JP6231916B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

用紙に転写されたトナー像を熱圧着によって定着する画像形成装置に関する。

近年、用紙の周縁一杯まで印字を行うなど、用紙搬送方向に直交する幅方向の少なくとも一方の端部まで印字領域を拡大して印字する余白無し印字に対する要望が高まっている。特に電子写真方式では、写真用紙に比べて大サイズの用紙に対して余白無し印字を行える魅力がある。電子写真方式での余白無し印字は、原理的には、感光体ドラムへの静電潜像の書き込み幅を変更する、わずかな設計上の変更を加えるだけで実現可能である。

しかし、電子写真方式では、現像剤に粉体であるトナーを使用するため、用紙からはみ出したり用紙の端部から飛散するトナーによって転写部周辺の環境を汚すことが懸念され、積極的には余白無し印字を採用してこなかった。特に、用紙ガイドがトナーで汚れると、その後に通常の余白有り印字を行った場合でも用紙ガイドを通過する用紙にトナーが付着して印字品質が低下する問題があった。

そこで、特許文献１のように、ワンサイズ大きな用紙上に、余白有りでトナー像を転写および定着した後、その余白をカットして見かけ上の余白無し印字を実現する方式が提案されている。

また、特許文献２では、転写手段と定着手段との間の用紙ガイドに、用紙のトナー像が転写された側とは反対側の用紙裏面を帯電する用紙裏面帯電手段を配置し、余白無し印字では、用紙裏面帯電手段に転写手段に印加される電圧と同極性の電圧を印加することで、用紙上に未定着トナー像を落ち着かせる方式も提案されている。

特開２００９−８６１４０号公報 特開２００９−１６９１０６号公報

しかし特許文献１の方式では、所望のサイズの用紙に余白無し印字を行うのにワンサイズ大きな用紙が必要となるので、資材コストが上昇する。また、印字可能な最大サイズの用紙では、事実上、余白無し印字を行えない。

また特許文献２の方式では、所望のサイズの用紙に直接余白無し印字を行うことができるが、余白無し印字では、用紙の幅よりもトナー像は広く作られる。このため、どうしても用紙上に載らなかった分のトナーは飛散してしまうことが避けられない。用紙裏面帯電手段はトナーを引きつけやすい電位に帯電されているので、飛散したトナーが用紙裏面帯電手段に付着するおそれがある。用紙は用紙裏面帯電手段に接触しながら搬送されるので、用紙搬送手段に付着したトナーによって用紙の裏面が汚れる問題がある。

本発明では、従来の課題に鑑みてなされたものであり、余白無し印字において用紙端部から飛散するトナーにより用紙ガイドが汚れるのを抑制し、さらに飛散トナーの回収効率を向上させることを目的とする。

この発明の画像形成装置は、用紙ガイド、トナー回収装置を備える。用紙ガイドは、用紙の搬送方向に直交する幅方向の少なくとも一方の端部までトナー像が転写された用紙が搬送される用紙ガイドであって、印字可能な用紙の最大幅よりも短い幅に設定される。用紙ガイドの幅が短く設定される部分は、用紙ガイドの全部でなくても良い。トナー回収装置は、用紙ガイドの近傍に配設され、用紙ガイドを搬送される用紙から飛散するトナーを回収する。

この構成によると、用紙ガイドの幅が印字可能な用紙の最大幅よりも短い幅寸法に設定されるので、転写部において端部までトナー像が転写された用紙が用紙ガイドを搬送される際に、衝撃や振動などによって用紙から飛散するトナーが、汚れやすい用紙ガイドの端部に付着することが抑制される。また、飛散トナーは、用紙ガイドの近傍に配設されるトナー回収装置によって効率よく回収される。

用紙上に転写されたトナーは電荷を帯びている。したがって、前記トナー回収装置の構成例としては、導電性を有する表面を備える表面に前記用紙から飛散するトナーを静電吸着する吸着部材と、吸着部材の表面とトナーの電位との間に電位差を形成する電位差形成手段と、を備える構成とするのが簡便である。

この構成によると、吸着部材の表面とトナーの電位との間に形成される電位差によって、吸着部材の表面に、飛散トナーが静電吸着される。これによって、飛散するトナーを効率よく回収することができる。

画像形成プロセスで、転写部の次工程には定着部が位置する。この場合、用紙ガイドの最もシンプルな構造は、定着装置の上流側に配設される定着前用紙ガイドである。

定着装置は種々のタイプがあるが、加熱されて回転駆動される定着回転部材に圧接する加圧回転部材を備える構造を採用することで、吸着部材を定着回転部材又は加圧回転部材で兼用することが可能である。これによると、トナー回収装置の主要な構成要素を、画像形成プロセスに必須である定着装置を利用して実現することができる。トナー回収装置を別途設ける場合に比して装置コスト上昇や装置サイズ大型化を抑制できる。

用紙ガイドが定着前用紙ガイドであれば、用紙ガイドは、用紙ガイド下流端が加圧回転部材にオーバーラップするように設置される。この場合、オーバーラップ部分である用紙ガイド下流端部の両端に、加圧回転部材に向かって傾斜するように突出する突出片を設けると、突出片を物理的なガイドとして用紙ガイド両端部に付着したトナーが移動し、吸着部材を兼ねる加圧回転部材の表面にトナーを吸着させることが容易になる。

トナー回収装置は、吸着部材の表面をクリーニングするクリーニング手段をさらに備えることで、吸着部材を再生して繰り返し使用することができる。例えば、加圧回転部材が吸着部材を兼ねる場合は、定着装置に元々備わっている、加圧回転部材の表面をクリーニングするためのウェブクリーニング装置を利用できる。

電位差形成手段は、帯電機構でも除電機構でも構わないが、除電機構の場合は吸着部材の表面をアースするアース機構で構成することが可能である。アース機構は電力を消費しないので電位差形成手段を省エネに構成することができる。加圧回転部材が吸着部材を兼ねる場合は、定着装置に元々備わっている、加圧回転部材の表面を除電するための除電ブラシなどのアース部材を利用できる。

この発明では、用紙ガイドの幅が印刷可能な最大用紙の幅より短く設定されているので、上記のように用紙ガイドの下流端縁が加圧回転部材にオーバーラップしている場合であっても、加圧回転部材の表面の両端部は、用紙ガイドに覆われることなく用紙搬送路に露出することになる。

加圧回転部材の温度検知用のサーミスタが設置される場合、サーミスタの検知片は接触検知式なので加圧回転部材の中央部に持ってくると加圧回転部材が傷ついたりして画像に不具合が出る。画像に影響のないところに検知片を置くために検知片は加圧回転部材の端部に接触している。このため、この定着前用紙ガイドの構造的に、検知片は飛散トナーの付着に対して無防備である。また、一般的に、検知片は熱伝導性が良好で弾力を有する金属弾性体から成るので、静電気力により帯電したトナーが付着しやすくなっている。

サーミスタの検知片に飛散トナーが付着し、多量の蓄積に至ると、温度の誤検知を誘発することがある。そこで、検知片へのトナーの付着を防止する保護部材を設けるのが好ましい。保護部材は樹脂カバーまたは樹脂シートを好適に使用できる。

用紙ガイドは、印字可能な用紙の最大幅と同等又は最大幅以上の幅に設定されたものとすることもできる。この構成においても、飛散したトナーのある程度の量を加圧回転部材の表面の端部に吸着させることが可能である。

加圧回転部材の表面とトナーの電位との間に電位差が形成される場合は、加圧回転部材の表面をクリーニングする第１のクリーニング手段を備えることが好ましい。なお、第１のクリーニング手段に代えて、定着回転部材の表面をクリーニングする第２のクリーニング手段を備えるように構成することもできる。また、加圧回転部材の表面をクリーニングする第１のクリーニング手段、及び定着回転部材の表面をクリーニングする第２のクリーニング手段の両者を備えるように構成することもできる。これによれば、一方のクリーニング手段で回収しきれなかったトナーがある場合でも他方のクリーニング手段で回収することができ、トナーの回収効率がより向上する。

この発明によると、余白無し印字において用紙端部から飛散するトナーにより用紙ガイドが汚れるのを抑制でき、さらに飛散トナーの回収効率を向上させることで、飛散トナーの広範囲な飛散を抑制できるとともに、用紙ガイドを搬送される用紙の裏面が汚れるのを抑制できる。

本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の要部の概略構成図である。 定着装置の斜視図であって、ハウジング、定着前用紙ガイドおよびサーミスタを分離して示す図である。 加圧ローラ、定着前用紙ガイド、サーミスタ検知片の保護部材を搬送方向に平行な面に関する平面図である。 加圧ローラ、定着前用紙ガイド、サーミスタ検知片の保護部材を搬送方向に直交する面に投影した投影図である。 本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置の要部の概略構成図である。 本発明の第３の実施形態に係る画像形成装置の要部の概略構成図である。 本発明の第４の実施形態に係る画像形成装置の要部の概略構成図である。 本発明の第５の実施形態に係る画像形成装置の要部の概略構成図である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置１０の要部を図１に示す。同図に現われない画像形成装置１０を構成するその他の構成は公知であるため、図示および説明を省略する。本発明の画像形成装置１０は、用紙搬送方向に直交する幅方向の少なくとも一方の端部まで印字領域を拡大して印字する余白無し印字に対応した画像形成装置である。

図１に示すように、画像形成装置１０は、用紙Ｐが搬送される用紙搬送路１００に沿って転写部１０１および定着部１０２が形成されている。

転写部１０１において、転写装置１によって用紙Ｐ上にトナー像が転写される。同図において符号Ｔは、トナー像を構成するトナー（粉体）を示している。

転写装置のタイプは問わない。本実施形態では、周回駆動される中間転写ベルト１１上に一次転写したトナー像を、周回駆動される二次転写ベルト１２によって用紙Ｐの片面に転写する。このような転写装置１の構成および動作は公知であるため詳しい説明は省略する。

転写部１０１では転写装置１の２つのベルト１１，１２が対向する２つのローラを介して圧接（ニップ）しており、転写部１０１を通過する用紙Ｐは両ベルト１１，１２の周回によって用紙搬送路１００を搬送され、定着部１０２に至る。

定着部１０２において、定着装置２によって用紙Ｐ上の未定着トナー像が定着される。転写部１０１と定着部１０２との間の用紙搬送路１００には、定着前用紙ガイド３が設置される。定着部１０２の下流側の用紙搬送路１００には、定着後用紙ガイド４が設置される。定着前用紙ガイド３は本発明の用紙ガイドの一例である。

本実施形態では、定着装置２は、無端ベルト２１、熱源２２、加圧ローラ２３、アース機構２４およびクリーニング機構２５を備える。

無端ベルト２１は、駆動ローラ２６および従動ローラ２７との間に掛け渡される。駆動ローラ２６は不図示の駆動源によって回転駆動され、これによって無端ベルト２１が周回（回転）駆動される。無端ベルト２１は本発明の定着回転部材の一例である。例えば、定着回転部材はローラでも構わない。

加圧ローラ２３は、定着部１０２において無端ベルト２１に圧接する。加圧ローラ２３は、不図示の圧接装置によって回転中心から定着部１０２に向かうベクトル方向に付勢された状態で回転自在に支持される。圧接装置自体は駆動源を持たないが、加圧ローラ２３は、無端ベルト２１に圧接するニップ力により、無端ベルト２１の周回に伴って従動回転する。加圧ローラ２３は、本発明の加圧回転部材の一例である。加圧回転部材の他の例として、無端状のベルトである加圧ベルトを張架するローラが加圧ベルト及び無端ベルト２１を挟んで駆動ローラ２６に圧接する構成における加圧ベルトを挙げることができる。なお、加圧回転部材が駆動回転し、定着回転部材が従動回転するように構成することもできる。

転写部１０１を通過した用紙Ｐは、定着前用紙ガイド３によって、無端ベルト２１と加圧ローラ２３との間の定着部１０２へガイドされる。定着部１０２は、この発明の定着ニップ部に相当する。

加圧ローラ２３は本発明の吸着部材の一例である。加圧ローラ２３の表面は導電性を有する。

熱源２２は無端ベルト２１を加熱する。本実施形態では、熱源２２はメインヒータ２２１およびサブヒータ２２２から構成される。メインヒータ２２１は無端ベルト２１が掛け渡された従動ローラ２７に内蔵され、サブヒータ２２２は加圧ローラ２３に内蔵される。

アース機構２４は加圧ローラ２３の表面をアースする。アース機構２４は、加圧ローラ２３表面に接触して回転する除電ブラシなどを好適に用いることができる。アース機構２４は本発明の電位差形成手段の一例である。例えば、電位形成手段は加圧ローラ２３の表面を積極的に帯電させる帯電機構でも構わない。

クリーニング機構２５は、加圧ローラ２３の表面をクリーニングする。本実施形態では、一例として加圧ローラ２３の表面に当接するウエブ２５１を周回駆動するウェブクリーニング装置を図示している。クリーニング機構２５はウェブクリーニング装置に限定されない。例えば、剥離爪を加圧ローラ２３に押し当てて掻き取るタイプの簡易なクリーニング機構を採用することも可能である。

ウェブ２５１は、例えば、帯状の不織布である。ウェブ２５１の幅方向の寸法は、印字可能な用紙の最大幅以上であることが好ましい。一例として、ウェブ２５１の幅方向の寸法は、印字可能な用紙の最大幅よりも、片側に３０ｍｍずつ長い。このように構成することで、余白無し印字の実行時に、飛散したトナーＴが、加圧ローラ２３の表面における印字可能な用紙の最大幅の外側に付着しても、加圧ローラ２３の表面の汚れをウェブ２５１によって拭い取ることができる。

本実施形態では、加圧ローラ２３、アース機構２４およびクリーニング機構２５は本発明のトナー回収装置を構成している。トナー回収装置は、本発明の用紙ガイドである定着前用紙ガイド３の近傍に配設されている。

図２に示すように、以上説明した定着装置２の各要素は、堅牢なフレーム２０を支持部材としてその内側に構成される。フレーム２０は定着装置２の定着前カバーを兼ねている。フレーム２０の定着前カバー部２０１は定着部１０２に臨む開口２０２を有する。

定着前用紙ガイド３は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属材料を加工することで構成される。定着前用紙ガイド３は、定着前カバー部２０１の開口２０２を介して定着前カバー部２０１の外側と内側に跨って設置される。このとき、定着前用紙ガイド３の下流端縁は、図３に示すように、加圧ローラ２３とオーバーラップしている。オーバーラップ部分である定着前用紙ガイド３の下流端部の、用紙搬送方向に直交する幅方向の両端に、加圧ローラ２３に向かって下向きの傾斜で突出する突出片３１が形成されている。

定着前用紙ガイド３は、図３に示すように、印字可能な用紙の最大幅よりも短い幅に設定される。したがって、上記のように定着前用紙ガイド３の下流端縁が加圧ローラ２３にオーバーラップしている場合であっても、加圧ローラ２３表面の両端部は、定着前用紙ガイド３に覆われることなく用紙搬送路１００の空間に露出することになる。

加圧ローラ２３の温度検知用のサーミスタ５が設置される場合、サーミスタ５の検知片５１は接触検知式なので加圧ローラ２３の中央部に持ってくると加圧ローラ２３が傷ついたりして画像に不具合が出る。そこで、図示の如くサーミスタ５を加圧ローラ２３の端部に配置している。このため、この発明の定着前用紙ガイド３の構造的に、検知片５１は飛散トナーの付着に対して無防備となる。また、一般的に、検知片５１は熱伝導性が良好で弾力を有する金属弾性体から成るので、静電気力により帯電したトナーが付着しやすくなっている。

サーミスタ５の検知片５１に飛散トナーが付着し、多量の蓄積に至ると、温度の誤検知を誘発することがある。そこで、検知片５１へのトナーの付着を防止する保護部材６を設けるのが好ましい。保護部材６は本実施形態ではビスを用いてサーミスタ５に対して着脱自在に取付けられる樹脂カバーである。例えば、保護部材６は検知片５１の非検知側面に直接貼り付けられるような樹脂シートなどを使用することも可能である。

図４に想像線で示すように、保護部材６は用紙搬送路１００を搬送される最大幅の用紙Ｐｍａｘに接触しないように定着前用紙ガイド３より加圧ローラ２３側に近い位置関係で設置されることが望ましい。

上記のように構成される本実施形態に係る画像形成装置１０において余白無し印字を行った場合に、飛散トナーが回収される動作を図１および図３に基づいて説明する。

まず、転写部１０１において、転写装置１によって用紙Ｐの幅方向の少なくとも一方の端部までトナー像が転写される（余白無し印字。）。この用紙Ｐは転写装置１により搬送力を付与され、定着前用紙ガイド３に沿って用紙搬送路１００を搬送されて定着部１０２に到る。

幅方向の少なくとも一方の端部までトナー像が転写された用紙Ｐからは、定着前用紙ガイド３を搬送される際に、振動や衝撃などによってトナーＴが飛散しやすい。しかし、定着前用紙ガイド３の幅が印字可能な用紙の最大幅よりも短い幅寸法に設定されるので、用紙Ｐから飛散したトナーＴは、定着前用紙ガイド３の幅方向の端部に付着することが抑制される。

電荷を帯びている飛散したトナーＴは、アース機構２４によって常時アースされた加圧ローラ２３の表面との間に形成された電位差によって、加圧ローラ２３の表面に静電吸着される。このとき、定着前用紙ガイド３の下流端部の加圧ローラ２３に向けて傾斜する突出片３１によって飛散トナーＴは加圧ローラ２３の端部に積極的に導かれる。こうして、飛散したトナーＴは加圧ローラ２３の表面の端部に回収される。このため、飛散したトナーＴの回収効率が向上する。また、トナーＴの広範囲な飛散が抑制される。さらに、定着前用紙ガイド３を搬送される用紙Ｐの裏面が汚れるのが抑制される。

トナーＴが付着した加圧ローラ２３の表面はクリーニング機構２５によって周回毎にクリーニングされる。したがって、飛散トナーＴの吸着部材を兼ねる加圧ローラ２３を再生して繰り返し使用することができる。

第２の実施形態について図５を参照して説明する。本実施形態では、第１の実施形態に係る定着装置２における加圧ローラ２３に替えて無端ベルト２１１を用いた加圧方式を採用したものである。無端ベルト２１１は、第１ローラ２３１および第２ローラ２３２との間に掛け渡される。第１ローラ２３１は、不図示の圧接装置によって回転中心から定着部１０２に向かうベクトル方向に付勢された状態で回転自在に支持される。圧接装置自体は駆動源を持たないが、無端ベルト２１１は、第１ローラ２３１を介して無端ベルト２１に圧接するニップ力により、無端ベルト２１の周回に伴って従動回転する。本実施形態では無端ベルト２１１が本発明の吸着部材として機能する。

第３の実施形態について図６を参照して説明する。本実施形態では、クリーニング機構２５のウエブ２５１が二次転写ベルト１２にも接触しており、加圧ローラ２３と二次転写ベルト１２とを共通のクリーニング機構２５でクリーニングできるようにしたものである。

第４の実施形態について図７を参照して説明する。本実施形態に係る画像形成装置１０は、加圧ローラ２３の表面をクリーニングするクリーニング機構２５に加えて、無端ベルト２１の表面をクリーニングするクリーニング機構２８をさらに備えることを除いて、第１の実施形態に係る画像形成装置１０と同様に構成されている。

この構成によれば、飛散したトナーＴの大部分は加圧ローラ２３に吸着するが、加圧ローラ２３で回収しきれずに無端ベルト２１に付着するトナーＴがあった場合でも、無端ベルト２１の表面がクリーニング機構２８によってクリーニングされる。このため、用紙Ｐの汚れをより抑制することができる。

第５の実施形態について図８を参照して説明する。本実施形態に係る画像形成装置１０は、加圧ローラ２３の表面をクリーニングするクリーニング機構２５を備えないことを除いて、第４の実施形態に係る画像形成装置１０と同様に構成されている。

即ち、加圧ローラ２３の表面をクリーニングするクリーニング機構２５は、必須の構成要件ではない。クリーニング機構２５を備えなくても飛散したトナーＴを加圧ローラ２３の表面に吸着させることはできる。また、飛散するトナーＴが少ない場合は、クリーニング機構２５を備えなくても、ある程度の枚数までは用紙の汚れは許容範囲内に抑えられる。

なお、定着前用紙ガイド３は、上述のように印字可能な用紙の最大幅よりも短い幅に設定されることが好ましいが、印字可能な用紙の最大幅以上の幅に設定されたものとすることもできる。このような構成においても、飛散したトナーＴのある程度の量を加圧ローラ２３の表面の端部に吸着させることが可能である。このため、余白無し印字において用紙端部から飛散するトナーＴにより定着前用紙ガイド３が汚れるのを抑制でき、トナーの広範囲な飛散を抑制できるとともに、定着前用紙ガイド３を搬送される用紙Ｐの裏面が汚れるのを抑制できる。

上述の実施形態のそれぞれの技術的特徴を互いに組み合わせることで、新たな実施形態を構成することが考えられる。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Ｐ…用紙
Ｐｍａｘ…印字可能な最大幅の用紙
Ｔ…トナー
１…転写装置
２…定着装置
３…定着前用紙ガイド
３１…突出片
４…定着後用紙ガイド
５…サーミスタ
５１…検知片
６…保護部材
１０…画像形成装置
２０…フレーム
２１…無端ベルト
２２…熱源
２３…加圧ローラ
２４…アース機構
２５…クリーニング機構
２６…駆動ローラ
２７…従動ローラ
２８…クリーニング機構
１００…用紙搬送路
１０１…転写部
１０２…定着部

Claims (7)

1. 用紙の搬送方向に直交する幅方向の少なくとも一方の端部までトナー像が転写された用紙が搬送される用紙ガイドであって、印字可能な用紙の最大幅よりも短い幅に設定される用紙ガイドと、
   前記用紙ガイドの近傍に配設され、前記用紙ガイドを搬送される前記用紙から飛散するトナーを回収するトナー回収装置と、
   を備える、画像形成装置。
2. 前記トナー回収装置は、導電性を有する表面を備える吸着部材と、前記吸着部材の表面と前記トナーの電位との間に電位差を形成する電位差形成手段と、を備える、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記用紙ガイドの下流に、前記トナー像を前記用紙に定着させる定着装置を備え、
   前記定着装置は、定着回転部材と、前記定着回転部材を加熱する熱源と、前記定着回転部材に圧接される加圧回転部材と、を有し、
   前記吸着部材を前記定着回転部材又は前記加圧回転部材で兼用する、請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記用紙ガイドの下流端縁が前記加圧回転部材にオーバーラップするように前記用紙ガイドが設置され、前記用紙ガイドの下流端部両端に、前記加圧回転部材に向かって傾斜するように突出する突出片が設けられた、請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記トナー回収装置は、前記吸着部材の表面をクリーニングするクリーニング手段をさらに備える、請求項２〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記電位差形成手段は、前記吸着部材の表面を除電するアース機構である、請求項２〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記加圧回転部材の端部に接触する検知片を有し、前記加圧回転部材の温度を検知するサーミスタをさらに備え、
   前記サーミスタは、前記検知片へのトナーの付着を防止する保護部材をさらに有する、請求項３または４に記載の画像形成装置。