JP4294675B2 - 画像形成装置及び画像形成方法、転写装置 - Google Patents

Description

本発明は、感光体に形成されたトナー像を記録用紙に転写する工程を備えた画像形成装置、画像形成方法、及び転写装置に関するものである。

複写機やプリンタなどの画像形成装置では、処理速度が装置の性能を左右する重要な要素となっており、従来から処理速度の高速化の要求に応じて開発が進められている。例えば、高速装置と呼ばれるものは、数年前までは印字処理枚数が５０〜７０枚／分（Ａ４用紙の横搬送）であったのに対し、現在では１００〜１２０枚／分（Ａ４用紙の横搬送）と大幅に増加している。この結果、高速装置は、処理速度の点からは、画像形成装置の範囲に留まらず軽印刷の範囲にも進出をする方向付けがなされている。このような高速の画像処理装置では、印字品位を確保しつつ、記録用紙を安定に高速搬送できることが必須条件となっている。

従来の画像形成装置では、高速化に適した方式として転写ベルト方式が多用されている。この転写ベルト方式の画像処理装置では、特許文献１に示すように、転写ベルト上に記録用紙が静電吸着されて搬送され、その記録用紙に対して感光体の表面に形成されたトナー像が転写される。その後、記録用紙は転写ベルトから定着装置に送られ、この定着装置にて記録用紙上のトナー像が記録用紙に定着される。
特開平７−３０９４７９号公報（平成７年１１月２８日公開）

感光体表面のトナー像を記録用紙に転写する転写工程において、記録用紙は感光体表面に吸着して巻き付き易い。これは、記録用紙が各搬送ローラにて搬送された場合にローラとの摩擦により帯電することや、転写工程での転写電界が記録用紙に蓄積されて記録用紙が帯電することなどによる。

そこで、画像形成装置では、感光体の表面から記録用紙を強制剥離させるための剥離爪を備えている。これにより、記録用紙が感光体表面から自然剥離しないために発生する感光体の周りでのジャムを防止できるようになっている。

一方、画像形成装置では、上記のように記録用紙が帯電することにより感光体表面に巻き付き易い点、記録用紙の腰の強さ、感光体の曲率および記録用紙の搬送速度等を考慮して、記録用紙が上記剥離爪によって強制剥離されることなく、感光体の表面から自然剥離するように設計されている。これは、剥離爪によって用紙先端部に汚れが発生するのを防止するためである。

すなわち、剥離爪は感光体表面から記録用紙を剥離するために、先端部が感光体表面に接触した状態に配置されている。このため、剥離爪の先端部には感光体表面に残留しているトナーが付着し易くなっている。このような状態の剥離爪の先端部に記録用紙の先端部が接触すると、その先端部には剥離爪に付着していたトナーが付着し、トナーによる汚れが発生する。そこで、上記のように、記録用紙が感光体表面から剥離爪に到達することなく自然剥離するようにしておけば、剥離爪と接触することによる用紙先端部の汚れの発生は回避することができる。言わば剥離爪は、記録用紙が感光体の表面から自然剥離しない場合に強制剥離させるための補助的手段である。

しかしながら、上記のように、記録用紙が感光体表面から自然剥離するように設計されている場合であっても、実際には、記録用紙先端部に剥離爪との接触によるトナー汚れが多量に発生している。このため、従来の画像形成装置においては、印刷画像の品位の低下を招来している。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、記録用紙が感光体表面から剥離爪によらず自然剥離することができ、記録用紙の先端部に剥離爪との接触によるトナー汚れが発生する事態を防止できる画像形成装置、画像形成方法、及び転写装置の提供を目的としている。

本願発明者は、記録用紙が帯電することにより感光体表面に巻き付き易い点、記録用紙の腰の強さ、感光体の曲率および記録用紙の搬送速度等を考慮して、記録用紙が感光体表面から自然剥離するように設計した状態においても記録用紙が自然剥離しないために、多量の記録用紙において用紙先端部にトナー汚れが発生する理由について調べた。そして、鋭意研究の結果、多量の記録用紙において用紙先端部にトナー汚れが発生する理由、およびその解消法を見出した。

すなわち、画像形成装置に使用される記録用紙は、製紙工場において、大サイズの記録用紙として製造された後にカッターにより各種の規定サイズに切断され、梱包されて出荷される。このため、各種規定サイズの記録用紙には切断面が存在し、その切断面（切断された辺）には切断方向に突出する突起部が存在する。

例えば、製紙工場において、大サイズに製造された記録用紙は、通常、先ず規定幅（規定長さ）の帯状に切断された後、さらにその帯状の記録用紙が、上下動するカッターにより規定長さ（規定幅）に切断され規定サイズの記録用紙となる。この場合、上下動する前記カッターは通常片刃であり、この片刃の場合には切断された記録用紙の一方のみにおいて前記突起部が生じる。なお、上下動する前記カッターが両刃の場合、前記突起部は切断された記録用紙の両方に生じる。前記突起部は微小ではあるものの、人の触指により有無および方向を判別可能である。

そして、記録用紙が画像形成装置の給紙部（給紙カセット）に収容され、給紙部から前記突起部が存在する辺を用紙先端部として搬送ベルトと感光体との間に搬送された場合において、前記突起部が搬送ベルトと対向する状態であると、記録用紙の先端部と搬送ベルトの間に隙間が生じる。この場合には、記録用紙の先端部と搬送ベルトとの間において、パッシェルの法則に準じて放電が連続的に発生する。このため、記録用紙の搬送ベルト側の電位が低下し、記録用紙の感光体側の電位が相対的に高くなり、記録用紙と感光体との静電的な吸着力が相対的に上昇する。この結果、記録用紙は、感光体の表面から自然剥離せずに、感光体の表面に付着した状態となる。このため、記録用紙は剥離爪により感光体の表面から強制剥離されて、先端部にトナー汚れが発生することになる。したがって、記録用紙の先端部と搬送ベルトとの間に隙間が生じないようにすることが必要である。

そこで、本願発明では、記録用紙の前記突起部が原因となって記録用紙が感光体の表面から自然剥離できなくなる結果、記録用紙の先端部に剥離爪と接触することによるトナー汚れが発生するのを防止するために、以下の構成を備えている。

即ち、本発明の画像形成装置においては、上記課題を解決するために、感光体の表面に形成された静電潜像を現像器にてトナー像とし、搬送ベルトにて搬送される記録用紙を前記感光体の表面に接触させ、前記搬送ベルトの裏面より転写ローラにて電界を印加することにより、前記トナー像を前記記録用紙に転写する画像形成装置において、前記転写ローラは、前記記録用紙に対して複数の電界を印加可能であり、前記記録用紙の搬送方向の先端部以外の領域に対しては所定の転写電界を印加し、前記記録用紙の搬送方向の先端部に対しては上記転写電界よりも弱い弱電界を印加することを特徴としている。

記録用紙の先端部にかかる転写電界を通常よりも弱くすることにより、記録用紙の先端部における感光体との吸着力は弱められる。したがって、たとえ記録用紙の端部に突起部が存在し、記録用紙の先端部と搬送ベルトとの間に突起部の存在による隙間が生じていたとしても、感光体に回転に伴って、記録用紙の先端部と感光体との間において、パッシェルの法則に準じて放電が連続的に発生するようになる。その結果、記録用紙の感光体からの剥離性能が向上し、記録用紙の先端部におけるトナー汚れを効果的に防止することができる。

本発明の画像形成装置においては、さらに、前記弱電界は、当該弱電界にて前記記録用紙が前記感光体に吸着されたときに、記録用紙の搬送速度及び前記感光体の曲率によって、前記記録用紙が前記感光体より自然剥離し得る電界に設定されていることが好ましい。

このように弱電界を設定することにより、転写工程における記録用紙の感光体への巻き付きをより効果的に防止することができ、記録用紙の先端部におけるトナー汚れをより一層効果的に防止することができる。

本発明の画像形成装置においては、さらに、前記弱電界は、記録用紙の種類によって異なる構成とすることが好ましい。記録用紙の感光体からの剥離性能に影響を与える要因は複数あるが、記録用紙の腰も強弱も大きな影響を与える。そこで、このように記録用紙の種類に応じて切り換えることで、転写工程における記録用紙の感光体への巻き付きをより一層効果的に防止することができる。

また、特に、感光体の周速度が５００ｍｍ／ｓｅｃ以上である場合、記録用紙の腰の強弱よりも、転写ローラから印加される電界による帯電量の方が強く影響する。そこで、このように、薄紙の弱電界よりも厚紙の弱電界を弱くすることにより、高速機においても、転写工程における記録用紙の感光体への巻き付きを効果的に防止することができる。

本発明の画像形成装置においては、さらに、前記記録用紙の搬送方向の先端部に転写される画像の有無を判断する判断部を備え、前記転写ローラは、前記判断部による判断結果に基づき、前記先端部に転写される画像がある場合には、前記記録用紙の搬送方向の先端部に対しても所定の転写電界を印加することを特徴とすることもできる。

これによれば、転写ローラは、判断部による判断結果に基づいて、記録用紙の先端部に転写される画像がある場合、つまり、所謂、先端部にボイドが無い場合には、記録用紙の搬送方向の先端部に対しても、弱電界でなく所定の転写電界を印加する。

したがって、記録用紙の先端部の画像に悪影響が出ることはない。しかも、記録用紙の先端部にまで画像情報が存在し、トナー像が転写される場合は、先端部分の帯電電位は付着したトナーにて弱められて、感光体との間の吸着力は低下するため、巻き付き自体が起こりにくい。

本発明の転写装置は、上記課題を解決するために、感光体の表面に形成されたトナー像を、搬送ベルトにて搬送される記録用紙を前記感光体の表面に接触させ、前記搬送ベルトの裏面より転写ローラにて電界を印加することにより、前記トナー像を前記記録用紙に転写する転写装置において、前記転写ローラは、前記記録用紙に対して複数の電界を印加可能であり、前記記録用紙の搬送方向の先端部以外の領域に対しては所定の転写電界を印加し、前記記録用紙の搬送方向の先端部に対しては上記転写電界よりも弱い弱電界を印加することを特徴としている。

また、本発明の画像形成方法は、上記課題を解決するために、感光体の表面に形成された静電潜像を現像剤にてトナー像とし、搬送ベルトにて搬送される記録用紙を前記感光体の表面に接触させ、前記搬送ベルトの裏面より電界を印加することにより、前記トナー像を前記記録用紙に転写する画像形成方法において、前記記録用紙の搬送方向の先端部に印加される電界を、先端部以外の領域に印加される電界よりも弱くすることを特徴としている。

これら本発明の転写装置を画像形成装置に搭載すること、あるいは本発明の画像形成方法を画像形成装置に採用することにより、本発明の画像形成装置として既に説明したと同様の作用を奏する。

本発明の画像形成装置、転写装置は、以上のように、転写ローラは、前記記録用紙に対して複数の電界を印加可能であり、前記記録用紙の搬送方向の先端部以外の領域に対しては所定の転写電界を印加し、前記記録用紙の搬送方向の先端部に対しては上記転写電界よりも弱い弱電界を印加する構成である。

また、本発明の画像形成方法は、以上のように、前記記録用紙の搬送方向の先端部に印加される電界を、先端部以外の領域に印加される電界よりも弱くする構成である。

それゆえ、記録用紙が感光体表面から剥離爪によらず自然剥離することができ、記録用紙の先端部に剥離爪との接触によるトナー汚れが発生する事態を防止できる画像形成装置、画像形成方法、及び転写装置を提供できるといった効果を奏する。

本発明の一実施形態を図面に基づいて以下に説明する。図２は本実施の形態における画像形成装置を備えた複合機１の全体構成を示す概略の説明図である。この複合機１は、原稿送り装置（以下、ＳＰＦ：Single Pass Feederと称する）２と画像形成装置３を備えている。

画像形成装置３は、ＳＰＦ２によって搬送された原稿をスキャンして得られた画像データ、あるいは外部から入力された画像データに応じて、記録用紙（シート）にモノクロ画像を形成するものである。この画像形成装置３は、スキャナ部（原稿読取装置）１１、プリンタ部１２および給紙部１３を備えている。

プリンタ部１２は、光書込ユニット２１、現像器２２、感光体２３、帯電器２４、クリーナユニット２５、転写ユニット２６、定着ユニット２７、用紙搬送路２８、排紙トレイ２９および手差しトレイ３０を備えている。給紙部１３は、給紙カセット４１および大容量給紙（ＬＣＣ）４２を備えている。これら給紙カセット４１および大容量給紙カセット４２は画像形成に使用する記録用紙を収容している。

スキャナ部１１は、上面にガラスからなる原稿載置台５１を備え、この原稿載置台５１の下方に光源ホルダー５２、ミラー群５３およびＣＣＤ（撮像装置）５４を備えている。このスキャナ部１１では、ＳＰＦ２から送られてくる原稿をスキャンする場合、光源ホルダー５２およびミラー群５３を原稿載置台５１の一端側の位置に静止させる。この場合、ＳＰＦ１から原稿が搬送されてくると、光源ホルダー５２の光源から原稿に光が照射され、原稿からの反射光がミラー群５３を介してＣＣＤ５４に結像され、ＣＣＤ５４により電子的な画像データに変換される。このような動作を行うため、スキャナ部１１の上面の一端部には、読取窓が形成されている。

プリンタ部１２において、帯電器２４は、感光体２３の表面を所定の電位に均一に帯電させる。なお、画像形成装置３では、チャージャ型の帯電器２４を用いているが、接触型のローラ型やブラシ型の帯電器を用いることもできる。

光書込ユニット２１は、高速印字処理に対応するために、２つのレーザ照射部６１ａ，６１ｂを備えた２ビーム方式を採用しており、照射タイミングの高速化に伴う負担が軽減されている。この光書込ユニット２１は、入力された画像データに応じてレーザ照射部６１ａ，６１ｂからレーザ光を照射する。このレーザ光は、ミラー群６２ａ，６２ｂ介して、均一に帯電されている感光体２３にされ照射され、感光体２３を露光する。これにより、感光体２３の表面に画像データに応じた静電潜像が形成される。

なお、画像形成装置３では、光書込ユニット２１として、レーザ照射部６１ａ，６１ｂおよびミラー群６２ａ，６２ｂを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）を用いているが、発光素子をアレイ状に並べたＥＬ書き込みヘッドやＬＥＤ書き込みヘッドを用いることもできる。

現像器２２は、感光体２３に対向配置されており、感光体２３の表面に形成された静電潜像を黒トナーにより顕像化する。クリーナユニット２５は、現像・画像転写後に感光体２３の表面に残留したトナーを除去・回収する。

転写ユニット（転写装置）２６は、静電潜像が有する電荷と逆極性の電界を印加することにより、感光体２３の表面に形成されたトナー像を記録用紙上に転写する。例えば、静電潜像が（−）極性の電荷を有している場合には（＋）極性の電界を印加する。転写ユニット２６は、転写ベルト（搬送ベルト）７１、駆動ローラ７２、従動ローラ７３および転写ローラ７４を備えている。転写ローラ７４は、感光体２３と転写ベルト７１との接触部に設けられ、転写電界を印加する。

転写ベルト７１は、１×１０^９〜１×１０^１３Ω・cmの範囲の抵抗値を有する。転写ローラ７４は、感光体２３のトナー像を記録用紙上に転写するための上記電界を発生する。なお、転写ローラ７４は、弾性支持された導電性ローラからなる。転写ローラ７４が弾性を有することにより、感光体２３と転写ベルト７１とが線接触ではなく所定の幅（転写ニップ）を有する面接触とすることができ、用紙へのトナー像の転写効率が向上している。

転写ユニット２６は、さらに、除電ローラ７５、クリーニングユニット７６、除電機構７７およびテンションローラ７８を備えている。除電ローラ７５は、転写領域において上記電界により与えられた電荷を記録用紙から除去するために、転写領域の下流側に設けられている。これにより、次工程への用紙の搬送を円滑に行うことができる。クリーニングユニット７６は転写ベルト７１のトナー汚れを除去し、除電機構７７は転写ベルト７１を除電する。除電機構７７としては、除電を接地により行うもの、あるいは積極的に上記転写電界の極性とは逆極性の電界を印加するもののいずれであってもよい。テンションローラ７８は転写ベルト７１にテンションを与えるものである。

定着ユニット２７は、記録用紙上に転写されたトナー像を加熱して溶融させ記録用紙上に定着させる。この定着ユニット２７は、加熱ローラ８１と加圧ローラ８２とを備え、加熱ローラ８１は熱源を内蔵し、加圧ローラ８２は加熱ローラ８１に対して所定圧で圧接されている。

排紙トレイ２９には、画像が印刷された記録用紙が排出される。なお、この排紙トレイ２９に代えて、排紙用紙の後処理装置（ステープル、パンチ処理等）もしくは複数段排紙トレイをオプションとして配置することも可能である。

給紙カセット４１および大容量給紙カセット４２は、画像形成に使用する記録用紙（シート）を収容するためのものである。高速印刷処理のため、プリンタ部１２の下方に配置された給紙カセット４１は定型サイズの記録用紙を各々５００〜１５００枚収納可能である。他方、画像形成装置３の筐体外部に配置された大容量給紙カセット４２は、複数の種類の記録用紙を多量に収納可能なものである。手差しトレイ３０は、不定型サイズの記録用紙を給紙するためのものである。

また、複合機１はユーザインタフェースとしての操作パネル４を備えている。操作パネル４には、図３に示すように、タッチパネル液晶表示装置（以下、ＬＣＤと称する）９１、テンキー９２、スタートキー９３、クリアキー９４、全解除キー９５、プリンタキー９６、ファクシミリ／イメージ送信キー９７、コピーキー９８およびジョブ状況確認キー９９等が配置されている。

ここで、画像形成装置３において、転写ベルト７１上の記録用紙に感光体２３表面のトナー像が転写された後の、感光体２３表面からの記録用紙の剥離動作について説明する。

図１は、図２に示した画像形成装置３における転写ユニット２６および感光体２３付近の構成を示す概略の説明である。なお、同図においては、従動ローラ７３が、記録用紙を吸着するための電荷を転写ベルト７１に与える用紙吸着ローラとして機能し、駆動ローラ７２が、記録用紙の電荷を除去して転写ベルト７１から用紙を剥離し易くする用紙剥離ローラとして機能する。また、感光体２３の外周部における、感光体２３と転写ベルト７１とのニップ部から用紙搬送方向における下流側の位置には、剥離爪１０１が設けられている。この剥離爪１０１は、感光体２３の表面に張り付いている記録用紙を感光体２３の表面から強制剥離するものである。

図１において、記録用紙は、レジストローラ１０２およびペーパーガイド１０３を介して、転写ユニット２６の転写ベルト７１により、この転写ベルト７１と感光体２３との間に搬送される。また、レジストローラ１０２は、感光体２３表面のトナー像の位置と記録用紙の位置とが合致するように、所定のタイミングで用紙を送り出す。

転写ベルト７１と感光体２３との間のニップ部に搬送された記録用紙には、転写ローラ７４から付与される転写電界により、感光体２３表面のトナー像が転写される。その後、記録用紙は、搬送途中における摩擦や電界を受けて帯電していることにより、感光体２３の表面に吸着され易くなるものの、記録用紙の腰の強さ、感光体の曲率および用紙の搬送速度の影響、さらには転写ベルト７１からの吸着電界等から、設計上、先端部が剥離爪１０１に到達する前に、自然剥離するようになっている。

しかしながら、上記のように設計されているにも拘わらず、実際には、記録用紙が感光体２３の表面から自然剥離する場合と、図４に示すように、自然剥離せずに、記録用紙Ｐの先端部が剥離爪１０１に達し、剥離爪１０１により強制剥離される場合とがある。剥離爪１０１により強制剥離した場合には、図５に示すように、記録用紙Ｐの先端部に剥離爪１０１に付着しているトナーが転写され、トナー汚れ１０４が発生する。

そこで、記録用紙におけるトナー汚れ１０４の発生状況について調べたところ、１梱包の記録用紙においてトナー汚れ１０４の発生に一定の規則性があることを見出した。その調査結果を表１に示す。同表において、通紙例１と通紙例２とは異なる製紙メーカーの１梱包の用紙である。

表１より、通紙例１では、記録用紙３枚おきに２枚汚れが出るという規則性を有する。通紙例２では、記録用紙２枚おきに３枚汚れが出るという規則性を有する。

そして、汚れ無しとなった記録用紙と汚れ有りとなった記録用紙との相違について調べたところ、汚れの有無は、記録用紙を切断した際に生じる切断面（切断辺）の突起部の方向と記録用紙の搬送方向とに関係することを見出した。次に、その関係について説明する。

先ず、記録用紙の製造工程における切断工程での突起部の発生状況について説明する。図６は製造された大サイズの記録用紙（ロール紙）を規定サイズの記録用紙に切断する工程を示すものであり、図６（ａ）はロール紙を規定幅の複数のロール紙に切断する工程を示す斜視図、図６（ｂ）は上記複数のロール紙を規定サイズの記録用紙に切断する工程を示す斜視図、図６（ｃ）は切断された規定サイズの記録用紙を集めて１箇所に集積する工程を示す説明図である。

図６（ａ）に示すように、幅広長尺のロール紙１１１は、複数の第１カッター１１２にて規定幅（もしくは規定長さ）のロール紙に切断される。上記第１カッター１１２には、例えば回転しながら切断する円形のダイヤモンドカッターが使用される。次に、上記複数のロール紙は、図６（ｂ）に示すように、１枚の第２カッター１１３にて同時に規定長さ（もしくは規定幅）に切断される。上記第２カッター１１３には、例えばギロチンカッターが使用される。次に、規定サイズに切断された記録用紙Ｐは、搬送ベルト１１４により一方向に搬送され、用紙ナビゲート板１１５に案内されて、用紙集積部１１６に集積される。その後、用紙集積部１１６の記録用紙は、例えば５００枚ごとに梱包される。

ここで、第１カッター１１２および第２カッター１１３にて記録用紙を切断した場合、程度の差はあるものの、切断面（切断辺）には切断方向への突起部が発生する。図７にその様子を示す。なお、図７（ａ）は例えば第２カッター１１３にて記録用紙を切断する工程を示す縦断面図であり、図７（ｂ）は同第２カッター１１３にて記録用紙を切断した際に記録用紙の切断辺に突起部１１４が生じた状態を示す縦断面図である。図７（ｂ）に示した突起部１１４は、図８に示すように、記録用紙Ｐの厚さが１００〜２００μｍである場合、例えば３〜８μｍの高さとなる。この突起部１１４は、第１カッター１１２や第２カッター１１３の切れ味が鋭い場合（良好な場合）は小さく（低く）、切れ味が鈍ると大きく（高く）なる。

次に、記録用紙の搬送方向と自然剥離の有無との関係について説明する。なお、ここでの記録用紙の搬送方向とは、記録用紙の突起部１１４の位置および突起部１１４の向きを考慮したものである。

図９（ａ）（ｂ）は、突起部１１４が搬送方向の先端部に存在し、かつ突起部１１４が下を向く方向（転写ベルト７１と対向する方向）にて記録用紙Ｐを搬送した場合における、感光体２３表面からの記録用紙Ｐの剥離状態を示す説明図である。

記録用紙Ｐが、図９（ａ）（ｂ）に示す向きで搬送された場合、記録用紙Ｐは、転写ニップよりその先端部が抜け出る際、上面が感光体２３の表面と密着する一方、下面には、突起部１１４の存在により転写ベルト７１との間に隙間１１７が生じる。このため、感光体２３の回転に伴い、図９（ｂ）に示すように、記録用紙Ｐの先端部と転写ベルト７１との間（図９（ｂ）において対向する矢印の先端部間）において、パッシェルの法則に準じて放電が連続的に発生する。したがって、記録用紙Ｐの転写ベルト７１側の電位が低下し、記録用紙Ｐの感光体２３側の電位が相対的に高くなり、記録用紙Ｐと感光体２３との吸着力が相対的に上昇する。この結果、記録用紙Ｐは、感光体２３の表面から自然剥離せずに、感光体２３の表面に付着した状態となる。このため、記録用紙Ｐは剥離爪１０１により感光体２３の表面から強制剥離されて、先端部にトナー汚れ１０４が発生する。

図１０（ａ）（ｂ）は、突起部１１４が搬送方向の先端部に存在しない方向にて記録用紙Ｐを搬送した場合における、感光体２３表面からの記録用紙Ｐの剥離状態を示す説明図である。

記録用紙Ｐが、図１０（ａ）（ｂ）に示す向きで搬送された場合、記録用紙Ｐは、転写ニップよりその先端部が抜け出る際、下面と転写ベルト７１との間には隙間１１７が生じることなく、下面は転写ベルト７１と密着可能である。この場合、感光体２３の回転に伴い、図１０（ｂ）に示すように、記録用紙Ｐの先端部と感光体２３との間（図１０（ｂ）において対向する矢印の先端部間）において、パッシェルの法則に準じて放電が連続的に発生する。したがって、感光体２３の回転に伴い、記録用紙Ｐは感光体２３の表面から自然剥離する。この結果、記録用紙Ｐの先端部には、剥離爪１０１にて強制剥離されることによるトナー汚れ１０４は発生しない。

図１１（ａ）（ｂ）は、突起部１１４が搬送方向の先端部に存在し、かつ突起部１１４が上を向く方向（感光体２３に対向する方向）にて記録用紙Ｐを搬送した場合における、感光体２３表面からの記録用紙Ｐの剥離状態を示す説明図である。

記録用紙Ｐが、図１１（ａ）（ｂ）に示す向きで搬送された場合、記録用紙Ｐは、転写ニップよりその先端部が抜け出る際、上面では、突起部１１４の存在により、感光体２３の表面との間に隙間１１７が生じる。このため、感光体２３の回転に伴い、図１１（ｂ）に示すように、記録用紙Ｐの先端部と転写ベルト７１との間において、パッシェルの法則に準じて放電が連続的に発生する。したがって、記録用紙Ｐの感光体２３側の電位が低下し、記録用紙Ｐの転写ベルト７１側の電位が相対的に高くなり、記録用紙Ｐと感光体２３との吸着力が低下する。この結果、記録用紙Ｐは、感光体２３の表面から容易に自然剥離する。これにより、記録用紙Ｐの先端部には、剥離爪１０１にて強制剥離されることによるトナー汚れ１０４は発生しない。なお、この場合には、図１０（ａ）（ｂ）に示した場合よりも記録用紙を感光体２３の表面から自然剥離し易くなるので、記録用紙の先端部におけるトナー汚れ１０４の防止機能をさらに高めることができる。

上記の構成において、記録用紙の切断面（切断辺）の突起部が原因となって起こる記録用紙先端部のトナー汚れ１０４は、図１０（ａ）（ｂ）もしくは図１１（ａ）（ｂ）に示した向きにて記録用紙を搬送すること、すなわち突起部１１４が搬送方向の先端部に存在しない方向にて記録用紙を搬送すること、もしくは突起部１１４が搬送方向の先端部に存在し、かつ突起部１１４が感光体２３に対向する方向にて記録用紙を搬送することにより防止することができる。

言い換えると、上記トナー汚れ１０４は、図９（ａ）（ｂ）に示した向きにて記録用紙を搬送しないこと、すなわち突起部１１４が搬送方向の先端部に存在し、かつ突起部１１４が転写ベルト７１と対向する方向にて記録用紙を搬送しないことにより防止することができる。以下では、トナー汚れ１０４が発生しない上記の各搬送方向を適正搬送方向と称する。

図２に示した画像形成装置３において、適正搬送方向での記録用紙の搬送を実現することは、給紙部１３の給紙カセット４１および大容量給紙カセット４２に記録用紙を配置する場合に、記録用紙が適正搬送方向にて搬送されるように、突起部１１４の向きを考えて記録用紙を配置すること（記録用紙を適正配置方向に配置すること）により可能となる。この場合、記録用紙の各辺における突起部１１４の有無および方向は、突起部１１４が微小であるものの、その辺を指で触れることにより判別可能である。

次に、一般的に画像形成装置において、感光体表面より記録用紙が自然剥離しにくくなる要因について、より詳細に調べた結果を説明する。上述したように、感光体表面からの剥離のし易さは、記録用紙の腰の強さ、感光体の曲率および記録用紙の搬送速度の影響、さらには転写ベルト７１からの吸着電界等の影響を受ける。

より詳細には、感光体の直径が大きくなるほど（換言すれば曲率が小さくなるほど）、剥離位置における記録用紙と感光体表面との成す角度が浅くなるため、剥離性能（自然剥離のし易さ）は低下する。また、感光体の周速度が高速であるほど（換言すれば記録用紙の搬送速度が高速であるほど）、剥離性能は低下する。また、反転現像の場合、記録用紙には感光体とは逆極性の電界が転写電界として印加される。そのため、転写電界が強くなるほど、逆極性に帯電された感光体表面に吸着されやすくなり、剥離性能は低下する。記録用紙の種類については、記録用紙の腰が弱くなるほど、剥離性能は低下する。

さらに、上記以外の要因として、装置環境や、記録用紙の先端部の画像情報の有無もある。装置環境が低温低湿であるほど記録用紙が帯電されやすくなるため、逆極性に帯電された感光体表面に吸着されやすくなり、剥離性能は低下する。また、記録用紙の先端部に画像情報が無くトナーが付着しない場合、先端部分の帯電電位は高い状態を維持するため、剥離性能は低下する。

但し、これらの要因は互いにかかわりあうものである。例えば、高温高湿である場合、記録用紙の腰は弱くなるため、剥離性能は悪くなるはずである。しかしながら、この環境において剥離性能が良好であるというのは、低温低湿によって記録用紙の帯電性能が低下することにより、感光体表面に吸着され難くなるためである。

また、感光体の周速度が高速になるにつれて、記録用紙の腰の強弱が剥離性能に与える影響は小さくなり、腰の強い厚紙の方が薄紙よりも剥離性能が低下する。これは、厚紙の方が薄紙よりも帯電量が大きいためである。

次に、本実施の形態の画像形成装置３において、記録用紙の先端部のトナー汚れを防止するための構成についてさらに説明する。

本実施の形態において、画像形成装置３は、転写ニップを通過する用紙に対して、転写ベルト７１を介して転写ローラ７４より印加される電界を、記録用紙の先端部のみ、転写に適した所定の転写電界よりも弱くする、より詳細には、記録用紙の搬送方向の先端部以外の領域に対しては転写に適した所定の転写電界を印加し、記録用紙の搬送方向の先端部に対しては転写電界よりも弱い弱電界を印加する構成を採用している。

上述したように、転写電界の強弱は、剥離性能に影響を及ぼす要因のひとつであり、強いほど、記録用紙が感光体に吸着され易くなる。そこで、このように、記録用紙の先端部にかかる転写電界を通常よりも弱くすることにより、記録用紙Ｐの先端部における感光体２３との吸着力は弱められるので、たとえ記録用紙の端部に突起部１１４が存在し、図９（ａ）に示すように、記録用紙Ｐの先端部と搬送ベルト７１との間に突起部１１４の存在による隙間１１７が生じていたとしても、感光体２３の回転に伴って、図１２に示すように、記録用紙Ｐの先端部と感光体２３との間において、パッシェルの法則に準じて放電が連続的に発生するようになる。その結果、記録用紙Ｐの感光体２３からの剥離性能が向上し、記録用紙Ｐの先端部におけるトナー汚れ１０４を効果的に防止することができる。

このような機能を実現すべく、図１３に示すように、転写ユニット２６には、電界ローラ７４に対して電圧を供給する電源回路部１０１の出力電圧を制御して、記録用紙にかかる電界を２段階に制御する転写電界制御部１００が備えられている。転写電界制御部１００は、例えば、ＣＰＵ及びそれに付設されたＲＯＭ、ＲＡＭより構成されている。

図１４（ａ）〜（ｃ）に、本実施の形態である画像形成装置３における、記録用紙の転写ニップ通過状況と、転写ローラ７４への電圧印加の関係を示す。転写電界制御部１００は、図１４（ａ）〜（ｃ）に示すように、記録用紙の先端部が転写ニップを通過するときには、転写ローラ７４より記録用紙にかかる電界が、転写に適した所定の転写電界よりも弱い弱電界となるように、転写ローラ７４に電圧を印加させる（第１段目印加）。そして、記録用紙の先端部が転写ニップを通過した以降は、転写ローラ７４より記録用紙にかかる電界が、転写に適した所定の転写電界となるように、転写ローラ７４に対して電圧を印加させる（第２段目印加）。図１４（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態である画像形成装置３における、記録用紙の転写ニップ通過状況と、転写ローラへの電圧印加の関係を示す。

より詳細には、図１４（ａ）〜（ｃ）に示すように、転写ローラ７４への第１段目の電圧印加は、定着ニップに記録用紙の先端が到達する直前に開始される。その後、記録用紙の先端部として予め定められている所定領域分が転写ニップ部に到達した時点で、第２段目の電圧印加へと切り換えられ、印加電圧が引き上げられる。第２段目の電圧印加は、転写ニップ部を用紙後端が抜け出るまで保持され、抜け出た後にオフされる。

ここで、上記弱電界は、当該弱電界にて記録用紙が感光体２３に吸着されたときに、記録用紙の搬送速度及び感光体２３の曲率によって、記録用紙が感光体２３より自然剥離し得る電界に設定されていることが好ましい。

このように弱電界を設定することにより、転写工程における記録用紙の感光体２３への巻き付きをより効果的に防止することができ、記録用紙の先端部におけるトナー汚れをより一層、効果的に防止することができる。

また、弱電界を印加する記録用紙の先端部とは、記録用紙の外周に設けられる記録用紙に対してトナー像が形成されないボイド領域内に定められ、具体的には、記録用紙の先端より３〜５ｍｍまでの領域である。

一方、図１５には、従来の画像形成装置における、記録用紙の転写ニップ通過状況と、転写ローラへの電圧印加の関係を示す。図１５に示すように、記録用紙の先端部に同じ転写電界が印加されるように、記録用紙の全領域において、印加電圧は１段階で制御されている。そのため、記録用紙の先端部において感光体との吸着力は強く、記録用紙Ｐの先端部と搬送ベルト７１との間に突起部１１４の存在による隙間１１７が生じていると、感光体２３の回転に伴って、記録用紙Ｐの先端部と搬送ベルト７１との間において、パッシェルの法則に準じて放電が連続的に発生するようになり、記録用紙の感光体への巻き付きが発生する。

さらに、本実施の形態では、画像形成装置３は、記録用紙の種類を特定し、記録用紙の厚みに応じて、弱電界を印加するための電界を切り換えるようになっている。図１４（ａ）〜（ｃ）のうち、図１４（ａ）が記録用紙が薄紙（坪量≦８０ｇ／ｍ^２）の場合であり、図１４（ｂ）が記録用紙が普通紙（８０ｇ／ｍ^２＜坪量＜１２８ｇ／ｍ^２）の場合、図１４（ｃ）が記録用紙が厚紙（坪量≧１２８ｇ／ｍ^２）の場合である。図１４（ａ）〜図１４（ｃ）を比較するとわかるように、記録用紙の厚さによって変化するのは、電圧を印加するタイミングではなく、弱電界を印加するべく転写ローラに印加される電圧に違いにあり、ここでは、記録用紙が厚くなるほど、弱電界と転写電界との差を大きくしている。

これは、本実施の形態では、画像形成装置３が、感光体２３の周速度が、５００〜６５０ｍｍ／ｓｅｃの高速機であるためである。上述したように、感光体の周速度が高速になると、記録用紙の腰の強弱が剥離性能に与える影響は小さくなり、それよりも、反転現像の場合、記録用紙に感光体と逆極性の電界が印加されるため、厚みに依存する帯電量が大きく影響し、厚紙ほど剥離性能が低下する。

図１３に示すように、転写電界制御部１００には、記録用紙種類判別部１０２より、記録用紙の種類を示す種別情報信号が入力されるようになっており、転写電界制御部１００は、入力された種別情報信号に応じて記録用紙の種類を特定し、種類に応じて、弱電界を印加するための電圧を選択する。記録用紙種類判別部１０２は、たとえば選択されたトレイと、予め該トレイに指定されている記録用紙の種類とのの関係に基づいて、記録用紙の種類を特定するなど、種々の構成が考えられる。

なお、ここでは、剥離性能に影響を与える要因の１つである、記録用紙の厚みによる帯電量に着目したが、これに限るものではなく、画像形成装置それぞれにおいて固定され変化することのない要因を除いて、要因に応じて弱電界の値（弱電界を印加するための電圧値）を切り換えるようにしてもよい。

そして、例えば、上記電源回路部１０１が、転写ローラ７４と感光体２３との間に、予め設定されている量の電流が流れるように、高圧源から転写ローラ７４に印加される電圧を調整する定電流制御回路部である場合、転写電界制御部１００には、弱電界及び転写電界は、転写ローラ７４と感光体２３との間に流れる電流値として定められる。

表２に、感光体２３の周速度が５００〜６５０ｍｍ／ｓｅｃに設定される場合の、記録用紙の種類ごとに定められた弱電界を印加するための電流値と、各記録用紙共通の転写電界を印加するための電流値とを示す。

ここでは、記録用紙の種類として、薄紙、普通紙、厚紙の３種を考え、最も帯電による影響を受ける厚紙の弱電界を最も弱い１５〜２０（μＡ）としている。普通紙の弱電界は２０〜２５（μＡ）、薄紙の弱電界は２５〜３０（μＡ）としている。また、共通に設定される転写電界は５０〜６０（μＡ）に設定される。

転写電界は、当然の如く、周速度のみならず、感光体２３の直径、記録用紙の厚み、転写ニップの幅等によって決定するものであり、機種毎に若干の変化はあるものであるが、感光体２３の周速度が５００〜６５０ｍｍ／ｓｅｃに設定され、感光体２３の直径が８０〜１５０ｍｍの場合は、概ねこの範囲で問題ないことを確認している。

また、表３に、感光体２３の周速度が３００〜４５０ｍｍ／ｓｅｃに設定される場合の、記録用紙の種類ごとに定められた弱電界を印加するための電流値と、各記録用紙共通の転写電界を印加するための電流値とを示す。ここでも、記録用紙の種類として、薄紙、普通紙、厚紙の３種を考えている。

表３に示すように、ここでは、表３に示す高速機の場合とは異なり、薄紙の弱電界を最も弱い１０〜１５（μＡ）とし、普通紙の弱電界は１５〜２０（μＡ）、厚紙の弱電界は２０〜２５（μＡ）としている。共通の転写電界は３０〜４５（μＡ）に設定される。弱電界が薄紙においてより弱く設定されるのは、感光体２３の周速度が３００〜４５０ｍｍ／ｓｅｃの場合、記録用紙の厚みに依存する帯電量の影響よりも、記録用紙の厚みによる腰の強弱の方が剥離性能に与える影響が大きいためである。

また、感光体２３の周速度が遅い分、転写ニップを通過する時間が長くなるため、転写電界は、表３に示した高速機の値よりも小さくなっている。この場合も、機種毎に若干の変化はあるものであるが、感光体２３の周速度が３００〜４５０ｍｍ／ｓｅｃに設定され、感光体２３の直径が３０〜６０ｍｍの場合は、概ねこの範囲で問題ないことを確認している。

一方、上記電源回路部１０１が、転写ローラ７４に対して予め設定されている電圧が印加されるように、高圧源から転写ローラ７４に印加される電圧を調整する定電圧制御回路部である場合、転写電界制御部１００には、弱電界及び転写電界は、転写ローラ７４に印加される電圧値として定められることとなる。

さらに、本実施の形態では、画像形成装置３は、記録用紙の先端部に画像を形成しない領域、いわゆるボイドが存在するか否かを判断し、ボイドが存在しない場合、つまり、記録用紙の先端部にまでトナー像が転写される場合は、先端部に対して弱電界を印加することなく、記録用紙の全領域に転写電界を印加する従来制御を行うようになっている。

これにより、記録用紙の先端部にも、転写に適した転写電界が印加されてトナー像が転写されるので、記録用紙の先端部の画像に悪影響が出ることはない。しかも、上述したように、記録用紙の先端部にまで画像情報が存在し、トナー像が転写される場合は、先端部分の帯電電位は付着したトナーにて弱められて、感光体２３との間の吸着力は低下するため、巻き付き自体が起こりにくく、問題もない。

図１３に示すように、転写電界制御部１００には、ボイド判定部１０３より、記録用紙の先端部に画像情報があるかどうかを示すボイド情報信号が入力されるようになっており、転写電界制御部１００は、入力されたボイド情報信号に応じて記録用紙の先端部にボイドがある場合は、記録用紙の先端部に対しても、弱電界を印加するための電圧を選択することなく、先端部より転写電界を印加するための電圧を選択する。

本発明は、画像形成装置の感光体と転写ベルトとを備えた転写部など、切断により記録用紙に生じた突起部が悪影響する手段に対して、その影響を回避できるように記録用紙を搬送する構成に適用可能である。

本実施の形態において使用される画像形成装置の転写ユニットおよび感光体付近の構成を示す概略の説明である。 本実施の形態において使用される画像形成装置を備えた複合機の全体構成を示す概略の説明図である。 図２に示した複合機が備えるタッチパネル液晶表示装置の正面図である。 図１に示した構成において、記録用紙が感光体の表面から自然剥離せずに、剥離爪により強制剥離される場合を示す説明図である。 図４に示した剥離爪の強制剥離により先端部にトナー汚れが発生した記録用紙の正面図である。 図６（ａ）は、製造されたロール紙を規定サイズの記録用紙に切断する工程を示すものであって、ロール紙を規定幅の複数のロール紙に切断する工程を示す斜視図、図６（ｂ）は上記複数のロール紙を規定サイズの記録用紙に切断する工程を示す斜視図、図６（ｃ）は切断された規定サイズの記録用紙を集めて１箇所に集積する工程を示す説明図である。 図７（ａ）は図６（ｂ）に示した第２カッターにて記録用紙を切断する工程を示す縦断面図、図７（ｂ）は同第２カッターにて記録用紙を切断した際に記録用紙の切断辺に突起部が生じた状態を示す縦断面図である。 図７（ｂ）に示した記録用紙の厚さと突起部の大きさとの寸法例を示す説明図である。 図９（ａ）（ｂ）共に、図８に示した突起部が搬送方向の先端部に存在し、かつ突起部が転写ベルトと対向する方向にて記録用紙を搬送した場合における、感光体表面からの記録用紙の剥離状態を示す説明図である。 図１０（ａ）（ｂ）共に、図８に示した突起部が搬送方向の先端部に存在しない方向にて記録用紙を搬送した場合における、感光体表面からの記録用紙の剥離状態を示す説明図である。 図１１（ａ）（ｂ）共に、図８に示した突起部が搬送方向の先端部に存在し、かつ突起部が感光体に対向する方向にて記録用紙を搬送した場合における、感光体表面からの記録用紙の剥離状態を示す説明図である。 本実施の形態の画像形成装置において、図８に示した突起部が搬送方向の先端部に存在し、かつ突起部が転写ベルトと対向する方向にて記録用紙を搬送した場合における、感光体表面からの記録用紙の剥離状態を示す説明図である。 本実施の形態の画像形成装置が備える転写ローラの電界を複数段階に切り換え制御する構成を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｃ）共に、本実施の形態の画像形成装置における、記録用紙の転写ニップ通過状況と、転写ローラへの電圧印加の関係を示す。 従来の画像形成装置における、記録用紙の転写ニップ通過状況と、転写ローラへの電圧印加の関係を示す。

符号の説明

３ 画像形成装置
１２ プリンタ部
１３ 給紙部
２２ 現像器
２３ 感光体
２６ 転写ユニット（転写装置）

Claims (6)

1. 感光体の表面に形成された静電潜像を現像器にてトナー像とし、搬送ベルトにて搬送される記録用紙を前記感光体の表面に接触させ、前記搬送ベルトの裏面より転写ローラにて前記トナー像を構成するトナーを前記記録用紙表面に引き寄せる電界を印加することにより、前記トナー像を前記記録用紙に転写する画像形成装置において、
   前記転写ローラは、前記記録用紙の搬送方向の先端部以外の領域に対しては、当該転写ローラに印加される電圧又は電流を所定の設定値とすることで所定の転写電界を印加し、前記記録用紙の搬送方向の先端部に対しては、当該転写ローラに印加する電圧又は電流の設定値を変化させることで前記転写電界よりも弱い弱電界を印加し、かつ、該弱電界が前記記録用紙の種類によって異なり、感光体の周速度が５００ｍｍ／ｓｅｃ以上である場合の前記弱電界が、薄紙よりも厚紙の方が弱いことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記弱電界は、当該弱電界にて前記記録用紙が前記感光体に吸着されたときに、前記記録用紙の搬送速度及び前記感光体の曲率によって、前記記録用紙が前記感光体より自然剥離し得る電界であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記記録用紙の搬送方向の先端部に転写される画像の有無を判断する判断部を備え、
   前記転写ローラは、前記判断部による判断結果に基づき、前記先端部に転写される画像がある場合には、前記記録用紙の搬送方向の先端部に対しても所定の転写電界を印加することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記感光体の周囲には、当該感光体より離れることなく付着したままの記録用紙の先端に接触して当該感光体より強制剥離する剥離爪が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 感光体の表面に形成された静電潜像を現像することで形成されたトナー像を、搬送ベルトにて搬送される記録用紙を前記感光体の表面に接触させ、前記搬送ベルトの裏面より転写ローラにて前記トナー像を構成するトナーを前記記録用紙表面に引き寄せる電界を印加することにより、前記トナー像を前記記録用紙に転写する転写装置において、
   前記転写ローラは、前記記録用紙の搬送方向の先端部以外の領域に対しては、当該転写ローラに印加される電圧又は電流を所定の設定値とすることで所定の転写電界を印加し、前記記録用紙の搬送方向の先端部に対しては、当該転写ローラに印加する電圧又は電流の設定値を変化させることで前記転写電界よりも弱い弱電界を印加し、かつ、該弱電界が前記記録用紙の種類によって異なり、感光体の周速度が５００ｍｍ／ｓｅｃ以上である場合の前記弱電界が、薄紙よりも厚紙の方が弱いことを特徴とする転写装置。
6. 感光体の表面に形成された静電潜像を現像剤にてトナー像とし、搬送ベルトにて搬送される記録用紙を前記感光体の表面に接触させ、前記搬送ベルトの裏面より転写ローラにて前記トナー像を構成するトナーを前記記録用紙表面に引き寄せる電界を印加することにより、前記トナー像を前記記録用紙に転写する画像形成方法において、
   前記転写ローラに印加する電圧又は電流の設定値を変化させることで、前記記録用紙の搬送方向の先端部に印加される電界を、先端部以外の領域に印加される電界よりも弱くし、
   かつ、該弱くした電界が記録用紙の種類によって異なり、感光体の周速度が５００ｍｍ／ｓｅｃ以上である場合の前記弱くした電界が薄紙よりも厚紙の方が弱いことを特徴とする画像形成方法。

Images