JP4387927B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に装置内部の冷却風路に関するものである。

従来、画像形成装置では、画像形成速度が高速になるにつれ、現像装置の現像剤容器内の現像剤の攪拌・搬送を高速で行う必要がある。これは、現像剤担持体に担持される現像剤量を確保するため、また、二成分現像剤を用いる現像装置では現像剤中のトナー量を安定化するためである。

このため、現像剤容器内のスクリュー等の現像剤攪拌搬送部材を高速駆動するが、これに伴い摩擦熱が発生して、現像剤を加熱してしまい、現像剤が劣化しやすくなる。また、現像装置、さらには周辺の作像装置の温度上昇を招き、画像形成装置の動作上または画像品質上の問題を生じる可能性がある。

このような問題を解決するために、現像剤容器の外側を空冷する装置が多数提案されている。特許文献１には、現像剤との接触面積の多い、現像剤容器の底面を冷却するために、現像剤容器底面に密着させた熱伝導部材により現像剤容器内の現像剤を冷却する構成が開示されている。

ここで、図５に基づき、従来例の構成について簡単に説明する。

図５（ａ）は、現像器の冷却機構の概略構成を示し、現像スリーブ２００の回転軸に対して垂直な面の断面図、図５（ｂ）は現像スリーブ２００の長手方向から見た断面図である。

現像剤容器２０１の底部には、該底部のほぼ全体を覆い、さらに現像剤容器２０１後端部よりも延伸した熱伝導部材２０５が設けられている。この熱伝導部材２０５は現像剤容器２０１の底部と熱的に密着している。また、現像剤容器２０１は、内部の現像剤の熱を熱伝導部材２０５に効率良く伝達できるようアルミニウムによって成形されている。なお、一般的に冷却を考慮しない現像装置では、製造コストや軽量などの点から現像剤容器は樹脂性のものが使用されている。そして、熱伝導部材２０５の現像剤容器２０１後端部側に突出した部分には、熱的に密着したヒートシンクとしての冷却フィン２０６が設けられており、この冷却フィン２０６を不図示の冷却手段（冷却用ファン）により冷却する。熱伝導部材２０５としては銅などの熱伝導率の高い金属板を使用することができる。
特開２００２−３６５８８８号公報

しかしながら、特許文献１の中でも示されているタンデム型フルカラー画像形成装置（通常、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の４つの作像ステーションから構成される）においては、各色の作像ステーションを斜め方向あるいは水平方向に配置した場合、各作像ステーションを貫いて前記熱伝導部材の冷却構成を配設することになる。この場合、冷却構成の配設のためのスペースを要し、小型化が求められている画像形成装置の肥大化を招きかねない上に、冷却路における下流側の作像ステーションの冷却効率は上流側の冷却効率よりも低下するため、各作像ステーション間で温度勾配が生じる。その結果、出力される画像に色ズレ等の画像不良が生じる恐れがある。
そのため、タンデム型フルカラー画像形成装置のそれぞれの現像器を冷却する際には、冷却条件をできるだけ等しくした方が好ましい。そのため、冷却風路途中に発熱部等を設けるとこの発熱部の熱の影響が一部の現像器に及ぶため、現像器間でばらつきを生ずるになる。

本発明は上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の現像手段を有するタンデム式の画像形成装置において、現像手段間で冷却むらを小さくすることができる風路構成のある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に本発明にあっては、
回転可能な像担持体と前記像担持体上にトナー像を形成する現像装置とを有する複数の画像形成部と、
それぞれの前記像担持体に照射される像露光が通過する通過部を、それぞれの前記像担持体に対応して複数有する露光ユニットと、
画像形成装置の鉛直方向において前記露光ユニットよりも上方に配置され、記録材上に形成されたトナー像を加熱する像加熱手段と、
前記像担持体が画像形成装置から取り外されたときに取り外された前記像担持体に対応した前記通過部を塞ぐために、それぞれの前記通過部に対して設けられている複数の開閉可能な開閉部材と、
前記鉛直方向において前記露光ユニットよりも下方に配置され、画像形成装置外部からの空気が吸引される入口部と、を有し、
前記現像装置は前記露光ユニットに対向して配置されている画像形成装置において、
前記複数の画像形成部のうちの第一の画像形成部が画像形成装置に装着されることで、前記第一の画像形成部が有している前記像担持体に対応した第一の通過部を開閉する第一の開閉部材が前記第一の通過部を開放した位置に移動し、前記開放した位置にある前記第一の開閉部材によって前記現像装置と前記露光ユニットとの間の空間が前記第一の通過部から仕切られ、前記現像装置と前記露光ユニットとの間において前記第一の通過部から仕切られた部分に、前記入口部から吸引された空気が前記現像装置の長手方向に流れるような風路が、それぞれの画像形成部の前記現像装置の長手方向に沿って設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、複数の現像手段を有するタンデム式の画像形成装置において、現像手段間で冷却むらを小さくすることができる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この形態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。また、以下の説明で一度説明した部材についての材質、形状などは、特に改めて記載しない限り初めの説明と同様のものである。

（風路の概略構成）
図１は、実施の形態に係る画像形成装置の正面方向から見た断面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図、図３は、図１におけるＢ−Ｂ断面図である。ここで、画像形成装置の正面方向とは図２中符号Ｄ側である。また、画像形成装置の後面側とは図２中符号Ｅ側である。

はじめに、図１に基づいて本実施の形態に係る風路近傍の概略構成を説明する。ここで、風路とは、外気（装置外部の空気）の入り口から装置内部を経て該外気の出口までを結んだ空気の通り道のことをいう。

右側板１０１及び左側板１０２は、画像形成装置としてのプリンタ１００の枠体を構成する。給送カセット１０３は、シートＳを格納しプリンタ１００の下部に配設されている。また、給送カセット１０３は、不図示の締結部材により右側板１０１と結合された右カセットレール１０４と、同じく不図示の締結部材により左側板１０２と結合された左カセットレール１０５とにより保持されプリンタ１００と係合している。

中板１０６は、右側板１０１と左側板１０２とを連結し、図１に示すように給送カセット１０３の上方に設けられている。すなわち、給送カセット１０３は、プリンタ１００の画像形成部Ｇとは隔離された状態に配設されている。

カートリッジ１０７は、感光体ドラム１０７ｅ、帯電手段、現像ローラや現像スリーブ等を備える現像手段等を１つのパッケージ内に収まるように構成した所謂一体型プロセスカートリッジである。ここで、本実施の形態では一体型プロセスカートリッジ１０７（以下カートリッジ１０７）として示しているが、本発明の主旨としては、少なくとも現像手段を有する、いわゆる現像カートリッジであってもよい。

露光部１０８は、画像情報に基づいた光像を感光ドラムに向けて照射する露光手段である。転写ベルト１０９は感光ドラム上で現像部により顕在化された像が転写され、フルカラー像を形成する。なお、本実施の形態においては、上述のカートリッジ１０７、露光手段１０８、転写ベルト１０９から構成される部位全体を画像形成部Ｇとする。

図１に示すように右側板１０１を隔てた画像形成部Ｇの外側（画像形成部Ｇの図中右側）には、不図示の給送部や画像形成部Ｇなどを動作させるための駆動源（以下モータ）や該モータの回転数を所定の回転数まで減速するためのギア列が設けられている駆動部１１０が配設されている。

また、左側板１０２を隔てた画像形成部Ｇの外側（画像形成部Ｇ図中左側）には、プリンタ１００の各部の動作を制御するためのコントロール基板が配設されている電装部１１１が設けられている。

以上が本実施の形態における風路近傍におけるプリンタ１００の概略構成の説明である。なお、以上の説明において、各部における内部の詳細構成についてはその説明を省略する。

次に、プリンタ１００内に形成された本実施の形態に係るエアフローの概略構成を説明する。

図１においてエアフローは矢印により示されている。また、プリンタ１００には排気ファン１２１が設けられている（図３参照）。プリンタ１００は、排気ファン１２１の動作により装置内にエアフローを形成し、プリンタ１００の外部より吸込まれた空気は装置内を通過して装置外へと吐き出される。図１乃至図３においてはこのエアフローを模式的に矢印で示している。

以下、空気の流れに沿いながらプリンタ１００におけるエアフローについて説明する。

プリンタ１００の右側底部に設けられた右カセットレール１０４にはプリンタ１００外の空気を取り込む外気取入口１１２が形成されている。また、右カセットレール１０４には外気取入口１１２から取り込まれた外気が通過する外気路１１２ａも形成されている。

機外の冷めた空気（設置環境の室温である空気。機内（通常の場合、動作中は５０℃程度まで昇温する）よりも空気温度は低い）は、外気取入口１１２から右カセットレール１０４内を外気路１１２ａに沿って図示矢印のように通過して機内に取り込まれる。ここで、中板１０６には開口部１０６ａが設けられており、外気路１１２ａを通過した空気（外気）はこの開口部１０６ａより画像形成部Ｇへと流れていく。

次に、エアフローは露光部１０８の図中右側面に設けられたエアガイド１１３を通過しながらカートリッジ１０７に向けて上昇する。なお、本実施の形態では、図中上方向の矢印で示された部分を入口案内部１１４とする。

入口案内部１１４は、外気取入口１１２から取り込まれた外気をカートリッジ１０７等
からなる各画像形成ステーションの下方に設けられた冷却風路に向けて分岐するための分岐部が形成されており、外気取入口１１２と複数の冷却風路１乃至４を連通させる（詳細は後述）。入口案内部１１４を通過した外気は、図１に示す左方向へ流れる向きを変え、露光部１０８とカートリッジ１０７との間の空間を流れる。プリンタ１００においてはブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４つの画像形成ステーションを有しているので（図２以降参照）、露光部１０８とカートリッジ１０７との間の空間に設けられた風路は４本形成されることになる。これら４本の風路をブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に冷却風路１乃至４とする。

図中左方向に流れるエアフローは、最下流部で露光部１０８と左側板１０２との間の空間に設けられている排気ダクト１１５の中に導かれる。排気ダクト１１５にはエア取込み口１１５ａが設けられており、各冷却風路１乃至４は、このエア取込み口１１５ａ（計４ヶ所ある）から排気ダクト１１５内に入り、その排気ダクト１１５内で下流に行くに従って順次合流し、図示したような矢印下方向及び図中紙面に垂直奥方向の風路を形成する。ここで図中矢印下方向及び図中紙面に垂直奥方向の風路を出口風路１１６とする。出口風路１１６内のエアフローは下流部に配設された排気ファン１２１によりプリンタ１００の外部へと吐き出される。

以上のように、プリンタ１００における装置内のエアフローは、排気ファン１２１の動作により、外気が右底部に設けられた外気取入口より吸い込まれ、画像形成部Ｇまで上昇し、ここで流れの向きを変え、画像形成部Ｇの露光部１０８とカートリッジ１０７との間の空間を略水平方向に流れ、画像形成部Ｇの左側で再び流れの向きを変え、下方に流れつつ、各画像形成ステーション順に合流し、プリンタ１００の後側へと流れ、装置外へと排気されるように構成されている。

このように本実施の形態に係るプリンタ１００におけるエアフローの特徴は、プリンタ１００内のシート搬送経路（本図中では給送カセット１０３のみが示されている）や、駆動部１１０、電装部１１１等の発熱部とは遮蔽された状態で、カートリッジ１０７内の現像手段を冷却すべく形成されていることである。そのため、これらプリンタ１００内の昇温部の影響を受けることなく被冷却部（現像部）へ外気を導くことができる。そのため、装置内の各部のレイアウトの工夫といった特別なコストアップを伴わない方法により被冷却部に対して効率的な冷却を行うことができる。

次に、本実施の形態に係るエアフローについての詳細（入口案内部１１４及び出口風路１１６に関する部分）を図２、図３に基づいて説明する。

本発明は、最も熱を生じる定着手段が現像手段よりも画像形成装置の上方に設けられている構成であり、定着手段による熱の影響は複数の現像手段間で大きく変わるものではないため、全ての現像手段間では同じような条件で外気からの空気をそれぞれの現像手段の近傍を流すものである。

図２は、図１中断面Ａ−Ａ部を示したものであり、各画像形成ステーション毎に形成される冷却風路について説明するものである。図１と同様に本図においてもエアフローは矢印により示されている。先ず、本図のおける全体概略構成を説明する。前述のようにプリンタ１００は４つの画像形成ステーションを備え、４つのカートリッジ（１０７Ｂｋ、１０７Ｃ、１０７Ｍ、１０７Ｙ）を有している。各カートリッジ１０７Ｂｋ〜１０７Ｙの下方には露光部１０８が備えられており、上方には転写ベルト１０９が備えられている。

冷却風路１（冷却風路２乃至４）は、カートリッジ１０７Ｂｋ（１０７Ｃ，１０７Ｍ，１０７Ｙ）の現像部底面１０７ａ（１０７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄ）と、露光部１０８の
ハウジングの一部である上カバー１０８ｅと、露光部１０８に設けられているレーザー光の露光窓１０８ａをカートリッジ１０７Ｂｋがプリンタ１００外に取外された時に塞ぐための開閉カバー１１７ａ（１１７ｂ，１１７ｃ，１１７ｄ）と、で囲まれた空間である。冷却風路２乃至風路４についてもシアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの各ステーションに同様の空間として構成される。各冷却風路１乃至４は図１中に示したように露光部１０８の右端から左端に至る長さで形成されている。

このような構成により、特別な部材を必要とせずに冷却風路を形成することができ、装置の小型化及びコストの低減を図ることができる。

次に、図２で示されたエアフローについて説明する。図２中に矢印で示すように外気取入口１１２から取込まれた外気は、入口案内部１１４内で右カセットレール１０４とエアガイド１１３に形成された分岐路により分岐されて各冷却風路１乃至４に向かう。

図中矢印で示すように図中略上方向の４本のエアフローが入口案内部１１４内に形成され、エアガイド１１３を抜けた所で紙面垂直奥方向へと流れを変えて風路１乃至４内へと流れていく。冷却風路１乃至４内へと流れ込んだ外気は紙面垂直奥方向（図１中左側面方向）へと流れながら各画像形成ステーションの現像部底面１０７ａ〜１０７ｄを冷却していく。

前述のように、外気取入口１１２から取り込まれた外気は、プリンタ１００内の昇温部位（例えば駆動部１１０）を通過することなく冷却風路１乃至４内に導かれることになり、温度の低い外気は機内に取り込まれても昇温することなく被冷却部へと到達できる。なお、本図においては、外気取入口１１２自体が風路１乃至４毎に設けられているようなごとく設けられているが、本発明に係る冷却風路においてはこの形態にとらわれる必要は無く、外気取入口１１２が適当な場所に１ヶ所に設けられているよう構成してもよい。

図３は、図１中断面Ｂ−Ｂ部を示したものであり、冷却風路１乃至４を通過した外気が出口風路１１６内を流れる部分について説明するものであり、冷却風路１乃至４を通過した外気がプリンタ１００の外部へと吐き出されるまでのエアフローについて説明する図である。図１及び図２と同様に本図においてもエアフローは矢印により示されている。

図３に示すように、風路１乃至４内を図中紙面垂直手前方向に向かって流れてきた空気（該空気はプリンタ１００の昇温部位の１つである現像部の下方を通過する際に該現像部の熱を奪うことで４５℃程度に昇温している）は、排気ダクト１１５に設けられているエア取込み口１１５ａに流れ込む。

図３に示すように、エア取込み口１１５ａは、冷却風路１乃至４の夫々に計４ヶ所設けられている。４つのエア取込み口１１５ａから排気ダクト１１５内に流れた空気は排気ダクト下流部１１５ｂにて全てが合流し、排気ダクト１１５の下流側に設けられている排気ファン１２１によりプリンタ１００の外部に吐き出される。

前述のように、出口風路１１６においてもエアフローはプリンタ１００の発熱部（たとえば電装部１１）からは遮蔽されている。従って、外気取入口１１２から排気ファン１２１までにおける風路全体において、冷却風路１乃至４通過時が最高温度領域となるから、特別な仕組みを組み込むこと無しに各部のレイアウトの工夫のみで被冷却部である現像部を効率良く冷却することができる。

また、各画像形成ステーション毎に冷却風路を設けたので、一の画像形成ステーションを冷却した空気が他の画像形成ステーションの冷却には利用されないため、各画像形成ス
テーション間での冷却効率の差が生じにくくなる。そのため、上流、下流問わず各画像形成ステーションにおいて、画像不良を低減することができる。

なお、以上の図１乃至３におけるエアフローの説明においては、最上流部である外気取入口１１２から最下流部である排気ファン１２１に向けてあたかも空気が自ら進んでいっているような表現をしているが、実際には排気ファン１２１の回転による当該風路における空気の吐き出しが起点となって本実施の形態のエアフローが形成される。

（画像形成装置の概略）
次に、図４を参照して、本発明を適用可能な画像形成装置としてのカラープリンタの概略構成について説明する。以下、プリンタ内でのシートＳの搬送の流れに沿って説明を行う。

画像形成装置としてのプリンタ１００の底部には記録媒体であるシートＳの格納と画像形成部ＧへのシートＳの給搬送を担う給送部２０が設けられている。給送カセット１０３内のシートＳは、給送ローラ２２により１枚ずつ給送され、給送ローラ対２３により搬送経路に沿ってレジストローラ対２４まで搬送される。

シートＳは、レジストローラ対２４で斜行補正され、画像形成部Ｇとの同期が行われる。画像形成部Ｇは、像担持体である感光体ドラム１０７ｅの周囲に少なくとも現像手段を配置した画像形成ステーションが転写ベルトに沿って各色毎に設けられている。画像情報に基づいた光像を感光体ドラム１０７ｅに向けて照射する露光部１０８、４つのカートリッジ１０７Ｂｋ、１０７Ｃ、１０７Ｍ、１０７Ｙ、感光体ドラム１０７ｅ上のトナー像を搬送経路に沿って搬送されてきたシートＳに搬送するための中間転写体としての転写ベルト１０９からなる。また、二次転写ローラ６０は、転写ベルト１０９上のトナー像をシートＳ上に転写する。

図４に示すように、プリンタ１００は、カラー画像を形成するために４つのカートリッジ１０７Ｂｋ〜１０７Ｙが設けられている。各色の感光体ドラム１０７ｅ上のトナー像は、複数のローラに掛支された転写ベルト１０９に電圧印加することにより順次転写され、その転写ベルト１０９上で重ね合わされフルカラー像となる。

その後、転写ベルト１０９上のフルカラー像は、レジストローラ対２４によってこの作像動作と同期を取って搬送されてきたシートＳとの位置合わせがなされ、二次転写ローラ６０上で再び電圧印加されシートＳ上へ転写される。

続いて、フルカラー像が表面に転写されたシートＳが定着装置７０へと搬送される。定着装置７０は、駆動ローラ７１とヒータを内蔵し回動可能なフィルムに覆われたヒータユニット部７２とからなり、両者のニップを通過する際にシートＳに熱及び圧力を印加して転写されたフルカラートナー像を定着する。そして、このシートＳを排出ローラ対７３で搬送し、排出部７４から排出トレイ８１上に排出する。

上述のように、画像形成装置（プリンタ）に適用した本実施の形態では、本体正面（図中Ｄ側）から見て露光部１０８の右側面から上面（冷却風路１乃至４）を通過して左側面に流れるような該露光部１０８を囲うようなエアフローを形成している。プリンタ１００内部の昇温部位から遮蔽されたこのようなエアフローの形成により、外気を昇温させることなく被冷却部（現像部）へ導くことができるので、装置内の各部のレイアウトの工夫といった特別なコストアップを伴わない方法で被冷却部（現像部）への効率的な冷却を行うことができるようになる。

また、本実施の形態に係る画像形成装置においては、装置内部の冷却用の風路を、画像形成装置の動作を制御する電装基板部及び画像形成装置の各部を所定の回転数で駆動させる駆動部の内側（画像形成装置内部の中心側）になるように配設すると共に、現像手段の長手方向の底面、かつ、露光手段の上面で囲まれた空間を通過可能にした風路を画像形成ステーション毎に設けることで、装置内部の昇温の影響を受けることなく、外気を被冷却部位（特に現像手段部）に送り、該被冷却部位を効果的に冷却することができる。

その結果、現像手段内の現像剤の劣化や帯電特性の変化等による画像不良を抑制することができる。

本実施の形態に係る画像形成装置を示す正面断面図である。 本実施の形態に係る画像形成装置を示す側面断面図（断面Ａ−Ａ）である。 本実施の形態に係る画像形成装置を示す側面断面図（断面Ｂ−Ｂ）である。 本実施の形態に係る画像形成装置の全体概略構成を示す側面断面図である。 従来の現像部冷却構成を示す断面図である。

符号の説明

１〜４ 冷却風路
１１ 電装部
２０ 給送部
１００ プリンタ
１０１ 右側板
１０２ 左側板
１０３ 給送カセット
１０４ 右カセットレール
１０５ 左カセットレール
１０７ カートリッジ
１０７ａ〜１０７ｄ 現像部底面
１０７ｅ 感光体ドラム
１０８ 露光手段
１０８ｅ 上カバー
１０９ 転写ベルト
１１０ 駆動部
１１１ 電装部
１１２ 外気取入口
１１２ａ 外気路
１１３ エアガイド
１１４ 入口案内部
１１５ 排気ダクト
１１５ａ 取り込み口
１１５ｂ 排気ダクト下流部
１１６ 出口風路
１１７ａ 開閉カバー
１２１ 排気ファン
Ｇ 画像形成部

Claims (6)

1. 回転可能な像担持体と前記像担持体上にトナー像を形成する現像装置とを有する複数の画像形成部と、
   それぞれの前記像担持体に照射される像露光が通過する通過部を、それぞれの前記像担持体に対応して有する露光ユニットと、
   画像形成装置の鉛直方向において前記露光ユニットよりも上方に配置され、記録材上に形成されたトナー像を加熱する像加熱手段と、
   前記像担持体が画像形成装置から取り外されたときに取り外された前記像担持体に対応した前記通過部を塞ぐために、それぞれの前記通過部に対して設けられている複数の開閉可能な開閉部材と、
   前記鉛直方向において前記露光ユニットよりも下方に配置され、画像形成装置外部からの空気が吸引される入口部と、を有し、
   前記現像装置は前記露光ユニットに対向して配置されている画像形成装置において、
   前記複数の画像形成部のうちの第一の画像形成部が画像形成装置に装着されることで、前記第一の画像形成部が有している前記像担持体に対応した第一の通過部を開閉する第一の開閉部材が前記第一の通過部を開放した位置に移動し、前記開放した位置にある前記第一の開閉部材によって前記現像装置と前記露光ユニットとの間の空間が前記第一の通過部から仕切られ、前記現像装置と前記露光ユニットとの間において前記第一の通過部から仕切られた部分に、前記入口部から吸引された空気が前記現像装置の長手方向に流れるような風路が、それぞれの画像形成部の前記現像装置の長手方向に沿って設けられていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記複数の画像形成部は、
   画像形成装置の鉛直方向において前記露光ユニットよりも上方に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記露光ユニットの側面には、
   前記風路に前記入口部から吸引された空気を案内するガイド部が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記入口部は、
   画像形成装置の底面に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記風路を流れた空気を排出するための排出部とファンとを有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 画像形成装置の一側面側に電装部が配置され、前記入口部で吸引された空気は前記電装部が配置されている側面に向かって流れることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

Images