JP2006126604A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置内を効率良く冷却することによりファンの設置数を減らして小型化を可能とするとともに、冷却のための通気を損なわずに塵埃等の装置内への侵入を防止することが可能である画像形成装置を提供する。
【解決手段】 複数の被冷却部と、該被冷却部に冷却用空気を供給するファン１３とを有する画像形成装置において、前記冷却用空気の空気流向きを変更する空気流規制装置７０を備え、該空気流規制装置７０が、前記ファン１３に対向配置された角度変更自在な複数の規制板１４と、該規制板１４の角度を制御する角度制御手段と、からなり、前記角度制御装置によって規制板１４の角度を制御することにより、異なる複数の被冷却部に冷却用空気を供給するように構成し、さらに、前記規制板１４の表面にシート状の防塵フィルム７５を貼着することにより冷却用空気中の塵埃を捕集するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ、又はそれらの複合機等の画像形成装置に関し、特に、装置内の定着装置、電源基盤等の被冷却部を冷却するファンを具備した画像形成装置に関するものである。

従来の電子写真プロセスでは、まず帯電器にて感光ドラム表面を均一に帯電し、画像データに基づき感光ドラム上に露光を行い静電潜像を形成し、さらに、トナーにより静電潜像を可視像とする現像を行い記録紙に転写した後に、記録紙に熱及び圧力を加えて定着させるという各工程が行われている。複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの複合機に代表される画像形成装置は、かかる電子写真プロセスが広く利用されており、このプロセスを実行するための現像ユニット、定着ユニット、レーザースキャンユニット（ＬＳＵ）、及び画像形成のための記録紙を給紙する給紙ユニット等を装置筐体内に備えた構成となっている。

このような画像形成装置において、熱定着方式の場合には前記定着ユニットの加熱ローラは２００℃近い高温となり、この熱の影響が周辺の装置内機器に及んで不具合を生じる惧れがあるため、定着ユニット近傍にファンを設けて装置内の空冷を行なっている。
また、前記ＬＳＵは、ポリゴンミラー及び各種レンズと反射ミラーによってレーザ光を感光体に向けて照射するものであるが、ポリゴンミラーを高速で回転させていることから、これを駆動するポリゴンモータが高温となり、この熱の影響がＬＳＵ内の各種レンズや反射ミラーに及んで寸法精度を狂わせ、レーザの焦点や書き出しタイミングのずれを生じる懸念がある。従って、このＬＳＵ近傍にもファンを設けて空冷を行なっているものもある。

さらに、画像形成装置に搭載された中央演算装置（ＣＰＵ）も動作速度が非常に速いために高温になり易く、高温になると誤動作の惧れがあることから、このＣＰＵの近傍にもファンを設けて空冷を行なっている。
このように、画像形成装置内においては、冷却を要する箇所が様々に存在するため、夫々に対してその近傍にファンを設けて外気を取り込み空冷したり、取り込んだファンをダクトにより目的とする被冷却部に導くようにしていた。
しかし、このように複数の被冷却部に対して夫々にファンを設けたり、ダクトを装置内部に設けると製造コストが嵩む上に、装置が大型化するという問題が生じてしまう。

そこで、例えば特開平８−２２２３７号公報（特許文献１）には画像形成装置を小型化するとともに効率的な冷却を行うことを可能とした装置が開示されている。かかる画像形成装置は、ファンにより装置本体内に形成されたエアフローを上下２方向に分流し、一方は定着部を冷却し、他方は発熱量の少ない順に配置された被冷却部を順次冷却しながら外部へ放出するように構成されている。

一方、上記したように外気を取り込んで装置内を冷却する装置において、外気とともに装置内に侵入する塵埃が問題となっていた。装置内に侵入した塵埃は、ミラーやレンズ等の表面に付着し、画質を低下させる要因となってしまう。
そこで、特許文献２（特開平１１−１７４５９６号公報）では、装置内に外気を取り込む吸気口に塵埃を捕集する防塵手段を設けた構成が開示されている。

特開平８−２２２３７号公報 特開平１１−１７４５９６号公報

上記したように、従来の画像形成装置では定着装置や電源基板等の被冷却部を装置筐体内に内蔵した構成となっているため、同様に筐体内に収容される精密機器に悪影響を及ぼす惧れがあった。これを解消するために、特許文献１のように２方向に分流したエアフローを形成させて複数の被冷却部を冷却する方法が考えられるが、この場合夫々の装置を十分に冷却するために大量の冷却用空気を送り込まなければならずファンが大型化してしまうという問題があった。また、所定方向のみにしか冷却用空気が流れないため、冷却できる装置は限定されてしまう。

一方、冷却用空気に含まれる塵埃を除去する方法として、特許文献２等のように吸気口に防塵手段を設けた構成が種々提案されているが、このような方法では装置の大型化が避けられず、また装置を小型化しようとすると、防塵手段のフィルタを薄くしなければならず、防塵効果が低下してしまうという問題があった。
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、装置内を効率良く冷却することによりファンの設置数を減らして小型化を可能とするとともに、冷却のための通気を損なわずに塵埃等の装置内への侵入を防止することが可能である画像形成装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明はかかる課題を解決するために、
複数の被冷却部と、該被冷却部に冷却用空気を供給するファンとを有する画像形成装置において、
前記冷却用空気の空気流向きを変更する空気流規制手段を備え、
前記空気流規制手段が、前記ファンに対向配置された角度変更自在な複数の規制板と、該規制板の角度を制御する角度制御手段と、からなり、
前記角度制御手段によって前記規制板の角度を制御することにより異なる複数の被冷却部に前記冷却用空気を供給するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、冷却用空気の空気流向きを変更可能としているため、一のファンにて複数の被冷却部を効率的に冷却することができるようになる。従って、ファンの設置数が減少でき、またダクトを内部に配設する必要がなくなるため、装置の小型化及びコスト削減が可能となる。さらに、目的とする被冷却部のみを必要に応じて冷却することができるため、電力使用量を削減することができる。

さらに、前記規制板に防塵吸着部材を付設して前記冷却用空気中の塵埃を捕集することを特徴とする。好適には、前記規制板の表面にシート状の防塵吸着部材を貼設すると良く、また、前記防塵吸着部材には多孔性吸着部材が適している。
これにより、冷却用空気内の塵埃が前記規制板に衝突して前記防塵吸着部材に吸着、除去されるため、通気を損なわずに装置内への塵埃の侵入を防止することができる。また、冷却用空気が規制板に付設された防塵吸着部材に一旦衝突することにより、被冷却部に直接冷却用空気が吹き付けられる場合に比べて風力が緩和され、トナーの飛散等の不具合の発生を防止できる。

また、前記複数の被冷却部に温度センサを設け、前記角度制御手段にて前記温度センサで検出された検出温度に基づき前記規制板の角度を制御することを特徴とする。
さらに、前記複数の被冷却部における上限温度の閾値を予め設定しておき、前記温度センサにて検出された検出温度が前記閾値を超えた場合に、前記角度制御手段により前記閾値を越えた被冷却部に冷却用空気が供給されるように前記規制板の角度を制御し、何れの被冷却部でも前記閾値を超えていない場合には、前記規制板を所定の時間間隔で回動若しくは前記ファンを停止することを特徴とする。これにより、装置の稼働に影響を及ぼす被冷却部材、即ち稼働に不具合を生じる程温度が昇温した被冷却部のみを効果的に冷却することができる。尚、画像形成装置の待機中には電源装置に冷却用空気が供給されるようにすることが好ましい。

さらにまた、前記被冷却部が、トナー画像を記録紙に定着する定着装置と、装置内の各機器を駆動する駆動装置であって、
前記角度制御手段により、紙間では前記定着装置に冷却用空気が供給されるようにし、紙間外では前記駆動装置に冷却用空気が供給されるように前記規制板の角度を制御することを特徴とする。
このように、紙間外には前記定着装置に冷却用空気が供給されないようにしたため、未定着のトナーが冷却用空気により飛散することを防止できる。

以上のように、冷却用空気の空気流向きを変更可能としているため、一のファンにて複数の被冷却部を効率的に冷却することができるようになり、装置の小型化及びコスト削減が可能となる。
また、前記規制板に防塵吸着部材を付設する構成としたため、装置内への塵埃の侵入を防止することができ、さらに冷却用空気が規制板に付設された防塵吸着部材に一旦衝突することにより、被冷却部に直接冷却用空気が吹き付けられる場合に比べて風力が緩和され、トナーの飛散等の不具合の発生を防止できる。
さらにまた、被冷却部の温度に基づき冷却用空気の空気流向きを制御するようにしたため、装置の稼働に影響を及ぼす被冷却部材のみを効果的に冷却することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の実施例に係る画像形成装置の概略を示す正面断面図、図２は図１に示した画像形成装置の左側面の概略断面図、図３は本発明の一実施例に係る空気流規制装置の構成図である。

本実施形態に係る画像形成装置の構成を簡単に説明すると、図１及び図２に示されるように、画像形成装置１０は、給紙ユニット２０、定着ユニット３０、レーザースキャンユニット（ＬＳＵ）４０、現像ユニット５０、画像読取部６０、中央処理装置（ＣＰＵ）１７、駆動装置１８、電源装置１９を主要構成とし、これらが筐体１１内に収容されている。また、筐体１１内を冷却するためのファン１３が筐体側面に設けられている。
前記給紙ユニット２０は、給紙カセット２１、給紙ローラ２２、２３、レジストローラ対２４等からなり、該給紙カセット２１は、筐体で形成された記録紙収納空間内にバネで支持された記録紙積載板を具備し、該積載板上に複数の紙記録媒体（記録紙）が積載収納されて、印字時には前記給紙ローラ２２により記録紙が搬送される仕組みになっている。
また、前記レジストローラ対２４は搬送される記録紙と後段の現像ユニット５０とのタイミングを合わせる機能を有する。さらに、搬送ローラ対２５及び排出ローラ対２６は記録紙を搬送するために適宜必要数が筐体１１内にレイアウトされている。

前記現像ユニット５０は、前記給紙ユニット２０の上方に配置され、感光体ドラム５１、転写ローラ５２、帯電器５３、現像ローラ５４、トナーカートリッジ５５等を備えている。かかる現像ユニット５０では、感光体ドラム５１の表面の感光層を帯電器５３により均一に帯電させ、感光層上に形成された静電潜像をトナー顕像として現像ローラ５４及びトナーカートリッジ５５にて顕像化し、該トナー顕像を転写ローラ５２により記録紙に転写する。
また、前記現像ユニット５０の斜め上方に位置するＬＳＵ４０は、半導体レーザーや各種レンズ類、光検知センサなどから構成され、ここから出射されたレーザ光は、感光体ドラム５１表面における帯電器５３と現像ローラ５４との間位置に照射され、これに基づき感光体ドラム５１上に前記静電潜像を形成する。

前記定着ユニット３０は、前記現像ユニット５０の給紙方向下流側に位置し、熱ローラ３１とその内部のヒータ、及び熱ローラ３１に対向配置される圧ローラ３２を具備している。かかる定着ユニット３０では現像ユニット５０にてトナー像が転写された記録紙を前記熱ローラ３１及び圧ローラ３２により熱加圧してトナー像を溶着させ定着させている。
さらに、かかる画像形成装置１０の上部には、原稿載置板上に載置された原稿を露光若しくは露光走査し、原稿からの反射光をミラー及びレンズ等の光学系により受光素子に導き、該受光素子によって反射光を電気信号に変換する画像読取部６０が配置されている。

本実施例ではさらに、前記筐体１１の一側面側に吸気口１２が設けられ、ここから外気（冷却用空気）を取り込むファン１３が前記吸気口１２に対面配置されている。被冷却部としては、前記定着ユニット３０、ＬＳＵ４０、ＣＰＵ１７、駆動装置１８、電源装置１９等の発熱機器が挙げられる。
また、前記ファン１３の近傍には、該ファン１３に対向配置された角度変更自在な複数の規制板１４と、該規制板１４の角度を制御する角度制御装置１６と、を有する空気流規制装置７０（図３参照）が設けられている。そして、前記角度制御装置１６によって前記規制板１４の角度を制御することにより、異なる複数の被冷却部に冷却用空気を供給するようになっている。

図３に示すように、前記空気流規制装置７０は、前記規制板１４と、複数の規制板１４を連結するレバー１５と、該レバー１５を上下動させるギヤ７１及びモータ７２と、前記レバー１５の位置を検出する赤外線センサ７３ａ、７３ｂと、さらに前記規制板１４の表面に貼設された防塵フィルム７５と、を備えている。
前記規制板１４は、前記レバー１５の上下動に伴い支点１４ａが固定されその角度が変化するようになっている。この角度は、図１に示した角度制御装置１６からの指令に基づき、前記モータ７２が駆動され、前記ギヤ７１に動力が伝達されて必要量だけ前記レバー１５が位置変化することにより設定される。

前記レバー１５の位置変化は、該レバー１５の端部に設けられた赤外線センサ７３ａ、７３ｂにより検出される。例えば、図４に示すように、レバー１５の最端部に設けられた赤外線センサ７３ｂが該レバー１５を検出せず、且つ前記赤外線センサ７３ｂより内側に設けられた赤外線センサ７３ａがレバー１５を検出した場合には前記規制板１４の角度は３０°であることを判別し、また前記赤外線センサ７３ａ、７３ｂの両方がレバー１５を検出しない場合には前記規制板１４の角度は６０°であることを判別する。尚、前記赤外線センサ７３ａ、７３ｂは赤外線を利用したものに限らず、レバー１５の位置を検出できるものであれば何れでも良い。
このようにして、前記規制板１４の角度を制御して、冷却が必要とされる被冷却部に向けて冷却用空気を供給する。

さらに、前記規制板１４の両面には防塵フィルム７５が貼着されている。該防塵フィルム７５は、好適にはシート状の多孔質吸着部材、例えばスポンジ、不織布等を用いることができる。この防塵フィルム７５に冷却用空気が接触若しくは衝突すると、該冷却用空気中に含まれる塵埃等が吸着され、空気が浄化されるようになっている。これにより、通気を損なうことなく筐体内への塵埃の侵入を防止することができる。また、冷却用空気が規制板１５に付設された防塵フィルム７５に一旦衝突することにより、被冷却部に直接冷却用空気が吹き付けられる場合に比べて風力が緩和され、トナーの飛散等の不具合の発生を防止できる。

また、前記規制板１４に付設する防塵吸着手段は、図５のように構成しても良い。即ち、前記規制板１４に複数の孔部を設け、該孔部に防塵部材７６を嵌め込む。このように、規制板１４の内部にも冷却用空気が通過するようにすることで、防塵効果が向上する。
さらにまた、前記規制板１４は図６のように構成することもできる。これは、前記規制板１４の空気流れ方向に沿ってリブ１４ｂを設け、該リブ１４ｂの上のシート状の防塵フィルム７５を配設している。これにより、防塵フィルム７５の交換が容易となる。

次に、図７を参照して前記空気流規制装置７０の制御フローの一実施例につき説明する。本実施例では、冷却対象を電源装置１９とＬＳＵ４０とする。
まず、前記角度制御装置１６にて、画像形成装置１０が待機中か否かを判別し（Ｓ１）、待機中である場合には前記規制板１４の角度を変更し、電源装置１９に向けて冷却用空気が送風されるようにする（Ｓ２）。稼動中である場合には、前記電源装置１９と前記ＬＳＵ４０に配設された温度センサにより夫々の温度を検出する（Ｓ３）。
そして、前記電源装置１０の検出温度が、予め設定した上限温度の閾値を越えるか否かを判別し（Ｓ４）、閾値以下である場合には、さらに前記ＬＳＵ４０の検出温度が予め設定した上限温度の閾値を越えるか否かを判別する（Ｓ５）。
前記ＬＳＵ４０の検出温度が閾値以下である場合には、ファン１３を停止するか、若しくは半速でファン３１を動かし、規制板１４も一定の時間インターバルで稼働する（Ｓ６）。前記ＬＳＵ４０の検出温度が閾値以上である場合には、前記規制板１４の角度を変更し、ＬＳＵ４０を冷却する（Ｓ７）。

一方、前記電源装置１９の検出温度の判別（Ｓ４）にて、検出温度が閾値以上である場合には、前記ＬＳＵ４０の検出温度が閾値を越えるか否かを判別し（Ｓ８）、閾値以下である場合には前記規制板１４の角度を変更して電源装置１９を冷却（Ｓ９）し、閾値以上である場合には規制板１４を一定の時間インターバルで稼働する（Ｓ１０）。
このように制御することにより、装置の稼働に影響を及ぼす被冷却部材、即ち稼働に不具合を生じる程温度が昇温した被冷却部のみを効果的に冷却することができる。

また、図８を参照して他の実施例に係る前記空気流規制装置７０の制御フローにつき説明する。本実施例では、冷却対象を定着ユニット３０と駆動装置１８とする。
まず、前記角度制御装置１６にて、画像形成装置１０が待機中か否かを判別し（Ｓ１１）、稼働中である場合には装置の状態が紙間であるか否かを判別する（Ｓ１２）。紙間である場合には、前記規制板１４の角度を変更し、定着ユニット３０を冷却する（Ｓ１３）。
一方、前記画像形成装置１０が待機中である場合、或いは前記装置の状態が紙間外である場合には、前記規制板１４の角度を変更し、駆動装置を冷却する（Ｓ１４）。
このように、紙間外には前記定着ユニット３０に冷却用空気が供給されないようにすることにより、未定着のトナーが冷却用空気により飛散することを防止できる。

本発明に係る画像形成装置は、複数の被冷却部を効率的に冷却することができ、且つ塵埃等を除去したクリーンな冷却用空気を装置内に供給することができるため、小型で且つ高画質が要求される複写機、プリンタ、ファクシミリ、又はそれらの複合機等の画像形成装置に適用できる。

本発明の実施例に係る画像形成装置の概略を示す正面断面図である。 図１に示した画像形成装置の左側面の概略断面図である。 本発明の一実施例に係る冷却装置の構成図である。 図３に示した冷却装置の動作を説明する図である。 本発明の実施例に係る空気流規制装置の規制板を示す側面図である。 図５の他の実施例に係る空気流規制装置の規制板を示す側面図（ａ）及び斜視図（ｂ）である。 冷却装置の一実施例に係る空気流規制装置の制御フローを示す図である。 図７の他の実施例に係る空気流規制装置の制御フローを示す図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１１ 筐体
１３ ファン
１４ 規制板
１４ａ 支点
１４ｂ リブ
１５ レバー
１６ 角度制御装置
１８ 駆動装置
１９ 電源装置
２０ 給紙ユニット
３０ 定着ユニット
４０ ＬＳＵ
５０ 現像ユニット
６０ 画像読取部
７０ 空気流規制装置
７１ ギヤ
７２ モータ
７３ａ、７３ｂ 赤外線センサ
７５、７６ 防塵フィルム

Claims (5)

1. 複数の被冷却部と、該被冷却部に冷却用空気を供給するファンとを有する画像形成装置において、
   前記冷却用空気の空気流向きを変更する空気流規制手段を備え、
   前記空気流規制手段が、前記ファンに対向配置された角度変更自在な複数の規制板と、該規制板の角度を制御する角度制御手段と、からなり、
   前記角度制御手段によって前記規制板の角度を制御することにより異なる複数の被冷却部に前記冷却用空気を供給するようにしたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記規制板に防塵吸着部材を付設して前記冷却用空気中の塵埃を捕集することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記複数の被冷却部に温度センサを設け、前記角度制御手段にて前記温度センサで検出された検出温度に基づき前記規制板の角度を制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記複数の被冷却部における上限温度の閾値を予め設定しておき、前記温度センサにて検出された検出温度が前記閾値を超えた場合に、前記角度制御手段により前記閾値を越えた被冷却部に冷却用空気が供給されるように前記規制板の角度を制御し、何れの被冷却部でも前記閾値を超えていない場合には、前記規制板を所定の時間間隔で回動若しくは前記ファンを停止することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記被冷却部が、トナー画像を記録紙に定着する定着装置と、装置内の各機器を駆動する駆動装置であって、
   前記角度制御手段により、紙間では前記定着装置に冷却用空気が供給されるようにし、紙間外では前記駆動装置に冷却用空気が供給されるように前記規制板の角度を制御することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
   
   

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