JP5793956B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、エア分離方式の定着装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。

一般に、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置は、トナー像が転写された用紙に熱と圧力を加えることにより、トナーを定着させる定着装置を備えている。この定着装置は、用紙に担持されたトナーを加熱して溶融する加熱部と、加熱部に対して用紙を押圧する加圧部とで構成される。

定着装置の加圧部は、例えば、定着ローラと、定着ローラに対して所定の荷重で押圧される加圧ローラを備えて構成される。定着ローラに対して加圧ローラが直接又は間接的に押圧されることにより、用紙を狭持して搬送するニップ部が形成される。
定着装置の加熱部は、例えば、加熱源（例えばハロゲンヒータ）が内蔵された加熱ローラと定着ローラに張架された、無端状の定着ベルトで構成される（熱ベルト方式）。この場合、加圧ローラが定着ベルトを介して定着ローラに押圧されることでニップ部が形成されることになる。また、定着ローラに加熱源を内蔵し、定着ローラ自体が加熱部となる場合もある（熱ローラ方式）。この場合、定着ローラに対して加圧ローラが直接押圧されてニップ部が形成されることになる。

定着装置において用紙に適切な定着工程を施すためには、ニップ部を通過する用紙上のトナーに、このトナーが溶融される程度の熱量を過不足なく供給する必要がある。そのため、加熱部（例えば定着ベルト）が画像形成時の条件（用紙の紙種、サイズ等）に応じた温度（以下、定着温度）となるように、加熱源の出力が制御される。具体的には、加熱部の近傍に配置された温度センサにより加熱部の温度を測定し、この測定温度と目標となる定着温度を比較して、測定温度が定着温度となるように加熱源の出力が制御される。また、接触式の温度センサは、回転する加熱部を損傷させる虞がある上、センサ自体の耐久性も要求されるため、非接触式の温度センサが広く採用されている。

非接触式の温度センサとしては、サーモパイルと呼ばれる検出素子で赤外線を吸収し、赤外線の強度から測定対象物の温度を測定する赤外線温度センサが一般的である。赤外線温度センサに赤外線が照射されると、サーモパイルの温接点（測定点）が赤外線によって加熱され、冷接点（基準点）と温度差を生じる。赤外線温度センサでは、この温度差に比例する電圧に基づいて測定対象物の温度が測定される。

一方で、定着工程では、未定着のトナー像の担持面が加熱部（定着ベルト又は定着ローラ）に直接接触することとなる。そのため、溶融されたトナーの粘性により用紙が加熱部から分離せずに巻き付いてしまい、紙ジャムを引き起こすことがある。かかる問題を解決するための技術として、ニップ部の出口近傍にエアを吹き付けることにより、加熱部から用紙を分離させるエア分離方式の定着装置が提案されている（例えば特許文献１、２）。

特開昭６０−２４７６７２号公報 特開２００６−１１３３４２号公報 特開２０１０−２０４５５１号公報

上述したエア分離方式の定着装置の内部は、加熱部の温度を安定して保持するために密閉された空間となっている。そのため、加熱部から用紙を分離するためにエアが送風されると、温度センサはその影響を受けやすい。具体的には、送風されたエアによって温度センサが冷却されるため、温度センサによる測定温度は加熱部の実際の温度（以下、実温度）よりも低く検出される。そして、温度センサによる測定温度が実温度よりも低く検出されているにもかかわらず、この測定温度が定着温度となるように加熱源の出力が制御される。すなわち、加熱部が過度に加熱されることになるため、加熱部の実温度は定着温度よりも高くなってしまう（図１参照）。また、エアの風速が大きいほど温度センサによる測定温度は低く検出され、加熱部の実温度と定着温度との乖離幅が大きくなる。

温度センサに対するエアの影響を低減する手法としては、定着装置の筐体ケースに排気穴を設けることが考えられる。しかし、この手法では定着装置の保温性能が低下する上、エアの影響が完全に排除されない。
また、エアの送風幅は加熱部の通紙領域の幅とほぼ同じであることから、加熱部の通紙領域でない領域（通紙外領域）に対向させて温度センサを離間配置すると、温度センサに対するエアの影響が低減されると考えられる。この手法によれば、加熱部における通紙外領域の温度が定着温度となるように加熱源の出力が制御される。しかし、通紙外領域からは用紙に放熱されないため、通紙外領域の温度と通紙領域の温度は正確には一致しない。そのため、加熱部の通紙領域の温度が、定着温度からずれてしまう。
また、特許文献３では、温度センサの周囲に風防壁を設けて、エアが直接吹き付けられないように温度センサを隔離する技術が提案されている。しかし、風防壁を測定対象物に接触させることはできず、温度センサと測定対象物との間にはエアが流入しうる流路が少なからず形成されることとなるので、効果は限定的である。

このように、従来のエア分離方式の定着装置においては、温度センサに対するエアの影響が完全に排除されないため、温度センサで加熱部の温度を正確に測定することが困難となる。そして、加熱部が所望の定着温度に制御されないために、適切な定着工程が施されず、用紙に形成される画像の品質が低下してしまうという問題が生じる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、トナー像が転写された用紙に対して適切な定着工程を施すことができ、定着不良により画像品質が低下するのを防止できるエア分離方式の定着装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る定着装置は、加熱源を有し、トナー像が転写された用紙に接触して、この用紙を所定の温度で加熱する加熱部と、
定着ローラに対して加圧ローラが直接又は間接的に押圧されることにより、用紙を狭持して搬送するニップ部を形成する加圧部と、
前記ニップ部の用紙排出側に向けて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、を有し、前記ニップ部で前記用紙を加熱、加圧しながら搬送することにより未定着のトナー像を前記用紙上に定着させる定着装置であって、
前記エア分離部により送風されるエアの流路上に配置され、前記加熱部の温度を測定する非接触式の温度センサと、
前記温度センサによる測定温度と目標となる制御温度を比較し、前記測定温度が前記制御温度と一致するように、前記加熱源の出力を制御することにより前記加熱部の温度制御を行う制御部と、を備え、
前記制御部が、画像形成モードに応じて設定される、前記エア分離部によるエアの送風条件に応じて前記測定温度又は前記制御温度を補正し、補正後の値を用いて前記測定温度と前記制御温度とを比較することを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置は、上記定着装置と、
用紙に画像を形成する画像形成部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、定着装置において、エア分離部により送風されるエアの影響を考慮して加熱部の温度制御が行われるので、加熱部が所望の定着温度に制御される。したがって、本発明は、トナー像が転写された用紙に対して適切な定着工程を施すことができ、定着不良により画像品質が低下するのを防止できるという効果を奏する。

従来の定着装置におけるエアの風速と加熱部の実温度の関係を示す図である。 本発明の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る。 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である。 定着装置の細部構成を示す図である。 実施の形態における温度制御処理の一例を示すフローチャートである。 エアの送風条件（風速）とずれ量ΔＴとの関係を示す図である。 エアの温度が異なるときのエアの送風条件（風速）とずれ量ΔＴとの関係を示す図である。 用紙の搬送速度が異なるときのエアの送風条件（風速）とずれ量ΔＴとの関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図２は本発明の実施の形態に係る画像形成装置１の全体構成を概略的に示す図で、図３は実施の形態に係る画像形成装置１の制御系の主要部を示す図である。
図２、３に示す画像形成装置１は、原稿に形成されているカラー画像を読み取って取得された画像データ、又は、ネットワークを介して外部の情報機器（例えばパーソナルコンピュータ）から入力された画像データに基づいて、用紙に色を重ね合わせることにより画像を形成する。画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色に対応する感光体ドラム４３Ｙ、４３Ｍ、４３Ｃ、４３Ｋを被転写体（画像形成装置１では中間転写ベルト４７ａ）の走行方向に直列配置し、被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の画像形成装置である。

図２、３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Ｆ、及び制御部８０を備えて構成される。
制御部８０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）８１、ＲＯＭ（Read Only Memory）８２、ＲＡＭ（Random Access Memory）８３等を備えて構成されている。ＣＰＵ８１は、ＲＯＭ８２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ８３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（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Ｆ等）の動作を集中制御する。このとき、記憶部９２に格納されている各種データが参照される。記憶部９２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）や、ハードディスクドライブで構成される。
また、制御部８０は、通信部９１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）、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）との間で各種データの送受信を行う。通信部９１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）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又はコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ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によって読み取られた画像（アナログ画像信号）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、タッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）等で構成され、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８０から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部２２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部８０に出力する。

画像処理部３０は、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換処理を行う回路及びデジタル画像処理を行う回路等を備えて構成される。画像処理部３０は、画像読取部１０からのアナログ画像信号にＡ／Ｄ変換処理を施すことによりデジタル画像データ（ＲＧＢ信号）を生成する。また、画像処理部３０は、このデジタル画像データに、色変換処理、初期設定又はユーザ設定に応じた補正処理（シェーディング補正等）、及び圧縮処理等を施す。これらの処理が施されたデジタル画像データ（ＹＭＣＫ信号）に基づいて、画像形成部４０が制御される。

画像形成部４０は、異なる色成分Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋに対応して設けられた、露光装置４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、現像装置４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｋ、感光体ドラム４３Ｙ、４３Ｍ、４３Ｃ、４３Ｋ、帯電装置４４Ｙ、４４Ｍ、４４Ｃ、４４Ｋ、クリーニング装置４５Ｙ、４５Ｍ、４５Ｃ、４５Ｋ、一次転写ローラ４６Ｙ、４６Ｍ４６Ｃ、４６Ｋ、及び中間転写ユニット４７等を備えて構成される。

画像形成部４０のＹ成分用のユニットにおいて、帯電装置４４Ｙは、感光体ドラム４３Ｙを帯電させる。露光装置４１Ｙは、例えば半導体レーザで構成され、感光体ドラム４３Ｙに対してＹ成分に対応するレーザ光を照射する。これにより、感光体ドラム４３Ｙの表面にＹ成分の静電潜像が形成される。現像装置４２Ｙは、Ｙ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４３Ｙの表面にＹ成分のトナーを付着させることにより、静電潜像を現像する（トナー像の形成）。Ｍ成分、Ｃ成分、及びＫ成分用のユニットにおいても、同様にして、対応する感光体ドラム４３Ｍ、４３Ｃ、４３Ｋの表面に各色トナー像が形成される。

中間転写ユニット４７は、複数の支持ローラ４７ｂに被転写体となる無端状の中間転写ベルト４７ａが張架されて構成される。一次転写ローラ４６Ｙ、４６Ｍ、４６Ｃ、４６Ｋによって、中間転写ベルト４７ａが感光体ドラム４３Ｙ、４３Ｍ、４３Ｃ、４３Ｋに圧接されると、中間転写ベルト４７ａに各色トナー像が順次重ねて一次転写される。そして、一次転写された中間転写ベルト４７ａが二次転写ローラ４９によって用紙に圧接されると、用紙にトナー像が二次転写される。

クリーニング装置４５Ｙ、４５Ｍ、４５Ｃ、４５Ｋは、一次転写後に感光体ドラム４３Ｙ、４３Ｍ、４３Ｃ、４３Ｋの表面に残存するトナーを除去する。クリーニング装置４８は、二次転写後に中間転写ベルト４７ａに残存するトナーを除去する。

定着装置Ｆは、図３、４に示すように、定着ユニット６０とエア分離ユニット７０等を備えて構成された、エア分離方式の定着装置である。
定着ユニット６０は、加熱ローラ６２と定着ローラ６３に無端状の定着ベルト６１が張架されて構成される上側加圧部と、加圧ローラ６５で構成される下側加圧部を有する（熱ベルト方式）。加圧ローラ６５が定着ベルト６１を介して定着ローラ６３に押圧されることにより、用紙Ｓを狭持して搬送するニップ部Ｎが形成される。

定着ベルト６１は、トナー像が転写された用紙Ｓに接触して、この用紙Ｓを定着温度で加熱する加熱部である。ここで、定着温度とは、用紙Ｓがニップ部Ｎを通過する際に、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、画像形成される用紙の紙種等によって異なる。
定着ベルト６１は、例えば耐熱性のポリイミドからなるフィルム基材の外周面に、シリコーンゴム等からなる弾性層と、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）や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面離型層が順に積層して形成された構成を有する。

加熱ローラ６２は、用紙Ｓが定着ベルト６１によって所定の温度で加熱されるように、すなわち定着ベルト６１の温度が定着温度となるように定着ベルト６１を加熱する。加熱ローラ６２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６２には、ハロゲンヒータ等の加熱源６４が内蔵されている。加熱源６４の出力制御は、制御部８０によって行われる。加熱源６４によって加熱ローラ６２が加熱され、その結果、定着ベルト６１が加熱される。なお、定着ベルト６１が、電磁誘導加熱（ＩＨ：Induction Heating）により加熱されるようになっていてもよい。

定着ベルト６１の近傍には、定着ベルト６１の温度を検出する制御用の温度センサ６７が配置される。具体的には、非接触式の温度センサ６７は、定着ベルト６１の幅方向略中央部に面した位置に、所定長だけ離間して対向配置される。すなわち、温度センサ６７は、定着ベルト６１の通紙領域に対向して離間配置される。定着ベルト６１の定着工程に関与する部位の温度を温度センサ６７により正確に測定することができるので、定着ベルト６１の温度制御が精度良く行われる。
なお、温度センサ６７の配設位置は、図４に示す位置に制限されず、定着ベルト６１に近接して、定着ベルト６１の温度を非接触で測定できる位置であればよい。

温度センサ６７は、例えば、サーモパイルと呼ばれる検出素子で赤外線を吸収し、赤外線の強度から測定対象物の温度を測定する赤外線温度センサで構成される。温度センサ６７に定着ベルト６１から放射された赤外線が照射されると、サーモパイルの温接点（測定点）が赤外線によって加熱され、冷接点（基準点）と温度差を生じる。この温度差に比例する電圧に基づいて測定対象物の温度が測定される。温度センサ６７は、この温度差に比例する出力電圧を制御部８０に出力する。
制御部８０は、温度センサ６７からの出力電圧を換算して定着ベルト６１の温度を検出する。温度センサ６７の周囲環境（気流、温度等）が安定していれば、温度センサ６７により定着ベルト６１の温度を精度良く測定することができる。

また、制御部８０は、温度センサ６７による測定温度が予め設定された制御温度となるように、定着ベルト６１の温度制御を行う。具体的には、制御部８０は、温度センサ６７による測定温度と制御温度を比較し、測定温度が制御温度と一致するように、加熱源６４の出力を制御する（オン／オフ制御）。つまり、定着ベルト６１の温度制御と加熱源６４の出力制御は同義である。
ここで、制御温度とは、定着ベルト６１の温度を定着温度とするために、温度センサ６７による測定温度の目標として予め設定される温度である。一般に、制御温度は定着温度とほぼ同等に設定される。

定着ローラ６３は、後述する加圧ローラ６５とともに、ニップ部Ｎを形成するための加圧部を構成する。定着ローラ６３の駆動制御（例えば、回転のオン／オフ、回転数等）は、制御部８０によって行われる。
定着ローラ６３は、例えば鉄等からなる円柱状の芯金の外周面に、シリコーンゴム等からなる弾性層が形成された構成を有する。さらに、弾性層の外周面に、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂からなる表面離型層が形成される場合もある。

加圧ローラ６５は、定着ローラ６３とともに、ニップ部Ｎを形成するための加圧部を構成する。加圧ローラ６５は、圧接／離間機構６６により定着ベルト６１を介して定着ローラ６３に押圧される。加圧ローラ６５の駆動制御（例えば、回転のオン／オフ、回転数）は、制御部８０によって行われる。加圧ローラ６５のその他の構成は、加熱ローラ６２と同様であるので、説明を省略する。なお、加圧ローラ６５には、ハロゲンヒータ等の加熱源が内蔵されていてもよいし、内蔵されていなくてもよい。

圧接／離間機構６６は、加圧ローラ６５を定着ローラ６３に対して付勢する付勢手段を有する。圧接／離間機構６６の構成は特に限定されず、公知の技術を適用できる。圧接／離間機構６６は、画像形成に用いられる用紙Ｓの紙種、坪量、サイズ等に応じて、加圧ローラ６５を定着ローラ６３に対して押圧する際の荷重を多段階で切替可能となっている。圧接／離間機構６６の駆動制御は、制御部８０によって行われる。制御部８０は、圧接／離間機構６６の駆動制御を行い、画像形成するときにだけ加圧ローラ６５を定着ローラ６３に対して押圧させる。

エア分離ユニット７０は、定着ローラ６３の軸方向に延びるエア送風部７０ａを有し、このエア送風部７０ａから定着ベルト６１の表面に対してエアを軸方向一様に送風させる。本実施の形態では、エア分離ユニット７０は、ファン７１を回転させることによりエアを連続して送風するファン式の送風装置で構成される。ファン７１の回転数等の駆動制御は、制御部８０によって行われる。
定着装置Ｆのようにファン式のエア分離ユニット７０を備え、エアが連続的に送風される場合、すなわち、温度センサ６７が継続してエアの影響を受ける場合に、本発明は特に有用である。

エア分離ユニット７０は、ニップ部Ｎの用紙排出側、具体的にはニップ部Ｎである定着ベルト６１の分離ポイント（用紙を分離させるための望ましい位置）に向けてエアを送風する。用紙Ｓがニップ部Ｎを通過し、用紙の先端が分離ポイントに到達すると、送風されたエアによって用紙Ｓは定着ベルト６１から円滑に分離される。分離ポイントは、例えばニップ部Ｎの用紙排出側の端部（ニップ端）からの距離で規定される。
なお、定着ベルト６１から用紙Ｓを効率よく分離させるために、エア分離ユニット７０によるエアの送風方向は、定着ベルト６１の分離ポイントにおける接線方向であることが望ましい。

上述した定着ユニット６０及びエア分離ユニット７０は筐体ケースＣに収容され、画像形成装置１の他の構成要素と隔離される。定着ベルト６１の温度を安定して保持するためである。したがって、エア分離ユニット７０により送風されたエアは、定着ユニット６０及びエア分離ユニット７０を構成する各部品と筐体ケースＣで形成される空間を通って排気されることとなる。例えば、図４に示すように、エア分離ユニット７０により送風されたエアは、定着ベルト６１に沿った流路Ａを通って、用紙Ｓの給紙口から排気される。

搬送部５０は、給紙装置５１、搬送機構５２、及び排紙装置５３等を備えて構成される。給紙装置５１は、３つの給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃを備えている。これらの給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃには、用紙の坪量やサイズ等に基づいて識別された規格用紙や特殊用紙Ｓが予め設定された種類ごとに収容される。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５２ａ等の複数の搬送ローラを備えた搬送機構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とも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４７ａのトナー像が用紙Ｓの一方の面に一括して二次転写され、定着装置Ｆにおいて定着工程が施される。画像形成された用紙Ｓは、排紙ローラ５３ａを備えた排紙装置５３により機外の排紙トレイ５３ｂに排紙される。

上述したように、本実施の形態の画像形成装置１は、ニップ部Ｎで用紙Ｓを加熱、加圧しながら搬送することにより未定着のトナー像を用紙Ｓ上に定着させる定着装置Ｆを備えている。
定着装置Ｆは、トナー像が転写された用紙Ｓに接触して、この用紙Ｓを所定の定着温度で加熱する定着ベルト６１（加熱部）と、定着ローラ６３に対して加圧ローラ６５が定着ベルト６１を介して間接的に押圧されることにより、用紙Ｓを狭持して搬送するニップ部Ｎを形成する加圧部と、ニップ部Ｎの用紙排出側に向けて送風することにより、定着ベルト６１（加熱部）から用紙Ｓを分離させるエア分離ユニット７０（エア分離部）と、を備えている。
また、エア分離ユニット７０（エア分離部）により送風されるエアの流路上に配置され、定着ベルト６１（加熱部）の温度を測定する非接触の温度センサ６７と、温度センサ６７による測定温度と目標となる制御温度を比較し、測定温度が制御温度と一致するように、定着ベルト６１（加熱部）の温度制御を行う制御部８０と、を備えている。

定着装置Ｆにおいて、温度センサ６７は、エア分離ユニット７０により送風されるエアの流路上に配置されているので、少なからずエアの影響を受ける。すなわち、温度センサ６７がエアによって冷却されるため、温度センサ６７による測定温度は、定着ベルト６１の実温度よりも低くなってしまう。
そこで、本実施の形態では、制御部８０が、エア分離ユニット７０によるエアの送風条件に応じて温度センサ６７による測定温度又は制御温度を補正し、補正後の値を用いて測定温度と制御温度を比較して、定着ベルト６１の温度制御を行う。

エアの送風条件には、エアの風速（ｍ／ｓ）、風量（ｍ³／ｈ）、風圧（Ｐａ）等、エアのエネルギーを特定できる情報を用いることができる。一般に、画像形成に用いられる用紙の紙種、坪量、サイズ、及び用紙の搬送速度等、画像形成モードに応じて、エア分離部７０によるエアの風速が決定される。そして、エア分離ユニット７０においては、画像形成モードに応じて設定された風速でエアが送風されるように、ファン７１の駆動制御が行われる。つまり、制御部８０は、画像形成モードを参照することでエアの風速を容易に取得することができるので、送風条件としては風速を用いるのが望ましい。
なお、エアの風量、風圧は風速を元に算出されるため、送風条件としてこれらを用いても、結果的に同じになることはいうまでもない。

図５は、本実施の形態における定着ベルト６１の温度制御処理の一例について示すフローチャートである。図５に示す温度制御処理は、画像形成装置１の電源が投入されることに伴い、ＣＰＵ８１がＲＯＭ８２に格納されている所定のプログラムを実行することにより実現される。この定着制御処理により、定着装置Ｆの各ブロックが制御される。

ここでは、エア分離ユニット７０によりエアが送風されるときに、制御温度を補正した上で、定着ベルト６１の温度制御を行う場合について説明する。また、エアが送風されない場合の制御温度を初期の制御温度Ｔ₀とする。すなわち、エアが送風されない場合、温度センサ６７による測定温度Ｔ_mが初期の制御温度Ｔ₀となったときに、定着ベルト６１は所望の定着温度になるものとする。

ステップＳ１０１において、制御部８０は、画像データに基づく画像形成処理が開始され、定着装置Ｆにおいて定着工程が開始されているか否かを判定する。具体的には、制御部８０は、圧接／離間機構６６による定着ローラ６３と加圧ローラ６５の圧接／離間状態、定着ローラ６３、加圧ローラ６５等の回転状態に基づいて、定着工程が開始されているか否かを判定する。そして、制御部８０は、定着工程が開始されていると判定した場合にはステップＳ１０２の処理に移行し、定着工程が開始されていないと判定した場合にはステップＳ１０６の処理に移行する。

ステップＳ１０２において、制御部８０は、定着ベルト６１の温度制御を行うに際して必要となるエアの送風条件（例えば風速）を取得する。エア分離部７０によるエアの送風条件は、画像形成に用いられる用紙の紙種、坪量、サイズ、及び用紙の搬送速度等、画像形成モードに応じて予め設定される。したがって、制御部８０は、画像形成モードを参照することでエアの送風条件を容易に取得できる。エア分離ユニット７０においては、画像形成モードに応じて設定された風速でエアが送風されるように、ファン７１の駆動制御が行われることとなる。

ステップＳ１０３において、制御部８０は、ステップＳ１０２で取得したエアの送風条件に基づいて、エア分離ユニット７０によるエアの送風があるか否か（風速が０であるか否か）を判定する。用紙の紙種や坪量等によっては、エアを送風しなくても定着ベルト６１から用紙が円滑に分離する場合もある。このような場合、定着工程においてエアは送風されないことになる。そして、制御部８０は、エアの送風があると判定した場合にはステップＳ１０４の処理に移行し、エアの送風がないと判定した場合にはステップＳ１０６の処理に移行する。

ステップＳ１０４において、制御部８０は、ステップＳ１０２で取得したエアの送風条件に応じて制御温度を補正する。具体的には、エアの送風条件とずれ量ΔＴ（定着ベルト６１の実温度Ｔ_r−温度センサ６７による測定温度Ｔ_m）を対応付けたルックアップテーブル（以下、テーブル）を記憶部９２に予め格納しておく。制御部８０は、このテーブルを参照して、ステップＳ１０２で取得したエアの送風条件に対するずれ量ΔＴを取得し、初期の制御温度Ｔ₀からずれ量ΔＴを減算した制御温度Ｔ₁を、新たな制御温度として設定する。

テーブルは、エアの送風条件（例えば風速）とずれ量ΔＴの関係を実験的に取得することにより作成される。このとき、定着ベルト６１の実温度Ｔ_rは接触式の温度センサを用いて正確に検出する。また、画像形成条件（用紙の紙種、サイズ、坪量、搬送速度、定着温度、エアの温度（画像形成装置１が設置されている環境温度）等）によってエアの送風条件とずれ量ΔＴの関係は変化するので、様々な画像形成条件に対応すべく、複数のテーブルを用意しておくのが望ましい。制御部８０は、複数のテーブルの中から実際の画像形成条件に対応するものを選択して、参照することとなる。

例えば、エアの風速Ｖとずれ量ΔＴが図６に示す関係を有する場合、表１に示すテーブルが得られる。図６に示す関係は、用紙の紙種：普通紙、サイズ：Ａ３、坪量：１２８ｇ／ｍ²、搬送速度：３００ｍｍ／ｓ、定着温度：２００℃、エアの温度２０℃とし、ＭＣ２色、各カバレッジ１００％相当の画像パターンを片面に連続して２００枚通紙したときの測定温度Ｔ_mの平均値から求められたものである。

また例えば、ステップＳ１０４において、制御部８０が、テーブルを参照する代わりに、下式（１）を用いて制御温度を補正するようにしてもよい。
制御温度Ｔ₁＝初期の制御温度Ｔ₀＋補正係数×送風条件 ・・・（１）
式（１）における補正係数は、例えば、図６に示すエアの風速Ｖとずれ量ΔＴの関係を線形近似し、ずれ量ΔＴを補正係数×送風条件（ここでは風速Ｖ）で表すことにより、式（１）は求められる。制御部８０は、式（１）という簡単な式を用いて演算することにより、容易に制御温度を補正することができる。

図５のステップＳ１０５において、制御部８０は、温度センサ６７による測定温度Ｔ_mが補正後の制御温度Ｔ₁となるように加熱源６４の出力を制御する。定着工程が継続される間は、温度センサ６７による測定温度Ｔ_mが制御温度Ｔ₁となるように加熱源６４が制御されることになる。

例えば、表１において、エアの風速Ｖが１０ｍ／ｓのとき、ずれ量ΔＴは１３．５℃となっている（温度センサ６７による測定温度Ｔ_mが定着ベルト６１の実温度Ｔ_rより１３．５℃低い）ので、初期の制御温度Ｔ₀を２００℃とすると、補正後の制御温度Ｔ₁は１８６．５℃となる。
制御部８０は、温度センサ６７による測定温度Ｔ_mが補正後の制御温度Ｔ₁（＝１８６．５℃）となるように加熱源６４の出力を制御する。温度センサ６７による測定温度Ｔ_mが制御温度Ｔ₁（＝１８６．５℃）となったとき、定着ベルト６１の実温度Ｔ_rは２００℃となっている。このように、温度センサ６７がエアの影響を受ける場合であっても、定着ベルト６１は所望の定着温度に制御される。

図５のステップＳ１０６において、制御部８０は、温度センサ６７による測定温度Ｔ_mが初期の制御温度Ｔ₀となるように加熱源６４の出力を制御する。定着工程が開始されていない場合（ステップＳ１０１で“ＮＯ”）、又はエアが送風されない場合（ステップＳ１０３で“ＮＯ”）は、温度センサ６７がエアの影響を受けないので、温度センサ６７による測定温度Ｔ_mが定着ベルト６１の実温度Ｔ_rと一致する。したがって、これらの場合は制御温度Ｔ₀を補正する必要はないので、ステップＳ１０４の補正処理を省略できる。

このように、本実施の形態の画像形成装置１において、制御部８０は、エア分離ユニット７０（エア分離部）によるエアの送風条件（例えば風速）に応じて制御温度Ｔ₀を補正し、補正後の制御温度Ｔ₁を用いて温度センサ６７による測定温度Ｔ_mと制御温度Ｔ₁を比較する。そして、制御部８０は、測定温度Ｔ_mが制御温度Ｔ₁と一致するように、定着ベルト６１の温度制御（加熱源６４の出力制御）を行う。

定着装置Ｆによれば、エア分離ユニット７０により送風されるエアの影響を考慮して定着ベルト６１の温度制御が行われるので、定着ベルト６１が所望の定着温度に制御される。したがって、定着装置Ｆ１は、トナー像が転写された用紙に対して適切な定着工程を施すことができる。また、定着装置Ｆを備えた画像形成装置Ｆは、定着不良により画像品質が低下するのを防止できる。

さらに、定着工程において送風されるエアの風速や、温度センサ６７の設置位置が制約されないので、設計上の自由度が高い。また、筐体ケースＣにエアを逃がす排気口を設けないので定着装置Ｆの保温性能が損なわれることもない。また、風防壁等の部品を追加する必要もないため、装置構成が複雑化されることはなく、製品コストが増大するという問題も生じない。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
実施の形態の定着装置Ｆにおいて、温度センサ６７に対するエアの影響は、エアの送風条件によるところが大きいが、エアの温度（画像形成装置１が設置される環境温度）にも少なからず左右される。そのため、エアの風速Ｖとずれ量ΔＴとの関係を、エアの温度ごとに求めておき、制御部８０が、かかる関係に従って定着ベルト６１の温度制御を行うようにしてもよい。これにより、定着ベルト６１の温度制御の精度がさらに向上する。
例えば、エアの風速Ｖとずれ量ΔＴが図７に示す関係を有する場合、表２に示すテーブルが得られる。図７に示す関係は、用紙の紙種：普通紙、サイズ：Ａ３、坪量：１２８ｇ／ｍ²、搬送速度：３００ｍｍ／ｓ、定着温度：２００℃、エアの温度１０〜３０℃とし、ＭＣ２色、各カバレッジ１００％相当の画像パターンを片面に連続して２００枚通紙したときの測定温度Ｔ_mの平均値から求められたものである。

また、温度センサ６７に対するエアの影響は、用紙の搬送速度にも少なからず左右される。そのため、エアの風速Ｖとずれ量ΔＴとの関係を、搬送速度ごとに求めておき、制御部８０が、かかる関係に従って定着ベルト６１の温度制御を行うようにしてもよい。これにより、定着ベルト６１の温度制御の精度がさらに向上する。
例えば、エアの風速Ｖとずれ量ΔＴが図８に示す関係を有する場合、表２に示すテーブルが得られる。なお、図８に示す関係は、用紙の紙種：普通紙、サイズ：Ａ３、坪量：１２８ｇ／ｍ²、搬送速度：１００〜３００ｍｍ／ｓ、定着温度：２００℃、エアの温度１０℃とし、ＭＣ２色、各カバレッジ１００％相当の画像パターンを片面に連続して２００枚通紙したときの測定温度Ｔ_mの平均値から求められたものである。また、図８において、用紙の搬送速度を２００ｍｍ／ｓとした場合と３００ｍｍ／ｓとした場合とでは、ずれ量ΔＴの差は微少なので、表３ではこれらをまとめて示している。

さらには、制御部８０が、表２，表３に示すテーブルを組み合わせた表４に示すテーブルを参照して、定着ベルト６１の温度制御を行うようにしてもよい。また、制御部８０が、表２〜４に示すテーブルを参照する代わりに、式（１）に相当する関係式を利用して制御温度を補正するようにしてもよい。

実施の形態では、定着ベルト６１の温度を制御するための制御温度を補正して、補正後の制御温度Ｔ₁と温度センサ６７による測定温度Ｔ_mを比較しているが、温度センサ６７による測定温度Ｔ_mを補正し、補正後の測定温度と制御温度Ｔ₀を比較するようにしてもよい。
例えば、図６に示すように、エアの風速Ｖが１０ｍ／ｓであるときに、温度センサ６７による測定温度Ｔ_mが定着ベルト６１の実温度Ｔ_rより１３．５℃低くなる場合、制御部８０は、制御温度と比較する測定温度を、実際の測定温度Ｔ_mよりも１３．５℃高く補正する。そして、制御部８０は、補正後の測定温度（＝Ｔ_m＋１３．５℃）が、目標となる制御温度Ｔ₀になるように加熱源６４の出力を制御する。

また、定着装置Ｆの定着ユニット６０において、ハロゲンヒータ等の加熱源を内蔵した定着ローラで上側加圧部を構成するようにしてもよい（熱ローラ方式）。この場合、定着ローラが加圧ローラとともに加圧部を構成するとともに、加熱部を構成する。また、定着ローラに対して加圧ローラが直接的に押圧されることにより、用紙Ｓを狭持して搬送するニップ部Ｎが形成される。

また、定着ユニット６０の下側加圧部として、複数の支持ローラに無端ベルトを張架したベルト式の構成を適用することもできる。
また、エア分離ユニット７０として、コンプレッサで圧縮されたエアを分離ポイントに向けて所定のタイミングで噴出させるコンプレッサ式の送風装置を適用することもできる。
さらに、実施の形態では、画像形成装置１の制御部８０が定着装置Ｆ（定着ユニット６０、エア分離部７０）の動作を制御するが、定着装置Ｆの動作を制御する専用の制御部を設けるようにしてもよい。

今回開示された実施の形態はすべ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および範囲内でのすべ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 定着ユニット
６１ 定着ベルト（加熱部）
６２ 加熱ローラ
６３ 定着ローラ（加圧部）
６４ 加熱源
６５ 加圧ローラ（加圧部）
６６ 圧接／離間機構
６７ 温度センサ
７０ エア分離ユニット（エア分離部）
７０ａ エア送風部
８０ 制御部
Ｆ 定着装置

Claims (8)

1. 加熱源を有し、トナー像が転写された用紙に接触して、この用紙を所定の温度で加熱する加熱部と、
   定着ローラに対して加圧ローラが直接又は間接的に押圧されることにより、用紙を狭持して搬送するニップ部を形成する加圧部と、
   前記ニップ部の用紙排出側に向けて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、を有し、前記ニップ部で前記用紙を加熱、加圧しながら搬送することにより未定着のトナー像を前記用紙上に定着させる定着装置であって、
   前記エア分離部により送風されるエアの流路上に配置され、前記加熱部の温度を測定する非接触式の温度センサと、
   前記温度センサによる測定温度と目標となる制御温度を比較し、前記測定温度が前記制御温度と一致するように、前記加熱源の出力を制御することにより前記加熱部の温度制御を行う制御部と、を備え、
   前記制御部が、画像形成モードに応じて設定される、前記エア分離部によるエアの送風条件に応じて前記測定温度又は前記制御温度を補正し、補正後の値を用いて前記測定温度と前記制御温度とを比較することを特徴とする定着装置。
2. 前記温度センサは、前記加熱部の通紙領域に対向して離間配置されてい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、前記測定温度又は前記制御温度の初期の値に、補正係数×送風条件で算出される補正値を加算して、比較のための値とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記送風条件が、前記エア分離部によるエアの風速であ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. 前記制御部は、前記エア分離部によりエアが送風される場合にのみ前記測定温度又は前記制御温度を補正することを特徴とする請求項１から４に記載の定着装置。
6. 前記定着ローラに対して前記加圧ローラを圧接又は離間させる圧着／離間機構を備え、
   前記制御部は、前記圧接／離間機構により圧接状態とされた後、前記測定温度又は前記制御温度を補正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. 前記エア分離部は、ファンの回転動作によりエアを送風す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. 請求項１から７のいずれか一項に記載の定着装置と、
   用紙に画像を形成する画像形成部と、を備えることを特徴とする画像形成装置。

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