JP4164304B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は記録材(紙等の記録媒体)上に画像を形成する画像形成装置に関するものである。
【0002】
より詳しくは、像担持体に形成されたトナー像を静電的に記録材に転写する転写回転体と、記録材に転写されたトナー像を、加熱体とフィルムとから構成される定着回転体と加圧回転体とによって形成される定着ニップ部で前記記録材上に溶融定着する定着装置と、前記定着ニップ近傍で、前記記録材の通過に合わせて該記録材にバイアスを印加する電圧印加手段とを有する画像形成装置に関する。
【0003】
【従来の技術】
従来、記録材上に画像を形成する画像形成方法として電子写真方式が広く用いられている。その一般的な方法は、光導電性物質を利用した感光体上に帯電、露光を行って電気的潜像を形成し、この潜像を着色されたトナーで現像し、紙などの記録材上に転写したあと記録材ごと加熱、加圧してトナーを記録材上に溶融固着させて定着画像を得るものである。そして、感光体上の残留トナーをクリーニングし、上述の工程を繰り返すものである。
【0004】
このような画像形成装置に使われる定着装置(定着器)として、内部に加熱源を有するローラやフィルム形状の熱定着手段と、この熱定着手段に加圧接触して定着ニップ部を形成し、記録材を搬送する弾性ローラの対が使用される。
【0005】
従来、定着装置におけるトナーオフセット問題を解決する手段として、熱定着手段の表面へシリコンオイルなどの離型剤をウエブ、パッド等により塗布したり、あるいは、オフセットしたトナーをクリーニング部材へ回収する手法がとられていた。
【0006】
しかし最近は、熱定着手段、弾性ローラのどちらか一方または双方に、バイアスを印加し、熱定着手段上へのトナーオフセットを防止する構成が普及している。すなわち、前記画像形成工程において、トナー像転写後の記録材はトナーと逆極性の電荷を帯びており、トナーは記録材上に静電的に保持されているが、この未定着トナー像の熱定着手段へのオフセットを防止するには、定着工程においてトナーを記録材に押しつける向きの電位差を発生させることが有効な手段となる。その結果、クリーニング部材が不要になり、定着装置の小型、低コスト化が図れる上、ユーザーがクリーニング部材を定期的に交換するといった手間も省けるようになる。
【0007】
定着装置にバイアスを印加する方法としては、主に次の二つの方式がある。
【0008】
A)一つは、熱定着手段側は表面にトナーと同極性の電位を誘起させ、一方、熱定着手段に圧接する弾性ローラ側は、導電性ゴムを用いたローラ芯金にダイオードを介して接地し、電極効果によりトナーと同極性の電荷を除去する方式である。
【0009】
B)もう一つは、熱定着手段側の導電性基体は接地、もしくはトナーと同極性の弱バイアスを印加し、熱定着手段に圧接する弾性ローラ側は、表面を低抵抗離型層としてトナーと逆極性のバイアスを印加する方式である。
【0010】
前者A)は、表面離型層として絶縁のフッ素樹脂を使用できるので離型性が高く汚れにくいというメリットがある反面、記録材の種類や印字率により記録材の保持する電荷が異なり、表面の電位が安定しにくいという欠点がある。また、熱定着手段表面にリークサイトがあると、吸湿した記録材の場合、記録材を伝わって転写−定着間で電流が流れるため記録材のトナー保持電荷が消失し、後方飛び散りが発生する場合がある。
【0011】
一方後者B)は、記録材の裏からトナーを保持する電荷を供給できるため、記録材および定着部材表面の電位が安定し、オフセットが発生しにくいというメリットがある。
【0012】
ところで、前記のように定着装置にバイアスを印加する場合、記録材と熱定着手段が静電吸着しやすく、記録材が保持する電荷により、熱定着手段からの分離時に剥離帯電を引き起しやすいという欠点があった。
【0013】
この記録材による剥離帯電を防止するために、表面離型層よりも芯金を接着するプライマーを導電化して熱定着手段の静電容量を大きくするといった対策が施されている。
【0014】
また、熱定着手段としてフィルムを用いた場合には、特許第3126552号の公報に記載されているように、トナー像と接する離型層および、その下のプライマ−層を低抵抗化することが提案されている。
【0015】
さらに、前記のような構成に加え、分離時に記録材の電荷を除電することが有効な手段であることが知られている。
【0016】
その方法として、記録材が定着ニップにある間はバイアスを印加して、記録材後端が定着ニップに到達するタイミングに合わせて印加バイアスをオフすることが提案されている。
【0017】
また、定着装置のニップ近傍に配置された帯電部材にバイアスを印加して、記録材がくるタイミングに合わせて、記録材の裏からトナー保持電荷を供給する方法もある。
【0018】
従来、定着装置またはそのニップ近傍に配置された電圧印加手段の出力を切り替えるタイミングは、画像書き出し信号(VSYNC信号)を基準にして決められていた。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、記録材には裁断バラツキがあり、特に長尺紙ほどその許容寸法は大きくなる。一例を挙げると、ISO216により定められた用紙寸法の許容差は、寸法が150mmを超え600mm以下である定型紙の場合には±2.0mmが許容されている。
【0020】
このように記録材の称呼寸法に対しズレが生じると、次のような不具合が発生する。
【0021】
記録材後端が定着ニップに到達するタイミングに合わせて印加バイアスをオフする装置を例に説明する。
【0022】
記録材の長さ(搬送方向長さ)が称呼寸法よりも短くなった場合には、記録材後端を除電するタイミングが遅れるため、熱定着手段としての定着ローラの表面が剥離帯電してしまう。その結果、定着ローラ一周後の記録材上の画像を乱したり、画像を剥ぎ取ってさらに定着ローラ一周後にオフセットを引き起こす、いわゆる「剥離オフセット」が発生する。
【0023】
逆に、記録材の長さが称呼寸法よりも長い場合には、記録材上の未定着トナーが溶融固着する前に、記録材裏のトナー保持電荷が消失するため、記録材後端部で「後方飛び散り」が発生してしまうという問題がある。
【0024】
また、両面プリントをおこなう場合には、記録材が1度定着装置を通過すると長さが縮むため、さらに記録材の寸法は変化することになる。
【0025】
特に、近年のように、不定形サイズの記録材を扱うことを可能にした画像形成装置では、ユーザーが画像形成装置のオペレーションパネルやパソコンから記録材サイズを入力し、その入力サイズに基づいて定着装置のバイアスタイミングが決定されるため、入力サイズと記録材の実寸法のズレが生じやすく、前記不具合が発生する可能性が高かった。
【0026】
さらに、転写ローラにより感光ドラム上のトナー像を記録材上に転写する装置では、文字の中抜けを防止するために感光ドラムよりも転写ローラの周速を早くしているため、印字条件により定着装置に送られた記録材後端の位置にズレが生じる。
【0027】
図9は、周速V1で回転駆動される感光ドラム1に対し、転写ローラ4を当接させて転写ニップ部Tを形成させ、転写ローラ4を感光ドラム1に対して周速差を設けて回転駆動させ、転写ニップ部Tに記録材19を導入して感光ドラム1面側のトナー像tを記録材19の面に静電転写させる系の概略構成図である。
【0028】
この場合、記録材19の搬送スピードV3は、感光ドラム1の周速V1と転写ローラ4の周速V2の中間になるが、感光ドラム1と記録材19の間にトナーtがあると、その摩擦力が減少するため、記録材19の搬送スピードV3は転写ローラ4の周速V2に近づく。
【0029】
その結果、感光ドラム1上の印字率が高い場合には記録材19の搬送スピードが速くなり、記録材19の長さが長いほど定着装置におけるバイアスタイミングと記録材後端のズレ量が大きくなるのである。
【0030】
以上のように、従来の方式では最適なバイアスタイミングに対し、定着装置に送られた記録材後端の位置が変動する要因が複数あり、前記画像不良を完全に防止することができなかった。
【0031】
本発明は上記のような問題点を解消すること、すなわち、定着装置の定着部材に、または定着ニップ部近傍で記録材の通過に合わせてバイアスを印加する画像形成装置において、剥離オフセットの防止と尾引き防止の両立を図り、常に高品位な画像が得られるようにすることを目的とする。
【0032】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする画像形成装置である。
【0033】
像担持体に形成されたトナー像を静電的に記録材に転写する転写回転体と、記録材に転写されたトナー像を、加熱体とフィルムとから構成される定着回転体と加圧回転体とによって形成される定着ニップ部で前記記録材上に溶融定着する定着装置と、前記定着ニップ部近傍で該定着ニップ部よりも前記記録材の搬送方向の上流側に配置され、前記記録材の通過に合わせて該記録材に前記トナー像の帯電極性とは逆極性のバイアスを印加する電圧印加手段であって、前記転写回転体によって前記記録材に前記トナー像が転写される面とは反対の面から該記録材に前記バイアスを印加する電圧印加手段とを有する画像形成装置において、
前記記録材の搬送路において、前記像担持体と前記転写回転体とによって形成される転写ニップ部と前記定着ニップ部との間の該定着ニップ部側の位置であり、かつ、前記電圧印加手段よりも該転写ニップ部側の位置に配置されて該記録材のループを検知するフラグ式センサと、
前記転写ニップ部と前記定着ニップ部の両方に記録材が挟持された状態で該記録材を搬送する場合に、前記フラグ式センサの検出結果に基づいて該記録材にループを形成するように該記録材の搬送を制御し、前記記録材の後端が前記転写ニップ部を通過した後に前記フラグ式センサの検出結果に基づいて該記録材の後端を検出する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記転写ニップ部と前記定着ニップ部とによって前記記録材が挟持されて該記録材を搬送している状態、及び、前記記録材の後端が前記転写ニップ部を通過してから前記フラグ式センサによって検出されるまでは、前記電圧印加手段によって前記記録材に前記バイアスを印加するようにし、前記フラグ式センサによって前記記録材の後端を検出したタイミングに応じて前記電圧印加手段による該記録材への前記バイアスの印加を停止することを特徴とする画像形成装置。
【0034】
【0035】
【0036】
【0037】
【0038】
【0039】
【0040】
【0041】
【0042】
【0043】
【0044】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
【0045】
〈参考例1〉
図1は本参考例1の画像形成装置の概略構成模式図である。本参考例1の画像形成装置は、自動両面装置を備えた転写方式電子写真プロセス利用のレーザービームプリンターである。なお、本レーザービームプリンターのプロセススピードVpは200mm/sである。
【0046】
(1)画像形成装置の全体的な概略構成
1は画像形成装置内に設置された、像担持体としての電子写真感光ドラムであり、その表面を一次帯電器29により均一に帯電し、露光装置28により像露光を行って、感光ドラム1の表面に静電潜像を形成する。この静電潜像は、現像器30によりトナー像として可視化される。一般に感光ドラム1の面を一次帯電器29により負極性の所定電位に一様に帯電処理し、イメージ露光と、ネガトナーを用いた反転現像とを組み合わせてトナー像を形成するものが多い。
【0047】
感光ドラム1での作像に同期して紙カセット36から記録材(紙、OHTなど)19が給紙ローラ25により取り出され、搬送ガイド34、搬送ローラ33、搬送ガイド32を経てレジストローラ対31a・13bに搬送される。
【0048】
レジストローラ対31a・13bは、記録材19が来るまで停止しており、このレジストローラ対31a・13bのニップ部Rに記録材19の先端が突き当たることにより、記録材19の斜行を補正する。
【0049】
レジストローラ対31a・13bの手前には、記録材19の搬送路内に配置されたセンサフラグ48があり、記録材19が到達したことを不図示のフォトカプラが遮光されることにより検出する。その後、レジストローラ対31a・13bは、感光ドラム1上へ画像を形成し始める書き出し信号(以下、VSYNC信号と呼ぶ)に合わせて回転を開始し、記録材19は転写ガイド14を経て感光ドラム1と転写回転体としての転写ローラ4で形成される転写ニップ部Tへと搬送される。転写ローラ4には不図示のバイアス電源からトナーの帯電極性とは逆極性の、本例ではプラスの転写バイアスが所定の制御タイミングにて印加され、これにより、感光ドラム1上に形成されたトナー像は、転写ニップ部Tで記録材19上に静電転写される。
【0050】
転写が終了した記録材19は、小径感光ドラムによる曲率分離と除電針8による静電分離の作用で、感光ドラム1の面から分離される。除電針8は、不図示のバイアス電源により転写バイアスの極性と逆の極性の電圧が印加されている。感光ドラム1から分離された記録材19は、搬送ガイド10を経て定着装置13へ搬送され、そこで未定着トナー像が定着されて固定画像となる。
【0051】
片面印字の場合には記録材19はフラッパ37により搬送ガイド38へ送られ排紙ローラ45により排紙トレイ46へ排出される。
【0052】
一方、両面印字のときは、定着を終了した記録材19は、フラッパ37により搬送ガイド39に搬送され、搬送ローラ40により一旦、搬送ガイド41方向に搬送された後、搬送ローラ40の逆回転により、記録材19が搬送ガイド42の方向へ搬送される。この工程で記録材19の表裏が反転される。
【0053】
表裏が反転した記録材19は、搬送ローラ43、搬送ガイド44を経て再び転写工程に付される。2回目の転写、定着工程が終了した記録材19は、フラッパ37により上方に搬送され、搬送ガイド38、排紙ローラ45を経て排紙トレイ46に排出される。47は機内を保護、防音する外装である。
【0054】
(2)レジストローラ対31a・13b
レジストローラ対31a・13bは、鉄、SUS等の金属上ローラ31a(φ14)と、芯金上にクロロプレンゴム、EPDM等のソリッドゴムを巻いた下ローラ31b(φ14)の対からなる。これらローラ対31a・13bで形成されるニップ部Rに記録材19を搬送して画像書き出し信号と同期をとる。レジストローラ対31a・13bの周速は、感光ドラム1の周速と同じに設定されている。
【0055】
(3)転写ローラ4
転写ローラ4は、芯金上にウレタン、EPDM、NBR等のゴムあるいはそれらを発砲させたスポンジ状の弾性層を被覆したローラφ17であり、感光ドラム1に対して所定の押圧力で当接させて所定幅の転写ニップ部Tを形成させてある。ローラ硬度40°以下(Asker−C硬度、500g荷重)のものが、転写時の文字中抜け、感光ドラム1の削れを防止する上で使用される。この弾性層にカーボンや金属微粉末を均一に分散し、体積抵抗率106〜109Ω・cmの中抵抗ローラとすることで、比較的高抵抗な記録材であっても良好な静電転写をおこなうことができる。体積抵抗率が106Ω・cmより小さくなると感光ドラム1へ過剰な電流が流れ感光ドラムへダメージを与えてしまい、逆に体積抵抗率が109Ω・cmより大きいと転写に必要な電流が不足して転写不良となる。
【0056】
したがって、転写ローラ4の抵抗値には前記最適値が存在する。このとき、転写ローラ4には芯金からその抵抗値に応じて、1kV〜6kVの適正な電圧が印加される。
【0057】
また、転写ローラ4は記録材19がOHTや厚紙等である場合に発生しやすい「中抜け」を防止するために、不図示のギヤを用いて周速(転写ローラ4の外径から計算される値)を感光ドラム1に対して105%〜120%と速く回転させている。これにより、実際の記録材搬送スピードは感光ドラム1に対して1%ほど速くなる。この記録材搬送スピードは、長尺記録材を通紙した場合でもレジストローラ対31a・13bとの間でブレなどの搬送不良が発生しない速さである。
【0058】
(4)定着装置13
本参考例1における定着装置13はヒートローラタイプの装置である。すなわち、鉄、アルミ等のパイプ芯金の上に離型性のよいフッ素樹脂10〜50μmを被覆した、第1の定着部材(熱定着手段、定着回転体)としての定着ローラ50と、鉄、アルミ等の芯金上に弾性層としてシリコンゴム、あるいはスポンジゴムを、さらにその上に導電性フッ素樹脂10〜50μmを被覆した、第2の定着部材(加圧回転体)としての加圧ローラ51を有する。加圧ローラ51は所定の圧力で定着ローラ50に当接して幅8mmの定着ニップ部Nを形成する。また、定着ローラ50は、内部に加熱源であるハロゲンヒーターHを備え、不図示の温度検出手段によりローラ表面温度が略一定になるように温調されながら回転駆動する。なお、加圧ローラ51は従動回転である。
【0059】
駆動を受ける定着ローラ50の周速は、加熱時にほぼプロセススピードVpとなるようにローラの外径、ギヤが選択される。従って、定着ニップ部Nと転写ニップ部Tとの間で記録材19が過度に引っ張られることによるブレや、逆に、記録材が撓んで印字面が他の構成部品に強く接触することはない。
【0060】
(5)定着装置13に対する電圧オン−オフ制御
定着装置13に対する電圧オン−オフ制御について図2の模式図を用いて説明する。ここで、レジストローラ対31a・31bのニップ部Rから定着装置13の定着ニップ部Nまでの記録材搬送距離をL1、センサフラグ48の位置Sから定着装置13の定着ニップ部Nまでの記録材搬送距離をL1’とした。
【0061】
定着装置13の定着ニップ部Nに未定着トナー画像を担持した記録材19が搬送され、定着画像を形成し、定着ローラ50に当接した分離爪(不図示)によりローラ50から分離される。
【0062】
本参考例1では、定着ローラ芯金を接地させ、加圧ローラ51の表面に表面抵抗が1×106Ω/□である低抵抗のPFAチューブを巻き、その非通紙部表面に給電部材を当接している。加圧ローラ51の表面には、高圧電源53から給電部材を介してトナーと逆極性のバイアス+600Vを印加している。52はバイアスのオン−オフ切り替えスイッチであり、記録材19が定着装置13に搬送されてくるタイミングに合わせて制御回路54でオン−オフ切り替え制御される。制御回路54は画像形成装置の動作を制御するCPUであり、バスライン54‘を介して信号が伝達される。
【0063】
バイアスをオンするタイミングは、VSYNC信号からレジストローラ対31a・31bが動き出すまでの時間分と記録材19がレジストローラ対31a・31bのニップ部Rから定着装置13の定着ニップ部Nまでに要する時間L1/Vp[秒]により決定される。
【0064】
次に、印加バイアスをオフするタイミングについて説明する。図3は、記録材19が定着ニップ部Nに侵入する様子を示したものである。
【0065】
(a)は時刻T=Taにおける状態を示したもので、図からわかるように、この状態では記録材後端の印字画像tは未だ定着ニップ部Nに達していない。しかし、T=Ta以後では、バイアスをオフしても「後方飛び散り」は発生しない。その理由は、図中Aで示した領域では記録材19は定着ローラ50のニップ接線に沿って搬送されるため、定着ローラ50から輻射熱を強く受け溶融するので、もはや記録材19のトナー保持電荷は必要ないのである。本参考例1の場合、前記Aの長さは8mmである。
【0066】
(b)は、T=Taから時間が進んだ時刻T=Tbにおける記録材後端位置B(定着ニップ部Nの中心から4mm排紙側)を示したものであり、記録材後端が不図示の分離爪により定着ローラ50から離れる瞬間を表している。この時刻には、記録材19の電位は十分低下し定着ローラ50上が剥離帯電しないようにしておく必要がある。
【0067】
本発明者の検討では、記録材19の電位が+200V以下であれば剥離帯電しないことがわかった。
【0068】
また、印加バイアスをオフするときには定着装置と高圧回路のインピーダンスで決る立ち下げ時定数τの分だけ電圧降下時間は遅れる。本参考例1の定着装置の時定数τは30msであった。
【0069】
従って、印加バイアスをオフする適正なタイミングは次のようになる。図4は、記録材19の電位とバイアスオフタイミングの関係を図示したものである。前述のように、T=Taより前にオフすると「後方飛び散り」が発生し、T=Tb−τ=Tb’より後にオフすると記録材19の電位が+200V以上となるため「剥離オフセット」が発生してしまう。つまり、印加バイアスをオフするタイミングは、T=TaからT=Tb’の間(図中、斜線部)という適正なタイミングが存在するのである。
【0070】
本参考例1では、図3の(a)、(b)においてAからBまでの距離が12mmあり、バイアスの立ち下げ時定数分の長さ6mm(=200mm/s×0.03s)を差し引いた6mm内でバイアスをオフすればよい。
【0071】
具体的には、記録材後端がセンサフラグ48を通過しフォトカプラの遮光が解除されるとCPU54に信号が送られ、所定のタイミング(L1’/Vp)[秒]でスイッチ52がオフ(図3の(b))される。
【0072】
従来、画像書き出し信号を基にバイアスをオフする装置では、以上の理由から印加バイアスをオフするタイミングをT=TaからT=Tb’の間となるように選択されていた。
【0073】
実際、A4横サイズの記録材に文字画像を印字して片面プリントした場合には、何ら問題なく印字できた。
【0074】
ところが、A3サイズにグラフィック画像を印字し、連続して両面プリントしたところプリント1面目のグラフィック画像に定着ローラ周期の画像飛び散りが発生した。
【0075】
これは、従来の方式では、記録材の長さが変動する次に示す要因が考慮されていなかったことが原因である。
【0076】
A.記録材の裁断バラツキ;
本実施例の場合、用紙寸法の許容差は、±2.0mmである。
【0077】
B.定着装置を1回通過することによる記録材の縮み;
高温高湿環境に十分放置した記録材を通紙した後が最も縮む。
【0078】
C.転写ローラ早回しによる紙搬送スピードの変化;
転写ローラ4は外径の製造バラツキがある。
【0079】
本参考例1では、記録材搬送スピードは転写ローラ4の外径が上限であり、かつ使用が進んだローラほど大きくなる。また、印字率が高い場合ほど記録材19と感光ドラム1の摩擦力が低下し搬送スピードが大きくなる。
【0080】
表1は、前記記録材の長さが変動する要因を、本参考例1の装置を用いて測定したものである。表1中、記録材(紙)後端が転写側にズレる場合を「遅れる」、逆に排紙側にズレる場合を「進む」と表記した。
【0081】
【表1】
【0082】
なお、前記Bの変動量は、記録材として本レーザービームプリンターで使われる最大長420mmの紙(坪量64g/m2)を用いた。
【0083】
また、前記Cの変動量は、外径中心の転写ローラ(新品)と外径上限の転写ローラ(使用品)でグラフィック画像を印字し、印字精度を比較しておこなった。
【0084】
表1に示すように、従来の画像書き出し信号を基にバイアスをオフする方式では、両面プリントをおこなうと定着装置における記録材後端位置の変動幅Δ(進む側+遅れる側)が7.5mmあり、前述のオフタイミングの適正な範囲6mm内に収まらない。
【0085】
すなわち、「後方飛び散り」と「剥離オフセット」がトレードオフの関係となり、両者を満足する解が存在しなかった。
【0086】
本参考例1では、記録材後端がレジストローラ対31a・31bの手前に設けられたセンサフラグ48を通過した際のオンオフ信号を検出して、定着装置の印加バイアスタイミングを決定するように制御した。
【0087】
その結果、表1に示す如く、前記変動要因Aの記録材の裁断バラツキや、変動要因Bの定着装置を1回通過することによる記録材の縮みが発生しても、センサフラグ48により記録材後端が検出され、そのタイミングを基準に定着装置のバイアスをオフするようにしたので、定着装置位置における紙長さの変動要因は表1に示すように1.5mmとなり「後方飛び散り」と「剥離オフセット」の両者を防止することが可能になった。
【0088】
上の例では、定型サイズを用いた場合を説明してきたが、ユーザーが不定型サイズの記録材を用い、画像形成装置へのサイズ入力を間違えた場合でも自動的に印加バイアスタイミングが補正されるので、ユーザーの手を煩わせることなく高品位な画像を提供できる。
【0089】
また、自動両面装置を備えず、手差し両面をおこなう画像形成装置でも同様の効果が得られることは言うまでもない。
【0090】
さらに、記録材の後端を検出する手段は、前記センサフラグ48に限定されるものではなく、給紙口から定着装置までの間に配置されたその他のセンサを用いることができる。たとえば、OHTと紙とを判別する光学式センサであっても良い。
【0091】
〈参考例2〉
本参考例2を図5・図6に基づいて説明する。なお、前記参考例1と同様な作用をする部品には同一符号を付し、その説明は省略する。
【0092】
本参考例2では、通紙中に転写ローラ4に印加される転写バイアスを利用して記録材後端を検出し、定着装置における印加バイアスのオフタイミングを決定するようにしたことを特徴とする。
【0093】
まず、転写ローラ4にバイアスを印加する電源系とその制御系について説明する。図5に示すように、電源系は、定電流電源59と、出力値を変更可能な定電圧電源58と電流計57を有し、これらは、切り替えスイッチ56を介して転写ローラ4の芯金に接続されている。定電流電源59には、定電流バイアスを印加しているときに電圧をモニターする電圧計60が接続されている。
【0094】
制御系は、画像形成装置の動作を制御するCPU54、およびメモリー55がバスライン54‘で接続されており、前記定電流電源59、電圧計60、定電圧電源58、および切り替えスイッチ56を制御する。
【0095】
次に、転写ローラ4に印加するバイアスのシーケンスを説明する。図6は、本参考例2における転写バイアス制御のシーケンスを示すタイミングチャートである。
【0096】
転写バイアスは、まず、通紙前の前回転で転写ローラ4に定電流電源により、10μAの定電流バイアスを印加し、そのときの電圧Vtoを電圧計でモニターする(区間A)。画像形成装置の作像準備が整うまでは、転写ローラ4にモニターした電圧Vtoを印加して回転待機する(区間B)。作像準備が終了したら、感光ドラム1上の画像に合わせてレジストローラ対31a・31bを駆動し、転写ニップ部Tに記録材19を搬送する。
【0097】
記録材19の搬送タイミングに合わせて、スイッチ56により定電圧電源58を選択し、プリント用の定電圧バイアスに切り替える(区間C)。区間Cでの転写電圧をVtとすると、Vtは、
Vt=Vt0×a+b[kV]
の式に従って決定される。ここで、a=1.0、b=1.1である。
【0098】
このとき、定電圧電源58に接続された電流計57により通紙中の電流をモニターし、バスラインを介してメモリー55に電流値が格納される。これをI1とする。
【0099】
転写電圧Vtは、記録材サイズよりも長く転写ローラ4に印加し、転写ローラ4に瞬時流れる電流I2をメモリー55に格納されたI1と比較して大きく上回った時点を記録材後端として検出する。本実施例では、I2がI1に対し150%を上回ったら記録材後端であると判断するように設定した。
【0100】
検出閾値を150%とした理由は、転写ローラ4の周方向の抵抗ムラが十分小さく、通紙中の電流変動に対し十分マージンがあり、かつ、最も抵抗の低い記録材を通紙した際の通紙中、記録材通過後の電流変化が170%であったためである。実際に、坪量64g/m2の紙を通紙したときは、I1=10μA、I2=20μAであった。
【0101】
転写電圧Vtを印加する時間は、記録材サイズよりも10mmだけ長く印加すれば記録材サイズが変動しても確実に記録材19の後端を検出できた。
【0102】
定着装置に印加したバイアスをオフするタイミングは、転写ニップ部Tの中心から定着ニップ部Nの中心の距離をL2とすると、転写ローラ4で記録材後端であると判断した時間からL2/Vp秒後にオフするように設定した。
【0103】
参考例2は、転写ニップ部Tで記録材後端を検出しているため、前記参考例1で説明した転写ローラ早回しによる記録材後端位置のズレが発生しない。したがって前記参考例1よりさらに正確に定着装置においてバイアスをオフすることができる。
【0104】
その結果、従来困難であった記録材後端部ゼロエッジ(縁なし)プリントをおこなった場合も後方飛び散りのない高品位な画像をユーザーに提供できる。
【0105】
以上は、プリント中の転写バイアスとして定電圧電源を用いて記録材への転写をおこなう場合を説明したが、転写バイアスとして定電流制御をおこない、記録材後端における電圧変化を検知するようにしても良い。
【0106】
〈実施例〉
次に、本発明の実施例について図7・図8に基づいて説明する。なお、前記参考例1と参考例2と同様の構成に関しては、同一符号を付し、その説明を省略する。
【0107】
本実施例では、オンデマンド定着を可能にしたプロセススピード100mm/sのレーザービームプリンターに適用した場合について説明する。
【0108】
図7は本実施例で用いた定着装置13の概略構成模型図である。本実施例で用いた定着装置13は、特開平4−44075〜44083、4−204980〜204984号公報等に開示の、円筒状フィルムを用いた、フィルム加熱方式、加圧用回転体駆動方式(テンションレスタイプ)のオンデマンド定着装置である。
【0109】
80は第1の定着部材(熱定着手段)としてのフィルムアセンブリ、81は第2の定着部材(加圧回転体)としての弾性加圧ローラであり、両者80・81の圧接により定着ニップ部Nを形成させている。
【0110】
フィルムアセンブリ80は、横断面略半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有するフィルムガイド部材(ステイ)83と、このフィルムガイド部材83の下面に、該部材83の長手に沿って設けた凹溝部に嵌め入れて固定して配設した、加熱体としてのセラミックヒータ84と、該ヒータ84を取り付けたフィルムガイド部材83にルーズに外嵌した、定着回転体としてのエンドレスベルト状(円筒状)の耐熱性の定着フィルム82と、フィルムガイド部材83内に挿入した補強ステイ86等からなる。
【0111】
定着フィルム82は、熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、膜厚を100μm以下、好ましくは20〜60μmであり、耐熱・強度・耐久性に優れたポリイミド・ポリアミド・PEEK・PES等の単層フィルム、あるいは前述の単層フィルムにPTFE・PFA・FEP等の離型層をコーティングした複合層フィルムである。定着フィルムの表面は、剥離オフセットを軽減するため、低抵抗化されている。
【0112】
加熱体としてのセラミックヒータ84は電力供給により発熱する加熱源としての通電発熱体84aを含み、全体に低熱容量で、電力供給により迅速に昇温する。
【0113】
加圧ローラ81は、φ25であり、鉄・アルミ等の芯金パイプ81a上に、シリコーンゴム(厚さ3mm)からなるゴム弾性層81b、更に表層に絶縁PFAチューブによる離型層81cを形成してある。
【0114】
加圧ローラ81は芯金パイプ81aの両端部を装置シャーシー(不図示)の手前側と奥側の側板間に軸受部材を介して回転自由に軸受保持させて配設してある。
【0115】
フィルムアセンブリ80は、加圧ローラ81の上側に、セラミックヒータ84側を下向きにして加圧ローラ81に並行に配置し、不図示の付勢バネにて加圧ローラ81の軸線方向に押圧附勢することで、セラミックヒータ84の下向き面を定着フィルム82を介して加圧ローラ81の弾性層に該弾性層の弾性に抗して圧接させ、加熱定着に必要な所定幅の定着ニップ部Nを形成させてある。
【0116】
加圧ローラ80は駆動系90から回転力が伝達されることにより矢印の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。加圧ローラ81の回転駆動による該加圧ローラ81の外面と定着フィルム82との、定着ニップ部Nにおける圧接摩擦力により円筒状の定着フィルム82に回転力が作用して該定着フィルム82がその内面側がセラミックヒータ84の下向き面に密着して摺動しながらフィルムガイド部材83の外回りを矢印の時計方向に従動回転状態になる。セラミックヒータ84の表面、フィルムガイド部材83にはシリコングリースが塗布され、定着フィルム82の内面との摺動性を良くしている。
【0117】
そして、不図示のヒータ駆動回路からセラミックヒータ84の通電発熱体84aに給電されることで通電発熱体84aが発熱してセラミックヒータ84が迅速に昇温する。ヒータ駆動回路はヒータ裏面側に接触させて設けたサーミスタ等の温度検知手段85で検知されるヒータ温度が所定のほぼ一定温度(定着温度)に維持されるように通電発熱体84aに対する通電を制御する。すなわちセラミックヒータ84は所定の定着温度に加熱・温調される。
【0118】
加圧ローラ81が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着フィルム82が従動回転状態になり、またセラミックヒータ84に通電がなされ、該ヒータ84が昇温して所定の温度に立ち上がり温調された状態において、定着ニップ部Nの定着フィルム82と加圧ローラ81との間に未定着トナー画像tを担持した記録材19が導入され、定着ニップ部Nにおいて記録材19のトナー画像担持面側が定着フィルム82の外面に密着して該フィルム82と一緒に定着ニップ部Nを挟持搬送されていく。87は定着ニップ部Nに記録材19をスムーズに導くためのガイド部材である。この挟持搬送過程において、セラミックヒータ84の熱が定着フィルム82を介して記録材19に付与され、記録材19上の未定着トナー画像tが記録材19上に加熱・加圧されて溶融定着される。
【0119】
定着ニップ部Nを通過した記録材19は定着フィルム82から曲率分離されて排出搬送される。
【0120】
次に、上記の定着装置13を含むレーザービームプリンターについて本発明の特徴となる部分についてその概要を説明する。図8は、本実施例の主要構成をなす転写工程、定着工程間を示したプリンター本体の模式図である。
【0121】
90は定着装置13の加圧ローラ81の回転速度を制御するモーターであり、転写ニップ部Tと定着ニップ部N間の記録材搬送路内に配置されたセンサフラグ(フラグ式センサ)49により転写ニップ部T―定着ニップ部N間の記録材搬送途中でできるループ量を検知し、モーター90をフィードバック制御する。記録材のループを検知する上記センサフラグ49は、図8のように、転写ニップ部と定着ニップ部との間の定着ニップ部側の位置であり、かつ、後述するように、定着ニップ部Nの入口側で定着ニップ部Nの近傍に配置された電圧印加手段としての帯電針77よりも転写ニップ部側の位置に配置されている。
即ち、制御手段であるCPU54は、転写ニップ部Tと定着ニップ部Nの両方に記録材19が挟持された状態で該記録材を搬送する場合に、前記センサ49の検出結果に基づいて該記録材にループを形成するようにモーター90を制御して該記録材の搬送を制御する。
【0122】
P1はループができた状態であり、P2は記録材19のスピードが速くなりループが消えた状態を示す。
【0123】
これは、加圧ローラ81で記録材19を搬送し、オンデマンド定着をおこなう系では、通紙中に加圧ローラ81が温まり膨張するため、記録材後端ほど記録材のスピードが速くなるからであり、ループが消えると記録材19が突っ張り記録材上の未定着トナー像にブレが生じる。このため、ループを制御する手段が有効となる。
【0124】
77は定着ニップ部Nの入口側で定着ニップ部Nの近傍、即ち定着ニップ部よりも記録材搬送方向上流側に配置された電圧印加手段としての帯電針であり、3μAの定電流を印加する定電流電源78とオン−オフを切り替えるスイッチ79とが接続されており、記録材19が帯電針77上を通過している間だけトナーと逆極性、即ちトナー像の帯電極性とは逆極性のバイアスを印加するように制御される。この帯電針77は、図8のように、転写ローラによって記録材19にトナー像が転写される面とは反対の面から記録材19に上記のバイアスを印加する。
【0125】
このように、定着ニップ部Nの近傍に帯電針77を設ける理由は、定着フィルム82を使用しているため、構造上定着装置にバイアスを印加するのが困難であり、記録材裏からトナー保持電荷を供給する低コストの部材が別途必要となるためである。
【0126】
また、記録材19が帯電針77上を通過している間だけバイアスを印加するのは、次の理由による。
【0127】
帯電針77の設置場所は、できるだけ記録材19に近接した場所であり、かつ記録材19が定着ニップ部Nに保持されている間、記録材19の先端から後端まで一様に電荷を供給できる場所であることから、定着ニップ部Nに近い場所が好ましい。ところが、帯電針77を定着ニップ部Nに近づけ、記録材19が存在しないときにバイアスを印加すると、帯電針77の近くにある定着フィルム82の表面がプラスに帯電し、オフセットが発生してしまう。したがって、紙間ではバイアスを印加しないように、記録材後端でオフする必要があった。
【0128】
本実施例では、ループ制御に用いるセンサフラグ49で記録材後端を検出し、帯電針77の記録材後端におけるバイアスを切り替えるようにした。センサフラグ49による記録材後端を検出は、記録材後端のセンサフラグ49の通過に伴うセンサフラグ49の復帰動作(図8の破線の姿勢から実線の姿勢への復帰動作)に基づいてなされる。
即ち、転写ニップ部Tと定着ニップ部Nとによって記録材19が挟持されて該記録材を搬送している状態では電圧印加手段である帯電針77によって該記録材にバイアスを印加(オン)するようにし、センサ49によって記録材の後端を検出したタイミングに応じて帯電針77によるバイアスの印加を停止(オフ)する。
【0129】
記録材の後端を検出する方法と制御は前記の参考例1と同じであり、その説明は省略する。
【0130】
前記のように、転写ニップ部Tから後の記録材スピードが変化する本実施例のような場合でも、センサフラグ49から定着ニップ部Nまでの距離が短いので記録材後端でバイアスを正確に切り替えることができ、記録材後端に合わせて記録材19に電荷を供給できるようになる。
【0131】
尚、本発明は、上述の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術思想内であらゆる変形が可能である。
【0132】
【0133】
加熱体84は、SUS材や金属材をヒータ基板とした平板型ヒータや異型湾曲ヒータとすることもできる。加熱体84はセラミックヒータに限られない。例えば、電磁誘導発熱部材にすることも出来る。
【0134】
加圧回転体としての加圧ローラは回動ベルト形態のものにすることもできる。
【0135】
【0136】
【0137】
画像形成装置の作像原理・プロセスは実施例の電子写真方式に限れるものではないことは勿論であり、静電記録方式、磁気記録方式、中間転写方式等の装置であってもよい。
【0138】
【0139】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、記録材の後端を検出し、その検出タイミングを基準に印加バイアスを切り替えるように制御したので、記録材による定着装置の剥離帯電や後方飛び散りがトレードオフすることを防止でき、常に高品位な画像が得られる。
【0140】
また、ユーザーが不定型サイズの記録材を用い、画像形成装置へのサイズ入力を間違えた場合でも自動的に記録材後端の印加バイアスタイミングが補正されるので、ユーザーの手を煩わせることなく高品位な画像を提供できる。
【0141】
さらに、従来困難であったゼロエッジ(縁なし)プリントをおこなった場合も記録材の全域に亘って高品位な画像が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 参考例1における画像形成装置の概略構成模型図
【図2】 参考例1における制御系の模式図
【図3】 参考例1における定着装置内の記録材の位置関係を示した図
【図4】 参考例1における加圧バイアスのタイミングチャート
【図5】 参考例2における制御系の模式図
【図6】 参考例2における転写バイアスのタイミングチャート
【図7】 実施例におけるフィルム加熱定着装置の概略構成模型図
【図8】 実施例における制御系の模式図
【図9】 従来の転写ローラ早回しを行う画像形成装置の説明図
【符号の説明】
1‥‥感光ドラム、4‥‥転写ローラ、19‥‥記録材(紙)、t‥‥トナー
、48・49‥‥センサフラグ、50‥‥定着ローラ、51‥‥加圧ローラ、5
2‥‥切り替えスイッチ、53‥‥高圧電源、54‥‥CPU[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus that forms an image on a recording material (recording medium such as paper).
[0002]
More detailsA transfer rotator that electrostatically transfers a toner image formed on the image carrier to a recording material, and a toner image transferred to the recording material, a fixing rotator composed of a heating body and a film, and a pressure rotation And fixing on the recording material at a fixing nip formed by the bodyFixing deviceAnd saidNear the fixing nip,AboveAs the recording material passesOn the recording materialVoltage application means for applying a biasWhenThe present invention relates to an image forming apparatus.
[0003]
[Prior art]
Conventionally, an electrophotographic method has been widely used as an image forming method for forming an image on a recording material. The general method is to charge and expose a photoconductor using a photoconductive substance to form an electrical latent image, develop the latent image with a colored toner, and record it on a recording material such as paper. Then, the recording material is heated and pressed together to melt and fix the toner on the recording material to obtain a fixed image. Then, the residual toner on the photoconductor is cleaned, and the above process is repeated.
[0004]
As a fixing device (fixing device) used in such an image forming apparatus, a roller having a heat source inside or a film-shaped heat fixing means, and a pressure nip contact with the heat fixing means to form a fixing nip portion, A pair of elastic rollers for conveying the recording material is used.
[0005]
Conventionally, as a means for solving the toner offset problem in the fixing device, there is a method of applying a release agent such as silicone oil to the surface of the heat fixing means by a web, a pad or the like, or collecting the offset toner on a cleaning member. It was taken.
[0006]
Recently, however, a configuration in which a bias is applied to one or both of the heat fixing unit and the elastic roller to prevent toner offset on the heat fixing unit has become widespread. In other words, in the image forming process, the recording material after the toner image transfer has a charge opposite in polarity to the toner, and the toner is electrostatically held on the recording material. In order to prevent the offset to the fixing unit, it is effective to generate a potential difference in the direction in which the toner is pressed against the recording material in the fixing step. As a result, the cleaning member becomes unnecessary, the fixing device can be reduced in size and cost, and the user can save time and effort to replace the cleaning member periodically.
[0007]
There are mainly the following two methods for applying a bias to the fixing device.
[0008]
A) One is that the heat fixing means side induces a potential of the same polarity as the toner on the surface, while the elastic roller side that is in pressure contact with the heat fixing means is a roller cored bar using conductive rubber via a diode. This is a method of grounding and removing charges having the same polarity as the toner by the electrode effect.
[0009]
B) The other is that the conductive substrate on the heat fixing means side is grounded or a weak bias having the same polarity as that of the toner is applied, and the elastic roller side that is in pressure contact with the heat fixing means has a low resistance release layer on the surface. And applying a reverse polarity bias.
[0010]
The former A) has a merit that an insulating fluororesin can be used as a surface release layer, so that it has high releasability and is difficult to get dirty, but the charge held by the recording material varies depending on the type of recording material and the printing rate, There is a drawback that the potential is difficult to stabilize. Also, if there is a leak site on the surface of the heat fixing unit, in the case of a recording material that has absorbed moisture, a current flows between the recording material and the transfer-fixing process, so the toner holding charge of the recording material disappears and back scattering occurs. There is.
[0011]
On the other hand, the latter B) has an advantage that the electric potential for holding the toner can be supplied from the back of the recording material, so that the potentials on the surfaces of the recording material and the fixing member are stabilized and offset is hardly generated.
[0012]
By the way, when a bias is applied to the fixing device as described above, the recording material and the heat fixing unit are likely to be electrostatically adsorbed, and the charge held by the recording material is liable to cause peeling charging at the time of separation from the heat fixing unit. There was a drawback.
[0013]
In order to prevent the peeling electrification due to the recording material, measures are taken such that the primer for adhering the core metal is made conductive rather than the surface release layer to increase the capacitance of the heat fixing means.
[0014]
Further, when a film is used as the heat fixing means, as described in Japanese Patent No. 3126552, the resistance of the release layer in contact with the toner image and the primer layer therebelow can be reduced. Proposed.
[0015]
Further, in addition to the above-described configuration, it is known that it is an effective means to eliminate the charge of the recording material at the time of separation.
[0016]
As a method therefor, it has been proposed to apply a bias while the recording material is in the fixing nip and to turn off the applied bias in accordance with the timing at which the trailing edge of the recording material reaches the fixing nip.
[0017]
There is also a method in which a bias is applied to a charging member disposed near the nip of the fixing device to supply toner holding charges from the back of the recording material in accordance with the timing when the recording material comes.
[0018]
Conventionally, the timing for switching the output of the fixing device or the voltage application means arranged in the vicinity of the nip is determined based on the image writing signal (VSYNC signal).
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
However, there is a cutting variation in the recording material, and the permissible dimension becomes larger especially for long paper. As an example, the tolerance of the paper size determined by ISO 216 is allowed to be ± 2.0 mm in the case of a standard paper having a size exceeding 150 mm and not more than 600 mm.
[0020]
As described above, when a deviation occurs from the nominal size of the recording material, the following problems occur.
[0021]
An apparatus that turns off the applied bias in accordance with the timing at which the trailing edge of the recording material reaches the fixing nip will be described as an example.
[0022]
When the length of the recording material (the length in the conveying direction) is shorter than the nominal size, the timing of discharging the trailing edge of the recording material is delayed, and the surface of the fixing roller as the heat fixing unit is peeled and charged. . As a result, a so-called “peeling offset” occurs in which the image on the recording material after one rotation of the fixing roller is disturbed or the image is peeled off to cause an offset after one rotation of the fixing roller.
[0023]
On the contrary, when the length of the recording material is longer than the nominal size, the toner holding charge on the back of the recording material disappears before the unfixed toner on the recording material is melted and fixed. There is a problem that "backward scatter" occurs.
[0024]
Further, in the case of performing double-sided printing, the length of the recording material is reduced once the recording material passes through the fixing device, so that the dimensions of the recording material further change.
[0025]
In particular, in recent years, in image forming apparatuses that have made it possible to handle irregular-size recording materials, the user inputs the recording material size from the operation panel of the image forming apparatus or a personal computer, and fixing is performed based on the input size. Since the bias timing of the apparatus is determined, a deviation between the input size and the actual size of the recording material is likely to occur, and there is a high possibility that the above problem will occur.
[0026]
Furthermore, in the device that transfers the toner image on the photosensitive drum onto the recording material by the transfer roller, the peripheral speed of the transfer roller is faster than that of the photosensitive drum in order to prevent missing characters. Deviation occurs at the position of the trailing edge of the recording material sent to the apparatus.
[0027]
In FIG. 9, the transfer roller 4 is brought into contact with the photosensitive drum 1 that is rotationally driven at the peripheral speed V <b> 1 to form a transfer nip portion T, and the transfer roller 4 is provided with a peripheral speed difference with respect to the photosensitive drum 1. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a system that is driven to rotate and introduces a recording material 19 into a transfer nip T and electrostatically transfers a toner image t on the surface of the photosensitive drum 1 to the surface of the recording material 19.
[0028]
In this case, the conveyance speed V3 of the recording material 19 is intermediate between the circumferential speed V1 of the photosensitive drum 1 and the circumferential speed V2 of the transfer roller 4, but if there is toner t between the photosensitive drum 1 and the recording material 19, Since the frictional force decreases, the conveyance speed V3 of the recording material 19 approaches the peripheral speed V2 of the transfer roller 4.
[0029]
As a result, when the printing rate on the photosensitive drum 1 is high, the conveyance speed of the recording material 19 is increased, and the bias timing in the fixing device and the deviation amount of the trailing edge of the recording material increase as the length of the recording material 19 increases. It is.
[0030]
As described above, in the conventional method, there are a plurality of factors that cause the position of the trailing edge of the recording material sent to the fixing device to fluctuate with respect to the optimum bias timing, and the image defect cannot be completely prevented.
[0031]
The present invention solves the above-described problems, that is, in the image forming apparatus in which a bias is applied to the fixing member of the fixing device or in the vicinity of the fixing nip portion in accordance with the passage of the recording material. The object is to achieve both tail prevention and always obtain a high-quality image.
[0032]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is an image forming apparatus having the following configuration.
[0033]
A transfer rotator that electrostatically transfers a toner image formed on the image carrier to a recording material, and a toner image transferred to the recording material, a fixing rotator composed of a heating body and a film, and a pressure rotation A fixing device for fusing and fixing on the recording material at a fixing nip portion formed by the body, and the fixing nipPartIn the vicinityIt is disposed upstream of the fixing nip portion in the conveyance direction of the recording material,In accordance with the passage of the recording material, the recording materialThe toner image has a polarity opposite to the charging polarity of the toner imageVoltage application means for applying a biasA voltage applying means for applying the bias to the recording material from a surface opposite to a surface on which the toner image is transferred to the recording material by the transfer rotator.In an image forming apparatus having
AboveRecording material transport pathInBetween the transfer nip and the fixing nip formed by the image carrier and the transfer rotatorAnd the position on the transfer nip side of the voltage applying means.A flag type sensor that is arranged on the recording medium and detects a loop of the recording material;
When transporting the recording material in a state where the recording material is sandwiched between both the transfer nip portion and the fixing nip portion,Flag expressionSensordetectionBased on the results, the conveyance of the recording material is controlled so as to form a loop in the recording material.The trailing edge of the recording material is detected based on the detection result of the flag type sensor after the trailing edge of the recording material passes through the transfer nip portion.Control means for
The control means includesBy the transfer nip portion and the fixing nip portionAboveA state in which the recording material is sandwiched and conveyedAnd the trailing edge of the recording material is detected by the flag type sensor after passing through the transfer nip portion.Until the voltage application meansAboveFor recording materialAboveA bias is applied,Flag expressionDepending on the timing at which the trailing edge of the recording material is detected by a sensor, the voltage applying meansTo the recording materialAn image forming apparatus, wherein application of a bias is stopped.
[0034]
[0035]
[0036]
[0037]
[0038]
[0039]
[0040]
[0041]
[0042]
[0043]
[0044]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0045]
<Reference Example 1>
Figure 1Reference Example 1FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the image forming apparatus.Reference Example 1The image forming apparatus is a laser beam printer using a transfer type electrophotographic process equipped with an automatic duplexer. The process speed Vp of this laser beam printer is 200 mm / s.
[0046]
(1) Overall schematic configuration of image forming apparatus
Reference numeral 1 denotes an electrophotographic photosensitive drum as an image carrier installed in the image forming apparatus. The surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged by a primary charger 29, and image exposure is performed by an exposure device 28. An electrostatic latent image is formed on the surface. This electrostatic latent image is visualized as a toner image by the developing device 30. In many cases, the surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged to a predetermined negative potential by a primary charger 29 and a toner image is formed by combining image exposure and reversal development using a negative toner.
[0047]
In synchronization with image formation on the photosensitive drum 1, a recording material (paper, OHT, etc.) 19 is taken out from the paper cassette 36 by the paper feed roller 25, and passes through the conveyance guide 34, the conveyance roller 33, and the conveyance guide 32, and the registration roller pair 31 a. -It is conveyed to 13b.
[0048]
The registration roller pair 31a and 13b are stopped until the recording material 19 arrives, and the skew of the recording material 19 is corrected by the leading end of the recording material 19 abutting against the nip portion R of the registration roller pair 31a and 13b. .
[0049]
In front of the registration roller pair 31a and 13b, there is a sensor flag 48 arranged in the conveyance path of the recording material 19, and the arrival of the recording material 19 is detected by shielding a photocoupler (not shown). Thereafter, the registration roller pair 31a and 13b starts to rotate in accordance with a writing signal (hereinafter referred to as a VSYNC signal) for starting to form an image on the photosensitive drum 1, and the recording material 19 passes through the transfer guide 14 and the photosensitive drum 1. And a transfer nip T formed by a transfer roller 4 as a transfer rotator. The transfer roller 4 is applied with a positive transfer bias having a polarity opposite to the charging polarity of the toner from a bias power source (not shown) at a predetermined control timing in this example, and thus the toner formed on the photosensitive drum 1. The image is electrostatically transferred onto the recording material 19 at the transfer nip T.
[0050]
After the transfer, the recording material 19 is separated from the surface of the photosensitive drum 1 by the action of curvature separation by the small-diameter photosensitive drum and electrostatic separation by the static elimination needle 8. The neutralizing needle 8 is applied with a voltage having a polarity opposite to the polarity of the transfer bias by a bias power source (not shown). The recording material 19 separated from the photosensitive drum 1 is conveyed to the fixing device 13 through the conveyance guide 10, where the unfixed toner image is fixed and becomes a fixed image.
[0051]
In the case of single-sided printing, the recording material 19 is sent to the conveyance guide 38 by the flapper 37 and discharged to the paper discharge tray 46 by the paper discharge roller 45.
[0052]
On the other hand, in the case of double-sided printing, the recording material 19 that has been fixed is transported to the transport guide 39 by the flapper 37, transported once in the direction of the transport guide 41 by the transport roller 40, and then reversely rotated by the transport roller 40. The recording material 19 is conveyed in the direction of the conveyance guide 42. In this process, the front and back of the recording material 19 are reversed.
[0053]
The recording material 19 whose front and back are reversed is again subjected to the transfer process through the transport roller 43 and the transport guide 44. The recording material 19 that has completed the second transfer and fixing process is conveyed upward by the flapper 37, and is discharged to the paper discharge tray 46 through the conveyance guide 38 and the paper discharge roller 45. Reference numeral 47 denotes an exterior for protecting and soundproofing the inside of the machine.
[0054]
(2) Registration roller pair 31a and 13b
The pair of registration rollers 31a and 13b includes a pair of an upper metal roller 31a (φ14) such as iron or SUS and a lower roller 31b (φ14) in which a solid rubber such as chloroprene rubber or EPDM is wound on a core metal. The recording material 19 is conveyed to the nip portion R formed by the roller pairs 31a and 13b and synchronized with the image writing signal. The peripheral speeds of the registration roller pairs 31 a and 13 b are set to be the same as the peripheral speed of the photosensitive drum 1.
[0055]
(3) Transfer roller 4
The transfer roller 4 is a roller φ17 in which a core bar is covered with a rubber such as urethane, EPDM, NBR, or a sponge-like elastic layer obtained by firing them, and is brought into contact with the photosensitive drum 1 with a predetermined pressing force. Thus, a transfer nip T having a predetermined width is formed. A roller having a roller hardness of 40 ° or less (Asker-C hardness, 500 g load) is used for preventing missing characters during transfer and scraping of the photosensitive drum 1. Carbon and metal fine powder are uniformly dispersed in this elastic layer, and the volume resistivity is 106-109By using a medium resistance roller of Ω · cm, good electrostatic transfer can be performed even with a relatively high resistance recording material. Volume resistivity is 106If it is smaller than Ω · cm, an excessive current flows to the photosensitive drum 1 and damages the photosensitive drum. Conversely, the volume resistivity is 109If it is larger than Ω · cm, the current required for transfer is insufficient, resulting in transfer failure.
[0056]
Therefore, the optimum value exists for the resistance value of the transfer roller 4. At this time, the transfer roller 4 has a resistance of 1 kV to 6 kV depending on the resistance value from the cored bar.AppropriateA large voltage is applied.
[0057]
The transfer roller 4 is calculated from the peripheral speed (calculated from the outer diameter of the transfer roller 4) using a gear (not shown) in order to prevent “collapse” that easily occurs when the recording material 19 is OHT or thick paper. ) With respect to the photosensitive drum 1 as fast as 105% to 120%. As a result, the actual recording material conveyance speed is about 1% faster than the photosensitive drum 1. This recording material conveyance speed is a speed at which a conveyance defect such as blur does not occur between the pair of registration rollers 31a and 13b even when a long recording material is passed.
[0058]
(4) Fixing device 13
Reference Example 1The fixing device 13 is a heat roller type device. That is, a fixing roller 50 as a first fixing member (thermal fixing means, fixing rotating body) in which a core metal such as iron or aluminum is coated with 10 to 50 μm of a fluorine resin having good releasability, iron, A pressure roller 51 as a second fixing member (pressure rotator) in which a silicon rubber or sponge rubber is coated as an elastic layer on a cored bar made of aluminum or the like and a conductive fluororesin 10 to 50 μm is further coated thereon. Have The pressure roller 51 contacts the fixing roller 50 with a predetermined pressure to form a fixing nip portion N having a width of 8 mm. Further, the fixing roller 50 includes a halogen heater H as a heating source therein, and is driven to rotate while the temperature of the roller surface is adjusted to be substantially constant by a temperature detection unit (not shown). The pressure roller 51 is driven rotation.
[0059]
The outer diameter and gear of the roller are selected so that the peripheral speed of the fixing roller 50 to be driven is approximately the process speed Vp when heated. Accordingly, the recording material 19 is not excessively pulled between the fixing nip portion N and the transfer nip portion T, and conversely, the recording material is not bent and the printing surface does not come into strong contact with other components. .
[0060]
(5) Voltage on / off control for the fixing device 13
The voltage on / off control for the fixing device 13 will be described with reference to the schematic diagram of FIG. Here, the recording material conveyance distance from the nip portion R of the registration roller pair 31a and 31b to the fixing nip portion N of the fixing device 13 is L1, and the recording material from the position S of the sensor flag 48 to the fixing nip portion N of the fixing device 13 is recorded. The conveyance distance was L1 ′.
[0061]
The recording material 19 carrying the unfixed toner image is conveyed to the fixing nip N of the fixing device 13 to form a fixed image, and is separated from the roller 50 by a separation claw (not shown) that contacts the fixing roller 50.
[0062]
Reference Example 1Then, the fixing roller mandrel is grounded, and the surface resistance of the surface of the pressure roller 51 is 1 × 10.6A low-resistance PFA tube of Ω / □ is wound, and a power feeding member is in contact with the surface of the non-sheet passing portion. On the surface of the pressure roller 51, a bias +600 V having a polarity opposite to that of the toner is applied from the high voltage power supply 53 through the power supply member. A bias on / off switch 52 is controlled to be switched on / off by the control circuit 54 in accordance with the timing when the recording material 19 is conveyed to the fixing device 13. The control circuit 54 is a CPU that controls the operation of the image forming apparatus, and a signal is transmitted through the bus line 54 '.
[0063]
The timing for turning on the bias is the time required from the VSYNC signal until the registration roller pair 31a / 31b starts to move and the time required for the recording material 19 from the nip R of the registration roller pair 31a / 31b to the fixing nip N of the fixing device 13. It is determined by L1 / Vp [seconds].
[0064]
Next, the timing for turning off the applied bias will be described. FIG. 3 shows how the recording material 19 enters the fixing nip portion N.
[0065]
(A) shows the state at time T = Ta. As can be seen from the drawing, the print image t at the trailing edge of the recording material has not yet reached the fixing nip N in this state. However, after T = Ta, “backward scattering” does not occur even when the bias is turned off. This is because the recording material 19 is conveyed along the nip tangent line of the fixing roller 50 in the region indicated by A in the figure, and therefore receives heat from the fixing roller 50 and melts strongly. Is not necessary.Reference Example 1In the case of A, the length of the A is 8 mm.
[0066]
(B) shows the recording material trailing edge position B (4 mm discharge side from the center of the fixing nip N) at the time T = Tb when the time has advanced from T = Ta. The moment of separation from the fixing roller 50 by the illustrated separation claw is shown. At this time, the potential of the recording material 19 needs to be sufficiently lowered so that the fixing roller 50 is not peeled and charged.
[0067]
According to the study of the present inventor, it has been found that if the potential of the recording material 19 is +200 V or less, it is not peeled and charged.
[0068]
When the applied bias is turned off, the voltage drop time is delayed by the fall time constant τ determined by the impedance of the fixing device and the high voltage circuit.Reference Example 1The fixing device has a time constant τ of 30 ms.
[0069]
Therefore, the proper timing for turning off the applied bias is as follows. FIG. 4 illustrates the relationship between the potential of the recording material 19 and the bias-off timing. As described above, when the power is turned off before T = Ta, “backward scattering” occurs. When the power is turned off after T = Tb−τ = Tb ′, the potential of the recording material 19 becomes +200 V or more, and “peeling offset” occurs. Resulting in. That is, there is an appropriate timing for turning off the applied bias between T = Ta and T = Tb ′ (shaded portion in the figure).
[0070]
Reference Example 1Then, in FIGS. 3A and 3B, the distance from A to B is 12 mm, and within 6 mm obtained by subtracting the length 6 mm (= 200 mm / s × 0.03 s) corresponding to the bias falling time constant. What is necessary is just to turn off the bias.
[0071]
Specifically, when the rear end of the recording material passes the sensor flag 48 and the light shielding of the photocoupler is released, a signal is sent to the CPU 54, and the switch 52 is turned off at a predetermined timing (L1 ′ / Vp) [seconds]. (B) of FIG. 3 is performed.
[0072]
Conventionally, in an apparatus that turns off the bias based on the image writing signal, the timing for turning off the applied bias is selected to be between T = Ta and T = Tb ′ for the above reasons.
[0073]
Actually, when a character image was printed on a recording material of A4 horizontal size and printed on one side, it could be printed without any problem.
[0074]
However, when a graphic image was printed in A3 size and double-sided printing was performed continuously, image scattering of the fixing roller period occurred in the graphic image on the first printed surface.
[0075]
This is because in the conventional method, the following factors that change the length of the recording material are not taken into consideration.
[0076]
A.Cutting variation of recording material;
In the case of the present embodiment, the tolerance of the sheet size is ± 2.0 mm.
[0077]
B.Shrinkage of the recording material by passing once through the fixing device;
It shrinks the most after passing through a recording material that has been left in a high temperature and high humidity environment.
[0078]
C.Change in paper transport speed due to fast rotation of transfer roller;
The transfer roller 4 has manufacturing variations in outer diameter.
[0079]
Reference Example 1Then, the recording material conveyance speed is increased as the outer diameter of the transfer roller 4 is the upper limit and the use of the roller is advanced. Further, the higher the printing rate, the lower the frictional force between the recording material 19 and the photosensitive drum 1 and the higher the conveyance speed.
[0080]
Table 1 shows the factors that cause the length of the recording material to vary.Reference Example 1It was measured using the apparatus. In Table 1, the case where the trailing edge of the recording material (paper) is shifted to the transfer side is expressed as “delay”, and the case where it is shifted to the paper discharge side is expressed as “advance”.
[0081]
[Table 1]
[0082]
The aboveBThe fluctuation amount of the paper is a maximum length 420 mm paper (basis weight 64 g / m) used in this laser beam printer as a recording material.2) Was used.
[0083]
Also, the aboveCThe amount of fluctuation was determined by printing a graphic image with a transfer roller (new product) at the center of the outer diameter and a transfer roller (used product) with an outer diameter upper limit, and comparing the printing accuracy.
[0084]
As shown in Table 1, in the conventional method in which the bias is turned off based on the image writing signal, the fluctuation width Δ (advancing side + delaying side) of the recording material rear end position in the fixing device is 7.5 mm when double-sided printing is performed. Yes, it does not fall within the appropriate range of 6 mm for the aforementioned off timing.
[0085]
That is, “backward scattering” and “peeling offset” are in a trade-off relationship, and there is no solution that satisfies both.
[0086]
Reference Example 1In this case, an on / off signal is detected when the trailing edge of the recording material passes through the sensor flag 48 provided in front of the registration roller pair 31a and 31b, and control is performed so as to determine the applied bias timing of the fixing device.
[0087]
As a result, as shown in Table 1, the fluctuation factorsAVariation of recording materials and factors of fluctuationBEven if the recording material shrinks due to passing through the fixing device once, the trailing edge of the recording material is detected by the sensor flag 48, and the bias of the fixing device is turned off based on the timing. As shown in Table 1, the fluctuation factor of the paper length at the apparatus position is 1.5 mm, and it is possible to prevent both “backward scattering” and “peeling offset”.
[0088]
In the above example, the case where the standard size is used has been described. However, even when the user uses an irregular size recording material and the size input to the image forming apparatus is wrong, the applied bias timing is automatically corrected. Therefore, high-quality images can be provided without bothering the user.
[0089]
It goes without saying that the same effect can be obtained even in an image forming apparatus that does not include an automatic duplexer and performs manual duplexing.
[0090]
Further, the means for detecting the trailing edge of the recording material is not limited to the sensor flag 48, and other sensors arranged between the paper feed port and the fixing device can be used. For example, an optical sensor that distinguishes between OHT and paper may be used.
[0091]
<Reference Example 2>
Reference Example 2Will be described with reference to FIGS. The aboveReference example 1Parts having the same functions as those in FIG.
[0092]
Reference Example 2In this case, the trailing edge of the recording material is detected by using the transfer bias applied to the transfer roller 4 during the sheet passing, and the off timing of the applied bias in the fixing device is determined.
[0093]
First, a power supply system for applying a bias to the transfer roller 4 and its control system will be described. As shown in FIG. 5, the power supply system includes a constant current power supply 59, a constant voltage power supply 58 that can change an output value, and an ammeter 57, which are connected to the core of the transfer roller 4 via a changeover switch 56. It is connected to the. A voltmeter 60 that monitors the voltage when a constant current bias is applied is connected to the constant current power source 59.
[0094]
The control system is connected to a CPU 54 for controlling the operation of the image forming apparatus and a memory 55 through a bus line 54 ′, and controls the constant current power supply 59, voltmeter 60, constant voltage power supply 58, and changeover switch 56. .
[0095]
Next, a sequence of bias applied to the transfer roller 4 will be described. FIG.Reference Example 26 is a timing chart showing a transfer bias control sequence in FIG.
[0096]
As for the transfer bias, first, a constant current power source of 10 μA is applied to the transfer roller 4 by a constant current power supply in the pre-rotation before passing paper, and the voltage Vto at that time is monitored with a voltmeter (section A). Until the image forming apparatus is ready for image formation, the monitored voltage Vto is applied to the transfer roller 4 to wait for rotation (section B). When the image formation preparation is completed, the registration roller pair 31a and 31b are driven in accordance with the image on the photosensitive drum 1, and the recording material 19 is conveyed to the transfer nip T.
[0097]
In accordance with the conveyance timing of the recording material 19, the constant voltage power supply 58 is selected by the switch 56 and switched to the constant voltage bias for printing (section C). If the transfer voltage in section C is Vt, Vt is
Vt = Vt0 × a + b [kV]
It is determined according to the following formula. Here, a = 1.0 and b = 1.1.
[0098]
At this time, the ammeter 57 connected to the constant voltage power source 58 monitors the current during paper passing, and the current value is stored in the memory 55 via the bus line. This is I1.
[0099]
The transfer voltage Vt is applied to the transfer roller 4 longer than the size of the recording material, and the time point when the current I2 that flows instantaneously through the transfer roller 4 greatly exceeds the value I1 stored in the memory 55 is detected as the trailing edge of the recording material. . In this embodiment, the setting is made so that the rear end of the recording material is determined when I2 exceeds 150% of I1.
[0100]
The reason why the detection threshold is set to 150% is that the resistance unevenness in the circumferential direction of the transfer roller 4 is sufficiently small, there is a sufficient margin with respect to the current fluctuation during paper feeding, and the recording material having the lowest resistance is passed. This is because the change in current after passing through the recording material was 170% during paper passing. Actually, basis weight 64g / m2When I paper was passed, I1 = 10 μA and I2 = 20 μA.
[0101]
If the transfer voltage Vt is applied for 10 mm longer than the recording material size, the trailing edge of the recording material 19 can be reliably detected even if the recording material size varies.
[0102]
The timing at which the bias applied to the fixing device is turned off is L2 / Vp from the time when the transfer roller 4 determines that it is the trailing edge of the recording material, where L2 is the distance from the center of the transfer nip T to the center of the fixing nip N. Set to turn off in seconds.
[0103]
Reference example 2Has detected the trailing edge of the recording material at the transfer nip portion T.Reference example 1The deviation of the rear end position of the recording material due to the rapid rotation of the transfer roller described in the above does not occur. ThereforeReference example 1The bias can be turned off more accurately in the fixing device.
[0104]
As a result, it is possible to provide the user with a high-quality image without back scattering even when the trailing edge zero edge (edgeless) printing, which has been difficult in the past, is performed.
[0105]
The above describes the case where transfer to a recording material is performed using a constant voltage power source as a transfer bias during printing. However, constant current control is performed as the transfer bias to detect a voltage change at the trailing edge of the recording material. Also good.
[0106]
<Example>
Next, the present inventionExamples ofWill be described with reference to FIGS. The aboveReference example 1WhenReference example 2The same components as those in FIG.
[0107]
In this embodiment, a case where the present invention is applied to a laser beam printer having a process speed of 100 mm / s that enables on-demand fixing will be described.
[0108]
FIG. 7 is a schematic configuration model diagram of the fixing device 13 used in this embodiment. The fixing device 13 used in the present embodiment is a film heating method using a cylindrical film and a rotating body driving method for pressurization (tension) disclosed in JP-A-4-44075 to 44083 and 4-204800 to 204984. Less type) on-demand fixing device.
[0109]
Reference numeral 80 is a film assembly as a first fixing member (thermal fixing means), and 81 is an elastic pressure roller as a second fixing member (pressure rotating member). Is formed.
[0110]
The film assembly 80 includes a heat resistant and rigid film guide member (stay) 83 having a substantially semicircular arc shape in cross section, and a groove portion provided on the lower surface of the film guide member 83 along the length of the member 83. An endless belt-like (cylindrical) shape as a fixing rotating body loosely fitted around a ceramic heater 84 as a heating body and a film guide member 83 to which the heater 84 is attached. A heat-resistant fixing film 82 and a reinforcing stay 86 inserted into the film guide member 83 are included.
[0111]
The fixing film 82 has a film thickness of 100 μm or less, preferably 20 to 60 μm in order to reduce the heat capacity and improve the quick start property, and has excellent heat resistance, strength, durability, polyimide, polyamide, PEEK, PES, etc. Or a composite layer film in which a release layer such as PTFE, PFA, or FEP is coated on the above-described single layer film. The surface of the fixing film has a low resistance in order to reduce peeling offset.
[0112]
The ceramic heater 84 as a heating element includes an energization heating element 84a as a heating source that generates heat by power supply, and has a low heat capacity as a whole, and quickly rises in temperature by power supply.
[0113]
The pressure roller 81 has a diameter of 25, and a rubber elastic layer 81b made of silicone rubber (thickness 3 mm) is formed on a core metal pipe 81a made of iron or aluminum, and a release layer 81c made of an insulating PFA tube is formed on the surface layer. It is.
[0114]
The pressure roller 81 is disposed such that both ends of the cored bar pipe 81a are rotatably supported by bearings between side plates on the front side and the back side of the apparatus chassis (not shown) via a bearing member.
[0115]
The film assembly 80 is disposed on the upper side of the pressure roller 81 and parallel to the pressure roller 81 with the ceramic heater 84 facing downward, and is pressed in the axial direction of the pressure roller 81 by a biasing spring (not shown). Thus, the downward surface of the ceramic heater 84 is brought into pressure contact with the elastic layer of the pressure roller 81 through the fixing film 82 against the elasticity of the elastic layer, and a fixing nip portion N having a predetermined width necessary for heat fixing is formed. It is formed.
[0116]
The pressure roller 80 is rotationally driven in a counterclockwise direction indicated by an arrow at a predetermined peripheral speed when a rotational force is transmitted from the drive system 90. A rotational force acts on the cylindrical fixing film 82 by the pressure frictional force at the fixing nip N between the outer surface of the pressure roller 81 and the fixing film 82 by the rotational driving of the pressure roller 81, and the fixing film 82 While the inner surface is in close contact with the downward surface of the ceramic heater 84 and slides, the outer periphery of the film guide member 83 is rotated in the clockwise direction indicated by the arrow. Silicon grease is applied to the surface of the ceramic heater 84 and the film guide member 83 to improve slidability with the inner surface of the fixing film 82.
[0117]
Then, power is supplied from the heater drive circuit (not shown) to the energizing heating element 84a of the ceramic heater 84, so that the energizing heating element 84a generates heat and the ceramic heater 84 is quickly heated. The heater drive circuit controls energization to the energization heating element 84a so that the heater temperature detected by the temperature detection means 85 such as a thermistor provided in contact with the heater back surface is maintained at a predetermined substantially constant temperature (fixing temperature). To do. That is, the ceramic heater 84 is heated and adjusted to a predetermined fixing temperature.
[0118]
The pressure roller 81 is driven to rotate, and accordingly, the cylindrical fixing film 82 is driven and rotated, and the ceramic heater 84 is energized. The heater 84 is heated to rise to a predetermined temperature, and the temperature is adjusted. In this state, the recording material 19 carrying the unfixed toner image t is introduced between the fixing film 82 and the pressure roller 81 in the fixing nip N, and the toner image carrying surface side of the recording material 19 is located in the fixing nip N. The fixing nip portion N is brought into close contact with the outer surface of the fixing film 82 and conveyed together with the film 82. Reference numeral 87 denotes a guide member for smoothly guiding the recording material 19 to the fixing nip portion N. In this nipping and conveying process, the heat of the ceramic heater 84 is applied to the recording material 19 through the fixing film 82, and the unfixed toner image t on the recording material 19 is heated and pressurized on the recording material 19 to be melted and fixed. The
[0119]
The recording material 19 that has passed through the fixing nip N is separated from the fixing film 82 by the curvature, and is discharged and conveyed.
[0120]
Next, an outline of a part that characterizes the present invention will be described for a laser beam printer including the fixing device 13 described above. FIG. 8 is a schematic diagram of the printer main body showing between the transfer process and the fixing process, which are the main components of the present embodiment.
[0121]
Reference numeral 90 denotes a motor for controlling the rotational speed of the pressure roller 81 of the fixing device 13, and a sensor flag (in the recording material conveyance path between the transfer nip T and the fixing nip N) (Flag expressionA sensor 49 detects a loop amount formed during the conveyance of the recording material between the transfer nip portion T and the fixing nip portion N, and feedback-controls the motor 90.The sensor flag 49 for detecting the loop of the recording material is a position on the fixing nip portion side between the transfer nip portion and the fixing nip portion as shown in FIG. 8, and the fixing nip portion N as will be described later. Is disposed at a position closer to the transfer nip portion than the charging needle 77 as a voltage applying means disposed near the fixing nip portion N on the inlet side of the toner.
That is, when the recording material 19 is conveyed while the recording material 19 is sandwiched between both the transfer nip portion T and the fixing nip portion N, the CPU 54 serving as the control means performs the sensor 49.detectionBased on the result, the motor 90 is controlled so as to form a loop in the recording material to control the conveyance of the recording material.
[0122]
P1 is a state where a loop is formed, and P2 is a state where the speed of the recording material 19 is increased and the loop disappears.
[0123]
This is because, in a system in which the recording material 19 is conveyed by the pressure roller 81 and on-demand fixing is performed, the pressure roller 81 is heated and expands while the paper is being passed, so that the speed of the recording material increases at the rear end of the recording material. When the loop disappears, the recording material 19 is stretched and the unfixed toner image on the recording material is blurred. For this reason, a means for controlling the loop is effective.
[0124]
77 is an entrance side of the fixing nip portion N and is near the fixing nip portion N.That is, upstream of the fixing nip in the recording material conveyance directionIs a charging needle as a voltage applying means, connected to a constant current power supply 78 for applying a constant current of 3 μA and a switch 79 for switching on and off, and the recording material 19 passes over the charging needle 77. Reverse polarity with toner only duringThat is, the polarity opposite to the charging polarity of the toner imageThe bias is controlled to be applied.As shown in FIG. 8, the charging needle 77 applies the bias to the recording material 19 from the surface opposite to the surface on which the toner image is transferred to the recording material 19 by the transfer roller.
[0125]
As described above, the reason why the charging needle 77 is provided in the vicinity of the fixing nip portion N is that it is difficult to apply a bias to the fixing device because of the use of the fixing film 82, and the toner is held from the back side of the recording material. This is because a low-cost member for supplying electric charge is required separately.
[0126]
The reason why the bias is applied only while the recording material 19 passes over the charging needle 77 is as follows.
[0127]
The charging needle 77 is installed as close to the recording material 19 as possible, and while the recording material 19 is held in the fixing nip portion N, the charge is uniformly supplied from the front end to the rear end of the recording material 19. Since it is a place that can be formed, a place near the fixing nip N is preferable. However, if the charging needle 77 is brought close to the fixing nip portion N and a bias is applied when the recording material 19 is not present, the surface of the fixing film 82 near the charging needle 77 is positively charged and an offset occurs. . Therefore, it is necessary to turn off at the trailing edge of the recording material so that a bias is not applied between the sheets.
[0128]
In this embodiment, the trailing edge of the recording material is detected by the sensor flag 49 used for loop control, and the bias at the trailing edge of the recording material of the charging needle 77 is switched.The detection of the trailing edge of the recording material by the sensor flag 49 is performed based on the return operation of the sensor flag 49 (returning operation from the broken line posture to the solid line posture in FIG. 8) accompanying the passage of the sensor flag 49 at the trailing edge of the recording material. The
That is, in a state where the recording material 19 is nipped by the transfer nip portion T and the fixing nip portion N and the recording material is conveyed, a bias is applied (turned on) to the recording material by the charging needle 77 which is a voltage applying means. Thus, the application of the bias by the charging needle 77 is stopped (turned off) in accordance with the timing at which the rear end of the recording material is detected by the sensor 49.
[0129]
The method and control for detecting the trailing edge of the recording material are described above.Reference example 1The description is omitted.
[0130]
As described above, even in the case of the present embodiment in which the recording material speed after the transfer nip T changes, the distance from the sensor flag 49 to the fixing nip N is short, so that the bias is accurately applied at the trailing edge of the recording material. The charge can be supplied to the recording material 19 in accordance with the rear end of the recording material.
[0131]
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment at all, and various deformation | transformation are possible within the technical thought of this invention.
[0132]
[0133]
AdditionThe heating element 84 may be a flat plate heater or an irregular curve heater using a SUS material or a metal material as a heater substrate. The heating element 84 is not limited to a ceramic heater. For example, an electromagnetic induction heating member can be used.
[0134]
AdditionThe pressure roller as the pressure rotator may be in the form of a rotating belt.
[0135]
[0136]
[0137]
PictureThe image forming principle and process of the image forming apparatus are not limited to the electrophotographic system of the embodiment, but may be an apparatus such as an electrostatic recording system, a magnetic recording system, and an intermediate transfer system.
[0138]
[0139]
【The invention's effect】
As explained above, according to the present invention,,RecordThe rear end of the recording material is detected and the applied bias is switched based on the detection timing, so that it is possible to prevent trade-off between the peeling charging and back scattering of the fixing device due to the recording material, and a high-quality image at all times. Is obtained.
[0140]
In addition, even if the user uses an irregular size recording material and the size input to the image forming apparatus is wrong, the applied bias timing at the trailing edge of the recording material is automatically corrected, so that the user's hand is not troubled. High quality images can be provided.
[0141]
Further, even when zero edge (edgeless) printing, which has been difficult in the past, is performed, a high-quality image can be obtained over the entire area of the recording material.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]Reference example 1Schematic configuration model diagram of image forming apparatus
[Figure 2]Reference example 1Schematic diagram of the control system
[Fig. 3]Reference example 1Showing the positional relationship of the recording material in the fixing device
[Fig. 4]Reference example 1Pressure bias timing chart
[Figure 5]Reference example 2Schematic diagram of the control system
[Fig. 6]Reference example 2Transfer bias timing chart
[Fig. 7]FruitSchematic schematic diagram of film heating and fixing device in examples
[Fig. 8]FruitSchematic diagram of the control system in the example
FIG. 9 is an explanatory diagram of a conventional image forming apparatus that performs fast rotation of a transfer roller.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photosensitive drum, 4 ... Transfer roller, 19 ... Recording material (paper), t ... Toner
48 · 49 Sensor flag 50 Fixing roller 51 Pressure roller 5
2 ... changeover switch, 53 ... high voltage power supply, 54 ... CPU
Claims (1)
前記記録材の搬送路において、前記像担持体と前記転写回転体とによって形成される転写ニップ部と前記定着ニップ部との間の該定着ニップ部側の位置であり、かつ、前記電圧印加手段よりも該転写ニップ部側の位置に配置されて該記録材のループを検知するフラグ式センサと、
前記転写ニップ部と前記定着ニップ部の両方に記録材が挟持された状態で該記録材を搬送する場合に、前記フラグ式センサの検出結果に基づいて該記録材にループを形成するように該記録材の搬送を制御し、前記記録材の後端が前記転写ニップ部を通過した後に前記フラグ式センサの検出結果に基づいて該記録材の後端を検出する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記転写ニップ部と前記定着ニップ部とによって前記記録材が挟持されて該記録材を搬送している状態、及び、前記記録材の後端が前記転写ニップ部を通過してから前記フラグ式センサによって検出されるまでは、前記電圧印加手段によって前記記録材に前記バイアスを印加するようにし、前記フラグ式センサによって前記記録材の後端を検出したタイミングに応じて前記電圧印加手段による該記録材への前記バイアスの印加を停止することを特徴とする画像形成装置。A transfer rotator that electrostatically transfers a toner image formed on the image carrier to a recording material, and a toner image transferred to the recording material, a fixing rotator composed of a heating body and a film, and a pressure rotation A fixing device that melts and fixes the recording material on the recording material at a fixing nip portion formed by a body, and is disposed upstream of the fixing nip portion in the conveyance direction of the recording material in the vicinity of the fixing nip portion. Voltage applying means for applying a bias having a polarity opposite to the charging polarity of the toner image to the recording material in accordance with the passage of the toner image, and a surface on which the toner image is transferred to the recording material by the transfer rotator. In an image forming apparatus having a voltage applying means for applying the bias to the recording material from the opposite surface ,
In the transport path of the recording medium, the position of the fixing nip portion between the image bearing member and the transferring member transferring nip portion formed by the said fixing nip, and said voltage applying means A flag type sensor that is arranged at a position closer to the transfer nip than the recording material and detects a loop of the recording material;
When the recording material is conveyed in a state where the recording material is sandwiched between the transfer nip portion and the fixing nip portion, a loop is formed on the recording material based on the detection result of the flag type sensor. Control means for controlling conveyance of the recording material, and detecting the trailing edge of the recording material based on the detection result of the flag type sensor after the trailing edge of the recording material has passed through the transfer nip portion ,
Wherein, the state in which the recording material is nipped and conveyed to the recording material, and the rear end of the recording material passes through the transfer nip and the transfer nip portion by said fixing nip from until detected by the flag sensor is so as to apply the bias to the recording medium by said voltage applying means, said voltage application in accordance with the timing of detecting the trailing edge of the recording material by the flag sensor image forming apparatus characterized by stopping the application of the bias to that by the means the recording material.
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