JP2006072030A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 作像ユニットと光書込ユニットとを冷却するための冷却専用のダクトを不要として、簡単な構造で冷却する。
【解決手段】 光ビームを偏向走査して像担持体３に導くことにより像担持体３の表面に潜像を形成する光書込ユニット５と、像担持体３を少なくとも備えた感光体ユニット２００Ａ及び像担持体３の表面上の潜像を現像剤によって現像する現像ユニット２００Ｂとが横並び状に配置されることにより構成されており、光書込ユニット５の上方に設けられる作像ユニット１Ｙと、作像ユニット１Ｙ及び光書込ユニット５を冷却するための空気流を供給するファン３００とを備える。作像ユニット１Ｙと光書込ユニット５との間の隙間を空気流の通路３０とすると共に、作像ユニット１Ｙへの風量よりも光書込ユニット５への風量が多くなるように空気流を通路３０内に導く傾斜部３３，３５が作像ユニット１Ｙ及び光書込ユニット５におけるファン３００配置側の端部に対向状態で形成されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、単色画像または多色画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置に関する。

画像形成装置は、像担持体の表面（被走査面）上に光ビームを偏向照射して潜像を書き込む光書込ユニットと、像担持体に形成された潜像を現像剤で現像する作像ユニットとを備えており、現像された像を記録紙に転写した後、定着手段によって定着することにより単色或いは多色画像を形成している。

このような画像形成装置では、光ビームを偏向走査する光書込ユニット内のポリゴンミラーのモータの発熱や、定着手段からの発熱によって装置本体内の温度が上昇して光学系の光学特性が不安定となり、画像の鮮明度が低下する等の問題が発生する。このため、装置本体内を冷却する構造の画像形成装置が従来より開発されている。

例えば、特許文献１には、光書込ユニットと定着手段との間にダクトを設けると共に、ダクト内に複数のファンを配置することにより冷却を行う構造が開示されている。また、特許文献２には、光書込ユニットと、光書込ユニットの下方に設けた作像ユニットの現像器との近傍に吸気ファンを設けることにより、これらを同時に冷却する構造が開示されている。さらに、特許文献３には、光書込ユニットと感光体ユニットとの間を仕切板によって隔離することにより空気の流路を形成して冷却を行う構造が開示されている。
特開２００２−１０８１７７号公報 特開平７−１９１５９３号公報 特許第３３６３３９８号公報

しかしながら、上述したいずれの構造においても、光書込ユニット、作像ユニットに対して個々にファン、ダクトを必要とするため、構造が複雑となり、組み立てが面倒でコストが高くなる問題を有している。また、ダクトや仕切板等の部材が必要となり、装置本体を小型化するのに適さない問題も有している。

特に、現像剤によって現像を行う作像ユニットが光書込ユニットの上方に配置される構造の画像形成装置では、下側に配置された光書込ユニットに対して、作像ユニットの現像剤やユニット駆動の摩擦粉等が落下する。そして、これらが防塵ガラスの上部に付着した場合には、作像を行うための光ビームを遮るため、画像に白スジ、黒スジ等が入って画像品質が低下する致命的な問題が発生する。

本発明は、このような問題点を考慮してなされたものであり、簡単な構造で冷却を行うことができると共に、作像ユニットが光書込ユニットの上方に配置された構造においても、現像剤や摩擦粉の付着を防止することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、光ビームを偏向走査して像担持体に導くことにより像担持体の表面に潜像を形成する光書込ユニットと、像担持体を少なくとも備えた感光体ユニット及び像担持体の表面上の潜像を現像剤によって現像する現像ユニットとが横並び状に配置されることにより構成されており、光書込ユニットの上方に設けられる作像ユニットと、作像ユニット及び光書込ユニットを冷却するための空気流を供給するファンとを備え、作像ユニットと光書込ユニットとの間の隙間を前記空気流の通路とすると共に、作像ユニットへの風量よりも光書込ユニットへの風量が多くなるように空気流を通路内に導く傾斜部が作像ユニット及び光書込ユニットにおけるファン配置側の端部に対向状態で形成され、作像ユニットの傾斜部の傾斜終点が光書込ユニットの傾斜部の傾斜終点よりも空気流の下流側に位置し、且つ作像ユニットの傾斜部の傾斜始点が光書込ユニットの傾斜部の傾斜終点よりも空気流の上流側に位置していることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、作像ユニットの傾斜部の傾斜始点及び傾斜終点が光書込ユニットの傾斜部の傾斜始点及び傾斜終点と略一致し、且つ作像ユニットの傾斜部が光書込ユニットの傾斜部よりもなだらかとなっていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、作像ユニットが複数横並び状に配置されており、隣接した作像ユニット間における前記通路側に空気流を下流側に導く案内部材が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、作像ユニットと光書込ユニットとの間の隙間をファンからの空気流の通路とするため、冷却専用のダクトが不要となり、構造が簡単で、装置を小型化することができる。

また、作像ユニット及び光書込ユニットにおけるファン配置側の端部に傾斜部を形成し、この傾斜部によって作像ユニットよりも光書込ユニットへの風量が多くなるように空気流を通路内に導くことにより、作像ユニット下方の光書込ユニットに現像剤や摩擦粉が付着することを確実に防止することができる。このため、画像品質の低下を防止することができる。しかも、この風量調整を作像ユニット及び光書込ユニットに形成した傾斜部だけによって行うため、風量調整のための構造が簡単となるばかりでなく、風量調整のためのファン等の部材が不要となり、装置の小型化を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態による画像形成装置を図面を参照して具体的に説明する。なお、各実施の形態において、同一の部材には同一の符号を付して対応させてある。

（実施の形態１）
図１〜図３は、本発明の実施の形態１を示し、図１は画像形成装置全体の構成を示す断面図、図２は作像ユニットの断面図、図３は空気流の通路を説明する断面図である。

この実施の形態の画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂ）の４色によってカラー画像を形成するものであり、図１に示すように、光書込ユニット５と、カラー画像を形成するプロセスカートリッジ２００とが装置本体１内に配置されている。プロセスカートリッジ２００は装置本体１に対して着脱可能となっており、光書込ユニット５の上方に配置されている。

プロセスカートリッジ２００は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色の画像を形成する作像ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂのそれぞれを一単位としており、これらの一単位の作像ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂが横並び状に配置されている。光書込ユニット５は、それぞれの作像ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂにおける像担持体としての感光体３に光ビームを偏向走査することにより、感光体３の表面に対して潜像を形成する。このため、ミラーモータによって高速回転するポリゴンミラー等の光偏光器を内部に備えている。また、光書込ユニット５の下方には、記録紙２１を格納して供給する給紙トレー２０が配置され、作像ユニット２００の上方には、転写ユニットの中間転写ベルト４が配置されている。

図２は、各作像ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂにおけるプロセスカートリッジ２００の構造を示す。各色のプロセスカートリッジ２００は、感光体ユニット２００Ａと、現像ユニット２００Ｂとを横並び状に配置することにより構成される。この場合、感光体ユニット２００Ａと、現像ユニット２００Ｂとが横並び状となっていれば、これらのユニット２００Ａ及び２００Ｂを一体的な構造としても良い。

感光体ユニット２００Ａは、像担持体としての感光体３を備えている。感光体３の周囲には、帯電器７及びクリーニング器１１が配置されている。感光体３は時計方向に回転するようになっており、時計方向に回転する感光体３の表面は、帯電器７の帯電ローラ７Ａにより所定の電位に帯電される。この帯電器７は帯電ローラ７の表面の汚れ防止のため、クリーニングローラ７Ｂにより表面の汚れを清掃するようになっている。帯電器７によって一様に帯電した感光体３に対して、光書込ユニット５によって偏向走査される光ビームＬが照射され、光ビームＬの照射によって露光されて表面に静電潜像が形成される。

現像ユニット２００Ｂは、外殻を形成する現像ケース９Ａを有しており、現像ケース９Ａの内部には、一部露出するように配設された現像ローラ３１、搬送スクリュウ９Ｃ、９Ｂ、現像ドクタ９Ｄ、トナー濃度センサ９Ｅが配置されている。また、現像ケース９Ａには、ホッパー部９Ｆが搬送スクリュウ９Ｃの上方に形成されており、各色の現像ユニット２００Ｂにおけるホッパー部９Ｆに対しては、図１のトナー収納容器２０（２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ）からトナーが補給可能となっている。

現像ケース９Ａには、磁性キャリア及びマイナス帯電のトナーを含む二成分現像剤（以下、現像剤）が内包されている。この現像剤は搬送スクリュウ９Ｃ、９Ｂによって撹拌搬送されながら摩擦帯電された後、現像ローラ３１の表面に担持される。そして、現像ドクタ９Ｄによってその層厚が規制された後、感光体３と対向する現像位置に搬送され、感光体３上の静電潜像にトナーが付着する。この付着により、感光体３上に所定の色のトナー像が現像される。現像によってトナーを消費した現像剤は、現像ローラ３１の回転に伴って現像ケース９Ａ内に戻される。現像ケース９Ａ内の現像剤のトナー濃度は、トナー濃度センサ９Ｅで検知されており、必要に応じて、トナー収納容器２０Ｙからホッパー部９Ｆにトナーが補給される。

トナー像が現像された感光体３は、上方に配設された転写ユニットの中間転写ベルト４に接触して転写位置としての転写ニップを形成する。そして、感光体３上に現像されたトナーは、中間転写ベルト４上に転写される。転写されずに感光体３に残ったトナーは、クリーニングブレード１１Ｂにより除去され、トナー搬送オーガ１１Ｃにより、不図示の収容部に搬送される。

なお、このようなプロセスカートリッジ２００には、装置本体１に対して着脱する際の基準が設けられるものである。この基準は、感光体３両端部のフランジに設けた穴を位置決めメイン基準部とする一方、手前側と奥側に位置決めサブ基準部を設けている。そして、感光体ユニット２００Ａを装置本体１に装着する際に、これらの基準部と装置本体１に設けた係合部とによって位置決めし、これにより、感光体ユニット２００Ａを装置本体１における所定の装着位置に確実に位置決めできるようになっている。

以上の構造において、横並び状となって上方側に位置する作像ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂと、これよりも下方側に位置する光書込ユニット５との間の隙間を空気流の通路３０とするものである。また、この通路３０の始端側には、通路３０に空気流を供給するファン３００が配置されている。ファン３００は通路３０に臨むファンカバー４００の内部に設けられることにより、装置本体１の外部から空気を吸い込んで通路３０に空気流を供給する。通路３０に空気流を供給することにより光書込ユニット５及び作像ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂが冷却される。

次に、この実施の形態における冷却構造を図３により説明する。図３に示すように、光書込ユニット５の上部には、アッパーカバー１０１が設けられており、このアッパーカバー１０１には、防塵ガラス１０２が嵌め込み等によって取り付けられている。防塵ガラス１０２には、それぞれの作像ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂの感光体３に照射される光ビームが透過する。

図３に示すように、作像ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂ及び光書込ユニット５におけるファン３００が配置される側の端部には、傾斜部３３，３５が対向状態で形成されている。なお、横並び状の作像ユニットにおいては、ファン３００に最も近接した作像ユニット１Ｙの端部に対して傾斜部３３を形成すれば良く、他の作像ユニットに対しては傾斜部を形成する必要がないものであり、以下、作像ユニット１Ｙ側の傾斜部３３について説明する。

作像ユニット１Ｙの傾斜部３３は、現像ユニット２００Ｂの現像ケース９Ａにおけるファン３００側の角部を斜めに切り欠くことにより形成されており、光書込ユニット５の傾斜部３５は、そのアッパーカバー１０１におけるファン３００側の角部を斜めに切り欠くことにより形成されている。これらの傾斜部３３，３５は、ファン３００から遠ざかるのにつれて通路３０の幅が徐々に狭くなるように傾斜している。

傾斜部３３は、作像ユニット１Ｙにおける現像ユニット２００Ｂの気流入り口側を傾斜始点Ｂとし、その下流側を傾斜終点Ｃとしている。傾斜部３５も同様であり、光書込ユニット５のアッパーカバー１０１における気流入り口側を傾斜始点Ｄとし、その下流側を傾斜終点Ｅとしている。この実施の形態において、傾斜部３３，３５における傾斜始点及び傾斜終点の設定を、ファン３００側から空気流が流動する水平方向距離として場合、Ｄ＜Ｂ、Ｅ＜Ｃの関係とするものである。このように設定することにより、作像ユニット１Ｙの傾斜部３３の傾斜終点Ｃが光書込ユニット５の傾斜部３５の傾斜終点Ｅよりも空気流の下流側に位置し、且つ作像ユニット１Ｙの傾斜部３３の傾斜始点Ｂが光書込ユニット５の傾斜部の傾斜終点Ｅよりも空気流の上流側に位置する。

以上によって設定された構成では、ファン３００から出た風は光書込ユニット５の傾斜部３５の傾斜により上側に向けられると共に、現像ユニット２００Ｂの傾斜部３３の傾斜により下側に向けられる。このとき、Ｅ＜Ｃと設定された関係があるため、下側（光書込ユニット５側）に向かう空気流が大勢を占める。このため、通路３０内では、図３の太線矢印３７で示すように、ファン３００の軸線Ａよりも下側に沿った空気流となる。この空気流により、光書込ユニット５の防塵ガラス１０２上面に吹き付けられる風量が多くなり、防塵ガラス１０２上に落下するトナーやユニット駆動の際の摩耗紛を防塵ガラス１０２の外に押し出すことができる。これにより、画像品質の低下を防止することができる。

また、作像ユニット１Ｙ及び光書込ユニット５に形成した傾斜部３３，３５だけによって上述した風量調整を行うため、風量調整のための専用ダクトや仕切板等が不要となり、構造が簡単となるばかりでなく、装置を小型化することができる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２を示す。この実施の形態では、作像ユニット１Ｙ（現像ユニット２００Ｂ）における傾斜部３３の傾斜始点及び傾斜終点をＢ´及びＣ´とし、光書込ユニット５における傾斜部３５の傾斜始点及び傾斜終点をＤ´及びＥ´としている。そして、これらをファン３００からの水平方向距離に対し、Ｄ´＝Ｂ´、Ｅ´＝Ｃ´となる関係に設定する。これに加えて、作像ユニット１Ｙの傾斜部３３における傾斜度合いを光書込ユニット５の傾斜部３５における傾斜度合いよりも大きな勾配となるように設定する。

傾斜部３３，３５の関係をこのように設定することにより、ファン３００からの空気流は作像ユニット１Ｙの傾斜部３３による方が圧力が高くなり流速が大きくなる。このため傾斜終点Ｃ´及びＥ´付近で合成される空気流は下側（光書込ユニット５側）を向き、太線矢印３７のように軸線Ａの下側を沿って流動する。この空気流により、防塵ガラス１０２の上面に吹き付けられる風量が多くなり、防塵ガラス１０２上に落下するトナーやユニット駆動の際の摩耗紛を防塵ガラス１０２の外に押し出すことができる。これにより、画像品質の低下を防止することができる。

実施の形態１では、傾斜終点Ｃ及びＥの位置関係がＥ＜Ｃとなっていても、ＣとＥの差が小さい場合には、下側（光書込ユニット５側）に空気流を流す効果が少なくなるのに対し、この実施の形態では、下側（光書込ユニット５側）への空気流を確実に発生させることができるため、防塵ガラス１０２に吹き付けられる風量が多くなり、トナーや摩耗紛を防塵ガラス１０２の外に確実に押し出すことが可能となる。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３を示す。図５において、Ｌ_BKは黒色の作像光であり、Ｌ_Yは黄色の作像光であり、これらに対応する作像ユニット１Ｋ及び１Ｙ…が隣り合うように横並び状に配置されている。また、作像ユニット１Ｋ、１Ｙ…においては、現像ユニット２００Ｂ及び感光体ユニット２００Ａが横並び状に配置されている。

この実施の形態において、隣接している作像ユニット１Ｋ及び１Ｙの間には、案内部材３９を設けるものである。案内部材３９は、上流側の作像ユニット１Ｋにおける感光体ユニット２００Ａの通路３０側の端面から下流側の作像ユニット１Ｙにおける現像ユニット２００Ｂの方向に延びるように形成されている。また、案内部材３９は、ファン３００からの空気流が流動する通路３０と平行となるように設けられており、ファン３００からの空気流を円滑に下流側に導くようになっている。

このように案内部材３９が上流側の作像ユニットから下流側の作像ユニットに延びることにより、隣接して配置される上流側の作像ユニット１Ｋ（感光体ユニット２００Ａ）と下流側の作像ユニット１Ｙ（現像ユニット２００Ｂ）の間の隙間ｄが極めて小さくなり、隙間ｄから上側に抜け出る空気流を減少させることができる。これにより、光書込ユニット５と反対側に流動する空気流を少なくするように制御することができ、光書込ユニット５の防塵ガラス１０２に吹き付けられる風量が多くなるように調整することができる。

なお、以上の実施の形態では、タンデム型のカラーレーザプリンタの場合について説明しているが、本発明は、黒トナーを用いるトナー像形成部を１組備えたモノクロのレーザプリンタにも適用することができる。また、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置にも適用することが可能である。

本発明が適用される画像形成装置の全体構成を示す断面図である。 作像ユニットの断面図である。 実施の形態１の構造を示す断面図である。 実施の形態２の構造を示す断面図である。 実施の形態３の構造を示す断面図である。

符号の説明

５ 光書込ユニット
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ 作像ユニット
３ 感光体
３０ 通路
３３、３５ 傾斜部
３９ 案内部材
２００Ａ 感光体ユニット
２００Ｂ 現像ユニット
３００ ファン
Ｂ、Ｄ 傾斜始点
Ｃ、Ｅ 傾斜終点

Claims (3)

1. 光ビームを偏向走査して像担持体に導くことにより像担持体の表面に潜像を形成する光書込ユニットと、
   前記像担持体を少なくとも備えた感光体ユニット及び像担持体の表面上の潜像を現像剤によって現像する現像ユニットとが横並び状に配置されることにより構成されており、前記光書込ユニットの上方に設けられる作像ユニットと、
   作像ユニット及び光書込ユニットを冷却するための空気流を供給するファンとを備え、
   前記作像ユニットと光書込ユニットとの間の隙間を前記空気流の通路とすると共に、作像ユニットへの風量よりも光書込ユニットへの風量が多くなるように空気流を通路内に導く傾斜部が作像ユニット及び光書込ユニットにおけるファン配置側の端部に対向状態で形成され、
   前記作像ユニットの傾斜部の傾斜終点が光書込ユニットの傾斜部の傾斜終点よりも空気流の下流側に位置し、且つ作像ユニットの傾斜部の傾斜始点が光書込ユニットの傾斜部の傾斜終点よりも空気流の上流側に位置していることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記作像ユニットの傾斜部の傾斜始点及び傾斜終点が光書込ユニットの傾斜部の傾斜始点及び傾斜終点と略一致し、且つ作像ユニットの傾斜部が光書込ユニットの傾斜部よりもなだらかとなっていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記作像ユニットが複数横並び状に配置されており、隣接した作像ユニット間における前記通路側に空気流を下流側に導く案内部材が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。

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