(57)【要約】【課題】湿度の影響を受け易い現像剤、感光体表面を稼動時と非稼動時或は異なる湿度環境下での使用に対して効果的に調湿することができるとともに、調湿材による装置全体の大型化を防ぐことができる画像形成装置を提供すること。【解決手段】少なくとも像担持体と、像担持体への現像手段を備え、前記像担持体と現像手段を含んだ略閉空間の温度及び湿度が装置稼動時と非稼動時において異なる画像形成装置において、周囲温度と湿度により吸水量が異なることで、装置稼動時には放湿、非稼動時には吸湿を行う調湿材を像担持体表面付近或は現像位置付近の一部分に配置することで、常に前記略閉空間内の稼動時の湿度を８０％以下に保つようにする。【選択図】図１
2006220990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも像担持体と、像担持体への現像手段を備え、前記像担持体と現像手段を含んだ略閉空間の温度及び湿度が装置稼動時と非稼動時において異なる画像形成装置において、
周囲温度と湿度により吸水量が異なることで、装置稼動時には放湿、非稼動時には吸湿を行う調湿材を像担持体表面付近或は現像位置付近の一部分に配置することで、常に前記略閉空間内の稼動時の湿度を８０％以下に保つようにしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記調湿材は、温度３０℃、湿度９０％Ｒ．Ｈ．での１ｃｍ３当たりの吸水量が０．４ｃｃ以上であるとともに、温度４０℃、湿度５０％Ｒ．Ｈ．での１ｃｍ３当たりの吸水量が０．２５ｃｃ以下であるシート状調湿材であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記シート状調湿材は、吸水量０の状態から開始した場合の１２時間後の吸水量の変化が所定の湿度環境下での飽和時の１ｃｍ３当たりの吸水量の１／２以上であるとともに、温度３０℃、湿度９０％Ｒ．Ｈ．から温度４０℃、湿度５０％Ｒ．Ｈ．を繰り返したときの時間当たりの吸放湿量が略同量となることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
少なくとも像担持体と、像担持体への現像手段を備えた画像形成装置において、
周囲温度と湿度により吸水量が異なることで、高湿度環境下では放湿、低湿度環境時には吸湿を行う調湿材を前記像担持体と現像手段を含んだ略閉空間の現像位置付近の一部分或は現像手段を形成しているハウジングの内壁の一部分に配置することで周囲湿度の変動に関わらず該現像手段内部の湿度変動を１０％以下に保つようにしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記調湿材は、温度３０℃、湿度９０％Ｒ．Ｈ．での１ｃｍ３当たりの吸水量が０．４ｃｃ以上であるとともに、温度２３℃、湿度５％Ｒ．Ｈ．での１ｃｍ３当たりの吸水量が０．１ｃｃ以下であるシート状調湿材であることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものであり、特にフルカラー画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置は、周囲環境により様々な画像不具合が発生する場合があった。
【０００３】
具体的には、画像形成装置内での画像形成プロセスに対して、装置内環境が影響して濃度変動等の画像不具合を引き起こす場合がある。これは、トナー像を紙に転写の際の剥離放電、転写電圧、転写材と感光体（感光ドラム）の水分量差等の影響と思われる潜像コントラスト電位変動が発生するためである。
【０００４】
この感光体表面の潜像コントラスト電位が変化する現象は、画像形成装置の寿命までの劣化変動と異なり、一過性の変動であるために、或る程度時間が経過すると回復するためにその対応が難しい。
【０００５】
従来、上述した感光体上の潜像コントラスト電位変動に対する対策手段として、例えば画像形成装置内の温度や湿度等の環境を検知する環境検知手段、感光体上の電位検知を検知する電位検知手段、濃度を検知する濃度検知手段を備え、これらの環境検知手段、電位検知手段、濃度検知手段で、それぞれ環境検知、感光体上の電位検知、濃度検知を行って、出力画像の濃度を補正制御して安定した出力画像を得る手法等が提案されている。
【０００６】
又、環境変動以外にも高湿環境下で長時間、装置を非稼動状態にした場合、直前の稼動時に帯電手段により発生したオゾン或はＮＯｘが感光体表面に吸着し、水分を含むことによって、露光手段より照射されたビームが結像位置周辺に散乱することで先鋭な画像が得られないという状態（通称、画像流れ）も発生する。
【０００７】
画像流れに対しては一般的に感光体表面温度を上昇させ、気化熱によって水分を取り除くヒータ手段が多く用いられている。
【０００８】
しかし、ヒータ手段を用いた場合、装置非稼動時に電力を供給し続ける必要があるとともに、稼動中においては現像剤の攪拌或は現像剤とブレードの摺擦及び感光体と感光体クリーニング手段との摺擦による自己昇温が起こり、ヒータ手段の応答性、感光体の熱容量によっては過昇温となることで現像剤が融着する懸念もある。
【０００９】
そこで、感光体内壁面に吸湿材を貼付し、感光体の回転によって風流を発生させ吸湿材への接触空気量を増やすことで装置内の湿度の低減を図ったものが提案されている（例えば、特許文献１）。
【００１０】
又、装置内の必要部分を吸湿部材、或は吸放湿を繰り返す調湿材で完全に被ったものが提案されている（例えば、参考文献２）。
【００１１】
【特許文献１】特開平７−２７１２４０号公報
【特許文献２】特開平６−１１０２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述の技術においては以下のような問題がある。
【００１３】
即ち、濃度制御を行う場合、制御対象が多岐に渡るため、特に現像剤の湿度変動が大きいと十分に濃度安定化が図れない場合がある。
【００１４】
又、感光体内壁に吸湿材を配設し、感光体の回転によって湿度低減を図るようにした場合、感光体が非回転状態となる装置非稼動時においては効果的な除湿を行うことができない。よって、高湿環境下での装置稼動直後の画像流れを防止することは困難となる。
【００１５】
更に、一般的な吸湿材は放湿能力が非常に低く、低湿環境下に長時間放置するか或は気化エネルギーを与える必要がある。又、前記手段を採っても性能が完全に復元しないものもある。よって、吸水量が飽和した後はそれ以上の吸水効果が得られず、頻繁な交換が必要となる。
【００１６】
吸湿材或は調湿材を湿度変動の影響を受け易い部分を囲むように設ける構成としたとき、それが装置全体であった場合には多量の吸湿材（調湿材）を必要とする。更に、近傍の温度が上昇（湿度が低下）することによって放湿する調湿材においては、装置外壁付近に配設することで外気温の影響を受け易くなることで外部環境の変化がない場合には吸放湿効果が期待できない。更に、調湿材の吸放湿速度が遅い場合には、短時間での環境変動に対しても同様に吸放湿効果が期待できない。
【００１７】
調湿材の吸放湿作用を繰り返して高湿度環境下での装置内部の温度変化による現像剤の湿度変動量を緩和することを目的とした場合、現像手段の現像剤を格納している空間に配置することが最も効果が高く、現像剤を調湿するために現像装置外周を被っても現像剤の調湿効果は低い。
【００１８】
又、単位体積当たりの吸水量（以下、便宜的に「吸水量」と呼ぶ）が少なく、所定の空間内の湿度変動を緩和させるためには調湿材で湿度の影響を受け易い部分全体を囲む程の量を必要とする。更に、高湿環境下での画像形成装置内部の調湿を目的とした場合、吸放湿速度も遅いことから稼動、非稼動の繰り返しによる画像形成部近傍の温度変動による湿度変化には対応し切れず、十分な効果が発揮できないという問題もあった。
【００１９】
低湿度時にも高湿度時に近い吸水量を有する調湿材（例えば、ゼオライト）を使用した場合、異なる湿度環境下で使用される装置内部の湿度は高湿度下においては下がる傾向にあるものの、低湿度下の放湿量が少なく、湿度の安定化は図れない。
【００２０】
そこで、本発明は、湿度の影響を受け易い現像剤、感光体表面を稼動時と非稼動時或は異なる湿度環境下での使用に対して効果的に調湿することができるとともに、調湿材による装置全体の大型化を防ぐことができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するため、本発明は、少なくとも像担持体と、像担持体への現像手段を備え、前記像担持体と現像手段を含んだ略閉空間の温度及び湿度が装置稼動時と非稼動時において異なる画像形成装置において、周囲温度と湿度により吸水量が異なることで、装置稼動時には放湿、非稼動時には吸湿を行う調湿材を像担持体表面付近或は現像位置付近の一部分に配置することで、常に前記略閉空間内の稼動時の湿度を８０％以下に保つようにしたことを特徴とする。
【００２２】
又、本発明は、少なくとも像担持体と、像担持体への現像手段を備えた画像形成装置において、周囲温度と湿度により吸水量が異なることで、高湿度環境下では放湿、低湿度環境時には吸湿を行う調湿材を前記像担持体と現像手段を含んだ略閉空間の現像位置付近の一部分或は現像手段を形成しているハウジングの内壁の一部分に配置することで周囲湿度の変動に関わらず該現像手段内部の湿度変動を１０％以下に保つようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、感光ドラムと現像手段を含む略閉空間の内部であり、更に感光ドラム表面付近或は現像位置付近に湿度９０％Ｒ．Ｈ．での１ｃｍ３当たりの吸水量が０．４ｃｃ以上であるとともに、湿度５０％Ｒ．Ｈ．での１ｃｍ３当たりの吸水量が０．２５ｃｃ以下であるシート状調湿材を配置することで、特に調湿剤を配置するための特別な空間を必要とすることなく、又、密閉度を向上させる構成を施すこともなく感光ドラム表面付近を高湿環境下での画像形成装置稼動直後の画像流れを発生させない湿度に保つことができる。
【００２４】
又、前記特性に加え、湿度２０％Ｒ．Ｈ．以下での１ｃｍ３当たりの吸水量が０．１ｃｃ以下であるシート状調湿材を現像位置付近に配置することでトナーの湿度変動を緩和させることができ、画像濃度の安定化を図ることができる。現像剤が収納されている現像手段の内部に該シート状調湿剤を配置することでトナーの湿度をより一定に保つことができ、画像濃度の更なる安定化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２６】
＜実施の形態１＞
図１は本発明の画像形成装置の中のプロセスカートリッジを示す概略断面図である。
【００２７】
図１において、プロセスカートリッジ５は図示矢印ａ方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される像担持体としての感光ドラム１、コロナ帯電方式である帯電器２、現像装置３、クリーニング装置４をハウジング５ａ内にまとめて構成され、不図示の画像形成装置本体に対して着脱可能とされる。
【００２８】
プロセスカートリッジにおいて画像形成は次のように行われる。
【００２９】
即ち、先ず感光ドラム１を回転させながら帯電器２で一様に帯電させ、例えばレーザーを用いた不図示の露光手段によって画像情報信号Ｌを露光して静電潜像を形成し、現像装置３で現像して可視像化する。ここで、露光手段による露光部６は開口されている。しかし、幅が狭く略閉空間を損ねるものではない。又、カートリッジ内部に埃が入るのを防ぐため、防塵用ガラスを開口部６に設けているものもある。
【００３０】
次に、不図示の搬送手段によって搬送された転写材Ｐ上に感光ドラム１上の可視像を転写手段７によって転写する。可視像が転写された転写材Ｐは、不図示の定着装置によって溶融定着され、装置外に排出される。又、転写後に感光ドラム１上に残された転写残トナーは、クリーニング装置４によって除去される。
【００３１】
静電潜像を可視像化する現像装置３は、感光ドラム１と対向するように配置されており、感光ドラムと対向して現像スリーブ３ａが回転自在に配置されているとともに、現像スリーブに供給されるトナーＴを収容する現像室３ｂや現像スリーブの表面にその先端が当接するようにして配置されたブレード３ｃから現像装置が構成されている。現像スリーブ３ａは、その表面にトナーＴを担持させながら所定方向に回転して感光ドラム方向にトナーを供給できるようになっている。
【００３２】
ここで、プロセスカートリッジ内部であって現像装置の側面外壁に調湿材８を取り付ける。本実施の形態の調湿材としては古河電工のドライキーパーを用いた。これは高分子ポリマーにアクリル製ゴムを配合したもので吸湿層を作り、バックアップ手段としてポリエチレンフィルムを貼付したものである。この調湿材のバックアップ部材側と現像装置の側面外壁を粘着テープにて貼付した。
【００３３】
更に、ドラム表面への水分吸着防止を第１の目的とし、トナーの調湿効果も得ようとしたため、ドラムと現像スリーブの対向する部分に近い部分に配置した。
【００３４】
フルカラー画像形成装置の場合は、プロセスカートリッジが転写材搬送方向或は中間転写手段搬送方向に複数配置される形態となる。
【００３５】
図２及び図３にこの調湿材の特性を示す。
【００３６】
図２は吸水特性を示したものであり、比較した他のゼオライト（調湿材）やシリカゲルＴｙｐｅ−Ａ（吸湿材）に比べて高湿度環境下での湿度差に対する吸水量の差が大きく、又、高湿度と低湿度での吸水量の差が大きい。図２中の（１）は本実施の形態の調湿材、（２）はゼオライト、（３）はシリカゲルを示したものである（他の図中の数字も同じ）。
【００３７】
図３は吸水速度を示したものであり、ゼオライトやシリカゲルＴｙｐｅ−Ａと比較して吸水速度が非常に速い。本実施のの形態の調湿材の吸水量０から１２時間後の吸水量が吸水量飽和時の約１／２に達しているのに対し、ゼオライト、シリカゲルは１／３未満となっている。
【００３８】
本実施の形態の画像形成装置は、Ａ３サイズの転写材に画像形成可能であり、プロセスカートリッジは、装置本体の大型化を防ぐためにコンパクトに形成されている。ここで、プロセスカートリッジ内部の空間は現像装置、クリーニング装置を含めて１０×１０３ｃｍ３となる。既存のスペースに貼付できる調湿材の大きさとして幅３０ｍｍ、奥行き２５０ｍｍ、厚さ２ｍｍのものを使用した。
【００３９】
図４は調湿材を使用した場合と使用しなかった場合のプロセスカートリッジ内部の温度と湿度を示したグラフであり、３０℃、９０％Ｒ．Ｈ．の外部環境の中で装置を稼動した場合のものである。
【００４０】
調湿材を使用しなかった場合、装置非稼動時のプロセスカートリッジ内部の湿度は、外部環境とほぼ同等の９０％Ｒ．Ｈ．となっている。装置が稼動し、画像形成プロセスを繰り返すと、トナー攪拌による自己昇温やブレードを抜ける際の摺擦熱によって現像装置の温度が上昇する。又、感光ドラムとクリーニングブレードの摺擦によってもプロセスカートリッジ内部の温度が上昇する。連続的に画像形成がなされた場合、プロセスカートリッジの内部は３５〜４０℃となり、外部環境に比べて５〜１０℃温度上昇する。このとき、プロセスカートリッジ内部の湿度は５０〜６０％Ｒ．Ｈ．となっている。
【００４１】
画像形成中の帯電器によるコロナ放電によってオゾン、ＮＯｘが発生し、画像形成終了に伴い感光ドラムの回転が停止することで帯電器付近に滞留しているオゾン、ＮＯｘが感光ドラム表面に吸着する。
【００４２】
画像形成終了後、長時間非稼動の状態が続くとプロセスカートリッジ内部の温度が下がる（周辺温度と平衡状態となる）ことで湿度は９０％Ｒ．Ｈ．に戻り、水分がオゾン、ＮＯｘに引かれて感光ドラム上に吸着し、稼動開始したときに画像流れが発生する。この現象は特に装置の耐久が進むほど顕著に現れる。
【００４３】
本実施の形態の調湿材を使用して上記同等の外部環境下で装置を稼動した場合、画像形成終了後、例えば一晩（約１２〜１５時間）放置した時の装置非稼動時或はその後の装置稼動直後のプロセスカートリッジ内部の湿度は７０％Ｒ．Ｈ．程度となる。装置が稼動し、画像形成プロセスを繰り返すとプロセスカートリッジ内部の湿度は６０％Ｒ．Ｈ．程度となる。
【００４４】
ここで、稼動直後の画像流れは認められない。又、装置稼動、非稼動時の湿度変動も緩和されている。
【００４５】
又、シート材にゼオライトを本実施の形態の調湿材とほぼ同容量担持した調湿材を使用した場合とシリカゲルをほぼ同容量使用した場合も同様に示す。ゼオライトは吸水特性、吸水速度の違いから大きな効果は認められなかった。又、シリカゲルは９０％Ｒ．Ｈ．時の効果は認められたが、稼動時との湿度差は本実施の形態の調湿材に比べて大きい。更に、シリカゲルは経時的に吸湿性能が低下するため全体的に湿度上昇が進み、画像流れに対する効果も低減する。
【００４６】
ここで、本実施の形態の調湿材においては画像流れに対して大きな効果を発揮したが、温度３０℃、湿度９０％Ｒ．Ｈ．での１ｃｍ３当たりの吸水量が０．４ｃｃ、温度４０℃、湿度５０％Ｒ．Ｈ．での１ｃｍ３当たりの吸水量が０．２５ｃｃである調湿材であり、更に１２時間放置、１２時間稼動を繰り返す場合には１２時間で飽和吸水量の約１／２の吸水量を得ることのできる調湿材を使用することで（４）のような湿度変動を繰り返すこととなり、装置稼動直後に画像流れを発生させない湿度８０％Ｒ．Ｈ．以内を実現することができる。
【００４７】
次に、外部環境を３０℃、９０％Ｒ．Ｈ．と２３℃、５％Ｒ．Ｈ．に２４時間おきに変動させた場合の結果を図５に示す。
【００４８】
調湿材を使用しなかった場合、装置内部昇温による湿度低下のみが認められる。
【００４９】
本実施の形態の調湿材を使用した場合、高湿時においては６０％Ｒ．Ｈ．、低湿時には３０％Ｒ．Ｈ．となり、調湿材の無い場合に対して湿度変動が大きく緩和されている。
【００５０】
シリカゲルを使用した場合は、その吸湿性能より高湿度環境下での湿度低下は認められるが、低温環境下では放湿性能の低さから調湿材を使用しない場合と差が認められない。
【００５１】
ゼオライトを使用した場合は吸湿側速度が本実施の形態の調湿材に比べ遅いため、緩和される量としては非常に小さい。
【００５２】
ここで本実施の形態の調湿材においては濃度変動に対して大きな効果を発揮したが、温度３０℃、湿度９０％Ｒ．Ｈ．での１ｃｍ３
当たりの吸水量が０．４ｃｃであり、更に温度２３℃、湿度５％Ｒ．Ｈ．での１ｃｍ３ 当たりの吸水量が０．１ｃｃである調湿材においては（４）のような湿度変動を繰り返すことになり、画像濃度安定化を図ることができる。
【００５３】
本実施の形態では、調湿材は壁面に貼付した形態を説明したが、それ以外にも不織布の袋に入っているものもあり、調湿材或は袋に引っ掛け用の穴を形成しているものもあるので、現像装置外壁にフックを形成して引っ掛けても良い。更には、スリット或はメッシュを形成した蓋を設けて現像装置外壁との隙間に収めるようにしても良い。
【００５４】
又、図６に示すように、帯電の方式がブレード２ａ或はローラ帯電であったとき、オゾン、ＮＯｘの発生が殆ど無いことから、トナーの調湿を第１の目的とした場合には特に高湿度環境下と低湿度環境下での吸水量の差の大きい調湿剤８’を現像装置内壁に配置しても良い。
【００５５】
図７に現像装置内に前述同等の大きさの調湿材を配置した場合の湿度変動を示す。プロセスカートリッジ内に比べ現像装置内はその容積が更に小さく、密閉度が高い。又、直接調湿可能なことからプロセスカートリッジ内に配置するよりも更に現像剤の湿度変動を緩和することができ、湿度変動量を１０％以内に収めることができる。よって、濃度制御のための制御量が殆ど変化しないまま濃度の安定化を図ることができる
＜実施の形態２＞
図８は本発明の実施の形態２の一例を示す画像形成装置の中の画像形成部を示す概略断面図である。
【００５６】
この実施の形態の中で画像形成プロセスは実施の形態１と同じであるため、各部の作用については説明を省略する。
【００５７】
感光ドラム１’は引き出された支持体５１の上に仮に載せられた状態で画像形成装置内部に挿入されると、装置に配設されている感光ドラム位置決め軸の外形と感光ドラムの前後に取付けてあるドラムフランジとの嵌合によって装置の所定位置に位置決めされる。帯電器２’は、支持体５１の前側に形成されている側板と感光ドラム位置決め軸を取付けてある装置本体の側板によって位置決めされ、感光ドラム表面との間隔が保証されている。現像装置３’及びクリーニング装置４’は、帯電器２’と同様に支持体の前側に形成されている側板と装置本体の側板によって位置決めされているか、或は感光ドラムフランジに対して位置決めする手段を有しており、感光ドラム表面との間隔が保証されている。
【００５８】
支持体５１の上部には露光手段９を有しており、防塵ガラス９１を有した露光手段支持部材５２が配置されている。
【００５９】
フルカラー画像形成装置の場合は画像形成部が転写材搬送方向或は中間転写手段の搬送方向に複数配置される形態となる。
【００６０】
本構成により、支持体５１と露光手段支持部材５２で囲まれた略閉空間が形成されるため、現像装置の外壁或は内壁に調湿材を配置することで実施の形態１と同様の効果を得ることができる（図８は外壁に配置した場合を示す）。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の画像形成装置の中のプロセスカートリッジを示す概略断面図である。
【図２】調湿材の特性を示す図である。
【図３】調湿材の特性を示す図である。
【図４】調湿材を使用した場合と使用しなかった場合のプロセスカートリッジ内部の温度と湿度を示したグラフである。
【図５】外部環境を３０℃、９０％Ｒ．Ｈ．と２３℃、５％Ｒ．Ｈ．に２４時間おきに変動させた場合の結果を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１の一例を示す画像形成装置の中の画像形成部を示す概略断面図である。
【図７】現像装置内に前述同等の大きさの調湿材を配置した場合の湿度変動を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２の一例を示す画像形成装置の中の画像形成部を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１    感光ドラム
２    帯電器
３    現像装置
４    クリーニング装置
５    プロセスカートリッジ
６    露光部
７    転写手段
【図１】
2006220990.tif 000003
【図２】
2006220990.tif 000004
【図３】
2006220990.tif 000005
【図４】
2006220990.tif 000006
【図５】
2006220990.tif 000007
【図６】
2006220990.tif 000008
【図７】
2006220990.tif 000009
【図８】
2006220990.tif 000010