JP5135999B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に感光体表面の静電潜像をトナー現像し、トナー画像を用紙上に転写する機構を備えた画像形成装置に関する。

従来、複写機やプリンター等の画像形成装置は、感光体の表面を所定の電位に一様に帯電した後、当該感光体の表面に画像露光を施して、画像情報に対応した静電潜像を形成し、この静電潜像を現像器によってトナー現像、可視像化することにより、形成したトナー像を記録用紙上に転写・定着し、画像を形成するように構成されている。

上記のようにトナーで画像を形成する画像形成装置において、機内温度があるレベルを超えると現像ユニット内のトナー固着（トナーブロッキング）による画像形成不具合や耐熱許容限界による部品の破壊、ユーザーが装置を操作した時の安全上の問題などが発生する。

このため画像形成装置には、機内温度上昇の抑制や排気物質の収集を目的としたエアフローシステムが必要とされている。通常、画像形成装置は複数のプロセスユニットで構成されているが、ユニットの中には発熱するユニットがあり、その発熱により機内温度は上昇する。例えば画像定着ユニット、電源などが代表的な熱源といえる。昨今では装置小型化の必要性が高まるにつれ、内部の部品（例えば電源、現像ユニットなど）を高密度に、互いに近接させて配置する必要が生じているため熱源の発する熱による現像ユニットへの影響（温度上昇）が問題となる。

現像ユニットの温度上昇を防止し、トナーブロッキングを防ぐ為、タンデム配置された現像ユニット間にファンで強制的に冷却風を吹き込み冷却する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）が、機外の塵埃、繊維埃などが現像ユニットに侵入したり、機内を浮遊するトナーが拡散することで現像ユニットやセンサ等に付着し、画質の低下や信頼性の悪化を招く虞がある。

また、現像ユニット下部に配置された制御基板（発熱体）を遮蔽部材で仕切り、仕切られた空間に配置したファンで、制御基板で発生した熱を排熱する構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）が、現像ユニットを冷却していないので、制御基板からの対流熱の影響を受け、現像ユニットの温度上昇値が大きくなる懸念がある。

さらに、上記特許文献２では仕切られた空間に配置したファンの吸気箇所を現像ユニットから離れた箇所に設けることにより、トナーなどの制御基板近傍への混入を防止する構成となっているが、電源を含めた制御基板系を１箇所に集めて現像ユニットと隔離することは難しく、装置全体の大型化を招く虞がある。
特開２００５−１４８２９０号公報 特開２００５−１６５０９０号公報

本発明は、上記問題点を解決することを課題とする。

すなわち、本発明は効率よく現像部を冷却し、且つ電源部など発熱部位へのトナーの侵入を防止できる画像形成装置を提供することを課題とする。

請求項１に記載の画像形成装置は、像担持体の表面に形成された静電潜像をトナーで現像する画像形成装置であって、前記現像を行う現像部と、前記現像部の下に設けられ発熱する電気部品と、前記現像部と前記電気部品との間に設けられ、前記現像部と前記電気部品とを上下に隔離する隔壁と、前記隔壁で内部を上下に分割された筐体と、前記隔壁の前記電気部品側面に沿って流れる冷却風を送る第１の送風手段と、を備え、前記隔壁は前記現像部を含む画像形成部と一体的に設けられていることを特徴とする。

上記構成の発明では、発熱する電気部品と、その上に設けられ画像形成部に含まれた現像部との間に隔壁を設け、隔壁の下面に冷却風を流すことで画像形成部と一体的に設けられた隔壁をも冷却し、現像部と電気部品とを隔離した状態で現像部を冷却することができる。

請求項２に記載の画像形成装置は、前記筐体内の前記隔壁より下から内部の空気を排出する排気手段を備え、前記排気手段は前記第１の送風手段が起動した後、所定の時間経過後に起動し、前記第１の送風手段が停止するより所定の時間前に停止することを特徴とする。

上記構成の発明では、第１の送風手段が起動中のみ排気手段を作動させることで、隔壁より下を常に正圧とし、現像部側からトナーなどの侵入を防ぐことができる。

請求項３に記載の画像形成装置は、前記隔壁が横置き筒状構造のダクトを形成し、前記ダクト内を流れる冷却風を送る第２の送風手段を備えたことを特徴とする。

上記構成の発明では、隔壁内のダクトに冷却風を流すことで、より効果的に隔壁、現像
部を冷却することができる。

請求項４に記載の画像形成装置は、複数の前記現像部と、前記現像部の形状に沿って分岐する前記ダクトと、を備えたことを特徴とする。

上記構成の発明では、現像部が複数ある構成においてダクトを現像部の形状に沿って分岐させ、それぞれの現像部をより効果的に冷却することができる。

請求項５に記載の画像形成装置は、前記ダクトと、前記隔壁の前記電気部品側とが一箇所または複数箇所で連通していることを特徴とする。

上記構成の発明では、ダクトと隔壁下側とが連通していることで、電気部品側のエアフローによりダクト内の空気を吸引・排出し、より効果的に隔壁・現像部を冷却することができる。

本発明は上記構成としたので、効率よく現像部を冷却し、且つ電源部など発熱部位へのトナーの侵入を防止できる画像形成装置とすることができた。

＜画像形成装置概要＞
図１〜図３には本発明の第１形態に係る画像形成装置が示されている。

図１は本発明の第１形態に係る画像形成装置の内部構造を示す断面図である。

図１に示すように、画像形成装置１０は表面にトナー画像を転写される中間転写ベルト１８と、中間転写ベルト１８の表面にトナー画像を形成する画像形成部２０Ｙ〜２０Ｋが設けられ、その主要部が構成されている。

画像形成部２０Ｙ〜２０Ｋは主に表面に静電潜像を形成する感光体ドラム２２、感光体ドラム１２に接触し帯電させる一次帯電用の帯電装置２４からなるＣＲＵ１６と、感光体ドラム２２上に静電潜像を形成する光走査装置２６と、静電潜像をトナーで現像する現像部１４とから構成されている。

画像形成装置１０内に設けられたトナーカートリッジ３０Ｙ〜３０Ｋから現像部１４Ｙ〜１４Ｋにそれぞれ各色トナーを供給することで、画像形成で消費された各色トナーを補充する。

中間転写ベルト１８は無端ベルト状であり、複数のロールに巻掛けられ、所定の張力をもって装置内に張り渡されている。中間転写ベルト１８は図示しない駆動モータにより所定の速度で図中白矢印の方向に駆動され、感光体ドラム２２と接触しながら回転する。

感光体ドラム２２と中間転写ベルト１８を挟んで対向する位置に設けられた一次転写ロール３２と、回転する感光体ドラム２２と当接しながら図中白矢印のように駆動される中間転写ベルト１８とのニップ位置において、感光体ドラム２２上に形成されたトナー画像が感光体ドラム２２の表面から中間転写ベルト１８に転写される。

トレイ４０に収容され用紙搬送経路（図中黒矢印）に沿って搬送される記録紙Ｐは、ニップ位置３４Ａにて二次転写ロール３４に押圧された中間転写ベルト１８と圧着される。ここで感光体ドラム２２から中間転写ベルト１８へ転写されたトナー画像が記録紙Ｐに転写される。

トナー画像を転写された記録紙Ｐは搬送経路に沿って搬送され、定着器３６を通過して熱溶着されたトナー画像が定着される。画像が形成された記録紙Ｐは機外に排紙され画像として出力される。

画像形成部２０の下には画像形成装置１０全体に電力を供給する高圧電源部５０が設けられ、装置全体の駆動・制御に必要な電力を供給している。高圧電源部５０と現像部１４との間には隔壁１２が画像形成部２０と一体的に設けられ、熱や空気の流通を防ぐことで高圧電源部５０と現像部１４とを遮断している。

＜第１実施形態＞
図２〜５は本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の高圧電源部周辺の内部構造を示す斜視図である。

図２〜５には本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の高圧電源部周辺の内部構造が示されている。なお、図中ＵＰは上側、ＦＲは手前側を表す。

図２に示すように、画像形成装置１０内には中間転写ベルト１８の駆動方向（図中左右方向）に沿って、現像部１４とＣＲＵ１６とからなる画像形成部２０がＹＭＣＫの色別に配列されている。

図３、４に示すように、隔壁１２は画像形成部２０の下面に沿う形でこれと一体化し、手前側のダクト８０Ｂと共に高圧電源部５０を画像形成部２０と隔離する。隔壁１２には温度センサ３８が設けられ、隔壁１２の表面温度すなわち現像部１４の温度を計測する。

画像形成部２０の下側に一体的に設けられた隔壁１２の下側において、高圧電源部５０の後方にはダクト７０および吸気ファン７２が設けられており、機外の空気を画像形成装置１０の背面から高圧電源部５０近傍に吸引・導入し、図中黒矢印で示すように隔壁１２の下を流れる気流が形成される。吸気ファン７２の吸気側には図示しない防塵フィルタの取り付けが可能となっている。

図５には隔壁１２近傍の構造が下側から示されている。隔壁１２の下面に形成された整流板７４によって高圧電源部５０上を冷却しながら流れる気流は排気ダクト８０Ａ、８０Ｂに集合し、排気ファン８２Ａ、８２Ｂにて手前側から機外へ排気される。

このとき気流は隔壁１２の下面に沿って流れるため、高圧電源部５０の放出する熱のみならず隔壁１２自体の熱をも吸収・冷却しながら機外へ排熱を行う。

図６には本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の変形例が示されている。

図６に示すように、隔壁１２よりも上には低圧電源部５２が設けられ、隔壁５３などで画像形成部２０と隔離されている。低圧電源部５２近傍には吸気ファン７１が設けられ、機外の外気が低圧電源部５２近傍に吸引・導入され、図中黒矢印で示すように装置手前側へと抜ける気流が形成される。

＜作用効果＞
本実施形態は上記構成としたので、以下のような優れた効果を有する。

すなわち、隔壁１２の下面は吸気ファン７２により外気を導入されているので画像形成部２０近傍に比較して正圧となり、画像形成部２０から高圧電源部５０近傍へのトナーの侵入を防ぐことができる。これにより発熱体である高圧電源部５０および近傍でトナーが熱溶着するなどの虞がなくなる。

また気流は隔壁１２の下面に沿って流れるため、高圧電源部５０の放出する熱のみならず、隔壁１２自体の熱をも吸収・冷却する。これにより隔壁１２が冷却され、隔壁１２と一体的に設けられている画像形成部２０をも冷却することができる。この冷却効果は現像部１４に直接機外の冷却風を導入・排気しない構成であるため、現像部１４からトナー等が機外に漏出する虞がない。

さらにこのとき、吸気ファン７２の風量・静圧を排気ファン８２Ａ、８２Ｂの風量・静圧より大きくすることで高圧電源部５０近傍の気圧を画像形成部２０近傍よりも高くし、画像形成部２０から高圧電源部５０近傍へのトナーの侵入を防ぐことができる。

また、高圧電源部５０及び画像形成部２０の発熱量が少ない場合は排気ファン８２Ａ、８２Ｂは動作しない構成とするか、あるいは処理枚数の少ない機種等で予め発熱量の少ないことを前提としている場合は排気ファン８２Ａ、８２Ｂは設けない構成とすることで、吸気ファン７２の風量・静圧を下げることができる。

さらに隔壁１２には温度センサ３８を設けることで隔壁１２の温度を計測し、現像部１４近傍の温度が所定の値よりも高くなった時に吸気ファン７２、排気ファン８２Ａ、８２Ｂを動作させることにより、吸気ファン７２、排気ファン８２Ａ、８２Ｂの動作時間を短くし、装置外部からの埃などの異物侵入を防止することができる。

また、図７（Ａ）にタイミングチャートで示すように、吸気ファン７２の動作開始タイミングを、排気ファン８２Ａ、８２ＢよりもＡ１だけ早く動作開始させることにより、排気ファン８２Ａ、８２Ｂのみ動作させた場合に発生する負圧で、隙間から高圧電源部５０近傍へトナーが侵入する事態を防止することができる。

同様に、吸気ファン７２の停止タイミングも、排気ファン８２Ａ、８２Ｂに対し、Ａ２だけ遅らせて停止することにより常に高圧電源部５０近傍を正圧とすることができる。

さらに図７（Ｂ）に示すように、吸気ファン７２の風量を温度センサ３８の出力（隔壁１２の温度）に応じて２段階（ＬＯＷ／ＨＩＧＨ）制御する場合に、風量が少ない場合（ＬＯＷ）には、排気ファン８２Ａ、８２Ｂは停止し、風量が大きい（ＨＩＧＨ）時に、図４（Ａ）と同様に排気ファン８２Ａ、８２ＢをＡ１だけ遅らせて動作させ、また吸気ファン７２の停止タイミングも、排気ファン８２Ａ、８２Ｂに対し、Ａ２だけ遅らせて停止することにより、排気ファン８２Ａ、８２Ｂのみ動作させた場合に発生する負圧で、隙間から高圧電源部５０近傍へトナーが侵入する事態を防止することができる。

冷却のための吸気ファン７２、排気ファン８２Ａ、８２Ｂの駆動時動作制御としては一例として以下のような条件が考えられる。あるいは図１２に示すようなフローが考えられる。
・ファンはPOWER ONで立ち上げの為一回High 回転させた後に回転停止する。
・スタンバイ中は回転停止する。
・画像出力中温度センサ値が閾値（例えば３２℃、諸条件に応じて可変としてもよい）を超えた場合、High回転する。
・画像出力終了後所定時間経過するまでHigh回転を継続し、スタンバイへ。
・画像出力終了後、所定時間High回転後に、温度センサ値が閾値以下の場合、回転停止する。
・画像出力終了後、所定時間High回転後に温度センサ値が閾値以上の場合、Low回転を継続し、温度センサ値が閾値以下の場合、回転停止する。
・low power時、および電源OFF時には回転を停止する。
・スタンバイ中に温度センサ値が閾値を超えてもHigh回転にしない。
・ファンの回転・速度変更・停止の切り替え処理は 温度センサ値が閾値を一度でも超えた／下回った場合とする。

＜第２実施形態＞
図８〜１０は本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の高圧電源部周辺の内部構造を示す斜視図である。

図８〜１０には本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の高圧電源部周辺の内部構造が示されている。

図８、９に示すように、画像形成部２０の下側に一体的に設けられた隔壁１２にはダクト６０が形成されている。ダクト６０は隔壁１２、内に形成された略筒状の空間であり、画像形成装置１０の前後方向を長手として各色（Ｍ、Ｃ、Ｋ）ごとに隔壁１２内に配置されている。このダクト６０とマイラーフィルムなどの封止部材６２、発泡素材などの封止部材６４、および現像部１４下面でダクト６０の上に画像形成装置１０の前後方向を長手として各色ごとに閉空間６６が形成され、この閉空間６６は開口部６８によりダクト６０と連通している。

図９に示すように、隔壁１２の手前側は隔壁１２に立壁１３を設け、隔壁１２と現像１４下面との隙間を塞ぎ、封止部材６３とで隔壁１２の手前側を塞ぐことにより、ダクト６０の気密性を確保している。

図１０に示すように第１実施形態と同様、装置背面に配置されたダクト７０、吸気ファン７２により高圧電源部５０の後方から外気が吸引・導入され、装置前側に設けられた図示しない排気ダクトより排気される。

一方、装置前側に設けられた吸気ファン８４により機外の空気が吸引・導入され、装置前側に設けられたダクト８６にて各色（Ｍ、Ｃ、Ｋ）ごとに分岐ダクト６０へ分配され、開口部６８を経由して閉空間６６へ導入される。

＜作用効果＞
本実施形態は上記構成としたので、以下のような優れた効果を有する。

すなわち、吸気ファン８４からダクト８６を経由して隔壁１２に設けられたダクト６０、開口部６８を通じて閉空間６６へと導入された外気は現像部１４を下方向から冷却する。これにより画像形成部２０内に直接、気流を発生させないのでトナーの飛散や外部からの埃の侵入などを防ぎながら現像部１４を効果的に冷却することができる。

また、高圧電源部５０と現像部１４との間に空気層を形成するので、高圧電源部５０からの熱を遮断し、画像形成部２０への熱の影響を抑えることができる。

＜第３実施形態＞
図１１は本発明の第３実施形態に係る画像形成装置の高圧電源部周辺の内部構造を示す斜視図である。

図１１には本発明の第３実施形態に係る画像形成装置の高圧電源部周辺の内部構造が示されている。

第２実施形態と同様、本実施形態においても画像形成部２０の下側に一体的に設けられた隔壁１２にはダクト６０が形成されている。ダクト６０は隔壁１２、内に形成された略筒状の空間であり、画像形成装置１０の前後方向を長手として各色（Ｍ、Ｃ、Ｋ）ごとに隔壁１２内に配置されている。このダクト６０とマイラーフィルムなどの封止部材６２、発泡素材などの封止部材６４、および現像部１４下面でダクト６０の上に画像形成装置１０の前後方向を長手として各色ごとに閉空間６６が形成され、この閉空間６６は開口部６８によりダクト６０と連通している。

第２実施形態と同様、本実施形態においても図９に示すように、隔壁１２の手前側は隔壁１２に立壁１３を設け、隔壁１２と現像部１４の下面との隙間を塞ぎ、封止部材６３とで隔壁１２の手前側を塞ぐことにより、ダクト６０の気密性を確保している。

本実施形態においては第１および第２実施形態とは異なり、図１１に示すように装置背面に配置されたダクト７０、図示しない排気ファンにより高圧電源部５０近傍の熱せられた空気は後方へ吸引され、装置背面に設けられたダクト７０より排気される。

さらに、本実施形態においてはダクト６０は装置後側端部にてダクト７０と連通し、エアフローを形成する。すなわち装置前側に設けられた吸気ファン８４により機外の空気が吸引・導入され、装置前側に設けられたダクト８６にて各色（Ｍ、Ｃ、Ｋ）ごとに分岐ダクト６０へ分配され、開口部６８を経由して閉空間６６へ導入された空気が、ダクト６０とダクト７０とが連通していることにより、高圧電源部５０近傍の空気を機外へ排出するダクト７０を通じて背面から機外へ排出される。

＜作用効果＞
本実施形態は上記構成としたので、以下のような優れた効果を有する。

すなわち、第２実施形態と同様、吸気ファン８４からダクト８６を経由して隔壁１２に設けられたダクト６０、開口部６８を通じて閉空間６６へと導入された外気は現像部１４を下方向から冷却する。これにより画像形成部２０内に直接、気流を発生させないのでトナーの飛散や外部からの埃の侵入などを防ぎながら現像部１４を効果的に冷却することができる。

また、第２実施形態と同様、高圧電源部５０と現像部１４との間に空気層を形成するので、高圧電源部５０からの熱を遮断し、現像部１４への熱の影響を抑えることができる。

さらに、ダクト６０からダクト７０へと流れるエアフローを形成したことにより、ダクト６０へ導入された空気がダクト７０より排出される。これによりダクト６０、閉空間６６に空気が滞留せず、より一層効果的に現像部１４を冷却することができる。

＜その他＞
以上、本発明の実施例について記述したが、本発明は上記の実施例に何ら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において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。

すなわち本実施形態ではＹＭＣＫの４色トナーを用いた４色エンジンのタンデム構成を採用した画像形成装置を例に挙げたが、これに限定せず単色モノクロ画像形成装置や２色、３色または５色以上の画像形成装置に応用することもできる。

本発明に係る画像形成装置を示す概念図である。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の画像形成部近傍を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の画像形成部近傍を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の高圧電源部近傍を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の高圧電源部近傍の隔壁を下から示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の変形例を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るファンの動作タイミングを示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の画像形成部近傍を示す側面図である。 本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の画像形成部近傍を示す側面図である。 本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の高圧電源部近傍を示す斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る画像形成装置の高圧電源部近傍を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るファンの動作制御を示すフロー図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１２ 隔壁
１３ 立壁
１４ 現像部
１６ ＣＲＵ
１８ 中間転写ベルト
２０ 画像形成部
２２ 感光体ドラム
３８ 温度センサ
５０ 高圧電源部
５２ 低圧電源部
５３ 隔壁
６０ ダクト
６２ 封止部材
６３ 封止部材
６４ 封止部材
６６ 閉空間
６８ 開口部
７０ ダクト
７１ 吸気ファン
７２ 吸気ファン
７４ 整流板
８０Ａ 排気ダクト
８２Ａ 排気ファン
８４ 吸気ファン
８６ ダクト

Claims (5)

1. 像担持体の表面に形成された静電潜像をトナーで現像する画像形成装置であって、
   前記現像を行う現像部と、
   前記現像部の下に設けられ発熱する電気部品と、
   前記現像部と前記電気部品との間に設けられ、前記現像部と前記電気部品とを上下に隔離する隔壁と、
   前記隔壁で内部を上下に分割された筐体と、
   前記隔壁の前記電気部品側面に沿って流れる冷却風を送る第１の送風手段と、を備え、
   前記隔壁は前記現像部を含む画像形成部と一体的に設けられていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記筐体内の前記隔壁より下から内部の空気を排出する排気手段を備え、
   前記排気手段は前記第１の送風手段が起動した後、所定の時間経過後に起動し、前記第１の送風手段が停止するより所定の時間前に停止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. 前記隔壁が横置き筒状構造のダクトを形成し、前記ダクト内を流れる冷却風を送る第２の送風手段を備えた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. 複数の前記現像部と、
   前記現像部の形状に沿って分岐する前記ダクトと、を備えたことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記ダクトと、前記隔壁の前記電気部品側とが一箇所または複数箇所で連通していることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の画像形成装置。

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