(57)【要約】【課題】  感光体周りの冷却方法としては、中間転写ベルトを風による対流にて冷却する方法が一般的だが、風による対流冷却は、転写ベルト周りに風路を形成する事により、機外から混入した塵埃が中間転写ベルトに付着し、画像不良を引き起こす可能性がある。また、転写ベルトに付着したトナーを吹き飛ばし、トナー飛散を引き起こす可能性もある。【解決手段】  転写ベルトが前記筐体の少なくとも１つの板金と非接触で対面しており、対面している板金を冷却する機構を有することにより、転写ベルトを熱放射により冷却する事で、塵埃やトナー飛散問題が生じる事なく転写ベルトを冷却できる。【選択図】  図１
2013120303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を形成する画像形成部と、
トナー像を転写材に転写する転写部と、
転写された上記トナー像を転写材に定着させる定着部と、
筐体とを有する画像形成装置であって、
前記転写部の転写ベルトが前記筐体の少なくとも１つの板金と非接触で対面しており、その板金を冷却する機構を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記板金の転写ベルト側の面が板金の放射率よりも大きい塗料および部材でコーティングされている事を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記転写ベルトと対面している板金をファンによる対流により冷却する事を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記転写ベルトと対面している板金をペルチェ素子にて冷却する事を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記転写ベルトと対面している板金をヒートパイプにて冷却する事を特徴とする請求項１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、被加熱材を加熱する加熱体、及び前記加熱体を具備する加熱装置に関するものであり、特に複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に搭載する冷却構成として好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機・プリンター当に採用されるカラー画像形成装置としては、複数の画像形成部で形成されたトナー像を一旦中間転写体上に順次重ね合わせてから、一括して記録材に転写する中間転写方式の画像形成装置が知られている。
【０００３】
この種の中間転写方式の画像形成装置について、図１を参照して具体的に説明する。
【０００４】
光、磁気、電荷等を利用して像担持体たる感光ドラム6Y、6M、6C、6K上に潜像を形成して、その潜像を顕像化して可視画像を得る複数の画像形成部と、上記各画像形成部から順次転写される可視画像に基づいて複数色画像を形成する中間転写体Bと、中間転写体B上の複数色画像を記録材に転写する転写手段10と、記録材上に転写された複数色画像を記録材上に定着するための定着装置9とを有している。
【０００５】
中間転写体Bには複数のローラにより張架され無端回動するベルト状の中間転写ベルト、若しくはドラム軸を中心に回動する円筒状の中間転写ドラムなどが使用される。画像形成のプロセスにおいて、中間転写体Bが複数の前記画像形成部に近接することにより、感光ドラム上に形成された可視画像が、画像形成部と中間転写体に対向する位置に配設された一次転写帯電装置5Y、5M、5C、5Kによって中間転写体B上に一次転写される。複数の感光ドラムより一次転写された可視画像は、中間転写体上において重ね合わされ、中間転写体が回転することによって記録材に転写される位置まで搬送される。中間転写体B上の可視画像は、給紙された記録材に転写位置において二次転写用帯電装置によって二次転写され、さらに前記定着手段９において定着される。このようにフルカラー画像が得られる。また単色画像を得る場合、特定の画像形成部より中間転写体上に単色の可視画像が一次転写され、その後フルカラー画像を形成する場合と同様のプロセスを経て、単色画像が得られる。
【０００６】
露光装置３，４によって感光体上には、いわゆる潜像が形成され、その潜像は、粉体状のトナーによって現像される。トナーは、各感光体に近接して配置された現像装置Y、M、C、K内に収納されており、この現像装置に高圧を印加することなどにより感光体上の潜像を現像する。
【０００７】
感光体、現像装置、中間転写ベルトなどは、モーターなどの駆動源により回転駆動されている。
【０００８】
定着装置９は、ヒータを内部に収納した定着ローラと定着ローラを加圧する加圧ローラにて構成されている。
【０００９】
この定着装置を、転写材である用紙が搬送されることで、用紙はヒータにより過熱され、ローラ対により加圧され、用紙上のトナー像は溶融し、用紙に定着される事になる。
【００１０】
上記の様に構成された従来の画像形成装置では、定着装置、モーター類、電源装置の温度上昇、あるいは現像装置内の摩擦発熱による温度上昇などにより装置内の温度が上昇してしまい、様々な問題が発生することが知られている。
【００１１】
具体的な問題とは、感光体周囲が温度上昇（以下、昇温と称す）した場合、トナーの流動性が低下し、物性値が変化してしまったりすることにより画像形成プロセスに支障をきたす可能性がある。また、場合によっては、現像装置内などにおいて、トナーが固まってしまう問題が生じる。あるいは、感光体上に照射を行う露光装置においては、通常レンズなどの材質としてガラス、プラスチックなどを使用するが、それらの光学部品が昇温により熱変形し、光学的性能がの劣化により画像不良を生じる。また、画像形成装置全体に電源を供給する電源装置や、画像形成装置全体を制御するコントローラや、画像形成部に高圧を印加する高圧部や、モーター類、などの電気部品が昇温により破損する恐れがある。
【００１２】
感光体周りの冷却方法としては、中間転写ベルトを風による対流にて冷却する方法がある。
【００１３】
例えば特許文献１の様に中間転写ベルト等のベルト体を風路内に配置する方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００４−２３３４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、このような装置構成を採用することにより、さらなる問題が発生する。風による対流冷却は、転写ベルト周りに風路を形成する事により、機外から混入した塵埃が中間転写ベルトに付着し、画像不良を引き起こす可能性がある。また、転写ベルトに付着したトナーを吹き飛ばし、トナー飛散を引き起こす可能性もある。
【００１６】
本発明は、このような事情を鑑みなされたものであって、その目的とするところは、転写ベルト周りの塵埃問題及びトナー飛散問題を防止しつつ、転写ベルトの熱放射（熱輻射）による放熱を増大させることにより転写ベルトを冷却し、装置内の昇温を抑制することのできる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】
【００１７】
上記目的を達成するために、本出願にかかる第一の発明は、
感光体と、前記感光体上に露光を行う露光手段と、露光された感光体上の潜像画像をトナー画像として現像する現像手段と、前記現像された画像を転写材上に転写する転写手段と、転写材上のトナー像を溶融し転写材に固着させる定着手段と、を有して転写材上に画像形成処理を行う画像形成装置において、前記転写部の転写ベルトが前記筐体の少なくとも１つの板金と非接触で対面しており、その板金を冷却する機構を有することを特徴とする。
【００１８】
本出願にかかる第二の発明は、
請求項１記載の画像形成装置において、対面している板金の転写ベルト側の面が板金よりも放射率が大きい塗料および部材でコーティングされている事を特徴とする。
【００１９】
本出願にかかる第三の発明は、
請求項１記載の画像形成装置において、前記転写ベルトと対面している板金をファンなどによる対流により冷却する事を特徴とする。
【００２０】
なお、前記板金の転写ベルトと逆側をファンなどによる対流冷却ができる構成が好ましい。
【００２１】
本出願にかかる第四の発明は、
請求項１記載の画像形成装置において、前記転写ベルトと対面している板金をペルチェ素子により冷却する事を特徴とする。
【００２２】
本出願にかかる第五の発明は、
請求項１記載の画像形成装置において、前記転写ベルトと対面している板金をヒートパイプにより冷却する事を特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
上記各構成によれば、転写ベルトから対面している板金への熱放射による放熱を増大させ、転写ベルトを冷却する事で機内昇温を抑え、かつ、中間転写ベルト周りに塵埃の混入及びトナー飛散を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例における、レーザービームプリンターの側面図である。
【図２】本発明の実施例に適応できる、熱放射の理論式である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
［実施例］
以下、本発明の実施するための形態例について詳述する。
【００２６】
図１は、本発明の第一の実施例の画像形成装置の簡略図である。
【００２７】
（カラー画像形成装置に関する詳述）
本実施例における画像形成装置は、電子写真方式を用いて、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のトナー像を重ね合わせることでフルカラー画像を得る、フルカラー画像形成装置に、本発明の中間転写ベルト冷却構成を組み込んだものである。
【００２８】
本発明のカラー画像形成装置においては、像担持体たる感光ドラム（６Y、６C、６M、６K）、帯電手段たる帯電ローラ（７Y、７C、７M、７K）、静電潜像を顕像化するための現像手段（８Y、８C、８M、８K）、感光体ドラムのクリーニング手段等をひとつの容器にまとめた、いわゆるオールインワンカートリッジを使用している。
【００２９】
イエロー（Ｙ）トナーを現像器に充填したイエローカートリッジ、マゼンタ（Ｍ）トナーを現像器に充填したマゼンタカートリッジ、シアン（Ｃ）トナーを現像器に充填したシアンカートリッジ、そしてブラック（Ｋ）トナーを現像器に充填したブラックカートリッジの４つのカートリッジを使用している。
【００３０】
本実施例の画像形成装置においては、感光体ドラム（６Y、６C、６M、６K）に露光を行うことにより静電潜像を形成する光学系３、４が、上記４色のトナーカートリッジに対応して設けられている。光学系としては、レーザー走査露光光学系を用いている。
【００３１】
光学系３，４より、画像データに基づいた走査光が、帯電手段（７Y、７C、７M、７K）により一様に帯電された感光体ドラム（６Y、６C、６M、６K）上を露光することにより、感光体ドラム（６Y、６C、６M、６K）表面に画像に対応する静電潜像が形成される。不図示のバイアス電源より現像ローラ（８Y、８C、８M、８K）に印加される現像バイアスを、帯電電位と潜像（露後部）電位の間の適切な値に設定することで、負の極性に帯電されたトナーが、感光体ドラム（６Y、６C、６M、６K）上の静電潜像に選択的に付着されることにより、現像が行われる。
【００３２】
感光体ドラム（６Y、６C、６M、６K）上に現像された単色トナー画像は、該感光体ドラム（６Y、６C、６M、６K）と同期して、略等速で回転する中間転写体上へ転写される。本実施例においては、中間転写体として、中間転写ベルトBを用いており、駆動ローラ１１によって駆動されている。中間転写ベルトBへ感光体ドラム（６Y、６C、６M、６K）上のトナー像を転写する、一次転写手段としては、一次転写ローラ（５Y、５C、５M、５K）を用いている。一次転写ローラ（５Y、５C、５M、５K）に対して、不図示のバイアス電源より、トナーと逆極性の一次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルトBに対して、トナー像が一次転写される。
【００３３】
一次転写後、感光体（６Y、６C、６M、６K）上に転写残として残ったトナーは、クリーニング手段により除去される。
【００３４】
上記工程を中間転写ベルトBの回転に同調して、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対して行い、中間転写ベルトB上に、各色の一次転写トナー画像を順次重ねて形成していく。単色のみの画像形成（単色モード）時には、上記工程は、目的の色についてのみ行われる。
【００３５】
また、転写材供給部となる転写材カセットにセットされた転写材Pは、給送ローラ１により給送され、二次転写部に所定のタイミングで、中間転写ベルトBと二次転写手段とのニップ部に搬送される。
【００３６】
中間転写ベルトB上に形成された一次転写トナー像は、二次転写手段たる二次転写ローラ１０に、不図示のバイアス印加手段より印加される、トナーと逆極性のバイアスにより、転写材P上に一括転写される。
【００３７】
転写材P上に二次転写されたトナー画像は、定着手段たる定着装置９を通過することで、転写材P上に溶融定着され、画像形成装置の出力画像となる。
【００３８】
（中間転写ベルト冷却機構構成の説明）
図１のように中間転写ベルトBに非接触で対面するように天面板金Tが配置され、天面板金Tの一部は排紙接着防止のための排紙冷却風路ダクトの下面でもあり、天面板金Tは中間転写ベルトBと逆側の面から対流冷却される。
【００３９】
この様な構成にする事で中間転写ベルトと天面板金に温度差が生じ、中間転写ベルトから天面板金に熱放射による放熱が起こり、中間転写ベルトは冷却される。
【００４０】
さらに、天面板金Tの中間転写ベルトB側に放射率０．９５の塗料が塗布されている。ここで一般的な板金の表面熱放射率は０．３程度である事から放射率０．９５にすることで、中間転者ベルトから板金への熱放射による方熱量を増大させることが可能になる。
【００４１】
また、天面板金Tと中間転写ベルトBとの距離は１０[mm]程度である、また、中間転写ベルトBの面積は０．０９[m2]程度である。
【００４２】
この中間転者冷却機構の放熱経路を説明すると、まず、中間転写ベルトBから熱放射（輻射）により、放射率が０．９５である板金面に熱量が移動する。次に、熱伝導により板金内を中間転写ベルトと逆側に移動し、最後に、排紙冷却風による熱伝達により持ち去られる。
【００４３】
ここで、重要なことは、直接、中間搬送ベルトに風を当てないことにより、塵埃問題やトナー飛散問題を防止できることである。
【００４４】
次に、本発明である上記天面板金Tの転写ベルト側面を放射率が他物質より比較的大きい０．９５の塗料を塗布した場合と、塗布しない場合の中間転写ベルトの放熱量の差を検証した。また、一般的な板金表面の放射率として０．３を、中間転写ベルトの放射率として０．９用いて検証をした。
【００４５】
［比較例１］
（理論での比較例）
中間転写ベルトBと天面板金Tの面積がほぼ同等であり、ほぼ平行に配置され、かつ、お互いの距離が１０ｍｍ程度であるならば、中間転写ベルトBから天面板金Tへの熱放射による方熱量Q[w]は図２の様な式で表せる。また、実測より、中間転写ベルトBの温度は、３２３[K]程度（５０[℃]）であり、天面板金Tの温度は、３０８[K]程度（３５[℃]）である。
【００４６】
まず、天面板金Tに放射率０．９５の塗料を塗らない通常の板金の場合について考える。
図２の式より、放熱量Q＝２．７９[W]となる。
【００４７】
次に、天面板金Tの中間転写ベルト側に放射率０．９５の塗料を塗った場合について考える。
【００４８】
同じく図２の式より、方熱量Q＝８．２７[W]となる。
【００４９】
したがって、天面板金Tの中間転写ベルト側の面に放射率０．９５の塗料を塗ったほうが、Q＝８．２７−２．７９＝５．４８[W]の方熱量増大となり、放熱に有利となる。
【００５０】
［比較例２］
（解析結果での比較例）
解析を用いて、（理論の比較例）と同様な比較を行った。
【００５１】
解析条件は、図１を簡略化した形でモデリングを行い、中間転写ベルトの放射率０．９、熱伝導率０．２[W/(m・K)]、板金の放射率０．３（塗料を塗ったときは０．９５）、熱伝導率３０[W/(m・K)]と設定した。また、機内温度を実測と同様に５０[℃]程度になる設定をおこない、ファンFからは平均風速２[m/s]、３２[℃]の風が吸気で流れている設定を行った。
【００５２】
まず、天面板金Tに放射率０．９５の塗料を塗らない通常の板金の場合、中間転写ベルト温度は４９．３[℃]であったのに対して、塗料を中間転写ベルト側に塗ったときは４６．４[℃]であった。約３[℃]、上昇温度に対して約１５％の冷却効果を生み出すことが出来た。
【符号の説明】
【００５３】
１  給紙ローラ
２  レジストローラ
３  光学系
４  光学系
９  定着手段
１０  転写ローラ
P  転写材
B  転写ベルト
T  天面板金
F  軸流ファン
【図１】
2013120303.tif 000003
【図２】
2013120303.tif 000004