JP2006215481A - 排熱構造および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置の大型化を防止しながら装置内に溜まる熱気を良好に排出できる構成を備えた排熱構造を提供する。
【解決手段】 発熱部近傍に気流を生起させて発熱部１４，Ｍから発生する熱を排出させる構成を備えた排熱構造において、前記発熱部１４，Ｍ毎に排熱ダクト１００，１０１を配置し、前記排熱ダクト１００，１０１は、各発熱部１４，Ｍに対向する開口を一端に備え、他端にはダクト内に回収された熱気を排出もしくは冷却用空気を吸気することが可能な強制吸排気手段１０４が設けられていることを特徴としている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、排熱構造および画像形成装置に関する。

周知のように、画像形成方式の一つに電子写真方式がある。この方式では、潜像担持体に相当する感光体上に形成された静電潜像が現像装置からのトナーの供給を受けて可視像処理されるとトナー像が記録紙などの記録媒体に転写され、転写トナー像が定着装置において熱と圧力とを用いて融解・浸透作用により定着される。

ところで、画像形成装置内には上述した定着装置のように発熱源となる装置が内蔵されている。発熱源となる機器としては、定着装置に限らず、モータやクラッチなどの電磁機器類さらには制御に用いられるマイクロチップなども含まれており、これら発熱源からの熱は画像形成装置内の雰囲気温度の上昇を招き、装備されている機器に熱的な悪影響を及ぼす場合がある。

例えば、現像装置には現像剤にトナーが用いられており現像装置内の温度上昇によるトナーの凝固を招いて所望する現像剤供給制御が行えなくなる虞がある。また、光学系においては、ｆθレンズなどの光学レンズとして樹脂材料が多用されていることから、熱変形などにより正規の結像光学路が変化してしまい、色ずれなどの不良画像が生じる書込不良が発生することがある。

そこで、従来では、定着装置において発生した熱を外部に排出するための構成が採用されている。この構成としては、定着装置近傍には排熱ファンを配置するのが一般的な構成として用いられている（例えば、特許文献１）。

また、排熱用ではないものの、帯電装置から発生するオゾンをファンを用いて排出するようにした構成もある（例えば、特許文献２）。

また、光学系部品の熱変形を防止するために各光学装置を纏めて気流通路内に配置できるダクトを設け、ダクトを利用して熱隔離及び放熱する構成も提案されている（例えば、特許文献３）。

特開平１１−２３１７６０号公報（段落「０００９」欄） 実用新案登録第２５５４６１３号（第２頁左欄第２２〜３２行） 特開２００１−２２１５１号公報（段落「００２５」欄）

しかし、近年の画像形成装置は小型化の傾向にあり、このため、内部での機器類や装置の実装密度が高くなってきており、ファンを用いた強制排熱を行う場合には、特許文献にも開示されているように装置内での気流が問題となる。つまり、単に吸引ファンを装置壁部に設置しただけでは効率的な排熱のための気流が生起されない場合がある。このため、装置内に熱がこもってしまったりあるいはオゾンの排出が良好に行えないという不具合がある。

特許文献においては、上述した不具合を解消するために、ファンの数を増やしたりあるいは特別な構造のダクトを設けて排気流路を構成したりあるいはオゾン吸収フィルターを複数段設けるなどの構成が開示されている。また、光学系部品に対する熱対策として用いられるダクトは、各光学書込装置を纏めて内部に配置する必要があることからそのサイズも大型となり、しかも、気流の妨げとならない配置が必要となる。

しかし、このような構成とした場合には装置内での構成部分の設置スペースが必要となることから、装置内の設置スペース増加による装置の大型化を招く虞がある。

本発明の目的は、上記従来の排熱構造における問題に鑑み、装置の大型化を防止しながら装置内に溜まる熱気を良好に排出できる構成を備えた排熱構造および画像形成装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、発熱部近傍に気流を生起させて発熱部から発生する熱を排出させる構成を備えた排熱構造において、前記発熱部毎に排熱ダクトを配置したことを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の排熱構造において、前記排熱ダクトは、各発熱部に対向する開口を一端に備え、他端にはダクト内に回収された熱気を排出もしくは冷却用空気を吸気することが可能な強制吸排気手段が設けられていることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の排熱構造において、前記発熱部には、前記排熱ダクトの開口に向けて熱気を整流するための構造部が発熱部自身の機構部に設けられていることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のうちの一つに記載の排熱構造を画像形成装置に用いることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の画像形成装置において、前記発熱部は、画像形成部に用いられる駆動部および定着装置が相当し、これら駆動部および定着装置を支持する壁板には前記排熱ダクトの開口部の連結部が設けられていることを特徴としている。

請求項６記載の発明は、請求項４または５記載の画像形成装置において、前記発熱部に相当している定着装置の設置位置近傍には、定着装置の長手方向に沿って隣接位置とを仕切る堰板が設けられ、該堰板と定着装置との間の空間の一端が前記排熱ダクトの開口に対向していることを特徴としている。

請求項１記載の発明によれば、発熱部毎に排熱ダクトを設けているので、各発熱部を纏めたような場合と違って排熱ダクトの経路を少なくすることができることで排熱ダクトの設置部を少なくして排熱効果を低下させることなく小型化することが可能となる。

請求項２記載の発明によれば、排熱ダクトには発熱部に対向する開口が一端に、そして他端に熱気を排出もしく冷却用気体を導入可能な吸排気手段が設けられているので、各発熱部において熱気あるいは冷却空気を効率よく処理することができることになり、発熱による温度上昇を効率よく低減させることが可能となる。

請求項３記載の発明によれば、発熱部に排熱ダクトの開口に向けて熱気あるいは冷却空気を整流することができる構造部が発熱部自体の機構部に設けられているので、排熱ダクトに取り込まれた熱気や冷却空気を効率よく搬送することが可能となる。

請求項４記載の発明によれば、請求項４記載の発明によれば、排熱ダクトを各発熱部に対応させて設けているので、排熱機構の大型化を防止しながら装置内部の温度上昇を防止することが可能となる。

請求項５記載の発明によれば、排熱ダクトと発熱部との連結部が駆動部や定着装置を支持する既存構成部材である壁板を用いているので、特別な冷却機構のための部材を増設するような必要がなく、構造の複雑化を招くことなく装置内の温度上昇防止のための構成を得ることが可能となる。

請求項６記載の発明によれば、画像形成装置内に装備されている定着装置、換言すれば、最も温度上昇が顕著な装置の設置位置近傍には、定着装置と隣接位置とを仕切る堰板が設けられ、堰板と定着装置との間の空間が排熱ダクトの開口に向けて気流の整流空間として用いられるので、発熱の顕著な位置からの熱伝搬を抑えながら発生した熱気を効率よく回収することが可能となる。

以下、図に示す実施例により本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、本発明実施例による排熱構造が用いられる画像形成装置１の外観図であり、同図に示す画像形成装置１は、図２に示す画像形成処理部の構成を備えたカラープリンタであるが、本発明は、カラープリンタに限らずファクシリミ装置や印刷機なども含まれる。

画像形成装置１は、縦方向において図２に示す画像形成ユニットをはさんで筐体上部原稿走査装置２０がそして、下部に複数の給紙トレイ２１Ａ、２１Ｂを備えた給紙装置２１がそれぞれ配置されており、原稿走査装置２０の下方における筐体上面は胴内排紙部をなす排紙トレイ１Ａが設けられて装置外への排紙スペースを不要にしている。原稿走査装置２０の前面には、操作パネル２０Ａが装備されている。

装置筐体側面には、給紙カセット２１Ａの上部およびこの位置と直角な方向の壁面にそれぞれ開閉可能なカバー２２，２３が設けてあり、後述する画像形成ユニットの交換や保守などの際に開放できるようになっている。

図２は、画像形成処理部の構成を示す図であり、同図においてはその上部に位置する原稿走査装置２０および下部に位置する給紙装置２１は略してある。

図２において画像形成処理部には、色分解毎の画像を形成可能な画像形成ユニット２（便宜上、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを意味する頭文字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂを符号２に添えて表示する）が並置されており、これら各画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂの下方には、露光ユニット３が配置されている。

各画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂはいずれも同じ構成を備え手織り、今、イエロー画像を形成するユニットを代表してその構成を説明すると次の通りである。
画像形成ユニット２Ｙには、潜像担持体である感光体ドラム４Ｙが備えられており、感光体ドラム４Ｙの周囲には、図示矢印方向に沿って画像形成プロセスを実行するための帯電装置５Ｙ、露光ユニット３からの書き込み光の入射部６Ｙ、現像装置７Ｙ、転写装置８、クリーニング装置９Ｙがそれぞれ配置されている。

図２においてカラープリンタにおける現像装置７Ｙは、トナーとキャリアとを含む二成分系現像剤が用いられ、現像剤の濃度補正のためのトナー補給に加えて、キャリアも補給することにより古い現像剤を排出して現像剤の交換が可能なトリクル現像方式が採用されている。

図２において転写装置８は、各画像形成ユニットの感光体ドラムと対向当接しながら移動することができる転写ベルト８Ａを備えており、転写ベルト８Ａをはさんで感光体ドラム４Ｙと対向する位置に転写バイアスを印加可能な転写ローラ８Ｙが設けられている。

本実施例における転写装置８は、各画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂにおいて感光体ドラム上に担持されている可視像を転写ベルト８Ａに順次重畳転写する１次転写行程と、重畳された画像を給紙装置１０から繰り出される記録紙などに対して一括転写する２次転写行程とを実施する構成とされている。このため、２次転写行程を実施できる位置には、転写バイアスを印加可能な転写ローラを備えた２次転写装置１１が配置されている。

給紙装置１０には、記録紙を収容している給紙カセット１０Ａ及び給送路中に配置されているレジストローラ１０Ｂとが備えられており、レジストローラ１０Ｂは、手差し給紙トレイ１０Ｃから導入される記録紙の搬送路が給紙カセット１０Ａからの搬送路と合流する位置に設けられている。
図２において符号１２は転写ベルト１０Ａのクリーニング装置を、符号１３は転写ベルト１０Ａの除電装置をそれぞれ示している。

図２に示すカラープリンタ１では、各画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂにおいて形成された色画像が転写装置８の転写ベルト８Ａに対して１次転写行程により順次重畳転写され、重畳画像が２次転写行程において記録紙に一括転写された記録紙が定着装置１４に移動することにより画像を定着されて図１に示すように装置内部に設けられて胴内排紙部をなす排紙トレイ１Ａ上に排出されるようになっている。

カラープリンタ１の内部において各画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂの上方空間には、トリクル現像方式（新旧現像剤の置換が行える方式）に用いられるトナー補給部１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｂおよびこれら各トナー補給部と共用されるキャリア補給部１６が配置されている。
本実施例では、画像形成処理部における発熱部毎に熱気の排出もしくは冷却空気の導入が可能な構成部材として排熱ダクト１００，１０１が設けられている。
本実施例における排熱ダクト１００，１０１は、画像形成処理部での発熱部に相当する駆動モータなどの電磁部品が装備されている駆動部およびヒータなどが配置されている定着装置１４（図２参照）が対象とされて設けられており、その構成は、図３以降の図に示されている。

図３は、装置筐体内で駆動部や定着装置１４を支持するために設けられている支持壁板１Ｂの正面図であり、同図において支持壁板１Ｂには、駆動部用と定着装置用としての排熱ダクト１００，１０１が設けられ、排熱ダクト１００，１０１は、共に支持壁板１Ｂと垂直に設けられている支持基板１０２に延長方向他端を支持され、延長方向一端が図４に示すように、定着装置近傍および定着装置１４の上方に形成された開口１Ｂ１，１Ｂ２にそれぞれ対面した状態で連結されている。

排熱ダクト１００，１０１の延長方向他端の内部には、図１および図３において示すように、吸排気可能なファン１０３が装備されており、装置内で発生した熱気を外部に排出あるいは冷却用空気を導入できるようになっている。本実施例の場合には、ファン１０３が熱気を外部に排出する排気用とされている。

駆動部用の排熱ダクト１００は、支持壁板１Ｂに設けてある開口に連結される延長方向一端の開口とは別に、図５に示すように、延長方向一端に位置する開口よりも外側において開口して駆動モータＭから上昇気流とした熱気を回収するための回収口１００Ａが設けられている。なお、図５（Ｂ）は、駆動用の排熱ダクト１００の一部を拡大した図であり、同図において上述した回収口１００Ａは、支持壁板１Ｂに向けて折り曲げられる排熱ダクト１００における直線部の容積を延長方向一端の開口部に連通する部分の容積よりも大きくし、そのサイズの差を利用して駆動モータＭからの上昇気流を吸い込むことができる（図５（Ｂ）において一点鎖線の矢印で示す状態）サイズで回収口１００Ａとして形成されている。

駆動用の排熱ダクト１００における延長方向一端の開口が連結されている支持壁板１Ｂの内部には、図５（Ｂ）および図６に示すように、定着装置１４に隣接する現像装置を含む画像形成ユニットとの間、特に、図６（便宜上、定着装置１４は省略されている）に示すように、現像装置へのトナー補給部（図２において符号１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｂで示す部材もしくはトナー補給部と共用されるキャリア補給部１６）の設置箇所との隣接位置と定着装置１４との間にこれら両方の設置箇所を仕切るための堰板１０４が垂直に設けられており、堰板１０４で仕切られた定着装置１４との間の空間がファン１０３による吸引時の気流を整流する空間とされ、さらには、この空間がトナー補給部との間での熱隔離空間として用いられるようになっている。従って、駆動部用の排熱ダクト１００は、駆動モータ周辺からの熱気の回収だけでなく、支持基板１Ｂに連結されている開口を介してトナー補給部に至る定着装置１４側からの熱気をも回収することができる機能を有している。

特に、図５（Ａ）および（Ｂ）において符号１０６（図５（Ａ）では二点鎖線で示してある）で示すように、駆動モータＭの上方においてトナー補給部と現像装置側との間に接続されているトナー補給チューブに対して生じる、駆動モータＭからの熱気による熱的な悪影響を抑制する機能を持たせてある。本実施例では、駆動モータＭおよびこれの駆動回路に用いられる電子部品から発生した熱気を回収口１００Ａにおいて回収することでトナー補給チューブ１０６内でのトナーの変質を防止することができるようになっている。

トナー補給チューブ１０６への熱的な悪影響を抑えるために、本実施例では、図示しないが、駆動用の排熱ダクト１００の延長方向一端に位置する開口の連結位置がトナー補給部の並置位置と同じレベルとなるように設定されている。これにより、トナー補給チューブ１０６自体を対象とした熱気の排出と共にトナー補給部周辺部に滞留する熱気も回収することができるようになっている。

一方、定着装置用の排熱ダクト１０１は、図４に示すように、支持壁板１Ｂにおける定着装置１４の設置位置の上方に形成された開口１Ｂ２に延長方向一端の開口が連結されることにより定着装置１４から発生した熱気が上昇した際に吸引して排出することができるようになっている。

本実施例は、以上のような構成であるから、画像形成装置内での発熱部毎を対象として排熱ダクト１００，１０１が設けられる。これにより、各発熱部での熱気を纏めて回収するのでなく個別に回収することができるので、効率よく温度上昇を抑制することが可能となり、しかもこのための構成として、各発熱部を纏めて収容したダクト構造に比べて設置スペースを小さくすることが可能となる。

定着装置１４から発生する熱気は定着装置用の排熱ダクト１０１に吸引され、また駆動部から発生する熱気および定着装置１４とトナー補給部との間に滞留する熱気は駆動用の排熱ダクト１００によって吸引されることにより外部に排出される。特に、駆動部用の排熱ダクト１００には、支持壁板１Ｂに形成されている開口部との連結位置に至る途中に駆動モータＭ周辺部から上昇する熱気を回収することができる回収口１００Ａが設けられているので、単一ダクトによって２方向という別な位置からの熱気を回収することができる。

一方、駆動部用の排熱ダクト１００の延長方向一端の開口が連結されている支持壁１Ｂの内部には、定着装置１４とこれの近傍に配置されているトナー補給部とが堰板１０４により仕切られているので、定着装置１４からの熱気がトナー補給部に向けて不用意に侵入するのが避けられるばかりでなく、堰板１０４と定着装置１４との間に気流の整流空間が形成されていることになるので、ファン１０３による吸引による気流が整流されて搬送されることになる。これにより、乱流が生じた場合のような熱の滞留現象が防止されて迅速に熱気の回収が可能となり、トナー補給部への熱の悪影響を抑制して補給トナーの変質を防止することが可能となる。

なお、上記実施例では、ファン１０３が吐出ファンであるので、各発熱部に滞留する熱気を外部に排出する機能を有していることから、外気を取り込む必要がある。そこで、本実施例では、図７に示すように、排熱ダクト１００，１０１が設けられている側と反対側に位置する装置筐体のカバー部材１Ｃにフィルタを備えた外気取り込み口１Ｃ１が形成されており、この外気取り込み口１Ｃ１は、ファン１０３が吸引ファンである場合には熱気の排出口として用いられる。

本発明実施例による排熱構造が用いられる画像形成装置の一例の外観図である。 図１に示した画像形成装置における画像形成処理部の構成を説明するための模式図である。 図１に示した画像形成装置に内蔵されている支持壁板の正面図である。 図３に示した支持壁板の内側から見た図である。 図３に示した排熱ダクトのうちで、駆動部用の排熱ダクトの構成を説明するための図であり、（Ａ）は全体図を、（Ｂ）は部分的な拡大図である。 図３に示した排熱ダクトのうちで、駆動用の排熱ダクトの開口に連通する空間を構成する堰板の構成を説明するための図である。 画像形成装置の本体筐体における排熱ダクトの延長方向他端が位置する側と反対側の壁面の構成を示す図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
１Ｂ 支持壁板
２ 画像形成ユニット
１４ 定着装置
１５ トナー補給部
１００ 駆動部用の排熱ダクト
１００Ａ 回収口
１０１ 定着装置用の排熱ダクト
１０３ ファン
１０４ 堰板
１０５ トナー補給チューブ
Ｍ 駆動モータ

Claims (6)

1. 発熱部近傍に気流を生起させて発熱部から発生する熱を排出させる構成を備えた排熱構造において、
   前記発熱部毎に排熱ダクトを配置したことを特徴とする排熱構造。
2. 請求項１記載の排熱構造において、
   前記排熱ダクトは、各発熱部に対向する開口を一端に備え、他端にはダクト内に回収された熱気を排出もしくは冷却用空気を吸気することが可能な強制吸排気手段が設けられていることを特徴とする排熱構造。
3. 請求項１または２記載の排熱構造において、
   前記発熱部には、前記排熱ダクトの開口に向けて熱気を整流するための構造部が発熱部自身の機構部に設けられていることを特徴とする排熱構造。
4. 請求項１乃至３のうちの一つに記載の排熱構造を用いることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４記載の画像形成装置において、
   前記発熱部は、画像形成部に用いられる駆動部および定着装置が相当し、これら駆動部および定着装置を支持する壁板には前記排熱ダクトの開口部の連結部が設けられていることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項４または５記載の画像形成装置において、
   前記発熱部に相当している定着装置の設置位置近傍には、定着装置の長手方向に沿って隣接位置とを仕切る堰板が設けられ、該堰板と定着装置との間の空間の一端が前記排熱ダクトの開口に対向していることを特徴とする画像形成装置。
   

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