JP2008033052A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】色材の収容容器が加熱されることによる不具合を防ぐことのできる画像形成装置の提供をする。
【解決手段】画像形成装置本体は、電気回路基板類が集合された制御基板アッセンブリ１２の下側に、トナー収容部３０が設けられている。トナー収容部３０の各トナーカートリッジ３１（３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋ）と制御基板アッセンブリ１２との間には、冷却空気通路５０が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、プリンタや複写機等の画像形成装置に関する。

プリンタや複写機等に用いられる画像形成装置として、色材によって記録媒体上に画像形成する画像形成装置がある。
このような画像形成装置では、たとえば電源装置や各種電気基板等、作用に伴って発熱する作用部（発熱作用部）を備える一方で、光学系等の温度上昇が好ましくない機構部がある。このため、発熱作用部からの熱による、他の機構部の温度上昇を防ぐ構成が必要となる。

ところで、このような熱による不具合は、画像形成装置に限らず各種の装置においても生じ得るものであり、装置を効率良く冷却しようとするものとして、特許文献１に開示のごとき冷却構成が提案されている。
すなわち、特許文献１に開示の構成は、画像読取装置および画像形成装置に関するものであって、電源が投入されている状態で常に通電されて発熱する第１の発熱部材と、画像読み取り動作時に通電されて発熱する第２の発熱部材とを有し、電源が投入されている状態で常に第１の発熱部材に向けた空気を圧送するように回転する第１のファンと、画像読み取り動作時に回転して少なくとも第１のファンより圧送される空気の一部を第２の発熱部材に向けて圧送する第２のファンとを設け、各発熱部材に適した冷却を行うことができる構成としたものである。

特開２００１−１４４８８９号公報

ここで、画像形成装置として、色材を収容する収容容器を備え、この収容容器から色材を画像形成部位に供給するように構成されたものがある。このような構成の画像形成装置では、色材の収容容器が発熱作用部等からの熱で加熱されると、収容された色材の温度が上昇して変質する等の不具合を生ずることがある。
たとえば、電子写真方式を用いた画像形成装置では、熱定着によって記録媒体に固定（定着）する熱定着トナーを色材として用いるものがあるが、このような熱定着トナーは温度上昇によって流動性が悪化する等の不具合を生ずる虞がある。

本発明は、色材の収容容器が加熱されることによる不具合を防ぐことのできる画像形成装置を提供することにある。

かかる目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、色材を用いて記録媒体に画像を形成する画像形成部と、色材を収容する色材収容容器と、色材収容容器を冷却する冷却空気が流通する冷却空気通路と、を備え、色材収容容器が、冷却空気通路の少なくとも一部を形成していることを特徴とする。
ここで、色材収容容器を着脱可能に支持する支持部材をさらに備え、支持部材が、冷却空気通路の少なくとも一部を形成していることを特徴とすることができる。
また、発熱する発熱構成部をさらに備え、色材収容容器と発熱構成部とは、冷却空気通路を挟んで配置されていることを特徴とすることができる。
さらに、発熱構成部は、電気部品を備える構成部材であることを特徴とすることができる。

本発明の他の画像形成装置は、トナー像を保持する像保持体と、像保持体にトナー像を形成する現像装置と、現像装置に補給するトナーを収容するトナー収容容器と、トナー収容容器を着脱可能に支持する支持部材と、を備え、トナー収容容器が、装置本体に装着された状態でトナー収容容器を冷却する冷却空気通路を形成するように構成されていることを特徴とする。
また、発熱する発熱構成部をさらに備え、冷却空気通路は、トナー収容容器と、支持部材と、発熱構成部とに囲まれて形成されていることを特徴とすることができる。

請求項１の発明によれば、冷却空気通路が色材収容容器の加熱を抑え、色材収容容器の温度上昇による不具合を抑制できる。
請求項２の発明によれば、色材収容容器を着脱可能に支持する支持部材を用いて合理的に冷却空気通路を形成することができる。
請求項３の発明によれば、冷却空気通路が発熱構成部の発熱による色材収容容器の加熱を抑え、色材収容容器の温度上昇による不具合を抑制できる。
請求項４の発明によれば、冷却空気通路が電気部品を備える構成部材の発熱による色材収容容器の加熱を抑え、色材収容容器の温度上昇による不具合を抑制できる。
請求項５の発明によれば、トナー収容容器と支持部材とで形成された冷却空気通路が、トナー収容容器の加熱を抑え、トナー収容容器の温度上昇による不具合を抑制できる。
請求項６の発明によれば、冷却空気通路が発熱構成部の発熱によるトナー収容容器の加熱を抑え、トナー収容容器の温度上昇による不具合を抑制できる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施の形態)について詳細に説明する。
図１は本実施の形態が適用された画像形成装置１の全体外観斜視図、図２はその画像形成装置本体１０の概念的な構成図である。

画像形成装置１は、画像形成部としての画像形成装置本体１０が備える電子写真方式による複数の画像形成部１５Ａ（１５ＡＹ，１５ＡＭ，１５ＡＣ，１５ＡＫ）によってカラー画像を形成する、カラー画像形成装置である。中央の画像形成装置本体１０を挟んで、図中左側に給紙装置１０Ａ、右側に排紙装置１０Ｂを備えている。図１は、画像形成装置本体１０の操作面（図中手前側の面：前面）側の前面パネル１０ＦＰが左右に開放されると共に、後述する画像形成ユニット１５と転写ベルトユニット１６とが操作面側に引き出された状態を示している。
なお、以下の説明において、画像形成装置１の操作面側を前面、この前面と対向する奥側の面を背面と称する。また、前面から背面に至る奥行き方向を前後、これと直交する水平方向を左右、これら前後および左右と直交する方向を上下と呼称する。

画像形成装置本体１０は、図２に示すように、略直方体状に組まれたフレーム１１の内部に、下記のごとき画像形成部を構成する各機構を備えて構成されている。
すなわち、図２中左側に、上部から、画像形成装置１の制御装置を構成する電気回路基板類が集合された発熱構成部としての制御基板アッセンブリ１２、トナー収容部３０、走査露光装置１４、画像形成ユニット１５、転写ベルトユニット１６、用紙搬送機構１７が配設されている。また、図中右側の下部に定着装置１８、上部に電源分配基板アッセンブリ１９が配置されている。さらに、定着装置１８と電源分配基板アッセンブリ１９との間に、電源装置２０が配置されている。

走査露光装置１４は、レーザダイオードが出射した複数のレーザビームを一括して走査動作させるいわゆるマルチビーム走査光学系である。画像形成ユニット１５の上側に配置され、複数のレーザビームで各画像形成部１５Ａの感光体ドラムをそれぞれ上側から走査露光して静電潜像を形成する。
画像形成ユニット１５は、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の各色の画像を形成する４組の画像形成部１５Ａ（１５ＡＹ，１５ＡＭ，１５ＡＣ，１５ＡＫ）を備えている。

各画像形成部１５Ａは、詳細は図示しないが、像保持体としての感光体ドラムの周囲に、その回転方向に沿って、感光体ドラムを帯電させる帯電装置と、走査露光装置１４の露光によって感光体ドラムに形成された潜像をトナー像化する現像装置とを備えている。また、後述する転写ベルトユニット１６の中間転写ベルト１６Ａへのトナー像の転写後に感光体ドラム上に残存する残留トナーを除去するクリーナを備えている。そして、感光体ドラムの表面の感光体に形成された静電潜像を、現像装置によって現像してトナー像を形成する。

トナー収容部３０は、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の各色と対応する色材収容容器であると共にトナー収容容器であるトナーカートリッジ３１（３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋ）をそれぞれ備えている。そして、それぞれが収容するトナーを、必要に応じて各画像形成ユニット１５の画像形成部１５Ａの現像装置に補給する。また、その背面側に、各トナーカートリッジ３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋを冷却する冷却空気を流通させる排気ファン３３を備えている。このトナー収容部３０については、後に詳述する。

転写ベルトユニット１６は、周回可能に張架された中間転写ベルト１６Ａと、画像形成ユニット１５の各画像形成部１５Ａと対応する一次転写ロール１６Ｂと、中間転写ベルト１６Ａが保持したトナー像を記録用紙に転写する二次転写部１６Ｃとを備えている。
中間転写ベルト１６Ａは、駆動ロール１６Ａａとバックアップロール１６Ａｂ等とに張架されており、駆動ロール１６Ａａの駆動によって図２中反時計回りに周回するようになっている。その上側の周回経路は左右方向に略直線状となっており、その直線状の周回経路に臨んで、前述の画像形成ユニット１５の４組の画像形成部１５Ａが並設されている。これら各画像形成部１５Ａの感光体ドラムと、中間転写ベルト１６Ａを挟んで対向する位置には、それぞれ一次転写ロール１６Ｂが配設されている。

各一次転写ロール１６Ｂは、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写バイアスが印加され、各画像形成部１５Ａの感光体ドラム上のトナー像を中間転写ベルト１６Ａに静電吸引して転写させる。
二次転写部１６Ｃは、中間転写ベルト１６Ａの下側の周回経路の外側に位置する二次転写ロール１６Ｃａと、周回経路の内側に設けられたバックアップロール１６Ｃｂとから成る。そして、二次転写ロール１６Ｃａとバックアップロール１６Ｃｂとの間に二次転写バイアスが印可され、中間転写ベルト１６Ａが担持したトナー像を、用紙搬送機構１７によって搬送・供給される記録用紙上に転写（二次転写）させる。

前述の画像形成ユニット１５と、転写ベルトユニット１６とは、それぞれ独立したユニットとして構成されると共に、図１に示すようにガイドレール１５Ｇ，１６Ｇを介して設けられており、それぞれ前面側に引き出すことでメンテナンスを行うことができるようになっている。

用紙搬送機構１７は、画像形成装置本体１０の図２中左側に配設された給紙装置１０Ａ（図１参照）と二次転写部１６Ｃとの間と、二次転写部１６Ｃと定着装置１８の間に、複数の搬送ロールおよび搬送コンベア等によって構成されている。そして、給紙装置１０Ａが格納した記録用紙を、二次転写部１６Ｃへ画像形成ユニット１５の各画像形成部１５Ａによるトナー像の形成と同期させて搬送すると共に、二次転写部１６Ｃにおいてトナー像が転写された記録用紙を定着装置１８に搬送する。

定着装置１８は、加熱される定着ロール１８Ａを備えており、この定着ロール１８Ａに記録用紙を圧接させて加熱・加圧し、トナー像を記録用紙上に固定する。
電源装置２０は、入力電流を変圧して、上記各機構を駆動するために必要な電源電流を出力する。
電源分配基板アッセンブリ１９は、電源装置２０が形成した電流を各機構に分配供給する。

そして、上記のごとく構成された画像形成装置１は、制御基板アッセンブリ１２が構成する制御装置による各機構の制御によって、下記のごとく画像形成を行う。
すなわち、走査露光装置１４による露光によって画像形成ユニット１５の各画像形成部１５Ａが形成した各色の画像を、転写ベルトユニット１６の周回駆動される中間転写ベルト１６Ａ上にその動きにしたがって順に重ね合わせ、これによってカラートナー画像を形成する。そして、給紙装置１０Ａから供給される記録用紙を中間転写ベルト１６Ａの移動とタイミングを合わせて搬送し、この記録用紙に転写ベルトユニット１６上のカラートナー画像を二次転写部１６Ｃで転写する。その後、カラートナー画像が転写された記録用紙を定着装置１８に搬送し、定着装置１８でカラートナー画像を定着し、排紙装置１０Ｂによってカール矯正等の処理を行って外部に設けられた排紙トレイ２１に排出する。

つぎに、図３乃至図５を参照して、本発明の主要部分であるトナー収容部３０について詳細に説明する。
図３はトナー収容部３０の正面拡大図、図４はそのＡ部拡大図である。また、図５は図３のＢ−Ｂ断面図である。
前述のごとく、トナー収容部３０は、制御基板アッセンブリ１２の下側で走査露光装置１４の上側に配置されている。これは、トナーを重力で搬送するためにはトナー収容部３０を画像形成ユニット１５より上側に配置する必要があると共に、画像形成ユニット１５と走査露光装置１４との間には走査露光の光路が存在して配設が困難なためである。制御基板アッセンブリ１２は、各走査露光装置１４に対してできるだけ信号伝達手段が短く、かつ等長に近くなるようにトナー収容部３０の上側に配置される。

このような配置は、画像信号の伝達という観点からは好ましいが、トナー収容部３０の上側に制御基板アッセンブリ１２という発熱部が位置するため、トナーが熱で固化するトナーブロッキングや、熱による流動性の低下などの問題が生じる虞がある。画像形成速度の高速化によって発熱部からの発熱量が増大したり、また、省エネルギーの観点から低融点のトナーを用いたりした場合、その虞がより大きくなる。
このような問題を解決するため、本実施の形態ではトナー収容部３０の各トナーカートリッジ３１（３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋ）と制御基板アッセンブリ１２との間に、冷却空気通路５０を備えている。
なお、トナー収容部３０と走査露光装置１４との間には、仕切り板３５，３６が配設されている。

トナー収容部３０は、前述のごとく、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の各色と対応するトナーカートリッジ３１（３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋ）をそれぞれ備えている。
本実施の形態では、同形状のトナーカートリッジ３１が５本並列に設けられており、図２および図３中左側端の２本が黒色のトナーを収容するトナーカートリッジ３１Ｋ（３１Ｋ１，３１Ｋ２）となっている。これにより、消費量の多い黒のトナーの容量を確保しているものである。

各トナーカートリッジ３１は、トナー収容部３０の上側に位置する制御基板アッセンブリ１２の下面に構成された装着支持部４０に支持されている。各トナーカートリッジ３１と制御基板アッセンブリ１２の下面との間には、冷却空気が流通する冷却空気通路５０が形成されている。この冷却空気通路５０は、図５に示すように、各トナーカートリッジ３１の上面と対応して前後に延びる各カートリッジ通路５１と、各カートリッジ通路５１の背面側の端部が接続される左右に連続する連通路５２と、により構成される。

トナーカートリッジ３１は、フレーム１１の前後方向略全域に亘る長さの略直方体状の容器であって、画像形成装置本体１０の前面側から長手方向に挿入することで装着支持部４０に装着し得るようになっている。そして、所定位置に設置された状態では、背面側の端部で図示しないトナー供給路に接続されて、そのトナー供給路を介して対応する色の現像装置にトナーを供給する。
トナーカートリッジ３１の上面には、嵌合部３１Ａが形成されており、この嵌合部３１Ａで装着支持部４０に着脱可能に装着される。
嵌合部３１Ａは、トナーカートリッジ３１の上面左右両側に、それぞれ側方に開放すると共に前後方向（トナーカートリッジ３１の長手方向）に連続するスリット３１ｓを備える。

トナーカートリッジ３１を支持する装着支持部４０は、制御基板アッセンブリ１２の下面に設けられた、支持部材としての複数の支持ガイド４１（４１Ｍ，４１Ｓ）によって構成されている。
ここで、制御基板アッセンブリ１２は、電磁遮蔽性を有する鋼板等によって形成された筐体１２Ａの内部に、制御装置を構成する電気回路基板類が収納されている。電気回路基板を構成する電機部品はその作用によって発熱し、従って、制御基板アッセンブリ１２は筐体１２Ａの外部に熱発散する。
制御基板アッセンブリ１２の筐体１２Ａは、前後方向はフレーム１１の前後全域、左右方向には画像形成ユニット１５や転写ベルトユニット１６の上面を覆う大きさで、フレーム１１に強固に固定されている。これにより、制御基板アッセンブリ１２は、トナー収容部３０の上側全面を覆って設けられている。

装着支持部４０を構成する各支持ガイド４１は、制御基板アッセンブリ１２の筐体１２Ａの下面に固定されている。
支持ガイド４１には、各トナーカートリッジ３１の間に位置する中間ガイド４１Ｍと、左右端部のトナーカートリッジ３１Ｙ，３１Ｋ２の外側に位置する側部ガイド４１Ｓとがある。
中間ガイド４１Ｍは、所定の高さの略長方形の断面形状で、その下端の左右側方に、トナーカートリッジ３１の嵌合部３１Ａのスリット３１ｓに嵌合する支持板部４１ａが突設されている。
側部ガイド４１Ｓは、中間ガイド４１Ｍと等しい高さの板状で、その下端の一方側（トナーカートリッジ３１側）のみに、支持板部４１ａが突設されている。

各中間ガイド４１Ｍの前後方向の長さは、前面側は装着されたトナーカートリッジ３１の前端と対応し、背面側はトナーカートリッジ３１の後端より所定量短く設定されている。一方、側部ガイド４１Ｓの前後方向の長さは、前面側は装着されたトナーカートリッジ３１の前端と対応し、背面側は制御基板アッセンブリ１２の背面側端面まで至っている。
なお、各支持ガイド４１は、外面を構成する側板をリブで補強する等して形成され、前後に連通しない（空気が流通しない）ようになっている。

そして、装着支持部４０は、左右両側に位置する支持ガイド４１でトナーカートリッジ３１の着脱移動を案内すると共に、トナーカートリッジ３１を所定位置に支持する。すなわち、トナーカートリッジ３１の嵌合部３１Ａのスリット３１ｓに、左右両側に位置する支持ガイド４１の支持板部４１ａを嵌合させて、トナーカートリッジ３１を支持ガイド４１の延設方向（前後方向）に挿入することで、トナーカートリッジ３１を所定位置に設置することができる。

このような装着支持部４０（支持ガイド４１）によるトナーカートリッジ３１の支持構造により、支持ガイド４１によって所定位置に支持された各トナーカートリッジ３１の上面と、制御基板アッセンブリ１２（筐体１２Ａ）との間に、支持ガイド４１の高さの各カートリッジ通路５１が形成される。つまり、トナーカートリッジ３１を所定位置に装着することで、制御基板アッセンブリ１２の筐体１２Ａの下面と、支持ガイド４１と、トナーカートリッジ３１の上面とで周囲が囲まれて、各トナーカートリッジ３１に沿って前後方向に延びる各カートリッジ通路５１がそれぞれ形成されるものである。また、各カートリッジ通路５１の背面側の、中間ガイド４１Ｍが位置しない部位では、左右に連続する連通路５２が形成され、各カートリッジ通路５１はその背面側の端でこの連通路５２と接続している。

ここで、連通路５２と対応する背面側の部位には、排気ファン３３がフレーム１１に装着されて設けられている。
排気ファン３３は、駆動によって連通路５２の内部の空気を吸引して背面側外部に排出するようになっている。これにより、冷却空気が前面側から吸入されて、カートリッジ通路５１を通って連通路５２に至り、背面側外部に排出される。

上記のごとく構成されたトナー収容部３０では、制御基板アッセンブリ１２と各トナーカートリッジ３１との間に、冷却空気通路５０（カートリッジ通路５１）が形成されていることにより、制御基板アッセンブリ１２が発する熱がトナー収容部３０のトナーカートリッジ３１に伝導して加熱することがない。さらに、排気ファン３３の駆動によってカートリッジ通路５１内に冷却空気を流通させることで、輻射熱等によって加熱されたトナーカートリッジ３１を冷却し、内部に収容したトナーの温度上昇を防ぐことができる。

ここで、本発明は上記構成例に限定されるものではない。たとえば、冷却空気通路５０から空気を排出する排気ファン３３は、上記構成例では連通路の中央に一機備えられているが、複数備えても良い。
図６は、排気ファン３３を二機備えた構成とした前述の図５と対応する図を示す。
図６に示すように、排気ファン３３を二機とすることで、より効率良く排気することが可能となる。排気ファン３３をさらに多数として各カートリッジ通路５１に対応させてそれぞれ設けても良い。また、冷却空気通路５０（カートリッジ通路５１）から排気するのでなく、逆に冷却空気通路５０（カートリッジ通路５１）に冷却空気を送風するファンとしても良いものである。さらに、冷却空気通路５０（カートリッジ通路５１）を斜めに形成することで、ファンを設けることなく自然送風によって冷却するように構成しても良い。

なお、上記実施の形態は、本発明をタンデム方式のカラー画像形成装置に適用したものであるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。たとえば、ロータリー式の現像装置を備えるカラー画像形成装置や、中間転写ベルトを用いることなく感光体ドラムから直接記録用紙に画像を転写する画像形成装置に適用しても良く、さらには、電子写真方式以外の方式によって画像形成するものに用いても良いものである。

本実施の形態が適用された画像形成装置の全体外観斜視図である。 画像形成装置本体の概略構成図である。 トナー収容部を正面から見た拡大図である。 図３のＡ部拡大図である。 図３のＢ−Ｂ断面図である。 図５と対応する異なる構成例を示す図である。

符号の説明

１…画像形成装置、１０…画像形成装置本体（画像形成部）、１２…制御基板アッセンブリ（発熱構成部）、３１（３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋ）…トナーカートリッジ（色材収容容器，トナー収容容器）、４１…支持ガイド（支持部材）、４１Ｍ…中間ガイド（支持部材）、４１Ｓ…側部ガイド（支持部材）、５０…冷却空気通路、５１…カートリッジ通路（冷却空気通路）

Claims (6)

1. 色材を用いて記録媒体に画像を形成する画像形成部と、
   前記色材を収容する色材収容容器と、
   前記色材収容容器を冷却する冷却空気が流通する冷却空気通路と、を備え、
   前記色材収容容器が、前記冷却空気通路の少なくとも一部を形成していることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記色材収容容器を着脱可能に支持する支持部材をさらに備え、
   前記支持部材が、前記冷却空気通路の少なくとも一部を形成していることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 発熱する発熱構成部をさらに備え、
   前記色材収容容器と前記発熱構成部とは、前記冷却空気通路を挟んで配置されていることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の画像形成装置。
4. 前記発熱構成部は、電気部品を備える構成部材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. トナー像を保持する像保持体と、
   前記像保持体にトナー像を形成する現像装置と、
   前記現像装置に補給するトナーを収容するトナー収容容器と、
   前記トナー収容容器を着脱可能に支持する支持部材と、を備え、
   前記トナー収容容器が、装置本体に装着された状態で当該トナー収容容器を冷却する冷却空気通路を形成するように構成されていることを特徴とする画像形成装置。
6. 発熱する発熱構成部をさらに備え、
   前記冷却空気通路は、
   前記トナー収容容器と、前記支持部材と、前記発熱構成部とに囲まれて形成されていることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。

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