JP2010072295A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却効率がよく、コストを削減することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】中空構造４８をした軸４３を有する駆動フレーム４４と、軸４３と嵌合して軸４３周りに回転する回転体４２とを有する駆動機構２４を備えた画像形成装置１１において、軸４３の中空構造４８の内面に当接するように、軸４３の中空構造４８内に冷却部材４１を設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真プロセスを用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の、駆動機構を備えた画像形成装置に関する。

従来、画像形成装置の駆動機構を冷却するために、種々の方法が提案されている。

例えば、特許文献１には、駆動ローラを、貫通孔を有する中空構造とし、軸流ファンによりその一方の軸端部から他方の軸端部に流れる気流を発生して熱を奪い、駆動ローラを冷却する冷却手段を備えた画像形成装置が記載されている。

また、特許文献２には、駆動機構の回転中心軸をヒートパイプで構成し、このヒートパイプが本体外に面したヒートシンクと連結することで、熱を発生する回転中心軸を冷却する冷却部材を備えた現像装置が記載されている。また、前記ヒートパイプを、回転中心軸に設けた中空部に配置する現像装置も記載されている。

しかし、特許文献１に記載の画像形成装置では、軸流ファンの風によって冷却するため、冷却効率が悪くなるという問題があった。

特許文献２に記載の現像装置では、ヒートパイプにギヤを嵌合させるためヒートパイプに機械加工が必要であり、コストがかかる。また、ヒートパイプを回転中心軸に設けた中空部に配置するには、回転中心軸を加工して中空部を設ける必要があった。

特開平１０−４８９７２号公報 特開２００３−１０７９０６号公報

本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、冷却効率がよく、コストを削減することができる画像形成装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明の一側面に係る画像形成装置は、
中空構造をした軸を有する駆動フレームと、前記軸と嵌合して前記軸周りに回転する回転体とを有する駆動機構を備えた画像形成装置において、
前記軸の中空構造の内面に当接するように、前記軸の中空構造内に冷却部材を設けたものである。

冷却部材を、軸の中空構造内に設けたので、回転体との摺接により熱を発生する軸を効率よく冷却することができる。

具体的な１つの手段として、前記冷却部材の外径と、前記軸の内径とが一致することが好ましい。

冷却部材の外径と、軸の内径とが一致することにより、軸の内周面と冷却部材の外周面が当接して、冷却効率を向上することができる。

他の手段として、冷却部材の外径が、前記軸の内径よりも小さいことが好ましい。

冷却部材の外径を、軸の内径よりも小さくすることで、冷却部材を小型化し、コストを削減することができる。

前記冷却部材は、前記軸の中空構造外に突出していることが好ましい。

冷却部材が軸の中空構造外に突出しているので、冷却効率を向上することができる。

前記冷却部材が、前記軸の中空構造の開放側に設置された放熱部と連結することが好ましい。

冷却部材が、前記軸の中空構造の開放側に設置された放熱部と連結することにより、冷却効率を向上することができる。

前記冷却部材が、前記軸の突出方向と反対側に設置された放熱部と一体に設けられたことが好ましい。

冷却部材を、軸の突出方向と反対側に設置された放熱部と一体に設けることで、部品点数を減らし、コストを削減することができる。

前記駆動フレームの前記軸が、金型成型により設けられたことが好ましい。

駆動フレームの軸を、金型成型により設けると、肉厚を一定に保つために必然的に軸に中空構造が形成されるので、軸に新たな加工を施す必要が無く、コストを削減することができる。

前記冷却部材は、ヒートパイプであることが好ましい。

前記冷却部材は、金属性部材であることが好ましい。

上記画像形成装置によれば、冷却部材を軸の中空構造内に設けたので、回転体との摺接により熱を発生する軸を効率よく冷却することができる。また、冷却部材を軸の中空構造の円面に当接させるだけでよいので、軸や冷却部材に新たな加工を施す必要が無く、コストを削減することができる。

次に、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１に、本発明の実施形態に係る画像形成装置１１を示す。まず、画像形成装置１１の概略構成を説明する。画像形成装置１１は、画像形成装置本体１１ａの内部のほぼ中央部に像担持体として中間転写ベルト１２を備えている。中間転写ベルト１２は、ローラ１３ａ、１３ｂの外周部に支持されて矢印Ａ方向に回転駆動されるようになっている。中間転写ベルト１２の下部水平部の下には、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、ブラック(Ｋ)の各色にそれぞれ対応する４つのプリントユニット１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋが中間転写ベルト１２に沿って並んで配置されている。各プリントユニット１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋは、感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ及び現像装置１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋをそれぞれ有している。各感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋの周囲には、中間転写ベルト１２を挟んで各感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋと対向する１次転写ローラ１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋがそれぞれ配置されている。現像装置１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋは、中間転写ベルト１２を挟んで上方に配設されたトナーカートリッジ１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋと、それぞれ連通している。中間転写ベルト１２の駆動ローラ１３ａで支持された部分には、２次転写ローラ１９が圧接されており、２次転写ローラ１９と中間転写ベルト１２とのニップ部が、転写部２１になっている。通紙路２２ａの更に下流には、定着ローラ駆動ユニット２４と連結する加圧ローラ２５と、加圧ローラ２５と対向する定着ローラ２６とが配設されており、この圧接部が定着ニップ領域２７となっている。

画像形成装置１１の下部には、第１給紙部２８ａと第２給紙部２８ｂとが上下に配置されている。各給紙部２８ａ、２８ｂ内に積載収容された用紙Ｓは、最上部のものから１枚ずつ通紙路２２ｂに送り出されることになる。また画像形成装置１１の側部には循環路３１が設けられている。排紙ローラ３２でスイッチバックした片面印刷済みの用紙は、循環路３１を介して下方に搬送され、未印刷面が中間転写ベルト１２側に向いた状態で通紙路２２ｃを再度上方に搬送されるようになっている。前記循環路３１の下方には、手差し給紙装置３３が設けられる。手差し給紙装置３３と各給紙部２８ａ、２８ｂからの通紙路２２ｂには、図１で代表的に示すように用紙Ｓを給紙するための給紙ローラ３４が配設されている。また３５は、感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋを画像信号に基づいて露光する露光部３５を示す。

次に、以上の構成からなる画像形成装置１１の概略動作について説明する。画像読取部３７で画像を読み取って得られたカラープリントデータ、又はパーソナルコンピュータ等から出力された画像データは、所定の信号処理が施された後、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の各色の画像信号として、露光部３５に供給される。各プリントユニット１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋでは、それぞれの感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ上に画像信号で変調されたレーザ光が投射されて画像潜像が形成される。各現像装置１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋで現像された各感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ上にはイエロー、マゼンタ、シアン、黒のトナー画像が形成される。形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、黒のトナー画像は、１次転写ローラ１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋの作用により、移動する中間転写ベルト１２上に順次重ね合わせて１次転写される。このようにして中間転写ベルト１２上に形成された重ね合わせトナー画像は、中間転写ベルト１２の移動にしたがって転写部２１に達する。この転写部２１において、重ね合わされた各色トナー画像は２次転写ローラ１９の作用により、給紙部２８ａ、２８ｂ又は手差し給紙装置３３から供給された用紙Ｓに一括して２次転写される。次にトナー画像が２次転写された用紙Ｓは、定着ニップ領域２７に達する。定着ニップ領域２７においては、トナー画像は定着ローラ２６及び加圧ローラ２５の作用により用紙Ｓに定着される。トナー画像が定着された用紙Ｓは、排紙ローラ３２を介して排紙トレイ３８に排出される。

次に図２を参照して、駆動機構である定着ローラ駆動ユニット２４と、この定着ローラ駆動ユニット２４に設ける冷却部材４１について説明する。

定着ローラ駆動ユニット２４は、加圧ローラ２５の軸２５ａと嵌合する回転体であるギヤ４２ａと、ギヤ４２ａと噛合するギヤ４２ｂと、ギヤ４２ｂと噛合するギヤ４２ｃと、ギヤ４２ｂとギヤ４２ｃとを嵌合支持する軸４３を有する駆動フレーム４４と、軸４３の突部４５と係合して取り付けられ、ギヤ４２ａ、４２ｂ、４２ｃを収容するカバー４６とからなる。

駆動フレーム４４は、樹脂製である。また、駆動フレーム４４は金型成型により形成されている。

駆動フレーム４４は、平板状の基部４４ａと、基部４４ａの周縁から立ち上がる周壁部４４ｂとからなっている。駆動フレーム４４の基部４４ａに設けられた軸４３の外径は、例えば７ｍｍから１０ｍｍである。ただし、軸４３の強度が確保できる限り寸法は特に限定されず、前記寸法よりも大きい軸も採用し得る。また、軸４３には、成型時に肉厚を均一にする必要上、内部に中空構造である空洞部４８が設けられている。

軸４３の空洞部４８には、冷却部材４１が設けられている。冷却部材４１は、例えば銅、アルミ等の金属性部材、またはヒートパイプから構成されている。そして、冷却部材４１は円筒形状である。

冷却部材４１は、空洞部４８から突出している。冷却効率を向上するために、例えば冷却部材４１の全長の１／３を空洞部４８から突出させる構成が好ましい。

図３（ａ）に示すように、冷却部材４１は、軸４３の空洞部４８内に、取付金具５１により固定されている。取付金具５１は、冷却部材４１に溶接などによって固定され、ねじ５３を介して駆動フレーム４４の基部４４ａに固定される。

ただし、冷却部材４１を固定し強度を確保することができる限り、取付金具５１は前記形態に限定されず、例えば図３（ｂ）に示すように、１本のねじ５３を介して基部４４ａに固定する構成も採用し得る。

また、冷却部材４１の外径は、軸４３の内径と一致している（図３（ａ）参照）。ただし、冷却効率を確保することができる限り、例えば図３（ｂ）に示すように、冷却部材４１の外径が、軸４３の内径よりも小さい構成も採用し得る。

次に定着ローラ駆動ユニット２４と、この定着ローラ駆動ユニット２４を冷却する冷却部材４１の作用について説明する。

図２に示すように、ギヤ４２ｃは、図示しない駆動ギヤから動力を受けて軸４３周りに回転し、ギヤ４２ｂに動力を伝達する。ギヤ４２ｂはギヤ４２ｃから動力を受けて軸４３周りに回転し、ギヤ４２ａに動力を伝達する。ギヤ４２ａが回転することで、加圧ローラ２５に動力が伝達される。

ギヤ４２ｂと４２ｃとが、軸４３周りに摺接しながら回転すると、軸４３に熱が発生する。軸４３に発生した熱は、軸４３に当接する冷却部材４１に吸熱される。吸熱により温度上昇したこの冷却部材４１は、空洞部４８から突出する突出部４１ａから前記熱を放熱し、軸４３は冷却される。

冷却部材４１を、軸４３の空洞部４８内に設けたので、ギヤ４２との摺接により熱を発生する軸４３を効率よく冷却することができる。

冷却部材４１の外径と、軸４３の内径とが一致することにより、軸４３の内周面と冷却部材４１の外周面が当接して、冷却効率を向上することができる。

冷却部材４１の外径を、軸４３の内径よりも小さくすることで、冷却部材４１を小型化し、コストを削減することができる。

駆動フレーム４４の軸４３を、金型成型により設けると、肉厚を一定に保つために、必然的に軸４３に空洞部４８が形成されるので、空洞部４８を形成する新たな加工の必要が無く、コストを削減することができる。

図４に、本発明による第２実施形態の冷却部材４１を示す。冷却部材４１の、軸４３の突部４５と反対側、即ち、基部４４ａ側であって空洞部４８が開放されている側の端部にはそれぞれ、放熱部５６が連結されている。放熱部５６として、例えば、金属製からなる放熱フィン、ヒートシンク等、公知の放熱するための部材を採用することができる。

放熱フィン５７を採用する場合には、図５（ａ）に示すように、放熱フィン５７が冷却部材４１の軸に対して垂直に並ぶように設けてもよく、図５（ｂ）に示すように冷却部材４１の軸４３と平行に並ぶように設けてもよい。放熱フィン５７はねじ５３を介して駆動フレーム４４の基部４４ａに固定されている。ただし、比熱が大きく、冷却効率が大きいものであれば、前記放熱部材には限定されない。

放熱部５６を設けることで、冷却部材４１の冷却効率を更に向上することができる。ただし、冷却効率を更に向上できる限り、個々の冷却部材４１に、それぞれ放熱部５６を連結する構成に限定されず、これら複数の放熱部５６を一体に設ける構成も採用し得る。

また、前記実施形態では、冷却部材４１と放熱部５６とを別体に構成したが。冷却効率を更に向上できる限り、冷却部材４１と放熱部５６とを一体に設ける構成も採用し得る。これにより、部品点数を減らし、コストを削減することができる。

更に、ファン（図示せず）を設置し、このファンから導かれる風により、放熱フィン５７を更に冷却する構成を採用することができる。

本発明を適用した画像形成装置の概略図。 本発明の第１実施形態による駆動機構と冷却部材を示す断面図。 （ａ）は図２の冷却部材が空洞部に固定されている状態を示す上面図（ｂ）はその変形例を示す上面図。 本発明の第２実施形態による冷却部材と駆動機構との断面図。 （ａ）は図４の冷却部材に冷却フィンを取り付けた状態を示す斜視図（ｂ）はその変形例を示す斜視図。

符号の説明

１１ 画像形成装置
２４ 定着ローラ駆動ユニット（駆動機構）
４１ 冷却部材
４２ ギヤ（回転体）
４３ 軸
４４ 駆動フレーム
４８ 空洞部（中空構造）
５６ 放熱部

Claims (9)

1. 中空構造をした軸を有する駆動フレームと、前記軸と嵌合して前記軸周りに回転する回転体とを有する駆動機構を備えた画像形成装置において、
   前記軸の中空構造の内面に当接するように、前記軸の中空構造内に冷却部材を設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記冷却部材の外径と、前記軸の内径とが一致することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記冷却部材の外径が、前記軸の内径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記冷却部材は、前記軸の中空構造外に突出していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記冷却部材が、前記軸の中空構造の開放側に設置された放熱部と連結することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記冷却部材が、前記軸の中空構造の開放側に設置された放熱部と一体に設けられたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記駆動フレームの前記軸が、金型成型により設けられたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記冷却部材は、ヒートパイプであることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記冷却部材は、金属性部材であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の画像形成装置。

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