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発明の名称 画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−24352
公開日 平成11年(1999)1月29日
出願番号 特願平9−192085
出願日 平成9年(1997)7月3日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】藤岡 徹
発明者 山下 秀敏
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 ヒーターなどの発熱源と、現像剤収納部などの昇温を好まない昇温抑制部とを有し、発熱源と昇温抑制部とが近接して配置された画像形成装置において、熱伝導性あるいは熱伝達性の低い材料で形成された空気流路壁を発熱源側に有するとともに、熱伝導性あるいは熱伝達性の高い材料で形成された空気流路壁を昇温抑制部側に有する空気流路が発熱源と昇温抑制部との間に設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】 画像形成装置内に、現像された画像を転写した転写材を加熱して転写材上の現像剤を定着させる定着装置が設けられている場合、発熱源が定着装置であることとする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項3】 画像形成装置内に、像担持体上の静電潜像を現像する現像剤の収納部が設けられている場合、昇温抑制部が現像剤収納部であることとする請求項1または請求項2に記載の画像形成装置。
【請求項4】 少なくとも空気流路壁の一部が、定着装置を画像形成装置に組込む際のガイド部となることとする請求項1から請求項3のうちいずれか1つに記載の画像形成装置。
【請求項5】 発熱源の上方に、発熱源からの発生熱を自然対流で装置の外部に排気できる排出経路が設けられていることとする請求項1から請求項4のうちいずれか1つに記載の画像形成装置。
【請求項6】 画像形成装置に画像定着後の転写材の搬送手段が発熱源の上方に設けられている場合に、転写材搬送手段がダクト形状に形成されて発熱源からの発生熱の排出経路を兼ねることとする請求項1から請求項5のうちいずれか1つに記載の画像形成装置。
【請求項7】 昇温抑制部の上方に転写材の積載部が設けられている場合、転写材搬送手段の排熱口が転写材の進行方向と同一方向ではない位置に設けられていることとする請求項5または請求項6に記載の画像形成装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ用プリンタや複写機など、電子写真方式を利用した画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電子写真方式を利用した画像形成装置は、例えば、像担持体である感光ドラムの表面に静電潜像を形成し、感光ドラム上の静電潜像を現像剤であるトナー等によって現像して可視像化し、現像された画像を転写装置により転写材に転写して転写材上に画像を担持させ、圧力や熱等を用いる定着装置によって転写材上のトナー画像を転写材上に定着させる各工程を行うことによって画像を形成している。これら複雑な過程を経て画像が得られるのだが、技術の進歩によって、装置の一層の小型化が可能になってきており、感光ドラム、現像剤を収容する現像剤収納部、転写装置や定着装置等の各部材が近接して配置されるようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の画像形成装置の小型化にともない、スペースや画像形成の各工程の流れなどの制約により、発熱源(例えば定着装置や電気部品)と、比較的熱に弱い部分(例えば現像剤収納部や像担持体など)を装置内で近接配置しなければならなくなったり、発熱源より上方の位置に熱に弱い部分を配置せざるをえなくなる場合があるという問題があった。具体的には、定着装置などの高温となる発熱源の近傍や上方に現像剤収容部を配置される場合があり、その場合、熱の影響により、現像剤収容部内の現像剤粒が一旦溶融した後に凝固して粒径より大きくなってしまったり、像担持体の表面が熱的化学変化により担持機能の低下を促進したりするという不具合が生じるようになった。
【0004】装置内の昇温を抑える手段としては、装置に装置外の空気を装置内に取り込む取り込み口と、取り込んだ外気の排出口を設けるとともに、取り込んだ外気が定着装置等の高温部を通過する流路を形成し、取り込み口から取り込まれた外気により高熱部を冷やし、高熱部の熱を奪った高熱空気を排出させることが考えられる。しかし、高熱部の中でも定着装置は現像剤に瞬間的に熱量を与えて紙などの転写材にトナーを定着させるため、常時一定の高温度を保持するように制御されており、定着装置に冷却空気を当てても、その奪われた分だけの熱を新たに定着装置が発生させるようになっており、装置内の昇温を抑えることが難しいという問題がある。
【0005】また、現像剤収納部などの熱に弱い昇温抑制部の熱を除去しようとして冷却空気を流す方法も考えられるが、現像剤収容部に冷却空気を当てるということは、像担持体上の静電潜像に現像剤を供給して現像する現像剤担持ローラに空気の流れが当たるおそれがあり、空気の流れがローラの現像剤保持カより大きいと、ローラに担持された現像剤が装置内に飛び散る原因になってしまう。現像剤が飛び散ることにより、画像品質の低下や装置内外の汚れ、装置寿命が短くなるという恐れがある。
【0006】そこで、本発明は、画像形成装置の機能や装置のスリム化を犠牲にすることなく、装置内の発熱源と昇温抑制部との間の断熱を行って装置内の昇温を防止できるとともに、自然対流により発熱源からの発生熱を排気して、昇温抑制部への熱の影響を少なくすることができる画像形成装置を提供することを目的とする。また、装置の組立製を向上させ、部品点数を削減することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本出願にかかる第1の発明によれば、上記目的は、ヒーターなどの発熱源と、現像剤収納部などの昇温を好まない昇温抑制部とを有し、発熱源と昇温抑制部とが近接して配置された画像形成装置において、熱伝導性あるいは熱伝達性の低い材料で形成された空気流路壁を発熱源側に有するとともに、熱伝導性あるいは熱伝達性の高い材料で形成された空気流路壁を昇温抑制部側に有する空気流路を発熱源と昇温抑制部との間に設けることにより達成される。
【0008】また、本出願にかかる第2の発明によれば、上記目的は、画像形成装置内に、現像された画像を転写した転写材を加熱して転写材上の現像剤を定着させる定着装置が設けられている場合、発熱源を定着装置とすることにより達成される。
【0009】また、本出願にかかる第3の発明によれば、上記目的は、画像形成装置内に、像担持体上の静電潜像を現像する現像剤の収納部が設けられている場合、昇温抑制部を現像剤収納部とすることにより達成される。
【0010】また、本出願にかかる第4の発明によれば、上記目的は、少なくとも空気流路壁の一部を、定着装置を画像形成装置に組込む際のガイド部とすることにより達成される。
【0011】また、本出願にかかる第5の発明によれば、上記目的は、発熱源の上方に、発熱源からの発生熱を自然対流で装置の外部に排気できる排出経路を設けることにより達成される。
【0012】また、本出願にかかる第6の発明によれば、上記目的は、画像形成装置に画像定着後の転写材の搬送手段が発熱源の上方に設けられている場合に、転写材搬送手段をダクト形状に形成して発熱源からの発生熱の排出経路を兼ねるようにすることにより達成される。
【0013】また、本出願にかかる第7の発明によれば、上記目的は、昇温抑制部の上方に転写材の積載部が設けられている場合、転写材搬送手段の排熱口を転写材の進行方向と同一方向ではない位置に設けることにより達成される。
【0014】つまり、本出願にかかる第1の発明によれば、発熱源側の空気流路壁で発熱源からの熱を断熱し、昇温抑制部側の空気流路壁で昇温抑制部の熱を奪うようにし、両空気流路壁で形成された空気流路により発熱源と昇温抑制部とを隔絶できるので、装置内の昇温が抑えられて発熱源の熱によって昇温抑制部に悪影響を与えることなく画像形成等が行なわれる。
【0015】また、本出願にかかる第2の発明によれば、定着装置から発生する熱が効果的に断熱される。
【0016】また、本出願にかかる第3の発明によれば、現像剤収容部内の現像剤が効果的に排熱されるとともに、定着装置等の発熱源から断熱されて、現像剤の溶融硬化が防止される。
【0017】また、本出願にかかる第4の発明によれば、少なくとも空気流路壁の一部を、定着装置を画像形成装置に組込む際のガイド部となっているので、定着装置の設置が容易となって組み立て作業性が向上する。
【0018】また、本出願にかかる第5の発明によれば、発熱源の上方に設けられた排出経路により、発熱源の上方の熱気が自然対流により効果的に外部に排気され、装置内の昇温が防止される。
【0019】また、本出願にかかる第6の発明によれば、画像形成装置に画像定着後の転写材の搬送手段が発熱源の上方に設けられている場合、転写材搬送手段をダクト形状に形成して発熱源からの発生熱の排出経路を兼ねるようにすることにより、装置内の昇温が防止されるとともに、装置の部品点数が削減される。
【0020】また、本出願にかかる第7の発明によれば、昇温抑制部の上方に転写材の積載部が設けられている場合、転写材搬送手段の排熱口を転写材の進行方向と同一方向ではない位置に設けることにより、転写材への熱の供給量が減少する。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0022】(第1の実施形態)まず、本発明の第1の実施形態を図1と図2により説明する。図1に、本実施形態の電子写真方式を用いた画像形成装置の概略構成図を示す。なお、画像形成装置は4色フルカラー画像を形成できるレーザビームプリンタである。
【0023】現像剤により可視像化された画像を熱により転写材に定着させることにより画像形成を行う画像形成装置Aは、第1の像担持体としてドラム型の電子写真感光体である感光ドラム1を備えている。感光ドラム1は駆動手段(図示せず)によって、例えば、反時計周りに回転駆動されるようになっている。
【0024】感光ドラム1の周囲には、感光ドラム1の回転方向にしたがって順に感光ドラム1の表面を均一に帯電させる帯電装置2、画像情報に基づいてレーザビームを照射して感光ドラム1上に静電潜像を形成する露光手段3、静電潜像に現像剤としてトナーを付着させてトナー像として現像する現像装置4、感光ドラム1上のトナー像が一次転写される第二の像担持体として転写ユニット5、一次転写後の感光ドラム1表面に残った転写残トナーを除去するクリーニング装置6などが設置されている。
【0025】感光ドラム1上の静電潜像を現像する現像装置4は、4色のトナーを収容する4つの現像剤収容部4BK,4Y,4M,4Cを有しており、現像剤収容部4BK,4Y,4M,4Cが回転中心4aを中心にして同心円上に配置されている。各現像剤収容部4BK,4Y,4M,4Cには、表面に現像剤であるトナーを担持するとともに、現像剤収容部が感光ドラム1と対峙したときに感光ドラム1と対向する現像剤担持ローラ4bが設けられており、現像剤担持ローラ4bにより感光ドラム1上の静電潜像を現像できるようになっている。
【0026】第二の像担持体である転写ユニット5は、感光ドラム1上のトナー画像を一次転写した後に、転写ユニットSに向けて給送された転写材Sの表面に二次転写できるようになっており、転写材Sは、カートリッジから所定のタイミングで給搬送手段により転写ユニット5まで搬送される。
【0027】また、画像形成装置A内には、二次転写後の転写材S上のトナーを加熱して転写材Sにトナー像を定着させる定着装置8が設置されている。定着装置8を通過した転写材Sは搬送ユニット9により、排紙トレイ10に排出される。なお、定着装置8は、一対の回転体である定着ローラ8bと加圧ローラ8aとを有しており、定着ローラ8b内のヒータ(図示せず)により定着ローラ8bの表面を所定温度に加熱した状態で定着ローラ8bと加圧ローラ8aとの間にトナー像を担持した転写材Sを通すことにより、転写材Sを加熱あるいは加圧して転写材S上にトナー画像を定着させるようになっている。
【0028】本実施形態では、内部にヒータを有する定着装置8を発熱源とし、熱に弱い現像剤を収容している現像剤収容部を有する現像装置4を昇温抑制部として、定着装置8と現像装置4との間に空気流路を配置するようにした。具体的には、現像装置4と定着装置8とは、スペースの関係等により近接して配置されており、現像装置4と定着装置8との間に定着装置8の熱を遮断する空気流路であるダクト15が配置されている。
【0029】ダクト15は、定着装置8側の空気流路壁15aと、現像剤収納部を有する現像装置4側の空気流路壁を兼ねた現像装置4の筐体15bとによって略筒状に形成されており、定着装置8と現像装置4とのいずれからも隔絶されたダクト15内の空気流路17の断熱効果によって現像装置4内の現像剤の昇温を抑制することができるようになっている。
【0030】また、図2に示すように、ダクト15の一端は装置内に配置されているとともに、他端が外気と接しており、外気に接した端部にファン19が接続され、ファン19により強制的に空気の流れを形成できるようになっている。空気の流れは、ダクトの入口から冷却空気の流れf1を取り入れ、ダクト15内の流れf2、f3を通って、f1から取り入れられたファン19より排出される。なお、ダクトは、ファンが設けられた側とは逆側の端部を外気に接するようにしてもよい。
【0031】ダクト15を形成する空気流路壁15aは、発砲樹脂やガラス等の熱伝導性あるいは熱伝達性の低い材料で形成されて断熱効果が高められている。また、筐体15bは、金属板等の熱伝導性あるいは熱伝達性の高い材料で形成されて現像装置4の温度上昇分を冷却空気で奪い取ることができるようになっている。こうすることにより、それぞれの温度による影響を小さくすることができる。なお、筐体15bのダクト15部分の空気流路17側に、複数の突起を設けて放熱効果を大きくするようにしてもよい。
【0032】このようにすることにより、画像形成装置の小型化を実現するために、定着装置8と現像装置4を近接配置した場合でも、現像装置4の中に収納されている熱に非常に弱い現像剤が、高温にさらさるために収納部内において融けはじめた後、温度が低くなって現像剤は再凝固してしまうことを防止することができる。
【0033】また、冷却空気を画像形成装置内に流して昇温を抑制する場合のように、現像装置4の周囲の流れにより、現像装置4の現像剤担持ローラ4bに静電的に吸着している現像剤を吹き飛ばして、現像剤が飛び散ってしまうようなこともない。よって、本実施形態によれば、現像剤の飛び散りによる画像不良が起きたり、誤動作が起きたり、画像形成装置外へ現像剤を排出してしまうことを防止でき、良好な画像形成を行うことができる。また、定着装置8の周囲の高温空気は、空気流路壁15aにより断熱されているので、定着装置8の温調に影響が出ることもない。
【0034】さらに、ダクト15を定着装置8と近接配置することにより、ダクト15の一部が定着装置8を画像形成装置に組み付ける際のガイドとなったり、定着装置8の逆付け防止となって、装置の組立性を向上させることができる。
【0035】本実施形態では、発熱源を定着装置としているが、これに限るものではなく、電気部品等としてもかまわない。また、熱に弱い昇温抑制部を現像装置としているが、このほかに、像担持体や廃トナーを収容するトナー収容部などとしてもかまわない。
【0036】(第2の実施形態)本発明の第2の実施形態を図3と図4により説明する。本実施形態は、定着装置の上方に、ダクト形状の転写材搬送手段が設けられたものである。
【0037】画像形成装置内の定着装置8は、定着装置8の上部の空気が熱せられ、熱せられた高温空気が上昇して装置内の上部に滞留し、現像装置4の上方にまで影響を及ぽす恐れがある。このようなことがおこると、結果的に現像装置4内の現像剤が溶融してしまう原因になってしまう。それを防ぐために上昇空気を画像形成装置外へ排出する必要があるのだが、強制対流で排気すると逆に定着装置8の過度の温度上昇を招く恐れがあり、自然対流が望ましいのである。
【0038】本実施形態では、画像形成装置の設置面積を小さくするために、定着装置8を通過した転写材をそのまま上方へ搬送する転写材搬送手段を自然対流のダクトとして使用することにより、現像装置4内の現像剤の熱からの保護と部品点数削減を達成している。
【0039】具体的には、図3と図4に示すように、定着装置8を通過した転写材を排紙トレイに導く転写材搬送手段として搬送ガイド9が設けられ、搬送ガイド9の搬送フレーム9bが略筒状のダクト形状に形成されている。また、図4に示すように、搬送ガイド9の装置の筐体18の内壁面と対向する壁面の上部には、複数のフレーム穴9cが開けられているとともに、搬送ガイド9の上端が蓋部材で閉じられている。また、画像形成装置の筐体18のフレーム穴9cと対向する位置にスリット18aが複数設けられている。なお、定着装置8を通過した転写材は搬送ガイド9の搬送ガイドリプ9aに沿って排紙トレイ10まで搬送されるようになっている。
【0040】搬送ガイド9は、その下端の開口部が定着装置8の上方に配置されており、定着装置8の上方の暖められた空気が搬送フレーム9b内を通って(f4、f5)フレーム穴9cから排気され、フレーム穴9cから排気された空気が装置の筐体18に開けられた複数のスリット18aから装置外に排気(f6)される。このとき、フレーム穴9cの向きを転写材搬送方向と同じにしなければ、転写材が奪う熟を少なくすることができ、排紙トレイ10に積載された転写材の熱量も小さくすることが可能であるので転写材のカールなどを抑えることができる。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、本出願にかかる第1の発明によれば、発熱源側の空気流路壁で発熱源からの熱を断熱し、昇温抑制部側の空気流路壁で昇温抑制部の熱を奪うようにし、両空気流路壁で形成された空気流路により発熱源と昇温抑制部とを隔絶できるので、装置内の昇温を効果的に抑えることができ、発熱源の熱によって昇温抑制部に悪影響を与えることなく画像形成等を行うことができる。
【0042】また、本出願にかかる第2の発明によれば、定着装置から発生する熱が効果的に断熱されるので、定着装置と昇温抑制部とを近接配置させることができ、装置の小型化を図ることができる。
【0043】また、本出願にかかる第3の発明によれば、現像剤収容部内の現像剤が効果的に排熱されるとともに、定着装置等の発熱源から断熱されて、現像剤の溶融硬化を防止することができ、定着装置や現像剤収容部の配置を気にすることなく装置を小型化することができる。
【0044】また、本出願にかかる第4の発明によれば、少なくとも空気流路壁の一部を、定着装置を画像形成装置に組込む際のガイド部としているので、定着装置の設置が容易となって組み立て作業性のよい画像形成装置を得ることができる。
【0045】また、本出願にかかる第5の発明によれば、発熱源の上方に設けられた排出経路により、発熱源の上方の熱気が自然対流により効果的に外部に排気され、装置内の昇温が防止されるので、装置の小型化を図ることができる。
【0046】また、本出願にかかる第6の発明によれば、画像形成装置に画像定着後の転写材の搬送手段が発熱源の上方に設けられている場合、転写材搬送手段をダクト形状に形成して発熱源からの発生熱の排出経路を兼ねるようにすることにより、より効果的に装置内の昇温を防止できるとともに、装置の部品点数を削減することができ、小スペースでコストなかからない画像形成装置を得ることができる。
【0047】また、本出願にかかる第7の発明によれば、昇温抑制部の上方に転写材の積載部が設けられている場合、転写材搬送手段の排熱口を転写材の進行方向と同一方向ではない位置に設けることにより、転写材への熱の供給量が減少するので、転写紙への熱による悪影響を防止することができる。




 

 


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