(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を保持するトナー担持体と、前記トナー担持体上のトナー像を静電的に記録媒体に転写する転写手段と、前記転写手段によって前記記録媒体に与えた電荷を除電し前記記録媒体を前記トナー担持体より剥離する剥離手段と、前記トナー担持体の下方に配置して記録媒体を保持する給紙カセットと、前記剥離手段の上方に配置され前記トナー像担持体から剥離された記録媒体にトナー画像を定着する定着装置を有し、記録の終了した記録媒体を反転し記録媒体の両面に記録が可能な電子写真装置において、前記電子写真装置は、前記剥離手段の出力を制御する少なくとも二つの制御パターンを有するとともに、前記剥離手段の出力を前記記録媒体の表面の印画と裏面の印画で異なる制御パターンにより制御し、前記記録媒体の先端が前記剥離手段の出力の開始から第１の区間を前記記録媒体の先端部とし、第１の区間終了から前記記録媒体の先端が前記定着装置に到着するまでの区間を前記記録媒体の中央部とし、前記記録媒体の先端が前記定着装置に到着後から前記出力の終了までの区間を前記記録媒体の後端部とし、前記裏面の印画では前記記録媒体の電荷の除電中に前記剥離手段の出力を記録媒体の中央部＞先端部＞後端部となるように変化させるとともに、前記後端部の出力の終了前にはさらに出力を減じて、０Ｖ以外の４段階に変化させる制御パターンにより制御することを特徴とした電子写真装置。
【請求項２】
請求項１において、前記トナー担持体が中間転写ドラムであり、前記転写手段が転写ローラであることを特徴とした電子写真装置。
【請求項３】
請求項２において、前記中央部の距離をＬとした場合、前記先端の距離は０．１Ｌから０．３Ｌであることを特徴とした電子写真装置。
【請求項４】
請求項１において、前記剥離手段がコロトロン型帯電器にＡＣ電圧を印加したＡＣ除電器であることを特徴とした電子写真装置。
【請求項５】
請求項４において、前記剥離手段の出力の制御が直流重畳電圧値を変化させることを特徴とした電子写真装置。
【請求項６】
請求項５において、前記剥離手段の出力の制御が電圧の振幅を変化させることを特徴とした電子写真装置。
【請求項７】
請求項４において、前記剥離手段の出力の制御が交流電圧のオン・オフ時間の割合を変化させることを特徴とした電子写真装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真技術を用いた画像形成装置、例えば複写機，プリンタ，印刷機，Fax に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真技術を用いた画像形成装置では、トナー像担持体から記録媒体へのトナーの転写は、記録媒体の裏面にトナーと逆極性の電荷を与えて転写する方法が取られている。この記録媒体裏面に与えられた電荷により、トナーは静電的に記録媒体に引きつけられ、転写される。この記録媒体裏面の電荷は容易には消滅せず、トナーの転写後も記録媒体裏面に残留する。そのため、このままプロセスが進行すると、記録媒体がこの電荷によってトナー像担持体に静電的に吸着し、剥離されずに装置内でジャムが発生することになる。このような障害を回避するため、電子写真プロセスを用いた画像形成装置の多くは、転写後に記録媒体を除電する機構が取り付けられている。中でも、交流電圧を印加したコロナワイヤーの放電で発生する電荷を記録媒体裏面に照射することで除電を行うＡＣ除電機構は、記録媒体を非接触で除電できることと信頼性が高いことから広く用いられている。特に、高速の複写機のように、直径の大きな感光体ドラムを用いる画像形成装置では、ＡＣ除電器は用紙などの剛性の低い記録媒体の剥離に大きな効果を示し、装置の信頼性向上に大きく寄与している。
【０００３】
ところで、ＡＣ除電器は、正負のコロナ放電が交互に発生するものであり、厳密な意味で記録媒体裏面の電荷を除電するというわけでは無い。ＡＣ除電器は、除電する記録媒体裏面をある規定電位にする性質がある。従って、転写手段により与えられた記録媒体裏面の電荷（電位）を記録媒体の重力，剛性で剥離できる電荷量（電位）にすることで、記録媒体の剥離が行われることになる。記録媒体を剥離するためには、記録媒体裏面の電位をトナー担持体表面の電位と等しくする必要がある。このとき、記録媒体には電界が０になるため、吸着力が働かなくなり、そのため記録媒体の先端はトナー像担持体より記録媒体の剛性により剥離し、その上流側にある定着装置に搬送される。
【０００４】
そのため、ＡＣ除電器に印加するＡＣの電圧値，重畳するＤＣオフセット電圧を、環境および片面および両面等の印画モードにより可変するという制御を行っている。同種の装置としては、特開平10−63108 号公報に記載の画像形成装置がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
トナー像担持体には通常様々な電気的プロセスが存在する。例えば、トナー像担持体が感光体である場合は、帯電器や現像器，転写前帯電器などがあり、これらのプロセスから電荷を注入される。またトナー像担持体がカラー画像形成装置に用いられる中間転写体の場合でも、感光体からのトナーの転写部や転写前帯電器等から同様に電荷を注入される。このため、トナー担持体表面にはこれらの電荷が残留し、除電剥離部において電位が生ずることになる。このとき、感光体から記録媒体を剥離する場合は、感光体が高抵抗なために、環境変動や、装置のばらつきによる感光体表面の電位変動が少ない。しかしながら、トナー像担持体が中間転写体のような抵抗体（１０Ｍ〜１０００ＧΩcm）であると、環境変動に対して抵抗値が変化するために、結果としてトナー担持体表面の電位が変動することになる。この、トナー像担持体表面の電位変動は、記録媒体の剥離に大きな不具合をもたらす。
【０００６】
例として剥離電流が少ない場合には、用紙の剥離が行われずにジャムが発生がしやすくなり、剥離電流が多い場合にはトナー担持体にトナーが再転写し、印画品質の低下を起こすという問題の発生が起きやすくなる。
【０００７】
さらに記録媒体の先端での剥離を確実に行うために剥離電流を多くすると、用紙の後端での再転写が発生しやすくなり、印画品質の低下を招くこととなる。
【０００８】
特に記録媒体の表面にトナー像の転写，定着を行った後、記録媒体の反転を行い裏面にトナー像の転写，定着を行う両面画像形成装置においては、表面のトナー像の転写時と裏面のトナー像の転写時では用紙の性質が異なることとなるため、用紙の剥離が行われずジャムが発生するか、トナーの再転写が発生し、印画品質の低下を起こすという問題の発生が顕著となる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために考案されたものであり、トナー像を保持するトナー像担持体と、該トナー像担持体上のトナー像を静電的に記録媒体に転写する転写手段と、該転写手段によって記録媒体裏面に与えられた電荷を除電し、記録媒体をトナー像担持体から剥離する剥離手段を有する画像形成装置において、該剥離手段の出力を記録媒体の先端と後端で可変制御すること、さらに記録媒体の表面，裏面と両面に印画を行う際には記録媒体への表面のトナー像の転写時と裏面のトナー像の転写時の可変制御することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子写真装置をカラーレーザープリンタの例を図面を参照して説明する。図４はカラーレーザプリンタの縦断側面図である。感光体である感光体ベルト１は案内ローラ２ａ〜２ｅの廻りに一定の速度で回動されながら、帯電器３により一様に帯電される。その後各色の画像信号に従って露光装置４から発出される図示しないレーザ光４ａにより露光されて各色に対応する静電潜像が順次形成され、四つの現像器５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋに対応する色の現像剤を使用する現像器により静電潜像が順次現像されて各色のトナー像が形成される。この感光体ベルト１表面上の各色のトナー像は、感光体ベルト１の表面と接触しながら同期回転する中間転写体である中間転写ドラム６の表面に重ねて転写され、中間転写ドラム６の表面上でカラートナー像となる。
【００１１】
給紙カセット７に蓄積された記録媒体である用紙８は、給紙ローラ９により抽出及び搬送されてレジストローラ１０に送られ、整紙及び中間転写ドラム６表面上のカラートナー像と搬送タイミングを整合制御した後に転写ローラ１１に向けて送り出される。
【００１２】
転写ドラム５上に形成された複数色のトナー画像は、ドラム帯電器１４によりトナーが再帯電される。
【００１３】
この転写ローラ１１は、転写装置の一部を構成するもので、送りこまれた用紙８を中間転写ドラム６に接触させながらその背面から機械的な押圧力と転写電界を与えることにより、中間転写ドラム６表面上のカラートナー像を用紙８に転写する。なお、転写ローラ１１は、中間転写ドラム６の表面上に感光体ベルト１上の各色のトナー像を転写してカラートナー像を形成する過程では作用しないように転写ローラ接離装置１２により引き上げられ、カラートナー像が完成して用紙８に転写する過程で作用するように中間転写ドラム６に向けて押し出される。また、転写電界を発生するために転写ローラ１１に与える転写電圧は、図示しない高圧電源１３から与えられる。
【００１４】
交流コロナを発生する除電装置であるＡＣ除電器１４は、同様に入力信号のデューティー比等により任意に連続的に出力電圧を変更できる除電用の交流電圧が同様に高圧電源１３から与えられて、カラートナー像が転写された用紙８の背面に残留する電荷を中和して除電することにより用紙８を中間転写ドラム６から剥離する。中間転写ドラム６から剥離した用紙８は定着装置１５に送られ、定着装置１５内のヒートローラ１５ｂを通過する間にカラートナー像が用紙８表面上に熱定着される。ヒートローラ１５ｂは内蔵の発熱体１８を通電することにより定着可能な温度に加熱される。
【００１５】
カラートナー像が熱定着された用紙８は、排紙口切り替えレバー２７により両面給紙機構１００に搬送されるか、排紙ローラ２２を経て排紙トレー２３上に排出されるかが選択される。両面給紙機構に搬送された用紙８は搬送ローラ１０３により用紙ガイド１０１が形成する搬送経路を搬送され、逆転部１０２に入る。逆転部１０２に用紙８がすべて搬送されたのち、搬送ローラ１０４は、回転方向を逆転させ、両面給紙機構排紙口１０４から再度エンジン部に給紙される。給紙される用紙８は表裏が逆転した状態となり裏面への印刷が可能な状態となっている。以後前記の印画プロセスを経て再度定着装置１５を経由し、排紙口切り替えレバー２７により、排紙ローラ２２を経て排紙トレー２３上に排出される。
【００１６】
ベルトクリーナ２５は感光体ベルト１の表面に残留するトナーを清掃し、ドラムクリーナ２４は中間転写ドラム６の表面に残留するトナーを清掃する。なお、ドラムクリーナ２４は、中間転写ドラム６の表面に単色トナー像を繰り返し転写してカラートナー像を形成する過程では清掃作用が働かないよう引き上げられ、完成したカラートナー像を用紙８に転写した後に中間転写ドラム６の表面に作用するように押圧される。
【００１７】
ところで、本実施例のカラープリンタの場合は、中間転写ドラム６の周りに様々なプロセスが存在するため、中間転写ドラム６表面は電荷の注入を受け、帯電することになる。特に、ドラム帯電器１４のマイナス電荷の影響が大きく中間転写ドラム６の表面は、マイナス帯電になる。また、中間転写ドラム６の抵抗が環境条件で変化するため、その表面電位は環境変化に対して変動しやすく、低温・低湿環境では、中間転写ドラム６の抵抗が高くなるために、マイナス数百Ｖになり、逆に高温・高湿環境では抵抗が低くなるために０Ｖ程度になる。このため、従来技術で述べたような用紙裏と中間転写ドラム６表面の電位が合わなくなり、ジャムが発生する可能性が出てくる。また、中間転写ドラム６は、印字する用紙の長さ以上の周長を持つことが要求されるため、必然、径が大きくなる。このため、中間転写ドラム６からの用紙の剥離は、用紙剛性による自然剥離が期待できず、安定性が低い。
【００１８】
この問題点を解決するために次に示す剥離機構が発明された。図３に、本発明の剥離機構の構成を示す。本発明の剥離機構は、ＡＣ除電器１４，交流電源２９，電圧制御部３０，ＣＰＵ３１を有するものである。またＣＰＵ３１は本画像形成装置全体の制御も行っている。ＡＣ除電器１４は、コロナワイヤとシールドケースからなり、コロトロン帯電器と同じ構造のものである。コロナワイヤーには、交流電源２９が接続されている。交流電源２９は、振幅７〜１４ｋＶ，周波数３００Ｈｚ〜２ｋＨｚの正弦波（三角波や方形波であっても良い）交流で、０〜１ｋＶの直流電圧を重畳できるようになっており、それらの全て、もしくは１部を可変できるようになっている。
【００１９】
電圧制御部３０は、ＣＰＵ３１からの制御をもとに、交流電源２９が出力すべき値を決定し、交流電源２９を制御する機能を持つ。ここで、電圧制御部３０が、どのように出力を決定するか説明する。従来技術の所でも述べたように、用紙を剥離するためには、用紙剥離部において中間転写ドラム６の表面電位と用紙裏の電位との電位差を小さくすることが必要である。
【００２０】
電圧制御部３０は、交流電源２９の出力のパラメータである電圧の振幅、直流重畳電圧値、交流電圧のオン・オフ時間の割合の全てあるいは一部を制御して、ＡＣ除電器１４が帯電する用紙裏面の電位をコントロールする。電圧制御部３０が、交流電圧の振幅値を制御する場合は、振幅を大きくするにつれて、用紙裏面はよりマイナスに強く帯電されるようになり、直流重畳電圧を制御する場合は、電圧をマイナスにシフトさせると、同様に用紙裏面はよりマイナスに強く帯電される。交流電圧のオン・オフ時間を制御する場合は、オン時間を長くするにつれて、用紙裏面はマイナスに強く帯電される。これらの手法を用いることで、用紙裏面の電位がコントロール可能となる。
【００２１】
ＣＰＵ３１は電圧制御部３０を現在の印画モードが片面であるか、両面の表面であるか裏面であるかの情報を元に、電圧制御のパターンを切り替え、交流電源２９の出力をコントロールするものである。電圧制御のパターンは上に述べたように交流電源２９の出力のパラメータである電圧の振幅、直流重畳電圧値、交流電圧のオン・オフ時間の割合の全てあるいは一部を制御して、ＡＣ除電器１４が帯電する用紙裏面の電位をコントロールするものである。さらに、ＣＰＵは図示せぬ温度センサおよび湿度センサからの情報および転写制御の制御情報およびドラム帯電器の制御情報をもとにパターンを変化させる。
【００２２】
ここでは、電源制御のパターンに直流重畳電圧値を変化させる場合について説明する。
【００２３】
片面印画または両面印画の表面の印画時には、ＣＰＵ３１は次のような制御パターンを元に制御を行う。
【００２４】
本プリンタ装置において常温常湿状態で標準の用紙を使用した場合における直流重畳電圧値が−６００Ｖにて適切な剥離が行えると仮定して以下説明を行う。
図２および図３は本発明の剥離装置への電圧制御を示す図である。
【００２５】
用紙先端が剥離装置の位置にあるときに、交流電源をオンとし、剥離装置に電圧を印加する。このときに印加する直流重畳電圧値は適切な剥離が行える−600Ｖを印加する。
【００２６】
この電圧の印加により、用紙はその剛性にて転写ドラム表面より剥離する。剥離した用紙は転写ドラムおよび転写装置からの搬送力により定着装置６方向に搬送される。
【００２７】
ここで剥離装置と定着装置との距離をＬとする。用紙を距離Ｌだけ搬送した時点で、用紙先端は定着装置に到達する。定着装置６は前述したように、２つのヒートローラにより用紙を挟みその熱と圧力により定着を行う装置であり、用紙に十分な搬送力を与えることができる。そのため、用紙先頭が定着装置に到達した時点で定着装置による搬送力によって転写ドラムからの剥離のための力が加えられることとなる。
【００２８】
しかし、ここで剥離装置に印加する電圧をオフしてしまうと、剥離位置がドラムの上方に移動してしまい印画面が剥離爪と触れる場合があることが考えられる。また剥離装置の電圧をそのままとすると、トナーが再転写することも考えられる。
【００２９】
そこで、剥離装置に与える直流重畳電圧値を剥離力が半減する−３００Ｖに減ずる。
【００３０】
これにより、十分な剥離力を与えながら、再転写等を防止することが可能となる。
【００３１】
さらに、もうひとつの制御パターンとして次のような例があげられる。
【００３２】
用紙先端を剥離する場合は、その用紙の剛性により剥離力を弱めても剥離が可能な場合は、用紙先端が剥離装置の先頭から距離０.１Ｌから距離０.３Ｌの間は直流重畳電圧値を−５００Ｖとし、前記距離搬送後直流重畳電圧値を−６００Ｖとする。距離Ｌ搬送後は−３００Ｖとするパターンである。
【００３３】
この２つのパターンを用紙の種類，環境条件により切り替えることにより、安定した剥離と再転写のない良好な印画画像を得ることができる。
【００３４】
次に裏面の印画時には、次のようなパターンにより制御を行う。
【００３５】
裏面の印画時には、定着器を通ることにより紙のカール、また片面にトナーが付着することによる紙の剛性の変化が生じる。
【００３６】
そこで、用紙先端が剥離装置の位置から定着装置までの距離Ｌの間は−６００Ｖを印加する。次に用紙先頭が定着装置に到達後は剥離装置に与える直流重畳電圧値を剥離力が半減する−３００Ｖに減ずる。さらに用紙の後端部では、カールにより剥離しやすくなってるためさらに直流重畳電圧値を剥離力が半減する    −１５０Ｖに減ずる。
【００３７】
これにより安定した剥離と再転写のない良好な印画画像を得ることができる。また裏面の印画時の制御においても用紙先端が剥離装置の先頭から距離0.1Ｌから距離０.３Ｌの間は直流重畳電圧値を弱めるという表面の第二のパターンを使用してもよい。
【００３８】
これらのパターンの切り替えは、そのプリンタの環境条件により最適なパターンを選択しさらに、直流重畳電圧値を一例としてあげたが環境条件によりこの値は変化するものである。
【００３９】
また、本例では直流重畳電圧値を可変させるパターンを示したが、交流電源
２９の出力のパラメータである電圧の振幅，直流重畳電圧値，交流電圧のオン・オフ時間の割合の全てあるいは一部を制御してパターンを作成することが可能である。
【００４０】
さらに以下の制御を追加してもよい。表面の印画時に、ＣＰＵが画像の印画率を測定する。画像の印画率は、各色の現像時にレーザー光のオン・オフ割合を測定し、用紙表面のトナーの付着量を予測するものである。印画率が高い場合には紙の剛性が高くなり、さらにトナーの付着によりカールするので、制御をより剛性の高い紙の場合のパターンを使用することとしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、環境条件が変化しても記録媒体の除電剥離を安定に行うことが可能となり、信頼性の高い画像形成装置を提供できる。特に、直径の大きな中間転写ドラムが使われるカラー画像形成装置の信頼性向上に寄与するところ大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置を示すブロック図。
【図２】本発明の剥離装置への制御電圧の一例。
【図３】本発明の剥離装置への制御電圧の別の一例。
【図４】本発明の画像形成装置の縦断面図。
【符号の説明】
１…感光ベルト、３…帯電器、４…露光装置、４ｃ…スキャナモータ、５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ…現像器、６…転写ドラム、７…給紙カセット、８…用紙、９…給紙ローラ、１０…レジストローラ、１１…転写ローラ、１３…高圧電源、
１４…ＡＣ除電器、１５…定着装置、１８…発熱体、２０…メインモータ、２１…現像モータ、２２…排紙ローラ、２３…排紙トレー、２４…ドラムクリーナ、２５…ベルトクリーナ、２９…交流電源、３０…電圧制御部、３１…ＣＰＵ、
１００…両面印画機構、１０１…用紙ガイド、１０２…逆転部、１０３…搬送ローラ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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