。よって、次の表２に示すような補正値により開放時間Ｔ０を補正する（開放時間Ｔ1となる）。なお、印刷密度が１５％より低い領域では、後述の要因による影響が少なくなるので、以後の補正を行わなくてもよい。

前述したように、印刷物の用途や使用する人の好みなどにより、印刷濃度を最適にする目的で、事前に印刷濃度の情報をオペレーターが入力する。本実施形態では、「薄い」、「やや薄い」、「標準」、「やや濃い」、「濃い」の５段階設定となっている。この設定値を元に現像機３内の現像ロールに印可するバイアス電圧を増減し、感光体１の潜像に載せるトナー量を増減させることにより、印刷の「濃い」「薄い」の違いを作り出している。

つまり同じ画像であっても、印刷濃度の設定の違いによってトナー付着量が増減する為、定着ローラ１１と用紙の密着力は増減する。したがって、信頼度高く用紙剥離を行いかつ無駄なく圧縮空気を使用するには、印刷濃度の設定に応じて圧縮空気の吐出量を増減する必要が生じる。よって、次の表３に示すような補正値により開放時間Ｔ１を補正する（開放時間Ｔ２）。ただし、印刷濃度の設定が「薄い」場合には、後述の要因による影響が少なくなるので、以後の補正を行わなくてもよい。

また、現像機３は、帯電したトナーを感光体１に接触または近接させて、感光体1上の潜像にトナーを付着させる役割を担っている。電気的な力によりトナーは潜像に付着する為、トナー帯電量の増減により潜像つまりは感光体1に付着するトナーの量が増減する。帯電量が狙い値より低い場合、潜像に付着するトナーの量は狙い値より多くなる特性を持っている。

現像機３内には、キャリア（例えば微細な鉄粉）とトナーの混合物が入っており、この混合物を一般的には現像剤と呼んでいる。現像機３内に設けられているスクリューや磁極を有するローラの回転によって現像剤は攪拌される。その結果、トナーは摩擦によって帯電する。

現像剤には寿命があり、予め決められた印刷枚数の使用で新品に入替えることが一般的である。その寿命に至るまでの間、現像機３で同じ具合に攪拌していても、帯電する量が違ってしまう事は広く知られている。新品の状態では、帯電量は低くなっており、使い込む事により、その量は高くなっていく特性を持つ。つまり、現像剤が新しい状況では、用紙に付着するトナーの量が多くなり、使用するにしたがって徐々に減少する。よって、現像剤の経時的使用状態に応じて次の表４に示すような補正値により開放時間Ｔ２を補正する（開放時間Ｔ３となる）。

感光体１は帯電器２により一様に帯電され、その後、ＬＥＤやレーザー発振装置の光により、電位の低い潜像が描かれる。これは光導電性の原理を応用しており、この電位の低い潜像にのみ、帯電されたトナーが付着する。そしてこの電位の増減により、付着するトナーの量が増減する。潜像部分の電位が低いほどトナーの付着する量が多くなる特性を持っている。

感光体には寿命があり、予め決められた印刷枚数の使用で新品に入れ替えることが一般的である。その寿命に至るまでの間、同じ強さの光を当てても、潜像の電位の高さが違ってしまう事は広く知られている。新品の状態では電位は低くなり、使い込む事により、その量は高くなっていく特性を持つ。つまり、感光体が新しい状況では用紙に付着するトナーの量が多くなり、使用するにしたがって徐々に減少する。よって、感光体の経時的使用状態に応じて次の表５に示すような補正値により開放時間Ｔ３を補正する（開放時間Ｔ４となる）。

また、電子写真方式による印刷は温度と湿度により影響を受ける。温度が高く、湿度が高くなると付着するトナーの量が多くなることが広く知られている。よって、次の表６および表７に示すような補正値により開放時間Ｔ４を補正する（開放時間Ｔ5、そしてＴ6となる）。

用紙に付着したトナーは定着ローラの熱で溶融されて用紙に定着するが、用紙の種類は種々雑多であり、その種類の違いによって定着の強度が影響を受ける場合がある。よって定着強度を最適にする目的で、事前に定着ローラの温度の情報をオペレーターが入力する。本実施形態では「低め」、「標準」、「高め」の３段階設定となっている。また、定着後の用紙カールの量も定着ローラに影響を受ける場合があり、用紙カール量が多くて不具合が起きる場合など、定着ローラの温度を「低め」に設定して、用紙カール量を減少させる場合もある。この設定値を元に、温度センサによる制御値を変更し、設定値による温度の違いを作り出している。

溶融したトナーの粘度は、その温度に影響を受ける。温度が高いと粘度が低く（サラサラ状態）なる傾向にあり、その逆に温度が低いと粘度は高く（ネバネバ状態）なる。つまり定着ローラの温度が「低め」の場合は、用紙が定着ローラに密着する密着力が増大して、剥離し難くなる。

よって、定着設定温度に応じて、次の表８に示すような補正値により開放時間Ｔ６を補正する（開放時間Ｔ７となる）。

印刷する用紙の厚さや種類（表面コートなどの有無）により、画像の濃度、階調度、定着強度などは影響を受ける為、その影響を最適なものとする目的で、用紙の搬送速度を変化させることが一般的に知られている。

用紙分離の圧縮空気は、定着ニップ部Ｎを通過して送り出される用紙に対向して噴き込まれる。よって、噴き込む時間が同じ場合、用紙の搬送速度が遅くなる分だけ噴き込み長さ（用紙上の長さ）が短くなる。つまり用紙の搬送速度が遅くなると、噴き込み長さが短くなって、剥離し難くなる。よって、次の表９に示すような補正値により開放時間Ｔ７を補正する（開放時間Ｔ８となる）。

また、用紙に転写されない位置にダミーの潜像（基準パッチ）を描き、これに付着するトナーの量をセンサで検知する技術が知られている。これによれば、間接的にトナーの付着する量を推定していた前述の方法とは違い、直接的にトナーの付着量を知ることができる。よって上記の表３、表４、表５、表６、表７による補正を行わずに、次の表１０により補正を行ってもよい。本実施形態においては、現像装置３の下流（感光体回転方向）側近傍に配置したトナーセンサ７（図１）によりダミー潜像を現像したダミー画像（トナー像）のトナー付着量を検知可能であり、その検知結果に基づき、表１０により補正を行うことができる。

また、現像装置３内の現像剤に含まれるトナーは印刷により消費される。トナーが含まれている現像剤単位あたりの量をセンサ２６で常時検知し、あるレベルを下回るとトナーホッパ２５より現像装置３内へ適量供給する。これにより、現像装置３内のトナー量はある一定のレベルに保たれている。つまり、トナーホッパ２５から現像装置３に供給する単位時間あたりのトナー量を知れば、用紙に付着するトナーの概略の量を知ることができる。よって上記の表３、表４、表５、表６、表７による補正を行わずに、次の表１１を開放時間に設定し、表２、表８、表９、表１０により補正を行ってもよい。

図３は、電磁弁３５の制御を示すチャート図である。
この図に示すように、用紙の先端ごとに電磁弁３５を開放し、圧縮空気をノズル１４から噴き出して、用紙を定着ローラ１１から剥離する。電磁弁を閉じている間もコンプレッサ３１は動いており、空気タンク３２に圧縮空気が溜め込まれる。つまり、電磁弁３５が閉じている時間が開放時間に比べて充分に長ければ、コンプレッサ３１の吐き出す能力が小さくても、圧縮空気の圧力が低下することはない。

例えば、用紙搬送速度７００ｍｍ／Ｓ、空気タンク３２の容量１３００ＣＣ、圧縮空気の圧力０．１ＭＰａ、ノズル１４の噴出口の開口面積３ｍｍ^２、噴出口が１個の条件で、毎分１５０枚の用紙を印刷する場合、弁開放時間９０ｍｓでコンプレッサ３１の吐出能力は１２．５Ｌ／ｍｉｎで足りることが判っている。しかし、コンプレッサ３１の能力は固定であるから、弁開放時間が長くなるにつれ圧縮空気の圧力は低下する。実績によれば、開放時間を８０ｍｓ長くすると、圧力は０．０４Ｍｐａ低下し、この圧力低下は、用紙剥離に充分なる影響を持つものとなる。

前述の表２〜表１１による補正によれば、その補正値の累積は最大で８０ｍｓとなり、開放時間の増大が圧縮空気の圧力低下を招き、開放時間増大分の効果を打ち消してしまうことになる。そこで図３の下段に示すように、開放時間の増加分（基本時間に加える増加分）が４０ｍｓを超えて、開放時間が１３０ｍｓを超えることになった場合、途中で電磁弁を閉じる制御を加えるなら、用紙剥離の効果を保ったままで、吐出量を減らせて圧力の低下を防止できる。

例えば、開放時間１３０ｍｓとなった場合は、Ｔａ＝５０ｍｓ、Ｔｃ＝５０ｍｓ、Ｔｂ＝３０ｍｓ。開放時間１５０ｍｓとなった場合は、Ｔａ＝５５ｍｓ、Ｔｃ＝５５ｍｓ、Ｔｂ＝４０ｍｓ。開放時間１７０ｍｓとなった場合は、Ｔａ＝６０ｍｓ、Ｔｃ＝６０ｍｓ、Ｔｂ＝５０ｍｓとする。

また、弁開放時間の履歴を利用することも可能である。例えば、開放時間の増加分が４０ｍｓを超え、開放時間が１３０ｍｓを超えることになった場合、その直前１０枚の開放時間履歴を調べ、１３０ｍｓを超えた用紙がないと判れば、開放時間の途中に電磁弁を閉じる制御を加えなくとも良い。更には、開放時間が１３０msを超えた用紙が５枚以内であれば、Ｔａ＝５０ｍｓ、Ｔｃ＝５０ｍｓ、Ｔｂ＝３０ｍｓとなり、５枚を超えた場合、Ｔａ＝４５ｍｓ、Ｔｃ＝４５ｍｓ、Ｔｂ＝４０ｍｓとする制御も圧力低下の防止には効果的である。

このように、用紙の種類や画像形成装置の状態に起因するところの、用紙が定着ローラ１１に密着する度合の変化に応じた、電磁弁３５の開放条件にて用紙を剥離することが可能となる。よって、コンプレッサ３１の性能を必要最小限の能力にすることができ、安価で小型な、環境負荷の少ない、かつ、用紙ジャムの少ない信頼度が高い電子写真方式の画像形成装置を提供することが可能となる。

なお、分離エアを噴き出すノズル１４の開口部は、ノズルの設置個数や圧縮空気の圧力によって影響されるが、１個のノズル１４の開口部は０．５〜８ｍｍ^２の範囲が適切である。また、コンプレッサ３１の吐出能力やノズル１４の開口面積によって影響されるが、電磁弁３５の開放時間は３０〜２５０ｍｓの範囲が適切である。更に、ノズル１４の設置個数は、可能印刷用紙の幅によって影響されるが、定着ローラ１１の軸方向に１〜１０個の範囲が適切である。

以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、定着部材はローラに限らず、定着ベルトを用いた構成でもよい。また、加圧部材もベルトを用いることも可能であるし、加圧ローラにヒータを内蔵することもできる。また、定着部材の加熱を外部から行う方式も可能であるし、誘導加熱方式を採用することもできる。エア分離を補助する部材として、分離板等を設けることもできる。

また、画像形成装置においては作像部の構成も任意であり、モノクロ装置に限らず、カラー画像形成装置にも本発明を適用することができる。もちろん、画像形成装置としてはプリンタ、複写機、ファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機等、任意の形態を採用可能である。

１感光体ドラム
３現像装置
７トナーセンサ
１０定着装置
１１定着ローラ
１２加圧ローラ
１３定着ヒータ
１４ノズル
２５トナーホッパ
２６トナーセンサ
３０圧縮空気供給部
３１コンプレッサ
３２空気タンク
３４配管
３５電磁弁
４０プリンタ制御部
４３コントローラ
１０５トナー像
Ｎ定着ニップ
Ｐ用紙

特開平０３−０８１７９１号公報特開２００７−２３３２２８号公報特開２００５−１２８３３３号公報

Claims

加熱手段により加熱される定着部材と、該定着部材に圧接される加圧部材とを有し、未定着トナー像を保持した記録媒体を前記定着部材と前記加圧部材とで形成される定着ニップ部を通過させ、未定着トナー像を記録媒体に定着させる定着装置を備えた画像形成装置において、
圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段と、
前記定着ニップ部の出口側に配置され、前記圧縮空気供給手段より供給される圧縮空気を記録媒体と前記定着ローラの密着部へ向けて噴出させる少なくとも一つの圧縮空気噴出口と、
前記圧縮空気供給手段と前記圧縮空気噴出口との間に配置され、開放と遮断状態を切り替え可能な電磁弁と
を有し、
用紙の厚さにより決定された前記圧縮空気噴出口からの圧縮空気噴出時間を、印刷密度、印刷濃度設定、現像剤の経時的使用状態、像担持体の経時的使用状態、湿度、温度、定着設定温度、用紙搬送速度に応じて補正するとともに、
前記補正後の噴出時間が所定値を超える場合は、該噴出時間の途中で前記電磁弁を所定時間閉じることを特徴とする画像形成装置。
前記圧縮空気噴出時間を補正する際の補正条件として、前記印刷濃度設定、前記現像剤の経時的使用状態、前記像担持体の経時的使用状態、前記湿度および前記温度に代えて、像担持体上に作像した基準画像のトナー付着量を用いて補正することを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
前記所定値を超えた場合の前記噴出時間は、前記電磁弁を途中で閉じる前の開放時間と、前記電磁弁を途中で閉じた所定時間と、前記電磁弁を途中で閉じた後の開放時間とを合わせた時間であ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。
前記電磁弁を途中で閉じる所定時間が、前記電磁弁を途中で閉じる前後の開放時間よりも短いことを特徴とする、請求項３に記載の画像形成装置。
前記電磁弁を途中で閉じる前の開放時間と、前記電磁弁を途中で閉じた後の開放時間が同一であることを特徴とする、請求項３に記載の画像形成装置。