JP2001066934A

JP2001066934A - 加熱装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2001066934A
Application number: JP24098199A
Authority: JP
Inventors: Takeo Tsunemi; 常見　　健夫
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-08-27
Filing date: 1999-08-27
Publication date: 2001-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】特別なヒータへの印加バイアスコントローラ
を必要とせず、安価でかつリップルのほとんど無い安定
した、装置内又は像担持体、若しくは光学系などの装置
内の部材の加熱を行なうことが可能な加熱装置及び画像
形成装置を提供する。【解決手段】潜像を担持する感光ドラム１を備える画
像形成装置内を加熱する加熱装置として、感光ドラム１
の内部に設けられたドラムヒータ１３を備え、このドラ
ムヒータ１３がPositive Temperature Coefficient抵
抗素子を用いていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱装置及び画像
形成装置に関し、特に好適には、像担持体を備える電子
写真方式の画像形成装置及びこのような画像形成装置に
用いられる加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置は広く用いられてい
るが、まず、一例として図６の概略断面図をもとにその
動作概略を説明する。図６に、本発明及び従来の画像形
成装置の概略断面図を示す。

【０００３】図６において、１は像担持体としての感光
ドラム１であって、この感光ドラム１の表面は一次コロ
ナ帯電器２によって一様に例えば−７００Ｖに帯電され
る。その後、原稿に対応した画像露光であるレーザ露光
３が感光ドラム１上に照射されて感光ドラム１上に静電
潜像が形成される。

【０００４】次いで現像装置４によって上記静電潜像が
現像されてトナー像として顕像化され、このトナー像
は、レジストローラ対２２により所定のタイミングで給
送される転写材Ｐに、感光ドラム１に対向配置された転
写帯電器８によって転写される。

【０００５】そして、トナー像の転写を受けた転写材Ｐ
は分離帯電器９によって感光ドラム１から分離された
後、定着装置１０に搬送され、定着装置１０でトナー像
の定着を受けることによって最終画像が得られる。

【０００６】なお、感光ドラム１上に残留した転写残ト
ナーはドラムクリーニング装置１１により除去され、更
に前露光ランプ１２による光照射によって残留電位が除
電されて次の画像形成に備えられる。

【０００７】なお、転写材Ｐは本例では３つの収納部
（カセット）２４，２５及び２６より選択されて給送さ
れる。手差しトレイ２３は最小給紙サイズのものから最
大給紙サイズの間の任意のサイズの転写材が収納及び給
紙できるようになっている。

【０００８】従来、上記のような画像形成装置において
は、例えば、冬などの低温環境に電源オフの状態で一晩
以上放置された画像形成装置内部の部品は冷えきってい
るため、電源オンにした直後は、感光ドラムやミラーや
レンズ等が結露することがある。

【０００９】この結果、ミラーやレンズ等において乱反
射及び複屈折などが起こって画像露光に異常をきたして
感光ドラム上の静電潜像が正しく形成されなかったり、
また、たとえ画像露光が正しく照射されたとしても感光
ドラム表面が結露しているとやはり静電潜像が正しく形
成されず最終的に得られる画像がぼやけたものになって
しまうという現象が生じる。

【００１０】また、これとは別に帯電露光現像、転写及
びクリーニングといった画像形成プロセスを長期間反復
することによって感光体表面は、湿度に敏感になり、水
分を表面に吸着しやすくなる。その結果、表面抵抗が下
がるために表面電荷が横方向に移動することによって画
像がぼやけるといういわゆる画像流れという問題を引き
起こしてしまう。

【００１１】この現象は特に湿度の高い時に顕著に表わ
れる。この理由として、一次帯電器や転写・分離帯電
器、あるいは現像〜転写間や、転写・分離〜クリーナ間
に主に現像剤の帯電を補助するために用いられる補助帯
電器などに用いられるコロナ放電器により生じたオゾン
やオゾン生成物が、感光体表面に付着したり現像剤に含
まれる樹脂や添加物又は転写紙に含まれる添加剤等が付
着し、これが水分を付着するものと考えられている。

【００１２】そこで、従来技術では、上記不具合を回避
すべく、光学系近傍や感光ドラム内部や近傍にヒータを
設けて加熱することにより、上記各種付着物の水分吸着
を抑制し、画像流れの発生を防止する方策がとられてい
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来技術
では、通常感光ドラム内部や近傍に設けられた温度セン
サの出力に基づいて電熱線などのヒータへの印加バイア
スをコントロールするヒータバイアスコントローラがヒ
ータへの印加バイアスをオン・オフ制御して感光ドラム
表面温度が常に一定範囲にあるようにしている。

【００１４】しかしながら、印加バイアスをオン・オフ
制御しているために制御温度にリップルが生じ、そのた
め感光体の感度や帯電電位が変化して、画像毎にその濃
度にムラが生じるという欠点があった。

【００１５】また、温度センサや印加バイアスコントロ
ーラを必要とするために、装置全体のコストアップ及び
装置の大型化という問題も生ずる。

【００１６】制御バイアスのリップルを小さくするた
め、オン・オフ制御ではなく、印加バイアス値を連続
的、若しくは段階的に制御することも技術的には可能で
あるが、印加バイアスコントローラ、高圧電源の複雑
化、大型化及びコストアップという問題を招いてしま
う。

【００１７】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、特別なヒータへの印加バイアスコントローラを必要
とせず、安価でかつリップルのほとんど無い安定した、
装置内又は像担持体、若しくは光学系などの装置内の部
材の加熱を行なうことが可能な加熱装置及び画像形成装
置を提供することを目的とする。

【００１８】また、画像形成装置本体の電源スイッチを
オンにした場合、若しくはスタンバイモード、予熱モー
ド等複数のモードを有して、動作モードが切り替わった
場合にも、制御温度のリップルがほとんど無く、かつ所
定時間内に光学系や感光ドラム等を速やかに所定温度に
到達させることが可能な加熱装置及び画像形成装置を提
供することを目的とする。

【００１９】また、画像形成装置本体内、若しくは周囲
環境が画像流れ等の発生しやすい状況にある時において
のみ、画像形成装置本体の電源スイッチをオンにした
時、若しくはスタンバイモード、予熱モード等複数のモ
ードを有する場合に動作モードが切り替わった時に、制
御温度のリップルがほとんど無く常に画像流れ等を発生
させないように速やかに所定温度に光学系や感光ドラム
等を到達させることにより、必要以上に印加バイアスを
大きくして、もれ電流や放射ノイズ等の弊害や、制御温
度のリップル及びヒータの耐久寿命を低下させることの
ないようにすることが可能な加熱装置及び画像形成装置
を提供することを目的とする。

【００２０】さらに、画像形成装置本体の連続動作時等
に装置本体の発する熱による昇温が起こる場合に、必要
以上に温度が上がるのを防止するように加熱装置の発熱
量を制御することが可能な加熱装置及び画像形成装置を
提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る加熱装置は、潜像を担持する像担持体
を備える画像形成装置内を加熱する加熱装置において、
該加熱装置がPositiveTemperature Coefficient抵抗素
子を用いていることを特徴とする。

【００２２】また、前記加熱装置が、前記像担持体の近
傍に配置され、該像担持体の加熱をも行なうことを特徴
とする。

【００２３】また、前記画像形成装置が、前記像担持体
を照射する光を導く、少なくとも１以上のレンズにより
構成される光学系を備え、前記加熱装置が、前記光学系
の近傍に配置され、該光学系の加熱をも行なうことを特
徴とする。

【００２４】また、前記画像形成装置本体の電源スイッ
チをオンにした後の所定時間、前記Positive Temperat
ure Coefficient抵抗素子への印加バイアスを大きくす
ることを特徴とする。

【００２５】また、前記画像形成装置が備える、スタン
バイモード、若しくは予熱モードその他の動作モードが
切り換えられた後の所定時間、前記Positive Temperat
ureCoefficient抵抗素子への印加バイアスを大きくする
ことを特徴とする。

【００２６】また、前記画像形成装置内の温度、前記画
像形成装置内の湿度、前記像担持体の表面温度及び前記
像担持体を照射する光を導く、少なくとも１以上のレン
ズにより構成される光学系の温度うちの少なくとも１つ
を検知する環境センサを備え、該環境センサにより検知
された値が所定の値の範囲内である場合であり、かつ、
前記画像形成装置本体の電源スイッチをオンにした際
に、所定の時間、前記Positive Temperature Coeffic
ient抵抗素子への印加バイアスの大きさを制御すること
を特徴とする。

【００２７】また、前記画像形成装置内の温度、前記画
像形成装置内の湿度、前記像担持体の表面温度及び前記
像担持体を照射する光を導く、少なくとも１以上のレン
ズにより構成される光学系の温度うちの少なくとも１つ
を検知する環境センサを備え、該環境センサにより検知
された値が所定の値の範囲内である場合であり、かつ、
前記画像形成装置が備える、スタンバイモード、若しく
は予熱モードその他の動作モードが切り換えられた際
に、所定の時間、前記Positive Temperature Coeffic
ient抵抗素子への印加バイアスの大きさを制御すること
を特徴とする。

【００２８】また、前記画像形成装置内の温度、前記像
担持体の表面温度及び前記像担持体を照射する光を導
く、少なくとも１以上のレンズにより構成される光学系
の温度うちの少なくとも１つを検知する温度センサを備
え、前記画像形成装置が動作中である場合に、前記温度
センサの検知結果に基づいて、前記Positive Temperat
ure Coefficient抵抗素子への印加バイアスの大きさを
制御することを特徴とする。

【００２９】また、前記Positive Temperature Coeff
icient抵抗素子が、ＢａＴｉＯ₃（チタン酸バリウム）
を用いて形成されていることを特徴とする。

【００３０】また、前記Positive Temperature Coeff
icient抵抗素子が、Ｖ₂Ｏ₃（三酸化バナジウム）を用い
て形成されていることを特徴とする。

【００３１】さらに、本発明に係る画像形成装置は、前
記像担持体を備え、上記加熱装置により加熱されること
を特徴とする。

【００３２】したがって、本発明によれば、上記構成に
おいて加熱装置としてPositive Temperature Coeffic
ient抵抗素子（以下、ＰＴＣ抵抗素子ともいう。）を使
用している。ＰＴＣ抵抗素子は、上記のようにＰｏｓｉ
ｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉ
ｅｎｔの略で名前の示すとおりに温度上昇に伴って電気
抵抗が増大するが、特に電気抵抗の変化の再現性が良
く、かつ温度係数の大きいものがヒータ材料として用い
られており、現在大きなＰＴＣ効果をもつものとしては
ＢａＴｉＯ₃（チタン酸バリウム）やＶ₂Ｏ₃（三酸化パ
ナジウム）等のセラミックスが知られている。

【００３３】また、最近ＰＴＣ材料粉末を他の材料と混
ぜてペースト状にした後、樹脂シート等にプリントして
作る面状ヒータとしてのＰＴＣヒータも実用化されてい
る。

【００３４】ＰＴＣヒータは、キューリー温度付近で電
気抵抗率が急変し、この温度以上になると、自己加熱に
よって電気抵抗が急増し電流が急減する。この結果、Ｐ
ＴＣヒータの温度はキューリー温度よりわずかに高いと
ころで一定となる。

【００３５】したがって、加熱装置のための温度センサ
や印加バイアスコントローラを必要とせず、制御温度リ
ップルのほとんど無い安定した、装置内、若しくは像担
持体や光学系などの部材の加熱が可能となる。

【００３６】一方、上述したようにＰＴＣ抵抗素子をヒ
ータとして使うことによって種々のメリットを有する加
熱が可能になるものの、ＰＴＣ抵抗素子から感光ドラム
などの被加熱体への熱伝導が悪い場合にはＰＴＣ抵抗素
子は所定温度に比較的早く到達してしまうためにＰＴＣ
抵抗素子への電力入力も小さくなってしまうので、ます
ます被加熱体の温度上昇に時間がかかってしまう。

【００３７】画像形成装置におけるヒータの効果は前述
したように、特に、電源スイッチ投入直後、若しくは動
作モードへの移行直後が重要であるため、温度立ち上が
りが遅いことは大きな問題点となり得る。

【００３８】しかしながら、ＰＴＣ抵抗素子の形状、画
像形成装置の構成上の制約のもとに、ＰＴＣ抵抗素子と
被加熱体との絶縁性確保及び良好な熱伝導性の確保を両
立させることは困難なことが多い。

【００３９】そこで、本発明によれば、上記構成のよう
に、電源スイッチ投入後、若しくは動作モードへの移行
後の所定時間は印加バイアスを大きくすることによって
温度立ち上がりを早くすることができる。

【００４０】一方、上述したように、画像形成装置の電
源スイッチをオンした時、若しくは動作モードが切り替
えられた直後に印加バイアスを大きくすることによっ
て、被加熱体の温度立ち上がりは向上するものの、印加
バイアスアップによる弊害、例えば、ＰＴＣ抵抗素子
からの装置本体へのもれ電流の発生、電圧切替時の電
気ノイズによる画像処理系や制御系への障害、ＰＴＣ
抵抗素子自体の物性変化による制御温度の耐久変動が比
較的大きくなりやすいこと、などがあるため、ＰＴＣ抵
抗素子への印加電圧アップとすることは必要最小限の時
だけ行なうことが望ましい。

【００４１】したがって、本発明によれば、上記構成の
ように所定の時間、温度や湿度などの環境センサの出力
結果に基づいて、ＰＴＣ抵抗素子への印加バイアスを制
御するようにしたため、必要最小限の時だけ印加バイア
スを大きくして温度立ち上がりを早くすることなどが可
能となる。

【００４２】ここで、上記の必要最小限の時とは、上記
所定の時間に、画像形成装置の周囲や内部が低温の状態
にあり、被加熱体を所望の温度に立ち上げるのに比較的
長い時間を要する場合、また、湿度が高く、光学系の結
露や感光ドラム表面が水分を吸着しやすい場合などであ
る。

【００４３】一方、画像形成装置の連続動作時は装置本
体から発生する熱により昇温し、加熱装置による加熱は
不要となることがある。しかしながら装置の昇温によっ
て加熱手段であるＰＴＣ抵抗素子の温度が設定温度を超
えたとしても、ＰＴＣ抵抗素子へ流れる電流が完全にゼ
ロにはならないために過熱して種々の問題の原因となる
こともある。

【００４４】そこで、本発明によれば、画像形成装置の
動作中に、温度センサが温度を検知し、この検知結果に
基づいてＰＴＣ抵抗素子への印加バイアスを制御するこ
とによって、装置各部の過熱を防止することができる。

【００４５】また、低温環境下に放置されていた転写材
を用いた場合など、逆に像担持体表面温度が下がってし
まうような場合には、印加バイアスを大きくしてこれを
防止するようにも制御できる。

【００４６】なお、環境センサの種類・検知内容や設置
場所については特に限定しない。例えば光学系のミラー
等の近傍や、現像器や像担持体のクリーニング手段近
傍、また現像剤収納部や廃現像剤収納・搬送部近傍ある
いは装置機外に設けても良く、さらに検知内容も湿度や
温湿度の両方を検知してその検知結果にもとづいて制御
しても良い。

【００４７】また、印加バイアスの制御の仕方も、オン
・オフ制御や直流電圧・電流の大きさ、交流バイアスの
大きさや全波・半波制御との組み合わせ、周波数制御と
の組み合わせなど種々の制御が可能である。

【００４８】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣
旨のものではない。

【００４９】（第１の実施形態）本発明に係る加熱装置
が適用される画像形成装置の概略については、すでに
「従来の技術」の項で述べた図６に示す画像形成装置を
もとに具現化され、その構成、基本的な動作は前述の説
明と同じであるので、その詳細な説明は省略する。

【００５０】また、本発明に係る加熱装置の第１の実施
形態を具備した画像形成装置が、本発明に係る画像形成
装置の第１の実施形態となるため、以下の説明において
は、本発明に係る加熱装置の第１の実施形態の説明によ
り、本発明に係る画像形成装置の第１の実施形態の説明
も兼ねることとする。このことは、第１の実施形態以外
の、以下に説明する他の実施形態においても同様であ
る。

【００５１】まず、図１を参照して、本発明に係る加熱
装置の第１の実施形態の構造について説明する。図１
に、本発明に係る加熱装置の第１の実施形態が加熱する
像担持体としての感光ドラムの断面図を示す。

【００５２】図１において、感光ドラム１の内部に面状
のＰＴＣ抵抗素子を使用した、加熱装置としてのドラム
ヒータ１３が入っており、印加バイアスの端子は後端側
フランジに接続されている。感光ドラム１の外側近傍に
は、環境センサ、若しくは温度センサとしての温度セン
サ１７が配置されており、感光ドラム表面の温度を検知
するようになっている。ただし、この温度センサ１７
は、湿度を検知する湿度センサと共に用いても、若しく
は置き換えても良い。

【００５３】次に、図１に示される感光ドラム１の後端
につけられている後端フランジを図２に示す。図２に、
図１に示される感光ドラム１の後端につけられている後
端フランジの概略図を示す。

【００５４】図２に示されるように、画像形成装置本体
に取り付けられている接触子１８が後端フランジ１９の
電極部分に当接され、感光ドラム１の回転に合わせて摺
動することによってＰＴＣ抵抗素子を使用したドラムヒ
ータ１３へ給電する。本実施形態においてＰＴＣ抵抗素
子は４０℃で一定になるように素子材料が調整されてい
る。従って、前述の温度センサ１７は温度モニタのため
に配置されているが、無くても良い。

【００５５】ＰＴＣ抵抗素子は例えば粉末状のものをバ
インダーと混ぜ合わせ、樹脂シート上にプリントされた
くし形電極の上に薄く塗布されたものを使用する。

【００５６】ここで、上記ＰＴＣ抵抗素子の一例につい
て、図４を参照して説明する。図４に、図１に示される
加熱装置としてのドラムヒータ１３に用いられるＰＣＴ
抵抗素子の概略図を示す。

【００５７】図４に示されるＰＴＣ抵抗素子は一例であ
り、樹脂シート２０の上に１組のくし形電極２１が互い
に一定の距離をもってプリントされているものである。

【００５８】ただし、本発明に係る加熱装置において
は、電極の形状、間隔及び材質などは種々のものが使用
でき、またＰＴＣ抵抗素子の厚さ及び形状も上記のもの
に限定するものではなく、例えば固体形状のものでも良
い。

【００５９】さて、上記ＰＴＣ抵抗素子を感光ドラムヒ
ータとして用いた場合の感光ドラム１表面の温度の立ち
上がり特性を図３を参照して説明する。図３に、ＰＴＣ
抵抗素子をドラムヒータに用いた場合の、図１に示され
る感光ドラム１表面の温度の立ち上がり特性のグラフを
示す。

【００６０】図３において、縦軸は感光ドラム表面温度
［℃］、横軸は時間［分］を示す。図３の曲線に示さ
れるように、初期２３℃程度の常温にあった場合には、
印加バイアス１００［Ｖ］、５分程度で所定の温度４０
℃に達し、以降ほとんどリップルの無い抵抗制御が可能
となる。

【００６１】ここで、比較例として、従来から広く用い
られている電熱線タイプの感光ドラムヒータ及びその温
度制御特性について、図７及び図８を参照して説明す
る。図７に、従来から広く用いられている電熱線タイプ
の感光ドラムヒータの概略構造図を示し、図８に、図７
に示される感光ドラムヒータの温度特性のグラフを示
す。

【００６２】図７において、樹脂シート上に電熱線を配
置したドラムヒータ１３′を感光ドラム１の内側に曲率
を合わせて入れ、中央空間部を利用して温度センサ１４
と、ドラムヒータ１３′へのバイアスのオン・オフを制
御するコントローラ１５を配置している。

【００６３】コントローラ１５への給電は前述の図２の
後端フランジ１９が使用できる。この場合、温度センサ
１４の検知結果が所定の温度４０℃よりも低くなったら
ドラムヒータ１３′へバイアスを印加し、４０℃を越え
ればバイアスをオフになるように制御される。

【００６４】比較例の温度制御特性は、図８の曲線に
示すように、立ち上がり特性は比較的良いものの、制御
目標温度４０℃に対して常に温度が上下にふれるリップ
ルが生じている。ここで、図８において、縦軸は感光ド
ラム表面温度［℃］、横軸は時間［分］を示す。

【００６５】温度リップルがあると、前述したように感
光体の感度、帯電電位の変化により、画像毎にその濃度
にムラが生じるという問題が生じる。

【００６６】その他画像形成装置各部への弊害、例えば
温度が大きく上にふれた時にクリーニングブレードの硬
度が低下してクリーニング性が低下したり、トナーが融
着するなどの問題が起こることがあり、これらを防止し
ようとすると制御目標温度を下げなければならず、ドラ
ムヒータとしての効果が減少してしまう。

【００６７】以上述べたように、本発明に係る加熱装置
及び画像形成装置の第１の実施形態によれば、像担持
体、若しくは画像形成装置の雰囲気温度を加熱する手段
としてＰＴＣ抵抗素子を使用することにより、温度セン
サや印加バイアスコントローラを必要とせず、制御温度
リップルのほとんど無い安定した、装置内、若しくは像
担持体及び光学系などの装置内の部材の加熱が可能とな
る。

【００６８】（第２の実施形態）前述の第１の実施形態
においては、感光ドラム表面温度の立ち上がり特性は、
図３の曲線に示すように５分程度で所定の温度に達し
ている。

【００６９】これは画像形成装置内の初期温度が２３℃
程度と常温にあった場合であるが、一方初期温度が７．
５℃程度と低温にあった時には、図３の曲線に示すよ
うに、印加バイアス１００［Ｖ］では、所定の温度まで
１０分以上の時間を必要とする。

【００７０】比較例として、従来から広く用いられてい
る電熱機タイプの感光ドラムヒータの温度立ち上がり特
性は、図８の曲線に示すように７．５℃の低温からで
も５〜６分で所定の温度に達している。

【００７１】このように第１の実施形態のようにドラム
ヒータにＰＴＣ抵抗素子を用いた場合には、所定温度に
到達した後では、温度リップルの無い安定した制御が可
能であるが、温度立ち上がりが比較的遅いのが難点であ
る。

【００７２】この原因としては、ＰＴＣ抵抗素子自体の
温度立ち上がり特性は問題無いとしてもＰＴＣ抵抗素子
を塗布し、かつ感光ドラム基体と絶縁する働きをもつ樹
脂シートを介して熱を伝えようとするために、熱伝導率
が悪いためと考えられる。

【００７３】通常、画像形成装置本体は電源スイッチを
オンにした時、あるいは複数のモードを有する場合には
動作モードが切り替えられた時から所定の時間は、定着
装置の加熱のために、５分程度を要することが多い。

【００７４】転写ベルト等の転写材担持体を有する画像
形成装置の場合にはこの時間を利用して清掃を行なった
りする。

【００７５】しかしながら、感光ドラム表面温度の立ち
上がりが遅い場合、画像毎の濃度が変動したり、また感
光ドラム表面温度が所定温度に達するまで画像形成装置
の動作を止める場合には、画像形成装置自体の立ち上が
りのための待ち時間が長くなるなどの欠点がある。

【００７６】また、近年定着装置に無端状薄膜フィルム
を使用して数秒程度で動作可能となるものも実用に供さ
れている。

【００７７】この場合、画像形成装置の立ち上がり時間
は、感光ドラム表面温度の立ち上がり時間が律速となっ
て長くなるか、あるいは温度が立ち上がる前に画像形成
を可能にするならば、上記の濃度変化などの問題がより
顕著になってしまう。

【００７８】そこで、本発明に係る加熱装置及び画像形
成装置の第２の実施形態においては、画像形成装置の電
源スイッチをオンにした時、あるいは複数のモードを有
する場合には動作モードが切り替えられた時から所定の
時間は、ＰＴＣ抵抗素子に印加されるバイアスを大きく
することによって温度立ち上がり特性を改善させること
が可能となる。

【００７９】例えば、印加バイアスを１００Ｖから２０
０Ｖにすることによって、温度立ち上がりは、図３の曲
線から曲線のように改善される。すなわち、図３の
曲線が、本発明に係る加熱装置及び画像形成装置の第
２の実施形態における、感光ドラム表面温度の特性曲線
となる。

【００８０】ここで、上記の所定時間とは、定着装置が
所定の温度に達するまでの時間とすれば画像形成装置の
立ち上がり時間が感光ドラム表面温度で律速になること
はなく、または感光ドラム表面温度が所定の温度まで達
する時間とすれば画像形成装置の動作開始後の温度変化
はほとんど無いので濃度変化も少なくすることができ
る。

【００８１】また、上記所定時間を、例えば５分間など
で一定時間とすることも可能であり、この場合は感光ド
ラム表面温度を測定する手段を持たなくても良い。

【００８２】以上述べたように、本発明に係る加熱装置
及び画像形成装置の第２の実施形態においては、画像形
成装置の電源オン時、若しくは動作モードの移行時から
所定の時間、ＰＴＣ抵抗素子への印加バイアスを大きく
することによって、温度立ち上がり特性を改善すること
が可能になるとともに、所定時間後はもとのバイアスに
戻すのでＰＴＣ抵抗素子から感光ドラムなどへのもれ電
流や電気ノイズの低減及びＰＴＣ抵抗素子自体の物性変
化による制御温度の耐久変動など種々の問題を回避しつ
つ、常に安定した温度制御が可能となる。

【００８３】（第３の実施形態）上記第２の実施形態に
おいては、画像形成装置の電源スイッチがオンになった
時、若しくは動作モードに移行した時から所定の時間、
ＰＴＣ抵抗素子への印加バイアスを大きく切り替えるよ
うに制御した。

【００８４】しかしながら、その制御が効果的に生かさ
れたのは感光ドラム表面温度が比較的低温にある時であ
り、それ以外の時に印加バイアスを上げる必要性は小さ
いだけでなく、もれ電流や電気ノイズやＰＴＣ抵抗素子
の耐久変動等のような前述したような種々の問題を発生
させる。

【００８５】そこで、本発明に係る加熱装置及び画像形
成装置の第３の実施形態においては、図１に示すように
感光ドラム近傍に、感光ドラム表面温度を検知する温度
センサ１７を設け、その検知結果がある温度以下になっ
た時のみ、上記のタイミングでＰＴＣ抵抗素子への印加
バイアスが大きくなるように制御する。

【００８６】このような制御により、本発明に係る加熱
装置及び画像形成装置の第３の実施形態においては、感
光ドラム表面温度が比較的低温になった場合、温度立ち
上がり特性を改善し、その他の場合には不必要に印加バ
イアスを変えないことから、ＰＴＣ抵抗素子から感光ド
ラムなどへのもれ電流や電気ノイズの低減及びＰＴＣ抵
抗素子自体の物性変化による制御温度の耐久変動などの
種々の問題が起きないようにすることができる。

【００８７】（第４の実施形態）前述の第２の実施形態
及び第３の実施形態においては、主に画像形成装置の電
源オン時、若しくは動作モードに移行した時からの温度
立ち上がり特性について述べてきたが、第４の実施形態
では画像形成装置の動作中にＰＴＣ抵抗素子への印加バ
イアスを制御するものである。

【００８８】例えば、画像形成を続けていると、各部モ
ータやランプからの放熱や定着装置からの伝熱・放熱な
どにより、画像形成装置内の温度が上昇する。またこの
現象は一度定着装置を通って温められた転写材が、再び
転写部を通過する両面多重モードの場合には、さらに著
しく、ＰＴＣ抵抗素子の制御温度まで越えてしまうこと
もある。

【００８９】このような場合、感光体の感度変化による
濃度変化や、クリーニングブレードの硬度のダウンによ
るクリーニング不良やトナー融着・固着などといった種
々の問題を生じるため装置内温度の所定の値以下にする
必要がある。

【００９０】装置内温度がＰＴＣ抵抗素子の制御温度を
越えるような場合には、すでに加熱の必要は全く無い
が、ＰＴＣ抵抗素子の特性上、完全な絶縁性になり得な
いため、わずかに電流が流れてしまう。

【００９１】この電流が装置内昇温をより大きなものに
してしまうので、これを防ぐには、印加バイアスを小さ
くするか、ゼロにしてしまえば良い。

【００９２】すなわち所定温度を検知結果が越えた時に
バイアスを小さくしたりゼロにする。あるいは何階段か
または直続的にバイアスを制御しても良い。

【００９３】一方、低温環境下に画像形成装置が設置さ
れていたり、また放置されていた転写材を使用した場合
にほぼ連続して動作させると逆に転写材に感光ドラム表
面の熱が奪われて温度が下がることもある。

【００９４】この場合も感光特性、特に感度の変化によ
って画像濃度が変わったり、クリーニングブレードの硬
度アップによるクリーニング不良といった問題を生じ
る。

【００９５】従って、画像形成動作中に感光ドラム表面
温度が下がってしまった場合にはＰＴＣ抵抗素子への印
加バイアスを大きくして温度が下がらないようにすれば
良い。

【００９６】ここで、本発明に係る加熱装置及び画像形
成装置の第４の実施形態における温度特性について、図
５を参照して説明する。図５に、本発明に係る加熱装置
及び画像形成装置の第４の実施形態における温度特性の
グラフを示す。

【００９７】図５において、縦軸は画像形成中のＰＴＣ
抵抗素子への印加バイアス［Ｖ］、横軸は感光ドラム表
面温度［℃］である。

【００９８】図５の曲線で示すように、感光ドラム表
面温度が４０℃を超えたら印加バイアス５０Ｖ、また４
２．５℃を超えたらゼロにするものであり、昇温時のＰ
ＴＣ抵抗素子への電力供給を抑えることができる。

【００９９】また、低温側は、図５の曲線のように印
加バイアスがアップするように制御してもよく、低温環
境時、また低温環境に放置された転写材使用時の感光ド
ラム表面温度の低下をＰＴＣ抵抗素子への印加バイアス
をアップすることによって防止することもできる。

【０１００】以上述べたように、本発明に係る加熱装置
及び画像形成装置の第４の実施形態においては、感光ド
ラム等の像担持体表面近傍の温度を検知し、その検知結
果にもとづいてＰＴＣ抵抗素子への印加バイアスを制御
することによって、使用環境、状況によらず感光ドラム
表面の温度をほぼ一定値にすることができるので安定し
た画像が得られるとともに、画像形成装置内の過度の昇
温も抑えることができる。

【０１０１】なお、上記第１の実施形態から第４の実施
形態においては感光ドラム表面近傍に温度センサを設け
たが、設置場所や検知内容をこれらに限定するものでは
なく、例えば光学系のミラー等の近傍や、現像器や像担
持体のクリーニング手段近傍、また現像剤収納部や廃現
像剤収納・搬送部近傍あるいは装置機外に設けても良
く、さらに検知内容も湿度や、温度及び湿度の両方を検
知してその検知結果にもとづいて制御しても良い。

【０１０２】また、上記第１の実施形態から第４の実施
形態においては加熱装置としてドラムヒータを想定し、
このドラムヒータが感光ドラムを加熱するとしたが、本
発明に係る加熱装置としては、このようなドラムヒータ
に限定するものではなく、その他にも、例えば、光学系
のミラー等を加熱するものであったり、現像器や像担持
体のクリーニング手段を加熱するものであったり、画像
形成装置の内部全般を加熱するものであったり、又は、
これらを組み合わせて加熱するものであって良い。

【０１０３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る加熱
装置及び画像形成装置によれば、潜像を担持する像担持
体を備える画像形成装置を加熱する加熱装置において、
この加熱装置はＰＴＣ抵抗素子を使用したものであり、
特に像担持体や光学系の近傍に配置して像担持体や光学
系の加熱を行なうことを特徴とする。

【０１０４】したがって、加熱装置のための温度センサ
や印加バイアスコントローラを必要とせず、制御温度リ
ップルのほとんど無い安定した像担持体、光学系などの
加熱が可能となり、結果的に画像流れや露光のボケを防
止し、かつ濃度の安定した画像形成が可能な加熱装置及
び画像形成装置を提供することができる。

【０１０５】また、画像形成装置本体の電源スイッチを
オンにした時、若しくはスタンバイモード、予熱モード
等、複数のモードを有する場合には、動作モードが切り
替えられた時から所定の時間はＰＴＣ抵抗素子への印加
バイアスを大きく制御することを特徴とする。

【０１０６】上記構成により、像担持体表面や光学系の
温度立ち上がりを早くすることができ、また、所定時間
後はもとのバイアスに戻すのでＰＴＣ抵抗素子を像担持
体内部に設置した場合の、もれ電流や電気ノイズの低
減、ＰＴＣ抵抗素子自体の物性変化による制御温度の耐
久変化などの種々の問題を回避しつつ、常に安定した温
度制御が可能な加熱装置及び画像形成装置を提供するこ
とができる。

【０１０７】また、画像形成装置本体内、若しくは画像
形成装置の設置されている周囲環境の温度又は湿度、若
しくは画像形成装置内の特に像担持体表面や光学系近傍
の温度を検知する環境センサを有し、画像形成装置本体
の電源スイッチをオンにした時、若しくはスタンバイモ
ード、予熱モード等、複数のモードを有する場合には動
作モードが切り替えられた時から所定の時間は、環境セ
ンサの検知結果に基づいて、ＰＴＣ抵抗素子への印加バ
イアスを制御することから、特に感光ドラム表面温度や
光学系が比較的低温にあった時には温度立ち上がり特性
を改善し、その他の場合には不必要に印加バイアスを変
えないことによって、もれ電流や電気ノイズやＰＴＣ抵
抗素子の耐久変動等の種々の問題を起きないように、若
しくは抑制することが可能な加熱装置及び画像形成装置
を提供することができる。

【０１０８】また、逆に比較的高温にあって、ＰＴＣ抵
抗素子の加熱が必要無い時には、バイアスをオフにした
り小さくするような制御をしても良く、制御内容を上記
の例に限定するものではない。

【０１０９】さらに、画像形成装置本体内の特に像担持
体表面や光学系近傍の少なくとも温度を検知する温度セ
ンサを有し、画像形成装置の動作中にこの温度センサの
検知結果にもとづいてＰＴＣ抵抗素子への印加バイアス
を制御することから、連続動作中の装置の昇温が問題と
なる場合には印加バイアスを小さくするか、オフにする
ことによって昇温を抑制し、逆に温度が下がってしまう
場合には印加バイアスを大きくするなどの制御を行なう
ことによって、使用環境、状況によらず感光ドラム表面
の温度をほぼ一定値にすることができるので、安定した
画像が得られると共に、画像形成装置内の過度の昇温を
抑えることが可能な加熱装置及び画像形成装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る加熱装置の第１の実施形態が加熱
する像担持体としての感光ドラムの断面図である。

【図２】図１に示される感光ドラムの後端につけられて
いる後端フランジの概略図である。

【図３】ＰＴＣ抵抗素子をドラムヒータに用いた場合
の、図１に示される感光ドラム表面の温度の立ち上がり
特性のグラフである。

【図４】図１に示されるドラムヒータに用いられるＰＴ
Ｃ抵抗素子の概略図である。

【図５】本発明に係る加熱装置及び画像形成装置の第４
の実施形態における温度特性のグラフである。

【図６】本発明及び従来の画像形成装置の概略断面図で
ある。

【図７】従来から広く用いられている電熱線タイプの感
光ドラムヒータの概略構造図である。

【図８】図７に示される感光ドラムヒータの温度特性の
グラフである。

【符号の説明】

１感光ドラム２一次コロナ帯電器３レーザ露光４現像装置８転写帯電器９分離帯電器１０定着装置１１ドラムクリーニング装置１２前露光ランプ１３，１３′ ドラムヒータ１４温度センサ１５コントローラ１７温度センサ１８接触子１９後端フランジ２０樹脂シート２１くし形電極２２レジストローラ対２３手差しトレイ２４，２５，２６収納部Ｐ転写材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】潜像を担持する像担持体を備える画像形
成装置内を加熱する加熱装置において、該加熱装置がPositive Temperature Coefficient抵抗
素子を用いていることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】前記加熱装置が、前記像担持体の近傍に配置され、該像担持体の加熱をも
行なうことを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】前記画像形成装置が、前記像担持体を照射する光を導く、少なくとも１以上の
レンズにより構成される光学系を備え、前記加熱装置が、前記光学系の近傍に配置され、該光学系の加熱をも行な
うことを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱装置。
【請求項４】前記画像形成装置本体の電源スイッチを
オンにした後の所定時間、前記Positive Temperature Coefficient抵抗素子への
印加バイアスを大きくすることを特徴とする請求項１か
ら３のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項５】前記画像形成装置が備える、スタンバイ
モード、若しくは予熱モードその他の動作モードが切り
換えられた後の所定時間、前記Positive Temperature Coefficient抵抗素子への
印加バイアスを大きくすることを特徴とする請求項１か
ら４のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項６】前記画像形成装置内の温度、前記画像形
成装置内の湿度、前記像担持体の表面温度及び前記像担
持体を照射する光を導く、少なくとも１以上のレンズに
より構成される光学系の温度うちの少なくとも１つを検
知する環境センサを備え、該環境センサにより検知された値が所定の値の範囲内で
ある場合であり、かつ、前記画像形成装置本体の電源スイッチをオンにした際
に、所定の時間、前記Positive Temperature Coefficient抵抗素子への
印加バイアスの大きさを制御することを特徴とする請求
項１から５のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項７】前記画像形成装置内の温度、前記画像形
成装置内の湿度、前記像担持体の表面温度及び前記像担
持体を照射する光を導く、少なくとも１以上のレンズに
より構成される光学系の温度うちの少なくとも１つを検
知する環境センサを備え、該環境センサにより検知された値が所定の値の範囲内で
ある場合であり、かつ、前記画像形成装置が備える、スタンバイモード、若しく
は予熱モードその他の動作モードが切り換えられた際
に、所定の時間、前記Positive Temperature Coefficient抵抗素子への
印加バイアスの大きさを制御することを特徴とする請求
項１から６のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項８】前記画像形成装置内の温度、前記像担持
体の表面温度及び前記像担持体を照射する光を導く、少
なくとも１以上のレンズにより構成される光学系の温度
うちの少なくとも１つを検知する温度センサを備え、前記画像形成装置が動作中である場合に、前記温度センサの検知結果に基づいて、前記Positive Temperature Coefficient抵抗素子への
印加バイアスの大きさを制御することを特徴とする請求
項１から７のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項９】前記Positive Temperature Coefficie
nt抵抗素子が、ＢａＴｉＯ₃（チタン酸バリウム）を用いて形成されて
いることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に
記載の加熱装置。
【請求項１０】前記Positive Temperature Coeffic
ient抵抗素子が、Ｖ₂Ｏ₃（三酸化バナジウム）を用いて形成されているこ
とを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の
加熱装置。
【請求項１１】前記像担持体を備え、上記請求項１から１０のいずれか１項に記載の加熱装置
により加熱されることを特徴とする画像形成装置。