JP2018045072A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

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田村 和也
Kazuya Tamura
和也 田村
雅史 工藤
Masashi Kudo
雅史 工藤
宇田川 浩二
Koji Udagawa
浩二 宇田川
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Abstract

【課題】複数のファンをオンオフすることに頼らずに、現像器の冷却又は現像剤による汚れの抑制を選択的に実現する。【解決手段】仕切り部材に設けられた複数の開口部であって、気流の進行方向下流側において3以上の現像器のそれぞれに対応する位置に設けられた下流側開口部と、気流の進行方向上流側において3以上の現像器の配列方向の両端にある現像器以外の現像器のうち少なくとも1以上の現像器に対応する位置に設けられた上流側開口部とを含み、少なくとも上流側開口部に開閉機構が設けられている。【選択図】図3

Description

本発明は、現像装置及び画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置においてトナーを含む現像材によって現像を行う現像装置が知られている。例えば、特許文献1には、現像剤の飛散を抑制しながら冷却する気流と、現像器を効果的に冷却する気流を、複数のファンをオンオフすることによって選択的に発生させる技術が開示されている。
特開2011−22296号公報
本発明は、複数のファンをオンオフすることに頼らずに、現像器の冷却又は現像剤による汚れの抑制を選択的に実現することを目的とする。
請求項1に係る現像装置は、3以上の現像器と、当該3以上の現像器の長軸方向及び当該長軸方向に交差する方向のベクトルを有する気流を発生させる気流発生部と、 前記現像器よりも前記気流の進行方向上流側において、前記現像器が存在する側と存在しない側とを仕切る仕切り部材と、前記仕切り部材に設けられた複数の開口部であって、前記気流の進行方向下流側において前記3以上の現像器のそれぞれに対応する位置に設けられた下流側開口部と、前記気流の進行方向上流側において前記3以上の現像器の配列方向の両端にある現像器以外の現像器のうち少なくとも1以上の現像器に対応する位置に設けられた上流側開口部とを含み、少なくとも前記上流側開口部に開閉機構が設けられている開口部とを備えている。
請求項2に係る現像装置は、請求項1に係る現像装置において、前記仕切り部材に設けられた前記下流側開口部にも開閉機構が設けられている。
請求項3に係る現像装置は、請求項1又は2に係る現像装置において、自現像装置の環境に応じて、前記開閉機構を制御する開閉制御部を備えている。
請求項4に係る現像装置は、請求項3に係る現像装置において、前記開閉制御部は、自現像装置の環境としての温度が閾値を超える場合には、少なくとも前記上流側開口部を開く。
請求項5に係る現像装置は、請求項4に係る現像装置において、前記仕切り部材に設けられた前記下流側開口部にも開閉機構が設けられている場合には、前記開閉制御部は、自現像装置の環境としての温度が閾値を超える場合には、前記下流側の開口部を閉じる。
請求項6に係る現像装置は、請求項3に係る現像装置において、前記仕切り部材に設けられた前記下流側開口部にも開閉機構が設けられている場合には、前記開閉制御部は、自現像装置の環境としての、現像剤による汚れ度が閾値を超える場合には、少なくとも前記下流側の開口部を閉じる。
請求項7に係る現像装置は、請求項1〜6のいずれか1項に係る現像装置において、前記気流の進行方向上流側において前記3以上の現像器の配列方向の両端にある現像器に対応する位置に設けられた上流側開口部を備えている。
請求項8に係る現像装置は、請求項1〜7のいずれか1項に係る現像装置において、前記開閉制御部は、稼働している前記現像器に対応する前記開閉機構を制御する。
請求項9に係る現像装置は、請求項1〜8のいずれか1項に係る現像装置において、前記気流発生部は、自現像装置内に空気を流入させるファン又は自現像装置外に空気を排出するファンの少なくともいずれか一方を含む。
請求項10に係る画像形成装置は、像保持体と、前記像保持体を帯電させる帯電装置と、前記帯電装置によって帯電させられた像保持体に対し、画像データに応じた露光を行って静電潜像を形成する露光装置と、前記露光装置により形成された静電潜像を現像する請求項1〜9のいずれか1項に記載の現像装置と、前記現像装置により現像された像を媒体に転写する転写装置と、前記転写装置により転写された像を前記媒体に定着させる定着装置とを備える。
請求項1に記載の現像装置によれば、複数のファンをオンオフすることに頼らずに、現像器の冷却又は現像剤による汚れの抑制を選択的に成し得る構造となる。
請求項2に記載の現像装置によれば、気流の進行方向下流側の開口部を閉じた場合に、これが開いている場合に比べて冷却効果が増す。
請求項3に記載の現像装置によれば、現像装置の環境に応じて冷却又は汚れの抑制を行える。
請求項4に記載の現像装置によれば、現像器を冷却できる。
請求項5に記載の現像装置によれば、下流側の開口部を開いている場合に比べて、現像器の冷却効果が増す。
請求項6に記載の現像装置によれば、現像装置内の汚れを抑制できる。
請求項7に記載の現像装置によれば、気流の進行方向上流側において3以上の現像器の配列方向の両端にある現像器に対応する位置に開口部が設けられていない場合に比べて、冷却又は汚れ抑制効果が増す。
請求項8に記載の現像装置によれば、冷却又は汚れ抑制が必要な現像器について冷却又は汚れ抑制を実施し得る。
請求項9に記載の現像装置によれば、ファンによる気流発生が実現できる。
請求項10に記載の画像形成装置によれば、複数のファンをオンオフすることに頼らずに、現像器の冷却又は現像剤による汚れの抑制を選択的に成し得る構造となる。
本発明の実施形態に係る画像形成装置の構造を示す模式図である。 同画像形成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 同画像形成装置が備える現像装置の断面構造を示す模式図である。 冷却に好適な開閉機構の開閉の組み合わせを示す平面図である。 汚れ抑制に好適な開閉機構の開閉の組み合わせを示す平面図である。 冷却効果を説明するグラフである。 汚れ抑制効果を説明するグラフである。 同画像形成装置の機能構成を示すブロック図である。
(実施形態)
以下、本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の実施形態に係る画像形成装置100の構造を示す模式図であり、画像形成装置100の正面側から見たときの断面構造を表している。画像形成装置100は、例えばプリント、コピー、ファクシミリといった機能を備える電子写真方式の画像形成装置であり、媒体の一例である用紙に対し画像データに応じた画像を形成する。画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kはそれぞれ、イエロー(Y)色、マゼンダ(M)色、シアン(C)色及びブラック(K)色の各色の画像を形成する。中間転写ベルト2は、複数のロールに掛け渡されており、これらロールによって矢印A方向に回転させられる。中間転写ベルト2の外周面には、画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kによって形成された画像が重ね合わされるようにして一次転写される。
収容部4には用紙が複数枚収容されている。用紙は収容部4から送り出され、複数の搬送ロールにより搬送路Pを矢印B方向に搬送させられる。転写装置6は、中間転写ベルト2に一次転写された画像を用紙に二次転写する。定着装置7は、用紙に二次転写された画像に対し加熱及び加圧を行うことによって、その画像を用紙に定着させる。画像が定着させられた用紙は複数の搬送ロールにより搬送されて排出部8aまたは排出部8bに排出させられる。
次に、画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kの構成について、画像形成ユニット1Kの構成を例に挙げて説明する。画像形成ユニット1Kは、像保持体としての感光体11Kと、感光体11Kを決められた帯電電位に帯電させる帯電装置12Kと、YMCK各色の画像データのうちKの画像データに応じた露光を感光体11Kに行って静電潜像を形成する露光装置13Kと、この静電潜像を黒色トナーで現像して感光体11Kの表面に黒色の画像を形成する現像装置14Kと、中間転写ベルト2に画像を一次転写するための一次転写ロール15Kと、一次転写後の感光体11Kの表面に残留するトナーを除去するクリーニング装置16Kとを備えている。
現像装置14Kは、非磁性体であるトナーと磁性体であるキャリアからなる現像剤を収容し、この現像剤に含まれるトナーを上述した静電潜像に供給して現像を行う。現像装置14Kは、トナー補給部20Kと図示せぬ補給路によって接続されており、このトナー補給部20Kから現像装置14Kに適宜トナーが補給される。現像器141は、現像剤の収容容器、現像ロール及び撹拌ロールなどを含んでおり、紙面に垂直な方向が長軸方向となっている。
画像形成ユニット1Y,1M,1Cの構成は、YMCK各色のどの色の画像に関する処理を行うかという点を除いて、上記画像形成ユニット1Kと同様であるから、説明を省略する。なお、以下の説明においては、画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kの各構成を特に区別する必要のない時は、「K」、「Y」、「M」、「C」という符号は付さない。例えば、画像形成ユニット1Yの感光体を指し示すときは「感光体11Y」と呼び、感光体11Y,11M,11C,11Kを区別しないでよい場合には、単に「感光体11」と称する。
次に、図2のブロック図を参照しながら、画像形成装置100のハードウェア構成について説明する。制御部110は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)及びASIC(Application Specific Integrated Circuit)等を備えており、CPUがROMや記憶部120に記憶されているプログラムを実行するなどして、表示部101、操作部102、転写装置103、定着装置7、帯電装置12、現像装置14及び露光装置13に対する制御を行う。なお、転写装置103は、一次転写を行う一次転写ロール15と、中間転写ベルト2と、二次転写を行う転写装置6とを含んでいる。記憶部120は例えばハードディスクであり、上記プログラムのほか、制御部110が処理を行うときに用いられる閾値などのデータ群が記憶されている。温度センサ9は、現像装置14内又はその周囲の温度を計測する。
図3は、現像装置14の鉛直方向の断面構造を示す模式図である。現像装置14Y,14M,14C,14Kはいずれも図示のような断面構造を有している。図3において、Fが画像形成装置100の正面側で、Bが画像形成装置100の背面側である。現像装置14の筐体内には現像器141が配置されている。現像器141は、現像剤の収容容器、現像ロール及び撹拌ロールなどを含んでおり、現像剤に含まれるトナーを静電潜像に供給して現像を行う。現像装置14の筐体の内部空間は、板状の仕切り部材146によって、現像器141が存在する側の空間A1と、現像器141が存在しない側の空間A2とに仕切られている。各現像装置14Y,14M,14C,14Kにおける空間A1は互いに繋がっており、また、各現像装置14Y,14M,14C,14Kにおける空間A2は互いに繋がっている。仕切り部材146には、開口部142、143が設けられている。相対的に正面Fに近い位置に開口部142が配置され、相対的に背面Bに近い位置に開口部143が配置されている。これらの開口部142,143には、シャッター部材144,145により開口領域を閉じた状態にしたり開いた状態にしたりする開閉機構がそれぞれ設けられている。これらの開閉機構は例えばソレノイドによって駆動される。空間A1には、現像装置14内の空気をその装置外に排出するファン148が背面B側に設けられている。空間A2には、現像装置14外の空気をその装置内に流入させるファン147が正面側Fに設けられている。
ファン147,148が回転することにより、現像装置14内にはファン147の配置位置からファン148の配置位置へと進行する気流が発生することになる。この気流は、開口部142が開いて開口部143が閉じているときには破線k1の方向に進行し、開口部142が閉じて開口部143が開いているときには一点鎖線k2の方向に進行し、開口部142及び開口部143がいずれも開いているときには破線k1及び一点鎖線k2の方向に進行する。いずれの場合も現像装置14内に発生する気流は、現像器141の長軸方向及び当該長軸方向に交差する方向(短軸方向)のベクトルを有する気流である。また、前述したように各現像装置14Y,14M,14C,14Kにおける空間A1は互いに繋がっており、各現像装置14Y,14M,14C,14Kにおける空間A2は互いに繋がっているから、気流の進行方向は、各現像装置14Y,14M,14C,14Kの相互を向かう方向のベクトルをも有することになる。2つの開口部142,143のうち、現像器141の長軸方向における気流の進行方向上流側に開口部142があるため、以下、これを上流側開口部142という。また、現像器141の長軸方向における気流の進行方向下流側に開口部143があるため、以下、これを下流側開口部143という。
図4,5は、各現像装置14Y,14M,14C,14Kにおける開口部142,143の開閉の組み合わせを示す平面図であり、鉛直方向上方から見たときの開閉状態を表している。現像器141を冷却する場合には、図4に示すように、現像装置14M,14Cの上流側開口部142を開状態とし、現像装置14M,14Cの上流側開口部142及び現像装置14Y,14M,14C,14Kの下流側開口部143を閉状態とする。この場合、現像装置14内の気流は破線k1及び一点鎖線k2(図3)で示す進行方向となる。上流側開口部142を下方から上方に通過した気流は破線k1に沿って現像装置14Y,14M,14C,14Kの方向に拡散しながら進行し、各現像装置14Y,14M,14C,14Kの現像器141の下部にあたって、さらに現像器141の長軸方向に沿って進行する。これにより、現像装置14Y,14M,14C,14Kの現像器141の下部全体からの放熱効果を促すことになり、冷却効果が増す。
現像装置14内の汚れを抑制する場合には、図5に示すように、現像装置14Y,14M,14C,14Kの上流側開口部142を閉じて、現像装置14Y,14M,14C,14Kの下流側開口部143を開いた状態とする。この場合、現像装置14内の気流は一点鎖線k2(図3)で示す進行方向となる。下流側開口部143を下方から上方に通過した気流が一点鎖線k2に沿って進行することでこの気流の経路上が負圧となり、現像装置14Y,14M,14C,14Kの現像器141周辺に浮遊している現像剤を現像器141の短軸方向に沿った方向に汚れを移送し、ファン148から装置外へと排出することになり、汚れ抑制効果が増す。このとき、仮に現像装置14Y,14M,14C,14Kの上流側開口部142を開いていると、破線k1の気流は現像器141周囲の空気を掻き乱すことになり、汚れが拡散してしまう。
図6は、冷却効果を説明するグラフである。ここでは、10分間の現像器141及びファン147,148の稼働後における温度センサ9による温度をシミュレーションしている。図6にシャッター開閉パターンNo.は、各現像装置14Y,14M,14C,14Kにおける上流側開口部142及び下流側開口部143の開閉のあらゆるパターンについて付与した番号であり、全部で120パターンある。このとき、最も低い温度92.8℃となったNO.Xは、現像装置14M,14Cの上流側開口部142を開状態とし、現像装置14M,14Cの上流側開口部142及び現像装置14Y,14M,14C,14Kの下流側開口部143を閉状態とする開閉パターンであった。現像装置14Y,14M,14C,14K内部の温度分布は、中央に位置する現像装置14M,14C近傍が最も温度が高い。このため、現像装置14Y,14M,14C,14Kの上流側開口部142を全て開状態とするよりも、現像装置14M,14Cの上流側開口部14のみを開状態としたときのほうが、速度が速い気流により温度が高い空間を効率的に冷却できるため、現像装置14Y,14M,14C,14K全体の温度上昇を抑制することができると考えられる。
図7は、汚れ抑制効果を説明するグラフである。ここでは、10分間の現像器141及びファン147,148の稼働後における、各現像装置14Y,14M,14C,14K内の現像器141の上面に蓄積した現像剤の厚さ(mm)の合計をシミュレーションしている。図7にシャッター開閉パターンNo.は、各現像装置14Y,14M,14C,14Kにおける上流側開口部142及び下流側開口部143の開閉のあらゆるパターンについて付与した番号であり、全部で120パターンある。このとき、最も汚れ量が少ないNO.Yは、現像装置14Y,14M,14C,14Kの上流側開口部142を閉じて、現像装置14Y,14M,14C,14Kの下流側開口部143を開いた状態とする開閉パターンであった。
図8は、現像装置14の機能構成を示すブロック図である。図に示す各機能は、現像装置14本体及び制御部110が連携して実現される。気流発生部1410は、ファン147,148であり、現像器14の長軸方向及び当該長軸方向に交差する方向のベクトルを有する気流を発生させる。環境取得部1420は、現像装置14の環境を取得する。具体的には、温度センサ9によって計測された温度、又は、制御部110によってカウントされている累計現像期間である。累計現像期間は現像装置14内における現像剤による汚れの度合い示す汚れ度の指標値となる。開閉制御部1430は、取得された環境に応じて、開閉機構を制御する。具体的には、開閉制御部1430は、現像装置14の環境としての温度が閾値を超える場合には、少なくとも上流側開口部142を開く。また、開閉制御部1430は、現像装置14の環境としての温度が閾値を超える場合には、下流側開口部143を閉じる。また、開閉制御部1430は、現像装置14の環境としての、現像剤による汚れ度が閾値を超える場合には、少なくとも下流側開口部143を閉じる。
以上の実施形態によれば、複数のファンをオンオフすることに頼らずに、現像器141の冷却又は現像剤による汚れの抑制を選択的に実現することができる。
上記実施形態は次のように変形可能である。
現像装置14(現像器141)は4つに限らず3以上であればよい。
また、各現像装置14における開口部の数は2つに限らない。要するに、現像器141よりも気流の進行方向上流側において少なくとも2つの開口部が設けられていればよい。
開口部は、気流の進行方向下流側において3以上の現像器141のそれぞれに対応する位置に設けられた下流側開口部143と、気流の進行方向上流側において3以上の現像器141の配列方向の両端にある現像器以外の現像器のうち少なくとも1以上の現像器141に対応する位置に設けられた上流側開口部142とを含む。そして、少なくとも上流側開口部142に開閉機構145が設けられていればよく、下流側開口部143に開閉機構145が設けられていることは必須ではない。開閉機構145が上流側開口部142にのみ設けられている場合、現像器141を冷却するときは、開閉制御部1430は、3以上の現像器141の配列方向の両端にある現像器141に対応する位置に設けられた上流側開口部142以外の上流側開口部142を開状態とする(下流側開口部143はもともと開いている)。また、現像装置14内の汚れを抑制するときには、開閉制御部1430は、3以上の現像器141の配列方向の両端にある現像器141に対応する位置に設けられた上流側開口部142以外の上流側開口部142を閉じる(下流側開口部143をもともと開いている)。
開閉制御部1430は、稼働している現像器141に対応する開閉機構を制御するようにしてもよい。例えばモノクロ画像を出力するときは、現像器141Kのみが稼働しているため、開閉制御部1430は、稼働している現像器141kに対応する開閉機構を制御する。
ファンは、現像装置14内に空気を流入させるファン147又は現像装置14外に空気を排出するファン148の少なくともいずれか一方があればよい。
仕切り部材146の大きさ(鉛直方向上方から見たときの大きさ)は、少なくとも現像器141の大きさ(鉛直方向上方から見たときの大きさ)よりも大きいことが望ましい。仮に仕切り部材146が現像器141よりも小さいと、例えば冷却時に気流を現像器14に当てる面積が小さくなるので、冷却効果が小さくなる。
本発明は、コンピュータを現像装置として機能させるためのプログラムや、係るプログラムを記録した記録媒体の形態でも提供され得る。また、本発明に係るプログラムは、インターネット等のネットワークを介してコンピュータにダウンロードされてもよい。
1Y,1M,1C,1K・・・画像形成ユニット、2・・・中間転写ベルト、4・・・収容部、6・・・転写装置、7・・・定着装置、8a,8b・・・排出部、9・・・温度センサ、11K・・・感光体、12K・・・帯電装置、13K・・・露光装置、14K・・・現像装置、15K・・・一次転写ロール、100・・・画像形成装置、141・・・現像器、142,143・・・開口部、144,145・・・シャッター部材、146・・・仕切り部材、147,148・・・ファン、1410・・・気流発生部、1420・・・環境取得部、1430・・・開閉制御部。

Claims (10)

  1. 3以上の現像器と、
    当該3以上の現像器の長軸方向及び当該長軸方向に交差する方向のベクトルを有する気流を発生させる気流発生部と、
    前記現像器よりも前記気流の進行方向上流側において、前記現像器が存在する側と存在しない側とを仕切る仕切り部材と、
    前記仕切り部材に設けられた複数の開口部であって、前記気流の進行方向下流側において前記3以上の現像器のそれぞれに対応する位置に設けられた下流側開口部と、前記気流の進行方向上流側において前記3以上の現像器の配列方向の両端にある現像器以外の現像器のうち少なくとも1以上の現像器に対応する位置に設けられた上流側開口部とを含み、少なくとも前記上流側開口部に開閉機構が設けられている開口部と
    を備える現像装置。
  2. 前記仕切り部材に設けられた前記下流側開口部にも開閉機構が設けられている
    請求項1記載の現像装置。
  3. 自現像装置の環境に応じて、前記開閉機構を制御する開閉制御部を備える
    請求項1又は2記載の現像装置。
  4. 前記開閉制御部は、自現像装置の環境としての温度が閾値を超える場合には、少なくとも前記上流側開口部を開く
    請求項3記載の現像装置。
  5. 前記仕切り部材に設けられた前記下流側開口部にも開閉機構が設けられている場合には、前記開閉制御部は、自現像装置の環境としての温度が閾値を超える場合には、前記下流側の開口部を閉じる
    請求項4記載の現像装置。
  6. 前記仕切り部材に設けられた前記下流側開口部にも開閉機構が設けられている場合には、前記開閉制御部は、自現像装置の環境としての、現像剤による汚れ度が閾値を超える場合には、少なくとも前記下流側の開口部を閉じる
    請求項3記載の現像装置。
  7. 前記気流の進行方向上流側において前記3以上の現像器の配列方向の両端にある現像器に対応する位置に設けられた上流側開口部を備えている
    請求項1〜6のいずれか1項に記載の現像装置。
  8. 前記開閉制御部は、稼働している前記現像器に対応する前記開閉機構を制御する
    請求項1〜7のいずれか1項に記載の現像装置。
  9. 前記気流発生部は、自現像装置内に空気を流入させるファン又は自現像装置外に空気を排出するファンの少なくともいずれか一方を含む
    請求項1〜8のいずれか1項に記載の現像装置。
  10. 像保持体と、
    前記像保持体を帯電させる帯電装置と、
    前記帯電装置によって帯電させられた像保持体に対し、画像データに応じた露光を行って静電潜像を形成する露光装置と、
    前記露光装置により形成された静電潜像を現像する請求項1〜9のいずれか1項に記載の現像装置と、
    前記現像装置により現像された像を媒体に転写する転写装置と、
    前記転写装置により転写された像を前記媒体に定着させる定着装置と
    を備える画像形成装置。
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