JP2006058581A - 画像形成装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】 プロセスカートリッジ内の感光体の画像形成状態が変動して発生する異常画像を防止すると共に、プロセスカートリッジ内のトナーの劣化を防止する。
【解決手段】 表面に静電潜像が形成される像担持体１１及び像担持体１１の静電潜像をトナーによって現像する現像ユニット１２が少なくとも設けられたプロセスカートリッジ４と、プロセスカートリッジ４が着脱可能に装着された状態で記録紙８に画像を転写して定着する装置本体２と、プロセスカートリッジ４内に設けられたファン２３及びヒータ２４と、装置本体２内の温度及び湿度を検知する環境検知センサ２５，２８とを備える。環境検知センサ２５，２８からの検知情報に基づいてプロセスカートリッジ４内のファン２３または／及びヒータ２４の駆動を制御する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、装置本体に装着されるプロセスカートリッジの内部の温度や湿度を適正に保つ機能を備えた画像形成装置およびプロセスカートリッジに関する。

プリンタ、複写機やファクシミリ等の画像形成装置では、画像形成プロセスに用いる感光体やトナーボトル等の部品は消耗等によって使用限界があるため、プロセスカートリッジの形態で供給されている。プロセスカートリッジは、感光体などの像担持体や現像ユニットなどを内部に配置したユニットとなっており、画像形成装置に対して着脱可能となっていることにより、使用者が簡単に、間違いなく、しかもスピーディに必要な部品を交換することが可能となる。

特許文献１には、プロセスカートリッジにＩＣチップ等の記憶手段を設け、記憶手段が記憶している記録紙への累積画像枚数が使用限界画像枚数を超えたとき、プロセスカートリッジの交換を報知する構造とした画像形成装置が開示されている。これにより、部品の適正な管理や保守を行うことが可能となっている。
特開２００２−１６９４３１号公報

一般に、画像形成装置では、装置本体内部の温度、湿度に左右されるものであり、湿度が高い時は雨だれのような異常画像が発生したり、温度の変化に対してトナーの定着性が変動するため、温度データ、湿度データをフィードバックし各種プロセス出力などに補正を加えている。プロセスカートリッジを用いる構造においても同様であり、プロセスカートリッジの内部の温度、湿度が画像品質の劣化やトナーの劣化の原因となる。

上述した特許文献１記載の画像形成装置では、部品の使用限界を記録紙への累積画像枚数によって把握するだけであり、プロセスカートリッジの内部の温度や湿度を好適に制御することはできない。このため、プロセスカートリッジ内の感光体の画像形成状態が変動して異常画像となったり、トナーが劣化する問題を有している。

本発明は、このような問題点を考慮してなされたものであり、プロセスカートリッジ内部の温度や湿度が好適条件となるように制御することにより、画像品質やトナー品質を向上させることが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明の画像形成装置は、表面に静電潜像が形成される像担持体及び像担持体の静電潜像をトナーによって現像する現像ユニットが少なくとも設けられたプロセスカートリッジと、プロセスカートリッジが着脱可能に装着された状態で記録紙に画像を転写して定着する装置本体と、プロセスカートリッジ内に設けられたファン及びヒータと、装置本体内の温度及び湿度を検知する環境検知センサとを備え、前記環境検知センサからの検知情報に基づいてプロセスカートリッジ内のファンまたは／及びヒータの駆動を制御することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置であって、電源プラグのプラグインによって通電されるカートリッジ用電源に前記プロセスカートリッジが接続されており、プロセスカートリッジ内のヒータはカートリッジ用電源から電力が供給されることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置であって、前記環境検知センサがプロセスカートリッジの内部及び装置本体の外面に配置されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明のプロセスカートリッジは、表面に静電潜像が形成される像担持体及び像担持体の静電潜像をトナーによって現像する現像ユニットが少なくとも設けられたプロセスカートリッジにおいて、前記プロセスカートリッジ内に設けられたファンを有し、通常動作モードおよび予熱モードでファンを制御することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載のプロセスカートリッジであって、ヒータをさらに有し、通常動作モードおよび予熱モードで前記ファン及びモータを制御することを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、環境検知センサからの検知情報に基づいてプロセスカートリッジ内のファンまたは／及びヒータの駆動を制御するため、プロセスカートリッジ内部の温度や湿度を好適な条件とすることができる。このため、高品質の画像を形成することが可能となる。

本発明のプロセスカートリッジによれば、熱を機外に放出しないことで定着の温度上昇を助け、消費電力を抑えることができる。

以下、本発明を図示する実施の形態により具体的に説明する。なお、各実施の形態において同一の部材には同一の符号を付して対応させてある。

（実施の形態１）
図１〜図３は、本発明の実施の形態１を示し、図１は画像形成装置の断面図、図２は画像形成装置のブロック図、図３はファンの作動を説明する説明図である。

この実施の形態の画像形成装置１は、図１に示すようにタンデムカラー画像形成装置であって、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びブラック（Ｋ）の４色によって記録紙にカラー画像を形成するようになっている。

画像形成装置１は、図１に示すように、給紙トレー３、プロセスカートリッジ４、中間転写ベルト５及び定着ユニット６が装置本体２の内部に配置されることにより構成されている。

給紙トレー３は、装置本体２の下部に配置されており、出口側に設けられた吸着ローラ７によって記録紙８を１枚ずつ吸着する。吸着された記録紙８は複数のローラからなる搬送路に沿って移動し、中間転写ベルト５によってトナー像が転写された後、定着ユニット６に導入されてトナー像が画像として定着される。画像が定着された記録紙８は、分岐ユニット９を通過した後、装置本体２の外部に配置される。なお、定着ユニット６は、定着ベルト６ａと、定着ファン６ｂと、定着サーミスタ６ｃと、定着ベルト６ａを加熱する定着ヒータ６ｄを有している。定着ベルト６ａが掛け渡される一方のローラには、除電針が取り付けられている。なお、符号１０は、装置本体２の外部に後付けされる両面ユニットである。

プロセスカートリッジ４は、像担持体としての感光体ベルト１１と、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの４色に対応した４つの現像器１２（１２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ）とを備えており、装置本体２に対して着脱可能となっている。

感光体ベルト１１は、複数のローラに無端状となって掛け渡されている。この感光体ベルト１１に対し、レーザ露光ユニットからなる書込ユニット１３が下方に配置されており、書込ユニット１３によって走査されたレーザ光が照射されることにより表面に静電潜像が形成される。

この静電潜像を形成する位置よりも上流側には、帯電チャージャ１５及びクリーニングユニット１６が配置されている。帯電チャージャ１５は、感光体ベルト１１の表面を一様に帯電させることにより静電潜像の形成を可能とする。クリーニングユニット１６は、中間転写ベルト５にトナー像を転写した後に感光体ベルト１１に残存しているトナーを掻き落とし等により除去してクリーニングを行う。

上述したプロセスカートリッジ４において、現像器１２（１２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ）は、駆動クラッチ１７（１７Ｋ、１７Ｙ、１７Ｃ、１７Ｍ）をそれぞれ有しており、駆動クラッチ１７の駆動によって感光体ベルト１１に対し進退移動する。それぞれの現像器１２（１２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ）の内部には、Ｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍのトナーが収容されている。このトナーは、感光体ベルト１１に臨むようにそれぞれの現像器１２に設けられた現像ローラ１８（１８Ｋ、１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ）から感光体ベルト１１に転写される。この転写により、感光体ベルト１１の表面の静電潜像が現像されてトナー像となる。

現像されたトナー像は、中間転写ベルト５に転写された後、記録紙８に転写される。符号２０は、中間転写ベルト５を感光体ベルト１１に押し付けるための１次転写ブラシである。また、符号２１は、記録紙８を中間転写ベルト５に押し付けるための２次転写ローラである。この場合、中間転写ベルト５の走行路上には、中間転写ベルト５に付着したトナーを除去するクリーニングローラ１９が配置されている。

この実施の形態において、プロセスカートリッジ４の内部には、ファン（ＰＣファン）２３及びヒータ２４が配置される。ＰＣファン２３は、現像器１２の上方に位置するように、プロセスカートリッジ４の頂部下面に取り付けられている。ヒータ２４は、感光体ベルト１１と近接した位置に配置されている。これらのＰＣファン２３及びヒータ２４は、ヒータ制御回路が形成されたＣＰＵ３０によって駆動が制御される。なお、ＰＣファン２３及びヒータ２４の配置位置は、図示する形態に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。例えば、ＰＣファン２３をプロセスカートリッジ４の外部に設けても良く、この場合には、プロセスカートリッジ４に送風用の窓を設けることによりプロセスカートリッジ４内の温度調整を行う。

プロセスカートリッジ４の内部に設けられる現像器１２（１２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ）の内部には、環境検知センサとしての温度湿度センサ２５がそれぞれ配置されている。温度湿度センサ２５は、それぞれの現像器１２の内部の温度及び湿度を検知する。

以上に加えて、装置本体２の内部には、外気を装置本体２内に導入及び排出するファン２７が配置され、装置本体２の外部には環境検知センサとしての温度湿度センサ２８が配置されている。この温度湿度センサ２８は装置本体２近辺の温度、湿度を検知することにより装置本体２内部の温度、湿度を検知して作像条件（プロセス条件）などにフィードバックを行うものであり、このためには、装置本体２の内部に配置しても良い。

図２は、以上の構成のブロック図を示し、メインＣＰＵは定着ユニット６内の定着ヒータ６ｄ、定着ファン６ｂ、定着サーミスタ６ｃに接続されると共に、ＰＣファン２３、現像ファン３４、スキャナファン３５及びＰＳＵ３６と接続されている。定着ヒータ６ｄにはＰＳＵ３６から電力が供給される。ＰＳＵ３６はさらに、各ユニットへ電源を供給しており、メインＣＰＵ３３からの制御信号で定着ヒータ６ｄの電源供給のＯＮ／ＯＦＦ制御を行っている。

以上の構成において、プロセスカートリッジ４内の温度湿度センサ２５によりプロセスカートリッジ４内の温度及び湿度が検知される。この検知情報に基づいてＣＰＵ３０は、ＰＣファン２３またはヒータ２４を駆動してプロセスカートリッジ４内の温度や湿度が最適条件となるように調整される。これにより、感光体ベルト１１や各現像器１２内のトナーを好適な状態に保持することができ、感光体ベルト１１による画像形成状態の変動を防止することができると共に、トナーが劣化することを防止することができる。従って、画像品質やトナー品質を向上させることができる。

図３は、現像ファン３４、スキャナファン３５、定着ファン６ｂを含めたこの実施の形態のファン４１の駆動を示す。各種のファン４１はメインＣＰＵに接続されることにより、正転駆動（機外排出）、逆転駆動（機内吸い込み）、回転数の変更を電流値の方向と量を変更することにより制御されている。ファン４１は装置本体２の内部温度が上昇している時は、正転駆動で回転することにより機外に熱を放出する。また、内部温度を一定に保ちたい時（例えば、熱を外部に逃がさないようにする時）等の場合には、ファン４１を逆転駆動させて外気を若干取り込み、外気と機内温度の飽和（均衡）状態とする。従って、通常の動作モード時では機外排出動作とし、予熱モードなどにおいては機内吸い込み動作に切り換えことにより消費エネルギーを抑制することができる。なお、定着ファン６ｂは、供給される電力が定着サーミスタ６ｃの値に基づいて割り出されるようになっている。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２におけるブロック図を示す。この実施の形態では、メインＣＰＵ３３に接続されるＰＳＵ（ＰＳＵ１）３６と独立したサブＰＳＵ（ＰＳＵ２）４３を設けるものである。サブＰＳＵ４３は、プロセスカートリッジ４に電力を供給するものであり、メインスイッチ４４の上流側の位置で電源プラグ４５と接続されている。

このようにサブＰＳＵ４３を電源プラグ４５に接続することにより電源プラグ４５をプラグインするだけでプロセスカートリッジ４に電力を供給することができる。すなわち、プロセスカートリッジ４に対しては、メインスイッチ４４のＯＮ操作以前に電力が供給される。この電力供給により、ＣＰＵ３０がプロセスカートリッジ４内のヒータ２４を駆動することができ、プロセスカートリッジ４内の結露防止を行うことができる。従って、装置本体２内のユニットが駆動する前には、プロセスカートリッジ４が作動可能状態となっており、これにより迅速な立ち上げを行うことができる。

本実施形態によれば、熱を機外に放出しないことで定着の温度上昇を助け、消費電力を抑えることができる。また、定着内温度を正確に把握することで定着の温度上昇を抑え、消費電力を抑えることができる。また、正確にファンを制御することで熱を機外に放出しないで定着の温度上昇を助け、消費電力を抑えることができる。また、結露防止ヒータを適切に制御することで正常なコピー出力を得ることができる。

本発明の実施の形態１における画像形成装置の内部構造を示す断面図である。 実施の形態１の構成を示すブロック図である。 （Ａ），（Ｂ）はファンの作用を示す説明図である。 本発明の実施の形態２の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 装置本体
４ プロセスカートリッジ
５ 中間転写ベルト
６ 定着ユニット
８ 記録紙
１１ 感光体ベルト
１２ 現像器
１８ 現像ローラ
２３ ＰＣファン
２４ ヒータ
２５、２８ 温度湿度計

Claims (5)

1. 表面に静電潜像が形成される像担持体及び像担持体の静電潜像をトナーによって現像する現像ユニットが少なくとも設けられたプロセスカートリッジと、プロセスカートリッジが着脱可能に装着された状態で記録紙に画像を転写して定着する装置本体と、プロセスカートリッジ内に設けられたファン及びヒータと、装置本体内の温度及び湿度を検知する環境検知センサとを備え、前記環境検知センサからの検知情報に基づいてプロセスカートリッジ内のファンまたは／及びヒータの駆動を制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 電源プラグのプラグインによって通電されるカートリッジ用電源に前記プロセスカートリッジが接続されており、プロセスカートリッジ内のヒータはカートリッジ用電源から電力が供給されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記環境検知センサがプロセスカートリッジの内部及び装置本体の外面に配置されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 表面に静電潜像が形成される像担持体及び像担持体の静電潜像をトナーによって現像する現像ユニットが少なくとも設けられたプロセスカートリッジにおいて、
   前記プロセスカートリッジ内に設けられたファンを有し、
   通常動作モードおよび予熱モードでファンを制御することを特徴とするプロセスカートリッジ。
5. ヒータをさらに有し、通常動作モードおよび予熱モードで前記ファンおよびモータを制御することを特徴とする請求項４記載のプロセスカートリッジ。

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