JP2006039071A - 湿度制御装置、及びこれを用いたプロセスカートリッジ、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像形成装置における湿度制御の省電力化を図る。
【解決手段】 プロセスカートリッジＰＣ内に取り付けた湿度センサＳによってプロセスカートリッジＰＣ内の湿度を検知し、コントローラボードＣＢに電気信号として伝達する。コントローラボードＣＢでこの電気信号を監視し、プロセスカートリッジＰＣ内の湿度が所定の湿度となるようにファンＦや湿度制御装置ＨＣＵへの供給電力を制御する。駆動には、圧板Ｃ５の上面に設置してある太陽電池ＳＣによって発電させた電力を用い、コントローラボードＣＢを経由して湿度制御装置ＨＣＵやファンＦへ電力を供給する。太陽電池ＳＣで発電する電力が不十分な場合には、主電源ＰＳＵや補助電源装置ＳＰＳＵからも電力を供給し得るように制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ装置、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関し、詳細には画像を形成する作像部周りの雰囲気を湿度制御するようにしたものと、湿度制御装置並びにプロセスカートリッジに関する。

近年、プリンタや複写機等の電子写真方式の画像形成装置では、環境負荷低減のため省エネルギー化が叫ばれている。この省エネルギー化に関しては、エナジースター規格が良く知られており、現在、省エネルギーモードの規格値は、１分あたり２０〜４４枚の複写機については１５Ｗ、４５枚以上の複写機に付いては２０Ｗというように規定されている。

また規格以外に関しても、日本国内の一般オフィスにおける商用電源は１００Ｖ、１５Ａとなっており、それ以上の電力が必要な場合は、電源工事が必要となってしまうので、その意味でも省エネルギー化が必要である。

その反面、電子写真の機能に関しては、高速化、カラー化、高画質化が市場から要求されており、使用環境に依らず、長期に亘って安定した画質を提供することは重要な課題である。

その課題に対して、湿度制御装置を搭載して、作像部の雰囲気を一定環境に保つ手段が従来多々提案されているが、前述のように消費電力に関する制約が厳しくなってゆく中で実装するのは徐々に困難なものとなってきている。

すなわち、従来の提案は、待機時における除湿／加熱装置の制御に関するものであり、湿度制御装置の電力消費に関してはなんら考慮されていないためである。
特開平１０−１４６９９３号公報 特開２００１−２９６７８７号公報 特開２００３−１８３４０号公報 特開２００２−２１５００６号公報

本発明は、上述した従来の問題点にかんがみ、湿度制御の省電力化を図ることを目的とし、またそのような湿度制御装置を備える画像形成装置やプロセスカートリッジを提供することをも目的とする。

本発明の請求項１に係る湿度制御装置は、湿度制御手段と発電装置とを有し、該発電装置から前記湿度制御手段へ作動用の電力を供給可能としてなることを特徴とする。

同請求項２に係るものは、湿度制御手段、主電源装置及び発電装置とを有し、該主電源装置及び該発電装置から前記湿度制御手段へ作動用の電力を供給可能としてなり、前記発電装置の発電量が不十分な時に、前記主電源装置の電力を併用して前記湿度制御手段へ電力を供給可能としてなることを特徴とする。

同請求項３に係るものは、湿度制御手段、主電源装置、補助電源装置及び発電装置とを有し、該補助電源装置及び該発電装置から前記湿度制御手段へ作動用の電力を供給可能としてなり、前記発電装置の発電量が不十分な時に、前記補助電源装置の電力を併用して前記湿度制御手段へ電力を供給可能としてなることを特徴とする。

同請求項４に係るものは、請求項１ないし４のいずれかの湿度制御装置において、前記発電装置が太陽電池であることを特徴とする。

同請求項５に係るものは、請求項４の湿度制御装置において、前記太陽電池が色素増感型太陽電池であることを特徴とする。

同請求項６に係るプロセスカートリッジは、請求項１ないし５の湿度制御装置を用いて湿度制御可能としてなることを特徴とする。

同請求項７に係るものは、請求項１ないし５のいずれかの湿度制御装置を備えてなることを特徴とする。

同請求項８に係るものは、請求項６または７のプロセスカートリッジにおいて、現像剤に重合トナーを用いてなることを特徴とする。

同請求項９に係る画像形成装置は、請求項１ないし５のいずれかの湿度制御装置によって湿度制御可能としてなることを特徴とする。

同請求項１０に係るものは、請求項９の画像形成装置において、現像剤に重合トナーを用いてなることを特徴とする。

同請求項１１に係るものは、請求項６ないし８のいずれかのプロセスカートリッジを着脱可能に備えることを特徴とする。

本発明は、電力供給源を商用電源に限ることなく、発電装置を装備して湿度制御装置の電源として用いることで省エネルギー化に貢献できる。

本発明に係る湿度制御装置は、大まかには、制御対象とする箇所の湿度を検知するセンサ部と、ファンやポンプ等からなる送風部、ペルチェ素子やＳＰＥ膜、中空糸膜等からなる除湿／加湿部から構成する。センサは常時制御対象部の湿度を検知しており、所定の湿度条件から外れたと判断される場合、除湿／加湿部が作動して除湿／加湿を始めるようになっている。除湿／加湿部で除湿／加湿した空気は、送風部の送風装置によって制御対象部へ送る。送風装置は、制御対象部の湿度が所定の湿度条件内か条件外かによってＯＦＦ／ＯＮを繰り返すが、より正確な制御を行う場合、制御対象部における湿度むらを均一にならすために、条件内の場合においてもＯＮ、あるいは微風を送風するように設定してもよい。センサでの湿度検知とその後の除湿／加湿の応答が遅い場合は、所定の湿度環境に安定して制御するのが困難となるため、ＰＩＤ等のコントロールを行うと良い。また発電装置は、さまざまな種類があるが、太陽電池が良い。その理由は、光は日中であれば容易に、また安定して手に入れることが可能であるからである。色素増感型太陽電池を用いれば、ＡＤＦや圧板等ユーザーの目に触れやすい箇所に使用しても外観を損なうこともなく、また、曲げることが可能なため設計自由度が増える。

以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明する。なお以下では、本発明の湿度制御装置を画像形成装置とした実施例と、画像形成装置に取り付けるプロセスカートリッジとした実施例として説明するが、本発明はこのような形態のものには限定されず、種々の装置に適用できる。また、これら画像形成装置、プロセスカートリッジは、現像剤に重合トナーを用い、高画質な画像を出力できるものとし得る。

本発明の湿度制御装置を画像形成装置とした一実施例について、図面を参照して説明する。図１により本実施例の画像形成装置の全体構成から説明すると、胴内排紙型画像形成装置の略中央に画像形成部Ａが配置してあり、この画像形成部Ａのすぐ下方に給紙部Ｂが位置する。必要に応じ別の給紙装置を下部に増設することができる。画像形成部Ａの上方には、排紙収納部Ｄを隔てて原稿を読み取る読み取り部Ｃを配設している。画像形成部Ａと読み取り部Ｃとの空間部が排紙収納部Ｄとしてあり、画像を形成した記録媒体（以下、用紙と言う）を排紙して収納するようにしてある。

画像形成部Ａでは、ドラム状の感光体Ａ１の周囲に、感光体Ａ１の表面に帯電処理を行う帯電装置Ａ２、画像情報を感光体Ａ１の表面にレーザ光で照射する露光装置Ａ８、感光体Ａ１の表面に露光により形成した静電潜像を可視化する現像装置Ａ３、感光体Ａ１上で現像されたトナー像を用紙に転写する転写装置Ａ４、転写後に感光体Ａ１の表面に残留するトナーを除去回収するクリーニング装置（図はクリーニングブレードで示す）Ａ５等がそれぞれ配置してある。なお近年では、メンテナンスの容易さから、感光体Ａ１、帯電装置Ａ２、現像装置Ａ３、クリーニング装置Ａ５等をプロセスカートリッジ（ＰＣ）として１つのユニットに組み込んでいるものが増えている。

また、トナー像を得た用紙上のトナーを定着処理する定着装置Ａ６が用紙の搬送経路での下流側に配置してある。定着装置Ａ６を通過した用紙は、排紙ローラＡ７を経て排紙収納部Ｄへと排紙収納されるようになっている。

一方、給紙部Ｂには未使用の用紙が収容してあり、給紙ローラＢ１の回転により、最上紙を給紙カセットから送り出し、レジストローラＡ９へと搬送する。レジストローラＡ９は、用紙の搬送を一時止め、感光体Ａ１表面のトナー像と用紙の先端との位置関係が所定の位置になるよう、タイミングをとって回転を開始するよう制御する。

読み取り部Ｃでは、コンタクトガラスＣ２上に原稿（不図示）を載置させ、圧板Ｃ５によって読み取り面をコンタクトガラスＣ２へ押しつけて原稿面の読み取りを行う。載置された原稿の読み取り走査を行うために、原稿照明用光源とミラーよりなる読み取り走行体Ｃ１が往復移動するようになっている。この読み取り走行体Ｃ１により走査して得た画像情報は、レンズＣ３の後方に設置したＣＣＤ（Ｃ４）に画像信号として読み込み、その後、デジタル化して画像処理する。そして、画像処理した信号に基づいて露光装置Ａ８のレーザダイオード（不図示）を発光させ、それにより感光体Ａ１の表面に静電潜像を形成する。レーザダイオードからの光信号は、公知のポリゴンミラーやレンズからなる光学系を介して感光体Ａ１に至る。

本実施例の湿度制御は次のように行う。まず、プロセスカートリッジＰＣ内に取り付けた湿度センサＳによってプロセスカートリッジＰＣ内の湿度を検知し、コントローラボードＣＢに電気信号として伝達する。コントローラボードＣＢでは、常にこの電気信号を監視し、プロセスカートリッジＰＣ内の湿度が所定の湿度となるようにファンＦや湿度制御装置ＨＣＵへの供給電力を制御する。例えば、湿度が高いと検知した場合は、湿度制御装置ＨＣＵの除湿力を向上させるために電力を増やし、また、早急にプロセスカートリッジＰＣ内を除湿できるよう風量を増やすため、ファンＦの電力も増やす。すなわち、環境に依らず、安定して画像形成が行えるようになる。

これらの駆動には、圧板Ｃ５の上面に設置してある太陽電池ＳＣによって発電させた電力を用い、コントローラボードＣＢを経由して湿度制御装置ＨＣＵやファンＦへ電力を供給するが、例えば太陽電池ＳＣで発電する電力が不十分な場合には、コントローラボードＣＢはそれを検知し、主電源ＰＳＵや、場合によっては補助電源装置ＳＰＳＵからも電力を供給し得るように制御する。すなわち太陽電池ＳＣの発電力が不十分な時も安定して湿度制御を行える。逆に、太陽電池ＳＣで発電した電力が余る場合には、補助電源装置ＳＰＳＵへ供給して電力を蓄えるような制御も行える。太陽電池ＳＣを用いることで、容易に省電力化が行え、また、発電に廃棄物を生成しないため、クリーンである。さらに、外観を損なうことなく、外装等に太陽電池を設置できる。

次に、本発明の湿度制御装置を上述した画像形成装置に取り付けるプロセスカートリッジＰＣとした実施例を図２を用いて説明する。
本実施例の主な構成は、図１の実施例と同様に、感光体Ａ１を中心として帯電ローラＡ２、現像ローラＡ３、クリーニングブレードＡ５を１つのカートリッジ内に収容したものとなっている。湿度センサＳは筐体内に向けて設置してあり、湿度制御装置ＨＣＵは、プロセスカートリッジＰＣの筐体の内外両方に面するように設置してある。これらセンサＳおよび湿度制御装置ＨＣＵの電気的な入出力は、コネクタ（不図示）を通して先に説明したコントローラボードＣＢと接続してあり、プロセスカートリッジＰＣの着脱に応じて同じく着脱されるものである。この例では、環境に依らず、安定して画像形成が行えるプロセスカートリッジとすることができるようになる。また本実施例では、湿度制御装置ＨＣＵがプロセスカートリッジＰＣと一体であるため、湿度制御装置ＨＣＵの交換性が向上する。

（比較評価例）
上述した２つの本発明の実施例と従来の例を、菱彩テクニカ株式会社製の固体高分子電解質膜（ＳＰＥ膜）を除湿装置として用い、高温多湿環境における画像比較評価を行った結果を下表１に示す。

図３は、従来例装置と本発明装置における、画像形成装置本体、湿度制御装置、主電源、補助電源、発電装置における電力供給形態を示す図である。図において、実線が主たる電力供給を、一点鎖線が待機電流を、点線が小量の電力供給を示す。

従来例は湿度制御を行っておらず、スタート時に像流れと呼ばれるぼやけた画像が出力されたのに対し、本発明の実施例では、いずれもスタート時から良好な画像を得ることができた。また従来例では、画像を出力することで像流れは徐々に回復していったが、本発明の実施例では一貫して良好であった。

本発明の第１実施例の概念図である。 本発明の第１実施例の概念図である。 比較評価での従来例装置と本発明装置における、画像形成装置本体、湿度制御装置、主電源、補助電源、発電装置における電力供給形態を示す図である。

符号の説明

Ａ 画像形成部
Ａ１ 感光体
Ａ２ 帯電装置
Ａ３ 現像装置
Ａ４ 転写装置
Ａ５ クリーニング装置（クリーニングブレード）
Ａ６ 定着装置
Ａ７ 排紙ローラ
Ａ８ 露光装置
Ａ９ レジストローラ
Ｂ 給紙部
Ｂ１ 給紙ローラ
Ｃ 読み取り部
Ｃ１ 読み取り走行体
Ｃ２ コンタクトガラス
Ｃ３ レンズ
Ｃ４ ＣＣＤ
Ｃ５ 圧板
Ｄ 排紙収納部
ＰＣ プロセスカートリッジ
ＰＳＵ 主電源装置
ＳＰＳＵ 補助電源装置
ＣＢ コントローラボード
ＨＣＵ 湿度制御装置
Ｓ 湿度センサ
ＳＣ 太陽電池

Claims (11)

1. 湿度制御手段と発電装置とを有し、該発電装置から前記湿度制御手段へ作動用の電力を供給可能としてなることを特徴とする湿度制御装置。
2. 湿度制御手段、主電源装置及び発電装置とを有し、該主電源装置及び該発電装置から前記湿度制御手段へ作動用の電力を供給可能としてなり、前記発電装置の発電量が不十分な時に、前記主電源装置の電力を併用して前記湿度制御手段へ電力を供給可能としてなることを特徴とする湿度制御装置。
3. 湿度制御手段、主電源装置、補助電源装置及び発電装置とを有し、該補助電源装置及び該発電装置から前記湿度制御手段へ作動用の電力を供給可能としてなり、前記発電装置の発電量が不十分な時に、前記補助電源装置の電力を併用して前記湿度制御手段へ電力を供給可能としてなることを特徴とする湿度制御装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかの湿度制御装置において、前記発電装置が太陽電池であることを特徴とする湿度制御装置。
5. 請求項４の湿度制御装置において、前記太陽電池が色素増感型太陽電池であることを特徴とする湿度制御装置。
6. 請求項１ないし５の湿度制御装置を用いて湿度制御可能としてなることを特徴とするプロセスカートリッジ。
7. 請求項１ないし５のいずれかの湿度制御装置を備えてなることを特徴とするプロセスカートリッジ。
8. 請求項６または７のプロセスカートリッジにおいて、現像剤に重合トナーを用いてなることを特徴とするプロセスカートリッジ。
9. 請求項１ないし５のいずれかの湿度制御装置によって湿度制御可能としてなることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項９の画像形成装置において、現像剤に重合トナーを用いてなることを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項６ないし８のいずれかのプロセスカートリッジを着脱可能に備えることを特徴とする画像形成装置。