JP2007108234A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効率が良く静粛性の高いエアフローシステムを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】排気ダクト１２（排気ファン１０と吸気管１４の連結）で構成される送風手段から被冷却部材へ接続するダクトを、被冷却部材に対面した一つまたは複数の開口を備える。前記ダクトはゴムやプラスチックなど弾性／可塑性に富んだ素材で形成される。また、同一の被冷却部材に対し外気を吹き付ける吸気管１４と、雰囲気を排出する吸気管１４を備え、各々が交互に配置され、さらにそれらの開口は千鳥に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に内部の熱または廃棄物質を換気により排出する画像形成装置に関する。

従来より画像形成装置には、機内温度上昇の抑制や排気物質の収集を目的としたエアフローシステムが必要とされている。通常、画像形成装置は複数のプロセスユニットで構成されているが、ユニットの中には発熱するユニットがあり、その発熱により機内温度は上昇する。例えば画像定着ユニット、電源などが代表的な熱源といえる。

機内温度があるレベルを超えると現像ユニット内のトナー固着による画像形成不具合や耐熱許容限界による部品の破壊、ユーザーが装置を操作した時の安全上の問題などが発生する。

またユニットには有害物質・廃棄物質を発生するユニットがある。例えば有害物質には帯電システムや定着部で発生するオゾンがあり、環境規制による機外排出量制限や画質悪化の原因になる。また廃棄物質には転写後の浮遊トナーがあり、機内汚れによる種々の不具合や機械周囲汚れを発生させる。

これらの問題を防止するため、画像形成装置には機内温度の抑制システムや廃棄物収集システムが必要とされている。

上記システムの代表的なものとして画像形成装置に形成されたエアフローがあるが、エアフローを形成した場合には装置の発する騒音悪化とのトレードオフが発生する。すなわちエアフロー形成手段として、開口、送風手段、ダクトを用いるのが一般的であるが、エアフロー形成により送風手段自体の音や流体騒音があらたに発生する。

上記の騒音悪化を抑制するには風量を下げるか、または流体騒音をなくす必要がある。上記の目的のためエアフローの効率化を目的とした発明が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

上記特許文献１に開示された構成ではファンフロー分流手段をファンと対向配置し、分流された一方のエアフローを定着装置に沿って配置されたダクトに導く一方、分流された他方のエアフローを電源、前記基板に導いている。しかしファンフロー分岐による冷却効率化→流路が増えたことによりエアフローは効率化できておらず、かつ騒音が悪化している。

すなわち流路は従来どおりであり、ファンがひとつ、風量は２倍になるため部品の凹凸で乱流が発生し風量の低減は達成できない。また分留手段により新たな乱流が発生し、効率悪化により必要風量が増大する。このため新たな音源が発生する。

また上記特許文献２に開示された構成では、クリーニング装置で、オゾンや熱がこもりにくく、それらによるクリーナブレードおよび感光体の表面の劣化を解消できるようにすることを目的とし、ブレードホルダと、帯電器の像担持体の回転方向の上流側壁とに設けられた開口部とによって、帯電器で発生するオゾン風をまわりからの外気の吸込みを伴って、ブレードホルダの側に流れて外部に流出させる構成となっている。しかし外気流入経路新設による冷却・オゾン排気の効率化を行ってはいるが、広い対象域で均一なエアフローができないという従来問題は解決できておらず、さらなる不均一化、騒音悪化を招いている。

すなわち、対象範囲が長方形で従来のままでありながらIn/Outで風量差があるためエアフロームラが発生し、効率が悪化しエアフローが形成できない箇所が発生する。また周囲部品の凹凸により外気／内気比率の差が生じ、エアフロームラが発生し効率の悪化やエアフローが形成できない箇所が発生する。

上記のように、機内温度上昇の抑制や排気物質の収集を目的としたエアフローシステムには従来技術では解決できない問題が存在する。すなわち、内部部品の凹凸で乱流が発生するので、換気効率が悪く騒音が発生する。また流路形状（断面形状）の変化で乱流が発生するので、効率が悪く騒音が発生する。さらにエアフローシステムが限定されたスペース（薄い・狭い）に対応する必要がある場合、さらなる効率悪化を招き騒音が悪化する。また複数部品（ダクト・ハウジングなど）でエアシステムを構成した場合、分割・接合部でエアリークが発生し、さらなる効率悪化をまねき騒音が悪化することになる。

例えば図９（ａ）に示すようなエアフローシステムの場合、部品１１４を冷却するために形成したダクト１１２内部では部品１１４の凹凸やダクト１１２自体の凹凸で乱流Ｔが発生するので、換気効率が悪く騒音が発生する原因になっている。

また図９（ｂ）に示すようにダクト１１２内部の流路形状（断面形状）の変化でも乱流Ｔが発生するので、同様に効率が悪く騒音が発生する。さらに図９（ｃ）に示すように複数の流路に分岐する場合は、ダクト１１２の分割部分において乱流Ｔや空気抵抗の発生、あるいはダクト外へのエアリークの発生でさらなる効率悪化／騒音悪化の恐れがある。

本発明の目的は上記問題を解決するため、効率が良く静粛性の高いエアフローシステムを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
特開平０８−０２２２３７号公報 特開平１０−２３９９３１号公報

本発明は上記事実を考慮し、効率が良く静粛性の高いエアフローシステムを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の画像形成装置は、送風手段と、前記送風手段から被冷却部材までを接続するダクトからなるエアフローシステムを備えた画像形成装置であって、前記ダクトは中空の筒状構造であり、前記被冷却部材に対面した一つまたは複数の開口部を備えたことを特徴とする。

上記構成の発明では、中空の筒状構造からなるダクトが送風手段から被冷却部材までを接続したことで、装置内部の部品の凹凸やダクト自体の凹凸で乱流が発生するおそれがなく、静粛で効率のよいエアフローシステムとすることができる。

請求項２に記載の画像形成装置は、前記ダクトは弾性を備えたことを特徴とする。

上記構成の発明では、ダクトが弾性を備えたことで、装置内部で自由なレイアウトが可能となる。

請求項３に記載の画像形成装置は、前記ダクトは可塑性を備えたことを特徴とする。

上記構成の発明では、ダクトが可塑性を備えたことで、装置内部で自由なレイアウトが可能となる。

請求項４に記載の画像形成装置は、同一の被冷却部材に対し外気を吹き付ける第１のエアフローと、前記被冷却部材近傍の雰囲気を排出する第２のエアフローと、を備えた画像形成装置であって、前記被冷却部材に対して、前記第１のエアフローを構成する第１のダクトと、前記第２のエアフローを構成する第２のダクトとが交互に配置されていることを特徴とする。

上記構成の発明では、第１のエアフローと第２のエアフローで送風／吸気を行い、且つ両者が交互に配置されていることで効率的に換気を行うことができる。

請求項５に記載の画像形成装置は、同一の被冷却部材に対し外気を吹き付ける第１のエアフローと、前記被冷却部材近傍の雰囲気を排出する第２のエアフローと、を備えた画像形成装置であって、前記被冷却部材に対して、前記第１のエアフローを構成する第１のダクトの開口部と、前記第２のエアフローを構成する第２のダクトの開口部とが千鳥配置されていることを特徴とする。

上記構成の発明では、第１のエアフロー開口部と第２のエアフロー開口部で送風／吸気を行い、且つ両者が交互に配置されていることで、広い範囲で効率的に換気を行うことができる。

本発明は上記構成としたので、効率が良く静粛性の高いエアフローシステムを備えた画像形成装置とすることができた。

＜基本構成＞
図１〜図３には本発明の第１実施形態に係るエアフローシステムが示されている。

図１に示すように、本実施形態のエアフローシステムは排気ファン１０、排気ファン１０の負圧／風量を複数に分割する排気ダクト１２、装置内部の排気が必要な箇所まで延長された吸気管１４、複数の吸気口１６が設けられた吸気ユニット１８などから構成されている。

吸気管１４はゴムやプラスチックなど弾性／可塑性に富んだ素材で形成され、装置内の熱源やガス発生源などの必要箇所まで延長され、白矢印のように吸気を行うことで装置外へ排気を行う。排気ダクト１２は排気ファン１０の負圧を吸気管１４の長さや断面積、必要な風量などに応じて分配するために適宜図１（ｃ）に示すように接続部１３を設け、吸気管１４を接続する。

必要な風量が少ない場合は吸気管１４の先端をそのまま吸気口１６としてもよく、また複数の吸気口１６が必要な場合は吸気ユニット１８を先端に接続し、複数の吸気口１６を備えた吸気管１４としてもよい。

このとき吸気口１６の開口面積あるいは吸気口１６のピッチを変えることで吸気ユニット１８全体で均一な風量とすることができる。

すなわち図２（ａ）に示すように、吸気口１６同士のピッチｄ１を排気ファン１０からの距離や必要な風量などに応じて変更する、または図２（ｂ）に示すように吸気口１６の開口径ｄ２を排気ファン１０からの距離や必要な風量などに応じて変更することで複数の吸気口１６における風量を均一に保つことができる。

さらに図２（ｂ）のように吸気口１６を形成する吸気ユニット１８の壁の形状を、外気を導入しやすい形状に成形することで、より効果的に吸気を行うこともできる。あるいは図３（ｃ）に示すように、吸気口１６の形状を吸気時の気流に合わせた形状とすることで整流効果を持たせ、より効率的に吸気を行うこともできる。

あるいは上記ｄ１、ｄ２の設定によって意識的に吸気口１６の風量に変化を持たせ、より風量の必要な箇所は優先的に排気を行うなどの調整をすることも可能である。

また上記吸気管１４の固定は図１（ｃ）に示すようにクランプ２０、リング２２、あるいは板金２４による支持など、吸気管１４の長さ、断面積、あるいは素材に応じて適宜選択することができる。

さらに図３に示すように排気ダクト１２自体に分配機能を持たせてもよい。すなわち排気ダクト１２に分岐１２ａを設け、排気ダクト１２の内部にて分配／整流を行うことで、吸気口１６／吸気管１４ごとの風量の個別調節などの管理が行いやすく、またスペース効率にも優れる。

本実施形態は上記のように排気ファン１０＋吸気管１４（弾性・略円形）＋排気ダクト１２（排気ファン１０と吸気管１４の連結）で構成される。排気管１４の先端には長手方向に複数の吸気口１６を持つ吸気ユニット１８を設けてもよい。吸気管１４は複数の場合もあり、そのとき排気ダクト１２は分岐・集合機能を持つ。

従来、ダクト内で断面形状の変化がある場合は、そこで乱流が発生することで圧損が発生し、エアフローができない箇所ができる可能性があった。

これに対して本実施形態においては、流路は吸気管１４（吸気口１６）を対象近傍に配置したことにより流路形状の変化が少なく、周囲部品の凹凸の影響をうけない。これにより乱流が発生せず圧損が発生しないので、エアフローを均一にすることができる。

このため排気ファン１０の風量を必要以上に大きくする必要がなく、ファンを小型化／低消費電力化、静音化することができる。
＜帯電装置＞
図４には本発明の第２実施形態に係るエアフローシステムが示されている。

図４に示すように、本実施形態のエアフローシステムは排気ファン１０、排気ファン１０の負圧／風量を複数に分割する排気ダクト１２、装置内部の排気が必要な箇所まで延長された吸気管１４などの構成は第１実施形態と共通であり、本実施形態では上記の構成に加えて換気場所にエアを送る送風ファン３０、送風ファン３０の風を分配する送風ダクト３２、送風ダクト３２から必要箇所に風を送る送気管３４、送気管３４と吸気管１４との間に設けられ必要箇所の換気を行う換気ユニット３６が追加され、該当箇所からの排気に加えて該当箇所へ外気を送る送風も同時に行っている。

本実施形態に係るエアフローシステムは例えば図４（ｄ）に示すように感光体ドラム４０の上方に設けられている。帯電ワイヤ３８が感光体ドラム４０の表面を帯電する際、コロナ放電に伴い屡々オゾンが発生するが、このとき図４（ｄ）に示すように発生したオゾンが感光体ドラム４０の表面から対流を起こし、近辺に停滞する可能性があった。このオゾンにより画像ムラが発生し、あるいは有害物質であるオゾンが排出規定を越えてしまう事態も考えられる。そのため本実施形態のように感光体ドラム４０表面近傍上方にエアフローシステムを設け、換気を行う必要性が生じる。

送風ダクト３２は図４（ａ）のように複数の送気管３４に送風ファン３０からの風を分配し、装置内の凹凸の影響を排している。換気ユニット３６は図４（ａ）に示すように複数の送気管３４が一旦集合する形状となっており、この換気ユニット３６内に図４（ｂ）断面図に示すように帯電ワイヤ３８が設けられ、帯電装置を形成している。

あるいは、換気ユニット３６を図４（ｃ）のように帯電ワイヤ３８の長さ方向に区切ることで効率的に換気を行ってもよい。すなわち換気ユニット３６内部は図４（ｃ）に示すように仕切り３６ａによって送気管３４の数だけ区切られ、送られる風は換気ユニット３６内を通って同じ数だけ設けられた吸気管１４’によって吸引され、ダクト１２、排気ファン１０を経由して機外へ排出される。

換気ユニット３６内は送気管３４と同じ数に区切られているので、内部で長手方向への気流は発生せず、感光体ドラム４０の表面で発生したオゾンは送気管３４で送られた風ごと吸気管１４’で吸引され、排出される。このとき、換気ユニット３６からダクト１２までは図４（ａ）のように１本の吸気管１４で纏めて吸気してもよい。
＜電装部品＞
図５には本発明の第３実施形態に係るエアフローシステムが示されている。

図５に示すように、本実施形態のエアフローシステムは放熱版に囲まれた電源装置４０などの発する熱を吸気管１４にて吸引し、機外へ排出する。電源装置４０はそれ自体が熱源であると同時に、使用されている素子は耐熱限界が低いものもあるため、機内温度上昇の要因であり且つ熱による故障が発生しやすい箇所でもあるため冷却の要求度は高い。

図５（ａ）に示すように、本実施形態では吸気管１４を電源装置４０まで延長し、吸気口１６から熱気を吸引することで電源装置４０を冷却する。このとき、吸気管１４の先端に図５（ｂ）のような吸気ユニット１８を設けてもよい。すなわち、複数の吸気口１６を備えた吸気ユニット１８を吸気管１４の先端に設け、電源装置４０内に設置することで電源装置４０内部の熱気を効率的かつ均一に排出することができる。

また、電源装置４０をエアフローシステムの途中に置くようにしてもよい。すなわち、図５（ｃ）に示すように他の部位を冷却する吸気管１４を電源装置４０内に通し、電源装置４０内部の吸気管１４に複数の吸気口１６を設けることで、吸気口１６から電源装置４０内部の熱気を吸引し機外へ排出することもできる。
＜用紙走行装置＞
図６には本発明の第４実施形態に係るエアフローシステムが示されている。

図６に示すように、本実施形態のエアフローシステムは排気ファン１０、排気ファン１０の負圧／風量を複数に分割する排気ダクト１２、装置内部の排気が必要な箇所まで延長された吸気管１４などの構成は第１実施形態と共通であり、本実施形態では上記の構成に加えて換気場所にエアを送る送風ファン３０、送風ファン３０の風を分配する送風ダクト３２、送風ダクト３２から必要箇所に風を送る送気管３４、送気管３４と吸気管１４との間に設けられ、複数の吸気口４８と排気口４６を備え必要箇所の換気を行う換気ユニット４２、換気ユニット４２から排気ダクト１２への排気管１４’を集合させる第２ダクト１３が追加され、該当箇所からの排気に加えて該当箇所へ外気を送る送風も同時に行っている。

本実施形態に係るエアフローシステムは例えば定着器よりも搬送方向下流の用紙搬送系の上方に設けられている。すなわち用紙搬送中に定着器を通り定着プロセスを経た後の用紙は、サーマルセットの電子写真などであればトナーの溶着が必要であるため高温に晒される。これにより用紙の温度が上昇した結果、トナーの定着が不十分となりロール筋などの画像故障が発生したり、ＯＨＰを用いた場合はＯＨＰ同士のくっつきなどが発生する場合がある。このため本実施形態のように用紙搬送系において用紙幅×所定の送り長さにわたって用紙を冷却するエアフローシステムが求められる。

図６（ａ）に示すように、本実施形態のエアフローシステムは送風ファン３０から送られる外気を送風ダクト３２にて分配し、送気管３４を経由して換気ユニット４２へ送り込む。このとき換気ユニット４２には気流の方向（図６（ｂ）白矢印）に沿って複数の送風口４６が冷却対象（この場合は用紙搬送系）に対向して設けられ、図６（ｃ）のように冷却風を吹き付ける（図中白矢印）。

送風口４６は図６（ｃ）の断面図に示すように整流効果をもつ断面形状とすることで乱流を発生させずに送風を行う。且つ、送気管３４からの距離に応じて送風口４６の開口径またはピッチ、あるいはその両方を変化させることで気流方向に対して均一な風量で送風を行うことができる。具体的には送気管３４から遠くなるに従って送風口４６の径を大きくするなどの方法を用いることができる。

送風口４６から冷却対象に吹き付けられた冷却風は、そのままでは乱流発生の原因となってしまうので、吹き付けた直後に吸引する必要がある。そのため本実施形態では気流方向と直交する方向に、送風口４６と吸気口４８とを交互に設けることで乱流の発生を防いでいる。

すなわち、図６（ｂ）に示すように換気ユニット４２の内部は仕切り４２ａで複数の送風部４２ａと吸気部４２ｃとに分割されている。送風部４２ａと吸気部４２ｃとは交互に配列され、気流方向に長く伸びた形状を持ち、それぞれ複数の送風口４６と吸気口４８とを備えている。送風口４６から冷却対象に吹き付けられた外気は直後に隣接する吸気口４８から吸引されることで乱流の発生を防ぎながら冷却対象を効果的に冷却することができる。吸気口４８もまた図６（ｃ）に示すように整流効果を持つ断面形状とすることで更に効果的な換気を行える。また送風口４６と吸気口４８とは要求される冷却効果に応じて碁盤状配列、あるいは図６（ｂ）のように千鳥配列などから最適な配置を選択することができる。
＜装置内レイアウト＞
図７には本発明の第５実施形態に係るエアフローシステムが示されている。

図７に示すように、本実施形態のエアフローシステムは中空構造のチューブ部材５０を備え、複数の吸気管１４、あるいは送気管３４を束ねることで装置内において他の部材と干渉せず、また機内の気流を妨げることで新たな騒音の発生源となることを避け、さらに吸気管１４、あるいは送気管３４が熱源となる部材に接触して損傷する危険を避けることができる。

図７に示すようにチューブ部材５０は複数の吸気管１４（または送気管３４）を束ね、装置内にてダクト１２と吸気ユニット１８とを繋いでいる。吸気管１４はゴムやプラスチックなど弾性／可塑性に富んだ素材で形成されているので装置内である程度まで自在にレイアウトすることができるが、数が増えた場合は整理する必要がある。チューブ部材５０はアルミ、プラスチック、ステンレスチューブなど容易に形状を変えることのできる素材で形成され、弾性／可塑性を備えているため、内部に束ねた吸気管１４（または送気管３４）のレイアウトを妨げることなく装置内のエアフローシステムを効率よく整理することができる。
＜継ぎ手＞
図８には本発明の第６実施形態に係るエアフローシステムが示されている。

図８（ａ）に示すように、本実施形態のエアフローシステムは継ぎ手２６を吸気ユニット１８として使用することで、継ぎ手自体に吸気口１６の役を持たせることができる。図８（ａ）のようにＹ字型継ぎ手を用いた場合は、吸気口１６の手前で分岐させることもできる。あるいは図８（ｄ）のようにＴ字型継ぎ手であれば対向する方向から吸気することもできる。

継ぎ手２８自体は通常、硬質プラスチックで成型されているため強度的には問題なく、部品を付加することなく吸気口１６の位置精度を保つことができる。また図８（ｃ）に示すように、ネジ２８を用いて筐体に直接固定することもできる。

あるいは図８（ｂ）に示すように継ぎ手を分岐手段として用いることで、ダクト１２の代用として吸気管１４を分岐させる手段とすることもできる。継ぎ手の内部で乱流の発生しない構造であれば、小規模な範囲の換気／冷却に継ぎ手で分岐させた吸気管１４を用いてエアフローシステム自体を小型化することもできる。
＜その他＞
以上、本発明の実施例について記述したが、本発明は上記の実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。

例えば内部に熱源、あるいはガスや粉塵の発生する部位を備え、換気の必要な種々の機器に対して本発明のエアフローシステムを利用することが可能である。

本発明の第１実施形態に係るエアフローシステムを示す図である。 本発明の第１実施形態に係るエアフローシステムを示す拡大図である。 本発明の第１実施形態に係るエアフローシステムを示す図である。 本発明の第２実施形態に係るエアフローシステムを示す図である。 本発明の第３実施形態に係るエアフローシステムを示す図である。 本発明の第４実施形態に係るエアフローシステムを示す図である。 本発明の第５実施形態に係るエアフローシステムを示す図である。 本発明の第６実施形態に係るエアフローシステムを示す図である。 従来のエアフローシステムを示す図である。

符号の説明

１０ 排気ファン
１２ ダクト
１４ 吸気管
１６ 吸気口
１８ 吸気ユニット
３０ 送風ファン
３２ 送風ダクト
３４ 送気管
３６ 換気ユニット
４２ 換気ユニット
４６ 送風口
４８ 吸気口
５０ チューブ

Claims (5)

1. 送風手段と、前記送風手段から被冷却部材までを接続するダクトからなるエアフローシステムを備えた画像形成装置であって、
   前記ダクトは中空の筒状構造であり、前記被冷却部材に対面した一つまたは複数の開口部を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ダクトは弾性を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記ダクトは可塑性を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 同一の被冷却部材に対し外気を吹き付ける第１のエアフローと、前記被冷却部材近傍の雰囲気を排出する第２のエアフローと、を備えた画像形成装置であって、
   前記被冷却部材に対して、前記第１のエアフローを構成する第１のダクトと、前記第２のエアフローを構成する第２のダクトとが交互に配置されていることを特徴とする画像形成装置。
5. 同一の被冷却部材に対し外気を吹き付ける第１のエアフローと、前記被冷却部材近傍の雰囲気を排出する第２のエアフローと、を備えた画像形成装置であって、
   前記被冷却部材に対して、前記第１のエアフローを構成する第１のダクトの開口部と、前記第２のエアフローを構成する第２のダクトの開口部とが千鳥配置されていることを特徴とする画像形成装置。

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