JP4842768B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に係り、転写紙端部における分離爪接触による分離爪等の画像汚れの発生を防止することが可能な画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体上のトナー像を転写紙に接触させ、転写ニップ部で電界を付与し、転写して画像形成を行う画像形成装置が多数実用化されている。
このような画像形成装置においては転写紙のドラム等の像担持体に捲き付き防止のために一般的に分離爪を設けている。この分離爪を設けることで、転写紙の捲き付き等によるジャムを防止している。
また、転写紙に像担持体上のトナー像が転写される時、転写電圧印加装置により、転写紙表面に電荷が付与されるとともに、像担持体面上に付与されたトナーである逆極性の電荷を転写電界により引き寄せて転写を行う。
このため、像担持体表面上電荷と転写紙表面の間の静電力により、転写紙が像担持体表面に付着して、転写紙を像担持体から分離するのが困難になる。分離困難な状態になると、分離爪に転写紙が接触し、分離爪跡である黒スジ等の異常画像が発生し、かかる課題に対して、従来から、幾つかの対策が提案されている（例えば、特許文献１乃至３参照）。

特許文献１では、分離用帯電器によるコロナ放電により、転写紙の背面側の電荷を除電して、転写紙に付与された電荷を小さくし、前述した静電力を弱めるようにする技術が開示されている。これにより、転写紙の自重が静電力に勝るようになって、転写紙が像担持体から分離されるようにしている。
特許文献２では、転写分離時の分離爪の圧着動作を制御することで分離爪接触による分離爪跡を抑える技術が開示されており、また、特許文献３では、画像形成装置内にイレーサ（転写前露光装置）を設けることで転写時の分離性を良くする技術が開示されている。
さらに、公知ではないが、本出願人の研究中の技術には、限定されたモードのみでの使用において、転写前露光装置により転写時の分離性を良くすることで問題を解決するものも存在している。
特開平３−２３１７８３号公報 特開２００１−２０１９４４公報 特開２００５−２０２３５１公報

しかしながら、最近はコピー速度の高速化に伴い、従来技術では、分離性への余裕が無くなっていることに加え、環境変動による転写紙の剛性が変化した場合やロール紙のようにカールの大きい転写紙では、さらに分離性に余裕が無くなり、分離爪跡が発生し易い。
とくに、非画像部の多い図面のような印字率の低い画像をコピーした場合、非画像部は露光されておらず、帯電チャージャから付与した電荷が乗った状態である。この場合、転写電界を印加してしまうと像担持体上電荷と転写紙表面に付与された電荷とで引き合うため、転写紙が像担持体表面に付着して転写紙を像担持体から分離するのが困難になってしまう。
このように非画像部の多い画像をコピーする時、分離性向上するには非画像部の静電潜像部を転写前露光するなどして除電する必要がある。また、コストの面でも、転写前露光装置を新たに設けることなく、分離性を向上させるのが理想である。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、像担持体に対して複数の帯電装置、露光装置、現像装置を備え、下流に位置する現像方式が非接触現像方式である場合に、下流に設けられた露光装置が作像動作に使われていないモードである時、その露光装置により作像形成域先端部に露光を行うことで、作像形成域先端部の表面電位を低下させ、転写後の転写紙分離性を向上する画像形成装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、像担持体と、この像担持体上を帯電する複数の帯電装置と、前記像担持体上を露光して静電潜像を形成する複数の潜像形成手段と、前記像担持体上の静電潜像を現像してトナー像とする複数の現像手段と、転写紙を通過させ電界を掛けて前記像担持体上のトナー像を前記転写紙に転写する転写装置を含んでいる画像形成装置において、複数の現像装置のうちの下流に設けられた現像手段が前記像担持体と非接触で現像を行ない、下流に設けられた潜像形成手段により、上流に設けられた帯電装置、潜像形成手段、現像手段により行われる作像形成域の先端部のみの露光を行い、前記転写紙に転写される前に転写前除電を行う画像形成装置を特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、画像情報に応じて、前記下流に設けられた潜像形成手段により、前記上流に設けられた帯電装置、潜像形成手段、現像手段により行われる作像形成域の先端部のみの露光を行うと同時に、露光された先端部に相当する領域の現像バイアスを出力しない請求項１記載の画像形成装置を特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、作像するトナー像の画像信号を検出する検出手段を備え、前記画像信号により作像形成域先端から作像領域までの先端非画像部のみに転写前除電を行う請求項１又は２記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、作像するトナー像の画像信号を検出し、作像形成域先端部の印字率を算出する算出手段を備え、算出された印字率に応じて作像形成域先端部に転写前除電を行う請求項１又は２記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、作像するトナー像の画像信号を検出し、作像形成領域内で副走査方向全体に非画像部を検出した場合、前記非画像部において転写前除電を行う請求項１又は２記載の画像形成装置を特徴とする。

本発明によれば、像担持体に対して複数の帯電装置、露光装置、現像装置を備え、下流に位置する現像方式が非接触現像方式である画像形成装置に対して、下流に設けられた露光装置が作像動作に使われていないモードであった場合、その露光装置により作像形成域先端部に露光を行うことで、作像形成域先端部の表面電位を低下させ、転写後の転写紙分離性を向上することができ、分離爪跡などの異常画像を発生させることなく、良好な画像を保つことができる。この場合、モードは限定されるが、新たに露光装置の搭載する必要がないため、コストを抑え画像形成装置内に新たに露光装置のスペースを確保する必要がない。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の１実施の形態である画像形成装置を示す概略構成図である。この画像形成装置Ａは、反転現像により赤黒の２色ディジタル画像を形成するもので、表面に靜電潜像が形成される感光体１の周囲に、第１の現像に備え、感光体１表面を一様に帯電する第１帯電装置２、原稿を露光し、感光体１上に第１のトナー現像のための靜電潜像を形成する第１露光装置３、靜電潜像を第１のトナーにより現像し、トナー像を形成する第１現像装置４を備えている。
画像形成装置Ａは、また、第１の現像と同様に第２のトナーによるトナー像を形成するための第２帯電装置５、第２露光装置６及び第２現像装置７、感光体１上に形成されたトナー像を転写するための記録紙（転写紙）を供給する給紙部８、記録紙の裏側からトナー電荷と逆帯電の電荷を与え、感光体１上のトナー像を記録紙に転写する転写装置９を備えている。
画像形成装置Ａは、さらに、転写時に分離不良となった転写紙（記録紙）のドラム状の感光体１への巻き込み防止のための分離爪１０ａ、トナー像転写後に感光体１上に残留するトナーを除去するクリーニング装置１１及び次の画像形成に備えて感光体表面の電荷を除去する除電装置である消去光源１２を順次配設している。

前述の分離爪１０ａは、筐体に支持された軸１０ｂに回転可能に取り付けられており、図示しないばねの弾性力によって感光体１の表面に所定の圧力で接している。
図１には、詳細は後述するが、第１現像バイアス印加装置４ａ、ガイド板８ａ、レジストローラ１３、転写電圧印加装置１４、画像メモリ制御部１５、原稿読み取り部１６、第２現像バイアス印加装置１７、コントローラ１８が示されている。
上記の構成を有する画像形成装置Ａによって赤黒２色で画像形成を行う場合に、感光体１上の表面が第１帯電装置２で約−７００Ｖに一様に帯電され、第１露光装置３から出射される光の強弱により感光体１上の電荷が約−５０Ｖまで消去され、感光体ドラム１の表面に静電潜像が形成される。
感光体１上に形成された靜電潜像は、感光体１の回転によって第１現像装置４と対向する位置に移動する。この第１現像装置４の第１現像ローラには、作像時に−５５０Ｖの直流バイアスが印加されており、周方向に感光体１と線速比約２．０で移動しながら黒現像剤による２成分マグブラシによる接触現像が行われる。

第１現像装置４による現像後、感光体１の回転により第２帯電装置５及び第２露光装置６と対向する位置に順次搬送されて、それぞれ感光体１の帯電に続いて原稿の靜電潜像が形成された後、第２現像装置７との対向部へ移動する。
第２現像装置７内のトナーが第２現像ローラに印加される現像バイアス電圧によって飛翔し、感光体１表面に付着する。この時、第２現像ローラに印加されるバイアスは直流バイアスであり、これにより第１の現像によるトナー像を乱さずに第２の現像を行うことができ、第１の現像及び第２の現像による赤トナー像が重ね合わされ、２色のトナー像が形成される。
そして、このように形成されたトナー像はレジストローラ１３により所定のタイミングでガイド板８ａを介して搬送されてきた転写紙上に、感光体１上のトナー像が転写電圧印加装置１４の作用により転写される。
トナー像を転写された転写紙は、転写紙の自重により、感光体１の接線方向に分離される（分離されない場合は分離爪１０ａで分離される）。その後、転写装置９の転写ベルトにより搬送されて図示しない定着部により定着され２色画像が形成される。転写後の感光体１は、クリーニング装置１１によってその表面の残留トナーを除去され、除電装置１２によって残留電荷を消去されて、初期状態に戻る。

図２は作像形成域に非画像部が半数を占める画像を示す概略図である。図３はトナー像の転写及び転写紙の分離の過程を示す模式図である。転写紙を感光体１から分離する動作を図３に基づき説明する。例えば、図２のような作像形成域に非画像部が半数を占める画像を入力した場合、図３に示すように、帯電装置（図示せず）により約−７００Ｖに感光体１表面上に負の電荷が一様に帯電する。
その後、画像領域には露光装置（図示せず）により約−５０Ｖになるように負の電荷が消去され、現像装置（図示せず）により現像される。トナーの帯電量は−２０〜−４０μＣ／ｇと非常に小さいため、現像後の画像部の感光体１上の表面電位は−５０Ｖからほとんど不変である。
また、転写紙については、レジストローラ（図示せず）から搬送されてきた後、転写電圧印加装置（図示せず）により転写バイアスが印加され、転写装置９（図示せず）の転写ベルト上に正の電荷が帯電し、転写紙内の電荷が正負に静電分極され、転写紙表面上には正の電荷が一様に分布する。
これにより、画像部に現像された負の電荷を持つトナーが転写されるが、非画像部においては、感光体１上に−７００Ｖに帯電した負の電荷があるため、転写紙と感光体１が付着してしまう。これにより、分離不良が発生し、分離爪１０ａまで搬送され、分離爪跡による黒スジなどの異常画像が発生してしまう。

また、一般的に使用されるカット紙であれば、画像に非画像部を多く占める場合であっても、転写紙先端部にトナー像を作成するか、露光により転写紙先端部１０ｍｍ以下程度の電位を低くすることで、先端部の分離性が向上し、転写紙の腰と自重により、転写紙全面に渡り分離性は向上することが解かっている。以上は、原稿をコピーする複写機で説明したが、プロッタ、プリンタ、ファクシミリにおいても有効であることは言うまでもない。
上述したように、本実施の形態における画像形成装置Ａは、感光体１と、この感光体１上を帯電する複数の帯電装置２、５と、感光体１上を露光して静電潜像を形成する複数の潜像形成手段である露光装置３、６と、感光体１上の静電潜像を現像してトナー像とする複数の現像装置４、７と、転写紙を通過させ電界を掛けて感光体１上のトナー像を転写紙に転写する。
複数の現像装置４、７中の下流に設けられた現像装置７が感光体１と非接触で現像を行ない、下流に設けられた露光装置６により、上流に設けられた帯電装置２、露光装置３、現像装置４により行われる作像形成域の先端部のみの露光を行ない、転写紙に転写される前に転写前除電を行うようになっている。

図４は図１の画像形成装置のプリント動作を説明するフローチャートである。図１及び図４を参照して、原稿を原稿読み取り部１６で読み込まれた画像信号は、画像メモリ制御部１５に蓄積される（Ｓ１）。この際にユーザーが操作部（図示せず）の画面上で設定したモードもしくは、黒単色、赤単色、赤黒２色モードであるかの判断を行なう（Ｓ２）。
本画像形成装置Ａでは、最上流側に位置する第１帯電装置２、第１露光装置３、第１現像装置４で行う黒単色モードと判断した場合、黒トナー像作成直後にコントローラ１８からの信号により下流側の第２露光装置６で作像形成域先端部のみを露光し、転写前除電を行う（Ｓ３）。
また、その後、第２現像装置７上を通過するが、黒単色モードであるため、第２現像装置７で現像されることはなく、非接触現像のため画像を乱すことはない。さらに、転写、定着後、転写紙を排紙する（Ｓ４）。

ステップ（Ｓ２）のモード判別で赤単色モードと判断した場合、第２帯電装置５、第２露光装置６により先端部を露光し、作像部露光、現像（先端露光部のみ現像バイアスオフ）する（Ｓ５）。さらに、転写、定着後、転写紙を排紙する（Ｓ４）。
ステップ（Ｓ２）のモード判別で赤黒２色モードと判断した場合、第１帯電により作像部露光、現像後、第２帯電装置５、第２露光装置６により先端部を露光し、作像部露光、現像（先端露光部のみ現像バイアスオフ）する（Ｓ６）。さらに、転写、定着後、転写紙を排紙する（Ｓ４）。

図５は第１帯電装置による作像形成域全体の−７００Ｖ帯電を示す概略図である。図６は第１露光装置による画像部の−５０Ｖまで露光及び静電潜像部の形成を示す概略図である。図７は感光体上の帯電電位の−７００Ｖから−５０Ｖへの減衰を示す概略図である。
図５乃至図７を参照して、上述した黒単色モードと判断した場合の黒トナー像作成をさらに詳しく説明する。図２のような画像を出力する場合、まず、第１帯電装置２により作像形成域全体を−７００Ｖに帯電させ（図５）、画像部を第１露光装置３により−５０Ｖまで露光し、静電潜像部を形成する（図６）。
次に、静電潜像部を第１現像装置４により現像しトナー像を作成する。その後、作像形成域先端部を第２露光装置６で露光し、感光体１上の帯電電位を−７００Ｖから−５０Ｖに減衰させる（図７）。
このように制御することによって作像形成域先端部の表面電位を低下させ、転写後の転写紙分離性を向上することができる。図５乃至図７には、第２帯電装置５、第２現像装置７も示してある。

上述した画像形成装置において、画像情報に応じて、下流に設けられた第２露光装置６により、上流に設けられた帯電装置２、露光装置３、第１現像装置４により行われる作像形成域の先端部のみの露光を行うと同時に、露光された先端部に相当する領域の現像バイアスを出力しないように制御する。
原稿読み取り部１６（図１）で読み込まれた画像やユーザーの設定したモードが黒単色以外の、赤単色もしくは赤黒２色の場合（図４のＳ５もしくはＳ６）、作像形成域先端部の転写前除電を下流に設けられた第２露光装置６によって行う。
それと同時に、その後の現像時においては、コントローラ１８からの信号により第２現像バイアス印加装置１７にて、露光された先端部に相当する領域のみの現像バイアスをオフにする制御にする（図４参照）。
下流に設けられた第２露光装置６により作像形成域先端部に露光を行うと同時に、露光された先端部の現像バイアスをオフすることで、画像形成装置Ａ内の露光装置が全て作像に使用されている場合においても、転写紙分離性を向上することができ、分離爪跡などの異常画像を抑え、良好な画像を保つことができる。この場合、モードに限定されず、全てのモードに対応できる。

本発明構成の特徴の１つとして、非接触現像方式では、いわゆる２成分マグブラシ現像が現像ニップ５−１０ｍｍ程度有するのに対し、ほぼ線上に現像するため現像幅に精度があり、先端露光部のみに現像バイアス切り換えを用いても、現像バイアス切り換えが他の作像形成域には影響を与えない。
また、第２現像で行う赤印字に関しては、オプションでの使用のため、ワンポイント的な使用方法が一般的である。そのため、先端から作像形成域全般に渡って作像することは無く、先端部に画像部が位置することは無い。先端部の現像バイアスオフ切り換えに対して画像に影響しない。
このように制御させることで、トナー像形成の際に画像形成装置内の露光装置を全て使用してしまう場合や、下流側の露光装置を使用してしまうモード時において、余分に転写前除電用の露光装置を備え付ける必要がなく、転写後の転写紙分離性を向上することができる。

原稿読み取り部１６で読み込まれた画像信号から、モード判別とともに原稿の先端から画像までの余白長をコントローラ１８で算出する。作像するトナー像の画像信号を検出する検出手段（コントローラ）１８を備え、前記画像信号から作像形成域先端から作像領域までの先端非画像部のみに転写前除電を行う。
この算出された余白長のみを、作像形成域先端部の除電をモード別に応じ、第２露光装置６で転写前除電を行い、露光された先端部に相当する領域のみの現像バイアスをオフにする制御にする。一度作成したトナー像に露光を行うと、少なからずトナー像の電位を落としてしまう。
このような場合、少なからず転写効率が変化し、転写後の画像に影響が出る恐れがある。そのため、上記のように制御させることで、上流で作成されたトナー像を露光せず、画像に影響を与えることなく、転写後の転写紙分離性を向上することができる。作像されたトナー像の電位を変化させることなく、転写効率を維持させ、分離爪跡などの異常画像を抑えることができる。

また、原稿読み取り部１６で読み込まれた画像信号から、モード判別とともにコントローラ１８で原稿先端部の印字率を算出する。高印字率の場合は、トナー像作成のため、表面電位が低い部位が多く存在し、分離性は極めて高くなる。逆に、低印字率では、非画像部が多いため、表面電位が高いため分離性は悪くなる。
そのため、印字率が低い場合は、現像後の作像形成域先端部の除電をモード別に応じ、第２露光装置６で転写前除電を行い、露光された先端部に相当する領域のみの現像バイアスをオフにする制御にする。高印字率の場合は、転写前除電を行わないように制御する。
このように制御させることで、画像に極力影響を与えることなく、高温高湿やロール紙のように極めて分離性が悪い条件下において、先端白紙部のみの転写前除電のみでは効果が少ない場合においても転写後の転写紙分離性を向上することができる。

また、原稿読み取り部１６で読み込まれた画像信号から、モード判別とともにコントローラ１８で原稿全体の非画像部を検出する。この非画像部が副走査幅全体に画像領域が存在しない場合、非画像部の主走査幅を算出する。
この非画像部に相当する算出された主走査長のみを、作像形成域先端部の除電をモード別に応じ、第２露光装置６で転写前除電を行い、露光された先端部に相当する領域のみの現像バイアスをオフにする制御にする。
また、非画像部が作像形成域の先端、中央、後端と複数に分かれている場合においても、それぞれの部分で上記の転写前除電制御を行う。このように制御することで、上流で作成されたトナー像を露光せず、画像に影響を与えることなく、転写後の転写紙分離性を向上することができる。
これにより、上記と同様に、高温高湿やロール紙のように極めて分離性が悪い条件下において、先端白紙部のみの転写前除電のみでは効果が少ない場合においても転写後の転写紙分離性を向上することができる。

本発明の１実施の形態である画像形成装置を示す概略構成図である。 作像形成域に非画像部が半数を占める画像を示す概略図である。 トナー像の転写及び転写紙の分離の過程を示す模式図である。 画像形成装置のプリント動作を説明するフローチャートである。 第１帯電装置による作像形成域全体の−７００Ｖ帯電を示す概略図である。 第１露光装置による画像部の−５０Ｖまで露光及び静電潜像部の形成を示す概略図である。 感光体上の帯電電位の−７００Ｖから−５０Ｖへの減衰を示す概略図である。

符号の説明

Ａ 画像形成装置
１ 像担持体（感光体）
２ 第１帯電装置
３ 潜像形成手段（第１露光装置）
４ 現像手段（第１現像装置）
４ａ 第１現像バイアス印加装置
５ 第２帯電装置
６ 潜像形成手段（第２露光装置）
７ 現像手段（第２現像装置）
１７ 第２現像バイアス印加装置
１８ コントローラ（検出手段、印字率算出手段、非画像部検出手段）

Claims (5)

1. 像担持体と、この像担持体上を帯電する複数の帯電装置と、前記像担持体上を露光して静電潜像を形成する複数の潜像形成手段と、前記像担持体上の静電潜像を現像してトナー像とする複数の現像手段と、転写紙を通過させ電界を掛けて前記像担持体上のトナー像を前記転写紙に転写する転写装置を含んでいる画像形成装置において、複数の現像装置のうちの下流に設けられた現像手段が前記像担持体と非接触で現像を行ない、下流に設けられた潜像形成手段により、上流に設けられた帯電装置、潜像形成手段、現像手段により行われる作像形成域の先端部のみの露光を行い、前記転写紙に転写される前に転写前除電を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 画像情報に応じて、前記下流に設けられた潜像形成手段により、前記上流に設けられた帯電装置、潜像形成手段、現像手段により行われる作像形成域の先端部のみの露光を行うと同時に、露光された先端部に相当する領域の現像バイアスを出力しないことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 作像するトナー像の画像信号を検出する検出手段を備え、前記画像信号により作像形成域先端から作像領域までの先端非画像部のみに転写前除電を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 作像するトナー像の画像信号を検出し、作像形成域先端部の印字率を算出する算出手段を備え、算出された印字率に応じて作像形成域先端部に転写前除電を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
5. 作像するトナー像の画像信号を検出し、作像形成領域内で副走査方向全体に非画像部を検出した場合、前記非画像部において転写前除電を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。

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