JP6137475B2 - 通気構造体および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置、およびこのような画像形成装置に用いる通気構造体に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の電子写真方式の画像形成装置には、記録媒体（用紙）に付着したトナー（現像剤）と溶融定着させるための定着装置が設けられている。

定着装置としては、一般的には、記録媒体に画像を定着する定着部材としての定着ローラと、当該定着ローラに対向して定着ニップを形成する対向部材としての加圧ローラとを備える。また、定着ローラ内に配設された加熱手段としてのヒータ（図示省略）が配置されている。加圧ローラは定着ローラに対して所定の圧力で圧接しており、互いに圧接する圧接部において定着ニップを形成している。

近年では、画像形成装置として高速処理機が求められている。しかしながら、高速機では、線速や対応紙厚が大きくなるにつれて、定着装置（定着器）が発する熱が大きくなり、機内の温度上昇に大きな影響を与える。

また、定着装置には、定着ローラの温度を管理するために、温度検出器（例えば、非接触型温度測定素子であるサーモパイル）が配置される。このため、このようなサーモパイル、及び定着装置に近接されるクリーニング手段(例えば、ベルトクリーニングユニット)が高温下に晒されることになる。

しかしながら、温度検出器やベルトクリーニングユニットは高温での使用は、精度の低下や機能の劣化等のために避ける必要がある。そして、従来には、このような温度検出器の温度上昇を防止するものが提案されている（特許文献１）。

この特許文献１のものは、定着装置の定着カバーに対して一定の間隔でもって対向する装置本体側のフレームに温度検出器が付設される。そして、この定着カバーと装置本体側のフレームとの間の空間に、エアを流すようにしている。すなわち、空間へのエアブローによって、温度検出器の温度上昇を防止することによって、この温検出器による正確な温度検知を長期にわたって行えるようにしている。

しかしながら、前記特許文献１に記載のものでは、温度検出器の近傍において、エアを流すようにして、温度検出器の温度上昇を防止するものであり、ベルトクリーニングユニットについては、温度上昇を防止することができない。しかも、単にエアを流すものであって、温度上昇防止機能として優れているとはいえない。

また、サーモパイルは非接触型の温度測定素子である。このため、サーモパイルの温度測定素子面が温度測定対象物に直接向けられている必要があり、定着ローラとサーモパイルとの間には物体があってはならないと共に、曝露状態であってはならない。従来においては、定着ローラ自体から放出される揮発性ガスから測定素子面汚染への問題に対しては対策がなされていない。定着ローラは使用温度が約１８０℃と高温での使用となるため、定着ローラに含まれえるシリコーンオイルが揮発する。この揮発ガス測定素子の測定面が汚染されると正確な温度測定へ大きな影響がでる可能性がある。

本発明は、斯かる事情に鑑み、温度上昇防止機能に優れる通気構造体および画像形成装置を提供しようとするものである。

本発明の通気構造体は、発熱構造部と遮熱構造部との間にダクトユニットが配設された通気構造体であって、ダクトユニットの発熱構造部側には、外気が取り込まれてこの外気が流れダクトユニット長手方向に沿って流れる発熱構造部側流路が形成され、ダクトユニットの遮熱構造部側には、発熱構造部の排気系をダクトユニット短手方向に沿って流して排気する遮熱構造部側流路が形成されたものである。

本発明の通気構造体では、発熱構造部側における温度上昇を防止でき、遮熱構造部側への発熱構造部からの熱の伝達量を少なくできる。このため、２経路の気流経路でもって、発熱構造部から遮熱構造部への熱の伝達を効率よく抑制でき、温度上昇防止機能に優れた通気構造体を構成できる。

更に、ダクト長手方向に沿って流れる気流の一部でもって、サーモパイル側に流入してくる定着装置(定着ローラ)からの揮発性ガスからの汚染防止機能にも優れた構造体となる。

本発明の画像形成装置の全体構成図である。 前記画像形成装置の定着装置とクリーニングユニットとダクトユニットの位置関係を示す簡略図である。 前記ダクトユニットの断面図である。 前記ダクトユニットの定着装置側から見た斜視図である。 前記ダクトユニットのクリーニングユニット側から見た斜視図である。 非接触型温度測定手段を構成するサーモパイル素子が組み込まれたダクトユニットの断面斜視図である。 サーモパイル周囲部隙間と定着ローラ表面温度との関係を示すグラフ図である。

以下、図に示す実施例による本発明を実施するための形態を説明する。

この画像形成装置は、装置本体１内の上部に画像形成部（作像装置）３が配置され、装置本体１内の下部に給送装置１００を備える。この給送装置１００は、媒体収容体４７と、給送手段４と、媒体収容体４７と給送手段４とを収納する給送装置本体１０１とを備え、給送装置本体１０１に媒体収容体４７が収納された状態等においては、この媒体収容体４７は保持体４６に保持される。

給送手段（給送部４）は、回転軸７５と給紙ローラ４２と有し、この給紙ローラ４２に相対向する分離体としての分離パッド４３と、この給紙ローラ４２とで、給紙ローラ４２がその軸心廻りに回転することによって、媒体収容体４７に収容された記録媒体束４１から１枚の記録媒体が送出（給送）される。媒体収容体４７から給送された記録媒体が縦搬送ローラ４４、４５によりレジストローラ８１へと搬送される。そして、記録媒体の先端がレジストローラ８１とレジストテンションローラ８０のニップに突き当たり、先端の整合が行われる。レジストローラ８１は、トナー像と記録媒体の転写位置を合わせるように回転する。

画像形成部（作像装置）３は、水平方向に配設された転写ベルト装置５と、この転写ベルト装置５との上方に水平方向に並んで配設された４つの画像形成ユニット（現像機）３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋを有する。ここで、一つの現像機３０Ｋについて説明すると、像担持体としての感光体（感光体ドラム）３１Ｋを備え、この感光体３１Ｋの外周側に、感光体３１Ｋの表面を帯電する帯電ローラ３２Ｋと、感光体３１Ｋ上の静電潜像にトナーを現像する現像ローラ３３Ｋと、記録媒体にトナーを転写させる転写ローラ５０Ｋと、転写後の残トナーを掻きとるクリーニング部（図示省略）等が配置されている。他の現像機においても同様である。

画像形成ユニット３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋの上方には、露光手段としての光学ユニット２が配設されている。光学ユニット２は、レーザ光を感光体ドラム３１へ照射する。

転写ベルト装置５は、無端状の転写ベルト２９と、駆動ローラ５２、従動ローラ５１とを備え、転写ベルト２９が駆動ローラ５２及び従動ローラ５１に巻回張架される構造となっている。また、転写ベルト２９の上部走行辺の内側には、各画像形成ユニット３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋの感光体ドラム３１にそれぞれ対向する位置に、転写バイアスが印加される転写ローラ５０が転写ベルト２９に接触するように配置されている。

このように、転写ベルト装置５を通過することによって、記録媒体に画像が転写される。そして、画像が転写された記録媒体は、定着装置６に搬送され、この定着装置６で画像が定着される。定着装置６は、記録媒体に画像を定着する定着部材としての定着ローラ６０と、当該定着ローラ６０に対向して定着ニップを形成する対向部材としての加圧ローラ６１とを備える。また、定着ローラ６０内に配設された加熱手段としてのヒータ（図示省略）が配置されている。加圧ローラ６１は定着ローラ６０に対して所定の圧力で圧接しており、互いに圧接する圧接部において定着ニップを形成している。

定着装置６にて画像が定着された記録媒体は、排出装置７を介して画像形成装置本体１の上部の排出部１ａに反転排紙される。排出装置７は、搬送ローラ７２、７３、及び排紙ローラ７０、７１を備える。なお、この装置本体１には手差しトレイ９が設けられている。

ところで、この画像形成装置では、転写ベルト２９近傍には、転写ベルト２９の表面をクリーニングするベルトクリーニング装置（クリーニングユニット）１０（図２参照）が配設されている。そして、前記定着装置６とこのクリーニングユニット１０との間に、発熱構造部としての定着装置６と遮熱構造部としてのクリーニングユニット１０との間に通気構造体１１のダクトユニット１２を配設している。

通気構造体１１は前記ダクトユニット１２を備え、図３に示すように、このダクトユニット１２は、定着装置６側の発熱構造部側流路１３と、クリーニングユニット１０側の遮熱構造部側流路１４とが形成されている。

ダクトユニット１２は発熱構造部側流路１３を構成するための第１中空室１５と、遮熱構造部側流路１４を構成するための第２中空室１６とを備える。このため、第１中空室１５の断面形状は、扁平矩形形状であって、その短手方向が鉛直方向に沿って配設される。また、この第１中空室１５に併設される第２中空室１６も、扁平矩形形状であって、その短手方向方向が鉛直方向に沿って配設される。

第１中空室１５は、図３等に示すように、第１中空室１５と第２中空室１６との間の仕切壁２４と、外周壁２０と、発熱構造部側の外壁２５にて構成される。そして、図４に示すように、第１中空室１５のダクトユニット長手方向の一方の端部側に一対の開口部が形成され、各開口部が前記発熱構造部側流路１３の吸気口１３ａ、１３ｂを構成する。また、第１中空室１５のダクトユニット長手方向の他方の端部側に開口部が形成され、この開口部が発熱構造部側流路１３の排気口１３ｃとなる。

吸気口１３ａ、１３ｂはそれぞれ矩形状であって、一方（上方）の吸気口１３ａは、その長手方向が鉛直方向に沿って配設され、他方(下方)の吸気口１３ｂは短手方向が鉛直方向に沿って配設されている。また、発熱構造部側流路１３には、上方側を流れる上方流路１３ｄと下方側を流れる下方流路１３ｅが形成される。すなわち、この第１中空室１５には矩形枠体１７が形成され、この上方側の長辺１７ａと、第１中空室１５の外周壁２０の上壁２０ａとの間で上方流路１３ｄが形成され、下方側の長辺１７ｂと、第１中空室１５の外周壁２０の下壁２０ｂとの間で下方流路１３ｅが形成される。

また、上方流路１３ｄ及び下方流路１３ｅの上流側には、シロッロファンを有するファン機構Ｆが配置されている。このファン機構Ｆが駆動することによって、吸気口１３ａ、１３ｂからこの発熱構造部側流路１３に外気が導入される。そして、上方流路１３ｄ及び下方流路１３ｅに別れてこの発熱構造部側流路１３を下流側（ダクトユニット長手方向の他方の端部側）である排気口１３ｃ側に向かって、図４の矢印Ａ１と矢印Ａ２に示すように、流れる。

排気口１３ｃは、第１中空室１５の外周壁２０の上壁２０ａの下流側において上方向に開口している。このため、上方流路１３ｄ及び下方流路１３ｅを、図４の矢印Ａ１と矢印Ａ２に示すように流れ、下流端で合流して、排気口１３ｃから矢印Ａのように出て行く。サーモパイル２１と外周壁２５との間にはわずかな隙間が設けられており、その隙間から矢印のように出て行く。

第２中空室１６は、図３に示すように、第１中空室１５と第２中空室１６との間の仕切壁２４と、上方開口部を有する外周壁２６と、遮熱構造部側の側壁２７とで構成できる。また、外周壁２６には上方開口部（このダクトユニット１２の長手方向の略全長にわたって配設され、この上方開口部が遮熱構造部側流路１４の排気口１４ｂを構成する。

この場合、吸気口１４ａは、定着装置６の定着ローラ６０の近傍に配置される。すなわち、図３に示すように、第２中空室１６の外周壁２６の下壁２３と、第１中空室１５と第２中空室１６とを仕切る仕切壁２４とのコーナ部に切欠部を設ける。この切欠部をもって吸気口１４ａとする。この場合、この切欠部は、図５に示すように、ダクトユニット１２の長手方向に沿って所定ピッチで５個配設される。

このため、各吸気口１４ａは、発熱構造部（定着装置６）の排気系側を向くことになって、図３の矢印Ｂ１のように、発熱構造部（定着装置６）の排気系が、下方の吸気口１４ａから入って、この遮熱構造部側流路１４内を矢印Ｂ２のように通過して、上方の排気口１４ｂから矢印Ｂ３のように排気される。この場合、前記したように、排気口１４ｂを構成する切欠部は、ダクトユニット１２の長手方向に沿って所定ピッチで５個配設されるので、矢印Ｂ１から矢印Ｂ３方向に流れる気流は５経路ある。

ところで、発熱構造部側流路１３を構成するための第１中空室１５内には、発熱構造部である定着装置６の定着ローラ６０の温度を検出する非接触型温度測定手段Ｍが設けられている。

非接触型温度測定手段Ｍは、この場合、サーモパイル２１にて構成される。サーモパイルとは、物体が放射する赤外線から物体の温度を測定する素子である。物体から放射された赤外線はサーモパイル内部の熱変換膜で吸収され熱に変換される。その後、膜上に形成された多数の微小熱電対によって温度として検出される。

このため、ダクトユニット１２の第１中空室１５の矩形枠体１７内には、サーモパイル２１を支持する基板からなる支持部２２が配置される。なお、図例では、サーモパイル２１は、シロッコファン側に２個配設され、第１中空室１５の長手方向方向中間部位に１個配設されている。また、サーモパイル２１は定着ローラには対向して近接配置される。

すなわち、サーモパイル２１は定着装置６に最も近接する箇所であり、定着装置６から出る熱を最も効率的に断熱する必要がある。また定着装置６内の定着ローラ温度を測定するためのサーモパイル２１を定着装置６から出る熱による温度上昇から最も効率的に防御する必要がある。

また、定着ローラ６０の温度測定部(サーモパイルと対対向している箇所)には、温度測定用に定着装置外装に開口が設けられており、サーモパイル２１から直接定着ローラ６０を観察できるようになっている。そのため、定着ローラ６０から出てくる揮発性ガスは外装の開口部から周囲に流出する。流出した揮発性ガスがサーモパイル２１の測定面に付着した場合は正確な温度測定ができなくなるため、ガスの流入を防止する必要がある。そこで、サーモパイル２１外周から流れ出てくる気流が形成されれば、定着ローラ６０から流れてくる揮発性ガスから効率的に汚染を防止することができる。

このため、このダクトユニット１２では、常に低温である機外からの外気を吸気する気流経路内に流すようにして、その気流経路内にサーモパイル２１を配置するように設定した。

すなわち、ダクトユニット１２の外気吸気口１３ａ、１３ｂから吸気される機外の外気はシロッコファンによって、ダクト内に送風され、ダクトユニット１２後方の排気口１３ｃより排気されることになる。

このように、前記通気構造体１１によれば、ダクトユニット１２の発熱構造部側流路（定着装置側通路）１３においては、外気が取り込まれて、この外気が流れる。これによって、ダクトユニット１２の発熱構造部側、つまり定着装置６側における温度上昇を防止でき、また、ダクトユニット１２の遮熱構造部側流路（クリーニングユニット側通路）１４においては、発熱構造部（定着装置６）の排気系を機外へ排気することができる。これによって、遮熱構造部（クリーニングユニット１０）側への発熱構造部（定着装置）からの熱の伝達量を少なくできる。

このように、前記通気構造体では、発熱構造部（定着装置６）側における温度上昇を防止でき、遮熱構造部（クリーニングユニット１０）側への発熱構造部６からの熱の伝達量を少なくできる。すなわち、２経路の気流経路でもって、発熱構造部６から遮熱構造部１０への熱の伝達を効率よく抑制でき、温度上昇防止機能に優れた通気構造体を構成できる。

非接触型温度測定手段Ｍを発熱構造部側流路１３に沿って設けたものでは、安定してこの非接触型温度測定手段Ｍに温度上昇を防止でき、長期わたって安定して温度検知が可能となる。

非接触型温度測定手段Ｍをサーモパイル２１にて構成したものでは、サーモパイルの特性（出力応答速度が速い、高感度で、小さい温度依存性を持つ、高い生産性）を有効に発揮できる。

ダクトユニット１２にサーモパイル２１を支持する支持部２２を有するものでは、サーモパイル２１は、温度上昇をダクトユニット１２内で発生する気流によって安定して防止できる。

発熱構造部側流路１３が、ダクトユニット長手方向の一端側に設けられる吸気口１３ａ、１３ｂと、ダクトユニット長手方向の他端側に設けられる排気口１３ｃとを備えたものでは、ダクトユニット１２の全長にわたって外気が流れるので、ダクトユニット１２の温度上昇を有効に防止できる。

遮熱構造部側流路１４が、ダクトユニット短手方向の下端側に設けられる吸気口１４ａと、ダクトユニット短手方向の上端側に設けられる排気口１４ｂとを備えたものでは、排気の流れを短路をすることができ、発熱構造部からの遮熱構造部への熱の伝達を有効に防止できる。

このため、前記通気構造体を図１に示すような画像形成装置に用いれば、定着ローラ６０の温度を検出するためのサーモパイル２１の寿命を延ばすことができて、長期わたって安定して温度検知が可能となる。また、ベルトクリーニングユニット１０に対しても、温度上昇による劣化を有効に防止できる。このため、この通気構造体を用いた画像形成装置は、長期にわたって高品質の画像形成が可能となる。

前記したように、定着ローラ６０から出てくる揮発性ガスは外装の開口部から周囲に流出し、流出した揮発性ガスがサーモパイル２１の測定面に付着した場合は正確な温度測定ができなくなる。このため、ガスの流入を防止する必要がある。

そこで、図６にように、非接触型温度測定手段Ｍを構成するサーモパイル２１の周囲部分に配設される温度測定手段用の排気口９０を外壁２５に設けるのがより好ましい。この場合、排気口９０の形状はサーモパイル２１の測定レンズ形状に合わせた円形状に形成される。すなわち、サーモパイル２１の外周に、内周壁９１ａとこの内周壁９１ａの外周側に配設される外周壁９１ｂとを配設することによって、この内周壁９１ａと外周壁９１ｂとの間でもって、所定間隔のリング状に隙間からなる排気口９０を形成している。

このよう隙間からなる排気口９０を設けることによって、図６の矢印Ｃ方向にエアが流れる気流経路が形成され、ダクトユニット内を流れるエア（エアブロー）の内、一部がこの隙間、つまり排気口９０から流出する。

ところで、排気口９０から流出するエアフロー量はこの隙間によって管理される。すなわち、サーモパイル周囲部隙間と定着ローラ表面温度との関係を示す図７に示すように、サーモパイル周囲隙間が大きくなると、定着ローラ表面温度は低下する関係にある。定着ローラ表面温度は使用環境・モードによって異なる。このため、定着ローラ表面温度における代表モードでの許容最高温度をＴ_R1、Ｔ_R2とすると、定着ローラ表面温度許容範囲内での隙間量(内周壁９１ａと外周壁９１ｂとの間の寸法）は０．２ｍｍ〜１．０ｍｍとなる。言い換えれば、隙間量を０．２ｍｍ〜１．０ｍｍとすることによって、代表モードでの定着ローラ表面温度を、許容最高温度のＴ_R1、Ｔ_R2とすることができる。

このように、非接触型温度測定手段Ｍを構成するサーモパイル２１の周囲部分に排気口９０を設けることによって、サーモパイル２１外周から流れ出てくる気流により、定着ローラ６０から流れてくる揮発性ガスからより効率的に汚染を防止することができる。

なお、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。本発明に係る画像形成装置は、電子写真複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ装置等がある。また、

発熱構造部側流路１３の吸気口として、２個に限るものではなく、１個あっても、３個以上であってもよい。また、発熱構造部側流路１３の排気口としても１個に限るものではなく、２個以上であってもよい。発熱構造部側流路１３は、前記実施例では、上方流路１３ｄと下方流路１３ｅとの２通路を有していたが、このように、第１中空室で分離しないものであってもよく、さらには、３経路以上に分離するものであってもよい。

遮熱構造部側流路１４は５経路であったが、吸気口１４ａを構成する切欠部の数を増減することによって、発熱構造部の排気系を排気する経路を増減することができる。

本発明の記録媒体には、一般にコピー等に用いられる普通紙、ＯＨＰシート、カード、ハガキといった９０Ｋ紙、坪量約１００ｇ／ｍ²相当以上の厚紙、封筒等の用紙よりも熱容量が大きないわゆる特殊シート等を含むものである。

６ 定着装置
１０ クリーニングユニット
１１ 通気構造体
１２ ダクトユニット
１３ 発熱構造部側流路
１３ａ、１３ｂ 吸気口
１３ｃ 排気口
１４ 遮熱構造部側流路
１４ａ 吸気口
１４ｂ 排気口
２１ サーモパイル
２２ 支持部
９０
Ｆ ファン機構
Ｍ 非接触型温度測定手段

特開２００１−２２８７４２号公報

Claims (12)

1. 発熱構造部と遮熱構造部との間にダクトユニットが配設された通気構造体であって、
   ダクトユニットの発熱構造部側には、外気が取り込まれてこの外気が流れダクトユニット長手方向に沿って流れる発熱構造部側流路が形成され、ダクトユニットの遮熱構造部側には、発熱構造部の排気系をダクトユニット短手方向に沿って流して排気する遮熱構造部側流路が形成されたことを特徴とする通気構造体。
2. 発熱構造部の温度を検出する非接触型温度測定手段を発熱構造部側流路に沿って設けたことを特徴とする請求項１に記載の通気構造体。
3. 非接触型温度測定手段をサーモパイルにて構成することを特徴とする請求項２に記載の通気構造体。
4. 非接触型温度測定手段を構成するサーモパイルの周囲部分に排気口を備えたことを特徴とする請求項３に記載の通気構造体。
5. 前記排気口の形状は非接触型温度測定手段であるサーモパイルの測定レンズ形状に合わせた円形状であることを特徴とする請求項４に記載の通気構造体。
6. 非接触型温度測定手段を構成するサーモパイルの周囲部に設けた排気口の隙間は０．２ｍｍ〜１．０ｍｍであることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の通気構造体。
7. ダクトユニットには、サーモパイルを支持する支持部を備えたことを特徴とする請求項３〜請求項６のいずれか１項に記載の通気構造体。
8. ダクトユニットの発熱構造部側流路は、外気を取り入れるためのファン機構を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の通気構造体。
9. 発熱構造部側流路は、ダクトユニット長手方向の一端側に設けられる吸気口と、ダクトユニット長手方向の他端側に設けられる排気口と、非接触型温度測定手段周囲側に設けられる温度測定手段用の排気口を備えたことを特徴とする請求項２〜請求項８のいずれか１項に記載の通気構造体。
10. 遮熱構造部側流路は、ダクトユニット短手方向の下端側に設けられる吸気口と、ダクトユニット短手方向の上端側に設けられる排気口とを備えたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の通気構造体。
11. 記録媒体に画像を定着する定着装置と、この定着装置に近接されて配設されるクリーニングユニットとを備えた画像形成装置であって、
    定着装置とクリーニングユニットとの間に、前記請求項１〜請求項１０のいずれか１項の通気構造体のダクトユニットを配設し、定着装置が前記発熱構造部を構成し、クリーニングユニットが前記遮熱構造部を構成することを特徴とする画像形成装置。
12. 前記請求項１１の画像形成装置において、
    複写機、ファクシミリ、プリンタ、印刷機、およびインクジェット記録装置のいずれか１つ又はそれらの少なくとも２つを組み合わせた複合機であることを特徴とする画像形成装置。

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