JP2013068930A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成構成ユニットの温度上昇を効率良く抑えることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像ローラ１１や攪拌スクリュー１２を内蔵し、画像形成装置本体１に着脱可能に装着される現像装置１０を有し、該現像装置１０における現像ローラ１１や攪拌スクリュー１２の軸線方向の一端面には現像駆動部３０が設けられている画像形成装置において、現像装置１０の現像駆動部３０を内包する駆動部ダクト３６と、駆動部ダクト３６に連結され、現像ローラ１１や攪拌スクリュー１２の軸線方向と平行な面に沿って形成された現像ケース面ダクト４１と、駆動部ダクト３６と現像ケース面ダクト４１の一方から他方に空気を流す送風ファン４０または排気ファン４３とを具備している。
【選択図】図６

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリまたはそれらの少なくとも２つの機能を有する複合機等の電子写真方式の画像形成装置に関するものである。

多くの電子写真方式の画像形成装置においては、現像剤規制部材と現像剤との摩擦、現像剤担時体表面と現像剤との摩擦、現像剤同士の摩擦によって熱が発生し、現像剤の温度を上昇させている。また、現像ローラや現像剤攪拌スクリュー等の駆動部（ギヤ、軸、軸受け等）の発熱が、軸や軸受けを保持するケースやスクリュー軸を媒介として、伝達されて現像剤の温度を上昇させていることが分かっている。そして、これら現像剤の温度上昇の結果、現像剤の固着や劣化の問題が発生している。

この問題の対策として、現像剤を冷却することが考えられるが、具体的な達成手段として、特許文献１に記載されているような、現像ユニット側面より空気を当てて冷却する方法が既に知られている。

また、特許文献２には作像ユニットにダクト形状を設けて定着ユニットからの断熱と作像ユニットの冷却を行うことが記載されている。
さらにまた、特許文献３には現像ユニットのケースと現像ユニット着脱時のガイドレールによりダクト形状を形成し、空気を流すことによる冷却方法が記載されている。

これらは現像ケース等を介して現像剤を冷却するものであるが、特許文献４には駆動部発熱による現像剤の温度上昇対策としては現像ローラの前後軸受け部に空気を吹き付けることが記載されている。

しかしながら、上記した冷却手段や方法では現像ケースと駆動部の両方を冷却するものではなく、そして特許文献１〜３に特許文献４を組み合わせて駆動部と現像ケースの両方を冷却しようとすると、現像装置前後等の２箇所に冷却機構が必要であり、装置の大型化やコストが嵩むことが避けられないという問題があった。

さらに、現像剤の温度上昇の原因として、動力源であるモータ自体のエネルギ損失発熱やギヤ伝達等による損失発熱が、本体フレームや機内空気を媒介として伝達していることも分かっている。

よって、効率良く現像剤の温度上昇を冷却するには、発熱源である現像ローラや現像剤攪拌スクリュー等の駆動部（ギヤ、軸、軸受け等）を冷却し、さらに現像ユニットに伝える動力を発生させる本体側の発熱から現像ユニットを断熱することが要求される。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、画像形成構成ユニットの温度上昇を効率良く抑えることができる画像形成装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、本発明は、回転駆動体を内蔵し、画像形成装置本体に着脱可能に装着される画像形成構成ユニットを有し、該画像形成構成ユニットにおける回転駆動体の軸線方向の一端面には内蔵する回転駆動体を駆動する駆動部が設けられている画像形成装置において、ユニットの駆動部を内包する駆動部ダクトと、前記駆動部ダクトに連結され、回転駆動体の軸線方向と平行な面に沿って形成されたユニットケース面ダクトと、前記駆動部ダクトと該ユニットケース面ダクトの一方から他方に空気を流す気流発生手段とを具備することを特徴とする画像形成装置を提案する。

本発明によれば、画像形成構成ユニットに対してユニットの駆動部を内包する駆動部ダクトに回転駆動体の軸線方向と平行な面に沿って形成されたユニットケース面ダクトを連結し、ダクトの一方から他方のダクトに空気を流すことにより、画像形成構成ユニットを効率良く冷却することができる。

本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。 図１の画像形成装置の作像ユニットを構成を示す説明図である。 図１の画像形成装置の作像ユニットを示す斜視図である。 図２に示した作像ユニットを斜め下から見た斜視図である。 現像駆動部側を正面に見た説明図である。 駆動部ダクトを取り付けた状態の現像駆動部を示す斜視図である。 駆動部ダクトを取り外した状態の現像駆動部を示す斜視図である。 本発明の実施の一形態を示す冷却機構の模式図である。 送風の方向を示す作像ユニットの前方斜視図である。 送風の方向を示す現像駆動部の斜視図である。 現像駆動部から排出部までの送風方向を示す斜視図である。 各作像ユニットにおける排出部までの送風方向を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）は攪拌スクリューの好ましい軸の形態を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を用いて詳細に説明する。
図１はフルカラー画像を形成する画像形成装置の一例を示す垂直断面図であり、ここに示した画像形成装置は、画像形成装置本体１内に配置されたドラム状の感光体より成る第１ないし第４の像担持体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと、同じく画像形成装置本体１内に配置された無端状の中間転写ベルト３を有している。中間転写ベルト３は少なくとも支持ローラ４，５に巻き掛けられて矢印Ａ方向に回転駆動される。

上記中間転写ベルト３は、各像担持体２Ｙないし２Ｋの上方に位置し、該中間転写ベルト３の下側の走行辺が各像担持体２Ｙないし２Ｋの周面に当接している。中間転写ベルト３は、各像担持体の表面にそれぞれ形成された互いに異なる色のトナー像が重ねて転写される転写材の一例を構成するものである。

第１ないし第４の各像担持体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ上にトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト３に転写する構成は、そのトナー像の色が異なるだけで、実質的に全て同一であるため、第１の像担持体２Ｙにトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト３に転写する構成だけを説明する。

図２は、図１に示す像担持体２を有する作像ユニット２０の構成を示す説明図で、４つの作像ユニット２０は構成が同じなので、その代表として第１の像担持体２Ｙを備えた作像ユニット２０Ｙを示している。

図２において、像担持体２Ｙは時計方向に回転駆動され、このとき帯電電圧を印加された帯電ローラ６Ｙより成る帯電装置によって像担持体２Ｙが所定の極性に帯電される。帯電後の像担持体２Ｙには、図１に示した光書き込み装置７から出射する光変調されたレーザビームＬが照射され、これによって像担持体２Ｙに静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置１０Ｙによってイエロートナー像として可視像化される。この現像装置１０Ｙは、像担持体２Ｙに対向配置されて現像ローラ１１Ｙと、現像ローラ１１Ｙに現像剤を供給する供給搬送路１２Ｙ’に設けた攪拌スクリュー１２Ｙと、現像領域を通過した現像剤を回収する回収搬送路１３Ｙ’に設けた攪拌スクリュー１３Ｙと、現像ローラ１１Ｙが担持した現像剤の層厚を規制するドクター１４とを備え、攪拌スクリュー１２Ｙ，１３Ｙは現像剤を攪拌しつつ互いに逆方向に搬送する。

中間転写ベルト３を挟んで、像担持体２Ｙと反対側に一次転写ローラ８Ｙが配置され、この一次転写ローラ８Ｙに転写電圧が印加されることにより、像担持体２Ｙ上のトナー像が転写ベルト３上に一次転写される。トナー像転写後の像担持体２Ｙ上に付着する転写残トナーはクリーニング装置９Ｙによって除去される。クリーニング装置９Ｙを通過した像担持体２Ｙが帯電ローラ６Ｙを通るとき、除電と同時に帯電され、次の作像に備える。

上述したところと全く同様にして、図１に示した第２ないし第４の像担持体２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ上にシアントナー像、マゼンタトナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成され、これらのトナー像がイエロートナー像の転写された中間転写ベルト３上に順次重ねて一次転写され、中間転写ベルト３上に合成トナー像が形成される。トナー像転写後の各像担持体２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ上の転写残トナーがクリーニング装置９Ｍ，９Ｃ，９Ｋにより除去されることも第１の像担持体２Ｙの場合と変わりはない。

一方、図１に示すように、画像形成装置本体１内の下部には、例えば転写紙より成る記録媒体Ｐを収容した給紙カセット１５と、給紙ローラ１６を有する給紙装置１４が配置され、給紙ローラ１６の回転によって最上位の記録媒体Ｐが矢印方向に送り出される。送り出された記録媒体Ｐは、位置調整ローラ対（図示せず）によって、所定のタイミングで支持ローラ５に巻き掛けられた中間転写ベルト３の部分と、これに対置された二次転写ローラ１７との間に給送される。このとき、二次転写ローラ１７には所定の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト３上の合成トナー像が記録媒体Ｐに二次転写される。

合成トナー像を二次転写された記録媒体Ｐは、さらに上方に搬送されて定着装置１８を通り、このときトナー像が熱と圧力の作用により記録媒体Ｐ上に定着される。定着装置１８を通過した記録媒体Ｐは、排紙手段によって、画像形成装置本体１の上部の排紙部１９に排出される。また、トナー像転写後の中間転写ベルト３上に付着する転写残トナーは図示していないベルトクリーニング装置によって除去される。なお、すべての作像ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋはガイドレール２１にスライド可能に装着されている。よって、作像ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋは図の紙面のほぼ垂直方向へスライドでき、それにより画像形成装置本体１から着脱することができる。

図３は、作像ユニット２０を示す斜視図、図４は作像ユニット２０を下方から見た斜視図である。
図３及び図４において、符号２２は現像装置１０の現像ケースを示し、現像ケース２２の図の右端側には現像装置１０にトナーもしくはトナーとキャリアからなる現像剤を補給する補給口２３が設けられている。この作像ユニット２０の現像装置１０には図５に示すように、画像形成装置本体１に設けられた駆動ユニット５０の駆動を受けて現像装置１０の現像ローラ１１や攪拌スクリュー１２を駆動を伝達する現像駆動部３０が画像形成装置本体１の奥側となる後端側に設けられている。なお、符号６０は現像駆動部３０と完全に区切られている像担持体２の駆動部であるが、本発明の要旨ではないのでその詳しい説明を省略する。

この現像駆動部３０は、図６に示すように、駆動ユニット５０（図８に示す）の駆動を受ける入力ギヤ３１、入力ギヤ３１とアイドラギヤ３２を介して駆動連結される攪拌スクリュー１２の軸１２Ａに固定されたギヤ３３と、入力ギヤ３１とアイドラギヤ３４を介して駆動連結される現像ローラ１１の軸１１Ａに固定されたギヤ３５（図８に示す）とを有している。現像駆動部３０は図４、図５及び図７等に示すように、駆動部ダクト３６によって覆われており、上記したギヤ群はこの駆動部ダクト３６に覆われた閉空間内に配置されている。そして、この駆動部ダクト３６に覆われた現像駆動部３０には後に詳述するように、冷却するための空気が送り込まれ、符号３７は駆動部ダクト３６に形成された送風入口、符号３８は同じく駆動部ダクト３６に形成された送風出口３８である。駆動部ダクト３６は、画像形成装置本体１でなく現像装置１０に設けられており、アイドラギヤ３２の軸３２Ａは駆動部ダクト３６に嵌められて支持されている。

図８は、本発明の一実施形態を示す模式図であって、図の右側が画像形成装置本体１の正面側で左側が奥側になる。
図８において、画像形成装置本体１の正面側には気流発生手段としての送風ファン４０が設けられ、該送風ファン４０は現像ケース２２の面に沿った現像ケース面ダクト４１を介して上記現像駆動部３０の送風入口３７に通じている。この現像ケース面ダクト４１は、現像装置１１のケース面に沿い、画像形成装置本体１の手前側から奥側に向かって延びる直線状のダクトであり、このダクトには送風ファン４０等の作動によって画像形成装置本体の正面から奥側に向かう送風Ｃが通過する。なお、現像ケース面ダクト４１は現像ケース２２とガイドレール２１とによって囲まれて形成された通路をダクトとして利用すれば、ダクトを設けるためのコストを軽減でき有利である。

現像ケース面ダクト４１を介して送風入口３７から駆動部ダクト３６内に送風された空気は、図８、図９、図１０及び図１１に示す送風Ｄとなって、攪拌スクリュー１２の軸１２Ａや現像ローラ１１の軸１１Ａ、さらには各種ギヤ等を冷却し、送風出口３８から駆動部ダクト３６外に排出されて排気Ｅとなる。

駆動部ダクト３６の送風出口３８は、図１１に示すように、画像形成装置本体１に設けられた排気ダクト４２が接続され、駆動部ダクト３６の送風出口３８を出た排気Ｅは矢印で示すように流れて排気部５２から機外に排出される。このとき、排出部５２は図１２に示すように、すべての作像ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋからの排気ダクト４２Ｙ，４２Ｍ，４２Ｃ，４２Ｋと連通するとともに、すべての排気を単一の排気ファン４３によって行うように構成している。すなわち、１つの排気ファン４３によって作像ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋからの空気を排出するように構成されている。

現像装置１０内の現像剤は、現像ドクターや現像ローラとの摩擦、現像剤同士の摩擦等によって温度が上昇し、さらには図８に示すように、現像装置１０の入力ギヤ３１に伝える駆動ユニット５０の発熱（Ｈ１）、入力ギヤ３１の内面と駆動ユニット５０からの軸５１との摩擦熱（Ｈ２）、入力ギヤ３１、アイドラギヤ３２，３４、ギヤ３３、３５等のギヤ連結表面の摩擦熱（Ｈ３）及び現像ローラ１１や攪拌スクリュー１２等の軸受部の摩擦熱（Ｈ４）等によっても温度が上昇する。

このように温度上昇する現像剤に対し、上記構成の画像形成装置では現像ケース２２の面に沿った現像ケース面ダクト４１を通る送風Ｃにより現像ケース２２の表面から熱を奪って現像装置１０内の現像剤を冷やす。さらに、その送風Ｃはレール形状に曲げられて送風入口３７から駆動部ダクト３６に送り込まれ、送風Ｄとなって駆動ユニット５０、入力ギヤ３１、アイドラギヤ３２，３４、ギヤ３３、３５、現像ローラ１１や攪拌スクリュー１２等の軸受部を当たり、現像剤の温度上昇の原因となっている熱（Ｈ１〜Ｈ４）の駆動系等を直接的に冷やしている。

かくして、本発明は送風ファン４０と排気ファン４３とによって形成される一連の送風によって現像装置１０内の現像剤を冷やし、かつ、その温度上昇の原因となる現像装置１０の駆動系を冷やすことができるものであって、簡単な構成で現像剤の温度上昇を効率良く抑えられる。なお、本実施形態は気流発生手段が送風ファン２２と排気ファン２３の何れか一方のみであっても送風することが可能である。

ところで、駆動部ダクト３６内の各種ギヤの軸や現像ローラ１１や攪拌スクリュー１２の軸１２Ａはその表面積の増加させてより多くの送風Ｄが当たるように構成すれば冷却効率がアップする。

そこで、図１３（ａ）では攪拌スクリュー１２の軸１２Ａを長くして表面積の増加させている。図１３（ｂ）では攪拌スクリュー１２の軸１２Ａに貫通孔２４を形成して表面積の増加させている。図１３（ｃ）では攪拌スクリュー１２の軸１２Ａに周方向の溝２５を形成して表面積の増加させている。図１３（ｄ）では攪拌スクリュー１２の軸１２Ａにフィン形状２６を付して表面積の増加させている。図１３の例では攪拌スクリュー１２の軸１２Ａについて表面積の増加させたが、表面積の増加は攪拌スクリュー１２の軸１２Ａだけでなく各種ギヤの軸や現像ローラ１１の軸に施せば冷却効率がさらにアップする。

なお、本実施形態では画像形成構成ユニットとして現像装置を冷却する冷却機構を備えた画像形成装置について説明したが、冷却する対象は現像装置に限らず、定着装置や転写装置等の画像形成構成ユニットを冷却するものであっても良い。

１ 画像形成装置本体
１０ 現像装置
１１ 現像ローラ
１２、１３ 攪拌スクリュー
２０ 作像ユニット
２１ ガイドレール
２２ 現像装置のケース
３０ 現像駆動部
３６ 駆動部ダクト
４０ 送風ファン
４１ 現像ケース面ダクト
４３ 排気ファン

特開２００９−００９０７４号公報 特開２００８−２５０２８４号公報 特開２００９−２８８５８３号公報 特開２００６−１４５７２７号公報

Claims (7)

1. 回転駆動体を内蔵し、画像形成装置本体に着脱可能に装着される画像形成構成ユニットを有し、該画像形成構成ユニットにおける回転駆動体の軸線方向の一端面には内蔵する回転駆動体を駆動する駆動部が設けられている画像形成装置において、
   ユニットの駆動部を内包する駆動部ダクトと、
   前記駆動部ダクトに連結され、回転駆動体の軸線方向と平行な面に沿って形成されたユニットケース面ダクトと、
   前記駆動部ダクトと該ユニットケース面ダクトの一方から他方に空気を流す気流発生手段とを具備することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記駆動部ダクトに流す空気は、上流にて前記ユニットケース面ダクトを流し、ユニットケースを冷却した後の空気であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記駆動部ダクトが、画像形成装置本体側ではなく画像形成構成ユニットに保持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記画像形成構成ユニットに内蔵された回転駆動体の軸が、前記駆動部ダクトに支持されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の画像形成装置。
5. 前記画像形成構成ユニットに内蔵された回転駆動体の軸が、前記駆動部ダクト内において表面積を増加させる形状が付与されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の画像形成装置。
6. 前記駆動部ダクトは前記画像形成構成ユニットのケースよりも熱伝導率が高い材質でからなることを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の画像形成装置。
7. 前記画像形成構成ユニットが現像ユニットであることを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載の画像形成装置。

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