(57)【要約】【課題】定着部材の温度低下に必要な待ち時間を短縮し、生産性の低下を抑制する。【解決手段】加熱ローラ６３の近傍に配置した温度検知手段７０の出力値に基づき、定着ベルト６１の表面温度が所定の設定温度になるように定着ヒータ６４を制御する。用紙センサ７１が用紙を検知していない状態で、温度検知手段７０により検知された定着ベルト６１の表面温度が、目標温度（設定温度）より高い場合、ノズル８０から圧縮空気を定着部材に向けて噴射することによって、所定の設定温度になる（設定温度まで低下する）時間を短縮させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、未定着トナー像を担持する記録媒体を前記定着部材と前記加圧部材により形成されるニップ部に挟持して搬送し、前記トナー像を記録媒体に定着させる定着装置において、
圧縮空気供給回路より供給された圧縮空気を前記定着部材に沿って前記ニップ部方向に噴射させる少なくとも１つのノズルを有し、
前記定着部材の温度を検出する温度検知手段と、前記ニップ部の上流側に配置されて記録媒体を検出する用紙検知手段とを設け、
前記温度検知手段の検知出力と前記用紙検知手段の検知出力とに基づいて前記ノズルからの圧縮空気の噴射制御を行なうことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記用紙検知手段が用紙を検知しておらず、かつ、前記温度検知手段が所定の温度よりも高い温度を検出している場合に前記ノズルから圧縮空気を噴射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。
【請求項３】
前記温度検知手段が前記ノズルに対応する位置に配置され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。
【請求項４】
前記定着部材が回動可能に設けられており、
前記ノズルからの圧縮空気噴射時に前記定着部材を回動させることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記ノズルの表面にフッ素系樹脂のコーティングが施されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記圧縮空気供給回路中に配設されるエアタンクに圧力調整弁が接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記定着部材が定着ベルトであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記定着部材の用紙搬送方向と直交する方向における熱伝導を向上させる熱伝導手段が設けられていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮空気噴射による記録媒体分離を行う定着装置を備える画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式のプリンタや複写機などの画像形成装置においては、従来から、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、熱源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。
【０００３】
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り、定着ベルトの熱容量が小さいことから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。
【０００４】
以上のような熱定着装置においては、用紙に融着したトナー画像が定着ローラ／定着ベルトに接触するので、定着ローラ／定着ベルトは、離型性に優れたフッ素系樹脂を表面にコーティングされ、用紙分離には分離爪が用いられていた。分離爪の大きな欠点はローラやベルトに接触するためにローラやベルトの表面に爪跡（爪キズ）をつけ易く、その場合には出力された画像にスジが発生するということである。
【０００５】
一般的にモノクロ画像形成装置の場合、定着ローラは金属ローラの表面にテフロン（登録商標）コーティングしたものであり、分離爪が接触しても傷に成り難く、寿命も長かった。
【０００６】
しかしながら、カラー画像形成装置の場合には、色の発色性をよくするために、表層をシリコーンゴムにフッ素コートしたもの（一般的には数十ミクロン程度のＰＦＡチューブを使用する）か、シリコーンゴムの表面にオイルを塗布したものを使用している。ただ、このような構成では表層が軟らかく傷が付き易い。表層に傷がつくと定着画像にスジ状の傷が生じることから、今ではカラー画像形成装置では分離爪のような接触手段をほとんど用いず、大半は非接触分離を行っている。
【０００７】
非接触分離では、トナーと定着部材との粘着力が高いと定着後の用紙が定着ローラまたは定着ベルトに巻きつくため、容易に巻きつきジャムが発生するようになる。特にカラー画像形成では何層ものトナー層が積層されており、粘着力が高まるために巻きつきジャムが発生しやすい。
【０００８】
現在、カラー画像形成装置における用紙分離では主に次の方式が用いられている。
１）定着ローラ／ベルトとの間に微小なギャップ（約０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ）を開け、定着ローラ／定着ベルトの長手方向及び幅方向に並行に延在する分離板を用いる非接触分離板方式。
２）定着ローラ／定着ベルトとの間に微小なギャップ（約０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ）を開け、所定間隔で配された分離爪を用いる非接触分離爪方式。
３）用紙の腰の強さと定着ローラ／定着ベルトの湾曲部弾性とで自然に剥離させるようにしたセルフストリッピング方式。
【０００９】
しかしながら、いずれの方式でも、定着出口と用紙案内板との隙間が開いているため、薄紙や先端余白が少ない用紙を通紙するとき、あるいは写真等のベタ画像を通紙するときは、用紙が定着ローラ／定着ベルトに密着したまま隙間を通過してしまい、用紙巻きつきジャムが発生したり、分離板や分離爪に突き当たってジャムが発生することがある。
【００１０】
そこで、非接触の分離手段を強力なものにする機構として、空気を用紙分離位置に吹き付けることが提案され、使用に供されている。たとえば、特開昭５１−１０４３５０号公報（特許文献１）、特許第２８７６１２７号公報（特許文献２）、特開平１１−３３４１９１号公報（特許文献３）、特開２００７−１８７７１５号公報（特許文献４）、特開２００７−２４０９２０号公報（特許文献５）、特開２００８−１０２４０８号公報（特許文献６）にそれぞれ開示されている。これらは、空気を、用紙の定着後にトナー像と定着部材の間に吹きつけ、用紙を強制的に定着部材から剥離するものである（以下、この分離方式をエアー分離と呼ぶ）。
【００１１】
また、空気を用紙分離位置に吹き付ける機構を伴わない、分離板のみの技術が、たとえば、特開２００９−３１７５９号公報（特許文献７）に開示されている。
ところで、一般的に定着分離に関して、定着ニップにて溶融したトナーの接着力が用紙と定着部材の分離の抵抗力として働くため、分離の抵抗力は転写以前の工程にて作像された未定着トナー像の濃度（単位面積あたりの画像面積＝画像面積比率）と大きく関係がある。未定着トナー像の濃度が高いほうが分離しづらく、低いほど分離しやすい。例えば、ベタ画像は分離しづらく、白紙は分離しやすい。
【００１２】
よって、用紙を分離する力となるエアー噴射の圧力、流量のパラメータの設定は、最も分離しづらいベタ画像や分離しづらい用紙を分離させるときにでも必要十分な設定にしておく。その設定であれば、それよりも分離しやすいトナー濃度の低い画像については問題なく分離が可能であると言うことができ、画像や用紙により分離ジャムが発生することは無い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
定着ニップで形成される曲率による用紙分離に加えて上述のエアー分離が必要とされる定着装置は、ニップ曲率を作りづらい（ニップ曲率が小さい）大径定着ローラを用いる高速機の場合がほとんどである。
【００１４】
大径定着ローラを用いると、定着ニップ幅の確保や高速通紙時の温度維持の安定性に優れ、定着温度が比較的高い厚紙通紙時の定着性確保には有利であるが、厚紙印刷後、定着温度が比較的低い薄紙通紙を行いたい場合に定着温度が低くなるまで印刷動作に入ることが出来ず、定着ローラの熱容量により（定着ローラの熱容量が大きいため）温度低下に時間がかかり、長い待ち時間が生じてしまうという問題がある。
【００１５】
なお、薄紙通紙時に定着温度が低くなるまで定着動作に入れない理由は、厚紙で使用した温度のまま薄紙定着を行うと、過度の光沢や、画像荒れ、ブリスターの発生、あるいは、出口ガイド板へのコスレキズや分離不良ジャムなど、様々な不具合が生じる可能性があるからである。
【００１６】
本発明は、従来の定着装置における上述の問題を解決し、定着部材の温度低下に必要な待ち時間を短縮することができ、生産性の低下を抑制することのできる定着装置及び画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
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、未定着トナー像を担持する記録媒体を前記定着部材と前記加圧部材により形成されるニップ部に挟持して搬送し、前記トナー像を記録媒体に定着させる定着装置において、圧縮空気供給回路より供給された圧縮空気を前記定着部材に沿って前記ニップ部方向に噴射させる少なくとも１つのノズルを有し、前記定着部材の温度を検出する温度検知手段と、前記ニップ部の上流側に配置されて記録媒体を検出する用紙検知手段とを設け、前記温度検知手段の検知出力と前記用紙検知手段の検知出力とに基づいて前記ノズルからの圧縮空気の噴射制御を行なうことにより解決される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の定着装置によれば、定着ニップの入口側に配置した用紙検知手段の検知出力と、定着部材の温度を検出する温度検知手段の検知出力とを組み合わせてノズルからの圧縮空気の噴射制御を行なうことにより、定着部材の温度を速やかに低下させることができ、待ち時間の短縮が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る定着装置の一例における要部構成を示す断面図である。
【図２】エア分離部のノズル付近の構成を示す斜視図である。
【図３】圧縮空気噴射機構を示す回路図である。
【図４】定着装置要部を上方から見た状態で示す模式図である。
【図５】本発明に係る定着装置を備える画像形成装置の一例をしめす断面構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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、本発明に係る定着装置の一例における要部構成を示す断面図である。この図に示す定着装置は定着ベルトを用いるベルト定着方式であるが、本発明はベルト定着装置に限らず、定着ローラを用いるローラ定着方式であっても何ら問題なく適用可能である。
【００２１】
図１に示す定着装置６０において、定着部材としての定着ベルト６１は、駆動ローラである定着ローラ６２と従動ローラである加熱ローラ６３とに支持張架され、図中時計回りに回転走行する。定着ローラ６２は芯金上に弾性層を有しており、図示しない駆動機構により回転駆動される。加熱ローラ６３の内部には熱源としての定着ヒータ６４が配置され、この定着ヒータ６４により加熱ローラ６３が加熱され、その加熱ローラ６３によって定着ベルト６１が加熱される。
【００２２】
加熱ローラ６３は比較的熱伝導率がよく、また機械的性質に優れたアルミニウム合金Ａ６０６３やＡ５０５６が用いられるが、加熱ローラ胴部の温度均一性を良くするため、熱伝導手段として加熱ローラの胴部と略同じ長さのヒートパイプ６３ａが軸方向に埋設されており、さらに軸方向の熱伝導率を良くしている。ヒートパイプ６３ａは、本例では４本が周方向に均等に配置されている。
【００２３】
加圧ローラ６６は弾性層を有しており、図示しない加圧機構により定着ベルト６１を挟んで定着ローラ６２に圧接するように設けられる。定着ベルト６１は定着ローラ６２が回転駆動されることにより回転走行し、加圧ローラ６６は定着ベルト６１に連れ回りする。なお、加圧ローラ６６に駆動をかけてもよい。また、加圧ローラ６６を加熱するヒータを備えていてもよい。
【００２４】
加熱ローラ６３の外側に温度検知手段７０が近接配置されており、定着ベルト６１の表面温度が温度検知手段７０により検知される。その温度検知手段７０の出力値に基づいて図示しない温度制御部が定着ヒータ６４を、定着ベルト６１の表面温度が所定の設定温度になるように制御する。温度検知手段７０には、例えばサーミスタやサーモパイルが用いられる。
【００２５】
未定着トナー像を表面に担持する用紙Ｐは、図の右から左方向に搬送されて定着ベルト６１と加圧ローラ６６とが圧接されて形成されるニップ部に搬入され、所定の温度に制御されている定着ベルト６１と加圧ローラ６６とのニップ部においてトナーが溶融定着され、外部に送り出される。定着ニップ部の入口側には用紙を検出する用紙センサ７１が配置されている。用紙センサは、定着装置の入口部（入口近傍）に配置しても良い。なお、加圧部材は、本例では加圧ローラを用いたが、加圧ベルトなどを用いても良い。
【００２６】
図１では、用紙第一面にトナー濃度（画像面積比率）の高い画像が既に定着され、当該定着装置６０を搭載している画像形成装置の両面反転部で用紙の表裏が反転された後、第二面にトナー濃度（画像面積比率）が低い画像を定着する場合を模式的に示してある。
【００２７】
定着ローラ６２と加熱ローラ６３の間のベルト外側にはテンションローラ６６が配置され、定着ベルト６１に所定のテンションが付与される。なお、テンションローラは、本例ではベルトの外側に配置したが、ベルト内側または外側のどちらに配置するレイアウトでも差し支えない。
【００２８】
そして、定着ニップの出口近傍には、圧縮空気を噴射するノズル８０が配置されている。図１では、ノズル先端部のみを簡略的に示している。なお、ノズル８０は、図２に示すように、定着ローラ軸方向に複数個を並列に配置しても良い。また、複数個のノズル８０の間に分離板（非接触分離爪）を配置して、ノズルと分離板とを並列させても良い。ノズルの個数や配置間隔は任意である。また、ノズルの形状等も適宜なものを使用可能である。
【００２９】
ノズル８０から噴射される圧縮空気の流れは定着ローラ６２（定着ベルト６１）に当たり、その後、定着ローラ６２（定着ベルト６１）表面に沿う流れになるように、ノズル８０がレイアウトされている。
【００３０】
また、本例の定着装置６０は加圧側に分離爪を備えている。この加圧分離爪６７は、先端がクサビ形状をしており、その先端部は加圧ローラ６６の回転方向とカウンター方向に設置されていて、支軸を回転中心として揺動可能に設けられ、爪先端と反対側端部に係止された付勢部材６８により、爪先端が加圧ローラ６６に圧接されて摺動する。なお、加圧分離爪６７は少なくとも１個が設けられる。図示はしないが、本例では加圧ローラ６６の長手方向に（ローラ軸と平行に）複数個の加圧分離爪６７が配置される。
【００３１】
加圧分離爪６７は、ＰＴＦＥやＰＦＡといった耐熱性と離型成に優れたフッ素系樹脂素材とし、主に射出成型にて成型したものが採用される。もしくは、ＰＩ、ＰＥＥＫ、ＰＥＫ、ＰＰＳなどといった耐熱性に優れた樹脂を素材とし、主に射出成型にて成型し、二次加工にて表面にＰＥＡやＰＴＤＦＥコートを施したものが採用される。
【００３２】
そして、加圧分離爪６７の下流には、加圧側の用紙搬送ガイド６９が設置されている。用紙搬送ガイド６９は、金属もしくは樹脂を基材とし、用紙搬送面には少なくとも１つのリブ６９ａが凸設されている。リブ６９ａの素材はＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂の素材とする。なお、用紙搬送ガイド６９の用紙搬送面にリブを設けず、用紙搬送面にＰＦＡやＰＴＦＥのシート部材を貼り付けたり、ＰＦＡやＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂のコーティングを施しても良い。
【００３３】
図２は、エア分離部のノズル付近の構成を示す斜視図である。
ノズル８０は耐熱性を考慮してＰＰＳ，ＰＥＥＫ，ＰＥＴ，ＰＥＳなどの材質が用いられる。また、ノズル先端部のトナー汚れ付着を抑制したい場合には、材質をＰＦＡにするか、ノズル表面にＰＥＡやＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂のコーティングを施すと良い。そのコート手法を焼成とする場合、焼成に耐えうるＰＥＫ，ＰＩ，ＬＣＰ等の材質を選択すると良い。
【００３４】
ノズル８０は、定着ローラ長手方向の中央付近に１個、もしくは、長手方向に複数個を並べて配置する。本例では複数個のノズル８０を配設した例を示す。ノズル８０の先端穴（エア噴出し口）は、０．５×０．５ｍｍあるいはφ０．５ｍｍ〜２．０×２．０ｍｍあるいはφ２ｍｍ程度の大きさが好適である。
【００３５】
ノズル８０は支軸８１に支持されている。この支軸８１はパイプ状の管であり、各ノズル８０に圧縮空気を供給するための穴が、ノズルの個数分だけ穿ってある。なお、以下では、支軸８１を管路（圧縮空気配管を形成する管路）とも呼ぶことがある。管路８１は、ＳＵＳかアルミニウム合金等の腐食に強い材料が望ましい。圧縮気体の取り扱いではどうしてもドレン（排水）が発生するため、ドレンによる腐食を防止したいからである。ＳＵＭなどを用いる場合は、管路の内壁にも腐食防止のメッキが施されなければならない。
【００３６】
また、ローラ軸方向における管路８１の片側端部は、管路内径にねじ込まれたネジ８２でシールされている。ネジ８２には薄手のＰＴＦＥシートを巻いたり粘着剤を塗布したりするとシール性を高めることができる。本例ではシール部材としてネジを用いているが、管路の穴を塞ぐことができればよく、溶接や接着などの手法を用いても良い。
【００３７】
そして、ネジ８２によりシールされた側と反対側の開口部８１ａから圧縮空気が矢印方向の流れで供給される。なお、圧縮空気は、エアポンプ（コンプレッサ），エアタンク，電磁弁等から構成される圧縮空気供給回路（図３）より配管を経て供給される。
【００３８】
支軸８１は、例えばＤカット形状などにより、ステー８３に対して回転しないように固定支持されている。そのステー８３の両端部には、突当板８６，８６が固定されている。この突当板８６，８６が、定着部材（本例では定着ベルト６１）に通紙領域外で接触されて定着部材と摺動することで、ノズル８０を定着部材に非接触で位置決め支持させる。
【００３９】
さらに、ステー８３の外側にフレーム８４が設けられる。ステー８３を貫通した支軸８１が図示しない軸受けを介してフレーム８４に回動可能に装着され、これによって、ステー８３（とそれに固定的に支持されるノズル８０）がフレーム８４に対して回動可能に支持される。フレーム８４とステー８３の間には引っ張りスプリング８５，８５が掛け渡され、ステー８３に設けた突当板８６の先端が定着部材に圧接するように（図５で軸８１を中心にノズル８０が反時計回りに回動する方向に）付勢する。フレーム８４は図示しない定着装置筐体にネジにより固定される。
【００４０】
図３は、圧縮空気供給回路を示す回路図である。この図に示すように、圧縮空気供給回路は圧縮空気発生手段としてのコンプレッサー９１と圧縮空気を制御する空圧配管を有しており、この空圧配管によってコンプレッサー９１からの圧縮空気がエアーノズル８０に供給されるようになっている。
【００４１】
コンプレッサー９１としては、例えばレシプロエンジンを備えた小型レシプロコンプレッサー（出力１００Ｗ）が使用され、０．４ＭＰａ程度まで空気を圧縮することができる。このコンプレッサー９１は圧力調整機構を備えていないため、その下流側に配置された圧力調整手段によって圧力が制御される。
【００４２】
コンプレッサーには、下流側の空圧配管の圧力が高くなるほどコンプレッサーの流量（Ｌ／ｍｉｎ）が減少するという特性があり、また下流側の空圧配管の圧力が大気圧（０Ｍｐａ）でなければコンプレッサーは起動しない。コンプレッサー９１の空気吸入口にはフィルターが設けられているため、圧縮空気への異物混入が防止される。コンプレッサー９１で作られ圧縮により高温になった圧縮空気は、筒状に成形加工された部材であるチューブ９２によってエアーフィルター９３に導入されるが、チューブ９２の通過時に圧縮空気は自然冷却されドレンが発生する。
【００４３】
空圧配管におけるチューブ９２としては、ポリウレタン、ナイロン又はフッ素樹脂を素材とした可撓性の中空チューブや金属パイプが多く用いられている。高温の圧縮空気をチューブや金属パイプの通過中に室温まで冷却することが望ましいので、チューブ９２は、管を長くしたり、熱伝導性のよい金属パイプを使用したりすると好ましい。前記のように、チューブ９２ではドレンが発生するため、運転停止時のコンプレッサー９１にドレンが逆流しないように、チューブ９２をコンプレッサー９１から下向きに配管したり、弁体がドレンの背圧によって閉じる機構を有する逆止弁（図示せず）を途中に設けたりすると好ましい。
【００４４】
また、チューブ９２の下流側にはエアーフィルター９３が設けられている。エアーフィルター９３は、圧縮空気中に存在する埃などの異物を除去し、さらに配管内で発生したドレンを溜めて配管外に排出することができる。ドレンを溜めるための補助機器として、ウォータセパレータ（図示せず）を使用してもよく、これは異物除去の機能を有しないが、水分除去率９９％という高性能を有する。
【００４５】
さらに、エアーフィルター９３のドレンポートには、２ポート電磁弁である電磁弁（ソレノイドバルブ）９４が接続されている。電磁弁９４は、電磁石の電磁力によって開閉する弁であって、空気圧や油圧の開閉及び切換えを行うことで配管中の背圧とドレンを排出する機能を有する。電磁弁９４は、機械の運転が停止したときに開くように制御され、配管内の背圧を除去すると共に、エアーフィルター９３に溜まったドレンを排出する。電磁弁９４から排出されたドレンは蒸発皿９８に落下し、自然に蒸発する。
【００４６】
また、エアーフィルター９３の下流側にはエアータンク９７が配置されている。このエアータンク９７は、コンプレッサー９１からの圧縮空気噴射を緩衝させる機能を有し、これにより安定した圧縮空気噴射が実現される。本実施例では、エアータンク９７は、例えば５ｍｍ厚の鋼板を溶接して製作され、１Ｌの容積を有する。エアータンク９７の容積が大きすぎると設定圧力まで圧力が上昇するのに時間がかかるので、エアーノズル８０からの空気の噴射圧力が安定するための最低限の容積を有すると好ましい。使用するエアーノズル８０の仕様や噴射仕様によってはエアータンク９７を不要とすることもできる。また、エアーフィルター９３を大容量のものとすることで、エアータンク９７の設置を省略することもできる。
【００４７】
エアータンク９７は、高い圧力がかかるため剛性の高い金属製であると好ましく、異常時を考慮してコンプレッサー９１の最大到達圧力以上に耐えられるように設計されている。また、圧縮空気との接触面積が大きくなるように金属製のエアータンク９７を構成することで、圧縮空気を冷却しやすい。よって、タンクの上流側回路でドレン化されなかった水蒸気がタンク内でドレン化し、タンク壁面に付着し、底面に溜まる。エアータンク底面にはドレンポートが設けられ、ドレンポートに配管された電磁弁９８の作動により装置の運転停止時に背圧とドレンの排出が行われる。
【００４８】
エアータンク９７には圧力調整弁としてのリリーフ弁９５が配管されている。圧力調整弁９５はネジによって調整可能であり、コンプレッサー９１を運転させたときにエアータンク９７が所定の圧力になるようにネジは調整・固定されている。符号９６はサイレンサである。本実施例では、コンプレッサー９１の運転時にエアータンク９７の圧力が０．１Ｍｐａになるように調整している。
【００４９】
圧力調整弁９５として使用されるリリーフ弁は、規定圧力（リリーフ圧）よりもタンク内圧が高くなったときに弁が開放して圧力をタンク外へ逃がす一方、規定圧力（リリーフ圧）よりもタンク内圧が低くなれば弁が閉じて一定圧力を保持する構造になっている。
【００５０】
このリリーフ弁の構造及び動作により、空気圧とスプリングの作用力によるバランスによってリリーフ弁は機械的に余剰圧力（空気）を排出するため、（１）エアータンク内圧に応じてコンプレッサー９１の駆動をＯＮ／ＯＦＦするような複雑な制御が不要であり、（２）空圧配管内にリリーフ弁９５を設けるだけでエアータンク内圧を常に一定に維持することができ、（３）コンプレッサー９１が連続駆動してもエアータンク９７が高圧にならず、爆発や破壊などの恐れがない、という利点が得られる。本例のような空気の流量が少ない装置では、リリーフ弁は簡便で、かつエアー噴射時の圧力変動も少ないため、最適な空圧回路の１つの構成部材である。
【００５１】
また、エアータンク９７の下流側に２ポート電磁弁である電磁弁９９が配管されている。電磁弁９９が電源オンにより駆動されると、配管を開け、その流体制御弁によって調整されたエアータンク９７内の圧縮空気が電磁弁９９に接続したエアーノズル８０から噴射される。一方、電磁弁９９は電源オフによって配管を閉じるようになっている。
【００５２】
上述したように、定着装置６０の定着ニップ部入口側には用紙センサ７１が配置されている。定着動作時に、搬送されてきた未定着画像を担持する用紙Ｐが用紙センサ７１の位置に達すると、センサ７１からの用紙検知信号に基づき、用紙先端がノズル噴射部に到着する前から電磁弁９９を一定時間開放させる。本例では１００ｍｓ開放するようにした。定着ニップから出てきた用紙Ｐの先端は、この圧縮空気の流れにより強制的に定着ベルト６１から分離される。
【００５３】
次に、本発明の特徴である通紙前の定着準備状態（非通紙時）における圧縮空気の噴射制御について説明する。
図示しない温度制御部が、加熱ローラ６３の近傍に配置した温度検知手段７０（図１）の出力値に基づき、定着ベルト６１の表面温度が所定の設定温度になるように定着ヒータ６４を制御する。用紙センサ７１が用紙を検知していない状態で、温度検知手段７０により検知された定着ベルト６１の表面温度が、目標温度（設定温度）より高い場合、上記電磁弁９９を開放し、圧縮空気を定着部材に噴射することによって、所定の設定温度になる（設定温度まで低下する）時間を短縮させる。
【００５４】
定着ベルト６１の表面温度が所定の設定温度に到達（もしくは所定の設定温度近傍でもよい）に到達したら、上記電磁弁９９を閉じ、圧縮空気の噴射を停止する。
また、温度検知手段７０により検知された定着ベルト６１の表面温度が目標温度（設定温度）より低い場合は、上記電磁弁９９は閉状態とし、圧縮空気が噴射されることはない。
【００５５】
なお、定着準備状態では定着ローラ６２（定着ベルト６１）を回転走行させることで、加熱や冷却の効果を高め、かつ、ローラ軸方向の温度ムラを低減させるようにしている。
【００５６】
このように、本実施形態においては、定着ニップの入口近傍に配置した用紙センサ７１の検知出力と、定着部材の温度を検出する温度検知手段７０の検知出力とを組み合わせてノズル８０からの圧縮空気の噴射制御を行なうことにより、定着準備時に、定着部材の温度を速やかに低下させることができ、待ち時間の短縮が可能となる。また、高い温度のまま定着動作が行なわれないことにより、過度の光沢や画像荒れ、あるいはブリスターの発生などが防止される。高温定着によるジャム発生も抑制できる。もちろん、温度検知手段で検出した温度によっては圧縮空気を噴射しないことで、いたずらに定着部材温度を低下させることがなく、定着不良などを招くことがない。
【００５７】
定着設定温度として２つの設定温度を有している場合にも対応可能である、例えば、厚紙通紙用の高い設定温度ＴＨ１と、それよりも低い温度の薄紙・普通紙用の設定温度ＴＨ２（ＴＨ１＞ＴＨ２）とが設定されているとする。通紙する用紙として薄紙または普通紙が指定されたときの定着準備状態で、目標温度（設定温度ＴＨ２）より高い温度が温度検知手段７０により検知された場合には、上記のように電磁弁９９を開放して圧縮空気を定着部材に噴射することによって、設定温度ＴＨ２になるまでの待ち時間が短縮される。非通紙状態でエアを吹き付けて定着部材の温度を速やかに低下させるので、厚紙通紙後に薄紙・普通紙を通紙する場合に、特に、待ち時間短縮の効果が大である。
【００５８】
通紙する用紙として厚紙が指定されたときの定着準備状態では、目標温度（設定温度ＴＨ１）より高い温度が温度検知手段７０により検知された場合には、同様に電磁弁９９を開放して圧縮空気を定着部材に噴射し、設定温度ＴＨ１になるまでの待ち時間を短縮できる。
【００５９】
図４は、定着装置要部を上方（定着部材側）から見た状態で示す模式図である。
この図に示すように、ノズル８０は複数個（本例では５個）が定着ベルト６１の幅方向（定着ローラ６２の軸方向）に配列されている。温度検知手段７０は１つであるが、複数個配置されたノズル８０のいずれかと対応する位置に（定着ローラ軸方向でノズル８０のいずれかと同じ位置に）配置される。本例では中央のノズル８０に対応させて配置している。
【００６０】
ノズル８０から圧縮空気を噴射させると、定着ベルト６１は、図に斜線を付した部分６１ａがまず冷却され、その後、幅方向（定着ローラ軸方向）の熱移動により温度の均一化が進む。ここで、温度検知手段７０を、ノズル８０に対応するベルト部分６１ａ以外の個所に配置すると、冷却による温度変化の読み取りが遅くなり、定着ヒータの制御が遅れることにより定着ベルト６１の温度が下がり過ぎる可能性がある。そのため、本実施形態では、温度検知手段７０はノズル８０のいずれかと対応する位置に配置している。
【００６１】
また、前述したように、加熱ローラ６３には熱伝導手段であるヒートパイプ６３ａが軸方向に埋設されている。これにより、加熱ローラ６３の軸方向における熱伝導を良好にし、圧縮空気噴射により生じた定着ベルト６１の幅方向における温度ムラを極力抑制することができる。熱伝導手段としてはヒートパイプに限らず、適宜なものを採用可能である。ヒートロール方式の場合は定着ローラに熱伝導手段を設ければよい。
【００６２】
また、前述したように、圧縮空気噴射機構のエアータンク９７に圧力調整弁（リリーフ弁９５）を設けたことにより、タンク内圧を一定に維持することができ、タンク圧に応じてコンプレッサー駆動をＯＮ／ＯＦＦするような複雑な制御が不要である。
【００６３】
また、圧縮空気の噴射時にタンク内圧力を一定にすることにより、圧縮空気噴射が安定するとともに、仮にコンプレッサーが暴走したとしても、回路内の圧力が高まることがなく、安全である。
【００６４】
さらに、圧縮空気噴射ノズル８０の表面にフッ素系樹脂のコーティングを施すことにより、ノズル表面への汚れの付着を抑制することができる。
また、ノズル８０からの圧縮空気噴射時に定着部材を回動させることにより、エア噴射による定着部材の冷却効果を高めることができ、また、回動方向における温度ムラを抑制することができる。
【００６５】
また、定着部材としての定着ベルト６１は熱容量が小さいため、エア噴射冷却による定着部材上の温度ムラを少なくすることができる。
【００６６】
最後に、本発明に係る定着装置を備える画像形成装置の一例を、図５を参照して説明する。
図５に示すカラー複写機１００は、装置本体中央部に位置する画像形成部１００Ａと、該画像形成部１００Ａの下方に位置する給紙部１００Ｂと、画像形成部１００Ａの上方に位置する図示しない画像読取部とを有する高速画像形成装置であり、画像形成部１００Ａには定着装置６０が組み込まれている。
【００６７】
画像形成部１００Ａには、水平方向に延びる転写面を有する中間転写ベルト１１０が配置されており、該中間転写ベルト１１０の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の像を担持する像担持体としての感光体１０５Ｙ，１０５Ｍ，１０５Ｃ，１０５Ｋが中間転写ベルト１１０の転写面に沿って並置されている。
【００６８】
各感光体１０５Ｙ，１０５Ｍ，１０５Ｃ，１０５Ｋは、それぞれ同じ方向（図中反時計回り）に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する光書き込み装置１０１、帯電装置１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋ、現像装置１０３Ｙ，１０３Ｍ，１０３Ｃ，１０３Ｋ、一次転写装置１０４Ｙ，１０４Ｍ，１０４Ｃ，１０４Ｋ及びクリーニング装置が配置されている。また、各現像装置１０３Ｙ，１０３Ｍ，１０３Ｃ，１０３Ｋには、それぞれのカラートナーが収容されている。感光体１０５、帯電装置１０２、現像装置１０３などは作像ユニットを形成している。
【００６９】
中間転写ベルト１１０は、駆動ローラと従動ローラに掛け回され、感光体１０５Ｙ，１０５Ｍ，１０５Ｃ，１０５Ｋとの対向位置において各感光体と同じ方向に移動可能に構成されている。また、従動ローラの１つであるローラ１１１に対向する位置に二次転写ローラ１１２が設けられている。二次転写ローラ１１２から定着装置２００までの用紙Ｐの搬送経路は横方向の経路になっている。
【００７０】
給紙部１００Ｂは、記録媒体としての用紙Ｐを積載収容する給紙トレイ１２０と、該給紙トレイ１２０内の用紙Ｐを最上のものから順に１枚ずつ分離して、転写ローラ１１２の位置まで搬送する搬送機構を有している。
【００７１】
画像形成装置１００における画像形成動作に関しては、感光体１０５Ｙの表面が帯電装置１０２Ｙにより一様に帯電され、画像読取部からの画像情報に基づいて感光体１０５Ｙ上に静電潜像が形成される。該静電潜像はイエローのトナーを収容した現像装置１０３Ｙによりトナー像として可視像化され、該トナー像は所定のバイアスが印加される１次転写装置１０４Ｙによって中間転写ベルト１１０上に一次転写される。他の感光体１０５Ｍ，１０５Ｃ，１０５Ｋにおいてもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、各色のトナー像が定着ベルト１１０上に静電気力によって順に転写されて重ね合わせられる。
【００７２】
次に、感光体１０５Ｙ，１０５Ｍ，１０５Ｃ，１０５Ｋから中間転写ベルト１１０上に一次転写されたトナー像は、ローラ１１１と二次転写ローラ１１２の間に搬送されてきた用紙Ｐに転写される。トナー像が転写された用紙Ｐはさらに定着装置６０まで搬送され、定着ベルト６１及び定着ローラ６２と加圧ローラ６６で形成される定着ニップ部においてトナー像の定着が行なわれる。上述したように定着ニップ部における用紙Ｐの出口側には、エアーノズル８０が配置され、エアーノズルからのエアー噴射によって用紙Ｐは定着ベルト６１や加圧ローラ６６に巻き付くことなく定着ニップ部の出口から排出される。
【００７３】
次いで、定着ニップ部から排出された用紙Ｐは、排出経路に沿って用紙排出部であるスタッカ１１５に送り出される。
本実施形態のカラー複写機１００によれば、エアーノズル８０を備えた定着装置６０を有する画像形成装置によってより高度な定着分離機能が得られ、様々な紙種・画像に対応することができる。
【００７４】
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、定着装置はベルト定着方式に限らず、定着ローラと加圧ローラによるヒートロール方式でも良い。また、ヒータをローラ内に配置するものに限らず、外部から加熱するものでも良い。また、誘導加熱方式も採用可能である。
【００７５】
エアノズルの形状や個数あるいは配置間隔も任意であり、必要とされる分離性能などに応じて適宜設定すればよい。また、圧縮空気供給回路の構成も適宜なものを採用可能である。
【００７６】
画像形成装置の各部構成も任意であり、例えばタンデム式に限らず、任意の作像方式を採用可能である。また、中間転写方式に限らず、直接転写方式も採用可能である。また、３色のトナーを用いるフルカラー機や、２色のトナーによる多色機、あるいはモノクロ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複写機に限らず、プリンタやファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。
【符号の説明】
【００７７】
６０            定着装置
６１            定着ベルト
６２            定着ローラ
６３            加熱ローラ
６３ａ          ヒートパイプ
６４            定着ヒータ
６６            加圧ローラ
７０            温度検知手段
７１            用紙センサ
８０            圧縮空気噴射ノズル
９１            コンプレッサー（圧縮空気発生手段）
９３            エアーフィルター
９５            リリーフ弁（圧力調整弁）
９７            エアータンク
９９            電磁弁
１００          カラー複写機
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７８】
【特許文献１】特開昭５１−１０４３５０号公報
【特許文献２】特許第２８７６１２７号公報
【特許文献３】特開平１１−３３４１９１号公報
【特許文献４】特開２００７−１８７７１５号公報
【特許文献５】特開２００７−２４０９２０号公報
【特許文献６】特開２００８−１０２４０８号公報
【特許文献７】特開２００９−３１７５９号公報
【図１】
2013057859.tif 000003
【図２】
2013057859.tif 000004
【図３】
2013057859.tif 000005
【図４】
2013057859.tif 000006
【図５】
2013057859.tif 000007