JP2021189437A - 記録材冷却装置、画像形成装置、及び画像形成システム - Google Patents
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Abstract
【課題】ベルトとヒートシンクとが一体的に回動可能に設けられ、ファンによりヒートシンクを冷やす構成の場合に、ヒートシンクの冷却効率を向上させる。【解決手段】第一ユニット21Uが回動した場合に、第一ユニット21Uと共に回動するように、冷却ファン40が第一ユニット21Uに取り付けられている。冷却ファン40が第一ユニット21Uに設けられることで、冷却ファン40により外部から取り入れられた空気は第一ユニット21Uの外側を通過することなく第一ユニット21Uの内側を通過する。それ故、ヒートシンク30を通過する空気の量(通過量)は、取り入れられた空気の量(流入量)とさほど変わらない。つまり、冷却ファン40が回動する第一ユニット21Uに取り付けられるといった簡易な構成で、冷却ファン40により取り入れられた空気を効率よく第一ユニット21Uに通すことができ、もってヒートシンク30の冷却効率を向上できる。【選択図】図4
Description
本発明は、ベルトを介して記録材を冷却する記録材冷却装置、及びこれを備えた画像形成装置並びに画像形成システムに関する。
画像形成装置では、記録材に形成されたトナー像を定着装置で加熱、加圧することによって記録材にトナー像を定着させている。そのため、定着装置を通過した記録材は定着前に比べて温度が高くなる。そして、トナー像定着後の記録材が温度の高いまま積載部に排出され積載されると、積載された記録材同士がトナーにより貼り付く虞がある。こうした記録材の貼り付きを抑制するために、トナー像定着後の記録材の温度を下げる記録材冷却装置が設けられている(特許文献1)。特許文献1に記載の記録材冷却装置はベルト冷却方式の装置であって、定着装置を通過した記録材を挟持搬送する一対のベルトの一方をヒートシンクにより冷却し、冷却されたベルトを介して記録材の温度を下げるようにしている。ヒートシンクは無端状のベルトの内側に配置され、ベルトの内周面に当接している。
こうした記録材冷却装置において、記録材が滞留する所謂ジャムが生じる場合がある。その場合に、ユーザが滞留している記録材を除去できるようにするため、一対のベルトのうちの一方を他方から離間できるようにしている。特許文献1に記載の装置のように、従来ではヒートシンクにより冷却されるベルトがヒートシンクと共に他方のベルトに対し回動可能に、これらベルトとヒートシンクとがユニット化されている(ベルトユニットと呼ぶ)。
ところで、ヒートシンクの冷却効率を維持するため、外部の空気(外気)を取り入れてヒートシンクを通過させるように、外部から空気を取り入れて排気可能なファン(冷却ファンと呼ぶ)が、記録材冷却装置に設けられている。従来において、冷却ファンは回動するベルトユニットに干渉しないように、冷却ファンがベルトユニットから所定距離だけ離れた位置に設けられていた。つまり、ヒートシンクと冷却ファンとの間には所定の間隔が設けられていた。ヒートシンクと冷却ファンとの間に所定の間隔が設けられている場合、冷却ファンにより取り入れられた空気の通り道(風路あるいはエアフローとも呼ぶ)が分岐され、取り入れられた空気がベルトユニットの内側だけでなくベルトユニットの外側をも通過する。つまり、外部から取り入れた空気の量(流入量)に比べ、ヒートシンクを通過する空気の量(通過量)が相対的に減り、ヒートシンクを効率的に冷やすことが難しかった。
本発明は上記問題に鑑み、ベルトとヒートシンクとが一体的に回動可能に設けられ、ファンによりヒートシンクを冷やす構成の場合に、従来よりもヒートシンクの冷却効率を向上できる記録材冷却装置、画像形成装置、画像形成システムの提供を目的とする。
本発明の一実施形態に係る記録材冷却装置は、加熱によりトナー像が定着された記録材を冷却する記録材冷却装置において、回転する無端状のベルトと、前記ベルトを張架する複数のローラと、前記ベルトの内周面に当接して放熱することで前記ベルトを冷却する冷却部材とを有するベルトユニットと、前記ベルトの外周面に当接して前記ベルトとの間でニップ部を形成し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送する回転体と、前記ニップ部を形成するように前記ベルトと前記回転体とが当接する当接位置と、前記ニップ部を開放するように前記ベルトと前記回転体とが離間する離間位置とに、前記ベルトユニットを回動可能な回動ユニットと、前記冷却部材を通過するエアフローを生じさせて前記冷却部材を冷やすファンを有するファンユニットと、を備え、前記ファンユニットは、前記ベルトユニットと共に回動可能である、ことを特徴とする。
本発明によれば、ベルトとベルトに当接し放熱によりベルトを冷却する冷却部材とを有するベルトユニットが回動可能で、ファンにより空気を当てて冷却部材を冷やす構成の場合に、従来よりも冷却部材の冷却効率を向上させることが簡易な構成で実現できる。
[第一実施形態]
<画像形成装置>
以下、本実施形態の記録材冷却装置について説明する。まず、本実施形態の記録材冷却装置を用いて好適な画像形成装置の概略構成について、図1を用いて説明する。図1に示す画像形成装置100は、電子写真方式のタンデム型のフルカラープリンタである。画像形成装置100は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成する画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdを有する。画像形成装置100は、原稿画像を読み取る原稿読取装置(不図示)又は画像形成装置100に対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等の外部機器(不図示)からの画像情報に応じてトナー像を記録材Sに形成する。記録材Sとしては、普通紙、厚紙、ラフ紙、凹凸紙、コート紙等の用紙、プラスチックフィルム、布など、といった様々な種類のシート材が挙げられる。本実施形態の場合、画像形成部Pa〜Pd、一次転写ローラ6a〜6d、中間転写ベルト80、二次転写内ローラ14、二次転写外ローラ11、張架ローラ15、16により、記録材Sにトナー像を形成する画像形成ユニット200が構成されている。
<画像形成装置>
以下、本実施形態の記録材冷却装置について説明する。まず、本実施形態の記録材冷却装置を用いて好適な画像形成装置の概略構成について、図1を用いて説明する。図1に示す画像形成装置100は、電子写真方式のタンデム型のフルカラープリンタである。画像形成装置100は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成する画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdを有する。画像形成装置100は、原稿画像を読み取る原稿読取装置(不図示)又は画像形成装置100に対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等の外部機器(不図示)からの画像情報に応じてトナー像を記録材Sに形成する。記録材Sとしては、普通紙、厚紙、ラフ紙、凹凸紙、コート紙等の用紙、プラスチックフィルム、布など、といった様々な種類のシート材が挙げられる。本実施形態の場合、画像形成部Pa〜Pd、一次転写ローラ6a〜6d、中間転写ベルト80、二次転写内ローラ14、二次転写外ローラ11、張架ローラ15、16により、記録材Sにトナー像を形成する画像形成ユニット200が構成されている。
画像形成装置100の記録材Sの搬送プロセスについて説明する。記録材Sは給紙カセット10内に積載される形で収納されており、給紙ローラ13により画像形成タイミングに合わせて給紙カセット10から送り出される。給紙ローラ13により送り出された記録材Sは、搬送パス114の途中に配置されたレジストレーションローラ12へと搬送される。そして、レジストレーションローラ12において記録材Sの斜行補正やタイミング補正を行った後、記録材Sは二次転写部T2へと送られる。二次転写部T2は、二次転写内ローラ14と二次転写外ローラ11とにより形成される転写ニップ部であり、二次転写外ローラ11に二次転写電圧が印加されることに応じて記録材上にトナー像が転写される。
以上説明した二次転写部T2までの記録材Sの搬送プロセスに対して、同様のタイミングで二次転写部T2まで送られて来る画像の形成プロセスについて説明する。まず、画像形成部について説明するが、各色の画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdは、現像装置1a、1b、1c、1dで使用するトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外はほぼ同様に構成される。そこで、以下では、代表としてブラックの画像形成部Pdについて説明し、その他の画像形成部Pa、Pb、Pcについては説明を省略する。
画像形成部Pdは、主に現像装置1d、帯電装置2d、感光ドラム3d、感光ドラムクリーナ4d、及び露光装置5d等から構成される。矢印R1方向に回転される感光ドラム3dの表面は、帯電装置2dにより予め表面を一様に帯電され、その後、画像情報の信号に基づいて駆動される露光装置5dによって静電潜像が形成される。次に、感光ドラム3d上に形成された静電潜像は、現像装置1dにより現像剤を用いてトナー像に現像される。そして、画像形成部Pdと中間転写ベルト80を挟んで配置される一次転写ローラ6dに一次転写電圧が印加されることに応じて、感光ドラム3d上に形成されたトナー像が、中間転写ベルト80上に一次転写される。感光ドラム3d上に僅かに残った一次転写残トナーは、感光ドラムクリーナ4dにより回収される。
中間転写ベルト80は、二次転写内ローラ14、張架ローラ15、16によって張架され、矢印R2方向へと駆動される。本実施形態の場合、張架ローラ16は中間転写ベルト80を駆動する駆動ローラを兼ねている。画像形成部Pa〜Pdにより並列処理される各色の画像形成プロセスは、中間転写ベルト80上に一次転写された上流の色のトナー像上に順次重ね合わせるタイミングで行われる。その結果、最終的にはフルカラーのトナー像が中間転写ベルト80上に形成され、二次転写部T2へと搬送される。なお、二次転写部T2を通過した後の二次転写残トナーは、転写クリーナ22によって中間転写ベルト80から除去される。
以上、それぞれ説明した搬送プロセス及び画像形成プロセスをもって、二次転写部T2において記録材Sとフルカラートナー像のタイミングが一致し、二次転写が行われる。その後、記録材Sは定着装置50へと搬送され、所定の圧力と熱量が加えられて記録材上にトナー像が定着される。定着装置50は、トナー像が形成された記録材Sを挟持搬送することにより、搬送される記録材Sを加熱、加圧してトナー像を記録材Sに定着させる。即ち、加熱、加圧によって記録材Sに形成されたトナー像のトナーが溶融、混合され、フルカラーの画像として記録材Sに定着される。このようにして、一連の画像形成プロセスは終了する。そして、本実施形態の場合、トナー像が定着された記録材Sは定着装置50から記録材冷却装置20へと搬送されて冷却される。例えば、記録材Sの温度は記録材冷却装置20の直前で90℃程度であるが、記録材冷却装置20の通過後で約60℃程度まで低下される。
記録材冷却装置20により冷却された記録材Sは、片面画像形成の場合、一対の排出ローラ105に挟持搬送されて、そのまま排出トレイ120上に排出される。他方、両面画像形成の場合、切り替え部材110(フラッパーなどと呼ばれる)によって、搬送経路が排出トレイ120に続く経路から両面搬送パス111に切り替えられ、排出ローラ105に挟持搬送される記録材Sは両面搬送パス111へと送られる。その後、反転ローラ112によって先後端が入れ替えられ、両面パス113を介して再び搬送パス114へと送られる。その後の搬送ならびに裏面(二面目)の画像形成プロセスに関しては、上述と同様なので説明を省略する。
<記録材冷却装置>
次に、記録材冷却装置20の概要について、図2を用いて説明する。ここに示す記録材冷却装置20は、ベルト冷却方式の記録材冷却装置である。図2に示すように、記録材冷却装置20は、第一ユニット21Uと第二ユニット25Uとを備えている。ベルトユニットとしての第一ユニット21Uは、無端状の第一ベルト21、第一ベルト張架ローラ(22a〜22d)、ヒートシンク30を有している。他方、第二ユニット25Uは、無端状の第二ベルト25、第二ベルト張架ローラ(26a〜26d)、加圧ローラ(26e、26f)を有している。第一ベルト21と第二ベルト25は共に、例えば強度の高いポリイミド樹脂などを用いて形成されたフィルム状のエンドレスベルトである。
次に、記録材冷却装置20の概要について、図2を用いて説明する。ここに示す記録材冷却装置20は、ベルト冷却方式の記録材冷却装置である。図2に示すように、記録材冷却装置20は、第一ユニット21Uと第二ユニット25Uとを備えている。ベルトユニットとしての第一ユニット21Uは、無端状の第一ベルト21、第一ベルト張架ローラ(22a〜22d)、ヒートシンク30を有している。他方、第二ユニット25Uは、無端状の第二ベルト25、第二ベルト張架ローラ(26a〜26d)、加圧ローラ(26e、26f)を有している。第一ベルト21と第二ベルト25は共に、例えば強度の高いポリイミド樹脂などを用いて形成されたフィルム状のエンドレスベルトである。
第一ユニット21Uにおいて、第一ベルト21は複数の第一ベルト張架ローラ(22a〜22d)に架け渡され、第一ベルト張架ローラ(22a〜22d)のうち少なくともいずれか1つのローラが駆動モータ(不図示)によって回転される。例えばローラ22dが駆動モータによって回転されることで、第一ベルト21が矢印Q方向へ移動する。駆動ローラとしてのローラ22dは、例えば表層に厚み1mmのゴム層を有し、外径φ40mmに形成されている。
ローラ22bは、第一ベルト21の内周面に当接してローラ22cと共に第一ベルト21を張架可能に設けられて、第一ベルト21の幅方向(ローラ22cの回転軸線方向)の寄りを制御するステアリングローラである。ローラ22bは表層に厚み1mmのゴム層を有し、第一ローラとしてのローラ22cに対して舵角を切るステアリング制御が行われることによって、第一ベルト21の蛇行をコントロールし得る。
また、第一ベルト21の内側には、複数の第一ベルト張架ローラ(22a〜22d)の他に、ヒートシンク30が設けられている。第一ベルト張架ローラ(22a〜22d)の回転軸の両端部は、第一ユニット21Uにおいて幅方向に間隔を空けて配置された前後一対の前側板71と後側板72(後述の図3参照)に回転自在に軸支されている。また、ヒートシンク30は、第一ベルト21の内周面に当接するように、前側板71(第一保持板)と後側板72(第二保持板)とに固定して保持されている。前側板71及び後側板72は、例えば剛性の高い板金などで形成されている。
トナー像が定着された記録材Sは、第一ベルト21と第二ベルト25とによって挟持され、これらの回転に従って記録材搬送方向(矢印R方向)へ搬送される。その際に、記録材Sは、第一ベルト21と第二ベルト25とが当接することにより形成されるニップ部としての冷却ニップ部T4を通過する。そして、冷却ニップ部T4を形成するうちの第一ベルト21が、ヒートシンク30によって冷却されている。ヒートシンク30は、記録材Sを効率よく冷却するために、冷却ニップ部T4を形成する箇所において第一ベルト21の内周面に当接している。記録材Sは冷却ニップ部T4を通過する際に、ヒートシンク30によって冷却された第一ベルト21を介して温度が下げられる。なお、上述した第一ベルト21の幅方向とは、冷却ニップ部T4におけるシート搬送方向と鉛直方向とに直交する方向である。
冷却部材としてのヒートシンク30は、例えばアルミなどの金属で形成された放熱板である。ヒートシンク30は、第一ベルト21に接触して第一ベルト21から熱を奪うための受熱部30aと、熱を放熱するための放熱部30bと、受熱部30aから放熱部30bに熱を伝導するためのフィンベース30cとを有する。放熱部30bは、冷却ファン40により外部から取り入れられた空気との接触面積を増やして効率のよい放熱を促すために、多数の放熱フィンにより形成されている。例えば、放熱フィンは厚みが1mm、高さが100mm、ピッチが5mmに設定され、フィンベース30cは厚みが10mmに設定される。
他方、第二ユニット25Uにおいて、回転体としての第二ベルト25は複数の第二ベルト張架ローラ(26a〜26d)に架け渡されて、第一ベルト21の外周面に当接される。これら第二ベルト張架ローラ(26a〜26d)の回転軸の両端部は、第二ユニット25Uにおいて幅方向に間隔を空けて配置された前後一対の前側板73と後側板74(図3参照)とに回転自在に軸支されている。第二ユニット25Uの前側板73及び後側板74は、第一ユニット21Uの前側板71や後側板72と同様に剛性の高い板金で形成されている。記録材冷却装置20は、これら前側板73と後側板74とが画像形成装置100の装置本体100Aとしての支持フレームなどに固定されることで、装置本体100Aに装着される。本実施形態の場合、記録材冷却装置20の装着状態で、第一ユニット21Uが装置本体100Aに対し相対移動する一方で、第二ユニット25Uは装置本体100Aに対し相対移動しない。ここで、装置本体100Aとは、画像形成装置100内部の各ユニットを支持する支持フレームを示し、画像形成装置100の外観を構成する外装カバー等が取り付けられる。
上記の第一ベルト21と第二ベルト25とが当接することで、トナー像の形成された記録材Sを挟持搬送しつつ冷却するための冷却ニップ部T4が形成される。ローラ26dは図示を省略したが、ローラ22dを駆動する駆動モータに駆動ギアを介して接続されており、この駆動ギアにより駆動モータの回転駆動力が伝達されることで、第二ベルト25は矢印R方向へ回転する。こうして、第二ベルト25は第一ベルト21と共に回転する。そして、ローラ26bは、第二ベルト25の幅方向の寄りを制御するステアリングローラであり、幅方向中央部を回動中心としてローラ26cに対し舵角を切るステアリング動作を行い、第二ベルト25の蛇行をコントロールする。
第二ベルト25の内側には、第一ベルト21の内側に配設されているヒートシンク30に向かって第二ベルト25を加圧するために、複数の加圧ローラ(26e、26f)が設けられている。本実施形態では一例として、記録材搬送方向(矢印R方向)に関し、加圧ローラ26eが冷却ニップ部T4の上流側に、加圧ローラ26fが冷却ニップ部T4の下流側に設けられている。これら加圧ローラ(26e、26f)は例えば4.9N(0.5kgf)の加圧力で第二ベルト25を加圧しており、第二ベルト25を介して第一ベルト21をヒートシンク30により確実に当接させている。なお、加圧ローラ(26e、26f)の回転軸の両端部は、第二ベルト張架ローラ(26a〜26d)と同様に、第二ユニット25Uの前側板73及び後側板74(図3参照)に回転自在に軸支されている。
なお、ここでは第一ベルト21と第二ベルト25の両方を駆動させる例を示したが、これに限らない。例えば、第一ベルト21のみを駆動して第二ベルト25を第一ベルト21に従動させるようにしてもよいし、あるいは第二ベルト25のみを駆動して第一ベルト21を第二ベルト25に従動させるようにしてもよい。また、第二ベルト25の代わりにローラ(回転体)を用い、第一ベルト21に当接させて冷却ニップ部T4を形成させてもよい。
上記の第一ユニット21Uと第二ユニット25Uとは重力方向の上下に配置され、ヒートシンク30を有する第一ユニット21Uが、ヒートシンク30を有しない第二ユニット25Uに対し上方に回動可能に設けられている。ここでは、後側板72側に回動支点を設け、前側板71側を上下させる構成を例に示している。第一ユニット21Uは第二ユニット25Uに対し、第一ベルト21が第二ベルト25に当接した当接位置(図3参照)と、第一ベルト21が第二ベルト25から離間した離間位置(図4参照)とに移動し得る。これは、記録材冷却装置20において、記録材Sが装置内に滞留する所謂ジャムが生じた場合に、ユーザが第一ベルト21と第二ベルト25とを離間させて、冷却ニップ部T4に挟まれている記録材Sを除去できるようにするためである。なお、ユーザが第一ベルト21と第二ベルト25とを手動で接離できるように、装置本体100Aには開閉自在な前扉81(図3、図4参照)が設けられている。ユーザは、記録材冷却装置20においてジャムが発生した場合、前扉81を開放することで記録材冷却装置20へのアクセスが可能となっている。なお、画像形成装置100において前扉81が設けられる側面を画像形成装置100の前面(正面)とした場合、上述した幅方向とは画像形成装置100の前後方向と同一である。
ところで、ベルト冷却方式の記録材冷却装置20において、使用により温度上昇を伴うヒートシンク30の冷却効率を維持するためには、装置本体110A内に外部から空気を取り入れてヒートシンク30を通過させ、ヒートシンク30を冷却するとよい。そこで、従来から、ヒートシンク30を冷却するための冷却ファン40が図2に示すように配設されている。ただし、既に述べた通り、従来の装置において、冷却ファン40は、回動する第一ユニット21Uと一体的に回動しないように、また第一ユニット21Uと干渉しないように、第一ユニット21Uから離されて装置本体110A側に配設されていた。
従来の場合、上記のように、冷却ファン40と第一ユニット21Uとの間には、第一ユニット21Uを回動する際に冷却ファン40と干渉しないための所定の間隔を空ける必要がある。それ故、冷却ファン40により取り入れられた空気の通り道(風路あるいはエアフローと呼ぶ)が装置本体110A内において分岐され、空気が第一ユニット21U(詳しくは第一ベルト21)の内側だけでなく第一ユニット21Uの外側をも通過する。即ち、冷却ファン40側に空気が流入できる隙間がある場合には、冷却ファン40の特性上、ヒートシンク30により圧力損失が大きくなる第一ユニット21Uの内側よりも、比較して圧力損失の小さい第一ユニット21Uの外側からの空気の流入が増える。その結果、ヒートシンク30を通過する風量が相対的に少なくなり、ヒートシンク30の冷却効率が低下し得る。
このように、従来では、冷却ファン40によって装置本体110A内に取り入れられる空気の量(流入量)に比べ、第一ユニット21U内のヒートシンク30を通過する空気の量(通過量)が相対的に減ることから、ヒートシンク30を効率的に冷却することが難しかった。
上記点に鑑み、本実施形態の記録材冷却装置20では、冷却ファン40によるヒートシンク30の冷却効率の向上を、簡易な構成で実現できるようにした。以下、図2を参照しながら図3乃至図6を用いて説明する。なお、図3及び図5は前扉81が閉じた状態で、第一ベルト21と第二ベルト25とが当接した当接位置にある場合を示している。図4は前扉81が開いた状態で、第一ベルト21と第二ベルト25とが離間した離間位置にある場合を示している。
図3及び図4に示すように、本実施形態の記録材冷却装置20は、上述の第一ユニット21Uと第二ユニット25Uの他、ファンユニット400と回動機構部500とを備えている。第一ユニット21Uは幅方向において前後一対の前側板71と後側板72とを有し、第二ユニット25Uは幅方向において前後一対の前側板73と後側板74とを有している。上述のように、前側板71と後側板72には第一ベルト張架ローラ(22a〜22d)が軸支されると共にヒートシンク30を支持し、前側板73と後側板74には第二ベルト張架ローラ(26a〜26d)と加圧ローラ(26e、26f)が軸支されている。これら前側板71と後側板72、前側板73と後側板74にはそれぞれ、空気を通すための通風口が形成されている。
<ファンユニット>
ファンユニット400は、第一ユニット21Uと一体的に回動するように、第一ユニット21Uに取り付けられている。ファンユニット400は、冷却ファン40と、ファンダクト41とを有している。ファンダクト41は、冷却ファン40によって生成されヒートシンク30を通過するエアフローを形成するために、後側板72に形成された開口の大きさと略等しい大きさの吸気口を有し、冷却ファン40の吸気口の大きさと略等しい大きさの排気口を有している。この構成により、ファンダクト41は第一ユニット21Uの後側板72と冷却ファン40との間に配置される。そして、ファンダクト41は第一ユニット21Uと冷却ファン40とを隙間なくつないで、後側板72の排気口からファンダクト41の吸気口まで空気の漏れが生じない密閉した風路を形成する。冷却ファン40は、装置本体100Aの外部から第一ユニット21U内に空気を取り入れて排気可能な、例えば排気ファンである。図5に示すように、冷却ファン40が作動すると、外部から装置本体100A内に空気が取り入れられ、取り入れられた空気が第一ユニット21U内を通りファンダクト41に至るエアフロー(矢印X)を生じさせる。なお、本実施形態において、ファンダクト41と冷却ファン40との隙間がない状態とは、部品公差等により微小な隙間が生じる状態を含むものとする。
ファンユニット400は、第一ユニット21Uと一体的に回動するように、第一ユニット21Uに取り付けられている。ファンユニット400は、冷却ファン40と、ファンダクト41とを有している。ファンダクト41は、冷却ファン40によって生成されヒートシンク30を通過するエアフローを形成するために、後側板72に形成された開口の大きさと略等しい大きさの吸気口を有し、冷却ファン40の吸気口の大きさと略等しい大きさの排気口を有している。この構成により、ファンダクト41は第一ユニット21Uの後側板72と冷却ファン40との間に配置される。そして、ファンダクト41は第一ユニット21Uと冷却ファン40とを隙間なくつないで、後側板72の排気口からファンダクト41の吸気口まで空気の漏れが生じない密閉した風路を形成する。冷却ファン40は、装置本体100Aの外部から第一ユニット21U内に空気を取り入れて排気可能な、例えば排気ファンである。図5に示すように、冷却ファン40が作動すると、外部から装置本体100A内に空気が取り入れられ、取り入れられた空気が第一ユニット21U内を通りファンダクト41に至るエアフロー(矢印X)を生じさせる。なお、本実施形態において、ファンダクト41と冷却ファン40との隙間がない状態とは、部品公差等により微小な隙間が生じる状態を含むものとする。
ヒートシンク30の冷却効率を高めるため、第一ユニット21U内を通す空気は極力低い温度であることが望ましい。そこで、装置本体100A内に配置されている例えば定着装置50などの他ユニット(図1参照)による熱の影響を受けて昇温した装置本体100A内の空気を取り入れずに、装置本体100A外の空気を取り入れるようにしている。具体的に、開閉自在な前扉81には空気を取り入れるための取入口が形成され、前扉81の内面には本体前ダクト83が設けられている。本体前ダクト83は前側板71と接離可能であって、前扉81が閉じた状態で第一ユニット21Uとつながり、装置本体100Aの外部から第一ユニット21U内へ空気を通す風路を形成する。言い換えれば、本体前ダクト83は、冷却ファン40によって前扉81の取入口から取り入れられる空気を、第一ユニット21Uの内側へ導く風路を形成する。
第一ユニット21Uの内側へ導かれた空気は、第一ユニット21U内を通過する際にヒートシンク30を冷却する。そして、ヒートシンク30を冷却することに伴い昇温した空気が装置本体100A内に籠るのを防ぐために、冷却ファン40によって本体後側板82に形成された排気口から装置本体100A外へ排気されるようにしている。また、昇温した空気が装置本体100A内に拡散されるのを抑制するために、本体後側板82には本体後ダクト84が設けられている。冷却ファン40により排気された直後の空気は、図5において拡散範囲94として示すように、エアフローの上流より下流が広がった形に拡散する。このため、本体後ダクト84には、拡散範囲94より大きく開口した空気口が形成されている。
本実施形態では、効率よくヒートシンク30を冷却するために、本体前ダクト83と第一ユニット21Uとファンユニット400と本体後ダクト84とが幅方向に一列に並べられている。即ち、本体前ダクト83と第一ユニット21Uとファンユニット400と本体後ダクト84とは、エアフロー(矢印X)を分岐させずに第一ユニット21Uを通過させるよう、記録材搬送方向に交差する方向(幅方向)から見て重なり合うように配置されている。
<回動機構>
そして、ヒートシンク30を有する第一ユニット21Uが、ヒートシンク30を有しない第二ユニット25Uに対し上方に回動可能とするために、本実施形態の記録材冷却装置20は回動機構部500を備えている。図3及び図4に示すように、回動機構部500は、本体後側板82側に回動軸78(回動支点)を設け、前側板71側を上下させるように、第一ユニット21Uを回動する構成である。上述したように、ファンユニット400は第一ユニット21Uに一体的に設けられるため、回動機構部500はファンユニット400(詳しくは冷却ファン40)が本体後ダクト84に干渉しないように、第一ユニット21Uを回動させるようになっている。
そして、ヒートシンク30を有する第一ユニット21Uが、ヒートシンク30を有しない第二ユニット25Uに対し上方に回動可能とするために、本実施形態の記録材冷却装置20は回動機構部500を備えている。図3及び図4に示すように、回動機構部500は、本体後側板82側に回動軸78(回動支点)を設け、前側板71側を上下させるように、第一ユニット21Uを回動する構成である。上述したように、ファンユニット400は第一ユニット21Uに一体的に設けられるため、回動機構部500はファンユニット400(詳しくは冷却ファン40)が本体後ダクト84に干渉しないように、第一ユニット21Uを回動させるようになっている。
回動機構部500(回動ユニット)は、回動支持部材としての第一回動支持体76と、第二回動支持体77と、回動軸78とを有する例えばヒンジである。回動機構部500は、記録材搬送方向においてファンユニット400を挟むようして2個設けられている。第一回動支持体76は、ファンユニット400つまりはファンダクト41や冷却ファン40に干渉しないように、第一ユニット21Uの後側板72から本体後側板82側へ向けて突出している。他方、第二回動支持体77は、第二ユニット25Uの後側板74から本体後側板82側へ向けて突出している。これら第一回動支持体76と第二回動支持体77とは、第一ユニット21Uの後側板72よりも本体後側板82側に配置される回動軸78により連結されている。回動軸78は、例えば図3に示すように、幅方向において冷却ファン40の吸気口と排気口との間に配置されるのが好ましい。
第一回動支持体76が第二回動支持体77に対し回動軸78を回動中心に回動可能に設けられることにより、図4に示すように、装置本体100Aに固定された第二ユニット25Uに対し、第一ユニット21Uとファンユニット400とが一体的に回動し得る。そして、本実施形態では、第一ユニット21Uの回動する構成であって、第一ユニット21Uと冷却ファン40との間に、第一ユニット21Uの回動軌跡分の所定の間隔を設ける必要がない。これにより、従来の構成よりも冷却ファン40と第一ユニット21Uとを近づけることができるため、冷却ファン40により取り入れられた空気の通り道が分岐されることなく、取り入れられた空気が第一ユニット21Uの内側を通過する。つまり、冷却ファン40により取り入れられた空気の多くがヒートシンク30を通過し得るので、ヒートシンク30は効率的に冷却される。また、冷却ファン40をヒートシンク30に極力近接させることができるので、ヒートシンク30の冷却効率を向上させやすい。
なお、本実施形態において、冷却ファン40とファンダクト41とは常に一体的となっている構成について説明をするが、第一ユニット21Uに位置している状態において、冷却ファン40とファンダクト41との隙間がなくなる構成であればよい。つまり、第一ユニット21Uが離間位置に位置している場合に、冷却ファン40とファンダクト41との間に隙間が生じる構成であってもよい。例えば、回動機構部500とは異なる回動中心を用いて冷却ファン40が第一ユニット21Uに対し回動する構成であって、第一ユニット21Uの当接位置から離間位置への回動に伴って、冷却ファン40がファンダクト41に対して回動する構成であってもよい。この場合、第一ユニット21Uが当接位置にある状態で、冷却ファン40がファンダクト41に当接するように付勢等することで、冷却ファン40とファンダクト41との隙間がない状態を保つことが可能となる。
また、本実施形態の場合、回動軸78は、図3に示すように、冷却ファン40の回転中心を通る水平な直線Wよりも下方側に配置されている。ここで、冷却ファン40の重力方向中央とは、冷却ファン40の回転中心である。この場合、第一ユニット21Uの回動に伴い、ファンユニット400が本体後ダクト84に対し接近する方向に回動し、冷却ファン40の一部が本体後ダクト84内に侵入する。
図6(a)及び図6(b)に、冷却ファン40と本体後ダクト84の位置関係を示す。図6(a)は幅方向に関し冷却ファン40側から本体後側板82側を見た場合を示し、図6(b)は幅方向から見た場合の本体後ダクト84に対する冷却ファン40の位置を示す。冷却ファン40の位置として、第一ユニット21Uが当接位置にあるとき(図3参照)を実線で記し、第一ユニット21Uが離間位置にあるとき(図4参照)を点線で記している。
上述したように、第一ユニット21Uの回動に伴って、冷却ファン40は第一ユニット21Uと共に回動して、冷却ファン40の一部が本体後ダクト84内に侵入する。本実施形態の場合、図6(a)に示すように、冷却ファン40は回動時に上下方向の投影面が大きくなるように回動する。そうできるように、上述の回動機構部500が形成されている。そして、本体後ダクト84の吸気口はこの投影面を含む大きさに形成されている。その一方で、冷却ファン40は回動時、記録材搬送方向(矢印R方向)には回動しない。そのため、記録材搬送方向における冷却ファン40との隙間ができる限り小さくなるように、本体後ダクト84の吸気口は形成されている。このようにして、本実施形態では上述の回動機構部500を設けることで、冷却ファン40と本体後ダクト84とを近接させることができ、もってヒートシンク30の冷却効率を向上し得る。
また、本実施形態では、図6(b)に示すように、第一ユニット21Uの回動時に、鉛直方向における冷却ファン40の上端部40aが冷却ファン40の下端部40bよりも幅方向に大きく移動して、冷却ファン40の一部が本体後ダクト84内に侵入する。そうするためにも、上述したように、回動軸78が冷却ファン40の回転中心を通る水平な直線Wよりも下方側に配置される(図3参照)。ただし、この回動軸78の配置位置は、回動軸78から後側板74の上端部74aまでの距離に応じて第一ユニット21Uの回動態様が変わり、ユーザによる記録材Sの取り除きやすさに影響するので、その点をも加味して決められる。本実施形態では、図3に示すように、回動軸78が第二ユニット25Uの後側板74の上端部74aよりも下方側に配置されている。
そして、上記の回動軸78の配置では、図4に示すように、記録材Sを下方から支持する第二ベルト25の上端面25aよりも下方側に、冷却ファン40がせり出すことがない。そのため、滞留した記録材Sを取り除くために、第一ユニット21Uを回動させたときに、滞留している記録材Sが冷却ファン40により押圧されない。したがって、ユーザは第一ユニット21Uを回動しても、滞留している記録材Sを破損させることなく、記録材Sを取り除きやすい。
以上のように、本実施形態では、冷却ファン40が回動する第一ユニット21Uにファンダクト41を介して取り付けられるので、第一ユニット21Uが回動した場合に、冷却ファン40は第一ユニット21Uと共に回動する。こうして、冷却ファン40が第一ユニット21Uと一体的に設けられることで、冷却ファン40により外部から取り入れられた空気は第一ユニット21Uの外側を通過することなく第一ユニット21Uの内側を通過する。つまり、ヒートシンク30を通過する空気の量(通過量)は、外部から取り入れた空気の量(流入量)とさほど変わらない。このように、冷却ファン40が回動する第一ユニット21Uに取り付けられるといった簡易な構成で、冷却ファン40により取り入れられた空気を効率よく第一ユニット21Uに通すことができ、もってヒートシンク30の冷却効率を向上することが実現できる。また、本実施形態では従来に比較して、冷却ファン40をヒートシンク30に近づけて配置できることから、ヒートシンク30の冷却効率を向上させやすい。
なお、冷却ファン40をヒートシンク30に近づけて配置するために、ファンダクト41を設けずに、第一ユニット21Uの後側板72に直接、冷却ファン40を取り付けてもよい。ただし、上記のようにファンダクト41を設けた方が、上述したような簡易な構成の回動機構部500を用いることによって、冷却ファン40と本体後ダクト84との干渉を避けることができ有利である。
[第二実施形態]
次に、第二実施形態の記録材冷却装置20Aについて、図2を参照しながら図7及び図8を用いて説明する。図7は第一ユニット21Uが当接した当接位置にある場合を示し、図8は第一ユニット21Uが離間位置にある場合を示している。なお、ここに示す第二実施形態は、上述の第一実施形態と比較して、回動機構部500Aの構成が異なるだけで、他は同じである。したがって、第一実施形態と同じ構成には同一の符号を付し、ここでの説明を省略する。
次に、第二実施形態の記録材冷却装置20Aについて、図2を参照しながら図7及び図8を用いて説明する。図7は第一ユニット21Uが当接した当接位置にある場合を示し、図8は第一ユニット21Uが離間位置にある場合を示している。なお、ここに示す第二実施形態は、上述の第一実施形態と比較して、回動機構部500Aの構成が異なるだけで、他は同じである。したがって、第一実施形態と同じ構成には同一の符号を付し、ここでの説明を省略する。
図7に示すように、回動機構部500Aでは、第一回動支持体76と第二回動支持体77の回動軸78が、第一ユニット21Uの後側板72よりも本体後側板82側に、且つ冷却ファン40の回転中心を通る水平な直線Wよりも上方側に配置される。そうなるように、第一回動支持体76が後側板72から上方に向けて突出するように設けられ、第二回動支持体77が第二ユニット25Uの後側板74から上方の第一回動支持体76に向けて突出するように設けられる。第二回動支持体77は、例えば略L字状に形成される。
回動機構部500Aの場合、図8に示すように、第一ユニット21Uの回動時に、冷却ファン40は、本体後ダクト84から離れる方向に移動する。この際に、図7と図8を比較して理解できるように、鉛直方向における冷却ファン40の下端部40bが上端部40aよりも大きく移動して、冷却ファン40の一部が本体後ダクト84内に侵入しないようになっている。この場合、上述した回動機構部500よりも、冷却ファン40と本体後ダクト84とを近接させることが可能となる。即ち、第一ユニット21Uが当接位置にある場合において、冷却ファン40を本体後ダクト84に予め侵入させた位置に配置することができる。
上述の第一実施形態における回動機構部500の場合、冷却ファン40を本体後ダクト84に予め侵入させた位置に配置すると、第一ユニット21Uの回動が難しくなる。これに対し、第二実施形態における回動機構部500Aの場合には、その虞がない。このように、第二実施形態では、第一ユニット21Uの回動時に、冷却ファン40が本体後ダクト84から離れる方向に移動する回動機構部500Aを設けることで、冷却ファン40と本体後ダクト84とを従来構成よりも近接させることができる。これにより、ヒートシンク30の冷却効率を向上し得る。
ただし、第一実施形態の回動機構部500の方が、第二実施形態の回動機構部500Aに比較して、以下に記す観点からは有利である。回動機構部500の優位点は、第一に、構成が簡単である点、第二に、第一ユニット21Uを回動しても、滞留している記録材Sが破損することなく、ユーザが記録材Sを取り除きやすい点である。即ち、第二実施形態の場合には、記録材Sを下方から支持する第二ベルト25の上端面25aよりも下方側に、冷却ファン40がせり出しやすいので、この点に気を付ける必要がある。
なお、第二実施形態では、重量が大きい構造体であるヒートシンク30を回動機構部500Aにより支持するため、大きな荷重に耐えることができるように、第一実施形態の場合に比べ、第一回動支持体76や第二回動支持体77の強度を上げるのが好ましい。あるいは、ヒートシンク30をワイヤーで釣り上げるなど、第一回動支持体76や第二回動支持体77以外の別の手段を追加するのが望ましい。
[他の実施形態]
なお、上述した第一、第二実施形態では、第一ユニット21Uにヒートシンク30を備え、第二ユニット25Uにはヒートシンクを有さない構成を説明したが、第二ユニット25Uにもヒートシンクを備える構成であってもよい。
なお、上述した第一、第二実施形態では、第一ユニット21Uにヒートシンク30を備え、第二ユニット25Uにはヒートシンクを有さない構成を説明したが、第二ユニット25Uにもヒートシンクを備える構成であってもよい。
なお、上述した第一、第二実施形態では、画像形成装置100内に記録材冷却装置20を設けた場合を例に示したが(図1参照)、これに限らない。例えば、記録材冷却装置20は画像形成装置100の外部に設けられてもよい。図9に、記録材冷却装置20が画像形成装置100の外部に設けられている画像形成システム1Xを示す。
図9に示す画像形成システム1Xは、画像形成装置100と、画像形成装置100に連結された外部冷却装置101とを有する。外部冷却装置101は画像形成装置100の機能を拡張するために後付け可能な周辺機(オプションユニットなどと呼ばれる)の1つとして、画像形成装置100の装置本体100Aに連結可能に構成されている。外部冷却装置101は、画像形成装置100から排出される記録材Sを冷却して、定着前に比べて高い記録材Sの温度を所定温度以下に下げるために配設される。外部冷却装置101は、記録材Sを冷却するために上述した記録材冷却装置20を有している。
外部冷却装置101により冷却された記録材Sは、排出ローラ85により外部冷却装置101から排出されて排出トレイ120に積載される。排出トレイ120は、外部冷却装置101や画像形成装置100に対し着脱自在に設けられている。即ち、排出トレイ120は、画像形成装置100に外部冷却装置101が連結されていない場合、画像形成装置100に装着されている(図1参照)。そして、画像形成装置100に外部冷却装置101が連結される際に、作業者によって画像形成装置100から取り外されて外部冷却装置101に付け替えられる。なお、周辺機として、複数の外部冷却装置101が連結されてもよい。作業者は連結する外部冷却装置101の台数を増やすことによって、既存の画像形成装置100に対し記録材Sの冷却能力を向上させることが容易にできる。
なお、画像形成システム1Xは、内部に記録材冷却装置20を有する画像形成装置100に対して外部冷却装置101を連結する構成であってもよい。また、画像形成システム1Xは、画像形成装置100と外部冷却装置101との間にカール矯正装置等の他のシート処理装置が介在する構成であってもよく、外部冷却装置101に対してシート搬送方向下流側にさらにシート処理装置を連結する構成でもよい。
1X…画像形成システム、20…記録材冷却装置、21…ベルト(第一ベルト)、21U…ベルトユニット(第一ユニット)、22a(22b、22c、22d)…ローラ(第一張架ローラ)、25…回転体(第二ベルト)、30…冷却部材(放熱板、ヒートシンク)、40…ファン(排気ファン、冷却ファン)、41…ダクト(ファンダクト)、50…定着装置、71…第一保持板(前側板)、72…第二保持板(後側板)、76…回動支持部材(第一回動支持体)、78…回動軸、100…画像形成装置、200…画像形成ユニット、400…ファンユニット、500(500A)…回動ユニット(回動機構部)、S…記録材、T4…ニップ部(冷却ニップ部)
Claims (12)
- 加熱によりトナー像が定着された記録材を冷却する記録材冷却装置において、
回転する無端状のベルトと、前記ベルトを張架する複数のローラと、前記ベルトの内周面に当接して放熱することで前記ベルトを冷却する冷却部材とを有するベルトユニットと、
前記ベルトの外周面に当接して前記ベルトとの間でニップ部を形成し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送する回転体と、
前記ニップ部を形成するように前記ベルトと前記回転体とが当接する当接位置と、前記ニップ部を開放するように前記ベルトと前記回転体とが離間する離間位置とに、前記ベルトユニットを回動可能な回動ユニットと、
前記冷却部材を通過するエアフローを生じさせて前記冷却部材を冷やすファンを有するファンユニットと、を備え、
前記ファンユニットは、前記ベルトユニットと共に回動可能である、
ことを特徴とする記録材冷却装置。 - 前記複数のローラは、軸が記録材の搬送方向と交差する幅方向に延びており、
前記ベルトユニットは、前記複数のローラの前記軸の両端部を軸支すると共に、前記冷却部材を保持する第一保持板と第二保持板とを有し、
前記回動ユニットは、記録材の搬送方向に延びる回動軸と、前記第二保持板に固定され、前記回動軸によって前記ベルトユニットを回動可能に支持する回動支持部材とを有し、
前記ファンユニットは、前記第二保持板に取り付けられている、
ことを特徴とする請求項1に記載の記録材冷却装置。 - 前記回動ユニットは、鉛直方向における前記ファンの上端部が前記ファンの下端部よりも前記幅方向に大きく移動するように、前記ベルトユニットを回動する、
ことを特徴とする請求項2に記載の記録材冷却装置。 - 前記回動軸は、前記ファンの回転中心を通る水平な直線よりも下方側に配置されている、
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の記録材冷却装置。 - 前記回動ユニットは、鉛直方向における前記ファンの下端部が前記ファンの上端部よりも前記幅方向に大きく移動するように、前記ベルトユニットを回動する、
ことを特徴とする請求項2に記載の記録材冷却装置。 - 前記回動軸は、前記ファンの回転中心を通る水平な直線よりも上方側に配置されている、
ことを特徴とする請求項5に記載の記録材冷却装置。 - 前記ファンユニットは、前記ベルトユニットと前記ファンとの間に設けられ、前記ファンによって生成されるエアフローを形成するダクトを有する、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の記録材冷却装置。 - 前記ファンは、前記記録材冷却装置の外部へ空気を排気する排気ファンである、
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の記録材冷却装置。 - 前記冷却部材は、前記ベルトに接触して放熱する放熱板である、
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の記録材冷却装置。 - 前記回転体は、無端状の他のベルトであり、
前記ベルトと前記他のベルトとは、記録材を搬送する前記ニップ部を形成する、
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の記録材冷却装置。 - 記録材にトナー像を形成する画像形成ユニットと、
前記画像形成ユニットにより形成されたトナー像を加熱して記録材に定着させる定着装置と、
請求項1乃至10のいずれか1項に記載の記録材冷却装置と、を備える、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 記録材にトナー像を形成する画像形成ユニットと、トナー像が形成された記録材に加熱によりトナー像を定着させる定着装置とを有する画像形成装置と、前記画像形成装置に連結され、前記画像形成装置から排出される記録材を冷却する、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の記録材冷却装置と、を備える、
ことを特徴とする画像形成システム。
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