JP2017161766A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】専用の排気ダクトを設置することなく、冷却対象の内部を効率的に冷却できる画像形成装置を提供することである。【解決手段】本発明に係る画像形成装置は、記録媒体に画像を形成する像担持体と、像担持体に光を照射する露光装置と、を有する画像形成手段と、画像形成手段の長手方向であって、互いに対向する位置から、画像形成手段の内部を冷却するために空気を吹き付ける送風手段と、露光装置を、像担持体から離れた位置で保持することを可能とさせる空間を含む露光装置保持部と、を有する画像形成装置において、露光装置保持部は、送風手段より画像形成装置の内部に吹き付けられた空気が空間を流通して外部に排出されるように構成されている、ことを特徴とする。【選択図】図５

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

記録材に画像を形成する画像形成プロセスでは、画像形成手段にかかる帯電工程、露光工程、現像工程などにおいて電気的な熱を発する。また、画像形成プロセスの処理工程における感光体のクリーニング工程においては、画像形成処理後で、感光体に付着した余剰の現像剤であるトナーを拭き取る際に生じる摩擦熱などを発する。このように、画像形成プロセスの工程では、種々の作用による熱が生じることになる。

画像形成プロセスで発生した熱は、画像形成手段の特に現像装置内のトナーに大きな影響を与える。トナー自体が高温になりすぎてしまうと、トナーの物性に変化が生じる。画像形成プロセスでは、現像装置から液体のトナーを排出し、感光体に付着させることで画像形成を実現しているが、トナーが高温になってしまうことで、例えば液体であったトナーが固形化してしまい、感光体がトナーに付着せずに、画像形成不良を起こしてしまうことがある。

更に近年では、画像形成プロセスの更なる高速化が進んでいる。画像形成装置の画像形成プロセスの高速化は、例えば画像形成手段にかかる帯電工程、露光工程、現像工程など、各々のプロセスの処理速度が上がることにより実現されるものである。各々のプロセスの処理速度が上がることにより、装置内の温度は従来よりも更に高温となる。

画像形成プロセスの高速化に伴い、トナーの物性変化による画像形成不良の発生リスクは更に高まる。そこで、画像形成プロセスの高速化に伴い、装置内を効率よく冷却できる技術の確立が求められている。特許文献１では、装置内の温度上昇に伴い、トナー漏れが発生しまうことを防止する目的で、冷却対象の長手方向の片一方に外気を吸気し装置内に外気を吹き出す吸気ファンを、もう一方に装置内に吹き出された外気を外部に排気する排気ファンを備えた画像形成装置が公開されている。

また、特許文献２では、画像形成手段を効率的に冷却する目的で、冷却対象の長手方向の双方に外気を吸気し装置内に外気を吹き出す吸気ファンを備えた画像形成装置が公開されている。

特許文献１の画像形成装置では、冷却対象の長手方向において、外気を装置内に吹き付ける吸気ファンを備えている側と、装置内に吹き出された外気を外部に排気する排気ファンを備えている側とで冷却効率が異なってしまうため、装置内を効率よく冷却できるとは言い難い。また、特許文献２では、冷却対象の長手方向の双方から外気が吹き付けられるため、冷却対象の長手方向において冷却効率が異なる特許文献１の問題は解消されているといえる。

しかし、特許文献２では、装置内を冷却した際に外気が温風となった際の排気方法について明記されていない。冷却対象が発する熱を吸収した温風を排気できなければ装置内を効率的に冷却することはできない。通常、排気の際には専用のダクトを設けて排気を行うが、装置内の限られたスペースでダクトを設置することは非常に困難である。専用のダクトを設置することで装置自体が大型化してしまうということが新たな課題となっている。

つまり、専用の排気ダクトの設置による装置の大型化を抑制し、装置内の温度を効率的に冷却することが課題となっている。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、専用の排気ダクトを設置することなく、冷却対象の内部を効率的に冷却できる画像形成装置を提供することである。

係る目的を達成するために、本発明は、以下の特徴を有することとする。

本発明に係る画像形成装置は、記録媒体に画像を形成する像担持体と、像担持体に光を照射する露光装置と、を有する画像形成手段と、画像形成手段の長手方向であって、互いに対向する位置から、画像形成手段の内部を冷却するために空気を吹き付ける送風手段と、露光装置を、像担持体から離れた位置で保持することを可能とさせる空間を含む露光装置保持部と、を有する画像形成装置において、露光装置保持部は、送風手段より画像形成装置の内部に吹き付けられた空気が空間を流通して外部に排出されるように構成されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、専用の排気ダクトを備えることなく、冷却対象の内部を効率的に冷却することが可能となる。

本実施形態にかかる画像形成装置の外観図である。 本実施形態にかかる画像形成装置の断面概略図である。 本実施形態にかかる送風手段の配置図である。 本発明の第１の実施形態にかかる画像形成装置の断面概略図である。 本発明の第１の実施形態にかかる画像形成手段の断面概略図である。 本発明の第２の実施形態にかかる画像形成装置の断面概略図である。 本発明の第２の実施形態にかかる画像形成手段の断面概略図である。

以下、図面を参照して、この発明を実施するための実施の形態を説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（画像形成装置の全体構成）
まず、図１、２を参照して、画像形成装置の全体構成について説明する。図１は画像形成装置の全体概略図を示すものである。図１の画像形成装置１００は一般的に使用されているモノクロレーザープリンタ、カラープリンタ、ＭＦＰに代表される複合機などを想定しており、画像形成に伴う帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、定着工程などの処理を実現できるハードウェア、及びソフトウェアを備えているものであれば特に限定はしない。

図２は、図１で示した画像形成装置の概略断面図である。図１に記載されているＪ方向に沿って画像形成装置を切った場合の断面図である。図２に示された概略断面図についての詳細を説明する。画像形成装置１００は、現像剤によって画像を形成するためのプロセスユニットとしてプロセスカートリッジ１を備えている。

プロセスカートリッジ１は表面に画像を担持する像担持体としての感光体（感光ドラム）２と、感光体２の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ３と、帯電された感光体２の表面にレーザーなどの光照射を行う露光手段として露光装置６と、感光体２上に現像剤としてのトナーを供給して現像剤像を形成する現像手段としての現像装置４等を有している。また、転写処理の完了後に感光体２上の余剰となったトナーを除去するクリーニング手段としてのドラムクリーニング装置、および感光体２の表面を除電する除電装置などを併せて備えている。

画像形成装置１００の下部には、給紙トレイ１５に載置された記録媒体Ｐを給送手段としての給送ローラ１６が配置されている。尚、ここで記録媒体Ｐは紙に限定されず、例えばＯＨＰシート、布帛なども含み、トナーを付着させることができる媒体あるいは原稿全般が対象となる。

給送ローラ１６の記録媒体搬送方向下流側に、給送ローラ１６によって給送された記録媒体を一旦停止させてから所定のタイミングで搬送するタイミングローラ対１７が配置されている。尚、一例として、記録媒体Ｐを搬送するタイミングは、図示していないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＨＤＤなどのハードウェアによって制御されているが、実現可能な構成を備えていれば、その他の機能により制御されていてもよい。

図示していない転写装置よりも記録媒体搬送方向下流側には、記録媒体に転写された画像を定着させる定着装置１２が配置されている。定着装置１２は、図示していないハロゲンランプ等の発熱源を内包する定着ローラ１８と、この定着ローラ１８に対して所定の圧力で当接しながら回転する加圧ローラ１９を備えている。

次に、本実施形態に係る画像形成装置１００の基本動作について説明する。まず、画像形成装置１００全体の動作は、図示していないＲＯＭに予め記憶されているプログラムをＲＡＭなどの演算用記憶媒体に読み出し、ＣＰＵがプログラムに基づいて処理を行うことで実現されることを前提とする。このように所定のソフトウェアを実行するハードウェアの集合体を以下では制御部として表記することにする。

給紙トレイ１５から記録媒体Ｐが給紙される場合に、制御部からの給紙信号によって給送ローラ１６が回転する。給送ローラ１６の回転に基づいて、給紙トレイ１５に積載された記録媒体Ｐの最上位の記録媒体のみが分離されて給紙路へ送り出される。記録媒体Ｐの先端がタイミングローラ対１７のニップ部に到達すると、感光体２に形成されたトナー画像とタイミング（同期）をとると共に、記録媒体Ｐの先端スキューを補正するため、記録媒体Ｐのたるみを形成した状態で待機する。

感光体２は画像形成装置１００に設置された図示していない駆動装置により正回転し、その表面感光層が帯電ローラ３により一様に高電位に帯電される。一様帯電した感光層は、露光装置６により画像データに基づいて選択的に露光され、この露光により電位の減衰した低電位部と初期化により高電位部とから成る静電潜像が形成される。次に、当該静電潜像の低電位部（又は高電位部）が現像ローラ５との対向位置にくると、表面にトナー薄層を形成した現像ローラ５からトナーが転移されてトナー像が現像される。

感光体２にトナー画像が形成されると、タイミングローラ対１７と給送ローラ１６が駆動を開始し、感光体２上のトナー画像とタイミング（同期）をとって記録媒体Ｐが転写ニップへ送られる。図示していない転写ローラによって送られてきた記録媒体Ｐに感光体２上のトナー画像を転写する。

トナー画像が転写された記録媒体Ｐは、転写後搬送路を通って定着装置１２へと搬送される。定着装置１２に送り込まれた記録媒体Ｐは定着ローラ１８と加圧ローラ１９によって挟まれ、未定着トナー画像が加熱・加圧されて記録媒体Ｐに定着される。以上が本実施形態の画像形成装置１００の基本動作についての説明である。

このように画像形成のプロセスが行われる画像形成装置においては、特にプロセスカートリッジ１内部に備える感光体２周辺で多量の熱が発生することになり、著しく温度が上昇してしまう。感光体２周辺の温度が著しく上昇することで現像装置４に備えられているトナーの温度も上昇する。トナーは温度に依存して物性の変化が起こるため、トナーの温度が高くなると液体としてのトナーが固形化し、記録媒体にトナーが付着せず、画像形成不良を引き起こしてしまうことになる。

よって、本実施形態の画像形成装置１００においては、画像形成手段としてのプロセスカートリッジ１の両側であって互いに対向する位置に、送風手段としての冷却ファン２４、２８を配置する構成としている。図３は本実施形態の画像形成装置１００を上から見た図となっている。尚、プロセスカートリッジ１を表記できるように装置内でプロセスカートリッジ１の上方に位置する機能は取り除いたものとなっている。

画像形成装置１００の本体右側板２１に右吸気口２２が形成されており、右吸気口２２と右外装２３の間には、外気を取り込む吸気ファン２４が配置されている。一方本体左側板２５に左吸気口２６が形成されており、左吸気口２６と左外装２７の間には、外気を取り込む吸気ファン２８が配置されている。このような構成によりプロセスカートリッジ１の内部に左右双方から外気を送り込むことが可能となる。

プロセスカートリッジ１は、記録媒体Ｐの搬送方向と直交する方向に、画像形成装置１００の内部に搬送される記録媒体Ｐの全幅以上の長さを有して配置される。つまり、記録媒体Ｐの搬送される方向が図３の上側方向であるので、左右側方向がプロセスカートリッジ１の長手方向であると言える。また、吸気ファン２４、２８は記録媒体Ｐの搬送方向と直交する方向、つまりプロセスカートリッジ１の長手方向に向かって外気を吹き込むようになっている。

尚、ここまでの構成は従来でも考えられているものである。従来の構成では、熱源に対して外気を少なくとも２方向から吹き付けることで熱源を効率よく冷却できるが、熱を吸収した温風を効率よく排気することができずに、温風が装置内に充満してしまい、装置内の温度を効率よく下げることができていない。本発明では、装置内の温度上昇の抑制のために温風となった外気を効率よく排気させることが可能となる。

（第１の実施の形態）
図４、図５を用いて本発明の第１の実施の形態の一例を説明する。尚、本実施形態では、送風手段（吸気ファン２４、２８）の設置は、プロセスカートリッジ１の長手方向であるため、その他の機能（例えば定着装置１２など）での説明は省略する。勿論、本実施形態はプロセスカートリッジ１だけではなく、例えば定着装置１２、排紙部２０などにも適用が可能であることは言うまでもない。

まず、図４は、図２と同様の画像形成装置１００の概略断面図である。尚、送風手段である吸気ファン２４、２８が備えられているのはプロセスカートリッジ１であり、本実施形態の冷却対象はプロセスカートリッジ１内部の画像形成手段（感光体２周辺）としている。本実施形態に係るその他の機能による説明は必要に応じてのみ行うものとする。

まず、冷却対象となるプロセスカートリッジ１は画像形成装置１００に対して着脱可能なように設置されている。図２のような画像形成動作が可能な状態では、感光体２を露光するための露光装置６が感光体２に接近した状態で保持される。

ここでプロセスカートリッジ１を取り外す場合を考えてみる。プロセスカートリッジ１を画像形成装置１００から取り外すためには、図２のようにプロセスカートリッジ１を矢印の方向に引き出さなければならないが、露光装置６が図２のように感光体２に接近した状態ではプロセスカートリッジ１を取り外すことができない。

そこで、プロセスカートリッジ１を取り外すために露光装置６を感光体２から離した位置まで移動させることが必要になる。図４に示すように、露光装置６が装置の上方向に移動している。露光装置６をある所定の距離間で移動できるようにするとプロセスカートリッジ１の内部に空間８が生じることになる。この空間８においては大きさ、および容積に規定は設けないが、露光装置６の移動許容範囲に基づいて定めることは可能である。

露光装置６を感光体２から離すための空間８を生じさせるために、プロセスカートリッジ１自体の上部が凸型となるように形状を変更する。ここで、実際にプロセスカートリッジ１の長手方向の吸気ファンからプロセスカートリッジ１の内部に空気を吹き込んだ場合の実施例を図５により更に詳細に説明することにする。

図５は図４の画像形成装置１００の概略断面図より、プロセスカートリッジ１だけを取り出したものである。吸気ファン２４、２８はプロセスカートリッジ１の手前側と奥側に設置されているものとする。プロセスカートリッジ１の内部に吸気ファン２４、２８の双方から外気が吹き込まれたとする。

吹き込まれた外気は図５の矢印の方向に沿って流れるようになる（矢印がプロセスカートリッジ内部に吹き込まれた外気）。吹き込まれた外気は露光装置６を移動させるために生じた空間８を流路としてプロセスカートリッジ１上方に流れていく。尚、プロセスカートリッジ上方の凸部に所定の開口部２９を設けて、上方に確実に空気が流れるような気流案内とすることが好ましい。あるいは、プロセスカードリッジ１を構成する部材、およびユニット間の隙間から排出するなどの方法もある。また、プロセスカートリッジ内部に冷却の必要がない箇所（図５では左端と右端などが該当）に外気が行き渡らないように仕切り材などを設置するような構成も可能である。

上記のような構成により、複数の方向から外気を吹き付けることで冷却したい部位を効率よく冷却することが可能となり、更に所定の空間を空気の流路とするような構成にすることで、効率よく温風を排気することが可能となる。

第１の実施の形態で温風を効率よく排気することが可能になる旨を説明したが、プロセスカートリッジ１の外部に温風を排気する際に、どの方向に対しても温風を排気してよいわけではない。プロセスカートリッジ１の感光体２の周辺は温度上昇をできるだけ抑制することが必要であったように、温度上昇の抑制が必要な箇所はその他にも存在する。

排気した温風を、温度上昇の抑制が必要な機能に向けて排気しないように温風の流路を制御することが必要になる。流路を制御する場合での１例で、例えば、温風が必要になる場合を考えてみる。冬場などの気温が低い環境下では画像形成装置自体が冷えている状態であるため、画像形成装置を動作させたときに、定着装置の熱によって排紙部が急激に暖められると、排紙部のガイドに結露が生じる場合がある。

ガイドに結露が生じると、定着装置を通った記録媒体が濡れてしまうため、画像形成不良の原因となる。ここで、プロセスカートリッジ１から排気された温風を排紙部に送風できれば結露発生の抑制になる。これはプロセスカートリッジ１から排気される温風は定着装置から発生する熱に比べれば低温であるため結露が発生しにくくなるからである。そこで、第２の実施例として、プロセスカートリッジ１から排気された温風の流路を制御する方法について説明する。

（第２の実施の形態）
図６、図７を用いて本発明の第１の実施の形態の１例を説明する。尚、基本的な構成は第１の実施の形態で説明したものと同様のため、重複する説明については省略する。

図６は、図２および図４と同様に画像形成装置１００の概略断面図である。図４の時と同様に、露光装置６をある所定の距離で移動できるようにするためにプロセスカートリッジ１の内部に空間８を備え、露光装置６を感光体２から離すための空間８を生じさせるために、プロセスカートリッジ１自体の上部が凸型となるように形状を変更する。

ここで、プロセスカートリッジ１の上方の凸部の一部に、プロセスカートリッジ１の内部から排出される温風の流路を制御できるような仕切り材３１を設けるようにする。仕切り材の材質においては、プロセスカートリッジ１の材質と同様なプラスチック製のものでもよく金属製のものでもよい。排出される温風、および画像形成処理により生じる熱により物性、形状に対して影響を受けないものであれば特に制限は設けない。

更に、仕切り材３１の設置により、所定の方向に向けられた排気口３０が生じることになる。仕切り材３１の設置の仕方により排気口３０が向かう方向は様々である。本実施例では、排気口３０は排紙部２０に向かうように構成されている。ここで、実際にプロセスカートリッジ１の長手方向の吸気ファンからプロセスカートリッジ１の内部に空気を吹き込んだ場合の実施例を図７により更に詳細に説明することにする。

吹き込まれた外気は図７の矢印の方向に流れるようになる（矢印がプロセスカートリッジ内部に吹き込まれた外気）。吹き込まれた外気は露光装置６を移動させるために生じた空間８を流路としてプロセスカートリッジ１上方に流れていく。更に上方に流れた外気は仕切り材３１での内部の排気口３０を通り、排紙部２０に向かうことになる。尚、排紙部２０に更に確実に温風を向かわせるように仕切り材の長さ等調整することが可能である。

上記のような構成により、プロセスカートリッジ１の内部で暖められた温風を特定の方向に向かうように排気させることが可能となり、温度上昇の抑制が必要な箇所に向けて排気させないように制御することが可能となる。

以上、本実施を好適な形態で行う実施例を第１の実施例、および第２の実施例として説明した。ここでは特定の具体例を示して説明を行ったが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱しない範囲で、本具体例の様々な修正、および形態変更などが可能である。

本実施形態の変更の一例として、送風手段としての吸気ファン２４、２８は本実施例では角形軸流のファンを想定しているが、吸気ファンの種類、性能に関しては冷却対象によって最適なものを選択すれば問題ない。吸気ファンにおいては、例えば、粉塵環境下で外気を吸い込む際に、外気と共に粉塵を吸い込んでしまう場合が考えられる。外気と共に粉塵を吸い込み、装置内に混入してしまうことで画像形成不良を引き起こすのを防止するため、吸気ファンに粉塵を除去するためのフィルタを取り付けてもよい。

本発明により、専用の排気ダクトを備えることなく、冷却対象の内部を効率的に冷却することが可能となる。

本願発明を実現できるような構成であれば、用いる装置の具備する内容、および装置の数量などは本実施例に限定されない。

２ 感光体
６ 露光装置
８ 空間
２４ 吸気ファン
２８ 吸気ファン
２９ 開口部
１００ 画像形成装置

特開２０１４−１７４４３３号公報 特開２００８−１５１９３７号公報

Claims (4)

1. 記録媒体に画像を形成する像担持体と、前記像担持体に光を照射する露光装置と、を有する画像形成手段と、
   前記画像形成手段の長手方向であって、互いに対向する位置から、前記画像形成手段の内部を冷却するために空気を吹き付ける送風手段と、
   前記露光装置を、前記像担持体から離れた位置で保持することを可能とさせる空間を含む露光装置保持部と、
   を有する画像形成装置において、
   前記露光装置保持部は、
   前記送風手段より前記画像形成装置の内部に吹き付けられた空気が前記空間を流通して外部に排出されるように構成されている、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記送風手段は、
   前記記録媒体の搬送方向と直交する方向に、画像形成手段の内部を冷却するために吸入した外気を吹き付ける、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記記録媒体を排紙する排紙部を
   更に備え、
   前記露光装置保持部は、
   前記外部に排出された空気が、前記排紙部に行き渡るように流路を制御する流路制御手段を備える、
   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. 前記送風手段は、
   外気と共に吸入した粉塵を除去するフィルタを備える、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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