JP6614970B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、記録材上にトナーの画像を形成する画像形成装置に関する。この画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの機能を複数備えた複合機等として用いられる。 The present invention relates to an image forming apparatus that forms a toner image on a recording material. This image forming apparatus is used as a copying machine, a printer, a facsimile, and a multifunction machine having a plurality of these functions.
電子写真式の画像形成装置は、離型剤を含有するトナーを用いて記録材(用紙、シート)に画像を形成する。また、画像形成装置はトナーの画像を担持した記録材を加熱・加圧して記録材に画像を定着させる定着装置を備えている。 An electrophotographic image forming apparatus forms an image on a recording material (paper, sheet) using toner containing a release agent. The image forming apparatus includes a fixing device that heats and presses a recording material carrying a toner image to fix the image on the recording material.
特許文献1に記載の定着装置は、定着ローラと加圧ローラの間にニップを形成し、このニップに記録材を通過させることで記録材にトナーの画像を定着させる。
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ことができる。
The fixing device described in
The image forming apparatus of
また、特許文献2に記載の画像形成装置は、記録材を定着装置で加熱した際に生じる水蒸気を排気するための構成を備えている。特許文献2の画像形成装置は、上述した構成により、装置内における結露の発生を抑制することができる。
Further, the image forming apparatus described in
特許文献1に記載されている微粒子は、ニップよりも記録材搬送方向の上流側に発生することがわかっている。一方で、特許文献2に記載されている水蒸気は、ニップよりも記録材搬送方向の下流側に発生することがわかっている。そのため、画像形成装置において水蒸気の排出と微粒子の回収を行う場合、特許文献1の構成と特許文献2の構成をそれぞれ備えることが望ましい。
It is known that the fine particles described in
しかしながら、特許文献1の構成と特許文献2の構成の両方を単純に画像形成装置に搭載した場合、微粒子の回収効率が低下してしまう。なぜならば、水蒸気を排気するためにエアフローを発生させると記録材搬送方向の下流側に微粒子が移動してしまい、微粒子をフィルタに案内することが困難になるからである。
However, when both the configuration of
そのため、水蒸気の排気を行う場合であっても、フィルタに微粒子を案内することのできる画像形成装置が望まれる。具体的には、微粒子を記録材搬送方向の下流側に移動させないように、即ち、微粒子をニップ部の上流側に留めておくことができるように、機内のエアフローを形成できる画像形成装置が望まれる。 Therefore, there is a demand for an image forming apparatus that can guide fine particles to a filter even when water vapor is exhausted. Specifically, an image forming apparatus capable of forming an air flow in the apparatus is desired so that the fine particles are not moved downstream in the recording material conveyance direction, that is, the fine particles can be kept upstream of the nip portion. It is.
本発明の目的は、水蒸気の排出と微粒子の回収を同時に行う場合であっても微粒子の回収効率の低下を抑制できる画像形成装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of suppressing a decrease in the collection efficiency of fine particles even when water vapor is discharged and fine particles are collected at the same time.
本発明は、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、前記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離型剤に起因する微粒子を回収するためのフィルタと、前記ダクトに設けられ前記吸気口から吸気すべく送風を行う第1のファンと、前記ニップ部で発生した水蒸気を機外に排出すべく前記搬送方向において前記ニップ部よりも下流側の空間から機外に向けて送風を行う第2のファンと、を有する画像形成装置において、
前記第1のファンと前記第2のファンが同時に動作して且つ前記第2のファンの風量が前記第1のファンの風量よりも大きい場合、前記空間に向けて送風を行う第3のファンと、
前記第1のファンと前記第2のファンと前記第3のファンが同時に動作して且つ前記第2のファンの風量が前記第1のファンの風量よりも大きい場合、前記第2のファンの風量から前記第3のファンの風量を引いた差の風量が前記第1のファンの風量以下となるように各ファンを制御する制御部と、を有することを特徴とするものである。
The present invention relates to an image forming unit that forms an image using toner containing a release agent, a transfer unit that transfers an image formed by the image forming unit to a recording material, and a recording that is conveyed from the transfer unit. Conveying the recording material has a pair of rotators for fixing the image on the recording material by heating by nip-conveying the material at the nip, and an intake port for sucking air from the vicinity of the pair of rotators A duct in which the air inlet is disposed between the transfer part and the nip part in a direction, a filter provided in the duct for collecting fine particles caused by a release agent, and provided in the duct. A first fan that blows air to suck air from the air inlet, and blows air from a space downstream of the nip portion to the outside of the machine in the transport direction to discharge water vapor generated in the nip portion to the outside of the device. With a second fan to do In the image forming apparatus,
A third fan that blows air toward the space when the first fan and the second fan operate simultaneously and the air volume of the second fan is greater than the air volume of the first fan; ,
When the first fan, the second fan, and the third fan operate simultaneously, and the air volume of the second fan is larger than the air volume of the first fan, the air volume of the second fan And a control unit that controls each fan so that the difference in air volume obtained by subtracting the air volume of the third fan is equal to or less than the air volume of the first fan.
本発明によれば、水蒸気の排出と微粒子の回収を同時に行う場合であっても微粒子の回収効率の低下を抑制できる画像形成装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus capable of suppressing a decrease in the recovery efficiency of fine particles even when discharging water vapor and collecting fine particles simultaneously.
以下、本発明に関して実施例を用いて詳細に説明する。なお、特段の断りがない限り、本発明の思想の範囲内において、実施例に記載された各種構成を他の公知の構成に置き換えてもよい。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. Unless otherwise specified, the various configurations described in the embodiments may be replaced with other known configurations within the scope of the idea of the present invention.
<実施例1>
(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。図12は制御回路と各構成の関係を示すブロック図である。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。
<Example 1>
(1) Overall Configuration of Image Forming Apparatus Before describing the features of this embodiment, the overall configuration of the image forming apparatus will be described. FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of the image forming apparatus. FIG. 12 is a block diagram showing the relationship between the control circuit and each component. The
プリンタ1は、装置内の各構成を制御する制御回路Aを備えている。制御回路Aは、CPU等の演算部やROM等の記憶部を備えた電気回路である。制御回路Aは、ROM等に記憶されたプログラムをCPUが読みだすことで各種制御を行う制御部として機能する。制御回路Aは、パーソナルコンピュータ等の外部情報端末(不図示)やイメージリーダ2等の入力装置B、及び操作パネル(不図示)等の各種構成と電気的に接続されており、信号情報のやり取りが可能である。制御回路Aは、入力装置Bから入力された画像信号に基づき装置内の各種構成を統括的に制御してシート)P上に画像を形成させる。
The
シートPは、その表面に画像が形成される記録材(用紙)である。シートPの例としては普通紙・厚紙・OHPシート・コート紙・ラベル紙等が挙げられる。 The sheet P is a recording material (paper) on which an image is formed. Examples of the sheet P include plain paper, cardboard, OHP sheet, coated paper, label paper, and the like.
図4に示すように、プリンタ1はトナー画像を形成する画像形成部5として第1から第4の4つの画像形成ステーション5Y、5M、5C、5K(以下、ステーションと記す)を備えている。ステーション5Y、5M、5C、5Kは、図4に示すように左側から右側にかけて並べて設けられている。
As shown in FIG. 4, the
各ステーション5Y、5M、5C、5Kは、用いるトナーの色が異なる以外はほぼ同様に構成されている。そのため、ステーション5Y、5M、5C、5Kの詳細構成について説明する場合はステーション5Kを例に説明する。ステーション5Kは、画像が形成される像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体(以下、ドラムと記す)6を有する。また、ステーション5Kは、このドラム6に作用するプロセス手段としてのクリーニング部材41、現像ユニット9、帯電ローラ(不図示)を有している。
The
第1のステーション5Yは現像ユニット9のトナー収容室内にイエロー(Y)色の現像剤(以下、トナーと記す)を収容している。第2のステーション5Mは現像ユニット9のトナー収容室内にマゼンタ(M)色のトナーを収容している。第3のステーション5Cは現像ユニット9のトナー収容室内にシアン(C)色のトナーを収容している。第4のステーション5Kは現像ユニット9のトナー収容室内にブラック(K)色のトナーを収容している。
The
画像形成部5の下側にはドラム6に対する画像情報露光手段としてのレーザースキャナユニット8が配置されている。また画像形成部5の上側には、中間転写ベルトユニット10(以下転写ユニットと呼ぶ)が設けられている。
A
転写ユニット10は、中間転写ベルト(以下、ベルトと記す)10cとそれを駆動する駆動ローラ10a有する。また、ベルト10cの内側には第1から第4の4つの一次転写ローラ11が平行に配設されている。各一次転写ローラ11は各ステーションのドラム6に対向して配置されている。
The
画像形成部の各ドラム6は上面部分が各一次転写ローラ11の位置においてベルト10cの下面に接している。この接触部分を一次転写部と呼ぶ。
Each
駆動ローラ10aはベルト10cを回転駆動するローラであり、ベルト10cのうち駆動ローラ10aによりバックアップされた部分の外側には二次転写ローラ12が配設されている。ベルト10cは転写手段である二次転写ローラ12と接触しており、この接触部分を二次転写部12aと呼ぶ。ベルト10cのうちテンションローラ10bによってバックアップされた部分の外側には転写ベルトクリーニング装置10dが配設されている。レーザースキャナユニット8の下部には、シートPを収納するカセット3が配設されている。
The driving
カセットPに収納されたシートPは、外気の状態にあわせて吸湿を行う。吸湿量の多いシートほど加熱された際に多くの水蒸気を発生させる。 The sheet P stored in the cassette P absorbs moisture according to the state of the outside air. A sheet having a higher moisture absorption generates more water vapor when heated.
図4に示すように、プリンタ1には、カセット3からピックアップされたシートPを上方へ搬送するシート搬送路(縦パス)Qが配設されている。このシート搬送路Qは、下側から上側に順に、給送ローラ4aとリタードローラ4bとのローラ対、レジストローラ対4c、二次転写ローラ12、定着装置103、排出ローラ対14が配設されている。またイメージリーダ2の下方は排出トレイ16が配置されている。
As shown in FIG. 4, the
(1−1)画像形成装置の画像形成シーケンス
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。
(1-1) Image Forming Sequence of Image Forming Apparatus When the
上述した制御が行われることで、プリンタ1は次にようにしてフルカラー画像を形成する。
By performing the control described above, the
まず、帯電ローラ(不図示)はドラム6の表面を所定の極性・電位に均一に帯電させる。次に、レーザースキャナユニット8は、Y・M・C・Kの各色の画像情報信号に応じて変調されたレーザービームを用いてドラム6の表面を走査露光する。こうして、各ドラム6の表面には、対応色応じた静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像ユニット9によりトナー像として現像される。上記のように形成されたYMCK各色のトナー像は、一次転写部において、ベルト10c上に順に重ねて一次転写されることで合成される。こうして、ベルト10c上にはY色+M色+C色+K色の4色のトナー像が合成されたフルカラーの未定着トナー像が形成される。そしてこの未定着トナー像はベルト10cの回転により転写部12aに搬送される。ベルト10cにトナー像を一次転写した後のドラム6の表面はクリーニング部材41によりクリーニングされる。
First, a charging roller (not shown) uniformly charges the surface of the
一方、カセット3内のシートPは、給送ローラ4aとリタードローラ4bによって1枚分給送されてレジストローラ対4cへ搬送される。レジストローラ対4cベルト10c上のトナー像と同期を取ってシートPを二次転写部へと搬送する。二次転写ローラ12は、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の二次転写バイアスが印加されている。そのため、シートPが二次転写部に挟持搬送されると、ベルト10c上の4色トナー像はシートP上に一括して二次転写される。
On the other hand, the sheet P in the
二次転写部から搬送されたシートPがベルト10cから分離されて定着装置103へ搬送されると、トナー像はシートP上に熱定着される。定着装置103から搬送されたシートPは、ガイド部材15と排出ローラ対14を経て排出トレイ16に排出される。シートPに対するトナー像が二次転写された後にベルト10cの表面に残留した残トナーは、転写ベルトクリーニング装置10dによりベルト表面から除去される。
When the sheet P conveyed from the secondary transfer unit is separated from the
(2)定着装置
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。
(2) Fixing Device Next, the fixing
(2−1)定着装置103
図5(a)は定着ユニットの断面を示す図である。図5(b)はベルトユニットを分解した様子を示す図である。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5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。
(2-1)
FIG. 5A shows a cross section of the fixing unit. FIG. 5B is a diagram illustrating a state where the belt unit is disassembled. The fixing
シート入口400には、薄板状の回転円板からなるコロ100aが、ベルト105の回転軸方向に複数並べて設けられている。コロ100aは、搬送パスから外れたシートPを案内することで筐体100にトナーが付着することを抑制している。
The
シート出口500よりもシートPの搬送方向の下流側には、ニップ部101bを通過してシートの搬送をガイドするガイド部材15(案内部材)が設けられている。以後の説明において、シートPの搬送方向下流側を下流側と呼び、シートPの搬送方向上流側を上流側と呼ぶ。
A guide member 15 (guide member) that guides the conveyance of the sheet through the
(2−2)定着ユニット101の構成
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5(a)・図5(b)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。
(2-2) Configuration of
ヒータ101aは、ベルト105の内面に当接してベルト105を加熱する加熱部材である。本実施例ではヒータ101aとして、通電によって発熱するセラミックヒータを用いている。セラミックヒータは、細長で薄板状のセラミック基板と、この基板面に具備された抵抗層と、を備えており、抵抗層に通電することで全体が速やかに発熱する低熱容量のヒータである。
The
ヒータホルダ104は、ヒータ101aを保持する保持部材である。本実施例のホルダ104は、横断面が半円弧状をしており、ベルト105の周方向の形状を規制している。ホルダ104の材料には耐熱性の樹脂を用いることが望ましい。
The
加圧ステー104aは、ヒータ101a及びホルダ104を長手方向で均一にベルト105に押し当てる部材である。加圧ステー104aは高い加圧力がかかっても撓みにくい材質であることが望ましい。本実施例では加圧ステー104aの材質としてステンレス鋼であるSUS304を用いた。加圧ステー104a上には温度センサとしてのサーミスタTHが設けられている。サーミスタTHはベルト105の温度に応じた信号を制御回路Aに出力する。
The
ベルト105は、シートPに接触してシートPに熱を付与する回転体である。ベルト105は、円筒状(エンドレス状)のベルトであり、全体的に可撓性を有している。ベルト105は、ヒータ101a、ヒータホルダ104、加圧ステー104aを外側から覆うように設けられている。
The
フランジ106L・106Rはベルト105の長手方向端部を回転可能に保持する一対の部材である。フランジ106L・106Rは、図2に示すように、それぞれ、フランジ部106aとバックアップ部106bと被押圧部106cとを有する。フランジ部106aはベルト105の端面を受け止めてベルト105のスラスト方向への移動を規制する部分であり、ベルト105の径よりもより大きな外形をしている。バックアップ部106bは、定着ベルト内面を保持してベルト105の円筒形状を保つ部分である。被押圧部106cはフランジ部106aの外面側に設けられており、後述する加圧バネ108Lと108R(図7参照)による押圧力を受ける。
The
(2−2−1)定着ベルトの構成
図6(a)は定着ユニットのニップ部近傍の用シートを示す図である。図6(b)はベルトの層構成を示す図である。図6(c)は加圧ローラ102の層構成を示す図である。
(2-2-1) Configuration of Fixing Belt FIG. 6A is a view showing a sheet near the nip portion of the fixing unit. FIG. 6B is a diagram showing the layer structure of the belt. FIG. 6C is a diagram showing a layer configuration of the
本実施例のベルト105は、複数の層によって構成されている。詳細に述べるとベルト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。
The
基層105aはベルト105の強度を確保するための層である。基層105aはSUS(ステンレス)等の金属製のベース層でありと、熱ストレスと機械的ストレスに耐えられるように、30μm程度の厚みを有している。
The
プライマ層105bは、基層105aと弾性層105cを接着するための層である。プライマ層は基層105aの上に、プライマを5μm程度の厚みで塗布することによって形成されている。
The primer layer 105b is a layer for bonding the
弾性層105cは、ニップ部101bにてトナー画像を圧接する際に変形して離型層105dをトナー画像に密着させる役目を果たす。弾性層105cとしては耐熱ゴムを用いることができる。
The
離型層105dは、トナーや紙粉がベルト105に付着することを防止する機能を有する層である。離型層105dとしては離型性と耐熱性に優れたPFA樹脂等のフッ素樹脂を用いることができる。本実施例の離型層105dの厚さは伝熱性を考慮して20μmである。
The
(2−3)加圧ローラの構成と加圧方法
図6の(c)は加圧ローラ102の層構成を示す図である。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。
(2-3) Configuration of Pressure Roller and Pressing Method FIG. 6C is a diagram showing the layer configuration of the
図7に示すように、芯金102aの一端側は軸受113を介して側板107Lに回転可能に支持されている。芯金102aの他端側は軸受113を介して側板107Rに回転可能に支持されている。このとき、加圧ローラ102のうち、弾性層102bと離型層102cを有する部分は、側板107Lと側板107Rの間に位置する。
As shown in FIG. 7, one end of the cored
芯金102aの他端側はギアGに接続されており、ギアGが駆動モータ(不図示)から駆動を受けると加圧ローラ102は回転駆動する。
The other end of the cored
定着ユニット101は、加圧ローラ102対して近接離間する方向にスライド移動できるように側板107Lと側板107Rに支持されている。詳細には、フランジ106Lと106Rが側板107Lと側板107Rのガイド溝に嵌め合わさるように設けられている。そして、バネ支持部109Rと109Lに支持された加圧バネ108Lと108Rにより、フランジ106Lと106Rの被押圧部106cは、加圧ローラ102に向かう方向に所定の押圧力Tで押圧されている。
The fixing
押圧力Tにより、フランジ106L・106R、加圧ステー104a、ヒータホルダ104の全体が加圧ローラ102の方向に付勢される。ここで、定着ユニット101はヒータ101aを有する側が加圧ローラ102を向いている。そのため、ヒータ101aは、ベルト105を加圧ローラ102に向けて押圧する。このような構成により、ベルト105及び加圧ローラ102が変形し、ベルト105と加圧ローラ102との間にニップ部101b(図6参照)が形成される。
The flanges 106 </ b> L and 106 </ b> R, the pressure stay 104 a, and the
このように、定着ユニット101と加圧ローラ102が密着した状態で加圧ローラ102が回転すると、ニップ部101bにおけるベルト105と加圧ローラ102との摩擦力により、ベルト105に回転トルクが作用する。ベルト105は、加圧ローラ102に対して従動回転(R105)する。このときのベルト105の回転速度は、加圧ローラ102の回転速度にほぼ対応している。つまり本実施例では、加圧ローラ102は、ベルト105を回転駆動する駆動ローラとしての機能を担っている。
As described above, when the
なおこのとき、ベルト105の内周面とヒータ101aが摺動するため、ベルト105の内面にグリスを塗布して摺動抵抗を低減することが望ましい。
At this time, since the inner circumferential surface of the
(2−4)定着処理
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1(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。
(2-4) Fixing Process Using the above-described configuration, the fixing
また、制御回路Aは電源回路(不図示)を介してヒータ101aに通電を開始する。この通電により発熱したヒータ101aは、摺動するベルト105に対して熱を付与する。こうして熱を付与されたベルト105は次第に高温になっていく。このベルト105の温度が目標温度TPとなるように、制御回路AはサーミスタTHの出力する信号に基づいてヒータ101aへの供給電力を制御する。本実施例の目標温度TP(図14の(a))は約170℃である。
Further, the control circuit A starts energizing the
ベルト105が目標温度TPまで加熱されると、制御回路Aは各構成を制御してトナー画像Sを担持したシートPを定着装置103へと搬送させる。定着装置103に搬送されたシートPはニップ部101bによって挟持搬送される。
When the
シートPはニップ部101bにおいて挟持搬送される過程で、ヒータ101aの熱がベルト105を介して付与される。未定着トナー画像Sはヒータ101aの熱によって溶融され、ニップ部101bにかかっている圧力によってシートPに定着される。ニップ部101bを通過したシートPは、ガイド部材15によって排出ローラ対14に案内され排出ローラ対14によって排出トレイ16上に排出される。本実施例では上述した工程を定着処理と呼ぶ。
In the process where the sheet P is nipped and conveyed in the
(3)ダストDの発生
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。
(3) Generation of Dust D Next, generation of ultrafine particles (hereinafter referred to as dust D) caused by a release agent (hereinafter referred to as wax) contained in the toner S and properties of the dust D will be described. .
(3−1)トナーSに含有されるワックス
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。
(3-1) Wax Contained in Toner S As described above, the fixing
そこで本実施例では、トナー画像の形成に用いるトナーSにワックス(離型剤)を内包させている。このトナーSは、加熱されると内部のワックスが溶解して染み出す構成となっている。そのため、このトナーSによって形成された画像に定着処理を施すと、溶解したワックスによってベルト105の表面が覆われる。表面がワックスによって覆われたベルト105は、ワックスの離型作用により、トナーSが付着し難くなる。
In this embodiment, therefore, wax (release agent) is included in the toner S used for forming the toner image. The toner S is configured so that the internal wax dissolves and exudes when heated. Therefore, when a fixing process is performed on the image formed with the toner S, the surface of the
なお、本実施例では純粋なワックスの他に、ワックスの分子構造を含んだ化合物をワックスと呼んでいる。例えば、トナーの樹脂分子と炭化水素鎖等のワックス分子構造が反応した化合物もワックスと称する。また、離型剤としては、ワックスの他にシリコンオイル等の離型作用を有する物質を用いてもよい。 In this embodiment, in addition to pure wax, a compound containing the molecular structure of wax is called wax. For example, a compound in which a resin molecule of a toner reacts with a wax molecular structure such as a hydrocarbon chain is also referred to as a wax. Moreover, as a mold release agent, you may use the substance which has mold release effects, such as silicone oil, besides wax.
ワックスは、ベルト105が目標温度Tpに維持されている場合、ニップ部101bにおいて瞬時に溶解してトナーSから染み出すものを用いることができる。
As the wax, when the
本実施例では、目標温度Tpが170℃であるのに対して、融点Tmが75℃であるパラフィンワックスを用いた。 In this example, paraffin wax having a melting point Tm of 75 ° C. was used while the target temperature Tp was 170 ° C.
なお、ワックスが溶融する際、一部のワックスは気化(揮発)してしまう。これは、ワックスが含有する分子成分の大きさにバラつきがあるためであると考えられる。つまり、ワックスには、鎖が短く沸点の低い低分子成分と、鎖が長く沸点の高い高分子成分が含まれており、沸点の低い低分子成分が先に気化すると考えられる。 When the wax melts, some of the wax is vaporized (volatilized). This is considered to be because the size of molecular components contained in the wax varies. That is, the wax contains a low molecular component having a short chain and a low boiling point, and a high molecular component having a long chain and a high boiling point, and it is considered that the low molecular component having a low boiling point is vaporized first.
気化(ガス化)したワックス成分が空気中で冷やされると、数nm〜数百nm程度の微粒子(ダストD)が発生する。但し、発生する微粒子の多くは数nm〜数十nmの粒径であると推察される。 When the vaporized (gasified) wax component is cooled in the air, fine particles (dust D) of about several nm to several hundred nm are generated. However, it is assumed that many of the generated fine particles have a particle size of several nm to several tens of nm.
このダストDは粘着性を有するワックス成分であり、プリンタ1の内部構成の各所に付着しやすい。例えば、定着装置103の熱に起因する上昇気流によってダストDがガイド部材15や排出ローラ対14の周辺まで運ばれた場合、ガイド部材15や排出ローラ対14にワックスが付着・体積し、固着してしまう虞がある。ガイド部材15や排出ローラ対14がワックスで汚れていると、シートPにワックスが付着して画像不良の発生原因となる。
This dust D is a wax component having adhesiveness and easily adheres to various parts of the internal configuration of the
(3−2)定着処理に伴いワックスから発生する粒子(ダスト)
本願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1)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。
(3-2) Particles (dust) generated from wax during fixing processing
According to the study by the inventors of the present application, it has been found that most of the dust D described above exists in the vicinity of the sheet entrance (FIG. 1) of the sheet of the fixing
(3−2−1)ダストの性質
ワックスに起因するダストの性質として、高温下で大粒径化する性質と、大粒径化したダストDが周辺の固形物に付着する性質が挙げられる。図8(a)はダストの合体現象を説明するための図である。図8(b)はダストの付着現象を説明する模式図である。
(3-2-1) Properties of Dust Properties of dust caused by wax include properties that increase the particle size at high temperatures and properties that dust D that has increased in size adheres to surrounding solids. FIG. 8A is a diagram for explaining the dust coalescence phenomenon. FIG. 8B is a schematic diagram for explaining the dust adhesion phenomenon.
図8(a)に示すように、加熱源20aの上に沸点が150〜200℃の高沸点物質20を置き、200℃前後に加熱すると、高沸点物質20から揮発物21aが発生する。揮発物21aは常温空気に触れると直ちに沸点温度以下となって空気中で凝縮し、数nm〜数十nm程度の粒径の微小微粒子21bに変化する。この現象は、水蒸気が露点温度を下回ると、微小水滴になって霧を発生させる現象と同じものである。
As shown in FIG. 8A, when a high-boiling
この時、気中におけるガスの凝集/粒子化は、気中温度が高いほど阻害され易い。これは気中温度が高いほどガスの蒸気圧が上がり、ガス分子は気体状態を維持し易いからである。そのため、気中温度が高くなるにつれて微小微粒子21bの生成個数は少なくなっていく。
At this time, the aggregation / particulation of gas in the air is more likely to be inhibited as the air temperature is higher. This is because the higher the air temperature, the higher the gas vapor pressure, and the easier it is for gas molecules to maintain a gaseous state. Therefore, the number of
また、気中に存在するガスは既に生成された微小微粒子21bの周りに集まって凝集し易い。これは、ガス分子が凝集して新たに微小微粒子21bを生成するのに必要なエネルギーに比べて、ガス分子が微小微粒子21bの周囲に凝集するのに必要なエネルギーの方が、より低いためである。
Further, the gas present in the air tends to gather around the already generated
また、微小微粒子21bは、ブラウン運動により空気中を移動しているため、互いに衝突して合体し、より大きな粒径の微粒子21cに成長することが知られている。この成長は、微小微粒子21bが活発に移動すればするほど、言い換えると気中温度が高温状態(ブラウン運動が強くなる)にあればあるほど、促進される。結果として、ベルト105から発生する微粒子は、ベルト105近辺の空間温度が高いほどの粒径が大きくなり且つ個数が減少する。なお微粒子の大型化は、微粒子が一定サイズ以上になると次第に鈍化して止まる。これは、合体によって微粒子が大型化するとブラウン運動が不活発になり、粒子同士の衝突頻度が減るためだと推定される。
Further, since the
次に、図8(b)を用いて、微粒子の付着について説明する。微小微粒子21bとこれより大きな微粒子21cを含んだ空気αが、気流22に沿って壁23に向かった場合、微小微粒子21bよりも大きな 微粒子21cの方が壁23に付着しやすい。
Next, the adhesion of fine particles will be described with reference to FIG. When the air α including the
これは、微粒子21cの方が慣性力が大きく、壁23に勢いよく衝突するためであると推定される。従って、ベルト105の近傍の雰囲気を高温に保ってダストDの大粒径化を促進すればするほど、ダストDは定着装置内の構成(大半はベルト105)に付着しやすくなる。そのため、ダストDの大粒径化を促進されているほど結果的にダストDは定着装置外に拡散され難くなる。
It is presumed that this is because the
このように、ダストDは高温下で合体が促進されて大粒径化する性質と、大粒径化によって周辺物体に付着し易くなるという二つの性質を持っている。なおダストDの合体のし易さは、ダストDの成分と温度、濃度に依存する。例えば、ダストDの濃度が高いほどダストD同士の衝突確率が上がり、ダストDの粘度が低いほどダストD同士は合体し易くなる。 As described above, the dust D has two properties, that is, coalescence is promoted at a high temperature and the particle size is increased, and that the particle size is easily adhered to a peripheral object. Note that the ease of coalescence of the dust D depends on the component, temperature, and concentration of the dust D. For example, the higher the concentration of the dust D, the higher the collision probability between the dusts D, and the lower the viscosity of the dust D, the easier it is for the dusts D to merge.
(3−2−2)ダストDの発生箇所
次に、ダストDの発生箇所について、図10と図11に基づいて説明する。図10(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10(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。図11は定着ベルトの周辺の気流の流れを説明する図である。
(3-2-2) Dust D Generation Location Next, the dust D generation location will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG. 10A is a diagram illustrating a state of the wax adhesion region on the fixing belt that expands as the fixing process proceeds. FIG. 10B is a diagram showing the relationship between the wax adhesion region and the dust D generation region. FIG. 11 is a diagram illustrating the flow of airflow around the fixing belt.
本願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。
As a result of verification by the inventors of the present application, it was found that the amount of dust D generated from the fixing
ニップ部101bを通過した直後のベルト105の表面(離型層105d)はシートPによって熱を奪われているため、その温度は100℃程度まで低下している。一方で、ベルト105の内面・裏面(基層105a)の温度はヒータ101aとの接触によって高温に保たれている。そのためベルト105がニップ部101bを通過した後、高温に保たれた基層105aの熱が、プライマ層105bと弾性層105cを経由して離型層105dに伝わっていく。その為、ベルト105の表面(離型層105d)の温度は、R105方向(図10)に回転する過程で、ニップ部101bを通過した後に上昇してゆき、ニップ部101bの入口側付近で最高温度に達する。
Since the surface (
一方、シートP上のトナーSから染み出したワックスは、定着処理が行われるときにベルト105とトナー像の界面に介在する。その後、ワックスの一部はベルト105に付着する。図10(a)に示すようにシートPの先端側の一部がニップ部101bを通過した段階では、トナーSからベルト105に移行したワックスは領域135aに存在している。この領域ではベルト105の温度が低くワックスが揮発し難いためダストDはほとんど発生しない。シートPがニップ部101bを進行すると、ワックスはベルト105の略全周(135b)に存在した状態となる。このうち、領域135cではベルトが高温になっているため、ワックスが揮発し易い。そして、領域135cから揮発したワックスが凝縮するとダストDが発生する。そのため、領域135cの近傍、すなわちニップ部101bの入口付近(上流側)には多くのダストDが存在する。
On the other hand, the wax that exudes from the toner S on the sheet P is present at the interface between the
また、ニップ部101bの入口付近のダストDは、図11に示すエアフローによって矢印D方向に拡散していく。詳細に説明すると次の通りである。図11に示すように、ベルト105がR105方向に回転していると、ベルト105の表面付近にはR105方向に沿ったエアフローF1が発生する。また、シートPがX方向に沿って搬送されるとシートPの搬送方向Xに沿ったエアフローF2が発生する。ニップ部101bの近傍においてエアフローF1とエアフローF2が衝突すると、ニップ部101bから離れていく方向(W方向)に沿ってエアフローF3が発生する。
Further, the dust D near the entrance of the
(3−2−3)検証
次にダストDの発生量と温度の関係について検証すべく試験を行った。図9(a)は、試験1における画像形成処理の経過時間とダストD発生量の関係を説明するグラフである。
(3-2-3) Verification Next, a test was performed to verify the relationship between the amount of dust D generated and the temperature. FIG. 9A is a graph for explaining the relationship between the elapsed time of the image forming process in
図9(b)は、試験2における画像形成処理の経過時間とダストD発生量の関係を説明するグラフである。
FIG. 9B is a graph for explaining the relationship between the elapsed time of the image forming process in
試験では、プリンタ1による画像形成処理中にシート入口400近傍のエアをサンプリングし、ナノ粒子粒径分布計測器を用いて粒子の個数濃度を計測する。
In the test, air in the vicinity of the
ここで、試験1では画像形成処理中に何も手を加えず、シート入口400(ニップ部近傍)のエアが暖まるようしている。試験2では、画像形成処理中にシート入口400近傍に外気を吹き付け、シート入口400(ニップ部近傍)のエアが冷めるようにしている。
Here, in
図9(a)に示すように、試験1におけるダストDの発生量は、画像形成処理の開始直後に上昇し、約100秒後にピークになった後は徐々に低下していく。図9(a)において、時間の経過とともにダストDの発生量が低下している理由は、画像形成処理の進行に伴いベルト105の周辺の気温が上昇していくためである。
As shown in FIG. 9A, the amount of dust D generated in
図9(b)に示すように、試験2におけるダストDの発生量は、画像形成処理の開始直後に試験1よりも急激に上昇し約20秒後にピークを迎えていることがわかる。このとき、画像形成処理の開始から200秒経過後までのダストDの発生量は、試験2において試験1の2〜5倍である。
As shown in FIG. 9B, it can be seen that the amount of dust D generated in
一方で画像形成処理が開始して300秒を超えると、試験1と試験2のダストD発生量に大きな差は生じていない。これは、定着装置103の熱によって加熱された周辺のユニット(不図示)が、シート入口400に向かう外気を事前に暖めるからだと推定される。
On the other hand, when the image forming process starts and exceeds 300 seconds, there is no significant difference in the amount of dust D generated in
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。
As described above, the dust D is likely to be generated in the vicinity of the
また、シート入口400のエアが冷めているとダストDが発生しやすくなる。そのため、プリンタ1はシート入口400のエアを冷まさず、ダストDの発生を抑制することが望ましい。また、上述したようにダストDは画像形成処理の開始直後の一定期間において顕著に発生する。そのため、プリンタ1は画像形成処理の開始直後にダストDを効率良く回収(除去)することが望まれる。
Further, when the air at the
(4)ダストDの回収方法
以上で述べたダストDの性質を踏まえて、ダストDの回収方法を説明する。初めにダストDを濾過するフィルタユニット50の構成と動作を説明し、次にフィルタユニット50近辺からのダストDの流出を抑制するエアフロー構成を説明する。最後にエアフローの動作シーケンスを説明する。
(4) Dust D Recovery Method Based on the properties of the dust D described above, a dust D recovery method will be described. First, the configuration and operation of the
図1(a)はフィルタユニットの配置位置を説明する図である。図1(b)はシートの後端ハネの様子とフィルタユニットの形状を説明する図である。図2(a)は定着装置周辺の構成を並べて斜視した図である。図2(b)は定着装置の周辺におけるシートの通過位置を示す図である。図3(a)はフィルタユニットを分解して斜視した図である。図3(b)はフィルタユニットが動作する様子を示す図である。図12は、制御回路と各構成の関係を示すブロック図である。図13は各ファンを制御するためのフローチャートである。図14(a)は実施例1におけるサーミスタのシーケンス図である。図14(b)は実施例1における第一ファンのシーケンス図である。図14(c)は実施例1における第二ファンのシーケンス図である。図14(d)実施例1における第三ファンのシーケンス図である。図15(a)は風量制御の効果を説明する第1のグラフである。図15(b)は風量制御の効果を説明する第2のグラフである。図15(c)は風量制御の効果を説明する第3のグラフである。図15(d)は風量制御の効果を説明する第4のグラフである。 Fig.1 (a) is a figure explaining the arrangement position of a filter unit. FIG. 1B is a view for explaining the state of the trailing edge of the sheet and the shape of the filter unit. FIG. 2A is a perspective view of the configuration around the fixing device. FIG. 2B is a diagram illustrating a sheet passing position around the fixing device. FIG. 3A is an exploded perspective view of the filter unit. FIG. 3B is a diagram illustrating how the filter unit operates. FIG. 12 is a block diagram showing the relationship between the control circuit and each component. FIG. 13 is a flowchart for controlling each fan. FIG. 14A is a sequence diagram of the thermistor in the first embodiment. FIG. 14B is a sequence diagram of the first fan in the first embodiment. FIG. 14C is a sequence diagram of the second fan in the first embodiment. FIG. 14D is a sequence diagram of the third fan in the first embodiment. FIG. 15A is a first graph illustrating the effect of air volume control. FIG. 15B is a second graph illustrating the effect of air volume control. FIG. 15C is a third graph illustrating the effect of air volume control. FIG. 15D is a fourth graph illustrating the effect of air volume control.
(4−1)フィルタユニットの構成
フィルタユニット50は、図1(a)に示すように、フィルタユニット50は、図1(a)に示すように、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。
(4-1) Configuration of Filter Unit As shown in FIG. 1A, the
フィルタユニット50は、図1(a)に示すようにダストDを含むエアを吸入することで、ダストDの回収を行う。フィルタユニット50は、ダストDを回収するためのフィルタ51と、エアを吸引するための第一ファン61と、シート入口400近傍のエアがフィルタ51通過するようにエアを案内するダクト52と、を有している。
The
第一ファン61はシート入口400近傍のエアを機外に吸引するための吸気部である。第一ファン61は、定着ユニット101の長手方向において、シートPの通過領域よりも外側の領域に設けられている。また、第一ファンは、定着ユニット101の長手方向において、ニップ101bよりも外側の領域に設けられている。第一ファン61は吸気口61aと排気口61bを備えており、吸気口61aから排気口61bに向けてエアフローを発生させる。吸気口61aは、ダクト52の排気口52eに接続されダクト52内のエアを吸引するための開口である。排気口61bは、プリンタ1の外側に向けて設けられ、吸気口61aから吸引したエアを機外に向けて排出するための開口である。
The
本実施例では第一ファン61としてブロワファンを用いている。ブロワファンは高静圧を特徴としており、フィルタ51のような通気抵抗体があっても一定の風量(吸気量)を確保することができる。
In this embodiment, a blower fan is used as the
ダクト52は、シート入口400近傍のエアを機外に向けて案内するための案内部である。ダクト52は、シート入口400近傍の吸気口52aと、シート入口400近傍から離れた排気口52eを備えている。
The
吸気口52aはニップ部101bと二次転写ローラ12の間に位置する開口であり、ニップ部側を向くように設けられている。このような構成により、吸気口52aはエアフローF3によって運ばれてくるダストDを図1のように受け止めることができる。
The
排気口52eは、吸気口52aよりもその長手方向の外側において、ダクト52の複数の側面のうち吸気口52aとは反対側の側面に設けられている。上述したように排気口52eは吸気口61aに接続されている。
The
また、ダクト52は吸気口52aを覆うようにフィルタ51を取り付け可能である。詳細には、ダクト52は吸気口52aの縁部52cと、湾曲部52dを備えるリブ52bと、を備えている。縁部52cとリブ52bによって支持されるように、フィルタ51をダクト52に固定すると、吸気口52aはフィルタ51によって覆われる。本実施例のフィルタ51は、耐熱性接着剤によって縁部52c及びリブ52bに隙間なく接着されている。そのため、吸気口52aを通過するエアがフィルタ51を必ず通過する。また本実施例のフィルタ51は縁部52cの湾曲部52dに沿って接着されている。換言すると、ダクト52は、フィルタ51を湾曲させた状態で保持している。このとき、フィルタ51は、その短手方向の中央部がニップ部101bから離間する方向に湾曲している。換言すると、フィルタ51はその短手方向の中央部がダクト52の内側に向かって突出している。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。
Further, the
(4−1−1)フィルタの性質
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。
(4-1-1) Properties of the filter The
静電不織布フィルタは、繊維が高密度であるほど濾過性能が高いが、半面、圧力損失が大きくなりやすい。この関係は静電不織布の厚さを厚くした場合も同様である。また繊維の帯電強度(静電気の強さ)を高くすれば、圧力損失を一定にしたまま濾過性能を向上させることができる。静電不織布の厚さと繊維密度、及び繊維の帯電強度は、フィルタに求められる濾過性能に応じて適宜設定することが望ましい。 The electrostatic nonwoven fabric filter has higher filtration performance as the fiber density is higher, but on the other hand, pressure loss tends to increase. This relationship is the same when the thickness of the electrostatic nonwoven fabric is increased. Moreover, if the charging strength (static strength) of the fiber is increased, the filtration performance can be improved while keeping the pressure loss constant. It is desirable that the thickness and fiber density of the electrostatic nonwoven fabric and the charging strength of the fibers are appropriately set according to the filtration performance required for the filter.
本実施例のフィルタ51に用いられる静電不織布は、通過風速が10cm/sのときにおける通気抵抗が約40Pa、回収率が95%程度になるように、繊維密度と厚さ、帯電強度が設定されている。なお、排気エア中のトナーを濾過しようとした場合、静電不織布は通過風速が10cm/sにおいて通気抵抗が10Pa以下で用いられる。したがって、本実施例のフィルタ51は通気抵抗が比較的大きな静電不織布を用いていると言える。
フィルタ51に使用する静電不織布は、通過風速が10cm/sにおける通気抵抗が、30Pa以上で且つ150Pa以下であることが望ましい。静電不織布の通気抵抗が150Paよりも大きいと、プリンタ1に搭載可能な排気用ファンではダストDの回収に求められる風速を得ることが困難である。なお、ダストDの回収に求められる風速は、5cm/s以上で且つ70cm/s以下である。 フィルタ51を通過するエアの風速が速ければ速いほどフィルタ51を通過する単位時間あたりのエアの量を多くなる。しかしながら、フィルタ51を通過するエアの風速が速ければ速いほど、シート入口400の近傍のエアの温度を低下させやすい。そのため、ダストDの回収効率を高める場合、フィルタ51を通過するエアの風速は適度な速さであることが望ましい。具体的にはフィルタ51を通過する際のエアの風速は5cm/s以上で且つ70cm/s以下であることが望ましい。本実施例の構成ではフィルタ51におけるダストDの回収率は風速5cm/sにおいてほぼ100%、風速70cm/sにおいて約70%である。そのため、この範囲の風速であれば高い効率でダストDを回収することができる。なお、第一ファン61は、フィルタ51を通過するエアの風速を5cm/sから70cm/sの範囲で調節することができる。フィルタ51を通過するエアの風速及びフィルタ51の通気抵抗は、マルチノズルファン風量測定装置 F-401(ツクバリカセイキ)により測定した。
The electrostatic non-woven fabric used for the
The electrostatic nonwoven fabric used for the
(4−1−2)フィルタの寸法
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。
(4-1-2) Filter Dimensions As shown in FIG. 2A, the
図2(b)のシートP上に斜線で示した領域は、所定の幅サイズのシートPを使用した場合の画像形成が可能な領域Wp−maxを示している。なお、実際には図2(b)で見えているシートPの裏面側に画像が形成される。図2(b)に示すように、領域Wp−maxはシートPの幅サイズ以下の領域である。この領域においてシートP上にトナー画像が形成され、この領域において、ベルト105にワックスが付着し、この領域においてダストDが発生する。
A region indicated by hatching on the sheet P in FIG. 2B indicates a region Wp-max in which image formation is possible when the sheet P having a predetermined width size is used. In practice, an image is formed on the back side of the sheet P visible in FIG. As illustrated in FIG. 2B, the region Wp-max is a region that is equal to or smaller than the width size of the sheet P. In this area, a toner image is formed on the sheet P. In this area, wax adheres to the
ところで、本実施例の定着装置103は、ベルト105の幅方向の中央を基準にシートPを搬送する。そのため、装置に導入可能な最小サイズのシートPにおける領域Wp−maxではシートPの幅サイズによらずダストDが発生し易い。そのため、ダストDを効率良く回収するためには、少なくともこの領域においてダストDを確実に回収するとよい。したがって、フィルタ51の寸法Wfは、最小サイズのシートPにおける領域Wp−max以上である。あるいは、フィルタ51の寸法Wfは、最小サイズのシートPの幅以上である。
By the way, the fixing
また、ダストDは、装置に導入可能な最大サイズのシートPにおける領域Wp−maxにおいて発生し得る。そのため、ダストDを確実に回収するためには、この領域の全域でダストDを回収することが望ましい。したがって、フィルタ51の寸法Wfは、最大サイズのシートPにおける領域Wp−maxよりも長いことが望ましい。あるいは、フィルタ51の寸法Wfは、最大サイズのシートPの幅以上であることが望ましい。
Further, the dust D can be generated in the region Wp-max in the maximum size sheet P that can be introduced into the apparatus. Therefore, in order to reliably collect the dust D, it is desirable to collect the dust D over the entire area. Therefore, the dimension Wf of the
プリンタ1が複数サイズのシートPを利用可能な場合であって、最も利用頻度の高い幅サイズのシートPが分かっている場合はそのシートPにおいてWf>Wp−maxであることが望ましい。
In the case where the
なお本実施例において、使用可能なシートの最大サイズはA3サイズであり、使用可能なシートの最小サイズはハガキサイズである。シートPの搬送方向における幅は、A3サイズが297mm、ハガキサイズが100mmである。前述のWP−maxは、シートPの幅方向の全領域から端部の空白領域(非画像領域)3mmを除いた領域である。そのため、A3サイズのシートPにおけるWP−maxは291mm(=297−3−3)であり、ハガキサイズのシートPにおけるWP−maxは94mm(=100−3−3)である。 In this embodiment, the maximum usable sheet size is A3 size, and the minimum usable sheet size is a postcard size. The width of the sheet P in the conveyance direction is 297 mm for the A3 size and 100 mm for the postcard size. The above-described WP-max is an area obtained by excluding the blank area (non-image area) 3 mm at the end from the entire area in the width direction of the sheet P. Therefore, the WP-max in the A3 size sheet P is 291 mm (= 297-3-3), and the WP-max in the postcard size sheet P is 94 mm (= 100-3-3).
また、フィルタ51の短手方向の長さは、シート入口400の短手方向の長さよりも長い。そのため、シート入口400近傍で発生したダストDを効率的に回収することができる。本実施例では、フィルタ51の短手方向長さは15mmである。
Further, the length of the
(4−1−3)フィルタの配置
フィルタ51は、図1(a)と図1(b)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。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。
(4-1-3) Arrangement of Filter The
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。上述したようにフィルタ51をダクト52の吸気口52aに取り付けると、フィルタ51に向けてエアを案内する構成が不要となる。そのため、フィルタユニット50を小型にすることができる。
Therefore, the nearest distance between the
また、上述したように、長手方向に延びるフィルタ51をベルト105の近傍に配置すると、ダクトの吸気口52aにおけるエアの通過風速が長手方向で均一になる。換言すると、吸気口52aに通気抵抗体であるフィルタ51を配置することで、フィルタ51の背面領域の全域を一定の負圧に保つことができる。すなわち図3の(b)に示すポイント53aと53bと53cの負圧は、略同じ値になっている。
Further, as described above, when the
これは、フィルタ51の通気抵抗が、ダクト52内の通気抵抗よりも格段に大きいためである。ポイント53aと53bと53cの負圧が同レベルであれば、フィルタ51に吸引されるエアF4の風速は、フィルタ51の全面にわたって均一化される。風速が均一化された結果、フィルタユニット50は、ベルト105から発生するダストDを効率良く(最小限の風量で)回収することができる。
This is because the ventilation resistance of the
フィルタユニット50による吸気量が小さいと、ベルト105の近傍に流れ込むエアの量も小さくなる。そのため、ベルト105の近傍のエアの温度低下を小さくすることができる。その結果、ダストDの発生を抑制することができ、ダストDの回収効率も向上する。また、ベルト105の温度低下を抑えられるため省エネにも有利である。
When the amount of intake air by the
(4−1−4)フィルタの形状
上述したように、フィルタ51をベルト105の近傍に配置した場合、フィルタ51と搬送されるシートPとの距離も近くなる。そのためシートPの搬送が乱れた場合にフィルタ51の吸気面51aとシートPが接触する虞がある。フィルタ51とシートPが接触すると、シートP上のトナー画像が乱れる虞がある。また、シートPによってフィルタ51が傷つき、ダストDの回収効率が低下する虞がある。
(4-1-4) Shape of Filter As described above, when the
そこで、本実施例ではシートPとフィルタ51の接触を抑制する工夫を行っている。
Therefore, in this embodiment, a device for suppressing the contact between the sheet P and the
前述したシートPの搬送の乱れとしてはシートPの後端ハネという現象が挙げられる。後端ハネは、ニップ部101bと転写部12aによって挟持搬送されるシートPの後端Pendが転写部12aを通過したときに、後端Pendが図中Vの方向に大きく変位する現象である。
As the above-described disturbance in the conveyance of the sheet P, there is a phenomenon that the trailing edge of the sheet P is broken. The trailing edge splash is a phenomenon in which the trailing edge Pend is greatly displaced in the direction V in the drawing when the trailing edge Pend of the sheet P nipped and conveyed by the
後端ハネは、もともとのシートPの形状が変形(カール)していた場合に生じ易い。また、シートPが剛性の低い薄紙である場合もニップ部101bの形状に沿ってシートPが変形するため後端ハネが生じやすい。
The trailing edge splash is likely to occur when the shape of the original sheet P is deformed (curled). Further, even when the sheet P is thin paper with low rigidity, the sheet P is deformed along the shape of the
この後端ハネに対処すべく本実施例ではフィルタ51を図1(a)のように配置している。
In this embodiment, the
すなわち、フィルタ51の短手方向の端部のうちシート搬送方向の下流側の端部は、フィルタ51の短手方向の端部のうちシート搬送方向の上流側の端部よりも、ニップ部101bと転写部12aを直線で結んだときの搬送経路から離れている。このような構成により、転写部12aを通過したシートPの後端部Pendが搬送の進行とともにV方向へしだいに大きく変位したとしても、フィルタ51とシートPが接触し難くなる。本実施例では、シートPの搬送路から離間する方向にフィルタ51が湾曲している。このような構成により、後端ハネに対処しながらもベルト105とフィルタ51の間隔を近距離に保っている。
In other words, the end on the downstream side in the sheet conveying direction of the end portion in the short direction of the
また、フィルタ51をこのような曲面形状にした場合、限られたスペースの中でフィルタ51の表面積を増大させることができる。フィルタ51の表面積が増えるとダストDとフィルタ51が接触しやすくなるため、ダストDの回収効率が向上する。
Further, when the
(4−2)エアフロー構成
次にプリンタ内のエアフローについて説明する。ダストDを効率良く回収する場合、プリンタ内のエアフロー、特に定着装置103の周辺のエアフローについて適切に制御することが望ましい。以下、定着装置103の周辺のエアフローに関わる構成について詳細に説明する。
(4-2) Airflow Configuration Next, the airflow in the printer will be described. In order to efficiently collect the dust D, it is desirable to appropriately control the air flow in the printer, particularly the air flow around the fixing
(4−2−1)第一ファン
上述したように、第一ファン61の風量が多いとエアを多く吸引できる一方で、シート入口400の近傍のエアの温度を低下させやすい。すなわち、第一ファン61の風量が多いとダストを多く回収できる一方で多くのダストDを発生させやすい。そのため、フィルタユニット50によってダストDを効率よく低減させるには、第一ファン61の風量を適切に保つことが望ましい。以後、第一ファン61による吸気によってダストDが回収されることをダスト回収作用と呼び、第一ファン61の吸気によって、ダストの発生量が増加することをダスト増大作用と呼ぶ。
(4-2-1) First Fan As described above, if the air volume of the
ここで、第一ファン61の風量とダストDの発生量の関係について検証すべく試験をおこなった。試験では、画像形成処理中にプリンタから排出されるダストDの量を測定する。詳細には、チャンバ内に設置されたプリンタ1に画像形成処理を実行させ、プリンタの全排気を取得する。そして、排気されたエアをナノ粒子粒径分布計測器でサンプリングしダストDの排出量を測定する。この試験を、画像形成処理中の第一ファン61の風量をそれぞれ異ならせて複数回行う。ここでは複数通り行われた試験を、試験A、試験B、試験C、試験Dと呼ぶ。
Here, a test was conducted to verify the relationship between the air volume of the
試験Aでは、画像形成処理中に第一ファン61を全速で作動させた状態で、定着装置外に排出されるダストDの量を計測する。試験Bでは、画像形成処理中に第一ファン61を停止させた状態で、定着装置外に排出されるダストDの量を計測する。試験Cでは、画像形成処理中に第1のファンを正常動作可能な最小速度(全速風量の7%となる速度)で作動させた状態で、定着装置外に排出されるダストDの量を計測する。試験Dでは、画像形成処理中に第1のファンを全速風量の20%となる速度で作動させた状態で、定着装置外に排出されるダストDの量を計測する。
In test A, the amount of dust D discharged out of the fixing device is measured with the
試験Aと試験Bにおけるプリント開始後の経過時間とダストD発生量の関係について、図15(b)に示す。試験Bと試験Cにおけるプリント開始後の経過時間とダストDの発生量の関係について、図15(b)に示す。試験Cと試験Dにおけるプリント開始後の経過時間とダストDの発生量の関係について、図15(C)に示す。試験Bと本実施例(E)におけるプリント開始後経過時間とダストDの発生量の関係について、図15(D)に示す。 FIG. 15B shows the relationship between the elapsed time after the start of printing in Test A and Test B and the amount of dust D generated. FIG. 15B shows the relationship between the elapsed time after the start of printing in test B and test C and the amount of dust D generated. FIG. 15C shows the relationship between the elapsed time after the start of printing in test C and test D and the amount of dust D generated. FIG. 15D shows the relationship between the elapsed time after the start of printing and the amount of dust D generated in Test B and Example (E).
(A)は、試験Aにおける画像形成処理開始からの経過時間とダストDの排出量の関係を示している。(B)は、試験Bにおける画像形成処理開始からの経過時間とダストDの排出量の関係を示している。(C)は、試験Cにおける画像形成処理開始からの経過時間とダストDの排出量の関係を示している。(D)は、試験Dにおける画像形成処理開始からの経過時間とダストDの排出量の関係を示している。 (A) shows the relationship between the elapsed time from the start of the image forming process in Test A and the amount of dust D discharged. (B) shows the relationship between the elapsed time from the start of the image forming process in test B and the amount of dust D discharged. (C) shows the relationship between the elapsed time from the start of the image forming process in test C and the amount of dust D discharged. (D) shows the relationship between the elapsed time from the start of the image forming process in test D and the amount of dust D discharged.
図15(a)によれば、プリント開始後約70秒までは(A)が(B)のダスト排出量を上回っており、その後は(A)が(B)のダスト排出量を下回っている。これは、プリント開始後約70秒までは、ダスト増大作用がダスト回収作用を上回っていることを意味する。上述したように第一ファン61の風量が小さいほどダスト増大作用は小さくなる。そのため、第一ファン61の風量を試験Aの状態から下げていけば、いずれプリント開始初期におけるダスト回収作用がダスト増大作用を上回るはずである。
According to FIG. 15A, until about 70 seconds after the start of printing, (A) exceeds the dust discharge amount of (B), and thereafter (A) falls below the dust discharge amount of (B). . This means that the dust increasing action exceeds the dust collecting action until about 70 seconds after the start of printing. As described above, the dust increasing action decreases as the air volume of the
本発明者等の検討したところ、第一ファン61の風量を全速風量の10%(フィルタ51におけるエアの通過風速は5cm/s)まで低下させた時、プリント開始初期におけるダスト回収作用がダスト増大作用を上回ることができた。
As a result of studies by the present inventors, when the air flow rate of the
図15(b)によれば、プリント開始後の全期間において(B)が(C)のダスト排出量を上回っている。これは、(B)においてダスト回収作用がダスト増大作用を常に上回っていることを意味する。 According to FIG. 15B, (B) exceeds the dust discharge amount of (C) in the entire period after the start of printing. This means that the dust recovery action always exceeds the dust increase action in (B).
図15(c)によれば、プリント開始後90秒までは(D)が(C)のダスト排出量を上回っており、その後しばらくの間はダスト排出量がほぼ同等となる。そしてプリント開始後150秒を過ぎたあたりから(D)が(C)のダスト排出量を下回っている。 According to FIG. 15C, (D) exceeds the dust discharge amount of (C) until 90 seconds after the start of printing, and the dust discharge amount becomes substantially equal for a while after that. Then, after about 150 seconds from the start of printing, (D) is below the dust discharge amount of (C).
このことから、プリント開始後90秒(所定時間)までは第一ファン61を7%の風量で動作させ、プリント開始後150秒からは第一ファン61を20%の風量で動作させることで、ダストDの排出量をより低減できることが分かる。つまり、プリント開始後の初期は第一ファン61を少ない風量で動作させ、時間経過とともに第一ファン61の風量を増加させることが望ましい。上述した結果をもとに、本実施例では第一ファン61の風量制御を行う。図14(b)に示すように、本実施例ではプリント開始後90秒までは、第一ファン61を7%の風量で動作させている。この風量は、ファン61を最小の速度で回転させた場合の風量以上(吸気量以上)で且つファン61を最大の速度で回転させた場合の風量の10%以下の風量である。プリント開始後90秒から390秒までは第一ファン61を20%の風量で動作させている。プリント開始後390秒以降は第一ファン61を100%で動作させている。(E)は、本実施例における画像形成処理開始からの経過時間とダストDの排出量の関係を示している。
From this, the
図15(d)によれば、本実施例では試験Bと比べてダストDの排出量が半分以下となっている。すなわち、本実施例では画像形成の開始初期から600秒経過するまでの間においてダストDの排出量を半減することができた。 According to FIG.15 (d), the discharge amount of the dust D is a half or less compared with the test B in a present Example. That is, in this embodiment, the amount of dust D discharged can be halved in the period from the start of image formation to 600 seconds.
(4−2−2)第二ファン及び第三ファン
水分を含むシートPが定着装置103で加熱されると、シートPからは水蒸気が発生する。この水蒸気によって、空間Cは湿度が高い状態になる。空間Cは、シート搬送方向において定着装置103よりも下流側で且つ排出ローラ14よりも上流側の空間領域である。
(4-2-2) Second Fan and Third Fan When the sheet P containing moisture is heated by the fixing
空間Cの湿度が高いと結露が発生し易いため、ガイド部材15上には水滴が付着しやすい。搬送されてきたシートPにガイド部材15上の水滴が付着すると画像不良の発生を招く。
When the humidity in the space C is high, dew condensation is likely to occur, so that water droplets are likely to adhere on the
そのため、シートPから発生する水蒸気によって空間Cの湿度が高くなった場合、この湿度を低下させることが望ましい。 Therefore, when the humidity of the space C is increased by the water vapor generated from the sheet P, it is desirable to reduce this humidity.
第二ファン62はガイド部材15に結露が発生することを防止するためのファンである。
The
第二ファン62はプリンタ1の外部からエアを機内に引き込んで、ガイド部材15にエアを吹き付けることで、空間Cの湿度を低下させる。詳細には、第二ファン62からエアが吹き付けにより、ガイド部材15近傍の水蒸気が空間Cの周囲に拡散するため、ガイド部材15近傍の局所的な湿度上昇が抑制される。第二ファン62のみを用いる場合であっても、ガイド部材15における結露を有る程度の期間は抑制できる。しかしながら、水蒸気の排出先が排出ローラ対14の周囲に生じた隙間のみとなるので、空間Cにおける湿度は次第に上昇してしまう。そこで本実施例では、第二ファン62からの吹き付けによって空間Cから追い出された水蒸気を第三ファン63によって機外に排出している。
The
第三ファン63は、図2の(a)に示すように、定着装置103の周辺にエアフロー63aを生じさせる。第三ファン63は、エアフロー63aによって空間Cの水蒸気と熱気を機外に排出する役目を果たす。一方で、第三ファン63は、ベルト105のニップ部101bの近傍にあるダストDを吸い出して、フィルタを経由せずに機外に排出してしまう虞がある。
As shown in FIG. 2A, the
第三ファン63によって画像形成装置外に排出されるダストDを低減するために、第三ファン63の下流に別途フィルタを設けてもよい。しかしながら、第三ファン63にフィルタを付けると、フィルタの通気抵抗によって排気が妨げられるため、空間Cの熱と水蒸気を機外に十分に排出することが困難となる。本実施例では、第三ファンを動作させる場合、第一ファンの風量よりも十分に大きい風量で動作させることで水蒸気を確実に排出している。そのため、ダストDが第三ファン63に向かって引き込まれ易い。
In order to reduce dust D discharged from the image forming apparatus by the
そこで本実施例では、ダストDが第三ファン63に向かって引き込まれることを抑制できるようにプリンタ1の機内のエアフローを調整している。具体的には、定着装置103よりもシート搬送方向の下流側の空間の気圧が、定着装置103よりもシート搬送方向の上流側の空間の気圧よりも高くなるように、プリンタ1内のエアフローの調整している。
Therefore, in this embodiment, the air flow in the
また、上述したエアフローの調整を行っても少なからずダストDが第三ファン63に引き込まれるため、ダストDの発生量が多い画像形成処理の開始初期(図9(b)参照)では第三ファン63の動作を抑えてダストDの排出を抑制している。そして、画像形成処理が進行してダストDの発生が少なくなった時点で第三ファン63を作動させ、空間Cの水蒸気と熱気を機外に排出している。
Even if the air flow adjustment described above is performed, not a little dust D is drawn into the
なお、第三ファン63の動作を抑制する期間は、プリンタ1に熱的な問題が生じない程度の期間である。画像形成処理の開始初期は画像形成装置内の各構成がまだ十分に加熱されていないため、数分程度であれば排熱が行われなくても問題がない。また、上述したように、数分程度の期間であれば第二ファン62のみで結露を防止できる。
The period during which the operation of the
(4−3)制御フロー
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易い。しかしながら、一部のダストDはシート出口500の近傍で発生する場合がある。また、定着装置103の近傍に存在する一部のダストDは、シートPの搬送に伴って定着装置103よりもシート搬送方向の下流側の空間Cに運ばれる場合がある。あるいは、シート入口400近傍で発生したダストDの一部が熱対流によって空間Cへと運ばれる場合がある。
(4-3) Control Flow As described above, the dust D is likely to be generated in the vicinity of the
こうした一部のダストDはフィルタユニット50で回収することが難しく、定着装置103よりもシート搬送方向の下流側の部材に付着するか機外に排出されてしまう。シート搬送方向の下流側の部材としてはガイド部材15や、排出ローラ対14が挙げられる。これらの部材にダストDが付着した場合、画像不良の発生を招く。そのため、フィルタユニット50を用いてダストDを回収する場合、回収効率を高めるためにフィルタユニット50の近傍にダストDを封じ込めることが望ましい。換言すると、ダストDが定着装置103よりもシート搬送方向の下流側に向かわないように画像形成装置内のエアフローを調整することが望ましい。
Such a part of the dust D is difficult to be collected by the
そこで、本実施例では、画像形成の連続処理中において、上述した第一ファン61の制御に加えて、第二ファン62と第三ファン63の制御を行っている。
Therefore, in this embodiment, during the continuous image forming process, the
各ファンは、定着装置103の周辺の温度状態に応じて適切に制御されることが望ましい。本実施例では、プリント開始からどれだけ時間が経過したかに基づいて定着装置103の周辺の温度状態を推測し、画像形成処理の第1の期間と、第2の期間と、第3の期間においてそれぞれ異なるファン制御をおこなっている。
Each fan is desirably controlled appropriately in accordance with the temperature state around the fixing
第1の期間とは、画像形成処理が開始されてから第1の所定時間(例えば90秒)に達するまでの期間である。換言すると、第1の期間とは、画像形成の連続処理の最初のシートPがニップ部101bを通過してから所定時間に達するまでの期間である。
The first period is a period from when the image forming process is started until a first predetermined time (for example, 90 seconds) is reached. In other words, the first period is a period from when the first sheet P in the continuous image forming process passes through the
第2の期間とは、第1の所定時間が経過してから第2の所手時間(例えば360秒)に達するまでの期間である。第3の期間とは、第2の所定時間が経過した後の期間である。本実施例では、制御回路Aが備えるタイマ部(不図示)によってプリンタ開始からの経過時間を計測している。 The second period is a period from when the first predetermined time elapses until the second work time (for example, 360 seconds) is reached. The third period is a period after the second predetermined time has elapsed. In this embodiment, an elapsed time from the start of the printer is measured by a timer unit (not shown) provided in the control circuit A.
なお、プリント開始からの経過時間を取得する方法は、タイマ部(不図示)には限られない。例えば、制御回路Aは、シートPの処理枚数をカウントするカウンタ部に基づいてプリント開始からの経過時間を取得してもよい。したがって、画像形成処理が開始されてから第1の所定枚数(例えば75枚)のシートPに画像形成処理を施すまでの期間を第1の期間として定めてもよい。換言すると、画像形成の連続処理の最初のシートPがニップ部101bを通過してから第1の所定枚数(例えば75枚)のシートPがニップ部101bを通過するまでの期間を第1の期間として定めてもよい。第1の所定枚数のシートPに画像形成処理を施してから第2の所定枚数(例えば300枚)のシートPに画像形成処理を施すまでの期間を第2の期間として定めてもよい。第2の所定枚数のシートPに画像形成処理を施してから後の期間を第3の期間として定めてもよい。
Note that the method of acquiring the elapsed time from the start of printing is not limited to the timer unit (not shown). For example, the control circuit A may acquire the elapsed time from the start of printing based on a counter unit that counts the number of processed sheets P. Therefore, the period from when the image forming process is started to when the first predetermined number of sheets (for example, 75 sheets) P is subjected to the image forming process may be defined as the first period. In other words, the period from when the first sheet P of the continuous image forming process passes through the
なお、第二ファン62は定着装置103の上方の空間Cにエアを吹き付けるための送風部として機能し、第三ファン63は定着装置103の上方の空間Cからエアを吸引して画像形成装置の外部に排出する送風部(排気部)として機能する。
The
以下、図13と図16に基づいて各ファンの動作シーケンスの詳細を説明する。図16(a)は、実施例2におけるサーミスタTHのシーケンス図である。図16(b)は、実施例2における第一ファンのシーケンス図である。図16(c)は、実施例2における第二ファンのシーケンス図である。図16(d)は、実施例2における第三ファンのシーケンス図である。 The details of the operation sequence of each fan will be described below with reference to FIGS. FIG. 16A is a sequence diagram of the thermistor TH in the second embodiment. FIG. 16B is a sequence diagram of the first fan in the second embodiment. FIG. 16C is a sequence diagram of the second fan in the second embodiment. FIG. 16D is a sequence diagram of the third fan in the second embodiment.
プリンタ1の電源がONになる(電源が投入される)と制御回路Aは制御プログラムを実行する(S101)。制御回路Aはプリント命令信号を受信するとS103へとステップを進める(S102)。
When the
制御回路Aは、サーミスタTHの出力信号を取得してその検知温度が所定の温度(例えば100℃)以下である場合(YES)はS104へとステップを進め、所定の温度(例えば100℃)よりも高い場合(NO)はS112へとステップを進める(S103)。 When the control circuit A acquires the output signal of the thermistor TH and the detected temperature is not higher than a predetermined temperature (for example, 100 ° C.) (YES), the control circuit A proceeds to step S104, and from the predetermined temperature (for example, 100 ° C.) If it is higher (NO), the process proceeds to S112 (S103).
なお、S103は、プリンタ1の内部が冷えているかどうか、特に定着装置103の周辺気温が冷えているかどうかを判定するステップである。つまり、制御回路Aは、定着装置103の周辺気温に関する情報をサーミスタTHから取得する取得部として機能する。
なお、制御回路Aは、定着装置103の周辺温度に関する情報をサーミスタTH以外から取得してもよい。例えば、定着装置103の周辺気温を検知できる温度センサがある場合、制御回路Aはこの温度センサから情報を取得してもよい。
Note that S103 is a step of determining whether the inside of the
The control circuit A may acquire information related to the ambient temperature of the fixing
ステップがS112に進むと、制御回路Aはプリント開始にともない第二ファン62と第三ファン63を全速風量である100(%)に設定する。そして、制御回路Aはプリント終了後に第二ファン62と第三ファン63の動作を停止させる(S112)。
When the step proceeds to S112, the control circuit A sets the
プリント開始時にサーミスタTHの検知温度が100℃よりも高い場合は、定着装置103の周辺気温は十分に高いと考えられる。そのためダストDの発生量が少ないので、本実施例では第一ファン61を作動させていない。しかしながら、微小に発生するダストDを回収するために、第一ファン61を動作させても構わない。このとき、第一ファン61の風量が全速風量の100(%)であるとダストDの回収効率が高くて好ましい。
If the detected temperature of the thermistor TH is higher than 100 ° C. at the start of printing, the ambient temperature of the fixing
プリント開始時にサーミスタTHの検知温度が100℃よりも低い場合は、定着装置103の周辺気温が低いと考えられる。定着装置103の周辺気温が低いと、プリントを開始した際にガイド部材15において結露が発生しやすく、また、ダストDが発生しやすい。そのため、これらの課題をそれぞれ解決することが求められる。
When the temperature detected by the thermistor TH is lower than 100 ° C. at the start of printing, it is considered that the ambient temperature around the fixing
ステップがS104に進みプリントが開始されると、制御回路Aは第一ファン61の風量を7(%)に設定し、第二ファンの風量を100(%)に設定する(S104、S105)。
When the step proceeds to S104 and printing is started, the control circuit A sets the air volume of the
ステップがS105に進み、プリント開始から第1時間(例えば90秒)が経過すると(YES)、制御回路AはS107へとステップを進める(S106)。そうでない場合(NO)、制御回路Aは各ファンの風量を維持する。 When the step proceeds to S105 and a first time (for example, 90 seconds) has elapsed from the start of printing (YES), the control circuit A advances the step to S107 (S106). If not (NO), the control circuit A maintains the air volume of each fan.
ステップがS107に進むと、制御回路Aは第一ファン61の風量を20(%)に設定し、第三ファン63を100(%)に設定する。このとき、第三ファン63の風量が、第一ファン61の風量と第二ファン62の風量の和を上回ると、ダストDが第三ファン63に引き込まれてしまう。換言すると、第三ファン63の風量から第二ファン62の風量を引いた差の風量が第一ファン61の風量よりも大きい場合、ニップ下流側の気圧がニップ上流側の気圧よりも低くなる。そしてダストDがニップ上流側からニップ下流側へと移動してしまう。
When the step proceeds to S107, the control circuit A sets the air volume of the
そこで本実施例では、第二ファンの風量を“100”に維持して、第三ファン63の風量が、第一ファン61の風量と第二ファン62の風量の和を下回るようにしている。換言すると、第一ファン61による送風と第三ファン63による送風が並行して行われる場合、第二ファンは、第三ファンの風量と第一ファンの風量の差の風量よりも多い風量で送風を行う。換言すると、制御回路Aは、第一ファン61及び第二ファン62及び第三ファン63を同時に動作させる場合、第三ファン63の風量から第二ファンの風量を引いた差の風量が第一ファン61の風量以下となるように、各ファンの制御を行う。
Therefore, in this embodiment, the air volume of the second fan is maintained at “100” so that the air volume of the
プリント開始から第2時間(例えば90秒)が経過すると(YES)、制御回路AはステップをS109へと進める(S108)。そうでない場合(NO)、制御回路Aは各ファンの風量を維持する。 When a second time (for example, 90 seconds) elapses from the start of printing (YES), the control circuit A advances the step to S109 (S108). If not (NO), the control circuit A maintains the air volume of each fan.
プリント開始から第3時間(例えば390秒)が経過すると(YES)、制御回路AはステップをS109へと進める(S108)。そうでない場合(NO)、制御回路Aは各ファンの風量を維持する。 When a third time (for example, 390 seconds) elapses from the start of printing (YES), the control circuit A advances the process to S109 (S108). If not (NO), the control circuit A maintains the air volume of each fan.
ステップがS109に進むと、制御回路Aは、第一ファン61の風量を100(%)に設定しS110に進む(S109)。
When the step proceeds to S109, the control circuit A sets the air volume of the
プリントが終了すると(S110)、制御回路Aは、第1のファンと第2のファンと第3のファンを停止させる(S111)。 When printing is completed (S110), the control circuit A stops the first fan, the second fan, and the third fan (S111).
なお、画像形成処理の開始から10分程度が経過すると、ダストDの発生量が著しく少なくなる。そのため、S109の後でプリントが長期にわたって実行される場合、プリントの終了を待たずに第一ファン61の送風を停止(OFF)してもよい。
Note that when about 10 minutes have elapsed from the start of the image forming process, the amount of dust D generated is significantly reduced. Therefore, when printing is performed for a long time after S109, the blowing of the
本実施例では、プリントの実行中において第二ファン62を常に全速で動作させているが、これには限られない。例えば、第三ファン63と同様に、プリントの開始初期では第二ファン62を停止させ、プリントの途中から第二ファン62を動作させてもよい。例えば、第三ファンの動作開始タイミングに合わせて第二ファン62の動作を同時に開始してもよい。その場合、ガイド部材15における結露の発生を抑制するため、第二ファン62及び第三ファン63の動作開始タイミングはプリント開始後90秒よりも早め(例えばプリント開始後45秒)に設定するとよい。
In the present embodiment, the
また、本実施例では、第二ファン62及び第三ファン63は全速(100%)で動作させるか、停止(0%)にさせている。しかしながら、第三ファン63の風量から第二ファンの風量を引いた差の風量が第一ファン61の風量以下となるように各ファンの風量が調整されていれば、第二ファン62及び第三ファン63の風量を第一ファンの風量のように多段階的に調整してもよい。
In this embodiment, the
また、定着装置103の周辺温度を検知できる温度センサがある場合は、定着装置103の周辺温度を推測しなくてよい。したがって、制御回路Aは。プリント開始からの経過時間を取得しなくてよい。このような温度センサがある場合、検知温度が第1の所定の温度となった場合にS107を実行し、検知温度が第1の所定の温度よりも高い第2の所定の温度となった場合にS109を実行すればよい。
If there is a temperature sensor that can detect the ambient temperature of the fixing
本実施例では、画像形成処理の実行中において、風量の多い第二ファン62を常に全速で作動させている。したがって、空間Cは常に陽圧状態となっている。そのため、空間Cにはシート入口400からのダストDが流れ込みにくい。また、本実施例では画像形成処理の実行途中で第3のファンを作動させている。しかしながら、第三ファン63の風量は第二ファン62の風量と第一ファン61の和の風量以下であるため空間Cを陽圧に維持することができる。
In the present embodiment, the
また、本実施例では、プリント開始時点における第三ファンの風量を0(OFF)に設定しているが、図16に示すように、第三ファンの風量を50(%)に設定してもよい。この場合であっても第三ファン63の風量は第二ファン62の風量と第一ファン61の和の風量以下であるため空間Cを陽圧にすることができる。また、こうすることで、ガイド部材15の周辺の結露を確実に防止すると同時に、定着装置103の周辺装置の温度上昇をさらに抑制することが可能である。
In this embodiment, the air volume of the third fan at the start of printing is set to 0 (OFF). However, as shown in FIG. 16, the air volume of the third fan may be set to 50 (%). Good. Even in this case, since the air volume of the
第一ファン61の全速風量は第二ファン62の全速風量より小さく、第三ファン63の全速風量よりも小さい。本実施例では、第一ファン61を100%で作動させた場合の風量は5l/sであり、7%で作動させた場合の風量は0.5l/sである。第二ファン62を100%で作動させた場合の風量は10l/sである。第3のファンを100%で作動させた場合の風量は10l/sである。このように、第一ファン61を全速で動作させても第一ファン61の風量は第二ファン62及び第三ファン63の風量に比べて小さい。そのため、空間Cの気圧状態は、第二ファン62及び第三ファン63によって支配的に制御される。つまり、制御回路Aは第二ファン62及び第三ファン63を制御することで、空間CにダストDが流れることを抑制できる。
The total speed air volume of the
本実施例によれば、ニップ部101bの近傍において、ニップ部101bの長手方向に沿ってムラなく吸気を行い、ダストDを効率良く回収することができる。本実施例によれば、ニップ部101bの近傍において、吸気が局所的に強くなることを抑制し、定着ベルト105の局所的な温度低下を抑制できる。本実施例によれば、ニップ部101bの近傍において、ニップ部101bの長手方向端部側のエアを確実に吸気し、ニップ部101bの長手方向端部側のダストDを確実に回収できる。
According to this embodiment, in the vicinity of the
上述したように制御回路Aは、プリント開始からの時間経過にともない第一ファンの風量を段階的に調整する制御モードを実行可能である。したがって、本実施例によれば、ベルト105の近傍のエアを冷まし過ぎないように吸気し、ダストDの発生を抑制できる。つまり、本実施例によれば、ベルト105の近傍の気温に応じて、ダストDの効率良く回収できる。
As described above, the control circuit A can execute a control mode in which the air volume of the first fan is adjusted stepwise as time elapses from the start of printing. Therefore, according to the present embodiment, the air in the vicinity of the
本実施例によれば、画像形成装置内のエアフローを制御し、定着装置103の下流側にダストDが流出することを抑制できる。
According to this embodiment, it is possible to control the air flow in the image forming apparatus and suppress the dust D from flowing out to the downstream side of the fixing
本実施例によれば、定着装置103のシート入口400の近傍にダストDを封じ込め、フィルタユニット50によって効率良くダストDを回収できる。
According to this embodiment, the dust D is sealed in the vicinity of the
<実施例2>
次に、実施例2について説明する。図17は、実施例2に送風機構を説明するための図である。図18は、実施例2の定着装置及び送風機構を分解して斜視した図である。
<Example 2>
Next, Example 2 will be described. FIG. 17 is a diagram for explaining the air blowing mechanism in the second embodiment. FIG. 18 is an exploded perspective view of the fixing device and the air blowing mechanism according to the second embodiment.
実施例1では、ダストDをシート入口400の近傍に留める為に、第一ファン61、第二ファン62、および第三ファン63の風量のバランスを制御していた。一方、実施例2では、ニップ部101bの長手方向外側において、シート搬送方向の下流側から上流側に向けて送風を行う送風機構70を設けている。このような構成により、ダストDがニップ部101bの長手方向外側を経由してシート搬送方向の下流側に流出することを抑制できる。なお、第二ファン62が送風機構70に置き換わった点などを除き実施例1のプリンタ1と実施例2のプリンタ1の構成は同様である。したがって、同様の構成に関しては同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。図17は、実施例2に送風機構を説明するための図である。図18は、実施例2の定着装置及び送風機構を分解して斜視した図である。
In the first embodiment, in order to keep the dust D in the vicinity of the
ダストDは、第三ファン63の排気に伴うエアフローの発生や、定着装置103が高温になることで生じる上昇気流の発生によってシート入口400からシート出口500へと移動しようとする。これを改善すべく、ダストDの移動経路について検証したところ、次のようなことがわかった。
The dust D tends to move from the
ベルト105とローラ102の間の領域はニップ部101bによって隙間なく遮られているため、ダストDが通過することがない。ベルト105の周方向に沿った領域では、ベルト105の回転で生じる対流がダストDの移動が妨げるため、ここをダストDが通過することはない。同様に、ローラ102の周方向に沿った領域では、ローラ102の回転で生じる対流がダストDの移動が妨げるため、ここをダストDが通過することはない。ところが、定着装置103のうちニップ部101bよりも長手方向外側の領域では、ダストDの移動を妨げるものがないため、ここをダストDが通過してしまう。
Since the region between the
そこで、本実施例では、定着装置103のうちニップ部101bよりも長手方向外側の領域をダストDが通過しないように図17に示すような送風機構70を設けた。
Therefore, in this embodiment, a
(送風装置)
本実施例の定着装置103は、ベルト105及びローラ102の長手方向一端部と側板107Rの間に5mmの隙間があいており、ベルト105及びローラ102の長手方向他端部と側板107Lの間に5mmの隙間があいている。この隙間においてシート搬送方向の上流側から下流側へ向かう気流が発生するとダストDが流出してしまう。そこで本実施例では送風機構70を用いることで、この隙間においてシート搬送方向の下流側から上流側へ向かう気流が発生させている。
(Blower)
In the
送風機構70は、定着装置103の長手方向両端部に気流を発生させることで、ダストDの移動を抑制する装置である。
The
送風機構70は、図18に示すように、定着装置103の長手方向の一端側において、吹き出し口72Rを備えた送風ダクト71Rと、送風ダクト71Rに取り付けられた送風ファン73Rを備えている。送風機構70は、定着装置103の長手方向の他端側において、吹き出し口72Lを備えた送風ダクト71Lと、送風ダクト71Lに取り付けられた送風ファン73Lを備えている。
As shown in FIG. 18, the
送風ダクト(71F、71R)は通気ダクトとして気密性の高い樹脂材料で構成されている。送風ダクト(71F、71R)の気流吹き出し口(72F、72R)は、シート出口500から定着装置103の内部へと挿入されている。気流吹き出し口(72F、72R)ベルト105やローラ102に対して非接触である。
The air ducts (71F, 71R) are made of a highly airtight resin material as a ventilation duct. Airflow outlets (72F, 72R) of the air ducts (71F, 71R) are inserted from the
送風ダクト(71F、71R)の開口のうち気流吹き出し口(72F、72R)とは反対側の開口には、ファン(73F、73R)が取り付けられている。ファン(73F、73R)はプリンタ1の内部または外部から吸引したエアを送風ダクト(71F、71R)の内部へと送りこむ送風手段である。送風ダクト(71F、71R)に送り込まれたエアは、図17に示す気流80の向きに流れ、気流吹き出し口(72F、72R)から排出される。気流吹き出し口(72F、72R)から排出されたエアは、シート搬送方向の下流側から上流側へと向かう。このとき、気流吹き出し口(72F、72R)から排出されるエアの風量は、シート搬送方向の上流側から下流側へ向かおうとする気流の風量以上であることが望ましい。
Fans (73F, 73R) are attached to openings on the side opposite to the air flow outlets (72F, 72R) among the openings of the air ducts (71F, 71R). The fans (73F, 73R) are air blowing means for sending air sucked from the inside or outside of the
気流吹き出し口(72F、72R)から排出されるエアの風量として望ましい風量について検証したところ、次のような結果が得られた。本実施例の構成では、気流吹き出し口(72F、72R)から排出されるエアの流速が0.3m/secとなるようにファン(73F、73R)の駆動を調節することで、上流側から下流側へ向かおうと気流を打ち消すことができた。本実実施例では、よる確実にダストDの流出を抑制するため、気流吹き出し口(72F、72R)から排出されるエアの流速が0.5m/secとなるようにファン(73F、73R)の駆動を調節している。ない、エアの流速が大きすぎるとシート入口400の温度を低下させてしまうため、気流吹き出し口から排出されるエアの流速は1.0m/sec以下であることが望ましい。
When the air volume desirable as the air volume discharged from the air flow outlets (72F, 72R) was verified, the following results were obtained. In the configuration of the present embodiment, the drive of the fans (73F, 73R) is adjusted from the upstream side to the downstream side so that the flow velocity of the air discharged from the air flow outlets (72F, 72R) is 0.3 m / sec. I was able to cancel out the airflow to go to the side. In the present embodiment, in order to reliably suppress the outflow of the dust D, the fan (73F, 73R) of the fan (73F, 73R) is set so that the flow velocity of the air discharged from the air flow outlet (72F, 72R) is 0.5 m / sec. The drive is adjusted. If the air flow rate is too high, the temperature of the
本実施例によれば、送風機構70を設けることで、定着装置103の下流側にダストDが流出することを抑制できる。しかしながら、ダストDの流出を抑制するための特別な構成を設けずに済む点において、実施例2よりも実施例1が望ましい。
According to the present embodiment, by providing the
(その他の実施例)
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。
(Other examples)
Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the configurations described in the embodiments. Numerical values such as dimensions exemplified in the embodiments are examples, and may be appropriately set within a range in which the effects of the present invention can be obtained. Moreover, you may replace the one part structure as described in an Example with the other structure which has the same function in the range with which the effect of this invention is acquired.
フィルタ51の吸気面51aは曲面形状でなくてもよい、吸気面51aが平面形状であってダストDの回収は可能である。フィルタ51として、不織布フィルタではなくハニカムフィルタ等の別のフィルタを用いてもよい。フィルタ51として静電処理された不織布フィルタである静電フィルタを用いる場合、ダストDを帯電装置で帯電させてからフィルタ51で回収してもよい。フィルタ51の配置構成は実施例に記載のものには限られない。例えば、ベルト105の長手方向両端部に二つ以上のフィルタ51が設置されていても良い。フィルタ51は、シート搬送路に対して加圧ローラ側に設置されていても良い。
The intake surface 51a of the
定着装置103は縦パスでシートを搬送する構成には限定されない。例えば定着装置103は横パスや斜めにシートを搬送する構成であっても良い。しかしながら、定着装置の熱に起因する上昇気流が発生する点において、縦パス構成の方が実施例に記載の効果を得やすい。
The fixing
シート上のトナー画像を加熱する加熱回転体は、ベルト105には限られない、加熱回転体は、ローラであってもよく、複数のローラにベルトが架け渡されたベルトユニットであってもよい。しかしながら、加熱回転体の表面が高温となり、ダストDが発生し易い実施例1の構成の方が大きな効果を得ることができる。
The heating rotator for heating the toner image on the sheet is not limited to the
加熱回転体とニップ部を形成するニップ形成部材は、加圧ローラ102には限られない。例えば、複数のローラにベルトが架け渡されたベルトユニットを用いてもよい。
The nip forming member that forms the nip portion with the heating rotator is not limited to the
加熱回転体を加熱する加熱源は、ヒータ101aのようなセラミックヒータには限られない。例えば、加熱源はハロゲンヒータであってもよい。また加熱回転体を直接電磁誘導発熱させてもよい。このような構成であってもシート入り口400近傍でダストDが発生し易いため、実施例1の構成を適用できる。
The heat source for heating the heating rotator is not limited to a ceramic heater such as the
プリンタ1を例に説明した画像形成装置は、フルカラーの画像を形成する画像形成装置に限られず、モノクロの画像を形成する画像形成装置でもよい。また画像形成装置は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、複写機、FAX、及び、これらの機能を複数備えた複合機等、種々の用途で実施できる。
The image forming apparatus described using the
12a 接触部
15 ガイド部材
50 フィルタユニット
51 フィルタ
52 ダクト
52a 吸気口
61 第一ファン (第1のファン)
62 第二ファン (第3のファン)
63 第三ファン (第2のファン)
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
TH サーミスタ
A 制御回路
Wp−max 最大画像幅
P シート
S トナー
62 Second Fan (Third Fan)
63 Third fan (second fan)
101 fixing
Claims (13)
前記第1のファンと前記第2のファンが同時に動作して且つ前記第2のファンの風量が前記第1のファンの風量よりも大きい場合、前記空間に向けて送風を行う第3のファンと、
前記第1のファンと前記第2のファンと前記第3のファンが同時に動作して且つ前記第2のファンの風量が前記第1のファンの風量よりも大きい場合、前記第2のファンの風量から前記第3のファンの風量を引いた差の風量が前記第1のファンの風量以下となるように各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。 An image forming unit that forms an image using toner containing a release agent, a transfer unit that transfers an image formed by the image forming unit to a recording material, and a nip unit that records the recording material conveyed from the transfer unit A pair of rotators for heating and fixing the image on the recording material by nipping and conveying, and an intake port for sucking air from the vicinity of the pair of rotators, and the intake air in the recording material conveyance direction. A duct having an opening disposed between the transfer portion and the nip portion, a filter provided in the duct for collecting fine particles caused by a release agent, and an intake air provided in the duct from the intake port A first fan for blowing air as much as possible, and a second fan for blowing air from a space downstream of the nip portion in the conveying direction toward the outside of the machine in order to discharge water vapor generated in the nip portion to the outside of the machine. Images with fans In the deposition apparatus,
A third fan that blows air toward the space when the first fan and the second fan operate simultaneously and the air volume of the second fan is greater than the air volume of the first fan; ,
When the first fan, the second fan, and the third fan operate simultaneously, and the air volume of the second fan is larger than the air volume of the first fan, the air volume of the second fan An image forming apparatus comprising: a control unit that controls each fan so that an air volume of a difference obtained by subtracting an air volume of the third fan from the first fan is equal to or less than an air volume of the first fan.
複数の記録材に連続して画像を形成する連続処理の開始時に前記近傍の温度が所定の温度以下であること前記情報が示す場合、前記連続処理の第1の期間において前記第2のファンを動作させずに前記第1のファンを動作させ、前記連続処理の前記第1の期間よりも後の第2の期間において前記第1のファンと前記第2のファンを同時に動作させる制御を行う制御部と、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。 An acquisition unit for acquiring information about the temperature in the vicinity of the pair of rotating bodies;
If the information indicates that the temperature in the vicinity is equal to or lower than a predetermined temperature at the start of continuous processing for continuously forming images on a plurality of recording materials, the second fan is turned on during the first period of the continuous processing. Control for operating the first fan without operating, and performing control to operate the first fan and the second fan simultaneously in a second period after the first period of the continuous processing 4. The image forming apparatus according to claim 1, further comprising: an image forming unit.
前記情報は、画像形成装置に電源が投入されてから画像形成処理が開始されるまでの間に検知された前記温度センサの検知温度に基づく情報であることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。 A temperature sensor that performs output according to the temperature of one of the pair of rotating bodies;
5. The information according to claim 4, wherein the information is information based on a temperature detected by the temperature sensor that is detected from when power is supplied to the image forming apparatus to when image forming processing is started. Image forming apparatus.
前記第3のファンは、前記空間にむけて送風を行う場合、前記案内部材に向けてエアを吹きつけ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。 A guide member for guiding the recording material that has passed through the nip portion;
The image forming apparatus according to claim 1, wherein when the third fan blows air toward the space, the third fan blows air toward the guide member.
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