JP5067113B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式による画像形成装置、特に高速で多量のプリントを出力するカラー画像形成装置に関する。

電子写真方式によるカラー画像形成装置、特に高速で多量のプリントを出力するカラー画像形成装置が軽印刷の分野で多用されるようになってきた。

画像形成装置が最も多く設置されている場所は、一般のオフィスである。これらのオフィスにおいては、画像形成装置は、文字を主体とするコピーを出力するために使用されている。また、装置を長時間連続的に稼働させるような使用は希である。

ところが、軽印刷の分野で使用される画像形成装置は、階調画像の出力、即ち１頁当たりのトナー消費量が多い印字率が高い画像の出力が多く、また、生産設備のように、できる限り装置の稼働率を上げるように使用される。

従って、このような分野で使用される画像形成装置が消費する単位時間当たりのトナー量は、オフィスで使用される画像形成装置が消費する単位時間当たりのトナー量とは比較にならないぐらいに多量なものとなる。

その結果、画像形成装置に供給するトナーを収容するトナー収容器のサイズは極めて大きなものとなり、特に、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の４色のトナーを使用するカラー画像形成装置においては、それらのトナー収容器を画像形成装置のどの場所に配置するかが大きな問題となる。

また、長時間連続的に動作することにより、画像形成装置の内部温度が上昇することから、トナーの温度上昇による特性変化、例えばトナーの流動性の低下をどの様に防止するかも大きな問題となる。

トナー収容器であるトナーボトルの温度上昇を防止する提案としては、トナーボトルと装置内の熱源との間に壁を設けるもの（例えば、特許文献１参照。）や、トナーボトルを含む補給ユニットを定着部からもっとも遠い位置に配置するもの（例えば、特許文献２参照。）が知られている。

ところが、これらの提案では、上述したような高速のカラー画像形成装置におけるトナーの収容器の大サイズ化、及び装置の長時間連続稼働によるトナー収容器やトナー収容器から現像部までトナーを補給するトナー補給部の温度上昇の抑制に対応することが困難になってきた。
特開２００５−３１１５５号公報 特開２００５−３０８９６２号公報

本発明は、上述したような状況に鑑みてなされたもので、その目的は、高速のカラー画像形成装置におけるトナー収容器の収容量の拡大を実現すると共に、トナー収容器内及びトナー補給部内のトナーの温度上昇を防止することにある。

上記課題は、以下の発明を実現することにより達成される。
１．電子写真方式によるカラー画像形成装置において、
露光部、現像部、定着部を収納した筐体の外側の上方に、トナー収容器を配置し、
前記トナー収容器から排出されたトナーを前記現像部に補給するトナー補給部を設け、
前記トナー補給部は、
前記トナー収容器から前記現像部の上方まで、前記筐体の外側において延びる搬送部と、
前記現像部の上方の前記搬送部の端部に接続され、前記現像部まで延び、前記端部まで搬送されたトナーを前記現像部に投入するガイド部材と、
を含むことを特徴とする画像形成装置。
２．前記トナー収容器又は前記トナー補給部と、前記筐体との間に空間を有することを特徴とする１項に記載の画像形成装置。
３．前記トナー収容器又は前記トナー補給部と、前記筐体との間に、中空部材が配置されていることを特徴とする１又は２項に記載の画像形成装置。
４．前記筐体の上部を構成する部材に、中空部材が配置されていることを特徴とする１又は２項のいずれか１項に記載の画像形成装置。
５．前記中空部材の内部の空気を装置外に排気する排気手段を有することを特徴とする３又は４項に記載の画像形成装置。

本発明により、高速のカラー画像形成装置におけるトナー収容器の収容量を大幅に拡大することが可能になり、また、トナー収容器内及びトナー補給部内のトナーの温度上昇を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態例を図を基に説明する。

図１は、従来から多用されている代表的なカラー画像形成装置Ｇ１の概念図であり、また、図２は前記カラー画像形成装置Ｇ１のトナー補給部９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋのトナー収容器であるトナーボトルＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫの配置例を示す図である。

図に例示したカラー画像形成装置Ｇ１は、複数の感光体３１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを一本の中間転写ベルト４１に対面させて縦列に配列し、フルカラーの画像を形成するタンデム型カラー画像形成装置と称されるものである。

このカラー画像形成装置Ｇ１は、その上部に自動原稿送装置ＡＤＦを備えている。

自動原稿送り装置ＡＤＦの原稿載置台１０１に載置された原稿Ｄは、一枚ずつに分離され原稿搬送路に送り出され、搬送ドラム１０２により搬送される。

搬送中の原稿Ｄの画像は原稿画像読み取り位置ＲＰにて原稿読取部１により、読み取りがなされる。読み取りが終了した原稿Ｄは第１搬送ガイドＧ１、および原稿排出ローラ１０５により原稿排紙台１０７に排出される。

画像形成装置Ｇ１は、原稿読取部１、露光部２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ、画像形成部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ、中間転写部４、定着部５、反転排紙部６、再給紙部７、給紙部８、制御部Ｃ等から構成され、それらが一つの筐体内に収められている。

原稿読取部１は、原稿読取り位置ＲＰにて原稿の画像をランプＬにて照射し、その反射光を第１ミラーユニット１１、第２ミラーユニット１２、レンズ１３によって導き、撮像素子ＣＣＤの受光面に結像させる。

撮像素子ＣＣＤにより光電変換された画像信号は、画像読取制御部１４にてＡ／Ｄ変換、シェーディング補正、圧縮等の処理がなされ、制御部ＣのメモリＭに画像データとして格納される。

メモリＭに格納された前記画像データには、ユーザにより設定されている条件により適宜な画像処理が施されて、出力画像データが生成される。

露光部２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、レーザ光源、ポリゴンミラー、複数のレンズ等から構成され、レーザビームを生成する。

前記露光部２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、制御部Ｃから送られる前記出力画像データを基に出力される出力情報に対応して、画像形成部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの構成要素である感光体３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋの表面をレーザビームにより走査露光する。

前記レーザビームの走査露光により、感光体３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋには潜像が形成される。

画像形成部３Ｙは、感光体３１Ｙと、その周辺に配置されている、主帯電部３２Ｙ、現像部３３Ｙ、第１転写ローラ３４Ｙ、クリーニング部３５Ｙからなる。感光体３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋについても同様である。

感光体３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋ上の潜像は、対応する現像部３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋにより現像されて、各感光体上にはトナー画像が形成される。

感光体３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋ上に形成された前記トナー画像は中間転写手段４の第１転写ローラ３４Ｙ、３４Ｍ、３４Ｃ、３４Ｋにより、中間転写体である中間転写ベルト４１上の所定位置に逐次転写される。

トナー画像の転写を終えた感光体の表面はクリーニング部３５Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋによって残留トナーが除去される。

一方、前記中間転写ベルト４１上に転写された前記トナー画像は、給紙部８から給紙され、給紙ローラ８１によって給紙のタイミングが取られて給送されてきた転写材である用紙Ｐに、第２転写ローラ４２によって転写される。

トナー画像の用紙Ｐへの転写を終えた中間転写ベルト４１はベルトクリーニング部４３により、表面が清掃され、次の画像転写に供される。

一方、トナー画像を担持した用紙Ｐは、定着部５に送られ、加圧加熱されることによって、トナー画像が用紙Ｐへ定着される。

定着部５による定着処理を終えた用紙Ｐは排紙反転部６により搬送され、排紙台６１に排紙される。用紙Ｐを表裏反転して排紙する場合には、排紙ガイド６２にて、一旦、用紙Ｐを下方に導き、排紙反転ローラ６３に用紙Ｐの後端を挟持させた後、これを逆転をさせ、排紙ガイド６２により排紙ローラ６４に導き排紙する。

なお、用紙Ｐの裏面にも画像形成を行う場合には、表面の画像定着を終えた用紙Ｐを排紙ガイド６２により下方にある再給紙部７に搬送し、再給紙反転ローラ７１により後端を挟持させた後、逆送することによって用紙Ｐを反転させて、再給紙搬送路７２に送り出し、裏面への画像形成に供する。

上述したカラー画像形成装置Ｇ１には、各色の画像形成部の現像部３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋにトナーを送るトナー補給部９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋが設けられている。

トナー補給部９Ｙは、トナーボトルＴＹ、ボトル保持部９１Ｙ、ホッパー９２Ｙ等から構成される。なお、トナー補給部９Ｍ、９Ｃ、９Ｋも同様に構成されている。

トナーボトル９Ｙはトナー収容器であり、ボトル保持部９１Ｙによって回転可能に保持されている。

ボトル保持部９１Ｙは、トナーボトル９Ｙから排出されたトナーを一時的に貯えるホッパー９２Ｙに取り付けられたセンサから送られる補給信号に基づき、トナーボトル９Ｙを回転させる。

トナーボトル９Ｙの回転により、トナーボトルの排出口からはトナーがホッパー９２Ｙに排出される。

ホッパー９２Ｙに排出されたトナーは、現像部３３Ｙのトナー濃度検知センサの検知信号を基に生成されるトナー補給信号に基づき現像部３３Ｙに送られる。

なお、上述したようなトナー補給部は公知の技術手段である。

以上、従来から多用されている典型的なカラー画像形成装置Ｇ１を説明したが、露光部、画像形成部、給紙部、転写部、定着部と共に筐体内に収容するトナー収容器のサイズの拡大には制限が生まれ、また、定着部等の熱源から筐体内のできる限り遠い位置にトナー収容器を配置したとしても、トナー収容器内のトナーの温度上昇を防止することは困難である。

本発明は、このような装置内の熱に関わる問題を解決するために、露光部、現像部、定着部の様な熱を発生する手段を収容している筐体の外にトナー収容器配置するものである。

図３は、本発明によるカラー画像形成装置Ｇ２の概念図である。また、図４は、トナー収容器の配置例を示す図である。

カラー画像形成装置Ｇ２は、フルカラーのプリントを高速で出力するもので、出力する画像情報は通信手段で接続されている情報処理機器ＰＣから送られる。

従って、既に説明した既存のカラー画像形成装置Ｇ１が有する自動原稿読取装置ＡＤＦや原稿読取部１は備えられていない。

既に述べたように、本発明のカラー画像形成装置Ｇ２の特徴は、露光部、現像部、定着部を収納した筐体Ｆの外側上方にトナー収容器を配置したことにある。

図に示すように、トナー収容器であるトナーボトルＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫから現像部３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋにトナーを補給するトナー補給部１００は、熱を発生する露光部、現像部、定着部を収納した筐体Ｆの外側上方に配置されている。

なお、図３の矢印Ａで示す前記筐体Ｆと前記トナー補給部１００との間には空間が設けられており、熱発生源からの熱伝導を抑制している。

図５は、画像形成装置Ｇ２の制御関係を示すブロック図である。

画像形成装置Ｇ２の制御部Ｃは、ＣＰＵ、メモリＭ、Ｉ／Ｏポート、通信用インターフェイス、各部及び各手段を駆動制御するための回路を有するコンピュータシステムであり、メモリＭに格納しているプログラムを実行することにより各種制御が行われる。

なお、本図では、本発明の説明に直接関係しないブロックについては記載が省略されている。

図６は、トナー補給部１００を説明する図である。なお、トナー収容器であるトナーボトルＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫは、その底部が図の手前側、トナーの排出口が図の奥側になるように配置されている。

トナー補給部１００は、トナーボトルＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫからトナーを排出させ、排出されたトナーを、現像部３３Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋまで送るための機構である。

トナー収容器保持手段１０１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、トナーボトルＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫを回転させながら保持する手段であり、トナーボトルＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫ内のトナーは、ボトルの回転により少しずつボトルの出口からトナーホッパー１０２Ｙ、Ｍ、Ｃ，Ｋに排出される。

前記トナーホッパー１０２Ｙ、Ｍ、Ｃ，Ｋには、ホッパー内のトナーの量を検知するセンサ（不図示）が設けられており、制御部Ｃは前記センサの信号を基にトナー収容器保持手段１０１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの回転動作の制御を行うことによって、ホッパー内に常に一定量のトナーが貯えられるようにする。

水平搬送部１０３Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれ螺旋状の翼を有する回転部材１０５Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを内部に備えており、前記回転部材１０５Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを回転させることにより、ホッパー１０２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ内のトナーを搬出する。

前記水平トナー搬送部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの端部まで搬送されたトナーは、ガイド部材１０４Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを介して、現像部３３Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋに投入される。

なお、制御部Ｃは、現像部３３Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋに備えられたトナー濃度検知センサ３６Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋからの信号を基にして、現像部３３Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋへのトナー補給が必要であるか否かを判断して、前記回転部材１０５Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの回転制御を行う。

前記回転部材１０５Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの回転が停止すると、前記水平搬送部１０３Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ内のトナーは、そのまま内部に止まる。

このように、トナー補給部１００に止まっているトナーの温度が上昇すると、融解を始めたトナー同士が融着し合い、軟凝集物として現像部へ搬送され画像欠陥を引き起こす。

本実施の形態の画像形成装置Ｇ２においては、トナーボトルＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫ、及びトナー補給部１００のトナーが滞留する部分を、筐体外部に配置して、且つ、筐体との間に空間を設けて、熱の発生源となる定着部５、現像部３３Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋからの熱の影響を減少させている。

なお、現像部３３Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋへのトナー補給は、各現像部の直前にトナーホッパーを設け、このトナーホッパーに一定量のトナーを貯えるようにトナーを送り、現像部３３Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋに備えられたトナー濃度検知センサ３６Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋからの信号を基にして行うように構成してもよい。

以上説明したように、露光部、現像部、定着部を収納した筐体の外側上方にトナー収容器とトナー補給部を配置することによって、トナー収容器の容量を格段に大きくすることが可能となる。

また、トナー収容器であるトナーボトルＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫ内あるいはトナー補給部１００内に滞留するトナーは、定着部をはじめ露光部、現像部のように筐体内で熱を発生する手段から離れた所に置かれることから、それらのトナーの温度上昇を抑えることができる。

なお、トナー収容器又はトナー補給部と筐体との間に設ける空間は、トナー収容器又はトナー補給部に内部のトナーの温度上昇を抑制するためには、大きいことが望ましいが、設計上の他の制約条件、例えば装置のサイズ等のような条件を勘案して決定されるものである。

また、トナー収容器の水平方向の位置は、トナー補給部１００の水平搬送部１０３Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの搬送距離が、できる限り短くなるように配置されることが望ましい。

図７は、筐体Ｆの上部を示す図である。

ず３にて示した露光部２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ、現像部３３Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ、定着部５を収納した筐体Ｆは、複数のアングル部材や板材を接合することにより作られており、その上部には中空部材が設けられている。

なお、本実施の形態では筐体の上部に中空部材１１０を設けているが、筐体の上部の部材の一部を中空部材としてもよい。

このように、熱の発生源とトナー収容器あるいはトナー補給部との間に、中空部材１１０を設け、その内部に空気の流れを作るようにすることにより、より確実にトナー収容器又はトナー補給部の内部にあるトナーの温度上昇を抑制することができる。

本実施の形態では、前記中空部材１１０の端部に排気手段１２０を設けて、空気を矢印ａのように吸引し、矢印ｂで示すように装置の外に排気するようにしている。

なお、中空部材１１０のサイズ、形状、及び数量、及び排気手段１２０の配置は設計時に適宜に決定されるものである。

上述したような空気による冷却装置として働く中空部材１１０を設けることにより、トナー収容器あるいはトナー補給部の温度上昇がより効果的に抑制される。

代表的なカラー画像形成装置の概念図である。 トナー収容器であるトナーボトルの配置例を示す図である。 本発明によるカラー画像形成装置の概念図である。 画像形成装置の制御関係を示すブロック図である。 トナー収容器の配置例を示す図である。 トナー補給部を説明する図である。 筐体上部を示す図である。

符号の説明

２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ 露光部
３３Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ 現像部
５ 定着部
９ トナー補給部（Ｇ１）
１００ トナー補給部（Ｇ２）
１１０ 中空部材
Ｆ 筐体
Ｇ１ 従来のカラー画像形成装置（Ｇ１）の概念図である。

Ｇ２ 本発明によるカラー画像形成装置（Ｇ２）の概念図である。

ＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫ トナーボトル（トナー収容器）

Claims (5)

1. 電子写真方式によるカラー画像形成装置において、
   露光部、現像部、定着部を収納した筐体の外側の上方に、トナー収容器を配置し、
   前記トナー収容器から排出されたトナーを前記現像部に補給するトナー補給部を設け、
   前記トナー補給部は、
   前記トナー収容器から前記現像部の上方まで、前記筐体の外側において延びる搬送部と、
   前記現像部の上方の前記搬送部の端部に接続され、前記現像部まで延び、前記端部まで搬送されたトナーを前記現像部に投入するガイド部材と、
   を含むことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナー収容器又は前記トナー補給部と、前記筐体との間に空間を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記トナー収容器又は前記トナー補給部と、前記筐体との間に、中空部材が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記筐体の上部を構成する部材に、中空部材が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
5. 前記中空部材の内部の空気を装置外に排気する排気手段を有することを特徴とする請求項３又は４に記載の画像形成装置。

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