JP6331458B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関する。

一般に、電子写真プロセス技術を利用した画像形成装置（プリンター、複写機、ファクシミリ等）は、帯電した感光体に対して、画像データに基づくレーザー光を照射（露光）することにより静電潜像を形成する。そして、静電潜像が形成された感光体（像担持体）へ現像装置よりトナーを供給す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。さらに、このトナー像を直接又は間接的に用紙に転写させた後、加熱、加圧して定着させることにより用紙に画像を形成する。

このようにトナー像を定着させる定着装置としては、定着ローラーや定着ベルト等の定着面側部材と、定着面側部材に圧接される加圧ローラーや加圧ベルト等の裏面側支持部材とによって形成された定着ニップで、トナー像が転写された用紙を通紙しながら、加熱および加圧する熱定着方式の定着装置がある。

ところで、用紙上のトナー像のトナーは、定着ニップを通過する際に加熱されるため、粘着力を有する。これにより、定着ニップを通過した用紙が定着面側部材の表面に巻き付いて分離せず、ジャムを発生させる恐れがある。そこで、定着ニップの用紙排出側に向けて送風し、定着面側部材から用紙を分離させる方式（エア分離方式）のエア分離手段が用いられてきている。

しかしながら、このエア分離手段で定着ニップの用紙排出側に向けて送風した場合、定着面側部材が意図しない温度低下を引き起こしてしまい、引き続き行われる定着処理時において用紙への熱の供給不足が生じる。その結果、定着不良や画像の光沢ムラ、すなわち画像不良が発生してしまうという問題があった。

上記問題に関連して、特許文献１には、加熱ローラと、それに圧接される加圧ローラ（または加圧ベルト）とからなる定着部のニップ部から進出する用紙と加熱ローラとの間に、加熱ローラと用紙を離反させるための熱風を吹き付ける熱風吹き出し手段を設けた技術が開示されている。特許文献１に記載の技術によれば、ニップ部から進出する用紙の加熱ローラへの巻きつきの阻止を、定着作用に影響を及ぼすことなく行うことができる。

また、特許文献２には、通紙時における定着部材（定着ローラ）の温度の落ち込みを防止する技術が開示されている。特許文献２に記載の技術は、主電源装置に加えて補助電源装置からの電力供給により発熱体および補助発熱体を発熱させることによって定着部材を加熱する。

特開２００７−９４３２７号公報 特開２００５−１７５６４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、熱風吹き出し手段が新たに必要となり定着装置の構成が複雑化するという問題や、熱風吹き出し手段から吹き付けられる熱風により加熱ローラ以外の部材も加熱されてしまうという問題があった。また、特許文献２に記載の技術では、通紙時以外における定着部材の温度低下には対応することができないという問題があった。

本発明は、定着不良や画像の光沢ムラ等の画像不良の発生を防止することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、
定着ニップにおいてトナー像を加熱して用紙上に定着するために用いられる定着部材と、
前記定着ニップの用紙排出側から前記定着部材に向けて送風する送風部と、
前記定着部材を加熱する加熱部と、
前記加熱部に電力を供給する第１の電力供給部と、
前記加熱部に電力を供給する、前記第１の電力供給部とは異なる第２の電力供給部と、
前記定着部材の温度が定着許容温度範囲に保持されるように前記第１の電力供給部及び前記第２の電力供給部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記送風部の送風動作による前記定着部材の温度低下に応じて、印刷ジョブの１枚目の用紙の先端が前記定着ニップに到達するまでに、前記第１の電力供給部のみの電力供給によって前記定着部材の温度を定着許容温度範囲に保持できる定着可能状態となるように、前記第２の電力供給部による電力供給を開始させ、その開始以降、前記送風部による送風量が設定風量に到達するまでに増大するにつれて、前記第２の電力供給部による電力供給量を増大させることを特徴とする。

本発明によれば、送風部の送風動作による定着部材の温度低下に応じて、第２の電力供給部による電力供給が開始されるため、当該定着部材が送風前の定着可能な温度に戻るまでの時間を短くすることができる。その結果、引き続き行われる定着処理時において用紙への熱の供給不足を防止し、定着不良や画像の光沢ムラ等の画像不良の発生を防止することができる。

本実施の形態における画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。 本実施の形態における画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。 本実施の形態における画像形成装置の定着部の構成を概略的に示す図である。 本実施の形態における電力供給動作および送風動作に応じた定着ベルトの温度変化を示す図である。 本実施の形態における電力供給動作および送風動作の例を示す図である。 用紙の坪量、送風量、主電源，副電源による電力供給量の関係を示す表である。 副電源による電力供給量と、用紙の分離性および定着性との関係を示す表である。

以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１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ある。図２は、本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、感光体ドラム４１３上に形成されたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を中間転写ベルト４２１に転写（一次転写）し、中間転写ベルト４２１上で４色のトナー像を重ね合わせた後、用紙Ｓ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、ＹＭＣＫの４色に対応する感光体ドラム４１３を中間転写ベルト４２１の走行方向に直列配置し、中間転写ベルト４２１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、用紙搬送部５０、定着部６０、主電源８０、副電源９０および制御部１００を備える。

制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３等を備える。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）や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）、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Ｓに画像を形成させる。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および原稿画像走査装置１２（スキャナー）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、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、シェーディング補正等の各種補正処理や、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、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、中間転写ユニット４２等を備える。

Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、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等を備える。

感光体ドラム４１３は、例えばドラム径が８０［ｍｍ］の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）、電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）を順次積層した負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。電荷発生層は、電荷発生材料（例えばフタロシアニン顔料）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネイト）に分散させた有機半導体からなり、露光装置４１１による露光により一対の正電荷と負電荷を発生する。電荷輸送層は、正孔輸送性材料（電子供与性含窒素化合物）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネイト樹脂）に分散させたものからなり、電荷発生層で発生した正電荷を電荷輸送層の表面まで輸送する。

制御部１００が感光体ドラム４１３を回転させる駆動モーター（図示略）に供給される駆動電流を制御することにより、感光体ドラム４１３は一定の周速度で回転する。

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。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ことにより、感光体ドラム４１３の表面電荷（負電荷）が中和される。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、例えば二成分現像方式の現像装置であり、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等を有し、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を除去する。

中間転写ユニット４２は、中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、複数の支持ローラー４２３、二次転写ローラー４２４、及びベルトクリーニング装置４２６等を備える。

中間転写ベルト４２１は無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラー４２３にループ状に張架される。複数の支持ローラー４２３のうちの少なくとも１つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。例えば、Ｋ成分用の一次転写ローラー４２２よりもベルト走行方向下流側に配置されるローラー４２３Ａが駆動ローラーであることが好ましい。これにより、一次転写部におけるベルトの走行速度を一定に保持しやすくなる。駆動ローラー４２３Ａが回転することにより、中間転写ベルト４２１は矢印Ａ方向に一定速度で走行する。

一次転写ローラー４２２は、各色成分の感光体ドラム４１３に対向して、中間転写ベルト４２１の内周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、一次転写ローラー４２２が感光体ドラム４１３に圧接されることにより、感光体ドラム４１３から中間転写ベルト４２１へトナー像を転写するための一次転写ニップが形成される。

二次転写ローラー４２４は、駆動ローラー４２３Ａのベルト走行方向下流側に配置されるローラー４２３Ｂ（以下「バックアップローラー４２３Ｂ」と称する）に対向して、中間転写ベルト４２１の外周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、二次転写ローラー４２４がバックアップローラー４２３Ｂに圧接されることにより、中間転写ベルト４２１から用紙Ｓへトナー像を転写するための二次転写ニップが形成される。

一次転写ニップを中間転写ベルト４２１が通過する際、感光体ドラム４１３上のトナー像が中間転写ベルト４２１に順次重ねて一次転写される。具体的には、一次転写ローラー４２２に一次転写バイアスを印加し、中間転写ベルト４２１の裏面側（一次転写ローラー４２２と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は中間転写ベルト４２１に静電的に転写される。

その後、用紙Ｓが二次転写ニップを通過する際、中間転写ベルト４２１上のトナー像が用紙Ｓに二次転写される。具体的には、二次転写ローラー４２４に二次転写バイアスを印加し、用紙Ｓの裏面側（二次転写ローラー４２４と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は用紙Ｓに静電的に転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは定着部６０に向けて搬送される。

ベルトクリーニング部４２６は、中間転写ベルト４２１の表面に摺接するベルトクリーニングブレード等を有し、二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残留する転写残トナーを除去する。なお、二次転写ローラー４２４に代えて、二次転写ローラーを含む複数の支持ローラーに、二次転写ベルトがループ状に張架された構成（いわゆるベルト式の二次転写ユニット）を採用しても良い。

定着部６０は、用紙Ｓの定着面（トナー像が形成されている面）側に配置される定着面側部材を有する上側定着部６０Ａ、用紙Ｓの裏面（定着面の反対の面）側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部６０Ｂ、及び加熱源６０Ｃ，６０Ｄ等を備える。定着面側部材に裏面側支持部材が圧接されることにより、用紙Ｓを狭持して搬送する定着ニップが形成される。

定着部６０は、トナー像が二次転写され、搬送されてきた用紙Ｓを定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー像を定着させる。定着部６０は、定着器Ｆ内にユニットとして配置される。また、定着器Ｆには、エアを吹き付けることにより、定着面側部材又は裏面側支持部材から用紙Ｓを分離させるエア分離ユニット６０Ｅが配置されている。定着部６０の詳細については後述する。

用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２、及び搬送経路部５３等を備える。給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃには、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙Ｓ（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された種類ごとに収容される。搬送経路部５３は、レジストローラー対５３ａ等の複数の搬送ローラー対を有する。

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、搬送経路部５３により画像形成部４０に搬送される。このとき、レジストローラー対５３ａが配設されたレジストローラー部により、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４２１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、定着部６０において定着工程が施される。画像形成された用紙Ｓは、排紙ローラー５２ａを備えた排紙部５２により機外に排紙される。

次に、図３を参照し、定着部６０の構成について説明する。図３は、定着部６０の構成を概略的に示す図である。

なお、定着部６０および制御部１００は、定着装置として機能する。定着部６０および制御部１００は、ユニットとして構成されて画像形成装置１に取り付けられても良いし、それぞれが別々に画像形成装置１に組み込まれて、定着装置として機能するものであっても良い。

上側定着部６０Ａは、定着面側部材である無端状の定着ベルト６１（本発明の「定着部材」として機能）、加熱ローラー６２、上加圧ローラー６３及び張架部材６４を有する（ベルト加熱方式）。定着ベルト６１は、加熱ローラー６２と上加圧ローラー６３と張架部材６４とに所定のベルト張力（例えば、４００［Ｎ］）で張架されている。

定着ベルト６１は、例えば外径が１２０［ｍｍ］であり、厚さ７０［μｍ］のＰＩ（ポリイミド）からなる基体の外周面を弾性層として厚さ２００［μｍ］の耐熱性のシリコンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ３０［°］）で被覆し、さらに、表層に厚さ３０［μｍ］の耐熱性樹脂であるＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）のチューブを被覆またはコーティングをしてなる。

定着ベルト６１は、トナー像が形成された用紙Ｓに接触して、当該トナー像を用紙Ｓに定着許容温度範囲（例えば、１６５〜２００［℃］）で加熱定着する。ここで、定着許容温度範囲とは、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、画像形成される用紙Ｓの紙種等によって異なる。

加熱ローラー６２は、定着ベルト６１を加熱する。加熱ローラー６２は、定着ベルト６１を加熱する加熱源６０Ｃ，６０Ｄ（ハロゲンヒーター）を内蔵している。加熱ローラー６２は、その外径が５８［ｍｍ］であり、例えば、アルミニウム等から形成された円筒状の芯金における外周面をＰＴＦＥでコーティングした樹脂層で被覆されている。

加熱源６０Ｃ，６０Ｄの温度は、制御部１００によって制御される。加熱源６０Ｃ，６０Ｄによって加熱ローラー６２が加熱され、その結果、定着ベルト６１が加熱される。加熱源６０Ｃ，６０Ｄおよび加熱ローラー６２は、本発明の「加熱部」として機能する。

主電源８０（本発明の「第１の電力供給部」として機能）は、制御部１００の制御を受けて、加熱ローラー６２を加熱するための電力を加熱源６０Ｃに供給する。

副電源９０（本発明の「第２の電力供給部」として機能）は、制御部１００の制御を受けて、加熱ローラー６２を加熱するための電力を加熱源６０Ｄに供給する。副電源９０は、主電源８０または自己発電型電源（図示せず）から受けた電力を蓄積する蓄電部９２を有し、蓄電部９２に蓄積された電力を加熱源６０Ｄに供給する。なお、蓄電部９２は、一例として、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタなどの蓄電セルで構成される。自己発電型電源は、一例として、太陽電池、熱電変換素子、振動発電素子、無線発電素子などの発電セルで構成される。

制御部１００は、定着ベルト６１の温度が定着許容温度範囲に保持されるように主電源８０および副電源９０を制御する

上加圧ローラー６３は、例えば外径が７０［ｍｍ］であり、鉄等の金属から形成された中実の芯金を、弾性層として厚さ２０［ｍｍ］の耐熱性のシリコンゴム（硬度：ＪＩＳ−Ａ１０［°］）で被覆し、さらに、厚さ５〜３０［μｍ］の低摩擦で耐熱性樹脂であるＰＴＦＥでコーティングした樹脂層で被覆したものである。上加圧ローラー６３は、定着部６０における主駆動源（図示せず）により駆動回転する下加圧ローラー６５に定着ベルト６１を介して圧接される。

下側定着部６０Ｂは、例えば裏面側支持部材である下加圧ローラー６５を有する（ローラー加圧方式）。下加圧ローラー６５は、その外径が７０［ｍｍ］であり、厚さ７０［μｍ］のＰＩ（ポリイミド）からなる基材層の外周面を弾性層として耐熱性のシリコンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ３０［°］）で被覆し、さらに、弾性層の外周面を表面離型層として厚さ３０〜１００［μｍ］のＰＦＡチューブの樹脂層で被覆したものである。

制御部１００は、主駆動源（駆動モーター）を制御して、下加圧ローラー６５を矢印Ｂ方向（反時計回り方向）に回転させる。駆動モーターの駆動制御（例えば、回転のオン／オフ、周速度等）は、制御部１００によって行われる。下加圧ローラー６５の周速度は、例えば４６０［ｍｍ／ｓ］である。

下加圧ローラー６５には、ハロゲンヒーター等の加熱源６５Ａが内蔵されている。この加熱源６５Ａが発熱することにより、下加圧ローラー６５は加熱される。制御部１００は、加熱源６５Ａに供給する電力を制御し、下加圧ローラー６５を所定温度（例えば、８０〜１２０［℃］）に制御する。

下加圧ローラー６５は、定着ベルト６１を介して上加圧ローラー６３に所定の定着荷重（例えば、２６５０［Ｎ］）で圧接される。このようにして、定着ベルト６１と下加圧ローラー６５との間には、用紙Ｓを狭持して搬送する定着ニップＮＰが形成される。定着ニップＮＰにおける定着ベルト６１と下加圧ローラー６５との間の接触圧（面圧）は、例えば３０．６７［Ｎ／ｃｍ２］である。

下加圧ローラー６５が矢印Ｂ方向に駆動回転すると、定着ベルト６１が矢印Ｃ方向（時計回り方向）に従動回転する。これに伴い、上加圧ローラー６３は、矢印Ｄ方向（時計回り方向）に従動回転する。また、張架部材６４は、矢印Ｅ方向（時計回り方向）に従動回転する。用紙Ｓの定着時、定着ベルト６１の周速度は、下加圧ローラー６５の周速度と同等（例えば４６０［ｍｍ／ｓ］）となる。

エア分離ユニット６０Ｅ（本発明の「送風部」として機能）は、ファン送風部６６（本発明の「送風ファン」として機能）および送風ダクト６７を備える。エア分離ユニット６０Ｅは、定着ニップＮＰの用紙排出側から定着ベルト６１に向けてエアを送風する。なお、エア分離ユニット６０Ｅは、上加圧ローラー６３の軸方向に複数個（例えば５個）並設された構成であっても良い。

ファン送風部６６は、前向きの羽根６６ａが円周上に多数立設された円筒状の多翼ファン（いわゆるシロッコファン）である。送風ダクト６７の基端側は、ファン送風部６６の側面に形成された送風口６６ｃに接続される。また、送風ダクト６７の先端側のエア吐出口６７ａは、定着ニップＮＰの近傍、例えばニップ端から１５［ｍｍ］の位置にエアが吹き付けられるように配置される。用紙Ｓの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、送風ダクト６７の出口（エア吐出口６７ａ）は、入口（ファン送風部６６との接続部）よりも小さく（例えば面積比で１／２０程度）設定される。

ファン送風部６６では、ファンの中央部からエアが吸引され遠心方向に送り出される。送出されたエアは、送風ダクト６７を通って、エア吐出口６７ａから定着ベルト６１に向けて軸方向一様に送風される。ファン送風部６６による送風タイミング（ファンの回転のオン／オフ）や送風量［％］（最大送風量に対する送風量比）等は、制御部１００によって制御される。

定着部６０において、上側定着部６０Ａ、下側定着部６０Ｂおよび加熱源６０Ｃは、定着ニップＮＰ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。エア分離ユニット６０Ｅは、定着ニップＮＰを通過した用紙Ｓの先端にエアを吹き付けることにより、定着ベルト６１から用紙Ｓを分離させる。

次に、印刷ジョブの実行時、当該印刷ジョブの１枚目の用紙Ｓが定着ニップＮＰに到達する前後における制御動作について説明する。図４は、本実施の形態における電力供給動作および送風動作に応じた定着ベルト６１の表面温度の変化を示す図である。制御部１００は、印刷ジョブが実行されている間、主電源８０による電力供給を実行する。また、図４に示すように、制御部１００は、ファン送風部６６を制御し、印刷ジョブの１枚目の用紙Ｓが定着ニップＮＰに到達する前に、定着ニップＮＰの用紙排出側から定着ベルト６１に向けて送風する送風動作を開始させる（送風動作ＯＮ）。本実施の形態では、送風動作を開始してから、用紙Ｓの坪量に応じて予め設定された送風量に達するまで１．０［秒］かかる。ここで、定着ニップＮＰの用紙排出側から定着ベルト６１に向けて送風を開始してから用紙Ｓの先端が定着ニップＮＰに到達するまでの間に、図４の曲線Ｌ２に示すように定着ベルト６１が意図しない温度低下を引き起こしてしまい、定着許容温度範囲（図４の例では、定着可能温度である１６５［℃］から、設定温度である１８０［℃］までの範囲）から外れてしまう。その結果、引き続き行われる定着処理時において用紙Ｓへの熱の供給不足が生じ、定着不良や画像の光沢ムラ、すなわち画像不良が発生してしまう。

そこで、本実施の形態では、制御部１００は、エア分離ユニット６０Ｅの送風動作による定着ベルト６１の温度低下に応じて、副電源９０による電力供給を開始させる。より具体的には、制御部１００は、エア分離ユニット６０Ｅの送風動作が開始された時点以降、ファン送風部６６による送風量が予め設定された送風量に達するまでの間に、副電源９０による電力供給を開始させる（電力供給動作ＯＮ）。その後、制御部１００は、用紙Ｓの先端が定着ニップＮＰに到達した時点で副電源９０による電力供給を停止させる（電力供給動作ＯＦＦ）。これにより、図４の曲線Ｌ１に示すように、エア分離ユニット６０Ｅの送風動作が開始されてから用紙Ｓの先端が定着ニップＮＰに到達するまでの間における定着ベルト６１の温度低下を防止することができる。

用紙Ｓの先端が定着ニップＮＰに到達するまでの短い時間においては、短時間に一気に大きな電力を溜め込み一気に使うことができる蓄電部９２を有する副電源９０から加熱源６０Ｄに対する電力供給動作を行うことが望ましい。主電源８０から加熱源６０Ｃに対する電力供給動作を行うと、主電源８０の供給電力量（例えば、１０００［Ｗ］）が大きく、短時間における定着ベルト６１の温度制御が難しく定着許容温度範囲の上限温度（図４の例では、１８０［℃］）を超えてしまうためである。蓄電部９２は、エア分離ユニット６０Ｅの送風動作が開始されてから用紙Ｓの先端が定着ニップＮＰに到達するまでの間以外のタイミングで主電源８０または自己発電型電源から受けた電力を蓄積する。

副電源９０による電力供給を停止させた後、制御部１００は、エア分離ユニット６０Ｅの送風動作が続く中、主電源８０のみの電力供給によって定着ベルト６１の温度を定着許容温度範囲に保持させる。以上の電力供給制御によって、エア分離ユニット６０Ｅの送風動作による定着ベルト６１の温度低下に応じて、副電源９０による電力供給が開始されるため、定着ベルト６１の温度が定着許容温度範囲から外れてしまうことを防止することができる。その結果、引き続き行われる定着処理時において用紙Ｓへの熱の供給不足を防止し、定着不良や画像の光沢ムラ等の画像不良の発生を防止することができる。

なお、制御部１００は、エア分離ユニット６０Ｅの送風動作が開始された時点以降、印刷ジョブの１枚目の用紙Ｓの先端が定着ニップＮＰに到達する前までの間であれば、任意のタイミングで副電源９０による電力供給を開始させても良い。また、制御部１００は、エア分離ユニット６０Ｅの送風動作が開始される前に、任意のタイミングで副電源９０による電力供給を開始させても良い。また、制御部１００は、主電源８０のみの電力供給によって定着ベルト６１の温度を定着許容温度範囲に保持できる定着可能状態となった時点で副電源９０による電力供給を停止させても良い。印刷ジョブの全ての用紙において画像不良の発生を防止する観点から、制御部１００は、印刷ジョブの１枚目の用紙Ｓの先端が定着ニップＮＰに到達するまでに、上記定着可能状態となるように副電源９０を制御することが望ましい。

また、図５に示すように、制御部１００は、エア分離ユニット６０Ｅの送風動作が開始された時点で副電源９０による電力供給を開始させ、それ以降、エア分離ユニット６０Ｅによる送風量が増大するにつれて、供給する電力量を段階的に増大させるように副電源９０を制御しても良い。これにより、副電源９０の消費電力を最小限に抑えた上で、用紙Ｓの先端が定着ニップＮＰに到達するまでに定着ベルト６１の温度を定着許容温度範囲に保持することができる。制御部１００は、エア分離ユニット６０Ｅの送風動作による送風量が増大するにつれて、副電源９０から供給する電力量を段階的にではなく、線形的または非線形的に増大させても良い。また、制御部１００は、エア分離ユニット６０Ｅの送風動作が開始された後に副電源９０による電力供給を開始させ、エア分離ユニット６０Ｅによる送風量が増大するにつれて、副電源９０から供給する電力量を段階的に増大させても良い。

図６は、用紙Ｓの坪量、エア分離ユニット６０Ｅによる送風量、主電源８０，副電源９０による電力供給量の関係を示す表である。ここで、加熱源６０Ｃに対する主電源８０の供給電力量は、１０００［Ｗ］に設定されている。図６に示すように、用紙Ｓの坪量が１２９以上である場合、定着ベルト６１に対する用紙Ｓの分離性能が良く、定着ベルト６１から用紙Ｓを分離させるために予め設定された送風量は３０［％］と少なく、エア分離ユニット６０Ｅの送風動作による定着ベルト６１の温度低下は小さい。そのため、制御部１００は、副電源９０による電力供給量が少なく（２００［Ｗ］）なるように設定する。一方、用紙Ｓの坪量が１２８以下である場合、定着ベルト６１に対する用紙Ｓの分離性能が悪く、定着ベルト６１から用紙Ｓを分離させるために予め設定された送風量は８０［％］と多く、エア分離ユニット６０Ｅの送風動作による定着ベルト６１の温度低下は大きい。そのため、制御部１００は、副電源９０による電力供給量が多く（６００［Ｗ］）なるように設定する。

図７は、副電源９０による電力供給量と、用紙Ｓの分離性および定着性との関係を示す表である。ここで、用紙Ｓの坪量は１２８であり、定着ベルト６１から用紙Ｓを分離させるための送風量は８０［％］に設定されている。図７に示すように、副電源９０による電力供給量が０［Ｗ］または３００［Ｗ］である場合、定着ベルト６１に対する用紙Ｓの分離性は良好となる一方、用紙Ｓの定着性は悪くなった（定着不良）。つまり、副電源９０の電力供給量、ひいては定着ベルト６１に対する加熱源６０Ｄの加熱量が小さく、エア分離ユニット６０Ｅの送風動作による定着ベルト６１の温度低下を十分に防止できなかった。一方、副電源９０による電力供給量が６００［Ｗ］である場合、定着ベルト６１に対する用紙Ｓの分離性、用紙Ｓの定着性は良好であった。つまり、副電源９０の電力供給量、ひいては定着ベルト６１に対する加熱源６０Ｄの加熱量が大きく、エア分離ユニット６０Ｅの送風動作による定着ベルト６１の温度低下を十分に防止することができた。

以上詳しく説明したように、本実施の形態では、画像形成装置１は、定着ニップＮＰにおいてトナー像を加熱して用紙Ｓ上に定着するために用いられる定着部材（定着ベルト６１）と、定着ニップＮＰの用紙排出側から定着部材に向けて送風する送風部（エア分離ユニット６０Ｅ）と、定着部材を加熱する加熱部（加熱源６０Ｃ，６０Ｄおよび加熱ローラー６２）と、加熱部に電力を供給する第１の電力供給部（主電源８０）と、加熱部に電力を供給する、第１の電力供給部とは異なる第２の電力供給部（副電源９０）と、定着部材の温度が定着許容温度範囲に保持されるように第１の電力供給部及び第２の電力供給部を制御する制御部１００とを備える。制御部１００は、送風部の送風動作による定着部材の温度低下に応じて、第２の電力供給部による電力供給を開始させる。

このように構成した本実施の形態によれば、送風部の送風動作による定着部材の温度低下に応じて、第２の電力供給部による電力供給が開始されるため、当該定着部材が送風前の定着可能な温度に戻るまでの時間を短くすることができる。その結果、引き続き行われる定着処理時において用紙Ｓへの熱の供給不足を防止し、定着不良や画像の光沢ムラ等の画像不良の発生を防止することができる。

なお、上記実施の形態では、定着ニップＮＰの用紙排出側から定着ベルト６１に向けて送風することによって定着ベルト６１（定着部材）から用紙Ｓを分離させる場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、定着ニップＮＰの用紙排出側から下加圧ローラー６５に向けて送風することによって下加圧ローラー６５を冷却し、下加圧ローラー６５の表面温度が高くなりすぎることを防止する場合にも、本発明を適用することができる。この場合、下加圧ローラー６５の表面温度が低下すると、下加圧ローラー６５に接触する定着ベルト６１が意図しない温度低下を引き起こしてしまい、引き続き行われる定着処理時において用紙Ｓへの熱の供給不足が生じる。その結果、定着不良や画像の光沢ムラ、すなわち画像不良が発生してしまう。そこで、制御部１００は、下加圧ローラー６５に対する送風動作が開始された時点以降、印刷ジョブの１枚目の用紙Ｓの先端が定着ニップＮＰに到達する前までに副電源９０による電力供給を開始させる。これにより、下加圧ローラー６５に対する送風動作に起因する定着ベルト６１の温度低下を防止することができる。よって、定着不良や画像の光沢ムラ等の画像不良の発生を防止することができる

また、上記実施の形態では、定着ニップＮＰは、上側定着部６０Ａが上加圧ローラー６３の他に加熱ローラー６２および定着ベルト６１を有するベルト定着方式により構成される例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、定着ニップＮＰは、上側定着部６０Ａが定着部材として機能する加熱ローラー６２のみを有するローラー定着方式により構成されても良い。

また、上記実施の形態では、下側定着部６０Ｂは、下加圧ローラー６５を有する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、下側定着部６０Ｂは、下加圧ローラー６５の他に加熱ローラーおよび加圧ベルトを有するベルト加圧方式により構成されても良い。

また、上記実施の形態では、加熱ローラー６２が２つの加熱源６０Ｃ，６０Ｄを内蔵している例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、加熱ローラー６２は、１つまたは３つ以上の加熱源を内蔵しても良い。加熱ローラー６２が１つのみの加熱源を内蔵している場合、その加熱源は、主電源８０および副電源９０の両方から電力の供給を受ける。

１ 画像形成装置
１０ 画像読取部
２０ 操作表示部
２１ 表示部
２２ 操作部
３０ 画像処理部
４０ 画像形成部
５０ 用紙搬送部
６０ 定着部
６０Ａ 上側定着部
６０Ｂ 下側定着部
６０Ｃ，６０Ｄ 加熱源
６０Ｅ エア分離ユニット
６１ 定着ベルト
６２ 加熱ローラー
６３ 上加圧ローラー
６４ 張架部材
６５ 下加圧ローラー
６６ ファン送風部
６７ 送風ダクト
７１ 通信部
７２ 記憶部
８０ 主電源
９０ 副電源
９２ 蓄電部
１００ 制御部
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
ＮＰ 定着ニップ

Claims (6)

1. 定着ニップにおいてトナー像を加熱して用紙上に定着するために用いられる定着部材と、
   前記定着ニップの用紙排出側から前記定着部材に向けて送風する送風部と、
   前記定着部材を加熱する加熱部と、
   前記加熱部に電力を供給する第１の電力供給部と、
   前記加熱部に電力を供給する、前記第１の電力供給部とは異なる第２の電力供給部と、
   前記定着部材の温度が定着許容温度範囲に保持されるように前記第１の電力供給部及び前記第２の電力供給部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記送風部の送風動作による前記定着部材の温度低下に応じて、印刷ジョブの１枚目の用紙の先端が前記定着ニップに到達するまでに、前記第１の電力供給部のみの電力供給によって前記定着部材の温度を定着許容温度範囲に保持できる定着可能状態となるように、前記第２の電力供給部による電力供給を開始させ、その開始以降、前記送風部による送風量が設定風量に到達するまでに増大するにつれて、前記第２の電力供給部による電力供給量を増大させることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記送風部の送風動作が開始された時点以降、印刷ジョブの１枚目の用紙の先端が前記定着ニップに到達する前までに前記第２の電力供給部による電力供給を開始させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記第１の電力供給部のみの電力供給によって前記定着部材の温度を定着許容温度範囲に保持できる定着可能状態となった時点で前記第２の電力供給部による電力供給を停止させることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記第２の電力供給部は、電力を蓄積する蓄電部を有し、当該蓄電部に蓄積された電力を前記加熱部に供給することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記送風部は、前記定着ニップの用紙排出側から前記定着部材に向けて送風することによって前記定着部材から用紙を分離させることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記送風部は、送風ファンを有することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の画像形成装置。

Images