JP2012155129A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ジャムが発生し、記録材が定着部材とエアノズル等との空隙に挟まることがあっても、定着部材の表面に疵が付くことがなく、記録材を容易に引き抜くことができる定着装置。
【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空気吐出手段を備え、
前記空気吐出手段は空気を流通させて吐出口より吐出させる管状の管状部材を有し、該管状部材における該吐出口の近傍は弾性体により形成されていることを特徴とする。
【選択図】図３

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、及び該定着装置を備えた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）、特に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んでおり、これに対応して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、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といった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搾空気をニップ部にパルス状に噴射することにより、記録紙を定着ローラより分離させる定着装置が知られている（特許文献１参照）。

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て、記録紙を定着ローラより分離させる定着装置が知られている（特許文献２参照）。

特開２００５−２０２０４３号公報 実開昭６３−１４０５７１号公報

前述の如く記録紙の分離のために、コンプレッサにより生成された圧搾空気はエアノズルから吐出し、ファンにより送風された空気はエアダクトから吐出する。この際に、エアノズルやエアダクトは可能な限りニップ部に近接させることが望ましい。これにより、吐出する空気の風量や風速を低減でき、その結果、エアノズルやエアダクトに連なる送風源を小型化できる。

一方、画像形成装置には給紙可能な記録紙が規定され、取扱説明書等に記載されている。それにも拘わらず、ユーザーが規定外の記録紙、例えば６０ｇ／ｍ^２以下の薄紙を用いた場合に、定着後に確実に分離がされないと、その記録紙の先端部がエアノズル等の先端部に当接してジャムが発生することがある。ジャムになった記録紙が定着ベルトや定着ローラとエアノズルとの間の狭い空隙に挟まると、抜け難くなる。また、記録紙を引き抜くことができても、ジャムで折れ曲がった記録紙が定着ベルト等とエアノズルとの間の狭い空隙を通過するので、記録紙により定着ベルト等の表面に疵が付くことがある。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、エアノズル等から空気を吐出してニップ部を通過した記録材に対して吹き付け、記録材を定着ベルト等の定着部材から分離させる定着装置に関する。そして、前述の如くジャムが発生し、記録材が定着部材とエアノズル等との空隙に挟まることがあっても、定着部材の表面に疵が付くことがなく、記録材を容易に引き抜くことができる定着装置及び該定着部材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空気吐出手段を備え、
前記空気吐出手段は空気を流通させて吐出口より吐出させる管状の管状部材を有し、該管状部材における該吐出口の近傍は弾性体により形成されていることを特徴とする定着装置。

２．前記空気吐出手段はコンプレッサで生成された圧搾空気を吐出し、前記管状部材はエアノズルであることを特徴とする前記１に記載の定着装置。

３．前記エアノズルにおける圧搾空気を流通させる流通孔は前記吐出口に進むに従い大口径より小口径に漸次縮小した後に前記吐出口まで一定の口径に形成され、該流通孔が一定の口径に縮小された第１部所から前記吐出口の側に所定の長さを隔てた第２部所と前記吐出口との間を弾性体で形成したことを特徴とする前記２に記載の定着装置。

４．前記エアノズルは弾性体により形成され、該エアノズルにおける圧搾空気を流通させる流通孔は前記吐出口に進むに従い大口径より小口径に漸次縮小した後に前記吐出口まで一定の口径に形成され、該流通孔が一定の口径に縮小された第１部所から所定の長さを隔てた第２部所と前記吐出口との間を除いた該エアノズルの外周を剛体で被覆したことを特徴とする前記２に記載の定着装置。

５．前記エアノズルにおける圧搾空気を流通させる流通孔は前記吐出口に進むに従い大口径より小口径に漸次縮小した後に前記吐出口まで一定の口径に形成され、該流通孔が一定の口径に縮小された第１部所から前記吐出口の側に所定の長さを隔てた第２部所と、前記吐出口から該第２部所の側に所定の長さを隔てた第３部所との間を弾性体で形成したことを特徴とする前記２に記載の定着装置。

６．前記弾性体は補強部材を内蔵し、前記記録材の厚み方向のみに可撓性を有することを特徴とする前記１〜５の何れか１項に記載の定着装置。

７．前記補強部材は前記流通孔を環状に包囲する複数の補強糸であり、各々が圧搾空気の流通方向に配設されていることを特徴とする前記６に記載の定着装置。

８．複数の前記補強糸は前記吐出口から離れた部所に偏在していることを特徴とする前記７に記載の定着装置。

９．複数の前記補強糸の互いの間隔は前記吐出口に近い程粗になるように配設されていることを特徴とする前記７に記載の定着装置。

１０．前記補強部材は前記流通孔を包囲する複数の補強糸であり、複数の該補強糸の互いの間隔は前記定着部材の側が密で前記定着部材と反対の側が粗になるように配設されていることを特徴とする前記６に記載の定着装置。

１１．前記吐出口周囲は鞘状の部材で被覆されていることを特徴とする前記１〜１０の何れか１項に記載の定着装置。

１２．前記空気吐出手段はファンで送風された空気を吐出し、前記管状部材はエアダクトであることを特徴とする前記１に記載の定着装置。

１３．ファンにより送風された空気を吐出するエアダクトが前記エアノズルに並設されていることを特徴とする前記２〜１２の何れか１項に記載の定着装置。

１４．前記エアダクトにおける空気を吐出する吐出口の近傍は弾性体により形成されていることを特徴とする前記１３に記載の定着装置。

１５．前記弾性体はシリコンゴムにより形成されていることを特徴とする前記１〜１４の何れか１項に記載の定着装置。

１６．前記１〜１５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該定着部材を備えた画像形成装置によれば、エアノズル等から空気を吐出してニップ部を通過した記録材に対して吹き付け、記録材を定着ベルト等の定着部材から分離させる定着装置において、ジャムが発生し、記録材が定着部材とエアノズル等との空隙に挟まることがあっても、定着部材の表面に疵が付くことがなく、記録材を容易に引き抜くことができる。

画像形成装置の構成図である。 ベルト定着装置の断面図である。 エアノズルの拡大縦断面図である。 記録紙が定着ベルトとエアノズルとの間に挟まってジャムが発生した図である。 補強の形態１のエアノズルの斜視図である。 補強の形態２のエアノズルの斜視図である。 補強の形態３のエアノズルの斜視図である。 補強の形態１のエアノズルの縦断面図である。 先端を保護部材で被覆したエアノズルの縦断面図である。 ノズル本体と弾性体との接続方法を説明する図である。 全体を弾性材料により形成したエアノズルの縦断面図である。 吐出口から若干離れた位置に弾性体を配置したエアノズルの縦断面図である。 エアダクトの弾性体の斜視図である。 弾性体をダクト本体に装着したエアダクトの縦断面図である。 弾性体とダクト本体の接合を補強したエアダクトの縦断面図である。 エアノズルと電磁弁等の斜視図である。 エアノズルやエアダクトに関するブロック図である。

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と露光手段３Ｃ、及び帯電手段２Ｋと露光手段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においては記録材Ｐを定着ベルト８１から分離させるために空気を吐出する２種の空気吐出手段を備えている。第１の空気吐出手段は後述するコンプレッサで圧縮されて生成された圧搾空気を管状に形成された管状部材であるエアノズル１１０から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。第２の空気吐出手段はファン１５１により送風された空気を管状に形成された管状部材であるエアダクト１５０から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。そして、エアノズル１１０の吐出口１１２Ｂとエアダクト１５０の吐出口１６２Ａがニップ部Ｎの出口側近傍で近接するようにエアノズル１１０とエアダクト１５０を並設させている。

なお、吹き付け位置は、一例としてエアノズル１１０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、エアダクト１５０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。

そして、エアノズル１１０から吐出する空気は、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、エアダクト１５０から吐出する空気は、記録紙Ｐの先端部が分離された後なので風速はエアノズル１１０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エアノズル１１０より多量に必要とする。なお、エアノズル１１０からの風量はエアダクト１５０からの風量の約１／１０でよい。このようにエアノズル１１０とエアダクト１５０とにより互いを補う構成であるので、エアダクト１５０を設けずにエアノズル１１０から圧搾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、エアノズル１１０やエアダクト１５０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。なお、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。

一方、画像形成装置には給紙可能な記録紙が規定され、取扱説明書等に記載されている。それにも拘わらず、ユーザーが規定外の記録紙、例えば６０ｇ／ｍ^２以下の薄紙を用いた場合に、定着後に定着ベルト８１から確実に分離されないと、その記録紙の先端部がエアノズル１１０の先端部に当接してジャムが発生することがある。ジャムになった記録紙が定着ベルト８１とエアノズル１１０との間の狭い空隙に挟まると、抜け難くなる。また、記録紙を引き抜くことができても、ジャムで折れ曲がった記録紙が定着ベルト８１とエアノズル１１０との間の狭い空隙を通過するので、記録紙により定着ベルト８１の表面に疵が付くことがある。以下に、かかる課題に対する解決手段を述べる。

図３はエアノズル１１０の拡大縦断面図である。

エアノズル１１０は紙面垂直方向、即ち記録紙の幅方向に長く形成されている。そして、圧搾空気が後述する電磁弁等を介して複数のパイプ１２１の内孔１２１Ａを通ってエアノズル１１０の中に送り込まれる。

また、エアノズル１１０は、鉄やアルミニウムの金属から形成されたノズル本体１１１の先端部にシリコンゴム等から形成された弾性体１１２が接続されている。ノズル本体１１１は、紙面垂直方向に複数個（例えば５個）設けられ断面形状が円形の投入孔１１１Ａと、紙面垂直方向に長く形成された単一の第１流通孔１１１Ｂと、紙面垂直方向に複数個（例えば１３０個）設けられ断面形状が円形である第２流通孔１１１Ｃとを有する。弾性体１１２は、紙面垂直方向に複数個設けられ断面形状が円形であって各々の第２流通孔１１１Ｃと対応して配置された複数の第３流通孔１１２Ａを有する。

圧搾空気は、複数のパイプ１２１の内孔１２１Ａを通ってエアノズル１１０の中に送り込まれ、複数の投入孔１１１Ａから単一の第１流通孔１１１Ｂに流入する。続いて、第１流通孔１１１Ｂの中の圧搾空気は分岐して複数の第２流通孔１１１Ｃ及び第３流通孔１１２Ａを流通し、第３流通孔１１２Ａの先端にある吐出口１１２Ｂから吐出する。

以上により、図４に示す如く記録紙Ｐが定着ベルト８１とエアノズル１１０との間の狭い空隙に挟まってジャムが発生した場合には、記録紙Ｐを矢印Ａ方向に引き抜くことになる。この際に、エアノズル１１０の先端部に設けた弾性体１１２は矢印Ｂ方向に力を受けて変形する。従って、ジャムが発生した記録紙Ｐを引き抜く力が少なくて済み、定着ベルト８１の表面に疵が付くこともない。

なお、エアノズル１１０における第１流通孔１１１Ｂは、吐出口１１２Ｂに進むに従い大口径より小口径に漸次縮小しているので、圧搾空気の流れは乱流である。一方、第２流通孔１１１Ｃ及び第３流通孔１１２Ａは吐出口１１２Ｂまで一定の口径であるので、圧搾空気の流れは層流である。従って、弾性体を第１流通孔１１１Ｂの位置まで延在させて形成すると、乱流によって振動が生じ、圧搾空気を吹き付ける方向が不安定になる。そこで、弾性体を設ける位置は、流通孔が一定の口径に縮小された部所、即ち第１流通孔１１１Ｂと第２流通孔１１１Ｃとの境目の第１部所１１０Ｘから吐出口１１２Ｂまでの間であって口径が一定の部分が望ましい。しかし、第１部所１１０Ｘにおいては圧搾空気の風圧が最大であって、吐出口１１２Ｂに向かうに従って風圧は漸次低減する。従って、風圧が最大である第１部所１１０Ｘまで弾性体に形成すると、風圧で口径が広がって不安定な流れになるので、これは避け、第１部所１１０Ｘから吐出口１１２Ｂの側に所定の長さを隔てた第２部所１１０Ｙと吐出口１１２Ｂの間に弾性体に形成することが望ましい。しかし、弾性体の長さが短いと変形し難くなるので、適度に長い方が望ましい。

本発明者の実験によれば、第１部所１１０Ｘから吐出口１１２Ｂの長さが１３ｍｍのとき、第２部所１１０Ｙは第１部所１１０Ｘから２ｍｍ隔てた位置が望ましいことが分かった。

また、高速化に伴ってニップ部Ｎの幅を拡大させるために定着ローラ８３の外径を増大させることがある。このような場合は、記録紙Ｐの曲率分離性能が低下するので、エアノズル１１０からの吐出圧をより高くする必要がある。しかし、吐出圧が高くなると、弾性体の流通孔が膨張して乱流が生じ、圧搾空気の吐出方向が不安定になる。このような場合は、弾性体に補強部材を内蔵して弾性体を補強する必要があり、以下にその補強の形態を説明する。
・補強の形態１
弾性体を補強する補強の形態１をエアノズルの斜視図である図５を参照して説明する。

エアノズル２１０の弾性体２１２の中には、環状に形成された複数の補強糸２１３が補強部材として圧搾空気の流通方向に並設され、全ての第３流通孔２１２Ａを包囲している。従って、高圧の圧搾空気が流れても、第３流通孔２１２Ａが膨張して圧搾空気の吐出方向が不安定になることがない。また、複数の補強糸２１３は圧搾空気の流通方向に所定の間隔で並設されているので、弾性体２１２は記録紙の厚み方向、即ち図５の上下方向へのみ可撓性を有し、補強糸２１３は弾性体２１２が変形するのに支障になることはない。

なお、補強糸２１３の材質はビニロンやポリエステル等の合成繊維が望ましく、ビニロンの場合は１２００デニールの原糸を３本撚り合わせ、強度が約７．５ｇ／ｄのものが望ましい。また、複数の補強糸２１３のピッチを例えば２ｍｍの等間隔にすることにより、弾性体２１２の製造が容易になる。
・補強の形態２
弾性体を補強する補強の形態２をエアノズルの斜視図である図６を参照して説明する。

エアノズル３１０の弾性体３１２の中には、補強の形態１と同様に複数の環状の補強糸３１３が圧搾空気の吐出方向に並設され、その材質等も同様である。

本形態が補強の形態１と異なる点は、補強糸３１３が弾性体３１２の吐出口３１２Ｂの近傍には設けられず、吐出口３１２Ｂから離れた部所に偏在していることである。このように構成したのは、圧搾空気の風圧は吐出口３１２Ｂから離れた部所の方がより高圧であるからであり、吐出口３１２Ｂの近傍は低圧であるので、必ずしも補強糸３１３を必要としないからである。

これにより、補強糸３１３の総本数を低減できる。
・補強の形態３
弾性体を補強する補強の形態３をエアノズルの斜視図である図７を参照して説明する。

エアノズル４１０の弾性体４１２の中には、補強の形態１と同様に複数の環状の補強糸４１３が圧搾空気の吐出方向に並設され、その材質等も同様である。

本形態が補強の形態１と異なる点は、補強糸４１３のピッチが等間隔でなく、弾性体４１２の吐出口４１２Ｂに近い程粗に並設され、吐出口４１２Ｂから遠い程密に並設されていることである。このように構成したのは、圧搾空気の風圧は吐出口４１２Ｂに近い程低圧であり、吐出口４１２Ｂから遠い程高圧であるからである。

これにより、補強糸４１３の本数が補強の形態１と同一であっても、より高い耐圧特性が得られる。
・補強の形態４
弾性体を補強する補強の形態４をエアノズルの縦断面図である図８を参照して説明する。

エアノズル５１０の弾性体５１２の中には、複数の補強糸５１３が配設されているが、全てが環状であるのでなく、凹状や逆凹状に形成されたものもある。そして、複数の補強糸５１３はピッチが定着部材である定着ベルト８１の側の方（図８の上方）が密に、その反対側が粗になるように配設されている。

これにより、補強糸を内蔵していても矢印方向への変形がより容易になる。

なお、各補強糸５１３において、補強糸５１３Ａは環状に形成され、補強糸５１３Ｂは凹状に形成され、補強糸５１３Ｃは逆凹状に形成されている。また、その材質等は補強の形態１と同様である。

その他に、図示していないが補強糸のピッチを定着ベルト８１の側とその反対側で同一にし、定着ベルト８１の側に太い補強糸を配置し、その反対側に細い補強糸を配置するようにしてもよい。

また、分離ができない記録紙の先端がエアノズルの弾性体の先端に当接して、弾性体が損傷する場合がある。このような問題に対しては、図９に示す如く、弾性体１１２の先端を、吐出口１１４Ａを有する鞘状の保護部材１１４で被覆すればよい。保護部材１１４は金属板や樹脂で形成する。

次に、エアノズル１１０のノズル本体１１１に弾性体１１２を接続する手段を、図１０を参照して説明する。ノズル本体１１１は突出した嵌合ボス１１１Ｄを有し、弾性体１１２は嵌合ボス１１１Ｄの外径より僅かに大きい径の嵌合穴１１２Ｄを有する。そして、嵌合ボス１１１Ｄに嵌合穴１１２Ｄを嵌め込み、接着剤で両者を接合する。

なお、ノズル本体１１１に嵌合穴を設け、弾性体１１２に嵌合ボスを設けてもよい。

また、エアノズル１１０におけるノズル本体１１１と弾性体１１２とを２色成型やアウトサート成型で形成してもよい。

以上の各形態は、エアノズルのノズル本体に弾性体を接続したものであるが、これとは異なる構成のエアノズルについて説明する。

図１１はエアノズル全体を弾性材料により形成したエアノズルの断面図である。

図１１において、このエアノズル６１０は図３におけるノズル本体１１１と弾性体１１２を一体にし、ノズル本体１１１もシリコンゴム等より形成された構成になっている。従って、圧搾空気は複数の投入孔６１０Ａから単一の第１流通孔６１０Ｂに流れ、複数の第２流通孔６１０Ｃを流れて吐出口６１０Ｄから吐出する。ただし、このままでは圧搾空気の風圧によってエアノズル６１０が振動したり変形したりするので、吐出口６１０Ｄ近傍を除く部所を金属や樹脂等の剛性を有する剛体６１５で被覆している。なお、剛体６１５で被覆しない部所は、第１流通孔６１０Ｂと第２流通孔６１０Ｃの境目の第１部所６１０Ｘから吐出口６１０Ｄの側に所定の長さを隔てた第２部所６１０Ｙと吐出口６１０Ｄの間とする。

また、以上の各形態はエアノズルの吐出口近傍を弾性体により形成したものであるが、この吐出口近傍という意味は必ずしも吐出口を弾性体により形成するということではない。即ち、吐出口そのものは必ずしも弾性体である必要はなく剛体であってもよく、吐出口の近傍ではあるが吐出口から若干離れた位置に弾性体が位置することも含む。このようなエアノズルを図１２に示す。

エアノズル７１０は、金属により形成されたノズル本体７１１にシリコンゴム等より形成された弾性体７１２が接続し、更に弾性体７１２に金属や樹脂で形成された保護部材７１３が接続している。即ち、流通孔が漸次縮小して一定の口径に縮小された第１部所７１０Ｘから吐出口７１３Ａの側に所定の長さを隔てた第２部所７１０Ｙと、吐出口７１３Ａから第２部所７１０Ｙの側に所定の長さを隔てた第３部所７１０Ｚとの間に弾性体７１２を配置すればよい。

なお、これらの接続方法は前述の接続方法を用いることができる。

これにより、記録紙にジャムが発生した場合にエアノズル７１０は弾性体７１２によって変形可能であると共に、記録紙の先端部がエアノズル７１０の先端部に当接しても保護部材７１３によってエアノズル７１０が損傷することがない。

次に、エアダクト１５０について説明する。

エアダクト１５０の先端部は必ずしもエアノズル１１０の如く弾性体１１２を有していなく剛体であってもよい。しかし、図４に示す如く記録紙Ｐにジャムが生じたときに弾性体１１２が変形するが、エアノズル１１０にエアダクト１５０が近接しているので、弾性体１１２がエアダクト１５０の先端部に当接し、弾性体１１２の変形量が限定される場合がある。このような場合を想定すると、エアダクト１５０も先端部に弾性体を設けることにより、エアノズル１１０の弾性体１１２がより大きく変形し易くなり、記録紙Ｐにジャムが生じたときの対処が容易になる。

以下に弾性体を有するエアダクト１５０について説明する。

エアダクト１５０もエアノズル１１０と同様に吐出口に進むに従い大口径より小口径に漸次縮小する流通孔と一定の口径の流通孔を有する。但し、エアダクト１５０は風圧が低いので、弾性体を設ける部所は一定の口径の流通孔を有する部所に限定されず、口径が漸次縮小する部所に掛かっていても問題は生じない。

このようなエアダクト１５０の弾性体１６２の斜視図を図１３に示す。

弾性体１６２はシリコンゴム等で形成されている。エアダクト１５０は風圧が低いが風量は大きいので、その吐出口１６２Ａは大きく形成されている。従って、風圧が低くても周囲の枠だけでは変形し易いので、縦方向に複数のリブ１６２Ｂを設けて補強している。

また、弾性体１６２をダクト本体１６１に装着するのには、図１４のエアダクトの断面図に示す如く、弾性体１６２の端部とダクト本体１６１の端部とを嵌合させて、接着剤で接合すればよい。

また、エアダクト１５０により高い風圧が必要なときは、図１５に示す如く補強部材１６３を用い、図１４のエアダクト１５０に対して補強部材１６３をネジ１６４で固定すればよい。

次に、エアノズル１１０及びその関連の構成を図１６及び図１７に基づいて説明する。図１６はエアノズル１１０と電磁弁１２３等の斜視図、図１７はエアノズル１１０やエアダクト１５０に関するブロック図である。

図１６において、エアノズル１１０は記録紙Ｐの幅方向に長く形成されており、各エアノズル１１０の弾性体１１２には口径０．８ｍｍのノズル孔１１２Ｂが２．５ｍｍピッチで１３０個設けられている。

エアノズル１１０のノズル本体１１１は５本のパイプ１２１で２個の配管部１２２に接続され、２個の配管部１２２は２個の電磁弁１２３にそれぞれ連通している。電磁弁１２３は図１６に示す如くエアタンク１２４に接続されて統合され、エアタンク１２４はコンプレッサ１２５に接続されている。

なお、電磁弁１２３は直動型であって、容量０．００１ｍ^３／ｓ（１００ｋＰａ）で応答速度は２０ｍｓである。

エアタンク１２４の容量は０．０５ｍ^３である。

コンプレッサ１２５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前に電磁弁１２３に開信号を送信し、５０ｍｓ後に閉信号を送信する。エアタンク１２４にはコンプレッサ１２５により圧縮された圧搾空気が予め貯溜されているので、電磁弁１２３の開放に伴ってエアノズル１１０より圧搾空気が吐出し、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１２５によりエアタンク１２４に貯留された０．８ＭＰａ程度の圧搾空気が不図示のレギュレータによって減圧され、エアノズル１１０に供給される。エアノズル１１０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、電磁弁１２３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。エアノズル１１０からの圧搾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は圧搾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、電磁弁１２３に閉信号が入力されると、エアノズル１１０からの吐出される圧搾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１６において、電磁弁１２３Ａと連通する配管部１２２Ａから分岐した３本のパイプ１２１Ｂ，１２１Ｃ，１２１Ｄはノズル本体１１１の中央部に接続され、電磁弁１２３Ｂと連通する配管部１２２Ｂから分岐した２本のパイプ１２１Ａ，１２１Ｅはノズル本体１１１の周辺部に接続されている。

そして、画像形成装置の上部に配置された操作パネルへ画像形成する記録紙のサイズが入力されると、記録紙サイズ検知手段１０４はそのサイズを検知し、制御手段１０１に送信する。例えば、Ａ４サイズの記録紙を横送りする場合には制御手段１０１は電位弁１２３Ａと電磁弁１２３Ｂの双方に開信号を送信する。これにより、全ての吐出口１１２Ｂから圧搾空気が吐出する。また、Ａ４サイズの記録紙を縦送りする場合には制御手段１０１は電磁弁１２３Ａのみに開信号を送信し電位弁１２３Ｂには開信号を送信しない。これにより、大凡Ａ４サイズの縦寸法に相当する中央付近の吐出口１１２Ｂのみから圧搾空気が吐出する。以上の如く記録紙のサイズにより圧搾空気の吐出位置を変えることにより、圧搾空気の無駄な吐出を抑え、コンプレッサ１２５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、エアノズル１１０より圧搾空気を吐出し、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搾空気の吐出を中止し、ファン用スイッチ１５２をオンにして代わりにエアダクト１５０よりファン１５１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。

ここで、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、エアノズル１１０より吐出する圧搾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、エアノズル１１０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エアダクト１５０からファン１５１により送風された空気を吹き付ける。これにより、エアノズル１１０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。

一方、エアダクト１５０の吐出口１６２Ａは、記録紙Ｐの厚み方向が１．６ｍｍに形成されている。エアダクト１５０はファン１５１に接続されているが、ファン１５１は９７×３３ｍｍのシロッコファンが５個設けられ、静圧は１２８０Ｐａである。また、吐出風量は１６０×１０^−５ｍ^３／ｓである。

なお、ファン１５１はシロッコファンに限定されるものではなく、軸流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１５１の形式によってダクト１５０の形状が設定される。

以上の如く説明した定着装置はエアノズルとエアダクトとを併用して記録紙の分離を行う構成であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、エアノズル若しくはエアダクトの何れか一方のみにより記録紙の分離を行う定着装置にも適用できる。例えばローラが小径の場合は、エアダクトより吐出した空気だけで記録紙の分離が可能であり、エアダクトの吐出口近傍を弾性体で構成すればよい。

また、本発明の定着装置はベルト定着装置に限定されるものではなく、熱ローラ定着方式の定着装置等の他の形態の定着装置にも適用できる。

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
１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０，７１０ エアノズル
１１０Ｘ 第１部所
１１０Ｙ 第２部所
１１１，７１１ ノズル本体
１１１Ｂ 第１流通孔
１１１Ｃ 第２流通孔
１１４，７１３ 保護部材
１１２，１６２，２１２，３１２，４１２，５１２，７１２ 弾性体
１１２Ａ 第３流通孔
１１２Ｂ，１６２Ａ 吐出口
１２３ 電磁弁
１２５ コンプレッサ
１５０ エアダクト
１５１ ファン
１６３ 補強部材
２１３，３１３，４１３ 補強糸
６１５ 剛体
Ｐ 記録材
Ｎ ニップ部

Claims (16)

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空気吐出手段を備え、
   前記空気吐出手段は空気を流通させて吐出口より吐出させる管状の管状部材を有し、該管状部材における該吐出口の近傍は弾性体により形成されていることを特徴とする定着装置。
2. 前記空気吐出手段はコンプレッサで生成された圧搾空気を吐出し、前記管状部材はエアノズルであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記エアノズルにおける圧搾空気を流通させる流通孔は前記吐出口に進むに従い大口径より小口径に漸次縮小した後に前記吐出口まで一定の口径に形成され、該流通孔が一定の口径に縮小された第１部所から前記吐出口の側に所定の長さを隔てた第２部所と前記吐出口との間を弾性体で形成したことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記エアノズルは弾性体により形成され、該エアノズルにおける圧搾空気を流通させる流通孔は前記吐出口に進むに従い大口径より小口径に漸次縮小した後に前記吐出口まで一定の口径に形成され、該流通孔が一定の口径に縮小された第１部所から所定の長さを隔てた第２部所と前記吐出口との間を除いた該エアノズルの外周を剛体で被覆したことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
5. 前記エアノズルにおける圧搾空気を流通させる流通孔は前記吐出口に進むに従い大口径より小口径に漸次縮小した後に前記吐出口まで一定の口径に形成され、該流通孔が一定の口径に縮小された第１部所から前記吐出口の側に所定の長さを隔てた第２部所と、前記吐出口から該第２部所の側に所定の長さを隔てた第３部所との間を弾性体で形成したことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
6. 前記弾性体は補強部材を内蔵し、前記記録材の厚み方向のみに可撓性を有することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の定着装置。
7. 前記補強部材は前記流通孔を環状に包囲する複数の補強糸であり、各々が圧搾空気の流通方向に配設されていることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
8. 複数の前記補強糸は前記吐出口から離れた部所に偏在していることを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
9. 複数の前記補強糸の互いの間隔は前記吐出口に近い程粗になるように配設されていることを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
10. 前記補強部材は前記流通孔を包囲する複数の補強糸であり、複数の該補強糸の互いの間隔は前記定着部材の側が密で前記定着部材と反対の側が粗になるように配設されていることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
11. 前記吐出口周囲は鞘状の部材で被覆されていることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の定着装置。
12. 前記空気吐出手段はファンで送風された空気を吐出し、前記管状部材はエアダクトであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
13. ファンにより送風された空気を吐出するエアダクトが前記エアノズルに並設されていることを特徴とする請求項２〜１２の何れか１項に記載の定着装置。
14. 前記エアダクトにおける空気を吐出する吐出口の近傍は弾性体により形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の定着装置。
15. 前記弾性体はシリコンゴムにより形成されていることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載の定着装置。
16. 請求項１〜１５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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