JP2017003713A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 定着後に排出された記録材を効率よく冷却することで、記録材同士が融解したトナーによって貼りつくことを抑制することが難しかった。
【解決手段】 装置本体内１００から積載部１４に記録材を排出するための排出ローラ対５１と、冷却手段と、を有し、冷却手段は、記録材の搬送方向と交差する方向から記録材に送風するための送風口３７Ｒ、３７Ｌを、排出ローラ対５１のニップ部の位置よりも上側で、且つ排出ローラ対５１のニップ部の接線の延長線よりも下側で形成される領域に配置されることを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、電子写真方式で画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、及び複合機等の画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真プロセスを利用して、記録材に形成されたトナー像は、定着手段によって熱定着処理が行われている。定着後の記録材は、搬送装置によって積載トレイに排出される。近年の印刷速度の高速化もあり、定着後の記録材は、高い温度のまま積載トレイ上に積まれることになる。この状態に加え、連続的な印刷が行われた場合、積載トレイ上のシート材は冷却する間もなく、次々に積層されることで、シート材上のトナーは再融解する。再融解したトナーは、重なりあうシート材やトナー像と貼り付きを起こす。貼りついたシート同士をはがすことで、同時にトナー像がはがれ、画像の欠損という問題が発生する。また近年の省電力製品のユーザニーズを受け、トナーの融点はさがる傾向があり、積載トレイ上のシート材が再融解する傾向も強まっている。

例えば、特許文献１では、定着装置の下流側に設けられた排出ローラの近傍を冷却ファンにより冷却し、排紙装置の装着の有無に応じて冷却ファンからのエアの流れを変更することが記載されている。

特開２００５−７７５６５号公報

しかしながら、特許文献１に開示の構成においては、記録材を冷却する際に排出ローラ等も冷却するので加熱定着の直後に排出される記録材と、排出ローラ及び排出コロとの温度差により、トナー像の冷却ムラが発生する。その結果、排出ローラ、排出コロの当接跡が発生する等の画像不良を起こすことがあった。

本発明は、前記課題を解決するものであり、定着後に排出された記録材を効率よく冷却することで、記録材同士が融解したトナーによって貼りつくことを抑制する画像形成装置を提供するものである。

前記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、定着手段によって記録材のトナー像を加熱及び加圧し、トナー像が定着された記録材を積載部に排出する画像形成装置において、装置本体内から前記積載部に記録材を排出するための排出ローラ対と、前記排出ローラ対によって前記積載部に排出される記録材に送風して記録材を冷却する冷却手段と、を有し、前記冷却手段は、記録材の搬送方向と交差する方向から記録材に送風するための送風口を、前記排出ローラ対のニップ部の位置よりも上側で、且つ前記排出ローラ対のニップ部の接線の延長線よりも下側で形成される領域に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、定着後に排出された記録材を効率よく冷却することで、記録材同士が融解したトナーによって貼りつくことを抑制することができる。

本発明に係る画像形成装置例の概略構成図 本実施形態における加熱定着装置を説明する概略図 加熱体に対する通電制御を行う回路を表す概略図 （ａ）排紙冷却部に関する斜視図、（ｂ）排紙冷却部の構成を画像形成装置１００の天面から模式的に表した図 （ａ）排気口３７Ｒ、Ｌの位置関係を説明する概略斜視図、（ｂ）図５（ａ）のＡＡ−ＢＢを結ぶ線の軸方向からみた排気口３７の位置関係を説明する概略断面図 本実施形態のその他の案内ガイド３６Ｒ、Ｌを説明する排紙冷却部の構成を画像形成装置１００の天面から模式的に表した図 実施形態２の案内ガイド３６０Ｌ、３６０Ｒを説明するための概略図

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本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。

（実施形態１）
図１は本実施形態に係る画像形成装置例の概略構成図である。実施形態１の画像形成装置１００は、電子写真方式のフルカラーレーザビームプリンターである。画像形成装置１００は、画像形成装置１００に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータなどの外部機器から送られてきた信号に従って、電子写真方式により、記録用紙、ＯＨＰシートなどの記録材に画像を形成することができる。

図１に示すように、本実施形態の画像形成装置１００は、像担持体として感光ドラム１を有する。感光ドラム１は、矢印方向（Ｒ）に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。感光ドラム１は、帯電ローラ２等の帯電手段によって、所定の極性・電位に一様に帯電処理（一次帯電）される。帯電された後の感光ドラム１は、露光手段であるレーザービームスキャナ３によって露光される。露光手段３は、不図示のイメージスキャナ・コンピュータ等の外部機器から入力する目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応してオン／オフ変調したレーザー光Ｌを出力し、感光体ドラム１の帯電処理面を走査露光（照射）する。この走査露光により感光体ドラム１面の露光明部の電荷が除電されて感光体ドラム１面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。

感光ドラム１に形成された静電現像は、現像手段４によって現像される。現像手段４が備える現像スリーブ４ａから感光体ドラム１面に現像剤（トナー）が供給されて感光体ドラム１面の静電潜像がトナー像として順次に現像される。レーザービームプリンタの場合、一般的に、静電潜像の露光明部にトナーを付着させて現像する反転現像方式が用いられる。

給紙装置である給紙カセット５に積載された記録材Ｐは、給紙スタート信号に基づいて給紙ローラ６によって一枚ずつ分離給紙される。その後、記録材Ｐは、レジストローラ７、シートパス８ａを通って感光体ドラム１と転写部材としての転写ローラ９が形成する当接ニップ部Ｒ（転写部）に所定のタイミングで搬送される。すなわち、感光体ドラム１上のトナー像の先端部が転写部位Ｒに到達したとき、記録材Ｐの先端部もちょうど転写部位Ｒに到達するタイミングとなるようにレジストローラ７で記録材Ｐの搬送が制御される。

転写部位Ｒに搬送された記録材Ｐはこの転写部位Ｒを挟持搬送され、その間、転写ローラ９には不図示の転写電源から所定に制御された転写電圧（転写バイアス）が印加される。転写ローラ９にはトナーと逆極性の転写バイアスが印加されることで転写部位Ｒにおいて感光体ドラム１面側のトナー像が記録材Ｐの表面に静電的に転写される。

転写部位Ｒにおいてトナー像の転写を受けた記録材Ｐは感光体ドラム１面から分離されてシートパス８ｂを通って加熱装置１１へ搬送導入され、トナー像の加熱・加圧定着処理を受ける。一方、記録材分離後（記録材Ｐに対するトナー像転写後）の感光体ドラム１面はクリーニング装置１０で転写残トナーや紙粉等の除去を受けて清浄面化され、繰り返して作像に供される。加熱装置１１を通った記録材Ｐは、シートパス８ｃ側に進路案内されて排出開口１３から積載部である排紙トレイ１４上に排出される。

（加熱定着装置１１の説明）
次に、本実施形態における定着手段である加熱定着装置１１について説明する。図２は、本実施形態における加熱定着装置１１を説明する概略図である。フィルムガイド２１は、フィルム２２をガイドする部材であり、耐熱性・剛性を備えた部材であり、補強部材２３によって補強されている。加熱体２３は、セラミックヒータ２３であり、フィルム２２を加熱する。フィルム２２は、無端状の耐熱フィルムであり、加熱体２３を含むフィルムガイド部材２１に外嵌させてある。このエンドレスの耐熱性フィルム２２の内周長と加熱体２３を含むフィルムガイド２１の外周長はフィルム２２の方を例えば３ｍｍ程度大きくしてあり、従ってフィルム２２は周長に余裕を持って外嵌している。

フィルムガイド２１はポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の高耐熱性樹脂や、これらの樹脂とセラミックス、金属、ガラス等との複合材料等で構成できる。本実施形態では液晶ポリマーを用いた。またコの字板金はＳＵＳや鉄などの金属で構成できる。フィルム２２は熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、フィルム膜厚は１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱性のあるフィルムを使用できる。本実施形態では膜厚約５０μｍのポリイミドフィルムの外周表面にＰＴＦＥをコーティングしたものを用いた。フィルム２２の外径は１８ｍｍとした。

加圧ローラ２４は、加熱体２３との間にフィルム２２を挟んでニップ部Ｎを形成し、かつフィルム２２を回転駆動させるフィルム外面接触駆動手段である。この加圧ローラ２４は芯金と弾性体層と最外層の離形層からなり、不図示の軸受け手段・付勢手段により所定の押圧力をもってフィルム２２を挟ませて加熱体２３の表面に圧接させて配設してある。

加圧ローラ２４は不図示の駆動系により矢印の方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ２４の回転駆動により、ニップ部Ｎにおける該加圧ローラとフィルム外面との摩擦力でフィルム２２に回転力が作用する。フィルム２２はその内面側がニップ部Ｎにおいて加熱体２３の表面に密着して摺動しながらステー２１の外回りを矢印の方向に加圧ローラ２４の回転周速度とほぼ同じ周速度で従動回転状態になる。

図３は、加熱体２３に対する通電制御を行う回路を表す図である。加熱体２３は被加熱材としての記録材Ｐの搬送方向ａに対して直角方向を長手とする細長の基板２７を備える。さらに、加熱体２３は該基板の表面（フィルム摺動面）側に基板長手に沿って形成具備させた抵抗発熱体２６、この抵抗発熱体を形成した加熱体表面を保護させた耐熱性オーバーコート層２８を備える。さらに、加熱体２３は、抵抗発熱体２６の長手端部の給電用電極２９・６０等からなる全体に低熱容量の加熱体である。

加熱体基板２７は耐熱性・絶縁性を備え、例えば、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミックス材料が用いられる。給電用電極２９・６０は銀パラジウムのスクリーン印刷パターンを用いた。２８は、抵抗発熱体２６のオーバーコート層であり、抵抗発熱体２６と加熱体２３表面との電気的な絶縁性とフィルム２２の摺動性とを確保することが主な目的である。本実施例では、オーバーコート層２８として厚さ約５０μｍの耐熱性ガラス層を用いた。

図３には加熱体２３の裏面（非フィルム摺動面）も示している。２５は加熱体の温度を検知するために設けられた検温素子である。検温素子として加熱体２３から分離したサーミスタ２５を用いている。このサーミスタ２５は、例えば支持体上に断熱層を設けその上にチップサーミスタの素子を固定し、素子を下側（加熱体裏面側）に向けて所定の加圧力により加熱体裏面に当接するような構成をとる。サーミスタ２５は最小通紙域内に設けられており、制御部であるＣＰＵ６１に通じている。

加熱体２３は、オーバーコート層２８を形成具備させた表面側を下向きに露呈させてフィルムガイド２１の下面側に保持させて固定配設してある。以上の構成をとることにより、加熱体全体を熱ローラ方式に比べて低熱容量にすることができ、クイックスタートが可能になる。加熱体２３は、抵抗発熱体の長手端部の給電用電極２９・６０に対する給電により抵抗発熱体２６が長手全長にわたって発熱することで昇温する。そのサーミスタ２５で検知され、サーミスタ２５の出力をＡ／Ｄ変換しＣＰＵ６１に取り込み、その情報に基づいてトライアック６２により抵抗発熱体２６に通電する電力を位相制御あるいは波数制御等により制御して、加熱体２３の温度制御がなされる。すなわち、サーミスタ２５の検知温度が所定の設定温度より低いと加熱体２３が昇温するように、設定温度より高いと降温するように通電を制御することで、加熱体２３は定着時一定温度に保たれる。

加熱体２３の温度が所定に立ち上がり、かつ加圧ローラ２４の回転によるフィルム２２の回転周速度が定常化した状態において、フィルム２２を挟んで加熱体２３と加圧ローラ２４とで形成されるニップ部Ｎに記録材Ｐが搬送される。そして、記録材Ｐがフィルム２２と一緒に圧接ニップ部Ｎを挟持搬送されることにより加熱体２３の熱がフィルム２２を介して記録材Ｐに付与され記録材Ｐ上のトナー画像が記録材Ｐ面に加熱定着される。ニップ部Ｎを通った記録材Ｐはフィルム２２の面から分離されて搬送される。

（排紙冷却部の説明）
次に、排紙冷却部について説明する。上述のように、定着後の記録材Ｐを高い温度のまま排紙トレイ１４に排出すると、場合によっては、記録材Ｐ状のトナーが再融解し、記録材Ｐ同士を貼りつかせてしまう。貼り付いた記録材Ｐ同士をはがすと、記録材Ｐからトナー像の一部が剥がれ、画像欠損という問題が発生する。そこで、排紙トレイ１４に積載される記録材Ｐを効率よく冷却する必要がある。本実施形態では、冷却手段として軸流ファン３１を有している。軸流ファン３１から供給された空気によって記録材Ｐは冷却される。

図４（ａ）は排紙冷却部に関する斜視図、図４（ｂ）は排紙冷却部の構成を画像形成装置１００の天面から模式的に表したものである。軸流ファン３１は、外装カバー３２に設けられたルーバー３３を通して、装置外から空気を取り入れる。取り入れられた空気は、装置内に設けられた空気ダクト３４を通り、空気の排出方向を決定するために所望の角度を有した案内ガイド３６（案内部材）に送られる。空気ダクト３４は箱型の形状とすることで空気の漏れを防ぎ効率的に空気を送ることが出来るようにした。また、空気ダクト３４は装置本体内で、分岐しており、３７Ｒに向かう右側のダクト経路３４Ｒと、３７Ｌに向かう左側のダクト経路３４Ｌにわかれる。よって、軸流ファン３１は、ダクト経路３４Ｒ、３４Ｌに空気を供給する共通の冷却ファンである。

そして、第１案内部材である案内ガイド３６Ｒと第２案内部材である案内ガイド３６Ｌにより、排出された冷却風は排紙トレイ１４付近に設けられた送風口である排気口３７Ｒ（第１の送風部）、排気口３７Ｌ（第２の送風部）より吹き出す構成となっている。排気口３７Ｒ、Ｌは排紙トレイ１４の記録材の排出方向と直交する幅方向における一方側、他方側に配置し、冷却風の排出方向は、記録材移動方向に対して交差する方向である。本実施形態では、図４（ａ）に示すように、冷却風の排出方向は、記録材移動方向に対して直交する方向であり矢印で示す方向である。また、排気口両端部から送られる冷却風がお互いに衝突することにより気流の乱れが起きないように、排気口３７Ｒと排気口３７Ｌを、記録材の移動方向において約２０ｍｍずらして配置する構成となっている。

（排気口３７Ｒ、Ｌの位置説明）
図５（ａ）は、排気口３７Ｒ、Ｌの位置関係を説明する概略斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡＡ−ＢＢを結ぶ線の軸方向からみた排気口３７の位置関係を説明する概略断面図である。記録材Ｐは、排出ローラ対５１により挟持搬送され、排出開口１３から排紙トレイ１４に搬送される。排出ローラ対５１に挟持され排紙途中の記録材Ｐは、排出ローラ対５１のニップ接線Ａ（ニップ部の接線の延長線）と、排出ローラ対５１のニップ部の高さである二点鎖線Ｂで囲まれた領域である斜線部Ｃを通過する（図５（ｂ）参照、Ｂより上側の領域）ここで排出ローラ対５１の記録材排出方向は、ニップ接線Ａの方向であり、装置本体を水平に置いた場合において、水平方向に対して上方向である。また、排気口３７Ｒ、Ｌは、記録材の排出方向において、排出ローラ対５１の下流側であって、排紙トレイ１４に積載された記録材の先端よりも上流側に位置する。

排気口３７Ｒおよび３７Ｌは、この排出途中の記録材Ｐが通過する斜線部Ｃの領域に配置することにより、排出途中の記録材を直接的に冷却出来る構成となっている。排気口３７Ｒおよび３７Ｌは、幅２０ｍｍ（Ｌ１）、高さ３ｍｍ（Ｌ２）の吐き出し口から風を吹きだす構成とした。また排気口３７Ｒ，Ｌのそれぞれの位置を、排出開口１３からの距離で、排気口３７Ｒを２０ｍｍ、排出口３７Ｌを４０ｍｍとすることにより、排気口３７Ｒおよび３７Ｌから排出した風が衝突することを避けている。本構成において、排気口の幅２０ｍｍ（Ｌ１）であることから、排気口３７Ｒ、３７Ｌのズレ量（Ｌ３）を２０ｍｍとした。したがって、排気口の幅Ｌ１がひろがる場合は、排気口３７Ｒ，３７Ｒのズレ量を大きくすることが望ましい。

上記した構成とすることにより、冷却風は記録材Ｐの裁断面より記録材表面に沿うように流れることが可能となり、気流の乱れを起こすことが無く効率的に記録材Ｐを冷却することが可能となる。これにより、連続で画像形成された場合の排紙トレイ１４上の記録材Ｐ間の貼りつきを改善することが可能となる。

また、案内ガイド３６Ｒ、Ｌは、冷却風が所望の角度で排出されるように構成してもよい。図６は、本実施形態のその他の案内ガイド３６Ｒ、Ｌを説明する排紙冷却部の構成を画像形成装置１００の天面から模式的に表したものである。案内ガイド３６Ｒ，Ｌともに所定の角度θ１は５°に設定した。すなわち、第１の送風部の送風方向の中心線と、第２の送風部の送風方向の中心線が交差しない構成である。長手幅２３０ｍｍ（Ｌ５）のため、５°で案内されることで、対抗側の排気口でおよそ２０ｍｍのずれとなり、実施例１で構成した排気口３７Ｒ，３７Ｌの２０ｍｍずれとほぼ等価な効果がえられる。長手幅Ｌ５や排気口幅のサイズがかわれば、それに合わせて、風が衝突しないように所定角度を変更することが可能である。

また、記録材の搬送方向における定着手段と排出ローラ対の間で記録材を冷却せずに排出ローラ対によって排出された記録材を冷却することで、装置内で発生する不純物を装置内に留めておくことが可能である。

（実施形態２）
実施形態１では、排気口３７Ｒ、Ｌから排出された風が記録材Ｐの裁断面に対して垂線方向から吹き付けられる構成を説明した。実施形態２では、排気口３７Ｒ、Ｌから排出された風が記録材Ｐの裁断面に対して交差する方向から吹き付けられる構成を説明する。具体的には、案内ガイドの構成を変更する。尚、なお、その他の構成については実施形態１の画像形成装置と同様であるので、同様の部分については同様の符号を付して説明する。

図７は、実施形態２の案内ガイド３６０Ｌ、３６０Ｒを説明するための概略図であり、排紙トレイ１４を記録材Ｐの搬送方向から見た図である。図７に示したように、案内ガイド３６０Ｒ，３６０Ｌは、冷却風が所望の角度で排出されるように、製品の高さ方向直行する線（図中の二点鎖線）に対して、所定の角度θ２で配置されている。案内ガイド３６０Ｒ，３６０Ｌともに、所定の角度θ２は５°に設定し、長手幅２３０ｍｍ（Ｌ５）のため、５°で案内されることで、対抗側の排気口でおよそ２０ｍｍのずれとなる。

また、排出ローラ対５１のニップ部の接線に対して、案内ガイド３６０Ｌは下方側に向いており、案内ガイド３６０Ｒは上方側にむいている。これにより案内ガイド３６０Ｒを通り排気口３７Ｒから排気された冷却風は、記録材Ｐの上面側を冷却し、案内ガイド３６０Ｌを通り排気口３７から排気された冷却風は、記録材Ｐの下面側を冷却することが可能である。この構成により、効率良く記録材Ｐを冷却し排紙トレイ１４上の記録材Ｐ間の貼りつきを改善することが可能となる。

（その他の実施形態）
以上の実施形態では、排気口３７形状は長方形形状であるが、左右の排気口からの風が衝突しない様に満足するのであれば、正方形、丸形、三角形など開口形状は問わない。また、排気口３７へ冷却風を送るために１つのファンを用い、空気ダクトを分岐し各々の排気口へ風を送る構成を提示したが、これに限らない。排気口３７に冷却風を送るファンは、２つ以上のファンを使用してもよい。また、使用するファンは遠心ファンであってもよい。

Ｌ レーザー光
Ｐ 記録材
Ｒ 転写部位
Ｎ ニップ部
Ｘ 気流
１３ 排出開口
１４ 積載トレイ
３６ 案内ガイド
３７ 排気口

Claims (12)

1. 定着手段によって記録材のトナー像を加熱及び加圧し、トナー像が定着された記録材を積載部に排出する画像形成装置において、
   装置本体内から前記積載部に記録材を排出するための排出ローラ対と、前記排出ローラ対によって前記積載部に排出される記録材に送風して記録材を冷却する冷却手段と、を有し、前記冷却手段は、記録材の搬送方向と交差する方向から記録材に送風するための送風口を、前記排出ローラ対のニップ部の位置よりも上側で、且つ前記排出ローラ対のニップ部の接線の延長線よりも下側で形成される領域に配置されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記排出ローラ対による記録材の排出方向は、水平方向よりも上方であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記冷却手段によって記録材表面に沿うように冷却することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記送風口は、記録材の排出方向において、前記排出ローラ対の下流側であって、前記積載部に積載された記録材の先端よりも上流側に位置することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記送風口として、記録材の排出方向と直交する幅方向における一方側に設けられた第１の送風部と、記録材の排出方向と直交する幅方向における他方側に設けられた第２の送風部と、を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 記録材の排出方向において、前記第１の送風部と前記第２の送風部は異なる位置に配置されることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記第１の送風部の送風方向の中心線と、前記第２の送風部の送風方向の中心線が交差しないことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記第１の送風部の送風方向は、前記延長線よりも上側に向かう方向であり、前記第２の送風部の送風方向は、前記延長線よりも下側に向かう方向であることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記送風口から送風される方向は、前記排出ローラ対に向かっていないことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 記録材の搬送方向における前記定着手段と前記排出ローラ対の間で記録材を冷却せずに前記排出ローラ対によって排出された記録材を冷却することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
11. 前記冷却手段は、前記第１の送風部と前記第２の送風部に冷却風を供給する共通の冷却ファンを備えることを特徴とする請求項５から請求項１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
12. 前記冷却手段は、前記第１の送風部へ空気を案内するための第１案内部材と、前記第２の送風部へ空気を案内するための第２案内部材と、を備えることを特徴とする請求項５から請求項１１のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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