JP2008090199A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像の定着によって用紙から発生する水蒸気がマシン内の低温部に流れ込んで結露が発生する恐れがある。
【解決手段】加熱ロール２２で熱を加えて用紙２０に画像を定着する定着装置と、定着装置の用紙搬送方向下流側に設けられ、画像定着済みの用紙２０から発生する水蒸気の流出を防止する通しロール対１４と、定着装置１３と通しロール対１４との間の用紙搬送路上で複数のエアー吹き出し口２４からエアーを吹き出し、このエアーを用紙２０に吹き付けることにより、画像定着済みの用紙２０を冷却する冷却手段とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式の画像形成装置では、帯電、露光、現像、転写及び定着を含む画像形成プロセスによって用紙に画像を形成している。また、定着プロセスでは、その前の転写プロセスで用紙に転写されたトナー画像を、加熱及び加圧によって用紙に定着させている。このため、従来の画像形成装置では、図１８及び図１９に示すように、加熱ロール５１と加圧ロール５２からなる定着ロール対を用いて定着装置５３が構成されている。また、用紙の搬送方向において、定着装置５３の下流側には搬送ロール対５４が設けられ、さらに搬送ロール対５４の下流側には排出ロール対５５が設けられている。

転写プロセスでトナー画像が転写された用紙５６は、加熱ロール５１と加圧ロール５２の間を通して搬送される。このとき、加熱ロール５１によって用紙５６に加えられる熱と加圧ロール５２によって用紙５６に加えられる圧力を利用して、用紙５６にトナー画像が定着される。また、画像定着済みの用紙５６は、搬送ロール対５４を経由して排出ロール対５５により排出トレイ（不図示）に排出される。

このように熱を利用して用紙に画像（トナー）を定着する熱定着方式の定着装置を備える画像形成装置に関しては、定着装置から排出された用紙をエアーを吹き付けによって冷却することにより、カールの発生を抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−７５７０９号公報

熱定着方式の定着装置を備える画像形成装置では、画像定着前に用紙に含まれていた水分が定着装置５３で加熱されることにより、画像定着済みの用紙５６から水蒸気が発生する。こうして発生した水蒸気が用紙搬送方向の下流側に流出すると、マシン内の低温部に流れ込んだ水蒸気が冷やされて結露が発生する恐れがある。また、用紙５６が高温状態のまま搬送されると、用紙５６が水蒸気を発生しながら下流側に送り込まれるため、水蒸気の発生領域が用紙搬送方向の下流側に拡大してしまう。

本発明は、マシン内で結露の発生を効果的に防止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。

請求項１に記載の発明は、少なくとも熱を利用して用紙に画像を定着する定着装置と、前記定着装置の用紙搬送方向下流側に設けられ、画像定着済みの用紙から発生する水蒸気の流出を防止する水蒸気流出防止手段と、前記定着装置と前記水蒸気流出防止手段との間の用紙搬送路上で前記用紙を冷却する冷却手段とを備えることを特徴とする画像形成装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記水蒸気流出防止手段を用紙搬送用の通しロール対で構成したことを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記水蒸気流出防止手段を用紙搬送路の分岐位置の上流側に配置したことを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、水蒸気流出防止手段の用紙搬送方向下流側での結露の発生を効果的に防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、通しロール対で用紙を搬送しながら、当該通しロール対で水蒸気の流出を防止することができる。

請求項３に記載の発明によれば、分岐位置を境に分岐する複数の用紙搬送路への水蒸気の流出を水蒸気流出防止手段でまとめて防止することができる。

以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明の実施の形態では、相対応する部分に同じ符号を付して説明することとする。

図１は本発明が適用される画像形成装置の構成例を示す概略図である。図示した画像形成装置１は、画像読取装置２及び外部機器（パーソナルコンピュータ等）３と通信回線４によって接続された受信部５と、この受信部５で受信した画像データに基づいて画像書込部６を制御する画像記録制御部７と、画像書込部６によって静電潜像が書き込まれるドラム状の像保持体（感光体ドラム）８と、像保持体８の円周方向に沿って配設された帯電器９、現像器１０及びクリーナー１１と、像保持体８に形成されたトナー画像を用紙に転写するロール形状の転写体（以下、「転写ロール」と記す）１２と、用紙に転写されたトナー画像を定着させる定着装置１３と、定着装置１３でトナー画像の定着がなされた用紙を搬送方向の下流側へと搬送する搬送ロール対１４と、搬送ロール対１４によって搬送された用紙を機外に排出する排出ロール対１５と、排出ロール対１５によって排出された用紙を積載状態で収容する排出トレイ１６と、像保持体８及び転写ロール１２の対向位置（ニップ位置）を用紙が通過するように形成された用紙搬送路１７と、画像形成に使用される用紙を積載状態で収容する用紙積載トレイ１８と、用紙積載トレイ１８に積載された用紙を用紙搬送路１７に供給する用紙供給ユニット１９とを備えた構成となっている。画像読取装置２は、画像形成装置１の一機能部として存在するものであってもよいし、画像形成装置１とは別個の機能部として存在するものであってもよい。

［第１実施形態］
図２は本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略平面図であり、図３は同概略側面図である。定着装置１３は、定着ロール対を構成する２つのロール、すなわち加熱ロール２１と加圧ロール２２を用いて構成されている。加熱ロール２１と加圧ロール２２は、互いに所定の圧力で接触する状態に配置されている。また、加熱ロール２１と加圧ロール２２は、一方のロールを駆動側、他方のロールを従動側として、それぞれ回転可能に設けられている。定着ロール対を構成する加熱ロール２１と加圧ロール２２は、それらのロール間に用紙２０を挟み込んで回転することにより、用紙２０を搬送方向の下流側へと送り出す。

その際、加熱ロール２１は用紙２０の第１面に接触し、加圧ロール２２は用紙２０の第２面に接触するように配置されている。用紙２０の第１面と第２面は表裏の関係にある。用紙２０の第１面とは、定着装置１３よりも用紙搬送方向の上流側に配置された像保持体８と転写ロール１２との間を用紙が通過するときに、トナー画像が転写される用紙の面（画像保持面）をいい、その反対側の面が用紙２０の第２面（非画像保持面）となる。用紙に対するトナー画像の定着は、加熱ロール２１と加圧ロール２２の間（接触部）を用紙２０が通過するときに、加熱ロール２１によって用紙２０に加えられる熱と加圧ロール２２によって用紙２０に加えられる圧力を利用して行なわれる。このため、加熱ロール２１と加圧ロール２２の接触部は、定着装置１３で用紙２０に画像の定着が行なわれる位置（以下、「定着位置」とも記す）となる。

搬送ロール対１４は、定着装置１３よりも用紙搬送方向の下流側に設けられている。用紙搬送方向においては、定着装置１３と搬送ロール対１４が隣り合う位置関係で配置されている。搬送ロール対１４は、一方のロールを駆動側、他方のロールを従動側とした一対のロール１４Ａ，１４Ｂを用いて構成されている。搬送ロール対１４を構成する２つのロール１４Ａ，１４Ｂは、互いに所定の圧力で接触する状態に配置されている。搬送ロール対１４は、定着装置１３の定着位置から加熱ロール２１と加圧ロール２２の回転によって送り出された用紙１０を一対のロール１４Ａ，１４Ｂ間に挟み込んで回転することにより、画像定着済みの用紙２０を搬送方向の下流側へと搬送するものである。

搬送ロール対１４は通しロール対で構成されている。通しロール対とは、用紙搬送方向と直交する方向（ロール軸方向）において、画像形成装置で取り扱う少なくとも最小用紙幅以上、好ましくは最大用紙幅以上の長さにわたって互いのロール面が連続的に接触するように、各々のロールの直径をロール軸方向で一定（均一）にしたロール対である。ただし、通しロール対を構成する２つのロール１４Ａ，１４Ｂのうち、一方のロール１４Ａの直径と他方のロール１４Ｂの直径は同じであってもよいし異なっていてもよい。このような通しロール対からなる搬送ロール対１４により、本発明における水蒸気流出防止手段が構成されている。搬送ロール対１４による水蒸気の流出防止効果については、後段で説明する。

定着装置１３と搬送ロール対１４は、用紙搬送方向に所定の距離を隔てて配置されている。また、定着装置１３から搬送ロール対１４に至る用紙の搬送区間には、一対の用紙搬送案内部材２３Ａ，２３Ｂが設けられている。一対の用紙搬送案内部材２３Ａ，２３Ｂは、定着装置１３と搬送ロール対１４との間の搬送区間で用紙２０を水平に搬送するための用紙搬送路を形成し、この用紙搬送路に沿って用紙の搬送を案内する部材である。一対の用紙搬送案内部材２３Ａ，２３Ｂは、それぞれ板状に形成されるとともに、用紙搬送路を介して上下に対向する状態で配置されている。また、一方（上側）の用紙搬送案内部材２３Ａは、用紙２０の第１面に対向する状態で配置され、他方（下側）の用紙搬送案内部材２３Ｂは、用紙２０の第２面に対向する状態で配置されている。

また、用紙搬送案内部材２３Ｂには複数のエアー吹き出し口２４が設けられている。各々のエアー吹き出し口２４は用紙搬送方向に沿う細長い長方形に形成されている。また、各々のエアー吹き出し口２４は、用紙搬送方向と直交する方向（用紙幅方向）に適度な間隔をあけて配列されている。

また、用紙搬送案内部材２３Ｂにはダクト２５が接続され、このダクト２５にエアー流の発生源となるファン２６が接続されている。ダクト２５は、ファン２６の回転駆動によって発生させたエアー流を各々のエアー吹き出し口２４へと導くものである。このため、ファン２６の回転駆動によってエアー流を発生させると、このエアー流がダクト２５に導かれて各々のエアー吹き出し口２４に到達し、そこから上向きにエアーが吹き出す構成となっている。

ここで、上述したダクト２５及びファン２６は、画像定着済みの用紙２０の紙面（本例では第２面）にエアーを吹き付けるエアー吹き付け手段を構成するものである。また、このエアー吹き付け手段は、本発明における冷却手段を構成するものである。なお、図３においては、用紙搬送案内部材２３Ｂとダクト２５の接続状態や、ダクト２５とファン２６の接続状態を、それぞれ概念的なイメージで示している。

一方、搬送ロール対１４と排出ロール対１５は、用紙搬送方向に所定の距離を隔てて配置されている。排出ロール対１５は、用紙搬送方向と直交する方向（ロール軸方向）で複数（図例では４つ）に分割された分割ロール対によって構成されている。さらに詳述すると、排出ロール対１５は、ロール軸方向からみると、一方のロールを駆動側、他方のロールを従動側とした一対のロール１５Ａ，１５Ｂによって構成されている。また、排出ロール対１５は、ロール軸方向と直交する方向からみると、第１のロール対１５-1と、第２のロール対１５-2と、第３のロール対１５-3と、第４のロール対１５-4とによって構成されている。これらのロール対１５-1〜１５-4は、ロール軸方向に所定の間隔を隔てて分割した状態に配置されている。

また、搬送ロール対１４から排出ロール対１５に至る用紙の搬送区間には、一対の用紙搬送案内部材２７Ａ，２７Ｂが設けられている。一対の用紙搬送案内部材２７Ａ，２７Ｂは、搬送ロール対１４と排出ロール対１５との間の搬送区間で用紙２０を水平に搬送するための用紙搬送路を形成し、この用紙搬送路に沿って用紙の搬送を案内する部材である。一対の用紙搬送案内部材２７Ａ，２７Ｂは、それぞれ板状に形成されるとともに、用紙搬送路を介して上下に対向する状態で配置されている。また、一方（上側）の用紙搬送案内部材２７Ａは、用紙の第１面に対向する状態で配置され、他方（下側）の用紙搬送案内部材２７Ｂは、用紙の第２面に対向する状態で配置されている。

上記構成からなる画像形成装置においては、用紙積載トレイ１８に収容された用紙を用紙供給ユニット１９によって用紙搬送路１７に供給し、この用紙搬送路１７を通して像保持体８と転写ロール１２との間（対向位置）に用紙を送り込むことにより、像保持体８に形成されたトナー画像を転写ロール１２によって用紙に転写する。次いで、画像転写済みの用紙を定着装置１３に送り込む。定着装置１３では、上記図２及び図３に示すように、加熱ロール２１と加圧ロール２２の間を通して用紙２０を搬送する。その後、用紙２０は、図４及び図５に示すように、搬送ロール対１４に挟み込まれた状態で、当該搬送ロール対１４の回転により搬送される。

その際、定着装置１３においては、加熱ロール２１によって用紙２０に加えられる熱と加圧ロール２１によって用紙２０に加えられる圧力を利用して、用紙２０にトナー画像を定着する。また、画像の定着に際しては、画像定着前の用紙２０に含まれていた水分が定着装置１３の加熱ロール２１で加熱される。このため、加熱ロール２１と加圧ロール２２の間を通過した画像定着済みの用紙２０からは水蒸気が発生する。

また、定着ロール対（２１，２２）による用紙２０の送り出しに先立って、ファン２６の回転駆動により発生させたエアー流をダクト２５で導いて、用紙搬送案内部材２３Ｂの各々のエアー吹き出し口２４からエアーを吹き出させると、定着ロール対（２１，２２）から送り出された用紙２０の紙面（第２面）に対して、各々のエアー吹き出し口２４からエアーが吹き付けられる。このため、定着装置１３と搬送ロール対１４との間の用紙搬送路上で、画像定着済みの用紙２０がエアーの吹き付けによって冷却される。この場合、エアーの吹き付けは、定着装置１３と搬送ロール対１４との間の用紙搬送路上に用紙２０が存在する場合だけ行なってもよいし、用紙２０の搬送を開始してから終了するまで継続的に行なってもよい。

また、用紙搬送方向で定着装置１３と隣り合う搬送ロール対１４を通しロール対で構成することにより、上述のように用紙２０から発生した水蒸気の流れが搬送ロール対１４によって遮断される。また、用紙２０から発生する水蒸気は、通しロールからなる搬送ロール対１４で用紙２０を挟み込んで搬送するときに、用紙２０の表裏面で各々のロール１４Ａ，１４Ｂにより擦り切られる。このため、搬送ロール対１４は、用紙搬送方向下流側への水蒸気の流出を防止する水蒸気流出防止手段としての機能を果たす。

また、水蒸気の発生源となる画像定着済みの用紙２０は、定着装置１３と搬送ロール対１４との間の用紙搬送路上でエアーの吹き付けにより冷却されるため、用紙２０の温度を低くした状態で搬送ロール対１４に用紙２０を送り込むことができる。このため、加熱ロール２１によって高温状態に加熱された用紙２０が、当該高温状態を維持したままで搬送ロール対１４を通過することがない。したがって、搬送ロール対１４の用紙搬送方向下流側において、用紙２０を発生源とする水蒸気の発生を有効に防止することができる。

［第２実施形態］
図６は本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略平面図であり、図７は同概略側面図である。この第２実施形態においては、上記第１実施形態と比較して、特に、冷却手段の構成が異なる。以下、本発明の第２実施形態で採用した冷却手段の構成について説明する。

まず、定着装置１３から搬送ロール対１４に至る用紙搬送路の途中には、吸熱部材としてヒートパイプ２８が設けられている。ヒートパイプ２８は、用紙搬送方向と直交する向きで定着ロール対（２１，２２）や搬送ロール対１４と平行に配置されている。また、ヒートパイプ２８は、画像形成装置で取り扱う少なくとも最小用紙幅以上、好ましくは最大用紙幅以上の長さにわたって用紙幅方向に架け渡されている。用紙搬送方向において、下側の用紙搬送案内部材２３Ｂは、ヒートパイプ２８を間に挟んで上流側の用紙搬送案内部材２３Ｂ-1と下流側の用紙搬送案内部材２３Ｂ-2に分割されている。

ヒートパイプ２８は、定着ロール対（２１，２２）から送り出された用紙２０の紙面（第２面）に、当該用紙２０の全幅にわたって接触するように配置されている。なお、画像定着済みの用紙２０をヒートパイプ２８に確実に接触させるために、ヒートパイプ２８の外周面に用紙２０を押し付ける用紙押さえ部材（不図示）を設けるようにしてもよい。ヒートパイプ２８の一端側には、当該ヒートパイプ２８と一体に複数枚（図例では４枚）のフィン２９が設けられている。各々のフィン２９はヒートパイプ２８の長さ方向に所定の隙間をあけて配列されている。また、フィン２９の近傍にはファン３０が設けられている。ファン３０は、フィン２９の形成部位（ヒートパイプ２８の軸芯）に向けてエアーを吹き付けるものである。

上記構成からなる冷却手段（ヒートパイプ２８、フィン２９、ファン３０）を採用した画像形成装置においては、上記図６及び図７に示すように、加熱ロール２１と加圧ロール２２の間を通して用紙２０を搬送した後、図８及び図９に示すように、用紙２０を搬送ロール対１４で挟み込んで搬送する。その際、搬送中の用紙２０の紙面（第２面）が全幅にわたってヒートパイプ２８に接触する。また、ファン３０の回転駆動によって各々のフィン２９にエアーを吹き付けることにより、画像定着時に加熱される用紙２０の温度に比較して、ヒートパイプ２８の温度が十分に低い温度に維持される。

このため、上述のように用紙２０を搬送する過程で、定着ロール対（２１，２２）から送り出された用紙２０の紙面（第２面）にヒートパイプ２８を接触させると、両者の間で熱交換が行なわれ、この熱交換に伴うヒートパイプ２８の吸熱作用によって用紙２０が冷却される。したがって、上記第１実施形態と同様に、搬送ロール対１４の用紙搬送方向下流側において、用紙２０を発生源とする水蒸気の発生を有効に防止することができる。

［第３実施形態］
図１０は本発明の第３実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略斜視図である。この第３実施形態においては、エアー流の発生源となるファン３１と、このファン３１で発生させたエアー流を導くダクト３２と、このダクト３２で導いたエアー流の吹き出し口となる複数のエアー吹き出し口３３とを用いて、画像定着済みの用紙２０の紙面にエアーを吹き付けるエアー吹き付け手段を構成している。また、搬送ロール対１４を通しロール対で構成することにより、搬送ロール対１４に水蒸気流出防止手段としての機能を持たせている。本発明の第３実施形態の特徴は、水蒸気流出防止手段となる搬送ロール対１４を用紙搬送路の分岐位置の上流側に配置した点にある。

用紙搬送路の分岐位置では、分岐のための搬送路切り替えゲート部材３４を境にして、用紙搬送路が二股に分岐している。そのうちの一方は排出ロール対１５に向かう用紙排出用の用紙搬送路であり、他方は反転ロール３５に向かう用紙反転用の用紙搬送路である。用紙反転用の用紙搬送路は、用紙の表裏を反転して排出するために用いられるものである。両面印刷機能を有する画像形成装置では、両面印刷のために用いられる場合もある。

搬送ロール対１４は、用紙搬送路の分岐位置に配置された搬送路切り替えゲート部材３４よりも用紙搬送方向上流側に配置されている。したがって、定着装置１３でトナー画像の定着がなされた用紙２０は、定着装置１３と搬送ロール対１４との間の用紙搬送路上でエアーの吹き付けにより冷却された後、通しロール対からなる搬送ロール対１４を経由して搬送路切り替えゲート部材３４に到達することになる。このため、分岐位置を境に分岐する複数の用紙搬送路（本例では用紙排出用の用紙搬送路や用紙反転用の用紙搬送路）への水蒸気の流出を、分岐位置の手前（上流側）に配置した搬送ロール対１４でまとめて防止することができる。

なお、上記第１実施形態と第３実施形態においては、エアーの吹き付けによって用紙を冷却するものとしたが、本発明はこれに限らず、例えば図１１に示すように、ファン３６の回転駆動により、画像定着済みの用紙２０の紙面側からエアーを吸引することにより、用紙２０を冷却するものであってもよい。

また、図示はしないが、冷却手段を構成するエアー吹き付け手段やエアー吸引手段の構成として、用紙２０の両面にエアーを吹き付ける構成や、用紙２０の両面側からエアーを吸引する構成を採用してもよい。同様に、ヒートパイプ２８を用いた構成では、用紙２０の両面にヒートパイプ２８を接触させる構成を採用してもよい。

また、本発明における水蒸気防止手段は水蒸気の流出を防止することが可能な手段であれば、通しロール対に限らず、例えば図１２、図１３に示すように通しベルト３７と通しロール３８を組み合わせた構成や、図１４、図１５に示すように弾性変形可能な一対のフィルム部材４０Ａ，４０Ｂを用いた構成、あるいは図１６、図１７に示すように弾性変形可能なフィルム部材４１と通しロール４２を組み合わせた構成などであってもかまわない。

本発明が適用される画像形成装置の構成例を示す概略図である。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略平面図（その１）である。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略側面図（その１）である。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略平面図（その２）である。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略側面図（その２）である。 本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略平面図（その１）である。 本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略側面図（その１）である。 本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略平面図（その２）である。 本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略側面図（その２）である。 本発明の第３実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略側面図である。 水蒸気流出防止手段の第１変形例を示す概略平面図である。 水蒸気流出防止手段の第１変形例を示す概略側面図である。 水蒸気流出防止手段の第２変形例を示す概略平面図である。 水蒸気流出防止手段の第２変形例を示す概略側面図である。 水蒸気流出防止手段の第３変形例を示す概略平面図である。 水蒸気流出防止手段の第３変形例を示す概略側面図である。 従来の画像形成装置の構成を示す概略平面図である。 従来の画像形成装置の構成を示す概略側面図である。

符号の説明

１…画像形成装置、１３…定着装置、１４…搬送ロール対、２４，３３…エアー吹き出し口、２５，３２…ダクト、２６，３０，３１…ファン、２８…ヒートパイプ、２９…フィン、３４…搬送路切り替えゲート部材、３５…反転ロール

Claims (6)

1. 少なくとも熱を利用して用紙に画像を定着する定着装置と、
   前記定着装置の用紙搬送方向下流側に設けられ、画像定着済みの用紙から発生する水蒸気の流出を防止する水蒸気流出防止手段と、
   前記定着装置と前記水蒸気流出防止手段との間の用紙搬送路上で前記用紙を冷却する冷却手段と
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記水蒸気流出防止手段を用紙搬送用の通しロール対で構成してなる
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記水蒸気流出防止手段を用紙搬送路の分岐位置の上流側に配置してなる
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記冷却手段は、前記画像定着済みの用紙の紙面にエアーを吹き付けるエアー吹き付け手段からなる
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記冷却手段は、前記画像定着済みの用紙の紙面側からエアーを吸引するエアー吸引手段からなる
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 前記冷却手段は、前記画像定着済みの用紙の紙面に接触する吸熱部材を含む
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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