(57)【要約】【課題】本発明の課題は、感光体の表面温度の上昇を防止し、印刷画像の品質低下を防止できる画像形成装置を提供することである。【解決手段】コンプレッサ１−２により冷風を生成し、これをボルテックスチューブ１−１を介して感光体４の表面に吹き付けるか、或いは現像器９の筐体、用紙１１の接触部材１−５、感光体４の接触部材１−４等に吹き付けて冷却する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、該感光体表面を一様に帯電する帯電器と、帯電された感光体表面にレーザ光を照射する光源と、レーザ光により形成された電気的潜像をトナーで可視化する現像器と、可視画像を記録媒体に転写する転写器とを有する画像形成装置において、冷風を生成する手段と、該冷風をボルテックスチューブを通して前記感光体表面に吹き付ける手段とよりなる冷風装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
感光体と、該感光体表面を一様に帯電する帯電器と、帯電された感光体表面にレーザ光を照射する光源と、レーザ光により形成された電気的潜像をトナーで可視化する現像器と、可視画像を記録媒体に転写する転写器とを有する画像形成装置において、前記感光体表面に接触する部材と、冷風を生成する手段と、該冷風をボルテックスチューブを通して前記部材に吹き付ける手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
感光体と、該感光体表面を一様に帯電する帯電器と、帯電された感光体表面にレーザ光を照射する光源と、レーザ光により形成された電気的潜像をトナーで可視化する現像器と、可視画像を記録媒体に転写する転写器とを有する画像形成装置において、前記記録媒体に接触する部材と、冷風を生成する手段と、該冷風をボルテックスチューブを通して前記部材に吹き付ける手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
感光体と、該感光体表面を一様に帯電する帯電器と、帯電された感光体表面にレーザ光を照射する光源と、レーザ光により形成された電気的潜像をトナーで可視化する現像器と、可視画像を記録媒体に転写する転写器とを有する画像形成装置において、前記現像器の現像剤に直接接触する冷却フィンと、冷風を生成する手段と、該冷風をボルテックスチューブを通して前記冷却フィンに導いて該冷却フィンを冷却する手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
感光体と、該感光体表面を一様に帯電する帯電器と、帯電された感光体表面にレーザ光を照射する光源と、レーザ光により形成された電気的潜像をトナーで可視化する現像器と、可視画像を記録媒体に転写する転写器とを有する画像形成装置において、冷風を生成する手段と、該冷風をボルテックスチューブを通して前記現像器の筐体に吹き付ける手段とよりなる冷風装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
感光体と、該感光体表面を一様に帯電する帯電器と、帯電された感光体表面にレーザ光を照射する光源と、レーザ光により形成された電気的潜像をトナーで可視化する現像器と、可視画像を記録媒体に転写する転写器とを有する画像形成装置において、冷風を生成する手段と、該冷風をボルテックスチューブを通して前記現像器の現像ロール及び／又は搬送ロールに導いて該ロールを冷却する手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項において、冷却した部材に近接して温度センサを配設すると共に、該温度センサの検出信号に応じてボルテックスチューブを通過する空気流の流量を制御する手段を設けた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】
本発明は電子写真方式の画像形成装置に係り、特に安価で高効率の冷却装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザプリンタ等の画像形成装置においては、非晶質セレニウム（Ｓｅ）を主成分とする感光体表面に電気的潜像を形成し、その後、現像器によりその潜像をトナーで可視化している。
【０００３】
現像器の内部には、トナー及びキャリヤ等の粉体を搬送するために、高速で回転する現像ローラが数本設けられている。その粉体がローラ上を搬送されるときに、磁界によって渦電流が発生する。また紛体の摩擦熱、更にはモータからの発熱等により現像器内に熱が滞留してしまうという問題がある。この熱がトナーに含まれる成分のガラス転移温度以上の高温に達すると、トナーの寿命を短くするのみならず、トナーケーキングと呼ばれる現象が生じて、各種ギアをロックさせて、モータの寿命を短くしてしまうという問題を生じる。
【０００４】
更には、現像剤を介して接する感光体表面へ熱移動が生じるため、感光体の表面温度を必要以上に上昇してしまう恐れがある。非晶質Ｓｅの軟化温度は３５−４０℃前後と言われており、室温より僅かに高い程度であるから、種々の熱源から入熱があると、容易にＳｅの軟化温度近辺まで上昇する。従って感光体の表面温度の上昇は、非晶質セレニウム（Ｓｅ）を主成分とするＳｅ感光体を用いる高速機では深刻な問題である。
【０００５】
一方、感光体表面は、印刷時に現像機の現像ロールから圧力を受ける他に、転写器の用紙及び用紙上の現像剤や、クリーニングブラシ（或いはブレード）等から圧力を受けるため、Ｓｅの軟化温度域において、Ｓｅ感光体表面に擦か傷、或いは窪みが形成されるという不具合が生じる。これらの損傷は印刷物に白点、黒点を生じさせ、印字品質に重大な影響を与える。このため従来は、冷却ファン又は水冷により現像器を冷却しているが、前者の方法では、騒音が大きく、非効率であるという欠点があり、後者の方法では、装置の腐食等による漏水問題、給排水用配管の設置、特にユーザチェンジャブル方式の現像器における着脱時の漏水処理等の課題があった。
【０００６】
【非特許文献１】田中武司；砥粒加工学会誌、４６巻Ｎｏ．５（２００３）ｐ２３４−Ｐ２３９
【特許文献１】特許第３２４４０７２号公報
【特許文献２】特開平０５−３３１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のような従来の問題を解決した画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
具体的には、現像器及び感光体の表面温度の上昇を防止して感光体を保護し、印刷画像の品質低下を防ぐと共に、トナー及びモータの短寿命化を防止することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、現像器及び感光体表面等を冷却するのに騒音、漏水等の問題を生ずることなく、効率の高い冷却装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために本発明は、感光体と、該感光体表面を一様に帯電する帯電器と、帯電された感光体表面にレーザ光を照射する光源と、レーザ光により形成された電気的潜像をトナーで可視化する現像器と、可視画像を記録媒体に転写する転写器とを有する画像形成装置において、冷風を生成する手段と、該冷風をボルテックスチューブを通して前記感光体表面に吹き付ける手段とよりなる冷風装置を備えたことにひとつの特徴を有する。
【００１１】
本発明の他の特徴は、感光体と、該感光体表面を一様に帯電する帯電器と、帯電された感光体表面にレーザ光を照射する光源と、レーザ光により形成された電気的潜像をトナーで可視化する現像器と、可視画像を記録媒体に転写する転写器とを有する画像形成装置において、前記感光体表面に接触する部材と、冷風を生成する手段と、該冷風をボルテックスチューブを通して前記部材に吹き付ける手段とを備えたことにある。
【００１２】
本発明の他の特徴は、感光体と、該感光体表面を一様に帯電する帯電器と、帯電された感光体表面にレーザ光を照射する光源と、レーザ光により形成された電気的潜像をトナーで可視化する現像器と、可視画像を記録媒体に転写する転写器とを有する画像形成装置において、前記記録媒体に接触する部材と、冷風を生成する手段と、該冷風をボルテックスチューブを通して前記部材に吹き付ける手段とを備えたことにある。
【００１３】
本発明の他の特徴は、感光体と、該感光体表面を一様に帯電する帯電器と、帯電された感光体表面にレーザ光を照射する光源と、レーザ光により形成された電気的潜像をトナーで可視化する現像器と、可視画像を記録媒体に転写する転写器とを有する画像形成装置において、前記現像器の現像剤に直接接触する冷却フィンと、冷風を生成する手段と、該冷風をボルテックスチューブを通して前記冷却フィンに導いて該冷却フィンを冷却する手段とを備えたことにある。
【００１４】
本発明の他の特徴は、感光体と、該感光体表面を一様に帯電する帯電器と、帯電された感光体表面にレーザ光を照射する光源と、レーザ光により形成された電気的潜像をトナーで可視化する現像器と、可視画像を記録媒体に転写する転写器とを有する画像形成装置において、冷風を生成する手段と、該冷風をボルテックスチューブを通して前記現像器の筐体に吹き付ける手段とよりなる冷風装置を備えたことにある。
【００１５】
本発明の他の特徴は、感光体と、該感光体表面を一様に帯電する帯電器と、帯電された感光体表面にレーザ光を照射する光源と、レーザ光により形成された電気的潜像をトナーで可視化する現像器と、可視画像を記録媒体に転写する転写器とを有する画像形成装置において、冷風を生成する手段と、該冷風をボルテックスチューブを通して前記現像器の現像ロール及び／又は搬送ロールに導いて該ロールを冷却する手段とを備えたことにある。
【００１６】
本発明の他の特徴は、上記画像装置において、冷却した部材に近接して温度センサを配設すると共に、該温度センサの検出信号に応じてボルテックスチューブを通過する空気流の流量を制御する手段を設けたことにある。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、冷風を生成し、この冷風をボルテックスチューブにより所望の個所に導いて感光体及び現像器を冷却するため、冷却効率が高く、且つ簡素な構成であるためコストを大幅に低減できるという効果がある。
【００１８】
また冷却に要する部材が着脱容易であるため、ユーザチェンジャブル方式の現像器にも容易に対応できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る画像形成装置の実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明に係る電子写真方式の画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。回転運動するＳｅ感光体４に近接して帯電器７、光源８、現像器９及び転写器１０等が配置されている。帯電器７により感光体４の表面が７００Ｖ程度に帯電され、次いでレーザ光源８からのレーザ光を感光体表面に照射することにより、画像に応じた電気的潜像が形成される。更に、現像器９により感光体４の表面の電気的潜像がトナーで可視化され、その後、転写器１０により感光体４の表面のトナー像が用紙１１に転写される。感光体４の表面に残留したトナーはクリーニングブラシ１３により除去される。
【００２１】
上記一連の工程の中で、感光体４の表面は現像器９、転写器１０、クリーニングブラシ１３から圧力を受け、トナー１２が感光体４表面に押し付けられる状態が発生する。
【００２２】
一方、レーザプリンタ筐体内は密閉されているため、転写器や現像器等の熱源からの放熱で、ときには４０℃を越える温度になる。また、両面印刷の場合は、表面印刷後の裏面印刷時に、定着器を通過した高温の用紙が転写部で感光体表面に接するようになる。このように、感光体４は、その表面の温度が種々の要因により上昇することは避けられない。
【００２３】
そこで、本発明者は、セレン（Ｓｅ）感光体４の温度上昇が、画像品質に及ぼす影響について検討した。このために、感光体４の温度上昇に伴うＳｅ感光体の硬度変化について実験した。感光体４は、Ａｌ基板の上にＳｅを真空蒸着法で６０μｍ形成した。感光体４の硬度はヌープ試験法を用いて、ＪＩＳの評価法に則り、荷重１０ｇｆで評価した。また感光体の温度は２０℃から５０℃まで変化させた。
【００２４】
この結果、図２に示すように、感光体の硬度は２０℃から徐々に低下し、３０℃から４０℃にかけて急激に低下し、その後は緩やかに減少し続けることが確認された。この感光体４をレーザプリンタに装着し、温度を変えた環境で印字試験を行って、印字物の品質と感光体４表面の損傷程度を実験したところ表１の結果が得られた。
【００２５】
【表１】
2007233327.tif 000003
【００２６】
本結果から、感光体４の温度が４０℃以上になると印字物に印刷抜けが生じていることが分かった。一方、感光体４表面の損傷状況を調査した結果を表２に示す。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
本結果から、感光体４の温度が４０℃以上で表面に窪みが生じていることが分かった。すなわち、表１及び表２より、感光体４の表面の窪みの発生と、印字物の印刷抜けは密接に関連していることが明らかである。
【００２９】
以上の検討より、高品質の画像を形成するためには、感光体表面の温度を４０℃未満に保持することが必要であり、より望ましくは３５℃以下に保持することが必要であることが判明した。
【００３０】
上記のような知見に基づいて、本発明は、以下説明するように感光体表面を冷却する冷風装置１を備えたことに特徴を有する。
【００３１】
図１に示す実施例においては、冷風装置１は、ボルテックスチューブ１−１、コンプレッサ１−２、マニホールド１−３及び流量計６を備える。ボルテックスチューブ１−１としては、本実施例ではサンワエンタープライズ社製のボルテックスチューブを用いた。
【００３２】
非特許文献１に記載されているように、従来からいくつかの冷風供給システムが知られているが、冷風の温度、風量の多さ及び冷却対象部材の構成、冷却温度等から見て電子写真方式の画像形成装置の冷却にはボルテックスチューブを用いる方法が最も適していることが確認できた。
【００３３】
本実施例においては、まずコンプレッサ１−２により空気を圧縮して冷風を作る。実験によれば従来のような冷凍機を用いなくても、小型のコンプレッサで−５０℃程度の冷風を簡単に作ることができた。この冷風は、ボルテックスチューブ１−１を介してマニホールド１−３に供給される。マニホールド１−３から感光体４の幅方向に均一に冷風が吹き付けられる。
【００３４】
一方、感光体４に近接して温度センサ５が設けられており、感光体４の表面温度が計測される。計測された温度信号は図示しない制御器に供給され、所定の温度、例えば環境温度との差が算出される。この差に相当する信号が流量計６に送られ、マニホールド１−３から感光体４の幅方向に吹き付けられる冷風の量が制御される。
【００３５】
なお、制御器では感光体４の温度の経時変化を追跡し、将来の上昇分を予測しながら風量を調節すると共に環境温度、湿度を計測して、感光体４表面が吹き付ける冷風で結露しないように冷風の温度、湿度、流量を調整する。
【００３６】
本発明者の実験によると、上記の冷風装置１をレーザプリンタに装着し、４５℃に調節された恒温室にレーザプリンタを入れ、感光体４の表面温度が３５℃になるように冷風装置１を調整し印字試験を行って、印字物の品質と感光体４表面の損傷程度を評価した結果、印字物に欠陥はなく、感光体４表面にも窪み等の損傷がないことが確認できた。
【実施例２】
【００３７】
図３は本発明に係る画像形成装置の第２の実施例を示す概略構成図である。同図で図１と同一の構成体には同一の符号を付してその説明は省略する。
【００３８】
第１の実施例では冷風装置１により形成された冷風を感光体４の幅方向に吹き付けたが、本実施例では感光体４と接触するロール１−４を配設し、ボルテックスチューブ１−１から供給される冷風をロール１−４に吹き付けるように構成した。このようにロール１−４を冷却し、冷却したロール１−４を感光体４に接触して除熱しても第１実施例と同様の効果が得られる。
【００３９】
本実施例によれば、冷風の流れは冷却物を取り付けた配管で制御できるので、トナーや紙粉等を撒き散らすことがなく、レーザプリンタの稼動によって温められた風の処理も考慮する必要がないという利点がある。
【００４０】
なお、上記実施例はロール１−４を冷却したが、感光体４に接触する他の部材、例えばファーブラシやブレード状の部材を冷却するように構成してもよい。
【実施例３】
【００４１】
図４は本発明に係る画像形成装置の第３の実施例を示す概略構成図である。同図で図１と同一の構成体には同一の符号を付してその説明は省略する。
【００４２】
本実施例においては、転写器１０に搬送される用紙１１と接触する冷却ロール１−５が配設されている。ボルテックスチューブ１−１からの冷風は、流量計６を通して冷却ロール１−５に吹き付けられる。一方、用紙１１の搬送路には温度センサ５−１，５−２が設けられており、冷却ロール１−５の前後における用紙１１の温度が計測され、この計測された温度信号が図示しない制御器に加えられる。制御器は、用紙１１の冷却前後における温度をモニタリングしながら感光体４の温度が最適値になるように冷却ロール１−５を冷却する。
【００４３】
なお、冷却ロール１−５に加えて、ファーブラシ、ブレード状の部材を冷却して用紙１１に接触させてもよい。また、用紙１１表面または裏面のみに冷却体を接触させて冷却することもできる。
【実施例４】
【００４４】
図５は本発明に係る画像形成装置の第４の実施例を示す概略構成図である。同図で図１と同一の構成体には同一の符号を付してその説明は省略する。
【００４５】
本実施例においては、ボルテックスチューブ１−１からの冷風を現像器９に吹き付けて、現像器９を冷却するように構成されている。
【００４６】
図６は現像器９の拡大図を示す。トナーホッパ９−３に装填されたトナー９−４は、図示しないキャリヤと混合され搬送ロール９−７によって現像ロール９−６に搬送される。トナーとキャリヤを合わせて現像剤という。現像剤は図示しないドクタブレードで搬送量を制限され、薄層となって、感光体４の表面に送られてくる。現像剤の搬送にはロール内にセットされた図示しない磁石により形成される磁界によって巧みに搬送される。この際、高速で回転する磁界を現像剤の成分である磁性を持つキャリヤが通過するため、渦電流が発生し、この渦電流により現像剤が発熱する。そこで、放熱対策として冷却フィン９−５が取り付けられるが十分な除熱が達成されているとは言い難く、感光体４へ熱が伝導し、ときとして感光体４の寿命を短くしてしまう。
【００４７】
そこで本実施例では図７に示すように戻り現像剤の除熱を効率的に行うために、現像剤に直接接触する冷却フィン９−８及び９−９を配設すると共に、該フィンに冷風入り口９−１０、９−１１を設け、冷風装置１からの冷風を図示しないクイックカップリングを介してこの冷風入り口９−１０、９−１１に導いて冷風を流すようにした。
【００４８】
また、現像器近傍に取り付けられた温度センサ５−４で計測される温度の信号を図示しない制御器に送り、環境温度との差から計算した必要量の流量の冷風が流量計６を介してマニホールド１−１から冷風を送り、現像剤を所定温度まで冷却する。なお、制御器では現像剤温度の経時変化を追跡し、将来の上昇分を予測しながら風量を調節すると共に環境温度、湿度を計測して、現像剤が結露しないようにした。また、現像器を冷却し過ぎて、Ｓｅ感光体４表面が結露しないように冷風の温度、湿度、流量を調整させた。このようにして、現像器９内の温度詳しくは現像剤の温度を制御できた。本実施例では従来４０℃まで上昇していた現像器温度を周囲の環境温度２０℃まで下げられることを確認できた。
【００４９】
図８は現像器９の別の実施例を示すもので、従来の冷却フィンの位置に冷風を循環させて冷却するボックス９−１２、９−１３を設け、現像器９の筐体を冷却するようにしたものである。本実施例のように極めて簡単な構成でも前述の実施例と同様の効果が得られた。
【実施例５】
【００５０】
図９は本発明に係る画像形成装置の第５の実施例を示す概略構成図である。同図で図１と同一の構成体には同一の符号を付してその説明は省略する。
【００５１】
本実施例ではボルテックスチューブ１−１からの冷風を冷風吹き出し口９−１４に導き、該吹き出し口９−１４から現像器９の筐体に直接吹き付けるように構成した。本実施例のように極めて簡単な構成でも前述の実施例と同様の効果が得られた。
【００５２】
図１０は現像器９の別の実施例を示すもので、現像ロール９−６及び搬送ロール９−７の中心部に冷風供給口９−１５及び９−１６を設けたものである。ボルテックスチューブ１−１からの冷風を図示しないカップリングを介して該冷風供給口９−１５、９−１６に導いて現像ロール９−７に冷風を流すように構成した。このような構成でも同様の効果が得られることが分かった。
【００５３】
以上の説明によって明らかなように本発明は、冷風を生成し、その冷風をボルテックスチューブを用いて所望の個所に導いて冷風を吹き付けて冷却するので、漏水等の問題がなく、冷却効果が高いという利点がある。
【００５４】
なお、本発明を実施例により説明したが、本発明の基本的な考え方を変更しない範囲で種々の変形を構成することは容易であり、これらも本発明に含まれる。例えば、図２〜図１０に示した実施例の２つ以上を併用して冷却する構成とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係る画像形成装置の第１の実施例を示す概略構成図である。
【図２】感光体の温度変化に対する硬度の関係を示す図である。
【図３】本発明に係る画像形成装置の第２の実施例を示す概略構成図である。
【図４】本発明に係る画像形成装置の第３の実施例を示す概略構成図である。
【図５】本発明に係る画像形成装置の第４の実施例を示す概略構成図である。
【図６】従来の現像器の概略構成図である。
【図７】本発明装置における現像器の実施例を示す概略構成図である。
【図８】本発明装置における現像器の別の実施例を示す概略構成図である。
【図９】本発明に係る画像形成装置の第５の実施例を示す概略構成図である。
【図１０】本発明装置における現像器の別の実施例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００５６】
１：冷風装置
１−１：ボルテックスチューブ
１−２：コンプレッサ
１−３：マニホールド
１−４：ロール
１−５：冷却ロール
４：感光体
５：温度センサ
５−１：用紙用温度センサ
５−２：用紙用温度センサ
５−３：現像器温度センサ
６：流量計
７：帯電器
８：光源
９：現像器
９−３：トナーホッパ
９−４：トナー
９−５：冷却フィン
９−６：現像ロール
９−７：搬送ロール
９−８：戻り現像剤冷却用フィン
９−９：戻り現像剤冷却用フィン
９−１０：冷風入り口
９−１１：冷風入り口
９−１２：冷却ボックス
９−１３：冷却ボックス
９−１４：冷風噴出し口
９−１５：冷風供給口
９−１６：冷風供給口
１０：転写器
１１：用紙
１２：トナー
１３：ファーブラシ
【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】
2007233327.tif 000011
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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