JP2010152010A - 冷却装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】消費電力の低減とファンによる冷却能力との均衡が図られた冷却装置、および画像形成装置を提供する。
【解決手段】回転しながら現像剤による画像を保持する現像剤保持体を備えた画像形成装置内部を冷却する冷却装置であって、上記現像剤保持体の累積回転数を計数する計数部と、当該画像形成装置内部を空冷するファンと、上記計数部によって計数された累積回転数を少なくとも1つの変数として上記現像剤保持体の磨耗量を算出する算出部と、上記ファンを、上記算出部で算出された磨耗量に応じた冷却能力で動作させる制御部とを備えた。
【選択図】図3
【解決手段】回転しながら現像剤による画像を保持する現像剤保持体を備えた画像形成装置内部を冷却する冷却装置であって、上記現像剤保持体の累積回転数を計数する計数部と、当該画像形成装置内部を空冷するファンと、上記計数部によって計数された累積回転数を少なくとも1つの変数として上記現像剤保持体の磨耗量を算出する算出部と、上記ファンを、上記算出部で算出された磨耗量に応じた冷却能力で動作させる制御部とを備えた。
【選択図】図3
Description
本発明は、冷却装置および画像形成装置に関する。
従来、プリンタやコピー機を中心とする画像形成装置が広く普及している。多くの画像形成装置には、画像形成装置内部の高温化を回避するため、画像形成装置内部を冷却するファンが設けられており、画像形成が行われている間はファンによる冷却が行われる(例えば、特許文献1参照)。ここで、ユーザによって指定される、出力枚数や両面/片面出力などの出力条件が一定であれば、ファンの冷却能力(例えば、ファンの回転速度)も一定に維持されるのが一般的である。
特許2610119号公報
しかしながら、画像形成装置内部の状態によっては、ユーザによって指定される出力条件が一定であっても画像形成装置内の温度が上昇しやすくなることがある。そこで、ファンの冷却能力が出力条件のみで決定される従来の制御方式では、このような温度上昇に備えてあらかじめファンの冷却能力を高めに設定しておく(例えば、ファンが回転するときには常に高速度で回転するようにする)ことが必要となるが、この制御方式では、画像形成装置内部の状態が、上記の温度上昇が起こりにくい状態となっていても不必要にファンを稼動させることとなり、電力が無駄に消費されることとなりかねない。
本発明は、消費電力の低減とファンによる冷却能力との均衡が図られた冷却装置、および画像形成装置を提供することを目的とする。
請求項1の冷却装置は、
回転しながら現像剤による画像を保持する現像剤保持体を備えた画像形成装置内部を冷却する冷却装置であって、
前記現像剤保持体の累積回転数を計数する計数部と、
当該画像形成装置内部を空冷するファンと、
前記計数部によって計数された累積回転数を少なくとも1つの変数として前記現像剤保持体の磨耗量を算出する算出部と、
前記ファンを、前記算出部で算出された磨耗量に応じた冷却能力で動作させる制御部とを備えたことを特徴とする冷却装置である。
回転しながら現像剤による画像を保持する現像剤保持体を備えた画像形成装置内部を冷却する冷却装置であって、
前記現像剤保持体の累積回転数を計数する計数部と、
当該画像形成装置内部を空冷するファンと、
前記計数部によって計数された累積回転数を少なくとも1つの変数として前記現像剤保持体の磨耗量を算出する算出部と、
前記ファンを、前記算出部で算出された磨耗量に応じた冷却能力で動作させる制御部とを備えたことを特徴とする冷却装置である。
また、請求項2の冷却装置は、請求項1記載の冷却装置において、当該画像形成装置が、前記現像剤保持体に接触して該現像剤保持体を帯電する帯電器を備え、前記計数部が、前記現像剤保持体の累積回転数を、前記帯電器により帯電中の前記現像剤保持体の累積回転数である第1の累積回転数と、前記帯電器による、帯電休止中の前記現像剤保持体の累積回転数である第2の累積回転数とに分けて計数するものであって、前記算出部は、前記第1の累積回転数と前記第2の累積回転数との双方を変数として前記現像剤保持体の磨耗量を算出する冷却装置である。
また、請求項3の冷却装置は、請求項1又は2記載の冷却装置において、前記制御部は、前記ファンを、前記算出部で算出された磨耗量に応じて、磨耗が進むほど高い冷却能力で動作させる冷却装置である。
また、請求項4の冷却装置は、請求項3記載の冷却装置において、前記ファンが、制御に応じて相対的な高速回転と低速回転とを行うものであって、前記制御部は、前記ファンを、前記算出部で算出された磨耗量が閾値以下の磨耗量のときは相対的な低速回転で回転させ、該閾値を超えると相対的な高速回転で回転させる冷却装置である。
また、請求項5の冷却装置は、請求項3記載の冷却装置において、前記ファンを複数備え、前記制御部は、前記算出部で算出された磨耗量が閾値以下の磨耗量のときは相対的に少ない数のファンを回転させ、該閾値を超えると相対的に多数のファンを回転させる冷却装置である。
また、請求項6の画像形成装置は、
回転する現像剤保持体に帯電、静電潜像の形成、および現像を行って該現像剤保持体上に現像像を形成し該現像像を用紙上に転写および定着する画像形成装置であって、上述した請求項1から5のうちのいずれかの冷却装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
回転する現像剤保持体に帯電、静電潜像の形成、および現像を行って該現像剤保持体上に現像像を形成し該現像像を用紙上に転写および定着する画像形成装置であって、上述した請求項1から5のうちのいずれかの冷却装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
請求項1の冷却装置によれば、消費電力の低減とファンによる冷却能力との均衡が図られる。
請求項2の冷却装置によれば、累積回転数を第1の累積回転数と第2の累積回転数とに分けない場合よりも、現像剤保持体の磨耗量が高い精度で求められる。
請求項3の冷却装置によれば、現像剤保持体の磨耗の進行に起因する画像形成装置内部の高温化が効果的に抑制される。
請求項4又は請求項5の冷却装置によれば、現像剤保持体の磨耗量に応じたファンの冷却能力の制御が実行される。
請求項6記載の画像形成装置によれば、消費電力の低減とファンによる冷却能力との均衡が図られる。
以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図1は、本実施形態の画像形成装置10の全体構成図である。
本実施形態の画像形成装置は、両面出力用のカラープリンタである。
この画像形成装置10には、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色用の画像を形成するための画像形成ユニット1K,1C、1M,1Yが備えられている。これら画像形成ユニット1K,1C、1M,1Yには、図1の矢印Bk方向,矢印Bc方向,矢印Bm方向,矢印By方向にそれぞれ回転する、電子写真方式用の積層型の現像剤保持体11K,11C、11M,11Yがそれぞれ備えられている。各画像形成ユニットの現像剤保持体上には、各画像形成ユニットに対応した色のトナーを含む現像剤による現像像が形成される。ここで、図1の各画像形成ユニットは、現像像の使用に用いられるトナーの色が異なるものの、同じ構成要素を備えた画像形成ユニットである。以下、画像形成ユニットの構成について説明する。
図2は、図1に示す画像形成ユニットの構成を表した図である。
図2に示す画像形成ユニット1は、図1の画像形成ユニット1K,1C、1M,1Yを代表させたものであり、同様に、図2に示す現像剤保持体11は、図1の現像剤保持体11K,11C、11M,11Yを代表させたものである。
図2に示す現像剤保持体11は、不図示の機構で図2の矢印B方向に回転するものであり、この現像剤保持体11の周囲には、帯電器12、現像器13K、およびクリーニングブレード15が設けられている。画像形成ユニット1は、これら現像剤保持体11、帯電器12、現像器13、およびクリーニングブレード15により構成されており、これら、現像剤保持体11、帯電器12、現像器13、およびクリーニングブレード15と同じものが図1の各画像形成ユニットに備えられている。
現像剤保持体11は、図2の矢印B方向(図1の矢印Bk方向,矢印Bc方向,矢印Bm方向,矢印By方向を代表させた方向)に回転する。帯電器12は、現像剤保持体11に当接して現像剤保持体11の回転に従動回転しながら現像剤保持体11を帯電する。帯電器12によるこの帯電により、現像剤保持体表面の電位は所定の電位となる。ここで、この帯電では、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電電圧で現像剤保持体を帯電する方式が採用されている。図2の画像形成ユニット1の下側には、帯電した現像剤保持体11に向けてレーザ光を照射することで現像剤保持体11上に電位が周囲の電位と異なる静電潜像を形成する露光部100が備えられており、現像器13は、帯電したトナーを含む現像剤を静電潜像に静電的に付着させることで静電潜像を現像する。これにより、現像剤保持体11上に現像像が形成される。ここで、現像器13内には、図2に垂直な方向を回転軸として互いに反対方向に回転する2本のオーガ130が設けられており、この2本のオーガ130は、現像剤を攪拌しながら、図2に垂直な方向について互いに反対方向に現像剤を搬送する。現像剤中のトナーはこの搬送の際に帯電し、この帯電したトナーが、上述した静電潜像の現像に用いられる。また、図2の画像形成ユニット1の上側には、現像剤保持体11に当接して図2の矢印A方向に移動する中間転写ベルト2が設けられており、この中間転写ベルト2は、現像剤保持体11上で形成された現像像の転写(1次転写)を受けて1次転写像を運搬する。クリーニングブレード15は、1次転写後に現像剤保持体11上に残留したトナーを除去する役割を果たしている。
以上が画像形成ユニットの構成についての説明である。図1に戻って画像形成装置10についての説明を続ける。
図1の画像形成装置10には、上述した、画像形成ユニット1K,1C、1M,1Y、中間転写ベルト2、および露光部100に加え、中間転写ベルト2上の1次転写像の用紙への2次転写が行われる2次転写ロール対3、用紙上に転写された未定着の2次転写像を用紙に定着させる定着装置4が備えられている。また、画像形成装置10には、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色成分のトナーを、不図示の機構で各画像形成ユニットに供給する4つのトナーカートリッジ5K,5C,5M,5Yや、用紙7を蓄えるトレイ70や、中間転写ベルト2を駆動する駆動ロール30も備えられている。中間転写ベルト2は、この駆動ロール30から駆動力を受けながら第1の2次転写ロール3bと駆動ロール30とに張架された状態で図1の矢印A方向に循環移動する。中間転写ベルト5は、第1の2次転写ロール3bにより第2の2次転写ロール3aに押し付けられており、上述した2次転写ロール対9は、これら第1の2次転写ロール3bと第2の2次転写ロール3aとによって構成される。
また、画像形成装置10には、定着装置4や4つの画像形成ユニットといった画像形成装置10内の各部に電力を供給する電源基板6、画像形成装置10内の温度を測定する温度センサ8、冷却用の第1ファン101、第2ファン102、および第3ファン103の3つのファンも設けられている。電源基板6の電力供給先の中でも、各画像形成ユニット内の帯電器は帯電のために高電圧を必要とするため、帯電器に対しては多量の電力が供給される。ここで、電源基板6は、電力供給の際に発熱しやすく、3つのファンのうち第1ファン101は主に電源基板6の冷却を担当している。残りの第2ファン102および第3ファン103の2つのファンは、画像形成装置10の内部全体の冷却を担当している。これらの3つのファンも電源基板6から電力の供給を受けて回転するものであり、与えられる電圧が高いほど高速度で回転して高い冷却能力を発揮する。ここで、画像形成装置10には、図1には不図示の制御基板が備えられており、この制御基板により、電源基板6から電力の供給制御をはじめ、画像形成装置10内の各部の制御が行われる。従って、3つのファンの回転制御もこの制御基板により実行される。この制御基板について後述する。
次に、この画像形成装置10における画像形成の動作について説明する。
まず、4つの画像形成ユニット内の現像剤保持体11K,11C、11M,11Yは、それぞれの画像形成ユニット内の帯電器によりそれぞれ帯電される。次に、帯電した各現像剤保持体上に露光部100がレーザ光を照射することで各画像形成ユニット内の現像剤保持体上に各色用の静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各画像形成ユニット内の現像器によって、各画像形成ユニットに対応した色のトナーを含む現像剤で現像されて各色の現像像が形成される。このようにして各画像形成ユニットごとに形成された各色の現像像は、各現像剤保持体に対応した1次転写ロール110K,110C,110M,110Yにおいて、中間転写ベルト2上に、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の順に順次転写(1次転写)されて重ね合わされていき、多色の1次転写像が形成される。そして、この多色の1次転写像は、中間転写ベルト2により2次転写ロール対3まで運搬されていく。一方、トレイ70中の用紙7が、上記の多色の1次転写像の形成と呼応して取り出されて、第1搬送ロール対41aによって搬送され、さらに位置合わせロール対40によって用紙7の態勢が整えられる。そして、2次転写ロール対3によって、上述の多色の1次転写像が、搬送されてきた用紙7に転写(2次転写)され、さらに定着装置4によって用紙7上の2次転写像に定着処理が施される。図1においては、この時の用紙搬送路が、上向きの点線矢印で示す経路として示されている。
用紙7の片面だけに画像形成を行う場合は、用紙7はこの用紙搬送路を一回だけ通って定着装置4において2次転写像の定着が行われた後、第2搬送ロール対41bおよび送出ロール対40aを通過して、図1の右方向の点線矢印で示すようにそのまま排紙トレイ10aに排出される。
用紙7の両面に画像形成を行う場合は、上向きの矢印で示す用紙搬送路を通ることで用紙7の片面に2次転写像の転写および定着が行われた後、排紙トレイ10aに排出されずに後戻りして第1の両面用搬送ロール対40bの間を通り、下向きの点線矢印で示す経路を通って下方に搬送される。そして、第2の両面用搬送ロール対40cの間を通った後、第3の両面用搬送ロール対40dにおいて上方に転じて再び2次転写ロール対3に向かう。ここで、用紙7が最初に2次転写ロール対3で転写を受けてから再び2次転写ロール対3の位置に達するまでの間に、中間転写ベルト2上においては、上述した方式で新たな多色の1次転写像の形成が行われている。そして、用紙7が2回目に2次転写ロール対3に達した時に、その新たな多色の1次転写像が、用紙7が1回目に2次転写を受けた時とは反対側の面に2次転写される。そして、その反対側の面上の新たな2次転写像に対して定着装置4により定着処理が施されて、両面に定着像が形成された用紙7が排紙トレイ10aに排出される。
以上が、この画像形成装置10における画像形成の動作についての説明である。
一般に、画像形成装置内の現像剤保持体では、画像形成が繰り返し行われるにつれ、現像剤保持体の表面の磨耗が進んでいく。現像剤保持体の表面が磨耗すると、電源供給側(電源基板)からみた現像剤保持体の実効的な負荷容量が増加し、この結果、現像剤保持体表面電位が所定の電位になるまで現像剤保持体を帯電するのにより多くの電力を要するようになる。特に、接触型の帯電器を用いて、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電電圧で現像剤保持体を帯電する帯電方式では、帯電器との摩擦により現像剤保持体の磨耗が進みやすく、現像剤保持体の磨耗に伴う帯電電力の増加が顕著である。このように、電源基板から供給される帯電用の電力が現像剤保持体の磨耗の進行とともに増加すると、それとともに電源基板の発熱量も増加し、この結果、画像形成装置内が高温になりやすくなる。画像形成装置内部が高温になると、画像形成装置内の各部の動作に不具合が生じる問題や、熱が現像剤に伝わることでトナーが固着しやすくなるといった現像剤の劣化の問題が発生する。
ここで、従来では、画像形成装置内の高温化を回避する方法としては、ファンによる送風が採用されることが多く、この方式では、出力枚数や両面/片面出力などの出力条件が一定であれば、ファンの冷却能力(例えば、ファンの回転速度)も一定に維持されるのが一般的である。しかし、出力条件が一定であっても、画像形成装置内の温度は、現像剤保持体の磨耗量に応じて上昇しやすくなり、ファンの冷却能力を一定に保つ制御では、画像形成装置内部の高温化を回避できないことも起こり得る。ここで、現像剤保持体の磨耗に備えてあらかじめファンの冷却能力を高めに設定しておく(例えば、ファンが回転するときには常に高速度で回転するようにする)ことも考えられるが、この場合、現像剤保持体の磨耗が軽度の期間でも不必要にファンを稼動させることとなり、電力が無駄に消費されることとなりかねない。また、電源基板の温度を検出して電源基板の温度上昇に応じてファンの冷却能力を増加させるという、温度に応じた冷却方式も考えられる。しかし、この方式では、現像剤保持体の磨耗が進んで電源基板の温度が上昇しやすくなっている状況であっても電源基板の温度が充分に上昇するまでファンの冷却能力が低い状態に維持されるため、温度上昇に対して現像剤の劣化の回避が手遅れになってしまうおそれがある。
図1の画像形成装置10では、4つの現像剤保持体それぞれについて、各現像剤保持体が画像形成装置10内に組み込まれて使用が開始された時からの累積的な回転数(以下、累積回転数と略す)が計数され、各累積的回転数に基づき各現像剤保持体の磨耗量が算出される。そして、4つの現像剤保持体についての4つの磨耗量のうちの最大の磨耗量(例えば、ブラック用の現像剤保持体11Kの磨耗量が最大であれば、ブラック用の現像剤保持体11Kの磨耗量)に応じて、その最大の磨耗量の値が大きいほど、高い冷却能力が発揮されるように図1の第1ファン101、第2ファン102、および第3ファン103が駆動される。この結果、図1の画像形成装置10では、消費電力の低減とファンによる冷却能力との均衡が図られることとなり、さらには、現像剤保持体の磨耗の進行に起因する画像形成装置内部の高温化も充分かつ早期に抑えられる。
なお、以下では、4つの現像剤保持体の磨耗量のうちの最大の磨耗量に応じて3つのファンの制御が行われるものとして説明を進めるが、画像形成装置10の制御基板における制御プログラムの変更により、他の制御方式に設定することも可能である。例えば、4つの現像剤保持体の磨耗量の平均値に応じて3つのファンの制御が行われる制御方式や、最も使用頻度が高いと考えられるブラック用の現像剤保持体11Kの磨耗量に応じて3つのファンの制御が行われる制御方式に変更することもできる。
ここで、図1の第1ファン101、第2ファン102、および第3ファン103について説明する。
図3は、第1ファン101、第2ファン102、および第3ファン103の配置を表した図である。
図3は、図1の画像形成装置10を図1の上側からみたときの、第1ファン101、第2ファン102、および第3ファン103の配置が示されている。図3では、第1ファン101の回転で発生する空気の流れや、第2ファン102の回転で発生する空気の流れが、太線矢印で示されている。この太線矢印で示されているように、第1ファン101は、図3の右上方から画像形成装置10内に空気を取り込んで、主に電源基板6に向けて空気を送って冷却する。一方、第2ファン102は、図3の左下方から画像形成装置10内部に空気を取り込んで、図3では第2ファン102の右方および上方に向けて空気を流し、画像形成装置10の内部全体の冷却を行う。また、第3ファン103は、図1および図3には不図示のダクトにより画像形成装置10外部から空気を取り込んで、図1の太線矢印で示す向きに空気を流し、画像形成装置10内部全体の冷却を行う。
ここで、図3には、3つのファン101,102,103を含め、画像形成装置10内の各部の制御を行う、上述した制御基板9が示されている。3つのファン101,102,103の制御の際には、制御基板9は、第1ファン101については、低速回転と高速回転との2段階の切替制御を行い、第2ファン102および第3ファン103については、回転と無回転との2段階の切替制御が行われる。上述したように、各ファンの回転速度は各ファンに与えられる電圧に応じて決定されるものであり、上記の各ファンの2段階の制御は、具体的には、第1ファン101については、制御基板9が第1ファン101の駆動電圧として、第1の所定電圧と、第1の所定電圧よりも高い第2の所定電圧とのいずれの電圧を選択するかで実行され、第2ファン102および第3ファン103については、制御基板9が、第2ファン102および第3ファン103に、第3の所定電圧および第4の所定電圧を、それぞれ供給あるいは供給停止することで実行される。
ここで、この制御基板9が、現像剤保持体の累積回転数を計数してその累積回転数にに基づき各現像剤保持体の磨耗量を算出し最大の磨耗量を求める役割も担っており、本実施形態では、制御基板9が、本発明の計数部、算出部、および制御部を兼ねた一例に相当する。また、制御基板9と3つのファンとを合わせたものが本発明の冷却装置の一実施形態である。
以下、画像形成装置10内の冷却を行うための制御基板9の動作について詳しく説明する。
制御基板9は、画像形成装置10に電源が投入されている間は、図1の温度センサから、常時、画像形成装置10内の温度の情報を取得している。また、制御基板9は、画像形成が行われる際の各現像剤保持体の回転数を把握する。このとき、制御基板9は、回転する各現像剤保持体が、各現像剤保持体に当接する帯電器により帯電されている状態であるか、それとも帯電器による帯電が休止されている状態であるかの情報も把握する。そして、帯電されている状態での各現像剤保持体の回転と、帯電が休止されている状態での各現像剤保持体の回転とのそれぞれについて別々に、各現像剤保持体に使用が開始されてからの累積的な回転数を計数する。なお、帯電が休止されている状態での現像剤保持体の回転とは、具体的には、画像形成の直前および直後に行われる調整用の空回転(画像形成に無関係な回転)や、画像形成時における、その画像形成に使用されない色に対応した現像剤保持体が中間転写ベルト2の駆動に従動回転するときの空回転を指している。
このように、帯電されている状態と帯電が休止されている状態とで別々に累積回転数を計数するのは、帯電が休止されている状態よりも現像剤保持体が帯電されている状態の方が現像剤保持体と帯電器との間の摩擦係数が大きくて磨耗が進みやすく、上記の2種類の帯電状態それぞれについて個別に磨耗量への寄与を考慮する必要があるためである。このように2種類の帯電状態で別々に累積回転数を計数してそれぞれの磨耗量への寄与を考慮することで、2種類の帯電状態に無関係に累積回転数を計数してその累積回転数に基づき磨耗量を算出する方式よりも磨耗量の算出精度が向上する。なお、このような帯電状態に応じた摩擦係数の変化は、現像剤保持体表面への放電生成物やトナー粒子の付着に伴う現像剤保持体表面の変化(スパッタリング効果)によるものと考えられる。
制御基板9は、画像形成装置10内の温度、帯電されている状態での各現像剤保持体の累積回転数、および帯電が休止されている状態での各現像剤保持体の累積回転数に基づき、4つの現像剤保持体それぞれについて、下記の式により磨耗量W(単位はpm(ピコメートル))を算出する。
W=(r1×w1+r2×w2)×k ……… (1)
この式(1)で決まる磨耗量Wは、現像剤保持体表面における磨耗の深さの推定値を表したものである。ここで、r1は、現像剤保持体が帯電されている状態での現像剤保持体の累積回転数であり、r2は、現像剤保持体の帯電が休止されている状態での現像剤保持体の累積回転数である。また、w1,w2は、現像剤保持体が一回転するときの現像剤保持体の磨耗量を表す定数であり、kは、画像形成装置10内の温度に応じて決まる値である。ここで、w1、w2、およびkは、現像剤保持体を回転させて磨耗の深さを実測する実験から求められるものである。上述したように、帯電が休止されている状態よりも現像剤保持体が帯電されている状態の方が現像剤保持体の磨耗が進みやすく、このことを反映してw1はw2よりも大きな値となっている。
この式(1)で決まる磨耗量Wは、現像剤保持体表面における磨耗の深さの推定値を表したものである。ここで、r1は、現像剤保持体が帯電されている状態での現像剤保持体の累積回転数であり、r2は、現像剤保持体の帯電が休止されている状態での現像剤保持体の累積回転数である。また、w1,w2は、現像剤保持体が一回転するときの現像剤保持体の磨耗量を表す定数であり、kは、画像形成装置10内の温度に応じて決まる値である。ここで、w1、w2、およびkは、現像剤保持体を回転させて磨耗の深さを実測する実験から求められるものである。上述したように、帯電が休止されている状態よりも現像剤保持体が帯電されている状態の方が現像剤保持体の磨耗が進みやすく、このことを反映してw1はw2よりも大きな値となっている。
制御基板9は、式(1)によって算出した4つの現像剤保持体の磨耗量Wのうち、最大の磨耗量Wを所定の閾値と比較する。上述したように、現像剤保持体を帯電するために電源基板6が帯電器に供給すべき現像剤保持体の帯電電力は、現像剤保持体の磨耗に伴ってが増加するものであり、上記の所定の閾値は、帯電電力が所定の電力量に達して電源基板の発熱量が画像形成装置10内部の高温化の観点から危惧されるレベルになるときの現像剤保持体の磨耗量である。制御基板9は、最大の磨耗量Wがこの閾値を越えたか否かに応じて、3台のファン101,102,103の冷却能力を下記の表1の方式で制御する。
電源基板の発熱量が、画像形成装置10内部の高温化の観点から危惧されるレベルになりやすい。
上記の表1では、磨耗量Wが閾値以下のときの制御内容が「磨耗量が小さい」と記載された欄に記載されており、磨耗量Wが閾値を越えたときの制御内容が「磨耗量が大きい」と記載された欄に記載されている。
ここで、画像形成装置10では、ユーザから指定されたジョブが両面出力のときは電力基板9の負担が特に大きく、このため、現像剤保持体の磨耗がそれほど進んでいない状況でも、電源基板の発熱量が、画像形成装置10内部の高温化の観点から危惧されるレベルになりやすい。そこで、画像形成装置10では、両面出力のときには現像剤保持体の磨耗に無関係に3台のファン101,102,103を最大限に利用する方式で、電力基板9や画像形成装置10内部全体の冷却が実行される。すなわち、両面出力のときには、制御基板9は、電源基板6に、表1に示すように、第1ファン101については、上述した第2の所定電圧による高速回転を行わせ、第2ファン102および第3ファン103については、それぞれ、上述した、第3の所定電圧および第4の所定電圧による回転を行わせる。
一方、ユーザから指定されたジョブが片面出力のときには、上記の最大の磨耗量Wが上記の閾値以下である限り電力基板9の負担がそれほど大きくなく、このため、制御基板9は、表1に示すように、第1ファン101については上述した第1の所定電圧による低速回転を行わせ、第2ファン102および第3ファン103については、それぞれ、無回転の状態に維持する。しかし、片面出力であっても、上記の最大の磨耗量Wが上記の閾値を越えると、電源基板の発熱量が、画像形成装置10内部の高温化の観点から危惧されるレベルになりやすい。そこで、ジョブが片面出力であっても、制御基板9は、上記の最大の磨耗量Wが上記の閾値を越えると、表1に示すように、第1ファン101については、上述した第2の所定電圧による高速回転を行わせ、第2ファン102については、上述した第3の所定電圧による回転を行わせる。言い換えれば、この画像形成装置10では、ジョブが片面出力のときには、上記の最大の磨耗量Wが上記の閾値を越えると、冷却に使用されるファンの数が増加するとともに、ファンの回転数も増加することとなる。
このようにして、画像形成装置10では、現像剤保持体の磨耗量が大きいほど、高い冷却能力での冷却が実行されることとなる。
なお、本実施形態では、ユーザから指定されたジョブが両面出力のときは、現像剤保持体の磨耗に無関係に、3台のファン101,102,103を全部用いた最大の冷却能力で電力基板9や画像形成装置10内部全体の冷却が実行されたが、これは、あくまでも両面出力のときは概して電力基板9の負担が大きいことを反映した安全策である。本発明では、両面出力であっても、ジョブで要求される出力枚数が少ないといった理由で電力基板9の負担が必ずしも大きくはないと考えられる場合には、上記の最大の磨耗量Wが上記の閾値を越えないときは、低い冷却能力で3台のファン101,102,103で電力基板9や画像形成装置10内部全体の冷却を実行し、上記の最大の磨耗量Wが上記の閾値を越えたときに3台のファン101,102,103を全部用いた最大の冷却能力で電力基板9や画像形成装置10内部全体の冷却を実行する制御が行われてもよい。
以下では、現像剤保持体の磨耗量に応じた、ファンの冷却能力制御の効果を具体的な実験に基づいて説明する。
この実験は、画像濃度が、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色について5%ずつとなっているカラー画像を、両面出力用のカラープリンタを用いて、1日あたり用紙10000枚の割合で5日間出力する(すなわち、合計用紙50000枚出力する)実験である。ここで、1日あたり用紙10000枚の出力は、温度30度、湿度65%の高温高湿の環境下で、片面出力で用紙1000枚に出力するジョブと、両面出力で用紙1000枚に出力するジョブとを交互に繰り返し行うことで行われた。また、この実験で用いられた両面出力用のカラープリンタは、以下に説明する実施例および比較例のカラープリンタである。
〈実施例〉
実施例のカラープリンタは、図1の画像形成装置10と同じ構成を有するカラープリンタであって、上述したように、4つの現像剤保持体の磨耗量のうちの最大の磨耗量に応じた、ファンの冷却能力制御が実行されるカラープリンタである。具体的には、上述の表1の方式でファンの制御が実行される。
〈実施例〉
実施例のカラープリンタは、図1の画像形成装置10と同じ構成を有するカラープリンタであって、上述したように、4つの現像剤保持体の磨耗量のうちの最大の磨耗量に応じた、ファンの冷却能力制御が実行されるカラープリンタである。具体的には、上述の表1の方式でファンの制御が実行される。
この実施例のカラープリンタでは、第1ファン101、第2ファン102、第3ファン103の大きさ(広さ)は、いずれも約60cm2である。また、第1ファン101には、低速回転の際には上述の第1の所定電圧として20Vの電圧が与えられ、高速回転の際には上述の第2の所定電圧として24Vの電圧が与えられる。また、第2ファン102および第3ファン103の回転の際には、上述の第3の所定電圧および第4の所定電圧として24Vの電圧が与えられる。また、実施例のカラープリンタでは、上述の式(1)における定数w1,w2として、50pm,20pmがそれぞれ用いられている。また、装置内の温度に応じて決まる、式(1)中のkとしては、温度が12℃未満では値が「1」であって温度が12℃以上では値が「0.8」となるものが用いられている。
ここで、この実施例のカラープリンタでは、帯電されている状態での累積回転数r1、および帯電が休止されている状態での累積回転r2は、ジョブの数や、各ジョブにおける出力モード(両面出力あるいは片面出力)や、各ジョブにおける出力枚数によって決まるものであり、新品の4つの現像剤保持体を組み込んだ実施例のカラープリンタでは、上記の実験のように、上記のカラー画像を温度30度の環境下で、片面出力で用紙1000枚出力するジョブと両面出力で用紙1000枚出力するジョブとを交互に繰り返す出力を行った場合、出力枚数が75000枚に達したあたりで、上述の式(1)における磨耗量Wが閾値に達する。
上記の実験に際しては、新品の各色用の4つの現像剤保持体を組みこんで上記の実験と同様の用紙50000枚分の出力を行った後の実施例のカラープリンタを準備し、このカラープリンタを用いて上記の実験を行った。こうすることで、上記の実験における出力枚数50000枚の中間である、出力枚数が25000枚に達したあたりで各現像剤保持体に磨耗が発生するようになり、上記の実験で、磨耗量に応じた、ファンの冷却能力制御の効果が確認できるようになる。
〈比較例〉
比較例のカラープリンタは、現像剤保持体の磨耗量とは無関係にファンの冷却能力制御が実行される点を除けば、図1の画像形成装置10と同じ構成を有するカラープリンタである。具体的には、比較例のカラープリンタでは、3台のファン(図1の3台のファン101,102,103と同じ)の冷却能力を下記の表2の方式で制御する。
〈比較例〉
比較例のカラープリンタは、現像剤保持体の磨耗量とは無関係にファンの冷却能力制御が実行される点を除けば、図1の画像形成装置10と同じ構成を有するカラープリンタである。具体的には、比較例のカラープリンタでは、3台のファン(図1の3台のファン101,102,103と同じ)の冷却能力を下記の表2の方式で制御する。
ここで、表2では、実施例のカラープリンタの制御方式を表した表1と比較しやすいように、現像剤保持体の磨耗量について「磨耗量が小さい」の欄と「磨耗量が大きい」の欄とに分けて制御の内容が記載されているが、表2から明らかなように、「磨耗量が小さい」の欄における3つのファンの制御内容と「磨耗量が大きい」の欄における3つのファンの制御内容とは同じものである。また、この制御内容は、実施例のカラープリンタにおける、表1の「磨耗量が小さい」の欄における3つのファンの制御内容と同じである。
[実験結果]
上記の実験を、実施例のカラープリンタ、および比較例のカラープリンタで行ったところ、比較例のカラープリンタでは、5日目に画像濃度が低下して画像不良の状態となった。比較例のカラープリンタの内部の状態を調べたところ、各色の現像器内のオーガ付近でトナーの固着が発生していた。このことから、上記の画像不良は、トナーの固着によるトナー詰まりが原因だと考えられる。
[実験結果]
上記の実験を、実施例のカラープリンタ、および比較例のカラープリンタで行ったところ、比較例のカラープリンタでは、5日目に画像濃度が低下して画像不良の状態となった。比較例のカラープリンタの内部の状態を調べたところ、各色の現像器内のオーガ付近でトナーの固着が発生していた。このことから、上記の画像不良は、トナーの固着によるトナー詰まりが原因だと考えられる。
一方、実施例のカラープリンタでは、5日間の間、こうした画像不良は発生しなかった。また、50000枚の出力後に実施例のカラープリンタの内部の状態を調べたところ、いずれの現像器内でもトナーの固着が発生しておらず、オーガによるトナーの搬送も良好に行われることが確認された。
以上の実験結果から、磨耗量に応じてファンの冷却能力を制御することで、トナーの固着が回避されて良好な画像形成が可能になることが結論できる。
以上が本発明の実施形態の説明である。
以上の説明においては、カラーの両面出力プリンタを例として説明したが、本発明の画像形成装置は、カラーの片面出力プリンタに応用されてもよい。また、モノクロの片面出力プリンタあるいはモノクロの両面出力プリンタに応用されてもよい。また、プリンタ以外にも、コピー機やファックス機に応用されてもよい。
1 画像形成ユニット
2 中間転写ベルト
3 2次転写ロール対
3a 第2の2次転写ロール
3b 第1の2次転写ロール
30 駆動ロール
4 定着装置
40a
40 位置合わせロール対
40a 送出ロール対
40b 第1の両面用搬送ロール対
40c 第2の両面用搬送ロール対
40d 第3の両面用搬送ロール対
41a 第1搬送ロール対
41b 第2搬送ロール対
5K,5C,5M,5Y トナーカートリッジ
6 電源基板
7 用紙
8 温度センサ
9 制御基板
10 画像形成装置
10a 排紙トレイ
11K,11C,11M,11Y 現像剤保持体
12 帯電器
13 現像器
130 オーガ
15 クリーニングブレード
100 露光部
101 第1ファン
102 第2ファン
103 第3ファン
110K,110C,110M,110Y 1次転写ロール
2 中間転写ベルト
3 2次転写ロール対
3a 第2の2次転写ロール
3b 第1の2次転写ロール
30 駆動ロール
4 定着装置
40a
40 位置合わせロール対
40a 送出ロール対
40b 第1の両面用搬送ロール対
40c 第2の両面用搬送ロール対
40d 第3の両面用搬送ロール対
41a 第1搬送ロール対
41b 第2搬送ロール対
5K,5C,5M,5Y トナーカートリッジ
6 電源基板
7 用紙
8 温度センサ
9 制御基板
10 画像形成装置
10a 排紙トレイ
11K,11C,11M,11Y 現像剤保持体
12 帯電器
13 現像器
130 オーガ
15 クリーニングブレード
100 露光部
101 第1ファン
102 第2ファン
103 第3ファン
110K,110C,110M,110Y 1次転写ロール
Claims (6)
- 回転しながら現像剤による画像を保持する現像剤保持体を備えた画像形成装置内部を冷却する冷却装置であって、
前記現像剤保持体の累積回転数を計数する計数部と、
当該画像形成装置内部を空冷するファンと、
前記計数部によって計数された累積回転数を少なくとも1つの変数として前記現像剤保持体の磨耗量を算出する算出部と、
前記ファンを、前記算出部で算出された磨耗量に応じた冷却能力で動作させる制御部とを備えたことを特徴とする冷却装置。 - 当該画像形成装置が、前記現像剤保持体に接触して該現像剤保持体を帯電する帯電器を備え、
前記計数部が、前記現像剤保持体の累積回転数を、前記帯電器により帯電中の前記現像剤保持体の累積回転数である第1の累積回転数と、前記帯電器による、帯電休止中の前記現像剤保持体の累積回転数である第2の累積回転数とに分けて計数するものであって、
前記算出部は、前記第1の累積回転数と前記第2の累積回転数との双方を変数として前記現像剤保持体の磨耗量を算出するものであることを特徴とする請求項1記載の冷却装置。 - 前記制御部は、前記ファンを、前記算出部で算出された磨耗量に応じて、磨耗が進むほど高い冷却能力で動作させるものであることを特徴とする請求項1又は2記載の冷却装置。
- 前記ファンが、制御に応じて相対的な高速回転と低速回転とを行うものであって、
前記制御部は、前記ファンを、前記算出部で算出された磨耗量が閾値以下の磨耗量のときは相対的な低速回転で回転させ、該閾値を超えると相対的な高速回転で回転させるものであることを特徴とする請求項3記載の冷却装置。 - 前記ファンを複数備え、
前記制御部は、前記算出部で算出された磨耗量が閾値以下の磨耗量のときは相対的に少ない数のファンを回転させ、該閾値を超えると相対的に多数のファンを回転させるものであることを特徴とする請求項3記載の冷却装置。 - 回転する現像剤保持体に帯電、静電潜像の形成、および現像を行って該現像剤保持体上に現像像を形成し該現像像を用紙上に転写および定着する画像形成装置であって、
請求項1から5のうちいずれか1項記載の冷却装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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