(57)【要約】      （修正有）【課題】雰囲気環境変動下において、現像装置内の湿度を少ない電力で制御することを可能とすること。また、この現像装置を適用して画像濃度変動や、飛散、かぶり等の画像不良の少ない画像形成装置を提供することにある。【解決手段】除湿側への湿度制御を行う湿度源Ａ、加湿側への湿度制御を行う湿度源Ｂの双方を備え、温度センサおよび湿度センサによる温湿度の結果に基づき、湿度源Ａ、湿度源Ｂのどちらか一方のみを現像装置に接続することで湿度調整を行う。【選択図】図３
2013142891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を用いて、像担持体上の静電潜像を可視化する現像装置であって、
現像装置内部の温度を測定する温度センサ、湿度を測定する湿度センサを備え、
湿度制御手段として、除湿側への湿度制御を行う湿度源Ａ、加湿側への湿度制御を行う湿度源Ｂの双方を備え、
温度センサおよび湿度センサによる温湿度の結果に基づき、湿度源Ａ、湿度源Ｂのどちらか一方のみを現像装置に接続することで湿度制御を行うこと
を特徴とする現像装置。
【請求項２】
現像剤を用いて、像担持体上の静電潜像を可視化する現像装置であって、
現像装置内部の温度を測定する温度センサ、湿度を測定する湿度センサを備え、
湿度制御手段として、除湿側への湿度制御を行う湿度源Ａ、加湿側への湿度制御を行う湿度源Ｂの双方を備え、
かつ、少なくとも湿度源Ｂは、飽和塩水溶液を用いた加湿手段であり、
温度センサおよび湿度センサによる温湿度の結果に基づき、湿度源Ａ、湿度源Ｂのどちらか一方のみを現像装置に接続することで湿度制御を行うこと
を特徴とする現像装置。
【請求項３】
出力画像濃度、出力画像枚数および、温度センサおよび湿度センサによる温湿度の結果に基づいて、湿度源Ａ、湿度源Ｂのどちらか一方のみを現像装置に接続することで湿度制御を行うことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ装置、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関し、詳細には画像を形成する現像装置の内部の雰囲気を湿度制御するようにした現像装置並びにプロセスカートリッジ、それらを適用した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタや複写機等の電子写真方式を作用した画像形成装置においては、電子写真感光体に形成された静電潜像に対して、静電電荷を帯びたトナーを用いて顕像化する。トナーの帯電量をQ/M（単位質量あたり電荷量）として表すが、Q/Mは雰囲気の温湿度、特には、湿度に対して大きく変動する。一般に雰囲気の湿度が高いとQ/Mは低く、湿度が低いとQ/Mは高くなる。Q/Mが大きく変動することは、画像の濃度が変動するだけでなく、飛散やかぶりなどの画像不良を引き起こす。さらなる高速化、高画質化、小型化が求められる電子写真においては、簡易な構成でQ/Mをより安定化させるための技術を求められている。
【０００３】
湿度制御装置を搭載して、画像形成装置内の雰囲気を一定環境に保つ手段は従来多々提案されている。
【０００４】
例えば特許文献１に開示の技術では、温湿度検出手段と加湿手段を備えている。しかしながら、この方式では、対象が転写紙のみであり、また、湿度制御手段としては、加湿のみの制御しか行うことができない。
【０００５】
また、特許文献2に開示の技術では、温湿度が結露条件に達している場合に、ヒーターをＯＮにする。この技術では、相対湿度を減少させることはできるものの、本質的に加湿を行うことはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平5-16491号公報
【特許文献２】特開2003-18340号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
さらに近年、プリンタや複写機等の画像形成装置では、環境負荷低減のため省エネルギー化が叫ばれている。この省エネルギー化に関しては、エナジースター規格が良く知られており、現在、省エネルギーモードの規格値は、たとえば１分あたり２０〜４４枚の複写機については１５Ｗ、４５枚以上の複写機に付いては２０Ｗというように規定されている。
【０００８】
また規格以外に関しても、日本国内の一般オフィスにおける商用電源は１００Ｖ、１５Ａとなっており、それ以上の電力が必要な場合は、電源工事が必要となってしまうので、その意味でも省エネルギー化が必要である。
【０００９】
本発明は、上記の説明を鑑み、現像装置内の湿度を少ない電力で制御することを可能とし、雰囲気環境変動下においても、画像濃度変動や、飛散、かぶり等の画像不良の少ない画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、
現像剤を用いて、像担持体上の静電潜像を可視化する現像装置であって、
現像装置内部の温度を測定する温度センサ、湿度を測定する湿度センサを備え、
湿度制御手段として、除湿側への湿度制御を行う湿度源Ａ、加湿側への湿度制御を行う湿度源Ｂの双方を備え、
温度センサおよび湿度センサによる温湿度の結果に基づき、湿度源Ａ、湿度源Ｂのどちらか一方のみを現像装置に接続することで湿度制御を行うこと、
を特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明では、
現像剤を用いて、像担持体上の静電潜像を可視化する現像装置であって、
現像装置内部の温度を測定する温度センサ、湿度を測定する湿度センサを備え、
湿度制御手段として、除湿側への湿度制御を行う湿度源Ａ、加湿側への湿度制御を行う湿度源Ｂの双方を備え、
かつ、少なくとも湿度源Bは、飽和塩溶液を用いた加湿手段であり、
温度センサおよび湿度センサによる温湿度の結果に基づき、湿度源Ａ、湿度源Ｂのどちらか一方のみを現像装置に接続することで湿度制御を行うこと、
を特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明では、
出力画像濃度、出力画像枚数および、温度センサおよび湿度センサによる測定結果に基づいて、湿度源Ａ、湿度源Ｂのどちらか一方のみを現像装置に接続することで湿度制御を行うこと、
を特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明における湿度制御手段として、除湿側への湿度制御を行う湿度源Ａ、加湿側への湿度制御を行う湿度源Ｂの双方を備え、
温度センサおよび湿度センサによる温湿度の結果に基づき、湿度源Ａ、湿度源Ｂのどちらか一方のみを現像装置に接続することで湿度調整を行う。
【００１４】
その結果、画像濃度変動や、飛散、かぶり等の画像不良の少ない画像形成装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明および従来例のかかる画像形成装置の一例を示す、全体構成図である。
【図２】従来例による現像装置4の概略図である。
【図３】本発明のかかる現像装置4の湿度制御動作を説明する図である。
【図４】本発明のかかる湿度制御部の概略図である。
【図５】実施例1にかかるプリントアウト試験時の湿度制御手段の動作状態と、相対湿度の推移である。
【図６】実施例2にかかるプリントアウト試験時の湿度制御手段の動作状態と、相対湿度の推移である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
［実施例1］
図1に示すように、本発明を実施する画像形成装置は、パーソナルコンピュータ等の通信端末からの画像情報に従ってイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の４色フルカラー画像を電子写真方式を利用して記録媒体（紙、プラスチックシート、布等）に形成することができる。
【００１８】
本実施の形態に係る画像形成装置は、４連タンデム式の画像形成装置であり、複数の像形成手段としてそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成する第１、第２、第３、第４の画像形成部ＰＹ，ＰＭ，ＰＣ，ＰＢｋを有する。そして、転写装置５が備える中間転写体５１が図示矢印方向に移動して、各画像形成部を通過する間に、中間転写体５１上に各画像形成部において各色の画像が重ねられる。そして、この中間転写体５１上で重ね合わされた多重トナー像を記録媒体Ｓに転写することで記録画像が得られる。
【００１９】
各画像形成プロセスユニットの構造は、現像色が異なる以外は実質的に同一とされるので、以下では特に区別を必要としない場合、何れかのが画像形成プロセスユニットに属する要素であることを示すために符号に与えた添え字Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋは省略し、総括的に説明する。
【００２０】
画像形成プロセスユニットＰは、像担持体としてのドラム状の感光体（感光体ドラム）１を有する。感光体ドラム１の外周には、帯電手段としての帯電装置２、露光手段としての露光装置３（本実施の形態ではレーザ露光光学系）、現像手段としての現像装置４、転写手段としての転写装置５、クリーニング手段としてのクリーニング装置７、除電手段としての除電装置８が設けられている。
【００２１】
図２には従来例における現像装置4を示す。感光体ドラム１は、その表面に静電潜像を形成する。現像装置４は現像スリーブ４６、マグネット４５、ブレード４３、攪拌室42、攪拌スクリュー４２s、現像室41、現像スクリュー４１s、現像容器４４等により構成される。現像スリーブ４６は、ブレード４３と現像スリーブ４６との隙間に現像剤を送り込むことによってその表面に均一に担持された現像剤を感光体ドラム１の静電潜像に供給するためのものである。この現像スリーブ４６は中空の円筒状で、図示しない軸受によって回転自在に支持されており、内部にはマグネット４５が固定されている。現像容器４４中には現像剤が貯められており、撹拌スクリュー４２、現像スクリュー４１は、それぞれ、補給された現像剤を撹拌し、現像スリーブ４６まで現像剤を搬送する機能を担う。
【００２２】
図３を用いて実施例における現像装置の構成を説明する。
【００２３】
実施例における現像器について、現像室41には湿度制御手段としての、除湿を行う除湿源48が接続されている。除湿源48は回転することにより現像装置4との接続を開閉（ON・OFF）するための弁48vと、除湿を行う内容物48c、および気体は通過させ現像剤などの粉体は通過させないためのフィルター48fから構成される。本実施例においてフィルター48fはフッ素樹脂系の多孔質フィルターを用いた。
【００２４】
除湿源48の内容物48cには、飽和塩溶液やその他様々な液体や固体を使用することができる。飽和塩溶液とは、塩類の飽和水溶液であり、飽和塩溶液と平衡状態にある空気の相対湿度は、塩の種類と溶液の温度によって定まるという性質を持っている。飽和塩溶液として、硫酸カリウム（97%RH）、塩化カリウム（85%RH）、塩化ナトリウム（75%RH）、臭化ナトリウム（59%RH）、炭酸カリウム（43%RH）、塩化マグネシウム（33%RH）、塩化リチウム（11%RH）などがある（カッコ内は20℃における相対湿度値）。
【００２５】
本発明の除湿源48の内容物48cとしては、例えば、塩化マグネシウム飽和水溶液（33%RH）、塩化リチウム飽和水溶液（11%RH）、シリカゲル、固形塩化カルシウム、生石灰、固体高分子電解質膜（SPE膜）、その他の固体乾燥剤が使用できる。本実施例においては塩化リチウム飽和水溶液を用いた。
【００２６】
攪拌室42には湿度制御手段としての、加湿を行う加湿源49が接続されている。加湿源49は除湿源48と同様に、回転することにより現像装置との接続を開閉（ON・OFF）するための弁49vと、除湿を行う内容物49c、および気体は通過させ、現像剤などの粉体は通過させないためのフィルター49fから構成される。
【００２７】
加湿源49の内容物49cには、様々な飽和塩溶液を使用することができ、例えば、臭化ナトリウム飽和水溶液（59%RH）、塩化カリウム飽和水溶液（85%RH）、塩化ナトリウム飽和水溶液（75%RH）、硫酸カリウム飽和水溶液（97%RH）、純水、その他の水溶液が使用できる。本実施例においては塩化ナトリウム飽和水溶液を用いた。
【００２８】
また、本実施例においては現像室41に除湿源48を、攪拌室42には加湿源49を接続しているが接続する場所はこれに限定されない。除湿源48、加湿源49の両方とも攪拌室42に接続しても良いし、両方とも現像室41に接続しても良い。
【００２９】
次に、現像装置4の湿度制御手段である除湿源48、加湿源49の制御の実施を行う湿度制御部10を説明する。図4において、湿度制御部10の入力側には、ビデオカウンタ101、ページカウンタ102、画像濃度センサ103、タイマー104、本体内温度センサ105、本体内湿度センサ106がそれぞれ接続されている。ビデオカウンタ101は画像形成装置への入力画像情報信号から画像濃度信号の積算値の算出を行う。1つの出力画像について積算されたビデオカウント数は、1つの出力画像を形成するために現像装置4で消費されるトナー量に対応する。ページカウンタ102は画像形成装置の出力枚数を積算する。画像濃度センサ103は実際に形成された感光ドラム1上のトナー像の濃度を光学的に測定した、積算値を出力する。タイマー65は時間の測定を行う。温度センサ105は現像装置内の温度を測定する。本実施例においては、各色合わせて４つの現像装置を備えているが、マゼンタの現像装置内のみに温度センサ105は備えられ、そこでの測定値を各色の現像装置内の温度の代表としている。湿度センサ106は現像装置内の湿度を測定する。温度センサ105と同様にマゼンタのみに備えられている。
【００３０】
また、湿度制御部10において出力側には湿度制御手段としての除湿源48を駆動する湿度源駆動回路48d、加湿源49を駆動する加湿源駆動回路49dがそれぞれ接続されている。除湿源48と加湿源49はどちらか一方のみを現像装置4に接続する。すなわち、同時に接続することはないように制御される。これは、同時に接続することにより、除湿源48と加湿源49の除湿能力と加湿能力が相殺されて、無効にならないようのためである。
【００３１】
また、本実施例においては、除湿源48と加湿源49が回転することにより弁が開閉し現像装置4と接続される構成をとっているが、これに限定されることなく、ソレノイド等のアクチュエータによってスライドすることによって現像装置4に接続される構成であっても構わない。
【００３２】
本実施例の湿度制御手段の動作について図５をもとに説明する。
【００３３】
湿度制御手段の動作条件としては、相対湿度が一旦15%RH以下になると25%RHになるまで加湿制御を実施する。また、相対湿度が85%RH以上になると75%RHになるまで除湿制御を実施するという条件とした。
【００３４】
本実施例による構成の現像装置を持つ画像形成装置を用いてプリントアウト試験を行った。プリントアウト試験の条件はオフィス環境（温湿度環境制御なし）、出力画像比率5％、枚数は35000枚まで行った。プリントアウト試験中の現像装置内の相対湿度の推移を図5に示す。
【００３５】
プリントアウト試験において最初は相対湿度50%RHの雰囲気からスタートしている。この間は、湿度制御は実施しない（（a）湿度制御無し）。時間が経過すると共に、徐々に画像形成装置の外部の湿度が上昇し、現像装置内の相対湿度も上昇した。現像装置内の相対湿度が85%RHまで上昇すると、除湿制御が行われる（（c）除湿制御時）。グラフ内の太線時に除湿制御が行われ、除湿源48はON、加湿源9はOFFの状態になる。除湿制御を行うことで、現像装置内の湿度は75%RHまで低下する。75%RHまで低下すると、除湿制御を一旦やめ、除湿源48、加湿源49共にOFFとなる（（a）湿度制御無し）。しかし、画像形成装置の外部の湿度は高い状態であったため、やがて再び現像装置内の相対湿度は上昇する。現像装置内の相対湿度が85%RHまで上昇すると、再び除湿制御が行われる。このような条件に設定することで、除湿源48と加湿源49の開閉を緩やかにすることができる。以上説明のような、湿度制御の開始温度と終了温度を指定するような条件で制御を行うことによって、現像装置の内部が極端な高湿状態になることを防ぐ。
プリントアウトが進み、やがて画像形成装置の外部が低湿になった場合もまた同様に現像装置の内部はいずれ低湿な状態なになる。この場合も、（c）除湿制御時と同様の条件で（a）加湿制御を行うことによって、現像装置の内部が極端な乾燥状態になることを防ぐ。
【００３６】
なお、本実施例においては湿度制御の条件を相対湿度の瞬間の値のみで判断したが、本発明の範囲はこれに限定される物ではなく、例えば、湿度の変化分を条件としてもよく、「1時間あたりの相対湿度の増分が40%RH以上（=40%RH／1hour）の場合に除湿制御を行う」や、「-40%RH／1hourかつ10%RH以下の時に加湿制御を行う」といった具合に、湿度変化の速度を考慮した条件であってもよい。また、温度センサ105の出力も合わせて判断してもよく、「10℃以下かつ、−20%RH／1hourかつ20%RH以下の時に加湿制御を行う」といった条件でも良い。
【００３７】
［第２実施例］
本発明にかかる第２実施例について説明する。
【００３８】
本実施形態に関して、本発明の特徴であるトナー補給部５ならびに画像形成装置全体の構成および動作に関して、上記の第一実施形態と説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３９】
本実施例では、湿度制御手段の動作条件が現像剤の耐久劣化に伴い変化することに特徴を有する。図６をもとに説明する。本実施例において、初期の湿度制御手段の動作条件は、相対湿度が15%RH以下の場合には25%RHになるまで加湿制御を実施することとする。また、相対湿度が85%RH以上の場合には75%RHになるまで除湿制御を実施する。また、現像剤の耐久劣化の指標としてページカウンタ102の値が20000枚を超えたら、湿度制御手段の動作条件は次のように変更する。相対湿度が5%RH以下の場合には15%RHになるまで加湿制御を実施する。また、相対湿度が55%RH以上の場合には45%RHになるまで除湿制御を実施するという条件である。
【００４０】
耐久が進み現像剤が劣化すると、トナーのQ/Mは低下する傾向がある。トナーQ/Mが低下すると、画像濃度の低下や飛散やかぶり等の画像不良を引き起こす。本実施例においては、耐久が進んだ場合は、初期の設定よりも現像装置内の湿度を低く制御することにより、劣化した現像剤のトナーQ/Mを補償することを特徴としている。
【００４１】
なお、本実施例においては現像剤の耐久劣化の指標としてページカウンタ102の値のみで判断したが、本発明の範囲はこれに限定される物ではない。現像剤の耐久劣化の指標としては、例えば、現像スリーブの累積回転時間をタイマー104で計測した値や、画像濃度センサ103の値を積算した値や、ビデオカウンタ101の値を積算した値であっても良い。
【００４２】
上記説明した如く、本実施例に係る現像装置4においては、現像剤が劣化した際には現像装置4内の湿度を低く制御するため、第１実施例と比較してより画像濃度変動や、飛散、かぶり等の画像不良を少なくすることができる。
【００４３】
以上、説明のとおり、本発明を適用することにより、現像装置内の湿度を少ない電力で制御することを可能とし、雰囲気環境変動下においても、画像濃度変動や、飛散、かぶり等の画像不良の少ない画像形成装置を実現することができた。
【符号の説明】
【００４４】
１…感光体ドラム
２…帯電装置
３…露光装置
４…現像装置
４１…現像室
４１s…現像スクリュー
４２…撹拌室
４２s…撹拌スクリュー
４３…ブレード
４４…現像容器
４５…マグネット
４６…現像スリーブ
４８…除湿源
４８c…内容物（除湿源）
４８v…弁
４８f…多孔質フィルタ
４９…加湿源
４９c…内容物（加湿源）
４９v…弁
４９f…多孔質フィルタ
５…転写装置
５１…中間転写体
６…定着装置
７…クリーニング装置
８…除電装置
１０…湿度制御部
【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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