(57)【要約】【課題】本体フレーム内を効率良く冷却することによりファンの設置数及び設置スペースを低減し、さらに簡単な装置構成で以って給紙カセット内の記録紙の調湿をも行うことができる画像形成装置を提供する。【解決手段】定着ユニット２０、ＬＳＵ４０等からなる作像機構の発熱要素近傍に空気流を形成して該発熱要素を冷却するファン１５を有し、該ファン１５が前記作像機構を収容する本体フレーム１１と外装カバー１２との間隙に配置され、該間隙内にファン１５からの空気流路を形成するダクト１９を設け、前記発熱要素を経て昇温された空気を前記ファン１５により外部へ排出するとともに、該昇温空気の少なくとも一部を分岐させ、前記ダクト１９を介して給紙ユニット２０内空間へ流入させ、該昇温空気が紙記録媒体の表面に沿って空気流を形成するように構成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作像機構の発熱要素近傍に空気流を形成して該発熱要素を冷却するファンを有する画像形成装置において、
前記ファンが前記作像機構を収容する本体フレームと外装カバーとの間隙に配置され、該間隙内にファンからの空気流路を形成するダクトを設け、
前記発熱要素を経て昇温された空気を前記ファンにより外部へ排出するとともに、該昇温空気の少なくとも一部を分岐させ前記ダクトを介して紙記録媒体収納部へ流入させ、該昇温空気が紙記録媒体の表面に沿って空気流を形成するように構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記分岐した昇温空気が、前記ダクトを介して前記紙記録媒体収納部の側面から収納部空間に流入する構成としたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
作像機構の発熱要素近傍に空気流を形成して該発熱要素を冷却するファンを備えた画像形成装置において、
前記ファンが前記作像機構を収容する本体フレームと外装カバーとの間隙に配置され、該間隙内にファンからの空気流路を形成するダクトを設け、
前記発熱要素を経て昇温された空気を前記ファンにより外部へ排出するとともに、該昇温空気の少なくとも一部を分岐させ前記ダクトを介して本体フレーム内部空間へ導入させ、他の発熱要素の冷却を行う空気流を形成するように構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記ファンの下流側に電源基板を配置し、前記ダクトの空気流路が該電源基板近傍を通過して本体フレーム内に導入するようにしたことを特徴とする請求項１若しくは３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記ファンの上流側に位置する発熱要素が定着手段であり、該定着手段で昇温された空気が他の発熱要素の冷却若しくは給紙部の調湿に利用されることを特徴とする請求項１若しくは３記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記ダクト若しくは昇温空気を外部へ排出する排気口に空気流量調節手段を設けたことを特徴とする請求項１若しくは３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、電子写真プロセスを用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びそれらの複合機などの画像形成装置に関し、特に、装置内に定着装置、電源基盤等の発熱要素を有し、これらの機器の冷却機能を具備した画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子写真プロセスでは、まず帯電器にて感光ドラム表面を均一に帯電し、画像データに基づき感光ドラム上に露光を行い静電潜像を形成し、さらに、トナーにより静電潜像を可視像とする現像を行い記録紙に転写した後に、記録紙に熱或いは圧力を加えて定着させるという各工程が行われている。複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの複合機に代表される画像形成装置は、かかる電子写真プロセスが広く利用されており、このプロセスを実行するための現像ユニット、定着ユニット、レーザースキャンユニット（ＬＳＵ）、及び画像形成のための記録紙を給紙する給紙ユニット等を本体フレーム内に備えた構成となっている。
【０００３】
さらに、かかる画像形成装置では定着装置や電源基板等の発熱要素を備えているため種々の方法で装置内部を冷却する手段を具備している。
特に、小型化を目的としたレイアウトをした場合、半導体レーザーや各種レンズ類、光検知センサなどから構成されるＬＳＵの近傍に定着手段等の発熱要素を設置することがある。ＬＳＵは画像データから潜像を形成する機能を有しており、その内部位置関係は高精度に保たれなければならないが、発熱要素近傍に配置された場合、ＬＳＵを構成する部材の熱膨張などにより精度が低下してしまい不具合が発生してしまうという問題があるため、発熱要素と部材との間に断熱材を設けたり、各発熱要素に冷却用ファン等の冷却手段を設けるという対策を講じていた。
【０００４】
しかし、このような方法では製造コストが嵩む上に、装置が大型化するという問題が生じてしまう。
そこで、例えば特開平８−２２２３７号公報（特許文献１）には画像形成装置を小型化するとともに効率的な冷却を行うことを可能とした装置が開示されている。かかる画像形成装置は、ファンにより装置本体内に形成されたエアフローを上下２方向に分流し、一方は定着部を冷却し、他方は発熱量の少ない順に配置された発熱要素を順次冷却しながら外部へ放出するように構成されている。
【０００５】
また、特開平５−２７５３１号公報（特許文献２）には、定着部において発生する高温空気を除湿フィルターとファンにより乾燥させ、ペーパーカセット内に設置された温湿度センサに基づき高温乾燥空気をペーパーカセット内に送り込む装置が開示されている。
これは、従来の画像形成装置の問題点の一つであり、画像形成装置内に給紙されて時間が経過した記録紙は水分を吸収し易く、一定時間放置された記録紙にそのままの状態で印字を行うと、画像が薄くなる異常現象や、耳折れやシワ等を起因とする給紙不良が発生し易くなるという点を、発熱要素の冷却と同時に解決する効率的な方法として提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−２２２３７号公報
【特許文献２】
特開平５−２７５３１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来の画像形成装置では定着装置や電源基板等の発熱要素を本体フレーム内に内蔵した構成となっているため、同様に本体フレーム内に収容される精密機器に悪影響を及ぼす惧れがあった。そこで、特許文献１のように、２方向に分流したエアフローを形成させる場合には、夫々の装置を十分に冷却するために大量の冷却用空気を送り込まなければならずファンが大型化してしまう。
【０００８】
また、特許文献２のように定着熱を利用してペーパーカセット内を除湿する方法では、カセット上部に設けられたファンにより直接カセット内に空気を導入しているため、カセット内の空気流にムラが生じ記録紙に均一に乾燥処理を施すことは困難である上に、ペーパーカセットが複数段設けられた場合に下層段まで乾燥空気が行き届かない惧れがある。さらに、温湿度センサや除湿フィルターを設けているためコスト高になり、また制御が困難である。
【０００９】
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、本体フレーム内を効率良く冷却することによりファンの設置数を低減して小型化を可能とし、さらに簡単な装置構成で以って効率良く排熱風を利用して給紙カセット内の記録紙の除湿を行う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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、
作像機構の発熱要素近傍に空気流を形成して該発熱要素を冷却するファンを有する画像形成装置において、
前記ファンが前記作像機構を収容する本体フレームと外装カバーとの間隙に配置され、該間隙内にファンからの空気流路を形成するダクトを設け、
前記発熱要素を経て昇温された空気を前記ファンにより外部へ排出するとともに、該昇温空気の少なくとも一部を分岐させ前記ダクトを介して紙記録媒体収納部へ流入させ、該昇温空気が紙記録媒体の表面に沿って空気流を形成するように構成したことを特徴とする。かかる発明において作像機構は、感光ドラム等からなる現像手段、定着手段、及びレーザースキャンユニット（ＬＳＵ）などの画像形成手段全般をいう。
【００１１】
これによれば、前記ファンの上流側に発熱要素を設け、下流側に紙記録媒体収納部を設けることにより冷却用空気の流れを一方向に形成し、一若しくは少数のファンを設置するのみで本体フレーム内の発熱要素を効率良く冷却することができ、かつ紙記録媒体の除湿、調湿も同時に行うことができる。
さらに、前記昇温空気が紙記録媒体の表面に沿って空気流を形成するように構成しているため、紙記録媒体を一様に乾燥させることができ安定した品質を保つことが可能となる。また、前記昇温空気の一部を分岐させて紙記録媒体収納部へ導いているため、温柔な風を送ることができ紙記録媒体の過剰の乾燥、部分的な乾燥が防止できる。
【００１２】
このとき、前記分岐した昇温空気が、前記ダクトを介して前記紙記録媒体収納部の側面から収納部空間に流入する構成とすることが好適であり、これにより前記収納部空間内の空気流を均一に保つことができ、また前記紙記録媒体収納部が多段に設けられた場合においても、各収納部に同様の空気流を形成することができる。前記ダクトから導入される昇温空気は、該ダクトと収納部空間とを連通する開口部を設けてこれより導入しても良いし、ダクトと収納部空間との間にもともと存在する隙間部より流入するようにしても良い。
【００１３】
また、作像機構の発熱要素近傍に空気流を形成して該発熱要素を冷却するファンを備えた画像形成装置において、
前記ファンが前記作像機構を収容する本体フレームと外装カバーとの間隙に配置され、該間隙内にファンからの空気流路を形成するダクトを設け、
前記発熱要素を経て昇温された空気を前記ファンにより外部へ排出するとともに、該昇温空気の少なくとも一部を分岐させ前記ダクトを介して本体フレーム内部空間へ導入させ、他の発熱要素の冷却を行う空気流を形成するように構成したことを特徴とする。
【００１４】
このように、前記ファンの上流側と下流側の両方に発熱要素を設けることにより、簡単な装置構成で以って冷却ファンの設置数を低減でき省スペース化が可能となる。また前記ダクトを設けている為、本体フレーム内に多段に設けられた冷却用通路に一の冷却ファンで空気を廻すことができ効率良い冷却が可能となる。
さらに、前記ファンの下流側に電源基板を配置し、前記ダクトの空気流路が該電源基板近傍を通過して本体フレーム内に導入するようにしたことを特徴とする。
かかる構成により、発熱要素の一つである電源基板を同時に冷却することができ、更なる効率化が図れる。
【００１５】
また、前記ファンの上流側に位置する発熱要素が定着手段であり、該定着手段で昇温された空気が他の発熱要素の冷却若しくは給紙部の調湿に利用されることを特徴とする。これにより、定着手段の近傍にＬＳＵなどの精密機器が存在する場合においても装置の精度を高く保持することができ、延いてはこれらを近接して配置することができるため装置の小型化が図れる。
さらにまた、前記ダクト若しくは昇温空気を外部へ排出する排気口に空気流量調節手段を設けたことを特徴とする。これにより、簡単な構成で以って発熱要素の冷却若しくは紙記録媒体収納部の調湿を好適な状態で行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
本発明の実施形態にかかる画像形成装置を示す要部正面図、図２は図１の画像形成装置を左側面の概略構成図、図３は本発明の一実施例にかかる本体フレームの斜視図である。
【００１７】
本実施形態に係る画像形成装置の構成を簡単に説明すると、図１及び図２に示されるように、画像形成装置１０は、給紙ユニット２０、定着ユニット３０、レーザースキャンユニット（ＬＳＵ）４０、現像ユニット５０、画像読取部６０を主要構成とし、前記定着ユニット３０、ＬＳＵ４０、現像ユニット５０及び画像読取部６０により作像機構が形成される。
前記給紙ユニット２０は、給紙カセット２１、給紙ローラ２２、２３、レジストローラ対２４等からなり、該給紙カセット２１は、筐体で形成された記録紙収納空間内にバネで支持された記録紙積載板を具備し、該積載板上に複数の紙記録媒体（記録紙）が積載収納されて、印字時には前記給紙ローラ２２により矢印方向に記録紙が搬送される仕組みになっている。
【００１８】
尚、該給紙カセット２１は複数段設けられ、記録紙サイズにより適宜選択され何れか一が作動するように構成しても良い。また、外装カバー１１の側壁に具備される不図示の手差しトレイより給紙することもでき、該トレイ上に載置された記録紙は給紙ローラ２３により矢印方向に搬送される。
また、前記レジストローラ対２４は搬送される記録紙と後段の現像ユニット５０とのタイミングを合わせる機能を有する。さらに、搬送ローラ対２５及び排出ローラ対２６は記録紙を搬送するために適宜必要数が本体ケース１１内にレイアウトされている。
【００１９】
前記現像ユニット５０は、前記給紙ユニット２０の上方に配置され、感光体ドラム５１、転写ローラ５２、帯電器５３、現像ローラ５４、トナーカートリッジ５５等を備えている。かかる現像ユニット５０では、感光体ドラム５１の表面の感光層を帯電器５３により均一に帯電させ、感光層上に形成された静電潜像をトナー顕像として現像ローラ５４及びトナーカートリッジ５５にて顕像化し、該トナー顕像を転写ローラ５２により記録紙に転写する。転写後の感光体ドラム５１は不図示のクリーニング装置により残留トナーを除去される。
また、前記現像ユニット５０の斜め上方に位置するＬＳＵ４０は、半導体レーザーや各種レンズ類、光検知センサなどから構成され、ここから出射されたレーザ光は、感光体ドラム５１表面における帯電器５３と現像ローラ５４との間位置に照射され、これに基づき感光体ドラム５１上に前記静電潜像を形成する。
【００２０】
前記定着ユニット３０は、前記現像ユニット５０の給紙方向下流側に位置し、熱ローラ３１とその内部のヒータ、及び熱ローラ３１に対向配置される圧ローラ３２を具備している。かかる定着ユニット３０では現像ユニット５０にてトナー像が転写された記録紙を前記熱ローラ３１及び圧ローラ３２により熱加圧してトナー像を溶着させ定着させている。
さらに、かかる画像形成装置１０の上部には、原稿載置板上に載置された原稿を露光若しくは露光走査し、原稿からの反射光をミラー及びレンズ等の光学系により受光素子に導き、該受光素子によって反射光を電気信号に変換する画像読取部６０が配置されている。
【００２１】
本実施形態ではさらに、前記本体フレーム１１と外装カバー１２との間隙の一側に排気口１４、ファン１５、電源基板１６及びダクト１９が備えられ、これと対向する側の間隙に、メイン基板１７及びモータ１８が具備されている。
前記ファン１５は、本体フレーム１１の側壁上部に設けられた開口に向けて取り付けられており、本体フレーム内空間に一方向の空気流を形成するように構成される。好適には、前記ＬＳＵ４０と前記定着ユニット３０との間隙に空気流を形成するように設置すると良い。
また、前記ダクト１９は、本体フレーム１１と外装カバー１２と一体に形成されており、前記ファン１５によりダクト１９内に、本体フレーム１１内から該ダクト１９内に吸引された空気をファン１５と対向して外装カバー１２に設けられた排気口１４に導く空気流路と、該空気の少なくとも一部を前記本体フレーム１１内に戻す空気流路とを形成する。
【００２２】
かかるダクト１９の具体的な一実施例を図３に示す。かかる実施例では、本体フレーム１１と外装カバー１２との間隙で前記定着ユニット３０の側方に形成された空間を縦方向に区画して第１のダクト１９ａと、第２のダクト１９ｂとを設けている。該第１のダクト１９ａは、前記ファン１５の外装カバー側開口に連通しており、第２のダクト１９ｂとの間に連通孔を有し、空気の通流を可能にしている。さらに、第１のダクト１９ａ、第２のダクト１９ｂの少なくとも何れか一方（本実施例では第２のダクト１９ｂ）と前記給紙カセット２１との間の本体フレーム側壁に、カセット内部空間と連通する開口部１３を設けている。
【００２３】
さらにまた前記ダクト１９ａ、１９ｂは、その内壁面にリブを備える構造としても良い。また、前記外装カバー１２に備え付けられた排気口１４に開度制御により排出する空気流量を調節可能な開閉手段を設けても良い。
このように、前記ダクト１９の区画、内壁面のリブ、若しくは排気口１４の開閉手段などのように、ダクト１９を流れる昇温空気の流量若しくは流れ方向を調整可能な空気流量調整手段を設けることが好ましい。
尚、前記ダクト１９には開口部１３を設けない構成でも良く、従来技術と同様の構成で存在する間隙から本体フレーム内部空間に空気が流入するようにしても良い。
【００２４】
次に、前記ファン１５の運転時の動作を説明する。前記ファン１５が稼動すると本体フレーム１１から外部へ排出する空気流が発生する。該空気流により前記メイン基板１７及びモータ１８側の本体フレーム側壁から本体フレーム内部へ空気が流入し、定着ユニット３０とＬＳＵ４０との間にファン１５側に向けて図１の矢印方向の空気流が形成される。この空気流により定着ユニット３０にて発生した熱が昇温空気としてファン１５により前記ダクト１９内に吸い出される。
さらにダクト１９内の昇温空気は、前記排気口１４から外部へ排出される。このとき、前記昇温空気の少なくとも一部は、前記外装カバー１２にて反転して電源装置１６の近傍を通り該電源基板１６の熱を奪って前記給紙ユニット２０内に導入される。
【００２５】
前記昇温空気は、前記本体フレーム１１の側面に設けられた開口部１３若しくはもともと存在する隙間より給紙ユニット２０の側面より導入され、該給紙ユニット２０に収納された記録紙の表面に空気流を形成する。このとき前記空気流は、定着ユニット２０及び電源基板１６を経ているため温度が高く、前記ダクト１９により空気量が調整され、かつ給紙ユニット２０の側面から記録紙表面に沿って空気が通流するように形成されているため、温度ムラがなく均一に柔らかい空気流で記録紙の除湿、調湿を行うことができる。
そして、給紙ユニット２０内を通過した空気流は、前記ファン１５と対面する側の本体フレーム１１側面から外部へ排出される。
【００２６】
かかる実施形態では、例えば給紙カセット２１を複数段有する給紙ユニット２０を備えた画像形成装置においても適用可能である。即ち、複数段の給紙カセット２１を設けた場合、各給紙カセット２１のダクト１５側本体フレーム側壁に開口部１３を夫々設け、ここより昇温空気を導入することにより、全ての給紙カセット２１内の記録紙を均一に調湿することができる。
尚、本実施形態において、本体フレーム１１内の空気流が前記ファン１５の上流側では定着ユニット３０とＬＳＵ４０との間を通流経路とし、主に定着熱を利用して記録紙を調湿する構成としているが、特にこれに限定するものではなく、発熱要素間を通流経路とするものであれば何れでも良い。
【００２７】
また、前記ファン１５の下流側の空気流は給紙ユニット２０内に限らず、発熱要素間に通流経路を有し、これらの発熱要素を効率良く冷却可能な構成とすることも有効である。このように、前記ファン１５の上流側と下流側の両方に発熱要素を設けることにより、簡単な装置構成とすることができ、延いてはファン１５の設置数を低減でき省スペース化が可能となる。また前記ダクト１９により、本体フレーム１１内に多段に設けられた冷却用通路に少数のファンで空気を廻すことができ効率良い冷却が可能となる。
【００２８】
【発明の効果】
以上記載のごとく本発明によれば、本体フレーム内の発熱要素を効率良く冷却することができ、かつ紙記録媒体の調湿も同時に行うことができる。
また、昇温空気が紙記録媒体の表面に沿って空気流を形成するように構成しているため、紙記録媒体を一様に乾燥させることができ安定した品質を保つことが可能となる。また、昇温空気の一部を分岐させて紙記録媒体収納部へ導いているため、温柔な風を送ることができ紙記録媒体の過剰の乾燥を防止でき、さらに前記分岐した昇温空気が、前記ダクトを介して前記紙記録媒体収納部の側面から収納部空間に流入するように構成しているため、前記収納部空間内の空気流を均一に保つことができる。
【００２９】
また、前記ファンの上流側と下流側の両方に発熱要素を設けることにより、簡単な装置構成で以って冷却ファンの設置数を低減でき省スペース化が可能となる。また前記ダクトにより本体フレーム内に多段に設けられた冷却用通路に一若しくは少数の冷却ファンで空気を廻すことができ効率良い冷却が可能となる。
このように、かかる発明を用いることにより、画像形成装置の内部構造の複雑化を回避することができ、装置の小型化、低廉化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる画像形成装置を示す要部正面図である。
【図２】図１の画像形成装置を左側面の概略構成図である。
【図３】本発明の一実施例にかかる本体フレームの斜視図である。
【符号の説明】
１０      画像形成装置
１１      本体フレーム
１２      外装カバー
１３      開口部
１４      排気口
１５      ファン
１６      電源基板
１９      ダクト
２０      給紙ユニット
２１      給紙カセット
３０      定着ユニット
３１      熱ローラ
３２      圧ローラ
４０      ＬＳＵ
５０      現像ユニット
５１      感光体ドラム
６０      画像読取部
【図１】
2004272089.tif 000003
【図２】
2004272089.tif 000004
【図３】
2004272089.tif 000005