(57)【要約】  【課題】  市販の画像形成装置に大きな改造を加えることなく実施できるとともに、無駄な騒音やエネルギー消費をもたらさない用紙搬送ベルト冷却装置を提供する。  【解決手段】  プリンタ１は、用紙搬送ベルト８によって搬送される用紙が画像形成部３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｂを通過する間に用紙にトナーを転写する。用紙は定着部５０で熱と圧力を加えられ、トナーを定着される。冷却ファン４０、４１が用紙搬送ベルト８に冷却風を送る。制御装置４３は、用紙が所定サイズ以下であるとき、用紙搬送ベルト８に画像パッチを形成して画像補正動作を行うとき、及び所定時間以上続いた画像形成動作が終了した後に冷却ファン４０、４１を駆動する。用紙搬送ベルト８を駆動するモータ４２は、用紙搬送ベルト８に囲まれる空間内で、吸気側の冷却ファン４０に近い位置に配置されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを用いて用紙に画像を形成するとともに、このトナーを熱で用紙に定着する画像形成装置において、
用紙搬送ベルト冷却風を送る冷却ファンと、その制御装置を備え、この制御装置は、用紙が所定サイズ以下であるときに前記冷却ファンを駆動することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
トナーを用いて用紙に画像を形成するとともに、このトナーを熱で用紙に定着する画像形成装置において、
用紙搬送ベルト冷却風を送る冷却ファンと、その制御装置を備え、この制御装置は、用紙搬送ベルトに画像パッチを形成して画像補正動作を行うときに前記冷却ファンを駆動することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
トナーを用いて用紙に画像を形成するとともに、このトナーを熱で用紙に定着する画像形成装置において、
用紙搬送ベルト冷却風を送る冷却ファンと、その制御装置を備え、この制御装置は、所定時間以上続いた画像形成動作が終了した後に前記冷却ファンを駆動することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
吸気ファンと排気ファンを組み合わせて前記冷却ファンを構成し、この吸気ファンと排気ファンをハウジングの両側に配置して、前記用紙搬送ベルトに囲まれる空間を横断する冷却風を形成するとともに、前記空間内で、且つ前記吸気ファンに近い位置に、用紙搬送ベルトを駆動するモータを配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用紙に転写したトナーを熱によって定着する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トナーにより文字や画像を形成する画像形成装置にあっては、トナーを転写した用紙を定着装置に送り、熱と圧力をかけて用紙にトナーを定着する。定着装置の放つ熱により機内の温度は上昇する。機内が高温になりすぎないよう、ハウジングに換気口とファンを設け、機内の高温空気を外部に排気するとともに機外から冷却用の空気を取り込む。このような空冷手段を備えた画像形成装置の例を特許文献１、２に見ることができる。
【特許文献１】特開平９−２８１８７７号公報（第３−４頁、図１）
【特許文献２】特開平８−１８５１１０号公報（第７−８頁、図３−６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
画像形成装置の機内で用紙を移動させるにあたり、画像形成部から定着部までは用紙搬送ベルトを用いる構成とすることが多い。この場合、用紙搬送ベルトの一部は必然的に定着装置に接近し、定着装置の放つ輻射熱を受ける。用紙搬送ベルトは回転しているので、用紙搬送ベルト全体が順次熱せられて行くことになる。そこで、用紙搬送ベルトが熱くなりすぎて故障や事故につながることのないよう、用紙搬送ベルトを確実に冷却する冷却手段の設置が求められる。
【０００４】
用紙搬送ベルトを冷却する装置については特許文献２に記載がある。特許文献２記載の装置は特殊な構造のダクトを必要とし、市販の画像形成装置に直ちに適用できるとは言い難い。またこの装置は第１の換気ファンと第２の換気ファンを同時に駆動したり片方だけ駆動したりして換気ファンの使い分けを行うところがポイントであるが、第１の換気ファンと第２の換気ファンのいずれかが常に回転しており、騒音やエネルギー消費の面で難点がある。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、市販の画像形成装置に大きな改造を加えることなく実施できるとともに、無駄な騒音やエネルギー消費をもたらさない用紙搬送ベルト冷却装置を提供することを目的とする。また、トナーの飛散を極力抑制できる用紙搬送ベルト冷却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】
【０００６】
本発明では、画像形成装置を次のように構成した。
【０００７】
（１）トナーを用いて用紙に画像を形成するとともに、このトナーを熱で用紙に定着する画像形成装置において、用紙搬送ベルト冷却風を送る冷却ファンと、その制御装置を備え、この制御装置は、用紙が所定サイズ以下であるときに前記冷却ファンを駆動するものとした。
【０００８】
（２）トナーを用いて用紙に画像を形成するとともに、このトナーを熱で用紙に定着する画像形成装置において、用紙搬送ベルト冷却風を送る冷却ファンと、その制御装置を備え、この制御装置は、用紙搬送ベルトに画像パッチを形成して画像補正動作を行うときに前記冷却ファンを駆動するものとした。
【０００９】
（３）トナーを用いて用紙に画像を形成するとともに、このトナーを熱で用紙に定着する画像形成装置において、用紙搬送ベルト冷却風を送る冷却ファンと、その制御装置を備え、この制御装置は、所定時間以上続いた画像形成動作が終了した後に前記冷却ファンを駆動するものとした。
【００１０】
（４）前述のように構成された画像形成装置において、吸気ファンと排気ファンを組み合わせて前記冷却ファンを構成し、この吸気ファンと排気ファンをハウジングの両側に配置して、前記用紙搬送ベルトに囲まれる空間を横断する冷却風を形成するとともに、前記空間内で、且つ前記吸気ファンに近い位置に、用紙搬送ベルトを駆動するモータを配置した。
【発明の効果】
【００１１】
（１）用紙搬送ベルトが用紙を搬送するとき、用紙搬送ベルトの持つ熱は用紙に奪われる。用紙が大きければ、その用紙が熱を持ち去ることにより用紙搬送ベルトは十分に冷却される。そこで本発明では、用紙が大きければ冷却ファンの駆動を見送り、用紙が所定サイズ以下であるときに冷却ファンを駆動するものとした。これにより、必要のないときに冷却ファンを駆動して騒音を発生させ、エネルギーを浪費するという事態を避けることができる。また、冷却ファンの構造や配置に特別な工夫は不要であり、市販の画像形成装置に容易に適用できる。
【００１２】
（２）用紙搬送ベルトに画像パッチを形成して画像補正動作を行うときは、当然のことながら用紙は搬送しておらず、用紙によって用紙搬送ベルトの熱が持ち去られるということがない。この時には冷却ファンを駆動して用紙搬送ベルトを冷却する。このため、画像補正時に用紙搬送ベルトの温度が上昇することを気にかける必要がない。また、冷却ファンの構造や配置に特別な工夫は不要であり、市販の画像形成装置に容易に適用できる。
【００１３】
（３）所定時間以上続いた画像形成動作が終了した後に冷却ファンを駆動するものとし、画像形成中は冷却ファンの駆動を控えることとしたので、トナーが吹き飛ばされて飛散することがない。このため、画像形成装置の内外がトナーで汚れない。また、冷却ファンの構造や配置に特別な工夫は不要であり、市販の画像形成装置に容易に適用できる。
【００１４】
（４）吸気ファンと排気ファンをハウジングの両側に配置して、用紙搬送ベルトに囲まれる空間を横断する冷却風を形成するとともに、この空間内で、吸気ファンに近い位置に、用紙搬送ベルトを駆動するモータを配置したから、モータは新鮮な空気で効果的に冷却され、過熱による不具合を生じることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図１〜６に基づき説明する。図１は画像形成装置の模型的垂直断面図、図２は画像形成部の概略構造を示す模型的断面図、図３は冷却ファンの配置を示す模型的垂直断面図にして、図１と直角の方向に断面したもの、図４は第１の動作フローチャート、図５は第２の動作フローチャート、図６は第３の動作フローチャートである。
【００１６】
画像形成装置として例示するのはタンデム方式のフルカラープリンタである。プリンタ１においては、外部コンピュータからの原稿画像データの色情報に応じてフルカラー画像出力とモノクロ画像出力の何れかが選択される。画像出力速度はフルカラーの場合でもモノクロの場合でもＡ４サイズで２０枚／分とされている。なお本明細書には画像出力速度以外にも寸法、比率、速度、電圧、温度等の具体的な数値が登場するが、これらの数値は一つの好適例の例示である。
【００１７】
プリンタ１のハウジング２の内部には用紙搬送ベルト８が配置されている。用紙搬送ベルト８は原動プーリ１０と従動プーリ１１に巻き掛けられ、用紙を図１において右方から左方へと水平に搬送する。用紙搬送ベルト８の用紙受入側には給紙装置１２と用紙搬送路１３が配置される。用紙搬送ベルト８の用紙排出側には定着装置５０、用紙搬送路１５、及び排出部１６が配置される。排出部１６はハウジング２の上面に設けられる。
【００１８】
用紙搬送ベルト８は原動プーリ１０の側において定着装置５０に接近し、定着装置５０の放つ輻射熱で熱せられる。そこで、この箇所に冷却ファンを設ける。図３に見られるように、冷却ファンはハウジング２の両側に対をなす形で配置される。一方の冷却ファン４０は吸気ファンであり、ハウジング２の正面（使用者が立つ側）に設けられた図示しない換気口から機外の空気を吸い込む。他方の冷却ファン４１は排気ファンであり、ハウジング２の背面（使用者が立つ側と反対の側）に設けられた図示しない換気口から機内の空気を排出する。
【００１９】
冷却ファン４０、４１を同時に駆動することにより、用紙搬送ベルト８で囲まれる空間を横断する冷却風が形成される。この冷却風の中に位置するように、用紙搬送ベルト８を駆動するモータ４２が配置される。モータ４２は、用紙搬送ベルト８に囲まれる空間の中で、吸気ファン４０に近い位置に配置される。モータ４２は歯車やベルトといった周知の伝動機構により原動プーリ１０に連結される。
【００２０】
用紙搬送ベルト８の上には計４台の画像形成部が用紙搬送方向の上流側から下流側に向けて直列に配置される。４台の画像形成部とは、上流側から順に、マゼンタ用の画像形成部３０Ｍ、シアン用の画像形成部３０Ｃ、イエロー用の画像形成部３０Ｙ、及びブラック用の画像形成部３０Ｂである。
【００２１】
画像形成部３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｂの構造を図２に示す。各画像形成部とも構造は共通なので、「Ｍ」「Ｃ」「Ｙ」「Ｂ」の識別記号を省き、「３０」の符号のみ置いている。
【００２２】
画像形成部３０の中核をなすのはアモルファスシリコンを感光体とする感光体ドラム４であり、その周囲に主帯電器５、ＬＥＤプリントヘッドユニット６、現像装置３、及びクリーニング装置２０が配置されている。また図１に見られるように、転写ローラ９が用紙搬送ベルト８を隔てて感光体ドラム４に対峙する。転写ローラ９は用紙搬送ベルト８を支持し、感光体ドラム４に当接させる役割も担う。転写ローラ９には−１．５ｋＶの電圧が印加されている。
【００２３】
現像装置３はマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色のトナーとフェライトキャリアを５：９５の重量比で混合したトナーを収容する。トナーはコールターカウンタによるメジアン径（体積基準）が９μｍ、フェライトキャリアは平均粒径が７０μｍとなっている。現像装置３には固定磁石（図示せず）を内蔵した現像スリーブ３ａが設けられている。
【００２４】
感光体ドラム４と現像スリーブ３ａとは０．５ｍｍの隙間を隔てて対峙し、対向する表面同士が同方向に移動する向きに回転する。感光体ドラム４の周速度は１００ｍｍ／ｓｅｃ、現像スリーブ３ａの周速度は２００ｍｍ／ｓｅｃである。現像スリーブ３ａの表面にはトナーにより磁気ブラシが形成される。またトナーはキャリアとの摩擦により正に帯電する。現像スリーブ３ａに対しては図示しない穂切板が設けられる。穂切板と現像スリーブ３ａとの隙間は０．５ｍｍである。現像スリーブ３ａには＋３００Ｖの現像バイアス電圧が印加される。
【００２５】
現像により、現像装置３の中のトナーが消費される。消費したトナーを補うため、画像形成部３０Ｂ、３０Ｙ、３０Ｃ、３０Ｍに対応してトナー供給容器７Ｂ、７Ｙ、７Ｃ、７Ｍを設け、図示しない搬送手段によりトナーを補給する。これにより、現像装置３は常に適量のトナーを内部に保有することになる。
【００２６】
クリーニング装置２０は感光体ドラム４に接触するゴム製のクリーニングローラ２１、用紙に転写されなかったトナーを感光体ドラム４からかき落とすクリーニングブレード２２、及びトナーを図示しない回収容器に排出する排出スパイラル２３を有する。なおクリーニング装置２０のカバーは図１においては図示を省略してある。
【００２７】
ハウジング２の内部にはプリンタ１の全体制御を司る制御装置４３が配置される。また用紙搬送ベルト８の下方には、用紙搬送ベルト８の表面を観察する視覚センサ４４が配置される。視覚センサ４４は後述する画像補正のためのものである。
【００２８】
プリンタ１は次のように画像出力動作を行う。
【００２９】
感光体ドラム４の表面は主帯電器５により一様に＋４００Ｖに帯電せしめられている。外部のコンピュータなどから原稿画像データが入力されると、ＬＥＤプリントヘッド６が原稿画像データに対応するＬＥＤ光を感光体ドラム４の表面に照射する。感光体ドラム４の表面は、ＬＥＤ光の照射された露光部の電圧が＋２５Ｖにまで減衰し、非露光部の＋４００Ｖの部分と合わせて静電潜像が形成される。現像スリーブ３ａに印加された＋３００Ｖの現像バイアス電圧により、トナー中の正帯電トナーが前記露光部に付着し、静電潜像がトナーで可視化される。
【００３０】
用紙搬送ベルト８は、給紙装置１２から供給された用紙を載せ、感光体ドラム４の表面の移動方向と同じ方向に、感光体ドラム４の周速度と同じ１００ｍｍ／ｓｅｃで走行している。用紙上の所定位置からトナーの転写が開始されるよう、ＬＥＤプリントヘッド６による感光体ドラム４の露光タイミングが設定される。
【００３１】
用紙搬送ベルト８上の用紙が感光体ドラム４の下を通過する際、転写ローラ９に印加された−１．５ＫＶの電圧により、感光体ドラム４に付着したトナーが用紙に引きつけられる。これにより、トナーが用紙に転写される。
【００３２】
用紙に転写されなかったトナーはクリーニングブレード２２によりかき落とされ、排出スパイラル２３により図示しない回収容器に排出される。クリーニングローラ２１はトナー転写後の感光体ドラム４の表面を整える。
【００３３】
画像形成部３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｂでマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色のトナーを順次転写され、未定着ではあるもののトナーによりカラー画像を形成された用紙は用紙搬送ベルト８を出て定着装置５０に引き込まれる。そして定着装置５０の内部で定着ローラによりトナーを定着された後、用紙搬送路１５を経て排出部１６に排出される。
【００３４】
定着装置５０の放つ輻射熱により熱せられた用紙搬送ベルト８は、吸気ファン４０と排気ファン４１が形成する冷却風によって冷却される。制御装置４３は、吸気ファン４０と排気ファン４１を常時駆動するのでなく、図４〜６の動作フローチャートに従って駆動制御する。続いて、図４〜６の各動作フローチャートの内容を説明する。
【００３５】
図４に示す第１の動作フローチャートは、用紙サイズとの関係で生じる冷却ファン４０、４１の動作に関わるものである。ステップＳ１０１でプリントを開始すると、ステップＳ１０２で用紙サイズをチェックする。大きなサイズの用紙の場合は、用紙搬送ベルト８から持ち去る熱の量が多いので、冷却ファン４０、４１の駆動は不要と制御装置４３が判断する。この場合はステップＳ１０３に進み、プリント作業を遂行する。作業完了後、ステップＳ１０４に進み、プリント作業の終了処理を行う。
【００３６】
所定サイズ以下の用紙の場合は、ステップＳ１０５に進み、プリント作業を遂行する。所定サイズ以下の用紙であっても、プリント枚数が少なく、プリントに要する時間が短ければ、用紙搬送ベルト８の温度上昇は知れており、冷却ファン４０、４１を駆動するまでもない。そこで、プリント作業中、所定インターバルでプリントに要した時間をチェックする（ステップＳ１０６）。所定時間に達しないうちにプリント作業が完了すればステップＳ１０４に進み、プリント作業の終了処理を行う。プリント作業が完了しないうちに所定時間に達したらステップＳ１０７に進み、冷却ファン４０、４１を駆動する。以後冷却ファン４０、４１の駆動を継続し、プリント作業が完了したら冷却ファン４０、４１を停止する（ステップＳ１０８）。その後ステップＳ１０４に進み、プリント作業の終了処理を行う。
【００３７】
このように、用紙が大きければ冷却ファン４０、４１の駆動を見送り、用紙が所定サイズ以下であるときに冷却ファン４０、４１を駆動する。これにより、必要のないときに冷却ファン４０、４１を駆動して騒音を発生させ、エネルギーを浪費するという事態を避けることができる。また、冷却ファン４０、４１の構造や配置に特別な工夫は不要であり、市販のプリンタに容易に適用できる。
【００３８】
図５に示す第２の動作フローチャートは、画像の質を一定以上に保つために行われる画像補正作業に付随する冷却ファン４０、４１の動作に関わるものである。ステップＳ２０１でプリントを開始すると、ステップＳ２０２ではプリント枚数をチェックする。プリント枚数が所定数に達したら一旦プリント作業を中断し、ステップＳ２０３に進んで画像補正動作を行う。画像補正は、用紙搬送ベルト８の表面に所定の大きさとパターンのトナー像（画像パッチ）を形成し、それを視覚センサ４４で観察し、不都合があれば各種パラメータを調整する、という作業を繰り返して行われる。観察後のトナーは画像形成部のところで回収される。
【００３９】
画像補正は用紙を通さずに行われるので、用紙搬送ベルト８に熱がたまる。そこで、ステップＳ２０４において冷却ファン４０、４１を駆動し、用紙搬送ベルト８を冷却する。ステップＳ２０５で画像補正が終了したら、ステップＳ２０６で冷却ファン４０、４１を停止する。その時点でプリント作業が完了していればプリント作業の終了処理を行う。プリントすべきものが残っていればステップＳ２０２に戻り、プリント作業を再開する。
【００４０】
このように、用紙によって熱が持ち去られることのない画像補正時には冷却ファン４０、４１を駆動して用紙搬送ベルト８を冷却する。従って、画像補正時に用紙搬送ベルト８の温度が上昇することを気にかける必要がない。
【００４１】
図６に示す第３の動作フローチャートは、画像形成動作の終了に付随する冷却ファン４０、４１の動作に関わるものである。ステップＳ３０１でプリントを開始し、ステップＳ３０２でプリント作業を遂行し、ステップＳ３０３でプリント作業を終了すると、ステップＳ３０４でプリント作業に費やした時間をチェックする。所定時間に満たなければ動作フローはそのまま終了する。所定時間継続して費やしていればステップＳ３０５に進み、冷却ファン４０、４１を駆動する。用紙搬送ベルト８が十分に冷えたらステップＳ３０６に進み、冷却ファン４０、４１を停止して、動作フローを終了する。
【００４２】
このように、所定時間以上続いた画像形成動作が終了した後に冷却ファン４０、４１を駆動するものとし、画像形成中は冷却ファン４０、４１の駆動を控えることとしたので、トナーが吹き飛ばされて飛散することがない。このため、プリンタ１の内外がトナーで汚れない。
【００４３】
冷却ファン４０、４１を駆動するたび、モータ４２は冷却ファン４０によって吸い込まれた新鮮な空気で冷却される。従って、モータ４２が過熱による不具合を生じることはない。
【００４４】
第１〜第３の動作フローは排他的なものではない。１台のプリンタ１において、第１〜第３の動作フローをすべて実施することができる。
【００４５】
以上本発明の一実施形態につき説明したが、この他、発明の主旨から逸脱しない範囲で種々の改変を加えて実施することができる。また本発明はプリンタに限らずコピー機やファクシミリにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、用紙に転写したトナーを熱によって定着する画像形成装置に広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】画像形成装置の模型的垂直断面図
【図２】画像形成部の概略構造を示す模型的断面図
【図３】冷却ファンの配置を示す模型的垂直断面図にして、図１と直角の方向に断面したもの
【図４】第１の動作フローチャート
【図５】第２の動作フローチャート
【図６】第３の動作フローチャート
【符号の説明】
【００４８】
１    プリンタ
２    ハウジング
８    用紙搬送ベルト
３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｂ  画像形成部
４０、４１  冷却ファン
４２  モータ
４３  制御装置
５０  定着部
【図１】
2005128330.tif 000003
【図２】
2005128330.tif 000004
【図３】
2005128330.tif 000005
【図４】
2005128330.tif 000006
【図５】
2005128330.tif 000007
【図６】
2005128330.tif 000008