JP2009237033A - 画像形成装置における排熱機構 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置における排熱のための占有スペースを小さくし、これにより、画像形成装置をコンパクト化する。
【解決手段】画像形成装置内において、回転体１０を回転可能に支持するすべり軸受け部３０ａをヒートパイプ３０で構成する一方、当該ヒートパイプ３０にヒートシンク２０を連結する。回転体１０に生じる熱は、ヒートパイプ３０を介してヒートシンク２０に運ばれ、ここから排熱される。軸受け部３０ａ自身が直接ヒートパイプ３０で構成されているため、排熱機構と軸受け機構が一体化され、これにより、部品点数および製造工程の削減、コストダウンを達成することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置内に保持される回転体（感光ドラム、定着ローラ等）に生じる熱を排熱する機構に関する。

コピー機等の画像形成装置内には、感光ドラム、定着ローラ、その他多くの回転体が回転可能に支持されている。一般的に、これらの回転体には高い熱が発生し、また、回転可能に支持する手段として滑り軸受けを採用する場合には、軸受部における回転摩擦によっても熱が発生する。

これらの熱を装置外に排出する排熱機構が種々提案されている。特許文献１では、支持される回転体の軸に羽根車を取り付けるとともに、これを支持する軸受けに通気孔を設ける構成を採用している。これにより、回転体とともに羽根車が回転し、発生した気流が通気孔を通して外部に排出され、排熱が行われる。
しかしながら、上記特許文献１に開示された構成では、回転体と同軸状に気流を発生させる羽根車が別途必要となり、装置のコンパクト化の妨げとなる。

一方、特許文献２には、加熱ローラ（回転体）を内蔵する定着器に発生する熱をヒートパイプで遮熱機構にまで導き、ここから放熱フィンおよびファンを利用して装置外へと排熱する機構が開示されている。
特許文献２においても、回転体を支持する定着器とは別個に、ヒートパイプ等を設ける必要があり、やはり装置のコンパクト化の妨げとなる。

特開平９−２５７０４８号公報 特開２００３−９１１８９号公報

上記従来の事情に鑑み、本発明の目的は、画像形成装置における排熱のための占有スペースを小さくし、これにより、画像形成装置をコンパクト化すること、あるいは同装置内のスペースを有効に利用して、大型化を招くことなく多機能化を実現することである。

本発明により、以下の特徴を備えた排熱機構が提供される。
本発明の排熱機構においては、画像形成装置内において、回転体を回転可能に支持する軸受け部をヒートパイプで構成する一方、当該ヒートパイプにヒートシンクを連結している。回転体に生じる熱は、ヒートパイプを介してヒートシンクに運ばれ、そこから排熱される。
本発明において「回転体」とは、画像形成装置内に回転可能に支持される、あらゆる回転体を意味しており、例えば、感光ドラム、定着ローラ、歯車等を代表例として挙げることができる。

上記構成を備えた本発明の排熱機構によれば、軸受け部自身を直接ヒートパイプで構成しているので、排熱機構と軸受け機構が一体化される。したがって、部品点数および製造工程の削減、およびコストダウンを達成することができる。
本発明の排熱機構は、軸受け部としてすべり軸受けを採用する場合に特に有効である。すべり軸受けは、転がり軸受けに比べて、多くの摩擦熱を発生させるからである。ただし、転がり軸受けであっても、当然に熱は発生するので、転がり軸受けに対して本発明を適用することも可能である。
また、すべり軸受けは、転がり軸受けに比べて低コストであり、それ故、装置のコンパクト化、低コスト化という点で好ましい。

本発明の実施形態を添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。図１は、本発明の排熱機構が適用可能な画像形成装置の一例について、その全体構成を説明している。概要を簡単に説明すると、次の通りである。

Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンダ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）のそれぞれについて、画像形成ユニットが個別に設けられていて、Ｙ１、Ｍ１、Ｃ１、Ｋ１は、それぞれ感光体ドラムを示している。不図示の読取り装置から送られた画像信号は、各色毎に、感光体ドラムと一次転写ローラの間を通過する中間転写ベルトに転写される。
中間転写ベルトは、駆動ローラ、テンションローラ、ガイドローラ等、多数のローラによって、適度なテンションを維持しつつ回転駆動される。画像は、２次転写ローラによって、中間転写ベルトから印刷紙等に転写され、定着器で定着させた後、出力される。
なお、Ｙ２、Ｍ２、Ｃ２、Ｋ２は、それぞれ、各色についてのトナーボトルである。

このように、画像形成装置内には、ドラム、ローラ、歯車等、回転可能に支持された多くの回転体が存在する。本発明は、これらの回転体に発生する熱を外部へ排熱する機構に関する。
本発明の排熱機構は、画像形成装置内で回転可能に支持されるあらゆる回転体に対して適用可能である。以下には、回転体である定着ローラ１０を例にとって、本発明を具体的に説明する。定着ローラ１０以外の回転体についても、同様に本発明を適用することができる。

≪第１実施形態：Ｕ字状≫
図２は、定着器を構成する定着ローラ１０を回転可能に支持する機構を示している。定着ローラ１０は、円筒状の部材であって、シャフト１１を中心として回転する。定着ローラ１０は、Ｕ字状に加工したヒートパイプ３０によって、回転可能に支持されている。すなわち、すべり軸受け部３０ａをヒートパイプ３０で構成している。
ヒートパイプ３０は、定着器のケーシングの一部を構成するフレーム材４１、４２に対して、ブラケット５０を用いて面一状に固定されている。また、ヒートパイプ３０は、下方に設置したヒートシンク２０に連結されている。

図２（ｂ）中に、部分的に拡大して示したように、シャフト１１には樹脂製のリング部材１２が固着されていて、このリング部材１２は、シャフト１１とともに回転する。
ヒートパイプ３０は、Ｕ字状に成型加工された箇所３０ａにおいて、リング部材１２を支持しており、これにより、定着ローラ１０が回転可能に支持されることとなる。

なお、定着ローラ１０を定位置に保持するために、上方から板材（保持部材）１５で固定している。詳細は図示していないが、板材１５は、ヒートパイプ３０にネジ止め固定されていて、定着ローラ１０の上方への位置ズレを防いでいる。板材１５としては、適宜の材質を使用することができるが、摩擦抵抗の小さいセラミック等が好ましい。

図示した例では、すべり軸受け部３０ａをヒートパイプ３０で構成しているので、定着ローラ１０に発生した熱（特に、回転摩擦により発生した熱）は、ヒートパイプ３０により、ヒートシンク２０まで運ばれ、ここから放熱される。
このように、軸受け部自身を直接ヒートパイプで構成することにより、排熱機構と軸受け機構が一体化され、部品点数および製造工程を減じ、コストダウンを達成することが可能となる。

特に、図示した例では、定着器のケーシングの一部を構成するフレーム材４１、４２は、１つのフレーム材を切り欠いたように、一定間隔をおいて面一に配置されている。そして、両フレーム材４１、４２に対して面一となるように、当該面内にヒートパイプ３０を湾曲して延在させている。このようにスペースを有効利用することで、装置の小型化を達成することができ、ダウンサイジングという観点から極めて有利である。

なお、図２に示した例では、ヒートパイプ３０をＵ字状に加工し、当該Ｕ字の谷部に定着ローラ１０を支持している。Ｕ字状のメリットとして、「ヒートパイプの成形加工が容易」、「定着ローラ１０を組み付けるのが容易」等を挙げることができる。ただし、定着ローラ１０を定位置に固定するために、保持部材（板材１５）を別途使用することが必要となる。

図２では、図中手前側のすべり軸受け部に対して、本発明の排熱機構を適用した例を示している。反対側の端部における軸受け機構は図示していないが、同様の、あるいは他の適当な軸受け機構を利用して、回転可能に支持する。

≪第２実施形態：リング状≫
図３は、ヒートパイプ３０をリング状に加工して、当該リング状３０ｂの箇所で定着ローラ１０を支持している点において、第１実施形態と異なる。
すなわち、図３中に拡大して示したように、ヒートパイプ３０は、ここに直接当接するリング部材１２に対して１８０°を超える角度範囲で円弧状に延在するように湾曲加工されていて、これがすべり軸受け部３０ｂを構成している。

第１実施形態のＵ字状ヒートパイプでは、定着ローラ１０を定位置で回転可能に支持するために、板材１５を使用していた。しかし、リング状ヒートパイプを使用する第２実施形態では、別部材を使用しなくとも、定着ローラ１０を定位置に固定できる。

ただ、リング状ヒートパイプの場合、定着ローラ１０のリング部材１２を軸方向から挿通して軸受け部３０ｂに組み付けることが必須となり、組付け工程がある程度制限されることとなる。

≪その他≫
図示した例では、フレーム材４１、４２と面一にヒートパイプ３０を配置し、定着ローラ１０の下方側に配置したヒートシンク２０へと熱を運んでいる。しかし、具体的な各部材の配置は、本発明において特に限定されるものではない。また、ヒートパイプ３０自体についても、ウィック式、サーモサイホン式、自励振動式等の従来知られたヒートパイプを適宜使用することができる。

以上には、すべり軸受け部を例にとって本発明を説明したが、転がり軸受けに対しても本発明の排熱機構を適用可能である。その場合、例えば、図２のＵ字状箇所３ａまたは図３のリング状箇所３ｂにベアリングを固定し、このベアリングを介して、定着ローラ１０のシャフト１１を保持する。

本発明が適用可能な画像形成装置の全体構成を説明する図。 本発明の第１実施形態に係る排熱機構を説明する図。 本発明の第２実施形態に係る排熱機構を説明する図。

符号の説明

１０ 定着ローラ（回転体）
１５ 板材（保持部材）
２０ ヒートシンク
３０ ヒートパイプ
３０ａ Ｕ字状部分（すべり軸受け部）
３０ｂ リング状部分（すべり軸受け部）
４１、４２ フレーム材
５０ ブラケット

Claims (4)

1. 画像形成装置内において、回転体を回転可能に支持する軸受け部をヒートパイプで構成する一方、当該ヒートパイプにヒートシンクを連結し、
   回転体に生じる熱を、ヒートパイプを介してヒートシンクに運び、排熱することを特徴とする、排熱機構。
2. 上記ヒートパイプで構成される軸受け部はＵ字形状であって、当該Ｕ字の谷部で回転体を支持するとともに、
   回転体をＵ字の谷部に位置決めする保持部材を備えたことを特徴とする、請求項１記載の排熱機構。
3. 上記ヒートパイプで構成される軸受け部は、回転体との当接部に沿って１８０°を超える角度範囲で円弧状に延在する湾曲部で構成されることを特徴とする、請求項１記載の排熱機構。
4. 上記ヒートパイプは、ケーシングを構成するフレーム材と面一となる面内に延在していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の排熱機構。