JP2016191810A - 電荷制御装置、画像形成装置及び画像形成システム - Google Patents

Abstract

【課題】上下に重なる用紙同士の静電吸着による貼り付きを抑制し、かつハンドリング性の低下を防止できるようにすること。
【解決手段】用紙に定着されたトナー層内の電荷量を調整する電荷制御装置１Ｃは、電荷量を所定量以下まで減少させるための電荷量の適正調整量を、用紙Ｓの作像条件に基づいて設定する設定部８５と、用紙Ｓ上の局所的な領域では、設定された適正調整量に従ってトナー層の電荷量を調整し、用紙Ｓ上の残余の領域では、設定された適正調整量からずらした非適正調整量でトナー層の電荷量を調整する調整部８６と、を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、電荷制御装置、画像形成装置及び画像形成システムに関する。

一般に、電子写真プロセス技術を利用した画像形成装置（プリンター、複写機、ファクシミリ等）においては、画像データに基づくレーザー光が、一様に帯電した感光体（例えば感光ドラム）に対して照射（露光）されることにより、感光体表面に静電潜像が形成される。そして、静電潜像が形成された感光体にトナーが供給されることにより、静電潜像が可視化されてトナー像が形成される。このトナー像が、直接又は中間転写体を介して間接的に用紙に転写された後、定着装置で加熱、加圧されることにより、用紙に画像が形成される。

従来、上記画像形成装置と、該画像形成装置により画像が形成された用紙に対して後処理を行う後処理装置とを有する画像形成システムが実用化されている。後処理装置は一般に、ステイプル処理、パンチ処理、折り処理を行う装置である。

ところで、画像形成装置により画像が形成された用紙は、画像形成装置の排紙トレイあるいは後処理装置の用紙載置台に積み重ねられるが、その状態のままで放置すると、上下に重なる用紙同士（以下、単に「用紙同士」ともいう）が、帯電したトナー層の静電吸着によって貼り付いてしまう。これは、転写時にトナー層に付与された電荷が留まり、前後の用紙それぞれのトナー層に留まった電荷との兼ね合いで電位差ができて静電吸着力が働くためである。

静電吸着力による排紙後の前後の用紙の貼り付きは、用紙のトナー層に溜まった電荷を除電することで抑えることが可能であり、それを実現した技術として、例えば特許文献１，２に記載されたものがある。特許文献１には、画像が形成された用紙にコロナ放電を行って、用紙の除電を行う技術が記載されており、特許文献２には、用紙の搬送経路上に除電ブラシを複数配置して、用紙の除電を繰り返し行う技術が記載されている。

特開平１０−１８１９６９号公報 特開２００４−０１０２４０号公報

後処理を行うとき、前後の用紙と用紙を捌くためには用紙の貼り付き力が小さい状態にあることが必要である。一方、排紙後の用紙を重ねて収納したり、後処理装置まで搬送したりするためには、用紙同士の貼り付きが小さくなり過ぎると、用紙がすり抜けて紙束が散乱したり崩れたりするなど、ハンドリング性が低下することから、多少の貼り付き力が必要となる。このようなことから、静電吸着による用紙同士の貼り付きを抑制しながらも、ハンドリング性が低下することがない技術の実現が望まれる。上述した特許文献１，２に記載された技術は、用紙のトナー像に留まった電荷を除去するだけであって、この技術のみでは、上記技術の実現は難しい。

本発明は、上下に重なる用紙同士の静電吸着による貼り付きを抑制し、かつハンドリング性の低下を防止できる電荷制御装置、画像形成装置及び画像形成システムを提供することを目的とする。

本発明の電荷制御装置は、用紙に定着されたトナー層内の電荷量を調整する電荷制御装置であって、
前記電荷量を所定量以下まで減少させるための前記電荷量の適正調整量を、前記用紙の作像条件に基づいて設定する設定部と、
前記用紙上の局所的な領域では、設定された適正調整量に従って前記トナー層の電荷量を調整し、前記用紙上の残余の領域では、設定された適正調整量からずらした非適正調整量で前記トナー層の電荷量を調整する調整部と、
を有する。

本発明の画像形成装置は、用紙にトナー像を定着させる定着部と、
前記定着部により前記用紙に定着されるトナー層内の電荷量を調整する上記電荷制御装置と、
を有する。

本発明の画像形成システムは、上記画像形成装置と、
上記画像形成装置の後段に配置され、上記用紙に対して後処理を行う後処理装置と、
を有する。

本発明によれば、上下に重なる用紙同士の静電吸着による貼り付きを抑制し、かつハンドリング性の低下を防止できる。

本発明の一実施の形態に係る画像形成システムを示す図である。 実施の形態の画像形成装置の全体構成を示す図である。 実施の形態の画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。 実施の形態の電荷制御装置の概略構成と画像形成装置の画像形成部及び定着部の一部の概略構成を示す図である。 用紙の両面のカバレッジと用紙に通電する適正調整量との関係を示す図である。 非適正調整量を求めるための貼り付き力と電流値との関係を示すグラフである。 非適正調整量を求めるための貼り付き力と電流値との関係を示すグラフである。 実施の形態の電荷制御装置を通過する前の用紙における帯電状態と電荷制御装置を通過した後の用紙における帯電状態の一例を示す図である。 実施の形態の電荷制御装置で電荷量調整された用紙を２枚重ねたときの各用紙のトナー層における帯電状態を示す図である。 用紙の用紙領域が用紙搬送方向に３分割された場合の電荷量調整切り替え例を示す図である。 用紙の用紙領域が用紙搬送方向に２分割された場合の電荷量調整切り替え例を示す図である。 電荷量の適正調整量設定のために考慮する作像条件に二次転写出力を含ませた場合で、用紙の用紙領域が搬送方向に３分割した場合の電荷量調整切り替え例を示す図である。 二次転写出力と電荷量との関係を示す図である。 単位面積あたりのトナー付着量と電荷量との関係を示す図である。 電荷量の適正調整量設定のために考慮する作像条件に定着温度を含み、用紙の用紙領域が搬送方向に３分割した場合の電荷量調整切り替え例を示す図である。 定着温度と電荷量との関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る画像形成システム１を示す図である。同図に示す画像形成システム１は、用紙搬送方向上流側から順に、給紙装置１Ａ、画像形成装置１Ｂ、電荷制御装置１Ｃ及び後処理装置１Ｄを備える。ここでは、画像形成装置１Ｂが、画像形成システム１における各種処理を統括して制御するものとする。

給紙装置１Ａは、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙（規格用紙、特殊用紙）を予め設定された種類ごとに収容し、画像形成装置１Ｂからの指示に従って給紙する。画像形成装置１Ｂは、給紙された用紙の第１面（表面）に画像を形成する。そして、画像を形成した用紙を後処理装置１Ｄに送出する。電荷制御装置１Ｃは、静電吸着による用紙同士の貼り付きを抑制しながらもハンドリング性が低下しないように、用紙毎のトナー像の電荷量を調整する。電荷制御装置１Ｃの詳細については後述する。後処理装置１Ｄは、必要に応じて用紙にステイプル処理、パンチ処理、折り処理を施し、排紙トレイＯＴに排紙する。

図２は、画像形成装置１Ｂの全体構成を示す図である。図３は、画像形成装置１Ｂの制御系の主要部を示す図である。図２、３に示す画像形成装置１Ｂは、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。画像形成装置１Ｂには、ＹＭＣＫの４色に対応する感光ドラム４１３を中間転写ベルト４２１の走行方向に直列配置し、中間転写ベルト４２１に一回の手順で各色トナー像を順次転写させる縦型タンデム方式が採用されている。すなわち、画像形成装置１Ｂは、感光ドラム４１３上に形成されたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を中間転写ベルト４２１に一次転写し、中間転写ベルト４２１上で４色のトナー像を重ね合わせた後、用紙に二次転写することにより、画像を形成する。

図２、３に示すように、画像形成装置１Ｂは、画像読取部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、用紙搬送部５０、定着部６０、及び制御部１００を備える。

制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３等を備える。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２又は記憶部７２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１０３に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置１Ｂの各ブロックの動作、並びに給紙装置１Ａ、電荷制御装置１Ｃ及び後処理装置１Ｄの動作を集中制御する。

通信部７１は、例えばＮＩＣ（Network Interface Card）、ＭＯＤＥＭ（MOdulator-DEModulator）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の各種インターフェースを有する。記憶部７２は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）やハードディスクドライブで構成される。記憶部７２には、例えば各ブロックの動作を制御する際に参照されるルックアップテーブルＬＵＴが格納される。

制御部１００は、通信部７１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続された外部の装置（例えばパーソナルコンピュータ）との間で各種データの送受信を行う。制御部１００は、例えば、外部の装置から送信されたページ記述言語（ＰＤＬ：Page Description Language）による画像データ（入力画像データ）を受信し、これに基づいて用紙に画像を形成させる。また、制御部１００は、通信部７１を介して、給紙装置１Ａ、電荷制御装置１Ｃ、及び後処理装置１Ｄとの間で各種データの送受信を行う。

画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１及び原稿画像走査装置１２（スキャナー）等を備える。自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿を搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１により、原稿トレイに載置された多数枚の原稿の画像（両面を含む）を連続して読み取ることが可能となる。原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿又はコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、表示部２１及び操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部１００から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部２２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１００に出力する。ユーザーは、操作表示部２０を操作して、原稿設定、画質設定、倍率設定、応用設定、出力設定、片面／両面設定、用紙設定、及び揺動量調整などの画像形成に関する設定を行うことができる。

画像処理部３０は、入力画像データに対して、初期設定又はユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部３０は、制御部１００の制御下で、階調補正データ（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う（画像濃度制御）。また、画像処理部３０は、入力画像データに対して、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理や、圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部４０が制御される。

画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１及び中間転写ユニット４２等を備える。画像形成ユニット４１は、Ｙ成分用、Ｍ成分用、Ｃ成分用、Ｋ成分用の４つの画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋで構成される。画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有するので、図示及び説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、又はＫを添えて示すこととする。図２では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素についての符号は省略されている。

画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２、感光ドラム４１３、帯電装置４１４、及びドラムクリーニング装置４１５等を備える。感光ドラム４１３は、例えばアルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）の周面に、アンダーコート層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）、電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）を順次積層した負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。電荷発生層は、電荷発生材料（例えばフタロシアニン顔料）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネイト）に分散させた有機半導体からなり、露光装置４１１による露光を受けて一対の正電荷と負電荷を発生する。電荷輸送層は、正孔輸送性材料（電子供与性含窒素化合物）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネート樹脂）に分散させたものからなり、電荷発生層で発生した正電荷を電荷輸送層の表面まで輸送する。

帯電装置４１４は、例えばスコロトロン帯電装置やコロトロン帯電装置等のコロナ放電発生器で構成される。帯電装置４１４は、コロナ放電によって感光ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成される。露光装置４１１は、感光ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。感光ドラム４１３の電荷発生層で発生した正電荷が電荷輸送層の表面まで輸送されることにより、感光ドラム４１３の露光領域における表面電荷（負電荷）が中和される。これにより、感光ドラム４１３の表面には、露光部（低電位部）と非露光部（高電位部）との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。

現像装置４１２は、各色成分の現像剤（例えばトナーと磁性キャリアーとからなる二成分現像剤）を収容しており、感光ドラム４１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。具体的には、現像剤担持体（現像ローラー）に現像バイアス電圧が印加され、感光ドラム４１３の表面と現像剤担持体との電位差によって現像剤担持体上の帯電トナーが感光ドラム４１３の表面の露光部に移動し、付着する。

ドラムクリーニング装置４１５は、感光ドラム４１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレード等を有し、一次転写後に感光ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーを除去する。中間転写ユニット４２は、中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、複数の支持ローラー４２３、二次転写ローラー４２４、及びベルトクリーニング装置４２６等を備える。

中間転写ベルト４２１は無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラー４２３にループ状に張架される。複数の支持ローラー４２３のうちの少なくとも一つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。例えば、Ｋ成分用の一次転写ローラー４２２よりもベルト走行方向下流側に配置される支持ローラー４２３が駆動ローラーであることが好ましい。駆動ローラーが回転することにより、中間転写ベルト４２１は矢印Ａ方向に一定速度で走行する。

一次転写ローラー４２２は、各色成分の感光ドラム４１３に対向して、中間転写ベルト４２１の内周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、一次転写ローラー４２２が感光ドラム４１３に圧接されることにより、感光ドラム４１３から中間転写ベルト４２１へトナー像を転写するための一次転写ニップが形成される。

二次転写ローラー４２４は、複数の支持ローラー４２３のうちの一つに対向して、中間転写ベルト４２１の外周面側に配置される。中間転写ベルト４２１と対向して配置される支持ローラー４２３はバックアップローラーと呼ばれる。中間転写ベルト４２１を挟んで、二次転写ローラー４２４が支持ローラー（バックアップローラー）４２３に圧接されることにより、中間転写ベルト４２１から用紙へトナー像を転写するための二次転写ニップが形成される。

一次転写ニップを中間転写ベルト４２１が通過する際、感光ドラム４１３上のトナー像が中間転写ベルト４２１に順次重ねて一次転写される。具体的には、一次転写ローラー４２２に一次転写バイアスを印加し、中間転写ベルト４２１の裏面側（一次転写ローラー４２２と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は中間転写ベルト４２１に静電的に転写される。その後、用紙が二次転写ニップを通過する際、中間転写ベルト４２１上のトナー像が用紙に二次転写される。具体的には、二次転写ローラー４２４に二次転写バイアスを印加し、用紙の裏面側（二次転写ローラー４２４と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は用紙に静電的に転写される。トナー像が転写された用紙は定着部６０に向けて搬送される。

ベルトクリーニング装置４２６は、中間転写ベルト４２１の表面に摺接するベルトクリーニングブレード等を有し、二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残留する転写残トナーを除去する。なお、中間転写ユニット４２において、二次転写ローラー４２４に代えて、二次転写ローラーを含む複数の支持ローラーに、二次転写ベルトがループ状に張架された構成（いわゆるベルト式の二次転写ユニット）を採用してもよい。

定着部６０は、用紙の定着面（定着対象のトナー像が形成されている面）側に配置される定着面側部材を有する上側定着部６１、用紙の裏面（定着面の反対の面）側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部６２、及び定着面側部材を加熱する加熱源６３等を備える。

上側定着部６１がベルト加熱方式である場合（図２参照）は定着ベルトが定着面側部材となり、ローラー加熱方式である場合は定着ローラーが定着面側部材となる。また、下側定着部６２がローラー加圧方式である場合（図２参照）は加圧ローラーが裏面側支持部材となり、ベルト加圧方式である場合は加圧ベルトが裏面側支持部材となる。定着面側部材に裏面側支持部材が圧接されることにより、用紙を狭持して搬送する定着ニップが形成される。トナー像が二次転写され、搬送されてきた用紙は、定着ニップを通過する際に加熱、加圧される。これにより、用紙にトナー像が定着する。また、定着部６０は、定着面側部材又は裏面側支持部材に対して送風を行い、定着面側部材又は裏面側支持部材から用紙を分離する分離エアー送風部を備えていてもよい。

用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２、第１の搬送部５３〜第４の搬送部５６、及び搬送経路切替部５７等を備える。給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１１〜５１３には、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された紙種ごとに収容される。

第１の搬送部５３は、中間搬送ローラー部、ループローラー部、及びレジストローラー部を含む複数の搬送ローラー部を備える。第１の搬送部５３は、給紙部５１、又は給紙装置１Ａから給紙された用紙を画像形成部４０（二次転写部）に搬送する。第２の搬送部５４は、画像形成部４０において第１面に画像が形成された用紙を第３の搬送部５５に搬送する。また、第２の搬送部５４は、第３の搬送部５５から送出された用紙を排紙部５２に搬送する。

第３の搬送部５５は、第２の搬送部５４から送出された用紙を一旦停止させ、搬送方向を逆転させる（スイッチバック）。第３の搬送部５５は、スイッチバックさせた用紙を第２の搬送部５４又は第４の搬送部５６に搬送する。第４の搬送部５６は、第３の搬送部５５から送出された用紙を第１の搬送部５３（ループローラー部の上流）に搬送する循環経路である。第１の搬送部５３には、第２面（裏面）が上面となった用紙が通紙されることになる。

搬送経路切替部５７は、定着部６０から送出された用紙をそのままの状態で排紙するか、反転させて排紙するかによって搬送経路を切り替える。具体的には、制御部１００が、画像形成処理の処理内容（片面／両面印刷、紙種等）に基づいて、搬送経路切替部５７の動作を制御する。

給紙部５１又は給紙装置１Ａから給紙された用紙は、第１の搬送部５３によって画像形成部４０に搬送される。そして、用紙が二次転写ニップを通過する際、中間転写ベルト４２１上のトナー像が用紙の第１面（定着面）に一括して二次転写され、定着部６０において定着処理が施される。画像が形成された用紙は、排紙ローラー等を備えた排紙部５２により電荷制御装置１Ｃに向けて排紙される。第１面に画像が形成された用紙を第２の搬送部５４〜第４の搬送部５６によって循環搬送することにより、画像形成装置１Ｂにおいて用紙の第２面に画像が形成される。

次に、上述した電荷制御装置１Ｃの詳細について説明する。
図４は、電荷制御装置１Ｃの概略構成と、画像形成装置１Ｂの画像形成部４０及び定着部６０それぞれの一部の概略構成を示す図である。図４において、上述したように、画像形成部４０は、二次転写ローラー４２４に二次転写バイアスを印加し、用紙Ｓの第２面（裏面）側にトナーと逆極性の電荷を付与する。定着部６０は、ローラー加熱方式の上側定着部６１と、ローラー加圧方式の下側定着部６２を用いているものとし、トナー像が形成された用紙Ｓに対して定着を行う。

電荷制御装置１Ｃは、静電吸着による用紙同士の貼り付きを抑制しつつ、ハンドリング性が低下しないように、用紙Ｓのトナー層の電荷量を調整する。電荷制御装置１Ｃは、画像形成装置１Ｂの定着部６０からの排紙タイミングを検知するための排紙センサー８０と、排紙センサー８０の用紙搬送方向下流側に対向配置された第１，第２導電性ゴムローラー８１，８２と、第１導電性ゴムローラー８１に正の電圧を印加する電源８３と、画像形成装置１Ｂの通信部７１と通信を行い、画像形成装置１Ｂの制御部１００で得られた用紙の作像条件を受信する通信部８４と、通信部８４にて受信された用紙の作像条件に基づいて、用紙Ｓに定着されたトナー層の電荷量を所定量以下まで減少させるための電荷量の適正調整量を設定する設定部８５と、設定部８５で設定された適正調整量に従って電源８３を定電流制御して、用紙Ｓのトナー層の電荷量を調整する調整部８６と、を有する。

本実施の形態では、用紙Ｓの用紙領域を搬送方向に３分割して、領域ごとにトナー層の電荷量を調整する。すなわち、用紙搬送方向における用紙Ｓ上の局所的な領域である用紙Ｓの先端領域及び後端領域と、用紙Ｓ上の残余の領域である用紙Ｓの中間領域の３領域に分割し、領域ごとにトナー層の電荷量を調整する。また、本実施の形態では、作像条件にカバレッジ（用紙Ｓの面積に占めるトナー像の面積の割合）を含ませている。カバレッジの算出は、画像形成装置１Ｂの制御部１００が行う。すなわち、画像形成装置１Ｂの制御部１００は、印字データを解析して、用紙Ｓの第１面（表面）及び第２面（裏面）に形成されるトナー像のカバレッジを算出し、第２面のカバレッジの第１面のカバレッジに対する倍数を求める。求めた倍数が次の（１）〜（４）のいずれの範囲にあるかを判定し、その判定結果と、求めた倍数を電荷制御装置１Ｃに送る。
（１）０．４倍未満
（２）０．４以上１．６７未満
（３）１．６７以上２．５未満
（４）２．５以上

電荷制御装置１Ｃの設定部８５は、図５に示す表をデータとして保持しており、このデータと画像形成装置１Ｂの制御部１００から得られる上記判定結果及び倍数等を基に用紙Ｓのトナー層の電荷量を調整する電流値（適正調整量）を設定する。図５に示す表は、用紙Ｓの両面のカバレッジと用紙Ｓに通電する電流値（適正調整量）との関係を示すものであり、横軸が用紙Ｓの第１面のカバレッジ、縦軸が第２面のカバレッジである。用紙Ｓの第２面のカバレッジの第１面のカバレッジに対する倍数が、０．４以上１．６７未満の場合は第３領域に属し、適正調整量として例えば「５０μＡ」が設定される。また、１．６７以上２．５未満の場合は、第２領域に属し、適正調整量として例えば「４０μＡ」が設定される。また、２．５以上の場合は、第１領域に属し、適正調整量として例えば「２０μＡ」が設定される。また、０．４倍未満の場合は、第４領域に属する。第４領域に属する用紙Ｓについては、直前の用紙Ｓのカバレッジに応じて適正調整量が設定される。例えば、直前の用紙Ｓの第２面のカバレッジが低い場合は、適正調整量として例えば「７０μＡ」が設定される。また、直前の用紙Ｓの第２面のカバレッジが高い場合は、直前の用紙Ｓに対して決定された適正調整量を８０μＡから差し引いた値が、現在の用紙Ｓに適用される適正調整量として設定される。

また、電荷制御装置１Ｃの設定部８５は、上記複数の適正調整量のそれぞれに対して、図６に示す貼り付き力と電流値との関係を示すグラフをデータとして保持しており、これらのデータを用いて非適正調整量を設定する。貼り付き力は、適正調整量で最小となるので、どの程度の貼り付き力を必要とするかに応じて電流値を適正調整量からずらすことにより、非適正調整量を決めることができる。なお、坪量、紙種、環境等によって電流と貼り付き力の関係が異なるので、予め実験で電流と貼り付け力の関係を調べて非適正調整量を決定するとよい。また、図７に示すように、非適正調整量を適正調整量からの倍率にしてもよい。

電荷制御装置１Ｃの設定部８５で適正調整量及び非適正調整量が設定されると、電荷制御装置１Ｃの調整部８６は、用紙Ｓの先端領域と後端領域では、設定部８５で設定された適正調整量に従って電源８３を定電流制御して、適正調整量に応じた印加電流を流し、当該領域におけるトナー層の電荷量を調整する。また、用紙Ｓの中間領域では、設定された適正調整量からずらした非適正調整量に従って電源８３を定電流制御して、非適正調整量に応じた印加電流を流し、当該領域におけるトナー層の電荷量を調整する。用紙位置の検知は、排紙センサー８０で画像形成装置１Ｂの定着部６０からの用紙Ｓの排出タイミングを検知し、第１，第２導電性ゴムローラー８１，８２までの距離と線速で換算することで行われる。印加電流は、電荷中和効果があれば、直流、交流、交流を重畳した直流、もしくはパルス等の波形を有するもので十分である。本実施の形態では、二次転写で用紙Ｓの第１面のトナー層に正の電荷が注入されるため、電荷制御装置１Ｃでは用紙Ｓの第２面側に正の電荷を注入するローラー構成としている。

ここで、用紙Ｓに定着されたトナー層の電荷量調整の基本について説明する。
図８は、電荷制御装置１Ｃを通過する前の用紙Ｓにおける帯電状態と電荷制御装置１Ｃを通過した後の用紙Ｓにおける帯電状態の一例を示す図である。この例では、用紙Ｓの第１面Ｓ１と第２面Ｓ２にはトナー層が形成されていて、第１面Ｓ１のトナー層にのみ「＋４」の電荷量が溜った状態にある。このような状態にある用紙Ｓが電荷制御装置１Ｃを通過する際に、第２面Ｓ２のトナー層に「＋２」の電荷量が付与されると、用紙Ｓの第２面Ｓ２のトナー層に「＋２」の電荷が帯電する。また、第２面Ｓ２のトナー層に「＋２」の電荷量が付与されると、用紙Ｓの第１面Ｓ１のトナー層に「−２」の電荷が誘起する。誘起した負の電荷が、用紙Ｓの第１面Ｓ１のトナー層の「＋２」の電荷と打ち消し合い、「＋２」の電荷が残る。図９は、図８に示すように電荷量調整された用紙Ｓを２枚重ねたときの各用紙Ｓのトナー層における帯電状態を示す図である。図９に示すように、各用紙Ｓの第１面Ｓ１，第２面Ｓ２のトナー層における電荷量が「＋２」の電荷となるので、用紙間で電位差は生じない。このため、用紙間での貼り付き力が生じない。

第１面Ｓ１のトナー層における電荷量と第２面Ｓ２のトナー層における電荷量が同容量となる用紙Ｓが積み重なった場合、用紙間における電位差は無く、用紙間で貼り付き力が生じない。このため、このままではハンドリング性が確保されない。本実施の形態では、用紙Ｓの用紙領域を用紙搬送方向において３分割して、領域ごとにトナー層における電荷量を調整するようにして、領域ごとに用紙間の貼り付き力に差を設けるようにしているので、用紙同士の貼り付きの抑制と、ハンドリング性の低下の抑制を同時に実現できる。

図１０は、用紙Ｓの用紙領域が用紙搬送方向に３分割された場合の電荷量調整切り替え例を示す図である。図１０に示すように、用紙Ｓの用紙搬送方向の先端領域ＦＡと後端領域ＲＡでは、設定された適正調整量の印加電流ｉ_１に従ってトナー層の電荷量が調整される。一方、先端領域ＦＡと後端領域ＲＡとの中間領域ＭＡでは、設定された適正調整量からずらした非適正調整量の印加電流ｉ_２に従ってトナー層の電荷量が調整される。この場合、印加電流ｉ_１＞印加電流ｉ_２である。適正調整量でトナー層の電荷量が調整された先端領域ＦＡと後端領域ＲＡでは貼り付き力が低くなり、非適正調整量でトナー層の電荷量が調整された中間領域ＭＡでは貼り付き力が高くなる。

このように構成した一実施の形態によれば、用紙Ｓに定着されたトナー層の電荷量を所定量以下まで減少させるための電荷量の適正調整量を、作像条件である用紙Ｓの両面のカバレッジに基づいて設定する設定部８５と、用紙Ｓ上の局所的な領域である用紙Ｓの先端領域ＦＡ及び後端領域ＲＡでは、設定部８５で設定された適正調整量に従ってトナー層の電荷量を調整し、用紙Ｓ上の残余の領域である中間領域ＭＡでは、設定部８５で設定された適正調整量からずらした非適正調整量でトナー層の電荷量を調整する調整部８６と、を有するので、静電吸着による排紙後の前後の用紙同士の貼り付きを抑制し、かつハンドリング性の低下を防止できる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、上記実施の形態では、用紙Ｓの用紙領域を用紙搬送方向に３分割したが、分割数に限定はなく任意に決めることができる。広い意味で言えば、用紙領域を用紙Ｓ上の局所的な領域とその残余の領域とに分け、さらに、局所的な領域が用紙Ｓ上の外周領域の少なくとも一部分を含むように、かつ、残余の領域が用紙Ｓ上の中央領域の少なくとも一部分を含むようにすればよい。

また、電荷制御装置１Ｃの後段にて後処理装置１Ｄを使用する本実施の形態においては、局所的な領域に含まれる先端領域又は後端領域は、後処理装置１Ｄのピックアップローラー（不図示）の位置を含むようにすることが好ましい。

用紙Ｓの用紙領域を搬送方向に２分割した場合は、局所的な領域は、用紙搬送方向において用紙Ｓの先端領域又は後端領域のうちの一方を含み、残余の領域は、先端領域又は後端領域のうち他方を含むものとなる。

図１１は、用紙Ｓの用紙領域が用紙搬送方向に２分割された場合の電荷量調整切り替え例を示す図である。図１１に示すように、用紙Ｓの用紙搬送方向の後端領域ＲＡでは、設定された適正調整量の印加電流ｉ_１に従ってトナー層の電荷量が調整される。用紙Ｓの用紙搬送方向の先端領域ＦＡでは、設定された適正調整量からずらした非適正調整量の印加電流ｉ_２に従ってトナー層の電荷量が調整される。この場合、印加電流ｉ_１＞印加電流ｉ_２である。適正調整量でトナー層の電荷量が調整された後端領域ＲＡでは貼り付き力が高くなり、非適正調整量でトナー層の電荷量が調整された先端領域ＦＡでは貼り付き力が低くなる。

また、上記実施の形態において、電荷量の適正調整量の設定のために考慮する作像条件に、二次転写出力、定着温度、又は単位面積当たりのトナー付着量を含めてもよい。

図１２は、考慮する作像条件に二次転写出力を含ませた場合で、用紙Ｓの用紙領域が搬送方向に３分割した場合の電荷量調整切り替え例を示す図である。また、図１３は、二次転写出力と電荷量との関係を示す図である。まず図１３に示すように、二次転写出力と電荷量は比例関係にあり、二次転写出力が大きくなるに従って電荷量が多くなる。厚紙の用紙Ｓでは、用紙搬送方向の先端側と後端側で転写出力変更制御が行われる場合があり、そのような場合、二次転写出力は図１２の（ｃ）に示すように変化する。この二次転写出力の変化に合わせてトナー層に与える印加電流を変化させる。二次転写出力は、絶対値で用紙Ｓの用紙搬送方向の先端で増加し、後端で減少するので、それに合わせて用紙Ｓの用紙搬送方向の先端に対しては、図１２の（ｄ）に示すように、印加電流ｉ_１より高い印加電流ｉ_４に増加させ、用紙Ｓの用紙搬送方向の後端に対しては、印加電流ｉ_１より低い印加電流ｉ_３に減少させる。これにより、二次転写出力に変化がない場合と同様の貼り付き力が得られる。

なお、考慮する作像条件に単位面積あたりのトナー付着量を含ませた場合については電荷量調整切り替え例を特に挙げないが、図１４に示すように単位面積あたりのトナー付着量と電荷量との間にも比例関係があるので、前述した二次転写出力を考慮する場合と同様の電荷量調整切り替えが可能である。

図１５は、考慮する作像条件に定着温度を含ませた場合で、用紙Ｓの用紙領域が搬送方向に３分割した場合の電荷量調整切り替え例を示す図である。また、図１６は、定着温度と電荷量との関係を示す図である。まず図１６に示すように、定着温度と電荷量は反比例の関係にあり、定着温度が高くなるに従って電荷量が減少する。例えば朝一や外気が寒いときは、定着温度は、最初が最も高く、その後、徐々に低下して行く。すなわち、用紙搬送方向の先端から後端にかけて定着温度が徐々に低下して行く。一方、トナーは樹脂でつくられていて抵抗値が温度に依存するので、定着温度が高いほど抵抗値が低くなり、その結果としてトナー層内に滞留する電荷量が少なくなる。したがって、定着温度が高くなっている用紙の先端側で電荷量が少なく、後端側に向かうに従って多くなることから、印加電流ｉ_１，ｉ_２は図１５の（ｃ）に示すようになる。これにより、定着温度に変化がない場合と同様の貼り付き力が得られる。

なお、ユーザーのマシン使用状況によっては、後処理装置１Ｄに対する給紙方向を用紙後端側に変更する場合も考えられるので、用紙領域の先端側と後端側を切り替えることができるようにしてもよい。例えば、図１１に示すように、用紙領域を２分割して、先端領域ＦＡの貼り付き力を低く、後端領域ＲＡの貼り付き力を高く設定したにも関わらず、後処理装置１Ｄに対して逆の向きでセットしてしまった場合、目的とする効果を得ることができなくなる。例えば、上述した後処理装置１Ｄのピックアップローラーの位置に、用紙の貼り付き力が高い領域（図１１の場合では後端領域ＲＡ）が来ると、複数枚の用紙が一度に取り込まれてしまう虞がある。用紙領域の先端側と後端側を切り替えることができるようにすることで、そのような虞を無くすことができる。因みに、用紙領域を３分割した場合、先端領域ＦＡと後端領域ＲＡの切り替えの他に、先端領域ＦＡ及び中間領域ＭＡと後端領域ＲＡ及び中間領域ＭＡの切り替えも勿論可能である。

１ 画像形成システム
１Ａ 給紙装置
１Ｂ 画像形成装置
１Ｃ 電荷制御装置
１Ｄ 後処理装置
４０ 画像形成部
６０ 定着部
６１ 上側定着部
６２ 下側定着部
７１，８４ 通信部
８０ 排紙センサー
８１ 第１導電性ゴムローラー
８２ 第２導電性ゴムローラー
８３ 電源
８５ 設定部
８６ 調整部
１００ 制御部
４２４ 二次転写ローラー
４２３ 支持ローラー
Ｓ 用紙
Ｓ１ 第１面
Ｓ２ 第２面

Claims (8)

1. 用紙に定着されたトナー層内の電荷量を調整する電荷制御装置であって、
   前記電荷量を所定量以下まで減少させるための前記電荷量の適正調整量を、前記用紙の作像条件に基づいて設定する設定部と、
   前記用紙上の局所的な領域では、設定された適正調整量に従って前記トナー層の電荷量を調整し、前記用紙上の残余の領域では、設定された適正調整量からずらした非適正調整量で前記トナー層の電荷量を調整する調整部と、
   を有する電荷制御装置。
2. 前記局所的な領域は、前記用紙上の外周領域の少なくとも一部分を含み、前記残余の領域は、前記用紙上の中央領域の少なくとも一部分を含む、
   請求項１に記載の電荷制御装置。
3. 前記局所的な領域は、用紙搬送方向において前記用紙の先端領域又は後端領域のうちの一方を含み、前記残余の領域は、前記先端領域又は前記後端領域のうちの他方を含む、
   請求項１に記載の電荷制御装置。
4. 前記局所的な領域は、用紙搬送方向において前記用紙の先端領域及び後端領域を含み、前記残余の領域は、前記用紙搬送方向において前記用紙の前記先端領域と前記後端領域との中間領域を含む、
   請求項１に記載の電荷制御装置。
5. 前記局所的な領域に含まれる前記先端領域又は前記後端領域は、前記電荷制御装置の後段に配置される後処理装置のピックアップローラーの位置を含む、
   請求項３又は４に記載の電荷制御装置。
6. 前記作像条件は、前記用紙上の位置ごとの、二次転写出力、定着温度及び付着トナー量のうちの少なくともいずれかを含む、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の電荷制御装置。
7. 用紙にトナー像を定着させる定着部と、
   前記定着部により前記用紙に定着されるトナー層内の電荷量を調整する請求項１〜６のいずれか１項に記載の電荷制御装置と、
   を有する画像形成装置。
8. 請求項７に記載の画像形成装置と、
   前記画像形成装置の後段に配置され、前記用紙に対して後処理を行う後処理装置と、
   を有する画像形成システム。

Images