(57)【要約】【課題】加圧回転体に生じる結露をより効果的に防止でき、結露スリップのさらなる抑制を図り得る定着装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】トナー像が形成された記録材を加熱する加熱回転体と、該加熱回転体と圧接して前記加熱回転体との間に定着ニップ部を形成する加圧回転体と、前記加圧回転体に空気を送るダクト部材と、を備えた定着装置において、前記ダクト部材から前記加圧回転体に送られる空気の送風位置を、前記定着ニップ部の下流側端部近傍としたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像が形成された記録材を加熱する加熱回転体と、該加熱回転体と圧接して前記加熱回転体との間に定着ニップ部を形成する加圧回転体と、前記加圧回転体に空気を送るダクト部材と、を備えた定着装置において、
前記ダクト部材から前記加圧回転体に送られる空気の送風位置を、前記定着ニップ部の下流側端部近傍としたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
ダクト部材は、前記加圧回転体の定着ニップ部の下流側端部近傍に向けて対向する空気の吹き出し口を備えている請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
ダクト部材は、定着ニップ部を通過した記録材が加圧回転体に巻き付くことを防ぐガイド部材によって構成されている請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記ダクト部材は、前記加圧回転体の回転軸と平行方向に複数のダクトが配置されたダクト群を備えている請求項１乃至３のいずれかの項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記ダクト群が、前記定着ニップ部の下流側端部近傍に空気を送る送風用のダクトと、前記定着ニップ部の下流側端部近傍の空気を吸気して外部に排出する吸気用のダクトとの２種類から構成されていることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記送風用のダクトと吸気用のダクトが、互いに隣接して設けられている請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記送風用のダクトと吸気用のダクトが前記加圧回転体の回転軸と平行方向に交互に配置されている請求項６に記載の定着装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の定着装置と、
前記ダクト部材に空気を送る送風手段と、該送風手段の動作タイミングを制御する制御手段と、を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記定着装置は、前記定着ニップ部の下流側に、前記記録材を挟持搬送する排出ニップ部を形成する排出ローラ対を有する構成で、
前記制御手段は、前記記録材の先端が前記定着ニップ部を通過した後、前記先端が前記排出ニップ部に到達するまでの間は、送風手段を駆動せず、前記記録材の先端が排出ニップ部に到達した時点で、送風手段の駆動を開始することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
ダクト部材に空気を送る期間は、少なくとも、前記記録材の後端から前記加圧回転体の１周分の周長だけ下流側の領域が前記定着ニップ部を通過している間とすることを特徴とする請求項８又は９に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置およびこの定着装置を具備した画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写機・プリンタ等の画像形成装置では、画像形成部でトナー像を記録材に転写し、これを定着装置で加圧及び加熱することにより、トナー像を記録材に定着させている。定着装置は、記録材を加熱する加熱回転体と、加熱回転体と圧接して前記加熱回転体との間に定着ニップ部を形成する加圧回転体と、を備えている。そして、加圧回転体と加熱回転体との間の定着ニップ部にて、未定着のトナー像が転写された記録材を挟持搬送させることによって、トナー像を加熱、加圧して永久像として定着を行うものである。
【０００３】
定着装置の慢性的な問題のひとつに、加圧回転体の結露に伴い、加熱回転体がスリップする現象に起因する問題がある。この現象は、以下のような現象である。
すなわち、低温状態から連続印字を開始する場合、定着装置は加圧回転体の温度が低い状態で記録材を搬送させることになる。この時、記録材に多くの水分が含まれていると、記録材に含まれていた水が加熱回転体によって加熱されて蒸発し、発生した水蒸気が低温の加圧部材の表面上に結露することがある。加圧回転体に水が結露してしまうと、加熱回転体と加圧回転体との間に水が入り込み、加熱回転体と加圧回転体との間の摩擦係数が下がり、加熱回転体が加圧回転体との間でスリップする現象が生じる。このスリップ現象を結露スリップと呼ぶこととすると、結露スリップにより、加熱回転体や加圧回転体の周方向に温度ムラが生じて画像不良を起こしたり、記録材が搬送されずに紙詰まりを起こしたりする、という問題が発生する。
このような結露スリップの発生を抑制する技術としては、たとえば、特許文献１や特許文献２に記載のようなものが知られている。すなわち、加圧回転体の、定着ニップ部と反対側の領域に、風が当たるように送風するもので、加圧回転体に結露した水を吹き飛ばすことによって、結露スリップを抑制する構成となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１１６８５８号公報
【特許文献２】特開２０１２−１２３１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、結露スリップにおいて、加圧回転上の結露は、ほとんどが定着ニップ部の下流側端部近傍の領域（以下、定着ニップ部の出直領域と呼ぶ）で発生することがわかっている。しかし、上述した従来の定着装置では、送風した空気が最初に加圧部材に当たる領域が、定着ニップ部と反対側の領域であるため、送風した空気は、定着ニップ出直領域に届く際には、既に多くの水を含んでしまっている。そのため、定着ニップ出直領域の水蒸気を効果的に除去することができず、結露スリップの発生を十分抑制できていない。
【０００６】
本発明の目的は、加圧回転体に生じる結露をより効果的に防止でき、結露スリップのさらなる抑制を図り得る定着装置及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、トナー像が形成された記録材を加熱する加熱回転
体と、該加熱回転体と圧接して前記加熱回転体との間に定着ニップ部を形成する加圧回転体と、前記加圧回転体に空気を送るダクト部材と、を備えた定着装置において、
前記ダクト部材から前記加圧回転体に送られる空気の送風位置を、前記定着ニップ部の下流側端部近傍としたことを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、前記ダクト部材に空気を送る送風手段と、該送風手段の駆動タイミングを制御する制御手段と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、加圧回転体に生じる結露をより効果的に防止でき、結露スリップのさらなる抑制を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態１の定着装置の概略断面図。
【図２Ａ】図１の定着装置の動作状態を示す図。
【図２Ｂ】図１の定着装置の動作状態を示す図。
【図２Ｃ】図１の定着装置の動作状態を示す図。
【図２Ｄ】図１の定着装置の動作状態を示す図。
【図２Ｅ】図１の定着装置の動作状態を示す図。
【図２Ｆ】図１の定着装置の動作状態を示す図。
【図３】図１のダクトからの送風タイミングを表した図。
【図４】本発明の画像形成装置の一例を示す図。
【図５】本発明の実施形態２の定着分離下ガイドの概略斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明を図示の実施形態に基づいて、詳細に説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
［実施形態１］
まず、図４を参照して、本発明が適用される画像形成装置の一例について説明する。
この画像形成装置は、記録材Ｐを積載する記録材積載部１０１と、記録材積載部１０１から記録材Ｐを給送する給紙ローラ１０２と、画像形成部としての転写部１０５と、定着装置１１０とを備えている。転写部１０５では、給紙ローラ１０２によって給送された記録材Ｐ上にトナー像が形成され、定着装置１１０によって、記録材Ｐ上のトナー像が加熱定着される。
記録材積載部１０１には複数枚の記録材Ｐの収納されており、記録材Ｐの搬送方向先端部付近に配置された給紙ローラ１０２によって、記録材Ｐは一枚ずつ分離給送され、下流の搬送ローラ対１０３に搬送される。
【００１１】
搬送ローラ対１０３の下流には、記録材検知器１０４が配置されている。記録材検知器１０４は、光学式センサであり、記録材Ｐの厚み方向に対して記録材Ｐを挟み込むように、発光部、受光部を有している。発光部から発光された光線を記録材Ｐが遮断するかしないかで、記録材Ｐを検知し、記録材Ｐの先端部、後端部の通過を認識することができる。
記録材検知器１０４の下流には、転写部１０５が配置される。転写部１０５は、画像形成手段としてのプロセスカートリッジ１０６と転写ローラ１０７から構成されている。プロセスカートリッジ１０６の内部には、感光体ドラム１０８や現像器等が備えられる。
１０９は露光装置であり、１枚毎の画像情報に基づいてレーザ光を発し、レーザ光によって感光体ドラム１０８上に潜像を形成する。感光体ドラム１０８上の潜像は、公知の静電写真プロセスによって、感光体ドラム１０８上にトナー像が現像される。
感光体ドラム１０８上のトナー像は、搬送ローラ対１０３によって搬送されてくる記録材Ｐが、感光体ドラム１０８と転写ローラ１０７からなるニップ部に到達するタイミング
に合わせて現像される。よって、トナー像は、転写ニップ部において、記録材Ｐに対して所定のタイミングで、所定の位置に転写される。
次に、未定着のトナー像が転写された記録材Ｐは定着装置１１０に搬送され、定着装置１１０を通過した記録材Ｐは、排紙ローラ対１１１によって排紙トレイ１１２に排出される。
【００１２】
ここで、図４に記載の範囲で、定着装置１１０の概略構成について説明する。
定着装置１１０は、記録材を加熱する加熱回転体として定着フィルム１１と、定着フィルム１１と圧接して定着フィルム１１との間に定着ニップ部Ｎ１を形成する加圧回転体としての加圧ローラ１２と、を備えている。また、定着ニップ部Ｎ１の下流側には、定着分離下ガイド１７が設けられている。この定着分離下ガイド１７はダクト１７ａを有し、加圧ローラ１２に空気を送るダクト部材として機能するもので、定着ニップ部Ｎ１の下流側端部に向けて対向する空気の吹き出し口ａ２を備えている。この空気の吹き出し口ａ２から、加圧ローラ１２に送られる空気の送風位置は、定着ニップ部Ｎ１の下流側端部近傍となっている。
また、画像形成装置には、ダクト１７ａに空気を送る送風手段としてのファン等の送風装置３０と、加圧ローラ１２に空気を送るように送風装置３０の動作タイミングを制御する制御手段としての制御装置３１と、を備えている。
【００１３】
＜定着装置の概略構成＞
次に、定着装置１１０について、詳細に説明する。
図１は、定着装置１１０の詳細断面図である。
すなわち、この定着装置１１０は、フィルム加熱方式の定着装置であり、定着フィルム１１は、可撓性で耐熱性の円筒状フィルムで構成される。
定着フィルム１１の内部には、定着フィルム１１を加熱するセラミック製のヒータ１３や、フィルムを案内するガイド部材であるフィルムガイド１４や、ステイ１５などが配置されている。
加圧ローラ１２は駆動側の回転体であり、駆動源から駆動力が伝達され、前記定着フィルム１１は、定着ニップ部Ｎ１における摩擦力によって、加圧ローラ１２の回転に従動回転する。
定着ニップ部Ｎ１の記録材搬送方向上流側には、転写部１０５から搬送されてきた記録材Ｐを定着ニップ部Ｎ１に案内する、定着入口ガイド１６が配置されている。また、定着ニップ部Ｎ１の記録材搬送方向下流側には、定着ニップ部Ｎ１を通過した記録材Ｐが定着フィルム１１または加圧ローラ１２に巻き付くことを防ぐ、定着分離上ガイド１８および定着分離下ガイド１７が配置されている。定着分離下ガイド１７が、定着ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐが加圧ローラ１２に巻き付くことを防ぐガイド部材である。
【００１４】
定着分離上ガイド１８および定着分離下ガイド１７の記録材搬送方向下流側には、搬送された記録材Ｐを定着装置外に排出する排出ローラ１９および排出コロ２０が配置されている。排出ローラ１９と排出コロ２０は排出ローラ対を構成するもので、圧接して排出ニップ部Ｎ２を形成している。
また、定着分離下ガイド１７には、加圧ローラ１２に空気を送る空気通路を構成するダクト１７ａが設けられており、結露スリップを抑制するための風を送るダクト部材としての役割を備えている。
ダクト１７ａは定着分離下ガイド１７の内部に設けられ、上下に延びる入口側通路１７ａ１と、入口側通路１７ａ１の上端から方向を変えて、記録材Ｐの搬送方向上流側に向かって斜め上方に延びる出口側通路１７ａ２とを備えている。出口側通路１７ａ２の開口部が空気の吹き出し口ａ２であり、入口側通路１７ａ１の開口部が空気入口ａ１である。出口側通路１７ａ２の延長線は、定着ニップ部Ｎ１の搬送方向下流側端部あるいはその近傍を通るように配置されている。
ダクト１７ａに対しては、空気入口ａ１に空気を供給するファン等の送風装置３０からの配管等の通路が接続される。送風装置３０を制御する制御装置３１は、記録材Ｐの搬送位置に応じて、送風装置３０のＯＮ、ＯＦＦのタイミングを制御する。記録材Ｐの搬送位置は、給紙タイミングと搬送速度、あるいは記録材検知センサによる検知信号等から、演算することができる。
【００１５】
次に、上記定着装置１の動作について説明する。
画像形成装置が動作を開始すると、定着装置１は、まずヒータ１３が通電され発熱する。次に、加圧ローラ１２がＡ方向に回転駆動され、その駆動力が定着フィルム１１に伝達され、定着フィルム１１が、加圧ローラ１２の回転に従動してＢ方向に回転する。
画像形成部からトナー像が転写された記録材Ｐが定着装置に搬送されると、記録材Ｐは定着入口ガイド１６に案内されて定着ニップ部Ｎ１に侵入する。定着ニップ部Ｎ１において、記録材Ｐは加圧ローラ１２と、ヒータ１３によって加熱された定着フィルム１１に挟持されつつ搬送され、トナー像が定着フィルム１１により加熱されて記録材Ｐに定着される。
定着ニップ部Ｎ１を通過した記録材Ｐは、定着分離上ガイド１８および定着分離下ガイド１７により、定着フィルム１１や加圧ローラ１２に巻き付くことを防がれつつ、排出ニップ部Ｎ２に案内され、定着装置外に排出される。
また、ダクト１７ａから、後述する適切なタイミングで定着ニップ出直領域Ｒに送風することにより、結露スリップを抑制する。
【００１６】
＜結露スリップ抑制原理＞
まず、定着装置１において、ダクト１７ａから送風しない場合、どのように結露スリップが生ずるか説明する。
加圧ローラ１２が低温である時に、画像形成装置が動作を開始し、定着装置１にトナー像が転写された記録材Ｐが定着ニップ部Ｎ１に侵入すると、トナー像とともに記録材Ｐに含まれた水が加熱される。記録材Ｐが定着ニップ部Ｎ１を通過した直後に、記録材Ｐから水蒸気が発生し、定着ニップ出直領域Ｒで、十分に加熱されていない加圧ローラ１２に結露が生じる。その後、定着ニップ出直領域Ｒで生じた結露が、加圧ローラ１２の回転によって定着ニップ部Ｎ１の入口に運ばれる。その際に、記録材Ｐがまだ定着ニップ部Ｎ１の入口を通過中の場合は、結露が記録材Ｐに吸収される。一方、記録材Ｐが定着ニップ部Ｎ１の入口を通過した後の場合では、結露は定着ニップ部Ｎ１に入り込んでしまい、結露スリップを招く。
【００１７】
次に、図２及び図３を参照して、ダクト１７ａからの送風による結露スリップの抑制原理を説明する。
図２は、複数の紙位置における、ダクト１７ａの動作と加圧ローラ１２の結露状態を示した図、図３はタイミングチャートである。
画像形成装置が動作を開始した段階では（図３中、時刻ｔ０）、送風装置３０はＯＦＦで、ダクト１７ａには送風されていない。
図２Ａは、記録材Ｐの先端Ｐ１が定着ニップ部Ｎ１に侵入し始めた状態、図２Ｂは定着ニップ部Ｎ１を通過し、排出ニップ部Ｎ２の手前にある状態を示している。
図３に即して説明すると、記録材Ｐの先端Ｐ１が、時刻ｔ１において定着ニップ部Ｎ１に達し（図２Ａ）、時刻ｔ２において定着ニップ部Ｎ１の外に出る。定着ニップ部Ｎ１を通過した記録材Ｐから水蒸気が発生し、加圧ローラ１２に接して結露Ｗが生じ始める（図２Ｂ）。
図２Ｂの段階では、記録材Ｐの先端は排出ニップ部Ｎ２には到達していないため、この時点で、ダクト１７ａから送風してしまうと、記録材Ｐの定着フィルム１１への巻き付きを助長してしまう。そこで、この段階では、まだ送風装置３０はＯＦＦで、ダクト１７ａからの送風は行わない。
【００１８】
続いて、時刻ｔ３において、記録材Ｐの先端Ｐ１が排出ニップ部Ｎ２に達し（図３中、ｔ３）、排出ニップ部Ｎ２で挟持される。
図２Ｃは、記録材Ｐの先端Ｐ１が、排出ニップ部Ｎ２を通過した状態を示している。この段階に達すると、記録材Ｐの定着フィルム１１への巻き付きの発生の可能性が無くなるため、送風装置３０をＯＮとし、ダクト１７ａからの送風を開始する。このダクト１７ａから吹き出される風により、定着ニップ部Ｎ１の出直領域Ｒの水蒸気は拡散され、加圧ローラ１２への結露を防ぐことができる。
ダクト１７ａから吹き出される空気が、加圧ローラ１２に最初に接触する位置は、定着ニップ部Ｎ１の下流側の端部から、加圧ローラ１２の回転方向に４５°回転した位置までの範囲とすることが好適である。すなわち、この範囲が本発明の出直領域Ｒの好適な範囲であり、空気の吹き出し方向を、この範囲に広がるように吹き出すようにしてもよいし、この範囲の内の部分的な範囲に絞って吹き出すようにしてもよい。
【００１９】
また、結露スリップが発生しないためには、定着ニップ部Ｎ１を通過しきっていない記録材Ｐの長さが、加圧ローラ１２の周長分となる時点以降で、定着ニップ部Ｎ１の出直領域Ｒで加圧ローラ１２への結露が生じなければよい。すなわち、ダクト１７ａからの送風は、少なくとも定着ニップ部Ｎ１を通過しきっていない記録材Ｐの長さが、加圧ローラ１２の一周分の周長Ｌである時点でダクト１７ａから送風を開始すればよい（図２Ｄ）。すなわち、ダクト１７ａに空気を送る期間は、少なくとも、記録材Ｐの後端Ｐ２から加圧ローラ１２の１周分の周長Ｌだけ上流側の領域が定着ニップ部Ｎ１を通過している期間である。要するに、記録材Ｐが定着ニップ部Ｎ１を通過しきるまで送風を続ける必要がある（図２Ｅ）。
図３に即して説明すると、記録材Ｐの後端Ｐ２が定着ニップ部Ｎ１に入る時点ｔ５から、加圧ローラ１２の一周分の周期Ｔ０だけ前の時点ｔ４から、記録材の後端Ｐ２が定着ニップ部Ｎ１から抜ける時点ｔ６の間、送風を続ける。
記録材Ｐがニップ部Ｎ１を通過した後は（図３中、ｔ６以降）、水蒸気の発生源が無くなり、加圧ローラ１２への結露は発生しないので、ダクト１７ａからの送風を停止させる（図２Ｆ）。
【００２０】
以上のように、本実施形態１によれば、加圧ローラ１２へ結露の発生の防止を、結露が多く発生する定着ニップ部Ｎ１の出直領域Ｒで行うことができるため、結露スリップを強く抑制することが可能である。
なお、加圧ローラ１２の定着ニップ部Ｎ１の出直領域近傍の空気の温度は、定着ニップ部Ｎ１の下流側端部から、加圧ローラ回転方向に３〜６ｍｍ離れた部分までの領域Ｒ´では、加圧ローラ１２より高い。よって、加圧ローラ１２上の結露は領域Ｒ´で多く発生している。従って、ダクト１７ａからの送風は、定着ニップ部Ｎ１の出直領域Ｒ内、特に領域Ｒ´で最初に加圧ローラに送風した空気が当たるようにすると良い。
【００２１】
［実施形態２］
次に、本発明の実施形態２について説明する。
本実施形態２は、実施形態１の定着分離下ガイド１７の代わりに、ダクトを長手方向に複数配置した定着分離下ガイド２１を用いた構成となっている。
図５は、定着分離下ガイド２１とその周辺部材の斜視図である。
定着分離下ガイド２１には、加圧ローラ１２の回転軸と平行方向に複数のダクト、すなわち、ダクト２１ａからダクト２１ｇまで７個のダクトが配置されたダクト群を備えている。
このダクト群は、定着ニップ部Ｎ１の下流側端部近傍に空気を送る送風用のダクトと、定着ニップ部Ｎ１の下流側端部近傍の空気を吸気して外部に排出する吸気用のダクトとの２種類から構成されている。
すなわち、ダクト２１ａ、ダクト２１ｃ、ダクト２１ｅ、ダクト２１ｇは吸気用のダクトであり、ダクト２１ｂ、ダクト２１ｄ、ダクト２１ｆは排気用のダクトである。そして、吸気用のダクト２１ａ、２１ｃ、２１ｅ、２１ｇと、排気用のダクト２１ｂ、２１ｄ、２１ｆが加圧ローラ１２の回転軸と平行方向に交互に、互いに隣接して配置されている。
この交互配置によって、全てのダクトが動作した際に、定着ニップ部Ｎ１の出直領域Ｒでは、図５の矢印で示すような空気の流れが発生する。
従って、これらのダクトを、実施例１のダクト１７ａと同様のタイミングで動作させれば、この空気の流れにより、定着ニップ部Ｎ１の出直領域Ｒに滞留している水蒸気を、すばやく定着装置外に排出することが可能である。
以上のように、本実施形態２によれば、加圧ローラ１２へ結露の発生の防止を、定着ニップ部Ｎ１の出直領域Ｒで発生した水蒸気を、すばやく除去することができるため、結露スリップをより確実に抑制することが可能である。
【符号の説明】
【００２２】
１１０    定着装置、１１  定着フィルム（加熱回転体）、
１２  加圧ローラ（加圧回転体）、
１７  定着分離下ガイド（ダクト部材）、１７ａ  ダクト（空気通路）
１９、２０  排紙ローラ、排紙コロ（排出ローラ対）
２１  定着分離下ガイド（ダクト部材）
２１ａ〜２１ｇ  ダクト（空気通路）
Ｎ１  定着ニップ部、Ｎ２  排出ニップ部
Ｐ  記録材、Ｒ  定着ニップ出直領域
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
2018092093.tif 000009
【図３】
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【図４】
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【図５】
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