JP2011085781A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮空気により記録材の先端部を分離する構成の定着装置であって、しかも大電力のコンプレッサが不要で装置が大型化することのない定着装置を提供すること。
【解決手段】加熱された定着部材と該定着部材に対して加圧する加圧部材とにより形成されたニップ部で記録材上のトナー像を定着する定着装置において、空気を吐出して記録材に対して吹き付け、該記録材を定着部材から分離させる第１の吹付手段と第２の吹付手段とをニップ部の出口部近傍に設け、第１の吹付手段から吐出する空気の風速は第２の吹付手段から吐出する空気の風速より大きく、第１の吹付手段から吐出する空気の風量は第２の吹付手段から吐出する空気の風量より少なく、且つ、第１の吹付手段は記録材の先端部がニップ部の出口部に達する前から空気の吐出を開始し、第２の吹付手段は記録材の先端部がニップ部の出口部を越えた後に空気の吐出を開始することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、定着部材と加圧部材とにより形成されたニップ部で記録材上のトナー像を定着する定着装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの諸機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置においては、原稿に対応した潜像を感光体に形成し、この潜像にトナーを付与することによって顕像化し、この顕像化されたトナー像を記録紙上に転写し、この後、記録紙上に転写されたトナー像を定着して排紙している。

このようにトナー像を定着する定着装置として、ハロゲンヒータ等を内蔵した定着ローラと、定着ローラを加圧する加圧ローラとによって形成されたニップ部で、トナー像が転写された記録紙を挟持・搬送しながら、加熱・加圧する熱ローラ定着方式の定着装置があり、このような定着装置は構成が簡便であるため、広く利用されている。

また、無端状の定着ベルトをハロゲンヒータ等を内蔵した加熱ローラと定着ローラとに張架すると共に、定着ベルトを介して定着ローラを加圧する加圧ローラを有し、定着ベルトと加圧ローラとによって形成されたニップ部で、トナー像が転写された記録紙を挟持・搬送しながら、加熱・加圧するベルト定着方式の定着装置があり、このような定着装置は定着ベルトの熱容量が小さいので、ウオーミングアップタイムが短縮し、省エネになるという利点を有している。

ここで、記録紙上のトナー像のトナーはニップ部を通過する際に加熱されるので、トナーが粘着力を有し、ニップ部を通過した記録紙が定着ローラや定着ベルトの表面に付着して巻き付いて分離せず、ジャムを発生させる虞がある。特に記録紙として、斤量の小さい紙（薄紙）、しかも斤量の小さい印刷用コート紙を用いたときは、分離性能がより低下する。

一方、画像形成装置は高速化が進み、充分な長さのニップ幅を確保するために定着ローラを大きくすると、これによっても定着ニップ出口でのローラ曲率が小さくなるため、分離性能が低下する。

定着部材から記録紙を分離し易くするため、定着部材の表層に離型性の高い耐熱樹脂を用いたり、シリコンオイルなどの離型剤を塗布したり、トナー中に加熱によって溶融し離型剤として機能するワックスを含有させたり、様々な対策が取られている。しかし、前述したコート紙への画像形成や、カラー画像を形成する複数色のトナーを重ねるためトナー量が増えることによるトナー接着力の増大など、分離性能を低下させる要因が増えており、記録紙を分離する分離手段が必須となっている。

分離手段としては、ニップ部に対する記録紙の排紙側に離型性の良いフッ素樹脂をコーティングした分離爪を設け、その先端部を定着ローラ若しくは定着ベルトの外表面に当接させ、記録紙を定着ローラ等より分離させる方法がある。

ところが、分離爪の先端部が定着ローラ等の表面に当接しているので、定着ローラ等の表面を被覆するフッ素樹脂等から形成された表層に擦り疵が付き、画像にも疵が転写されてしまうという問題がある。特に、カラー画像の場合には光沢画像が要求されるために顕著に顕れる傾向がある。

このような問題に対処するために、ニップ部の出口側に空気を吹き付けて記録紙を定着ローラ等より分離させる技術が開発されている。

この一例として、コンプレッサにより生成された圧縮空気を二つのエアーボックスに貯溜し、エアーボックスに接続された二つの電磁弁を交互に開閉して圧縮空気を噴射することにより、高速複写機に対応させた用紙分離装置が知られている（特許文献１参照）。

また、ソフトローラの円周方向にエアを吹き付ける複数のエアバックマニュホールドを配置し、一つ目のエアの吹き付けで用紙の分離ができないときは、二つ目のエアの吹き付けで用紙の分離を行うといったようにして、用紙を必ず分離できるようにした用紙分離装置が知られている（特許文献２参照）。

また、分離爪を設けると共に、ファンにより送風された空気をニップ部に吹き付ける定着装置が知られている（特許文献３参照）。

また、ニップ部に近接して分離補助板を配置し、定着ローラと分離補助板との間からパルス状の圧縮空気を吐出する分離装置が知られている（特許文献４参照）。

その他に、コンプレッサから生成された圧縮空気を二つの電磁弁で吐出させ、記録紙の先端部がニップ部を通過したときは高圧の圧縮空気を噴射し、その後は低圧の圧縮空気を噴射する定着装置が知られている（特許文献５参照）。

特開昭６０−２５６１８０号公報 特開昭６１−６２０８７号公報 実開昭６３−１４０５７１号公報 特開２００４−２１２９５４号公報 特開２００７−８６１３２号公報

定着した記録紙が定着ローラ等に付着しないように空気を吹き付けて記録紙を定着ローラより分離させるためには、吹き付けた空気を受ける部分の面積による。記録紙の先端付近にトナー画像がなく、接着力が生じない領域が広い場合は、紙自身の“こし”や自重によって、記録紙の先端が剥離し、剥離した領域で空気を受けるため、大きな剥離力を与えることができる。しかし、記録紙の先端付近まで画像があると、記録紙は定着ローラ等の外周接線方向に沿って搬送されるため、記録紙の先端と定着ローラ等の外周との間に生じる隙間はごく小さい。例えば、外径９０ｍｍ、記録紙の先端余白３ｍｍの場合、その隙間は０．１ｍｍにすぎない。この隙間に空気を吹き込み、紙先端を浮かせるには、強い風速の空気、換言すれば高圧の空気をニップ部に吹き付ける必要があり、このためにはコンプレッサ等で高圧に生成した圧縮空気が望ましい。

また、ニップ部を通過した記録紙が分離せずに定着ローラや定着ベルトの表面に付着して巻き付く現象は記録紙の先端部だけに生ずるのではなく、先端部以降でも生ずる。また、記録紙の先端部を排紙ローラで引き出しても、巻き付いた部分に剥離ムラが生ずる。従って、ニップ部の出口側に空気を吹き付けて記録紙を定着ローラ等より剥離させる構成にする場合は、連続して空気を吹き付ける必要がある。

このように圧縮空気を連続して吹き付けるようにすると、０．０１ｍ^３／ｓ近い圧縮空気が必要になる。圧縮空気を生成するには大きなエネルギーが必要なため、この風量の圧縮空気を生成するには、５〜１０Ｋｗといった大電力のコンプレッサが必要になり、コンプレッサやエアタンク等からなる装置の大きさは１ｍ^３程度の大型なものになる虞がある。

一方、従来の特許文献においては、このような装置の大型化を抑制しながら関連する諸性能を満足する構成を見出すことはできない。

即ち、特許文献１においては、上述の如く大電力のコンプレッサを擁して大型の装置になる虞がある。

特許文献２においては、複数のエアバックマニュホールドを配置しているので、同様に大電力のコンプレッサを擁して大型の装置になる虞がある。

特許文献３においては、ファンにより送風された空気を用いているが、この場合では高圧の空気を得ることができず、分離爪との併用にならざるを得ない。従って、分離爪により定着ローラの表層に擦り疵が付くという問題が解決されない。

特許文献４においては、圧縮空気により記録紙の先端部を剥離した後は、鋭利な剥離補助板によって記録紙を分離する構成であるので、記録紙の画像に疵が付く虞がある。

特許文献５においては、圧縮空気により記録紙の先端部を剥離した後は、圧縮空気を低圧にしているが、分離性能を維持するためには充分な風量が必要であり、この風量を得るためには上述の如く大電力のコンプレッサを擁して大型の装置になる虞がある。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、圧縮空気により記録材の先端部を剥離する構成の定着装置であって、しかも大電力のコンプレッサが不要で装置が大型化することがなく、加えて圧縮空気を定着部材に対して効率良く吹き付けて、記録材を定着部材より確実に剥離することができる定着装置、及び該定着装置を備えた画像形成装置を提案することを発明の目的とする。

上記目的は下記に記載した発明により達成される。

１．加熱された定着部材と該定着部材に対して加圧する加圧部材とにより形成されたニップ部で記録材上のトナー像を定着する定着装置において、
空気を吐出して前記記録材に対して吹き付け、該記録材を前記定着部材から分離させる第１の吹付手段と第２の吹付手段とを前記ニップ部の出口部近傍に設け、
前記第１の吹付手段から吐出する空気の風速は前記第２の吹付手段から吐出する空気の風速より大きく、前記第１の吹付手段から吐出する空気の風量は前記第２の吹付手段から吐出する空気の風量より少なく、
且つ、前記第１の吹付手段は前記記録材の先端部が前記ニップ部の出口部に達する前から空気の吐出を開始し、前記第２の吹付手段は前記記録材の先端部が前記ニップ部の出口部を越えた後に空気の吐出を開始することを特徴とする定着装置。

２．前記第１の吹付手段から吐出する空気の風量は、前記記録材の先端部が前記ニップ部の出口部に達する前から前記記録材を前記定着部材から分離可能な風量に上昇していることを特徴とする前記１に記載の定着装置。

３．前記第２の吹付手段から吐出する空気の風量が前記記録材を前記定着部材から分離可能な風量に上昇した後は、前記第１の吹付手段からの空気の吐出を停止することを特徴とする前記１又は前記２に記載の定着装置。

４．前記第１の吹付手段は開閉して空気の吐出を制御する第１の弁を有し、前記第２の吹付手段は開閉して空気の吐出を制御する第２の弁を有することを特徴とする前記１〜３の何れか１項に記載の定着装置。

５．前記第１の弁の閉鎖を開始する前から前記第２の弁の開放を開始することを特徴とする前記４に記載の定着装置。

６．前記第１の弁の閉鎖を開始した後に、前記第１の吹付手段から吐出する空気の風量と前記第２の吹付手段から吐出する空気の風量の和は前記記録材を前記定着部材から分離可能な風量以上であることを特徴とする前記５に記載の定着装置。

７．前記記録材の後端部が前記ニップ部の出口部に搬送される迄は、前記第２の吹付手段から吐出する空気の風量は前記記録材を前記定着部材から分離可能な風量を維持することを特徴とする前記１〜６の何れか１項に記載の定着装置。

８．前記記録材の後端部が前記ニップ部の出口部を越えた後、前記第２の弁の閉鎖を開始することを特徴とする前記４〜７の何れか１項に記載の定着装置。

９．前記第１の吹付手段はコンプレッサで高圧に生成した空気を吐出し、前記第２の吹付手段はファンにより送風された空気を吐出することを特徴とする前記１〜８の何れか１項に記載の定着装置。

１０．前記第１の吹付手段の前記第１の弁は電磁弁であり、前記第２の吹付手段の前記第２の弁はダクト内で開閉作動する開閉弁であることを特徴とする前記９に記載の定着装置。

１１．前記１〜１０の何れか１項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

本発明の定着装置及び画像形成装置によれば、圧縮空気により記録材を定着部材より剥離する構成であるにも拘わらず、大電力のコンプレッサが不要で装置が大型化することがないという効果を奏する。加えて、ニップ部近傍に第１の吹付手段から空気を吐出するタイミングと第２の吹付手段から空気を吐出するタイミングを適切に設定したので、各空気を定着部材に対して効率良く吹き付けて、記録材を定着部材より確実に剥離することができる。

画像読取装置の構成図である。 第２の弁を閉鎖状態にしたベルト定着装置の断面図である。 第２の弁を開放状態にしたベルト定着装置の断面図である。 第１エアノズルと電磁弁等の斜視図である。 コンプレッサやファンを制御するブロック図である。 第２エアノズルの斜視図である。 第１エアノズルと第１エアノズルからの空気の吐出のタイミングチャートである。 第１エアノズルと第１エアノズルの合計風量を示すグラフである。 第１の弁の閉鎖と第２の弁の開放のタイミングチャートである。 吸入口の近傍に第２の弁を配置し、閉鎖状態にしたベルト定着装置の断面図である。 吸入口の近傍に第２の弁を配置し、開放状態にしたベルト定着装置の断面図である。

以下に本発明に関する実施の形態を、図を参照して説明する。

先ず、本発明を用いる画像形成装置の一例を図１の構成図に基づいて説明する。

本画像形成装置は画像形成装置本体ＧＨと画像読取装置ＹＳとから構成される。

画像形成装置本体ＧＨは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ、ベルト状の中間転写ベルト５、給紙搬送手段及び定着装置８等からなる。

画像形成装置本体ＧＨの上部には、自動原稿送り装置２０１と原稿画像走査露光装置２０２から成る画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置２０１の原稿台に載置された原稿ｄは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置２０２の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。

ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されて形成された信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等が行われた後、露光手段３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋに送られる。

イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、感光体ドラム１Ｙの周囲に帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像手段４Ｙ及びクリーニング手段７Ｙを配置している。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、感光体ドラム１Ｍの周囲に帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像手段４Ｍ及びクリーニング手段７Ｍを配置している。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、感光体ドラム１Ｃの周囲に帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像手段４Ｃ及びクリーニング手段７Ｃを配置している。黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｋは、感光体ドラム１Ｋの周囲に帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像手段４Ｋ及びクリーニング手段７Ｋを配置している。そして、帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光装置３Ｃ、及び帯電手段２Ｋと露光装置３Ｋは、潜像形成手段を構成する。

なお、現像手段４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を内包する。トナーは発色剤となる顔料若しくは染料と、定着後に定着部材からのトナーの剥離を助けるワックスと、これらを保持するバインダー樹脂とからなる。

中間転写ベルト５は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。

定着装置８は、加熱された定着ベルト８１と加圧ローラ８３との間に形成されたニップ部で記録紙（記録材）Ｐのトナー像を加熱・加圧して定着する。

かくして、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写ベルト５に転写手段６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋにより逐次転写されて（１次転写）、カラー画像合成されたトナー像が形成される。給紙カセット２０内に収容された記録紙Ｐは、給紙手段２１により給紙され、給紙ローラ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，レジストローラ２３等を経て、転写手段６Ａに搬送され、記録紙Ｐにカラー画像が転写される（２次転写）。カラー画像が転写された記録紙Ｐは定着装置８において加熱・加圧され、記録紙Ｐのカラートナー像が定着される。その後、排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５に載置される。

一方、転写手段６Ａにより記録紙Ｐにカラー画像を転写した後、記録紙Ｐを曲率分離した中間転写ベルト５は、クリーニング手段７Ａにより残留トナーが除去される。

なお、以上はカラー画像を形成する画像形成装置であったが、モノクロ画像を形成する画像形成装置であってもよいし、中間転写ベルトを用いても用いなくてもよい。

次に、本発明に係わる定着装置８について、図２及び図３のベルト定着装置の断面図に基づいて説明する。

定着ベルト８１（定着部材）は、無端状に形成され、例えば、基体として厚さ７０μｍのＰＩ（ポリイミド）を用い、基体の外周面を弾性層として厚さ２００μｍの耐熱性のシリコンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ１５°）で被覆し、更に、厚さ３０μｍの耐熱性樹脂であるＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）のチューブで被覆している。外径寸法は例えば１６８ｍｍである。他の構成として、基体にニッケル電鋳など金属基体を用いたり、弾性層にフッ素ゴムを用いたり、表面離型層にＰＦＡやＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂コーティング層を用いたりしてもよい。

加熱ローラ８２は、定着ベルト８１を加熱する加熱手段としてのハロゲンヒータ８２Ａを内蔵し、例えば、アルミニウム等から形成された肉厚４ｍｍの円筒状の芯金８２Ｂの外周面を、厚さ３０μｍのＰＴＦＥでコーティングした樹脂層８２Ｃで被覆している。外径寸法は例えば９０ｍｍである。なお、ハロゲンヒータ８２Ａは異なった紙幅に対応するために例えば１２００Ｗのもの２本、７５０Ｗのもの２本、５００Ｗのもの１本より構成され、記録紙の異なる紙幅に対応させて軸方向に異なる発熱分布になるように配置してある。

定着ローラ８３は、鉄等の金属から形成された中実の芯金８３Ａを、弾性層８３Ｂとして厚さ１７ｍｍの耐熱性のシリコンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ１０°）で被覆し、更に、厚さ３０μｍ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８３Ｃで被覆している。外径寸法は例えば９０ｍｍである。

加圧ローラ８４（加圧部材）は、画像出力装置への電源投入直後の昇温時間を短縮するためハロゲンヒータ８４Ａを内蔵し、アルミニウム等から形成された肉厚４ｍｍの円筒状の芯金８４Ｂの外周面を、弾性層８４Ｃとして厚さ２ｍｍの耐熱性のシリコンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ１０°）で被覆し、更に、厚さ３０μｍのＰＦＡチューブの樹脂層８４Ｄで被覆している。外径寸法は９０ｍｍである。なお、ハロゲンヒータ８４Ａは例えば７００Ｗである。

そして、不図示の付勢手段により、加圧ローラ８４が定着ベルト８１を介して定着ローラ８３を押圧している。

以上の構成において、不図示の駆動手段によって加圧ローラ８４を反時計方向に回転させると、定着ベルト８１及び加熱ローラ８２は時計方向に回転し、定着ローラ８３も時計方向に回転する。なお、定着ローラ８３を駆動してもよい。また、定着ベルト８１は当接する加熱ローラ８２を介してハロゲンヒータ８２Ａにより加熱され、加圧ローラ８４もハロゲンヒータ８４Ａによって加熱される。そして、不図示の付勢手段によって加圧ローラ８４が定着ローラ８３の方向に付勢されているので、定着ローラ８３に巻回された定着ベルト８１と加圧ローラ８４との間に形成されたニップ部Ｎで、給紙された記録材Ｐが加熱・加圧され、記録材Ｐ上のトナー像が定着される。

なお、定着条件は例えば下記の通りである。

定着荷重：２０００Ｎ
定着ベルト張力：２５０Ｎ
定着ベルト制御温度：１６０〜２００℃
加圧ローラ制御温度：８０〜１２０℃
記録紙搬送速度：５００ｍｍ／ｓ
また、定着ベルト８１を加熱する加熱手段として、どのような加熱手段を用いてもよく、例えば励磁コイルを用いた誘導加熱発熱体を用いてもよい。また、加熱手段を設ける位置は、必ずしも加熱ローラ８２の中に限定するものではない。

また、定着ベルト８１に張力を付与するテンションローラを設けたり、ベルトの蛇行を制御する寄り制御ローラを設けたりしてもよい。

以上の如き定着装置８において、定着された記録材Ｐがニップ部Ｎから排紙された後に定着ベルト８１に付着して巻き付くとジャムが発生する虞があるので、記録材Ｐを定着ベルト８１から確実に分離させる必要がある。

そこで、本定着装置８においては、この分離手段として、ニップ部Ｎの出口側近傍に第１エアノズル１１１（第１の吹付手段）と第２エアノズル１２１（第２の吹付手段）を設けている。第１エアノズル１１１はコンプレッサで圧縮されて生成された圧縮空気を吐出するものであって、ニップ部Ｎを通過した直後の記録紙Ｐの先端部近傍に対して短時間吹き付け、記録紙Ｐの先端部を定着ベルト８１から分離させる。一方、第２エアノズル１２１はファン１２３により送風された空気をダクト１２２を介して連続して吐出するものであって、先端部が分離された記録紙Ｐに吹き付けて定着ベルト８１に付着しないようにする。

なお、一例として吹き付け位置は、第１エアノズル１１１からの空気はニップ部Ｎの出口部から２５ｍｍに位置する定着ベルト８１の外周面であり、第２エアノズル１２１からの空気はニップ部Ｎの出口部から１０ｍｍに位置する定着ベルト８１の外周面である。

また、詳細は後述するが、ダクト１２２にはファン１２３により送風された空気を第２エアノズル１２１から吐出させたり停止させたりするために開閉する第２の弁１２４（開閉弁）が設けられている。なお、図２は第２の弁１２４を閉鎖状態にした図であり、図３は第２の弁１２４を開放状態にした図である。

そして、第１エアノズル１１１からの吐出する空気は、記録紙Ｐの先端部を定着ベルト８１から分離させるので風速は大きい必要があるが、短時間の吐出で済むので風量は少量でよい。一方、第２エアノズル１２１からの吐出する空気は、記録紙Ｐの先端部が分離された後なので風速は第１エアノズル１１１より小さくてよいが、記録紙Ｐの全体がニップ部Ｎを通過するまで連続して吐出するので風量は第１エアノズル１１１より多量に必要とする。なお、第１エアノズル１１１からの風量は第２エアノズル１２１からの風量の約１／１０でよい。このように第１エアノズル１１１と第２エアノズル１２１とにより互いを補う構成であるので、第２エアノズル１２１を設けずに第１エアノズル１１１から圧縮空気のみを吐出する構成と比較して、寸法や電力が約１／１０になり、小型化し省電力になる。

このようにして、定着ベルト８１から分離された記録紙Ｐは排紙ガイド板８５に案内されて搬送される。なお、耐熱樹脂から成る分離爪８６が加圧ローラ８４に圧接しているので、第１エアノズル１１１や第２エアノズル１２１からの空気によって記録紙Ｐが下方に押圧されても記録紙Ｐが加圧ローラ８４に巻き付くことはない。また、分離爪８６は例えば１０ｍｍ程度の先端部がフッ素樹脂でコーティングされて潤滑性が良い上に、１ｍＮ程度の弱い圧力で加圧ローラ８４に圧接しているので、加圧ローラ８４に疵が付くことがない。加えて、両面コピーの際にトナー像が加圧ローラ８４の側に位置しても、加圧ローラ８４の温度は低いので、トナー像が溶融することはなく、分離爪８６によって画像不良が発生することがない。

また、加圧ローラ８４を低温に維持するために、転写手段６Ａと定着装置８との間隔を記録紙Ｐの最大長以上の長さとすると共に、この間で紙間を詰めることにより、定着ベルト８１から加圧ローラ８４への熱移動量を抑えることもできる。また、加圧ローラ８４の内周や外周をファンによって冷却してもよい。

更に、分離爪８６は従来の定着装置に用いられていたものを適用できる。

次に、第１エアノズル１１１及びその関連の構成を図４及び図５に基づいて説明する。図４は第１エアノズル１１１と第１の弁等の斜視図、図５はコンプレッサ等を制御するブロック図である。

図４において、記録紙Ｐの幅方向に５個の第１エアノズル１１１が配設されており、各第１エアノズル１１１には口径１ｍｍのノズル孔１１１ａが５ｍｍピッチで１３個設けられている。従って、ノズル孔１１１ａの総数は５個の第１エアノズル１１１で６５個になる。

５個の第１エアノズル１１１はそれぞれ５本のパイプ１１２で２個の配管部１１３に接続され、２個の配管部１１３は電磁弁である２個の第１の弁１１４にそれぞれ連通している。第１の弁１１４から先は形状を図示していないが、図５に示すエアタンク１１５に接続されて統合され、エアタンク１１５はコンプレッサ１１６に接続されている。

なお、第１の弁１１４は直動型であって、容量０．００２ｍ^３／ｓ（１００ｋＰａ）で応答速度は２０ｍｓである。

エアタンク１１５の容量は０．０５ｍ^３である。

コンプレッサ１１６はレシプロ・オイルフリー型であって、電力は０．７５Ｋｗ、静圧は０．８ＭＰａ、風量は０．００１２５ｍ^３／ｓである。

以上の構成を有する図１に示す如き画像形成装置において、給紙カセット２０内に収容された記録紙Ｐが給紙手段２１により給紙されたことを給紙センサ１０２が検知する。給紙センサ１０２の検知時より、搬送された記録紙Ｐの先端部がニップ部Ｎの出口部に達する迄の時間は一定で予め分かっているので、ＣＰＵ等から成る制御手段１０１はタイマ１０３によってその時間に達するより約１５ｍｓ前に第１の弁１１４に開信号を送信し、５０ｍｓ後に閉信号を送信する。エアタンク１１５にはコンプレッサ１１６により圧縮された圧縮空気が予め貯溜されているので、電磁弁である第１の弁１１４の開放に伴って第１エアノズル１１１より圧縮空気が吐出し、ニップ部Ｎを通過した直後の記録紙Ｐの先端部に対して吹き付ける。

このとき、コンプレッサによりエアタンクに貯留された０．８ＭＰａ程度の圧縮空気が、エアタンクと第１エアノズルの間に設けた図示しないレギュレータによって減圧されて、第１エアノズル１１１に供給される。第１エアノズル１１１からの吐出圧は０．１〜０．２ＭＰａであり、吐出風量は１００〜１６０ｍ／ｓ、吐出風量は０．００５〜０．００８ｍ^３／ｓである。

また、第１の弁１１４は開信号が入力されてから約２０ｍｓで全開状態になるので、記録紙Ｐがニップ部から約１０ｍｍ搬送された時点で最大風量に達する。第１エアノズル１１１からの圧縮空気の吐出最大風量は記録紙Ｐの分離に必要な風量の２〜３倍であるので、記録紙Ｐは圧縮空気の吐出風量が最大に達する前に、即ちニップ部Ｎからの搬送量が１０ｍｍに達する前に分離し始める。その後、第１の弁１１４に閉信号が入力されると、第１エアノズル１１１からの吐出される圧縮空気の吐出風量は徐々に減少し、記録紙Ｐの先端部がニップ部Ｎから２５〜３０ｍｍに達するまで吐出し続ける。このときの吐出風量は最大付着量のトナー像があっても記録紙Ｐを分離できる風量である。

なお、図４において、内側に配置された３個の第１エアノズル１１１ｂは配管部１１３ａを介して第１の弁１１４ａに接続され、外側に配置された２個の第１エアノズル１１１ｃは配管部１１３ｂを介して第１の弁１１４ｂに接続されている。また、３個の第１エアノズル１１１ｂの幅は例えばＡ４サイズの短辺方向に寸法に相当し、５個の第１エアノズル１１１ｂ，１１１ｃの幅は例えばＡ４サイズの長辺方向に寸法に相当する。そして、画像読取装置の上部に配置された操作パネルへの入力に基づいて、記録紙サイズ検知手段１０４は画像形成する記録紙のサイズを検知し、制御手段１０１に送信する。

このようにして、Ａ４サイズの記録紙を横送りする場合には制御手段１０１は第１の弁１１４ａと第１の弁１１４ｂの双方に開信号を送信する。しかし、Ａ４サイズの記録紙を縦送りする場合には制御手段１０１は第１の弁１１４ａのみに開信号を送信し第１の弁１１４ｂには開信号を送信しない。これによって圧縮空気の無駄な吐出を抑えて、コンプレッサ１１６の消費電力を減少させることができる。

また、このとき加熱ローラ８２に内蔵されたハロゲンヒータ８２Ａも通紙領域に対応するものに通電し、電力を抑制する。

以上の如く、第１エアノズル１１１より圧縮空気を吐出し、ニップ部Ｎを通過した記録紙Ｐの先端部を定着ベルト８１から分離させた後は圧縮空気の吐出を中止し、代わりに第２エアノズル１２１よりファンにより送風された空気を連続して吐出して記録紙Ｐに吹き付け、記録紙Ｐが定着ベルト８１に付着することを防止する。

即ち、記録紙Ｐの分離がある程度進み、記録紙Ｐの先端部が定着ベルト８１より０．２ｍｍ以上開いてくると、開いた領域の全てに剥離力を作用させるためには、第１エアノズル１１１より吐出する圧縮空気の如く高圧で狭い範囲に吹き付ける空気より、低圧であっても風量が大きく広い範囲に吹き付ける空気の方が望ましい。そこで、第１エアノズル１１１からの吐出を停止し、記録紙Ｐにおける定着ベルト８１より開いた先端部に第２エアノズル１２１からファンにより送風された空気を吹き付ける。これにより、第１エアノズル１１１からの吹き付けがなくても、トナーの粘着力に抗して記録紙Ｐに力が加えられ、記録紙Ｐは定着ローラ８１より確実に分離する。

続いて、第２エアノズル１２１及びその関連の構成を図２、図３、図５及び図６に基づいて説明する。図６は第２エアノズル１２１の斜視図である。

図６において、記録紙Ｐの幅方向に５個の第２エアノズル１２１が配設されており、各第２エアノズル１２１の開放の寸法は記録紙Ｐの幅方向が６５ｍｍで記録紙Ｐの厚み方向が３ｍｍに形成されている。

そして、５個の第２エアノズル１２１は図２及び図３に示す如きダクト１２２によってファン１２３が配置されて部分に各々接続されている。

従って、ファン１２３は５個あり、７０ｍｍの軸流ファンである。電力は１２Ｗ、静圧は５００Ｐａである。

以上の構成を有する図１に示す如き画像形成装置において、給紙カセット２０内に収容された記録紙Ｐが給紙手段２１により給紙されたことを給紙センサ１０２が検知すると、制御手段１０１はファン用スイッチ１２６に通電する。これにより、各ファン１２３は回転を開始するが、第２の弁１２４は図２に示す如く第２エアノズル１２１を閉鎖した状態になっているので、空気は定着ローラ８１の方に送風されずに図２に示す矢印方向の如く定着装置８の外方に吹き出る。その後、搬送された記録紙Ｐの先端部がニップ部Ｎの出口部を越えた後に、制御手段１０１は弁駆動手段１２５を駆動して第２の弁１２４を開放する。これにより、第２エアノズル１２１から空気を例えば２０ｍ／ｓで吐出して記録紙Ｐに吹き付け、記録紙Ｐを定着ベルト８１から分離する。そして、記録紙Ｐの後端部がニップ部Ｎの出口部を越えた後は、制御手段１０１はファン用スイッチ１２６の通電を停止すると共に、弁駆動手段１２５を駆動して第２の弁１２４を閉鎖する。

なお、第２の弁１２４は例えば長さ３０ｍｍ、厚み２ｍｍで樹脂から形成され、支軸を中心に１２０°回動させることによって開閉する。第２の弁１２４を弁駆動手段１２５が駆動するが、弁駆動手段１２５はステッピングモータと歯車列とから構成され、例えばステッピングモータが３００ｒｐｍで回転し、増速比２．５倍で第２の弁１２４を駆動することにより、第２の弁１２４は約３８ｍｓで開閉作動する。また、弁駆動手段１２５はソレノイドやリンク機構等から構成されていてもよい。

また、第２エアノズル１２１からの吐出圧は４００Ｐａであり、吐出風速２０〜３０ｍ／ｓ、吐出風量は０．０２５〜０．０４ｍ^３／ｓである。

また、ファン１２３は軸流ファンに限定されるものではなく、シロッコファンやクロスフローファン、或いはブロア等でもよく、要は定着ベルト８１から先端部が分離された記録紙Ｐを連続して分離可能な風量等を有する条件を備えていればよい。そして、ファン１２３の形式によってダクト１２２の形状が設定される。

なお、図６において、５個の第２エアノズル１２１が記録紙Ｐの幅方向に配設されている。そして、第１エアノズル１１１と同様に、内側に配置された３個の第２エアノズル１２１ａの幅は例えばＡ４サイズの短辺方向に寸法に相当し、３個の第２エアノズル１２１ａと外側に配置された２個の第２エアノズル１２１ｂの幅は例えばＡ４サイズの長辺方向に寸法に相当する。３個の第２エアノズル１２１ａは３個のファン１２３に各々連通し、２個の第２エアノズル１２１ｂは２個のファン１２３に各々連通している。Ａ４サイズの記録紙を横送りする場合には制御手段１０１は第２エアノズル２１１ａに対応するファン用スイッチ１２４と外側に配置された第２エアノズル２１１ｂに対応するファン用スイッチ１２４の双方に通電する。しかし、Ａ４サイズの記録紙を縦送りする場合には、制御手段１０１は第２エアノズル２１１ａに対応するファン用スイッチ１２４のみに通電する。これによってファン１２３の無駄な回転と分離のための風による定着部材の冷却を抑えてファン１２３及びハロゲンヒータ８２Ａの消費電力を減少させることができる。

なお、本願説明書の風量等は、全てＡ４長辺程度の幅を持つ記録紙に対応した分離動作をさせる場合について記載している。記録紙幅に応じて吐出幅を変える場合は、これに合わせて風量も変えることになる。

以上の如き第１エアノズル１１１と第２エアノズル１２１とを有する定着装置８を備えた画像形成装置において、ニップ部Ｎの出口部を越えた記録紙Ｐの先端部に対して第１エアノズル１１１から吐出した空気を吹き付け、記録紙Ｐを定着ベルト８１から分離させる。この際に、第２エアノズル１２１からも空気を同時に記録紙Ｐの先端部に対して吹き付けると、第２エアノズル１２１から吐出する空気が第１エアノズル１１１から吐出する空気への抵抗となって、記録紙Ｐの先端部に対する分離性能が悪化する虞があることが実験により判明した。

この実験結果を表１に示す。

この実験において、第１エアノズル１１１の数値は吐出圧であり、第２エアノズル１２１の「あり」は空気を２３ｍ／ｓの風速で吐出した状態で、「なし」は空気を全く吐出しない状態である。

分離性能の符号は、◎が分離性能非常に良好、○が分離性能良好、△が分離するが光沢ムラ発生、×が分離せずジャム発生である。

以上の如き記録紙Ｐの先端部に対する分離性能の悪化を防止するには、第１エアノズル１１１から空気を吐出するタイミングと第２エアノズル１２１から空気を吐出するタイミングを適切に設定する必要がある。このようにタイミングを適切に設定する構成を図７のタイミングチャートに基づいて説明する。また、一例としてＡ４の記録紙Ｐを１００ｐｐｍで給送するものとする。

先ず、画像形成に先立って、コンプレッサ１１６で圧縮した空気をエアタンク１１５に貯溜しておく。そして、搬送された記録紙Ｐの先端部がニップ部Ｎの出口部に達する約１５ｍｓ前になったら、制御手段１０１は電磁弁である第１の弁１１４の開放を開始させ、第１エアノズル１１１から空気を吐出させる。第１の弁１１４は約２０ｍｓで全開になるので、記録紙Ｐの先端部がニップ部Ｎの出口部から１０ｍｍ程度突出したときには、最大流量に上昇する。なお、分離に必要な圧力の２〜３倍の圧力で送風することが望ましく、このようにすることによって第１エアノズル１１１からの空気が最大流量に上昇する前に、換言すれば記録紙Ｐの先端部がニップ部Ｎの出口部から１０ｍｍに達する前に分離が開始する。

一方、第２エアノズル１２１に関しては、前述の如く記録紙Ｐの先端部がニップ部Ｎの出口部に達する前からファン１２３による送風は開始しているが、第２の弁１２４は閉鎖しているので、記録紙Ｐの方向には送風されない。これにより、第１エアノズル１１１から吐出する空気は第２エアノズル１２１の影響を受けずに効果的に記録紙Ｐの先端部に届き、確実に分離を行うことができる。

ここで、記録紙Ｐの先端部がニップ部Ｎの出口部から５〜１０ｍｍ突出すれば、ファン１２３による２０ｍ／ｓ程度の送風で、最大付着量のベタ画像が載った坪量８０ｇ／ｍ^２程度の薄い印刷用コート紙でも連続的に分離可能であることが、実験によって確認されている。

そこで、第１の弁１１４の開放を開始から５０ｍｓを経過したならば、制御手段１０１は第１の弁１１４の閉鎖を開始させる。一方、この第１の弁１１４の閉鎖開始に先だって制御手段１０１は弁駆動手段１２５を介して第２の弁１２４の開放を開始させる。

このとき、記録紙Ｐの先端部は１０ｍｍ以上分離しているので、分離した記録紙Ｐの先端部には第２エアノズル１２１から突出した空気が吹き付けられる。従って、第１エアノズル１１１からの空気の吹き付けがなくても、トナーの粘着力に抗して記録紙Ｐを分離する力が加わり、記録紙Ｐは定着ベルト８１に付着することがない。なお、実験によれば記録紙Ｐの先端部が１０ｍｍ以上巻き付いてから記録紙Ｐを剥がすと、巻き付け量が増えるにつれて剥離状態の変化に起因すると考えられる画像ムラが発生し、画像品位を低下させることが分かっている。上述の如く、この巻き付き量に達する前に分離を開始すれば、画像ムラの発生は抑えられる。

また、上述の如く第１の弁１１４の閉鎖し、第２の弁１２４の開放する際に、第１の弁１１４の閉鎖過程と第２の弁１２４の開放過程が重複することになる。このような状態における制御について以下に説明する。

実験によれば、記録紙Ｐの分離に関し、第１エアノズル１１１のみを用いた場合は１６０ｍ／ｓ以上の風速が必要であり、第２エアノズル１２１のみを用いた場合は２０ｍ／ｓ以上の風速が必要である。このとき、軸方向１０ｍｍ当たりの風量を算出すると、何れも４０×１０^−５ｍ^３／ｓであることが分かった。なお、この分離に必要な値は、定着装置の寸法、定着ベルト等の離型性能、ニップ部での定着ローラの変形量等によって異なってくる。

そして、第１エアノズル１１１と第２エアノズル１２１との合計風量の必要量が４０×１０^−５ｍ^３／ｓ以上であるとき、図８に示すグラフのハッチングのエリアが分離のために必要な合計風量となる。

この合計風量４０×１０^−５ｍ^３／ｓに関しては常に維持しなければならず、第１の弁１１４の閉鎖したときも同様である。従って、第１の弁１１４の閉鎖と第２の弁１２４の開放のタイミングを適切に設定する必要がある。

このタイミングについて図９のタイミングチャートに基づいて説明する。図９（ａ）は、Ｔ１の時点で第１エアノズル１１１の第１の弁１１４の閉鎖の開始と、第２エアノズル１２１の第２の弁１２４の開放の開始を同時に行ったタイミングチャートである。第１の弁１１４が閉鎖するのは約２０ｍｓと早いが、第２の弁１２４が開放するのは約３８ｍｓと遅い。従って、第１エアノズル１１１からの空気の吐出量の減少に第２エアノズル１２１からの空気の吐出量の増加が追いつかず、合計風量が分離に必要な４０×１０^−５ｍ^３／ｓにならない時点が生ずる。

この問題を解決したのが、図９（ｂ）のタイミングチャートである。第１エアノズル１１１の第１の弁１１４の閉鎖の開始の時点Ｔ１より早い時点Ｔ２で、第２の弁１２４の開放の開始を行えば、合計風量が分離に必要な４０×１０^−５ｍ^３／ｓに達する。この場合は、時点Ｔ２は時点Ｔ１より約７ｍｓ早いが、合計風量が４０×１０^−５ｍ^３／ｓとなって余裕がないので、時点Ｔ２を時点Ｔ１より例えば１０ｍｓ程度早めて合計風量が４０×１０^−５ｍ^３／ｓ以上になるようにすることが望ましい。

また、第２エアノズル１２１からの空気の吐出量が分離に必要な風量に上昇した後は、第１エアノズル１１１からの空気の吐出は不要であるので、この時点で第１の弁１１４が閉鎖しているように制御する。

第１の弁１１４を完全に閉鎖した後は第２の弁１２４の開放を続け、第２エアノズル１２１からの空気の吐出のみによって分離に必要な風量を維持し、記録紙Ｐを分離し続ける。そして、記録紙Ｐの後端部がニップ部Ｎの出口部を越えたならば、制御手段１０１は弁制御手段１２５を介して第２の弁１２４の閉鎖を開始させる。

以上の如く説明した構成は一実施形態であり、本発明はこれらに限定されるものではない。

例えば、図２及び図３においては第１エアノズル１１１を定着ローラ８３の側に配置し、第２エアノズル１２１を排紙ガイド板８５の側に配置したが、これを逆にして第１エアノズル１１１を排紙ガイド板８５の側に配置し、第２エアノズル１２１を定着ローラ８３の側に配置してもよい。なお、第２エアノズル１２１を排紙ガイド板８５の側に配置した場合は、第２の弁１２４の支軸も排紙ガイド板８５の側に配置した方がよいが、第２エアノズル１２１を定着ローラ８３の側に配置した場合は、第２の弁１２４の支軸も定着ローラ８３の側に配置した方がよい。

また、ダクト１２２の中で第２の弁１２４を配置する位置は格別に限定されるものではなく、例えば第２エアノズル１２１の吐出口の近傍に配置してもよい。

更に、図１０及び図１１に示す如く、ダクト１２２の吸入口の近傍に第２の弁２２４を配置してもよい。

加えて、ニップ部Ｎに対する第１エアノズル１１１と第２エアノズル１２１の先端部の位置は何れか一方がニップ部Ｎにより接近していてもよいし、双方が同じ位置にあってもよい。

また、第１エアノズル１１１及び第２エアノズル１２１の数を５個として説明したが、これらの数は限定されるものではない。

また、第１エアノズル１１１及び第２エアノズル１２１を用いる定着装置としては上述の如きベルト定着装置に限定されるものではなく、どのような定着装置であってもよい。例えば、ハロゲンヒータ等の加熱手段を内蔵した定着ローラ（定着部材）と、該定着ローラを加圧する加圧ローラ（加圧部材）とによって形成されたニップ部で、トナー像が転写された記録材を挟持・搬送しながら、加熱・加圧する熱ローラ定着方式の定着装置あってもよい。

ところで、図１に示す如き画像形成装置の前後にはルーバーが設けられ、ルーバーの開放から吸気された外気は定着装置の上部に配置された導気ダクトを経由して定着装置出口側に位置するファンに導かれる。この導気ダクトは外気によって低温に維持され、定着装置からの熱拡散によるトナー貯溜部等の温度上昇を抑制する。

第１エアノズル１１１及び第２エアノズル１２１から吐出された空気は、記録紙搬送ガイドの一部を壁とするダクトによって定着装置出口側の画像形成装置端部に設けられた開放に導かれて排出される。また、この開放に排気ファンを設ければ、効率的に排気でき、定着装置に吹き付けられて温度上昇した空気による装置内熱汚染を最小限に抑えられる。なお、画像読取装置に後処理装置等を接続する場合は、画像形成装置の上面や背面に開放を設けて排気する。

８ 定着装置
８１ 定着ベルト
８２ 加熱ローラ
８３ 定着ローラ
８４ 加圧ローラ
１０１ 制御手段
１０２ 給紙センサ
１０３ タイマ
１１１，１１１ｂ，１１１ｃ 第１エアノズル
１１１ａ ノズル孔
１１４ 第１の弁
１１５ エアタンク
１１６ コンプレッサ
１２１，１２１ａ，１２１ｂ 第２エアノズル
１２３ ファン
１２４ 第２の弁
１２５ 弁駆動手段
１２６ ファン用スイッチ
Ｎ ニップ部
Ｐ 記録紙

Claims (11)

1. 加熱された定着部材と該定着部材に対して加圧する加圧部材とにより形成されたニップ部で記録材上のトナー像を定着する定着装置において、
   空気を吐出して前記記録材に対して吹き付け、該記録材を前記定着部材から分離させる第１の吹付手段と第２の吹付手段とを前記ニップ部の出口部近傍に設け、
   前記第１の吹付手段から吐出する空気の風速は前記第２の吹付手段から吐出する空気の風速より大きく、前記第１の吹付手段から吐出する空気の風量は前記第２の吹付手段から吐出する空気の風量より少なく、
   且つ、前記第１の吹付手段は前記記録材の先端部が前記ニップ部の出口部に達する前から空気の吐出を開始し、前記第２の吹付手段は前記記録材の先端部が前記ニップ部の出口部を越えた後に空気の吐出を開始することを特徴とする定着装置。
2. 前記第１の吹付手段から吐出する空気の風量は、前記記録材の先端部が前記ニップ部の出口部に達する前から前記記録材を前記定着部材から分離可能な風量に上昇していることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記第２の吹付手段から吐出する空気の風量が前記記録材を前記定着部材から分離可能な風量に上昇した後は、前記第１の吹付手段からの空気の吐出を停止することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
4. 前記第１の吹付手段は開閉して空気の吐出を制御する第１の弁を有し、前記第２の吹付手段は開閉して空気の吐出を制御する第２の弁を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の定着装置。
5. 前記第１の弁の閉鎖を開始する前から前記第２の弁の開放を開始することを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記第１の弁の閉鎖を開始した後に、前記第１の吹付手段から吐出する空気の風量と前記第２の吹付手段から吐出する空気の風量の和は前記記録材を前記定着部材から分離可能な風量以上であることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
7. 前記記録材の後端部が前記ニップ部の出口部に搬送される迄は、前記第２の吹付手段から吐出する空気の風量は前記記録材を前記定着部材から分離可能な風量を維持することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の定着装置。
8. 前記記録材の後端部が前記ニップ部の出口部を越えた後、前記第２の弁の閉鎖を開始することを特徴とする請求項４〜７の何れか１項に記載の定着装置。
9. 前記第１の吹付手段はコンプレッサで高圧に生成した空気を吐出し、前記第２の吹付手段はファンにより送風された空気を吐出することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の定着装置。
10. 前記第１の吹付手段の前記第１の弁は電磁弁であり、前記第２の吹付手段の前記第２の弁はダクト内で開閉作動する開閉弁であることを特徴とする請求項９に記載の定着装置。
11. 請求項１〜１０の何れか１項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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