JP2005164888A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 定着処理で発生する熱の影響を緩和する画像形成装置を提供する。
【解決手段】 画像形成装置１０は、搬送路２８が略鉛直に設けら、定着装置９１が上方に設けられた画像形成装置であって、第１の収容部１３と、この第１の収容部１３の上方に設けられた第２の収容部９０との間に断熱部材９６を設け、第１の収容部１３に中間転写装置６２などを収容し、第２の収容部９０に定着装置９１などを収容することにより、定着装置９１で発生した熱が中間転写装置６２などに与える影響を緩和する。
【選択図】図１

Description

本発明は、加熱定着処理を行う画像形成装置に関する。

例えば、特許文献１及び特許文献２は、発熱部に真空断熱材を用いたノート型コンピュータを開示する。
また、特許文献３及び特許文献４は、真空層を有する断熱材が加熱ローラ又は加圧ローラの周囲に設けられた定着装置を開示する。
特開２００１−３５０５４６号公報 特開２００３−２９８７８号公報 特開平６−２３６１２８号公報 特開平２−１１６８８０号公報

本発明は、上述した背景からなされたものであり、定着処理で発生する熱の影響を緩和する画像形成装置を提供することを目的とする。

［画像形成装置］
上記目的を達成するために、本発明にかかる画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体から記録媒体に転写されたトナー像を加熱して、このトナー像を記録媒体上に定着させる定着ユニットと、少なくとも前記像担持体が収容される第１の収容部、及び、少なくとも前記定着ユニットが収容される第２の収容部を有する画像形成装置本体と、前記第１の収容部と前記第２の収容部との間に設けられた断熱部材とを有する。

好適には、前記像担持体は、前記定着ユニットの近傍に配設され、前記断熱部材は、前記像担持体と前記定着ユニットとを隔てる位置に配設されてなる。

好適には、前記第２の収容部は、前記第１の収容部の上方に配設され、前記断熱部材は、前記第２の収容部の底面の少なくとも一部を構成してなる。

好適には、前記第２の収容部の少なくとも一部は、前記画像形成装置本体の上部に突出してなる。

好適には、前記断熱部材は、前記第１の収容部と前記第２の収容部とを隔てる隔壁の少なくとも一部を構成してなる。
好適には、前記記録媒体は、略鉛直方向に設けられた搬送路を上方に搬送され、前記隔壁は、前記第１の収容部が前記第２の収容部と連通するための開口を有し、前記断熱部材は、少なくとも前記隔壁の開口周縁部分を構成してなる。

好適には、前記断熱部材と前記定着ユニットとの間に空隙が設けられてなる。

好適には、前記第２の収容部は、前記画像形成装置本体の外側に連通する通気孔を有してなる。

好適には、前記断熱部材は、厚さが５ミリメートル以下の真空断熱材である。
好適には、前記断熱部材は、耐熱温度１１０℃以上の外被材を備えた真空断熱材である。定着器（定着温度１７０〜１８０℃）近傍に上記真空断熱材を配しても、このように真空断熱材の外被材の耐熱温度を１１０℃以上とすれば、外被材が熱劣化して真空断熱材の性能が著しく損なわれることがない。

本発明の画像形成装置によれば、定着装置から発生する熱が他の構成部分に与える影響を緩和することができる。

以下、本発明の第１の実施形態を説明する。
図１において、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置１０の概要が示されている。第１の実施形態の画像形成装置１０は、画像形成装置本体１２を有し、この画像形成装置本体１２の上部に回動支点１４を中心に回動自在の開閉カバー１６が設けられていると共に、この画像形成装置本体１２の下部に例えば１段の給紙ユニット１８が配置されている。
画像形成装置本体１２は、ロータリ現像器３８、像担持体５０及び中間転写装置６２などが収容される第１の収容部１１と、定着装置９１（定着ユニット）などが収容される第２の収容部９０とを有する。第２の収容部９０は、画像形成装置本体１２の上方に突出した領域であり、第１の収容部１１の上方に設けられている。第１の収容部１３及び第２の収容部９０は、断熱部材９６で隔てられており、断熱部材９６に設けられた開口９６２（後述）を介して連通している。すなわち、断熱部材９６は、第１の収容部１３と第２の収容部９０を隔てる隔壁として機能している。

給紙ユニット１８は、給紙ユニット本体２０と、用紙が収納される給紙カセット２２とを有する。給紙カセット２２の奥端近傍上部には、給紙カセット２２から用紙を供給するフィードロール２４、及び、供給される用紙を１枚ずつ捌くリタードロール２６が配置されている。

搬送路２８は、フィードロール２４から排出口３０までの用紙通路であり、この搬送路２８は、画像形成装置本体１２の裏側（図１の右側面）近傍にあって、給紙ユニット１８から後述する定着装置９１まで略垂直に形成されている。この搬送路２８の定着装置９１の上流側に後述する二次転写ロール８０と二次転写バックアップロール７２とが配置され、二次転写ロール８０と二次転写バックアップロール７２の上流側にレジストロール３２が配置されている。また、搬送路２８の排出口３０の近傍には排出ロール３４が配置されている。

したがって、給紙ユニット１８の給紙カセット２２からフィードロール２４により送り出された用紙は、リタードロール２６により捌かれて最上部の用紙のみ搬送路２８に導かれ、レジストロール３２により一時停止され、タイミングをとって後述する二次転写ロール８０と二次転写バックアップロール７２との間を通ってトナー像が転写され、この転写されたトナー像が定着装置９１により定着され、排出ロール３４により排出口３０から開閉カバー１６の上部に設けられた排出部３６へ排出される。この排出部３６は、排出口部分が低く、正面方向（図１の左方向）に向けて徐々に高くなるよう傾斜している。排出部３６の排出口側の側面は、第２の収容部９０と共通の壁面であり、排出部３６に積載された用紙が突き当たる面となる。

画像形成装置本体１２には、例えば略中央部にロータリ現像器３８が配置されている。ロータリ現像器３８は、現像器本体４０内にイエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）、マゼンタ（Ｍａｇｅｎｔａ）、シアン（Ｃｙａｎ）及び黒（Ｂｌａｃｋ）の４色のトナー像をそれぞれ形成する現像器４２ａ〜４２ｄを有し、ロータリ現像器中心４４を中心として左回り（図１において反時計回り）に回転する。現像器４２ａ〜４２ｄそれぞれは、現像ロール４６ａ〜４６ｄを有し、例えばコイルスプリングなどの弾性体４８ａ〜４８ｄにより、現像器本体４０の法線方向に押圧されている。

ロータリ現像器３８には、例えば感光体からなる像担持体５０が当接するように配置されており、現像ロール４６ａ〜４６ｄは、像担持体５０に当接していない状態で、それぞれの外周の一部が現像器本体４０の外周から半径方向に、例えば２ｍｍ突出している。また、現像ロール４６ａ〜４６ｄそれぞれの両端には、現像ロール４６ａ〜４６ｄの直径よりもわずかに大きい直径のトラッキングロール（図示せず）が現像ロール４６ａ〜４６ｄと同軸で回転するように設けられている。つまり、現像器４２ａ〜４２ｄの現像ロール４６ａ〜４６ｄは、ロータリ現像器中心４４を中心として、それぞれ９０°の間隔で現像器本体４０の外周に配置され、現像ロール４６ａ〜４６ｄのトラッキングロールが像担持体５０の両端に設けられたフランジ（図示せず）に当接し、現像ロール４６ａ〜４６ｄと像担持体５０との間に所定の隙間を形成しつつ、像担持体５０上の潜像をそれぞれの色のトナーで現像する。

像担持体５０の下方には、該像担持体５０を一様帯電する例えば帯電ロールからなる帯電装置５２が設けられている。また、像担持体５０には、該像担持体５０の回転方向の帯電装置５２よりも上流側に像担持体クリーナ５４が当接している。像担持体クリーナ５４は、例えば一次転写後に像担持体５０に残留するトナーを掻き取るクリーニングブレード５６と、クリーニングブレード５６が掻き取ったトナーを回収するトナー回収ボトル５８とから構成される。
なお、トナー回収ボトル５８の背面側（図１において右側）は、例えばリブなどが形成され、用紙が滑らかに搬送されるように曲面にされて搬送路２８を構成している。

ロータリ現像器３８の下方には、帯電装置５２により帯電された像担持体５０に、レーザ光などの光線により潜像を書き込む露光装置６０が配置されている。また、ロータリ現像器３８の上方には、ロータリ現像器３８によって可視化されたトナー像を一次転写位置で一次転写され、後述する二次転写位置まで搬送する中間転写装置６２が設けられている。

中間転写装置６２は、例えば中間転写ベルトなどの中間転写体６４（像担持体）、一次転写ロール６６、ラップインロール６８、ラップアウトロール７０、二次転写バックアップロール７２、スクレーパバックアップロール７４及びブラシバックアップロール７６から構成される。中間転写体６４は、例えば弾性を有し、ロータリ現像器３８の上方で長辺と短辺とを有するように略扁平に張られている。また、中間転写体６４は、該中間転写体６４の長辺下方で一次転写ロール６６の上流に配置されたラップインロール６８と、一次転写ロール６６の下流に配置されたラップアウトロール７０との間で像担持体５０にラップ状に当接する像担持体ラップ領域を有し、像担持体５０に所定の範囲だけ巻きついて、像担持体５０の回転に従動する。このように、中間転写体６４は、一次転写ロール６６によって像担持体５０上のトナー像を例えばイエロー、マゼンタ、シアン、黒の順に重ねて一次転写され、この一次転写されたトナー像を後述する二次転写ロール８０に向けて搬送する。
なお、ラップインロール６８及びラップアウトロール７０は、像担持体５０から離間している。

さらに、中間転写体６４の裏側（図１の右側面）には、ラップアウトロール７０及び二次転写バックアップロール７２により、平面部（短辺）が形成されており、この平面部が二次転写部となって搬送路２８に臨むようにされている。
なお、二次転写部において、中間転写体６４と搬送路２８との間が、例えば１２°の角度になるように、ラップアウトロール７０は配置されている。

スクレーパバックアップロール７４は、二次転写後に中間転写体６４に残留するトナーを後述するスクレーパ８４が掻き取ることを補助し、ブラシバックアップロール７６は、二次転写後に中間転写体６４に残留するトナーを後述するブラシロール８６が掻き取ることを補助する。

中間転写体６４の長辺上方には、例えば反射型フォトセンサなどのセンサ７８が開閉カバー１６の裏面（内側）に固定されることによって設けられている。センサ７８は、中間転写体６４上に形成されたトナーのパッチを読取り、中間転写体６４の回転方向における位置を検出するとともに、トナーの濃度検知を行う。

中間転写装置６２の二次転写バックアップロール７２には、搬送路２８を挟んで二次転写ロール８０が対峙している。つまり、二次転写ロール８０と二次転写バックアップロール７２との間が二次転写部における二次転写位置となっており、二次転写ロール８０は、二次転写バックアップロール７２の補助により、中間転写体６４に一次転写されたトナー像を二次転写位置で用紙に二次転写する。ここで、二次転写ロール８０は、中間転写体６４が３回転する間、すなわちイエロー、マゼンタ、シアンの３色のトナー像を搬送する間は中間転写体６４から離間しており、黒のトナー像が転写されると中間転写体６４に当接するようにされている。なお、二次転写ロール８０と二次転写バックアップロール７２との間には、所定の電位差が生じるようにされており、例えば二次転写ロール８０を高電圧にした場合には、二次転写バックアップロール７２はグランド（ＧＮＤ）などに接続される。

中間転写装置６２の反二次転写位置側には、中間転写体クリーナ８２が当接している。中間転写体クリーナ８２は、例えば二次転写後に中間転写体６４に残留するトナーを掻き取ってクリーニングするスクレーパ８４、スクレーパ８４によるクリーニング後に残ったトナーをさらに掻き取るブラシロール８６、スクレーパ８４及びブラシロール８６によって掻き取られたトナーを回収するトナー回収ボトル８８から構成される。スクレーパ８４は、例えばステンレスの薄板からなり、所定の電圧がかけられている。ブラシロール８６は、例えば導電性の処理がなされたアクリルなどのブラシからなる。また、中間転写体６４がトナー像を搬送する間は、スクレーパ８４及びブラシロール８６は、中間転写体６４から離間しており、所定のタイミングでこれらが一体となって中間転写体６４に当接するようにされている。

二次転写位置の上方には、定着装置９１が配置されている。定着装置９１は、加熱ロール９２と加圧ロール９４とを有し、二次転写ロール８０及び二次転写バックアップロール７２により用紙に二次転写されたトナー像を用紙に定着させ、排出ロール３４に向けて搬送する。

像形成ユニット８９は、中間転写装置６２、像担持体５０、帯電装置５２、像担持体クリーナ５４及び中間転写体クリーナ８２を一体化したものである。この像形成ユニット８９は、開閉カバー１６の排出部３６に直近下方に配置されており、例えば中間転写装置６２がロータリ現像器３８と定着装置９１との間に配置され、開閉カバー１６を開くことにより着脱される。

次に上記第１の実施形態の作用について説明する。
画像形成信号が送られると、像担持体５０が帯電装置５２により一様に帯電され、この帯電された像担持体５０には、画像信号に基づいて露光装置６０から光線が出射される。露光装置６０からの光線は、像担持体５０の表面を露光し、潜像が形成される。露光装置６０により形成された像担持体５０の潜像は、ロータリ現像器３８によってイエロー、マゼンタ、シアン、黒のトナーで現像され、中間転写体６４に重ねて一次転写される。一次転写において、像担持体５０に残留する廃トナーは、像担持体クリーナ５４によって掻き取られ、回収される。

一方、給紙信号等により、給紙カセット２２に収納された用紙は、フィードロール２４により送り出され、リタードロール２６により捌かれて搬送路２８に導かれ、レジストロール３２により一次停止され、タイミングをとって二次転写ロール８０と二次転写バックアップロール７２との間に導かれる。用紙が二次転写ロール８０と二次転写バックアップロール７２との間に導かれると、中間転写体６４に一次転写されているトナー像が二次転写ロール８０と二次転写バックアップロール７２とによって用紙に二次転写される。二次転写後に、中間転写体６４に残留する廃トナーは、中間転写体クリーナ８２によって掻き取られ、回収される。

トナー像を転写された用紙は、開口９６２を通って、第２の収容部９０に設けられた定着装置９１に導かれ、加熱ロール９２と加圧ロール９４とによる熱圧力によって、トナー像を定着される。トナー像が定着した用紙は、排出ロール３４により排出口３０から排出部３６へ排出される。

図２において、第２の収容部９０がより詳細に示されている。第２の収容部９０の底部（下面）には、開口９６２を有する断熱部材９６が設けられ、第２の収容部９０の外装カバーには、複数の通気孔９９が設けられている。
開口９６２は、二次転写ロール８０の近傍に設けられており、搬送路２８の一部を構成する。従って、開口９６２は、給紙ユニット１８から搬送されてきた用紙が通過できる程度の大きさであり、用紙通過口として機能する。このように、断熱部材９６の近傍に二次転写ロール８０を配設し、この二次転写ロール８０の近傍に開口９６２を設けることにより、用紙の搬送経路を短くして用紙排出までの時間を短縮すると共に、画像形成装置１０の小型化を実現する。
断熱部材９６は、例えば、内部に真空層を有する薄板状の真空断熱材であり、加熱ロール９２から発生する熱が第１の収容部１３に漏れ出さないように熱伝導を遮断する。本例の断熱部材９６は、略中央部に開口９６２が設けられた厚さが５ミリメートル以下の真空断熱材である。なお、断熱部材９６に設けられた真空層は、略真空状態であることが望ましいが、必ずしもこれに限定されるものではなく、熱伝導の緩和に十分な程度に脱気されていればよい。
また、断熱部材９６は、加熱ロール９２との間に気体（例えば空気）の層ができるように、支持部材９８で固定されている。これにより、熱源と断熱部材は非接触となるので、直接熱が伝わることがない。なお、本例の支持部材９８は、排出部３６の裏側側面（図２の右側側面）の下端部と略同一の高さで断熱部材９６を保持する。
通気孔９９は、第２の収容部９０の外壁（すなわち、画像形成装置本体１２の外装カバー）に設けられた開口であり、定着装置９１で発生した熱を画像形成装置本体１２の外部に放出する。

このように、本実施形態における画像形成装置１０は、第１の収容部１３と、その上方に設けられた第２の収容部９０とを断熱部材９６で隔て、この第２の収容部９０に定着装置９１を収容することにより、定着装置９１から発生する熱が第１の収容部１３に漏れ出すことを防止する。これにより、第１の収容部１３に収容される他の構成部分（中間転写装置６２など）が定着装置９１で発生した熱の影響を受けないようにすることができる。特に中間転写体６４及びこの中間転写体６４上に形成されるトナー像は熱に弱いため、定着装置９１と中間転写装置６２とを断熱部材９６で隔てることは有益である。また、断熱部材９６を適用することにより換気用のファンが不要となり、画像形成装置１０のさらなる小型化に資する。
また、本画像形成装置１０は、略鉛直上方に用紙が搬送されるように搬送路２８が設けられているので、定着装置９１で発生した熱を上方に逃がして、下方に設けられた第１の収容部１３に漏出させない。特に、搬送路２８が用紙を搬送しているときには、定着装置９１で発生した熱は、搬送される用紙に伴い上方に移動する。
さらに、本画像形成装置１０は、定着装置９１と断熱部材９６との間に一定の空間を設けることにより、熱源と断熱部材は非接触となるので、直接熱が伝わることがない。
また、本画像形成装置１０は、上方に突出した第２の収容部９０に定着装置９１を収容することにより、断熱部材９６を最小限の大きさに抑えることができる。
なお、熱源である加熱ロール９２のみを断熱部材で囲むことも考えられるが、この場合には、加熱ロール９２で発生した熱が、画像形成装置１０の他の構成（例えば、中間転写装置６２）に漏出することが有効に防止するには、加熱ロール全体を覆うことが必要となり効率が悪い。そこで、本画像形成装置１０は、加熱ロール９２を含む定着装置９１全体を第２の収容部９０に収容することにより、熱の漏出を効率的に防止する。

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について説明する。
図３には、本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置１００の概要が示されている。
この画像形成装置１００では、ロータリ現像器３８、中間転写装置６２及び露光装置６０などの画像形成を行う構成部分が画像形成装置本体１０２の下方部分に配置され、給紙カセット２２、フィードロール２４、２次転写ロール８０、定着装置９１、排出ロール３４及び排出部３６などの用紙搬送を行う構成部分が画像形成装置本体１０２の上方部分に配置されている。第２の実施形態の画像形成装置１００では、略水平方向に搬送路２８が設けられている。

また、図３に示すように、定着装置９１は、中間転写装置６２（特に、二次転写バックアップロール７２又は二次転写ロール８０）の近傍に配設されている。これは、画像形成装置１００の小型化に資する配置ではあるが、同時に、定着装置９１で発生する熱が、中間転写装置６２又はこの中間転写装置６２上のトナー像に影響を与える可能性がある。

そこで、本実施形態における断熱部材９６は、中間転写装置６２と定着装置９１との間を隔てるように設けられ、中間転写装置６２が収容される第１の収容部１３と、定着装置９１が収容される第２の収容部９０を隔てる隔壁として機能する。また、断熱部材９６は、定着装置６１との間に一定の空間ができるように、画像形成装置本体１０２の内壁面に固定されている。
なお、本実施形態における画像形成装置１００の各構成のうち、第１の実施形態の画像形成装置１０の構成と実質的に同一の機能を有するものには同一の符号が付されている。

このように、画像形成装置１００は、中間転写装置６２と定着装置９１との間に断熱部材９６を設けることにより、定着装置９１で発生した熱が中間転写装置６２及びこの中間転写装置６２上のトナー像に与える影響を緩和することができる。

［変形例］
なお、上記第１の実施形態及び第２の実施形態では、定着装置９１で発生した熱を排出するためのファンを設けないことにより、画像形成装置１０，１００の小型化を実現していたが、これに限定されるものではなく、例えば、第２の収容部９０内に熱排出用のファンが設けられてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置１０の概要を示す図である。 第２の収容部９０をより詳細に示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置１００の概要を示す図である。

符号の説明

１０，１００・・・画像形成装置
１２，１０２・・・画像形成装置本体
１３・・・第１の収容部
１８・・・給紙ユニット
２８・・・搬送路
３８・・・ロータリ現像器
４２ａ〜４２ｄ・・・現像器
４６ａ〜４６ｄ・・・現像ロール
５０・・・像担持体
５２・・・帯電装置
５４・・・像担持体クリーナ
６０・・・露光装置
６２・・・中間転写装置
６４・・・中間転写体
８０・・・二次転写ロール
８２・・・中間転写体クリーナ
９０・・・第２の収容部
９１・・・定着装置
９６・・・断熱部材

Claims (10)

1. トナー像を担持する像担持体と、
   前記像担持体から記録媒体に転写されたトナー像を加熱して、このトナー像を記録媒体上に定着させる定着ユニットと、
   少なくとも前記像担持体が収容される第１の収容部、及び、少なくとも前記定着ユニットが収容される第２の収容部を有する画像形成装置本体と、
   前記第１の収容部と前記第２の収容部との間に設けられた断熱部材と
   を有する画像形成装置。
2. 前記像担持体は、前記定着ユニットの近傍に配設され、
   前記断熱部材は、前記像担持体と前記定着ユニットとを隔てる位置に配設されてなる
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第２の収容部は、前記第１の収容部の上方に配設され、
   前記断熱部材は、前記第２の収容部の底面の少なくとも一部を構成してなる
   請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記第２の収容部の少なくとも一部は、前記画像形成装置本体の上部に突出してなる
   請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記断熱部材は、前記第１の収容部と前記第２の収容部とを隔てる隔壁の少なくとも一部を構成してなる
   請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記記録媒体は、略鉛直方向に設けられた搬送路を上方に搬送され、
   前記隔壁は、前記第１の収容部が前記第２の収容部と連通するための開口を有し、
   前記断熱部材は、少なくとも前記隔壁の開口周縁部分を構成してなる
   請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記断熱部材と前記定着ユニットとの間に空隙が設けられてなる
   請求項１〜６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記第２の収容部は、前記画像形成装置本体の外側に連通する通気孔を有してなる
   請求項１〜７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記断熱部材は、厚さが５ミリメートル以下の真空断熱材である
   請求項１〜８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記断熱部材は、耐熱温度１１０℃以上の外被材を備えた真空断熱材である
    請求項１〜９のいずれかに記載の画像形成装置。

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