画像形成装置
【課題】感光体、現像部、トナー収容部およびクリーニング部を定着部の熱から効果的に遮断することにより小型化が実現可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】電子写真プロセスによる画像形成に用いる環状の感光体と、前記周面に形成される静電潜像をトナーを用いて現像を行う現像部と、前記現像部へ供給するトナーを収容するトナー収容部と、前記感光体の周面上の一側部に接触し下方から上方へ通過する印刷シートに現像されたトナーの転写を行う転写部と、前記転写後、前記感光体の周面上に残留するトナーを回収するクリーニング部と、前記転写部を通過した後印刷シートが搬送される先に配置され、前記印刷シート上に転写されたトナーの熱による定着を行う定着部と、前記感光体、現像部、トナー収容部およびクリーニング部の少なくとも一部を前記定着部から熱的に隔てるべく前記定着部との間に配置される冷却用ダクトとを備えることを特徴とする画像形成装置。
【解決手段】電子写真プロセスによる画像形成に用いる環状の感光体と、前記周面に形成される静電潜像をトナーを用いて現像を行う現像部と、前記現像部へ供給するトナーを収容するトナー収容部と、前記感光体の周面上の一側部に接触し下方から上方へ通過する印刷シートに現像されたトナーの転写を行う転写部と、前記転写後、前記感光体の周面上に残留するトナーを回収するクリーニング部と、前記転写部を通過した後印刷シートが搬送される先に配置され、前記印刷シート上に転写されたトナーの熱による定着を行う定着部と、前記感光体、現像部、トナー収容部およびクリーニング部の少なくとも一部を前記定着部から熱的に隔てるべく前記定着部との間に配置される冷却用ダクトとを備え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】
この発明は、画像形成装置に関し、より詳細には画像形成装置における電子写真プロセス用の感光体、現像部、トナー収容部およびレーザー走査部の配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、装置の小型化のために電子写真プロセス用の感光体ドラムの小径化が進んでいる。中低速機では直径が30ｍｍ程度の感光体ドラムが一般的になりつつある。低コスト化の要請、省資源化の要請等がその背景にあり、また、感光体材料の特性および電子写真プロセス技術の技術的進歩がそれを可能にしている。
【０００３】
また、装置の小型化のため、印刷シートを縦方向に搬送するレイアウト（以下、縦搬送レイアウト）が採用されている（例えば、特許文献１参照）。
一方で、画像形成装置の高機能化も進んでおり、中低速機であっても自動両面印刷機能への対応は当然のようになされている。省資源化の要請がその背景にある。
【特許文献１】特開２００６−７８５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
感光体ドラムの小径化に伴い、感光体の周辺に配置される帯電、現像、転写、クリーニング等電子写真プロセスに係る各工程を実行するためのステーションが密集する。
感光体ドラム上で現像されたトナーは、前記印刷シートに転写された後定着部に導かれる。定着部は、前記トナーに熱を加えて溶融し印刷シート上に定着させる。このため、定着部にはトナーを溶融させるための熱源が設けられる。従って、定着部の近くに配置されたステーションは、画像形成動作中、定着部からの熱により高い雰囲気温度に置かれる。
定着部は、印刷シートが搬送される経路のうち、転写部の下流側に配置される。縦搬送レイアウトにおいては、印刷シートが転写部の下方から上方へ通過するので定着部は転写部の上方に配置される。装置の小型化のために定着部が転写部の近くに配置されると、定着部からの熱による各ステーションへの影響を考慮する必要がある。特に、トナーを扱う感光体、現像部、トナー収容部およびクリーニング部においてトナーのかたまりが発生するなどの悪影響が生じないよう十分に考慮する必要がある。これらを定着部の熱から効果的に遮断することのできる手法が望まれている。
また、多数の印刷シートに両面印刷を行うと第１面の印刷時に熱せられた印刷シートが第２面の転写時に感光体に接触し、それによって感光体ドラムが次第に熱せられる。感光体ドラムに与えられた熱は、それと接触する現像部へ伝わり、それによって現像部内でトナーのかたまりが発生することがある。これを回避するためには、放熱用の空気の流れを作ることが好ましい。
【０００５】
この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであって、感光体、現像部、トナー収容部およびクリーニング部を定着部の熱から効果的に遮断することにより小型化が実現可能な画像形成装置を提供するものである。また、感光体および現像部を効果的に放熱することのできる画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、電子写真プロセスによる画像形成に用いる環状の感光体と、前記周面に形成される静電潜像をトナーを用いて現像を行う現像部と、前記現像部へ供給するトナーを収容するトナー収容部と、前記感光体の周面上の一側部に接触し下方から上方へ通過する印刷シートに現像されたトナーの転写を行う転写部と、前記転写後、前記感光体の周面上に残留するトナーを回収するクリーニング部と、前記転写部を通過した後印刷シートが搬送される先に配置され、前記印刷シート上に転写されたトナーの熱による定着を行う定着部と、前記感光体、現像部、トナー収容部およびクリーニング部の少なくとも一部を前記定着部から熱的に隔てるべく前記定着部との間に配置される冷却用ダクトとを備えることを特徴とする画像形成装置を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の画像形成装置は、感光体、現像部、トナー収容部およびクリーニング部の少なくとも一部を前記定着部から熱的に隔てるべく前記定着部との間に配置される冷却用ダクトとを備えるので、感光体、現像部、トナー収容部およびクリーニング部を定着部の熱から効果的に遮断することができる。従って、熱によりトナーのかたまりが発生するといったような弊害の発生を回避しながら装置を小型化することができる。
【０００８】
この発明において、感光体は環状（エンドレス状）のものである。その代表例は、ドラム状のものである。しかし、その形状はこれに限定されるものではなく、無端ベルト状のものであってもよい。また、感光体は電子写真プロセスに適用可能なものであればその材質や物性は特に限定されない。画像形成時、感光体の周面は一方向（副走査方向）に移動する。ドラム状感光体では、ドラムの回転により周面が移動する。
【０００９】
現像に用いられるトナーは、一成分、二成分の種別を問わないが、現像部とトナー収容部が分離されて配置されることが極めて好ましい。現像部は、感光体の周面を現像するため周面と対向して主走査方向に延びるように配置される。トナー収容部は、現像部から所定距離を隔てて配置されることが極めて好ましい。前記所定距離は、少なくとも現像部とトナー収容部との間に形成される空隙を介して前記周面へ走査ビームを照射し得る距離であることが極めて好ましい。
【００１０】
転写部は、現像されたトナーを印刷シート上に転写する。この発明において、転写部は後述の実施形態のようにローラ転写方式を採用したものであってもよいが、特にこれに限定されるものでない。コロナ転写方式等、他の方式であってもよい。
クリーニング部は、転写後前記感光体の周面上に残留するトナーを回収し、感光体の周面を物理的にきれいな状態にする。この発明において、クリーニング部は後述の実施形態のようにブレードクリーニング方式を採用したものであってもよいが、特にこれに限定されるものでない。ブラシクリーニング方式等、他の方式であってもよい。
【００１１】
定着部は、印刷シート上に転写されたトナーを熱で溶融させ、前記印刷シート上に定着させる。この発明において、定着部は、後述の実施形態のように熱ローラ定着方式を採用したものであってもよいが、特にこれに限定されるものでない。熱源を備えたものであれば、フラッシュ定着方式など他の方式であってもよい。
【００１２】
以下、この発明の好ましい態様について説明する。
この発明の画像形成装置において、前記感光体、現像部、トナー収容部およびクリーニング部の少なくとも一部は装置本体に配されたレールに沿って抜き差し可能なユニットとして構成され、前記ダクトの少なくとも一部は、前記レール部分および／または前記ユニットの外装部分によって構成されてもよい。このようにすれば、ダクトを構成する部材を他の機能と兼用させることができるので、コスト的に有利であるだけでなく装置の小型化にも寄与する。
【００１３】
また、前記ダクトは、その一端部に排気用ファンが配置され、前記排気用ファンは前記ダクト内の空気をダクト外へ排出させるようにしてもよい。このようにすれば、ダクト内の空気を強制的に移動させることによりダクト内に絶えず冷えた空気を導入することができるので、限られたスペースであっても効果的に熱的な遮断を実現することができる。
【００１４】
さらにまた、前記ダクトは、並行して伸びる複数の管部を有していてもよい。このようにすれば、幅広形状のダクトを配置する場合にも、ダクト内の空気を導入部側から排気部側へスムーズに導くことができる。
【００１５】
前記定着部は、転写部の上方に配置され、前記クリーニング部は、転写部と定着部の間に配置され、前記現像部は、印刷シートが前記感光体に接触して通過する経路に対して転写部と反対側に配置され、前記トナー収容部は、前記現像部の上方に配置されてもよい。
【００１６】
また、前記静電潜像を形成するために感光体の周面を走査するレーザー走査部をさらに備え、前記トナー収容部は、前記現像部との間に空隙が形成されるよう前記現像部から所定距離を隔てた上方に配置され、前記レーザー走査部は前記空隙を介して前記感光体の周面をレーザービームで走査するようにしてもよい。このようにすれば、前記現像部、トナー収容部など感光体周辺の各ステーションが密集する部分に前記感光体に向けて空気の流れを作ることができる。従って、前記現像部、トナー収容部および感光体を効果的に冷却することができる。
さらに、前記レーザー走査部は、前記空隙を介して前記周面へ走査ビームを照射し前記周面を露光するので、前記空隙は走査ビームが通過する光路として無駄なく使用され装置の小型化を実現することができる。
【００１７】
なお、レーザー走査部は、前記周面の移動方向と直交する方向（主走査方向）にレーザービーム走査して前記周面を露光する。走査ビームが、主走査方向に感光体の周面を走査するので、トナー収容部は少なくともその一部が主走査方向と略平行に延びて現像部との間に空隙を形成する。
【００１８】
感光体ドラムの小径化を行う場合の最大のネックは感光体の減衰時間（走査ビームによって露光された部分の表面電位が安定するまでの時間）である。感光体ドラムを小径化する場合、所定の減衰時間を確保するためには感光体ドラムの中心軸からみたときの走査ビームによる露光位置−現像位置の角度をより広くする必要がある。
【００１９】
後に詳述する図１のように縦搬送レイアウトでは、現像部がドラムの下方に配置される。その場合、現像部の上方にトナー収容部を配置しようとすると、感光体ドラムの小径化に伴って走査ビームの光路が遮られるようになる。縦搬送レイアウトで、露光位置−現像位置の角度をより広く確保するためには、クリーナーと帯電チャージャを縦搬送路の下流側（転写部より上方の側）へ寄せ、露光位置をできるだけ上方に配置する必要がある。その一方で、現像部は縦搬送路の上流側（転写部より下方の側）に寄せる必要がある。しかし、実際にクリーナーと帯電チャージャを配置すると、露光位置はせいぜい感光体の中心軸に水平な面より上方に寄せられる程度である。ここで、トナー収容部は、現像部の上方に配置することが望ましい。重力に逆らわずトナーを現像部へ供給することができ機構的に無理がないからである。現像部の直上にトナー収容部を配置するのが最も単純である。
【００２０】
一方、現像部の放熱特性を改善するためには現像部周辺に放熱用の空隙を設けることが望ましく、その観点からトナー収容部を現像部から分離して配置するのが好ましい。そこで、現像部より上方に、現像部から所定距離を隔ててトナー収容部を配置し、レーザー走査部を現像部の側方に配置し、水平よりも斜め上方に走査ビームを照射するようにして現像部上方に形成された空隙を介して前記周面への露光を行うようにすれば、露光位置を帯電チャージャに寄せて上方に配置することができる。
そこで、このように各ステーションを配置すれことにより、現像部および感光体ドラムの放熱特性を改善し、また、無駄な空隙を作らずかつ所定の減衰時間を確保することによって小型化が可能な画像形成装置を実現することができる。
【００２１】
また、前記現像部は、感光体の中心軸と平行に伸びる領域で前記感光体の周面にトナーを接触させるように配置されてなり、前記現像部の一端側に配置され、トナー収容部と現像部とを連通させるトナー搬送部をさらに備え、前記トナー搬送部は、トナー収容部に収容されたトナーを現像部へ搬送するようにしてもよい。ここで、トナー搬送部はトナー収容部と一体に構成され、現像部を含む画像形成装置本体に対し着脱可能であってもよい。あるいは、トナー搬送部は感光体を含む画像形成装置本体に配置され、トナー収容部と現像部は、画像形成装置本体に対してそれぞれ着脱可能であってもよい。
さらにまた、前記印刷シートを下方から転写部へ導く縦搬送路と、前記定着部を通過した前記印刷シートを表裏反転させて前記転写部へ還流する反転搬送路とをさらに備え、前記縦搬送路は、前記転写部でトナーが転写された後に定着部、反転搬送路を経て還流させられた印刷シートを下方から前記転写部へ導くようにしてもよい。多数の印刷シートに両面印刷を行うと第１面の印刷時に熱せられた印刷シートが還流されて第２面の転写がされるとき、その印刷シートが感光体に接触することによって感光体ドラムが次第に熱せられる。感光体ドラムに与えられた熱は、それと接触する現像部へ伝わり、現像部内でトナーのかたまりが発生することがある。この態様によれば、前記現像部とトナー収容部との間に空隙が形成されることにより現像部、トナー収容部および感光体が効果的に冷却されるので、前述のようなトナーのかたまりの発生を抑制することができる。
ここで示した種々の好ましい態様は、それら複数を組み合わせることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を用いてこの発明をさらに詳述する。なお、以下の説明は、すべての点で例示であって、この発明を限定するものと解されるべきではない。
【００２３】
≪画像形成装置の全体構成≫
まず、この発明に係る画像形成装置の全体構成について説明する。この発明に係る感光体、レーザー走査部、現像部、トナー収容部、縦搬送路、転写部、トナー搬送部の具体例を説明する。
図１は、本発明の画像形成装置の全体構成を模式的に示す説明図である。図６に示すように、画像形成装置は、大別すると原稿読取部１００、画像形成装置本体２００、後処理装置３００、シートスタック部４００から構成される。
【００２４】
上記原稿読取部１００は、透明な原稿台１０１に載置された原稿（図示せず）を読み取るもので、そのためにスキャナ光学系１１１が配されている。原稿の画像は、光電変換素子（ＣＣＤ（Charge Coupled Device)）１１５によって電気信号（画像信号）に変換される。
画像形成装置本体２００は、さらに画像形成部２１０と給送搬送部２２０に分けられる。画像形成部２１０は、前記画像信号に基づいて原稿の画像を形成する。給送搬送部２２０は、給送カセット２２１に印刷シートＰを収容すると共に収容された印刷シートＰを第１給送路２２５へ順次搬送する。第１給送路２２５へ搬送された印刷シートは、画像形成部２１０へ搬送される。
【００２５】
上記画像形成部２１０は、電子写真プロセス用の感光体ドラム２１１を有している。感光体ドラム２１１は、この発明の感光体に相当する。感光体ドラム２１１の周囲には、主帯電器２１５、この発明のレーザー走査部としてのＬＳＵ２０１、この発明の現像部としての現像装置２１２、転写ローラ２１３およびクリーニング装置２１４が配置されている。また、この発明のトナー収容部としてのトナーカートリッジ２１６が配置されている。現像装置２１２とトナーカートリッジ２１６とは、感光体ドラム２１１の一端側に配置されたトナー搬送パイプ２１７により連通している。転写ローラ２１３は、この発明の転写部に相当し、トナー搬送パイプ２１７はこの発明のトナー搬送部に相当する。
【００２６】
主帯電器２１５は、感光体ドラム２１１の周面を略均一に帯電させる。感光体ドラム２１１は、矢印方向に回転駆動される。その方向に沿って主帯電器２１５の下流側には、ＬＳＵ２０１からのレーザービームが照射される露光ポイントＬがある。前記画像信号に基づき出射光量が制御されたレーザービームによって露光されることにより感光体ドラム２１１の周面に静電潜像が形成される。露光ポイントＬの下流に側にある現像装置２１２は、形成された静電潜像をトナーにより可視像（トナー像）化する。この実施形態では、２成分現像を行うものとする。
【００２７】
現像装置２１２の下流側にある転写ローラ２１３は、印刷シートＰに現像されたトナー像を転写する。転写ローラ２１３は、縦搬送パス２２６の途中に配置されている。前記印刷シートＰは、レジストローラ２２９を通過し、縦搬送パス２２６の途中で転写ローラ２１３によりトナー像が転写され、その後立て搬送の終端に配置された定着ローラ２３０へ導かれる。縦搬送パス２２６は、この発明の縦搬送路に相当する。転写ローラ２１３の下流側にあるクリーニング装置２１４は、転写後の感光体ドラム２１１上に残留しているトナーを除去する。クリーニング装置は、縦搬送パス２２６の一部を構成している。なお、変形例として、転写ローラ２１３とクリーニング装置２１４の間に、感光体ドラム２１１上に残留している電荷を除去する除電器が配置されてもよい。その場合、クリーニング装置２１４に代えて除電器が立て搬送パス２２６の一部を構成する。
【００２８】
ここで、定着部の下方には、冷却用ダクト２４０が配置されている。ＬＳＵ２０１からのレーザービームは、原稿の画像を表す画像信号に基づき制御されると説明したが、この発明の画像形成装置はそれに限定されず、通信線を介して接続された外部のコンピュータ（図示せず）等の機器からの印刷データ、公衆回線を介して接続されるＦＡＸからのファクシミリデータに基づいて制御されてもよい。即ち、画像形成装置は、いわゆるデジタル複合機として機能してもよい。
【００２９】
転写ローラ２１３によってトナー像が転写された印刷シートＰは、定着ローラ２３０を通過する際に印刷シートＰ上にトナーが溶融固着され、シート搬送パス２３１、第２切替ゲート２３８、第１切替ゲート２３５、第１排出パス２３３および排出ローラ２３２を経て第１排出部２３４へ排出される。あるいは、印刷シートＰは、定着ローラ２３０の下流側に設けられた第１切替ゲート２３５によって後処理装置３００の第２排出パス３０１へ導かれ、エスケープパス３０２またはステイプルトレイ３０３を経てシートスタック部４００の第１シートスタックトレイ４０１または第２シートスタックトレイ４０２に排出される。
【００３０】
また、給送搬送部２２０には、シート搬送パス２３１に平行して反転搬送路２３７が設けられている。この反転搬送路２３７は、印刷シートＰの両面に画像を印刷する自動両面印刷機能のために設けられている。自動両面印刷の際、定着ローラ２３０を通過した印刷シートＰは、一旦排出ローラ２３２へ向けて搬送された後、その後端が第２切替ゲート２３８を通過したところで反対方向に搬送され、第２切替ゲート２３８によって反転搬送路２３７へ導かれた後に転写ローラ２１３の上流側に配置されたレジストローラ２２９まで搬送される。その後、印刷シートＰは、転写ローラ２１３を再び通過し、前回の通過と反対側のシート面にトナー像が転写される。トナー像が転写された印刷シートＰは、定着ローラ２３０を経て第１排出部２３４、第１シートスタックトレイ４０１または第２シートスタックトレイ４０２のいずれかに排出される。
【００３１】
≪冷却用ダクトの配置≫
【００３２】
図３は、この実施形態の画像形成装置において、また、感光体ドラム２１１の周辺に配置される、主帯電器２１５、ＬＳＵ２０１、現像装置２１２、トナーカートリッジ２１６、転写ローラ２１３、クリーニング装置２１４、定着ローラ２３０およびダクト２４０、２４２の配置を示す説明図である。図３に示すように、ダクト２４０は、定着ローラ２１３とトナーカートリッジ２１６との間に配置され、トナーカートリッジ２１６を定着ローラ２１３の熱から遮断している。また、ダクト２４２は、定着ローラ２１３とクリーニング装置２１４との間に配置され、クリーニング装置２１４を定着ローラ２１３の熱から遮断している。さらに、クリーニング装置２１４およびトナーカートリッジ２１６の下方には、感光体ドラム２１１、現像装置２１２が配置されており、ダクト２４０、２４２は、それらを定着ローラ２１３の熱から遮断している。
【００３３】
また、トナーカートリッジ２１６は、現像装置２１２の上方に配置され、かつ、トナーカートリッジ２１６と現像装置２１２との間に空隙が形成されるよう互いに分離して配置されている。その空隙をＬＳＵ２０１からの走査ビームが通過する。ＬＳＵ２０１は、現像装置２１２の左方に配置さている。露光ポイントは、主帯電器２１５のやや下流側にある。次に、ダクト２４０および２４２中の空気の流れについて説明する。
【００３４】
図７は、この実施形態の画像形成装置において、ダクト２４０および２４２内の空気の流れを示す説明図である。ダクト２４０および２４２内へ空気を取り入れる導入部は、装置手前側（図３の紙面の手前側）に配置されている。前記導入部は、主帯電器２１５などで発生したオゾンを含む空気をダクト２４０および２４２内へ取り入れる。図７で、矢印Ｄ１ａは、ダクト２４０へ導入される空気の流れを示す。また、矢印Ｄ２ａは、ダクト２４２へ導入される空気の流れを示す。各ダクト内に取り入れられた空気は、装置奥側（図３の紙面奥側）へ移動した後、L字型に曲がった流路部２４４を経て（図９も参照のこと）、装置背面側の排出部から機外へ排出される。図７で、矢印Ｄ１ｂは、ダクト２４０内の空気の流れを、矢印Ｄ２ｂは、ダクト２４２内の空気の流れをそれぞれ示す。また、矢印Ｄ３は、流路部２４４内の空気の流れを示す。前記排出部には、オゾン吸着フィルタ２４６および排気用ファン２４８が配されている。前記導入部から排出部への気流はこの排気用ファン２４８によって作り出される。定着ローラ２３０とトナーカートリッジ２１６との間は、ダクト２４０中を流れる冷えた空気のエアカーテンにより熱的に遮断される。同様に、定着ローラ２３０とクリーニング装置２１４との間もダクト２４２中を流れる空気により熱的に遮断される。
【００３５】
図８は、この実施形態に係るダクト２４０、２４２の詳細な断面形状を示す説明図である。図８に示すように、ダクトは、並行して伸びる２つの管部に分離されている。その一つは定着ローラ２３０が配置される部分とトナーカートリッジ２１６との間に配置される管部２４０であり、もう一つは定着ローラ２３０が配置される部分とクリーニング装置２１４との間に配置される管部２４２である。このように、全体として幅広のダクトを複数の管部に分離することにより、ダクト内の空気に乱れを生じさせることなく一方向、即ち、導入部から排出部へ移動させることが可能である。
【００３６】
図９および図１０は、この実施形態に係るダクト２４０、２４２およびL字流路部２４４の詳細な構成を示す説明図である。図９は、図８と同様の方向から見た場合の斜視図であり、図１０は、図９と視点を変えて本体手前側、左斜め下方からダクト２４０、２４２およびL字流路部２４４を見たときの斜視図である。図９，１０に示すように、ダクト２４０は図９に示す３つの部材から構成される。即ち、底部を構成するレール部材２４１ａ、天部および一方の側部を構成するダクト用部材２４１ｂ、他方の側部を構成するダクト用部材２４１ｃである。レール部材２４１ａは、クリーニング装置２１４、主帯電器２１５および感光体２１１が一体となってユニット化されたプロセスカートリッジを装置本体に対して抜き差しするためのガイドレールの機能を兼ねている。ただし、正確にいえば、ダクト２４０はそれら３つの部材に加えて、レール部材２４１に装着されるプロセスユニットの天面部で構成される。即ち、プロセスユニットが挿入されると、レール部材２４１ａ、ダクト用部材２４１ｂ、２４１ｃおよびプロセスユニットの天面部によってダクト２４１が形成される。
【００３７】
レール部材２４１ａの材質は、錫メッキ鋼板である。ダクト用部材２４１ｂも同様に錫メッキ鋼板からなる。ダクト用２４１ｂには、ドロワコネクタ２４５が取り付けられる。図１には図示していないが、この実施形態に係る画像形成装置は、転写部および定着部の付近で紙詰まりが発生した場合、詰まった印刷シートを除去するため縦搬送路よりも給紙側の部分を右側へ引き出せるように構成されている。前記ドロワコネクタは、この紙詰まり除去のために引き出し可能な部分、即ち、転写ローラ２１３および反転搬送路２３７の部分に配置される電気部品への配線を中継するコネクタである。ダクト用部材２４１ｂに取り付けられているのは、本体側のコネクタである。ダクト用部材２４１ｃはポリカーボネイト樹脂製の部材である。
【００３８】
なお、ダクト２４２は、ダクト用部材２４１ｂと２４１ｃから構成される。また、L字流路部２４４は、ダクト用部材２４１ｄと図示しない奥側のフレーム板金から構成される。ダクト用部材２４１ｄには、オゾン吸着フィルタ２４６の取り付け部分が形成されている。
【００３９】
≪冷却用ダクトによる温度上昇抑制効果の実験例≫
ここでは、冷却用ダクトによる温度上昇抑制効果について説明する。この実施形態に係る画像形成装置において、冷却用ダクトによる温度上昇抑制効果を検証するための実験をおこなった。実験は、図８，９，１０に示すダクト２４０および２４２を定着ローラ２３０とトナーカートリッジ２１６との間、定着ローラ２３０とクリーニング装置２１４との間にそれぞれ設けた場合とそうでない場合との温度上昇値の比較である。測定箇所は、クリーニング装置２１４内のクリーニングブレード部（Ａ）および廃トナースクリュー部（Ｂ）、および、現像装置２１２内の現像ドクタ部（Ｃ）である。図１１は、この実施形態における実験例における各温度測定箇所Ａ，Ｂ，Ｃを示す説明図である。図中に矢印でＡ，Ｂ，Ｃを示している。常温（25-26℃）の環境下で、両面印刷を連続して3時間（約８０００枚）行い、印刷動作の前後における温度差（温度上昇値、摂氏）を測定した。実験結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】
目標は、トナーのかたまりが発生しないよう、各部の温度上昇後の温度を50℃以下に抑えることである。印刷前の雰囲気温度が26℃であるから、温度上昇を24度以下に抑えることができれば目標を満足する。表１に示すように、ダクトを設けることにより、各部の温度上昇が24度以下に抑えられ、目標を満足することができた。
【００４２】
≪感光体の周囲の各ステーションの配置≫
続いて、感光体周辺の各ステーションの配置について説明する。図１に示す画像形成装置では、装置の小型化のために、感光体ドラム２１１の側方を縦方向に搬送される印刷シートにトナー像を転写するレイアウトを採用している。また、前記小型化のため、感光体の直径はできるだけ小さく設定されている。この実施形態では、感光体の直径は30ｍｍである。前述のように、電子写真プロセスの特性上、プロセス速度（感光体の周面の移動速度）を変えずに感光体を小径化する場合に問題となるのは感光体の減衰時間である。前記減衰時間は、異なる表現をすれば、感光体ドラム２１１の周面の一点が露光ポイントＬから現像装置２１１により静電潜像の可視像化が行われる位置（現像ポイント）へ移動するまでの移動時間である。所定のプロセス速度の条件下では、前記移動時間は、露光ポイントＬと現像ポイント間の感光体周面に沿う距離で決まる。
【００４３】
図２は、この実施形態の画像形成装置において、感光体ドラム２１１の周囲に配置される各ステーションの配置を示す説明図である。図２で、感光体ドラム２１１は、その回転軸を延長した遠方の点からみたときの形状を示している。図２には、主帯電器２１５、現像装置２１２、転写ローラ２１３、クリーニング装置２１４の配置を示している。クリーニング装置２１４の右側面は縦搬送パス２２６の一部を構成し、その部分には印刷シートＰを物理的に感光体ドラム２１１から分離する分離爪２２７が配置されている。
【００４４】
図２で、感光体ドラム２１１の周面上の露光ポイントにはＬ、現像ポイントにはＤの符号を付している。また、感光体ドラム２１１の周面に沿って露光ポイントＬから現像ポイントＤに至る距離にＰｌｄの記号を付している。さらに、感光体ドラム２１１の周面上の帯電が行われるポイントにＣ、転写が行われるポイントにＴの符号を付している。
【００４５】
減衰時間は、距離Ｐｌｄをプロセス速度で除した時間である。プロセス速度を変えずに感光体ドラム２１１を小径化するためには、感光体ドラム２１１の直径が小さくなっても距離Ｐｌｄを一定に保つ必要がある。そのためには、感光体ドラム２１１の回転軸からみたときの露光ポイントＬと現像ポイントＤのなす角度をより広くする必要がある。
【００４６】
感光体ドラム２１１の右側方に縦搬送パスを設けることを前提にした場合、転写ポイントＴおよびクリーニング装置２１４の配置は感光体ドラム２１１の径に依存することなく決まる。転写ポイントＴは、移動する印刷シートＰの表面にブレ、滲みや飛び散りを生じることなく微小なトナー粒を転写する必要がある。そして、転写された未定着トナーを定着ローラ２３０へ導く必要がある。このため、印刷シートＰの進行に無理な外力が加わらないようにしながら印刷シートＰを転写ポイントＴから定着ローラ２３０へ搬送する必要がある。必然的に、縦搬送パスは、印刷シートＰを直進させるような経路に決まる。
【００４７】
小径化に伴い露光ポイントＬと現像ポイントＤのなす角度を広げていくと、現像ポイントＤは縦搬送パス２２６の上流側（下方）に限りなく接近し、帯電ポイントＣおよび露光ポイントＤは縦搬送パス２２６の下流側（上方）に限りなく接近する。しかし、クリーニング装置２１４は、クリーニングブレードを感光体ドラム２１１の周面に鋭角に接触させ、かつ、回収されたトナーを搬出するためのスペースを要する。従って、その小型化には限度がある。また、現像装置２１２は、トナーカートリッジ２１６から供給されるトナーを現像ポイントＤへ均一に供給するための攪拌機構および対流機構を設ける必要がある。従って、その小型化には限度がある。これらの制約条件から、露光ポイントＬは、感光体の回転軸を含む水平面よりやや上方の位置が限度である。また、現像ポイントＤは、感光体の回転軸を含む鉛直面よりやや露光ポイントＬ寄りの位置が限度である。図２に示すとおりである。
【００４８】
ここで、小径化に伴いトナーカートリッジ２１６の配置が問題となる。トナーカートリッジ２１６は、重力に逆らわずにトナーを現像部へ供給することができるよう現像部の上方に配置することが望ましい。
【００４９】
≪現像装置および感光体ドラムの放熱用空隙≫
現像装置２１２内ではトナーが攪拌され、対流するのでその摩擦熱が発生する。それに加えて、自動両面印刷を行うと、第１面の転写後、定着ローラ２３０で熱せられた印刷シートが反転搬送路２３７を経て第２面の転写時に感光体ドラム２１１に接触する。多量の印刷シートに自動両面印刷を行うと、印刷シートから供給される熱によって感光体ドラム２１１の温度が次第に上昇する。
【００５０】
現像装置２１２は、現像ローラ２１２ａを有している。現像ローラ２１２ａは、その内部に磁石が配置され、磁石の作用によって周面上に磁気ブラシが形成される。現像ローラ２１２ａは感光体ドラム２１１の周面に対向して配置され、前記磁気ブラシが感光体ドラム２１１の周面と接触している。感光体ドラム２１１の温度が上昇すると、熱が磁気ブラシを経て現像ローラ２１２ａおよび現像装置内の現像剤（トナーおよびキャリア）に伝わる。印刷が終了して現像装置２１２の攪拌が停止した後も、磁気ブラシは感光体ドラム２１１と接触しており、感光体ドラム２１１の余熱によりトナーが熱せられる。そのような状態が長く続くと、現像装置２１１の内部でトナーのかたまりが発生し、印刷の画質に悪影響を与える。これを回避するためには、現像装置２１１の放熱性を高める必要がある。
【００５１】
前述のように、この実施形態では、トナーカートリッジ２１６と現像装置２１２とが互いに分離して配置されている。現像装置２１２の周囲に空隙が設けられているので、優れた放熱性が得られる。また、この空隙により感光体に向けて空気の流れを作ることができる。
【００５２】
ここで、本願発明の特徴をよりよく理解できるように、従来のレイアウトを説明する。図６は、従来の画像形成装置における現像装置、トナーカートリッジおよびＬＳＵの配置を示す説明図である。図６では、感光体ドラムに１２１１、現像装置に１２１２、トナーカートリッジに１２１６、ＬＳＵに１２０１の符号を付している。さらに、主帯電器に１２１５、転写ローラに１２１３、クリーニング装置に１２１４、定着ローラに１２３０の符号を付している。現像装置１２１２の直上には、トナーカートリッジ１２１６の一部が接触している。その接触部分には開口が設けられ、トナーカートリッジ１２１６からのトナーが開口を経て現像装置１２１２へ落下し、供給されるようになっている。
【００５３】
現像装置１２１２の周囲の空気はトナーカートリッジ１２１６で遮られて上昇が妨げられてしまう。この点、図３の画像形成装置は、現像装置２１２の上方が開放されており、放熱性に優れる。しかも、現像装置２１２の上方の空隙は走査ビームの経路として使用されており、感光体ドラム２１１の周囲の限られたスペースが有効に活用されている。また、図１のレイアウトと対応させるとわかるように、第１排出部２３４の下方のスペースに配置されるＬＳＵ２０１をより低い位置に配置できるので、この点でも画像形成装置の小型化に寄与する。
【００５４】
図５は、この実施形態に係るＬＳＵ２０１の内部構成、並びに、ＬＳＵ２０１、現像装置２１２、トナーカートリッジ２１６および感光体ドラム２１１の配置を示す説明図である。（ａ）は上方から見た図、（ｂ）は側方から見た図である。
図５に図示するように、レーザー光源としてのレーザダイオード２０１ａからレーザービームが出射される。出射されたレーザービームはコリメーターレンズ２０１ｂにより、主走査方向（略水平方向）に集光され、続いてシリンドリカルレンズ２０１ｃにより、副走査（略鉛直方向）方向に集光される。その後、レーザービームは回転する多面鏡（ポリゴンミラー）２０１ｄの鏡面に仕上げられた側面に入射し、反射される。ポリゴンミラー２０１ｃは、矢印Ａ方向に一定速度で回転している。ポリゴンミラー２０１ｄの回転に伴い、レーザービームの反射角は変化し、ポリゴンミラー２０１ｄから反射されたレーザービームは主走査方向に偏向された走査ビームとなる。走査ビームは、ｆθ特性を有するｆθレンズ２０１ｅ、２０１ｆを通り、さらに防塵ガラス２０１ｇを通ってＬＳＵ２０１から外部へ出射される。
【００５５】
出射された走査ビームは、現像装置２１２とその上方のトナーカートリッジ２１６の間の空隙を介して感光ドラム２１１に至り、その周面を主走査方向、即ち、感光体ドラム２１１の回転軸に沿う方向に走査する。感光体ドラム２１１は、矢印Ｂ方向に回転駆動される。走査ビームで露光されることにより、感光ドラム２１１の周面上に静電潜像が形成される。
【００５６】
≪露光ポイントのバラツキとＬＳＵの取付け≫
図３で、ＬＳＵ２０１内のレーザー発光部から感光体ドラム２１１の中心までの距離は５０ｍｍである。露光ポイントは、感光体の回転軸を含む水平面から２ｍｍ上方の周面に位置するように設計されている。ただし、画像形成装置が組み立てられた状態で感光体ドラム２１１とＬＳＵ２０１の取付けの誤差などがあるため、鉛直方向における露光ポイントＬの位置バラツキを幅３ｍｍの範囲で許容している。
【００５７】
図４は、この実施形態において、露光位置のバラツキの許容範囲を示す説明図である。図４（ａ）は、露光ポイントの基準位置が、感光体ドラム２１１の回転軸を通る水平面の上方２ｍｍにあり、バラツキの許容範囲が基準の露光ポイントＬを中心とする幅３ｍｍの範囲にあることを示している。現像装置２１１とトナーカートリッジ２１６の間の空隙は、このバラツキを考慮して所定距離を隔てるように決定される。
【００５８】
（ｂ）は、ＬＳＵ２０１から走査ビームが出射される位置がバラツキ許容範囲の上限位置であり、その位置から走査ビームが水平に照射されて露光ポイントがバラツキ許容範囲の上限Ｌ１になった場合、前記照射位置から走査ビームが感光体ドラム２１１の中心へ向けて照射されて露光ポイントがバラツキ許容範囲の下限付近Ｌ２になった場合を示している。ここで、露光ポイントＬ２の周面で反射された走査ビームがＬＳＵ２０１へ戻るとレーザーの光量が安定しないので好ましくない。そこで、（ｃ）に示すように、ＬＳＵは、水平面よりやや上方へ向けて走査ビームが走査されるように取付け基準が設定されている。一例では、水平から３°上方向が基準である。最大の傾き角度は、水平から５°上方である。このようにすれば、取付け誤差により露光ポイントの位置がＬ１からＬ２の範囲でばらついても、周面で反射された走査ビームがＬＳＵ２０１へ戻ることがない。従って、反射された走査ビームに起因して走査ビームの光量にバラツキが生じるのを回避することができる。
【００５９】
ここで、走査ビームを水平からやや上方に傾けて照射し、かつ、露光ポイントＬが感光体ドラム２１１の回転軸より上方へばらつくと、周面を露光するレーザービームのスポット形状が真円にならず、感光体ドラム２１１の回転方向に長い楕円形状になる。しかし、この実施形態に示すように、照射角度が水平から５°、露光ポイントＬが感光体ドラム２１１の回転軸を含む水平面から３ｍｍ上方の範囲内であれば、走査ビーム形状が画質に影響を及ぼす程ではない。
【００６０】
前述の条件（ＬＳＵの傾き角度５°、露光ポイントは上限位置）に基づいて、露光ポイントＬの走査ビームの照射方向と周面に垂直な方向とがなす最大の角度（露光傾き角度）を幾何学的に求めると約１７度である。露光傾き角度が大きくなると傾き方向のビーム径は大きくなるが、その大きさは露光傾き角度がゼロの場合に対して４％程度にすぎない。例えば、ビーム径が７０μｍの場合、３μｍ程度ビーム径が大きくなるにすぎない。経験上、この程度の露光傾き角度では、画質に影響が及ぶことはないといえる。
【００６１】
前述した実施の形態の他にも、この発明について種々の変形例があり得る。それらの変形例は、この発明の範囲に属さないと解されるべきものではない。この発明には、請求の範囲と均等の意味および前記範囲内でのすべての変形とが含まれるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の画像形成装置の全体構成を模式的に示す説明図である。
【図２】この実施形態の画像形成装置において、感光体ドラムの周囲に配置される各ステーションの配置を示す説明図である。
【図３】この実施形態の画像形成装置において、現像装置、トナーカートリッジおよびＬＳＵの配置を示す説明図である。
【図４】この実施形態において、露光位置のバラツキの許容範囲を示す説明図である。
【図５】この実施形態に係るＬＳＵの内部構成、並びに、ＬＳＵ、現像装置、トナーカートリッジおよび感光体ドラムの配置を示す説明図である。
【図６】従来の画像形成装置における現像装置、トナーカートリッジおよびＬＳＵの配置を示す説明図である。
【図７】この実施形態の画像形成装置において、ダクト内の空気の流れを示す説明図である。
【図８】この実施形態に係るダクトの詳細な断面形状を示す説明図である。
【図９】この実施形態に係るダクトおよびL字流路部の詳細な構成を示す第１の説明図である。
【図１０】この実施形態に係るダクトおよびL字流路部の詳細な構成を示す第２の説明図である。
【図１１】この実施形態における実験例における各温度測定箇所を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１００：原稿読取部
１０１：原稿台
１１１：スキャナ光学系
１１５：光電変換素子、ＣＣＤ
２００：画像形成装置本体
２０１：ＬＳＵ
２１０：画像形成部
２１１：感光体
２１２：現像装置
２１３：転写ローラ
２１４：クリーニング装置
２１５：主帯電器
２１６：トナーカートリッジ
２１７：トナー搬送パイプ
２２０：給送搬送部
２２１：給送カセット
２２５：第１給送路
２２６：縦搬送パス
２２７：分離爪
２２９：レジストローラ
２３０：定着ローラ
２３１：シート搬送パス
２３２：排出ローラ
２３３：第１排出パス
２３４：第１排出部
２３７：反転搬送路
２３８：第２切替ゲート
２４０：第１の冷却用ダクト
２４１ａ：レール部材
２４１ｂ、２４１ｃ、２４１ｄ：ダクト用部材
２４２：第２の冷却用ダクト
２４４：L字流路部
２４５：ドロワコネクタ
２４６：オゾン吸着フィルタ
２４８：排気用ファン
３００：後処理装置
３０１：第２排出パス
３０２：エスケープパス
３０３：ステイプルトレイ
４００：シートスタック部
４０１：第１シートスタックトレイ
４０２：第２シートスタックトレイ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像形成装置に関し、より詳細には画像形成装置における電子写真プロセス用の感光体、現像部、トナー収容部およびレーザー走査部の配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、装置の小型化のために電子写真プロセス用の感光体ドラムの小径化が進んでいる。中低速機では直径が30ｍｍ程度の感光体ドラムが一般的になりつつある。低コスト化の要請、省資源化の要請等がその背景にあり、また、感光体材料の特性および電子写真プロセス技術の技術的進歩がそれを可能にしている。
【０００３】
また、装置の小型化のため、印刷シートを縦方向に搬送するレイアウト（以下、縦搬送レイアウト）が採用されている（例えば、特許文献１参照）。
一方で、画像形成装置の高機能化も進んでおり、中低速機であっても自動両面印刷機能への対応は当然のようになされている。省資源化の要請がその背景にある。
【特許文献１】特開２００６−７８５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
感光体ドラムの小径化に伴い、感光体の周辺に配置される帯電、現像、転写、クリーニング等電子写真プロセスに係る各工程を実行するためのステーションが密集する。
感光体ドラム上で現像されたトナーは、前記印刷シートに転写された後定着部に導かれる。定着部は、前記トナーに熱を加えて溶融し印刷シート上に定着させる。このため、定着部にはトナーを溶融させるための熱源が設けられる。従って、定着部の近くに配置されたステーションは、画像形成動作中、定着部からの熱により高い雰囲気温度に置かれる。
定着部は、印刷シートが搬送される経路のうち、転写部の下流側に配置される。縦搬送レイアウトにおいては、印刷シートが転写部の下方から上方へ通過するので定着部は転写部の上方に配置される。装置の小型化のために定着部が転写部の近くに配置されると、定着部からの熱による各ステーションへの影響を考慮する必要がある。特に、トナーを扱う感光体、現像部、トナー収容部およびクリーニング部においてトナーのかたまりが発生するなどの悪影響が生じないよう十分に考慮する必要がある。これらを定着部の熱から効果的に遮断することのできる手法が望まれている。
また、多数の印刷シートに両面印刷を行うと第１面の印刷時に熱せられた印刷シートが第２面の転写時に感光体に接触し、それによって感光体ドラムが次第に熱せられる。感光体ドラムに与えられた熱は、それと接触する現像部へ伝わり、それによって現像部内でトナーのかたまりが発生することがある。これを回避するためには、放熱用の空気の流れを作ることが好ましい。
【０００５】
この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであって、感光体、現像部、トナー収容部およびクリーニング部を定着部の熱から効果的に遮断することにより小型化が実現可能な画像形成装置を提供するものである。また、感光体および現像部を効果的に放熱することのできる画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、電子写真プロセスによる画像形成に用いる環状の感光体と、前記周面に形成される静電潜像をトナーを用いて現像を行う現像部と、前記現像部へ供給するトナーを収容するトナー収容部と、前記感光体の周面上の一側部に接触し下方から上方へ通過する印刷シートに現像されたトナーの転写を行う転写部と、前記転写後、前記感光体の周面上に残留するトナーを回収するクリーニング部と、前記転写部を通過した後印刷シートが搬送される先に配置され、前記印刷シート上に転写されたトナーの熱による定着を行う定着部と、前記感光体、現像部、トナー収容部およびクリーニング部の少なくとも一部を前記定着部から熱的に隔てるべく前記定着部との間に配置される冷却用ダクトとを備えることを特徴とする画像形成装置を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の画像形成装置は、感光体、現像部、トナー収容部およびクリーニング部の少なくとも一部を前記定着部から熱的に隔てるべく前記定着部との間に配置される冷却用ダクトとを備えるので、感光体、現像部、トナー収容部およびクリーニング部を定着部の熱から効果的に遮断することができる。従って、熱によりトナーのかたまりが発生するといったような弊害の発生を回避しながら装置を小型化することができる。
【０００８】
この発明において、感光体は環状（エンドレス状）のものである。その代表例は、ドラム状のものである。しかし、その形状はこれに限定されるものではなく、無端ベルト状のものであってもよい。また、感光体は電子写真プロセスに適用可能なものであればその材質や物性は特に限定されない。画像形成時、感光体の周面は一方向（副走査方向）に移動する。ドラム状感光体では、ドラムの回転により周面が移動する。
【０００９】
現像に用いられるトナーは、一成分、二成分の種別を問わないが、現像部とトナー収容部が分離されて配置されることが極めて好ましい。現像部は、感光体の周面を現像するため周面と対向して主走査方向に延びるように配置される。トナー収容部は、現像部から所定距離を隔てて配置されることが極めて好ましい。前記所定距離は、少なくとも現像部とトナー収容部との間に形成される空隙を介して前記周面へ走査ビームを照射し得る距離であることが極めて好ましい。
【００１０】
転写部は、現像されたトナーを印刷シート上に転写する。この発明において、転写部は後述の実施形態のようにローラ転写方式を採用したものであってもよいが、特にこれに限定されるものでない。コロナ転写方式等、他の方式であってもよい。
クリーニング部は、転写後前記感光体の周面上に残留するトナーを回収し、感光体の周面を物理的にきれいな状態にする。この発明において、クリーニング部は後述の実施形態のようにブレードクリーニング方式を採用したものであってもよいが、特にこれに限定されるものでない。ブラシクリーニング方式等、他の方式であってもよい。
【００１１】
定着部は、印刷シート上に転写されたトナーを熱で溶融させ、前記印刷シート上に定着させる。この発明において、定着部は、後述の実施形態のように熱ローラ定着方式を採用したものであってもよいが、特にこれに限定されるものでない。熱源を備えたものであれば、フラッシュ定着方式など他の方式であってもよい。
【００１２】
以下、この発明の好ましい態様について説明する。
この発明の画像形成装置において、前記感光体、現像部、トナー収容部およびクリーニング部の少なくとも一部は装置本体に配されたレールに沿って抜き差し可能なユニットとして構成され、前記ダクトの少なくとも一部は、前記レール部分および／または前記ユニットの外装部分によって構成されてもよい。このようにすれば、ダクトを構成する部材を他の機能と兼用させることができるので、コスト的に有利であるだけでなく装置の小型化にも寄与する。
【００１３】
また、前記ダクトは、その一端部に排気用ファンが配置され、前記排気用ファンは前記ダクト内の空気をダクト外へ排出させるようにしてもよい。このようにすれば、ダクト内の空気を強制的に移動させることによりダクト内に絶えず冷えた空気を導入することができるので、限られたスペースであっても効果的に熱的な遮断を実現することができる。
【００１４】
さらにまた、前記ダクトは、並行して伸びる複数の管部を有していてもよい。このようにすれば、幅広形状のダクトを配置する場合にも、ダクト内の空気を導入部側から排気部側へスムーズに導くことができる。
【００１５】
前記定着部は、転写部の上方に配置され、前記クリーニング部は、転写部と定着部の間に配置され、前記現像部は、印刷シートが前記感光体に接触して通過する経路に対して転写部と反対側に配置され、前記トナー収容部は、前記現像部の上方に配置されてもよい。
【００１６】
また、前記静電潜像を形成するために感光体の周面を走査するレーザー走査部をさらに備え、前記トナー収容部は、前記現像部との間に空隙が形成されるよう前記現像部から所定距離を隔てた上方に配置され、前記レーザー走査部は前記空隙を介して前記感光体の周面をレーザービームで走査するようにしてもよい。このようにすれば、前記現像部、トナー収容部など感光体周辺の各ステーションが密集する部分に前記感光体に向けて空気の流れを作ることができる。従って、前記現像部、トナー収容部および感光体を効果的に冷却することができる。
さらに、前記レーザー走査部は、前記空隙を介して前記周面へ走査ビームを照射し前記周面を露光するので、前記空隙は走査ビームが通過する光路として無駄なく使用され装置の小型化を実現することができる。
【００１７】
なお、レーザー走査部は、前記周面の移動方向と直交する方向（主走査方向）にレーザービーム走査して前記周面を露光する。走査ビームが、主走査方向に感光体の周面を走査するので、トナー収容部は少なくともその一部が主走査方向と略平行に延びて現像部との間に空隙を形成する。
【００１８】
感光体ドラムの小径化を行う場合の最大のネックは感光体の減衰時間（走査ビームによって露光された部分の表面電位が安定するまでの時間）である。感光体ドラムを小径化する場合、所定の減衰時間を確保するためには感光体ドラムの中心軸からみたときの走査ビームによる露光位置−現像位置の角度をより広くする必要がある。
【００１９】
後に詳述する図１のように縦搬送レイアウトでは、現像部がドラムの下方に配置される。その場合、現像部の上方にトナー収容部を配置しようとすると、感光体ドラムの小径化に伴って走査ビームの光路が遮られるようになる。縦搬送レイアウトで、露光位置−現像位置の角度をより広く確保するためには、クリーナーと帯電チャージャを縦搬送路の下流側（転写部より上方の側）へ寄せ、露光位置をできるだけ上方に配置する必要がある。その一方で、現像部は縦搬送路の上流側（転写部より下方の側）に寄せる必要がある。しかし、実際にクリーナーと帯電チャージャを配置すると、露光位置はせいぜい感光体の中心軸に水平な面より上方に寄せられる程度である。ここで、トナー収容部は、現像部の上方に配置することが望ましい。重力に逆らわずトナーを現像部へ供給することができ機構的に無理がないからである。現像部の直上にトナー収容部を配置するのが最も単純である。
【００２０】
一方、現像部の放熱特性を改善するためには現像部周辺に放熱用の空隙を設けることが望ましく、その観点からトナー収容部を現像部から分離して配置するのが好ましい。そこで、現像部より上方に、現像部から所定距離を隔ててトナー収容部を配置し、レーザー走査部を現像部の側方に配置し、水平よりも斜め上方に走査ビームを照射するようにして現像部上方に形成された空隙を介して前記周面への露光を行うようにすれば、露光位置を帯電チャージャに寄せて上方に配置することができる。
そこで、このように各ステーションを配置すれことにより、現像部および感光体ドラムの放熱特性を改善し、また、無駄な空隙を作らずかつ所定の減衰時間を確保することによって小型化が可能な画像形成装置を実現することができる。
【００２１】
また、前記現像部は、感光体の中心軸と平行に伸びる領域で前記感光体の周面にトナーを接触させるように配置されてなり、前記現像部の一端側に配置され、トナー収容部と現像部とを連通させるトナー搬送部をさらに備え、前記トナー搬送部は、トナー収容部に収容されたトナーを現像部へ搬送するようにしてもよい。ここで、トナー搬送部はトナー収容部と一体に構成され、現像部を含む画像形成装置本体に対し着脱可能であってもよい。あるいは、トナー搬送部は感光体を含む画像形成装置本体に配置され、トナー収容部と現像部は、画像形成装置本体に対してそれぞれ着脱可能であってもよい。
さらにまた、前記印刷シートを下方から転写部へ導く縦搬送路と、前記定着部を通過した前記印刷シートを表裏反転させて前記転写部へ還流する反転搬送路とをさらに備え、前記縦搬送路は、前記転写部でトナーが転写された後に定着部、反転搬送路を経て還流させられた印刷シートを下方から前記転写部へ導くようにしてもよい。多数の印刷シートに両面印刷を行うと第１面の印刷時に熱せられた印刷シートが還流されて第２面の転写がされるとき、その印刷シートが感光体に接触することによって感光体ドラムが次第に熱せられる。感光体ドラムに与えられた熱は、それと接触する現像部へ伝わり、現像部内でトナーのかたまりが発生することがある。この態様によれば、前記現像部とトナー収容部との間に空隙が形成されることにより現像部、トナー収容部および感光体が効果的に冷却されるので、前述のようなトナーのかたまりの発生を抑制することができる。
ここで示した種々の好ましい態様は、それら複数を組み合わせることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を用いてこの発明をさらに詳述する。なお、以下の説明は、すべての点で例示であって、この発明を限定するものと解されるべきではない。
【００２３】
≪画像形成装置の全体構成≫
まず、この発明に係る画像形成装置の全体構成について説明する。この発明に係る感光体、レーザー走査部、現像部、トナー収容部、縦搬送路、転写部、トナー搬送部の具体例を説明する。
図１は、本発明の画像形成装置の全体構成を模式的に示す説明図である。図６に示すように、画像形成装置は、大別すると原稿読取部１００、画像形成装置本体２００、後処理装置３００、シートスタック部４００から構成される。
【００２４】
上記原稿読取部１００は、透明な原稿台１０１に載置された原稿（図示せず）を読み取るもので、そのためにスキャナ光学系１１１が配されている。原稿の画像は、光電変換素子（ＣＣＤ（Charge Coupled Device)）１１５によって電気信号（画像信号）に変換される。
画像形成装置本体２００は、さらに画像形成部２１０と給送搬送部２２０に分けられる。画像形成部２１０は、前記画像信号に基づいて原稿の画像を形成する。給送搬送部２２０は、給送カセット２２１に印刷シートＰを収容すると共に収容された印刷シートＰを第１給送路２２５へ順次搬送する。第１給送路２２５へ搬送された印刷シートは、画像形成部２１０へ搬送される。
【００２５】
上記画像形成部２１０は、電子写真プロセス用の感光体ドラム２１１を有している。感光体ドラム２１１は、この発明の感光体に相当する。感光体ドラム２１１の周囲には、主帯電器２１５、この発明のレーザー走査部としてのＬＳＵ２０１、この発明の現像部としての現像装置２１２、転写ローラ２１３およびクリーニング装置２１４が配置されている。また、この発明のトナー収容部としてのトナーカートリッジ２１６が配置されている。現像装置２１２とトナーカートリッジ２１６とは、感光体ドラム２１１の一端側に配置されたトナー搬送パイプ２１７により連通している。転写ローラ２１３は、この発明の転写部に相当し、トナー搬送パイプ２１７はこの発明のトナー搬送部に相当する。
【００２６】
主帯電器２１５は、感光体ドラム２１１の周面を略均一に帯電させる。感光体ドラム２１１は、矢印方向に回転駆動される。その方向に沿って主帯電器２１５の下流側には、ＬＳＵ２０１からのレーザービームが照射される露光ポイントＬがある。前記画像信号に基づき出射光量が制御されたレーザービームによって露光されることにより感光体ドラム２１１の周面に静電潜像が形成される。露光ポイントＬの下流に側にある現像装置２１２は、形成された静電潜像をトナーにより可視像（トナー像）化する。この実施形態では、２成分現像を行うものとする。
【００２７】
現像装置２１２の下流側にある転写ローラ２１３は、印刷シートＰに現像されたトナー像を転写する。転写ローラ２１３は、縦搬送パス２２６の途中に配置されている。前記印刷シートＰは、レジストローラ２２９を通過し、縦搬送パス２２６の途中で転写ローラ２１３によりトナー像が転写され、その後立て搬送の終端に配置された定着ローラ２３０へ導かれる。縦搬送パス２２６は、この発明の縦搬送路に相当する。転写ローラ２１３の下流側にあるクリーニング装置２１４は、転写後の感光体ドラム２１１上に残留しているトナーを除去する。クリーニング装置は、縦搬送パス２２６の一部を構成している。なお、変形例として、転写ローラ２１３とクリーニング装置２１４の間に、感光体ドラム２１１上に残留している電荷を除去する除電器が配置されてもよい。その場合、クリーニング装置２１４に代えて除電器が立て搬送パス２２６の一部を構成する。
【００２８】
ここで、定着部の下方には、冷却用ダクト２４０が配置されている。ＬＳＵ２０１からのレーザービームは、原稿の画像を表す画像信号に基づき制御されると説明したが、この発明の画像形成装置はそれに限定されず、通信線を介して接続された外部のコンピュータ（図示せず）等の機器からの印刷データ、公衆回線を介して接続されるＦＡＸからのファクシミリデータに基づいて制御されてもよい。即ち、画像形成装置は、いわゆるデジタル複合機として機能してもよい。
【００２９】
転写ローラ２１３によってトナー像が転写された印刷シートＰは、定着ローラ２３０を通過する際に印刷シートＰ上にトナーが溶融固着され、シート搬送パス２３１、第２切替ゲート２３８、第１切替ゲート２３５、第１排出パス２３３および排出ローラ２３２を経て第１排出部２３４へ排出される。あるいは、印刷シートＰは、定着ローラ２３０の下流側に設けられた第１切替ゲート２３５によって後処理装置３００の第２排出パス３０１へ導かれ、エスケープパス３０２またはステイプルトレイ３０３を経てシートスタック部４００の第１シートスタックトレイ４０１または第２シートスタックトレイ４０２に排出される。
【００３０】
また、給送搬送部２２０には、シート搬送パス２３１に平行して反転搬送路２３７が設けられている。この反転搬送路２３７は、印刷シートＰの両面に画像を印刷する自動両面印刷機能のために設けられている。自動両面印刷の際、定着ローラ２３０を通過した印刷シートＰは、一旦排出ローラ２３２へ向けて搬送された後、その後端が第２切替ゲート２３８を通過したところで反対方向に搬送され、第２切替ゲート２３８によって反転搬送路２３７へ導かれた後に転写ローラ２１３の上流側に配置されたレジストローラ２２９まで搬送される。その後、印刷シートＰは、転写ローラ２１３を再び通過し、前回の通過と反対側のシート面にトナー像が転写される。トナー像が転写された印刷シートＰは、定着ローラ２３０を経て第１排出部２３４、第１シートスタックトレイ４０１または第２シートスタックトレイ４０２のいずれかに排出される。
【００３１】
≪冷却用ダクトの配置≫
【００３２】
図３は、この実施形態の画像形成装置において、また、感光体ドラム２１１の周辺に配置される、主帯電器２１５、ＬＳＵ２０１、現像装置２１２、トナーカートリッジ２１６、転写ローラ２１３、クリーニング装置２１４、定着ローラ２３０およびダクト２４０、２４２の配置を示す説明図である。図３に示すように、ダクト２４０は、定着ローラ２１３とトナーカートリッジ２１６との間に配置され、トナーカートリッジ２１６を定着ローラ２１３の熱から遮断している。また、ダクト２４２は、定着ローラ２１３とクリーニング装置２１４との間に配置され、クリーニング装置２１４を定着ローラ２１３の熱から遮断している。さらに、クリーニング装置２１４およびトナーカートリッジ２１６の下方には、感光体ドラム２１１、現像装置２１２が配置されており、ダクト２４０、２４２は、それらを定着ローラ２１３の熱から遮断している。
【００３３】
また、トナーカートリッジ２１６は、現像装置２１２の上方に配置され、かつ、トナーカートリッジ２１６と現像装置２１２との間に空隙が形成されるよう互いに分離して配置されている。その空隙をＬＳＵ２０１からの走査ビームが通過する。ＬＳＵ２０１は、現像装置２１２の左方に配置さている。露光ポイントは、主帯電器２１５のやや下流側にある。次に、ダクト２４０および２４２中の空気の流れについて説明する。
【００３４】
図７は、この実施形態の画像形成装置において、ダクト２４０および２４２内の空気の流れを示す説明図である。ダクト２４０および２４２内へ空気を取り入れる導入部は、装置手前側（図３の紙面の手前側）に配置されている。前記導入部は、主帯電器２１５などで発生したオゾンを含む空気をダクト２４０および２４２内へ取り入れる。図７で、矢印Ｄ１ａは、ダクト２４０へ導入される空気の流れを示す。また、矢印Ｄ２ａは、ダクト２４２へ導入される空気の流れを示す。各ダクト内に取り入れられた空気は、装置奥側（図３の紙面奥側）へ移動した後、L字型に曲がった流路部２４４を経て（図９も参照のこと）、装置背面側の排出部から機外へ排出される。図７で、矢印Ｄ１ｂは、ダクト２４０内の空気の流れを、矢印Ｄ２ｂは、ダクト２４２内の空気の流れをそれぞれ示す。また、矢印Ｄ３は、流路部２４４内の空気の流れを示す。前記排出部には、オゾン吸着フィルタ２４６および排気用ファン２４８が配されている。前記導入部から排出部への気流はこの排気用ファン２４８によって作り出される。定着ローラ２３０とトナーカートリッジ２１６との間は、ダクト２４０中を流れる冷えた空気のエアカーテンにより熱的に遮断される。同様に、定着ローラ２３０とクリーニング装置２１４との間もダクト２４２中を流れる空気により熱的に遮断される。
【００３５】
図８は、この実施形態に係るダクト２４０、２４２の詳細な断面形状を示す説明図である。図８に示すように、ダクトは、並行して伸びる２つの管部に分離されている。その一つは定着ローラ２３０が配置される部分とトナーカートリッジ２１６との間に配置される管部２４０であり、もう一つは定着ローラ２３０が配置される部分とクリーニング装置２１４との間に配置される管部２４２である。このように、全体として幅広のダクトを複数の管部に分離することにより、ダクト内の空気に乱れを生じさせることなく一方向、即ち、導入部から排出部へ移動させることが可能である。
【００３６】
図９および図１０は、この実施形態に係るダクト２４０、２４２およびL字流路部２４４の詳細な構成を示す説明図である。図９は、図８と同様の方向から見た場合の斜視図であり、図１０は、図９と視点を変えて本体手前側、左斜め下方からダクト２４０、２４２およびL字流路部２４４を見たときの斜視図である。図９，１０に示すように、ダクト２４０は図９に示す３つの部材から構成される。即ち、底部を構成するレール部材２４１ａ、天部および一方の側部を構成するダクト用部材２４１ｂ、他方の側部を構成するダクト用部材２４１ｃである。レール部材２４１ａは、クリーニング装置２１４、主帯電器２１５および感光体２１１が一体となってユニット化されたプロセスカートリッジを装置本体に対して抜き差しするためのガイドレールの機能を兼ねている。ただし、正確にいえば、ダクト２４０はそれら３つの部材に加えて、レール部材２４１に装着されるプロセスユニットの天面部で構成される。即ち、プロセスユニットが挿入されると、レール部材２４１ａ、ダクト用部材２４１ｂ、２４１ｃおよびプロセスユニットの天面部によってダクト２４１が形成される。
【００３７】
レール部材２４１ａの材質は、錫メッキ鋼板である。ダクト用部材２４１ｂも同様に錫メッキ鋼板からなる。ダクト用２４１ｂには、ドロワコネクタ２４５が取り付けられる。図１には図示していないが、この実施形態に係る画像形成装置は、転写部および定着部の付近で紙詰まりが発生した場合、詰まった印刷シートを除去するため縦搬送路よりも給紙側の部分を右側へ引き出せるように構成されている。前記ドロワコネクタは、この紙詰まり除去のために引き出し可能な部分、即ち、転写ローラ２１３および反転搬送路２３７の部分に配置される電気部品への配線を中継するコネクタである。ダクト用部材２４１ｂに取り付けられているのは、本体側のコネクタである。ダクト用部材２４１ｃはポリカーボネイト樹脂製の部材である。
【００３８】
なお、ダクト２４２は、ダクト用部材２４１ｂと２４１ｃから構成される。また、L字流路部２４４は、ダクト用部材２４１ｄと図示しない奥側のフレーム板金から構成される。ダクト用部材２４１ｄには、オゾン吸着フィルタ２４６の取り付け部分が形成されている。
【００３９】
≪冷却用ダクトによる温度上昇抑制効果の実験例≫
ここでは、冷却用ダクトによる温度上昇抑制効果について説明する。この実施形態に係る画像形成装置において、冷却用ダクトによる温度上昇抑制効果を検証するための実験をおこなった。実験は、図８，９，１０に示すダクト２４０および２４２を定着ローラ２３０とトナーカートリッジ２１６との間、定着ローラ２３０とクリーニング装置２１４との間にそれぞれ設けた場合とそうでない場合との温度上昇値の比較である。測定箇所は、クリーニング装置２１４内のクリーニングブレード部（Ａ）および廃トナースクリュー部（Ｂ）、および、現像装置２１２内の現像ドクタ部（Ｃ）である。図１１は、この実施形態における実験例における各温度測定箇所Ａ，Ｂ，Ｃを示す説明図である。図中に矢印でＡ，Ｂ，Ｃを示している。常温（25-26℃）の環境下で、両面印刷を連続して3時間（約８０００枚）行い、印刷動作の前後における温度差（温度上昇値、摂氏）を測定した。実験結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】
目標は、トナーのかたまりが発生しないよう、各部の温度上昇後の温度を50℃以下に抑えることである。印刷前の雰囲気温度が26℃であるから、温度上昇を24度以下に抑えることができれば目標を満足する。表１に示すように、ダクトを設けることにより、各部の温度上昇が24度以下に抑えられ、目標を満足することができた。
【００４２】
≪感光体の周囲の各ステーションの配置≫
続いて、感光体周辺の各ステーションの配置について説明する。図１に示す画像形成装置では、装置の小型化のために、感光体ドラム２１１の側方を縦方向に搬送される印刷シートにトナー像を転写するレイアウトを採用している。また、前記小型化のため、感光体の直径はできるだけ小さく設定されている。この実施形態では、感光体の直径は30ｍｍである。前述のように、電子写真プロセスの特性上、プロセス速度（感光体の周面の移動速度）を変えずに感光体を小径化する場合に問題となるのは感光体の減衰時間である。前記減衰時間は、異なる表現をすれば、感光体ドラム２１１の周面の一点が露光ポイントＬから現像装置２１１により静電潜像の可視像化が行われる位置（現像ポイント）へ移動するまでの移動時間である。所定のプロセス速度の条件下では、前記移動時間は、露光ポイントＬと現像ポイント間の感光体周面に沿う距離で決まる。
【００４３】
図２は、この実施形態の画像形成装置において、感光体ドラム２１１の周囲に配置される各ステーションの配置を示す説明図である。図２で、感光体ドラム２１１は、その回転軸を延長した遠方の点からみたときの形状を示している。図２には、主帯電器２１５、現像装置２１２、転写ローラ２１３、クリーニング装置２１４の配置を示している。クリーニング装置２１４の右側面は縦搬送パス２２６の一部を構成し、その部分には印刷シートＰを物理的に感光体ドラム２１１から分離する分離爪２２７が配置されている。
【００４４】
図２で、感光体ドラム２１１の周面上の露光ポイントにはＬ、現像ポイントにはＤの符号を付している。また、感光体ドラム２１１の周面に沿って露光ポイントＬから現像ポイントＤに至る距離にＰｌｄの記号を付している。さらに、感光体ドラム２１１の周面上の帯電が行われるポイントにＣ、転写が行われるポイントにＴの符号を付している。
【００４５】
減衰時間は、距離Ｐｌｄをプロセス速度で除した時間である。プロセス速度を変えずに感光体ドラム２１１を小径化するためには、感光体ドラム２１１の直径が小さくなっても距離Ｐｌｄを一定に保つ必要がある。そのためには、感光体ドラム２１１の回転軸からみたときの露光ポイントＬと現像ポイントＤのなす角度をより広くする必要がある。
【００４６】
感光体ドラム２１１の右側方に縦搬送パスを設けることを前提にした場合、転写ポイントＴおよびクリーニング装置２１４の配置は感光体ドラム２１１の径に依存することなく決まる。転写ポイントＴは、移動する印刷シートＰの表面にブレ、滲みや飛び散りを生じることなく微小なトナー粒を転写する必要がある。そして、転写された未定着トナーを定着ローラ２３０へ導く必要がある。このため、印刷シートＰの進行に無理な外力が加わらないようにしながら印刷シートＰを転写ポイントＴから定着ローラ２３０へ搬送する必要がある。必然的に、縦搬送パスは、印刷シートＰを直進させるような経路に決まる。
【００４７】
小径化に伴い露光ポイントＬと現像ポイントＤのなす角度を広げていくと、現像ポイントＤは縦搬送パス２２６の上流側（下方）に限りなく接近し、帯電ポイントＣおよび露光ポイントＤは縦搬送パス２２６の下流側（上方）に限りなく接近する。しかし、クリーニング装置２１４は、クリーニングブレードを感光体ドラム２１１の周面に鋭角に接触させ、かつ、回収されたトナーを搬出するためのスペースを要する。従って、その小型化には限度がある。また、現像装置２１２は、トナーカートリッジ２１６から供給されるトナーを現像ポイントＤへ均一に供給するための攪拌機構および対流機構を設ける必要がある。従って、その小型化には限度がある。これらの制約条件から、露光ポイントＬは、感光体の回転軸を含む水平面よりやや上方の位置が限度である。また、現像ポイントＤは、感光体の回転軸を含む鉛直面よりやや露光ポイントＬ寄りの位置が限度である。図２に示すとおりである。
【００４８】
ここで、小径化に伴いトナーカートリッジ２１６の配置が問題となる。トナーカートリッジ２１６は、重力に逆らわずにトナーを現像部へ供給することができるよう現像部の上方に配置することが望ましい。
【００４９】
≪現像装置および感光体ドラムの放熱用空隙≫
現像装置２１２内ではトナーが攪拌され、対流するのでその摩擦熱が発生する。それに加えて、自動両面印刷を行うと、第１面の転写後、定着ローラ２３０で熱せられた印刷シートが反転搬送路２３７を経て第２面の転写時に感光体ドラム２１１に接触する。多量の印刷シートに自動両面印刷を行うと、印刷シートから供給される熱によって感光体ドラム２１１の温度が次第に上昇する。
【００５０】
現像装置２１２は、現像ローラ２１２ａを有している。現像ローラ２１２ａは、その内部に磁石が配置され、磁石の作用によって周面上に磁気ブラシが形成される。現像ローラ２１２ａは感光体ドラム２１１の周面に対向して配置され、前記磁気ブラシが感光体ドラム２１１の周面と接触している。感光体ドラム２１１の温度が上昇すると、熱が磁気ブラシを経て現像ローラ２１２ａおよび現像装置内の現像剤（トナーおよびキャリア）に伝わる。印刷が終了して現像装置２１２の攪拌が停止した後も、磁気ブラシは感光体ドラム２１１と接触しており、感光体ドラム２１１の余熱によりトナーが熱せられる。そのような状態が長く続くと、現像装置２１１の内部でトナーのかたまりが発生し、印刷の画質に悪影響を与える。これを回避するためには、現像装置２１１の放熱性を高める必要がある。
【００５１】
前述のように、この実施形態では、トナーカートリッジ２１６と現像装置２１２とが互いに分離して配置されている。現像装置２１２の周囲に空隙が設けられているので、優れた放熱性が得られる。また、この空隙により感光体に向けて空気の流れを作ることができる。
【００５２】
ここで、本願発明の特徴をよりよく理解できるように、従来のレイアウトを説明する。図６は、従来の画像形成装置における現像装置、トナーカートリッジおよびＬＳＵの配置を示す説明図である。図６では、感光体ドラムに１２１１、現像装置に１２１２、トナーカートリッジに１２１６、ＬＳＵに１２０１の符号を付している。さらに、主帯電器に１２１５、転写ローラに１２１３、クリーニング装置に１２１４、定着ローラに１２３０の符号を付している。現像装置１２１２の直上には、トナーカートリッジ１２１６の一部が接触している。その接触部分には開口が設けられ、トナーカートリッジ１２１６からのトナーが開口を経て現像装置１２１２へ落下し、供給されるようになっている。
【００５３】
現像装置１２１２の周囲の空気はトナーカートリッジ１２１６で遮られて上昇が妨げられてしまう。この点、図３の画像形成装置は、現像装置２１２の上方が開放されており、放熱性に優れる。しかも、現像装置２１２の上方の空隙は走査ビームの経路として使用されており、感光体ドラム２１１の周囲の限られたスペースが有効に活用されている。また、図１のレイアウトと対応させるとわかるように、第１排出部２３４の下方のスペースに配置されるＬＳＵ２０１をより低い位置に配置できるので、この点でも画像形成装置の小型化に寄与する。
【００５４】
図５は、この実施形態に係るＬＳＵ２０１の内部構成、並びに、ＬＳＵ２０１、現像装置２１２、トナーカートリッジ２１６および感光体ドラム２１１の配置を示す説明図である。（ａ）は上方から見た図、（ｂ）は側方から見た図である。
図５に図示するように、レーザー光源としてのレーザダイオード２０１ａからレーザービームが出射される。出射されたレーザービームはコリメーターレンズ２０１ｂにより、主走査方向（略水平方向）に集光され、続いてシリンドリカルレンズ２０１ｃにより、副走査（略鉛直方向）方向に集光される。その後、レーザービームは回転する多面鏡（ポリゴンミラー）２０１ｄの鏡面に仕上げられた側面に入射し、反射される。ポリゴンミラー２０１ｃは、矢印Ａ方向に一定速度で回転している。ポリゴンミラー２０１ｄの回転に伴い、レーザービームの反射角は変化し、ポリゴンミラー２０１ｄから反射されたレーザービームは主走査方向に偏向された走査ビームとなる。走査ビームは、ｆθ特性を有するｆθレンズ２０１ｅ、２０１ｆを通り、さらに防塵ガラス２０１ｇを通ってＬＳＵ２０１から外部へ出射される。
【００５５】
出射された走査ビームは、現像装置２１２とその上方のトナーカートリッジ２１６の間の空隙を介して感光ドラム２１１に至り、その周面を主走査方向、即ち、感光体ドラム２１１の回転軸に沿う方向に走査する。感光体ドラム２１１は、矢印Ｂ方向に回転駆動される。走査ビームで露光されることにより、感光ドラム２１１の周面上に静電潜像が形成される。
【００５６】
≪露光ポイントのバラツキとＬＳＵの取付け≫
図３で、ＬＳＵ２０１内のレーザー発光部から感光体ドラム２１１の中心までの距離は５０ｍｍである。露光ポイントは、感光体の回転軸を含む水平面から２ｍｍ上方の周面に位置するように設計されている。ただし、画像形成装置が組み立てられた状態で感光体ドラム２１１とＬＳＵ２０１の取付けの誤差などがあるため、鉛直方向における露光ポイントＬの位置バラツキを幅３ｍｍの範囲で許容している。
【００５７】
図４は、この実施形態において、露光位置のバラツキの許容範囲を示す説明図である。図４（ａ）は、露光ポイントの基準位置が、感光体ドラム２１１の回転軸を通る水平面の上方２ｍｍにあり、バラツキの許容範囲が基準の露光ポイントＬを中心とする幅３ｍｍの範囲にあることを示している。現像装置２１１とトナーカートリッジ２１６の間の空隙は、このバラツキを考慮して所定距離を隔てるように決定される。
【００５８】
（ｂ）は、ＬＳＵ２０１から走査ビームが出射される位置がバラツキ許容範囲の上限位置であり、その位置から走査ビームが水平に照射されて露光ポイントがバラツキ許容範囲の上限Ｌ１になった場合、前記照射位置から走査ビームが感光体ドラム２１１の中心へ向けて照射されて露光ポイントがバラツキ許容範囲の下限付近Ｌ２になった場合を示している。ここで、露光ポイントＬ２の周面で反射された走査ビームがＬＳＵ２０１へ戻るとレーザーの光量が安定しないので好ましくない。そこで、（ｃ）に示すように、ＬＳＵは、水平面よりやや上方へ向けて走査ビームが走査されるように取付け基準が設定されている。一例では、水平から３°上方向が基準である。最大の傾き角度は、水平から５°上方である。このようにすれば、取付け誤差により露光ポイントの位置がＬ１からＬ２の範囲でばらついても、周面で反射された走査ビームがＬＳＵ２０１へ戻ることがない。従って、反射された走査ビームに起因して走査ビームの光量にバラツキが生じるのを回避することができる。
【００５９】
ここで、走査ビームを水平からやや上方に傾けて照射し、かつ、露光ポイントＬが感光体ドラム２１１の回転軸より上方へばらつくと、周面を露光するレーザービームのスポット形状が真円にならず、感光体ドラム２１１の回転方向に長い楕円形状になる。しかし、この実施形態に示すように、照射角度が水平から５°、露光ポイントＬが感光体ドラム２１１の回転軸を含む水平面から３ｍｍ上方の範囲内であれば、走査ビーム形状が画質に影響を及ぼす程ではない。
【００６０】
前述の条件（ＬＳＵの傾き角度５°、露光ポイントは上限位置）に基づいて、露光ポイントＬの走査ビームの照射方向と周面に垂直な方向とがなす最大の角度（露光傾き角度）を幾何学的に求めると約１７度である。露光傾き角度が大きくなると傾き方向のビーム径は大きくなるが、その大きさは露光傾き角度がゼロの場合に対して４％程度にすぎない。例えば、ビーム径が７０μｍの場合、３μｍ程度ビーム径が大きくなるにすぎない。経験上、この程度の露光傾き角度では、画質に影響が及ぶことはないといえる。
【００６１】
前述した実施の形態の他にも、この発明について種々の変形例があり得る。それらの変形例は、この発明の範囲に属さないと解されるべきものではない。この発明には、請求の範囲と均等の意味および前記範囲内でのすべての変形とが含まれるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の画像形成装置の全体構成を模式的に示す説明図である。
【図２】この実施形態の画像形成装置において、感光体ドラムの周囲に配置される各ステーションの配置を示す説明図である。
【図３】この実施形態の画像形成装置において、現像装置、トナーカートリッジおよびＬＳＵの配置を示す説明図である。
【図４】この実施形態において、露光位置のバラツキの許容範囲を示す説明図である。
【図５】この実施形態に係るＬＳＵの内部構成、並びに、ＬＳＵ、現像装置、トナーカートリッジおよび感光体ドラムの配置を示す説明図である。
【図６】従来の画像形成装置における現像装置、トナーカートリッジおよびＬＳＵの配置を示す説明図である。
【図７】この実施形態の画像形成装置において、ダクト内の空気の流れを示す説明図である。
【図８】この実施形態に係るダクトの詳細な断面形状を示す説明図である。
【図９】この実施形態に係るダクトおよびL字流路部の詳細な構成を示す第１の説明図である。
【図１０】この実施形態に係るダクトおよびL字流路部の詳細な構成を示す第２の説明図である。
【図１１】この実施形態における実験例における各温度測定箇所を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１００：原稿読取部
１０１：原稿台
１１１：スキャナ光学系
１１５：光電変換素子、ＣＣＤ
２００：画像形成装置本体
２０１：ＬＳＵ
２１０：画像形成部
２１１：感光体
２１２：現像装置
２１３：転写ローラ
２１４：クリーニング装置
２１５：主帯電器
２１６：トナーカートリッジ
２１７：トナー搬送パイプ
２２０：給送搬送部
２２１：給送カセット
２２５：第１給送路
２２６：縦搬送パス
２２７：分離爪
２２９：レジストローラ
２３０：定着ローラ
２３１：シート搬送パス
２３２：排出ローラ
２３３：第１排出パス
２３４：第１排出部
２３７：反転搬送路
２３８：第２切替ゲート
２４０：第１の冷却用ダクト
２４１ａ：レール部材
２４１ｂ、２４１ｃ、２４１ｄ：ダクト用部材
２４２：第２の冷却用ダクト
２４４：L字流路部
２４５：ドロワコネクタ
２４６：オゾン吸着フィルタ
２４８：排気用ファン
３００：後処理装置
３０１：第２排出パス
３０２：エスケープパス
３０３：ステイプルトレイ
４００：シートスタック部
４０１：第１シートスタックトレイ
４０２：第２シートスタックトレイ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真プロセスによる画像形成に用いる環状の感光体と、
前記周面に形成される静電潜像をトナーを用いて現像を行う現像部と、
前記現像部へ供給するトナーを収容するトナー収容部と、
前記感光体の周面上の一側部に接触し下方から上方へ通過する印刷シートに現像されたトナーの転写を行う転写部と、
前記転写後、前記感光体の周面上に残留するトナーを回収するクリーニング部と、
前記転写部を通過した後印刷シートが搬送される先に配置され、前記印刷シート上に転写されたトナーの熱による定着を行う定着部と、
前記感光体、現像部、トナー収容部およびクリーニング部の少なくとも一部を前記定着部から熱的に隔てるべく前記定着部との間に配置される冷却用ダクトとを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記感光体、現像部、トナー収容部およびクリーニング部の少なくとも一部は装置本体に配されたレールに沿って抜き差し可能なユニットとして構成され、
前記ダクトの少なくとも一部は、前記レール部分および／または前記ユニットの外装部分によって構成される請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記ダクトは、その一端部に排気用ファンが配置され、前記排気用ファンは前記ダクト内の空気をダクト外へ排出させる請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記ダクトは、並行して伸びる複数の管部を有する請求項１〜３のいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記定着部は、転写部の上方に配置され、
前記クリーニング部は、転写部と定着部の間に配置され、
前記現像部は、印刷シートが前記感光体に接触して通過する経路に対して転写部と反対側に配置され、
前記トナー収容部は、前記現像部の上方に配置される請求項１〜４のいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記静電潜像を形成するために感光体の周面を走査するレーザー走査部をさらに備え、
前記トナー収容部は、前記現像部との間に空隙が形成されるよう前記現像部から所定距離を隔てた上方に配置され、
前記レーザー走査部は前記空隙を介して前記感光体の周面をレーザービームで走査する請求項１〜５のいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記現像部は、感光体の中心軸と平行に伸びる領域で前記感光体の周面にトナーを接触させるように配置されてなり、
前記現像部の一端側に配置され、トナー収容部と現像部とを連通させるトナー搬送部をさらに備え、
前記トナー搬送部は、トナー収容部に収容されたトナーを現像部へ搬送する請求項１〜６のいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記印刷シートを下方から転写部へ導く縦搬送路と、
前記定着部を通過した前記印刷シートを表裏反転させて前記転写部へ還流する反転搬送路とをさらに備え、
前記縦搬送路は、前記転写部でトナーが転写された後に定着部、反転搬送路を経て還流させられた印刷シートを下方から前記転写部へ導く請求項１〜７のいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項１】
電子写真プロセスによる画像形成に用いる環状の感光体と、
前記周面に形成される静電潜像をトナーを用いて現像を行う現像部と、
前記現像部へ供給するトナーを収容するトナー収容部と、
前記感光体の周面上の一側部に接触し下方から上方へ通過する印刷シートに現像されたトナーの転写を行う転写部と、
前記転写後、前記感光体の周面上に残留するトナーを回収するクリーニング部と、
前記転写部を通過した後印刷シートが搬送される先に配置され、前記印刷シート上に転写されたトナーの熱による定着を行う定着部と、
前記感光体、現像部、トナー収容部およびクリーニング部の少なくとも一部を前記定着部から熱的に隔てるべく前記定着部との間に配置される冷却用ダクトとを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記感光体、現像部、トナー収容部およびクリーニング部の少なくとも一部は装置本体に配されたレールに沿って抜き差し可能なユニットとして構成され、
前記ダクトの少なくとも一部は、前記レール部分および／または前記ユニットの外装部分によって構成される請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記ダクトは、その一端部に排気用ファンが配置され、前記排気用ファンは前記ダクト内の空気をダクト外へ排出させる請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記ダクトは、並行して伸びる複数の管部を有する請求項１〜３のいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記定着部は、転写部の上方に配置され、
前記クリーニング部は、転写部と定着部の間に配置され、
前記現像部は、印刷シートが前記感光体に接触して通過する経路に対して転写部と反対側に配置され、
前記トナー収容部は、前記現像部の上方に配置される請求項１〜４のいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記静電潜像を形成するために感光体の周面を走査するレーザー走査部をさらに備え、
前記トナー収容部は、前記現像部との間に空隙が形成されるよう前記現像部から所定距離を隔てた上方に配置され、
前記レーザー走査部は前記空隙を介して前記感光体の周面をレーザービームで走査する請求項１〜５のいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記現像部は、感光体の中心軸と平行に伸びる領域で前記感光体の周面にトナーを接触させるように配置されてなり、
前記現像部の一端側に配置され、トナー収容部と現像部とを連通させるトナー搬送部をさらに備え、
前記トナー搬送部は、トナー収容部に収容されたトナーを現像部へ搬送する請求項１〜６のいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記印刷シートを下方から転写部へ導く縦搬送路と、
前記定着部を通過した前記印刷シートを表裏反転させて前記転写部へ還流する反転搬送路とをさらに備え、
前記縦搬送路は、前記転写部でトナーが転写された後に定着部、反転搬送路を経て還流させられた印刷シートを下方から前記転写部へ導く請求項１〜７のいずれか一つに記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−４４１６０（Ｐ２０１０−４４１６０Ａ）
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０６９４６（Ｐ２００８−２０６９４６）
【出願日】平成２０年８月１１日（２００８．８．１１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月１１日（２００８．８．１１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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