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公開番号2021026036
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210222
出願番号2019141377
出願日20190731
発明の名称画像形成装置
出願人株式会社リコー
代理人個人
主分類G03G 21/00 20060101AFI20210125BHJP(写真;映画;光波以外の波を使用する類似技術;電子写真;ホログラフイ)
要約【課題】温度変化抑制対象部材の温度低下を長期間抑制する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、像担持体10Y、10C、10M、10Bkと、像担持体を帯電する帯電手段と、像担持体上の潜像を現像する現像手段と、像担持体の表面をクリーニングするクリーニング手段と、温度変化抑制対象部材の温度変化を抑制する温度変化抑制部材70とを備えている。温度変化抑制対象部材は、像担持体、帯電手段、現像手段およびクリーニング手段の少なくともひとつであり、温度変化抑制部材を、温度変化抑制対象部材の外周面に近接対向配置または接触配置した。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
像担持体と、
前記像担持体を帯電する帯電手段と、
前記像担持体上の潜像を現像する現像手段と、
前記像担持体の表面をクリーニングするクリーニング手段と、
温度変化抑制対象部材の温度変化を抑制する温度変化抑制部材とを備えた画像形成装置において、
前記温度変化抑制対象部材が、前記像担持体、前記帯電手段、前記現像手段および前記クリーニング手段の少なくともひとつであり、
前記温度変化抑制部材を、前記温度変化抑制対象部材の外周面に近接対向配置または接触配置したことを特徴とする画像形成装置。
続きを表示(約 2,000 文字)【請求項2】
請求項1に記載の画像形成装置において、
前記温度変化抑制部材は、潜熱蓄熱材または断熱材であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項3】
請求項1または2に記載の画像形成装置において、
前記温度変化抑制部材を複数備え、
複数の前記温度変化抑制部材の少なくともひとつは、潜熱蓄熱材であり、残りは、断熱材であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項4】
温度変化抑制対象部材の温度変化を抑制する温度変化抑制部材を備えた画像形成装置において、
前記温度変化抑制部材を複数備え、
複数の前記温度変化抑制部材の少なくともひとつは、潜熱蓄熱材であり、残りは、断熱材であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項5】
請求項4に記載の画像形成装置において、
前記潜熱蓄熱材と前記断熱材を、前記温度変化抑制対象部材の近くに配置したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項6】
請求項3乃至5いずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記断熱材を、前記温度変化抑制対象部材に対して前記潜熱蓄熱材よりも外側に配置したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項7】
請求項1乃至6いずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記温度変化抑制部材は、前記温度変化抑制対象部材の長手方向に渡って延びるよう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8】
請求項1乃至7いずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記温度変化抑制部材を、前記温度変化抑制対象部材の鉛直方向下側に配置したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項9】
請求項1乃至8いずれか一項に記載の画像形成装置において、
像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体上の潜像を現像する現像手段と、前記像担持体の表面をクリーニングするクリーニング手段とを一体に保持し、装置本体に対して着脱可能な作像ユニットを備え、
前記作像ユニットに前記温度変化抑制部材を配置した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において、
前記作像ユニットに複数の温度変化抑制部材を配置し、
複数の前記温度変化抑制部材の少なくともひとつは、潜熱蓄熱材であり、残りは、断熱材であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項11】
温度変化抑制対象部材の温度変化を抑制する温度変化抑制部材を備えた画像形成装置において、
前記温度変化抑制部材を、装置本体に対して着脱自在に設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項12】
請求項11に記載の画像形成装置において、
記録媒体を収納する複数の給紙カセットを備え、
前記温度変化抑制部材を、複数の給紙カセットの少なくともひとつに収納したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項13】
請求項12に記載の画像形成装置において、
複数の給紙カセットのうち、最上段の給紙カセットに前記温度変化抑制部材を収納したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項14】
請求項11乃至13いずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記温度変化抑制部材が潜熱蓄熱材であり、
外気温、前記温度変化抑制部材の温度および前記温度変化抑制対象部材の温度の少なくともひとつに基づいて、前記温度変化抑制部材の着脱を指示することを特徴とする画像形成装置。
【請求項15】
請求項14に記載の画像形成装置において、
前記外気温と、前記温度変化抑制部材の温度とを比較して前記温度変化抑制部材の着脱を指示することを特徴とする画像形成装置。
【請求項16】
記録媒体トナー像を作像する作像手段と、前記作像手段で生じた廃トナーを収容する廃トナー容器とを備える画像形成装置において、
前記廃トナー容器が収納された廃トナー容器収容部に温度変化抑制部材を配置したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項17】
請求項1乃至16いずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記温度変化抑制部材として、融点が20℃以上30℃以下の潜熱蓄熱材を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項18】
請求項1乃至17いずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記温度変化抑制部材として、融点が空調管理されたオフィス環境で使用される温度であるオフィス標準温度よりも低い潜熱蓄熱材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】
本発明は画像形成装置に関するものである。
続きを表示(約 7,300 文字)【背景技術】
【0002】
従来、像担持体と、像担持体を帯電する帯電手段と、像担持体上の潜像を現像する現像手段と、像担持体の表面をクリーニングするクリーニング手段と、温度変化抑制対象部材の温度変化を抑制する温度変化抑制部材とを備えた画像形成装置が知られている。
【0003】
特許文献1には、上記画像形成装置として、温度変化抑制対象部材としての像担持体の内部に温度変化抑制部材としての潜熱蓄熱材を充填したものが記載されている。画像形成装置使用時には、潜熱蓄熱材が熱を蓄熱し、不使用時には、潜熱蓄熱材からの放熱により、像担持体を暖めることで温度低下を抑制することができると記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1に記載の画像形成装置においては、温度変化抑制対象部材の温度低下を抑制できる期間が十分ではない場合があった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上述した課題を解決するために、本発明は、像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体上の潜像を現像する現像手段と、前記像担持体の表面をクリーニングするクリーニング手段と、温度変化抑制対象部材の温度変化を抑制する温度変化抑制部材とを備えた画像形成装置において、温度変化抑制対象部材が、前記像担持体、前記帯電手段、前記現像手段および前記クリーニング手段の少なくともひとつであり、前記温度変化抑制部材を、前記温度変化抑制対象部材の外周面に近接対向配置または接触配置したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、温度変化抑制対象部材の温度低下を長期間抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
画像形成装置が備えるプロセスカートリッジの一例の概略構成図。
プロセスカートリッジの鉛直方向下側に潜熱蓄熱材を配置した画像形成装置の概略構成図。
プロセスカートリッジと、潜熱蓄熱材と示す概略図。
感光体と帯電ローラと潜熱蓄熱材と示す概略図。
潜熱蓄熱材の下方に断熱材を配置した画像形成装置の概略構成図。
プロセスカートリッジと潜熱蓄熱材と断熱材とを示す概略図。
画像形成装置を設置した恒温槽の温度を32℃から急激に10℃まで下げた後、徐々に7℃まで下げた場合の帯電ローラの温度変化を調べたグラフ。
モノクロ画像形成装置に潜熱蓄熱材を配置した一例を示す概略図。
モノクロ画像形成装置に潜熱蓄熱材と断熱材を配置した一例を示す概略図。
表1の条件2の潜熱蓄熱材の配置を示す概略図。
表1の条件3の潜熱蓄熱材と断熱材の配置を示す概略図。
表1の条件4の潜熱蓄熱材と断熱材の配置を示す概略図。
表1の条件5の潜熱蓄熱材と断熱材の配置を示す概略図。
表1の条件6の潜熱蓄熱材と断熱材の配置を示す概略図。
実験結果を示すグラフ。
潜熱蓄熱材をプロセスカートリッジに設けた実施例を示す概略図。
4つのプロセスカートリッジと、中間転写装置とを潜熱蓄熱材で覆った画像形成装置の概略構成図。
給紙カセットに潜熱蓄熱材を収納した画像形成装置の概略構成図。
給紙カセットに断熱材と潜熱蓄熱材を収納した画像形成装置の概略構成図。
断熱カバーを被せた画像形成装置の概略構成図。
潜熱蓄熱材を収容した温度変化抑制ユニットが下部に取り付けた画像形成装置の概略構成図。
廃トナー容器収容部の内壁面に潜熱蓄熱材を貼り付けた画像形成装置の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式の画像形成装置100の一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置100の概略構成図である。
画像形成装置100は、フルカラー画像を形成するものであって、画像形成部120、中間転写装置160、及び給紙部130から主として構成されている。なお、以下の説明において、添え字Y、C、M、Bkは、それぞれ、イエロー用、シアン用、マゼンタ用、ブラック用の部材であることを示すものである。
【0009】
画像形成部120には、作像ユニットとしてのイエロートナー用のプロセスカートリッジ121Y、シアントナー用のプロセスカートリッジ121C、マゼンタトナー用のプロセスカートリッジ121M、ブラックトナー用のプロセスカートリッジ121Bkが設けられている。これらのプロセスカートリッジ121(Y、C、M、Bk)は、略水平方向に一列に並べて配置されている。プロセスカートリッジ121(Y、C、M、Bk)は、画像形成装置100に対して一体として着脱自在に装着される。
【0010】
中間転写装置160は、複数の支持ローラに掛け渡された無端状の中間転写ベルト162と、一次転写ローラ161(Y、C、M、Bk)と、二次転写ローラ165を備えている。中間転写ベルト162は、各プロセスカートリッジ121(Y、C、M、Bk)の上方で、各プロセスカートリッジに設けられて表面移動する像担持体(潜像担持体)としてのドラム状の各感光体10(Y、C、M、Bk)の表面移動方向に沿って配置されている。中間転写ベルト162は、感光体10(Y、C、M、Bk)の表面移動に同期して表面移動する。各一次転写ローラ161(Y、C、M、Bk)は、中間転写ベルト162の内周面に沿って配置されており、これらの一次転写ローラ161(Y、C、M、Bk)により中間転写ベルト162の表面が各感光体10(Y、C、M、Bk)の表面に弱圧接している。
【0011】
各感光体10(Y、C、M、Bk)上にトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト162に転写する構成及び動作は、各プロセスカートリッジ121(Y、C、M、Bk)について実質的に同一である。ただし、カラー用の3つのプロセスカートリッジ121(Y、C、M)に対応した一次転写ローラ161(Y、C、M)についてはこれらを上下に揺動させる揺動機構が設けられている。揺動機構は、カラー画像が形成されないときに感光体10(Y、C、M)に中間転写ベルト162を接触させないように動作する。中間転写ベルト162の二次転写ローラ165よりも表面移動方向下流側であってプロセスカートリッジ121Yの上流側には、二次転写後の残留トナー等の中間転写ベルト162上の付着物を除去するための中間転写ベルトクリーニング装置167を設けている。
【0012】
中間転写装置160の上方には、各プロセスカートリッジ121(Y、C、M、Bk)に対応したトナーカートリッジ159(Y、C、M、Bk)が略水平方向に並べて配置されている。また、プロセスカートリッジ121(Y、C、M、Bk)の下方には、帯電された感光体10(Y、C、M、Bk)の表面にレーザー光を照射して静電潜像を形成する露光装置140が配置されている。
【0013】
給紙部130は、露光装置140の下方に配置されている。給紙部130には、記録媒体としての転写紙を収容する給紙カセット131及び給紙ローラ132が設けられている。レジストローラ対133を経て中間転写ベルト162と二次転写ローラ165との間の二次転写ニップ部に向けて所定のタイミングで転写紙を給送する。
二次転写ニップ部の転写紙搬送方向下流側には定着装置30が配置されており、この定着装置30の転写紙搬送方向下流側には、排紙ローラ及び排紙された転写紙を収納する排紙収納部135が配置されている。
【0014】
図2は、画像形成装置100が備えるプロセスカートリッジ121の一例の概略構成図である。
ここで、各プロセスカートリッジ121(Y、C、M、Bk)の構成はほぼ同様であるので、以下の説明では色分け用の添え字Y、C、M、Bkを省略して、プロセスカートリッジ121の構成及び動作について説明する。
プロセスカートリッジ121は、ドラム状の感光体10と、感光体10の周りに配置されたクリーニング部1、潤滑剤供給部16、帯電部40及び現像部50が、ケースに一体的に収納されて、プロセスカートリッジの形態をとっている。
【0015】
クリーニング部1は、クリーニング部材として、感光体10の回転軸方向に長尺な短冊形状の弾性部材からなるクリーニングブレード5から主に構成されている。
潤滑剤供給部16は、ブレード状部材16d,固形潤滑剤16b、感光体10と固形潤滑剤16bとに摺接する潤滑剤供給ローラ16aから主に構成されている。
【0016】
帯電部40は、感光体10と対向する帯電ローラ41と、この帯電ローラ41に当接して回転する帯電ローラクリーナ42とから主として構成されている。現像部(現像装置)50は、感光体10の表面にトナーを供給して静電潜像を可視像化するものであり、現像剤(キャリア、トナー)を表面に担持する現像剤担持体としての現像ローラ51を備える。
【0017】
以上のような構成を有する4つのプロセスカートリッジ121は、それぞれ単独でサービスマンやユーザーにより着脱・交換が可能となっている。また、画像形成装置100から取り外した状態のプロセスカートリッジ121については、感光体10、帯電部40、現像部50、クリーニング部1、潤滑剤供給部16が、それぞれ単独で新しい装置との交換が可能に構成されている。
【0018】
次に、画像形成装置100の動作について説明する。
画像形成装置100では、装置本体に設けられたオペレーションパネルやパーソナルコンピュータ等の外部機器からプリント命令を受け付ける。
まず、感光体10を図2に矢印で示す移動方向(回転方向)Aに回転させ、帯電部40の帯電ローラ41によって感光体10の表面を所定の極性に一様帯電させる。帯電後の感光体10に対し、露光装置140は、入力されたカラー画像データに対応して光変調されたレーザー光を、露光装置140から色ごとに照射し、これによって各感光体10の表面にそれぞれ各色の静電潜像を形成する。そして、各静電潜像に対し、各色の現像部50の現像ローラ51から各色の現像剤を供給し、各色の静電潜像を各色の現像剤で現像し、各色に対応したトナー像を形成して可視像化する。
【0019】
次いで、一次転写ローラ161にトナー像と逆極性の転写電圧を印加することによって、中間転写ベルト162を挟んで感光体10と一次転写ローラ161との間に一次転写電界を形成する。同時に、一次転写ローラ161で中間転写ベルト162を弱圧接することで一次転写ニップを形成する。これらの作用により、各感光体10上のトナー像は中間転写ベルト162上に効率よく一次転写される。中間転写ベルト162上には、各感光体10で形成された各色のトナー像が互いに重なり合うように転写され、積層トナー像が形成される。
【0020】
中間転写ベルト162上に一次転写された積層トナー像に対しては、給紙カセット131内に収容されている転写紙が給紙ローラ132やレジストローラ対133等を経て所定のタイミングで給送される。そして、二次転写ローラ165にトナー像と逆極性の転写電圧を印加することにより、転写紙を挟んで中間転写ベルト162と二次転写ローラ165との間に二次転写電界を形成し、転写紙上に積層トナー像が転写される。積層トナー像が転写された転写紙は定着装置30に送られ、熱及び圧力で定着される。トナー像が定着された転写紙は、排紙ローラによって排紙収納部135に排出、載置される。一方、一次転写後の各感光体10上に残留する転写残トナーは、各クリーニング部1のクリーニングブレード5によって掻き取られ、除去される。
【0021】
画像形成装置100は、空調管理されたオフィス環境で使用される場合が多い。オフィスの温度は、業務中は約25℃前後に管理されている場合が多いため、画像形成装置100は約25℃の雰囲気の中で使用されることになる。業務終了後に空調が切れると、その後はオフィスの温度変化に応じて、画像形成装置の温度も変化することになる。
例えば、冬場には、月曜18時の業務終了と共に空調が切れた後、翌朝火曜の業務開始と共に空調がオンされるまでオフィスの温度は下がっていく。オフィスの所在地が寒冷地の場合、14時間後の翌朝8時の業務開始時においては、画像形成装置が10℃を下回る低温に冷えることがある。
【0022】
トナー像の作像に用いられるクリーニングブレード5や帯電ローラ41などは、主としてウレタンゴム材料や樹脂材料などの温度変化によって特性が変化しやすい材料から作られる。従って、雰囲気温度が変化することにより、クリーニングブレード5のゴム硬度や弾性が変わったり、帯電ローラ41のゴム硬度や電気抵抗値が変化するために、クリーニング性能が大きく変化したり、帯電性能が大きく変化するなどして異常画像が発生する場合がある。特にオフィス環境が10℃を下回る低温に冷えている場合には、クリーニング不良や帯電不良による異常画像が発生するという課題がある。
【0023】
例えばクリーニングブレード5や帯電ローラ41を構成するゴム材料や樹脂材料自体の温度に対する特性変化が小さい材料を用いることで、上記の様な異常画像をある程度は防ぐことが出来るが、限界がある。
【0024】
また、トナー像の作像に用いられる現像部50では、低温に冷えている場合は、トナーが帯電し過ぎてトナー同士が凝集するおそれがある。また、トナー像の作像に用いられる感光体10が低温に冷えている場合に、感度が低下するなど感光層の特性が変化して、露光装置による露光で所望の電位まで低下せず、画像濃度が変化するなどの課題がある。
【0025】
そのため、装置内にヒーターを設けて温度を上げる方法や、エアコン設けて装置内の温度をコントロールするということも考えられるが、装置の大型化や消費電力の増加を招くという問題がある。
【0026】
そこで、本実施形態では、図3に示すように作像ユニットたるプロセスカートリッジ121(Y、C、M、Bk)の鉛直方向下側に温度変化抑制部材としての潜熱蓄熱材70を配置して、温度変化抑制対象部材としての現像部50、帯電ローラ41、感光体10、クリーニングブレード5(以下、これらをキーパーツという)の温度低下を抑制するようにした。
【0027】
図4は、プロセスカートリッジ121と、潜熱蓄熱材70と示す概略図であり、図5は、感光体10と帯電ローラ41と潜熱蓄熱材70と示す概略図である。
図4に示すように、潜熱蓄熱材70は、プロセスカートリッジ121の真下に近接配置され、現像部50の外周面、感光体10の外周面に近接対向するように配置されている。また、帯電ローラ41の外周面とも、プロセスカートリッジの筐体を介して近接対向するように配置されている。
【0028】
また、潜熱蓄熱材70の軸方向長さL3は、キーパーツである感光体10の軸方向(長手方向)長さL1、帯電ローラ41の軸方向(長手方向)長さL2よりも長くなっている。なお、潜熱蓄熱材70には、露光装置140のレーザー光を通過させるための貫通孔が設けられている。
【0029】
潜熱蓄熱材70は、アルミ等のパック内に充填され、このパックを、プロセスカートリッジ121(Y、C、M、Bk)の鉛直方向下側に配置している。潜熱蓄熱材70は、固相から液相への相変化時に吸収される潜熱、液相から固相への液相変化時の放熱を利用して、温度変化を抑制するものである。潜熱蓄熱材70は、例えば、酢酸ナトリウム水和物、硫酸ナトリウム水和物、チオ硫酸ナトリウム水和物、塩化カルシウム水和物、パラフィン等の公知の材料を用いることができる。
【0030】
本実施形態においては、潜熱蓄熱材70の融点としては、20℃〜30℃のものを好適に用いることができ、融点がオフィス標準温度(25℃)よりも低いものがより好ましい。潜熱蓄熱材70の融点を上記温度に設定することで、オフィス環境下での使用時における画像形成装置本体内の温度(30℃以上)で、潜熱蓄熱材70は、融解して熱を潜熱として吸収する。そして、業務終了後に空調が切れて装置内温度が低下していくと、潜熱蓄熱材70が凝固する。その際に、熱を顕熱として放熱することで、潜熱蓄熱材70に近接配置されたキーパーツの温度低下が抑制される。融点がオフィス標準温度(25℃)よりも低いものとすることで、業務中は、潜熱蓄熱材70を液相の状態にでき、業務終了後のオフィス標準温度(25℃)以下に低下したときに、潜熱蓄熱材70が凝固して、熱を顕熱として放熱させることができる。
(【0031】以降は省略されています)

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