JP4397034B2 - 画像形成装置の冷却装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本明は、画像形成装置の冷却装置および画像形成装置に係り、特にトナー像を形成する作像部と、感光体上から中間転写されたトナー像を担持する中間転写ベルトと、中間転写ベルト上のトナー像を被転写材に転写する２次転写ローラ、被転写材上のトナー像を熱定着する定着ユニットと、被転写材を機外に排出する排紙ユニットと、定着後の被転写材を両面印刷のために再び作像ユニット側に搬送する両面ユニットを備えた画像形成装置およびこれに使用する冷却装置に関する。

従来、電子写真プロセスにより被転写材に画像形成する方式の画像形成装置、特に複数のドラムを備えた高速カラー複写機は、発熱部の増大や装置内の高密度化により、冷却技術が重要な課題となっている。特に、定着ユニットは２０℃付近まで上昇し、逆に作像部のトナー許容上限温度が５０℃弱と低いため、この定着部と作像部間の熱の遮断、及び、冷却が欠かせない。

このような画像形装置は、図４に示すように、感光ドラム１８、現像ローラ１９等を備えた作像部１、中間転写ベルト１５を備えた中間転写ユニット２、レジストローラ１４等を備えた給紙ユニット３、２次転写ローラ１７、対向ローラ１６等を備えた２次転写ユニット４、両面印刷を行う際、転写紙等の被転写材を反転させる両面ユニット５、搬送ベルト６、定着ユニット７、反転経路を含む排紙ユニット８、書込ユニット９、読取ユニット１０、ヒートパイプを含み熱の遮蔽を行う遮蔽板１１、遮蔽板の熱を放出する放熱フィン１２、ダクト１３等から構成されている。

この画像形成装置は、４本の感光ドラム１８と中間転写ベルト１５を搭載したカラー複写機であり、作像部１で形成されたトナー像は、感光ドラム１８上から中間転写ベルト１５に中間転写され、その後、トナー像は２次転写ローラ１７で被転写材上に転写される。更には、転紙は搬送ベルト上を搬送され、定着ユニット７でトナー像が熱定着され、排紙ユニット８より排紙される。

また、熱源である定着ユニット７と冷却を必要とする作像部１との隙間は小さく、その隙間に遮蔽板１１を設け、作像部１への熱の侵入を防止し、更にはヒートパイプにより定着から放出された熱を放熱フィン１２まで運び、ダクト１３と冷却ファンとの組み合せにより機外に排出されることとなる。

このような技術に関連して従来以下の技術が提案されている。特許文献１には、両面印刷モードと片面印刷モードを含む印刷モードに応じて本体内を冷却するファン（外気導入ファンと排気ファン）の駆動を制御するものが記載されている。また、特許文献２には、両面ユニット近傍に記録シートを冷却する冷却ファンを備えているものが記載されている。特許文献３には、吸気ファンから外気を導入し、現像器の周りを冷却して排出ファンから外部に放出する排気部と定着器を冷却する排気部を備るものが記載されている。特許文献４には、両面プリントモード時は排風ファン回転数を片面モード時より高くしているものが記載されている。特許文献５には、開効率可変のシャッターを設け、待機時は冷却ファンの回転と停止、または回転数を下げるものが記載されている。
特開平１０−２０７３２６号公報 特開２００２−３０４１０７号公報 特開平８−２２０９５２号公報 特開２０００−０１９９３１号公報 特開２００３−２９１４５８号公報

しかしながら、限られたスペースやコストで、定着ユニットの熱を完全にシャットアウトして作像部への影響をなくすことは非常に困難であり、色ずれやトナーの固着等の不具合を発生させてしまう。特に両面印刷時にはこれらの不具合が顕著にあらわれる。

つまり、両面印刷時には、定着部にて加熱された被転写材が両面ユニットを通過し、再度２次転写部にて中間転写ベルトに接触するため、被転写材らの熱伝達により中間転写ベルトの温度が上昇してしまう。そして中間転写ベルトがある一定の温度以上になると、ベルトの伸びが生じて、中間転写ベル上のトナーが変形し、これにより、画像不具合が発生する。また、中間転写ベルトと接触している要冷却部であるドラム更には現像部にも熱が伝わり、トナーの固着発生しやすくなるのである。

本発明の目的は、機内の熱排出を効率よく行えるものとし、良好な画像形成を行える画像形成装置の冷却装置及び画像形成装置を提供することである。

請求項１の発明は、画像形成装置の冷却装置において、被転写材上のトナー像を熱定着する定着ユニットと、被転写材を機外に排出する排紙ユニットとを備える画像形成装置の冷却装置であって、
前記排紙ユニットより排紙方向で下流側に設けた排熱ファンと、
前記画像形成装置の下側位置に設けられ、前記画像形成装置が被転写材の両面に画像形成を行う両面駆動の際に運転される両面ユニット及び被転写材に空気を吹き付ける吹付ファンと、
前記画像形成装置の前記排紙ユニット及び前記定着ユニットと、前記画像形成装置の筐体を構成する前側側板と後側側板との間に形成され空気が流れる第１の空気流路と
前記吹付ファンで発生した気流が流れ、前記第１の空気流路に合流する第２の空気流路とを備え、
さらに前記排熱ファンと前記吹付ファンとの作動を制御するファン駆動制御手段と、前記排熱ファンの駆動ユニットを備え、
前記排熱ファンを、前記前側側板と前記後側側板にそれぞれ近接させて配置して複数備えるとともに、前記駆動ユニットを前記後側側板側に設け、
前記ファン駆動制御手段は、前記画像形成装置の作像手段周辺の温度に応じて、前記排熱ファンの稼動個数を変化させるものであり、前記後側側板側に設けた前記駆動ユニットから発生する熱の影響を考慮して前記排熱ファンのいずれかを停止させて前記排熱ファンの稼動個数を変化させる際は前記前側側板側に配置した前記排熱ファンを停止させる制御を行うことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置の冷却装置において、前記後側側板の冷却効果を高めるために、前記後側側板側の排熱ファンの風量を前記前側側板側の排熱ファンの風量より大きくしてなることを特徴とする。

請求項３の発明は、トナー像を形成する作像部と、感光体上から中間転写されたトナー像を担持する中間転写ベルトと、中間転写ベルト上のトナー像を被転写材に転写する２次転写ローラ、被転写材上のトナー像を熱定着する定着ユニットと、被転写材を機外に排出する排紙ユニットと、定着後の被転写材を両面印刷のために再び作像ユニット側に搬送する両面ユニットを備えた画像形成装置において、請求項１または２の冷却装置を備えたものである。

請求項４の発明は、請求項３の画像形成装置において、作像部が複数色の画像形成手段を備えるタンデム型カラー画像形成装置である。

本発明によれば、排熱ファンの稼動個数を変化させる際、駆動ユニットから発生する熱の影響もあってより冷却効果が求められる後側板側ではなく、前側側板側に配置した排熱ファンを停止させる制御を行うことにより、機内の熱排出を効率よくおこない、良好な画像形成を行うことができる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明する。

図１ないし図４は本発明による画像形成装置の実施例を示すものである。図１は本発明の実施例に係る画像形成装置の構成を示す断面図、図２は本発明の実施例に係る画像形成装置の構成を示す図１中のii方向からの側面配置図、図３は本発明の実施例に係る画像形成装置の構成を示す図１中のiii方向からの底面配図、図４は本発明の実施例に係る画像形成装置の制御系を示すブロック図である。

本例では、従来例で示した作像部１、中間転写ユニット２、給紙ユニット３、２次転写ユニット４、両面ユニット５、搬送ベルト６、定着ユニット７、排紙ユニット８、書込ユニット９は従来例で示したものと同一の部材であり、同一位置に配置されている。

そして、本例では、図２及び図３に示すように、画像形成装置内において、排紙ユニット８よりも排紙方向（図３で右から左方向）で下流側に位置する使用者から見て、画像形成装置の前側に位置する前側側板２１と、後側に位置する後側側板２２にそれぞれ近接して２台の排熱ファン２０，２０を設けている。また、装置内の各ユニット５，６，７，８と、これらユニット５〜８を支持している前記側板２１，２２との間に第１の空気流路である空気流路２８，２８を設けている。なお、図中各ユニット５〜８と側板２１，２２間の取付部材等は記載していない。この空気流路２８，２９には、矢印２３で示すような気流が発生し、定着ユニット７、及び熱を蓄えた被転写材が通過する排紙ユニット８の熱をこれらユニット７，８の前後から奪い去って機外に排出し、機内雰囲気温度を低減させる。

また、本例では、排熱ファン２０，２０を設けている面の反対側に吸気口、更には吸気ファンを設けることにより、装置全体を横断する気流経路を設けることができる。このような気経路となる間は実装密度の高い画像形成装置においても比較的容易に確保しやすく、曲がりが少なく圧力損失の小さい経路を構成することが可能となり、ファン自体も静圧比較的小さく安価な軸流ファンの使用が可能となる。更には、両面・反転時の熱的に不利な条件においても、矢印２４に示す気流が被転写材の熱を奪い排出することができる。

また、本例では、図２及び図３に示すように、両面ユニット５の下方に両面ユニット及びそこを通過する被転写材を冷却するために吹付ファン２５を設けている。また、本例では、吹付ファン２５が発生した気流を上述した空気流路２８，２８に合流させる第２の空気流路である空気流路２９，２９を設けている。この空気流路２９，２９は、両面ユニット５の下方を経て空気流路２９に合流する。そして、空気流路２９，２９には、矢印２６で示した気流がながれ、特に条件の厳しい両面印刷時でも、両面ユニット５及び転写の熱の排気経路が確保され、効率的に機内雰囲気温度を低減することができる。

以上より、画像形成装置の各ユニット前後とユニットを支持している側板との空間に気流を発生させることにより、効率的な排熱がおこなわれて機内雰囲気温度の低減ができ、色ずれ、トナー固着等の温度上昇に起因する不具合発生を防止することができる。また、両面ユニットが駆動する条件の厳しい両面印刷時でも効率的に機内雰囲気温度を低減することができる。

次に本例における排熱ファン２０，２０及び吹付ファン２５の駆動制御について説明する。本例では、図４に示すように、排熱ファン２０及び吹付ファン２５には、ファン駆動制御手段３０が接続され、その駆動が制御される。ファン駆動制御手段３０は、駆動ユニットからの駆動情報により、各ファンの駆動を制御する。また、必要に応じて、画像形成装置内の作像部の温度を測定する温度検出手段としてサーミスタ３１を設けることができる。

以下、ファン駆動制御手段３０の制御について説明する。本実施例では、画像形成装置の状態により、以下の制御例から適当なものを単独であるいは組み合わせて採用する。

図５は本例のファン駆動制御手段３０による制御の例を示すフローチャートである。本例では吹き付けフンの稼動を両面コピー時のみとしている。即ち、ファン駆動制御手段３０は駆動ユニット２７から画像形成装置が両面印刷（両面コピー）であるかの情報を得、両面コピーである場合だけ、吹付ファン２５を稼働状態とする（Ｓ１１，１２）。画像形成装置が片面印刷の時吹付ファン２５は稼働されない（Ｓ１３）。即ち、時吹付ファン２５は両面ユニット５下方に設けられており、両面ユニット及びそこを通過する被転写材を冷却するため、両面コピー時に稼動することにより、片面印字後に熱を持った被転写材が通過する際に非常に有効となる。また、両面コピー時以外は停止することにより、騒音が低減され、また無駄な電力削減される。

図６はファン駆動制御手段３０の他の制御例を示すフローチャートである。本例では、ファン駆動制御手段３０は駆動ユニット２７から画像形成装置が待機時（印字待ち状態）であるかの情報を得、待機時にあるときには、排熱ファンが回転数を落として稼動し（Ｓ２１、２２）、吹付ファン２５を停止するものとし、排熱ファン２０を半速運転するものとしている。待機時は熱がそれほど発生しないため、排熱ファンは回転数を落として動作することが可能となる。排熱ファン２０は例えば入力電圧を半分にし、半速稼動とできる。また、本例では、装置稼動時には、排熱ファン２０及び吹付ファン２５は通常の回転で稼動し、吹付ファンは上述した図５に示した例に沿って両面コピーモードかどうかで稼動か停止かを決めるようにしてもよい。

本例によれば、装置待機時は、排熱ファン回転数を半速として稼動し、吹付ファンを停止であることにより、より冷却が効率的におこなわれ、騒音低減、電力削減を実現することができる。

図７はファン駆動制御手段３０の他の制御例を示すフローチャートである。本例が適用される画像形成装置は、作像部１の温度、例えばクリーニング部の温度をサーミスタ３１で温度測定するものとしている。そして検出した温度が所定の一定温度（α°）未満の場合には排熱ファンを回転数Ｎ２で稼動させ（Ｓ３１，３２）、所定温度以上となり、装置内部を急速に冷却する必要があるときには、排熱ファンを像速して（回転数Ｎ１、Ｎ１＞Ｎ２）稼動する。そのため、作像まわりの温度により効率な冷却がおこなわれ、騒音低減が図れる他、電力を削減できる。

図８はファン駆動制御手段３０の他の制御例を示すフローチャートである。本例が適用される画像形成装置には、上述した例と同様にクリーニング部の温度を測定するサーミスタ３１を設けている。そして一定温度（α°）以上の場合には排熱ファンは２個とも稼動させる（Ｓ４１，４３）、所定温度未満になり、冷却に余裕が出た場合には、排熱ファンを１個停止する（Ｓ４２）。そのため、作像まわりの温度により効率的な冷却がおこなわれ、騒音低減が図れる他、電力を削減することができる。

また、本例では、ファン駆動制御手段３０は、作像まわりがある一定温度未満になると排熱ファンを１個停止するが、その停止するファンを前側板に近接した排熱ファンとする。前側板側の排熱ファンはユニットの前側を冷却するが、後側板側の排熱ファンはユニットの後側の冷却に加えて、後側板に設けられた駆動ユニット２７から発生する熱の影響もあり、より冷却効果が求められる。よって、作像まわりの温度が下がって排熱ファンを１個停止する場合は、前側の排熱ファンの停止が妥当であり、これにより、効率的な冷却がおこなわれ、騒音低減、電力削減につながる。

さらに、本例では、後側板側の排熱ファンの風量を前側板側の排熱ファンの風量より大きくしてる。手段としては後側板側排熱ファンの転数を上げる、または、仕様上風量の大きなファンを後側板側の排熱ファンにすることができる。これにより、後側板側の排熱ファンの風量を前側板側の排熱ファンの風量より大きくすることができ、より冷却が効率的におこなわれ、騒音低減、電力削減を実現することができる。

本発明の実施例に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。 本発明の実施例に係る画像形成装置の構成を示す図１中の矢印ii方向から見て矢印iiiに沿う断面図である。 本発明の実施例に係る画像形成装置の構成を示す図１中の矢印iii方向から見て矢印iiに沿う断面図である。 本発明の実施例に係る画像形成装置の制御系を示すブロック図である。 本発明の実施例に係るファン駆動制御手段制御を示すフローチャートである。 本発明の実施例に係るファン駆動制御手段制御を示すフローチャートである。 本発明の実施例に係るファン駆動制御手段制御を示すフローチャートである。 本発明の実施例に係るファン駆動制御手段制御を示すフローチャートである。 本発明が適用される画像形成装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 作像部
２ 中間転写ユニット
３ 給紙ユニット
４ ２次転写ユニット
５ 両面ユニット
６ 搬送ベルト
７ 定着ユニット
８ 排紙ユニット
９ 書込ユニット
１０ 読取ユニット
１１ 遮蔽板
１２ 放熱フィン
１３ ダクト
１４ レジストローラ
１５ 中間転写ベルト
１６ 対向ローラ
１７ ２次転写ローラ
１８ 感光ドラム
１９ 現像ローラ
２０ 排熱ファン
２５ 吹付ファン
２７ 駆動ユニット
３０ ファン駆動制御手段
３１ サーミスタ

Claims (4)

1. 被転写材上のトナー像を熱定着する定着ユニットと、被転写材を機外に排出する排紙ユニットとを備える画像形成装置の冷却装置であって、
   前記排紙ユニットより排紙方向で下流側に設けた排熱ファンと、
   前記画像形成装置の下側位置に設けられ、前記画像形成装置が被転写材の両面に画像形成を行う両面駆動の際に運転される両面ユニット及び被転写材に空気を吹き付ける吹付ファンと、
   前記画像形成装置の前記排紙ユニット及び前記定着ユニットと、前記画像形成装置の筐体を構成する前側側板と後側側板との間に形成され空気が流れる第１の空気流路と前記吹付ファンで発生した気流が流れ、前記第１の空気流路に合流する第２の空気流路とを備え、
   さらに前記排熱ファンと前記吹付ファンとの作動を制御するファン駆動制御手段と、前記排熱ファンの駆動ユニットを備え、
   前記排熱ファンを、前記前側側板と前記後側側板にそれぞれ近接させて配置して複数備えるとともに、前記駆動ユニットを前記後側側板側に設け、
   前記ファン駆動制御手段は、前記画像形成装置の作像手段周辺の温度に応じて、前記排熱ファンの稼動個数を変化させるものであり、前記後側側板側に設けた前記駆動ユニットから発生する熱の影響を考慮して前記排熱ファンのいずれかを停止させて前記排熱ファンの稼動個数を変化させる際は前記前側側板側に配置した前記排熱ファンを停止させる制御を行うことを特徴とする画像形成装置の冷却装置。
2. 前記後側側板の冷却効果を高めるために、前記後側側板側の排熱ファンの風量を前記前側側板側の排熱ファンの風量より大きくしてなることを特徴とする請求項１の画像形成装置の冷却装置。
3. トナー像を形成する作像部と、感光体上から中間転写されたトナー像を担持する中間転写ベルトと、中間転写ベルト上のトナー像を被転写材に転写する２次転写ローラ、被転写材上のトナー像を熱定着する定着ユニットと、被転写材を機外に排出する排紙ユニットと、定着後の被転写材を両面印刷のために再び作像ユニット側に搬送する両面ユニットを備えた画像形成装置において、請求項１または２の冷却装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
4. 作像部が複数色の画像形成手段を備えるタンデム型カラー画像形成装置であることを特徴とする請求項３の画像形成装置。