(57)【要約】【課題】非接触現像方式の画像形成装置において，機内の温度上昇を抑制すること。【解決手段】非画像形成時には感光体ドラムと現像ローラとを接触させることとした。これにより，現像ローラからの放熱を図り，機内温度の上昇を抑制した。特に，接触時に両者を回転させることにより，より高い放熱効果が得られる。こうして，発熱の激しい高速印刷の場合でも，過度な機内温度の上昇を防止して，トナー融着その他の弊害の発生を防止した画像形成装置が実現されている。【選択図】図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に潜像が形成される像担持体と，前記像担持体の潜像をトナーで現像する現像部材とを有し，前記像担持体と前記現像部材とが非接触の状態で画像形成を行う画像形成装置において，
前記像担持体と前記現像部材との接触状態と非接触状態とを切り替える接触状態切り替え機構と，
前記接触状態切り替え機構により前記像担持体と前記現像部材とを，通常時には非接触状態としつつ，非画像形成時に接触状態とする接触制御部とを有すること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，前記接触制御部は，
所定量以上の連続画像形成を行った後の非画像形成時にのみ，前記像担持体と前記現像部材とを接触状態とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像形成装置において，前記接触制御部は，
機内温度が所定の閾値以上である場合に限り，非画像形成時に前記像担持体と前記現像部材とを接触状態とすること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，トナーを用いて像担持体の潜像を現像することにより画像を形成する画像形成装置に関する。さらに詳細には，像担持体と現像部材とが非接触である状態で現像を行う非接触現像方式の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は，表面に静電潜像の形成を受ける像担持体と，その静電潜像上にトナーを付与して顕像化する現像部材とを有している。ここで，電子写真プロセスにおける現像の方式は，接触現像方式と非接触現像方式とがある。前者では，像担持体と現像部材とを現像箇所にて接触させて現像を行う。後者では，現像箇所といえども両者間に一定の隙間が設けられている。このためトナーは，飛翔して像担持体上に付着することになる。
【０００３】
中には，例えば特許文献１のように，接触現像方式を採りつつ，現像実行時以外のタイミングにて両者を離間させるものがある。そのようなことをする目的は種々あるが，特許文献１の場合には，現像箇所での摩擦による現像部材の摩耗を軽減することである。
【特許文献１】特開２００１−３３７５１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方，非接触現像方式の場合には，現像箇所での像担持体と現像部材との間の摩擦はそもそも問題とならない。よって，その摩擦による現像部材の摩耗が問題となることがない。とはいえ，現像部材が回転物であることに変わりはなく，他の部材との摩擦自体はある。特に非磁性一成分トナーを用いる場合は通常，供給ローラと呼ばれる別の回転部材と接触しつつカウンター回転するようにされている。このためここでの摩擦により，摩耗はともかく発熱が問題となる。
【０００５】
特に，近年の画像形成速度の高速化要求に伴い，各回転物の回転スピードも高速化する傾向にある。このため摩擦熱による装置内の高温化が問題となりやすい状況となっている。特に現像装置内の高温化は，トナーの凝集，融着といった問題を引き起こすので避ける必要がある。このため例えば，一定の温度に達したら休止させることが考えられる。しかしこれだけに頼るのでは，前述の高速化のため，休止頻度が非常に高くなってしまう。放熱あるいは冷却のための特別の装置を設けることも考えられるが，大型化，部品点数増加という点で問題である。
【０００６】
本発明は，前記した従来の画像形成装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，非接触現像方式の画像形成装置において，機内の温度上昇の抑制を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の画像形成装置は，表面に潜像が形成される像担持体と，像担持体の潜像をトナーで現像する現像部材とを有し，像担持体と現像部材とが非接触の状態で画像形成を行う装置であって，像担持体と現像部材との接触状態と非接触状態とを切り替える接触状態切り替え機構と，接触状態切り替え機構により像担持体と現像部材とを，通常時には非接触状態としつつ，非画像形成時に接触状態とする接触制御部とを有している。
【０００８】
本発明の画像形成装置では，接触制御部が，通常時には，接触状態切り替え機構を用いて，像担持体と現像部材とを非接触状態とする。この状態で画像形成が行われる。一方，非画像形成時には，接触制御部が，接触状態切り替え機構を用いて，像担持体と現像部材とを接触状態とする。この状態では熱伝導により，高温となっている現像部材から像担持体へ放熱される。これにより，像担持体と現像部材とが常時非接触のままである場合と比較して，現像部材およびその周囲の温度上昇が抑制される。ここで，接触状態とは，像担持体と現像部材とが直に接触している状態の他に，第３の部材を介して間接的に接触している状態をも含むものとする。
【０００９】
本発明においては，所定量以上の連続画像形成を行った後の非画像形成時にのみ，像担持体と現像部材とを接触状態とすることとしてもよい。あるいは，機内温度が所定の閾値以上である場合に限り，非画像形成時に像担持体と現像部材とを接触状態とすることとしてもよい。これらの状況下では，現像部材の放熱を行う必要性が高いからである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば，非接触現像方式の画像形成装置において，機内の温度上昇の抑制が図られている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，非磁性一成分系現像剤を用いる非接触式現像装置を備えた画像形成装置に本発明を適用したものである。
【００１２】
図１に，本形態に係る画像形成装置の要部の断面図を示す。図１の画像形成装置は，感光体ドラム１０と，現像装置１１とを有している。現像装置１１は，筺体１と，攪拌スクリュー２と，現像ローラ３と，供給ローラ４と，規制ブレード５と，下流シール８と，規制ブレード取付台９とを有している。さらに，感光体ドラム１０の近傍には温度センサ２５が設けられている。
【００１３】
筺体１は，トナーを収容する容器である。攪拌スクリュー２は，筺体１の中でトナーを攪拌し循環させるものである。現像ローラ３は，回転してトナーを感光体ドラム１０へ搬送するものである。供給ローラ４は，現像ローラ３へのトナーの供給と，現像ローラ３上の現像残トナーの回収とを行うものである。規制ブレード５は，現像ローラ３上に担持されるトナー層の厚さを規制するものである。下流シール８は，現像箇所の下流の位置で筺体１の中から外へトナーが漏れることを防止するものである。規制ブレード取付台９は，規制ブレード５を筺体１に固定するものである。本形態の画像形成装置はこの他図外に，公知の給紙装置や帯電装置，露光装置，転写装置，定着装置，排紙装置などを備えている。
【００１４】
本形態では，感光体ドラム１０と現像ローラ３とは，基本的に非接触である。このためトナーは，現像箇所で現像ローラ３から感光体ドラム１０へ飛翔して現像を行うことになる。ただし本形態では，感光体ドラム１０と現像ローラ３とが非接触である状態と，接触している状態とを切り替えられるようになっている。
【００１５】
そのための機構としては種々のものが考えられる。図２に示すのは，偏心カムと圧縮バネを用いた機構の例である。すなわち，現像ローラ３の軸６と感光体ドラム１０の軸７との間に，圧縮バネ１２が設けられている。また，現像ローラ３を感光体ドラム１０へ向けて押し付ける偏心カム１３が設けられている。図２では，偏心カム１３の短径部が現像ローラ３に接触している。このため，圧縮バネ１２の弾力により，感光体ドラム１０と現像ローラ３とは離間している。偏心カム１３を半回転回すと，偏心カム１３の長径部が現像ローラ３に接することとなる。その状態では，圧縮バネ１２の弾力に抗して，感光体ドラム１０と現像ローラ３とが接触状態となる。
【００１６】
図３に示すのは，偏心カム１３に代えて，現像ローラ３と同軸の偏心コロ１４を用いた例である。この例では，圧縮バネ１２に代えて伸縮ベルト１５を用いている。伸縮ベルト１５の代わりに引きバネを用いてもよい。図４に示すのは，偏心カム１３に代えて，直進カム１６を用いた例である。図４では図示を省略しているが，この例でも伸縮ベルト１５または引きバネを用いることになる。図５に示すのは，偏心カム１３に代えて，テンションベルト１７を用いた例である。この例では，テンションベルト１７に張力Ｆを掛けると感光体ドラム１０と現像ローラ３とが離間し，張力Ｆを緩めると伸縮ベルト１５が縮んで感光体ドラム１０と現像ローラ３とが接触することになる。
【００１７】
図６に示すのは，図３の偏心コロ１４に代えて用いる複合材料コロ１８である。複合材料コロ１８は，図６中左半分１８Ａが合成樹脂で，右半分１８Ｂが金属でできている。この複合材料コロ１８は，偏心形状とはなっておらず，感光体ドラム１０と現像ローラ３とは常時離間することになる。
【００１８】
ただし，複合材料コロ１８のうち金属部分１８Ｂが感光体ドラム１０に接触するときには，現像ローラ３→軸６→金属部分１８Ｂ→感光体ドラム１０の熱伝導経路が形成されることになる。すなわちこの状態では，感光体ドラム１０と現像ローラ３とが，軸６や金属部分１８Ｂを介して間接的に接触しているのである。複合材料コロ１８のうち合成樹脂部分１８Ａが感光体ドラム１０に接触するときには，このような熱伝導経路が断たれたことになる。これでは，感光体ドラム１０と現像ローラ３とが，間接的にも接触していることにはならないのである。
【００１９】
この例では，合成樹脂部分１８Ａが，非接触状態での感光体ドラム１０と現像ローラ３との間隔を維持している。さらに，金属部分１８Ｂを小径化して，熱伝導状態では感光体ドラム１０と現像ローラ３とが直接接触するようにすることもできる。
【００２０】
図７に示すのは，電磁石と伸縮ベルト１５を利用した例である。この例では，感光体ドラム１０および現像ローラ３の軸６，７にともにＳ極が現れるように電磁石を構成している。そしてそれらを両側から挟み込むようにＮ極１９，１９を配置している。磁力を掛けると感光体ドラム１０と現像ローラ３とが離間し，磁力を緩めると伸縮ベルト１５が縮んで感光体ドラム１０と現像ローラ３とが接触することになる。図８に示すのは，軸６，７を超磁歪素子２０で結合したものである。超磁歪素子２０への磁場の印加のオンオフにより，接触状態と非接触状態とを切り替えることができる。超磁歪素子の代わりに超電歪素子を用いてもよい。
【００２１】
図９に示すのは，感光体ドラム１０の端部付近にテーパ部２１を設けた例である。現像ローラ３の軸６にはコロ２２が設けられている。図９は非接触状態を示している。感光体ドラム１０と現像ローラ３とを軸方向に移動させてコロ２２をテーパ部２１内に置くことにより，接触状態を実現できる。なお，画像形成に使用される非接触状態では感光体ドラム１０と現像ローラ３とが平行でなければならないが，接触状態では必ずしもその必要はない。傾斜していたりねじれの位置にあったりしてもよい。また，図１０に示すように，接触状態（破線）では感光体ドラム１０と現像ローラ３との両方に接触する第３の部材２３を用いてもよい。
【００２２】
本形態の画像形成装置の制御系の構成を図１１のブロック図に示す。本形態の画像形成装置の制御系は，コントローラ２４を中心に構成されている。すなわち，コントローラ２４が，感光体ドラム１０や現像装置１１の制御の他，露光，転写，定着，給排紙などの各部の制御を行うようになっている。さらにコントローラ２４は，上記の偏心カム１３や偏心コロ１４などの接触状態切り替え機構の制御をも行う。このためにコントローラ２４は，温度センサ２５からの機内温度の信号や，画像データ，ユーザによる操作信号などの入力を受けるようになっている。
【００２３】
本形態の画像形成装置では基本的に，感光体ドラム１０と現像ローラ３とを非接触状態にして印刷を行い，印刷休止中には感光体ドラム１０と現像ローラ３とを接触状態にする。印刷休止中とは，像間，あるいは待機中のことである。むろんこの制御は，前述のコントローラ２４による。
【００２４】
図１２に，本形態の画像形成装置における印刷の実行による機内温度の変遷の例を示す。太線の高速印刷の場合でも細線の低速印刷の場合でも，印刷実行中は時間の経過とともに温度が上昇していく。高速の場合の方が低速の場合よりも温度上昇が速い。いずれの場合でも，温度が「閾値１」に達すると印刷を休止する。そしてそれとともに，感光体ドラム１０と現像ローラ３とを接触状態にするのである。するとそれ以後は，太線，細線ともに実線で示すように，温度が低下していく。「閾値１」は，それ以上温度が上昇するとトナーのガラス化等の障害の発生が懸念される限界温度である。
【００２５】
図１２中には比較例として，印刷休止中も感光体ドラム１０と現像ローラ３とを非接触のままにしておいた場合の温度変化を，太線，細線ともに破線で示している。むろん破線の場合でも，温度は低下していく。しかし，感光体ドラム１０と現像ローラ３とを接触させている実線の場合の方が，はるかに温度低下が速い。現像ローラ３から感光体ドラム１０への放熱が行われるからである。このため，印刷を再開できる「閾値２」までの温度の戻りは，実線の方が速い。すなわち本形態では，温度上昇による印刷休止期間が短くて済むのである。
【００２６】
図１３には，画像形成を間欠的に反復した場合の機内温度の変遷を，比較例とともに示している。印刷と休止を何度か反復した後における，本形態と比較例との温度差Ｔ１が，本発明の効果である。
【００２７】
図１４は，印刷休止中に，感光体ドラム１０と現像ローラ３とを接触させるのみならず，感光体ドラム１０を回転させた場合の例である。感光体ドラム１０を回転させることにより，これと接触している現像ローラ３も従動して回転することになる。こうすることで，感光体ドラム１０においては，現像ローラ３から受けた熱が１箇所に集中することなく全体に散らばることになる。また現像ローラ３においても，１箇所だけからではなく表面全体から放熱されることになる。このため，図１３の例よりもさらに放熱効果が高い。これにより，図１４における温度差Ｔ２は，図１３における温度差Ｔ１より大きくなっている。ここで，休止期間の全期間において感光体ドラム１０を回転させ続けなければならないわけではない。現像ローラ３の温度（あるいは機内温度）がある程度まで下がったら回転を止めてもよい。
【００２８】
図１５は，感光体ドラム１０として，内部に通気孔を有する特殊なものを用い，その通気孔に冷気を通した場合の例である。こうすると当然，放熱効果がさらに高く，温度差Ｔ３は非常に大きくなっている。
【００２９】
本形態の画像形成装置においては，休止期間に入る都度，毎回必ず現像ローラ３と感光体ドラム１０とを接触させなければならないわけではない。温度がある程度上昇しているときだけでもよい。例えば，温度センサ２５の検知温度が既定の閾値以上である場合とか，既定枚数以上を連続して印刷した直後の場合などに限ってもよい。その場合には，印刷休止状態に入るときに，図１６のフローにより，接触させるか否かが決定される。すなわちまず，それまでにした連続印刷の枚数が確認される（＃１）。これが既定枚数を超えていれば（＃２：Ｎｏ），接触状態として待機中となる。
【００３０】
連続印刷枚数が既定枚数以下であった場合には（＃２：Ｙｅｓ），現在の機内温度が確認される（＃３）。これには，温度センサ２５の検知温度を見ればよい。これが既定温度を超えていれば（＃４：Ｎｏ），接触状態として待機中となる。機内温度が既定温度以下であった場合には（＃４：Ｙｅｓ），そのまま待機中とする。すなわち，連続印刷枚数と機内温度との両方が既定値以下であった場合に限りそのまま待機し，一方でも規定値を超えていた場合には接触状態で待機するのである。なお当然ながら，接触状態で待機中となった場合には，次回の印刷再開の際には接触状態を解除して非接触状態としなければならない。
【００３１】
なお，図１６中の既定温度は，図１２中の「閾値１」ほど高い温度ではない。「閾値１」は，実行中の連続印刷を強制的に中止させる必要があるほど高い温度だが，図１６中の既定温度はそれほどは高くない温度である。とはいえむろん，「閾値２」よりは高い温度である。
【００３２】
以上詳細に説明したように本実施の形態に係る画像形成装置では，非接触現像方式を採用しつつ，非画像形成時には感光体ドラム１０と現像ローラ３とを接触させることとしている。これにより，現像ローラ３からの放熱を図り，機内温度の上昇を抑制している。特に，接触時に両者を回転させることにより，より高い放熱効果が得られる。また，感光体ドラム１０内に通気構造を設けることでさらに高い放熱効果が得られる。こうして，発熱の激しい高速印刷の場合でも，過度な機内温度の上昇を防止して，トナー融着その他の弊害の発生を防止した画像形成装置が実現されている。
【００３３】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，カラー機への適用やコピー機への適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施の形態に係る画像形成装置の要部の断面図である。
【図２】感光体ドラムと現像ローラとの接触状態の切り替え機構の１例を示す側面図である。
【図３】感光体ドラムと現像ローラとの接触状態の切り替え機構の１例を示す側面図である。
【図４】感光体ドラムと現像ローラとの接触状態の切り替え機構の１例を示す側面図である。
【図５】感光体ドラムと現像ローラとの接触状態の切り替え機構の１例を示す側面図である。
【図６】感光体ドラムと現像ローラとの接触状態の切り替え機構の１例を示す側面図である。
【図７】感光体ドラムと現像ローラとの接触状態の切り替え機構の１例を示す側面図である。
【図８】感光体ドラムと現像ローラとの接触状態の切り替え機構の１例を示す側面図である。
【図９】感光体ドラムと現像ローラとの接触状態の切り替え機構の１例を示す図である。
【図１０】感光体ドラムと現像ローラとの接触状態の切り替え機構の１例を示す側面図である。
【図１１】実施の形態に係る画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図１２】実施の形態に係る画像形成装置における機内温度の変化を比較例とともに示すグラフである。
【図１３】実施の形態に係る画像形成装置における機内温度の変化を比較例とともに示すグラフである。
【図１４】実施の形態に係る画像形成装置における機内温度の変化を比較例とともに示すグラフである。
【図１５】実施の形態に係る画像形成装置における機内温度の変化を比較例とともに示すグラフである。
【図１６】実施の形態に係る画像形成装置における印刷休止時のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３５】
３    現像ローラ
１０  感光体ドラム（像担持体）
１２  圧縮バネ
１３  偏心カム
１４  偏心コロ
１５  伸縮ベルト
１６  直進カム
１７  テンションベルト
１８  複合材料コロ
１９  電磁石
２０  超磁歪素子
２１  テーパ部
２２  コロ
２３  第３の部材
２４  コントローラ
２５  温度センサ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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