JP2007156118A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、機内温度の均一化を促進し、ウォームアップ待機時間を短縮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。
【解決手段】本発明に係る画像形成装置は、像担持体上にトナー像を形成する画像形成部１０６と；トナー像を用紙Ｐに転写する転写部１０７と；用紙Ｐを加熱してトナー像を定着させる定着部１０８と；画像形成部１０６及び転写部１０７近傍の機内温度Ｔを検出する機内温度検出部１１０と；定着部１０８によって暖められた機内空気を回収し、機内温度Ｔが所定の閾値よりも低ければ、回収した暖気を画像形成部１０６及び転写部１０７に向けて循環させる一方、機内温度Ｔが所定の閾値よりも高ければ、回収した暖気を機外に向けて排出する排熱処理部１０と；を有して成る構成とされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ、或いは、それらの複合機に代表される画像形成装置に関するものであり、特に、機内温度の均一化技術に関するものである。

被転写材に転写されたトナー像を加熱して定着させる方式の画像形成装置において、最適な画像品質を実現するためには、その機内温度を画像形成動作に適した温度に維持しておくことが望ましい。

そのため、近年の画像形成装置では、その高機能化や高画質化に伴い、機内に温度センサを設け、その検出結果に基づいて装置各部の動作制御が行われていた。

なお、機内環境の調整に関するその他の従来技術として、例えば、特許文献１には、空気の吸引部と排気部を加熱手段ないし画像形成体の両側に設け、装置内に空気流の循環路を形成し、当該循環路中に空気冷却部ないし空気浄化フィルタを設けることによって、空気の冷却ないし浄化処理を行い、機外に熱風やオゾン、トナー埃等を排出することのない画像形成装置が開示・提案されている。

また、特許文献２には、無駄なエネルギー消費を低減しつつ、画像形成装置内の温度上昇を抑制すべく、画像が形成された記録材を加熱して定着する定着手段と、前記定着手段を通過した前記記録材から放出される熱を回収して排出する記録材排熱回収手段と、を有して成る画像形成装置が開示・提案されている。

特開２００２−９１２７０号公報 特開２００５−４３６４０号公報

確かに、機内温度に基づいて装置各部の動作制御を行う従来の画像形成装置であれば、その機内温度を画像形成動作に適した温度に維持し、最適な画像品質を実現することが可能である。

しかしながら、上記従来の画像形成装置であっても、電源投入時や、長期間のスリープ状態から復帰動作を行う場合など、機内が完全に冷え切っている状態では、その機内温度を画像形成動作に適した温度にまで高めるのに要する時間（いわゆるウォームアップ待機時間）が長くなるため、ユーザからの画像形成指示を受け付けたにも関わらず、その画像形成動作を始めることができないという状況が生じ得た。

また、上記従来の画像形成装置では、機内の熱源部（定着部など）と非熱源部（画像形成部や転写部など）との熱交換が輻射や機内空気の自然対流のみに依存して行われていたので、両者の温度上昇には必然的に緩急の差があり、それに伴って機内各部の温度上昇も不均一となっていた。そのため、上記従来の画像形成装置では、熱源部が画像形成動作に適した温度に達していても、非熱源部が画像形成動作に適した温度に達するまでは、画像形成動作への移行を待機せざるを得ず、結果としてウォームアップの待機に長時間を要するという課題があった。特に、大型の画像形成装置では、熱源部と非熱源部との配設位置が離れる傾向にあるため、上記課題がより顕著となっていた。

なお、特許文献１、２の従来技術は、あくまで、排出空気の常温化や清浄化、或いは、放熱効率の向上を図るものであり、上記課題を解決し得る手段とはなり得なかった。

本発明は、上記の問題点に鑑み、機内各部の温度の均一化を促進し、ウォームアップ待機時間を短縮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。

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、熱源部と；非熱源部と；前記非熱源部近傍の機内温度を検出する機内温度検出部と；前記熱源部によって暖められた機内空気を回収し、前記機内温度が所定の閾値よりも低ければ、回収した暖気を前記非熱源部に向けて循環させる一方、前記機内温度が所定の閾値よりも高ければ、回収した暖気を機外に向けて排出する排熱処理部と；を有して成る構成（第１の構成）とされている。

より具体的に述べると、本発明に係る画像形成装置は、像担持体上にトナー像を形成する画像形成部と；前記トナー像を被転写材に転写する転写部と；前記被転写材を加熱して前記トナー像を定着させる定着部と；前記画像形成部及び前記転写部近傍の機内温度を検出する機内温度検出部と；前記定着部によって暖められた機内空気を回収し、前記機内温度が所定の閾値よりも低ければ、回収した暖気を前記画像形成部及び前記転写部に向けて循環させる一方、前記機内温度が所定の閾値よりも高ければ、回収した暖気を機外に向けて排出する排熱処理部と；を有して成る構成（第２の構成）とされている。

なお、上記第２の構成から成る画像形成装置において、前記排熱処理部は、回転駆動によってその上流側から下流側に向けた空気流束を生成するファンモータと；前記定着部に向けた吸気口を備え、前記定着部と前記ファンモータの上流側とを結ぶ風路となる暖気吸引ダクトと；機外に向けた排気口を備え、前記ファンモータの下流側と機外とを結ぶ風路となる暖気排出ダクトと；前記画像形成部及び前記転写部に向けた排気口を備え、前記ファンモータの下流側と前記画像形成部及び前記転写部とを結ぶ風路となる暖気循環ダクトと；前記機内温度の検出結果に応じて、前記ファンモータからの空気流束を前記暖気排出ダクト及び前記暖気循環ダクトのいずれか一方に誘導する風路切換部材と；を有して成る構成（第３の構成）にするとよい。

また、上記第３の構成から成る画像形成装置において、前記風路切換部材は、前記暖気排出ダクトと前記暖気循環ダクトの分岐点に設けられた回動軸を中心に回動され、一方の風路を連通させると他方の風路を閉塞する形となる仕切弁である構成（第４の構成）にするとよい。

また、上記第３または第４の構成から成る画像形成装置において、前記暖気循環ダクトは、その排気口の一部または全部がルーバー状及び／またはスリット状に形成されている構成（第５の構成）にするとよい。

本発明に係る画像形成装置であれば、機内各部の温度の均一化を促進し、ウォームアップ待機時間を短縮することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図１〜図４に基づいて詳細に説明する。

まず、本発明に係る画像形成装置について、図１を参照しながら、その概略的な構造を説明しつつ、画像出力動作の説明を行う。

図１は、本発明に係る画像形成装置の一構成例を模式的に示す垂直断面正面図である。

本図に示すように、本発明に係る画像形成装置１００は、カセット式給紙部１０１と、手差し給紙部１０２と、用紙搬送部１０３と、原稿送り部１０４と、光学部１０５と、画像形成部１０６と、転写部１０７と、定着部１０８と、排紙トレイ部１０９と、機内温度検出部１１０と、を有するほか、本発明に係る特徴部分である排熱処理部１０を有して成る。なお、図中の実線矢印は、用紙Ｐの搬送経路を示している。

また、本図には示していないが、本発明に係る画像形成装置１００には、上記構成要素の他にも、装置各部を統括制御する制御部（ＣＰＵ［Central Processing Unit］等）、各種情報を表示する表示部、ユーザ操作を受け付ける操作部、制御プログラムの格納領域や画像データの格納領域及び展開領域として用いられるメモリ部、ネットワークを介して接続された情報処理装置との間で通信を行う通信部、及び、画像データとファクシミリ信号との相互変換を行うモデムや公衆電話回線との接続を確立する網制御部、といった回路要素が各種具備されている。

カセット式給紙部１０１は、印刷前の用紙Ｐ（カットペーパなどの被転写材）を積載収容する手段であり、ここから１枚ずつ分離して用紙Ｐが送り出される。

手差し給紙部１０２は、カセット式給紙部１０１に入っていないサイズの用紙Ｐや、ＯＨＰシートのように１枚ずつ送り込みたい被転写材を載置する手段である。

用紙搬送部１０３は、カセット式給紙部１０１や手差し給紙部１０２から送り出された用紙Ｐを転写部１０７に搬送する手段である。

原稿送り部１０４は、文字や図形、模様等の画像が描かれた原稿を１枚ずつ分離して光学部１０５に搬送する手段である。

光学部１０５は、原稿送り部１０４から搬送された原稿を光学的に読み取り、その光学信号を電気信号に変換して、所望の画像データを生成する手段である。

画像形成部１０６は、光学部１０５で得られた画像データに基づいて、像担持体（ドラム）上にトナー像を形成する手段である。

転写部１０７は、像担持体上に形成されたトナー像を用紙Ｐに転写する手段である。

定着部１０８は、未定着のトナー像を担持した用紙Ｐを加熱し、トナー像を定着させる手段である。

排紙トレイ部１０９は、トナー像が定着された用紙Ｐを積載収容する手段である。

機内温度検出部１１０は、画像形成部１０６及び転写部１０７近傍の機内温度Ｔを検出する手段である。

排熱処理部１０は、熱源部（本実施形態では定着部１０８）によって暖められた機内空気を回収し、機内温度Ｔが所定の閾値よりも低ければ、回収した暖気を非熱源部（本実施形態では画像形成部１０６及び転写部１０７）に向けて循環させる一方、機内温度Ｔが所定の閾値よりも高ければ、回収した暖気を機外に向けて排出する手段である。

このように、本実施形態の画像形成装置１００は、熱源部と非熱源部との熱交換を輻射や機内空気の自然対流のみに依存するのではなく、排熱処理部１０により、必要に応じて熱源部の排熱を非熱源部に循環させ、積極的に両者の熱交換を行う構成とされている。このような構成とすることにより、機内各部の温度の均一化を促進し、ウォームアップ待機時間を短縮することが可能となる。

なお、排熱処理部１０の構成及び動作については、後ほど詳細に説明する。

上記構成から成る画像形成装置１００を用いて、ユーザが原稿の複写を行う場合には、原稿送り部１０４に、文字や図形、模様等の画像が描かれた原稿を積載する。原稿送り部１０４では１枚ずつ分離して原稿が送り出され、光学部１０５によってその画像データが読み取られる。そして、画像形成部１０６によって像担持体（ドラム）上に原稿画像の静電潜像が作られる。この静電潜像からトナー像が形成され、当該トナー像は、転写部１０７にて、用紙搬送部１０３によって同期をとって送られてきた印刷前の用紙Ｐに転写される。その後、未定着トナー像を担持した用紙Ｐは、定着部１０８へと送られ、熱ローラにより加熱されてトナー像が定着される。定着部１０８から排出された用紙Ｐは、機外の排紙トレイ部１０９に排出される。

次に、本発明の特徴部分である排熱処理部１０について、図２〜図４を参照しながら、その構造及び動作を説明する。

図２は、排熱処理部１０の一構成例を模式的に示す垂直断面正面図であり、図３は、排熱処理部１０の一動作例を示すフローチャートである。また、図４は、電源オン時またはスリープ復帰時における機内温度Ｔの経時変化を示す図である。なお、図４中の実線は、本発明適用時の機内温度Ｔを示しており、破線は従来の機内温度を参考に示している。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態の排熱処理部１０は、ファンモータ１１と、暖気吸引ダクト１２と、暖気排出ダクト１３と、暖気循環ダクト１４と、風路切換部材１５と、を有して成る。

ファンモータ１１は、回転駆動によってその上流側から下流側（本図では、紙面左側から右側）に向けた空気流束を生成する手段である。なお、ファンモータ１１を暖気循環用に別途新設する必要はなく、従前より機内冷却用（機外排気用）として搭載されていたファンモータを流用すればよい。

暖気吸引ダクト１２は、定着部１０８に向けた吸気口１２ａを備え、定着部１０８とファンモータ１１の上流側とを結ぶ風路である。

暖気排出ダクト１３は、機外に向けた排気口１３ａを備え、ファンモータ１１の下流側と機外とを結ぶ風路である。

暖気循環ダクト１４は、画像形成部１０６及び転写部１０７に向けた排気口１４ａ、１４ｂを備え、ファンモータ１１の下流側と画像形成部１０６及び転写部１０７とを結ぶ風路である。

ここで、本実施形態の暖気循環ダクト１４は、図２（ａ）、（ｂ）に示す通り、その排気口として、画像形成部１０６及び転写部１０７に直接向けられた排気口１４ａのほか、ルーバー状に形成された排気口１４ｂを有して成る構成とされている。このような排気口１４ｂを備えた構成であれば、当該排気口１４ｂからの入り乱れた空気流束により、画像形成部１０６及び転写部１０７近傍の機内空気を掻き乱すことができるので、機内各部の温度をより効果的に均一化することが可能となる。なお、ルーバー状に形成された排気口１４ｂに代えて、スリット状に形成された排気口を設けた構成としても、上記と同様の効果を期待することができる。

風路切換部材１５は、機内温度Ｔの検出結果に応じて、ファンモータ１１からの空気流束を暖気排出ダクト１３及び暖気循環ダクト１４のいずれか一方に誘導する手段である。

なお、本実施形態の風路切換部材１５は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、暖気排出ダクト１３と暖気循環ダクト１４の分岐点に設けられた回動軸１５ａを中心に回動され、一方の風路を連通させると他方の風路を閉塞する形となる仕切弁とされている。

すなわち、本実施形態の風路切換部材１５は、定着部１０８から回収した暖気を画像形成部１０６及び転写部１０７に向けて循環させる場合には、図２（ａ）に示す通り、暖気循環ダクト１４への風路を連通する側（延いては、暖気排出ダクト１３への風路を閉塞する側）に回動され、逆に、回収した暖気を機外に向けて排出する場合には、図２（ｂ）に示す通り、暖気排出ダクト１３への風路を連通する側（延いては、暖気循環ダクト１４への風路を閉塞する側）に回動される。

このような風路切換部材１５を備えた構成であれば、風路毎にその連通／閉塞を行う部材を設けることなく、単一の部材で風路の切換処理を実現することができるので、排熱処理部１０の構造を簡略なものとし、コストの低減を図ることが可能となる。

続いて、図２とともに、図３及び図４を参照しながら、電源オン時またはスリープ復帰時における風路切換動作を説明する。

図３のフローチャートで示すように、電源オン時またはスリープ復帰時には、まず、ステップＳ１にて、ファンモータ１１の駆動が開始される（図４の時刻ｔ０）。

また、このとき、ステップＳ２では、機内が完全に冷え切っている状態であろうことに鑑み、定着部１０８から回収した暖気を画像形成部１０６及び転写部１０７に向けて循環させるべく、風路切換部材１５が暖気循環ダクト１４への風路を連通する側（延いては、暖気排出ダクト１３への風路を閉塞する側）に回動される。

その後、ステップＳ３では、機内温度Ｔの検出が行われ、続くステップＳ４では、機内温度Ｔが画像形成動作に適した上限温度ＴＵより低いか否かの判定が行われる。ここで、機内温度Ｔが上限温度ＴＵよりも低いと判定された場合には、フローがステップＳ２に戻され、定着部１０８から回収された暖気の機内循環が継続される。

このように、本実施形態の画像形成装置１００であれば、機内温度Ｔが低いときには、ファンモータ１１の排気を機内に循環させることで、定着部１０８から回収された暖気を再利用して画像形成部１０６及び転写部１０７の積極的な昇温を行い、機内各部の温度の均一化を促進することができる。従って、図４の実線と破線を比較すれば分かるように、本実施形態の画像形成装置１００では、機内温度Ｔの立上がりが従前に比べて早くなり、機内温度Ｔが画像形成動作に適した下限温度ＴＬに達するまでに要する時間（すなわちウォームアップ待機時間）を短縮することが可能となる（図４ではｔｂがｔａまで短縮）。

また、本実施形態の画像形成装置１００であれば、機内が冷えている状態のときには、暖気排出ダクト１３への風路が閉塞され、機内に外気が流入しにくい形となるため、装置の置かれている環境（周囲温度）が急激に変化したときでも結露などの問題が生じにくいという副次的な効果も奏する。

一方、ステップＳ４にて、機内温度Ｔが上限温度ＴＵに達していると判定された場合には、フローがステップＳ５に進められ、定着部１０８から回収した暖気を機外に向けて排出させるべく、風路切換部材１５が暖気排出ダクト１３への風路を連通する側（延いては暖気循環ダクト１４への風路を閉塞する側）に回動される（図４の時刻ｔ１）。

その後、ステップＳ６では、機内温度Ｔの検出が行われ、続くステップＳ７では、機内温度Ｔが画像形成動作に適した下限温度ＴＬ以上に維持されているか否かの判定が行われる。ここで、機内温度Ｔが下限温度ＴＬ以上に維持されていると判定された場合には、フローが続くステップＳ８に進められる。

ステップＳ８では、機内温度Ｔが画像形成動作に適した上限温度ＴＵ以下に維持されているか否かの判定が行われる。ここで、機内温度Ｔが下限温度ＴＵ以下に維持されていると判定された場合には、フローがステップＳ５に戻され、定着部１０８から回収された暖気の機外排気が継続される。

このように、本実施形態の画像形成装置１００では、機内温度Ｔが所定の温度に達して以後、ファンモータ１１の排気を機外に排出するように風路切換制御が行われるので、機内温度Ｔが必要以上に上がり過ぎるのを防止し、機内温度Ｔを画像形成動作に適した温度に維持することが可能となる。なお、図４の時刻ｔ１において、風路を機内循環から機外排気に切り換えると、機内温度Ｔは一時的に低下するが、その後は、図４に示すように、機内からの発熱量と機外への排熱量が平衡状態に至り、機内温度Ｔは上限温度ＴＵ付近で維持される形となる。

一方、先述のステップＳ７において、機内温度Ｔが下限温度ＴＬを下回っていると判定された場合には、フローがステップＳ２に戻され、定着部１０８から回収した暖気を再び画像形成部１０６及び転写部１０７に向けて循環させるべく、風路切換部材１５が暖気循環ダクト１４への風路を連通する側（延いては、暖気排出ダクト１３への風路を閉塞する側）に回動される。このような構成とすることにより、例えば、熱源部である定着部１０８の動作が一時停止された場合でも、機内温度Ｔが必要以上に下がり過ぎるのを防止し、機内温度Ｔを画像形成動作に適した温度に維持することが可能となる。

また、先述のステップＳ８において、風路を機外排気に切り換えているにも関わらず、機内温度Ｔが上限温度ＴＵを上回っていると判定された場合、ステップＳ９では、ユーザに対して、装置に何らかのエラーが生じている旨の報知が行われる。このような構成とすることにより、ユーザにエラー復旧作業を促し、画像形成動作を早期に復帰させることが可能となる。また、当該報知処理に合わせて画像形成動作は停止される。このような緊急停止処理により、機体の発煙や発火など、ユーザの安全に関わる事故に至ることを未然に防止することができる。

なお、上記の実施形態では、ネットワーク対応のディジタル複合機に本発明を適用した場合を例示して説明を行ったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、印刷機能や複写機能のみを個別に備えた画像形成装置にも広く適用することが可能である。

また、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。

本発明は、画像形成装置のウォームアップ待機時間を短縮し、ユーザビリティの向上を図る上で有用な技術である。

は、本発明に係る画像形成装置の一構成例を模式的に示す垂直断面正面図である。 は、排熱処理部１０の一構成例を模式的に示す垂直断面正面図である。 は、排熱処理部１０の一動作例を示すフローチャートである。 は、電源オン時またはスリープ復帰時における機内温度Ｔの経時変化を示す図である。

符号の説明

１０ 排熱処理部
１１ ファンモータ
１２ 暖気吸引ダクト
１２ａ 吸気口
１３ 暖気排出ダクト
１３ａ 排気口
１４ 暖気循環ダクト
１４ａ 排気口
１４ｂ 排気口（ルーバー状）
１５ 風路切換部材（仕切弁）
１５ａ 回動軸
１００ 画像形成装置
１０１ カセット式給紙部
１０２ 手差し給紙部
１０３ 用紙搬送部
１０４ 原稿送り部
１０５ 光学部
１０６ 画像形成部
１０７ 転写部
１０８ 定着部
１０９ 排紙トレイ部
１１０ 機内温度検出部
Ｐ 用紙（被転写材）

Claims (5)

1. 熱源部と；非熱源部と；前記非熱源部近傍の機内温度を検出する機内温度検出部と；前記熱源部によって暖められた機内空気を回収し、前記機内温度が所定の閾値よりも低ければ、回収した暖気を前記非熱源部に向けて循環させる一方、前記機内温度が所定の閾値よりも高ければ、回収した暖気を機外に向けて排出する排熱処理部と；を有して成ることを特徴とする画像形成装置。
2. 像担持体上にトナー像を形成する画像形成部と；前記トナー像を被転写材に転写する転写部と；前記被転写材を加熱して前記トナー像を定着させる定着部と；前記画像形成部及び前記転写部近傍の機内温度を検出する機内温度検出部と；前記定着部によって暖められた機内空気を回収し、前記機内温度が所定の閾値よりも低ければ、回収した暖気を前記画像形成部及び前記転写部に向けて循環させる一方、前記機内温度が所定の閾値よりも高ければ、回収した暖気を機外に向けて排出する排熱処理部と；を有して成ることを特徴とする画像形成装置。
3. 前記排熱処理部は、回転駆動によってその上流側から下流側に向けた空気流束を生成するファンモータと；前記定着部に向けた吸気口を備え、前記定着部と前記ファンモータの上流側とを結ぶ風路となる暖気吸引ダクトと；機外に向けた排気口を備え、前記ファンモータの下流側と機外とを結ぶ風路となる暖気排出ダクトと；前記画像形成部及び前記転写部に向けた排気口を備え、前記ファンモータの下流側と前記画像形成部及び前記転写部とを結ぶ風路となる暖気循環ダクトと；前記機内温度の検出結果に応じて、前記ファンモータからの空気流束を前記暖気排出ダクト及び前記暖気循環ダクトのいずれか一方に誘導する風路切換部材と；を有して成ることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記風路切換部材は、前記暖気排出ダクトと前記暖気循環ダクトの分岐点に設けられた回動軸を中心に回動され、一方の風路を連通させると他方の風路を閉塞する形となる仕切弁であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記暖気循環ダクトは、その排気口の一部または全部がルーバー状及び／またはスリット状に形成されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の画像形成装置。

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