JP7379636B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
以下、本発明の第1の実施形態を、図1~図3を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、画像形成装置1の一例として、タンデム型のフルカラープリンタについて説明している。但し、本発明はタンデム型の画像形成装置1に搭載されることには限られず、他の方式の画像形成装置に搭載されるものであってもよく、また、フルカラーであることにも限られず、モノクロやモノカラーであってもよい。あるいは、プリンタ、各種印刷機、複写機、FAX、複合機等、種々の用途で実施することができる。
画像形成部40は、シート給送部から給送されたシートSに対して、画像情報に基づいて画像を未定着のトナー像として形成可能である。画像形成部40は、画像形成ユニット50y,50m,50c,50kと、トナーボトル41y,41m,41c,41kと、露光装置42y,42m,42c,42kと、中間転写ユニット44と、二次転写部45とを備えている。尚、本実施形態の画像形成装置1は、フルカラーに対応するものであり、画像形成ユニット50y,50m,50c,50kは、イエロー(y)、マゼンタ(m)、シアン(c)、ブラック(k)の4色それぞれに同様の構成で別個に設けられている。このため、図1中では4色の各構成について同符号の後に色の識別子を付して示すが、明細書中では色の識別子を付さずに符号のみで説明する場合もある。
図2に示すように、制御部70はコンピュータにより構成され、例えばCPU71と、各部を制御するプログラムを記憶するROM72と、データを一時的に記憶するRAM73と、外部と信号を入出力する入出力回路(I/F)74とを備えている。CPU71は、画像形成装置1の制御全体を司るマイクロプロセッサであり、システムコントローラの主体である。CPU71は、入出力回路74を介して、操作部やシート給送部や画像形成部40等に接続され、各部と信号をやり取りすると共に動作を制御する。制御部70には、冷却装置30の駆動モータM1が接続されており、冷却装置30の動作を制御可能である。ROM72には、シートSに画像を形成するための画像形成制御シーケンス等が記憶される。
次に、冷却装置30について、図3を用いて詳細に説明する。図3に示すように、冷却装置30は、上ベルト(搬送ベルト)31と、下ベルト(回転体)32と、冷却部80と、を有している。尚、本実施形態では、回転体として下ベルト32を適用しているが、これには限られず、上ベルトと共にシートSを挟持搬送できるものであれば回転体は回転するローラであってもよい。
上ベルト31及び下ベルト32は、いずれも回転方向(搬送方向)において無端状で可撓性を有する回転可能なベルトからなり、強度を有するポリイミド製で、膜厚を100μmに設定し、周長は942mmとしている。上ベルト31及び下ベルト32は、互いに接触し、定着装置20を通って加熱された状態にあるシートSを挟持及び搬送して冷却するニップ部Nを形成している。本実施形態では、ニップ部Nはシート搬送方向D1において適宜な長さを有して形成されている。即ち、上ベルト31は、後述する構成により駆動モータM1から駆動力を伝達されることで回転可能に設けられている。また、下ベルト32は、上ベルト31との間でニップ部Nを形成し、上ベルト31と共に回転可能に設けられ、回転によりニップ部NでシートSを挟持して搬送する。また、本実施形態では、シートSはトナー像が加熱により定着され、上ベルト31はシートSのトナー像が定着された側の面に接触する。つまり、搬送路を搬送されるシートSの厚み方向において、定着ローラ21と同じ側(本実施形態では上側)の内部に冷却部80を有する上ベルト31を有している。これにより、シートSの温度が高い状態のトナー像が載った面は、冷却装置30のうち冷却部80による冷却効率がより高い上ベルト31側によって冷却されるため、より効率よくシートS及びシートS上のトナーを冷却することができる。但し、これには限られず、下ベルト32も上ベルト31を介して冷却部80によって冷却されるため、下ベルト32によってシートSのトナー像が定着された側の面に接触するようにしてもよい。
冷却部80は、上ベルト31の内周面31aに接触するヒートシンク81に送風可能なファン82を有している。ヒートシンク81は、例えば金属製、ここではアルミ製で、ベース83とフィン(放熱部)84とを有している。ベース83は、厚さ10mmの板状で、下面がニップ部Nにおいて上ベルト31の内周面31aに接触して摺動する受熱面(摺動面)83aを有している。ベース83の上面には、シート搬送方向D1に並んだ複数のフィン84が、ファン82によって送風される空気との接触面積を得るように、厚さ1mm、高さ100mm、ピッチ5mmでベース83と一体的に設けられている。ニップ部Nに搬送されたシートSから伝導される上ベルト31の熱は、受熱面83aからベース83に伝導し、ベース83からフィン84に伝導して、フィン84から空気中に放熱される。これにより、ニップ部Nで挟持及び搬送されるシートSは、上ベルト31の内周側に配置されたヒートシンク81によって上ベルト31を介して冷却される。また、各ベルト31,32とヒートシンク81とは、加圧ローラ64,64により押圧されて密着しているので、各ベルト31,32とヒートシンク81との接触面積は十分に大きくなっている。これにより、各ベルト31,32にニップ部Nにおいて挟持されたシートSの熱は、上ベルト31を介してヒートシンク81に効率よく伝導される。即ち、ヒートシンク81は、上ベルト31の内周側に設けられ、上ベルト31に塗布される後述する固体潤滑剤39を介して接触し、上ベルト31を冷却する。
そこで、本実施形態では、上ベルト31のポリイミド製の基材に、フッ素系樹脂添加剤の一例としてPTFEフィラを含有させている。ここでは、基材であるポリイミド樹脂内にPTFEフィラを均一に分散させるように含有させている。PTFEフィラの含有率としては、基材に対して0.5重量%以上、20重量%以下であることが好ましく、2重量%以上、10重量%以下であることがより好ましく、5重量%であることが最も好ましい。PTFEフィラの平均粒径は、1μm~100μmであることが好ましく、形状としては球状、粉砕状、板状、ウィスカ状などを適用可能であるが、表面平滑性及び分散性の観点から球状が好ましい。尚、本実施形態では、上ベルト31のポリイミド製の基材に含有させるフッ素系樹脂添加剤としてPTFEフィラを含有させた場合について説明したが、フッ素系樹脂添加剤としてはこれには限られない。フッ素系樹脂添加剤としては、例えば、FEPやPFAなどを適用してもよい。
上述した第1の実施形態の冷却装置30を使用して、削れ粉の付着状態を測定した。ここでは、ポリイミド製の基材に5重量%のPTFEフィラを含有した上ベルト31を適用し、上ベルト31及び下ベルト32のベルト回転速度を500mm/sで100時間稼働し、その間にシートSは通過させなかった。そして、ヒートシンク81の受熱面83aの全面を100%として、そのうちの50μm以上の厚みの削れ粉が付着した割合を測定した。その結果を図4に示す。同図に示すように、本実施例の冷却装置30を用いた場合は、削れ粉の付着は1.1%程度であった。
比較例として、ポリイミド製の基材にPTFEフィラを含有しない上ベルトと、上述した下ベルト32及びヒートシンク81とを利用して、削れ粉の付着状態を測定した。上記の実施例1と同様に上ベルト及び下ベルト32のベルト回転速度を500mm/sで100時間稼働し、その間にシートSは通過させず、上記の実施例1と同様に削れ粉が付着した割合を測定した。その結果を図4に示す。同図に示すように、全面に対して、8%の領域に削れ粉が50μm以上付着していることが確認された。これにより、本実施形態の冷却装置30により、削れ粉の付着が抑制されていることが確認され、長期に亘って良好な冷却性能を安定して維持可能であることが確認された。
次に、本発明の第2の実施形態を、図5を参照しながら詳細に説明する。第1の実施形態では、上ベルト31にフッ素系樹脂添加剤を含有させているので、削れ粉の発生量を大幅に軽減できるが、それでも多少の削れ粉は発生してしまい、長期間の使用によって、削れ粉がヒートシンク81の受熱面83aの全体に溜まる可能性がある。そこで、第2の実施形態では、冷却装置30に清掃部(清掃手段)33を設置する点で、第1の実施形態と構成を異にしている。但し、それ以外の構成については、第1の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。
上述した第2の実施形態の冷却装置30を使用して、削れ粉の付着状態を測定した。ここでは、ポリイミド製の基材に5重量%のPTFEフィラを含有した上ベルト31及びスクレーパ34を適用し、上ベルト31及び下ベルト32のベルト回転速度を500mm/sで100時間稼働し、その間にシートSは通過させなかった。そして、ヒートシンク81の受熱面83aの全面を100%として、そのうちの50μm以上の厚みの削れ粉が付着した割合を測定した。その結果を図6に示す。同図に示すように、削れ粉の付着は0%であった。
比較例として、ポリイミド製の基材にPTFEフィラを含有しない上ベルトと、上述した下ベルト32及びヒートシンク81とを利用して、スクレーパを設けずに、削れ粉の付着状態を測定した。尚、本比較例は、第1の実施形態における比較例と同一である。上記の実施例2と同様に上ベルト31及び下ベルト32のベルト回転速度を500mm/sで100時間稼働し、その間にシートSは通過させず、上記の実施例1と同様に削れ粉が付着した割合を測定した。その結果を図6に示す。同図に示すように、全面に対して、8%の領域に削れ粉が50μm以上付着していることが確認された。これにより、本実施形態の冷却装置30により、削れ粉の付着が著しく抑制されていることが確認され、長期に亘って良好な冷却性能を安定して維持可能であることが確認された。
次に、本発明の第3の実施形態を、図7を参照しながら詳細に説明する。第1の実施形態では、上ベルト31にフッ素系樹脂添加剤を含有させているので、削れ粉の発生量を大幅に軽減できるが、それでも多少の削れ粉は発生してしまい、長期間の使用により、削れ粉がヒートシンク81の受熱面83aの全体に溜まる可能性がある。そこで、第3の実施形態では、冷却装置30に清掃部(清掃手段)36を設置する点で、第1の実施形態と構成を異にしている。但し、それ以外の構成については、第1の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。
次に、本発明の第4の実施形態を、図8を参照しながら詳細に説明する。第1の実施形態では、上ベルト31にフッ素系樹脂添加剤を含有させているので、削れ粉の発生量を大幅に軽減できるが、それでも多少の削れ粉は発生してしまい、長時間耐久を行うと、削れ粉がヒートシンク81の受熱面83aの全体に溜まってきてしまう。そこで、第4の実施形態では、冷却装置30に清掃部(清掃手段)11を設置する点で、第1の実施形態と構成を異にしている。但し、それ以外の構成については、第1の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。
次に、本発明の第5の実施形態を、図9を参照しながら詳細に説明する。第1の実施形態では、上ベルト31にフッ素系樹脂添加剤を含有させているが、この上ベルト31は、PTFEフィラが内周面31aに析出していない構造をしており、内周面31aの表層には、厚さ約1μm~5μm程度のポリイミドのスキン層が存在する。ポリイミドのスキン層は、PTFEフィラを含有する層に比べて摩擦及び摩耗が発生しやすい。このため、上ベルト31の使用開始後の初期には、多少の削れ粉が発生してしまい、初期のうちには削れ粉がヒートシンク81の受熱面83aの全体に溜まってきてしまう虞がある。そこで、第5の実施形態では、上ベルト31の使用の初期に、内周面31aに固体潤滑剤39を塗布すると共に、冷却装置30に清掃部(清掃手段)33を設置する点で、第1の実施形態と構成を異にしている。但し、清掃部33については第2の実施形態と同様の構成であり、それ以外の構成については第1の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。
上述した各実施形態の冷却装置30では、ヒートシンク81はニップ部Nにおいて上ベルト31の内周面31aに接触する場合について説明したが、これには限られない。例えば、ヒートシンク81はニップ部N以外の部位において上ベルト31の内周面31aに接触するように設けられていてもよい。
Claims (11)
- 記録材にトナー像を形成する画像形成部と、
記録材に熱を与える第1回転体と、前記第1回転体に当接し第1ニップ部を形成する第2回転体とを有し、前記第1ニップ部で前記トナー像を記録材に定着する定着装置と、
記録材の搬送方向において、前記定着装置の下流で記録材を冷却する冷却装置と、を備え、
前記冷却装置は、
回転可能で記録材を搬送する搬送ベルトと、
回転可能で、前記搬送ベルトと当接することで第2ニップ部を形成し、前記第2ニップ部で記録材を挟持して搬送する回転体と、
前記第2ニップ部において前記搬送ベルトの内周面に接触して設けられ、前記搬送ベルトの熱を放熱するヒートシンクと、
前記ヒートシンクに送風して前記ヒートシンクを冷却するファンと、
前記第2ニップ部以外の領域で前記搬送ベルトの内周面に接触し前記搬送ベルトの内周面を清掃する清掃部材と、
前記搬送ベルトの内側において、前記搬送ベルトと前記清掃部材との接触領域よりも鉛直方向下方に配置され、前記清掃部材により前記搬送ベルトの内周面から除去された異物を回収する回収手段と、を有し、
鉛直方向上方から順に、前記接触領域、前記回収手段、前記ヒートシンク、前記第2ニップ部が配置されている、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記搬送ベルトは、第1搬送ベルトであって、
前記回転体は、前記第1搬送ベルトと共に前記ニップ部を形成する第2搬送ベルトであって、
前記第1搬送ベルト及び前記第2搬送ベルトを介して前記ヒートシンクと対向する位置において、前記第2搬送ベルトを前記第1搬送ベルトに向けて付勢することで前記第1搬送ベルトが前記ヒートシンクに当接するように、前記ヒートシンクに向かって付勢された付勢部材をさらに備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記付勢部材はローラである、
ことを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。 - 前記搬送ベルトは、基材であるポリイミド樹脂内にPTFEフィラーを含有されている、
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。 - 前記搬送ベルトに含有されたPTFEフィラーの平均粒径は、1μm~100μm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。 - 前記搬送ベルトに含有されたPTFEフィラーの形状は球状である、
ことを特徴とする請求項4又は5に記載の画像形成装置。 - 記録材は、トナー像が加熱により定着され、
前記搬送ベルトは、記録材のトナー像が定着された側の面に接触する、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記清掃部材は、スクレーパである、
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。 - 前記スクレーパは、前記搬送ベルトの回転方向に対してカウンタで接触している、
ことを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。 - 鉛直方向において、前記接触領域は、前記搬送ベルトを懸架する複数のローラの上方の投影面上にない、
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 鉛直方向上方から見て、前記清掃部材と前記回収手段とは、前記ヒートシンクと重なる位置に配置される、
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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