JP5879326B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、転写ベルト方式の画像形成装置の画質向上及びトナー飛散防止の技術に関する。

複合機、プリンター、コピー機、ファクシミリ装置等の電子写真式の画像形成装置には、無端走行する誘電体ベルトを用いて記録紙の搬送とトナー画像の転写を行う転写ベルト方式がある。転写ベルト方式の画像形成装置は、転写ベルト表面に電荷を誘起させて記録紙を静電吸着して搬送し、感光体ドラムの表面に形成されたトナー画像を記録紙に転写する。

転写ベルト方式は、感光体ドラム（像胆持体）からの用紙分離性、搬送安定性、転写性の面で有利であるが、紙が転写ベルトの下流端から曲率分離するときの剥離放電により紙表面のトナーが飛散して画像不良が発生したり（静電飛散画像）、飛散トナーが機内に蓄積されて機内汚れを引き起こしたりするといった問題がある。更に、紙がトナーと同極性で強帯電していることにより、定着工程にて静電オフセットが発生するといった問題がある。

かかる問題に対して、下記特許文献１では、転写ベルトの搬送下流側に高抵抗値のシート状の転写出口ガイド板を設けて、転写ベルトから曲率分離する紙を当該ガイド板で除電して紙の剥離放電を抑えている。

特開２００２−３１９６０号公報

上記特許文献１に開示された高抵抗のシート部材は安価な除電器として有効であり、記録紙が転写ベルトを離れるときの剥離放電による画像不良（静電飛散画像）は抑えられる。しかし、若干の剥離放電は発生してしまうため、分離時に記録紙上のトナーが機内に飛散する。機内に飛散したトナーは堆積し、機器の振動などによって記録紙を汚してしまうおそれがある。また、カバーの開閉に連動して転写部及び定着部のニップ部を解除するような画像形成装置では、堆積したトナーがカバーの開閉によって搬送路などへ落下して記録紙を汚してしまうおそれがある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、転写ベルト方式の画像形成装置において機内に飛散・堆積したトナーによって記録紙が汚れることを防止することを目的とする。

本発明の一局面に係る画像形成装置は、表面にトナー像が形成される感光体ドラムと、
前記感光体ドラムの表面とは逆極性に帯電されて記録紙を静電吸着し、記録紙を前記感光体ドラムに押し当てて搬送して前記感光体ドラムの表面に形成されたトナー像を記録紙に転写させる転写ベルトと、
トナー像が転写された記録紙を加熱してトナー像を記録紙に定着させる定着部と、
前記転写ベルトと記録紙との分離部に対向して配置され、記録紙の搬送方向の幅方向に延び、電気的に接地された着脱可能なトナー捕集部材と、
前記定着部近傍の熱を集熱して前記トナー捕集部材に伝導する熱伝導部材と、を備えたものである。

本発明によれば、記録紙が転写ベルトから分離する際の剥離放電によって機内に飛散・堆積したトナーによって記録紙が汚れることを防止することが可能になる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構造を示す正面断面図である。 図１における転写ベルトから定着部に至る部分の詳細な正面断面図である。 画像成形装置の主要内部構成を概略的に示す機能ブロック図である。 距離検知センサーの出力電圧と検知距離との関係をグラフにより示す図である。 印字率６％の画像の通紙枚数と距離検知センサーの出力電圧との関係をグラフにより示す図である。 種別の異なる用紙をそれぞれ通紙した場合における通紙枚数ごとの画像汚れ及びジャムの発生を用紙種別毎に示す図である。 トナー捕集部材の交換時期の判定処理のフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態に係る画像形成装置について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の構造を示す正面断面図である。

画像形成装置１は、例えば、コピー機能、プリンター機能、スキャナー機能、及びファクシミリ機能のような複数の機能を兼ね備えた複合機である。画像形成装置１は、本体部２と、本体部２の左方に配設されたスタックトレイ３と、本体部２の上部に配設された画像読取部５と、画像読取部５の上方に配設された原稿給送部６とを有している。

また、画像形成装置１のフロント部には、操作部４７が設けられている。この操作部４７には、ユーザーが当該画像形成装置１で実行可能な各機能の実行指示を入力するためのスタートキー４７１と、印刷部数等の各機能の実行条件を入力するためのテンキー４７２と、各機能の実行条件を入力するための各設定画面等を表示し、これら各種入力用にタッチパネル機能を有する液晶ディスプレイ等からなる表示部４７３と、表示部４７３で設定された設定内容等をリセットするリセットキー４７４と、実行中の機能を停止させるためのストップキー４７５と、コピー機能、プリンター機能、スキャナー機能及びファクシミリ機能を切り換えるための機能切換キー４７７が備えられている。

表示部４７３は、タッチパネル機能に係る操作ボタンを含む操作画面を表示するほか、画像読取部５によって生成された画像データのプレビュー画像を表示する。

画像読取部５は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサー及び露光ランプ等からなるスキャナー部５１と、ガラス等の透明部材により構成された原稿台５２及び原稿読取スリット５３とを備える。

スキャナー部５１は、図略の駆動部によって移動可能に構成され、原稿台５２に載置された原稿を読み取るときは、原稿台５２に対向する位置で原稿面に沿って移動され、原稿画像を走査しつつ取得した画像データを後述する制御ユニット１０（図３）へ出力する。また、原稿給送部６により給送された原稿を読み取るときは、原稿読取スリット５３と対向する位置に移動され、原稿読取スリット５３を介して原稿給送部６による原稿の搬送動作と同期して原稿の画像を取得し、その画像データを制御ユニット１０へ出力する。

原稿給送部６は、原稿を載置するための原稿載置台６１と、画像読み取り済みの原稿を排出するための原稿排出部６２と、原稿載置台６１に載置された原稿を１枚ずつ繰り出して原稿読取スリット５３に対向する位置へ搬送し、原稿排出部６２へ排出するための給紙ローラー（図略）、搬送ローラー（図略）等からなる原稿搬送機構６３を備える。

原稿搬送機構６３は、更に原稿を表裏反転させて原稿読取スリット５３と対向する位置へ再搬送する用紙反転機構（図略）を備え、原稿読取スリット５３を介して原稿の両面の画像をスキャナー部５１から読取可能にしている。

また、原稿給送部６は、その前面側が上方に移動可能となるように本体部２に対して回動自在に設けられている。原稿給送部６の前面側を上方に移動させて原稿台５２上面を開放することにより、原稿台５２の上面に読み取り原稿、例えば見開き状態にされた書籍等をユーザーが載置できるようになっている。

本体部２は、複数の給紙カセット４６１と、給紙カセット４６１から記録紙を１枚ずつ繰り出して画像形成部４０へ搬送する給紙ローラー４６２と、給紙カセット４６１から搬送されてきた記録紙に画像を形成する画像形成部４０とを備える。

画像形成部４０は、表面に有機感光層（ＯＰＣ）が形成された像担持体である感光体ドラム４３と、感光体ドラム４３上に残留したトナーを除去するクリーニングユニット４９と、感光体ドラム４３の表面から残留電荷を除電する除電部４２１と、除電後の感光体ドラム４３の表面を帯電させる帯電ローラー４２２と、スキャナー部５１で取得された画像データに基づいてレーザー光を出力して感光体ドラム４３表面を露光し、当該感光体ドラム４３の表面に静電潜像を形成する露光部４２３と、上記静電潜像に基づいて感光体ドラム４３上にトナー像を形成する現像部４４と、感光体ドラム４３との間で記録紙をニップして、感光体ドラム４３に担持されたトナー像を記録紙に転写させる転写ベルト４１と、トナー像が転写された記録紙を加熱してトナー像を記録紙に定着させる定着部４５と、画像形成部４０内の用紙搬送路中に設けられ、記録紙をスタックトレイ３又は排出トレイ４８まで搬送する搬送ローラー４６３，４６４等を備える。

また、記録紙の両面に画像を形成する場合は、画像形成部４０で記録紙の一方の面に画像を形成した後、この記録紙を排出トレイ４８側の搬送ローラー４６３にニップされた状態とする。この状態で搬送ローラー４６３を反転させて記録紙をスイッチバックさせ、記録紙を用紙搬送路Ｌに送って画像形成部４０の上流域に再度搬送し、画像形成部４０により他方の面に画像を形成した後、記録紙をスタックトレイ３又は排出トレイ４８に排出する。

図２は、図１における転写ベルト４１から定着部４５に至る部分の詳細な正面断面図である。転写ベルト４１は、駆動ローラー４１１と従動ローラー４１２とに張架されて無端走行するベルトである。転写ローラー４１３は、図示しない圧縮バネによって転写ベルト４１を挟んで感光体ドラム４３に所定の圧力で圧接されている。

転写ローラー４１３には図示しない高圧電源部が接続されている。当該高圧電源部が転写ローラー４１３に所定の転写バイアス電圧を印加することにより、感光体ドラム４３と転写ローラー４１３とのニップ部において感光体ドラム４３の表面に形成されたトナー像を記録紙に転写する。

上記の高圧電源部からの転写バイアス電圧は転写ローラー４１３を介して転写ベルト４１にも印加され、転写ベルト４１上に記録紙を静電吸着させる。すなわち、転写ベルト４１は、感光体ドラム４３の表面とは逆極性に帯電されて記録紙を静電吸着し、記録紙を感光体ドラム４３に押し当てて搬送して感光体ドラム４３の表面に形成されたトナー像を記録紙に転写させる。

転写ベルト４１上に静電吸着された記録紙は、転写ベルト４１の下流端において駆動ローラー４１１の曲率により転写ベルト４１から分離される。すなわち、転写ベルト４１と駆動ローラー４１１とが接触し始める部分が、記録紙が剥離する部分（分離部）である。

転写ベルト４１の搬送下流側に転写後ガイド７０が配置されている。転写後ガイド７０は、転写ベルト４１の搬送下流側に配置され、転写ベルト４１の下流端から曲率分離した記録紙をトナー像転写面の裏面から支持して定着部４５に案内する部材である。転写後ガイド７０の表面には高抵抗値のシートが設けられている。当該シートによって、転写ベルト４１を曲率分離した記録紙が除電され、記録紙の剥離放電が抑えられる。

更に、転写後ガイド７０の下流側に定着前ガイド７５が配置されている。転写ベルト４１から分離した記録紙は、転写後ガイド７０及び定着前ガイド７５に案内されて定着部４５に搬送される。

定着部４５は、加圧ローラー４５Ａ及び加熱ローラー４５Ｂを備えている。記録紙の表面に転写されたトナー像は、加圧ローラー４５Ａと加熱ローラー４５Ｂとのニップ部において記録紙に定着される。

転写ベルト４１と記録紙との分離部に対向してトナー捕集部材８１が配置されている。トナー捕集部材８１は、導電性に優れた材料、例えば、ＳＥＣＣ（電気亜鉛メッキ鋼板）などで形成され、記録紙の搬送方向の幅方向に延びる。トナー捕集部材８１は、電気的に接地されている。

なお、トナー捕集部材８１は、本体部２に着脱可能である。画像形成装置１は、側面にカバーを備えており、カバーの開閉に連動して、感光体ドラム４３と転写ローラー４１３とのニップ部及び加圧ローラー４５Ａと加熱ローラー４５Ｂとのニップ部が解除されるようになっている。したがって、カバーを開けてトナー捕集部材８１を露出させてトナー捕集部材８１を交換することができる。

定着部４５の近傍、具体的には、加熱ローラー４５Ｂの近傍に熱伝導部材８２が配置されている。熱伝導部材８２は、熱伝導性に優れた材料、例えば、アルミニウムなどで形成され、加熱ローラー４５Ｂの幅方向に延びる。

熱伝導部材８２の一部はトナー捕集部材８１に接触している。例えば、加熱ローラー４５Ｂの幅方向に延びる熱伝導部材８２の一端をトナー捕集部材８１へ延ばすことで、熱伝導部材８２の一部をトナー捕集部材８１に接触させることができる。図２は、そのような熱伝導部材８２とトナー捕集部材８１とが接触している箇所の断面を示している。このように、熱伝導部材８２の一部がトナー捕集部材８１に接触していれば、熱伝導部材８２が定着部４５の近傍において集熱した熱をトナー捕集部材８１へ伝導することができる。

なお、本実施形態では、加熱ローラー４５ＢがＩＨ（電磁誘電加熱）方式のものを示す。加熱ローラー４５ＢがＩＨ方式により加熱される場合には、熱伝導部材８２のうち定着部４５に近接配置する部分、より具体的には加熱ローラー４５Ｂに近接配置する部分を、磁性体を含む材料で構成してもよい。これにより、当該磁性体が加熱ローラー４５Ｂの近傍の磁力線を受けて発熱し、その熱をトナー捕集部材８１へ伝導することができる。

記録紙が転写ベルト４１から分離する際、プラス帯電したトナーが飛散する。ここで、トナー捕集部材８１を電気的に接地していることにより、飛散したプラス帯電のトナーは、トナー捕集部材８１に電気的に引きつけられる。更に、トナー捕集部材８１は、定着部４５が加熱ローラー４５Ｂによる加熱で約２００℃まで加熱される場合は、熱伝導部材８２から熱が伝導されることでおよそ６０〜７０℃にまで加熱される。本実施形態では、トナーにガラス転移点（Ｔｇ）が例えば５２℃のものを用いる。このため、トナー捕集部材８１に電気的に引きつけたトナーをトナー捕集部材８１の表面に固着させることができる。これにより、機内に飛散・堆積したトナーの脱落による記録紙の汚れを防止することができる。

なお、トナー捕集部材８１を交換せずに使用し続けると、次第に表面に固着したトナーが盛り上がってジャムや画像擦れを引き起こしてしまうおそれがある。そこで、トナー捕集部材８１の表面に固着したトナーの嵩（厚み）を検出するために、トナー捕集部材８１に対向する位置に距離検知センサー８３を設けている。

距離検知センサー８３は、図示しない発光部及び受光部を備える。発光部が対象物（ここではトナー捕集部材８１の表面）に対して光を発し、受光部が対象物からの反射光を受光することで、距離検知センサー８３は、基準位置から対象物までの距離を非接触で検知する。

次に、画像形成装置１の構成を説明する。図３は画像形成装置１の主要内部構成を示す機能ブロック図である。

画像形成装置１は、制御ユニット１０を備える。制御ユニット１０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び専用のハードウェア回路等から構成され、画像形成装置１の全体的な動作制御を司る。

画像読取部５は、制御ユニット１０による制御の下、ＣＣＤセンサー及び露光ランプ等を有する上記のスキャナー部５１を備える。画像読取部５は、露光ランプにより原稿を照射し、その反射光をＣＣＤセンサーで受光することにより、原稿から画像を読み取る。

画像処理部３１は、画像読取部５で読み取られた画像の画像データを必要に応じて画像処理する。例えば、画像処理部３１は、画像読取部５により読み取られた画像が画像形成部４０により画像形成された後の品質を向上させるために、シェーディング補正等の予め定められた画像処理を行う。

画像メモリー３２は、画像読取部５による読取で得られた原稿画像のデータを一時的に記憶したり、画像形成部４０のプリント対象となるデータを一時的に保存する領域である。

画像形成部４０は、画像読取部５で読み取られた印刷データ、ネットワーク接続されたコンピューター２００から受信した印刷データ等の画像形成を行う。

操作部４７は、画像形成装置１が実行可能な各種動作及び処理について操作者からの指示を受け付ける。操作部４７は、表示部４７３を備える。

ファクシミリ通信部７１は、図略の符号化／復号化部、変復調部及びＮＣＵ（Network Control Unit）を備え、公衆電話回線網を用いてのファクシミリの送信を行うものである。

ネットワークインターフェイス部９１は、ＬＡＮボード等の通信モジュールから構成され、当該ネットワークインターフェイス部９１に接続されたＬＡＮ等を介して、ローカルエリア内のコンピューター２００等と種々のデータの送受信を行う。

ＨＤＤ９２は、画像読取部５によって読み取られた原稿画像等を記憶する大容量の記憶装置である。

距離検知センサー８３は、基準位置からトナー捕集部材８１の表面までの距離を検知する。

駆動モーター３００は、画像形成部４０の各回転部材、例えば、感光体ドラム４３や、定着部４５の各回転部材等に回転駆動力を付与する駆動源である。

制御ユニット１０は、制御部１００を備えている。制御部１００は、画像読取部５、原稿給送部６、画像処理部３１、画像メモリー３２、画像形成部４０、操作部４７、ファクシミリ通信部７１、ネットワークインターフェイス部９１、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）９２、距離検知センサー８３等と接続され、これら各部の駆動制御を行う。

また、制御部１００は、距離検知センサー８３によって検知された距離に応じてトナー捕集部材８１の交換時期を判定する。

画像形成装置１における距離検知センサー８３の出力電圧と検知距離との関係を図４に示す。この図４に示すように、距離検知センサー８３の出力電圧が高いほど、基準位置から対象物までの距離が短くなる。

通紙枚数と距離検知センサーの出力電圧との関係を示す。図５は、印字率６％の画像の通紙枚数と距離検知センサーの出力電圧との関係をグラフにより示す図である。画像形成装置１では、通紙枚数が増えるにつれ、トナー捕集部材８１の表面に固着するトナーの嵩が増す。このため、図５に示すように、通紙枚数が増えるにつれ、基準位置とトナー捕集部材８１の表面との距離が徐々に短くなり、距離検知センサー８２の出力電圧が増大する。

図６は、５０ｇ／ｍ^２の薄紙（５０ｇ紙）、６４ｇ／ｍ^２の標準的な厚さの紙（６４ｇ紙）、及び２００ｇ／ｍ^２の厚紙（２００ｇ紙）の３種類を通紙した場合における通紙枚数ごとの画像汚れ及びジャムの発生を示す図である。

図６の「ＪＡＭ」欄に「○」で示すように、いずれの紙でも通紙枚数が６００Ｋ枚程度までは画像汚れ及びジャムは発生しない。しかし、図６の「画像汚れ」欄及び「ＪＡＭ」欄に示すように、５０ｇ紙では、通紙枚数が７００Ｋ枚程度になると画像汚れ及びジャムが発生するようになる。これは、薄紙は転写ベルト４１から分離するときに感光体ドラム４３に引きつけられて紙全体が転写ベルト４１から浮きやすい傾向があり、通紙軌跡がトナー捕集部材８１の表面近くを通るためであると考えられる。一方、２００ｇ紙では、通紙枚数が７００Ｋ枚程度になると画像汚れが発生するようになる。これは、厚紙の場合、感光体ドラム４３と転写ローラー４１３とのニップ部を通過し終わったときに後端が跳ね上がる傾向があり、後端の通紙軌跡がトナー捕集部材８１の表面近くを通るためであると考えられる。

上記事実から、通紙枚数が例えば６００Ｋ枚を超えると、利用者に対してトナー捕集部材８１の交換を促すことが望ましい。更に、通紙枚数が６００Ｋ枚に近づくと、トナー捕集部材８１の交換時期が近づいたことを知らせることが好ましい。したがって、制御部１００は、次のようにして、トナー捕集部材８１の交換時期を判定する。

図７は、トナー捕集部材８１の交換時期の判定処理のフローチャートである。ここでは、図４及び図５で示した出力電圧性能を有する画像形成装置１を例にして説明する。制御部１００は、距離検知センサー８３の出力電圧Ｖｏｕｔを取得する（Ｓ１）。Ｖｏｕｔの取得は、画像形成装置１の起動時や、印刷動作の前後などの所定のタイミングで行うとよい。

Ｖｏｕｔが１．５Ｖ以下の場合（Ｓ２でＹＥＳ）、制御部１００は、通紙可能と判定し、トナー捕集部材８１の交換表示は行わずに（Ｓ３）、交換時期の判定処理が終了する。図５からわかるように、Ｖｏｕｔが１．５Ｖのとき、通紙枚数は４００Ｋ枚程度である。図６を参照すると、通紙枚数が４００Ｋ程度では、どのような種類の記録紙でも画像汚れ及びジャムは発生しない。

Ｖｏｕｔが１．５Ｖよりも大きく、１．６Ｖ以下の場合（Ｓ２でＮＯ、Ｓ４でＹＥＳ）、制御部１００は、トナー捕集部材８１の交換時期が近いと判定して、表示部４７３に交換表示、例えば、「メンテナンス時期が近いです」を表示し（Ｓ５）、交換時期の判定処理が終了する。図５からわかるように、Ｖｏｕｔが１．６Ｖのとき、通紙枚数は６００Ｋ枚程度である。図６を参照すると、通紙枚数が６００Ｋ程度になると、そろそろ、５０ｇ紙及び２００ｇ紙に画像汚れやジャムが発生する可能性が高くなり始める。

Ｖｏｕｔが１．６Ｖを超えると（Ｓ４でＮＯ）、制御部１００は、トナー捕集部材８１の交換時期になったと判定して、表示部４７３に交換表示、例えば、「メンテナンス時期です」を表示し（Ｓ６）、交換時期の判定処理が終了する。これは、Ｖｏｕｔが１．６Ｖを超えると、５０ｇ紙及び２００ｇ紙に画像汚れやジャムが発生する可能性が非常に高いからである。

以上のように、本実施形態によると、記録紙が転写ベルト４１から分離した際に飛散するトナーがトナー捕集部材８１に捕集・固着されるため、機内に飛散・堆積したトナーの脱落による記録紙の汚れを防止することができる。

なお、本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、本発明に係る画像形成装置の一実施形態として複合機を用いて説明しているが、これは一例に過ぎず、他の電子機器、例えば、プリンター、コピー機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置でもよい。

また、上記実施形態では、図１乃至図７を用いて上記実施形態により示した構成及び処理は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明を当該構成及び処理に限定する趣旨ではない。

１ 画像形成装置
４１ 転写ベルト
４３ 感光体ドラム
４５ 定着部
８１ トナー捕集部材
８２ 熱伝導部材
８３ 距離検知センサー

Claims (4)

1. 表面にトナー像が形成される感光体ドラムと、
   前記感光体ドラムの表面とは逆極性に帯電されて記録紙を静電吸着し、記録紙を前記感光体ドラムに押し当てて搬送して前記感光体ドラムの表面に形成されたトナー像を記録紙に転写させる転写ベルトと、
   トナー像が転写された記録紙を加熱してトナー像を記録紙に定着させる定着部と、
   前記転写ベルトと記録紙との分離部に対向して配置され、搬送される記録紙の幅方向に延び、電気的に接地された着脱可能なトナー捕集部材と、
   前記定着部近傍の熱を集熱して前記トナー捕集部材に伝導する熱伝導部材と、を備えた画像形成装置。
2. 基準位置から前記トナー捕集部材の表面までの距離を検知する距離検知センサーと、
   前記検知された距離に応じて前記トナー捕集部材の交換時期を判定する制御部と、を備えた請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記定着部が、電磁誘導加熱により加熱されるものであり、
   前記熱伝導部材のうち前記定着部に近接配置される部分が磁性体を含む材料で構成されている請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記熱伝導部材の一部が前記トナー捕集部材に接触している請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。