JP2014157251A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】像担持体周辺に存在するトナーの沈殿や凝集を起こすことなく、像担持体表面を長手方向に均一に、且つ、効率良く加熱して画像流れの発生を効果的に抑制できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、像担持体と、現像装置と、クリーニング装置と、発熱体と、を備える。発熱体は、像担持体の長手方向全域に対向する基板と、基板上に実装される複数の抵抗チップとを有し、発熱体により加熱された像担持体の表面温度分布が均一となるように、抵抗チップの抵抗値若しくは配置間隔の少なくとも一方を基板の長手方向において変化させている。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に関し、特に、感光体ドラムに付着したイオン生成物が大気中の水分を取り込むことで発生する画像流れを抑制する方法に関するものである。

近年、電子写真プロセスを用いた画像形成装置の像担持体として、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体ドラムが広く用いられている。ａ−Ｓｉ感光体ドラムは、高硬度で優れた耐久性を有しており、長期間使用後も感光体としての特性がほとんど劣化せず高画質が保持できる。そのため、ランニングコストも低く取り扱いも容易であるとともに、環境に対する安全性も高い優れた像担持体である。

このようなａ−Ｓｉ感光体ドラムを用いた画像形成装置においては、その特性から画像流れが発生しやすいことが知られている。帯電装置を用いて感光体ドラム表面の帯電を行うと、感光体ドラム表面に窒素酸化物（ＮＯｘ）が付着する。これにより、感光体ドラム表面に形成された静電潜像のエッジ部で画像流れを生じることがある。

このような画像流れの発生を抑制する方法は、従来種々提案されており、例えば、感光体ドラム内部に発熱体（ヒーター）を設けて、機内の温湿度センサーで検知した温度、湿度により発熱体を加熱し、感光体ドラム表面に付着している水分を蒸発させて、画像流れの発生を防止する方法が知られている。

しかし、感光体ドラムの内部にヒーターを配置する方法では、ヒーターと電源との接続には摺動電極を用いる必要がある。そのため、ヒーターと電源とを接続する摺動部が存在することで、感光体ドラムの総回転時間が長くなってくると、摺動部で接点不良を起こすという問題があった。

そこで、特許文献１には、基板の一方面に取り付けられた発光素子を発光させて感光体ドラムに光を照射することにより感光体ドラムを除電する除電部を備え、基板の他方面に感光体ドラムを加熱する発熱体を設けた画像形成装置が開示されている。

特開２００７−２６４１６７号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、除電部に近接して配置されるクリーニング部に発熱体が近接しているため、クリーニング部の内部に溜まった廃トナーの沈殿や凝集が発生するおそれがあった。また、一方面に発光素子が取り付けられた基板の他方面に発熱体を配置する構成のため、発熱体から放出される熱が基板を介して発光素子に伝達され、発光素子の発光効率が低下する可能性がある。その結果、感光体ドラムの除電性能が低下してしまい、画像メモリ等の不具合が生じるおそれがあった。

本発明は、上記問題点に鑑み、像担持体周辺に存在するトナーの沈殿や凝集を起こすことなく、像担持体表面を長手方向に均一に、且つ、効率良く加熱して画像流れの発生を効果的に抑制できる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、像担持体と、現像装置と、クリーニング装置と、発熱体と、を備えた画像形成装置である。像担持体は、表面に感光層が形成される。現像装置は、像担持体にトナーを含む現像剤を供給することにより像担持体上に形成される静電潜像にトナーを付着させて像担持体上にトナー像を形成する。クリーニング装置は、像担持体の回転方向に対し現像手段の下流側、且つ帯電装置の上流側に配置され、像担持体表面の残留トナーを除去する。発熱体は、像担持体の長手方向全域に対向する基板と、該基板上に実装される複数の抵抗チップとを有し、像担持体を加熱する。そして、発熱体により加熱された像担持体の表面温度分布が均一となるように、抵抗チップの抵抗値若しくは配置間隔の少なくとも一方を基板の長手方向において変化させている。

本発明の第１の構成によれば、像担持体を加熱する発熱体を、像担持体の長手方向全域に対向する基板と、基板上に実装される複数の抵抗チップとで構成するとともに、発熱体により加熱された像担持体の表面温度分布が均一となるように、抵抗チップの抵抗値若しくは配置間隔の少なくとも一方を基板の長手方向において変化させることにより、像担持体周辺に空気の流れがある場合や、基板を保持するために基板に抵抗チップを実装できない領域がある場合であっても、像担持体の長手方向における温度上昇のムラを解消して画像流れを効果的に抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置１００の全体構成を示す概略図 図１における画像形成部９の部分拡大図 図２における感光体ドラム１４と転写ローラー１８とのニップ部周辺の断面拡大図 第１実施形態の画像形成装置１００に用いられる発熱体５３の構成を示す平面図 発熱体５３の他の配置例を示す、感光体ドラム１４と転写ローラー１８とのニップ部周辺の断面拡大図 本発明の第２実施形態に係る画像形成装置１００に用いられる発熱体５３の構造を示す平面図 本発明の第３実施形態に係る画像形成装置１００に用いられる発熱体５３の構造を示す平面図 本発明の第４実施形態に係る画像形成装置１００における画像形成部９の部分拡大図 第４実施形態の画像形成装置１００に用いられる発熱体５３及び搬送板金７０を図８の右方向から見た図 第４実施形態の画像形成装置１００に用いられる他の構成の発熱体５３及び搬送板金７０を図８の右方向から見た図 基板５３ａの長手方向に沿って１０Ωの抵抗チップ５３ｂを均等に２８個配置した、比較例１、２に用いる発熱体５３の平面図 試験例１における、感光体ドラム１４の長手方向における表面温度の測定結果を示すグラフ 試験例２における、感光体ドラム１４の長手方向における表面温度の測定結果を示すグラフ 基板５３ａの領域Ｒ２を除く長手方向に沿って１１Ωの抵抗チップ５３ｂを均等に２４個配置した、比較例３に用いる発熱体５３の平面図 試験例３における、感光体ドラム１４の長手方向における表面温度の測定結果を示すグラフ

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置１００の全体構成を示す概略図であり、右側を画像形成装置１００の前方側として図示している。図１に示すように、画像形成装置１００（ここではモノクロプリンター）は、装置本体１の下部に積載された用紙を収容する給紙カセット２が備えられている。この給紙カセット２の上方には、装置本体１の前方から後方へ略水平に延び、更に上方へ延びて装置本体１の上面に形成された排紙部３に至る用紙搬送路４が形成されており、この用紙搬送路４に沿って上流側から順に、ピックアップローラー５、フィードローラー６、中間搬送ローラー７、レジストローラー対８、画像形成部９、定着装置１０及び排出ローラー対１１が配置されている。更に、画像形成装置１００内には、上記の各ローラー、画像形成部９、定着装置１０等の動作を制御する制御部（ＣＰＵ）３０が配置されている。

給紙カセット２には、用紙搬送方向後端部に設けられた回動支点１２ａによって、給紙カセット２に対して回動自在に支持された用紙積載板１２が備えられており、用紙積載板１２上に積載された用紙（記録媒体）がピックアップローラー５に押圧されるようになっている。また、給紙カセット２の前方側には、フィードローラー６に圧接するようにリタードローラー１３が配設されており、ピックアップローラー５によって複数枚の用紙が同時に給装された場合には、これらフィードローラー６とリタードローラー１３とによって用紙が捌かれ、最上位の１枚のみが搬送されるよう構成されている。

そして、フィードローラー６とリタードローラー１３とによって捌かれた用紙は、中間搬送ローラー７によって搬送方向を装置後方へと変えられてレジストローラー対８へと搬送され、レジストローラー対８によってタイミングを調整されて画像形成部９へと供給される。

画像形成部９は、電子写真プロセスによって用紙に所定のトナー像を形成するものであり、図１において時計回り方向に回転可能に軸支された像担持体である感光体ドラム１４と、この感光体ドラム１４の周囲に配置される帯電装置１５、現像装置１６、クリーニング装置１７、用紙搬送路４を挟んで感光体ドラム１４に対向するように配置される転写ローラー１８及び感光体ドラム１４の上方に配置される露光装置（ＬＳＵ）１９から構成されている。現像装置１６の上方には、現像装置１６へトナーを補給するトナーコンテナ２０が配置されている。

本実施形態では、感光体ドラム１４はアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体であり、アルミニウム等の導電性基板（筒体）上に、感光層としてａ−Ｓｉ系の光導電層を形成し、その上面にａ−Ｓｉ系のＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＯ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣＮなどの無機絶縁体または無機半導体から成る表面保護層が積層されている。

パーソナルコンピューター等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電装置１５によって感光体ドラム１４の表面を一様に帯電させる。次いで、露光装置（ＬＳＵ）１９からのレーザービームにより感光体ドラム１４上に入力された画像データに基づく静電潜像が形成される。さらに、現像装置１６により静電潜像にトナーが付着されて感光体ドラム１４の表面にトナー像が形成される。感光体ドラム１４の表面に形成されたトナー像は、転写ローラー１８により感光体ドラム１４と転写ローラー１８とのニップ部（転写位置）に供給された用紙へと転写される。

トナー像が転写された用紙は、感光体ドラム１４から分離されて定着装置１０に向けて搬送される。この定着装置１０は、画像形成部９の用紙搬送方向の下流側に配置されており、画像形成部９においてトナー像が転写された用紙は、定着装置１０に備えられた加熱ローラー２２、及びこの加熱ローラー２２に圧接される加圧ローラー２３によって加熱、加圧され、用紙に転写されたトナー像が定着される。そして、画像形成部９及び定着装置１０において画像形成がなされた用紙は、排出ローラー対１１によって排紙部３に排出される。

転写後に感光体ドラム１４表面の残留トナーはクリーニング装置１７により除去され、感光体ドラム１４表面の残留電荷は除電装置２５（図２参照）により除電される。そして、感光体ドラム１４は帯電装置１５によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われる。

図２は、図１における画像形成部９周辺の部分拡大図であり、図３は、図２における感光体ドラム１４と転写ローラー１８とのニップ部周辺の拡大図である。帯電装置１５は、帯電ハウジング１５ａ内に、感光体ドラム１４に接触してドラム表面に帯電バイアスを印加する帯電ローラー４１と、帯電ローラー４１をクリーニングするための帯電ローラークリーニングブラシ４３とを有している。帯電ローラー４１は導電性ゴムで形成されており、感光体ドラム１４に当接するよう配置されている

そして、感光体ドラム１４が図２の時計回り方向に回転すると、感光体ドラム１４の表面に接触する帯電ローラー４１が図２の反時計回り方向に従動回転する。このとき、帯電ローラー４１に所定の電圧を印加することにより、感光体ドラム１４の表面が一様に帯電されることとなる。また、帯電ローラー４１の回転に伴い、帯電ローラー４１に接触する帯電クリーニングローラー４３が図２の時計回り方向に従動回転して帯電ローラー４１の表面に付着した異物を除去する。

現像装置１６は、現像ローラー１６ａによって感光体ドラム１４上に形成された静電潜像にトナーを供給する。現像装置１６へのトナーの供給はトナーコンテナ２０（図１参照）から中間ホッパー（図示せず）を介して行われる。なお、ここでは磁性を有するトナー成分のみから構成される一成分現像剤（以下、単にトナーともいう）が現像装置１６内に収容されている。

クリーニング装置１７は、摺擦ローラー４５、クリーニングブレード４７、及びトナー回収ローラー５０を有している。摺擦ローラー４５は、感光体ドラム１４に所定の圧力で圧接されており、ドラムクリーニングモーター（図示せず）により感光体ドラム１４との当接面において同一方向に回転駆動されることで、感光体ドラム１４表面の残留トナーを除去するとともに残留トナーを用いて感光体ドラム１４表面の感光層を摺擦して研磨する。また、現像装置１６から供給されるトナーは研磨材を含むトナー（研磨トナー）である。この研磨トナーは、感光体ドラム１４上の静電潜像に付着してトナー像を形成するだけでなく、転写ローラー１８で転写されなかった残留トナーを利用して感光体ドラム１４の表面を研磨するために用いられる。

摺擦ローラー４５の線速は感光体ドラム１４の線速よりも速く（ここでは１．２倍）制御されている。摺擦ローラー４５としては、例えば金属シャフトの周囲にローラー体としてＥＰＤＭゴム製でアスカーＣ硬度が５５°の発泡体層を形成した構造が挙げられる。

ローラー体の材質としてはＥＰＤＭゴムに限定されず、他の材質のゴムや発泡ゴム体であっても良く、アスカーＣ硬度が１０〜９０°の範囲のものが好適に使用される。なお、アスカーＣとは、日本ゴム協会標準規格に規定されたデュロメータ（スプリング式硬度計）の一つで、硬さを測定するための測定器のことである。アスカーＣ硬度とは、上記の測定器で測定された硬度を指し、数値が大きいほど硬い材料であることを示す。

感光体ドラム１４表面の、摺擦ローラー４５との当接面よりも回転方向下流側には、クリーニングブレード４７が感光体ドラム１４に当接した状態で固定されている。クリーニングブレード４７としては、例えばＪＩＳ硬度が７８°のポリウレタンゴム製のブレードが用いられ、その当接点において感光体接線方向に対し所定の角度で取り付けられている。クリーニングブレード４７の材質及び硬度、寸法、感光体ドラム１４への食い込み量及び圧接力等は、感光体ドラム１ａの仕様に応じて適宜設定される。なお、ＪＩＳ硬度とは、日本工業規格（ＪＩＳ；Japanese Industrial Standards ）で規定された硬度を指す。

トナー回収ローラー５０は、摺擦ローラー４５の表面に接触しながら摺擦ローラー４５と逆回転することにより、摺擦ローラー４５に付着したトナー等を回収する。トナー回収ローラー５０により回収されたトナー等はスクレーパー（図示せず）によってトナー回収ローラー５０の表面から掻き落とされる。クリーニングブレード４７によって感光体ドラム１４表面から除去された残留トナー、及びトナー回収ローラー５０の表面から掻き落とされた廃トナーは、回収スパイラル（図示せず）によりクリーニング装置１７の外部に排出される。

転写ローラー１８は、感光体ドラム１４表面に形成されたトナー像を乱さずに用紙搬送路４を搬送されてくる用紙Ｐに転写する。転写ローラー１８には、トナーと逆極性の転写バイアスを印加するための転写バイアス電源及びバイアス制御回路（いずれも図示せず）が接続されている。

また、用紙搬送路４の転写ローラー１８側の搬送面を構成する搬送路樹脂部材５１には、感光体ドラム１４を加熱するための発熱体５３が配置されている。図２において、感光体ドラム１４の回転軸中心Ｏ１と、感光体ドラム１４及び転写ローラー１８の接点Ｏ２とを通る直線をＬ１としたとき、発熱体５３は、直線Ｌ１を挟んで現像装置１６と反対側（図２の左側）に配置されている。

このように、感光体ドラム１４を加熱する発熱体５３を感光体ドラム１４の外部に配置することにより、発熱体５３と電源との接続に摺動電極を用いる必要がなく、接点不良が発生するおそれがなくなる。また、直線Ｌ１を挟んで現像装置１６と反対側に配置された発熱体５３から発生する熱が、現像装置１６に伝わり難くなり、現像装置１６内のトナーの沈殿や凝集を防止することができる。

さらに、本実施形態では、用紙搬送路４の転写ローラー１８側の搬送面である搬送路樹脂部材５１に形成された凹部５１ａ内に発熱体５３が収納されている。このように配置することで、発熱体５３が用紙搬送路４を搬送されてくる用紙Ｐの搬送の妨げとならない。また、発熱体５３をクリーニング装置１７から遠ざけることができ、クリーニング装置１７内の廃トナーの沈殿や凝集を防止することができる。

また、図１に示したような水平搬送方式の画像形成装置１００においては、常に感光体ドラム１４の鉛直方向下側に発熱体５３が配置されることになり、発熱体５３の通電時に発熱体５３周辺の温められた空気が対流により上昇し、感光体ドラム１４に到達するので用紙搬送路４を挟んで感光体ドラム１４側に発熱体５３を配置した場合よりも感光体ドラム１４を効率的に昇温させることができる。

また、発熱体５３は、基板５３ａの抵抗チップ５３ｂ（図４参照）の実装されていない面（図３の左側面）を凹部５１ａの内壁面に対向させるとともに、抵抗チップ５３ｂの実装面（図３の右側面）が感光体ドラム１４側となるように配置されている。さらに、抵抗チップ５３ｂの実装面と凹部５１ａの内壁面（仕切壁５１ｂ）との間には所定の隙間が設けられている。

これにより、抵抗チップ５３ｂと凹部５１ａの内壁面との間に基板５３ａが介在するため、凹部５１ａの内壁面の温度上昇が抑制される。また、抵抗チップ５３ｂの実装面側に空間が形成されるため、抵抗チップ５３ｂの発熱により暖められた空気が感光体ドラム１４側（図３の上方）へ向かいやすくなる。抵抗チップ５３ｂの実装面と凹部５１ａの内壁面との間隔は、基板５３ａの厚み（ここでは１．６ｍｍ）以上とすることが好ましい。

なお、用紙搬送方向（図２の右から左方向）に対し転写ローラー１８の下流側には、分離針５４が配置されている。分離針５４は、高圧電源（図示せず）に接続されており、用紙搬送路４を搬送されてくる用紙Ｐを電気的に引き付けることで、用紙Ｐを感光体ドラム１４から分離する。分離針５４は発熱体５３が配置される凹部５１ａ内の上流側端縁に固定されている。分離針５４と発熱体５３との間には仕切壁５１ｂが設けられており、分離針５４から発熱体５３への放電による発熱体３５の破損を防止している。

図４は、本実施形態で使用される発熱体５３の構造を示す平面図である。発熱体５３は、感光体ドラム１４の軸方向（図２の紙面と垂直な方向）に長い基板５３ａ上に抵抗チップ５３ｂを複数配置したものである。なお、図４において各抵抗チップ５３ｂの数字は抵抗値（Ω）を示している。抵抗チップ５３ｂの温度は合成樹脂の耐熱温度近くまで上昇することがあるので、基板５３ａを形成する素材はガラスエポキシ樹脂等の熱伝導性の低い部材（例えば、三菱ガス化学社製 CCL-EL190T等）を使用することが望ましい。なお、熱伝導率が搬送路樹脂部材５１以下の材料で基板５３ａを形成すると、抵抗チップ５３ｂの熱が基板５３ａを介して搬送路樹脂部材５１に伝導し難くなり、搬送路樹脂部材５１の温度上昇を抑制することができる。このような搬送路樹脂部材５１の材質としては、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ；東レ社製、A310MX04、熱伝導率０．５７Ｗ／（ｍ・ｋ））が挙げられ、基板５３ａの材質としては、紙フェノール樹脂（住友ベークライト社製、PLC-2147AQ、熱伝導率０．２５Ｗ／（ｍ・ｋ））が挙げられる。

感光体ドラム１４の画像流れを防止するためには、感光体ドラム１４の表面近傍の相対湿度を６０％以下に抑えることが必要であることが実験から得られている。外気温度が１０〜４０℃で相対湿度が８０％の場合、感光体ドラム１４表面近傍の相対湿度を６０％に抑えるには、感光体ドラム１４の表面温度を、雰囲気温度に対して６℃上昇させる必要がある。６℃以上の温度上昇に必要な発熱体５３の出力は１〜３Ｗ程度である。

また、発熱体５３にはＯＮ／ＯＦＦが可能なスイッチ５５が設けられた電源回路６０が接続されている。スイッチ５５は、画像形成時や画像形成装置１００のウォームアップ時等、定着装置１０の加熱ローラー２２（図１参照）の加熱（通電）が行われる場合には、発熱体５３への通電をＯＦＦにし、加熱ローラー２２の加熱（通電）が行われない場合には、発熱体５３への通電をＯＮにする。このように制御することで、加熱ローラー２２の発熱と、発熱体５３の発熱が同時に起こらないようにして、画像形成装置１００内部の過度な昇温を防ぐとともに、消費電力を削減することができる。

本実施形態の画像形成装置１００では、画像形成装置１００内部の定着装置１０、露光装置１９等の発熱部材を冷却するために、画像形成装置１００の対向する側面（図１の紙面と垂直な方向の二側面）に、それぞれ外部の空気を取り込む吸気ファン（図示せず）が設けられている。そのため、抵抗チップ５３ｂが基板５３ａの長手方向に均等に配置された発熱体５３を用いて感光体ドラム１４表面を加熱する場合、吸気ファンに近い感光体ドラム１４の両端部における温度が中央部に比べて低くなり、感光体ドラム１４の両端部近傍において画像流れが発生し易くなる傾向がある。

また、感光体ドラム１４の両端部における温度が十分に高くなるように抵抗チップ５３ｂの抵抗値を設定すると、感光体ドラム１４の中央部において温度が高くなり過ぎてしまい、現像装置１６やクリーニング装置１７内のトナーが熱により沈澱、凝集を起こし、現像装置１６やクリーニング装置１７の駆動がロックされてしまうおそれがある。

そこで、本実施形態では、図４に示すように、発熱体５３として基板５３ａの長手方向中央部に１０Ωの抵抗チップ５３ｂを２２個配置し、基板５３ａの長手方向両端部に１１Ωの抵抗チップ５３ｂを２個ずつ配置することにより、計２６個の抵抗チップ５３ｂを配置している。そして電源回路６０により、発熱体５３に２４Ｖの直流電圧を供給して使用している。

抵抗チップ５３ｂからの発熱量は消費電力Ｗに比例する。抵抗値Ｒの抵抗チップ５３ｂに電圧Ｅを供給したときに電流Ｉが流れるとすると、Ｗ＝ＥＩで表される。オームの法則よりＥ＝ＩＲであるから、Ｗ＝Ｉ²Ｒとなり、抵抗チップ５３ｂからの発熱量は抵抗値Ｒに比例することがわかる。

即ち、基板５３ａの長手方向両端部に配置された１１Ωの抵抗チップ５３ｂは、長手方向中央部に配置された１０Ωの抵抗チップ５３ｂに比べて発熱量が多くなる。これにより、吸気ファンによる空気流に曝されて温度が低くなる感光体ドラム１４の長手方向両端部をより効果的に加熱することができ、感光体ドラム１４の長手方向における温度上昇のムラを解消して画像流れを抑制することができる。

なお、図４に示す発熱体５３は、基板５３ａ上に抵抗チップ５３ｂの配置されていない領域Ｒ１が設けられている。この領域Ｒ１は、１１Ωの抵抗チップ５３ｂを配置することによる発熱体５３の総消費電力の上昇を抑制するために、１０Ωの抵抗チップ５３ｂの個数を削減したことで生じた領域である。領域Ｒ１では、基板５３ａ上の他の部分に比べて発熱量が低下するが、空気流による温度低下の影響を受けにくい感光体ドラム１４の長手方向中央部付近に対向する抵抗チップ５３ｂを削減しているため、後述するように感光体ドラム１４の表面温度に大きな影響を与えることはない。

図４に示したような抵抗チップ５３ｂの配置は、画像形成装置１００の対向する側面に吸気ファンが設けられた構成に限らず、画像形成装置１００の対向する側面の一方に吸気ファンが設けられ、他方に空気流を排出する開口が形成された構成においても同様に適用することができる。

また、基板５３ａの長手方向に配置される抵抗チップ５３ｂの抵抗値を変化させる代わりに、基板５３ａの長手方向における各抵抗チップ５３ｂの配置間隔を異ならせることにより抵抗チップ５３ｂの配置に祖密を設けても良い。本実施形態では、基板５３ａの長手方向両端部における抵抗チップ５３ｂの配置間隔を中央部に比べて狭くすることで、感光体ドラム１４の長手方向両端部をより効果的に加熱することができる。

また、搬送路樹脂部材５１を形成する樹脂材料は、相対温度指数（以下、ＲＴＩという）が、発熱体５３の表面温度よりも大きいものが望ましい。ＲＴＩとは、アメリカのＵＬ安全規格：７４６Ｂの長期的特性評価で規定された、長期間の高温環境暴露下での機械的特性（引張強さ、引張衝撃）と電気的特性（絶縁破壊強さ）の劣化の指標である。例えば、ある樹脂のＲＴＩが１１０であれば、１１０℃の環境下に１０万時間放置された樹脂の機械的特性、電気的特性が初期の５０％になるということになる。従って、発熱体５３の表面温度を、搬送路樹脂部材５１のＲＴＩよりも低く抑えるように設計すれば、搬送路樹脂部材５１の機械的性能、及び電気的性能を画像形成装置１００の機械寿命まで保持することが可能となる。

搬送路樹脂部材５１の材質としては、前述したポリフェニレンサルファイド樹脂の他、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ、旭化成ケミカルズ社製 ザイロンSZ800）等が用いられる。

また、画像形成装置１００の電源投入時は、発熱体５３には通電されていない状態であり、電源投入と同時に発熱体５３の通電をＯＮにしても、出力が小さく、ドラムの表面温度が６℃上昇するまでには３〜４時間を要する。そのため、画像形成装置１００内部の相対湿度は６０％以上になっており、電源投入直後に画像形成を行うと画像流れが発生する可能性がある。従って、これを防止するために、電源投入直後にはドラムリフレッシュを実施するような制御を入れておくことが望ましい。

ドラムリフレッシュの具体的な方法としては、現像装置１６内の現像ローラー１６ａ上のトナーを感光体ドラム１４側に吐出する。そして、吐出されたトナーを介在させた状態で感光体ドラム１４と摺擦ローラー４５とを所定時間回転させることにより、感光体ドラム１４表面の感光層を摺擦して研磨する。

図５は、発熱体５３の他の配置例を示す図である。図５においては、用紙搬送方向に対し凹部５１ａの下流側（図５の左側）の内壁面を傾斜面とし、基板５３ａに垂直な直線Ｌ２が感光体ドラム１４の回転軸中心Ｏ１を通るように発熱体５３を傾斜面に沿って配置している。

この構成によれば、感光体ドラム１４は、発熱体５３によって暖められた空気の対流による加熱に加えて、抵抗チップ５３ｂからの輻射熱によって直接加熱される。従って、図２に示した配置に比べて、感光体ドラム１４をより効率良く加熱することができる。また、発熱体５３と分離針５４との間隔が広くなるため、分離針５４から発熱体５３への放電も抑制される。

図６は、本発明の第２実施形態に係る画像形成装置１００に用いられる発熱体５３の構造を示す平面図である。本実施形態の画像形成装置１００では、画像形成装置１００内部の発熱部材を冷却するために、画像形成装置１００の対向する側面の一方（図１の紙面奥側の側面）に、外部の空気を取り込む吸気ファン（図示せず）が設けられている。そのため、抵抗チップ５３ｂが基板５３ａの長手方向に均等に配置された発熱体５３を用いて感光体ドラム１４表面を加熱する場合、吸気ファンに近い感光体ドラム１４の一端部における温度が中央部及び他端部に比べて低くなり、感光体ドラム１４の一端部近傍において画像流れが発生し易くなる傾向がある。

そこで、本実施形態では、図６に示すように、発熱体５３として基板５３ａの長手方向一端部（図６の右端部）に１１Ωの抵抗チップ５３ｂを２個配置し、基板５３ａの長手方向中央部から他端部に１０Ωの抵抗チップ５３ｂを２５個配置している。そして電源回路６０により、発熱体５３に２４Ｖの直流電圧を供給して使用している。

即ち、基板５３ａの長手方向一端部に配置された１１Ωの抵抗チップ５３ｂは、長手方向中央部から他端部に配置された１０Ωの抵抗チップ５３ｂに比べて発熱量が多くなる。これにより、吸気ファンによる空気流に曝されて温度が低くなる感光体ドラム１４の長手方向一端部（図１の紙面奥側の端部）をより効果的に加熱することができ、感光体ドラム１４の長手方向における温度上昇のムラを解消して画像流れを抑制することができる。

なお、図６に示す発熱体５３においても、図４と同様に、１１Ωの抵抗チップ５３ｂを配置することによる発熱体５３の総消費電力の上昇を抑制するために、基板５３ａ上の感光体ドラム１４の長手方向中央部付近に対向する位置に、抵抗チップ５３ｂの配置されていない領域Ｒ１が設けられている。

図７は、本発明の第３実施形態に係る画像形成装置１００に用いられる発熱体５３の構造を示す平面図である。本実施形態の画像形成装置１００では、搬送路樹脂部材５１の凹部５１ａ内で発熱体５３を保持する保持部材（図示せず）が、基板５３ａの長手方向中央部の領域Ｒ２に取り付けられる。そのため、基板５３ａの領域Ｒ２には抵抗チップ５３ｂを実装することができず、領域Ｒ２に対向する感光体ドラム１４の中央部における温度が両端部に比べて低くなり、感光体ドラム１４の中央部において画像流れが発生し易くなる傾向がある。

そこで、本実施形態では、図７に示すように、発熱体５３として基板５３ａの長手方向中央部（図７における領域Ｒ２の外側に隣接する箇所）に１３Ωの抵抗チップ５３ｂを２個ずつ配置し、１３Ωの抵抗チップ５３ｂの外側に１２Ωの抵抗チップ５３ｂを４個ずつ配置し、さらに１２Ωの抵抗チップ５３ｂの外側に１１Ωの抵抗チップ５３ｂを６個ずつ配置している。そして電源回路６０により、発熱体５３に２４Ｖの直流電圧を供給して使用している。

即ち、基板５３ａの長手方向両端部から中央部に向かって配置された抵抗チップ５３ｂの抵抗値が徐々に高くなっており、長手方向両端部から中央部に近づくにつれて抵抗チップ５３ｂからの発熱量が多くなる。これにより、抵抗チップ５３ｂが配置できない発熱体５３の領域Ｒ２に対向する感光体ドラム１４の長手方向中央部近傍をより効果的に加熱することができ、感光体ドラム１４の長手方向における温度上昇のムラを解消して画像流れを抑制することができる。

図８は、本発明の第４実施形態に係る画像形成装置１００における画像形成部９周辺の部分拡大図であり、図９は、第４実施形態の画像形成装置１００に用いられる発熱体５３及び搬送板金７０を図６の右方向から見た図である。図８に示すように、本実施形態においては、発熱体５３が配置された凹部５１ａの用紙搬送方向下流側（図８の左側）の内壁面から搬送路樹脂部材５１に沿って搬送方向下流側に延在する搬送板金７０が配置されている。また、搬送路樹脂部材５１には、搬送板金７０の表面よりも突出するリブ７１が設けられている。

図９に示すように、搬送板金７０の上面には搬送方向に沿って延在する開口穴７０ａが形成されており、搬送路樹脂部材５１の上面に一体形成された複数（ここでは６つ）のリブ７１が開口穴７０ａを介して用紙搬送路４内に突出している。また、搬送板金７０の凹部５１ａの内壁面に沿って屈曲した部分には、発熱体５３を構成する基板５３ａの、抵抗チップ５３ｂの実装されていない面が固定されている。他の部分の構成は図２に示した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

本実施形態では、搬送路樹脂部材５１の上面に搬送板金７０を配置することにより、転写ローラー１８に印加された転写バイアスによって帯電した用紙Ｐが、搬送板金７０に電気的に引き付けられる。これにより、用紙Ｐは搬送路樹脂部材５１の上面に吸着され、搬送路樹脂部材５１に沿って円滑に搬送される。また、搬送路樹脂部材５１の上面に搬送板金７０の表面よりも突出するリブ７１を設けることにより、用紙Ｐが搬送板金７０に直接接触せず、転写電流が搬送板金７０に流れ込むおそれもない。

さらに、搬送板金７０として搬送路樹脂部材５１よりも熱伝導率の高い材料を用い、搬送板金７０に発熱体５３の基板５３ａを固定している。本実施形態では、搬送板金７０の材料として熱伝導率が５０．０Ｗ／（ｍ・ｋ）の亜鉛メッキ鋼板（ＳＥＣＣ、住友金属工業社製）を用いており、搬送路樹脂部材５１の材質としてザイロンSZ800（熱伝導率０．１６〜０．２０Ｗ／（ｍ・ｋ））、基板５３ａの材質としてCCL-EL190T（熱伝導率０．４５Ｗ／（ｍ・ｋ））を用いている。

これにより、搬送板金７０が放熱板（ヒートシンク）の役割を果たし、抵抗チップ５３ｂから基板５３ａに伝達された熱が搬送板金７０から効率良く放熱される。従って、基板５３ａの熱による劣化や破損を抑制することができる。

また、図８に示すように、リブ７１は凹部５１ａの上方にも延在しており、発熱体５３と感光体ドラム１４との間にリブ７１が介在する構成となっている。そのため、感光体ドラム１４表面のリブ７１に対向する部分では、発熱体５３からの放熱に加えて発熱体５３によって加熱されたリブ７１からも感光体ドラム１４への放熱が行われ、他の部分に比べて表面温度が高くなる傾向にある。

そこで、本実施形態では、図９に示すように、発熱体５３として基板５３ａの長手方向の６箇所（リブ７１に対向する部分）に９Ωの抵抗チップ５３ｂを２個ずつ計１２個配置し、他の部分に１０Ωの抵抗チップ５３ｂを２０個配置している。これにより、感光体ドラム１４表面のリブ７１に対向する部分の加熱を抑制することができ、感光体ドラム１４の長手方向における温度上昇のムラを解消して画像流れを抑制することができる。

或いは、図１０に示すように、発熱体５３としてリブ７１に対向する部分の抵抗チップ５３ｂを削減したものを使用しても良い。このように、抵抗チップ５３ｂの配置間隔を変更することによっても感光体ドラム１４の長手方向における温度上昇のムラを解消することができる。

その他本発明は、上記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記各実施形態では、抵抗チップ５３ｂの抵抗値、若しくは配置間隔の少なくとも一方を基板５３ａの長手方向において変化させた構成について説明したが、抵抗チップ５３ｂの抵抗値、及び配置間隔の両方を基板５３ａの長手方向において変化させることもできる。

また、図２に示したような帯電ローラー４１を用いた接触帯電方式の帯電装置１５に代えて、コロナワイヤーとグリッドとを備えたコロナ帯電方式の帯電装置を用いることもできる。また、一成分現像式の現像装置１６に代えて、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を用いる二成分現像式の現像装置とすることもできる。

さらに、本発明の画像形成装置としては、図１に示したようなモノクロプリンターに限らず、モノクロ及びカラー複写機、デジタル複合機、カラープリンター、ファクシミリ等の他の画像形成装置であっても良い。以下、試験例により本発明の効果について更に具体的に説明する。
［試験例１］

感光体ドラム１４の両端部に対向する側面（フロント側及びリア側）に吸気ファンが設けられた画像形成装置１００において、図４に示したように、基板５３ａの長手方向中央部に１０Ωの抵抗チップ５３ｂを２２個配置し、基板５３ａの長手方向両端部に１１Ωの抵抗チップ５３ｂを２個ずつ配置した発熱体５３を用いて感光体ドラム１４を加熱した場合（実施例１）と、図１１に示すように、基板５３ａの長手方向に沿って１０Ωの抵抗チップ５３ｂを均等に２８個配置した発熱体５３を用いて感光体ドラム１４を加熱した場合（比較例１）とで、感光体ドラム１４の長手方向における表面温度を測定した。

試験条件としては、気温２５℃の室内に画像形成装置１００を設置し、感光体ドラム１４の表面温度の目標値を３１℃に設定して、発熱体５３に２４Ｖの直流電圧を印加した。感光体ドラム１４の表面温度は、画像形成装置１００のフロント側からリア側（図４の発熱体５３では左側から右側）に向かって感光体ドラム１４を５等分した位置Ａ〜Ｅにおいて測定した。結果を図１２に示す。

図１２から明らかなように、長手方向両端部に抵抗値の高い（１１Ω）抵抗チップ５３ｂを配置した発熱体５３を用いた実施例１（□のデータ系列）では、感光体ドラム１４の表面温度はＡ〜Ｅの全ての測定箇所で３１℃となっており、感光体ドラム１４は発熱体５３により長手方向に均一に加熱されていることが確認された。一方、抵抗チップ５３ｂの抵抗値が全て同じ（１０Ω）である発熱体５３を用いた比較例１（◇のデータ系列）では、感光体ドラム１４の表面温度は長手方向両端部に近づくにつれて目標値である３１℃から低下した。

また、実施例１において発熱体５３に流れる電流値は０．０９０９（Ａ）であり、比較例１において発熱体５３に流れる電流値は０．０８５７（Ａ）であった。従って、実施例１の発熱体５３の消費電力Ｗ＝Ｉ²Ｒ＝（０．０９０９）²×｛（１０×２２）＋（１１×４）｝＝（０．０９０９）²×２６４≒２．１８１（Ｗ）、比較例１の発熱体５３の消費電力Ｗ＝Ｉ²Ｒ＝（０．０８５７）²×（１０×２８）≒２．０５６（Ｗ）となり、消費電力にほとんど差はなかった。
［試験例２］

感光体ドラム１４の一端部に対向する側面（リア側）に吸気ファンが設けられた画像形成装置１００において、図６に示したように、基板５３ａの長手方向一端部（リア側）に１１Ωの抵抗チップ５３ｂを２個配置し、基板５３ａの長手方向中央部から他端部（フロント側）に１０Ωの抵抗チップ５３ｂを２５個配置した発熱体５３を用いて感光体ドラム１４を加熱した場合（実施例２）と、図１１に示すように、基板５３ａの長手方向に沿って１０Ωの抵抗チップ５３ｂを均等に２８個配置した発熱体５３を用いて感光体ドラム１４を加熱した場合（比較例２）とで、感光体ドラム１４の長手方向における表面温度を測定した。試験条件及び感光体ドラム１４の表面温度の測定箇所は試験例１と同様とした。結果を図１３に示す。

図１３から明らかなように、長手方向一端部（リア側）に抵抗値の高い（１１Ω）抵抗チップ５３ｂを配置した発熱体５３を用いた実施例２（□のデータ系列）では、感光体ドラム１４の表面温度はＡ〜Ｅの全ての測定箇所で３１℃となっており、感光体ドラム１４は発熱体５３により長手方向に均一に加熱されていることが確認された。一方、抵抗チップ５３ｂの抵抗値が全て同じ（１０Ω）である発熱体５３を用いた比較例２（◇のデータ系列）では、感光体ドラム１４の表面温度は長手方向一端部（リア側）に近づくにつれて目標値である３１℃から低下した。

また、実施例２において発熱体５３に流れる電流値は０．０８８２（Ａ）であり、実施例２の発熱体５３の消費電力Ｗ＝Ｉ²Ｒ＝（０．０８８２）²×｛（１０×２５）＋（１１×２）｝＝（０．０８８２）²×２７２≒２．１１６（Ｗ）となり、比較例２の発熱体５３の消費電力（２．０５６Ｗ）とほとんど差はなかった。
［試験例３］

発熱体５３を保持する保持部材が、基板５３ａの長手方向中央部の領域Ｒ２に取り付けられる画像形成装置１００において、図７に示したように、基板５３ａの領域Ｒ２の外側に隣接する箇所に１３Ωの抵抗チップ５３ｂを２個ずつ配置し、１３Ωの抵抗チップ５３ｂの外側に１２Ωの抵抗チップ５３ｂを４個ずつ配置し、さらに１２Ωの抵抗チップ５３ｂの外側に１１Ωの抵抗チップ５３ｂを６個ずつ配置した発熱体５３を用いて感光体ドラム１４を加熱した場合（実施例３）と、図１４に示すように、基板５３ａの領域Ｒ２を除く長手方向に沿って１１Ωの抵抗チップ５３ｂを均等に２４個配置した発熱体５３を用いて感光体ドラム１４を加熱した場合（比較例３）とで、感光体ドラム１４の長手方向における表面温度を測定した。試験条件及び感光体ドラム１４の表面温度の測定箇所は試験例１と同様とした。結果を図１５に示す。

図１５から明らかなように、長手方向両端部（１１Ω）から中央部（１３Ω）に向かって抵抗値が徐々に高くなるように抵抗チップ５３ｂを配置した発熱体５３を用いた実施例３（□のデータ系列）では、感光体ドラム１４の表面温度はＡ〜Ｅの全ての測定箇所で３１℃となっており、感光体ドラム１４は発熱体５３により長手方向に均一に加熱されていることが確認された。一方、抵抗チップ５３ｂの抵抗値が全て同じ（１１Ω）である発熱体５３を用いた比較例３（◇のデータ系列）では、感光体ドラム１４の表面温度は長手方向両端部から中央部に近づくにつれて目標値である３１℃から低下した。

また、実施例３において発熱体５３に流れる電流値は０．０８５７（Ａ）であり、比較例３において発熱体５３に流れる電流値は０．０９０９（Ａ）であった。従って、実施例３の発熱体５３の消費電力Ｗ＝Ｉ²Ｒ＝（０．０８５７）²×｛（１１×１２）＋（１２×８）＋（１３×４）｝＝（０．０８５７）²×２８０≒２．０５６（Ｗ）、比較例３の発熱体５３の消費電力Ｗ＝Ｉ²Ｒ＝（０．０９０９）²×（１１×２４）≒２．１８１（Ｗ）となり、消費電力にほとんど差はなかった。

上記の試験結果より、感光体ドラム１４の長手方向における温度分布が均一となるように発熱体５３に配置する抵抗チップ５３ｂの抵抗値を調整することで、感光体ドラム１４の長手方向における温度ムラが解消され、画像流れを効果的に抑制できることが確認された。なお、ここでは記載しないが、基板５３ａに実装される抵抗チップ５３ｂの配置間隔を変更することによっても、感光体ドラム１４の長手方向における温度分布を均一にできることが確認されている。

本発明は、感光体ドラム等の像担持体と、像担持体を帯電させる帯電装置を備えた画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、像担持体周辺に存在するトナーの沈殿や凝集を起こすことなく、像担持体表面を長手方向に均一に、且つ、効率良く加熱して画像流れの発生を効果的に抑制できる画像形成装置となる。

４ 用紙搬送路（記録媒体搬送路）
９ 画像形成部
１０ 定着装置
１４ 感光体ドラム（像担持体）
１５ 帯電装置
１６ 現像装置
１６ａ 現像ローラー（現像剤担持体）
１７ クリーニング装置
１８ 転写ローラー（転写手段）
２２ 加熱ローラー（加熱部材）
２３ 加圧ローラー
４１ 帯電ローラー
４３ 帯電ローラークリーニングブラシ
４５ 摺擦ローラー（研磨部材）
４７ クリーニングブレード
５１ 搬送路樹脂部材
５１ａ 凹部
５３ 発熱体
５３ａ 基板
５３ｂ 抵抗チップ
５４ 分離針
５５ スイッチ
６０ 電源回路
７０ 搬送板金
７１ リブ
１００ 画像形成装置

Claims (11)

1. 表面に感光層が形成された像担持体と、
   該像担持体にトナーを含む現像剤を供給することにより前記像担持体上に形成される静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置と、
   前記像担持体の回転方向に対し前記現像装置の下流側に配置され、前記像担持体表面の残留トナーを除去するクリーニング装置と、
   を備えた画像形成装置において、
   前記像担持体の長手方向全域に対向する基板と、該基板上に実装される複数の抵抗チップとを有し、前記像担持体を加熱する発熱体が設けられており、
   前記発熱体により加熱された前記像担持体の表面温度分布が均一となるように、前記抵抗チップの抵抗値若しくは配置間隔の少なくとも一方を前記基板の長手方向において変化させたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記像担持体の回転方向に対し前記現像装置の下流側に配置され、前記現像装置により前記像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
   該転写手段と前記像担持体との間に設けられ、記録媒体を搬送する記録媒体搬送路と、を備え、
   前記発熱体は、前記像担持体の軸中心と、前記像担持体及び前記転写手段の接点と、を通る直線を挟んで前記現像装置と反対側に配置され、且つ、前記記録媒体搬送路の前記転写手段側の搬送面を構成する樹脂部材の凹部に収納されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記基板の前記抵抗チップが実装されていない面を前記凹部の内面に対向させるとともに、前記抵抗チップの実装面が前記像担持体側となるように配置したことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記発熱体は、前記基板に垂直な直線が前記像担持体の軸中心を通るように配置されることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記基板は、熱伝導率が前記樹脂部材以下の材料で形成されることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記樹脂部材の相対温度指数が前記発熱体の発熱時における表面温度よりも高いことを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記凹部の内壁面から前記樹脂部材の上面に沿って記録媒体の搬送方向下流側に延在する搬送板金が配置されており、前記基板の前記抵抗チップが実装されていない面が前記搬送板金に固定されていることを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記搬送板金の熱伝導率は、前記基板及び前記樹脂部材の熱伝導率よりも高いことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記樹脂部材の上面には、前記搬送板金の表面よりも突出するリブが設けられていることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の画像形成装置。
10. 通電により加熱される加熱部材と、該加熱部材に所定の圧力で圧接される加圧部材とのニップ部に記録媒体を挿通させて前記転写手段により記録媒体上に転写されたトナー像の定着処理を行う定着装置を備え、
    前記加熱部材への通電が行われる場合には前記発熱体への通電をＯＦＦにし、前記加熱部材への通電が行われない場合には、前記発熱体への通電をＯＮにすることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 前記クリーニング装置は、前記像担持体表面に所定の圧力で圧接されるとともに前記像担持体表面を研磨する研磨部材を備えており、
    画像形成装置本体の電源投入直後に、前記現像装置から前記像担持体側へ現像剤を供給するとともに、前記研磨部材を用いて前記像担持体表面を研磨するリフレッシュ動作を実行することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の画像形成装置。

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