JP2013195905A - 環境制御装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置内の制御対象箇所の環境を制御する環境制御装置において、制御対象箇所で局所的なトナーの軟化や溶融に起因した異常画像の発生を抑制できる環境制御装置を提供する。
【解決手段】各現像装置５内に温度センサを設ける。前もって各現像装置５でトナーの帯電不良を起こさない下限温度Ｔ１ｍｉｎ、現像装置５内でトナーが軟化・溶融しない上限温度：Ｔ１ｍａｘを求めるとともに、Ｔ１ｍｉｎ＜Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ１ｍａｘの関係にあるＴ１とＴ２を規定し、Ｔ１とＴ２との中間値をフィードバック制御を行う際の目標値Ｔ３として定める。そして、急速加熱運転（Ｓ３）やフィードバック制御（Ｓ６）を行う際の少なくとも加熱運転時には、各現像装置５に密着する各加熱・冷却ジャケット５６に供給する制御気流を、ガラス転移点温度Ｔｇｍｉｎなどの所定の温度以下にし、各流量制御弁５５による制御気流の流量の増減で加熱量を制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、装置内の環境を制御する環境制御装置、及びこの環境制御装置を備えた画像形成装置に関するものである。

従来から、電子写真方式の画像形成装置に、エアコン等の空調装置を有した環境制御装置を装置内に設けて、空調された空気の流れ（以下、制御気流という）を制御対象箇所に作用させる画像形成装置の構成が知られている。また、装置内全体を環境制御装置の制御対象箇所とする構成や、温度や湿度の変化の影響を受け易い作像部のみを環境制御装置の制御対象箇所とする構成も知られている。

例えば、特許文献１には感光体ドラム（感光体）の一部のみが露出する転写用開口が形成された作像ケース（ケース）と温度センサ及び湿度センサとを設け、各センサの検出値に応じて、作像部（作像ケース内）にのみ制御気流を作用させる構成が記載されている。このように環境制御装置の制御対象箇所を作像部のみとすることで、装置内全体を制御対象とする構成に比べて、制御対象箇所の容積を小さくして空調装置の小型化や省電力化等が図れる。

しかしながら、制御対象箇所の容積の大小に関わらず、環境制御装置で制御対象箇所に制御気流を作用させる電子写真方式の画像形成装置では、次のような不具合が発生するおそれがある。
環境制御装置の加熱運転時に、制御気流の加熱制御によっては、制御気流が直接当たる部分が局所的に目標とする温度範囲を超えて、過剰に加熱されるおそれがある。このように加熱される部分が、トナーに接触する現像装置や感光体ドラム等で生じると、現像装置の内壁や感光体ドラム表面等に接触するトナーが許容上限温度を超えて加熱されてしまい、トナーの軟化や溶融が生じてしまう可能性が高くなる。

さらに、近年、省電力化の要求から定着装置の電力を削減するためトナーの低温定着化が進められており、トナーの許容上限温度は下がってきている。このように下がってきているため、制御気流の加熱制御によっては、現像装置内や感光体ドラム表面の温度を測定しながら加熱したとしても、高温の制御気流が直接当たって加熱される部分で局所的に温度が上昇してトナーが許容上限温度を超えて加熱されることが起こり得る。
上記のようにトナーが許容上限温度を超えて加熱されてしまうと、現像装置内や感光体ドラム表面で生じる局所的なトナーの軟化や溶融に起因した異常画像が発生する可能性が高まってしまう。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、次のような環境制御装置を提供することである。画像形成装置内の制御対象箇所の環境を制御する環境制御装置において、制御対象箇所で局所的なトナーの軟化や溶融に起因した異常画像の発生を抑制できる環境制御装置である。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、画像形成装置内の制御対象箇所の温度を検出する温度検出手段を有し、前記温度検出手段の検出値に基づいて前記制御対象箇所に作用させる制御気流の温度と流量を制御する環境制御装置において、少なくとも加熱運転時は制御気流を所定の温度以下にし、制御気流の流量の増減で加熱量を制御することを特徴とするものである。
本発明は、加熱運転時は制御気流を所定の温度以下にしているので、制御対象箇所が制御気流の温度より高くなることはない。また、制御気流の流量を増減することで、制御気流と制御対象箇所の熱伝達率を変化させたり、制御気流の熱容量を変化させて加熱量を制御することも可能である。したがって、制御対象箇所を所定の温度以下に保ちながら、加熱する加熱量を制御することができる。

本発明は、画像形成装置内の制御対象箇所を所定の温度以下に保ちながら、加熱する加熱量を制御することができる。
よって、画像形成装置内の制御対象箇所の環境を制御する環境制御装置において、制御対象箇所で局所的なトナーの軟化や溶融に起因した異常画像の発生を抑制できる環境制御装置を提供することができる。

一実施形態に係る、プリンタの概要説明図。 実施例１に係る、環境制御装置の説明図。 環境制御装置に有した空調装置の制御フロー図。 実施例２に係る、環境制御装置の説明図。 実施例３に係る、環境制御装置の説明図。 実施例４に係る、環境制御装置の説明図。

以下、本発明を電子写真方式の画像形成装置であるカラープリンタに適用した一実施形態について、複数の実施例を挙げて説明する。
まず、各実施例に共通する本実施形態のカラープリンタ（以下、プリンタ３００という）の構成・動作について、図を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る、プリンタ３００の概要説明図である。

図１に示すように、本実施形態のプリンタ３００は、装置本体１００と装置本体１００の下方に配置された給紙部２００とから構成されている。装置本体１００の略中央には、画像形成部１０が配置され、画像形成部１０の上方には光書き込み装置１５が配置され、下方には中間転写ユニット２０が配置されている。

画像形成部１０には、感光体ドラム１Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂｋをそれぞれ有した４つの作像部である画像形成ユニット１１Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂｋが、中間転写ユニット２０の中間転写ベルト２１に各感光体ドラムが接触するように配置されている。また、画像形成ユニット１１Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂｋの配置は、中間転写ベルト２１の無端移動方向上流側から、Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂｋの順で配置されている。各画像形成ユニット１１の感光体ドラム１Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂｋの周囲には、それぞれ、現像装置５Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂｋと、不図示の帯電装置、感光体クリーニング装置、及び除電装置等が配置されている。また、光書き込み装置１５の上方には、現像装置５Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂｋに補給するトナーを収容したトナーボトル１２Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂｋが配置されている。

中間転写ユニット２０は、駆動ローラ２２、テンションローラとしても機能する従動ローラ２３、２次転写ローラ２５に対向する２次転写対向ローラ２４等と、これに掛け渡された中間転写ベルト２１とを有している。また、各感光体ドラム１に対向し、１次転写ニップ部を形成するとともに、１次転写バイアスを印加する不図示の１次転写ローラも４つ有している。また、中間転写ユニット２０の２次転写対向ローラ２４と、中間転写ベルト２１を介して対向する位置には２次転写ローラ２５が配置され、２次転写対向ローラ２４とで２次転写部２６を構成している。

２次転写部２６のシート搬送方向上流側には、給紙部２００から、シート搬送路３０を搬送されてきた記録媒体であるシートＰを一旦、受け止めて、２次転写のタイミングに合わせて搬送するレジストローラ対３２が配置されている。一方、シート搬送方向下流側には、２次転写されたトナー画像をシートＰ上に熱と圧力で定着する定着ローラ４１と加圧ローラ４２を有した定着装置４０が配置されている。定着装置４０のシート搬送方向下流側には、装置本体１００の筐体外部にシートＰを排出する排紙口３５が設けられており、この排紙口３５の筐体外部の下方には、排出されたシートＰを積載する積載トレイ３７が配置されている。また、定着装置４０と排紙口３５の間には、不図示の切替え爪が設けられており、定着後のシートＰを排紙口３５、又は不図示の両面ユニットに導く。不図示の両面ユニットは、シートＰの両面に画像形成を行なう場合に、片面に画像形成が行われ定着されたシートＰを反転して再度、シート搬送路３０に設けられたレジストローラ対３２の上流側に搬送するものである。
また、詳しくは後述する環境制御装置５０の空調装置であるエアコン５１を装置本体１００内に設けている。

給紙部２００には、給紙カセット２１０が着脱可能に設けられており、給紙カセット２１０に収納した記録媒体であるシートＰを１枚づつシート搬送路３０に送り出す給紙ローラ３１等を備えている。また、シート搬送路３０には、不図示の搬送ローラとガイド部材が設けられている。

そして、プリンタ３００に、パソコン等の外部機器や不図示の制御部からの画像情報が入力されると、各画像形成ユニット１１では各感光体ドラム１を回転駆動させるとともに、各帯電装置で各感光体ドラム１上を一様帯電する。その後、各感光体ドラム１の上方に配置された、光書き込み装置１５が、パソコン等から送信された画像情報に基づいて、各感光体ドラム１表面上にレーザー光を照射して静電潜像を形成する。この静電潜像を、各現像装置５でトナーを付着させてトナー画像として現像（顕像化）する。

各感光体ドラム１表面上にそれぞれ形成された各色のトナー画像は、各感光体ドラム１の図１図中、反時計回りの回転にともない、図１図中、時計回りに無端移動する中間転写ベルト２１を介した対向位置に、それぞれ設けられた不図示の１次転写ローラの位置まで搬送される。そして、１次転写ローラに印加される１次転写バイアスにより、各感光体ドラム１表面上から中間転写ベルト２１上に、順次、重ね合わせられるようにして１次転写され、中間転写ベルト２１上にカラーのトナー画像が形成される。中間転写ベルト２１上に１次転写されたカラーのトナー画像は、中間転写ベルト２１の無端移動により、２次転写対向ローラ２４と２次転写ローラ２５とで構成された２次転写部２６の２次転写位置まで搬送される。一方、カラーのトナー画像が２次転写位置に搬送されるタイミングに合わせて、２次転写部２６の下方に設けられた給紙部２００から図１中、点線で示すシート搬送路３０に沿って搬送されてきたシートＰが、レジストローラ対３２により２次転写部に送り出される。そして、レジストローラ対３２により送り出されたシートＰ上に、カラーのトナー画像が２次転写部２６で一括転写される。

カラーのトナー画像が一括転写されたシートＰは、シート搬送路３０に沿って２次転写位置の転写紙搬送方向下流側に設けられた、定着装置４０まで搬送される。定着装置４０に搬送されたシートＰは、熱と圧力が加えたれてカラーのトナー画像を形成するトナーが溶融してシートＰ上に圧着（定着）される。この後、シートＰの片面のみに画像形成する場合は、不図示の切替え爪が排紙口３５側に切替えられ、シートＰは排紙口３５から排出され、積載トレイ３７上に積載される。一方、シートＰの両面に画像形成する場合には、不図示の両面ユニットでシートＰの表裏を反転し、再びシート搬送路３０に設けられたレジストローラ対３２の上流側に搬送し、再度上記の画像形成の各工程を行った後、排紙口３５から排出し、積載トレイ３７上に積載する。

また、１次転写位置で各感光体ドラム１上から中間転写ベルト２１上に１次転写し切れなかった転写残トナーは、各感光体ドラム１における１次転写位置の感光体ドラム回転方向下流側に設けられた不図示の感光体クリーニング装置によりクリーニングされる。そして、２次転写位置で中間転写ベルト２１上からシートＰ上に２次転写しきれなかった転写残トナーも、不図示の中間転写ベルトクリーニング装置によりクリーニングされ、再度の画像形成に備える。

次に、本実施形態のプリンタ３００の特徴部である、各現像装置５、各感光体ドラム、各画像形成ユニット１１等の特定箇所のみ、制御対象箇所とする環境制御装置５０について、複数の実施例を挙げて説明する。

（実施例１）
本実施形態の第１の実施例について、図を用いて説明する。図２は、本実施例に係る、環境制御装置５０の説明図、図２は、環境制御装置５０に有した空調装置であるエアコン５１の制御フロー図である。
また、以下の説明で用いるエアコン５１、エアダクト５４、加熱・冷却ジャケット５６、流量制御弁５５等については、それぞれ周知な構成を適宜、適用可能であるので、詳しい説明は省略する。

図２に示すように、本実施例においては、環境制御装置５０に有した空調装置であるエアコン５１（エアコンディショナー）を、装置本体１００内に設けている。そして、エアコン５１の制御気流を吐出する制御気流吐出口５２から、各現像装置５に密着し、かつ着脱可能に設けられた加熱・冷却ジャケット５６Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂｋを経由し、制御気流を吸入する制御気流吸込口５３に戻るように循環経路部材であるエアダクト５４を並列に構成している。各加熱・冷却ジャケット５６には、エアコン５１の制御気流吐出口５２にエアダクト５４を経由して接続される流入口（不図示）を、感光体ドラム１の軸方向、図２図中奥側の上部に設けている。一方、感光体ドラム１の軸方向、図２図中手前側の下部には、エアコン５１の制御気流吸込口５３にエアダクト５４を経由して接続される流出口（不図示）を設けている。また、各加熱・冷却ジャケット５６の流入口の直前（制御気流上流側）のエアダクト５４の箇所には、それぞれ流量制御弁５５Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂｋが設けられており、各加熱・冷却ジャケット５６に供給される制御気流の流量が制御可能になっている。上記の構成とすることで、同一の温度のエアコン５１からの制御気流の流量を各加熱・冷却ジャケット５６において制御することで、各加熱・冷却ジャケット５６における加熱又は冷却の度合いを、個々に正確に制御することができる。

本実施例の各現像装置５内には不図示の温度センサが設けられており、各現像装置５内の現像剤の温度を検知している。そして、前もって各現像装置５でトナーの帯電不良を起こさない下限温度Ｔ１ｍｉｎ、現像装置５内でトナーが軟化・溶融しない上限温度：Ｔ１ｍａｘを求めている。また、Ｔ１ｍｉｎ＜Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ１ｍａｘの関係にあるＴ１とＴ２を規定するとともに、Ｔ１とＴ２との中間値をフィードバック制御を行う際の目標値Ｔ３として定めている（Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２）。

そして、現像装置５Ｙ内の現像剤（Ｙ）の温度センサの値：Ｔｓｙ、現像装置５Ｍ内の現像剤（Ｍ）の温度センサの値：Ｔｓｍ、現像装置５Ｍ内の現像剤（Ｃ）の温度センサの値：Ｔｓｃ、現像装置５Ｂｋ内の現像剤（Ｂｋ）の温度センサの値：Ｔｓｂｋの全てが、速やかにＴ１以上、Ｔ２以下になり、それを維持するようにエアコン５１、及び各流量制御弁５５を制御する。

具体的には、図３の制御フロー図に示すように、プリンタ３００の駆動を開始（Ｓ１）したら、Ｔｓｙ、Ｔｓｍ、Ｔｓｃ、Ｔｓｂｋの少なくとも１つがＴ１よりも低いか否かを判断する判断１（Ｓ２）を行う。判断１（Ｓ２）で、Ｔｓｙ、Ｔｓｍ、Ｔｓｃ、Ｔｓｂｋの少なくとも１つがＴ１よりも低い（Ｓ２でＹｅｓ）場合は、エアコン５１の急速加熱運転（Ｓ３）を行い、再度、判断１（Ｓ２）に戻る。一方、判断１（Ｓ２）で、Ｔｓｙ、Ｔｓｍ、Ｔｓｃ、Ｔｓｂｋの全てがＴ１以上（Ｓ２でＮｏ）の場合は、Ｔｓｙ、Ｔｓｍ、Ｔｓｃ、Ｔｓｂｋの少なくとも１つがＴ２より高いか否かの判断２（Ｓ４）に移行する。また、エアコン５１の急速加熱運転（Ｓ３）を行って、Ｔｓｙ、Ｔｓｍ、Ｔｓｃ、Ｔｓｂｋの全てがＴ１以上（Ｓ２でＮｏ）になった場合は、急速加熱運転を停止した後、判断２（Ｓ４）に移行する。

判断２（Ｓ４）で、Ｔｓｙ、Ｔｓｍ、Ｔｓｃ、Ｔｓｂｋの少なくとも１つがＴ２より高い（Ｓ４でＹｅｓ）場合は、エアコン５１の急速冷却運転（Ｓ５）を行い、再度、判断１（Ｓ２）に戻る。一方、判断２（Ｓ４）で、Ｔｓｙ、Ｔｓｍ、Ｔｓｃ、Ｔｓｂｋの全てがＴ２以下（Ｓ４でＮｏ）の場合は、Ｔ１とＴ２との中央値Ｔ３を目標としたフィードバック制御（Ｓ６）に移行する。また、エアコン５１の急速冷却運転（Ｓ５）を行って、Ｔｓｙ、Ｔｓｍ、Ｔｓｃ、Ｔｓｂｋの全てがＴ２以下（Ｓ４でＮｏ）になった場合は、急速冷却運転を停止した後、中央値Ｔ３を目標としたフィードバック制御（Ｓ６）に移行する。

すなわち、プリンタ３００の駆動を開始（Ｓ１）したら、Ｔｓｙ、Ｔｓｍ、Ｔｓｃ、Ｔｓｂｋの少なくとも１つがＴ１よりも低い（Ｓ２でＹｅｓ）場合は、急速加熱運転（Ｓ３）を行う。一方、Ｔｓｙ、Ｔｓｍ、Ｔｓｃ、Ｔｓｂｋの全てがＴ１以上（Ｓ２でＮｏ）、Ｔ２以下（Ｓ４でＮｏ）の場合は、Ｔ１とＴ２との中央値Ｔ３を目標としたフィードバック制御（Ｓ６）を行う。また、Ｔｓｙ、Ｔｓｍ、Ｔｓｃ、Ｔｓｂｋの少なくとも１つがＴ２より高い（Ｓ４でＹｅｓ）場合は、急速冷却運転を行う（Ｓ５）。

中央値Ｔ３を目標としたフィードバック制御（Ｓ６）においては、Ｔｓｙ、Ｔｓｍ、Ｔｓｃ、Ｔｓｂｋの全てがＴ３より小さい場合は、エアコン５１の加熱運転を行う。また、Ｔｓｙ、Ｔｓｍ、Ｔｓｃ、Ｔｓｂｋの全てがＴ３より大きい場合は、エアコン５１の冷却運転を行う。そして、Ｔｓｙ、Ｔｓｍ、Ｔｓｃ、Ｔｓｂｋのうちで、Ｔ３以下、Ｔ３以上のものが混在する場合は、エアコン５１を停止する制御を行い、再度、判断１（Ｓ２）に戻る。

本実施例では、急速加熱運転時には、エアコン５１から吐出する制御気流の温度を、４種類のトナーのガラス転移点温度Ｔｇうちの最も低い温度Ｔｇｍｉｎとし、制御気流の流量は最大流量Ｌｍａｘとする（Ｓ３）。また、中央値Ｔ３を目標としたフィードバック制御（Ｓ６）を行う場合、エアコン５１を加熱運転をする際も、制御気流の温度は上記ガラス転移点温度Ｔｇｍｉｎとする。そして、中央値Ｔ３とＴｓｙ、Ｔｓｍ、Ｔｓｃ、Ｔｓｂｋの中の最も小さい値との差ΔＴに応じて、制御気流の流量を以下の表１に示すように制御する。

すなわち、制御気流の温度をガラス転移点温度Ｔｇｍｉｎとし、ΔＴが０より大きく０．１×（Ｔ３−Ｔ１）以下のときは、流量をＬｍａｘの１０％、ΔＴが０．１×（Ｔ３−Ｔ１）より大きく０．３×（Ｔ３−Ｔ１）以下のときは、流量をＬｍａｘの２０％とする。また、ΔＴが０．３×（Ｔ３−Ｔ１）より大きく０．６×（Ｔ３−Ｔ１）以下のときは、流量はＬｍａｘの５０％、ΔＴが０．６×（Ｔ３−Ｔ１）より大きく１．０×（Ｔ３−Ｔ１）以下のときは、流量はＬｍａｘの９０％とする制御を行う。

このように制御を行うことで、各現像装置５内の現像剤の温度を、各トナーの内、最もガラス転移点温度Ｔｇが低いトナーのガラス転移点温度Ｔｇｍｉｎ以下に保ったまま、加熱の度合いを制御することができる。

上記のように、少なくとも加熱運転時は制御気流を上記ガラス転移点温度Ｔｇｍｉｎ（所定の温度）以下にし、制御気流の流量の増減で加熱量を制御しているので、制御対象箇所である各現像装置５が制御気流の温度より高くなることはない。また、制御気流の流量を増減することで、制御気流と各現像装置５の熱伝達率を変化させたり、制御気流の熱容量を変化させて加熱量を制御することも可能である。したがって、各現像装置５をガラス転移点温度Ｔｇｍｉｎ以下に保ちながら、加熱する加熱量を制御することができる。

よって、プリンタ３００内の各現像装置５（制御対象箇所）の環境を制御する環境制御装置において、各現像装置５で局所的なトナーの軟化や溶融に起因した異常画像の発生を抑制できる環境制御装置５０を提供することができる。また、この環境制御装置５０を備えることで、同様な効果を奏することができるプリンタ３００を提供できる。

また、本実施例では、加熱運転時の制御気流温度をトナーのガラス転移点温度Ｔｇｍｉｎとした例について説明した。しかし、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、各現像装置５内においてトナーが軟化・溶融しない上限の温度であればよい。あらかじめ各現像装置５内のトナー温度を上げて稼動して、トナーが軟化・溶融する温度を測定して制御気流の温度を決定したり、トナーの溶融特性から推測して決定したりすることもできる。
また、加熱運転時の制御気流の温度を一定値としたが、トナーの上記ガラス転移点温度Ｔｇｍｉｎ以下であればよく、Ｔ１と、Ｔｓｙ、Ｔｓｍ、Ｔｓｃ、Ｔｓｂｋの内、最も低い値との差ΔＴに基づいて、トナーのガラス転移点温度Ｔｇｍｉｎ以下で可変とすることもできる。また、フィードバック制御の方法も上記のような制御に限るものではない。

また、上記図３のフロー図を用いた説明では、各加熱・冷却ジャケット５６に同等の流量に制御した制御気流を供給する構成について説明した。しかし、本発明はこのような構成に限定されるものではない。例えば、急速加熱運転時、急速冷却運転時、及びフィードバック制御で加熱運転又は冷却運転時を行う際に、各加熱・冷却ジャケット５６の直前に設けた各流量制御弁５５を、次のように制御することもできる。Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３等の基準温度と、Ｔｓｙ、Ｔｓｍ、Ｔｓｃ、Ｔｓｂｋとの値の差、ΔＴｙ、ΔＴｍ、ΔＴｃ、ΔＴｂｋに応じて各流量制御弁５５を個別に制御して、各加熱・冷却ジャケット５６に供給する制御気流の流量を異ならせる。このように制御気流の流量を異ならせることで、各基準温度からの差ΔＴが大きな現像装置５に対応した加熱・冷却ジャケット５６に供給される制御気流の流量を、同等の流量に制御する構成よりも増すことが可能となる。したがって、各基準温度からの差ΔＴが大きな現像装置５内の現像剤を、同等の流量に制御する構成よりも、より早く目標の温度範囲内に加熱又は冷却することができる。

（実施例２）
本実施形態の第２の実施例について、図を用いて説明する。図４は、本実施例に係る、環境制御装置５０の説明図である。
本実施例の環境制御装置５０は実施例１の環境制御装置と次ぎの構成に係る点のみ異なる。実施例１では、制御対象箇所が各現像装置５であったのに対し、本実施例では各感光体ドラム１の表面、及び感光体ドラム１周囲の所定の領域を制御対象箇所としている構成に係る点である。したがって、実施例１と同様な構成については、同一の符号を付すとともに、その説明を適宜省略して説明する。

図４に示すように、本実施例の環境制御装置５０に有したエアコン５１も、実施例１と同様に、装置本体１００内に設けている。また、エアコン５１の制御気流吐出口５２から制御対象箇所を介して、制御気流吸込口５３に戻るエアダクト５４は並列に構成されている。しかし、上述したように、本実施例の環境制御装置５０の制御対象箇所は、各感光体ドラム１の表面、及び感光体ドラム１周囲の所定の領域である。具体的には、不図示の帯電装置の感光体ドラム１の回転方向下流側から、現像装置５の現像ローラと対向し形成される現像領域の感光体ドラム１の回転方向上流側の範囲における、感光体ドラム１の表面、及び感光体ドラム１の表面に近接した領域である。

そこで、本実施例の環境制御装置５０では、各感光体ドラム１近傍のエアダクトを次のように構成している。各感光体ドラム１の表面、及び感光体ドラム１の表面に近接した領域に制御気流を吐出させる吐出口であるドラム吐出口６１Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂｋを、感光体ドラム１の軸方向、図４図中奥側に各感光体ドラム１に向けて配置している。また、上記領域に吐出させた制御気流を吸込む吸込口であるドラム吸込口６２Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂｋを、感光体ドラム１の軸方向、図４図中手前側に各感光体ドラム１に向けて配置している。このようにドラム吐出口６１とドラム吸込口６２とを配置することで、不図示の部品が密集している各感光体ドラム１の上記領域では、ドラム吐出口６１から吐出された制御気流の大部分はドラム吸込口６２から吸い込まれることとなる。したがって、各感光体ドラム１の表面、及び感光体ドラム１周囲の所定の領域を、制御気流を用いて、効率良く加熱したり冷却したりできる。

また、実施例１では、各加熱・冷却ジャケット５６の直前（制御気流上流側）に流量制御弁５５Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂｋをそれぞれ配置していた。これに対し、本実施例では、並列して設けられた各ドラム吸込口６２から吸込まれた制御気流が、他のドラム吸込口６２から吸込まれた制御気流と合流する直前に、流量制御弁５５Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂｋをそれぞれ配置している。このように制御気流の流量を吸込み側で制御することで、密閉されていない領域で吐出側の流量を制御しても、吸込み側では開放された空間からの空気を吸引してしまい、加熱又は冷却効果が損なわれてしまうといった不具合を抑制できる。したがって、実施例１の各加熱・冷却ジャケット５６のように密閉されていない構成でも、各感光体ドラム１表面及び近接する上記領域における加熱又は冷却の度合いを個々に正確に制御することができる。

また、本実施例においては、各感光体ドラム１の上記領域に不図示の温度センサが設けられており、各感光体ドラム１近傍の雰囲気温度を検知している。そして、前もって各感光体ドラム１上の静電潜像のぼやけ（画像流れ）が発生しない下限温度Ｔ２ｍｉｎ、感光体ドラム１上でトナーが軟化・溶融しない上限温度：Ｔ２ｍａｘを求めている。また、Ｔ２ｍｉｎ＜Ｔ４＜Ｔ５＜Ｔ２ｍａｘの関係にあるＴ４とＴ５を規定するとともに、Ｔ４とＴ５との中間値をフィードバック制御を行う際の目標値Ｔ６として定めている（Ｔ４＜Ｔ６＜Ｔ５）。

そして、感光体ドラム１Ｙの近傍の雰囲気の温度センサの値：Ｔｓｙ２、感光体ドラム１Ｍの近傍の雰囲気の温度センサの値：Ｔｓｍ２、感光体ドラム１Ｃの近傍の雰囲気の温度センサの値：Ｔｓｃ２、感光体ドラム１Ｂｋの近傍の雰囲気の温度センサの値：Ｔｓｂｋ２の全てが、速やかにＴ４以上、Ｔ５以下になり、それを維持するようにエアコン５１、及び各流量制御弁５５を制御する。

具体的には、実施例１の説明で用いた図３の制御フロー図と同様に、プリンタ３００の駆動を開始したら、Ｔｓｙ２、Ｔｓｍ２、Ｔｓｃ２、Ｔｓｂｋ２の少なくとも１つがＴ４よりも低い場合は、急速加熱運転を行う。一方、Ｔｓｙ２、Ｔｓｍ２、Ｔｓｃ２、Ｔｓｂｋ２の全てがＴ４以上、Ｔ５以下の場合は、Ｔ４とＴ５との中央値Ｔ６を目標としたフィードバック制御を行う。また、Ｔｓｙ２、Ｔｓｍ２、Ｔｓｃ２、Ｔｓｂｋ２の少なくとも１つがＴ５より高い場合は、急速冷却運転を行う。また、各制御の詳細は、実施例１と同様であるので省略する。

このように制御を行うことで、各感光体ドラム１表面上に担持されるトナーの温度を、各トナーの内、最もガラス転移点温度Ｔｇが低いトナーのガラス転移点温度Ｔｇｍｉｎ以下に保ったまま、加熱の度合いを制御することができる。

上記のように、少なくとも加熱運転時は制御気流を上記ガラス転移点温度Ｔｇｍｉｎ（所定の温度）以下にし、制御気流の流量の増減で加熱量を制御している。このように制御することで、制御対象箇所である各感光体ドラム１の表面、及び感光体ドラム１周囲の所定の領域が制御気流の温度より高くなることはない。また、制御気流の流量を増減することで、制御気流と各感光体ドラム１の表面の熱伝達率を変化させたり、制御気流の熱容量を変化させて加熱量を制御することも可能である。したがって、各感光体ドラム１の表面、及び感光体ドラム１周囲の所定の領域をガラス転移点温度Ｔｇｍｉｎ以下に保ちながら、加熱する加熱量を制御することができる。

よって、プリンタ３００内の各感光体ドラム１の表面、及び感光体ドラム１周囲の所定の領域（制御対象箇所）の環境を制御する環境制御装置において、各現像装置５で局所的なトナーの軟化や溶融に起因した異常画像の発生を抑制できる環境制御装置５０を提供することができる。また、この環境制御装置５０を備えることで、同様な効果を奏することができるプリンタ３００を提供できる。

また、本実施例では、加熱運転時の制御気流温度をトナーのガラス転移点温度Ｔｇｍｉｎとした例について説明した。しかし、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、各感光体ドラム１表面上に担持されるトナーが軟化・溶融しない上限の温度であればよい。あらかじめ各感光体ドラム１表面上に担持されるトナー温度を上げて稼動して、トナーが軟化・溶融する温度を測定して制御気流の温度を決定したり、トナーの溶融特性から推測して決定したりすることもできる。
また、加熱運転時の制御気流の温度を一定値としたが、トナーの上記ガラス転移点温度Ｔｇｍｉｎ以下であればよく、Ｔ４と、Ｔｓｙ２、Ｔｓｍ２、Ｔｓｃ２、Ｔｓｂｋ２の内、最も低い値との差ΔＴに基づいて、トナーのガラス転移点温度Ｔｇｍｉｎ以下で可変とすることもできる。

また、実施例１と同様に、急速加熱運転時、急速冷却運転時、及びフィードバック制御で加熱運転又は冷却運転時を行う際に、各流量制御弁５５を個別に制御することもできる。そして、各感光体ドラム１の表面、及び感光体ドラム１周囲の所定の領域に供給する制御気流の流量を異ならせる。このように制御気流の流量を異ならせることで、各基準温度からの差ΔＴが大きな感光体ドラム１表面、及び感光体ドラム１周囲の所定の領域に供給される制御気流の流量を、同等の流量に制御する構成よりも増すことが可能となる。したがって、各基準温度からの差ΔＴが大きな感光体ドラム１表面上に担持された現像剤を、同等の流量に制御する構成よりも、より早く目標の温度範囲内に加熱又は冷却することができる。

（実施例３）
本実施形態の第３の実施例について、図を用いて説明する。図５は、本実施例に係る、環境制御装置５０の説明図である。
本実施例の環境制御装置５０は実施例１、２の環境制御装置と次ぎの構成に係る点のみ異なる。制御対象箇所が、実施例１では各現像装置５、実施例２では各感光体ドラム１の表面、及び感光体ドラム１周囲の所定の領域であった。これらに対し、本実施例では各画像形成ユニット１１に、感光体ドラム１、現像装置５、及び不図示の帯電装置、感光体クリーニングユニット、除電装置等を収納する作像ケース７１Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂｋをそれぞれ設けている。そして、作像ケース７１Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂｋ内を制御対象箇所としている構成に係る点である。したがって、実施例１、２と同様な構成については、同一の符号を付すとともに、その説明を適宜省略して説明する。

図５に示すように、本実施例の環境制御装置５０に有したエアコン５１も、実施例１、２と同様に、装置本体１００内に設けている。そして、本実施例の環境制御装置５０では、上記のように各画像形成ユニット１１に作像ケース７１を設け、エアコン５１の制御気流を吐出する制御気流吐出口５２から、各作像ケース７１を経由し、制御気流を吸入する制御気流吸込口５３に戻るように循環経路部材であるエアダクト５４を並列に構成している。作像ケース７１には、エアコン５１の制御気流吐出口５２にエアダクト５４を経由して接続される流入口（不図示）を、感光体ドラム１の軸方向、図５図中奥側の上部に設けている。一方、感光体ドラム１の軸方向、図５図中手前側の下部には、エアコン５１の制御気流吸込口５３にエアダクト５４を経由して接続される流出口（不図示）を設けている。

また、各作像ケース７１の流出口の直後（制御気流下流側）のエアダクト５４には、それぞれ流量制御弁５５Ｙ,５５Ｍ,５６Ｃ,５５Ｂｋが設けられており、各作像ケース７１に供給される制御気流の流量が制御可能になっている。上記の構成とすることで、同一の温度のエアコン５１からの制御気流の流量を各作像ケース７１において制御することで、各作像ケース７１における加熱又は冷却の度合いを、個々に正確に制御することができる。したがって、現像装置５や感光体ドラム１等を含む各画像形成ユニット１１全体の制御が可能となる。

本実施例においては、各現像装置５内の現像剤のほうが、各感光体ドラム１の表面、及び感光体ドラム１周囲の所定の領域よりも熱容量が大きく温度変化が遅いことから、各現像装置５内の現像剤の温度を基準として実施例１と同じ制御を行っている。

そして、少なくとも加熱運転時は制御気流を上記ガラス転移点温度Ｔｇｍｉｎ（所定の温度）以下にし、制御気流の流量の増減で加熱量を制御している。このように制御することで、制御対象箇所である各作像ケース７１に収納した現像装置５や感光体ドラム１等を含む各画像形成ユニット１１全体が制御気流の温度より高くなることはない。また、制御気流の流量を増減することで、制御気流と各画像形成ユニット１１に有した現像装置５や感光体ドラム１表面等との熱伝達率を変化させたり、制御気流の熱容量を変化させて加熱量を制御することも可能である。したがって、各作像ケース７１に収納した現像装置５や感光体ドラム１表面等を含む各画像形成ユニット１１全体をガラス転移点温度Ｔｇｍｉｎ以下に保ちながら、加熱する加熱量を制御することができる。

よって、プリンタ３００内の各作像ケース７１に収納した現像装置５や感光体ドラム１表面等を含む各画像形成ユニット１１全体（制御対象箇所）の環境を制御する環境制御装置において、各現像装置５で局所的なトナーの軟化や溶融に起因した異常画像の発生を抑制できる環境制御装置５０を提供することができる。また、この環境制御装置５０を備えることで、同様な効果を奏することができるプリンタ３００を提供できる。

（実施例４）
本実施形態の第４の実施例について、図を用いて説明する。図６は、本実施例に係る、環境制御装置５０の説明図である。
本実施例の環境制御装置５０は実施例１の環境制御装置と次ぎの構成に係る点のみ異なる。実施例１では各加熱・冷却ジャケット５６毎に流量制御弁を設けていたのに対し、本実施例ではエアコン５１の制御気流吐出口５２の直後（制御気流下流側）に１つの流量制御弁５５を設けている構成に係る点である。したがって、実施例１と同様な構成については、同一の符号を付すとともに、その説明を適宜省略して説明する。

図６に示すように、本実施例の環境制御装置５０に有したエアコン５１も、実施例１と同様に、装置本体１００内に設けている。しかし、本実施例の環境制御装置５０では、上記のようにエアコン５１の制御気流吐出口５２の直後（制御気流下流側）に１つの流量制御弁５５を設け、この流量制御弁５５から、各加熱・冷却ジャケット５６を経由し、制御気流を吸入する制御気流吸込口５３に戻るように循環経路部材であるエアダクト５４を並列に構成している。

そして、並列して設けた各加熱・冷却ジャケット５６に、それぞれ接続するエアダクト５４は圧力損失がほぼ同じになるように、断面積や長さが調節されている。このように構成することで、各加熱・冷却ジャケット５６に同等の流量に制御した制御気流を供給することができるので、各加熱・冷却ジャケット５６における加熱又は冷却の度合いを一律に制御することができる。また、本実施例の環境制御装置５０の制御については、実施例１で説明した制御と同様であるので、その説明は省略する。

上記のように環境制御装置５０を構成することで、実施例１のように各加熱・冷却ジャケット５６毎に制御気流の流量の制御は行えないものの、次の実施例１と同様な効果を奏することができる。少なくとも加熱運転時は制御気流を上記ガラス転移点温度Ｔｇｍｉｎ（所定の温度）以下にし、制御気流の流量の増減で加熱量を制御しているので、制御対象箇所である各現像装置５が制御気流の温度より高くなることはない。また、制御気流の流量を増減することで、制御気流と各現像装置５の熱伝達率を変化させたり、制御気流の熱容量を変化させて加熱量を制御することも可能である。したがって、各現像装置５をガラス転移点温度Ｔｇｍｉｎ以下に保ちながら、加熱する加熱量を制御することができる。

よって、プリンタ３００内の各現像装置５（制御対象箇所）の環境を制御する環境制御装置において、各現像装置５で局所的なトナーの軟化や溶融に起因した異常画像の発生を抑制できる環境制御装置５０を提供することができる。また、この環境制御装置５０を備えることで、同様な効果を奏することができるプリンタ３００を提供できる。
また、１つの流量制御弁５５と圧力損失を調整したエアダクト５４とで、各加熱・冷却ジャケット５６に供給する制御気流を同等の流量に制御でき、実施例１の構成よりも環境制御装置５０の簡素化、及びコスト低減が可能である。

また、本実施形態の各実施例で用いた空調装置であるエアコン５１は、いわゆる蒸気圧縮式冷凍サイクル等を利用した空調機器のことである。このようなエアコンを用いることで、周囲環境の温度によらずエアコンの性能内で所定の温度の空気を発生できる。また、一般に機器の消費電力量よりも大きな熱・冷熱量が得られ、他の環境制御手段に比べ省エネを図ることができる。ただし、空調装置はエアコンに限るものではなく、ペルチェ素子とファンからなる気流発生手段なども利用可能である。

また、本実施形態の各実施例では各現像装置５、各感光体ドラム１の表面、及び感光体ドラム１周囲の所定の領域、又は各画像形成ユニット１１の感光体ドラム１や現像装置５等を収納する作像ケース内を制御対象箇所としている。しかし、本発明はこれらの構成に限定されるものではなく、例えば、２次転写装置周囲や他のトナーが存在する箇所へ適用することも可能である。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
プリンタ３００などの画像形成装置内の現像装置５Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂｋなどの制御対象箇所の温度を検出する温度センサなどの温度検出手段を有し、前記温度検出手段の検出値に基づいて前記制御対象箇所に作用させる制御気流の温度と流量を制御する環境制御装置において、少なくとも加熱運転時は制御気流をガラス転移点温度Ｔｇｍｉｎなどの所定の温度以下にし、制御気流の流量の増減で加熱量を制御することを特徴とするものである。
これによれば、上記実施例１乃至４について説明したように、プリンタ３００などの画像形成装置内の現像装置５などの制御対象箇所の環境を制御する環境制御装置において、制御対象箇所で局所的なトナーの軟化や溶融を抑制できる環境制御装置５０などの環境制御装置を提供することができる。

（態様Ｂ）
（態様Ａ）において、エアコン５１などの空調手段と、該空調手段と現像装置５Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂｋなどの複数の制御対象箇所を並列で連結する制御気流のエアダクト５４などの循環経路とを設けたことを特徴とするものである。
これによれば、上記実施例１乃至４について説明したように、エアコン５１などの空調手段と、空調手段と現像装置５Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂｋなどの複数の制御対象箇所を並列で連結する制御気流の循環経路とを設けているので、複数の制御対象箇所に同じ温度の制御気流を作用させることができる。

（態様Ｃ）
（態様Ａ）又は（態様Ｂ）において、エアダクト５４などの前記循環経路内に制御気流の流量を調整する流量制御弁５５Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂｋなどの流量調整手段を有することを特徴とするものである。
これによれば、上記実施例１乃至４について説明したように、エアダクト５４などの循環経路内に制御気流の流量制御弁５５Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂｋなどの流量調整手段を有することで、制御気流の流量を正確に調整することができる。

（態様Ｄ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｃ）のいずれかにおいて、前記所定の温度は、ガラス転移点温度Ｔｇｍｉｎなどのトナーのガラス転移温度であることを特徴とするものである。
これによれば、上記実施例１乃至４について説明したように、所定の温度をガラス転移点温度Ｔｇｍｉｎなどのトナートナーのガラス転移温度とすることで、現像装置５Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂｋなどの制御対象箇所のトナーが軟化・溶融することなく加熱することができる。

（態様Ｅ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｄ）のいずれかにおいて、前記制御対象箇所が、現像装置５Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂｋなどの現像装置の温度上昇箇所であることを特徴とするものである。
これによれば、上記実施例１、４について説明したように、環境制御する制御対象箇所が現像装置５Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂｋなどの現像装置であるので、現像装置内のトナーが軟化・溶融することなく、現像装置を加熱することができる。

（態様Ｆ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｄ）のいずれかにおいて、前記制御対象箇所が、各感光体ドラム１の表面及び感光体ドラム１周囲の所定の領域などの潜像担持体表面及び該潜像担持体周囲の所定の領域であることを特徴とするものである。
これによれば、上記実施例２について説明したように、環境制御する制御対象箇所が各感光体ドラム１の表面及び感光体ドラム１周囲の所定の領域などの潜像担持体表面及び該潜像担持体周囲の所定の領域なので、潜像担持体上に担持したトナーが軟化・溶融することなく、潜像担持体を加熱することができる。

（態様Ｇ）
感光体ドラム１Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂｋなどの潜像担持体と、該潜像担持体上に形成された静電潜像をトナーを用いて現像する現像装置５Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂｋなどの現像装置とを備えたプリンタ３００などの画像形成装置において、装置内の現像装置５Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂｋなどの制御対象箇所に制御気流を作用させる環境制御装置として、（態様Ａ）乃至（態様Ｆ）のいずれかの環境制御装置５０などの環境制御装置を備えたことを特徴とするものである。
これによれば、上記実施例１乃至４について説明したように、（態様Ａ）乃至（態様Ｆ）のいずれかの環境制御装置５０などの環境制御装置と同様な効果を奏することができるプリンタ３００などの画像形成装置を提供することができる。

１ 感光体ドラム
５ 現像装置
１０ 画像形成部
１１ 画像形成ユニット
１２ トナーボトル
１５ 光書き込み装置
２０ 中間転写ユニット
２１ 中間転写ベルト
２２ 駆動ローラ
２３ 従動ローラ（テンションローラ）
２４ ２次転写対向ローラ
２５ 次転写ローラ
２６ ２次転写部
３０ シート搬送路
３１ 給紙ローラ
３２ レジストローラ対
３５ 排紙口
３７ 積載トレイ
４０ 定着装置
４１ 定着ローラ
４２ 加圧ローラ
５０ 環境制御装置
５１ エアコン
５２ 制御気流吐出口
５３ 制御気流吸込口
５４ エアダクト
５５ 流量制御弁
５６ 加熱・冷却ジャケット
６１ ドラム吐出口
６２ ドラム吸込口
７１ 作像ケース
１００ 装置本体
２００ 給紙部
２１０ 給紙カセット
３００ プリンタ
Ｐ シート

特許第３９２４４８４号公報

Claims (7)

1. 画像形成装置内の制御対象箇所の温度を検出する温度検出手段を有し、
   前記温度検出手段の検出値に基づいて前記制御対象箇所に作用させる制御気流の温度と流量を制御する環境制御装置において、
   少なくとも加熱運転時は制御気流を所定の温度以下にし、制御気流の流量の増減で加熱量を制御することを特徴とする環境制御装置。
2. 請求項１に記載の環境制御装置において、
   空調手段と、該空調手段と複数の制御対象箇所を並列で連結する制御気流の循環経路とを設けたことを特徴とする環境制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の環境制御装置において、
   前記循環経路内に制御気流の流量を調整する流量調整手段を有することを特徴とする環境制御装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一に記載の環境制御装置において、
   前記所定の温度は、トナーのガラス転移温度であることを特徴とする環境制御装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一に記載の環境制御装置において、
   前記制御対象箇所が、現像装置の温度上昇箇所であることを特徴とする環境制御装置。
6. 請求項１乃至４のいずれか一に記載の環境制御装置において、
   前記制御対象箇所が、潜像担持体表面及び該潜像担持体周囲の所定の領域であることを特徴とする環境制御装置。
7. 潜像担持体と、該潜像担持体上に形成された静電潜像をトナーを用いて現像する現像装置とを備えた画像形成装置において、
   装置内の制御対象箇所に制御気流を作用させる環境制御装置として、請求項１乃至８のいずれか一に記載の環境制御装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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