JP2011215225A - 感光体とその冷却構造及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】感光体を効率良く冷却することができる感光体の冷却構造を提供すること。
【解決手段】軸方向両端にフランジが取り付けられた円筒状の感光ドラム（感光体）の軸心に挿通するドラムシャフト（回転軸）をホルダ４５に支持された軸受を介して本体フレーム４０に回転可能に支持して成る画像形成装置の前記感光ドラムの冷却構造として、前記フランジに形成された通孔とこれに対向する前記ホルダ４５に形成された凹部４５ａとで風路４７を構成し、前記感光ドラム内に発生した気流を前記風路４７を介して感光ドラム外へ排出する。
【選択図】図５

Description

本発明は、感光ドラム等の感光体とその冷却構造及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。

複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、帯電器によって表面が一様に帯電された感光ドラム等の感光体が光走査装置によって露光走査され、その表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。そして、静電潜像は現像装置によって現像剤であるトナーを用いて現像されてトナー像として顕像化され、このトナー像は、転写装置によって用紙上に転写された後に定着装置によって加熱及び加圧されて用紙上に定着され、トナー像が定着された用紙が装置外へ排出されることによって一連の画像形成動作が完了する。

斯かる画像形成装置においては、例えば円筒状の感光ドラムの軸方向両端にはフランジが取り付けられており、感光ドラムは、その軸心に挿通する回転軸とこれを支持する軸受を介して本体フレームに回転可能に支持され、駆動源からの駆動力を受けて所定の速度で回転駆動される。

ところで、前述のように表面にトナー像を担持する感光ドラムが加熱されて温度がトナーの融点以上に上昇すると、該感光ドラムの表面にトナーが融着する等の問題が発生するため、感光ドラムの内部に気流を通して該感光ドラムを冷却することが行われている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開平７−２７１２４０号公報 特開平５−２８９５９０号公報

ところが、感光体の軸心に挿通する回転軸をホルダに支持された軸受を介して本体フレームに回転可能に支持する鋼製を採用する画像形成装置にあっては、軸受を支持するホルダが感光体の一方のフランジの通孔を塞ぐために感光体の内部を流れる気流を効率良く感光体外へと排出することができず、感光体の冷却性能が低下するという問題があった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、冷却性能の高い感光体と、該感光体を効率良く冷却することができる感光体の冷却構造及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、軸方向両端にフランジが取り付けられ、その軸心に挿通する回転軸をホルダに支持された軸受を介して本体フレームに回転可能に支持して成る感光体において、 前記フランジに形成された通孔とこれに対向する前記ホルダに形成された凹部とで風路を構成し、内部に発生した気流を前記風路を介して外部へ排出するようにしたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、軸方向両端にフランジが取り付けられた円筒状の感光体の軸心に挿通する回転軸をホルダに支持された軸受を介して本体フレームに回転可能に支持して成る画像形成装置の前記感光体の冷却構造であって、
前記フランジに形成された通孔とこれに対向する前記ホルダに形成された凹部とで風路を構成し、前記感光体内に発生した気流を前記風路を介して感光体外へ排出するようにしたことを特徴とする。

請求項３記載の画像形成装置は、請求項１記載の感光体及び請求項２記載の感光体の冷却構造を備えることを特徴とする。

本発明によれば、感光体の軸方向一端に取り付けられたフランジに形成された通孔とこれに対向するホルダに形成された凹部とで風路を構成し、感光体内に発生した気流を前記風路を介して感光体外へ排出するようにしたため、ホルダがフランジの通孔を塞ぐことがなく、感光体が気流によって効率良く冷却される。

本発明に係る画像形成装置（レーザープリンタ）の側断面図である。 本発明に係る画像形成装置の感光ドラムの駆動系の構成を示す側断面図である。 ホルダの斜視図である。 感光ドラムの部分斜視図である。 本発明に係る感光ドラムの冷却構造を示す部分斜視図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る画像形成装置の一形態としてのレーザープリンタの側断面図であり、図示のレーザープリンタ１においては、矩形ボックス状のプリンタ本体（筐体）２の上面の中央部に、傾斜した凹状の排紙トレイ３が設けられている。そして、プリンタ本体２の前面（図１の右側が前方）上部には開閉可能な手差しトレイ４が設けられおり、この手差しトレイ４とその奥のプリンタ本体２内に回転可能に設けられた手差し用の給紙ローラ５は手差し給紙部６を構成している。

而して、レーザープリンタ１は、プリンタ本体２内に設けられた搬送路Ｓに沿って記録材である用紙を搬送しながら、不図示の端末等から送信される画像データに基づいて用紙に画像を形成するものであって、前記搬送路Ｓは、側面視略Ｌ字状を成して前記排紙トレイ３へと延びている。

又、レーザープリンタ１は、プリンタ本体２の下部に設けられたカセット給紙部７と、該カセット給紙部７上方のプリンタ本体２内の略中央部に設けられた画像形成部８と、該画像形成部８の後方に配された定着装置９と、該定着装置９上方のプリンタ本体２の上面に設けられた凹状の排紙部１０を備えている。

上記カセット給紙部７は、上面が開放された矩形トレイ状の給紙カセット１１内に複数枚の用紙を積層収容するとともに、給紙カセット１１内の用紙を１枚ずつ取り出すピックローラ１２と、取り出された用紙を１枚ずつ分離して搬送路Ｓへと送り出すフィードローラ１３とリタードローラ１４を備えており、搬送路Ｓには、送り出された用紙を一時待機させた後に所定のタイミングで画像形成部８へと供給するレジストローラ対１５が設けられている。

前記画像形成部８は、手差し給紙部６又はカセット給紙部７から１枚ずつ供給された用紙に画像データに応じた画像を形成するものであって、プリンタ本体２内の略中央部に回転可能に配された像担持体としての感光ドラム１６と、その周囲に配置された帯電器１７、現像手段である現像装置１８、転写手段である転写ローラ１９及びクリーニング装置２０と、これらの上方に配置された光走査装置（ＬＳＵ）２１、補給用のトナーを収容したトナーホッパ２２等を備えている。

又、前記定着装置９は、画像形成部８において用紙に転写されたトナー像を当該用紙に定着させるためのものであって、互いに圧接されて回転する定着ローラ２３と加圧ローラ２４を備えている。尚、定着ローラ２３にはヒータ等の加熱手段が内蔵されており、加圧ローラ２４はバネ等の付勢手段によって定着ローラ２３に所定圧で加圧されており、両者間には定着ニップが形成されている。

更に、前記排紙部１０は、定着装置９においてトナー像が定着された用紙をプリンタ本体２外へと排出するためのものであって、搬送路Ｓの末端に設けられた上下一対の排紙ローラ対２５と、前記定着装置９から搬送路Ｓに沿って搬送される用紙を前記搬送ローラ対２５へと案内する縦リブ状の複数の搬送ガイドリブ２６及びプリンタ本体２外へと排出される用紙を積載するための前記排紙トレイ３を備えている。

次に、以上の構成を有するレーザープリンタ１の画像形成動作について説明する。

例えば、パーソナルコンピュータ（パソコン）等の端末から当該レーザープリンタ１にプリント開始信号が送信されると、画像形成部８においては、感光ドラム１６が不図示の駆動手段によって図１の矢印方向（時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動され、その表面が帯電器１７によって所定の電位に一様に帯電される。そして、端末から送信された画像データに基づくレーザー光が光走査装置２１から出力されて感光ドラム１６上に照射されると、該感光ドラム１６上には画像データに応じた静電潜像が形成される。そして、この感光ドラム１６上に形成された静電潜像は、現像装置１８によって現像剤であるトナーを用いて現像されてトナー像として可視像化される。

ところで、カセット給紙を行う場合、カセット給紙部７の給紙カセット１１内に収容された用紙は、ピックローラ１２によって最上位のものから１枚ずつピックアップされ、フィードローラ１３とリタードローラ１４によって１枚ずつ分離されてレジストローラ対１５へと搬送される。そして、レジストローラ対１５においては、用紙は、一時待機状態とされた後、感光ドラム１６上のトナー像と同期する所定のタイミングで画像形成部８へと供給される。

画像形成部８においては、感光ドラム１６と転写ローラ１９との間の転写ニップへと供給された用紙は、転写ローラ１９によって感光ドラム１６に押し付けられながら搬送されることによって、その表面（転写面）に感光ドラム１６上のトナー像が転写される。そして、トナー像が転写された用紙は、定着装置９へと搬送され、この定着装置９において定着ローラ２３と加圧ローラ２４の定着ニップに挟み込まれて搬送される過程で加熱及び加圧されてトナー像の定着を受ける。尚、用紙へのトナー像の転写後に感光ドラム１６の表面に残留するトナー（転写残トナー）はクリーニング装置２０によって除去され、表面が清掃された感光ドラム１６は次の画像形成動作に備えられる。

而して、定着装置９にて表面にトナー像が定着された用紙は、搬送路Ｓを上方へと排紙部１０に向かって搬送され、搬送ガイドリブ２６に沿って排紙ローラ対２５へと導かれ、排紙ローラ対２５によって挟み込まれた状態でプリンタ本体２外へと送り出され、プリンタ本体２の上部に設けられた排紙トレイ３上に積載され、一連の画像形成動作が終了する。

尚、ユーザーが手差しで給紙する場合には、手差し給紙部６の手差しトレイ４上に積載された用紙が手差し用の給紙ローラ５によってレジストローラ対１５へと供給され、以後は前述と同様のプロセスを経て用紙に画像が形成され、画像が形成された用紙はプリンタ本体２外の排紙トレイ３上に積載される。

ところで、前記感光ドラム１６は図２に示す回転駆動ユニット３０によって所定の速度（プロセススピード）で回転駆動される。以下、感光ドラム１６の駆動系及び冷却構造を図２〜図５に基づいて説明する。尚、図２は感光ドラムの駆動系の構成を示す側断面図、図３ホルダの斜視図、図４感光ドラムの部分斜視図、図５感光ドラムの冷却構造を示す部分斜視図である。

図２に示すように、回転駆動ユニット３０は、一端面（図２の右端面）が開口したボックス状のハウジング３１を備えており、このハウジング３１の開口部はプレート３２によって閉じられている。そして、プレート３２には、回転駆動力を発生する駆動源であるモータ３３と、回転軸であるドラムシャフト３４のハウジング３１内に差し込まれた軸方向一端（図２の右端）を回転可能に支持するための軸受３５が取り付けられている。

上記モータ３３の出力軸（モータ軸）３３ａはハウジング３１の内部に水平に突出しており、その先端に形成された小径のピニオン３６にはドラムシャフト３４のハウジング３１内に差し込まれた部分に結着された大径のギヤ３７が噛合している。

感光ドラム１６の軸中心を貫通するドラムシャフト３４の軸方向一端部（図２の右端部）はハウジング３１のボス部３１Ａを貫通してハウジング３１内に水平に差し込まれており、その端部はプレート３２に取り付けられた前記軸受３５を介してプレート３２に回転可能に支持されている。

又、ドラムシャフト３４のハウジング３１外の部位の２箇所（図２の左端部と中間部）は軸受３８，３９を介して本体フレーム４０に回転可能に支持されている。従って、ドラムシャフト３４は、その軸方向の３点が軸受３５，３８，３９によって回転可能に支持されている。尚、ドラムシャフト３４の軸受３９の近傍にはカップリング４１が軸方向に摺動可能に挿通しており、このカップリング４１は、周方向には回転不能（つまり、ドラムシャフト３４と一体に回転するよう）にドラムシャフト３４に支持され、スプリング４２によって感光ドラム１６の方向に常時付勢されている。

他方、感光ドラム１６の軸方向両端にはフランジ４３，４４がそれぞれ取り付けられており、一方のフランジ４４には、図４に示すように、前記カップリング４１が係合するための８つの係合溝４４ａが周方向に形成されており、これらの係合溝４４ａが形成された８箇所のうちの４箇所（交互に４箇所）には円筒状の感光ドラム１６の内部と外部とを連通させる通孔４４ｂ（図４に斜線にて表示）が形成されている。尚、図示しないが他方のフランジ４３にも同様の通孔が複数形成されている。又、各フランジ４３，４４の内面にはファン機能を有する羽根が形成されている。

ところで、ドラムシャフト３４を回転可能に支承する前記軸受３９はホルダ４５によって支持されているが、このホルダ４５は、図３に示すように、円筒状の嵌合部４５Ａとその端部に一体に形成されたフランジ部４５Ｂを備えており、嵌合部４５Ａの外周４箇所には軸方向に貫通する凹部４５ａが形成されている。又、ホルダ４５のフランジ部４５Ｂの上下には円孔４５ｂが形成されている。

而して、ホルダ４５は、図５に示すように、その嵌合部４５Ａが本体フレーム４０の円孔に差し込まれて位置決めされた後、フランジ部４５Ｂに形成された２つの円孔４５ｂに挿通するネジ４６（図２参照）によって本体フレーム４０に取り付けられるが、このホルダ４５の嵌合部４５Ａの外周に形成された４つの凹部４５ａとホルダ４５に対向する感光ドラム１６の一方のフランジ４４に形成された４つの通孔４４ｂとは軸方向に貫通する風路４７をそれぞれ構成している。

而して、回転駆動ユニット３０のプレート３２に取り付けられたモータ３３が起動されると、その出力軸（モータ軸）３３ａの回転はピニオン３６とギヤ３７によって減速されてドラムシャフト３４に伝達され、該ドラムシャフト３４が所定の速度で回転駆動される。すると、このドラムシャフト３４の回転はカップリング４１とこれに係合する係合溝４４ａが形成されたフランジ４４を介して感光ドラム１６に伝達され、該感光ドラム１６がドラムシャフト３４と共に所定の速度（プロセススピード）で回転駆動されて画像形成に供される。

上述のように感光ドラム１６が回転すると、これと共に回転するフランジ４３，４４の各内面に設けられた羽根によるファン作用によって空気が一方のフランジ４３の不図示の通孔から感光ドラム１６内に導入され、この空気は感光ドラ１６ム内を他方のフランジ４４に向かって軸方向（図２の右方向）に向かって流れる。この場合、ホルダ４５はフランジ４４の通孔４４ｂを塞ぐことがなく、空気はフランジ４４の通孔４４ｂとホルダ４５の嵌合部４５Ａに形成された凹部４５ａとで構成される風路４７を通って感光ドラム１６外へと効率良く排出されるため、感光ドラム１６は、その内部に発生する軸方向の気流によって効率良く冷却され、その表面にトナーが融着する等の問題が発生することがなく、安定した画像形成動作がなされる。

尚、以上は本発明をレーザープリンタとこれに備えられた回転駆動ユニットに対して適用した形態について説明したが、本発明は、その他のプリンタや複写機等を含む他の任意の画像形成装置とこれに備えられた回転駆動ユニットに対しても同様に適用可能であることは勿論である。

１ レーザープリンタ（画像形成装置）
２ プリンタ本体
３ 排紙トレイ
４ 手差しトレイ
５ 給紙ローラ
６ 手差し給紙部
７ カセット給紙部
８ 画像形成部
９ 定着装置
１０ 排紙部
１１ 給紙カセット
１２ ピックローラ
１３ フィードローラ
１４ リタードローラ
１５ レジストローラ対
１６ 感光ドラム（感光体）
１７ 帯電器
１８ 現像装置
１９ 転写ローラ
２０ クリーニング装置
２１ 光走査装置
２２ トナーホッパ
２３ 定着ローラ
２４ 加圧ローラ
２５ 排紙ローラ対
２６ 搬送ガイドリブ
３０ 回転駆動ユニット
３１ ハウジング
３１Ａ ハウジングのボス部
３２ プレート
３３ モータ
３３ａ モータの出力軸（モータ軸）
３４ ドラムシャフト（回転軸）
３４ａ ドラムシャフトの凹部
３５ 軸受
３６ ピニオン
３７ ギヤ
３８，３９ 軸受
４０ 本体フレーム
４１ カップリング
４２ スプリング
４３，４４ フランジ
４４ａ フランジの係合溝
４４ｂ フランジの通孔
４５ ホルダ
４５Ａ ホルダの嵌合部
４５Ｂ ホルダのフランジ部
４５ａ ホルダの凹部
４５ｂ ホルダの円孔
４６ ネジ
４７ 風路
Ｓ 搬送路

Claims (3)

1. 軸方向両端にフランジが取り付けられ、その軸心に挿通する回転軸をホルダに支持された軸受を介して本体フレームに回転可能に支持して成る感光体であって、
   前記フランジに形成された通孔とこれに対向する前記ホルダに形成された凹部とで風路を構成し、内部に発生した気流を前記風路を介して外部へ排出するようにしたことを特徴とする感光体。
2. 軸方向両端にフランジが取り付けられた円筒状の感光体の軸心に挿通する回転軸をホルダに支持された軸受を介して本体フレームに回転可能に支持して成る画像形成装置の前記感光体の冷却構造であって、
   前記フランジに形成された通孔とこれに対向する前記ホルダに形成された凹部とで風路を構成し、前記感光体内に発生した気流を前記風路を介して感光体外へ排出するようにしたことを特徴とする感光体の冷却構造。
3. 請求項１記載の感光体及び請求項２記載の感光体の冷却構造を備えることを特徴とする画像形成装置。
   

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