JP2007072110A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 シート搬送路上の結露発生を防止し、ジャム等を発生させることなくシートを搬送すると共に、装置内部で発生する熱を効率よく排熱する技術を提供する。
【解決手段】 画像形成装置１内部の排気を行う排気ファン１１５に連通した第１ダクト１１１を設け、さらに第１ダクト１１１と連通するように第２ダクト１１２および第３ダクト１１３を設ける。これらの第２ダクト及び第３ダクトはそれぞれ定着部周辺に設けられており、ダクト分岐装置１１６によって各ダクトの連通状態が切り換えられる。そして、定着部周辺の温度や湿度などの環境状況と画像形成装置の使用状態とに応じて、これらのダクト分岐装置１１６の位置を変えて各ダクトの連通関係を切り換え、排気経路を状況に応じて切り換える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、シート搬送路上に結露が生じることを防止すると共に、画像形成部周辺の温度上昇を防止する画像形成装置に関する。

一般に、複写機や画像形成装置においては、感光体ドラムの表面を一様に帯電し、帯電した表面に静電潜像を形成した後、この静電潜像を現像装置によって現像してトナー像を形成する。そして、トナー像をシートに転写した後、このシート上のトナー像を定着装置によって加熱及び加圧して定着させることにより、画像を形成するように構成されている。

このような過程において、定着装置によってシートが加熱されるのに伴い、シートの含有水分が蒸発する。このとき、温度が低いと、飽和水蒸気量が低いため、シートから蒸発した水分が結露としてシート搬送路上に付着し、その結果ジャム等の発生により、シートの搬送に支障をきたすという問題があった。
また、定着装置上流の画像形成部におけるシート搬送ロールや搬送ベルトも、駆動により熱が発生し、装置内の温度上昇の原因となっていた。

そこで、特許文献１には、装置内部から排出される排気を集風体によって集風し、シート搬送路に吹き付け、シート搬送路を冷却することにより、定着装置によって加熱されたシート搬送路上のシートからの水分蒸発がおこることを防ぐ技術が開示されている。
また、特許文献２には、装置内部に外気を取り込む吸引口、内気を排出する排気口、それらの外気、内気の経路としてダクトを設け、制御弁によって経路の連結を制御し、装置内部の駆動系部品から発生する熱気等を排気する技術が開示されている。
特開昭６１−１４１４６１号公報 特開２００３−５６１５号公報

しかしながら、画像形成装置内部の温度は、装置の電源投入直後と、電源投入から時間が経過した時（継続稼働中）とでは違いが生じる。すなわち、定着装置を通過したシートの水分蒸発が起こる条件が、電源投入後の時間経過に伴い変化するが、特許文献１の技術においてはそのような状況に応じた制御がなされていない。また、特許文献２においては、装置内部で発生した熱を排熱する技術については開示されているが、シートが放出する水分によって生じる結露を防止する技術については開示されていない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、シート搬送路上の結露発生を防止し、ジャム等を発生させることなくシートを搬送すると共に、装置内部で発生する熱を効率よく排熱する技術を提供する。

上記課題を解決するために、本発明は、シート上のトナー像を熱定着方式により定着させる定着装置を用いた画像形成装置において、装置内部の排気を行う排気ファンと、前記排気ファンに連通して設けられた第１ダクトと、シート搬送経路における前記定着装置下流側の空気が前記第１ダクトに流れ込むように前記第１ダクトに連通して設けられた第２ダクトと、シート搬送経路における前記定着装置上流側の空気が前記第１ダクトに流れ込むように前記第１ダクトに連通して設けられた第３ダクトと、前記第１ダクトと前記第３ダクトの連通を遮断する第１の状態、前記第１ダクトと前記第３ダクトの連通を遮断する第２の状態および何れの連通も遮断しない第３の状態を持つダクト分岐手段と、前記定着装置周辺の環境状況を検知する環境検知手段と、前記画像形成装置の使用状態を検知する使用状態検知手段と、前記環境検知手段の検知結果および前記使用状態検知手段の検知結果に応じて予め定められた制御態様を特定し、特定した制御態様に基づいて前記ダクト分岐手段の状態を制御するダクト分岐制御手段とを具備する画像形成装置を提供する。

本発明の好ましい態様においては、前記環境検知手段は、前記定着装置上流又は前記定着装置下流のうち少なくとも一方に設けるようにしてもよい。また、前記検知手段は温度および湿度を検知するようにしてもよい。

さらに、本発明の好ましい態様においては、前記使用状態検知手段は、両面印刷及び片面印刷の印刷モードのいずれが指定されたかを検知するようにしてもよい。また、前記使用状態検知手段は、電源投入時からの時間経過またはプリント指示枚数の少なくともいずれか一方を検知するようにしてもよい。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の１実施形態における画像形成装置１の構成を示す図である。
画像形成装置１は中間転写ベルトを用いるタンデム構成の画像形成装置である。
画像形成装置１は、画像処理部１０２を備えている。画像処理部１０２は中間転写ベルト２０を備えており、一方向に回転する駆動ロール（図示略）と、中間転写ベルト２０に張力を加えるテンションロール２３とに張架され、駆動ロールにより上流から下流へ駆動される。また、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の各色に対応した４系統の処理系を備えており、上流から下流へ順に、各色のトナー像を形成するユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ及び１０Ｋが配設されている。

ユニット１０Ｋは、黒色（Ｋ）のトナー像が形成される感光体ドラム１Ｋと、感光体ドラム１Ｋを帯電させる帯電器２Ｋと、コントローラ３０から黒色の画像信号の供給を受けると当該画像信号を用いて変調した露光光を感光体ドラム１Ｋに照射し、静電潜像を形成する露光部３とを備えている。また、ユニット１０Ｋは静電潜像が形成された感光体ドラム１Ｋに、黒色のトナーを付着させてトナー像を形成する２成分現像方式の現像装置４Ｋと、形成されたトナー像が中間転写ベルト２０に１次転写された後に感光体ドラム１Ｋをクリーニングして残留トナーを取り除くクリーニング装置（図示略）とを備えている。

現像装置４Ｋは、現像剤を収容するための現像容器４１Ｋと、現像剤に含まれているトナーを用いて現像を行う現像ロール４２Ｋとを備えている。現像容器４１Ｋ及び現像ロール４２Ｋは、それぞれの長手方向が図中奥行き方向と一致するように設けられている。現像容器４１Ｋにはトナーカートリッジ７Ｋが装着されており、このトナーカートリッジ７Ｋから適量の黒色トナーが現像容器４１Ｋに補給される。現像容器４１Ｋへ補給されるトナーの量は、ディスペンスモータ６Ｋの回転時間により調整される。

以上がユニット１０Ｋの構成であるが、ユニット１０Ｙ、１０Ｍおよび１０Ｃもそれぞれ、ユニット１０Ｋと同様の構成を備えている。また、露光部３は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各々の色の画像信号に対応する露光光を供給する。

画像処理部１０２は中間転写ベルト２０と、一次転写ロール５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ及び５Ｋとを備えており、これらの一次転写ロール５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ及び５Ｋによって中間転写ベルト２０がユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ及び１０Ｋに押し付けられることにより中間転写ベルト２０へのトナー像の一次転写が行われる。１次転写が行われた後の残留トナーはクリーニング装置（図示略）によって清掃される。

さらに、画像処理部１０２は２次転写ロール２２と対向ロール２１とを備えており、中間転写ベルト２０に１次転写されたトナー像はこの２次転写ロール２２と対向ロール２１とによって用紙に２次転写される。トナー像が転写された用紙は搬送経路Ｓ１の下流側に設けられている定着部１０８によって加熱及び加圧されることにより、トナー像が用紙に定着される。

給紙部１０４は画像形成装置１の下部に設けられており、給紙トレイ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃを具備している。給紙部１０４には給紙トレイ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃの用紙を一枚ずつ取り出して搬送する給紙ロール１０５ａ，１０５ｂ、１０５ｃが設けられ、さらに、給紙ロール１０５ａ，１０５ｂ、１０５ｃから搬送された用紙を搬送経路Ｓ１上に搬送するための搬送ロール１０６、１０７が設けられている。

定着部１０８は、所定の定着温度に加熱されるヒートローラ１０８ａと、ヒートローラ１０８ａに用紙を圧接する加圧ローラ１０８ｂとを備えている。定着部１０８は、トナー像が転写された用紙に対し、ヒートローラ１０８ａ及び加圧ロール１０８ｂによって圧力を加えながら急速に加熱することによってトナー像を用紙に定着させる。片面印刷モードの場合は、この定着処理がなされた後に、用紙は排紙ロール２６、２７によって、排紙トレイ２８に排出される。

一方、用紙の両面に画像形成を行う両面印刷モードの際は、まず、定着部１０８において、１回目定着処理がなされると、用紙は、搬送経路分岐手段２４によって搬送経路Ｓ２に搬送された後、搬送経路Ｓ１に搬送される。そして、搬送経路Ｓ１上において既に画像形成が行われている面とは反対の面に画像形成が行われる。そして、定着部１０８において２回目の定着処理が行われた後に、用紙は排出トレイ２８に排出される。この両面印刷が連続して行われると、１回目定着で温度が上昇している用紙に対して２回目定着によりさらに熱が加えられるというプロセスが繰り返され、この結果、装置内部（特に２回目定着に関わる中間転写ベルト２０や２次転写ロール２２）の温度が上昇する。

搬送経路Ｓ１上における定着装置上流には第１温湿度センサ１５１が設けられ、定着部１０８下流には第２温湿度センサ１５２が設けられている。これらのセンサによって定着部１０８周辺の温度および湿度が検知される。

また、画像形成装置１は排気部１１０を備えている。排気部１１０は駆動機構１１４とダクト分岐手段１１６とを具備している。排気部１１０の詳細については後述する。

図２は画像形成装置１の制御系を示すブロック図である。図において、ＵＩ（ユーザインタフェース）３６はユーザに対して各種の情報を提示したり、ユーザが両面印刷モードや片面印刷モード等の各種設定を行ったりするためインタフェースである。コントローラ３０は外部の機器（例えばパーソナルコンピュータ）から転送された画像信号をインタフェース（Ｉ／Ｆ）３８を介して受け取って画像信号を露光部３に供給する。これにより、露光部３は、画像信号に対応した露光を行う。また、コントローラ３０は、画像処理部１０２の各部制御することによって画像形成を行う。
コントローラ３０には、搬送経路Ｓ１上（図１参照）における定着装置上流に設けられた第１温湿度センサ１５１、定着部１０８下流に設けられた第２温湿度センサ１５２が検知した温湿度が供給されるようになっている。

排気部１１０付近の拡大図を図３に示す。
図３に示したように排気部１１０は、第１ダクト１１１，第２ダクト１１２及び第３ダクト１１３を具備している。第１ダクト１１１は定着部１０８側が解放された３面によって構成されており、紙面奥に設けられた排気ファン１１５によって内部の空気が排気されるようになっている。

また、第２ダクトは、定着部１０８の側面と、定着部１０８の斜め上方に設けられた壁面によって囲まれて形成されており、第３ダクトは、定着部１０８の側面と、定着部１０８の斜め下方に設けられた壁面によって囲まれて形成されている。

ダクト分岐装置１１６は、図面の上下方向に移動可能に構成されており、図３に示したように、上方に移動した場合は、定着部１０８下方付近の空気が第３ダクト１１３から第１ダクト１１１に流れ込む。また、図４（ａ）に示したように、ダクト分岐装置１１６が下方に移動した場合は、定着部１０８の上方付近の空気が第２ダクト１１２から第１ダクト１１１に流れ込む。図４（ｂ）に示したように、中間位置に移動した場合は、第２ダクト１１２と第１ダクト１１１とが連通し、かつ、第３ダクト１１３と第１ダクト１１１とが連通する。このとき、定着部１０８上方の空気が第２ダクトから、定着部１０８下方の空気が第３ダクトから各々第１ダクト１１１に流れ込む。
ダクト分岐装置１１６は、図２に示す駆動機構１１４によって駆動され、駆動機構１１４はコントローラ３０によって動作制御されるようになっている。

次に、上述した本実施形態の動作について説明する。
ダクト分岐装置１１６の駆動状態は上述のように３つあり、これらの駆動状態は、第１温湿度センサ１５１、第２温湿度センサ１５２が検知した温湿度を表す環境状況と、電源投入時からの経過時間や両面（片面）プリントモード等のプリント指示内容を表す使用状況とに応じてコントローラ３０が制御するようになっている。この場合、環境状況と使用状態に応じて、予め幾つかのモード（制御態様）が設定されている。以下にこの制御態様について説明する。

モード１は、画像形成装置に電力が供給された直後の第１温湿度センサ１５１又は第２温湿度センサ１５２が検知した温度が所定の温度（２５度）以下である場合の制御態様である。ここで、「画像形成装置に電力が供給された直後」という用語には、メインスイッチをオンにすることにより画像形成装置に電源が投入された時点からの所定期間と、メインスイッチはオンになっているが画像形成装置内部の定着装置等に電力が供給されていない状態（いわゆるスリープモード）から復帰してそれらの装置に電力が供給された時点からの所定期間とが含まれる。このような状態においては、画像形成装置内部の雰囲気は比較的低温であり、定着部１０８によって加熱された用紙がその低温の空気にさらされることにより水蒸気が発生し、用紙搬送路上に結露しやすい。
コンローラ３２は、このモード１のとき、駆動機構１１４を制御して、図４（ａ）に示すようにダクト分岐手段１１６を下降させ、第１ダクト１１１と第２ダクト１１２とを連結させる。このようにすることで、定着部１０８を通過した後の用紙周辺の空気が第２ダクトから第１ダクトへ、そして第１ダクトから排気ファン１１５に排気される。従って、定着部１０８によって加熱された用紙が低温の空気にさらされることにより発生する水蒸気が排気され、用紙搬送路上の結露を防ぐことができる。

モード２は、ＵＩ３６によってユーザが指示した印刷モードが両面連続プリントモードであり、且つ第１温湿度センサ１５１が検知した温度が２０度以上である場合の制御態様である。このとき、両面連続プリントを実行することにより、画像形成装置１内部の温度は検知された温度よりもさらに上昇する。そして、結露発生に関係する飽和水蒸気量は、温度が高温になることに伴い増加するから、結露発生の確率は少なくなる。

一方、両面連続モードで画像形成を行う際は、前述したように、１回目定着で温度が上昇している用紙に対して２回目定着によりさらに熱を加える、というプロセスが繰り返されるから、装置内部（特に２回目定着に関わる中間転写ベルト２０や２次転写ロール２２）の温度が上昇してしまう。そこで、コントローラ３０は、モード２のときは図３に示すようにダクト分機手段１１６を上昇させ、第１ダクトと第３ダクトとを連結させる。このようにすることで、機器から発生した熱が第３ダクトから第１ダクト、そして第１ダクトから排気ファン１１５に排熱される。これにより、中間転写ベルト２０や２次転写ロール２２）の温度上昇を防ぐことができる。

モード３は、ＵＩ３６によってユーザが指示した印刷モードが両面プリントモードであり、且つ第１温湿度センサ１５１が検知した温度が２０度以下、湿度が６５％ＲＨ以上の場合の制御態様である。
コントローラ３０はモード３のとき、図３に示すようにダクト分機手段１１６を上昇させ、第１ダクトと第３ダクトとを連通させる。両面プリントモードである場合、１回目定着により温度が上昇した用紙は、搬送経路Ｓ１を経由して、定着装置１０８の上流側へと搬送される。この定着装置１０８の上流側の搬送経路Ｓ１において、用紙は、温度が低い（２０度以下）空気に触れることになるため、湿度が６５％ＲＨであると結露が発生してしまう。そこで、第１ダクトと第３ダクトを連通させることにより、定着装置１０８の上流側に位置する用紙表面に空気を流通させ、用紙から放出される水蒸気を排出することにより結露発生を防止する。

モード４は、第２温湿度センサ１５２が検知した温度が２０度以下、湿度が６５％ＲＨ以上の場合の制御態様である。
コントローラ３０は、モード４のとき図４（ａ）に示すように、ダクト分岐手段１１６を下降させ、第１ダクト１１１と第２ダクト１１２とを連通させる。このようにすることで、定着部１０８を通過した後の用紙の周辺の空気が第２ダクト１１２から第１ダクト１１１へ、そして第１ダクト１１１から排気ファン１１５に排気される。従って、定着部１０８によって加熱された用紙に含まれている水分が低温の空気にさらされて水滴となる前に、これらを排気することができ、結露の発生を防ぐことができる。

上記のモード１〜４のそれぞれの条件が重複する場合は、駆動機構１１４は図４（ｂ）に示すように、第２ダクト１１２と第１ダクト１１１を連通させるとともに、第３ダクト１１３と第１ダクト１１１を連通させる。例えば、画像形成装置１内の条件がモード１とモード２に該当する条件である場合、つまり、装置の電源投入直後であり、両面プリントモード、第１温湿度センサ１５２が検知した温度が２０度〜２５度である場合、コントローラ３０は、第２ダクト１１２と第１ダクト１１１を連通させるとともに、第３ダクト１１３と第１ダクト１１１を連通させるように、駆動機構１１４を制御する。
また、モード３とモード４に該当する条件である場合、つまり、両面プリントモード、第１温湿度センサ１５１及び第２温湿度センサ１５２が検知した温湿度がそれぞれ２０度、６５％ＲＨである場合についても、上記と同様にコントローラ３０は、第２ダクト１１２と第１ダクト１１１を連通させるとともに、第３ダクト１１３と第１ダクト１１１を連通させるように、駆動機構１１４を制御する。

なお、以上のモード２〜４において、それぞれの環境条件に該当するか否かを判断する温湿度の基準は、標準温湿度状態（ＪＩＳ―８７０３）として定められている常温２０±１５度、常湿（相対湿度）６５±２０％ＲＨ（相対湿度パーセント）を元に温度２０度、湿度６５％ＲＨとした。

以上説明したように、本実施形態によれば、各ダクトの連通関係を切り換えることにより、定着部１０８などによって加熱された用紙の排気、排熱をすることができる。従って、加熱された用紙が低温の空気に触れることによって用紙搬送経路上に発生する結露を防止することができるため、ジャム等の発生を防止することができる。また、画像形成装置１内部で発生した熱についても、排熱することができるため、装置内部の温度上昇を防止することができる。

なお、本実施形態においては、モード１〜４に該当する条件についてのみダクト分岐手段１１６を制御する場合について示したが、条件はこれに限定しない。例えば、電源投入直後からの画像形成枚数の累積数をカウントするカウンターを設け、カウンターがカウントした数を元にダクト分岐手段を制御するモードを設定してもよい。また、温湿度センサに代えて温度だけを検出する温度センサ、湿度だけを検出する湿度センサのいずれかを設け、これらの検出信号に基づいて制御を行っても良い。要するに、温度や湿度などの環境状況が検出できればよい。温湿度以外の環境状況を示すパラメータがあれば、そのパラメータを元にしてもよい。

また、本実施形態においては、使用状況と環境状況を４パターンに組み合わせてダクト分岐手段１１６を制御する場合について示したが、パターン分けは４つに限らず、それ以上になってもよい。つまり、モードをさらに複数設定し、コントローラ３０がそれぞれのモードに応じてダクト分岐手段１１６を制御するようにしてもよい。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成図である。 同実施形態に係る画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図である。 同実施形態に係る排気部の詳細を示した図である。 同実施形態に係るモードによるダクト分岐装置の位置を示した図である。

符号の説明

１・・・画像形成装置、３０・・・コントローラ、３６・・・ＵＩ部、１０２・・・画像処理部、１０４・・・給紙部、１０８・・・定着部、１１０・・・排気部、１１１・・・第１ダクト、１１２・・・第２ダクト、１１３・・・第３ダクト、１１４・・・駆動機構、１１５・・・排気ファン、１１６・・・ダクト分岐手段、１５１・・・第１温湿度センサ、１５２・・・第２温湿度センサ。

Claims (5)

1. シート上のトナー像を熱定着方式により定着させる定着装置を用いた画像形成装置において、
   装置内部の排気を行う排気ファンと、
   前記排気ファンに連通して設けられた第１ダクトと、
   シート搬送経路における前記定着装置下流側の空気が前記第１ダクトに流れ込むように前記第１ダクトに連通して設けられた第２ダクトと、
   シート搬送経路における前記定着装置上流側の空気が前記第１ダクトに流れ込むように前記第１ダクトに連通して設けられた第３ダクトと、
   前記第１ダクトと前記第３ダクトの連通を遮断する第１の状態、前記第１ダクトと前記第３ダクトの連通を遮断する第２の状態および何れの連通も遮断しない第３の状態を持つダクト分岐手段と、
   前記定着装置周辺の環境状況を検知する環境検知手段と、
   前記画像形成装置の使用状態を検知する使用状態検知手段と、
   前記環境検知手段の検知結果および前記使用状態検知手段の検知結果に応じて予め定められた制御態様を特定し、特定した制御態様に基づいて前記ダクト分岐手段の状態を制御するダクト分岐制御手段と
   を具備することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記環境検知手段は、前記定着装置上流又は前記定着装置下流のうち少なくとも一方に設けられていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記検知手段は温度および湿度を検知することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記使用状態検知手段は、両面印刷及び片面印刷の印刷モードのいずれか指定されたかを検知することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記使用状態検知手段は、電源投入時からの時間経過またはプリント指示枚数の少なくともいずれか一方を検知することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の画像形成装置。

Images