JP6891462B2 - 画像形成システム、画像形成方法、および電荷除去装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成システム、画像形成方法、および電荷除去装置に関する。

画像形成装置により画像が形成された用紙が、後処理装置やスタッカー装置内に積み重ねられる場合、用紙間の静電気力により、用紙同士が貼り付いてしまうことがある。これに関連して、下記の特許文献１には、トナー像が定着された用紙に電圧を印加することにより、トナー像に存在する電荷を除去する技術が開示されている。

しかしながら、上記の技術では、用紙の両面にトナー像が定着されている場合、用紙に電圧を印加して一方の面のトナー像の電荷を除去すれば、他方の面のトナー像に電荷が蓄積される。このため、上記の技術では、両面にベタ画像が形成されたような用紙については、用紙の表面の電荷を完全に除去できない。

用紙同士の貼り付きをより確実に防止しようとすれば、両面にベタ画像が形成されたような用紙についても、トナー像に存在する電荷を除去することが望ましい。

特開２０１６−１２２１５６号公報

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものである。したがって、本発明の目的は、両面にトナー像が定着された記録シートの表面に存在する電荷をほぼ完全に除去できる画像形成システム、画像形成方法、および電荷除去装置を提供することである。

本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。

（１）画像形成装置と電荷除去装置とを有する画像形成システムであって、前記画像形成装置は、トナー像が転写された記録シートを加熱および加圧して、前記トナー像を前記記録シートに定着させる定着部を有し、前記電荷除去装置は、前記トナー像が両面に定着された前記記録シートに電圧を印加して、前記記録シートの２つの面のうち前記トナー像が後に定着された第２面に電荷を集める電荷制御部と、前記電荷制御部よりも前記記録シートの搬送方向の下流側に設けられ、前記第２面に集められた前記電荷を除去する除電部と、を有する、画像形成システム。

（２）前記除電部は、前記電荷制御部の近傍に設けられている、上記（１）に記載の画像形成システム。

（３）前記電荷制御部よりも前記搬送方向の上流側に設けられ、前記記録シートの含水率を低下させる含水率低減部をさらに有する、上記（１）または（２）に記載の画像形成システム。

（４）前記電荷制御部は、定電流制御された電圧を前記記録シートに印加し、前記除電部は、定電流制御された電圧を前記記録シートに印加することによって前記電荷を除去し、前記画像形成システムは、前記記録シートのカバレッジ、前記画像形成システムの周囲の環境、前記記録シートの搬送速度、前記記録シートの種類、前記記録シートの坪量、および前記記録シートのサイズの中から選択される少なくとも１つに基づいて、前記電荷制御部の定電流制御に用いる電流値を決定する第１決定部と、前記電荷制御部の定電流制御に用いる前記電流値に基づいて、前記除電部の定電流制御に用いる電流値を決定する第２決定部と、をさらに有する、上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の画像形成システム。

（５）前記第２決定部は、前記記録シートのサイズに基づいて、前記電荷制御部の定電流制御に用いる前記電流値を補正して、前記除電部の定電流制御に用いる前記電流値を決定する、上記（４）に記載の画像形成システム。

（６）前記除電部よりも前記搬送方向の下流側に設けられ、前記記録シートの前記第２面と反対の第１面に存在する電荷を除去する補助除電部をさらに有する、上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載の画像形成システム。

（７）前記電荷制御部により印加される電圧の極性は、前記トナー像を構成するトナーの極性により定まる、上記（１）〜（６）のいずれか１つに記載の画像形成システム。

（８）トナー像が転写された記録シートを加熱および加圧して、前記トナー像を前記記録シートに定着させる工程（ａ）と、前記トナー像が両面に定着された前記記録シートに電圧を印加して、前記記録シートの２つの面のうち前記トナー像が後に定着された第２面に電荷を集める工程（ｂ）と、前記工程（ｂ）において前記第２面に集められた前記電荷を除去する工程（ｃ）と、を有する画像形成方法。

（９）トナー像が両面に定着された記録シートに電圧を印加して、前記記録シートの２つの面のうち前記トナー像が後に定着された第２面に電荷を集める電荷制御部と、前記電荷制御部よりも前記記録シートの搬送方向の下流側に設けられ、前記第２面に集められた前記電荷を除去する除電部と、を有する電荷除去装置。

本発明によれば、両面にトナー像が定着された記録シートの表面に存在する電荷をほぼ完全に除去できる。

本発明の第１実施形態に係る画像形成システムの概略構成を示す図である。 図１の部分拡大図である。 制御電流決定処理の手順を示すフローチャートである。 用紙の両面のカバレッジと電荷制御処理との関係を示す図である。 除電電流決定処理の手順を示すフローチャートである。 用紙の両面のカバレッジと除電処理との関係を示す図である。 プラスの電荷とマイナスの電荷との距離と用紙の表面電位との関係を示す図である。 電荷制御部からの搬送距離と用紙の表面電位との関係を示す図である。 電荷制御部および除電部間の距離と除電効果の有無との関係を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る電荷除去装置の部分拡大図である。 本発明の第３実施形態に係る電荷除去装置の部分拡大図である。 マイナスに帯電しているトナーを用いる場合の各処理の印加電圧の極性を示す図である。 プラスに帯電しているトナーを用いる場合の各処理の印加電圧の極性を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像形成システム１０の概略構成を示す図であり、図２は、図１の部分拡大図である。

図１に示すとおり、画像形成システム１０は、用紙上に画像を形成する画像形成装置１００と、画像形成装置１００により画像が形成された用紙上の電荷を除去する電荷除去装置２００と、画像形成装置１００により画像が形成された用紙を蓄積するスタッカー装置３００とを備える。画像形成装置１００、電荷除去装置２００、およびスタッカー装置３００は、用紙搬送の上流側から下流側へ順に連結されている。以下、画像形成装置１００、電荷除去装置２００、およびスタッカー装置３００の順番で説明する。また、以下では、画像形成装置１００により用紙の両面に画像が形成されることを前提として説明する。

＜画像形成装置＞
画像形成装置１００は、制御部１１０、操作パネル部１２０、画像読取部１３０、画像形成部１４０、定着部１５０、および給紙部１６０を備える。

制御部１１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）や各種メモリを備えており、プログラムにしたがって上記各部の制御や各種の演算処理を行う。

操作パネル部１２０は、タッチパネル、テンキー、スタートボタン、ストップボタン等を備えており、各種情報の表示および各種指示の入力に使用される。画像読取部１３０は、原稿の画像を読み取り、画像データを生成する。

画像形成部１４０は、電子写真式プロセスを用いて、各種データに基づく画像を用紙４００上に形成する。画像形成部１４０の中央部には、転写ベルト１４１が配置されている。転写ベルト１４１は、矢印Ａ方向に回転駆動されるものであり、転写ベルト１４１上には、感光体ドラム（不図示）表面に形成されたトナー像が一次転写される。そして、一次転写された転写ベルト１４１上のトナー像は、用紙４００に二次転写される。

転写ベルト１４１の側面には、上部からイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の色の順に４つの作像ユニット１４２Ｙ，１４２Ｍ，１４２Ｃ，１４２Ｋ（以下、符号を簡略化して１４２で示す）が配置されている。各作像ユニット１４２は、感光体ドラムを有している。各感光体ドラムの周囲には、感光体ドラム表面を均一帯電させる帯電器、均一帯電した感光体ドラム表面に画像データに応じた静電潜像を形成する露光装置、静電潜像をトナー像に現像する現像器が配置されている。

また、転写ベルト１４１を挟んで各感光体ドラムと対向した位置には一次転写ローラー１４３Ｙ，１４３Ｍ，１４３Ｃ，１４３Ｋ（以下、符号を簡略化して１４３で示す）が配置されている。一次転写ローラー１４３は、感光体ドラム表面に形成されたトナー像を静電的に引き付けて転写ベルト１４１上に一次転写するものである。

転写ベルト１４１の下方には二次転写ローラー１４４が配置されている。二次転写ローラー１４４は、転写ベルト１４１上に形成されたトナー像を、搬送されてきた用紙４００に二次転写する。二次転写を行うときは、二次転写ローラー１４４に高圧のプラス転写電圧を印加することにより、マイナスに帯電しているトナー像を、用紙４００に静電的に引き付けている。トナー像が転写された用紙４００は、定着部１５０に供給される。

定着部１５０は、用紙４００上に転写されたトナー像を定着ローラーにより加熱および加圧して、トナー像を用紙４００に定着させる。定着部１５０によりトナー像が定着された用紙４００は、電荷除去装置２００に供給される。

給紙部１６０は、印刷に使用される記録シートとしての用紙４００を収容する。給紙部１６０には、２段構成の給紙カセット１６１，１６２が着脱可能に配置されている。

給紙カセット１６１，１６２から中間搬送ローラー１７１、レジストローラー１７２、二次転写ローラー１４４、定着部１５０、および排紙ローラー１７３を介して電荷除去装置２００に至る用紙搬送路１７４が設けられている。

また、給紙カセット１６１，１６２の上側には、定着部１５０の下流側で切替ゲート１７５を介して搬送路１７４から分岐して画像形成部１４０の用紙搬送方向上流側に位置するレジストローラー１７２の直前で搬送路１７４に合流する反転搬送路１７６が設けられている。反転搬送路１７６の下流側には、用紙４００の表裏を反転して反転搬送路１７６の下流側に用紙４００を搬送するＡＤＵ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｄｏｕｂｌｅ−ｓｉｄｅｄ Ｕｎｉｔ）反転ローラー１７７およびＡＤＵ中間搬送ローラー１７８が設けられている。

また、定着部１５０から排紙ローラー１７３に至る搬送路１７４の直下に位置する反転搬送路１７６には、定着部１５０から搬送された用紙４００の表裏を反転して排紙ローラー１７３へ搬送する搬送・反転ローラー１７９が配置されている。

＜電荷除去装置＞
電荷除去装置２００は、電荷制御部２１０および除電部２２０を備える。除電部２２０は、電荷制御部２１０よりも用紙４００の搬送方向の下流側、かつ、電荷制御部２１０の近傍に設けられている。

図２に示すとおり、電荷制御部２１０は、対向配置される第１および第２導電性ゴムローラー２１１，２１２と、第１および第２導電性ゴムローラー２１１，２１２に電圧を印加する電源２１３とを備える。第１導電性ゴムローラー２１１は電源２１３に接続されており、第２導電性ゴムローラー２１２は接地されている。電源２１３は、第１導電性ゴムローラー２１１にプラスの電圧を印加する。第１導電性ゴムローラー２１１にプラスの電圧が印加されれば、用紙４００の第２面（裏面）４２０にプラスの電荷が付与される。また、第１導電性ゴムローラー２１１から付与されるプラスの電荷と同量のマイナスの電荷が第２導電性ゴムローラー２１２に誘起され、用紙４００の第１面（表面）４１０のプラスの電荷と打ち消し合う。本実施形態の電荷制御部２１０は、定電流制御され、所定の電流値で定電流制御された電圧を用紙４００に印加する。

除電部２２０は、除電針２２１と、除電針２２１に電圧を印加する電源２２２とを備える。除電針２２１は、用紙４００の幅方向に所定の間隔を空けて複数設けられている。電源２２２は、除電針２２１にマイナスの電圧を印加する。除電針２２１にマイナスの電圧が印加されれば、用紙４００の第２面４２０にマイナスの電荷が付与され、マイナスの電荷は、用紙４００の第２面４２０に存在するプラスの電荷と打ち消し合う。本実施形態の除電部２２０は、定電流制御され、所定の電流値で定電流制御された電圧を用紙４００に印加する。

＜スタッカー装置＞
スタッカー装置３００は、用紙４００を積載するための収容部３１０を備える。収容部３１０には、電荷除去装置２００から用紙４００が順番に供給されて積み重ねられる。

なお、画像形成装置１００、電荷除去装置２００、およびスタッカー装置３００は、それぞれ上述した構成要素以外の構成要素を含んでいてもよく、あるいは、上述した構成要素のうちの一部が含まれていなくてもよい。

以上のとおり構成される画像形成システム１０では、画像形成装置１００により画像が形成された用紙４００が、電荷除去装置２００を通過してスタッカー装置３００に蓄積される。このとき、スタッカー装置３００内に積み重ねられる用紙４００同士の貼り付きを防止するために、電荷除去装置２００により用紙４００が除電される。

具体的には、用紙４００の２つの面４１０，４２０のうち、トナー像が先に定着された第１面４１０のカバレッジのみが高い用紙４００については、電荷制御部２１０が電圧を印加することにより、用紙４００を除電する。また、両面４１０，４２０のカバレッジが高い用紙４００については、電荷制御部２１０および除電部２２０が順番に電圧を印加することにより、用紙４００を除電する。なお、トナー像が後に定着された第２面４２０のカバレッジのみが高い用紙４００および両面４１０，４２０のカバレッジが低い用紙４００は定着処理後ほとんど帯電していないため、電荷制御部２１０および除電部２２０は電圧を印加しない。以下、図３〜図６を参照して、電荷制御部２１０および除電部２２０の動作について順番に説明する。

＜電荷制御処理＞
まず、図３および図４を参照して、電荷制御部２１０が実行する電荷制御処理について説明する。電荷制御処理では、電荷制御部２１０を通過する用紙４００のうち、第１面４１０のカバレッジが高い用紙４００に対して電荷制御部２１０が選択的に電圧を印加するように、画像形成装置１００の制御部１１０により電荷制御部２１０の定電流制御に用いる電流値が決定される。そして、電荷制御部２１０が、決定された電流値で定電流制御を行って、用紙４００に電圧を印加する。

図３は、画像形成装置１００の制御部１１０により実行される制御電流決定処理の手順を示すフローチャートである。

まず、制御部１１０は、用紙４００の第２面４２０のカバレッジが第１面４１０のカバレッジの２．５倍以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。より具体的には、制御部１１０が、たとえば、印刷データを解析して、用紙４００の２つの面４１０，４２０に形成されるトナー像５１０，５２０のカバレッジを算出し、第２面４２０のカバレッジが第１面４１０のカバレッジの２．５倍以上であるか否かを判断する。

第２面４２０のカバレッジが第１面４１０のカバレッジの２．５倍以上であると判断する場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、制御部１１０は、第１面４１０と第２面４２０のカバレッジの比率が、所定の第１領域（図４参照）に含まれると判断する（ステップＳ１０２）。そして、制御部１１０は、電荷制御部２１０を通過する用紙４００が帯電しておらず、電荷制御が不要であると判断し（ステップＳ１０３）、処理を終了する。

一方、第２面４２０のカバレッジが第１面４１０のカバレッジの２．５倍未満であると判断する場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、制御部１１０は、第１面４１０と第２面４２０のカバレッジの比率が、所定の第２領域（図４参照）に含まれると判断する（ステップＳ１０４）。そして、制御部１１０は、定電流制御に用いる電流値として、第２領域に予め割り当てられた第１電流値１００μＡを決定し（ステップＳ１０５）、処理を終了する。ここで、第１電流値は、画像形成システム１０の周囲の環境、用紙４００の搬送速度、用紙４００の種類、用紙４００のサイズ、および用紙４００の坪量等のパラメーターに基づいて決定される。本実施形態では、上記のパラメーターの値と電流値との関係を示す変換テーブルが予め用意され、制御部１１０は、変換テーブルを参照して、上記のパラメーターの値から第１電流値を決定する。なお、第１電流値は、周囲の温度・湿度が高いほど大きな値に設定され、用紙４００の搬送速度が速いほど大きな値に設定される傾向にある。また、第１電流値は、塗工紙のように用紙の表面粗さが細かいほど大きな値に設定され、用紙の坪量・サイズが大きいほど大きな値に設定される傾向にある。変換テーブルは、たとえば、実験により求められる。

以上のとおり、図３に示すフローチャートの処理によれば、用紙４００の２つの面４１０，４２０のうち、第１面４１０のカバレッジが高い用紙４００に対して、電荷制御部２１０が電圧を印加するように、定電流制御の電流値が決定される。より具体的には、第１面４１０のカバレッジが高く第２面４２０のカバレッジが低い用紙４００と、両面４１０，４２０のカバレッジが高い用紙４００に対して、電荷制御部２１０が電圧を印加するように、定電流制御の電流値として第１電流値１００μＡが決定される。

そして、電荷制御部２１０は、制御部１１０により決定された第１電流値で用紙４００に電圧を印加する。これにより、第１面４１０のカバレッジが高く第２面４２０のカバレッジが低い用紙４００は、ほぼ完全に除電される。一方、両面４１０，４２０のカバレッジが高い用紙４００については、第１面４１０のトナー像に存在するプラスの電荷が除去される一方で、第２面４２０のトナー像上にプラスの電荷が蓄積され、用紙４００の第２面４２０にプラスの電荷が集められる。

＜除電処理＞
次に、図５および図６を参照して、除電部２２０が実行する除電処理について説明する。除電処理では、除電部２２０を通過する用紙４００のうち、両面４１０，４２０のカバレッジが高い用紙４００に対して除電部２２０が選択的に電圧を印加するように、画像形成装置１００の制御部１１０により除電部２２０の定電流制御に用いる電流値が決定される。そして、除電部２２０が、決定された電流値で定電流制御を行って、用紙４００に電圧を印加する。

図５は、画像形成装置１００の制御部１１０が実行する除電電流決定処理の手順を示すフローチャートである。

まず、制御部１１０は、用紙４００の第２面４２０のカバレッジが第１面４１０のカバレッジの０．４倍以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０１）。

第２面４２０のカバレッジが第１面４１０のカバレッジの０．４倍未満であると判断する場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）、制御部１１０は、第１面４１０と第２面４２０のカバレッジの比率が、第４領域（図６参照）に含まれると判断する（ステップＳ２０９）。そして、制御部１１０は、用紙４００が帯電しておらず、除電制御が不要であると判断し（ステップＳ２０４）、処理を終了する。

一方、第２面４２０のカバレッジが第１面４１０のカバレッジの０．４倍以上であると判断する場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、制御部１１０は、第２面４２０のカバレッジが第１面４１０のカバレッジの２．５倍以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０２）。

第２面４２０のカバレッジが第１面４１０のカバレッジの２．５倍以上であると判断する場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、制御部１１０は、第１面４１０と第２面４２０のカバレッジの比率が、第１領域（図６参照）に含まれると判断する（ステップＳ２０３）。そして、制御部１１０は、用紙４００が帯電しておらず、除電制御が不要であると判断し（ステップＳ２０４）、処理を終了する。

一方、第２面４２０のカバレッジが第１面４１０のカバレッジの２．５倍未満であると判断する場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、制御部１１０は、第１面４１０と第２面４２０のカバレッジの比率が、第３領域（図６参照）に含まれると判断する（ステップＳ２０５）。

次に、制御部１１０は、用紙サイズがＡ５Ｒ以下であるか否かを判断する（ステップＳ２０６）。より具体的には、制御部１１０は、除電部２２０を通過する用紙４００の幅方向のサイズがＡ５用紙の短辺のサイズよりも小さいか否かを判断する。

用紙サイズがＡ５Ｒ以下でないと判断する場合（ステップＳ２０６：ＮＯ）、制御部１１０は、定電流制御に用いる電流値として、第１電流値と同じ電流値である第２電流値１００μＡを決定し（ステップＳ２１０）、処理を終了する。

一方、用紙サイズがＡ５Ｒ以下であると判断する場合（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）、制御部１１０は、画像形成システム１０の湿度センサ（不図示）を参照して、湿度が８０％Ｒｈ以下であるか否かを判断する（ステップＳ２０７）。

湿度が８０％Ｒｈ以下であると判断する場合（ステップＳ２０７：ＹＥＳ）、制御部１１０は、用紙４００のサイズに応じて電流値を補正し（ステップＳ２０８）、処理を終了する。より具体的には、制御部１１０は、電荷制御部２１０と除電部２２０の電流密度が同じになるように、下記の式（１）に示す計算式を用いて、用紙４００のサイズに応じて第１電流値を補正し、第２電流値（紙幅補正値）を決定する。

第２電流値＝第１電流値×（導電性ゴムローラーのニップ幅／用紙サイズ）…（１）
ここで、導電性ゴムローラーのニップ幅は、第１および第２導電性ゴムローラー２１１，２１２のニップ部の軸方向の長さであり、用紙サイズは、用紙４００の幅方向（つまり、軸方向と同一方向）の長さである。

なお、電荷制御部２１０の第１および第２導電性ゴムローラー２１１，２１２と、除電部２２０の除電針２２１とは、用紙４００の幅方向における通電領域が異なる。具体的には、第１および第２導電性ゴムローラー２１１，２１２では、用紙４００の挟持部分のみが通電領域となり、除電針２２１では、用紙サイズとは無関係に全領域が通電領域になる。このため、用紙サイズが小さければ、電荷制御部２１０と除電部２２０の通電領域に大きな差が生じ、電荷制御部２１０と除電部２２０の電流密度にも差が生じる。本実施形態では、用紙サイズが小さい場合、上記の式（１）により第２電流値を増大させて、電荷制御部２１０と除電部２２０の電流密度を同じにする。このような構成によれば、除電処理によって、用紙４００の第２面４２０に存在する電荷を確実に除去できる。

一方、ステップＳ２０７に示す処理において、湿度が８０％Ｒｈ以下でないと判断する場合（ステップＳ２０７：ＮＯ）、制御部１１０は、定電流制御に用いる電流値として、第１電流値と同じ電流値である第２電流値１００μＡを決定し（ステップＳ２１０）、処理を終了する。より具体的には、制御部１１０は、湿度が高ければ、第１および第２導電性ゴムローラー２１１，２１２でも、用紙サイズに関わらず全領域が通電領域になり、電荷制御部２１０と除電部２２０の電流密度に差が生じないとして、第２電流値１００μＡを決定する。

以上のとおり、図５に示すフローチャートの処理によれば、両面４１０，４２０のカバレッジが高い用紙４００に対して、除電部２２０が電圧を印加するように、定電流制御の電流値が決定される。具体的には、用紙サイズがＡ５Ｒよりも大きい、または、湿度が８０％Ｒｈを超える場合、定電流制御の電流値として、第１電流値と同じ第２電流値１００μＡが決定される。一方、用紙サイズがＡ５Ｒ以下、かつ、湿度が８０％Ｒｈ以下の場合、用紙サイズに応じて第１電流値が補正され、第２電流値が決定される。

そして、除電部２２０は、制御部１１０により決定された第２電流値で用紙４００にマイナスの電圧を印加する。これにより、電荷制御部２１０による電荷制御処理により用紙４００の第２面４２０に集められたプラスの電荷が除去され、両面４１０，４２０のカバレッジが高い用紙４００が除電される。

次に、図２を再び参照して、両面４１０，４２０のカバレッジが高い用紙４００の除電メカニズムについて詳細に説明する。

図２において、用紙４００の右側部分に示すとおり、定着処理後の用紙４００では、用紙４００の第２面４２０のトナー像５２０には電荷が存在せず、第１面４１０のトナー像５１０にのみプラスの電荷が存在する。そして、用紙４００内部の第１面４１０側には、トナー像５１０上のプラスの電荷の鏡像電荷として、マイナスの電荷が存在している。

電荷制御処理では、まず、電荷制御部２１０が、用紙４００の第２面４２０にプラスの電圧を印加して、用紙４００の第２面４２０にプラスの電荷を付与する。その結果、第１面４１０のトナー像５１０上に存在するプラスの電荷が除去され、第２面４２０のトナー像５２０上にプラスの電荷が集まる。このとき、用紙４００内部のマイナスの電荷は、用紙４００の内部を移動することなく、用紙４００の第１面４１０側に留まる。その結果、用紙４００の第２面４２０のプラスの電荷は、用紙４００内部のマイナスの電荷から用紙４００の厚さ分だけ離れ、プラスの電荷が除去され易くなる。

そして、除電処理では、除電部２２０が、用紙４００の第２面４２０にマイナスの電圧を印加して、用紙４００の第２面４２０にマイナスの電荷を付与する。マイナスの電荷は、電荷制御処理により用紙４００の第２面４２０に集まったプラスの電荷と打ち消し合い、第２面４２０に集まったプラスの電荷が除去される。その結果、用紙４００の表面に存在する電荷がほぼ完全に除去され、用紙４００が除電される。

次に、図７を参照して、用紙４００に対する除電効果についてより詳細に説明する。

図７は、プラスの電荷とマイナスの電荷との距離と用紙４００の表面電位との関係を示す図である。上述したとおり、本実施形態の電荷制御処理では、用紙４００に電圧が印加され、用紙４００の第２面４２０にプラスの電荷を集められる。

図７（ａ）は、用紙４００内部のマイナスの電荷が、プラスの電荷が集められた第２面４２０と反対の第１面４１０側に存在する場合を示し、図７（ｂ）は、用紙４００内部のマイナスの電荷が、第２面４２０側に存在する場合を示す。

一般に、点電荷Ｑの電位Ｖは、距離ｒに反比例する（Ｖ＝Ｑ／ｒ）。そして、複数の電荷が存在する場合、ある場所Ａの電位ＶＡは、下記の式（２）に示すとおり、各電荷により定まる電位の和となる。

ＶＡ＝Ｑａ／ｒａ＋Ｑｂ／ｒｂ …（２）
ここで、ｒａは、場所Ａと電荷Ｑａとの距離であり、ｒｂは、場所Ａと電荷Ｑｂとの距離である。このため、図７に示すとおり、用紙４００の第２面４２０上にプラスの電荷があり、用紙４００内部にマイナスの電荷がある場合、プラスの電荷側から測定される表面電位Ｖｓは、プラスの電荷とマイナスの電荷との距離Ｘが大きいほど高くなる。したがって、図７（ａ）では、プラスの電荷とマイナスの電荷との距離Ｘ１が１００μｍ程度と大きいため、表面電位Ｖｓ１が１０００Ｖ程度の高い値をとる。一方、図７（ｂ）では、プラスの電荷とマイナスの電荷の距離Ｘ２が１μｍと小さいため、表面電位Ｖｓ２が７０Ｖ程度の低い値をとる。

そして、本実施形態の電荷除去装置２００では、用紙４００内部のマイナスの電荷を第１面４１０側に留めつつ、電荷制御処理によって用紙４００の第２面４２０にプラスの電荷を集めて表面電位を高くすることにより、プラスの電荷を除去し易くする。そして、除電処理によってマイナスの電荷を用紙４００の第２面４２０に付与することによって、第２面４２０上に集まったプラスの電荷を除去する。このような構成によれば、両面４１０，４２０のカバレッジが高い用紙４００について、用紙４００の表面に存在する電荷をほぼ完全に除去できる。その結果、スタッカー装置３００内に積み重ねられる用紙４００同士の貼り付きをより確実に防止できる。

次に、図８および図９を参照して、電荷制御部２１０と除電部２２０との位置関係について説明する。

図８は、電荷制御部２１０からの用紙４００の搬送距離と用紙４００の表面電位との関係を示す図である。図９は、電荷制御部２１０および除電部２２０間の距離と除電効果の有無との関係を示す図である。図８では、ＨＨ（高温・高湿）環境とＬＬ（低温・低湿）環境の２つの環境について、用紙４００の搬送距離に対する表面電位が求められている。

図８に示すとおり、用紙４００の表面電位は、電荷制御部２１０から用紙４００が離れるに連れて低下する。プラスの電荷が確実に除去される表面電位を４００Ｖと仮定すれば、図９に示すとおり、ＬＬ環境下では、除電部２２０が電荷制御部２１０から２０ｍｍ程度離れると除電効果が得られない。また、ＬＬ環境よりも用紙４００の電気抵抗が小さくなるＨＨ環境下では、除電部２２０が電荷制御部２１０から１０ｍｍ程度離れると除電効果が得られない。

したがって、除電部２２０は、除電効果が得られるように、電荷制御部２１０の近傍に配置される。電荷制御部２１０および除電部２２０間の距離は、用紙４００の種類等に応じて所定の許容範囲内（たとえば、５ｍｍ以下）に設定される。

（第２実施形態）
次に、図１０を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、用紙４００の含水率を低下させることにより、用紙４００の電気抵抗を上昇させる実施形態である。

図１０は、本実施形態に係る電荷除去装置２００の部分拡大図である。本実施形態の電荷除去装置２００は、電荷制御部２１０および除電部２２０の上流側に含水率低減部２３０を備える。

含水率低減部２３０は、用紙４００の第１面４１０を加熱する第１ヒーター２３１と、用紙４００の第２面４２０を加熱する第２ヒーター２３２とを備える。第１および第２ヒーター２３１，２３２は、画像形成装置１００から電荷除去装置２００に搬送される定着処理後の用紙４００を加熱して、用紙４００を乾燥させる。

このような構成によれば、用紙４００の電気抵抗が上昇して、用紙４００内部の第１面４１０側に存在するマイナスの電荷が第２面４２０側に確実に留まるようになる。したがって、用紙４００の第２面４２０のトナー像５２０上に存在するプラスの電荷と、用紙４００内部のマイナスの電荷との距離が用紙４００の厚さ分確実に確保され、除電部２２０によりプラスの電荷をより確実に除去できる。

なお、上述した実施形態では、用紙４００の搬送経路の上部および下部に設けられた２つのヒーター２３１，２３２により、用紙４００の両面４１０，４２０に熱が加えられた。しかしながら、本実施形態とは異なり、たとえば、用紙４００の搬送経路の上部にのみヒーターが設けられ、用紙４００の片面にのみ熱が加えられてもよい。

また、上述した実施形態では、ヒーター２３１，２３２により用紙４００に熱が加えられることによって用紙４００が乾燥され、用紙４００の含水率が低下された。しかしながら、含水率低減部２３０は、ヒーターに限定されるものではなく、用紙４００に空気を吹き付けて用紙４００を乾燥させる送風ファンであってもよい。

（第３実施形態）
次に、図１１を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。

図１１は、本実施形態に係る電荷除去装置２００の部分拡大図である。本実施形態の電荷除去装置２００は、電荷制御部２１０および除電部２２０の下流側に補助除電部２４０を備える。

補助除電部２４０は、除電針２４１と、除電針２４１に電圧を印加する電源２４２とを備える。除電針２４１は、用紙４００の幅方向に所定の間隔を空けて複数設けられている。電源２４２は、除電針２４１にプラスの電圧を印加する。除電針２４１にプラスの電圧が印加されれば、用紙４００の第１面４１０にプラスの電荷が付与され、プラスの電荷は、用紙４００の第１面４１０に存在するマイナスの電荷と打ち消し合う。

このような構成によれば、電荷制御部２１０により過電流が印加されて用紙４００の第１面４１０にマイナスの電荷が存在する場合でも、補助除電部２４０によりマイナスの電荷が除去され、用紙４００の表面に存在する電荷をより完全に除去できる。

なお、過電流は、電荷制御部２１０の電流値を決定する際に用いられるパラメーターの誤差により生じ得る。あるいは、過電流は、意図的に印加し得る。過電流を意図的に印加する場合、補助除電部２４０の電流値は、過電流に対応する電流値に設定される。

また、上述した実施形態では、除電針２４１に電源２４２が接続された。しかしながら、本実施形態とは異なり、除電針２４１を電源に接続することなく接地して、用紙４００の第１面４１０上の電荷を除去してもよい。また、補助除電部２４０は、除電針に限定されるものではなく、後述するような種々の除電装置が用いられる。

本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々改変することができる。

たとえば、上述した第１〜第３実施形態では、除電部２２０として、除電針２２１が用いられ、除電針２２１に電源２２２が接続された。しかしながら、除電針２２１を電源２２２に接続することなく接地してもよい。また、除電部２２０は、除電針２２１に限定されるものではなく、除電ブラシや除電パッド等の接触式除電装置、または、コロトロン型除電装置やスコロトロン型除電装置等の非接触式除電装置を用いてもよい。さらに、除電効果を向上させる見地から、用紙の搬送方向に沿って複数の除電装置が設けられてもよい。たとえば、用紙の搬送方向に除電針が複数配置されたり、除電針、スコロトロン型除電装置、および除電ブラシが連続的に配置されたりし得る。

また、上述した第１〜第３実施形態では、電荷制御部２１０として、一対の導電性ゴムローラー２１１，２１２が用いられ、第１導電性ローラー２１１に電源２１３が接続され、第２導電性ローラー２１２は接地された。しかしながら、第１導電性ローラー２１１が接地され、第２導電性ローラー２１２に電源が接続されてもよい。あるいは、第１および第２導電性ゴムローラー２１１，２１２の両方に電源が接続されてもよい。また、電荷制御部２１０は、一対の導電性ゴムローラー２１１，２１２に限定されるものではなく、導電性パッドを用いてもよい。

また、上述した第１〜第３実施形態では、電荷制御部２１０は定電流制御された。しかしながら、電荷制御部２１０は定電圧制御されてもよい。この場合、所望の電流が印加できるように、第１および第２導電性ゴムローラー２１１，２１２間の電気抵抗を検知するためのセンサが別途に設けられる。

また、上述した第１〜第３実施形態では、画像形成装置１００の制御部１１０が、用紙４００の両面のカバレッジから電荷制御部２１０および除電部２２０の電流値を決定する第１および第２決定部として機能した。しかしながら、電荷除去装置２００に制御部が備えられ、電荷除去装置２００の制御部が第１および第２決定部として機能してもよい。この場合、電荷除去装置２００の制御部が、画像形成装置１００の制御部１１０と通信して、各用紙のカバレッジに関する情報を取得する。

また、上述した第１〜第３実施形態では、画像形成装置１００と電荷除去装置２００とを有する画像形成システム１０を例に挙げて説明した。しかしながら、電荷除去装置２００は、画像形成装置１００に内蔵されてもよい。この場合、画像形成装置１００内部に電荷制御部２１０や除電部２２０が備えられる。

また、上述した第１〜第３実施形態では、図１２に示すとおり、トナー像を構成するトナーとして、マイナスに帯電しているトナーを用いる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、トナー像を構成するトナーとして、プラスに帯電しているトナーが用いられてもよい。この場合、図１３に示すとおり、定着処理後の用紙４００には、第１面４１０にマイナスの電荷が存在するため、電荷制御部２１０は、用紙４００の第２面４２０にマイナスの電圧を印加して、用紙４００の第２面４２０にマイナスの電荷を集める。そして、除電部２２０は、用紙４００の第２面４２０にプラスの電圧を印加して、用紙４００の第２面４２０に集まったマイナスの電荷を除去する。また、補助除電極２４０が設けられている場合、補助除電極２４０は、用紙４００の第１面４１０にマイナスの電圧を印加して、用紙４００の第１面４１０に存在するプラスの電荷を除去する。

上述した第１〜第３実施形態に係る画像形成システム１０における各種処理を行う手段および方法は、専用のハードウエア回路、またはプログラムされたコンピューターのいずれによっても実現することが可能である。上記プログラムは、たとえば、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等のコンピューター読み取り可能な記録媒体によって提供されてもよいし、インターネット等のネットワークを介してオンラインで提供されてもよい。この場合、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムは、通常、ハードディスク等の記憶部に転送され記憶される。また、上記プログラムは、単独のアプリケーションソフトとして提供されてもよいし、画像形成システム１０の一機能としてその装置のソフトウエアに組み込まれてもよい。

１０ 画像形成システム、
１００ 画像形成装置、
１１０ 制御部、
１２０ 操作パネル部、
１３０ 画像読取部、
１４０ 画像形成部、
１５０ 定着部、
１６０ 給紙部、
２００ 電荷除去装置、
２１０ 電荷制御部、
２１１，２１２ 導電性ゴムローラー、
２１３，２２２，２４２ 電源、
２２０ 除電部、
２２１，２４１ 除電針、
２３０ 含水率低減部、
２４０ 補助除電部、
３００ スタッカー装置、
３１０ 収容部、
４００ 用紙、
４１０ 第１面、
４２０ 第２面、
５１０，５２０ トナー像。

Claims (13)

1. 画像形成装置と電荷除去装置とを有する画像形成システムであって、
   前記画像形成装置は、
   トナー像が転写された記録シートを加熱および加圧して、前記トナー像を前記記録シートに定着させる定着部を有し、
   前記電荷除去装置は、
   前記トナー像が両面に定着された前記記録シートに電圧を印加して、前記記録シートの２つの面のうち前記トナー像が後に定着された第２面に電荷を集める電荷制御部と、
   前記電荷制御部よりも前記記録シートの搬送方向の下流側に設けられ、前記第２面に集められた前記電荷を除去する除電部と、を有し、
   前記除電部は、前記電荷制御部の近傍に設けられている、画像形成システム。
2. 前記電荷制御部よりも前記搬送方向の上流側に設けられ、前記記録シートの含水率を低下させる含水率低減部をさらに有する、請求項１に記載の画像形成システム。
3. 画像形成装置と電荷除去装置とを有する画像形成システムであって、
   前記画像形成装置は、
   トナー像が転写された記録シートを加熱および加圧して、前記トナー像を前記記録シートに定着させる定着部を有し、
   前記電荷除去装置は、
   前記トナー像が両面に定着された前記記録シートに電圧を印加して、前記記録シートの２つの面のうち前記トナー像が後に定着された第２面に電荷を集める電荷制御部と、
   前記電荷制御部よりも前記記録シートの搬送方向の下流側に設けられ、前記第２面に集められた前記電荷を除去する除電部と、
   前記電荷制御部よりも前記搬送方向の上流側に設けられ、前記記録シートの含水率を低下させる含水率低減部と、を有する画像形成システム。
4. 前記電荷制御部は、定電流制御された電圧を前記記録シートに印加し、
   前記除電部は、定電流制御された電圧を前記記録シートに印加することによって前記電荷を除去し、
   前記画像形成システムは、
   前記記録シートのカバレッジ、前記画像形成システムの周囲の環境、前記記録シートの搬送速度、前記記録シートの種類、前記記録シートの坪量、および前記記録シートのサイズの中から選択される少なくとも１つに基づいて、前記電荷制御部の定電流制御に用いる電流値を決定する第１決定部と、
   前記電荷制御部の定電流制御に用いる前記電流値に基づいて、前記除電部の定電流制御に用いる電流値を決定する第２決定部と、をさらに有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成システム。
5. 画像形成装置と電荷除去装置とを有する画像形成システムであって、
   前記画像形成装置は、
   トナー像が転写された記録シートを加熱および加圧して、前記トナー像を前記記録シートに定着させる定着部を有し、
   前記電荷除去装置は、
   前記トナー像が両面に定着された前記記録シートに電圧を印加して、前記記録シートの２つの面のうち前記トナー像が後に定着された第２面に電荷を集める電荷制御部と、
   前記電荷制御部よりも前記記録シートの搬送方向の下流側に設けられ、前記第２面に集められた前記電荷を除去する除電部と、を有し、
   前記電荷制御部は、定電流制御された電圧を前記記録シートに印加し、
   前記除電部は、定電流制御された電圧を前記記録シートに印加することによって前記電荷を除去し、
   前記画像形成システムは、
   前記記録シートのカバレッジ、前記画像形成システムの周囲の環境、前記記録シートの搬送速度、前記記録シートの種類、前記記録シートの坪量、および前記記録シートのサイズの中から選択される少なくとも１つに基づいて、前記電荷制御部の定電流制御に用いる電流値を決定する第１決定部と、
   前記電荷制御部の定電流制御に用いる前記電流値に基づいて、前記除電部の定電流制御に用いる電流値を決定する第２決定部と、をさらに有する画像形成システム。
6. 前記第２決定部は、前記記録シートのサイズに基づいて、前記電荷制御部の定電流制御に用いる前記電流値を補正して、前記除電部の定電流制御に用いる前記電流値を決定する、請求項４または５に記載の画像形成システム。
7. 前記除電部よりも前記搬送方向の下流側に設けられ、前記記録シートの前記第２面と反対の第１面に存在する電荷を除去する補助除電部をさらに有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成システム。
8. 前記電荷制御部により印加される電圧の極性は、前記トナー像を構成するトナーの極性により定まる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成システム。
9. 画像形成装置と電荷除去装置とを有する画像形成システムであって、
   前記画像形成装置は、
   トナー像が転写された記録シートを加熱および加圧して、前記トナー像を前記記録シートに定着させる定着部を有し、
   前記電荷除去装置は、
   前記トナー像が両面に定着された前記記録シートに電圧を印加して、前記記録シートの２つの面のうち前記トナー像が後に定着された第２面に電荷を集める電荷制御部と、
   前記電荷制御部よりも前記記録シートの搬送方向の下流側に設けられ、前記第２面に集められた前記電荷を除去する除電部と、を有し、
   前記電荷制御部により印加される電圧の極性は、前記トナー像を構成するトナーの極性により定まる、画像形成システム。
10. トナー像が両面に定着された記録シートに電圧を印加して、前記記録シートの２つの面のうち前記トナー像が後に定着された第２面に電荷を集める電荷制御部と、
    前記電荷制御部よりも前記記録シートの搬送方向の下流側に設けられ、前記第２面に集められた前記電荷を除去する除電部と、を有し、
    前記除電部は、前記電荷制御部の近傍に設けられている、電荷除去装置。
11. トナー像が両面に定着された記録シートに電圧を印加して、前記記録シートの２つの面のうち前記トナー像が後に定着された第２面に電荷を集める電荷制御部と、
    前記電荷制御部よりも前記記録シートの搬送方向の下流側に設けられ、前記第２面に集められた前記電荷を除去する除電部と、を有し、
    前記電荷制御部よりも前記搬送方向の上流側に設けられ、前記記録シートの含水率を低下させる含水率低減部をさらに有する、電荷除去装置。
12. トナー像が両面に定着された記録シートに電圧を印加して、前記記録シートの２つの面のうち前記トナー像が後に定着された第２面に電荷を集める電荷制御部と、
    前記電荷制御部よりも前記記録シートの搬送方向の下流側に設けられ、前記第２面に集められた前記電荷を除去する除電部と、を有し、
    前記電荷制御部は、定電流制御された電圧を前記記録シートに印加し、
    前記除電部は、定電流制御された電圧を前記記録シートに印加することによって前記電荷を除去し、
    前記記録シートのカバレッジ、前記画像形成システムの周囲の環境、前記記録シートの搬送速度、前記記録シートの種類、前記記録シートの坪量、および前記記録シートのサイズの中から選択される少なくとも１つに基づいて、前記電荷制御部の定電流制御に用いる電流値を決定する第１決定部と、
    前記電荷制御部の定電流制御に用いる前記電流値に基づいて、前記除電部の定電流制御に用いる電流値を決定する第２決定部と、をさらに有する、電荷除去装置。
13. トナー像が両面に定着された記録シートに電圧を印加して、前記記録シートの２つの面のうち前記トナー像が後に定着された第２面に電荷を集める電荷制御部と、
    前記電荷制御部よりも前記記録シートの搬送方向の下流側に設けられ、前記第２面に集められた前記電荷を除去する除電部と、を有し、
    前記電荷制御部により印加される電圧の極性は、前記トナー像を構成するトナーの極性により定まる、電荷除去装置。

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