(57)【要約】【課題】  画像形成装置に少なくとも感光体と中間転写体を一体構成にしたプロセスカートリッジを備え、このプロセスカートリッジ内に温度センサとヒータを設けることにより、感光体と中間転写体の結露を防止する画像形成装置を提供する。【解決手段】  各種負荷３３と補助ＣＰＵ３２を制御するメインＣＰＵ（主制御手段）３１と、温度湿度センサ（温湿度検知手段）１４からのデータに基づいて結露防止ヒータ１３を制御する補助ＣＰＵ（副制御手段）３２と、ＰＳＵ（電源）３４とを備えて構成される。尚、ＰＳＵ３４は、補助ＣＰＵ３２、温度湿度センサ１４、及び結露防止ヒータ１３に電源を供給するサブＰＳＵ（副電源部）３４ｂと、メインＣＰＵ３１と各種負荷３３に電源を供給するメインＰＳＵ（主電源部）３４ａにより構成されている。【選択図】  図２
2006011329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段により現像された像を転写紙上に転写する中間転写体と、制御手段と、を備えた画像形成装置において、
少なくとも前記潜像担持体及び中間転写体を一体構成にし、且つ前記画像形成装置と着脱可能な構成にしたプロセスカートリッジを備え、
前記プロセスカートリッジは、当該プロセスカートリッジ内を所定の温度に保持する結露防止ヒータと、前記潜像担持体及び中間転写体の近傍の温度と湿度を検知する温湿度検知手段と、を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、当該画像形成装置全体を制御する主制御手段と、前記温湿度検知手段からのデータに基づいて前記結露防止ヒータを制御する副制御手段とを備え、
前記副制御手段は、当該画像形成装置の電源投入前に前記温湿度検知手段からのデータに基づいて結露発生点に達していることを検知した場合、前記プロセスカートリッジ内の温度を所定の値に保持するように前記結露防止ヒータを制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記画像形成装置の電源は、前記副制御手段、温湿度検知手段、及び結露防止ヒータに電力を供給する副電源部と、当該画像形成装置の全てに電力を供給する主電源部とを備え、
前記副電源部は、前記電源のプラグをコンセントに挿入することにより駆動を開始し、前記副制御手段により前記結露防止ヒータへの電源供給が制御され、前記主電源部は、当該画像形成装置に備えられた主電源スイッチをＯＮにすることにより駆動を開始し、前記主制御手段により前記副制御手段が制御されて前記結露防止ヒータへの電源供給を停止することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記副制御手段は、前記温湿度検知手段から取得した温度データと湿度データに基づいて、前記プロセスカートリッジ内に結露が発生しないように前記結露防止ヒータへの電力供給を制御することを特徴とする請求項１、２、又は３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記結露防止ヒータは前記プロセスカートリッジから着脱可能な構成であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に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、プリンタ、ファクシミリ装置などの電子写真式画像形成装置に関し、さらに詳しくは、感光体及び転写体を有するプロセスカートリッジ内の結露防止技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置の設置条件は必ずしも一定ではない。即ち、設置場所や地域によりその条件はさまざまである。例えば、寒冷地などで早朝に電源を入れ立ち上げた際、機械内部に湿気がある場合、急激に内部を暖めることで感光体や各種ローラなどの金属部などに水滴が付着することがある。そのような状態（結露状態）でコピーを取ろうとすると、トナーが正常に紙に転写されず、異常画像が発生する場合がある。従来からこの問題を回避するために、図４のように、プラグインでヒータに電源から電力を供給して常時駆動させていた。そして、サーモスタットなどで所定以上の温度にならないようにしている。例えば、プラグインで電力１まで供給してヒータが時間ｔ１で所定の温度に達するとＯＦＦする。このように常にＯＮ／ＯＦＦを繰り返し、サーモスタット上における温度を一定にしていた。これは正確な機械内部の温度ではなく、外部環境によって左右されてしまう。そして時間ｔ２で機械のメイン電源をＯＮすると、そこでヒータをＯＦＦとして機械が発生する温度により結露を防止していた。このように、電源投入前には常に機械内部を暖めておく対策が採られていた。そして電源投入後はすでに機械内部はある温湿度以上であるため異常画像の発生の可能性は少ないので、ヒータを切るようにしていた。
また結露を防止する従来技術として特開２００３−１８３４０公報には、ミラーやレンズ等の光学経路に発生する結露を防止する結露防止ヒータ制御において、メイン電源ＯＦＦ状態で常にヒータをＯＮ状態にするのではなく、結露発生条件に達した場合のみヒータを動作させる構成をとることによって不必要な消費電力の削減を実現しつつ、結露の発生しない画像読取装置について開示されている。
また特開平１０−１４９０８２号公報には、現像剤の特性の変化によるトナー飛散を抑制し、かつ、感光体等の結露を防止し、さらに消費電力を抑えることができる画像形成装置について開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１８３４０公報
【特許文献２】特開平１０−１４９０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし従来の結露対策では、プラグを電源コンセントに常に入れてヒータを必ずＯＮにしておかなければならなかった。しかも夏などの温度が高い時などもヒータをＯＮすることとなり、消費電力の無駄が多くなるといった問題がある。また、プロセスカートリッジには通常、結露防止ヒータなどは搭載されておらず、機械下部等に設置されている本体側結露ヒータにて加熱されている。従って、現像や転写に関係する画像上の問題に対して適切な結露防止効果は望めなかった。
また特許文献１に開示されている従来技術は、画像読取装置内に設置した温度センサに基づいてヒータをＯＮ、ＯＦＦして温度制御する技術であり、温度センサやヒータは画像読取装置内に設置されているため、再利用が不可能であり、資源の再使用の点で問題がある。
また特許文献２に開示されている従来技術は、現像器の温度に基づいて感光体のヒータをＯＮ、ＯＦＦする技術であり、感光体を暖めるための特殊なヒータが必要となり装置のコストが高くなるといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑み、画像形成装置に少なくとも感光体と中間転写体を一体構成にしたプロセスカートリッジを備え、このプロセスカートリッジ内に温度センサとヒータを設けることにより、感光体と中間転写体の結露を防止する画像形成装置を提供することを目的とする。
また他の目的は、主電源の投入とは関係なく、プロセスカートリッジの結露防止を行うことである。
また他の目的は、ヒータを着脱可能な構成とすることにより、部品の再使用を可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段により現像された像を転写紙上に転写する中間転写体と、制御手段と、を備えた画像形成装置において、少なくとも前記潜像担持体及び中間転写体を一体構成にし、且つ前記画像形成装置と着脱可能な構成にしたプロセスカートリッジを備え、前記プロセスカートリッジは、当該プロセスカートリッジ内を所定の温度に保持する結露防止ヒータと、前記潜像担持体及び中間転写体の近傍の温度と湿度を検知する温湿度検知手段と、を備えていることを特徴とする。
本発明は結露により感光体或いは中間転写体上に付着する水分により、画像の転写不良等を起こして異常画像が発生することを防止するために、これらの感光体と中間転写体を一体構成にしてプロセスカートリッジ内に収納し、そのプロセスカートリッジ内に、内部の温湿度を検出する温湿度検知手段と、内部を所定の温度に保持する結露防止ヒータを備えたものである。
請求項２は、前記制御手段は、当該画像形成装置全体を制御する主制御手段と、前記温湿度検知手段からのデータに基づいて前記結露防止ヒータを制御する副制御手段とを備え、前記副制御手段は、当該画像形成装置の電源投入前に前記温湿度検知手段からのデータに基づいて結露発生点に達していることを検知した場合、前記プロセスカートリッジ内の温度を所定の値に保持するように前記結露防止ヒータを制御することを特徴とする。
結露は空気中に存在する水蒸気が冷却することによって液化したものである。逆に結露は暖められることによって水蒸気になり空気中に発散する。この関係は、温度に対して空気中に存在できる水蒸気量の関係として指数関数的な関係が成り立っていることが知られている。即ち、温度上昇に対する水蒸気圧は指数関数的な変化を示しており、結露防止制御における最も有効な手段は温度を上げる方法であることが解る。そこで本発明では、副制御手段がプロセスカートリッジ内の温湿度を検出して、その温湿度データから予め実験的に求められた温度になるように結露防止ヒータを制御する。
【０００５】
請求項３は、前記画像形成装置の電源は、前記副制御手段、温湿度検知手段、及び結露防止ヒータに電力を供給する副電源部と、当該画像形成装置の全てに電力を供給する主電源部とを備え、前記副電源部は、前記電源のプラグをコンセントに挿入することにより駆動を開始し、前記副制御手段により前記結露防止ヒータへの電源供給が制御され、前記主電源部は、当該画像形成装置に備えられた主電源スイッチをＯＮにすることにより駆動を開始し、前記主制御手段により前記副制御手段が制御されて前記結露防止ヒータへの電源供給を停止することを特徴とする。
本発明の電源は、副電源部と主電源部により構成されている。副電源部はプラグをコンセントに挿入するだけで動作し、副制御手段、温湿度検知手段、及び結露防止ヒータに電源を供給する。また主電源部は主電源スイッチをＯＮにすることにより動作し、主制御手段に電源を供給して主制御手段が副制御手段に対して結露防止ヒータへの電源供給を停止するように制御する。
請求項４は、前記副制御手段は、前記温湿度検知手段から取得した温度データと湿度データに基づいて、前記プロセスカートリッジ内に結露が発生しないように前記結露防止ヒータへの電力供給を制御することを特徴とする。
結露は空気中に存在する水蒸気が冷却することによって液化したものであることは前述したが、この現象は周囲の温湿度により変化する。即ち、湿度が低ければ温度が低くても必ずしも液化しない。逆に湿度が高ければ温度がある程度高くても液化する場合がある。そこで本発明では、温度データと湿度データの双方を参照して結露が発生しないように結露防止ヒータを制御するものである。
請求項５は、前記結露防止ヒータは前記プロセスカートリッジから着脱可能な構成であることを特徴とする。
プロセスカートリッジは感光体と中間転写体の寿命により新しい物に交換される。そのときプロセスカートリッジ内に備えた結露防止ヒータの寿命は、感光体と中間転写体の寿命より一般的に永いので再利用が可能である。そこで本発明では、結露防止ヒータを着脱可能な構成にして、再利用を図るものである。
【発明の効果】
【０００６】
以上記載のごとく請求項１の発明によれば、感光体と中間転写体を一体構成にしてプロセスカートリッジ内に収容し、その中に温湿度検知手段と、内部を所定の温度に保持する結露防止ヒータを備えたので、プロセスカートリッジ内の正確な温湿度を検出することができると共に、少ない電力で正確に温度を制御することができる。
また請求項２では、副制御手段が画像形成装置の電源投入前に温湿度検知手段からのデータに基づいて結露発生点に達していることを検知した場合、プロセスカートリッジ内の温度が所定の値になるように結露防止ヒータを制御するので、結露防止ヒータへの不要な電力供給を極力防止して、効率のよい結露防止制御を行うことができる。
また請求項３では、副電源部がメインスイッチのＯＮ、ＯＦＦに関係なく動作することにより結露を監視し、主電源部が動作されるとその時点で副電源部の動作を停止するので、機器のプラグをコンセントに挿入するだけで結露防止制御を働かせることができる。
また請求項４では、副制御手段がプロセスカートリッジ内に結露を発生しないように結露防止ヒータを制御するので、効率の良い結露防止制御を行うことができる。
また請求項５では、結露防止ヒータをプロセスカートリッジから着脱可能なように構成するので、プロセスカートリッジを新規なものに交換するときに、結露防止ヒータを取り外して再利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の実施形態に係るフルカラー画像形成装置の概略構成図である。
このフルカラー画像形成装置１００は、機械内部の換気を行うファンモータ１と、潜像を形成する感光体ベルト上に像を形成する複数の現像器（現像手段）４と、各現像器の現像ローラを感光体ベルトに当接する現像器駆動クラッチ５と、レーザ光により感光体ベルトに潜像を形成する書込みユニット６と、記録紙を保持して給紙する給紙トレイ７と、書込みユニット６により形成された潜像を担持する感光体ベルト（潜像担持体）１５と、感光体ベルト１５に形成されたトナー像を転写する中間転写ベルト（中間転写体）２１と、感光体ベルト１５に残存する残存トナーをクリーニングする感光体クリーニング部１６と、感光体ベルト１５を一様に帯電する帯電チャージ１８と、残存トナーをクリーニングした後に感光体ベルト上に残存する静電気を除電する除電ランプ１７と、中間転写ベルト２１にトナー像を転写するための電圧を印加する一次転写ブラシ１９と、中間転写ベルト２１上に残存する残存トナーをクリーニングするクリーニングブラシローラ２０と、記録紙１２に中間転写ベルト２１上のトナー像を転写する二次転写ローラ２５と、記録紙１２に転写されたトナー像を熱により固着するベルト定着ユニット２２と、記録紙１２の両面に転写するために記録紙を反転させる両面ユニット２４と、を備えて構成される。
尚、現像器４はブラックトナーによる現像器４ａ、イエロートナーによる現像器４ｂ、シアントナーによる現像器４ｃ、マゼンタトナーによる現像器４ｄにより構成され、それぞれトナーを担持する現像ローラ２、現像ローラ２上のトナー量を規制する現像ブレード３を備えている。また書込みユニット６には図示しないレーザ光学系とユニット内部に塵埃の侵入を防ぐ防塵ガラス１０を備えている。また、感光体ベルト１５、中間転写ベルト２１、及びクリーニング機構部はプロセスカートリッジ１１として一体に構成され、且つフルカラー画像形成装置１００本体と着脱可能な構成になっている。そしてプロセスカートリッジ１１内部に内部の温湿度を検知する温湿度センサ（温湿度検知手段）１４と、内部の温度を所定の温度に維持する結露防止ヒータ１３とを備えている。
一般的にプロセスカートリッジ１１は感光ベルト１５と中間転写ベルト２１の何れかが耐久寿命に達すると、新しいプロセスカートリッジに交換される。そのときプロセスカートリッジ内に備えた結露防止ヒータ１３の寿命は、感光体ベルト１５と中間転写ベルト２１の寿命より一般的に永いので再利用が可能である。そこで本実施形態では、結露防止ヒータ１３を着脱可能な構成にして、再利用を図るものである。
【０００８】
次にこのフルカラー画像形成装置１００の動作について説明する。尚、画像形成動作は公知であるので、ここでは概略の動作について説明する。感光体ベルト１５は帯電チャージ１８により表面を一様に帯電される。そして矢印の方向に回転しながら、書込みユニット６によりまずはじめにブラックに対応する画像データがレーザ光（露光）１０として感光体にベルト１５に照射される。このレーザ光１０はポリゴンミラーにより主走査方向に偏向されて感光体にベルト１５上に潜像を形成する。それと同時にブラック現像器４ａに対応する現像器駆動クラッチ５が駆動して、ブラック現像器４ａの現像ローラ２を感光体にベルト１５に当接する。それにより、潜像にトナー像が形成される。そのトナー像は一次転写ブラシ１９により中間転写ベルト２１に転写される。この動作が１ページ分行われると、中間転写ベルト２１にはブラックに対応した画像が形成される。次にイエローもブラックと同様な動作が行われ、中間転写ベルト２１のブラック画像に重ねて転写される。同様な動作がシアン、マゼンタに対して行われ、全ての色情報の転写が終了すると中間転写ベルト２１上にはフルカラーの画像が形成される。次に中間転写ベルト２１のフルカラー画像を記録紙１２に転写するために、二次転写ローラ２５に転写電圧を印加して記録紙１２にフルカラー画像を転写し、ベルト定着ユニット２２により記録紙１２上の画像を固着する。
図２は本発明の実施形態に係るフルカラー画像形成装置１００の制御方法を説明するための概略ブロック図である。同じ構成要素には同じ参照番号を付して説明する。このブロック図は、各種負荷３３と補助ＣＰＵ３２を制御するメインＣＰＵ（主制御手段）３１と、温度湿度センサ（温湿度検知手段）１４からのデータに基づいて結露防止ヒータ１３を制御する補助ＣＰＵ（副制御手段）３２と、ＰＳＵ（電源）３４とを備えて構成される。尚、ＰＳＵ３４は、補助ＣＰＵ３２、温度湿度センサ１４、及び結露防止ヒータ１３に電源を供給するサブＰＳＵ（副電源部）３４ｂと、メインＣＰＵ３１と各種負荷３３に電源を供給するメインＰＳＵ（主電源部）３４ａにより構成されている。
【０００９】
次に概略動作について説明する。メインＣＰＵ３１と補助ＣＰＵ３２は信号線４０により相互にデータを送受信することができ、補助ＣＰＵ３２はメインＰＳＵ３４ａをＯＮしなくても、プラグ（コンセント）を交流電源に接続するだけでアクティブとなるように、サブＰＳＵ３４ｂから電源３５が供給されている。また温度湿度センサ１４も同様にサブＰＳＵ３４ｂから電源３６が供給されていて、温度、湿度の検出をはじめる。また補助ＣＰＵ３２は温度湿度センサ１４の温度湿度データを信号線４１により取り込むことができ、そのデータをチェック、解析しサブＰＳＵ３４ｂにヒータのＯＮ信号３９を送り、結露防止ヒータ１３にサブＰＳＵ３４ｂからの電源３７を供給して機械内部を暖める。またメインＣＰＵ３１は各種負荷（クラッチ、モータ、ファン等）３３と信号線３８により接続されており、機械動作シーケンスの制御を行っている。従って、温度湿度センサ１４はもっとも温度、湿度を把握すべきプロセスカートリッジ１１内にある場合、良好なプロセス条件をもたらすことができる。
このように結露は空気中に存在する水蒸気が冷却することによって液化したものである。逆に結露は暖められることによって水蒸気になり空気中に発散する性質がある。この関係は、温度に対して空気中に存在できる水蒸気量の関係として指数関数的な関係が成り立っていることが知られている。即ち、温度上昇に対する水蒸気圧は指数関数的な変化を示しており、結露防止制御における最も有効な手段は温度を上げる方法であることが解る。そこで本実施形態では、補助ＣＰＵ３２がプロセスカートリッジ１１内の温湿度を検出して、その温湿度データから予め実験的に求められた温度になるように結露防止ヒータ１３を制御するものである。
図３は補助ＣＰＵ３２がサブＰＳＵ３４ｂを制御するときの電力消費について説明する図である。ＰＳＵ３４のプラグが交流電源に接続されると、サブＰＳＵ３４ｂが駆動し電力２から結露防止ヒータ１３をＯＮする。そして時間ｔ２においてメインＰＳＵ３４ａがＯＮすると、メインＣＰＵ３１から補助ＣＰＵ３２に対してサブＰＳＵ３４ｂの停止の指令が伝わり、結露防止ヒータ１３をＯＦＦする。尚、省電力モードを有する機器の場合は、省電力モードに移行した場合、補助ＣＰＵ３２による結露防止ヒータ１３の制御を再開するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るフルカラー画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るフルカラー画像形成装置１００の制御方法を説明するための概略ブロック図である。
【図３】本発明の補助ＣＰＵ３２がサブＰＳＵ３４ｂを制御するときの電力消費について説明する図である。
【図４】従来のヒータ制御方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００１１】
３３  各種負荷、３２  補助ＣＰＵ、３１  メインＣＰＵ、１４  温度湿度センサ、１３  結露防止ヒータ、３４  ＰＳＵ、３４ｂ  サブＰＳＵ、３４ａ  メインＰＳＵ
【図１】
2006011329.tif 000003
【図２】
2006011329.tif 000004
【図３】
2006011329.tif 000005
【図４】
2006011329.tif 000006