JP4445196B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置であって、像担持体から未定着トナー像が転写された記録媒体を同像担持体から分離するためのバイアスを印加する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置には、感光体等の潜像担持体、中間転写体等の像担持体から、未定着トナー像が転写された記録媒体を同像担持体から分離するためのバイアスを印加する分離除電装置が備えられている。かかる分離除電装置においては、記録媒体上の未定着トナー像を乱すことなく記録媒体を像担持体から分離するため、適切なバイアスを印加する必要がある。
【０００３】
かかるバイアスについては、例えば、〔特許文献１〕において、分離除電装置により未定着トナー像を構成するトナーと同極性の直流を重畳した交流バイアスを印加する技術が提案されており、〔特許文献２〕において、像担持体上の未定着トナー像を記録媒体に転写するための転写バイアスと逆極性のバイアスを分離除電装置により印加する技術が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３１６７０９２号公報
【特許文献２】
特開２０００−１２２４４８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、〔特許文献１〕、〔特許文献２〕には次のような問題があると考えられる。一般に、異常放電の起き易い低湿環境で、しかも、低湿環境下に長時間曝されて含水分量が低下した抵抗の高い記録媒体に画像すなわちトナー像を形成すると、異常放電跡画像やチリ画像が発生し易く、次に述べる異常画像が見られる。作像動作途中に装置を停止して発生場所を調べると、いずれの異常画像も、記録媒体が中間転写体から分離したとほぼ同時に発生したことが認められた。すなわち、次に述べる異常画像は、記録媒体を像担持体から分離する際に生じていると考えられるものである。
【０００６】
異常画像には、ベタ部の周辺に生じるベタ部周辺チリ、マイナス放電跡、プラス放電跡等がある。なお、次に述べるのはトナーの帯電極性がマイナスの場合である。ベタ部周辺チリは、濃度の高い画像のエッジからコンマ数ｍｍ離れたところから数ｍｍまでの地肌部分にトナーが散り、画像の周囲が縁取りされたような汚れが生じる異常画像であり、画像と地肌の境に生じるエッジ電界に沿って画像部から地肌部にトナーが飛んで発生するものと思われる。
【０００７】
マイナス放電跡は、直径１ｍｍ程度以下の白抜け画像が、記録媒体の搬送方向と直角な方向に、余り直線的ではない態様で連なったものである。かかる白抜けのコントラストは強くないが、全体としてモヤモヤとした長細いウロコや木の皮のように見える。連なった個々の白抜けは、小さな放電が生じた際の電気力線に沿ってトナーが飛ぶことにより発生したものと思われる。
【０００８】
プラス放電跡は、大きさは直径数ｍｍから１０数ｍｍであり、形状は直線的でない態様で放射状になったり、記録媒体の搬送方向に先端が尖ったりしたもので、孤立している。強いコントラストで画像が薄くなり、孤立した大きな放電が生じた際の電気力線に沿ってトナーが飛ぶことにより発生したものと思われる。
【０００９】
本発明者の実験によれば、かかる異常画像のうち、ベタ部周辺チリ、マイナス放電跡は、トナーと同極性の直流を重畳した交流バイアスを分離除電装置によって印加した場合に生じることがわかった。したがって、〔特許文献１〕に記載の技術では、ベタ部周辺チリ、マイナス放電跡の異常画像が起こることとなる。
【００１０】
また、〔特許文献２〕に記載の技術では、転写バイアスと逆極性のバイアスを分離除電装置により印加するが、転写バイアスは一般にトナーの帯電極性と逆極性であるから、分離除電装置により印加する転写バイアスと逆極性のバイアスはトナーと同極性であり、したがって〔特許文献２〕に記載の技術でも、〔特許文献１〕における上述の問題と同様の問題が生じると考えられる。
【００１１】
よって、低湿環境下における異常画像による画像の劣化が生じないよう、分離除電装置により印加するバイアスを適切なものとする技術が要求される。また、低湿環境下における画像の劣化が生じないようにするのには、分離除電の放電均一性が重要であるが、放電均一性は、放電位置すなわちバイアスの印加位置からバイアス印加の目的位置までの距離、バイアスの周波数、バイアスの大きさ等に依存することが分かっており、これらを適切に定める必要がある。
【００１２】
本発明は、印加するバイアスを適切なものとして低湿環境下における分離除電の際の異常画像による画像の劣化を防止する複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、未定着トナー像を担持する像担持体と、この像担持体に担持されている未定着トナー像を同像担持体との間に挟み込まれた記録媒体に静電転写するための転写ローラと、上記像担持体から未定着トナー像が静電転写された記録媒体を同像担持体から分離するための、直流バイアスを交流バイアスに重畳した重畳バイアスを印加される分離除電針とを有する画像形成装置において、上記直流バイアスを、上記重畳バイアスによる電流の直流成分がゼロとなるように定電流制御して、上記交流バイアスに重畳したことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、未定着トナー像を担持する像担持体と、この像担持体に担持されている未定着トナー像を同像担持体との間に挟み込まれた記録媒体に静電転写するための転写ローラと、上記像担持体から未定着トナー像が静電転写された記録媒体を同像担持体から分離するための、直流バイアスを交流バイアスに重畳した重畳バイアスを印加される分離除電針とを有する画像形成装置において、上記直流バイアスを、上記重畳バイアスによる電流の直流成分が未定着トナー像を構成するトナーと逆極性となるように定電流制御して、上記交流バイアスに重畳したことを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の画像形成装置において、上記像担持体が中間転写体であることを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の画像形成装置において、上記像担持体が潜像担持体であることを特徴とする。
【００２１】
【実施例】
図１に本発明を適用したカラー電子写真複写機であるカラー画像形成装置の概略を示す。画像形成装置１００は、一般にコピー等に用いられる普通紙と、ＯＨＰシートや、カード、ハガキといった９０Ｋ紙、坪量約１００ｇ／ｍ^２相当以上の厚紙や、封筒等の、普通紙よりも熱容量が大きないわゆる特殊シート、小サイズのシートの何れをもシート状の記録媒体として画像形成するものとして用いることが可能である。記録媒体の大きさは、Ａ４サイズやＡ３サイズ等の一般的な規格をなす大きさが一般的であるが、規格外の大きさであっても良い。
【００２２】
図１において、符号１は感光体ドラムを示している。感光体ドラム１は、矢線Ａ方向への回転に伴いその表面には周知の電子写真プロセス（図示せず）によって画情報に応じた静電潜像が形成される。また、この感光体ドラム１の周囲にはブラック（Ｂｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）及びシアン（Ｃ）の各色に対応した現像手段としての現像装置である現像器５〜８が配設されており、感光体ドラム１に形成された静電潜像をいずれか一の現像器で現像してトナー像Ｔを形成するようになっている。従って、感光体ドラム１に書き込まれた静電潜像がイエローの画情報に対応したものであれば、この静電潜像はイエロー（Ｙ）のトナーを内包する現像器６で現像され、感光体ドラム１上にはイエローのトナー像Ｔが形成される。トナーは帯電極性がマイナスのものを使用している。
【００２３】
符号２は感光体ドラム１の表面に当接されるように配置された像担持体としての中間転写ベルトであるベルト状の中間転写体を示している。中間転写体２は、複数のロールに張架されて矢線Ｂ方向へ回動する。感光体ドラム１に形成された未定着トナー像Ｔは、感光体ドラム１と中間転写体２とが接する１次転写位置で感光体ドラム１から中間転写体２の表面に転写される。この１次転写位置において、中間転写体２の裏面側にはコロナ放電器９が配設されており、このコロナ放電器９にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加することで、感光体ドラム１上の未定着トナー像Ｔは中間転写体２に静電吸引され１次転写が行なわれる。
【００２４】
単色画像を形成する場合は中間転写体２に１次転写された未定着トナー像Ｔを直ちに記録媒体３に２次転写するのであるが、複数色のトナー像Ｔを重ね合わせたカラー画像を形成する場合には、感光体ドラム１上でのトナー像Ｔの形成並びにこのトナー像Ｔの１次転写の行程が色数分だけ繰り返される。例えば４色のトナー像を重ね合わせたフルカラー画像を形成する場合、感光体ドラム１上にはその１回転毎にブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの未定着トナー像Ｔが形成され、これら未定着トナー像Ｔは順次中間転写体２に１次転写される。
【００２５】
一方、中間転写体２は最初に１次転写されたブラックの未定着トナー像Ｔを保持したまま感光体ドラム１と同一周期で回動し、中間転写体２上にはその１回転毎にイエロー、マゼンタ及びシアンの未定着トナー像Ｔがブラックの未定着トナー像Ｔに重ねて転写される。このようにして中間転写体２に１次転写された未定着トナー像Ｔは、中間転写体２の回動に伴って記録媒体３の搬送経路に面した２次転写位置へと搬送される。
【００２６】
２次転写位置では２次転写ローラ１０が中間転写体２に接しており、フィードローラ１１によって所定のタイミングでトレイ１２から搬出された記録媒体３は、図２に示すように、２次転写ローラ１０と中間転写体２との間に挟み込まれる。また、２次転写位置における中間転写体２の裏面側には中間転写体２を挟んで２次転写ローラ１０に対向する２次転写対向ローラとしてのバックアップロール４が配設されており、２次転写ローラ１０に所定のバイアスを印加すると、中間転写体２に担持された未定着トナー像Ｔは２次転写位置において記録媒体３に静電転写され、２次転写が行なわれる。
【００２７】
未定着トナー像が転写された記録媒体３は分離除電装置１３によるバイアスの印加及びバックアップロール４に巻き掛けられた中間転写体２の曲率によって中間転写体２から剥がされ、搬送ベルト１４によって図示しない定着手段である定着装置たる定着器に送り込まれて未定着トナー像の定着処理がなされ、画像形成装置１００本体外に排出され、図示しない排紙トレイ上に積載される。
【００２８】
一方、未定着トナー像Ｔの２次転写が終了した中間転写体２は図１に示すクリーナ１５によって残留トナーが除去される。なお、２次転写ローラ１０及びクリーナ１５は中間転写体２に対して接離自在に配設されており、カラー画像が形成される場合には最終色の未定着トナー像Ｔが中間転写体２に１次転写されるまで、これらの部材は中間転写体２から離間している。転写装置２０は上述した画像形成装置１００に備えられた構成のうち、少なくとも中間転写体２と、２次転写ローラ１０と、バックアップロール４とにより構成される。
【００２９】
図２に示すように、分離除電装置１３は、２次転写ローラ１０に対向した第１の部材３１と、第１の部材３１と一体をなし中間転写体２から分離された記録媒体３を案内するガイド面３３を有する第２の部材３２と、第１の部材３１と第２の部材３２によって挟持され、第１の部材３１と第２の部材３２によって形成される孔部３４内において保持された分離除電針３５と、分離除電針３５に接続され分離除電針３５に電圧を印加する電圧印加手段３６とを有している。
【００３０】
ここで、電圧印加手段３６により分離除電針３５に印加するバイアス、すなわち分離除電装置１３により印加するバイアスについて説明する。発明者が実験を行なったところ、分離除電針３５に直流バイアスを印加すると、これにより生じる電流がゼロからプラスではベタ部周辺チリは生じず、マイナスではベタ部周辺チリが生じた。放電跡画像については、電流がマイナスではマイナス放電跡画像が発生し、プラスではプラス放電跡画像が発生した。
【００３１】
また、放電跡画像とは別個に、電流がプラスのときには、分離してから定着器に至る間の搬送経路でも、円周状に画像が薄くなり地肌が汚れる画像すなわちハニカム画像が発生した。よって、分離除電針３５に直流バイアスを印加したのでは低湿で発生する異常画像を防止、低減することができないことが分かった。
【００３２】
分離除電針３５に印加するバイアスを、直流バイアスをゼロとし交流バイアスだけとすると、ベタ部周辺チリが発生し、マイナス放電跡が発生した。このときの電流の直流成分を測定するとマイナスの値を示すことから、分離除電針３５に交流バイアスだけを印加すると、記録媒体３にはマイナス電荷が多く流れていると考えられる。分離除電針３５に直流バイアスを印加したのでは低湿で発生する異常画像を防止、低減することができないことが分かった。
【００３３】
分離除電針３５に、直流バイアスを交流バイアスに重畳した重畳バイアスであって、直流バイアスによる直流電流を定電流制御した交流（ＰｔｏＰ）定電圧を印加すると、これにより生じる電流がゼロからプラスではベタ部周辺チリは生じず、マイナスではベタ部周辺チリが生じた。放電跡画像については、電流がマイナスでは電流値の絶対値がマイナス側に大きいほど顕著にマイナス放電跡画像が発生し、プラスでは電流値が大きいほど顕著にプラス放電跡画像が発生した。
【００３４】
分離してから定着器に至る間の搬送経路で発生するハニカム画像は直流電流成分の方向に関わらず発生しない。電流の直流成分がゼロ付近では、分離除電針３５からの放電ムラが大きい場合は、プラス放電跡画像とマイナス放電跡画像が混在する。これは、放電ムラが大きい場合は部分的にプラス電荷が強くなる場所とマイナス電荷が強くなる場所が生じていることによるものと考察される。電流の直流成分がゼロ付近では、分離除電針３５からの放電ムラが少ない場合は、放電ムラの程度に応じてプラス放電跡画像もマイナス放電跡画像も発生しないか発生しても程度が小さく、許容できる程度となる。
【００３５】
以上より、分離除電針３５に、直流バイアスを交流バイアスに重畳した重畳バイアスであって、直流バイアスを、重畳バイアスによる電流の直流成分がゼロまたはトナーと逆極性であるプラスとした重畳バイアスを印加すること、さらには直流バイアスを定電流制御することで直流電流を定電流制御し、これを重畳した交流（ＰｔｏＰ）定電圧であって、制御電流値をゼロまたは弱いプラスとした重畳バイアスを印加することで、低湿で発生する異常画像をすべて防止、または低減することができることが分かった。
【００３６】
さらには、低湿環境下における画像の劣化が生じないようにするのため、分離除電の放電均一性を向上することが好ましい。放電均一性は、放電位置すなわちバイアスの印加位置からバイアス印加の目的位置までの距離に依存し、分離除電装置１３による重畳バイアス印加位置すなわち分離除電装置１３に備えられた分離除電針３５の先端から、記録媒体３の搬送面すなわち分離除電針３５からの放電電荷を到達させるべきバイアス印加目的位置までの距離が遠いほど良い。発明者の実験により、画像の劣化が生じないだけの分離除電の放電均一性を得る条件は、記録媒体３の搬送面と分離除電針３５の先端との距離が６ｍｍ以上であることが分かった。
【００３７】
放電均一性は、印加するバイアスの周波数にも依存し、分離除電針３５へ印加するバイアスの周波数が高いほど放電均一性が良い。発明者の実験により、画像の劣化が生じないだけの分離除電の放電均一性を得る条件は、分離除電針３５に印加する重畳バイアスの周波数が２ｋＨｚ以上であることが分かった。
【００３８】
放電均一性は、印加するバイアスの大きさに依存し、分離除電針３５へ印加するバイアスの大きさは適度なものが良い。発明者の実験により、画像の劣化が生じないだけの分離除電の放電均一性を得る条件は、分離除電針３５に印加する重畳バイアスのピークツーピークが８ｋＶ〜１０ｋＶであることが分かった。
【００３９】
したがって、分離除電装置１３においては、分離除電針３５の配設位置、電圧印加手段３６により印加するバイアスが、これらの条件をすべて満たすようになっている。なお、トナーの帯電極性がプラスの場合には、電圧印加手段３６は、重畳バイアスによる電流の直流成分がゼロまたはマイナスとなるように直流バイアスを交流バイアスに重畳し、重畳バイアスによる電流の直流成分がゼロまたはトナーと逆極性となるように直流バイアスを交流バイアスに重畳して分離除電針３５に印加する。
【００４０】
以上、本発明を適用したカラー画像形成装置を説明したが、本発明にかかる分離除電装置は、像担持体が中間転写体でなく潜像担持体・感光体である場合にも適用できる。すなわち例えば図３に示すように、像担持体であり潜像担持体であるベルト状の感光体４１上に現像器５によって未定着トナー像を形成し、この未定着トナー像を記録媒体３に直接転写するタイプの画像形成装置１０１に本発明にかかる分離除電装置１３を適用し、感光体４１から未定着トナー像を転写された記録媒体３を感光体４１から分離するようにしても良い。図３において図１と同様の構成については符号を付すのみで説明を省略する。
【００４１】
また、本発明を適用した画像形成装置は、カラー画像形成装置に限らず、図３に示したような単色画像のみを形成する画像形成装置に適用することもできるし、図３に示したタイプの画像形成装置であっても、感光体を図１に示した場合と同様にドラム状の感光体とすることもできるし、カラー画像形成装置であっても、中間転写体の１回転ですべての色のトナー像を中間転写体１上に１次転写するタイプのものであっても良い。
【００４２】
【発明の効果】
未定着トナー像を担持する像担持体と、この像担持体に担持されている未定着トナー像を同像担持体との間に挟み込まれた記録媒体に静電転写するための転写ローラと、上記像担持体から未定着トナー像が静電転写された記録媒体を同像担持体から分離するための、直流バイアスを交流バイアスに重畳した重畳バイアスを印加される分離除電針とを有する画像形成装置において、上記直流バイアスを、上記重畳バイアスによる電流の直流成分がゼロとなるように定電流制御して、上記交流バイアスに重畳したので、低湿環境下における分離除電の際のトナー像の乱れを防止し、異常画像を防止することで良好な画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することができる。
未定着トナー像を担持する像担持体と、この像担持体に担持されている未定着トナー像を同像担持体との間に挟み込まれた記録媒体に静電転写するための転写ローラと、上記像担持体から未定着トナー像が静電転写された記録媒体を同像担持体から分離するための、直流バイアスを交流バイアスに重畳した重畳バイアスを印加される分離除電針とを有する画像形成装置において、上記直流バイアスを、上記重畳バイアスによる電流の直流成分が未定着トナー像を構成するトナーと逆極性となるように定電流制御して、上記交流バイアスに重畳したので、低湿環境下における分離除電の際のトナー像の乱れを防止し、異常画像を防止することで良好な画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することができる。
【００４４】
像担持体が中間転写体であることとすれば、低湿環境下において記録媒体を中間転写体から分離する際のトナー像の乱れを防止し、異常画像を防止することができる画像形成装置を提供することができる。
【００４５】
像担持体が潜像担持体であることとすれば、低湿環境下において記録媒体を潜像担持体から分離する際のトナー像の乱れを防止し、異常画像を防止することができる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した分離除電装置及び画像形成装置の概略を示す側面図である。
【図２】図１に示した分離除電装置の要部示す側面図である。
【図３】本発明を適用した分離除電装置を備えた別の画像形成装置を示す側面図である。
【符号の説明】
２ 像担持体たる中間転写体
３ 記録媒体
１３ 分離除電装置
４１ 像担持体たる潜像担持体
１００ 画像形成装置
Ｔ 未定着トナー像

Claims (4)

1. 未定着トナー像を担持する像担持体と、この像担持体に担持されている未定着トナー像を同像担持体との間に挟み込まれた記録媒体に静電転写するための転写ローラと、上記像担持体から未定着トナー像が静電転写された記録媒体を同像担持体から分離するための、直流バイアスを交流バイアスに重畳した重畳バイアスを印加される分離除電針とを有する画像形成装置において、
   上記直流バイアスを、上記重畳バイアスによる電流の直流成分がゼロとなるように定電流制御して、上記交流バイアスに重畳したことを特徴とする画像形成装置。
2. 未定着トナー像を担持する像担持体と、この像担持体に担持されている未定着トナー像を同像担持体との間に挟み込まれた記録媒体に静電転写するための転写ローラと、上記像担持体から未定着トナー像が静電転写された記録媒体を同像担持体から分離するための、直流バイアスを交流バイアスに重畳した重畳バイアスを印加される分離除電針とを有する画像形成装置において、
   上記直流バイアスを、上記重畳バイアスによる電流の直流成分が未定着トナー像を構成するトナーと逆極性となるように定電流制御して、上記交流バイアスに重畳したことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２記載の画像形成装置において、上記像担持体が中間転写体であることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１または２記載の画像形成装置において、上記像担持体が潜像担持体であることを特徴とする画像形成装置。

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