JPH0683154A - 調湿装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子写真プロセスの各特性値に影響する湿度
を簡単で安価な装置によりディレイ等なく適正に調節で
きるようにする。 【構成】 電子写真プロセスによる画像形成手段のまわ
りの湿度を調節する手段４００と、画像形成手段の湿度
に関連する電子写真特性を検出する手段３００と、検出
された電子写真特性に応じて湿度調節手段４００を動作
させる制御手段５００とを備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は調湿装置に関し、詳しく
は電子写真プロセスによる画像形成機構まわりの湿度調
節を行う調湿装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真プロセスでの帯電や露光、現
像、転写と云った各特性に湿度が影響し、画像濃度等画
質を不安定にする。

【０００３】これを解消するのに、従来、感光体上のト
ナー付着量を検出し、現像バイアスや露光量にフィード
バックして制御することが行われている。

【０００４】また現像器内に供給されるトナーを吸湿剤
を通して除湿し、吸着剤はヒータとファンによって再生
を図ることや、朝一番の画像形成時に超音波を照射する
と共にファンにより排気して乾燥させることも行われて
いる。

【０００５】一方、実開昭５３−１２８７４８号公報は
複写機内に再生可能な除湿剤を利用した除湿手段を設け
て除湿を行い、除湿手段が飽和状態になるとこれを加熱
手段と排気手段とによって再生させて、画像形成が安定
に行なわれるようにする技術を開示している。

【０００６】また特開昭５８−３３２７１号公報は、電
子写真プロセスを利用した複写機内の湿度を湿度センサ
により検出し、この湿度センサの出力に応じてトナー濃
度の自動調節機能を補正する技術を開示している。

【０００７】また特開平３−１２３３７４号公報は湿度
センサの出力に応じて現像条件を補正する技術を開示し
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、感光体のトナ
ー付着量から現像バイアスや露光量を制御するのでは、
例えば転写特性等他の電子写真プロセスの特性が湿度に
よって変動することには少なくとも対応できない。した
がって湿度による画質の変動は十分に抑えることはでき
ない。

【０００９】現像器内のトナーの除湿を図る場合、トナ
ーの帯電特性が湿度によって変動することは避けられ
る。しかし他の電子写真プロセスの特性変化には全く対
応できない。

【００１０】複写機内を乾燥剤の除湿機能により単に除
湿するのでは、環境条件の急な変動や大きな変動に対応
しにくく、複写機内を所定の湿度に正確に保つことは困
難である。したがって湿度による画質の変動は十分に抑
えることはできない。

【００１１】複写機内の湿度を検出して、トナー濃度の
補正を行ったり、現像特性の補正を行ったりする場合
は、転写特性の変動と云った他の電子写真プロセスの特
性の変化には対応できない。

【００１２】そこで、湿度センサの出力に応じて、電子
写真プロセスの各特性を個々に補正することが考えられ
る。しかし装置が極端に複雑で高価なものとなり実用性
に乏しい。

【００１３】また湿度センサの出力に応じて電子写真プ
ロセスの特性を補正しても、画像形成機構の電子写真プ
ロセスの各特性の湿度による変動にはそれぞれに固有の
遅れがあるので、正確な補正ができず、湿度による画質
の変動は抑えにくいと云う問題がある。

【００１４】本発明は上記のような点に鑑み、電子写真
プロセスでの湿度の影響を受ける特性を検出し、この検
出結果に応じて画像形成機構まわりの湿度を調整するこ
とにより、前記のような問題を解消することができる調
湿装置を提供することを課題とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記のような課
題を達成するために、電子写真プロセスによる画像形成
手段のまわりの湿度を調節する手段と、画像形成手段の
湿度に関連する電子写真特性を検出する手段と、検出さ
れた電子写真特性に応じて湿度調節手段を動作させる制
御手段とを備えたことを特徴とするものである。

【００１６】湿度調節手段は、ペルチェ素子の冷凍機能
を利用するのが好適である。

【００１７】

【作用】本発明の上記構成によれば、画像形成機構の湿
度の影響を受ける電子写真プロセスの特性が検出手段に
よって検出され、この現に湿度の影響を受けた結果の電
子写真プロセスの特性の検出結果に応じて制御手段が湿
度調節手段を働かせ、画像形成機構のまわりを調湿する
ので、画像形成機構まわりの湿度をこの機構の電子写真
プロセスに現に影響している湿度状態に対応してディレ
イ等なく適正に調節することができる。

【００１８】湿度調節手段がペルチェ素子の冷却機能を
利用したものであると、ペルチェ素子の低温部と高温部
とに熱交換部を直接設けるだけで前記調湿を行うことが
できる。

【００１９】

【実施例】以下本発明の実施例につき添付の図面を参照
しながら説明する。

【００２０】図１は第１の実施例のデジタルカラー複写
機の全体構成を示している。

【００２１】このデジタルカラー複写機は、原稿画像を
読み取るイメージリーダ部１００と、イメージリーダ部
で読み取った画像を再現する複写部２００とに大きく分
けられる。

【００２２】イメージリーダ部１００において、スキャ
ナ１０は、原稿を照射する露光ランプ１２と、原稿から
の反射光を集光するロッドレンズアレー１３、及び集光
された光を電気信号に変換する密着型のＣＣＤカラーイ
メージセンサ１４を備えている。スキャナ１０は、原稿
読取時にはモータ１１により駆動されて、矢印の方向
（副走査方向）に移動し、プラテン１５上に載置された
原稿を走査する。露光ランプ１２で照射された原稿面の
画像は、イメージセンサ１４で光電変換される。

【００２３】イメージセンサ１４により得られたＲ、
Ｇ、Ｂの３色の多値電気信号は、読取信号処理部２０に
より、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン
（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のいずれかの８ビットの階調デ
ータに変換され、同期用バッファメモリ３０に記憶され
る。

【００２４】次いで、複写部２００において、プリント
ヘッド部３１は、入力される階調データに対して感光体
の階調特性に応じた階調補正（γ補正）を行った後、補
正後の画像データをＤ／Ａ変換してレーザダイオード駆
動信号を生成して、この駆動信号により半導体レーザを
発光させる。

【００２５】階調データに対応してプリントヘッド部３
１から発生されるレーザビームは、反射鏡３７を介し
て、回転駆動される感光体ドラム４１を露光する。感光
体ドラム４１は、１複写ごとに露光を受ける前にイレー
サランプ４２で照射され、帯電チャージャ４３により一
様に帯電されている。この状態で露光をうけると、感光
体ドラム４１上に原稿の静電潜像が形成される。シア
ン、マゼンタ、イエロー、ブラックのトナー現像器４５
ａ〜４５ｄのうちいずれか一つだけが選択され、感光体
ドラム４１上の静電潜像を現像する。現像されたトナー
像は、転写ドラム５１上に巻きつけられた複写紙に転写
チャージャ４６により転写される。

【００２６】複写紙は４色転写された後、転写ドラム５
１から分離され定着部６０へ送られる。そしてここで定
着処理された後トレー６１に排出される。６２は給紙部
である。

【００２７】前記複写部２００における電子写真プロセ
スによる画像形成には環境湿度の変化が大きく影響す
る。

【００２８】例えば図７は現像特性の湿度依存傾向を示
している。図７から湿度が高くなると感光体ドラム４１
への現像剤の付着量Ｍが増大し、画像濃度が増大する。
これは現像剤の帯電量が主として湿度によって変化し、
このため現像電位ΔＶ（現像バイアス電位Ｖ_B −潜像電
位Ｖ_i ）に対する付着量特性が変化することに原因して
いる。

【００２９】これを利用して本実施例では、感光体ドラ
ム４１上に現像により形成された、前記湿度の影響を現
に受けている顕像の濃度（ＩＤ）をＡＩＤＣセンサ３０
０により検出し、この検出結果に応じて複写部２００内
の湿度を湿度調節器４００により調節するようにする。

【００３０】これによって、複写部２００内の湿度が、
現に湿度の影響を受けている電子写真プロセスの特性値
の１つに基づいてディレイ等なく適正に調節することが
でき、適正な湿度調節によって電子写真プロセスの湿度
の影響を受ける各特性の全てを安定させることができ
る。

【００３１】前記ＡＩＤＣセンサ３００は、画像濃度を
現像バイアスや露光量の制御にフィードバックし、経時
的な画像濃度の変化を自動的に補正する場合に用いられ
る画像濃度検出センサであって、感光体ドラム４１の転
写部の手前に設けられており、これを共用するものであ
る。

【００３２】この画像濃度の検出と補正は、例えば感光
体ドラム４１の非画像部にテストパターンの顕像を形成
し、これの濃度を検出して行われる。

【００３３】前記湿度調節はこれと共に、あるいは独立
した適宜なタイミングでなされればよい。

【００３４】湿度調節器４００は図２に示すような除湿
ユニット４０１と、図３に示すような加湿ユニット４０
２とを備えている。

【００３５】除湿ユニット４０２は、ペルチェ素子４０
３を利用している。

【００３６】ペルチェ素子４０３は、図２に示してある
ようにＰ／Ｎ接合部４０３ａの両側に低温部４０３ｂと
高温部４０３ｃを有し、これら低温部４０３ｂと高温部
４０３ｃとに冷却フィン４０５と放熱フィン４０６とが
それぞれ別個に結合されている。

【００３７】この除湿ユニット４０１では、送風ファン
４０７により湿気を含んだ複写部２００内の空気４１１
が除湿ユニット４０１内に導かれる。ペルチェ素子４０
３の低温部４０３ｂに取りつけられた冷却フィン４０５
にて空気内の湿気は結露し水滴となって回収水受け部４
０８に落ちる。湿気が除かれた空気４１２は除湿ユニッ
ト４０１の外へ排出される。

【００３８】このときペルチェ素子４０３の高温部４０
３ｃをそれに取りつけられた放熱フィン４０６を介して
送風ファン４０９によって冷やすことで、ペルチェ素子
４０３の低温部４０３ｂの冷却効率は上がり、その結果
除湿効率が上がる。

【００３９】加湿ユニット４０２は、図３に示すよう
に、貯水タンク４２２中に常に水をためておくことによ
り、水を浸された布膜４２３は湿った状態に維持され
る。よって送風ファン４２１で送られた風４２４は布膜
４２３を通過することにより、湿った空気４２５にな
る。この湿った空気４２５を複写部２００内に送り、加
湿を行う。

【００４０】本実施例では前記湿度調節のために、図４
に示す複写機の動作を制御するＣＰＵ５００を利用して
いる。

【００４１】このためＣＰＵ５００には、スタート信号
のほかＡＩＤＣセンサ３００の出力および他の入力が入
力される。また湿度調節器４００のペツチェ素子４０
３、除湿ユニット４０１および加湿ユニット４０２を駆
動する調湿器ドライバ５０１の動作信号および他の出力
が出力される。

【００４２】図５は図４の制御回路による湿度調節制御
の主な内容を示すフローチャートである。

【００４３】これによればＡＩＤＣセンサ３００により
テストパターンの顕像の画像濃度を検出したときの出力
Ｖｓが所定値例えば３．５Ｖよりも大きければ、湿度が
高いことによって画像濃度が高いと判断し、除湿ユニッ
ト４０１を駆動してリターンする。

【００４４】反対に出力Ｖｓが所定値例えば２．５Ｖよ
り小さければ、湿度が低いことによって画像濃度が低い
と判断し、加湿ユニット４０２を駆動してリターンす
る。

【００４５】これにより複写部２００の湿度が一定範囲
の画像濃度を得るように調節される。そしてこの湿度調
節によって電子写真プロセスの湿度の影響を受ける各特
性の全てについても、湿度による変動を抑えられる。

【００４６】このような制御にて高湿状態から常温状態
に自動調節した場合の湿度変化と現像剤の帯電量変化と
の実験データを示せば図７に示す実線および仮想線の通
りである。

【００４７】なお図７では従来の湿度を検出し、この検
出結果により湿度調節を行うようにした場合の前記湿度
変化に対する帯電量変化の特性を一点鎖線で示してあ
る。

【００４８】図７で明らかなように、従来の湿度検出、
湿度制御の場合、ｔ₂ でスイッチが切れｔ₂ ’で現像剤
の帯電量Ｑが常湿状態になる。これに対し本実施例の場
合、Ｑが常湿状態に達するまで調湿を行うのでｔ₂"でＱ
は安定する。よって本実施例の場合（ｔ₂ ’−ｔ₂"）の
分、タイムラグを短縮することができる。

【００４９】図８は本発明の第２の実施例としての湿度
調節制御のフローチャートを示している。本実施例で
は、前記転写部前に設けられたＡＩＤＣセンサ３００と
転写部後に設けられた図１に示すＡＩＤＣセンサ３００
ａによって、転写前後でのテストパターンの画像濃度を
検出し、これら転写前後の画像濃度データから転写効率
Ｔｅｆを演算している。

【００５０】そしてこの演算結果の転写効率Ｔｅｆが所
定値０．７０よりも小さいときのみ、除湿ユニット４０
１を駆動するようにしている。

【００５１】ただし常湿以下の場合、転写効率にあまり
差が生じない。このため本実施例では高湿で転写効率が
７０％以下のときだけ除湿ユニット４０１を駆動するよ
うにしている。

【００５２】図９は本発明の第３の実施例としての湿度
調節制御のフローチャートを示している。

【００５３】本実施例は感光体ドラム４１の残留電位Ｖ
ｒの変動幅ΔＶｒが高湿のとき大きくなる特性を利用し
ている。例では、ΔＶｒ＞５０のとき除湿ユニット４０
１を運転（除湿）するフローを示している。

【００５４】これによりＡＩＤＣセンサ３００利用の場
合と同様の効果を得ることができた。なおこの場合感光
体ドラム４１の表面電位検出のために、図１に示す表面
電位センサ３００ｂを設ける。

【００５５】さらにＡＩＤＣセンサ３００と表面電位セ
ンサ３００ｂを組み合わせて使用し、これらの検出結果
に基づき湿度調節することにより画質安定化の効果がよ
りアップする。

【００５６】図１０〜図１３は本発明の第４の実施例を
示している。本実施例の複写機は図１０に示すように各
現像器４５ａ〜４５ｄに２成分現像剤のかさ密度を検出
する磁気式のＡＴＤＣセンサ６０１ａ〜６０１ｄが設け
られ、これらによる各現像器４５ａ〜４５ｄでの検出結
果に応じて湿度調節を行うようにしている。

【００５７】図１１、図１２に示したように湿度の変化
に伴い現像剤のかさ密度（Ａ．Ｄ）は変化し、現像剤の
透磁率を検出する磁気式ＡＴＤＣセンサ６０１ａ〜６０
１ｄの出力Ｖ_M.A.も変化する。本実施例はこの特性を利
用したもので図１３に示すようにＡＴＤＣセンサ６０１
ａ〜６０１ｄの出力Ｖ_M.A.が所定値２．８より大きいと
き加湿ユニット４０２を駆動してリターンし、所定値
２．６よりも小さいとき除湿ユニット４０１を駆動して
リターンするようにしてある。

【００５８】ＡＴＤＣセンサ６０１ａ〜６０１ｄの出力
Ｖ_M.A.の値は各現像器４５ａ〜４５ｄの平均値をとるこ
とにより精度が上がる。

【００５９】この実施例により前出のＡＩＤＣセンサ利
用の場合と同様に精度アップタイムラグの改善、などの
効果が得られる。さらにこの実施例の場合はテストパタ
ーンを現像する必要がないため、余分なトナー消費を抑
えることができる。

【００６０】図１４は本発明の第５の実施例を示し、現
像器から出る粉煙量を検出し、これに応じ湿度調節を行
うようにしている。

【００６１】これは湿度が現像器からのトナーの粉煙の
発生に影響することを利用したものである。

【００６２】湿度と粉煙の関係について述べると、一般
に湿度が高くなるとトナーの帯電量が下がりキャリアと
の引き合いが弱くなるので、トナー粉煙量が増える。そ
れは主に現像器の現像剤を搬出して現像に供する現像ス
リーブの回転中に発生する。

【００６３】粉煙量が増えると、現像器内での混色や機
内汚れが起こり、画質を劣化させてしまう。

【００６４】逆に現像器付近が高湿状態になるのを防げ
ば、粉煙を抑えることができる。

【００６５】また湿度は現像剤ライフに関係している。
この点を説明すると、一般に高湿状態で現像剤を使用し
た場合、その劣化は常湿または低湿で使用した場合に比
べ早く進み、現像剤ライフ短命化につながる。

【００６６】逆に現像器付近が高湿にならないように調
湿すれば現像ライフを延ばすことができる。

【００６７】また湿度は現像スリーブ上での現像剤の搬
送量にも関係し、湿度が高い程、現像剤の流動性が悪く
なり、搬送量は小さくなる。これにより現像効率は低下
し、粒状性も悪くなる。

【００６８】さらに湿度は残留電位Ｖｒにも関係し、湿
度が高い程、Ｖｒの変動（ｅｘ．コピー枚数に対して）
は大きい。これにより画像濃度は安定しない。

【００６９】したがって湿度を低く保つように調節する
のが好適である。

【００７０】本実施例では粉煙量の検出結果に応じて湿
度調節を行うため、粉煙量を検出するユニット７０１を
搭載してこれにファン７０２等により粉煙を導入し、粉
煙量の検出結果に応じて湿度調節器４００を駆動するよ
うにした点で第１の実施例と異なっている。

【００７１】ここで粉煙量検出ユニット７０１は例えば
レーザ光を照射し、粉煙トナーによる回析・散乱を検
出、粉煙量を算出するものである。粉煙量と湿度は上記
のような相関があるので、粉煙量の検出値に応じて湿度
調節器４００を運転することにより、前出の磁気式ＡＴ
ＤＣセンサ利用の場合と同様に余分なトナーを消費する
ことなく、調湿を行い、画像安定化の精度を上げるなど
の効果を得ることができる。

【００７２】図１５は本発明の第６の実施例を示し、現
像器の現像スリーブ上での現像剤の搬送量Ｍｓが、前記
のように湿度の影響を受けることを利用し、前記搬送量
Ｍｓに応じて湿度調節器４００を運転するようにしてい
る。

【００７３】ここで搬送量Ｍｓの検出は例えば各現像剤
４５ａ〜４５ｄの現像スリーブ７０２ａ〜７０２ｄ部に
おいて、図１５に示すように発光ダイオードとフォトセ
ンサ３００ｄ〜３００ｇを組み合わせることにより可能
である。搬送量Ｍｓが小さくなると発光ダイオードから
出て現像スリーブ上の現像剤層に照射された光は、より
多く現像スリーブによって反射されるので、フォトセン
サ３００ｄへの入射光が増加する相関を利用すればよ
い。搬送量Ｍｓの値は各現像器４５ａ〜４５ｄでの平均
値を用いることにより精度は上がる。

【００７４】この実施例により前出の実施例と同様従来
の画像安定化システムに比べ、精度アップ、タイムラグ
の改善さらにペルチェ素子利用による除湿効率のアップ
やコンパクト化などの効果を得ることができる。

【００７５】なお湿度センサを設け、これの出力に前記
現像剤のかさ密度や粉煙量の検出値を組み合わせると、
現像剤のトナーとキャリアの割合いの異常や現像剤の寿
命についての判定を行うこともできる。

【００７６】また前記各実施例では、湿度調節器にペル
チェ素子を用いる場合のみについて述べたが、これに限
らず、従来知られている種々の加湿、除湿、乾燥手段を
適宜採用してもよいことは勿論である。

【００７７】

【発明の効果】本発明によれば、画像形成機構まわりの
湿度をこの機構の電子写真プロセスの１つの特性を検出
するだけで、電子写真プロセスの各特性に現に影響して
いる湿度状態に対応してディレイ等なく適正に調節する
ので、簡単かつ安価な装置で、電子写真プロセスの各特
性の湿度による変動を防止し、高画質に安定させること
がきる。

【００７８】湿度調節手段がペルチェ素子の冷却機能を
利用したものであると、小型かつ静音なものにて除湿を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すデジタルカラー複
写機の全体構成図である。

【図２】除湿ユニットの断面図である。

【図３】加湿ユニットの断面図である。

【図４】制御回路の要部のブロック図である。

【図５】図４の制御回路による湿度調節の制御内容を示
すフローチャートである。

【図６】調湿による湿度変化と現像剤の帯電量との経時
的な関係を、第１の実施例の場合と湿度を検出して調湿
する場合とを比較して示すグラフである。

【図７】湿度と画像濃度との関係を示すグラフである。

【図８】本発明の第２の実施例としての湿度調節制御内
容を示すフローチャートである。

【図９】本発明の第３の実施例としての湿度調節制御内
容を示すフローチャートである。

【図１０】本発明の第４の実施例を示すデジタルカラー
複写機の全体構成図である。

【図１１】現像剤のかさ密度と磁気式ＡＴＤＣセンサ出
力との関係を示すグラフである。

【図１２】湿度とかさ密度との関係を示すグラフであ
る。

【図１３】現像剤のかさ密度の検出値に応じて湿度調節
を行う制御の内容を示すフローチャートである。

【図１４】本発明の第５の実施例を示すデジタルカラー
複写機の全体構成図である。

【図１５】本発明の第６の実施例を示すデジタルカラー
複写機の全体構成図である。

【符号の説明】

２００ 複写部 ３００、３００ａ〜３００ｇ センサ ４００ 湿度調節器 ４０１ 除湿ユニット ４０２ 加湿ユニット ４０３ ペルチェ素子 ５００ ＣＰＵ ６０１ａ〜６０１ｄ センサ ７０１ 粉煙量検出部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子写真プロセスによる画像形成手段の
   まわりの湿度を調節する手段と、画像形成手段の湿度に
   関連する電子写真特性を検出する手段と、検出された電
   子写真特性に応じて湿度調節手段を動作させる制御手段
   とを備えたことを特徴とする調湿装置。
2. 【請求項２】 湿度調節手段は、ペルチェ素子の冷凍機
   能を利用するものである請求項１記載の調湿装置。