JP2010039341A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】用紙のカールやジャム詰まりが起きにくく、画像品質に優れ、かつ安全性の高い画像形成装置を提供する。
【解決手段】用紙乾燥装置２０は、定着装置１６より上流で定着装置１６の近傍の用紙搬送路に配設され、マグネトロン２２と、マグネトロン２２に連結した用紙乾燥管２４とを有する用紙乾燥手段を含む。画像形成装置本体１の給紙カセット１２の近傍の筐体には、用紙乾燥手段の制御手段として、給紙カセット１２の湿度を検知する湿度センサ４０と用紙Ｐの含水率を検知する含水率センサ４２とが設けられる。湿度センサ４０，含水率センサ４２からの検出信号に基づいてマグネトロン２２の発振出力が制御される。用紙乾燥管２４は、一対の対向する面に用紙の搬入口２６と排出口とを備え、マグネトロン２２により、用紙乾燥管２４内を通過する用紙Ｐの全面が均一に誘導加熱される。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機やプリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関する。

電子写真記録方式の画像形成装置においては、用紙に転写された未定着トナー像を用紙に定着する定着部で用紙にカールが発生することがある。ここに、カールの種類として、用紙の表裏の水分量差による用紙の表裏の伸縮差により生じるヒートカールや、定着部の一対の定着ローラの挟持部（ニップ部）で用紙に熱および圧力が加えられることによって生じるニップカールなどがある。用紙にカールが発生すると、用紙が搬送ローラなどに巻き付いてジャム詰まりが起き易くなるという問題がある。

従来、これらの問題の対策として、たとえば定着後にデカーラなどを用いて物理的に（機械的に）カールを矯正して修正する手法が用いられる。さらに、ヒートカール対策としては、給紙カセットに収容された用紙に、ヒータによって加熱されたエアーを吹き付けて用紙を乾燥させ、定着前の用紙の含水率を下げることでヒートカールの量を少なくする手法が用いられる。

特開２００１−４８３６６号公報

しかしながら、電子写真記録方式の画像形成装置において、定着部で発生した用紙のカールをデカーラで修正する手法を用いた場合、トナー画像が形成された用紙に物理的な力を加えることになり、トナー画像自体に傷や汚れが発生するという問題があった。また、ヒータなどの加熱装置を用いた場合、常時ＯＮ状態で使用されたときは火災の心配があり、周囲の部材に耐熱性の材料を選ばなければならないという制約があった。

それゆえに、本発明の主たる目的は、用紙のカールやジャム詰まりが起きにくく、画像品質に優れ、かつ安全性の高い画像形成装置を提供することである。

請求項１に係る発明は、マグネトロンからなる高周波加熱器と高周波加熱器に連結した用紙乾燥管とを有した用紙乾燥手段と、用紙乾燥手段を制御して用紙の含水率をコントロールする制御手段と、を備え、用紙乾燥管には一対の対向する面にそれぞれ用紙の搬入口と排出口とが設けられ、高周波加熱器が用紙乾燥管内を通過する用紙の全面を均一に誘導加熱すること、を特徴とする、画像形成装置である。

請求項１の発明では、用紙乾燥手段として、マグネトロンからなる高周波加熱器を用いているため、駆動電圧印加後すぐにマイクロ波が発生し、瞬時に用紙の水分を蒸発させて含水率を下げることができる。このため、ヒータ加熱の場合に必要であった予熱のための時間や電力が不要となる。また、高周波加熱の場合には火災の心配がなく、周囲の部材に耐熱性の材料を選択しなければならないという制約がなくなる。

請求項２に係る発明は、用紙を収納する給紙部と、像担持体表面に形成されたトナー像を用紙に転写する転写部と、用紙に転写された未定着トナー像を用紙に定着する定着部と、給紙部に収納されている用紙を、転写部を通って定着部に搬送する用紙搬送路と、を備えた画像形成装置であって、マグネトロンからなる高周波加熱器を有した用紙乾燥手段と、用紙乾燥手段を制御して用紙の含水率をコントロールする制御手段と、を備え、用紙乾燥手段は用紙搬送方向において定着部より上流に配設されていることを特徴とする、画像形成装置である。

請求項２の発明では、電子写真記録方式の画像形成装置において、高周波加熱器が用紙搬送方向において定着部より上流に配設されているため、用紙が定着部に搬送されてくる前に、高周波加熱器によって用紙の水分を蒸発させて含水率を下げることができ、定着部でのカールが抑えられる。そして、高周波（マイクロ波）による誘導加熱で、用紙に直接触れることなく用紙を乾燥することができるため、トナー画像自体に傷や汚れが発生しない。

請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明に従属する発明であって、用紙乾燥手段が用紙搬送路に配設されていることを特徴とする、画像形成装置である。

請求項３の発明では、定着部近傍の用紙搬送路に高周波加熱器を配設することができる。これにより、定着直前の用紙の水分を蒸発させて含水率を下げることができ、定着部でのカールが容易に抑えられる。

請求項４に係る発明は、請求項２に係る発明に従属する発明であって、用紙乾燥手段が給紙部に配設されていることを特徴とする、画像形成装置である。

請求項４の発明では、給紙部が比較的余裕のあるスペースを確保できるため、高周波加熱器の設置位置の自由度が高い。

請求項５に係る発明は、請求項２〜請求項４のいずれかに係る発明に従属する発明であって、給紙部の湿度を検知する湿度検知手段と、用紙の含水率を検知する含水率検知手段と、を備え、制御手段が湿度検知手段および含水率検知手段からの検出信号に基づいて、マグネトロンの発振出力を制御して用紙の含水率をコントロールすることを特徴とする、画像形成装置である。

請求項５の発明では、湿度検知手段および含水率検知手段からの検出信号に基づいてマグネトロンの発振出力を制御することにより、正確に用紙の含水率をコントロールできる。

本発明によれば、用紙乾燥手段として、マグネトロンからなる高周波加熱器を用いているので、用紙に直接触れることなく、瞬時に用紙の水分を蒸発させて含水率を下げることができる。また、火災の心配がなく、周囲の部材に耐熱性の材料を選択しなければならないという制約もない。この結果、用紙のカールやジャム詰まりが起きにくく、画像品質に優れ、かつ安全性の高い画像形成装置を得ることができる。

本発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための最良の形態の説明から一層明らかとなろう。

（第１の実施形態）
図１は本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。画像形成装置は、画像形成装置本体１と、この画像形成装置本体１の上部に取り付けられた画像読取装置２とを備えている。

画像形成装置本体１の中央部に配設されている感光体ドラム３は、駆動手段によって図示矢印の時計回り方向に所定速度で駆動される。感光体ドラム３の外周近傍には、帯電器５、現像装置４、クリーニング部材７が設けられている。感光体ドラム３は帯電器５にて表面が帯電される。感光体ドラム３の回転方向における帯電器５の下流側には、レーザースキャニングユニット６が配置されている。レーザースキャニングユニット６から放射されたレーザ光Ｌは、感光体ドラム３上に照射され、静電潜像が形成される。

レーザースキャニングユニット６の下流側には、現像装置４が配置されている。現像装置４は、ブラックのトナーを感光体ドラム３に付与するためのものである。現像装置４の下流側には、感光体ドラム３に残ったトナーを除去するためのクリーニング部材７が配置されている。

一方、給紙ローラ１４はトナー像と同期して、給紙カセット１２から被記録媒体としての用紙Ｐを引き出して給紙する。用紙Ｐは、搬送ローラ１５によって転写ローラ１０に送り込まれる。感光体ドラム３上に形成されたトナー画像は用紙Ｐ上に転写される。トナー画像を転写された用紙Ｐは、定着装置１６に搬送され、そこで定着され、印刷物として排出ローラ１７によって機外に排出されて排紙トレイ１８上に積載される。なお、搬送路３０は用紙Ｐの両面に画像形成する際に利用される。

次に、用紙Ｐの含水率をコントロールする用紙乾燥装置２０について説明する。用紙乾燥装置２０は、用紙搬送方向において定着装置１６より上流に配設されている。本実施形態では、定着装置１６の近傍の用紙搬送路に配設されている。図２に示すように、用紙乾燥装置２０はマグネトロン２２と、このマグネトロン２２に連結した用紙乾燥管（導波管）２４とを有している。

用紙乾燥管２４は、マグネトロン２２から放射された高周波（マイクロ波）を導波して、マイクロ波によって用紙乾燥管２４内を通過する用紙Ｐの全面を均一に誘導加熱する。用紙乾燥管２４には、一対の対向する面にそれぞれ用紙Ｐの搬入口２６と搬出口（図示せず）とが設けられている。さらに、マグネトロン２２の搭載面には所定の開口部２８が設けられている。これにより、用紙Ｐを乾燥した際に発生する蒸発水分を開口部２８を通して効率良く放出することができる。

図３に示すように、マグネトロン２２は、電子放出部を有する冷陰極３０と、空洞共振器を形成する分割陽極３２と、冷陰極３０と分割陽極３２との間の電界に直交する磁界を与えるマグネット３４と、を有している。電子放出手段として冷陰極３０を使用するため、従来の熱陰極のように熱する必要がなく、消費電力を低減することができる。さらに、ウォームアップ時間が不要であるため、冷陰極３０に駆動電圧を印加後、即時に高周波加熱動作が可能となる。また、得られる電流密度が非常に大きいため、マグネトロン２２の形状を小さくできる。

画像形成装置本体１の給紙カセット１２の近傍の筐体には、湿度センサ４０と含水率センサ４２とが設けられている。そして、湿度センサ４０および含水率センサ４２からの検出信号に基づいてマグネトロン２２の発振出力を制御している。図４はそのブロック構成図である。

湿度センサ４０は給紙カセット１２内の湿度を検知し、その検出出力を制御回路に出力する。同様に、含水率センサ４２は給紙カセット１２内の用紙Ｐの含水率を検知し、その検出出力を制御回路に出力する。制御回路は湿度センサ４０および含水率センサ４２からの検出信号に基づいてマグネトロン２２の発振出力値を決定し、その決定結果を信号として電源回路に送り、マグネトロン２２の発振出力を上下する。これにより、正確に用紙Ｐの含水率をコントロールできる。

また、マグネトロン２２の分割陽極３２に温度を検知する温度センサを設け、その温度が所定の温度以上になると、マグネトロン２２の発振を中止するようにしている。図５はそのブロック構成図である。

温度センサ４４でマグネトロン２２の分割陽極３２の温度を検知すると、その検出出力を制御回路に出力する。制御回路は温度センサ４４からの検出信号に基づいてマグネトロン２２の発振を中止するか否かを決定する。その決定結果を信号として電源回路に送り、通電を中止する場合はマグネトロン２２の電源をＯＦＦにする。これにより、何かの不具合によって異常にマグネトロン２２の温度が上昇したときに、マグネトロン２２の損傷を防止できる。

次に、この用紙乾燥装置２０の作用効果について説明する。給紙ローラ１４は給紙カセット１２から用紙Ｐを引き出して給紙する。このとき、湿度センサ４０は給紙カセット１２内の湿度を検知し、含水率センサ４２は給紙カセット１２内の用紙Ｐの含水率を検知する。そして、その検出出力を制御回路に出力する。制御回路は湿度センサ４０および含水率センサ４２からの検出信号に基づいて用紙乾燥装置２０のマグネトロン２２の発振出力値を決定し、その決定結果を信号として電源回路に送り、マグネトロン２２の発振出力を上下する。

一方、給紙カセット１２から給紙された用紙Ｐは、搬送ローラ１５によって転写ローラ１０に送り込まれる。感光体ドラム３上に形成されたトナー画像は用紙Ｐ上に転写される。トナー画像を転写された用紙Ｐは、用紙乾燥装置２０に入る。用紙乾燥装置２０では、高周波（マイクロ波）による誘導加熱で、用紙Ｐに直接触れることなく用紙Ｐを乾燥することができるため、トナー画像自体に傷や汚れが発生しない。

このように、用紙乾燥装置２０が用紙搬送方向において定着装置１６より上流に配設されているため、用紙Ｐが定着装置１６に搬送されてくる前に、マグネトロン２２によって用紙Ｐの水分を蒸発させて含水率を下げることができるので、定着装置１６での用紙Ｐのカールの発生を抑えることができる。

以上のように、用紙乾燥手段としてマグネトロン２２を用いているので、駆動電圧印加後すぐにマイクロ波が発生し、瞬時に用紙Ｐの水分を蒸発させて含水率を下げることができる。また、高周波加熱の場合には火災の心配がなく、周囲の部材に耐熱性の材料を選択しなければならないという制約もない。

なお、用紙乾燥装置２０は、図1において点線で表示するように、画像形成装置本体１の給紙カセット１２の近傍の筐体に設けてもよい。給紙カセット１２の近傍は比較的スペースの余裕があり、用紙乾燥装置２０の設置位置の自由度が高くなる。

（第２の実施形態）
第２実施形態は、画像形成装置の後処理装置に用紙乾燥手段を設けた例である。図６に示すように、画像形成装置は、画像形成装置本体と、この画像形成装置本体の側部に取り付けられた用紙排出装置５０とを備えている。

画像形成装置本体の内部には、図示しない画像形成手段が設けられており、この画像形成手段によって用紙に所望の画像を形成する。画像が形成された用紙は、画像形成装置本体の排出ローラによって排出部から排出され、用紙排出装置５０に送り込まれる。

用紙排出装置５０は、用紙にパンチ穴を形成するパンチ穴形成装置５８と、処理トレイ５１上に積載された用紙束の端部を揃えてステイプル処理を行う端綴じユニットＳＵとを備えている。

パンチ穴形成装置５８は用紙排出装置５０の上部にあって、搬入ローラ５３と排出ローラ７３の間に配設されている。画像形成装置本体において画像が形成された用紙は、用紙排出装置５０の右上方に設けられた用紙搬入口５２から給紙される。給紙された用紙は用紙乾燥装置２０を通って乾燥された後、用紙搬送路６０を左方向へ進み、パンチ穴形成装置５８を通過する。このとき、パンチ穴形成が指示されている場合は搬入ローラ５３によりレジストレーション補正された後、用紙の所定位置にパンチ穴が形成され、パンチ穴形成が指示されていない場合はそのままパンチ穴形成装置５８を通過し、分岐部７２に搬送される。

ステイプル処理を行わない場合には用紙は分岐部７２を上方向に進み、排出ローラ７３より装置外部に排出されてサブトレイ７４上に積載される。

一方、ステイプル処理を行う場合には用紙は分岐部７２を下方向に進み、後述する端綴じユニットＳＵに搬送される。パンチ穴形成装置５８の下方に配置される端綴じユニットＳＵは、処理トレイ５１及び束先端揃えフック５９、処理トレイ５１に用紙を搬入する第１搬入部６２、第２搬入部６３、端綴じ用ステイプル装置５５等から構成されている。所定サイズ（ここではＡ４サイズ）以下の用紙は第１搬入部６２より処理トレイ５１に積載され、所定サイズよりも大サイズの用紙は第２搬入部６３より処理トレイ５１に積載される。

処理トレイ５１には、処理トレイ５１に沿って上下に移動可能な束先端揃えフック５９が設けられている。束先端揃えフック５９は、用紙の搬入時には処理トレイ５１の下端に待機しており、搬入ローラ５３から処理トレイ５１上に順次搬入された用紙の搬送方向の一端が束先端揃えフック５９で支持される。

束先端揃えフック５９の待機位置近傍には、端綴じ用ステイプル装置５５が設けられている。端綴じ用ステイプル装置５５は、束先端揃えフック５９によって搬送方向端部が整合された一組の用紙についてステイプル処理を行う。処理トレイ５１上に積載された用紙束は、束先端揃えフック５９により整合され、端綴じ用ステイプル装置５５に移動して下端を綴じられた後、再び処理トレイ５１に沿って上方に移動し、束排出ローラ８２を介して積載トレイ（メイントレイ）８４に排出される。

ここで、用紙乾燥装置２０は、用紙搬送方向において画像形成部より下流で、かつ、分岐部７２より上流の用紙搬送路６０に配設されている。用紙乾燥装置２０はマグネトロン２２と用紙乾燥管（導波管）２４とを有しており、その詳細については既に前記第１の実施形態で説明しているため、省略する。

また、図示していないが、画像形成装置本体内の画像形成部より下流で、かつ、用紙乾燥装置２０より上流の用紙搬送路には、含水率センサ４６が設けられている。そして、含水率センサ４６からの検出信号に基づいてマグネトロン２２の発振出力を制御している。図７はそのブロック構成図である。

含水率センサ４６は、用紙の含水率を検知し、その検出出力を制御回路に出力する。制御回路は含水率センサ４６からの検出信号に基づいてマグネトロン２２の発振出力値を決定し、その決定結果を信号として電源回路に送り、マグネトロン２２の発振出力を上下する。これにより、正確に用紙の含水率をコントロールできる。

このように、用紙乾燥装置２０は用紙搬送方向において画像形成部より下流の用紙搬送路６０に配設されている。従って、用紙が乾燥し切れていない状態で画像形成装置本体から排出されても、用紙はサブトレイ７４やメイントレイ８４上に積載される前に、マグネトロン２２によって用紙Ｐの水分を蒸発させて含水率を下げることができる。この結果、画像が形成された用紙は完全に乾燥した状態でサブトレイ７４やメイントレイ８４上に積載され、裏面汚れや先端汚れを防止することができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変形される。

本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 用紙乾燥装置を示す概略斜視図である。 マグネトロンの概略構成を示す一部断面図である。 マグネトロンの制御ブロック構成図である。 マグネトロンの制御ブロック構成図である。 用紙乾燥装置を設けた用紙排出装置を示す概略構成図である。 マグネトロンの制御ブロック構成図である。

符号の説明

１ 画像形成装置本体
３ 感光体ドラム
４ 現像装置
１２ 給紙カセット
１６ 定着装置
２０ 用紙乾燥装置
２２ マグネトロン
２４ 用紙乾燥管
４０ 湿度センサ
４２，４６ 含水率センサ
４４ 温度センサ

Claims (5)

1. マグネトロンからなる高周波加熱器と前記高周波加熱器に連結した用紙乾燥管とを有した用紙乾燥手段と、
   前記用紙乾燥手段を制御して用紙の含水率をコントロールする制御手段と、を備え、
   前記用紙乾燥管には一対の対向する面にそれぞれ用紙の搬入口と排出口とが設けられ、前記高周波加熱器が前記用紙乾燥管内を通過する用紙の全面を均一に誘導加熱すること、
   を特徴とする、画像形成装置。
2. 用紙を収納する給紙部と、像担持体表面に形成されたトナー像を用紙に転写する転写部と、用紙に転写された未定着トナー像を用紙に定着する定着部と、前記給紙部に収納されている用紙を、前記転写部を通って前記定着部に搬送する用紙搬送路と、を備えた画像形成装置であって、
   マグネトロンからなる高周波加熱器を有した用紙乾燥手段と、
   前記用紙乾燥手段を制御して用紙の含水率をコントロールする制御手段と、を備え、
   前記用紙乾燥手段は用紙搬送方向において前記定着部より上流に配設されていること、
   を特徴とする、画像形成装置。
3. 前記用紙乾燥手段は前記用紙搬送路に配設されていることを特徴とする、請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記用紙乾燥手段は前記給紙部に配設されていることを特徴とする、請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記給紙部の湿度を検知する湿度検知手段と、用紙の含水率を検知する含水率検知手段と、を備え、前記制御手段が前記湿度検知手段および前記含水率検知手段からの検出信号に基づいて、前記マグネトロンの発振出力を制御して用紙の含水率をコントロールすることを特徴とする、請求項２〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。

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