JP6233604B2

JP6233604B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP6233604B2
Application number: JP2015039148A
Authority: JP
Inventors: 恭弘道下
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2015-02-27
Publication date: 2017-11-22
Anticipated expiration: 2035-02-27
Also published as: JP2016161694A

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

従来より、感光体ドラムとシートを搬送する搬送ベルトと感光体ドラムに対して搬送ベルトを挟んで圧接される転写ローラーとを備えた画像形成装置は知られている（例えば特許文献１参照）。上記シートは、搬送ベルトと感光体ドラムとによりニップされつつ下流側に搬送される。転写ローラーには、シートがニップ位置を通過する際にトナーの帯電極性と逆極性の転写電流が印加される。これにより、感光体ドラムに担持されたトナー像がシートに転写される。ニップ位置よりもシート搬送方向の下流側には張架ローラーが設けられている。張架ローラーは、シートが搬送ベルトから剥離する剥離位置において搬送ベルトを張架している。張架ローラーよりもシート搬送方向の下流側には、シートを定着装置へと導くガイド部材が設けられている。

特開２００２−０３１９６０号公報

しかしながら、搬送ベルトを使用した上述の画像形成装置において張架ローラーが接地されていると、シートの後端が搬送ベルトから離れる際に、シート及び搬送ベルトに保持されていた電荷（トナーの帯電極性と逆極性の電荷）が上記張架ローラーを通じてグランドへと放電されてしまう。この放電（いわゆる剥離放電）が生じると、トナーの帯電極性と逆極性の電荷によってトナーをシートに保持することができなくなり、トナーの一部が飛散するという問題がある。

この問題を解決するべく、上記張架ローラーに対してトナーの帯電極性と逆極性の電流（トナー飛散抑制電流）を印加することが考えられる。これにより、シートの後端が搬送ベルトから剥離する際の剥離放電を抑制し、延いてはトナーの飛散を抑制することができる。

さらにガイド部材に対してもトナーの帯電極性と逆極性のバイアスを印加しておくことで、ガイド部材のシート搬送方向の下流側のエッジ部からの微小放電によりシートに対してトナーの帯電極性と逆極性の電荷を付与することができる。これにより、シートに対するトナー像の吸着力を高めて画像オフセット等の問題を回避することができる。

張架ローラー及びガイド部材に対する電流印加には、コスト削減の観点から共通の電源を使用することが好ましい。しかし、共通の電源を使用した場合、電源に接続される電流路を二手に分岐させて各電流路をそれぞれ張架ローラーとガイド部材とに接続する必要がある。このため、各電流路に流れる電流値の割合が、張架ローラーの表面の湿度や搬送ベルトの劣化等の様々な要因により変化して、トナー飛散抑制電流が不足するという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、廉価な構成により、張架ローラーに印加される電流の不足を防止しようとすることにある。

本発明の一局面に係る画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、上記像担持体と接触してニップを形成し、該ニップ位置を経由してシートを搬送する搬送ベルトと、トナーの帯電極性と逆極性の電流が印加されて、上記ニップ位置において上記トナー像を上記シートに転写させる転写ローラーと、上記ニップ位置よりもシート搬送方向の下流側であって上記シートが搬送ベルトから剥離する剥離位置において上記搬送ベルトを張架する張架ローラーと、該張架ローラーよりもシート搬送方向の下流側において上記シートをガイドするガイド部材とを備えている。

そして、上記ガイド部材と上記張架ローラーとに接続され、該ガイド部材及び張架ローラーのそれぞれに対してトナーの帯電極性と逆極性の電流を印加する共通電源と、上記張架ローラーと上記共通電源とを接続する第一電流路と、上記第一電流路上の分岐点から分岐して上記ガイド部材に接続される第二電流路とをさらに備え、上記第二電流路には、上記第一電流路に印加される電流と該第二電流路に印加される電流との比率を調整するための抵抗部が設けられている。

本発明によれば、廉価な構成により、張架ローラーに印加されるトナー飛散電流の不足を防止することができる。

図１は、実施形態の画像形成装置の構成を示す概略図である。図２は、転写装置の構成を示す概略図である。図３は、転写装置に接続された第一及び第二電源部を制御する制御系の構成を示すブロック図である。図４は、第一及び第二電源部の出力電流制御の一例を示すタイムチャートである。図５は、抵抗部材の抵抗値を種々の値に変化させて連続印刷試験を行った結果を示す表である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

《実施形態》
図１は、本実施形態における画像形成装置１の一例であるモノクロ複写機を示している。画像形成装置１は、筐体２と画像読取部３とＡＤＦ（automatic document feeder）４とを備えている。画像読取部３は筐体２の上端部に取付けられており、ＡＤＦは画像読取部３の原稿載置面を覆うように配置されている。画像読取部３は、光源、反射ミラー及びＣＣＤ（Charge Coupled Device）等を有していて、原稿載置面にセットされた原稿の画像又はＡＤＦより供給される原稿の画像を光学的に読取る。画像読取部３は読取った原稿画像をデータ化して後述する画像形成部２０へと送信する。

上記筐体２内には、給紙部１０と画像形成部２０と定着部３０とが収容されている。給紙部１０は、筐体２の底部に設けられている。給紙部１０は、互いに重ねられた複数のシートＳを収容する給紙カセット１１と、給紙カセット１１内のシートＳを１枚ずつ取り出すピックローラー１２と、取り出されたシートＳを１枚ずつ分離して搬送路Ｔへと送り出すフィードローラ１３及びリタードローラ１４とを備えている。

画像形成部２０は、筐体２内における給紙部１０の上方に設けられている。画像形成部２０は、筐体２内に回転可能に設けられた像担持体である感光体ドラム２１と、感光体ドラム２１の周囲に配置された帯電器２２、現像装置２３、転写装置２４及びクリーニング部２５と、感光体ドラム２１の上方に配置された光走査装置２６とを備えている。

定着部３０は、画像形成部２０の上方に配置されている。定着部３０は、ヒーター等の加熱手段により加熱される定着ローラー３１と定着ローラー３１に圧接される加圧ローラー３２とを有している。

画像形成部２０では、画像読取部３より画像データを受信すると、不図示のモーターにより感光体ドラム２１が回転駆動されると共に、帯電器２２によって感光体ドラム２１の表面が所定電位に帯電される。本実施形態では、帯電器２２は、感光体ドラム２１の表面を正極性に帯電させる。そうして感光体ドラム２１の表面が帯電された後、画像読取部３からの画像データに基づいて、レーザ光が光走査装置２６から感光体ドラム２１へ出射される。感光体ドラム２１の表面には、レーザ光が照射されることによって静電潜像が形成される。感光体ドラム２１上に形成された静電潜像は、現像装置２３にて帯電されたトナーにより現像されてトナー像として可視化される。本実施形態では、いわゆる反転現像によりトナー像を形成するようにしており、現像装置２３にて帯電されるトナーの帯電極性は正極性（感光体ドラム２１の表面の帯電極性と同極性）となる。尚、反転現像に限らず正規現像によりトナー像を形成するようにしてもよく、この場合、トナーの帯電極性は負極性（感光体ドラム２１の表面の帯電極性と逆極性）となる。

感光体ドラム２１の表面にトナー像が形成された後、レジストローラー対１６から送出されたシートＳは、転写装置２４により感光体ドラム２１の表面に押し付けられる。そして、転写装置２４より当該シートＳに対してトナーと逆帯電極性（本実施形態では負極性）の転写電圧が印加されることで、感光体ドラム１６のトナー像がシートＳへ転写される。トナー像が転写されたシートＳは、定着部３０において定着ローラー３１と加圧ローラー３２とにより加熱及び加圧される。これによりトナー像がシートＳに定着する。

図２に示すように、転写装置２４は、無端状の搬送ベルト２４１、転写ローラー２４２、上流側ローラー２４３、下流側ローラー２４４、第一電源部２４６、及び第二電源部２４７を有している。

搬送ベルト２４１は、外周面にシートＳを静電吸着させつつシートＳを搬送する。搬送ベルト２４１の外周面は感光体ドラム２１に接触して該感光体ドラム２１との間にニップを形成している。搬送ベルト２４１は、上流側ローラー２４３及び下流側ローラー２４４に所定の張力で張架されている。搬送ベルト２４１は、不図示のモーターにより上流側ローラー２４３又は下流側ローラー２４４が回転駆動されることで図２の矢印の向きに駆動される。搬送ベルト２４１は、例えばゴム製のベルト状部材の外周面にフッ素系樹脂によるコーティングを施して形成される。

転写ローラー２４２は、感光体ドラム２１に対向して配置されている。転写ローラー２４２の外周面は搬送ベルト２４１の内周面に接している。転写ローラー２４２は、感光体ドラム２１に対して搬送ベルト２４１を挟んで所定荷重で圧接される。これにより、シートＳがニップ位置Ａ１において搬送ベルト２４１と感光体ドラム２１との間にニップされる。そして、転写ローラー２４２は、ニップ位置Ａ１を通過するシートＳに対してトナーの帯電極性と逆極性の転写電流Ｃ１を印加することでシートＳに対してトナー像を転写させる。

上流側ローラー２４３は、ニップ位置Ａ１よりもシート搬送方向の上流側であってシートＳの前端が搬送ベルト２４１に差し掛かる搬送開始位置Ａ２において搬送ベルト２４１を張架する。上流側ローラー２４３は、金属などの導電性部材で形成されていて、軸受け等を介して接地されている。尚、本実施形態において、シートの前端、後端は、シート搬送方向におけるシートの前端、後端を意味する。

下流側ローラー（張架ローラー）２４４は、ニップ位置Ａ１よりもシート搬送方向の下流側であってシートＳの後端が搬送ベルト２４１から剥離する剥離位置Ａ３において搬送ベルト２４１を張架する。下流側ローラー２４４は、金属などの導電性部材で形成されている。

下流側ローラー２４４のシート搬送方向の下流側にはガイド部材２４５が設けられている。ガイド部材２４５は、剥離位置Ａ３において搬送ベルト２４１から離れたシートＳを定着部３０まで導く。ガイド部材は、金属などの導電性部材で構成されている。

第一電源部２４６は、転写電流Ｃ１と待機電流Ｃ２とを選択的に切り替えて転写ローラー２４２へ印加する。第一電源部２４６の負極側端子は転写用電流路Ｌ１を介して転写ローラー２４２に接続され、第一電源部２４６の正極側端子は接地配線Ｇを介して接地されている。第一電源部２４６は、図３に示すように、電流検出回路２４６ａ、定電流制御回路２４６ｂ及び電圧制御回路２４６ｃを有している。電流検出回路２４６ａは、第一電源部２４６の出力電流（つまり電流路Ｌ１を介して転写ローラー２４２に印加される電流）を検出する。定電流制御回路２４６ｂは、電流検出回路２４６ａが検出した電流が、コントローラー１００にて決定された目標電流に等しくなるように電圧制御回路２４６ｃの出力電圧を調整する。そうして、第一電源部２４６は、上記各電流Ｃ１，Ｃ２を定電流制御によって転写ローラー２４２に印加する。

ここで、転写電流Ｃ１は、トナーの帯電極性と逆極性の電流であって、感光体ドラム２１のトナー像をシートＳに転写させるための電流である。待機電流Ｃ２は、トナーの帯電極性と同極性の電流であって、非画像形成時に搬送ベルト２４１にトナーが付着するのを阻止するための電流である。転写電流Ｃ１、待機電流Ｃ２の大きさ及び印加タイミングはコントローラー１００により制御される。

第二電源部２４７は、下流側ローラー２４４に対して第一トナー飛散抑制電流Ｃ３を印加するとともに、ガイド部材２４５に対して第二トナー飛散抑制電流Ｃ４を印加する。すなわち、第二電源部２４７は、下流側ローラー２４４及びガイド部材２４５のそれぞれに対してトナーの帯電極性と逆極性の電流を印加する共通電源として機能する。

第二電源部２４７の負極側端子は第一電流路Ｌ２を介して下流側ローラー２４４に接続されるとともに、第二電流路Ｌ３を介してガイド部材２４５に接続されている。第二電源部２４７の正極側端子は接地配線Ｇを介して接地されている。上記第二電流路Ｌ３は、第一電流路Ｌ２上の分岐点Ｙから分岐してガイド部材２４５に接続されている。第二電流路Ｌ３は抵抗部２５０を有している。抵抗部２５０は、例えば搬送ベルト２４１と同じ材質で且つ同じ厚みの材料を電流路に対して直列に配置して構成される。

第二電源部２４７は、第一電源部２４６と同様に、電流検出回路２４７ａと定電流制御回路２４７ｂと電圧制御回路２４７ｃとを有している。そして、第二電源部２４７は、予め設定された設定電流Ｃ５を定電流制御によって出力する。この設定電流Ｃ５の一部（＝Ｃ３）が第一トナー飛散抑制電流Ｃ３として下流側ローラー２４４に供給され、残りの電流（＝Ｃ４）が第二トナー飛散抑制電流Ｃ４としてガイド部材２４５に供給される。

第一トナー飛散抑制電流Ｃ３はトナーの帯電極性と逆極性の電流であって、シートＳからトナーの帯電極性と逆極性の電荷が流出するのを防止することで、シートＳが剥離位置Ａ３にて剥離する際の剥離放電を抑制し延いてはトナーの飛散を抑制する。第二トナー飛散抑制電流Ｃ４は、トナーの帯電極性と逆極性の電流であって、シートＳにトナーの帯電極性と逆極性の電荷を注入することで、シートＳに対するトナーの静電的な付着力を向上させる。

第一及び第二トナー飛散抑制電流Ｃ３，Ｃ４の印加タイミングはコントローラー１００により制御される。第一トナー飛散抑制電流Ｃ３と第二トナー飛散抑制電流Ｃ４との比率は、第二電流路Ｌ３に設けられた抵抗部２５０の抵抗値によって決まる。

図４は、コントローラー１００により実行される印刷制御の一例を示すタイムチャートである。このタイムチャートでは、２枚のシートＳに対して連続印刷を行った例を示している。画像形成装置１が印刷開始要求を受け付けると、印刷動作開始して感光体ドラム２１の表面に帯電電圧が印加され、しかる後に現像部２３において現像電圧が印加される。時刻ｔ１では、画像形成装置１の印刷動作が開始するのと同時に、転写ローラー２４２に対してトナーの帯電極性と同極性（本実施形態では正極性）の待機電流Ｃ２が印加される。時刻ｔ２ではシートＳの前端がニップ位置Ａ１に到達するのと同時に転写ローラー２４２に対してトナーの帯電極性と逆極性（本実施形態では負極性）の転写電流Ｃ１が印加され、さらに下流側ローラー２４４及びガイド部材２４５に対して、トナーの帯電極性と逆極性（本実施形態では負極性）の第一トナー飛散抑制電流Ｃ３及び第二トナー飛散抑制電流Ｃ４がそれぞれ印加される。時刻ｔ２"では、シートＳの前端が上記剥離位置Ａ３に到達し、この時点で下流側ローラー２４４及びガイド部材２４５には既に、第一トナー飛散抑制電流Ｃ３及び第二トナー飛散抑制電流Ｃ４がそれぞれ印加されている。時刻ｔ３では、シートＳの後端がニップ位置Ａ１を通過するのと同時に転写ローラー２４２に対する印加電流が転写電流Ｃ１から待機電流Ｃ２に切り替わる。時刻ｔ４では、シートＳの後端が剥離位置Ａ３を通過した時に、下流側ローラー２４４及びガイド部材２４５に対するトナー飛散抑制電流Ｃ４の印加が停止される。時刻ｔ５〜ｔ７では、後続のシートＳの印刷に際して時刻ｔ２〜ｔ３と同じ処理が実行される。時刻ｔ８では、転写ローラー２４２に対する電流の印加が停止されて印刷動作が終了する。

上記画像形成装置１では、少なくともシートＳの前端が上記剥離位置Ａ３を通過した時（時刻ｔ２"）からシートＳの後端が剥離位置Ａ３を通過する時（時刻ｔ４）までの間、下流側ローラー２４４及びガイド部材２４５に対してトナーの帯電極性と逆極性の第一トナー飛散抑制電流Ｃ３及び第二トナー飛散抑制電流Ｃ４がそれぞれ印加される。これにより、シートＳの後端が剥離位置Ａ３にて搬送ベルト２４１から剥離する際に、シートＳの後端からトナーの帯電極性と逆極性の電荷が下流側ローラー２４４に流出して放電するのを防止することができる。また、シートＳがガイド部材２４５上を通過する際に、シートＳに対してガイド部材２４５を介してトナーの帯電極性と逆極性の電荷を供給することができる。よって、シートＳに対するトナー像の静電吸着力を高めて画像オフセット等の問題を回避することができる。

ここで、上記画像形成装置１では、ガイド部材２４５及び下流側ローラー２４４に対する電流の印加を共通電源である第二電源部２４７によって行うようにしている。これにより、ガイド部材２４５及び下流側ローラー２４４に対して別個独立の電源を設ける場合に比べて電源コストを削減することができる。しかし、電源を共通化した場合、例えば搬送ベルト２４１の劣化等により下流側ローラー２４４を含む電気経路の総抵抗が増加すると、下流側ローラー２４４に印加される第一トナー飛散抑制電流Ｃ３が必要な電流に対して不足する場合がある。第一トナー飛散抑制電流Ｃ３が不足すると、シートＳが剥離位置Ａ３において搬送ベルト２４１から剥離する際に剥離放電が生じて、シートＳに対するトナーの静電吸着力が一気に失われてしまう。この結果、シートＳに担持されたトナーが一気に飛散して、その後ガイド部材２４５からシートＳに対して第二トナー飛散抑制電流Ｃ４をいくら供給したとしても、既に飛散したトナーによる機内汚染を改善することはできない。

これに対して本実施形態では、ガイド部材２４５に接続される第二電流路Ｌ３（図２参照）に抵抗部２５０を設けることで、下流側ローラー２４４に接続された第一電流路Ｌ２と、ガイド部材２４５に接続された第二電流路Ｌ３との電流比率を調整して、下流側ローラー２４４に印加される第一トナー飛散抑制電流Ｃ３を十分に確保するようにした。これにより、上述の飛散トナーによる機内汚染を確実に防止することができる。

ここで、下流側ローラー２４４及びガイド部材２４５は共に金属製の導電部材により構成されているので、これらの抵抗は無視し得る。したがって、第一電流路Ｌ２と第二電流路Ｌ３との電流比率は、下流側ローラー２４４に張架された搬送ベルト２４１の抵抗値と抵抗部２５０の抵抗値との比率によって決まる。上記実施形態ではこの点に着目して、抵抗部２５０を搬送ベルト２４１と同じ材質で且つ同じ厚みの材料で構成するようにした。

これにより、第一電流路Ｌ２と第二電流路Ｌ３とに流れる電流比率を同じ（１：１）にして、印加電流がガイド部材２４５に偏るのを防止することができる。よって、下流側ローラー２４４に印加される第一トナー飛散抑制電流Ｃ３が不足するのを確実に防止することができる。

《実施例》
図５は、第二電流路Ｌ３に抵抗部２５０が設けられた上述の画像形成装置１による連続印刷試験の結果を示す表である。試験で使用した第二電源部２４７の出力電流は１５μＡであり上限電圧は４．５ｋＶである。転写ローラー２４２にはアルミを使用し、ガイド部材２４５には厚さ０．２ｍｍのＳＵＳを使用した。そして、連続印刷を７００Ｋ（Ｋ＝１０００）枚行った後に、第一電流路Ｌ２及び第二電流路Ｌ３に流れる電流値を測定するとともに、機内の飛散トナーの量を測定した。表中の「×」は、飛散トナーの量が基準量を超えていることを意味し、「△」は、飛散トナーの量がほぼ基準量と同様であることを意味し、「○」は、飛散トナーの量が基準量よりも十分に少ないことを意味している。

この表によれば、抵抗部２５０を有さない比較例１では、下流側ローラー２４４に印加される第一トナー飛散抑制電流Ｃ３が少ないために飛散トナーの量が基準量を上回っていることがわかる。これに対して、抵抗部２５０を設けた実施例２〜実施例４では、搬送ベルト２４１の抵抗値と抵抗部２５０の抵抗値とを略等しくすることにより、下流側ローラー２４４に印加される第一トナー飛散抑制電流Ｃ３の不足が解消されて、飛散トナーの量も基準量以下に抑制されていることがわかる。ここで、「略等しい」とは、搬送ベルト２４１の抵抗値Ｒ１の常用対数と抵抗部２５０の常用対数との比率（ｌｏｇ（Ｒ２／Ｒ１）が０．８〜１．２の範囲内にある場合を言う。実施例５では、抵抗部２５０を搬送ベルト２４１と同じ材料で構成したことで両者の抵抗値が等しくなり、実施例２〜４と同様に、下流側ローラー２４４に印加される第一トナー飛散抑制電流Ｃ３の不足が解消されていることがわかる。

《他の実施形態》
上記実施形態では、画像形成装置１の一例として複写機を挙げて説明を行ったが、これに限ったものではなく、画像形成装置１はプリンターや複合機（ＭＦＰ）等であってもよい。

上記実施形態では、現像剤であるトナーの極性が正極性である例ついて説明したが、これに限ったものではなく、本発明はトナーの帯電極性が負極性である場合にも適用することができる。

以上説明したように、本発明は、画像形成装置について有用である。

１画像形成装置
Ａ２ニップ位置
Ａ３剥離位置
２１感光体ドラム（像担持体）
１０１温湿度センサー
２４１搬送ベルト
２４２転写ローラー
２４４下流側ローラー（張架ローラー）
２４６電源部

Claims

トナー像を担持する像担持体と、上記像担持体と接触してニップを形成し、該ニップ位置を経由してシートを搬送する搬送ベルトと、トナーの帯電極性と逆極性の電流が印加されて、上記ニップ位置において上記トナー像を上記シートに転写させる転写ローラーと、上記ニップ位置よりもシート搬送方向の下流側であって上記シートが上記搬送ベルトから剥離する剥離位置において該搬送ベルトを張架する張架ローラーと、該張架ローラーよりもシート搬送方向の下流側において上記シートをガイドするガイド部材とを備えた画像形成装置であって、
上記ガイド部材と上記張架ローラーとに接続され、該ガイド部材及び張架ローラーのそれぞれに対してトナーの帯電極性と逆極性の電流を印加する共通電源と、
上記張架ローラーと上記共通電源とを接続する第一電流路と、
上記第一電流路上の分岐点から分岐して上記ガイド部材に接続される第二電流路とをさらに備え、
上記第二電流路には、上記第一電流路に印加される電流と該第二電流路に印加される電流との比率を調整するための抵抗部が設けられている、画像形成装置。
請求項１記載の画像形成装置において、
上記抵抗部の抵抗値は、上記搬送ベルトの抵抗値に略等しい、画像形成装置。