JP2006330459A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 一部に導電体を含む転写材に記録する画像形成装置において、画像不良の発生を抑えることを目的とする。
【解決手段】 画像形成装置１において、転写材搬送方向の転写手段よりも上流側に、転写材の一部に導電体５０を内包するかを検知する導電体検知手段１４，３３を配置し、導電体５０を検知した場合には、転写手段の下流側に配置された除電針１１に印加するバイアスをＯＦＦにするか、もしくは転写手段と同電位にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、導電体を内包した転写材に印刷する画像形成装置に係り、例えば電子写真装置であるレーザビームプリンタに関するものである。

従来の電子写真装置には、除電針から転写手段への流入電流より転写手段への電流値を補正したものがある（例えば、特許文献１参照）。

以下、図１２により従来の電子写真装置であるレーザビームプリンタについて説明する。

レーザビームプリンタ１０１の下部には、転写材である紙１０２を収納するカセット１０３がある。カセット内の中板１０４に積載された紙１０２の最上部にピックアップローラ１０５が当接されて、ピックアップローラ１０５の回転により最上部の１枚のみが分離されレーザビームプリンタ内に給紙される。給紙された紙は２点破線で示された搬送路１０６に沿って装置内部を搬送され装置外部の排紙トレー１０７に排紙される。レーザビームプリンタ内部を詳細に説明すると、給紙された紙は一時停止しているローラ対（レジローラ）１０８ａ，１０８ｂに突き当たって先端を揃えられる。この位置に設けられたセンサ（不図示）が紙を検知すると、その検知信号をトリガーにして画像データに応じたレーザ変調を感光体ドラム１０９上に照射することで感光体ドラム上に潜像を作る。この潜像にトナーが引き付けられてトナー画像が作られる。

次に前記トナー画像は転写ローラ１１０に印加させられた電圧（プラス）によって引っ張られた感光体ドラム１０９と転写ローラ１１０に挟まれた紙に転写される。その直後に配置された除電針１１１にマイナス電圧を印加することで、紙は引っ張られて感光体ドラム１０９より分離される。分離された紙１０２は定着器１１２に通され、圧力と熱を加えられることによりトナー画像は紙上に定着される。定着された紙は排紙ローラ対１１３ａ，１１３ｂにより機外に排紙される。
特開平１１−０８４８９２号公報

しかしながら、図９に示すようなＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）１１４を内包した紙１０２に対して印字した場合、ＲＦＩＤ１１４が導電体であるため、図１０に示すように転写手段１１０の電圧が紙内のＲＦＩＤを通して除電手段の電圧の影響を受ける。これにより図１１に示すようにＲＦＩＤを内包する紙１０２に格子パターン１１５を印字すると、ＲＦＩＤ１１４のアンテナ１１４ａが除電針１１１に到達した時点で転写ローラ１１０のニップ位置に当たる場所からトナー画像の転写不良１１５ａが起こる。

この転写不良は転写ローラのニップ位置と除電針との距離Ｌと同じ長さだけ除電針位置より遅延した位置で起きる。また、特許文献１においても紙の一部にのみ導電体を含む場合においては、搬送方向に対して直角の方向で紙のみの部分と導電体を含む部分が存在するため、転写不良が発生してしまう。

さらに、画像形成装置の画像形成速度が高速化されると、紙の搬送速度が高速になるため、上記の転写不良等を改善するべく、除電針バイアスを切ったり、転写バイアスを変更したり、また、定着温度を変更するなどのプロセス条件の補正が十分に行えないと言う欠点があった。

上記欠点を鑑みて成されたもので、本発明の目的とする処は、導電体を含む転写材において除電針の影響を抑えて転写不良をなくすことである。

また、本発明の他の目的は、導電体が転写材に一部含まれることを検知する手段を提供するものである。

さらに、本発明の目的とする処は、導電体を検知する具体的手段を提供することであり、さらに、導電体がＲＦＩＤである場合の転写不良対策であると共に、転写不良を起こさずに転写後の転写材の分離を確実に行うためである。

上記目的を達成するため、本発明は、以下の構成を備える。

（１）転写材を給紙し、装置内を搬送する過程で、前記転写材に像担持体に形成されたトナー像を転写する転写手段、前記像担持体より前記転写材を分離するための除電手段、転写された前記トナー像を前記転写材に定着する定着手段、装置外部に前記転写材を排出する排出手段を有する画像形成装置において、
転写材搬送方向の前記転写手段より上流側に、前記転写材の一部に導電体を有するか否かを検知する導電体検知手段を設け、前記導電体検知手段が前記転写材に導電体を有すると検知した場合、前記除電手段に印加するバイアスをＯＦＦにすることを特徴とする画像形成装置。

（２）転写材を給紙し、装置内を搬送する過程で、前記転写材に像担持体に形成されたトナー像を転写する転写手段、前記像担持体より前記転写材を分離するための除電手段、転写された前記トナー像を前記転写材に定着する定着手段、装置外部に前記転写材を排出する排出手段を有する画像形成装置において、
転写材搬送方向の前記転写手段より上流側に、前記転写材の一部に導電体を有するか否かを検知する導電体検知手段を設け、前記導電体検知手段が前記転写材に導電体を有すると検知した場合、前記除電手段に印加するバイアスを前記転写手段と同電位することを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、搬送方向で転写手段よりの上流側に導電体を検知する手段を設けて、除電針の電位を決めるため、導電体が転写材の一部にある場合も転写不良を防ぐことができる。

さらに本発明によれば、空気と転写材と導電体を含む転写材の物性値の変化をみることで、転写材の一部に導電体が有るかを確実に検知でき、その転写への影響度も判断できる。

また本発明によれば、転写材（導電体を含んだ転写材）を挟んで検知するセンサを具体的に提供することで、転写材の物性値の変化を感度よく検知することができる。

そして本発明によれば、転写材にＲＦＩＤが含まれる場合、ＲＦＩＤを介して、転写電圧が除電針の影響を受けないように除電針の電位を設定することで転写不良を防ぐことができる。

さらに、本発明によれば、転写材に含まれる導電体の影響がない先端において除電針を用いた転写材分離を行うことで、転写不良をなくし、かつ転写材の感光体ドラム等よりの分離を確実に行うことができる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

図１は本発明に係る第１の実施例であるレーザビームプリンタの概略断面図である。同図において、レーザビームプリンタ１の下部には、転写材である紙２を収納するカセット３がある。カセット内の中板４に積載された紙２の最上部にピックアップローラ５が当接されて、ピックアップローラ５の回転により最上部の１枚のみが分離されレーザビームプリンタ内に給紙される。

給紙された紙は２点破線で示された搬送路６に沿って装置内部を搬送され装置外部の排紙トレー７に排紙される。

レーザビームプリンタ内部を詳細に説明すると、給紙された紙２は、紙２を挟んで電極１４ａ、１４ｂ間でコンデンサを形成し、前記コンデンサは不図示のコイルとで共振回路を形成される。前記共振回路と帰還増幅器（不図示）を組み合わせて発振回路を構成し、この発振回路の発振周波数を周波数弁別器に通すことで、静電容量変化を直流電圧としてとらえる。

紙２はこの静電容量の変化で紙に導電体を含むかを検知する導電体検知手段１４を通り、一時停止しているローラ対８ａ，８ｂに突き当たって先端を揃えられる。この位置に設けられたセンサ（不図示）が紙を検知すると、その検知信号をトリガーにして画像データに応じたレーザ変調を感光体ドラム９上に照射することで感光体ドラム上に潜像を作る。この潜像にトナーが引き付けられてトナー画像が作られる。

紙先端を揃える手段であるローラ対８ａ、８ｂの上流側に設けられるセンサにより、前記トナー画像は転写ローラ１０に印加させられた電圧（プラス）によって引っ張られた感光体ドラム９と転写ローラ１０に挟まれた紙に転写される。その直後に配置された除電針１１にマイナス電圧を印加することで、紙は引っ張られて感光体ドラム９より分離される。分離された紙２は定着器１２に通され、圧力と熱を加えられることによりトナー画像は紙上に定着される。定着された紙は排紙ローラ対１３ａ，１３ｂにより機外に排紙される。

前記導電体検知手段１４は静電容量検出器であり、静電容量検出器を構成する周波数弁別器直流電圧の値が紙のみ（紙先端部での出力値）の場合よりも高い出力を示し、かつ、その値が所定値以上である場合に導電体を含むと判断する。このように転写材に導電体を含むかどうかの判断し、上記除電針に印加する電圧を切り替える。

この切り替え（除電針バイアスとして分離除電のための負電圧を印加する場合と、転写と同電位の正電圧を印加する場合の切り替え）回路を図２に示す。

図２の切り替え回路の詳細説明をする。

除電針バイアスを分離除電のための負電圧と転写と同電位の正電圧に切り替える手段としてスイッチまたはリレーを用いても良い。しかし除電針バイアスも転写ローラバイアスも１ＫＶを越える高電圧であり、高耐圧のリレーが必要になる。そこでここでは別の実施例として正負の電圧を加算して除電針バイアスを切り替える回路を示す。

端子２３には除電針１１、端子３２には転写ローラ１０が接続される。

端子１５に印加されたパルスは抵抗１７を介してトランジスタ１６のベースに印加されトランジスタ１６はトランス１８の一次側の電流をスイッチングする。電源１９はトランス１８の一次側に直流電圧を印加する。トランジスタ１６がスイッチングするとトランス１８の二次側に昇圧したパルス電圧が生じ、それをダイオード２０で整流し、それをコンデンサ２１で平滑することで抵抗２２の両端に負の直流電圧が得られる。電源１９の電圧を変える。または端子１５のパルスデューティを変えることで抵抗２２の両端の出力電圧を可変できる。

端子２４に印加されたパルスは抵抗２６を介してトランジスタ２５のベースに印加されトランジスタ２５はトランス２７の一次側の電流をスイッチングする。電源２８はトランス２７の一次側に直流電圧を印加する。トランジスタ２５がスイッチングするとトランス２７の二次側に昇圧したパルス電圧が生じ、それをダイオード２９で整流し、それをコンデンサ３０で平滑することで抵抗３１の両端に正の直流電圧が得られる。

この回路を用いて、導電体を含む紙の場合は端子２４のみにパルスを印加する。その結果、抵抗３１の両端に正電圧が発生し、その電圧は端子３２から転写ローラ１０に印加されるとともに抵抗２２を介して端子２３から除電針１１にも印加されて、転写ローラ１０と除電針１１が同電位となる。

また、導電体を含まない紙の場合は、端子１５にもパルス波形を印加する。その結果、抵抗２２の両端に負電圧が発生し、その電圧は抵抗３１の両端の正電圧と加算される。すなわち抵抗３１の両端の電圧よりも大きい負電圧が抵抗２２の両端に印加されれば端子２３には差分の負電圧が印加されることになり、端子３２には正電圧、端子２３には負電圧が印加され、除電針１１と転写ローラ１０には別々の極性が異なる電圧が印加される。

本実施例によれば、導電体を含んだ紙に関しては、除電針１１と転写ローラ１０を同電位にすることで転写電位が導電体を介して除電針１１の電位に影響を受けることがなくなった。そのため、転写材へのトナーの転写不良をなくすることが可能となる。

本実施例においては、紙に導電体を含む場合は除電針１１を転写ローラ１０と同電位としたが、除電針印加するバイアスをＯＦＦにすることでも同様の効果が得られる。

なお、除電手段に印加するバイアスをＯＦＦにするか、もしくは転写手段と同電位にする位置は、転写材先端より２０ｍｍ以上搬送した位置より行うのが好ましい。

図３は本発明に係る第２の実施例である導電体検知手段（センサ）３３を示す図である。センサ３３は紙の搬送路を挟んで発振側３３ａと受信側３３ｂよりなる。発振側より超音波を発生して図３のＡ１に示すように紙２を介した場合、Ａ２の導電体５０を含む紙２を介した場合、Ａ３の紙２を複数枚介した場合の受信側の出力にて紙の状態を判断する。

図４がその出力を示し、紙がない場合の出力Ｐ_０、紙一枚を介した場合の出力Ｐ_１、導電体を含む紙を介した出力Ｐ_２、紙を複数枚介した場合の出力Ｐ_３となる。

図５のフローチャートは超音波センサを用いてＣＰＵが重送および紙に導電体が内包するかを判断する手順を示す。

まずステップ３４で超音波センサの出力が空中伝播時の超音波レベルか紙が存在する場合の出力レベルかどうかチェックする。空中伝播レベルの場合Ｐ_０はそのまま検知を続ける。

ここでセンサ出力が紙が存在する場合の出力レベルＰ_１に低下すると紙先端がセンサに差しかかったものと判断し、次のステップに進む。

次にステップ３５で超音波センサのレベルが紙が存在する場合のレベルＰ１を越えてダウンしたかどうか判断する。重送すると紙の間に空気層が入り超音波が紙を伝播しにくくなり大幅にセンサ出力がダウンする（Ｐ_３）。

重送であることを示す出力レベルを検知すると、ステップ３７で重送と判断し、ステップ３８でユーザに警告を発するとともに紙を排出した状態で装置を停止させる。

ステップ３５で紙が存在する場合の出力レベルであると判断した時は、ステップ３６に進みセンサ出力がアップしたかどうかを判断する。紙の中に導電体である金属物が入っていると、超音波の伝導が良くなりセンサ出力がアップする（Ｐ_２）。するとステップ３９で紙の中に導電体が有ると判断し、ステップ４０で除電針印加するバイアスをＯＦＦにするか、もしくは、転写ローラに印加するバイアス電位と同電位にする処理を行う。

なお、図６のブロック図は装置を制御するＣＰＵと超音波センサと高圧ユニットの接続関係を示す。

ＣＰＵは装置のモータやクラッチなども制御するが本発明の特徴的な部分とは関係しないためそれらの詳細は割愛する。

ＣＰＵ４１の出力ポート４２からは数１０ＫＨｚの方形波が出力され超音波センサの発信器３３ａに接続される。

ＣＰＵ４１のアナログ入力ポート４３には超音波センサのレシーバ３３ｂに接続される。

ＣＰＵ４１の出力ポート４４、４５は高圧ユニット４６に接続される。高圧ユニット４６の出力端子２３、３２はそれぞれ転写ローラと除電針に接続される。

図７は、本発明に係る第３の実施例であるレーザビームプリンタの概略断面図である。本図において、紙の搬送方向で、紙の先端を揃えるローラ対の上流側に位置する所にＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）方式でデータの読み書きを行うためのアンテナ４８を配置する。そして紙にはＲＦＩＤ方式で通信可能なＲＦＩＤタグが内包されている。なお、図１の第１実施例と同一の構成箇所には同一符号を符し、説明の詳細を省く。

図８のブロック図はレーザビームプリンタ本体の動作を制御するＣＰＵ４１とＲＦＩＤ方式でデータの読み書きを行うためのＲ／Ｗ（リーダライタ）４７、高圧ユニット４６の接続関係を示している。

本実施例において、ＲＦＩＤタグを内包した紙がアンテナ４８部を通過すると、ＲＦＩＤタグのユニークＩＤ（タグ固有のＩＤ番号情報）が読み書き手段Ｒ／Ｗ４７のアンテナ４８により受信される。受信された信号は入力ポート４９を介してＣＰＵ４１に伝えられる。ＣＰＵ４１によってユニークＩＤが読み込まれたと判断されれば、実施例１と同様の手段により高圧ユニット４６を介して除電針１１に印加するバイアスをＯＦＦにするか、もしくは、転写ローラ１０と同電位にするよう転写ローラ１０のバイアスを制御する。

さらに、ＣＰＵ４１はＲＦＩＤタグへの書き込み命令を、出力ポート５０Ａを介して読み書き手段Ｒ／Ｗ４７に送る。読み書き手段Ｒ／Ｗ４７は前記書き込み命令を受けてＲＦＩＤタグに対して書き込みを行う。

本実施例により、転写ローラ１０の電位がＲＦＩＤタグを介して除電針１１の電位の影響を受けることをなくするようにしたので、トナーを紙への転写不良を無くすることが可能となった。

本実施例においては、ＲＦＩＤタグのユニークＩＤを受信することで、除電針バイアスを切り替えたが、別の方法として、ユーザがレーザビームプリンタ本体に設けられたオペレーションパネル、もしくは、レーザビームプリンタ本体に接続されるコンピュータなどの機器上からＲＤＩＤタグを内包した紙であることを指定することによっても除電針バイアスを切り替えることが可能であり、同様の効果が得られる。

また、実施例１および２の導電体検知手段を用いてＲＦＩＤタグを導電体として検知した場合においても、除電針バイアスを切り替えることによって、同様の効果が得られる。

本発明の第１の実施例に係るレーザビームプリンタの概略断面図である。 本発明の第１の実施例に係る転写手段と除電針の電圧を変更する回路図である。 本発明の第２の実施例に係る導電体検知手段を示す図である。 本発明の第２の実施例に係る導電体検知手段の出力を示す図である。 本発明の第２の実施例に係る導電体検知処理の流れ図である。 本発明の第２の実施例に係る制御関係を示すブロック図である。 本発明の第３の実施例に係るレーザビームプリンタの概略断面図である。 本発明の第３の実施例に係る制御関係を示すブロック図である。 導電体であるＲＦＩＤを含む紙を示す図である。 従来例に係る導電体を含む紙と転写手段、除電針の電位を示す図である。 従来例に係る導電体を含む紙に印字した際の転写不良を示す図である。 従来例に係るレーザビームプリンタの概略断面図である。

符号の説明

１ レーザビームプリンタ（画像形成装置に相当）
２ 紙
６ 搬送路
８ ローラ対
９ 感光体ドラム
１０ 転写ローラ
１１ 除電針
１２ 定着器
１４，３３ 導電体検知手段
１６，２５ トランジスタ
１７，２２，２６，３１ 抵抗
１８，２７ トランス
１９，２８ 電源
２０，２９ ダイオード
２１，３０ コンデンサ
４１ ＣＰＵ
４６ 高圧ユニット
４７ ＲＦＩＤ読み書き手段
４８ アンテナ
５０ 導電体

Claims (8)

1. 転写材を給紙し、装置内を搬送する過程で、前記転写材に像担持体に形成されたトナー像を転写する転写手段、前記像担持体より前記転写材を分離するための除電手段、転写された前記トナー像を前記転写材に定着する定着手段、装置外部に前記転写材を排出する排出手段を有する画像形成装置において、
   転写材搬送方向の前記転写手段より上流側に、前記転写材の一部に導電体を有するか否かを検知する導電体検知手段を設け、前記導電体検知手段が前記転写材に導電体を有すると検知した場合、前記除電手段に印加するバイアスをＯＦＦにすることを特徴とする画像形成装置。
2. 転写材を給紙し、装置内を搬送する過程で、前記転写材に像担持体に形成されたトナー像を転写する転写手段、前記像担持体より前記転写材を分離するための除電手段、転写された前記トナー像を前記転写材に定着する定着手段、装置外部に前記転写材を排出する排出手段を有する画像形成装置において、
   転写材搬送方向の前記転写手段より上流側に、前記転写材の一部に導電体を有するか否かを検知する導電体検知手段を設け、前記導電体検知手段が前記転写材に導電体を有すると検知した場合、前記除電手段に印加するバイアスを前記転写手段と同電位することを特徴とする画像形成装置。
3. 前記導電体検知手段からの出力がが転写材なしを示す値Ｐ_０、転写材のみを示す値Ｐ_１、導電体を含んだ転写材を示す値Ｐ_２とした場合、前記出力が転写材搬送方向でＰ_０、Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_１、Ｐ_０の順で変化した場合に、前記転写材に導電体を有すると判断することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記導電体検知手段として、前記転写材を挟んだ静電誘導の値を検知することを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の画像形成装置。
5. 前記導電体検知手段として、前記転写材を挟み超音波で送受信を行い、受信した超音波の変化により前記導電体を含むと判断することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
6. 前記転写材としてＲＦＩＤを有する転写材を設定した際、除電針に印加するバイアスをＯＦＦにするか、もしくは前記除電手段に印加するバイアスを前記転写手段と同電位にしたことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
7. 前記導電体がＲＦＩＤであり、前記転写手段に至るまでの搬送において、ＲＦＩＤ読取手段により前記ＲＦＩＤのユニークＩＤを読み取ることで前記転写材に前記ＲＦＩＤが内包していることを検知して成ることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
8. 前記除電手段に印加するバイアスをＯＦＦにするか、もしくは前記除電手段に印加するバイアスを前記転写手段と同電位にする位置を転写材先端より２０ｍｍ以上搬送した位置より行うことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。

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