JP6051240B2

JP6051240B2 - 発熱装置及び画像形成装置

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Publication number: JP6051240B2
Application number: JP2015015645A
Authority: JP
Inventors: 仁速水
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2015-01-29
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2016-12-27
Anticipated expiration: 2035-01-29
Also published as: JP2016139588A; US20160223957A1; US9606499B2

Description

本発明は、発熱装置及び画像形成装置に関する。

一般的な画像形成装置としては、例えば、電荷を持たない感光体を一様に帯電させ（帯電工程）、電荷を帯びた感光体表面に、コピー原稿に基づいたレーザー光を照射して、感光体表面に原稿の潜像を形成し（露光工程）、潜像をトナーで可視像化し（現像工程）、可視像化することによって形成されたトナー像を、転写ベルトに載置された用紙等の記録媒体に転写し（転写工程）、転写したトナー像を記録媒体に定着させる（定着工程）、といった５つのプロセスからなる電子写真方式のものがよく知られている。この電子写真方式の画像形成装置において、湿度が高いときに、画像形成動作が行われると、感光体の表面に結露が生じ、帯電不良を起こして像流れという現象が発生し、印字品質が低下するおそれがある。このため、画像形成装置の中には、湿度が一定値以上である場合、感光体を数分間回転させ、湿気を除去する除湿作業を行ってから、画像形成の動作を開始するものがある。

実開平４−１０９７７６号公報特開２０００−３０１７６７号公報実開平４−７７８８３号公報

しかしながら、画像形成装置が湿度の高い地域で使用される場合には、画像形成の動作開始直前に、上記除湿作業が頻繁に行われることになり、画像形成開始が遅れる、印刷効率が悪くなるという問題がある。上記特許文献１，２には、感光体の内周面の全面にわたって密着させる感光体用ヒーターや、アルミ材料による配線パターンについての腐蝕の進行を抑えるためのヒーターについて記載されているが、画像形成の動作開始前における感光体表面を除湿する技術についての記載はない。上記特許文献３には、抵抗や半導体などの発熱する部品を結露用の発熱体として使用することについて記載されているが、これだけでは発熱にムラが生じ、対象物を適切に温めることは難しい。また、発熱にムラが生じると、温度上昇が、ある部分に集中してしまい、近傍樹脂等の耐熱温度を超えるおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、小電力で対象物をムラ無く適切に温めることで、例えば感光体表面の除湿を可能にして、画像形成品質が保たれるようにすることを目的とする。

本発明の一局面に係る発熱装置は、電源からの通電により発熱する複数の発熱体を有し、
前記複数の発熱体を直列に接続して前記電源からの電力を当該各発熱体に供給する導体パターンが設けられた基板を備え、
前記導体パターンは、前記電源からの往路が複数のパターンからなり、当該往路のパターン幅が復路のパターン幅よりも広く形成され、
前記往路をなす複数の前記パターンが、前記基板上に並列させて配置され、当該並列方向に並ぶ複数のパターンが、当該並列方向に直交する方向に２列に並べて配設され、前記往路をなす複数の前記パターンのうち、前記直交する方向に並ぶ前記パターン同士が前記発熱体により接続されることで、前記発熱体同士が直列に接続されて前記電源からの電力が前記発熱体に供給され、
前記復路の導体パターンには、前記発熱体が接続されていないものである。

また、本発明の一局面に係る画像形成装置は、感光体の表面にトナー像を形成し、前記トナー像を記録媒体に転写させる画像形成部と、
前記感光体に近接させて配置される上記発熱装置と、を備えるものである。

本発明によれば、複数の発熱体を直列に接続して電源からの電力を当該各発熱体に供給する導体パターンが設けられた基板を備え、各発熱体を接続する導体パターンであって、電源からの往路のパターン幅が復路のパターン幅よりも広く形成されているので、発熱体から発熱した熱の多くは当該発熱体から導体パターンへ伝達され、当該伝達された熱が導体パターンから放熱され、発熱体の表面だけでなく、導体パターン部分からの放熱も熱源となる。これにより、基板における広い領域で発熱を行うことが可能になるため、発熱のムラが無くなり、対象物（例えば、感光体表面）をムラなく適切に温めることができる。また、基板において温度上昇が、ある部分に集中してしまい、当該温度上昇が集中する部分近傍の樹脂等が耐熱温度を超える温度になるような事態を回避することも可能になる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の構造を示した模式的な部分断面正面図である。本発明の実施形態に係る画像形成装置における発熱装置及びその周辺部を概略的に示した斜視図である。本発明の実施形態に係る画像形成装置における発熱装置の要部を示した図である。本発明の実施形態に係る画像形成装置の主要内部構成を概略的に示した機能ブロック図である。

以下、本発明に係る発熱装置及びこれを備えた画像形成装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構造を示した模式的な部分断面正面図である。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置１は、例えば、コピー機能や、プリンター機能、スキャナー機能、ファクシミリ機能のような複数の機能を備えた複合機である。画像形成装置１は、装置本体１１に、操作部４７、原稿給送部６、及び原稿読取部５を含んで構成されている。

操作部４７は、画像形成装置１が実行可能な各種動作及び処理について操作者から画像形成動作実行指示や原稿読取動作実行指示などの指示を受け付けるものであり、操作者への操作案内などを表示する表示部４７３を備えている。

画像形成装置１で原稿読取動作が行われる場合について説明する。原稿給送部６により給送されてくる原稿、又は原稿載置ガラス１６１に載置された原稿の画像を、原稿読取部５が光学的に読み取り、そして画像データを生成する。原稿読取部５により生成された画像データは、内臓ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、又はネットワーク接続されたコンピューターなどに保存される。

画像形成装置１で画像形成動作が行われる場合について説明する。原稿読取動作により生成された画像データや、内臓ＨＤＤに記憶されている画像データ、ネットワーク接続されたコンピューターから受信した画像データなどに基づいて、画像形成部１２が、給紙部１４から給紙される記録紙としての用紙Ｐにトナー像を形成する。

画像形成部１２は、マゼンタ（Ｍ）用の画像形成ユニット１２Ｍ、シアン（Ｃ）用の画像形成ユニット１２Ｃ、イエロー（Ｙ）用の画像形成ユニット１２Ｙ、及びブラック（Ｂｋ）用の画像形成ユニット１２Ｂｋを含んで構成され、これら画像形成ユニット１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｙ，１２Ｂｋはそれぞれドラム型の感光体１２１Ｍ，１２１Ｃ，１２１Ｙ，１２１Ｂｋを備え、感光体１２１Ｍ，１２１Ｃ，１２１Ｙ，１２１Ｂｋは、図中の反時計回りに回転駆動するようになっている。なお、感光体１２１Ｍ，１２１Ｃ，１２１Ｙ，１２１Ｂｋは、特許請求の範囲における感光体の一例となる。

転写ユニット１２０は、その外周面にトナー像が転写される中間転写ベルト１２５、駆動ローラー１２５Ａ、従動ローラー１２５Ｂ、及び一次転写ローラー１２６を含んで構成されている。

中間転写ベルト１２５は、駆動ローラー１２５Ａと従動ローラー１２５Ｂとの間に張架され、感光体１２１Ｍ，１２１Ｃ，１２１Ｙ，１２１Ｂｋの周面に当接した状態で駆動ローラー１２５Ａによって駆動され、感光体１２１Ｍ，１２１Ｃ，１２１Ｙ，１２１Ｂｋと同期しながら、無端走行する。

次に、カラー印刷が行われる場合について説明する。感光体１２１Ｍ，１２１Ｃ，１２１Ｙ，１２１Ｂｋの周囲が一様に帯電され（帯電工程）、電荷を帯びた感光体１２１Ｍ，１２１Ｃ，１２１Ｙ，１２１Ｂｋの表面に、画像データに基づいて、レーザー光が照射されて潜像が形成され（露光工程）、潜像がトナーで可視像化され（現像工程）、可視像化することによって形成されたトナー像が一次転写ローラー１２６によって中間転写ベルト１２５上に転写されるようになっている。

中間転写ベルト１２５上に転写される各色（マゼンタ、シアン、イエロー、ブラック）のトナー像は、転写タイミングを調整して中間転写ベルト１２５上で重ね合わされ、カラーのトナー像となる。

二次転写ローラー２１０は、中間転写ベルト１２５の表面に形成されたカラーのトナー像を、中間転写ベルト１２５を挟んだ、駆動ローラー１２５Ａとのニップ部Ｎにおいて、給紙部１４から搬送路１９０を搬送されてきた用紙Ｐに転写させるものである。なお、ここまで説明したのはカラー印刷の場合であり、モノクロ印刷の場合には、マゼンタ用、シアン用、及びイエロー用の感光体１２１Ｍ，１２１Ｃ，１２１Ｙは使用されず、ブラック用の感光体１２１Ｂｋだけが使用されることになる。

定着部１３は、熱圧着によりトナー像を用紙Ｐに定着させるものであり、定着処理が施されたカラー画像形成済みの用紙Ｐは、排出トレイ１５１に排出されることになる。

給紙部１４は、複数の給紙カセット、及び各給紙カセットに収容された記録紙をピックアップするためのピックアップローラー１４５を含んで構成され、操作者による指示などで指定されたサイズの記録紙をピックアップするように、対応するピックアップローラー１４５を回転駆動させて、指定された記録紙をニップ部Ｎに向けて搬送するものである。

画像形成装置１で両面印刷が行われる場合について説明する。画像形成部１２により一方の面に画像が形成された用紙Ｐを、排出ローラー対１５９に挟まれた状態とした後、用紙Ｐを排出ローラー対１５９によりスイッチバックさせて反転搬送路１９５に送り、搬送ローラー対１９により用紙Ｐを搬送方向上流域へ再度搬送する。これにより、用紙Ｐのもう一方の面にも画像を形成することができる。

除電部５０は、感光体１２１Ｍ，１２１Ｃ，１２１Ｙ，１２１Ｂｋの表面に残存する電荷を除去するためのものであり、画像形成ユニット１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｙ，１２Ｂｋによる画像形成後に、感光体１２１Ｍ，１２１Ｃ，１２１Ｙ，１２１Ｂｋの表面に除電光を照射するものである。

図２は、本発明の実施形態に係る画像形成装置における発熱装置及びその周辺部を概略的に示した斜視図である。発熱装置２１は、感光体１２１Ｍ，１２１Ｃ，１２１Ｙ，１２１Ｂｋの付近に、その回転軸の軸線Ｌと平行に配置され、その周辺の大気を温めることにより、感光体１２１Ｍ，１２１Ｃ，１２１Ｙ，１２１Ｂｋの表面を温め、そして除湿するものである。

図３は、発熱装置２１の一例を示した図である。発熱装置２１は、電子回路を構成する基板２２を含んで構成され、基板２２には電源Ｖｃｃからの通電により発熱するチップ抵抗２３が一列に並べられて等間隔で複数配置されている。これら複数のチップ抵抗２３は例えば薄い銅箔で形成される導体パターン２４により直列に接続されている。すなわち、導体パターン２４は、複数のチップ抵抗２３を直列に接続して電源Ｖｃｃからの電力を当該各チップ抵抗２３に供給する。また、導体パターン２４の一端は、電源Ｖｃｃに接続され、導体パターン２４の他端は、接地されている。なお、基板２２、チップ抵抗２３、導体パターン２４はそれぞれ、特許請求の範囲における基板、発熱体、導体パターンの一例となる。

導体パターン２４は、電源Ｖｃｃからの往路のパターン幅が復路のパターン幅よりも広く形成されている。すなわち、チップ抵抗２３と導体パターン２４との接続部２３ａの近傍における往路をなす導体パターン２４ａのパターン幅は、それ以外の部分である復路をなす導体パターン２４ｂのパターン幅よりも広く形成されている。

また、導体パターン２４ａのパターン間Ｄは一定であり、導体パターン２４ａが均等に配置されるように、導体パターン２４が形成されていることが好ましい。

図４は、画像形成装置１の主要内部構成を概略的に示した機能ブロック図である。画像形成装置１は、制御ユニット１０、原稿給送部６、原稿読取部５、画像形成部１２、画像メモリー３２、ＨＤＤ９２、定着部１３、駆動モーター７０、発熱装置２１、操作部４７、ファクシミリ通信部７１、及びネットワークインターフェース部９１を含んで構成されている。なお、図１に示した画像形成装置１と同様の構成部分については同符号を付し、ここではその詳しい説明を省略する。

原稿読取部５は、制御ユニット１０を構成する制御部１００による制御の下、光照射部及びＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー等を有する読取機構１６３（図１）を備えており、原稿読取部５は、光照射部を使って原稿を照射し、その反射光をＣＣＤセンサーで受光することによって、原稿から画像を読み取る。

画像メモリー３２は、原稿読取部５による読み取りで得られた原稿の画像データを一時的に記憶したり、画像形成部１２のプリント対象となるデータを一時的に保存したりするための領域である。ＨＤＤ９２は、原稿読取部５によって読み取られた原稿の画像データ等を記憶する大容量の記憶装置である。

駆動モーター７０は、画像形成部１２の各回転部材及び搬送ローラー対１９等に回転駆動力を付与する駆動源である。ファクシミリ通信部７１は、図示しない符号化・複合化部、変復調部、及びＮＣＵ（Network Control Unit）等を備え、公衆電話回線網を用いてのファクシミリの通信を行うものである。

発熱装置２１は、図２に示した感光体１２１Ｍ，１２１Ｃ，１２１Ｙ，１２１Ｂｋの表面を温め、そして除湿するものであり、制御部１００によりオン・オフが制御される。すなわち、制御部１００により、電源Ｖｃｃからの電力の供給又はその停止が切り換えられる。発熱装置２１は、制御部１００により、画像形成動作が行われていない待機状態の時（いわゆる、スタンバイモードの時）、オンとされて発熱し、感光体１２１Ｍ，１２１Ｃ，１２１Ｙ，１２１Ｂｋの表面を温めて除湿する。

ネットワークインターフェース部９１は、ＬＡＮ（Local Area Network）ボード等の通信モジュールを含んで構成され、ネットワークインターフェース部９１に接続されたＬＡＮ等を介して、ローカルエリア内、又はインターネット上のパーソナルコンピューター等の外部装置２０と種々のデータの送受信を行うものである。

制御ユニット１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及び専用のハードウェア回路を含んで構成され、画像形成装置１の全体的な動作制御を司る制御部１００を備えている。また、制御ユニット１０は、ＨＤＤ９２にインストールされている制御プログラムに従った動作により、制御部１００として機能するものである。但し、当該制御部１００は、制御ユニット１０による制御プログラムに従った動作によらず、それぞれハードウェア回路により構成することも可能である。以下、特に触れない限り、各実施形態について同様である。

以上、当該実施形態では、複数のチップ抵抗２３を直列に接続する導体パターン２４が設けられた基板２２を備え、各チップ抵抗２３を接続する当該導体パターン２４は、電源Ｖｃｃからの往路のパターン幅が復路のパターン幅よりも広く形成されているので、チップ抵抗２３から発熱した熱の多くは当該チップ抵抗２３から導体パターン２４、特に導体パターン２４ａに伝達され、当該伝達された熱が導体パターン２４ａから放熱される。このため、チップ抵抗２３の表面だけでなく、導体パターン２４ａ部分からの放熱も熱源となる。これにより、基板２２における広い領域で発熱を行うことが可能になるため、発熱のムラが無くなり、対象物としての感光体１２１Ｍ，１２１Ｃ，１２１Ｙ，１２１Ｂｋの表面をムラなく適切に温めることができる。また、基板２２において温度上昇が、ある部分に集中してしまい、当該集中部分近傍の樹脂等が耐熱温度を超える温度になるような事態を回避することも可能になる。

また、制御部１００は、発熱装置２１に、この発熱を、画像形成されない待機状態の時に行わせ、感光体１２１Ｍ，１２１Ｃ，１２１Ｙ，１２１Ｂｋの表面に結露が生じないようにする。このため、画像形成の動作開始直前に行われていた、湿気を飛ばすといった除湿作業を不要とすることも可能になる。これにより、小電力で対象としての感光体１２１Ｍ，１２１Ｃ，１２１Ｙ，１２１Ｂｋをムラ無く適切に温めることで、当該感光体１２１Ｍ，１２１Ｃ，１２１Ｙ，１２１Ｂｋの表面の除湿を的確に行い、画像形成品質を高品質に保つことが可能になる。

このような除湿効果を高めるには、外気温と比較し、感光体１２１Ｍ，１２１Ｃ，１２１Ｙ，１２１Ｂｋの温度が５〜１０度程度高くなるのが良い。これを実現するには、外気温を測定するセンサーと、感光体１２１Ｍ，１２１Ｃ，１２１Ｙ，１２１Ｂｋの温度を測定するセンサーとを装備し、両者の温度を比較し、その比較結果に基づいて、チップ抵抗２３に流れる電流値を制御部１００が制御するといった方法が挙げられる。

また、上記実施形態では、チップ抵抗２３は等間隔で配置され、導体パターン２４は、導体パターン２４ａが均等に配置されるように形成されているので、周囲の温度を均等に上昇させることができる。なお、基板２２における広い領域を熱源とするには、導体パターン２４ａの面積は大きい方がよいので、導体パターン２４ａはレイアウト及び回路特性の制約の範囲内で可能な限り広く形成されることが望ましい。

また、基板２２の端部は、中央部と比較し、温度上昇が小さくなるおそれがあるため、別の実施形態として、基板２２の端部に配置するチップ抵抗２３の個数を増やして、端部でも、中央部と変わらない温度上昇が実現されるようにしてもよい。

上記実施形態では、導体パターン２４として、銅で形成される場合について説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の金属であってもよく、例えば、銅よりも放熱性の高い銀を用いてもよい。

なお、図１乃至図４を用いて上記各実施形態に示した構成及び処理は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明の構成及び処理はこれに限定されるものではない。

１画像形成装置
２１発熱装置
２２基板
２３チップ抵抗
２３ａ接続部
２４，２４ａ，２４ｂ導体パターン
１００制御部
１２１Ｂｋ，１２１Ｃ，１２１Ｍ，１２１Ｙ感光体

Claims

電源からの通電により発熱する複数の発熱体を有し、
前記複数の発熱体を直列に接続して前記電源からの電力を当該各発熱体に供給する導体パターンが設けられた基板を備え、
前記導体パターンは、前記電源からの往路が複数のパターンからなり、当該往路のパターン幅が復路のパターン幅よりも広く形成され、
前記往路をなす複数の前記パターンが、前記基板上に並列させて配置され、当該並列方向に並ぶ複数のパターンが、当該並列方向に直交する方向に２列に並べて配設され、前記往路をなす複数の前記パターンのうち、前記直交する方向に並ぶ前記パターン同士が前記発熱体により接続されることで、前記発熱体同士が直列に接続されて前記電源からの電力が前記発熱体に供給され、
前記復路の導体パターンには、前記発熱体が接続されていない発熱装置。
前記複数の発熱体が等間隔で配置されている請求項１に記載の発熱装置。
前記導体パターンは、前記往路をなす前記複数のパターンが前記並列方向に均等間隔で配置されている請求項１又は請求項２に記載の発熱装置。
前記往路をなす前記導体パターンの前記パターンの幅が、レイアウト及び回路特性の制約の範囲内で広く形成されている請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発熱装置。
感光体の表面にトナー像を形成し、前記トナー像を記録媒体に転写させる画像形成部と、
前記感光体に近接させて配置される請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発熱装置と、を備える画像形成装置。