JP2005189432A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分離手段の通紙幅方向の放電を均一化して像担持体の絶縁破壊を防止し、記録媒体を像担持体から良好に分離できるようにすると共に、作業者がメンテナンス時等に分離手段で怪我をしないようにした画像形成装置を提供する。
【解決手段】放電分離部ホルダ２３が、分離針１７よりもシート搬送方向上流側に離間して位置する上流側壁部２７と、分離針１７よりもシート搬送方向下流側に離間して位置する下流側壁部２８と、を有している。分離針１７と上流側壁部２７との最短距離をａ（ｍｍ）とし、分離針１７と下流側壁部２８との最短距離をｂ（ｍｍ）とすると、ａ≧１．５，ｂ≧１．５で、且つ４≧ａ＋ｂ≧３となるように、ａ及びｂの寸法が決定されている。また、分離針１７の先端は、上流側壁部２７の先端と下流側壁部２８の先端とを結ぶ線との最短距離をｃ（ｍｍ）とすると、０≦ｃ≦２となるように構成されている。
【選択図】図２

Description

この発明は、複写機，プリンター，ファクシミリ等の画像形成装置に関するものであり、詳しくは、トナー像転写後のシート状の記録媒体を像担持体から除電分離し易くした画像形成装置に関するものである。

一般に、電子写真方式の複写機，プリンター，ファクシミリ等の画像形成装置は、感光体ドラムや中間転写体等である像担持体の表面に形成された静電潜像を現像手段によってトナー像として可視化し、その像担持体の表面に形成したトナー像をシート状の記録媒体（コピー用紙やプラスチックフィルム等）に転写した後、その記録媒体を分離手段によって像担持体の表面から分離し、その像担持体から分離した記録媒体を定着手段に送り込み、この定着手段によってトナー像を記録媒体に定着した後、その定着後の記録媒体を排出トレイや両面印刷用の中間トレイ等に搬送するようになっている。

このような画像形成装置の分離手段としては、例えば、図６に示すような除電分離方式のもの（例えば、特許文献１参照）、図７に示すような除電分離方式のもの（例えば、特許文献２参照）、図８に示す除電分離方式のもの（例えば、特許文献３参照）が知られている。このうち、図６及び図７に示す分離手段１００，１０１は、分離針１０２，１０３を記録媒体搬送方向上流側に位置する上流側壁部１０４，１０５と記録媒体搬送方向下流側に位置する下流側壁部１０６，１０７とにより保持するようになっており、分離針１０２，１０３を記録媒体搬送方向に対して直交する方向（以下、通紙幅方向と略称する）に複数配置するようになっている。また、図８に示す分離手段１０８は、図６及び図７において示した上流側壁部１０４，１０５及び下流側壁部１０６，１０７を削り落としたような態様になっており、分離針１１０が大きく露出した状態で保持されるようになっている。

このような画像形成装置の分離手段１００，１０１，１０８のうち、特許文献１及び３に開示された分離手段１００，１０８は、トナー像が記録媒体１１１，１１２に転写された後、所定のタイミングで分離針１０２，１１０に分離電圧が印加されると、分離針１０２，１１０と像担持体１１３，１１４との間でコロナ放電を生じさせて、転写ローラ１１７，１１８による転写作業で記録媒体１１１，１１２に帯電した静電気を除電し、記録媒体１１１，１１２をそれ自体の腰の強さや自重等により像担持体１１３，１１４から分離させるようになっている。

また、特許文献２に開示された分離手段１０１は、記録媒体１１５の裏面側からアースされた分離針１０３側に過剰な電荷を放電させ、転写ローラ１２０による転写作業で記録媒体１１５に帯電した静電気を除電するようになっている。

このような、従来から知られている特許文献２に開示されたような分離手段１０１を使用した場合であっても、記録媒体１１５自体の腰が強い場合には、記録媒体１１５と像担持体１１６との除電分離を良好に行うことが可能であった。

しかし、近年、資源を有効利用し、環境保護を図るという観点から、記録媒体の両面に印刷することが多くなっている。このような記録媒体の両面に印刷を施す場合において、従来の特許文献２に開示されたような分離手段１０１では良好に記録媒体１１５を像担持体１１６から分離できない虞がある。ここで、記録媒体１１５の両面に印刷する態様としては、記録媒体１１５の一方の面に印刷した後、両面印刷ユニット等を使用し、片面印刷済みの記録媒体１１５を表裏反転し、記録媒体１１５の印刷していない他方の面にも連続して印刷を施すような両面印刷はもちろんのこと、片面印刷した後のコピー紙等を記録媒体１１５として再利用し、その再利用する記録媒体１１５の未印刷面に印刷を施すような態様もある。

すなわち、このような両面印刷を施す場合には、コピー用紙等の記録媒体１１５のカール（湾曲変形）が片面印刷のみの記録媒体１１５のカールに比較して大きくなりやすく、その記録媒体１１５のカールが感光体ドラム等の像担持体１１６側に巻き付きやすいものである場合（像担持体１１６側に向かってカールしている場合）に、そのカールが大きくなった分だけ像担持体１１６から分離しにくくなり、記録媒体１１５が像担持体１１６側に巻き上げられ、ジャム（紙詰まり）等の不具合を生じる虞がある。

このような不具合を解消するためには、例えば、特許文献１の分離手段１００において、分離針１０２に転写電流と逆極性の電圧を印加し、分離針１０２と像担持体１１３との間でコロナ放電させることによって記録媒体１１１を除電し、像担持体１１３からの記録媒体１１１の分離効率を上げるようにすることが有効である。

特開平９−２１８６２３号公報 特開平８−１３７３５８号公報 特開平８−１１４９８９号公報

しかしながら、特許文献１の分離手段１００において、上流側壁部１０４及び下流側壁部１０６が絶縁性樹脂で形成されていると、分離針１０２と像担持体１１３との間に生じるコロナ放電によって絶縁性樹脂製の上流側壁部１０４及び下流側壁部１０６が帯電し、複数の分離針１０２の回りの電界（通紙幅方向における電界）が通紙幅方向の位置により不均一になることがある。この際、各分離針１０２への印加電圧を高くして、記録媒体１１１の所望の分離性能を得ようとすると、分離針１０２と像担持体１１３との間で異常放電が発生し、感光体ドラム等の像担持体１１３の絶縁破壊を生じる虞がある。

一方、特許文献３の分離手段１０８のように、特許文献１の分離手段１００における上流側壁部１０４及び下流側壁部１０６を大きく削り落としたような構造、すなわち、図８のように、分離針１１０を大きく露出させ、複数の分離針１１０の通紙幅方向における放電を均一化しようとすると、メンテナンス時等に作業者の指が分離針１１０の先端に触れて怪我をする虞がある。

そこで、本発明は、分離手段の通紙幅方向の放電を均一化して像担持体の絶縁破壊を防止し、記録媒体を像担持体から良好に分離できるようにすると共に、作業者がメンテナンス時等に分離手段で怪我をしないようにした画像形成装置を提供する。

請求項１の発明に係る画像形成装置は、（Ａ）〜（Ｃ）の構成を備えている。すなわち、本発明の画像形成装置は、（Ａ）．トナー像を担持して回転する像担持体と、（Ｂ）．この像担持体との間を通過するシート状の記録媒体に転写電流を印加し、トナー像を前記記録媒体に転写する転写手段と、（Ｃ）．この転写手段よりも記録媒体搬送方向下流側に位置し、記録媒体搬送方向に対して直交する方向に沿って複数配置された分離針に分離電圧が印加されると、前記像担持体と前記分離針との間で放電させ、前記転写手段によって帯電させられた前記記録媒体を除電して前記像担持体から分離する分離手段と、を備えている。このうち、前記分離手段が前記分離針を内部に収容する放電分離部ホルダを有している。そして、放電分離部ホルダが、前記分離針よりも記録媒体搬送方向上流側に離間して位置する上流側壁部と、前記分離針よりも記録媒体搬送方向下流側に離間して位置する下流側壁部と、を有している。また、前記分離針と前記上流側壁部との最短距離をａ（ｍｍ）とし、前記分離針と前記下流側壁部との最短距離をｂ（ｍｍ）とすると、ａ≧１．５，ｂ≧１．５で、且つ４≧ａ＋ｂ≧３となるように、前記ａ及び前記ｂの寸法が決定されている。また、前記分離針の先端は、前記上流側壁部の先端と前記下流側壁部の先端とを結ぶ線との最短距離をｃ（ｍｍ）とすると、０≦ｃ≦２となるように構成されている。

請求項２の発明の画像形成装置は、上記請求項１の発明における分離針に特徴を有するものである。すなわち、前記分離針は、記録媒体搬送方向に直交する断面の形状が略三角形状となるように、板状分離電極部の前記像担持体側の端縁に突出形成されてなることを特徴としている。

請求項３の発明は、上記請求項１又は２の発明に係る画像形成装置において、前記像担持体がアモルファスシリコンで形成されたことを特徴としている。

本発明によれば、分離手段の通紙幅方向の放電を均一化することができ、像担持体の絶縁破壊を効果的に防止することができる。しかも、本発明によれば、記録媒体を像担持体から良好に放電分離することができ、定着前の画像を乱すようなことがなく、高品質の画像形成が可能になる。さらに、本発明によれば、作業者がメンテナンス時等に分離手段の分離針で怪我をするのを効果的に防止できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。

図１は、本実施の形態に係る画像形成装置１の概略構成を示すものであり、この図１において感光体ドラム（像担持体）２は、図の矢印Ａの方向に回転し、帯電手段３によって表面が一様に帯電され、制御手段４からの制御信号に基づき作動する露光手段５によってレーザー光が照射され、その表面に静電潜像が形成された後、その表面に現像手段６によって現像剤としてのトナーが供給され、静電潜像がトナー像として可視化される。

そして、給紙トレイ７，８から給紙ローラ１０，１１によって送り出されたシート状の記録媒体（コピー用紙、プラスチックフィルム等であり、以下単にシートという）１２が、レジストローラ１３によって感光体ドラム２と転写ローラ（転写手段）１４との間の転写位置Ｐに送り込まれる。転写ローラ１４は、トナーと逆極性の転写バイアスをシート１２に印加することにより、感光体ドラム２の表面に付着したトナー像を転写位置（本実施の形態においては感光体ドラム２と転写ローラ１４のニップ部）Ｐでシート１２に転写する。なお、感光体ドラム２は、シート１２に転写されずに表面に残留したトナーがクリーニング手段１５によって取り除かれるようになっている。また、感光体ドラム２としては、アモルファスシリコン系のものが使用されている。

転写位置Ｐよりもシート搬送方向下流側の所定位置には、分離手段１６が配置されている。この分離手段１６は、後に詳述するように、分離針（分離電極部）１７に分離電圧が印加されることにより、感光体ドラム２との間にコロナ放電を生じさせ、シート１２を感光体ドラム２から除電分離する。また、感光体ドラム２の周囲で、且つ、分離手段１６とクリーニング手段１５との間には、分離手段１６で分離できなかったシート１２を感光体ドラム２の表面から剥がして分離する分離爪１８が配置されている。

分離手段１６によって感光体ドラム２から除電分離されたシート１２は、定着手段２０に送り込まれ、定着手段２０によって加熱・加圧されて、トナーが定着される。そして、定着手段２０から送り出されたシートは、排紙ローラ２１によって排紙トレイ２２に排出され、排紙トレイ２２上に積載される。

図２は、分離手段１６の詳細を示すものである。この図２において、分離手段１６は、放電分離部ホルダ２３内に分離針１７が保持されている。この放電分離部ホルダ２３は、転写ローラ１４を回転可能に支持する転写ハウジング２４と、板状のスペーサ２５と、搬送ガイド２６とを備えている。そして、この放電分離部ホルダ２３は、転写ハウジング２４の上流側壁部２７にスペーサ２５を貼り付け、このスペーサと搬送ガイド２６の下流側壁部２８との間に略板状の分離電極部３０を挟んで保持するようになっている。

分離電極部３０は、導電性材料（例えば、ＳＵＳ３０４等）で形成されており、少なくとも、印刷に使用されるシート１２のうちの最大寸法のシートの通紙幅方向寸法（シート１２の搬送方向と直交する方向の寸法）と同様の長さ寸法に形成されている。そして、この分離電極部３０の感光体ドラム２側の端縁には、通紙幅方向に複数の分離針１７が突出形成されている（図３参照）。この分離針１７は、通紙方向に沿って見た形状が略三角形状であり（図３参照）、感光体ドラム２側に向かうにしたがって収斂し、その先端と感光体ドラム２との間で放電が生じるようになっている。また、この分離針１７の先端は、感光体ドラム２の直径を１とした場合に、感光体ドラム２の回転中心から垂直方向上側（略シート搬送方向下流側）にｖ＝０．０５〜０．０６（好ましくは、ｖ＝０．０５７）だけ離れた位置に配置され、且つ、感光体ドラム２の表面から水平方向にｈ＝０．１８〜０．２７（好ましくは、ｈ＝０．２１）だけ離れた位置に配置されている。

搬送ガイド２６は、シート１２の通紙幅方向の寸法（はがき大、Ｂ５、Ａ４、Ｂ４、Ａ３等の通紙幅方向寸法）に応じ、シート搬送方向に延びるリブ３１が複数形成されている（図３参照）。この搬送ガイド２６のリブ３１は、シート１２が分離針１７に接触することがないように、搬送される（印刷に使用される）各種のサイズのシート１２を支持できるようになっている。この搬送ガイド２６のリブ３１は、図３に示すように、分離針１７，１７間の切り欠き３２に係合されるようになっており、通紙幅方向寸法がＷ１の間隔で複数（４個）連なっている分離針１７の第１群ＷＡの両端（分離針１７の先端）からＷ２ａの寸法に配置され、通紙幅方向寸法Ｗ１の間隔で複数（３個）連なっている分離針１７の第２群ＷＢの両端（分離針１７の先端）からＷ２ｂの寸法に配置されている。ここで、Ｗ２ａ，Ｗ２ｂは、１〜４ｍｍに設定されている。

次に、本実施の形態において、どのようにして、分離手段１６の分離針１７の通紙幅方向における放電を均一化して感光体ドラム２の絶縁破壊を防止し、シート１２を感光体ドラム２から良好に分離できるようにして、しかも作業者がジャム処理時等に分離手段１６の分離針１７で怪我をしないようにしたかについて、その条件を具体的に説明する。

先ず、図４は、上流側壁部２７及び下流側壁部２８と分離針１７との関係を示す図である。すなわち、この図４において、分離針１７は、上流側壁部２７及び下流側壁部２８との位置関係のうち、上流側壁部２７との最短距離をａ（ｍｍ）とし、下流側壁部２８との最短距離をｂ（ｍｍ）とし、上流側壁部２７の先端と下流側壁部２８の先端とを結ぶ線Ｌ１とその先端（分離針１７の先端）との最短距離をｃ（ｍｍ）として表している。

次いで、上述のａ，ｂ，ｃの各寸法を変えて、ジャム処理時における安全性、感光体からのシートの分離性、絶縁破壊に伴う黒点発生の状況について測定した結果を図５の表に示している。なお、図３のＷ１の寸法を４ｍｍとした。

ここで、図５の表に示す安全性は、ジャム処理時に上流側壁部と下流側壁部の間に作業者の指が入るか否かで評価しており、上流側壁部２７と下流側壁部２８との間に指が入らない場合は○の評価をし、上流側壁部２７と下流側壁部２８との間に指が入る場合は作業者が怪我をする可能性があるので×の評価をしている。

また、図５の表に示す分離性は、転写済みのシート１２が分離爪１８に衝突して、シート１２に転写されたトナー像に分離爪１８の爪跡がついた場合には、転写されたトナー像に乱れを生じるので×の評価し、シート１２に転写されたトナー像に分離爪１８の爪跡がつかない場合には○の評価をしている。

また、図５の表に示す絶縁破壊は、放電している電極が８０％以上である場合には、評価を◎とし、放電している電極が６０％以上８０％未満である場合には、評価を○としている。この評価◎，○は、共に絶縁破壊に伴う黒点が画像に発生することがない。また、放電している電極が３０％以下の場合には、絶縁破壊に伴う黒点が画像に目立って生じることがあるため、評価を×としている。また、放電している電極が３０％を越え６０％未満の場合には、絶縁破壊に伴う黒点が画像に生じるおそれがあるため、評価が△となる。このように、この図５の表に示す絶縁破壊は、放電効率をも意味している。なお、本実施の形態において使用されるアモルファスシリコン系の感光体ドラム２は、その表面に電荷保持の役割を兼ねた保護層がある。この感光体ドラム２の保護層は、その厚さが約１μｍであって、その耐電圧が数百Ｖである。それゆえ、膜厚の大きな有機感光体ドラムと比較して、絶縁破壊が生じ易く、高精度の設計が要求される。そして、このような感光体ドラム２において、その保護層が破壊されると、その表面に帯電電荷を保持できなくなるので、その帯電電荷を保持できなくなった部分にトナーが付着し、画像上に不要な黒点が生じるということが一般に知られている。

この図５の表に示すように、本実施の形態の画像形成装置１は、ａ≧１．５及びｂ≧１．５で、且つ、４≧ａ＋ｂ≧３の条件を満たし、更に、２≧ｃ≧０の条件を満たす構成を採用すれば、安全性，分離性及び絶縁破壊に関し、所望の効果を得ることができるということを確認できた。なお、比較例は、安全性、分離性、絶縁破壊（放電効率）のいずれか一つが×となり、不適当と判断した。

また、本実施の形態は、板状の分離電極部３０に略三角形状の分離針１７を一体形成する構成であるため、分離針１７を一本づつ各別々に形成する場合に比較し、部品点数を削減でき、組立工数を削減することができる。

本発明の一実施例を図２に基づき説明する。本実施例において、アモルファスシリコン系感光体ドラム２の直径Ｄを４０ｍｍとし、転写ローラ１４の直径ｄを２１．５ｍｍとしている。そして、転写ローラ１４を感光体ドラム２側に０．２ｍｍ程度くい込ませて、転写ローラ１４と感光体ドラム２との間にニップ部Ｐが生じるようになっており、このニップ部Ｐが転写位置となる。転写ローラ１４は、電気抵抗が７．０（ｌｏｇΩ）でゴム硬度（アスカＣ）が３５°の材料（例えば、導電性カーボンブラック等を配合したＥＰＤＭ）で形成されている。

また、図２の水平線Ｌ２に対し、感光体ドラム２の回転中心と転写ローラ１４の回転中心を結ぶ線Ｌ３がなす角度αは３０度、シート１２がニップ部Ｐに進入する角度θは６０度となっている。そして、分離針１７の先端は、感光体ドラム２の回転中心から垂直方向にｖ＝２．２９ｍｍに位置し、且つ、感光体ドラム２の表面から水平方向にｈ＝７．４３ｍｍの位置している。

そして、感光体ドラム２の線速を１８０ｍｍ／ｓｅｃ、感光体ドラム２の現像位置における表面電位を２５０Ｖ、転写出力を５０μＡ（定電流）、分離針１７に印加される分離出力を１０μＡ（定電流），約３ＫＶに設定されている。また、現像バイアスは、直流１５０Ｖが印加されると共に、交流１．７ＫＶ・３ＫＨｚが印加されるようになっている。

また、上流側壁部２７及び下流側壁部２８と分離針１７との関係は、図４及び図５に示す寸法ａを２ｍｍとし、ｂを２ｍｍとし、ａ＋ｂ＝４ｍｍとし、ｃを０ｍｍとした。また、図３のＷ１を４ｍｍとした。

このように構成した本実施例の画像形成装置１は、分離手段１６の分離針１７の通紙幅方向における放電を均一化することができ、アモルファスシリコン系の感光体ドラム２の絶縁破壊を効果的に防止することができる。しかも、本実施例の画像形成装置１によれば、シート１２を感光体ドラム２から良好に放電分離することができ、定着前の画像を乱すことがなく、高品質の画像形成が可能になる。さらに、本実施例の画像形成装置１によれば、作業者がメンテナンス時等に分離手段１６の分離針１７で怪我をするのを効果的に防止できる。すなわち、本実施例によれば、安全性及び分離性に優れ、しかも絶縁破壊の虞もない、高品質の画像形成が可能になる画像形成装置１を提供することができる。なお、本実施例は、本発明の一例であって、これに限定されるものではない。

この発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の画像形成装置に広く適用できる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 分離手段、感光体ドラム及び転写ローラとの関連を示す構成図である。 分離手段の分離針の形状をシート搬送方向に沿った方向から見た図であり、分離針の正面図である。 上流側壁部及び下流側壁部と分離針との位置関係を示す図である。 実験結果を示す図である。 第１の従来例を示す画像形成装置の一部構成図である。 第２の従来例を示す画像形成装置の一部構成図である。 第３の従来例を示す画像形成装置の一部構成図である。

符号の説明

１……画像形成装置、２……感光体ドラム（像担持体）、１２……シート（記録媒体）、１４……転写ローラ（転写手段）、１６……分離手段、１７……分離針、３３……放電分離部ホルダ、２７……上流側壁部、２８……下流側壁部、３０……分離電極部

Claims (3)

1. トナー像を担持して回転する像担持体と、
   この像担持体との間を通過するシート状の記録媒体に転写電流を印加し、トナー像を前記記録媒体に転写する転写手段と、
   この転写手段よりも記録媒体搬送方向下流側に位置し、記録媒体搬送方向に対して直交する方向に沿って複数配置された分離針に分離電圧が印加されると、前記像担持体と前記分離針との間で放電させ、前記転写手段によって帯電させられた前記記録媒体を除電して前記像担持体から分離する分離手段と、
   を備えた画像形成装置において、
   前記分離手段が前記分離針を内部に収容する放電分離部ホルダを有し、
   この放電分離部ホルダが、前記分離針よりも記録媒体搬送方向上流側に離間して位置する上流側壁部と、前記分離針よりも記録媒体搬送方向下流側に離間して位置する下流側壁部と、を有し、
   前記分離針と前記上流側壁部との最短距離をａ（ｍｍ）とし、前記分離針と前記下流側壁部との最短距離をｂ（ｍｍ）とすると、ａ≧１．５，ｂ≧１．５で、且つ４≧ａ＋ｂ≧３となるように、前記ａ及び前記ｂの寸法が決定され、
   前記分離針の先端は、前記上流側壁部の先端と前記下流側壁部の先端とを結ぶ線との最短距離をｃ（ｍｍ）とすると、０≦ｃ≦２となるように構成されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記分離針は、記録媒体搬送方向に直交する断面の形状が略三角形状となるように、板状分離電極部の前記像担持体側の端縁に突出形成されてなることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記像担持体がアモルファスシリコンで形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。

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