JP2009236999A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転写部での分離性能を向上させるとともに、用紙を分離除電した後の搬送部における飛散画像の発生を抑え、さらに定着部での尾引き、静電オフセットなどが発生しない画像形成装置を提供する。
【解決手段】転写ローラ８の下流には、搬送されてきた用紙Ｐに分離バイアスを印加するための放電針４０が配設されている。放電針４０の下流には接地された除電針４２が配設され、搬送されてきた用紙Ｐの除電を行う。除電針４２は略水平に配置され、除電針４２の先端は放電針４０とは反対側に向けられ、かつ、除電針４２の根元部より先端部が用紙搬送路に近くなるように設定している。そして、放電針４０の先端と除電針４２の先端との距離ｂは、感光体ドラム２の表面と放電針４０の先端との距離ａより大きくなるように設定している。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関する。

近年、ファクシミリや複写機などの画像形成装置は、用紙の多様化（例えば、リサイクル紙、用紙の両面印刷、用紙の厚み、用紙のサイズ）のため、ローラなどへの用紙巻き付きを防止するため、転写部での分離性能が厳しくなってきた。この場合、転写部での分離のためには、通常、接地された除電針または高電圧が印加された放電針のいずれかが用いられている（特許文献１、特許文献２参照）。

特開平８−２０２１７０号公報 特開平７−１０４５８５号公報

しかしながら、高電圧が印加された放電針を用いた場合、高湿環境（用紙の含水が多く、用紙の抵抗値が低い）時、定着ローラへ用紙を通じて高電流で高電圧の転写バイアスが流れ込む。これにより、定着ローラが転写バイアスと同極（トナーと逆極）に帯電して、定着部での尾引きや静電オフセットの問題が発生する。ここで、定着部での尾引きとは、細線などの未定着の画像が定着部で定着する際、未定着の用紙上のトナーが定着ローラに引っ張られて画像が流れる状態のことである。静電オフセットとは、定着部で定着する際、未定着トナーが定着ローラの方に残り、定着ローラが２回目に回転してきたとき、用紙にトナーが移る現象のことである。

また、接地された除電針を用いた場合、転写バイアスが高電流で高電圧であるため用紙帯電が高くなる。したがって、用紙は感光体ドラムとの電気的吸着力が強く、転写部での分離不良が発生しやすかった。特に、両面印字や低湿環境（用紙の含水が少なく、用紙の抵抗値が高い）時に、分離不良が顕著に現れる。

さらに、高湿環境や長期使用を原因とするトナー帯電の低下による用紙とトナーの付着力低下が発生したり、あるいは、長期使用を原因とする転写ローラの劣化（材料の抵抗値上昇、紙粉やトナー外添剤の付着）による用紙の帯電ばらつきが発生したりすると、用紙を分離または除電した後の搬送部において、搬送部の板金（ＧＮＤ）近傍を通過もしくは接触したときに、急激に用紙が除電され、用紙とトナーの付着が低下し、トナーが飛散して画像不良となる。また、搬送部のリブ（絶縁）においては、用紙とリブの接触により用紙が異常帯電を起し、トナーを弾いて飛散画像が発生する。これらのトナー飛散に対しては、分離バイアスＯＦＦ（０Ｖ）ではなく、ＧＮＤで除電することが望ましいが、高コストで複雑なスイッチング回路が必要になったり、先に記載したように分離不良が発生したりする。

それゆえに、本発明の主たる目的は、転写部での分離性能を向上させるとともに、用紙を分離除電した後の搬送部における飛散画像の発生を抑え、さらに定着部での尾引き、静電オフセットなどが発生しない画像形成装置を提供することである。

請求項１に係る発明は、像担持体の表面に現像された像を用紙に転写する転写部の下流に配設され、搬送されてきた用紙に分離バイアスを印加するための放電針と、放電針の下流に配設され、搬送されてきた用紙の除電を行う除電針と、を備えたことを特徴とする、画像形成装置である。

高電圧が印加された放電針のみを用いた従来の場合、高湿環境（用紙の含水が多く、用紙の抵抗値が低い）時、定着ローラへ用紙を通じて高電流で高電圧の転写バイアスが流れ込み、定着ローラが転写バイアスと同極（トナーと逆極）に帯電して、定着部での尾引きや静電オフセットの問題が発生していた。請求項１の発明では、放電針の下流に除電針を配設しているため、高電流で高電圧の転写バイアスが除電針を通ってＧＮＤに流れる。したがって、定着ローラへ用紙を通じて高電流で高電圧の転写バイアスが流れ込まず、定着ローラが転写バイアスと同極（トナーと逆極）に帯電することがなくなり、定着部での尾引きや静電オフセットが発生しない。

さらに、接地された除電針によって、用紙の電荷が略「０」となり、搬送部の板金（ＧＮＤ）近傍を用紙が通過もしくは接触しても、用紙の電荷が急減するという現象はなくなり、用紙とトナーの付着力の低下を原因とする飛散画像を防止できる。また、搬送部のリブ（絶縁）においては、用紙とリブの接触により用紙が異常帯電を起し、トナーを弾いて飛散画像が発生するという現象もなくなる。

また、接地された除電針のみを用いた従来の場合、転写バイアスが高電流で高電圧であるため用紙帯電が高くなり、用紙は像担持体との電気的吸着力が強く、転写部での分離不良が発生しやすかった。請求項１の発明では、除電針の上流に放電針を配設しているため、放電針によって用紙を像担持体と同極に帯電させることにより、用紙が像担持体から容易に分離される。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明に従属する発明であって、放電針の先端と除電針の先端との距離が、像担持体の表面と放電針の先端との距離より大きいことを特徴とする、画像形成装置である。

請求項２の発明では、放電針の先端と除電針の先端との距離を、像担持体の表面と放電針の先端との距離より大きく設定しているため、放電針と除電針との間のリークが抑えられ、放電が効率良く行われる。

また、請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に係る発明に従属する発明であって、放電針は略垂直に配置されるとともに、除電針は略水平に配置され、除電針は用紙搬送路の近傍に、当該除電針の先端部が用紙搬送路の下流側に、当該除電針の根元部が用紙搬送路の上流側になるように設けられ、かつ、除電針の根元部より先端部が用紙搬送路に近いことを特徴とする、画像形成装置である。

請求項３の発明では、放電針を略垂直に配置して、放電針の先端を像担持体に向けるようにしているため、放電針からの放電電界が効率良く像担持体に向けられ、その放電効果が高まる。また、除電針を略水平に配置するとともに、当該除電針を用紙搬送路の近傍に、当該除電針の先端部が用紙搬送路の下流側に、当該除電針の根元部が用紙搬送路の上流側になるように設けて、かつ、除電針の根元部より先端部が用紙搬送路に近くなるように設定することにより、除電針の先端を用紙に向けるようにしているため、除電針からの除電電界が効率良く用紙に向けられ、その除電効果が高まる。

さらに、請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに係る発明に従属する発明であって、除電針の配列ピッチが放電針の配列ピッチより小さいことを特徴とする、画像形成装置である。

請求項４の発明では、除電針の配列ピッチを放電針の配列ピッチより小さく設定しているため、除電効果がより一層高まる。

本発明によれば、放電針の下流に除電針を配設しているため、放電針からの放電電界が像担持体に向けられるとともに、除電針からの除電電界が用紙に向けられ、転写部での分離性能を向上させるとともに、用紙を分離除電した後の搬送部における飛散画像の発生を抑え、さらに定着部での尾引き、静電オフセットなどが発生しない画像形成装置を得ることができる。

本発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための最良の形態の説明から一層明らかとなろう。

図１は本発明に係る画像形成装置の一例を示す要部概略構成図である。感光体ドラム（像担持体）２は駆動手段によって図示矢印の時計方向に所定速度で駆動される。感光体ドラム２の外周近傍には、帯電器４、現像装置６、転写ローラ８、クリーニング装置１０が設けられている。感光体ドラム２は帯電器４にて表面がプラスのバイアスに一様に帯電される。感光体ドラム２の回転方向における帯電器４の下流側には、レーザースキャニングユニット１２が配置されている。レーザースキャニングユニット１２から放射されたレーザ光Ｌは、感光体ドラム２上に照射され、静電潜像が形成される。

レーザースキャニングユニット１２の下流側には、現像装置６が配置されている。現像装置６は、現像ローラ７によってトナーを感光体ドラム２に付与するためのものである。前記静電潜像は現像装置６によって現像され、トナー像として顕像化される。現像装置６の下流側には、転写ローラ８が配置されている。転写ローラ８には、転写電圧（マイナスのバイアス）が印加される。さらに、転写ローラ８の下流側には、感光体ドラム２に残ったトナーを除去するためのクリーニング装置１０が配置されている。

感光体ドラム２上のトナー画像が転写ローラ８に接近するのに同期して、用紙Ｐの搬送タイミングが調整され、感光体ドラム２と転写ローラ８との間を搬送される。これによって、用紙Ｐの先端とトナー画像先端とが一致して転写ローラ８を通過し、用紙Ｐには感光体ドラム２上に形成されたトナー画像が転写される。トナー画像を転写された用紙Ｐは、放電針４０によって感光体ドラム２から分離され、除電針４２によって除電される。その後、用紙Ｐは搬送部５０を通過して定着ローラ６０に搬入され、定着ローラ６０で定着され、印刷物として機外に排出されて排紙トレイ上に積載される。

図２および図３を参照して、放電針４０および除電針４２についてより詳細に説明する。ここで、図２は放電針４０および除電針４２を示す斜視図で、図３はその配置関係を示す概略構成図である。

転写ローラ８の下流には、搬送されてきた用紙Ｐに分離バイアスを印加するための放電針４０が配設されている。すなわち、転写ローラ８から搬送されてきた用紙Ｐは転写バイアスによってマイナスに帯電した状態であるため、ローラなどに巻き付き易い。このため、放電針４０から分離電圧（プラスのバイアス）を印加して、マイナス帯電を打ち消す。放電針４０は略垂直に配置されて、放電針４０の先端を感光体ドラム２に向けるようにしているため、放電針４０からの放電電界Ｅ１が効率良く感光体ドラム２に向けられ、その放電効果を高めることができる。

放電針４０の下流には接地された除電針４２が配設され、搬送されてきた用紙Ｐの除電を行う。図５に示すように、除電針４２は略水平に配置され、除電針４２は用紙搬送路Ｒの近傍に、当該除電針４２の先端部が用紙搬送路Ｒの下流側に、当該除電針４２の根元部が用紙搬送路Ｒの上流側になるように設けられ、かつ、除電針４２の根元部より先端部が用紙搬送路Ｒに近くなるように設定している。すなわち、除電針４２の先端の向きは、用紙搬送路Ｒの法線Ｈより放電針４０とは反対側に向ける方が、放電針４０と除電針４２のリークを防止しやすいため、望ましい。また、除電針４２の先端の向きを、用紙搬送路Ｒとは並行にしないで、除電針４２の先端を用紙Ｐに向けるようにしているため、除電針４２からの除電電界Ｅ２が効率良く用紙Ｐに向けられ、その除電効果を高めることができる。

そして、放電針４０の先端と除電針４２の先端との距離ｂは、感光体ドラム２の表面と放電針４０の先端との距離ａより大きくなるように設定している。距離ｂを距離ａより大きく設定しているため、放電針４０と除電針４２との間のリークが抑えられ、放電を効率良く行うことができる。なお、用紙搬送路Ｒと放電針４０の先端との距離は、１ｍｍ程度に設定されている。１ｍｍより小さいと、放電が起きないからである。

さらに、図４に示すように、除電針４２の配列ピッチを放電針４０の配列ピッチより小さく設定している。なお、（Ａ）は除電針４２を示す一部正面図、（Ｂ）は放電針４０を示す一部正面図である。これにより、除電針４２の除電効果がより一層高まる。

ここで、高電圧が印加された放電針のみを用いた従来の場合、高湿環境（用紙Ｐの含水が多く、用紙Ｐの抵抗値が低い）時、定着ローラ６０へ用紙Ｐを通じて高電流で高電圧の転写バイアスが流れ込み、定着ローラ６０が転写バイアスと同極（トナーと逆極）に帯電して、定着部での尾引きや静電オフセットの問題が発生していた。ところが、本実施形態の画像形成装置では、放電針４０の下流に除電針４２を配設しているため、高電流で高電圧の転写バイアスが除電針４２を通ってＧＮＤに流れる。したがって、定着ローラ６０へ用紙Ｐを通じて高電流で高電圧の転写バイアスが流れ込まず、定着ローラ６０が転写バイアスと同極（トナーと逆極）に帯電することがなくなり、定着部での尾引きや静電オフセットが発生しない。

さらに、接地された除電針４２によって、用紙Ｐの電荷が略「０」となり、搬送部５０の板金（ＧＮＤ）近傍を用紙Ｐが通過もしくは接触しても、用紙Ｐの電荷が急減するという現象はなくなり、用紙Ｐとトナーの付着力の低下を原因とする飛散画像を防止できる。また、搬送部５０のリブ（絶縁）においては、用紙Ｐとリブの接触により用紙Ｐが異常帯電を起し、トナーを弾いて飛散画像が発生するという現象もなくなる。

また、接地された除電針４２のみを用いた従来の場合、転写バイアスが高電流で高電圧であるため用紙帯電が高くなり、用紙Ｐは感光体ドラム２との電気的吸着力が強く、転写部での分離不良が発生しやすかった。ところが、本実施形態の画像形成装置では、除電針４２の上流に放電針４０を配設しているため、放電針４０によって用紙Ｐを感光体ドラム２と同極に帯電させることにより、用紙Ｐを感光体ドラム２から容易に分離することができる。

次に、放電針４０および除電針４２の有無に基づいて、搬送部５０の板金（ＧＮＤ）近傍を用紙Ｐが通過もしくは接触したときの飛散画像の評価結果を表１に記載する。このときのトナー電荷は、高湿（湿度：７０％）の場合が３．５〜４．０μｃ／ｇ、低湿（湿度：２０％）の場合が４．０〜４．５μｃ／ｇに設定した。

比較例１および比較例２は、転写ローラ８が新しく、かつ、除電針４２を備えていない場合である。この場合、搬送部５０の板金（ＧＮＤ）での飛散画像は起きない。比較例３および比較例４は、転写ローラ８が古く（１０万枚の用紙を印字後の転写ローラ８）、かつ、除電針４２を備えていない場合である。

比較例３は、長期使用を原因とする転写ローラ８の劣化による転写バイアスの電界の不均一によって用紙Ｐの帯電ばらつきが発生し、かつ、高湿（湿度：７０％）環境を原因とするトナー帯電の低下による用紙Ｐとトナーの付着力が低下している。これにより、用紙Ｐを分離した後の搬送部５０において、搬送部５０の板金（ＧＮＤ）近傍を通過もしくは接触したときに、急激に用紙Ｐが除電され、用紙Ｐとトナーの付着が低下し、トナーが飛散して画像不良となることを示している。

比較例４は、低湿（湿度：２０％）環境であるため、トナー電荷が抜けず、転写ローラ８が古くなっても、トナーが飛散せず画像不良が発生しない。

実施例１〜実施例３は、放電針４０の下流に除電針４２を配設ものである。放電針４０の針ピッチを４ｍｍに設定しているのは、感光体ドラム２に局所的な電流の流れ込みを起こさないで、放電電界Ｅ１の安定化を達成するためである。

実施例１の場合は、飛散画像および分離搬送ともに問題は発生しなかった。実施例２の場合は除電針４２の針ピッチが広いため、除電効果が若干低下し、トナーの飛散が改善されるものの、解消にまではいたっていない。実施例３の場合は、除電針４２が感光体ドラム２よりも放電針４０に近づいているため、放電電流が感光体ドラム２ではなく、除電針４２の方に流れるため、感光体ドラム２との分離不良を起こすことになる。さらに、除電針４２には、放電針４０からの放電電流が流れているので、用紙Ｐが除電されず、画像飛散も発生した。

比較例５および比較例６の場合は、実施例１において、放電針４０の位置に除電針４２を配設し、除電針４２の位置には何も配設しないものである。転写バイアスが高電流で高電圧であるため用紙帯電が高くなり、用紙Ｐは感光体ドラム２との電気的吸着力が強く、転写部での分離不良が発生している。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変形される。図６に示すように、画像形成装置は、放電針４０が略垂直に配置され、除電針４２も略垂直に配置されているものであってもよい。ただし、この場合、放電針４０の電圧設定にも依存するが、放電針４０からの放電電界Ｅ１と除電針４２からの除電電界Ｅ２が近接するため、両者がリークしやすい状態となる。したがって、放電針４０と除電針４２の位置関係に注意して設計する必要がある。

本発明に係る画像形成装置の一例を示す要部概略構成図である。 放電針および除電針を示す斜視図である。 放電針および除電針の配置関係を示す概略構成図である。 （Ａ）は除電針を示す一部正面図、（Ｂ）は放電針を示す一部正面図である。 除電針の配設状態を示す概略構成図である。 本発明に係る画像形成装置の別の例を示す概略構成図である。

符号の説明

２ 感光体ドラム
６ 現像器
８ 転写ローラ
４０ 放電針
４２ 除電針
５０ 搬送部

Claims (4)

1. 像担持体の表面に現像された像を用紙に転写する転写部の下流に配設され、搬送されてきた用紙に分離バイアスを印加するための放電針と、
   前記放電針の下流に配設され、搬送されてきた用紙の除電を行う除電針と、
   を備えたことを特徴とする、画像形成装置。
2. 前記放電針の先端と前記除電針の先端との距離が、前記像担持体の表面と前記放電針の先端との距離より大きいことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記放電針は略垂直に配置されるとともに、前記除電針は略水平に配置され、
   前記除電針は用紙搬送路の近傍に、当該除電針の先端部が前記用紙搬送路の下流側に、当該除電針の根元部が前記用紙搬送路の上流側になるように設けられ、かつ、前記除電針の根元部より先端部が前記用紙搬送路に近いことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記除電針の配列ピッチが前記放電針の配列ピッチより小さいことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。

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