JP6555914B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録材に画像を形成する電子写真記録技術を用いた複写機、プリンタなどの画像形成装置に関するものである。

長時間放置されて十分に湿気を帯びた記録材に、電子写真記録方式の画像形成装置で未定着トナー画像を形成し、その後、定着部で加熱定着処理を行った場合、定着ニップ部において記録材に含まれる水分が瞬時に蒸発して水蒸気が発生する。

記録材のプリント面側にはトナー像があるので、トナー像によって水分の蒸発がさえぎられる。このために、水蒸気はトナー像が形成されている記録材の表面側よりもトナー像がない記録材の裏面側から多く放出される。ところで、消費電力を抑えた画像形成装置は、プリント指示を待つスタンバイ中に定着部を暖めない或いはあまり暖めない構成となっているものが多い。

例えば、定着部が、定着フィルムと加圧ローラの間に定着ニップ部を形成する構成となっているような装置である。このような低消費電力の装置は、プリント指示が入り、定着部が定着可能な温度状態に立ち上がっても、熱源を持たない記録材裏面と接触する加圧ローラは十分に温まっていないケースがある。この場合、記録材から発生した水蒸気が加圧ローラの表面に結露する。

加圧ローラ表面が結露すると、加圧ローラと定着フィルムのグリップ力が低下してしまい、定着フィルムが加圧ローラに対してスリップする。定着フィルムがスリップすると、記録材の搬送が遅れたり、定着ニップ部に進入することができなかったりして、最終的にはジャムが発生する。

こうした問題を解決するものとして、特許文献１には、加圧ローラの周辺の水蒸気を定着装置の外部へ放出して、記録材Ｐと加圧ローラのグリップ力を維持する構成が開示される。

また、特許文献２には、定着装置内の水蒸気を含んだ空気を吸引し、その空気を吸湿剤によって除湿したのち、再び定着装置に送風するという構成が開示される。

特開２００２−３６５９４６号公報 特開２０１１−２５７６７０号公報

しかしながら、特許文献１に示す画像形成装置では、水蒸気を含んだ空気を、画像形成装置の外部へ放出する一方で画像形成装置の外部から新しい空気を加圧ローラの周囲に送る必要がある。この時、画像形成装置の外部が多湿な環境であった場合、新しい空気自体にも湿気を帯びるので、水蒸気を含んだ空気を除去するという効果が激減してしまう。

また、特許文献２に示す画像形成装置では、吸湿剤を必要とし、吸湿剤の性能を維持するための工夫が必要となる。

本発明は、吸湿剤を用いなくとも、定着部の内部の水蒸気を含んだ空気を吸引した後に除湿してから再び定着部に送風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。

上述の課題を解決するための本発明は、熱源を有する加熱部材、前記加熱部材とニップを形成しつつ前記加熱部材を加圧する加圧部材、及び、前記加熱部材と前記加圧部材を内包するフレームを有し、記録材に形成されたトナー像を記録材に定着させる定着部と、前記フレームに設けられ、前記フレームの内部の空気が前記フレームの外部に出るための第１開口と、前記フレームに設けられ、前記フレームの外部の空気が前記フレームの内部に入るための第２開口と、前記第１開口から出た空気を前記第２開口へ導く定着部外ダクトと、を有する画像形成装置であって、前記定着部外ダクトは、鉛直上方から見たとき、前記定着部でトナー像が定着された記録材が排出される排出トレイに比べて前記画像形成装置の外方に位置しており、前記定着部外ダクトの内壁の少なくとも一部は金属板で形成されており、前記第２開口から前記フレームに入る空気は前記加圧部材に導かれることを特徴とする。

本発明によれば、吸湿剤を用いなくとも、定着部の内部の水蒸気を含んだ空気を吸引した後に除湿してから再び定着部に送風することができる。

本発明の実施例１に係る画像形成装置の断面図である。 画像形成装置を上方から見た断面図である。 実施例２に係る画像形成装置を上方から見た断面図である。 図３のＥ−Ｅ断面図の概略図である。 図５は、実施例３に係る画像形成装置を上方から見た断面図である。

以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態を実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、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。なお、後の実施例の構成に関して、前の実施例と同一の構成に関しては前の実施例と同一の符号を付して、前の実施例中の説明が援用されるものとする。

図１は、本発明の実施例１に係る画像形成装置１００の断面図である。この画像形成装置１００は、プロセスカートリッジを装着したレーザプリンタであり、電子写真方式により画像を形成し、その画像を記録材に記録するものである。

画像形成装置１００は装置本体１００Ａを有する。装置本体１００Ａの枠体を構成する側板として、本体側板７１、７２、７３が用いられる（図２参照）。装置本体１００Ａの内部には、カートリッジ１０が装着される。カートリッジ１０の内部にて、『像担持体』としての感光体ドラム１１の周囲には、図示しない帯電装置、現像装置、クリーニング装置等が配置される。また、装置本体１００Ａの内部のカートリッジ１０の左方には、感光体ドラム１１に対して画像情報に応じた光線を照射する光学系６０が配置される。

一方、装置本体１００Ａの内部の下方に配置しているカセット２１内に収納された記録材Ｐは、不図示のホストコンピュータからのプリント信号により作動する給送ローラ２２と分離パッド２３によって１枚ずつ分離されて給送される。この記録材Ｐは給送ガイド２４を通って搬送され、レジローラ対２５まで搬送される。その後、転写ガイド３２に案内されて感光体ドラム１１と転写ローラ３１によって形成された転写ニップ部Ｔｎへ搬送される。

一方、不図示のホストコンピュータからの画像情報は光像として光学系６０からカートリッジ１０内の感光体ドラム１１に照射されて感光体ドラム１１に画像情報に応じた静電像が形成され、その静電像はトナーによって現像されて可視化される。そして、記録材Ｐはトナー像として現像された画像情報とタイミングをとって搬送され、感光体ドラム１１に形成されたトナー像と逆極性の電圧を転写ローラ３１に印加する。このことにより、転写ニップ部Ｔｎにおいて感光体ドラム１１上のトナー像が記録材Ｐに転写される。

トナー像の転写を受けた記録材Ｐは、転写ニップ部Ｔｎを通過した後に搬送ガイド３３を通って定着装置４０に搬送され、定着入口ガイド４３によって定着フィルム４１と加圧ローラ４２によって形成される定着ニップ部Ｆｎまで案内される。加圧ローラ４２は不図示の駆動源により回転駆動がなされ、所定の圧で圧接している定着フィルム４１に駆動を伝達している。

従って定着ニップ部Ｆｎまで搬送された記録材Ｐは、所定の圧によってトナー像の定着を受けつつ、加圧ローラ４２の回転駆動によって搬送される。その後に定着ニップ部Ｆｎを通過した記録材Ｐは排出ガイド４４によって排出ローラ対５１に案内され、さらに排出ローラ対５１によって装置本体１００Ａの上部に設けられた排出トレイ５２上へ排出される。

図２は、画像形成装置１００を上方から見た断面図である。図２中では、説明の都合上、排出ガイド４４、排出ローラ対５１を省略している。『定着部』としての定着装置４０は、内部に熱源を有する『加熱部材』としての定着フィルム４１と、定着フィルム４１とニップを形成しつつ定着フィルム４１を加圧する『加圧部材』としての加圧ローラ４２と、を有する。また、定着装置４０は、定着フィルム４１と加圧ローラ４２を内包するフレーム４５を有する。これらは、本体側板７１、７２、７３を有する装置本体１００Ａの枠体に不図示の固定部材によって固定されている。また、定着装置４０は、感光体ドラム１１の表面から記録材Ｐに転写されたトナー像を記録材Ｐに定着させる。

加圧ローラ４２の中心軸の一端部には、駆動を伝達するための駆動ギア４２ａが配置されている。フレーム４５の長手方向一端部には排気口４５ｂ、他端部には吸気口４５ａが配されている。従って、定着装置４０の長手方向の両端部に、排気口４５ｂと吸気口４５ａが配置される。

『第１開口』としての排気口４５ｂは、フレーム４５に設けられ、定着フィルム４１及び加圧ローラ４２の周囲の空気がフレーム４５の外部に出るためのものである。『第２開口』としての吸気口４５ａは、フレーム４５に設けられ、フレーム４５の外部の空気がフレーム４５の内部に入るためのものであり、この空気を加圧ローラ４２に導くためのものである。後述していくが、本例の装置は、『定着部外ダクト』として、第１ダクト８１、第２ダクト８２、第３ダクト８３、第４ダクト８４を有する。

第１ダクト８１、第２ダクト８２、第３ダクト８３、第４ダクト８４は、ダクトの内壁の一部を『金属板』としての本体側板（フレーム）７１、７２、７３を利用する構成となっている。第１ダクト８１、第２ダクト８２、第３ダクト８３、第４ダクト８４の『一端部』としての第１吸気口８１ａは、排気口４５ｂから出た空気をダクト内に導き、『他端部』としての第４排気口８４ｂは、吸気口４５ａにダクト内の空気を導く。

排気口４５ｂの近傍には第１ダクト８１が本体側板７１に取り付けられている。第１ダクト８１には第１吸気口８１ａが排気口４５ｂに対面する形で設けられている。

金属板からなる本体側板７１の面Ａが第１ダクト８１の内部に露出している。第１ダクト８１の近傍には第２ダクト８２が配置され、本体側板７１に設けられた穴７１ａを通じて、第１ダクト８１と内部空間が連続している。第２ダクト８２も本体側板７１に取り付けられており、本体側板７１の面Ｂが第２ダクト８２の内部に露出している。また第２ダクト８２の内部には気流循環用ファン８６も配置されている。

この『第１のファン』としての気流循環用ファン８６は、排気口４５ｂを介して定着装置４０の内部の空気を吸引して第１ダクト８１、第２ダクト８２、第３ダクト８３、第４ダクト８４を経由して吸気口４５ａから定着装置４０の内部に空気を送風する。なお、第１ダクト８１、第３ダクト８３、第４ダクト８４の内部に、気流循環用ファン８６が配置されても良い。

さらに第２ダクト８２の近傍には、第３ダクト８３が配置されており、第３ダクト８３に設けられた第３吸気口８３ａおよび本体側板７１の穴７１ｂによって、第２ダクト８２と第３ダクト８３の内部空間は連続している。また第３排気口８３ｂは第４ダクト８４に設けられた第４吸気口８４ａと対面している。第３ダクト８３は本体側板７２に取り付けられており、面Ｃは、第３ダクト８３の内部に露出している。

第４ダクト８４は本体側板７３に取り付けられ、第４吸気口８４ａは第３排気口８３ｂと対面しており、第４排気口８４ｂは吸気口４５ａと対面している。第３ダクト８３、第４ダクト８４の内部空間は連続している。さらに本体側板７３の面Ｄは、第４ダクト８４の内部に露出している。

定着装置４０の内部には、吸気口４５ａより送風された空気を加圧ローラ４２の表面の長手方向で略全域に亘る部位に吹き付けるための『定着部内ダクト』としての第５ダクト８５が設けられる。第５ダクト８５は、ここでは、フレーム４５の内部に配置され、平面視でＬ字型に形成される。ただし、Ｌ字型に限定されなくて良い。第５ダクト８５は、第５吸気口８５ａと複数の第５排気口８５ｂとを有する。第５吸気口８５ａは吸気口４５ａに対向しており、第５排気口８５ｂは加圧ローラ４２の表面に対向している。第５排気口８５ｂは、長手方向に複数形成される。

次に、空気の流れを説明する。湿気を帯びた記録材Ｐを定着することによって定着装置４０の内部に発生する、高温かつ多量の水蒸気を含んだ空気は、気流循環用ファン８６が作動することによって、排気口４５ｂから第１ダクト８１に吸引される。その際、吸引された空気の一部が本体側板７１の面Ａにおいて接触する。

この時、金属板である本体側板７１は低温であるために空気内に含まれる水蒸気の一部が面Ａにおいて結露し、空気全体の水蒸気量を減少させる。次に、第２ダクト８２に移動した空気は、ここでも一部が面Ｂに接触するため、面Ａと同様に結露が発生する。よってさらに空気に含まれる水蒸気を減少させる。以下、第３ダクト８３、第４ダクト８４においても側板が露出している面Ｃ、面Ｄにおいて結露を発生させ、それぞれ空気内部の水蒸気量を減少させる。

そして最終的に吸気口４５ａから定着装置４０の内部には水蒸気量を大幅に減じられた乾いた空気が送風される。この空気は本体側板に対して結露を繰り返すことで、排気口４５ｂから排気された時点よりも高温ではなくなっているものの、加圧ローラ４２に吹き付けて、結露を防止するには十分な温度となっている。

湿気を帯びた記録材Ｐを定着することによって定着装置４０の内部に発生する、高温かつ多量の水蒸気を含んだ空気を、内面の一部に金属板を露出させたダクト内に吸引させ、空気に含まれる水蒸気を金属板において結露させる。このことによって、空気内部の水蒸気量を減らすことができるので、吸湿剤や除湿装置が必要なく、装置の小型化・低コスト化に貢献できる。

また、除湿され、かつ適度に温度の高い空気をそのまま再び定着装置４０の加圧ローラ４２の表面に送風するため、加圧ローラに吹き付けられる空気は装置１００の外部環境の影響を受けにくい。加圧ローラ４２を極端に冷やして、定着性能を阻害したり、逆に結露したりすることもなく、スリップを抑制できる。そのため、ジャムや画像不良のない高品質な画像形成装置１００を実現することができる。

次に、本発明を用いた実施例２について図３、図４を用いて説明する。図３は、実施例２に係る画像形成装置１００を上方から見た断面図であり、図２と同様、説明の都合上、排出ガイド４４、排出ローラ対５１を省略している。さらに本実施例における特徴的な点としては、図３において、第２ダクト８２の鉛直方向の下方に第６ダクト８７およびカートリッジ用の冷却ファン８８が配されている。図４は図３のＥ−Ｅ断面図の概略図で、第６ダクト８７およびカートリッジ用の冷却ファン８８と第１ダクト８１および第２ダクト８２、カートリッジ１０との位置関係を示している。

図４によれば、本体側板７１に設置されている第１ダクト８１と第２ダクト８２の下方に第６ダクト８７が本体側板７１に取り付けられ、第６ダクト８７と本体側板７１とで囲まれる空間にカートリッジ用の冷却ファン８８が配置されている。『冷却手段』としての『第２のファン』としての冷却ファン８８は、本体側板７１を冷却するために設けられる。冷却ファン８８は、装置本体１００Ａの外部の外気を吸引して本体側板７１に吹き付ける。

第６ダクト８７は、カートリッジ１０内の感光体ドラム１１と略同一の高さに設けられる。第６ダクト８７は、カートリッジ用の冷却ファン８８が作動すると本体側板７１上の穴７１ｃを通して感光体ドラム１１に対して効率よく風を送り、感光体ドラム１１が画像形成動作を行うことによる自己昇温を防止する。

この時、カートリッジ用の冷却ファンの風の一部は、本体側板７１の面Ｆにも吹き付けるように、構成されている。これにより、本体側板７１が常に安定的に冷却されるため、第１ダクト８１の内部の面Ａや第２ダクト８２の内部の面Ｂにおいて定着装置４０から水蒸気を含んだ大量の空気を安定的に結露させることができる。

実施例２によれば、気流循環用ファン８６が、高温かつ多量の水蒸気を含む空気をダクトの内部の一部の本体側板にて結露させる間に、冷却ファン８８が、本体側板を常に冷却することができる。そのため、気流循環用ファン８６が断続的に定着装置４０から高温の空気を吸引しているとしても、冷却ファン８８が本体側板７１の温度上昇を抑制することができる。従って、連続通紙時でも安定して空気内部の水蒸気量を減らすことができる。

次に、本発明を用いた実施例３について図５を用いて説明する。図５は、実施例３に係る画像形成装置１００を上方から見た断面図であり、図２と同様に、説明の都合上、排出ガイド４４、排出ローラ対５１を省略している。さらに実施例３における特徴的な部分としては、第４ダクト８４には第４排気口８４ｂの他に、もうひとつ排気口８４ｃを有しており、排気口８４ｃは第７ダクト８９の吸気口８９ａと対面している。

第７ダクト８９は、複数の排気口８９ｂを有しており、排気口８９ｂはそれぞれ排出トレイ５２に向けて解放されている。本実施例によれば、第１ダクト８１、第２ダクト８２、第３ダクト８３、第４ダクト８４を経由して除湿された空気の一部を第７ダクト８９へ分岐した後、排出トレイ５２上に排出される記録材Ｐに吹き付ける。このことによって、定着装置４０を通過してきたばかりの記録材Ｐの表面温度を下げることも可能になる。排出され積載された記録材Ｐ同士が表面温度が高いために貼りついてしまう現象も回避することができる。

実施例１〜実施例３の構成によれば、除湿剤を装置本体１００Ａに設けなくても、簡易な構成で、定着装置４０の内部の水蒸気を含んだ空気を吸引した後に除湿してから、定着装置４０に送風することができる。そして、加圧ローラ４２が湿気を帯びることによって発生するスリップを防止しつつ、ジャムや画像不良を抑制することができる。加えて、装置の小型化、低コスト化を実現できる。

以上のように本実施例によれば、実施例１および実施例２と同様、装置の小型化・低コスト化に貢献できる。定着装置４０の内部でのスリップを防止できるので、ジャムや画像不良のない高品質な画像形成装置を実現することができるとともに、排出紙の貼り付き現象をも回避できるので、より高画質な画像を得ることができる。

なお、実施例１〜実施例３において、複数のダクトを配置した構成を説明したが、ダクトの数においてはこの限りではなく、隣接したダクトを一体化したとしても問題はない。また、第２ダクト８２内に気流循環用のファンを配置したが、これもこの限りではなく、他のダクト内部に配置したとしても、同様の効果が得られることは言うまでもない。

さらに、各ダクトの内部に露出した金属板を、本体側板を兼ねる構成を提案したが、結露させる金属板がダクト内部に露出していれば、本体側板である必要もない。そして各ダクト内部に露出している金属板の下部に結露した水滴を受ける受け皿もしくは、吸水部材（例えば化学繊維等から形成された不織布等が望ましい）を配置する。すなわち、『吸湿手段』としての不織布は、第１ダクト８１、第２ダクト８２、第３ダクト８３、第４ダクト８４の内部であって、本体側板７１、７２、７３の下端（又は下端よりも上でも良い）に設けられれば良い。こうすると、画像形成装置１００の内部に水滴が落ちることもなく、効率よく除湿することが可能になる。

１１ 感光体ドラム（像担持体）
４０ 定着装置（定着部）
４１ 定着フィルム（加熱部材）
４２ 加圧ローラ（加圧部材）
４５ フレーム
４５ａ 吸気口（第２開口）
４５ｂ 排気口（第１開口）
８１ 第１ダクト（定着部外ダクト）
８２ 第２ダクト（定着部外ダクト）
８３ 第３ダクト（定着部外ダクト）
８４ 第４ダクト（定着部外ダクト）
８６ 気流循環用ファン（第１のファン）
１００ 画像形成装置

Claims (8)

1. 熱源を有する加熱部材、前記加熱部材とニップを形成しつつ前記加熱部材を加圧する加圧部材、及び、前記加熱部材と前記加圧部材を内包するフレームを有し、記録材に形成されたトナー像を記録材に定着させる定着部と、
   前記フレームに設けられ、前記フレームの内部の空気が前記フレームの外部に出るための第１開口と、
   前記フレームに設けられ、前記フレームの外部の空気が前記フレームの内部に入るための第２開口と、
   前記第１開口から出た空気を前記第２開口へ導く定着部外ダクトと、
   を有する画像形成装置であって、
   前記定着部外ダクトは、鉛直上方から見たとき、前記定着部でトナー像が定着された記録材が排出される排出トレイに比べて前記画像形成装置の外方に位置しており、
   前記定着部外ダクトの内壁の少なくとも一部は金属板で形成されており、前記第２開口から前記フレームに入る空気は前記加圧部材に導かれることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１開口と前記第２開口は、前記定着部の長手方向の両端部に配置され、
   前記定着部の内部には、前記第２開口より送風された空気を前記加圧部材の表面の長手方向で略全域に亘る部位に吹き付けるための定着部内ダクトが設けられることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置
3. 前記定着部外ダクトの内部には、前記第１開口を介して前記フレームの内部から空気を吸引するための第１のファンが設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記装置は、前記金属板を冷却するための冷却手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記冷却手段は、装置本体の外部の外気を吸引して前記金属板に吹き付ける第２のファンであることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記金属板は、画像形成装置の装置本体のフレームであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記定着部外ダクトの内部であって、前記金属板の下端又は下端よりも上に吸湿手段を有する請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記吸湿手段は、不織布であることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。

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