JP6014002B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関する。

近年、フルカラーのプリンターや複写機等の画像形成装置は、カラー画像を形成する速度が高速化しており、４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）のそれぞれに対応した感光体ドラムを備えた所謂タンデム型の画像形成装置が一般的になっている。

この種の画像形成装置は、用紙にトナー像を形成するためのトナー像形成部と、トナー像形成部によって形成されたトナー像を用紙に定着させる定着部と、トナー像形成部及び定着部を例えば用紙搬送路等と共に収容する筐体とを備えている。

トナー像形成部は、複数の感光体ドラムと、感光体ドラムにトナーを供給する現像ローラーと、各感光体ドラムに形成されたトナー像が転写される中間転写ベルトとを有している。

各感光体ドラムは、帯電器による電圧の印加や、光走査装置によるレーザー光の照射等によって加熱される。現像ローラーは、感光体ドラムに接触して回転しているので、感光体ドラムとの間の摩擦熱によって加熱される。また、中間転写ベルトは、感光体ドラムに接触しているため、感光体ドラムの熱によって加熱される。

中間転写ベルトが過度に加熱されると、中間転写ベルトに転写されているトナーが溶融して中間転写ベルトに固着してしまう問題が生ずる。そこで、トナー像形成部を適切に冷却する必要がある。

特許文献１には、トナー像形成部において発生した飛散トナーを含む空気と外気とを吸引して混合した混合気を、フィルタを通した後にファンによりトナー像形成部へ供給することによって、トナー像形成部を冷却することが開示されている。

特開２０１３−２５０８４号公報

しかし、上記特許文献１の画像形成装置では、トナー像形成部で発生したトナーがファンの風によって撒き散らされるため、筐体内におけるトナーの飛散を抑制することが難しい。したがって、筐体の内部だけでなく用紙が飛散トナーによって汚染されてしまう虞がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その主たる目的とするところは、トナーの飛散を抑制しつつ、トナー像形成部を適切に冷却することにある。

本発明に係る画像形成装置は、感光体ドラムと、該感光体ドラムに形成される静電潜像を現像してトナー像を形成する現像部とを有するトナー像形成部と、上記トナー像形成部により形成されたトナー像を用紙に定着させる定着部と、上記トナー像形成部及び上記定着部を収容する筐体と、上記筐体の内部において、上記定着部を囲まずに且つ上記トナー像形成部の少なくとも一部を囲むように設けられた金属フレームと、上記金属フレームを冷却可能に設けられた熱交換器と、上記定着部側と上記熱交換器側とを繋ぐダクトと、上記ダクトに設けられて当該ダクトを開閉する開閉機構と、上記開閉機構を制御する開閉制御部とを備え、上記開閉制御部は、上記トナー像形成部がトナー像を形成している作動時に上記開閉機構を閉鎖する一方、上記トナー像形成部が停止している停止時に上記開閉機構を開放させる。

この構成によると、トナー像形成部は、感光体ドラム及び現像部を有するために発熱する。これに対し、定着部を囲まずに且つトナー像形成部の少なくとも一部を囲む金属フレームを設けると共に、その金属フレームが熱交換器によって冷却可能になっているので、金属フレームを冷却することにより、トナー像形成部を適切に冷却することが可能になる。しかも、ファンではなく熱交換器によってトナー像形成部を冷却するようにしたので、筐体の内部でトナーの飛散を抑制することができる。

また、上記構成によると、トナー像形成部の作動時には、金属フレームを冷却している熱交換器の排熱によって温められた空気が、開閉制御部により開閉機構が閉鎖されたダクトに溜められる。その後、トナー像形成部の停止時には、定着部も作動停止すると共に、開閉制御部によってダクトの開閉機構が開放される。そうすると、ダクト内の温かい空気が定着部へ供給されるので、定着部の温度低下を抑制して、次のトナー像形成部の作動時における定着部の立ち上がりを早めることが可能になる。

上記金属フレームを覆うように設けられたカバー部をさらに備え、上記カバー部と上記金属フレームとの間には、空気層が設けられていることが好ましい。

この構成によると、金属フレームの外側に形成された空気層が断熱層となるので、例えば、熱交換器によって冷却された金属フレームと金属フレームの内側の空気とを空気層によって保温することができる。よって、トナー像形成部を効率よく冷却することが可能になる。

上記熱交換器は、熱電素子によって構成され、上記トナー像形成部の温度を検知する温度検知手段と、上記温度検知手段により検知された上記トナー像形成部の温度に基づいて上記熱電素子を制御する制御部とをさらに備えていることが好ましい。

この構成によると、制御部は、トナー像形成部の温度に基づいて熱電素子を制御する。したがって、トナー像形成部を所望の温度に制御することが可能になる。

上記制御部は、上記温度検知手段により検知された温度が第１温度に上昇したときに、上記熱電素子によって上記金属フレームを冷却する一方、上記温度検知手段により検知された温度が、上記第１温度よりも低く且つ露点温度よりも高い第２温度に下降したときに、上記熱電素子に供給する電流の流れを逆に切り替えて、該熱電素子により上記金属フレームを加熱することが好ましい。

この構成によると、トナー像形成部の温度が第１温度に上昇したときに、トナー像形成部は、熱電素子により金属フレームを介して冷却されるため、トナー像形成部の温度上昇を適切に防止できる。一方、トナー像形成部の温度が第２温度に下降したときに、トナー像形成部は、熱電素子により金属フレームを介して加熱されるため、露点温度まで低下せず、結露の発生を防止することが可能になる。

本発明によれば、トナーの飛散を抑制しつつ、トナー像形成部を適切に冷却することができる。

図１は、本実施形態における画像形成装置の要部構成を示すブロック図である。 図２は、金属フレームによって覆われたトナー像形成部を示す断面図である。 図３は、金属フレームにおける底板部の形状を示す断面図である。 図４は、ヒートシンク及びファンを示す斜視図である。 図５は、熱電素子、ヒートシンク及びファンを示す断面図である。 図６は、熱電素子の制御系統を示すブロック図である。 図７は、画像形成装置の構成を概略的に示す平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

図１は、本実施形態における画像形成装置１の要部構成を示している。図２は、金属フレームによって覆われたトナー像形成部１２を示している。

画像形成装置１は、例えばタンデム型のカラープリンターである。画像形成装置１は、図１に示すように、画像形成される用紙を収容する給紙カセット１１と、給紙カセット１１から供給された用紙に現像剤の像であるトナー像を形成するトナー像形成部１２と、トナー像形成部１２にレーザー光を照射する光走査部１３と、トナー像形成部１２によって用紙に形成されたトナー像を当該用紙に定着させる定着部１４と、トナー像が定着された用紙が排出される排紙トレイ１５とを有している。

画像形成装置１は、装置本体としての筐体１０を備えている。筐体１０には、上記トナー像形成部１２、光走査部１３、定着部１４及び用紙搬送路（不図示）が収容されている。

図２に示すように、光走査部１３は、トナー像形成部１２の下方に配置されている。光走査部１３は、画像形成装置１が受信した画像データに基づいてレーザー光をトナー像形成部１２へ照射する。

トナー像形成部１２は、図２に示すように、感光体ドラム１６と、現像部１７と、帯電器１８と、クリーニング部１９と、中間転写ベルト２０とを備えている。

感光体ドラム１６は、光走査部１３の上方に例えば４つ並んで設けられている。感光体ドラム１６の上方には、無端状の中間転写ベルト２０が設けられている。中間転写ベルト２０は、複数のローラーに巻き掛けられており、図示しない駆動装置によって回転駆動される。４つの感光体ドラム１６は、中間転写ベルト２０に沿って一列に配置されている。

各感光体ドラム１６の周囲には、帯電器１８、現像部１７及びクリーニング部１９が設けられている。帯電器１８は感光体ドラム１６の表面を帯電させる。帯電器１８により帯電された感光体ドラム１６には、光走査部１３から照射されたレーザー光によって静電潜像が形成される。

現像部１７は、感光体ドラム１６の表面に接触して回転する現像ローラー１７ａを有している。現像ローラー１７ａは、現像部１７の内部のトナーを感光体ドラム１６の表面に供給する。そうして、現像部１７は、感光体ドラム１６に形成される静電潜像を現像することによって、感光体ドラム１６の表面にトナー像を形成する。４つの感光体ドラム１６には、イエロー、マゼンタ、シアン、又はブラックのトナー像がそれぞれ形成される。

中間転写ベルト２０は、複数の感光体ドラム１６の外周面に当接することによってその複数の感光体ドラム１６の外周面からトナー像が転写されるように構成されている。

すなわち、中間転写ベルト２０の感光体ドラム１６と反対側には、一次転写ローラー２１が設けられている。一次転写ローラー２１は、中間転写ベルト２０を感光体ドラム１６に押しつけることによって、感光体ドラム１６のトナー像を中間転写ベルト２０に一次転写する。

そうして、中間転写ベルト２０の表面には、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの４色のトナー像が互いに重ね合わされたカラートナー像が形成される。また、トナー像が中間転写ベルト２０に転写された感光体ドラム１６の表面は、クリーニング部１９によって清掃される。

中間転写ベルト２０の側方には、二次転写ローラー２２が設けられている。二次転写ローラー２２は、中間転写ベルト２０のトナー像を、給紙カセット１１から搬送された用紙に二次転写する。

定着部１４は、二次転写ローラー２２の上方に設けられている。定着部１４は、互いに圧接されて回転する定着ローラー（不図示）及び加圧ローラー(不図示）を備えている。そうして、定着部１４は、用紙に二次転写されたトナー像を、定着ローラー及び加圧ローラーにより加熱及び加圧することによって、当該用紙にトナー像を定着させる。

そして、画像形成装置１は、筐体１０の内部において、定着部１４を囲まずに且つトナー像形成部１２の少なくとも一部を囲むように設けられた金属フレーム２５と、金属フレーム２５を冷却可能に設けられた熱交換器２７とをさらに備えている。

図２に示すように、金属フレーム２５は、トナー像形成部１２と光走査部１３との間に設けられた底板部２５ａと、トナー像形成部１２の上方に配置された天板部２５ｂと、トナー像形成部１２の側方周囲に設けられた側板部２５ｃとを有している。

トナー像形成部１２の感光体ドラム１６及び現像部１７は、金属フレーム２５によって密閉されていることが好ましい。そのことにより、感光体ドラム１６及び現像部１７の冷却効果を高めることができる。例えば、金属フレーム２５に加工上形成されるパイロット孔等は、シール材によって塞ぐことが望ましい。

図３は、底板部２５ａの断面形状を示している。図３に示すように、金属フレーム２５は波板状に形成されている。そのことにより、金属フレーム２５の伝熱面積が増大するので、トナー像形成部１２を効率よく冷却することが可能になる。

また、底板部２５ａには、光走査部１３から出射されたレーザー光が透過する第１透過部２４が形成されている。第１透過部２４は、開口部によって形成してもよいが、トナー像形成部１２の冷却効果の観点から、ガラス等の透明部材によって閉塞することが好ましい。

波板状の底板部２５ａは、互いに平行に延びる複数の溝２６を有しているので、感光体ドラム１６及び現像部１７から飛散したトナー２３が各溝２６に溜まることとなる。ここで、現像部１７は、筐体１０に対してスライド移動することにより着脱可能になっている。そして、底板部２５ａは、各溝２６が現像部１７のスライド移動方向Ａに交差する方向に延びるように設けられている。そのことにより、現像部１７を着脱する際における底板部２５ａからのトナー２３の飛散を抑制することができる。

熱交換器２７は、例えばペルチェ素子等の熱電素子２７によって構成されている。ここで、図４及び図５は、熱電素子２７の構成を示している。図２、図４及び図５に示すように、熱電素子２７は、金属フレーム２５の側板部２５ｃに設けられている。

熱電素子２７は、所定方向に電流を流すことによって、金属フレーム２５側に冷却部が形成される一方、金属フレーム２５と反対側に放熱部が形成される。そのことによって、熱電素子２７は金属フレーム２５を冷却する。

熱電素子２７と側板部２５ｃとの間には、熱拡散層が介在され、伝熱性を高めるようになっている。熱電素子２７の側板部２５ｃと反対側には、熱拡散層を介してヒートシンク２８が設けられている。さらに、ヒートシンク２８の熱電素子２７と反対側には、ファン２９が装着されている。

さらに、図２に示すように、画像形成装置１は、筐体１０の内部において金属フレーム２５を覆うように設けられたカバー部３１を備えている。そして、カバー部３１と金属フレーム２５との間には、空気層３２が設けられている。

カバー部３１は、例えば樹脂等の断熱性の高い材料によって形成することが好ましい。カバー部３１には、光走査部１３から出射されたレーザー光が透過する第２透過部３１ａが形成されている。熱電素子２７は、カバー部３１の内側に配置される一方、ヒートシンク２８は、カバー部３１の外側に配置されている。

図６は、熱電素子２７の制御系統を示している。画像形成装置１は、トナー像形成部１２の温度を検知する温度検知手段である温度センサー３３と、温度センサー３３により検知されたトナー像形成部１２の温度に基づいて熱電素子２７を制御する制御部３４とをさらに備えている。

制御部３４は、温度センサー３３により検知された温度が、予め設定された第１温度Ｔ１に上昇したときに、熱電素子２７によって金属フレーム２５を冷却する。そのことにより、トナー像形成部１２の温度上昇が抑制される。

一方、制御部３４は、温度センサー３３により検知された温度が、予め設定された温度であって第１温度Ｔ１よりも低く且つ露点温度よりも高い第２温度Ｔ２に下降したときに、熱電素子２７に供給する電流の流れを逆に切り替えて、その熱電素子２７により金属フレーム２５を加熱する。そのことにより、トナー像形成部１２の温度低下が抑制されるので、トナー像形成部１２の結露を防止することが可能になる。

図７は、画像形成装置１の構成を概略的に示している。画像形成装置１は、定着部１４側と熱電素子２７側とを繋ぐダクト３６と、ダクト３６に設けられて当該ダクト３６を開閉する開閉機構３７と、開閉機構３７を制御する開閉制御部３８とをさらに備えている。

ダクト３６の一端は、熱電素子２７及びファン２９を覆うように設けられている。ダクト３６の他端は、定着部１４の近傍において筐体１０に接続されている。開閉機構３７は、ダクト３６の他端側を開閉する開閉弁によって構成されている。

開閉制御部３８は、トナー像形成部１２がトナー像を形成している作動時に開閉機構３７を閉鎖する一方、トナー像形成部１２が停止している停止時に開閉機構３７を開放させる。そうして、トナー像形成部１２の停止時に、熱電素子２７の排熱によって温められた空気を、ダクト３６から定着部１４へ供給するようになっている。

したがって、本実施形態によると、トナー像形成部１２は、感光体ドラム１６及び現像部１７を有するために発熱する。これに対し、定着部１４を囲まずに且つトナー像形成部１２の少なくとも一部を囲む金属フレーム２５を設けると共に、その金属フレーム２５を熱電素子２７によって冷却可能にしたので、金属フレーム２５を冷却することにより、トナー像形成部１２を適切に冷却することができる。しかも、ファンではなく熱交換器２７によってトナー像形成部１２を冷却するようにしたので、筐体１０の内部でトナーの飛散を抑制することができる。よって、飛散トナーによる用紙の汚染を抑制できる。

しかも、金属フレーム２５を覆うようにカバー部３１を設けて、カバー部３１と金属フレーム２５との間に空気層３２を形成することにより、金属フレーム２５の外側において空気層３２が断熱層となるので、例えば、熱電素子２７によって冷却された金属フレーム２５と金属フレーム２５の内側の空気を空気層３２によって保温することができる。よって、トナー像形成部１２を効率よく冷却できる。

さらに、画像形成装置１は、温度センサー３３により検知されたトナー像形成部１２の温度に基づいて熱電素子２７を制御する制御部３４をさらに備えているので、制御部３４によって、トナー像形成部１２を所望の温度に制御することができる。

そして、トナー像形成部１２の温度が第１温度Ｔ１に上昇したときに、熱電素子２７によって金属フレーム２５を冷却する一方、トナー像形成部１２の温度が第２温度Ｔ２に下降したときに、熱電素子２７により金属フレーム２５を加熱するようにしたので、トナー像形成部１２の温度上昇を適切に防止できると共に、トナー像形成部１２の温度を露点温度まで低下させないようにして結露の発生を防止できる。

さらにまた、画像形成装置１は、定着部１４側と熱電素子２７側とを繋ぐダクト３６と、ダクト３６を開閉する開閉機構３７と、開閉機構３７を制御する開閉制御部３８とを備えることにより、トナー像形成部１２の作動時には、金属フレーム２５を冷却している熱電素子２７の排熱によって温められた空気を、開閉制御部３８により開閉機構３７が閉鎖されているダクト３６に溜めることができる。そうして、トナー像形成部１２の停止時には、定着部１４も作動停止すると共に、開閉制御部３８によってダクト３６の開閉機構３７が開放される。そうすると、ダクト３６内の温かい空気が定着部１４へ供給されるので、定着部１４の温度低下を抑制して、次のトナー像形成部１２の作動時に、定着部１４の立ち上がりを早めることができる。

尚、上記実施形態では、カラープリンターを画像形成装置の一例として説明したが、これに限らず、例えば複写機、スキャナ装置、又は複合機等の他の画像形成装置としてもよい。

以上説明したように、本発明は、電子写真方式の画像形成装置について有用である。

１ 画像形成装置
１０ 筐体
１２ トナー像形成部
１４ 定着部
１６ 感光体ドラム
１７ 現像部
２５ 金属フレーム
２７ 熱電素子（熱交換器）
３１ カバー部
３２ 空気層
３３ 温度センサー
３４ 制御部
３６ ダクト
３７ 開閉機構
３８ 開閉制御部

Claims (4)

1. 感光体ドラムと、該感光体ドラムに形成される静電潜像を現像してトナー像を形成する現像部とを有するトナー像形成部と、
   上記トナー像形成部により形成されたトナー像を用紙に定着させる定着部と、
   上記トナー像形成部及び上記定着部を収容する筐体と、
   上記筐体の内部において、上記定着部を囲まずに且つ上記トナー像形成部の少なくとも一部を囲むように設けられた金属フレームと、
   上記金属フレームを冷却可能に設けられた熱交換器と、
   上記定着部側と上記熱交換器側とを繋ぐダクトと、
   上記ダクトに設けられて当該ダクトを開閉する開閉機構と、
   上記開閉機構を制御する開閉制御部とを備え、
   上記開閉制御部は、上記トナー像形成部がトナー像を形成している作動時に上記開閉機構を閉鎖する一方、上記トナー像形成部が停止している停止時に上記開閉機構を開放させる、画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   上記金属フレームを覆うように設けられたカバー部をさらに備え、
   上記カバー部と上記金属フレームとの間には、空気層が設けられている、画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   上記熱交換器は、熱電素子によって構成され、
   上記トナー像形成部の温度を検知する温度検知手段と、
   上記温度検知手段により検知された上記トナー像形成部の温度に基づいて上記熱電素子を制御する制御部とをさらに備えている、画像形成装置。
4. 請求項３に記載の画像形成装置において、
   上記制御部は、上記温度検知手段により検知された温度が第１温度に上昇したときに、上記熱電素子によって上記金属フレームを冷却する一方、上記温度検知手段により検知された温度が、上記第１温度よりも低く且つ露点温度よりも高い第２温度に下降したときに、上記熱電素子に供給する電流の流れを逆に切り替えて、該熱電素子により上記金属フレームを加熱する、画像形成装置。

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