(57)【要約】【課題】転写材の帯電状態を変化させることなく像担持体から分離することによって、安定して良好な画像を得ることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】転写位置の用紙搬送方向下流の所定位置に２つの円筒形コイル２３，２４を、用紙搬送路４を挟んで互いに対向するように配設し、転写位置にてトナー像が用紙Ｐに転写された後、所定のタイミングで電源２５から円筒形コイル２３，２４に所定の分離バイアスを印加して、円筒形コイル２３，２４の間に磁界を発生させ、磁界の方向と用紙搬送方向により作用するローレンツ力によって用紙Ｐを感光体ドラム１４から分離する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像が形成又は転写されるトナー像担持体と、
該トナー像担持体上に形成されたトナー像を静電的に用紙へと転写する転写装置と、    前記トナー像担持体と前記転写装置によって形成される転写位置の用紙搬送方向下流側に配設され、前記トナー像担持体からトナー像が転写された用紙を分離する分離装置と、を有する画像形成装置において、
前記分離装置は、用紙搬送路上に磁界を発生させて、転写作業によって帯電した用紙にローレンツ力を作用させることにより、前記トナー像担持体から用紙を分離することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記分離装置によって発生される磁界の方向は、用紙搬送方向に対して直行し且つ前記トナー像担持体の回転軸方向に平行であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記分離装置は、電磁石と、該電磁石に分離バイアスを印加する電源とから構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に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、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものであり、特に、トナー像転写後の転写材を像担持体から分離する分離装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、感光体ドラムや中間転写体等の像担持体表面にトナー像が形成又は転写され、その像担持体の表面に形成又は転写されたトナー像を用紙に転写した後、その用紙を分離装置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用紙を定着装置に搬送し、この定着装置によってトナー像を用紙に定着した後、その定着後の用紙を排出トレイ等に搬送するようになっている。
【０００３】
このような画像形成装置に用いられる分離装置としては、例えば、図５に示すような除電分離方式の分離装置（特許文献１参照）が多用されている。この分離装置では、像担持体１００と転写装置１０１とによって形成された転写位置の用紙搬送方向下流側に、像担持体１００の回転軸方向に複数の放電先端部１０２ａを有する分離針１０２が配置されており、この分離針１０２に電源１０３が接続されている。
【０００４】
そして、転写位置にてトナー像が用紙Ｐに転写された後、所定のタイミングで電源１０３から分離針１０２に所定の電圧が印加されると、放電先端部１０２ａから用紙Ｐへと電流が流れ込むことによって、転写装置１０１による転写作業で用紙Ｐに帯電した静電気が除電され、用紙Ｐがそれ自体の腰の強さや自重等により像担持体１００から分離されるようになっている。
【特許文献１】特開平６−３９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の画像形成装置のように、用紙Ｐを除電してそれ自体の腰の強さや自重等により像担持体１００から分離させる方法では、分離する際に用紙Ｐの帯電量が減少することによってトナーの保持力が低下してしまい、トナー飛散や定着時の静電オフセット等が発生し、画像不良を生じるおそれがあった。
【０００６】
本発明においては上述の事情に鑑み、転写材の帯電状態を変化させることなく像担持体から分離することによって、安定して良好な画像を得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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、トナー像が形成又は転写されるトナー像担持体と、該トナー像担持体上に形成されたトナー像を静電的に用紙へと転写する転写装置と、前記トナー像担持体と前記転写装置によって形成される転写位置の用紙搬送方向下流側に配設され、前記トナー像担持体からトナー像が転写された用紙を分離する分離装置と、を有する画像形成装置において、前記分離装置は、用紙搬送路上に磁界を発生させて、転写作業によって帯電した用紙にローレンツ力を作用させることにより、前記トナー像担持体から用紙を分離することを特徴としている。
【０００８】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記分離装置によって発生される磁界の方向は、用紙搬送方向に対して直行し且つ前記トナー像担持体の回転軸方向に平行であることを特徴としている。
【０００９】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記分離装置は、電磁石と、該電磁石に分離バイアスを印加する電源とから構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の第１の構成によれば、分離装置によって磁界を発生させ、転写作業によって帯電した用紙にローレンツ力を作用させて、トナー像担持体から分離させることにより、用紙の帯電状態を変化させることなく分離することができるため、用紙の帯電量が減少することによってトナーの保持力が低下することが防止され、トナー飛散や定着時の静電オフセット等による画像不良を未然に防止することができ、安定した画像を得ることができる。
【００１１】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、用紙搬送方向と磁界方向が直交しているため、最も効率よく用紙にローレンツ力を作用させることができる。また、磁界方向とトナー像担持体の回転軸方向が平行であるため、用紙の幅方向全幅にわたり均一にローレンツ力を作用させることができる。
【００１２】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の画像形成装置において、電磁石に通電させる電流値を調整することにより、用紙に作用するローレンツ力を調整することができるため、トナー像担持体がトナー像転写後の用紙を引き付ける力及び用紙がそれ自体の腰の強さや自重等によってトナー像担持体から分離しようとする力に応じてローレンツ力による用紙を分離させる力を調整して、最適な条件で用紙を分離させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明に係る画像形成装置の全体構成を示す概略構成図であり、右側を画像形成装置の前方側として図示している。なお、本実施形態においては画像形成装置の一例としてレーザービームプリンタを例示しているが、画像形成装置としてプリンタ以外の、例えば複写機やファクシミリ装置等であっても適用できることはいうまでもない。
【００１４】
図１に示すように、画像形成装置１は、本体下部に積載された用紙を収容する給紙カセット２が備えられている。この給紙カセット２の上方には、本体前方から本体後方へ略水平に延び、更に上方へ延びて本体上面に形成された排紙部３に至る用紙搬送路４が形成されており、この用紙搬送路４に沿って上流側から順にピックアップローラ５、フィードローラ６、中間搬送ローラ７、レジストローラ対８、画像形成部９、画像定着部１０及び排出ローラ対１１が配置されている。
【００１５】
給紙カセット２には、用紙搬送方向後端部に設けられた回動支点１２ａによって、給紙カセット２に対して回動自在に支持された用紙積載板１２が備えられており、これによって積載された用紙がピックアップローラ５に押圧されるようになっている。また、給紙カセット２の前方部には、前記フィードローラ６に圧接するようにリタードローラ１３が配設されており、ピックアップローラ５によって複数枚の用紙が同時に給装された場合には、これらフィードローラ６とリタードローラ１３とによって用紙が捌かれ、最上位の１枚のみが搬送されるよう構成されている。
【００１６】
そして、フィードローラ６とリタードローラ１３とによって捌かれた用紙Ｐは、中間搬送ローラ７によって搬送方向を装置後方へと変えられてレジストローラ対８へと搬送され、レジストローラ対８によってタイミングを調整されて画像形成部９へと供給される。
【００１７】
画像形成部９は、電子写真プロセスによって用紙に所定のトナー像を形成するものであり、図１において時計方向に回転可能に軸支された像担持体である感光体ドラム１４と、この感光体ドラム１４の周囲に配置される帯電装置１５、現像装置１６、クリーニング装置１７、用紙搬送路４を挟んで感光体ドラム１４に対向するように配置される転写ローラ１８、感光体ドラム１４と転写ローラ１８によって形成される転写位置の用紙搬送方向下流側に配置される分離装置１９及び感光体ドラム１４の上方に配置されるレーザ走査ユニット（ＬＳＵ）２０から構成されている。
【００１８】
帯電装置１５には、図示しない電源が接続された導電性ゴムローラ１５ａが備えられており、この導電性ゴムローラ１５ａが感光体ドラム１４に当接するよう配置されている。そして、感光体ドラム１４が回転すると、導電性ゴムローラ１５ａが感光体ドラム１４の表面に接触して従動回転し、この時、導電性ゴムローラ１５ａに所定の電圧を印加することにより、感光体ドラム１４の表面が一様に帯電させられることとなる。
【００１９】
次いで、入力された画像データに基づくレーザ走査ユニット（ＬＳＵ）２０からのレーザビームにより感光体ドラム１４上に静電潜像が形成され、現像装置１６により上記静電潜像にトナーが付着し、感光体ドラム１４の表面にトナー像が形成され、転写ローラ１８により、感光体ドラム１４の表面のトナー像が、感光体ドラム１４と転写ローラ１８とのニップ部に形成された転写位置へと供給された用紙に転写される。
【００２０】
トナー像が転写された用紙は、分離装置１９によって感光体ドラム１４から分離され、画像定着部１０に向けて搬送される。この画像定着部１０は、画像形成部９の用紙搬送方向の下流側に配置されており、画像形成部９においてトナー像が転写された用紙は、画像定着部１０に備えられた加熱ローラ２１、及びこの加熱ローラ２１に圧接される加圧ローラ２２によって挟まれるとともに加熱され、用紙に転写されたトナー像が定着される。
【００２１】
そして、画像形成部９及び画像定着部１０において画像形成がなされた用紙は、排出ローラ対１１によって排紙部３に排出される。一方、上記転写後、感光体ドラム１４の表面に残留しているトナーは、クリーニング装置１７により除去される。そして、感光体ドラム１４は帯電装置１５によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われることとなる。
【００２２】
次に、図２を参照して本発明に係る画像形成装置に備えられた分離装置について詳述する。図２は分離装置の斜視図であり、説明の便宜上、感光体ドラム、転写ローラ及び用紙をともに図示している。なお、図２において、矢印Ｘは用紙搬送方向を示している。
【００２３】
図２に示すように、本発明に係る分離装置１９は、２つの円筒形コイル２３，２４と、これらの円筒形コイル２３，２４へと分離バイアスを印加する電源２５とから構成されている。円筒形コイル２３，２４は、用紙搬送路４を挟んで互いに対向するように、用紙搬送路４の幅方向両側端にそれぞれ配置されており、これらの対向する方向が用紙搬送方向Ｘに対して直交し、転写位置の用紙搬送方向下流の所定位置が両円筒形コイル２３，２４の中心を結ぶ線上に位置するように配設されている。更に、これらの円筒形コイル２３，２４は電気的に接続されており、一方の円筒形コイル２３には任意の分離バイアスを印加することができる電源２５が接続されている。
【００２４】
そして、転写位置にてトナー像が用紙Ｐに転写された後、所定のタイミングで電源２５から円筒形コイル２３，２４に所定の分離バイアスが印加されると、円筒形コイル２３，２４への通電によって２つの円筒形コイル２３，２４の間に磁界が発生し、この磁界を転写ローラ１８による転写作業で帯電した用紙Ｐが通過する際に、磁界の方向と用紙搬送方向によりローレンツ力が作用し、用紙Ｐを感光体ドラム１４から分離させる。
【００２５】
すなわち、例えば、転写作業によって用紙Ｐが負に帯電している場合には、２つの円筒形コイル２３，２４の間に、用紙搬送方向Ｘに直交し且つ感光体ドラム１４の回転軸と平行となるような矢印Ｙ方向の磁界を発生させることにより、感光体ドラム１４に巻き付いた用紙Ｐに対して、感光体ドラム１４から引き離す方向へとローレンツ力を作用させることができ、用紙Ｐがそれ自体の腰の強さや自重等による分離力のみでは感光体ドラム１４から分離できない場合であっても、分離装置１９によるローレンツ力によって用紙Ｐを分離させることができる。
【００２６】
このように、分離装置１９によって磁界を発生させ、磁気力によって用紙Ｐを感光体ドラム１４から分離させることにより、用紙Ｐの帯電状態を変化させることなく分離することができるため、用紙Ｐの帯電量が減少することによってトナーの保持力が低下することが防止され、トナー飛散や定着時の静電オフセット等による画像不良を未然に防止することができ、安定した画像を得ることができる。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明の一実施例を図２に基づき、図３を参照して説明する。図３は用紙が感光体ドラムに巻き付いた状態を示す側面図である。本実施例においては、感光体ドラム１４には、表面に膜厚２０μｍのアモルファスシリコン層が形成された直径が７０ｍｍのドラムが使用されており、感光体ドラム１４と転写ローラ１８とのニップ部に形成された転写位置に用紙Ｐが搬送された際に、転写ローラ１８に５．０ｋＶの転写バイアスを印加することによって、感光体ドラム１４上に形成されたトナー像を用紙Ｐ上に転写するように構成されている。
【００２８】
また、転写位置の用紙搬送方向下流側の所定位置に配設された分離装置１９は、円筒形コイル２３，２４に、半径が１０ｃｍ、巻き数が６０００回で、コイルの中心に比透磁率が１．０×１０5Ｈ／ｍの透磁材料を挿入したコイルが使用されており、これら２つの円筒形コイル２３，２４が用紙搬送路４を挟んで、２つの円筒形コイル２３，２４の距離が３０ｃｍとなるよう配置されている。
【００２９】
このように構成された画像形成装置１では、厚さ０．１ｍｍ、坪量８０ｇ／ｍ2、ヤング率５．０×１０8ｋｇ／ｓ2、静電容量９．７×１０-8ＦのＡ４サイズ（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）の用紙Ｐを用いた場合には、転写位置にてトナーを転写された用紙Ｐは負に帯電し、その帯電量は用紙の静電容量及び転写バイアスから４．９×１０-4Ｃとなる。ここで、トナー像転写後の感光体ドラム１４の表面電位を０．５ｋＶ、感光体ドラム１４と用紙Ｐとのギャップを０．１５ｍｍとすると、感光体ドラム１４がトナー像転写後の用紙Ｐを引き付ける力Ｆ１は３．０×１０-1ｋｇ・ｍ／ｓ2となる。
【００３０】
そして、本実施例においては、用紙Ｐを長辺方向に搬送しているものとし、図３に示すように、用紙Ｐが転写位置から感光体ドラム１４の外周面の１／４分まで巻き付いているとすると、巻き付いた用紙Ｐの長さは５．５ｃｍでありその先端の撓み量は３．５ｃｍであるから、上記のヤング率及び用紙厚さより、用紙Ｐがそれ自体の腰の強さや自重等によって感光体ドラム１４から分離しようとする力Ｆ０は２．６×１０-1ｋｇ・ｍ／ｓ2となる。従って、Ｆ０＜Ｆ１であるため用紙Ｐはそれ自体の持つ分離力では分離されず、感光体ドラム１４に巻き付くこととなる。
【００３１】
ここで、電源２５から円筒形コイル２３，２４に分離バイアスを印加したとき、２つの円筒形コイル２３，２４の間に発生する中心磁界Ｂは、ビオ・サバールの法則から次式（数１）によって与えられる。
【００３２】
【数１】
2008129104.tif 000003
【００３３】
ただし、上式（数１）において、ｒは円筒形コイル２３，２４の半径、Ｎは円筒形コイル２３，２４の巻き数、μは挿入された透磁材料の透磁率、ａは円筒形コイル２３からの距離、Ｉは円筒形コイル２３，２４を通電する電流値を表している。
【００３４】
更に、転写作業によって帯電した用紙Ｐが、２つの円筒形コイル２３，２４の間に発生した磁界中を通過するとき、用紙Ｐに作用するローレンツ力は次式（数２）によって与えられる。
【００３５】
【数２】
2008129104.tif 000004
【００３６】
ただし、上式（数２）において、ｑは用紙Ｐの帯電量、ｖは用紙Ｐの搬送速度、Ｂは２つの円筒形コイル２３，２４間に発生した中心磁界、θは磁界Ｂの方向と用紙搬送方向Ｘのなす角度を表している。
【００３７】
従って、用紙搬送方向Ｘと磁界方向Ｙは直交しているため、本実施例における用紙搬送速度が０．３ｍ／ｓであったとすると、矢印Ｙ方向に磁界が発生するように電源２５から円筒形コイル２３，２４に０．８Ａの電流を通電させた場合には、感光体ドラム１４に巻き付いた用紙Ｐには、感光体ドラム１４の半径方向外方に向けてローレンツ力が作用することとなり、このローレンツ力による用紙Ｐを分離させる力Ｆは４．８×１０-2ｋｇ・ｍ／ｓ2となる。
【００３８】
これによって、用紙Ｐがそれ自体の腰の強さや自重等によって感光体ドラム１４から分離しようとする力Ｆ０が、感光体ドラム１４がトナー像転写後の用紙Ｐを引き付ける力Ｆ１よりも小さく、感光体ドラム１４に巻き付いた場合でも、分離装置１９によって用紙Ｐを感光体ドラム１４から引き離す方向にローレンツ力を作用させることによって、Ｆ＋Ｆ０＞Ｆ１となり、用紙Ｐを感光体ドラム１４から分離することができる。
【００３９】
なお、円筒形コイル２３，２４に通電させる電流値は適宜変更可能であり、電流値を調整することにより用紙Ｐに作用するローレンツ力を調整できるため、感光体ドラム１４がトナー像転写後の用紙Ｐを引き付ける力Ｆ１及び用紙Ｐがそれ自体の腰の強さや自重等によって感光体ドラム１４から分離しようとする力Ｆ０に応じて、ローレンツ力による用紙Ｐを分離させる力Ｆを調整して、最適な条件で用紙Ｐを分離させることが可能となる。
【００４０】
また、上記実施形態においては、分離装置１９を構成する円筒形コイル２３，２４の対向する方向が用紙搬送方向Ｘに対して直交し、感光体ドラム１４の回転軸方向と平行となるように配置されているが、用紙搬送方向Ｘに対して直交するように配置されていなくとも、分離装置１９によって用紙Ｐを分離させることは可能である。しかし、用紙搬送方向Ｘと磁界方向Ｙが直交している際に、最も効率よく用紙Ｐにローレンツ力を作用させることができるため、円筒形コイル２３，２４の対向する方向が用紙搬送方向Ｘに対して直交するように配置しておくことが好ましい。
【００４１】
その他、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、例えば、上記実施形態においては、２つの円筒形コイル２３，２４を対向するように配置し、これらの円筒形コイル２３，２４に通電させて磁界を発生させているが、これは図４に示すように、用紙搬送路４の両側端部に永久磁石２６を配設し、これらの永久磁石２６によって発生する磁界により用紙Ｐを分離させることも可能である。ただし、その場合には、例えば坪量６４ｇ／ｍ2のような薄紙でも確実に分離することができるような磁界を発生させることができる磁気力を有する永久磁石２６を用いなければならない。
【００４２】
また、上記実施形態では、モノクロレーザプリンタにおいて感光体ドラム１４から用紙Ｐを分離する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、画像形成部を複数備えたタンデム方式のカラー画像形成装置や、感光体ドラムに対向する位置に複数の現像カートリッジを順次回転移動させて感光体ドラム上の静電潜像の現像を行うロータリー式のカラー画像形成装置において、感光体ドラムからトナー像が一次転写される中間転写体から用紙Ｐを分離する分離装置にも応用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に利用することができ、特に、トナー像転写後の記録媒体を像担持体から分離する分離装置を備えた画像形成装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】は、本発明に係る画像形成装置の全体構成を示す概略構成図である。
【図２】は、本発明に係る分離装置の斜視図である。
【図３】は、用紙が感光体ドラムに巻き付いた状態を示す側面図である。
【図４】は、本発明に係る分離装置の他の実施例を示す斜視図である。
【図５】は、従来の分離装置の斜視図である。
【符号の説明】
【００４５】
１      画像形成装置
２      給紙カセット
３      排紙部
４      用紙搬送路
９      画像形成部
１０    画像定着部
１２    用紙積載板
１３    リタードローラ
１４    感光体ドラム
１５    帯電装置
１６    現像装置
１７    クリーニング装置
１８    転写ローラ（転写装置）
１９    分離装置
２３，２４  円筒形コイル（電磁石）
２５    電源
Ｐ      用紙
【図１】
2008129104.tif 000005
【図２】
2008129104.tif 000006
【図３】
2008129104.tif 000007
【図４】
2008129104.tif 000008
【図５】
2008129104.tif 000009