JP4069953B1 - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置内で発生する熱による上昇気流を効率よく排気することで、熱による部品の劣化を防止する。
【解決手段】無端帯状体２６の周回駆動によって発生する一定方向の気流を利用し、この気流（所定の流速を持った領域）に、他の領域の気体の吸い寄せされるため、筐体３４内の各部で発生している熱を集約することができる。さらに、この気流の下流側、すなわち、上部には、定着部４６があり、気流によって集約された熱気体は定着部４６で発生する上昇気流と合流し、筐体３４に設けられた貫通孔５６から排出される。これにより、排熱効率を向上することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

特許文献１では、有機ＥＬを光源（有機ＥＬアレイ露光ヘッド）として使用する画像形成装置において、有機ＥＬアレイ露光ヘッドと定着手段との間に中間転写ベルト又は紙搬送ベルトが配置され、定着手段から発生する湿度をベルトは遮蔽し、有機ＥＬが劣化することを防止することが提案されている。
特開２００３−２０５６４７公報

本発明は上記事実を考慮し、装置内で発生する熱による上昇気流を効率よく排気することで、熱による部品の劣化を防止することができる画像形成装置を得ることが目的である。

請求項１に記載の発明は、鉛直方向に沿って配列された複数の画像形成部のそれぞれが形成した画像を複数の転写部に順次対峙させて、それぞれの転写部から一旦転写し、その後記録媒体に転写するように周回搬送されると共に、前記記録媒体に対峙するときの移動方向が上昇気流の流動方向となる無端帯状体と、装置内で最も高い温度を発する熱源であり、前記転写部の配列に沿った前記無端帯状体の周回搬送面の延長上に設けられ、前記画像が転写された記録媒体を受け入れて転写像を定着する定着部と、前記定着部の鉛直方向上部に配置され、前記上昇気流を排気する貫通孔が設けられた筐体の一部を構成する天井部と、を有している。

請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、前記無端帯状体を鉛直方向中央位置とし、前記延長上における鉛直方向下側に自己発熱する電源設備を配置し、鉛直方向上側に前記定着部を配置することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、装置内で発生する熱による上昇気流を効率よく排気することで、熱による部品の劣化を防止することができる。

請求項２記載の発明によれば、上昇気流の流動方向を同一方向の無端状体の周回搬送面を基準とした直線上に装置内の所謂熱源を配置したため、上昇気流が集約でき、排気効率を向上することができる。

「第１の実施の形態」
図１は、光源にＬＥＤアレイプリントヘッド１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ（以下、ＬＰＨ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋという）を用いたＹ（イエロー）色、Ｍ（マゼンタ）色、Ｃ（シアン）色、Ｋ（ブラック）色の各色の画像を形成する４個の画像形成部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋが縦方向に4段積みされた構成の画像形成装置１４が示されている。なお、図１は、上下方向が鉛直方向、すなわち図１の下方向に重力がかかる方向となる。

画像形成部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋは、コントローラ１６によってその動作が制御されると共に、各色の画像データに基づいて、画像形成部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋの前記ＬＰＨ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋが点灯制御される。

画像形成部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋは、それぞれ同一の部品が組み合わされて構成されている。

画像形成部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋは、ＬＰＨ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋからの光が照射されることで静電潜像が形成される感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋを備える。

感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋの周囲には、感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋの表面を一様に帯電する帯電体２０Ｙ（画像形成部１２Ｙのみ図示、他の画像形成部１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋにおいては、同一構造であるため符号による指示を省略する）静電潜像にトナーを供給して現像する現像部２２Ｙ（画像形成部１２Ｙのみ図示、他の画像形成部１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋにおいては、同一構造であるため符号による指示を省略する）、現像後の感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ上の残トナーを払拭する払拭部２４Ｙ（画像形成部１２Ｙのみ図示、他の画像形成部１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋにおいては、同一構造であるため符号による指示を省略する）等が配置されている。

それぞれの画像形成部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋにおける各感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋは、その一部が画像形成部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋを被覆する部材から図１の右方向に突出しており、無端帯状体２６に接触（図１の紙面手前から奥側にかけて線接触）している。

無端帯状体２６は、最上段の画像形成部１２Ｙの近傍に設けられた上端ローラ２８と、最下段の画像形成部１２Ｋの近傍に設けられた下端ローラ３０と、に巻き掛けられて、図示しない駆動手段の駆動力により周回するようになっている。なお、第１の実施の形態では、図１の反時計回り方向に周回する（図１の矢印Ａ方向参照）。

前記無端帯状体２６とそれぞれ感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋとの接触部には、無端帯状体２６の内側に第１の転写体３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋが配置されている。無端帯状体２６は、前記感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋと第１の転写体３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋとに挟まれた状態で所定の圧力が加えられている。この接触部は、それぞれ第１の転写部となっており、感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ上でトナー現像された各色の画像が、この４カ所の第１の転写体３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋにおいて、順次重ねて転写される。

より詳細に言えば、無端帯状体２６が図１の反時計方向に周回しているとき、最上段の画像形成部１２Ｙの感光体１８ＹからＹ色の画像が転写され、この転写領域が第２段目の画像形成部１２Ｍに到達すると、同一転写領域上にＭ色の画像が転写され、次いで第３段目の画像形成部１２Ｃにおいて、同一転写領域上にＭ色の画像が転写され、最下段の画像形成部１２Ｋにおいて、同一転写領域上にＫ色の画像が転写され、結果として４色（ＹＭＣＫ）の画像が重ねられることになる。

画像形成装置１４の筐体３４内における下方に存在する空間には、記録媒体である用紙３６を積み重ねて収容する引出型の収容箱３８が設けられている。この収容箱３８からは、最上層の用紙３６が用紙取出機構部３９によって１枚ずつ取り出され、複数対のローラと、複数対の案内板とで構成される案内部４０によって、前記無端帯状体２６の図１の右側を、無端帯状体２６の周回進行方向に沿って搬送されるようになっている。

案内部４０の最終地点は、前記無端帯状体２６が巻き掛けられる上端ローラ２８である。この結果、用紙３６は、上端ローラ２８と無端帯状体２６とが接触している円弧の何れかの領域で無端帯状体２６に接触（図１の紙面手前から奥側にかけて線接触）する構成となっている。

この接触部には、第２の転写体４２が配置されている。これにより、無端帯状体２６と第２の転写体４２とで、前記用紙３６を所定の圧力で挟み込みながら搬送することができるようになっている。

この圧力が加えられた位置が第２の転写部となり、用紙３６の搬送中に、前記第１の転写部で４色が重ねて転写されたフルカラー画像が用紙３６に転写されるようになっている。

第２の転写部でフルカラー画像が転写された用紙３６は、さらに一対の案内板４４に案内されて、図１の上方へ搬送され、定着部４６へと送り込まれる。

定着部４６には、加熱ローラ４８と加圧ローラ５０とが接触して対向しており、用紙３６は、この接触している部分に入り込み、加圧かつ加熱処理がなされる。定着部４６の用紙搬送方向下流側である上部には、複数対のローラで構成された案内部５２が配置されている。

この案内部５２によって、定着部４６での定着処理が終了した用紙３６は、図１の左斜め方向に方向転換されて、筐体３４の上面に形成された排出部５４へ排出される。

（筐体内の気流）
ここで、画像形成装置１４の筐体３４の中、すなわち機内には、コントローラ１６を構成する電子部品の動作による熱、搬送系の駆動源の動作による熱等々、多くの発熱源が存在する。

発熱源として最も高い熱を発する部位は、定着部４６である。第１の実施の形態では、この定着部４６が筐体３４の内部の最上部に位置しており、さらに筐体３４における定着部４６の上部に対応する位置には、筐体３４内で加熱された気体を排出する細幅状の複数の貫通孔５６が設けられている。

定着部３４で発生した熱は、筐体３４内の各部の温度差により発生する上昇気流となって前記貫通孔５６から排出されていく。

ところで、筐体３４内には、他の複数の箇所において発熱源が存在する。これらは、発生する熱量に差がある。また、画像形成装置の使用状況によって発生する発熱源の数や時期が異なる。このため、従来は、筐体内の気流が安定せず、筐体内から効率よく熱が逃げにくかった。

そこで、第１の実施の形態では、無端帯状体２６が周回駆動することで発生する気流に着目した。無端帯状体２６は、肉眼では見えにくいが、その表面は粗い、或いは複数の皺がある、等の理由で、周回駆動により、その周辺の空気が移動し、周回駆動方向に沿った気流（図１の太線矢印Ｂ参照）を発生することがわかっている。

この気流は、物理的な法則でもよく知られている、流速が速い領域に他の空気が吸い寄せられるという現象により、周囲の熱を持った空気を集約し、周回駆動方向に運搬する役目を有する。この運搬先には、前記定着部４６が存在する配置となっているため、筐体３４内のほとんどの熱気体が無端帯状体２６の周回駆動によって集約され、かつ定着部４６へ送られるため、定着部４６で発生した熱による上昇気流（図１の太線矢印Ｃ参照）と合流して、前記貫通孔５６から排出させることが可能となる。

以下に第１の実施の形態の作用を説明する。

（画像形成処理）
コントローラ１６に画像形成指示が入力されると、当該コントローラ１６から各画像形成部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋへ画像データが送られる。

これにより各画像形成部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋでは、まず、帯電体２０Ｙにより（他の画像形成部１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋも同様）、感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋの周囲の面を一様に耐電する。

次に、各画像形成部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋでは、前記画像データに基づいて、ＬＰＨ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの点灯が制御され、感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋに静電潜像が形成される。

現像部２２Ｙでは、静電潜像にトナーを供給して現像する（他の画像形成部１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋも同様）。

各感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋが無端帯状体２６と接触する接触部には、第１の転写体３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋが設けられ、無端帯状体２６が図１の反時計回り方向に周回しながら、最上段の画像形成部１２Ｙの感光体１８ＹからＹ色の画像が転写され、この転写領域が第２段目の画像形成部１２Ｍに到達すると、同一転写領域上にＭ色の画像が転写され、次いで第３段目の画像形成部１２Ｃにおいて、同一転写領域上にＭ色の画像が転写され、最下段の画像形成部１２Ｋにおいて、同一転写領域上にＫ色の画像が転写され、結果として４色（ＹＭＣＫ）の画像が重ねられる。

４色が重ねられた無端帯状体２６上のトナー画像は、無端帯状体２６によって第２の転写部へ移動する。

この移動に同期するように、収容箱３８では、最上層の用紙３６が用紙取出機構３９によって取り出され、案内部４０によって案内されながら、前記第２の転写部へ搬送される。

第２の転写部では、無端帯状体２６と第２の転写体４２とで、前記用紙３６を所定の圧力で挟み込みながら搬送する。この用紙３６の搬送中に、前記第１の転写部で４色が重ねて転写されたフルカラー画像が用紙３６に転写される。

用紙３６は、さらに一対の案内板４４に案内されて、定着部４６へと送り込まれる。定着部４６では、加熱ローラ４８と加圧ローラ５０とにより、用紙３６が加圧かつ加熱処理がなされ、案内部５２によって、筐体３４の上面に形成された排出部５４へ排出される。

（気流を利用した排熱作用）
第１の実施の形態にかかる定着部４６は、筐体３４の上部空間に配置され、その空間上部の筐体３４には複数の細幅の貫通孔５６が設けられている。この貫通孔５６の位置が、定着部４６の発熱によって発生する上昇気流の下流側と一致しているため、定着部４６の熱を効率よく機外へ排出することができる。

一方、画像形成装置１４の筐体３４の中には、定着部４６以外にも発熱源が存在する。例えば、コントローラ１６を構成する電子部品の動作による熱、搬送系の駆動源の動作による熱等が挙げられる。

これらの熱は、画像形成装置１４の使用状況によって発生する発熱源の数や時期が異なるため、温度差による気流が不安定であり、筐体内から効率よく熱が逃げにくかった。

ここで、画像の転写に必須である無端帯状体２６は、最も画像形成装置１４内の発熱量が多いときに、かならず周回駆動している。

この無端帯状体２６の表面は、肉眼では見えにくいが細かい無数の皺があるため、周回駆動に起因して、その周辺の空気が移動し、周回駆動方向に沿った気流が発生している。

この気流の発生領域の流速は、他部で対流している領域よりも速いため、他の領域の空気が吸い寄せられ、周囲の熱を持った空気を集約し、周回駆動方向に運搬される。

この運搬先には、前記定着部４６が存在するため、筐体３４内のほとんどの気体が無端帯状体２６の周回駆動によって集約され、かつ定着部４６へ送られるため、定着部４６で発生した熱による上昇気流と合流して、前記貫通孔５６から排出させることができる。

以上説明したように第１の実施の形態では、無端帯状体２６の周回駆動によって発生する一定方向の気流を利用し、この気流（所定の流速を持った領域）に、他の領域の気体の吸い寄せされるため、筐体３４内の各部で発生している熱を集約することができる。さらに、この気流の下流側、すなわち、図１の上部には、定着部４６があり、気流によって集約された熱気体は定着部４６で発生する上昇気流と合流し、筐体３４に設けられた貫通孔５６から排出される。これにより、排熱効率を向上することができ、筐体３４内の部品の熱による劣化を軽減することができる。

「第２の実施の形態」
以下に本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同一構成部分については、同一の符号を付してその構成の説明を省略する。この第２の実施の形態は、請求項２に記載の発明に基づくものである。

図２に示される如く、第２の実施の形態の特徴は、前記第１の実施の形態では、図示しなかった低電圧電源設備５８が無端帯状体２６と、用紙３６を搬送する案内部４０との間に設けた点にある。

これにより、無端帯状体２６と、低電圧電源設備５８とは、鉛直方向と直交する方向に並んで配置されることになる。

この低電圧電源設備５８は、主として用紙３６を搬送するための搬送系、前記画像形成部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋの感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋを回転駆動するためのモータ等の駆動源への電源供給を目的としたコントローラ１６用の電圧（３．３〜５Ｖ）や、動力駆動用の電圧（２４Ｖ〜２００Ｖ程度）の電源電圧の生成を行う。

このように、画像形成装置１４のほとんどの動作駆動系に対して電力を供給しているため、消費電力が多く、その分発熱する。従って、主となる発熱源として、前記気流を発生させる無端帯状体２６の近傍に配置することで、低電圧電源設備５８によって発生する熱を速やかに無端帯状体２６によって作られる気流に集約させることができる。

なお、図３に示される如く、低電圧電源設備５８は、用紙３６の搬送方向を案内する案内部４０と筐体３４との間に配置する構造としてもよい。これにより、用紙３６の搬送長を短くすることができる。

「第３の実施の形態」
次の本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第３の実施の形態において、第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同一構成部分については、同一の符号を付してその構成の説明を省略する。この第３の実施の形態は、請求項３に記載の発明に基づくものである。

図４に示される如く、第３の実施の形態の特徴は、前記第１の実施の形態では図示せず、第２の実施の形態で図示した低電圧電源設備５８と、無端帯状体２６並びに定着部４６の３者の相対位置関係を直線上とした点にある。

図４に示される如く、収容箱３８の図４の右側には、低電圧電源設備５８が配置されている。この低電圧電源設備５８の上部は、案内部４０の最上流部を介して、無端帯状体２６の右側の上方移動面とされている。

これにより、低電圧電源設備５８により発生した熱気体は、周囲の気体よりも軽いため、案内部４０の最上流部を通り越して、無端帯状体２６の下端ローラ３０による反転部へ至る。そのまま、当該熱気体は、無端帯状体２６の周回で発生する気流にのり、定着部４６へと至る。

すなわち、定着部３６と、この定着部３６の上昇気流に合流する気流を発生する無端帯状体２６の周回移動面とを直線的に配置するのみならず、この気流を発生する無端帯状体２６に対して、熱気体が流入し易いように、無端帯状体２６の下部に低電圧電源設備５８を配置する。言い換えれば、定着部３６、無端帯状体２６、低電圧電源設備５８を鉛直方向に沿って直線上に配列する。

これにより、筐体３４内の熱気体の排気効率を向上することがえき、熱による筐体３４内の部品の劣化を軽減することができる。

第１の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 第２の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 第２の実施の形態の変形例に係る画像形成装置の概略構成図である。 第３の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図である。

符号の説明

１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ ＬＰＨ
１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ 画像形成部
１４ 画像形成装置
１６ コントローラ
１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ 感光体
２０Ｙ 帯電体
２２Ｙ 現像部
２４Ｙ 払拭部
２６ 無端帯状体
２８ 上端ローラ
３０ 下端ローラ
３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ 第１の転写体
３４ 筐体
３６ 用紙（記録媒体）
３８ 収容箱
３９ 用紙取出機構部
４０ 案内部
４２ 第２の転写体
４４ 案内板
４６ 定着部
４８ 加熱ローラ
５０ 加圧ローラ
５２ 案内部
５４ 排出部
５６ 貫通孔
５８ 低電圧電源設備（電源設備）

Claims (2)

1. 鉛直方向に沿って配列された複数の画像形成部のそれぞれが形成した画像を複数の転写部に順次対峙させて、それぞれの転写部から一旦転写し、その後記録媒体に転写するように周回搬送されると共に、前記記録媒体に対峙するときの移動方向が上昇気流の流動方向となる無端帯状体と、
   装置内で最も高い温度を発する熱源であり、前記転写部の配列に沿った前記無端帯状体の周回搬送面の延長上に設けられ、前記画像が転写された記録媒体を受け入れて転写像を定着する定着部と、
   前記定着部の鉛直方向上部に配置され、前記上昇気流を排気する貫通孔が設けられた筐体の一部を構成する天井部と、
   を有する画像形成装置。
2. 前記無端帯状体を鉛直方向中央位置とし、前記延長上における鉛直方向下側に自己発熱する電源設備を配置し、鉛直方向上側に前記定着部を配置することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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