JPH04253079A - 電子写真装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導電性基体上にシリコ
ン原子を含む感光層を持つ感光体を有する電子写真装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子写真感光体の感光層には
、ポリビニルカルバゾール等の有機半導体を使用した単
層型または積層型の有機光導電性材料が広く使用されて
いる。しかし、近年、機械的耐久性、耐湿性、耐コロナ
イオン性、感度等に優れ、さらに、毒性もない非晶質シ
リコン（以下、ａ−Ｓｉという。）系半導体を光導電性
材料として使用した電子写真感光体の開発が盛んに行な
われ、実用化されている。

【０００３】こうしたａ−Ｓｉ系感光体を用いた複写装
置および画像形成プロセスは、概略以下のとおりのもの
である。図２は、ａ−Ｓｉ系感光体を用いた複写機の画
像形成プロセスを示す概略図であって、矢印Ｘの方向に
回転し、感光体ヒータ３２により４５℃程度に加温され
た感光体１１の周辺には、よく知られているように、主
帯電器１２、静電潜像形成部位１３、現像器１４、転写
紙給送系１５、転写帯電器１６ａ、分離帯器１６ｂ、ク
リーナ１７、転写紙搬送系１８、除電光源１９などが配
置されている。

【０００４】以下、一例をもって画像形成プロセスを説
明すると、感光体１１の表面感光層は、＋６〜８ＫＶの
高電圧を印加した主帯電器１２によって一様に帯電され
、これに１５０〜３００Ｗ，３０００〜５０００ｌｍ／
Ｗハロゲンランプ等の光源２０により発した光をプラテ
ンガラス２１上の原稿２２に照射し、その反射光をミラ
ー２３，２４，２５，２６、フィルタ２８を内蔵したレ
ンズ系２７を介して感光体表面上に導き、投影されて静
電潜像が形成され、この潜像に現像器１４からネガ極性
トナーが供給されてトナー像となる。

【０００５】一方、転写紙通路２９、レジストローラ３
１からなる転写紙供給系１５を通って感光体方向に供給
される転写材Ｐは、＋７〜８ＫＶの高電圧を印加した転
写帯電器１６ａと感光体１１の間隙において背面から、
トナーとは反対極性の正電界を与えられ、これによって
感光体表面のネガ極性トナー像は、転写材Ｐに転移する
。

【０００６】また１２〜１４ＫＶＰ−Ｐ，３００〜６０
０Ｈｚの高圧ＡＣ電圧を印加した分離帯電器１６ｂによ
り、転写材Ｐは、転写紙搬送系１８を通って定着装置（
不図示）に至って加熱された定着部でトナー像は定着さ
れて装置外に排出される。なお転写部位において転写に
寄与しないで感光体表面に残る残留トナーはクリーナ１
７に至り、クリーニングブレード３０によってクリーニ
ングされる。

【０００７】上記クリーニングにより更新された感光体
表面は、さらに除電光源１９から除電露光を与えられて
再び同様のサイクルに供される。また電子写真における
感光体１１に対する画像形成プロセスには、通常、感光
体面を帯電や除電する行程が含まれており、その帯除電
手段機器としては均一な帯除電性に優れるコロナ放電器
（コロトロン・スコロトロン）が広く利用されている。

【０００８】しかし、コロナ放電器はコロナ放電に伴な
い、オゾン（Ｏ３）の発生をみる。発生オゾンは空気中
の窒素を酸化して窒素酸化物（ＮＯＸ　）等を生成する
。 さらには、その生成窒素酸化物等は空気中の水分と反応
して硝酸（ＨＮＯ３　）などを生じさせる。

【０００９】コロナ生成物は吸湿性が強く、その付着を
生じた感光体表面像担持体面は付着コロナ生成物の吸湿
による低抵抗化によって表面の電荷保持能力（表面抵抗
）が全面的にあるいは部分面的に実質的に低下した状態
になりやすく、その結果として出力画像の画像ぼけや、
いわゆる画像流れ、つまり、感光体表面の電荷が面方向
に移動（リーク）して静電荷潜像パターンが崩れ、ある
いは形成されない等の現象をみる。

【００１０】このような画像流れを防止するために、感
光体の内面に加熱ヒータを設けることにより、感光体表
面を加温ないしは加熱して乾燥状態に保たせることによ
り、付着コロナ生成物の吸湿による感光体面の実質的な
低抵抗化を抑制する。

【００１１】昨今のＯＡ市場においては、オフィスでと
られるコピー量の増大に伴ない、超高速のヘビーデュー
テイーマシンの需要が高まっており、安定性、耐摩耗性
などにきわめて優れているａ−Ｓｉ系感光体は、この超
高速電子写真装置に最も適したものとして、さらに高速
化した装置への搭載開発が進められる現状にある。

【００１２】また通常電源１００Ｖ，１５Ａのように、
１．５ＫＷ以内で使用可能であることも同時に求められ
ており、低消費電力型高速電子写真型装置の更なる性能
向上は市場での強い要望にこたえるために達成していか
なければならないことである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来方法によって
良好な電子写真画像が得られるが、電子写真画像の更な
る画質向上に対する市場の強い要望は、火災防止といっ
た安全上の強い要望により、夜間、休日の電源のＯＦＦ
に対する電源投入直後、前述の感光体加熱ヒータが十分
に機能せずに画像の濃度が徐々に変化してしまうという
点さえも解決されるべき課題として指摘されるに至って
いる。

【００１４】通常、ａ−Ｓｉ系感光体を用いた電子写真
装置はメインスイッチをＯＦＦした状態であっても、電
子写真装置に電力供給がされている場合には、感光体表
面を適正温度に保つように感光体加温ヒータには通電さ
れるように構成されている。この状態でメインスイッチ
をＯＮにすると、定着器の加熱ヒータに通電され、定着
部が昇温し、適正温度に達した時点でコピーをとること
が可能となる。つまり、ウエイトアップ終了となる。こ
の時には感光体の表面温度は常に適正温度となっている
ため、画像の濃度変化は生じない。

【００１５】これに対して、夜間にフロア全体の電源ブ
レーカをＯＦＦする等で電子写真装置に電力供給がなさ
れず、感光体および定着器の定着部ともに室温程度まで
冷えた状態で電子写真装置への電力供給とメインスイッ
チをＯＮにするのが、ほぼ同時に行なわれた場合には、
感光体と定着部の昇温が同時に始まり、適正温度に到達
するまでの時間に差が生じる。

【００１６】この時間は感光体加温用ヒータ、定着器ヒ
ータ各々の消費電力、定着器の材質、感光体に用いてい
る基体の材質等により異なるばかりでなく、周囲の温度
（電子写真装置内の気温）によって影響を受けるため、
感光体の表面温度と定着部の温度を同時に適正温度に到
達させることは不可能であった。

【００１７】そこで、定着部の温度が適正温度となった
時点をウェイトアップ終了とした場合には、図３の定着
部温度曲線ａと感光体表面温度曲線ｂに示すように、感
光体の表面温度は適正温度となるまで上昇し続ける（図
３のＢ部）。

【００１８】ａ−Ｓｉ系感光体においては、暗電位、明
電位の温度依存性は、各々−４〜−９Ｖ／ｄｅｇ，−１
．５〜４Ｖ／ｄｅｇ程度であるため、ウェイトアップ終
了時において感光体の表面温度が適正温度よりも１０℃
低かったとすると、ウェートアップ終了後、暗電位で−
４０〜−９０Ｖ、明電位で−１５〜−４０Ｖの電位変化
が生じるため、電子写真画像は徐々に濃度の薄いものと
なってしまい、図３のＣの領域において初めて濃度変化
が生じなくなる。

【００１９】一方、感光体表面温度が適正温度となった
時点をウェ−トアップ終了とした場合には、図４に示す
ように、定着部の温度が適正温度に達していない場合が
あり、コピー用紙上に転写されたトナーが定着されずに
装置外に排出されることになる。

【００２０】これらの問題点を解決する手段として、感
光体の表面温度、定着部の温度ともに適正温度になった
時点でウェイトアップ終了とする方法があるが、この場
合には、図３のＢ領域、図４のＢ領域において、時間と
消費力にロスが生じてしまう。またウェイトアップ中の
時間を短縮する手段として、ヒータをより大電力用のも
のを使用することが考えられるが、この場合には、電子
写真装置の消費電力の定格値が増してしまい、一般にオ
フィス等での設置は困難になってしまうという問題点が
生じてしまう。

【００２１】本発明は、上記のような問題点を解決しよ
うとするものである。すなわち、本発明は、使用状況や
外部環境によらず、常に安定した濃度の画像を得ること
ができる電子写真装置を提供することを目的とするもの
である。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明は、導電性基体上にシリコン原子を含む感光層
を持つ感光体と、該感光体の表面温度を測定する温度セ
ンサと、該感光体の表面温度を調整する温調手段と、定
着器の定着部の温度を測定する温度センサと、該定着部
の温度を調整する温調手段とを有する電子写真装置にお
いて、前記感光体の表面温度と目標温度の差と前記定着
部の温度と目標温度の差を比較し、それに応じて前記感
光体の加熱に用いる電力供給量と前記定着部の加熱に用
いる電力供給量の比率を変える手段を有するものとした
。

【００２３】

【作用】本発明によれば、感光体表面温度と定着器の定
着部の温度を常にモニタし、それらの値と目標温度とを
基に、感光体加温用ヒータの消費電力と定着部加熱用ヒ
ータの消費電力の和を一定に保ちながら、それらの比率
を変えることにより、感光体表面温度と定着部温度を、
外部環境によらず、ほぼ同時に最短時間で目標温度に到
達させることができる。

【００２４】

【実施例】図１は本発明の第１実施例を示したもので、
感光体の加温および定着部の加熱の機構を模式的に示し
た説明図である。図１において、１は感光体加温用のヒ
ータ、２は定着部加熱用のヒータ、３は感光体表面の温
度を測定するための温度センサ、４は定着部の温度を測
定するための温度センサ、５は感光体と定着部の温度を
比較して感光体加温用のヒータ１への供給電力を決定し
て制御するための感光体用供給電力制御回路、６は感光
体と定着部の温度を比較して定着部加熱用のヒータ２へ
の供給電力を決定して制御するための定着部用供給電力
制御回路、７は前記両ヒータ１，２へ電力を供給する交
流電源である。

【００２５】図１に示した加熱機構をキヤノン株式会社
製の複写機ＮＰ−６１５０に設置し、感光体および定着
部の温度上昇を調べる第１の実験を行なった。ただし、
感光体加温用のヒータ１は最大定格２００Ｗとし、定着
部加熱用のヒータ２は最大定格２０００Ｗとした。また
両ヒータ１，２の消費電力の合計は１３００Ｗ以内とし
た。

【００２６】図５および図６は室温２３℃、湿度６０％
の環境下での前記実験の結果を示しており、図５は感光
体および定着部の温度変化を示し、図６は感光体加温用
のヒータ１の消費電力（曲線ｄ）と、定着部加熱用のヒ
ータ２の消費電力（曲線ｃ）を示したものである。

【００２７】感光体の表面温度および定着部の温度は、
ともに時間４分で目標温度に到達し、その後、目標温度
を維持する。なお本実験では、図７に示すフローに従っ
て加熱機構の制御を行なったが、これは一例であって、
適当に変更してもよい。

【００２８】図８は室温１５℃、湿度１０％の環境下で
第２の実験を行なった際の感光体および定着部の温度変
化を示したものである。図９は図８と同一環境下で実験
を行なった際の前記ヒータ１（曲線ｄ）の消費電力と前
記ヒータ２（曲線ｃ）の消費電力を示したものである。 図８では、感光体の表面温度および定着部の温度は、と
もに時間５分で目標温度に到達し、その後、目標温度を
維持した。

【００２９】第３の実験として、図８と図９の条件と同
じ室温１５℃、湿度１０％の環境下で感光体および定着
部の温度が目標温度に達した後、ただちにコピーを開始
した際の感光体および定着部の温度変化を示したものが
図１０であり、同じく両ヒータ１，２の消費電力の変化
を示したものが図１１である。

【００３０】なおコピーは２秒毎にＡ４用紙１枚のスピ
ードで行なった。ウェイトアップ終了までは、感光体の
表面温度、定着部の温度、各ヒータ１，２の消費電力の
いずれも、図８、図９と同様の変化を示しているのに対
して、コピースタート後は感光体および定着部の熱がコ
ピー用紙に奪われるため、各ヒータ１，２の消費電力は
増加する。しかし、感光体および定着部の温度は目標温
度を維持し、安定している。

【００３１】またこの際に、コピーした画像において、
反射濃度の変化を調べる第４の実験を行なった。図１２
は原紙チャート上において反射濃度が０．３である部分
に相当するコピー画像の濃度を測定し、その変化を示し
たものである。コピー画像の反射濃度は０．３５〜０．
４２の範囲内を変化した。

【００３２】第５の実験として、キヤノン株式会社製の
複写機ＮＰ−６１５０に本発明に係わる図１に示した加
熱機構を付けずに、室温１５℃、湿度１０％の環境下で
複写機に通電後、ただちにメインスイッチをＯＮとし、
ウェイトアップ終了後、ただちにコピーをスタートし、
コピー画像の反射濃度を測定した。コピーは２秒毎にＡ
４用紙１枚のスピードで行なった。コピースタート時に
おいて、定着部の温度は目標値である１９０℃に達して
いたが、感光体の表面温度は３５℃であり、目標値であ
る４５℃より１０℃低かった。

【００３３】図１３は原紙チャート上において反射濃度
が０．３に相当する部分のコピー画像の濃度を測定し、
その変化を示したものである。コピースタート時は反射
濃度が０．４７であったが、その後、徐々に濃度が低下
し、約１００枚めで濃度の低下が収まった。コピー２０
０枚目での濃度変化は０．３０〜０．４７の範囲であっ
た。

【００３４】図１４は本発明の第２実施例を示している
。すなわち、感光体表面温度と感光体の表面電位の温度
依存性を基に現像電位を調整する本発明に係わる現像電
位調整機構を図１に示した加熱機構に付加したものを模
式的に示したものである。

【００３５】図１４において、８は感光体の表面電位の
温度依存性を記憶しておくためのメモリ、９は感光体の
温度依存性と感光体の表面温度から現像電位を調整する
ための現像電位制御部、１０は現像器である。図１４に
示した加熱機構および現像電位制御機構をキヤノン株式
会社製の複写機ＮＰ−６１５０に設置した。現像電位制
御部９では、次式によって現像電位の調整を行なわせる
プログラムを組み込んだ。

【００３６】（現像電位）＝（基準現像電位）−｛（感
光体目標温度）−（感光体温度）｝×（感光体の明電位
の温度依存性） 実験に用いた感光体の明電位の温度依存性は−２．４Ｖ
／ｄｅｇであったので、図１４のメモリ８にこの値を入
力した。

【００３７】以上のように改造された前記複写機ＮＰ−
６１５０を用いて室温１５℃、湿度１０％の環境下で該
複写機に通電後、ただちにメインスイッチをＯＮとし、
ウェイトアップ終了後、ただちにコピーをスタートし、
コピー画像の反射濃度を測定した。コピーは２秒毎にＡ
４用紙１枚のスピードで行なった。コピースタート時に
おいて、定着部の温度は目標値である１９０℃に達して
おり、感光体の表面温度は目標値の４５℃であった。

【００３８】図１５は原紙チャート上において反射濃度
が０．３に相当する部分のコピー画像の濃度を測定し、
その変化を示したものである。コピー画像の濃度変化は
０．３９〜０．４２の範囲内に収まっており、図１４に
示した加熱現像電位調整機構の効果が確認された。

【００３９】第６の実験として、キヤノン株式会社製の
複写機ＮＰ−７５５０に図１に示した加熱機構を付け、
感光体加温用のヒータ１を最大定格２００Ｗのものとし
、定着部加熱用のヒータ２を最大定格２０００Ｗのもの
とし、室温１５℃、湿度１０％の環境下で該複写機に通
電後、ただちにメインスイッチをＯＮとし、ウェイトア
ップ終了後、ただちにコピーをスタートしてコピー画像
の反射濃度を測定する実験を行なった。コピーは最初の
２００枚は１分毎にＡ４用紙３０枚のスピードで行ない
、つづいて１分毎にＡ４用紙５０枚のスピードで５００
枚の連続コピーを行ない、その後、再び１分毎にＡ４用
紙３０枚のスピードで２００枚のコピーを行なった。 前記両ヒータ１，２の消費電力が合計で１３００Ｗ以内
とした。

【００４０】図１６は原紙チャート上において、反射濃
度が０．３と１．１に相当する部分のコピー画像の濃度
を測定し、その変化を示したものである。反射濃度の変
化はそれぞれ０．３４〜０．４２，１．３６〜１．４２
の範囲内で収まっていた。また画像流れやかぶり等の画
像特性も何ら問題がなく、良好であった。

【００４１】第６の実験例と比較するため、第７の実験
として、キヤノン株式会社製の複写機ＮＰ−７５５０に
改造を加えず、上記実験例と同じ条件でコピー濃度変化
を調べた。図１７は原紙チャート上において、反射濃度
が０．３と１．１に相当する部分のコピー画像の濃度を
測定し、その変化を示したものである。反射濃度の変化
はそれぞれ０．３３〜０．５０，１．３６〜１．４６で
あった。とくに、コピースタート直後は反射濃度が単調
低下し、また連続コピー時には反射濃度が高くなるとい
った使用状況による反射濃度の変化が明確に現われた。

【００４２】第８の実験として、キヤノン株式会社製の
複写機ＮＰ−８５８０に図１４に示した加熱、現像電位
調整機を付け、感光体加温用のヒータ１を最大定格２０
０Ｗのものとし、定着部加熱用のヒータ２を最大定格２
０００Ｗのものとし、室温１５℃、湿度１０％の環境下
で、該複写機に通電後、ただちにメインスイッチをＯＮ
とし、ウェイトアップ終了後、ただちにコピーをスター
トしてコピー画像の反射濃度を測定した。コピーは、最
初の２００枚は１分毎にＡ４用紙３０枚のスピードで片
面コピーを行ない、つづいて１分毎にＡ４用紙５０枚の
スピードで両面の連続コピーを５００枚行なった。なお
この第８実験においても、両ヒータ１，２の消費電力の
合計を１３００Ｗ以内とした。

【００４３】図１８は原紙チャート上において、反射濃
度が０．３と１．１に相当する部分のコピー画像の濃度
を測定し、その変化を示したものである。反射濃度の変
化はそれぞれ０．３７〜０．４１，１．３８〜１．４４
の範囲内で収まっていた。また画像流れやかぶり等の画
像特性も、何ら問題がなく、良好であった。

【００４４】上記第８実験と比較するため、第９実験と
して、キヤノン株式会社製の複写機ＮＰ−８５８０に改
造を加えず、上記第８実験と同じ条件でコピー画像の濃
度変化を調べた。図１９は原紙チャート上において、反
射濃度が０．３と１．１に相当する部分のコピー画像の
濃度を測定し、その変化を示したものである。反射濃度
の変化はそれぞれ０．３４〜０．５２，１．３８〜１．
４８であった。とくに、コピースタート直後は、反射濃
度が単調低下し、また両面コピー時には反射濃度が高く
なるといった使用状況による反射温度の変化が明確に現
れた。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
感光体の表面温度と定着部の温度に応じて、感光体加温
用のヒータと定着部加熱用のヒータの消費電力の比率を
変化させ、感光体の表面温度と定着部の温度を同時に目
標値に到達させることができるので、電子写真装置への
通電開始後、最初のコピーでも常に安定した濃度の画像
を得ることができる効果がある。

【００４６】さらに、感光体の表面温度と表面電位の温
度依存性を基に現像電位を調整するようにすれば、より
安定した濃度の画像を得ることができるのみならず、感
光体が必ず、所定温度に達してから画像形成回転を始め
るため、露結等による感光体表面の摩擦抵抗の増大によ
るクリーナブレードのひっくりかえり等が皆無となり、
ブレードの平均寿命も増大する。

【００４７】また夜間や休日には通電を断てるようにす
ることができるので、高層ビル等のオフィスの安全上の
対策も万全とすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における加熱機構を示した
説明図である。

【図２】従来の電子写真装置の一例を示した断面図であ
る。

【図３】感光体表面温度と定着部温度の上昇の１つの様
子を示した説明図である。

【図４】感光体表面温度と定着部温度の上昇のもう１つ
の様子を示した説明図である。

【図５】第１の実験における感光体表面温度と定着部温
度を示した説明図である。

【図６】第１の実験における感光体加温用ヒータ消費電
力と定着部用ヒータ消費電力を示した説明図である。

【図７】第１の実験におけるフローの説明図である。

【図８】第２の実験における感光体表面温度と定着部温
度を示した説明図である。

【図９】第２の実験における感光体加温用ヒータ消費電
力と定着部加熱用ヒータ消費電力を示した説明図である
。

【図１０】第３の実験における感光体表面温度と定着部
温度を示した説明図である。

【図１１】第３の実験における感光体加温用ヒータ消費
電力と定着部加熱用ヒータ消費電力を示した説明図であ
る。

【図１２】第４の実験における反射濃度を示した説明図
である。

【図１３】第５の実験における反射濃度を示した説明図
である。

【図１４】本発明の第２実施例における加熱機構と現像
電位調整機構を示した説明図である。

【図１５】図１４の装置による効果についての説明図で
ある。

【図１６】第６の実験における反射濃度を示した説明図
である。

【図１７】第７の実験における反射濃度を示した説明図
である。

【図１８】第８の実験における反射濃度を示した説明図
である。

【図１９】第９の実験における反射濃度を示した説明図
である。

【符号の説明】

１：感光体加温用のヒータ　　　　　　　　　　　　２
：定着部加熱用のヒータ ３：感光体表面温度測定用温度センサ ４：定着部温度測定用温度センサ ５：感光体用供給電力制御回路　　　　　　　　６：定
着部用供給電力制御回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　導電性基体上にシリコン原子を含む感
   光層を持つ感光体と、該感光体の表面温度を測定する温
   度センサと、該感光体の表面温度を調整する温調手段と
   、定着器の定着部の温度を測定する温度センサと、該定
   着部の温度を調整する温調手段とを有する電子写真装置
   において、前記感光体の表面温度と目標温度の差と前記
   定着部の温度と目標温度の差を比較し、それに応じて前
   記感光体の加熱に用いる電力供給量と前記定着部の加熱
   に用いる電力供給量の比率を変える手段を有することを
   特徴とする電子写真装置。
2. 【請求項２】　　感光体の表面電位の温度依存性を記憶
   させるメモリ手段を有し、該感光体の表面温度と温度依
   存性を基に現像電位を調整する手段を有している請求項
   １記載の電子写真装置。