(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
さらに、前記ニップ部の搬送方向下流側の搬送路であって前記追加部材とは反対側に配置された、搬送可能な最小サイズの記録媒体の幅よりも大きい幅を有するガイド部材を備えたこと、を特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像形成装置。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明に係る画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。なお、各図において同じ部材、部分には共通する符号を付し、重複する説明は省略する。
【0012】
(第1実施例、
図1参照)
第1実施例である画像形成装置は、
図1に示すように、記録媒体の搬送路1(点線で示す)の搬送方向Zに沿って、未定着画像形成装置10、定着装置20、排気装置30を配置したものである。
【0013】
未定着画像形成装置10は、矢印A方向に回転駆動されるドラム上感光体11の周囲に、帯電器12、画像露光器13、現像器14、転写器15、クリーナ16などが配置されている。感光体11は、矢印A方向への回転に伴って、帯電器12からの放電にて所定の電位に帯電され、画像露光器13から放射される光を受け、静電潜像が形成される。この静電潜像は現像器14にてトナー像とされる。記録媒体は、図示しない給紙装置から1枚ずつ給紙され、搬送ローラ2によって矢印Z方向に搬送され、転写器15から付与される電界により前記トナー像が転写され、未定着のトナー像を上面に保持した状態で定着装置20に送り込まれる。また、感光体11上の残留トナーはクリーナ16にて払拭、回収される。
【0014】
以上説明した画像形成プロセスは電子写真方式として周知のものである。帯電器12は、コロナ放電によるもの以外に、ローラ方式、ブレード方式、ブラシ方式など種々のものを使用できる。画像露光器13は、光源としてLED、発光ダイオードなどを用いて、画像データに基づいて変調された光で感光体11の表面を走査し、静電潜像を形成する。現像器14は、キャリアと混合攪拌されたトナーを感光体11の表面に供給するもので、トナーのみの1成分方式によるもの、その他種々の現像方式によるものを使用することができる。
【0015】
トナーは、平均粒径が1〜10μmのものを好適に使用でき(電界に対する応答性などの観点から6μm程度が最も好ましい)、円形度が0.8以上の球状であるのが好ましい。トナーの帯電量は、絶対値で10〜50μC/gの範囲にあることが好ましく、電界応答性などの観点から絶対値で30μC/g程度が最も好ましい。トナーの帯電量は、トナーとキャリアとの混合比率を変えることによって制御できる。このようなトナーが加熱され、一部が溶融、揮発したときに、主成分が炭化水素のガスや微粒子となる。
【0016】
転写器15は、転写バイアス(100〜1000V程度)を印加可能なローラ部材が用いられ、ローラ部材の表面材料にはゴム材、ソリッド材、発泡材などで被覆されている。クリーナ16は、感光体11の表面から残留トナーをブレード部材によって掻き取る方式が用いられ、それ以外に、バイアスを印加したクリーニング部材によって静電的に払拭する方式などを使用できる。クリーナ16の材料としては、ソリッド材、ブラシ、発泡材、ウェブ材などである。
【0017】
定着装置20は、熱源としてのハロゲンランプ22を内蔵した上側定着ローラ21と下側定着ローラ23と、追加ローラ24とを備えている。熱源としては、ハロゲンランプ22以外に、IHヒータ、マイクロ波ヒータなどであってもよい。上側定着ローラ21は、弾性材からなり、矢印B方向に回転駆動され、下側定着ローラ23が所定の圧力で下方から圧接することにより、若干食込まれている。また、下側定着ローラ23は上側定着ローラ21の回転に伴って従動回転する。ローラ21,23の圧接部分が定着ニップ部として作用する。記録媒体がトナー像転写面を上方に向けてこのニップ部を搬送される際、トナーは熱溶融及び圧縮、固着、固化される。トナーの固化は、自然冷却や空気流の吹き付けであってもよく、冷却部材を記録媒体の表面に近接あるいは当接させて行うようにしてもよい。この加熱定着時にトナーから微小粒子が放出され、放出される箇所は、定着ニップ部の搬送方向下流側である。
【0018】
追加ローラ24は、定着ニップ部の搬送方向下流側に配置され、上側定着ローラ21に接して従動回転するとともに、ニップ部の搬送方向下流側の搬送路1に臨んでいる。追加ローラ24としては、表面にスポンジなどの弾性材を用いたり、ウェブを用いてもよく、金属ローラであってもよい。また、追加ローラ24の外周面に近接して温度調整部材25を配置することが好ましい。温度調整部材25は、例えば冷却ファンであって、追加ローラ24の温度を少なくとも定着ニップ部の温度よりも低温に調整する。追加ローラ24は、定着ローラ22,23を介して加熱されるので、追加ローラ24に記録媒体上のトナーが接触すると、追加ローラ24の熱によってトナー画像が乱れたり、画像の光沢が不必要に増してしまう。それゆえ、追加ローラ24の温度を少なくとも定着ニップ部の温度よりも低温に調整することが好ましい。
【0019】
以上の構成からなる定着装置20においては、定着ニップ部を記録媒体が搬送されるとき、上側定着ローラ21と追加ローラ24と搬送される記録媒体によって微小粒子捕集空間S(
図1の拡大部分にクロスハッチングを付して示す部分)が形成される。つまり、加熱溶融されたトナーから発生する微小粒子はこの空間Sに捕集されることになる。
【0020】
さらに、定着装置20には、空気流発生部材26が捕集空間Sの端部(搬送方向Zと直交する方向かつ
図1の紙面に垂直方向“回転部材軸方向”の端部)に配置されている。空気流発生部材26はダイヤフラム式、ベローズ式、電磁式、ピトン式などのポンプ型のものを用いることができ、ファン型であってもよい。空気流発生部材26によって微小粒子を含む捕集空間Sの空気が所定の方向、即ち、搬送方向Zと直交する方向かつ紙面垂直方向に流動し、以下に詳述する排気装置30に送り込まれる。
【0021】
排気装置30は、筐体31に内蔵された空気流発生部材32とフィルタ部材33とで構成されており、筐体31の開口部31aに配置されたダクト(図示せず)は前記微小粒子捕集空間Sの搬送方向Zと直交する方向かつ紙面垂直方向の端部に臨んでいる。なお、筐体31の開口部31aが捕集空間Sの端部に直接的に臨んでいてもよい。
【0022】
この排気装置30は画像形成装置の内部の全体的な排気を行うものであるが、特に、捕集空間Sの排気をも行う。即ち、空気流発生部材26によって、捕集空間Sの空気は搬送方向Zと直交する方向かつ紙面垂直方向に流動する。捕集空間S内の空気は、排気装置30に設けた空気流発生部材32の作用によっても、図示しないダクトを通じて排気装置30に送り込まれ、微小粒子がフィルタ部材33によって捕捉される。
【0023】
空気流発生部材32としては、ダイヤフラム式、ベローズ式、電磁式、ピトン式などのポンプ型のものを用いることができ、ファン型であってもよい。なお、捕集空間S内の空気を一方向に流動させてフィルタ部材33に送り込むのに空気流発生部材26の作用だけで十分であれば、微小粒子の捕捉手段としての空気流発生部材32は必ずしも必要なものではない。
【0024】
フィルタ部材33としては、VOCやUFPなどの微小粒子を高効率で捕捉可能な静電フィルタを使用することが望ましい。微小粒子を捕捉可能であれば、微小粒子を帯電させて補足する静電フィルタでなくてもよく、粘着性フィルタ、活性炭フィルタなどであってもよい。フィルタの構成としては、不織布型やハニカム型を好適に用いることができる。
【0025】
さらに、定着装置20には、定着ニップ部の搬送方向下流側の搬送路1であって追加ローラ24とは反対側にガイド部材27を配置してもよい。ガイド部材27は搬送路1に対向する面が樹脂材で被覆されていることが好ましい。このガイド部材27は少なくとも搬送可能な最小サイズの記録媒体の幅よりも大きい幅を有している。小さなサイズの記録媒体が搬送される場合、前記捕集空間Sの下部に隙間が生じ、空間Sの空気流動性が低下する。ガイド部材27を配置することによって、空間Sの閉鎖性を維持できる。
【0026】
(第2実施例、
図2参照)
第2実施例である画像形成装置は、基本的には前記第1実施例と同様の定着装置20を備え、異なる点は、
図2に示すように、微小粒子捕集空間Sを形成する追加部材を、第1追加ローラ24aと第2追加ローラ24bとで構成したものである。第1追加ローラ24aは定着ニップ部の搬送方向下流側の搬送路1に臨む。第2追加ローラ24bは第1追加ローラ24a及び上側定着ローラ21に接している。
【0027】
本第2実施例において、定着ニップ部を記録媒体が搬送されるとき、上側定着ローラ21と追加ローラ24a,24bと搬送される記録媒体によって微小粒子捕集空間S(
図2にクロスハッチングを付して示す部分)が形成される。この空間Sに捕集された微小粒子が、前記第1実施例と同様に、最終的に、排気装置30のフィルタ部材33に捕捉される。従って、本第2実施例での作用効果は基本的には前記第1実施例と同様である。
【0028】
(第3実施例、
図3参照)
第3実施例である画像形成装置は、
図3に示す定着装置20を備えている。この定着装置20は、上側定着ローラ21に対して下側定着ローラ23を搬送方向Zの下流側に若干ずらせて配置している。追加部材としては、下側定着ローラ23に接して搬送路1の一部を構成する追加ローラ24cと、少なくとも上側定着ローラ21と追加ローラ24cに無端状に張架された追加ベルト28とで構成されている。追加ベルト28は、弾性材からなり、上定着ローラ21の回転に伴って矢印b方向にエンドレスに従動回転するように保持ローラ28a,28bが配置されている。
【0029】
詳しくは、追加ベルト28は、上側定着ローラ21の外周面下部から下側定着ローラ23の外周面上部を通じて追加ローラ24cに巻き付けられており、追加ローラ24cの回転を若干遅らせることで、下側定着ローラ23の直上で弛みを生じる。ベルト28のこの弛み部分と下側定着ローラ23とで微小粒子捕集空間S(
図3にクロスハッチングを付して示す部分)が形成される。
【0030】
記録媒体は
図3に点線で示す搬送路1を矢印Z方向に搬送され、定着ローラ21,23のニップ部を通過する際にトナーが熱溶融及び圧縮、固着、固化される。さらに、記録媒体は下側定着ローラ23の上面部分に沿って搬送され、下側定着ローラ23と追加ローラ24cとで形成される第2ニップ部から送り出される。従って、本第3実施例において、微小粒子捕集空間Sは、ローラ21,23で形成される定着ニップ部とローラ23,24cで形成される第2ニップ部との間であって、下側定着ローラ23と追加ベルト28とで形成されることになる。
【0031】
本第3実施例においても、捕集空間Sに捕集された微小粒子が、前記第1実施例と同様に、最終的に、排気装置30のフィルタ部材33に捕捉される。従って、本第3実施例での作用効果は基本的には前記第1実施例と同様である。
【0032】
(種々の実験例)
以下に、前記第1、第2及び第3実施例のそれぞれを使用した実験例1〜5を比較例との参照のうえで説明する。
【0033】
(実験例1)
図1に示した第1実施例を用いて以下に示す条件にて捕集粒子量を測定した。なお、温度調整部材25及びガイド部材27は設けられていない。
未定着画像形成装置:モノクロ直接転写方式
記録媒体:普通紙(幅寸法297mm)
上側定着ローラ:外径60mmの中空弾性ローラ
下側定着ローラ:外径60mmの弾性ローラ
熱源:ハロゲンランプ
追加部材:外径30mmの弾性ローラ
空気流発生部材:ファン方式
排気装置:ファン方式
補修対象:UFP
測定器:UFPパーティクルカウンタ、排気装置においてフィルタ部材に代えて測定器を設置し、捕集されてきた粒子数をカウントする。
【0034】
以上の実験例1において、UFPの捕集粒子量(×10
2個/mL)は、表1に示すように280であった。比較例1として、定着装置が同じ構成で、追加ローラ24がなく、定着ニップ部の端部に排気装置30に設けたダクトを配置させたものでの捕集粒子量は150であった。比較例1のようにダクトを配置するのみではダクトの入口部でのUFPの漏れ量が多く、実験例1では大量のUFPを捕集できた。
【0036】
(実験例2)
図2に示した第2実施例を用いて以下に示す条件にて捕集粒子量を測定した。
未定着画像形成装置:モノクロ直接転写方式
記録媒体:普通紙(幅寸法297mm)
上側定着ローラ:外径60mmの中空弾性ローラ
下側定着ローラ:外径60mmの弾性ローラ
熱源:ハロゲンランプ
追加部材(第1ローラ):外径30mmの弾性ローラ
追加部材(第2ローラ):外径30mmの弾性ローラ
空気流発生部材:ファン方式
排気装置:ファン方式
補修対象:UFP
測定器:UFPパーティクルカウンタ、排気装置においてフィルタ部材に代えて測定器を設置し、捕集されてきた粒子数をカウントする。
【0037】
以上の実験例2において、UFPの捕集粒子量(×10
2個/mL)は、表2に示すように280であった。前記実験例1と比較すると、捕集粒子量は同じであるが、紙詰まりの発生比率は1/10に低下した。実験例1では追加ローラ24が記録媒体との近接部分で搬送方向Zに対して逆方向に回転して紙詰まりの原因となることがある。これに対して、実験例2では第1追加ローラ24aが記録媒体との近接部分で搬送方向Zと同じ方向に回転するので、紙詰まりが発生し難くなる。
【0039】
(実験例3)
図3に示した第3実施例を用いて以下に示す条件にて捕集粒子量を測定した。
未定着画像形成装置:モノクロ直接転写方式
記録媒体:普通紙(幅寸法297mm)
上側定着ローラ:外径60mmの中空弾性ローラ
下側定着ローラ:外径60mmの弾性ローラ
熱源:ハロゲンランプ
追加部材:弾性ベルト
:外径30mmの弾性ローラ(24c)
空気流発生部材:ファン方式
排気装置:ファン方式
補修対象:UFP
測定器:UFPパーティクルカウンタ、排気装置においてフィルタ部材に代えて測定器を設置し、捕集されてきた粒子数をカウントする。
【0040】
以上の実験例3において、UFPの捕集粒子量(×10
2個/mL)は、表3に示すように300であった。前記実験例1と比較すると捕集粒子量が多くなっていた。これは、実験例1よりも実験例3のほうが捕集空間Sの密閉性が高いためである。
【0042】
(実験例4)
図3に示した第3実施例に温度調整部材25を設けて以下に示す条件にて捕集粒子量を測定した。なお、ガイド部材27は設けていない。
未定着画像形成装置:モノクロ直接転写方式
記録媒体:普通紙(幅寸法297mm)
上側定着ローラ:外径60mmの中空弾性ローラ
下側定着ローラ:外径60mmの弾性ローラ
熱源:ハロゲンランプ
追加部材:弾性ベルト
:外径30mmの弾性ローラ(24c)
温度調整部材:ファン冷却方式(第2ニップ部の温度を160℃に冷却。第1ニップ部の温度は180℃)
空気流発生部材:ファン方式
排気装置:ファン方式
補修対象:UFP
測定器:UFPパーティクルカウンタ、排気装置においてフィルタ部材に代えて測定器を設置し、捕集されてきた粒子数をカウントする。
【0043】
以上の実験例4において、UFPの捕集粒子量(×10
2個/mL)は、表4に示すように300であった。画像乱れ発生比率は、前記実験例1を“1”とすると、前記実験例3が1.5であったのに対して、本実験例4では0.1であった。ここで、画像乱れとは、定着ニップ部で加熱溶融されたトナーが追加部材によって再加熱されて画像の光沢が不必要に増加することをいう。前記実験例3では、記録媒体が下側定着ローラ23と追加ローラ24cとの間の第2ニップ部を通過する際に、追加ローラ24aで加熱されて画像乱れの発生比率が1.5に高まってしまう。これに対して、追加ローラ24aを温度調整部材25で冷却することにより、画像乱れの発生比率が0.1にまで低下した。
【0045】
(実験例5)
図1に示した第1実施例にガイド部材27を設けて以下に示す条件にて捕集粒子量を測定した。なお、温度調整部材25は設けていない。
未定着画像形成装置:モノクロ直接転写方式
記録媒体:普通紙(幅寸法150mm)
上側定着ローラ:外径60mmの中空弾性ローラ
下側定着ローラ:外径60mmの弾性ローラ
熱源:ハロゲンランプ
追加部材:外径30mmの弾性ローラ
ガイド部材:幅300mm
空気流発生部材:ファン方式
排気装置:ファン方式
補修対象:UFP
測定器:UFPパーティクルカウンタ、排気装置においてフィルタ部材に代えて測定器を設置し、捕集されてきた粒子数をカウントする。
【0046】
以上の実験例5において、UFPの捕集粒子量(×10
2個/mL)は、表5に示すように250であった。前記実験例1のように幅寸法が297mmの記録媒体を搬送した場合の捕集粒子量280よりも若干低下する程度である。一方、ガイド部材27を設けることなく幅150mmの記録媒体を搬送した比較例2では捕集粒子量は120であり、本実験例5のようにガイド部材27を設けることにより、幅の小さい記録媒体を搬送する際の捕集粒子量の減少が抑制される。
【0048】
(他の実施例)
なお、本発明に係る、画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
【0049】
特に、画像形成装置としては、プリント機能のみを備えたもの以外に、通信機能やファクシミリ機能などを備えた複合機であってもよい。また、モノクロ機以外に、カラー機であってもよく、カラー機としてはタンデム方式が一般的である。
【0050】
さらに、前記実施例として示した、未定着画像形成装置10、定着装置20、排気装置30の細部の構造、各種機器の方式、材料などは任意である。