JP2005049533A

JP2005049533A - 画像形成方法および画像形成装置

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Publication number: JP2005049533A
Application number: JP2003204830A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Imai; 亮二今井
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2023-07-31
Also published as: JP4537672B2

Abstract

【課題】曲げ剛性が異なった場合でも湿度に関係なく分離特性を悪化させないようにできる画像形成方法を提供する。
【解決手段】像担持体１００上に形成されたトナー画像を転写材に当接させて転写する画像形成方法であって、少なくとも上記転写材の給送位置および転写位置での環境条件に応じて上記転写材と上記像担持体との当接条件を変更可能にしたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、画像形成方法および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、転写位置での転写材の分離方法および構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やプリンタあるいはファクシミリ装置や印刷機などの画像形成装置においては、画像形成処理部において形成された画像を転写シートなどの転写材に転写されて記録出力を得ることができる。
【０００３】
画像形成処理部において可視像処理された画像は、感光体などの像担持体から転写材に転写するための転写工程を実行される。
転写工程に用いられる転写デバイスは、可視像の静電転写に加えて転写後の転写材の分離という機能を併せ持つ構成を備えており、その構成の一つとしてコロナ転写分離方式がある。
上記方式においては、像担時体に密着した転写材の裏面側から転写用コロナ放電器により像担持体上のトナーを転写剤に向け静電転写させ、転写後の転写材を、分離爪などを用いた機械的な強制分離あるいはＡＣ除電分離などにより像担持体から分離することが知られている（例えば、非特許文献１）。
【０００４】
一方、転写材を像担持体に密着させる代わりに、バイアス電源による転写バイアスを付与されたベルトにより転写材を静電吸着搬送しながら像担持体上のトナーを転写材に転写する接触型転写方式も知られている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
さらに、像担持体に対して転写材を接触あるいは密着させる代わりに、像担自体に形成された可視像を一旦ベルトなどの中間転写手段に１次転写し、中間転写手段における１次転写位置とは別の位置に相当する２次転写位置において転写材に対して中間転写手段に転写された像担持体からの可視像を２次転写する方式がある（例えば、特許文献２）。
【０００６】
ところで、静電転写を実行する場合には、転写材の抵抗特性が問題となる。つまり、転写材として紙などの水分を含みやすい材質が用いられると、転写位置の雰囲気中あるいは転写材の保管位置での湿度により転写材の含有水分率が変化することにより抵抗特性が変化し、静電気力の作用（静電分極作用）が有効に発揮されずに静電転写や静電吸着による感光体からの分離が良好に行えなくなることがある。
【０００７】
従来、環境湿度に応じて転写材への転写バイアスの設定タイミングを変化させることにより、高湿時での転写材での電荷リークが起きやすくなるのを防止して静電吸着によりベルト曲率を利用した分離性を高めるようにした構成が提案されている（例えば、特許文献１，２，３，４）。
【０００８】
【非特許文献１】
電子写真学会編「電子写真技術の基礎と応用」Ｐ２２９〜２３０（１９９７．６．２０発行株式会社コロナ社）
【特許文献１】
特開平５−９４０９９号公報（段落「００２２」欄）
【特許文献２】
特開平６−１６７８９６号公報（段落「００６８」欄）
【特許文献３】
特開２００２−１９６５９６号公報（「請求項１」）
【特許文献４】
特開２０００−２２７７４５号公報（「請求項１」）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
湿度による転写材の抵抗特性の変化による帯電条件の変化が原因して静電特性が初期と異なり、転写材の分離特性が悪化するのを解消する際に上記各特許文献に開示されているように転写材への転写バイアスタイミングを切り換える方法は、転写材が比較的厚手のものである場合には有効となる。
しかし、腰の弱い転写材、例えば、曲げ剛性が低い薄手の転写材の場合には、厚さが影響する静電容量が小さいことが原因してタイミングの変更だけでは転写材の静電特性を厚手の場合と同様な条件とすることができないために分離特性を改善することができない虞がある。また、このような腰の弱い転写材としては、厚さだけでなく材質も影響することがある。
【００１０】
本発明の目的は、上記従来の画像形成方法、特に、転写・分離工程における問題に鑑み、紙質、特に曲げ剛性が異なった場合でも湿度に関係なく分離特性を悪化させないようにできる画像形成方法および画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、像担持体上に形成されたトナー画像を転写材に当接させて転写する画像形成方法であって、少なくとも上記転写材の給送位置および転写位置での環境条件に応じて上記転写材と上記像担持体との当接条件を変更可能にしたことを特徴としている。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明に加えて、上記当接条件は、上記像担持体と上記転写材とが当接するニップ形成条件に相当していることを特徴としている。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明に加えて、上記当接条件に相当するニップ形成条件は、上記像担持体と上記転写材との当接部における該転写材の進入側のニップ幅が変更対象であることを特徴としている。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のうちの一つに記載の発明に加えて、上記環境条件に応じた当接条件の変更は、上記転写材の収納位置から上記転写位置に至る間に設けられている環境センサからの検出結果に応じて行われることを特徴としている。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のうちの一つに記載の画像形成方法を画像形成装置に用いることを特徴としている。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明に加えて、上記環境センサは、転写材の収納位置が複数設けられている場合に各収納位置毎に設けられていることを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態による画像形成方法が適用される画像形成装置の構成を示す図であり、同図には、画像形成装置のうちで、転写材への画像転写に係る構成が示されている。
転写位置には、像担持体の一つである感光体１００に対して転写材Ｓを当接させて転写する転写装置１０１が設けられている。
【００１８】
転写装置１０１は、駆動ローラ１０２，従動ローラ１０３に掛け回された転写ベルト１０４を備えている。
転写装置１０１は、ハウジング１０１Ａ内に転写ベルト１０４が配置されており、ハウジング１０１Ａの内部には、ベルトクリーニング装置１０５およびベルト接離装置１０６が備えられている。
【００１９】
ベルトクリーニング装置１０５は、転写ベルト１０４に付着したトナーや紙粉などを除去するために設けてあり、転写ベルト１０４に接触するクリーニングブレード１０５Ａ、クリーニングブレード１０５Ａに当接する前の位置で転写ベルト１０４を除電するクリーニングバイアスローラ１０５Ｂ、バイアスローラクリーニングブレード１０５Ｃおよび回収されたトナーをリサイクル搬送するためのトナー回収コイル１０５Ｄを備えている。
【００２０】
図１において感光体の周辺部には、図示しないが感光体の移動過程で画像形成処理を実行する帯電装置、書き込み装置、現像装置および転写後のクリーニングを行うクリーニング装置が配置されている。画像形成装置においては、書き込み装置を除いて感光体１００の周辺に配置されている装置は、纏められてプロセスカートリッジ収納されて画像形成装置に対して着脱可能に配備されている。なお、図１において符号１０７は、図示しない電源に接続されている転写バイアスローラを示している。
【００２１】
転写装置１０１における転写ベルト１０４は、感光体１００に対して接離可能に設けられており、そのための構成として、次に説明するベルト接離装置１０６を備えている。
ベルト接離装置１０６は、駆動ローラ１０２側を支点として転写ベルト１０４の従動側を感光体１００に対して接離させるとともに当接状態を変化させることができるようになっており、このための構成として、転写ベルト１０４における従動ローラ１０２側を昇降させて感光体１００に対して接離させる方向に揺動可能な押し上げれバー１０６Ａ、押し上げレバー１０６Ａの揺動端の一方に当接して揺動量を設定可能な転写接離カム１０６Ｂを備えている。
転写接離カム１０６Ｂは、後述するが画像形成処理に係る制御を実行するメイン制御部１０７により回転制御されるステッピングモータにより回転量が設定されるようになっている。
【００２２】
図２は、制御構成を説明するためのブロック図であり、同図においてメイン制御部１０７は、ＣＰＵ１０７Ａ、ＲＯＭ１０７Ｂ、ＲＡＭ１０７Ｃ入力回路１０８，負荷ドライバ１０９およびインターフェース１１０を備えており、システムコントローラ１１１，ステッピングモータ１１２，湿度センサ１１３が接続されている。
ステッピングモータ１１２は、図１に示した転写接離カム１０６Ｂの駆動源であり、湿度センサ１１３は、転写材の収納位置に配置されてその収納部あるいは給送部での環境条件の一つである湿度を検知するセンサであり、湿度データが入力回路１０８に出力される。
湿度データは、感光体１００に対する転写ベルト１０４の接離条件、つまり当接条件を設定するために用いられる。つまり、本実施形態においては、ＣＰＵ１０７Ａにおいて予め設定された閾値に相当する相対湿度７０％を基準として湿度データが比較され、比較結果において閾値である７０％以上の場合には負荷ドライバ１０９を介してステッピングモータ１１２を駆動することにより、感光体１００に対する転写ベルト１０４の当接条件を変更する。つまり、ステッピングモータ１１２の駆動により転写接離カム１０６Ｂによって押し上げレバー１０６を押し上げて転写ベルト１０４を感光体１００側に向けて当接する領域を拡大させる。換言すれば、感光体１００に転写ベルト１０４が接触する領域に相当する転写ニップ部の幅を変更する。
【００２３】
本実施形態では、ステッピングモータ１１２による転写接離カム１０６Ｂの回転量、換言すれば、感光体１００に対する転写材の進入側での転写ベルト１０４の当接量として、次の設定が用いられる。
転写材が感光体１００と転写ベルト１０４とで挟持されて搬送される領域は転写ニップ部として構成されており、この転写ニップ部の幅を、転写材の先端が転写ニップ部の中心位置に達するまでの期間と、転写材の先端が転写ニップ部の中心（転写材の通過方向での中心を意味する）を通過した後で転写材の後端が転写ニップ部の中心を通過するまでの間の期間とで転写ニップ部幅を異ならせ、前者、つまり転写材の先端が転写ニップ部の中心に達するまでの間の期間をこの後の期間よりも転写ニップ幅が小さくなる設定とされている。実際には、転写材の先端が転写ニップを通過するまでの期間での転写ニップ幅が６ｍｍとされ、この後の期間での転写ニップ幅が８ｍｍとされている。この後の期間とは画像が転写材に転写される転写領域に相当している。
【００２４】
本実施形態は以上のような構成を用いることで次の作用が得られる。
湿度センサ１１３において検知された環境条件である湿度がＣＰＵ１０６Ａにおいて設定されている閾値である相対湿度７０％よりも高い場合には、ステッピングモータ１１２が回転駆動されて感光体１００に対する転写ベルト１０４の当接条件が変更され、転写ニップ幅に関して転写材の先端が転写ニップ部の中心に達するまでの間の転写ニップ幅がこれより後の期間よりも小さくされる。このため、転写材の先端側は、転写バイアスが作用する期間が短くされることにより感光体１００への静電吸着力が低くされることになり、感光体１００側に静電吸着した際に発生する分離不良が抑制されやすくなる。
【００２５】
一方、転写材の先端が転写ニップ部の中心を通過した後の期間では転写ニップ幅が大きくされることになるので、転写効率の低下が抑制されることになる。要は、転写材の先端が感光体１００に付着したまま感光体１００とともに移動するのが分離不良であるので、転写材の先端を感光体１００に付着させないようにすることが肝心であり、このために、転写材の先端での帯電状態に影響する転写ニップ幅を制御するものである。なお、転写材の先端に対する転写ニップ幅を規定することが重要であるので、先端が転写ニップ部の中心を通過した後の領域においては先端部と同じ転写幅とすることも可能である。
【００２６】
本実施形態によれば、感光体１００に付着しやすい性質を持つ腰の弱い転写材を用いた場合でも、湿度に影響されることなく先端を感光体１００から分離しやすい状態、換言すれば、感光体に付着しにくい状態を設定することにより分離特性の悪化を防止することができる。
本発明者は、閾値に相当する相対湿度が７０％以上の高温高湿環境下における転写材の腰の強さと転写ニップ幅との関係による分離特性を実験したところ、図３に示す結果を得た。
この実験結果からいえることは、転写材の先端が転写ニップ部の中心を通過する際に設定される転写ニップ幅が小さいことが転写材の腰の強さに影響されることなく分離特性を悪化させない条件であることが判る。なお、感光条件の一つである湿度が閾値の７０％以下である場合には、転写材への吸湿が殆どないことから分離特性への影響は少ないので、分離搬送は安定して実行される。また、本実施形態では、相対湿度を検知対象としたが、これに限ることなく、接待湿度を検知対象とすることも可能である。さらに温度および湿度の両者を検知対象とすることも可能であり、これら各検知対象が本発明にいう環境条件となる。
【００２７】
次に本発明の実施形態による画像形成方法が用いられる画像形成装置に関する別の例について説明する。
図４は、フルカラーを含む多色画像を形成できる構成を備えており、その構成は以下の通りである。
【００２８】
図４に示されている画像形成装置（便宜上、フルカラー画像形成装置という）１は、画像読み取り部１Ａと、画像形成部１Ｂとを備えている。
【００２９】
画像読み取り部１Ａは、原稿載置台２Ａを上面に備えたハウジング２と、ハウジング２内に配置されている露光走査系とを備えている。
露光走査系には、原稿載置台２Ａ上の原稿を照明する光源２Ｂと、結像光学系の一つをなすミラー群２Ｃと、結像レンズ２ＤおよびＣＣＤなどの光電変換素子２Ｅとが設けられている。光源２Ｂおよびミラー群２Ｃは往復動可能な構成を備え、図示矢印方向に往動することにより原稿載置台２Ａ上の原稿を露光走査し、光電変換素子２Ｅを介して図示しない画像形成制御部に対し画像情報信号が出力される。
【００３０】
画像形成部１Ｂには、潜像担持体として図示矢印方向に回転可能なドラム状の感光体（以下、感光体ドラムという）ドラム３が設けられており、感光体ドラム３の周囲には、回転方向に沿って画像形成処理を実行するための帯電装置４，書き込み装置５，現像装置６，転写装置７及びクリーニング装置８が配置されている。
書き込み装置５は、画像形成制御部からの出力信号により駆動されらる半導体レーザを光源そして備え、該半導体レーザから出射されるレーザビームを感光体ドラム３に向けて走査するポリゴンミラー５Ａ、ｆ／θレンズ５Ｂ、反射ミラー５Ｃを含む書き込み走査系が設けられている。
【００３１】
本実施形態に示すフルカラー画像形成装置１においてフルカラー画像を形成できる構成は次の通りである。
すなわち、現像装置６には、減法混色法に基づく色分解色の補色であるシアン、マゼンタおよびイエローそして階調性及び白黒画像形成用としてのブラックの各色の画像を形成できる現像ユニット６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄが配備されている。各現像ユニットには、符号６Ｅで示す濃度センサが設けられており（図においては、便宜上、一つの現像ユニット６Ｄを対象としてのみ符号が付してある）、現像ユニット内でのトナー濃度管理が行われるようになっている。
【００３２】
転写装置７には、各色の画像を重畳転写可能な一次転写用の中間転写ベルト７Ａが設けられ、さらに中間転写ベルト７Ａには、記録紙などの転写材に対して重張された画像を一括転写する二次転写用の転写装置７Ｂが設けられている。
中間転写ベルト７Ａを挟んで感光体ドラム３と対向する位置には転写バイアスを印加するための一次転写用ローラ７Ａ１が設けられており、感光体ドラム３上に端持された可視像を順次中間転写ベルト７Ａ上に重畳転写できるようになっている。
【００３３】
二次転写用の転写装置７Ｂには、図１に示したベルト接離装置１０６と同じ機能を有する構成として、偏心カム７Ｂ１が設けられており、偏心カム７Ｂ１によって中間転写ベルト７Ａに対して接離することができる転写部材としての転写ローラ７Ｂ２が備えられており、一括転写時に中間転写ベルト７Ａに対して記録材を押圧しながら静電転写するようになっている。この転写ローラ７Ｂ２は、図１に示した転写部材である転写ベルト１０４とは構成が異なるが、当接条件を変更することは同じであり、かつ、当接圧力の変化によって転写ニップ幅を変更できるようにローラ表面の硬度が設定されている。
【００３４】
二次転写用の転写装置７Ｂの近傍には、転写材である記録紙を給送するための給紙装置９が設けられている。
給紙装置９は、複数の異なるサイズ毎に記録紙を収容している給紙カセット９Ａ〜９Ｃ及び大量給紙用の給紙トレイ９Ｄを備えており、各給紙カセットからの給送路中には給紙ローラ９Ｅが備えられ、二次転写装置７Ｂの前方には、レジストローラ９Ｆが配置されている。
【００３５】
選択されたサイズの記録紙は、給紙カセットのいずれかから繰り出されると、二次転写用の転写装置７Ｂが配置されている二次転写位置に対してレジストローラ７Ｆによりレジストタイミングを設定された上で給送される。なお、図１において符号９Ｇは、起倒可能に設けられている手差し給紙トレイを示しており、この手差し給紙トレイ９Ｇは、給紙カセットに収容されていないサイズあるいは種類の記録紙を給送する際に用いられる。
【００３６】
二次転写位置において転写が終了した記録紙は、搬送ベルト１０を介して定着装置１１に向けて搬送され、定着装置１０に装備されている加熱ローラ１１Ａ及び加圧ローラ１１Ｂにより押圧挟持されながら搬送される過程で転写画像を定着される。定着後の記録紙は排出コロ１２を介して排紙トレイ１３に向け排出される。
二次転写位置において画像を転写された記録紙は、二次転写用の転写装置７Ｂの近傍に配置されている分離装置１４によって中間転写ベルト７Ａから分離されるようになっている。
【００３７】
図４に示す構成のフルカラー画像形成装置１において、環境条件を検知するための環境センサとしての湿度センサは、転写材の収納位置から転写位置に至る間に設けられており、給紙装置９における給紙カセットの転写材繰り出し側に設けられている（図４中、符号１１３Ａで示す位置）。
図４に示す構成においては、転写材の収納位置に相当する給紙カセットが複数設けられているので、この数に対応させて湿度センサが各給紙カセットの周辺部に設けられている（図４中、符号１１３Ｂ〜１１３Ｅで示す位置）。
【００３８】
このように転写材の収納位置から転写位置に至る間に湿度センサを設けた場合、各設置箇所での湿度は異なっており、さらいは外部での湿度との間で大きな差があることが実験により確認されておりその結果は図５に示すとおりである。図５は、連続稼働時での結果であるために、連続可動による温度上昇が原因して相対湿度が下降した状態であるが、転写位置に至る転写材の収納位置毎に湿度センサを設けることで、これから繰り出される転写材の分離特性を悪化させないように、転写位置での当接関係を設定することができる。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１乃至３記載の発明によれば、少なくとも転写材の給送位置および転写位置での環境条件に応じて転写材と像担持体との当接条件を変更可能にすることにより、特に請求項２記載の発明においては、ニップ形成条件を用いることで湿度に応じてニップ領域の大きさを変更できる。このため、環境条件として転写材の抵抗特性に影響する湿度を対象とした場合に所定湿度以上であるときに転写材の先端部を対象としたニップ幅をこれ以外の領域よりも小さくすることで先端部での帯電状態を低くして先端が像担持体側に吸着されるのを阻止しやすくして分離させやすくすることが可能となる。特に、転写材として曲げ剛性が低く、像担持体に吸着されてともに移動しやすい条件の場合には、その先端が像担持体側に吸着しにくい、つまり、帯電を抑えられることで像担持体側ではなく転写部材側に吸着されやすくなることで像担持体からの分離特性を向上させることが可能となる。
【００４０】
請求項４記載の発明によれば、当接条件として転写材の抵抗特性に影響する環境条件を対象とし、その環境条件が転写材の収納位置から移動過程を含むので、転写材の転写特性が変化した場合でもそれに対応させて転写特性および分離特性を調整することができる。これにより、転写材の種類や曲げ剛性の違いに関係なく転写材の分離特性が悪化するのを防止することが可能となる。
【００４１】
請求項５記載の発明によれば、曲げ剛性や材質の違いに関係なく環境条件に応じて転写材の当接条件を変更することができるので、像担持体から転写材の先端を分離しやすい条件を設定することにより転写材の分離特性を向上させることが可能となる。
【００４２】
請求項６記載の発明によれば、転写座の収納位置が複数設けてある場合には、各収納位置での転写材の環境条件を監視していずれの収納位置から繰り出された転写材であっても転写位置において像担持体からの分離特性を悪化させない条件を設定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による画像形成方法に用いられる画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示した画像形成方法を実行する際に用いられる制御部の構成を説明するためのブロック図である。
【図３】本発明の実施形態による画像形成方法の作用を説明するための実験結果を示す図である。
【図４】本発明の実施形態による画像形成方法に用いられる画像形成装置の別例を示す図である。
【図５】図４に示した画像形成装置における環境センサからの環境データを示す線図である。
【符号の説明】
１，１００画像形成装置
７Ｂ２次転写装置
１０１転写装置
１０６ベルト接離装置
１０７メイン制御部
１１３環境センサをなす湿度センサ

Claims

像担持体上に形成されたトナー画像を転写材に当接させて転写する画像形成方法であって、
上記転写材の給送位置および転写位置での環境条件に応じて上記転写材と上記像担持体との当接条件を変更可能にしたことを特徴とする画像形成方法。
請求項１記載の画像形成方法において、
上記当接条件は、上記像担持体と上記転写材とが当接するニップ形成条件に相当していることを特徴とする画像形成方法。
請求項１または２記載の画像形成方法において、
上記当接条件に相当するニップ形成条件は、上記像担持体と上記転写材との当接部における該転写材の進入側のニップ幅が変更対象であることを特徴とする画像形成方法。
請求項１乃至３のうちの一つに記載の画像形成方法において、
上記環境条件に応じた当接条件の変更は、上記転写材の収納位置から上記転写位置に至る間に設けられている環境センサからの検出結果に応じて行われることを特徴とする画像形成方法。
請求項１乃至４のうちの一つに記載の画像形成方法が用いられることを特徴とする画像形成装置。
請求項５記載の画像形成装置において、
上記環境センサは、転写材の収納位置が複数設けられている場合に各収納位置毎に設けられていることを特徴とする画像形成装置。