JP7069884B2 - 帯電処理装置及び画像形成システム - Google Patents

Description

本発明は、帯電処理装置及び画像形成システムに関する。

記録媒体にトナー画像を形成する際のバイアス電圧により、記録媒体の表面が帯電することで、記録媒体同士が静電吸着により貼り付くことがある。この貼り付きを抑制し、収容性を改善する目的で、トナー画像が形成された記録媒体に対して帯電処理（除電）を行う技術が知られている。

特許文献１には、用紙に画像を形成する画像形成部と、前記用紙同士の貼り付きを抑制するため、前記画像形成部によって画像が形成された用紙を帯電させる電荷制御ユニットと、前記用紙の温度を検出するための用紙温度検出部と、前記用紙の温度に基づいて、前記電荷制御ユニットに供給される電流を制御する印加電流制御部と、を有する画像形成システムが記載されている。

特許文献２には、帯電したシートを積み重ねる前に、帯電したシートから電荷を除去する方法であって、（ａ）帯電したシートを一対のニップロールに通すステップであって、その間、第１のロールが接する帯電したシートの第１面でその電荷が実質的になくなるように第１のロールがＡＣ電圧を印加し、それにより、第２のロールと接触する帯電したシートの第２面には電荷が実質的に残るステップと、（ｂ）ステップ（ａ）の後で、少なくとも１つの非接触電荷除去デバイスを使用して帯電したシートの第２面から電荷を除去するするステップと、（ｃ）排出されたシートを積み重ねるステップとを含む、方法が記載されている。

特開２０１６－１５７０１１号公報 米国特許第８，３２０，８１７号明細書

ところが、記録媒体の帯電処理において、帯電処理装置における印加電圧と記録媒体の表面電位との電位差を大きくするにつれて、帯電処理後の記録媒体において表面電位の面内のばらつきが大きくなることが明らかとなった。記録媒体の表面電位の面内のばらつきが大きいと、排紙収容手段等に積み重ねられた際、一方の記録媒体の高電位部分と他方の記録媒体の低電位部分とが静電吸着により貼り付き、収容性が低下してしまう。

本発明の課題は、電位検出手段が検出した表面電位が予め定められた第１閾値を超える場合に帯電手段による記録媒体の帯電処理を複数回行わないときに比べて、記録媒体の表面電位を接地電圧に近づける帯電処理による記録媒体の表面電位のばらつきを抑えることができる帯電処理装置を提供することにある。

請求項１に係る発明は、画像が形成された記録媒体の表面電位を検出する電位検出手段と、電圧が印加された第１ロール及び接地された第２ロールにより構成され、前記画像が形成された記録媒体を帯電させる帯電処理を行う少なくとも１つの帯電手段と、前記電位検出手段が検出した表面電位に基づいて、前記第１ロールに印加する印加電圧及び前記帯電手段による前記記録媒体の帯電処理の回数を制御する制御部と、を備え、前記電位検出手段が検出した表面電位が予め定められた第１閾値を超える場合、前記印加電圧と前記表面電位との電位差Δが小さくなるような印加電圧を用いて、前記帯電手段による前記記録媒体の帯電処理を複数回行う帯電処理装置である。

請求項２に係る発明は、前記帯電手段を複数備える、請求項１に記載の帯電処理装置である。

請求項３に係る発明は、前記記録媒体が異なる帯電手段と接触しないように前記複数の帯電手段が配置されている、請求項２に記載の帯電処理装置である。

請求項４に係る発明は、前記複数の帯電手段のうち２つの帯電手段において、一方の帯電手段から他方の帯電手段までの前記記録媒体の搬送方向における距離が当該記録媒体の搬送方向のサイズよりも長い、請求項２又は３に記載の帯電処理装置である。

請求項５に係る発明は、前記複数の帯電手段の少なくとも１つの帯電手段が、前記第１ロール及び前記第２ロールが互いに圧接する位置と前記第１ロール及び前記第２ロールの両者が前記記録媒体と接触しない位置とに移動させる移動手段を有する、請求項２～４のいずれか一項に記載の帯電処理装置である。

請求項６に係る発明は、前記帯電手段の少なくとも１つの搬送方向下流側から搬送方向上流側に前記記録媒体を戻す循環搬送路を更に備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の帯電処理装置である。

請求項７に係る発明は、前記電位検出手段が検出した表面電位と前記第１ロールに印加する印加電圧との電位差が予め定められた第２閾値を超えないように、前記印加電圧が制御される、請求項１～６のいずれか一項に記載の帯電処理装置である。

請求項８に係る発明は、前記第２閾値が１５００Ｖ以上２０００Ｖ以下である、請求項７に記載の帯電処理装置である。

請求項９に係る発明は、前記帯電処理装置から排出される記録媒体の表面電位が０Ｖ以上１５０Ｖ以下となるように、前記帯電処理の回数及び印加電圧が制御される、請求項１～８のいずれか一項に記載の帯電処理装置である。

請求項１０に係る発明は、記録媒体に画像を形成する画像形成装置と、請求項１～９のいずれか一項に記載の帯電処理装置と、前記帯電処理装置から排出された記録媒体を収容する収容手段とを備える、画像形成システムである。

請求項１及び２に係る発明によれば、電位検出手段が検出した表面電位が予め定められた第１閾値を超える場合に帯電手段による記録媒体の帯電処理を複数回行わないときに比べて、記録媒体の表面電位を接地電圧に近づける帯電処理による記録媒体の表面電位のばらつきを抑えることができる帯電処理装置が提供される。

請求項３～５に係る発明によれば、記録媒体が複数の帯電手段に接触させることなく帯電処理を実施することができる帯電処理装置が提供される。

請求項６に係る発明によれば、循環搬送路を備えない場合に比較して、帯電処理の回数が制限されず、所望の印加電圧での帯電処理を実施できる帯電処理装置が提供される。

請求項７及び８に係る発明によれば、記録媒体の表面電位のばらつきの抑制と、帯電処理の効率とのバランスに優れた帯電処理を実施できる帯電処理装置が提供される。

請求項９に係る発明によれば、帯電処理装置から排出される記録媒体の表面電位が０Ｖ未満又は１５０Ｖを超える場合に比較して、より収容性が改善した記録媒体を排出することができる帯電処理装置が提供される。

請求項１０に係る発明によれば、記録媒体の表面電位が高い場合であっても、帯電処理による記録媒体の表面電位のばらつきを抑えながら、記録媒体の表面電位を目標値に近づけることができる画像形成システムが提供される。

実施形態に係る画像形成システムの一例を示す構成図である。 実施形態に係る帯電処理装置の一例を示す構成図である。 実施形態に係る帯電処理装置が備える帯電処理ユニットの一例を示す構成図である。 記録媒体の表面電位分布を可視化したカスケード現像画像である。 印加電圧と記録媒体の表面電位との電位差Δと、帯電処理後の表面電位のばらつきとの関係を示すグラフである。 印加電圧と記録媒体の表面電位との電位差Δと、帯電処理による表面電位の変化量との関係の一例を示すグラフである。 実施形態に係る帯電処理装置の制御方法の一例を示すフローチャートである。 実施形態に係る帯電処理装置の他の例を示す構成図である。 実施形態に係る帯電処理装置の他の例を示す構成図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

＜画像形成システム＞
図１は、実施形態に係る画像形成システム１を示す構成図である。

実施形態に係る画像形成システム１は、図１に示すように、搬送路Ｒ１に沿って、電子写真方式により画像を形成する画像形成装置１０と、帯電処理装置５０と、排紙収容手段７０とを有する。

画像形成装置１０は、電子写真方式を利用して、記録媒体であるシートＳ上に画像を形成するために使用される。電子写真方式は、トナーが適用され、帯電、露光、現像、転写および定着工程を含んでおり、シートＳの第１面に対するトナーの転写によって、シートＳは帯電する。これによりシートＳを積層する場合、用紙同士が貼り付くこととなる。なお、シートＳについて「第１面」とは、片面印刷及び両面印刷を問わず画像が形成される面を指し、「第２面」とは、片面印刷では画像が形成されず、両面印刷では第１面における画像の形成後に画像が形成される面を指す。

画像形成システム１では、画像形成装置１０によって表面にトナー画像が形成されたシートＳは、搬送路Ｒ１に沿って搬送されて帯電処理装置５０を通過する。帯電処理装置５０では、トナー画像が形成されたシートＳの表面電位（帯電状態）が調整され、シートＳ同士の貼り付きを抑制する処理が施され、その後、シートＳは排紙収容手段７０に排出される。

＜画像形成装置＞
画像形成装置１０は、複数の画像形成ユニット２０（２０Ｖ，２０Ｗ，２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ）と、各画像形成ユニット２０で形成されたトナー画像をシートＳに転写する転写部２２と、転写部２２によってシートＳに転写されたトナー画像をシートＳに定着する定着部４０とを備える。

本実施形態の画像形成装置１０は、第１特別色（Ｖ）、第２特別色（Ｗ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の計６色に応じた６つの画像形成ユニット２０を備える。図１に示す画像形成装置１０では、中間転写ベルト２４の周回方向（図中矢印参照）の上流側から、画像形成ユニット２０Ｖ、画像形成ユニット２０Ｗ、画像形成ユニット２０Ｙ、画像形成ユニット２０Ｍ、画像形成ユニット２０Ｃ、画像形成ユニット２０Ｋの順番に並んで配置されている。なお、以下の説明において各色を区別する必要が無い場合は、符号に付するＶ、Ｗ、Ｙ、Ｍ、Ｃ、及びＫを省略する。

各色の画像形成ユニット２０は、回転する円筒状の像保持体１２と、像保持体１２を帯電する帯電器１４と、帯電した像保持体１２に露光光を照射して静電潜像を形成する露光装置１６と、トナーを含んだ現像剤で静電潜像をトナー画像として現像する現像装置１８とを備える。像保持体１２は、周回移動する中間転写ベルト２４に接触しており、像保持体１２を囲む円周上に、帯電器１４、露光装置１６、現像装置１８、中間転写ベルト２４が、この順序で配置されている。これにより、画像形成ユニット２０は、中間転写ベルト２４に各色の画像を転写する。

転写部２２は、図１に示すように、中間転写ベルト２４と、一次転写ロール２６と、二次転写ロール２８と、ロール３０とを備える。

中間転写ベルト２４は、複数のロール（符号省略）に巻き掛けられて図中矢印方向に周回する。一次転写ロール２６は、中間転写ベルト２４を挟んで像保持体１２の反対側に配置されており、図示しない給電部によって、トナー極性（本実施形態では一例として負極性）とは逆極性の転写バイアス電圧（正極の電圧）が印加される。この転写バイアス電圧の印加によって一次転写ロール２６と像保持体１２との間に転写電流が流れ、像保持体１２に形成された各色のトナー画像が中間転写ベルト２４に転写される。よって、中間転写ベルト２４には、第１特別色（Ｖ）、第２特別色（Ｗ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｋ）の順番で、各色のトナー画像が重畳して一次転写される。

ロール３０には、中間転写ベルト２４が巻き掛けられている。中間転写ベルト２４に対してロール３０の反対側には、中間転写ベルト２４に転写されたトナー画像をシートＳに転写する二次転写ロール２８が配置されている。二次転写ロール２８と中間転写ベルト２４とが対向する位置に配置されることにより、転写ニップＮＴが形成されている。

画像形成装置１０において、記録媒体としてのシートＳは用紙供給装置３４により供給される。用紙供給装置３４は、シートＳを収容する給紙カセット３６と、給紙カセット３６に収容されているシートＳを１枚ずつ搬送路Ｒ１に送り出す搬送ロール３８とを備える。

二次転写ロール２８には、図示しない給電部によって、トナー極性とは逆極性の転写バイアス電圧（正極の電圧）が印加される。転写バイアス電圧が印加され、二次転写ロール２８とロール３０とに転写電流が流れることによって、中間転写ベルト２４のトナー画像が、搬送ロール３８により搬送されて転写ニップＮＴを通過するシートＳへと、転写される。これにより、シートＳに画像が形成される。画像が形成されたシートＳは、中間転写ベルト２４から剥離され、搬送路Ｒ１の用紙搬送方向下流側に設けられた定着部４０へと搬送される。

定着部４０は、定着ロール４２および加圧ロール４４を有する。定着ロール４２は、図示しない加熱源を内蔵し回転可能に配設されており、シートＳにおいて未定着の画像が配置されている側に位置する。加圧ロール４４は、シートＳに対して定着ロール４２の反対側に位置し、シートＳに圧力を加えるために弾性的に付勢されている。シートＳに転写された画像は、定着ロール４２と加圧ロール４４との間を通過する際、圧力および熱が加えられ、溶融定着する。定着ロール４２は、ヒーターを有するロールとヒーターを有しないロールとを有する複数のロールによって構成することも可能である。

定着部４０を通過して定着画像が形成されたシートＳは、定着部４０に対して用紙搬送方向の下流側に配置された搬送ロール（図示しない）により、画像形成装置１０から排出され、帯電処理装置５０へと搬送される。

＜帯電処理装置＞
次に、本実施形態に係る帯電処理装置５０について説明する。図２は、帯電処理装置５０の構成を示す図であり、図３は、帯電処理ユニット５２の構成の一例を示す図である。

図２に示すように、帯電処理装置５０は、シートＳの帯電処理を行う複数の帯電処理ユニット５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆ（帯電手段）と、表面電位センサ５８（電位検出手段）と、制御部６０とを備える。

表面電位センサ５８は、シートＳの表面電位を検出する電位検出手段であり、図１及び図２に示すように、帯電処理装置５０に搬送されたシートＳの、画像が形成された第１面側に配置されている。表面電位センサ５８は、シートＳの第１面の表面電位を測定し、その測定値に基づく電気信号を制御部６０に送信するように構成されている。

ここで、帯電処理装置５０においてシートＳが搬送される搬送路Ｒ１は、定着装置から合流点ＧまでシートＳを搬送する搬送区間Ｒ１１と、合流点Ｇから分岐点ＢまでシートＳを搬送する搬送区間Ｒ１２と、分岐点Ｂから合流点ＧまでシートＳを戻し搬送する搬送区間Ｒ１３と、分岐点Ｂから排紙収容手段７０までシートＳを搬送する搬送区間Ｒ１４と、を備えている。合流点Ｇは、搬送区間Ｒ１１の下流端であり、搬送区間Ｒ１２の上流端でもあり、搬送区間Ｒ１３の下流端でもある。また、分岐点Ｂは、搬送区間Ｒ１２の下流端であり、搬送区間Ｒ１３の上流端でもあり、搬送区間Ｒ１４の上流端でもある。そして、搬送区間Ｒ１２，Ｒ１３は、合流点Ｇ及び分岐点Ｂで連続しており、搬送区間Ｒ１２，Ｒ１３によって循環搬送路が構成されている。なお、これら搬送区間Ｒ１１～Ｒ１４には図示しない搬送ロール又は搬送ベルトが設けられている。

これにより、図２に示す帯電処理装置５０には、シートＳを搬送区間Ｒ１２，Ｒ１３で循環して搬送させる循環搬送路が設けられている。帯電処理装置５０が有する循環搬送路のうち、搬送区間Ｒ１２には帯電処理ユニット５２ａが設けられ、搬送区間Ｒ１３には、帯電処理ユニット５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆが設けられている。また、分岐点Ｂでは、シートＳの搬送方向を、循環搬送路を構成する搬送区間Ｒ１３と、排紙収容手段７０へと搬送する搬送区間Ｒ１４とに切り替える切替機構６４が設けられている。切替機構６４は、例えば、搬送区間Ｒ１３及びＲ１４と接続する位置に移動可能なガイド機構や、分岐部に設けられ搬送方向を切り替えるゲート機構等、公知の切替装置を使用すればよい。

図２に示す帯電処理装置５０では、複数の帯電処理ユニット５２が経路上に設けられた循環搬送路に沿ってシートＳを搬送することにより、シートＳに対して複数回の帯電処理を行うことができる。このとき、例えば、シートＳが異なる帯電処理ユニット５２と接触しないように、当該循環搬送路に沿った帯電処理ユニット５２同士の距離がシートＳの搬送方向のサイズよりも長くなるように各帯電処理ユニット５２を配置することにより、シートＳと接触させる帯電処理ユニット５２による帯電処理が確実に実施される。また、この循環搬送路に沿ってシートＳを搬送することにより、帯電処理ユニット５２ａの搬送方向下流側から、帯電処理ユニット５２ａの搬送方向上流側にシートＳを戻し、帯電処理ユニット５２ａによる帯電処理を繰り返し実施することができる。

図３に、帯電処理ユニット５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆの構成の一例を示す。以下、帯電処理ユニット５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆを区別する必要が無い場合は、単に帯電処理ユニット５２と記載する。

図３に示すように、帯電処理ユニット５２は、帯電ロール５４（第１ロール）と対向ロール５６（第２ロール）とを有する。帯電ロール５４は、シートＳの画像が形成された第１面に接触するように配設され、対向ロール５６は、帯電ロール５４に対向してシートＳの第２面に接触するように配置されている。帯電ロール５４には、電源６２により帯電バイアスが印加され、また、図示しないモータによって回転駆動される。対向ロール５６は、接地されており、回転自在に構成される。また、対向ロール５６は、帯電ロール５４に向かって弾性的に付勢され、これにより、シートＳが通過するニップ部を形成する。なお、帯電ロール５４及び対向ロール５６は、それぞれ、金属ロールやゴムロール等より適宜選択することができる。

電荷調整用の電源６２は、直流（ＤＣ）電源であって、帯電ロール５４と電気的に接続されている。制御部６０の制御により、電源６２から帯電ロール５４に電流が供給され、帯電ロール５４に電圧が印加される。電圧が印加された帯電ロール５４と対向ロール５６とで形成されるニップ部にシートＳを通過させることにより、シートＳを帯電させる帯電処理が行われる。なお、本明細書における「帯電処理」とは、概して記録媒体の表面電位を調整することを意味し、処理前後の記録媒体の表面電位の高低差や、印加電圧の正負により限定されるものではない。

図３に示す帯電処理ユニット５２には、帯電ロール５４及び対向ロール５６を、互いに圧接してシートＳを挟むニップ部を形成する位置と、互いに離間して帯電ロール５４及び対向ロール５６の両者がシートＳと接触しない位置とに移動させる、リトラクト手段６６（移動手段）が設けられている。ここで、例えばシートＳの長さが帯電処理ユニット５２の間隔よりも長い場合、複数の帯電処理ユニット５２に接触して帯電処理が無効化されるおそれがある。本実施形態に係る帯電処理装置５０では、シートＳが異なる帯電処理ユニット５２と接触しないように、リトラクト手段６６を有する帯電処理ユニット５２を設け、当該帯電処理ユニット５２の帯電ロール５４及び対向ロール５６をシートＳと接触しない位置に退避させることで、シートＳと接触させる帯電処理ユニット５２による帯電処理を確実に実施することができる。

なお、帯電処理装置５０は、図３に示すようなリトラクト手段６６を有する帯電処理ユニット５２を備えるとともに、リトラクト手段６６を有さない帯電処理ユニット５２を備える構成としてもよい。いずれの帯電処理ユニット５２においてリトラクト手段６６を有する構成とするかの選択は、各帯電処理ユニット５２の設置間隔、画像形成装置１０に給紙可能な記録媒体のサイズ等によって、適宜決定される。

例えば、本実施形態に係る帯電処理装置５０として、搬送区間Ｒ１２及びＲ１３で構成される循環搬送路に沿った各帯電処理ユニット５２同士の間隔がＡ４判の長手方向のサイズ（２９７ｍｍ）であって、帯電処理ユニット５２ｂ，５２ｄ，５２ｆがリトラクト手段６６を有し、帯電処理ユニット５２ａ，５２ｃ，５２ｅがリトラクト手段６６を有さない構成を備えるものが挙げられる。このような構成を備える帯電処理装置５０において、例えばＢ４判の記録媒体を長手方向（３６４ｍｍ）に沿って搬送する場合、帯電処理ユニット５２ｂ，５２ｄ，５２ｆに設けたリトラクト手段６６を用いて、それらの帯電ロール５４及び対向ロール５６を当該記録媒体と接触しない位置に移動させることにより、複数の帯電処理ユニット５２が記録媒体と接触する事態を回避し、帯電処理ユニット５２ａ，５２ｃ，５２ｅによる帯電処理を確実に実行することができる。

図２に戻り、制御部６０は、帯電処理装置５０の各部を制御するために使用され、後述するように、表面電位センサ５８が検出したシートＳの表面電位に基づいて、電源６２（図２では省略）から各帯電ロール５４に供給する電流、切替機構６４の搬送路切り替え動作、及び、リトラクト手段６６（図２では省略）の動作等を制御する。

また、制御部６０は、表面電位センサ５８によって測定されたシートＳの表面電位に基づいて、電源６２を制御して適切な電流を各帯電処理ユニット５２に供給するとともに、切替機構６４の切り替え動作を制御してシートＳを搬送区間Ｒ１３（循環搬送路）又は搬送区間Ｒ１４のいずれかに搬送させる。また、制御部６０は、帯電処理ユニット５２が有するリトラクト手段６６を制御して、当該帯電処理ユニット５２の帯電ロール５４及び対向ロール５６の搬送されるシートＳの位置を設定する。これにより、帯電処理装置５０に搬送されたシートＳに対して、シートＳの表面電位に基づいて、実施する帯電処理の回数及び各帯電処理における印加電圧を調整することができる。

＜排紙収容手段＞
図１に戻り、帯電処理装置５０による帯電処理を受け、帯電処理装置５０から排出されたシートＳは、排紙ロール７２により排紙収容手段７０に搬送され、排紙収容部７４において順に積み重ねられる。

次に、本実施形態に係る画像形成装置１０により得られる作用効果について説明する。

転写部材に形成されたトナー画像を記録媒体に転写して画像を形成する方法では、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂で構成されたフィルム等の体積抵抗の高い記録媒体を用いたときなど、バイアス電圧の印加によって画像が形成された記録媒体の表面電位が高くなる場合がある。その場合、排紙収容手段に積み重ねられたとき、記録媒体同士が貼り付き、収容性が低下してしまう。

そこで、画像形成装置における搬送経路に、除電装置又は帯電制御装置を設け、画像が形成された記録媒体の表面電位を制御することで、記録媒体同士が貼り付く現象を抑え、収容性の向上を図る技術が知られている。

ここで、本発明者らは、このような記録媒体の除電処理に関して、除電装置への印加電圧と記録媒体の表面電位との電位差Δに対する、除電処理後の記録媒体の表面電位の面内におけるばらつきの程度について予備実験を行った。なお本明細書において、単に「表面電位」と記載した場合は、記録媒体の主面における表面電位の平均値を意味し、「表面電位のばらつき」等と記載した場合は、当該主面内の位置に対する表面電位の高低差の度合を意味する。

この予備実験では、記録媒体の表面電位のばらつきを評価するため、カスケード法による記録媒体の表面電位分布の可視化方法を利用した。即ち、除電処理後の記録媒体の表面に対して、プラスの電荷を有するトナー（マゼンタ）及びマイナスの電荷を有するトナー（シアン）を吹き付けることにより、図４に示すような記録媒体のカスケード現像画像を得た。この現像画像について、トナーの粒径及び付着量（濃度）に基づいて、直線上のトナー濃度プロファイルを作成し、当該プロファイルの算術平均粗さＲｚを算出した。図４（ａ）に示すように、記録媒体の表面電位のばらつきが大きい場合、トナー濃度プロファイルの凹凸が大きくなり、算術平均粗さＲｚも大きくなる一方、図４（ｂ）に示すように、記録媒体の表面電位のばらつきが小さい場合、トナー濃度プロファイルの凹凸及び算術平均粗さＲｚは小さくなる。そのため、この方法で得られた算術平均粗さＲｚは、記録媒体の表面電位のばらつきを評価する評価指標として使用できる。

予備実験により、記録媒体として厚さ１００μｍのＰＥＴフィルム（体積抵抗値：１５ｌｏｇΩ）を用いて画像を形成し、帯電処理装置への印加電圧と画像形成後の記録媒体の表面電位との電位差Δに対する、帯電処理後の記録媒体の表面電位のばらつきの変化を確認した。図５は、上記の予備実験の結果であって、印加電圧と記録媒体の表面電位との電位差Δに対する、帯電処理後の記録媒体の表面電位のばらつきとの関係を示すグラフである。即ち、印加電圧と記録媒体の表面電位との電位差Δが大きくなるにつれて、算術平均粗さＲｚが大きくなり、表面電位のばらつきが大きくなることが明らかとなった。記録媒体の表面電位の面内のばらつきが大きいと、表面電位が全体としては抑えられていたとしても、排紙収容手段に積み重ねられた際、一方の記録媒体の高電位の部分と他方の記録媒体の低電位の部分とが対向したときに記録媒体同士が静電吸着により貼り付くため、収容性が低下することになる。

上述の通り、画像形成後の記録媒体、特に、体積抵抗値が１１ｌｏｇΩ以上であり、普通紙等と比較して画像形成により帯電し易い性質を有する抵抗記録媒体に対する除電処理方法の改善が求められる。

それに対して、本発明者らは、上記の予備実験により得られた知見に基づいて、画像形成後の表面電位が高い記録媒体に対して、１回のみで帯電処理を完了させる場合に比較して、より電位差Δが小さくなるような印加電圧を用いて、帯電処理を複数回実施することにより、表面電位の面内のばらつきを抑えながら、表面電位を全体として接地電圧（０Ｖ）に近づけることができることを見出し、本発明を完成させた。

本実施形態に係る帯電処理装置５０では、上述の通り、各帯電処理ユニット５２、表面電位センサ５８、制御部６０、搬送区間Ｒ１２及びＲ１３で構成される循環搬送路、及び、切替機構６４を有することにより、帯電処理装置５０に搬送されたシートＳに対して、検出したシートＳの表面電位に基づいて、実施する帯電処理の回数及び各帯電処理における印加電圧を制御することができる。より具体的には、所望する表面電位のばらつきの程度に応じて、実施する帯電処理を１回とするか複数回とするかの閾値となる表面電位（第１閾値）を予め設定し、この第１閾値を制御部６０の記憶部（図示しない）に記憶させておく。そして、シートＳが帯電処理装置５０に搬送されると、表面電位センサ５８によりシートＳの表面電位を検出し、検出されたシートＳの表面電位に基づく入力値（以下「検出値」とも記載する）と記憶部に記憶された第１閾値とを比較する。その結果、検出値が第１閾値以内であれば、帯電処理ユニット５２ａにより１回の帯電処理を適切な印加電圧で実施し（場合により、帯電処理を実施せず）、検出値が第１閾値を超える場合は、シートＳを循環搬送路に搬送することで、複数の帯電処理ユニット５２を用いて複数回の帯電処理をそれぞれ適切な印加電圧で実施することができる。このように、本実施形態に係る帯電処理装置５０では、シートＳの表面電位に基づいて適切な回数及び印加電圧での帯電処理を実施することが可能になる。

本実施形態に係る帯電処理装置５０において複数回の帯電処理を実施するか否かを分ける第１閾値は、シートＳの体積抵抗率やサイズ等の特性、使用する帯電ロール５４の材質等によって、また、所望する表面電位の面内のばらつきの程度及び帯電処理が完了し帯電処理装置５０から排紙されるシートＳの表面電位の目標値に応じて、適宜設定すればよい。図５に示すように、表面電位のばらつきの程度は、帯電処理ユニット５２への印加電圧とシートＳの表面電位との電位差Δと相関関係を有する。帯電処理ユニット５２への印加電圧を設定する際、電位差Δが大き過ぎると表面電位のばらつきが大きくなって収容性が低下し、電位差Δが小さ過ぎるとシートＳの表面電位を変えるのに十分な電位差が得られず、また、帯電処理の回数が増えて効率性が低下する。この観点から、帯電処理ユニット５２への印加電圧とシートＳの表面電位との電位差Δ（第２閾値）は、１０００Ｖ以上２５００Ｖ以下が好ましく、１５００Ｖ以上２０００Ｖ以下がより好ましい。

図６に、記録媒体の表面電位に対する除電装置への印加電圧の電位差Δと、その電位差Δでの帯電処理による記録媒体の表面電位の変化量（除電量）との関係の一例を示す。図６に示すように、帯電処理の際、ある程度の電位差Δを設けなければ、記録媒体を除電することはできないが、電位差Δがその閾値を超えれば、電位差Δと除電量とはおよそ比例関係に近い相関関係を有する。よって、このような電位差Δと除電量との関係に基づいて、電位差Δから除電量を推測することが可能となる。

また、帯電処理装置５０による処理後のシートＳの表面電位の目標値は、特に限定されず適宜設定すればよいが、例えば帯電処理装置５０から排出される記録媒体の収容性の観点から、接地電圧を基準として－２５０Ｖ以上２５０Ｖ以下が好ましく、０Ｖ以上１５０Ｖ以下がより好ましい。

本実施形態に係る帯電処理装置５０を用いた帯電処理における第１閾値は、上記の表面電位のばらつきと電位差Δとの関係、電位差Δと表面電位の変化量との関係、並びに、表面電位の目標値に基づいて、設定することができる。例えば、表面電位のばらつきに基づいて、各帯電処理における印加電圧と検出された記録媒体の表面電位との電位差Δの上限を２０００Ｖと設定する。そして、帯電処理完了後の記録媒体の表面電位の目標値を０Ｖ以上１５０Ｖ以下と設定する。すると、電位差Δが２０００Ｖである場合、図６に示す関係によれば、記録媒体の表面電位を５００Ｖ変化させることができる。そのため、画像形成により記録媒体が負に帯電する場合は、１回の帯電処理により目標値の範囲内にまで変えることが可能な表面電位の値は、－５００Ｖになると推定される。そこで、本実施形態に係る帯電処理プロセスにおける第１閾値を－５００Ｖに設定し、表面電位センサ５８によるシートＳの表面電位の検出値が－５００Ｖ以上であれば、１回又は０回の帯電処理を行い、当該検出値が－５００Ｖを超えれば、複数回の帯電処理を行うものとすればよい。

さらに、上記の表面電位のばらつきと電位差Δとの関係、電位差Δと表面電位の変化量との関係、並びに、表面電位の目標値は、本実施形態に係る帯電処理装置５０を用いた帯電処理の回数及び各帯電処理を行う帯電処理ユニット５２への印加電圧を制御部６０が設定する際にも利用される。

例えば、上記の通り、電位差Δの上限を２０００Ｖに、記録媒体の表面電位の目標値を０Ｖ以上１５０Ｖ以下にそれぞれ設定した帯電処理装置５０において、画像形成装置１０から搬送されたシートＳの表面電位が表面電位センサ５８により－３０００Ｖと検出された場合を考える。この場合、検出値と目標値との差が３０００Ｖであり、電位差Δの上限２０００Ｖのときの表面電位の変化量が５００Ｖであることから、目標値に達するまでに必要な帯電処理の回数は少なくとも６回であると算出される。そして、帯電処理を６回行う場合、各回の帯電処理はシートＳの表面電位との電位差Δが２０００Ｖとなるように設定されるため、１回目～６回目の帯電処理を担当する帯電処理ユニット５２の印加電圧は、－１０００Ｖ、－５００Ｖ、０Ｖ、＋５００Ｖ、＋１０００Ｖ、＋１５００Ｖにそれぞれ設定される。上記の印加電圧を有する各帯電処理ユニット５２を通過する毎に、シートＳの表面電位は－３０００Ｖから５００Ｖずつ変化させ、６回の帯電処理後の表面電位を０Ｖにすることができる。

このように、画像が形成されたシートＳの表面電位が高い場合であっても、本実施形態に係る帯電処理装置５０を用いて複数回の帯電処理を行うことにより、帯電処理による表面電位のばらつきを抑えながら、記録媒体の表面電位を接地電圧に近い目標値にまで低下させ、シートＳの収容性を改善することができる。

なお、上記の帯電処理における電位差Δと表面電位のばらつきの程度との関係、並びに、電位差Δと記録媒体の表面電位の変化量との関係は、記録媒体の体積抵抗率やサイズ等の特性、表面形状（粗さ）等によって異なる。そのため、使用する記録媒体の体積抵抗率やサイズ、表面形状（粗さ）がわかる場合は、予め実験等を行ってこれらの関係を関係式又はテーブル等として記憶しておき、その上で、表面電位センサ５８による表面電位の検出値とともに、帯電処理の回数及び印加電圧の算出に利用すればよい。また、予め記憶されていない種類の記録媒体に対しては、例えば、予め記憶された記憶媒体の情報及び関係式等と、ユーザから画像形成システム１の入力装置（図示しない）に入力される記録媒体の体積抵抗率、サイズ、材質等の情報とから推測して、帯電処理の回数及び印加電圧の算出を行えばよい。

以下、制御部６０による帯電処理装置５０の各部の具体的な制御方法について、図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。

シートＳが画像形成装置１０から帯電処理装置５０に搬送されると、制御部６０は帯電処理プロセスを開始する。まず、ステップＳ１において、表面電位センサ５８によってシートＳの第１面の表面電位が検出され、表面電位に基づく検出信号が制御部６０に入力される。ステップＳ２では、制御部６０により、検出されたシートＳの表面電位に基づく入力値（検出値）と、制御部６０の図示しない記憶部に記憶された表面電位の目標値とが比較され、検出値が目標範囲内であるか否かが判定される。

ステップＳ２において、検出値が目標値以内であると判定された場合（ＹＥＳ）、ステップＳ３に進む。ステップＳ３では、制御部６０は、帯電処理ユニット５２ａの帯電ロール５４に対して電源６２から電流を供給せず、シートＳを帯電処理ユニット５２ａに通過させ、切替機構６４へとシートＳを搬送する。次いで、ステップＳ４では、制御部６０は切替機構６４を制御して、シートＳを搬送区間Ｒ１４に向けて搬送させ、帯電処理装置５０から排出させ、帯電処理プロセスを終了する。

ステップＳ２において、検出値が目標値を超えると判定された場合（ＮＯ）、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、制御部６０により、検出値と、記憶部に記憶された第１閾値とが比較され、検出値が第１閾値以内であるか否かが判定される。この第１閾値は、例えば、予備実験により求めた、１回の帯電処理でシートＳの表面電位のばらつきを抑えることができるシートＳの表面電位の限界値である。

ステップＳ５において、検出値が第１閾値以内であると判定された場合（ＹＥＳ）、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では、制御部６０により、検出値から記憶部に記憶された関係式又はテーブル等を参照して、帯電ロール５４に印加される印加電圧が決定され、制御部６０によって制御された電源６２から、決定された印加電圧に応じた電流が帯電ロール５４に供給される。

次いで、ステップＳ７では、シートＳが帯電処理ユニット５２ａのニップ部に搬送され、当該ニップ部を通過するシートＳに対して帯電処理が施される。その後、ステップＳ４に進み、上述の通り、制御部６０により切替機構６４が制御され、帯電処理ユニット５２ａを通過したシートＳが搬送区間Ｒ１４へと搬送され、帯電処理装置５０から排出され、帯電処理プロセスを終了する。即ち、ステップＳ５において、検出値が第１閾値以内であると判定された場合は、帯電処理ユニット５２ａにより１回の帯電処理が実施される。

一方、ステップＳ５において、検出値が第１閾値を超えると判定された場合（ＮＯ）、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、入力された検出値、及び、制御部６０に記憶された関係式又はテーブル等を用いて、帯電処理を行う帯電処理ユニット５２の割り当て、切替機構６４の切り替え動作のタイミング、及び、割り当てられた帯電処理ユニット５２に印加される印加電圧が決定される。この決定に従い、電源６２から、割り当てられた帯電処理ユニット５２ごとに決定された印加電圧に応じた電流が、対応する帯電ロール５４に供給される。

また、ステップＳ８では、シートＳのサイズと、隣り合う帯電処理ユニット５２の循環搬送路（搬送区間Ｒ１２及びＲ１３）に沿った搬送距離とが比較され、比較結果に基づいて、帯電処理ユニット５２に設けたリトラクト手段６６の動作が制御される。具体的には、シートＳのサイズが隣り合う帯電処理ユニット５２の距離よりも長ければ、シートＳに対して複数の帯電処理ユニット５２が接触しないように、制御部６０はリトラクト手段６６を制御して、帯電処理を行わない帯電処理ユニット５２の帯電ロール５４及び対向ロール５６を離間した位置に移動させ、保持する。シートＳに複数の帯電ロール５４が接触すると、一方の帯電ロール５４からの荷電が他方の帯電ロール５４に移動するため、シートＳの帯電処理が実施できないためである。なお、シートＳのサイズの情報は画像形成装置１０から提供される。

ステップＳ９では、シートＳに対して、帯電処理ユニット５２による複数回の帯電処理が実施される。より具体的には、シートＳは、帯電処理ユニット５２ａにより初回の帯電処理を受けた後、制御部６０により制御された切替機構６４により、搬送区間Ｒ１３に向けて搬送される。そして、搬送区間Ｒ１３に設けた帯電処理ユニット５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、５２ｅ及び５２ｆ、並びに、搬送区間Ｒ１２に設けた帯電処理ユニット５２ａのうち、制御部６０によって割り当てられた帯電処理ユニット５２によって、シートＳに対して帯電処理が実施される。搬送区間Ｒ１２を２回通過したシートＳは、シートＳを通過させる帯電処理ユニット５２の個数と帯電処理の回数とに応じて、切替機構６４により搬送区間Ｒ１３に搬送されて２周回目の循環搬送路に入り、割り当てられた帯電処理ユニット５２により追加の帯電処理が施される。

ステップＳ９による複数回の帯電処理が完了すると、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、上述の通り、シートＳは切替機構６４により搬送区間Ｒ１４に向けて搬送され、帯電処理装置５０から排出され、帯電処理プロセスを終了する。なお、帯電処理装置５０から排出されたシートＳは、排紙収容手段７０の排紙収容部８６に、順に積み重ねられる。

上記の通り、本実施形態に係る帯電処理装置５０は、画像が形成されたシートＳの表面電位を検出する表面電位センサ５８と、シートＳの帯電処理を行う帯電処理ユニット５２と、制御部６０とを備え、表面電位センサ５８により検出されたシートＳの表面電位が、予め定められた第１閾値を超える場合、帯電処理ユニット５２による帯電処理を複数回行うという構成を有することにより、表面電位センサ５８により検出したシートＳの表面電位が当該第１閾値を超える場合であってもシートＳの帯電処理を複数回行わないときに比べて、帯電処理による表面電位のばらつきを抑えることができる。そして、その結果、帯電処理装置５０から排出されたシートＳの収容性を改善することができる。

以上、本発明の実施形態について具体例を挙げて説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

図８には、本実施形態の他の例である帯電処理装置８０が示されている。本実施形態では、搬送区間Ｒ１２及びＲ１３で構成される循環搬送路を有する帯電処理装置５０に換えて、図８に示すように、６つの帯電処理ユニット５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆを有し、且つ、循環搬送路を有さない構成を備える帯電処理装置８０を用いてもよい。帯電処理装置５０のように循環搬送路を設ける場合、帯電処理の回数が制限されず、所望の印加電圧での帯電処理を実施できるという利点がある一方、帯電処理装置８０のように循環搬送路を設けない場合、短期間で処理が終了するという利点がある。

図９には、本実施形態の他の例である帯電処理装置８２ａ及び８２ｂが示されている。本実施形態では、６つの帯電処理ユニット５２を備える帯電処理装置５０に換えて、搬送区間Ｒ１２及びＲ１３で構成される循環搬送路を有し、且つ、帯電処理ユニット５２を２つ（図９（ａ）参照）有する構成を備える帯電処理装置８２ａを用いてもよい。また、搬送区間Ｒ１２及びＲ１３で構成される循環搬送路を有し、且つ、帯電処理ユニット５２を１つ（図９（ｂ）参照）有するを備える帯電処理装置８２ｂを用いてもよい。帯電処理ユニット５２の数が多いほど所望の印加電圧で帯電処理を実施でき、所望の品質をより確実に確保できるという利点がある一方、帯電処理ユニット５２の数が少なければ、帯電処理装置が占める空間を小さくできるという利点がある。

上述の説明では、電位検出手段として、シートＳの表面電位を計測する表面電位センサ５８を使用したが、記録媒体の表面電位の検出は、中間転写ベルト２４に転写されたトナー画像をシートＳに転写する際に、二次転写ロール２８に印加される転写バイアス電圧に基づいて、制御部６０が記録媒体の表面電位を推定することにより、行ってもよい。この場合、公知の手段に基づいて、電位検出手段は制御部６０であり、画像形成装置１０から送信された二次転写ロール２８に印加される転写バイアス電圧に関する電気信号と、図示しない記憶部に記憶されたテーブル等とを参照して、記録媒体の表面電位を算出すればよい。

１ 画像形成システム、１０ 画像形成装置、１２ 像保持体、１４ 帯電器、１６ 露光装置、１８ 現像装置、２０（２０Ｃ，２０Ｋ，２０Ｍ，２０Ｖ，２０Ｗ，２０Ｙ） 画像形成ユニット、２２ 転写部、２４ 中間転写ベルト、２６ 一次転写ロール、２８ 二次転写ロール、３０ ロール、３４ 用紙供給装置、３６ 給紙カセット、３８ 搬送ロール、４０ 定着部、４２ 定着ロール、４４ 加圧ロール、５０，８０，８２ａ，８２ｂ 帯電処理装置、５２（５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆ） 帯電処理ユニット、５４ 帯電ロール、５６ 対向ロール、５８ 表面電位センサ、６０ 制御部、６２ 電源、６４ 切替機構、６６ リトラクト手段、７０ 排紙収容手段、７２ 排紙ロール、７４ 排紙収容部、Ｂ 分岐点、Ｇ 合流点、ＮＴ 転写ニップ、Ｒ１ 搬送路、Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４ 搬送区間、Ｓ シート。

Claims (10)

1. 画像が形成された記録媒体の表面電位を検出する電位検出手段と、
   電圧が印加された第１ロール及び接地された第２ロールにより構成され、前記画像が形成された記録媒体を帯電させる帯電処理を行う少なくとも１つの帯電手段と、
   前記電位検出手段が検出した表面電位に基づいて、前記第１ロールに印加する印加電圧及び前記帯電手段による前記記録媒体の帯電処理の回数を制御する制御部と、を備え、
   前記電位検出手段が検出した表面電位が予め定められた第１閾値を超える場合、前記印加電圧と前記表面電位との電位差Δが小さくなるような印加電圧を用いて、前記帯電手段による前記記録媒体の帯電処理を複数回行うことを特徴とする、帯電処理装置。
2. 前記帯電手段を複数備える、請求項１に記載の帯電処理装置。
3. 前記記録媒体が異なる帯電手段と接触しないように前記複数の帯電手段が配置されている、請求項２に記載の帯電処理装置。
4. 前記複数の帯電手段のうち２つの帯電手段において、一方の帯電手段から他方の帯電手段までの前記記録媒体の搬送方向における距離が当該記録媒体の搬送方向のサイズよりも長い、請求項２又は３に記載の帯電処理装置。
5. 前記複数の帯電手段の少なくとも１つの帯電手段が、前記第１ロール及び前記第２ロールが互いに圧接する位置と前記第１ロール及び前記第２ロールの両者が前記記録媒体と接触しない位置とに移動させる移動手段を有する、請求項２～４のいずれか一項に記載の帯電処理装置。
6. 前記帯電手段の少なくとも１つの搬送方向下流側から搬送方向上流側に前記記録媒体を戻す循環搬送路を更に備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の帯電処理装置。
7. 前記電位検出手段が検出した表面電位と前記第１ロールに印加する印加電圧との電位差が予め定められた第２閾値を超えないように、前記印加電圧が制御される、請求項１～６のいずれか一項に記載の帯電処理装置。
8. 前記第２閾値が１５００Ｖ以上２０００Ｖ以下である、請求項７に記載の帯電処理装置。
9. 前記帯電処理装置から排出される記録媒体の表面電位が０Ｖ以上１５０Ｖ以下となるように、前記帯電処理の回数及び印加電圧が制御される、請求項１～８のいずれか一項に記載の帯電処理装置。
10. 記録媒体に画像を形成する画像形成装置と、
    請求項１～９のいずれか一項に記載の帯電処理装置と、
    前記帯電処理装置から排出された記録媒体を収容する収容手段とを備えることを特徴とする、
    画像形成システム。

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