(57)【要約】  【課題】  摺動リングを減少させながらも、感光体ドラムの温度をモニター可能な感光体ドラムヒータ制御装置を提供する。  【解決手段】  感光体ドラムの温度を検出する温度検出素子９０と、感光体ドラムを保温するヒータ８と、温度検出素子９０により検出された温度に基づいて感光体ドラムを設定温度に維持するようにヒータ８を制御する温度制御回路９とが感光体ドラムの内部に収容された感光体ドラムヒータ制御装置であって、温度制御回路９に、感光体の外部から一対の摺動リングを介してヒータへ電力を供給する一対の端子９ａ、９ｂを備え、端子９ａ、９ｂに印加される電圧値に基づいて、ヒータ８を制御する温調モードと、温度検出素子による検出温度信号を端子９ｂに出力する温度モニターモードに切り替えるモード切替回路９３、９４を設けてある。【選択図】  図１
2005128106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体ドラムの温度を検出する温度検出素子と、前記感光体ドラムを保温するヒータと、前記温度検出素子により検出された温度に基づいて前記感光体ドラムを設定温度に維持するように前記ヒータを制御する温度制御回路とが前記感光体ドラムの内部に収容された感光体ドラムヒータ制御装置であって、
前記温度制御回路に、前記感光体の外部から一対の摺動リングを介して前記ヒータへ電力を供給する一対の端子を備え、前記端子に印加される電圧値に基づいて、前記ヒータを制御する温調モードと、前記温度検出素子による検出温度信号を前記端子に出力する温度モニターモードに切り替えるモード切替回路を設けてある感光体ドラムヒータ制御装置。
【請求項２】
前記モード切替回路は、前記端子の一方に印加される電圧値を識別する電圧弁別回路と、前記電圧弁別回路による検出電圧が第一電圧値より高いときに前記端子の他方を接地して前記温調モードに切り替え、前記検出電圧が前記第一電圧値より低いときに前記端子の他方から前記検出温度信号を出力して前記温度モニターモードに切り替えるリレー回路を備えて構成してある請求項１記載の感光体ドラムヒータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体ドラムの温度を検出する温度検出素子と、前記感光体ドラムを保温するヒータと、前記温度検出素子により検出された温度に基づいて前記感光体を設定温度に維持するように前記ヒータを制御する温度制御回路とが前記感光体の内部に収容された感光体ドラムヒータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、表面に感光層が塗布され円筒形状の感光体ドラムの周囲に、帯電装置、露光装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置、除電装置等が配置された画像形成部を有し、感光体ドラム上に形成されたトナー画像を用紙上に写し取り画像形成が行なわれる。
【０００３】
前記感光体ドラムは円筒基材の表面に数十μｍの感光層が形成されたものであるが、感光層は構成する主材料により有機感光体、セレン砒素感光体、アモルファスシリコン（以下ａ−Ｓｉと記す）感光体等に分類できる。有機感光体は比較的安価であるが、磨耗し易すく寿命が短く頻繁に交換する必要がある。また、セレン砒素感光体は有機感光体に比べて長寿命であるが、毒性を有する物質であるため取り扱いが面倒である欠点を持つ。一方、ａ−Ｓｉ感光体は有機感光体に比べて高価であるが、無害な物質で取り扱いが容易なこと長寿命である特性から、環境対策の観点やトータルコストで優れる点などから注目され近年需要が増加してきている。
【０００４】
ａ−Ｓｉ感光体は光導電層の厚さ等により特性が変化する。光導電層の厚さを８０μｍ程度にすると、高い表面電位が得られるが温度による影響が大きくなる。光導電層の厚さを３０μｍ程度にすると、温度の影響を受けにくいが膜が薄いために暗減衰が速くなり、表面電位を高く維持できずに表面電位が低く抑えられる特性を有している。また、ａ−Ｓｉ感光体を用いた電子写真方式の画像形成装置では、使用環境によってときどき画像流れと呼ばれる現象が発生する。画像流れとは、画像がかすれたようになったり、あるいは画像の周囲が滲んだようになる現象である。画像流れの発生要因は、空気中の水分が感光体ドラムの表面に吸着して表面抵抗が低下し、形成された静電潜像の電荷が周面方向に流れて電位の低下したり境界が不明確になるためと考えられる。
【０００５】
そこで、ａ−Ｓｉ感光体を用いた画像形成装置において、温度検知手段と湿度検知手段を設けて画像形成装置が置かれている環境雰囲気の温度と湿度を測定し、適切なタイミングでドラムヒータを作動させ、作業効率を低下させることなく画像流れ等を確実に防止するとともに、消費電力を低減して経済的な装置を提供することを目的として、感光体ドラム素管内にドラムヒータと温度制御用サーミスタを設置し、前記感光体ドラムのフランジ部にヒータへの電力供給用の端子及びサーミスタによる温度検出用の端子として３本または４本の摺動リングを設けて、前記摺動リングを介して外部に設置された制御基板との電気的接続を確保する技術が提案されていた。
【０００６】
上述した電気的接続を確保するために、３本または４本の摺動リングを感光体ドラムのフランジ部に設けるものでは、感光体ドラムが長手方向に長くなり、現像ユニット全体が大きくなり装置の小型化の要請に沿うものではなくなるという問題があった。
【０００７】
そこで、本願出願人は、感光体ドラムの温度を検出する温度検出素子と、前記感光体ドラムを保温するヒータと、前記温度検出素子により検出された温度に基づいて前記感光体を設定温度に維持するように前記ヒータを制御する温度制御回路とを前記感光体の内部に収容し、外部からドラムヒータに電源を供給する電源線にドラムヒータ設定温度信号を重畳して送出するように構成し、前記温度制御回路により電源線に重畳されたドラムヒータ設定温度信号を読み取り、その値に維持されるようにヒータを制御することで、摺動リングを２本に減少させる構成を提案している（特許願２００２-３４８５９３号）。
【特許文献１】特開２００２−４０８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述の摺動リングを２本に減少させる構成では、感光体ドラムの外部からドラム温度をモニターすることができず、初期の立ち上げから目標温度に到達したか否かが的確に判断できないことから、凡その温度立ち上がり時間を想定し、当該立ち上がり時間を経過することにより間接的に判断せざるを得なかった。この立ち上がり時間は、想定される使用環境下での最長の時間を想定する必要があるので、立ち上がり時間が長くなるという不都合があった。
【０００９】
また、ドラムヒータの断線等の異常事態を判断できないことから、上述した画像流れと呼ばれる現象が生じて初めて異常に気付くという問題もあった。
【００１０】
本発明は、上述の従来欠点に鑑み、摺動リングを減少させながらも、感光体ドラムの温度をモニター可能な感光体ドラムヒータ制御装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するため、本発明による感光体ドラムヒータ制御装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項１に記載した通り、感光体ドラムの温度を検出する温度検出素子と、前記感光体ドラムを保温するヒータと、前記温度検出素子により検出された温度に基づいて前記感光体ドラムを設定温度に維持するように前記ヒータを制御する温度制御回路とが前記感光体ドラムの内部に収容された感光体ドラムヒータ制御装置であって、前記温度制御回路に、前記感光体ドラムの外部から一対の摺動リングを介して前記ヒータへ電力を供給する一対の端子を備え、前記端子に印加される電圧値に基づいて、前記ヒータを制御する温調モードと、前記温度検出素子による検出温度信号を前記端子に出力する温度モニターモードに切り替えるモード切替回路を設けてある点にある。
【００１２】
本発明によれば、２本の摺動リングを介して前記温度制御回路の一対の端子を介してヒータへ電力を供給するように構成しながら、その印加電圧を切り替えることによりモード切替回路により前記温度検出素子による検出温度信号が２本の摺動リングを介して外部に取り出すことができるようになった。
【００１３】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記モード切替回路は、前記端子の一方に印加される電圧値を識別する電圧弁別回路と、前記電圧弁別回路による検出電圧が第一電圧値より高いときに前記端子の他方を接地して前記温調モードに切り替え、前記検出電圧が前記第一電圧値より低いときに前記端子の他方から前記検出温度信号を出力して前記温度モニターモードに切り替えるリレー回路を備えてある点にある。
【００１４】
電圧弁別回路により前記端子に印加される電圧値が第一電圧値より高いと判断されたときにヒータ制御を行ない、第一電圧より低いと判断されたときに温度検出信号を外部に出力するようにリレー回路が作動するのである。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明した通り、本発明によれば、摺動リングを減少させながらも、感光体ドラムの温度をモニター可能な感光体ドラムヒータ制御装置を提供することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明による感光体ドラムヒータ制御装置の実施の形態を説明する。図３及び図４に示すように、円筒形状の感光体ドラム１は、その両端に圧入されたフランジ部２のボス部３にベアリング１０が装着されて前記軸受で回転自在に支持される。
【００１７】
感光体ドラム１の内周面には、感光体ドラム１の表面温度を所定温度に保つためのドラムヒータ８が設置されるとともに、フランジ部２に固定された基板ホルダー２ｃに感光体ドラム１の表面温度を所定温度に維持するための温度制御回路９が取り付けられている。
【００１８】
ドラムヒータ８は弾性を有する耐熱性の絶縁シート上に発熱コイル８ａが適当な間隔で配置され、丸めて感光体ドラム１の円筒基材の内部に挿入され、シートの弾性で広がりその内面に沿って密着して摩擦力で固定されている。
【００１９】
一端側のフランジ部２にはドラムヒータ８への電力供給の一対の端子２ａ、２ｂが取り付けられている。前記端子２ｂは後述するように、温度検出素子の出力信号の出力端子としても機能する。前記一対の端子２ａ、２ｂの一端側が前記温度制御回路９の一対の端子９ａ、９ｂと接続され、他端側が外部のボス部に固定された摺動リングとしての円盤状の電極板４、５と夫々接続されている。電極板４、５の周面には電極６、７が常に接触し、感光体ドラム１の回転中も電気的に接続可能に接触導通している。
【００２０】
温度制御回路９は、図１に示すように、ドラム内面の近傍に配置された温度検出素子としてのサーミスタ９０を含むサーミスタブリッジ回路９１と、抵抗Ｒ１、Ｒ２により分割された所定の制御温度とサーミスタ検出温度とを比較する比較器９２と、比較器９２の出力によりオンオフ制御されるトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２によりドラムヒータへの通電を制御するトランジスタ回路９９と、端子９ａ、９ｂに印加される電圧値を識別する電圧弁別回路９３と、電圧弁別回路９３による検出電圧が第一電圧値より高いときに端子の他方９ｂを接地して温調モードに切り替え、検出電圧が第一電圧値より低いときに端子の他方９ｂから検出温度信号を出力して温度モニターモードに切り替えるリレー回路９４を備えて構成してある。即ち、前記電圧弁別回路９３とリレー回路９４とでモード切替回路が構成される。
【００２１】
電圧弁別回路９３は、図２に示すように、１２ＶのツェナーダイオードＺＤを備えたブリッジ回路９５と比較器９６で構成され、端子９ａ、９ｂにＤＣ２４Ｖが印加されたときに高レベルの電圧が出力され、ＤＣ５Ｖが印加されたときに低レベルの電圧が出力されるように構成されている。
【００２２】
リレー回路９４は、比較器９６の出力レベルに応じてオンオフするトランジスタ回路９７とリレー９８で構成され、端子９ａ、９ｂに印加される電源電圧がＤＣ２４ＶのときにトランジスタＴｒ３、Ｔｒ４がオンしてリレーコイル９８ａが導通し、リレー接点９８ｂがオフ、リレー接点９８ｃ、９８ｄがオンとなり、接点９ｂが接地される結果、サーミスタ９０の検出温度に基づいてドラムヒータ８をオンオフ制御する温調モードとなり、端子９ａ、９ｂに印加される電源電圧がＤＣ５ＶのときにトランジスタＴｒ３、Ｔｒ４がオフしてリレーコイル９８ａが遮断され、リレー接点９８ｂがオン、リレー接点９８ｃ、９８ｄがオフとなり、接点９ｂからサーミスタ９０による検出温度信号が出力される温度モニターモードに切り替えられる。温度モニターモードにおけるサーミスタ９０の出力抵抗と温度は、図５に示す関係を示し、このグラフをテーブルデータとして複写機の制御回路に設けられたメモリに格納しておくことで、感光体ドラムの温度を判別可能になる。
【００２３】
つまり、摺動リング４、５を介して端子９ａ、９ｂに印加される電圧値により、温調モードと温度モニターモードが切り替え可能に構成されている。このような構成により、図６に示すように、複写機に電源が投入された初期には温調モードで感光体ドラム１を加熱しながらも、所定のインタバルで温度モニターモードに瞬間的に切り替えることで感光体ドラム１の温度を検出できる。温調モードから温度モニターモードに移行する間隔は特に制限されるものではないが、初期立ち上げ時と待機時、またはコピー動作時で可変に設定することができる。
【００２４】
温調モードと温度モニターモードに切り替えるための電圧値は、ＤＣ２４ＶとＤＣ５Ｖに制限されるものではなく、ツェナーダイオード９５のツェナー電圧に基づいて適宜設定可能である。
【００２５】
上述の実施形態では、温度制御回路９により、抵抗Ｒ１、Ｒ２により分割された所定の制御温度に制御されるものを説明したが、例えば、ＤＣ２４Ｖの印加電圧にドラムヒータ設定温度信号を重畳して送出するように構成し、前記温度制御回路に電源電圧に重畳されたドラムヒータ設定温度信号を読み取る判別回路を設けるとともに、判別回路により判別されたドラムヒータ設定温度信号に基づいて比較器９２の比較電圧を可変設定する切り替え回路を設けることにより、温度制御回路による制御温度を可変に設定することも可能である。この場合には、温度モニターモードに移行しないように、電源電圧に重畳されたドラムヒータ設定温度信号の低レベルが少なくともツェナー電圧以上の値に設定される必要がある。電源電圧にドラムヒータ設定温度信号を重畳させるには、アナログ変調、デジタル変調等適宜公知の技術を採用して実現可能であり、例えばドラムヒータ設定温度信号をパルス数で表すパルス信号で構成し、電源電圧に当該パルス信号を重畳させることで実現できる。
【００２６】
上述の実施形態は、複写機に備える感光体ドラムヒータ制御装置について説明したが、当該発明は、複写機以外にプリンター等の感光体を使用する画像形成装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】温度制御回路の回路図
【図２】電圧弁別回路の動作説明図
【図３】感光体ドラムの説明図
【図４】感光体ドラムの断面図
【図５】サーミスタによる温度検出特性の説明図
【図６】温調モードと温度モニターモードの動作切り替えタイミングチャート
【符号の説明】
【００２８】
１：感光体ドラム
２：フランジ部
３：ボス部
４：摺動リング
５：摺動リング
６：電極
７：電極
８：ドラムヒータ
９：温度制御回路
９ａ：端子
９ｂ：端子
９０：サーミスタ（温度検出素子）
９１：サーミスタブリッジ回路
９２：比較器
９３：電圧弁別回路
９４：リレー回路
【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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