JP2010122622A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転写ベルトを効率的に冷却し、画像形成不良を抑制することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】転写面２１ａにトナー像が転写されると共に無端回走する中間転写ベルト２１と、上記トナー像を加熱することによりシート材に定着させる定着装置５とを有する複写機であって、転写面２１ａに冷却用気体を噴き付ける冷却装置７と、上記噴き付けた冷却用気体を吸気する吸気口８１と、上記冷却用気体を外部に排気する排気口８２と、吸気口８１と排気口８２とを連通させると共に中間転写ベルト２１と定着装置５との間に配設されるダクト８３とを備える排気装置８とを有するという構成を採用する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、またはファクシミリ装置等の画像形成装置に関するものである。

トナー像が転写される転写ベルトを備える画像形成装置においては、定着装置からの熱や感光ドラムからの熱により転写ベルトが過熱されると、トナー像が転写面上に融着する等して画像形成不良を引き起こすため、転写ベルトを冷却する冷却装置を設けることがなされている（特許文献１及び特許文献２参照）。

特許文献１には、転写ベルトの転写面に沿って外気（冷却用気体）を流通させることにより、転写ベルトに冷却処理を施す画像形成装置が開示されている。
特許文献２には、転写ベルトユニットの内部に外部空気を流通させるダクトを通し、転写ベルトを背面側から冷却する画像形成装置が開示されている。
特開２００７−２４０７０３号公報 特開２００７−２７１６８８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の画像形成装置においては、排気口が冷却用気体の噴き付け位置から離れた位置に設けられているため、冷却用気体が装置内に滞留し易く、滞留した冷却用気体が熱を得て装置内の温度を上昇させ、画像形成不良を引き起こす虞がある。また、特許文献２に記載の画像形成装置においては、転写ベルトを背面側から冷却する構成であるため、転写ベルトの厚さによっては、十分に転写面を冷却できない虞がある。

本発明は、上述する課題点に鑑みてなされたもので、転写ベルトを効率的に冷却し、画像形成不良を抑制することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、転写面にトナー像が転写されると共に無端回走する転写ベルトと、上記トナー像を加熱することによりシート材に定着させる定着装置とを有する画像形成装置であって、上記転写面に冷却用気体を噴き付ける冷却装置と、 上記噴き付けた冷却用気体を吸気する吸気口と、上記冷却用気体を外部に排気する排気口と、上記吸気口と上記排気口とを連通させると共に上記転写ベルトと上記定着装置との間に配設される管路とを備える排気装置とを有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、冷却装置により冷却用気体を転写面に噴き付けることで、転写面を直接冷却する。また、冷却用気体は、吸気口から吸気され、転写ベルトと定着装置との間に配設される管路を経て、排気口から排気される。このため、装置内に冷却用気体が滞留することなく、また同時に、転写ベルトと定着装置との間に冷却用気体による断熱性の高い断熱層を形成することが可能となる。

また、本発明においては、上記転写ベルトと接するローラを備えて、上記ローラは、上記管路内に設けられているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、管路内に設けられたローラが管路内に流通する冷却用気体により冷却され、このローラが転写ベルトと接することで転写ベルトが冷却される。

また、本発明においては、上記ローラは、上記転写面と接しているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、管路内に設けられたローラが管路内に流通する冷却用気体により冷却されるため、転写面上に残留したトナー等の異物が該ローラに融着することが抑制される。したがって、該ローラの寿命（耐久性）の低下や画像形成不良が抑制される。

また、本発明においては、上記ローラは、上記転写ベルトの回走軌道を内側に凹ませるように上記転写面と接しているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、該ローラと転写ベルトとの接触面積が大きくなるため、該ローラは熱を得やすい。このため、該ローラを管路内に設けて冷却することで、該ローラへのトナー等の異物の融着を抑制する。

また、本発明においては、上記排気装置は、上記管路に連通すると共に上記吸気口と異なる位置で気体を吸気する第２吸気口を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、吸気口及び第２吸気口から吸気した気体により断熱層を形成することが可能となる。また、冷却装置が停止した場合であっても、第２吸気口から気体を吸気することで転写ベルトと定着装置との間に断熱層を形成することが可能となる。

また、本発明においては、上記排気口は、上記転写ベルトより高い位置に設けられているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、煙突効果により、転写ベルトを冷却し熱を得た冷却用気体が、転写ベルトより高い位置に設けられた排気口から効率よく排気される。

また、本発明においては、上記排気口は、上記管路のうち最も高い位置に設けられているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、管路内に熱が籠ることなく排気口から効率よく熱が外部に排気される。

また、本発明においては、上記転写面に残留したトナーを回収するクリーニング装置を備えて、上記管路は、上記クリーニング装置と上記定着装置との間まで延在しているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、管路をクリーニング装置と定着装置との間まで延在させ、両者間を断熱することにより、クリーニング装置内に回収したトナーの定着装置の熱による融着を防止する。

本発明によれば、転写面にトナー像が転写されると共に無端回走する転写ベルトと、上記トナー像を加熱することによりシート材に定着させる定着装置とを有する画像形成装置であって、上記転写面に冷却用気体を噴き付ける冷却装置と、上記噴き付けた冷却用気体を吸気する吸気口と、上記冷却用気体を外部に排気する排気口と、上記吸気口と上記排気口とを連通させると共に上記転写ベルトと上記定着装置との間に配設される管路とを備える排気装置とを有するという構成を採用することによって、冷却装置により冷却用気体を転写面に噴き付けることで、転写面を直接冷却する。また、冷却用気体は、吸気口から吸気され、転写ベルトと定着装置との間に配設される管路を経て、排気口から排気される。このため、装置内に冷却用気体が滞留することなく、また、転写ベルトと定着装置との間に冷却用気体による断熱性の高い断熱層を形成することが可能となる。
したがって、本発明では、転写ベルトを効率的に冷却し、画像形成不良を抑制することができる画像形成装置を提供することができる効果がある。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明においては、本発明を複写機（画像形成装置）に適応した場合の例について説明する。また、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

（第１実施形態）
先ず、図１を参照して、本発明の第１実施形態における複写機Ｐの構成について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態における複写機Ｐの構成を示す概略図である。
複写機Ｐは、図１に示すように、画像を形成する画像形成部２と、用紙を収容する給紙カセット３と、画像形成部２にて形成された画像を用紙に転写する二次転写装置４と、転写された画像を用紙上に定着させる定着装置５と、給紙カセット３から二次転写装置４、定着装置５の順に用紙を搬送する搬送路６と、中間転写ベルト（転写ベルト）２１を冷却する冷却装置７と、冷却装置７が吹き付ける冷却用気体を外部に排気する排気装置８とを有する。

画像形成部２は、無端回走する中間転写ベルト２１と、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の各色にそれぞれ対応したトナー像を形成すると共に、形成したトナー像を中間転写ベルト２１の転写面２１ａに転写する画像形成ユニットＦ（ＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＫ）と、中間転写ベルト２１の転写面２１ａに残留したトナーを除去するベルトクリーニング装置（クリーニング装置）３０とを有する。

画像形成ユニットＦは、感光体１０と、帯電器１１と、露光装置１２と、現像装置１３と、一次転写ローラ１４と、感光体クリーニング装置１５とを概略備える。
感光体１０は、円柱に形状設定され、その周面に静電潜像及び当該静電潜像に基づくトナー像が形成されるものである。帯電器１１は、感光体１０に対して対向配置され、感光体１０の周面を帯電状態とするものである。露光装置１２は、印刷形式の画像データに基づいて射出されるレーザ光を帯電状態の感光体１０の周面において走査するものである。現像装置１３は、感光体１０の周面に対してトナーを供給することによって感光体１０の周面上に静電潜像に基づくトナー像を現像するものである。一次転写ローラ１４は、中間転写ベルト２１を挟んで感光体１０と対向配置され、感光体１０に現像されたトナー像を中間転写ベルト２１に一次転写するものである。感光体クリーニング装置１５は、一次転写後に感光体１０に残留したトナーを除去・回収するものである。

中間転写ベルト２１は、複数のローラにより張架されて、図１において時計回りに無端回走する構成となっている。この中間転写ベルト２１は、回転自在に支持されて転写面２１ａ側から接するテンションローラ（ローラ）２２によりテンションを与えられ、また、テンションローラ２２が接する位置で回走軌道が内側に凹む構成となっている。
ベルトクリーニング装置３０は、周面にブラシ等が設けられるクリーニングローラ３１を備えて、転写面２１ａに付着したトナーや異物を掻き落して回収部３２に回収する構成となっている。

給紙カセット３は、装置本体に対して引き出し自在であり、用紙のサイズに応じて複数設けられる。
二次転写装置４は、中間転写ベルト２１上に形成された画像を用紙に二次転写するものであって、中間転写ベルト２１を駆動させる駆動ローラ２３と、中間転写ベルト２１を挟んで該駆動ローラ２３と対向配置される二次転写ローラ４１とを備える。

定着装置５は、用紙上に二次転写された画像を定着させるものであり、加圧・加熱することによりトナーを定着させる定着ローラ５１及び加圧ローラ５２を備える。定着ローラ５１は、内部にヒータ５３を備える加熱ローラ５４とベルト５５を介して接続され、定着温度まで加熱される構成となっている。加圧ローラ５２は、定着ローラ５１に圧接してニップ（圧接部）を形成する構成となっている。
搬送路６は、給紙カセット３から用紙を搬出するピックアップローラ６１、用紙を搬送する給紙ローラ６２、用紙を排紙する排紙ローラ６３等を備える。

次に、冷却装置７及び排気装置８の構成について図２〜図４を参照して詳しく説明する。
図２は、本発明の第１実施形態における冷却装置７及び排気装置８の構成を示す断面図である。
図３は、本発明の第１実施形態における冷却装置７及び排気装置８の構成を示す斜視図である。
図４は、本発明の第１実施形態における冷却装置７及び排気装置８の構成を示す部分分解斜視図である。
なお、図中、冷却用気体の流れを矢印で示すことがある。

冷却装置７は、冷却用気体（外気）を噴き付ける冷却ファン７１と、冷却ファン７１による冷却用気体を中間転写ベルト２１に導くシール部材７２とを有する。
冷却ファン７１は、図３に示すように、中間転写ベルト２１の幅方向に複数（本実施形態では３つ）設けられ、中間転写ベルト２１の転写面２１ａを幅方向全体に亘って冷却する構成となっている。
シール部材７２は、冷却ファン７１の噴出口に対応する位置にそれぞれ開口部７３が形成され、各開口部７３を介して導入した冷却用気体を、中間転写ベルト２１が巻回されて回走方向が逆になるターン部２１Ａに導く構成となっている（図２参照）。

排気装置８は、ターン部２１Ａに噴き付けた冷却用気体を吸気する吸気口８１と、該冷却用気体を外部に排気する排気口８２と、吸気口８１と排気口８２とを連通させるダクト（管路）８３とを有する。また、排気装置８は、中間転写ベルト２１を挟んで排気口８２が設けられる側と逆側に、ダクト８３に連通する吸気口（第２吸気口）８５を有する（図３及び図４参照）。

吸気口８１は、シール部材７２と協働して、ターン部２１Ａに噴き付けた冷却用気体が外部に漏れないように遮風空間を形成する構成となっている。
排気口８２は、中間転写ベルト２１よりも高い位置であって、ダクト８３の最も高い位置に設けられる。また、排気口８２には、排気ファン８４が設けられており、ダクト８３内の気体を複写機Ｐ外部に排気する構成となっている。
吸気口８５は、吸気口８１よりも下方に形成され、複写機Ｐ内部の気体を吸気する構成となっている。

ダクト８３は、中間転写ベルト２１と定着装置５との間に配設される（図２参照）。このダクト８３は、中間転写ベルト２１の幅方向全体に亘って延在すると共に、ターン部２１Ａからテンションローラ２２が設けられる位置まで中間転写ベルト２１に沿って配設される。
ダクト８３には、内部にテンションローラ２２が設けられており、テンションローラ２２が転写面２１ａと接するための開口部８３ａが中間転写ベルト２１側に設けられる。

続いて、上記構成の冷却装置７及び排気装置８の動作について説明する。
複写機Ｐは、図１に示す給紙カセット３から用紙を搬送すると共に、画像形成部２において形成したトナー像を二次転写装置４により転写する。転写されたトナー像は、定着装置５により加圧・加熱され、用紙上に定着する。
このとき、感光体１０は、帯電器１１から電圧が印加されることや、露光装置１２からレーザ光が照射されることにより加熱され、この熱が中間転写ベルト２１に伝熱される。また、定着装置５において、トナーを定着させるための熱が発生する。

図２に示すように、冷却装置７は、各冷却ファン７１を駆動させる。また同時に、排気装置８は、排気ファン８４を駆動させる。冷却ファン７１及び排気ファン８４の駆動により、吸気口８１からダクト８３を経て排気口８２に繋がる流路と、吸気口８５からダクト８３を経て排気口８２に繋がる流路とが形成される（図４参照）。

冷却ファン７１は、図２に示すように冷却用気体を中間転写ベルト２１に向けて噴き付ける。この冷却用気体は、シール部材７２の作用により、開口部７３を介してターン部２１Ａに導かれ、転写面２１ａを直接冷却する。
転写面２１ａを冷却した冷却用気体は、外部に漏れることなく吸気口８１から吸気され、ダクト８３内を流通する。ダクト８３内を流通する冷却用気体は、中間転写ベルト２１と定着装置５との間を流通することになり、中間転写ベルト２１と定着装置５との間に冷却用気体による断熱性の高い断熱層を形成する。このダクト８３の作用により、定着装置５の熱が、中間転写ベルト２１に伝熱されることが抑制される。

また、ダクト８３内を流通する冷却用気体は、中間転写ベルト２１に沿って流通し、テンションローラ２２が設けられる位置に至る。この冷却用気体は、テンションローラ２２を冷却する。中間転写ベルト２１は、冷却されたテンションローラ２２と接することにより冷却される。
また、テンションローラ２２は、中間転写ベルト２１の回走軌道を内側に凹ませるように転写面２１ａと接しているため、接触面積が他のローラと比べて大きく熱（摩擦熱）を得やすい。そのため、転写面２１ａに残留したトナーがこの熱によりテンションローラ２２の周面に融着し易いが、ダクト８３内に設けて冷却することにより、トナーを融点まで昇温させることなくテンションローラ２２への融着を抑制することが可能となる。

そして、冷却用気体は、排気ファン８４により排気口８２から漸次排出され、ダクト８３内の冷却用気体が入れ替わり、温度が上昇することが低減される。
なお、複写機Ｐの動作終了後、冷却ファン７１及び排気ファン８４が停止した場合であっても、排気口８２が、中間転写ベルト２１よりも高い位置であって、ダクト８３の最も高い位置に設けられるため、煙突効果によりダクト８３内に熱が籠ることが低減される。また、複写機Ｐ内に籠った熱が煙突効果により吸気口８５及びダクト８３を経て排気口８２から排気されるため、複写機Ｐ内の温度を速やかに下げることができる。

したがって、上述の第１実施形態によれば、転写面２１ａにトナー像が転写されると共に無端回走する中間転写ベルト２１と、上記トナー像を加熱することによりシート材に定着させる定着装置５とを有する複写機Ｐであって、転写面２１ａに冷却用気体を噴き付ける冷却装置７と、上記噴き付けた冷却用気体を吸気する吸気口８１と、上記冷却用気体を外部に排気する排気口８２と、吸気口８１と排気口８２とを連通させると共に中間転写ベルト２１と定着装置５との間に配設されるダクト８３とを備える排気装置８とを有するという構成を採用することによって、冷却装置７により冷却用気体を転写面２１ａに噴き付けることで、転写面２１ａを直接冷却する。また、冷却用気体は、吸気口８１から吸気され、中間転写ベルト２１と定着装置５との間に配設されるダクト８３を経て、排気口８２から排気される。このため、装置内に冷却用気体が滞留することなく、また、中間転写ベルト２１と定着装置５との間に冷却用気体による断熱性の高い断熱層を形成することが可能となる。
したがって、第１実施形態では、中間転写ベルト２１を効率的に冷却し、画像形成不良を抑制することができる複写機Ｐを提供することができる効果がある。

また、第１実施形態においては、中間転写ベルト２１の回走軌道を内側に凹ませるように転写面２１ａと接するテンションローラ２２を備えて、テンションローラ２２は、ダクト８３内に設けられているという構成を採用することによって、ダクト８３内に設けられたテンションローラ２２がダクト８３内に流通する冷却用気体により冷却され、このテンションローラ２２が中間転写ベルト２１と接することで中間転写ベルト２１が冷却される。また、テンションローラ２２が冷却されるため、転写面２１ａ上に残留したトナー等の異物が該テンションローラ２２に融着することが抑制される。したがって、テンションローラ２２の寿命（耐久性）の低下や画像形成不良が抑制される。

また、第１実施形態においては、排気装置８は、ダクト８３に連通すると共に吸気口８１と異なる位置で気体を吸気する吸気口８５を有するという構成を採用することによって、吸気口８１及び吸気口８５から吸気した気体により断熱層を形成することが可能となる。また、冷却装置７が停止した場合であっても、吸気口８５から気体を吸気することで中間転写ベルト２１と定着装置５との間に断熱層を形成することが可能となる。

また、第１実施形態においては、排気口８２は、中間転写ベルト２１より高い位置で且つダクト８３のうち最も高い位置に設けられているという構成を採用することによって、煙突効果により、中間転写ベルト２１を冷却し熱を得た冷却用気体が、中間転写ベルト２１より高い位置に設けられた排気口８２から効率よく排気される。

（第２実施形態）
続いて、図５及び図６を参照して本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と構成を同じくする部分の説明は割愛することとする。
図５は、本発明の第２実施形態における冷却装置７及び排気装置８の構成を示す断面図である。
図６は、本発明の第２実施形態における冷却装置７及び排気装置８の構成を示す斜視図である。

第２実施形態のダクト８３は、ベルトクリーニング装置３０と定着装置５との間まで延在している。より詳しくは、ダクト８３は、中間転写ベルト２１に沿って延在すると共に、ベルトクリーニング装置３０が設けられる位置の手前で下方に屈曲する形状を有する。このダクト８３の屈曲した端部には、下方に開口する吸気口（第２吸気口）８６が中間転写ベルト２１の幅方向に沿って複数設けられる。また、このダクト８３には、中間転写ベルト２１を挟んで排気口８２が設けられる側と逆側に、吸気口８５が該屈曲部位を含むように形成されている（図６参照）。

この構成を採用することによって、冷却ファン７１及び排気ファン８４を駆動させると、吸気口８１からダクト８３を経て排気口８２に繋がる流路と、吸気口８５からダクト８３を経て排気口８２に繋がる流路と、吸気口８６からダクト８３を経て排気口８２に繋がる流路とが形成される。また、ダクト８３が、ベルトクリーニング装置３０と定着装置５との間まで延在しているため、ベルトクリーニング装置３０と定着装置５との間に冷却用気体による断熱性の高い断熱層が形成される。この両者間を断熱することにより、定着装置５の熱によるベルトクリーニング装置３０内に回収したトナーの融着が防止される。このため、ベルトクリーニング装置３０のメンテナンス性が向上する。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

本発明の第１実施形態における複写機の構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態における冷却装置及び排気装置の構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態における冷却装置及び排気装置の構成を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態における冷却装置及び排気装置の構成を示す部分分解斜視図である。 本発明の第２実施形態における冷却装置及び排気装置の構成を示す断面図である。 本発明の第２実施形態における冷却装置及び排気装置の構成を示す斜視図である。

符号の説明

Ｐ…複写機（画像形成装置）、５…定着装置、７…冷却装置、８…排気装置、２１…中間転写ベルト（転写ベルト）、２１ａ…転写面、２２…テンションローラ（ローラ）、３０…ベルトクリーニング装置（クリーニング装置）、８１…吸気口、８２…排気口、８３…ダクト（管路）、８５…吸気口（第２吸気口）、８６…吸気口（第２吸気口）

Claims (8)

1. 転写面にトナー像が転写されると共に無端回走する転写ベルトと、前記トナー像を加熱することによりシート材に定着させる定着装置とを有する画像形成装置であって、
   前記転写面に冷却用気体を噴き付ける冷却装置と、
   前記噴き付けた冷却用気体を吸気する吸気口と、前記冷却用気体を外部に排気する排気口と、前記吸気口と前記排気口とを連通させると共に前記転写ベルトと前記定着装置との間に配設される管路とを備える排気装置とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記転写ベルトと接するローラを備えて、
   前記ローラは、前記管路内に設けられ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. 前記ローラは、前記転写面と接していることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記ローラは、前記転写ベルトの回走軌道を内側に凹ませるように前記転写面と接していることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記排気装置は、前記管路に連通すると共に前記吸気口と異なる位置で気体を吸気する第２吸気口を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記排気口は、前記転写ベルトより高い位置に設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記排気口は、前記管路のうち最も高い位置に設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記転写面に残留したトナーを回収するクリーニング装置を備えて、
   前記管路は、前記クリーニング装置と前記定着装置との間まで延在していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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