JP5522096B2 - 画像形成装置及び定着装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置及び定着装置に関する。

従来、複写機やレーザービームプリンタ等の画像形成装置には、トナー現像後、紙等の記録材上に転写された未定着トナー像を、熱ローラ方式で接触加熱定着する方法により記録材に定着させる定着装置が適用されている。
また、定着装置の定着ローラから記録材を分離させるために、圧縮空気を定着ローラと記録材の境に向けて噴射するエアノズルが用いられている（例えば、特許文献１）。

特許文献１には、定着されたばかりの高温の記録紙に低温の空気が当たると光沢ムラが発生することや、そのため、エアノズルにヒータを設けて圧縮空気を加熱した状態で噴射すること、定着装置の加熱ローラに当接した中空ローラ内を通して圧縮空気を加熱することが記載される。そして特許文献１では、定着装置のニップ部を記録紙の先端が通過する前にエアノズルと空気加熱手段との間に貯留する低温空気を排出することを提案する。
また、特許文献１にも記載されるように、エアノズルは、しばしば記録材の幅方向に複数配列して適用されている。

特開２００７−１８７７９１号公報

しかしながら、以上の従来技術にあっては、エアノズルの目詰まりを問題としていない。
定着ローラから記録材を分離するための噴射空気は、特に、定着ローラに貼り付いた記録材の先端を定着ローラから剥がずための噴射空気は、局所的に集中した強い圧力が求められる。
そのために、これを噴射するエアノズルの噴射口径は小さくされ、噴射空気の広がりが抑えられ局所的に集中した速い流速で空気を噴射できるように構成される。
それゆえに、エアノズルにトナー等の異物が付着すると、エアノズルの目詰まりが発生する。エアノズルにトナーが付着する事象の一つに、画像形成装置内に詰まった記録材を除去する処理時に未定着のトナーが記録材から飛散してエアノズルに付着する事象がある。また、他の事象の一つに、定着装置の加熱により揮発したトナーがエアノズルに付着する事象がある。
そして、エアノズルに付着したトナーが冷やされることで固着し、エアノズルの目詰まりが発生する。トナーの固着によりエアノズルの目詰まりが発生した場合、定着ローラから記録材を分離するための通常の噴射空気では、この目詰まりを解消することは難しく、記録材の分離不良が発生する。記録材を分離することができたとしても、幅方向に配列した複数のエアノズルで噴射空気にバラツキが生じていると、幅方向の各位置における記録材の先端部の剥離が一斉に行われず、その剥離タイミングにバラツキが生じ、そのために幅方向の各位置で定着処理条件が異なり画像にムラが生じることがある。

本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、定着ニップ部を構成する定着作用部材から記録材を分離するための空気を噴射するエアノズルの目詰まりを防止したり、解消したりすることができる画像形成装置及び定着装置を提供することを課題とする。

以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、未定着のトナー像が形成された記録材をニップ部に通過させて前記トナー像を前記記録材に定着させる定着手段と、前記ニップ部を通過した前記記録材の先端部にエアノズルから圧縮空気を噴射して前記記録材を、ニップ部を構成する定着作用部材から剥離する空気噴射手段とを備えた画像記録装置において、
前記空気噴射手段は、前記記録材を前記定着作用部材から剥離するために圧縮空気を噴射する剥離動作とは別に、前記エアノズルの汚れを除去するために圧縮空気を噴射する清掃動作を実行することを特徴とする画像形成装置である。

請求項２記載の発明は、画像形成が所定の数量に達したことを条件に前記清掃動作を実行することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。

請求項３記載の発明は、前記記録材が装置内に詰まったことを条件に前記清掃動作を実行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である。

請求項４記載の発明は、前記エアノズルの温度を検知する温度検知手段と、前記エアノズルを温める加温手段とを備え、
前記清掃動作を実行する際、前記温度検知手段による検知温度が所定の温度以下のときは、前記加温手段により前記エアノズルを温め、前記温度検知手段による検知温度が前記所定の温度を超えてから、前記清掃動作を実行することを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の画像形成装置である。

請求項５記載の発明は、前記空気噴射手段は、前記清掃動作にあっては、前記剥離動作時より速い流速で圧縮空気を噴射することを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載の画像形成装置である。

請求項６記載の発明は、前記空気噴射手段は、前記清掃動作時に、間欠にて圧縮空気を噴射することを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載の画像形成装置である。

請求項７記載の発明は、前記エアノズルを振動させる加振手段を備え、
前記清掃動作時に、前記加振手段により前記エアノズルを振動させながら前記エアノズルに圧縮空気を噴射させることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載の画像形成装置である。

請求項８記載の発明は、前記清掃動作時に、前記記録材の少なくとも一枚を汚れ受け用シートとして前記エアノズルからの汚れの飛散範囲に配置して停止させた状態で、前記エアノズルに圧縮空気を噴射させることを特徴とする請求項１から請求項７のうちいずれか一に記載の画像形成装置である。

請求項９記載の発明は、未定着のトナー像が形成された記録材をニップ部に通過させて前記トナー像を前記記録材に定着させる定着手段と、前記ニップ部を通過した前記記録材の先端部にエアノズルから圧縮空気を噴射して前記記録材を、ニップ部を構成する定着作用部材から剥離する空気噴射手段とを備えた定着装置において、
前記空気噴射手段は、前記記録材を前記定着作用部材から剥離するために圧縮空気を噴射する剥離動作とは別に、前記エアノズルの汚れを除去するために圧縮空気を噴射する清掃動作を実行することを特徴とする定着装置である。

本発明によれば、定着作用部材から記録材を分離するための空気を噴射するエアノズルの目詰まりを、エアノズルの汚れを除去するために圧縮空気を噴射する清掃動作により、防止したり解消したりすることができるという効果がある。

本発明の一実施形態に係るデジタル画像形成装置の内部構成を示す模式図である。 図１の定着装置の部分を詳細に示した図である。 本発明の一実施形態に係る清掃動作の制御フローを示すフローチャートである。

以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。

図１に、本実施形態のデジタル画像形成装置の内部構成が示される。
デジタル画像形成装置（以下、単に「画像形成装置」という。）１は、下部に複数の記録材収納部２０を有している。記録材収納部２０の上方には画像形成部４０と中間転写ベルト５０と定着装置１００が設置されており、装置本体の上部には原稿読取部３０が設置されている。

記録材収納部２０は、装置前面側（図１における図面手前側）に引き出し可能となっている。
画像形成部４０は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色毎のトナー像を形成するための４組の画像形成手段４００Ｙ、４００Ｍ、４００Ｃ、４００Ｋを有している、画像形成手段４００Ｙ、４００Ｍ、４００Ｃ、４００Ｋは、この順で上から下方向に直線状に配列されており、各々同じ構成となっている。画像形成手段４００Ｙを例にとって構成を説明すると、画像形成手段４００Ｙは反時計方向に回転する感光体４１０、スコロトロン帯電手段４２０、露光手段４３０及び現像手段４４０を有する。
クリーニング手段４５０は、感光体４１０の最下部に対向した領域を含んで配置されている。

装置本体の中央部に位置する中間転写ベルト５０は、無端状であり、適宜の体積抵抗率を有する。また、中間転写ベルト５０は、例えば、編成ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した半導電性フィルム基体の外側に、フッ素コーティングを行った２層から構成されている。また、シリコンゴムあるいはウレタンゴム等に導電材料を分散したものもあり得る。
一次転写電極５１０は、中間転写ベルト５０を挟んで感光体４１０と対向する位置に設置されている。

次に、カラー画像を形成するプロセスについて説明する。
感光体４１０がメインモータ（図示せず）により駆動され、感光体４１０の表面が電源（図示せず）により電圧供給され、スコロトロン帯電手段４２０の放電により正極性に帯電される。次に、露光手段４３０により画像情報に応じた光書込がなされ、感光体４１０上に静電潜像が形成される。形成された静電潜像が現像手段４４０を通過すると、現像手段内で正極性に帯電されたトナーが正極性現像バイアスの印加により潜像画像の部分に付着し、感光体４１０上にトナー像が形成される。形成されたトナー像は感光体４１０と圧着する中間転写ベルト５０に転写される。転写後に残留した感光体４１０上のトナーはクリーニング手段４５０により清掃される。画像形成手段４００Ｙ、４００Ｍ、４００Ｃ及び４００Ｋ各々で形成されたトナー像が中間転写ベルト５０に重複して転写されることにより、中間転写ベルト５０上にカラー画像が形成される。記録材Ｐは記録材収納部２０により１枚ずつ排出され、レジストローラ６０の位置まで搬送される。レジストローラ６０により記録材Ｐの先端が整列された後、中間転写ベルト５０上のトナー像と画像位置が一致するタイミングで記録材Ｐがレジストローラ６０より給送される。レジストローラ６０により給送された記録材Ｐは、ガイド板より案内され、中間転写ベルト５０と転写部７０により形成された転写ニップ部へ送り込まれる。ローラにより構成される転写部７０は記録材Ｐを中間転写ベルト５０側へ押圧している。トナーと逆極性のバイアスが転写部７０に印可されることにより、静電気力の作用で、中間転写ベルト５０上のトナー像が記録材Ｐへ転写させる。記録材Ｐは、除電針からなる分離手段（図示せず）により除電されて中間転写ベルト５０から分離され、定着装置１００に送られる。記録材Ｐが定着装置１００のニップ部を通過することにより、トナー像が記録材Ｐへ定着され、画像形成された記録材Ｐが装置外へ排出される。

定着手段の形態は問わないが、図２に示すように本実施形態の定着装置１００は、加圧ローラ１０１と定着ベルト１０３により形成されたニップ部１１０に記録材Ｐを通過させ加熱・加圧することによりトナー像を記録材Ｐに定着させるものである。定着ベルト１０３は定着ローラ１０４と加熱ローラ１０６により張架されて回動する。ハロゲンヒータ１０５が加熱ローラ１０６内に設置されていて、これを熱源としてトナー像を定着させるための加熱を行う。ベルトを用いず、加熱ローラと加圧ローラとによりニップ部を形成する形態のものでもよい。

ニップ部１１０を通過した記録材Ｐは、本実施形態においてニップ部１１０を構成する定着作用部材である定着ベルト１０３に密着する。ニップ部１１０を通過した記録材Ｐが密着する定着作用部材は、定着対象のトナー像が保持された記録材Ｐの面に接触してそのトナー像を定着させる部材であり、本実施形態では定着ベルト１０３である。
記録材Ｐを定着ベルト１０３から剥離するために、定着装置１００は、エアノズル１１１を噴射口とする空気噴射装置及びエアノズル１１２を噴射口とする空気噴射装置が備えられている。
エアノズル１１１は、エアポンプ式の空気噴射装置の空気噴射口を形成するものである。ニップ部１１０を通過した記録材Ｐの先端部にエアノズル１１１から圧縮空気を噴射して記録材Ｐを定着ベルト１０３から剥離する。

エアノズル１１２は、送風ファン１１５の排気口に接続されたものである。エアノズル１１２は、エアノズル１１１より下流側に配置されている。
まず先に、記録材Ｐの先端の到達タイミングに同期してエアノズル１１１により強い噴射空気を、記録材Ｐの先端部に噴射し、記録材Ｐの先端部を定着ベルト１０３から剥離する。記録材Ｐの定着ベルト１０３から剥離した前方部分に、エアノズル１１２から噴射される空気を継続的に吹き付け、後方部分を定着ベルト１０３から分かれさせながら、下流の搬送ローラ１０７方向へ安定的に案内する。
エアノズル１１１からの噴射空気によって、記録材Ｐの先端を剥離しなければならず、従って局所的に集中した強い圧力が求められるため、エアノズル１１２に比較して、エアノズル１１１の噴射口径は小さくされ、噴射空気の広がりが抑えられ局所的に集中した速い流速で空気を噴射できるように構成される。それだけに、エアノズル１１２の方が目詰まりが発生しやすいといえる。

本画像形成装置１は、以上の記録材Ｐを定着ベルト１０３から剥離するために圧縮空気を噴射する剥離動作とは別に、エアノズル１１１の汚れを除去するために圧縮空気を噴射する清掃動作を以下に説明するように実行する。
清掃動作を効果的に実行するために、エアノズル１１１には、エアノズル１１１の温度を検知する温度センサ１１３と、エアノズル１１１を振動させる加振装置１１４が付設されている。また、エアノズル１１１を温める加温手段が設けられる。本実施形態においてはエアノズル１１１を温める加温手段として特別なものは設けず、ハロゲンヒータ１０５を適用する。ハロゲンヒータ１０５の熱が定着装置１００内の温度を上昇させ、エアノズル１１１をも十分に温めることができるためである。これに拘わらず、エアノズル１１１にヒータを取り付けても良い。

本実施形態においては、（１）画像形成が所定の数量に達したこと、（２）記録材が装置内に詰まったことを、それぞれ清掃動作を実行する条件とする。
この画像形成の数量としては、画像形成枚数を適用する。本画像形成装置１は、画像形成枚数の累積数が所定数、例えば１万枚を越えた時点を清掃タイミングとすると同時に、リセットして画像形成枚数の累積を繰り返す。

図３に、清掃動作の制御フローチャートが示される。
清掃動作は、上記（１）又は（２）の条件が備わった時点で直ちに実行されるものではなく、画像形成処理を中断しないように、画像形成処理の終了やエラーによる画像形成動作の停止時に実行される。

清掃動作の制御は、まず、図３に示すようにプリントが停止すると（ステップＳ１）、紙詰まり状態か否か判断する（ステップＳ２）。紙詰まり状態でないと判断すると（ステップＳ２でＮＯ）、清掃タイミングを越えているか否か判断する（ステップＳ３）。ステップＳ３でＮＯの場合、ノズルの清掃動作を実行する必要がないので、プリント待機状態（Ｓ１０）に移行する。
紙詰まり状態であるとき（ステップＳ２でＹＥＳ）及び、紙詰まりでなくとも清掃タイミングを越えているとき（ステップＳ３でＹＥＳ）は、以下のようにノズルの清掃動作を実行する。なお、紙詰まり状態にあっては使用者により解消されて復帰した後に、以下のノズルの清掃動作を実行する。

まず、清掃動作に備えて、記録材Ｐの少なくとも一枚を汚れ受け用シートとしてエアノズル１１１からの汚れの飛散範囲に配置して停止させる。具体的には、記録材収納部２０から最大幅を有する記録材Ｐを送り出し、ニップ部１１０と搬送ローラ１０７とに渡るように配置し停止させる（ステップＳ４）。

次に、温度センサ１１３によりエアノズル１１１の温度を検知し（ステップＳ５）、予め設定された設定温度を超えているか否か判断する（ステップＳ６）。設定温度としては、使用しているトナーがエアノズル１１１から本清掃動作時に噴射される圧縮空気により吹き飛ばせる程度の粘性になる温度以上とする。検知温度が設定温度以下のときは、設定温度を超えるまで待った後、加振装置１１４によりエアノズル１１１を振動させながら、エアノズル１１１に圧縮空気を噴射させる（ステップＳ７）。このとき、圧縮空気を間欠にて所定回数噴射するとともに、上述した剥離動作時より速い流速で噴射する。これにより、エアノズル１１１に付着したトナー等の汚れは、吹き飛ばされ、その一部は、汚れ受け用シートとして配置した記録材Ｐに受け止められる。エアノズル１１１を振動させることによって、噴射空気では除去できない、エアノズル１１１の噴射口周囲に付着したトナー等の汚れを振り落として除去することができる。
次に、エアノズル１１１の噴射及び振動を停止し（ステップＳ８）、汚れ受け用シートとして配置した記録材Ｐを装置外へ排出し（ステップＳ９）、プリント待機状態（Ｓ１０）に移行する。

以上のエアノズルの清掃動作により、エアノズルの目詰まりを防止し、常に良好な剥離動作を実行することができ、ひいては品質良く画像を形成することができる。

以上の実施形態に拘わらず、汚れ受け用シートの配置や、ノズル温度の検知、ノズルを振動させることは、適宜選択して実施することができる。また、上記（２）の条件を採用せず、上記（１）の条件のみで実施しても有効である。
また、以上の実施形態におけるエアノズル１１２にも、同様の清掃動作を実行するようにしてもよい。

１ 画像形成装置
２０ 記録材収納部
３０ 原稿読取部
４０ 画像形成部
５０ 中間転写ベルト
６０ レジストローラ
７０ 転写部
１００ 定着装置
１０１ 加圧ローラ
１０３ 定着ベルト
１０４ 定着ローラ
１０５ ハロゲンヒータ
１０６ 加熱ローラ
１０７ 搬送ローラ
１１０ ニップ部
１１１ エアノズル
１１２ エアノズル
１１３ 温度センサ
１１４ 加振装置
１１５ 送風ファン

Claims (9)

1. 未定着のトナー像が形成された記録材をニップ部に通過させて前記トナー像を前記記録材に定着させる定着手段と、前記ニップ部を通過した前記記録材の先端部にエアノズルから圧縮空気を噴射して前記記録材を、ニップ部を構成する定着作用部材から剥離する空気噴射手段とを備えた画像記録装置において、
   前記空気噴射手段は、前記記録材を前記定着作用部材から剥離するために圧縮空気を噴射する剥離動作とは別に、前記エアノズルの汚れを除去するために圧縮空気を噴射する清掃動作を実行することを特徴とする画像形成装置。
2. 画像形成が所定の数量に達したことを条件に前記清掃動作を実行することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記記録材が装置内に詰まったことを条件に前記清掃動作を実行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. 前記エアノズルの温度を検知する温度検知手段と、前記エアノズルを温める加温手段とを備え、
   前記清掃動作を実行する際、前記温度検知手段による検知温度が所定の温度以下のときは、前記加温手段により前記エアノズルを温め、前記温度検知手段による検知温度が前記所定の温度を超えてから、前記清掃動作を実行することを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の画像形成装置。
5. 前記空気噴射手段は、前記清掃動作にあっては、前記剥離動作時より速い流速で圧縮空気を噴射することを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載の画像形成装置。
6. 前記空気噴射手段は、前記清掃動作時に、間欠にて圧縮空気を噴射することを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載の画像形成装置。
7. 前記エアノズルを振動させる加振手段を備え、
   前記清掃動作時に、前記加振手段により前記エアノズルを振動させながら前記エアノズルに圧縮空気を噴射させることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載の画像形成装置。
8. 前記清掃動作時に、前記記録材の少なくとも一枚を汚れ受け用シートとして前記エアノズルからの汚れの飛散範囲に配置して停止させた状態で、前記エアノズルに圧縮空気を噴射させることを特徴とする請求項１から請求項７のうちいずれか一に記載の画像形成装置。
9. 未定着のトナー像が形成された記録材をニップ部に通過させて前記トナー像を前記記録材に定着させる定着手段と、前記ニップ部を通過した前記記録材の先端部にエアノズルから圧縮空気を噴射して前記記録材を、ニップ部を構成する定着作用部材から剥離する空気噴射手段とを備えた定着装置において、
   前記空気噴射手段は、前記記録材を前記定着作用部材から剥離するために圧縮空気を噴射する剥離動作とは別に、前記エアノズルの汚れを除去するために圧縮空気を噴射する清掃動作を実行することを特徴とする定着装置。

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