JP2007322470A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱源を有する回転体の非通紙領域である両端部に冷却することで小サイズの記録材の生産性を向上させ、且つ画像形成部の温度上昇の抑制、騒音の低減、および記録材の冷却を効率的に行う。
【解決手段】トナー画像が転写された被記録媒体に対して、加熱及び加圧によりトナー画像を定着する定着手段と、前記定着手段の所定部分近傍に向けて送風して冷却する第１の送風手段と、搬送方向と垂直方向に、前記定着手段よりも搬送方向下流側に配置され、記録材の熱を送風により冷却する第２の送風手段と、両送風手段からの風を排気する排気手段とを配設した画像形成装置において、前記第２の送風手段は風量制御手段を有する。風量制御手段は、記録材のサイズと第１の送風手段の送風領域とに応じて風量を制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は、画像形成装置に関し、特に、複写機やプリンタなどの電子写真方式または静電記録方式の画像形成装置に適用して好適なものである。

図３に、画像形成装置の画像形成部の構成を示し、以下に、カラー画像の画像形成について説明する。

画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのそれぞれの色のトナー像を形成する、平行に配置された４つの画像形成媒体である感光体ドラムａ（イエロー），ｂ（マゼンタ），ｃ（シアン），ｄ（ブラック）を備える。また、これらの感光体ドラムａ〜ｄの上部には、これを縦断するように配置された転写搬送手段としての中間転写ベルト２が設けられている。

モータ（図示せず）によって駆動される感光体ドラムａ，ｂ，ｃ，ｄの周囲には、それぞれ一次帯電器、現像器および転写帯電器（図示せず）が配置されており、それらがプロセスカートリッジ１ａ〜１ｄとしてユニット化されている。

また、感光体ドラムａ〜ｄの下方にはポリゴンミラーなどで構成される露光装置６が配置される。まず、感光体ドラムａには、原稿のイエロー成分色の画像信号によるレーザー光が露光装置６のポリゴンミラーなどを介して投射され、感光体ドラムａ上に静電潜像が形成される。これに現像器からイエロートナーを供給して現像し、静電潜像がイエロートナー像として可視化される。

このトナー像が感光体ドラムａの回転にともなって、感光体ドラムａと中間転写ベルト２とが当接する１次転写部位に到来すると、転写帯電部材２ａに印加した１次転写バイアスによって、感光体ドラムａ上のイエロートナー像が中間転写ベルト２に転写される。（１次転写）

中間転写ベルト２のイエロートナー像を担持した部位が画像形成部に移動すると、このときまでに画像形成部において上記と同様な方法で感光体ドラムｂ上にマゼンタトナー像が形成される。このマゼンタトナー像がイエロートナー像上から中間転写ベルト２に転写される。

同様に、中間転写ベルト２が移動するにつれて、画像形成部のそれぞれの１次転写部位においてシアントナー像、ブラックトナー像が、前記のイエロートナー像、マゼンタトナー像上に重ね合わせて転写される。

一方、記録材Ｐはカセット４に収納されている。この記録材Ｐは、カセット４からピックアップローラ１８により１枚ずつ送り出され、レジストローラ９でタイミングを合わせられる。その後、２次転写部位に達し、２次転写ローラ対３に印加した２次転写バイアスによって、中間転写ベルト２上の４色のトナー像が記録材Ｐ上に一括して転写される（２次転写）。

４色のトナー像が転写された記録材Ｐは、２次転写ローラ対から定着ローラ対２０における搬送ガイドに案内されて定着ローラ対５に搬送される。そして、この定着ローラ対５において熱および圧力が加えられ、トナー像が定着される。これにより、それぞれの色の
トナーが溶融混色して記録材Ｐに固定されたフルカラーのプリント画像とされた後、定着ローラ対５の下流に設けられた排紙搬送ローラ対１１によって排紙トレイ７に排紙される。

近年、画像形成装置においては、装置小型化と高速化が強く望まれている。このような画像形成装置において、しばしば技術的な問題が生じる。すなわち、定着手段において記録材に熱が加わり、搬送された記録材が熱源となって装置全体の温度を上昇させてしまうという問題である。

また、第２の問題として、熱が加えられた記録材自体においても、連続で排紙積載されると、記録材の表裏同士でシート間貼りつきの問題があった。シート間貼りつきは、ＯＨＴシートや厚紙などの画像の定着性能を高めようと、定着装置における加熱性能を向上させていった場合や、薄紙の両面印字を連続積載した場合に起こりやすい。

このように定着後の記録材をいかに効果的に冷却するかということが重要な課題となっている。そして、今までは、定着後の搬送路に冷却ファンを設置し、記録材に与えられた熱を冷ますといった手法が一般的にとられていた。

また、特許文献１においては、定着よりも搬送方向下流側に冷却ローラを配置し、冷却ファンで冷却ローラに空気による風を当てて冷却ローラを冷却し、さらなる記録材の冷却効果を実現している。また、装置の高速化は最大サイズ幅の記録材のみでなく小サイズ幅の記録材でも求められている。

しかしながら、最大サイズ幅の記録材より小さい小サイズ幅の記録材の定着領域で連続定着した場合に、加熱ローラの非通紙領域通過表面の温度が過度に上昇する。これは、小サイズ幅の記録材を連続的に通紙すると、用紙の通過しない非通紙領域では紙による奪熱が無い分だけ、部分的に蓄熱されるためである。この現象は定着装置の端部昇温あるいは非通紙部昇温と称され、定着装置の端部昇温が高温になると、定着部材構成部品や加圧ローラの温度上昇限度を超えるためにこれらの部品の精度悪化につながる。これは薄肉で熱容量の小さい加熱ローラにおいて顕著である。

このような、前記非通紙部昇温を防止するべく、定着装置に送風ファンを設けて、非通紙部の加熱ローラおよび加圧ローラに送風することにより、その温度上昇を抑える特許文献２に記載の従来技術が知られている。
特開２００４−１０９７３２号公報 特開平０４−０５１１７９号公報

しかしながら、図５に示すように、従来技術の構成において、装置が小型化され高速化されるのに伴い、冷却ファンによって記録材を冷却した後の空気および加熱ローラの所定域を冷却した後の空気の量が多くなる。これにより、排気ファンによる空気の排気がしきれなくなることによって、機内の空気が加熱ローラおよび加圧ローラの外周を経由して定着前の搬送路に回りこむ。

この熱せられた空気の搬送路への回り込みは、未定着画像を記録材に転写する転写手段をはじめとする画像形成部の温度上昇に影響を及ぼす。温度上昇の結果、トナーが画像形成部で溶融する問題が生じる。また、機外への排気量を増やすために排気ファンの個数や回転数を大きくすると騒音の問題が生じてしまう。

したがって、この発明の目的は、定着手段の非通紙領域である両端部を冷却することができ、記録材の生産性を向上させ画像形成部の温度上昇を抑制し、騒音を低減し、記録材の冷却を効率的に行うことができる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、この発明は、
トナーが被着されたシート材に対し、加熱によって前記トナーを前記シート材に定着させる定着手段と、
前記定着手段の所定部分を冷却するために気体を供給する第１の送風手段と、
前記定着手段よりも搬送方向下流側で、シート材の熱を送風により冷却する第２の送風手段と、
前記第１の送風手段および前記第２の送風手段から供給される気体を排気する排気手段とを有する画像形成装置において、
前記第１の送風手段は、シート材のサイズによって前記定着手段に対する送風状態を変更し、
前記第２の送風手段からの風量を前記第１の送風手段の送風状態に応じて変更するように前記第２の送風手段の動作を制御する風量制御手段を有する
ことを特徴とするものである。

この発明によれば、装置小型化や高速化した場合においても、シート材の相互の貼り付きや、画像形成部の温度の上昇、騒音の増加を少なくすることができる。

以下、この発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の一実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、この一実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この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。また、以下の一実施形態において「風量」とは、それぞれのファンの圧力−風量特性図に基づいて、ファンの回転数を変更することにより変更可能としたものである。

図１に、この発明による画像形成装置構成の概略を示す。また、図２に、この発明の一実施形態による画像形成装置構成を示す。なお、画像形成装置の全体構成については、従来技術における図３に示す構成と同様であるので、その説明を省略する。

トナー像が転写された記録材（シート材）Ｐは、搬送ガイドに案内されて定着手段としての加熱ローラ５ａと加圧手段としての加圧ローラ５ｂとからなる定着ローラ対５に搬送される。そして、この定着ローラ対５によって熱および圧力を受けてトナー像が記録材Ｐに定着されて、それぞれの色のトナーが溶融混色することで、記録材Ｐに固着されたプリント画像となる。

記録材Ｐにプリント画像が定着された後、定着ローラ対５の下流に設けられた冷却搬送手段である冷却ローラ１０を経由する。続いて、排紙搬送ローラ対１１によって排紙トレイ７に排紙される。

また、記録材Ｐの搬送方向の略垂直方向に沿って、ファンの定着非通紙部冷却ダクト６１が配設されている。この定着非通紙部冷却ダクト６１の内部には定着非通紙部冷却ファン６０が配置されている。

また、定着非通紙部冷却ダクト６１は、最大サイズ用紙よりも幅の狭い用紙である小サ
イズ紙が連続して定着領域Ｑを通過する際に、この小サイズ紙の通過しない定着領域の非通紙領域Ｒを冷却するダクトである。この定着非通紙部冷却ダクト６１は、小サイズ紙が通紙される領域よりも軸方向でそれぞれ外側の領域（非通紙領域）の位置に設けられている。また、定着非通紙部冷却ダクト６１は、加熱ローラ５ａの非通紙領域に送風を行い、この定着非通紙部冷却ダクト６１からの冷却風は、加熱ローラ５ａの記録材搬送下流を通過して、排気ファン８０から機外に排気される。

そして、加熱ローラ５ａ側の定着非通紙部冷却ダクト６１の出口にはシャッタ６２が配置されており、加熱ローラ５ａを通る小サイズ紙の大きさに対応して定着非通紙部冷却ファン６０からの送風領域を最適な幅に変えることができる。

すなわち、定着非通紙部冷却ファン６０からの気体が加熱ローラ５ａの非通紙領域に向かうように記録材のサイズに応じて風向変更手段であるシャッタ６２が作動する。なお、定着非通紙部冷却ファン６０、定着非通紙部冷却ダクト６１およびシャッタ６２によって第１の送風手段が構成される。

また、第１の温度検知手段としてのメインサーミスタ６ａと第２の温度検知手段としてのサブサーミスタ６ｂの２つのサーミスタが設けられている。メインサーミスタ６ａは加熱ローラ５ａの長手中央付近に配設されている。他方、サブサーミスタ６ｂは、加熱ローラ５ａの端部付近に配設されている。

メインサーミスタ６ａおよびサブサーミスタ６ｂは、それらの出力がそれぞれＡ／Ｄコンバータを介して制御回路部（ＣＰＵ）に接続されている。この制御回路部は、メインサーミスタ６ａおよびサブサーミスタ６ｂの出力に基づいて、定着ヒータ８の温調制御内容を決定する。そして、この制御回路部により、加熱手段の電力供給部としてのヒータ駆動回路部によって、定着ヒータ８への通電が制御される。

また、画像形成装置の定着ローラ対５の下流側で、かつ冷却ローラ１０と略水平方向に、送風手段としての記録材冷却ファン７０が設けられている。この時、記録材冷却ファン７０によって発生された風の風路を形成する案内手段として、記録材冷却ダクト７１が設けられている。そして、図１に示すように、冷却ローラ１０の下流部分へ向けて冷却風が送られ、記録材Ｐと冷却ローラ１０を冷却して排気ファン８０により機外に排気される。

（冷却ファンの動作）
次に、記録材Ｐへの画像形成時における前述の定着非通紙部冷却ファン６０と記録材冷却ファン７０の動作について説明する。

図４に、画像形成時における両冷却ファンの動作制御ブロック図を示す。

まず、画像形成時に加熱ローラ５ａの幅よりも小さい小サイズ記録材を連続定着した場合、非通紙領域Ｒの温度が上昇する。この時、サブサーミスタ６ｂにより、加熱ローラ５ａの内面の温度が検知される。このサブサーミスタ６ｂが、ある温度を検知した際に、上述した定着非通紙部冷却ファン６０が動作を開始することによって、非通紙領域の温度上昇が抑制される。そして、定着非通紙部冷却ファン６０の空気流により非通紙領域を含めた高温部分が冷却され、サブサーミスタ６ｂの温度が所定温度まで下降すると、定着非通紙部冷却ファン６０の動作が停止される。

この定着非通紙部冷却ファン６０のサブサーミスタ６ｂの検知温度による、オン／オフの温度レンジは、記録材のサイズや厚み、若しくは動作環境などにより変更するように制御される。また、記録材のサイズに応じて、シャッタ６２の動作も制御される。

また、画像形成時の記録材冷却ファン７０の動作は、記録材Ｐのサイズ、厚み、片面／両面の画像形成モードによって回転数が変えられ、記録材冷却ファン７０の風量が制御されている。ここで、表１に、記録材冷却ファン７０の動作を説明するための表を示す。

この一実施形態においては、記録材冷却ファン７０の動作が表１に示すように変えられる。すなわち、熱が加えられた記録材が連続して排紙積載されると、記録材の表裏においてシート間貼りつきが発生する。これはトナー定着面が向かい合う両面印刷の時に顕著である。そこで、記録材Ｐの片面に画像形成を行う場合には、記録材冷却ファンをオフにするか、または少ない回転数で動作させ、他方、両面画像形成時においては、半分の回転数または、全速の回転数で動作させる。

この一実施形態においては、Ａ４紙の横送りのような、記録材Ｐの供給速度が大きく、排紙間隔が短い記録材サイズと、Ａ３紙のような、定着非通紙部冷却ファン６０が画像形成時に稼動しない記録材の時に、片面時は少ない回転数で動作させる。また、両面時には全速の回転数で動作させる。

また、生産スピードが速く、定着非通紙部冷却ファン６０が稼動するＬＴＲ紙の横送りにおいては、非通紙領域である加熱ローラ５ａの過昇温部が狭く、定着非通紙部冷却ダクト６１から出る風量が少ないので、Ａ４紙と同様に記録材冷却ファン７０を動作させる。この時、定着非通紙部冷却ダクト６１から出る風量と記録材冷却ダクト７１から出る風量との合計は、両ダクトからの風を排気する排気ファン８０の風量の合計よりも小さい。

逆に、Ａ４紙の縦送りのように、排紙間隔がＡ４横送りの半分で、定着非通紙部冷却フ
ァン６０による加熱ローラの冷却領域が広い記録材Ｐにおいては、記録材冷却ファン７０を片面画像形成時にはオフにし、両面画像形成時には半分の回転数で動作させる。この時、記録材Ｐの排紙積載間隔がＡ４横送りの半分であるため、排紙トレイ７上で記録材が自然冷却される。そのため、記録材冷却ダクト７１からの冷却風の風量が少なくても記録材同士の接着の発生が防止される。また、定着非通紙部冷却ダクト６１からの冷却風の風量は加熱ローラ５ａの非通紙領域が広いため多くなるが、記録材冷却ダクト７１からの冷却風の風量が少ないため、両ダクトからの風量の合計は排気ファン８０の風量の合計よりも小さくなる。

また、定着非通紙部冷却ダクト６１と記録材冷却ダクト７１からの冷却風の風量の合計より両冷却風を排気する排気ファン８０の風量の合計が大きいことを満たせば、記録材冷却ファン７０の回転数は、この一実施形態におけると同じ値である必要はない。

また、例えば一実施形態として上記した値に限定されるものではない。すなわち、幅方向の長さが長い記録材を通紙して定着非通紙部ファン６０を停止するときには、幅方向の長さが短い小サイズ記録材を通紙して定着非通紙部ファン６０を動作させる場合よりも、記録材冷却ファン７０からの風量を多くするように制御する。

また、小サイズ紙のうちで、サイズが大きめな紙で定着非通紙部ファン６０が送風する定着ローラ対５における送風領域が小さい場合には、サイズが小さく定着ローラ対５における送風領域が大きい場合よりも記録材冷却ファン７０からの風量を多くする。すなわち、定着非通紙部ファン６０の回転数を変えたり、シャッタ６２を動作させたりすることによって、定着非通紙部ファン６０による定着ローラに対する冷却状態がシートのサイズに応じて変更される。そして、この定着非通紙部ファン６０の冷却状態に応じて、記録材冷却ファン７０の風量が変更される。さらに、単位時間あたりの通紙枚数が多い記録材の場合には、単位時間あたりの通紙枚数が少ない記録材の場合よりも、記録材冷却ファン７０の風量を多くするように制御すればよい。なお、「記録材冷却ファン７０からの風量が少ない」とは、記録材冷却ファン７０の回転を停止する場合も含む表現である。

既述のように、定着非通紙部ファン６０と記録材冷却ファン７０の動作を制御することによって、小サイズ記録材の搬送時における定着手段の非通紙部における過昇温を抑制し、生産性の向上を達成することができる。これとともに、画像形成装置の小型化に伴う定着部から排紙までの搬送路を短くしたとしても、記録材Ｐの温度を下げることが可能となり、シート間の貼り付きを効率的に防止することができる。

また、両面画像形成時に一度定着された記録材Ｐが再び画像形成部へ搬送された場合でも、記録材Ｐの温度に起因していた画像形成部の温度上昇を抑制することができる。

また、画像形成時における、定着非通紙部冷却ダクト６１からの風量と記録材冷却ダクト７１からの風量との合計よりも排気ファン８０の風量の合計を大きくすることにより、定着手段からの熱風の回り込みによる画像形成部の温度上昇を抑制することも可能となる。さらに、定着非通紙部冷却ファン６０と記録材冷却ファン７０からの冷却風を同一の排気口で排気することによって、排気ファン８０を個別に設けることなく、騒音の低減およびコストの削減を実現できる。また、排気口の占有領域を狭小化することができるので、熱い排気風が排出されない領域において、形成されるユーザー操作の有効スペースを増大させることができる。

以上、この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこ
れと異なる数値を用いてもよい。

この発明の一実施形態による画像形成装置を示す断面図である。 この発明の一実施形態による画像形成装置を示す上面図である。 従来技術による画像形成装置を示す断面図である。 この発明の一実施形態による両冷却ファンの制御を示すブロック図である。 従来技術による画像形成装置の冷却方法を示す断面図である。

符号の説明

ａ，ｂ，ｃ，ｄ 感光体ドラム
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ プロセスカートリッジ
２ 中間転写ベルト
２ａ 転写帯電部材
３ ２次転写ローラ対
４ カセット
５ 定着ローラ対
５ａ 加熱ローラ
５ｂ 加圧ローラ
６ 露光装置
６ａ メインサーミスタ
６ｂ サブサーミスタ
７ 排紙トレイ
８ 定着ヒータ
９ レジストローラ
１０ 冷却ローラ
１１ 排紙搬送ローラ対
１８ ピックアップローラ
２０ 定着ローラ対
６０ 定着非通紙部冷却ファン
６１ 定着非通紙部冷却ダクト
６２ シャッタ
７０ 記録材冷却ファン
７１ 記録材冷却ダクト
８０ 排気ファン
Ｐ 記録材
Ｑ 定着領域
Ｒ 非通紙領域

Claims (5)

1. トナーが被着されたシート材に対し、加熱によって前記トナーを前記シート材に定着させる定着手段と、
   前記定着手段の所定部分を冷却するために気体を供給する第１の送風手段と、
   前記定着手段よりも搬送方向下流側で、シート材の熱を送風により冷却する第２の送風手段と、
   前記第１の送風手段および前記第２の送風手段から供給される気体を排気する排気手段とを有する画像形成装置において、
   前記第１の送風手段は、シート材のサイズによって前記定着手段に対する送風状態を変更し、
   前記第２の送風手段からの風量を前記第１の送風手段の送風状態に応じて変更するように前記第２の送風手段の動作を制御する風量制御手段を有する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記風量制御手段により、前記シート材のサイズと前記第１の送風手段の送風領域とに応じて、前記第２の送風手段の風量が制御されるように構成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記定着手段における、シート材が通過しない非通紙領域を冷却するために前記第１の送風手段は気体を供給し、
   シート材のサイズに応じて前記定着手段に対する送風状態を変更するための、前記第１の送風手段からの気体が前記非通紙領域に向かうようにシート材のサイズに応じて作動する風向変更手段を有し、
   シート材のサイズが大きく前記第１の送風手段が冷却する前記定着手段の領域が小さい場合には、シート材のサイズが小さく前記第１の送風手段が冷却する前記定着手段の領域が大きい場合よりも前記第２の送風手段からの風量が多くなるように前記風量制御手段が前記第２送風手段の風量を制御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. シート材のサイズが大きく第１の送風手段を動作させない場合には、シート材のサイズが小サイズであって前記第１の送風を動作させる場合よりも、前記第２の送風手段からの風量が多くなるように前記風量制御手段が前記第２送風手段の風量を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の画像形成装置。
5. 前記記録材の搬送時における前記第１の送風手段により供給される風量と前記第２の送風手段により供給される風量との合計が、前記排気手段により排気される風量より小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の画像形成装置。

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