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発明の名称 画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−25053(P2007−25053A)
公開日 平成19年2月1日(2007.2.1)
出願番号 特願2005−204384(P2005−204384)
出願日 平成17年7月13日(2005.7.13)
代理人 【識別番号】100090538
【弁理士】
【氏名又は名称】西山 恵三
発明者 内山 明彦
要約 課題
環境によらず常に適切な転写が行え且つ静電オフセットの発生しない画像形成装置を提供すること。

解決手段
像担持体上の現像剤像をバイアスが印加された転写部材により転写材上に転写した後、加熱定着部材と加圧部材との間に前記転写材を挟持搬送して現像剤を転写材に定着させる画像形成装置であって、現像剤を転写材上に転写する位置と転写材を定着する位置との間の長さが、画像形成装置が通紙可能である転写材の長さよりも短い画像形成装置であって、前記加熱部材と前記加圧部材のうち少なくとも一方が略導電化されている画像形成装置において、前記加熱部材と前記加圧部材のうち略導電であるものは所定の条件によって画像形成装置の筐体接地筐体接地に対して非接地又は接地が切り替え可能であることを特徴とする。
特許請求の範囲
【請求項1】
像担持体上の現像剤像をバイアスが印加された転写部材により転写材上に転写した後、加熱定着部材と加圧部材との間に前記転写材を挟持搬送して現像剤を転写材に定着させる画像形成装置であって、現像剤を転写材上に転写する位置と転写材を定着する位置との間の長さが、画像形成装置が通紙可能である転写材の長さよりも短い画像形成装置であって、前記加熱部材と前記加圧部材のうち少なくとも一方が略導体化されている画像形成装置において、
前記加熱部材と前記加圧部材のうち略導電であるものは所定の条件によって画像形成装置の筐体接地に対して非接地又は接地が切り替え可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
前記所定の条件は、画像形成装置が置かれた環境であり、絶対水分量が所定の値以上の高湿環境ならば前記加熱部材と前記加圧部材のうち略導電であるものを画像形成装置の筐体接地に対して非接地とし、絶対水分量が所定の値未満の環境ならば接地することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
【請求項3】
前記所定の条件は、転写材の抵抗値であり、転写材の抵抗値が所定の値未満ならば前記加熱部材と前記加圧部材のうち略導電であるものを画像形成装置の筐体接地に対して非接地とし、所定の値以上の抵抗値ならば接地することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
【請求項4】
前記所定の条件は、画像形成装置が置かれた環境および転写材の抵抗値であり、絶対水分量が所定の値以上の高湿環境で且つ転写材の抵抗値が所定の値未満ならば前記加熱部材と前記加圧部材のうち略導電であるものを画像形成装置の筐体接地に対して非接地とし、それ以外の条件ならば接地することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
【請求項5】
前記略導電とは、DC:250V印加時の実抵抗値が104
Ω以下のものを指すことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項6】
前記非接地とは、完全に切断された回路又は抵抗値1000MΩ以上の抵抗を介した回路であることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項7】
前記非接地と接地との切り替えは、有接点型のリレー又は電気部品から成るスイッチング回路によって行われることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
【請求項8】
前記加熱部材及び加圧部材は弾性ローラから構成され、これらの弾性ローラのうち少なくとも一方に発熱体を有する熱ローラ方式の定着手段であることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
【請求項9】
前記加熱部材は耐熱性及び離型性を有し、内部又は外部に発熱手段を備えた無端状フィルムシートであり、加圧部材は弾性ローラから成る定着手段であることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
【請求項10】
前記画像形成装置は複数色のトナーにより複数色のトナー像を形成するカラー画像形成装置であることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
【請求項11】
像担持体上の現像剤像をバイアスが印加されて転写部材により転写材上に転写した後、加熱定着部材と加圧部材との間に前記転写材を挟持搬送して現像剤を転写材に定着させる画像形成装置であって、現像剤を転写材上に転写する位置と転写材を定着する位置との間の長さが、画像形成装置が通紙可能である転写材の長さよりも短い画像形成装置であって、前記加熱部材は絶縁化、前記加圧部材は略導電されている画像形成装置において、
前記加圧部材には非線形半田導体素子を介してバイアス印加手段が接続され、所定の条件によってバイアス印加/非印加が切り替え可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項12】
前記所定の条件は、画像形成装置が置かれた環境であり、絶対水分量が所定の値以上の高湿環境ならば前記バイアスを非印加とし、絶対水分量が所定の値未満の環境ならば前記バイアスを印加することを特徴とする請求項11記載の画像形成装置。
【請求項13】
前記所定の条件は、転写材の抵抗値であり、転写材の抵抗値が所定の値未満ならば前記バイアスを非印加とし、転写材の抵抗値が所定の値以上ならば前記バイアスを印加することを特徴とする請求項11記載の画像形成装置。
【請求項14】
前記所定の条件は、画像形成装置が置かれた環境及び転写材の抵抗値であり、絶対水分量が所定の値以上の高湿環境で且つ転写材の抵抗値が所定の値未満ならば前記バイアスを非印加とし、それ以外の条件ならば前記バイアスを印加することを特徴とする請求項11記載の画像形成装置。
【請求項15】
前記非線形半導体素子はツェナーダイオードであり、そのツェナー電圧は前記画像形成装置が印加可能である転写バイアスよりも大であることを特徴とする請求項11記載の画像形成装置。
【請求項16】
前記加熱部材及び加圧部材は弾性ローラから構成され、これらの弾性ローラのうち少なくとも一方に発熱体を有する熱ローラ方式の定着手段であることを特徴とする請求項11記載の画像形成装置。
【請求項17】
前記加熱部材は耐熱性及び離型性を有し、内部又は外部に発熱手段を備えた無端状フィルムシートであり、加圧部材は弾性ローラから成る定着手段であることを特徴とする請求項11記載の画像形成装置。
【請求項18】
前記画像形成装置は複数色のトナーにより複数色のトナー像を形成するカラー画像形成装置であることを特徴とする請求項11記載の画像形成装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、記録媒体上に画像を形成する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
図8に従来の画像形成装置の一例を示す。同図において、画像形成装置は、アルミシリンダの外周面に有機感光体(OPC)等から成る光導電体を塗布して構成された感光ドラム1を配し、この感光ドラム1は不図示の駆動手段によって図示矢印方向に駆動されローラー帯電器2により所定の負極性の電位に均一に帯電される。
【0003】
装置本体内の上方には、レーザーダイオード31、高速モーター32によって回転駆動される多面鏡33、レンズ34及び折り返しミラー35から構成されるスキャナユニット3が配置されている。
【0004】
レーザードライバ37に画像信号が入力されると、レーザードライバ37はレーザーダイオード31を発光させる。そして、この光は光路36を通り、画像信号に対応した光情報が感光ドラム1に照射され、感光ドラム1上に潜像が形成される。更に、感光ドラム1が矢印方向に進むと、この潜像は現像装置4の現像ローラ40によって反転現像され、負極性のトナーが付着されトナー可視像となる。現像されたトナー可視像は、所定のバイアスが印加された転写ローラ6と感光ドラム1とによって作られる転写ニップNtにおいて転写材P上に転写される。トナー可視像が転写された転写材Pは、定着装置14に搬送され、トナー可視像は、定着装置14によって形成される定着ニップNfにおいて溶融固着され永久像とされる。
【0005】
一方、感光ドラム1上に残留したトナーは、ファーブラシ、ブレード手段等のクリーニング装置8によって清掃される。
【0006】
上述の定着装置としては熱ローラ方式の定着装置が広く用いられている。熱ローラ方式は、所定温度に維持された加熱ローラ141と、弾性体層を介して前記加熱ローラに圧接する加圧ローラ142とによって未定着トナー像を形成した転写材Pを挟持搬送しつつ加熱する方式である。この構成の定着装置においては、定着ローラと加圧ローラとの摩擦帯電、転写材と定着ローラとの摩擦帯電によって、若しくは転写材の転写電荷によって、転写材上のトナーが定着ローラに引き寄せられる電界が生じ、トナーの一部が定着ローラ上に転移することがある。転移したトナーは定着ローラが1周した後転写材上に戻り、画像上ゴーストとなってしまう、いわゆる「静電オフセット」と呼ばれる現象を引き起こす。
【0007】
そこで、定着ローラ若しくは加圧ローラを略導電化し、それらを画像形成装置の筐体接地に対して接地することで帯電を防ぐ方法が考えられる。例えば、特許文献1では、加圧ローラのシリコーンゴムにカーボンブラックを入れて導電性を良くし、そのローラの芯金を接地し、帯電を防止することが提案されている。
【特許文献1】特開昭63−008677号公報(第3項、図3)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、上記従来例では加圧ローラを略導電化したために、以下のような問題が発生した。
【0009】
即ち、高湿環境下で放置された転写材を使うと転写材が吸湿して低抵抗化しているため、転写ニップNtと定着ニップNfとの間が転写材の長さよりも短い場合は転写ローラ6から印加される転写バイアスが転写材Pを伝わって定着ニップNfで加圧ローラ142に逃げてしまい転写不良が発生する。画像形成装置の小型化が求められている現在では、転写ニップNtと定着ニップNfとの距離は可能な限り短くせざるを得ず、加圧ローラを略導電化した場合、転写不良の問題は避けられない。
【0010】
以上のことに鑑み、本発明は、環境によらず常に適切な転写が行え且つ静電オフセットの発生しない画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上述の目的を達成するための請求項1に係る本発明は、像担持体上の現像剤像をバイアスが印加された転写部材により転写材上に転写した後、加熱定着部材と加圧部材との間に前記転写材を挟持搬送して現像剤を転写材に定着させる画像形成装置であって、現像剤を転写材上に転写する位置と転写材を定着する位置との間の長さが、画像形成装置が通紙可能である転写材の長さよりも短い画像形成装置であって、前記加熱部材と前記加圧部材のうち少なくとも一方が略導電化されている画像形成装置において、前記加熱部材と前記加圧部材のうち略導電であるものは所定の条件によって画像形成装置の筐体接地筐体接地に対して非接地又は接地が切り替え可能であることを特徴とする。
【0012】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記所定の条件は、画像形成装置が置かれた環境であり、絶対水分量が所定の値以上の高湿環境ならば前記加熱部材と前記加圧部材のうち略導電であるものを画像形成装置の筐体接地に対して非接地とし、絶対水分量が所定の値未満の環境ならば接地することを特徴とする。
【0013】
請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記所定の条件は、転写材の抵抗値であり、転写材の抵抗値が所定の値未満ならば前記加熱部材と前記加圧部材のうち略導電であるものを画像形成装置の筐体接地に対して非接地とし、所定の値以上の抵抗値ならば接地することを特徴とする。
【0014】
請求項4記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記所定の条件は、画像形成装置が置かれた環境及び転写材の抵抗値であり、絶対水分量が所定の値以上の高湿環境でかつ転写材の抵抗値が所定の値未満ならば前記加熱部材と前記加圧部材のうち略導電であるものを画像形成装置の筐体接地に対して非接地とし、それ以外の条件ならば接地することを特徴とする。
【0015】
請求項5記載の発明は、請求項1〜4の何れかに記載の発明において、前記略導電とは、DC:250V印加時の実抵抗値が104 Ω以下のものを指すことを特徴とする。
【0016】
請求項6記載の発明は、請求項1〜4の何れかに記載の画像形成装置において、前記非接地とは、完全に切断された回路又は抵抗値1000MΩ以上の抵抗を介した回路であることを特徴とする。
【0017】
請求項7記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記非接地と接地との切り替えは、有接点型のリレー又は電気部品からなるスイッチング回路によって行われることを特徴とする。
【0018】
請求項8記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記加熱部材及び加圧部材は弾性ローラから構成され、これらの弾性ローラのうち少なくとも一方に発熱体を有する熱ローラ方式の定着手段であることを特徴とする。
【0019】
請求項9記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記加熱部材は耐熱性及び離型性を有し、内部又は外部に発熱手段を備えた無端状フィルムシートであり、加圧部材は弾性ローラから成る定着手段であることを特徴とする。
【0020】
請求項10記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記画像形成装置は複数色のトナーにより複数色のトナー像を形成するカラー画像形成装置であることを特徴とする。
【0021】
請求項11記載の発明は、像担持体上の現像剤像をバイアスが印加されて転写部材により転写材上に転写した後、加熱定着部材と加圧部材との間に前記転写材を挟持搬送して現像剤を転写材に定着させる画像形成装置であって、現像剤を転写材上に転写する位置と転写材を定着する位置との間の長さが、画像形成装置が通紙可能である転写材の長さよりも短い画像形成装置であって、前記加熱部材は絶縁化、前記加圧部材は略導電化されている画像形成装置において、前記加圧部材には非線形素子を介してバイアス印加手段が接続され、所定の条件によってバイアス印加/非印加が切り替え可能であることを特徴とする。
【0022】
請求項12記載の発明は、請求項11記載の発明において、前記所定の条件は、画像形成装置が置かれた環境であり、絶対水分量が所定の値以上の高湿環境ならば前記バイアスを非印加とし、絶対水分量が所定の値未満の環境ならば前記バイアスを印加することを特徴とする。
【0023】
請求項13記載の発明は、請求項11記載の発明において、前記所定の条件は、転写材の抵抗値であり、転写材の抵抗値が所定の値未満ならば前記バイアスを非印加とし、転写材の抵抗値が所定の値以上ならば前記バイアスを印加することを特徴とする。
【0024】
請求項14記載の発明は、請求項11記載の発明において、前記所定の条件は、画像形成装置が置かれた環境及び転写材の抵抗値であり、絶対水分量が所定の値以上の高湿環境で且つ転写材の抵抗値が所定の値未満ならば前記バイアスを非印加とし、それ以外の条件ならば前記バイアスを印加することを特徴とする。
【0025】
請求項15記載の発明は、請求項11記載の発明において、前記非線形素子はツェナーダイオードであり、そのツェナー電圧は前記画像形成装置が印加可能である転写バイアスよりも大であることを特徴とする。
【0026】
請求項16記載の発明は、請求項11記載の発明において、前記加熱部材及び加圧部材は弾性ローラから構成され、これらの弾性ローラのうち少なくとも一方に発熱体を有する熱ローラ方式の定着手段であることを特徴とする。
【0027】
請求項17記載の発明は、請求項11記載の発明において、前記加熱部材は耐熱性及び離型性を有し、内部又は外部に発熱手段を備えた無端状フィルムシートであり、加圧部材は弾性ローラから成る定着手段であることを特徴とする。
【0028】
請求項18記載の発明は、請求項11記載の発明において、前記画像形成装置は複数色のトナーにより複数色のトナー像を形成するカラー画像形成装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0029】
本発明によれば、定着部材又は加圧部材のうち少なくとも一方を略導電化した画像形成装置において、画像形成装置が置かれた環境が高湿環境ならば略導電化してある部材を画像形成装置の筐体接地に対して非接地にし、低湿環境ならば接地することにより環境によらず常に適切な転写が行え且つ静電オフセットの発生も抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0030】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0031】
<実施の形態1>
以下、本発明の実施の形態1を図1により詳細に説明する。尚、図8と同様な構成作用をするものは同一の番号を付し説明は省略する。
【0032】
図1において、制御装置29は、画像形成装置の動作を制御するもので、CPU24、RAM(読み書き可能なメモリ)25、ROM(読み出し専用のメモリ)26から構成される。ROM26には、画像形成装置を制御するためのプログラムや各種データが書き込まれており、RAM25はCPU24の作業領域として使われる。23は画像形成装置本体の置かれた環境を検知する温湿度センサで、CPU24に接続される。
【0033】
又、本実施の形態に用いる定着装置14は、上下に圧接した定着ローラ141と加圧ローラ142とを備えた構成で、定着ローラ141は、アルミニウム等の芯金141a上に弾性層141bとその上の離型層141cとを設けた2層構造に構成されている。上層の離型層141cはフッ素樹脂、シリコーン樹脂、フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、PFA、PTFE、FEP等の離型性且つ耐熱性の良い材料から成り、芯金141a上の弾性層141b上にコート若しくはチューブを用いて形成している。
【0034】
下層の弾性層141bは、定着ローラ141に加圧ローラ142との間にニップを確保できるようにするために、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等で耐熱性が良く、熱伝導率が良い材質を用いて芯金141a上に形成している。本実施の形態では、定着ローラ141の実抵抗値は1014Ω以上(DC:500V印加時)、絶縁耐圧2KVとしている。ここで、ゴムローラの抵抗値の測定方法を図2を使って説明する。
【0035】
ゴムローラM1は、所定の加圧力fで金属等から成り導電性の芯金M2に圧接される。ゴムローラM1の芯金M3には所定の電圧を印加する電源M4が接続され、芯金M2は、抵抗M5を介して接地される。抵抗M5の両端には電圧計M6が接続され、この電圧を測ることによりゴムローラから芯金を流れる電流値を算出できる。更に、この電流値と電源M4が印加する電圧とからゴムローラの抵抗値を求めることができる。このとき、ゴムローラは停止した状態若しくは所定の回転数で回転させて測定すれば良い。
【0036】
又、芯金141aは中空構造で内部にハロゲンヒータ141dが内蔵され、定着に必要な熱供給がなされるようになっている。
【0037】
加圧ローラ142も定着ローラ141と同様な2層構造に形成され、芯金142a上に同様な材質のシリコーンゴムの弾性層142bを設け、その上に同様な材質のフッ素樹脂の離型層142cを設けてなっている。但し、加圧ローラ142は、導電性を確保するために弾性層142bと離型層142cにはケッチェンブラック等のカーボンブラックを混ぜることで導電化して、実抵抗値は104 Ω(DC:250V印加時)以下の略導電としている。
【0038】
筆者の検討では加圧ローラの実抵抗値が105 Ω以上では定着ローラと加圧ローラとの摩擦帯電で定着ローラが帯電したり、転写材と定着ローラとの摩擦帯電で定着ローラが帯電してしまい静電オフセットが発生した。
【0039】
しかし、加圧ローラの実抵抗値を104 Ω以下にすると摩擦帯電が発生しにくくなるのに加えて、帯電した定着ローラの電荷も加圧ローラを伝わって速やかに減衰したため、本実施の形態では加圧ローラの実抵抗値は104 Ω以下とした。このときの測定条件は、加圧力f:9.8N、印加電圧:250V、抵抗M5:100Ω、加圧ローラ:停止である。以下でローラの抵抗値を述べる時の測定条件は印加電圧以外はこれと同じである。
【0040】
尚、定着に熱容量が更に必要な場合には加圧ローラ142側の芯金142a内にもハロゲンヒータが内蔵され加熱されることもある。
【0041】
定着装置14を構成するフレーム143は、画像形成装置本体の筐体接地に接地される一方、加圧ローラ142の芯金142aの両端部は、不図示の絶縁性のベアリングによって定着装置のフレーム143から非接地にされている。更に、加圧ローラ142の芯金142aの一端には不図示の摺動接点が接続され、この摺動接点は、高圧リレー27を介して画像形成装置本体の筐体接地に接続される。高圧リレー27は、CPU24からの指示によりon/off切り替えが可能で、onで芯金142aは筐体接地に対して接地、offで非接地となる。一方、定着ローラの芯金141aは導電性のベアリングを介して定着装置のフレーム143に接地される。
【0042】
このような構成において、ホストコンピュータ等からの印字データの入力により画像形成動作が開始されるとCPU24はまず温湿度センサ23のデータを取り込む。そして、転写材を放置すると吸湿して抵抗値が低下し、転写電流の逃げる経路になるような環境に画像形成装置が置かれているかを判断する。
【0043】
筆者の検討では、絶対水分量15g/m3 (例えば温度23℃、湿度75%の環境)以上の環境がそのような転写電流の逃げ始める環境であることが分かった。そこで、CPU24は、温湿度センサ23から取り込んだデータから絶対水分量を算出し、それが15g/m3 未満であった場合は高圧リレーをonにし、加圧ローラ142の芯金142aを筐体接地に接地した後、画像形成を行う。これにより、定着ローラ141が帯電しても加圧ローラ142側が接地されているため定着ローラ141の電位は速やかに減衰し、静電オフセットの発生を防ぐことができる。
【0044】
一方、絶対水分量が15g/m3 以上である場合は高圧リレー27をoffにし、加圧ローラ142の芯金142aを非接地にした後、画像形成を行う。こうすることにより転写材を伝わって転写電流が加圧ローラ142から筐体接地に逃げることがなくなるため適切な転写が行われる。高湿環境下では転写材が転写で受ける電荷によるチャージアップが少ないので、定着時に加圧ローラが非接地になっていても定着ローラや加圧ローラは帯電しにくい。
【0045】
又、たとえ帯電したとしても絶対水分量が多いため気中放電により帯電電位は速やかに減衰して静電オフセットが発生することはない。更に、転写材が定着ニップNfにある時のみ高圧リレー27をoffにし、それ以外では高圧リレー27をoして加圧ローラ142を筐体接地に接地するようにすれば確実に帯電した電荷を筐体接地に逃がすことができより好ましい。
【0046】
<実施の形態2>
以下、本発明の実施の形態2を図3により詳細に説明する。尚、図1と同様な構成作用をするものは同一の番号を付し説明は省略する。
【0047】
図3はインライン方式のカラーの画像形成装置で、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジ7a,7b,7c,7dを備えている。これら4個のプロセスカートリッジ7a,7b,7c,7dは、同一構造であるが、異なる色、即ち、イエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),ブラック(Bk)のトナーによる画像を形成する点で相違している。
【0048】
プロセスカートリッジ7a,7b,7c,7dは、ドラムユニット5a,5b,5c,5dと、現像ユニット4a,4b,4c,4dとによって構成されている。このうち前者のドラムユニット5a,5b,5c,5dは、それぞれ像担持体である感光ドラム1a,1b,1c,1dと、帯電ローラ2a,2b,2c,2dと、クリーニングブレード8a,8b,8c,8dと、廃トナー容器とを有している。
【0049】
又、後者の現像ユニット4a,4b,4c,4dは、現像ローラ40a,40b,40c,40dと、現像剤塗布ローラ41a,41b,41c,41dと、現像剤塗布ブレード42a,42b,42c,42dとを有している。
【0050】
プロセスカートリッジ7a,7b,7c,7dのほぼ水平方向にはスキャナユニット3a,3b,3c,3dが配置され、画像信号に基づく露光を感光ドラム1a,1b,1c,1dに対して行う。
【0051】
感光ドラム1a,1b,1c,1dは、帯電ローラ2a,2b,2c,2dによって所定の負極性の電位に帯電された後、スキャナユニット3a,3b,3c,3dによってそれぞれ静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像ユニット4a,4b,4c,4dによって反転現像されて負極性のトナーが付着され、それぞれY,M,C,Bkのトナー像が形成される。感光ドラム1a,1b,1c,1d上に形成されたトナー像は、給搬送装置13によって供給される転写材Pに順次転写される。給搬送装置13は、転写材Pを収納する給紙カセット11内から転写材Pを給紙する給紙ローラ9と、給紙された転写材Pを搬送する搬送ローラ10とを有している。そして、給搬送装置13から搬送された転写材Pは吸着電源51から所定の電圧を印加された吸着ローラ16に入り静電転写ベルト12表面に吸着される。この時の吸着電流は電流測定装置52によって測定されてCPU24に取り込まれる。そして、CPU24は、この吸着電流値から転写材Pの抵抗値を算出する。
【0052】
静電転写ベルト12は、ローラ17,18,19,20に掛け渡されており、転写材Pを表面に担持して矢印R12方向に回転する。又、静電転写ベルト12の内側には、感光ドラム1a,1b,1c,1dにほぼ対向した位置に転写ローラ6a,6b,6c,6dが並設される。上述の感光ドラム1a,1b,1c,1d上に形成されたY,M,C,Bkの各色のトナー像は、静電転写ベルト12上の転写材P上に転写ローラ6a,6b,6c,6dへの正極性の転写バイアスの印加によって順次転写されて重ね合わされる。この時の転写バイアス値は吸着電流から求めた転写材Pの抵抗値を基に決定される。
【0053】
トナー像転写後の転写材Pは、静電転写ベルト12から分離されて定着装置14に搬送され、定着ローラ141と加圧ローラ142とによって加熱及び加圧されて表面にトナー像が定着される。定着された転写材Pは、排紙ローラ対15によって排紙トレー21に排出される。本実施の形態においても加圧ローラ142を略導電化し、芯金は高圧リレー27を介して筐体接地に対して接地されている。
【0054】
一方、トナー像転写後に感光ドラム1a,1b,1c,1d表面に残ったトナーは、クリーニング装置8a,8b,8c,8dによって除去され、又、転写材Pの分離後に転写ベルト12上に残ったトナーは、転写ベルトクリーニング装置22によって除去される。
【0055】
このような構成において、本実施の形態においては、高圧リレー27のon/offの判断を画像形成装置が置かれた環境の絶対水分量と吸着電流値から求めた転写材の抵抗値とから判断することを特徴とする。図4のフローチャートを用いて説明すると、絶対水分量が所定の値(例えば15g/m3 )以上(S41)で、且つ、転写材の抵抗値が所定の値R未満(S42)の場合に高圧リレー27をoffし(S43)、それ以外の場合はonする(S44)。高湿環境下においても転写材が包装紙から開封した直後の開直状態であれば転写電流が転写材を伝わって逃げるようなことはないため、本実施の形態のように画像形成装置の置かれた環境と転写材の抵抗値とから高圧リレーを制御すれば不必要に定着ローラを帯電してしまう可能性を減らすことができて好ましい。
【0056】
カラー画像形成装置の場合、転写バイアスが加圧ローラに逃げると転写材が定着ニップに到達した時点で転写を行っている全てのステーションの画像が転写不良になってしまい非常に醜い画像になってしまう。そのため、カラー画像形成装置に本発明を適用するのは非常に有効である。
【0057】
尚、転写材の抵抗値は転写中の転写電流から求めることも可能である。又、本実施の形態では、画像形成装置が置かれた環境の絶対水分量と転写材の抵抗値とから高圧リレーの制御を行っていたが、絶対水分量のみ、又は転写材の抵抗値のみを用いて制御することも可能である。
【0058】
<実施の形態3>
以下、本発明の実施の形態3を図5により詳細に説明する。尚、図1と同様な構成作用をするものは同一の番号を付し説明は省略する。
【0059】
静電オフセットを防ぐ別の方法としては、加圧ローラにトナーの極性とは逆極性の定着バイアスを印加することでトナーを転写材に引き付ける電位を発生させ、トナーの定着ローラへの転移を防ぐ方法がある。
【0060】
この方式を採る本実施の形態としては、定着装置の構成は実施の形態1と同様とし、特に定着ローラの実抵抗値としてはリーク防止のため109 〜1012Ω(DC:500V印加時)程度、加圧ローラの実抵抗値としては103 Ω(DC:250V印加時)以下にするのが好ましい。更に、加圧ローラの芯金142aの一端は不図示の摺動接点を介して定着バイアス電源53に接続される。
【0061】
そして、図6は定着バイアスを供給する定着バイアス電源の構成を示したものである。ここで、PWM回路P12はCPU24からのon信号を受け取ると、トランジスタQ12をスイッチングさせてフライバックトランスT11を駆動する。このフライバックトランスT11は、コンデンサC12及びダイオードD12と共に電圧共振型のスイッチングフライバックを構成している。フライバックトランスTの出力は、ダイオード11及びコンデンサC11により整流平滑され、トナーの極性とは逆の正極性の定着バイアスとなる。この定着バイアスは、抵抗R11及びR12により分圧され、ここで検出された電圧がPWM回路P12にフィードバックされる。
【0062】
ここで、トランジスタQ12をスイッチングしてフライバックトランスT11をPWM制御することにより、フライバックトランスT11の出力電圧を制御することが可能となる。抵抗R13は、万が一ユーザーがバイアス印加中の加圧ローラ142に触れた場合でも安全な電流値に規定するための保護用の抵抗である。
【0063】
更に、本実施の形態では、高圧ツェナーダイオードD13を加圧ローラ142と保護抵抗R13との間に接続したことを特徴とする。高圧ツェナーダイオードD13のツェナー電圧は転写バイアスとして印加可能な最大の電圧のうち最も高い電圧よりも更に高い値に設定される。尚、単一の高圧ツェナーダイオードで必要なツェナー電圧が得られない場合は複数の高圧ツェナーダイオードを直列に繋ぐことで代用可能である。
【0064】
このような構成において、ホストコンピュータ等からの印字データの入力により画像形成動作が開始されると、CPU24は、先ず温湿度センサ23のデータを取り込む。そして、絶対水分量が例えば15g/m3 未満であった場合は画像形成された転写材Pが定着ニップに到達するタイミングに合わせて定着バイアス電源53に定着バイアスを印加させる。これにより加圧ローラ142には正極性の電位が発生するのでトナーを転写材P側に引き付ける力が働き、転写材P上のトナーが定着ローラに転移するのを防ぐことができる。
【0065】
一方、絶対水分量が15g/m3 以上である場合は転写材Pを伝わって定着バイアスと転写バイアスとが干渉する可能性があるので定着バイアス電源はoffにする必要がある。しかし、従来の定着バイアス電源では定着バイアスをoffにすると転写バイアスが定着バイアス電源のアースに逃げてしまい画像不良を発生させてしまう。
【0066】
そこで、本実施の形態のように転写バイアスとして印加可能な最大の電圧よりも更に高いツェナー電圧のツェナーダイオードを接続すれば転写バイアスが定着バイアス電源に逃げることがなく適切な転写が行われる。又、定着ローラが帯電した場合でもツェナー電圧を超えれば加圧ローラを伝わって定着バイアス電源のアースに逃げるので定着ローラが周囲のフレーム等にリークするまで帯電し続けるようなことはない。
【0067】
本実施の形態は、勿論、実施の形態1のようなモノクロの画像形成装置にも適用できるし、吸着電流から算出した転写材の抵抗値を使ってより細かく定着バイアス印加の制御を行っても良い。
【0068】
<実施の形態4>
以下、本発明の実施の形態4を説明する。
【0069】
上記各実施の形態では熱ローラ方式の定着装置を用いた画像形成装置について説明したが、近年では熱ローラの代わりにフィルム加熱方式を用いた定着装置が使用されるようになってきている。このようなフィルム加熱方式の定着装置を備えた画像形成装置に対しても本発明は適用できる。
【0070】
本実施の形態に係るフィルム加熱方式の定着装置28について図7により詳細に説明する。
【0071】
定着装置28は、図1、図3及び図5の定着装置14とそのまま置き換えが可能である。図7は本実施の形態に係る電磁誘導加熱方式の定着装置28の概略構成を示す縦断面図である。
【0072】
磁場発生手段は磁性コア287a,287b,287c及び励磁コイル286から成る。
【0073】
磁性コア287a,287b,287cは、高透磁率の部材であり、フェライトやパーマロイ等といったトランスのコアに用いられる材料が良く、より好ましくは100kHz以上でも損失の少ないフェライトを用いるのが良い。
【0074】
励磁コイル286には不図示の励磁回路が接続されている。この励磁回路は、20kHzから500kHzの高周波をスイッチング電源で発生できるようになっている。
【0075】
励磁コイル286は、励磁回路から供給される交番電流(高周波電流)によって交番磁束を発生する。
【0076】
284a,284bは横断面略半円弧状樋型のフィルムガイド部材であり、開口側を互いに向かい合わせて略円柱体を構成し、外側に円筒状の電磁誘導性発熱フィルムである定着フィルム280をルーズに外嵌させてある。この定着フィルム280は、電磁誘導発熱性の定着フィルム280の基層となる金属フィルム等でできた発熱層と、その外面に積層した弾性層と、弾性層と離型層との間の接着のための中間層と、その外面に積層した離型層の複合構造のものである。離型層は絶縁性を持たせている。この定着フィルム280の発熱層に交番磁束が作用することで発熱層に渦電流が発生して発熱層が発熱する。
【0077】
前記フィルムガイド部材284aは、磁場発生手段としての磁性コア287a,287b,287cと励磁コイル286を内側に保持している。
【0078】
又、フィルムガイド部材284aには、摺動部材288がニップ部Nfの加圧ローラ283との対向面側で、定着フィルム280の内側に配設してある。
【0079】
282はフィルムガイド部材284bの内面平面部に当接させて配設した横長の加圧用剛性ステイである。
【0080】
285は磁性コア287a,287b,287c及び励磁コイル286と加圧用剛性ステイ282の間を絶縁するための絶縁部材である。
【0081】
283は加圧ローラで実施の形態1での加圧ローラ142と同様な構成で、芯金283a上に弾性層283b、更にその上に離型層283cが設けられ略導電化されている。更に、芯金283aは絶縁性のベアリングで定着フレーム(不図示)から非接地にされた上で、不図示の摺動接点が接続され高圧リレー27を介して筐体接地に接地されている。加圧ローラ283は、駆動手段Mにより矢示の反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ283の回転駆動による前記加圧ローラ283と定着フィルム280の外面との摩擦力で定着フィルム280に回転力が作用し、前記定着フィルム280がその内面が定着ニップNfにおいて摺動部材288の下面に密着して摺動しながら矢示の時計方向に加圧ローラ283の回転周速度にほぼ対応した周速度をもってフィルムガイド部材284a,284bの外回りを回転状態になる。
【0082】
この場合、定着ニップ部Nfにおける摺動部材288の下面と定着フィルム280の内面との相互摺動摩擦力を低減化させるために定着ニップ部Nの摺動部材288の下面と定着フィルム280の内面との間に耐熱性グリス等の潤滑剤を介在させるができる。
【0083】
281は定着フィルム280の温度を検知するサーミスタ等の温度センサであり、本例においては温度センサ281で測定した定着フィルム280の温度情報を基に定着フィルム280の温度を制御するようにしている。
【0084】
そして、定着フィルム280が回転し、励磁回路(不図示)から励磁コイル286への給電により上記 のように定着フィルム280の電磁誘導発熱がなされて定着ニップ部Nfが所定の温度に立ち上がって温調された状態において、画像形成手段部から搬送された未定着トナー画像tが形成された被記録材Pが定着ニップ部Nfの定着フィルム280と加圧ローラ283との間に画像面が上向き、即ち定着フィルム面に対向して導入され、定着ニップ部Nfにおいて画像面が定着フィルム280の外面に密着して定着フィルム280と一緒に定着ニップ部Nfを挟持搬送されていく。
【0085】
この定着ニップ部Nfを定着フィルム280と一緒に被記録材Pが挟持搬送されていく過程において定着フィルム280の電磁誘導発熱で加熱されて被記録材P上の未定着トナー画像tが加熱定着される。被記録材Pは、定着ニップ部Nfを通過すると定着フィルム280の外面から分離して排出搬送されていく。被記録材上の加熱定着トナー画像は、定着ニップ部通過後、冷却して永久固着像となる。
【0086】
このようなフィルム加熱方式の定着装置では、従来の熱ローラ方式の定着装置に比べ、加熱部材であるフィルムの熱容量が非常に小さいため、発熱手段からの熱エネルギーを定着プロセスに効率良く使用することができ加熱に要する電力の殆どを定着に用いることができる。尚、加熱方式は電磁誘導加熱以外にも線状発熱ヒータを用いたものを用いることもできる。
【0087】
尚、本発明に係る画像形成装置は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲で種々に変更可能である。即ち、上記高圧リレーを用いた各実施の形態では加圧ローラを略導電化し、定着部材である定着ローラ及び定着フィルムは絶縁としていたが、定着部材側を略導電化して高圧リレーを介して筐体接地に対して接地することも可能である。更に、加圧ローラと定着部材の両方を略導電化しても良い。その場合、加圧ローラと定着部材を共通の高圧リレーを介して筐体接地に対して接地しても良いし、別々の高圧リレーを用意しても良い。
【0088】
又、高圧リレーは有接点型の機械式リレー又は高圧トランジスタを用いたスイッチング回路のどちらを用いることも可能である。尚、本実施の形態で説明した非接地状態とは必ずしも完全に回路を切断して非接地にする必要はない。例えば、本実施の形態で説明した画像形成装置では、高湿環境下にある時は転写バイアス1KVに対して転写電流が10μA程度流れるため転写系のインピーダンスは100MΩ程度になっている。
【0089】
一方、高湿環境下で放置された転写材を使うと、転写材は非常に低抵抗になっているため転写電流が転写材を伝わって略導電化されている定着部材や加圧部材に流れ込もうとする。
【0090】
そこで、略導電化されている定着部材や加圧部材に1000MΩ以上の抵抗値を持たせて接地すれば、転写系のインピーダンスの10倍になるため転写電流が転写材を伝わって逃げることがなくなり転写不良は発生しない。従って、回路を切断して非接地にする代わりに1000MΩ以上の抵抗を持たせても同等の機能を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0091】
【図1】本発明の実施の形態1の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図2】ゴムローラの測定方法の概略構成を示す図である。
【図3】本発明の実施の形態2の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図4】本発明の実施の形態2の高圧リレーの制御方法を示すフローチャートである。
【図5】本発明の実施の形態3の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図6】定着バイアス電源の概略構成を示す回路図である。
【図7】電磁誘導加熱方式の定着装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図8】従来の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【0092】
1,1a〜1d 感光ドラム
2,2a〜2d 帯電ローラ
3,3a〜3d 露光装置
6,6a〜6d 転写ローラ
7a〜7d プロセスカートリッジ
8,8a〜8d クリーニング装置
12 静電転写ベルト
16 吸着ローラ
14,28 定着装置
22 転写ベルトクリーニング装置
23 温湿度センサ
27 高圧リレー




 

 


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