JP2007033644A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 排熱ファンにより消費される電力を必要最小限に抑えるための制御を有し、同時に排熱ファンによる騒音を抑えることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 排熱ファンにより外気が給紙カセットに収容された転写材の上面を通って機内に吸引され、積載量検知手段により検知した転写材の積載高さに応じて排熱ファンの回転速度が制御される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式を採用する複写機やレーザービームプリンタ等の画像形成装置に関し、特に排熱ファンの回転速度制御に関するものである。

図７に、従来の画像形成装置を示す。各色の感光体ドラム、１０１Ｋ、１０１Ｍ、１０１Ｙ、１０１Ｃ、はレーザースキャナ装置１０２によって静電潜像を形成され、図示しない現像手段によって各色トナー像が担持される。給紙カセット１０３から給紙ローラ１０４によって送り出された転写材１０５は、レジストローラ対１０６を通過し転写搬送ベルト１０７によって搬送されながら感光体ドラム１０１Ｋ、１０１Ｍ、１０１Ｙ、１０１Ｃから各色のトナー像を転写され、定着装置１０８によって熱と圧力を加えられることによりトナー像が転写材１０５に溶融固着され、画像として排紙トレイ１０９に排出、積載される。

感光体ドラム１０１Ｋ、１０１Ｍ、１０１Ｙ、１０１Ｃを内包するプロセスカートリッジ１１０Ｋ、１１０Ｍ、１１０Ｙ、１１０Ｃは、転写搬送ベルト装置１１１を回動支点１１２を中心に矢印Ａ方向に回動することにより本体前面（図中右側）に開口部を作ることで着脱することができ、交換を行うことができる。

画像形成装置には定着装置１０８や図示しない電子部品などの発熱源があり、それらの発熱により装置内の温度は上昇する。プロセスカートリッジ１１０内に収容されたトナーは、ある温度以上になると溶融し始め、感光体ドラムに溶着するなどの画像不良の要因になる。また、レーザースキャナ装置１０２の温度が上昇すると、各種レンズおよびミラーを収容したスキャナ箱が熱膨張し、各色レーザー光の各色感光体ドラム１０１への照射位置がずれて、各色が互いにずれた「色ずれ」と呼ばれる画像不良になる。

上記問題を防止するために、冷たい外気を装置内に送り込み、装置内の暖かい空気を装置外へ排出する排熱ファンを設けるのが一般的である。このとき、外気取り込み口として装置外装にルーバーを設けたものがあるが、外観上の不都合が生じる場合があった。この問題を解決するため、および風路断面積を大きく稼ぐため、装置本体から給紙カセットを突出させるための開口部から転写材上面を経て装置内に外気を取り込むようにしたものがある。図７は、このような従来の画像形成装置を説明するためのもので、排熱ファン１１３は給紙カセット１０３の上方に位置し装置本体を構成するフレームである底板１１４に支持されている。この排熱ファン１１３の回転により、図中太矢印で示すように本体背面にある給紙カセット１０３が突出した開口部から外気が吸引され、給紙カセット１０３に収容積載された転写材１０５の上を通り、底板１１４に設けられた図示しないルーバーを通り、排熱ファン１１３を通過して装置内に外気が送り込まれる。排熱ファン１１３を通過した空気の流れは、図中太矢印で示すように、レーザースキャナ装置１０２の周囲を通って図示しない本体背面にあるルーバーから装置外へ放出される流れと、レーザースキャナ装置１０２を支持するスキャナ支持板１１５に設けられた図示しないルーバーを通過してプロセスカートリッジ１１０周囲を通って定着装置１０８の上を通過して転写材１０５の排出口から装置外へ放出される流れとがあり、それぞれはレーザースキャナ装置１０２およびプロセスカートリッジ１１０を冷却して昇温を抑え、上記問題を防止している。

又、従来例としては、例えば特許文献１と特許文献２をあげることが出来る。
特開平7-154559号公報 特開2002-333815号公報

しかしながら、上記に説明したような排熱ファン１１３の駆動電圧は、給紙カセット１０３に収容された転写材１０５の積載高さによらず一定であり、図８に示すように、転写材１０５の積載高さが高いときには転写材１０５と底板１１４とで挟まれる風路断面積が小さいため装置内に送り込まれる風量が少なく、転写材１０５の積載高さが低いときには転写材１０５と底板１１４とで挟まれる風路断面積が大きいため装置内に送り込まれる風量が多いという関係があった。転写材１０５が満載のときの風量でも装置内の温度がある一定値以下になるように排熱ファン１１３の電圧を設定する必要があるが、図８に示すような転写材積載高さと風量の関係があるため、転写材積載高さが低いときは必要とされる以上の風量（図８の斜線部）を装置内に送り込んでいた。その結果、転写材積載高さが低いときは、必要以上の電力を消費し、また、外気取り入れ口となる本体背面の開口部も大きくなって装置外に漏れる排熱ファン１１３の騒音が転写材積載高さが高いときよりも大きくなるという問題があった。

本発明の目的は、上記のような問題を解決するために、排熱ファンにより消費される電力を必要最小限に抑えるための制御を有し、同時に排熱ファンによる騒音を抑えることができる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、少なくとも一つの回転する像担持体と、該像担持体を帯電させるための帯電手段と、帯電された前記像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、前記像担持体上の前記トナー像を転写材に転写する転写手段と、前記転写材を積載して収容しておく給紙カセットと、該給紙カセットに収容された前記転写材の積載高さを検知する積載量検知手段と、機内の過剰な温度上昇を防止する排熱ファンとを有する画像形成装置において、前記排熱ファンにより外気が前記給紙カセットに収容された前記転写材の上面を通って機内に吸引され、前記積載量検知手段により検知した前記転写材の積載高さに応じて前記排熱ファンの回転速度が制御されることを特徴とする。

以上説明したように、本発明に係る画像形成装置によれば、給紙カセットに収容された転写材の積載高さを検知する積載量検知手段と、機内の過剰な温度上昇を防止する排熱ファンとを有し、排熱ファンにより外気が給紙カセットに収容された転写材の上面を通って機内に吸引され、積載量検知手段により検知した転写材の積載高さに応じて排熱ファンの回転速度を制御することで、転写材積載高さが低いときに必要最小限の風量となるように排熱ファンへの印加電圧を下げて回転数を抑えて排熱ファンにより消費される電力を必要最小限に抑えることができる。また、排熱ファンの回転数を必要最小限とすることで、転写材積載高さが低いときに外気吸引口となる開口部が大きくなり排熱ファンの騒音が装置外に漏れやすくなるときでも、排熱ファンによる騒音を最小限に抑えることができる。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態を図面に則して詳しく説明する。

図２は、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。１Ｋ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｃは感光体ドラムであり、それぞれブラック、マゼンダ、イエロー、シアンの各色の現像剤（トナー）を備えたプロセスカートリッジ２Ｋ、２Ｍ、２Ｙ、２Ｃ毎に回転自在にその両端を支持されて設けられ、図示しない駆動モータおよび駆動伝達手段により一方の端部から駆動伝達され、図中反時計周りに回転駆動される。表面に有機光導電体層を塗布された各感光体ドラム１Ｋ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｃは、帯電ローラ３Ｋ、３Ｍ、３Ｙ、３Ｃに帯電バイアスを印加することによりその表面が一様に帯電させられ、レーザースキャナ装置２０から発せられたレーザー光により選択的に露光され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像手段４Ｋ、４Ｍ、４Ｙ、４Ｃにより各色のトナーを付着させられトナー像として現像される。給紙カセット５には転写材６が積載されており、転写材６は、図示しない駆動モータおよび駆動伝達手段により所定のタイミングで駆動される給紙ローラ７により給紙された後、レジストローラ対８を通って転写搬送ベルト９に搬送される。転写搬送ベルト９は、駆動ローラ１０および従動ローラ１１により支持されており、感光体ドラム１Ｋ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｃに接触しながら図示しない駆動モータおよび駆動手段により駆動ローラが回転することにより図中時計回りに回転駆動される。転写材６への転写手段である転写ローラ１２Ｋ、１２Ｍ、１２Ｙ、１２Ｃには、それぞれ所定の転写バイアスが印加され、転写搬送ベルト９によって搬送される転写材６に感光体ドラム１Ｋ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｃ表面上の各色トナー像が転写される。４色のトナー像を転写された転写材６は定着装置１３に搬入され、トナー像は熱と圧力により転写材６に溶融固着されることによりカラー画像が得られる。定着装置１３により搬送された転写材６は排紙ローラ対１４を通って排紙トレイ１５に排出、積載される。

図３に示すように、転写搬送ベルト９、駆動ローラ１０、従動ローラ１１とを有する転写搬送ベルト装置１６は、その回動支点１７を中心に回動可能に構成されており、装置前面側（図中右側）へ開閉可能となっている。転写搬送ベルト装置１６を開けて装置前面に開口部が作られた状態においてプロセスカートリッジ２Ｋ、２Ｍ、２Ｙ、２Ｃを着脱することができ、各プロセスカートリッジ２の交換、または各色のトナーの補充を行うことができる。

次に本発明の特徴である排熱ファンの回転制御について説明する。図１に示すように排熱ファン２１は吸気ダクト２２に支持されており、吸気ダクト２２は本体フレームを構成する底板２３に支持されている。底板２３の吸気ダクト２２内側にあたる部分には図示しないルーバーが形成されており、空気が底板２３を通過できるようになっている。また、本体フレームを構成しレーザースキャナ装置２０を支持しているスキャナ支持板２４にも排熱ファン２１と対向する位置に図示しないルーバーが形成されており、空気がスキャナ支持板２４を通過できるようになっている。この排熱ファン２１の回転により、図中太矢印で示すように本体背面にある給紙カセット５が突出した開口部から外気が吸引され、給紙カセット５に収容積載された転写材６の上を通り、底板２３に設けられた図示しないルーバーを通り、吸気ダクト２２内を通り、排熱ファン２１を通過して装置内に外気が送り込まれる。排熱ファン２１を通過した空気の流れは、図中太矢印で示すように、レーザースキャナ装置２０の周囲を通って図示しない本体背面にあるルーバーから装置外へ放出される流れと、スキャナ支持板２４に設けられた図示しないルーバーを通過してプロセスカートリッジ２周囲を通って定着装置１３の上を通過して転写材６の排出口から装置外へ放出される流れとがあり、それぞれはレーザースキャナ装置２０およびプロセスカートリッジ２を冷却して昇温を抑えている。

２５は転写材残量検知フラグであり、給紙カセット５に収容された転写材６の積載高さを検知するためのものである。ここで転写材残量検知手段について説明する。転写材残量検知手段は、図４に示すように、転写材残量検知フラグ２５と２個のフォトインタラプタ２６、２７とで構成される。軸２５aの両端は装置本体に軸２５a中心に転写材残量検知フラグ２５が回動可能に保持されており、図示しないバネで図中反時計回り方向に付勢されており、軸２５aの長手方向で画像中心付近に位置するレバー２５b先端が積載された転写材６の上面に常に突き当たっている。転写材６の積載量が変化すると、それに応じてレバー２５bを介して転写材残量検知フラグ２５が回動する。転写材残量検知フラグ２５には軸２５aの長手方向で給紙カセット５から外れた位置にリブ２５cとリブ２５dが形成されており、それらが装置本体に固定された２個のフォトインタラプタ２６、２７を斜光するか否かで転写材６の積載量を検知する。検知できる積載量は、図５の（a）に示すように積載量が多くて２個のフォトインタラプタ２６、２７が共に斜光されていない段階、（b）に示すように積載量がやや多くてフォトインタラプタ２６のみ斜光されている段階、（c）に示すように積載量がやや少なくて２個のフォトインタラプタ２６、２７が共に斜光されている段階、（d）に示すように積載量が少なくてフォトインタラプタ２７のみ斜光されている段階の４段階である。これら検知した積載量の信号は、コントローラを通して図示しないオペレーションパネルに給紙カセット内の転写材の残量を表示させ、ユーザーに知らせる。

排熱ファン２１は印加される電圧により回転数が変化し、印加電圧が低いほど回転数が少ない。本実施の形態では、給紙カセット５に収容された転写材６の転写材残量検知手段によって検知した積載量に応じて排熱ファン２１への印加電圧を制御しており、図６に示すように図５の（a）の段階のとき２４Ｖ、（b）の段階のとき２０Ｖ、（c）の段階のとき１６Ｖ、（d）の段階のとき１２Ｖ印加している。そのときの風量は、図６に示すように、必要最小限以上に常になっていて、且つ必要以上の風量である斜線部の面積が従来例の印加電圧一定のときより小さくなっている。

なお、本実施形態では、転写材の残量検知手段としてフラグとフォトインタラプタを使用したが、その他の残量検知手段でも良い。また、検知できる段階は４段階である必要はなく、２段階でもリニアに検知できるものでも良い。

また、本実施形態では、給紙カセットが装置背面から突出しているが、給紙カセットに収容された転写材の上の空間が冷却風路になっていれば給紙カセットは装置本体から突出していなくても良い。

本発明の画像形成装置の冷却風路を示す概略図。 本発明の画像形成装置の概略構成を説明するための概略図。 本発明の画像形成装置のプロセスカートリッジを着脱する際の概略図。 転写材残量検知手段を説明するための概略図。 転写材残量検知手段の検知段階を示す概略図。 転写材積載高さと排熱ファンの電圧・風量の関係を示す図。 従来の画像形成装置を説明するための概略図。 従来の画像形成装置の転写材積載高さと排熱ファンの電圧・風量の関係を示す図。

符号の説明

2 プロセスカートリッジ
5 給紙カセット
6 転写材
20 レーザースキャナ装置
21 排熱ファン
22 吸気ダクト
23 底板
24 スキャナ支持板
25 転写材残量検知フラグ

Claims (4)

1. 少なくとも一つの回転する像担持体と、該像担持体を帯電させるための帯電手段と、帯電された前記像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、前記像担持体上の前記トナー像を転写材に転写する転写手段と、前記転写材を積載して収容しておく給紙カセットと、該給紙カセットに収容された前記転写材の積載高さを検知する積載量検知手段と、機内の過剰な温度上昇を防止する排熱ファンとを有する画像形成装置において、
   前記排熱ファンにより外気が前記給紙カセットに収容された前記転写材の上面を通って機内に吸引され、前記積載量検知手段により検知した前記転写材の積載高さに応じて前記排熱ファンの回転速度が制御されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記給紙カセットは、前記転写材が搬送される方向に対して上流側が装置本体から突出し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. 前記排熱ファンは、前記積載量検知手段により前記転写材の積載高さが高いと検知したときには回転速度を速く、積載高さが低いと検知したときには回転速度を遅く制御されることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記積載量検知手段により前記転写材の積載高さが低いと検知したときに前記排熱ファンに印加される電圧は、積載高さが高いと検知したときの印加電圧の約半分となるように制御されることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。

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