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画像形成装置 - キヤノン株式会社
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発明の名称 画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−143294
公開日 平成11年(1999)5月28日
出願番号 特願平9−325237
出願日 平成9年(1997)11月11日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】倉橋 暎
発明者 校條 健 / 渥美 哲也
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 像担持体と、該像担持体を加熱可能な発熱体とを有し、前記像担持体に帯電、露光、現像を行って画像形成を行う画像形成装置において、前記発熱体を通常温度より昇温させることが可能なモードを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】 常温および高温の2つの温度特性に合わせた2つの温度センサを有し、前記各温度センサによりそれぞれ前記発熱体を制御することを特徴とする請求項1の画像形成装置。
【請求項3】 前記モードは、装置本体内の温湿度センサからの情報に基づいて自動的に行われることを特徴とする請求項1または2の画像形成装置。
【請求項4】 前記発熱体は、前記像担持体の内部に装着される面状発熱体または棒状発熱体であることを特徴とする請求項1、2、または3の画像形成装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真式あるいは静電記録式の画像形成装置に関するものであり、例えば、白黒あるいはカラーの電子写真複写機、プリンタ等に好適に具現化されるものである。
【0002】
【従来の技術】従来の画像形成装置において、像担持体である感光ドラムは適宜電位制御により一次帯電器の一次帯電によって例えば−700Vに帯電される。そして、潜像形成において、レーザ露光された感光ドラム表面の電位が落ち、例えば−100Vとなる。
【0003】また、現像装置の現像スリーブには現像バイアス電源から矩形交番電圧が印加され、白地部のカブリ取り電位として直流電圧−550Vが重畳して印加される。このレーザ露光電位とカブリ取り電位との差(コントラスト電位)によってマイナス電荷をもったトナーが感光ドラムの潜像電位に飛翔する。キャリアは現像スリーブ内のマグネットにより磁気的に保持され、トナーのみが感光ドラム上の静電潜像の低電位部に対応して現像に供され、静電潜像は所望のトナー像として顕像化される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のかかる画像形成装置においては以下のような欠点があった。すなわち、例えば感光ドラムがOPC感光ドラム(有機感光ドラム)の場合、一次帯電器によって負帯電が行われ、このとき例えば−600μAが印加される。すると、これに伴いオゾンが発生する。かかるオゾンは空気中の窒素酸化物と反応して硝酸化合物へと変化する。
【0005】このような硝酸化合物は感光ドラム上へ堆積し、空気中の水分と反応して加水分解し、イオン化して感光ドラム上の電荷が流れるようになる。
【0006】このようになると、一次帯電によって感光ドラムを帯電させても帯電が感光ドラム上を流れるようになり、レーザで露光を行っても精確な潜像が得られず、潜像のエッジが不鮮明な、いわゆるぼけたような画像となってしまう。
【0007】また、別のケースとして、画像形成装置が例えばジアゾ複写機の近傍に設置されている場合、ジアゾ複写機が使用するアンモニア溶剤から大気中にアンモニア成分が放出される。すると、上記画像形成装置がファン等を通して上記アンモニア成分を吸引し、感光ドラムへ吹き付ける場合がある。これは、外気を取り入れ、一次帯電器へ吹き付け、結果として、感光ドラムへ吹き付ける場合に多い。
【0008】このような状況でも、該アンモニア成分が硝酸化合物と反応して、硝酸アンモニア等となり、同様に空気中の水分と反応し、上述のオゾンが発生した場合と同様に、画像がぼけたようになってしまう欠点があった。
【0009】上記においては、オゾンやアンモニアが化学反応し、感光ドラム上でイオン化する例を具体的に示したが、その他においても、感光ドラム上に空気中からの水分が付着することによりドラム上の表面抵抗が低下し静電潜像は流れやすくなる。
【0010】従来においては、上記課題を解決するために感光ドラムの内部に面状発熱体または棒状発熱体を装備し、感光ドラムを加熱保持することが行われていた。
【0011】たとえば面状発熱体は、図4に示すように感光ドラム1に装着される。すなわち、面状発熱体300が感光ドラム1の内側に沿うように装着される。かかる面状発熱体300は電源400によって発熱され、サーミスタ500に温度検出されて制御装置600により温調されている。
【0012】なお、図4において、感光ドラム1が面状発熱体300は回転可能なように電源400からの供給ラインと制御装置600からサーミスタ500へのラインは直結されている。実際には、スリップリング等を介して接続できるが従来公知の技術のため説明を省略する。
【0013】従来かかる面状発熱体300による感光ドラム1の加熱温度は37±2℃程度で制御される。これは、使用するトナーの組成や、クリーニング装置の当接物(ブレード、ファーブラシ等)によっても多少変わるが、あまり高温で使用し続けると、トナーがブロッキングを起こしたり、ブレードを使用するクリーニング装置では、ブレードの変形や劣化が発生したりするため、ある程度低い温度で制御することが必要である。
【0014】これは、感光ドラム上のトナーはクリーニング装置で清掃するとはいえ、クリーニング装置のブレードのエッジ部には常にトナーが存在しているし、例えばファーブラシを用いたクリーニング装置でも一部のトナーは感光ドラム上に存在するため、かかるトナーは高温状態が続くとブロッキングを起こしたり、ひいては溶けて固化するなどの不具合を引き起こすことがある。
【0015】しかしながら、ジアゾ複写機からのアンモニア成分放出量の多いような環境や高温高湿環境下でのオゾン生成物がイオン化しやすい環境においては先述のようなトナー等に悪影響を及ぼさないある程度低いドラム温度では、未だ画像流れが発生してしまうという不具合が生じていた。
【0016】すなわち、上記条件下では、感光ドラム上の水分を飛ばすために要求される設定温度とトナーがブロッキングを起こさない温度とが好ましく両立することは難しいため、感光ドラム1の加熱温度を低めに設定せざるを得なかった。
【0017】かかる好ましく両立する温度は使用するトナーや、クリーニングの構成、また感光ドラムの材質、構成においても変わるが、本例の場合、感光ドラムとして表面が低抵抗化しない温度が50℃以上、トナー等がブロッキングしない温度が40℃以下というふうに相容れないものとなる。
【0018】従って、本発明の主な目的は、像担持体上に形成された潜像の画像流れを未然に防止し、画像流れが発生した場合においても像担持体の交換の必要がなく、容易にこの現象を解消できる画像形成装置を提供することである。
【0019】本発明の他の目的は、像担持体の低抵抗化の防止と、トナーのブロッキングの防止を両立させると共に像担持体上に形成された潜像の画像流れを未然に防止できる画像形成装置を提供することである。
【0020】
【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、像担持体と、該像担持体を加熱可能な発熱体とを有し、前記像担持体に帯電、露光、現像を行って画像形成を行う画像形成装置において、前記発熱体を通常温度より昇温させることが可能なモードを有することを特徴とする画像形成装置である。
【0021】前記モードは、装置本体内の温湿度センサからの情報に基づいて自動的に行われることが好ましい。常温および高温の2つの温度特性に合わせた2つの温度センサを有し、前記各温度センサによりそれぞれ前記発熱体を制御することが好ましい。前記発熱体は、前記像担持体の内部に装着される面状発熱体または棒状発熱体であることが好ましい。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【0023】実施例1図1にレーザービーム露光装置を用いた本実施例のカラー電子写真複写機であるカラー画像形成装置が示される。
【0024】このカラー画像形成装置は上部にディジタルカラー画像リーダー部、下部にディジタルカラー画像プリンタ部を有する。
【0025】リーダー部において、原稿30を原稿台ガラス31に載せ、露光ランプ32をにより露光走査することによって得られる原稿30からの反射光像をレンズ33によりフルカラーセンサ34に集光し、カラー色分解画像信号を得る。このカラー色分解画像信号は図示しない増幅回路で増幅された後、同じく図示しないビデオ処理ユニットにて処理を施され、プリンタ部に送出される。
【0026】プリンタ部において、図示矢印方向に回転する像担持体である感光ドラム1が回転自在に軸支されており、感光ドラム1の周囲には一次帯電器2、電位センサ12、現像器4Y、4M、4C、4K(以下、総称として「現像装置4」ともいう)、トナー量検知手段13、転写装置5、クリーナ6等の画像形成手段が配設されている。
【0027】感光ドラム1は一次帯電器2によって均一に帯電され、感光ドラム1上には例えばレーザビーム露光装置等からなる露光手段3により色分解された光像またはこれに相当する光像Eが照射され、その外表面に静電潜像が形成される。ついで、感光ドラム1上の静電潜像は現像装置4にて現像されてトナー像として可視像化される。
【0028】現像装置4は、マゼンタ色現像剤、シアン色現像剤、イエロー現像剤、ブラック色現像剤の4色の現像剤を各別に収納する4個の現像器4Y、4M、4C、4BKを有しており、所望の現像器4Y(4M、4C、4BK)を感光ドラム1の外周面に対向する位置に各対応する偏心カム4Y、4M、4C、4BKの作用により接離せしめて感光ドラム1上の静電潜像の現像を行う。
【0029】一方、給紙カセット7a(7b、7c)内に収容された転写材Pがレジストローラ28によって適当なタイミングで供給されて転写装置5に担持され、図示矢印方向に搬送される転写材P上に感光ドラム1上の上記トナー像が転写される。
【0030】転写装置5は、例えば円柱形のドラム枠体(転写ドラム)5aに誘電体シート等からなる転写シート5fを張設して構成されており、この転写シート5fには、吸着用帯電器5cと導電ローラ5gによって転写材Pが吸着保持される。感光ドラム1上の第1色目の例えばマゼンタトナー像が転写用帯電器5bによって転写材Pに転写される。
【0031】トナー像転写後の感光ドラム1の表面はクリーナ6によって清掃されて転写残りトナー等の付着汚染物が除去された後、繰り返し画像形成に供される。
【0032】クリーナ6は従来公知のブレード6aを含むクリーニング装置である。クリーニングブレード6aはウレタンからなり、厚み2mm、自由長10mm、総圧750gで構成されている。上記のように、転写工程後、一部感光ドラム上に残ったトナーを感光ドラム上から除去する目的のものである。
【0033】感光ドラム1上のトナーはクリーニングブレード6aのエッジでせき止められ、厚み2mmの中で堆積する。さらに多く堆積することによりクリーナ6の廃トナー容器6b内に落下回収され、さらにしかるべき廃トナー回収箱へと回収されるしくみとなっている。
【0034】第1色目と同様にして、感光ドラム1に第2色目、第3色目および第4色目のトナー像、例えばシアン色、イエロー色、ブラック色のトナー像が形成され、各トナー像は転写用帯電器5bによって転写材Pに重ねて転写される。
【0035】転写工程が終了すると、転写材Pは転写シート5fを挟んで対向する一対のACコロナ帯電器5d、5eにより除電された後、分離爪8a、および分離押し上げコロ8bの作用により転写シート5fから分離される。このとき、転写材Pと転写シート5fが分離する際に起こる剥離放電による画像乱れを防止するため、コロナ放電器5hを用いてACコロナ放電が行われる。
【0036】上記転写・分離工程が終了すると、転写材Pは搬送ベルト8cを経由して定着装置9へ送られ、定着装置9において転写材P上のトナー像が加熱加圧されて定着され、所望のフルカラープリント画像が形成される。
【0037】転写材Pの両面に画像を形成する場合には、転写材Pが定着装置9から排出された後、すぐに搬送パス切換えガイド19を駆動し、転写材Pを搬送縦パス20を介して反転パス21aに一旦導く。その後、反転ローラ21bの逆転により、送り込まれた転写材Pの後端を先頭にして送り込まれた方向と反対向きに転写材を退出され、中間トレイ22に収納する。その後、再び中間トレイ22から転写装置5にこの転写材Pを搬送し、上述した画像形成工程によってもう一方の面に画像を形成する。
【0038】また、転写ドラム5aの転写シート5f上の粉体の飛散付着、転写材P上のオイルの付着等を防止するため、ファーブラシ14と、転写シート5fを挟んでファーブラシ14に対向するバックアップブラシ15や、オイル除去ローラ16と、転写シート5fを挟んでオイル除去ローラ16に対向するバックアップブラシ17の作用により清掃を行う。このような清掃は画像形成の前もしくは後に行い、またジャム(紙づまり)発生時には随時行う。
【0039】また本実施例においては、所望のタイミングで偏心カム25を動作させ、転写ドラム5aと一体化しているカムフォロワ5iを作動させることにより、転写ドラム5aと感光ドラム1とのギャップを任意に設定できる構成となっている。例えば、スタンバイ(待機)中または電源オフ時には、転写ドラム5aと感光ドラム1の間隔を離す。
【0040】ここで、各色現像器4M、4C、4Y、4BKで使用する現像剤について説明する。
【0041】色現像器4M、4C、4Y、4BKの色現像剤であるマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの現像剤としては、磁性キャリアCと後述する低融点の非磁性トナーTからなる2成分現像剤が用いられる。
【0042】かかる2成分現像剤はトナーTとキャリアCとの重量比(以下「T/C比」という)がT/(T+C)×100=5%となる割合(混合比)で混合されて使用される。なお、トナーTはマイナスの電荷を持つようにシリカのような外添剤を有し、その直径は約8μmであって、高い画質を得るために流動性が高く、トリボとして3.0×10-2C/kgの電荷を有している。また、磁性キャリアCは、直径約50μmのフェライトキャリアで構成されている。
【0043】つぎに本発明の特徴部分であるドラムヒータの温度制御について説明する。なお、本実施例のドラムヒータ(面状発熱体)は前出の図4と概略同様の構成を備えている。すなわち、図2に示すように、ドラムヒータ30が感光ドラム1の内側に沿うように装着されている。ドラムヒータ30は電源40によって発熱され、温度センサであるサーミスタ50に温度検出されて制御装置60により温調されている。
【0044】なお、図2において、感光ドラム1とドラムヒータ30を回転可能なように電源400からの供給ラインと制御装置600からサーミスタ500へのラインはそれぞれ直結されている。例えばこれらは、実際上、スリップリング等を介して接続できるが従来公知の技術のため説明を省略する。
【0045】通常の画像形成動作中は、ドラムヒータ30は37±2℃の温調を行い、加熱制御され、動作される。そして、ジアゾ複写機環境下、または高温高湿環境下等でかつ加熱温調温度でも画像流れが発生してしまった場合、不図示のドラム加熱ボタンを押し、ドラムヒータ30に電源40から電流を供給しさらに加熱する。
【0046】この時、サーミスタ50の温調温度点は、55℃±2℃に制御装置60によって変更される。かかる加熱を10分間行う。その後、再度制御装置60により、37±2℃の通常の加熱制御へ自動的に復帰される。
【0047】以上のような構成とすることにより、従来37±2℃であっても画像流れが発生していたものが、55℃の加熱により感光ドラム上のオゾン生成物やアンモニア生成物から水分が蒸発し、イオン成分がなくなり画像流れの発生がなくなる。
【0048】上記のように、感光ドラムに画像流れが発生したとき、感光ドラムの温度を上昇させるモードを備えることにより、感光ドラム上のイオンの流れによる画像流れが防止でき、従来であれば、感光ドラムを交換にて対処していたものが不要となった。
【0049】また感光ドラムの低抵抗化の防止と、トナーのブロッキングの防止を両立させることができると共に上記のように感光ドラム上に形成された潜像の画像流れを未然に防止できる。
【0050】なお、本実施例において、感光ドラムを55℃にまで上昇させることが可能なのは、トナーのブロッキングやひいては溶融、また、ブレードの加熱下での変形は1日程度の長時間で高温加熱が行われなければ発生しないためで、このように55℃、10分程度で、元の37℃付近に戻せるので、後での問題がなく継続使用が可能である。
【0051】ただし、37℃等の温度に関しては、従来例の説明でも述べた通り、トナーの組成やクリーニング装置の構成、材質により変わり、特に限定されるものではない。
【0052】また、55℃という温度に関しても、感光ドラムの特性や組成によって多少変化し得る。ただし、ドラム上に付着して水成分を蒸発させるという意味では、45℃以上が好ましい。この温度以下では、長時間温度をかけても水分はあまり飛ばず、画像流れの現象はあまり解決されないためである。
【0053】また10分間という加熱時間に関しても、限定されるものではなく、感光ドラムの容量によって適宜設定されるものである。すなわち、大きい、またはシリンダの厚い感光ドラムでは長時間、小さいまたはシリンダの薄いものは短時間に適宜設定されるものである。
【0054】実施例2第1実施例においては、1個の温調用サーミスタ50が具備されていたが、第2実施例では、図3に示すように、通常温度温調用のサーミスタ、すなわち第1サーミスタ50nと、高温温度温調用のサーミスタ、すなわち第2サーミスタ50hを具備することを特徴とする。
【0055】通常の画像形成動作中は、第1サーミスタ50nで37±2℃に温調される。そして画像流れが発生したとき、高温側にする場合には第2サーミスタ50hを使用する。これにより55±2℃で温調される。
【0056】これは、通常、サーミスタは、ある一点の温度においては温調精度があり、±2℃で制御可能であるが、この温度をはずれると、温調精度が落ち、例えば55±5℃となってしまう。
【0057】本実施例のようにサーミスタを2個持つことは、高温側の温調精度を上げることが可能で、これによって、高温側をさらに高い温度へ精度よく上げることが可能となり、これにより、トナーのブロッキングに対し、精度よくぎりぎりの温度で温調可能となるとともに画像流れに対する効果も大きい。
【0058】実施例3つぎに本発明の第3実施例について説明する。本実施例は、図2または図3において第1実施例の動作と同様、画像流れ発生時に感光ドラムの設定温度を上昇させるが第1実施例のようにオペレータがボタンを押すことにより温調制御を開始するのではなく、画像形成装置内の雰囲気温湿度センサ70(図1参照)からの信号により温調制御を行うことを特徴とする。
【0059】すなわち、雰囲気温湿度センサ70が28℃、60%以上の高温高湿であることを6時間検出したとき、感光ドラム1に画像流れ発生の可能性が高いとしてドラムヒータ30を自動的に一時一定時間高温側に上げるモードをもつ。
【0060】このとき、装置は画像形成動作を行っていない。いわゆるスタンバイ状態であることは第1実施例と同様である。また、上昇温度、上昇させる時間は第1実施例と同様に行った。
【0061】本実施例により、第1実施例と同様の効果を得ることができるとともに、サービスマンの手作業に頼らず、画像形成装置が自動で画像流れを未然に防ぐ動作を行うので、さらに好適な画像形成装置を得ることが可能となった。
【0062】本実施例において、感光ドラムの温度を上げる制御を行う際は、従来から公知の機内換気ファン(不図示)を回すことが好ましい。これは、ドラムヒータ30の温度上昇によって機内の他の場所が昇温するのを防止するためである。
【0063】また、ドラムヒータ30の温度を上昇させる際は定着装置の温調を中止させてもよい。これも機内の余分な昇温を防止させるためである。
【0064】以上のように、感光ドラムの設定温度を上げる際には機内の昇温を抑える各装置の制御を平行して行うことはさらに好ましい。
【0065】本実施例においては、感光ドラムの温度を上昇させるのに、装置のスタンバイ中に行う例を示したが、クリーナのクリーニング条件が変わるため、感光ドラム高温下ではクリーニング不良等が発生しやすいため、特に好ましい。
【0066】本実施例において、28℃、60%環境下で自動的にドラムヒータ30を昇温させる動作を入れる例を示したが、これに限定されるものではなく、高温、高湿で適宜選択されるものである。
【0067】また、上述の実施例では、OPC感光体の例で示したが、非晶質感光体として従来公知のアモルファスシリコンドラムでも同様である。
【0068】ただし、この場合、ドラムヒータの設定温度は感光ドラムの特性に合わせ、さらに高温側となるが、本発明の技術的思想は応用し得るものである。
【0069】また、ドラムヒータを昇温させた場合、画像形成装置自体としては、画像形成動作を不能状態になしておくことが好ましい。
【0070】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明の画像形成装置によれば、像担持体を加熱可能な発熱体を通常温度より昇温させることが可能なモードを有することにより、前記像担持体上に形成された潜像の画像流れを未然に防止し、画像流れが発生した場合においても像担持体の交換の必要がなく、容易にこの現象を解消でき、したがって、高品質画像を得ることができるとともに、像担持体の長寿命化を達成することができる。




 

 


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