JP2004170443A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱の影響を受けやすい手段に対する冷却効果を一層高めるとともに、省スペース化も可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体４ａ上に露光して潜像を書き込み、該潜像をトナーを含む現像剤により現像して、形成されたトナー像を記録紙に転写後定着させ、画像を得る画像形成装置において、該画像形成装置は、画像形成工程において必要な熱を供給する熱源１２と、該熱源１２から保護される被保護部２を有し、該熱源１２と該被保護部２との間に熱伝達を防止するためのスペース１４を設けるとともに、熱交換装置１４ａを、冷却面１４ｂが該被保護部２側、放熱面１４ｃが該熱伝達防止スペース１４の内部に位置するように設置する。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プロセスを用いた画像形成装置に関し、さらに詳しくは、熱定着を採用した画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタ等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置は、機内に、熱源を有するユニットと熱の影響を受け易いユニットとを備え持ち、画像形成作業を成している。例えば、熱源を有するユニットとしては、ヒータを内部に備えるローラを用いた熱定着手段等が挙げられる。記録紙上に転写されたトナー像に１５０℃前後の熱を加え、トナーを溶融させるとともに加圧して画像を定着させるものである。一方、像担持体上に潜像を形成する露光手段、トナーを扱う像担持体、現像手段、転写手段、クリーニング手段は、機内の温度上昇の影響を受けやすい。露光手段は、精度の高い光学部品を有する装置であり、これらの部品が温度の影響を受けると、原稿に忠実な潜像の形成ができなくなる。また、像担持体、現像手段、転写手段、クリーニング手段に定着手段の熱が及ぶと、トナーが熱の影響を受けて凝固、融着等を起こし、異常画像の原因となる。そこで、これらの手段への熱の影響を低減させるべく、熱定着手段との配置関係を考慮した設計等がなされている。
しかし、現状、多彩なプロセスを有する画像形成装置は、機械部品、電子部品が多数になり、機内の部品密度は高く、少スペース化を考慮した部品のレイアウト設計が難解になってきている。
【０００３】
特許文献１には、熱の影響を受けやすい第１の装置と、熱源を有する第２の装置との間に熱移動素子を備える画像形成装置が開示されている。この熱移動素子は、吸熱側を第１の装置側、排熱側を第２の装置側として配置されている。このような構成により、第１の装置の熱を吸熱して第１の装置を冷却すると共に、第２の装置側に排熱して第２の装置を保温し、熱源の省エネの達成及び第１の装置の温度上昇防止が図れるとしている。しかしながら、機内のレイアウトによっては、熱の影響を受けやすい装置に対する冷却効果を一層向上させる必要がある場合がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−９８８６１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上記問題点に鑑み、本発明は、熱の影響を受けやすい手段に対する冷却効果を一層高めるとともに、省スペース化も可能な画像形成装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、発明者らが鋭意検討を行った結果、熱源を有するユニットと熱の影響を受けやすいユニットとの間に設ける熱交換装置の放熱の効率を上げれば吸熱の効率が上がるという原理に基づき、放熱側の熱を効率的に逃がす手段を設けることで、熱の影響を受けやすいユニットに対する冷却効果の向上が実現できることを見いだし、本発明を完成させるに至った。
すなわち、請求項１に記載の発明は、像担持体上に露光して潜像を書き込み、該潜像をトナーを含む現像剤により現像して、形成されたトナー像を記録紙に転写後定着させ、画像を得る画像形成装置において、該画像形成装置は、画像形成工程において必要な熱を供給する熱源と、該熱源から保護される被保護部を有し、該熱源と該被保護部との間に熱伝達を防止するためのスペースを設けるとともに、熱交換装置を、冷却面が該被保護部側、放熱面が該熱伝達防止スペースの内部に位置するように設置した画像形成装置である。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記熱交換装置の冷却面側と放熱面側の間に断熱部材を設ける画像形成装置である。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記熱交換装置の冷却面の部材の０℃における熱伝導率が８０Ｊ／ｍ・ｓ・Ｋ以上である画像形成装置である。
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、前記熱交換装置の冷却面の部材の一部をフィン形状とする画像形成装置である。
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記熱伝達防止スペースの外装面側に排熱用ファンを設ける画像形成装置である。
【０００８】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、前記熱源が定着手段であり、前記被保護部が現像手段である画像形成装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。図２は、図１の画像形成装置を背面からみた図である。
自動原稿読取装置１を装置上部に有し、その下方に、光学系ユニット３、像担持体である感光体４ａを含む感光体ユニット４、現像ユニット２、中間転写ユニット５が配置されている。中間転写ユニット５の下方には、記録紙にトナー像を転写する転写ユニット７が配置され、その横にトナー像を転写された記録紙を搬送する搬送ベルト８、引き続いて記録紙上にトナー像を定着させる定着ユニット１２が配置されている。
自動原稿読取装置１で原稿を読み取り、読み取った画像データに基づいて光学系ユニット３のレーザーが感光体４ａに潜像を書き込む。そして、その潜像に、現像ユニット２によりトナーが供給され、顕像化され、中間転写ユニット５に転写されて一時的に担持される。一方で、給紙ユニット９もしくは手差し給紙台６から、転写ユニット７に向け記録紙が搬送される。中間転写ユニット５のトナー像は、搬送されてきた記録紙に転写ユニット７にて転写され、搬送ベルト８で搬送されて定着ユニット１２で記録紙に定着される。このようにして画像が形成された記録紙は、排紙部にて排紙される。
【００１０】
上記感光体ユニット４、現像ユニット２、中間転写ユニット５、転写ユニット７は、未定着状態のトナーを扱っているユニットである。トナーは熱による影響を受けると凝固、融着等の現象を起こし、異常画像を発生してしまう為、熱の影響を受け易いユニット、すなわち被保護部に相当する。
定着ユニット１２は内部にハロゲンランプ等の熱源を備える加熱ローラ１１と、加熱ローラ１１に対して圧接するように配置された加圧ローラ１０とから構成されている。これらのローラ間には所定幅のニップ部が形成されており、このニップ部を記録紙が通過するときに加熱及び加圧され、記録紙上の未定着画像が定着される。従って、定着ユニット１２は熱源を有するユニットに相当する。
図１及び図２から分かる通り、上記に示した熱の影響を受け易いユニットと熱源を有するユニットとは、画像形成装置全体の小型化を図るべく、互いに近接配置されており、感光体ユニット４、現像ユニット２、中間転写ユニット５、転写ユニット７は、定着ユニット１２の熱源の影響を多大に受けやすい配置関係にある。
【００１１】
そこで、本発明の画像形成装置は、熱源である定着ユニット１２と、最も熱源の熱の影響を受け易い配置となっている現像ユニット２との間に、熱伝達を防止するためのスペース１４を設け、熱交換装置を配置する。図３は、熱交換装置の配置を示す図である。熱交換装置としては、例えばペルチェ素子１４ａを用いることができる。ペルチェ素子１４ａは、冷却面１４ｂが現像ユニット２に向かい、放熱面１４ｃが定着ユニット１２と現像ユニット２の間に設けた熱伝達防止スペース１４の内部に位置するように設置される。冷却面１４ｂでは現像ユニット２の熱が吸熱され、現像ユニット２が冷却される。一方、冷却面１４ｂで吸熱された熱は放熱面１４ｃで放熱される。このとき、ペルチェ素子１４ａの放熱面１４ｃと定着ユニット１２との間には熱伝達防止スペース１４が設けられているため、放熱面１４ｃが直接熱源である定着ユニット１２の加熱ローラ１１の影響を受けることがない。
従来は、高温である熱源に直接放熱面１４ｃが接するように設置していたため、放熱面１４ｃは蓄熱してしまいエネルギーの移動が鈍くなり、その結果、冷却面１４ｂの吸熱効率が悪かった。しかしながら、本発明のように、放熱面１４ｃを熱伝達防止スペース１４内部に位置するように、熱源から隔離して設置することで、ペルチェ素子１４ａの放熱面１４ｃは放熱しやすくなり、それゆえに吸熱効率が向上する。
また、このようにペルチェ素子１４ａを使用することで冷却が目的のファン等の設置が必要でなくなる為、少スペース化・低騒音化の効果も得ることができる。
【００１２】
図３において、熱伝達防止スペース１４の外装面側に、排熱用ファン１４ｆを設ける構成としても良い。熱伝達防止スペース１４に滞留する熱を機外に排出し、ペルチェ素子１４ａの放熱効果を高めることができる。
【００１３】
図４は、ペルチェ素子１４ａの冷却面と放熱面との間に断熱部材を設けた構成を示す図である。図４（ａ）は、ペルチェ素子１４ａの冷却面１４ｂ側を枠体で囲み、その内部に断熱部材１４ｄを設けた例である。放熱面１４ｃは、先に示した実施形態と同様、熱伝達防止スペース１４の内部に位置するように配置されている。図４（ｂ）は、放熱面１４ｃのみを断熱部材１４ｄを使用した枠体で囲んで構成した例である。この場合、断熱部材１４ｄそのものを枠体として使用してもよいし、設けたダクト等に断熱部材１４ｄを貼る形としてもよい。断熱部材１４ｄを設けた箇所が遮蔽板の役目を果たす。
このように、ペルチェ素子１４ａの冷却面と放熱面との間に断熱部材１４ｄを設けることで、ペルチェ素子１４ａに放熱された熱、及び定着ユニット１２の熱の現像ユニット２側への移動を抑制し、現像ユニット２が受ける熱の影響を防止することができる。また、断熱部材１４ｄをダクト状に設けることで、ダクトの内部に熱を溜め、熱の流れのコントロールをすることができる。熱伝達防止スペース１４の外装面に排熱用ファン１４ｆを設ければ、強制的に機外に排熱することもできるため、機内の至る所に熱が拡散することなく、効率的な排熱が可能となる。
なお、断熱部材１４ｄとしては、多孔質無機フィラー、耐熱無機繊維を主原料として含んで構成される断熱ボード、具体的な製品名としては、（株）アスクテクニカ社製リバティーボード等を用いることができる。
【００１４】
更に、図３、図４において、ペルチェ素子１４ａの冷却面１４ｂの部材を熱伝導性の良い部材とすることが好ましい。冷却面１４ｂの熱伝導性を上げることで、冷却面１４ｂの吸熱効率を一層向上させることができるからである。ここで、熱伝導性の良い部材とは、０℃における熱伝導率κが８０Ｊ／ｍ・ｓ・Ｋ以上の部材を指す。具体的には、鉄、アルミニウム、銅、銀等が挙げられる。
【００１５】
また、図５は、ペルチェ素子１４ａの冷却面の部材の一部をフィン形状１４ｅとした構成を示す図である。このように、冷却面１４ｂの部材の形状を表面積の大きな形状とすることでも、冷却面１４ｂの吸熱効率を向上させることができる。
【００１６】
尚、本実施の形態においては、熱源を定着ユニット１２、被保護部を現像ユニット２として説明してきたが、本発明はこれに限るものでなく、機内のレイアウトによって、例えば、被保護部が感光体ユニット４、あるいは転写ユニット７等であってもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明により、熱源と熱源から保護される被保護部との間に熱交換装置を設け、熱交換装置の放熱面の放熱効率を高めたことで、冷却面の吸熱効率を向上させることができ、被保護部に対する冷却効果の高い画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図１の画像形成装置を背面からみた図である。
【図３】熱交換装置の配置を示す図である。
【図４】ペルチェ素子の冷却面と放熱面との間に断熱部材を設けた構成を示す図である。
【図５】ペルチェ素子の冷却面の部材の一部をフィン形状とした構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 自動原稿読取装置
２ 現像ユニット
３ 光学系ユニット
４ 感光体ユニット
４ａ 感光体（像担持体）
５ 中間転写ユニット
７ 転写ユニット
１０ 加圧ローラ
１１ 加熱ローラ
１２ 定着ユニット
１４ 熱伝達防止スペース
１４ａ ペルチェ素子（熱交換装置）
１４ｂ 冷却面
１４ｃ 放熱面
１４ｄ 断熱部材
１４ｅ フィン
１４ｆ 排熱用ファン

Claims (6)

1. 像担持体上に露光して潜像を書き込み、該潜像をトナーを含む現像剤により現像して、形成されたトナー像を記録紙に転写後定着させ、画像を得る画像形成装置において、
   該画像形成装置は、画像形成工程において必要な熱を供給する熱源と、該熱源から保護される被保護部を有し、
   該熱源と該被保護部との間に熱伝達を防止するためのスペースを設けるとともに、熱交換装置を、冷却面が該被保護部側、放熱面が該熱伝達防止スペースの内部に位置するように設置する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記熱交換装置の冷却面側と放熱面側の間に断熱部材を設ける
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   前記熱交換装置は、冷却面の部材の０℃における熱伝導率が８０Ｊ／ｍ・ｓ・Ｋ以上である
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、
   前記熱交換装置は、冷却面の部材の一部をフィン形状とする
   ことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、前記熱伝達防止スペースの外装面側に排熱用ファンを設ける
   ことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、
   前記熱源は、定着手段であり、前記被保護部は、現像手段である
   ことを特徴とする画像形成装置。

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