JP4707583B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリまたはそれらの複合機などの画像形成装置に関する。そのうち特に、現像装置で現像剤を付着して像担持体上に画像を形成し、その画像を転写して記録媒体に画像を記録する電子写真式の画像形成装置に関する。

電子写真式の画像形成装置では、ドラム状やベルト状の像担持体の回転とともに、その像担持体上に帯電、書込みを行って静電潜像を形成して後、現像装置でトナーを付着することによりその静電潜像を可視像化してトナー画像を形成し、そのトナー画像を直接、または中間転写体を介して間接的に転写して、用紙、ＯＨＰフィルム等の記録媒体に画像を記録する。

このような画像形成装置にあっては、小型化を図り、またメンテナンス性の向上を図るべく、例えば図１４に示すようなプロセスカートリッジを備える。プロセスカートリッジは、図１３に示すように、ドラム状の像担持体１と、そのまわりに配置する帯電装置２、現像装置３、クリーニング装置４などで一体化して構成する。

現像装置３は、例えば図１２に示すように、現像剤を収容する筐体５内で現像剤撹拌部材６を回転して、その現像剤撹拌部材６で現像剤を撹拌しながら搬送して現像剤担持体７に付着し、その現像剤担持体７で担持する現像剤を薄層化部材８で薄層化して後、像担持体１に対峙してその対峙する像担持体１にトナーを付着することにより、像担持体１上の静電潜像を可視像化するものであった。

ところが、このような現像装置３では、現像剤撹拌部材６による撹拌で現像剤の温度が上昇して熱でトナーが固化し、画像に不具合が発生したり、現像剤撹拌部材６の回転がロックしたりする問題があった。よって、この種の画像形成装置にあっては、小型化や低コスト化とともに、排熱処理も重要な課題であった。特にカラー画像形成装置では、現像装置やプロセスカートリッジを複数備えることから、画像形成装置本体内の実装密度が高くなり、放熱および冷却を行うことが非常に困難であった。

従来の画像形成装置の中には、特許文献１や特許文献２に記載されるように、現像装置の外壁を形成する筐体に複数の冷却フィンを設け、冷却ファンの風を当てて現像装置を強制的に冷却するものがある。

特開昭６３‐１４４３７１号公報 特開平０９‐１８５３１２号公報

ところが、現像装置の外壁をプラスチックで形成すると、外壁に複数の冷却フィンを設けたとしても、現像剤の撹拌によって発生した熱を現像装置外に有効に逃がすことができず、現像装置の筐体内に収容する現像剤が高温となってしまい、画像に不具合が発生したり、現像剤撹拌部材の回転がロックしたりするなどの問題を生じた。

そこで、この発明の第１の目的は、現像装置にあって、現像剤の撹拌により生ずる熱を効率よく現像装置外に放出することにある。

この発明の第２の目的は、現像剤を囲む筐体内の温度が高い個所と低い個所に合わせて、筐体内の熱を効率よく現像装置外に放出することにある。

この発明の第３の目的は、放熱効果を高めて筐体内の熱を一層効率よく現像装置外に放出するとともに、現像装置の取り扱いを容易とすることにある。

この発明の第４の目的は、プロセスカートリッジにあって、現像剤の撹拌により生ずる熱を効率よく現像装置内からプロセスカートリッジ外に放出することにある。

この発明の第５の目的は、画像形成装置にあって、現像剤の撹拌により生ずる熱を効率よく現像装置外に放出することにある。

この発明の第６の目的は、画像形成装置にあって、現像剤の撹拌により生ずる熱を効率よく現像装置内からプロセスカートリッジ外に放出することにある。

この発明の第７の目的は、高価なヒートシンクを有効利用するとともに、ヒートシンクの限界を越えて熱容量を増やして、より放熱効果を高めることにある。

この発明の第８の目的は、ヒートシンクの熱容量を一層増やして、より放熱効果を高めることにある。

この発明の第９の目的は、放熱効果をより高めて筐体内の熱を一層効率よく現像装置外に放出することにある。

この発明の第１０の目的は、一層効果的に冷却して現像装置内の熱を効率的に放出することにある。

この発明の第１１の目的は、さらに一層効果的に冷却して現像装置内の熱を効率的に放出することにある。

この発明の第１２の目的は、プロセスカートリッジを複数備える画像形成装置において、ヒートシンクの冷却フィンを用いてそれぞれのプロセスカートリッジの誤セットを防止し、高価なヒートシンクを有効利用することにある。

この発明の第１３の目的は、専用のダクトをなくし、また効率のよい通風路を形成してファンの数や風量を押さえ、さらに風の流れの自由度を増して設計の多様化を図ることにある。

この発明の第１４の目的は、通風のための構成を共通化し、コストの低減と小型化を図ることにある。

このため、請求項１に記載の発明は、上述した第６、１２の目的を達成すべく、複写機、プリンタ、ファクシミリまたはそれらの複合機などの画像形成装置における、一成分や二成分現像剤を使用し、その現像剤を付着して感光体等の像担持体上の潜像を可視像化する現像装置であって、
現像剤を囲む筐体を、金属板に多数の冷却フィンを付けて構成した金属製ヒートシンクを用いて形成し、そのヒートシンクの冷却フィンの表面に溝等を形成して凹凸を設ける現像装置を備える、
プロセスカートリッジを複数備えた画像形成装置において、
それぞれのヒートシンクの冷却フィンの形状を異ならしめるとともに、それらのプロセスカートリッジをそれぞれ画像形成装置本体に対して取り付けるとき、対応するプロセスカートリッジの冷却フィンのみを通過して、対応するプロセスカートリッジのみの取り付けを許す通過孔を画像形成装置本体側の部材に形成することを特徴とする。

そして、現像剤撹拌部材による撹拌で発生した熱を、現像剤を囲む筐体を形成する金属製ヒートシンクで現像装置外に放出する。また、ヒートシンクの冷却フィンの表面積を大きくするとともに、持ったときに滑らないようにする。

請求項２に記載の発明は、上述した第２の目的を達成すべく、請求項１に記載の画像形成装置の現像装置において、現像剤を囲む筐体の、高温になりやすい個所と、なりにくい個所とで、ヒートシンクに設ける多数の冷却フィンの間隔を異ならしめることを特徴とする。

そして、筐体の、高温になりやすい個所では、ヒートシンクに設ける多数の冷却フィンの間隔を狭めてそれらの冷却フィンを介しての熱の放出量を多くし、高温になりにくい個所では、間隔を拡げて冷却フィンを介しての熱の放出量を少なくする。

プロセスカートリッジは、少なくとも像担持体と現像装置とを備えて一体化し、画像形成装置本体に対して一括して着脱自在とする。

画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリまたはそれらの複合機などである。

請求項３に記載の発明は、上述した第７の目的を達成すべく、請求項１または２に記載の画像形成装置において、画像形成装置本体に対してプロセスカートリッジを着脱するとき、ヒートシンクを画像形成装置本体側のガイドレール等の部材に接触してプロセスカートリッジの着脱を案内することを特徴とする。

そして、画像形成装置本体に対してプロセスカートリッジを着脱するとき、ヒートシンクを画像形成装置本体側の部材に接触してその画像形成装置本体側の部材で案内し、プロセスカートリッジを画像形成装置本体に取り付けまたは画像形成装置本体から取り外す。

請求項４に記載の発明は、上述した第８の目的を達成すべく、請求項３に記載の画像形成装置において、画像形成装置本体側の部材を、ヒートシンクを用いて形成することを特徴とする。

そして、現像剤撹拌部材による撹拌で発生した熱を、現像剤を囲む筐体を形成する金属製ヒートシンクと、それに接触して設ける画像形成装置本体側の部材を形成する金属製ヒートシンクを用いて現像装置外に放出する。

請求項５に記載の発明は、上述した第９の目的を達成すべく、請求項４に記載の画像形成装置において、画像形成装置本体側の部材を形成するヒートシンクの表面に溝等を形成して凹凸を設けることを特徴とする。

そして、画像形成装置本体側の部材を形成するヒートシンクの冷却フィンの表面積を大きくする。

請求項６に記載の発明は、上述した第１０の目的を達成すべく、請求項１ないし５のいずれか１に記載の画像形成装置において、現像剤を囲む筐体を形成するヒートシンクを空冷するファンを備えることを特徴とする。

そして、ファンを使って、現像剤を囲む筐体を形成するヒートシンクを強制的に空冷する。

請求項７に記載の発明は、上述した第１１の目的を達成すべく、請求項６に記載の画像形成装置において、ファンにより、画像形成装置本体側の部材を形成するヒートシンクも空冷することを特徴とする。

そして、ファンを使って、現像剤を囲む筐体を形成するヒートシンクを空冷するとき、同時にそのファンで、画像形成装置本体側の部材を形成するヒートシンクも空冷する。

請求項１に記載の発明は、プロセスカートリッジを複数備え、それぞれのヒートシンクの冷却フィンの形状を異ならしめるとともに、それらのプロセスカートリッジをそれぞれ画像形成装置本体に対して取り付けるとき、対応するプロセスカートリッジの冷却フィンのみを通過して、対応するプロセスカートリッジのみの取り付けを許す通過孔を画像形成装置本体側の部材に形成する。

そして、プロセスカートリッジを複数備える画像形成装置において、画像形成装置本体に対して複数のプロセスカートリッジを取り付けるとき、画像形成装置本体側の部材に形成する通過孔で、対応するプロセスカートリッジの冷却フィンのみの通過を許容して、対応するプロセスカートリッジのみの取り付けを可能とする。

請求項８に記載の発明は、上述した第１３の目的を達成すべく、請求項１ないし６のいずれか１に記載の画像形成装置において、プロセスカートリッジを複数備え、それぞれを画像形成装置本体に取り付けたとき、各プロセスカートリッジのヒートシンクの冷却フィンが協働して一連の向きの通風路を形成するとともに、その通風路を通る風の流れを形成するファンを備えることを特徴とする。

そして、プロセスカートリッジを複数備える画像形成装置において、それぞれプロセスカートリッジを画像形成装置本体に取り付けたとき、各プロセスカートリッジのヒートシンクの冷却フィンが協働して一連の向きの通風路を形成し、ファンを用いてその通風路を通る風の流れを形成する。

請求項９に記載の発明は、上述した第１４の目的を達成すべく、請求項８に記載の画像形成装置において、一連の向きの通風路を現像装置の現像剤担持体の軸方向と直交する向きに形成することを特徴とする。

そして、ファンを用いて一連の向きの通風路を通る風の流れを形成して複数のプロセスカートリッジを横断するように風を流す。

請求項１に記載の発明によれば、現像装置にあって、現像剤撹拌部材による撹拌で発生した熱を、現像剤を囲む筐体を形成する金属製ヒートシンクで現像装置外に放出するので、現像剤の撹拌により生じた熱を、熱伝導率のよいヒートシンクで効率よく現像装置外に放出することができる。

請求項２に記載の発明によれば、筐体の、高温になりやすい個所では、ヒートシンクの冷却フィンの間隔を狭めて熱の放出量を多くし、高温になりにくい個所では、間隔を拡げて放出量を少なくするので、現像剤を囲む筐体全体が一様な放熱量でなく、筐体内の温度が高い個所と低い個所に合わせてヒートシンクの冷却フィンを介しての放熱量を加減することにより、筐体内の熱を効率よく現像装置外に放出することができる。

請求項１に記載の発明によれば、また、ヒートシンクの冷却フィンの表面に凹凸を設けて表面積を大きくするので、放熱効果を高めて筐体内の熱を一層効率よく現像装置外に放出することができる。また、表面に凹凸を設けて持ったときにすべらないようにするので、現像装置やそれを取り付けたプロセスカートリッジを画像形成装置本体から取り外したときのそれら現像装置やプロセスカートリッジの取り扱いを容易とすることができる。

請求項１に記載の発明によれば、さらに、現像剤撹拌部材による撹拌で発生した熱を、現像剤を囲む筐体を形成するヒートシンクで現像装置内からプロセスカートリッジ外に放出するので、現像剤の撹拌により生じた熱を、熱伝導率のよい金属製ヒートシンクで効率よく現像装置内からプロセスカートリッジ外に放出することができる。

請求項３に記載の発明によれば、ヒートシンクを画像形成装置本体側の部材に接触してその画像形成装置本体側の部材で案内し、プロセスカートリッジを画像形成装置本体に取り付けまたは画像形成装置本体から取り外すので、画像形成装置本体に対するプロセスカートリッジの着脱を容易とすることができる。このように、ヒートシンクを用いて放熱効果を上げるのみならず、プロセスカートリッジの着脱を容易とし、高価なヒートシンクを有効利用することができる。また、プロセスカートリッジを画像形成装置本体に取り付けているとき、ヒートシンクを画像形成装置本体側の部材に接触した状態に保持することにより、ヒートシンクのみの場合の限界を越えて熱容量を増やして、より放熱効果を高めることができる。

請求項４に記載の発明によれば、現像剤撹拌部材による撹拌で発生した熱を、現像剤を囲む筐体を形成する金属製ヒートシンクのみならず、それに接触して設ける画像形成装置本体側の部材を形成する金属製ヒートシンクを用いて現像装置外に放出するので、ヒートシンクの熱容量を一層増やして、より放熱効果を高めることができる。

請求項５に記載の発明によれば、画像形成装置本体側の部材を形成するヒートシンクの表面に凹凸を設けてそのヒートシンクの冷却フィンの表面積を大きくするので、放熱効果をより高めて筐体内の熱を一層効率よく現像装置外に放出することができる。

請求項６に記載の発明によれば、ファンを使って、現像剤を囲む筐体を形成するヒートシンクを強制的に空冷するので、一層効果的に冷却して現像装置内の熱を効率的に放出することができる。

請求項７に記載の発明によれば、ファンを使って、現像剤を囲む筐体を形成するヒートシンクを空冷するとき、同時にそのファンで、画像形成装置本体側の部材を形成するヒートシンクも空冷するので、さらに一層効果的に冷却して現像装置内の熱を効率的に放出することができる。

請求項１に記載の発明によれば、加えて、プロセスカートリッジを複数備える画像形成装置において、画像形成装置本体に対して複数のプロセスカートリッジを取り付けるとき、画像形成装置本体側の部材に形成する通過孔で、対応するプロセスカートリッジの冷却フィンのみの通過を許容して、対応するプロセスカートリッジのみの取り付けを可能とするので、それぞれのプロセスカートリッジを誤った位置に取り付ける誤セットを防止することができる。このように、ヒートシンクを用いて放熱効果を上げるのみならず、ヒートシンクの冷却フィンを用いてプロセスカートリッジの誤セットを防止し、高価なヒートシンクを有効利用することができる。

請求項８に記載の発明によれば、プロセスカートリッジを複数備える画像形成装置において、それぞれプロセスカートリッジを画像形成装置本体に取り付けたとき、各プロセスカートリッジのヒートシンクの冷却フィンが協働して一連の向きの通風路を形成し、ファンを用いてその通風路を通る風の流れを形成するので、冷却フィンを用いることで専用のダクトを不要とし、また効率のよい通風路を形成してファンの数や風量を抑えることができる。さらに、風の流れの自由度を増して設計の多様化を図ることができる。

請求項９に記載の発明によれば、ファンを用いて一連の向きの通風路を通る風の流れを形成して複数のプロセスカートリッジを横断するように風を流すので、各プロセスカートリッジで共通のファンの使用が可能となるなど、通風のための構成を共通化し、コストの低減と小型化を図ることができる。現像剤担持体の軸方向の向きの通風路を形成すると、プロセスカートリッジごとに個別に通風のための構成を必要とし、コスト高となり、また大型化することとなる。

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の最良形態につき説明する。
図１には、タンデム式のデジタルフルカラー画像形成装置における内部機構の全体概略構成を示す。図中符号１００は画像形成装置本体、２００はその画像形成装置本体１００上に取り付けるスキャナ（画像読取装置）である。

画像形成装置本体１００内には、イエロ、シアン、マゼンタ、ブラックの４つの作像ステーション１０ｙ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｂをタンデム式に並べて作像装置を構成する。各作像ステーションでは、それぞれ像担持体としてドラム状の感光体１１ｙ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｂを備え、その図中時計まわりの回転にともない、まず各帯電装置１２ｙ、１２ｃ、１２ｍ、１２ｂでバイアス電圧を印加して表面を一様に帯電する。

次いで、複写機の場合にはスキャナ２００による原稿読取信号、プリンタの場合にはホストからの画像信号、ファクシミリの場合には電話回線を利用した送信信号に基づき、共通の書込み装置１３から、それぞれレーザ光Ｌｙ、Ｌｃ、Ｌｍ、Ｌｂを照射することにより書込みを行い、感光体１１ｙ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｂ上に静電潜像を形成する。そののち、各現像装置１４ｙ、１４ｃ、１４ｍ、１４ｂで、現像剤中の粉体であるトナーを付着してその静電潜像を可視像化し、感光体１１ｙ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｂ上に各々各色単色画像を形成する。

そして、感光体１１ｙ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｂに同期して無端ベルト状の中間転写体１５を図中反時計まわりに走行し、各一次転写装置１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂにより感光体１１ｙ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｂ上の各色単色画像をイエロから順に中間転写体１５上に一次転写し、転写画像を重ね合わせて中間転写体１５上にフルカラー画像を形成する。

一方、適宜タイミングで給送ローラ２０の１つを選択的に回転し、画像形成装置本体１００内の、対応する給紙カセット２１から記録媒体Ｐを繰り出し、記録媒体搬送路２３を通して搬送して一対のレジストローラ２４間に突き当てて止める。そして、中間転写体１５上のフルカラー画像にタイミングを合わせて一対のレジストローラ２４を回転し、二次転写装置２５によりそのフルカラー画像を記録媒体Ｐに二次転写する。

そののち、フルカラー画像転写後の記録媒体Ｐを記録媒体搬送路２３を通してそのまま上方へと搬送し、定着装置２２の定着ニップを通過するとき未定着転写トナーを記録媒体Ｐに定着し、排出ローラ２６で排出して画像形成装置本体１００上の排紙スタック装置２７上にスタックする。

一次転写終了後の各感光体１１ｙ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｂは、それぞれ一次クリーニング装置１７ｙ、１７ｃ、１７ｍ、１７ｂでクリーニングして転写残トナーを除去して初期化する。また、二次転写終了後の中間転写体１５は、二次クリーニング装置１８でクリーニングして転写残トナーを除去して初期化する。

図中符号２８ｙ、２８ｃ、２８ｍ、２８ｂは、それぞれ各色現像装置１４ｙ、１４ｃ、１４ｍ、１４ｂにトナーを補給する各色トナーボトルである。

さて、図示画像形成装置で記録媒体Ｐの表裏両面に画像を記録するときは、定着装置２２を通過した片面記録済みの記録媒体Ｐを不図示の切換爪で切り換えて画像形成装置本体１００から両面ユニット９２に入れ、スイッチバック路９３でスイッチバックして表裏反転してから再給紙路９４を通して再び画像形成装置本体１００に入れ、二次転写位置へと再給紙し、別途中間転写体１５上に形成した画像を転写して裏面にも画像を記録して後、排出ローラ２６で排紙スタック装置２７に排出する。

図示画像形成装置では、上述したフルカラー画像の他、４つの作像ステーション１０ｙ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｂのいくつかを選択的に使用することにより、白黒を含む単色画像、二色画像、三色画像を任意に形成することもできる。

ところで、この図１に示す画像形成装置では、小型化とメンテナンス性の向上を図るべく、各作像ステーション１０ｙ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｂで、それぞれ感光体１１ｙ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｂと、帯電装置１２ｙ、１２ｃ、１２ｍ、１２ｂと、現像装置１４ｙ、１４ｃ、１４ｍ、１４ｂと、一次クリーニング装置１７ｙ、１７ｃ、１７ｍ、１７ｂとを一体化して各色別のプロセスカートリッジを形成し、画像形成装置本体１００に対して各プロセスカートリッジごと個別に着脱自在としている。各プロセスカートリッジは、収容する現像剤が相違するのみで同一構成である。

図２には、イエロ、シアン、マゼンタ、ブラックの共通のプロセスカートリッジ構成を示す。
図示するとおり、プロセスカートリッジ３０は、像担持体であるドラム状の感光体１１まわりに、その下方に配置する帯電装置１２から、感光体１１の図中矢示する回転方向に現像装置１４、一次クリーニング装置１７を配置する。

帯電装置１２は、感光体１１に接触または近接して配置した帯電ローラ３２にクリーニングローラ３３を接触してなる。一次クリーニング装置１７は、右上ケース３４と右下ケース３５とよりなるクリーニング筐体内に、感光体１１上の転写残トナーを除去するクリーニング部材としてクリーニングブレード３６とクリーニングブラシ３７を備え、トナー回収コイル３８を設けてなる。

現像装置１４は、左上ケース４０と左下ケース４１とよりなる現像筐体内に、２本の現像剤撹拌部材であるアジテータ４２、４３と、感光体１１に近接して配置した現像剤担持体４４などを備え、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を収容してなる。ここで、現像剤を囲む筐体である左下ケース４１は、ヒートシンクを用いて形成する。ヒートシンクは、金属製で、金属板４５に多数の冷却フィン４６を付けて構成する。多数の冷却フィン４６は、それぞれ現像剤担持体４４の軸方向にまっすぐのびる板状で、金属板４５の下面から下向きに突出して形成してなる。

このように構成することにより、現像剤を現像剤撹拌部材４４により撹拌するとき発生した熱を、左下ケース４１を形成する熱伝導率のよい金属製ヒートシンクで、効率よく現像装置１４外に放出することができる。金属板４５と冷却フィン４６とは通常同一金属材料で一体的につくるが、別材料で個別につくり、連結することにより一体化してもよい。

図３には、プロセスカートリッジ３０の他例を下方から見て示す。
この例のように、板状の冷却フィン４６のいくつかは、現像剤担持体４４の軸方向にまっすぐではなく屈曲し、筐体である左下ケース４１の、高温になりやすい個所と、なりにくい個所とで、ヒートシンクの冷却フィン４６の間隔を異ならしめ、冷却フィン４６が密な個所Ａと粗な個所Ｂとを形成するようにしてもよい。

このように構成すると、左下ケース４１の、高温になりやすい個所では、ヒートシンクの冷却フィン４６の間隔を狭めて熱の放出量を多くし、高温になりにくい個所では、間隔を拡げて放出量を少なくし、現像剤を囲む左下ケース４１全体が一様な放熱量でなく、左下ケース４１内の温度が高い個所と低い個所に合わせてヒートシンクの冷却フィン４６を介しての放熱量を加減することにより、左下ケース４１内の熱を効率よく現像装置１４外に放出することができる。

なお、冷却フィン４６は、上述したような板状のものに限らず、多数の棒状のものを突出して設けてもよい。熱の放出効率を上げるためには、冷却フィン４６の間隔を狭めて密度を上げる他、板状の冷却フィンの厚さを薄くしたり、棒状の冷却フィンの太さを細くしたり、金属板４５の厚さを薄くしたりしてもよい。

図４には、さらに他例であるプロセスカートリッジ３０のヒートシンクの一部を拡大して示す。
この例では、図示するように、例えばヒートシンクで形成した左下ケース４１で、金属板４５から突出する冷却フィン４６の両側表面に多数の溝４６ｈを平行に設けたり、冷却フィン４６の先端面に細かい溝４６ｋを連続的に設けたりし、ヒートシンクの冷却フィン４６の表面に凹凸を設けて表面積を大きくする。また、図示省略するが、冷却フィン４６にそれらの溝４６ｈ、４６ｋの双方を設けたり、溝ではなく孔や凸形状などを設けたりして、冷却フィン４６の表面積を大きくすることもできる。

このように冷却フィン４６への熱伝導を妨げないように冷却フィン４６の表面積を増大すると、表面積を大きくした分、放熱効果を高めて筐体である左下ケース４１内の熱を一層効率よく現像装置１４外に放出することができる。また、表面に凹凸を設けることで、持ったときにすべらないようにすることができ、プロセスカートリッジ３０を画像形成装置本体１００から取り外したときの、そのプロセスカートリッジ３０の取り扱いを容易とすることができる。

図５（Ａ）および（Ｂ）には、さらに他例であるプロセスカートリッジ３０を示す。
この例では、左下ケース４１と右下ケース３５とを１つのヒートシンクで構成し、多数の冷却フィン４６をそれぞれ下向きに突出したものである。このようにすると、プロセスカートリッジ３０の強度を増し、コストダウンを図ることができるとともに、現像装置１４のみならず、プロセスカートリッジ３０全体の放熱にも有効である。

ところで、ヒートシンクは、高価なものであることから、放熱効果を上げるだけでなく、有効利用することが好ましい。

図６には、図２に示すプロセスカートリッジ３０を画像形成装置本体１００に取り付ける状態を示す。
図示するように、画像形成装置本体１００に対してプロセスカートリッジ３０を着脱するとき、ヒートシンクの冷却フィン４６を画像形成装置本体１００側の部材であるガイドレール４８に接触してプロセスカートリッジ３０の着脱を案内する。ガイドレール４８は、熱伝導率のよい金属を用いてつくる。

このようにすると、画像形成装置本体１００に対するプロセスカートリッジ３０の着脱を容易とすることができる。そして、ヒートシンクを用いて放熱効果を上げるのみならず、プロセスカートリッジ３０の着脱を容易とし、高価なヒートシンクを有効利用することができる。また、プロセスカートリッジ３０を画像形成装置本体１００に取り付けているとき、ヒートシンクの１または複数の冷却フィン４６を画像形成装置本体１００側のガイドレール４８に接触した状態で保持することにより、ヒートシンクのみの場合の限界を越えて熱容量を増やして、現像装置１４内の熱を金属板４５に、金属板４５の熱を冷却フィン４６に、冷却フィン４６の熱をガイドレール４８へと順次伝え、放熱効果を高めることができる。

図７には、プロセスカートリッジ３０を着脱するとき、案内する画像形成装置本体１００側の部材の他例を示す。
図示するとおり、画像形成装置本体１００側の部材であるガイドレール４８を、ヒートシンクを用いて形成する。ガイドレール４８を形成するヒートシンクは、現像剤を囲む筐体を形成するヒートシンクと同一材料でもよいし、別材料でもよい。同様に、金属板５０と冷却フィン５１とで構成し、熱伝導率のよい材料を用いて一体に形成することが好ましい。

このようにすると、現像剤撹拌部材であるアジテータ４２、４３による撹拌で発生した熱を、現像剤を囲む筐体を形成する金属製ヒートシンクのみならず、それに接触して設ける画像形成装置本体側のガイドレール４８を形成する金属製ヒートシンクを用いて現像装置１４外に放出するので、ヒートシンクの熱容量を一層増やして、より放熱効果を高めることができる。

図７に示すように、ガイドレール４８を形成するヒートシンクの冷却フィン５１と、現像剤を囲む左下ケース４１を形成するヒートシンクの冷却フィン４６の位置を合致すると、冷却フィン５１への伝熱を速めて一層放熱効果を上げることができる。

なお、冷却フィン５１には、冷却フィン４６の場合と同様に、両側表面に溝を設けたり、先端面に溝を設けたり、それらの溝の双方を設けたり、溝ではなく孔や凸形状などを設けたりして、表面積を大きくするとよい。すると、表面積を大きくした分、放熱効果を高めて現像装置１４内の熱を一層効率よく現像装置１４外に放出することができる。

さて、図示省略するが、画像形成装置本体１００には、筐体を形成するヒートシンクを空冷するファンを備え、ファンを使って、左下ケース４１を形成するヒートシンクを強制的に空冷するとよい。このようにすると、一層効果的に冷却して現像装置１４内の熱を効率的に放出することができる。

このとき、ファンにより画像形成装置本体１００側のガイドレール４８を形成するヒートシンクも同時に空冷すると、さらに一層効果的に冷却して現像装置１４内の熱を効率的に放出することができる。また、図３を用いて説明したように、筐体である左下ケース４１の、高温になりやすい個所と、なりにくい個所とで、ヒートシンクの冷却フィン４６の間隔を異ならしめ、冷却フィン４６が密な個所Ａと粗な個所Ｂとを形成すると、密な個所Ａでは風の流れを速くして、一層放熱効果を高めることができる。

図８（Ａ）および（Ｂ）には、イエロ、シアン、マゼンタ、ブラックの４つのプロセスカートリッジ３０ｙ、３０ｃ、３０ｍ、３０ｂを備える画像形成装置における作像装置を示す。

この例では、イエロ、シアン、マゼンタ、ブラックの４つのプロセスカートリッジ３０ｙ、３０ｃ、３０ｍ、３０ｂのそれぞれのヒートシンクの冷却フィン４６ｙ、４６ｃ、４６ｍ、４６ｂの形状を異ならしめて位置をずらせてなる。他方、画像形成装置本体１００側のガイドレール４８には、曲げ起こしてまたは別部材を取り付けて立ち上げ片５４ｙ、５４ｃ、５４ｍ、５４ｂを形成する。

そして、その立ち上げ片５４には、４つのプロセスカートリッジ３０ｙ、３０ｃ、３０ｍ、３０ｂをそれぞれ画像形成装置本体１００に対して取り付けるとき、対応するプロセスカートリッジの冷却フィンのみを通過して、対応するプロセスカートリッジのみの取り付けを許す通過孔５５ｙ、５５ｃ、５５ｍ、５５ｂを形成する。

このようにすると、例えばイエロのプロセスカートリッジ３０ｙは、イエロの位置にしかセットすることができず、それぞれのプロセスカートリッジ３０ｙ、３０ｃ、３０ｍ、３０ｂを誤った位置に取り付ける誤セットを防止することができる。そして、ヒートシンクを用いて放熱効果を上げるのみならず、ヒートシンクの冷却フィン４６ｙ、４６ｃ、４６ｍ、４６ｂを用いてプロセスカートリッジの誤セットを防止し、高価なヒートシンクを有効利用することができる。

図９には、イエロ、シアン、マゼンタ、ブラックの４つのプロセスカートリッジ３０ｙ、３０ｃ、３０ｍ、３０ｂを備える画像形成装置における作像装置の外観を下方から見て、各プロセスカートリッジの冷却フィン４６ｙ、４６ｃ、４６ｍ、４６ｂ形状の一例を示す。

この例では、イエロ、シアン、マゼンタ、ブラックの４つのプロセスカートリッジ３０ｙ、３０ｃ、３０ｍ、３０ｂのそれぞれを画像形成装置本体１００に取り付けセットしたとき、各プロセスカートリッジのヒートシンクの冷却フィン４６ｙ、４６ｃ、４６ｍ、４６ｂが協働して一連の向きの通風路５６を形成するとともに、その通風路５６を通る風の流れを形成する３つのファン５７を備えてなる。

すなわち、３つのファン５７により、現像剤担持体４４の軸方向と直交する向きに送り込んだ風を直角に曲げて現像剤担持体４４の軸方向両側に排出するように、一連の向きの通風路５６を形成するものである。

図１０には、４つのプロセスカートリッジ３０ｙ、３０ｃ、３０ｍ、３０ｂを備える画像形成装置における作像装置の外観を下方から見て、各プロセスカートリッジの冷却フィン４６ｙ、４６ｃ、４６ｍ、４６ｂ形状の他例を示す。

この例では、同一側に２つのファン５８、５９を配置して一方のファン５８で送風し、他方のファン５９で吸引することにより、現像剤担持体４４の軸方向と直交する向きに送り込んだ風がイエロ、シアン、マゼンタの３つのプロセスカートリッジ３０ｙ、３０ｃ、３０ｍを横切って最後のブラックのプロセスカートリッジ３０ｂで折り返し、再び現像剤担持体４４の軸方向と直交する向きにマゼンタ、シアン、イエロの３つのプロセスカートリッジ３０ｍ、３０ｃ、３０ｙを横切って風が流れるように、一連の向きの通風路５６を形成するものである。これによると、風の出し入れが一方向であるので、小型化することができる。さほどの冷却を必要としないときには、ファン５８、５９の一方をなくすこともできる。

以上のように、プロセスカートリッジ３０を複数備える画像形成装置において、それぞれプロセスカートリッジ３０ｙ、３０ｃ、３０ｍ、３０ｂを画像形成装置本体１００に取り付けたとき、各プロセスカートリッジのヒートシンクの冷却フィン４６ｙ、４６ｃ、４６ｍ、４６ｂが協働して一連の向きの通風路５６を形成し、ファン５７〜５９を用いてその通風路５６を通る風の流れを形成するので、冷却フィン４６を用いることで専用のダクトを不要とし、また効率のよい通風路５６を形成してファンの数や風量を抑えることができる。さらに、風の流れの自由度を増して設計の多様化を図ることができる。

またさらに、上述した画像形成装置本体１００側のガイドレール４８などによってふたをしたり、ヒートシンクを用いて形成してガイドレール４８も同様な形状にしたりすることによって、さらに冷却効率を上げることができる。

図１１には、４つのプロセスカートリッジ３０ｙ、３０ｃ、３０ｍ、３０ｂを備える画像形成装置における作像装置の外観を下方から見て、各プロセスカートリッジの冷却フィン４６ｙ、４６ｃ、４６ｍ、４６ｂ形状のさらに他例を示す。

この例では、各プロセスカートリッジ３０ｙ、３０ｃ、３０ｍ、３０ｂの冷却フィン４６ｙ、４６ｃ、４６ｍ、４６ｂを同一形状とし、一連の向きの通風路５６を現像装置１４の現像剤担持体４４の軸方向と直交する向きに形成してなる。そして、３つのファン５７を用いて一連の向きの通風路５６を通る風の流れを形成してすべてのプロセスカートリッジ３０ｙ、３０ｃ、３０ｍ、３０ｂを横断するように風を流す。

これにより、冷却フィン４６ｙ、４６ｃ、４６ｍ、４６ｂの形状を同一とするとか、各プロセスカートリッジで共通のファン５７の使用が可能となるとかなど、通風のための構成を共通化し、コストの低減と小型化を図ることができる。逆に、現像剤担持体４４の軸方向の向きの通風路５６を形成すると、プロセスカートリッジごとに個別に通風のための構成を必要とし、コスト高となり、また大型化することとなる。

各プロセスカートリッジ３０ｙ、３０ｃ、３０ｍ、３０ｂの冷却フィン４６ｙ、４６ｃ、４６ｍ、４６ｂは、同一ピッチで設ける必要はなく、また設計の都合で必ずしも現像剤担持体４４の軸方向と直交する向きである必要もなく、傾斜していてもよい。ファン５７は、送風でも吸引でもよく、同様に画像形成装置本体１００側のガイドレール４８などによってふたをしたり、ガイドレール４８も同様な形状にしたりすることによって、さらに冷却効率を上げることができる。

さて、上述した例では、すべて、現像装置１４を用いてプロセスカートリッジ３０を構成し、そのプロセスカートリッジ３０を画像形成装置本体３０に対して着脱自在とする画像形成装置において、現像剤を囲む筐体を、ヒートシンクを用いて形成する場合について説明した。しかし、現像装置を独立につくり、その現像装置を単独で画像形成装置本体に対して着脱自在とする画像形成装置において、現像剤を囲む現像筐体を、ヒートシンクを用いて形成し、現像剤の撹拌により生じた熱を、熱伝導率のよいヒートシンクで効率よく現像装置外に放出するようにしてもよい。

タンデム式のデジタルフルカラー画像形成装置における内部機構の全体概略構成図である。 その画像形成装置に備えるプロセスカートリッジの縦断面図である。 プロセスカートリッジの他例を下方から見て示す外観斜視図である。 さらに他例であるプロセスカートリッジのヒートシンクの一部の拡大斜視図である。 さらに他例であるプロセスカートリッジで、（Ａ）は下方から見て示す外観斜視図、（Ｂ）にはその縦断面図である。 図２に示すプロセスカートリッジを画像形成装置本体に取り付ける状態を示す図である。 プロセスカートリッジを着脱するとき、案内する画像形成装置本体側の部材の他例を示す図である。 ４つのプロセスカートリッジを備える画像形成装置におけるプロセスカートリッジ取り付け状態を示し、（Ａ）は作像装置の外観を上方から見て示す斜視図、（Ｂ）はその正面図である。 ４つのプロセスカートリッジを備える画像形成装置における作像装置の外観を下方から見て、各プロセスカートリッジの冷却フィン形状の一例を示す斜視図である。 同じく４つのプロセスカートリッジを備える画像形成装置における作像装置の外観を下方から見て、各プロセスカートリッジの冷却フィン形状の他例を示す斜視図である。 同じく４つのプロセスカートリッジを備える画像形成装置における作像装置の外観を下方から見て、各プロセスカートリッジの冷却フィン形状のさらに他例を示す斜視図である。 従来の現像装置の縦断面図である。 その従来の現像装置を備えるプロセスカートリッジの縦断面図である。 その従来のプロセスカートリッジの外観斜視図である。

符号の説明

１１ 感光体（像担持体）
１４ 現像装置
３０、３０ｙ、３０ｃ、３０ｍ、３０ｂ プロセスカートリッジ
４０ 左上ケース
４１ 左下ケース（現像剤を囲む筐体）
４２ アジテータ（現像剤撹拌部材）
４３ アジテータ（現像剤撹拌部材）
４４ 現像剤担持体
４５ 金属板
４６、４６ｙ、４６ｃ、４６ｍ、４６ｂ 冷却フィン
４６ｈ 溝（凹凸）
４６ｋ 溝（凹凸）
４８ ガイドレール（画像形成装置本体側の部材）
５０ ガイドレールの金属板
５１ ガイドレールの冷却フィン
５４ｙ、５４ｃ、５４ｍ、５４ｂ 立ち上げ片
５５ｙ、５５ｃ、５５ｍ、５５ｂ 通過孔
５６ 通風路
５７ ファン
５８ ファン
５９ ファン
１００ 画像形成装置本体

Claims (9)

1. 現像剤を付着して像担持体上の潜像を可視像化する現像装置であって、
   前記現像剤を囲む筐体を、ヒートシンクを用いて形成し、そのヒートシンクの冷却フィンの表面に凹凸を設ける現像装置を備える、
   プロセスカートリッジを複数備えた画像形成装置において、
   前記それぞれのヒートシンクの冷却フィンの形状を異ならしめるとともに、それらのプロセスカートリッジをそれぞれ画像形成装置本体に対して取り付けるとき、対応するプロセスカートリッジの冷却フィンのみを通過して、対応するプロセスカートリッジのみの取り付けを許す通過孔を前記画像形成装置本体側の部材に形成することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記筐体の、高温になりやすい個所と、なりにくい個所とで、前記ヒートシンクの冷却フィンの間隔を異ならしめることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置の現像装置。
3. 画像形成装置本体に対して前記プロセスカートリッジを着脱するとき、前記ヒートシンクを前記画像形成装置本体側の部材に接触して前記プロセスカートリッジの着脱を案内することを特徴とする、請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記画像形成装置本体側の部材を、ヒートシンクを用いて形成することを特徴とする、請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記画像形成装置本体側の部材を形成するヒートシンクの表面に凹凸を設けることを特徴とする、請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記筐体を形成するヒートシンクを空冷するファンを備えることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか１に記載の画像形成装置。
7. 前記ファンにより画像形成装置本体側の部材を形成するヒートシンクも空冷することを特徴とする、請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記プロセスカートリッジを複数備え、それぞれを画像形成装置本体に取り付けたとき、各プロセスカートリッジのヒートシンクの冷却フィンが協働して一連の向きの通風路を形成するとともに、その通風路を通る風の流れを形成するファンを備えることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか１に記載の画像形成装置。
9. 前記一連の向きの通風路を前記現像装置の現像剤担持体の軸方向と直交する向きに形成することを特徴とする、請求項８に記載の画像形成装置。
   

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