JP4693559B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、画像形成装置に関し、特に、電子写真方式を利用した複写機やプリンタなどの画像形成装置であって、画像を伴うシート材が定着装置を通過した後の排紙部に冷却ファンが設けられた画像形成装置に適用して好適なものである。

従来、電子写真方式を利用したカラー複写機やカラープリンタなどの画像形成装置においては、種々のモードを設定可能な場合が多い。具体的なモードとしては、カラー／モノクロ／カラーモノクロ混載、片面／両面、画像形成面を下に排紙するフェイスダウン排紙（ＦＤ排紙）、または印字面を上にして排紙するフェイスアップ排紙（ＦＵ排紙）などを挙げることができる。

このような画像形成装置を、図１に示す。図１に示すように、画像形成装置には、像担持体としての感光体ドラム１が回動自在に設けられている。感光体ドラム１の上方には、帯電ローラ２が配置されている。帯電ローラ２は、感光体ドラム１表面を一様に帯電するためのローラである。

書込手段としてのレーザユニット３は、画像信号に応じて感光体ドラム１表面を選択的に露光して、静電潜像を形成するためのものである。感光体ドラム１の左方に現像手段としての現像部４が設けられている。現像部４は、静電潜像をトナーにより顕像化するための装置である。

現像部４は、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのそれぞれの色のトナーを備える４個の現像器５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋを有して構成されている。これらの４つの現像器５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋのうちの現像器５Ｙ，５Ｍ，５Ｃは、回転現像装置６に設けられている。

この回転現像装置６に搭載された色現像器５Ｙ，５Ｍ，５Ｃは、順次、感光体ドラム１に対向して現像工程を行う。その後、常時、感光体ドラム１に対向していた黒現像器５Ｋが作動して現像工程を行う。

感光体ドラム１の下方には、中間転写ベルト７が設けられている。この中間転写ベルト７には、それぞれの色の現像器により顕像化されたトナー像が、一次転写部Ｔ１によって順次転写されて、その表面に多重転写されたトナー像が形成される。

シート材Ｐは、給紙部からレジストローラ８に給送される。レジストローラ８にて待機していたシート材Ｐは、中間転写ベルト７上のトナー像と同期をとって、２次転写部Ｔ２へ送り込まれる。

２次転写ローラ９は、中間転写ベルト７に対して接離自在に構成されている。この２次転写ローラ９は、中間転写ベルト７によって多重転写工程が行なわれている間は離間し、２次転写工程を行う際に当接される。この当接により２次転写部Ｔ２においてシート材Ｐ上にトナー像が転写される。

このシート材Ｐ上に担持されたトナー像は、定着ローラ１０により加熱加圧されることによってシート材Ｐに定着される。その後、トナー像が形成されたシート材Ｐは排紙ローラ１７により排紙トレイ２６上に排紙される。

排紙部には、フラッパ１６、排紙反転フラッパ２１，反転フラッパ２２および回転方向を切換可能なモータ（図示せず）が備えられている。これらのフラッパ１６，２１，２２およびモータによって、搬送経路／搬送方向が切り換え可能となり、片面／両面印刷、ＦＵ排紙／ＦＤ排紙出力の各種モードに対応させることができる。

以上のように構成された画像形成装置において、従来、製品本体内の温度を下げるために、ファンなどの冷却手段が取り付けられている。構造的に大量の熱を放出する定着ローラ１０の付近や高熱を嫌う感光体ドラム１の周辺を冷却するために、熱せられた空気を排気するように排気ファン１３が取り付けられている。

近年、プリンタおよび複写機などにおいては、高画質化が進んでおり、厚紙コート紙に対する画像形成にもフレキシブルに対応している。従来の構成において、厚紙コート紙に画像形成を行う場合においては、厚紙コート紙の熱容量が大きく、シート材が定着ローラの熱によって非常に熱いままの状態で排紙部に搬送される。

これにより、図６に示すように、トナーがシート材に固着することなく、トナーがやわらかい状態のままで搬送経路に配置された搬送ローラや紙搬送ガイドのリブ１８に接触してしまい、ローラ跡やリブ跡が付いて光沢ムラが生じてしまう現象が現れていた。また、シート材が熱いまま排紙されることによって、やわらかいトナーが接着剤の役割となり排紙トレイ上でシート材同士が貼り付く現象が希に発生していた。

そこで、シート材が搬送ローラや搬送ガイドに接触する前、または排紙トレイに排出される前に、製品外部より吸引したエアをシート材に吹き付けることにより、シート材を冷却して、トナーを硬くする方法が提案されている（特許文献１参照）。
特開平１１−３５２８４０号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、シート材冷却用ファンを排紙部に設けることによって、画像形成装置内に好ましくないエアフローが発生する場合がある。すなわち、シート材を冷却するためのエア（気体）は、温度が低いことが望ましい。そのため、吸引するエアとしては、温度の高い製品内部のエアではなく、装置外部のエアが吸引されてシート材に吹き付けられる。

これにより、シート材冷却用ファンが作動されて、装置本体内には外気が取り込まれ、排紙部のエアの圧力は、正圧となる。このように排紙部が正圧となることにより、排紙部に隣接した定着器周囲のエアが、画像形成部に流れこむ。

この結果、２００℃付近に温調された定着ローラの熱が画像形成部に伝わり、画像形成部を昇温させるという問題が発生する。特に、定着器の近傍に配置されることの多い転写クリーナが昇温してしまった場合、転写クリーナの温度がトナーの軟化点（５０℃〜６０℃）を超え、トナー詰まりが発生する可能性もある。そして、このトナー詰まりにより、廃トナーがクリーナ内に回収されないことになる。これによって機内にトナーがこぼれて画像汚れをきたすなどの問題が発生する。

この問題は、シート材を冷却するファンを複数設ける場合や、シート材を冷却するために大量のエアを必要とする場合には、より一層大きくなる。また、排紙冷却用ファンから供給されるエアの排気が定着ローラに向かうと、定着ローラが冷却されてしまう。これにより、定着ヒータのデューティが高くなり、消費電力が上昇するという問題がある。

したがって、この発明の目的は、排紙冷却手段から供給される気体により、定着器から画像形成部に高温のエアが運ばれて画像形成部が昇温するのを防止することが可能な画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、この発明は、
転写材にトナー画像を形成する画像形成手段と、
転写材に転写されたトナー画像を定着させる熱定着式の定着手段と、
前記定着手段によってトナー画像が定着された転写材に気体を吹き付けることによって転写材を冷却する冷却手段と、
を有する画像形成装置において、
トナー画像が定着された転写材を複数の搬送経路のいずれかに選択的に案内する可動な面状のフラッパによって、前記冷却手段から送られる気体が前記定着手段に向かうのを遮断することを特徴とするものである。

以上説明したように、この発明によれば、定着装置通過後の排紙部でシート材を冷却する冷却手段を備えた画像形成装置において、冷却手段から供給される気体が定着手段に供給されるのを遮断するエア遮断手段を設けたことにより、定着手段から画像形成手段に高温のエアが運ばれることによって生じた画像形成部の昇温を防止することができる。これにより、転写クリーナ部でのトナー詰まりなどの種々の問題を未然に回避することができ、冷却手段からの排気が直接定着手段に供給されないため、定着手段が冷却してしまうことにより引き起こされる無駄な電力消費を未然に回避することができる。

以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。

（第１の実施形態）
（画像形成装置）
図１に、この第１の実施形態による冷却手段を適用可能な画像形成装置を示す。図１に示すように、画像形成装置には、画像形成手段の一部である像担持体としての感光体ドラム１が回動自在に設けられている。感光体ドラム１の上方には、画像形成手段の一部としての帯電ローラ２が配置されている。帯電ローラ２は、感光体ドラム１表面を一様に帯電するためのローラである。

画像形成手段の一部としてのレーザユニット３は、画像信号に応じて感光体ドラム１表面を選択的に露光して、静電潜像を形成するためのものである。感光体ドラム１の左方に現像手段としての現像部４が設けられている。現像部４は、静電潜像をトナーにより顕像化するための装置である。

画像形成手段の一部としての現像部４は、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのそれぞれの色のトナーを備える４個の現像器５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋを有して構成されている。これらの４つの現像器５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋのうちの現像器５Ｙ，５Ｍ，５Ｃは、画像形成手段の一部としての回転現像装置６に設けられている。

この回転現像装置６に搭載された色現像器５Ｙ，５Ｍ，５Ｃは、順次、感光体ドラム１に対向して現像工程を行う。その後、常時、感光体ドラム１に対向していた黒現像器５Ｋが作動することにより現像工程が実行される。

感光体ドラム１の下方には、中間転写体としての中間転写ベルト７が設けられている。それぞれの色の現像器により顕像化されたトナー像を、一次転写部Ｔ１にて順次転写することで、中間転写ベルト７の表面に多重転写されたトナー像が形成される。

シート材Ｐは、給紙部からレジストローラ８へ給送される。レジストローラ８において待機されていたシート材Ｐは、中間転写ベルト７上のトナー像と同期がとられて、２次転写部Ｔ２に送り込まれる。

２次転写手段としての２次転写ローラ９は、中間転写ベルト７に対して接離自在に構成されている。この中間転写ベルト７によって多重転写工程が行なわれている間は離間し、２次転写工程を行う際には当接される。２次転写部Ｔ２においてシート材Ｐ上にトナー像が転写される。

このシート材Ｐ上に担持されたトナー像は、定着手段としての定着ローラ１０により加熱されつつ加圧されることによってシート材Ｐに定着される。その後、トナー像が形成されたシート材Ｐは排紙ローラ対１７により排紙トレイ２６上に排紙される。

排紙部には、フラッパ１６、排紙反転フラッパ２１，反転フラッパ２２および回転方向を切換可能なモータ（図示せず）が備えられている。これらのフラッパ１６，２１，２２およびモータによって、搬送経路／搬送方向が切り換え可能となり、片面／両面印刷、ＦＵ排紙／ＦＤ排紙出力の各種モードに対応させることができる。

（排紙部）
図２に、この発明の第１の実施形態による排紙部を示す。図２に示すように、排紙反転フラッパ２１は、搬送経路を複数の搬送経路としての排紙ガイド２３と反転縦パスガイド２４とに切り換える装置である。この排紙反転フラッパ２１は駆動手段としてのソレノイド（図示せず）により回動される。反転ローラ２７は、正逆回転可能なローラで、搬送方向を両面パスの方向と反転排紙ガイド２５の方向とに切り換え可能に構成されている。

片面ＦＵの場合、シート材は、次のように搬送される。すなわち、まずシート材は、排紙反転フラッパ２１の上方面を通り、画像形成面が上面の状態でシート材が排紙トレイ２６に排紙される。排紙反転フラッパ２１が切り換わり、シート材が排紙反転フラッパ２１の下方面を通り、バネ（図示せず）によって右方面に先端が向くように圧力が加わった反転フラッパ２２がシート材先端に押し退けられる。また、シート材後端が反転フラッパ２２を抜けた後、反転ローラ２７を逆転させて、搬送方向を反転排紙ガイド２５の方向にスイッチバックし、反転フラッパ２２の左方面を通り、画像形成面が下面の状態でシート材が排紙トレイ２６に排紙される（ＦＤ排紙）。

また、両面出力の場合、片面のみ印字されたシート材は、排紙反転フラッパ２１の切り換えにより、排紙反転フラッパ２１の下方面を通って、他方面の印字のために、反転された後、両面パスに供給される。両面に印字されたシート材は、排紙反転フラッパ２１の切換により排紙反転フラッパ２１の上方面を通過して、排紙トレイ２６上に排紙される。

この第１の実施形態においては、出力モードによらず排紙部に配置されたそれぞれの搬送ローラによる光沢ムラを無くすため、複数の冷却ファンが搬送経路ごとに配置されている。これにより、画像品質の劣化を確実かつ効率的に防止することが可能となる。

また、片面ＦＵにおいてシート材が排紙ガイド２３を通過する際に、このシート材を冷却する冷却手段として排紙上ファン３０が設けられている。また、両面出力においてシート材が排紙ガイド２３を通過する際に、上面を冷却する排紙上ファン３０と、下面を冷却
する冷却手段としての排紙下ファン３１が設けられている。また、排紙冷却ファンとしての排紙上ファン３０および排紙下ファン３１における全速駆動、半速駆動および停止の切り換えは、画像形成装置に備えられた制御手段により制御される。

また、排紙ガイド２３は、排紙上ガイド２３ａおよび排紙下ガイド２３ｂから構成され、それぞれガイドの上下に排紙冷却ファンダクト４１，４２が備えられている。これらの排紙上ガイド２３ａおよび排紙下ガイド２３ｂには、それぞれ開口が形成されており、ファンダクトからの気体（エア）が、転写材に吹き付けられる構成となっている。定着ローラ１０を経たシート材Ｐは排紙ガイド２３によって形成される搬送路内を搬送される。

図３に、従来のエアの流れを示す。図２および図３中矢印Ａ，Ｂは、転写材に吹き付けるエアの流れである。そして、上下の排紙ガイドの空間に給気されたエアは、矢印Ｌ，Ｒで示すように、ガイドの左右方向に排気される。ガイドの左方向に流れる排気エアは、そのまま装置の外部に排気される。一方、ガイドの右方向に流れる排気エアは、爪タイプのフラッパ２１´の爪の間を通り、定着ローラの方に向かう。図４に、この爪タイプのフラッパ２１´の形状を示す。

本発明者は、排気エアについて、種々実験および検討を行い、排気エアに関する知見を得るに至った。すなわち、本発明者の知見によれば、排気エアが、直接定着ローラ１０に吹き付けられることにより、定着ローラ１０が冷却される結果、定着ヒータ１０のデューティが高くなり、消費電力が上昇してしまう。さらに、定着ローラ１０から熱を奪うことによって温度が上昇されたエアが画像形成部に流れてしまい、画像形成部の昇温を引き起こす。

そこで、本発明者が鋭意検討を行ったところ、この画像形成部の昇温を防止するためには、定着ローラ１０に向かう排気エアが直接定着ローラ１０に当らないようにする方法が望ましいことを知見するに至った。さらに、本発明者が実験および検討を行ったところ、エアを遮断する手段を設けて、排気エアが画像形成部に直接当たらないようにすることにより、排気経路中の排気エア自体が冷やされ、画像形成部の昇温を抑制可能であることが知見された。以下に、このエアを遮断する手段について説明する。

すなわち、図２に示すように、本実施形態における排紙反転フラッパ２１は、面状のフラッパである。そして、この面状のフラッパが排紙上ガイド２３ａに当接させることによってエアの遮断が可能となる。すなわち、排紙反転フラッパ２１を面状のフラッパとすることにより、図３に示す矢印Ｒのエア流れが遮断され、加熱された排気エアが画像形成部に直接当たるのを防止することができる。

排紙フラッパ２１は、図５に示されるように先端が略直線形状であって、先端側に面状となった部分を有する。排紙フラッパ２１の先端と排紙上ガイド２３ａとを当接することによって排紙上ファン３０や排紙下ファン３１から搬送路内に供給された気体の定着ローラ１０への供給が遮断される。なお、排紙上ファン３０や排紙下ファン３１は、シート材が排紙ガイド２３によって形成される搬送路中を搬送されていないときにも排紙ガイド２３を冷却するために気体を供給している。排紙ガイド２３を冷却するのは、高温となった排紙ガイド２３とシート材が接してトナーが融解するのを防ぐためである。シート材が排紙ガイド２３によって形成される搬送路中を搬送されていないときとは、例えば、シート材を反転するために反転縦パスガイド２４へシートを搬送しているときやシート材の搬送を行なっていない待機状態のときである。

図５に、この面状のフラッパからなる遮断手段としての排紙反転フラッパ２１を示す。図５に示すように、排紙反転フラッパ２１を肉抜き形状、すなわち、フラッパ軸部と対向
部材との間をエアシールする部材とすることによって、動作における負荷の軽減を図ることができ、素早い切替え動作が可能となる。なお、フラッパとしては、複数の爪にシートを貼り付ける構成を採用することも可能である。

次に、エアの遮断をより強化する行う構成について説明する。すなわち、図３の矢印Ｒ１に示すように、従来技術によれば、フラッパの軸部より漏れたエアが、定着ローラ１０に向かう場合がある。このエアの遮断を行うために、図２に示すように、下側の排気ダクトと排紙反転フラッパ２１の軸部との間にシール部材４３を設ける。シール部材は、ダクト側に貼付け、発泡ポリウレタンなどの可撓性の部材を用いる。フラッパの回動動作の妨げとならないよう、シールの表面には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートなどの、いわゆる摺動性の良い部材を貼り付けるのが望ましい。

既述の実施形態によれば、排紙反転フラッパ２１を、面状のフラッパとし、フラッパ軸部からのエアを遮断する部材を設けている。よって定着ローラに向かうエアが直接定着ローラにあたらないようにすることが可能となる。この結果、上述した画像形成部における昇温の問題を未然に回避することができる。また、定着ローラを不必要に冷却することを防止することができるので、消費電力を抑制することが可能となる。

画像形成装置の構造を示す断面図である。 この発明の実施形態による構成を示す断面図である。 従来技術による画像形成装置におけるエアフローの問題点を説明するための断面図である。 従来技術による画像形成装置のフラッパを示す斜視図である。 この発明の実施形態によるフラッパを示す斜視図である。 従来技術による排紙部の画像に関する問題を説明するための略線図である。

符号の説明

１ 感光体ドラム
２ 帯電ローラ
３ レーザユニット
４ 現像部
５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ 現像器
６ 回転現像装置
７ 中間転写ベルト
８ レジストローラ
９ ２次転写ローラ
１０ 定着ローラ
１３ 排気ファン
１６ フラッパ
１７ 排紙ローラ
１８ リブ
２１ 排紙反転フラッパ
２２ 反転フラッパ
２３ 排紙ガイド
２３ａ 排紙上ガイド
２３ｂ 排紙下ガイド
２４ 反転縦パスガイド
２５ 反転排紙ガイド
２６ 排紙トレイ
２７ 反転ローラ
３０ 排紙上ファン
３１ 排紙下ファン
４１，４２ 排紙冷却ファンダクト
４３ シール部材

Claims (2)

1. 転写材にトナー画像を形成する画像形成手段と、
   転写材に転写されたトナー画像を定着させる熱定着式の定着手段と、
   前記定着手段によってトナー画像が定着された転写材に気体を吹き付けることによって転写材を冷却する冷却手段と、
   を有する画像形成装置において、
   トナー画像が定着された転写材を複数の搬送経路のいずれかに選択的に案内する可動な面状のフラッパによって、前記冷却手段から送られる気体が前記定着手段に向かうのを遮断することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記定着手段によってトナー画像が形成された転写材が搬送される搬送路を有し、
   前記冷却手段から送られる気体が前記定着手段に向かうのを遮断するために、前記フラッパの軸部と、前記搬送路の内壁面との間の隙間をシールするシール部材を備えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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