JP4714902B2

JP4714902B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4714902B2
Application number: JP2006046359A
Authority: JP
Inventors: 久喜永瀬
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2026-02-23
Also published as: JP2007225846A

Description

本発明は、圧搾空気を噴射して定着装置のニップ部を通過した記録材を分離させると共に、圧搾空気で記録材を冷却してブロッキング等を防止し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、定着後の記録紙は加熱されているために、記録紙上のトナー像は充分に固化しておらず、粘着性を有している。このような記録紙が連続的に搬送されて、排紙トレイに次々と載置されると、記録紙同士が張り付き、トナー像が剥がれてしまうという、所謂ブロッキングという現象が生ずる。

また、画像形成装置内のレイアウトによっては、定着後の余熱を有する記録紙によって感光体や現像装置等の温度が上昇して未定着のトナーに悪影響を与えることがある。

更に、両面コピーを行う場合には、裏面の定着のときに定着済みの表面も再度加熱されるので、自然冷却されるまでの間に表面のみが更に光沢が増してしまい、表裏面で光沢度に差が生ずるという問題もある。

このような問題を防止するために、定着装置の下流側にファンやヒートパイプからなる冷却装置を配置して余熱を有する記録紙を冷却する画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１，２）。

また、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、該トナーが接着剤の如く作用し、ニップ部を通過した記録紙が分離せずに定着ローラや定着ベルトの表面に付着して巻き付き、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）、しかも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。

このために、ニップ部に対する記録紙の排紙側に離型性の良いフッソ樹脂をコーティングした剥離爪を設け、その先端部を定着ローラの外表面に当接させ、記録紙を定着ローラより剥離させる方法がある。

ところが、剥離爪の鋭利な先端部が定着ローラの表面に当接しているので、比較的短期間の使用により定着ローラの表面を被覆するフッ素樹脂等から形成された離型層に擦り疵が付き、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画像の表面粗さが細かくて顕著に顕れる傾向がある。

また、定着ローラ等にオイルを塗布し、記録紙の分離性向上と共に剥離爪の摺動性を確保して定着ローラ等に疵が付かないようにする方法も知られているが、オイル塗布手段が必要なために大型化やコストアップの問題があり、更に、画像にオイルが付着するため、オイルによる画像のテカリが発生し易く、ボールペン等で書き込み難くなるという問題もある。

また、曲率を大きくしたり、ニップ部出口近傍のゴムの圧縮を大きくして分離性を確保するセルフストリッピング方式も知られているが、高速化してローラ径が大きくなると、分離性を充分に確保できない場合が多い。

このような問題を解決するために、ニップ部に対する記録紙の排紙側にて定着ローラに対して圧搾空気を噴射させ、定着ローラに巻き付いた記録紙の先端部を圧搾空気の風圧によって剥離させる定着装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。
特開平９−１７１３１１号公報特開平１０−２０７１５５号公報特開２００４−２１２９５４号公報

定着後の記録紙の余熱によって、ブロッキング、未定着のトナーへの悪影響、及び表裏面の光沢度の差等の問題が生ずるが、特許文献１，２においては、この問題の対策のために定着装置の下流側に冷却装置を配置している。しかし、冷却装置を配置することによって、画像形成装置が大型化し、原価高になるという問題がある。

また、特許文献３は記録紙の分離の技術のみであって、上述の問題に対する対策に関しては何ら記載されていない。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、圧搾空気を噴射して記録材を定着部材から分離させた後に、更に圧搾空気を噴射して定着後の記録材を急冷し、ブロッキング、トナーへの悪影響、及び両面コピー時における表裏面の光沢度の差等の問題が生じないようにし、大型化や原価高が生ずることがない画像形成装置を提案することを発明の目的とする。

前記目的は、下記に記載した発明により達成される。

本発明の画像形成装置は、トナー像が形成された記録材を定着部材と加圧部材とにより形成されたニップ部で加熱及び加圧することによりトナー像を記録材に定着する定着装置を備えた画像形成装置において、圧搾空気を噴射すると共に、噴射方向が切り換え可能な圧搾空気噴射手段と、前記ニップ部を通過した記録材の先端部に圧搾空気を噴射して記録材を前記定着部材から剥離させた後、圧搾空気の噴射方向を切り換え、搬送する記録材の面部に向けて圧搾空気を噴射する噴射方向切換手段と、を有することを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、圧搾空気噴射装置から圧搾空気を噴射して記録材を定着部材から分離させた後に、更に同じ圧搾空気噴射装置から圧搾空気を噴射して定着後の記録材を急冷するので、記録材が確実に分離すると共に、ブロッキング、トナーへの悪影響、及び両面コピー時における表裏面の光沢度の差等の問題が生じない。そして、圧搾空気噴射装置を二つの目的に使用するので、従来技術の如く大型化や原価高が生ずることがない。

以下に本発明の画像形成装置に関する実施の形態を図を参照して説明する。

先ず、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体６、給紙搬送手段及び定着装置９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の原稿台上に載置された原稿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８Ｙ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８Ｍ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８Ｃ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８Ｋ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。

中間転写体６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９は、加熱された定着ローラ９１と加圧ローラ９２との間に形成されたニップ部で記録紙（記録材）Ｐ上のトナー像を加熱・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、回動する中間転写体６上に転写手段７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ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７Ａに搬送され、記録紙Ｐ上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９において加熱・加圧され、記録紙Ｐ上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上に載置される。

一方、転写手段７Ａ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体６は、クリーニング手段８Ａ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、中間転写体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について、図２の断面図に基づいて説明する。

図２において、定着装置９は、ハロゲンヒータＨにより加熱される定着ローラ９１（定着部材）、定着ローラ９１を下方より加圧する加圧ローラ９２（加圧部材）等から構成されている。

定着ローラ９１は、中央に内蔵したハロゲンヒータＨと、アルミニュウムや鉄等により円筒状に形成された芯金９１Ａと、シリコーンゴムやフッ素ゴム等から形成された耐熱性の弾性層９１Ｂと、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）若しくはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂から形成され、弾性層９１Ｂを塗布若しくはチューブにて被覆する離型層９１Ｃとから構成されている。

加圧ローラ９２は、ステンレス等により円筒状に形成された芯金９２Ａと、シリコンゴムの発泡体からなり芯金９２Ａの外周面に位置する弾性層９２Ｂと、ＰＦＡチューブ等から形成されて弾性層９２Ｂの外周面を被覆する離型層９２Ｃとから構成されている。そして、加圧ローラ９２は不図示の付勢部材によって付勢されて、定着ローラ９１を下方より加圧している。

なお、場合によっては定着ローラ９１を加熱する加熱部材としてハロゲンヒータＨに代えて誘導加熱方式にしてもよい。

また、定着ローラ９１に付着したトナー等を清掃する清掃手段９５が設けられ、ウエッブ９５Ａ、使用前のウエッブ９５Ａを巻回する元巻軸９５Ｂ、ウエッブ９５Ａを定着ローラ９１に圧着させる圧着ローラ９５Ｃ、及び使用後のウエッブ９５Ａを巻き取る巻取軸９５Ｄからなる。ウエッブ９５Ａは不織布からなり、所定の通紙枚数毎に間欠的に巻き取られる。

上記構成により、ハロゲンヒータＨによって加熱され不図示のモータによって駆動された定着ローラ９１が時計方向に回転すると、加圧ローラ９２が反時計方向に回転する。従って、図１の如き画像形成装置によってトナー画像が形成された記録紙Ｐは、定着ローラ９１と加圧ローラ９２とにより形成されたニップ部Ｎで挟持・搬送され、加熱・加圧されることにより記録紙Ｐ上のトナー像が定着される。

ここで、圧搾空気を噴射するエアノズル１０１がニップ部Ｎに対する記録紙Ｐの排紙側に設けられている。

エアノズル１０１は図３の斜視図にも示す如く、ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐの先端に向けて圧搾空気を噴射する噴射部１０１Ａと、搬送される記録紙Ｐの面部に向けて圧搾空気を噴射する噴射部１０１Ｂとの二方向に噴射する二つの噴射部を有しており、外部操作によって何れか一方の噴射部のみから圧搾空気を噴射するように構成されている。

なお、図３に示す如く、エアノズル１０１の噴射部１０１Ａにおける圧搾空気が噴射する開口部１０１Ｃの幅方向の長さは定着ローラ９１及び加圧ローラ９２の軸方向の長さより大きい。従って、最大のサイズの記録紙であっても、幅方向の全域にわたって圧搾空気を噴射することができる。また、噴射部１０１Ｂも同様の開口部を有している。

そして、記録紙Ｐ上のトナー像が定着ローラ９１の表面に圧着し、軟化したトナーの粘着性により記録紙Ｐが定着ローラ９１に巻き付いてしまうことを防止するため、記録紙Ｐがニップ部Ｎを通過する時点で、エアノズル１０１の噴射部１０１Ａより圧搾空気を噴射して、定着ローラ９１に巻き付いた記録紙Ｐの先端部を圧搾空気の風圧によって定着ローラ９１より剥離させる。

また、案内部材９６がエアノズル１０１よりニップ部Ｎの方向に突出して設けられているので、剥離した記録紙Ｐはエアノズル１０１に当接することなく案内部材９６に沿って搬送される。

なお、記録紙Ｐが案内部材９６と摺接するので、案内部材９６における摺接面は滑面に形成され、離型層が塗布されていることが望ましい。

そして、記録紙Ｐが分離されたならば、噴射部１０１Ａからの圧搾空気の噴射を停止し、噴射部１０１Ｂから搬送する記録材Ｐの面部に向けて圧搾空気を噴射して記録紙Ｐを急冷させる。

これにより、一つの圧搾空気噴射装置を用いて、記録紙Ｐの定着ローラ９１からの分離と、記録紙Ｐを急冷させてブロッキング、未定着のトナーへの悪影響、及び両面コピー時の表裏面の光沢度の差等の問題が生ずることを防止することができる。従って、従来技術の如く画像形成装置が大型化したり原価高になったりすることがない。

なお、記録紙Ｐを分離するときには圧搾空気の噴射圧を高くする必要があるが、記録紙Ｐを冷却するときには噴射圧は低くてよく、噴射部１０１Ｂからの噴射圧は噴射部１０１Ａの噴射圧の１／３〜１／１０程度でよい。

また、エアノズルとしては図４に示す如く、エアノズル１２１が一つの噴射部１２１Ａのみを有し、噴射部１２１Ａが回動等により二点鎖線で描いた位置に移動して、噴射方向が切り換わるようにしてもよい。

更に、定着装置をオイルレスにしてワックスを含有したトナーを用いた場合があるが、この場合は定着後のトナー像が搬送ローラ等に接触して急冷され、擦れ跡が生ずることがある。しかし、上述の如く、噴射部１０１Ｂから圧搾空気を噴射して記録紙Ｐを急冷させることによって、このような擦れ跡が生ずることも防止することができる。

なお、トナーに含有するワックスとして、パラフィン系ワックス、ポリオレフィン系ワックス、これらの酸化物やグラフト処理物、高級脂肪酸、高級脂肪酸の金属塩、高級脂肪酸のアミドワックス及びエステル系ワックス等の公知のワックスを用いることができ、特に高級脂肪酸エステル系ワックスが好ましい。

続いて、圧搾空気の噴射方向を切り換える構成を、図５のフローチャート及び図６のブロック図に図２を加えて説明する。

図５及び図６において、オペレータの操作によって画像形成が開始され、記録紙の給紙が開始されると（Ｓ１）、定着装置の上流側に位置する給紙センサ１１１が記録紙Ｐの先端通過を検知してオンになるので（Ｓ２）、制御手段１１０はタイマ１１３に計時を開始させ（Ｓ３）、タイマ１１３は記録紙Ｐの先端部が定着装置９のニップ部Ｎを通過する迄の時間を計時する。この時間は一定であるので、この時間が経過したならば（Ｓ４のＹ）、制御手段１１０は電磁弁等からなる制御弁１０２を大きく開放させ、エアノズル１０１の噴射部１０１Ａを開放して噴射部１０１Ｂを閉鎖し、噴射部１０１Ａより高圧の圧搾空気を噴射させ、定着ローラ９１に巻き付いた記録紙Ｐの先端部を定着ローラ９１より剥離させる（Ｓ５）。そして、定着装置９の下流側に配置され剥離後の記録紙Ｐが通過したことを検知する排紙センサ１１２が、記録紙Ｐの先端部の通過を検知してオンになれば（Ｓ６）、制御手段１１０は制御弁１０２を小さく開放させ、エアノズル１０１の噴射方向を切り換え、噴射部１０１Ｂを開放して噴射部１０１Ａを閉鎖し、噴射部１０１Ｂより低圧の圧搾空気を噴射させる（Ｓ７）。そして、排紙センサ１１２が搬送された記録紙Ｐの後端部を検知してオフになったならば（Ｓ８）、制御手段１１０は制御弁１０２を閉鎖させて圧搾空気の全ての噴射を停止する（Ｓ９）。

また、圧搾空気噴射手段において、圧搾空気はコンプレッサ１０４からエアタンク１０３に貯溜され、制御弁１０２の開放によりエアノズル１０１から噴射する。

その他に、本発明は前述の熱ローラ定着方式の定着装置に限定されるものではなく、図６の如きベルト定着方式の定着装置にも適用できる。以下に、本発明を用いたベルト定着方式の定着装置の一例について図６に基づいて説明する。

定着ベルト２０１（定着部材）は、無端状に形成され、例えば、基体としてＰＩ（ポリイミド）等からなる耐熱性の樹脂ベルトを用い、基体の外周面を耐熱性のシリコンゴムで被覆し、更に、離型層としてＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）チューブで被覆している。

加熱ローラ２０２は、定着ベルト２０１を加熱する加熱部材としてのハロゲンヒータＨ１を内蔵し、例えば、アルミニュウム等から形成された円筒状の中空回転体２０２Ａの外周面を、耐熱性のＰＦＡチューブ２０２Ｂで被覆し、ハードローラとして構成されている。

定着ローラ２０３は、鉄等の金属から形成された中実の芯金２０３Ａを耐熱性のシリコンゴム２０３Ｂで被覆し、更に、スポンジ２０３Ｃで被覆して、ソフトローラとして構成されている。

加圧ローラ２０４（加圧部材）は、ハロゲンヒータＨ２を内蔵し、例えばアルミニュウム等から形成された円筒状の中空回転体２０４Ａの外周面を耐熱性のシリコンゴム２０４Ｂで被覆し、更に、離型層としてＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）チューブ２０４Ｃで被覆し、ソフトローラとして構成されている。

なお、定着ベルト２０１を加熱する加熱部材として、どのような加熱部材を用いてもよく、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、加熱部材は、必ずしも加熱ローラ２０２等の中に配置されていなくてもよく、どこに配置されていてもよい。

また、定着ベルト２０１に付着したトナー等を清掃する清掃手段２０５が設けられ、ウエッブ２０５Ａ、使用前のウエッブ２０５Ａを巻回する元巻軸２０５Ｂ、ウエッブ２０５Ａを加熱ローラ２０２上の定着ベルト２０１に圧着させる圧着ローラ２０５Ｃ、及び使用後のウエッブ２０５Ａを巻き取る巻取軸２０５Ｄからなる。ウエッブ２０５Ａは不織布からなり、所定の通紙枚数毎に間欠的に巻き取られる。

以上の構成において、不図示の駆動手段によって定着ローラ２０３を時計方向に回転させると、定着ベルト２０１及び加熱ローラ２０２は時計方向に回転し、加圧ローラ２０４は反時計方向に回転する。また、加熱ローラ２０２はハロゲンヒータＨ１によって加熱されうるので、加熱ローラ２０２に当接する定着ベルト２０１も加熱され、更に加圧ローラ２０４もハロゲンヒータＨ２によって加熱される。そして、不図示の付勢手段によって加圧ローラ２０４が定着ローラ２０３の方向に付勢されているので、定着ローラ２０３に巻回された定着ベルト２０１と加圧ローラ２０４との間のニップ部Ｎで、給紙された記録紙Ｐが加熱・加圧されて、記録紙Ｐ上のトナー像が定着される。

そして、図２の熱ローラ定着方式の定着装置と同様に、圧搾空気を噴射するエアノズル１０１がニップ部Ｎに対する記録紙Ｐの排紙側に設けられ、噴射部１０１Ａより噴射した圧搾空気により記録紙Ｐを剥離させた後に、噴射部１０１Ｂより噴射した圧搾空気により記録紙Ｐの全体を急冷させる。

画像形成装置の構成図である。定着装置の断面図である。エアノズルの斜視図である。他の構成のエアノズルの斜視図である。圧搾空気を噴射するフローチャートである。圧搾空気噴射装置を構成する部材のブロック図である。ベルト定着方式の定着装置の断面図である。

符号の説明

９定着装置
９１，２０３定着ローラ
２０２加熱ローラ
９２，２０４加圧ローラ
９６案内部材
１０１，１２１エアノズル
１０１Ａ，１０１Ｂ，１２１Ａ噴射部
１０２制御弁
１１０制御手段
１１１給紙センサ
１１２排紙センサ
１１３タイマ
２０１定着ベルト
Ｐ記録紙（記録材）
Ｎニップ部

Claims

トナー像が形成された記録材を定着部材と加圧部材とにより形成されたニップ部で加熱及び加圧することによりトナー像を記録材に定着する定着装置を備えた画像形成装置において、
圧搾空気を噴射すると共に、噴射方向が切り換え可能な圧搾空気噴射手段と、
前記ニップ部を通過した記録材の先端部に圧搾空気を噴射して記録材を前記定着部材から剥離させた後、圧搾空気の噴射方向を切り換え、搬送する記録材の面部に向けて圧搾空気を噴射する噴射方向切換手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
前記圧搾空気噴射手段は、異なる方向に噴射する二つの噴射部を有し、
前記噴射方向切換手段は、記録材を前記定着部材から剥離させた後、一方から他方へ前記噴射部を切り換えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記圧搾空気噴射手段は、向きを切り換えることで圧搾空気の噴射方向が切り換わる噴射部を有し、
前記噴射方向切換手段は、記録材を前記定着部材から剥離させた後、前記噴射部の向きを切り換えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
ニップ部を形成する部材から記録材を剥離させた後、前記噴射方向切換手段により圧搾空気の噴射方向を切り換えると共に圧搾空気の噴射圧を低下させるべく制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の画像形成装置。
圧搾空気噴射手段は、記録材における搬送方向と直交する幅方向の全域にわたって圧搾空気を噴射することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の画像形成装置。