JP6112361B2 - 画像形成装置及び現像ユニット - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置及び現像ユニットに関し、より詳細には、現像ユニットが装置本体に対して着脱自在で、装置本体に装着された状態で、感光体ユニットに対して接触位置と離間位置とに移動可能である画像形成装置及び現像ユニットに関するものである。

プリンターやファクシミリ、複写機などの電子写真方式を用いた画像形成装置では、感光体ドラムの表面に形成された静電潜像をトナーで現像してトナー画像とする現像ユニットを備えている。現像ユニットには、例えば図１２に示すように、トナーとキャリアとを有する現像剤（不図示）を撹拌しながら搬送する搬送スクリュー３２ａ，３２ｂが、軸受け９２ａ，９２ｂを介して筐体３６内に設けられている。そして、搬送スクリュー３２ａ，３２ｂの回転軸は軸受け９２ａ，９２ｂを越えて外方に突出し、軸受け９２ａ，９２ｂの端部にはギア９１ａ，９１ｂが取り付けられている。不図示の駆動源からの回転力がギア９１ａ，９１ｂを介して回転軸に伝えられ、搬送スクリュー３２ａ，３２ｂはそれぞれ回転し、搬送スクリュー３２ｂは現像剤を図１２の右方向に搬送し、搬送スクリュー３２ａは現像剤を図１２の左方向に搬送する。搬送スクリュー３２ａと搬送スクリュー３２ｂとの間には仕切り壁６０が形成されているが、軸方向両端部には仕切り壁６０に開口部６１が形成されており、この開口部６１を通って現像剤は搬送スクリュー３２ｂ側から搬送スクリュー３２ａ側に移動する。これにより、現像剤は筐体３６内を循環する。

搬送スクリュー３２ｂの端部側には、筐体３６の内壁や軸受け９２ｂに現像剤からの圧力が直接が掛からないように逆巻きの搬送スクリュー９４や円板状の止め板９５が設けられているが、搬送スクリュー３２ｂによって搬送されてくる現像剤の一部が、逆巻き搬送スクリュー９４や止め板９５を乗り越えて軸受け９２ｂ方向に進入してくることがある。軸受け９２ｂは、筐体３６の内壁から所定の空間を隔てて配置されているが、現像剤は空間を通って軸受け９２ｂの手前に設けられたシール部材９３ｂにまで到達することがある。シール部材９３ｂは、通常、リング状のゴム材料からなり、搬送スクリュー３２ｂの回転軸との摩擦により周辺よりも高温となる。このため、搬送スクリュー３２ｂの回転数の高くなりシール部材９３ｂが高温となって現像剤の溶融温度付近にまで上昇すると、シール部材９３ｂ付近の現像剤が溶融してシール部材９３ｂや回転軸に固着したり、冷却されて固化物が生成されることがある。このような現像剤の溶融固着や固化物の生成が生じると、搬送スクリュー３２ｂの回転トルクが上昇したり、固化物の一部が筐体３６内の現像剤に混入し画像劣化を引き起こすことがあった。

そこで、例えば特許文献１では、現像剤を収容する筐体をヒートシンクで構成すると共に、筐体の外壁部に冷却フィンを設け、冷却ファンによって冷却フィンを空冷する機構が提案されている。

特開2007-226148号公報

しかしながら、前記提案機構では、冷却フィンが筐体の底面全体に設けられるため、装置の大型化が懸念される。また、近年、画像形成速度の高速化に伴い搬送スクリューの回転軸とシール部材等との摩擦熱が大きくなっていると同時に、現像剤の低融点化も行われているため、現像剤の溶融固着や固化物の生成は一層起こりやすくなっている。

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置の大型化を招くことなく現像ユニットの冷却を効果的に行い、現像剤の溶融固着や固化物の生成を防止することにある。

前記目的を達成する本発明に係る画像形成装置は、装置本体に配置された感光体ユニットと、前記装置本体に対して着脱自在の現像ユニットとを備え、前記現像ユニットは、前記装置本体に装着された状態で、前記感光体ユニットに対して接触位置と離間位置とに移動可能で、前記現像ユニットの筐体よりも熱伝導率が高い突部を有し、前記装置本体は、前記現像ユニットを着脱する際に、前記突部が係入して前記現像ユニットの着脱を案内するガイド溝を有し、前記現像ユニットが前記装置本体に装着された状態で離間位置から接触位置に移動すると、前記突部が前記ガイド溝から離脱し、前記突部と前記ガイド溝との間に空間が形成され、前記現像ユニットで発生した熱が前記突部を介して前記空間に放熱されることを特徴とする。

ここで、前記突部と前記ガイド溝との間に形成される空間が空気流路の一部を構成するようにするのが好ましい。

前記現像ユニットが、現像剤を表面に担持し、前記感光体ユニットの感光体と対向する位置に現像剤を回転搬送する現像ローラと、前記現像ローラの回転軸方向と平行な方向に現像剤を回転搬送する少なくとも１つの搬送部材とを有する場合、前記突部が、前記搬送部材の駆動側の軸受部の近傍に形成されているのが好ましい。

前記突部は貫通孔を有していてもよい。

また、前記突部は、複数枚の放熱フィンを有していてもよい。さらに、空気流を前記放熱フィンに向かわせる案内板を有していてもよい。

そしてまた、前記現像ユニットを複数個備えると共に、空気流を形成する冷却ファンをさらに備える場合、前記冷却ファンから遠い現像ユニットの突部ほど多数枚の前記放熱フィンを有するようにするのが好ましい。

また、本発明によれば、画像形成装置の装置本体に対して着脱自在で、且つ、前記装置本体に装着された状態で感光体ユニットに対して接触位置と離間位置とに移動可能で、筐体よりも熱伝導率の高い突部を有し、前記突部が、前記装置本体に設けられたガイド溝に係入して、前記装置本体に対する着脱を案内し、前記装置本体に装着された状態で離間位置から接触位置に移動すると、前記突部が前記ガイド溝から離脱し、前記突部と前記ガイド溝との間に空間が形成され、前記筐体内で発生した熱が前記突部を介して前記空間に放熱されることを特徴とする現像ユニットが提供される。

ここで、現像剤を表面に担持し、前記感光体ユニットの感光体と対向する位置に現像剤を回転搬送する現像ローラと、前記現像ローラの回転軸方向と平行な方向に現像剤を回転搬送する少なくとも１つの搬送部材とを有する場合、前記突部は、前記搬送部材の駆動側の軸受部の近傍に形成するのが好ましい。

前記突部は、貫通孔を有していてもよい。

また、前記突部は、複数枚の放熱フィンを有していてもよい。さらに、前記突部は、空気流を前記放熱フィンに向かわせる案内板を有していてもよい。

本発明の画像形成装置及び現像ユニットでは、装置本体に対する現像ユニットの着脱を案内補助する、現像ユニットに設けられた突部を利用して、現像ユニットで発生した熱を放熱するので、装置の大型化を招くことなく現像ユニットの冷却を効果的に行え、現像剤の溶融固着や固化物の生成が防止される。

本発明に係る画像形成装置及び現像ユニットの一例を示す概説図である。 現像ユニットが接触位置のときのプロセスカートリッジの垂直断面図である。 現像ユニットが離間位置のときのプロセスカートリッジの垂直断面図である。 現像ユニットの斜視図である。 突部の筐体への取り付けを説明する斜視図である。 突部を筐体に取り付けた現像ユニットの部分図である。 突部付近の現像ユニットの部分断面図である。 放熱フィンの枚数が異なる突部を筐体に設けた場合の説明図である。 突部の他の実施形態を示す斜視図である。 図９の突部の正面図である。 図１０のＡ−Ａ線断面図である。 従来の現像ユニットの部分断面図である。

以下、本発明に係る画像形成装置及び現像ユニットについて図に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。

図１に、本発明に係る画像形成装置の一例を示す概説図を示す。装置本体１は、原稿画像を読み取る読取部１００と、画像を印刷するプリンタ部２００と、使用者とのインターフェースとなる操作表示部３００とで構成されている。読取部１００は、図示していない原稿ガラス板の上に載置された原稿の画像をスキャナを移動して読み取る公知のもので、イメージセンサにより色別に電気信号に変換されてプリンタ部２００へ送られる。又、ファクシミリや別設のパソコンから電子データ化された画像信号を受信した場合は直接プリンタ部２００へ送られる。

プリンタ部２００は、その内部中央部に無端状の中間転写ベルト（中間転写体）４０を備える。中間転写ベルト４０はローラ４１とローラ４２との間に略水平に懸架され、反時計回りに回転する。中間転写ベルト４０の下方には、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した４つのプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ（以下、「プロセスカートリッジ１０」と総称することがある）が並んで配置されている。中間転写ベルト４０を懸架するローラ４２には、中間転写ベルト４０を挟んで２次転写ローラ５４が圧接している。また、ローラ４１には中間転写ベルト４０の表面を清掃するクリーニング装置４３が設けられている。中間転写ベルト４０の内側には感光体２１と対応する位置に１次転写ローラ４４が配置されている。

中間転写ベルト４０の上方には、補給トナーが色別に充填されたトナー容器６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋが装置本体１に対してそれぞれ着脱自在に設けられている。現像ユニット３０（図２に図示）内のトナー濃度が一定となるように、ここから不図示のトナー搬送路を通して現像ユニット３０にトナーが補給される。

また、中間転写ベルト４０の回転方向最上流側のプロセスカートリッジ１０Ｙよりも上流側（図１の左側）には冷却ファン７０が設けられている。

プロセスカートリッジ１０の下方には、後述するように所定の空間（空気流路７１）を隔てて露光装置１１が設けられている。露光装置１１の窓から出射した光は、感光体ユニット２０（図２に図示）と現像ユニット３０（図２に図示）の隙間を通って感光体２１（図２に図示）表面を照射し、感光体２１表面に静電潜像を形成する。

露光装置１１の下部にはカセット５１が配置されている。カセット５１には、紙やフィルムなどの転写材５０が積層収納され、給紙ローラ５２によって最上の転写材５０から一枚づつ搬送路Ａに引き出される。搬送路Ａに引き出された転写材５０は、搬送ローラによってレジストローラ対５３に搬送される。そして、レジストローラ対５３によって転写材５０は、中間転写ベルト４０表面のトナー画像の回転とタイミングを合わせて、中間転写ベルト４０と２次転写ローラ５４のニップ部に送り出され、ここでトナー画像が転写材５０に転写される。

トナー画像が転写された転写材５０は搬送路を通って定着装置５５に送られる。定着装置５５では転写材５０に加熱・加圧がなされ、転写材５０上のトナー像が転写材５０に溶融定着する。そして、転写材５０は排紙トレイに排出される。

図２に、プロセスカートリッジ１０の垂直断面図を示す。なお、各プロセスカートリッジはいずれも同じ構成である。図２は、現像ユニット３０が感光体ユニット２０に対して接触位置のときの垂直断面図である。プロセスカートリッジ１０は、感光体ユニット２０と現像ユニット３０と有する。感光体ユニット２０は、円筒状で回転自在の感光体２１を有し、感光体２１の周りに、感光体２１の表面を均一に帯電させる帯電装置２２と、トナー画像を中間転写ベルト４０に転写した後に感光体２１表面に残留するトナーを回収するクリーニング装置２３とを有する。この感光体ユニット２０は、装置本体１に設けられた支持レール１０１に案内されながら装置本体１に対して着脱される。

現像ユニット３０は、筐体３６と、筐体３６内に設けられた、感光体２１表面に形成された静電潜像にトナーを供給し可視像化する回転自在の現像ローラ３１と、トナーとキャリアとからなる現像剤（不図示）を撹拌し現像ローラ３１に供給する２本の搬送スクリュー（搬送部材）３２ａ，３２ｂと、筐体３６の外面に設けられた突部３５とを有する。そして、現像ユニット３０は、装置本体１に対して着脱自在に設けられている。現像ユニット３０の装置本体１への着脱は、筐体３６の外面に設けられた突部３５を、装置本体１に設けられたガイド溝１９に係入させて、現像ユニット３０をスライドさせることにより行われる。

また、現像ユニット３０は揺動軸３３を中心として、感光体ユニット２０に対して接触位置と離間位置とに揺動可能に装置本体１に設けられている。具体的には、現像ユニット３０を装置本体１に装着した状態で、装置本体に設けられた不図示の操作レバーを回動させることによって、操作レバーの突起部（不図示）が現像ユニット３０の当接部３４に当接し、現像ユニット３０は揺動軸３３を中心として時計回りに押し上げられる。これにより、現像ユニット３０は感光体ユニット２０に接触する。一方、操作レバーを反対方向に回動させると、現像ユニット３０を押し上げていた力が解除され、現像ユニット３０はその自重によって揺動軸３３を中心として反時計回りに回転し、感光体ユニット２０から離間する。図３に、現像ユニット３０が感光体ユニット２０に対して離間位置のときの垂直断面図を示す。

図４に、現像ユニット３０の斜視図を示す。突部３５は、筐体３６外面の、装置本体１への装着方向先端側、すなわち装置本体１内の奥側に位置する部分に設けられている。また、ガイド溝１９の装置本体奥側には切り欠き（不図示）が形成されており、突部３５の揺動を可能としている。

図５に、突部３５の筐体３６への取り付けを説明する斜視図を、図６に突部３５を筐体３６に取り付けた図をそれぞれ示す。突部３５は、基部３５１と、現像ユニット３０の装着方向に対して所定間隔で形成された複数枚の板状の放熱フィン３５２と、冷却ファン７０によって生じる空気流を放熱フィン３５２に導く案内板３５３とを有し、これらが、筐体３６の熱伝導率よりも高い材料で一体に成形されてなる。装置本体１のガイド溝１９（図２及び図３に図示）には放熱フィン３５２が係入する。そして、突部３５は、筐体３６に不図示のネジなどによって取り外し可能に取り付けられる。このように、突部３５を筐体３６と別体とすることによって、種類の異なる現像ユニット３０に対して突部３５の共通化を図ることができ、画像形成速度の遅い装置の場合には突部３５を設けないようにもできる。また、現像ユニット３０ごとに、放熱フィン３５２の形成位置や枚数と、それに対応するガイド溝１９の切り欠きとを異なるようにしておけば、現像色の異なる現像ユニット３０が装置本体１の誤った位置に装着されるのを防止できる。

図７に、現像ユニット３０の突部３５及び軸受け９２ｂ付近の部分断面図を示す。搬送スクリュー３２ｂの回転軸のギア９１ｂが設けられた駆動側の軸受け９２ｂの軸方向内側には、現像剤の進入を防ぐためのシール部材９３ｂが設けられている。従来は、このシール部材９３ｂと搬送スクリュー３２ｂの回転軸との摩擦熱によって現像剤の回転軸への溶融固着や固化物の生成が問題となっていたが、本発明の現像ユニット３０では、筐体３６の一部を切り欠いて、軸受け９２ｂと対向する位置に、筐体３６よりも高い熱伝導率を有する突部３５が設けられるので、シール部材９３ｂなどで発生する熱は、突部３５を介して外部に放散され、シール部材９３ｂ付近の摩擦熱による温度上昇は抑えられる。なお、筐体３６に軸受け９２ｂに至る貫通孔を設けて、軸受け９２ｂに直接接触するように突部３５を設けても構わないが、貫通孔から現像剤が漏れるおそれがあるので、筐体３６を介して軸受け９２ｂと対向する位置に突部３５を設けるのが望ましい。

突部３５の材質は、筐体３６よりも熱伝導率の高いものであれば特に限定はない。例えば、樹脂などの軟質材料が筐体３６の形状に馴染みやすい点から好ましい。また、熱伝導率が高い点から金属材料で構成しても構わない。

このような構成の画像形成装置において、現像ユニット３０が装置本体１に装着され、感光体ユニット２０に対して接触位置の状態、すなわち画像形成可能な状態になると、所定条件下で冷却ファン７０が駆動される。すると、図１に示すように、プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの下方の空気が、プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと露光装置１１との間に形成された空気流路７１を通って吸引される。このとき、図２に示すように、現像ユニット３０の突部３５とガイド溝との間には空間８１が形成される。そして、この空間８１が空気流路７１の一部を構成しているので、現像ユニット３０のシール部材９３ｂや軸受け９２ｂなどで発生した熱は、筐体３６を通って突部３５（主として放熱フィン３５２）から、空気流路７１を流れる空気中に放熱される。また、空気流路７１は、現像ユニット３０の下方に形成されているため、現像ローラ３１周辺に発生するトナー噴煙を巻き込みが抑制され、トナー噴煙の現像ユニット３０内や装置本体１内への拡散が抑えられる。なお、冷却ファン７０から排出された空気は、クリーニング装置４３の周りを空冷した後、中間転写ベルト４０の上方を略水平に流れて中間転写ベルト４０をさらに冷却した後、装置本体１の背面から外部に排出される。

図１に示す画像形成装置において、冷却ファン７０を駆動させて各現像ユニット３０を冷却する場合、冷却ファン７０に最も近い現像ユニット３０Ｙと最も離れた現像ユニット３０Ｋとでは冷却風量が異なり、冷却ファン７０から離れた現像ユニット３０Ｋの冷却が充分に行えないおそれがある。このため、冷却ファン７０から最も離れた現像ユニット３０Ｋにおいて充分な冷却風量が得られるように冷却ファン７０の吸引量を上げることが考えられるが、現像ローラ３１周辺に発生するトナー噴煙を巻き込むおそれがある。そこで、例えば図８に示すように、冷却ファン７０から遠い現像ユニット３０の突部３５ほど放熱フィン３５２の枚数を多くして放熱効果を大きくしてもよい。あるいはまた、突部３５の形状を大きくするようにしてもよい。また、冷却ファン７０から現像ユニット３０までの距離の他、現像ユニット３０に収納されている現像剤（トナー）の溶融温度などを考慮して、突部３５の放熱フィン３５２の枚数や突部３５の形状を各現像ユニット３０ごとに変えるようにしてもよい。このように各現像ユニット３０ごとに突部３５の放熱フィン３５２や形状を変えることにより、前述のように、装置本体１のガイド溝１９に形成される、突部３５に対応する切り欠きとの組み合わせによって、現像色の異なる現像ユニット３０が装置本体１の誤った位置に装着されるのが防止される。

図９に、他の実施形態の突部３５が設けられた現像ユニット３０の部分斜視図を、図１０にこの突部３５の正面図を、図１１に図１０のＡ−Ａ線断面図をそれぞれ示す。これらの図に示す突部３５は２種類の貫通孔３５４，３５５を有する。このような貫通孔３５４，３５５が突部３５に形成されることによって突部３５の表面積が大きくなり放熱性がさらに向上する。

本発明の画像形成装置及び現像ユニットでは、装置本体１に対する現像ユニット３０の着脱を案内補助する、現像ユニット３０に設けられた突部３５を利用して、現像ユニット３０で発生した熱を放熱するので、装置の大型化を招くことなく現像ユニット３０の冷却を効果的に行える。これにより、現像剤の溶融固着や固化物の生成が防止され有用である。

１ 装置本体
１０ 現像ユニット
１９ ガイド溝
２０ 感光体ユニット
３１ 現像ローラ
３２ａ，３２ｂ 搬送スクリュー（搬送部材）
３３ 揺動軸
３５ 突部
４０ 中間転写ベルト
７０ 冷却ファン
７１ 空気流路
８１ 空間
３５２ 放熱フィン
３５３ 案内板
３５４，３５５ 貫通孔

Claims (12)

1. 装置本体に配置された感光体ユニットと、前記装置本体に対して着脱自在の現像ユニットとを備え、
   前記現像ユニットは、前記装置本体に装着された状態で、前記感光体ユニットに対して接触位置と離間位置とに移動可能で、前記現像ユニットの筐体よりも熱伝導率が高い突部を有し、
   前記装置本体は、前記現像ユニットを着脱する際に、前記突部が係入して前記現像ユニットの着脱を案内するガイド溝を有し、
   前記現像ユニットが前記装置本体に装着された状態で離間位置から接触位置に移動すると、前記突部が前記ガイド溝から離脱し、前記突部と前記ガイド溝との間に空間が形成され、前記現像ユニットで発生した熱が前記突部を介して前記空間に放熱されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記突部と前記ガイド溝との間に形成される空間が空気流路の一部を構成する請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記現像ユニットが、現像剤を表面に担持し、前記感光体ユニットの感光体と対向する位置に現像剤を回転搬送する現像ローラと、前記現像ローラの回転軸方向と平行な方向に現像剤を回転搬送する少なくとも１つの搬送部材とを有し、
   前記突部が、前記搬送部材の駆動側の軸受部の近傍に形成されている請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記突部が、貫通孔を有している請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記突部が、複数枚の放熱フィンを有している請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記突部が、空気流を前記放熱フィンに向かわせる案内板を有している請求項５記載の画像形成装置。
7. 前記現像ユニットを複数個備えると共に、空気流を形成する冷却ファンをさらに備え、前記冷却ファンから遠い現像ユニットの突部ほど多数枚の前記放熱フィンを有している請求項５又は６記載の画像形成装置。
8. 画像形成装置の装置本体に対して着脱自在で、且つ、前記装置本体に装着された状態で感光体ユニットに対して接触位置と離間位置とに移動可能で、
   筐体よりも熱伝導率の高い突部を有し、
   前記突部が、前記装置本体に設けられたガイド溝に係入して、前記装置本体に対する着脱を案内し、
   前記装置本体に装着された状態で離間位置から接触位置に移動すると、前記突部が前記ガイド溝から離脱し、前記突部と前記ガイド溝との間に空間が形成され、前記筐体内で発生した熱が前記突部を介して前記空間に放熱されることを特徴とする現像ユニット。
9. 現像剤を表面に担持し、前記感光体ユニットの感光体と対向する位置に現像剤を回転搬送する現像ローラと、前記現像ローラの回転軸方向と平行な方向に現像剤を回転搬送する少なくとも１つの搬送部材とを有し、
   前記突部が、前記搬送部材の駆動側の軸受部の近傍に形成されている請求項８記載の現像ユニット。
10. 前記突部が、貫通孔を有している請求項８又は９記載の現像ユニット。
11. 前記突部が、複数枚の放熱フィンを有している請求項８〜１０のいずれかに記載の現像ユニット。
12. 前記突部が、空気流を前記放熱フィンに向かわせる案内板を有している請求項１１記載の現像ユニット。