JP6163362B2

JP6163362B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP6163362B2
Application number: JP2013123244A
Authority: JP
Inventors: 恭弘道下
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2013-06-11
Filing date: 2013-06-11
Publication date: 2017-07-12
Anticipated expiration: 2033-06-11
Also published as: US9377721B2; JP2014240903A; US20140363181A1

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、ベルト方式の転写部により感光体ドラム表面上のトナー像を転写させる転写方式を採用する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、ベルト方式の転写部により感光体ドラム（像胆持体）表面上のトナー像を転写させるベルト転写方式を採用するものがある。ベルト転写方式の画像形成装置は、転写用ベルトの表面に電荷を誘起させて記録紙を静電吸着して搬送し、感光体ドラムとのニップ部において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させる。

このベルト転写方式は、感光体ドラムからの用紙分離性、搬送安定性、転写性の面で優れるが、記録紙がトナー像転写後に転写用ベルトの下流端から分離するときに剥離放電が生じる。この剥離放電により記録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、記録紙がトナーと同極性に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、従来、記録紙が転写用ベルトから離れる直前の位置に画像面に対してＡＣ放電を行って紙を除電してベルト分離時の剥離放電を抑え、またＡＣバイアス値を制御することでＡＣ放電器の汚れを抑えている（例えば、特許文献１を参照）。また、転写用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、転写用ベルトから分離した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（例えば、特許文献２を参照）。

特開平８−９５３９７号公報特開２００２−３１９６０号公報

特許文献１に開示されているように記録紙の除電のためにＡＣ放電を行うとオゾンが発生するおそれがあり、効果のある電圧が６ｋＶ以上と高電圧である。また、記録紙の画像面へ放電するため、放電器のトナー汚れは十分には抑えきれない。

特許文献２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、記録紙の抵抗が高い場合（例えば、低湿下やウラ紙の使用時）は紙の帯電が十分除電できないため、定着工程にて静電気オフセットが発生する。

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記録紙の剥離放電を十分に抑制するとともに記録紙の帯電を十分に除電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像担持体と、２つのローラーに張架され、当該２つのローラー間に配置された転写ローラーを内部に有する状態で無端走行し、前記像担持体の表面に対向する位置に設けられ、前記像担持体とのニップ部を転写位置として、前記転写ローラーに印加される前記像担持体の表面とは逆極性の転写バイアスにより、前記像担持体の表面に形成されたトナー像を記録紙に転写させ、前記転写位置を通過する前記記録紙を上方向に搬送する転写ベルトと、前記転写位置よりも前記転写ベルトによる記録紙搬送方向における下流側に配置され、前記転写ベルトによりトナー像が転写された前記記録紙を加熱して、当該トナー像を前記記録紙に定着させる定着部と、前記転写位置よりも前記記録紙搬送方向において下流側であって、前記定着部よりも下側となる位置に配置され、前記記録紙搬送方向下流端において前記転写ベルトから分離する前記記録紙を、トナー像の転写面の裏側から支持して、前記記録紙搬送方向と同一方向に前記定着部に向けて案内する転写後ガイドと、前記転写後ガイドに設けられ、前記転写位置よりも前記記録紙搬送方向における下流側となる位置において、前記記録紙が前記転写ベルトの下流端から分離する位置に向けて、当該記録紙のトナー像転写面に対する裏面から、前記転写ベルトの前記転写バイアスの極性と同極性のコロナ放電によるＤＣ放電を行う除電器と、を備え、前記除電器は、前記ＤＣ放電を行う除電針と、当該除電針の放電電圧を制御する電圧制御部とを有し、前記除電針は、前記転写後ガイド内に前記転写ベルトの幅方向に所定のピッチで配置された複数の放電針を有し、前記放電針はその先端部が、前記転写後ガイド内に収められて前記記録紙に非接触とされ、かつ前記記録紙が前記転写ベルトの前記下流端から分離する位置に向けて設けられ、前記転写ベルトから分離した前記記録紙の面と、前記放電針の延長線とのなす放電角度が３０°以上５０°以下であり、前記除電器の放電電圧は−４ｋＶ以上−３ｋＶ以下であり、前記除電器は、前記定着部に進入した前記記録紙の帯電電圧が０．５ｋＶ以上１．２ｋＶ以下となる状態で前記記録紙を除電するものである。

本発明によれば、像担持体表面からベルト式の転写部により記録紙にトナーを転写させるベルト転写方式の画像形成装置において、記録紙の剥離放電を十分に抑制するとともに、記録紙の帯電を十分に除電することが可能である。これにより、画像不良、機内汚れ、定着オフセットなどを防止することができる。また、機内汚れが防止されるため、清掃やメンテナンスなしに画像形成装置を長期的に使用することができる。

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。除電器の放電方向を説明する図である。除電器の放電電圧及び放電方向をさまざまに変えたときの結果をまとめた表である。

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及び表示部４７３が設けられている。

画像読取部５は、ＣＣＤ(Charge CoupledDevice)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、原稿画像を走査して、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。原稿給送部６は、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する。

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Ｐ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Ｐ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、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の表面を帯電させる帯電ローラー（帯電部）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Ｐ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Ｐ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Ｐを加熱してトナー像を記録紙Ｐ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Ｐ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。

転写後ガイド７０は、転写ベルト４１の記録紙搬送方向下流側に配置され、転写ベルト４１の記録紙搬送方向下流端において転写ベルト４１分離する記録紙Ｐ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には、上記転写ベルト４１から分離する記録紙Ｐを除電する除電器７１が設けられている。

温湿度検出部８０は、画像形成装置１内の温度及び湿度を測定する。温湿度検出器８０は、サーミスター等による温度計と、湿度計とを備えている。温湿度検出器８０は、画像形成装置１内の適切な箇所、例えば、給紙カセット４６１の近傍に設けられる。

紙抵抗検出部９０は、記録紙Ｐの電気抵抗を測定する。具体的には、紙抵抗検出器９０は、搬送ローラー１９ａ及び１９ｂからなるローラー対に直流電圧を印加し、搬送ローラー１９ａ及び１９ｂに挟まれた記録紙Ｐを介して流れる電流を図示しない電流計で測定することにより、記録紙Ｐの電気抵抗を測定する。

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の記録紙搬送方向下流側に転写後ガイド７０が配置され、更にそ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Ｐ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。

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、転写ベルト４１を挟んで感光体ドラム４３の表面に接触している。

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Ｐに転写させる。

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Ｐ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Ｐを静電吸着し、記録紙Ｐ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Ｐに転写させる。

転写ベルト４１上に静電吸着された記録紙Ｐ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近傍が、記録紙Ｐが剥離する部分（分離部）である。

転写後ガイド７０に配置された除電器７１は、転写ベルト４１の帯電極性と同極性のＤＣ放電を行って、記録紙Ｐの電荷を除電する。除電器７１は、放電針７１１と、電圧制御部７１２とを有する。

放電針７１１は、先端からコロナ放電によるＤＣ放電を行う。電圧制御部７１２は、当該除電針の放電電圧を出力し、当該電圧値を制御する。

放電針７１１は、数mmピッチで転写ベルト４１（記録紙Ｐ）の幅方向に複数配置されている。このように複数の放電針７１１を並べることにより、効率的に記録紙Ｐの除電を行うことができる。

また、放電針７１１はその先端部が、記録紙Ｐが転写ベルト４１の下流端から分離する位置に向くように設けられている。放電針７１１は、転写後ガイド７０に配設されているため、感光体ドラム４３と転写ベルト４１とのニップ位置であるトナー転写位置よりも転写ベルト４１による記録紙搬送方向の下流側であって、当該記録紙Ｐのトナー像転写面に対する裏面に配設されることになる。

すなわち、放電針７１１は、電圧制御部７１２による放電電圧の変更制御により、記録紙Ｐ転写ベルト４１の下流端から分離する位置に向けて、記録紙Ｐのトナー像転写面に対する裏面側から、転写ベルト４１の転写バイアスの極性と同極性のＤＣ放電を行うことになる。

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。例えば、ＲＡＭには、各給紙カセット４６１に格納されている記録紙の紙種（例えば、上質紙、厚紙、再生紙、ウラ紙等）が記憶される。

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７１０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。

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と、電圧制御部７１２とを備えている。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７１０、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、除電器７１、温湿度検出器８０、紙抵抗検出器９０等と接続され、これら各部の駆動制御を行う。

電圧制御部７１２は、温湿度検出器８０の検出結果に応じて除電器７１の放電電圧を変更可能である。すなわち、除電器７１が、温湿度検出器８０の検出結果に応じて放電電圧を変化させる。これにより、除電器７１が、画像形成装置１の内部のその時々の温度及び湿度に適した電圧でＤＣ放電を行い、記録紙Ｐの除電効果を向上させることを可能にしている。

また、電圧制御部７１２は、紙抵抗検出器９０の検出結果に応じて除電器７１の放電電圧を変更してもよい。すなわち、除電器７１が、紙抵抗検出器９０の検出結果に応じて放電電圧を変化させる。これにより、除電器７１が、記録紙の実際の電気抵抗に適した電圧でＤＣ放電を行い、記録紙Ｐの除電効果を向上させることを可能にしている。

また、電圧制御部７１２は、ＲＡＭに記憶された記録紙Ｐの紙種に応じて除電器７１の放電電圧を変更してもよい。すなわち、除電器７１が、記録紙の紙種に応じて放電電圧を変化させる。これにより、除電器７１が、紙種毎に最適の電圧でＤＣ放電を行い、記録紙Ｐの除電効果を向上させることを可能にしている。

なお、電圧制御部７１２を制御部１００とは別個に設けることなく、制御部１００が電圧制御部７１２として機能するようにしてもよい。

次に、除電器７１による除電効果の検証結果を示す。図５は、除電器７１の放電電圧及び放電方向をさまざまに変えたときの結果をまとめた表である。なお、テスト番号（Test No.）１は、除電器７１がない場合の結果を示す。テスト番号２は、除電器７１に代えて、背景技術で示した特許文献２に示した技術で用いられるような高抵抗のシート部材を用いた場合の結果を示す。

図５中の「放電電圧」は、除電器７１の放電電圧を表す。転写ベルト４１が負電圧に帯電するため、除電器７１の放電電圧も同極性の負電圧である。

「放電角度θ」は、除電器７１の放電方向を表す。図４は、除電器７１の放電方向を説明する図である。図４に示したように、放電角度θは、分離した記録紙Ｐの面と放電針７１１の延長線ｄとのなす角である。

「飛散画像」は、記録紙が転写ベルト４１の下流端から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発生する画像不良を指す。飛散画像は、ウロコ画像と呼ばれ部分的に濃度が濃くなる現象であり、微視的にみるとトナーのドットが四方八方に散っている。×は飛散画像が認められたことを示し、○は飛散画像が認められなかったことを示している。

「機内汚れ」は、飛散トナーによる機内の汚れを指す。ここでは、記録紙Ｐがベルト分離する位置の対抗位置にある板金の汚れ具合を評価している。××は汚れが特に多いことを、×は汚れが多いこと（汚れ度合大）を、▲は汚れが多少多いこと（汚れ度合中）を、○▲は汚れが少ないこと（汚れ度合小）を、○は汚れがほとんどないこと（汚れほぼ無し）を表している。

「紙帯電」は、定着部４５に進入した除電後の記録紙の帯電電圧を示す。紙帯電がより小さい値であるほど、除電器７１による除電効果が高い。

「定着オフセット」は、定着工程にて発生する静電オフセットを指す。×は静電オフセットが大きいことを、△は静電オフセットが中程度のことを、○は静電オフセットが小さいことを表している。

図５に示す通り、放電針７１１の向きが記録紙の面に対して直角に近い場合（テスト番号３〜６）、記録紙に向けてＤＣ放電が行われるため、記録紙の除電は十分にできて定着オフセットは解消するが、剥離放電は十分には抑えられず機内汚れは解消できない。例えば、テスト番号２の場合、機内汚れは多い。テスト番号５の場合は、機内汚れは多少多いが、テスト番号２よりも少なくなる。逆に、放電針７１１の向きが記録紙の面に対して平行に近くなると（テスト番号１６〜１８）、放電針７１１が記録紙にも分離部にも向かないため、剥離放電も抑えられず、記録紙除電もできない。このため、除電器７１がない状態と同じ結果になる。

このように考察すると、剥離放電を抑え、紙除電が十分となるのは、(1)放電角度70度、放電電圧が-4kVの場合（テスト番号９）、(2) 放電角度50度、放電電圧が-3kVの場合（テスト番号１１）、(3) 放電角度50度、放電電圧が-4kVの場合（テスト番号１２）、(4) 放電角度30度、放電電圧が-3kVの場合（テスト番号１４）、(5) 放電角度30度、放電電圧が-4kVの場合（テスト番号１５）、となる。例えば、テスト番号９は、図５は、テスト番号２，５に比べて汚れが少なくなることを示している。

これにより、記録紙の裏面からＤＣ放電を行う本実施形態の除電器７１を設けて、適切な電圧及び方向でＤＣ放電を行うことにより、機内飛散、定着オフセット、飛散画像のいずれも改善できることがわかる。

以上より、本実施形態によると、放電針７１１が分離部を向くように放電器７１を配置して適切な電圧を印加することで、機内飛散、定着オフセット、飛散画像をすべて解消することが可能になる。

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５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
７０転写後ガイド
７１除電器
７１１放電針
８０温湿度検出器
９０紙抵抗検出器

Claims

表面にトナー像が形成される像担持体と、
２つのローラーに張架され、当該２つのローラー間に配置された転写ローラーを内部に有する状態で無端走行し、前記像担持体の表面に対向する位置に設けられ、前記像担持体とのニップ部を転写位置として、前記転写ローラーに印加される前記像担持体の表面とは逆極性の転写バイアスにより、前記像担持体の表面に形成されたトナー像を記録紙に転写させ、前記転写位置を通過する前記記録紙を上方向に搬送する転写ベルトと、
前記転写位置よりも前記転写ベルトによる記録紙搬送方向における下流側に配置され、前記転写ベルトによりトナー像が転写された前記記録紙を加熱して、当該トナー像を前記記録紙に定着させる定着部と、
前記転写位置よりも前記記録紙搬送方向において下流側であって、前記定着部よりも下側となる位置に配置され、前記記録紙搬送方向下流端において前記転写ベルトから分離する前記記録紙を、トナー像の転写面の裏側から支持して、前記記録紙搬送方向と同一方向に前記定着部に向けて案内する転写後ガイドと、
前記転写後ガイドに設けられ、前記転写位置よりも前記記録紙搬送方向における下流側となる位置において、前記記録紙が前記転写ベルトの下流端から分離する位置に向けて、当該記録紙のトナー像転写面に対する裏面から、前記転写ベルトの前記転写バイアスの極性と同極性のコロナ放電によるＤＣ放電を行う除電器と、を備え、
前記除電器は、前記ＤＣ放電を行う除電針と、当該除電針の放電電圧を制御する電圧制御部とを有し、
前記除電針は、前記転写後ガイド内に前記転写ベルトの幅方向に所定のピッチで配置された複数の放電針を有し、
前記放電針はその先端部が、前記転写後ガイド内に収められて前記記録紙に非接触とされ、かつ前記記録紙が前記転写ベルトの前記下流端から分離する位置に向けて設けられ、
前記転写ベルトから分離した前記記録紙の面と、前記放電針の延長線とのなす放電角度が３０°以上５０°以下であり、
前記除電器の放電電圧は−４ｋＶ以上−３ｋＶ以下であり、
前記除電器は、前記定着部に進入した前記記録紙の帯電電圧が０．５ｋＶ以上１．２ｋＶ以下となる状態で前記記録紙を除電する画像形成装置。
前記転写ベルトを挟んで前記像担持体の表面に接触する転写ローラーと、
前記転写ローラーに転写バイアス電圧を印加する電源部と、をさらに備え、
前記電源部から前記転写ローラーを介して前記転写ベルトにバイアス電圧を印加することで、前記転写ベルト上に前記記録紙を静電吸着させる請求項１に記載の画像形成装置。
前記画像形成装置内の温度及び湿度を検出する温湿度検出部を備え、
前記電圧制御部が、前記温湿度検出部による検出結果に応じて前記除電針の放電電圧を変化させる請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
記録紙の電気抵抗を検出する紙抵抗検出部を備え、
前記電圧制御部が、前記紙抵抗検出器による検出結果に応じて前記除電針の放電電圧を変化させる請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
前記電圧制御部が、記録紙の紙種に応じて放電電圧を変化させる請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。