JP7326982B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置に係わる。
電子写真方式の画像形成装置において、ワックス成分を添加したトナーを用いることが提案されている。しかし、ワックス成分を添加したトナーを画像形成に用いると、定着工程においてワックス成分が溶け出し、画像不良を発生する場合がある。そこで、用紙表面において溶け出したワックス成分をクリーニングするために、用紙を所定距離搬送して冷却することによってワックス成分を固化(結晶化)し、ウェブでクリーニングする構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2002-91205号公報
しかしながら、上述の用紙を所定距離搬送して冷却する構成では、画像形成のための搬送経路に用紙を冷却するための搬送経路が追加される。このため、画像形成装置は、追加された搬送経路の延長分だけ大型化してしまう。
上述した問題の解決のため、本発明においては、用紙を冷却するための搬送経路を延長することなく、用紙に付着したワックス成分のクリーニングが可能な画像形成装置を提供する。
本発明の画像形成装置は、用紙に画像を形成する画像形成部と、画像形成部の用紙搬送方向の下流側において、用紙の表面を清掃するクリーニング部と、クリーニング部を冷却する冷却部と、画像形成部、クリーニング部、及び、冷却部の動作を制御する制御部とを備える。そして、画像形成部は、ワックス成分を含むトナーを現像してトナー像を形成する現像部と、トナー像を用紙に転写する転写部と、用紙に転写されたトナー像を定着する定着部とを有する。さらに、クリーニング部は、定着後の用紙の表面に接触して外周面にワックス成分を付着させるクリーニングローラーを有し、冷却部は、少なくともクリーニングローラーの外周面に空気を供給する。
本発明によれば、用紙に付着したワックス成分のクリーニングが可能な画像形成装置を提供することができる。
画像形成装置の構成を示す図である。 画像形成装置の定着部、クリーニング部、及び、冷却部の構成を示す図である。 クリーニング部の構成を示す図である。 制御部の構成を示す図である。
以下、本発明を実施するための形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
〈画像形成装置〉
以下、画像形成装置の具体的な実施の形態の例について説明する。
図1に、画像形成装置の概略構成を示す。図1に示す画像形成装置は、画像形成装置100と画像読取装置200とから構成される。
画像形成装置100は、タンデム型カラー画像形成装置であり、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の各色対応した画像形成部10Y,10M,10C,10K、中間転写ベルト6、定着部9、クリーニング部5、及び、冷却部30等からなる。また、画像形成装置100は、画像形成装置100の各構成の駆動を制御する図示しない制御部を備える。
画像形成装置100の上部には、自動原稿送り部201と原稿画像走査露光部202から構成された画像読取装置200が設置されている。画像読取装置200では、自動原稿送り部201の原稿台上に載置された原稿dが搬送部によって搬送され、原稿画像走査露光部202の光学系によって原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサCCDに読み込まれる。ラインイメージセンサCCDにより光電変換されて形成された信号は、画像処理部において、アナログ処理、A/D変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等が行われた後、露光部3Y,3M,3C,3Kに送られる。
イエロー(Y)色の画像を形成する画像形成部10Yは、感光体ドラム1Yの周囲に帯電部2Y、露光部3Y、現像部4Y及びクリーニング部8Yを有している。マゼンタ(M)色の画像を形成する画像形成部10Mは、感光体ドラム1Mの周囲に帯電部2M、露光部3M、現像部4M及びクリーニング部8Mを有している。シアン(C)色の画像を形成する画像形成部10Cは、感光体ドラム1Cの周囲に帯電部2C、露光部3C、現像部4C及びクリーニング部8Cを有している。黒(K)色の画像を形成する画像形成部10Kは、感光体ドラム1Kの周囲に帯電部2K、露光部3K、現像部4K及びクリーニング部8Kを有している。そして、帯電部2Yと露光部3Y、帯電部2Mと露光部3M、帯電部2Cと露光部3C、及び帯電部2Kと露光部3Kは、潜像形成部を構成する。
中間転写ベルト6は、無端状のベルトであり、中間転写ベルト6を駆動するための複数のローラーに張架されて、回動可能に支持されている。画像形成部10Y,10M,10C,10Kで形成された各色のトナー像は、転写部7Y,7M,7C,7Kにより中間転写ベルト6上に位置を合わせて逐次転写される(一次転写)。
給紙カセット20内に収容された用紙Sは、給紙部21により給紙され、給紙ローラー22A,22B,22C,22D,レジストローラ23等を経て、転写部7Aに搬送される。そして、中間転写ベルト6上に形成されたカラーのトナー像が、用紙Sに転写される(二次転写)。
定着部9は、カラーのトナー像(カラー画像)が形成された用紙Sに定着処理を行う部であり、搬送された用紙Sを加圧及び加熱して、転写されたカラー画像を用紙Sに定着させる。転写部7Aにおいてカラー画像が転写された用紙Sは、定着部9において加熱・加圧され、用紙S上にカラー画像が定着される。その後、用紙Sは、排紙ローラー24に挟持されて機外の排紙トレイ25上に載置される。
一方、転写部7Aにより用紙Sにカラー画像を転写した後、用紙Sを曲率分離した中間転写ベルト6は、クリーニング部8Aにより残留トナーが除去される。
なお、以上はカラー画像を形成する画像形成部であったが、モノクロ画像を形成する画像形成部であってもよいし、中間転写ベルトを用いても用いなくてもよい。
また、定着部9の用紙搬送方向の下流側には、後述する図2に示すように、定着によってトナーから用紙表面に溶出したワックス成分を除去するためのクリーニング部5が配置されている。クリーニング部5は、ワックス成分が溶出した用紙表面に対してクリーニングローラー51の外周面を接触させる。これにより、クリーニングローラー51にワックス成分を付着させて、用紙表面のワックス成分を除去する。
クリーニング部5の近傍には、クリーニング部5を冷却するための冷却部30が設けられている。冷却部30は、クリーニング部5のクリーニングローラー51の周囲に対して空気を供給して、クリーニングローラー51の外表面を冷却する。これにより、クリーニングローラー51の表面に付着したワックス成分を固化し、クリーニング部5において回収しやすくする。
[定着部、及び、クリーニング部の構成]
図2に、図1に示す画像形成装置における、定着部9、及び、クリーニング部5の構成を示す。
(定着部)
定着部9は、ハロゲンヒータ等を内蔵した加熱ローラ93と、加熱部を内蔵する加熱ローラ93と、定着ローラー92と加熱ローラ93とに張架された無端状の定着ベルト91とを備える。さらに、定着部9は、定着ベルト91を介して定着ローラー92に用紙搬送経路を挟んで対向する、定着部材を押圧する加圧部材としての加圧ローラー94とを備える。定着部9は、定着ベルト91と、加圧ローラー94との間に形成されたニップ部において、トナー像が転写された用紙Sを挟持・搬送しながら、用紙Sのトナー像を加熱・加圧して定着する。
(クリーニング部)
図2に示すように、クリーニング部5は、定着部9の用紙搬送方向の下流側に配置されている。図3に、クリーニング部5の各構成の詳細を示す。
クリーニング部5は、定着部9の用紙搬送方向の下流側に配置されている。クリーニング部5は、トナーが定着された用紙Sの表面に接触するクリーニングローラー51と、用紙搬送経路を挟んでクリーニングローラー51に対向するクリーニング対向ローラー52を備える。クリーニングローラー51は、定着部9を通過した用紙Sの表面において、定着したトナーから溶出したワックス成分を、ローラーの外周面に付着させることによって用紙Sの表面から除去する。
クリーニング部5は、定着部9を通過した用紙Sの表面に最初に接触する部材が、クリーニングローラー51であることが好ましい。クリーニング部5が定着部9の直後に配置されることにより、用紙S上のワックス成分が、画像形成装置100内のクリーニングローラー51以外の構成に付着することがない。
クリーニングローラー51は、少なくとも外周面が、ワックス成分ワックス成分が付着しやすい(親和性の高い)樹脂や金属によって形成されている。クリーニングローラー51は、ワックス成分との親和性の高さから、外周面が金属であることが好ましい。特に、金属としては、ステンレス鋼(SUS)、アルミニウム、銅、チタン等を含むことが好ましい。
クリーニング対向ローラー52は、一般的な従動ローラーによって構成することができる。クリーニング対向ローラー52は、例えば、ステンレス等によって円筒状に形成された芯金と、芯金の外周面を被覆するシリコーンゴム等の発泡体からなる弾性層を備える。さらに、弾性層の外周面を被覆するPFAチューブ等から形成された離型層を備える。
クリーニングローラー51、及び、クリーニング対向ローラー52は、用紙搬送方向に垂直な方向(以下、「幅方向」)において用紙Sと接触可能な長さが、画像形成装置100の最大画像領域以上に設けられる。クリーニングローラー51、及び、クリーニング対向ローラー52を最大画像領域以上の幅で設けることにより、画像形成が可能な全サイズの用紙Sに対応して、ワックス成分を除去できる。
また、クリーニングローラー51とクリーニング対向ローラー52とは、外周面における剛度が、それぞれ異なることが好ましい。各ローラーにおてい外周面の剛度に差があると、ニップ部において一方のローラーが変形し、ニップ部の領域が拡大するため、用紙Sとクリーニングローラー51との接触面積を大きくすることができる。この結果、クリーニング部5においてワックス成分を除去する能力が向上しやすい。
また、クリーニング部5は、クリーニングローラー51の表面に付着したワックス成分を回収するための回収部53を備える。回収部53は、ブレード54と、回収容器55とを備える。ブレード54は、ブレード54の一端がクリーニングローラー51の外周面に当接し、クリーニングローラー51の外周面に付着したワックス成分を掻き取る。回収容器55は、ブレード54で掻き取られたワックス成分を容器内に回収する。
ブレード54は、クリーニングローラー51に当接する端部の方向が、クリーニングローラー51の矢印で示す回転方向に対してカウンター方向となるように設置されることが好ましい。このように設置することにより、クリーニングローラー51からワックス成分を掻き取る能力が向上しやすい。
ブレード54は、クリーニングローラー51からワックス成分を除去する能力を有すれた、形状や材質は特に限定されない。ブレード54を構成する材料としては、例えば、PET(polyethylene terephthalate)樹脂やPPS(polyphenylene sulfide)樹脂等の樹脂、ステンレス鋼(SUS)等の金属を用いることができる。ブレード54の材料は、耐久性の観点からSUSやPPS樹脂が好ましく、特に、価格の観点からPPS樹脂が好ましい。
回収部53において回収するワックス成分は、廃トナー等に比べて大量排出されないため、画像形成装置100の外部への排出経路等を設置する必要はない。ただし、ブレード54で掻き取ったワックス成分を回収するために、回収部53が回収容器55を有することが好ましい。回収容器55は、ブレード54のクリーニングローラー51と当接する端部とは反対側の端部に配置されている。回収部53が傾斜していることにより、ブレード54の先端よりも回収容器55が下方にある。このため、ブレード54の端部で掻き取られたワックス成分は、ブレード54上を反対側の端部まで移動して、回収容器55に回収される。
回収容器55は、回収したワックス成分を取り出せるように、蓋部材のような一部が開放可能な構成を有することが好ましい。一部を開放することにより、開放部分から回収容器55内のワックス成分を取りだすことができる。また、回収容器55が画像形成装置100から着脱可能な構成であることが好ましい。回収容器55を画像形成装置100から取り外すことにより、ユーザーによる回収容器55内のワックス成分の取り出しが容易となる。
クリーニング部5は、画像形成装置100の制御部によって制御が可能な、クリーニングローラー51を回転駆動するための図示しない駆動部を有していてもよい。制御部が駆動部を駆動することにより、用紙Sからワックス成分を除去する際に、クリーニングローラー51を回転駆動することができる。
例えば、制御部は、用紙Sの搬送速度と異なる線速度でクリーニングローラー51を回転駆動することが好ましい。特に、用紙Sの搬送速度よりも速い線速度でクリーニングローラー51を回転駆動することにより、クリーニングローラー51によるワックス成分を除去する能力が向上しやすい。
また、制御部は、用紙Sの搬送速度と同じ線速度でクリーニングローラー51を駆動してもよい。この場合には、クリーニングローラー51と、クリーニング対向ローラー52とを、用紙Sの搬送ローラーとして駆動することができる。用紙Sの搬送ローラーをクリーニングローラー51とクリーニング対向ローラー52として利用することができるため、画像形成装置100の構成の簡略化や省スペース化が容易となる。
制御部は、クリーニングローラー51の回転駆動を、用紙Sがクリーニング部5に到達したタイミングでのみ行ってもよい。この場合には、画像形成装置100の省電力化が可能となる。
また、制御部は、用紙Sがクリーニング部5に到達していない状態でクリーニングローラー51の回転駆動を行ってもよい。例えば、プリントジョブの開始前や終了後、及び、プリントジョブ中で、用紙Sが通過してから次の用紙Sが到達するまでの間は、クリーニング部5に用紙Sが無い状態となる。この状態でクリーニングローラー51を回転させることにより、クリーニングローラー51に新たにワックス成分を付着させずにブレード54によるワックス成分の掻き取りが可能となる。これにより、ブレード54がクリーニングローラー51の表面に付着したワックス成分を掻き取る時間が長くなり、クリーニングローラー51の表面をきれいに保つことができ、用紙Sの表面のワックス成分の清掃能力の低下を抑制することができる。
用紙Sがクリーニング部5に到達していない状態で回転駆動を行う場合には、クリーニング部5を用紙Sが通過した後、次の用紙Sが到達するまでに、クリーニングローラー51を少なくとも1回転させることが好ましい。これにより、用紙Sがクリーニング部5を通過している間にクリーニングローラー51の表面から除去できなかったワックス成分を、次の用紙Sが到達するまでに除去することができる。
また、用紙Sがクリーニング部5に到達していない状態でクリーニングローラー51の回転駆動を行う場合には、クリーニングローラー51とクリーニング対向ローラー52とのニップを解除することが好ましい。例えば、制御部は、クリーニングローラー51のクリーニング対向ローラー52への圧着を解除して、クリーニング対向ローラー52から離間させる。これにより、クリーニングローラー51から、クリーニング対向ローラー52の表面へのワックス成分の移動を防ぐことができる。
(冷却部)
定着部9を通過した直後の用紙Sの表面では、定着によってトナーから溶出したワックス成分は、温度が融点よりも高いため液状となっている。そして、クリーニング部5では、ワックス成分が固化する前に、クリーニングローラー51に液状のワックス成分を付着させて、用紙Sからワックス成分を除去する。しかし、クリーニング部5において、クリーニングローラー51の表面に付着したワックス成分を、ブレード54で取り除くためには、クリーニングローラー51に付着したワックス成分を固化(結晶化)させることが好ましい。クリーニングローラー51は、ワックス成分が付着しやすいように、外周面が液状のワックス成分と親和性の高い材料で構成されている。このため、ブレード54で回収する際にもワックス成分が液状であると、ワックス成分がクリーニングローラー51側に残りやすい。従って、画像形成装置100では、ブレード54によるワックス成分の回収効率を向上させるために、クリーニングローラー51に付着したワックス成分を、冷却部30を用いて冷却して、用紙Sからブレード54までの間で固化させる。
図2に示すように、冷却部30は、送風ファン31により送風された空気を、通気管32を介して先端部の空気排出口33から連続して吐出し、クリーニングローラー51に吹き付ける。冷却部30は、送風ファン31が不図示のモーター等の駆動部に接続され、回転駆動することにより、空気を通気管32側に排出する。空気排出口33は、通気管32を介して供給された空気を、クリーニングローラー51の方向に排出する。
空気排出口33は、クリーニングローラー51に対して直接空気を噴射してもよく、またはクリーニングローラー51の周囲に空気を供給する構成であってもよい。例えば、冷却部30は、クリーニングローラー51の外周面が用紙Sに接触する位置からブレード54に当接する位置との間の少なくとも一部に空気を噴射することが好ましい。
冷却部30からクリーニングローラー51に空気を供給すことにより、クリーニングローラー51の外周面や、クリーニングローラー51に付着したワックス成分を冷却する。ワックス成分を冷却して固化することにより、回収部53でワックス成分を回収しやすくする。
冷却部30は、最大画像領域以上の幅でクリーニングローラー51に対して空気を噴射することが好ましい。これにより、クリーニングローラー51において、ワックス成分が付着する領域の全面に対して空気を供給することができる。このため、冷却部30は、送風ファン31や空気排出口33が、クリーニングローラー51の長さに応じて複数設けられた構成であってもよい。
冷却部30の駆動や、冷却部30からクリーニングローラー51への空気の供給は、画像形成装置100が備える制御部によって制御される。制御部が送風ファン31に接続する駆動部の駆動を制御することにより、冷却部30からの送風を制御する。また、制御部が送風ファン31に接続する駆動部の速度を調整することにより、冷却部30からクリーニングローラー51に供給する風量を調整する。
制御部は、クリーニングローラー51が回転している間は、冷却部30からクリーニング部5に空気を供給することが好ましい。例えば、クリーニング部5に到達した用紙Sからクリーニングローラー51がワックス成分を除去している間は、冷却部30から空気を供給することが好ましい。また、クリーニング部5に用紙Sが到達していない状態で、ワックス成分をブレード54で除去するためにクリーニングローラー51を回転させている間も、冷却部30からクリーニングローラー51に対して空気を供給することが好ましい。
また、制御部は、プリントジョブの終了後も、冷却部30からクリーニングローラー51に空気を供給することが好ましい。プリントジョブが終了した後も、ブレード54によってクリーニングローラー51からのワックス成分の回収が継続されている場合には、冷却を継続することが好ましい。
[制御部の構成]
画像形成装置100が備える制御部の構成について説明する。図4に、制御部の内部構成のブロック図を示す。
図4に示す制御部110は、CPU111、ROM112、RAM113、不揮発性ストレージ115、通信インターフェース114によって構成される。制御部110は、画像形成装置100内の各部のを制御するコンピューターの一例として用いられる。
CPU111は、例えば不図示の操作表示部を通じて行われるユーザーの入力操作に応じて、制御処理及び演算処理を行なう。CPU111は、本実施形態に係る各機能を実現するソフトウェアのプログラムコードをROM112(記録材の一例)から読み出して実行する。なお、CPU111に代えて、MPU(Micro Processing Unit)等の他の演算装置を用いてもよい。
ROM112は、不揮発性メモリの一例として用いられ、CPU111が動作するために必要なプログラムやデータ等を記憶している。
RAM113は、揮発性メモリの一例として用いられ、CPU111が行う各処理に必要な情報(データ)を一時的に記憶するワークエリアとして機能する。
不揮発性ストレージ115は、記録材の一例であり、CPU111が各部を制御するためのプログラム、OS等のプログラム、及びデータを記憶する。例えば不揮発性ストレージ115は、記録部には、原稿データについてのオブジェクトの種類、数、解像度、データ容量、フォントタイプのほか、RIP後のデータ容量等が記録される。
不揮発性ストレージ115としては、例えば、HDD、SSD(Solid State Drive)、光ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、CD-R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード等が用いられる。
通信インターフェース114は、例えばNIC(Network Interface Card)やモデム等で構成され、LAN等のネットワークを介して通信相手の装置との接続を確立し、各種データの送受信を実行する。
画像形成装置100のCPU111が、ROM112又は不揮発性ストレージ115に格納されたプログラムを実行することにより、上述のクリーニング部5や冷却部30の制御が実現される。
なお、本発明は上述の実施形態例において説明した構成に限定されるものではなく、その他本発明の構成を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能である。
1C,1K,1M,1Y 感光体ドラム、2C,2K,2M,2Y 帯電部、3C,3K,3M,3Y 露光部、4C,4K,4M,4Y 現像部、5,8A,8C,8K,8M,8Y クリーニング部、6 中間転写ベルト、7A,7C,7K,7M,7Y 転写部、9 定着部、10C,10K,10M,10Y 画像形成部、20 給紙カセット、21 給紙部、22A,22B,22C,22D 給紙ローラー、23 レジストローラ、24 排紙ローラー、25 排紙トレイ、30 冷却部、31 送風ファン、32 通気管、33 空気排出口、51 クリーニングローラー、52 クリーニング対向ローラー、53 回収部、54 ブレード、55 回収容器、91 定着ベルト、92 定着ローラー、93 加熱ローラ、94 加圧ローラー、100 画像形成装置、110 制御部、111 CPU、112 ROM、113 RAM、114 通信インターフェース、115 不揮発性ストレージ、120 ネットワーク制御部、130 操作表示部、200 画像読取装置、201 自動原稿送り部、202 原稿画像走査露光部

Claims (14)

  1. ワックス成分を含むトナーを用いて用紙にトナー画像を形成する画像形成部と、
    前記用紙に形成されたトナー画像を定着させる定着部と、
    前記定着部を通過した前記用紙の表面に接触して外周面に前記ワックス成分を付着させるクリーニングローラーを有するクリーニング部と、
    少なくとも前記クリーニングローラーの外周面に空気を供給し、前記クリーニングローラーの前記外周面に付着した前記ワックス成分を冷却する冷却部と、
    前記クリーニング部と前記冷却部の動作を制御する制御部と、を備える
    画像形成装置。
  2. 前記クリーニングローラーは外周面に、金属を含む
    請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記クリーニング部は、前記クリーニングローラーに用紙搬送経路を挟んで対向するクリーニング対向ローラーを備える
    請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 前記クリーニングローラーと前記クリーニング対向ローラーとは、外周面の剛度がそれぞれ異なる
    請求項3に記載の画像形成装置。
  5. 前記クリーニング部は、前記クリーニングローラーから前記ワックス成分を回収する回収部を備える
    請求項1から4のいずれかに記載の画像形成装置。
  6. 前記回収部は、前記クリーニングローラーの外周面に当接するブレードを有する
    請求項5に記載の画像形成装置。
  7. 前記ブレードは、前記クリーニングローラーの回転方向に対して、カウンター方向に当接されている
    請求項6に記載の画像形成装置。
  8. 前記冷却部は、前記クリーニングローラーの外周面の前記用紙に接触する位置から前記ブレードに当接する位置との間に、少なくとも一部に空気を噴射する
    請求項6に記載の画像形成装置。
  9. 前記冷却部は、少なくとも最大画像領域以上の幅で、前記クリーニングローラーに対して空気を噴射する
    請求項8に記載の画像形成装置。
  10. 前記クリーニング部は、前記クリーニングローラーを回転駆動する駆動源を有する
    請求項1から9のいずれかに記載の画像形成装置。
  11. 前記制御部は、プリントジョブ中に前記駆動源を起動して前記クリーニングローラーを駆動する
    請求項10に記載の画像形成装置。
  12. 前記制御部はプリントジョブが終了後も、前記クリーニングローラーの駆動と、前記冷却部による前記クリーニングローラーの冷却とを継続する
    請求項11に記載の画像形成装置。
  13. 前記制御部は、前記用紙の搬送速度と異なる線速度で前記クリーニングローラーを駆動する
    請求項11に記載の画像形成装置。
  14. 前記制御部は、前記用紙の搬送速度と同じ線速度で前記クリーニングローラーを駆動する
    請求項11に記載の画像形成装置。
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