JP6693129B2

JP6693129B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP6693129B2
Application number: JP2016000079A
Authority: JP
Inventors: 田中　大輔; 大輔田中
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2016-01-04
Filing date: 2016-01-04
Publication date: 2020-05-13
Anticipated expiration: 2036-01-04
Also published as: CN106940518B; JP2017122749A; US9715195B1; CN106940518A; US20170192375A1

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

特許文献１には、像担持体と転写部材が当接状態か離間状態かを判別する際の転写部材に流れる電流の検知精度向上に関する技術が提案されている。

特開２０１５−０１１２６１号公報

本発明は、像担持体への転写体の接触圧の低減とそれらの間の放電の抑制とを両立させ
た画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１は、
回転しながら静電潜像の形成およびトナーによる現像を受けてトナー像を保持する像保持体を備え、該像保持体上にトナー像を形成するトナー像形成部、
前記像保持体上に保持されたトナー像を、該像保持体との間に挟んだ用紙上に、転写バイアスの印加を受けて転写する転写体と、前記転写バイアスの電圧と電流とで定まる、前記転写体と前記像保持体との間の抵抗値を測定する抵抗値測定部と、環境の温湿度を測定する環境測定部と、前記転写体が、前記像保持体に、前記抵抗値測定部で測定された抵抗値が予め定められた閾値となる第１の接触圧よりも前記環境測定部で測定された温湿度に応じた差分接触圧だけ高い第２の接触圧で接触するように、該像保持体への該転写体の接触圧を調整する接触圧調整部とを備えた転写部、
トナー像の転写を受けた用紙上のトナー像を該用紙上に定着する定着部、および
前記像保持体と前記転写体とに挟まれた転写位置と前記定着部におけるトナー像を用紙上に定着する定着位置とを経由する用紙搬送経路を辿るように、用紙を搬送する用紙搬送部を有することを特徴とする画像形成装置である。
請求項２は、
前記接触圧調整部が、第１の接触圧よりも前記環境測定部で測定された温湿度に応じた差分接触圧に、さらにトナー像の転写を受ける用紙の種類に応じた差分接触圧を加算した合計の差分接触圧だけ高い第２の接触圧で接触するように、該像保持体への該転写体の接触圧を調整することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。

請求項１の画像形成装置によれば、抵抗値を測定することなく接触圧を調整する場合と比べ、転写体の像担持体への接触圧の低減とそれらの間の放電の抑制とを両立させることができる。

また、請求項１の画像形成装置によれば、転写体の像担持体への接触圧を第１の接触圧に調整する場合と比べ、放電の抑制が達成される。

また、請求項１の画像形成装置によれば、温湿度環境によらず一定の差分接触圧だけ第１の接触圧よりも高い第２の接触圧に調整する場合と比べ、温湿度環境に応じたきめ細かな調整が行われる。

請求項２の画像形成装置によれば、用紙種類によらない調整を行う場合と比べ、温用紙種類に応じたきめ細かな調整が行われる。

本発明の画像形成装置の一実施形態としてのプリンタの概略構成図である。感光体への転写器の接触によって生じる現象を示した模式図である。異なる温湿度環境下における接触圧と電圧値（抵抗値）との関係を示した図である。本実施形態における接触圧制御方法の概念図である。図１に示したプリンタの感光体と転写器の模式図である。差分接触圧記憶部に記憶されている差分接触圧テーブルを示した図である。用紙種類記憶部に記憶されている用紙種類テーブルを示した図である。

本発明の実施形態について、以下、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態としてのプリンタの概略構成図である。

図１に示すプリンタ１０はモノクロプリンタである。

プリンタ１０には、プリンタ１０外で作成された、画像を表す画像信号が、不図示の信号ケーブル等を介して入力される。プリンタ１０には、このプリンタ１０内の各構成要素の動きを制御する制御部１１が備えられており、画像信号はこの制御部１１に入力される。そして、プリンタ１０では、この制御部１１の制御の下で、画像信号に基づく画像の形成が行われる。

プリンタ１０の下部には、２台の用紙トレイ２１が収容されている。これらの用紙トレイ２１には、各用紙トレイ２１ごとに厚みの異なる用紙Ｐがそれぞれ積み重なった状態に収容されている。各用紙トレイ２１は、用紙Ｐの補給のために、引出し自在に構成されている。

それら２台の用紙トレイ２１のうちの、指定された用紙Ｐを収容している用紙トレイから、ピックアップロール２２により用紙Ｐが送り出される。送り出された用紙Ｐは、さばきロール２３により１枚ずつに分離され、その分離された１枚の用紙Ｐが上方に搬送されて、その用紙Ｐの先端が待機ロール２４に至る。待機ロール２４は、それ以降の搬送のタイミングを調整して用紙Ｐを送り出す役割を担っている。待機ロール２４に到達した用紙Ｐは、その待機ロール２４によりそれ以降の搬送のタイミングが調整されてさらに搬送される。

このプリンタ１０には、待機ロール２４の上方に、矢印Ａで示す向きに回転する感光体１２が備えられている。そして、この感光体１２の周囲に、帯電器１３、露光器１４、現像器１５、転写器１６、および感光体クリーナ１７が配備されている。

感光体１２は円筒形状を有し、図１の奥行き方向に延伸しており、帯電により電荷を保持し露光によりその電荷を放出してその表面に静電潜像が形成される。

帯電器１３は、感光体１２の表面に接触して回転する帯電ロールを備えており、その帯電ロールで感光体１２の表面に電荷を付与することによってその表面を帯電させる。なお、帯電器１３としては、帯電ロールの他に、感光体に非接触のコロナ放電器なども採用され得る。

露光器１４は、制御部１１から供給される画像信号に応じて変調されたレーザ光（露光光）を発光する発光器と、レーザ光で感光体１２を走査するための回転多面鏡とを有しており、露光器１４からはその露光光が出力される。感光体１２は、この露光光による露光を受け、その表面に静電潜像が形成される。なお、露光器１４としては、レーザ光を用いる方式の他に、走査方向に沿って多数のＬＥＤが並んだＬＥＤアレイなども採用され得る。さらに、潜像を形成する方式としては、露光方式の他に、走査方向に沿って並んだ多数の電極で直接に潜像を形成する方式なども採用され得る。

感光体１２が露光光により露光されてその表面に形成された静電潜像は、現像器１５により現像される。この現像器１５には、トナー供給路１５ｂを介してトナー収納部１５ａが繋がっている。現像器１５内にはトナーと磁性キャリアを含んだ現像剤が収納されていて、トナー収納部１５ａに収納されているトナーが、トナー供給路１５ｂを通って現像器１５へと適宜に補給される。磁性キャリアは、例えば鉄粉の表面に樹脂コーテイングを施したものである。また、トナー粒子は、例えば結着樹脂、着色剤、および離型剤を材料として形成されたものである。現像器１５は、磁性キャリアの粒子とトナーの粒子とが混合された現像剤を撹拌することでトナーおよび磁性キャリアを帯電させる。現像器１５は現像ロール１５ｃを備えており、現像器１５内の現像剤は現像ロール１５ｃによって感光体１２に供給され、現像剤中の帯電トナーによって感光体１２表面の潜像が現像されてトナー像が形成される。

ここで、上記の待機ロール２４は、感光体１２上のトナー像が転写器１６に対面した転写位置に達するタイミングに合わせて用紙Ｐがその転写位置に到達するように、用紙Ｐを送り出す。そして、感光体１２上のトナー像は、転写器１６に印加されている転写バイアスの作用を受け、その送り出されてきた用紙Ｐ上に転写される。

トナー像の転写後に感光体１２上に残存するトナーは、感光体クリーナ１７により、感光体１２から取り除かれる。

ここで、感光体１２、帯電器１３、露光器１４、および現像器１５を合わせたものが、本発明にいうトナー像形成部の一例に相当する。また、転写器１６は、本発明にいう転写体の一例に相当する。

トナー像の転写を受けた用紙Ｐは、さらに矢印Ｂ方向に進み、定着器３０を構成する加熱器３１と加圧器３２とに挟まれた定着位置を通過する際に加熱および加圧を受けて、その用紙Ｐ上にトナー像が定着される。その結果、用紙Ｐ上には定着トナー像からなる画像が形成される。この定着器３０は、本発明にいう定着部の一例に相当する。

定着器３０を通過した用紙Ｐは、排出ロール１８に向かって矢印Ｃ方向に進み、さらに、その排出ロール１８によってさらに矢印Ｄ方向に送られて排紙台１９上に排出される。

このプリンタ１０における、用紙トレイ２１から用紙Ｐを取り出し、感光体１２と転写器１６とに挟まれた転写位置を通過し、さらに定着器３０の加熱器３１と加圧器３２とに挟まれた定着位置を通過して、排紙台１９上に用紙を排出する機構が、本発明にいう用紙搬送部の一例に相当する。

図２は、感光体への転写器の接触によって生じる現象を示した模式図である。

転写器１６には、転写バイアス電源１６１により転写バイアスが印加されている。一方、感光体は接地されている。

ここで、図２（Ａ）は、転写器１６を感光体１２に強く押し当てた状態を示している。この場合、感光体１２と転写器１６とに挟まれた転写位置Ｔを通過する用紙上には、トナー像がきれいに転写される。しかしながら、転写器１６が感光体１２に強く押し当てられているため、感光体１２の摩耗等が激しく、寿命が短縮化する恐れがある。

一方、図２（Ｂ）は、転写器１６を感光体１２に弱く押し当てた状態を示している。この場合、感光体１２と転写器１６とが互いに接触した位置に隣接した、それらが互いにわずかに離間した位置で放電Ｄが発生する。そして、この放電Ｄが障害となって、転写位置Ｔを通過する用紙上へのトナー像の転写が正常に行われずに、用紙上に転写されたトナー像に乱れが発生する。すなわち、感光体１２への転写器１６の接触圧が弱すぎると、寿命の点では有利ではあるが、今度は画像欠陥が生じる恐れがある。

転写器１６には転写バイアスが印加されているため、その転写バイアスの作用により、転写器１６と感光体１２を通って流れる電流が発生する。ここでは、転写バイアス電源１６１として、定電流電源が採用されている。したがって、転写器１６と感光体１２との間の電圧を測定することにより、それらの間の抵抗値Rを測定することができる。

ここで、図２（Ａ）に示す、転写器１６を感光体１２に強く押し当てた状態では小さな電圧（小さな抵抗値）が測定され、図２（Ｂ）に示す、転写器１６を感光体１２に弱く押し当てた状態では大きな電圧（大きな抵抗値）が測定される。これは、それらの間の接触圧を弱めると、放電Ｄ、すなわち空気層を通る電流経路が発生し、この空気層の高い抵抗値が電圧（抵抗）の測定結果に反映されるためであると考えられる。

図３は、異なる温湿度環境下における接触圧と電圧値（抵抗値）との関係を示した図である。

この図３の横軸は、感光体１２への転写器１６の接触圧[Ｎ]、縦軸は、感光体１２と転写器１６との間の電圧[Ｖ]である。上述の通り、ここでは定電流による転写バイアスを印加しているため、縦軸がこの系の抵抗を表わしていることになる。

この図３には、接触圧に対する電圧のグラフが２本示されている。これら２本のグラフのうちのグラフａは、高温高湿環境下における接触圧と電圧との関係の一例を示している。また、もう１本のグラフｂは、低温低湿環境下における接触圧と電圧との関係の一例を示している。これらのグラフａ，ｂから、接触圧を下げていくと電圧（抵抗）が急激に上昇することが分かる。また、グラフｂ（低温低湿環境下）の方が、グラフａ（高温高湿環境下）よりも高い接触圧にある段階から電圧（抵抗）が上昇し始め、かつ、同じ接触圧では高い電圧値（抵抗値）を示すことが分かる。

図４は、本実施形態における接触圧制御方法の概念図である。図３と同様、この図４の横軸は接触圧、縦軸は電圧（抵抗）である。

ここでは、接触圧ゼロの位置、すなわち、感光体１２から離れた位置にある転写器１６を、転写器１６のホーム位置Ａとする。このホーム位置Ａにある転写器１６には、転写バイアスは印加されていない。この転写器１６に動作を開始させるにあたっては、ホーム位置Ａにある転写器１６を感光体１２に押し当てて、矢印Xで示すように、放電が生じないか十分に小さいことが確実な位置Ｅまで接触圧を上げる。そして、転写バイアスを印加する。その後、矢印Yで示す向きに接触圧を徐々に下げていく。すると、位置Ｃで放電が始まり、さらに下げていくと、放電のレベルが、位置Ｂで、これ以上の大きな放電は許容できない閾値に達する。すると今度は、矢印Zで示すように、その閾値に達した接触圧から予め定められた差分接触圧だけ接触圧を上昇させて、位置Ｄの接触圧とする。こうすることで、接触圧をむやみに上げることなく、動作中に多少の環境変化等が生じても十分に低い放電に抑えた安定動作が可能となる。

図５は、図１に示したプリンタの感光体と転写器の模式図である。

感光体１２は中空の円筒形を有し、接地されている。そして、感光体１２は矢印Ａの向きに回転する。また、転写器１６はロール形状を有し、その回転軸１６２が支持部材１６３に回転自在に支持されている。また、ここにはカム１６４が備えられており、このカム１６４が矢印Ｒ１，Ｒ２の向きに回転して支持部材１６３を移動させる。これにより、転写器１６は、感光体１２に、カム１６４の回転位置に応じた接触圧で接触する。

またここには転写バイアス電源１６１が備えられており、転写器１６にはその転写バイアス電源１６１により転写バイアスが印加されている。前述の通り、本実施形態では、この転写バイアスとして定電流方式が採用されている。

この転写バイアスの印加により、転写器１６と感光体１２を通って電流が流れる。ここには、転写バイアス電源１６１と感光体１２の接地ポイントとの間の電圧を計測する電圧計１６５が備えられている。

さらにここには、接触圧調整制御手段５０が示されている。この接触圧調整制御手段５０は、図１に示す、このプリンタ１０内の各構成要素の動きを制御する制御部１１内に構築されている。電圧計１６５で得られた電圧測定値は電圧取得部５１で取得され、接触圧調整部５２に伝達される。また、図１に示す環境センサ４１で得られた温湿度測定値は、温湿度取得部５３で取得されて、これも接触圧調整部５２に伝達される。また、ここには、差分接触圧記憶部５４と用紙種類記憶部５５が設けられている。差分接触圧記憶部５４および用紙種類記憶部５５には、それぞれ、差分接触圧テーブルおよび用紙種類テーブルが記憶されている。それら差分接触圧テーブルおよび用紙種類テーブルは、接触圧調整部５２により参照される。

さらにここには、電源制御部５６が設けられている。この電源制御部５６は、転写バイアス電源１６１の、オン、オフを含む制御を担っている。

図６は、差分接触圧記憶部に記憶されている差分接触圧テーブルを示した図である。

ここには、「温湿度環境」と「差分接触圧」とが対応づけられて記憶されている。ここで、「差分接触圧」は、図４を参照して説明した、放電が閾値に達した接触圧位置Ｂと接触圧調整後の接触圧位置Ｄとの間の差分の接触圧である。

ここでは、「温湿度環境」が、「高温高湿」、「常温常湿」、および「低温低湿」に区分されていて、それぞれ、５[Ｎ]、１０[Ｎ]、および１５[Ｎ]の「差分接触圧」が対応づけられている。

図７は、用紙種類記憶部に記憶されている用紙種類テーブルを示した図である。

ここには、図１に示した２台の用紙トレイ２１のそれぞれに対応して、それらの用紙トレイ２１にそれぞれに収容されている用紙の種類、および、用紙の種類に応じた差分接触圧が記憶されている。この図７に示す例では、上段（Ｎｏ．１）および下段（Ｎｏ．２）の各用紙トレイ２１に、それぞれ、「普通紙」および「厚紙」が収容されていて、差分接触圧がそれぞれ０[Ｎ]および１０[Ｎ]であることが示されている。

図５に戻って説明を続ける。

接触圧調整部５２では、カム１６４を回転させることにより、図４を参照して説明した通り、ホーム位置Ａにある転写器１６の感光体１２への接触圧を、放電が生じないことが確実な位置Ｅにまで上げる。そして、電源制御部５６が転写バイアス電源１６１を作動させて転写器１６に転写バイアスを印加する。そうしておいて、今度は、接触圧調整部５２が、接触圧を徐々に下げていく。接触圧を下げていった結果、電圧取得部５１で取得した電圧測定値が閾値に達したら、今度は接触圧を上げていく。接触圧を上げるにあたっては、差分接触圧記憶部５４を参照して温湿度取得部５３で取得した温湿度が含まれる温湿度環境区分（図６参照）に対応する差分接触圧を取得し、閾値に達したときの接触圧位置Ｂ（図４参照）から、その取得した差分接触圧だけ接触圧を上げる（図４の接触圧位置Ｄ）。

このようにして調整した接触圧（図４の接触圧位置Ｄ）が、このプリンタ１０の稼働時の基本の接触圧である。

接触圧調整部５２ではさらに、プリントの指示を受けて用紙種類記憶部５５（図７参照）を参照し、今回のプリントで使用する用紙の種類に応じて接触圧を調整する。すなわち、今回のプリントで使用する用紙が普通紙の時は、普通紙に対応する差分接触圧がゼロなので、上記のようにして調整した基本の接触圧を維持したままプリント動作を開始する。一方、今回のプリントで使用する用紙が厚紙の時は、厚紙に対応する差分接触圧が１０[Ｎ]なので、上記のようにして調整した基本の接触圧よりもさらに１０[Ｎ]だけ接触圧を上げてからプリント動作を開始する。

感光体１２と転写器１６との間に厚紙を挟むと、普通紙を挟んだ場合よりも転写器１６が感光体１２から大きく離れ、このため放電が生じやすくなる。接触圧を用紙の種類によって変えるのは、この放電が生じやすくなるのを補償するためである。

上記の基本の接触圧よりも接触圧を上げて行ったプリント動作が終了すると、上記の基本の接触圧に戻して待機する。そして、プリンタ１０の電源が遮断されると、ホーム位置Ａ（図４参照）に戻る。

本実施形態のプリンタ１０では、用紙種類に応じた接触圧調整を除き、プリンタ１０に電源が投入された時点で上記の接触圧調整処理が行われる。ただし、電源投入時に接触圧調整を行うことは一例であり、例えば、プリント枚数が予め定められた枚数に達するごとに行ってもよく、あるいは、環境センサ４１で測定された温湿度が、図６に示す３段階の区分けの１つから別の１つに移った時点で行ってもよく、本発明は、調整のタイミングの如何を問うものではない。

また、本実施形態は、今回のプリントに使用する用紙の種類に応じて接触圧を調整する構成としているが、用紙種類によらず余裕のある差分接触圧に設定しておいて、用紙種類に応じては調整しない構成としてもよい。

さらに、上記の実施形態では、転写バイアスとして定電流方式を採用し、電圧を測定することで抵抗の情報を得ているが、転写バイアスとして、定電圧方式、あるいはそれらを併用した方式等を採用してもよい。定電圧方式を採用したときは電流を測定することで、また、併用した方式を採用したときは、電圧と電流の双方を測定することで、抵抗の情報を得ることができる。

また、ここでは、本発明を図１に示すプリンタ１０に適用した例について説明したが、本発明は、トナー像を形成して用紙上に転写するタイプの装置に広く適用することができる。

１０プリンタ
１２感光体
１６転写器
３０定着器
３１加熱器
３２加圧器
４１環境センサ
５０接触圧調整制御手段
５１電圧取得部
５２接触圧調整部
５３温湿度取得部
５４差分接触圧記憶部
５５用紙種類記憶部
５６電源制御部
１６１転写バイアス電源
１６２回転軸
１６３支持部材
１６４カム
１６５電圧計

Claims

回転しながら静電潜像の形成およびトナーによる現像を受けてトナー像を保持する像保持体を備え、該像保持体上にトナー像を形成するトナー像形成部、
前記像保持体上に保持されたトナー像を、該像保持体との間に挟んだ用紙上に、転写バイアスの印加を受けて転写する転写体と、前記転写バイアスの電圧と電流とで定まる、前記転写体と前記像保持体との間の抵抗値を測定する抵抗値測定部と、環境の温湿度を測定する環境測定部と、前記転写体が、前記像保持体に、前記抵抗値測定部で測定された抵抗値が予め定められた閾値となる第１の接触圧よりも前記環境測定部で測定された温湿度に応じた差分接触圧だけ高い第２の接触圧で接触するように、該像保持体への該転写体の接触圧を調整する接触圧調整部とを備えた転写部、
トナー像の転写を受けた用紙上のトナー像を該用紙上に定着する定着部、および
前記像保持体と前記転写体とに挟まれた転写位置と前記定着部におけるトナー像を用紙上に定着する定着位置とを経由する用紙搬送経路を辿るように、用紙を搬送する用紙搬送部を有することを特徴とする画像形成装置。
前記接触圧調整部が、第１の接触圧よりも前記環境測定部で測定された温湿度に応じた差分接触圧に、さらにトナー像の転写を受ける用紙の種類に応じた差分接触圧を加算した合計の差分接触圧だけ高い第２の接触圧で接触するように、該像保持体への該転写体の接触圧を調整することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。