JP6132956B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
作像部には、現像ローラへのトナー供給量を規制する現像ブレードや、転写プロセス後に、感光ドラムに残留した未転写トナーを回収するクリーニングブレードなど、摺擦摩擦に伴い発熱する要素が存在する。トナーは熱によって溶融する性質を持つ為、これらの要素の温度を所定温度以下に維持しなければ、昇温によってトナー物性が変化し、ブレード先端やドラム面等にトナーの塊が融着する場合がある。この現象は、作像プロセスの妨げとなり、画像不良という形で表面化する。
同様の問題は、作像部のトナーの収容・供給に関わるエリア全般について該当し、画像形成装置の駆動部や定着器、電気基板など、周囲からの熱影響を含めて過昇温を防止しなければ、これらカートリッジの寿命を通じて、画像品質を保証する事は難しい。
これに対し、作像部が複数並ぶカラー製品の場合、図7に示すように作像部70が直方体であると仮定すると、次に示すように風路構成上の制約が非常に大きい。すなわち、作像部の周囲を囲む6面のうち、隣接する作像部により2面(71,72)、中間転写ベルトにより1面(73)、レーザスキャナにより1面(74)、作像部を駆動する駆動部により1面(75)と、計5面を塞がれる。このため、風路構成上の制約が非常に大きくなる。
近年のカラー製品では、先述の通り風路構成上の制約が大きくなる一方、駆動部や摺擦部の発熱に影響する印字スピードは徐々に高速化しており、発熱量に対して十分な冷却能力を確保する事が難しくなっている。その結果、後者の方法を選択しているケースが多い。後者の設計思想を選択した場合でも、安全な動作モードに切り替わった際の、画像形成のスループット(生産性)低下をいかに抑制するかが、製品性能として非常に重要となるため、装置冷却性能を極限まで高める事が求められる。
、他端側から別のファンで排気する構成(特許文献1参照)が代表的である。なお、ファンを片側だけに配置する構成も存在する。他の1つは、作像部の両端に放熱手段を設け、該放熱手段に対して冷却風を当てる事により、両端部から放熱させる手法(特許文献2参照)である。
・風路下流側における風速・風量の低下
・風路下流側における冷却風の温度上昇
作像部内は、レーザスキャナ84からのレーザ照射の為の空間や、現像器の当接離間の為の空間など、多くの開放部が存在し、閉じた風路を形成する事ができない。よって、作像部80の一端に供給された冷却風Aは、これらの開放部から機内へと拡散してしまい、感光ドラム85全域できれいな流れを形成できない。また、風路下流側に作像部の駆動ユニット81が位置する場合、空間的な制約により、理想的な排気ルートを確保する事が困難となるため、駆動ユニット81が冷却風の拡散を助長する風路抵抗となる。これらの影響により、風路下流側ほど風速・風量が低下する。
この問題を緩和する方法には、特許文献2の実施例のように、吸気側以外に排気側にもファンを設けて、風の拡散を抑制する手法が知られている。しかし、排気側のファンは、作像部以外のエリアの熱も吸引するため、期待通りの冷却効果を得る事は容易ではない。
・作像部の各要素は、形状的に伝熱効果を高めにくい
・作像部両端に、十分な放熱部を確保する事が困難
一般的に、作像部を構成する要素は、長手寸法に対して断面積が非常に小さい「細長い形状」である。そのため、長手中央部の発熱は、両端部に効率よく伝達されず、放熱による冷却効果が得られにくい。画像形成装置の対応メディア幅が広ければ広いほど、この影響は顕著となり、両端部からの放熱は困難になる。
また、放熱部には、放熱に寄与する表面積を有する放熱部材を設ける必要があるものの
、多くの要素が密集して配置される作像部において、十分な大きさの放熱部材を設けることは容易ではない。特に、作像部と駆動ユニットとのインタフェース側については、多くの駆動カップリングや電気接点がレイアウトされるため、空間的な制約は非常に大きく、同時に、そこへ冷却風を供給する事も容易ではない。
以上の通り、従来技術には冷却効率を高める上での大きな制約が存在するため、この課題を解決し得る冷却手法の開発が求められている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、複数の像形成ユニットがベルトに沿って並んで配置された画像形成装置において、装置内部に生じる温度差を低減し、従来よりも大幅な冷却効率の向上を図ることを目的とする。
回転可能な像担持体と、前記像担持体上にトナー像を形成するための像形成部と、を夫々備える複数の像形成ユニットと、
複数の前記像担持体上に形成されたトナー像を記録材上に転写するためのベルトを有するベルトユニットと、
前記ベルトユニットを間に置いて互いに対向する二つのフレームと、
二つの前記フレームよりも前記ベルトユニットの側に設けられており、前記ベルトユニットを着脱可能に案内するための二つのガイドレールと、
複数の前記像形成ユニットを冷却する風を発生させる送風手段と、
を有し、記録材上にトナー像を形成する画像形成装置において、
二つの前記ガイドレールには夫々、複数の前記像形成ユニットと前記ベルトの間の空間に対向する位置に複数の前記像形成ユニットの配列方向に沿って複数の開口が設けられており、
前記送風手段により発生する風は、一方の前記フレームと一方の前記ガイドレールの間の空間、及び他方の前記フレームと他方の前記ガイドレールの間の空間、を通って夫々のガイドレールに設けられた複数の前記開口から吹き出し、前記像担持体の回転軸方向において前記像形成ユニットの両端から中央へ向かって流れることを特徴とする。
プリンタ本体(画像形成装置本体)1の上部には、イエロー・マゼンタ・シアン・ブラック(以下、省略してY,M,C,Kとする)計4色の一次画像を形成する為の、作像ステーションがレイアウトされている。
PC等の外部機器から送信されてきた印刷データは、プリンタ本体1を制御するコントローラで受信され、書き込み画像データとしてレーザスキャナ10へ出力される。レーザスキャナ10は感光ドラム12上へとレーザを照射し、書き込み画像データに従った光像を描く。本実施例の画像形成装置では、一つのレーザスキャナ10でY,M,C,Kの各感光ドラムへのレーザ照射を行う構成を採用している。
感光ドラム12の対向位置には、感光ドラム12の表面に現像されたトナー像を中間転写ベルト34に転写するための転写部材としての一次転写ローラ33が配置されている。
片面プリント及び両面プリントの2面目に関しては、記録材は排出搬送パスへと導かれ、排出ローラ26によって機外へ排出される。排出された記録材は、プリンタ本体1の上部に設けられた排出トレイ27に積載される。
ここで、プリンタ本体1に関して「前」とは図1の紙面手前側(感光ドラム12の回転軸方向(感光ドラム12、プロセスカートリッジ42の長手方向)のうち一方側)をいう。また、「奥(後ろ)」とは図1の紙面奥側(感光ドラム12の長手方向のうち他方側)をいう。プリンタ本体1を図1の紙面右側から見た場合には、左側が「前」となり、右側が「奥」となる。ファン40及びダクト41は、中間転写ベルト34と、複数の感光ドラム12との間にそれぞれ存在する空間のうち、感光ドラム12の長手方向両端部に向かう空気(冷却風、風)を発生させる。ファン40及びダクト41は、複数のプロセスカートリッジ42を冷却する風を発生させる送風手段を構成している。
ダクト41内部で分岐した冷却風は、ダクト開口部41aより、次のような空間(隙間、風路)に導かれ、プロセスカートリッジ42の長手方向両端側(回転軸方向両端側)から長手方向中央部(回転軸方向中央)へ向けて供給される。それは、前側板44と後側板45、中間転写ベルトユニット30、プロセスカートリッジ42の三者によって壁面を構成される隙間(空間、風路)37である。またそれは、隣り合う2つのプロセスカートリッジ42の間の空間(隙間37及び後述する隙間38を含む)である。ここで、前側板44と後側板45は、プリンタ本体1のフレーム(枠体)を構成する側板のうち、長手方向においてプロセスカートリッジ42を両端から挟むように配置された側板である。また、図1に示すように、ダクト開口部41aは、複数存在する隣り合う2つのプロセスカートリッジ42の間の空間のそれぞれに対向して設けられている。このことにより、隙間37へ効率良く冷却風を届けることができる。また、ダクト41を用いて、プロセスカートリッジ42の長手方向における中間転写ベルトユニット30の両端の外側を通り、隙間37へ冷却風が供給される風路となっている。このような風路であれば、中間転写ベルト34の隙間37を構成する部分には直接的に冷却風が当たりにくいので、中間転写ベルト34上のトナー像を乱しにくい。
また、前後側板44,45には、プロセスカートリッジ42を位置決めするための位置決め部が設けられており、ファン40により送風された冷却風が、この位置決め部に供給されるように構成されている。これにより、位置決め部において熱膨張量に差が生じてし
まうことを抑制できるので、隣接するプロセスカートリッジ間の位置決め部の間隔に前後差が生じてしまうことを抑制することができ、カラー画像の色ズレを抑制することができる。
各作像ステーションのプロセスカートリッジに対し、どの位置にどの程度の冷却風を供給するかは、プリンタ本体1内の熱分布特性などに応じて最適化する。
このようにステー部材43は、隙間37から隙間38を通って排気空間46へ流れる空気の量を、排気空間46における長手方向の全域で一定となるように規制する。また、ステー部材43は、ファン40により発生した風が隙間37、隙間38の長手方向中央部まで流れるよう、ファン40により発生した風の流量を規制する。ここで、ステー部材43は流量規制部材に相当する。また、間にステー部材43が設けられた隣り合う2つの像形成ユニットに対して、ステー部材43は、それぞれが隙間を介して対向する対向部(対向面)を備え、前記対向部と前記像形成ユニットとの間に流れる風の流量を規制している。
このステー部材43によって、隙間37、隙間38の形状が、画像形成動作時に、プロセスカートリッジ42を構成する各要素(構成部材)の温度分布が、長手方向(感光ドラム12の回転軸方向)でなるべく均等化されるようになっている。本実施例では、隙間37、隙間38の長手方向全域で均等に冷却風が流れるよう、冷却風の供給風量に対して十分に狭い寸法で全域均等にしている。このように、流量規制部材であるステー部材43は、風の流量を規制することにより、ベルトユニット30の両側を下方のカートリッジに向かって流れてきた冷却風の流れる向きを感光ドラム12の回転軸方向に変更している。このように冷却風の流れる向きを変更することにより、隙間37、隙間38の長手方向全域で均等に冷却風が流れるようにしている。換言すれば、ステー部材43は冷却風の流れる向きを変更する風向き変更部材としても機能している。
また、図9、図10に示すように、長手方向両端部に対して長手方向中央部の隙間を広くする事で、長手方向中央部へ冷却風が流入し易くする形状としてもよい。
図9は、図1の断面Xにおける断面図である。この図のように、ステー部材43の中間転写ベルトに対向する中間転写ベルト対向部(ベルト対向部、対向面)43aに、長手方向両端部から中央部に向かうにつれて中間転写ベルト34との間の距離が大きくなるようなテーパ形状の部分を設けている。これにより、隙間37は長手方向両端部から長手方向中央部に向かうにつれて広くなる隙間となっている。
また、図10は、プロセスカートリッジ周囲の冷却風の流れ方を示す斜視図である。この図のように、ステー部材43のカートリッジに対向するカートリッジ対向部(像形成ユニット対向部、対向面)43bに、長手方向両端部から中央部に向かうにつれてプロセスカートリッジ42との間の距離が大きくなるようなテーパ形状の部分を設けている。これにより、隙間38は長手方向両端部から長手方向中央部に向かうにつれて広くなる隙間となっている。
このようにしても、隙間37、隙間38の長手方向全域へ空気(冷却風)が流れ、プロ
セスカートリッジ42の長手方向中央部をこの冷却風によって冷却することができる。なお、上述したステー部材43のテーパ形状は、中間転写ベルト対向部43a、及び、カートリッジ対向部43bに設けてもよい。また、プロセスカートリッジ42側にテーパ形状を設けて、プロセスカートリッジ42とカートリッジ対向部43bとの間の距離が大きくなるようにしてもよい。
そして、作像部と転写部の間の空間に対して、作像部の両端から冷却風を供給すると共に、隣接する作像部間に設けた排気風路に対して風量を規制しながら排気する事により、次の特徴を有する冷却風路を形成する事ができる。
・作像部の長手方向中央部付近にまで冷却風を供給でき、バランスの良い冷却が可能(中央部における熱淀みを防止)。
・作像部の主要発熱部である感光ドラム周辺の要素(現像ブレード、クリーニングブレード等)を、直接的に冷却可能。
・作像部全体を包み込むような風の流れによって、作像部を均等に冷却可能となるとともに、隣接する作像部間の熱淀みも解消可能。
・排気ルートに関しては、画像形成装置の内部と外部の圧力差により、作像部中心から画像形成装置外側へ向けた「内から外」の流れが形成される。これにより、外部熱源から作像部への熱の進入が遮断される。
・少ない風量でも、より大きな冷却効果が得られる。
・色ズレの要因となる、側板における作像部周辺温度の長手方向前奥差を解消できる。
・ファンを1つとすることができるので、複数のファンを用いていた従来に対してファンが削減可能となり、製品の小型化や省電力化、静音化にも寄与する。
画像形成装置に対して、小型化・省電力化・静音化といった環境性能と、動作パフォーマンスの両立が強く求められている中、本発明がもたらす効果は大きい。
図4は、本実施例に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。図5は、図4において1点鎖線で切断した場合の断面Yにおける概略図を示す。図6は、本実施例の作像部冷却構成における、プロセスカートリッジ42周囲の冷却風の流れ方を示す図である。
ITBガイドレール51と、前側板44及び後側板45それぞれの間にはダクト51aが形成されている。そして、ダクト51aには、中間転写ベルト34とプロセスカートリッジ42の間の空間(隙間37)に向けた複数の開口部51bが設けられている。プリンタ本体1の左側面には、1つのファン40が設けられており、外気を機内へ取り込むことができる。ファン40による送風は、前後側板44,45にそれぞれ設けられたITBガイドレール51内のダクト51aに向けて、分岐して送られる。
各プロセスカートリッジ42に対して、どの位置にどの程度の比率で冷却風を供給するかについては、プリンタ本体1内の熱分布特性などに応じて最適化する。
そして、隣り合うプロセスカートリッジ42の規制形状53a,53bで規制(形成)された隙間38は、中間転写ベルト34側から排気空間46側へ向けた風路になっており、その流量が規制されている。そして、その隙間形状は実施例1同様、画像形成動作時のプロセスカートリッジ各要素の温度分布が、長手方向でなるべく均等化されるようになっている。
排気空間46へ流出した冷却風は、実施例1同様、プリンタ本体1内部のユニット間や部品間の隙間を経由して機外に排気される。
また、2つの隣り合うプロセスカートリッジ42の間の隙間38が、長手方向両端部から長手方向中央部に向かうにつれて広くなるよう、プロセスカートリッジ42の形状を工
夫してもよい。
実施例1では、中間転写ベルト34側から排気空間46へ向かう、プロセスカートリッジ全体を包み込む風の流れを、ステー部材43とプロセスカートリッジ42で規定される隙間を介して生みだしていた。これに対し、本実施例の構成では、プロセスカートリッジ42に設けられた規制形状53a,53bで規定される隙間を介して、上記のようなプロセスカートリッジ全体を包み込む風の流れを生みだしている。
本実施例においても、実施例1で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
本発明を適用可能な構成としては、上記2つの実施例の構成に限定されるものではない。
先述の実施例では、一つのファンの送風を、プロセスカートリッジ42の長手方向両端部へ分岐させて供給する構成を示したが、これに限るものではなく、各端部に対してそれぞれ別々のファンで送風する構成であっても良い。実施例1では、排出トレイ27と中間転写ベルト34の間の空間に送風用のダクト41を設ける構成を示したが、中間転写ベルト34に対して冷却風を隔離して送風する構成に限定されるものではない。例えば、中間転写ベルト34の表面がダクト41の風路壁を兼ねる構成であっても構わない。このような構成によれば、冷却風に対して中間転写ベルト34の表面が露出するので、中間転写ベルト34の冷却が為され、間接的にプリント動作中のプロセスカートリッジ42の温度上昇をより抑制することができる。
Claims (3)
- 回転可能な像担持体と、前記像担持体上にトナー像を形成するための像形成部と、を夫々備える複数の像形成ユニットと、
複数の前記像担持体上に形成されたトナー像を記録材上に転写するためのベルトを有するベルトユニットと、
前記ベルトユニットを間に置いて互いに対向する二つのフレームと、
二つの前記フレームよりも前記ベルトユニットの側に設けられており、前記ベルトユニットを着脱可能に案内するための二つのガイドレールと、
複数の前記像形成ユニットを冷却する風を発生させる送風手段と、
を有し、記録材上にトナー像を形成する画像形成装置において、
二つの前記ガイドレールには夫々、複数の前記像形成ユニットと前記ベルトの間の空間に対向する位置に複数の前記像形成ユニットの配列方向に沿って複数の開口が設けられており、
前記送風手段により発生する風は、一方の前記フレームと一方の前記ガイドレールの間の空間、及び他方の前記フレームと他方の前記ガイドレールの間の空間、を通って夫々のガイドレールに設けられた複数の前記開口から吹き出し、前記像担持体の回転軸方向において前記像形成ユニットの両端から中央へ向かって流れることを特徴とする画像形成装置。 - 前記ベルトと前記像形成ユニットとの間の隙間は、前記回転軸方向の両端から中央に向かうにつれて広くなっていることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 隣り合う前記像形成ユニットの間の隙間は、前記回転軸方向の両端から中央に向かうにつれて広くなっていることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
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