JP2017125975A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、特許文献1の画像形成装置は、離型剤を含有するトナーが加熱されて生じる超微粒子を回収するための構成を備えている。詳細に述べると、この画像形成装置は定着ローラと対向する位置にダクトの開口が設けられており、この開口は定着ローラの長手方向に沿って延びている。このダクトはファンを有する排気路に接続されており、定着ローラ近傍のエアを排気路に案内する。排気路には静電フィルタ等の濾過フィルタが設けられており、エアに含まれる微粒子を除去する。
なお、静電フィルタとは、エレクトレット繊維を用いたフィルタのことであり、エレクトレット繊維とは電気的に分極した状態で固定された繊維のことである。繊維が分極していることで、静電フィルタは、エアに含まれる微粒子を電気的に吸着することができる。つまり、静電フィルタは微粒子の除去性能(回収性能)が優れている。
(1)画像形成装置の全体構成
本実施例の特徴部分を説明する前に、画像形成装置の全体構成について説明する。図4は画像形成装置の構成を示す図である。プリンタ1は、電子写真プロセスを用いる画像形成部で画像を形成し、この画像を転写部にてシートに転写し、画像が転写されたシートを定着部で加熱することでシートPに画像を定着させる装置である。本実施例の説明で用いるプリンタ1は、電子写真プロセスを用いた4色フルカラーのマルチファンクションプリンタ(カラー画像形成装置)である。なお、プリンタ1は、モノクロのマルチファンクションプリンタやシングルファンクションプリンタであってもよい。以下、図を用いて詳細に説明する。図1は、画像形成装置の構成を示す図である。図7は、画像形成装置の制御構成に関するブロック図である。
プリンタ1が画像形成動作を行う場合、制御回路Aは次のような制御を行う。制御回路Aは、画像形成タイミングに合わせて第1から第4のステーション5Y、5M、5C、5Kのドラム6を図中時計方向に所定の速度で回転駆動させる。制御回路Aは、ドラム6の回転速度に応じた速度且つドラム6の回転方向に対して順回転する方向にベルト10cが回転するように駆動ローラ10aの駆動を制御する。また、制御回路Aはレーザースキャナユニット8や帯電ローラ(不図示)を作動させる。
次に定着装置103と、定着装置103の近傍で発生するダストDについて説明する。
図2(a)は定着ユニットの断面を示す図である。図2(b)は定着ベルトユニットの加圧構成を示す図である。本実施例における定着装置103は、ヒータ101aによって加熱された小径の定着ベルト105(以後ベルトと呼ぶ)を用いてトナー画像をシートPに定着させる低熱容量な定着装置である。定着装置103は、回転体としてのベルト105を備えた定着ベルトユニット101(定着ユニットと呼ぶ)と、回転体としての加圧ローラ102と、加熱部としての面状のヒータ101aと、筐体100とを備えている。図2の(a)に示すように筐体100にはシート入口400とシート出口500が設けられており、定着ユニット101と加圧ローラ102の間のニップ部101bにシートPが通過させることができる。本実施例では、シート入口400がシート出口500よりも重力方向下方に配置されているため、シートPが重力方向下方から上方に向けて搬送される。この構成を縦パス構成と称する。
定着ユニット101は、後述する加圧ローラ102に当接して加圧ローラ102との間にニップ部101bを形成し、ニップ部101bにおいてトナー画像をシートPに定着させる定着ユニットである。定着ユニット101は、図2(a)に示すように、複数の部材で構成された組み立て体である。定着ユニット101は、面状のヒータ101aと、ヒータ101aを保持するヒータホルダ104と、ヒータホルダ104を支持する加圧ステー104aと、エンドレス状のベルト105と、ベルト105の幅方向一端側と他端側を保持するフランジ106L・106Rと、を有する。
ベルト105は、内側から外側に順に、エンドレス(円筒状)の基層105aと、プライマ層105bと、弾性層105cと、離型層105dを備えている。
加圧ローラ102は、ベルト105の外周面に当接してベルト105との間にニップを形成するニップ形成部材である。本実施例の加圧ローラ102は、複数の層によって構成されたローラ部材である。詳細に述べると、加圧ローラ102は、金属(アルミや鉄)の芯金102aと、シリコンゴム等で形成された弾性層102b、弾性層102bを被覆する離型層102cを有している。離型層102cはPFA等のフッ素系樹脂を材料するチューブであり弾性層102b上に接着されている。
上述した構成を用いて定着装置103は画像形成処理中に定着処理を行う。定着処理を行う際、制御回路Aは駆動モータ(不図示)を制御して、加圧ローラ102を回転方向R102(図4(a))に所定の速度で回転駆動させ、ベルト105を従動回転させる。
次に、トナーSに含有された離型剤(以下、ワックスと称する)に起因する超微粒子(以下、ダストDと称する)の発生と、ダストDの性質について説明する。
上述したように定着装置103は、シートPに高温のベルト105を接触させることでシートにトナー画像を定着させている。このような構成を用いて定着処理を行う場合、定着処理時に一部のトナーSがベルトに転移(付着)してしまうことがある。これをオフセット現象と呼ぶ。オフセット現象は画像不良の原因となるためこれを解決することが望ましい。
本発明者等の検討によれば、上述したダストDの多くは定着装置103のシートのシート入口(図4)の近傍に存在することが分かった。また、ダストDは、気温が高い状況では大粒径化して近傍部材に付着しやすくなることが分かった。以下、詳細に説明する。
次に、ダストDの発生箇所について、図3に基づいて説明する。図3(a)は定着処理の進行に伴い拡大する定着ベルト上のワックス付着領域の様子を示す図である。図3(b)は、ワックスの付着領域とダストDの発生領域の関係を示す図である。 本発明者等が検証したところ、定着装置103から発生するダストDは、ニップ部101bの下流側よりもニップ部101bの上流側において発生量が多いことが分かった。以下そのメカニズムについて説明する。
上述したように、ダストDはシート入口400の近傍において発生しやすい。そのため、画像形成装置は、シート入口400の近傍においてダストDを除去することが望ましい。
フィルタユニット50は、図4(a)に示すように、フィルタユニット50は、シートPの搬送方向において定着ユニット101と、転写ユニット10の間に位置している。あるいは、シートPの搬送方向において定着装置103のニップ部101bと、転写手段の転写部12aの間に位置している。
なお、フィルタ51の配置位置は吸気口52aには限られない。図4において、吸気口52aよりも矢印F4方向に所定長さ(例えば3mm)だけ奥まった位置にフィルタ51を設けてもよい。このとき、フィルタ51の長手方向長さは最小サイズのシートPの幅以上である。また、吸気口52aの長手方向長さはフィルタ51の長手方向長さ以上である。ダクト52のうち、上述した条件を満たす部位を吸気口52aの近傍と呼ぶ。すなわち、フィルタ51は吸気口52aの近傍に設けられる。
フィルタ51は、吸気口52aを通過するエアからダストDを濾過(回収、除去)するための濾過部材である。ワックスに起因するダストDを回収する場合、フィルタ51は、静電不織布フィルタであることが望ましい。静電不織布フィルタとは静電気を保持した繊維を不織布状に形成したもので、ダストDを高効率で濾過することができる。
フィルタ51は、図2(a)に示すように、シート搬送方向と直交する方向(ニップ部101bの長手に沿った方向)を長手とする細長い形状をしている。このような形状により、ニップ部101bの近傍で生じるダストDを長手方向の広い範囲で確実に捕集することができる。
フィルタ幅Wf(吸気口52a)、最小シート幅Wp−min、最大シート幅Wp−maxm及びニップ部101bの位置関係は図2(b)に示す通りである。すなわち、フィルタ幅Wf(吸気口52a)、最小シート幅Wp−min、最大シート幅Wp−maxm及びニップ部101bはニップ部101bの長手方向においてオーバーラップしている。
フィルタ51は、図4に示すように、ベルト105の近傍に配置されている。また、フィルタ51は定着装置103に侵入するシートPと対向する位置関係にある。すなわち、フィルタ51の一方の面はダクト52の内側を向いており、フィルタ51の他方のシートPの搬送領域側を向いている。ダストDの回収効率を考えた場合、フィルタ51はニップ部101bにできるだけ近いことが望ましい。しかしながら、フィルタ51とベルト105を近づけ過ぎると、ベルト105からの輻射によりフィルタ51が熱的に劣化し、濾過性能が低下してしまう虞がある。そのため、フィルタ51は、ニップ部101bに対して適度な距離に配置されていることが望ましい。具体的には、フィルタ51とベルト105の最寄りの間隔(最短距離)は5mm以上であることが望ましい。一方で、ダストDを確実に回収するために、フィルタ51は、ニップ部101bを基準として100mm以内に配置されていることが望ましい。したがって、フィルタ51とベルト105(ローラ102)の最寄りの間隔は5mm以上で且つ100mm以下である。
本実施例で用いられるフィルタ51は、静電フィルタである。静電フィルタとは、エレクトレット繊維製の不織布フィルタのことである。エレクトレット繊維とは電気的に分極した状態に固定された繊維のことである。繊維が電気的分極していることで、静電フィルタは、エアに含まれる微粒子を電気的に吸着することができる。つまり、静電フィルタは微粒子の除去性能(回収性能)が優れている。エレクトレット繊維は、加熱された状態の繊維材料に電界をかけ、電界をかけたまま冷却することで製造される。本実施例のフィルタ51は静電フィルタOF−943(フロイデンベルグ社製) である。
そこで、本実施例では、常温(例えば25℃)の外気をフィルタ51に吹き付けることでフィルタ51の冷却を行っている。図6(a)は、ダクト70の構成を示す図である。図6(b)はダクト70をフィルタユニット50に取り付けた様子を示す図である。図6具体的に述べると、図6に示すように、プリンタ1はフィルタ51に外気を吹き付けるための導入ダクト70と導入ファン71を備えている。以後、ダクト70、ファン71と称する。
ファン71は、ダクト70に外気を送り込む送風機構である。ファン71は、プリンタ1の外側からダクト70の長手方向の一端側に向けてエアフローF3を発生させる送風部である。なお、排気ファン61が排気した高温のエアをファン71が吸引しないように、排気ファン61とファン71は離れた位置に設けられている。本実施例では、排気ファン61はプリンタ1の後ろ側面側(図1の奥方向側)に設けられており、第2ファン71はプリンタ1の前側面側(図1の手前方向側)に設けられている。
次に、ファン71の制御について説明する。ファン71の風量は、フィルタ51を冷ますことができ、且つ、ダストDの回収を妨げない風量であることが望ましい。そこで、本時実施例ではフィルタ51の温度に応じてファン71の出力を変更している。具体的に述べると、温度センサ75の出力に基づいてファン71の出力を変更している。なお、フィルタ51の温度は、ファン61が動作することで上昇する。そのため、結果としてファン61が動作している間にファン71は動作する。なお、ファン61はダストDが発生する場合に動作する。ダストDが発生する場合とは、画像形成処理が行われる場合である。特に、連続した画像形成動作の初期においてダストDは発生しやすい。さらには、冷え切った状態のプリンタ1に電源を投入して画像形成処理を開始する際にダストDが発生しやすい。したがって、本実施例のファン71は冷え切った状態のプリンタ1に電源を投入して画像形成処理を開始する際に動作する。以下詳細に説明する。
次に実施例2のプリンタ1について説明する。実施例1では、フィルタ51の外面に向かって外気を吹き付けることでフィルタの冷却をおこなっている。一方、実施例2では、フィルタ51の内面に外気を吹き付けることで、フィルタ51の冷却を行う。なお、実施例2のプリンタ1は、フィルタユニット50及びフィルタ51を冷却する構成を除いて実施例1のプリンタ1と同様に構成されている。そのため同様に構成については同様の符号・番号を付し、詳細な説明を省略する。
あるいは、実施例1に記載したように、画像形成処理の開始からの時間の経過に基づいてファン61の出力を変更してよい。すなわち、画像形成処理の前記におけるファン61の出力よりも画像形成処理の後期におけるファン61の出力を強くしてよい。このようにファン61の出力の制御を行うことで、ダストDの回収とフィルタ51の冷却をより適切に行うことができるようになる。
以上、本発明について実施例を用いて説明したが、本発明は実施例に記載の構成に限られるものではない。実施例で例示した寸法等の数値は一例であって、本発明の効果が得られる範囲においては適宜設定してよい。また、本発明の効果が得られる範囲において実施例に記載の一部構成を同様の機能を有する他の構成に置き換えてもよい。
51 フィルタ
52 ダクト
52a 吸気口
61 ファン
70 ダクト
72 開口部
101 定着ベルトユニット
101a ヒータ
101b ニップ部
102 加圧ローラ
103 定着装置
105 定着ベルト
400 シート入口
500 シート出口
P シート
S トナー
Claims (23)
- 離型剤を含有するトナーを用いて画像を形成する画像形成部と、画像形成部で形成された画像を記録材に転写する転写部と、前記転写部から搬送された記録材をニップ部にて挟持搬送することで加熱して記録材に画像を定着させる一対の回転体と、
前記一対の回転体の近傍からエアを吸気するための吸気口を有し記録材の搬送方向において前記吸気口が前記転写部と前記ニップ部との間に配置されているダクトと、
前記ダクトに設けられたフィルタであって離型剤に起因する微粒子を回収するためのエレクトレット繊維製のフィルタと、前記一対の回転体の近傍のエアを前記フィルタに案内すべく前記ダクトから機外に向けて送風を行うための第1のファンと、を有する画像形成装置において、
前記フィルタを冷却すべく前記フィルタに向けて機外のエアを送風する第2のファンを有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記ダクトの外側を向く前記フィルタの一方の面に向けて前記第2のファンからの送風を案内する更なるダクトであって、機外に向けて設けられた更なる吸気口と前記フィルタの前記一方の面に向けて設けられた更なる排気口を備える更なるダクトを有することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記ファンによる送風と前記更なるファンによる送風を同時に行う場合、前記ファンの風量は前記更なるファンの風量よりも大きいことを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
- 画像形成処理の第1の期間では前記更なるファンの風量を第1の風量に制御し、画像形成処理の前記第1の期間よりも後の第2の期間では前記更なるファンの風量を前記第1の風量よりも大きな第2の風量に制御する制御部を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記フィルタと前記一対の回転体の最寄りの間隔は5mm以上で且つ100mm以内であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記フィルタの通気抵抗は30Pa以上で且つ150Pa以下であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記フィルタを通過するエアの風速は5cm/s以上で且つ70cm/s以下であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記ダクトは前記第1の吸気口が前記ニップ部側を向くように設けられていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記フィルタは、前記第1の吸気口を覆うように設けられていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 離型剤を含有するトナーを用いて画像を形成する画像形成部と、画像形成部で形成された画像を記録材に転写する転写部と、前記転写部から搬送された記録材をニップ部にて挟持搬送することで加熱して記録材に画像を定着させる一対の回転体と、前記一対の回転体の近傍からエアを吸気するための第1の吸気口とエアを機外に排気するための排気口を有し記録材の搬送方向において前記第1の吸気口が前記転写部と前記ニップ部との間に配置されているダクトと、前記ダクトに設けられたフィルタであって離型剤に起因する微粒子を回収するためのエレクトレット繊維製のフィルタと、前記一対の回転体の近傍のエアを前記フィルタに案内すべく前記ダクトから機外に向けて送風を行うためのファンと、を有する画像形成装置において、
前記ダクトは、機外からエアを吸気するための第2の吸気口を備え、前記ニップの長手方向において前記第1の吸気口が前記排気口と前記第2の吸気口の間に位置し且つ前記第1の吸気口が前記フィルタによって覆われており、
前記フィルタの温度を検知するための温度センサと、
前記フィルタを冷却すべく前記温度センサの出力に基づいて前記ファンを制御する制御部と、を有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御部は、前記温度センサの検知温度が第1の温度の場合は前記ファンに第1の風量で送風させ、前記温度センサの検知温度が前記第1の温度よりも高い第2の温度の場合は前記第1の風量よりも大きな第2の風量で送風させることを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。
- 前記ファンが動作する場合、前記第2の吸気口を通過する風量は前記第1の吸気口を通過する風量よりも大きいことを特徴とする請求項10または11に記載の画像形成装置。
- 前記フィルタと前記一対の回転体の最寄りの間隔は5mm以上で且つ100mm以内であることを特徴とする請求項10乃至12のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記フィルタの通気抵抗は30Pa以上で且つ150Pa以下であることを特徴とする請求項10乃至13のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記フィルタを通過するエアの風速は5cm/s以上で且つ70cm/s以下であることを特徴とする請求項10乃至14のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記ダクトは前記吸気口が前記ニップ部側を向くように設けられていることを特徴とする請求項10乃至15のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 離型剤を含有するトナーを用いて画像を形成する画像形成部と、画像形成部で形成された画像を記録材に転写する転写部と、前記転写部から搬送された記録材をニップ部にて挟持搬送することで加熱して記録材に画像を定着させる一対の回転体と、前記一対の回転体の近傍からエアを吸気するための第1の吸気口とエアを機外に排気するための排気口を有し記録材の搬送方向において前記第1の吸気口が前記転写部と前記ニップ部との間に配置されているダクトと、前記ダクトに設けられたフィルタであって離型剤に起因する微粒子を回収するためのエレクトレット繊維製のフィルタと、前記一対の回転体の近傍のエアを前記フィルタに案内すべく前記ダクトから機外に向けて送風を行うためのファンと、を有する画像形成装置において、
前記ダクトは、機外からエアを吸気するための第2の吸気口を備え、前記ニップの長手方向において前記第1の吸気口が前記排気口と前記第2の吸気口の間に位置し且つ前記吸気口が前記フィルタによって覆われており、
画像形成処理の第1の期間では前記ファンの風量を第1の風量に制御し且つ画像形成処理の前記第1の期間よりも後の第2の期間では前記ファンの風量を前記第1の風量よりも大きな第2の風量に制御するモードを実行可能な制御部を有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記一対の回転体のうちの一方の回転体の温度を検知する温度センサを備え、
前記制御部は、画像形成処理の開始時における前記温度センサの検知温度が所定の温度未満である場合は前記モードを実行し、画像形成処理の開始時における前記温度センサの検知温度が所定の温度以上である場合は前記モードを実行しないことを特徴とする請求項17に記載の画像形成装置。 - 前記ファンが動作する場合、前記第2の吸気口を通過する風量は前記第1の吸気口を通過する風量よりも大きいことを特徴とする請求項17または18に記載の画像形成装置。
- 前記フィルタと前記一対の回転体の最寄りの間隔は5mm以上で且つ100mm以内であることを特徴とする請求項17乃至19のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記フィルタの通気抵抗は30Pa以上で且つ150Pa以下であることを特徴とする請求項17乃至20のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記フィルタを通過するエアの風速は5cm/s以上で且つ70cm/s以下であることを特徴とする請求項17乃至21のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記ダクトは前記吸気口が前記ニップ部側を向くように設けられていることを特徴とする請求項17乃至22のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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