(57)【要約】【課題】ワックスを含有するトナーを用いて形成された画像が加熱されたときに発生する気化ワックスの捕集に優れる画像形成装置を提供すること。【解決手段】ワックスを含有するトナーを用いて記録材Ｐに画像Ｔを形成する画像形成部１０と、前記画像が形成された前記記録材を挟持しつつ加熱して前記画像を前記記録材に定着するニップ部Ｎを形成するニップ部形成部材１０１，１０２を有する定着部１００と、を備える画像形成装置において、前記画像が形成された前記記録材を前記ニップ部に通過させるための搬送口１２１、及び前記搬送口とは異なる位置に設けられた開口１２２を有して前記ニップ部形成部材を収容するフレーム１２０と、前記開口から前記フレームの内部の空気を引き出すファン１１５と、を有し、前記開口と前記ファンとの間に、前記画像が加熱されたときに発生する気化ワックスの粒子同士の衝突を促進するための部材１１３を有すること。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワックスを含有するトナーを用いて記録材に画像を形成する画像形成部と、前記画像が形成された前記記録材を挟持しつつ加熱して前記画像を前記記録材に定着するニップ部を形成するニップ部形成部材を有する定着部と、を備える画像形成装置において、
前記画像が形成された前記記録材を前記ニップ部に通過させるための搬送口、及び前記搬送口とは異なる位置に設けられた開口を有して前記ニップ部形成部材を収容するフレームと、前記開口から前記フレームの内部の空気を引き出すファンと、を有し、前記開口と前記ファンとの間に、前記画像が加熱されたときに発生する気化ワックスの粒子同士の衝突を促進するための部材を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記部材は金網であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記部材は金属バネであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写機や電子写真プリンタなどの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写機やプリンタは、記録材にトナーを用いてトナー画像を形成する画像形成部と、記録材に形成されたトナー画像を記録材に定着する定着部（定着装置）と、を備えている。定着装置では、スリーブやローラ等の加熱回転体にローラ等の加圧回転体を圧接させてニップ部を形成し、トナー画像が形成された記録材をニップ部で搬送しつつ加熱して記録材にトナー画像を定着する。トナーはワックスが含有されているものが多い。これは、印字画像の光沢度の調整、顔料の分散性などの効果を付与するためであり、その他、定着オフセットの防止のために添加されている。
【０００３】
トナーに添加されたワックスは、定着装置でトナー画像の定着処理動作時に液化し、ワックス成分の多くは溶融トナーと共に記録材に転写された後に固着するが、その一部は気化し画像形成装置内のさまざまな場所に付着する。例えば記録材の搬送ガイドや搬送ローラにワックス成分が付着した場合、記録材の搬送を妨げたり、搬送ローラの摩擦係数を低下させたりするといったことにつながるため対応が必要であった。
【０００４】
特許文献１には、気化したワックスを、定着ニップ部形成部材と定着装置のフレームの間に設けられた捕集部材で捕集する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１９４５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
画像形成装置の印字処理動作が高速化されると、定着装置において単位時間当たりの気化ワックス量の増大をもたらすだけではなく、搬送される記録材によって発生する気流の増加をも伴う。そのため、定着装置の記録材の搬送方向下流側に、気化したワックスの拡散を促進させる。
【０００７】
本発明の目的は、ワックスを含有するトナーを用いて形成された画像が加熱されたときに発生する気化ワックスの捕集に優れる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、
ワックスを含有するトナーを用いて記録材に画像を形成する画像形成部と、前記画像が形成された前記記録材を挟持しつつ加熱して前記画像を前記記録材に定着するニップ部を形成するニップ部形成部材を有する定着部と、を備える画像形成装置において、
前記画像が形成された前記記録材を前記ニップ部に通過させるための搬送口、及び前記搬送口とは異なる位置に設けられた開口を有して前記ニップ部形成部材を収容するフレームと、前記開口から前記フレームの内部の空気を引き出すファンと、を有し、前記開口と前記ファンとの間に、前記画像が加熱されたときに発生する気化ワックスの粒子同士の衝突を促進するための部材を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ワックスを含有するトナーを用いて形成された画像が加熱されたときに発生する気化ワックスの捕集に優れる画像形成装置の提供を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図
【図２】定着装置の概略構成を示す断面図
【図３】定着装置のフレーム、及びカバー部材を説明するための図
【図４】定着装置のエアフローの構成を説明するための図
【図５】実施例２に係る画像形成装置の定着装置におけるフレームの前カバーの斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本発明の好適な実施形態は、本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明は以下の実施例により限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において他の種々の構成に置き換えることは可能である。
【００１２】
［実施例１］
＜画像形成装置１＞
図１を参照して、実施例１に係る画像形成装置を説明する。図１は電子写真記録技術を用いた画像形成装置（本実施形態ではフルカラープリンタ）１の一例の概略構成を示す断面図である。
【００１３】
画像形成装置１において、ワックスを含有するトナーを用いて記録材に画像を形成する画像形成部１０は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４つの画像形成ステーションＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫを有する。各画像形成ステーションは、像担持体としての感光ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋと、帯電部材１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋと、現像器１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋと、を有する。更に、画像形成部１０は、レーザースキャナ１４と、転写部材１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋと、転写部材で各感光ドラムから転写したトナー画像を担持しつつ搬送するベルト１６と、ベルトから記録材Ｐへトナー画像を転写する二次転写部材１７と、を有する。以上の画像形成部１０の動作は周知であるので詳細な説明は割愛する。
【００１４】
画像形成装置本体１Ａ内のカセット２１に収納された記録材（不図示）はローラ２３の回転によって１枚ずつローラ２６に供給される。或いは画像形成装置本体１Ａに設けられた手差しトレイ２２にセットされた記録材Ｐはローラ２４の回転によって１枚ずつローラ２５を介してローラ２６に供給される。そして記録材Ｐはローラ２６の回転によってベルト１６と二次転写部材１７とで形成された二次転写ニップ部に搬送される。二次転写部でトナー画像が転写された記録材Ｐは定着部としての定着装置１００に送られ、トナー画像は定着装置で記録材に加熱定着される。定着装置１００を出た記録材Ｐはフラッパ２９を通過しローラ２７の回転によってトレイ２８に排出される。
【００１５】
以上の印字動作の説明は片面印字の場合である。
【００１６】
両面印字の場合、フラッパ２９によって搬送路が切り替えられ、記録材Ｐはローラ３０側に搬送される。ローラ３０側に搬送された記録材Ｐは、ローラ３０によって反転搬送され、ローラ２５，２６、二次転写部、定着装置１００を通過した後、フラッパ２９を通過しローラ２７の回転によってトレイ２８に排出される。
【００１７】
＜定着装置１００＞
次に、定着装置１００について、図２、図３を参照しながら説明する。図２は定着装置１００の概略構成を示す断面図、図３は定着装置１００のフレーム、及びカバー部材を説明するための図である。
【００１８】
定着装置１００は、ニップ部形成部材として、可撓性を有する耐熱性のエンドレスベルト（以降、スリーブと記す）１０１と、加圧ローラ１０２と、を有する。更に、定着装置１００は、加熱体としての板状のヒータ１０３と、支持部材としてのホルダ１０４と、加圧部材としての加圧ステー１０５と、規制部材としての左右一対のフランジ１０６Ｌ，１０６Ｒと、を有する。
【００１９】
記録材Ｐの搬送方向に直交する長手方向において、ヒータ１０３はホルダ１０４に支持されている。加圧ステー１０５はヒータ１０３とは反対側でホルダ１０４に載置されている。ホルダ１０４は液晶ポリマー等の、耐熱性と摺動性を具備した耐熱性樹脂により形成されている。ヒータ１０３を支持し、かつ加圧ステー１０５を載置したホルダ１０４にはスリーブ１０１が外嵌されている。スリーブ１０１は加圧ローラ１０２とほぼ同じ周長を有している。
【００２０】
ヒータ１０３は絶縁性のセラミックス製の細長い基板１０３ａを有する。基板１０３ａのホルダ１０４とは反対側の表面には、通電によって発熱する発熱抵抗体１０３ｂが基板の長手方向に沿って設けられている。更に、基板１０３ａの表面には、発熱抵抗体１０３ｂを覆うように絶縁性の保護層１０３ｃが設けられている。
【００２１】
記録材Ｐの搬送方向に直交する長手方向において、スリーブ１０１の両端部はフランジ１０６Ｌ，１０６Ｒの外周に回転可能に保持されている。また、ホルダ１０４の両端部は加圧ステー１０５を介してフランジ１０６Ｌ，１０６Ｒに支持されている。そしてこのフランジ１０６Ｌ，１０６Ｒを左右の側板対１０７Ｌ，１０７Ｒに支持させている。
【００２２】
加圧ローラ１０２は、芯金１０２ａと、芯金の外周面上に設けられた弾性層１０２ｂと、弾性層の外周面上に被覆された離形層１０２ｃと、を有する。記録材Ｐの搬送方向に直交する長手方向において、芯金１０２ａの両端部は側板対１０７Ｌ，１０７Ｒに図示しない軸受を介して回転可能に支持されている。
【００２３】
記録材Ｐの搬送方向に直交する長手方向において、側板対１０７Ｌ，１０７Ｒのバネ受け部（不図示）とフランジ１０６Ｌ，１０６Ｒとの間に設けた加圧バネ（不図示）によって両フランジはスリーブ１０１の母線方向に直交する垂直方向に加圧されている。図３においてフランジ１０６Ｌ，１０６Ｒの加圧方向を矢印Ａにて示す。
【００２４】
フランジ１０６Ｌ，１０６Ｒが加圧されることによってホルダ１０４はヒータ１０３をスリーブ１０１の内周面（内面）に加圧してスリーブ１０１の外周面（表面）を加圧ローラ１０２の外周面（表面）に圧接させる。これにより加圧ローラ１０２の弾性層１０２ｂが潰れて弾性変形しスリーブ１０１表面と加圧ローラ１０２表面とによって所定幅のニップ部Ｎが形成される。ニップ部Ｎはトナー画像Ｔが形成された記録材Ｐを挟持搬送しつつ加熱する領域である。
【００２５】
＜加熱定着処理動作＞
加圧ローラ１０３は加圧ローラ１０３の芯金１０３ａにモータ（不図示）の駆動力が伝達されることによって図２に示す矢印方向へ回転する。スリーブ１０１はスリーブ１０１内面がヒータ１０３の保護層１０３ｃに摺動しながら加圧ローラ１０２の回転に追従して図２に示す矢印方向へ回転する。発熱抵抗体１０２ｂに通電し発熱抵抗体１０２ｂを発熱させるとヒータ１０２ｂは急速に昇温してスリーブ１０１を加熱する。スリーブ１０１の温度は図示しない温度検知素子によって検知され、その温度を所定の定着温度（目標温度）に維持するように図示しない温調制御部がヒータ１０３への電力供給量を制御する。
【００２６】
未定着のトナー画像Ｔが形成された記録材Ｐはニップ部Ｎに搬送される。記録材Ｐはニップ部Ｎで搬送されつつヒータ１０３の熱によって加熱される。これによって記録材Ｐ上のトナー画像Ｔは記録材に定着される。
【００２７】
＜フレーム１２０の構成＞
定着装置１００のフレーム１２０について、図２、図３を参照しながら説明する。
【００２８】
側板対１０７Ｌ，１０７Ｒと、ステー１０８と、ベース板１０９は全て板金部材である。これらの３部品は定着装置１００のフレーム１２０の一部を構成して定着装置１００の剛性を確保している。記録材Ｐの搬送方向に直交する長手方向において、ステー１０８の両端部はスリーブ１０１側で側板対１０７Ｌ，１０７Ｒに接続されている。またベース板１０９の両端部は加圧ローラ１０２側で側板対１０７Ｌ，１０７Ｒに接続されている。Ｌ字形状の前カバー１１２は樹脂により形成されていて、下部がステー１０８に接して定着装置１００のフレーム１２０としての機能を兼ね備えている。
【００２９】
つまり、フレーム１２０は、側板対１０７Ｌ，１０７Ｒと、ステー１０８と、ベース板１０９と、前カバー１１２と、によって構成されている。そしてこのフレーム１２０は、ヒータ１０３、ホルダ１０４、及び加圧ステー１０５を内包するスリーブ１０１と、スリーブ１０１と共にニップ部Ｎを形成する加圧ローラ１０２と、を収容している。記録材Ｐの搬送方向において、フレーム１２０は記録材Ｐをニップ部Ｎに通過させるための搬送口１２１を有する。搬送口１２１は、側板対１０７Ｌ，１０７Ｒ間において、ステー１０８とベース板１０９の間から記録材Ｐをニップ部Ｎに導入しニップ部Ｎを出た記録材Ｐを前カバー１１２とベース板１０９の間から排出するように形成してある。
【００３０】
更に、側板対１０７Ｌ，１０７Ｒと、ステー１０８と、ベース板１０９は、後ろカバー１１０、上カバー１１１、前カバー１１２、左カバー１１７Ｌ、右カバー１１７Ｒによって囲われている。つまり、ベース板１０９は後ろカバー１１０によって囲われ、側板対１０７Ｌ，１０７Ｒは左カバー１１７Ｌと右カバー１１７Ｒによって囲われている。側板対１０７Ｌ，１０７Ｒ間において、側板対１０７Ｌ，１０７Ｒの加圧ローラ１０２側は上カバー１１１によって囲われ、側板対１０７Ｌ，１０７Ｒのスリーブ１０１側は前カバー１１２によって囲われている。これによってユーザーが外側から側板対１０７Ｌ，１０７Ｒ、ステー１０８、及びベース板１０９に触れることが出来ない構成になっている。
【００３１】
前カバー１１２のスリーブ１０１表面に対向する面には、記録材Ｐの搬送方向に交差する縦方向の寸法が１６ｍｍ、記録材Ｐの搬送方向に交差する長手方向の寸法が２００ｍｍの細長い開口１２２を設けている。つまり、開口１２２は搬送口１２１とは異なる位置に設けられている。この開口１２２には、気化ワックスの粒子同士の衝突を促進するための部材として金網１１３が嵌め込まれている。この金網１１３を嵌め込んだ開口１２２から空気が自由に移動できるようになっている。金網１１３については追って詳しく説明する。
【００３２】
＜エアフローの構成＞
次に、定着装置１００のエアフローの構成を図４に基づいて説明する。図４（ａ）はエアフローの概略構成を示す断面図、図４（ｂ）はエアフローの概略構成を示す斜視図である。
【００３３】
樹脂で形成されたダクト１１４は、フレーム１２０の前カバー１１２とファン１１５との空気の流路をつなぐように装置本体１Ａに設置された送風管である。ファン１１５は装置本体１Ａに設置された３０角軸流ファンであり、ダクト１１４からの空気を電装部１１８に排気する。これらのダクト１１４とファン１１５によって定着装置１００のスリーブ１０１で発生した気化ワックスは、矢印で示すように前カバー１１２の金網１１３の網目の間を通ってダクト１１４に抜け、ファン１１５により電装部１１８に至る。この気化ワックスの流路上のダクト１１４または電装部１１８において、気化ワックスはこれらの周辺部材の壁面に吸着する。
【００３４】
ここで、トナーからの気化ワックス発生のメカニズムについて、図２を参照しながら説明する。
【００３５】
図１に示す画像形成部１０の各画像形成ステーションの現像器１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋにはトナーが収納されている。このトナーには、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなどの炭化水素系のワックスが含有されている。
【００３６】
ワックスは、トナー画像ＴがニップＮを通過するときの熱と圧力により液化し、トナー内部からトナー表面へと染み出てくる。このときにワックスの一部は気化し、空気中に放出される。これら気化したワックスは超微粒子になり、周囲の気流に乗って周りの空間に浮遊する。これらの気化ワックスは、浮遊している状態が長いと凝集し易く、かつ周辺部材に吸着され易くなる。このため一般的には、捕集部材でスリーブ１０１の周辺を覆って、発生直後の気化ワックスを一時的に滞留させることが好ましいとされてきた。
【００３７】
しかしながら、画像形成装置の高速化にともない、いくらスリーブ１０１の周辺を捕集部材で覆っても記録材Ｐが搬送される時に発生する気流に負けて気化ワックスは拡散してしまうようになる。そして拡散した気化ワックスは気流に載って搬送路に運ばれるようになった。
【００３８】
このため、記録材Ｐの搬送方向において、定着装置１００の下流側にある搬送ガイド、ないしローラ２７や、ローラ３０に気化ワックスが付着し記録材Ｐの搬送を妨げたり、ローラ２７，３０の摩擦係数を低下させたりといったことにつながっていた。
【００３９】
これに対し本実施例のエアフロー構成では、気化ワックスは図４の矢印で示した気流に載って電装部１１８に積極的に運ばれるため、搬送ガイド、ないしローラ２７，３０に気化ワックスが付着することはなくなった。
【００４０】
＜金網１１３の構成＞
一般的な気体運動論によれば、粒子は温度が高いほど速度が速くなり、そして速度が速くなればなるほど粒子同士の衝突頻度が上がる。本実施例に示す金網１１３は、この気体の性質を利用したものである。すなわち、気化ワックスの流路上の温度を高くすることにより気化ワックスの粒子同士、ないし周辺部材への気化ワックスの衝突頻度を増加させ、ダクト１１４または電装部１１８への吸着を促すことを狙ったものである。
【００４１】
金網１１３を用いた理由を以下に述べる。
【００４２】
まず金網１１３を用いることにより新たな加熱源を必要とせず気化ワックスの流路上の温度を高くすることができることが挙げられる。すなわち、金網１１３はスリーブ１０１からの空気の対流により加熱されるが、金網１１３は熱容量が小さいため、スリーブ１０１からある程度の距離が離れていてもすばやく温度上昇し、周囲の温度を高温にすることができる。これは金網１１３の材質がモールドなどよりも比熱が小さい金属であり、また形状が細線で編まれたものであることから質量が小さいためである。
【００４３】
次に金網１１３を用いることにより空気の流れを阻害しないことが挙げられる。
【００４４】
例えば金網１１３の代わりにスチールウールなどのより線密度が高い材料を設置した場合、気化ワックスは搬送路の方に流出するようになり、効果は減少する。これは線密度が高い材料の場合、空気の流れが阻害されることによってスリーブ１０１からダクト１１４または電装部１１８へ流れる空気の流量が落ちるためであり、これにはファン１１５の容量を上げるなどスペース的にもコスト的な対応が必要となる。
【００４５】
これに対し本実施例においては線径Φ０．１〜０．３、網目１０〜３０メッシュ／インチの金網を用いた。その場合、ファン１１５で引かれる流量が大きく変化することはなく、スリーブ１０１からダクト１１４または電装部１１８へのエアフローは阻害されることがなかった。
【００４６】
本実施例ではこのような観点から金網１１３には材質ＳＵＳ３０４、線径Φ０．２５、網目２０メッシュ／インチのものを用い、これを２０ｍｍ×２２０ｍｍのサイズにカットしたものを前カバー１１２の開口１２１のスリーブ１０５側に熱溶着して使用した。
【００４７】
＜実施例の効果＞
本実施例の効果を定量的に確認するためにローラ２７付近の気化ワックスの個数を計測した。計測にはナノ粒子計測機ＦＭＰＳ（ＴＳＩ社製）を使用し、１０分間プリントした場合の積算値を比較した。表１に結果を示す。なお、表１には後述する実施例２の結果も示す。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
比較例（Ｒｅｆ）は前カバー１１２の金網１１３に前カバー１１２と同じ材質のモールド板を貼りつけて開口１２１を塞いだ場合である。これに対して、本実施例（実施例１）の場合は半分の個数となっており、記録材Ｐの搬送によって生じる気流によって拡散する気化ワックスを効果的に削減できていることが確認された。
【００５０】
以上説明したように、実施例の画像形成装置は、定着装置１００のフレーム１２０に設けた開口１２２を通してフレーム１２０の内部の空気を引き出すとともに開口１２２に設置された金網１１３によって気化ワックスの粒子同士の衝突を促進させることができる。これによって気化ワックスを効率良く捕集できる。
【００５１】
［実施例２］
画像形成装置の他の例を説明する。本実施例では実施例１と異なる構成のみを説明する。
【００５２】
実施例１では気化ワックスの粒子同士の衝突を促進するための部材として金網１１３を用いたが、本実施例では金属バネ１１６を用いた場合について説明する。
【００５３】
図５は本実施例の画像形成装置１の定着装置１００におけるフレーム１２０の前カバー１１２の斜視図である。
【００５４】
金属バネ１１６は、材質ＳＵＳ３０４、線径Φ０．２０、コイル径Φ３、まき数３００である。本実施例では、３本の金属バネ１１６を各々２２０ｍｍの長さに伸ばして前カバー１１２の開口１２２の左右の内側面に設けた図示しない突起部に両端を引っ掛けて設置している。金属バネ１１６を使用した理由は、まず実施例１と同様に空気の流れをできるだけ阻害せず、また熱容量が低い材料であり、かつ実施例１の金網に比べて組み立て性が良いためである。
【００５５】
本実施例の効果を定量的に確認するために実施例１と同様にローラ２７付近の気化ワックスの個数を１０分間プリントして計測した。表１に結果を示すように実施例１の減少率には及ばないものの比較例（Ｒｅｆ）に対し気化ワックスを効果的に削減できていることが確認された。
【００５６】
以上説明したように、実施例の画像形成装置は、定着装置１００のフレーム１２０に設けた開口１２２を通してフレームＦの内部の空気を引き出すとともに開口１２２に設置された金属バネ１１６によって気化ワックスの粒子同士の衝突を促進させることができる。これによって気化ワックスを効率良く捕集できる。
【００５７】
＜他の実施例＞
実施例１、及び実施例２の画像形成装置では金網１１３や金属バネ１１６を前カバー１１２の開口１２１に設置したが、これに限らずダクト１１４に設置されていてもよい。本発明はフルカラーの画像形成装置に限らずモノクロの画像形成装置にも適用できる。また、スリーブを用いた定着装置に限らず、定着ローラを用いたヒートローラ方式の定着装置等、その他の構成の定着装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００５８】
１０  画像形成部、１００  定着装置、１０１  スリーブ、１０２  加圧ローラ、
１１５  ファン、１２０  フレーム、１２１  搬送口、１２２  開口、１１３，１１６  部材、Ｐ  記録材、Ｔ  未定着のトナー画像
【図１】
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【図２】
2018077295.tif 000005
【図３】
2018077295.tif 000006
【図４】
2018077295.tif 000007
【図５】
2018077295.tif 000008