(57)【要約】  【課題】  機器に備えられたローラ形状の回転体に対して、その軸部が発熱したり、上方に熱をもった空気が滞留したりすることなく、回転体を十分に冷却する。  【解決手段】  冷却装置４０は、機器である画像形成装置１の画像形成部２０の現像器３０の周辺に設けられる。ローラ形状の回転体である現像ローラ３１の軸線方向前方には、ローラ前側の軸部３１ａに空気を吹付ける第１の吹付けファン４１と第１の吹付けダクト４２とを備える。現像ローラ３１の軸線方向後方には、ローラ後側の軸部３１ａに空気を吹付ける第２の吹付けファン４３と第２の吹付けダクト４４とを備える。現像器３０の上方には、現像器３０周辺の熱をもった空気を、画像形成装置１外部へと排出する排気ダクト４５を備える。これにより、軸部３１ａ近傍で確実に空気を流通させることができ、現像器３０の上方における熱をもった空気の滞留を防止することが可能である。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器に備えられたローラ形状の回転体に対して、その軸線方向の一方または両方から回転体の軸部近傍に向かって空気を吹付ける吹付けファンと、前記回転体上方に設けられ、回転体周辺の熱を機器外部へと逃がす排気ダクトとを備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記排気ダクトは、強制的に気流を発生させる排気ファンを備えることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
現像器において、像担持体にトナーを供給するために設けられる回転体である現像ローラに対して、請求項１または請求項２に記載の冷却装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機器に備えられたローラ形状の回転体の軸部、及び回転体周辺を冷却するために用いられる冷却装置に関する。また、この冷却装置を搭載した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタに代表される画像形成装置においては、ニップを形成するローラ対の少なくとも一方のローラに熱源を内蔵させ、この熱源によって加熱されたローラ対のニップに未定着トナー画像を担持した用紙を挿通することによって用紙にトナーを定着する熱ローラ定着方式が広く用いられている。しかしながら、画像形成装置内部には熱がこもり易いので、これに起因する内部の温度上昇が、装置の運転に支障をきたすとして懸念されている。
【０００３】
一方、画像形成装置には、定着部の熱ローラの他にも、モータ等の駆動装置や電装部品、ローラの摺動部等といった、装置内部の温度上昇に係る様々な構成要素が設けられている。これらのうち、像担持体にトナーを供給する現像器周辺の温度上昇も深刻な問題となっている。現像器周辺の温度が上昇すると、現像器内のトナーが溶融して流動性が悪くなり、現像ローラ表面のトナーによる薄層形成に乱れが生じる可能性が高くなる。これにより、像担持体表面のトナー像に悪影響が及び、用紙に形成される画像に不良が発生する恐れがある。このような問題を解決すべく、現像器周辺の温度上昇を回避するために提案された冷却装置の例を、特許文献１〜３に見ることができる。
【特許文献１】特開平１１−２１８８９７号公報（第３−５頁、図１、図４）
【特許文献２】特開２０００−９８８５８号公報（第３−４頁、図１）
【特許文献３】特開２００３−７６２５３号公報（第４−５頁、図１−３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現像器の現像ローラのようなローラ形状の回転体に関して、温度が上昇し易い箇所は、主としてその軸部である。軸部とこれを支える軸受等の保持部材との間で摩擦が生じ、そこから回転体全体が暖められる可能性が高い。また、熱をもった空気は上昇するので、回転体、及び回転体を囲む枠体のすぐ上方に滞留し易くなる。
【０００５】
特許文献１〜３に記載の画像形成装置では、いずれもその内部において、ほぼ用紙供給方向に空気を流通させて内部を冷却している。しかしながら、現像器に対しては、上述のように現像ローラの軸部近傍で空気が確実に流通するような形が望ましいので、上記特許文献の画像形成装置では、この箇所において十分な冷却効果が得られない可能性がある。また、現像器の上方についても同様に、必ずしもそこを空気が流通するわけではないので、この箇所に熱をもった空気が滞留してしまう恐れがある。したがって、現像ローラの軸部近傍、及び現像器の上方に熱をもった空気が滞留しないような厳密な流路設計をしなければ、冷却効率が悪くなり、現像器の温度が上昇して画像形成に多大な悪影響を及ぼす可能性が高くなる。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、機器に備えられたローラ形状の回転体に対して、その軸部が発熱したり、上方に熱をもった空気が滞留したりすることなく、回転体を十分に冷却することが可能な冷却装置を提供することを目的とする。また、このような冷却装置を搭載した画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明は、機器に備えられたローラ形状の回転体に対して、その軸線方向の一方または両方から回転体の軸部近傍に向かって空気を吹付ける吹付けファンと、前記回転体上方に設けられ、回転体周辺の熱を機器外部へと逃がす排気ダクトとを備えることとした。
【０００８】
また、前記排気ダクトは、強制的に気流を発生させる排気ファンを備えることとした。
【０００９】
また本発明では、画像形成装置の現像器において、像担持体にトナーを供給するために設けられる回転体である現像ローラに対して、上記冷却装置を搭載することとした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の構成によれば、機器に備えられたローラ形状の回転体に対して、その軸線方向の一方または両方から回転体の軸部近傍に向かって空気を吹付ける吹付けファンと、回転体上方に設けられ、回転体周辺の熱を機器外部へと逃がす排気ダクトとを備えることとしたので、回転体の軸部近傍で確実に空気を流通させることができるとともに、回転体の上方における熱をもった空気の滞留を防止することが可能である。したがって、回転体を十分に冷却することができ、機器の安定した動作状態を維持することが可能となる。
【００１１】
また、上記構成の冷却装置において、排気ダクトは、強制的に気流を発生させる排気ファンを備えることとしたので、回転体の上方において、さらにスムーズに空気を排出することができる。これにより、回転体、及びその周辺の冷却効率を高めることが可能となるので、より一層信頼性の高い冷却装置を得ることができる。
【００１２】
また本発明では、画像形成装置の現像器において、像担持体にトナーを供給するために設けられる回転体である現像ローラに対して、上記冷却装置を搭載することとしたので、現像ローラの軸部近傍に直接空気を吹付けることができるとともに、現像器の上方における熱をもった空気の滞留を防止することが可能である。したがって、現像ローラを十分に冷却することができ、画像不良が発生することのない、安定した画像形成を継続することが可能な信頼性の高い画像形成装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図１〜図５に基づき説明する。ここでは、機器の一例として画像形成装置をとり上げ、本実施形態に係る冷却装置は、像担持体にトナーを供給する現像器を冷却するために使用されているものとする。
【００１４】
最初に、本発明の冷却装置を搭載した画像形成装置について、図１を用いてその構造の概略を説明しつつ、画像出力動作を説明する。図１は、画像形成装置の模型的垂直断面正面図である。なお、図中の実線矢印は用紙の搬送経路、及び搬送方向を示す。
【００１５】
図１において、画像形成装置１の本体２の下部には、カセット式給紙部３が配置されている。カセット式給紙部３には、印刷前のカットペーパー等の用紙Ｐが積載して収容され、ここから１枚ずつ分離して用紙Ｐが送り出される。カセット式給紙部３には、３段の用紙カセット４が備えられている。給紙カセット４は、本体２に対して前面側にスライドして引き出すことが可能である。
【００１６】
本体２の右側面上部の外部には、手差し給紙部５が備えられている。手差し給紙部５には、カセット式給紙部３に入っていないサイズの用紙Ｐや、ＯＨＰシートのように１枚ずつ送り込みたいものが載置される。
【００１７】
画像形成装置１は、その内部に用紙搬送部６を備えている。用紙搬送部６は、カセット式給紙部３に関して言えば、その給紙方向である右方に位置し、手差し給紙部５に関して言えば、その左方に位置する。カセット式給紙部３から送り出された用紙Ｐは、用紙搬送部６により本体２の側面に沿って垂直上方に、手差し給紙部５から送り出された用紙Ｐは水平に搬送され、後述する転写部１０に至る。
【００１８】
用紙搬送部６の用紙搬送方向下流側であって、転写部１０のすぐ上流側には、レジストローラ７が備えられている。レジストローラ７は、用紙Ｐの斜め送りを矯正しつつ、後述する画像形成部２０で形成されるトナー像と同期をとって、転写部１０に向けて用紙Ｐを送り出す。
【００１９】
画像形成装置１の本体２の上面には原稿送り部８が、その下方には光学部９が備えられている。使用者が原稿の複写を行う場合には、原稿送り部８に、文字や図形、模様等の画像が描かれた原稿を積載する。原稿送り部８では１枚ずつ分離して原稿が送り出され、光学部９によってその画像データが読み取られる。
【００２０】
レジストローラ７の用紙搬送方向下流側であって、光学部９の下方には、画像形成部２０、及び転写部１０が備えられている。画像形成部２０では、光学部９によって読み取られた画像データに基づいて、像担持体である感光体ドラム２１の表面に原稿画像の静電潜像が作られる。この静電潜像から現像器３０によりトナー像が形成され、トナー像は、前記レジストローラ７によって同期をとって送られてきた印刷前の用紙Ｐに、転写部１０にて転写される。
【００２１】
転写部１０の下流側には、定着部１１が備えられている。転写部１０にて未定着トナー像を担持した用紙Ｐは、定着部１１へと送られ、熱ローラによりトナー像が定着される。
【００２２】
定着部１１の下流側であって、本体２の左側面の近傍には、排出・分岐部１２が備えられている。定着部１１から排出された用紙Ｐは、両面印刷を行わない場合には、排出・分岐部１２から機外の用紙受けトレイに排出される。
【００２３】
画像形成部２０から排出・分岐部１２にかけての部分の下方であって、カセット式給紙部３の上方には、両面印刷用ユニット１３が備えられている。両面印刷を行う場合には、定着部１１から排出された用紙Ｐが、排出・分岐部１２を通って両面印刷用ユニット１３へと送られる。両面印刷用ユニット１３へ送られた用紙Ｐは、続いて送り方向が切り替えられ、再度用紙搬送部６、レジストローラ７を介して転写部１０へと送られる。
【００２４】
このような画像形成装置１において、本発明の冷却装置は、画像形成部２０に設けられた現像器３０周辺に備えられている。
【００２５】
続いて、冷却装置の詳細な構成について、図１に加えて、図２〜図４を用いて説明する。図２は画像形成部、及び定着部周辺の模型的水平断面部分上面図、図３は同じく模型的垂直断面部分右側面図、図４は同じく斜視図である。なお、図３においては定着部１１の描画を、図４においては本体２の外装フレーム、及びその他説明に不必要な構成要素の描画を省略している。図２においては下方が、図３においては左方が画像形成装置１の前面側である。また、図２〜図４において、図中の白抜き矢印は空気が流れる方向を示す。
【００２６】
図１、及び図２に示すように、画像形成部２０には、像担持体である感光体ドラム２１が設けられ、この感光体ドラム２１の周囲には、現像器３０と、クリーニング装置２２とが設けられている。
【００２７】
感光体ドラム２１は、アルミニウム等により構成される導電性ローラ状基体と、その外側に設けられた感光層とを備えている。感光層には、真空蒸着等によって無機光導電性材料であるアモルファスシリコンを設けている。感光体ドラム２１は、図示しない駆動装置によって、その周速度が用紙搬送速度（例えば１７５ｍｍ／ｓｅｃ）と同じになるように回転せしめられている。
【００２８】
現像器３０には、図１、及び図２に示すように、感光体ドラム２１の近傍に、ローラ形状の回転体である現像ローラ３１が設けられている。現像ローラ３１は、図示しない軸受を介してハウジング３２に支持されている。現像ローラ３１は、感光体非接触型のものであって、感光体ドラム２１の帯電極性と同極性のバイアスが印加される。この現像ローラ３１により、現像剤であるトナーが帯電せしめられるとともに、感光体ドラム２１の表面の静電潜像に飛翔せしめられ、静電潜像が現像される。トナーとしては、磁性或いは非磁性の一成分系トナーや、磁性キャリアと絶縁性トナーとを混合してなる二成分系トナーを使用する。なお、現像ローラは感光体接触型のものであっても構わない。
【００２９】
クリーニング装置２２は、感光体ドラム２１表面に形成されたトナー像を用紙Ｐに転写した後、その感光体ドラム２１表面に残留したトナーを除去してクリーニングするものである。感光体ドラム２１表面から除去されたトナーは、クリーニング装置２２のハウジング内に回収され、その後外部へと搬送される。
【００３０】
図２〜図４に示すように、画像形成部２０の現像器３０の周辺には、冷却装置４０が備えられている。冷却装置４０は、第１の吹付けファン４１、第１の吹付けダクト４２、第２の吹付けファン４３、第２の吹付けダクト４４、排気ダクト４５、及び排気ファン４６を備えている。
【００３１】
第１の吹付けファン４１は、軸流ファンで構成され、図２、及び図３に示すように、画像形成装置１の本体２の前面側の外装フレーム２ａ内側に固定されている。第１の吹付けファン４１は、現像ローラ３１の軸線方向のすぐ前方に位置している。第１の吹付けファン４１は、外装フレーム２ａに設けられた開口２ｂを通して、本体２前方から本体２内部に空気を導入する。第１の吹付けファン４１の空気移動方向下流側には第１の吹付けダクト４２が備えられ、現像ローラ３１の軸部３１ａの直前まで真っ直ぐに延びている。したがって、第１の吹付けファン４１により本体２前方から導入した空気を、現像ローラ３１の前側の軸部３１ａ近傍に吹付けることができる。
【００３２】
第２の吹付けファン４３は、軸流ファンで構成され、図２に示すように、本体２の側面後部側の外装フレーム２ａ内側に固定されている。第２の吹付けファン４３は、外装フレーム２ａに設けられた開口２ｃを通して、本体２の右側から本体２内部に空気を導入する。第２の吹付けファン４３の空気移動方向下流側には、第２の吹付けダクト４４が備えられている。第２の吹付けダクト４４は、本体２側面の外装フレーム２ａ近傍から現像器３０に接近するように横方向に延び、現像ローラ３１の軸線方向後方で直角に曲がり、ダクトの吹出し口４４ａが現像ローラ３１の方を向いている。したがって、第２の吹付けファン４３により本体２の右側から導入した空気を、現像ローラ３１の後側の軸部３１ａ近傍に吹付けることができる。
【００３３】
排気ダクト４５は、図２〜図４に示すように、現像器３０の上方から、本体２の後部にかけての箇所に配置されている。排気ダクト４５は、現像器３０上方の箇所において、現像器３０の軸線方向長さと略同じ長さの吸気口４５ａを備えている。吸気口４５ａは、現像器３０周辺の熱を逃がし易くするために、下方、すなわち現像器３０の方を向き、現像器３０のハウジング３２のすぐ上方に位置している。排気ダクト４５は、現像器３０後部で内部フレーム２ｄに沿って用紙供給方向下流側に折れ、定着部１１の近傍で内部フレーム２ｄを貫通し、さらに本体２背面側に向かって続いている。
【００３４】
排気ダクト４５の下流端には、図２に示すように、２個の軸流ファンである排気ファン４６が水平に並べて配置されている。これらの排気ファン４６は、排気ダクト４５内に強制的に気流を発生させるものであり、本体２の背面側の外装フレーム２ａに設けられた開口２ｅを通して、排気ダクト４５内の空気を本体２の外部へと排出する。したがって、排気ファン４６により現像器３０周辺の熱をもった空気を、画像形成装置１の外部へと逃がすことができる。
【００３５】
次に、上記構成の冷却装置４０を用いて実験を行った時の、現像ローラ３１周辺の温度変化への影響について、図５を用いて説明する。図５は、吹付けファン、及び排気ファンの有無が現像ローラ前後の温度変化に及ぼす影響を示す表である。なおこの時、感光体ドラム２１にはアモルファスシリコン感光体を設け、現像器３０としては磁性一成分トナージャンピング方式（感光体非接触型）のものを用いている。また、第１の吹付けファン４１、及び第２の吹付けファン４３はともに直径４０ｍｍ、２個の排気ファン４６はともに直径８０ｍｍである。図５に記載の温度データは、Ａ４サイズの用紙Ｐの両面コピーを連続２５００枚印刷した時の、現像ローラ３１の軸線方向前側と後側における、印刷開始前から印刷終了後までの温度上昇を示している。
【００３６】
図５によると、吹付けファン、及び排気ファンを全く備えない場合（図中Ａ）に対して、第１、及び第２の吹付けファンのみを備えた場合（図中Ｂ）、現像ローラ３１の前側、及び後側ともに、温度上昇が小さくなっているのが分かる。このようにして、機器である画像形成装置１に備えられたローラ形状の回転体である現像ローラ３１に対して、その軸部３１ａ近傍に向かって空気を吹付ける第１の吹付けファン４１、及び第２の吹付けファン４３と、現像ローラ３１上方に設けられ、周辺の熱を画像形成装置１外部へと逃がす排気ダクト４５とを備えることにより、軸部３１ａ近傍で確実に空気を流通させることができるとともに、現像ローラ３１の上方における熱をもった空気の滞留を防止することが可能であるので、現像ローラ３１を十分に冷却することができる。したがって、画像形成装置１の安定した動作状態を維持することが可能となる。
【００３７】
続いて図５によると、吹付けファンのみを備えた場合（図中Ｂ）に対して、これに加えて排気ファンを備えること（図中Ｃ）により、さらに現像ローラ３１の前側、及び後側ともに、温度上昇が小さくなっているのが分かる。このようにして、排気ダクト４５が、強制的に気流を発生させる排気ファン４６を備えることにより、現像ローラ３１の上方において、さらにスムーズに空気を排出することができるので、現像ローラ３１、及びその周辺の冷却効率を高めることが可能となる。したがって、より一層信頼性の高い冷却装置４０を得ることができる。
【００３８】
また、画像形成装置１の現像器３０において、上記冷却装置４０を搭載したので、画像不良が発生することのない、安定した画像形成を継続することが可能な信頼性の高い画像形成装置１を得ることができる。
【００３９】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、軸受等によりその軸部が保持されたローラ形状の回転体を有する機器全般において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に係る冷却装置を搭載した画像形成装置の模型的垂直断面正面図である。
【図２】画像形成部、及び定着部周辺の模型的水平断面部分上面図である。
【図３】画像形成部、及び定着部周辺の模型的垂直断面部分右側面図である。
【図４】画像形成部、及び定着部周辺の斜視図である。
【図５】吹付けファン、及び排気ファンの有無が現像ローラ前後の温度変化に及ぼす影響を示す表である。
【符号の説明】
【００４２】
１    画像形成装置
２    本体
２ａ  外装フレーム
２ｄ  内部フレーム
２０  画像形成部
２１  感光体ドラム
３０  現像部
３１  現像ローラ
３１ａ  軸部
４０  冷却装置
４１  第１の吹付けファン
４２  第１の吹付けダクト
４３  第２の吹付けファン
４４  第２の吹付けダクト
４５  排気ダクト
４６  排気ファン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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