(57)【要約】【課題】  画像形成装置の動作条件や画像条件により現像器において、現像器の端部が昇温したり、中央部が昇温したりすることで、現像器に温度分布ができてしまう。これは現像器内のトナーにも温度差ができてしまうため、画像欠損の原因となる。【解決手段】  画像形成装置の画像条件や排紙速度により、現像器を冷却するペルチェ素子を駆動して、現像器の昇温を抑制、均一化することで、安定した現像特性を得る画像形成装置である。【選択図】  図８
2011002601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像装置と（１０９）、
前記現像装置を冷却する冷却手段と（１１０）、
前記現像装置の温度を検出する温度検知手段と（２３）、
を有する画像形成装置で、
前記現像装置に前記冷却手段を複数対向して配置し（１１０a、１１０b、１１０c）、
排紙速度が所定以上で且つ前記温度検知手段の出力値が所定温度を超えた時（Ｓ２０３）、
前記現像装置を前記冷却手段により冷却すること（Ｓ２０４）
を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
排紙速度が所定以上の時（Ｓ２０１）、前記現像装置の端部を前記冷却手段により冷却すること（Ｓ２０４）
を特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
現像装置と（１０９）、
前記現像装置を冷却する冷却手段と（１１０）、
前記現像装置の温度を検出する温度検知手段と（２３）、
を有する画像形成装置で、
前記現像装置に前記冷却手段を複数対向して配置し（１１０a、１１０b、１１０c）、
画像占有率が所定以下で且つ前記温度検知手段の出力値が所定温度を超えた時（Ｓ２０８）、
前記現像装置を前記冷却手段により冷却すること（Ｓ２０９）
を特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像形成装置において、
画像占有率が所定以上の時（Ｓ２０７）、前記現像装置の中央部を前記冷却手段により冷却すること（２０９）
を特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
現像装置と（１０９）、
前記現像装置を冷却する冷却手段と（１１０）、
前記現像装置の温度を検出する温度検知手段と（２３）、
を有する画像形成装置で、
前記現像装置に前記冷却手段を複数対向して配置し（１１０a、１１０b、１１０c）、
排紙速度が所定以上で且つ画像占有率が所定以下で且つ前記温度検知手段の出力値が所定温度を超えた時（Ｓ２０５）、
前記現像装置を前記冷却手段により冷却すること（Ｓ２０６）
を特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５に記載の画像形成装置において、
排紙速度が所定速度以上且つ画像占有率が所定以下の時（Ｓ２０２）、前記現像装置の中央部を前記冷却手段により冷却すること（Ｓ２０６）
を特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力画像信号に従って感光体上に形成された静電潜像を現像剤により現像して出力するタイプの画像形成装置に関し、画像形成装置の動作条件や画像形成条件により現像装置の温度制御を行うことにより、より安定した現像特性を得ることができる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、入力画像信号に従って感光体上に形成された静電潜像をトナーにより現像して出力するタイプの画像形成装置が知られている。この様な画像形成装置においては、露光ランプ、ドラムヒータ、定着ヒータ等の発熱源や、高速で回転するポリゴンモータ等のモータ類から発生する機内雰囲気温度が上昇することで現像器が必要以上に上昇しないように、また安定した現像能力を得るため現像器の温度を一定に保つように工夫されている。この様な工夫の例としては、従来から、現像器中のトナーの温度を検出し、温度が高いときに冷却ファンを駆動するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、安定した現像能力を得られるよう、現像器の温度を一定にするため、所定温度になるよう所定温度以下の時加熱手段によって加熱し、所定温度以上の時冷却手段によって冷却するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−６３６７４号公報
【特許文献２】特開平８−１９０２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする課題は２つある。第一は画像形成装置の排紙速度の高速化により、現像スリーブの回転数も比例して増加する。この現像スリーブの回転数増加により現像スリーブの軸受部や、駆動しているギアや駆動部が昇温することで、現像器が端部のみ熱くなる。このため、現像器にも温度分布が発生してしまい、現像器内のトナーも同じように端部のトナーが熱くなるといった温度分布が発生する。端部と中央部のトナーの温度が変わり、帯電性の違うトナーが現像スリーブから感光ドラムに送られることで画像の濃度ムラといった画像欠損が発生する。また、トナーは低温度で凝集が始まる事から、端部のトナーのみ温度が上昇することで凝集し、感光ドラム上にトナー塊が付着して、以降の転写工程でトナー塊を中心にしてその周辺部が転写紙と着できない事により端部のみに画像欠損などが発生する。
【０００５】
第二は、低DUTY画像により、現像スリーブが昇温する。これは、現像器が現像スリーブ１つで構成されているのであれば、感光ドラムと現像スリーブ上にトナーが摩擦されることで熱が発生する。また現像器が複数の現像スリーブで構成されているのであれば、現像スリーブと現像スリーブの間、現像スリーブと感光ドラムの間で摩擦することで熱が発生する。このため今まで現像スリーブ端部の発熱を吸収していた現像スリーブがある中央部の温度が上昇してしまい、現像器中央部だけでなく、端部においても温度が昇温することで第一のような画像欠損が発生する。
【０００６】
［特許文献１］のような冷却ファンによる冷却手段では雰囲気温度以下に冷却することができず、雰囲気温度がトナーの凝集が始まる温度である時、画像欠損が発生する。また、一律の温度でしか冷却ができないめ、端部と中央部のトナー温度差を埋めることはできない。端部と中央部のトナー帯電性の違いから、コピーをすればするほど画像欠損が発生し、ユーザーにとって不信感や不利益を与えてしまう。
【０００７】
［特許文献２］では現像器が目標温度になるよう、現像器を加温または冷却している。このため、画像形成装置の高速化や、画像DUTYの変化により温度制御を変えていないため、［特許文献１］のような問題が発生する。
【０００８】
以上の課題から、画像形成装置の高速化や、画像DUTYの変化により温度制御を変えることで現像器の端部と中央部の温度差を埋め、温度を均一にすることで安定した現像特性を得る画像形成装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１として、
現像装置と、
前記現像装置を冷却する冷却手段と、
前記現像装置の温度を検出する温度検知手段と、
を有する画像形成装置で、
前記現像装置に前記冷却手段を複数対向して配置し、
排紙速度が所定以上で且つ前記温度検知手段の出力値が所定温度を超えた時、
前記現像装置を前記冷却手段により冷却する。
【００１０】
さらに請求項２として
請求項１に記載の画像形成装置において、
排紙速度が所定以上の時、前記現像装置の端部を前記冷却手段により冷却する。
【００１１】
さらに請求項３として、
現像装置と、
前記現像装置を冷却する冷却手段と、
前記現像装置の温度を検出する温度検知手段と、
を有する画像形成装置で、
前記現像装置に前記冷却手段を複数対向して配置し、
画像占有率が所定以下で且つ前記温度検知手段の出力値が所定温度を超えた時（）、
前記現像装置を前記冷却手段により冷却する。
【００１２】
さらに請求項４として
請求項３に記載の画像形成装置において、
画像占有率が所定以上の時、前記現像装置の中央部を前記冷却手段により冷却する。
【００１３】
さらに請求項５として
現像装置と、
前記現像装置を冷却する冷却手段と、
前記現像装置の温度を検出する温度検知手段と、
を有する画像形成装置で、
前記現像装置に前記冷却手段を複数対向して配置し、
排紙速度が所定以上で且つ画像占有率が所定以下で且つ前記温度検知手段の出力値が所定温度を超えた時、
前記現像装置を前記冷却手段により冷却する。
【００１４】
さらに請求項６として
請求項５に記載の画像形成装置において、
排紙速度が所定速度以上且つ画像占有率が所定以下の時、前記現像装置の中央部を前記冷却手段により冷却する。
【発明の効果】
【００１５】
画像形成装置の排紙速度が速くなった時や低DUTYの画像を排紙する時、現像器を冷却するペルチェ素子の駆動制御を切り替えることで現像器の昇温を抑制し、また現像器温度を均一化できる。以上のことより安定した現像特性を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例  における画像形成装置の概略断面図である。
【図２】本発明の実施例  における現像装置の概略断面図である。
【図３】本発明の実施例  における温度制御ブロック図である。
【図４】本発明の実施例１における現像器の温度分布である。
【図５】本発明の実施例１における現像器の温度分布である。
【図６】本発明の実施例１における現像器の温度分布である。
【図７】本発明の実施例１における現像器の温度分布である。
【図８】本発明の実施例１におけるフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は本発明における画像形成装置の構成の一例を示す図である。
【００１８】
図１において、１０１はユーザーが印刷モードや装置の設定などを決定するディスプレイで、１０３は画像を読み取るリーダー部、１０２は原稿を自動給紙するオートフィーダー部、１０４はプリンタ部である。本発明では現像器１０９、現像器を冷却するペルチェ素子１１０を含むプリンタ部１０４について説明する。はじめに画像形成手順を説明する。レーザーユニットやポリゴンモータを含むスキャナ部１０５からの光によって、感光ドラム１０６の表面に潜像が形成される。１０７は一次帯電器で、感光ドラム１０６の表面を所定の電位に帯電させ、潜像形成の準備をする。１０９は現像器で、感光ドラム１０６上の潜像を現像して、トナー画像を形成する。現像器１０９には、現像器の昇温を防ぐための冷却モジュールであるペルチェ素子１１０を配置する。図示はしないがこのペルチェ素子１１０の能力を持続させるためペルチェ素子１１０の後方にファンや放熱板などが配置される。また、トナーの凝固を防止するためトナー攪拌スクリュー１１１や、現像バイアスを印加して現像するための現像スリーブ１１２が含まれている。また現像で消費したトナーを補うためにトナーボトル１０８からトナー補給を行う。１１３は転写帯電器で感光ドラム１０６と対極の位置から放電を行い、感光ドラム１０６上のトナー画像を、転写帯電器１１３上に搬送されてくる記録媒体（以下マテリアルとする）へ転写する。１１５はクリーナ部で転写残トナーを感光ドラム１０６から回収するためのものである。
【００１９】
次にマテリアルの搬送手順を説明する。カセット１１８・１１９または手差し給紙１２２に格納されたマテリアルは各給紙ローラにより１枚毎にレジローラまで搬送され、レジローラ部で画像形成タイミングをとり転写帯電器１１３上に供給される。転写帯電器１１３上に給紙されたマテリアルは、感光ドラム１０６上に現像されたトナー像を転写され、搬送回転体１１４により定着部１１６に搬送されて、マテリアルにトナー像が熱定着された後、定着部１１６で与えられる熱と圧力によるカールを取り除くためのカール取りローラ１１７を通り、１２３の排紙トレーに排紙される。
【００２０】
図２に実施例に用いられる現像スリーブを２つ備えている現像器について説明する。
【００２１】
感光ドラム１０６の移動方向上流側に配されている回転可能な第１の現像スリーブ１１２aは、固定された複数の磁極を有するマグネットローラーを内包する構成をとり、現像スリーブ１１２aの回転により、トナーはマグネットローラーの磁極上で磁気ブラシが形成されつつ搬送される。マグローラーの磁極のうち現像位置に配された現像磁極Ｓ２は感光ドラムの略対向位置に配され、現像磁極上に形成された磁気ブラシが感光ドラム１０６に接触し、現像スリーブと感光ドラムとの間に形成された電界により、トナーが感光ドラム上に現像される。第１の現像スリーブ１１２aで現像を終了したトナーは、第１の現像スリーブ１１２aにより更に搬送され、（感光ドラムの移動方向で）下流側に配された第２の現像スリーブ１１２bに供給される。第２の現像スリーブ１１２bの構成も、第１の現像スリーブ１１２aの構成と基本的には同じ構成で、固定されたマグローラーを内包する、回転可能な円筒状の現像スリーブからなっている。第１の現像スリーブ１１２aから第２の現像スリーブ１１２bへのトナーの移動は、第１の現像スリーブ１１２aの受け渡し磁極（Ｎ３極）から、磁気的に異極であるＳ極を有する、第２の現像スリーブ１１２bの受け取り磁極Ｓ３極へと受け渡される。トナーの移動を異極間で行なうことで、スムーズな移動が達成される。第２の現像スリーブ１１２bへ受け渡されたトナーは、第２のスリーブの回転により現像磁極Ｎ４極まで搬送され、第２の現像スリーブの現像磁極上で形成された磁気ブラシにより、第１の現像スリーブ１１２aにおける現像と同じ様に現像が行なわれる。第２の現像スリーブ１１２bにて現像が終了したトナーは、第２のスリーブの回転により搬送され、第２の現像スリーブ内のマグローラーのＳ４極とＳ３極による反発磁界により、現像剤回収室２に剥ぎ落とされる。現像剤回収室２に剥ぎ落とされたトナーは現像回収室２内の攪拌搬送スクリュー３により一方向に攪拌搬送され、搬送方向末端部まで到達したトナーは、行き場がなくなり、現像剤回収室２の略上方に配される現像剤供給室４との間の隔壁５の開口部６から略上方に持ち上げられる。その後、持ち上げられたトナーは、現像剤供給室４内の攪拌搬送スクリュー７により、第１の現像スリーブ１１２aに供給されつつ搬送される。一方、第１の現像スリーブ１１２aに供給されなかった余剰トナーは、現像剤供給室４の搬送方向末端部まで搬送され、現像剤供給室４と現像剤回収室２との間の隔壁５の開口部（図示せず）から現像剤回収室２に落下する。ここで、現像剤回収室２の搬送方向末端部は、現像スリーブ１１２bのトナーコート領域の外側まで延長されている。
【００２２】
図３は本制御ブロック図を示す。
【００２３】
画像形成装置がある所定以上の排紙速度になったり、リーダー部１０３により、所定DUTY以下の画像が入力されて、温度検知回路２３が所定温度を検知した時、
ＣＰＵ２１が、ペルチェ素子１１０の駆動源である電源２２をONして、ペルチェ素子１１０に駆動電力を与える。また、排紙速度が所定以上の時、所定温度を検知するとCPU２１において、現像器１０９の端部を冷却するようにペルチェ素子１１０a,１１０cをONさせ、
リーダー部１０３により、所定DUTY以下の画像が入力され、温度検知回路２３が所定温度を検知するとCPU２１において、現像器１０９の中央部を冷却するようにペルチェ素子１１０bをONさせ、排紙速度が所定以上で、リーダー部１０３により、所定DUTY以下の画像が入力された時、温度検知回路２３が所定温度を検知した時CPU２１において、現像器１０９の端部と中央部を冷却するようにペルチェ素子１１０a,１１０b,１１０cをONさせる。
【００２４】
図４、図５、図６及び図７に画像条件や動作条件の変化による現像器の温度分布を示す。現像器内の温度が上昇すると、トナーの融点が低いため凝集し易くなることや、トナーの帯電特性が変わり画像に影響を及ぼす。このため、前述したようなトナーが融け始める温度をTtとする。また、現像器１０９は画像形成装置の動作条件や画像形成条件によって、現像器構成部位の温度にムラができる。このため、画像形成装置の排紙速度の高速化により温度ムラの要因となるのが現像スリーブ１１２の軸受けである区間をa区間、軸受けと駆動部である区間をc区間、低DUTY画像により温度ムラの要因となるのが中央部の現像スリーブ１１２である区間をb区間とした。ここで、実施例ではペルチェ素子１１０を現像器１０９の温度ムラの発生要因となる場所である3箇所に配置する構成としたが、特に3箇所に限ったことではない。また、一箇所に1つのペルチェ素子１１０を配置すると限らない。
【００２５】
図４に、通常時の現像器１０９の温度分布を示す。
【００２６】
通常動作時では、現像スリーブ１１２の軸受部や現像器１０９の駆動部で昇温が発生するが、画像形成による発熱量が現像スリーブ１１２など現像器１０９の構成部位の熱容量を超えていないため、a,b,c区間において、Ｔtに対して余裕がある。以上からペルチェ素子１１０による温度制御を必要としない。
【００２７】
図５に低DUTY画像排出時の現像器１０９の温度分布を示す。
【００２８】
ユーザーが低DUTYの画像を連続排紙した時、現像スリーブ１１２a、１１２b間、現像スリーブ１１２、感光ドラム１０６間で摩擦が生じて、画像形成時の発熱量が現像スリーブ１１２の熱容量を超えてしまう。また現像スリーブ１１２の熱容量を超えて昇温してしまうため、現像スリーブ１１２の端部温度も底上げされてしまう。このような原因によりb区間の現像スリーブ１１２の温度はＴtを超えていないが、a区間、c区間の端部においてTtを超えてしまう状況が起こる。トナーが融解する温度であるTtを超えてはいけないため、Ttより低温側にTth1を設定し、この温度に到達した時、真中に配置されたペルチェ素子を駆動する。
【００２９】
図６に画像形成装置の排紙速度が高速化した時の現像器１０９の温度分布を示す。
【００３０】
画像形成装置を高速化すると、高速化により現像スリーブ１１２も高速駆動しなければならないため、高速回転によって現像スリーブ１１２の軸受けや駆動部のギアなどが昇温する。このため、図６のように軸受けや駆動部のあるa区間、c区間の端部が昇温しTtを超えてしまう。またTtを超えていないが端部が昇温することにより熱が移動するため現像スリーブ１１２も昇温する。トナーが融解する温度であるTtを超えてはいけないため、Ttより低温側にTth2（Tth1＞Tth2）を設定し、この温度に到達した時、端部に配置されたペルチェ素子を駆動する。
【００３１】
図７に画像形成装置の排紙速度が高速化した時、低DUTY画像を排紙した現像器１０９の温度分布を示す。画像形成装置が高速化し、且つそのような時、低DUTY画像を排紙すると、現像スリーブ１１２の高速回転により、現像スリーブ１１２の軸受けや駆動部であるa区間、c区間が昇温し、低DUTY画像の連続排紙により、現像スリーブ１１２a、１１２b間、現像スリーブ１１２、感光ドラム１０６間で摩擦が生じてb区間も昇温するため、図７のようにa、b、c区間ともＴtを超えてしまう。トナーが融解する温度であるTtを超えてはいけないため、Ttより低温側にTth3（Tth1＞Tth3＞Tth2）を設定し、この温度に到達した時、端部、中央部に配置されたペルチェ素子を駆動する。
【００３２】
図８に本実施例１におけるフローチャートを示す。このフローチャートは、ＣＰＵ２１により実行される。まずユーザーにより印刷が開始され（Ｓ２００）、ＣＰＵ２１は排紙速度が所定速度Ｖ（mm/s）より速いかどうかを判断する（Ｓ２０１）。排紙速度が所定速度よりも速い時、印刷されている画像の画像ＤＵＴＹが所定ＤＵＴＹｘ（％）より低いかどうかを判断する（Ｓ２０２）。画像ＤＵＴＹが所定ＤＵＴＹｘ以上の場合、ＣＰＵ２１は温度検知回路２３により温度閾値であるTth2に現像器１０９の温度が到達したかを判断する（Ｓ２０３）。Tth2に到達していればＣＰＵ２１はペルチェ素子１１０a、１１０bを駆動する（Ｓ２０４）。また、Tth2に到達していなければ始めに戻る（Ｓ２００）。また、Ｓ２０２において画像ＤＵＴＹが所定ＤＵＴＹｘより低い場合、ＣＰＵ２１は温度検知回路により温度閾値であるTth3に現像器１０９の温度が到達したかを判断する（Ｓ２０５）。Tth3に到達していればペルチェ素子１１０a、１１０b、１１０cを駆動する（Ｓ２０６）。また、Tth3に到達していなければ始めに戻る（Ｓ２００）。Ｓ２０１において、排紙速度が所定速度Ｖより遅いと判断された場合、ＣＰＵ２１は画像ＤＵＴＹが所定ＤＵＴＹｘより低いかどうか判断する（Ｓ２０７）。所定ＤＵＴＹｘより低い場合、ＣＰＵ２１は温度検知回路２３により温度閾値であるTth1に現像器１０９の温度が到達したかどうかを判断する（Ｓ２０８）。Tth1に到達していれば、ＣＰＵ２１はペルチェ素子１１０bを駆動する（Ｓ２０６）。また、Tth3に到達していなければ始めに戻る（Ｓ２００）。Ｓ２０４、Ｓ２０６、Ｓ２０９においてペルチェ素子１１０が駆動された後、ＣＰＵ２１は画像形成装置の動作終了かどうかを判断する（Ｓ２１０）。動作終了と判断された場合、ＣＰＵ２１はこのフローによる処理を終了する（Ｓ２１１）。動作が終了していなければＳ２０１に戻る（Ｓ２００）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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