JP2006139219A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置内部が高密度化された構成において、熱のこもり易い装置奥側で作像ユニットを有効に冷却する。
【解決手段】 作像ユニット１０１ａ〜ｄの直上にあるフレーム１０５に排熱穴１１０ａ〜ｄを設け、排熱ダクト１１１及び集合ダクト１１５を介して排気ファン１１６により現像部での発熱を装置奥側で機外に排出する。排熱穴１１０は、定着装置１０９に近い作像ユニットほど、穴の面積を大きく設定している。これにより、定着装置に近い作像ユニットで多く排熱することができ、定着装置の影響を考慮した効率良い冷却を行なうことができる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、さらに詳しく言えば、現像部の熱を排出する技術に関するものである。

特開２００４−２０５９９９号公報

近年、電子写真方式による画像形成装置においては、市場からの要求に伴いカラー複写機やカラープリンタなど、カラー画像を形成できるものが増えている。カラー画像形成装置には、１つの像担持体（感光体）の周りに複数の現像器を備える、いわゆる１ドラム型のものと、複数の作像ユニットを並設した、いわゆるタンデム型のものがある。

上記１ドラム型とタンデム型を比較すると、前者は像担持体が１つであるため小型化が容易でコストも低減できるという利点があるものの、１つの像担持体を用いて複数回（通常は４回）の画像形成によりフルカラー画像を作成するため、画像形成の高速化は困難であるという性質がある。一方、後者は、複数の作像ユニットを備えるため大型・高コストになりがちなものの、画像形成の高速化が容易であるという利点がある。最近は、フルカラー画像の形成においてもモノクロ装置並みのスピードが望まれることから、タンデム型の装置が注目されている。

また、近年は装置サイズの小型化の要求に伴い、装置内部の高密度化が進み、特に、複数の作像ユニットを有するタンデム型のカラー画像形成装置は部品密度が高く、装置内部からの排熱が非常に大きな課題となっている。作像ユニットにおける熱源としては、現像装置の現像剤の自己発熱がある。現像剤の自己発熱は、現像装置内部で攪拌される現像剤の摩擦によるものである。

現像部での発熱対策としては、現像装置自身に冷却構造を搭載したものが特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載のものは、現像剤規制部材の開口を介して流れ込む気流により冷却が可能であるというものである。

しかしながら、タンデム型のカラー画像形成装置においては、装置内部が高密度化されて排熱経路も少なく、作像ユニット（現像装置）の有効な冷却が困難である。特に、装置奥側では熱がこもり易く、有効な冷却ができないという問題があった。

本発明は、従来の画像形成装置における上述の問題を解決し、装置内部が高密度化された構成であっても作像ユニットを有効に冷却することのできる画像形成装置を提供することを課題とする。

前記の課題は、本発明により、少なくとも像担持体と現像装置とを含み装置本体に脱着可能に設けられたプロセスカートリッジを複数備える画像形成装置において、前記各プロセスカートリッジの上部に排熱ダクトを設け、前記プロセスカートリッジを脱着する側と反対側に排気ファンを配置し、該排気ファンにより前記排熱ダクトを介して前記プロセスカートリッジからの熱気を機外に排出することにより解決される。

また、前記各プロセスカートリッジ上部の前記排熱ダクトを、前記プロセスカートリッジを脱着する側と反対側で共通の集合ダクトに接続し、該集合ダクトに配置した１つの排気ファンにより前記プロセスカートリッジからの熱気を機外に排出すると好ましい。

また、装置本体内の熱源に近い位置に配置されたプロセスカートリッジに対応する前記排熱ダクトに熱気を導入させる排熱穴の大きさが、前記熱源から遠い位置に配置されたプロセスカートリッジに対応する前記排熱ダクトの前記排熱穴より大きくなっていると好ましい。

また、装置本体内の熱源に近い位置に配置されたプロセスカートリッジに対応する前記排熱ダクトの断面積が、前記熱源から遠い位置に配置されたプロセスカートリッジに対応する前記排熱ダクトの断面積より大きくなっていると好ましい。

また、前記熱源が定着装置であると好ましい。
また、前記１つの排気ファンから遠い位置に配置されたプロセスカートリッジに対応する前記排熱ダクトに熱気を導入させる排熱穴の大きさが、前記１つの排気ファンからの距離が近いプロセスカートリッジに対応する前記排熱ダクトの前記排熱穴より大きくなっていると好ましい。

また、前記１つの排気ファンから遠い位置に配置されたプロセスカートリッジに対応する前記排熱ダクトの断面積が、前記１つの排気ファンからの距離が近いプロセスカートリッジに対応する前記排熱ダクトの断面積より大きくなっていると好ましい。

本発明の画像形成装置によれば、プロセスカートリッジを脱着する側と反対側に排気ファンを配置し、該排気ファンにより排熱ダクトを介してプロセスカートリッジからの熱気を機外に排出するので、熱のこもり易い側で効率良く排熱することができ、プロセスカートリッジ特に現像部を有効に冷却することができる。

請求項２の構成により、１つの排気ファンにより部品点数及び部品コストを抑え、低コスト省スペースで効率的にプロセスカートリッジの冷却を行なうことができる。

請求項３及び請求項４の構成により、熱源に近い位置に配置されたプロセスカートリッジからより多く排熱することができ、効率の良いプロセスカートリッジ冷却を行なうことができる。

請求項５の構成により、定着装置近傍のプロセスカートリッジを効率良く冷却することができる。
請求項６及び請求項７の構成により、共通の排気ファンからの距離が遠いプロセスカートリッジで効率的に排熱することができ、各プロセスカートリッジにおける冷却を均等に行なうことができる。

以下、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一例であるカラープリンタの概略を示す断面構成図である。本例のカラープリンタは間接転写方式によるもので、給紙バンク（給紙部）２００の上に装置本体１００を搭載している。

本例の画像形成装置は４色分の作像ユニット１０１を備えるタンデム型のフルカラープリンタであり、装置本体１００のほぼ中央に配設した中間転写ベルト１０２の上部走行辺に沿って４つの作像ユニット１０１ａ〜ｄを並設している。各作像ユニット１０１は、従来周知の電子写真方式によるもので、像担持体としての感光体ドラムの周囲に帯電手段や現像器、クリーニング手段等を備えている。各作像ユニット１０１の構成は同一であるが、扱う色剤としてのトナーの色が異なっている。本例では、作像ユニット１０１ａ〜ｄを例えばシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックとしているが、色順はこの例に限定されるものではない。

各作像ユニット１０１のすぐ上に位置して光書き込み装置１０３が設けられている。この光書き込み装置１０３は、レーザ等の光源やポリゴンミラー、あるいは光路変更用ミラー等を有しており、埃等による影響を防ぐために構成部品がハウジングケース１０４内に収納されている。

装置本体１００の下部に配置された給紙部２００は、本例では２段の給紙カセット２０１，２０２を備えており、転写紙やＯＨＰシート等の記録媒体を装置本体に向けて給送する。

上記のように構成された本例のカラープリンタにおける画像形成動作について簡単に説明する。
作像ユニット１０１の感光体ドラムの表面が帯電手段によって所定の電位に均一に帯電される。露光装置１０３においては、パソコン等のホストマシーンより送られた画像データに基づいて図示しないＬＤ（レーザダイオード）を駆動してレーザ光をポリゴンミラーに照射し、シリンダーレンズ等を介して反射光を感光体ドラム上に導き、感光体ドラム上に各色トナーで現像すべき静電潜像を形成する。この潜像に現像装置の現像ロール（図２参照）からトナーが付与され、トナー象として可視化される。

パソコン等のホストマシーンより送られた画像情報を処理した各色毎の画像信号に基づいて変調されたレーザ光が光書き込み装置１０３より各作像ユニット１０１ａ〜ｄの感光体ドラムに照射され、感光体上に各色に対応した静電潜像が形成される。各作像ユニットにおいて感光体上の静電潜像に各色トナーが付与されて可視像である各色トナー像が形成される。そして、図中時計回りに回動する中間転写ベルト１０２上に、各作像ユニット１０１ａ〜ｄから各色トナー像が重ね転写（一次転写）され、中間転写ベルト１０２上にフルカラー画像が担持される。

一方、給紙部２００の給紙カセット２０１または２０２から記録媒体が装置本体１００に向けて給送され、中間転写ベルト１０２上に担持されたトナー像とタイミングを合わせて、レジストローラ１０７により二次転写部に向けて送出される。二次転写部においてトナー像が転写された記録媒体は、転写搬送ベルト１０８により搬送され定着装置１０９に送られる。定着装置１０９においてトナー像の定着が行われた記録媒体は、機外に排出されてトレイ１１７上にスタックされる。ここではフルカラー画像を形成する場合について説明したが、もちろんモノクロ画像の形成も可能である。その場合は、画像形成を行なう作像ユニット１０１として、ブラック色のユニットのみ使用すれば良い。

図２は、本例のカラープリンタにおける作像ユニット１０１の冷却機構を説明するための斜視図である。また、図３は、装置奥側から見た作像ユニット部の詳細を示す部分斜視図である。作像ユニット１０１は像担持体としての感光体ドラム１や現像器および電子写真プロセスに必要な他の機器を備え、プロセスカートリッジとして装置本体の前面側に脱着可能に構成されている。なお、図には、現像器を表すものとして現像ロール２を図示している。

図中の符号１０５は、光書き込み装置１０３を搭載するためのユニットフレームである。各作像ユニット１０１はそのユニットフレーム１０５の直下に並置されている。装置小型化のために、作像ユニット１０１とユニットフレーム１０５の間隔は殆ど無い（当接しない程度の隙間がある）。また、装置幅方向においても、隣のユニット同士の間隔は僅か数ｍｍ程度であり、作像ユニット（現像部）で発生した熱が装置内、特に装置奥側にこもり易い。

そこで、本実施の形態においては、各作像ユニット１０１の現像器上部に対応するユニットフレーム１０５に、熱気を抜くための排熱穴１１０（図３）を設けている。なお、ここでは作像ユニット１０１を四角い箱状に模式的に図示しているが、必ずしも作像ユニット１０１は感光体ドラムや現像器等をケースに収めたものである必要は無く、感光体の周囲に電子写真プロセスに必要な各機器を配置したもの（各機器が露出したもの）で構わない。また、図で示すように各機器をプロセスケース（形状は任意である）に納めても構わない。ケースに収めた作像ユニットの場合は、そのケースの現像器上部に対応する部分に排熱用の穴を設ければよい。

上記排熱穴１１０は、作像ユニットの現像器の軸（現像ロール２の軸）方向に延びるもので、光書き込み装置１０３からの書き込み光を感光体に導くためにユニットフレーム１０５に開けられた穴（書込み孔）１２０と平行に装置前後方向に延設されている。

そして、排熱穴１１０を覆う排熱ダクト１１１がユニットフレーム１０５の上面に取り付けられている。排熱ダクト１１１は、底面及び装置奥側の側面が開放され、残りの４面が閉鎖された箱蓋形状をしており、排熱穴１１０を通って上がってきた作像ユニット１０１の熱気を装置奥側に設けた排気ファン１１３により排出する。なお、排熱ダクト１１１と排気ファン１１３は、連絡ダクト１１２により接続されている。また、排気ファン１１３はモータ１１４により回転駆動される。本例では、各排気ファン１１３を個別のモータ１１４により駆動している。

図２に示すように、排気ファン１１３を設けた位置は、作像ユニットを脱着する側と反対側、すなわち、脱着のために開放された側ではなく、反対側（装置奥側）の閉じられた空間で熱のこもり易い側に配置している。そのため、熱のこもり易い側でより多く熱を排気することができ、現像器を効率よく冷却することができる。なお、本例の場合、作像ユニット１０１で発生する熱は、主に、現像部での自己発熱（現像器内にてトナーの摩擦により発生する熱）である。

図示例では、二次転写装置を転写搬送ベルト１０８として構成しているが、転写ロール等任意の構成の転写手段を採用可能である。その場合は、二次転写部と定着装置１０９間を別途搬送ベルトで連絡してやればよい。なお、図２には、記録媒体としての転写紙Ｐが、二次転写部から定着装置へ搬送され、定着後に排出される様子が図示されている。図２における符号１０６は、感光体ドラム１を駆動するモータである。また、符号１１８は、転写搬送ベルト１０８（の駆動ローラ）を駆動するモータである。

図４は、冷却機構の第２実施例を採用した作像部を示す斜視図である。図２の第１実施例と異なる点は、各排熱ダクト１１１を装置奥側で集合ダクト１１５に接続して合流させ、１つの排気ファン１１６により熱気を排出する構成である。他の構成は第１実施例と同様である。

本第２実施例においても、熱のこもり易い装置奥側に集合ダクト１１５を設け、装置奥側で排気を行うため、熱のこもり易い側でより多く熱を排気することができ、現像器を効率よく冷却することができる。なお、第１実施例の場合より通風抵抗が増すため、排気ファン１１６としては静圧の高いシロッコファンを用いるのが望ましい。本例では、共通の１つの排気ファン１１６により熱気を排出するので、低コストにもかかわらず効率的に現像部の冷却を行うことができる。

図５は、冷却機構の第３実施例を採用した作像部を示す斜視図である。図４の第２実施例と異なる点は、定着装置に近い作像ユニットの排熱穴を定着装置から遠い作像ユニットの排熱穴より大きくしたことである。他の構成は第２実施例と同様である。

本第３実施例では、作像ユニット１０１ａ〜ｄに対応して設けた排熱穴１１０ａ〜ｄの面積は各作像ユニット毎に異なっており、ａ＞ｂ＞ｃ＞ｄの関係に設定されている。すなわち、各作像ユニットはユニット内の現像器の自己発熱のほかに、定着装置１０９に近い作像ユニットほど定着装置の熱の影響を大きく受けることになるため、定着装置１０９に近い作像ユニットほど排熱穴１１０の面積を大きく（幅：ｗを広く）したものである。これにより、定着装置に近い作像ユニットで多く排熱することができ、定着装置の影響を考慮した効率良い冷却を行なうことができる。なお、排熱ダクト１１１の大きさは、各作像ユニットとも同じである。

各排熱穴１１０ａ〜ｄの面積設定は一例であり、適宜変更することが可能である。例えば、定着装置１０９から遠い２つの作像ユニットの排熱穴（１１０ｃ、ｄ）の面積を同じにし、定着装置１０９に近い２つの作像ユニットの排熱穴（１１０ａ，ｂ）の面積をそれより（１１０ｃ，ｄより）大きく（ａ＝ｂ＞ｃ＝ｄ）しても良い。

図６は、冷却機構の第４実施例を採用した作像部を示す斜視図である。図４の第２実施例と異なる点は、定着装置に近い作像ユニットの排熱ダクトを定着装置から遠い作像ユニットの排熱ダクトより大きくしたことである。他の構成は第２実施例と同様である。

本第４実施例では、作像ユニット１０１ａ〜ｄに対応して設けた排熱穴１１０を覆う排熱ダクト１１１ａ〜ｄの大きさは各作像ユニット毎に異なっており、ａ＞ｂ＞ｃ＞ｄの関係に設定されている。すなわち、各作像ユニットはユニット内の現像器の自己発熱のほかに、定着装置１０９に近い作像ユニットほど定着装置の熱の影響を大きく受けることになるため、定着装置１０９に近い作像ユニットほど排熱ダクト１１１を大きく（高さ：ｈを大きく）して断面積を大きくしたものである。これにより、定着装置に近い作像ユニットで多く排熱することができ、定着装置の影響を考慮した効率良い冷却を行なうことができる。なお、排熱穴１１０の大きさは、各作像ユニットで同じにしても良いし、第３実施例と同様に、定着装置に近い作像ユニットの排熱穴を定着装置から遠い作像ユニットの排熱穴より大きくしても良い。

また、各排熱ダクト１１１ａ〜ｄの大きさの設定は一例であり、適宜変更することが可能である。例えば、定着装置１０９から遠い２つの作像ユニットの排熱ダクト（１１１ｃ、ｄ）の断面積を同じにし、定着装置１０９に近い２つの作像ユニットの排熱ダクト（１１１ａ，ｂ）の断面積をそれより（１１１ｃ，ｄより）大きく（ａ＝ｂ＞ｃ＝ｄ）しても良い。

図７は、冷却機構の第５実施例を採用した作像部を示す斜視図である。図４の第２実施例と異なる点は、排気ファンから遠い作像ユニットの排熱穴を排気ファンに近い作像ユニットの排熱穴より大きくしたことである。他の構成は第２実施例と同様である。

本第５実施例では、作像ユニット１０１ａ〜ｄに対応して設けた排熱穴１１０ａ〜ｄの面積は各作像ユニット毎に異なっており、ａ＜ｂ＜ｃ＜ｄの関係に設定されている。すなわち、排気ファン１１６から遠くなるにしたがい流路の通風抵抗も大きくなるため、排気ファン１１６から遠い作像ユニットほど排熱穴１１０の面積を大きく（幅：ｗを広く）したものである。これにより、各作像ユニットにおける冷却を均等に行なうことができる。なお、排熱ダクト１１１の大きさは、各作像ユニットで同じである。

各排熱穴１１０ａ〜ｄの面積設定は一例であり、適宜変更することが可能である。例えば、排気ファン１１６から遠い２つの作像ユニットの排熱穴（１１０ｃ、ｄ）の面積を同じにし、排気ファン１１６に近い２つの作像ユニットの排熱穴（１１０ａ，ｂ）の面積をそれより（１１０ｃ，ｄより）小さく（ａ＝ｂ＜ｃ＝ｄ）しても良い。

図８は、冷却機構の第６実施例を採用した作像部を示す斜視図である。図４の第２実施例と異なる点は、排気ファンから遠い作像ユニットの排熱ダクトを排気ファンに近い作像ユニットの排熱ダクトより大きくしたことである。他の構成は第２実施例と同様である。

本第６実施例では、作像ユニット１０１ａ〜ｄに対応して設けた排熱穴１１０を覆う排熱ダクト１１１ａ〜ｄの大きさは各作像ユニット毎に異なっており、ａ＜ｂ＜ｃ＜ｄの関係に設定されている。すなわち、排気ファン１１６から遠くなるにしたがい流路の通風抵抗も大きくなるため、排気ファン１１６から遠い作像ユニットほど排熱ダクト１１１を大きく（高さ：ｈを大きく）して断面積を大きくしたものである。これにより、各作像ユニットにおける冷却を均等に行なうことができる。なお、排熱穴１１０の大きさは、各作像ユニットで同じにしても良いし、第５実施例と同様に、排気ファン１１６から遠い作像ユニットの排熱穴を排気ファン１１６に近い作像ユニットの排熱穴より大きくしても良い。

また、各排熱ダクト１１１ａ〜ｄの大きさの設定は一例であり、適宜変更することが可能である。例えば、排気ファン１１６から遠い２つの作像ユニットの排熱ダクト（１１１ｃ、ｄ）の断面積を同じにし、排気ファン１１６に近い２つの作像ユニットの排熱ダクト（１１１ａ，ｂ）の断面積をそれより（１１１ｃ，ｄより）小さく（ａ＝ｂ＜ｃ＝ｄ）しても良い。

図９は、本発明の第２実施形態の画像形成装置であるカラープリンタの概略を示す断面構成図である。本例のカラープリンタは、直接転写方式によるタンデム型のフルカラープリンタであり、給紙部２００から給送し転写搬送ベルト１２８により搬送される記録媒体上に、各作像ユニット１０１ａ〜ｄから直接に、各色トナー象を順次重ね転写してフルカラー画像を形成するものである。

本第２実施形態においても、各作像ユニット１０１で発生する、特に現像器における自己発熱した熱を排気するため、作像ユニットの冷却機構を各作像ユニット１０１ごとに設けている。その作像ユニットの冷却機構としては、上記第１実施形態において図２〜８で説明した第１〜第６実施例の構成を採用可能であり、重複する説明を省略する。

以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、図５，６の各実施例において、図２の実施例のように、各排熱ダクトに個別の排気ファンを用いることもできる。また、排熱ダクトの形状や引き回し等は適宜設定することができる。また、排気ファンの設置位置や個数等も任意である。作像ユニットの数も４つに限らず、さらに作像ユニットの構成も任意である。画像形成装置としては複写機に限らず、ファクシミリやプリンタであっても良いし、複数の機能を備えた複合機でも良い。

本発明に係る画像形成装置の一例であるカラープリンタの概略を示す断面構成図である。 そのプリンタにおける作像ユニットの冷却機構を説明するための部分斜視図である。 装置奥側から見た作像ユニット部の詳細を示す部分斜視図である。 冷却機構の第２実施例を採用した作像部を示す斜視図である。 冷却機構の第３実施例を採用した作像部を示す斜視図である。 冷却機構の第４実施例を採用した作像部を示す斜視図である。 冷却機構の第５実施例を採用した作像部を示す斜視図である。 冷却機構の第６実施例を採用した作像部を示す斜視図である。 直接転写方式による第２実施形態のカラープリンタの概略を示す断面構成図である。

符号の説明

１ 感光体ドラム
２ 現像ロール
１０１ 作像ユニット
１０２ 中間転写ベルト
１０３ 光書き込み装置
１０９ 定着装置
１１０ 排熱穴
１１１ 排熱ダクト
１１３ 排気ファン
１１５ 集合ダクト
１１６ 排気ファン

Claims (7)

1. 少なくとも像担持体と現像装置とを含み装置本体に脱着可能に設けられたプロセスカートリッジを複数備える画像形成装置において、
   前記各プロセスカートリッジの上部に排熱ダクトを設け、前記プロセスカートリッジを脱着する側と反対側に排気ファンを配置し、該排気ファンにより前記排熱ダクトを介して前記プロセスカートリッジからの熱気を機外に排出することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記各プロセスカートリッジ上部の前記排熱ダクトを、前記プロセスカートリッジを脱着する側と反対側で共通の集合ダクトに接続し、該集合ダクトに配置した１つの排気ファンにより前記プロセスカートリッジからの熱気を機外に排出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. 装置本体内の熱源に近い位置に配置されたプロセスカートリッジに対応する前記排熱ダクトに熱気を導入させる排熱穴の大きさが、前記熱源から遠い位置に配置されたプロセスカートリッジに対応する前記排熱ダクトの前記排熱穴より大きくなっていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 装置本体内の熱源に近い位置に配置されたプロセスカートリッジに対応する前記排熱ダクトの断面積が、前記熱源から遠い位置に配置されたプロセスカートリッジに対応する前記排熱ダクトの断面積より大きくなっていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記熱源が定着装置であることを特徴とする、請求項３又は４に記載の画像形成装置。
6. 前記１つの排気ファンから遠い位置に配置されたプロセスカートリッジに対応する前記排熱ダクトに熱気を導入させる排熱穴の大きさが、前記１つの排気ファンからの距離が近いプロセスカートリッジに対応する前記排熱ダクトの前記排熱穴より大きくなっていることを特徴とする、請求項２に記載の画像形成装置。
7. 前記１つの排気ファンから遠い位置に配置されたプロセスカートリッジに対応する前記排熱ダクトの断面積が、前記１つの排気ファンからの距離が近いプロセスカートリッジに対応する前記排熱ダクトの断面積より大きくなっていることを特徴とする、請求項２又は６に記載の画像形成装置。
   

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