JP2013097098A - 圧縮空気噴射により記録媒体分離を行う定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加圧ローラ表面を傷付けず、用紙に強い力を与えず、また加圧ローラ表面の傷跡が用紙に転写される画像障害を防ぎつつ、用紙の高い分離性を維持する。
【解決手段】本発明に従う定着装置２５によれば、定着ベルト２６と加圧ローラ２７とのニップ部から搬送される記録媒体８に圧縮空気を噴射して加圧ローラ２７から記録媒体を分離する複数のノズル３４と、分離された記録媒体の搬送を行う複数の分離板３６とが、加圧ローラの幅方向に並列に配列され、加圧ローラに対して非接触に加圧ローラ側に設けられる。
【選択図】図６

Description

本発明は、圧縮空気噴射により記録媒体分離を行う定着装置及びこれを用いた複写機、ファクシミリ、プリンタなどの画像形成装置に関する。

従来、これらの画像形成装置において、記録媒体（以下、「用紙」とも言う）に転写されたトナー像を定着させる装置として、ハロゲンヒータ等を内蔵した定着ローラと当該定着ローラを加圧する加圧ローラとで形成されたニップ部によって未定着トナー像を有した用紙を侠持・搬送しながら、加熱・加圧する熱ローラ定着方式が知られ、広く採用されている。

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で張架し、定着ベルトを介して定着ローラを加圧する加圧ローラと定着ベルトとによって形成されたニップ部によって未定着トナー像を有した用紙を侠持・搬送しながら、加熱・加圧するベルト定着方式も知られている。

このようなベルト定着方式は、定着ベルトの熱容量が小さいのでウォーミングアップタイムを短縮することができ、省エネルギーになるという利点を有している。

これらの定着方式では、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、また用紙分離のための分離爪が用いられている。

分離爪の大きな欠点は、これが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（爪傷）をつけ易く、その場合には出力された画像に筋が発生するということである。
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が付き難く、寿命も長かった。

しかしながら、カラー画像形成装置の場合には、色の発色性を良くするために、定着ローラは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。よって、このような構成では表層が軟らかく傷が付き易い。

定着ローラなどの表層に傷が付くと定着画像に筋が生じることから、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はほとんど用いられず、大半は非接触分離が行われている。しかし、非接触分離では、トナーと定着ローラの粘着力が高いと定着後の用紙がローラに巻きつくため、巻き付きジャムが発生し易くなる。
特にカラー画像形成では、用紙には何層ものトナー層が積層されて粘着力が高まるため、巻き付きジャムが発生し易い。

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／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

しかしながら、いずれの方式でも、定着ローラ／ベルトと定着ニップ出口部にある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、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したりすることがある。

そこで、非接触分離手段として、圧縮空気を用紙分離位置に吹き付ける「エアー分離」や、定着ニップ出口部において定着ベルトの内側にパッドを設け、セルフストリッピング方式をより強化した「剥離パッド方式」が提案され、使用に供されている。

以上のような分離技術は、例えば特許文献１，２，３，４に開示されている。
特許文献１では、分離部材の先端部を薄く仕上げ、先端部に樹脂をインサート成型することで、非接触でありながら、接触方式に近い分離性を有する非接触分離爪方式の定着装置が提案されている。この定着装置では、図９に示すように、複数の分離板３６を使用して用紙８の分離性を確保している。

特許文献２では、図１０に示すように、ノズル３４から圧縮空気を用紙８と定着ローラ２８の間に噴射することによって、用紙の分離が困難な場合（例えば、坪量の小さい用紙）でも用紙分離を行うことができる定着装置が提案されている。

特許文献３では、分離部材よりも先端にノズルをつけて、分離が困難な場合（例えば、坪量の小さい用紙）でも分離を行うことができる定着装置が提案されている。

特許文献４では、図１１に示すように、定着ローラ２８と加圧ローラ２７のニップ部の下流側近傍にて、定着ベルト２６の外表面を加圧ローラ２７に押圧するように配置された剥離パッド３２を設け、用紙の分離が困難な場合（例えば、坪量の小さい用紙）でも用紙分離を行うことができるベルト定着方式の定着装置が提案されている。

しかし、ベルト定着方式の定着装置において加圧ローラに傷が付き、画像に筋が発生してしまうことがある。これを図１２〜１４の定着装置の模式図を用いて説明する。
図１２に示すようなベルト定着装置での両面印刷時において、第一面に定着済み画像を載せた用紙８が加圧ローラ２７側に搬送されて第二面を通紙される場合、用紙８は、定着ニップ出口通過後、図１３に示すように加圧ローラ２７に巻き付きながら搬送される。このとき、定着ニップ出口側には図１４に示すような分離爪３が加圧ローラ２７に接触して配置されており、用紙８はこの分離爪３によって加圧ローラ２７から分離される。このような接触式分離方式は一般的なものである。

しかし、加圧ローラ２７に分離爪３が接触しているため、用紙８の分離性能は高いものの、加圧ローラ２７表面が分離爪３によって傷付き易く、場合によっては加圧ローラ表面の傷跡が用紙に転写される画像障害が発生してしまう。また、分離爪３の用紙８に対する接触面積が狭いため、定着済み画像が分離爪３に接触した際に、用紙８が強い力を受けて、画像に傷や筋が生じてしまうことがある。

そこで、本発明は、これらの問題を解決することが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。

上記課題を解決するため、本発明に従う定着装置は、回転体である定着部材と、該定着部材に張架されて熱源からの熱を受けるベルト部材と、該ベルト部材を介して該定着部材に加圧される回転体である加圧部材とを有し、該定着部材と該加圧部材により形成されるニップ部に未定着トナーを担持した記録媒体を搬送して、トナー画像を該記録媒体に定着するものであって、前記ニップ部から搬送される前記記録媒体に圧縮空気を噴射して前記加圧部材から前記記録媒体を分離する複数のノズルと、分離された前記記録媒体の搬送を行う複数の分離板とが、前記加圧部材の幅方向に並列に配列され、前記加圧部材に対して非接触に前記加圧部材側に設けられることを特徴とする。

本発明によれば、分離爪の代わりにノズルを設置し、ノズルから噴射される圧縮空気により、加圧ローラに巻き付いている用紙を分離することができる。この際、複数のノズルと複数の分離板を加圧ローラの幅方向に並列に配置することにより、これらの用紙に対する接触面積が増え、従ってノズルと分離板が用紙に擦れる力が分散されて、画像への傷や筋の発生を防ぐことができる。さらに、ノズル及び分離爪は加圧ローラに接触していないため、加圧ローラの損耗を防ぐことができる。

本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。 本発明に係るエアー分離板の概略斜視図である。 本発明に係るノズルの概略斜視図である。 本発明に係る非接触型分離板の概略斜視図である。 本発明に係るベルト定着方式の定着装置であって、両面印刷時における第二面通紙時を示す概略図である。 加圧ローラ側に搭載された本発明に係るエアー分離板の概略斜視図である。 両面印刷時における第二面通紙時の用紙分離を示す概略図である。 本発明に係るギャップ調整機構の概略構成図である。 従来のベルト定着方式（非接触型分離方式）の概略構成図である。 従来のベルト定着方式（エアー分離方式）の概略構成図である。 従来のベルト定着方式（剥離パッド方式）の概略構成図である。 従来のベルト定着方式（接触型分離方式）の両面印刷時における第二面通紙時を示す概略図である。 両面印刷時における第二面通紙時の用紙分離を示す概略図である。 従来の接触型分離爪の概略構成図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置を示すもので、タンデム型間接（中間）転写方式の複写機である。装置本体には、中央に、無端ベルト状の中間転写ベルト１０が設けられている。中間転写ベルト１０は、図１に示す通り、支持ローラ１３、１４、１５、１６に掛け回して、図中時計回りに回転搬送可能とする。

この図示例では、支持ローラ１５の左側に、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置１７を設けている。クリーニング部材にはウレタンなどのブレード状のものを用い、中間転写体回転方向に対しカウンター方向に当接している。ブレードにより回収されたトナーは、クリーニング装置内の搬送部材（図示せず）により装置奥側へ搬送され、重力などにより下方へ落下させることでトナー回収用ボトル（図示せず）へと収容される。トナー回収用ボトルには、回収トナー量を検知する手段が設けられており、満杯時には装置を停止させるなどでトナーが溢れる事態を防止している。

また、中間転写ベルト１０のベルト上辺上方には、その搬送方向に沿って、ブラック・マゼンタ・シアン・イエローの４つの画像形成手段が横に並べて配置されており、タンデム画像形成装置を構成している。タンデム画像形成装置の上方には、露光装置２１が設けられている。

一方、中間転写ベルト１０のベルトループ下中央に配された支持ローラ１６の対向側には、２次転写ローラ２３が備えられている。２次転写ローラ２３を備える２次転写装置の用紙搬送下流側には、転写用紙上の転写画像を定着する定着装置２５が設けられている。定着装置２５は、定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成されている。

不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで支持ローラ１４、１５、１６の１つを回転駆動して、支持ローラ１３を含む他の支持ローラが従動回転し、中間転写ベルト１０を回転搬送する。同時に個々の画像形成手段において、その感光体４０を回転し、各感光体４０上にそれぞれ、ブラック・マゼンタ・シアン・イエローの単色画像を形成する。そして、中間転写ベルト１０のベルト移動に伴って、それら単色画像を順次転写して中間転写ベルト１０上に合成カラー画像を形成する。

他方、スタートスイッチを押すことにより、給紙装置の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、ペーパーバンクに多段に備えられた給紙カセット４４の１つから転写用紙を繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路に入れ、搬送ローラ４７で搬送して複写機本体内の給紙路に導き、レジストローラ４８に突き当てて止める。そして、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４８を回転し、中間転写ベルト１０と２次転写ローラ２３との間に用紙を送り込み、２次転写ローラ２３で転写して用紙上にカラー画像を記録する。

画像転写後の用紙は、２次転写装置のベルト２４で搬送して定着装置２５へと送り込み、そこで熱と圧力とを加えて転写画像を定着した後、排出ローラ４９で排出し、排紙トレイ上にスタックする。一方、画像転写後の中間転写ベルト１０は、中間転写体クリーニング装置１７で、画像転写後にベルト上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成装置による再度の画像形成に備えられる。

次に、本発明の定着装置の実施例を図２〜８に基づいて説明する。
図５は、本発明に係るベルト定着方式の定着装置であって、両面印刷時における第二面通紙時を示す概略図である。図５に示すようなベルト定着装置２５においては、ベルト部材としての定着ベルト２６は、駆動ローラである定着部材としての定着ローラ２８と従動ローラである加熱ローラ３１に支持・張架されている。定着ベルト２６は、定着ローラ２８が図示しない駆動機構で回転駆動されることにより回転走行する。

加圧ローラ２７は、定着ベルト２６を介して定着ローラ２８と対峙して設けられており、図示しない加圧機構によって、定着ベルト２６を介して定着ローラ２８に加圧されるようになっている。そして、加圧ローラ２７と定着ベルト２６によりニップ部が形成される。

加熱ローラ３１の内部には熱源としての定着ヒータ２９が設けられ、この定着ヒータ２９により加熱ローラ３１が加熱されて、定着ベルト２６が加熱ローラ３１により加熱される。また、定着ベルト２６の内側に設けられたテンションローラ３０により、定着ベルト２６の加熱ローラ３１への接触面積を大きくすることができ、より多くの熱を加熱ローラ３１から定着ベルト２６へと伝えることができる。定着ベルト２６が回転走行するとき、加圧ローラ２７も定着ベルト２６に連れ回りする。なお、加圧ローラ２７に駆動を掛けてもよい。

本実施例では、定着ベルト２６と加圧ローラ２７のニップ部下流側に、定着ベルト２６の外表面を加圧ローラ２７に押圧させる用紙分離補助部材としての剥離パッド３２が、定着ベルト２６の内側に設けられている。剥離パッド３２は、例えばＳＵＳの金属や樹脂等の剛体で形成された断面が略円弧形状のブロック部材である。剥離パッド３２は、ニップ部の下流側近傍位置において定着ローラ２８の軸方向全域にわたって固定配置され、また定着ベルト２６を介して加圧ローラ２７を所定の幅領域にわたって所定の荷重で均一に押圧するように設置されている。このように剥離パッド３２を配設し、ニップ部下流部での定着ベルト２６の進行方向を急激に変化させることにより、定着ベルト２６側の用紙分離性を向上させている。

定着ベルト２６の表面温度は、図示しない温度検知素子により検知され、図示しない温度制御部が、その温度検知素子の出力値に基づいて、定着ベルト２６の表面温度が所定の設定温度になるように定着ヒータ２９を制御する。

未定着トナー像を担持した用紙８は、定着装置２５に搬入されて定着ベルト２６と加圧ローラ２７とのニップ部を通過し、その際、所定の温度に制御されているニップ部でトナー像が溶融定着される。その後、用紙８は装置本体外に送り出される。

また、ニップ部の上流側には用紙８のための入口ガイド４が設けられ、ニップ部の下流側には用紙８のための出口ガイド５，６が設けられている。

図６に示すように、以上のような構成を有する定着装置２５のニップ部下流側に、ノズル３４と分離板３６を備えたエアー分離板３３を、加圧ローラ２７に対して非接触に加圧ローラ２７側に配置する。ここで、図３，４にも示すように、ノズル３４と分離板３６の底部は平坦な矩形状を有しており、互いに密接することができる。図６に示すように、ノズル３４と分離板３６は、互いに密に敷き詰められて加圧ローラ２７の幅方向に並列に配置されている。これにより、ノズル３４と分離板３６の用紙８への接触面積を増やすことができる。また、ノズル３４及び分離板３６を同じ長さに構成し、用紙８と接触するそれらの先端部の位置を揃えている。従って、ノズル３４及び分離板３６が用紙８に擦れる力が一点に集中することなく分散されて、画像への傷や筋の発生を防ぐことができる。また、ノズル３４及び分離板３６は加圧ローラ２７に接触していないため、加圧ローラ２７の損耗を防ぐことができる。

また、複数個のノズル３４と複数個の分離板３６は支持部材としての同一のステー３８（図２）に取り付けられ、加圧ローラ２７と非接触に支持されている。また、ステー３８両端の通紙領域外には、突き当て板３９が設置されており、図示のように突き当て部材としての突き当て板３９は加圧ローラ２７の非画像領域に接触して、接触状態で摺動する。よって、加圧ローラ２７の画像領域での損耗を防ぐことができるとともに、加圧ローラ２７とノズル３４及び分離板３６のギャップを安定的に維持することができる。そして図７に示すように、ニップ部通過後の用紙８はノズル３４から噴射される圧縮空気により分離され、分離された用紙８は分離板３６により搬送される。

本実施例のように、ノズル３４と分離板３６を取り付けたステー３８を加圧ローラ２７側に設置する場合、両面印刷時のみにノズル３４から圧縮空気を噴射することにより、片面印刷時において定着ローラ２８側の用紙分離に外乱を与えずにすみ、かつ圧縮空気を節約することができる。言い換えれば、用紙８が定着ローラ２８側のみにトナー画像を担持している場合は、圧縮空気は噴射されないと好ましい。

ここで、ノズル及び分離板の表面にフッ素樹脂をコーティングするか、ノズル及び分離板をフッ素樹脂から構成すると好ましい。このように分離板及びノズルの表面や材質自体を構成して、トナーとの離型性を良くすることにより、画像表面が分離板やノズルに接触した場合でも画像異常を発生し難くすることができる。

また、加圧ローラ２７に対するノズル３４と分離板３６のギャップを調整するために、少なくとも１つのノズル３４と分離板３６には、図８に示すようなギャップ調整機構３５が設けられている。ギャップ調整機構３５は、ノズル３４と分離板３６をステー３８に位置決めするためのねじ機構としてのねじ５３、該ステー３８と該ねじ５３の間に付勢力を持って介入された付勢部材としてのばね５１、該ばね５１の付勢力によってノズル３４と分離板３６が回動するためのステー回転軸５５を有している。

ねじ５３をねじ軸時計回りに廻すとねじが締め込まれ、ノズル３４と分離板３６はステー回転軸５５を中心に図中反時計回りに回転する。従って、このギャップ調整機構３５により、加圧ローラ２７に対するノズル３４と分離板３６のギャップの微調整が可能となる。ここで、加圧ローラ２７に対するノズル３４と分離板３６のギャップは、薄紙のための分離性を確保するために狭くする必要があり、０．１〜０．３ｍｍ程度に設定している。

このように、分離板及びノズルの加圧ローラとのギャップを微調整する機構を用いることにより、最高の分離性が得られる最適なギャップに調整することが可能である。

本発明に従う画像形成装置は前記定着装置を用いると好ましく、互いに密に敷き詰められかつ加圧ローラと非接触に加圧ローラ側に配置されたノズルと分離板を用いて、圧縮空気の噴射により用紙と加圧ローラを分離することで、両面印刷時でもトナー画像を担持した用紙を異常なく安定して搬送することが可能となる。

なお、本発明の定着装置は、定着部材としての定着ローラと、加圧ローラなどを有するローラ定着装置として構成されてもよい。
また、図５，７にも示されているように、分離された用紙８を搬送するための別な分離板が、ニップ部下流側において定着ベルト２６側にも設けられてもよい。

以上のように、本発明に従う定着装置では、加圧ローラ２７に巻き付いた用紙８を分離するために、図３に示すようなノズル３４と図４に示すような分離板３６とを装着した図２に示すようなエアー分離板３３を、加圧ローラ２７に対して非接触に加圧ローラ２７側に装着することにより、加圧ローラ２７を傷付けることなく、用紙の高い分離性を確保しつつ、画像への傷や筋の発生を防ぐことができる。

８ 記録媒体（用紙）
２６ 定着ベルト（ベルト部材）
２７ 加圧ローラ（加圧部材）
２８ 定着ローラ（定着部材）
３２ 剥離パッド（用紙分離補助部材）
３４ ノズル
３６ 分離板
３８ ステー（支持部材）
３９ 突き当て板（突き当て部材）
５１ 圧縮ばね（付勢部材）
５３ ねじ（ねじ機構）
５５ ステー回転軸（回転軸）

特開２００９−３１７５９号公報 特開昭６１−５９４６８号公報 特開２００９−２７１１１５号公報 特開２００７−５７６８２号公報

Claims (8)

1. 回転体である定着部材と、該定着部材に張架されて熱源からの熱を受けるベルト部材と、該ベルト部材を介して該定着部材に加圧される回転体である加圧部材とを有し、該ベルト部材と該加圧部材により形成されるニップ部に未定着トナーを担持した記録媒体を搬送して、トナー画像を該記録媒体に定着する定着装置において、
   前記ニップ部から搬送される前記記録媒体に圧縮空気を噴射して前記加圧部材から前記記録媒体を分離する複数のノズルと、分離された前記記録媒体の搬送を行う複数の分離板とが、前記加圧部材の幅方向に並列に配列され、前記加圧部材に対して非接触に前記加圧部材側に設けられることを特徴とする定着装置。
2. 前記ノズルと前記分離板は同一の支持部材に支持され、該支持部材の両端の突き当て部材が前記加圧部材の非画像領域に接触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. 少なくとも１つの前記分離板及び前記ノズルが、前記加圧部材に対する前記ノズルと前記分離板のギャップを調整することができるギャップ調整機構を有し、
   該ギャップ調整機構は、前記ノズルと前記分離板を前記支持部材に対して位置決めするためのねじ機構と、該ねじ機構と前記支持部材の間に付勢力を持って介入された付勢部材と、該付勢部材からの付勢力によって前記ノズルと前記分離板が回動するための回転軸と、を有することを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記記録媒体が前記定着部材側のみにトナー画像を担持している場合、前記ノズルから圧縮空気は噴射されないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の定着装置。
5. 前記ニップ部の下流側において、前記ベルト部材の外表面を前記加圧部材に押圧させる用紙分離補助部材が、前記ベルト部材の内側に設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の定着装置。
6. 前記ノズル及び前記分離板の表面にフッ素樹脂をコーティングしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の定着装置。
7. 前記ノズル及び前記分離板をフッ素樹脂から構成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の定着装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。

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