JPH11305588A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 定着時の蒸気の吹き出しによるトナー粒子の
飛び散りを防止して画質を改善すること。 【解決手段】 加熱ロール４のスピードまたは加圧ロー
ルの押圧力を調節する制御手段１７，１８と、環境（湿
度）、画像濃度、記録紙厚さ等の画像形成時条件を検知
する手段１４，１５，１６とを有する。判別部１３は画
像形成時条件が、トナー粒子かに発生する蒸気を増大さ
せるか、トナー粒子を記録媒体に吸着させるクーロン力
を低下させるかするような条件かどうかを判断する。そ
して、この条件に該当するときは、加熱ロール４のスピ
ードまたは加圧ロールの押圧力を低下させる。こうする
ことによって定着時の蒸気の吹き出しを抑制され、トナ
ー粒子の飛び散りを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真技術を適
用した複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置に関
し、特に、記録媒体に転写されたトナーが加圧定着時に
飛び散って画質を劣化させるのを防止するのに好適な画
像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の複写機やプリンタ等の画
像形成装置において、像担持体から記録媒体に転写され
たトナー像は定着装置で加熱・加圧されて記録媒体に定
着される。図９は、従来の画像形成装置の要部を示す図
である。同図において、像担持体としての感光体１上に
形成されたトナー像は転写ロール２に印加されたバイア
スによって記録紙Ｐに転写される。転写部の後段には加
圧ロール３と加熱ロール４とからなる定着装置１２が配
置されており、記録紙Ｐはこれら２つのロールの間に給
送され、トナーＴは加熱・加圧されて記録紙Ｐ上に定着
される。

【０００３】前記加圧ロール３および加熱ロール４は接
地されていて、転写ロール２で記録紙Ｐ上に帯電したプ
ラス電荷をアースにリークさせるように構成されてい
る。前記加熱ロール４は金属製であり、前記加圧ロール
３も前記プラス電荷をリークさせるため、表面が導電性
のスポンジ層で構成されている。

【０００４】ところで、定着装置においてトナーが飛び
散り、画像欠陥が生じることが知られている。図１０
は、図９の要部拡大図である。図１０において、記録紙
Ｐ上のトナーＴは加圧ロール３と加熱ロール４とで加熱
・加圧されることにより、内部に含まれる水分が蒸発し
て乾燥するが、この蒸気が記録紙搬送方向上流に吹き出
して未定着トナーＴを矢印Ｂの方向に吹き飛ばす現象が
生じる。これによってトナーの欠落部分つまり画像の抜
けが生じて欠陥となる。なお、加圧ロール３表面の平坦
度が低いと、前記蒸気の吹き出しは多くなる傾向があ
る。この点、放電による傷がスポンジ層について平坦度
が低下する加圧ロール３では蒸気の吹き出しが多くな
る。

【０００５】また、記録紙Ｐ上のプラス電荷がアースに
リークされるため、マイナスに帯電されているトナーと
記録紙との吸着力が低下してトナーが飛び散りやすいと
いうことも考えられる。

【０００６】この蒸気の吹き出しによるトナーの飛び散
りを防止するため、記録紙に接触するように電極を配し
て該電極にバイアス電圧を印加し、このバイアス電圧に
よる電流が記録紙および加熱ロールを介してアースに流
れるように構成した画像形成装置が提案されている（特
開平８−２７２２４５号公報）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述の蒸気吹き出しに
よるトナー飛び散り現象は、高湿環境、厚い記録紙、濃
い印字濃度等によって特に顕著に発生することが実験的
に確認されている。高湿環境ではトナーが水分を多く含
んでいるためであり、濃い印字濃度ではトナー粒が大量
に存在しているためである。また、厚い記録紙では、プ
ラス電荷が乗っている記録紙の面とトナーが乗っている
記録紙の面との距離が大きいことから、トナーと記録紙
との吸着力が一層低下するためと考えられる。

【０００８】しかし、従来の画像形成装置では、これら
の条件を考慮してトナーの飛び散りを防止しようとした
ものはなく、上述の、バイアス電圧を印加するようにし
た画像形成装置でもこの点は配慮されていないため、十
分な画質向上が図れないという問題点があった。

【０００９】本発明は、上述の問題点を解決し、環境条
件等が劣化した場合に、定着装置上流でトナーが飛び散
りにくくして画像欠陥を防止することができる画像形成
装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めの本発明は、画像形成時の条件を検知する手段を具備
し、該画像形成時条件によって検知された条件が、トナ
ー像定着時にトナー粒子から発生する蒸気が増大して該
トナー粒子に後続するトナー粒子を変位させるような条
件であった場合に、定着装置の駆動速度を低速に調節す
るか、定着装置のニップ圧を低減させるかするように構
成した点に特徴がある。

【００１１】この特徴によれば、定着時に発生する蒸気
が多くなって後続するトナー粒子を飛び散らせるような
場合に、定着装置の駆動速度または定着装置のニップ圧
が低減される。その結果、発生した蒸気とトナー粒子が
乗った記録媒体との相対速度が低下して、前記後続のト
ナー粒子に与える力が緩和される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る
画像形成装置の要部構成を示す図である。同図におい
て、画像担持体としての感光体１の周辺には帯電装置
５、露光装置６、現像装置７、および転写ロール２が配
置されていて画像形成部８を形成している。

【００１３】前記画像形成部８の上流側（記録紙が搬送
されてくる側）にはレジロール９，９が配置され、さら
に上流側には給紙装置１０が設けられている。給紙装置
１０は給紙トレイ１０１とその上方に設けられたフィー
ドロール１０２とからなる。レジロール９，９と給紙装
置１０との間には、給紙トレイ１０１から引き出された
記録紙Ｐの位置を検出するレジセンサ１１が配置されて
いる。

【００１４】画像形成部８の下流側には定着装置１２が
設けられている。定着装置１２は加圧ロール３と加熱ロ
ール４とからなる。加熱ロール４には駆動用のモータ２
１が設けられている。このモータ２１は加熱ロール４の
専用であってもよいし、他の回転要素（感光体１等）と
共用であってもよい。また、定着装置１２には加圧ロー
ル３と加熱ロール４とのニップ圧を調節するための手
段、例えば、加圧ロール３の押圧力を調節するための送
り機構を有する。

【００１５】給紙トレイ１０１には、その中に収容され
る記録紙Ｐの幅方向（感光体１の軸方向）の位置を揃え
るため、記録紙Ｐの側端面に当接する図示しないガイド
プレートが設けられている。ガイドプレートは記録紙Ｐ
の幅方向に位置を変更でき、記録紙Ｐに当接して位置を
揃えるように構成されるので、結果的にこのガイドプレ
ートの位置は記録紙Ｐのサイズを代表できる。したがっ
て、ガイドプレートの位置を検出するリミットスイッチ
や光センサ等の検出手段（用紙センサ）を設けることに
より、給紙トレイ１０１に収容されている記録紙Ｐのサ
イズが検出される。この検出信号は後述の制御に利用さ
れる。

【００１６】動作時には、図示しない制御装置から入力
された画像データ（ビデオ信号）に従って露光装置６が
駆動され、帯電装置５で一様に帯電された感光体１の表
面に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置７
によってトナー現像されて可視化される。

【００１７】一方、前記トナー現像された画像が転写さ
れる記録紙は給紙トレイ１０１からフィードロール１０
２によって引き出され、レジセンサ１１を通過してレジ
ロール９，９のニップ部で待機している。記録紙Ｐは、
感光体１上での画像形成の進行に応じ、予め設定された
タイミングで送り出され、転写ロール２と感光体１との
ニップ部つまり転写部に至る。この転写部で画像が転写
された記録紙Ｐは定着装置１２で加熱・加圧されて画像
が定着される。画像が定着された記録紙Ｐは図示しない
排出トレイ上に排出される。

【００１８】次に、本実施形態に係る画像形成装置の制
御装置の構成を説明する。図１は制御装置の要部機能を
示すブロック図である。同図において、判別部１３は環
境検知部１４、用紙種類検知部１５、濃度検知部１６か
ら入力される検知信号をそれぞれのしきい値と比較し、
高湿環境か否か、記録紙は厚いか薄いか、画像濃度は高
いか否かを判断する。判別部１３は判断結果を速度制御
部１７および圧力制御部１８に入力する。

【００１９】すなわち、速度制御部１７および圧力制御
部１８は、画像形成時の条件が高湿環境、厚い記録紙、
高濃度画像であると判断した場合、加熱ロール４を駆動
するモータ２１のスピードを予め設定している低速側に
切り替え、加圧ロール３の圧力調節部３２を予め設定し
ている低圧側に切り換えるための制御信号を出力する。
モータ２１が感光体１の駆動用に共用されている場合
は、モータ２１のスピードを調節することによりプロセ
ススピードが変化される。判別部１３、速度制御部１
７、および圧力制御部１８はマイクロコンピュータによ
って実現することができる。

【００２０】なお、速度制御部１７および圧力制御部１
８はこれらのうちいずれか一方を備えていてもよい。ま
た、判別部１３は、環境検知部１４、用紙種類検知部１
５、および濃度検知部１６のすべての検知信号に基づい
て総合的に判断してもよいし、環境検知部１４、用紙種
類検知部１５、および濃度検知部１６のいずれかの検知
信号によって条件を判断してもよい。

【００２１】例えば、モータ２１のスピードの調節を多
段に行えるように構成する。そして、環境検知部１４、
用紙種類検知部１５、および濃度検知部１６のすべての
検知信号が、トナーの飛び散りの観点から劣悪な条件を
示していた場合には、モータ２１のスピードを最低速と
するが、どれか１つの条件が劣悪である場合には、モー
タ２１のスピードを予定の段階のうち１段階だけ低速に
移行させるという具合である。圧力制御部１８も同様に
多段に圧力を調節するように構成できる。

【００２２】次に、前記各検知部１４，１５，１６の具
体的な構成を説明する。図３は環境検知部１４の具体例
を示す図である。この具体例では、感光体１と転写ロー
ル２との間に流れる転写電流に基づいて環境を判断す
る。電源１９によって感光体１および転写ロール２間に
予定の値の電圧を印加し、このときに電流計２０で検出
される電流値がしきい値よりも大きいか否かで環境を判
断する。

【００２３】電流計２０が示す電流値は感光体１、記録
紙Ｐ、転写ロール２を通って流れる電流であり、この回
路の抵抗値の関数である。すなわち、該電流は環境つま
り湿度を代表する値である。抵抗値が低い場合は高湿環
境下であり、トナーは多くの水分を含むので飛び散りが
発生しやすい環境といえる。したがって、この場合は加
熱ロール４のスピードまたはプロセススピードや加圧ロ
ール３の押圧力を低くするのがよい。

【００２４】図５は環境検知部１４の動作を示すフロー
チャートである。ステップＳ１０では感光体１および転
写ロール２間に一定電圧を印加する。ステップＳ１１で
は、前記感光体１および転写ロール２間に流れる電流が
しきい値より高いか否かを判別する。ステップＳ１１が
肯定ならばステップＳ１２に進んで高湿であることを示
す信号を出力する。ステップＳ１１が否定ならばステッ
プＳ１３に進んで通常環境であることを示す信号を出力
する。なお、ステップＳ１１においては、単に高湿であ
るか否かだけでなく、しきい値の数を増やして環境条件
を段階評価してもよい。

【００２５】図４は、濃度検知部１６の具体的な構成を
示すブロック図である。この具体的な構成では、露光装
置６を駆動するための入力信号つまり画像データに基づ
いて濃度を検知する。画像メモリ２２には描画する画像
の画像データが例えば１ページ分展開されている。画像
率判別部２３は画像メモリ２２に展開された画像データ
のデータ量を判別する。画像データの量は、所定サイズ
の領域内に占める、値が「１」の画像データの割合つま
り画像率として求める。

【００２６】画像データの量は画像メモリ２２の数個所
の領域からサンプリングしてもよいし、画像メモリ２２
への画像展開時にデータ「１」の個数を計数してもよ
い。画像データの量が大きい場合は、濃度が高い画像で
あって、記録紙に転写されるトナー量が多い場合である
から、定着装置１２で発生する蒸気が多く、トナーを飛
び散りさせやすいと考えられる。そこで、画像データ量
がしきい値より多い場合には、加熱ロール４のスピード
や加圧ロール３の押圧力を低くするのがよい。

【００２７】図６は濃度検知部１６の動作を示すフロー
チャートである。ステップＳ２０では、前記メモリ２２
から画像データを読み込んで画像率を検出する。ステッ
プＳ２１では、画像率がしきい値（例えば７０％）より
高いか否かを判別する。ステップＳ２１が肯定ならばス
テップＳ２２に進んで高濃度であることを示す信号を出
力する。ステップＳ２１が否定ならばステップＳ２３に
進んで低濃度であることを示す信号を出力する。なお、
ステップＳ２１においては、単に高濃度か否かだけでな
く、画像率のしきい値を増やして濃度を段階評価しても
よい。

【００２８】画像率によって検知するものに限らず、実
際に形成されたトナー像の濃度を濃度センサで検出して
もよい。濃度センサは記録紙または感光体１の画像部分
に照射した光の反射強度に基づいて濃度を検知する光反
射型センサで構成できる。反射強度がしきい値より低い
場合には画像濃度が高いと判断して、加熱ロール４のス
ピードや加圧ロール３の押圧力を低くする。

【００２９】なお、画像率によって画像濃度を検知する
と濃度センサを設けるためのスペースを考慮する必要が
ないので、画像形成装置の小形化には有利である。ま
た、濃度センサは、感光体１上のトナー濃度を検知して
現像器のバイアスを調節するために一般に設けられるも
のを利用して、その出力に基づいて濃度を判断するよう
にしてもよい。

【００３０】記録媒体検知手段である前記用紙種類検知
部１５は前記給紙トレイ１０１に設けたガイドプレート
の位置を検出する用紙センサによって構成することがで
きる。すなわち、用紙センサによって、給紙トレイ１０
１内の記録紙が葉書やレターサイズであることを検出し
たときは、Ａ４やＢ４サイズの記録紙とは異なる厚い記
録紙が使用されると判断する。そして、厚い記録紙を検
出したときは、該記録紙の裏面に帯電した電荷によるト
ナーの吸着力が弱いと判断されるので、加熱ロール４の
スピードや加圧ロール３の押圧力を低くする。

【００３１】なお、用紙種類検知部１５は用紙サイズに
よって記録紙の厚さを判断するものに限らない。例え
ば、記録紙の種類を入力するスイッチ等の入力手段を備
え、予め画像形成前にこの入力手段によってオペレータ
が入力する記録紙種類に基づいて判断してもよい。

【００３２】次に、前記加圧ロール３の押圧力調節装置
の具体例を説明する。図７は押圧力調節装置の構成を示
す図である。同図において、加圧ロール３を回転自在に
保持する軸受２４にはシャフト２５が連結されていて、
該シャフト２５は画像形成装置のハウジング２６に対し
て矢印Ｃの方向に摺動自在に支持されている。シャフト
２５の内部には圧縮ばね２７が挿入されていて、プラン
ジャ２８が該圧縮ばね２７を圧縮するように配置されて
いる。プランジャ２８の下端にはラック２９が形成され
ていて、該ラック２９にはピニオン３０が噛み合ってい
る。

【００３３】ピニオン３０はモータ３１の軸３１ａに固
定されている。圧力制御部１８は、前記各検知部１４，
１５，１６の検知信号によってトナーの飛び散りが発生
しやすいと判断した場合には、プランジャ２８を予定量
下降させるようにモータ３１に制御信号を与える。プラ
ンジャ２８の下降によって圧縮ばね２７は伸長されるの
で加圧ロール３の押圧力を低下させることができる。一
方、トナーが飛び散りにくい条件ではプランジャ２８を
上昇させて押圧力を増大させることができる。

【００３４】上述のようにして検知された条件に基づい
て前記加熱ロール４用のモータ２１の速度を調節したり
加圧ロール３の押圧力調節用のモータ３１の回転を制御
したりする動作を説明する。図８のフローチャートにお
いて、ステップＳ１では、プリント開始信号の入力有無
を判別し、プリント開始信号が入力されたならば、ステ
ップＳ２に進み、用紙種類検知部１５の検知信号に基づ
いて記録紙が厚紙か否かを判断する。厚紙ならばステッ
プＳ５に進み、厚紙でないならばステップＳ３に進む。
ステップＳ３では環境検知部１４の検知信号に基づいて
高湿環境か否かを判断する。高湿ならばステップＳ５に
進み、高湿でないならばステップＳ４に進む。ステップ
Ｓ４では濃度検知部１６の検知信号に基づいて高濃度か
否かを判断する。高濃度ならばステップＳ５に進み、高
湿でないならばステップＳ６に進んでプリントを開始す
る。ステップＳ５では、定着装置１２を制御する。すな
わち、加熱ロール４の駆動速度を低速側に切り替え、加
圧ロール３の押圧力を低減させる。

【００３５】上述の定着装置の制御により定着速度を低
下させた場合は、トナーから発生する蒸気とその後続の
トナーとの相対速度が低下し、後続のトナーが前記蒸気
で飛び散らされるおそれが少なくなる。また、押圧力を
弱めることにより、トナーが押しつぶされたときに発生
する蒸気の勢いを弱めることができるので、同様に、後
続のトナーが前記蒸気で飛び散らされるおそれが少なく
なる。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、定着時に発生する蒸気によってトナー粒子が
飛び散らされることがなくなり、画質が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の機
能を示す要部機能ブロック図である。

【図２】 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構
成を示す図である。

【図３】 環境検知手段の一例を示す図である。

【図４】 画像濃度検知手段の一例を示すブロック図で
ある。

【図５】 環境検知のフローチャートである。

【図６】 濃度検知のフローチャートである。

【図７】 定着装置のニップ圧調節手段の構成を示す断
面図である。

【図８】 定着装置の制御動作を示すフローチャートで
ある。

【図９】 定着装置での電荷のリーク回路を示す図であ
る。

【図１０】 従来の定着装置の要部拡大図である。

【符号の説明】

１…感光体、 ２…転写ロール、 ３…加圧ロール、
４…加熱ロール、 ９…レジロール、 １０…給紙装
置、 １４…環境検知部、 １５…用紙種類検知部、
１６…濃度検知部、 １７…速度制御部、 １８…圧力
制御部、 ２１…モータ、 ３２…圧力調整部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録媒体上に形成されたトナー像を該記
   録媒体上に定着させる定着装置を有する画像形成装置に
   おいて、 前記定着装置の駆動速度を調節する速度制御手段と、 画像形成時の環境を検知する環境検知手段とを具備し、 前記環境検知手段によって検知された環境が、トナー像
   定着時にトナー粒子から発生する蒸気が増大して該トナ
   ー粒子に後続するトナー粒子を変位させる予定環境条件
   であった場合に、駆動速度を低速に調節するように前記
   速度制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装
   置。
2. 【請求項２】 記録媒体上に形成されたトナー像を該記
   録媒体上に定着させる定着装置を有する画像形成装置に
   おいて、 前記定着装置のニップ圧を調節する圧力制御手段と、 画像形成時の環境を検知する環境検知手段とを具備し、 前記環境検知手段によって検知された環境が、トナー像
   定着時にトナー粒子から発生する蒸気が増大して該トナ
   ー粒子に後続するトナー粒子が変位させる予定環境条件
   であった場合に、前記ニップ圧を低圧に調節するように
   前記圧力制御手段を構成したことを特徴とする画像形成
   装置。
3. 【請求項３】 像担持体上のトナー像を記録媒体に転写
   するための転写電流を供給する転写手段を具備し、 前記環境検知手段が、 前記転写手段に一定電圧を印加することによって生じた
   転写電流がしきい値より大きい場合に、前記予定環境条
   件であると判断するように構成されたことを特徴とする
   請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 記録媒体上に形成されたトナー像を該記
   録媒体上に定着させる定着装置を有する画像形成装置に
   おいて、 前記定着装置の駆動速度を調節する速度制御手段と、 前記記録媒体の種類を検知する記録媒体検知手段とを具
   備し、 前記記録媒体検知手段によって検知された記録媒体が、
   該記録媒体上に形成されている帯電トナー像を該記録媒
   体に吸引させるために付与された電荷の影響を低減させ
   る予定種類のものであった場合に、駆動速度を低速に調
   節するように前記速度制御手段を構成したことを特徴と
   する画像形成装置。
5. 【請求項５】 記録媒体上に形成されたトナー像を該記
   録媒体上に定着させる定着装置を有する画像形成装置に
   おいて、 前記定着装置のニップ圧を調節する圧力制御手段と、 前記記録媒体の種類を検知する記録媒体検知手段とを具
   備し、 前記記録媒体検知手段によって検知された記録媒体が、
   該記録媒体上に形成されている帯電トナー像を該記録媒
   体に吸引させるために付与された電荷の影響を低減させ
   るとされる予定種類のものであった場合に、前記ニップ
   圧を低圧に調節するように前記圧力制御手段を構成した
   ことを特徴とする画像形成装置。
6. 【請求項６】 記録媒体上に形成されたトナー像を該記
   録媒体上に定着させる定着装置を有する画像形成装置に
   おいて、 前記定着装置の駆動速度を調節する速度制御手段と、 画像濃度を検知する濃度検知手段とを具備し、 前記濃度検知手段によって検知された濃度が、トナー像
   定着時にトナー粒子から発生する蒸気が増大して該トナ
   ー粒子に後続するトナー粒子を変位させる予定濃度以上
   であった場合に、駆動速度を低速に調節するように前記
   速度制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装
   置。
7. 【請求項７】 記録媒体上に形成されたトナー像を該記
   録媒体上に定着させる定着装置を有する画像形成装置に
   おいて、 前記定着装置のニップ圧を調節する圧力制御手段と、 画像濃度を検知する濃度検知手段とを具備し、 前記濃度検知手段によって検知された濃度が、トナー像
   定着時にトナー粒子から発生する蒸気が増大して該トナ
   ー粒子に後続するトナー粒子を変位させる予定環境条件
   であった場合に、前記ニップ圧を低圧に調節するように
   前記圧力制御手段を構成したことを特徴とする画像形成
   装置。
8. 【請求項８】 前記濃度検知手段が、画像データ中の画
   像率に基づいて画像濃度を検知するように構成されてい
   ることを特徴とする請求項６または７記載の画像形成装
   置。