特開 2024-179513 画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024179513

(43)【公開日】2024-12-26

(54)【発明の名称】画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 21/20 20060101AFI20241219BHJP

   G03G 15/20 20060101ALI20241219BHJP

【ＦＩ】

G03G21/20

G03G15/20 505

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023098417

(22)【出願日】2023-06-15

(71)【出願人】

【識別番号】000005049

【氏名又は名称】シャープ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000947

【氏名又は名称】弁理士法人あーく事務所

(72)【発明者】

【氏名】山下 倫弘

【テーマコード（参考）】

2H033

2H270

【Ｆターム（参考）】

2H033AA41

2H033BA02

2H033BA04

2H033BA11

2H033BA12

2H033BA29

2H033BA58

2H033BB01

2H033BB28

2H033BE00

2H270SA09

2H270SB12

2H270SB17

2H270SB30

2H270SC06

2H270SC08

(57)【要約】

【課題】輻射熱による保護領域の温度上昇を防ぐことができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置１００は、用紙を加熱および加圧して画像を定着させる定着部１と、予め設定された保護領域（トナーカートリッジ１２０）と、定着部１と保護領域との間に設けられた反射板４１および排熱部５１とを備える。反射板４１は、排熱部５１よりも保護領域に近い側に配置され、定着部１から発せられた輻射熱を排熱部５１に向けて反射する。排熱部５１は、反射板４１によって反射された輻射熱を排出する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

用紙を加熱および加圧して画像を定着させる定着部と、
予め設定された保護領域と、
前記定着部と前記保護領域との間に設けられた反射板および排熱部とを備えた画像形成装置であって、
前記反射板は、前記排熱部よりも前記保護領域に近い側に配置され、前記定着部から発せられた輻射熱を前記排熱部に向けて反射し、
前記排熱部は、前記反射板によって反射された輻射熱を排出すること
を特徴とする画像形成装置。

【請求項2】

請求項１に記載の画像形成装置であって、
前記反射板は、前記定着部側の面が鏡面とされていること
を特徴とする画像形成装置。

【請求項3】

請求項１に記載の画像形成装置であって、
前記反射板の前記保護領域側の面に沿って、熱を遮断する断熱部材が設けられていること
を特徴とする画像形成装置。

【請求項4】

請求項１に記載の画像形成装置であって、
前記反射板は、平面であること
を特徴とする画像形成装置。

【請求項5】

請求項１に記載の画像形成装置であって、
前記反射板は、前記保護領域側に向かって突出した凸面であること
を特徴とする画像形成装置。

【請求項6】

請求項５に記載の画像形成装置であって、
前記反射板は、放物線形状とされ、
前記排熱部は、前記反射板における焦点に配置されていること
を特徴とする画像形成装置。

【請求項7】

請求項１に記載の画像形成装置であって、
前記反射板は、前記定着部に対して前記保護領域が対向する面より大きいこと
を特徴とする画像形成装置。

【請求項8】

請求項１に記載の画像形成装置であって、
前記定着部および前記保護領域を収納する外装と、
前記定着部および前記保護領域と前記外装との間に設けられた隔壁とを備え、
前記排熱部は、前記隔壁を貫通し、前記外装に向けて延伸されていること
を特徴とする画像形成装置。

【請求項9】

請求項８に記載の画像形成装置であって、
前記排熱部の前記外装側の端部には、ヒートシンクが設けられていること
を特徴とする画像形成装置。

【請求項10】

請求項９に記載の画像形成装置であって、
前記ヒートシンクに接合されたファンが設けられていること
を特徴とする画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、用紙を加熱および加圧して画像を定着させる定着部を備えた画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置では、未定着のトナー像が形成された用紙を加熱および加圧することで、トナー像の定着が行われる。近年、画像形成装置では、小型化が図られており、各部材を密集して配置するようになっており、定着装置に近傍では、トナーのカートリッジやトナーのクリーニング装置等が配置されている。このように、トナーを扱う部材が、加熱される定着装置の近傍に配置されていると、定着装置から発する熱によって、トナーが溶融することがあった。そこで、内部の温度がある程度以上に上昇しないように工夫した画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－２８７６０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の画像形成装置は、転写材（用紙）に転写された未定着トナー像を定着するための熱定着装置を有し、熱定着装置とトナークリーニング装置との間に遮熱壁が配置されており、遮熱壁は、トナークリーニング装置冷却用空気を導くダクトを形成するとともに、熱定着装置が発生する熱をトナークリーニング装置とは反対側に導く分流板を兼ねている。

【0005】

上述した画像形成装置では、遮熱壁によって気流を遮断しているが、定着装置からは、空気などの物質を介して伝導する熱以外に、電磁波である輻射熱が発せられている。そのため、気流を遮断する遮熱壁を設けただけでは、輻射熱による温度上昇を避けることができないという課題がある。

【0006】

本開示は、上記の課題を解決するためになされたものであり、輻射熱による保護領域の温度上昇を防ぐことができる画像形成装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に係る画像形成装置は、用紙を加熱および加圧して画像を定着させる定着部と、予め設定された保護領域と、前記定着部と前記保護領域との間に設けられた反射板および排熱部とを備えた画像形成装置であって、前記反射板は、前記排熱部よりも前記保護領域に近い側に配置され、前記定着部から発せられた輻射熱を前記排熱部に向けて反射し、前記排熱部は、前記反射板によって反射された輻射熱を排出することを特徴とする。

【0008】

本開示に係る画像形成装置では、前記反射板は、前記定着部側の面が鏡面とされている構成としてもよい。

【0009】

本開示に係る画像形成装置では、前記反射板の前記保護領域側の面に沿って、熱を遮断する断熱部材が設けられている構成としてもよい。

【0010】

本開示に係る画像形成装置では、前記反射板は、平面である構成としてもよい。

【0011】

本開示に係る画像形成装置では、前記反射板は、前記保護領域側に向かって突出した凸面である構成としてもよい。

【0012】

本開示に係る画像形成装置では、前記反射板は、放物線形状とされ、前記排熱部は、前記反射板における焦点に配置されている構成としてもよい。

【0013】

本開示に係る画像形成装置では、前記反射板は、前記定着部に対して前記保護領域が対向する面より大きい構成としてもよい。

【0014】

本開示に係る画像形成装置では、前記定着部および前記保護領域を収納する外装と、前記定着部および前記保護領域と前記外装との間に設けられた隔壁とを備え、前記排熱部は、前記隔壁を貫通し、前記外装に向けて延伸されている構成としてもよい。

【0015】

本開示に係る画像形成装置では、前記排熱部の前記外装側の端部には、ヒートシンクが設けられている構成としてもよい。

【0016】

本開示に係る画像形成装置では、前記ヒートシンクに接合されたファンが設けられている構成としてもよい。

【発明の効果】

【0017】

本開示によると、定着部から発せられる輻射熱を効果的に遮蔽し、さらに反射した輻射熱を排出することで、輻射熱による保護領域の温度上昇を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本開示の第１実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略断面図である。

【図2】定着部近傍の構成を模式的に示す模式側面図である。

【図3】定着部近傍の構成を模式的に示す模式平面図である。

【図4】本開示の第２実施形態に係る画像形成装置において、定着部近傍の構成を模式的に示す模式側面図である。

【図5】本開示の第３実施形態に係る画像形成装置において、定着部近傍の構成を模式的に示す模式側面図である。

【図6】本開示の第４実施形態に係る画像形成装置において、定着部近傍の構成を模式的に示す模式平面図である。

【図7】本開示の第５実施形態に係る画像形成装置において、定着部近傍の構成を模式的に示す模式平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

（第１実施形態）
以下、本開示の第１実施形態に係る定着装置および画像形成装置について、図面を参照しつつ説明する。

【0020】

図１は、本開示の第１実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略断面図である。

【0021】

画像形成装置１００は、コピー機能、スキャナ機能、ファクシミリ機能およびプリンタ機能を有する複合機であり、画像読取装置１３０で読み取った原稿の画像を外部に送信したり、画像読取装置１３０で読み取った原稿の画像または外部から受信した画像を、用紙等の記録媒体上にカラーまたは単色で形成したりする。

【0022】

画像読取装置１３０の上側には、開閉自在に支持された原稿搬送装置１１０が設けられている。原稿搬送装置１１０は、１枚または複数枚の原稿を１枚ずつ順に搬送する。画像読取装置１３０は、走査光学系１３０ｂを走査して原稿載置台１３０ａに載置された原稿を読み取るか、または原稿搬送装置１１０で搬送される原稿を読み取って画像データを生成する。

【0023】

画像形成装置１００には、定着部１、現像装置２、感光体ドラム３、ドラムクリーニング装置４、帯電器５、中間転写ベルト装置７、２次転写装置１１、光走査装置１２、および給紙部１８等が設けられている。

【0024】

画像形成装置１００では、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像、または、単色（例えば、ブラック）を用いたモノクロ画像に応じた画像データが扱われる。画像形成装置１００には、４種類のトナー像を形成するための現像装置２、感光体ドラム３、ドラムクリーニング装置４、および帯電器５が４つずつ設けられ、それぞれがブラック、シアン、マゼンタおよびイエローに対応付けられて、４つの画像ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが構成されている。

【0025】

光走査装置１２は、感光体ドラム３の表面を露光して静電潜像を形成する。現像装置２は、感光体ドラム３の表面の静電潜像を現像して、感光体ドラム３の表面にトナー像を形成する。ドラムクリーニング装置４は、感光体ドラム３の表面の残留トナーを除去および回収する。帯電器５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させる。上述した一連の動作によって、各感光体ドラム３の表面に各色のトナー像が形成される。

【0026】

中間転写ベルト装置７は、中間転写ローラ６、無端状の中間転写ベルト７１、中間転写駆動ローラ７２、中間転写従動ローラ７３およびクリーニング装置９を備えている。中間転写ローラ６は、各色に応じた４種類のトナー像を形成するようにそれぞれ４つずつ中間転写ベルト７１の内側に設けられている。中間転写ローラ６は、感光体ドラム３の表面に形成された各色のトナー像を、周回移動する中間転写ベルト７１に転写する。

【0027】

中間転写ベルト７１は、中間転写駆動ローラ７２および中間転写従動ローラ７３に張架されている。画像形成装置１００では、各感光体ドラム３の表面に形成された各色のトナー像を順次転写して重ね合わせて、中間転写ベルト７１の表面にカラーのトナー像を形成する。クリーニング装置９は、用紙に転写されずに中間転写ベルト７１の表面に残った廃トナーを除去および回収する。近年の画像形成装置１００の小型化により、クリーニング装置９は、定着部１に近い中間転写駆動ローラ７２近傍に設けられることがある。

【0028】

２次転写装置１１は、２次転写ローラ１１ａと中間転写ベルト７１との間の転写ニップ部に、用紙搬送路２１を通じて搬送されてきた用紙を挟み込んで搬送する。用紙は、転写ニップ部を通過する際に、中間転写ベルト７１の表面のトナー像が転写されて定着部１に搬送される。

【0029】

定着部１は、軸線まわりに回転する定着ベルト３１および加圧ローラ３２を備えている。定着部１は、定着ベルト３１および加圧ローラ３２の間のニップ部に、トナー像が転写された用紙を挟み込んで加熱および加圧し、トナー像を用紙に定着させる。

【0030】

中間転写ベルト装置７の上方であって、定着部１の側方には、トナーカートリッジ１２０（保護領域の一例）、反射板４１、および排熱部５１が配置されている。なお、定着部１、トナーカートリッジ１２０、反射板４１、および排熱部５１については、後述する図２を参照して説明する。

【0031】

給紙部１８は、画像形成に使用する記録媒体（用紙）を積載する給紙カセットを備えており、光走査装置１２の下方に設けられている。用紙は、ピックアップローラ１６によって給紙部１８から引き出されて、用紙搬送路２１に搬送される。用紙搬送路２１に搬送された用紙は、２次転写装置１１や定着部１を経由して、排出ローラ１７により排紙トレイ１９に排出される。

【0032】

用紙搬送路２１には、搬送ローラ１３、レジストローラ１４および排出ローラ１７が配置されている。搬送ローラ１３は、用紙の搬送を促す。レジストローラ１４は、用紙の画像形成を行うプロセススピードと等しい速度で、用紙を搬送する。このレジストローラ１４は、給紙部１８と２次転写装置１１との間に設けられ、２次転写装置１１でトナー像が用紙に転写されるように用紙の搬送タイミングを調節する。例えば、レジストローラ１４は、給紙部１８から搬送された用紙を挟持した状態で待機（一旦停止）させ、２次転写装置１１と同期させて一定速度での用紙の搬送を開始する。

【0033】

用紙の表面だけでなく、裏面に画像形成を行う場合には、排出ローラ１７で用紙の搬送方向が変えられ、反転搬送路２２へと用紙が搬送される。反転搬送路２２では、反転搬送ローラ１５により用紙は表裏が反転された状態でレジストローラ１４まで導かれる。画像形成装置１００は、レジストローラ１４に導かれた用紙を表面と同様にして裏面に画像形成し、排紙トレイ１９に排出する。

【0034】

図２は、定着部近傍の構成を模式的に示す模式側面図である。

【0035】

画像形成装置１００において、加熱された定着部１からは、空気などの物質を介して伝導する熱以外に、輻射熱ＮＳが発せられる。輻射熱ＮＳは、電磁波の一種であるため、気流によって遮蔽することができず、周辺に配置された部材が熱せられることがある。画像形成装置１００では、高温から保護すべき部材などが種々搭載されているが、特に、トナーカートリッジ１２０やクリーニング装置９などのトナーを扱う部材では、加熱されることで、トナーが溶融凝集したり、トナーが装置へ溶着したりして不具合を生じることがある。

【0036】

そこで、本実施の形態では、高温から保護すべき保護領域が、画像形成装置１００に設定されており、定着部１と保護領域との間に反射板４１および排熱部５１が設けられている。図２では、これらの位置関係を説明するため、定着部１、トナーカートリッジ１２０（保護領域の一例）、反射板４１、および排熱部５１を抽出して模式的に示している。

【0037】

反射板４１は、排熱部５１よりもトナーカートリッジ１２０に近い側に配置されている。つまり、定着部１（図２では、右方）を起点として見ると、定着部１の側から、排熱部５１、反射板４１、トナーカートリッジ１２０（図２では、左方）の順に配置されている。反射板４１は、定着部１から発せられた輻射熱ＮＳを排熱部５１に向けて反射する。排熱部５１は、反射板４１によって反射された輻射熱ＮＳを外部へ排出する。本実施の形態では、排熱部５１は、ヒートパイプとされている。このようにして、定着部１から発せられる輻射熱ＮＳを効果的に遮蔽し、さらに反射した輻射熱ＮＳを排出することで、輻射熱ＮＳによる保護領域の温度上昇を防ぐことができる。

【0038】

具体的に、反射板４１は、定着部１側の面が鏡面とされている。本実施の形態では、反射板４１の表面をアルミ鏡面としているが、これに限定されず、反射板４１は、輻射熱ＮＳを反射する素材等を用いて鏡面加工されていればよい。さらに、反射板４１は、トナーカートリッジ１２０側に向かって突出した凸面であって、放物線形状とされている。排熱部５１は、反射板４１における焦点に配置されている。従って、反射板４１を鏡面とすることで、輻射熱ＮＳの反射率を高め、保護領域の温度上昇を効率良く防ぐことができる。また、定着部１側から見ると反射板４１が凹面となっているので、輻射熱ＮＳを排熱部５１に向かって集束させるように反射し、それ以外の部分が加熱されることを抑制できる。さらに、排熱部５１を放物線焦点に配置することで、効率良く輻射熱を集めることができる。

【0039】

定着部１に対してトナーカートリッジ１２０が対向する面よりも、反射板４１が大きく形成されている。図２に示すように、トナーカートリッジ１２０における定着部１側の面の幅（対向幅ＴＬ）よりも、反射板４１の幅の方が長くなっている。定着部１から発せられる輻射熱ＮＳは直進するので、保護領域全体を覆うように反射板４１を設けることで、保護領域は反射板４１の影に入り、輻射熱ＮＳによる加熱を抑制できる。

【0040】

図３は、定着部近傍の構成を模式的に示す模式平面図である。

【0041】

画像形成装置１００は、定着部１およびトナーカートリッジ１２０を収納する外装１０２と、定着部１およびトナーカートリッジ１２０と外装１０２との間に設けられた隔壁１０１とを備える。つまり、定着部１およびトナーカートリッジ１２０は、外装１０２と隔壁１０１とによって、二重に覆われている。そして、排熱部５１は、隔壁１０１を貫通し、外装１０２に向けて延伸されている。このように、隔壁１０１の外側まで排熱部５１が延伸されているので、排出した熱が隔壁１０１の内部に戻ることを防ぎ、効率良く排熱することができる。

【0042】

排熱部５１の外装１０２側の端部には、ヒートシンク５２が設けられている。さらに、ヒートシンク５２には、ファン５３が接合されている。ヒートシンク５２およびファン５３は、外装１０２と隔壁１０１との間の空間に配置されている。このように、排熱部５１の端部にヒートシンク５２を接合することで、冷却効果を高めることができる。また、ヒートシンク５２に接合されたファン５３を設けることで、より冷却効果を高めることができる。なお、図２では、ヒートシンク５２とファン５３との両方が設けられた構成を示したが、これに限定されず、後述する図６および図７のように、ヒートシンク５２とファン５３とのうち、いずれか一方だけを設けた構成としてもよい。

【0043】

（第２実施形態）
次に、本開示の第２実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。

【0044】

第２実施形態では、第１実施形態に対し、反射板４１近傍の構成が異なっている。なお、第２実施形態は、図１ないし図３に示す第１実施形態と略同様の構成とされているので、説明を省略し、異なる点のみ説明する。

【0045】

図４は、本開示の第２実施形態に係る画像形成装置において、定着部近傍の構成を模式的に示す模式側面図である。

【0046】

第２実施形態では、反射板４１のトナーカートリッジ１２０側の面に沿って、熱を遮断する断熱部材４２が設けられている。画像形成装置１００では、輻射熱ＮＳを受けることで反射板４１自体の温度が上昇するが、断熱部材４２を設けることで、その熱が保護領域に伝わることを防止できる。

【0047】

（第３実施形態）
次に、本開示の第３実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。

【0048】

第３実施形態では、第１実施形態に対し、反射板４１の構成が異なっている。なお、第３実施形態は、図１ないし図４に示す第１実施形態および第２実施形態と略同様の構成とされているので、説明を省略し、異なる点のみ説明する。

【0049】

図５は、本開示の第３実施形態に係る画像形成装置において、定着部近傍の構成を模式的に示す模式側面図である。

【0050】

第３実施形態において、反射板４１は、平面とされている。このように、反射板４１を平面とすることで、反射板４１自体の占有面積を最小とし、省スペース化を図ることができる。

【0051】

（第４実施形態）
次に、本開示の第４実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。

【0052】

第４実施形態では、第１実施形態に対し、反射板４１近傍の構成が異なっている。なお、第４実施形態は、図１ないし図５に示す第１実施形態ないし第３実施形態と略同様の構成とされているので、説明を省略し、異なる点のみ説明する。

【0053】

図６は、本開示の第４実施形態に係る画像形成装置において、定着部近傍の構成を模式的に示す模式平面図である。

【0054】

第４実施形態において、反射板４１は、外装１０２側の端部が延伸されて、ヒートシンク５２に接合されている。隔壁１０１には、反射板４１を通すための穴が適宜形成されていればよい。本実施の形態では、第１実施形態と異なり、外装１０２と隔壁１０１との間の空間には、ヒートシンク５２だけが配置されている。このように、ヒートシンク５２に接合することで、反射板４１自体を冷却することができる。

【0055】

（第５実施形態）
次に、本開示の第５実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。

【0056】

第５実施形態では、第１実施形態に対し、排熱部５１近傍の構成が異なっている。なお、第５実施形態は、図１ないし図６に示す第１実施形態ないし第４実施形態と略同様の構成とされているので、説明を省略し、異なる点のみ説明する。

【0057】

図７は、本開示の第５実施形態に係る画像形成装置において、定着部近傍の構成を模式的に示す模式平面図である。

【0058】

本実施の形態では、第１実施形態と異なり、排熱部５１の外装１０２側の端部には、ヒートシンク５２を設けずにファン５３が接合されている。本実施の形態において、排熱部５１は、気流パイプとされている。

【0059】

また、上述した構成に限定されず、排熱部５１を冷却液パイプとしてもよい。冷却液パイプを用いた際には、冷却液ポンプおよびラジエータ等を設けて冷却液を循環させる構成としてもよい。

【0060】

なお、今回開示した実施の形態は全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本開示の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。

【符号の説明】

【0061】

１ 定着部
４１ 反射板
４２ 断熱部材
５１ 排熱部
５２ ヒートシンク
５３ ファン
１００ 画像形成装置
１０１ 隔壁
１０２ 外装
１２０ トナーカートリッジ（保護領域の一例）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】