JP2022126472A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

Figure 2022126472000001
【課題】画像形成装置の大型化を抑制しつつ、記録材および装置内部の冷却効果を高める。
【解決手段】記録材の一方の面にトナー像を形成する画像形成手段と、加熱手段を有し、記録材の一方の面に形成されたトナー像を加熱して定着させる定着手段と、定着手段でトナー像が定着された記録材を排紙トレイに排出する排出手段と、定着手段と排出手段の間に設けられたガイド部材であって、記録材を定着手段から排出手段へ搬送する記録材搬送路を形成するためのガイド部材を備え、ガイド部材には、記録材搬送路へ送風するための送風口および記録材搬送路から風を吸気するための吸気口が、搬送される記録材を跨がない同一面側に設けられていることを特徴とする画像形成装置を用いる。
【選択図】図1

Description

本発明は、画像形成装置に関する。
複写機やレーザービームプリンタ等の画像形成装置において、像担持体を用いてトナー像を形成する電子写真方式が知られている。この電子写真方式の画像形成装置の画像形成動作は、一般的に次のようになる。まず、露光手段が、一様に帯電した感光体上へ画像情報に基づく露光を行って静電潜像を形成する。そして、現像手段が静電潜像を現像してトナー像を形成する。そして、転写手段がトナー像を記録材上へ転写する。そして、定着手段が記録材を加熱加圧して、トナー像を記録材に定着する。トナー像を転写された記録材は、定着手段の下流に設けられた排紙搬送部を通り、排出手段に導かれ、画像形成装置本体の外部に設けられた排紙積載部に排出される。
上記のように、画像形成動作においては加熱により記録材の温度が上昇する。記録材が高温のまま搬送されると、記録材上のトナーは完全に固化した状態とならず、粘着性を有する場合がある。その結果、トナーが完全に固化する前の記録材が搬送ガイドに触れることにより、トナーが搬送ガイドへの付着するおそれがあった。また、排紙積載部に積載された記録材同士が相互に貼り付くおそれがあった。さらには、高温の記録材によって画像形成装置の内部温度が上昇して排紙搬送部が高温になることで、部品が熱膨張や変形する場合があり、結果として記録材と部品の接触状況が変わり、搬送不良を起こすおそれがあった。
記録材の温度上昇に対応するために、高温になった記録材を冷却する方法が提案されている。例えば特許文献1や、特許文献2は、排紙搬送部に下方から風を吹き付けて記録材および排紙搬送部を冷却し、排紙搬送部上方から排気を行うことで機外に放熱する方法を開示している。
特開2012-073335号公報 特開2020-112709号公報
近年の画像形成装置においては、生産性の向上や、小型化が求められているため、定着手段が発生する熱量が増加する傾向にあり、記録材の温度も上昇する傾向にある。しかし、記録材の温度が高い状態のまま搬送されると、記録材上のトナーが完全に固化する前に搬送ガイドに触れることによるトナーの搬送ガイドへの付着や、排紙トレイに積載された記録材同士の貼り付きなどの課題があった。また、記録材の加熱により発生した熱の一部は定着装置の近傍に留まるため、記録材上のトナー画像の定着を行うにつれて、蓄積される熱量も増加する。その結果、画像形成装置の内部温度が高くなり、画像形成装置を構成する部品が熱膨張や変形することによって記録材との接触状況が変わって搬送不良を起こす恐れがあった。また、生産性向上のために、記録材を連続的に搬送する際の間隔が狭くなった場合においても、効率的に記録材および排紙搬送部を冷却する必要がある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、画像形成装置の大型化を抑制しつつ、記録材および装置内部の冷却効果を高めることにある。
本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
記録材の一方の面にトナー像を形成する画像形成手段と、
加熱手段を有し、前記記録材の前記一方の面に形成された前記トナー像を加熱して定着させる定着手段と、
前記定着手段で前記トナー像が定着された前記記録材を排紙トレイに排出する排出手段と、
前記定着手段と前記排出手段の間に設けられたガイド部材であって、前記記録材を前記定着手段から前記排出手段へ搬送する記録材搬送路を形成するためのガイド部材と、
を備え、
前記ガイド部材には、前記記録材搬送路へ送風するための送風口および前記記録材搬送路から風を吸気するための吸気口が、搬送される前記記録材を跨がない同一面側に設けられている
ことを特徴とする画像形成装置である。
本発明によれば、画像形成装置の大型化を抑制しつつ、記録材および装置内部の冷却効果を高めることができる。
実施例1の画像形成装置の搬送機構の近傍における風の流れを示す図 実施例1における送風ファンによる風の流れを示す図 実施例1における送風ファンによる風の流れを示す図 実施例1の画像形成装置の定着部近傍の風の流れを示す断面図 実施例1の画像形成装置の定着部近傍の記録材搬送を示す断面図 実施例1の画像形成装置の搬送部ガイド部材の断面図 実施例1の画像形成装置全体の断面図 実施例2の画像形成装置の定着部近傍の断面図 実施例2における送風ファンによる風の流れを示す図
以下の説明では、図面および実施形態を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の機能、材質、寸法、形状、その相対配置などは、特定の記載がない限りは、この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。また、以下の説明で一度説明した部材についての機能、材質、寸法、形状、その相対配置などは、特に改めて記載しない限りは初めの説明と同様のものである。
[実施例1]
図1~図7を用いて本実施例を説明する。本実施例では、感光ドラムを複数備えたフルカラーレーザービームプリンタについて説明を行う。しかし本発明はこれに限られず、例えば、感光ドラムを一つ備えたモノクロの複写機やプリンタにも適用できる。
図7は本実施例の画像形成装置Pの全体図である。画像形成装置Pは概略、トナー画像を形成する画像形成手段としての画像形成部Fと、記録材Sにトナー画像を定着させる定着手段としての定着装置14とを有する。
画像形成部Fは、4個のプロセスカートリッジ3(3a,3b,3c,3d)と、光学ユニットとしてのレーザスキャナ4と、転写手段5と、を有する。プロセスカートリッジ
3(3a~3d)は、像担持体としての感光ドラム1に作用するプロセス手段が一体的にカートリッジ化され、画像形成装置Pに着脱可能に構成されたものである。4個のプロセスカートリッジ3a~3dは、同一構造であるが、画像形成に異なる色、すなわち、イエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),ブラック(Bk)のトナーを用いている点で相違している。以降、各色に共通する構成については、a~dの添え字を省略し、例えばプロセスカートリッジ3a、3b、3c、3dをそれぞれ示す意味でプロセスカートリッジ3と総称する。他の構成要素についても同様に、添え字a,b,c,dはそれぞれY,M,C,Kに対応しており、区別の必要がなければ添え字を省略する場合がある。
プロセスカートリッジ3は、現像ユニットDと、クリーナユニットCによって構成されている。現像ユニットは、現像ローラ21と、現像剤塗布ローラ22、及び、トナー容器23を有している。一方、クリーナユニットCは、像担持体である感光ドラム1と、帯電ローラ(帯電手段2)と、クリーニング手段27としてのクリーニングブレードを有している。画像形成部Fによる一連の画像形成工程は、プロセッサやメモリ等を備える情報処理装置からなる不図示の制御部により制御される。制御部は、操作パネルを介したユーザー入力や、メモリに展開されたプログラムの指示にしたがって動作し、装置の各構成要素との間で指令信号等の情報を送受信して画像形成を行う。
感光ドラム1の両端部はフランジによって回転可能に支持されており、一方の端部に不図示の駆動モータから駆動力を伝達することにより、図7の矢印に示す時計回り方向に回転駆動される。感光ドラム1の周囲には、回転方向に従って順に、帯電手段2、現像ローラ21、転写手段5、クリーニング手段27が配設されている。
帯電手段2は、導電性のローラであり、このローラを感光ドラム1表面に当接させるとともに、不図示の電源によって帯電バイアス電圧を印加することにより、感光ドラム1表面を一様に帯電させる。レーザスキャナ4は、プロセスカートリッジ3の鉛直下方に配置され、画像信号に基づき感光ドラム1に光を照射して露光する。これにより、感光ドラム1上に静電潜像が形成される。画像信号は例えば、制御部が装置外部から受信してメモリに保存したものを利用できる。
現像ユニットDのトナー容器23a~23dは、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の各色のトナーを収納する。また、現像ユニットDの現像ローラ21は、感光ドラム1の表面に隣接し、不図示の駆動部により回転駆動されると共に、不図示の現像バイアス電源により現像バイアス電圧を印加することにより、感光ドラム1上の静電潜像をトナー像として現像する。
転写手段5としての中間転写体ユニットが備える中間転写ベルト120は、駆動ローラとテンションローラに張架され、テンションローラで張力が加えられている。また中間転写体ユニットが備える一次転写ローラ6a~6dは、中間転写ベルト120の内側に配置されており、当該中間転写ベルト120を介して感光ドラム1a~1dに対向している。一次転写ローラ6は、不図示のバイアス印加手段により転写バイアスを印加される。感光ドラム1a~1d上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ6に正極性のバイアスが印加されることにより、感光ドラム1aから順次、中間転写ベルト120上に一次転写される。中間転写ベルトには4色に重なった状態のトナー像が二次転写部15まで搬送される。
給送装置Hは、記録材Sを収納する給紙トレイ11内から記録材Sを給紙する給紙ローラ9と、給紙された記録材Sを搬送する搬送ローラ対10とを有している。ユーザーは給紙トレイ11を装置本体から引き抜きいて取り外した後、記録材Sをセットしてから装置本体へ挿入することで、記録材Sを補給できる。給紙トレイ11に収納された記録材Sは
、給紙ローラ9に圧接され、分離パッドによって一枚ずつ分離され、搬送経路J上を搬送される。
二次転写ローラ16は、不図示のバイアス印加手段により転写バイアスを印加される。二次転写部15において、二次転写ローラ16に正極性のバイアスを印加することにより、搬送経路Jを搬送された記録材Sに、中間転写ベルト120上の4色のトナー像が二次転写される。
定着手段である定着装置14は、記録材を挟持搬送するニップ部を形成するように、記録材Sを加熱する加熱ユニット14aと、記録材Sを加熱ユニット14aに押圧する加圧ローラ(ニップ形成部材)14bと、を有する。また、定着装置14は、ニップ部を通過した記録材Sを定着装置14の外部へ(搬送経路Jの下流側へ)搬送する定着搬送ローラ対19を有する。加熱ユニット14aは、加圧ローラ14bとの間で形成したニップ部で圧力を加えられた記録材Sを加熱する。このようにニップ部において熱と圧力が加えられることで、記録材Sの上に転写されたトナー像が記録材Sに定着する。記録材Sが有する2つの面のうちの一方の面が、画像形成部Fによって転写されたトナー像が定着装置14により定着される記録面となる。記録材Sの両面に画像を形成する場合は、上述の一方の面への画像形成後に、記録面と裏面を入れ替えて、上述の一方の面とは異なる他方の面に画像を形成する。
画像の定着後、定着搬送ローラ対19により定着装置14から排出された記録材Sは、定着装置14と排紙ローラ対18の間に設けられた下ガイド部材17と上ガイド部材25との間を通り、排出手段としての排紙ローラ対18によって排紙トレイ31に排紙される。以上の一連の工程により、記録材Sへの画像形成が完了する。
なお、記録材Sの両面に画像を形成する場合は、まず、フラッパ23の位置を切り替えて、フラッパ23の先端が搬送経路J上に来るようにする。これにより、定着装置14を通過した記録材Sは反転ローラ対24へ搬送される。その後、記録材Sは、反転ローラ対24でスイッチバックしたのち、不図示の両面パスを経由して、再度、二次転写部15まで搬送される。これにより、記録材Sの裏面にも画像形成される。
(記録材Sの冷却構成)
記録材Sおよび画像形成装置Pの内部を冷却するための構成について、図1~図7を用いて説明する。各図において説明に不要な構成要素は省略する場合がある。
図1は、図7のA-A矢視図を示し、本実施例における、定着装置14と排紙ローラ対18との間に設けられた下ガイド部材17の構成を示している。上ガイド部材25および下ガイド部材17は、記録材Sの進路を導くことができように、Z方向に並置されX方向に延伸している。なお、図1ではフラッパ23は省略している。
下ガイド部材17は、風を送るための送風口105と、風を吸入するための吸気口102を備える。送風口105と吸気口102がいずれも下ガイド部材17に設けられていることにより、送風口105と吸気口102が、搬送経路Jを搬送される記録材Sを跨がない同一面側に設けられることになる。このような配置により、送風口105および吸気口102は、搬送される記録材Sの一方の面と対向することになる。その結果、トナー像が転写された面に向けて風を効率的に送ることができる。吸気口102および吸気ファン101は、記録材Sの搬送方向と直交する方向において、下ガイド部材17のうち、記録材Sの略中央部に対向する位置に設けられている。ここで記録材Sの略中央部とは、厳密に中央でなくとも構わないが、吸気による冷却効果がいずれかに偏らない程度とすることが好ましい。また、送風口105は記録材Sの搬送方向と直交する方向(図1ではX方向)
において、吸気口102の両側に設けられている。後述する手段によって、送風口105から吸気口102に向かってA0方向の風の流れを生じさせる。
図2は、図7のB-B矢視図を示し、送風口105に風を送風する経路を示した図である。送風口へ空気を送風するための送風ファン110が外装面130に近接した位置に設けられている。これは画像形成装置外のフレッシュエアを効率的に吸気するためである。ここで、上流送風ダクト111、下流送風ダクト112、および吸気ファン下ダクト113は、図7に示すように連通している。そのため、送風ファン110によって取り込まれた画像形成装置外部の空気は、A1矢印に示すように、上流送風ダクト111内部、下流送風ダクト112内部、および吸気ファン下ダクト113内部の順に流れる。なお、送風ファン110の配置や数は図示例に限られない。
図3は、図7のC-C矢視図を示す断面図である。図3は、吸気ファン下ダクト113内部の風の流れを示している。下流送風ダクト112から受け取った風は、A1矢印に示すように吸気ファン下ダクト113内部で分流され、下ガイド部材17に設けた送風口105から送出される。その後、送出された空気は、図1のA0矢印に示すように機内に風を送風する。
図4は、定着装置14近傍の、記録材Sの搬送方向と直交する方向における略中央部の断面図であり、吸気ファン101による風の流れを示している。吸気ファン101は排紙トレイ31と定着装置14の間に設けられた吸気ファン下ダクト113に取り付けられている。吸気部である吸気口102を介して吸気ファン101で記録材搬送路の空気を吸気し、A2方向に流れる風を発生させる。
本実施例においては吸気ファン101の下方には、図2で説明した送風口105へ送風するための風が、奥から手前の方向(図4にA1で示す)に流れている。本実施例では吸気ファン101はシロッコファンを用いた。シロッコファンは吸気方向と排気方向が直交する。そのため、吸気口102から機内の空気を吸入して、排気ダクト103から機外に空気を排出するときに、排出される空気の風向きがA1方向に干渉することがないので、A1方向の風向きを変更することが無い。吸気ファン101は、排気ダクト103を介して排紙ローラ対18の鉛直下方に設けられた排気口20からA3方向に排気することで、空気を画像形成装置外部に排出する。
図1~図4を用いて説明したように、本実施例の構成によれば、定着装置14と排紙ローラ対18との間の領域において、図1に示した送風口105から吸気口102に向かうA0矢印方向の気流を含む、空気の循環が形成される。また、吸気口102を搬送方向と直交する方向において略中央部に設け、吸気口102の両側に送風口105を設けているため、搬送方向と直交する方向における風の風量を均一にできる。
この結果、記録材Sの温度、定着搬送ローラ対19の近傍の雰囲気温度、ひいては画像形成装置Pの内部温度の上昇を抑制することができる。その結果、画像形成装置Pの内部温度の上昇に起因する不具合を抑制することができる。
また、下ガイド部材17において、送風口105および吸気口102を、搬送される記録材Sを跨がない同一面側に設けている。そのため、記録材Sが定着搬送ローラ対19と排紙ローラ対18とで記録材Sを搬送している間でも、送風口105と吸気口102との空気の循環が遮断されることはない。よって、生産性を向上させるために記録材Sを連続的に搬送して、記録材S同士の間隔が狭くなったような場合でも、空気の循環経路が遮断されない構成となっている。
図5は、定着搬送ローラ対19と排紙ローラ対18とにより記録材Sが搬送されている際の定着部近傍の断面図である。図示したように、記録材Sを搬送している際にも、記録材Sと下ガイド部材17との間に隙間Gを一定量確保するのが望ましい。実施例の搬送経路Jを構成する部材の形状はそのように設計することが好ましい。これにより効率的に機内を冷却することができる。隙間Gは、少なくとも搬送中の記録材Sが下ガイド部材17に密着せず、送風口105と吸気口102の間のエアフローが確保される程度の大きさとすることが好ましい。効率的な冷却に必要なエアフローの量は、装置の構成や、画像形成の頻度や連続性などに応じて設計される。
本実施形態においては隙間Gを確保するため、定着搬送ローラ対19と排紙ローラ対18との間で排紙ローラ対18が記録材Sを引っ張っている際には、記録材Sは下ガイド部材17とは接触しない関係とした。
図6は下ガイド部材17の断面図である。図5における隙間Gを一定量確保するために、下ガイド部材17の通紙部に凹状部17aを形成している。具体的には、下ガイド部材17の記録材搬送部において、吸気口102の記録材Sの搬送方向上流の通紙部17bと吸気口102の記録材Sの搬送方向下流の通紙部17cとを結んだ破線に対して、吸気口102側に凹状の凹んだ形をとるようにしている。このような形状にすることで、隙間Gを大きくすることが可能となり、効率的に記録材Sおよび機内の冷却を促すことができる。また、搬送方向と直交する方向では、凹状部17aが、少なくとも吸気口102及びその左右に配置された2つの送風口105を含む空間を形成する。これにより記録材Sの搬送中も、送風口105および吸気口102に対向する領域における記録材Sと下ガイド部材17の間の隙間が他の領域よりも広くなり、送風口105から吸気口102への風の流れが妨げられないようにできる。
本実施例では定着装置14から排紙ローラ対18へ記録材Sを搬送している際の風の流れを説明したが、記録材Sの両面に画像を形成するために定着装置14から反転ローラ対19へ記録材Sを搬送する際においても、同様に記録材Sおよび機内の冷却を行うことができる。
<変形例>
実施例1においては吸気口102と送風口105を、定着装置14と排紙ローラ対18との間に設けられた下ガイド部材17に設けた。しかし、ガイド部材は下ガイド部材17に限られず、上ガイド部材25に吸気口と送風口を設けて空気の循環を形成することでも、同様の効果を得ることができる。
[実施例2]
次に図8から図9を用いて本発明の第2の実施形態を説明する。なお、実施例1と同様の構成については同じ符号を付し、記載を簡略化する。
図8は、定着装置14近傍の、記録材Sの搬送方向と直交する方向における略中央部の断面図である。図4の場合と異なり、吸気ファン下ダクト113の吸気ファン101の下部に吸気ファン下ダクト穴113aを設け、吸気ファン101のケーシングを一部露出させている。
図9は、吸気ファン下ダクト113内の風の流れを示している。図3の場合と異なり、吸気ファン下ダクト穴113aを設けることでA4方向の風の流れが生じ、吸気ファン101のケーシングに送風ファン110の風を当てる構成となっている。
吸気ファン101は定着装置14から排紙ローラ対18間の機内の空気を吸引している
。当該箇所は定着された熱を持った記録材Sが搬送される領域のため、吸引する空気の温度が比較的高く、吸気ファン101の昇温の懸念がある。本実施例では、吸気ファン101に、送風ファン110から送られたフレッシュエアを当てることができるため、吸気ファン101の昇温を抑制することができる。したがって、画像形成装置の大型化を抑制しつつ装置内部の冷却機能を高めるという実施例1の効果をさらに向上させることができる。
14:定着装置、14a:加熱ユニット、17:下ガイド部材、18:排紙ローラ対、102:吸気口、105:送風口、F:画像形成部

Claims (14)

  1. 記録材の一方の面にトナー像を形成する画像形成手段と、
    加熱手段を有し、前記記録材の前記一方の面に形成された前記トナー像を加熱して定着させる定着手段と、
    前記定着手段で前記トナー像が定着された前記記録材を排紙トレイに排出する排出手段と、
    前記定着手段と前記排出手段の間に設けられたガイド部材であって、前記記録材を前記定着手段から前記排出手段へ搬送する記録材搬送路を形成するためのガイド部材と、
    を備え、
    前記ガイド部材には、前記記録材搬送路へ送風するための送風口および前記記録材搬送路から風を吸気するための吸気口が、搬送される前記記録材を跨がない同一面側に設けられている
    ことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記送風口および前記吸気口は、前記記録材の一方の面と対向するように配置されている
    ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記送風口に送風する送風ファンと、
    前記吸気口から風を吸入する吸気ファンと、
    をさらに備え、
    前記送風ファンによって前記送風口へ風を送風して前記記録材に当てることで前記記録材を冷却し、
    前記吸気ファンは、前記記録材を冷却した後の風を前記吸気口から吸入する
    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。
  4. 前記送風ファンは、前記画像形成装置外部の空気を取り込んで前記送風口に送風する
    ことを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
  5. 前記画像形成装置の外装面から前記送風口まで連通するダクトをさらに備え、
    前記送風ファンは、取り込んだ空気を、前記ダクトを介して前記送風口まで送風する
    ことを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
  6. 前記吸気ファンは、前記吸気口から吸入した風を前記画像形成装置外部に排出する
    ことを特徴とする請求項3から5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  7. 前記吸気ファンは、前記吸気口から吸入した風を、前記送風ファンが取り込んだ風の流れる方向と干渉しない方向に排出する
    ことを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
  8. 前記ガイド部材は、前記記録材が前記記録材搬送路を搬送されている間も前記送風口から前記吸気口に風が流れるように構成されていることを特徴とする請求項3から7のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  9. 前記ガイド部材の前記送風口および前記吸気口が設けられた面には、少なくとも前記送風口から前記吸気口に跨って、搬送中の前記記録材に対して凹んだ形をとる凹状部を有する
    ことを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。
  10. 前記記録材が前記記録材搬送路を搬送されている間の、前記ガイド部材と前記記録材との間の空間は、前記送風口および前記吸気口に対向する領域において、他の領域よりも広い
    ことを特徴とする請求項8または9に記載の画像形成装置。
  11. 前記吸気口は前記記録材の搬送方向と直交する方向において前記ガイド部材の略中央部に設けられ、前記送風口は前記記録材の搬送方向と直交する方向において前記吸気口の両側に設けられる
    ことを特徴とする請求項3から10のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  12. 前記記録材の前記一方の面に画像が形成されたのち、前記記録材の他方の面に画像を形成するために前記記録材を反転させる反転手段をさらに備え、
    前記送風ファンによって前記送風口へ風を送風して前記記録材に当てることで、前記反転手段で搬送されている前記記録材が冷却される
    ことを特徴とする請求項3から11のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  13. 前記送風ファンから送られる風が前記吸気ファンに当たる
    ことを特徴とする請求項3から12のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  14. 前記ダクトには、前記送風ファンから送られる風を前記吸気ファンに導くダクト穴が設けられており、
    前記ダクト穴を介して送られる風が前記吸気ファンに当たることにより、前記吸気ファンが冷却される
    ことを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
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