JP2011242429A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エアー分離機構のエアーが吹き付けられることによるトナー固着、部材の熱変形等を抑制すること。
【解決手段】ニップ部Ｎから排出される用紙に対して吐出口１３１ｂからエアーを吹き付け、定着ベルト８１から用紙を分離する。定着ベルト８１と加圧ローラ８４との当接を解除する際に、吐出口１３１ｂの方向を変更して定着装置８から温度が高いエアーが転写部等に吹き付けられないようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置は、感光体上に形成された静電潜像をトナーにより顕像化し、顕像化されたトナー像を用紙上に転写・定着して画像を形成している。

用紙上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、定着ローラに接触する加圧ローラとによってニップ部を形成し、ニップ部で用紙を挟持・搬送しながら、加熱・加圧するローラ方式の定着装置がある。

また、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より無端状の定着ベルトを張架し、定着ベルトを介して定着ローラを加圧ローラにより加圧してニップ部を形成し、ニップ部で用紙を挟持・搬送しながら、加熱・加圧するベルト方式の定着装置もある。

これらの定着装置において、用紙上のトナーはニップ部を通過する際に加熱されて溶融するため、トナーの粘着力により用紙が定着ローラや定着ベルトの表面に巻き付いて分離せず、紙詰まりが発生する可能性がある。用紙として斤量の小さい薄紙や印刷用コート紙を用いた場合は、特に定着ローラ等の表面に巻き付きやすい。

定着装置における用紙の巻き付きを防止するため、ニップ部から排出される用紙に対して吐出口からエアーを吹き付け、定着ローラや定着ベルトから用紙を分離するエアー分離機構に関する技術が提案されている（例えば特許文献１）。エアー分離機構によれば定着ローラ等の表面に分離爪等の部材を接触させずに用紙を分離させることができ、定着ローラ等の表面を損傷させることはない。

特開２００８−３２７７号公報

特許文献１に記載されたエアー分離機構では、ファンにより定着装置外からエアーを吸引して吐出口からエアーを吹き付けているが、用紙を分離する動作の待機中にファンの回転が停止していると吐出口からハロゲンヒータ等の熱がファンに伝達され、ファンが故障したり、ファンの耐久性が低下したりする恐れがある。そこで、分離動作の待機中を含めて常時、ファンを回転させておくことが好ましい。

また、前述したように定着装置では定着ローラに対して加圧ローラを加圧してニップ部を形成しているが、定着動作以外の時間でも定着ローラに対して加圧ローラを加圧していると定着ローラ、加圧ローラが劣化して耐久性が低下してしまう。そこで、定着動作以外の時間において加圧ローラによる加圧を解除し、定着ローラと加圧ローラを離間させることが好ましい。

ここでエアー分離機構におけるファンの回転と、定着ローラ・加圧ローラの離間動作を検討すると、ファンが回転している際に定着ローラと加圧ローラを離間させると、吐出口から吹き付けられるエアーが定着ローラと加圧ローラとの間から定着装置の用紙搬送方向上流側に位置する転写部に流れてしまう。

当該エアーは定着装置内から流れるため温度が高く、転写部を構成する転写ローラや中間転写体等を加熱することとなる。その結果、転写ローラや中間転写体等に残存するトナーが溶融して転写ローラ等に付着して、用紙汚れや画像不良が発生する恐れがある。また、転写部を構成する転写ローラ等を加熱すると転写ローラ等が熱膨張により変形してしまい、適切な転写動作を実行できない恐れもある。

そこで、本発明の目的は、エアー分離機構のエアーが吹き付けられることによるトナー固着、部材の熱変形等を抑制する定着装置及び画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、
トナー像が担持された用紙を加熱する加熱部材と、
トナー像が担持された用紙を挟むニップ部を前記加熱部材に当接することにより形成する加圧部材と、
前記ニップ部から排出される用紙に対して吐出口からエアーを吹き付け、前記加熱部材から用紙を分離するエアー分離部と、
前記加熱部材と前記加圧部材との当接を解除する当接解除部と、
当該当接解除部により前記加熱部材と前記加圧部材との当接を解除する際に、前記吐出口の方向を変更する吐出口変更部と、
を有することを特徴とするものである。

また、本発明に係る画像形成装置は、
前記定着装置を有することを特徴とするものである。

本発明に係る定着装置及び画像形成装置によれば、エアー分離機構のエアーが吹き付けられることによるトナー固着、部材の熱変形等を抑制し、用紙汚れや画像不良を防止することが出来る。

本発明に係る画像形成装置の全体構成図である。 本発明に係る定着装置の拡大断面図である。 加圧ローラの離間機構を示す説明図である。 吐出口の方向が変更された状態を示す説明図である。

［画像形成装置の概要］
図１は、本発明に係る画像形成装置Ｘの全体構成図である。

画像形成装置Ｘ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、給紙搬送部、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から構成される画像読取装置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は搬送部により搬送され、原稿画像走査露光装置２０２の光学系により原稿ｄ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、露光部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の周囲に帯電部２Ｙ、露光部３Ｙ、現像部４Ｙ、クリーニング部７Ｙを配置している。画像形成部１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは画像形成部１０Ｙとほぼ同様の構成となっている。現像部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、定着後に定着ベルト８１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８４との間に形成されたニップ部で用紙Ｐのトナー像を加熱・加圧して定着する。

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に転写部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋにより逐次転写されて、カラーのトナー像が形成される。給紙カセット２０内に収容された用紙Ｐは、給紙部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、転写部６Ａに搬送され、用紙Ｐにカラーのトナー像が転写される。カラーのトナー像が転写された用紙Ｐは定着装置８において加熱・加圧され、カラーのトナー像が用紙Ｐに定着される。その後、排紙ローラ２４に挟持されて排紙トレイ２５に載置される。

転写部６Ａにより用紙Ｐにカラーのトナー像を転写された後、用紙Ｐを剥離した中間転写ベルト５は、クリーニング部７Ａにより残留したトナーが除去される。

［定着装置の概要］
次に、本発明に係る定着装置８について詳しく説明する。図２は、本発明に係る定着装置８の拡大断面図である。

定着装置８は、外枠を複数のフレーム部材から構成される定着フレーム８Ｆで構成されている。定着装置８を構成する各部材は直接又は間接的に定着フレーム８Ｆに支持されている。定着フレーム８Ｆはスライドレール等の案内機構で移動可能に支持され、定着装置８は手前方向（図１、図２の紙面手前方向）に画像形成装置Ｘの外に引き出すことが可能となっている。

加熱部材である定着ベルト８１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−Ａ３０°）で被覆し、更に、表層に厚さ３０μｍの耐熱性樹脂であるＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）のコーティングをしている。

定着ベルト８１は、加熱ローラ８２と定着ローラ８３に張架されている。

加熱ローラ８２は、定着ベルト８１を加熱するハロゲンヒータ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。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、用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されている。

定着ローラ８３は、定着ベルト８１と加圧ローラ８４との間にニップ部Ｎを形成するために、加圧ローラ８４と対向して配置される。つまり、本実施形態では、加圧ローラ８４は本発明における加圧部材に相当する。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２０ｍｍの耐熱性のシリコンゴムで被覆し、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。

加熱ローラ８２の周辺には、定着ベルト８１に非接触の状態で定着ベルト８１の温度を検知する温度検知センサＳＥが設置されている。温度検知センサＳＥの検知結果によりハロゲンヒータ８２ＡのＯＮ・ＯＦＦ制御がなされ、定着ベルト８１は定着動作に適切な温度に維持されている。

定着ベルト８１に当接する加圧ローラ８４は、画像形成装置Ｘへの電源投入直後の昇温時間を短縮するため加熱手段としてハロゲンヒータ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１ｍｍの耐熱性のシリコンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ３０°）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。不図示の付勢手段により、加圧ローラ８４は定着ベルト８１や定着ローラ８３に対して加圧されている。

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が反時計方向（図２におけるｘ方向）に回転すると、定着ベルト８１、加熱ローラ８２、定着ローラ８３が時計方向（図２におけるｙ方向）に回動・回転する。

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、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、給紙された用紙が加熱・加圧され、用紙上のトナー像が定着される。

［エアー分離機構の概要］
定着装置８ではニップ部Ｎから排出される用紙に対してエアーを吹き付けて定着ベルト８１から用紙を分離するエアー分離部が設置されている。エアー分離部は、図２に示す吸引ファンＦ、第１ダクト１２１、第２ダクト１３１から構成されている。

第１ダクト１２１は伸縮性のある可撓部材により形成されており、第２ダクト１３１は鉄等の金属で形成されている。第１ダクト１２１の端部は第２ダクト１３１の端部に固着されており、後述するように第２ダクト１３１が可動しても第１ダクト１２１が変形して第１ダクト１２１の開口部１２１ｂと第２ダクト１３１の開口部１３１ａとの間からエアーが漏れることない。

図２に示すように、第１ダクト１２１の開口部１２１ａは、吸引ファンＦに直接または連通ダクト（不図示）を介して接続されている。また、第１ダクト１２１のもう一方の開口部１２１ｂは第２ダクト１３１の開口部１３１ａに接続されている。

第２ダクト１３１のもう一方の開口部である吐出口１３１ｂは、ニップ部Ｎの近くに設置されている。吸引ファンＦより送られたエアーは第１ダクト１２１、第２ダクト１３１の内部を図２に示す矢印方向に流れて吐出口１３１ｂから排出され、ニップ部Ｎから排出される用紙の先端付近に対して吹き付けられる。これにより用紙と定着ベルト８１との間にエアーが入り込み、用紙が定着ベルト８１から適切に分離して用紙の巻き付きを防止出来る。また、吸引ファンＦ、第１ダクト１２１、第２ダクト１３１から構成されるエアー分離部により用紙を定着ベルト８１から分離することにより、定着ベルト８１の表面に分離爪等の部材を接触させずに用紙を分離させることが出来るため、定着ベルト８１の表面を損傷させることはない。

エアー分離部により定着ベルト８１から分離された用紙は、上ガイド２１１、下ガイド２１２、２１３によりガイドされ、搬送ローラＲ１、Ｒ２により挟持されて定着装置８の搬送方向下流側に位置する排紙ローラ２４（図１参照）の方向に搬送される。

［加圧ローラの離間機構］
次に加圧ローラ８４の離間機構について説明する。定着装置８では定着動作以外の時間において加圧ローラ８４を定着ベルト８１や定着ローラ８３から離間させている。

図３は、加圧ローラ８４の離間機構を示す説明図である。

加圧ローラ８４の離間機構は、定着ベルト８１と加圧ローラ８４との当接を解除し、加圧ローラ８４を定着ベルト８１や定着ローラ８３から離間する。つまり、本実施形態では、加圧ローラ８４の離間機構は、本発明における当接解除部と吐出口変更部に相当する。なお、本実施形態では、例えば、加圧ローラ８４の離間機構は、加圧ローラ保持板８５、カム８６Ａ、カム軸８６Ｂ、端部コロ８７、回動中心軸８８、突起板８９により構成される。

加圧ローラ保持板８５は加圧ローラ８４を回転可能に保持している。加圧ローラ保持板８５には、端部コロ８７、回動中心軸８８、突起板８９が設置されており、加圧ローラ保持板８５の回動とともに加圧ローラ８４、端部コロ８７等が回動する。

加圧ローラ８４の離間機構により定着ベルト８１と加圧ローラ８４との当接を解除する場合は、カム８６Ａがカム軸８６Ｂを中心にして図３に示す状態から図３のａ方向に回転する。カム８６Ａがａ方向に回転すると、カム８６Ａの周面が加圧ローラ保持板８５の端部に固定された端部コロ８７の周面に接触し、端部コロ８７をｂ方向に移動させる。その結果、加圧ローラ保持板８５が回動中心軸８８を中心に回動するとともに加圧ローラ保持板８５に保持された加圧ローラ８４がｃ方向に回動し、加圧ローラ８４が定着ベルト８１や定着ローラ８３から離間されることとなる。

［吐出口の方向の変更動作］
次にエアー分離部における吐出口１３１ｂの方向の変更動作について説明する。

前述したように、エアー分離部では吸引ファンＦにより定着装置８の外からエアーを吸引して吐出口１３１ｂからエアーを吹き付けているが、用紙を分離する動作の待機中に吸引ファンＦの回転が停止していると第１ダクト１２１、第２ダクト１３１（図２参照）からハロゲンヒータ８２Ａ等の熱が吸引ファンＦに伝達され、吸引ファンＦが故障したり、吸引ファンＦの耐久性が低下したりする恐れがある。そこで、定着装置８では分離動作の待機中を含めて常時、吸引ファンＦを回転させている。

しかし、吐出口１３１ｂの方向を変更せずに吸引ファンＦを回転させて加圧ローラ８４を定着ベルト８１や定着ローラ８３から離間させると、吐出口１３１ｂから吹き付けられるエアーが加圧ローラ８４と定着ベルト８１との間から転写部６Ａや中間転写ベルト５に流れてしまう。当該エアーは定着装置８から流れるため温度が高く、転写部６Ａや中間転写ベルト５を加熱することとなる。その結果、転写部６Ａや中間転写ベルト５に残存するトナーが溶融して転写部６Ａ等に付着して、用紙汚れや画像不良が発生する恐れがある。また、転写部６Ａを加熱すると転写部６Ａが熱膨張により変形してしまい、適切な転写動作を実行できない恐れもある。

そこで、定着装置８では定着ベルト８１と加圧ローラ８４との当接を解除する際に、吐出口１３１ｂの方向を変更するようにしている。以下、この点について説明する。

図３に示すように加圧ローラ保持板８５には突起板８９が設置されており、突起板８９の先端８９Ｈは第２ダクトの端部１３１Ｈに接触している。

図３に示す状態からカム８６Ａがカム軸８６Ｂを中心にしてａ方向に回転すると、カム８６Ａの周面が端部コロ８７の周面に接触し、端部コロ８７をｂ方向に移動させる。その結果、加圧ローラ保持板８５が回動中心軸８８を中心に回動するとともに突起板８９が回動し、突起板８９の先端８９Ｈが第２ダクト１３１の端部１３１Ｈをｄ方向に押し上げる。第２ダクト１３１の端部１３１Ｈがｄ方向に押し上げられると、第２ダクト１３１は所定の位置を中心に回動し、第２ダクト１３１の吐出口１３１ｂの方向が変更される。

前述したように、図３に示す状態からカム８６Ａがカム軸８６Ｂを中心にしてａ方向に回動すると加圧ローラ８４が定着ベルト８１や定着ローラ８３から離間されるため、加圧ローラ８４の離間動作と連動して、吐出口１３１ｂの方向が変更されるようになっている。

図４は、吐出口１３１ｂの方向が変更された状態を示す説明図である。図４では図３と比較して、加圧ローラ保持板８５、カム８６Ａ、カム軸８６Ｂ、端部コロ８７、回動中心軸８８、突起板８９を省略している。

図４で示すように、加圧ローラ８４の離間機構により、定着ベルト８１と加圧ローラ８４との当接が解除される際に、第２ダクト１３１が回動して吐出口１３１ｂの方向が図４に示す方向に変更する。

このように吐出口１３１ｂの方向が変更されることにより、吸引ファンＦが回転して吐出口１３１ｂからエアーが吹き付けられても、当該エアーは定着ベルト８１と加圧ローラ８４との間の領域Ｒから転写部６Ａ等に流れにくくなる。

その結果、転写部６Ａや中間転写ベルト５に残存するトナーが溶融して転写部６Ａ等に付着するようなことは軽減され、用紙汚れや画像不良の発生を抑制することが出来る。また、転写部６Ａが熱膨張により変形するようなことも抑制され、適切な転写動作を実行してなく良好な画像形成を行うことが出来る。

なお、吐出口１３１ｂの方向を変更する場合、加熱ローラ８２が設置された側に方向を変更するようにすると吐出口１３１ｂから吹き出されるエアーにより加熱ローラ８２や定着ベルト８１が冷やされてしまい、定着動作のウォーミングアップ時間が多くかかってしまう可能性がある。従って、吐出口１３１ｂは図４に示すように加圧ローラ８４が設置された側へ方向を変更することが好ましい。

以上、図１〜図４を用いて本発明を説明したが、本発明は当該実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

本実施形態における定着装置８では、加圧ローラ８４の離間機構により定着ベルト８１と加圧ローラ８４の離間動作に連動させて吐出口１３１ｂの方向を変更するようにしているが、定着ベルト８１と加圧ローラ８４とを離間する離間機構と、吐出口１３１ｂの方向を変更する変更機構を個別に設け、離間機構により定着ベルト８１と加圧ローラ８４とを離間する際に、個別に変更機構を動作させて吐出口１３１ｂの方向を変更するようにしても良い。

Ｘ 画像形成装置
Ｆ 吸引ファン
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
８５ 加圧ローラ保持板
８６Ａ カム
８６Ｂ カム軸
８７ 端部コロ
８８ 回動中心軸
８９ 突起板
１２１ 第１ダクト
１３１ 第２ダクト
１３１ｂ 吐出口

Claims (3)

1. トナー像が担持された用紙を加熱する加熱部材と、
   トナー像が担持された用紙を挟むニップ部を前記加熱部材に当接することにより形成する加圧部材と、
   前記ニップ部から排出される用紙に対して吐出口からエアーを吹き付け、前記加熱部材から用紙を分離するエアー分離部と、
   前記加熱部材と前記加圧部材との当接を解除する当接解除部と、
   当該当接解除部により前記加熱部材と前記加圧部材との当接を解除する際に、前記吐出口の方向を変更する吐出口変更部と、
   を有することを特徴とする定着装置。
2. 前記吐出口変更部は、前記吐出口の方向を前記加圧部材が設置された側に変更することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 請求項１又は２に記載された定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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