JP2010152010A - 冷却装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力の低減とファンによる冷却能力との均衡が図られた冷却装置、および画像形成装置を提供する。
【解決手段】回転しながら現像剤による画像を保持する現像剤保持体を備えた画像形成装置内部を冷却する冷却装置であって、上記現像剤保持体の累積回転数を計数する計数部と、当該画像形成装置内部を空冷するファンと、上記計数部によって計数された累積回転数を少なくとも１つの変数として上記現像剤保持体の磨耗量を算出する算出部と、上記ファンを、上記算出部で算出された磨耗量に応じた冷却能力で動作させる制御部とを備えた。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷却装置および画像形成装置に関する。

従来、プリンタやコピー機を中心とする画像形成装置が広く普及している。多くの画像形成装置には、画像形成装置内部の高温化を回避するため、画像形成装置内部を冷却するファンが設けられており、画像形成が行われている間はファンによる冷却が行われる（例えば、特許文献１参照）。ここで、ユーザによって指定される、出力枚数や両面／片面出力などの出力条件が一定であれば、ファンの冷却能力（例えば、ファンの回転速度）も一定に維持されるのが一般的である。
特許２６１０１１９号公報

しかしながら、画像形成装置内部の状態によっては、ユーザによって指定される出力条件が一定であっても画像形成装置内の温度が上昇しやすくなることがある。そこで、ファンの冷却能力が出力条件のみで決定される従来の制御方式では、このような温度上昇に備えてあらかじめファンの冷却能力を高めに設定しておく（例えば、ファンが回転するときには常に高速度で回転するようにする）ことが必要となるが、この制御方式では、画像形成装置内部の状態が、上記の温度上昇が起こりにくい状態となっていても不必要にファンを稼動させることとなり、電力が無駄に消費されることとなりかねない。

本発明は、消費電力の低減とファンによる冷却能力との均衡が図られた冷却装置、および画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１の冷却装置は、
回転しながら現像剤による画像を保持する現像剤保持体を備えた画像形成装置内部を冷却する冷却装置であって、
前記現像剤保持体の累積回転数を計数する計数部と、
当該画像形成装置内部を空冷するファンと、
前記計数部によって計数された累積回転数を少なくとも１つの変数として前記現像剤保持体の磨耗量を算出する算出部と、
前記ファンを、前記算出部で算出された磨耗量に応じた冷却能力で動作させる制御部とを備えたことを特徴とする冷却装置である。

また、請求項２の冷却装置は、請求項１記載の冷却装置において、当該画像形成装置が、前記現像剤保持体に接触して該現像剤保持体を帯電する帯電器を備え、前記計数部が、前記現像剤保持体の累積回転数を、前記帯電器により帯電中の前記現像剤保持体の累積回転数である第１の累積回転数と、前記帯電器による、帯電休止中の前記現像剤保持体の累積回転数である第２の累積回転数とに分けて計数するものであって、前記算出部は、前記第１の累積回転数と前記第２の累積回転数との双方を変数として前記現像剤保持体の磨耗量を算出する冷却装置である。

また、請求項３の冷却装置は、請求項１又は２記載の冷却装置において、前記制御部は、前記ファンを、前記算出部で算出された磨耗量に応じて、磨耗が進むほど高い冷却能力で動作させる冷却装置である。

また、請求項４の冷却装置は、請求項３記載の冷却装置において、前記ファンが、制御に応じて相対的な高速回転と低速回転とを行うものであって、前記制御部は、前記ファンを、前記算出部で算出された磨耗量が閾値以下の磨耗量のときは相対的な低速回転で回転させ、該閾値を超えると相対的な高速回転で回転させる冷却装置である。

また、請求項５の冷却装置は、請求項３記載の冷却装置において、前記ファンを複数備え、前記制御部は、前記算出部で算出された磨耗量が閾値以下の磨耗量のときは相対的に少ない数のファンを回転させ、該閾値を超えると相対的に多数のファンを回転させる冷却装置である。

また、請求項６の画像形成装置は、
回転する現像剤保持体に帯電、静電潜像の形成、および現像を行って該現像剤保持体上に現像像を形成し該現像像を用紙上に転写および定着する画像形成装置であって、上述した請求項１から５のうちのいずれかの冷却装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。

請求項１の冷却装置によれば、消費電力の低減とファンによる冷却能力との均衡が図られる。

請求項２の冷却装置によれば、累積回転数を第１の累積回転数と第２の累積回転数とに分けない場合よりも、現像剤保持体の磨耗量が高い精度で求められる。

請求項３の冷却装置によれば、現像剤保持体の磨耗の進行に起因する画像形成装置内部の高温化が効果的に抑制される。

請求項４又は請求項５の冷却装置によれば、現像剤保持体の磨耗量に応じたファンの冷却能力の制御が実行される。

請求項６記載の画像形成装置によれば、消費電力の低減とファンによる冷却能力との均衡が図られる。

以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１は、本実施形態の画像形成装置１０の全体構成図である。

本実施形態の画像形成装置は、両面出力用のカラープリンタである。

この画像形成装置１０には、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色用の画像を形成するための画像形成ユニット１Ｋ，１Ｃ、１Ｍ，１Ｙが備えられている。これら画像形成ユニット１Ｋ，１Ｃ、１Ｍ，１Ｙには、図１の矢印Ｂｋ方向，矢印Ｂｃ方向，矢印Ｂｍ方向，矢印Ｂｙ方向にそれぞれ回転する、電子写真方式用の積層型の現像剤保持体１１Ｋ，１１Ｃ、１１Ｍ，１１Ｙがそれぞれ備えられている。各画像形成ユニットの現像剤保持体上には、各画像形成ユニットに対応した色のトナーを含む現像剤による現像像が形成される。ここで、図１の各画像形成ユニットは、現像像の使用に用いられるトナーの色が異なるものの、同じ構成要素を備えた画像形成ユニットである。以下、画像形成ユニットの構成について説明する。

図２は、図１に示す画像形成ユニットの構成を表した図である。

図２に示す画像形成ユニット１は、図１の画像形成ユニット１Ｋ，１Ｃ、１Ｍ，１Ｙを代表させたものであり、同様に、図２に示す現像剤保持体１１は、図１の現像剤保持体１１Ｋ，１１Ｃ、１１Ｍ，１１Ｙを代表させたものである。

図２に示す現像剤保持体１１は、不図示の機構で図２の矢印Ｂ方向に回転するものであり、この現像剤保持体１１の周囲には、帯電器１２、現像器１３Ｋ、およびクリーニングブレード１５が設けられている。画像形成ユニット１は、これら現像剤保持体１１、帯電器１２、現像器１３、およびクリーニングブレード１５により構成されており、これら、現像剤保持体１１、帯電器１２、現像器１３、およびクリーニングブレード１５と同じものが図１の各画像形成ユニットに備えられている。

現像剤保持体１１は、図２の矢印Ｂ方向（図１の矢印Ｂｋ方向，矢印Ｂｃ方向，矢印Ｂｍ方向，矢印Ｂｙ方向を代表させた方向）に回転する。帯電器１２は、現像剤保持体１１に当接して現像剤保持体１１の回転に従動回転しながら現像剤保持体１１を帯電する。帯電器１２によるこの帯電により、現像剤保持体表面の電位は所定の電位となる。ここで、この帯電では、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電電圧で現像剤保持体を帯電する方式が採用されている。図２の画像形成ユニット１の下側には、帯電した現像剤保持体１１に向けてレーザ光を照射することで現像剤保持体１１上に電位が周囲の電位と異なる静電潜像を形成する露光部１００が備えられており、現像器１３は、帯電したトナーを含む現像剤を静電潜像に静電的に付着させることで静電潜像を現像する。これにより、現像剤保持体１１上に現像像が形成される。ここで、現像器１３内には、図２に垂直な方向を回転軸として互いに反対方向に回転する２本のオーガ１３０が設けられており、この２本のオーガ１３０は、現像剤を攪拌しながら、図２に垂直な方向について互いに反対方向に現像剤を搬送する。現像剤中のトナーはこの搬送の際に帯電し、この帯電したトナーが、上述した静電潜像の現像に用いられる。また、図２の画像形成ユニット１の上側には、現像剤保持体１１に当接して図２の矢印Ａ方向に移動する中間転写ベルト２が設けられており、この中間転写ベルト２は、現像剤保持体１１上で形成された現像像の転写（１次転写）を受けて１次転写像を運搬する。クリーニングブレード１５は、１次転写後に現像剤保持体１１上に残留したトナーを除去する役割を果たしている。

以上が画像形成ユニットの構成についての説明である。図１に戻って画像形成装置１０についての説明を続ける。

図１の画像形成装置１０には、上述した、画像形成ユニット１Ｋ，１Ｃ、１Ｍ，１Ｙ、中間転写ベルト２、および露光部１００に加え、中間転写ベルト２上の１次転写像の用紙への２次転写が行われる２次転写ロール対３、用紙上に転写された未定着の２次転写像を用紙に定着させる定着装置４が備えられている。また、画像形成装置１０には、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色成分のトナーを、不図示の機構で各画像形成ユニットに供給する４つのトナーカートリッジ５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙや、用紙７を蓄えるトレイ７０や、中間転写ベルト２を駆動する駆動ロール３０も備えられている。中間転写ベルト２は、この駆動ロール３０から駆動力を受けながら第１の２次転写ロール３ｂと駆動ロール３０とに張架された状態で図１の矢印Ａ方向に循環移動する。中間転写ベルト５は、第１の２次転写ロール３ｂにより第２の２次転写ロール３ａに押し付けられており、上述した２次転写ロール対９は、これら第１の２次転写ロール３ｂと第２の２次転写ロール３ａとによって構成される。

また、画像形成装置１０には、定着装置４や４つの画像形成ユニットといった画像形成装置１０内の各部に電力を供給する電源基板６、画像形成装置１０内の温度を測定する温度センサ８、冷却用の第１ファン１０１、第２ファン１０２、および第３ファン１０３の３つのファンも設けられている。電源基板６の電力供給先の中でも、各画像形成ユニット内の帯電器は帯電のために高電圧を必要とするため、帯電器に対しては多量の電力が供給される。ここで、電源基板６は、電力供給の際に発熱しやすく、３つのファンのうち第１ファン１０１は主に電源基板６の冷却を担当している。残りの第２ファン１０２および第３ファン１０３の２つのファンは、画像形成装置１０の内部全体の冷却を担当している。これらの３つのファンも電源基板６から電力の供給を受けて回転するものであり、与えられる電圧が高いほど高速度で回転して高い冷却能力を発揮する。ここで、画像形成装置１０には、図１には不図示の制御基板が備えられており、この制御基板により、電源基板６から電力の供給制御をはじめ、画像形成装置１０内の各部の制御が行われる。従って、３つのファンの回転制御もこの制御基板により実行される。この制御基板について後述する。

次に、この画像形成装置１０における画像形成の動作について説明する。

まず、４つの画像形成ユニット内の現像剤保持体１１Ｋ，１１Ｃ、１１Ｍ，１１Ｙは、それぞれの画像形成ユニット内の帯電器によりそれぞれ帯電される。次に、帯電した各現像剤保持体上に露光部１００がレーザ光を照射することで各画像形成ユニット内の現像剤保持体上に各色用の静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各画像形成ユニット内の現像器によって、各画像形成ユニットに対応した色のトナーを含む現像剤で現像されて各色の現像像が形成される。このようにして各画像形成ユニットごとに形成された各色の現像像は、各現像剤保持体に対応した１次転写ロール１１０Ｋ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｙにおいて、中間転写ベルト２上に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の順に順次転写（１次転写）されて重ね合わされていき、多色の１次転写像が形成される。そして、この多色の１次転写像は、中間転写ベルト２により２次転写ロール対３まで運搬されていく。一方、トレイ７０中の用紙７が、上記の多色の１次転写像の形成と呼応して取り出されて、第１搬送ロール対４１ａによって搬送され、さらに位置合わせロール対４０によって用紙７の態勢が整えられる。そして、２次転写ロール対３によって、上述の多色の１次転写像が、搬送されてきた用紙７に転写（２次転写）され、さらに定着装置４によって用紙７上の２次転写像に定着処理が施される。図１においては、この時の用紙搬送路が、上向きの点線矢印で示す経路として示されている。

用紙７の片面だけに画像形成を行う場合は、用紙７はこの用紙搬送路を一回だけ通って定着装置４において２次転写像の定着が行われた後、第２搬送ロール対４１ｂおよび送出ロール対４０ａを通過して、図１の右方向の点線矢印で示すようにそのまま排紙トレイ１０ａに排出される。

用紙７の両面に画像形成を行う場合は、上向きの矢印で示す用紙搬送路を通ることで用紙７の片面に２次転写像の転写および定着が行われた後、排紙トレイ１０ａに排出されずに後戻りして第１の両面用搬送ロール対４０ｂの間を通り、下向きの点線矢印で示す経路を通って下方に搬送される。そして、第２の両面用搬送ロール対４０ｃの間を通った後、第３の両面用搬送ロール対４０ｄにおいて上方に転じて再び２次転写ロール対３に向かう。ここで、用紙７が最初に２次転写ロール対３で転写を受けてから再び２次転写ロール対３の位置に達するまでの間に、中間転写ベルト２上においては、上述した方式で新たな多色の１次転写像の形成が行われている。そして、用紙７が２回目に２次転写ロール対３に達した時に、その新たな多色の１次転写像が、用紙７が１回目に２次転写を受けた時とは反対側の面に２次転写される。そして、その反対側の面上の新たな２次転写像に対して定着装置４により定着処理が施されて、両面に定着像が形成された用紙７が排紙トレイ１０ａに排出される。

以上が、この画像形成装置１０における画像形成の動作についての説明である。

一般に、画像形成装置内の現像剤保持体では、画像形成が繰り返し行われるにつれ、現像剤保持体の表面の磨耗が進んでいく。現像剤保持体の表面が磨耗すると、電源供給側（電源基板）からみた現像剤保持体の実効的な負荷容量が増加し、この結果、現像剤保持体表面電位が所定の電位になるまで現像剤保持体を帯電するのにより多くの電力を要するようになる。特に、接触型の帯電器を用いて、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電電圧で現像剤保持体を帯電する帯電方式では、帯電器との摩擦により現像剤保持体の磨耗が進みやすく、現像剤保持体の磨耗に伴う帯電電力の増加が顕著である。このように、電源基板から供給される帯電用の電力が現像剤保持体の磨耗の進行とともに増加すると、それとともに電源基板の発熱量も増加し、この結果、画像形成装置内が高温になりやすくなる。画像形成装置内部が高温になると、画像形成装置内の各部の動作に不具合が生じる問題や、熱が現像剤に伝わることでトナーが固着しやすくなるといった現像剤の劣化の問題が発生する。

ここで、従来では、画像形成装置内の高温化を回避する方法としては、ファンによる送風が採用されることが多く、この方式では、出力枚数や両面／片面出力などの出力条件が一定であれば、ファンの冷却能力（例えば、ファンの回転速度）も一定に維持されるのが一般的である。しかし、出力条件が一定であっても、画像形成装置内の温度は、現像剤保持体の磨耗量に応じて上昇しやすくなり、ファンの冷却能力を一定に保つ制御では、画像形成装置内部の高温化を回避できないことも起こり得る。ここで、現像剤保持体の磨耗に備えてあらかじめファンの冷却能力を高めに設定しておく（例えば、ファンが回転するときには常に高速度で回転するようにする）ことも考えられるが、この場合、現像剤保持体の磨耗が軽度の期間でも不必要にファンを稼動させることとなり、電力が無駄に消費されることとなりかねない。また、電源基板の温度を検出して電源基板の温度上昇に応じてファンの冷却能力を増加させるという、温度に応じた冷却方式も考えられる。しかし、この方式では、現像剤保持体の磨耗が進んで電源基板の温度が上昇しやすくなっている状況であっても電源基板の温度が充分に上昇するまでファンの冷却能力が低い状態に維持されるため、温度上昇に対して現像剤の劣化の回避が手遅れになってしまうおそれがある。

図１の画像形成装置１０では、４つの現像剤保持体それぞれについて、各現像剤保持体が画像形成装置１０内に組み込まれて使用が開始された時からの累積的な回転数（以下、累積回転数と略す）が計数され、各累積的回転数に基づき各現像剤保持体の磨耗量が算出される。そして、４つの現像剤保持体についての４つの磨耗量のうちの最大の磨耗量（例えば、ブラック用の現像剤保持体１１Ｋの磨耗量が最大であれば、ブラック用の現像剤保持体１１Ｋの磨耗量）に応じて、その最大の磨耗量の値が大きいほど、高い冷却能力が発揮されるように図１の第１ファン１０１、第２ファン１０２、および第３ファン１０３が駆動される。この結果、図１の画像形成装置１０では、消費電力の低減とファンによる冷却能力との均衡が図られることとなり、さらには、現像剤保持体の磨耗の進行に起因する画像形成装置内部の高温化も充分かつ早期に抑えられる。

なお、以下では、４つの現像剤保持体の磨耗量のうちの最大の磨耗量に応じて３つのファンの制御が行われるものとして説明を進めるが、画像形成装置１０の制御基板における制御プログラムの変更により、他の制御方式に設定することも可能である。例えば、４つの現像剤保持体の磨耗量の平均値に応じて３つのファンの制御が行われる制御方式や、最も使用頻度が高いと考えられるブラック用の現像剤保持体１１Ｋの磨耗量に応じて３つのファンの制御が行われる制御方式に変更することもできる。

ここで、図１の第１ファン１０１、第２ファン１０２、および第３ファン１０３について説明する。

図３は、第１ファン１０１、第２ファン１０２、および第３ファン１０３の配置を表した図である。

図３は、図１の画像形成装置１０を図１の上側からみたときの、第１ファン１０１、第２ファン１０２、および第３ファン１０３の配置が示されている。図３では、第１ファン１０１の回転で発生する空気の流れや、第２ファン１０２の回転で発生する空気の流れが、太線矢印で示されている。この太線矢印で示されているように、第１ファン１０１は、図３の右上方から画像形成装置１０内に空気を取り込んで、主に電源基板６に向けて空気を送って冷却する。一方、第２ファン１０２は、図３の左下方から画像形成装置１０内部に空気を取り込んで、図３では第２ファン１０２の右方および上方に向けて空気を流し、画像形成装置１０の内部全体の冷却を行う。また、第３ファン１０３は、図１および図３には不図示のダクトにより画像形成装置１０外部から空気を取り込んで、図１の太線矢印で示す向きに空気を流し、画像形成装置１０内部全体の冷却を行う。

ここで、図３には、３つのファン１０１，１０２，１０３を含め、画像形成装置１０内の各部の制御を行う、上述した制御基板９が示されている。３つのファン１０１，１０２，１０３の制御の際には、制御基板９は、第１ファン１０１については、低速回転と高速回転との２段階の切替制御を行い、第２ファン１０２および第３ファン１０３については、回転と無回転との２段階の切替制御が行われる。上述したように、各ファンの回転速度は各ファンに与えられる電圧に応じて決定されるものであり、上記の各ファンの２段階の制御は、具体的には、第１ファン１０１については、制御基板９が第１ファン１０１の駆動電圧として、第１の所定電圧と、第１の所定電圧よりも高い第２の所定電圧とのいずれの電圧を選択するかで実行され、第２ファン１０２および第３ファン１０３については、制御基板９が、第２ファン１０２および第３ファン１０３に、第３の所定電圧および第４の所定電圧を、それぞれ供給あるいは供給停止することで実行される。

ここで、この制御基板９が、現像剤保持体の累積回転数を計数してその累積回転数にに基づき各現像剤保持体の磨耗量を算出し最大の磨耗量を求める役割も担っており、本実施形態では、制御基板９が、本発明の計数部、算出部、および制御部を兼ねた一例に相当する。また、制御基板９と３つのファンとを合わせたものが本発明の冷却装置の一実施形態である。

以下、画像形成装置１０内の冷却を行うための制御基板９の動作について詳しく説明する。

制御基板９は、画像形成装置１０に電源が投入されている間は、図１の温度センサから、常時、画像形成装置１０内の温度の情報を取得している。また、制御基板９は、画像形成が行われる際の各現像剤保持体の回転数を把握する。このとき、制御基板９は、回転する各現像剤保持体が、各現像剤保持体に当接する帯電器により帯電されている状態であるか、それとも帯電器による帯電が休止されている状態であるかの情報も把握する。そして、帯電されている状態での各現像剤保持体の回転と、帯電が休止されている状態での各現像剤保持体の回転とのそれぞれについて別々に、各現像剤保持体に使用が開始されてからの累積的な回転数を計数する。なお、帯電が休止されている状態での現像剤保持体の回転とは、具体的には、画像形成の直前および直後に行われる調整用の空回転（画像形成に無関係な回転）や、画像形成時における、その画像形成に使用されない色に対応した現像剤保持体が中間転写ベルト２の駆動に従動回転するときの空回転を指している。

このように、帯電されている状態と帯電が休止されている状態とで別々に累積回転数を計数するのは、帯電が休止されている状態よりも現像剤保持体が帯電されている状態の方が現像剤保持体と帯電器との間の摩擦係数が大きくて磨耗が進みやすく、上記の２種類の帯電状態それぞれについて個別に磨耗量への寄与を考慮する必要があるためである。このように２種類の帯電状態で別々に累積回転数を計数してそれぞれの磨耗量への寄与を考慮することで、２種類の帯電状態に無関係に累積回転数を計数してその累積回転数に基づき磨耗量を算出する方式よりも磨耗量の算出精度が向上する。なお、このような帯電状態に応じた摩擦係数の変化は、現像剤保持体表面への放電生成物やトナー粒子の付着に伴う現像剤保持体表面の変化（スパッタリング効果）によるものと考えられる。

制御基板９は、画像形成装置１０内の温度、帯電されている状態での各現像剤保持体の累積回転数、および帯電が休止されている状態での各現像剤保持体の累積回転数に基づき、４つの現像剤保持体それぞれについて、下記の式により磨耗量Ｗ（単位はｐｍ（ピコメートル））を算出する。

Ｗ＝（ｒ_１×ｗ_１＋ｒ_２×ｗ_２）×ｋ ……… （１）
この式（１）で決まる磨耗量Ｗは、現像剤保持体表面における磨耗の深さの推定値を表したものである。ここで、ｒ_１は、現像剤保持体が帯電されている状態での現像剤保持体の累積回転数であり、ｒ_２は、現像剤保持体の帯電が休止されている状態での現像剤保持体の累積回転数である。また、ｗ_１，ｗ_２は、現像剤保持体が一回転するときの現像剤保持体の磨耗量を表す定数であり、ｋは、画像形成装置１０内の温度に応じて決まる値である。ここで、ｗ_１、ｗ_２、およびｋは、現像剤保持体を回転させて磨耗の深さを実測する実験から求められるものである。上述したように、帯電が休止されている状態よりも現像剤保持体が帯電されている状態の方が現像剤保持体の磨耗が進みやすく、このことを反映してｗ_１はｗ_２よりも大きな値となっている。

制御基板９は、式（１）によって算出した４つの現像剤保持体の磨耗量Ｗのうち、最大の磨耗量Ｗを所定の閾値と比較する。上述したように、現像剤保持体を帯電するために電源基板６が帯電器に供給すべき現像剤保持体の帯電電力は、現像剤保持体の磨耗に伴ってが増加するものであり、上記の所定の閾値は、帯電電力が所定の電力量に達して電源基板の発熱量が画像形成装置１０内部の高温化の観点から危惧されるレベルになるときの現像剤保持体の磨耗量である。制御基板９は、最大の磨耗量Ｗがこの閾値を越えたか否かに応じて、３台のファン１０１，１０２，１０３の冷却能力を下記の表１の方式で制御する。

電源基板の発熱量が、画像形成装置１０内部の高温化の観点から危惧されるレベルになりやすい。

上記の表１では、磨耗量Ｗが閾値以下のときの制御内容が「磨耗量が小さい」と記載された欄に記載されており、磨耗量Ｗが閾値を越えたときの制御内容が「磨耗量が大きい」と記載された欄に記載されている。

ここで、画像形成装置１０では、ユーザから指定されたジョブが両面出力のときは電力基板９の負担が特に大きく、このため、現像剤保持体の磨耗がそれほど進んでいない状況でも、電源基板の発熱量が、画像形成装置１０内部の高温化の観点から危惧されるレベルになりやすい。そこで、画像形成装置１０では、両面出力のときには現像剤保持体の磨耗に無関係に３台のファン１０１，１０２，１０３を最大限に利用する方式で、電力基板９や画像形成装置１０内部全体の冷却が実行される。すなわち、両面出力のときには、制御基板９は、電源基板６に、表１に示すように、第１ファン１０１については、上述した第２の所定電圧による高速回転を行わせ、第２ファン１０２および第３ファン１０３については、それぞれ、上述した、第３の所定電圧および第４の所定電圧による回転を行わせる。

一方、ユーザから指定されたジョブが片面出力のときには、上記の最大の磨耗量Ｗが上記の閾値以下である限り電力基板９の負担がそれほど大きくなく、このため、制御基板９は、表１に示すように、第１ファン１０１については上述した第１の所定電圧による低速回転を行わせ、第２ファン１０２および第３ファン１０３については、それぞれ、無回転の状態に維持する。しかし、片面出力であっても、上記の最大の磨耗量Ｗが上記の閾値を越えると、電源基板の発熱量が、画像形成装置１０内部の高温化の観点から危惧されるレベルになりやすい。そこで、ジョブが片面出力であっても、制御基板９は、上記の最大の磨耗量Ｗが上記の閾値を越えると、表１に示すように、第１ファン１０１については、上述した第２の所定電圧による高速回転を行わせ、第２ファン１０２については、上述した第３の所定電圧による回転を行わせる。言い換えれば、この画像形成装置１０では、ジョブが片面出力のときには、上記の最大の磨耗量Ｗが上記の閾値を越えると、冷却に使用されるファンの数が増加するとともに、ファンの回転数も増加することとなる。

このようにして、画像形成装置１０では、現像剤保持体の磨耗量が大きいほど、高い冷却能力での冷却が実行されることとなる。

なお、本実施形態では、ユーザから指定されたジョブが両面出力のときは、現像剤保持体の磨耗に無関係に、３台のファン１０１，１０２，１０３を全部用いた最大の冷却能力で電力基板９や画像形成装置１０内部全体の冷却が実行されたが、これは、あくまでも両面出力のときは概して電力基板９の負担が大きいことを反映した安全策である。本発明では、両面出力であっても、ジョブで要求される出力枚数が少ないといった理由で電力基板９の負担が必ずしも大きくはないと考えられる場合には、上記の最大の磨耗量Ｗが上記の閾値を越えないときは、低い冷却能力で３台のファン１０１，１０２，１０３で電力基板９や画像形成装置１０内部全体の冷却を実行し、上記の最大の磨耗量Ｗが上記の閾値を越えたときに３台のファン１０１，１０２，１０３を全部用いた最大の冷却能力で電力基板９や画像形成装置１０内部全体の冷却を実行する制御が行われてもよい。

以下では、現像剤保持体の磨耗量に応じた、ファンの冷却能力制御の効果を具体的な実験に基づいて説明する。

この実験は、画像濃度が、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色について５％ずつとなっているカラー画像を、両面出力用のカラープリンタを用いて、１日あたり用紙１００００枚の割合で５日間出力する（すなわち、合計用紙５００００枚出力する）実験である。ここで、１日あたり用紙１００００枚の出力は、温度３０度、湿度６５％の高温高湿の環境下で、片面出力で用紙１０００枚に出力するジョブと、両面出力で用紙１０００枚に出力するジョブとを交互に繰り返し行うことで行われた。また、この実験で用いられた両面出力用のカラープリンタは、以下に説明する実施例および比較例のカラープリンタである。
〈実施例〉
実施例のカラープリンタは、図１の画像形成装置１０と同じ構成を有するカラープリンタであって、上述したように、４つの現像剤保持体の磨耗量のうちの最大の磨耗量に応じた、ファンの冷却能力制御が実行されるカラープリンタである。具体的には、上述の表１の方式でファンの制御が実行される。

この実施例のカラープリンタでは、第１ファン１０１、第２ファン１０２、第３ファン１０３の大きさ（広さ）は、いずれも約６０ｃｍ^２である。また、第１ファン１０１には、低速回転の際には上述の第１の所定電圧として２０Ｖの電圧が与えられ、高速回転の際には上述の第２の所定電圧として２４Ｖの電圧が与えられる。また、第２ファン１０２および第３ファン１０３の回転の際には、上述の第３の所定電圧および第４の所定電圧として２４Ｖの電圧が与えられる。また、実施例のカラープリンタでは、上述の式（１）における定数ｗ_１，ｗ_２として、５０ｐｍ，２０ｐｍがそれぞれ用いられている。また、装置内の温度に応じて決まる、式（１）中のｋとしては、温度が１２℃未満では値が「１」であって温度が１２℃以上では値が「０．８」となるものが用いられている。

ここで、この実施例のカラープリンタでは、帯電されている状態での累積回転数ｒ_１、および帯電が休止されている状態での累積回転ｒ_２は、ジョブの数や、各ジョブにおける出力モード（両面出力あるいは片面出力）や、各ジョブにおける出力枚数によって決まるものであり、新品の４つの現像剤保持体を組み込んだ実施例のカラープリンタでは、上記の実験のように、上記のカラー画像を温度３０度の環境下で、片面出力で用紙１０００枚出力するジョブと両面出力で用紙１０００枚出力するジョブとを交互に繰り返す出力を行った場合、出力枚数が７５０００枚に達したあたりで、上述の式（１）における磨耗量Ｗが閾値に達する。

上記の実験に際しては、新品の各色用の４つの現像剤保持体を組みこんで上記の実験と同様の用紙５００００枚分の出力を行った後の実施例のカラープリンタを準備し、このカラープリンタを用いて上記の実験を行った。こうすることで、上記の実験における出力枚数５００００枚の中間である、出力枚数が２５０００枚に達したあたりで各現像剤保持体に磨耗が発生するようになり、上記の実験で、磨耗量に応じた、ファンの冷却能力制御の効果が確認できるようになる。
〈比較例〉
比較例のカラープリンタは、現像剤保持体の磨耗量とは無関係にファンの冷却能力制御が実行される点を除けば、図１の画像形成装置１０と同じ構成を有するカラープリンタである。具体的には、比較例のカラープリンタでは、３台のファン（図１の３台のファン１０１，１０２，１０３と同じ）の冷却能力を下記の表２の方式で制御する。

ここで、表２では、実施例のカラープリンタの制御方式を表した表１と比較しやすいように、現像剤保持体の磨耗量について「磨耗量が小さい」の欄と「磨耗量が大きい」の欄とに分けて制御の内容が記載されているが、表２から明らかなように、「磨耗量が小さい」の欄における３つのファンの制御内容と「磨耗量が大きい」の欄における３つのファンの制御内容とは同じものである。また、この制御内容は、実施例のカラープリンタにおける、表１の「磨耗量が小さい」の欄における３つのファンの制御内容と同じである。
［実験結果］
上記の実験を、実施例のカラープリンタ、および比較例のカラープリンタで行ったところ、比較例のカラープリンタでは、５日目に画像濃度が低下して画像不良の状態となった。比較例のカラープリンタの内部の状態を調べたところ、各色の現像器内のオーガ付近でトナーの固着が発生していた。このことから、上記の画像不良は、トナーの固着によるトナー詰まりが原因だと考えられる。

一方、実施例のカラープリンタでは、５日間の間、こうした画像不良は発生しなかった。また、５００００枚の出力後に実施例のカラープリンタの内部の状態を調べたところ、いずれの現像器内でもトナーの固着が発生しておらず、オーガによるトナーの搬送も良好に行われることが確認された。

以上の実験結果から、磨耗量に応じてファンの冷却能力を制御することで、トナーの固着が回避されて良好な画像形成が可能になることが結論できる。

以上が本発明の実施形態の説明である。

以上の説明においては、カラーの両面出力プリンタを例として説明したが、本発明の画像形成装置は、カラーの片面出力プリンタに応用されてもよい。また、モノクロの片面出力プリンタあるいはモノクロの両面出力プリンタに応用されてもよい。また、プリンタ以外にも、コピー機やファックス機に応用されてもよい。

本実施形態の画像形成装置の全体構成図である。 図１に示す画像形成ユニットの構成を表した図である。 第１ファン、第２ファン、および第３ファンの配置を表した図である。

符号の説明

１ 画像形成ユニット
２ 中間転写ベルト
３ ２次転写ロール対
３ａ 第２の２次転写ロール
３ｂ 第１の２次転写ロール
３０ 駆動ロール
４ 定着装置
４０ａ
４０ 位置合わせロール対
４０ａ 送出ロール対
４０ｂ 第１の両面用搬送ロール対
４０ｃ 第２の両面用搬送ロール対
４０ｄ 第３の両面用搬送ロール対
４１ａ 第１搬送ロール対
４１ｂ 第２搬送ロール対
５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙ トナーカートリッジ
６ 電源基板
７ 用紙
８ 温度センサ
９ 制御基板
１０ 画像形成装置
１０ａ 排紙トレイ
１１Ｋ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｙ 現像剤保持体
１２ 帯電器
１３ 現像器
１３０ オーガ
１５ クリーニングブレード
１００ 露光部
１０１ 第１ファン
１０２ 第２ファン
１０３ 第３ファン
１１０Ｋ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｙ １次転写ロール

Claims (6)

1. 回転しながら現像剤による画像を保持する現像剤保持体を備えた画像形成装置内部を冷却する冷却装置であって、
   前記現像剤保持体の累積回転数を計数する計数部と、
   当該画像形成装置内部を空冷するファンと、
   前記計数部によって計数された累積回転数を少なくとも１つの変数として前記現像剤保持体の磨耗量を算出する算出部と、
   前記ファンを、前記算出部で算出された磨耗量に応じた冷却能力で動作させる制御部とを備えたことを特徴とする冷却装置。
2. 当該画像形成装置が、前記現像剤保持体に接触して該現像剤保持体を帯電する帯電器を備え、
   前記計数部が、前記現像剤保持体の累積回転数を、前記帯電器により帯電中の前記現像剤保持体の累積回転数である第１の累積回転数と、前記帯電器による、帯電休止中の前記現像剤保持体の累積回転数である第２の累積回転数とに分けて計数するものであって、
   前記算出部は、前記第１の累積回転数と前記第２の累積回転数との双方を変数として前記現像剤保持体の磨耗量を算出するものであることを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
3. 前記制御部は、前記ファンを、前記算出部で算出された磨耗量に応じて、磨耗が進むほど高い冷却能力で動作させるものであることを特徴とする請求項１又は２記載の冷却装置。
4. 前記ファンが、制御に応じて相対的な高速回転と低速回転とを行うものであって、
   前記制御部は、前記ファンを、前記算出部で算出された磨耗量が閾値以下の磨耗量のときは相対的な低速回転で回転させ、該閾値を超えると相対的な高速回転で回転させるものであることを特徴とする請求項３記載の冷却装置。
5. 前記ファンを複数備え、
   前記制御部は、前記算出部で算出された磨耗量が閾値以下の磨耗量のときは相対的に少ない数のファンを回転させ、該閾値を超えると相対的に多数のファンを回転させるものであることを特徴とする請求項３記載の冷却装置。
6. 回転する現像剤保持体に帯電、静電潜像の形成、および現像を行って該現像剤保持体上に現像像を形成し該現像像を用紙上に転写および定着する画像形成装置であって、
   請求項１から５のうちいずれか１項記載の冷却装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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