JP5268311B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関する。

近年、ファクシミリや複写機などの画像形成装置は、用紙の多様化（例えば、リサイクル紙、用紙の両面印刷、用紙の厚み、用紙のサイズ）のため、ローラなどへの用紙巻き付きを防止するため、転写部での分離性能が厳しくなってきた。この場合、分離バイアス電流を上げると、分離性能を良くなることが知られている。しかし、分離バイアス電流を上げ過ぎると、定着部での尾引き、静電オフセットなどが発生する。

ここで、定着部での尾引きとは、細線などの未定着の画像が定着部で定着する際、未定着の用紙上のトナーが熱ローラに引っ張られて画像が流れる状態のことである。静電オフセットとは、定着部で定着する際、未定着トナーが熱ローラの方に残り、熱ローラが２回目に回転してきたとき、用紙にトナーが移る現象のことである。

そこで、この問題を解消するために、転写部に搬送されてきた用紙の先端部分の領域にのみ、分離バイアス電流を印加する技術が提案されている（特許文献１参照）。また、検知した転写電圧や用紙サイズに基づいて定着部の温度を制御する技術も提案されている（特許文献２参照）。

特開２００３−１５４２８号公報 特開２００４−１１０００９号公報

しかしながら、これら従来の技術をもってしても、例えば用紙の剛度によって、定着部での尾引きや静電オフセットの問題が発生したり、転写部での分離不良が発生したりしていた。あるいは、含水の多い用紙では定着部での尾引きや静電オフセットの問題が発生したり、含水の少ない用紙では転写部での分離不良が発生したりして、十分満足すべきものではなかった。

それゆえに、本発明の主たる目的は、転写部での分離性能を向上させるとともに、定着部での尾引き、静電オフセットなどが発生しない画像形成装置を提供することである。

請求項１に係る発明は、現像された像を用紙に転写する転写部の下流に配設され、搬送されてきた用紙に分離バイアスを印加するための分離バイアス印加装置と、転写部の転写電圧を検知するための転写電圧検知装置と、転写部の上流に配設され、搬送されてきた用紙の剛度を検知するための剛度検知装置と、剛度検知装置からの用紙剛度情報に基づいて、分離バイアス印加装置の分離バイアス電流値を決定し、かつ、転写電圧検知装置からの転写電圧情報に基づいて分離バイアス電流印加時間を決定する制御装置と、を備え、剛度検知装置は、搬送されてきた用紙を用紙の搬送路に沿って設けたローラ間で撓ませる手段と、撓んだ用紙によって押されて移動する検出部材と、検出部材の移動量に応じて用紙の剛度を検出するための検出センサと、を有していること、を特徴とする、画像形成装置である。

請求項１の発明では、剛度検知装置からの用紙剛度情報に基づいて分離バイアス印加装置の分離バイアス電流値を決定し、かつ、転写電圧検知装置からの転写電圧情報に基づいて分離バイアス電流印加時間を決定するように構成されているため、最適かつ最小限の分離バイアスですみ、用紙の剛度や含水量に起因して発生していた、定着部での尾引きや静電オフセット、もしくは、転写部での分離不良の解消に優れている。

本発明によれば、所定の入力情報に基づいて、分離バイアス印加装置の分離バイアス電流値を決定し、かつ、分離バイアス電流印加時間を決定するように構成されているため、最適かつ最小限の分離バイアスですみ、転写部での分離性能を向上させるとともに、定着部での尾引き、静電オフセットなどが発生しない画像形成装置を得ることができる。

本発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための最良の形態の説明から一層明らかとなろう。

（第１の実施形態）
図１は本発明に係る画像形成装置の要部を示す概略構成図である。感光体ドラム２は駆動手段によって図示矢印の時計方向に所定速度で駆動される。感光体ドラム２の外周近傍には、帯電器４、現像装置６、転写ローラ８、クリーニング装置１０が設けられている。感光体ドラム２は帯電器４にて表面がプラスのバイアスに一様に帯電される。感光体ドラム２の回転方向における帯電器４の下流側には、レーザースキャニングユニット２４が配置されている。レーザースキャニングユニット１２から放射されたレーザ光Ｌは、感光体ドラム２上に照射され、静電潜像が形成される。

レーザースキャニングユニット１２の下流側には、現像装置６が配置されている。現像装置６は、トナーを感光体ドラム２に付与するためのものである。前記静電潜像は現像装置６によって現像され、トナー像として顕像化される。現像装置６の下流側には、転写ローラ８が配置されている。さらに、転写ローラ８の下流側には、感光体ドラム２に残ったトナーを除去するためのクリーニング装置１０が配置されている。

一方、給紙カセット（図示せず）から搬送ローラ対２０によって搬送されてきた用紙Ｐは、搬送ガイド２２に沿って導かれる。搬送ガイド２２に配置されているレジストスィッチ（フォトセンサ）２４が用紙Ｐの先端部を検知すると、レジストローラ対２６が一時的に回転駆動を停止する。従って、搬送されてきた用紙Ｐは、先端がレジストローラ対２６に当接すると、先端部分の搬送は一旦停止するが、後続部分は搬送ローラ対２０によって引き続き搬送されている。このため、図２に示すように、用紙Ｐは搬送ガイド２２に設けられた三角引込み部２３に沿って撓む。

三角引込み部２３内には、用紙Ｐの剛度を検知するための剛度検知装置（アクチュエータ）３０の検出針３４が配置されている。用紙Ｐの剛度は、撓んだ用紙Ｐによって検出針３４が押されて移動した量によって検知される。図３に示すように、剛度検知装置３０は、検出針３４と、検出針３４の一端側に設けた二つの遮光板３６ａ，３６ｂと、遮光板３６ａ，３６ｂのそれぞれに対応して設けられた二つのフォトセンサ３８ａ，３８ｂとで構成されている。遮光板３６ａ，３６ｂは、検出針３４の軸方向から見て相互に異なる角度で取り付けられている。初期状態では、フォトセンサ３８ａ，３８ｂは遮光板３６ａ，３６ｂによって遮光されており、ＯＦＦ状態である。

この剛度検知装置３０において、剛度が低い（コシの弱い）用紙Ｐの場合は、用紙Ｐの撓んだ部分が検出針３４を押して移動させる力が弱いため、遮光板３６ａ，３６ｂの移動もなく、二つのフォトセンサ３８ａ，３８ｂは遮光板３６ａ，３６ｂによって遮光され、ＯＦＦ状態のままである。剛度が中程度の用紙Ｐの場合は、用紙Ｐの撓んだ部分が検出針を押して移動させる力がある程度強いため、フォトセンサ３８ａのみが遮光板３６ａによる遮光から開放され、ＯＮ状態になる。剛度の高い（コシの強い）用紙Ｐの場合は、用紙Ｐの撓んだ部分が検出針３４を押して移動させる力が強いため、遮光板３６ａ，３６ｂの移動量も多くなり、二つのフォトセンサ３８ａ，３８ｂは遮光板３６ａ，３６ｂによる遮光から開放され、ＯＮ状態になる。

剛度検知装置３０によって用紙Ｐの剛度が検知された後、感光体ドラム２上のトナー画像が転写ローラ８に接近するのに同期して、レジストローラ対２６が回転駆動を再び開始することにより、搬送タイミングが調整され、感光体ドラム２と転写ローラ８との間を搬送される。これによって、用紙Ｐの先端とトナー画像先端とが一致して転写ローラ８を通過し、用紙Ｐには転写ローラ８上に形成されたトナー画像が転写される。

ここで、転写ローラ８には、転写電圧（マイナスのバイアス）が印加される。転写部には、この転写ローラ８の転写電圧を測定するための転写電圧検知装置（図示せず）が設けられている。転写電圧は、用紙Ｐの含水量が多くなると、用紙Ｐが低抵抗になるため低くなる。逆に、用紙Ｐの含水量が少なくなると、用紙Ｐが高抵抗になるため高くなる。

転写ローラ８の下流には、搬送されてきた用紙Ｐに分離バイアスを印加するための分離バイアス印加装置４０が配設されている。すなわち、転写ローラ８から搬送されてきた用紙Ｐはマイナスに静電帯電した状態であるため、静電気によってローラなどに巻き付き易い。このため、分離バイアス印加装置４０の針端子４１から分離電圧（プラスのバイアス）を印加して、マイナス帯電を打ち消す。分離バイアス印加装置４０の分離バイアス電流の電流値は、剛度検知装置３０からの用紙剛度情報に基づいて決定され、印加時間は転写電圧検知装置からの転写電圧情報に基づいて決定される。

用紙Ｐの先端が転写ローラ８に到達すると、転写バイアスと分離バイアスとが、略同時に印加される。転写バイアスは用紙Ｐの全面にわたって印加される。一方、分離バイアスは、後述する制御によって、用紙Ｐの所定の部分に印加される。転写バイアスと分離バイアスは、略同時に印加されているため、用紙Ｐの先端が転写ローラ８に到達したときに、分離バイアスが印加されているので、実際には、用紙Ｐに対しては、分離バイアスは転写バイアスに比べて少し早めに印加されている。こうしてトナー画像が転写された用紙Ｐは、図示しない定着装置に搬送され、定着装置で定着され、機外に排出される。

次に、以上の構成からなる画像形成装置の分離バイアス制御の一例について、図４に示すフローチャートを参照して詳説する。

レジストローラ対２６のところに搬送されてきた用紙Ｐは、ステップＳ１で、剛度検知装置３０のフォトセンサ３８ａがＯＮ状態であると判断され、さらにステップＳ２で、フォトセンサ３８ｂもＯＮ状態であると判断されると、ステップＳ３で、用紙Ｐは剛度が高い（コシが強い）と判断される。すなわち、用紙Ｐはコシが折れにくく、ローラなどへ巻き付きにくいと判断される。従って、ステップＳ４で、分離バイアス印加装置４０の分離バイアス電流の電流値を０μＡ（すなわち、分離バイアス電流を流さない）に設定する。

また、ステップＳ１で、剛度検知装置３０のフォトセンサ３８ａがＯＮ状態であると判断され、ステップＳ２で、フォトセンサ３８ｂがＯＦＦ状態であると判断されると、ステップＳ５で、用紙Ｐは剛度が中程度と判断される。すなわち、用紙Ｐは剛度の点において、ローラなどへ若干巻き付き易いと判断される。従って、ステップＳ６で、分離バイアス印加装置４０の分離バイアス電流の電流値を＋１０μＡに低く設定する。

また、ステップＳ１で、剛度検知装置３０のフォトセンサ３８ａがＯＦＦ状態であると判断されると、ステップＳ７で、用紙Ｐは剛度が低い（コシが弱い）と判断される。すなわち、用紙Ｐはコシが折れて、ローラなどへ巻き付き易いと判断される。従って、ステップＳ８で、分離バイアス印加装置４０の分離バイアス電流の電流値を＋４０μＡに高く設定する。

各ステップＳ４，Ｓ６，Ｓ８で分離バイアス電流の電流値が設定された後、用紙Ｐの先端が転写ローラ８に到達すると、ステップＳ９で、図５のタイミングチャートに示すように、転写バイアスと分離バイアスとが略同時に印加される。なお、図５において、転写バイアスの＋逆バイアスは、転写ローラ８の除電のために印加されているものである。分離バイアス印加装置４０からの分離バイアスは、各ステップＳ４，Ｓ６，Ｓ８で設定された電流値で、転写バイアス印加後所定時間（本実施形態の場合は１００ｍｓ）印加される。一方、転写部に設けられた転写電圧検知装置は、転写ローラ８に印加された転写バイアス（転写電圧）を測定する。

次に、ステップＳ１０で、転写バイアスの測定電圧が２．０ｋＶ以上であると判断されると、用紙Ｐの含水量が少ないと判断される。すなわち、用紙Ｐは含水量が少ないため静電帯電し易く、静電気によってローラなどへ巻き付き易いと判断される。従って、ステップＳ１１で、図５（Ｃ）に示すように、分離バイアスが転写バイアスＯＦＦ後１００ｍｓまで印加される。すなわち、分離バイアスは用紙Ｐの全面にわたって印加される。

また、ステップＳ１０で、転写バイアスの測定電圧が２．０ｋＶより低いと判断され、かつ、ステップＳ１２で、転写バイアスの測定電圧が１．５ｋＶ以上であると判断されると、用紙Ｐの含水量が中程度であると判断される。すなわち、用紙Ｐは、静電気によってローラなどへ若干巻き付き易いと判断される。従って、ステップＳ１３で、図５（Ｂ）に示すように、分離バイアスが引き続き所定時間（本実施形態の場合は３００ｍｓ）まで印加される。すなわち、分離バイアスの印加は、用紙Ｐの先端から約半分のところでカットされる。

また、ステップＳ１０で、転写バイアスの測定電圧が２．０ｋＶより低いと判断され、さらに、ステップＳ１２で、転写バイアスの測定電圧が１．５ｋＶより低いと判断されると、用紙Ｐの含水量が多いと判断される。すなわち、用紙Ｐは含水量が多いため静電帯電しにくく、静電気によるローラなどへの巻き付きがほとんど発生しないと判断される。従って、ステップＳ１４で、図５（Ａ）に示すように、分離バイアスは即カットされる。すなわち、分離バイアスの印加は、用紙Ｐの先端から若干の距離のところでカットされる。

次に、紙含水、秤量および紙目が異なる用紙Ｐを用いて、用紙剛度情報と転写電圧情報とに基づいて分離バイアス電流と分離バイアス電流の印加時間を決定した場合の評価結果を表１に記載する。表１において、Ｔ目（縦目）とは、用紙の長い辺と平行に用紙の繊維が揃っている紙のことである。Ｙ目（横目）とは、用紙の短い辺と平行に用紙の繊維が揃っている紙のことである。なお、これらの実施例１〜１２および比較例１，２は、図４に示した分離バイアス制御フローチャートを設計する際の基礎データの一つとして用いられたものであり、従って、実施例７、実施例９、実施例１２のトータルの分離バイアス印加時間は、図４に示した分離バイアス制御フローチャートとは異なったものとなっている。

実施例１〜実施例６までは、含水量が多い（８−９％）用紙Ｐを給紙した場合である。この場合、実施例１〜実施例６の用紙Ｐの剛度検知結果は「低」または「中」であった。従って、分離バイアス印加装置４０の分離バイアス電流は、それぞれ「＋４０μＡ」または「＋１０μＡ」に設定された。また、転写電圧検知装置の転写電圧検知結果は「１．１ｋＶ」〜「１．６ｋＶ」であった。従って、トータルの分離バイアス印加時間は、転写電圧が１．６ｋＶの実施例５に対しては「４００ｍｓ」に設定され、残りの実施例に対しては「１００ｍｓ」に設定された。この結果、実施例１〜実施例６のすべてに、良好な分離性および画像品質性が認められた。

一方、比較例２の場合、用紙Ｐの剛度検知結果は「中」であった。従って、分離バイアス印加装置４０の分離バイアス電流は、「＋１０μＡ」に設定した。しかし、転写電圧検知装置の転写電圧検知結果は「１．１ｋＶ」であったにもかかわらず、トータルの分離バイアス印加時間を「１００ｍｓ」ではなく、「ＦＵＬＬ」に設定した。この結果、分離バイアス印加時間が長過ぎることになり、静電オフセットや尾引きが発生した。

同様に、実施例７〜実施例１２までは、含水量が少ない（３−４％）用紙Ｐを給紙した場合である。この場合、実施例７〜実施例１２のすべてに、良好な分離性および画像品質性が認められた。

一方、比較例１の場合、用紙Ｐの剛度検知結果は「低」であった。従って、分離バイアス印加装置４０の分離バイアス電流は、「＋４０μｍ」に設定した。しかし、転写電圧検知装置の転写電圧検知結果は「２．４ｋＶ」であったにもかかわらず、トータルの分離バイアス印加時間を「ＦＵＬＬ」ではなく、「４００ｍｓ」に設定した。この結果、分離バイアス印加時間が短過ぎることになり、分離不良が発生した。

以上のように、剛度検知装置３０からの用紙剛度情報に基づいて分離バイアス印加装置４０の分離バイアス電流を決定し、かつ、転写電圧検知装置からの転写電圧情報に基づいて分離バイアス電流の印加時間を決定するように構成されているため、最適かつ最小限の分離バイアスですみ、用紙Ｐの剛度や含水量に起因して発生していた、定着部での尾引きや静電オフセット、もしくは、転写部での分離不良を解消することができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る画像形成装置は、絶対湿度と用紙の秤量と表裏印字の情報に基づいて、分離バイアス印加装置の分離バイアス電流および分離バイアス印加時間を決定するように構成されている。

画像形成装置は、機外の絶対湿度を測定するための気温湿度センサと、現像された像を用紙Ｐに転写する転写部の下流に配設され、搬送されてきた用紙Ｐに分離バイアスを印加するための分離バイアス印加装置（前記第１の実施形態で説明した分離バイアス印加装置４０と同様のもの）と、気温湿度センサからの絶対湿度と用紙Ｐの秤量と印字表裏の情報に基づいて、分離バイアス印加装置の分離バイアス電流の電流値および分離バイアス印加時間を決定する制御装置とを備えている。

制御装置のメモリには、表２に示す分離バイアス電流の電流値および分離バイアス印加時間を決定する設定テーブルが記憶されている。そして、気温湿度センサから制御装置に送られてきた絶対湿度情報と、例えば画像形成装置本体に設けられた操作パネルから入力された用紙Ｐの重さ（秤量・密度）情報と表裏印字情報に基づいて、分離バイアス印加装置の分離バイアス電流値および分離バイアス印加時間が決定される。

例えば、絶対湿度が４５ｇ／１０ｍ３より低く、用紙Ｐの重さが軽く、かつ、表面だけの印字という情報が制御装置に送られてきたとする。この場合、制御装置は、表２に示した設定テーブルに基づいて、分離バイアス印加装置の分離バイアス電流の電流値を「＋４０μＡ」に設定し、かつ、分離バイアス印加時間を「ＦＵＬＬ」に設定する。図６は転写バイアスと分離バイアスのタイミングチャート図である。

以上のように、絶対湿度と用紙Ｐの秤量と表裏印字の情報に基づいて、分離バイアス印加装置の分離バイアス電流値および分離バイアス印加時間を決定するように構成されているため、最適かつ最小限の分離バイアスですみ、用紙Ｐの含水量や秤量や表裏印字の違いによって発生していた、定着部での尾引きや静電オフセット、もしくは、転写部での分離不良を解消することができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変形される。

本発明に係る画像形成装置の要部を示す概略構成図である。 用紙の剛度を検知する方法を説明するための説明図である。 剛度検知装置を示した概略斜視図である。 分離バイアスの制御フローチャート図である。 転写バイアスと分離バイアスのタイミングチャート図である。 転写バイアスと分離バイアスのタイミングチャート図である。

符号の説明

２ 感光体ドラム
６ 現像器
８ 転写ローラ
３０ 剛度検知装置
４０ 分離バイアス印加装置

Claims (1)

1. 現像された像を用紙に転写する転写部の下流に配設され、搬送されてきた用紙に分離バ
   イアスを印加するための分離バイアス印加装置と、
   前記転写部の転写電圧を検知するための転写電圧検知装置と、
   前記転写部の上流に配設され、搬送されてきた用紙の剛度を検知するための剛度検知装
   置と、
   前記剛度検知装置からの用紙剛度情報に基づいて、前記分離バイアス印加装置の分離バ
   イアス電流値を決定し、かつ、前記転写電圧検知装置からの転写電圧情報に基づいて前記
   分離バイアス電流印加時間を決定する制御装置と、を備え、
   前記剛度検知装置は、搬送されてきた用紙を用紙の搬送路に沿って設けたローラ間で撓
   ませる手段と、撓んだ用紙によって押されて移動する検出部材と、前記検出部材の移動量
   に応じて用紙の剛度を検出するための検出センサと、を有していること、
   を特徴とする、画像形成装置。

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