(57)【要約】  【課題】  高い加熱効率で像担持体を直接加熱する構造を提案し、画像流れの原因となる像担持体表面での水分の発生を防止する。  【解決手段】  感光体ドラム１０には、表面に感光層１１、その内側に磁性金属層１２、その内側に非磁性金属層１３が備えられる。感光層１１は、アモルファスシリコンで構成される。感光体ドラム１０の内側には、励磁コイル５１と、その磁束を強めるためのフェライト５２とが備えられる。この励磁コイル５１によって発生した磁束Ｍが、感光体ドラム１０の磁性金属層１２、及び非磁性金属層１３を通過する時に、通過領域においてこれらの金属に渦電流が流れ、金属の電気抵抗により発熱する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体表面に現像されたトナー像を用紙に転写する画像形成装置において、
前記像担持体が、表面に感光層、その内側に磁性金属層を備え、この像担持体の内側に励磁コイルを配置したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記像担持体が、前記磁性金属層の内側に、非磁性金属層を備え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】
像担持体表面に現像されたトナー像を用紙に転写する画像形成装置において、
前記像担持体が、表面に感光層、その内側に磁性金属層を備え、この像担持体の外側に励磁コイルを配置したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体が、前記感光層と前記磁性金属層との間に、非磁性金属層を備えることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記感光層が、アモルファスシリコンで構成されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記励磁コイルの近傍に、高透磁部材を配置することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記高透磁部材が、フェライトであることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記像担持体の内側に、低輻射部材層を設けることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記低輻射部材層を、前記像担持体の内面に密着して設けることを特徴とする請求項８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、複写機やプリンタに代表される電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体として感光体ドラムが広く用いられている。この感光体ドラムの表面が所定電位で一様に帯電せしめられ、その表面にＬＥＤ光などを照射することで部分的に電位が光減衰して静電潜像が形成され、この静電潜像を現像することによってトナー像が形成される。
【０００３】
このような感光体ドラムにおいて、特にアモルファスシリコン感光体を用いた場合、使用環境が高湿度であると、感光体ドラム表面に形成された放電生成物が水分を吸着し、トナー像が乱れる画像流れの発生が多いことが知られている。画像流れの発生を防ぐためには、感光体ドラム表面で水分が発生しないようにする、或いは感光体ドラム表面に形成され水分を吸着した放電生成物を除去する必要がある。このうち、感光体ドラム表面に水分が発生しないようにする方法の例を、特許文献１〜３に見ることができる。
【特許文献１】実公平１−２１３１３号公報（第２頁−３頁、図１）
【特許文献２】特開平８−２７２２８３号公報（第６頁、図６）
【特許文献３】特開平１１−２９６０５２号公報（第３頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１及び３に記載の水分除去方法は、像担持体である感光体ドラム表面に熱ローラを接触させたり、ドラム表面に近接してヒータを配置したりして、ドラム表面を所定の温度で保持するという方法である。しかしながら、これらの方法では、感光体ドラムを直接加熱しているわけではないので、温度調整に多くの時間を必要とする。これにより、加熱効率も悪くなるので、消費電力が多く、ランニングコストが高くなってしまう。
【０００５】
特許文献２に記載の水分除去方法は、フィルム状のヒータを感光体ドラムの内周面に面接触するように配置し、感光体ドラムを直接加熱するという方法である。しかしながら、この方法では、感光体ドラムの回転とともにフィルム状ヒータも回転することになり、ヒータに電力を供給するためには摺動電極が必要になる。これにより、感光体ドラムが寿命を迎えるよりも早い段階で、ヒータ用の電極を交換しなければならず、メンテナンス性が非常に悪い。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、加熱時間の短縮、及び消費電力の低減が可能で、摺動電極を使用することもなく、高い加熱効率で像担持体を直接加熱する構造を提案し、画像流れの原因となる像担持体表面での水分の発生を防止することができる高性能な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】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明は、像担持体表面に現像されたトナー像を用紙に転写する画像形成装置において、前記像担持体が、表面に感光層、その内側に磁性金属層を備え、この像担持体の内側に励磁コイルを配置することとした。
【０００８】
また、前記像担持体が、前記磁性金属層の内側に、非磁性金属層を備えることとした。
【０００９】
また、像担持体表面に現像されたトナー像を用紙に転写する画像形成装置において、前記像担持体が、表面に感光層、その内側に磁性金属層を備え、この像担持体の外側に励磁コイルを配置することとした。
【００１０】
また、前記像担持体が、前記感光層と前記磁性金属層との間に、非磁性金属層を備えることとした。
【００１１】
また、前記感光層が、アモルファスシリコンで構成されることとした。
【００１２】
また、前記励磁コイルの近傍に、高透磁部材を配置することとした。
【００１３】
また、前記高透磁部材が、フェライトであることとした。
【００１４】
また、前記像担持体の内側に、低輻射部材層を設けることとした。
【００１５】
ここで、「低輻射」とは、「熱輻射率が低い」ということを意味する。
【００１６】
また、前記低輻射部材層を、前記像担持体の内面に密着して設けることとした。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の構成によれば、像担持体が、表面に感光層、その内側に磁性金属層を備え、この像担持体の内側に励磁コイルを配置することとしたので、励磁コイルによって生じる誘導電流によって像担持体を直接加熱することができる。これにより、高い加熱効率が得られ、加熱時間の短縮、及び消費電力の低減が可能である。また、像担持体をいつでも直接加熱できるので、像担持体の温度下降に迅速に対応できる。これにより、像担持体の温度変動を少なくすることができ、像担持体を好適な温度に容易に保持することが可能である。さらに、励磁コイルは回転させる必要がないので、摺動電極を使用することもない。このような構造にて像担持体を加熱することにより、画像流れの原因となる像担持体表面での水分の発生を防止することが可能である。
【００１８】
また、像担持体の内側に励磁コイルを配置したものにおいて、像担持体が、磁性金属層の内側に、非磁性金属層を備えることとしたので、磁束が非磁性金属層を発熱させながら通り抜け、その外側に存在する磁性金属層も発熱させることが可能である。その結果、一つの励磁コイルで二つの部材を同時に発熱させることができるので、高い加熱効率が得られる。また、二つの部材を加熱する手段を単一のものにすることができ、部品点数の削減によるコストダウンや構造の簡素化を図ることが可能である。さらに、像担持体の内側に配置された励磁コイルに対して、磁性金属層が非磁性金属層よりも外側に存在するので、像担持体の外側への磁束の漏洩を防止することが可能である。その結果、像担持体周辺の金属部材に、磁力の影響を与えることがなく、不必要な加熱を行うこともない。
【００１９】
また、像担持体が、表面に感光層、その内側に磁性金属層を備え、この像担持体の外側に励磁コイルを配置することとしたので、励磁コイルによって生じる誘導電流によって像担持体を直接加熱することができる。これにより、高い加熱効率が得られ、加熱時間の短縮、及び消費電力の低減が可能である。また、像担持体をいつでも直接加熱できるので、像担持体の温度下降に迅速に対応できる。これにより、像担持体の温度変動を少なくすることができ、像担持体を好適な温度に容易に保持することが可能である。さらに、励磁コイルは回転させる必要がないので、摺動電極を使用することもない。このような構造にて像担持体を加熱することにより、画像流れの原因となる像担持体表面での水分の発生を防止することが可能である。さらに、像担持体の外側に励磁コイルを配置することで、励磁コイルを容易に冷却することができるので、励磁コイルによる加熱効率を高め、安定した加熱性能を得ることが可能となる。さらに、励磁コイルの巻線の耐熱特性を下げることができ、コイルのコストを低減することが可能となる。
【００２０】
また、像担持体の外側に励磁コイルを配置したものにおいて、像担持体が、感光層と磁性金属層との間に、非磁性金属層を備えることとしたので、磁束が非磁性金属層を発熱させながら通り抜け、その内側に存在する磁性金属層も発熱させることが可能である。その結果、一つの励磁コイルで二つの部材を同時に発熱させることができるので、高い加熱効率が得られる。また、二つの部材を加熱する手段を単一のものにすることができ、部品点数の削減によるコストダウンや構造の簡素化を図ることが可能である。さらに、像担持体の外側に配置された励磁コイルに対して、磁性金属層が非磁性金属層よりも内側に存在しているので、像担持体の内側への磁束の漏洩を防止することが可能である。その結果、仮に、像担持体の内側に他の金属部材が存在したとしても、磁力の影響を与えることがなく、不必要な加熱を行うこともない。
【００２１】
アモルファスシリコンで構成される感光層は、高硬度であり耐磨耗性に優れているので、たいへん長寿命である。しかしながら一方では、像担持体表面に形成された放電生成物が水分を吸着して画像流れが発生し易いという問題もあるが、本発明の画像形成装置に組み合わせることにより、像担持体表面での水分の発生を防止することが可能となるので、画像流れが発生しない、さらに長寿命な画像形成装置を得ることができる。
【００２２】
また、励磁コイルの近傍に、高透磁部材を配置することとしたので、励磁コイルから発生する磁束のほとんどが高透磁部材を通過するようになり、磁界を強めることができる。したがって、高透磁部材によってインダクタンスを向上させることができるので、励磁コイルを小型化することができる。なお、励磁コイル、及び高透磁部材を像担持体の外側に配置する場合においては、像担持体の発熱による高透磁部材への悪影響を回避することができるるとともに、ファンなどによって強制的に冷却することも容易にできる。その結果、高透磁部材の性能が低下することがないので、高い加熱効率を得ることが可能である。
【００２３】
また、高透磁部材が、フェライトであることとしたので、高透磁部材として広く用いられているフェライトを採用し、より簡単な構成で、加熱効率を高めることが可能である。
【００２４】
また、像担持体の内側に、低輻射部材層を設けることとしたので、誘電加熱によって加熱された像担持体の、像担持体内側への輻射を抑制することができる。その結果、像担持体からの不必要な放熱を低減させることができるので、さらに高い加熱効率が得られる。また、像担持体の内側の温度上昇を抑制することができるので、励磁コイルを像担持体に内側に配置した場合、励磁コイルの自己損失等の問題を解消することができる。その結果、励磁コイルによる加熱効率を高め、安定した加熱性能を得ることが可能となる。さらに、励磁コイルの巻線の耐熱特性を下げることができ、コイルのコストを低減することが可能となる。
【００２５】
また、低輻射部材層を、像担持体の内面に密着して設けることとしたので、メッキ等によって容易に低輻射部材層を形成することができる。その結果、像担持体内側への輻射を抑制できる構造を、より簡単に製作することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図１〜図１１に基づき説明する。
【００２７】
最初に、本発明の画像形成装置について、図１を用いてその構造と動作の概略を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構造を示す模型的垂直断面図である。
【００２８】
図１において、画像形成装置１は、給紙部２、用紙搬送部３、光学部４、作像部５、転写部６、クリーニング部７、定着部８、及び排出・反転部９を備えている。図中の実線矢印は用紙の搬送経路を示し、一点鎖線矢印Ｌはレーザ光を示す。
【００２９】
給紙部２は、印刷前の用紙Ｐを積載・収容しており、ここから１枚ずつ用紙Ｐが送り出される。送り出された用紙Ｐは、用紙搬送部３により画像形成装置１本体の側面に沿って垂直に搬送される。
【００３０】
原稿に描かれた文字や図形、模様等の画像データは、光学部４の原稿読み取り装置４ａによって読み取られ、この画像データに基づいて制御されるレーザ光Ｌがレーザスキャンユニット４ｂから照射されることにより、作像部５にて原稿画像の静電潜像が像担持体である感光体ドラム１０表面に形成される。この静電潜像からトナー像が形成され、トナー像は、前記用紙搬送部３によって同期をとって送られてきた用紙Ｐに、転写部６にて転写される。感光体ドラム１０表面に残留したトナーは、クリーニング部７にて回収される。
【００３１】
その後、未定着トナー像を担持した用紙は、定着部８へと送られる。定着部８にてトナー像が定着され、定着部８から排出された用紙は、排出・反転部９によって画像形成装置１の胴内の用紙受けトレイに排出される。また、両面印刷を行う場合には、排出・反転部９によって用紙の送り方向が切り替えられて、再度転写部６へと送られる。
【００３２】
次に、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置１に備えられた作像部５、転写部６、及びクリーニング部７の構成について、図２、及び図３を用いて説明する。図２は作像部周辺の概略構造を示す模型的垂直断面図、図３は電磁誘導部を示す部分斜視図である。なお、図２に記載の作像部５、転写部６、及びクリーニング部７の構造は、図１に記載のそれらを、用紙搬送方向が水平となるように書き直したものであって、発明の内容を説明するにあたって、省略可能な部品については記載を省略している。図中、Ｐは用紙を示す。
【００３３】
図２において、作像部５には、像担持体である感光体ドラム１０が設けられ、この感光体ドラム１０の周囲には、回転方向に沿って順に、主帯電装置２０と、現像装置３０と、除電装置４０とが配置されている。この作像部５の現像装置３０と除電装置４０の間には、転写部６とクリーニング部７が備えられている。
【００３４】
感光体ドラム１０には、表面に感光層１１、その内側に磁性金属層１２、その内側に非磁性金属層１３が備えられている。感光層１１は、真空蒸着等によって設けられた、厚さ１４μｍの無機光導電性材料であるアモルファスシリコンで構成されている。磁性金属層１２は、厚さ２５０μｍの鉄管（ＳＴＫＭ：日本工業規格による鋼管の品種）で構成されている。非磁性金属層１３は、例えばＳＵＳ３０４（日本工業規格によるステンレスの品種）である場合、その厚さを２５０μｍとして焼きばめ加工にて設ける。感光体ドラム１０は、図示しない駆動装置によって、その周速度が用紙搬送速度と同じになるように回転せしめられている。
【００３５】
感光体ドラム１０の内側には、電磁誘導部５０が配置されている。電磁誘電部５０は、励磁コイル５１、フェライト５２、支持部材５３で構成される。励磁コイル５１は、直径０．１ｍｍのエナメル線３００本を寄り合わせたリッツ線が、感光体ドラム１０の軸線に沿う方向に巻かれたものである。このようにして巻かれた励磁コイル５１の近傍には、磁界を強めるための高透磁部材であるフェライト５２が備えられている。支持部材５３は、耐熱性樹脂で構成され、フェライト収納部５３ａと、感光体ドラム１０の曲率に基づいて形成された湾曲部５３ｂとを備えている。励磁コイル５１は、このフェライト収納部４３ａを囲み、湾曲部５３ｂに沿うように巻かれている。励磁コイル５１には、定格電力１５００Ｗ、周波数２０〜５０ｋＨｚの高周波電源５４が接続されている。
【００３６】
なお、励磁コイル５１を構成するリッツ線は、感光体ドラム１０の円周に沿う方向に巻くこともできる。また、フェライト５２は、高い透磁率を有する部材であれば、フェライト以外の部材で代替することが可能である。
【００３７】
主帯電装置２０は、コロナ放電帯電器を用いたコロトロン帯電装置である。同じくコロナ放電帯電器を用いたスコロトロン帯電装置や、ローラまたはブラシ等を用いた接触帯電装置を用いることもできる。この主帯電装置２０により、感光体ドラム１０の表面が所定の極性及び電位で一様に帯電せしめられる。
【００３８】
現像装置３０には、感光体ドラム１０に当接する現像ローラ３１が設けられている。現像ローラ３１には、感光体ドラム１０の帯電極性と同極性のバイアスが印加される。この現像ローラ３１により、現像剤であるトナーが帯電せしめられるとともに感光体ドラム１０の表面に供給され、静電潜像が現像される。トナーとしては、磁性或いは非磁性の一成分系トナーや、磁性キャリアと絶縁性トナーとを混合してなる二成分系トナーを使用する。また、感光体ドラム１０表面を研磨するようにしてクリーニングするために、微量の酸化チタン、アルミナ等の粉末を研磨材としてトナーに混入することもある。
【００３９】
転写部６には、転写部材である転写ローラ６０が設けられている。転写ローラ６０は、芯金６１と、その外側に設けられた導電性弾性層６２で構成される。導電性弾性層６２は、カーボン等の導電性材料を分散させたポリウレタンゴム等で構成される。この転写ローラ６０が感光体ドラム１０と接触し、用紙Ｐを挿通させる転写ニップ部を形成する。転写ローラ６０は、図示しない駆動装置によって、その周速度が感光体ドラム１０の周速度と同じになるように回転せしめられている。また、転写ローラ６０には、転写バイアスが必要に応じて印加される。
【００４０】
クリーニング部７は、感光体ドラム１０の回転方向に沿って転写ニップ部のさらに下流側に配置されている。クリーニング部７には、クリーニングローラ７０、及びクリーニングブレード７１が備えられている。
【００４１】
クリーニングローラ７０は、感光体ドラム１０に当接するように設けられている。クリーニングローラ７０は感光体ドラム１０とほぼ同じ軸線方向長さを有し、図示しないばね等の弾性部材により付勢され、感光体ドラム１０に押しつけられている。クリーニングローラ７０はその全体が、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）で構成されている。そして、クリーニングローラ７０は、効率良くクリーニングが実施できるように、図示しない駆動装置によって、その周速度が感光体ドラム１０の周速度に対して約１０〜２０％程度速くなるように回転せしめられている。
【００４２】
クリーニングブレード７１も、感光体ドラム１０に当接するように設けられ、感光体ドラム１０とほぼ同じ軸線方向長さを有する。これらのクリーニングローラ７０とクリーニングブレード７１によって、感光体ドラム１０表面に残留したトナーを除去してクリーニングする。
【００４３】
除電装置４０はＬＥＤで構成され、感光体ドラム１０に光を照射することにより除電が行われる。ＬＥＤの代わりに、ＥＬ、蛍光灯等を用いることもできる。
【００４４】
ここで、作像部５、転写部６、及びクリーニング部７の一連の作用について説明する。
【００４５】
まず、主帯電装置２０により、感光体ドラム１０の表面が所定の極性及び電位で一様に帯電せしめられる。このときの帯電電位は、通常は２００〜１０００Ｖ程度である。
【００４６】
次に、光学部４（図１参照）によって読み取られた画像データに基づいて制御されるレーザ光Ｌが感光体ドラム１０に照射され、照射部分の電位が光減衰して原稿画像の静電潜像が作られる。そして、現像装置３０にて帯電せしめられたトナーが、現像ローラ３１によって感光体ドラム１０の表面に供給され、静電潜像からトナー像が形成される。
【００４７】
一方、用紙Ｐは、用紙搬送部３（図１参照）によって感光体ドラム１０表面のトナー像形成と同期がとられ、感光体ドラム１０と転写ローラ６０が接触して形成される転写ニップ部に挿通される。このとき、転写ローラ６０には、感光体ドラム１０やトナーとは逆極性である負極の転写バイアスが印加される。これにより、トナーが感光体ドラム１０から転写ローラ６０へと移動し、トナー像が用紙Ｐに接触転写される。
【００４８】
トナー像転写後、感光体ドラム１０に残留したトナーは、クリーニング部７に設けられたクリーニングローラ７０に直接移動したり、クリーニングブレード７１によってかき取られた後にクリーニングローラ７０に付着したりして回収される。このとき、一部のトナーはクリーニングローラ２１に付着したまま回収されず、このトナーによって感光体ドラム１０表面が研磨される。
【００４９】
続いて、感光体ドラム１０の加熱動作について、図４を用いて説明する。図４は、感光体ドラムの加熱状態を示す模型的垂直断図である。
【００５０】
励磁コイル５１に高周波電流を流すと磁界が発生する。発生した磁界の磁束Ｍは、そのほとんどが高透磁部材であるフェライト５２を通過するので、磁界を強くすることができる。発生した磁束Ｍが、感光体ドラム１０の磁性金属層１２及び非磁性金属層１３を通過する時に、通過領域Ａ及びＢにおいて金属に渦電流が流れ、金属の電気抵抗により発熱する。
【００５１】
このようにして、像担持体である感光体ドラム１０が、表面に感光層１１、その内側に磁性金属層１２を備え、この感光体ドラム１０の内側に励磁コイル５１を配置することとしたので、励磁コイル５１によって生じる誘導電流によって感光体ドラム１０を直接加熱することができる。これにより、高い加熱効率が得られ、加熱時間の短縮、及び消費電力の低減が可能である。また、感光体ドラム１０をいつでも直接加熱できるので、感光体ドラム１０の温度下降に迅速に対応できる。これにより、感光体ドラム１０の温度変動を少なくすることができ、感光体ドラム１０を好適な温度に容易に保持することが可能である。さらに、励磁コイル５１は回転させる必要がないので、摺動電極を使用することもない。このような構造にて感光体ドラム１０を加熱することにより、画像流れの原因となる感光体ドラム１０表面での水分の発生を防止することが可能である。
【００５２】
また、感光体ドラム１０が、磁性金属層１２の内側に、非磁性金属層１３を備えることとしたので、磁束Ｍが非磁性金属層１３を発熱させながら通り抜け、その外側に存在する磁性金属層１２も発熱させることが可能である。その結果、一つの励磁コイル５１で二つの部材を同時に発熱させることができるので、高い加熱効率が得られる。また、二つの部材を加熱する手段を単一のものにすることができ、部品点数の削減によるコストダウンや構造の簡素化を図ることが可能である。さらに、感光体ドラム１０の内側に配置された励磁コイル５１に対して、磁性金属層１２が非磁性金属層１３よりも外側に存在するので、感光体ドラム１０の外側への磁束Ｍの漏洩を防止することが可能である。その結果、感光体ドラム１０周辺の金属部材に、磁力の影響を与えることがなく、不必要な加熱を行うこともない。
【００５３】
アモルファスシリコンで構成される感光層１１は、高硬度であり耐磨耗性に優れているので、たいへん長寿命である。しかしながら一方では、感光体ドラム１０表面に形成された放電生成物が水分を吸着して画像流れが発生し易いという問題もあるが、本発明の画像形成装置１に組み合わせることにより、感光体ドラム１０表面での水分の発生を防止することが可能となるので、画像流れが発生しない、さらに長寿命な画像形成装置１を得ることができる。
【００５４】
さらに、励磁コイル５１の近傍に、高透磁部材であるフェライト５２を配置することとしたので、励磁コイル５１から発生する磁束Ｍのほとんどがフェライト５２を通過するようになり、磁界を強めることができる。したがって、フェライト５２によってインダクタンスを向上させることができるので、励磁コイル５１を小型化することができる。そして、高透磁部材として広く用いられているフェライト５２を採用したことで、より簡単な構成で、加熱効率を高めることが可能である。
【００５５】
次に、感光体ドラム１０の非磁性金属層１３の厚さがその発熱量に及ぼす影響について、図５〜図７を用いて説明する。
【００５６】
図５は、感光体ドラムの非磁性金属層を構成する銅の厚さが発熱量に及ぼす影響を示すグラフである。グラフの横軸は、非磁性金属層１３を構成する銅の厚さを示し、縦軸は、磁性金属層１２のみを加熱した時を１とした場合の、非磁性金属層１３、磁性金属層１２、及び双方を総合した発熱量を示す。ここでは磁性金属層１２に、ＳＵＳ４３０を用いている。図５によると、銅の厚さが７．０μｍ以下である時に、総発熱量が１．０を超えているのが分かる。また、特に、銅の厚さが２．０μｍから６．０μｍの範囲で総発熱量がピークに近い値に達しているのが分かる。したがって、磁性金属のみを用いて感光体ドラム１０を製作するよりも、非磁性金属と磁性金属とを組み合わせて用いるほうが加熱効率は向上する。銅の厚さをこの範囲に設定することで、加熱効率が１０％向上する。
【００５７】
図６は、感光体ドラムの非磁性金属層を構成するＳＵＳ３０４の厚さが発熱量に及ぼす影響を示すグラフである。グラフの構成は、前記図５の銅の場合と同様であり、磁性金属層１２も同様にＳＵＳ４３０を用いている。図６によると、ＳＵＳ３０４の厚さが３００μｍ以下である時に、総発熱量が１．０を超えているのが分かる。また、特に、ＳＵＳ３０４の厚さが９０μｍから２５７μｍの範囲で総発熱量がピークに近い値に達しているのが分かる。これらの効果についても、前記銅の場合と同様に、磁性金属のみを用いて感光体ドラム１０を製作するよりも、加熱効率が１０％向上する。このことを考慮に入れ、前記図２に示す感光体ドラム１０では、非磁性金属層１３であるＳＵＳ３０４の厚さを２５０μｍとしている。
【００５８】
図７は、非磁性金属層の渦電流負荷と厚さとの関係、及び発熱量への影響を示す表である。表の左側の非磁性金属層条件の欄は、銅及びＳＵＳ３０４の渦電流負荷と層の厚さの関係を示している。
【００５９】
ここで、「渦電流負荷」とは、材料固有の電気抵抗率を、電磁誘導により渦電流が発生する深さで割った値であり、Ｒ＝ρ／ｚで表す（式中のＲは渦電流負荷、ρは電気抵抗率、ｚは渦電流が発生する深さを示す）。通常、渦電流が発生する深さｚは、磁界浸透深さδと同じであるので、ｚ＝δである。しかしながら、使用する金属層の厚さｄが、この磁界浸透深さδよりも薄い場合には、ｚ＝ｄとなる。したがって、渦電流負荷ＲはＲ＝ρ／ｄとなり、電気抵抗率ρと金属層の厚さｄで決定される。また、逆に、渦電流負荷Ｒが決定されている場合には、この渦電流負荷Ｒと電気抵抗率ρから金属層の厚さｄを導出することが可能である。
【００６０】
図７の表の右側は、磁性金属層のみを加熱した時を１とした場合の、非磁性金属層１３、磁性金属層１２、及び双方を総合した発熱量を示している。発熱量は、前記図５及び図６のグラフを数値化したものである。図７より、総発熱量が１．０以上である高い加熱効率が得られる条件を判断すると、非磁性金属層１３の渦電流負荷は、２．４×１０-3Ω以上、特に２．８×１０-3Ωから８．０×１０-3Ωの範囲であることが好ましいことが分かる。したがって、非磁性金属層１３の渦電流負荷がこの範囲であれば、前述の銅やＳＵＳ３０４以外の金属でも高い加熱効率が得られることになる。
【００６１】
すなわち、非磁性金属としてアルミニウムを用いた場合、アルミニウムの電気抵抗率が２．６６×１０-8Ω・ｍであるので、これを上記渦電流負荷の値で割ると、高い加熱効率が得られる層の厚さは、１１．０μｍ以下、特に３．３μｍから９．５μｍの範囲であることが好ましいことになる。
【００６２】
次に、本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置１に備えられた作像部５、転写部６、及びクリーニング部７の構成について、図８〜図１０を用いて説明する。図８は作像部周辺の概略構造を示す模型的垂直断面図、図９は電磁誘導部を示す部分斜視図、図１０は感光体ドラムの加熱状態を示す模型的垂直断面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は、前記図２〜図４に示す第１の実施形態と同じであるので、第１の実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、説明は省略するものとする。
【００６３】
図８において、感光体ドラム１０には、表面に感光層１１、その内側に非磁性金属層１３、その内側に磁性金属層１２が備えられている。そして、感光体ドラム１０の外側であって、その回転方向に沿った転写部６とクリーニング部７の間には、励磁コイル５１を備えた電磁誘導部５０が配置されている。励磁コイル５１の内側及び外側には、磁界を強めるためのフェライト５２が備えられている。支持部材５３は、耐熱性樹脂で構成され、フェライト収納部５３ａ〜５３ｃを備える。励磁コイル３１は、このフェライト収納部３３ａを囲むように巻かれている。
【００６４】
このようにして、像担持体である感光体ドラム１０が、表面に感光層１１、その内側に磁性金属層１２を備え、この感光体ドラム１０の外側に励磁コイル５１を配置することとしたので、励磁コイル５１によって生じる誘導電流によって感光体ドラム１０を直接加熱することができる。これにより、高い加熱効率が得られ、加熱時間の短縮、及び消費電力の低減が可能である。また、感光体ドラム１０をいつでも直接加熱できるので、感光体ドラム１０の温度下降に迅速に対応できる。これにより、感光体ドラム１０の温度変動を少なくすることができ、感光体ドラム１０を好適な温度に容易に保持することが可能である。さらに、励磁コイル５１は回転させる必要がないので、摺動電極を使用することもない。このような構造にて感光体ドラム１０を加熱することにより、画像流れの原因となる感光体ドラム１０表面での水分の発生を防止することが可能である。さらに、感光体ドラム１０の外側に励磁コイル５１を配置することで、励磁コイル５１を容易に冷却することができるので、励磁コイル５１による加熱効率を高め、安定した加熱性能を得ることが可能となる。さらに、励磁コイル５１の巻線の耐熱特性を下げることができ、コイルのコストを低減することが可能となる。
【００６５】
また、感光体ドラム１０が、感光層１１と磁性金属層１２との間に、非磁性金属層１３を備えることとしたので、磁束Ｍが非磁性金属層１３を発熱させながら通り抜け、その内側に存在する磁性金属層１２も発熱させることが可能である。その結果、一つの励磁コイル５１で二つの部材を同時に発熱させることができるので、高い加熱効率が得られる。また、二つの部材を加熱する手段を単一のものにすることができ、部品点数の削減によるコストダウンや構造の簡素化を図ることが可能である。
【００６６】
次に、本発明の第３の実施形態に係る画像形成装置１に備えられた作像部５、転写部６、及びクリーニング部７の構成について、図１１を用いて説明する。図１１は、作像部周辺の概略構造を示す模型的垂直断面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は、前記図８〜図１０に示す第２の実施形態と同じであるので、第２の実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、説明は省略するものとする。
【００６７】
図１１において、感光体ドラム１０には、表面に感光層１１、その内側に非磁性金属層１３、その内側に磁性金属層１２が備えられている。そして、感光体ドラム１０の内側には、磁性金属層１２の内面に密着する形で低輻射部材層１４が設けられている。低輻射部材層１４は、アルミペイントで構成されている。アルミペイントは、断熱効果のある塗料として使用されることが多く、その熱輻射率は０．２７である。
【００６８】
なお、前記第１の実施形態のように、感光体ドラム１０が、その表面から順に、感光層１１、磁性金属層１２、非磁性金属層１３という構成であって、内側に励磁コイル５１を配置した場合には、非磁性金属層１３が低輻射作用を兼ね備えるようにすることができる。例えば、非磁性金属層１３の内面を研磨等によって鏡面仕上げのように平滑に仕上げた時、非磁性金属層１３が銅である場合の研磨面の熱輻射率は０．０２、アルミニウムである場合は０．０４とすることができる。したがって、非常に小さい熱輻射率を得ることが可能である。
【００６９】
このようにして、感光体ドラム１０の内側に、低輻射部材層１４を設けることとしたので、誘電加熱によって加熱された感光体ドラム１０の、感光体ドラム１０内側への輻射を抑制することができる。その結果、感光体ドラム１０からの不必要な放熱を低減させることができるので、さらに高い加熱効率が得られる。また、感光体ドラム１０の内側の温度上昇を抑制することができるので、励磁コイル５１を感光体ドラム１０に内側に配置した場合、励磁コイル５１の自己損失等の問題を解消することができる。その結果、励磁コイル５１による加熱効率を高め、安定した加熱性能を得ることが可能となる。さらに、励磁コイル５１の巻線の耐熱特性を下げることができ、コイルのコストを低減することが可能となる。
【００７０】
また、低輻射部材層１４を、感光体ドラム１０の内面に密着して設けることとしたので、メッキ等によって容易に低輻射部材層１４を形成することができる。その結果、感光体ドラム１０内側への輻射を抑制できる構造を、より簡単に製作することが可能となる。
【００７１】
上記のように本発明の実施形態を示したが、この他、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、感光体ドラムのような像担持体を使用した電子写真方式の画像形成装置全般において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】は、本発明の実施形態に係る画像形成装置を示す模型的垂直断面図である。
【図２】は、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置図の作像部周辺の概略構造を示す模型的垂直断面図である。
【図３】は、図２に示す電磁誘導部を示す部分斜視図である。
【図４】は、図２に示す感光体ドラムの加熱状態を示す模型的垂直断図である。
【図５】は、感光体ドラムの非磁性金属層を構成する銅の厚さが発熱量に及ぼす影響を示すグラフである。
【図６】は、感光体ドラムの非磁性金属層を構成するＳＵＳ３０４の厚さが発熱量に及ぼす影響を示すグラフである。
【図７】は、非磁性金属層の渦電流負荷と厚さとの関係、及び発熱量への影響を示す表である。
【図８】は、本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置図の作像部周辺の概略構造を示す模型的垂直断面図である。
【図９】は、図８に示す電磁誘導部を示す部分斜視図である。
【図１０】は、図８に示す感光体ドラムの加熱状態を示す模型的垂直断図である。
【図１１】は、本発明の第３の実施形態に係る画像形成装置図の作像部周辺の概略構造を示す模型的垂直断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１    画像形成装置
５    作像部
６    転写部
７    クリーニング部
１０  感光体ドラム
１１  感光層
１２  磁性金属層
１３  非磁性金属層
１４  低輻射部材層
５０  電磁誘導部
５１  励磁コイル
５２  フェライト（高透磁部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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