JP2016206332A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】用紙トレイの構造、用紙トレイに収容される記録媒体のサイズ、枚数及び設置場所が変化した場合であっても、加熱手段の過昇温を抑制することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置本体と、画像形成装置本体内に設けられ、記録媒体を収容する記録媒体収容部と、記録媒体収容部の上方に配置され画像形成装置本体内を加熱する加熱手段と、加熱手段の温度を制御する温度制御手段と、を備え、温度制御手段が記録媒体収容部の高温部に配置されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

給紙トレイ内の転写用紙を除湿させる機能を有する画像形成装置において、転写用紙を収納する給紙トレイと、給紙トレイ内の転写用紙を除湿するために設けられた除湿ヒータと、除湿ヒータへの供給電力を制御する除湿制御手段とを有し、除湿制御手段は、画像形成装置内の給紙トレイ部以外の温度制御で用いられている温度検知素子の出力条件から、除湿ヒータの電力を制御する構成とした画像形成装置が知られている（特許文献１）。

特開平８−２２５１６９号公報

結露防止ヒータを設置した画像形成装置において、用紙トレイの構造、用紙トレイに収容される用紙のサイズ、枚数、設置場所の違いにより、結露防止ヒータ内の温度分布が異なっていた。
本発明は、用紙トレイの構造、用紙トレイに収容される記録媒体のサイズ、枚数及び設置場所が変化した場合であっても、加熱手段の過昇温を抑制することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の画像形成装置は、
画像形成装置本体と、
前記画像形成装置本体内に設けられ、記録媒体を収容する記録媒体収容部と、
前記記録媒体収容部の上方に配置され前記画像形成装置本体内を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段の温度を検知する温度検知手段と、を備え、
前記温度検知手段が前記記録媒体収容部の高温部に配置されている、
ことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、
前記温度検知手段が前記記録媒体収容部の内部空間の狭部に配置されている、
ことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２に記載の画像形成装置において、
前記温度検知手段が平面視で前記加熱手段の中央部に配置されている、
ことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、
前記温度検知手段が前記記録媒体収容部の空間内において互いに離隔して複数配置されている、
ことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、
前記記録媒体収容部に収容された前記記録媒体を配送する配送手段を更に備え、前記配送手段が配送する前記記録媒体の紙面上部の領域と前記配送手段が配送しない領域に前記温度検知手段を配置した、
ことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
前記加熱手段は通電によって発熱する発熱体を用いて加熱するヒータからなる、
ことを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
前記温度検知手段で検知した温度に応じて前記加熱手段の温度を調節する、
ことを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
前記温度検知手段は前記加熱手段への通電をオン又はオフする機能を有する、
ことを特徴とする。

本発明によれば、用紙トレイの構造、収容される記録媒体のサイズ、枚数及び設置場所が変化した場合であっても、加熱手段の過昇温を抑制することができる。

画像形成装置１の内部構成を示す断面模式図である。 結露防止装置７０の全体構成を示す斜視図である。 結露防止装置７０の配置を示す画像形成装置１の底面側に視点をおいた斜視図である。 （ａ）はＡ３サイズ用紙を収容した画像形成装置１の断面模式図、（ｂ）は収容用紙Ｐに対する結露防止装置７０の配置を示す平面模式図である。 （ａ）はＡ４サイズ用紙をＬＥＦ（Long-Edge Feed）の向きで収容した画像形成装置１の断面模式図、（ｂ）はＡ４サイズ用紙をＬＥＦ（Long-Edge Feed）の向きで予備収容した画像形成装置１の断面模式図である。 図６（ａ）はＡ４サイズ用紙をＳＥＦ（Short-Edge Feed）の向きで収容した画像形成装置１の断面模式図、（ｂ）は収容用紙Ｐに対する結露防止装置７０の配置を示す平面模式図である。 （ａ）は変形例１に係る結露防止装置７０Ａを備えた画像形成装置１ＡにＡ５サイズ用紙をＬＥＦ（Long-Edge Feed）の向きで収容した状態を示す断面模式図、（ｂ）は収容用紙Ｐに対する結露防止装置７０Ａの配置を示す平面模式図である。 （ａ）は変形例２に係る結露防止装置７０Ｂを備えた画像形成装置１ＢにＡ４サイズ用紙をＬＥＦ（Long-Edge Feed）の向きで収容した状態を示す断面模式図、（ｂ）は収容用紙Ｐに対する結露防止装置７０Ｂの配置を示す平面模式図である。

次に図面を参照しながら、以下に実施形態及び具体例を挙げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態及び具体例に限定されるものではない。
また、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
尚、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とする。

（１）画像形成装置の全体構成及び動作
図１は本実施形態に係る画像形成装置１の内部構成を示す断面模式図である。
以下、図面を参照しながら、画像形成装置１の全体構成及び動作を説明する。

画像形成装置１は、制御装置１０、給紙装置２０、感光体ユニット３０、現像装置４０、転写装置５０、定着装置６０、結露防止装置７０を備えて構成されている。画像形成装置１の上面（Ｚ方向）には、画像が記録された用紙が排出・収容される排出トレイ１ａが形成されている。

制御装置１０は、画像形成装置１の動作を制御するコントローラ１１と、コントローラ１１により作動を制御される画像処理部１２、電源装置１３等を有する。電源装置１３は、後述する帯電ローラ３３、現像ローラ４２、一次転写ローラ５２、二次転写ローラ５３等に電圧を印加する。
画像処理部１２は、外部の情報送信装置（例えばパーソナルコンピュータ等）から入力された印刷情報を潜像形成用の画像情報に変換して予め設定されたタイミングで、駆動信号を露光装置ＬＨに出力する。本実施形態の露光装置ＬＨは、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が線状に配置されたＬＥＤヘッドにより構成されている。

画像形成装置１の底部には、給紙装置２０が設けられている。給紙装置２０は、記録媒体収容部としての用紙トレイ２１を備え、用紙トレイ２１には多数の記録媒体としての用紙Ｐが積載される。用紙トレイ２１に積載され、規制板２２で幅方向及び長さ方向の位置が決められた用紙Ｐは、上側から１枚ずつ用紙引き出し部２３により前方（−Ｘ方向）に引き出された後、レジストローラ対２４のニップ部まで搬送される。

用紙トレイ２１は、通常の最大サイズであるＡ３サイズ（用紙幅２９７ｍｍ、用紙長さ４２０ｍｍ）の用紙Ｐ以外に、Ａ４サイズ（用紙幅２１０ｍｍ、用紙長さ２９７ｍｍ）やＢ５サイズ（用紙幅１８２ｍｍ、用紙長さ２５７ｍｍ）、Ａ５サイズ（用紙幅１４８ｍｍ、用紙長さ２１０ｍｍ）等の用紙Ｐも収容可能となっている。

給紙装置２０の上方（Ｚ方向）には、加熱手段の一例としての結露防止装置７０が配置されている。結露防止装置７０は、通電によって発熱する発熱体７１（図２に図示）を用いて加熱するヒータ７２と、発熱体７１への通電をオンオフする温度検知手段の一例としてのサーモスタット７３からなり、画像形成装置１の非稼動時にも通電状態となって、感光体ユニット３０、現像装置４０、露光装置ＬＨの結露を防止している。

感光体ユニット３０は、給紙装置２０の上方（Ｚ方向）に、それぞれが並列して設けられ、回転駆動する感光体ドラム３１を備えている。感光体ドラム３１の回転方向にそって、帯電ローラ３３、露光装置ＬＨ、現像装置４０、一次転写ローラ５２、クリーニングブレード３５が配置されている。帯電ローラ３３には、帯電ローラ３３の表面をクリーニングするクリーニングローラ３４が対向、接触して配置されている。

現像装置４０は、内部に現像剤が収容される現像ハウジング４１を有する。現像ハウジング４１内には、感光体ドラム３１に対向して配置された現像手段としての現像ローラ４２と、この現像ローラ４２の背面側斜め下方には現像剤を現像ローラ４２側へ撹拌搬送する一対のオーガ４４Ａ、４４Ｂが配設されている。現像ローラ４２には、現像剤の層厚を規制する層規制部材４６が近接配置されている。
現像装置４０各々は、現像ハウジング４１に収容される現像剤を除いて略同様に構成され、それぞれがイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像を形成する。

回転する感光体ドラム３１の表面は、帯電ローラ３３により帯電され、露光装置ＬＨから出射する潜像形成光により静電潜像が形成される。感光体ドラム３１上に形成された静電潜像は現像手段としての現像ローラ４２によりトナー像として現像される。

転写装置５０は、各感光体ユニット３０の感光体ドラム３１にて形成された各色トナー像が多重転写される中間転写体としての中間転写ベルト５１、各感光体ユニット３０にて形成された各色トナー像を中間転写ベルト５１に順次転写（一次転写）する一次転写手段としての一次転写ローラ５２を備えている。さらに、中間転写ベルト５１上に重畳して転写された各色トナー像を記録媒体である用紙Ｐに一括転写（二次転写）する二次転写手段としての二次転写ローラ５３、とから構成されている。

各感光体ユニット３０の感光体ドラム３１に形成された各色トナー像は、コントローラ１１により制御される電源装置１３等から所定の転写電圧が印加された一次転写ローラ５２により中間転写ベルト５１上に順次静電転写（一次転写）され、各色トナーが重畳された重畳トナー像が形成される。

中間転写ベルト５１上の重畳トナー像は、中間転写ベルト５１の移動に伴って二次転写ローラ５３が配置された領域（二次転写部ＴＲ）に搬送される。重畳トナー像が二次転写部ＴＲに搬送されると、そのタイミングに合わせて給紙装置２０から用紙Ｐが二次転写部ＴＲに供給される。そして、二次転写ローラ５３には、コントローラ１１により制御される電源装置１３等から所定の転写電圧が印加され、レジストローラ対２４から送り出され、搬送ガイドにより案内された用紙Ｐに中間転写ベルト５１上の多重トナー像が一括転写される。

感光体ドラム３１表面の残留トナーは、クリーニングブレード３５により除去され、廃トナー収容部（不図示）に回収される。感光体ドラム３１の表面は、帯電ローラ３３により再帯電される。尚、クリーニングブレード３５で除去しきれず帯電ローラ３３に付着した残留物は、帯電ローラ３３に接触して回転するクリーニングローラ３４表面に捕捉され、蓄積される。

定着装置６０は一方向へ回転する無端状の定着ベルト６１と、定着ベルト６１の周面に接し、一方向へ回転する加圧ローラ６２と、を有し、定着ベルト６１と加圧ローラ６２の圧接領域によって定着ニップ部Ｎ（定着領域）が形成される。
転写装置５０においてトナー像が転写された用紙Ｐは、トナー像が未定着の状態で搬送ガイドを経由して定着装置６０に搬送される。定着装置６０に搬送された用紙Ｐは、一対の定着ベルト６１と加圧ローラ６２により、圧着と加熱の作用でトナー像が定着される。定着トナー像が形成された用紙Ｐは、搬送ガイドによってガイドされ、排出ローラ対６９から画像形成装置１上面の排出トレイ１ａに排出される。

（２）結露防止装置
図２は結露防止装置７０の全体構成を示す斜視図、図３は結露防止装置７０の配置を示す画像形成装置１の底面側に視点をおいた斜視図、図４（ａ）はＡ３サイズ用紙を収容した画像形成装置１の断面模式図、（ｂ）は収容用紙Ｐに対する結露防止装置７０の配置を示す平面模式図、図５（ａ）はＡ４サイズ用紙をＬＥＦ（Long-Edge Feed）の向きで収容した画像形成装置１の断面模式図、（ｂ）はＡ４サイズ用紙をＬＥＦ（Long-Edge Feed）の向きで予備収容した画像形成装置１の断面模式図、図６（ａ）はＡ４サイズ用紙をＳＥＦ（Short-Edge Feed）の向きで収容した画像形成装置１の断面模式図、（ｂ）は収容用紙Ｐに対する結露防止装置７０の配置を示す平面模式図である。
以下、図面を参照しながら画像形成装置１が備える結露防止装置７０の構成、配置及びその作用について説明する。

（２．１）結露防止装置の稼働
画像形成装置１の内部が冷えた状態、例えば、夜間に電源がオフされた状態から、画像形成装置１が設置された環境で暖房が使用され、過湿状態の空気が取り込まれた場合には、感光体ユニット３０、現像装置４０、露光装置ＬＨ、転写装置５０等の画像形成部が結露して画像不良が発生する虞があった。

そのために、図４に示すように、画像形成装置１内の給紙装置２０の上方（Ｚ方向：画像形成部の下方（−Ｚ方向））に結露防止装置７０を配置して、主として夜間に画像形成装置１を暖機状態で維持し、朝一の起動に伴う結露の発生を抑制している。

一方、給紙装置２０の用紙トレイ２１には、通常の最大サイズであるＡ３サイズ（用紙幅２９７ｍｍ、用紙長さ４２０ｍｍ）の用紙Ｐ以外に、Ａ４サイズ（用紙幅２１０ｍｍ、用紙長さ２９７ｍｍ）やＢ５サイズ（用紙幅１８２ｍｍ、用紙長さ２５７ｍｍ）、Ａ５サイズ（用紙幅１４８ｍｍ、用紙長さ２１０ｍｍ）等の用紙Ｐも収容可能となっている。

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、用紙トレイ２１にＡ４サイズ用紙ＰをＬＥＦ（Long-Edge Feed）の向きで収容した状態では、結露防止装置７０のヒータ７２が用紙Ｐに対向している領域（Ｓ１）と、用紙Ｐに対向していない領域（Ｓ２）とでは、ヒータ７２によって加熱される空間の体積が大きく異なる。また、収容された用紙Ｐの残量が多い場合には領域Ｓ１とＳ２の体積差がより大きくなる。
更に、特定の小サイズ用紙Ｐを使用するために対応する底部を浅くした構成の用紙トレイ２１においては、用紙Ｐの残量が少ない状態であっても領域Ｓ１とＳ２の体積差が大きくなる。

また、給紙装置２０側に面した筐体１００と用紙トレイ２１との間隙を狭くして、画像形成装置１本体の装置高を低くした場合や、画像形成装置１の奥行きを小さくした場合には、領域（Ｓ１）そのものがより狭くなり結露防止装置７０のヒータ７２が用紙Ｐの紙面上部に近接する。

ヒータ７２が用紙Ｐに対向している領域（Ｓ１）は、用紙Ｐに対向していない領域（Ｓ２）に比して、空気量が少ないために加熱されやすく、ヒータ７２にも温度分布が発生する。具体的には、用紙Ｐに対向した領域のヒータ７２は過熱されやすく、過昇温となり対向した用紙Ｐの紙面上部が更に過熱される虞があった。

本実施形態に係る画像形成装置１は、通電によって発熱する発熱体７１が張り巡らされたヒータ７２と、発熱体７１への通電をオン又はオフするサーモスタット７３からなる結露防止装置７０を備えている。

（２．２）結露防止装置の構成
図２に示すように、結露防止装置７０は、通電によって発熱する発熱体７１が張り巡らされたヒータ７２と、発熱体７１への通電をオン又はオフするサーモスタット７３から構成されている。発熱体７１としては、ニクロム線などの金属線が用いられている。
発熱体７１の長手方向両端部には、電極７４が装着され、給電線７５を介して電源装置１４に接続されている。
尚、発熱体７１は、金属線に限られず、面状発熱体を用いることもできる。

サーモスタット７３は、発熱体７１に配置され、予め設定された温度範囲の上限値及び下限値に基づいて、画像形成装置１の電源がオフの状態で、リレー回路を介して電源装置１４のからの給電をオン又はオフする。
ヒータ７２の加熱温度は好ましくは５０℃〜１００℃であり、加熱温度を５０〜１００℃にするため、ヒータ７２の消費電力は、４０〜７０ｗが好ましい。

（２．３）結露防止装置の配置
このように構成される結露防止装置７０は、図３に示すように給紙装置２０の上方（Ｚ方向）で、サーモスタット７３が給紙装置２０側に面して筐体１００に密着して配置されている。

サーモスタット７３は、用紙トレイ２１の上方で用紙トレイ２１に収容された用紙Ｐと少なくとも一部が重なって領域温度が高温になる位置に配置されている。
具体的には、例えば、用紙トレイ２１にＡ３サイズ用紙Ｐを収容した状態では、用紙Ｐの給紙方向及び幅方向のいずれにおいても、サーモスタット７３が用紙Ｐに重なった位置で用紙Ｐに対向している。

同様に、図５（ａ）に示すように、用紙トレイ２１にＡ４サイズ用紙ＰをＬＥＦ（Long-Edge Feed）の向きで給紙位置に収容した状態、図５（ｂ）に示す予備収容した状態のいずれであっても、サーモスタット７３は用紙Ｐに重なった位置で用紙Ｐに対向している。

また、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、用紙幅方向において用紙トレイ２１の最大幅に満たないＡ４サイズ用紙ＰをＳＥＦ（Long-Edge Feed）の向きで収容した状態であっても、サーモスタット７３は用紙Ｐに重なった位置で用紙Ｐに対向している。

「変形例１」
図７は変形例１に係る結露防止装置７０Ａを備えた画像形成装置１ＡにＡ５サイズ（用紙幅１４８ｍｍ、用紙長さ２１０ｍｍ）用紙をＬＥＦ（Long-Edge Feed）の向きで収容した状態を示す断面模式図である。
結露防止装置７０Ａは、発熱体７１が張り巡らされたヒータ７２と、サーモスタット７３が平面視で用紙Ｐの供給方向において互いに離隔して配置されている。

図７に示すように、用紙トレイ２１の給紙位置にＡ５サイズ用紙ＰをＬＥＦ（Long-Edge Feed）の向きで収容する場合、予備収容した場合のいずれにおいても、用紙Ｐの供給方向において互いに離隔して配置されたそれぞれのサーモスタット７３が用紙Ｐに重なった位置で用紙Ｐに対向するように配置される。

「変形例２」
図８は変形例２に係る結露防止装置７０Ｂを備えた画像形成装置１ＢにＡ４サイズ用紙ＰをＬＥＦ（Long-Edge Feed）の向きで収容した状態を示す断面模式図である。
結露防止装置７０Ｂは、サーモスタット７３が配送手段としての給紙装置２０が給紙する用紙Ｐの紙面上部の領域と、給紙装置２０が給紙しない領域に互いに離隔して配置されている。
そのために、結露防止装置７０Ｂは、収容される用紙Ｐのサイズ、向きに拘わらず、一方のサーモスタット７３は用紙Ｐに対向して配置される。

（３）結露防止装置の動作と作用
結露防止装置７０、７０Ａは夜間に電源がオフされた状態であっても、リレー回路を介して通電されてヒータ７２が画像形成装置１内を加熱して暖機する。
ヒータ７２を構成する発熱体７１にはサーモスタット７３が直列に接続され、ヒータ７２はサーモスタット７３によって直接オンオフされる。

ヒータ７２への通電を直接制御するサーモスタット７３は、用紙トレイ２１の上方で用紙トレイ２１の構造、用紙トレイ２１内に収容される用紙Ｐのサイズ、積載枚数が変化した場合であっても、収容された用紙Ｐの紙面上部と少なくとも一部が重なるように対向して配置されることになる。

その結果、サーモスタット７３は、結露防止装置７０が配置された領域近傍で最も空気量が少なく過熱されやすい高温部の温度を検知して、予め設定された温度範囲の上限値であった場合には、通電をオフする。そのために、ヒータ７２の部分的な過昇温を抑制しつつ、画像形成部の結露を防止することができる。

１、１Ａ、１Ｂ・・・画像形成装置
１０・・・制御装置
２０・・・給紙装置
３０・・・感光体ユニット
３１・・・感光体ドラム
４０・・・現像装置
４２・・・現像ローラ
５０・・・転写装置
５１・・・中間転写ベルト
５２・・・一次転写ローラ
５３・・・二次転写ローラ
６０・・・定着装置
６１・・・定着ベルト
６２・・・加圧ローラ
７０、７０Ａ、７０Ｂ・・・結露防止装置
７１・・・発熱体
７２・・・ヒータ
７３・・・サーモスタット
Ｐ・・・用紙

Claims (8)

1. 画像形成装置本体と、
   前記画像形成装置本体内に設けられ、記録媒体を収容する記録媒体収容部と、
   前記記録媒体収容部の上方に配置され前記画像形成装置本体内を加熱する加熱手段と、
   前記加熱手段の温度を検知する温度検知手段と、を備え、
   前記温度検知手段が前記記録媒体収容部の高温部に配置されている、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記温度検知手段が前記記録媒体収容部の内部空間の狭部に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記温度検知手段が平面視で前記加熱手段の中央部に配置されている、
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記温度検知手段が前記記録媒体収容部の空間内において互いに離隔して複数配置されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記記録媒体収容部に収容された前記記録媒体を配送する配送手段を更に備え、前記配送手段が配送する前記記録媒体の紙面上部の領域と前記配送手段が配送しない領域に前記温度検知手段を配置した、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記加熱手段は通電によって発熱する発熱体を用いて加熱するヒータからなる、
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記温度検知手段で検知した温度に応じて前記加熱手段の温度を調節する、
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記温度検知手段は前記加熱手段への通電をオン又はオフする機能を有する、
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
   

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