JP4544078B2 - 給紙装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、電子写真方式等を採用したプリンタや複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの機能を兼ね備えた複合機等の画像形成装置に用いられる給紙装置及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。

特開２０００−７１７５号公報 特開平７−２１５５１０公報 特開平１１−３１４７８０公報 特開平３−１７１１８１公報 特開平１０−２７９１１２公報

従来、この種の電子写真方式等を採用したプリンタや複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの機能を兼ね備えた複合機等の画像形成装置に用いられる給紙装置では、給紙トレイに複数枚の束として積層された用紙を、１枚ずつ捌いた状態で分離して給紙し、用紙搬送経路へと搬送するように構成されている。その際、上記給紙トレイに複数枚の束として積層された用紙には、搬送される最上位の用紙とその下の用紙、及び搬送される最上位の用紙と給紙動作を行なうリタードローラとの間で、強い圧力が作用しながら、引き剥がされるため、搬送される用紙の裏面には、用紙同士もしくはリタードローラと擦れ合うことで、軸方向に沿ったリタードローラに対応した位置に紙粉が発生する。

上記の如く給紙装置によって給紙された用紙は、上述したように、その表面にリタードローラに対応した位置に紙粉が付着しているため、当該用紙が搬送されて感光体ドラムや中間転写ベルト等の像担持体の転写位置まで搬送されると、用紙の表面に付着した紙粉が転写位置に配設された転写ローラの表面に転移して付着することになる。

上記電子写真方式等を採用したプリンタや複写機等の画像形成装置で使用される用紙は、広葉樹や針葉樹のパルプに、カオリン・タルク・炭酸カルシウムなどの填量が加えられて製造されている。従って、上記用紙の裏面に発生する紙粉は、用紙の繊維やカオリン・タルク・炭酸カルシウムなどの填量から構成されており、転写ローラの表面には、これらの紙粉が付着する。

ところで、上記転写ローラは、用紙へのトナー像の転写工程を繰り返すにしたがって、当該転写ローラの表面には、上記のメカニズムによって付着する紙粉が徐々に堆積していることになる。その結果、上記転写ローラの表面に堆積した紙粉によって、当該転写ローラの体積抵抗率が上昇してしまい、転写ローラからの転写電圧が十分に像担持体と用紙の間に印加することができなくなり、図１０に示すような、リタードローラの位置に対応した転写不良が発生するという問題点を有していた。

そこで、かかる問題点を解決し得る技術としては、特開２０００−７１７５号公報や特開平７−２１５５１０公報、特開平１１−３１４７８０公報、特開平３−１７１１８１公報、特開平１０−２７９１１２公報等に開示された技術が、既に種々提案されている。

上記特開２０００−７１７５号公報に係る画像形成装置は、シート積載手段に積載されたシートを給送する給紙装置を備えた画像形成装置において、前記シートに発生した静電気を除去して該シートに静電気により付着した紙粉を除去するようにしたものである。

また、上記特開平７−２１５５１０公報に係るシート給送装置は、シート保持部に積載された多数のシート体をシート搬送路に給送するフィードローラを回転自在に軸支し、このフィードローラで給送される前記シート体を一枚に分離するセパレートローラを前記フィードローラと当接する位置で回転自在に軸支し、これらフィードローラとセパレートローラとを同一方向に回転駆動するローラ駆動機構を設けたシート給送装置において、前記セパレートローラを前記フィードローラと接離する方向で移動自在に支持して位置保持するローラ支持機構を設け、このローラ支持機構で前記フィードローラから離反した位置に保持された前記セパレートローラと当接する位置にクリーニング部材を配置し、前記セパレートローラを前記ローラ支持機構で前記クリーニング部材に当接させて前記ローラ駆動機構で予め設定された所定量だけ回転駆動する駆動制御手段を設けるように構成したものである。

さらに、上記特開平１１−３１４７８０公報に係る給紙装置は、シート積載手段に積載されたシートを給送する給送手段と、前記給送手段により給送されたシートを１枚ずつ分離して搬送する分離搬送手段と、を備えた給紙装置において、前記分離搬送手段に当接して清掃する清掃手段と、前記分離搬送手段と前記清掃手段とを接離可能に支持する移動手段と、を備え、前記移動手段により所定のタイミングで前記分離搬送手段と前記清掃手段とを当接させるように構成したものである。

又、上記特開平３−３１４７８０公報に係る紙粉除去装置は、挿抜自在に設けられた転写チャージャのシールドケースに、当該転写チャージャの上流側に設けられたレジストローラの下ローラに当接する紙粉取り部材を配設するように構成したものである。

更に、上記特開平１０−２７９１１２公報に係る画像形成装置は、表面にトナー像を形成される像担持体と、該像担持体上に形成されたトナー像を転写紙に転写する転写装置と、像担持体と転写装置との間の転写位置に転写紙を搬送する搬送ローラ対と、を備え、搬送ローラ対により転写位置に搬送された転写紙上に像担持体上のトナー像を転写させる構成を備えた画像形成装置において、前記搬送ローラ対の一方の表面に先端を接触させて前記搬送ローラ対に付着した異物を取り除く異物除去部材と、入口側端部に前記異物除去部材を備えると共に、出口側端部を前記転写装置に固定されかつ取り除かれた異物を収納する異物収納部と、を備えるように構成したものである。

しかしながら、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記特開２０００−７１７５号公報に係る画像形成装置の場合には、給送されるシートの裏面に接触する導電性コロを設けたり、当該導電性コロに高電圧を印加する高圧電源を配置し、更に導電性コロで捕獲した紙粉を除去するクリーニングブレードを設けたりする必要があるため、構成が複雑となるとともに、部品点数が増加するばかりか、給紙装置の大型化やコストアップを招くという問題点を有していた。

また、上述した清掃部材のリトラクト型の特開平７−２１５５１０公報や特開平１１−３１４７８０公報のうち、特開平７−２１５５１０公報に係る給紙装置の場合には、シート積載手段に積載されたシートを給送する給送手段と、前記給送手段により給送されたシートを１枚ずつ分離して搬送する分離搬送手段と、を備えた給紙装置において、前記分離搬送手段に当接して清掃する清掃手段と、前記分離搬送手段と前記清掃手段とを接離可能に支持する移動手段と、を備え、前記移動手段により所定のタイミングで前記分離搬送手段と前記清掃手段とを当接させるように構成したものであるが、清掃手段が作用しないタイミングでは、紙粉を清掃することができず、やはり転写ローラに紙粉が徐々に堆積して、転写不良が発生してしまうという問題点を有していた。

一方、上記特開平１１−３１４７８０公報に係る給紙装置の場合には、分離搬送手段に当接して清掃する清掃手段と、前記分離搬送手段と前記清掃手段とを接離可能に支持する移動手段と、を備え、前記移動手段により所定のタイミングで前記分離搬送手段と前記清掃手段とを当接させるように構成したものであるが、分離搬送手段に清掃手段が常時接触するものではないため、清掃前に蓄積された紙粉が用紙搬送時に用紙に再付着してしまい、転写ローラまで運ばれて、当該転写ローラに付着するという問題点を有していた。

また、上記清掃手段を分離搬送手段に常時接触させるように構成した場合には、分離搬送手段の摩擦抵抗が増加し、当該分離搬送手段の駆動トルクが大きくなるとともに、用紙の分離搬送が安定して行なわれ難くなり、用紙の位置ずれ等の原因となるという問題点が新たに生じる。

更に上述した転写ローラの上流に位置するレジストローラに紙粉除去部材を配置する技術である特開平３−３１４７８０公報及び特開平１０−２７９１１２公報の場合には、挿抜自在に設けられた転写チャージャのシールドケースに、当該転写チャージャの上流側に設けられたレジストローラの下ローラに当接する紙粉取り部材を配設するように構成したり、搬送ローラ対に付着した異物を取り除く異物除去部材を設けるように構成したものであるが、このように、レジストローラに紙粉取り部材や異物除去部材を配設すると、当該紙粉取り部材や異物除去部材は、紙粉を確実に掻き取るために、レジストローラに紙粉取り部材や異物除去部材を強く圧接する必要がある。そのため、上記レジストローラには、大きな負荷トルクが掛かり、トナー像を転写するにあたって用紙のタイミングをとる際に、レジストローラの負荷トルクの上昇に伴って、用紙の制御機能が悪化するという問題点を有していた。

そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、装置の構成が複雑となり、装置の大型化やコストアップを招くことなく。しかも分離搬送手段やレジストローラ等の負荷を増大させて、用紙搬送性や用紙の制御機能を悪化させることなく、用紙の裏面に発生した新粉等を確実に除去することができ、転写不良の発生を防止可能な給紙装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することにある。

すなわち、請求項１に記載された発明は、積層された状態で収容された複数枚の用紙のうち、最上位の用紙を送出ローラによって送り出すとともに、互いに当接する給送ローラと分離ローラによって１枚ずつ分離した状態で用紙を給送する給紙装置において、
前記分離ローラの表面層を導電性を有する多孔質弾性体によって形成するとともに、
用紙の給送時に、前記給送ローラが回転し、前記分離ローラが回転停止した状態で当該分離ローラに負極性のバイアス電圧を印加する電圧印加手段を備えた
ことを特徴とする給紙装置である。

また、請求項２に記載された発明は、上記分離ローラに印加される電圧は、負極性の直流電圧、又は負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した電圧であることを特徴とする請求項１に記載の給紙装置である。

さらに、請求項３に記載された発明は、上記給送ローラ及び分離ローラと、当該給送ローラ及び分離ローラよりも用紙給送方向の下流側に配置されたレジストローラとは、その軸方向に沿った位置が異なるように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の給紙装置である。

又、請求項４に記載された発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の給紙装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。

この発明によれば、装置の構成が複雑となり、装置の大型化やコストアップを招くことなく。しかも分離搬送手段やレジストローラ等の負荷を増大させて、用紙搬送性や用紙の制御機能を悪化させることなく、用紙の裏面に発生した新粉等を確実に除去することができ、転写不良の発生を防止可能な給紙装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することができる。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのフルカラー複合機を示す構成図である。なお、このカラー複合機は、複写機やプリンタ、あるいはファクシミリとしての機能を兼ね備えている。また、上記画像形成装置としては、個別に、複写機やプリンタ、あるいはファクシミリなどを構成するものであっても勿論良い。

このカラー複合機１は、図２に示すように、その上部に画像読取装置としてのスキャナー２を備えているとともに、図示しないネットワークを介して図示しないパーソナルコンピュータ等に接続されている。

そして、上記カラー複合機は、スキャナーで読み取った文書の画像を複写したり、パーソナルコンピュータから送られてきた画像データに基づいてプリントしたり、電話回線を介して画像データを送受信するファックスとして機能するようになっている。

図２において、１はカラー複合機の本体を示すものであり、このカラー複合機本体１の上部には、図示しない原稿を一枚ずつ分離した状態で自動的に搬送する自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）２と、当該自動原稿搬送装置２によって搬送される原稿の画像を読み取る画像入力装置（ＩＩＴ）３が配設されている。上記画像入力装置３は、プラテンガラス４上に載置された原稿を光源５によって照明し、原稿からの反射光像を、フルレートミラー６及びハーフレートミラー７、８及び結像レンズ９からなる縮小光学系１１を介してＣＣＤ等からなる画像読取素子１０上に走査露光して、この画像読取素子１０によって原稿の色材反射光像を所定のドット密度（例えば、１６ドット／ｍｍ）で読み取るようになっている。

上記画像入力装置３によって読み取られた原稿の反射光像は、例えば、赤（Ｒ）、緑 （Ｇ）、青（Ｂ）（各８ｂｉｔ）の３色の反射率データとして画像処理装置１２（ＩＰＳ）に送られ、この画像処理装置１２では、原稿の画像データに対して、必要に応じて、シェーデイング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消し、色／移動編集等の処理を含め、後述するように所定の画像処理が施される。また、この画像処理装置１２は、図示しないパーソナルコンピュータ等から送られてくる画像データに対しても、所定の画像処理を行なうようになっている。

そして、上記画像処理装置１２で所定の画像処理が施された画像データは、同じく画像処理装置１２によって、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック （Ｋ）（各８ビット）の４色の階調データに変換され、次に述べるように、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋに共通するＲＯＳ（ＲａｓｅｒＯｕｔｐｕｔＳｃａｎｎｅｒ）１４に送られ、この画像露光装置としてのＲＯＳ１４では、所定の色の階調データに応じてレーザ光ＬＢによる画像露光が行われる。なお、カラー画像に限らず、白黒の画像のみを形成しても勿論良い。

ところで、上記カラー複合機本体１の内部には、図２に示すように、画像形成手段Ａが配設されており、この画像形成手段Ａには、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４つの画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋが、水平方向に一定の間隔をおいて並列的に配置されている。

これらの４つの画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋは、すべて同様に構成されており、大別して、所定の速度で回転駆動される像担持体としての感光体ドラム１５と、この感光体ドラム１５の表面を一様に帯電する一次帯電用の帯電ロール１６と、当該感光体ドラム１５の表面に所定の色に対応した画像を露光して静電潜像を形成する画像露光装置としてのＲＯＳ１４と、感光体ドラム１５上に形成された静電潜像を所定の色のトナーで現像する現像器１７と、感光体ドラム１５の表面を清掃するクリーニング装置１８とから構成されている。これらの感光体ドラム１５と周辺に配置される画像形成部材は、一体的にユニット化されており、カラ―複合機本体１から個別に交換可能に構成されている。

上記ＲＯＳ１４は、図２に示すように、４つの画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋに共通に構成されており、図示しない４つの半導体レーザを各色の階調データに応じて変調して、これらの半導体レーザからレーザ光ＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋを階調データに応じて出射するように構成されている。なお、上記ＲＯＳ１４は、複数の画像形成ユニット毎に個別に構成しても勿論よい。上記半導体レーザから出射されたレーザ光ＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋは、図示しないｆ−θレンズを介してポリゴンミラー１９に照射され、このポリゴンミラー１９によって偏向走査される。上記ポリゴンミラー１９によって偏向走査されたレーザ光ＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋは、図示しない結像レンズ及び複数枚のミラーを介して、感光体ドラム１５上の露光ポイントに、斜め下方から走査露光される。

上記ＲＯＳ１４は、図２に示すように、下方から感光体ドラム１５上に画像を走査露光するものであるため、このＲＯＳ１４には、上方に位置する４つの画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの現像器１７などからトナー等が落下して、汚損される虞れを有している。そのため、ＲＯＳ１４は、その周囲が直方体状のフレーム２０によって密閉されているとともに、当該フレーム２０の上部には、４本のレーザ光ＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋを、各画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの感光体ドラム１５上に露光するため、シールド部材としての透明なガラス製のウインドウ２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋが設けられている。

上記画像データ処理装置１２からは、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋに共通して設けられたＲＯＳ１４に、各色の画像データが順次出力され、このＲＯＳ１４から画像データに応じて出射されたレーザ光ＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋは、対応する感光体ドラム１５の表面に走査露光され、静電潜像が形成される。上記感光体ドラム１５上に形成された静電潜像は、現像器１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋによって、それぞれイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像として現像される。

上記各画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの感光体ドラム１５上に、順次形成されたイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像は、各画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの上方にわたって配置された転写ユニット２２の無端状ベルト部材としての中間転写ベルト（像担持体）２５上に、４つの一次転写ロール２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋによって多重に転写される。これらの一次転写ロール２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋは、各画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの感光体ドラム１５に対応した中間転写ベルト２５の裏面側に配設されている。この実施の形態における一次転写ロール２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋの体積抵抗値は、１０⁵ 〜１０⁸ Ωｃｍに抵抗調整されたものを使用している。そして、一次転写ロール２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋには、転写バイアス電源（図示しない）が接続されており、所定のトナー極性とは逆極性（本実施の形態では正極性）の転写バイアスが所定のタイミングで印加されるようになっている。

また、上記中間転写ベルト２５は、図２に示すように、ドライブロール２７と、テンションロール２４と、バックアップロール２８との間に一定のテンションで掛け回されており、図示しない定速性に優れた専用の駆動モーターによって回転駆動されるドライブロール２７により、矢印方向に所定の速度で循環駆動されるようになっている。上記中間転写ベルト２５は、例えば、チャージアップを起こさないべルト素材（ゴムまたは樹脂）にて構成されている。

上記中間転写ベルト２５上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像は、図２に示すように、バックアップロール２８に圧接する転写部材としての二次転写ロール２９によって、シート材としての用紙３０上に二次転写され、これらの各色のトナー像が転写された用紙３０は、上方に位置する定着器４０へと搬送される。上記二次転写ロール２９は、バックアップロール２８の側方に圧接しており、下方から上方に搬送される用紙３０上に、各色のトナー像を二次転写するようになっている。

上記用紙３０は、カラー複合機本体１の下部に複数段配設された給紙トレイ３１、３２、３３、３４のいずれかから所定サイズのものが、後述するように、本実施の形態に係る給紙装置５１のナジャーローラ５３及び、フィードローラ５４並びにリタードローラ５５によって一枚ずつ分離された状態で、搬送ローラ３７を備えた用紙搬送路３８を介して給紙される。そして、上記給紙トレイ３１、３２、３３、３４のいずれかから給紙された用紙３０は、レジストレーションローラ対３９で一旦停止され、中間転写ベルト２５上の画像と同期して、当該レジストレーションローラ対３９によって中間転写ベルト２５の二次転写位置へと再度給紙される。

そして、上記各色のトナー像が転写された用紙３０は、図２に示すように、定着器４０によって熱及び圧力で定着処理を受けた後、搬送ローラ４１によって、画像形成面を下にして第１の排出トレイとしてのフェイスダウントレイ４２に排出するための第１の用紙搬送路４３を介して、当該第１の用紙搬送路４３の出口に設けられた排出ローラ４４によって、装置本体１の上部に設けられたフェイスダウントレイ４２上に排出される。

また、上記の如く画像が形成された用紙３０を、画像形成面を上にして排出する場合には、図２に示すように、画像形成面を上にして第２の排出トレイとしてのファイスアップトレイ４５に排出するための第２の用紙搬送路４６を介して、当該第２の用紙搬送路４６の出口に設けられた排出ローラ４７によって、装置本体１の側部（図中、左側面）に設けられるフェイスアップトレイ４５上に排出されるようになっている。

なお、上記カラー複合機において、フルカラー等の両面コピーをとる場合には、図２に示すように、片面に画像が定着された用紙３０を、排出ローラ４４によってフェイスダウントレイ４２上にそのまま排出せずに、図示しない切替ゲートによって搬送方向を切り替えるとともに、排出ロール４４を一旦停止させた後に逆転して、当該排出ロール４４によって両面用の用紙搬送路４８へと搬送する。そして、この両面用の用紙搬送路４８には、当該搬送路４８に沿って設けられた搬送ローラ４９により、用紙３０の表裏が反転された状態で、再度レジストレーションローラ対３９へと搬送され、今度は、当該用紙３０の裏面に画像が転写・定着された後、第１の用紙搬送路４３又は第２の用紙搬送路４６を介して、フェイスダウントレイ４２又はフェイスアップトレイ４５のいずれかに排出される。

図２中、５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋは、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の現像器１７に、所定の色のトナーを供給するトナーカートリッジを、５１は中間転写ベルト２５上の転写残トナー等を除去するクリーニング装置をそれぞれ示している。

図３は上記カラー複合機の各画像形成ユニットを示すものである。

上記イエロー色、マジェンタ色、シアン色及び黒色の４つの画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋは、図３に示すように、すべて同様に構成されており、これらの４つの画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋでは、上述したように、それぞれイエロー色、マジェンタ色、シアン色及び黒色のトナー像が所定のタイミングで順次形成されるように構成されている。上記各色の画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋは、上述したように、それぞれ感光体ドラム１５を備えており、この感光体ドラム１５の表面は、一次帯電用の帯電ロール１６によって一様に帯電される。その後、上記感光体ドラム１５の表面は、ＲＯＳ１４から画像データに応じて出射される画像形成用のレーザ光ＬＢが走査露光されて、各色に対応した静電潜像が形成される。上記感光体ドラム１５上に走査露光されるレーザ光ＬＢは、当該感光体ドラム１５の直下よりやや右側寄りの斜め下方から露光されるように設定されている。上記感光体ドラム１５上に形成された静電潜像は、各画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの現像器１７の現像ロール１７ａによってそれぞれイエロー色、マジェンタ色、シアン色、黒色の各色のトナーにより現像されて可視トナー像となり、これらの可視トナー像は、一次転写ロール２６の帯電によって中間転写ベルト２５上に順次多重に転写される。

なお、トナー像の転写工程が終了した後の感光体ドラム１５の表面は、クリーニング装置１８によって残留トナーや紙粉等が除去されて、次の画像形成プロセスに備える。上記クリーニング装置１８は、クリーニングブレード１８ａを備えており、このクリーニングブレード１８ａによって、感光体ドラム１５上の残留トナーや紙粉等を除去するようになっている。

ところで、この実施の形態では、積層された状態で収容された複数枚の用紙のうち、最上位の用紙を送出ローラによって送り出すとともに、互いに当接する給送ローラと分離ローラによって１枚ずつ分離した状態で用紙を給送する給紙装置において、前記分離ローラの表面層を導電性を有する多孔質弾性体によって形成するとともに、用紙の給送時に、当該分離ローラに電圧を印加する電圧印加手段を備えるように構成されている。

また、この実施の形態では、上記分離ローラに印加される電圧は、負極性の直流電圧、又は負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した電圧であるように構成されている。

さらに、この実施の形態では、用紙を給送しない所定のタイミングで、前記給送ローラと分離ローラを連れ回らせながら、前記分離ローラに電圧印加手段によって電圧を印加するように構成されている。

すなわち、この実施の形態に係る給紙装置５１は、図２に示すように、上端面が全面開口した箱体状に形成された給紙トレイ３１、３２、３３、３４としての給紙トレイ５２を備えており、この給紙トレイ５２の内部には、所定サイズの用紙３０が複数枚積層されたた状態で収容されている。上記給紙トレイ５２の給紙方向に沿った先端近傍の上部には、図４に示すように、当該給紙トレイ５２の内部に収容された用紙３０のうち、最上位の用紙３０を給送する送出用回転部材としてのナジャーローラ５３が、所定のタイミングで間欠的に回転駆動されるように配設されている。

また、上記ナジャーローラ５３の給紙方向に沿った先端部には、当該ナジャーローラ５３によって送出される用紙３０を１枚ずつ分離した状態で給送する給送用回転部材としてのフィードローラ５４と、用紙３０を１枚ずつ分離する分離用回転部材としてのリタードローラ５５が、互いに当接した状態で配設されている。上記フィードローラ５４は、給紙時に、所定のタイミングで矢印方向に沿って回転駆動される。また、上記リタードローラ５５は、図１に示すように、フレーム５６に回転軸５７によって回転自在に軸支されているとともに、且つ回転が停止した状態で配設されており、当該回転軸５７に取り付けられたギア５８を介してトルクリミッター５９に作動連結されている。そして、上記リタードローラ５５は、トルクリミッター５９によって回転トルクが一定値を越えた場合にのみ、フィードローラ５４に連れ回りするように構成されている。なお、上記リタードローラ５５には、フィードローラ５４と逆方向に回転トルクが作用するように配設しても良い。また、上記リタードローラ５５は、コイルスプリング６０によってフィードローラ５４に所定（例えば、３Ｎ程度）の押圧力で圧接するように配設されている。

さらに、上記リタードローラ５５としては、図４に示すように、導電性芯材としてのステレンス等の金属からなる芯金６１の表面に、発泡性ポリウレタン等からなる発泡材料製のスポンジ状の多孔質弾性体６２を被覆してローラ状に構成された部材が用いられている。このように、上記リタードローラ５５は、その表面が発泡性ポリウレタン等からなる発泡材料製のスポンジ状の多孔質弾性体６２によって形成されているため、当該リタードローラ５５の表面には、図５に示すように、単発泡の小さな発泡セル６３が略一様に開口した状態となっている。なお、上記リタードローラ５５としては、例えば、アスカーＣ硬度が３０〜４０度、発泡体密度が０．１５〜０．５ｇ／ｃｍ³ 、発泡セル６３の平均したセル径が５０〜２００μｍ程度のものが用いられるが、これに限定されるものではない。

また、上記リタードローラ５５には、図１に示すように、用紙３０の給送時に、電圧印加手段としての直流電源６５によって、例えば、−３００〜−２０００Ｖ程度の電圧が印加されるように構成されている。なお、上記リタードローラ５５に印加される電圧は、負極性の直流電圧以外に、負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を用いるように構成しても良い。

また、この実施の形態では、用紙３０を給送しない所定のタイミングで、例えば、フィードローラ５４の回転方向を逆転させる等により、フィードローラ５４とリタードローラ５５を連れ回らせながら、リタードローラ５５に電圧印加手段としての直流電源６５によって、上記と同様の電圧が印加され、フィードローラ５４に付着した紙粉をリタードローラ５５によって除去可能となるように構成されている。

さらに、上記フィードローラ５４及びリタードローラ５５は、図６に示すように、装置のフロント側の位置に、給紙される用紙３０の給紙方向と直交する方向に沿って２つのローラが、回転軸６６、６７に固定した状態で設けられている。また、上記ナジャーローラ５３も、フィードローラ５４及びリタードローラ５５に対応した装置のフロント側の位置に、例えば、１つのローラとして設けられているが、当該ナジャーローラ５３を複数個配設するように構成しても勿論よい。

そして、上記フィードローラ５４及びリタードローラ５５によって１枚ずつ分離されて給紙された用紙３０は、図７に示すように、用紙搬送路３８に沿ってレジストレーションローラ対３９まで搬送され、当該レジストレーションローラ対３９で一旦停止される。そして、上記用紙３０は、中間転写ベルト２５上に形成されたトナー像と同期して回転駆動されるレジストレーションローラ対３９によって、ガイド部材６８を通って、二次転写ローラ２９が中間転写ベルト２５を介して二次転写対向ローラ２８と圧接する転写ニップ部６９へと到達する。その後、上述したような電子写真プロセスによって中間転写ベルト２５上に形成されたトナー像は、用紙３０の突入タイミングに合わせて、二次転写ローラ２９から転写電圧が印加されることで、トナー像が用紙３０に転写されるように構成されている。

以上の構成において、この実施の形態に係るカラー複合機では、次のようにして、装置の構成が複雑となり、装置の大型化やコストアップを招くことなく。しかも分離搬送手段やレジストローラ等の負荷を増大させて、用紙搬送性や用紙の制御機能を悪化させることなく、用紙の裏面に発生した新粉等を確実に除去することができ、転写不良の発生を防止可能となっている。

すなわち、上記カラー複合機では、図２に示すように、カラーやモノクロの画像形成時に、給紙トレイ３１、３２、３３、３４を構成する給紙装置５１によって、所定サイズの用紙３０が給紙されて、画像の形成が行なわれる。

その際、上記給紙装置５１では、図７に示すように、給紙トレイ５２内に束として積層された用紙３０が、１枚ずつ分離された状態で給紙されて、用紙搬送経路３８へと給送される。このように、給紙装置５１から用紙３０が給送されるときには、用紙３０とリタードローラ５５の間に圧力が作用しながら、積層された用紙３０が１枚ずつ引き剥がされるため、搬送される用紙３０の裏面には、リタードローラ５５によって擦られて紙粉が発生する。

そして、上記の如くフィードローラ５４とリタードローラ５５のニップ部で発生した紙粉は、図８に示すように、用紙３０の裏面に付着したまま二次転写ローラ２９へと搬送される。上記用紙３０の裏面に付着した紙粉は、二次転写ローラ２９まで搬送されると、当該二次転写ローラ２９と二次転写対向ローラ２８との転写ニップ部６９で加圧され、用紙３０の裏面に付着した紙粉７０が、二次転写ローラ２９の表面に付着してしまうことになる。

特に、近年の上記カラー複合機のように、フルカラーの画像形成装置では、像担持体としての中間転写ベルト２５上に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック等のトナーが何層にも重なった状態でトナー像が形成されているため、当該トナー像の用紙３０への良好な転写性を実現するために、二次転写ローラ２９と二次転写対向ローラ２８は、転写ニップ部６９において、２０〜５０Ｎという非常に高い圧力で互いに圧接されている。

そのため、裏面に紙粉が付着した用紙３０が転写ニップ部６９に突入すると、図８に示すように、当該転写ニップ部６９における高圧力下で、用紙３０の裏面に付着した紙粉７０が、二次転写ローラ２９の表面に転移して付着することになる。その結果、二次転写ローラ２９の表面には、図９に示すように、リタードローラ５５に対応した位置で紙粉７０が付着する。

ところで、一般に電子写真方式の画像形成装置で用いられている用紙３０は、広葉樹や針葉樹のパルプに、カオリン・タルク・炭酸カルシウムなどの填量を加えて製造されている。上述した紙粉は、用紙３０の繊維やカオリン・タルク・炭酸カルシウムなどの填量から構成されるが、二次転写ローラ２９には、主に、カオリン・タルク・炭酸カルシウムなどの填量が付着する。これらの填量の中でも、添加剤として炭酸カルシウムが使用されることが多い。炭酸カルシウムの抵抗率は、１０¹⁰Ωｃｍ程度であって、非常に高抵抗であるため、紙粉が付着した部分の二次転写ローラ２９表面は、抵抗値が局所的に上昇してしまい、その部分だけ十分な転写電圧が得られなくなる。そのため、例えば、Ａ３サイズの用紙３０に全面ハーフトーンで画像を出力した場合など、図１０に示すように、プロセス方向に沿って、フィードローラ５４及びリタードローラ５５に対応した位置に、転写不良が発生して濃度が薄い筋状のディフェクトが発生してしまう。

そこで、この実施の形態では、図１に示すように、用紙搬送時に、搬送される用紙３０とリタードローラ５５との摩擦によって、用紙３０の裏面に発生する紙粉を、当該リタードローラ５５にバイアス電圧を印加することによって、静電的にリタードローラ５５へと引き寄せ、リタードローラ５５を構成する発泡材料のセル中へ埋め込むようになっている。

なお、上記用紙３０の填量として主に使用される炭酸カルシウムの粉末は、用紙３０と擦れることによって正極性に帯電する傾向にあるので、リタードローラ５５に印加する電圧は、負極性の電圧であることが効果的である。また、上記リタードローラ５５に印加する電圧は、負極性の直流電圧に交流電圧を重畳したものであっても良い。この場合には、交流電圧を重畳することによって、紙粉を構成する炭酸カルシウム等の微粉末を飛翔させる効果が得られ、炭酸カルシウム等の微粉末をリタードローラ５５のセル中に効果的に捕捉することができる。

また、上記構成において、用紙搬送時に搬送される用紙３０がフィードローラ５４の搬送力によって前進しており、リタードローラ５５は回転が停止していることから、用紙３０とリタードローラ５５の間で速度差が生じており、電界による除去効果に加えて速度差によるクリーニング効果が得られ、より一層効果的である。

このように、上記の如く構成される給紙装置５１を適用したカラー複合機では、用紙搬送時に、リタードローラ５５に負極性のバイアス電圧を印加することで、用紙３０の裏面に付着した紙粉をリタードローラ５５側へ転移させることにより、転写ローラ２９への紙粉の付着を防止することができ、ハーフトーン画像等の転写不良が発生することなく、良好な転写性能を達成することができる。

さらに、上記リタードローラ５５として発泡材料からなる多孔質弾性体を表面層として有するものを用い、用紙搬送時に、負極性のバイアス電圧を印加することで、発泡セルの中に捕捉された紙粉が、再度用紙に付着することを防止することが可能となる。

実験例
次に、本発明者は、上記実施の形態に係るカラー複合機を試作し、実際に給紙動作を行なって紙粉の発生に伴うハーフトーン画像の転写不良が発生するか否かを確認する実験を行なった。なお、カラー複合機としては、富士ゼロックス社製のＤＣＣ４５０を用いた。

また、実験例及び比較例とも、次のような共通する条件下で行なった。実験の環境は、温度２０℃、湿度５５％の下で行なった。中間転写ベルトとしてはポリイミド製ベルト、二次転写ローラ２９としては、直径１８ｍｍのエピクロルヒドリンゴムで、直径９ｍｍの金属製の芯材を被覆したものを用い、転写ニップ圧力を３５Ｎとして、１５００Ｖの転写電圧を印加した。なお、用紙３０は、富士ゼロックス社製のＰ紙でＡ４サイズ縦で１０００００枚走行させた。

また、この実験例では、ナジャーローラ５３及びフィードローラ５４にエチレンプロピレンゴムを使用し、リタードローラ５５はイオン性の導電材料を分散させた発泡ウレタンゴムで、温度２０度、湿度５０％における抵抗値が１０⁷ 〜１０⁸ Ωｃｍのものを用いた。

さらに、リタードローラ５５として、外径が１８ｍｍで、直径８ｍｍの金属製芯材の外周に発泡性のウレタンゴムを被覆して、アスカーＣ硬度が３５度のものを用いた。

また、比較例として、ナジャーローラ５３、フィードローラ５４、リタードローラ５５すべてエチレンプロピレンゴムとし、リタードローラ５５には、電圧を印加しない構成とした。

さらに、用紙搬送時にはリタードローラ５５からフィードローラ５４に加える垂直抗力を３Ｎとし、リタードローラ５５に−２０００Ｖのバイアス電圧を印加し、用紙３０の擦れから発生する紙粉をリタードローラ５５へ付着させるように構成した。

また、用紙２００枚を搬送するごとに、給紙をしない状態で、リタードローラ５５に−２０００Ｖの電圧を与えながら、フィードローラ５４とリタードローラ５５を３．５秒間連れ回りさせた。

なお、二次転写ローラ２９への紙粉付着を確認するため、５０００枚おきに用紙３０の全面に濃度３０％の単色のハーフトーン画像を出力し、画像のディフェクトの確認を行なった。なお、上記画像のディフェクトの確認は、転写ローラ２９の抵抗値上昇の影響が最も大きく出る低温低湿環境（温度１０度、湿度１５％）で行なった。

実験結果
上記実験例では、１０００００枚通紙しても用紙３０に搬送方向に沿った白筋は観察されなかった。

これに対して、比較例では、６５０００枚通紙した以降、ハーフトーンの画像の中で濃度３０％を出力し、画像のディフェクトの確認を行なったところ、フィードローラ５４とリタードローラ５５に対応する位置で用紙搬送方向に薄い白筋が発生した。

なお、テスト後の転写ローラ２９の抵抗値を低温低湿環境（温度１０度、湿度１５％）で測定した。抵抗値の測定方法は、図１１及び図１２に示した方法を用いた。つまり、上記二次転写ローラ２９を回転自在に軸支し、当該二次転写ローラ２９の軸方向における任意の位置で、長さ５ｍｍの金属ローラ８０を接触させて、当該金属ローラ８０に１００Ｖの電圧を印加する。その際、上記二次転写ローラ２９を少しずつ回転させながら、回転角度毎に流れる電流値を電流計８１によって測定し、その回転角度における抵抗値を算出する。上記の操作を二次転写ローラ２９が３６０度回転するまで継続し、角度毎の抵抗値を平均した値が、軸方向の位置での抵抗値として測定されるようになっている。

図１３は上記測定の結果を示すグラフである。

図１３から明らかなように、比較例における転写ローラでは、抵抗値が１０^0.7 Ω （０．７ｌｏｇΩ）程度局所的に上昇しているのに対し、実験例では、１０^0.1 Ω（０．１ｌｏｇΩ）程度の局所的な抵抗上昇まで抑えられた。

さらに、実験後の実施例におけるリタードローラ５５を観察したところ、スポンジのセルの中に白色の粉末が埋まり込んでいるのが観察された。このリタードローラ５５の元素分析を行なったところ、初期状態と比較してＣａ元素の量が突出して多いことがわかった。このことから、リタードローラ５５のセル内に炭酸カルシウムを主体とする紙粉が捕捉されていることが確認できた。

図１はこの発明の実施の形態１に係る給紙装置を適用した画像形成装置としてのカラー複合機の要部を示す構成図である。 図２はこの発明の実施の形態１に係る給紙装置を適用した画像形成装置としてのカラー複合機を示す構成図である。 図３はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのカラー複合機の画像形成部を示す構成図である。 図４はリタードローラを示す断面図である。 図５はリタードローラの断面を示す拡大模式図である。 図６はこの発明の実施の形態１に係る給紙装置の展開した状態を示す構成図である。 図７はこの発明の実施の形態１に係る給紙装置を示す構成図である。 図８はこの発明の実施の形態１に係る給紙装置を適用した画像形成装置のローラの汚れを示す構成図である。 図９はこの発明の実施の形態１に係る給紙装置を適用した画像形成装置の転写ローラの汚れを示す構成図である。 図１０は転写画像を示す説明図である。 図１１は転写ローラの抵抗値の測定方法を示す構成図である。 図１２は転写ローラの抵抗値の測定方法を示す構成図である。 図１３は転写ローラの抵抗値の測定結果を示すグラフである。

符号の説明

３０：用紙、５１：給紙装置、５２：給紙トレイ、５３：ナジャーローラ（送出用回転部材）、５４：フィードローラ（給送用回転部材）、５５：リタードローラ（分離用回転部材）。

Claims (4)

1. 積層された状態で収容された複数枚の用紙のうち、最上位の用紙を送出ローラによって送り出すとともに、互いに当接する給送ローラと分離ローラによって１枚ずつ分離した状態で用紙を給送する給紙装置において、
   前記分離ローラの表面層を導電性を有する多孔質弾性体によって形成するとともに、
   用紙の給送時に、前記給送ローラが回転し、前記分離ローラが回転停止した状態で当該分離ローラに負極性のバイアス電圧を印加する電圧印加手段を備えた
   ことを特徴とする給紙装置。
2. 上記分離ローラに印加される電圧は、負極性の直流電圧、又は負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した電圧であることを特徴とする請求項１に記載の給紙装置。
3. 上記給送ローラ及び分離ローラと、当該給送ローラ及び分離ローラよりも用紙給送方向の下流側に配置されたレジストローラとは、その軸方向に沿った位置が異なるように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の給紙装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の給紙装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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