JP2012194246A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化・重量化を招くことなく用紙のカールを矯正する。
【解決手段】定着装置１の用紙搬送方向下流で搬送路を第１搬送路７１と第２搬送路７２とに分岐させ、分岐点に切換え爪７３を設ける。第１搬送路７１と第２搬送路７２とは上下方向に対向するように形成し、第１搬送路７１と第２搬送路７２との間にはダクト７４を設ける。ダクト７４の、第１搬送路７１及び第２搬送路７２に面する側面には通風孔７４１及び通風孔７４２を形成する。そして、ダクト７４に冷却ファンから空気を供給して通風孔７４１及び通風孔７４２から吹き出させて、通過する用紙Ｐを冷却する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機やプリンタ、ファクシミリなどの電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、より詳細には、定着装置を通過した用紙に生じるカールを矯正する画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置は、感光体を一様に帯電させる帯電装置と、感光体表面を露光して静電潜像を形成する露光装置と、静電潜像をトナーによって可視像化する現像装置、感光体上のトナー画像を用紙に転写させる転写装置と、用紙上のトナー像を加熱・加圧することによって用紙に定着させる定着装置とを備える。ここで、一般的に使用される定着装置は、圧接した一対のローラのニップ部に用紙を通過させて加熱・加圧を行い、トナー画像を用紙に溶融定着するものである。

トナー画像を用紙に溶融定着させると、トナーの収縮などによって用紙に反り（以下、「カール」と記すことがある）が生じる。カールした用紙が排紙トレイ等に排出されると積載不良が生じ、排紙トレイ等から用紙が落下することもある。さらには、排出された用紙によって、後続の用紙の排出が妨げられて用紙の詰まりが発生することもある。

そこで、例えば特許文献１では、カール検出部によって用紙のカール方向とカール量を検出し、検出結果に基づいて用紙の表裏の冷却を調整して用紙のカールを矯正する装置が提案されている。

特開2009-128839号公報

しかしながら、前記提案技術では、用紙のカール方向とカール量を検出するための光学検出手段及び用紙を冷却するための冷却ファンとダクト等が必要であり、装置の大型化・重量化を招くおそれがある。

そこで本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置の大型化・重量化を招くことなく用紙のカールを矯正できる画像形成装置を提供することにある。

本発明によれば、回転自在の静電潜像担持体と、この静電潜像担持体の表面を一様に帯電させる帯電装置と、一様に帯電した静電潜像担持体の表面を露光し静電潜像担持体に潜像を形成する露光装置と、静電潜像担持体上に形成された潜像をトナーで可視像化する現像装置と、形成されたトナー画像を用紙に転写する転写装置と、転写されたトナー画像を加熱し用紙に溶融定着させる定着装置とを備えた画像形成装置であって、画像形成の入力条件から用紙のカール状態を予測するカール予測手段と、前記定着装置よりも用紙搬送方向下流側で分岐する、用紙の画像形成面側を冷却する第１搬送路及び用紙の非画像形成面側を冷却する第２搬送路と、用紙の搬送先を第１搬送路と第２搬送路とに切り換える切り換え手段とをさらに備え、前記カール予測手段によって予測された用紙のカール状態によって用紙の搬送先を第１搬送路と第２搬送路とに切り換えて用紙のカールを矯正することを特徴とする画像形成装置が提供される。

ここで、第１搬送路と第２搬送路とを対向するように形成し、第１搬送路と第２搬送路との間に冷却手段を設けてもよい。この場合、冷却手段は、第１搬送路と第２搬送路とに面するようにそれぞれ通風孔が形成されたダクトと、ダクトに空気を送る冷却ファンとから構成されるものであってもよい。あるいは、第１搬送路と第２搬送路とに面した金属で構成された放熱部材であってもよい。

また、用紙のカールをより効果的に矯正する観点からは、第１搬送路を、通過する用紙の画像形成面側が内側となる湾曲形状とし、第２搬送路を、通過する用紙の非画像形成面側が内側となる湾曲形状とするのが好ましい。

そしてまた、第１搬送路と第２搬送路とを対向するように形成し、第１搬送路と第２搬送路との間に金属ローラを回動自在に設けると共に、第１搬送路と第２搬送路とにそれぞれニップ部が形成されるように第１ローラと第２ローラとを金属ローラに圧接させて、金属ローラと第１ローラとのニップ部又は金属ローラと第２ローラとのニップ部に用紙を通過させるようにしてもよい。

あるいは、第１搬送路と第２搬送路とを対向するように形成し、第１搬送路と第２搬送路との間に、第１搬送路と第２搬送路とに面するように回動自在に無端状ベルトを設けると共に、無端状ベルトの内部に空気を送る冷却ファンを設け、第１搬送路と第２搬送路とにそれぞれニップ部が形成されるように第３ローラと第４ローラとを無端状ベルトに圧接させて、無端状ベルトと第３ローラとのニップ部又は無端状ベルトと第４ローラとのニップ部に用紙を通過させるようにしてもよい。

本発明の画像形成装置では、画像形成の入力条件から用紙のカール状態を予測し、予測された用紙のカール状態によって用紙の搬送先を第１搬送路と第２搬送路とに切り換えて、用紙のカールを矯正するので、装置の大型化・重量化を招くことなく、どちらの方向の用紙のカールについても矯正できる。また、用紙のカールが矯正されるので、排出トレイ等における積載不良を招くことがない。

本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図。 図１の画像形成装置における定着装置１から排紙口までの概略構成図。 図１の画像形成装置における第１動作説明図。 図１の画像形成装置における第２動作説明図。 本発明に係る画像形成装置の第２実施形態を示す要部断面図。 本発明に係る画像形成装置の第３実施形態を示す要部断面図。 本発明に係る画像形成装置の第４実施形態を示す要部断面図。 本発明に係る画像形成装置の第５実施形態を示す要部断面図。

以下、本発明に係る画像形成装置について図に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。

図１に、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図を示す。図１に示す画像形成装置８は、画像を形成するプリンタ部８１と、原稿画像を読み取るイメージリーダ部８２と、使用者が画像形成条件を入力したり装置の状態等を表示する操作表示部８３とを備える。イメージリーダ部８２は、不図示の原稿ガラス板の上に載置された原稿を、スキャナを移動して読み取る公知のもので、不図示のＣＣＤイメージセンサにより電気信号に変換された画像データが得られる。

プリンタ部８１には、トナー像を担持し、時計回りに回転する円筒状の感光体（静電潜像担持体）Ｄの周囲に、感光体Ｄの表面を一様に帯電させる帯電装置２と、感光体Ｄ表面に光を照射して静電潜像を形成する露光装置３と、感光体Ｄにトナーを供給し感光体Ｄ上の静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置４と、現像装置４によって形成された感光体Ｄ上のトナー像を用紙Ｐに転写する転写ローラ（転写装置）５と、用紙Ｐに転写されずに感光体Ｄ上に残留したトナーを除去するクリーニング装置６とが設けられている。

帯電装置２は、スコロトロン方式の帯電装置であって、感光体Ｄに対向する面側が開口した箱状のシールド電極２２と、シールド電極２２内に張架された放電電極２１と、シールド電極２２の開口に取り付けられたグリッド電極２３とを有する。放電電極２１に数ｋＶの電圧が印加されるとコロナ放電が発生し、これに感光体Ｄの表面が一様に帯電される。なお、帯電装置２の種類は特に限定されるものでなく、ローラ方式の帯電部材、ブレード状の帯電部材、ブラシ状の帯電部材等を用いてももちろん構わない。

露光装置３は、帯電装置２によって一様に帯電された感光体Ｄの表面に、例えばパソコンなどの外部装置から入力される画像データに基づいて、選択的に光を照射して露光を行い、感光体Ｄの表面に所定の静電潜像を形成する。

現像装置４は、ハウジング４１と、感光体Ｄに対向し回転可能に設けられた現像ローラ４２と、現像ローラ４２に向かって現像剤を搬送する搬送ローラ４３とを備える。ハウジング４１内にはトナーとキャリア（いずれも不図示）とからなる現像剤が収容されている。現像ローラ４２に現像バイアス電圧を印加すると、現像ローラ４２に印加される電圧と感光体Ｄの静電潜像との電位差によってトナーが感光体Ｄに移動し、感光体Ｄ上の静電潜像がトナーによって可視像化（トナー画像）される。

転写ローラ５は、転写ローラ５に連結された駆動モータ（不図示）によって回転可能に設けられるとともに付勢部材（不図示）によって感光体Ｄに圧接している。また転写ローラ５には、不図示の電圧印加手段によって、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加される。感光体Ｄと転写ローラ５との間を用紙Ｐが通過する際に、転写ローラ５に前記電圧が印加され、感光体Ｄに形成されたトナー画像が用紙Ｐに転写する。

クリーニング装置６は、感光体Ｄに圧接するクリーニングブレード６１を備え、感光体Ｄ表面に残留する未転写トナーを感光体Ｄから除去する。

プリンタ部８１の下部には、用紙Ｐを収納した給紙カセット５１がプリンタ部８１に対して着脱自在に配置されている。給紙カセット５１内に収納された用紙Ｐは、給紙カセット５１の上方側部に配置された給紙ローラ５２の回転によって最上紙から順に１枚ずつ搬送路５０に送り出される。給紙カセット５１から送り出された用紙Ｐは、レジストローラ対５３に搬送され、レジストローラ対５３から感光体Ｄの回転とタイミングを合わせて転写ローラ５と感光体Ｄとのニップ部に送り出され、前述の通りトナー画像が用紙Ｐに転写される。

さらに、プリンタ部８１は、感光体Ｄから用紙Ｐに転写されたトナー画像を定着させる定着装置１を備えている。定着装置１は、ハロゲンヒータＨを内蔵した定着ローラ１１と、定着ローラ１１に圧接する加圧ローラ１２とを有する。定着ローラ１１と加圧ローラ１２とのニップ部を用紙Ｐが通過する際に加熱及び加圧されてトナー画像が用紙Ｐに溶融定着される。そして、用紙Ｐは、第１搬送路７１又は第２搬送路７２を通って排出口５５から本体側面の排紙トレイ８５に排出される。

画像形成装置８は、画像形成装置８に関係する構成要素を総合的に制御する制御装置８４を備えており、この制御装置８４は、感光体Ｄ、現像ローラ４２、転写ローラ５、給紙ローラ５２、搬送ローラ５３及び定着ローラ１１などの回転駆動と帯電装置２、露光装置３、現像装置４、ハロゲンヒータＨなどの作動を制御する。もちろん、制御装置８４の制御動作は、操作表示部８３から使用者が入力した設定条件に従って実行される。

定着装置１のニップ部を通過した用紙Ｐにカールが生じることがある。カール方向及びカール量は用紙Ｐの種類によって様々であるが、トナーの付着状態や用紙の種類によってカール方向を予測することは可能である。例えば、表１に示すように、用紙の種類や坪量が定まれば用紙Ｐのカール方向がわかる。そこで、本発明では、操作表示部８３から入力された用紙の種類や秤量のデータを利用して、カール予測手段８４１（図１に図示）で用紙のカール方向を予測し、予測されたカール方向によって用紙Ｐを通過させる搬送路を選択し、当該搬送路を通過させることによって用紙のカールを矯正するようにした。なお、カール予測手段８４１に予め入力されていない用紙を使用する場合などには、試しの画像形成を行って用紙のカール方向を確認した上で、操作表示部８３から搬送路を選択決定するようにしてもよい。

図２に、図１の画像形成装置における定着装置１から排紙口５５までの概略構成図を示す。定着装置１の用紙搬送方向下流で、搬送路は第１搬送路７１と第２搬送路７２とに分岐し、その分岐点には、切換え爪（切換え手段）７３が軸７３１を中心として揺動可能に設けられている。第１搬送路７１と第２搬送路７２とは上下方向に対向するように形成され、排出口５５の手前で両搬送路は再び合流する。第１搬送路７１と第２搬送路７２との間にはダクト（冷却手段）７４が形成されている。ダクト７４の、第１搬送路７１及び第２搬送路７２に面する側面にはそれぞれ通風孔７４１及び通風孔７４２が形成されている。そして、ダクト７４には冷却ファン（不図示）が接続されている。冷却ファンの設置位置に特に限定はなく、他の部分を冷却するファンを利用しても構わない。

第１搬送路７１と第２搬送路７２との間のダクト７４よりも用紙搬送方向下流側には、正転及び逆転自在の可逆ローラ５４が設けられている。そして、第１搬送路７１及び第２搬送路７２にそれぞれニップ部が形成されるように、従動ローラ５４１及び従動ローラ５４２が可逆ローラ５４に圧接している。可逆ローラ５４は、第１搬送路７１を用紙Ｐが搬送する場合は時計回りに回転し、第２搬送路７２を用紙Ｐが搬送する場合は反時計回りに回転する。この可逆ローラの回転制御は、切換え爪７３の切換え制御と連動して行われる。

このような構成の画像形成装置において、例えば、用紙として坪量１５１ｇ／ｍ^２以上の上質紙を用いた場合、表１から画像形成面が凹面となるカールが生じることが予想される。そこでこの場合には、図３に示すように、切換え爪７３を第１搬送路７１を封鎖し、第２搬送路７２を開放する位置に揺動させて、定着装置１を通過した用紙Ｐを第２搬送路７２へ導く。第２搬送路７２では、ダクト７４の通風孔７４２から空気が吹き出して用紙Ｐの非画像形成面を積極的に冷却する。これにより、用紙Ｐの非画像形成面が収縮し、画像形成面での収縮と均衡して用紙Ｐのカールが矯正される。

逆に、非画像形成面が凹面となるカールが生じることが予想される場合には、図４に示すように、切換え爪７３を第２搬送路７２を封鎖し、第１搬送路７１を開放する位置に揺動させて、定着装置１を通過した用紙Ｐを第１搬送路７１へ導く。第１搬送路７１では、ダクト７４の通風孔７４１から空気が吹き出して用紙Ｐの画像形成面を積極的に冷却する。これにより、用紙Ｐの画像形成面が収縮し、非画像形成面での収縮と均衡して用紙Ｐのカールが矯正される。

なお、図３及び図４に示した実施形態では、通風孔７４１及び通風孔７４２から常に空気を噴出させていたが、通風孔７４１及び通風孔７４２にシャッターを設けて、用紙Ｐが通過しない搬送路側の通風孔を塞ぎ、用紙Ｐが通過する搬送路側の通風孔のみから空気を噴出させる構成としてもよい。かかる構成によれば、冷却ファンをより小型にすることが可能となる。シャッターによる通風孔の開閉は、切換え爪７３の切換えと連動して行えばよい。

また、図５に示すように、第１搬送路７１を、通過する用紙Ｐの画像形成面側が内側となる湾曲形状とし、第２搬送路７２を、通過する用紙の非画像形成面側が内側となる湾曲形状として用紙Ｐのカールをより効果的に矯正するようにしてもよい。すなわち、第１搬送路７１には、画像形成面側が凸にカールした用紙が搬送されるので、第１搬送路７１の形状を非画像形成面側が凸に湾曲した形状とすることによって、用紙Ｐにはカールを矯正する方向の力が加わる。同様に、第２搬送路７２には、非画像形成面側が凸にカールした用紙Ｐが搬送されるので、第２搬送路７２の形状を画像形成面側が凸に湾曲した形状とすることによって、用紙Ｐにはカールを矯正する方向の力が加わる。このように、通風孔７４１及び通風孔７４２から吹き出す空気による冷却と共に、搬送路の形状による機械的な外力を用紙Ｐに加えると、用紙Ｐのカールはより効果的に矯正されるようになる。

図６に、本発明に係る画像形成装置の第３実施形態例を示す。この図に示す画像形成装置が、図２に示した画像形成装置と異なる点は、第１搬送路７１と第２搬送路７２の間に、ダクト７４（図２に図示）に替えて放熱部材（冷却手段）７５を設けた点にある。放熱部材７５の上面と下面とは、第２搬送路７２と第１搬送路７１とにそれぞれ臨んでいる。放熱部材７５は中空構造で伝熱性の高い金属材料で構成されており、内部には放熱フィン７５１が形成されている。放熱部材７５の表面から吸収した熱は、内部に伝わり放熱フィン７５１から放熱される。

このような構成の画像形成装置において、第１搬送路７１では用紙Ｐの画像形成面を接触冷却し、第２搬送路７２では用紙Ｐの非画像形成面を接触冷却する。これにより、前記実施形態と同様に、用紙Ｐの、放熱部材７５と接触した面が収縮して、他方側面の収縮と均衡して用紙Ｐのカールが矯正される。

図７に、本発明に係る画像形成装置の第４実施形態例を示す。この図に示す画像形成装置では、第１搬送路７１と第２搬送路７２との間に正転・逆転可能な金属ローラ７６が設けられている。そして、第１搬送路７１及び第２搬送路７２にそれぞれニップ部が形成されるように第１ローラ７７ａ及び第２ローラ７７ｂが金属ローラ７６に圧接している。なお、第１ローラ７７ａ及び第２ローラ７７ｂは、金属ローラ７６に比べて熱伝導率の低い素材で形成されている。

このような構成の画像形成装置において、第１搬送路７１では、用紙Ｐの画像形成面が金属ローラ７６と接触してより早く冷却され、第２搬送路７２では、用紙Ｐの非画像形成面が金属ローラ７６と接触してより早く冷却される結果、金属ローラ７６と接触した面が収縮して、他方側面の収縮と均衡して用紙Ｐのカールが矯正される。なお、金属ローラ７６の回転制御は切換え爪７３の切換え制御と連動して行われ、第１搬送路７１に用紙Ｐが搬送されるときは、金属ローラ７６は時計回りに回転し、第２搬送路７２に用紙Ｐが搬送されるときは反時計回りに回転する。また、金属ローラ７６を中空構造とし、金属ローラ７６の中を冷却空気が流れる構成として、金属ローラ７６の冷却効果をより高いものとしてもよい。

図８に、本発明に係る画像形成装置の第５実施形態例を示す。この図に示す画像形成装置では、第１搬送路７１と第２搬送路７２との間に無端状ベルト７８が設けられている。無端状ベルト７８は、ローラ７９１とローラ７９２との間に正転・逆転可能に張架され、第１搬送路７１及び第２搬送路７２の搬送面の一部をなしている。そして、第１搬送路７１及び第２搬送路７２にそれぞれニップ部が形成されるように第３ローラ７７ｃ及び第４ローラ７７ｄが無端状ベルト７８に圧接している。そして、無端状ベルト７８の内部には不図示の冷却ファンから空気が供給される。

このような構成の画像形成装置において、第１搬送路７１では、用紙Ｐの画像形成面が無端状ベルト７８に接触して冷却され、第２搬送路７２では、用紙Ｐの非画像形成面が無端状ベルト７８に接触して冷却される。この結果、用紙Ｐの、無端状ベルト７８に接触した面が収縮して、他方側面の収縮と均衡して用紙Ｐのカールが矯正される。なお、無端状ベルト７８の回転制御は切換え爪７３の切換え制御と連動して行われ、第１搬送路７１に用紙Ｐが搬送されるときは、無端状ベルト７８は時計回りに回転し、第２搬送路７２に用紙Ｐが搬送されるときは反時計回りに回転する。

なお、図７及び図８に示した実施形態では、金属ローラ７６や無端状ベルト７８によっても用紙Ｐが搬送されるので、可逆ローラ５４及びこれに圧接する従動ローラ５４１と従動ローラ５４２とは設けなくても構わない。

本発明の画像形成装置では、画像形成の入力条件から用紙のカール状態を予測し、予測された用紙のカール状態によって用紙の搬送先を第１搬送路と第２搬送路とに切り換えて、用紙のカールを矯正するので、装置の大型化・重量化を招くことなく、どちらの方向の用紙のカールについても矯正でき有用である。

１ 定着装置
２ 帯電装置
３ 露光装置
４ 現像装置
５ 転写装置（転写ローラ）
８ 画像形成装置
Ｄ 静電潜像担持体（感光体）
Ｐ 用紙
７１ 第１搬送路
７２ 第２搬送路
７３ 切換え手段
７４ ダクト（冷却手段）
７５ 放熱部材（冷却手段）
７６ 金属ローラ
７７ａ 第１ローラ
７７ｂ 第２ローラ
７７ｃ 第３ローラ
７７ｄ 第４ローラ
７８ 無端状ベルト
７４１，７４２ 通風孔
８４１ カール予測手段

Claims (7)

1. 回転自在の静電潜像担持体と、この静電潜像担持体の表面を一様に帯電させる帯電装置と、一様に帯電した静電潜像担持体の表面を露光し静電潜像担持体に潜像を形成する露光装置と、静電潜像担持体上に形成された潜像をトナーで可視像化する現像装置と、形成されたトナー画像を用紙に転写する転写装置と、転写されたトナー画像を加熱し用紙に溶融定着させる定着装置とを備えた画像形成装置であって、
   画像形成の入力条件から用紙のカール状態を予測するカール予測手段と、
   前記定着装置よりも用紙搬送方向下流側で分岐する、用紙の画像形成面側を冷却する第１搬送路及び用紙の非画像形成面側を冷却する第２搬送路と、
   用紙の搬送先を第１搬送路と第２搬送路とに切り換える切り換え手段とをさらに備え、
   前記カール予測手段によって予測された用紙のカール状態によって用紙の搬送先を第１搬送路と第２搬送路とに切り換えて用紙のカールを矯正することを特徴とする画像形成装置。
2. 第１搬送路と第２搬送路とを対向するように形成し、第１搬送路と第２搬送路との間に冷却手段を設けた請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記冷却手段が、第１搬送路と第２搬送路とに面するようにそれぞれ通風孔が形成されたダクトと、ダクトに空気を送る冷却ファンとから構成される請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記冷却手段が、第１搬送路と第２搬送路とに面した金属で構成された放熱部材である請求項２記載の画像形成装置。
5. 第１搬送路を、通過する用紙の画像形成面側が内側となる湾曲形状とし、第２搬送路を、通過する用紙の非画像形成面側が内側となる湾曲形状とした請求項２〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 第１搬送路と第２搬送路とを対向するように形成し、第１搬送路と第２搬送路との間に金属ローラを回動自在に設けると共に、第１搬送路と第２搬送路とにそれぞれニップ部が形成されるように第１ローラと第２ローラとを金属ローラに圧接させて、金属ローラと第１ローラとのニップ部又は金属ローラと第２ローラとのニップ部に用紙を通過させる請求項１記載の画像形成装置。
7. 第１搬送路と第２搬送路とを対向するように形成し、第１搬送路と第２搬送路との間に、第１搬送路と第２搬送路とに面するように回動自在に無端状ベルトを設けると共に、無端状ベルトの内部に空気を送る冷却ファンを設け、第１搬送路と第２搬送路とにそれぞれニップ部が形成されるように第３ローラと第４ローラとを無端状ベルトに圧接させて、無端状ベルトと第３ローラとのニップ部又は無端状ベルトと第４ローラとのニップ部に用紙を通過させる請求項１記載の画像形成装置。

Images