JP2004013063A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置構成が大がかりにならず、無駄な消費電力もかからず、新たな冷却装置等のコストアップをさせず、画像形成部の温度上昇を防ぐこと。
【解決手段】機外から取り入れた空気は、画像形成装置に配設された吸気部により、画像形成部と定着部との間に設置されたダクト内に送風され、排気部によりダクト内から機外へ排出されることを特徴とする画像形成装置。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に係わり、画像形成部の断熱、冷却に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、電子写真では高画質で高生産な性能が求められている。一般的に電子写真では、熱と圧力によりトナーを転写材に融着させ像を定着させるが、両面通紙時のように一度加熱された転写材を再給紙したり、高温に加熱された定着部からの放熱により熱せられることで、機内の画像形成部や周辺機器の温度も上昇するようになる。
【０００３】
ところが、高画質を得るためトナーが小粒径化するほど耐熱性能は弱くなり、コピースピードが向上し高速になるほど装置内の温度も上昇し易くなる。
【０００４】
そのため、現像器やクリーナー周辺部分、特にトナーリサイクルをする画像形成部の場合、トナー回収部での熱による影響が大きいためトナーが溶解・凝集し固着が起こり、パッキング等の問題となる。
【０００５】
この問題を解決するため、定着部と画像形成部との距離を離したり、板金や熱伝導性の悪い部材で定着部の熱源を有するローラを覆うなどして断熱することで定着部からの放熱による影響を防ぐ断熱手段、または加熱され温まった定着部周辺や画像形成部周辺の空気をファンなどにより吸引・排気したり、外気を直接吹き付ける等の冷却手段を用いていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしその場合、以下の問題を有する。
【０００７】
（イ）装置の構成が大がかりになり設計に制約を受ける（定着部と画像形成部との距離を離す、等）。（ロ）装置内の定着部や画像形成部周辺を直接冷却することで、待機時の消費電力も無駄に消費する。（ハ）断熱部材や冷却ファンなどを別途取り付けることでコストがかかる。そこで、本発明はこのような問題を解決し、且つ画像形成部の温度を下げることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記の構成により達成することができる。
【０００９】
（１）　像担持体に対し、少なくとも帯電器と現像器とクリーニング部を備え、像担持体上にトナー画像を形成する画像形成部と、前記像担持体上のトナー画像を転写材に転写する転写器と、転写材に転写したトナー画像を当該転写材に定着する定着部と、機外から取り入れた空気を導入するダクトとを有し、該ダクトは画像形成部と定着部との間の非通紙領域に位置することを特徴とする画像形成装置。
【００１０】
（２）　前記ダクトは転写材搬送方向に対し直角方向で、且つ、転写材搬送面に対し平行に配設され、且つ、画像形成部側に位置することを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
【００１１】
（３）　前記ダクトは、定着部との間隔が転写材搬送方向に対して３０ｍｍ〜７０ｍｍの距離に配設されることを特徴とする（１）または（２）に記載の画像形成装置。
【００１２】
（４）　前記ダクトは、少なくとも、転写材の搬送最大幅より長いことを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【００１３】
（５）　前記の機外から取り入れた空気は、画像形成装置に配設された吸気部により前記ダクト内に送風され、排気部により前記ダクト内から機外へ排出されることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る実施の形態の一例について、以下、図面を用いて説明する。
【００１５】
図１は、画像形成装置（以下、複写機という）の全体の構成を示す概略図、図２は画像形成部４と定着部７の間に配設されたダクト２０の位置を示す概略図、図３はダクト２０内を流れる機外からの空気の方向を示す図２の関係を上から見た概略平面図、図４はダクト２０から定着ローラ７０１までの距離を変化させた場合の定着部７の待機時における消費電力の変化を示すグラフ、図５はダクト２０から定着ローラ７０１までの距離を変化させた場合のダクト（定着部側）における温度変化を示すグラフ及び図６はダクト２０から定着ローラ７０１までの距離を変化させた場合のダクト２０の定着部７側、ダクト２０の画像形成部４側及び像担持体（以下、感光体ドラムという）４０１付近の温度変化を示すグラフである。
【００１６】
本実施の形態の複写機は、複写機本体１００の上部に自動原稿送り装置ＡＤＦを設けると共に、複写機本体内に画像読み取り部１、画像処理部２、画像書き込み部３、画像形成部４、転写材収納部５、ベルト搬送部６、定着部７、排紙・切り換え部８及び再搬送部（ＡＤＵ）９を有している。
【００１７】
前記自動原稿送り装置ＡＤＦ（以下、ＡＤＦという）は、原稿（図示せず）を１枚づつ送り出して画像読み取り位置１へと搬送し、画像読み取りが終わった原稿を所定の場所に排紙処理する装置である。
【００１８】
前記画像読み取り部１において、ＡＤＦで画像読み取り位置を通過する原稿、又は原稿台上のプラテンガラス１０１に載置された原稿からの画像情報の読み取りは、可動式の露光ランプとミラーを備えるミラーユニット１０２により反射し、結像レンズ１０４を介してライン状の撮像素子（以下、ＣＣＤという）１０５に結像させることにより行われる。
【００１９】
ＣＣＤ１０５上に結像されたライン状の光学像は順次電気信号（輝度信号）に変換された後、Ａ／Ｄ変換され、画像処理部２において濃度変換、フィルタ処理等の処理が施された後、その画像データは一旦メモリに記憶される。
【００２０】
一方、画像形成部４では感光体ドラム４０１上に形成した帯電像を転写材Ｐに転写する画像転写部４０２、感光体ドラム４０１に密着している転写材Ｐを分離する分離極４０３、搬送手段であるベルト搬送部６、感光体ドラム４０１に配設されたクリーニング部４０７及び光除電手段としてのプレチャージランプ（ＰＣＬ）４０６が各々動作順に配置されている。
【００２１】
感光体駆動モータ（図示せず）の始動により、感光体ドラム４０１は反時計方向へと回転し、スコロトロン帯電器４０４の帯電作用により、感光体ドラム４０１に電位が付与される。
【００２２】
しかる後、書き込み手段である像露光手段としての露光光学系３は、図示しないレーザダイオードを発光光源とし、回転するポリゴンミラー３０１を経て、反射ミラー３０２を介して、感光体ドラム４０１に対して矢示Ｒの位置で主操作方向の像露光を画像処理部２のメモリから呼び出された画像信号にもとづいて行い、また、感光体ドラム４０１の回転による副走査を介して感光体ドラム４０１上に潜像を形成する。
【００２３】
続いて、感光体ドラム４０１上に形成された潜像は現像器４０８によって反転現像され、感光体ドラム４０１の表面に可視像のトナー像が形成される。
【００２４】
なお、トナー収納容器４２０は搬送スクリュー４２１によりトナーを現像器４０８へ供給している。
【００２５】
一方、転写材収納部５では、画像形成部４の下方に異なるサイズ、同サイズ又は材質等の異なる転写材Ｐが収納された転写材収納部５として、給紙トレイ５１１、５２１、５３１が設けられている。
【００２６】
予め入力されたメモリにもとづき選択された給紙トレイ５１１（５２１、５３１）に収納された転写材Ｐは給紙ローラ５１２（５２２、５３２）により送り出され、分離ローラ５１３（５２３、５３３）により１枚づつ分離される。
【００２７】
次いで、転写材Ｐは搬送路５５０内を案内ローラ（図示せず）搬送され、レジストローラ対５０１によって一時停止を行った後、前記レジストローラ対５０１の回転により再給紙され、画像転写部４０２に案内され、感光体ドラム４０１上のトナー像は画像転写部４０２において転写材Ｐ上に転写される。
【００２８】
次いで、転写材Ｐは分離極４０３の作用で感光体ドラム４０１面より分離された後、ベルト搬送６により定着部７に向けて搬送される。
【００２９】
また、定着部７は加熱部を有する定着ローラ７０１と加圧ローラ７０２とで構成されており、転写材Ｐが定着ローラ７０１と加圧ローラ７０２との間を通過する際に、加熱、加圧作用を付与され、トナー像が溶融され、転写材Ｐ上に定着される。
【００３０】
なお、ダクト２０は、定着部７と画像形成部４を構成する感光体ドラム４０１に配設されたクリーニング部４０７との間の非通紙領域におけるクリーニング部４０７の外壁付近の画像形成部４側に配設され、ダクト２０の取り付け姿勢は転写材搬送方向に対し略直角で、かつ略水平を成している。
【００３１】
機外から取り入れた空気は、ダクト２０内を複写機操作方向である手前側から奥側に流している。但し、空気の流れは状況により逆方向（奥側から複写機操作方向の手前側）からでもよい。
【００３２】
このように、ダクト２０を設け、空気の流れを規制することにより、空気を利用した断熱効果の高い構造を取っている。
【００３３】
さらに、トナー像が定着された転写材Ｐは、定着排紙ローラ７０３、排紙ローラ８０１により搬送されて、排紙トレイ８０２上に排出される。
【００３４】
一方、転写材Ｐが分離された後の感光体ドラム４０１は、分離極４０３により除電され、しかる後、クリーニングブレード４０５によって感光体ドラム４０１上の周面上に残っているトナーは摺擦され、清掃されることにより、履歴が解消されて、次の画像形成の準備がなされる。
【００３５】
図２は、画像形成部４と定着部７との間におけるダクト２０の配置を示す概略図である。
【００３６】
感光体ドラム４０１に形成された画像は、転写部４０２にて転写材Ｐ上に転写され、分離極４０３にて感光体ドラム４０１から分離され、ベルト搬送６上を搬送され、定着部７へ送られる。
【００３７】
一方、感光体ドラム４０１上に残留したトナーは、クリーニングブレード４０５により掻き落とされ、クリーニング部４０７の底面に溜め、トナー搬送スクリュー４０９及びクリーニング部４０７から現像器４０８へ渡すトナーリサイクルスクリュー（図示せず）により、現像器４０８へ回収され、再利用される。
【００３８】
高画質化への対策として、最近はトナーは小粒径化の方向にあり耐熱性能が弱くなり、一方コピースピードが向上し高速になるほど複写機内の温度も上昇傾向にある。
【００３９】
このため、画像形成部４周りの雰囲気温度の上昇を抑えるために、本発明の実施の形態においては、ダクト２０を図２及び３に示すように取り付けるようにしてある。
【００４０】
ダクト２０は、定着部７とクリーニング部４０７との間の、クリーニング部４０７の定着部７側の外壁付近に配設され、ダクト２０の取り付け姿勢は転写材搬送方向に対し略直角で、かつ略水平を形成している。
【００４１】
ダクト２０の形状は、本実施の形態においては、縦に長い矩形状を成しているが、他の形状（例えば、長円形状や楕円形状等）を採用することも可能である。
【００４２】
また、ダクト２０の長さ方向（転写材走行幅方向）の取り付け姿勢は、本実施の形態においては、転写材走行面と略水平としたが、複写機の取り付けスペースに合わせ傾けた取り付け姿勢になっても断熱効果にはほとんど差がないため、採用は可能である。
【００４３】
さらに、ダクト２０の長さは、画像形成部４に対する断熱効果を高めるため、少なくとも転写材Ｐの送り方向の最大幅は必要である。
【００４４】
図３に示すように、機外の空気は、複写機本体１００の正面側に取り付けられた吸気部を構成する吸気ファン２１により吸入口２４を経て吸入され、ダクト２０内を複写機操作方向である手前側から奥側へ空気流として矢印の方向（ａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅ）に流され、操作方向とは反対側の複写機の裏面側の排気部を構成する排気口２５から機外へ排気される。
【００４５】
さらに、ダクト内の風量が機内冷却及び断熱に対して不十分な場合には、前記排気口２５にも吸気ファン２１と同様にファンを取り付けることも可能である。
【００４６】
なお、フレキシブルホース２２及び２３は、複写機における空気の吸入口２４、排気口２５がダクトの入口、出口に対して取り付け位置が必ずしも合致しないことを考慮し、ある程度の自由度を持たせるために採用している。特に自由度を持たせる必要がない場合には、ダクト２０のみで構成してもよい。
【００４７】
さらに、前記の複写機の空気の吸入口、排気口が複写機操作正面に対し、左右側面、上面及び底面に有る場合への対応にもフレキシブルホースは有効である。
【００４８】
ダクト２０の断熱効果については、表１に示すデータからダクト２０内に機外の空気を流すことにより、機内の冷却効果が顕著であり、さらに定着部７の熱に対する画像形成部４を構成するクリーニング部４０７への断熱効果も高く、感光体ドラム４０１への定着温度の影響も遮断できることが認められる。
【００４９】
なお、ダクト２０のみで機外の空気を流さない場合には冷却効果は期待できないことが分かる。
【００５０】
【表１】

【００５１】
複写機の実験条件は以下のようである。
複写機：コニカ製Ｓｉｔｉｏｓ７１６５改／環境：２０℃、５０％ＲＨ（常温常湿）／ダクト形状：通風口サイズ｛３０（縦）×２０（横）｝×３５０（長）（ｍｍ）／ダクト２０内風量：０．４〜０．５（ｍ^３／ｍｉｎ）／ダクト２０取り付け位置：図２におけるＬ＝５０ｍｍ。
【００５２】
以上の条件のもとで、Ａ４サイズ転写材を連続２時間両面通紙した。
温度測定個所は図２において、（Ａ）はダクト２０の定着部７側、（Ｂ）はダクト２０のクリーニング４０７部側、（Ｃ）は感光体ドラム４０１付近である。
【００５３】
次に、ダクト２０の適正位置については、図２のＬ（定着ローラ７０１のクリーニング部４０７側の端部からダクト２０の定着部７側の外壁までの距離）を変えた場合の（イ）定着部７の待機時における消費電力（定着温度を１８０〜２００℃に維持させるために必要とする電力、１時間放置時）を測定したところ、図４のようなグラフが得られた。
【００５４】
すなわち、ダクト２０が定着ローラ７０１から離れる程、定着部７の消費電力のロスを低減する効果があることが認められる。
【００５５】
また、Ｌを変化させた場合の（ロ）ダクト２０の（Ａ）付近（図２を参照）における温度を測定したところ、図５のようなグラフが得られた。
【００５６】
すなわち、ダクト２０が定着ローラ７０１から離れる程（Ａ）付近の温度が下がり、特にＬ＝３０ｍｍより距離が長くなる程ダクト２０を構成する樹脂材質の耐熱温度（７０℃）以下になることが認められ、ダクト２０の定着ローラ７０１への接近可能限界距離は３０ｍｍ程度となり、３０ｍｍ以上離すことでダクト構成材質に制限されなくなる。
【００５７】
さらに、Ｌを変化させた場合の（ハ）図２における温度測定個所（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）各々の温度を測定したところ、図６のようなグラフが得られた。
【００５８】
なお、各部｛（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）｝の到達温度は、Ａ４サイズ転写材を連続２時間両面通紙後、１時間放置し計測した。
【００５９】
すなわち、図６よりダクトの定着部７側の外壁とクリーニング部４０７側の外壁との温度差は、ダクト２０の定着ローラ７０１からの距離Ｌが近い程大きく、断熱効果は高い。
【００６０】
しかしながら、Ｌ＝３０ｍｍ以下ではダクト２０の定着部７側の外壁付近の温度（７５℃）がダクトを構成する樹脂材質の耐熱温度を越えてしまうため、実用的には断熱効果はＬ＝３０ｍｍ以上とする必要がある。
【００６１】
一方、図６のグラフにおいて感光体ドラム４０１付近の温度はほぼ一定（３０〜３３℃）しており、実用的には問題ない温度を維持しているが、ダクト２０のクリーニング部４０７側の外壁温度がＬ＝７０ｍｍに近づくに従い前記の感光体ドラム４０１付近の温度（３３℃）とほぼ同じになり、断熱効果がほとんどなくなってしまう。
【００６２】
以上のことから、ダクト２０の断熱効果はＬ＝３０〜７０ｍｍの間が実用的には採用可能な距離といえる。
【００６３】
上記の図５、６、７のグラフから、断熱を目的とした通風手段を持つダクト効果を得るため、定着部７の保温とダクト構成部品の耐熱温度を考慮した場合、定着ローラ７０１からの距離Ｌ＝３０〜７０ｍｍが望ましい。
【００６４】
本発明により、改めて冷却用のスペースを必要とせず、定着部周辺の温度を直接冷却しないため待機電力も無駄にせず、コンパクトでコストも掛からずに画像形成部の温度上昇を防ぐことが可能となる。
【００６５】
なお、本発明の実施の形態においては、転写材搬送方向が水平の場合において説明したが、転写材搬送方向が略鉛直方向であっても適用可能である。
【００６６】
【発明の効果】
画像形成部と定着部との間に配設したダクト内に機外の空気を送風することにより、待機時の消費電力を無駄にせず、コンパクトでコストも掛からずに画像形成部の温度上昇を防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の一つの形態を示す画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施例の画像形成部と定着部との間に配設されたダクトの位置を示す概略図である。
【図３】本発明の実施例のダクト内を流れる機外からの空気の方向を示す図２の関係を上から見た概略平面図である。
【図４】本発明の実施例のダクトから定着ローラまでの距離を変化させた場合の定着部の待機時における消費電力の変化を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例のダクトから定着ローラまでの距離を変化させた場合のダクト（定着部側）における温度変化を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例のダクトから定着ローラまでの距離を変化させた場合のダクトの定着部側、ダクトの画像形成部側及び像担持体付近の温度変化を示すグラフである。
【符号の説明】
４　画像形成部
７　定着部
２０　ダクト
２１　吸気ファン
２２　フレキシブルホース
２４　吸入口
２５　排気口
１００　複写機本体
４０１　感光体ドラム
４０７　クリーニング部
４０８　現像器
７０１　定着ローラ
７０２　加圧ローラ

Claims (5)

1. 像担持体に対し、少なくとも帯電器と現像器とクリーニング部を備え、像担持体上にトナー画像を形成する画像形成部と、前記像担持体上のトナー画像を転写材に転写する転写器と、転写材に転写したトナー画像を当該転写材に定着する定着部と、機外から取り入れた空気を導入するダクトとを有し、該ダクトは画像形成部と定着部との間の非通紙領域に位置することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ダクトは転写材搬送方向に対し直角方向で、且つ、転写材搬送面に対し平行に配設され、且つ、画像形成部側に位置することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記ダクトは、定着部との間隔が転写材搬送方向に対して３０ｍｍ〜７０ｍｍの距離に配設されることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記ダクトは、少なくとも、転写材の搬送最大幅より長いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記の機外から取り入れた空気は、画像形成装置に配設された吸気部により前記ダクト内に送風され、排気部により前記ダクト内から機外へ排出されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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