(57)【要約】【課題】多数のノズルを１本のエアー搬送管の、エアー供給源とは逆側の端部領域に設置する場合に、多数のノズルから用紙に対して均一に圧縮空気を噴射することができ、定着装置の軸線方向のどの位置においても巻き付きが発生せずに用紙分離を実現する。【解決手段】加熱手段を付設する回転定着部材と、この回転定着部材に加圧される回転加圧部材と、これら回転定着部材と回転加圧部材のニップ部の用紙搬送方向下流側に且つ用紙搬送方向に直交するニップ部長手方向に分布配置され、ニップ部を挟持搬送される用紙に圧縮空気をパルス状に噴射する複数のノズルとを備える定着装置において、前記複数のノズルが共通の１本の圧縮空気供給管に順番に分岐するように構成され、前記圧縮空気供給管における前記複数のノズルよりも圧縮空気源に近い通紙領域外に、前記複数のノズルの圧力勾配を抑制するための排気口が設けられる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段を付設する回転定着部材と、この回転定着部材に加圧される回転加圧部材と、これら回転定着部材と回転加圧部材のニップ部の用紙搬送方向下流側に且つ用紙搬送方向に直交するニップ部長手方向に分布配置され、ニップ部を挟持搬送される用紙に圧縮空気をパルス状に噴射する複数のノズルとを備える定着装置において、前記複数のノズルが共通の１本の圧縮空気供給管に順番に分岐するように構成され、前記圧縮空気供給管における前記複数のノズルよりも圧縮空気源に近い通紙領域外に、前記複数のノズルの圧力勾配を抑制するための排気口が設けられたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記複数のノズルが、用紙搬送方向に直交する通紙領域にわたって２０個以上存在することを特徴とする請求項１に記載の定着装置
【請求項３】
前記排気口が複数個設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
請求項１〜３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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮空気噴射による記録媒体分離を行う定着装置および画像形成装置に係り、特に電子写真方式で画像形成を行い、熱を用いて定着を行う定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびこれらの機能を備えた複合機などの画像記録装置において、記録媒体（以下、用紙ともいう）の表面に転写されたトナー像を定着させる装置として、ハロゲンヒータなど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押圧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挟持・搬送しながら、加熱・加圧する熱ローラ定着方式が知られ、広く利用されている。
【０００３】
また無端状の定着ベルトを、ハロゲンヒータなど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挟持・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、ウオーミングアップタイムを短縮でき、省エネになるという利点を有している。
【０００４】
以上のような加熱定着方式では、用紙に融着したトナー像が定着ローラ／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し、用紙分離には分離爪が用いられている。分離爪の大きな欠点は、ローラやベルトと接触するためにローラやベルトの表面に爪跡（爪傷）を付け易く、その場合には出力された画像にスジが発生するということである。
【０００５】
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になり難く、寿命も長かった。そのため、巻き付きジャムなどの防止を優先させて、長い間分離爪が使用されてきた。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、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ったものを使用している。ただ、このような構成では、表層が軟らかく、傷が付き易い。表層に傷が付くと定着画像にスジ状の傷が生じることから、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を殆ど用いず、大半は非接触分離を行っている。
【０００６】
非接触分離では、トナーと定着ローラとの粘着力が高いと定着後の用紙がローラに巻き付くため、容易に巻き付きジャムを発生するようになる。特にカラー画像形成では何層もの色（トナー層）が積層されており、粘着力が高まるために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、主に次の方式が採用されている；
〔１〕定着ローラ／定着ベルトとの間に微小なギャップ（約０．２〜１ｍｍ）を開け、定着ローラ／定着ベルトの長手方向／幅方向に平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０．２〜１ｍｍ）を開け、所定間隔に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。
【０００７】
しかしながら、いずれの方式でも定着出口への用紙案内板との隙間が空いているため、薄紙や先端余白が少ない用紙を通紙する時、あるいは写真などのベタ画像を通紙する時は、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、用紙巻き付きジャムが生じたり、逆に分離板や分離爪などに突き当たって、ジャムが発生することがある。
【０００８】
そこで非接触分離方式の補助措置として、空気を用紙分離位置に吹き付けることが以前から提案され、使用に供されている。提案された構成は数多くあるが、例えば特許文献１〜６にそれぞれ開示されたようなものがある。
【０００９】
特許文献１には、定着ローラの近傍に剥離爪を設けて、その剥離爪の先端に、定着ローラに付着した用紙の先端に向けて空気を噴出する空気吹出し孔を設ける構成が開示されている。
【００１０】
特許文献２では、円筒状の部材の軸方向に微小孔を複数一列に配列し、それら微小孔を介して圧縮空気を噴射し、用紙を加熱ロールから分離する構成や、微小孔を軸方向に二列配列し、用紙搬送速度のばらつきにも対応することが可能な機構を有する定着装置が開示されている。
【００１１】
特許文献３では、圧縮空気によって定着後の用紙をヒートローラ表面から剥離させる定着装置において、ノズル部材に空気溜り部を設けるとともに、噴射口の形状を噴射出口方向に徐々に拡大し、圧縮空気を、ノズル部材の中央をピークとした緩やかな圧力分布を有する均一なジェット流として吹き出すことが提案されている。
【００１２】
特許文献４では、用紙の進行に合わせて圧縮空気をパルス周期で噴射することで、搬送ガイド部材に接触して起こる画像不良を防止する構成が開示されている。
特許文献５では、空気流通のための孔を有した支持部材と、用紙の先端部に空気を噴射する噴射孔を有した複数の噴射部材とを備え、複数の噴射部材が支持部材に支持され、各々独立して回動可能である構成が提案され、用紙の形状に対応して複数の噴射部材の噴射方向を任意に変更できるようになっている。
【００１３】
特許文献６では、定着装置のニップ部を通過した直後の用紙の先端部に圧搾空気を噴射して、用紙を定着ローラから剥離するに当たり、連続的に用紙を搬送して定着する場合に、搬送される前後の用紙の間に対応する定着ローラの外周面に、圧搾空気を連続して噴射させるべく制御する構成が提案され、定着ローラの外周面に温度差が生じて後続する用紙に光沢ムラを発生させないようになっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、従来の圧縮空気噴射による用紙分離については、吸湿した用紙のようにローラに巻き付き易いものでは、エアー噴射がダイレクトに作用しない領域では確実な剥離が保証されない問題を抱えていた。これを図を用いて説明する。図８に示すように、圧縮空気を噴射するノズル７を設置し、加圧ローラ１と定着ローラ２のニップ部出口へ搬送される用紙８に圧縮空気を噴射することで、図９に示すように、ニップ部からローラに用紙８が巻きつかずに、搬送される。しかしながら、図９のように用紙が分離、搬送されるのは、坪量が大きく、先端並びに全体の未定着トナーが少なく、吸湿していない用紙であり、多量の未定着トナーを載置し坪量の少なく、吸湿された用紙のような巻き付き易いものでは、エアー噴射を受けるところでは、用紙が分離されるが、エアー噴射されない箇所では、図１０に示すように、ニップ部出口からローラに巻き付きながら分離、搬送されるため、トナーに与えることができる熱量がローラ長手方向において不均一になり、用紙の画像に定着ムラの障害が発生する。このような巻き付き易い条件において、巻き付きなく分離、搬送を行うためには、図１１のようにローラ長手方向に沿ってノズルの数を増やし、用紙全体に均一にエアー噴射する必要がある。
【００１５】
しかしながら、多数のノズル、例えばＡ４縦サイズの用紙を搬送する際に１５個程度のノズルを１本のエアー搬送管の、エアー供給源とは逆側の端部領域に設置する場合、図１２に示すように、ノズルの設置位置、即ちエアー供給源からの距離によって、各ノズルから噴射される圧縮空気の圧力が変わってしまい、このような圧縮空気圧力の違いにより、用紙の搬送障害を引き起こしてしまうことが分かった。図１２は、ノズル先端の圧縮空気圧に関するシミュレーションを概念的にグラフ化したものであり、非接触分離方式の補助措置としての圧縮空気噴射では、エアー供給管路内の圧縮空気流速が非常に高くて直進性が強く、エアー供給源に近いノズルのあたりの空気はエアー供給管路内を移動する空気に引っ張られ圧力が低下し、ノズルに圧縮空気が供給され難くなっているのに対して、エアー供給源から遠くなると、管路内の流速が下がり直進性が弱まるので、ノズルに圧縮空気がスムーズに供給されると考えられる。
【００１６】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、多数のノズルを１本のエアー搬送管の、エアー供給源とは逆側の端部領域に設置する場合に、多数のノズルから用紙に対して均一に圧縮空気を噴射することができ、定着装置の軸線方向のどの位置においても巻き付きが発生せずに用紙分離を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題は、加熱手段を付設する回転定着部材と、この回転定着部材に加圧される回転加圧部材と、これら回転定着部材と回転加圧部材のニップ部の用紙搬送方向下流側に且つ用紙搬送方向に直交するニップ部長手方向に分布配置され、ニップ部を挟持搬送される用紙に圧縮空気をパルス状に噴射する複数のノズルとを備える定着装置において、前記複数のノズルが共通の１本の圧縮空気供給管に順番に分岐するように構成され、前記圧縮空気供給管における前記複数のノズルよりも圧縮空気源に近い通紙領域外に、前記複数のノズルの圧力勾配を抑制するための排気口が設けられることによって解決される。
【００１８】
前記複数のノズルが、用紙搬送方向に直交する通紙領域にわたって２０個以上存在することが想定される。前記排気口が複数個設けられていれば、好適である。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に係る発明では、回転定着部材と回転加圧部材のニップ部の用紙搬送方向下流側に且つ用紙搬送方向に直交するニップ部長手方向に分布配置され、ニップ部を挟持搬送される用紙に圧縮空気をパルス状に噴射する複数のノズルが共通の１本の圧縮空気供給管に順番に分岐するように構成され、前記圧縮空気供給管における前記複数のノズルよりも圧縮空気源に近い通紙領域外に、前記複数のノズルの圧力勾配を抑制するための排気口が設けられるので、用紙に対して均一に圧縮空気を噴射することができ、定着装置の軸線方向のどの位置においても巻き付きが発生せずに用紙分離を実現できる。
【００２０】
前記複数のノズルが、用紙搬送方向に直交する通紙領域にわたって２０個以上存在すると各ノズル間で圧力勾配が発生し易くなり、これに対して前記排気口が複数個設けられていれば、ノズルの圧力勾配を抑制することが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】画像形成装置の概略構成図である。
【図２】エアー分離機構を搭載したベルト定着装置の概略構成図である。
【図３】エアー分離機構の概略斜視図である。
【図４】エアー分離機構の概略平面図である。
【図５】ノズルと排気口のエアー供給管への取り付け状態を示す概念平面図である。
【図６】エアー分離機構におけるエアー供給源からの距離とノズル先端圧力の関係を表わすグラフであり、横軸右側がエアー供給源から近い側、横軸左側がエアー供給源から遠い側を表わす。
【図７】用紙の画像先端余白を少なくしたトナー担持用紙の一例を示す図である。
【図８】従来のエアー分離機構を搭載したローラ定着装置の概略構成図である。
【図９】従来のエアー分離機構による用紙分離を説明する図である。
【図１０】同じく従来のエアー分離機構による用紙分離を説明する図である。
【図１１】従来のエアー分離機構の概略平面図である。
【図１２】従来のエアー分離機構におけるエアー供給源からの距離とノズル先端圧力の関係を表わすグラフであり、横軸右側がエアー供給源から近い側、横軸左側がエアー供給源から遠い側を表わす。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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体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なっている。
【００２３】
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。クリーニング装置により回収されたトナーは、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あふれる事態を防止している。
【００２４】
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−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。
【００２５】
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、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、定着部材としての定着ベルトを介して定着ローラ２６に加圧部材としての加圧ローラ２７を押し当てて構成されている。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
次に定着装置２５を、図２に基づいて詳細に説明する。この定着装置２５はベルト定着装置であり、定着ベルト２８が駆動ローラである定着ローラ２６、従動ローラであって内部に定着ヒータ２９を有した加熱ローラ３０に支持・張架されていて、回転走行する。定着ヒータ２９により加圧ローラ３０が加熱され、定着ベルト２８を加熱する。加圧ローラ２７は定着ローラ２６と定着ベルト２８を介して対峙して設けられ、不図示の加圧機構により定着ローラ２６へ加圧される。またテンションローラ３２により、定着ベルト２８の加熱ローラ３０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３０から定着ベルト２８へ伝えることができる。定着ベルト２８は定着ローラ２６が不図示の駆動機構で回転駆動されることにより回転し、加圧ローラ２７は定着ベルト２８に連れ回りする。加圧ローラ２７にも駆動をかけるようにしてもよい。定着ベルト２８の表面温度は不図示の温度検知素子により検知され、不図示の温度制御部が、その温度検知素子の出力値に基づいて定着ヒータ２９を、定着ベルト２８の表面温度が所定の設定温度になるように制御する。未定着トナー像を担持した用紙８が定着装置２５に搬入されて、所定の温度に制御されている定着ベルト２８と加圧ローラ２７とのニップ部を通過し、その際、トナー像が溶融定着され、装置本体外に送り出されるようになっている。
【００３０】
そして、この定着装置２５では更に、ニップ部へ向けて圧縮空気を噴射するノズル７、用紙分離・搬送用の分離板３４、不図示のウェブクリーニング、同じく不図示のオイル塗布装置が備えられている。また定着装置２５の入口側には入口ガイド４が、出口側には上下の出口ガイド５，６が配置されており、加圧ローラ２７には分離板３が付設されている。
【００３１】
ノズル７は分離板３４に一体化されており（詳細図示せず）、図３，４に示すように、用紙搬送方向に直交する方向で通紙領域にわたって総計３０個設けられ、共通のエアー供給管５２を介してエアー供給源から圧縮空気が供給される。分離板３４自体は用紙搬送方向に直交する方向での通紙領域を越える幅で延在する。複数のノズル７のエアー供給管５２への取り付け状態は、図５に示すようであり、ノズル７に圧縮空気が供給される手前の通紙外領域には、排気口５３が設けられ、排気口５３とノズル７とはエアー供給管５２から分岐するように配設されている。このように排気口５３をエアー供給源に近い側に設けることで、先の図１２のようにエアー供給源に近い側のノズル圧力が極端に低く、エアー供給源から遠い側のノズルとの間で、用紙分離位置への空気吹き付けにムラが生じる事態を回避し、図６のように、用紙搬送方向に直交する方向に配置された複数のノズルから出る圧縮空気圧力を均一にすることができる。
【００３２】
ノズルの先端径、形状、配置、個数は用紙分離実験、画像品質により個別に設けることになる。ちなみに、図１２、図６に示したノズル先端の圧縮空気圧に関するシミュレーションは、次のような条件で行った：
ノズル先端径０．９ｍｍ、ノズル個数３３個、ノズル間距離１０ｍｍ、
エアー供給タンク内の圧力は１０５ｋＰａ程度であり、定着ベルトから用紙を引き剥がす際に用紙に圧縮空気を吹き付けるノズル先端圧力が１０±１ｋＰａになることを想定。
排気口の穴径、形状、配置、個数もノズル７の構成に依存する。
【００３３】
なお、エアー分離機構は、分離の困難な、多量の未定着トナーを坪量の少ない用紙に担持させたものを定着部材より分離するのに効果がある。坪量の多い用紙を定着部材より分離するのに圧縮空気を噴射する必要はなく、坪量が多い場合は、圧縮空気の噴射をしなくても、分離板３４のみで定着部材である定着ベルト／定着ローラから用紙を分離することが可能である。
【００３４】
また定着ベルト２８と分離板３４とのギャップは０．６〜１．０ｍｍとしている。これは、分離板３４では、ギャップが狭ければ、定着ベルトから用紙を分離する効果がより強くなるが、ノズル７では、流体シミュレーション・実験を行い確認したが、ノズル７が定着ベルト２８に近くなると、噴射された圧縮空気に対して定着ベルト湾曲部が抵抗になり、用紙に十分な圧縮空気を与えることができず、定着ベルトから記録媒体を分離する効果が弱まるという結果が出て、定着ベルトの抵抗の影響が少ないように、ギャップを広げること（０．６〜１．０ｍｍ）で用紙に必要な圧縮空気を与えることができるため、上記のギャップ値を採用したものである。
【００３５】
このようなエアー分離機構を用いることで、多量の未定着トナーを坪量の少ない６０ｇｓｍ以下の用紙に担持させたもので、なおかつ図７のような、用紙の画像先端余白を少なくした画像においても、分離できることを確認しており、高い分離能力を有しているといえる。
【符号の説明】
【００３６】
３  分離板
４  入口ガイド
５，６  出口ガイド
１０  中間転写ベルト
１３，１４，１５，１６  支持ローラ
１７  中間転写体クリーニング装置
２１  露光装置
２３  ２次転写ローラ
２４  ベルト
２５  定着装置
２６  定着ローラ
２７  加圧ローラ
２８  定着ベルト
２９  定着ヒータ
３０  加熱ローラ
３２  テンションローラ
３４  分離板
４０  感光体
４２  給紙ローラ
４４  給紙カセット
４５  分離ローラ
４７  搬送ローラ
４８  レジストローラ
４９  排出ローラ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３７】
【特許文献１】特開昭６１−５９４６８号公報
【特許文献２】特開昭６０−２４７６７２号公報
【特許文献３】実用新案登録第２５８１４２９号公報
【特許文献４】特開２００７−１９９４６２号公報
【特許文献５】特開２００７−０７９４１１号公報
【特許文献６】特開２００７−２４０９２０号公報
【図１】
2011186040.tif 000003
【図２】
2011186040.tif 000004
【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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