JP2016020987A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ファンを用いることなく画像形成装置の内部温度の上昇を抑制することのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置１は、第１定着ハウジング８８の内壁面に、熱を反射する熱反射材料からなるコーティング部９１を有する。これにより、加熱ローラー８５からの輻射熱がコーティング部９１により反射される。その結果、定着部１５の内部が保温されるとともに、第１定着ハウジング８８の温度上昇を抑制することができる。また、画像形成装置１は、第１定着ハウジング８８の外壁面に、熱エネルギーを運動エネルギーに変換する熱交換材料からなるコーティング部９２を有する。これにより、定着部１５から生じる熱のエネルギー一部がコーティング部９１により画像形成装置１の外部に放出される。
【選択図】図５

Description

本発明は、定着装置を備えた電子写真方式の画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置には、例えば定着装置などのように発熱する装置が内蔵されている。そのため、画像形成動作が行われて前記定着装置が駆動されると、定着装置の発熱によって画像形成装置の内部温度が上昇する。画像形成装置の内部温度が過剰に上昇すると、内部に配置されている感光体ドラムやクリーニング部等に不要な熱を与える。その結果、装置内部に搭載されている他の部材の変形及び耐久性の低下を招いたり、或いは現像剤の変質に起因する印刷品質の低下を招いたりする。そのため、画像形成装置の内部温度の上昇を抑制する必要がある。この内部温度の上昇を抑制する手段として、ファンが一般的に用いられる。

しかし、冷却のためにファンを駆動させると、画像形成装置全体における電力消費量が増加する。ここで、近年の機器に対する省エネ性能の向上が要求されていることを鑑みれば、ファンを用いずに装置内部の温度上昇を抑制する技術の開発が急がれる。

これに関連する技術として、熱エネルギーを運動エネルギーに変換する熱交換塗料を現像器の外表面に塗布することにより現像器の温度上昇を防止する技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１２−６３６０６号公報

しかしながら、熱交換塗料を現像器の外表面に塗布して現像器の温度上昇を防止するだけでは、電子写真方式の画像形成装置における熱対策として十分ではない。すなわち、画像形成装置の内部温度を上昇させる主たる熱源は定着装置であるため、この定着装置から発生する熱を適切に処理しなければ、依然として、装置内部に搭載されている部材の変形等の問題は残る。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ファンを用いることなく画像形成装置の内部温度の上昇を抑制することのできる画像形成装置を提供することである。

本発明の一の局面に係る画像形成装置は、定着部と、加熱部と、第１筐体と、第１コーティング部と、第２コーティング部とを有する。前記定着部は、互いに圧接されたローラー対を有し、前記ローラー対によってシートを挟持して加熱しつつ搬送することにより前記シートに形成されたトナー像を前記シートに定着させる。前記加熱部は、前記ローラー対のうち少なくとも一方のローラーを加熱する。前記第１筐体は、前記ローラー対を収容する。前記第１コーティング部は、前記第１筐体の内壁面に形成され、熱を反射する材料からなる。前記第２コーティング部は、前記加熱部により加熱された前記ローラーの熱が伝達されうる熱伝達部の外面に形成され、熱エネルギーを運動エネルギーに変換する材料からなる。

本発明によれば、熱を反射する材料からなる前記第１コーティング部が、前記第１筐体の内壁面に形成される。これにより、前記第１筐体、すなわち定着部の内部を保温することができる。また、熱エネルギーを運動エネルギーに変換する材料からなる前記第２コーティング部が、前記加熱部により加熱されたローラーの熱が伝達されうる熱伝達部の外面に形成される。これにより、前記熱伝達部の外面に伝達された熱のエネルギーの少なくとも一部が前記第２コーティング部によって画像形成装置の外部に放出される。

以上により、前記熱伝達部の内部に設けられた各部材や、前記熱伝達部の周辺に配設されている部材に熱が伝達されるのを防止又は抑制することができる。その結果、ファンを用いることなく画像形成装置の内部温度の上昇を抑制することができる。

図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態の構成を示す模式図である。 図２は、中間転写ユニットの外観斜視図である。 図３は、画像形成部における感光体ドラム、現像部及びクリーニング部を模式的に示す断面図である。 図４は、画像読取部を構成するスキャナフレームの全体斜視図である。 図５は、定着部の一部断面図である。 図６は、中間転写ユニットのケーシングの断面図である。 図７は、本実施形態の効果を検証するための実験結果を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明される実施形態は本発明を具体化した一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。図１に示す画像形成装置１は、本発明の画像形成装置の一例である。以下の説明では、画像形成装置１が平坦面に設置された状態を基準として上下方向７を定義する。また、画像形成装置１を手前側（正面側）から見て左右方向８を定義する。また、図１の紙面に直交する方向を前後方向９と定義する。

画像形成装置１は、画像読取機能、ファクシミリー機能、及び画像形成機能などを備える複合機である。画像形成装置１は複合機に限られず、複写機、スキャナーなどのように単一機能を有する専用機であってもよい。

図１に示されるように、画像形成装置１は、装置本体２の上方に、原稿カバー８０、画像読取部７０を備えている。

原稿カバー８０には、ＡＤＦ８１が設けられている。画像読取部７０は、原稿から画像データを読み取る。図１に示されるように、画像読取部７０は、読取ユニット７１を有する。読取ユニット７１は、ＬＥＤ光源７６及びミラー７７などの読取光学系を備えている。画像読取部７０は、ミラー７２、７３、光学レンズ７４、ＣＣＤ７５を有する。

図４に示されるように、画像読取部７０は、略直方形状のスキャナフレーム７０１を有する。スキャナフレーム７０１は、前後側板７１１，７１２及び左右側板７１３，７１４を有する。スキャナフレーム７０１内に、前記各部材７１〜７５が収納されている。コンタクトガラス７８は、スキャナフレーム７０１の上部に設けられている。スキャナフレーム７０１は、本発明における第４筐体の一例である。

図１に示されるように、画像形成装置１は、装置本体２内に、給紙カセット３と、中間転写ユニット４と、排紙トレイ５と、給紙部１１と、画像形成部２１と、二次転写部１４と、定着部１５とを有する。本実施形態に係る画像形成装置１は、いわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置であり、複数の画像形成部２１を有する。

中間転写ユニット４は、中間転写ベルト１２と、駆動ローラー１２ａと、テンションローラー１２ｂとを有する。図２に示されるように、中間転写ユニット４は、ケーシング４５を有する。ケーシング４５は、上壁部４５ａ及び側壁部４５ｂ，４５ｃを有する。側壁部４５ｂ、４５ｃは、左右方向８に長尺の形状を有する。側壁部４５ｂと側壁部４５ｃとは、一定の間隔を隔てて平行に配置され向かい合う。上壁部４５ａは、その側壁部４５ｂ、４５ｃの上部に設けられている。ケーシング４５は、中間転写ベルト１２等の各部材を覆う。

画像形成部２１は、中間転写ベルト１２にトナー像を一次転写する。画像形成部２１は、図１の左右方向８に並設されている。画像形成部２１は、互いに色の異なるトナー像を形成する。すなわち、画像形成装置１は、図１の右から順に、ブラック（Ｋ）用の画像形成部２１、シアン（Ｃ）用の画像形成部２１、マゼンタ（Ｍ）用の画像形成部２１、イエロー（Ｙ）用の画像形成部２１を有する。画像形成部２１は、感光体ドラム２４と、帯電部２５と、クリーニングユニット２６と、現像部２７と、一次転写ローラー２８とを備えている。

図３に示されるように、画像形成部２１には、現像部２７、感光体ドラム２４及びクリーニング部２６が備えられている。現像部２７は、ハウジング２９とマグネットローラー２５Ａとを有する。マグネットローラー２５Ａは、ハウジング２９に回転可能に支持されている。ハウジング２９は、例えばＡＢＳ樹脂を材料として作成されている。ハウジング２９は、本発明の第２筐体の一例である。クリーニング部３４は、クリーニング部材であるクリーニングローラー３１Ａ、クリーニングブレード３１Ｂ、排出スクリュー３２及びトナーボックス３０を備えている。トナーボックス３０は、本発明の第３筐体の一例である。

画像形成部２１に対応してトナーコンテナ２０が設けられている。トナーコンテナ２０は、装置本体２内にそれぞれ着脱可能に装着されている。トナーコンテナ２０には、画像形成部２１が形成する画像の色の補給用トナーが収納されている。画像形成部２１の下方には、露光部２２が備えられている。露光部２２は、感光体ドラムの帯電された表面に対し画像データに基づきレーザー光を走査して静電潜像を形成する。

定着部１５は、印刷シートに二次転写されたトナー像を熱によって印刷シートに定着する。図５に示されるように、定着部１５は、加熱ローラー８５及び加圧ローラー８６を有する。加熱ローラー８５は、ヒーター８７を有する。加熱ローラー８５は、画像形成装置１の前後方向９に延びる長尺状の部材である。加熱ローラー８５は、両端が定着部１５の第１定着ハウジング８８に支持された長尺のガイド部材（不図示）により回転可能に支持されている。加熱ローラー８５は、回転駆動部（不図示）により回転駆動されることで所定方向へ回転する。第１定着ハウジング８８は、例えばガラス強化ポリエステルを材料として作成されている。

ヒーター８７は、両端が定着部１５の第１定着ハウジング８８に支持された長尺の支持部材（不図示）に取り付けられている。ヒーター８７は、電流が供給されることにより発熱する熱源である。すなわち、ヒーター８７は、例えばハロゲンヒーターやセラミックヒーター等によって構成され、通電されることによって熱を周囲に放射する。これにより、加熱ローラー８５の周面全体が内部から加熱される。第１定着ハウジング８８は、本発明における第１筐体に相当する。ヒーター８７は、本発明における加熱部の一例である。

加圧ローラー８６は、加熱ローラー８５に平行に配置され、加熱ローラー８５の表面に対してバネ（不図示）などによって圧接されている。加圧ローラー８６は、加熱ローラー８５に圧接され、弾性変形して凹まされている。これにより、加熱ローラー８５と加圧ローラー８６との間には、ニップ部Ｎが形成されている。加圧ローラー８６は、支軸８９を有しており、支軸８９が定着部１５の第２定着ハウジング９０に回転可能に支持されている。これにより、加圧ローラー８６が回転可能となる。加圧ローラー８６は、加熱ローラー８５の回転に伴って加熱ローラー８５と逆方向に従動回転する。

定着部１５には、シートがその画像面を定着ローラー側に向けた状態で搬送されてくる。定着部１５においては、シートがニップ部Ｎを例えば右から左へ抜けるように搬送される。この搬送方向の場合、時計回転方向に回転駆動される加熱ローラー８５に加圧ローラー８６が圧接されることにより、加圧ローラー８６が図５において反時計回転方向へ従動回転する。このため、ニップ部Ｎに進入したシートは、加熱ローラー８５及び加圧ローラー８６によって挟持されつつ、熱の供給を受けながら左方へ搬送される。シートに形成されたトナー像は、加熱ローラー８５から供給される熱によって溶融しシートに定着する。このように、加熱ローラー８５及び加圧ローラー８６は、シートを挟持しつつ加熱することにより前記シートに形成されたトナー像を前記シートに定着させる。加熱ローラー８５及び加圧ローラー８６は、本発明におけるローラー対に相当する。

ところで、本実施形態に係る電子写真方式の画像形成装置１には、例えば定着部１５などのように発熱する装置が内蔵されている。そのため、画像形成動作が行われて定着部１５が駆動されると、定着部１５の発熱によって画像形成装置１の内部温度が上昇する。画像形成装置１の内部温度が過剰に上昇すると、内部に配置されている感光体ドラム２４やクリーニングユニット２６等に不要な熱を与える。その結果、装置内部に搭載されている他の部材の変形及び耐久性の低下を招いたり、或いは現像剤の変質に起因する印刷品質の低下を招いたりする。そのため、画像形成装置１の内部温度の上昇を抑制する必要がある。この内部温度の上昇を抑制する手段として、ファンが一般的に用いられる。

しかし、冷却のためにファンを駆動させると、画像形成装置１全体における電力消費量が増加する。ここで、近年の機器に対する省エネ性能の向上が要求されていることを鑑みれば、ファンを用いずに装置内部の温度上昇を抑制する技術の開発が急がれる。ここで、熱エネルギーを運動エネルギーに変換する熱交換塗料が知られている。

本実施形態では、図５に示されるように、第１定着ハウジング８８の外壁面に、熱エネルギーを運動エネルギーに変換する熱交換材料からなるコーティング部９２がローラー塗装によって形成されている。これにより、定着部１５から発せられる熱のエネルギーの一部がコーティング部９１により画像形成装置１の外部に放出される。

また、図５に示されるように、第１定着ハウジング８８の内壁面に、熱を反射する熱反射材料からなるコーティング部９１がローラー塗装によって形成されている。これにより、加熱ローラー８５からの輻射熱がコーティング部９１により反射される。その結果、定着部１５の内部が保温されるとともに、第１定着ハウジング８８の温度上昇を抑制することができる。

コーティング部９２が熱のエネルギーの一部を画像形成装置１の外部に放出させるメカニズムは、次のようなものと考えられる。すなわち、コーティング部９１を構成する前記熱交換塗料は、コーティング部９１の表面に当たった熱のエネルギーをコーティング部９２内に分散する。そして、コーティング部９２内に含有されているエネルギー変換材料によってその熱エネルギーが運動エネルギーに変換される。すなわち、前記エネルギー変換材料が前記熱エネルギーによって運動する。前記エネルギー変換材料の運動が、コーティング部９２が形成された対象物、ここでは第１定着ハウジング８８の外壁面を振動させる。その振動が周辺の空気に伝播し、この空気の振動が周辺の部材を介して画像形成装置１の外部の空気に伝播する。このように、前記熱エネルギーの一部が画像形成装置１の外部に放出される。

その結果、定着部１５から発せられる熱が定着部１５の周辺に配設されている部材及び装置に伝達するのを抑制することができ、画像形成装置１の内部の温度上昇を抑制することができる。コーティング部９１は、本発明における第１コーティング部に相当する。コーティング部９２は、本発明における第２コーティング部の一例である。

さらに、本実施形態では、図６に示されるように、中間転写ユニット４のケーシング４５の外壁面にも前記熱交換塗料からなるコーティング部９３がローラー塗装によって形成されている。これにより、定着部１５から生じる熱が中間転写ユニット４内に伝達するのを抑制することができる。コーティング部９３は、本発明における第２コーティング部の一例である。

また、本実施形態では、現像部２７のハウジング２９の外壁面にも前記熱交換材料からなるコーティング部がローラー塗装によって形成されている。このコーティング部も、本発明における第２コーティング部の一例である。

本発明者は、コーティング部９１〜９３の効果を検証する実験を行った。以下、その実験の結果について説明する。前記実験において用いた前記熱反射塗料として、日本中央研究所株式会社製の製品名「アドグリーン」と、日本テレニクス株式会社製の製品名「セラミックコート」とを採用した。前者を採用したものを実施例１、後者を採用したものを実施例２とする。なお、前記熱反射塗料として、株式会社ＮＮＣコーポレーション製の製品名「ナノコートスーパー」も利用可能である。また、前記実験において用いた前記熱交換塗料として、アルバー工業株式会社製の製品名「タフコート」を採用した。

前記実施例１では、第１定着ハウジング８８の内壁面におけるコーティング部９１の膜厚を１００μｍとした。第１定着ハウジング８８の外壁面におけるコーティング部９２の膜厚を８０μｍとした。中間転写ユニット４のケーシング４５の外壁面におけるコーティング部９３の膜厚を６０μｍとした。現像部２７のハウジング２９の外壁面におけるコーティング部の膜厚を６０μｍとした。

前記実施例２では、第１定着ハウジング８８の内壁面におけるコーティング部９１をセラミックコートとしていること以外は、実施例１と同様である。

本実施形態に係る実施例１、２の効果を検証するため、本発明者は、図７に示されるように、本実施形態（実施例１，２）と比較する比較例として４パターンの比較例１〜４を設けた。すなわち、比較例１〜４においては、第１定着ハウジング８８の内壁面には、本実施形態のような前記熱反射塗料からなるコーティング部９１が形成されていない。また、第１定着ハウジング８８の外壁面について、比較例１では、本実施形態のような前記熱交換塗料からなるコーティング部９２が形成され、比較例２〜４では形成されていない。また、中間転写ユニット４のケーシング４５の外壁面及び現像部２７のハウジング２９の外壁面について、比較例１、２では、本実施形態のような前記熱交換塗料からなるコーティング部９２が形成され、比較例３、４では形成されていない。また、比較例４は、比較例３に対し２個の冷却ファンが設置され、前記冷却ファンを作動させた状態で測定している。なお、加熱ローラー８５の温度については、本実施形態も含めてどのパターンも同一の温度（１５０℃）とした。これらの条件以外は、実施例１と同様である。

以上の実験条件の下で、Ａ４サイズの記録紙に６％の印字率でカラー印刷が２０００枚連続して行われたときの第１定着ハウジング８８の内壁面の温度、第１定着ハウジング８８の内壁面及び外壁面の温度、中間転写ユニット４のピーク温度、現像部２７のピーク温度を測定した。なお、前記ピーク温度とは、画像形成装置１の動作状態に応じて変動する温度のうち最高温度をいう。

図７に示されるように、比較例２と比較例３とを比較すると、比較例２では中間転写ユニット４のケーシング４５の外壁面に、前記熱交換塗料からなるコーティング部９２が形成されているのに対し、比較例３ではそれが形成されていない点で相違する。この相違により、比較例２では、比較例３に比べて中間転写ユニット４のピーク温度が８℃低くなった。

比較例１と比較例２とを比較すると、比較例１では第１定着ハウジング８８の外壁面に前記熱交換塗料からなるコーティング部９２が形成されているのに対し、比較例２ではそれが形成されていない点で相違する。この相違により、比較例１では、比較例２に比べて第１定着ハウジング８８の外壁面の温度が３０℃、中間転写ユニット４のピーク温度が２７℃、現像部２７のピーク温度が２３℃低くなった。

本実施形態に係る実施例１、２と比較例１とを比較すると、実施例１、２では、第１定着ハウジング８８の内壁面に、前記熱反射塗料からなるコーティング部９１が形成されているのに対し、比較例１ではそれが形成されていない点で相違する。この相違により、実施例１、２では、比較例１に比べて第１定着ハウジング８８の内壁面の温度が１５℃、第１定着ハウジング８８の外壁面の温度が１０℃、中間転写ユニット４のピーク温度が５℃、現像部２７のピーク温度が４℃低くなった。

すなわち、実施例１、２とコーティング部９１〜９３が設けられていない比較例３とを比較すると、実施例１、２では、比較例３より、第１定着ハウジング８８の内壁面の温度が１５℃、第１定着ハウジング８８の外壁面の温度が４０℃、中間転写ユニット４のピーク温度が４０℃、現像部２７のピーク温度が３７℃低くなるという実験結果が得られた。また、実施例１、２と比較例４とを比較すると、中間転写ユニット４のピーク温度及び現像部２７のピーク温度を、ファンを用いた比較例４と同等レベル又はそれ以下に低下させることができるという実験結果が得られた。このように、本実施形態では、ファンを用いることなく画像形成装置１の内部の温度上昇を抑制することができることが確認できた。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は前述した内容のものに限られず、種々の変形例が適用可能である。

前記実施形態では、前記熱交換材料からなるコーティング部の形成対象を第１定着ハウジング８８の外壁面とされているが、その形成対象はそれに限定されるものではない。例えば、現像部２７のハウジング２９の外壁面、クリーニングユニット２６のケーシング３０の外壁面、露光部２２のケーシング２２Ａの外壁面に前記熱交換材料からなるコーティング部が形成されてもよい。或いは、画像読取部７０のスキャナフレーム７０１（図４参照）の外表面に前記コーティング部が形成されてもよい。これにより、定着部１５から発せられる熱がスキャナフレーム７０１内の各部材に熱が伝わるのを抑制することができる。さらには、画像形成装置１の骨格を成す本体フレーム又は内部を通る本体フレームの外表面に前記コーティング部が形成されてもよい。これにより、本体フレームを通じて定着部１５から発せられる熱が定着部１５の周辺に配設されている部材及び装置に伝達するのを抑制することができる。

１：画像形成装置
１５：定着部
２４：感光体ドラム
２６：クリーニングユニット
２７：現像部
３０：ケーシング（第３筐体）
６０：ケーシング（第２筐体）
６４：現像ローラー
８５：加熱ローラー
８６：加圧ローラー
８７：ヒーター（加熱部）
８８：定着側筐体（第１筐体）
９１：コーティング部（第１コーティング部）
９２：コーティング部（第２コーティング部）
９３：コーティング部（第２コーティング部）
７０１：スキャナフレーム（第４筐体）

Claims (6)

1. 互いに圧接されたローラー対を有し、前記ローラー対によってシートを挟持して加熱しつつ搬送することにより前記シートに形成されたトナー像を前記シートに定着させる定着部と、
   前記ローラー対のうち少なくとも一方のローラーを加熱する加熱部と、
   前記ローラー対を収容する第１筐体と、
   前記第１筐体の内壁面に形成され、熱を反射する材料からなる第１コーティング部と、
   前記加熱部により加熱された前記ローラーの熱が伝達されうる熱伝達部の外面に形成され、熱エネルギーを運動エネルギーに変換する材料からなる第２コーティング部と、
   を有する画像形成装置。
2. 前記熱伝達部は、前記第１筐体を含み、
   前記第２コーティング部は、前記第１筐体の外壁面に形成されている請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記熱伝達部は、感光体ドラムに形成された静電潜像を現像剤により顕像化する現像ローラーを収容する第２筐体を含み、
   前記第２コーティング部は、前記第２筐体の外壁面に形成されている請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記熱伝達部は、感光体ドラムをクリーニングするクリーニング部材を収容する第３筐体を含み、
   前記第２コーティング部は、前記第３筐体の外壁面に形成されている請求項１乃至３に記載の画像形成装置。
5. 前記熱伝達部は、感光体ドラムの帯電された表面に対し画像データに基づきレーザー光を走査して静電潜像を形成するレーザー光出力ユニットを収容する第４筐体を含み、
   前記第２コーティング部は、前記第４筐体の外壁面に形成されている請求項１乃至４に記載の画像形成装置。
6. 前記第２コーティング部は、前記画像形成装置における本体フレームの外面に形成されている請求項１乃至５に記載の画像形成装置。

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