JP2006138947A

JP2006138947A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2006138947A
Application number: JP2004326745A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Hatori; 聡羽鳥
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-11-10
Filing date: 2004-11-10
Publication date: 2006-06-01

Abstract

【課題】装置内全体又は作像ユニット内の温湿度を正確に制御し、安定した画像品質を得ることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体１０上にトナー像を作像するプロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋと、各プロセスカートリッジ２内の温度及び／又は湿度を検出する温湿度センサ２３と、各プロセスカートリッジ２内の温度及び／又は湿度を調整する空調装置２４と、空調装置２４の検出結果に基づき各プロセスカートリッジ２内の湿度及び／又は湿度が所定範囲内になるように空調装置２４を制御する制御部２２とを備える画像形成装置において、温湿度センサ２３がプロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋのうち定着装置５から最も遠い位置にあるプロセスカートリッジ２Ｋ内に設置される。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真方式による複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

電子写真方式による画像形成装置は、その構成が環境変化の影響を受けやすく、特に温度及び湿度による特性変化への対策が大きな技術的課題である。例えば、画像プロセスの主要特性である帯電性やトナーの特性（流動性等）等は湿度により大きく影響され、帯電不良やクリーニング不良等を引き起こし、画像形成不良の原因となっている。また、クリーニングブレードや、紙の搬送・分離に用いられるゴム部品は温度によりその硬度やヤング率等が変化し、クリーニング不良やジャム、重送等の搬送不良の原因となる。また、転写材である紙も、吸湿して腰がなくなることにより搬送性の低下や、乾燥して抵抗値が高くなりすぎることによる転写不良が発生する。

そこで、装置内の温度や湿度を検出する温湿度検出手段と、この温湿度検出手段の検出結果に基づいて装置内の温湿度を調整する温湿度調整手段とを設けた画像形成装置が提案されている。例えば、特許文献１では、装置主要部を略密閉空間として構成し、湿度センサによって検出される機内湿度と所定の最適湿度とを比較し、湿度差がある場合には湿度調整手段によって機内の湿度を調整する画像形成装置が提案されている。特許文献２では、複数の作像ユニットをそれぞれ略密閉空間として構成し、各作像ユニット毎に温湿度センサと温湿度調整手段とを設けた画像形成装置が提案されている。

特開平９−８１０１８号公報特開２００３−２８０４６７号公報

ところが、特許文献１及び特許文献２に記載される画像形成装置においては、温湿度センサと、装置内で熱を発生する熱源との位置関係が考慮されていない。温湿度センサが熱源、例えば熱圧着によりトナー像を定着させる定着装置の近傍に設置された場合には、温湿度センサが熱源から熱の影響を局所的に受ける。そのために、この温湿度センサの検知結果に基づいて温湿度調整手段を稼働させても、装置内や作像ユニット内の雰囲気を画像形成に適した温度又は湿度に制御することが難しい。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、装置内全体又は作像ユニット内の温湿度を正確に制御し、安定した画像品質を得ることができる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の画像形成装置は、像担持体上にトナー像を作像する複数の作像ユニットと、装置内の温度及び／又は湿度を検出する温湿度検出手段と、装置内の温度及び／又は湿度を調整する温湿度調整手段と、該検出手段の検出結果に基づき装置内の湿度及び／又は湿度が所定範囲内になるように該温湿度調整手段を制御する制御手段とを備える画像形成装置において、上記温湿度検出手段が装置内で最も熱を発生する熱源から複数の作像ユニットのうち最も遠い位置にある作像ユニットの近傍に設置されることを特徴とするものである。
請求項２の発明は、像担持体上にトナー像を作像する複数の作像ユニットと、該作像ユニット内の温度及び／又は湿度を検出する温湿度検出手段と、該作像ユニット内の温度及び／又は湿度を調整する温湿度調整手段と、該検出手段の検出結果に基づき該作像ユニット内の湿度及び／又は湿度が所定範囲内になるように該温湿度調整手段を制御する制御手段とを備える画像形成装置において、上記温湿度検出手段が装置内で最も熱を発生する熱源から複数の作像ユニットのうち最も遠い位置にある作像ユニット内に設置されることを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１又は２の画像形成装置において、上記温湿度検出手段が装置内で最も熱を発生する熱源から最も遠い位置にある作像ユニットの近傍又は作像ユニット内に設置され、他の作像ユニットには設置されないことを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項１、２又は３の画像形成装置において、上記熱源から最も遠い作像ユニットは、黒トナーを備える作像ユニットであることを特徴とするものである。
請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４の画像形成装置において、上記熱源は、熱圧着により転写材にトナー像を定着させる定着手段であることを特徴とするものである。
請求項６の発明は、請求項１、２、３、４又は５の画像形成装置において、
上記温湿度調整手段は、デシカント方式の空調装置又はペルチェ素子を用いた空調装置であることを特徴とするものである。
この画像形成装置においては、温湿度検出手段が熱源から最も遠い位置にある作像ユニットの近傍又はこの作像ユニット内に設置されている。そのため、温湿度検知手段は、熱源に近い他のプロセスカートリッジの近傍又は他のプロセスカートリッジ内に設置されている場合に比べ、熱源からの熱の影響を受けにくい状態で装置内の温湿度を検知することが可能となる。

本発明によれば、装置内全体又は作像ユニット内の温湿度を正確に制御し、安定した画像品質を得ることができる画像形成装置を提供できるという優れた効果がある。

以下、本発明を画像形成装置であるフルカラープリンタ（以下、プリンタという）に適用した場合の実施形態について説明する。図１は、このプリンタの内部構成を示す概略構成図である。図１に示すように、このプリンタは、装置本体１内に、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像を形成するための作像ユニットであるプロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋを備えている。以下、各符号の添字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、それぞれイエロー、シアン、マゼンダ、黒用の部材であることを示す。各プロセスカートリッジ２の下方には、各プロセスカートリッジ２により形成されたトナー画像が転写される中間転写ベルト３を備えた中間転写ユニット４を備えている。中間転写ユニット４の下方には、トナー画像を転写紙Ｐに定着する定着手段である定着装置５、転写紙Ｐを定着装置へ搬送する搬送ユニット６を備えている。上記定着装置５は、内部に図示しない熱源を有する加熱ローラ５ａと、これに押圧される押圧ローラ５ｂとから構成され、装置内で最も熱を発する熱源となっている。装置本体１の下部には、転写紙Ｐを収納する引き出し可能な給紙カセット７を備えている。

各プロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋは、ドラム状の感光体１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋ、感光体１０を帯電する帯電ローラ１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｋ、感光体１０に形成された潜像を現像する現像装置１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｋ、感光体１０上の残留トナーをクリーニングするクリーニングブレード１３Ｙ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｋを備える。また、各プロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋは、感光体１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋにレーザ光を照射可能な光学ユニット（図示せず）を備えている。

上記構成のプリンタにおいて、カラー画像を得る行程について説明する。まず、プロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋにおいて、感光体１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋが帯電装置１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｋによって一様に帯電される。その後、光学ユニットにより、画像情報に基づきレーザ光が走査露光されて感光体１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋ表面に潜像が形成される。感光体１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋ上の潜像は、現像装置１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｋの現像ローラに担持された各色のトナーによって現像されてトナー像として可視像化される。感光体１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋ上のトナー像は、中間転写ベルト３上に順次重ねて転写される。一方、上記給紙カセット７内の転写紙Ｐは、給紙カセット７の近傍に配設された給紙ローラ８によって、装置本体１内に搬送され、レジストローラ対９によって所定のタイミングで２次転写部に搬送される。そして、二次転写部において、中間転写ベルト３上に形成されたトナー画像が転写紙Ｐに転写される。トナー画像が転写された転写紙Ｐは、搬送ユニット６によって搬送され、定着装置５の加熱ローラ５ａと加圧ローラ５ｂとの間を通過することで画像定着が行われて機外に排出される。

ところで、本実施形態に係るプリンタにおいては、熱源となる定着装置５からプロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋのうち最も遠い位置にある黒のプロセスカートリッジ２Ｋの上方に、装置本体１内の温湿度を検出する温湿度検出手段である温湿度センサ２０が設けられている。装置本体１の上部には、装置本体１内の雰囲気の温湿度を調整する温湿度調整手段である空調装置２１が設けられている。また、図２に示すように、このプリンタには、温湿度センサ２１の検知結果に基づいて装置本体１内の温湿度が所定の範囲内に入るように空調装置２１の稼働を制御する制御部２２が設置されている。制御部２２は、所定のタイミングで温湿度センサの検知温度を読み込み、この検知温度が所定の範囲内であるか否かを判断する。検知温度が所定範囲内である場合には、空調装置２１の稼働を停止する。検知温度が所定範囲内でない場合には、空調装置２１を稼働させて装置本体１内の温湿度を所定範囲内に制御する。制御部２２は、空調装置２１の制御専用に設けてもよいし、画像形成プロセス全体を制御可能な制御部と兼用としてもよい。なお、空調装置２１による被空調部は、略密閉構造で構成されることが好ましい。ここで、被空調部は、装置本体１内全体としたが、温湿度の影響を最も受けやすいプロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋを個別に空調できるようにしてもよい。

図３は、別の実施形態に係るプリンタの内部構成を示す概略構成図である。なお、図３中、図１に示した部材と同一部材には、同一符号を付し説明を省略する。図３に示すように、定着装置５からプロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋのうち最も離れた位置にある黒のプロセスカートリッジ２Ｋ内の上部に、プロセスカートリッジ２Ｋ内の温湿度を検出する温湿度検出手段である温湿度センサ２３を設けてもよい。装置本体１の上部には、プロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋ内の雰囲気の温湿度を調整する温湿度調整手段である空調装置２４が設けられている。この場合も、制御部２２は、所定のタイミングで温湿度センサ２３の検知温度を読み込み、この検知温度が所定の範囲内であるか否かを判断する。検知温度が所定範囲内である場合には、空調装置２４の稼働を停止する。検知温度が所定範囲内でない場合には、空調装置２４を稼働させてプロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋ内の温湿度を所定範囲内に制御する。なお、空調装置２４による被空調部であるプロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋは略密閉構造で構成されることが好ましい。例えば、プロセスカートリッジ２は、光学ユニットからのレーザ光が入射する範囲となる側板の一部を透明窓で構成し、感光体１０上のトナー像を転写材に転写するための２次転写部のみが開口するように形成する。そして、プロセスカートリッジ２には、空調装置２４と接続される吸気口と排気口とを形成する。

上記空調装置２１、２４には、デシカント方式の空調装置やペルチェ素子を用いた空調装置を用いることができる。図４は、デシカント方式の空調装置の構成例である。図４に示すように、このデシカント方式の空調装置３０は、矢印Ａ方向に回転するデシカントロータ３１と、ヒータ３２及びファン３３とから構成される。デシカントロータ３１の下部では、被空調部からの空調気が矢印Ｂ方向から通過し、その際にデシカントロータ３１によって水分が吸収されて矢印Ｃ方向に通過し、乾燥した空調気をファン３３によって矢印Ｄ方向に送出して被空調部へ戻す。一方、デシカントロータ３１の上部では、ヒータ３２によってデシカントロータ３１中の水分を除去し、高湿気をラジエタ又は機外へ向かって矢印Ｅ方向に排出する。デシカント方式の空調装置３０は、コンプレッサを用いるエアコン等に比べ、小型低騒音を実現することができる。

図５は、ペルチェ素子を用いた空調装置の構成例である。図５に示すように、このペルチェ素子を用いた空調装置４０は、流す電流の方向によって一面が低温に他面が高温になるペルチェ素子４１を吸熱側のフィンユニット４２と発熱側のフィンユニット４３の伝熱板間に挟んで構成されている。吸熱側のフィンユニット４２では、ファン４４によって矢印Ｆ方向に空調気を流通させて冷却し、水分を結露４５として除去する。発熱側のフィンユニット４３では、加熱された空調気がファン４６によって冷却される。ペルチェ素子４１を用いた空調装置４０は、コンプレッサを用いるエアコン等に比べ、小型低騒音を実現することができる。

なお、上記温湿度センサ２０、２３は、温度と湿度の両方を個々に検知することが好ましいが、温度、湿度の少なくとも一方を検知できればよい。上記空調装置２１、２４においても、温度と湿度の両方を個々に制御できることが好ましいが、温度、湿度の少なくとも一方を制御できればよい。例えば、温度と飽和水蒸気量のとの関係は、図６に示すような関連がある。そのため、例えば４０℃のときの飽和水蒸気量は５１．２ｇ／ｍ^２でその時１１．４ｇ／ｍ^２の水蒸気量なら相対湿度は１１．２／５１．２×１００％＝２２％である。２５℃のときの飽和水蒸気量は２２．８ｇ／ｍ^２となり相対湿度は１１．４／２２．８×１００％＝５０％となる。よって、温度を制御することによって湿度も制御することが可能である。

以上、本実施形態に係るプリンタにおいては、温湿度センサ２０がプロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋのうち定着装置５から最も離れた位置にある黒のプロセスカートリッジ２Ｋの近傍に設置されている。そのため、この温湿度センサ２０は、プロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍの近傍に設置される場合に比べ、定着装置５からの熱の影響を直接受けにくい状態で装置本体１内の雰囲気の温湿度を検知することが可能となる。
また、本実施形態に係るプリンタにおいて、温湿度センサ２３がプロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋのうち定着装置５から最も離れた位置にある黒のプロセスカートリッジ２Ｋ内に設置されている。温湿度の影響を受けやすいプリンタ内の部品は、プロセスカートリッジ２内に特に集中して設けられているため、プロセスカートリッジ２内の雰囲気の温湿度をより正確に検知することが要求される。温湿度センサ２３がプロセスカートリッジ３Ｋ内に設置された場合には、プロセスカートリッジ２Ｋの外側に設置される場合に比べ、プロセスカートリッジ２Ｋ内の雰囲気の温湿度をより正確に検知することが可能となる。
また、感光体１０を備え、現像、帯電、クリーニング等を行うプロセスカートリッジ２では、湿度の影響が大きく、一定以下の湿度（相対湿度）に制御することが好ましい。定着装置５から最も遠い位置にある黒のプロセスカートリッジ２Ｋにおいて、相対湿度を一定以下にすることが可能であれば、定着装置５に近づくプロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍでは定着装置５からの熱により相対湿度が黒のプロセスカートリッジ２Ｋに比べ低くなる。つまり、定着装置５から遠いプロセスカートリッジ２Ｋにて、相対湿度の管理ができていれば、他のプロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍでは必然的に相対湿度が一定以下に保たれることになる。よって、温湿度センサ２０、２３を各プロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｃ、２Ｍに設置する必要がなく、一つの温湿度センサ２０、２３だけで機能を満たすことが可能となる。
また、最も熱源から遠いプロセスカートリッジの色を黒とすることにより、最も使用頻度の高い黒のプロセスカートリッジ２Ｋの温湿度を最も正確に制御することが可能となる。
また、一般に、プリンタ内で最も熱を発する部品は、熱圧着で定着をおこなう定着装置である。そのため、温湿度センサ２０、２３を定着装置５から離れた位置に設置することで、温湿度センサ２０、２３が定着装置５から熱の影響を受けにくくなる。
また、デシカント方式の空調装置３０やペルチェ素子を用いた空調装置４０は、コンプレッサを用いるエアコン等に比べ、小型低騒音化を図ることが可能である。

本実施形態に係るプリンタの内部構成を示す概略構成図。同プリンタの制御ブロック図。別の実施形態に係るプリンタの内部構成を示す概略構成図。デシカント方式の空調装置の構成を示す構成図。ペルチェ素子を用いた空調装置の構成を示す構成図。温度と飽和水蒸気量との関係を示す特性図。

符号の説明

１装置本体
２プロセスカートリッジ
３中間転写ベルト
４中間転写ユニット
５定着装置
２０、２３温湿度センサ
２１、２４空調装置
２２制御部

Claims

像担持体上にトナー像を作像する複数の作像ユニットと、装置内の温度及び／又は湿度を検出する温湿度検出手段と、装置内の温度及び／又は湿度を調整する温湿度調整手段と、該検出手段の検出結果に基づき装置内の湿度及び／又は湿度が所定範囲内になるように該温湿度調整手段を制御する制御手段とを備える画像形成装置において、
上記温湿度検出手段が装置内で最も熱を発生する熱源から複数の作像ユニットのうち最も遠い位置にある作像ユニットの近傍に設置されることを特徴とする画像形成装置。
像担持体上にトナー像を作像する複数の作像ユニットと、該作像ユニット内の温度及び／又は湿度を検出する温湿度検出手段と、該作像ユニット内の温度及び／又は湿度を調整する温湿度調整手段と、該検出手段の検出結果に基づき該作像ユニット内の湿度及び／又は湿度が所定範囲内になるように該温湿度調整手段を制御する制御手段とを備える画像形成装置において、
上記温湿度検出手段が装置内で最も熱を発生する熱源から複数の作像ユニットのうち最も遠い位置にある作像ユニット内に設置されることを特徴とする画像形成装置。
請求項１又は２の画像形成装置において、
上記温湿度検出手段が装置内で最も熱を発生する熱源から最も遠い位置にある作像ユニットの近傍又は作像ユニット内に設置され、他の作像ユニットには設置されないことを特徴とする画像形成装置。
請求項１、２又は３の画像形成装置において、
上記熱源から最も遠い作像ユニットは、黒トナーを備える作像ユニットであることを特徴とする画像形成装置。
請求項１、２、３又は４の画像形成装置において、
上記熱源は、熱圧着により転写材にトナー像を定着させる定着手段であることを特徴とする画像形成装置。
請求項１、２、３、４又は５の画像形成装置において、
上記温湿度調整手段は、デシカント方式の空調装置又はペルチェ素子を用いた空調装置であることを特徴とする画像形成装置。