JP2016114657A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筐体から遠い感光体ほど大きな加熱量で加熱することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】記録媒体に画像を形成する画像形成装置１３０は、光ビームにより走査されて潜像が形成される複数の感光体１３２、１３３、１３４、１３５と、複数の感光体を加熱する加熱手段２６１と、複数の感光体および加熱手段を収納する筐体１８１と、を備え、加熱手段は、複数の感光体の並び方向において、筐体から遠い感光体ほど大きな加熱量で加熱する加熱量分布を有する。【選択図】図５

Description

本発明は、複数の感光体を加熱する加熱手段を有する画像形成装置に関する。

カラー画像を形成する電子写真画像形成装置（以下、画像形成装置という。）は、複数の感光体を備え、光源から出射される光ビームにより複数の感光体の表面を走査することにより潜像を形成する。潜像は、現像器により現像剤（トナー）でトナー像に現像される。トナー像は、記録媒体に転写および定着されて記録媒体にカラー画像が形成される。画像形成装置としては、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機がある。

一般に、画像形成装置を低温の室内に長時間放置した後に、室内の空調設備等により室温を急激に上昇させると、画像形成装置内の雰囲気の温度も急激に上昇する。しかし、画像形成装置内の部材の温度は、短時間では室温の急激な上昇に追随できない。画像形成装置に設けられた冷却用ファンは、画像形成動作と同時に駆動するので、急激に上昇した温度及び湿度の外気が冷却用ファンにより画像形成装置内へ取り込まれると、低温の部材に結露が生じる。

このような問題を解決するために、装置内部に結露防止用ヒータを設けた画像形成装置が知られている。特許文献１は、機内温度及び機外温度を検知し、機内温度が機外温度よりも低くなったときに機内の結露防止用ヒータを作動させ、機内温度が機外温度よりも高くなったときに結露防止用ヒータを停止させるようにした電子複写機を開示している。これにより、結露防止とともに省電力化を達成している。

特許文献２は、機内温度、機外温度及び機外湿度を検知し、機外湿度が機内温度における飽和蒸気圧値に対応する湿度に達したときに、機内の結露防止用ヒータを作動させるようにした電子複写機を開示している。

一般に、画像形成装置は、感光ドラム、現像器、光学レンズ、防塵ガラス等を備えている。これらの部品は、結露防止の為に温める必要がある。しかし、昨今では、組立性および設置性の要望から、結露する可能性のある複数の部品を一度に温めることができる１つの大きな結露防止用ヒータを装置内に設けることが望まれている。

一般に、画像形成装置が備える各部品は、画像形成装置内の様々な位置に配置されている。画像形成装置のハウジングの近傍の部品の温度は、室温の急激な上昇に追従して上昇する。例えば、複数の感光体を有するカラー画像形成装置では、複数の感光体が順番に並べて配置されており、各感光体とハウジングとの距離は感光体ごとに異なる。しかし、ハウジングから遠い画像形成装置内の中心近傍では、空気の流動がなく、また、ハウジングと中心近傍の感光体との間の熱伝達経路が乏しい。そのため、画像形成装置内の中心近傍の感光体の温度は、室温の急激な上昇に追従できず、室温が急激に上昇し始めた時点では、低温をほぼ維持したままとなる。従って、室温の急激な上昇直後、ハウジング近傍の感光体とハウジングから遠い装置中心近傍の感光体との間に温度差が発生する。

また、上述したように、装置内に１つの大きな結露防止用ヒータを設けている場合、コストを抑えるために、ヒータ線を配線用金属板の全面に這いまわすことによって、金属板を全面均一に発熱させる構成がとられている。全面均一に発熱する結露防止用ヒータによって各感光体を露点温度以上に加熱しようとすると、ハウジングから遠い装置中心近傍の感光体を露点温度以上に加熱した際に、ハウジング近傍の感光体は露点温度を超えて必要以上に加熱されてしまう。

画像形成装置は、一般に、低融点トナーが用いられることから、トナーを必要以上に温度上昇させることは好ましくない。そのため、例えば、画像形成装置の連続動作によりトナーの温度が高くなると、生産性を低下させるダウンシーケンスを行うことによりトナーの温度上昇を抑えている。従って、結露防止用ヒータによりトナーが必要以上に加熱された場合、ダウンシーケンスを行う必要が生じてくる。ダウンシーケンスを行わないためには、ハウジングから遠い装置中心近傍の感光体を露点温度以上に加熱しつつもハウジング近傍の感光体を必要以上に温めないことが望まれる。

特開昭６０−７６７５８号公報 特開昭６０−７６７５９号公報

そこで、本発明は、筐体から遠い感光体ほど大きな加熱量で加熱することができる画像形成装置を提供する。

本発明の一実施形態によれば、
記録媒体に画像を形成する画像形成装置は、
光ビームにより走査されて潜像が形成される複数の感光体と、
前記複数の感光体を加熱する加熱手段と、
前記複数の感光体および前記加熱手段を収納する筐体と、
を備え、
前記加熱手段は、前記複数の感光体の並び方向において、前記筐体から遠い感光体ほど大きな加熱量で加熱する加熱量分布を有する。

本発明によれば、筐体から遠い感光体ほど大きな加熱量で加熱することができる。

第一実施形態による画像形成装置の概略断面図。 従来の画像形成装置が備える結露防止用ヒータの概略図。 従来の画像形成装置における各温度の時間変化の様子を示したグラフ。 第一実施形態による画像形成装置における各温度の時間変化の様子を示したグラフ。 第一実施形態による画像形成装置が備える結露防止用ヒータの概略図。 第二実施形態による画像形成装置が備える結露防止用ヒータの概略図。 第三実施形態による画像形成装置の概略断面図。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第一実施形態による画像形成装置１３０の概略断面図を示している。なお、本発明は、電子写真方式または静電記録方式の画像形成装置に適用可能であるが、本実施形態による画像形成装置１３０は、一例としてデジタル複合機であるとする。

画像形成装置１３０は、操作部１０１、原稿読み取り装置１０２、用紙カセット１０７、１０８、ピックアップローラ１１１、１１２、搬送手段１１９を備えている。また、画像形成装置１３０は、光学ユニット（光走査装置）１３１、感光ドラム（感光体）１３２、１３３、１３４、１３５、現像ユニット（現像器）１３６、１３７、１３８、１３９、中間転写ベルト１４０を備えている。画像形成装置１３０は、一次転写ローラ（転写器）１４６、１４７、１４８、１４９および二次転写ローラ（転写器）１２９を備えている。さらに、画像形成装置１３０は、加熱定着装置（定着器）１４１、排紙トレイ１４５、ファン（送風機）１５１、ハウジング（筐体）１８１、結露防止用ヒータ（加熱器）２６１を備えている。上記各部材は、ハウジング１８１に収納されている。

ユーザが操作部１０１を操作することによって、原稿読み取り装置１０２は、原稿載置台に配置されている原稿の画像を読み取り、画像形成装置１３０のコントロール部（不図示）へ画像信号を伝達する。記録媒体（以下、シートという。）１０３、１０４は、それぞれ、用紙カセット１０７、１０８に配置されている。用紙カセット１０７、１０８のいずれかからピックアップローラ１１１又は１１２及びそれらに圧接する分離パット（不図示）によって、シート１０３又は１０４が一枚ずつ分離給送される。分離給送されたシート１０３又は１０４は、搬送ローラおよびレジストローラからなる搬送手段１１９によって搬送される。

画像形成装置１３０は、光源（半導体レーザ）、レンズ群、ミラー群、回転多面鏡（偏向部材）からなる光学ユニット１３１を動作させる。光学ユニット１３１は、コントロール部（不図示）に伝達された画像信号に基づいた光ビームを出射し、ドラム形状の電子写真感光体である各色に対応した感光ドラム１３２、１３３、１３４及び１３５の表面上に照射する。感光ドラム１３２乃至１３５の各表面上に各色に対応した潜像が形成される。現像剤（以下「トナー」という。）を収納する現像ユニット１３６、１３７、１３８及び１３９は、感光ドラム１３２乃至１３５の表面上の潜像を、各色のトナーを用いて、トナー像として現像する。

感光ドラム１３２乃至１３５に形成された各色のトナー像は、高圧電圧が印加された一次転写ローラ１４６乃至１４９により中間転写ベルト１４０上に重ね合わせて転写される。トナー像の形成と同期して、搬送手段１１９によって、シート１０３又は１０４が二次転写ローラ１２９へ給送される。中間転写ベルト１４０上に重ね合わされたトナー像は、二次転写ローラ１２９によりシート１０３又は１０４へ一括して二次転写される。トナー像が転写されたシート１０３又は１０４は、加熱定着装置１４１へ搬送される。加熱定着装置１４１は、シート１０３又は１０４を加熱および加圧することにより、トナー像をシート１０３又は１０４に定着させる。トナー像が定着されたシート１０３又は１０４は、排紙トレイ１４５から排紙される。

画像形成装置１３０が連続的に画像形成動作を続けた場合、以下のような問題が発生する。すなわち、感光ドラム１３２乃至１３５と中間転写ベルト１４０との間の摩擦熱によって、感光ドラム１３２乃至１３５、現像ユニット１３６乃至１３９、中間転写ベルト１４０等のトナーが配置される部材の雰囲気温度が上昇してしまう。また、感光ドラム１３２乃至１３５と感光ドラム１３２乃至１３５の転写残トナーを除去するための清掃部材（不図示）との間の摩擦熱によっても、上記トナーが配置される部材の雰囲気温度が上昇してしまう。さらに、加熱定着装置１４１が発生させる熱や、各部材を駆動させるモータ（不図示）などの電気部品が発生させる熱等によっても、トナーが配置される部材の雰囲気温度が上昇してしまう。

昨今、画像形成装置においては省エネルギーで動作することが求められているため、トナー像の加熱定着時の温度を下げるため、トナーが軟化及び融解する温度を、例えば４０度に、低く設定している。そのため、本実施形態に係る画像形成装置１３０では、上述の雰囲気温度上昇に伴って、雰囲気温度がトナーの軟化及び融解の温度を超えないように、ファン１５１を駆動することで、温度の低い外気を装置内へ取り込むようにしている。取り込まれた外気は、トナーが配置される部材である感光ドラム１３２乃至１３５、現像ユニット１３６乃至１３９、中間転写ベルト１４０に当てられ、トナーが配置される部材を冷却する。このようにして、トナーの温度が、トナーの軟化及び融解の温度を超えないように制御されている。

ファン１５１の駆動タイミングに関しては、トナーが配置される部材の雰囲気温度を、例えば温度センサ等を用いて監視することによって、より高精度なファン駆動制御を行うことができる。しかしながら、低コスト化の要求から、画像形成装置１３０内に温度センサを複数配置することは好ましくない。ファン１５１が動作さえしていれば、トナーが配置される部材の雰囲気温度は４０度以下に保たれることから、本実施形態においては、ファン１５１は、画像形成動作に同期して駆動するようにしている。

一方で、冬場の夜などの低温の室内で、長時間低温に画像形成装置１３０の本体が曝されると、画像形成装置１３０の本体内の各部材の温度が、ほぼ低温の室温と同じ程度に低くなる。その低温状態が続いた後、例えばユーザが、画像形成装置１３０が配置されている部屋に入室し、暖房器具を起動すると、室温が急激に上昇する。また、加湿器を起動した際には、部屋内の画像形成装置１３０の周囲の湿度も急激に上昇する。

その場合、画像形成装置１３０の本体内のハウジング１８１の近傍の温度は、室温の急激な上昇に追従して、上昇していく。その一方で、ハウジング１８１から遠い画像形成装置１３０の中心近傍の温度は、装置中心近傍では空気の流動がないために熱伝達経路に乏しく、室温の急激な上昇に追従できない。そのため、装置中心近傍の部材の温度は、室温が急激に上昇し始めた時点では、低温をほぼ維持したままとなり、時間経過とともに緩やかに室温に近づいていく。

従って、画像形成装置１３０が、装置中心近傍の部材の温度が低温を維持したままの時に画像形成動作を行った場合、ファン１５１は、画像形成動作と同期して駆動するようにしているため、急激に上昇した温度及び湿度の外気を装置内に取り込む。すなわち、画像形成動作開始と同時に、ファン１５１が、暖房器具及び加湿器等の使用によって急激に上昇した温度及び湿度の外気を画像形成装置１３０の内部へ取り込むため、低温の装置中心近傍の部材に結露が生じる。

トナーが配置されている部材に結露が発生すると、潜像形成、現像及び転写を良好に行うことができず、画像形成不良が発生する。そのため、本実施形態に係る画像形成装置１３０は、結露を防止するために、常時装置中心近傍の部材を温めるためる加熱手段としての結露防止用ヒータ２６１を備えている。

なお、結露防止用ヒータが温めるべき部材は、例えば、光学ユニット１３１、感光ドラム１３２乃至１３５、現像ユニット１３６乃至１３９、中間転写ベルト１４０など多岐に渡る。それらに対して、結露防止用ヒータを個別に設けると、複数の結露防止用ヒータを設置する際の工数が増大してしまう。そのため、本実施形態に係る画像形成装置１３０の結露防止用ヒータ２６１は、上記部材を全て温めることができると共に、大きい配置スペースを使用しないように、大きい面状の形態を有する一つの面状ヒータである。

ここで、参考例として、従来の画像形成装置が備える結露防止用ヒータ１６１の構成について説明する。図２は、従来の画像形成装置が備える結露防止用ヒータ１６１の概略図を示している。結露防止用ヒータ１６１は、抵抗体２０３、２０４、２０５、２０６、温度センサ２０７及びスイッチング素子２０８を備えている。

結露防止用ヒータ１６１は、電源２０１に、結露防止用ヒータ１６１をオン／オフ制御するためのスイッチ２０２を介して接続される。このスイッチ２０２により、画像形成装置１３０本体の電源オン／オフの状態に関係なく、スイッチ２０２をオンすることにより、独立して結露防止用ヒータ１６１を動作させることができ、動作が不要であればオフすることができる。図２に示されるように、電源２０１、スイッチ２０２、抵抗体２０３乃至２０６及びスイッチング素子２０８は、互いに直列に接続されている。温度センサ２０７は、スイッチング素子２０８に接続されている。

上述のように、結露防止用ヒータ１６１の内部には、ヒータ線によって構成される抵抗体２０３乃至２０６および温度センサ２０７が配置されている。また、結露防止用ヒータ１６１の内部に配置されたスイッチング素子２０８は、温度センサ２０７の検知温度が所定の温度以上であればオフされ、所定の温度より低ければオンされる。すなわち、結露防止用ヒータ１６１は、温度センサ２０７及びスイッチング素子２０８によって温調制御される。具体的には、結露が発生しない温度になるように、温度センサ２０７の検知温度が目標温度を上回ったらスイッチング素子２０８をオフし、目標温度を下回ったらスイッチング素子２０８をオンするように温調制御が行われている。

また、目標温度を一つの所定の温度に定めてしまうと、誤動作や素早くオン／オフすることによるスイッチング素子２０８の破壊が発生する虞がある。そのような破壊を防止するために、目標温度が２乃至５度程度のヒステリシスを持つように、温調制御を行うように構成している。具体的には、約２２℃を上回ったらスイッチング素子２０８をオフし、約１８℃を下回ったらスイッチング素子２０８をオンするように構成している。

抵抗体２０３、２０４、２０５、２０６は、それぞれ、感光ドラム１３２、１３３，１３４、１３５に対応するように配置されている。すなわち、抵抗体２０３、２０４、２０５、２０６は、それぞれ、感光ドラム１３２、１３３、１３４、１３５の直下に配置され、感光ドラム１３２、１３３、１３４、１３５の雰囲気温度を温める。

次に、従来の画像形成装置における各温度の時間変化の様子を説明する。図３は、従来の画像形成装置における各温度の時間変化の様子を示したグラフである。図３（ａ）は、従来の画像形成装置において、結露防止用ヒータ１６１を使用していない場合における各温度の時間変化の様子を示したグラフである。図３（ｂ）は、従来の画像形成装置において、結露防止用ヒータ１６１を使用した場合における各温度の時間変化の様子を示したグラフである。なお、従来の画像形成装置は、結露防止用ヒータ２６１の代わりに結露防止用ヒータ１６１を備えている以外は、第一実施形態に係る画像形成装置１３０と同一の構成であるため、同一の符番を付して、説明を省略する。

図３（ａ）及び（ｂ）において、時間ａは、暖房器具及び加湿器を起動したときの時間であり、時間ｂは、暖房器具及び加湿器の動作に伴って、室温がある所定の温度に到達し安定したときの時間である。すなわち、太実線Ａで表される室温は、時間ａにおいて、暖房器具及び加湿器の起動に伴って上昇し始め、時間ｂにおいて、ある所定の温度に到達し安定する。なお、本態様では、時間ａ及び時間ｂそれぞれの室温・湿度は、５℃・６０％及び２５℃・６０％とし、時間ａと時間ｂの間の経過時間Ｔは、３０分であるとする。

また、破線Ｂは、室温に対して、画像形成装置内の部材が結露に至る露点温度を示している。すなわち、時間ｂにおける室温・湿度は、２５℃・６０％であるので、水分量が飽和に至る温度すなわち露点温度は、１６℃となる。また、一点破線Ｃは、感光ドラムの並び方向において、ハウジング１８１の近傍で画像形成装置１３０の内部に配置されている感光ドラム１３２の温度を示している。細実線Ｄは、感光ドラムの並び方向において、ハウジング１８１から遠い画像形成装置１３０の中心近傍に配置されている感光ドラム１３５の温度を示している。

結露防止用ヒータ１６１が使用されていない場合、図３（ａ）に示すように、時間ａにおいて、感光ドラム１３２の温度Ｃ及び感光ドラム１３５の温度Ｄは、室温Ａと一致する。そして、室温Ａの上昇に伴い、感光ドラム１３２及び１３５の温度ＣおよびＤも上昇していく。

しかし、ハウジング１８１の近傍で画像形成装置１３０内に配置されている部材への熱伝導と、ハウジング１８１から遠い画像形成装置１３０の中心近傍に配置されている部材への熱伝導には差がある。そのため、複数の感光ドラムの並び方向において、ハウジングに近い感光ドラム１３２とハウジングから遠い感光ドラム１３５とでは、温度上昇の速度が異なる。すなわち、感光ドラム１３２の温度Ｃは、緩やかに室温Ａの上昇に追従し、時間ｂに至るまでに９℃程度の温度上昇がある。従って、時間ｂで、感光ドラム１３２の温度Ｃは、約１４℃となる。一方で、感光ドラム１３５の温度Ｄは、室温Ａの上昇にほとんど追従せず、時間ｂに至るまでに１℃程度の温度上昇しかない。従って、時間ｂで、感光ドラム１３５の温度Ｄは、約６℃となる。もちろん、感光ドラム１３２及び１３５の温度ＣおよびＤは、時間ｂ以降も同じ速度で上昇していき、やがて室温Ａと同じ温度に到達する。

図３（ａ）からわかるように、感光ドラム１３２及び１３５の温度ＣおよびＤは、共に、時間ｂの時点では、露点温度Ｂを下回っている。そのため、時間ａから時間ｂの間に画像形成動作が開始されてファン１５１が動作し外気を画像形成装置１３０の中へ取り込むと、感光ドラム１３２及び１３５は、共に結露する。また、感光ドラム１３２と１３５の間に配置されている感光ドラム１３３及び１３４も、同様に、結露する。感光ドラム１３２乃至１３５に結露が発生すると、感光ドラム１３２乃至１３５の表面上に現像されたトナー像に水分が固着するため、画像不良が発生する。

時間ａ以降において、画像形成装置１３０は、低電力モードもしくは電源オフの非稼働状態にあり、ユーザからの画像形成動作要求に応じて画像形成動作を開始する。画像形成動作は、ユーザの指示によって行われるため、少なくとも時間ａから時間ｂまでの温度上昇中のどのタイミングにおいても、感光ドラム１３２乃至１３５を結露させることは好ましくない。

一方、結露防止用ヒータ１６１が使用されている場合、図３（ｂ）に示されるように、時間ａにおいて、感光ドラム１３２の温度Ｃ及び感光ドラム１３５の温度Ｄは、室温よりも一律高温側にオフセットされた温度となる。具体的には、時間ａにおける感光ドラム１３２及び１３５の温度ＣおよびＤは、想定される時間ｂでの露点温度１６℃よりもわずかに高い１７℃程度に設定されている。そして、暖房器具及び加湿器の起動による室温の上昇に伴い、感光ドラム１３２及び１３５の温度ＣおよびＤは、結露防止用ヒータ１６１が使用されていない場合における温度上昇と同程度の温度上昇を示す。その結果、時間ｂにおいて、感光ドラム１３２の温度Ｃは、１７℃から９℃程度上昇し、２６℃となり、また、感光ドラム１３５の温度Ｄは、１７℃から１℃程度上昇し、１８℃となる。

このように、結露防止用ヒータ１６１を用いることで、感光ドラム１３２乃至１３５は、露点温度Ｂを下回ることがなくなるため、結露が発生しなくなる。従来の結露防止用ヒータ１６１の各抵抗体２０３乃至２０６の諸数値を、以下の表１に示す。

表１に示されるように、まず各抵抗体２０３乃至２０６に６Ｗの電力Ｐが印加されるように、各抵抗体２０３乃至２０６の抵抗値Ｒを設定する。なお、本従来の態様では、各抵抗体２０３乃至２０６の抵抗値Ｒは全て同一とし、スイッチング素子２０８の抵抗値は無視する。各抵抗体２０３乃至２０６に６Ｗの電力Ｐが印加されることから、総電力Ｐ_totalは２４Ｗとなる。電源２０１を一般の商用電源とすると、電圧Ｖは１００Ｖであることから、
Ｐ_total＝Ｖ^２／Ｒ_total ・・・（１）
より、抵抗体２０３乃至２０６の総抵抗値Ｒ_totalは、４１６．７Ωと求まる。各抵抗体２０３乃至２０６は直列に接続されていることから、各抵抗体２０３乃至２０６の抵抗値Ｒは、Ｒ_total／４＝１０４．２Ωと求まる。

上述のように、各抵抗体２０３乃至２０６の抵抗値Ｒは全て同一であり、また、抵抗体及びそれに対応する感光ドラムの配置位置に依存して熱伝導に差が生じる。そのため、時間ａにおいて温度Ｔａ＝１７℃であった抵抗体２０３、２０４、２０５、２０６及びそれに対応する感光ドラム１３２、１３３、１３４、１３５の温度は、それぞれ、時間ｂにおいて、温度Ｔｂ＝２６℃、２３℃、２０℃、１８℃となる。なお、抵抗体２０６に対する抵抗体２０３乃至２０６の電力比率ｒは、各抵抗体２０３乃至２０６に印加される電力Ｐが全て同一の６Ｗであるため、全て１００％となる。

次に、本発明の第一実施形態に係る画像形成装置１３０について詳細に説明する。図４は、第一実施形態に係る画像形成装置１３０における各温度の時間変化の様子を示したグラフである。図４を見てわかるように、時間ａにおける感光ドラム１３２及び１３５の温度ＣおよびＤは、互いに異なっている。これは、後述するように、感光ドラム１３２、１３３，１３４、１３５に対応するように配置されている抵抗体（加熱部）２０３、２０４、２０５、２０６の抵抗値およびそれに印加される電力を互いにそれぞれ異ならせているためである。

具体的には、太実線で示されるように、時間ａにおいて室温Ａが５℃のときに、暖房器具及び加湿器の起動に伴って室温Ａが上昇し始め、時間ｂにおいて２５℃に到達し安定する。そして、室温Ａの上昇に伴って、露点温度Ｂは、破線で示されるように、時間ｂにおいて１６℃となる。そして、一点破線で示される感光ドラム１３２の温度Ｃ及び細実線で示される感光ドラム１３５の温度Ｄは、それぞれ、時間ａにおいて、９℃及び１７℃である。室温Ａの上昇に伴って、時間ｂにおいて、感光ドラム１３２の温度Ｃ及び感光ドラム１３５の温度Ｄは、共にほぼ１８℃になる。

図５は、第一実施形態に係る画像形成装置１３０が備える結露防止用ヒータ２６１の概略図を示している。結露防止用ヒータ２６１は、抵抗体８０３、８０４、８０５、８０６、温度センサ（温度検知手段）２０７及びスイッチング素子（切替素子）２０８を備えている。スイッチング素子２０８は、温度センサ２０７の検知温度に従って結露防止用ヒータ２６１の通電をオンオフ制御する。結露防止用ヒータ２６１は、電源２０１に、結露防止用ヒータ２６１をオン／オフ制御するためのスイッチ２０２を介して接続される。図５に示されるように、電源２０１、スイッチ２０２、抵抗体８０３乃至８０６及びスイッチング素子２０８は、互いに直列に接続されている。温度センサ２０７は、スイッチング素子２０８に接続されている。複数の抵抗体８０３乃至８０６は、一つの電源（入力部）２０１から供給される電力により加熱され、スイッチ２０２により同時に加熱の開始および停止をする。

本実施形態に係る画像形成装置１３０が備える結露防止用ヒータ２６１の各抵抗体８０３乃至８０６の諸数値を、以下の表２に示す。

表２に示されるように、時間ａにおける感光ドラム１３２の温度Ｔａが、９℃になるように、時間ａから時間ｂへの温度上昇率を予め考慮して抵抗体８０３の抵抗体８０６に対する電力比率ｒを調整する。電力比率ｒは、温度上昇率と抵抗体に印加される電力が略比例の関係にあるため、時間ａから時間ｂへの温度上昇率から比率計算で算出することができる。同様に、感光ドラム１３３、１３４に対応する抵抗体８０４および８０５についても、電力比率ｒを比率計算から算出し調整する。

感光ドラム１３２、１３３、１３４、１３５の温度Ｔａがそれぞれ９℃、１２℃、１５℃、１７℃になるように、各抵抗体８０３、８０４、８０５、８０６の抵抗体８０６に対する電力比率ｒを３３．３％、５８．３％、８３．３％、１００％に調整する。そして、抵抗体８０６の印加電力Ｐを６Ｗとすると、各抵抗体８０３、８０４、８０５の電力Ｐはそれぞれ、２Ｗ、３．５Ｗ、５Ｗと求まる。

求められた各抵抗体８０３乃至８０６の印加電力Ｐから、各抵抗体８０３乃至８０６の抵抗値Ｒを設定する。なお、本実施形態では、スイッチング素子２０８の抵抗値は無視する。各抵抗体８０３、８０４、８０５、８０６には、それぞれ、２Ｗ、３．５Ｗ、５Ｗ、６Ｗの電力Ｐが印加されることから、総電力Ｐ_totalは１６．５Ｗとなる。電源２０１を一般の商用電源とすると、電圧Ｖは１００Ｖであることから、（１）式より、抵抗体８０３乃至８０６の総抵抗値Ｒ_totalは、６０６．１Ωと求まる。各抵抗体８０３乃至８０６は直列に接続されていることから、各抵抗体８０３、８０４、８０５、８０６の抵抗値Ｒは、それぞれ、Ｒ＝Ｒ_total×Ｐ／Ｐ_totalより、７３．５Ω、１２８．６Ω、１８３．７Ω、２２０．４Ωと求まる。

上述のように、各抵抗体８０３乃至８０６の抵抗値Ｒは、時間ａから時間ｂへの温度上昇率を考慮した上で互いに異なるように設定されており、また、抵抗体及びそれに対応する感光ドラムの配置位置に依存して熱伝導に差が生じる。そのため、時間ａにおいてそれぞれ、Ｔａ＝９℃、１２℃、１５℃、１７℃であった抵抗体８０３、８０４、８０５、８０６及びそれに対応する感光ドラム１３２、１３３、１３４、１３５の温度は、時間ｂにおいて、全てＴｂ＝１８℃となる。

このように、本実施形態に係る結露防止用ヒータ２６１では、感光ドラム１３２乃至１３５間の温度上昇率の差に伴う時間ｂにおける各温度の間の差を相殺するようにしている。そのため、感光ドラム１３５の温度を上昇させるための抵抗体８０６に印加される電力量（発熱量）を６Ｗに保ったまま、感光ドラム１３２乃至１３４の温度を上昇させるための抵抗体８０３乃至８０５の抵抗体８０６に対する抵抗値比率を相対的に下げている。それにより、感光ドラム１３２乃至１３４の過剰な温度上昇及び発熱を抑えることができる。

なお、設定した各抵抗体８０３乃至８０６の抵抗値Ｒに基づいて、各感光ドラム１３２乃至１３５の温度が露点温度Ｂを下回ってしまう場合には、各抵抗体８０３乃至８０６の抵抗値Ｒを全体的に大きくなるように設定し直し、加熱量を増大させればよい。

また、本実施形態に係る結露防止用ヒータ２６１に印加される総電力Ｐ_totalは１６．５Ｗであり、従来の結露防止用ヒータ１６１に印加される総電力Ｐ_totalは２４Ｗである。従って、本実施形態に係る結露防止用ヒータ２６１は、従来の結露防止用ヒータ１６１に比べて、約３割減の省エネルギー効果を得ることができる。

再び図５を見ると、結露防止用ヒータ２６１に設けられている各抵抗体８０３乃至８０６は、平らな鉄板上にヒータ線を這回すことによって構成されている。また、結露防止用ヒータ２６１には、光学ユニット１３１から各感光ドラム１３２乃至１３５に向かって照射される光ビームの光路を塞がないように、開口８３２、８３３、８３４および８３５が設けられている。開口８３２乃至８３５が、図５に示されるように、各抵抗体８０３乃至８０６の間に配置されることによって、各抵抗体８０３乃至８０６間の鉄板を介した熱伝導が阻害される。それにより、各抵抗体８０３乃至８０６間に温度差が生じやすくなる。

本実施形態では、各抵抗体（加熱器、発熱体）８０３乃至８０６は、単位長さあたりの抵抗値（加熱量、発熱量）が同一なヒータ線で形成されている。各抵抗体８０３乃至８０６内に配線するヒータ線の長さを変えることによって、各抵抗体（加熱器、発熱体）８０３乃至８０６の抵抗値（加熱量、発熱量）を調整している。結露防止用ヒータ２６１は、ハウジング１８１から遠い感光ドラムほど大きな加熱量（発熱量）で加熱する加熱量分布（発熱量分布）を有する。また、本実施形態では、上述のように、スイッチング素子２０８をオン／オフさせる目標温度にヒステリシスを持たせており、また、画像形成装置１３０の外部から内部の部材への熱伝導がハウジング１８１からの距離に応じて差がある。そのため、温度センサ２０７の結露防止用ヒータ２６１内の配置位置に応じて、各抵抗体８０３乃至８０６の温調制御特性が異なってくる。

例えば、温度センサ２０７を電力比率の高い抵抗体８０６の近傍に配置すると、抵抗体８０６の発熱に応じて、温度センサ２０７が敏感に反応するので、結露防止用ヒータ２６１全体の温度リップルを抑えることができる。具体的には、ヒステリシスは、上述の通り、約４℃であるとすると、抵抗体８０６の温度リップルは約４℃となり、電力比率から抵抗体８０３の温度リップルは、約１．３℃となる。一方で、温度センサ２０７を電力比率の低い抵抗体８０３の近傍に配置すると、抵抗体８０３の温度リップルは約４℃、抵抗体８０６の温度リップルは約１２℃となる。そのため、温度センサ２０７を電力比率の高い抵抗体８０６の近傍に配置した場合と比べて、結露防止用ヒータ２６１全体の温度リップルが増大してしまう。

この温度リップルは、画像形成動作に影響がある。実際には、結露防止用ヒータ２６１により空気を媒介して温められる光学ユニット１３１、感光ドラム１３２乃至１３５、現像ユニット１３６乃至１３９及び中間転写ベルト１４０が、どの程度の温度になるかに応じて、その影響度合いが異なる。

また、結露防止用ヒータ２６１自身が、上述のように１８℃（第１の所定の温度）乃至２２℃（第２の所定の温度）の範囲で温調制御されている。従って、ハウジング１８１からの距離に応じた応答性の変化の観点から、ハウジング１８１の近傍に配置される抵抗体８０３の位置に温度センサ２０７を設ける。室温が結露防止用ヒータ２６１の温調温度以上になると、即座に各抵抗体８０３乃至８０６への通電を停止できる。そのため、室温が変動した後の感光ドラム１３２乃至１３５の温度のオーバーシュートを抑制し、また、結露防止用ヒータ２６１への通電時間も短くすることが可能となる。

ただし、温度センサ２０７の配置位置がハウジング１８１に近くても、温度センサ２０７を抵抗体自身の近傍に配置しなければ、上述のように温度リップルが非常に増大してしまう。そのため、温度センサ２０７は、抵抗体自身の近傍に配置することが好ましい。

以上の考察を鑑みて、温度センサ２０７は、画像形成装置１３０の構成に合わせて、リップル温度が許容できる範囲内で、可能な限りハウジング１８１に近い抵抗体（結露防止用ヒータ２６１の部分）の近傍に配置するのが好ましい。そのため、本実施形態では、図５に示されるように、リップル温度の許容限界である、抵抗体８０４近傍の中央位置に温度センサ２０７を配置している。

以上のように、第一実施形態による結露防止用ヒータ２６１は、各感光ドラム１３２乃至１３５のハウジング１８１からの距離に応じて、各感光ドラム１３２乃至１３５に対応する各抵抗体８０３乃至８０６の抵抗値が異なるように調整されている。それにより、従来の結露防止用ヒータ１６１と比較して、室温が急激に上昇する環境下においても、ハウジング１８１周囲の感光ドラムの過剰な温度上昇を抑え、且つ、結露防止用ヒータ２６１に印加される電力を相対的に低減することができる。

次に、本発明の第二実施形態に係る画像形成装置について説明する。なお、第二実施形態に係る画像形成装置は、結露防止用ヒータ２６１の代わりに結露防止用ヒータ３６１を備えている以外は、第一実施形態に係る画像形成装置１３０と同一の構成であるため、同一の符番を付して、説明を省略する。

図６は、第二実施形態に係る画像形成装置が備える結露防止用ヒータ３６１の概略図を示している。加熱手段としての結露防止用ヒータ３６１は、抵抗体９０３、９０４、９０５、９０６、温度センサ２０７及びスイッチング素子２０８を備えている。結露防止用ヒータ３６１は、電源２０１に、結露防止用ヒータ３６１をオン／オフ制御するためのスイッチ２０２を介して接続される。図６に示されるように、電源２０１、スイッチ２０２、抵抗体９０３乃至９０６及びスイッチング素子２０８は、互いに直列に接続されている。温度センサ２０７は、スイッチング素子２０８に接続されている。

図５に示されるように、第一実施形態に係る結露防止用ヒータ２６１では、単位長さあたりの抵抗値が均一なヒータ線を用いており、各抵抗体８０３乃至８０６内に配線するヒータ線の長さを変えることによって、各抵抗体８０３乃至８０６の抵抗値を調整している。そのため、ヒータ線の全長が長くなってしまうことで、ヒータ線自身を収めるスペースが増大してしまう虞がある。そこで、本実施形態に係る結露防止用ヒータ３６１では、単位長さあたりの抵抗値がそれぞれ異なるヒータ線を複数組み合わせることで、各抵抗体９０３乃至９０６の抵抗値を調整している。

本実施形態に係る画像形成装置１３０が備える結露防止用ヒータ３６１の各抵抗体９０３乃至９０６の諸数値を、以下の表３に示す。

まず、各抵抗体９０３、９０４、９０５、９０６の抵抗値は、第一実施形態に係る結露防止用ヒータ２６１の各抵抗体８０３、８０４、８０５、８０６と同じ、７３．５Ω、１２８．６Ω、１８３．７Ω、２２０．４Ωと設定する。本実施形態に係る結露防止用ヒータ３６１の各抵抗体９０３乃至９０６の面積は、例えば、３００ｍｍ×５０ｍｍの１５０００ｍｍ^２であるとする。そして、もし、図６に示すように、各抵抗体９０３乃至９０６において、ヒータ線を、表面上で各辺に対して１０ｍｍずつマージンを設けてＵ字状に配線したとすると、ヒータ線の必要な長さは、（３００−１０×２）×２＋（５０−１０×２）＝５９０ｍｍとなる。

ここで、各抵抗体９０３乃至９０６の抵抗値を、第一実施形態に係る結露防止用ヒータ２６１の各抵抗体８０３乃至８０６と同じように、単位長さあたりの抵抗値が均一なヒータ線を用いて調整した場合を考える。そうすると、抵抗体９０３のヒータ線の長さは、５９０ｍｍとなり、また、抵抗体９０４、９０５、９０６のヒータ線の長さＬはそれぞれ、電力比率ｒを用いて、１０３２．５ｍｍ、１４７５ｍｍ、１７７０ｍｍと求まる。従って、ヒータ線の総全長Ｌ_totalは４８６７．５ｍｍとなる。

従って、ハウジング１８１から遠い装置中心近傍に配置されている抵抗体９０６のヒータ線の長さは、ハウジング１８１の近傍で画像形成装置１３０内に配置されている抵抗体９０３のヒータ線の長さに比べて、約３倍長くなってしまう。そのため、各抵抗体に単位長さあたりの抵抗値が均一なヒータ線を用いた場合、図５に示す抵抗体８０６と同様にハウジング１８１から遠い装置中心近傍に配置されている抵抗体９０６のヒータ線は長くなり、複数回折り曲げる必要がある。そのため、ヒータ線を抵抗体９０６のスペース内に収容することが困難となってしまう。

一方で、上述のように、本実施形態に係る結露防止用ヒータ３６１では、単位長さあたりの抵抗値がそれぞれ異なるヒータ線を複数組み合わせることで、各抵抗体９０３乃至９０６の抵抗値を調整している。そのため、単位長さあたりの抵抗値がそれぞれ異なるヒータ線を各抵抗体９０３乃至９０６の抵抗値に適合するように選ぶことによって、表３に示すように、各抵抗体９０３乃至９０６のヒータ線の長さＬを全て同じ５９０ｍｍとすることができる。結果として、ヒータ線の総全長Ｌ_totalは２３６０ｍｍと短くすることができる。

以上のように、第二実施形態に係る結露防止用ヒータ３６１では、室温が急激に上昇する環境下でも、ハウジング周囲の感光ドラムの過剰な温度上昇を抑え、結露防止用ヒータ３６１に印加される電力を相対的に低減することができる。そして、結露防止用ヒータ３６１の小型化も達成することができる。

次に、本発明の第三実施形態に係る画像形成装置４３０について説明する。なお、第三実施形態に係る画像形成装置４３０は、第一実施形態に係る画像形成装置１３０と同一の構成であるため、同一の符番を付して、説明を省略する場合がある。

図７は、本発明の第三実施形態に係る画像形成装置４３０の概略断面図を示している。図７を見てわかるように、第三実施形態に係る画像形成装置４３０に設けられている各部材の配置は、第一実施形態に係る画像形成装置１３０とは異なっている。具体的には、感光ドラム１３３が、ハウジング１８１から一番遠い位置に配置されており、次いで、感光ドラム１３４、１３２、１３５の順にハウジング１８１に近くなる。従って、各感光ドラム１３２乃至１３５のハウジング１８１からの距離に応じて、感光ドラム１３２乃至１３５対応する各抵抗体２０３乃至２０６の抵抗値を調整する必要がある。

本実施形態に係る画像形成装置４３０が備える結露防止用ヒータ２６１の各抵抗体２０３乃至２０６の諸数値を、以下の表４に示す。

表４に示されるように、時間ａにおける感光ドラム１３５の温度Ｔａが、時間ａから時間ｂへの温度上昇率を予め考慮した上で、１０℃になるように、抵抗体２０６の抵抗体２０４に対する電力比率ｒを調整している。電力比率ｒは、温度上昇率と抵抗体に印加される電力が略比例の関係にあるため、時間ａから時間ｂへの温度上昇率から比率計算で算出することができる。同様に、感光ドラム１３２、１３３、１３４についても、電力比率ｒを比率計算から算出し調整することができる。

感光ドラム１３２、１３３、１３４、１３５の温度Ｔａがそれぞれ１２℃、１７℃、１５℃、１０℃になるように、抵抗体２０３、２０４、２０５、２０６の抵抗体２０４に対する電力比率ｒを５８．３％、１００％、８３．３％、４１．７％に調整する。そして、抵抗体２０４の印加電力Ｐを６Ｗとすると、各抵抗体２０３、２０５、２０６の電力Ｐはそれぞれ、３．５Ｗ、５Ｗ、２．５Ｗと求まる。

求められた各抵抗体２０３乃至２０６の印加電力Ｐから、各抵抗体２０３乃至２０６の抵抗値Ｒを設定する。なお、本実施形態では、スイッチング素子２０８の抵抗値は無視する。各抵抗体２０３、２０４、２０５、２０６にはそれぞれ、３．５Ｗ、６Ｗ、５Ｗ、２．５Ｗの電力Ｐが印加されることから、総電力Ｐ_totalは１７Ｗとなる。電源２０１を一般の商用電源とすると、電圧Ｖは１００Ｖであることから、（１）式より、抵抗体２０３乃至２０６の総抵抗値Ｒ_totalは、５８８．２Ωと求まる。各抵抗体２０３乃至２０６は直列に接続されていることから、各抵抗体２０３、２０４、２０５、２０６の抵抗値Ｒはそれぞれ、Ｒ＝Ｒ_total×Ｐ／Ｐ_totalより、１２１．１Ω、２０７．６Ω、１７３Ω、８６．５Ωと求まる。

上述のように、各抵抗体２０３乃至２０６の抵抗値Ｒは、時間ａから時間ｂへの温度上昇率を考慮した上で互いに異なるように設定されている。また、抵抗体２０３乃至２０６及びそれに対応する感光ドラム１３２乃至１３５の配置位置に依存して熱伝導に差が生じる。そのため、時間ａにおいてそれぞれ、Ｔａ＝１２℃、１７℃、１５℃、１０℃であった抵抗体２０３、２０４、２０５、２０６及びそれに対応する感光ドラム１３２、１３３、１３４、１３５の温度は、時間ｂにおいて、全てＴｂ＝１８℃となる。

このように、各部材の配置が異なる画像形成装置４３０においても、室温が急激に上昇する環境下でも、ハウジング１８１の近傍の感光ドラムの過剰な温度上昇を抑え、結露防止用ヒータ２６１に印加される電力を相対的に低減することができる。

以上のように、本実施例の結露防止用ヒータは、複数の感光体の各々の温度を調節するための複数の加熱部を備えている。結露防止用ヒータは、複数の感光体のうち、感光体の並び方向でハウジングから遠い感光体ほど、該感光体の温度を調節するための加熱部の加熱量が大きいように構成されている。

換言すると、本実施例の結露防止用ヒータは、複数の感光体の各々の温度を調節するための複数の抵抗体を備えている。結露防止用ヒータは、複数の感光体のうち、感光体の並び方向でハウジングから遠い感光体ほど、該感光体の温度を調節するための抵抗体に印加される電力が大きいように構成されている。

さらに換言すると、本実施例の結露防止用ヒータは、複数の感光体の各々の温度を調節するために直列に接続された複数の抵抗体を備えている。結露防止用ヒータは、複数の感光体のうち、感光体の並び方向でハウジングから遠い感光体ほど該感光体に対応する抵抗体の抵抗値が大きいように構成されている。

なお、本実施例の結露防止用ヒータでは、複数の抵抗体を直列に接続していたが、複数の抵抗体を並列に接続しても構わない。その場合には、結露防止用ヒータを、複数の感光体のうち、ハウジングから遠い感光体ほど、該感光体の温度を調節するための抵抗体に印加される電力が大きくなるように構成すれば良い。換言すると、結露防止用ヒータを、複数の感光体のうち、感光体の並び方向でハウジングから遠い感光体ほど、該感光体の温度を調節するための抵抗体の抵抗値が小さくなるように構成すれば良い。

上述のように、本発明に係る画像形成装置では、装置のハウジング周囲の部材に対しては低加熱とし、感光体の並び方向でハウジングから遠い装置中心近傍の部材に対しては高加熱となるように、結露防止用ヒータを構成している。すなわち、結露防止用ヒータの加熱量に勾配を持たせることによって、室温が急激に上昇しても、ハウジング周囲の感光ドラムの温度を必要以上に加熱せずに済み、ハウジング周囲の感光ドラムに対応する抵抗体の加熱量を抑えることが可能となる。またそれにより、ハウジング周囲の感光ドラムに対応する抵抗体に対しては、相対的に通電する電力を低減することができるため、省エネの効果も期待することができる。

１３０、４３０ 画像形成装置
１３２、１３３、１３４、１３５ 感光ドラム（感光体）
１８１ ハウジング（筐体）
２６１、３６１ 結露防止用ヒータ（加熱手段）

Claims (10)

1. 記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
   光ビームにより走査されて潜像が形成される複数の感光体と、
   前記複数の感光体を加熱する加熱手段と、
   前記複数の感光体および前記加熱手段を収納する筐体と、
   を備え、
   前記加熱手段は、前記複数の感光体の並び方向において、前記筐体から遠い感光体ほど大きな加熱量で加熱する加熱量分布を有する画像形成装置。
2. 前記加熱手段は、前記複数の感光体に対応する複数の加熱部を有し、
   前記筐体から遠い感光体に対応する加熱部ほど大きな電力が印加される請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記複数の加熱部は、直列に接続される複数の抵抗体であり、
   前記筐体から遠い感光体に対応する加熱部の抵抗体ほど大きな抵抗値を有する請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記複数の加熱部は、並列に接続される複数の抵抗体である請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記複数の加熱部は、一つの入力部から供給される電力により加熱する請求項２乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記複数の加熱部の各々は、単位長さあたりの抵抗値が同一なヒータ線で形成されている請求項２乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記複数の加熱部の各々は、単位長さあたりの抵抗値がそれぞれ異なるヒータ線で形成されている請求項２乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記加熱手段は、前記複数の加熱部の間に設けられる複数の開口を備える請求項２乃至７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記加熱手段は、
   前記加熱手段の温度を検知する温度検知手段と、
   前記温度検知手段の検知温度に従って前記加熱手段の通電をオンオフ制御する切替素子と、
   を備える請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 前記温度検知手段は、前記加熱手段の前記筐体に近い部分の温度を検知する請求項９に記載の画像形成装置。

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