JP5573612B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

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縮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

近年、画像形成装置は単位時間当たりのプリント枚数を増大させる高速化が進んでおり、高速化に対応して記録紙の分離を行うためには、吐出する空気の量を増大させる必要がある。また、記録紙が薄紙の場合には普通紙と比較して分離し難いので、吐出する空気の量をより増大させる必要がある。

一方、記録紙を分離させるために空気をニップ部近傍の定着ローラに向けて吹き付けるので、その空気は定着ローラを加圧する加圧ローラに向けて跳ね返り、更に加圧ローラで跳ね返るので、ニップ部出口側で空気の渦流が発生する。空気の渦流が発生すると、定着後に排出された記録紙は非定着面側から定着面側に吸い上げられる力を受ける。

なお、記録紙の定着面とは直前の定着装置でトナー像が定着された紙面を意味し、非定着面とはその裏面を意味する。

また、記録紙の定着面側及び非定着面側には記録紙を案内する案内板が配置されている。このため、記録紙が吸い上げられると、定着面側の案内板に激しく圧接し、そこで折れ曲がって非定着面側の案内板に更に圧接し、再び折れ曲がって定着面側の案内板に圧接するといった状態を繰り返す。即ち、記録紙が上下に波打ってばたつくといった現象が生ずる。

このように記録紙の定着面が案内板に激しく圧接すると、定着後のトナー像に疵が付いて画像不良となる虞がある。また、場合によっては塗工層に折り目が生ずるなどして記録紙が変形することもある。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、空気を吹き付けて記録紙の分離を行う場合に、高速化や薄紙に対応して空気量を増大させても、定着後に排出された記録紙に波打ちが生じて画像不良となることがないように構成した定着装置及び該定着装置を備えた画像投影装置を提案することを発明の目的とする。

なお、特許文献１，２においては、空気を吹き付けて分離を行うが、空気の渦流の発生という課題が記載されておらず、まして、その解決手段について記載されていない。

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と、
前記ニップ部から排出される前記記録材の定着面の側に設けられ前記記録材を案内する第１案内部材と、
前記ニップ部から排出される前記記録材の非定着面の側に設けられ前記記録材を案内すると共に、前記加圧部材に対して所定の間隙を有する第２案内部材と、
前記間隙に設けられ、前記記録材を前記加圧部材より分離させる分離爪と、
前記第２案内部材における前記第１案内部材に対する反対側の位置に設けられ、前記間隙より空気を吸引し、前記記録材を前記第２案内部材に引き付ける空気吸引手段と、
を備えたことを特徴とする定着装置。
２．前記分離爪は、前記加圧部材の軸方向に間隔を空けて複数個設けられ、前記空気吸引手段は、隣接する前記分離爪の間から空気を吸引することを特徴とする前記１に記載の定着装置。
３．前記空気吐出手段における前記第１案内部材に対する反対側の位置に、コンプレッサで高圧に生成された空気を吐出する第２の空気吐出手段を備えた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．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と、
前記ニップ部から排出される前記記録材の定着面の側に設けられ前記記録材を案内する第１案内部材と、
前記ニップ部から排出される前記記録材の非定着面の側に設けられ前記記録材を案内すると共に、前記加圧部材に対して所定の間隙を有する第２案内部材と、
前記空気吐出手段における前記第１案内部材に対する反対側の位置に、コンプレッサで高圧に生成された空気を吐出する第２の空気吐出手段と、
前記第２案内部材における前記第１案内部材に対する反対側の位置に設けられ、前記間隙より空気を吸引し、前記記録材を前記第２案内部材に引き付ける空気吸引手段と、
を備えたことを特徴とする定着装置。
５．前記記録材を前記加圧部材より分離する分離爪を備えたことを特徴とする前記４に記載の定着装置。
６．前記空気吐出手段は、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１〜５の何れか１項に記載の定着装置。
７．前記第１案内部材は前記空気吐出手段のダクトの側壁であ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．前記第２案内部材は前記空気吸引手段のダクトの側壁であることを特徴とする前記１〜７の何れか１項に記載の定着装置。
９．前記１〜８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、空気を吹き付けて記録紙の分離を行う場合に、高速化や薄紙に対応して空気量を増大させても、定着後に排出された記録紙に波打ちが生じて記録紙が案内部材に当接して画像不良となることがない。

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。 分離爪や吸引ダクトの下面図である。 第１エアノズルと電磁弁等の斜視図である。 第２エアノズルの斜視図である。 コンプレッサやファンを制御するブロック図である。 分離風速と吸引風速を変化させたときの実験結果の図である。 排紙案内板を廃止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−Ａ３０°）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）でコーティングされている。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、表面離型層をＰＦＡやＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのチューブで被覆してもよい。

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２０ｍｍの耐熱性のシリコンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ５°）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。外径寸法は例えば８０ｍｍである。なお、ハロゲンヒータ８４Ａは例えば７００Ｗである。

そして、定着ベルト８１が加熱ローラ８２と定着ローラ８３に張架され、加圧ローラ８４が不図示の付勢手段により定着ベルト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、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、給紙された記録材Ｐは定着ローラ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：２５００Ｎ
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片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２の空気吐出手段）と第２エアノズル１２１（空気吐出手段）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し、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は送風ファン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し、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、第１エアノズル１１１の先端部はニップ部Ｎの出口側から２５ｍｍの位置にあり、空気をニップ部Ｎの出口部から１０ｍｍの位置の定着ベルト８１の外周面に吹き付ける。第２エアノズル１２１の先端部もニップ部Ｎの出口側から２５ｍｍの位置にあり、空気をニップ部Ｎの出口部から１０ｍｍの位置の定着ベルト８１の外周面に吹き付ける。そして、ニップ部Ｎの出口部近傍においては、記録紙Ｐの定着ローラ８３側の定着面側から加圧ローラ８４側の非定着面に掛けて約４０ｍ／ｓの空気流が形成される。

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、エアタンクの小型化が可能になり、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はダクト１２２の外壁１２２Ａ（第１案内部材）と排紙案内板８５（第２案内部材）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は例えば先端幅が１２ｍｍで、先端Ｒが０．０５ｍｍ以下で、爪先端はニップ部Ｎの出口部より１２ｍｍの位置にあり、加圧ローラ８４の軸方向に７個配置されている。基材はＰＩでＰＦＡ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、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。

このようにして、定着され分離された記録紙Ｐはダクト１２２の側壁１２２Ａと排紙案内板８５との間を通過し、排紙ローラ８８に狭着されて排出される。

なお、詳細は後述するが、第１エアノズル１１１は記録紙Ｐの先端部が定着ローラ８３に張架された定着ベルト８１の表面に付着しないように空気を吹き付け、記録紙Ｐの先端部が分離した後は第１エアノズル１１１による空気の吐出を停止して、第２エアノズル１２１による空気の吐出によって記録紙Ｐが定着ローラ８３に張架された定着ベルト８１の表面に付着しないようにする。

この際に、第２エアノズル１２１により吐出した空気は定着ローラ８３に張架された定着ベルト８１の表面で跳ね返り、更に加圧ローラ８４で跳ね返るので、ニップ部Ｎの出口側で空気の渦流が生ずる。空気の渦流が生ずると、記録紙Ｐは非定着面側から定着面側に吸い上げられる力を受け、記録紙Ｐはダクト１２２の側壁１２２Ａに激しく圧接し、そこで折れ曲がって非定着面側の排紙案内板８５に更に圧接し、再び折れ曲がって側壁１２２Ａに圧接するといった状態を繰り返す。即ち、記録紙Ｐが上下に波打ってばたつくといった状態になるので、定着後の画像に疵が付いて画像不良が生ずる虞がある。

なお、第１エアノズル１１１から吐出する空気は断続的であって風量が小さいので、渦流の発生には殆ど影響しない。

このような問題を解決するため、排紙案内板８５の下方に吸引ファン１３０（空気吸引手段）が設けられている。吸引ファン１３０は排紙案内板８５の下方に位置する吸引ダクト１３２の内部に配置されている。

図３は分離爪８６や吸引ダクト１３２の下面図である。排紙案内板８５及び吸引ダクト１３２は加圧ローラ８４に対して間隙Ｃを有して配置されている。吸引ファン１３０はこの間隙Ｃより空気を吸引する。これにより、間隙Ｃに位置する記録紙Ｐは吸引され、排紙案内板８５に引き付けられる。このため、第２エアノズル１２１により吐出した空気による渦流が生じていても、記録紙Ｐが上下に波打つことがない。従って、記録紙Ｐは確実に排紙案内板８５に沿って案内され、排紙ローラ８８に狭着されて排出される。

なお、吸引ファン１３０は例えば４０ｍｍ角の６個の軸流ファンから成り、静圧は５５０Ｐａである。

また、排紙ローラ８８は例えばＳＵＳ３０３から形成され、表面にビーズコートが施されている。

次に、第１エアノズル１１１と第２エアノズル１２１から空気を吐出するための構成を図４乃至図６に基づいて説明する。図４は第１エアノズル１１１と電磁弁等の斜視図、図５は第２エアノズル１２１の斜視図、図６はコンプレッサやファンを制御するブロック図である。

先ず、第１エアノズル１１１及びその関連の構成を図４及び図６に基づいて説明する。

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２個の電磁弁１１４にそれぞれ連通している。電磁弁１１４から先は形状を図示していないが、図６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、電磁弁１１４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。搬送された記録紙Ｐが給紙センサ１０２の検知時よりニップ部Ｎを通過する迄の時間は一定で予め分かっており、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したことを認識すると、電磁弁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１１４の開口に伴って第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、吐出速度は１００〜１６０ｍ／ｓ、吐出風量は０．００５〜０．００８ｍ^３／ｓである。

また、電磁弁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、電磁弁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を剥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を介して電磁弁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を介して電磁弁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は電磁弁１１４ａと電磁弁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は電磁弁１１４ａのみに開信号を送信し電磁弁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に内蔵されたハロゲンヒータ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。

以下に、第２エアノズル１２１及びその関連の構成を図５及び図６に基づいて説明する。

図５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の開口の寸法は記録紙Ｐの幅方向が６０ｍｍで記録紙Ｐの厚み方向が１．６ｍｍ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に示す如きダクト１２２によって５個の送風ファン１２３の位置に連通している。

送風ファン１２３は９７ｍｍ×３３ｍｍのシロッコファンであり、定格電圧は２４Ｖ、最大静圧は１２８０Ｐａ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１２４に通電する。従って、各送風ファン１２３は回転を開始し、第２エアノズル１２１より空気を例えば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。連続して記録紙Ｐを定着する場合は、送風ファン１２３は動作させたままとするが、後述するように送風ファン１２３の応答性が十分高い場合は、記録紙Ｐの進入に合わせてオン／オフを繰り返してもよい。

以上により、最大付着量のベタ画像が載った厚さ８０ｇ／ｍ^２程度の薄い印刷用コート紙でも連続的に分離することができる。

また、吸引ファン用スイッチ１３３をオンにして吸引ファン１３０により記録紙Ｐを吸引することにより、第２エアノズル１２１により吐出した空気による渦流が生じていても、記録紙Ｐが上下に波打つことがない。

なお、記録紙Ｐが定着装置８に達する前にファン用スイッチ１２４に通電するのは、送風ファン１２３が通電されてから最大の回転数になるまでタイムラグがあるからである。記録紙搬送速度が小さかったりして、記録紙Ｐを分離させようとする位置に達する前に、送風ファン１２３が後述する分離を継続するのに十分な風速に達することができるのであれば、記録紙Ｐが定着器に達してから起動してもよい。逆に、より高速の画像形成装置に本発明を適用する場合など、高出力だが立ち上がりに時間がかかるブロアなどを送風ファン１２３として使うときは、画像形成装置の給紙開始、更には画像形成動作開始に先だって、ブロアを起動するなど、送風ファン１２３の起動タイミングを適宜選択する。

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１６０×１０^−５ｍ^３／ｓである。

また、送風ファン１２３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を連続して剥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、送風ファン１２３の形式によってダクト１２２の形状が設定される。

なお、図５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個の送風ファン１２３に各々連通し、２個の第２エアノズル１２１ｂは２個の送風ファン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１２１ａ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１２１ｂ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１２１ａに対応するファン用スイッチ１２４のみに通電する。これによって送風ファン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送風ファン１２３およびハロゲンヒータ８２Ａの消費電力を減少させることができる。

次に、ノズル１２１により吐出した空気による渦流が生じていても、吸引ファン１３０による吸引によって記録紙Ｐが上下に波打つことがないようにする実験について述べる。

本実験においては、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を備えた図１の如き画像形成装置を用い、Ａ４サイズの記録紙Ｐを１００ｐｐｍで給紙した。

本実験においては、通常使用される記録紙の中で薄い部類の６０ｇ／ｍ^２の薄紙コート紙を通紙し、第２エアノズル１２１からの分離風速と、吸引ファン１３０からの吸引風速を変化させ、最適条件を求めた。

この実験結果を図７に示す。図７において、横軸は第２エアノズル１２１からの分離風速、縦軸は吸引ファン１３０からの吸引風速である。

本実験によれば、一定の分離風速であっても、吸引風速を早くすると、吸引力が強過ぎて記録紙が図３に示す排紙案内板８５に張り付く現象が生じ、記録紙が円滑に排紙されないことが分かった。逆に、吸引風速を遅くすると、吸引力が不足で、記録紙の波打を抑えることができなかった。従って、分離風速に対応して適切な吸引風速を設定する必要がある。

なお、分離風速と吸引風速の最適な数値は定着装置の構成やサイズ等により異なるので、決められた定着装置毎に実験をして求める必要がある。

この場合は、吸引風速が２ｍ／ｓの場合は分離風速を変化させても確実に記録紙の波打を抑えて記録紙を排紙することができ、更に５０ｇ／ｍ^２の記録紙であっても安定して排紙できることを確認した。一方、記録紙の厚みが増すと剛度が増し、波打ちに対する抵抗力が大きくなるため、排紙可能範囲は拡大する。そこで、分離風速を４０ｍ／ｓにし、吸引風速を２ｍ／ｓに設定すれば、概ね５０ｇ／ｍ^２以上の記録紙を排紙できることを確認した。

なお、図２に示した実施の形態に代えて図８に示す形態としてもよい。図８に示すベルト定着装置は図２における排紙案内板８５を廃止したものである。このため、ニップ部Ｎより排紙された記録紙Ｐは第２案内部材としての吸引ダクト１３２の外壁に沿って排紙される。

また、ダクト１２２の下方に専用の案内板を配置して第１案内部材とした場合にも本発明は適用可能である。

その他に、以上の定着装置８は圧縮空気を吐出する第１エアノズル１１１とファンにより送風された空気を吐出する第２エアノズル１２１を有するが、第１エアノズル１１１若しくは第２エアノズル１２１の何れか一方のみを有して空気吐出手段としても記録紙Ｐの分離は可能であり、吐出する空気による渦流が生ずることがある。従って、この様な場合にも本発明は適用可能である。

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
８５ 排紙案内板
８６ 分離爪
８８ 排紙ローラ
１１１ 第１エアノズル
１２１ 第２エアノズル
１２２ ダクト
１２２Ａ 外壁
１３０ 吸引ファン
１３２ 吸引ダクト
Ｐ 記録材
Ｎ ニップ部
Ｃ 間隙

Claims (9)

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と、
   前記ニップ部から排出される前記記録材の定着面の側に設けられ前記記録材を案内する第１案内部材と、
   前記ニップ部から排出される前記記録材の非定着面の側に設けられ前記記録材を案内すると共に、前記加圧部材に対して所定の間隙を有する第２案内部材と、
   前記間隙に設けられ、前記記録材を前記加圧部材より分離させる分離爪と、
   前記第２案内部材における前記第１案内部材に対する反対側の位置に設けられ、前記間隙より空気を吸引し、前記記録材を前記第２案内部材に引き付ける空気吸引手段と、
   を備えたことを特徴とする定着装置。
2. 前記分離爪は、前記加圧部材の軸方向に間隔を空けて複数個設けられ、前記空気吸引手段は、隣接する前記分離爪の間から空気を吸引することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記空気吐出手段における前記第１案内部材に対する反対側の位置に、コンプレッサで高圧に生成された空気を吐出する第２の空気吐出手段を備えた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. 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と、
   前記ニップ部から排出される前記記録材の定着面の側に設けられ前記記録材を案内する第１案内部材と、
   前記ニップ部から排出される前記記録材の非定着面の側に設けられ前記記録材を案内すると共に、前記加圧部材に対して所定の間隙を有する第２案内部材と、
   前記空気吐出手段における前記第１案内部材に対する反対側の位置に、コンプレッサで高圧に生成された空気を吐出する第２の空気吐出手段と、
   前記第２案内部材における前記第１案内部材に対する反対側の位置に設けられ、前記間隙より空気を吸引し、前記記録材を前記第２案内部材に引き付ける空気吸引手段と、
   を備えたことを特徴とする定着装置。
5. 前記記録材を前記加圧部材より分離する分離爪を備えたことを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記空気吐出手段は、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１〜５の何れか１項に記載の定着装置。
7. 前記第１案内部材は前記空気吐出手段のダクトの側壁であ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. 前記第２案内部材は前記空気吸引手段のダクトの側壁であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の定着装置。
9. 請求項１〜８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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