JP4230821B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に使用される転写材分離機構を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、トナー像転写後の転写材を感光体ドラムから分離させる機構として、分離針及び分離爪を有するものが知られている（例えば文献番号１参照）。これは、トナー像を転写材に転写する際に搬送されてくる転写材には、感光体ドラムとは反対側からトナーを静電気的に引き寄せるための電荷を加えており、そのため、転写材は感光体ドラムと静電気的に引き合って搬送されるため、この転写材を搬送路の下流側に位置するトナーを転写材に定着するための定着手段に搬送させるために静電気的及び機械的に分離させるためのものである。
【０００３】
具体的には、感光体表面にその端部が当接し、転写材のトナーを保持した面側から転写材を感光体から分離するための分離爪により機械的に分離するが、この分離の際に、静電気を帯びて引き寄せ合っている感光体ドラムから転写材を引き剥がす際に生じる放電を効果的に防止するため、転写の終了した転写材から電荷を除去するための分離針（除電針）が設けられているものである。
この分離爪は、感光体の長手方向に沿って所定間隔で複数個設けられており、また分離針も搬送される転写材の幅方向に沿って列状に配置されている。そしてこの分離針には転写材に蓄積した電荷を効果的に除去するため、所定の交流電荷を積極的に印加するものも知られている（文献番号２）。
【０００４】
【文献番号１】
特開平７−１０４５８４号公報
【文献番号２】
特開２０００−３０８１号公報
【０００５】
上述した公知例においても良好な転写特性や分離特性を確保できるものの、時として定着ローラに溶融したトナーがオフセット（融着）するという問題が発生することもあった。この背景として、本発明者等は以下の理由を考えている。すなわち、比較的帯電量の小さい一成分トナーを用いたシステムを使用した場合には、転写材上における一成分トナーの静電気的な付着力が小さくなるため、分離のために積極的に電荷を加えた場合、一成分トナーと転写材との静電気的な付着力は一層小さくなってしまう。また感光体としてアモルファスシリコンを使用する場合には、感光体表面を帯電させるための放電電流値を有機感光体（ＯＰＣ）よりも大きくしなければ、十分な電荷を保持することができないため、分離の際に印加する放電電流値も大きくなってしまう。この場合、この大きな放電電流値により、転写材の分離性能は改善されるものの、転写材とトナーとの静電気的な吸引力は一層小さくなり、一成分トナーの場合には更に小さなものとなってしまう。
その結果、この状態で転写材に分離電荷を印加した状態で転写領域の下流側にある定着装置に突入すると、転写材と静電気的な付着力の小さいトナーは定着ローラによる溶融時に定着ローラへのオフセット（融着）が生じやすい傾向を示すものと考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した問題点を解決するためのものであり、分離手段として分離針を使用して分離電荷を付与する場合にも、定着時に使用するトナーの定着ローラへのオフセット現象を生じない画像形成装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための請求項１記載の発明は、画像形成装置として加熱ローラおよび加圧ローラ間にニップ部が形成された一対のローラ対を備えた定着手段と、潜像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、転写手段を通過し定着手段に搬送される転写材の背面から所定電圧を印加して転写材を潜像担持体表面から分離もしくは分離を補助するための分離手段と、搬送される転写材の先端が上記定着手段のニップ部に突入する前に前記分離手段へ供給する分離電圧の印加を中止する分離電圧制御手段とを備えたことを特徴とするものであり、画像形成装置は、転写材の搬送面に対して上記分離手段と対峙する位置関係で上記潜像担持体表面にその先端部を当接させた分離爪を潜像担持体の長手方向に亘って複数個有しており、上記分離手段は先端部が尖った複数の針部を列状に配置した分離針であり、複数の針部のうち上記分離爪と対峙する位置関係の針部が除去されていることを特徴とするものである。
【０００８】
この請求項１記載の発明によれば、分離のための分離電荷を注入するが、分離電圧制御手段により転写材の先端が上記定着手段のニップ部に突入する前に分離針手段へ供給する分離電圧の印加を中止することで、オフセット現象を有効に防止できるのである。つまり前述した本発明者等の理論に基き、分離電荷の注入により転写材とトナーとの静電気的な吸着力が弱くなった状態で、転写材の下流側が依然として転写領域に位置し分離電荷が注入されている場合には、転写材を通じて定着ローラへの電荷の注入が生じ、この電荷の注入によりオフセットが生じるが、転写材の先端部が定着ローラ対のニップに突入した場合に、分離電荷の注入を中止すればこうしたオフセットを防止できることを突き止めたものである。
また、感光体ドラムを転写材とを機械的に分離するための分離爪を設けている場合には分離はより円滑なものとすることができる。
【０００９】
なお、この場合、既に転写材の先端は定着ローラ対にニップされ、搬送力が付与されているため、分離電荷の中止しても転写領域で感光体と静電気的に吸着した用紙も問題なく搬送できるのである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。
図１に、本発明に係る画像形成装置の一例を示す。同図に示す画像形成装置は、リーダ部（画像読取り部）とプリント部（印字部）とを備えた複写機であり、同図はその概略構成を示す縦断面図である。
まず、図１に基づいて、複写機１０の全体構成を説明する。
【００１１】
同図に示す複写機１０は、全体の枠組みを構成する複写機本体１１を備えており、複写機本体１１の上部には原稿Ｄ１，Ｄ２の画像面（画像情報）Ｇを読み取るリーダ部１２が配設され、また下部にはリーダ部１２で読み取った画像情報に応じて紙等の転写材Ｐ上にトナー像を形成するプリント部１３が配設されている。
【００１２】
このうち前者のリーダ部１２は、原稿Ｄ１がその画像面Ｇを下向きにして載置される透明な原稿台１４と、原稿Ｄ１の画像面Ｇを原稿台１３の上面に密着させる開閉自在な原稿押圧板１５と、原稿台１４上の原稿Ｄ１の画像面Ｇに下方から光を照射する光源１６及び第１の反射ミラー１７を有する走査ユニット１８と、第１の反射ミラー１７からの反射光をさらに反射させる第２、第３の反射ミラー２０，２１と、第３の反射ミラー２１からの光を結像するレンズアレイ２２と、レンズアレイ２２からの光が入射されるＣＣＤ２３と、を備えている。上述の走査ユニット１８は、図１に示すホームポジションＨＰから右方に移動しながら、光源１６によって原稿Ｄ１の画像面Ｇを走査し、走査終了後にはホームポジションＨＰに復帰するように構成されている。以上は、原稿Ｄ１を固定し、かつ走査ユニット１８を移動させて画像面Ｇを読み取る、いわゆる固定読みを行うための構成である。
【００１３】
リーダ部１２は、その外に、原稿Ｄ２を移動させ、走査ユニット１８を固定して原稿面Ｇを読み取る、いわゆる流し読みを行うための原稿自動送り機構２４も備えている。原稿自動送り機構２４は、原稿Ｄ２の先端側を下方から支持する給紙台２５と、給紙台２５上の原稿Ｄ２をホームポジションＨＰに配置されている走査ユニット１８に向けて左方に搬送する給紙ローラ対２６と、走査ユニット１８で読み取った原稿Ｄ２を走査ユニット１８から左方に搬出する排紙ローラ対２７とを備えている。原稿自動送り機構２４は、上述の給紙ローラ対２６及び排紙ローラ対２７によって原稿Ｄ２を図１中の左方に向けて搬送し、原稿Ｄ２の読み取り後、原稿排紙トレイ２８へ排紙される
【００１４】
なお、上述の固定読みと流し読みとの使いわけは、例えば、製本されている書籍等の原稿Ｄ１は原稿台１４上に載置して固定読みを行う一方、カットシート状の原稿Ｄ２は、給紙台２５上に載せて流し読みを行う。
【００１５】
プリント部１３は、図１中の左側の上下方向ほぼ中央に配置された、静電潜像担持体（被帯電体）としての円筒状の感光体（以下「感光体ドラム」という。）３０を備えている。感光体ドラム３０は、複写機本体１１によって矢印方向（同図中の時計回り）に回転可能に支持されており、その周囲には回転方向に沿ってほぼ順に、一次帯電器（帯電手段）３１、露光器（露光手段）３２、現像器（現像手段）３３、転写帯電器（転写手段）３４、クリーニング器３５が配設されている。また、画像形成対象となる紙等の転写材Ｐの搬送経路３６（図１中では２点鎖線で図示）に沿って、その上流側から下流側にかけて（図１ではほぼ下方から上方にかけて）、給紙カセット３７、給紙ローラ３８、搬送ローラ対４０、レジストローラ対４１、搬送ガイド４２、定着器（定着手段）４３、排紙ローラ対４４、排紙トレイ４５が配設されている。
【００１６】
このうち感光体ドラム３０は、例えば、アルミニウム等の導電性ドラム基体の外周面に、ＯＰＣ（有機光半導体）やアモルファスシリコン等の感光層を設けて構成される。感光体ドラム３０は、駆動手段（図示せず）によって矢印方向に所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動される。
【００１７】
一次帯電器３１としては、本実施の形態においては、スコロトロン方式のコロナ帯電器が使用されている。一次帯電器３１は、帯電バイアス印加電源（図示せず）によって帯電バイアスが印加されることにより、感光体ドラム３０表面を所定の極性・電位に均一に帯電するようになっている。
【００１８】
露光器３２は、レーザ発振器、ポリゴンミラー等（いずれも図示せず）を有しており、感光体ドラム３０表面に静電潜像を形成するものである。前述のリーダ部１２によって読み込まれた原稿Ｄ１（又はＤ２）の画像情報は、プリント部１３に設けられた画像処理部（図示せず）によってＡ／Ｄ変換、濃度補正、シェーディング補正等の適宜な処理が施された後、画像信号としてレーザ発振器に入力される。レーザ発振器は、この画像信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ制御されるレーザ光により、ポリゴンミラー等を介して帯電後の感光体ドラム３０表面を露光し、露光部分の電荷を除去して静電潜像を形成するようになっている。
【００１９】
現像器３３は、現像剤を収納する現像容器４６と、表面に担持した現像剤を矢印方向（反時計回り）に回転することで、感光体ドラム３０表面に対向する現像位置に搬送する現像ローラ４７とを有している。現像ローラ４７には、現像バイアス印加電源（図示せず）によって現像バイアスが印加され、これにより現像剤中のトナーが感光体ドラム３０表面の静電潜像に付着され、この静電潜像をトナー像として現像するようになっている。
【００２０】
転写帯電器３４は、感光体ドラム３０表面に対向するように配設されたローラ状の部材によって形成されている。転写帯電器３４は、転写バイアス印加電源（図示せず）によって、感光体ドラム３０上のトナー像と逆極性の転写バイアスが印加され、これにより、転写材Ｐ表面に感光体ドラム３０上のトナー像を転写するものである。ここで、トナー像が転写される転写材Ｐは、給紙カセット３７に収納されていたものが、給紙ローラ３８によって給紙され、搬送ローラ対４０によって搬送されて、レジストローラ対４１により一旦停止され、その後、感光体ドラム３０上のトナー像とタイミングを合わせるようにしてレジストローラ対４１から送り出されるようになっている。
なお、転写が完了した転写材Ｐは、分離手段としての分離針７０の針状電極部から放電される電荷が注入されて、感光体ドラム３０との静電気的吸着力が弱められる。
【００２１】
クリーニング器３５は、上述の転写時に、転写材Ｐに転写されないで感光体ドラム３０表面に残った残留トナーを除去すべく感光体ドラム３０表面に当接されたクリーニングブレード４８を有している。
そしてクリーニング器３５の下面側（搬送路側）には、転写材Ｐの搬送面に対して分離針７０と対峙する位置関係で複数の分離爪６０が感光体ドラムの長手方向に亘って所定間隔で配置されている。そしてその先端部６０ａは、感光体ドラム３０表面に当接している。
なお、分離爪６０の感光体ドラム３０表面と当接している先端部６０ａは、転写材Ｐの搬送方向にみて分離針７０の幾分下流側に位置つけられている。
そして上述したように、分離針７０により感光体ドラム３０との静電気的吸着力が弱められた転写材Ｐは、分離爪６０により機械的に分離されて、搬送方向下流側へ送り出されるようになっている。一方、感光体ドラム３０上に転写されることなく残ったトナー（残留トナー）はクリーニング器３５にて回収されるようになっている。
【００２２】
上述の転写帯電器３４の下流側には、トナー像転写後の転写材Ｐを定着器４３に導く搬送ガイド４２が配設されている。
【００２３】
定着器４３は、内側に配設されたヒータ５０によって加熱される定着ローラ５１と、この定着ローラ５１に転写材Ｐを押し付ける加圧ローラ５２とを有しており、表面に未定着トナー像を担持して搬送されてきた転写材Ｐを加熱・加圧して転写材Ｐ表面にトナー像を定着するようになっている。
【００２４】
排紙ローラ対４４は、トナー像定着後の転写材Ｐを、完成品として、排紙トレイ４５上に排出するものである。
【００２５】
以上説明したような構成の複写機１０において、画像形成並びに転写、分離制御について図１、図２並びに図３を参照して説明する。
まず、画像形成に際し、スタートボタンが押されると、この複写機の画像形成動作を制御するＣＰＵが画像形成を指示する。すなわち感光体ドラム３０は、ＣＰＵの指示に基いて駆動手段によって矢印方向に回転駆動され、その表面が、一次帯電器３１によって、所定の極性・電位に均一に帯電される。帯電後の感光体ドラム３０表面は、リーダ部１２が読み取った原稿Ｄ１（又はＤ２）の画像情報に応じて動作する露光器３２からのレーザ光の照射により画像情報に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器３３によってトナーが付着され、トナー像として現像される。こうして感光体ドラム３０表面に形成されたトナー像は、ＣＰＵからの給紙制御に基いてレジストローラ対４１等により所定のタイミングで搬送されてきた転写材Ｐに対し、転写帯電器３４に転写バイアスを印加することで、転写材Ｐ表面に転写される。トナー像転写後の感光体ドラム３０は、表面に残った残留トナーがクリーニング器３５によって除去され、次の画像形成に供される。一方、トナー像転写後の転写材Ｐは、分離手段としての分離針７０に分離電位印加手段から供給された分離電位により放電が開始され、転写材Ｐに分離電荷が注入される。こうして転写材Ｐと感光体ドラム３０の静電気的な吸着力が弱められ、さらにはクリーニング器３５の下部に設けられ、その先端６０ａが感光体ドラム３０に当接した分離爪６０により分離が機械的に行われる。そして、搬送ガイド４２に沿って定着器４３に搬送され、ここで加熱・加圧を受けて表面にトナー像が定着される。
【００２６】
このとき、レジストローラ対４１の転写材Ｐの再給紙指令に基いて作動したタイマー手段（Ｔ）により、転写材Ｐが定着ローラ対５１のニップ位置まで搬送される時間を計測し、転写材Ｐの先端が定着ローラのニップ位置Ｎ２に到達する直前に分離電位印加手段から分離針７０への分離電位の供給を停止させる。
そして、転写材Ｐの先端が定着ローラ対５１にニップされた後は、転写材Ｐはこの定着ローラ対５１により搬送されることとなる。このとき分離電位の印加は行われず、分離爪６０の機械的分離により分離が実行される。
かくして、トナー像定着後の転写材Ｐは、排紙ローラ対４４によって、画像面（トナー像が定着された面）を下方に向けた姿勢、いわゆるフェースダウンで排紙トレイ４５上に排出される。以上で、複写機１０による画像形成（プリント）が終了する。
【００２７】
次に図２および図４を用いて、本発明に好適に使用される転写材分離機構について説明する。
この図４は転写材Ｐの搬送方向下流側より分離針並びに分離爪を見た模式図である。感光体ドラムの長手方向に沿って、分離爪が4つ配置されている。分離爪６０は、絶縁性材料（例えば、絶縁性の合成樹脂やセラミック）によって形成されており、前述のクリーニング器３５の一部を構成するフレーム３５ａに旋回自在取り付けられ、バネなどの付勢手段（図示せず）により感光体ドラム３０表面にその先端６０ａが当接している。そしてこの4つ分離爪は複写機の搬送路を搬送する用紙の幅に対応させて所定間隔に配置されており、内側が小幅サイズ（例えばＡ４短辺を先端として通紙する場合や、Ｂ５の通紙）、外側が大幅サイズ（Ａ４長辺を先端として通紙する場合や、Ａ３の通紙）に対応している。
【００２８】
一方、図４中下方には、分離手段としての分離針７０が設けられている。この実施例における分離針７０は先端が尖った複数の針状部７０ａを備え全体としてはノコギリの刃のような形状をしており、導電性材料をプレス加工により一体に成形された、板状の電極部材である。この分離針７０は、先端の針状部７０ａが感光体ドラム３０と例えば５ｍｍ程度の間隙を設けて転写材Ｐの搬送方向に対して分離爪６０の先端６０ａよりも少し上流側に配置されており、また用紙搬送面（図２中破線で示す）Ｍより幾分下方側に配置され、搬送される転写材Ｐの搬送を阻害しないように配置されている。
そして図４に示されているように、分離爪６０に対応する位置関係、具体的には、分離針７０の列状に並んだ針状部７０ａのうち、分離爪６０の位置の直下に位置付けられた針状部７０ｂが除去され、分離のための電荷の放出が抑制されている。
【００２９】
このような転写分離機構を採用することで、分離針７０から分離のための電荷を積極的に注入する場合にも分離爪６０へのトナー付着は効果的に防止できる。この原理を、感光体ドラム３０として正（プラス）の帯電特性を有するアモルファスシリコン感光体を使用し、プラスの電荷を有するトナーによって反転現像を行う例について再び図２を用いて説明する。
【００３０】
まず、感光体ドラム３０表面を一次帯電器３１によってプラスの所定の電位（例えば膜厚２０ミクロンのシリコン感光体の場合には＋２５０Ｖ）に、均一に帯電する。帯電後の感光体ドラム３０表面を露光器３２によって画像情報に応じたイメージ露光を行い、露光部分の電荷を除去して静電潜像を形成する。この電荷を除去した部分に、反転現像用のバイアス電圧（例えばＶｐｐ１．７ＫＶ／Ｖｄｃ１６０Ｖ）を印加した現像器３３によりプラスの電荷を有するトナーを付着させてトナー像として反転現像する。一方、下方の給紙カセット３７から搬送されてきた転写材Ｐをレジストローラ対４１で一旦停止させ、感光体ドラム３０上のトナー像とタイミングを合わせるようにしてレジストローラ対４１を回転させて、転写材Ｐを、感光体ドラム３０と、転写帯電器（転写部材）３４としての転写ローラ（以下「転写ローラ３４」という。）との間の転写ニップ部Ｎ１（図２参照）に挿通する。このとき転写ローラ３４には、感光体ドラム３０上のトナー像と逆極性のマイナスの帯電バイアス（この実施例では−２ＫＶ）を印加する。この帯電バイアスの印加によって転写材Ｐの裏面にマイナスの電荷が付与され、これにより感光体ドラム３０上のプラスのトナー像が転写材Ｐ表面に転写される。こうして反転現像によってトナー像が転写された転写材Ｐは、転写時の転写バイアスによってマイナスに帯電されている。一方、トナー像転写後の感光体ドラム３０表面は、帯電時の極性がプラスであるため、プラスのままである。したがって、トナー像転写後の転写材Ｐは、感光体ドラム３０表面に電気的に吸着されている。
【００３１】
感光体ドラム３０に静電気的に吸着したトナー像転写後の転写材Ｐは、分離手段としての直流のバイアス電荷が印加（例えば＋３．５ＫＶ、流れ込み電流値１０〜６０マイクロアンペア）された分離針７０からの分離電位が注入されると共に、この分離電位の印加位置のわずかに下流側の位置にて、感光体ドラム表面にその先端６０ａを当接させた分離爪６０により機械的に分離される。この分離電位の注入は、前述したように転写材Ｐが定着ローラのニップ位置Ｎ２に侵入する直前まで継続すればよい。
【００３２】
こうして定着ローラ対に侵入した転写材Ｐは定着ローラ対の搬送力により搬送され、また分離針７０からの分離電位の注入のない状態で、分離爪６０の作用により良好に分離される。そして定着ローラ対５１を通過した転写材Ｐはトナーを熱定着させて排出される。
【００３３】
なお分離に際しては、直流のバイアス電荷が印加された分離針７０により、転写材Ｐの除電が行われることは前述したとおりであるが、このとき感光体ドラム３０の除電も行われる。この場合、分離爪６０の搬送面側直下に位置する分離針７０はその先端部（７０ｂ）が除去されているため、７０ｂからの放電は起こらず、分離爪６０への電荷の注入は起こらない。ただし、分離針７０の先端部（針状部７０ａ）からの放電は幾分広がりを有した放電であるため、隣接した分離針の針状部７０ａからの放電により感光体ドラムや転写材の除電は幅方向に亘って実質的には行われる。その結果、分離針と共に機械的に分離を促す分離爪６０を用いた場合でも、この分離爪に対してトナー汚染が生じることはない。
【００３４】
以上の説明では、本発明に係る画像形成装置として、電子写真方式の複写機に適用した例を説明したが、本発明は、基本的な構成はほぼそのままで、静電記録方式の画像形成装置にも適用することもできる。また、白黒の画像形成装置に限らず、カラーの画像形成装置にも適用することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明の画像形成装置によれば、分離のための分離電荷を注入するが、分離電圧制御手段により転写材の先端が上記定着手段のニップ部に突入する前に分離針手段へ供給する分離電圧の印加を中止することで、オフセット現象を有効に防止できるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明に係る画像形成装置の搬送路の概略構成図である。
【図３】本発明の分離電位制御を説明するためのブロック図である。
【図４】本発明に係る転写分離機構に関し、分離爪と分離針の関係を説明した模式図である。
【符号の説明】
１０……複写機（画像形成装置）、３０……感光体ドラム、３１……一次帯電器（帯電手段）、３２……露光器（露光手段）、３３……現像器（現像手段）、３４……転写ローラ（転写手段、転写帯電器）、４２……搬送ガイド、４２ａ……ガイド面、４３……定着器（定着手段）、６０……分離爪、７０……分離手段（分離針）、７０ａ……針状部、Ｎ１……転写ニップ部、Ｎ２……定着ニップ部、Ｐ……転写材

Claims (3)

1. 加熱ローラおよび加圧ローラ間にニップ部が形成された一対のローラ対を備えた定着手段と、
   潜像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、
   転写手段を通過し定着手段に搬送される転写材の背面から所定電圧を印加して転写材を潜像担持体表面から分離もしくは分離を補助するための分離手段と、
   搬送される転写材の先端が上記定着手段のニップ部に突入する前に前記分離手段へ供給する分離電圧の印加を中止する分離電圧制御手段と、
   を備えた画像形成装置において、
   上記画像形成装置は、転写材の搬送面に対して上記分離手段と対峙する位置関係で上記潜像担持体表面にその先端部を当接させた分離爪を潜像担持体の長手方向に亘って複数個有しており、
   上記分離手段は先端部が尖った複数の針部を列状に配置した分離針であり、複数の針部のうち上記分離爪と対峙する位置関係の針部が除去されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 上記潜像担持体がアモルファスシリコン感光体である請求項１記載の画像形成装置。
3. 上記トナーが一成分トナーである請求項１記載の画像形成装置。

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