(57)【要約】【課題】  機器から発生する熱の温度に応じた複数系のエア循環路を設けることで効率的な冷却効果を期待でき、装置全体の大型化を抑えかつ低コストで可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】装置本体内で空気流を循環させる第１，第２エア循環路１１，１２を有し、第１エア循環路１１は定着装置９に臨む近傍に設けられ、第２エア循環路１２は画像形成部を構成するたとえば現像装置３，４に臨む近傍に設けられている。定着装置９で発生した高温の熱は第１エア循環路１１でエアフローに乗って循環し、現像装置３，４で発生した低温の熱は第２エア循環炉１２でエアフローに乗って循環する。低温エアと高温エアは単独で循環するので冷却効果は高まり、低温の現像装置３，４は高温の定着装置９から熱影響を受けずに必要以上の第２放熱器１４による冷却が不要である。結果、電動ファン１８の大型化が避けられ、騒音低減の効果が期待できる。【選択図】図１
2007279263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置本体にシート上に画像を形成する画像形成部を備え、また形成画像を加熱して定着する定着装置を備えた画像形成装置において、
前記画像形成装置本体の内部に空気流を循環させる複数系のエア循環路を設けて、前記定着装置に臨んで近傍に設けられた前記１つのエア循環路が他のエア循環路から隔絶されており、前記エア循環路のそれぞれの空気流に含まれる熱を放熱手段によって前記画像形成装置本体外に放出するようにしてなっていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記複数系のエア循環路が、
前記定着装置で発生した熱を空気流に乗せて前記画像形成装置本体内を循環させるための第１エア循環路と、
前記画像形成部で発生した熱を空気流に載せて前記画像形成装置本体内を循環させるための第２エア循環路と、
でなっており、また、前記放熱手段が、
前記第１エア循環路の空気流の熱を前記画像形成装置本体外に放出するための第１放熱手段と、
前記第２エア循環路の空気流の熱を前記画像形成装置本体外に放出するための第２放熱手段と、
でなっていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記画像形成部と前記定着装置とを断熱壁で隔絶して熱の移動を遮断してなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第１放熱手段と前記第２放熱手段とを隔絶するための空気層または断熱層が設けられたことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第１，第２エア循環路にそれぞれエアフィルタを設けたことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第１エア循環路に設けられる前記エアフィルタがＶＯＣガス吸着用であり、また前記第２エア循環路に設けられる前記エアフィルタがオゾン吸着であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記断熱壁が、前記画像形成部に臨む側の伝熱層と前記定着装置に臨む側の断熱層との積層体でなっていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記伝熱層を冷却するための冷却手段を備えたことを特徴とする請求項７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、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置および複合機などの電子写真画像形成装置（以下、単に「画像形成装置」という）に関し、さらに詳しくは、装置本体内で発生した熱を空気循環方式で機体外に放出する放熱機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真技術を利用して画像を形成する画像形成装置は、画像形成部を構成する静電潜像担持体である感光体ドラムを有する。この感光体ドラムの表面を帯電装置で帯電バイアス電圧を印加して一様に帯電させ、帯電させた感光体ドラム表面に原稿画像を光学系で結像させて静電潜像を形成する。形成された静電潜像は現像装置で現像剤（トナー）によってトナー像として顕像化され、記録紙などのシート上に転写される。シート上に転写された画像は定着装置で加熱や加圧して定着された後、排紙トレイなどに排出される。
【０００３】
ところで、定着装置などから発生した熱によって、稼動が長時間にわたると装置本体の内部温度が上昇する。過度な温度上昇は機器の性能や機能に影響したり、使用環境にも影響を及ぼすので冷却が必要となる。従来、装置本体の内部温度を冷却して下げるために温度上昇した内部空気を排気口から装置本体の機体外に排出していたが、排気口で発生する排気音が騒音となる不具合があった。また、排気中に含まれるガスや塵芥を機体外に排出すると使用環境を悪化させる。それを防止するために排気口にフィルタが設けられる場合、ガス吸着能力や吸塵能力を高めんがために高メッシュのフィルタを使用すると、エアフローの圧力損失を招いてしまう。
【０００４】
以上のような放熱や排気に絡む問題の解消にむけて、装置本体の内部で空気を循環させることによってエアフロー（空気流）を発生させ、熱交換器で冷却効果を高めるようにした画像形成装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。また、エアフローを形成するために装置本体の気密性を高めたうえで、熱交換ユニットによって冷却効果を高めるようにした画像形成装置も提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１９７９４６号公報
【特許文献２】特開平７−１６８４８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１，２に開示された技術にあってはつぎの問題が解消されていない。
【０００７】
定着装置から発生する熱の温度は、画像形成部を構成する機器のなかでもたとえば現像装置から発生する熱の温度よりも高い。機器によっては、自らが発生する熱や他の機器から発生した熱の影響を受けてそれ以上の温度上昇は機器の性能を劣化させたりするので、その温度の上昇までなら機能を持続できるという許容温度の範囲がある。定着装置と現像装置とでは上記発生する熱の温度差から、許容温度範囲は定着装置が現像装置よりも高い。したがって、上記特許文献１，２のように、許容温度に差の有る定着装置と現像装置を１系統のエア循環路に配置して冷却しようとするのでは、非効率で効果半減である。すなわち、定着装置から発生した高い熱で温度上昇した空気流を循環させると、その高温エアフローは現像装置の前を通過することにもなり、したがってその現像装置を許容温度にまで下げて冷却しようとすれば、放熱による多大な負荷がかかってしまう。勢い、放熱手段のファンを性能アップしたり大型化を図ることでコスト高を招くことになる。
【０００８】
以上から、本発明の目的は、機器から発生する熱の温度に応じた複数系のエア循環路を設けることで効率的な冷却効果を期待でき、装置全体の大型化を抑えかつ低コストな画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、画像形成装置本体にシート上に画像を形成する画像形成部を備え、また形成画像を加熱して定着する定着装置を備えている場合に、前記画像形成装置本体の内部に空気流を循環させる複数系のエア循環路を設けて、前記定着装置に臨んで近傍に設けられた前記１つのエア循環路が他のエア循環路から隔絶されており、前記エア循環路のそれぞれの空気流に含まれる熱を放熱手段によって前記画像形成装置本体外に放出するようにしてなっていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による画像形成装置の放熱機構によれば、画像形成部を構成するたとえば現像装置から発生する熱の温度と、定着装置から発生する熱の温度とでは差があるので、それら機器に対応する複数系統のエア循環路を設け、放熱して冷却するための空気流を発生させる。それによって、発生熱の温度の低い現像装置においては、発生熱の温度が高い定着装置からの空気流の影響を受けることなく、必要以上の放熱による冷却が不要となるので、放熱手段である電動ファンを機能アップさせずに済み、ファンの大型化も避けられる。ファンの大型化を抑えればそれだけ騒音低減の効果も期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明による画像形成装置の放熱機構の好適な一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１に示すように、本実施形態の画像形成装置では、画像読取装置やパーソナルコンピュータなど外部機器や上位装置から送られてきた画像情報に基づいて、光源装置であるレーザスキャナ１を用いて静電潜像担持体である感光体ドラム２の表面に画像の潜像を形成する。そのドラム表面に帯電バイアス電圧が印加され、この場合複数の現像器３，４の１つを用いて現像剤（トナー）で現像して感光体ドラム２の表面にトナー画像を形成し、その画像を中間転写ベルト５に転写する。フルカラー画像形成時は、そのような一連の操作を順次繰り返して画像を重ね合わせることで中間転写ベルト５上にフルカラー画像を形成する。形成されたフルカラー画像は、手差しトレイ６や給送カセット７、そして給紙デッキ８から選択的に給送されてきた記録紙であるシートに転写して、定着装置９に送って永久定着させる。定着後、シートを排紙トレイ１０へと排出する。
【００１３】
このような画像形成プロセスにおいて、感光体ドラム２を帯電器で帯電させるとオゾンが発生し、また定着装置９ではシート上の画像を定着させる際に熱が発生する。これらオゾンや熱をそのまま装置本体に残しておくと周辺機器の作動や性能に悪影響を及ぼす。それを防ぐため、一般には電動ファンを回転駆動させてオゾンをフィルタに導き、熱を装置本体の機外に強制排気している。
【００１４】
図１において、発生熱を機外に排気するために、装置本体の内部に複数系統の空気流（エアフロー）の循環路が形成されている。それら空気循環路の１つは、定着装置９で発生した熱（以下、説明の便宜上「定着熱」と呼ぶ）を当装置の近傍周辺を通過中に乗せて吸熱して運ぶダクト１６で形成された第１エア循環路１１である。もう１つの空気循環路は、現像器３，４を含む記録材上にトナー像を形成する画像形成部の熱を（以下、説明の便宜上「画像形成部の熱」と呼ぶ）を当装置の近傍周辺を通過中に乗せて吸熱して運ぶダクト１７で形成された第２エア循環路１２である。第１エア循環路１１には第１放熱器１３が配置されて「定着熱」を装置本体の機外に放出し、第２エア循環路１２には第２放熱器１４が配置されて「画像形成部の熱」を装置本体の機外に放出するようになっている。
【００１５】
このように第１，第２エア循環路１１，１２をそれぞれのダクト１６，１７で形成することで、装置本体内で定着熱と画像形成部の熱を含む空気流が混ざり合わないようにしている。空気流混合を防ぐためにさらに、第１放熱器１３と第２放熱器１４の間に空気層１５を設けて両放熱器を互いに隔絶し、第１エア循環路１１と第２エア循環路１２の一方側から他方側に熱が伝達されて授受されるのを防いでいる。断熱効果をさらに高めるには、空気層１５に代えて断熱材で隔絶することもできる。また、第１，第２放熱器１３，１４の上方に空間を設け、両放熱器の効率をアップし、上方に設置される他の部材や機器に影響が及ばないように工夫している。仮に、第１，第２の２つのエア循環路１１，１２に対して放熱器を１台だけ設置したとする。その場合、その１台の放熱器内で空気流が混ざり合うとか、放熱器内の熱伝導で高温の第１エア循環路１１の熱が低温の第２エア循環路１２に伝播されてしまう。結果、放熱器に大きな負荷がかかって従来のように放熱器の体積が増加したり、放熱器に設置する電動ファンが大型化し、回転の高速化を招くなどの問題がある。それを防ぐために、第１，第２エア循環路１１，１２ごとに第１，第２放熱器１３，１４が配置されている。
【００１６】
放熱器１３，１４について説明する。放熱器１３，１４共に材料が熱伝導性の高いアルミの矩形フィンである。本実施例では、温度の高い空気流が流れる放熱器１３を放熱器１４よりも大きくして、放熱効果を高めている。本実施例では、大きさで放熱効果を変更したが、大きさ以外にも材料を変更して放熱効果に差を設ける構成であってもいい。
【００１７】
また、第１エア循環路１１においては、空気流の循環を高めるためにダクト１６の適所に電動ファン１８が設けられている。この電動ファン１８の設置場所としては、ダクト１６の装置本体の後部下方側に設けることにより、ファン回転音が気にならず環境改善に有効である。なお、第２エア循環路１２において電動ファンが設けられる場合も同様な観点でもって装置本体の後部下方側である。
【００１８】
ここで、本実施形態においては、現像装置３と定着装置９との間を隔絶する断熱壁１９が設けられている。それにより、現像装置３と定着装置９との間で一方から他方へ空気流を遮断することはもとより、主に熱が伝播されるのを遮断している。断熱壁１９としては、壁内部の熱伝導を軽減させるために熱伝導率の低い材料を用いることができ、輻射を軽減させるために反射率の高い材料で壁の表面を覆って形成されたものである。
【００１９】
装置本体の上面図である図２に示すように、第１，第２エア循環路１１，１２には流れる空気中に含まれるガスや塵芥を除去するためのエアフィルタ２０，２１が設けられている。それらエアフィルタ２０，２１にはエアフローが数度通過するから、エアフィルタ２０，２１の機能や材質には除去効率よりも圧力損失を優先させて選定している。第１エア循環路１１のエアフィルタ２０としては、たとえば主に活性炭や光触媒からなるＶＯＣ（揮発性有機化合物）ガス吸着用のものが使用され、第２エア循環路１２のエアフィルタ２１にはたとえば主にオゾン分解用触媒からなるオゾン吸着用のものが使用されている。しかし、そうしたフィルタ種は特に限定されるものではなく、第１，第２エア循環路１１，１２を流れる空気に含まれるガスや塵芥の種類、量の違いを利用することでそれぞれに適したものを選定できる。
【００２０】
図３は、第１エア循環路１１を示す。ダクト１６を流通して装置本体の前面側から定着装置９に臨む空間に空気が流入し、そのエアフローが定着装置９の周辺を通過する間、定着装置９やその他機器から放出された熱やＶＯＣガスが吸収されるようにする。すなわち、エアフローはそのままＶＯＣガス用のエアフィルタ２０を通過する際、エアフローに含まれるＶＯＣガスの一部が除去される。そして第１放熱器１３を通過する際に装置本体の機外に熱が放出され、適度とされる温度にまでエアフローが冷却される。強制的に空気の流れを起こしてエアフローを形成する電動ファン１８はその第１放熱器１３の出口側下流で装置本体の後部下方に設置されているから、エアフローはそのまま装置本体の前方に送られることになる。この過程を繰り返してエアフローが循環する。
【００２１】
なお、第２エア循環路１２についてもほぼ同様に機能するが、第１エア循環路１１と異なるのは、定着装置９の周辺ではなく、現像装置３，４に臨む近傍の空間通過して主にオゾンを吸着する。
【００２２】
以上から、この第１の実施形態ではつぎの効果が得られる。
【００２３】
１）発生する熱が高い定着装置９に対応して第１エア循環路１１を設け、発生する熱が低い画像形成部の熱に対応して第２エア循環路１２を設けた構成である。それにより、現像装置３，４では定着装置９から高温の空気流の影響を受けず、必要以上の放熱による冷却が不要となる。結果、電動ファン１２を機能アップさせずに済み、ファンの大型化も避けられる。ファンの大型化を抑えればそれだけ騒音低減の効果も期待できる。
【００２４】
２）許容温度範囲が高い定着装置９を必要以上に冷却しないので、定着装置９のエネルギー効率が向上する。
【００２５】
３）第１エア循環路１１に配置されるエアフィルタ２０と、第２エア循環路１２に配置されるエアフィルタ２１を用途別、機能別に選択できるので、フィルタ選定の自由度が高まる。併せて、エアフィルタ２０，２１のフィルタ性能を示す主な要素に相反関係の圧力損失と除去効率とがあるが、要求される除去効率を小さく、圧力損失を下げるのに有効となる。
【００２６】
４）定着装置９と現像装置３，４との間に断熱壁１９を設けたことで、第１エア循環路１１と第２エア循環路１２における双方のエアフローが混ざり合うの防げることはもとより、定着装置９から放出される熱が熱伝導や輻射作用によって現像装置３，４に伝播されるのを和らげて有効に防ぐことができる。
【００２７】
（第２の実施形態）
つぎに、図４および図５を参照して第２の実施形態について説明する。
【００２８】
この第２の実施形態における断熱壁は、第１の実施形態で示された上記断熱壁１９を応用した構造例である。すなわち、この場合の断熱壁は、現像装置３，４に臨んで設けられた銅板１９ａによる伝熱層と、定着装置９に臨んで設けられた真空断熱材１９ｂによる断熱層との２つの層からなる積層体として形成されている。伝熱層は銅板１９ａに限らずアルミニウムなど用いてもよく、内部にヒートパイプなどを通して見かけの熱伝達率を高めるようにすることでも可能である。銅板１９ａは冷却手段である放熱フィン２４にヒートパイプ２３によって接続されている。冷却手段として第１，第２放熱器１３，１４を共用することもできる。また、ヒートパイプ２３を介さず銅板１９ａを冷却手段２４に接続することも可能である。一方、断熱層もまた真空断熱材１９ｂに限らず樹脂や発泡材などを用いることもできる。
【００２９】
図５中の矢印は主な熱の移動経路２５を示す。定着装置９から放出される熱の多くは断熱層の真空断熱材１９ｂで遮断され、その真空断熱材１９ｂで遮断しきれなかった熱についても伝熱層の銅板１９ａを通して装置本体の後部のヒートパイプ接続部に移動し、ヒートパイプ２３を通して冷却手段２４に移動し、冷却手段２４によって冷却される。分離壁１９をそのように構成することで、第１エア循環路１１から第２エア循環路１２への熱の移動量を減らし、放熱器の負荷を低減させる効果を一層高めることができる。
【００３０】
なお、本発明の画像形成装置について第１，第２の実施形態が示されたが、それらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内であれば他の実施形態、応用例、変形例およびそれらの組み合わせも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による画像形成装置の第１の実施形態を示す斜視図。
【図２】第１の実施形態による画像形成装置を示す平面図。
【図３】第１の実施形態による画像形成装置を示す側面断面図。
【図４】第２の実施形態による画像形成装置を示す側面図。
【図５】第２の実施形態による画像形成装置を示す平面図。
【符号の説明】
【００３２】
２          感光体ドラム
３，４      現像装置
９          定着装置
１１        第１エア循環路
１２        第２エア循環路
１３        第１放熱器
１４        第２放熱器
１５        空気層
１６，１７  ダクト
１８        電動ファン
１９        断熱壁
１９ａ      銅板（伝熱層）
１９ｂ      真空断熱材（断熱層）
２０，２１  エアフィルタ
【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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