JP2011133659A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、送風ファンにより供給される気流を効率的に冷却対象に送風して冷却効率と装置の大型化を抑制可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】冷却対象となる光走査装置９と複数のプロセスカートリッジ１０Ｙ〜１０Ｋとを備え、複数のプロセスカートリッジが並設された画像形成装置１００は、各プロセスカートリッジをセットするスペース１６Ｙ〜１６Ｋを構成するユニット部材１３と光走査装置の間に形成される空間２３に気流を供給する送風ファン３０を有し、ユニット部材は、送風ファンからの気流を前記スペースへ導入する開口１５Ｙ〜１５Ｋと、開口の面積を調整する可動部材１７Ｙ〜１７Ｋとを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置の冷却に関する。

画像形成装置では、印刷速度の高速化や装置の小型化に伴い、機械の発熱量増加による装置内の温度上昇、装置内部への蓄熱が問題となっている。温度上昇への対策として、送風ファンとダクトを用いて、冷却が必要とされる部位へ送風する方法が、一般に広く用いられている。このような送風ファンとダクトを用いた温度上昇対策手段を備えたものとしては、特許文献１，２が挙げられる。

温度上昇対策手段を備えた画像形成装置であっても、送風ファンにより供給される風量が充分でない場合、必要とされる冷却効果を得ることはできない。冷却対象に対して充分な風量を得るためにダクトを設置する場合、機器が大型化することが問題となる。

特許文献１では、ユニット部材と光走査装置の間に形成される空間に気流を送風ファンで供給しているが、ファンとプロセスカートリッジの配置によっては冷却したいプロセスカートリッジに効率よく気流を送り込むことができず、冷却効果に差が生じてしまう。

特許文献２では、冷却対象となるプロセスカートリッジ毎に送風ファンを配置しているので、プロセスカートリッジ毎の冷却効果の差は抑えられるが、送風ファンが冷却対象の個数分必要となり、装置の大型化を否めない。

本発明は、送風ファンにより供給される気流を冷却対象に効率的に送風して冷却効率と装置の大型化を抑制可能な画像形成装置を提供することを、この目的とする。

本発明にかかる、冷却対象となる光走査装置と複数のプロセスカートリッジとを備え、複数のプロセスカートリッジが並設された画像形成装置は、各プロセスカートリッジをセットするスペースを構成するユニット部材と光走査装置の間に形成される空間に気流を供給する送風ファンを有し、ユニット部材は、送風ファンからの気流をスペースへ導入する開口と、開口の面積を調整する可動部材を有することを特徴としている。

本発明に係る画像形成装置において、開口は、光走査装置からプロセスカートリッジへ照射される走査光が通過する開口であることを特徴としている。本発明に係る画像形成装置において、可動部材は、光走査装置からプロセスカートリッジへ照射される走査光を透過させる部材で構成されていることを特徴としている。

本発明に係る画像形成装置は、可動部材を駆動する駆動手段と、画像形成装置内の環境温度を検知する検知手段と、検知手段の検知結果が予め設定された設定値を超えた場合、開口の開口率が増大する方向に可動部材を移動すべく駆動手段を作動する制御手段を更に有することを特徴としている。

本発明に係る画像形成装置は、可動部材を駆動する駆動手段と、装置稼動時間もしくは印刷枚数の少なくとも一方を計測する計測手段と、計測手段の計測結果が予め設定された設定値を超えた場合、開口の開口率が増大する方向に可動部材を移動すべく駆動手段を作動する制御手段を更に有することを特徴としている。

本発明によれば、冷却対象となるプロセスカートリッジをセットするスペースを構成するユニット部材と光走査装置の間に形成される空間に気流を供給する送風ファンを有し、ユニット部材が、送風ファンからの気流をスペースへ導入する開口と、開口の面積を調整する可動部材を有するので、可動部材が可動することにより、スペースへの気流導入率を調節でき、冷却が必要なプロセスカートリッジへの導入率を高めて、効率的に気流を供給することができる。

本発明に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 本発明に係る画像形成装置に設置された冷却ユニットの構成を示す平面視図である。 本発明に係る画像形成装置に設置された冷却ユニットの構成を示す側面視図である。 冷却ユニットが備える可動部材の可動状態の一形態を示す平面視図である。 冷却ユニットが備える可動部材の可動状態の別な形態を示す平面視図である。 装置内の温度変化特性を示す線図である。 可動部材の制御系の構成を示すブロック図である。 画像形成装置内の温度制御の一形態を示すフローチャートである。 可動部材の制御系の別な構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は、本発明に係る画像形成装置の一例であるカラープリンタ１００の概略構成を示す図である。この図に示すカラープリンタ１００は、タンデム方式を採用してフルカラー画像を形成可能なものである。カラープリンタ１００は、装置本体１０１のほぼ中央部に４個のプロセスカートリッジとなる作像ユニット１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を配設している。各作像ユニット１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、中間転写体となる中間転写ベルト５６の下部走行辺に沿って並設されている。複数の支持ローラ５２〜５５に巻き掛けられた中間転写ベルト５６は、図中反時計回りに走行駆動される。中間転写ベルト５６の内側には、各作像ユニット１０が備える像担持体となる感光体ドラム１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に対向するように、一次転写手段としての転写ローラ５（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）がそれぞれ設けられている。中間転写ベルト５６を巻き掛けた左側の支持ローラ５５の外側には、中間転写ベルト５６をクリーニングするベルトクリーニングユニット５７が配置されている。

各作像ユニット１０は、扱うトナーの色が異なるのみで構成は同一であり、感光体ドラム１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）をそれぞれ具備している。これら感光体ドラム１の周りには、周知の帯電手段、現像装置、潤滑剤塗布装置、クリーニング装置等がそれぞれ配置される。各作像ユニット１０は、プロセスカートリッジとして装置本体１０１に着脱可能に設けられている。

各作像ユニットの現像装置は、感光体ドラム１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）と対向する位置に現像スリーブが配置されている。現像スリーブの下方には２つのスクリューが備えられている。トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤は、ドクターブレードによって所定の現像剤層の厚みに規制され、現像スリーブに担持される。なお、ここでは、二成分現像方式で説明したが、これに限るものではなく、一成分現像方式の現像装置も使用可能である。

４つの作像ユニット１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が並ぶタンデム作像部の下方には、光走査装置となる光書き込み装置９が設けられている。光書き込み装置９はポリゴンミラーやミラー群等を有しており、光変調されたレーザ光を各色作像ユニットの感光体ドラム１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の表面に照射する。

図1においてタンデム作像部及び光書き込み装置９の左方には、冷却手段を構成する冷却ファン３０が配置され、機外から吸入した気流を、タンデム作像部と光書き込み装置９の間に形成された空間２３内に、ダクト３１を介して送風するように構成されている。これにより、光書き込み装置９および各作像ユニット１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は冷却ファン３０からの気流によって空冷される。

装置本体１０１の最下部には、記録材となる用紙を積載する給紙トレイ２０が配設されている。給紙トレイ２０の上方には給紙トレイに積載された用紙を送り出す給紙ローラ２１と図示しない分離手段が配置されている。給紙ローラ２１の上方（用紙搬送方向の下流側）にはレジストローラ２２が設けられている。レジストローラ２２の上方には、二次転写手段としての転写ローラ６１が、中間転写ベルト５６を介して転写対向ローラ５２と対向配置されていて、二次転写部を形成している。

二次転写部の上側には定着装置７０が設けられている。本形態の定着装置７０は、加熱ローラ７２と定着ローラ７３に掛け渡された定着ベルト７３を有するものであり、これに加圧ローラ７４が圧接された構成を採る。定着装置７０は、二次転写部にて未定着トナー像が転写された用紙を加熱・加圧することにより定着する。定着装置７０の斜め上方には排紙ローラ９１が設けられ、本体上面に形成された排紙トレイ１０２上に定着後の用紙を排出する。

このように構成されたカラープリンタ１００における画像形成動作を要約して説明する。各作像ユニット１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の各感光体ドラムが図示しない駆動手段によって図中時計方向に回転駆動され、各感光体ドラムの表面が帯電手段によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された感光体表面には、それぞれ光書き込み装置９からのレーザ光が照射され、これによって各感光体ドラム１表面に静電潜像が形成される。カラー画像を形成する場合、各感光体ドラムに露光される画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及び黒の色情報に分解した単色の画像情報である。このように形成された静電潜像に各現像装置から各色トナーがそれぞれ付与され、トナー像として可視化される。また、中間転写ベルト５６が図中反時計回りに走行駆動され、各作像ユニットにおいて各一次転写ローラ５（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の作用により各感光体ドラムから中間転写ベルト５６に各色トナー像が順次重ね転写される。このようにして中間転写ベルト５６はその表面にフルカラーのトナー像を担持する。

なお、作像ユニット１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２色又は３色の画像を形成したりすることもできる。モノクロプリントの場合は、４個の作像ユニットのうち、図１において一番右側に配置された黒の作像ユニット１０Ｋを用いて画像形成を行う。

トナー像を転写した後の各感光体ドラム表面に付着する残留トナーは、クリーニング手段によってそれぞれ感光体ドラム表面から除去され、次いでその表面が除電器の作用を受けて表面電位が初期化されて次の画像形成に備える。

一方、給紙トレイ２０からは、用紙が給送され、レジストローラ対２２によって中間転写ベルト５６上に担持されたトナー像とのタイミングを取って二次転写位置に向けて送り出される。本形態では二次転写ローラ６１には中間転写ベルト表面のトナー像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト表面のトナー像が用紙上に一括して転写される。トナー像を転写された用紙は、定着装置７０を通過するとき、熱と圧力によってトナー像が用紙に熔融定着される。定着された用紙は、排紙ローラ９１により装置本体１０１の上面の排紙トレイ１０２に排出される。

各感光体上ドラム上の残留トナーは、各クリーニング手段によってクリーニングされ、また中間転写ベルト５６上の残留トナーはベルトクリーニングユニット５７によってクリーニングされる。

図２は、カラープリンタ１００における作像ユニット１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）をセットするスペース１６（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を模式的に示すもので、図３は、セットスペース１６と光書き込み装置９の位置関係を示す。図２，図３において、装置筐体を構成する前側板１１と後側板１２の間には、ユニット部材となる４枚のユニット底板１３が配設されている。ここでは４枚のユニット底板１３を備えているが１枚のユニット底板１３で構成しても良い。ユニット底板１３の上方空間は、複数の仕切板１４により仕切られていて、作像ユニット１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）をセットするセットスペース１６（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）となっている。図２，図３では、一番右のセットスペース１６Ｋに黒の、作像ユニット１０Ｋを仮想線にて示している。

前側板１１には、各作像ユニットを着脱できるように、開口１１ａＹ〜１１ａＫが４つ形成されている。各ユニット底板１３には、下方に位置する光書き込み装置９からの走査光を感光体ドラム上に導入させるための開口１５Ｙ〜１５Ｋがそれぞれ設けられている。

図３に示すように、光書き込み装置９と作像ユニット１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の下方に配置された各ユニット底板１３の間には、前後を前側板１１と後側板１２（図３では省略）で区切られた細長い（平べったい）空間２３が形成されて配置されている。この空間２３の図において左側の端部には、冷却ファン３０のダクト３１が接続されており、冷却ファン３０が回転することで発生する気流Ｒを空間２３に流入させることで、光書き込み装置９をその上部から、タンデム作像部となる各作像ユニット１０をその下部側から冷却するように構成されている。冷却ファン３０は、図２に示すように、装置前面側と奥側に同性能のものを２つ配置していて、装置前面側と奥側での気流発生量が同一になるようにしている。

光書き込み装置９は、図示しない回転多面鏡を備えており、該回転多面鏡およびその駆動手段からの発熱が、光書込み装置９の筐体を介して空間２３側に配置された上カバー９ａに伝わる。したがって、空間２３を流れる気流Ｒによって上カバー９ａを冷却することで、光書き込み装置９全体の冷却が行える。空間２３に送り込まれた気流Ｒは、ユニット底板１３に設けられた各開口１５を通って各セットスペース１６Ｙ〜１６Ｋ内に導かれ、現像装置等により発熱される作像ユニット１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の冷却が行える。

ユニット底板１３の下面には、各開口１５の開口面積を可変する板状の可動部材１７Ｙ〜１７Ｋがそれぞれ取り付けられている。各可動部材１７は、各ユニット底板１３に対してスライド移動可能に構成されている。各可動部材１７は、各開口１５に対する位置をそれぞれ変えることで、各開口１５の開口面積を増減して、各開口１５への気流導入率を調節するように構成されている。

図４，図５は各可動部材１７により気流導入率を調節する場合の例を示した図である。本形態のカラープリンタ１００は、装置奥側に駆動手段及び駆動系を配設した構成となっているため、装置前面側に比べて装置奥側の方に熱がこもり易くなっている。そのため、前側板１１よりも後側板１２側で、冷却ファン３０からの気流を、よりたくさん作像ユニット１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）をセットするセットスペース１６（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）内に導入できる方が好ましい。そこで、図４に示す形態では、各開口１５（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、可動部材１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋによって前側板１１（装置前面）側を覆われて、開口が装置前面側で狭く、装置奥側で広くなるように、開口面積を調節できるように装置奥行き方向にスライド移動できる構成とされている。

図５は図４の開口の開閉形態に加え、冷却ファン３０から離れ、定着装置に近い作像ユニットに多くの気流Ｒを導入させるという条件も満たすように、冷却ファン３０に一番近い場所であるセットスペース１６Ｙと、セットスペース１６Ｙから（冷却ファン３０から）２番目のセットスペース１６Ｍの開口を閉じた構成を示したものである。この構成では冷却が必要となる作像ユニットに対応する開口１５を開放し、他の開口１５を閉じている。

図６は、各開口１５が全開の状態から図５に示す開口状態となり、その後に全開状態となるときの温度上昇の概念図である。図６を考察すると、開口１５Ｙ、１５Ｍを開閉する可動部材１７Ｙ、１７Ｍを可動して開口１５Ｙ、１５Ｍを全閉すると、作像ユニット１０Ｙ，１０Ｍの温度は上昇するが、開口１５Ｃ、１５Ｋは開いた状態であるので、冷却が必要となる作像ユニット１０Ｃ，１０Ｋの温度は低下し、従来の温度上昇より温度上昇が遅くなる。このため、限界温度上昇値に達することを避ける、もしくはその到達時間を遅らせることができる。またカラープリンタ１００の連続印刷時の機内冷却のために、機械のダウンタイムが設定されている場合、可動部材１７の位置を変化させて必要な部分への気流導入率を高めることで冷却効率を上げれば、ダウンタイムを短縮することができ、カラープリンタ１００の稼動時間を増やすことができる。

次に可動部材１７の制御について説明する。図７に示すように、各可動部材１７は、個別な駆動手段３５（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）によって、そのスライド動作が制御される。各駆動手段３５は、それぞれカラープリンタ１００が備えている制御手段４０に接続されていて、その制御化におかれている。制御手段４０には、装置内の環境温度を検知する温度検知手段となる温度センサ４１が接続されている。制御手段４０は、温度センサ４１の検知結果が予め設定された第２設定値を超えた場合、開口１５の開口率が増大する方向に可動部材１７を移動すべく駆動手段３５を作動する用に制御する。つまり、温度センサ４１の検知結果に応じて各駆動手段３５の作動量を制御することで、各可動部材１７の可動量を制御して各セットスペース１６への気流導入量を制御している。

この制御を図８に示すフローチャートで説明すると、制御手段４０はステップＳＴ１で判定値となる温度情報が予め制御手段４０が備える図示しないメモリに記憶された第１設定値と比較し、温度情報が第１設定値を超えたか否かを判定し、超えている場合にはステップＳＴ２に進む。ステップＳＴ２では、プリンタがジョブを実行中か否かを作動信号などから判定し、ジョブ実行中の場合にはステップＳＴ３に進む。ステップＳＴ３では、温度情報と予め制御手段４０の図示しないメモリに記憶された第２設定値と比較し、温度情報が第２設定値を超えている場合には、作像ユニット１０の発熱量が高く、冷却の必要があるものと判定してステップＳＴ４に進む。ステップＳＴ４では、駆動手段３５を作動して可動部材１７を開口面積が広くない方向に移動させる。

一方、ステップＳＴ１で、温度情報が第１設定値未満の場合には、冷却の必要がない、あるいは前回の制御により温度が低下したものとして、ステップＳＴ６に進む。ステップＳＴ６では、可動部材１７を可動前状態に戻すように駆動手段３５を作動する。また、ステップＳＴ３において、検知温度が第２設定値を超えていない場合には、許容範囲の温度と判断しステップＳＴ５に進んでプリンタのジョブ実行状態を継続させる。

このように、画像形成装置内の温度を温度センサ４１で検知し、その検知された温度に応じて気流導入率を調節することができるので、機内温度が一定値に達し、冷却が必要と判断した場合に専用の流路を構成することができる。これにより冷却が必要な作像ユニット１０に効率的に気流を供給することができる。この場合、温度センサ４１の設置場所は、各スペース内に配置することで、各作像ユニット周辺の温度情報に応じて作像ユニット毎に冷却制御を行える。

本形態では、装置内の温度で可動部材１７の可動を制御したが、例えば図９に示すように、装置稼動時間もしくは印刷枚数の少なくとも一方を計測する計測手段４４を制御手段４０と接続し、計測手段４４の計測結果が予め設定された設定値を超えた場合、開口１５の開口率が増大する方向に可動部材１７を移動すべく駆動手段３５を作動するように制御しても良い。

このような制御形態とすると、画像形成装置の稼動時間もしくは印刷枚数の少なくとも、何れか一方を用いた制御値に応じて気流導入率を調節することができるので、制御値が一定値に達し、冷却が必要と判断した場合に専用の流路を構成することができる。これにより冷却が必要な作像ユニット１０に効率的に気流を供給することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれら形態に限定されるものではない。例えば、冷却ファン３０の数や配置場所などは適宜変更可能である。また、気流Ｒを各セットスペース１６（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）内に導入させるための各開口１５（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の大きさや形状等は適宜設定できるものである。可動部材１７（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の形状や大きさなども、本発明にしたがって構成可能である。

また、作像ユニットに搭載する機器も任意である。像担持体としての感光体は、ドラム状に限らず、ベルト状感光体も可能である。

画像形成装置としては、中間転写ベルト５６を用いた中間転写方式に限らず、直接転写方式でも良い。タンデム型における色の順番等も任意である。また、４色のフルカラー機に限らず、複数色、例えば２色や３色のトナーによる多色機にも本発明を適用可能である。画像形成装置各部の構成も任意である。もちろん、画像形成装置としてはプリンタに限らず、複写機やファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。

９ 光走査装置
１０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ） 複数のプロセスカートリッジ
１３ ユニット部材
１５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ） 開口
１６（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ） セットするスペース
１７（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ） 可動部材
２３ 空間
３０ 送風ファン
３５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）駆動手段
４０ 制御手段
４１ 温度検知手段
４２ 計測する計測手段
４３ 制御手段
１００ 画像形成装置
１０１ 装置本体
Ｒ 気流

特開２００９−９０７４号公報 特開２００７−２１９３９８号公報

Claims (5)

1. 冷却対象となる光走査装置と複数のプロセスカートリッジとを備え、複数のプロセスカートリッジが並設された画像形成装置において、
   前記各プロセスカートリッジをセットするスペースを構成するユニット部材と前記光走査装置の間に形成される空間に気流を供給する送風ファンを有し、
   前記ユニット部材は、前記送風ファンからの気流を前記スペースへ導入する開口と、前記開口の面積を調整する可動部材とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記開口は、前記光走査装置から前記プロセスカートリッジへ照射される走査光が通過する開口であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記可動部材は、前記光走査装置から前記プロセスカートリッジへ照射される走査光を透過させる部材で構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記可動部材を駆動する駆動手段と、
   画像形成装置内の環境温度を検知する検知手段と、
   前記検知手段の検知結果が予め設定された設定値を超えた場合、前記開口の開口率が増大する方向に前記可動部材を移動すべく前記駆動手段を作動する制御手段を有することを特徴とする請求項１ないし３の何れか１つに記載の画像形成装置。
5. 前記可動部材を駆動する駆動手段と、
   装置稼動時間もしくは印刷枚数の少なくとも一方を計測する計測手段と、
   前記計測手段の計測結果が予め設定された設定値を超えた場合、前記開口の開口率が増大する方向に前記可動部材を移動すべく前記駆動手段を作動する制御手段を有することを特徴とする請求項１ないし３の何れか１つに記載の画像形成装置。

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