JP2018045079A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

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】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。現像器が存在する側と存在しない側とを仕切仕切り部材には、現像器よりも気流の進行方向上流側において２つの開口部が設けられている。２つの開口部は、長軸方向における気流の進行方向上流側及び下流側にそれぞれ配置され、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、現像器と、当該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少なくとも２つの開口部が設けられ、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であって、前記２つの開口部は前記長軸方向における気流の進行方向上流側及び下流側にそれぞれ配置され、少なくとも前記上流側の開口部に開閉機構が設けられている仕切り部材とを備える。

請求項２に係る現像装置において、前記仕切り部材に配置された、前記長軸方向における気流の進行方向下流側の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る。

請求項４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の開口部を開く。

請求項５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、前記下流側の開口部を閉じる。

請求項６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、現像剤による汚れ度が閾値を超える場合には、少なくとも前記上流側の開口部を閉じる。

請求項７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８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１〜７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、ファンによる気流発生が実現できる。
請求項８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、マゼンタ（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。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。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。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、画像形成装置１００において開口部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、上流側開口部１４２及び下流側開口部１４３の双方を開状態とする。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に沿って現像器１４１の下部にあたり、さらに、現像器１４１の長軸方向に沿って進行するから、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。このとき、下流側開口部１４３を下方から上方に通過した気流（一点鎖線ｋ２）の気流は、現像器１４１の冷却のためには必ずしも必須ではない（後で詳述する）。

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、上流側開口部１４２を閉じて下流側開口部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、汚れが拡散する（後で詳述する）。

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におけるａは、上流側開口部１４２が開状態で下流側開口部１４３が閉状態のときの温度であり、ｂは、上流側開口部１４２が閉状態で下流側開口部１４３が開状態のときの温度であり、ｃは、上流側開口部１４２及び下流側開口部１４３がともに閉状態のときの温度であり、ｄは、上流側開口部１４２及び下流側開口部１４３がともに開状態のときの温度である。このグラフから、上流側開口部１４２が開状態であれば、上流側開口部１４２及び下流側開口部１４３がともに閉状態のときよりも現像器１４１の冷却効果があることが確認できる。また、特に、上流側開口部１４２が開状態で下流側開口部１４３が閉状態のとき、冷却効果が最も高い。これは、この場合の気流の速さがその他の場合よりも大きいからと考えられる。

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の稼働後における現像器１４１の上面に蓄積した現像剤の厚さ（mm）をシミュレーションしている。ｅは、上流側開口部１４２が開状態で下流側開口部１４３が閉状態のときの汚れ量であり、ｆは、上流側開口部１４２が閉状態で下流側開口部１４３が開状態のときの汚れ量であり、ｇは、上流側開口部１４２及び下流側開口部１４３がともに閉状態のときの汚れ量であり、ｈは、上流側開口部１４２及び下流側開口部１４３がともに開状態のときの汚れ量である。このグラフから、上流側開口部１４２が閉状態で下流側開口部１４３が開状態のときに、汚れの抑制効果が最も高いことが確認できる。

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下流側開口部１４３を閉じると、より冷却効果が増す。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、少なくとも上流側開口部１４２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。
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。
開閉機構は、少なくとも上流側開口部１４２に設けられていればよく、下流側開口部１４３に設けられていることは必須ではない。開閉機構が上流側開口部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、上流側開口部１４２を開状態とし（下流側開口部１４３はもともと開いている）、現像装置１４内の汚れを抑制するときには、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）。
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 (8)

1. 現像器と、
   当該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少なくとも２つの開口部が設けられ、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であって、前記２つの開口部は前記長軸方向における気流の進行方向上流側及び下流側にそれぞれ配置され、少なくとも前記上流側の開口部に開閉機構が設けられている仕切り部材と
   を備えた現像装置。
2. 前記仕切り部材に配置された、前記長軸方向における気流の進行方向下流側の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の開口部を開く
   請求項３記載の現像装置。
5. 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、少なくとも前記上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１〜６のいずれか１項に記載の現像装置。
8. 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１〜７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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