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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11−143340
公開日 平成11年(1999)5月28日
出願番号 特願平9−302243
出願日 平成9年(1997)11月4日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】近島 一夫
発明者 橋本 典夫 / 松隈 稔 / 酒井 宏明
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写材へ転写する転写手段と、前記転写材へ転写された前記トナー像を加熱、加圧して定着する定着手段とを備えた画像形成装置において、外気を導入して空気流を前記画像形成装置内に通して再び外部に排気する換気手段と、前記帯電手段近傍に該帯電手段の長手方向に前記空気流を通す第1の風路と、前記帯電手段と前記画像形成装置内の熱源との間に前記空気流を通す第2の風路と、を備えた、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】 前記帯電手段は、前記像担持体に接触して帯電する接触帯電手段である、請求項1記載の画像形成装置。
【請求項3】 前記熱源は前記定着手段である、請求項1記載の画像形成装置。
【請求項4】 少なくとも前記像担持体と前記帯電手段と前記現像手段はプロセスユニットに着脱自在に保持されており、該プロセスユニットに前記第1の風路を設けた、請求項1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、電子写真方式によって画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に係り、特に帯電手段に接触帯電方式を用いた画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電子写真方式を利用した従来の画像形成装置では、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体(以下、感光ドラムという)を帯電する手段としてコロナ帯電器が多用されていた。これは、コロナ帯電器を感光ドラムに非接触に対向配置し、コロナ帯電器で発生する放電コロナに感光ドラム表面をさらすことで、感光ドラム表面を所定の極性、電位に帯電させるものである。
【0003】しかしながら、コロナ帯電器はオゾンが多量に発生することから、環境保護の点から適さないために、最近ではオゾンがわずかな量しか発生しない接触帯電装置が実用化されている。これは、電圧を印加した帯電部材を感光ドラムに接触させて、感光ドラム表面を所定の極性、電位に帯電させるものである。
【0004】ところで、上記した接触帯電装置を備えた画像形成装置は、パソコン、インターネットの普及により、オフィス市場では従来主流であったコピー機に変わり、プリンタ、特に高速プリンタへのシフトが起こりつつある。また、一般家庭、SOHOなど、パーソナル市場においても小型化は当然として、より高速なプリンタが求められるようになってきた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記したように接触帯電装置は、コロトロン、スコロトロンなどコロナ放電器を用いた帯電器に比べて発生オゾン量は少ない。本発明者の検討によるとオゾン発生量は0.1ppm程度と少ないがゼロではない。このため、従来の接触帯電装置を備えた画像形成装置では、オゾンの滞留による画像乱れ、感光ドラム表面あるいは帯電部材の特性の劣化及び寿命の短縮等が生じるという問題があった。
【0006】一方、小型化、高速化を進めた接触帯電装置を備えた画像形成装置においては、装置内の空間が狭くなりつつある。この場合、装置内の熱源(主に定着器)から生じる熱による装置内昇温を抑えるための効率的な排熱設計が求められている。
【0007】そこで、本発明は、装置内でのオゾンの滞留を防止し、かつ装置内昇温を抑え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。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述事情に鑑みなされたものであって、像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写材へ転写する転写手段と、前記転写材へ転写された前記トナー像を加熱、加圧して定着する定着手段とを備えた画像形成装置において、外気を導入して空気流を前記画像形成装置内に通して再び外部に排気する換気手段と、前記帯電手段近傍に該帯電手段の長手方向に前記空気流を通す第1の風路と、前記帯電手段と前記画像形成装置内の熱源との間に前記空気流を通す第2の風路と、を備えたことを特徴としている。
【0009】また、前記帯電手段は、前記像担持体に接触して帯電する接触帯電手段であることを特徴としている。
【0010】また、前記熱源は前記定着手段であることを特徴としている。
【0011】また、少なくとも前記像担持体と前記帯電手段と前記現像手段はプロセスユニットに着脱自在に保持されており、該プロセスユニットに前記第1の風路を設けたことを特徴としている。
【0012】(作用)本発明の構成によれば、空気流を帯電手段近傍に該帯電手段の長手方向と、帯電手段と画像形成装置内の熱源との間に流すことにより、熱源からの放熱による昇温を防止し、かつ帯電手段から発生するオゾンによる像担持体と帯電手段の汚染を防止することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面に沿って本発明に係る実施の形態について説明する。
【0014】(実施の形態1)図1は、本実施の形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。本実施の形態の画像形成装置は、電子写真方式を利用したレーザービームピリンタであり、像担持体の帯電手段として接触帯電装置を用いた装置である。
【0015】この画像形成装置は、像担持体として矢印R1方向に回転駆動される感光ドラム1を備えている。感光ドラム1の周囲には、接触帯電装置2、露光装置3、現像装置4、転写装置5、クリーニング装置6が設置されている。また、転写材Pの搬送方向の上流側から順に、給紙カセット7、レジストローラ8、搬送ガイド9、10、定着装置11、排紙ローラ12が設置されている。
【0016】感光ドラム1、接触帯電装置2、現像装置4、クリーニング装置6は、プロセスユニット13に着脱自在に保持されている。また、プロセスユニット13の外側で定着装置11の上方には、換気装置20が設置されている(詳細は後述する)。
【0017】感光ドラム1は、アルミニウム等によって形成された直径30mmφの円筒状の基体表面に有機光導電体からなる感光層(不図示)を有しており、矢印R1方向に所定のプロセススピード(本実施の形態では107mm/sec)で回転駆動される。
【0018】接触帯電装置2は、本実施の形態では感光ドラム1表面に接触配置された帯電ローラ及びこれに帯電バイアス(DC電圧にAC電圧を重畳させた帯電バイアス)を印加する帯電バイアス電源(不図示)によって構成されている。帯電ローラ(接触帯電装置2)は、直径8mmφの芯金上に105 Ω・cm程度の中抵抗ゴム層を被覆して直径14mmφに形成されている。
【0019】露光装置3は、入力される画像情報に応じてレーザー光による露光Lを反射ミラー14を介して帯電処理された感光ドラム1上に行って静電潜像を形成する。
【0020】現像装置4は、感光ドラム1上の静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像(可視像化)する。
【0021】転写装置5は、感光ドラム1表面に所定の押圧力で接する転写ローラであり、接続された転写バイアス電源(不図示)より転写バイアスが印加される。
【0022】定着装置11は、直径40mmφで厚み3mmのアルミニウムからなる芯金に50μmのPFAチューブを被覆し、120V定格1000Wのハロゲンヒータ(不図示)を内包した定着ローラ11aと、直径14mmφの芯金にシリコンスポンジ層と50μmのPFAチューブを被覆した直径30mmφの加圧ローラ11bを有しており、感光ドラム1表面から分離されて搬送ガイド10で搬送された転写材Pを加熱、加圧して、転写材P上にトナー像を定着する。本実施の形態では、定着装置11の温調温度を190℃に設定した。
【0023】次に、上記した画像形成装置の画像形成動作について説明する。
【0024】画像形成時には、感光ドラム1は駆動手段(不図示)により矢印R1方向に所定のプロセススピード(本実施の形態では107mm/sec)で回転駆動される。このとき、帯電ローラ(接触帯電装置2)に帯電バイアス電源(不図示)から−700Vの帯電DC電圧にピーク間電圧2000Vppで周波数1000Hzの帯電AC電圧を重畳させた帯電バイアスを印加して、感光ドラム1表面を−700Vに帯電処理する。
【0025】そして、帯電処理された感光ドラム1表面に露光装置3からレーザー光による露光Lが与えられ、入力される画像情報に応じて画像部の電荷を除去した形の静電潜像が形成される。この感光ドラム1表面の静電潜像は、現像装置4で反転現像法によってこの静電潜像と同極性の負に帯電されたトナーが現像スリーブ4aから付着され、可視化されたトナー像として現像される。
【0026】そして、感光ドラム1表面のトナー像が転写ローラ(転写装置5)と感光ドラム1との間の転写ニップに到達すると、このタイミングに合わせて給紙カセット7内の紙などの転写材Pが、レジストローラ8と搬送ガイド9を介してこの転写ニップに搬送される。そして、転写バイアス電圧が印加された転写ローラ(転写装置5)により転写材Pの裏側に正極性の電荷が付与されて、表面側に感光ドラム1表面のトナー像が転写される。トナー像が転写された転写材Pは定着装置11に搬送され、定着装置11の加熱、加圧によりトナー像が転写材P上に永久固着画像として定着されて、排紙ローラ12によって外部に排出される。
【0027】なお、トナー像転写後に感光ドラム1表面に付着している転写残トナーはクリーニング装置6のクリーニングブレード6aによって除去され、表面をクリーニングされた感光ドラム1は繰り返し次の画像形成動作に入る。
【0028】換気装置20は、図2に示すように定着装置11の一方の側面側の上方に設置されており、80mm□で風量1m3 /minのファン21を備えている。また、本画像形成装置の外装面30のプロセスユニット13と定着装置11間には、外気取り込み口31が形成されている。更に、外気取り込み口31からプロセスユニット13の外気取り込み口31側の外壁面13aを通り帯電ローラ(接触帯電装置2)の長手方向に沿い、定着装置11側の外壁面13bの換気装置20と対向する部分にかけて第1の風路(破線で示した部分)32が形成されている。
【0029】第1の風路32は、マイラなどのシート部材及びモールド部材等を組み合わせて形成されている。また、外気取り込み口31から定着装置11とプロセスユニット13の間にかけて第2の風路33が形成されている。なお、本実施の形態では、定着装置11からプロセスユニット13の外壁面13bまでの距離(第2の風路33の隙間)を10mm、定着装置11から感光体ドラム1までの距離を20mmとした。
【0030】そして、上記した画像形成時に換気装置20のファン21を回転駆動すると、外気取り込み口31から取り入れられる外気22は、第1の風路32内を通る第1の空気流22aと、第2の風路(定着装置11とプロセスユニット13間)33を通る第2の空気流22bに分流し、その後第1の空気流22aと第2の空気流22bは合流空気流22cとなってファン21を通して外部に排出される。
【0031】第1の風路32内を流れる第1の空気流22aは、プロセスユニット13内の帯電ローラ(接触帯電装置2)と感光ドラム1の近傍を通りプロセスユニット13の外に出て、第2の空気流22bと合流して合流空気流22cとなる。第1の空気流22aは、帯電ローラ(接触帯電装置2)の放電作用の結果発生するオゾンを排気する。
【0032】一方、第2の風路(定着装置11とプロセスユニット13間)33を通る第2の空気流22bは、定着装置11から放出される熱を排気する。
【0033】そして、換気装置20の効果を確認するために、A4サイズの転写材(紙)Pを横送りで1000枚連続通紙した後、感光ドラム1表面近傍のオゾン濃度と表面温度、及びプロセスユニット13の定着装置11側の外壁面13bの温度を測定した。
【0034】その結果、感光ドラム1表面近傍のオゾン濃度は0.01ppm以下であり、画像乱れは生じなかった。また、感光ドラム1の表面温度は通紙前に比べて10℃上昇し、プロセスユニット13の温度は25℃上昇したが、プロセスユニット13及び感光ドラム1への影響は認められなかった。
【0035】次に、本実施の形態に対する第1の比較例として、上記第1の風路32を塞ぎ空気流22aを無くした構成、及び第2の比較例として、上記第2の風路33を塞ぎ空気流22bを無くした構成にして、実施の形態1と同じ条件にて通紙実験を行った。
【0036】この結果、第1の比較例の場合、感光ドラム1表面近傍のオゾン濃度は0.1ppmとなりボケ画像が発生し、かつ画像濃度がイニシャル状態と変わってしまった。また、感光ドラム1の表面温度は通紙前に比べて20℃上昇し、プロセスユニット13の温度は25℃上昇した。プロセスユニット13の温度は空気流22bが存在するため実施の形態1と変化無かったが、感光ドラム1表面の温度上昇が大きくなった。
【0037】これは、空気流22aが無くなったため、オゾンの滞留を取り除くことができず、かつクリーニング装置6のクリーニングブレード6aとの摺擦による発熱、プロセスユニット13の外壁面13a、13bからの熱伝導による温度上昇を抑えることができなかったからである。この温度上昇が原因で感光ドラム1の感光層にダメージを与え画像濃度を変化させてしまうことになったわけである。
【0038】一方、第2の比較例の場合、感光ドラム1表面近傍のオゾン濃度は0.01ppm以下となり、画像乱れは発生しなかった。また、感光ドラム1の表面温度は通紙前に比べて15℃上昇し、プロセスユニット13の温度は40℃の上昇となった。また、プロセスユニット13の外壁面13a、13bに熱的な変形の兆候が見られた。感光ドラム1への影響は特に認められなかったが、実施の形態1に比べて温度上昇分が大きくなっているのは、プロセスユニット外壁面13a、13bからの熱伝導による影響であると考えられる。
【0039】このように、換気装置20のファン21の回転駆動によってプロセスユニット13内の第1の風路32を流れる空気流22aと、第2の風路(定着装置11とプロセスユニット13間)33を流れる空気流22bにより、オゾンによる画像乱れを防止しつつ装置内昇温を抑えることができた。
【0040】(実施の形態2)図3は本実施の形態に係る画像形成装置内の風路を示す図である。
【0041】本実施の形態では、プロセスユニット13の外壁面13bの外気取り込み口31側から帯電ローラ(接触帯電装置2)の長手方向に沿い、外壁面13bの排気装置20と対向する部分にかけて第1の風路(破線で示した部分)32aを形成した構成であり、他の構成及び動作は実施の形態1と同様である。
【0042】このように本実施の形態においても、換気装置20のファン21の回転駆動によって、プロセスユニット13内の第1の風路32aを流れる空気流22aと、第2の風路(定着装置11とプロセスユニット13間)33を流れる空気流22bにより、オゾンによる画像乱れを防止しつつ装置内昇温を抑えることができた。
【0043】(実施の形態3)図4は本実施の形態に係る画像形成装置内の風路を示す図である。
【0044】本実施の形態では、外気取り込み口31からプロセスユニット13の外気取り込み口31側の外壁面13aを通り帯電ローラ(接触帯電装置2)の長手方向に沿い、外気取り込み口31と反対側の外壁面13cにかけて第1の風路(破線で示した部分)32bを形成した構成であり、他の構成及び動作は実施の形態1と同様である。
【0045】このように本実施の形態においても、換気装置20のファン21の回転駆動によって、プロセスユニット13内の第1の風路32bを流れる空気流22aと、第2の風路(定着装置11とプロセスユニット13間)33を流れる空気流22bにより、オゾンによる画像乱れを防止しつつ装置内昇温を抑えることができた。
【0046】(実施の形態4)図5は本実施の形態に係る画像形成装置内の風路を示す図である。
【0047】本実施の形態では、プロセスユニット13の外壁面13aの外気取り込み口31側から帯電ローラ(接触帯電装置2)の長手方向に沿い、外気取り込み口31と反対側の外壁面13cにかけて第1の風路(破線で示した部分)32cを形成した構成であり、他の構成及び動作は実施の形態1と同様である。
【0048】このように本実施の形態においても、換気装置20のファン21の回転駆動によって、プロセスユニット13内の第1の風路32cを流れる空気流22aと、第2の風路(定着装置11とプロセスユニット13間)33を流れる空気流22bにより、オゾンによる画像乱れを防止しつつ装置内昇温を抑えることができた。
【0049】なお、上記した実施の形態1、3は実施の形態2、4に比べて、プロセスユニット13への風路(第1の風路32、32b)を、熱源である定着装置11から遠い位置に配しているため感光ドラム1の昇温をより抑える効果が大きいと予測していたが、本発明者らの検討では大きな差となっては現れなかった。これは、第2の風路(定着装置11とプロセスユニット13間)33を流れる空気流22bによる昇温抑制効果の方が支配的であることによるものと考えられる。
【0050】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、外気を導入して空気流を画像形成装置内に通して再び外部に排気する換気手段と、帯電手段近傍に該帯電手段の長手方向に空気流を通す第1の風路と、帯電手段と画像形成装置内の熱源との間に空気流を通す第2の風路とを設けたことにより、帯電手段で発生するオゾンと熱源からの放熱を外部に排出することができるので、オゾンによる画像乱れを防止しつつ装置内昇温を抑えることができる。




 

 


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