JP2007063001A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録紙のカールによりジャムが発生することがないようにすると共に無駄な電力消費を防いで省エネを実現した画像形成装置。
【解決手段】 感光体の表面を帯電する帯電手段と、画像データに基づいて静電潜像を形成する露光手段と、静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、トナー像を記録紙に転写する転写極と、感光体から記録紙を静電分離する分離極と、記録紙のトナー像を定着する定着手段と、を少なくとも備えた画像形成装置において、転写極に搬送される前の記録紙のカールの大きさを検知するカール検知手段と、分離極と定着手段との間に配置されて記録紙を搬送し複数の貫通孔を有するベルト部材と、記録紙を貫通孔を通してベルト部材に吸引する吸引手段と、カール検知手段が検知したカールの大きさに対応して、吸引手段の吸引力を変化させるべく制御する制御手段と、を備えたこと。
【選択図】 図３

Description

本発明は、カールが生じた記録紙であってもジャムが発生することがないように構成した画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの諸機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置においては、帯電手段により感光体に一様に帯電した後、露光手段により画像データに基づいて感光体に光を照射して静電潜像を形成し、現像手段により静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する。トナー像は搬送された記録紙に転写極により転写され、記録紙は分離極により感光体から静電分離された後、定着手段によりトナー像が加圧・加熱されて記録紙に定着され、機外に排出される。また、転写後に感光体に残った転写残トナーはクリーニング手段で除去される。

ここで、設置場所や季節によっては画像形成装置の環境が高湿になるため、給紙トレイにセットしてある記録紙が吸湿し、定着手段で加熱されることにより記録紙にカールが生ずることがある。

記録紙の両面に画像形成する場合には、表面にトナー像が定着された記録紙は反転搬送路を通って再度転写極により裏面にトナー像が転写されて分離極により感光体から静電分離され、定着手段で定着される。この際に、記録紙が感光体側にカールしていると、記録紙にジャムが発生することがある。この現象を図６に基づいて説明する。

図６において、表面にトナー像が定着された記録紙Ｐは搬送路２３を通って搬送され、レジストローラ２４にて先端規制される。レジストローラ２４は記録紙Ｐと感光体１１のトナー像とが重畳するように同期をとって回転開始し、転写極１５により記録紙Ｐの裏面にトナー像が転写されて分離極１４により感光体１１から静電分離される。

この際に、記録紙Ｐが感光体１１の側にカールしていると、記録紙Ｐの先端部は感光体１１の表面に当接した状態で感光体１１の回転に伴って移動する。そこで、分離極１４とクリーニング手段１７との間に、感光体１１の表面から記録紙Ｐの先端部を機械的に剥離して感光体１１から分離させるための分離爪４１が設けられている。従って、記録紙Ｐは分離爪４１に当接した後（Ｐ１）、感光体１１から完全に分離して、搬送ベルト２５により定着手段１８に向かって搬送される（Ｐ２）。しかし、記録紙Ｐの先端部は上側にカールした状態であるので、記録紙Ｐの先端部が定着手段１８の上側のローラである加熱ローラ１８１に当接し（Ｐ３）、記録紙Ｐにジャムが発生する（Ｐ４）ことがある。

なお、記録紙Ｐのカールを矯正するローラが反転搬送路に設けられていることが多いが、記録紙Ｐのカールを確実に矯正することは困難である。

そこで、分離極と定着手段との間に設けた搬送ベルトに複数の孔を穿設し、搬送ベルトの下方に吸引ファンを設置することにより、搬送ベルトの孔を通して記録材を吸引して強い搬送力で搬送すると共に、分離極の下方から同じ吸引ファンで吸引して静電分離を補助するように構成した画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照）
特開２０００−１０９２５９号公報 特開２００１−６３８９１号公報

記録紙のカールは前述の如く記録紙の環境の状況によって発生するものであって、常に発生するものではない。従って、特許文献１，２の如く吸引ファンで常に吸引することは電力消費、即ち省エネの観点から好ましくない。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、記録紙が転写極に搬送される前に記録紙のカールの大きさを検知し、カールの大きさに対応して吸気手段（吸気ファン）の吸引力を変化させて記録紙を吸引し、記録紙の先端部にジャムが発生することがないようにすると共に無駄な電力消費を防いで省エネを実現した画像形成装置を提案することを目的とする。

上記目的は下記の構成により解決される。

感光体と、該感光体の表面を帯電する帯電手段と、画像データに基づいて前記感光体に光を照射して静電潜像を形成する露光手段と、前記感光体に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、前記感光体に形成されたトナー像を記録紙に転写する転写極と、前記感光体から記録紙を静電分離する分離極と、記録紙のトナー像を定着する定着手段と、前記感光体の周面に付着した記録紙の剥離を行う分離部材と、を少なくとも備えた画像形成装置において、前記転写極に搬送される前の記録紙のカールの大きさを検知するカール検知手段と、前記分離極と前記定着手段との間に配置されて記録紙を搬送し、複数の貫通孔を有する無端状のベルト部材と、記録紙を前記貫通孔を通して前記ベルト部材に吸引する吸引手段と、前記カール検知手段が検知したカールの大きさに対応して、前記吸引手段の吸引力を変化させるべく制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。

本発明の画像形成装置によれば、記録紙が転写極に搬送される前に記録紙のカールの大きさを検知し、カールの大きさに対応して吸気手段の吸引力を変化させて記録紙を吸引しながらベルト部材により定着手段に搬送するので、記録紙の先端部が定着手段のローラに当接してジャムが発生することがなく、且つ、無駄な電力消費を防いで省エネを実現することができる。

先ず、本発明を用いる画像形成装置について、図１の構成図を参照して説明する。

図１に示す画像形成装置おいては、ドラム状の像担持体としての感光体１１の周囲に、感光体１１の表面を帯電する帯電極１２（帯電手段）と、レーザ光学系からなり画像データに基づいて感光体１１にレーザー光を照射して像露光を行って静電潜像を形成する露光装置１３（露光手段）と感光体１１に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像器１４（現像手段）と、感光体１１に形成されたトナー像を記録紙Ｐに転写する転写極１５と、感光体１１から記録紙Ｐを分離する分離極１６と、転写後の感光体１１の周面上に残った転写残トナーを除去するクリーニング装置１７とが配置されていて、分離極１６の下流側には記録紙Ｐ上のトナー像を定着する定着装置１８（定着手段）が配置されている。

不図示の画像読取装置により読み取られてメモリに格納されている画像データが画像形成開始に応じて呼び出され、画像データに従って露光装置１３により負帯電ＯＰＣからなる感光体１１上に像露光が行われる。

当該像露光に先立ち、感光体１１はコロナ放電作用により所定の表面電位が付与されているが、像露光による潜像部位の電位が露光量に応じて減じて画像データに応じた静電潜像が感光体１１上に形成される。

静電潜像は、接触式現像で負帯電トナーを用いる現像器１４に設けられた現像ローラ１４ａにより反転現像され、可視化されたトナー像とされる。

一方、感光体１１上のトナー像の先端部が転写極１５の転写領域に到達する前に、給紙トレイ２１ａ，２１ｂ内の何れかから転写材としての記録紙Ｐが、送り出しローラ２２により搬送路２３を通って給送されてレジストローラ２４に到達し、先端規制される。

記録紙Ｐは、記録紙Ｐと感光体１１上のトナー像とが重畳するように同期を取って回転を開始するレジストローラ２４により、給紙ガイドを通して転写極１５の転写領域に搬送される。

転写領域において、感光体１１上のトナー像は正放電の転写電圧が印加される転写極１５により記録紙Ｐ上への転写が行われ、トナー像が転写された記録紙Ｐは分離極１６の分離コロナ放電による除電により感光体１１から分離される。

トナー像が転写された記録紙Ｐは、無端状の搬送ベルト２５（ベルト部材）により搬送されて、定着装置１８の加熱ローラ１８１と加圧ローラ１８２との間で形成されるニップ部Ｎで加圧・加熱され、トナー像を形成するトナーが記録紙Ｐ上に定着される。そして、定着された記録紙Ｐは排出路２７に設けた排出ローラ２８によって装置外部に排紙される。

また、両面に画像形成を行う場合には、前述の如く表面画像が定着された記録紙Ｐは、搬送路切り替え部材２６によって、記録紙Ｐのカールを矯正するためのデカールローラ４２を通過して、反転搬送路３１へと導かれ、搬送路３２によってスイッチバックされた後、搬送路３３を経てレジストローラ２４へと導かれる。そして、新たに感光体１１上に形成された裏面用のトナー像は、転写極１５において記録紙Ｐの裏面へ転写され、記録紙Ｐは分離極１６によって感光体１１から分離される。分離された記録紙Ｐは、搬送ベルト２５により搬送され、定着装置１８によって裏面側のトナー像のトナーの定着がなされた後、排出ローラ２８によって装置外部に排紙される。

なお、転写後の感光体１１の周面上に残った転写残トナーは、クリーニングブレード等を備えたクリーニング装置１７によって除去され、次の画像形成に備えることになる。

また、感光体１１周面の分離極１６と、その下流側に位置するクリーニング装置１７との間には、感光体１１の周面に対して接離可能とし、感光体１１の周面に付着して搬送される記録紙Ｐの先端部の剥離を行う、例えばテフロン（登録商標）コートした樹脂部材から成る分離爪４１（分離部材）が設けられている。

次に、定着装置１８について図２の断面図を参照して説明する。

図２において、定着装置１８は、トナー像を熱定着するために加熱手段としてのハロゲンヒータＨ１を内蔵するハードローラである加熱ローラ１８１、加熱ローラ１８１に下方より圧接する加圧ローラ１８２等から構成されている。

ハードローラである加熱ローラ１８１は、中央に設けたハロゲンヒータＨ１と、アルミニュウムや鉄等により円筒状に形成された芯金１８１ａと、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）若しくはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂から形成され、芯金１８１ａを塗布若しくはチューブにて被覆する離型層１８１ｂとから構成されている。

なお、場合によっては加熱ローラ１８１の加熱手段を誘導加熱方式にしてもよい。

加圧ローラ１８２は、ステンレス等により円筒状に形成された芯金１８２ａと、シリコンゴムの発泡体からなり芯金１８２ａの外周面に位置する弾性層１８２ｂと、ＰＦＡチューブ等から形成されて弾性層１８２ｂの外周面を被覆する離型層１８２ｃとから構成されている。そして、加圧ローラ１８２は不図示の付勢部材によって付勢されて、加熱ローラ１８１に下方より圧接している。

そして、不図示のモータによって駆動されて加熱ローラ１８１が時計方向に回転すると、加圧ローラ１８２が反時計方向に回転する。従って、図１に示した画像形成装置によってトナー画像が転写された記録紙Ｐは、加熱ローラ１８１と加圧ローラ１８２とにより構成されたニップ部Ｎで挟持され、加熱及び加圧されることにより記録紙Ｐ上のトナー像が定着される。

ここで、設置場所や季節によっては画像形成装置の環境が高湿になるため、給紙トレイ２１ａ，２１ｂにセットしてある記録紙Ｐは吸湿する。このように吸湿した記録紙Ｐを定着装置１８で定着すると記録紙Ｐは加熱されるので、記録紙Ｐにカールが生ずることがある。カールはより柔軟なローラの側に生ずるので、図２に示す定着装置１８の場合は記録紙Ｐの下側にカールが生ずる。

従って、記録紙Ｐの両面に画像形成を行う場合には、表面の定着により下方にカールが生じた記録紙Ｐが反転するので、裏面の画像形成時には上方にカールが生ずる。従って、図６にて説明した如く、記録紙Ｐが転写極１５において転写され、分離極１６及び分離爪４１によって感光体１１から分離された後も、記録紙Ｐの先端部が上方にカールした状態で搬送ベルト２５により搬送されるので、記録紙Ｐの先端部が定着装置１８の加熱ローラ１８１に当接してジャムが発生することがある。

そこで、搬送ベルト２５に複数の貫通孔を設け、対向する搬送ベルト２５の間に吸気ファンＦ（吸引手段）を設け、上側に位置する搬送ベルト２５の全ての貫通孔を吸引する。このようにして、吸気ファンＦが搬送ベルト２５の複数の貫通孔を通して記録紙Ｐを吸引することにより、記録紙Ｐの先端部が上方にカールしていても、定着装置１８にてジャムが発生することはない。この状態を図３に示す。

図３において、記録紙Ｐは搬送路２３を通って搬送され、レジストローラ２４にて先端規制される。レジストローラ２４は記録紙Ｐと感光体１１のトナー像とが重畳するように同期をとって回転開始し、転写極１５により記録紙Ｐの裏面にトナー像が転写されて分離極１４により感光体１１から静電分離される。

この際に、記録紙Ｐが感光体１１の側にカールしていると、記録紙Ｐの先端部は感光体１１の表面に当接した状態で感光体１１の回転に伴って移動する。記録紙Ｐは分離爪４１に当接した後に（Ｐ１）、感光体１１から完全に分離し、搬送ベルト２５に吸着されて定着手段１８に搬送される（Ｐ２，Ｐ３）。この搬送中は、記録紙Ｐは吸気ファンＦによって搬送ベルト２５に吸着され、カールが矯正された状態が維持され、先端部が僅かに浮いた程度で搬送される。従って、記録紙Ｐの先端部が定着手段１８の加熱ローラ１８１に当接することなくニップ部Ｎに搬送されるので、記録紙Ｐにジャムが発生することがない（Ｐ４）。

なお、記録紙Ｐの先端部が分離極１４を通過したときには、吸気ファンＦは吸引を開始しており、その吸引力の大きさによっては記録紙Ｐの先端部が分離爪４１に達することなく記録紙Ｐが搬送ベルト２５に吸着される場合もある。

しかし、記録紙Ｐのカールの大きさは湿度や紙質等によって変化するものであって、常に大きいものではなく、小さい場合もある。従って、大きなカールに対応させて常に吸気ファンＦを強く作動させるようにすると、小さなカールの場合には必要以上の吸気力になって、無駄な電力消費になる。

そこで、本発明においては記録紙Ｐのカールの大きさを検知して、カールの大きさに対応して吸気ファンＦの吸引力を変化させるようにした。

即ち、図１，３に示す如く、レジストローラ２４の上流側に二つのセンサＰＳ１，ＰＳ２（カール検知手段）を配置して、カールの大きさを検知し、カールの大きさに対応して吸気ファンＦの吸引力を変化させるようにした。

カールの大きさを検知するセンサとしては、どのようなセンサを用いてもよいが、一例として図４に示すセンサを用いる。

図４において、センサＰＳ１は反射型光センサであって、記録紙ＰがセンサＰＳ１の上方に搬送されるとオフからオンになる。また、センサＰＳ１より下流側に設けたセンサＰＳ２はアクチュエータ付き光センサであって、記録紙Ｐがカールしていると、カールの先端部が当接してセンサＰＳ２はオンになり、二点鎖線で示すように記録紙Ｐがカールしていなかったり、カールが小さかったりすると記録紙Ｐの先端部が当接しないので、センサＰＳ２はオフのままである。

カールの大きさを検知するセンサとして、その他に下記の如き構成を用いてもよい。
（１）センサＰＳ１は前述と同一であるが、センサＰＳ２として透過型光センサを用いて記録紙の搬送路の一方の側に発光部を、搬送路の他方の側に受光部を設けて、発光部及び受光部が記録紙の搬送を妨げないように配置し、搬送方向の斜め前方から発光部により光を照射して、光軸上に配置した受光部で受光する。
（２）記録紙の通常の長さを記憶しておき、搬送される記録紙の長さを測定して記憶した長さと比較し、長さの差からカール量を検出する。
（３）搬送される記録紙の両側方に発光部と受光部を対向させた複数の透過型光センサを一列に配置し、センサの検知状況によりカール形状の検知を行う。

上記のセンサＰＳ１，ＰＳ２を用いて記録紙Ｐのカールを検知し、この検知結果に対応して吸気ファンＦの吸気風速を変化させ、記録紙Ｐのジャムの発生状況を確認する実験を行った。この実験結果を表１に示す。

なお、実験条件は下記の通りである。
・プロセス線速：３５７ｍｍ／ｓ
・感光体 ：負帯電ＯＰＣ、直径８０ｍｍ
・帯電 ：スコロトロン方式、帯電電圧−７５０Ｖ
・露光 ：半導体レーザー、出力４９０μＷ
・現像 ：負帯電トナー、接触式現像、現像バイアス−６００Ｖ（表面標準出力）
スリーブ径４０ｍｍ、マグネット固定
・転写 ：コロトロン方式正放電
・分離 ：コロトロン方式負放電・ＡＣ重畳、
転写と同時にＬＥＤ露光による分離補助手段あり
・定着 ：１Ｈ方式
・記録紙 ：Ａ４、再生紙、６４ｇ／ｍ²、横送り
・搬送ベルト ：１０００ｍｍ²に直径５ｍｍの貫通孔が２０個
表１を説明すると、下記の通りである。

ＰＳ１−ＯＦＦ，ＰＳ２−ＯＦＦは、センサ位置に記録紙Ｐが通紙されていない状態であり、吸気ファンＦは吸気を行わない。

ＰＳ１−ＯＦＦ，ＰＳ２−ＯＮは、実際にはあり得ない状態である。

ＰＳ１−ＯＮ，ＰＳ２−ＯＦＦは、カールが小さい状態であって、吸気風速が小さくてもジャムは発生しない。

ＰＳ１−ＯＮ，ＰＳ２−ＯＮは、カールが大きい状態であって、吸気風速が小さいとジャムが発生するが、吸気風速を大きくするとジャムは発生しない。

このように、センサＰＳ１，ＰＳ２の検知状態により記録紙のカールの大きさを検知でき、カールが小さいときは吸気ファンＦの吸気風速を小さくし、カールが大きいときは吸気ファンＦの吸気風速を大きくすれば、無駄な電力消費を防いで省エネを実現することができる。

図５は吸気ファンＦを制御するブロック図である。

ＣＰＵ等からなる制御手段１００はセンサＰＳ１，ＰＳ２のＯＮ，ＯＦＦ状態を入力し、その状態によって吸気ファンＦを作動させる。即ち、制御手段１００はセンサＰＳ１がＯＦＦのときは吸気ファンＦを作動させないように制御する。また、制御手段１００はセンサＰＳ１がＯＮでセンサＰＳ２がＯＦＦのときは吸気ファンの吸気風速を小さくし、センサＰＳ１がＯＮでセンサＰＳ２もＯＮのときは吸気ファンの吸気風速を大きくするように制御する。

なお、以上の形態はセンサＰＳ２のＯＮ，ＯＦＦで吸気ファンＦの吸気風速を２段階に変化させるように構成したが、センサＰＳ２を複数個設け、吸気ファンの吸気風速を複数の段階に変化させるようにしてもよい。

また、以上の形態における定着装置１８は、加熱ローラの表面より加圧ローラの表面の方が柔軟であるので、記録紙の表面の定着の際に下側にカールして、裏面に画像形成するときに上側にカールした状態になったので、定着装置１８でジャムが発生することがあった。しかし、加圧ローラの表面より加熱ローラの表面の方が柔軟な定着装置であった場合には、カールの方向が逆になり、裏面に画像形成するときに下側にカールした状態になるので、吸気ファンＦによる吸引は不要である。

画像形成装置の構成図である。 定着装置の断面図である。 記録紙の先端部にジャムが発生することがない状態を示す図である。 センサの一例である。 吸気ファンを制御するブロック図である。 記録紙の先端部にジャムが発生する従来の構成図である。

符号の説明

１１ 感光体
１２ 帯電極
１３ 露光手段
１４ 現像器
１５ 転写極
１６ 分離極
１７ クリーニング装置
１８ 定着装置
２５ 搬送ベルト
４１ 分離爪
１００ 制御手段
Ｐ 記録紙
Ｆ 吸気ファン
ＰＳ１，ＰＳ２ センサ

Claims (4)

1. 感光体と、該感光体の表面を帯電する帯電手段と、画像データに基づいて前記感光体に光を照射して静電潜像を形成する露光手段と、前記感光体に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、前記感光体に形成されたトナー像を記録紙に転写する転写極と、前記感光体から記録紙を静電分離する分離極と、記録紙のトナー像を定着する定着手段と、前記感光体の周面に付着した記録紙の剥離を行う分離部材と、を少なくとも備えた画像形成装置において、
   前記転写極に搬送される前の記録紙のカールの大きさを検知するカール検知手段と、
   前記分離極と前記定着手段との間に配置されて記録紙を搬送し、複数の貫通孔を有する無端状のベルト部材と、
   記録紙を前記貫通孔を通して前記ベルト部材に吸引する吸引手段と、
   前記カール検知手段が検知したカールの大きさに対応して、前記吸引手段の吸引力を変化させるべく制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 記録紙の両面に画像形成可能に構成されたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記カール検知手段は、記録紙の搬送路における紙厚方向に設けた２個の光センサから構成され、一方の光センサはトナー像が転写される側にカールした記録紙のカール量を検知し、他方の光センサは記録紙が搬送されたことを検知することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記定着手段は加熱手段を有する加熱ローラと該加熱ローラに圧着する加圧ローラとからなり、前記加熱ローラの表面より前記加圧ローラの表面の方が柔軟であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の画像形成装置。

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