JP5589679B2 - 定着装置ならびにそれを備えた電子写真装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真装置の定着装置に係り、特に加熱ローラと加圧ローラが被記録媒体を挟持する部位の被記録媒体搬送方向下流側に、前記被記録媒体に向けて圧縮空気を噴出する圧縮空気噴出手段を備えた定着装置に関するものである。

図３は、前記圧縮空気噴出手段を備えた電子写真装置の概略構成図である。
同図に示すように矢印方向に定速で回転する感光体１の表面は帯電装置７により一様に帯電され、その帯電された感光体１の表面に対して露光装置８からレーザビームが出射されて、記録すべき画像情報に基づいた静電潜像が形成される。静電潜像は現像装置１８によるトナーの供給で顕像化され、感光体１の表面にトナー像５が形成される。

タイミングを見計らって送り込まれた用紙６は、感光体１と接触しながら転写装置２との間を通過する際に、感光体１上の前記トナー像５が用紙６上に転写される。トナー像５を転写した用紙６は剥離器３により静電気的に感光体１から剥離され、搬送ベルト４により定着装置１０へ搬送される。一般的には用紙６を搬送ベルト４で吸引しながら用紙６を定着装置１０に搬送する。

定着装置１０に送られた用紙６上のトナー像５は、加熱ローラ１１と加圧ローラ１２で形成される定着ニップ部９において、熱と圧力により用紙６の表面に定着される。

定着ニップ部９を通過した用紙６は、溶着したトナーにより用紙６が加熱ローラ１１に密着して巻付き、用紙６が搬送されないという不具合が生じるため、圧縮空気Ａを用紙６の先端に吹き付けて、用紙６を加熱ローラ１１から剥離する技術が例えば特許文献１(特開２００９−３００７０４号公報などで提案されている。

図３において符号１３は前記圧縮空気Ａを用紙６に向けて噴出する噴射ノズル、１４ｂは圧縮空気Ａを噴射ノズル１３に供給する第２配管、１５は第２配管１４ｂの途中に設けられた圧縮空気噴射用電磁弁、２０と２１は加熱ローラ１１から剥離した用紙６を排紙部（図示せず）方向に案内するための上側ガイド板と下側ガイド板である。

図４は、前記特許文献１に示されている定着装置の圧縮空気発生部の概略構成図である。
コンプレッサー１７で生成した圧縮空気を、第１配管１４ａを通して空気タンク１６に貯蔵する。この空気タンク１６と前記噴射ノズル１３は第２配管１４ｂで繋がれ、その途中に圧縮空気噴射用電磁弁１５が介在されている。この電磁弁１５は常閉型電磁弁であり、電磁弁１５の閉状態により空気タンク１６内の圧力を保持している。

用紙６の先頭が予め決められた位置に到達すると、圧縮空気噴射用電磁弁１５が決められた時間だけ開き、開放された圧縮空気Ａが噴射ノズル１３から噴出して、用紙６を加熱ローラ１１から剥がし、加熱ローラ１１への巻き付きを防止している。

ところが空気タンク１６内の圧縮空気の圧力が弱ければ用紙６を確実に剥離できないし、一方、圧縮空気の圧力が強すぎれば用紙６が座屈したり用紙６の姿勢が乱れたりして、用紙搬送に不都合を生じる。よって適切な圧力に調整して保持するが必要であり、そのために空気タンク１６に圧力調整弁１９が付設されている。この圧力調整弁１９により、前記コンプレッサー１７で生成された圧縮空気の余剰分を大気中に放出して、圧縮空気回路全体の圧力を適切に保持している。

なお、自動ドレン排出方法および装置に関しては、例えば特許文献２（特許第３５８１９６０号公報）を挙げることができる。

空気を圧縮すると、その露点温度は高くなる。圧縮空気の温度が前記露点温度を越えると、空気中に含まれていた水蒸気が凝結して水滴となる。この水滴をドレンと呼ぶ。一般に、連続的に空気を圧縮する場合、ドレンを分離して圧縮空気回路から排出しないでいると、ドレンがその圧縮空気回路内に溜って不都合を生じることが知られている。

図４に示す従来の定着装置の場合、前記圧縮空気回路内にドレンが溜まると、圧縮空気と共にドレンが噴射ノズル１３からを吹き出し、用紙６が濡れて印刷品質を著しく損なう。また、ドレンが圧縮空気噴射用電磁弁１５内部のグリスを洗い流して、電磁弁１５の耐用寿命を短くしてしまう。

本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、圧縮空気回路内に生成したドレンを排出して、ドレンによる印刷品質の低下ならびに圧縮空気噴射用電磁弁の耐用寿命の短縮が防止できる、信頼性の高い定着装置ならびにそれを備えた電子写真装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の第１の手段は、
加熱ローラと、
その加熱ローラに対して圧接可能な加圧ローラと、
圧縮空気を生成するコンプレッサーと、
前記圧縮空気を貯蔵する空気タンクと、
前記コンプレッサーによって生成した圧縮空気を前記空気タンクに送り込む第１配管と、
前記加熱ローラと加圧ローラで形成される定着ニップ部の被記録媒体搬送方向下流側に設置されて、前記定着ニップ部から出た被記録媒体に圧縮空気を吹き付ける噴射ノズルと、
前記空気タンクに貯蔵されている圧縮空気を前記噴射ノズルに送り込む第２配管と、
前記第２配管の途中に設けられた圧縮空気噴射用電磁弁を備えた定着装置を対象とするものである。

そして、前記コンプレッサーと空気タンクの間の第１配管ならびに前記空気タンクと圧縮空気噴射用電磁弁の間の第２配管のいずれかに、前記圧縮空気からドレンを分離するドレン分離器を設け、
そのドレン分離器から延びた第１ドレン排出管と前記空気タンクの底部から延びた第２ドレン排出管を合流させて、その合流先に1つのドレン排出用電磁弁を設けたことを特徴とするものである。

本発明の第２の手段は前記第１の手段において、
前記ドレン分離器がエアーフィルターであり、そのエアーフィルターにドレン溜め部が内蔵されていることを特徴としたものである。

本発明の第３の手段は前記第１の手段において、
前記第２ドレン排出管に、前記空気タンクへ向かう流れを遮断する逆流防止器を設けたことを特徴としたものである。

本発明の第４の手段は前記第１の手段において、
前記ドレン排出用電磁弁の出口側に、排出したドレンを溜める手段が設けられていることを特徴としたものである。

本発明の第５の手段は前記第４の手段において、
前記ドレンを溜める手段が蒸発皿であることを特徴としたものである。

本発明の第６の手段は前記第２の手段において、
前記エアーフィルターが前記第１配管に設けられており、前記コンプレッサーとエアーフィルターの間に圧縮空気を冷却してドレンの一部を予め凝結分離する圧縮空気冷却手段が設けられていることを特徴としたものである。

本発明の第７の手段は、
感光体と、その感光体の表面を帯電する帯電装置と、帯電した感光体の表面に静電潜像を形成する露光装置と、トナーの供給で前記静電潜像を顕像化してトナー像を形成する現像装置と、感光体上の前記トナー像を搬送されて来た被記録媒体上に転写する転写装置と、被記録媒体上に転写した前記トナー像をその被記録媒体上に定着する定着装置を備えた電子写真装置において、
前記定着装置が前記第１ないし第６の手段の定着装置であることを特徴としたものである。

本発明の第８の手段は前記第７の手段において、
当該電子写真装置が印刷モードになっていない装置稼動時に、前記ドレン排出用電磁弁を開放してドレンを排出する構成になっていることを特徴としたものである。

本発明は前述のような構成になっており、圧縮空気回路内に生成したドレンを排出して、ドレンによる印刷品質の低下ならびに圧縮空気噴射用電磁弁の耐用寿命の短縮が防止できる、信頼性の高い定着装置ならびにそれを備えた電子写真装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る定着装置の圧縮空気発生部の概略構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る定着装置の圧縮空気発生部の概略構成図である。 電子写真装置全体の概略構成図である。 従来提案された定着装置の圧縮空気発生部の概略構成図である。

次に本発明の実施形態を図面と共に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る定着装置の圧縮空気発生部の概略構成図である。
本実施形態に係る電子写真装置も図３に示したものと同じように、所定の方向に定速で回転する感光体１と、その感光体１の表面を一様に帯電する帯電装置７と、帯電した感光体１の表面に対してレーザビームを出射して、記録すべき画像情報に基づいた静電潜像を形成する露光装置８と、トナーの供給で前記静電潜像を顕像化してトナー像５を形成する現像装置１８と、感光体１上の前記トナー像５を搬送されて来た用紙６上に転写する転写装置２と、用紙６上に転写した前記トナー像５を用紙６上に定着する定着装置１０などを備えている。

そして前記定着装置１０では、加熱ローラ１１と、その加熱ローラ１１に対して圧接可能な加圧ローラ１２で形成される定着ニップ部９において、熱と圧力により用紙６の表面にトナー像５を定着する。

定着ニップ部９を通過した用紙６は、溶着したトナーにより用紙６が加熱ローラ１１に密着して巻付き、用紙６が搬送されないという不具合を避けるため、圧縮空気Ａを用紙６の先端に吹き付けて、用紙６を加熱ローラ１１から剥離するための噴射ノズル１３が用紙搬送方向下流側に設けられている。

本実施形態に係る定着装置の圧縮空気発生部は図１に示すように、コンプレッサー１７で生成した圧縮空気は、第１配管１４ａを通して空気タンク１６に貯蔵される。前記噴射ノズル１３と前記空気タンク１６は第２配管１４ｂで繋がれており、第２配管１４ｂの途中に圧縮空気噴射用電磁弁１５が介在されている。この電磁弁１５は常閉型電磁弁であり、電磁弁１５の閉状態により空気タンク１６内の圧力を保持している。

用紙６の先頭が予め決められた位置に到達すると、それを用紙センサー（図示せず）が検出し、その検出信号に基づいて圧縮空気噴射用電磁弁１５が決められた時間だけ開く。そして開放された圧縮空気Ａが噴射ノズル１３から噴出して、用紙６を加熱ローラ１１から剥がし、加熱ローラ１１への巻き付きを防止している。

噴射ノズル１３からの圧縮空気Ａの噴射の有無、噴射時間ならびに噴射回数などは、使用する用紙６の剛性の程度、具体的には用紙６の厚さによって予め決められている。例えば、薄くて剛性の低い用紙６の場合は、短時間に２回噴射し、通常の厚さを有する用紙６の場合は、前述よりも少し長い時間で１回噴射し、厚くて剛性の高い用紙６の場合は、圧縮空気Ａの噴射を停止するなどのプログラムが予め制御部（図示せず）に組み込まれている。このようにすれば、薄い用紙から厚い用紙までの幅広い各種用紙において、紙詰まりが防止でき、信頼性の向上が図れる。

空気タンク１６には圧力調整弁１９が付設されており、この圧力調整弁１９により、前記コンプレッサー１７で生成された圧縮空気の余剰分を大気中に放出して、圧縮空気回路全体の圧力を適切なものに保持している。

前記コンプレッサー１７と空気タンク１６を繋ぐ第１配管１４ａの途中にエアーフィルター２２が設けられており、このエアーフィルター２２はゴミなどの異物を捕集する機能とドレンを捕集する機能を合わせ持っている。

本実施形態ではエアーフィルター２２として、ＣＫＤ社製のＡ１０１９−２Ｃ−ＦＬ４３９８５３を使用している。このエアーフィルター２２は、亜鉛合金ダイカスト内に、プリプロピレン製の発泡体を挿入したもので、フィルターのろ過度は約５μｍである。

前記エアーフィルター２２の下部にはドレン溜め部２２ａが内蔵されており、そのドレン溜め部２２ａから下方に向けて第１ドレン排出管２３が設けられ、第１ドレン排出管２３の先端部にはドレン排出用電磁弁２５が接続されている。

また、空気タンク１６の下部には第２ドレン排出管２４が接続され、その第２ドレン排出管２４の先端部は前記エアーフィルター２２とドレン排出用電磁弁２５の間の第１ドレン排出管２３に接続・合流されている。ドレン排出用電磁弁２５の排水口の下には、ドレンを自然蒸発するための蒸発皿２６が設置されている。

前記第２ドレン排出管２４の途中には、空気タンク１６に向う流れを遮断して、ドレン排出用電磁弁２５方向への流れのみを可能とする、逆流防止弁２７が設けられている。

エアーフィルター２２と空気タンク１６の下部のドレン排出管２３，２４を繋ぐだけで、逆流防止弁２７は不要にも思えるが、この逆流防止弁２７がないと、エアーフィルター２２内部のフィルターを通過せずに、空気はエアーフィルター２２の下部から空気タンク１６へ流れてしまう。これは、エアーフィルター２２内部のフィルターを通過して空気タンク１６に流れる経路よりも、エアーフィルター２２下部からフィルターを通過しないで空気タンク１６へ流れる経路の空気抵抗が小さいからである。

その結果、ゴミや異物などを捕集しない空気が圧縮空気噴射用電磁弁１５まで到達して、電磁弁１５の耐用寿命を短くしてしまう。よって、ドレンを排出する流れのみを通行可能とする逆流防止弁２７が必要となる。

前記第２ドレン排出管２４を第１ドレン排出管２３に接続しないで、第１ドレン排出管２３と第２ドレン排出管２４の先端部にドレン排出用電磁弁２５をそれぞれ設けることも可能である。ところがこのドレン排出用電磁弁２５を２個設けることは、コスト高を招いてしまう。また、定着装置内に比較的寿命の短いドレン排出用電磁弁２５を２個設けることで、故障の機会が多くなり、電子写真装置(定着装置)としての動作信頼性が低下することになる。

これに対して本発明で使用する逆流防止弁２７は機械的な部品であり、前述のようにドレン排出用電磁弁２５を２個設けるよりもコストが安い。それに加えて、逆流防止弁２７は電磁弁２５より寿命が長いため、電磁弁２５を２個設けるよりも故障の機会が少なくなり、電子写真装置(定着装置)としての動作信頼性が向上する。

電子写真装置は、電源を投入してから印刷が可能な状態となるまでに、定着ローラ（加熱ローラ、加圧ローラ）を加熱したり、各構成機器の電子的条件を整えるために数分間の準備時間を要するのが一般的である。また、用紙ジャム、消耗品補給、用紙補給、用紙取り出し作業などにおいても、印刷を中断する時間がある。この中断時間は、普通少なくとも１日に数回はある。

前述の準備時間や中断時間に、コンプレッサー１７を稼動して、圧縮空気を貯蔵した状態でドレン排出用電磁弁２５を開放する動作を電子写真装置の制御プログラムに予め組み込んでおき、数秒間のドレン排出動作を実行・終了する。また、電子写真装置が停止しないで連続運転が続く場合には、強制的に印刷を中断して、数秒間のドレン排出動作を実施すればよい。また、印刷停止直後にこの動作を取り入れてもよい。

頻繁にドレン排出動作を入れれば、１回の排出量はその頻度に反比例して少なくなる。コンプレッサー１７の稼動時間は、少なくとも３秒程度である。ドレン排出用電磁弁２５の開放時間は０．３〜３秒程度なら、ドレン排出管２３，２４の内径が例えば３〜５ｍｍで、数ＣＣ〜十数ＣＣの排出は十分可能である。

圧力調整弁１９の設定が０．０５ＭＰａ〜０．３ＭＰａの間で、コンプレッサー１７の吐出能力が５Ｌ／ｍｉｎ(ａｔ０．３ＭＰａ)〜２０Ｌ／ｍｉｎ(ａｔ０．３ＭＰａ)であるなら、１日２４時間連続稼動で捕集されるドレンの量は多くても十数ＣＣであり、前記条件でのドレンの排出は可能となる。

多くとも十数ＣＣのドレン排出であれば、前記蒸発皿２６に排出して、自然蒸発に任せることが可能となる。つまり、ドレン排出口を電子写真装置の外に出す必要がなくなり、ドレン排出のための下水管への接続が不要で、電子写真装置の設置スペースの狭小化が可能となる。概ね、前記条件に合致するコンプレッサー１７として、ダイヤフラム型のコンプレッサーが好適である。

図２は、本発明の第２の実施形態に係る定着装置の圧縮空気発生部の概略構成図である。本実施形態で前記第１の実施形態と相違する点は、コンプレッサー１７とエアーフィルター２２の間に第２のドレン分離器としてのクーラー２８を設置した点である。

このようにクーラー２８をエアーフィルター２２（第１のドレン分離器）の前段に設置することにより、エアーフィルター２２に送り込まれる前の圧縮空気をクーラー２８で冷却して、ドレンの一部を予め凝結分離すれば、例えば多湿条件下での電子写真装置の使用が可能であり、また、通常の使用条件下においてはドレン発生量が少なくて済む。前記クーラー２８には、冷媒として通常の水や有機液体が使用される。

前記実施形態では第１配管１４ａ上のコンプレッサー１７と空気タンク１６の間にエアーフィルター２２を設けたが、第２配管１４ｂ上の空気タンク１６と圧縮空気噴射用電磁弁１５の間にエアーフィルター２２を設けることも可能である。

前記実施形態では被記録媒体として用紙を用いたが、例えばＯＨＰ等の他の被記録媒体を用いる場合にも本発明を適用することが可能である。

次に本発明の請求項別の効果を説明すれば下記の通りである。
請求項１に記載の発明では、１個のドレン排出用電磁弁で済み、ドレン排出用電磁弁の削減にともない、電磁弁を作動させる配線、制御関連部ならびに電源部なども減らすことができ、また、ドレン排出用電磁弁を複数個設けるものよりも電磁弁の故障の機会が少なくなる。このようなことから、低コスト、省スペースで、動作信頼性の高い定着装置を提供することができる。

請求項２に記載の発明では、ドレン分離器としてエアーフィルターを使用することにより、定着装置のコンパクト化と低コストが図れる。

請求項３に記載の発明では、第２ドレン排出管に空気タンクへ向かう流れを遮断する逆流防止器を設けることにより、ゴミや異物などを捕集しない空気が圧縮空気噴射用電磁弁まで到達して、その電磁弁の耐用寿命を短くするという問題が解消される。

請求項４に記載の発明では、ドレン排出用電磁弁の出口側にドレンを溜める手段が設けられており、また、請求項５に記載の発明では、そのドレンを溜める手段が蒸発皿であるから、ドレン排出口を電子写真装置本体から出す必要がなくなり、電子写真装置設置の自由度を高めることができる。

請求項６に記載の発明では、コンプレッサーとエアーフィルターの間に圧縮空気冷却手段が設けられているから、エアーフィルターに送り込まれる前の圧縮空気を圧縮空気冷却手段で冷却して、ドレンの一部を予め凝結排除することができる。

定着装置を加熱ロールへの密着力が強い条件で使用する場合(例えば溶融粘度の高いトナーを使用する場合、または用紙に付着するトナーの量を多くして、印刷品質を向上する場合)には、噴射ノズルの数を増加したり、エアー圧力を増加したり、電磁弁の開放時間を長くして、用紙を剥離する能力を上げる必要がある。その結果、コンプレッサーの吐出能力を上げなければならない。また、加熱ロールへの密着力が同じ条件でも、電子写真装置の印刷速度が高速になると、電磁弁の開放回数が増加し、この場合もコンプレッサーの吐出能力を上げなければならない。概ね、２０Ｌ／ｍｉｎ(ａｔ０．４ＭＰａ)〜４０Ｌ／ｍｉｎ(ａｔ０．４ＭＰａ)の吐出能力をもつコンプレッサーで、ダイヤフラム型コンプレッサーではなく、ピストン型コンプレッサーを使用する。

以上の場合、よく多くの圧縮空気を配管内に送り込むので、ドレン量が増加し、エアーフィルターのドレン分離能力を超えてしまうから、前記圧縮空気冷却手段を併設する手段が有効で、より高品質化、より高速化が可能な定着装置を提供することができる。

請求項７に記載の発明では、低コスト、省スペースで、動作信頼性の高い電子写真装置を提供することができる。

請求項８に記載の発明では、電子写真装置の印刷動作に影響を与えることなく、ドレンの排出が可能である。

１・・・感光体、２・・・転写装置、３・・・剥離器、４・・・搬送ベルト、５・・・トナー像、６・・・用紙、７・・・帯電装置、８・・・露光装置、９・・・定着ニップ部、１０・・・定着装置、１１・・・加熱ローラ、１２・・・加圧ローラ、１３・・・噴射ノズル、１４ａ・・・第１配管、１４ｂ・・・第２配管、１５・・・電磁弁、１６・・・空気タンク、１７・・・コンプレッサー、１８・・・現像装置、１９・・・圧力調整弁、２２・・・エアーフィルター、２２ａ・・・ドレン溜め部、２３・・・第１ドレン排出管、２４・・・第２ドレン排出管、２５・・・ドレン排出用電磁弁、２６・・・蒸発皿、２７・・・逆流防止弁、２８・・・クーラー、Ａ・・・圧縮空気。

特開２００９−３００７０４号公報 特許第３５８１９６０号公報

Claims (8)

1. 加熱ローラと、
   その加熱ローラに対して圧接可能な加圧ローラと、
   圧縮空気を生成するコンプレッサーと、
   前記圧縮空気を貯蔵する空気タンクと、
   前記コンプレッサーによって生成した圧縮空気を前記空気タンクに送り込む第１配管と、
   前記加熱ローラと加圧ローラで形成される定着ニップ部の被記録媒体搬送方向下流側に設置されて、前記定着ニップ部から出た被記録媒体に圧縮空気を吹き付ける噴射ノズルと、
   前記空気タンクに貯蔵されている圧縮空気を前記噴射ノズルに送り込む第２配管と、
   前記第２配管の途中に設けられた圧縮空気噴射用電磁弁を備えた定着装置において、
   前記コンプレッサーと空気タンクの間の第１配管ならびに前記空気タンクと圧縮空気噴射用電磁弁の間の第２配管のいずれかに、前記圧縮空気からドレンを分離するドレン分離器を設け、
   そのドレン分離器から延びた第１ドレン排出管と前記空気タンクの底部から延びた第２ドレン排出管を合流させて、その合流先に1つのドレン排出用電磁弁を設けたことを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記ドレン分離器がエアーフィルターであり、そのエアーフィルターにドレン溜め部が内蔵されていることを特徴とした定着装置。
3. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記第２ドレン排出管に、前記空気タンクへ向かう流れを遮断する逆流防止器を設けたことを特徴とした定着装置。
4. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記ドレン排出用電磁弁の出口側に、排出したドレンを溜める手段が設けられていることを特徴とした定着装置。
5. 請求項４に記載の定着装置において、
   前記ドレンを溜める手段が蒸発皿であることを特徴とした定着装置。
6. 請求項２に記載の定着装置において、
   前記エアーフィルターが前記第１配管に設けられており、前記コンプレッサーとエアーフィルターの間に圧縮空気を冷却してドレンの一部を予め凝結分離する圧縮空気冷却手段が設けられていることを特徴とした定着装置。
7. 感光体と、その感光体の表面を帯電する帯電装置と、帯電した感光体の表面に静電潜像を形成する露光装置と、トナーの供給で前記静電潜像を顕像化してトナー像を形成する現像装置と、感光体上の前記トナー像を搬送されて来た被記録媒体上に転写する転写装置と、被記録媒体上に転写した前記トナー像をその被記録媒体上に定着する定着装置を備えた電子写真装置において、
   前記定着装置が請求項１ないし６のいずれか１項に記載の定着装置であることを特徴とする電子写真装置。
8. 請求項７に記載の電子写真装置において、
   当該電子写真装置が印刷モードになっていない装置稼動時に、前記ドレン排出用電磁弁を開放してドレンを排出する構成になっていることを特徴とする電子写真装置。