(57)【要約】【課題】非使用時に余計な騒音を発することなく機内温度の上昇を抑え、周囲の部品への影響を防止する。【解決手段】定着ローラ３７内または定着ローラ３７の周囲に配設した伝熱部材（回転軸３７ａ）と、前記伝熱部材３７ａに対して結合および離反可能に配設され、印刷時に、前記伝熱部材３７ａと離反した状態に移動されるとともに、待機時に、前記伝熱部材３７ａと結合するように移動されて該伝熱部材３７ａの熱を放熱する放熱部材（ヒートシンク５１）と、を備える構成としている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラ内または定着ローラの周囲に配設した伝熱部材と、
前記伝熱部材に対して結合および離反可能に配設され、印刷時に、前記伝熱部材と離反した状態に移動されるとともに、待機時に、前記伝熱部材と結合するように移動されて該伝熱部材の熱を放熱する放熱部材と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記放熱部材を、前記伝熱部材に対して軸方向に沿って進退可能に配設し、これらの結合代を調整可能とした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】
前記伝熱部材はヒートパイプであり、前記放熱手段はヒートシンクであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記定着ローラを、外装体を構成するフレームの内側に配設し、前記放熱部材を、前記フレームの外側に配設したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記放熱部材とフレームとの接続部を設け、該フレームで放熱を図るようにしたことを特徴とする請求項４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、および、これらの複合機などの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の画像形成装置は、印刷直後の定着器の余熱がトナーボトルに回り込むとトナーが凝集する一方、印刷時には熱効率の観点から、定着ローラからの放熱漏れはなるべく防ぎたい。
【０００３】
そこで、トナーの凝集を防止するために、冷却水を通水する冷却パイプを配管し、選択的に経路を切り換えることにより、必要な部分の冷却を行うようにした画像形成装置が提供されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、定着ローラの周囲に吸熱板を配設するとともに、加圧ローラの周囲に放熱板を配設し、定着ローラからの放熱による温度上昇を抑え、かつ、定着ローラからの放熱を加圧ローラに利用して用紙を加熱することにより、定着ムラを抑えるとともに、用紙のシワの発生などを抑えるようにした画像形成装置が提供されている（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１７１２１１号公報
【特許文献２】特開平９−２７４４０９号公報
【０００６】
しかしながら、特許文献１の画像形成装置では、印刷後にポンプを動作させる必要があるため、非印刷時、即ち、非使用時に不要な駆動音（騒音）を発するという問題がある。また、複雑な配管や冷却水を循環させるためのポンプが必要になるため、コスト高になるという問題がある。
【０００７】
さらに、特許文献２の画像形成装置では、印刷時の熱効率を向上できるため、定着時の作用および効果は十分に得ることができるが、印刷後の余熱により生じるトナーの凝集や回路基板などの熱に弱い部品に対する対策は十分ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、従来の問題に鑑みてなされたもので、非使用時に余計な騒音を発することなく機内温度の上昇を抑え、周囲の部品への影響を防止できる画像形成装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、定着ローラ内または定着ローラの周囲に配設した伝熱部材と、前記伝熱部材に対して結合および離反可能に配設され、印刷時に、前記伝熱部材と離反した状態に移動されるとともに、待機時に、前記伝熱部材と結合するように移動されて該伝熱部材の熱を放熱する放熱部材とを備える構成としている。
【００１０】
この画像形成装置によれば、印刷時には、定着ローラ内または定着ローラの周囲に配設した伝熱部材から放熱部材が離反した状態をなすため、この状態では、定着ローラの熱を放熱することはない。その結果、印刷中には、定着ローラによって用紙にトナーを確実に定着させることができる。
【００１１】
また、印刷を終了した待機時には、定着ローラの伝熱部材に放熱部材が結合した状態をなすため、この状態では、定着ローラの熱を効率的に放熱できる。その結果、待機中に、定着ローラの余熱が定着ローラの周囲に配置されているトナーボトルや基板等の熱に弱い部品に伝熱し、影響を及ぼすことを防止できる。
【００１２】
なお、この画像形成装置では、前記放熱部材を、前記伝熱部材に対して軸方向に沿って進退可能に配設し、これらの結合代を調整可能とすることが好ましい。
【００１３】
この画像形成装置では、前記伝熱部材はヒートパイプであり、前記放熱手段はヒートシンクであることが好ましい。このようにすれば、熱伝導性能を向上できるため、効率的な放熱を行うことができる。
【００１４】
また、前記定着ローラを、外装体を構成するフレームの内側に配設し、前記放熱部材を、前記フレームの外側に配設することが好ましい。このようにすれば、放熱による熱がトナーボトルや基板等の熱に弱い部品に影響することを確実に防止できる。
【００１５】
さらに、前記放熱部材とフレームとの接続部を設け、該フレームで放熱を図ることが好ましい。このようにすれば、効率的な放熱を行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の画像形成装置では、印刷時には、定着ローラの伝熱部材から放熱部材が離反し、定着ローラからの放熱を防止できるため、定着ローラの熱で用紙にトナーを確実に定着させることができる。また、待機時には、伝熱部材に放熱部材が結合し、定着ローラの余熱を効率的に放熱できるため、定着ローラの余熱が周囲に配置されているトナーボトルや基板等の熱に弱い部品に伝熱し、影響を及ぼすことを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係る電子写真技術を応用したタンデム式のカラー画像形成装置を示す。まず、この画像形成装置１０の概略構成を説明する。
【００１９】
この画像形成装置１０は、外装体１１の内部に、図２に示す外装体フレーム１２を備えている。この外装体フレーム１２は、ベース板部１３と、前板部１４と、後板部１５と、上板部１６と、左右の連結板部１７Ａ，１７Ｂとを備えている。前板部１４には、画像形成ユニット２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋを着脱可能に取り付けるための開口部１８が設けられ、この開口部１８に対応するように外装体１１に前面扉が取り付けられている。
【００２０】
図１に示すように、この画像形成装置１０は、外装体フレーム１２内の略中央に中間転写ベルト１９を備えている。この中間転写ベルト１９は、一対のローラ２０Ａ，２０Ｂの外周部に支持され、図中反時計回りに回転駆動される。
【００２１】
前記中間転写ベルト１９の下部水平部の下には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色にそれぞれ対応する４つの画像形成ユニット２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋが並んで配置されている。各画像形成ユニット２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋは、感光体ドラム２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋをそれぞれ有している。また、各感光体ドラム２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋの周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電装置２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋと、露光装置２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋと、現像装置２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｋと、中間転写ベルト１９を挟んで各感光体ドラム２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋと対向する一次転写ローラ２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｋと、クリーナ２７Ｙ，２７Ｍ，２７Ｃ，２７Ｋとがそれぞれ配置されている。さらに、中間転写ベルト１９の上部水平部の上には、各色のトナーボトル（図示せず）を着脱可能に装着するホッパー２８Ｙ，２８Ｍ，２８Ｃ，２８Ｋが配置されている。
【００２２】
また、中間転写ベルト１９のローラ２０Ｂで支持された部分には、二次転写ローラ２９が圧接されている。そして、この二次転写ローラ２９と中間転写ベルト１９とのニップ部は、二次転写領域を構成する。さらに、中間転写ベルト１９のローラ２０Ａで支持された部分には、ベルトクリーナ３０が圧接されている。このベルトクリーナ３０は、二次転写後に中間転写ベルト１９上に残留するトナーを掻きとって回収するためのものである。
【００２３】
そして、この画像形成装置１０に下部には、給紙カセット３１が着脱可能に配置されている。給紙カセット３１内に積載収容された用紙Ｓは、給紙ローラ３２の回転によって最上部のものから１枚ずつ送り出される。この用紙Ｓは、給紙カセット３１から、一対のタイミングローラ３３，３３のニップ部、二次転写ローラ２９のニップ部、定着ユニット３４、および、排紙ローラ３５Ａ，３５Ｂを通って排紙トレイ３６に排出される。
【００２４】
前記定着ユニット３４は、定着ローラ３７と加圧ローラ３８とを備えている。定着ローラ３７は導電性材料からなり、図示しないモータによって回転駆動され、図示しない励磁コイルによって誘導加熱される。加圧ローラ３８は、揺動装置３９と駆動装置４４とで定着ローラ３７に対して所定圧力で圧接され、これらの間に用紙Ｓを挟み込むことにより、用紙Ｓに転写されたトナーを定着させる。
【００２５】
図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、前記揺動装置３９は、加圧ローラ３８の両端を回転可能に支持するとともに、定着ローラ３７に向けて移動可能に支持された揺動フレーム４０を備えている。また、揺動装置３９は、上部が外装体フレーム１２に揺動可能に軸着され、揺動フレーム４０を介して加圧ローラ３８を定着ローラ３７に向けて近接または離反させる扇型ギア４１を備えている。この扇型ギア４１は、下端に歯車部４２が形成されている。また、これら揺動フレーム４０と扇型ギア４１との間にはスプリング４３が配設され、このスプリング４３の付勢力で加圧ローラ３８を定着ローラ３７に対して所定圧力で圧接可能に構成している。
【００２６】
前記駆動装置４４は、図示しないギアボックスによって、外装体フレーム１２における後板部１５の外側に配設されている。この駆動装置４４は、複数のギアを介して扇型ギア４１を駆動させる駆動モータ４５を備えている。この駆動モータ４５は、正転および逆転が可能なもので、その出力軸にはウォームギア４６が配設されている。このウォームギア４６の回転は、ウォームホイール４７を介して第１ギア４８に伝達される。この第１ギア４８は、ウォームホイール４７に噛み合う第１歯車部４８ａと、該第１歯車部４８ａと一体成形された第２歯車部４８ｂとを備えている。この第１ギア４８の回転は、第２ギア４９を介して扇型ギア４１を駆動する第１駆動ギア５０に伝達される。第２ギア４９は、第１ギア４８の第２歯車部４８ｂに噛み合う第１歯車部４９ａと、該第１歯車部４９ａに一体成形された第２歯車部４９ｂとを備えている。第１駆動ギア５０は、第２ギア４９の第２歯車部４９ｂと、扇型ギア４１の歯車部４２とに噛み合うものである。
【００２７】
このように構成した定着ユニット３４は、駆動モータ４５を正転させてウォームギア４６を時計回りに回転させることにより、第１ギア４８を反時計回りに回転させ、第２ギア４９を対時回りに回転させ、第１駆動ギア５０を反時計回りに回転させる。これにより、扇型ギア４１を時計回りに回転させることにより、スプリング４３を介して揺動フレーム４０を時計回りに揺動させることができる。その結果、スプリング４３が収縮され、加圧ローラ３８による定着ローラ３７に対する圧接力を増大することができる。逆に、駆動モータ４５を逆転させることにより、扇型ギアを反対時計回りに揺動させ、加圧ローラ３８による定着ローラ３７に対する圧接力を軽減、更には離反させることができる。
【００２８】
そして、第１実施形態の画像形成装置１０は、定着ローラ３７の内部に配設する回転軸３７ａを、伝熱部材であるヒートパイプにより構成している。そして、この回転軸３７ａに対して放熱部材であるヒートシンク５１を結合および離反可能に配設した構成としている。
【００２９】
具体的には、定着ローラ３７は、外装体フレーム１２の内部に回転可能に配設されている。そして、この定着ローラ３７の回転軸３７ａは、ヒートシンク５１との結合代を十分に確保できるように、外装体フレーム１２を貫通して突出する寸法をヒートシンク５１の結合部５５の突出寸法より大きくなるように構成している。なお、この定着ローラ３７の回転軸３７ａを構成するヒートパイプは、金属パイプの内部を真空に排気し、作動液体を適量封入したものである。このヒートパイプは、加熱されると内部の液体が蒸発して蒸気が発生し、その蒸気が冷却側で凝縮して液体になるもので、このような蒸発と凝縮に伴う潜熱移動により、熱伝導性能を極めて良好としたものである。
【００３０】
前記ヒートシンク５１は、外装体フレーム１２における後板部１５の外側に配設する駆動装置４４のギアボックスに挿通軸５２を配設し、該挿通軸５２に対して軸方向に移動可能に配設した円板形状のものである。この挿通軸５２は、その軸心が定着ローラ３７の回転軸３７ａの軸心の延長線上に位置する同一直径のものである。そして、本実施形態では、このヒートシンク５１は、第３ギア５３および第２駆動ギア５４を介して第１ギア４８の第２歯車部４８ｂに連結されている。即ち、扇型ギア４１を駆動する駆動モータ４５を、ヒートシンク５１を駆動するための駆動手段として兼用している。このヒートシンク５１の外周面には斜歯が形成され、この斜歯と噛み合う第２駆動ギア５４は逆向きに傾斜する斜歯歯車で構成されている。
【００３１】
ここで、所謂一対の斜歯歯車を用いた伝達機構では、軸方向に沿って移動不可能に配設された駆動側の斜歯歯車（本実施形態では第２駆動ギア５４）が回転すると、従動する斜歯歯車（本実施形態ではヒートシンク５１）との間に生じるスラスト力により、従動側斜歯歯車が回転しながら回転軸方向に沿って移動するように力が作用する。そのため、本実施形態のようにヒートシンク５１を挿通軸５２に対して移動可能に保持させた場合、該ヒートシンク５１を周方向に回転させながら、回転軸方向に沿って移動させることができる。そして、印刷時の駆動では、定着ローラ３７の回転軸３７ａから離反（後退）し、待機時の駆動では、定着ローラ３７の回転軸３７ａに結合（進出）するように、ヒートシンク５１の斜歯および第２駆動ギア５４の斜歯の傾斜方向を設定し、かつ、回転軸方向に沿った移動量をヒートシンク５１および第２駆動ギア５４の直径により設定している。
【００３２】
また、本実施形態のヒートシンク５１には、挿通軸５２を挿通する挿通孔を中心として、外装体フレーム１２に向けて円環状をなすように突出する結合部５５が設けられている。この結合部５５の外周には、同様に円環状をなすように外装体フレーム１２に向けて突出する接続部５６が設けられている。この接続部５６は、外装体フレーム１２に同様に円環状をなすように設けた接続部５７に外嵌するもので、これらの接触によりヒートシンク５１が吸着した熱を外装体フレーム１２に伝熱できるように構成している。
【００３３】
次に、以上の構成からなる画像形成装置１０の動作について説明する。
【００３４】
外部装置（例えばパソコン）から画像形成装置１０の画像信号処理部（図示せず）に画像信号が入力されると、駆動装置４４の駆動モータ４５が正転駆動される。これにより、扇型ギア４１を時計回りに揺動させて加圧ローラ３８を定着ローラ３７に対して圧接するとともに、図４（Ａ）に示すように、ヒートシンク５１を定着ローラ３７の回転軸３７ａからは離反した状態とする。
【００３５】
また、画像形成ユニット２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋからトナー画像を中間転写ベルト１９上に順次重ね合わせて一次転写された後、給紙カセット３１から送り出されてタイミングローラ３３により供給された用紙Ｓに一括して二次転写される。そして、誘導加熱により所定温度に昇温された定着ローラ３７と加圧ローラ３８との間を用紙Ｓが通過する際に、この用紙Ｓに転写されたトナーを定着させた後、排紙ローラ３５Ａ，３５Ｂの間を通過して排紙トレイ３６に排出される。
【００３６】
この際、本実施形態では、定着ローラ３７の回転軸３７ａを伝熱部材で構成しているが、この印刷時には回転軸３７ａからヒートシンク５１を離反させた状態としているため、定着ローラ３７の熱を放熱することない。その結果、印刷中には、定着ローラ３７によって用紙Ｓに転写したトナーを確実に定着させることができる。
【００３７】
一方、外部装置からの画像信号の入力が遮断されると、画像形成ユニット２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋ、中間転写ベルト１９および給紙用の各ローラの動作が停止されるとともに、駆動装置４４の駆動モータ４５が逆転駆動される。これにより、定着ユニット３４では、扇型ギア４１が反時計回りに揺動されて加圧ローラ３８が定着ローラ３７から離反されるとともに、図４（Ｂ）に示すように、ヒートシンク５１を進出させて定着ローラ３７の回転軸３７ａに結合した状態とする。
【００３８】
これにより、この待機状態では、定着ローラ３７の余熱をヒートシンク５１によって吸着して放熱できる。しかも、本実施形態では、ヒートシンク５１を接続部５６，５７によって外装体フレーム１２に接続しているため、ヒートシンク５１で吸着した熱を外装体フレーム１２に伝熱し、この外装体フレーム１２でも効率的に放熱できる。よって、定着ローラ３７の余熱で周囲の熱に弱い部品に影響を及ぼすことを確実に防止できる。また、ヒートシンク５１と定着ローラ３７の回転軸３７ａとの結合代は、駆動モータ４５の制御により調整可能であるうえ、第２駆動ギア５４とヒートシンク５１の直径設定でも調整できる。よって、確実な放熱設定を容易に行うことができる。さらに、騒音源となる強制冷却用のファンなどを搭載する必要はない。
【００３９】
図５（Ａ），（Ｂ）および図６（Ａ），（Ｂ）は、第２実施形態の画像形成装置１０の定着ユニット３４およびその駆動装置４４を示す。この第２実施形態では、放熱部材をであるヒートシンク５１を、外装体フレーム１２の内部に回転可能に配設した点で、第１実施形態と第１実施形態と大きく相違している。
【００４０】
具体的には、第２実施形態の定着ローラ３７の回転軸３７ａは、第１実施形態と同様のヒートパイプにより構成されている。なお、この回転軸３７ａは、外装体フレーム１２に対して回転可能に支持できる程度の突出量で貫通される。
【００４１】
また、第２実施形態のヒートシンク５１は、外装体フレーム１２の後板部１５に回動可能に配設された扇型形状のものである。このヒートシンク５１の回転中止に位置する軸受部５８には、外周縁に歯車が形成されている。そして、本実施形態では、この軸受部５８が第２駆動ギア５４によって回転されることにより、扇形形状をなす当接部５９が回転される。なお、この当接部５９は、加圧ローラ３８を定着ローラ３７に圧接した印刷時の状態で、伝熱部材である定着ローラ３７の回転軸３７ａから離反し、待機時には、加圧ローラ３８を定着ローラ３７から離反させた状態では、定着ローラ３７の回転軸３７ａと当接した状態をなすように構成している。
【００４２】
この第２実施形態の画像形成装置１０では、第１実施形態と同様に、外部装置から画像信号が入力されると、駆動装置４４の駆動モータ４５が正転駆動され、扇型ギア４１を揺動させて加圧ローラ３８を定着ローラ３７に対して圧接するとともに、図６（Ａ）に示すように、ヒートシンク５１を定着ローラ３７の回転軸３７ａから離反した状態とする。これにより、この印刷状態では、定着ローラ３７の熱を放熱することなく、効率的に用紙Ｓに転写したトナーを定着させることができる。
【００４３】
一方、外部装置からの画像信号の入力が遮断されると、駆動装置４４の駆動モータ４５が逆転駆動され、扇型ギア４１を揺動させて加圧ローラ３８を定着ローラ３７から離反させるとともに、図６（Ｂ）に示すように、ヒートシンク５１を定着ローラ３７の回転軸３７ａに当接させる。これにより、この待機状態では、定着ローラ３７の余熱をヒートシンク５１によって放熱できるため、定着ローラ３７の余熱で周囲の熱に弱い部品に影響を及ぼすことを確実に防止できる。
【００４４】
なお、本発明の画像形成装置１０は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００４５】
例えば、各実施形態では、定着ローラ３７の必須構成部品である回転軸３７ａを伝熱部材で構成したが、専用の伝熱部材を内部に貫通または周囲に配設してもよい。また、各実施形態では、伝熱部材である回転軸３７ａをヒートパイプにより構成したが、熱の伝導効率が良い剛性部材であれば、いずれでも適用可能である。
【００４６】
さらに、各実施形態では、ヒートシンク５１の駆動手段として、加圧ローラ３８の駆動モータ４５を兼用する構成としたが、独立した専用の駆動モータを設けてもよい。この構成は、特に第１実施形態のように、ヒートシンク５１を、定着ローラ３７の回転軸３７ａに対して結合代を調整可能に構成する場合に、加圧ローラ３８による圧接力と独立して調整することが可能になるため有効である。また、第１実施形態では、伝熱部材である回転軸３７ａと放熱部材であるヒートシンク５１との接触（伝熱）面積を増大させるために、一方に螺旋状に突出するネジ部を設けるとともに、他方に螺旋状に窪むネジ溝を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態である画像形成装置の構成を示す概略図である。
【図２】画像形成装置の外装体フレームを示す斜視図である。
【図３】第１実施形態の定着ローラと駆動装置の関係を示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ）は第１実施形態の放熱部材の動作状態を示す平面図である。
【図５】第２実施形態の定着ローラと駆動装置の関係を示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図である。
【図６】（Ａ），（Ｂ）は第２実施形態の放熱部材の動作状態を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０…画像形成装置
１２…外装体フレーム
１９…中間転写ベルト
２０Ａ，２０Ｂ…ローラ
２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋ…画像形成ユニット
２８Ｙ，２８Ｍ，２８Ｃ，２８Ｋ…ホッパー
３４…定着ユニット
３７…定着ローラ
３７ａ…回転軸（伝熱部材）
３８…加圧ローラ
５１…ヒートシンク（放熱部材）
５６…接続部
５７…接続部
Ｓ…用紙
【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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【図６】
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