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技術 画像形成装置

出願人 キヤノン株式会社
発明者 澤田正志古山陽一
出願日 2009年6月5日 (11年8ヶ月経過) 出願番号 2009-136369
公開日 2010年1月28日 (11年0ヶ月経過) 公開番号 2010-020295
状態 特許登録済
技術分野 電子写真における制御・保安 電子写真における制御・管理・保安
主要キーワード 強制空気流 加圧制御機構 変化材 相変化材 ホッパフレーム 吸熱部材 良熱伝導体 温度上昇抑制効果
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2010年1月28日)のものです。
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図面 (10)

課題

電源オフ後電動ファンを駆動させずにトナー収容部材温度上昇所定温度以下に抑制することのできる画像形成装置を提供する。

解決手段

熱源50とトナー収容部材700との間に形成された空気通路ALにファン60により空気流を発生させることで、通常時において相変化材72aが液相状態へ変化してしまうのを防止する。一方、ファン60が不用意に停止された状態においては、相変化材72aによりトナー収容部材700が温度上昇してしまうのを防止することでトナー変質してしまうのを防止する。

概要

背景

近年、電子写真式画像形成装置においては、高生産性が求められており、これに伴い、画像形成に使用されるトナー軟化温度を低くする傾向にある。

一方、画像形成装置の小型化も求められており、これに伴い、各種機器実装密度が高くなり、現像器トナー補給容器、及びこれらをつなぐトナー搬送パイプなどのトナー収容手段の設置位置が、熱源である定着器にますます接近する傾向にある。

このような背景の中で、トナー収容手段内のトナーが定着器の熱により昇温軟化してしまう恐れが高まっている。

そこで、特許文献1に記載の装置では、トナー収容手段と定着器との間に断熱部材を設け、定着器からの熱伝達遮断している。しかし、このような構成の場合、トナー収容手段の温度上昇を完全に防止できる程の分厚い断熱部材が必要であり、また、このような断熱部材を設置するスペースを充分に確保しなければならない。つまり、画像形成装置の小型化に寄与することができず、好ましい解決策とは言えない。

また、特許文献2に記載の装置では、定着器を冷却するためのファンを設け、定着器が稼動している際にトナー収容手段が昇温してしまうのを防止している。さらに、特許文献2に記載の装置では、装置の電源スイッチがオフにされたとしても、一定時間、冷却ファンを作動させることにより、トナー収容手段が昇温してしまうのを防止している。しかし、このような構成の場合、電源スイッチがオフされた後も、ファンを一定時間稼動させるのに要する電力が必要となり、これも好ましい解決策とは言えない。

また、特許文献3に記載の装置では、トナー収容手段(現像器)を冷却するファンだけでなく、この現像器を冷却するための蓄冷材を設けている。具体的には、蓄冷材を機外に取り付け、この蓄冷材と現像器を良熱伝導体により接続することで、ファンによる冷却が不足してしまう場合に、蓄冷材により現像器が冷却される構成となっている。

概要

電源オフ後電動ファンを駆動させずにトナー収容部材の温度上昇を所定温度以下に抑制することのできる画像形成装置を提供する。熱源50とトナー収容部材700との間に形成された空気通路ALにファン60により空気流を発生させることで、通常時において相変化材72aが液相状態へ変化してしまうのを防止する。一方、ファン60が不用意に停止された状態においては、相変化材72aによりトナー収容部材700が温度上昇してしまうのを防止することでトナーが変質してしまうのを防止する。

目的

本発明の目的は、ファンが停止しているとき相変化材によりトナー収容手段の温度上昇を適切に抑制することができる画像形成装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

トナーを収容するトナー収容手段を有し、シートトナー像を形成する画像形成手段と、シート上のトナー像を加熱する画像加熱手段と、前記トナー収容手段と前記画像加熱手段との間に位置するエアーフローパスにおいてエアーフローを生じさせるためのファンと、前記エアーフローパスに対し前記画像加熱手段よりも前記トナー収容手段の側に設けられ、前記ファンが停止した後、固相状態から液相状態への相変化に伴い前記トナー収容手段を冷却可能な相変化材と、を有することを特徴とする画像形成装置

請求項2

記相変化材は、前記ファンが作動しているときエアーフローにより固相状態を維持するように構成されており、且つ、前記ファンが停止したことに伴い前記トナー収容手段がトナーのガラス転移温度よりも高温とならないように固相状態から液相状態へ相変化する構成とされていることを特徴とする請求項1の画像形成装置。

請求項3

前記トナー収容手段と前記画像加熱手段との間に断熱カバーが設けられていることを特徴とする請求項1又は2の画像形成装置。

請求項4

前記エアーフローパスは前記画像加熱手段と前記断熱カバーとの間に形成されていることを特徴とする請求項3の画像形成装置。

請求項5

前記相変化材は容器密封されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかの画像形成装置。

請求項6

前記トナー収容手段は現像器であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかの画像形成装置。

請求項7

前記画像形成手段は現像器を有し、前記トナー収容手段は前記現像器へトナー補給を行うためのトナー補給容器であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかの画像形成装置。

請求項8

前記画像形成手段は現像器とこの現像器へトナー補給を行うためのトナー補給容器を有し、前記トナー収容手段は前記トナー補給容器から前記現像器へトナーを搬送するトナー搬送パイプであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかの画像形成装置。

技術分野

0001

本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特に、複写機プリンタFAX、及びこれらの機能を複数備えた複合機等の画像形成装置に関する。

背景技術

0002

近年、電子写真式の画像形成装置においては、高生産性が求められており、これに伴い、画像形成に使用されるトナー軟化温度を低くする傾向にある。

0003

一方、画像形成装置の小型化も求められており、これに伴い、各種機器実装密度が高くなり、現像器トナー補給容器、及びこれらをつなぐトナー搬送パイプなどのトナー収容手段の設置位置が、熱源である定着器にますます接近する傾向にある。

0004

このような背景の中で、トナー収容手段内のトナーが定着器の熱により昇温軟化してしまう恐れが高まっている。

0005

そこで、特許文献1に記載の装置では、トナー収容手段と定着器との間に断熱部材を設け、定着器からの熱伝達遮断している。しかし、このような構成の場合、トナー収容手段の温度上昇を完全に防止できる程の分厚い断熱部材が必要であり、また、このような断熱部材を設置するスペースを充分に確保しなければならない。つまり、画像形成装置の小型化に寄与することができず、好ましい解決策とは言えない。

0006

また、特許文献2に記載の装置では、定着器を冷却するためのファンを設け、定着器が稼動している際にトナー収容手段が昇温してしまうのを防止している。さらに、特許文献2に記載の装置では、装置の電源スイッチがオフにされたとしても、一定時間、冷却ファンを作動させることにより、トナー収容手段が昇温してしまうのを防止している。しかし、このような構成の場合、電源スイッチがオフされた後も、ファンを一定時間稼動させるのに要する電力が必要となり、これも好ましい解決策とは言えない。

0007

また、特許文献3に記載の装置では、トナー収容手段(現像器)を冷却するファンだけでなく、この現像器を冷却するための蓄冷材を設けている。具体的には、蓄冷材を機外に取り付け、この蓄冷材と現像器を良熱伝導体により接続することで、ファンによる冷却が不足してしまう場合に、蓄冷材により現像器が冷却される構成となっている。

先行技術

0008

特開2006−113467号公報
特開平10−10955号公報
特開2006−317703号公報

発明が解決しようとする課題

0009

このように、特許文献3に記載の装置では、電源スイッチがオフされることに伴いファンが停止したとしても、蓄冷材を用いてトナー収容手段(現像器)の温度上昇を抑制することが可能であるが、次のような問題を抱えている。

0010

例えば、装置が稼動している際に蓄冷材の温度が既に融解温度に達してしまっている場合、電源スイッチオフに伴いファンの動作が強制停止されると、蓄冷材により現像器を十分に冷却することができず、トナーが軟化してしまう問題が生じてしまう。その結果、画像不良や、トナー搬送不良などの発生原因となってしまう。

0011

そこで、本発明の目的は、ファンが停止しているとき相変化材によりトナー収容手段の温度上昇を適切に抑制することができる画像形成装置を提供することである。

0012

本発明の他の目的は、添付図面を参照しつつ、以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるであろう。

課題を解決するための手段

0013

本発明は、
トナーを収容するトナー収容手段を有し、シートトナー像を形成する画像形成手段と、
シート上のトナー像を加熱する画像加熱手段と、
前記トナー収容手段と前記画像加熱手段との間に位置するエアーフローパスにおいてエアーフローを生じさせるためのファンと、
前記エアーフローパスに対し前記画像加熱手段よりも前記トナー収容手段の側に設けられ、前記ファンが停止した後、固相状態から液相状態への相変化に伴い前記トナー収容手段を冷却可能な相変化材と、
を有することを特徴とするものである。

発明の効果

0014

本発明によれば、ファンが停止しているときであっても、相変化材によりトナー収容手段の温度上昇を適切に抑制することができる。

図面の簡単な説明

0015

本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成断面図である。
図2(a)は、ホッパと定着器と冷却ファンの配置を示した左側断面図であり、図2(b)は、ホッパと定着器の配置を示した正面断面図である。
ホッパの斜視概略図である。
ホッパの正面断面図である。
一実施例における吸熱部材の斜視図である。
一実施例におけるトナー搬送パイプの温度変化を表す図である。
他の実施例における吸熱部材の斜視図である。
他の実施例におけるホッパ部の正面図である。
他の実施例におけるトナー搬送パイプの温度変化を表す図である。

0016

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

0017

図1は、本発明を適用した画像形成装置例の概略構成図である。この画像形成装置は、電子写真フルカラー画像形成装置であり、上部にデジタルカラー画像リーダ部R、下部にデジタルカラー画像プリンタ部Pを有する。また、商用電源に接続される画像形成装置には、装置を稼動状態停止状態とに切替えるための主電源スイッチハードスイッチ)100が設けられている。この主電源スイッチ100が操作者によりオフされると、画像形成装置内の各種機器への電力供給連動して停止される構成となっている。つまり、後述する冷却ファン50も、主電源スイッチ100が操作者によりオフされると、これに伴い、停止する。また、本例の画像形成装置には、その上面に、操作者が印刷条件印刷枚数、使用するシートのサイズや種類等)を設定するための操作部が設けられている。この操作部には画像形成装置を節電状態移行させるための補助スイッチソフトスイッチ)も設けられている。

0018

本実施例にて、リーダ部Rには、原稿台ガラス31と、そのガラス31に対して開閉可能な原稿圧着板32とが設けられている。ガラス31上にカラー原稿Oを画像面下向きで所定の載置基準に従って載置し、その上に原稿圧着板32を被せることで原稿Oをセットする。

0019

原稿圧着板32を原稿自動送り装置(ADFRDF)にして、ガラス31上にシート状原稿を自動的に送る構成にすることもできる。

0020

ガラス31の下面に沿って移動光学系33が移動駆動される。この移動光学系33によりガラス31上の原稿Oの下向き画像面が光学的に走査される。その原稿走査光が光電変換素子固体撮像素子)であるCCD34に結像されてRGB(レッドグリーンブルー)の三原色で色分解読取りされる。読取られたRGBの各信号は(図示しない)画像処理部に入力される。

0021

トナー像をシートに形成するトナー像形成装置として機能するプリンタ部Pは、1ドラムロータリー現像構成、及び中間転写構成を有する電子写真画像形成機構とされる。

0022

このプリンタ部Pの動作概略は次の通りである。

0023

像担持体としてのドラム状の電子写真感光体(以下、「感光ドラム」という。)1は、帯電装置帯電手段)2により一様に帯電され、次いで、レーザースキャナ3により画像が照射され、感光ドラム1上に露光画像静電像)が形成される。静電像は、現像手段によりトナーが付与され、可視画像(トナー像)とされる。

0024

本実施例にて、現像手段は、現像ロータリー41に、複数の現像器4を搭載した回転式現像装置とされる。図1には、現像ロータリー41に一つの現像器4が搭載された状態が図示されているが、イエローマゼンタシアンブラック及びクリア(透明)色の現像剤(トナー)をそれぞれ収容した5個の現像器4が搭載される。なお、各現像器の構成は収容されるトナー以外は同じである。現像剤は、一成分現像剤(トナー)であってもよく、トナーとキャリアを含む二成分現像剤であっても良い。

0025

カラー画像を形成する場合、現像ロータリー41が回転することにより、所望の現像器が感光体との対向部である現像位置に位置される。現像位置に位置した現像器は感光体に形成された静電像を現像し終わると、現像ロータリーが回動し、次の現像器を現像位置に位置させる。このような工程を、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの現像器毎に繰り返すことで、後述の中間転写ベルト5にフルカラートナー像が形成される。

0026

一方、カラー画像とともにクリア画像を形成する際は、上述した工程を5回繰り返すことにより、中間転写ベルト5にフルカラー画像とクリア画像が重畳した画像が形成される。

0027

また、現像ロータリー41の上部には、ホッパ部700が向けられている。このホッパ部700には、画像形成装置に着脱可能なトナー補給容器(トナーカートリッジ)70を装着する装着部と、装着部に装着されたトナー補給容器から排出されたトナーを各現像器4へと補給するためのトナー搬送パイプ71が設けられている。トナー補給容器、装着部、トナー搬送パイプは、各色のトナー毎に設けられて折り、本例では、5個ずつ設けられている。

0028

この感光ドラム1上の各色のトナー像を更に、中間転写体(以下、「ベルト」という。)5上に1色毎に1次転写部T1にて1次転写することを繰り返して、ベルト5上に各色のトナー像が重畳される。

0029

一方、所定の制御タイミングで、第1〜第4の給紙カセット81〜84、或いはマルチ手差しトレイ85の複数の給紙部のうち、予め選択された給紙部の給紙ローラ11が駆動される。これにより、その給紙部に収容されたシートとしてのシートSが1枚分離されて送り出されてシートパス13からレジストローラ14へ送られる。

0030

レジストローラ14は、シートSの斜行補正と、ベルト5からシートSへのトナー像の2次転写のタイミングを制御するもので、給紙部側から給紙されたシートSの先端を受け止めて一旦停止させる。

0031

次転写ローラ15は、ベルト5の複数のローラ5a〜5gの内のローラ5gを対向ローラとして、該ローラ5gに対してベルト5を挟んで所定に圧接した第1状態と、ベルト5の外面から離間した第2状態とに、加圧制御機構により切替え、脱着制御される。

0032

2次転写ローラ15は、常時はベルト5の外面から離間した第2状態に切り換えられて保持されている。尚、第1状態に切り換えられることで、ベルト5の外面との間に2次転写ニップ部T2が形成される。

0033

2次転写ローラ15は所定の制御タイミングで第1状態に切り変えられる。また、レジストローラ14の位置で一旦停止されているシートSは所定の制御タイミングでレジストローラ14から再給紙され、第1状態に切り変えられた2次転写ローラ15とベルト5との間の2次転写ニップ部T2に導入される。

0034

そして、シートSはこの2次転写ニップ部T2を挟持搬送されていく。その間、2次転写ローラ15には所定の2次転写電圧印加されて、ベルト5上の複数色からなるトナー像がシートS上に静電的に一括転写され、シートS上には未定着のトナー像が形成(転写)される。

0035

感光ドラム1上に残ったトナーは、クリーニング装置7により感光面から除去され、感光ドラム1は、次の画像形成に供される。

0036

シートSに転写されないでベルト5の面に残った2次転写残トナーベルトクリーニング装置16によりベルト面から除去される。このクリーニング装置16により清掃されたベルト5は繰り返して画像形成に供される。

0037

クリーニング装置16は、常時はベルト5の外面から離間した状態に保持されている。2次転写ニップ部T2にてベルト5からシートSに対するトナー像の2次転写がなされるときに、所定の制御タイミングにてベルト5の外面に接触した状態に切り換えられる。

0038

2次転写ニップ部T2を出たシートSはベルト5の面から分離して、搬送ベルトユニット17によって定着手段である定着器18へ搬送される。
未定着トナー像は、画像加熱装置として機能する定着器18の熱源による熱及び圧力によりシート上に定着される。定着器18を出たシートSは、シートパス19を通って排紙ローラ200により排紙トレイ20上に排出される。

0039

再度シートSに画像を転写、定着させる際の、切り替えフラッパ26、シート搬送パス22〜29などは、両面画像形成モード多重画像形成モードが選択された場合に、使用される。両面画像形成モードや多重画像形成モードでの画像形成動作は、当業者には周知であるので、これ以上の詳しい説明は省略する。

0040

次に、図2及び図3を参照して、トナー搬送パイプ付近の構造について説明する。

0041

図2(a)は、図1に示す画像形成装置を左側から見た図であり、図2(b)は図1と同じであり、画像形成装置の正面より見た図である。

0042

本実施例におけるホッパ部700、及び、熱源50を有する定着器18は、図2(a)、(b)に示す配置となっている。つまり、ホッパ700部は、現像ロータリー41の上方であって、且つ、定着器18(即ち、熱源50)より上方に位置しており、また、画像形成装置の幅方向(感光ドラム1の軸線方向)にて手前側(操作者側、図2(a)の右側)に位置している。画像形成装置の後方(奥側、図2(a)の左側)には、冷却ファンである電動ファン60が配置されている。

0043

一方、定着器18は、現像ロータリー41の側方に隣接しており、かつ、画像形成装置の幅方向に延在して配置されている。

0044

図3に示すように、本実施例では、5つの現像器4に対応した各色のトナーが、ホッパ部700から、トナー収容手段(トナー収容部)として機能するトナー搬送パイプ71(71a〜71e)を経由して現像ロータリー41まで供給される。即ち、ホッパ部700は、ホッパフレーム73を有し、ホッパフレーム73にトナーカートリッジ70(70a〜70e)が保持されている。従って、各トナーカートリッジのトナーは、ホッパフレーム73の下方に配置されたトナー搬送パイプ71(71a〜71e)を経由して現像ロータリー41へと供給される。

0045

上記構成にて、図2(a)に示すように、ホッパ700と定着器18との間には空気通路(エアーフローパス)ALが形成され、空気通路ALの一端、本実施例では、画像形成装置の幅方向奥側、即ち、ホッパ700とは反対側に電動ファン60が配置される。

0046

電動ファン60は、熱源50(定着器18)とトナー搬送パイプ71との間に形成された空気通路ALに空気流(エアーフロー)を発生させる。本例では、ファン60は排気ファンを用いているが、空気通路ALに空気流を形成させることができるのであれば、吸気ファンを用いる構成としても構わない。

0047

主電源スイッチ100がオンの状態では、電動ファン60が作動し、定着器18とホッパ700との間の空気通路ALに、図2(a)の矢印の方向に冷却用強制空気流が形成される。この強制空気流により、主電源スイッチ100がオンの状態において、装置内の温度を所定温度以下に抑えている。従って、ホッパ700(トナー搬送パイプ71)は比較的低温状態を維持しており、また相変化材72aは固相状態を維持している。

0048

本実施例では、図4に示すように、断熱カバー74が、ホッパフレーム73の下方に取り付けられたトナー搬送パイプ71(71a〜71e)と、定着器18との間に配置されている。

0049

従って、断熱カバー74は、定着器18との間に空気通路ALを形成し、冷却用強制空気流を形成させるガイド機能ダクト機能)を有している。さらに、断熱カバー74は、熱源50である定着器18から発生する熱がトナー搬送パイプ71(71a〜71e)に伝達することを抑制する断熱機能をも有している。

0050

ここで、商用電源に接続された状態にある画像形成装置の主電源スイッチ100がオンの状態で画像形成中に、操作者により誤って主電源スイッチ100がオフされてしまうと、次のような問題が生じる。なお、このような問題は、画像形成装置を商用電源に接続するための電気コネクタが、電気コネクタと接続関係にある電源コードを誤って引っ張ってしまうことによっても同様な問題が生じる。また、落雷による停電によっても同様な問題が生じる。このように、画像形成装置が稼動している際に、つまり、空気流による冷却処理を行っている状態にあるファン60に対し、電力供給が突如遮断されてしまうときに問題となる。

0051

つまり、定着器18が稼動に伴い高温状態となっているにも関わらず、主電源スイッチ100がオフされてしまったことにより電力供給が停止されて電動ファン60が停止してしまう。すると、熱源である定着器18からトナー収容部を構成するトナー搬送パイプ71へ熱が伝達され、トナー搬送パイプ71の温度が上昇する。

0052

つまり、本実施例によると、トナー収容部であるトナー搬送パイプ71aが熱源50である定着器18の上部に配置される構成とされる。ここで、機内が運転中に十分温まった状態のときに主電源スイッチ100が停電等によりオフされ、冷却ファン(電動ファン)60が停止してしまうと、トナー搬送パイプ71aの温度がトナーガラス転移温度である、55℃付近まで上昇する可能性がある。そのため、本例では、後述するように、トナー搬送パイプ71aの温度がトナーガラス転移温度よりも上昇しないように、相変化材を用いて、これを冷却する構成を採用している。

0053

図4及び図5にて理解されるように、定着器18から、トナー搬送パイプ71aまでの伝熱は主として、伝熱経路に存在する金属製のフレーム73を伝熱媒体として行われる。そのため、本実施例では、吸熱部材72aがフレーム73の下面側(裏面側)に取り付けられている。伝熱経路にも拠るが、吸熱部材72aを配置する伝熱媒体は、吸熱効率の観点から、熱伝導率の大きな材料、例えば金属部材に取り付けることが望ましい。

0054

図6は、トナー搬送パイプ71aの温度変化を示すグラフである。

0055

主電源スイッチ100がオン状態、即ち、電動ファン60が駆動状態で、連続して画像形成処理を5時間行い、時間tで、主電源スイッチ100をオフし、電動ファン60の駆動を停止させた。時間tにおけるトナー搬送パイプ71aの温度Ttは、約38℃で、主電源スイッチ100がオンの状態で到達し得る、トナー搬送パイプ71aの最高温度である。

0056

本実施例によれば、上述のように、熱を吸収する吸熱部材72aとして相変化材(相転移材)が熱伝達経路(伝熱経路)に配置される。即ち、本例では、吸熱部材72aとしての相変化材が固相状態から液相状態へ相変化(相転移)する際の融解潜熱を利用して冷却対象を冷却可能である。本実施例によれば、図4図5に示すように、トナー搬送パイプ71aが固定されているホッパフレーム73の下面(裏面)側に、相変化材72aが配置されている。なお、本例のように、相変化材と空気通路ALとの間に断熱カバー74を設けることによって相変化材が空気通路ALを通る冷却風と当たらないように構成するのではなく、このような断熱カバーを省く構成としても構わない。この場合、相変化材が空気通路ALを流れる冷却風にさらされる構成となり、本例と同様に、画像形成装置の稼動中において相変化材を固相の状態に維持させることができる。

0057

相変化材72aは、主電源スイッチ100がオンの状態で到達し得る、トナー搬送パイプ71aの最高温度、即ち、温度Tt以下では固相状態であり、トナーのガラス転移点転移温度)では液相状態である材料である。言い換えると、相変化材72aは、ファンが作動しているときは、固相状態に維持されている。一方、ファンが停止し、定着器からの熱により昇温すると、相変化材72aは固相状態から液相状態へと相変化する。

0058

つまり、相変化材の相変化温度は、電動ファン60が駆動した状態で到達し得る、相変化材が配置された、部材における最高温度以上であり、かつ、トナーのガラス転移温度以下である。

0059

相変化材72aは、本実施例では、ポリエチレングリコール主原料としたものを用いている。なお、これに限らず、酢酸ナトリウム硫酸ナトリウムパラフィンなどを主原料としたものを相変化材として使用することが可能である。

0060

本実施例で用いた相変化材72aは、高分子材料であるため、固相状態から液相状態へ変化する温度、即ち、融点を明確に規定することが困難であるので、相変化温度として凝固点が40℃と測定されるものを使用した。

0061

上述のように、定着器18からトナー搬送パイプ71aまでの熱伝達は、複数の部品、空気を介してなされる。一方、本例においては、定着器18からトナー搬送パイプ71aへの伝熱経路の内で、熱伝達に支配的であるホッパフレーム73に相変化材72aを配置した。

0062

なお、液相状態から気相状態へ変化する現象も相変化と呼ばれるが、等圧変化の場合は、固相状態から液相状態への変化に比べて体積変化が大きいので、相変化材を封入する容器の実現が難しい。

0063

そこで、本実施例では、相変化材72aとして、比較的体積変化の小さい、固相状態から液相状態への変化に対応できるものを用いるとともに、この相変化材を樹脂材料成形した容器に封入した。

0064

相変化材72aを内部に密封した状態で収容する容器は、可燃性である相変化材72aを製品内で安全に使用するために用いている。具体的には、この容器の役割は、相変化による吸熱中に液体となる相変化材72aが製品内に漏れ出すことを防止するためである。そこで、本例では、難燃性を有した樹脂ブロー成形により、箱形状に成形した容器を採用している。他の例としては、金属、例えばアルミ、を絞り加工などを用いて、容器形状に成形したものや、袋状に加工したものなどでもよい。また、密着面積を大きくし、吸熱効率を上げるために、表面積を大きくし、広い平面部を有する形状であることが望ましい。

0065

相変化材72aは、固相状態から液相状態へ相変化する過程潜熱を吸収する。この作用により、画像形成装置の主電源スイッチ100が画像形成中に操作者により誤って強制的にオフされ、これに伴い電動ファン60が停止することがあっても、対応が可能である。つまり、定着器18から熱が伝達することによるトナー搬送パイプ71aの温度上昇を抑制することができる。

0066

図6のAは、相変化材を配置しない場合のトナー搬送パイプの温度変化を示し、Bは相変化材を配置した場合のトナー搬送パイプ71aの温度変化を示している。相変化材72aを配置した場合の方が、トナー搬送パイプ71aのピーク温度が低くなっている。相変化材72aが吸熱した効果が、トナー搬送パイプ71aの温度変化の差として表れていることが分かる。

0067

トナー搬送パイプ71aの温度がピークに達した後、室温との温度差により、トナー搬送パイプ71aの温度は徐々に下がる。相変化材72aも、放熱して相変化温度を下回ると液相状態から固相状態に変化する。相変化材72aは、固相状態から液相状態への変化と、液相状態から固相状態への変化とを繰り返すことで、吸熱と放熱とを繰り返す。つまり、相変化材は再利用が可能な特性を備えている。

0068

相変化材72aを配置する量は、主電源スイッチ100をオフし、電動ファン60が停止した後にトナー搬送パイプ(トナー収容部)が上昇する温度の抑制量によって決定する。

0069

以上説明したように、本例の構成によれば、次の効果を得ることができる。つまり、装置が稼動している際は相変化材が液相状態へ相変化しないようにファンによりトナー収容部とともに相変化材の温度上昇を防止しつつ、ファンが停止した際には相変化材による相変化を利用してトナー収容部を十分に冷却することができる。

0070

これにより、十分な温度上昇抑制効果を発揮できるだけの断熱部材を配置する空間を装置内に確保できない場合においても、主電源スイッチ100がオフされた後に冷却ファンを駆動させずに温度上昇抑制対象物の温度上昇を所定温度以下に抑制することができる。

0071

尚、画像形成装置にはモーター電子素子などが使用されており、これらの温度は、トナーのガラス転移点以上に達する場合がある。従って、モーターや電子素子なども、トナー収容部内のトナーに対しては熱源となることがあり、このような場合にも本発明を同様に適用することが可能である。

0072

また、以上では、トナー収容部としてトナー搬送パイプ71を例に説明したが、冷却対象部であるトナー収容部としてはこのような例だけに限られない。例えば、熱源50である定着器18の上部に配置されるトナー収容部が、現像器や、現像器へトナーを補給するトナー補給容器(トナーカートリッジ)の場合であっても何ら構わない。この場合、上述の例と同様に、定着器との間に断熱カバー74が設置され、さらに、空気通路ALが定着器と断熱カバー74との間に形成される。

0073

つぎに、実施例2について説明する。本実施例において、画像形成装置の全体構成は、実施例1の画像形成装置と同様であり、同様な構成については詳細な説明を省略する。

0074

次に、図7及び図8を参照して、トナー搬送パイプ付近の構造について詳細に説明を行う。

0075

本実施例においても、ホッパ700及び定着器18の配置は、図2(a)、(b)を参照して説明した実施例1の場合と同様の構成とされる。

0076

つまり、本実施例においても、図2(a)、(b)にて理解されるように、ホッパ700は、現像ロータリー41の上方であって、かつ、定着器18より上方に位置しており、また、画像形成装置の幅方向では、手前側に位置している。

0077

一方、定着器18は、現像ロータリー41の側方に隣接しており、かつ、画像形成装置の幅方向に延在して配置されている。

0078

本実施例では、伝熱媒体としての金属製のフレーム73に対して、その下面側(裏面側)及び上面側(表面側)に、実施例1と同様の相変化材である吸熱部材72a、72bが取り付けられている。

0079

すなわち、本実施例では、熱源である定着器18から、冷却対象部であるトナー搬送パイプ71aまでの伝熱は前述の通り、主として、フレーム73を伝熱媒体とし、熱伝導により伝わっている。図8の矢印Qで示す方向の熱移動を考えると、吸熱部材をフレーム表裏に取り付けることにより、伝熱経路上で、吸熱部材の接触面積が2倍となり、吸熱効率を上げることができる。

0080

ファン停止後の冷却対象部の温度変化を図9に示す。

0081

Taは相変化材の相変化温度である。Aは、吸熱部材をフレーム上の一箇所に取り付けた場合、Bは同量の吸熱部材を複数に分け、フレーム表裏に取り付けた場合である。冷却ファン停止時tから冷却対象部の温度が上昇するが、吸熱部材を取り付けることで、伝熱媒体から熱量Qを吸収し、冷却対象部材の温度上昇を抑えることができる。また、同量の吸熱部材でも、複数に分け、伝熱媒体の表裏に取り付けることで吸熱効率が上がる。温度がピークを迎えると、外気との温度差により、機内温度は徐々に下がり、相変化温度を下回ると相変化材は再び固化する。このサイクルを繰り返すことにより、再利用可能である。

0082

上より、画像形成装置が運転(稼動)中に、機内温度が十分に高くなった状態から、主電源スイッチ100がオフされて、冷却ファンが停止した後の冷却対象部の温度上昇を防止することができる。つまり、吸熱部材を伝熱媒体の表裏面に取り付けることで、省スペースで、かつ効率よく抑えることが可能となる。

0083

本実施例では、熱源から、冷却対象部までの伝熱経路上の伝熱媒体上に、相変化材を複数、伝熱媒体の平面部の表裏に容器の平面部を密着させて取り付ける。これによって、伝熱媒体からの吸熱効率を上げ、冷却対象部である、トナー搬送路や、トナー容器の温度上昇を、効率的に抑制できる。

0084

従って、十分な温度上昇抑制効果を発揮できるだけの断熱部材を配置する空間を装置内に確保できない場合においても、電源オフ後に冷却ファンを作動させずに冷却対象部の温度上昇を、所定温度以下に抑制することができる。また、伝熱媒体に直接取り付けることによって、熱伝導体が不要となり、省スペース、低コストで実現可能である。

実施例

0085

上記実施例では、回転現像装置を利用した画像形成装置を例に説明したが、このような画像形成装置に限定されるものではない。例えば、所謂、タンデム型と呼ばれる、画像形成部が並設された画像形成装置であってもよい。勿論、カラー画像形成装置に限定されるものではなく、白黒の画像形成装置であっても良い。

0086

1感光体
3レーザースキャナ
4現像器
5中間転写体
18定着器(熱源)
50 熱源
60冷却ファン(電動ファン)
400トナー補給パイプ
700 ホッパ
70a〜70eトナーカートリッジ
71a〜71eトナー供給パイプ
72a相変化材料
73ホッパフレーム
74断熱カバー
ALエアーフローパス

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