JP6403661B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真方式を適用した複写機、プリンタ、ファクシミリ又はこれらを複合した複合機等の画像形成装置に関する。
従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ又はこれらを複合した複合機等の電子写真方式を適用した画像形成装置は、画像データに対応した光ビームを光源から感光体に照射して走査露光することにより、感光体に静電潜像を形成する。また、この画像形成装置は、現像手段によって現像剤を静電潜像に供給して静電潜像を画像として顕像化し、更に感光体から記録媒体であるシートへ画像を転写することによりシート上に画像を形成する。
かかる画像形成装置を低温下に放置した後に、装置本体の周囲の温度を室内の空調設備等により急激に上昇させると、装置内の雰囲気の温度は低温から高温へと急激に上昇する。急激な装置内の雰囲気の温度上昇を生じた場合には、装置内の各部品の温度は短時間で周囲環境の温度変化に追随し難いため、各部品の表面に結露を生じる可能性がある。また、吸湿したシートを大量に通紙した場合には、装置内の湿度が急上昇して装置内の各部品の表面に結露を生じる可能性がある。このような場合、レーザ光源からの光ビームを射出する光走査装置内の光学部品等に発生した結露は、感光体を走査露光する光ビームの光学特性の劣化を引き起こす。
これに対して、特許文献1は、光走査装置内の光学部品等の結露を抑制する画像形成装置に関し、半導体レーザ又は反射ミラーを含む光学部品を箱状の光学ユニット内に収納して、光学ユニットの内部を密封する構成を開示する。これによって、特許文献1の画像形成装置では、昇温した雰囲気が露点温度以下の光学部品に触れることを防ぐことができ、半導体レーザ等を含む光学部品の結露を防止することができる。
また、特許文献2は、画像形成装置に関し、光ビーム走査ユニットと画像形成ユニットとの間にヒーターユニットを設け、光ビーム走査ユニットと画像形成ユニットとの間の雰囲気を加熱する構成を開示する。また、特許文献2は、装置本体設置面に対して上下方向に配列された複数の射出窓の最下部から最上部へ加熱された雰囲気を流動させることにより、複数の射出窓を加熱された雰囲気により暖めて、複数の射出窓への結露の発生を抑制する構成を開示する。
特開平5−182227号公報 特開2005−338576号公報
しかしながら、特許文献1においては、光学ユニットの外部表面温度は露点温度以下になり易いために、光学ユニットの光通過面の外部表面に結露を生じ、光ビームの光学特性を劣化させ、感光体に対する必要光量の低下を引き起こすという課題を有する。
特許文献2においては、新たにヒーターユニットを追加しなければならないために製造コストの増大を招くと共に、極寒地域で結露を防止するためには、常時ヒーターをONにする必要があるため、コスト面及び省エネの観点で課題を有する。また、特許文献2においては、ある程度の纏まった量の吸湿紙を通紙した場合、ヒーターによる昇温効果より先に装置内の湿度が急上昇することにより、射出窓の温度が露点温度以下になって射出窓に結露を生じる。この結果、特許文献2においては、光ビームの光学特性を劣化させ、感光体ドラムに対する必要光量の低下を引き起こすという課題を有する。
本発明の目的は、光ビームを透過させる部材の結露を防止することができる画像形成装置を提供することである。
本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、光源から透明部材を介して射出される光ビームで前記像担持体を走査ることにより、前記像担持体に静電潜像形成露光手段と、前記像担持体に形成される前記静電潜像を現像剤により現像して前記像担持体に画像を形成する現像手段と、前記現像手段により現像されて形成された前記画像を記録媒体に転写する転写手段と、前記転写手段によって前記記録媒体に転写された前記画像を前記記録媒体に熱定着する定着手段と、前記定着手段から前記透明部材への気流路中に設けられ、前記透明部材の外部で前記光ビームが通過する領域を囲んで配置される金属部材と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、光ビームを透過させる部材の結露を防止することが可能な画像形成装置を提供することができる。
本発明の実施の形態に係る画像形成装置の断面図である。 本発明の実施の形態に係るレーザスキャナ及びその周辺の斜視図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置の要部の拡大斜視図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置の制御部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成制御部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るd3を変化させた場合のd3と反射濃度との関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置の動作を示すフロー図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
<画像形成装置の構成>
本発明の実施の形態に係る画像形成装置100の構成について、図1を参照しながら、詳細に説明する。画像形成装置100には、原稿の画像を読み取る画像読取装置200が設けられている。かかる画像読取装置200は、原稿の画像を読み取る画像読取部210と、原稿を画像読取部210へ給送する原稿給送部220と、から構成されている。
画像形成装置100は、シート給送部10と、画像形成部20と、定着部30と、シート排出部40と、シート再給送部50と、ファン60と、環境センサS1と、を有している。
シート給送部10は、給送カセット11又はマルチ給紙トレイ17に積載された記録媒体であるシートSを画像形成部20に供給する。具体的には、シート給送部10は、給送カセット11と、ピックアップローラ12と、分離ローラ13と、給送ローラ15と、レジストローラ16と、マルチ給紙トレイ17と、供給ローラ18と、供給ローラ19と、を有している。
給送カセット11は、シートSを積載して収納している。
ピックアップローラ12は、回転することにより、給送カセット11に収納されているシートSを分離ローラ13に供給する。
分離ローラ13は、正転ローラと反転ローラとから構成され、シートSが重送されている場合、重送されているシートSを1枚に分離して給送パスPS1に供給する。
給送ローラ15は、給送パスPS1から供給されるシートSをレジストローラ16に供給する。
レジストローラ16は、所定のタイミングで回転する。レジストローラ16は、回転を停止している際に、給送ローラ15又は給送ローラ52から供給されるシートSの先端をニップに倣わせることで、シートSの斜行を矯正する。レジストローラ16は、回転した際に、斜行を矯正したシートSを感光ドラム21に供給する。
マルチ給紙トレイ17は、シートSが積載される。
供給ローラ18は、ローラ18a及び分離パッド18bから構成され、マルチ給紙トレイ17に積載されているシートSを1枚に分離して供給ローラ19に供給する。
供給ローラ19は、供給ローラ18から供給されるシートSを給送ローラ15に供給する。
画像形成部20は、シート給送部10から供給されるシートSに静電潜像を形成し、静電潜像を形成したシートSを定着部30に供給する。具体的には、画像形成部20は、感光ドラム21と、帯電ローラ22と、現像ローラ23と、転写ローラ24と、レーザユニット筐体25と、透明部材26と、スキャナステイ27と、結露部材28と、光源29と、を有している。
像担持体である感光ドラム21は、帯電ローラ22により表面が均一に帯電する。感光ドラム21には、光源29から光ビームであるレーザ光Lが照射されることにより、レーザ光Lが照射された部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。
帯電ローラ22は、図示しない帯電バイアス電源から帯電バイアス電圧が印加され、感光ドラム21を帯電させる。
現像手段である現像ローラ23は、感光ドラム21に現像剤を付着させることにより、感光ドラム21に形成されている静電潜像を現像して感光ドラム21に画像(現像剤像)を形成する。
転写ローラ24は、感光ドラム21との間で転写ニップ部N1を形成し、レジストローラ16から転写ニップ部N1に供給されるシートSに対してバイアス電圧を印加して、感光ドラム21に形成された現像剤像をシートSに転写させる。転写ローラ24は、転写ニップ部N1において感光ドラム21との間でシートSを挟持し、現像剤像が転写されたシートSを定着部30に供給する。
レーザユニット筐体25は、光源29を収納していると共に、透明部材26が設けられている。レーザユニット筐体25、光源29及び透明部材26は、光ビーム走査ユニットを構成している。
透明部材26は、矩形であると共に透明であり、光源29から射出されたレーザ光Lを外部に透過する。透明部材26は、レーザユニット筐体25の内部を防塵するために設けられている。透明部材26は、ファン60から送風された空気の図1に矢印で示す気流路Aの定着部30よりも下流側に設けられている。透明部材26は、ファン60から送風された空気がレーザユニット筐体25に到達するまでの気流路Aにおいて、気流と触れる部分がモールドで形成されている。透明部材26は、図3に示すように、反射防止のためにレーザ光Lに対して所定角度傾けて設置されている。所定角度は、ここでは5°を例示する。
スキャナステイ27は、結露部材28よりも熱容量の大きい金属部材であり、レーザユニット筐体25が載置されると共に結露部材28が接続及び接触している。
結露部材28は、透明部材26よりも高い熱伝導率を有する金属により形成されている。結露部材28を形成する金属は、ここでは鉄を例示する。
結露部材28は、図3に示すように、窓孔28aと、窓枠部28bと、接続部28cとを備えている。
窓孔28aは、矩形であり、透明部材26に対向すると共に、光源29から透明部材26を介して射出されるレーザ光Lを通過させる。
窓枠部28bは、光源29から透明部材26を介して射出されるレーザ光Lに干渉しない位置に設けられていると共に、透明部材26の周囲に設けられている。
接続部28cは、窓枠部28bの下方に設けられていると共にスキャナステイ27に接続及び接触している。
結露部材28は、定着部30から透明部材26への気流路中に設けられている。結露部材28は、気流に対して透明部材26よりも上流側に位置している。結露部材28は、画像形成装置100内の気流中の水蒸気を結露させて回収する。
光源29は、画像読取装置200で読み取った画像の画像データ、又はホストPC1より送信された画像データに応じたレーザ光Lを射出し、射出したレーザ光Lを透明部材26を介して感光ドラム21に照射する。
定着部30は、画像形成部20から供給されるシートSに形成されている現像剤像をシートSに熱定着させ、現像剤像を熱定着させたシートSをシート排出部40に供給する。定着部30は、加熱部材である定着ローラ31と、加圧部材である加圧ローラ32と、セラミックヒータ33と、を備えている。
定着ローラ31は、アルミ等の材質からなり、ハロゲンランプ等の熱源により所定の温度に加熱される。定着ローラ31は、転写ニップ部N1から供給される未熱定着のトナー画像が形成されたシートSを加熱する。
加圧ローラ32は、定着ローラ31に接触して定着ローラ31に対して所定の圧力で加圧するように設置され、定着ローラ31との間で定着ニップ部N2を形成する。加圧ローラ32は、転写ローラ24から供給される現像剤像が転写されたシートSを、定着ニップ部N2において定着ローラ31に圧接させて加熱加圧することにより、シートSに現像剤像を熱定着させる。加圧ローラ32は、定着ニップ部N2において定着ローラ31との間でシートSを挟持して、現像剤像が熱定着したシートSを排出ローラ41に供給する。
なお、定着部30は、セラミックヒータ等の熱源に対して、定着ローラ31の代わりのフィルムを介して加圧ローラ32で加圧することにより定着ニップ部N2を形成し、定着ニップ部N2で加熱加圧するオンデマンド定着方式を用いても良い。
シート排出部40は、定着部30から供給されるシートSを外部に排出する。具体的には、シート排出部40は、排出ローラ41及び排出トレイ42を有している。
排出ローラ41は、定着ニップ部N2から供給されるシートSを排出トレイ42に排出する。排出ローラ41は、シートSの両面に画像を形成する場合、一方の面に画像形成されたシートSの後端が抜ける前に一旦停止し、その後、逆回転してシートSを反転させてシート再給送部50に供給する。
排出トレイ42は、排出ローラ41により排出されてきたシートSを積載する。
シート再給送部50は、シート排出部40から供給されるシートSをシート給送部10に供給する。具体的には、シート再給送部50は、給送ローラ51及び給送ローラ52を有している。
給送ローラ51は、排出ローラ41から搬送されてきたシートSを、再給送パスPS2に供給する。
給送ローラ52は、再給送パスPS2から供給されるシートSをレジストローラ16に搬送する。
ファン60は、画像形成装置100の外部の空気を取り込み、取り込んだ空気を定着部30及びシートSに一定の風量で送風して画像形成装置100の内部に気流を発生させ、定着部30において加熱及び加圧されたシートSと、定着部30と、を冷却する。
環境センサS1は、画像形成装置100内の温度及び湿度を検出し、検出した温度及び湿度を電気信号として出力する。環境センサS1は、ここでは温度を検出するサーミスタと、湿度を検出する静電容量センサと、を組み合わせた複合センサを例示する。
<画像形成装置の制御部の構成>
本発明の実施の形態に係る画像形成装置100の制御部70の構成について、図4及び図5を参照しながら、詳細に説明する。
制御部70は、図4に示すように、CPU101と、画像信号制御部110と、画像読取制御部120と、画像形成制御部130と、を有している。なお、操作・表示部140は、CPU101の制御によりユーザーに対するメッセージ等の情報を表示すると共に、画像形成装置100に対する設定等のユーザーの操作による入力を検出し、検出結果に応じた電気信号をCPU101に出力する。
CPU101は、入力データの記憶領域又は作業用記憶領域等として用いるRAM102と、制御手順等のプログラムを記憶したROM103と、を備えている。
CPU101は、画像信号制御部110より入力した画像データに基づいて、画像形成処理を実行させる制御信号を画像形成制御部130に出力する。CPU101は、画像読取制御部120より入力した画像データに基づいて、画像形成処理を実行させる制御信号を画像形成制御部130に出力する。CPU101は、画像読取制御部120から入力した画像データを画像信号制御部110に出力すると共に、装置ステータス等の情報を画像信号制御部110に出力する。
CPU101は、操作・表示部140から入力した電気信号に基づいて、画像信号制御部110、画像読取制御部120及び画像形成制御部130の動作を制御する。CPU101は、操作・表示部140に情報を表示させるための制御を行う。
画像信号制御部110は、外部インターフェース2を介してホストPC1と接続している。画像信号制御部110は、ホストPC1から伝送された信号を外部インターフェース2を介して受信し、受信処理を実行することにより画像データを取得する。画像信号制御部110は、取得した画像データをCPU101に出力する。画像信号制御部110は、CPU110から入力した画像データを送信処理して外部インターフェース2を介してホストPC1に伝送する。
画像読取制御部120は、画像読取装置200における原稿の読取動作及び原稿の搬送動作の制御を行う。画像読取制御部120は、画像読取装置200における原稿の読取動作により読み取った画像を画像データとしてCPU101に出力する。
画像形成制御部130は、CPU101から入力した制御信号に基づいて、シートSに画像を形成する画像形成処理を実行する。
画像形成制御部130は、図5に示すように、CPU121と、共通駆動モータドライバD1と、ファンモータドライバD2と、電圧制御ユニットU1と、を有している。
CPU121には、I/Oポート124を介して、CPU101と、電圧制御ユニットU1と、光源29と、共通駆動モータドライバD1と、ファンモータドライバD2と、が接続されている。CPU121は、CPU101から入力した制御信号に基づいて、電圧制御ユニットU1と、光源29と、共通駆動モータドライバD1と、ファンモータドライバD2と、の動作を制御する。
CPU121は、入力データの記憶領域又は作業用記憶領域等として用いるRAM122と、制御手順等のプログラムを記憶したROM123と、を備えている。CPU121は、環境センサS1から入力した電気信号が示す温度又は湿度に基づいて、共通駆動モータドライバD1、電圧制御ユニットU1及びファンモータドライバD2の動作を制御する。
共通駆動モータドライバD1は、CPU121の制御に従って共通駆動モータM1を駆動させることにより、感光ドラム21、現像ローラ23又は転写ローラ24を回転させる。
ファンモータドライバD2は、CPU121の制御に従ってファンモータM2を駆動させることにより、定着部30及びファン60を動作させる。
電圧制御ユニットU1は、CPU121の制御に従って、帯電ローラ22、現像ローラ23、転写ローラ24、又は熱源としてのセラミックヒータ33に電圧を印加する。
<透明部材と結露部材との位置関係>
本発明の実施の形態に係る透明部材26と結露部材28との位置関係について、図3及び図6を参照しながら、詳細に説明する。
透明部材26と結露部材28との間隔は、透明部材26の結露の度合いに基づいて設定する。
具体的には、矩形の透明部材26の図3における奥側の上下の2つの角と、結露部材28の窓枠部28bの窓孔28aを囲む上下左右の内縁部の各々と、の最短距離をそれぞれd1、d2、d3及びd4とした場合、d3を最も大きくする。なお、透明部材26の図3における手前側の上下の2つの角と、窓枠部28bの窓孔28aを囲む上下左右の内縁部の各々と、の最短距離は、d1、d2、d3及びd4と同一にしている。
図6は、結露を生じ易い条件下において、最短距離の最も大きいd3と出力画像の反射濃度との関係を示すものである。
図6に示すように、反射濃度の目標値0.45に対して、d3が9mm以下の場合には結露により出力画像の濃度が薄くなる現象を生じなかった。一方、d3が9mmを超えた場合には、結露による出力画像の濃度の低下を生じた。更に、d3が10mmを超えて反射濃度が0.3を下回った場合には、結露による出力画像の濃度の低下が顕著になり、人の目で画像不良であると判別可能な状態にまで画像が悪化した。このように、透明部材26に結露を生じた場合には、出力画像の反射濃度が薄くなり、特に中間調の反射濃度に大きく影響を与える。
これより、d3を所定距離以下の9mm以下に設定することにより、透明部材26の結露を防止することができ、結露による出力画像の濃度の低下を防ぐことができる。これは、透明部材26がレーザ光Lに対して直交する(傾いていない)場合であっても、d3を9mm以下に設定することにより、結露を生じ易い環境下で結露による出力画像の濃度の低下を防止することができる。従って、結露部材28を透明部材26の近傍に設けるためには、透明部材26の角から、窓枠部28bの窓孔28aを囲む上下左右の内縁部の各々までの最短距離のうち最も大きい最短距離が9mm以下となるように結露部材28を設けるとよい。
<画像形成装置の動作>
本発明の実施の形態に係る画像形成装置の動作について、図7を参照しながら、詳細に説明する。
画像形成装置100は、ホストPC1から送信されたプリント指令としての印刷ジョブを受信し、ROM123内に格納されているプログラムをCPU121が実行することにより、受信した印刷ジョブを実行する。
まず、CPU121は、共通駆動モータドライバD1を介して共通駆動モータM1を回転させると共に、電圧制御ユニットU1を介してセラミックヒータ33に電圧を印加して加熱を行うことにより定着部30の動作を開始させる(S1)。
次に、CPU121は、ファンモータドライバD2を介してファンモータM2を制御することにより、ファン60を駆動する(S2)。
次に、CPU121は、シートSに画像を形成するプリント動作を行う(S3)。
次に、CPU121は、印刷ジョブを終了したか否かを判定する(S4)。
CPU121は、印刷ジョブが終了した場合(S4:Yes)、定着部30の動作を停止し(S5)、ファン60の動作を停止して(S6)、冷却処理を終了する。
一方、CPU121は、印刷ジョブが未終了の場合(S4:No)、S3に処理を戻す。
上記の動作において、透明部材26の周囲の水蒸気を含んだ空気は、透明部材26に触れる前に結露部材28に触れる。これにより、透明部材26の周囲の空気中の水蒸気は、結露部材28に結露する。従って、透明部材26の周囲の空気中の水蒸気量を減らすことができる。ここで、結露部材28は、透明部材26よりも高い熱伝導率を有する金属で形成されていることにより、透明部材23aよりも先に露点温度より低くなると共に、熱風が局所的に当たっても全体に熱を拡散させ、冷えた状態を保つことができる。
また、結露部材28は、結露部材28よりも熱容量の大きい金属製のスキャナステイ27上に設置されてスキャナステイ27と接触している。これにより、画像形成装置100内の温度が上昇しても結露部材28の温度の上昇を抑えることができ、空気中の水蒸気を結露部材28に結露し易くすることができる。
また、定着部30でシートSを加熱した場合、シートSに含まれる水分は水蒸気となって空気中に放出され、定着部30の周辺の湿度が上昇する。この際、図1に示すように、ファン60からの送風により湿度の高い空気が透明部材26に到達した場合には、透明部材26に結露を生じる。本実施形態では、湿度の高い空気は透明部材26に到達する前に結露部材28に触れるため、湿度の高い空気中の水蒸気が結露部材28に結露する。従って、結露部材28よりも下流に位置する透明部材26には、水蒸気量の少なくなった空気が到達するので露点を低く保つことができ、透明部材26への結露を防止することができる。
更に、透明部材26の周囲に結露部材28の窓枠部28bを設けることにより、上下又は左右から透明部材26に流れ込む空気中の水蒸気を結露部材28に結露させることができる。
このように、本実施の形態によれば、定着部30から透明部材26への気流路A中に、気流中の水蒸気を結露させて回収する結露部材28を設けることにより、光ビームを透過させる部材の結露を防止することが可能な画像形成装置を提供することができる。
なお、本実施の形態において、結露部材28をスキャナステイ27に接触させたが、結露部材28よりも熱容量の大きいスキャナステイ27以外の金属部材に結露部材28を接触させてもよい。
また、本実施の形態において、窓孔28aと、窓枠部28bと、接続部28cと、により結露部材28を構成したが、レーザ光Lと干渉しなければ結露部材を任意の形状にすることができる。
また、本実施の形態において、結露部材28の一部が気流に対して透明部材26よりも上流側に位置していればよい。
また、本実施の形態において、ファン60により気流路Aを形成したが、ファン60以外で気流路を形成してもよい。
2 外部インターフェース
10 シート給送部
11 給送カセット
12 ピックアップローラ
13 分離ローラ
15 給送ローラ
16 レジストローラ
17 マルチ給紙トレイ
18 供給ローラ
18a ローラ
18b 分離パッド
19 供給ローラ
20 画像形成部
21 感光ドラム
22 帯電ローラ
23 現像ローラ
24 転写ローラ
25 レーザユニット筐体
26 透明部材
27 スキャナステイ
28 結露部材
28a 窓穴
28b 窓枠部
28c 接続部
29 光源
30 定着部
31 定着ローラ
32 加圧ローラ
33 セラミックヒータ
40 シート排出部
41 排出ローラ
50 シート再給送部
51 給送ローラ
52 給送ローラ
60 ファン
70 制御部
100 画像形成装置
110 画像信号制御部
120 画像読取制御部
124 I/Oポート
130 画像形成制御部
140 操作・表示部
200 画像読取装置
210 画像読取部
220 原稿給送部

Claims (4)

  1. 像担持体と、
    光源から透明部材を介して射出される光ビームで前記像担持体を走査ることにより、前記像担持体に静電潜像形成露光手段と、
    前記像担持体に形成される前記静電潜像を現像剤により現像して前記像担持体に画像を形成する現像手段と、
    前記現像手段により現像されて形成された前記画像を記録媒体に転写する転写手段と、
    前記転写手段によって前記記録媒体に転写された前記画像を前記記録媒体に熱定着する定着手段と、
    前記定着手段から前記透明部材への気流路中に設けられ、前記透明部材の外部で前記光ビームが通過する領域を囲んで配置される金属部材と、
    を有することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記金属部材は、
    前記金属部材よりも熱容量の大きい部材に接続されることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  3. 前記画像形成装置の内部に前記気流を発生させるファンを更に有し、
    前記金属部材の少なくとも一部は、
    前記気流に対して前記透明部材よりも上流側に位置することを特徴とする請求項1又は請求項に記載の画像形成装置。
  4. 前記透明部材は、前記気流路において前記気流と触れる部分が樹脂で形成されていることを特徴とする請求項1から請求項の何れか1項に記載の画像形成装置。
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