(57)【要約】【課題】ゴム製Ｏリングを使用せずに適正な負荷で高精度のエアシールを保つことのできるピストン、エアポンプ及びエア吐出装置を提供する。【解決手段】ピストン５５の先端面の外周近傍に円周状の溝部５７を設け、該溝部５７に金属リング６３を圧入し、この金属リング６３の復元力によって前記溝部５７の外周側を外側方向に押圧し、ピストン先端外周端部を図示しないシリンダの内面に密着させてエアシールを行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内を往復移動されるピストンにおいて、
前記ピストン先端面の外周近傍に円周状の溝部を設け、該溝部に金属リングを圧入し、前記金属リングの復元力によって前記溝部を外周方向に押圧し、前記溝部外側部分のピストン先端外周端部を前記シリンダの内面に密着させることを特徴とするピストン。
【請求項２】
前記溝部は、前記ピストン先端面の開口部の径よりも奥側部分の径が大きく形成されており、該奥側大径部に前記金属リングが装着されることを特徴とする、請求項１に記載のピストン。
【請求項３】
前記金属リングの外径は前記溝部の金属リング装着部の内径よりも大きく、該金属リングは周上の一部が切り欠かれており、該金属リングを中心方向に撓ませて前記溝部に挿入されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のピストン。
【請求項４】
前記金属リングは、前記切り欠き部の両側所定範囲がリング外周円の内側に位置するように設けられていることを特徴とする、請求項３に記載のピストン。
【請求項５】
前記溝部に複数本の前記金属リングが装着されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項６】
前記複数本の金属リングは周上の一部が切り欠かれており、各金属リングの前記切り欠き部がリング周方向に互いにずれて配置されることを特徴とする、請求項５に記載のピストン。
【請求項７】
前記金属リングは断面が四角形であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項８】
前記金属リングは断面が円形又は楕円形であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項９】
前記ピストンの外周部にオイル溝が少なくとも１つ設けられていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項１０】
前記ピストンが樹脂材質であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のピストンをシリンダ内に配設したことを特徴とするエアポンプ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のエアポンプを具備し、駆動源により前記ピストンを往復移動させることを特徴とするエア吐出装置。
【請求項１３】
前記エアポンプのエア吐出口に設けられて該エア吐出口を開放又は閉鎖させる開閉部材と、
前記ピストン及び前記開閉部材の双方に機械的に連結され、前記ピストンが圧縮移動する際に所定の地点へ到達するまでは前記開閉部材を閉鎖状態に維持するとともに所定の地点へ到達したときに前記開閉部材を開放状態に切り替える切替機構と
を具備することを特徴とする、請求項１２に記載のエア吐出装置。
【請求項１４】
記録紙を加熱する加熱回転部材と、該加熱回転部材の表面に当接してニップ部を形成する加圧回転部材とを有し、エアによって前記加熱回転部材から記録紙を分離する分離手段を有する定着装置を備えた画像形成装置であって、
請求項１１に記載のエアポンプないし請求項１２又は請求項１３に記載のエア吐出装置を備え、該エアポンプまたはエア吐出装置から前記分離手段にエアを供給することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストン、エアポンプ、エア吐出装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種産業用装置や生産設備などにおいて用いられる、エアを加圧して供給するためのエア供給装置あるいはエア供給システムは周知である。従来の一般的なエア供給システムは、コンプレッサ，エアタンク，電磁弁，エアノズル等のほか、コンプレッサを駆動する駆動源や、圧力制御のための圧力センサなどを必要としている。
【０００３】
このように構成される従来のエア供給装置（エア供給システム）は、大型なものとならざるを得なかった。また、大きさだけではなく、高圧エアを得るまでにコンプレッサの空気圧縮に時間がかかり（例えば１分程度）、装置始動直後に使用できない。電磁弁等が必要で全体の構成部品が多く、非常に高コストである。コンプレッサの作動音がうるさい。装置構成が大型で大電力を消費するため省エネルギーが難しい。などの問題があるため、その用途も産業用機械や生産設備などの業務用に限られているのが現状である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、画像形成装置の分野においては、給紙部における用紙分離や用紙搬送、あるいは定着部における用紙分離（剥離）にエアを用いるものがある（例えば特許文献１及び特許文献２）が、上記したように従来のエア供給装置（エア供給システム）は大型であり、それを用いる画像形成装置は専門のオペレータが操作するような大型の業務用印刷機などに限られ、一般オフィス等で使用する複写機やプリンタなどにおいてはエア分離やエア搬送などは採用が困難である。
【０００５】
エアポンプだけを小型化することは困難ではないが、エア吐出装置の小型化にあたってはさまざまな問題が存在する。たとえば、シリンダ及びシリンダ内を往復移動するピストンを有するエアポンプにおいては、ピストンとシリンダの間の気密を保つためのシール部材をピストンに装着しているが、小型低コストなエアポンプにおいては、ゴム製のＯリング（オー・リング）を使用することが考えられる。
【０００６】
しかしながら、市販品のゴム製Ｏリングを用いたピストンにおいては、シリンダとの摺動負荷が大きく、小型モータを用いた場合にはピストンを押し切れず、動作不能となってしまうという問題があった。
【０００７】
また、シール性を確保し適正な摺動負荷を得るために求められるシリンダ溝部（Ｏリング装着用の溝部）の外径公差は小さく、市販品のゴム製Ｏリングは公差が±０．４ｍｍ程度であり、選別して使用せざるを得ないという問題もある。
【０００８】
本発明は、従来装置における上述の問題を解決し、ゴム製Ｏリングを使用せずに適正な負荷で高精度のエアシールを保つことのできるピストン、エアポンプ及びエア吐出装置を提供することを課題とする。
【０００９】
また、小型で低コストなエア吐出装置を備えて確実な用紙分離（剥離）を行なうことのできる画像形成装置を提供することも本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の課題は、本発明により、シリンダ内を往復移動されるピストンにおいて、前記ピストン先端面の外周近傍に円周状の溝部を設け、該溝部に金属リングを圧入し、前記金属リングの復元力によって前記溝部を外周方向に押圧し、前記溝部外側部分のピストン先端外周端部を前記シリンダの内面に密着させることにより解決される。
【００１１】
また、前記溝部は、前記ピストン先端面の開口部の径よりも奥側部分の径が大きく形成されており、該奥側大径部に前記金属リングが装着されると好ましい。
また、前記金属リングの外径は前記溝部の金属リング装着部の内径よりも大きく、該金属リングは周上の一部が切り欠かれており、該金属リングを中心方向に撓ませて前記溝部に挿入されると好ましい。
【００１２】
また、前記金属リングは、前記切り欠き部の両側所定範囲がリング外周円の内側に位置するように設けられていると好ましい。
また、前記溝部に複数本の前記金属リングが装着されると好ましい。
【００１３】
また、前記複数本の金属リングは周上の一部が切り欠かれており、各金属リングの前記切り欠き部がリング周方向に互いにずれて配置されると好ましい。
また、前記金属リングは断面が四角形であると好ましい。
【００１４】
また、前記金属リングは断面が円形又は楕円形であると好ましい。
また、前記ピストンの外周部にオイル溝が少なくとも１つ設けられていると好ましい。
【００１５】
また、前記ピストンが樹脂材質であると好ましい。
また、前記の課題は、本発明により、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のピストンをシリンダ内に配設したことを特徴とするエアポンプにより解決される。
【００１６】
また、前記の課題は、本発明により、請求項１１に記載のエアポンプを具備し、駆動源により前記ピストンを往復移動させることを特徴とするエア吐出装置により解決される。
【００１７】
また、前記エアポンプのエア吐出口に設けられて該エア吐出口を開放又は閉鎖させる開閉部材と、前記ピストン及び前記開閉部材の双方に機械的に連結され、前記ピストンが圧縮移動する際に所定の地点へ到達するまでは前記開閉部材を閉鎖状態に維持するとともに所定の地点へ到達したときに前記開閉部材を開放状態に切り替える切替機構とを具備すると好ましい。
【００１８】
また、前記の課題は、本発明により、記録紙を加熱する加熱回転部材と、該加熱回転部材の表面に当接してニップ部を形成する加圧回転部材とを有し、エアによって前記加熱回転部材から記録紙を分離する分離手段を有する定着装置を備えた画像形成装置であって、請求項１１に記載のエアポンプないし請求項１２又は請求項１３に記載のエア吐出装置を備え、該エアポンプまたはエア吐出装置から前記分離手段にエアを供給することを特徴とする画像形成装置により解決される。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１のピストンによれば、金属リングの復元力によってピストン先端外周端部をシリンダの内面に密着させるので、ゴム製Ｏリングを用いることなく、ピストンとシリンダ間の気密を保つことが可能となり、確実なシール性と摺動負荷低減の両立を図ることができるとともに、ゴム製Ｏリングを用いた場合のような問題を生じることが無い。
【００２０】
請求項２の構成により、金属リングの抜け止めがなされる。
請求項３の構成により、金属リングを容易にピストンの溝部に挿入して装着できるとともに、金属リングの復元力によって溝部を内側から押圧することができる。
【００２１】
請求項４の構成により、シリンダへの接触圧が局部的に大きくなることがなく、シール性の低下を防ぐことができる。
請求項５の構成により、シリンダとの接触力をより適切に調整可能とすることができる。
【００２２】
請求項６の構成により、押圧力すなわちピストンとシリンダとの接触力を均等にすることができる。
請求項７の構成により、四角形断面の部材を用いて金属リングを製作することができる。
【００２３】
請求項８の構成により、断面が円形又は楕円形の線材を用いて金属リングを製作することができる。
請求項９の構成により、ピストンとシリンダの摺動性を高め、耐摩耗性を保つことができる。
【００２４】
請求項１０の構成により、樹脂材質の可撓性によりピストン先端外周端部が外側に広がることができ、シリンダ内面に密着することができる。
請求項１１のエアポンプによれば、ゴム製Ｏリングを用いることなく、ピストンとシリンダ間の気密を保つことができ、摺動負荷の増大やゴム製Ｏリングの選別使用などの問題を起こすことがない。
【００２５】
請求項１２のエア吐出装置によれば、ゴム製Ｏリングを用いた場合のような摺動負荷の増大がなく、駆動源として小型モータを使用することができ、小型低コストなエア吐出装置を実現することができる。
【００２６】
請求項１３の構成により、シリンダ内でエア圧力を高めることが可能となり、また、その圧力が高められたエアを一気に吐出させることができる。したがって従来の、コンプレッサ，エアータンク，電磁弁を備えるエア供給システムに比べて極めて小型かつ低コストなエア吐出装置を提供することができる。また、コンプレッサを用いる場合のような騒音も発生せず、エア吐出装置の利用範囲を大きく広げることが可能となった。すなわち、業務用装置に限らず、一般的なオフィスで用いられる小型の各種装置への搭載が可能となり、それらの各種装置におけるエア利用が実現される。
【００２７】
請求項１４の画像形成装置によれば、定着装置における分離手段へのエア供給源として小型低コストなエア吐出装置を用いることにより、オフィス等で用いられるサイズ・価格の画像形成装置においてもエア剥離を採用して確実な用紙分離を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るシリンダを使用するエアポンプの一例を示す断面図である。
【図２】ピストンの分解斜視図である。
【図３】ピストンの縦断面図である。
【図４】ピストンの先端外周部がシリンダの内周面に押し当てられる様子を模式的に示す部分断面図である。
【図５】金属リングの一例を示す平面図である。
【図６】ピストンの第２実施例を示す分解斜視図である。
【図７】そのピストンの縦断面図である。
【図８】本発明に係るエア吐出装置の第１実施形態を示すもので、正面方向から見た縦断面図である。
【図９】側面方向からの縦断面図である。
【図１０】エア吐出装置のポンプ部の構成を示す平断面図である。
【図１１】駆動部付近を示す平断面図である。
【図１２】一部部材を省略して示す正面方向からの縦断面図である。
【図１３】一部部材を省略して示す図１の右方向からの縦断面図である。
【図１４】駆動ベルトとガイド軸の連結構成を示す斜視図である。
【図１５】ピストンが圧縮位置（上死点）に移動した状態の平断面図である。
【図１６】ピストンが圧縮位置（上死点）に移動した状態の縦断面図である。
【図１７】開閉部材（切替軸）の一部を示す斜視図である。
【図１８】ピストンがホームポジションにあるときの切替機構の状態を示す正面図である。
【図１９】ピストンの移動途中（エア吐出口閉鎖状態）における切替機構の状態を示す正面図である。
【図２０】ピストンが上死点にあるときの切替機構の状態を示す正面図である。
【図２１】第２実施形態のエア吐出装置を正面方向から見た縦断面図である。
【図２２】エア吐出装置の側面方向から見た縦断面図である。
【図２３】エア吐出装置の平断面図である。
【図２４】クラッチ軸付近の構成を示す斜視図である。
【図２５】クランク軸付近の構成を示す斜視図である。
【図２６】ピストンが圧縮位置（上死点）に移動した状態の縦断面図である。
【図２７】ピストンがホームポジションにあるときの切替機構の状態を示す正面図である。
【図２８】ピストンが上死点にあるときの切替機構の状態を示す正面図である。
【図２９】エア吐出装置の第３実施形態を示す正面図である。
【図３０】そのエア吐出装置の平断面図である。
【図３１】エア吐出装置の側面方向から見た縦断面図である。
【図３２】正面方向からの縦断面図で、ピストンが圧縮位置（上死点）に移動した状態を示している。
【図３３】正面方向からの縦断面図で、ピストンが圧縮位置（上死点）に移動したときの状態を示している。
【図３４】ピストンが圧縮位置（上死点）にあるときの外観を示す正面図である。
【図３５】シリンダ近辺の分解斜視図である。
【図３６】クランク機構を示す分解斜視図である。
【図３７】開閉部材（切替軸）の一部を示す斜視図である。
【図３８】シャッタ開閉機構の動作説明図である。
【図３９】本発明に係るエア吐出装置を適用した定着装置の要部構成を示す断面図である。
【図４０】用紙分離ユニットを拡大して示す断面図である。
【図４１】用紙分離ユニットの斜視図である。
【図４２】定着ローラ及び加圧ローラ双方に用紙分離ユニット２０を設けてエア分離を行う構成を示す模式図である。
【図４３】本発明に係るエア吐出装置を備える画像形成装置の一例を示す断面構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るシリンダを使用するエアポンプの一例を示す断面図である。この図に示すように、シリンダ５３内にはピストン５５が配設され、後述する機構によりピストン５５は図１において左右方向に往復移動する。シリンダ５３の先端面にはボス１４３が突設されている。このボス１４３内には、シリンダ内部のエアを吐出させるエア吐出口１４５が設けられており、そのエア吐出口１４５の先端部にチューブ１４２がはめ込まれている。ピストン５５の移動により圧縮されたシリンダ５３内のエアは、エア吐出口１４５からチューブ１４２を通って外部に吐出される。
【００３０】
図２は、ピストン５５の分解斜視図である。また、図３はピストンの縦断面図である。
これらの図に示すように、ピストン５５の先端面には、ピストン内部と外部を連絡する吸気口５８が設けられている。この吸気口５８を閉鎖できるように本例では略三角形をしたリーフ弁６０が押え板６１を介してピストン先端面に固定されている。なお符号５９はピストン先端面に設けられたネジ穴であり、符号６２は固定用のネジである。リーフ弁６０は初期状態でピストン先端面に隙間なく密着し、吸気口５８を閉鎖している。そのリーフ弁６０は、例えばポリエステルフィルム又はステンレス鋼で作られており、板厚は０．０５〜０．２ｍｍで、可撓性を有しており、押されても容易に元の状態に戻ることができる。
【００３１】
ピストン５５が圧縮方向（図１で左方向）に移動するとき、リーフ弁６０はピストン先端面に密着して吸気口５８を塞ぎ、エア漏れ（ピストン内部への）を防止する。そして、ピストン５５が戻り行程で逆方向に移動するときには、リーフ弁６０を押し広げてエアがシリンダ内に（ピストン内部から）吸入される。このようにしてピストンの動作と連動してエアの吸気を行なっている。なお、本実施例ではピストン側にエア吸入弁を設ける構成であるが、シリンダ５３側（例えばシリンダ頭部の端面）にエア吸入弁を設けても良い。
【００３２】
そして、ピストン５５の外周部には半円状の油溝５６，５６が切ってあり、エアポンプ組み立て時には、この油溝５６，５６にグリースまたは比較的粘性の高いオイルを注入する。これによって、ピストン５５がシリンダ５３内部を摺動するとき、浸みだしたオイルは両油溝５６，５６の間で移動し、シリンダとピストンの摺動性を高め、耐摩耗性を維持する。
【００３３】
また、ピストン５５の先端面の外周端部付近には、内部に向かって掘り込まれた円周状の凹部５７（溝部）が設けられている。この凹部５７は、図３から分かるように、先端面の開口部の径Ｄ１よりも内側部分の径Ｄ２が大きくなっており（Ｄ１＜Ｄ２）、ピストン５５の先端外周部に、肉の厚い先端部５５ａと薄肉の根元部５５ｂを形成している。そして、凹部５７の内側大径部（Ｄ２）に金属リング６３がはめ込まれ、肉厚先端部５５ａによって抜け止めがなされる。
【００３４】
金属リング６３の外径Ｄ３は、ピストン５５の凹部５７の内側部分の径Ｄ２よりも大きくなっている（Ｄ２＜Ｄ３）。金属リング６３は、切り欠き部６４によって円周の一部が切り欠かれており、中心側に向かって押圧することにより径を小さくしてピストン５５の凹部５７にはめ込む（圧入する）。そして、凹部５７の内部の大径部に入り込むと、金属リング６３は元の径に戻ろうとし、凹部５７のリング挿入部を外周方向に向かって押圧する。本例ではピストン５５の材質として可撓性を有するオイル含浸のポリアセタールを使用しており、上記金属リング６３の復元力によって、図４に拡大して示すようにピストン５５の薄肉部５５ｂが弾性変形し、先端外周端部５５ａが外側に押し広げられることによりピストンの先端外周部がシリンダ５３の内周面に押し当てられる。これにより、ピストン５５とシリンダ５３間の気密を保つことが可能となる。
【００３５】
ピストン５５の先端外周端部５５ａとシリンダ５３との接触力は、ピストン５５の材質や薄肉部５５ｂの厚さ（Ｄ２の径の大きさ）、あるいは、金属リング６３の外径（Ｄ３），形状，肉厚（リングの外径と内径の差）などによって容易に変える（設定する）ことができるため、確実なシール性と摺動負荷低減の両立を図ることができ、ゴム製Ｏリングを用いた場合のような問題を生じることが無い。
【００３６】
なお、金属リング６３は、切り欠き部６４がリング全体の外周円の外側に突出すると、その突出部が局部的にシリンダ５３に強く接触して、シール性が低下するため、図５に示すように、切り欠き部６４の両側所定範囲の部分を、リング全体の外周円（図に破線で示す）の内側にへこむように設けると好適である。また、金属リング６３は、図２〜４で示した四角い断面形状のほか、断面が円あるいは楕円状の線材でも良い。加工性やバネ定数、あるいはコスト等によって適宜選定可能である。
【００３７】
上記したように、本例ではピストン５５の材質としてオイル含浸のポリアセタールを使用しているが、本発明ではピストン先端部近傍に配置した金属リングの復元力によってピストン先端外周部をシリンダに密着させてシール性を保つために、可撓性を有する樹脂材料の使用が好適である。
【００３８】
図６及び図７は、ピストンの第２実施例を分解斜視図と断面図である。
この図に示すように、本第２実施例のピストン５５Ｂは、金属リング６３を２本使用したものである。第２実施例のピストン５５Ｂにおいては、金属リング６３を２本使用することにより、ピストンの先端外周端部５５ａとシリンダ５３との接触力をより適切に調整可能とすることができる。また、本第２実施例では、図６に示すように、２本の金属リング６３，６３の切り欠き部６４，６４の位置をずらす（位相を変える）ことにより、押圧力すなわちピストンとシリンダとの接触力を均等にすることができる。より好ましくは、２本の金属リングの切り欠き部６４，６４の位置を反対にする（１８０度ずらす）のが良い。
【００３９】
以下、上記のピストンを用いるエアポンプを備えたエア吐出装置を３つの実施形態を挙げて説明する。なお、ピストンとしては、上記第１実施例のピストン５５でも第２実施例のピストン５５Ｂでも、どちらも使用可能である。以下では、単にピストン５５として説明する。また、図面上ではピストン細部の形状を簡略化して示してある。
【００４０】
図８は、本発明に係るエア吐出装置の第１実施形態を示すもので、エア吐出装置を正面方向から見た縦断面図である。また、図９は、エア吐出装置の側面方向から見た縦断面図で、図１の左方向から見たものである。また、図１０は、エア吐出装置のポンプ部の構成を示す平断面図である。さらに、図１１は、駆動部付近を示す平断面図である。そして図１２は、駆動系の構成を判りやすくするために一部部材を省略して示す正面方向からの縦断面図である。また、図１３は、駆動系の構成を判りやすくするために一部部材を省略して示す図８の右方向からの縦断面図である。
【００４１】
これらの図に示すように、エア吐出装置５００は装置筐体を構成する前後側板５０，５１及び底板５２を有している。その前後側板５０，５１の間にはシリンダ５３及びシリンダ保持板５４が、それぞれ前後側板５０，５１にネジ止め固定されている。シリンダ保持板５４は、シリンダ５３を背後から支持する部材である。シリンダ５３内にはピストン５５が配設され、後述する機構によりピストン５５は図１において左右方向に往復移動する。シリンダ５３の先端面にはボス１４３が突設されている。このボス１４３内には、シリンダ内部のエアを吐出させるエア吐出口１４５（図１０）が設けられており、そのエア吐出口１４５の先端部にチューブ１４２がはめ込まれている。ピストン５５の移動により圧縮されたシリンダ５３内のエアは、エア吐出口１４５からチューブ１４２を通って外部に吐出される。以下、エア吐出装置５００の構成と動作について詳しく説明する。
【００４２】
底板５２上には１対の保持板８０，８１が立設されている。その保持板８０，８１には４本のロッド軸８７〜９０が支持される。各ロッド軸の一方側端部はネジ部となっており、他端部は抜け止めのため大径部となっている。その大径部の端面にはドライバ等によりネジ締めできるように溝が形成されている。保持板８０，８１のロッド軸取り付け部は、奥側の保持板８０にネジ穴９１が、前側の保持板８１に貫通（嵌合）穴９２が、それぞれ４個所（上下２個所ずつ）形成されている。すなわち、ロッド軸８７〜９０は、前側の保持板８１の嵌合穴９２に差し込まれ、先端ネジ部を奥側の保持板８０のネジ穴９１にネジ止めすることで、前後保持板８０，８１間に固定支持される。各ロッド軸８７〜９０にはガイドコロ８３〜８６がそれぞれ回転可能に装着されている。ガイドコロ８３〜８６は、コロの両側でロッド軸に装着されたＥリングにより、軸方向に位置決めされている。また、ガイドコロ８３〜８６は、図９及び図１０から分かるように、軸方向中央部が両側に比べて小径となっており、その小径部周面は、ガイド軸７０の外形（本例では円形断面）に合わせてＲ形状（凹形）に形成されている。なお、ガイドコロ８３〜８６の中央小径部は「Ｖ」字状の形状でも良い。
【００４３】
ガイド軸７０は、上下左右に配置された４つのガイドコロ８３〜８６の間に配置され、ガイドコロ８３〜８６にガイドされて図８，図１０の左右方向に直線移動可能となっている。上記のネジ穴９１及び嵌合穴９２は、ガイドコロ８３〜８６を装着したロッド軸８７〜９０を取り付けたときに、ガイドコロ８３〜８６とガイド軸７０とが、ガタつくことなく且つ無理なくガイド軸７０が移動できるように、前後の保持板８０，８１に高精度の位置加工がなされている。上記したように、ガイド軸７０をガイドコロ８３〜８６が上下から挟持し、そのガイドコロ８３〜８６はロッド軸８７〜９０に対してＥリングにより軸方向に位置決めされているので、ガイド軸７０が移動するに際して、前後あるいは上下に振れることがなく、精度良く直線移動（本例では水平移動）できるように構成されている。
【００４４】
シリンダ５３の内部に配置されるピストン５５は、ガイド軸７０の先端（図８の左側端部）にロッド７２を介して装着されている。ピストン５５の先端部付近に設けられた溝部には、Ｏリング５６が嵌装されている。そして、ガイド軸７０の後端（図８，図１０の右側端部）には、ピストンの位置を検知するためのフィラー９４がネジ止め固定されている。フィラー９４を検知するセンサ９５は本例では透過型の光センサを用いており、ガイド軸７０が図８，図１０の右方向に移動してきて、フィラー９４の先端がセンサ９５の光を遮断すると、後述する駆動モータが停止される。本例では、この位置（図８，図１０で示す位置）がポンプのホームポジション（ＨＰ）となる。
【００４５】
シリンダ５３及びピストン５５は本例では円筒形である。上記したように、本例では、ガイド軸７０が精度良く直線移動できるように構成されており、したがって、ピストン５５はシリンダ５３内を精度良く往復移動（シリンダに平行移動）するようになっている。ここで、ポンプ機構においては、ピストンの平行動作（直線移動）は必携であるが、ピストンの回転止めも重要である。すなわち本例においては、ピストン５５が回転してしまうと、ガイド軸７０も回転するためにフィラー９４が回転し、センサ９５の検知部に入らずにセンサ本体に衝突してしまう。また、本例では後述するようにベルト駆動方式を採用しており、その駆動ベルトが傾いてしまうために安定しなくなる。
【００４６】
そこで、本実施例においては、ピストン５５が回転しないように構成している。図１０〜１３に示すように、前後保持板８０，８１の上部の側面に互いに対向するようにレール１００，１０１が設けてある。一方、図１３及び図１４に示すように、上記ガイド軸７０には駆動アーム１０６が嵌装されている（駆動アーム１０６の上部に設けたガイド軸挿入穴１０６ａにガイド軸７０が貫通されている）。さらに、駆動アーム１０６には、ガイド軸挿入穴１０６ａと直交する方向に軸穴１０６ｂが設けられており、この軸穴１０６ｂに軸１０４がはめ込まれている。その軸１０４は、ガイド軸７０に設けた図示しない貫通穴に圧入されており、軸１０４がガイド軸７０に対して直交するように設けられる。そして、軸１０４の両端部にコロ１０５，１０５が回転可能に装着され、レール１００，１０１上を移動するようになっている。なお、コロ１０５，１０５は、図示しないＥリングにより軸１０４から抜け止めされる。このように、ガイド軸７０に圧入させた軸１０４の両端にコロ１０５，１０５を取り付け、そのコロ１０５，１０５がレール１００，１０１に当接して移動するように構成することによって、ガイド軸７０に装着されているピストン５５の回転が防止される（ピストン５５が回転しようとしても、コロ１０５がレール１００又は１０１に当接することによって回転が防止される）。
【００４７】
次に、ピストン５５を駆動する機構について説明する。
図８，１１，１２に示されるように、本例のエア吐出装置は駆動源としてステッピングモータ１１０を備えている。ステッピングモータ１１０のモータ軸にはプーリ１１１が装着固定されている。また、前後側板間に軸支されたドライブ軸１１２にはプーリ１１３が装着固定されており、上記プーリ１１１とプーリ１１３の間に第一駆動ベルト（タイミングベルト）１１５が架設されている。さらに、ドライブ軸１１２には駆動プーリ１１４が装着固定されている。また、ドライブ軸１１２と平行に、前後側板間に軸支されたアイドラ軸１１７にはアイドラプーリ１１８が装着固定されている。そして、上記駆動プーリ１１４とアイドラプーリ１１８の間に第二駆動ベルト（タイミングベルト）１１６が架設されている。
【００４８】
図１３及び図１４に示すように、ガイド軸７０に連結された駆動アーム１０６の下端部は「コ」の字状に切り欠かれたベルト装着部１０６となっており、第二駆動ベルト１１６の上辺部を間に挟んでベルト固定コマ１１９を駆動アーム１０６のベルト装着部１０６にネジ止めすることにより、第二駆動ベルト１１６に駆動アーム１０６が締結固定される。なお、ベルト固定コマ１１９に設けたネジ貫通穴１１９ａは長穴となっており、ベルト１１６を挟持する際にベルトをしっかりと駆動アーム１０６に押し付けた状態でネジ止めできるようになっている。また、ベルト固定コマ１１９の上面１１９ｂは、タイミングベルトである第二駆動ベルト１１６の内面形状に対応する凹凸形状に形成されており、ベルト締結時のすべりを防止するようになっている。
【００４９】
このような構成において、ステッピングモータ１１０の回転は第一駆動ベルト１１５を介してドライブ軸１１２に伝達され、さらに、ドライブ軸１１２から第二駆動ベルト１１６を介して駆動アーム１０６に伝達され、駆動アーム１０６に連結されたガイド軸７０を軸方向（図８，１０，１２の左右方向）に移動させる。これにより、ピストン５５がシリンダ５３内を移動する。本例では駆動源としてステッピングモータを用いており、図８，図１０に示すホームポジション（本例ではシリンダ容積が最大となる下死点をＨＰ位置に設定している）とシリンダ容積が最小となる圧縮位置（上死点）の間のストローク分だけピストン５５が移動するように、ステッピングモータ１１０のステップ数が設定されている。実際の制御では、電源が投入されると、センサ９５の出力に基づいてホームポジション位置を確認して停止し（ホームポジションに停止し）、その位置を基準として圧縮方向に設定したストローク分だけ移動するようにステッピングモータ１１０が回転し（図８において反時計回り＝モータ正転とする）、次に、同じストローク分だけ戻るようにステッピングモータ１１０が逆回転（図８において時計回り）してホームポジション位置に戻る。このピストン５５の一往復の動作において、エア圧縮，エア吐出，エア吸入の動作が完了する。図１５，図１６に、ピストン５５が圧縮位置に移動した状態の平断面及び縦断面を示す。
【００５０】
ところで、ピストンが圧縮方向に移動する際にシリンダ内にエアを溜めておかずにピストン移動とともにそのままエアを吐出させてしまうと、吐出圧を高くすることができず、勢い良くエアを吐出することができない。そこで、本例のエア吐出装置においては、シリンダ５３のエア吐出口（吐出開口）１４１に開閉部材（シャッタ部材）を設け、所定のタイミングで開閉部材を開放する（所定のタイミングになるまで開閉部材を閉じておく）ように構成することで、吐出圧を高めて勢い良くエアを吐出できるように構成している。
【００５１】
図１０に示すように、エア吐出口１４５が設けられているボス１４３には、エア吐出口１４５と交差して（本例では直交するように）貫通穴（本例では円形断面）１４４が設けられている。その貫通穴１４４には円筒形断面の切替軸１３５（開閉部材）が挿入されている。切替軸１３５は、装置側面に突設された突起部１３７にはめ込まれた軸受１３８と貫通穴１４４とに挿入されて回転可能に支持される。切替軸１３５の一端（図で下端）にはＥリングが装着され、他端側には円板部材１３４（とその円筒部１３４ａ）が固定されることによって、切替軸１３５の抜け止めと軸方向の位置決めがなされている。切替軸１３５のエア吐出口１４５に相当する位置には、平板カット部１３６が設けられている。平板カット部１３６は、図１７に示すように、円筒形の切替軸１３５の周面の一部を切り欠いて平板状に設けたものであり、本例では、平板部が軸心を通る平面（直径方向の平板）となるように、平板部の両側を同じ形状で切り欠いたものである。この平板カット部１３６が図１０に示すように鉛直方向に向いた状態では、平板カット部１３６がエア吐出口１４５を塞ぎ、シリンダ５３内のエアはエア吐出口１４５から出ることはできない。そして、図１７に示すように平板カット部１３６が水平方向を向くと、エア吐出口１４５が開放され、シリンダ５３内のエアは平板部の両側を通ってエア吐出口１４５から出ることができる。
【００５２】
本例では、切替軸１３５を９０度回転させることにより、平板カット部１３６の向きを鉛直方向と水平方向とに切り替え、エア吐出口１４５の閉鎖と開放とを切り替えるように構成している。また、次に説明する機構により、そのエア吐出口１４５の閉鎖と開放の切り替え（すなわち切替軸１３５を９０度回転させること）を所定のタイミングで切り替えることによって、所定のタイミングになるまでエア吐出口１４５を閉鎖させておき、シリンダ内部の圧力を高めて勢い良くエアを吐出できるように構成している。
【００５３】
図１１に示すように、ドライブ軸１１２の奥側端部にカム板１３１が固定されている。カム板１３１は扇形の形状をしており（図１８参照）、外周円弧部１３１ａと直線部１３１ｂとを有している。外周円弧部１３１ａと直線部１３１ｂとの接続部は、後述するカムフォロワ（コロ２４２）の動きを滑らかにするため、Ｒ形状に形成している。
【００５４】
また、図１１に示すように、奥側の側板５１の外側面には軸２４０が凸設固定されている。その軸２４０に対し、リンクレバー２４１が回転可能に軸支されている。リンクレバー２４１は長細い板状の部材であり（図１８参照）、一方側端部にはカムフォロワとなるコロ２４２が軸支されている。また、リンクレバー２４１の他方側端部には長穴２４３が形成されている。その長穴２４３には、上記した切替軸１３５の一端に固着された円板部材１３４の端面に突設された係合ピン１３９が遊嵌されている。
【００５５】
リンクレバー２４１と装置筐体との間に引張りスプリング１５７が架設され、コロ２４２をカム板１３１の周面に押し付けるようにリンクレバー２４１を付勢している。これにより、カム板１３１の回動に従ってコロ２４２が移動され、リンクレバー２４１が揺動する。そして、リンクレバー２４１の揺動により、係合ピン１３９を介して円板部材１３４が所定の範囲（角度）だけ回動される。本実施例においては、円板部材１３４の回動範囲が９０度となるように、上記カム機構が構成されている。
【００５６】
図１８はエア吐出装置のピストン５５がホームポジションに位置する状態を示している。このとき、リンクレバー２４１はほぼ水平状態となり、切替軸１３５に設けた平板カット部１３６が鉛直方向に向いて上述したエア吐出口１４５を閉鎖している（図１０の状態）。この状態から、ドライブ軸１１２が図１８において反時計回りに回転することによってピストン５５が圧縮方向に移動するので、カム板１３１も図１８の状態から反時計回りに回動する。外周円弧部１３１ａがコロ２４２に摺動している範囲では（図１９に示す位置までは）、カムフォロワであるコロ２４２の位置が変化しないためリンクレバー２４１は動かず、円板部材１３４も回転しないため、エア吐出口１４５は閉鎖されたままである。そのため、ピストン５５の移動に伴ってシリンダ５３内の圧力が高まってくる。
【００５７】
そして、図１９に示す位置からカム板１３１がさらに回転し、コロ２４２が外周円弧部１３１ａから外れる（直線部１３１ｂと摺接する）と、スプリング１５７の付勢力によってリンクレバー２４１が時計回りに回動する。すると、長穴２４３内の係合ピン１３９が押されて円板部材１３４が図中反時計回りに回転される。これによって切替軸１３５（とその平板カット部１３６）が回転し、図１５に示すように、エア吐出口１４５が開放される。コロ２４２が外周円弧部１３１ａから外れて直線部１３１ｂの内側端部１３１ｅまで移動するカム板１３１の回転角度は、ピストン５５の移動距離にすると僅かであり、したがって、ごく短時間の間にエア吐出口１４５が閉鎖状態から開放状態に変化することになる。そのため、シリンダ内で高められていたエアの圧力が一気に開放され、エア吐出口１４５から勢い良くエアが吐出される。
【００５８】
本実施例では、ピストン往復動作におけるカム板１３１の回転角度は約１２６度であり、ホームポジション位置（図１８の位置）から約９２度回転した位置（回転範囲の約３／４位置）からエア吐出口１４５が開き始める。そして、残りの約３４度（回転範囲の約１／４）カム板１３１が回転する間にエア吐出口１４５が完全に開放される。
【００５９】
図２０は、ピストン５５が最大圧縮位置（上死点）に達したときの状態を示すものである。カム板１３１は図２０の状態からさらに図中の反時計回りに回動することはなく、ピストン５５が最大圧縮位置からホームポジションに戻る過程で図中時計回りに（すなわち、圧縮工程の時とは逆方向に）回転する。この逆転時に、カム板１３１の直線部１３１ｂによってコロ２４２が押し上げられ、リンクレバー２４１が図２０において反時計回りに回動され、それによって円板部材１３４が図中時計回りに回転してエア吐出口１４５が閉鎖される。エア吐出口１４５が閉鎖された後、外周円弧部１３１ａがコロ２４２に摺動する範囲（図１９から図１８の範囲）では、エア吐出口１４５の閉鎖状態が維持される。
【００６０】
このように、本実施形態のエア吐出装置においては、ピストンと機械的に連結された開閉部材をエア吐出口に設け、その開閉部材（すなわちエア吐出口）を圧縮工程における所定のタイミングまで閉じておき上死点付近の短時間でエア吐出口を開放させることができるので、シリンダ内でエア圧力を高めることが可能となり、また、その圧力が高められたエアを一気に吐出させることができる。従来の、コンプレッサ，エアータンク，電磁弁を備えるエア供給システム（エア供給装置）は、かなり大型のシステムとならざるを得ず、そのエア供給システムを用いる装置も大型のもの（例えば業務用装置）に限られていたが、本発明のエア吐出装置は、従来システムにおけるコンプレッサに代えて小型のエアポンプを用い、その小型エアポンプを搭載する装置本体にピストンと機械的に連結された開閉部材を設けたことにより、従来システムで必須であったエアタンク及び電磁弁を省略することができ、従来比で極めて小型かつ低コストな装置構成とすることが可能となった。また、コンプレッサを用いる場合のような騒音も発生せず、本発明によるエア吐出装置はその利用範囲を大きく広げることが可能となった。すなわち、業務用装置に限らず、個人あるいはオフィスで用いられる小型の各種装置への搭載が可能となり、それらの各種装置におけるエア利用が実現される。
【００６１】
ところで、上述したように本例のエア吐出装置は駆動源としてステッピングモータを用いている。そのステッピングモータ１１０の制御を変えることによって、ピストン５５の移動距離を容易に変更可能である。ピストンの移動距離（ストローク）を変更することにより、エアポンプの吐出量や圧力を変えることができる。実際の制御においては、ホームポジション位置を基準として、ステッピングモータ１１０の回転量（ステップ数）をカウントしていくが、そのステップ数を変えることによってピストン５５のストロークを長く（圧力及び吐出量アップ）したり、短く（圧力及び吐出量ダウン）したりすることができる。
【００６２】
また、ステッピングモータ１１０の回転速度を変えることによって圧力を変えることもできる。さらに、回転初期（ホームポジションからの移動初期）にはゆっくりとモータを立ち上げて駆動トルクを低く抑え、圧縮行程の所定の段階で回転速度を速めることで通常（回転速度一定の場合）と同じ周期での低トルク駆動を行なうこともできる。
【００６３】
なお、本例のエア吐出装置５００においては、シリンダ５３及びピストン５５の材料として低摩擦素材を用いている。フッ素樹脂は高価であるため、低摩擦素材例えばポリアセタール樹脂にフッ素粉末を添加させた樹脂を用いても良い。これにより、滑り性および耐磨耗性を向上させ、長寿命化を図ることができる。
【００６４】
次に、エア吐出装置の第２実施形態について説明する。
上記説明した第１実施形態のエア吐出装置では、ガイド軸７０を直線移動（往復移動）させることによりピストン５５を駆動する形態であったが、本第２実施形態では、クランク機構を用いてピストンを５５を駆動する形態である。なお、エアポンプについては上記説明したとおりであるので、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００６５】
図２１は、第２実施形態のエア吐出装置を正面方向から見た縦断面図である。また、図２２は、エア吐出装置の側面（エア吐出口１４５と反対側の側面）方向から見た縦断面図で、図２１の右方向から見たものである。また、図２３は平断面図である。そして、図２４はクラッチ軸付近の構成を示す斜視図であり、図２５はクランク軸付近の構成を示す斜視図である。
【００６６】
これらの図に示すように、前後側板５０，５１の間にシリンダ５３が支持され、そのシリンダ５３内にピストン５５が配設されて図２１の左右方向に往復移動することは第１実施形態のエア吐出装置と同じである。また、シリンダ５３の先端面にボス１４３が突設され、そのボス１４３内にエア吐出口１４５が設けられ、ピストン５５の移動により圧縮されたシリンダ５３内のエアがエア吐出口１４５からチューブ１４２を通って外部に吐出されることも同じである。
【００６７】
図２１において、底板５２上に突設されたモータブラケット２０５にモータ２１０が取り付けられている。モータ２１０は、本例ではＤＣサーボモータを用いている。モータ２１０の出力軸２１１には、ウォーム２１２が圧入連結されている。ウォーム２１２の先端部２１２ａは、モータブラケット２０５と対向するように設けられているホルダ２０９に、軸受を介して支持されている。ウォーム２１２は、回転時にウォームホイール２１３からの反作用で下方向への曲げ力が加わるため、ホルダ２０９によってウォーム先端部を支えている。ウォームホイール２１３はウォーム２１２に噛み合わされており、モータ２１０駆動時にウォーム２１２によって回転されるが、後述するスプリングクラッチ２０３が切断された（クラッチが切られた）状態では軸２０２は回転せず、スプリングクラッチ２０３が連結された（クラッチが接続された）ときに軸２０２が回転する。
【００６８】
なお、通常ウォームホイールとしてはウォームと相対して中央部分が凹んだ形状のギアが用いられるが、本実施例ではハスバ歯車を使用した。また、ウォームギア（ウォームとウォームホイール）を使用することにより、減速比を大きくとりトルクを稼ぐように構成している。
【００６９】
図２２及び図２４に示すように、前後側板５０，５１間に軸２０２が軸受２０７を介して支持されている。軸２０２には、一回転クラッチであるスプリングクラッチ２０３が装着されている。また、この軸２０２（以下、クラッチ軸と記す）に対してウォームホイール２１３が、連結及び連結解除可能に装着支持されている。すなわち、スプリングクラッチ２０３に通電するとアーマチュア２０４が吸引され、内部にある爪（図示せず）が外れてウォームホイール２１３とクラッチ軸２０２が連結され、クラッチ軸２０２は回転する（モータ２１０駆動時）。クラッチ軸２０２が１回転し、再び爪の位置まで来ると、爪によってスプリングが広げられ、クラッチ軸２０２とウォームホイール２１３との連結が外れ、ウォームホイール２１３は空転する（クラッチ軸２０２は回転しない）。なお、スプリングクラッチ２０３への通電の時間は爪を外すための時間で、本例では１００ｍｓ程度である。
【００７０】
クラッチ軸２０２の前側端部には、クラッチギア２０５が固定ネジ２０６によって装着固定されており、クラッチ軸２０２が回転するとクラッチギア２０５が回転する。クラッチ軸２０２の上方に位置してクランク軸２０１が、クラッチ軸２０２と平行に支持されている。このクランク軸２０１は、前側側板５０と前側側板５０に固定されたスリーブ２１９とに軸受を介して回転可能に支持されている。
【００７１】
図２２及び図２５に示すように、クランク軸２０１の前側端部にはクランクギア２２０が固定ネジ２１４によって装着固定されている。クランク軸２０１の反対側（奥側）端部にはクランク板２１５が装着固定されている。クランク板２１５はクランク軸２０１と一体的に形成しても良い。クランク板２１５にはネジ穴２１５ａが設けられており、ネジ２１８でクランクレバー２１７をベアリング２０７及びカラー２１６を介してクランク板２１５と連結している。
【００７２】
クランクレバー２１７の他端には、図２５に示されるように、ロッド７２がベアリング２０７を介して嵌合され、Ｅリング２０８，２０８及びスペーサ２２７を介して抜け止めされている。ロッド７２にはＥリング２０８をセットする溝７２ａが２個所形成されている。ロッド７２は、ピストン５５と連結される部材である（図２３参照）。このようにして、クランク板２１５に対して回転可能に取り付けたクランクレバー２１７の先端部に、ロッド７２を介してピストン５５が装着された構成となっている。したがって、図２１において、クランク板２１５がクランク軸２０１を中心に回転すると、軸２０１から偏心して取り付けられたクランクレバー２１７がクランク運動をし、これによってピストン５５がシリンダ５３内を往復移動することとなる。
【００７３】
クランク軸２０１の前側端部に装着されているクランクギア２２０（図２２，２５）が１回転するとクランクレバー２１７も１回転し、ピストン５５が１往復する。なお、図２１及び図２３は、ピストン５５がホームポジションに位置する状態を示している。ピストン５５が上死点（シリンダ容積が最小となる圧縮位置）に位置する状態を図２６に示す。
【００７４】
ところで、クランク運動に際してクランクレバー２１７がクランク軸２０１を横切るため、クランク軸２０１は前後側板５０，５１で支持することができない。そこで本実施例では、スリーブ２１９を用いてクランク軸２０１を前側側板５０に片持ち支持させている。本構成では、スリーブ２１９を用いることにより、クランク軸２０１を支える前後軸受（図２２）間の距離を長く取り、安定して支持できるようにしている。
【００７５】
図２５に示すように、クランクギア２２０には複数（本例では３つ）の長穴２２０ａが設けられており、該長穴２２０ａを通してネジ２２６でカム板２２１をクランクギア２２０に固定している。ネジ固定用の穴を長穴とすることにより、カム板２２１の位置を変更することができ、これにより、エアの吐出タイミングを変更可能に構成している。
【００７６】
図２７及び図２８に示すように、前側側板５０の外側（手前側）には、リンクレバー２２２が軸２２４により回転（揺動）可能に軸支されている。細長い板状の部材であるリンクレバー２２２の一方側端部には、カムフォロワとなるコロ２２３が軸支されている。リンクレバー２２２は、側板５０に一端部を係止された付勢部材であるコイルスプリング２２５によって図中時計回り方向の付勢力を与えられており、カムフォロワであるコロ２２３をカム板２２１の端面に当接させている。
【００７７】
このような構成により、クラッチ軸２０２が回転してクラッチギア２０５が図中時計回りに回転すると、クラッチギア２０５に噛み合わされているクランクギア２２０及びクランクギア２２０に固定されたカム板２２１が図中反時計回りに回動する。それに伴い、コロ２２３がカム板２２１の端面に当接しながら転動し、リンクレバー２２２が軸２２４を中心に揺動する。
【００７８】
図２３に示されるように、ボス１４３を貫通して設けられたエア吐出口１４５の開放と閉鎖を切り替える切替軸１３５の端部には円板部材１３４が固定されており、その円板部材１３４の端面に係合ピン１３９が突設されている。図２７，２８に戻り、リンクレバー２２２の他方側端部には、上記係合ピン１３９に係合する係合部２２２ａが形成されており、該係合部２２２ａが係合ピン１３９に係合されている。
【００７９】
図２７は、ピストン５５がホームポジションに位置する状態であり、このとき、カムフォロワであるコロ２２３がカム板２２１の小径円弧部２２１ａに当接している。この状態では、上記円板部材１３４の係合ピン１３９は、図２７において右斜め上の角度に位置しており、この状態でエア吐出口１４５は閉鎖されている。カム板２２１が所定の角度だけ回転する範囲では、コロ２２３はカム板２２１の小径円弧部２２１ａを摺動し、エア吐出口１４５の閉鎖状態が維持される。
【００８０】
コロ２２３がカム板２２１の小径円弧部２２１ａから外れて直線部２２１ｂに移行することで、コロ２２３が次第に押し上げられ、リンクレバー２２２は図中反時計回りに回動していく。これにより、リンクレバー先端の係合部２２２ａが次第に下方に移動し、係合ピン１３９を押し下げることで、円板部材１３４を図中時計回りに回転させる。そして、図２８に示すように、コロ２２３がカム板２２１の大径円弧部２２１ｃに当接したところが、リンクレバー２２２の最大回動範囲であり、先端の係合部２２２ａが再下端に移動した状態となる。このとき、円板部材１３４の係合ピン１３９は、図２８において右斜め下の角度に位置しており、この状態でエア吐出口１４５は最大開放状態となる。図２８は、ピストン５５が上死点（シリンダ容積が最小となる圧縮位置）に位置する状態を示している。
【００８１】
図２７のホームポジション位置からカム板２２１が回転するとき、コロ２２３がカム板２２１の小径円弧部２２１ａに摺動している範囲ではエア吐出口１４５の閉鎖状態が維持されるので、ピストン５５の移動に伴ってシリンダ５３内の圧力が高まってくる。カム板２２１の回転に伴ってコロ２２３はカム板２２１の大径円弧部２２１ｃに移行するが、コロ２２３が小径円弧部２２１ａから大径円弧部２２１ｃに移動するカム板２２１の回転角度は、ピストン５５の移動距離にすると僅かであり、したがって、ごく短時間の間にエア吐出口１４５が閉鎖状態から開放状態に変化することになる。そのため、シリンダ内で高められていたエアの圧力が一気に開放され、エア吐出口１４５から勢い良くエアが吐出される。
【００８２】
ピストン５５が最大圧縮位置からホームポジションに戻る過程で、カム板２２１は図２８の状態からさらに回転し（図中反時計回り）、これによりリンクレバー２２２は逆方向（図中時計回り）に回動してエア吐出口１４５が閉鎖される。このとき、円板部材１３４は、図示しない反時計方向の戻しスプリングによって反時計方向に回転する。コロ２２３がカム板２２１の小径円弧部２２１ａに摺動する範囲では、エア吐出口１４５の閉鎖状態が維持される。なお、本実施例では、クラッチギア２０５とクランクギア２２０は同じ歯数であり、クラッチ軸２０２が１回転するとクランク軸２０１も１回転し、ピストン５５が１往復する。
【００８３】
本第２実施形態においては、カム板２２１の形状を変えることにより、エア吐出タイミングを変えることが可能である。また、カム板２２１の角度（回転方向の位置）を変えることによってもエア吐出タイミングを変えることが可能である。上述したように、長穴２２０ａを用いてカム板２２１をクランクギア２２０に固定しているので、カム板２２１の角度の微調整を容易に行なうことができる。
【００８４】
次に、エア吐出装置の第３実施形態について説明する。
上記説明した第１実施形態のエア吐出装置は、パルスモータの回転方向を切り換えてピストン５５を往復移動させていた。また、上記説明した第２実施形態のエア吐出装置は、ＤＣサーボモータを使用し、クラッチを用いて回転と停止を切り換えていた。これに対し、本第３実施形態のエア吐出装置は、パルスモータを一方向回転で使用し、且つ、クラッチを用いずに回転と停止を切り換え可能に構成したものである。
【００８５】
図２９は、エア吐出装置の第３実施形態を示す正面図である。また、図３０は、そのエア吐出装置の平断面図である。また、図３１は、エア吐出装置の側面方向から見た縦断面図で、図２９の右方向から見たものである。さらに、図３２は、正面方向からの縦断面図で、ピストンが最大圧縮位置に移動した状態を示している。また、図３３は、正面方向からの縦断面図で、ピストンが最大圧縮位置に移動したときの状態を示している。また、図３４は、ピストンが最大圧縮位置にあるときの外観を示す正面図である。なお、図２９は、ピストンが最大膨張位置にあるときの外観を示している。そして、図３５は、シリンダ近辺の分解斜視図である。さらに、図３６は、クランク機構を示す分解斜視図である。
【００８６】
これらの図に示すように、エア吐出装置５００は装置筐体を構成する前後側板５０，５１及び底板５２を有している。その前後側板５０，５１の間にはシリンダ５３が配置されている。シリンダ５３先端部の外径とシリンダヘッド５４の内径にはそれぞれネジが形成されており、シリンダ５３の先端にシリンダヘッド５４がネジ固定される。図３０に両者のネジ固定部を符号２００で示す。また、シリンダ５３内にはピストン５５が配設されている。シリンダ５３及びピストン５５は本例では円筒形である。シリンダヘッド５４の先端面にはボス１４３が突設されている。このボス１４３内には、シリンダ内部のエアを吐出させるエア吐出口１４５が設けられており、そのエア吐出口１４５の先端部には図示しないチューブがはめ込まれる。ピストン５５は後述する機構によりシリンダ５３内を往復移動し、そのピストン５５の移動により圧縮されたシリンダ５３内のエアは、エア吐出口１４５から外部に吐出される。以下、エア吐出装置５００の構成と動作について詳しく説明する。
【００８７】
底板５２上にモータ１１０が取り付けられている。モータ１１０は、本例ではパルスモータ（ステッピングモータ）を用いている。モータ１１０の出力軸１１１には第一プーリ１１２が固定されている。また、底板５２上にブラケット８０が立設され、そのブラケット８０と前側板５０との間にクランクディスク８１が軸受けを介して回転可能に支持されている。クランクディスク８１の軸８１ａ（図３１）には第二プーリ９０が固定されている。そして、第一プーリ１１２と第二プーリ９０の間にはタイミングベルト１１３（図３０）が掛け渡され、モータ１１０の回転をクランクディスク８１に伝達する。なお、本例ではクランクディスク８１と軸８１ａは一体構成であるが、別部材として、軸部材にクランクディスクを装着固定する構成でも良い。
【００８８】
図３６に示すように、クランクディスク８１の偏心した位置にネジ穴８１ｂが設けられており、ネジ８３でクランクレバー８６をベアリング８４及びカラー８５を介してクランクディスク８１と連結している。クランクレバー８６の他端には、ロッド７２がベアリング８７を介して嵌合され、Ｅリング８８，８８及びスペーサ８９，８９を介して抜け止めされている。ロッド７２にはＥリング８８をセットする溝７２ａが２個所形成されている。ロッド７２は、ピストン５５と連結される部材である（図３０参照）。このようにして、クランクディスク８１に対して回転可能に取り付けたクランクレバー８６の先端部に、ロッド７２を介してピストン５５が装着された構成となっている。したがって、図３２において、クランクディスク８１が軸８１ａを中心に回転すると、軸から偏心して取り付けられたクランクレバー８６がクランク運動をし、これによってピストン５５がシリンダ５３内を往復移動することとなる。
【００８９】
クランクディスク８１が１回転するとクランクレバー８６も１回転し、ピストン５５が１往復する。本例ではシリンダ容積が最大となる下死点をホームポジション（ＨＰ）位置に設定しており、図３２にピストン５５がホームポジションに位置する状態を示す。また、シリンダ容積が最小となる圧縮位置が上死点であり、図３３（及び図３０）にピストン５５が上死点に位置する状態を示す。
【００９０】
そして、クランクディスク８１の周面にはフィラー８２が凸設され、このフィラー８２を検出するセンサ９５が底板５２上に配置される。センサ９５は発光部と受光部を有しており、フィラー８２がセンサ９５の光を遮断することによって検出される。本例では、ピストン５５がホームポジションに位置するとき（図３２）、フィラー８２の回動方向の先端がセンサ位置となるよう設定されている。
【００９１】
ピストン５５がホームポジションに停止している図３２の状態から、モータ１１０に駆動信号が入力されると、モータ１１０は図において反時計回りに回転し、タイミングベルト２１３を介してクランクディスク８１を同方向に回転させる。クランクディスク８１の回転はクランクレバー８６に伝わり、クランクディスク８１が１／２回転すると、ピストン５５は圧縮及びエア吐出工程を終了して上死点に移動する。ピストンが上死点に位置する状態を図３０および図３３に示す。
【００９２】
更にクランクディスク８１が回転することでピストン５５は戻り工程に移行し、クランクディスク８１のフィラー８２がセンサ光を遮蔽するとセンサ９５の出力が変化し、それを検出してモータ１１０を停止させる。このようにして、エアポンプの１工程が行われる。そのエアポンプの１工程を連続して繰り返すことによりエアが断続的に続けて吐出される。たとえばピストン５５を毎分約１２０往復という高速で駆動し、画像形成装置における用紙のエア分離に用いることができる。
【００９３】
なお、ピストン５５はクランクレバー８６を介してクランクディスク８１に連結されているため、センサ９５がフィラー８２を検出することによって、ピストン位置を検出できることになる。すなわち、本例では、ピストン５５がホームポジション（下死点）に戻ってきたときにセンサ９５がフィラー８２を検出する。
【００９４】
ところで、ピストンが圧縮方向に移動する際にシリンダ内にエアを溜めておかずにピストン移動とともにそのままエアを吐出させてしまうと、吐出圧を高くすることができず、勢い良くエアを吐出することができない。そこで、本例のエア吐出装置においては、シリンダ５３のエア吐出口（吐出開口）１４１に開閉部材（シャッタ部材）を設け、所定のタイミングで開閉部材を開放する（所定のタイミングになるまで開閉部材を閉じておく）ように構成することで、吐出圧を高めて勢い良くエアを吐出できるように構成している。
【００９５】
図３５に示すように、エア吐出口１４５が設けられているボス１４３には、エア吐出口１４５と交差して（本例では直交するように）貫通穴（本例では円形断面）１４４が設けられている。その貫通穴１４４には円筒形断面の切替軸１３５（開閉部材）が挿入されている。切替軸１３５は、シリンダヘッド５４に突設された突起部１３７にはめ込まれた軸受（図示せず）と貫通穴１４４とに挿入されて回転可能に支持される。図３７に示すように、切替軸１３５の一端（奥側端部）にはＥリングが装着され、他端（前側端部）には円板部材１３４が固定されることによって、切替軸１３５の抜け止めと軸方向の位置決めがなされている。切替軸１３５のエア吐出口１４５に相当する位置には、平板カット部１３６が設けられている。平板カット部１３６は、円筒形の切替軸１３５の周面の一部を切り欠いて平板状に設けたものであり、本例では、平板部が軸心を通る平面（直径方向の平板）となるように、平板部の両側を同じ形状で切り欠いたものである。この平板カット部１３６が図３２に示すように鉛直方向に向いた状態では、平板カット部１３６がエア吐出口１４５を塞ぎ、シリンダ５３内のエアはエア吐出口１４５から出ることはできない。そして、図３３に示すように平板カット部１３６が水平方向を向くと、エア吐出口１４５が開放され、シリンダ５３内のエアは平板部の両側を通ってエア吐出口１４５から出ることができる。
【００９６】
本例では、切替軸１３５を９０度回転させることにより、平板カット部１３６の向きを鉛直方向と水平方向とに切り替え、エア吐出口１４５の閉鎖と開放とを切り替えるように構成している。また、次に説明するシャッタ開閉機構により、そのエア吐出口１４５の閉鎖と開放の切り替え（すなわち切替軸１３５を９０度回転させること）を所定のタイミングで切り替えることによって、所定のタイミングになるまでエア吐出口１４５を閉鎖させておき、シリンダ内部の圧力を高めて勢い良くエアを吐出できるように構成している。
【００９７】
図３０及び図３６に示すように、前側の側板５０の外部に位置するように、クランクディスク８１の軸８１ａの先端にはカム板１３１がネジ止め固定されている。カム板１３１は、図３８に示すように扇形の形状をしており、外周円弧部１３１ａ，第一直線部１３１ｂ，内周円弧部１３１ｃ及び第二直線部１３１ｄを有している。各部の接続部はＲ形状に（曲線状に）形成すると、後述するカムフォロワ（コロ１４２）の動きを滑らかにすることができるので好ましい。なお、第二直線部１３１ｄは内周円弧部１３１ｃの接線となるように設けられている。図３８については後述する。
【００９８】
また、図３０に示すように、前側の側板５０の外側面には軸１４０が凸設固定されている。その軸１４０に対し、リンクレバー１４１が回転可能に軸支されている。リンクレバー１４１は図２９に示すように長細い板状の部材であり、一方側端部にはカムフォロワとなるコロ１４２が軸支されている。また、リンクレバー１４１の他方側端部は、段付きネジとして構成された係合ピン１３９を介して円板部材１３４の端面に係合されている。
【００９９】
リンクレバー１４１と前側側板５０との間に引張りスプリング１５７が架設され、コロ１４２をカム板１３１の周面に押し付けるようにリンクレバー１４１を付勢している。これにより、カム板１３１の回動に従ってコロ１４２が移動され、リンクレバー１４１が揺動する。そして、リンクレバー１４１の揺動により、係合ピン１３９を介して円板部材１３４が回転される。
【０１００】
図３８は、シャッタ開閉機構の動作説明図である。
図３８（ａ）はエア吐出装置のピストン５５がホームポジションに位置するときのシャッタ開閉機構の状態を示している。このとき、切替軸１３５に設けた平板カット部１３６が鉛直方向に向いて上述したエア吐出口１４５を閉鎖している（図３２の状態）。この状態から、クランクディスク８１が図３２において反時計回りに回転することによってピストン５５が圧縮方向に移動するので、カム板１３１も図３８（ａ）の状態から反時計回りに回動する。外周円弧部１３１ａがコロ１４２に摺動している範囲では（図３８（ｂ）に示す位置までは）、カムフォロワであるコロ１４２の位置が変化しないためリンクレバー１４１は動かず、円板部材１３４も回転しないため、エア吐出口１４５は閉鎖されたままである。そのため、ピストン５５の移動に伴ってシリンダ５３内の圧力が高まってくる。
【０１０１】
そして、図３８（ｂ）に示す位置からカム板１３１がさらに回転し、コロ１４２が外周円弧部１３１ａから外れる（第一直線部１３１ｂと摺接する）と、スプリング１５７の付勢力によってリンクレバー１４１が時計回りに回動する。そして、コロ１４２が内周円弧部１３１ｃに達すると、図３８（ｃ）に示すように、リンクレバー１４１がほぼ水平状態となる。このリンクレバー１４１の回動により、円板部材１３４が図中反時計回りに回転し、円板部材１３４が装着固定されている切替軸１３５（とその平板カット部１３６）も回転し、図３８（ｃ）に示すように、平板カット部１３６が水平となってエア吐出口１４５が開放される。コロ１４２が外周円弧部１３１ａから外れて直線部１３１ｂを介して内周円弧部１３１ｃに達するまでのカム板１３１の回転角度は、ピストン５５の移動距離にすると僅かであり、したがって、ごく短時間の間にエア吐出口１４５が閉鎖状態から開放状態に変化することになる。そのため、シリンダ内で高められていたエアの圧力が一気に開放され、エア吐出口１４５から勢い良くエアが吐出される。
【０１０２】
図３８（ｄ）は、ピストン５５が最大圧縮位置（上死点）に達したときの状態を示すものである。コロ１４２が内周円弧部１３１ｃに摺動している範囲では、リンクレバー１４１は回動せず、エア吐出口１４５は開放状態を維持される。図３８（ｄ）の状態からさらにクランクディスク８１及びカム板１３１が回転し、コロ１４２が第二直線部１３１ｄに摺動すると、コロ１４２が次第に押し上げられ、リンクレバー２４１が図中反時計回りに回動することによってリンクレバー１４１の他端部が押し下げられ、円板部材１３４が図中時計回りに回転してエア吐出口１４５が次第に閉鎖されていく。上記したように第二直線部１３１ｄは内周円弧部１３１ｃの接線となるように設けられているので、コロ１４２が内周円弧部１３１ｃから第二直線部１３１ｄに移行する際に、滑らかにコロ１４２が押し上げられる。
【０１０３】
そして、コロ１４２が外周円弧部１３１ａに移行したときにエア吐出口１４５は完全に閉鎖される。図３８（ｅ）はピストンの戻り工程でエアー吸入の開始状態である。図３８（ｅ）の状態からクランクディスク８１及びカム板１３１はさらに図中反時計回りに回転し、ピストン５５がホームポジションに戻ったときに図３８（ａ）の状態となる。エア吐出口１４５が閉鎖された後、コロ１４２が外周円弧部１３１ａに摺動している範囲では、エア吐出口１４５の閉鎖状態が維持される。
【０１０４】
このように、第３実施形態のエア吐出装置においては、ピストンと機械的に連結された開閉部材をエア吐出口に設け、その開閉部材（すなわちエア吐出口）を圧縮工程における所定のタイミングまで閉じておき上死点付近の短時間でエア吐出口を開放させることができるので、シリンダ内でエア圧力を高めることが可能となり、また、その圧力が高められたエアを一気に吐出させることができる。
【０１０５】
また、本実施形態ではエアポンプの駆動源としてパルスモータを用いているが、そのモータ１１０は一方向回転であり、モータを逆転させることがないため、回転方向を切り換えるときの切換え負荷（逆方向負荷）が生じることが無く、モータ振動、騒音、起動トルク増大等を防ぐことができ、モータ寿命の低下を防止して長寿命なエア吐出装置を実現することができる。
【０１０６】
さらに、一回転クラッチを用いずに駆動と停止を繰り返すことができるため、クラッチ連結時の大きな負荷によりクラッチが寿命に達してしまう問題も無く、この面でも長寿命なエア吐出装置を実現することができる。
【０１０７】
なお、モータの回転初期はエアー圧縮がない（初期では圧縮負荷はほとんど無視できる）ため、負荷は軽く、モータ軸に無理な負荷が加わることが無い。また、パルスモータを用いることで、回転速度はエアー吐出サイクルに応じて自由に設定することが可能となる。
【０１０８】
ところで、上述したように本例のエア吐出装置は駆動源としてステッピングモータを用いているが、回転初期（ホームポジションからの移動初期）にはゆっくりとモータを立ち上げて駆動トルクを低く抑え、圧縮行程の所定の段階で回転速度を速めることで通常（回転速度一定の場合）と同じ周期での低トルク駆動を行なうこともできる。
【０１０９】
また、本例のエア吐出装置５００においては、シリンダ５３及びピストン５５の材料として低摩擦素材を用いている。フッ素樹脂は高価であるため、低摩擦素材例えばポリアセタール樹脂にフッ素粉末を添加させた樹脂を用いても良い。これにより、滑り性および耐磨耗性を向上させ、長寿命化を図ることができる。
【０１１０】
次に、本発明に係るエア吐出装置を、画像形成装置の定着装置における用紙分離（エア分離）に適用した形態について図３９〜図４２を参照して説明する。
図３９に示す定着装置１５のユニットは、ベルト定着方式で構成されている。ベルト定着方式の狙いは、表面の熱容量を少なくして、スイッチＯＮ後、素早く温度上昇させることにある。更にベルト定着方式の狙いは、定着ローラの表面硬度を加圧ローラの表面硬度よりも柔らかくして（ゴム層を厚くする）、加圧ローラとのニップを出た用紙が下向きになるようにし、定着ローラ／定着ベルトからの分離性を向上させることにある。本例のように、用紙分離ユニットの分離能が十分なものであれば、定着ローラと加圧ローラの表面硬度を等しくして用紙を両ローラニップ部の接線方向に排出させるのもよい。
【０１１１】
加熱ローラ２に内蔵された３本のヒータ５で定着ベルト３の表面を加熱し、加熱された定着ベルト３が定着ローラ１と加圧ローラ１０の間の定着ニップ部で未定着画像を加熱・加圧し、それにより画像を定着する。
【０１１２】
ここで定着ベルト３は、ポリイミドフィルムの基材をシリコーンゴムの表層で覆ったものである。定着ローラ１は、ローラ芯金４の上にゴム層６を構成してなるものである。定着ローラ１と加熱ローラ２とに掛け回された定着ベルト３はベルトテンション１４で所定程度に張られている。加圧ローラ１０は、芯金１１の上にゴム層１３を構成し、ヒータ１２を内蔵している。ヒータ１２の目的は、加圧ローラ１０からも加熱して定着ニップ部の温度低下を防ぐことにある。ゴム層６，１３の材質はシリコーンゴムで、耐熱性と画像の発色性を向上させる狙いを有する。互いのゴム厚さを変えて、つまり定着ローラ側のゴム厚を厚くして、定着ローラ側に食い込むように設定されている。
【０１１３】
本方式では定着ベルト３、加圧ローラ１０とも表面はシリコーンゴムで、粘着性があるため、ベルト表面にシリコーンオイルを僅かに塗って用紙Ｐを剥がれ易くしている。定着ニップ部の上流側には、定着入口ガイド板７が配され、用紙Ｐを定着ニップ部に案内している。定着ニップ部を出た用紙Ｐは、用紙分離ユニット２０の下面に案内されながら、排紙下ガイド９との間を通り抜けて、その後、排紙上ガイド８と排紙下ガイド９との間を通って排紙される。
【０１１４】
図４０は用紙分離ユニット２０を拡大して示す断面図であり、図４１は用紙分離ユニット２０の斜視図である。用紙分離ユニット２０のノズル本体２１は、その内部に管路２２が長手方向に延設されている。管路２２は、用紙分離ユニット２０の長手方向の中央部及び両端部付近の３ヶ所で分岐され、ノズル先端に向かう分岐管路２３，２４，２５を設けている。各分岐管路２３，２４，２５の先端は小径部として設けられ、エア吹き出し口となるノズル２６，２７，２８を形成している。ノズル本体２１の先端部は、図３０から分かるように、先端が尖った鋭角な断面形状をしているが、その先端部に設けられたエア吹き出し口２９は、各ノズル２６，２７，２８から吐出されたエアの拡散を防いで効率良くエアが定着ニップに向かうように、ノズル本体２１の先端部に設けた底面部２１ａ及びノズル両側の壁面部２１ｂ，２１ｂとで３方を囲ってガイドしている。また、管路２２の一方側の端部はノズル本体２１の端面に開口され、その管路２２部にエアーチューブ１４２が嵌装されている。エアーチューブ１４２は、上述したエア吐出装置のエア吐出口１４５（が設けられているボス１４３）に接続され、エア吐出装置から供給されるエアを上記ノズル２６，２７，２８から噴出させて定着ニップ部から出てくる用紙を分離（エア分離）させる。本例では、上記のように各ノズルからのエア吹き出し口２９の３方を囲ってガイドしていることにより、各ノズルから吹き出されたエアが真っ直ぐにニップ部に向かい、強力な衝突力を発揮して用紙を確実に分離することができる。
【０１１５】
ところで、用紙の巻き付きは、定着ローラ側だけでなく加圧ローラ側に巻き付く場合もある。そのため、加圧ローラ１０側にも用紙分離ユニット２０を設けてエア分離を行うように構成しても良い。図４２に、定着ローラ及び加圧ローラ双方に用紙分離ユニット２０を設けてエア分離を行う構成を示す。この、定着ローラ及び加圧ローラ双方に用紙分離ユニット２０を設けてエア分離を行う構成は、両面印刷時の用紙巻き付きの防止に特に有効である。両面印刷時には、先に定着した面が次の（裏面の）定着時に加圧ローラ側となるため、加圧ローラ側への巻き付きが起こりやすくなるが、加圧ローラ１０側にも用紙分離ユニット２０を設けてエア分離を行うことにより、この両面印刷時の用紙巻き付きを効果的に防止することができる。
【０１１６】
また、図３９の構成では定着ローラ１側への巻き付きを防止するため、加圧ローラ１０を定着ローラ１に食い込ませて、定着ローラ１側において分離性を高めるように構成しているが、定着ローラ及び加圧ローラ双方に用紙分離ユニット２０を設けてエア分離を行う構成においては、定着ローラと加圧ローラを均等に変形させて接線方向に用紙を排出させる構成とすることができ、定着ニップにおける圧力バランスが取れてシワ等の発生も防止することができる。上述の本発明に係るエア吐出装置を用いて定着ローラ及び加圧ローラ双方に設けた用紙分離ユニット２０にエアを供給するよう構成すれば、エア吐出装置が小型であるため、スペース的な制約が大きい画像形成装置においても定着ローラ及び加圧ローラ双方でエア分離が可能となり、より確実な分離を実現して用紙巻き付きによるジャムを未然に防止することができる。エア吐出装置の容量を適切に設定してやれば、１つのエア吐出装置で定着ローラ及び加圧ローラ双方の用紙分離ユニット２０にエアを供給することができる。
【０１１７】
最後に、上記定着装置１５を備えた画像形成装置の一例について説明する。
図４３に示す画像形成装置は複写機として構成され、中央に複写機本体１００、その下部にテーブル状に構成された給紙部２００が配置され、複写機本体１００の上方にスキャナ３００、スキャナ３００の上方に自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）４００を配置している。
【０１１８】
複写機本体１００には、複数の支持ローラに巻き掛けられた可撓性を有する無端ベルトにより構成された像担持体としての中間転写ベルト１６が設けられている。この中間転写ベルト１６は、図示していない駆動装置によって回転駆動され、これにより中間転写ベルト１６が矢印で示す図中時計回りに走行駆動される。このように走行する中間転写ベルト１６の上部走行辺には、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各作像ユニット１８が横に並んで配置されている。すなわち、４つの画像形成手段１８を並設してタンデム作像部を構成している。
【０１１９】
４個の作像ユニット１８は、中間転写ベルト１６に接する潜像担持体としての感光体ドラム４０を具備している。この感光体ドラム４０の周りには、帯電装置、現像装置、クリーニング装置、除電装置等が配置され、さらに感光体ドラム４０が中間転写ベルト１６に接する位置における中間転写ベルト１６の内側には一次転写装置１９が設けられている。本実施形態の場合、４個の作像ユニット１８は同一構造に構成されているが、現像装置のトナーの色がブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４色に異なっている。なお、図において一番右側の作像ユニット１８のみに、現像装置６０及びクリーニング装置７０の符号を付して示してある。
【０１２０】
各作像ユニット１８の上方には光変調されたレーザ光を各感光体ドラム表面に照射する露光装置２１が配置され、このレーザ光は帯電装置と現像装置の間で感光体ドラムに照射される。
【０１２１】
中間転写ベルト１６を挟んで各作像ユニット１８と反対の側には、２次転写装置３９が設けられている。２次転写装置３９は、図示例では、２つのローラ間に、無端ベルトである２次転写ベルトを巻き掛け、該ベルトが中間転写ベルト１６を介して転写対向ローラに押し当てられるように配置されている。
【０１２２】
２次転写装置３９の図において左横には、上述した定着装置１５が設けられている。上記２次転写装置３９は、画像転写後のシートを定着装置１５へと搬送するシート搬送機能も備えている。このような２次転写装置３９及び定着装置１５の下方には、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置３８が配置されている。
【０１２３】
さて、上記のように構成されたカラー複写機を用いてコピーをとる場合について説明する。まず、自動原稿搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、自動原稿搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、自動原稿搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。
【０１２４】
そして、図示していないスタートスイッチを押すと、自動原稿搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動した後、他方コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動し、第１走行体３３及び第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読み取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。
【０１２５】
また、図示していないスタートスイッチを押すと、中間転写ベルト１６が回転走行し、同時に、個々の作像ユニット１８でその感光体４０を回転して各感光体４０上にそれぞれ、ブラック・イエロ・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写ベルト１６の走行とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写ベルト１６上に合成カラー画像を形成する。
【０１２６】
さらに、スタートスイッチを押すことで、給紙部２００の給紙ローラ４２の１つを選択的に回転駆動し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つからシートを繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して複写機本体１００内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。
【０１２７】
または、手差し給紙を選択した場合には、手差しトレイ４１からシートが繰り出され、１枚に分離して手差し給紙路に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。
【０１２８】
そして、中間転写ベルト１６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４９を回転し、中間転写ベルト１６と２次転写装置３９との間にシートを送り込み、２次転写装置３９で転写してシート上に一括してフルカラー画像を記録する。
【０１２９】
画像転写後のシートは、２次転写装置３９で搬送して定着装置１５へと送り込み、定着装置１５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着した後、排出ローラで排出し、排紙トレイ３７上にスタックする。または、切換爪で搬送方向を切り換えてシート反転装置３８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラで排紙トレイ３７上に排出する。
【０１３０】
一方、画像転写後の中間転写ベルト１６は、中間転写体クリーニング装置１７で、画像転写後に中間転写ベルト１６上に残留する残留トナーを除去し、タンデム作像部による再度の画像形成に備える。
【０１３１】
定着装置１５は、上述したように用紙分離ユニット２０を備えており、エア吐出装置５００からエアを供給して、用紙分離ユニット２０のノズル２６，２７，２８から吐出させたエアを、定着ニップに向けて噴出させ、定着ニップ部から出てくる用紙を確実に分離（エア分離）させる。上述したように、本発明によるエア吐出装置は小型化が実現されたため、定着装置の分離エアの供給源として画像形成装置に搭載することが可能となった。従来のコンプレッサやエアタンクを備えるエア供給システムは大型とならざるを得ず、業務用印刷機等にしか用いることができなかったが、オフィス等に配置される画像形成装置においても、エア分離方式による確実な用紙分離が可能となった。
【０１３２】
以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、シリンダ及びエアポンプの形状などは適宜なものを採用可能である。また、エアポンプとしての能力やエアの吐出タイミングなども適宜に設定可能である。
【０１３３】
画像形成装置にエア吐出装置を用いる場合、定着装置における用紙分離（剥離）に限らず、給紙部における用紙分離や用紙搬送に、エア分離あるいはエア搬送方式を採用可能である。また、定着装置や画像形成装置各部の構成などは任意である。カラー画像形成装置に限らず、モノクロ装置にも本発明を適用することができる。もちろん、画像形成装置としては複写機に限らず、プリンタやファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。
【符号の説明】
【０１３４】
１              定着ローラ
２              加熱ローラ
３              定着ベルト
１０            加圧ローラ
１５            定着装置
２０            用紙分離ユニット
５３            シリンダ
５５，５５Ｂ    ピストン
５７            溝部
６３            金属リング
７０            ガイド軸
８１            クランクディスク
８２            フィラー
８６            クランクレバー
１００，１０１  レール
１０６          駆動アーム
１１０          ステッピングモータ
１１２          ドライブ軸
１１５          第一駆動ベルト
１１６          第二駆動ベルト
１３１，１５１  カム板
１３５          切替軸（開閉部材）
１３６          平板カット部
１４１，２４１  リンクレバー
１４２，２４２  コロ（カムフォロワ）
１４５          エア吐出口
２０１          クランク軸
２０２          クラッチ軸
２０３          スプリングクラッチ（一回転クラッチ）
２０５          クラッチギア
２１０          ＤＣサーボモータ
２１２          ウォーム
２１３          ウォームホイール
２１５          クランク板
２１７          クランクレバー
２２０          クランクギア
５００          エア吐出装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１３５】
【特許文献１】特開２００５−１５７１７９号公報
【特許文献２】特開２００８−００３２７７号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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