JP2003162204A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 転写材の適切な含水量の制御に繋がる電子写
真装置の転写材収納部の温湿度制御と熱源及びそれに付
随する装置を廃することによるコストの低減と省電力化
を可能とする画像形成装置を提供すること。 【構成】 可視像が形成された転写材を熱により定着す
る定着手段と、転写材を収納する転写材収納部と、転写
材収納部に送風する送風手段と、前記定着手段の近傍に
位置して前記送風手段に送風する空気流通路と、外気を
取り入れて前記空気流通路へ送風する吸引手段とより成
る温湿度制御手段を有し、定着手段より放射・対流・伝
導された熱により前記空気流通路を加熱することによっ
て転写材収納部内の温湿度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可視像が形成され
た転写材を熱により定着する定着手段を備える複写機、
ファクシミリ、レーザービームプリンタ等の画像形成装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、像担持体上に形成された可視画
像（トナー像）を記録紙等の転写材上に転写して画像を
得る複写機やプリンタ等の電子写真装置においては、像
担持体から転写材へのトナーの転写工程における転写性
の安定性や、既にトナーが転写されている転写材を熱及
び圧力により定着させる定着工程での定着性の安定性
は、その転写材そのものの含水量に大きく左右されるこ
とが分かっている。

【０００３】例えば、転写工程においては、転写帯電装
置で発生させる転写電界によりトナーを像担持体から転
写材へ移動させるが、このときの転写材の含水量によっ
て転写材の持つ抵抗値によって様々な問題が発生するこ
とがある。例えば、含水量の高い転写材では、転写材の
抵抗が下がってしまうために転写帯電装置から転写材へ
流れる電流が増大して過剰な電荷がトナーに与えられる
ことにより、トナーが逆に像担持体に引き戻されて所謂
転写抜けと呼ばれる現象が発生する。

【０００４】又、含水量の低い乾燥した紙では、転写材
の抵抗が上がることによりトナーに十分な電荷が与えら
れなくなり、今度は像担持体からトナーを転写材へ引き
寄せることができなくなる所謂転写不良と呼ばれる現象
が発生したりする。又、それ以外にも転写材全体が高抵
抗化することにより、局部的に抵抗の低い点（例えば、
紙の薄い部分）において異常放電が生じ、その部分のト
ナーの転写が行われないというような問題も発生する。

【０００５】又、定着工程においては、加熱及び加圧に
よりトナーを転写材上に圧熱融解させているが、転写材
の含水量が極端に低過ぎる転写材が堅くなって両端部に
皺が発生したり、逆に含水量が高過ぎると定着させるた
めに必要な熱が増大し、結果として定着性が下がり、定
着不良等が生じることがある。このように、電子写真装
置における転写材の含水量は、画質の安定性に大きく関
わる重要な特性であるため、多くの電子写真装置におい
て画質の安定性及びその向上を目的として、転写材の含
水量を制御するために様々な手段が採られている。例え
ば、転写材の収納部（紙カセット、紙デッキ）の底部や
側部に熱源を設け、転写材の含水量又は電子写真装置内
部の湿度を検知するか、若しくはマニュアル操作によ
り、熱源に電力を供給して熱を発生させ、転写材収納部
内部の温度を上昇させて転写材の含水量を制御するとい
う方法が一般的である。

【０００６】又、本出願人が特開平６−２０２４２５号
公報や特開平７−１４０８８１号公報に開示しているよ
うに、電子写真装置の定着装置で発生する無駄な廃熱を
利用して定着装置近辺の空気を取り込み、転写材収納部
に送風することにより転写材の温度を上げ、含水量を下
げるという方法も高湿環境下においては非常に有効であ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、転写材
収納部内に熱源を設置する方法の場合、収納部の加熱専
用の熱源やその制御装置が必要であるためにコストアッ
プや構成の複雑化の原因となるという問題があった。

【０００８】又、近年、エコロジー・省電力化の観点か
ら消費電力の低減が求められているが、一般に転写材収
納部の熱源は夜間も含め常時通電されているケースが殆
どであり、このような消費電力の低減という課題を解決
することは非常に難しい。

【０００９】更に、定着装置近辺の空気を取り込んで転
写材収納部に送風する方法の場合では、別種の問題が生
じる。電子写真装置の定着装置には一般に定着性向上の
ために定着オイルと呼ばれるシリコンオイルが表面に塗
布されており、定着装置が加熱されるとオイルミストと
呼ばれる低分子シリコンとなって定着装置周辺の気体中
に分布する。このオイルミストが転写材収納部内に送り
込まれ、転写材に吸着することにより、画像形成時に転
写材が接触する様々な装置・器具にオイルが転移し、電
子写真装置の像担持体（感光体）や各種帯電装置の汚れ
や汚染の原因となり、長期的には画像形成装置の寿命を
短くする原因となることがあった。

【００１０】又、何れの方法においても、転写材の含水
量が低くなった場合においては対応することが不可能で
あり、この問題に対応するためには転写材収納部に熱源
とは別に加湿器を設ける必要があるが、当然のことなが
ら、これは更なるコストアップや装置の複雑化、大型
化、消費電力の増大化を招き、ユーザーの不利益に繋が
るものであった。

【００１１】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、転写材の適切な含水量の制御
に繋がる電子写真装置の転写材収納部の温湿度制御と熱
源及びそれに付随する装置を廃することによるコストの
低減と省電力化を可能とする画像形成装置を提供するこ
とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、可視像が形成された転写材を熱により定
着する定着手段と、転写材を収納する転写材収納部と、
転写材収納部に送風する送風手段と、前記定着手段の近
傍に位置して前記送風手段に送風する空気流通路と、外
気を取り入れて前記空気流通路へ送風する吸引手段とよ
り成る温湿度制御手段を有し、定着手段より放射・対流
・伝導された熱により前記空気流通路を加熱することに
よって転写材収納部内の温湿度を制御することを特徴と
する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１４】＜実施の形態１＞図１は本発明に係る画像
形成装置の概略断面図であり、図示の画像形成装置は本
発明に従う転写材収納部の温湿度制御手段を具備した電
子写真式プロセスを利用した複写機である。

【００１５】図１において、感光体１は感光層を表面に
有し、矢印方向に回転する電子写真感光体であり、除電
露光装置８で均一に除電露光を受けた後、該感光体１に
近接する一次帯電装置２によって一定の表面電位に均一
に帯電される。ここでは、一次帯電装置２はスコロトロ
ン式コロナ帯電器であり、不図示の高圧電源から電源供
給されている。

【００１６】その後、画像露光３が感光体１上に照射さ
れ、これによって画像情報に対応した静電潜像が形成さ
れる。この画像露光３は、デジタル式複写機或はプリン
タにおいてはレーザー露光又はＬＥＤ露光による反転画
像露光であり、アナログ式複写機においてはハロゲンラ
ンプ若しくは蛍光燈による原稿画像の反射光としての画
像露光である。ここでは、画像露光３は半導体レーザー
により照射されたレーザー光であるものとする。

【００１７】次に、この静電潜像はトナー粒子等の現像
剤を使用する現像装置４によって現像され、可視画像
（トナー像）として形成される。ここで、デジタル式複
写機或はプリンタでは反転現像が行われる。

【００１８】このように感光体１上にトナー像が形成さ
れた後、転写装置５の転写電界によって転写材Ｐ上に転
写される。ここでは、転写装置５はコロトロン式コロナ
帯電器であり、不図示の高圧電源から電源供給されてい
る。又、転写材Ｐは転写材収納部であるカセット１１内
に収納されており、或るタイミングで給紙ローラ９によ
ってピックアップされて転写材Ｐの搬送路に送られ、レ
ジローラ１０によって転写装置５の位置まで搬送され
る。

【００１９】そして、転写後に感光体１上に残った残留
トナーは、その後、クリーニング装置７によって除去さ
れ、感光体１は再び除電露光装置８によって除電露光を
受け、繰り返して作業に供せられる。

【００２０】又、転写帯電装置５によって転写されたト
ナー像が載った転写材Ｐは、除電帯電装置６により除電
され感光体１より分離し、不図示の転写材搬送装置によ
って定着ガイド１６に規制されて定着ローラ１２及び加
圧ローラ１５のニップ部まで搬送される。この両ローラ
のニップ部において加圧・加熱されてトナー像が永久像
として転写材Ｐ上に定着される。ここで、定着ローラ１
２は熱源１３によって加熱されており、定着ローラ１２
の温度制御はサーミスタ１４によって検知された定着温
度に応じて不図示の制御回路によって行われている。こ
の熱源１３による定着ローラ１２の加熱のため画像形成
装置の消費電力の大半が費やされており、定着ローラ１
２の周辺は高温となっている。

【００２１】次に、本発明の特徴である温湿度制御装置
２０を構成する吸引手段と空気流通路及び送風手段につ
いて図２及び図３を用いてそれぞれ説明する。

【００２２】図２は温湿度制御装置２０のみを画像形成
装置の上部より見た図、図３は側部より見たときの図で
ある。

【００２３】先ず、吸引手段は、フィルター２１と吸引
ファン２２及び吸引ダクト２３によって構成されてお
り、吸引ファン２２及びフィルター２１を含む吸引ダク
ト２３により吸引された空気は、空気流通路である加熱
用ダクト２４及び加湿用ダクト２５の何れか、若しくは
両方を通って送風手段である送風ダクト２６に送られ、
送風口２７から転写材収納部であるカセット１１に空気
が送風される。加熱用ダクト２４及び加湿用ダクト２５
は定着ローラ１２の直上に近接して配置されており、定
着ローラ１２より排出される熱を効率的に吸収して各ダ
クト内の温度を上げるように配置されている。

【００２４】又、加湿用ダクト２５は給水口２８を有し
ており、内部に貯水可能な構成になっている。よって、
加熱用ダクト２４においては暖められて相対湿度の低い
空気が生じ、加湿用ダクト２５においては貯水された水
が熱により暖められて気化して相対湿度の高くなった空
気が生じ、それらの空気が送風ダクト２６において混合
し、或る適切な温湿度を持った温風として送風されるこ
とになる。ここで、フィルター２１は吸引された空気中
に含まれる塵等を除去し、送風される空気の汚染を防止
するために取り付けられている。

【００２５】又、吸引ダクト２３と加熱用ダクト２４及
び加湿用ダクト２５との接合位置には調節弁２９ａが取
り付けられ、送風ダクト２６と加熱用ダクト２４及び加
湿用ダクト２５との接合位置には調節弁２９ｂが取り付
けられており、これは加熱用ダクト２４及び加湿用ダク
ト２５へそれぞれ流れる空気の量を調節することにより
混合比を調節する機能を持っている。

【００２６】本実施の形態では、調節弁２９ａ，２９ｂ
はそれぞれ軸中心に５度ずつ１８段階に可動し、加湿用
ダクト２５への入り口を完全に遮蔽して全ての空気が加
熱用ダクト２４へ流れるようになるときの角度を０度と
し、加熱用ダクト２４への入り口を完全に遮蔽して全て
の空気が加湿用ダクト２５へ流れるようになるときの角
度を９０度としている。よって、その０度から９０度の
間の角度においては、或る割合ずつ加熱用ダクト２４及
び加湿用ダクト２５へそれぞれ空気が流れ込み、混合す
るように調節することができる。即ち、調節弁２９ａ，
２９ｂの角度が増える方向は送風される空気の相対湿度
が高くなる方向であり、角度が減る方向は送風される空
気の相対湿度が下がる方向である。

【００２７】本実施の形態においては、図４に示すよう
な温湿度制御１と呼ばれるフローチャートに従い、カセ
ット１１内に設けられている温湿度センサー３０による
検知温度又は湿度に応じて調節弁２９ａ，２９ｂを制御
する。例えば、現在のカセット１１内の相対湿度Ｈ２が
設定された相対湿度Ｈ１に対して５％以上高い場合、調
節弁２９ａ，２９ｂの角度は初期の角度（本実施の形態
では４５度とする）から５度減じ、加熱用ダクト２４の
出入り口が広がり、湿度の低い空気の混入量が増える。
逆にＨ２がＨ１に対して５％以上低い場合、調節弁２９
ａ，２９ｂの角度は５度増え、加湿用ダクト２５の出入
り口が広がり、湿度の高い空気の混入量が増える。又、
Ｈ２がＨ１に対して３０％以上高い場合、急速加湿モー
ドとして、調節弁２９ａ，２９ｂの角度は０度に設定さ
れて加湿用ダクト２５の入り口が完全に遮断され、全て
の空気が加熱用ダクト２４において暖められてから送風
される。逆にＨ２がＨ１に対して３０％以上低い場合、
急速加湿モードとして、調節弁２９ａ，２９ｂの角度は
９０度に設定されて加熱用ダクト２４の入り口が完全に
遮断され、全ての空気が加湿用ダクト２５において多量
の水蒸気を含んでから送風される。又、このときの吸引
ファン２２は１分間全速回転を行っている。

【００２８】そして、カセット１１の湿度が設定湿度の
±５％以内に収まるまでこの制御が行われ、最終的にカ
セット１１内の湿度が設定湿度の±５％以内に収まった
時点で、調節弁２９ａ，２９ｂはその角度を維持するこ
とにより、転写材収納部の湿度を目標とする値に一定に
保つことが可能である。

【００２９】又、吸引ファン２２によって送風される空
気の風量を温湿度センサー９で検知された温湿度に応じ
て制御を行うことにより、目標温湿度へ収束させる時間
の短縮化や、より広い温湿度範囲での制御が図られる。

【００３０】このように、転写材収納部内に熱源を設け
るのではなく、定着ローラ１２から排出される無駄な熱
を有効に利用して適切に温湿度制御して送風することに
よって転写材の含水量の制御が可能となり、更に熱源や
その支持部材、特殊な電源供給装置等を省くことができ
るため、コストダウンと構成の簡素化が図られる。

【００３１】又、通常の複写機又はプリンタは、電源が
ＯＮされている場合は非使用時も定着装置は一定の温度
を保つために熱源はＯＮされており、常に無駄な熱が発
生しているが、この無駄な熱を利用して温湿度制御を行
っているため、感光体及びその近傍の温度維持のために
別に熱源を必要とする画像形成装置に比べて非使用時の
ワッテージが低くて済み、低電力化・省エネルギー化が
図られるというメリットもある。

【００３２】又、オイルミストを含む定着ローラ１２周
辺の空気を導入しないで、発生する熱のみを転写材収納
部に導入することによってオイルミストによる汚染を防
ぎつつ温湿度管理が可能となる。

【００３３】＜実施の形態２＞次に、本発明の実施の形
態２について説明する。

【００３４】本発明は画像形成装置の状態を検知するス
テータス検知手段で得られた結果により、画像形成装置
の状態に応じて送風手段、送風手段、吸引手段又は送風
割合調節手段を制御することにより、画像形成装置の状
態に応じた最適な温湿度制御を行うものである。

【００３５】より具体的には、本発明は実施の形態１に
おいて、図１中のサーミスタ１４によって検知された定
着ローラ１２の表面温度に応じて吸引ファン２２を制御
し、定着ローラ１２の表面温度の低下による定着性の悪
化を防止するものである。

【００３６】一般に、定着ローラ１２の温度はサーミス
タ１４によって検知された温度と、定着ローラ１２の持
つ熱容量から決定された電力を定着ローラ１２の熱源１
３に供給することによって制御されている。ここで、例
えば複写機やプリンタの起動時においては、なるべく短
時間のうちに定着ローラ１２の温度は室温から所望の定
着温度まで上げなければならない。

【００３７】前記実施の形態１においては、加熱用ダク
ト２４及び加湿用ダクト２５に流れ込む空気の量は吸引
ファン２２の回転速度により決定されるが、この両ダク
ト２４，２５に流れ込む空気の量が多く、且つ、その温
度が低い場合、前述のように短時間のうちに定着ローラ
１２の温度を上昇させる必要があるケースにおいては、
流れ込む空気によって冷やされた両ダクト２４，２５が
定着ローラ１２近傍の温度を引き下げ、結果として定着
温度の上昇を阻害する恐れがある。

【００３８】そこで、本実施の形態においては、図５に
示すような温湿度制御２と呼ばれるフローチャートに従
い、サーミスタ１４によって検知された定着ローラ１２
の表面温度に応じて吸引ファン２２の回転速度を制御す
る。例えば、サーミスタ１４によって検知された温度が
起動後１回も設定温度１８０℃に達しない場合、温湿度
センサー３０によって検知された機内の温湿度によらず
吸引ファン２２の回転数は０ｒｐｍとなり、両ダクト２
４，２５に全く空気は流れ込まなくなる。更に、起動後
に最低１回以上は定着ローラ１２の表面温度が設定温度
１８０℃に達している場合、定着ローラ１２の表面温度
が１７０℃以上であれば、温湿度制御２から温湿度制御
１に切り替わり、吸引ダクト２２の回転速度は実施の形
態１のように全速状態で１分間回転した後に次の制御に
入る。これは、定着ローラ１２の温度上昇に要する時間
を短縮化する必要があるのは主に起動時のみであり、そ
れ以外の起動後の非使用時においては前述のように無駄
な熱が排出されているためである。

【００３９】このように、本発明によって定着ローラ１
２の表面温度に応じて吸引ダクト２２を制御することに
より、起動直後の定着温度の上昇を阻害することなく機
内の温湿度管理を容易に行うことが可能となる。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、可視像が形成された転写材を熱により定着する
定着手段と、転写材を収納する転写材収納部と、転写材
収納部に送風する送風手段と、前記定着手段の近傍に位
置して前記送風手段に送風する空気流通路と、外気を取
り入れて前記空気流通路へ送風する吸引手段とより成る
温湿度制御手段を有し、定着手段より放射・対流・伝導
された熱により前記空気流通路を加熱することによって
転写材収納部内の温湿度を制御するようにしたため、転
写材の適切な含水量の制御に繋がる電子写真装置の転写
材収納部の温湿度制御と熱源及びそれに付随する装置を
廃することによるコストの低減と省電力化を実現するこ
とができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の概略断面図であ
る。

【図２】本発明に係る温湿度制御手段２の概略図であ
る。

【図３】本発明に係る温湿度制御手段２の概略図であ
る。

【図４】本発明に係る温湿度制御１のフローチャートで
ある。

【図５】本発明の実施の形態２に係る温湿度制御２のフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１ 感光体（像担持体） ２ 一次帯電装置 ３ 画像露光 ４ 現像装置 ５ 転写装置 ６ 分離装置 ７ クリーニング装置 ８ 除電露光装置 ９ 給紙ローラ １０ レジローラ １１ カセット １２ 定着ローラ １３ 熱源 １４ サーミスタ １５ 加圧ローラ １６ 定着ガイド ２０ 温湿度制御手段 ２１ フィルター ２２ 吸引ファン ２３ 吸引ダクト ２４ 加熱用ダクト ２５ 加湿用ダクト ２６ 送風ダクト ２７ 送風口 ２８ 給水口 ３０ 温湿度センサー Ｐ 転写材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H027 DA12 DA13 DA14 DA50 EA18 EC06 EC20 ED25 EF09 JA11 JA12 JA14 JB13 JB17 2H033 BA29 BB01 CA07 CA08 CA11 CA21 CA41 CA48 CA53 2H072 AB20 BA12 HB01 HB03 HB05

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可視像が形成された転写材を熱により定
   着する定着手段と、転写材を収納する転写材収納部と、
   転写材収納部に送風する送風手段と、前記定着手段の近
   傍に位置して前記送風手段に送風する空気流通路と、外
   気を取り入れて前記空気流通路へ送風する吸引手段とよ
   り成る温湿度制御手段を有し、定着手段より放射・対流
   ・伝導された熱により前記空気流通路を加熱することに
   よって転写材収納部内の温湿度を制御することを特徴と
   する画像形成装置。
2. 【請求項２】 吸引手段と送風手段を繋ぐ前記空気流通
   路が前記定着手段の近傍に位置する加熱用空気流通路
   と、該定着手段の近傍に位置しその内部に水を保持する
   機能及び給水する機能を持つ加湿用空気流通路とに分か
   れており、吸引手段から両空気流通路への送風量の割合
   を調節する送風割合調節手段と、両空気流通路から送風
   手段へと流れる送風量の割合を調節する送風割合調節手
   段の何れか又は両方を有することを特徴とする請求項１
   記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 吸引手段、空気流通路又は送風手段が複
   数に分かれていることを特徴とする請求項１又は２記載
   の画像形成装置。
4. 【請求項４】 転写材収納部の温度又は湿度を測定する
   収納部温湿度測定手段を有し、該収納部温湿度測定手段
   による測定結果に応じて前記送風手段又は吸引手段或は
   送風割合調節手段を制御することを特徴とする請求項
   １，２又は３記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 画像形成装置の状態を検知するステータ
   ス検知手段を有し、該ステータス検知手段の結果に応じ
   て前記送風手段、吸引手段又は送風割合調節手段を制御
   することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の画
   像形成装置。
6. 【請求項６】 前記定着手段の温度を測定する定着温度
   測定手段を有し、該定着温度測定手段の結果に応じて前
   記送風手段、吸引手段又は送風割合手段を制御すること
   を特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の画像形成装
   置。
7. 【請求項７】 前記空気流通路が前記定着手段の上部に
   近接して位置することを特徴とする請求項１〜６の何れ
   かに記載の画像形成装置。