(57)【要約】【課題】従来は機体内あるいは機体外に冷却用に付加した冷却ファンで感光体を冷却しており、ファン駆動部の大型化や騒音、外部の空気を取り込む配管や空気の流れを確保するための点数の多い構成部品等の問題があり、画像形成装置の信頼性の低下や消費電力の増大を招いていた。【解決手段】感光体２の内部に冷却フィン１０を設け、乾燥機構２７からの空気を感光体２の内側ならびに外側に導入する流路として隔壁を設けることで感光体２を効率的に冷却し、感光体２の特性劣化を防止して高画質印刷出力を実現することができる。【選択図】  図１
2005043426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に支持され、中空構造を有する感光体と、
前記感光体へ帯電を行う帯電器と、
帯電された前記感光体に静電潜像を書き込む露光器と、
前記静電潜像が書き込まれた前記感光体の表面上に、液体現像剤を用いて現像を行う現像器と、
現像後に前記感光体上に残存した液体成分を乾燥させるため空気を出力する乾燥機構と、
乾燥された前記感光体上のトナー画像を画像坦持体に転写する転写器と、
前記乾燥機構及び前記感光体の外側において、前記乾燥機構が出力した空気を前記感光体の内部に導入するように配置された内側導入隔壁と、
を備え、
前記感光体は、
回転軸に沿う両端部において、前記乾燥機構が出力した空気を前記内側導入隔壁を経て内部に取り込むための空気導入穴をそれぞれ有し、内部に冷却フィンを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記感光体の両端部における一端に設けられた前記空気導入穴を介して前記感光体の内部に導入された空気が、前記両端部における他端に設けられた前記空気導入穴を経て前記感光体の外部へ導出され、この空気が前記感光体の外部表面付近を通過するように、前記感光体の外側に配置された外側導入隔壁をさらに備える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】
前記冷却フィンは、前記感光体の内部において、長手方向が回転軸方向に平行である平板を有し、この平板に空気通過穴が開口されていることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記空気通過穴は、その端面のうち少なくとも前記回転軸方向に対して平行な部分が、前記平板における板厚方向に対して斜めであることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記感光体は、
回転軸に沿う両端部にそれぞれ設けられたフランジ部を有し、
前記フランジ部は、前記乾燥機構が出力した空気を内部に導入するためのファン形状を有する導入部を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか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、回転自由に支持され、中空構造を有する感光体を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
感光体ドラムの表面上に静電潜像を形成して画像を得る画像形成装置は、画像形成時に機体内部の駆動部や転写体からの発熱等により感光体ドラムが暖められ、静電特性が劣化し画質が著しく損なわれるという問題があった。
【０００３】
上記問題に対して、以下に示す特許文献１に記載された画像形成装置は、感光体ドラムの温度を計測し、一定温度以上にならないように現像液を冷却し、感光体ドラムの温度上昇による特性劣化ならびに現像剤自体の劣化の防止を図っている。
【０００４】
しかしながら、このような画像形成装置では、現像剤貯蔵部の冷却手段として冷却ファンやペルチェ素子が用いられており、冷却手段が効率的に感光体ドラムを冷却することができなかった。冷却ファンにより感光体ドラムを冷却するためには、ファン駆動部の大型化が必須で消費電力や騒音等の観点から望ましいものではなかった。
【０００５】
また、以下に示す特許文献２に記載された装置は、感光体内部に空気をファンを用いて導入し、感光体ドラム内部に詰めた活性炭によって溶媒蒸気の回収を行っている。
【０００６】
しかしながら、この装置では感光体ドラム内部の空間を用いて溶媒蒸気の回収を行うことがその主目的であり、直接的かつ効率的に感光体ドラムを冷却することはできなかった。
【０００７】
従来の画像形成装置を開示する文献として、以下のものがある。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２８２０８１号公報
【特許文献２】
特開２００２−９１２５１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の画像形成装置では、感光体ドラムを冷却するためには個別に冷却ファン等の冷却手段を設置したり、その駆動部の大型化が必須であった。この結果、冷却手段の長期安定性に問題があり、さらにその駆動を制御する制御装置を付加しなければならず、信頼性やコスト面において問題があった。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑み、簡易な構成により効率よく感光体を冷却し高い信頼性を確保することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像形成装置は、
回転自在に支持され、中空構造を有する感光体と、
前記感光体へ帯電を行う帯電器と、
帯電された前記感光体に静電潜像を書き込む露光器と、
前記静電潜像が書き込まれた前記感光体の表面上に、液体現像剤を用いて現像を行う現像器と、
現像後に前記感光体上に残存した液体成分を乾燥させるため空気を出力する乾燥機構と、
乾燥された前記感光体上のトナー画像を画像坦持体に転写する転写器と、
前記乾燥機構及び前記感光体の外側において、前記乾燥機構が出力した空気を前記感光体の内部に導入するように配置された内側導入隔壁とを備え、
前記感光体は、
回転軸に沿う両端部において、前記乾燥機構が出力した空気を前記内側導入隔壁を経て内部に取り込むための空気導入穴をそれぞれ有し、内部に冷却フィンを有することを特徴とする。
【００１２】
前記感光体の両端部における一端に設けられた前記空気導入穴を介して前記感光体の内部に導入された空気が、前記両端部における他端に設けられた前記空気導入穴を経て前記感光体の外部へ導出され、この空気が前記感光体の外部表面付近を通過するように、前記感光体の外側に配置された外側導入隔壁をさらに備えてもよい。
【００１３】
前記冷却フィンは、前記感光体の内部において、長手方向が回転軸方向に平行である平板を有し、この平板に空気通過穴が開口されていてもよい。
【００１４】
前記空気通過穴は、その端面のうち少なくとも前記回転軸方向に対して平行な部分が、前記平板における板厚方向に対して斜めであってもよい。
【００１５】
前記感光体は、回転軸に沿う両端部にそれぞれ設けられたフランジ部を有し、
前記フランジ部は、前記乾燥機構が出力した空気を内部に導入するためのファン形状を有する導入部を有するものであってもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
（１）第１の実施の形態
図１に、本発明の第１の実施の形態による画像形成装置１の構成を示す。本装置は液体トナーを用いた湿式画像形成装置である。
【００１８】
画像形成装置１は、装置全体を覆うハウジング６と、感光体２と、感光体２の周囲に配置され、帯電を行う帯電器３と、感光体２の周囲に配置され、露光ビーム５を照射して露光する露光装置１９と、感光体２の周囲に配置され、帯電された感光体２に現像を行いトナー画像を形成する現像器４と、感光体２の表面に形成されたトナー画像を転写する中間転写ローラ７と、中間転写ローラ７上の画像を印刷媒体１６に転写するために必要な圧力を発生させるバックアップローラ８と、転写された印刷媒体を把持し、図示されない用紙トレイへ向けて矢印１２の方向に搬送する複数の把持ローラ１５とを備えている。
【００１９】
ここで現像器４は、現像タンク１４から現像液供給配管１２を介して供給された現像液を用いてトナー画像を形成する現像ローラ２０と、トナー画像が形成された感光体２の表面から余分なトナーを除去するスクイーズローラ２１とを有する。除去されたトナーは、現像液回収配管１３を介して現像タンク１４に回収される。また、現像タンク１４は、図示されない濃縮現像液供給容器に接続されており、必要に応じて濃縮現像液が現像タンク１４に供給される。
【００２０】
感光体２は中空構造を有し、回転軸２４を中心に矢印１１の方向に回転自由に支持され、表面に感光層が形成された感光体ドラム９と、図２に示されたように複数の空気導入穴２６が配置され、感光体ドラム９の回転軸２４に沿った両端部を構成するフランジ２２、２３と、図１に示されたように感光体ドラム９の内部に固着されている複数の冷却フィン１０と、回転軸２４とを備えている。
【００２１】
このような構成を有する本装置における画像形成プロセスについて説明する。
【００２２】
まず、矢印１１の方向に回転している感光体ドラム９の表面が、帯電器３によって、ほぼ均一に一定の電荷が付与されて帯電される。
【００２３】
次に、露光装置１９からの露光ビーム５によって感光体ドラム９の表面上に静電潜像が形成される。
【００２４】
さらに、現像器４の現像ローラ２０によってトナーが感光体ドラム９の表面に供給され、静電潜像にトナーが付着して、感光体ドラム９の表面上にトナー画像が形成される。
【００２５】
現像器４のスクイズローラ２１は、感光体ドラム１１上の余剰現像液を掻き取る機能を有しており、スクイズローラ２１通過後の現像液膜厚は非常に薄いものとなる。
【００２６】
この現像液薄膜を、ブロワ２５に接続された乾燥機構２７が出力した空気によって乾燥させる。
【００２７】
乾燥機構２７により乾かされた感光体ドラム９上のトナー画像は、中間転写ローラ７の表面上に離型性の差によって転写され、さらにバックアップローラ８と中間転写ローラ７との間に印加される圧力によって印刷媒体１６に転写されて画像が形成される。
【００２８】
ここで、中間転写ローラ７は、通常１００℃から１３０℃程度に加熱されている。従って、中間転写ローラ７に接触している感光体ドラム９は徐々に暖められることになる。
【００２９】
但し、印刷時以外は感光体ドラム９と中間転写ローラ７との間は、図示されていない機構によって離間された状態にあり、感光体ドラム９には直接熱は伝わらない構成となっている。
【００３０】
しかし連続画像印刷時には、感光体ドラム９は中間転写ローラ７と接触して熱が伝わり暖められるので、感光層の特性劣化は避けられないものとなる。
【００３１】
次に、乾燥機構２７からの空気の流れを図３を参照しながら説明する。乾燥機構２７に内包された図示されていない複数のノズルから空気が噴出され、内側導入隔壁３０により感光体ドラム９の内側に導入される。
【００３２】
感光体ドラム９の内側に導入された空気は、複数の冷却フィン２８から熱を奪い、感光体ドラム９を冷却する。
【００３３】
さらに感光体ドラム９の内側を通過した空気は、外側導入隔壁３１により方向を変えられ、感光体ドラム９の外周付近を流れて、この部分に配置されている現像器４、現像タンク１４、露光装置１９、帯電器３を冷却し、ハウジング６に取り付けられたフィルタ２９を介して画像形成装置１の外部へ排出される。
【００３４】
このような構成の画像形成装置は、感光体ドラム９の内側に冷却フィンを有し、乾燥機構２７からの空気を内部に導入することで感光体２の温度上昇を抑えることができる。これにより、静電特性が安定化し高画質画像出力を維持できる。
【００３５】
さらに、感光体２の冷却構造に関し、乾燥機構２７からの空気を利用し、また感光体ドラム９の内側の空間を効果的に用いることによって、簡易な構成で、特別な動力や冷却機構を必要としない信頼性の高い装置を実現することができる。
【００３６】
また、感光体ドラム９の内側を冷却した空気を、簡易な外側導入隔壁３１によって向きを変えて感光体ドラム９の外周付近を流れるようにすることで、面積の広い感光体ドラム９の外側表面をさらに冷却することができる。
【００３７】
同時に、現像器４、現像タンク１４を冷却することによって現像液の特性を安定することができるばかりか、温度が上昇すると特性が劣化しやすい露光装置１９の冷却も行うことができるので、極めて特性の安定した信頼性の高い画像形成装置を実現することが可能である。
【００３８】
さらに、従来の装置ではファン等の冷却装置を追加したことにより構造が複雑したり消費電力が増大するといった問題があったが、本実施の形態では構造も簡易で消費電力も低減することができる。
【００３９】
上記本実施の形態では、液体トナーを用いる画像形成装置を例にとり説明したが、液体トナーに限らず感光体ドラムの温度上昇が懸念される他の方式の画像形成装置に対しても、本実施の形態における冷却構造の適用が可能である。
【００４０】
（２）第２の実施の形態
本発明の第２の実施の形態による画像形成装置について説明する。画像形成装置全体の概略構成は、図１を用いて説明した上記第１の実施の形態と同様であり、説明を省略する。
【００４１】
図４に、本実施の形態の画像形成装置における感光体の断面構造を示す。
【００４２】
この感光体２ａは、感光体ドラム９ａと、感光体ドラム９ａの両端にフランジ２２ａ、２３ａを介して配置された回転軸２４ａと、感光体ドラム９ａの内側に固着された複数の冷却フィン３４、３５とを備えている。
【００４３】
ここでフランジ２２ａ、２３ａには、複数の空気導入穴２６ａが形成されている。この空気導入穴２６ａを通して、乾燥機構からの空気が矢印３２、３３のように内部に導入されて感光体２９の内部を冷却し、外部へ導出される。
【００４４】
本実施の形態における感光体２ａは、冷却フィン３４、３５を備えたことにより、空気との接触面積を増大して冷却を促進するばかりか、空気の流れ３２、３３を積極的に乱して、熱交換をさらに促進させることができる。
【００４５】
従って、上記第１の実施の形態よりさらに冷却効率を向上させることで、高画質印刷出力が可能な小型で簡易な構成により信頼性の高い画像形成装置を実現することができる。
【００４６】
ここで冷却フィンの形状には限定がなく、例えば冷却フィン３４のように棒状の形状を有するものであってもよく、あるいは冷却フィン３５のように回転軸２４ａに沿って平行に設けられた平板に、任意の形状の空気通過穴３５ａを設けたものであってもよい。
【００４７】
（３）第３の実施の形態
本発明の第３の実施の形態による画像形成装置について、図面を参照して説明する。画像形成装置全体の概略構成は、図１を用いて説明した上記第１の実施の形態と同様であり、説明を省略する。
【００４８】
図５に、本実施の形態による画像形成装置に含まれる、感光体５０の両端に位置したフランジ部の断面形状を示す。
【００４９】
本実施の形態の感光体５０は、感光体ドラム５１と、回転軸５２と、感光体ドラム５１と回転軸５２との間に、複数のファンの形状を有する冷却フィン５３、５４、５５、５６を備えている。ここで、冷却フィン５３〜５６は、感光体ドラム５１に対しては固着されている。
【００５０】
このような冷却フィン５３〜５６を有することで、本実施の形態における感光体５０は、感光体ドラム５１が回転することによって感光体ドラム５１の内部に自然に空気を導入することができる。
【００５１】
従って、上記第１の実施の形態において説明した内側導入隔壁３０のような隔壁を設けることなく、冷却フィン５３〜５６によって感光体ドラム５１の内部へ空気を容易に導入することができる。
【００５２】
ここで、感光体ドラム５１の回転は画像形成プロセスとして必要なものであるから、冷却のために新たな動力を付加する必要が無く、冷却フィン５３〜５６を設けるだけの簡易な構成で容易に感光体５０の冷却効果を向上させることができる。
【００５３】
上述した実施の形態はいずれも一例であって、本発明を限定するものではなく、本発明の技術的範囲内において様々に変形することが可能である。
【００５４】
例えば、上記第１〜第３の実施の形態では、それぞれ感光体ドラムの内部に冷却フィンを備えているが、冷却フィンの形状には限定されず様々に変形することができる。
【００５５】
また上記第３の実施の形態では、感光体ドラム５１と回転軸５２との間にファンの形状を有する冷却フィン５３〜５６を設けている。しかし、このような形状に限らず、上記第２の実施の形態による感光体２ａの冷却フィン３５に設けた空気通過穴３５ａにおいて、その端面における少なくとも回転軸２４方向に沿って平行な部分を板厚方向に対して斜めに形成することによっても空気を所望の方向に流すことができるので、感光体の冷却効果を向上させることができる。またこのような空気通過穴を有する冷却フィンと、ファンの形状を有する冷却フィンとを併用してもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、乾燥機構から出力された空気を感光体ドラムの内部に導入することで、冷却用に新たな動力や機構を付加させることなく、簡易な構成により感光体の温度上昇を抑えることができ、その結果静電特性を安定化させて高画質画像出力を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による画像形成装置の構成を示す図。
【図２】同画像形成装置における感光体の概略構成を示した斜視図。
【図３】同画像形成装置における空気の流れを示す断面図。
【図４】本発明の第２の実施の形態による画像形成装置における感光体の構成を示した断面図。
【図５】本発明の第３の実施の形態による画像形成装置における感光体の構成を部分的に示した説明図。
【符号の説明】
１  画像形成装置
２、５０  感光体
３  帯電器
４  現像器
６  ハウジング
９、５１  感光体ドラム
１０  冷却フィン
１２  現像液供給配管
１３  現像液回収配管
１４  現像タンク
１５  把持ローラ
１６  印刷媒体
１９  露光装置
２０  現像ローラ
２１  スクイズローラ
２２  フランジ
２４、５２  回転軸
２５  ブロワ
２６  空気導入穴
２７  乾燥機構
２８  冷却フィン
２９  フィルタ
３０  内側導入隔壁
３１  外側導入隔壁
３４、３５、５３〜５６  冷却フィン
【図１】
2005043426.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005043426.tif 000006
【図５】
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