JP6330722B2 - 画像形成装置及び画像形成システム - Google Patents

Description

本発明は、トナー像を用紙に転写、定着させて画像を形成する画像形成装置、及び画像形成装置を備えた画像形成システムに関する。

従来から、プリンタ、複写機等として電子写真方式の画像形成装置が知られている。このような画像形成装置では、画像形成時や用紙の搬送時に、用紙に静電気が発生して帯電することがある。帯電した用紙を装置外に排出して積載する際に、用紙間に発生した反発力や吸着力によって積載不良を起こす場合がある。

このような問題に対して、積載前の用紙を帯電させる帯電部を備えた技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１４０２２３号公報

画像形成装置では、感光体ドラムに形成された潜像をトナーで現像することによって顕像化し、顕像化されたトナー画像を感光体ドラムから転写ベルトに１次転写し、転写ベルトに１次転写されたトナー画像を用紙に２次転写し、用紙に転写されたトナー画像を定着させることで、用紙に画像が形成される。

画像形成装置で使用されるトナーは、定着部での定着ローラと用紙との分離性を向上させるため、ワックスが添加されている。画像形成装置では、定着部で用紙に熱と圧力を与え、トナーを用紙に定着させている。

このため、定着部を通過して帯電部に搬送される用紙上のトナーの温度が、ワックスの結晶化温度を超えていると、ワックスが溶融した状態となる。ワックスが溶融した状態で、用紙が帯電部に搬送されると、帯電部で帯電される帯電ローラにワックスが付着する。ワックスは絶縁体であるので、帯電ローラにワックスが付着すると、帯電性能が劣化する。

本発明は、このような課題を解決するためなされたもので、トナーに含まれるワックスの帯電部での付着を抑えることが可能な画像形成装置及び画像形成システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、請求項１に係る発明は、用紙にトナーを転写して画像を形成する画像形成手段と、画像形成手段で画像が形成された用紙に画像を定着させる定着手段と、定着手段で画像が定着された用紙を帯電させる帯電手段と、用紙の搬送方向に対して帯電手段の上流側に設けられ、用紙に転写されたトナーに含まれるワックスの帯電手段への付着を抑制する付着抑制手段とを備え、帯電手段の電荷制御は定電圧制御とし、用紙上の印字面積の累積からトナー付着量を求め、トナー付着量に基づき帯電手段に印加される電圧値を補正し、付着抑制手段は、用紙に空気を吹き付ける冷却部であり、冷却部は、搬送されている用紙に空気を吹き付ける画像形成装置である。

請求項２に係る発明は、定着手段でトナーが定着された用紙上のトナー温度を検知する温度検知手段で検知されたトナー温度に基づき冷却部を制御して、トナー温度をワックスの結晶化温度以下とする制御手段を備えた請求項１に記載の画像形成装置である。

請求項３に係る発明は、定着手段でトナーが定着された用紙上のトナー温度を検知する温度検知手段で検知されたトナー温度に基づき、定着手段が用紙に加える温度を制御し、トナー温度をワックスの結晶化温度以下とする請求項１に記載の画像形成装置である。

請求項４に係る発明は、帯電手段の電荷制御は定電流制御とし、電圧値を可変として用紙の電位を制御する請求項１に記載の画像形成装置である。

請求項５に係る発明は、用紙上の印字率からトナー付着量を求め、トナー付着量に基づき冷却部を制御する請求項１に記載の画像形成装置である。

請求項６に係る発明は、用紙上の印字率からトナー付着量を求め、トナー付着量に基づき定着手段が用紙に加える温度を制御する請求項１に記載の画像形成装置である。

請求項７に係る発明は、帯電手段の電荷制御は定電流制御とし、帯電手段に印加される電圧値が定格電圧値を超える前に、帯電手段の交換時期を通知する請求項１に記載の画像形成装置である。

請求項８に係る発明は、帯電手段の電荷制御は定電圧制御とし、用紙上の印字面積の累積から求めたトナー付着量に基づく帯電手段に印加される電圧値の補正値が定格電圧値を超える前に、帯電手段の交換時期を通知する請求項１に記載の画像形成装置である。

請求項９に係る発明は、用紙にトナーを転写して画像を形成する画像形成手段及び画像形成手段で画像が形成された用紙に画像を定着させる定着手段を有した画像形成装置と、定着手段で画像が定着された用紙を帯電させる帯電装置と、用紙の搬送方向に対して帯電装置の上流側に設けられ、用紙に転写されたトナーに含まれるワックスの帯電装置での付着を抑制する付着抑制装置とを備え、帯電装置の電荷制御は定電圧制御とし、用紙上の印字面積の累積からトナー付着量を求め、トナー付着量に基づき帯電装置に印加される電圧値を補正し、付着抑制装置は、用紙に空気を吹き付ける冷却部であり、冷却部は、搬送されている用紙に空気を吹き付ける画像形成システムである。

本発明によれば、帯電手段でのワックスの付着が抑制されることで、ワックスの付着に伴う帯電性能の劣化が抑制され、帯電手段の寿命を延ばすことができる。

本実施の形態の画像形成装置の一例を示す構成図である。 本実施の形態の画像形成装置の制御機能の一例を示す機能ブロック図である。 本実施の形態の画像形成装置の動作の一例を示す説明図である。 従来の画像形成装置の動作の一例を示す説明図である。 本実施の形態の画像形成装置の他の構成例を示す要部説明図である。 帯電ローラの交換時期を通知する動作の一例を示すフローチャートである。 帯電ローラの交換時期を通知する動作の他の例を示すフローチャートである。 本実施の形態の画像形成システムの一例を示す構成図である。

以下、図面を参照して、本発明の画像形成装置及び画像形成システムの実施の形態について説明する。

＜本実施の形態の画像形成装置の構成例＞
図１は、本実施の形態の画像形成装置の一例を示す構成図である。画像形成装置１Ａは、例えば複写機といった電子写真方式の画像形成装置であり、本例では、複数の感光体を一本の中間転写ベルトに対面させて縦方向に配列することによりフルカラーの画像を形成する、いわゆる、タンデム型カラー画像形成装置である。

画像形成装置１Ａは、原稿読取部１０と、画像形成部１１と、用紙搬送部２と、定着部３と、帯電部４と、冷却部５と、温度検知部６を備える。

原稿読取部１０は、走査露光装置の光学系により原稿の画像を走査露光し、その反射光をラインイメージセンサにより読み取り、これにより、画像信号を得る。なお、画像形成装置１Ａは、原稿を給紙する図示しない自動原稿搬送装置が上部に備えられる構成でも良い。

画像形成部１１は画像形成手段の一例で、イエロー（Ｙ）の画像を形成する画像形成部１１Ｙと、マゼンダ（Ｍ）の画像を形成する画像形成部１１Ｍと、シアン（Ｃ）の画像を形成する画像形成部１１Ｃと、ブラック（ＢＫ）の画像を形成する画像形成部１１ＢＫを備える。

画像形成部１１Ｙは、感光体ドラムＹ及びその周辺に配置された帯電部１２Ｙ、光書込部１３Ｙ、現像装置１４Ｙ及びドラムクリーナ１５Ｙを備える。同様に、画像形成部１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫは、感光体ドラムＭ，Ｃ，ＢＫ及びその周辺に配置された帯電部１２Ｍ，１２Ｃ，１２ＢＫ、光書込部１３Ｍ，１３Ｃ，１３ＢＫ、現像装置１４Ｍ，１４Ｃ，１４ＢＫ及びドラムクリーナ１５Ｍ，１５Ｃ，１５ＢＫを備える。

感光体ドラムＹは、帯電部１２Ｙにより表面が一様に帯電させられており、光書込部１３Ｙによる走査露光により、感光体ドラムＹには潜像が形成される。さらに、現像装置１４Ｙは、トナーで現像することによって感光体ドラムＹ上の潜像を顕像化する。これにより、感光体ドラムＹ上には、イエローに対応する所定色の画像（トナー画像）が形成される。

同様に、感光体ドラムＭは、帯電部１２Ｍにより表面が一様に帯電させられており、光書込部１３Ｍによる走査露光により、感光体ドラムＭには潜像が形成される。さらに、現像装置１４Ｍは、トナーで現像することによって感光体ドラムＭ上の潜像を顕像化する。これにより、感光体ドラムＭ上には、マゼンダに対応する所定色のトナー画像が形成される。

感光体ドラムＣは、帯電部１２Ｃにより表面が一様に帯電させられており、光書込部１３Ｃによる走査露光により、感光体ドラムＣには潜像が形成される。さらに、現像装置１４Ｃは、トナーで現像することによって感光体ドラムＣ上の潜像を顕像化する。これにより、感光体ドラムＣ上には、シアンに対応する所定色のトナー画像が形成される。

感光体ドラムＢＫは、帯電部１２ＢＫにより表面が一様に帯電させられており、光書込部１３ＢＫによる走査露光により、感光体ドラムＢＫには潜像が形成される。さらに、現像装置１４ＢＫは、トナーで現像することによって感光体ドラムＢＫ上の潜像を顕像化する。これにより、感光体ドラムＢＫ上には、ブラックに対応する所定色のトナー画像が形成される。

感光体ドラムＹ，Ｍ，Ｃ、ＢＫ上に形成された画像は、１次転写ローラ１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７ＢＫにより、ベルト状の中間転写体である中間転写ベルト１６上の所定位置へと逐次転写される。

中間転写ベルト１６上に転写された各色よりなる画像は、用紙搬送部２により所定のタイミングで搬送される用紙Ｐに対して、２次転写部１８で転写される。２次転写部１８は、２次転写ローラ１８ａが中間転写ベルト１６と圧接して配置されることにより転写ニップ部１９を形成し、用紙Ｐを搬送しながら当該用紙Ｐに画像を転写する。

２次転写部１８では、用紙Ｐにトナー像を転写させるため、２次転写ローラ１８ａで用紙Ｐの裏面側から正の電圧を印加する。これにより、２次転写部１８を通過した用紙Ｐは、トナーが転写される画像形成面側が負極に、裏面が正極に帯電する。

用紙搬送部２は、用紙Ｐが収納される本例では複数の給紙トレイ２１と、給紙トレイ２１に収納された用紙Ｐを繰り出す給紙部２１ａを備える。また、用紙搬送部２は、給紙トレイ２１から繰り出された用紙Ｐが搬送される主搬送路２３と、用紙Ｐの表裏を反転させる反転搬送路２４を備える。

主搬送路２３は、給紙トレイ２１から排紙トレイ２５までの間の搬送経路を構成する。手差しトレイと称す外部給紙トレイ２２を開いて使用する場合、外部給紙トレイ２２からの搬送経路は、主搬送路２３と反転搬送路２４との合流箇所より上流側で主搬送路２３と合流する。

用紙搬送部２は、主搬送路２３を搬送される用紙Ｐに対し、スキューと称す用紙Ｐの傾き、及び、搬送方向に直交した用紙Ｐの幅方向の位置の片寄りを補正するレジストローラ２６を備える。また、用紙搬送部２は、レジストローラ２６に用紙を突き当てるループローラ２７を備える。

レジストローラ２６は、主搬送路２３を搬送される用紙Ｐを挟んで対向する一対のローラで構成され、用紙Ｐの搬送方向に対して直交する軸を備え、用紙Ｐの搬送方向に沿って回転する。

ループローラ２７は、主搬送路２３を搬送される用紙Ｐを挟んで対向する一対のローラで構成され、用紙Ｐの搬送方向に対してレジストローラ２６の上流側に設けられる。ループローラ２７は、用紙Ｐの搬送方向に対して直交する軸を備え、用紙Ｐの搬送方向に沿って回転することで、用紙Ｐを搬送する。

レジストローラ２６を停止させた状態として、ループローラ２７により用紙Ｐが搬送され、一対のローラの当接部で構成されるニップ部２６ａに用紙Ｐの先端が突き当てられて、ループと称す湾曲した状態となるまで用紙Ｐが搬送されることで、用紙Ｐの面に沿った方向の傾きが補正される。

用紙Ｐの傾きが補正された後、レジストローラ２６が用紙Ｐの搬送方向に沿って回転駆動されることで、用紙Ｐが挟持されて搬送される。更に、レジストローラ２６を用紙Ｐの搬送方向と直交する用紙Ｐの幅方向に移動させることで、用紙Ｐの幅方向の位置が補正される。上述したように、用紙Ｐを搬送しながら幅方向の位置の片寄りを補正する一連の用紙位置補正動作をレジスト揺動と称す。

反転搬送路２４は、定着部３の下流側で主搬送路２３から分岐し、主搬送路２３と反転搬送路２４の分岐箇所に切換ゲート２３ａを備える。反転搬送路２４は、主搬送路２３から分岐し、主搬送路２３の下側で略水平方向に延在する第１の反転搬送路２４ａを備える。第１の反転搬送路２４ａでは、用紙Ｐの搬送方向が矢印Ｄ１方向から矢印Ｄ２方向に反転される。

反転搬送路２４は、矢印Ｄ２で示す搬送方向に対して第１の反転搬送路２４ａから上方に分岐し、略Ｕ形状に曲がる第２の反転搬送路２４ｂと、第２の反転搬送路２４ｂから、第１の反転搬送路２４ａに沿って延在する第３の反転搬送路２４ｃを備える。更に、反転搬送路２４は、第３の反転搬送路２４ｃから略Ｕ形状に曲がり、主搬送路２３と合流する第４の反転搬送路２４ｄを備える。

画像形成装置１Ａでは、主搬送路２３を搬送され、転写ニップ部１９及び定着部３を通過した用紙Ｐは、上側を向いた面に画像が形成される。用紙Ｐの両面に画像を形成する場合、上側を向いた一の面に画像が形成された用紙Ｐが主搬送路２３から反転搬送路２４の第１の反転搬送路２４ａに搬送されることで、画像形成面が下側を向く。

第１の反転搬送路２４ａへ搬送された用紙Ｐが、第２の反転搬送路２４ｂから第３の反転搬送路２４ｃへ搬送されることで、画像形成面が上側を向く。そして、第３の反転搬送路２４ｃへ搬送された用紙Ｐが、第４の反転搬送路２４ｄから主搬送路２３へ搬送されることで、画像形成面が下側を向く。これにより、用紙Ｐが表裏反転され、上側を向いた他の面に画像を形成することが可能となる。

定着部３は定着手段の一例で、画像が転写された用紙Ｐに対して、画像を定着させる定着処理を行う。定着部３は、互いに圧接して配置される一対の定着部材として定着ローラ３１と定着ローラ３２を備え、定着ローラ３１と定着ローラ３２が圧接されることで定着ニップ部３３が形成される。

また、定着部３は、定着部材を加熱する加熱手段として、定着ローラ３１を加熱する定着ヒータ３４を備える。定着ヒータ３４は通電によって点灯し、例えばハロゲンランプを用いることができる。定着部３は、用紙Ｐを搬送するとともに、一対の定着ローラ３１，３２による圧力定着、定着ヒータ３４による熱定着を行うことで、画像を用紙Ｐに定着させる。

帯電部４は帯電手段の一例で、主搬送路２３において用紙Ｐの搬送方向に対して定着部３の下流側に設けられ、定着部３を通過した用紙Ｐを帯電させ、用紙Ｐの表裏面の電位を制御する。

帯電部４は、主搬送路２３を搬送される用紙Ｐを挟んで対向する一対の帯電ローラ４０ａ及び帯電ローラ４０ｂを備える。帯電ローラ４０ａ及び帯電ローラ４０ｂは、用紙Ｐの搬送方向に対して直交する軸を備え、用紙Ｐの搬送方向に沿って回転する。

帯電部４は、電圧値あるいは電流値、または、電圧値と電流値の両方、更に、電圧の正負が制御されたＤＣ電圧あるいはＡＣ重畳電圧が、帯電ローラ４０ａ及び帯電ローラ４０ｂに印加されることで、用紙Ｐの表裏面の電位が制御される。

冷却部５は付着抑制手段の一例で、主搬送路２３を搬送される用紙Ｐの搬送方向に対し、定着部３より下流側、かつ、帯電部４より上流側に設けられ、定着部３を通過して温度が上げられた用紙Ｐ上のトナーを冷却する。冷却部５は、本例では、定着部３と帯電部４との間で主搬送路２３を搬送される用紙Ｐに空気を吹き付けるファンで構成される。

画像形成装置１Ａでは、定着部３を通過して温度が上げられた用紙Ｐ上のトナーが冷却部５で冷却されることで、トナーの温度が、所定の温度であるワックスの結晶化温度以下に下げられた用紙Ｐが帯電部４に搬送される。

温度検知部６は温度検知手段の一例で、主搬送路２３において用紙Ｐの搬送方向に対して定着部３の下流側かつ冷却部５の上流側で用紙Ｐの一の面に対向して設けられ、定着部３を通過した用紙Ｐの一の面である画像形成面のトナー温度を検知する。

＜本実施の形態の画像形成装置の制御機能例＞
図２は、本実施の形態の画像形成装置の制御機能の一例を示す機能ブロック図である。ここで、図２では、定着後の用紙Ｐ上のトナー温度を制御することで、用紙Ｐに定着されたトナーに含まれるワックスの帯電ローラ４０ａ，４０ｂへの付着を抑制する動作に関連する制御機能について説明する。

画像形成装置１Ａは、用紙Ｐを給紙し、画像を形成して排紙する一連の制御を行う制御部１００を備える。制御部１００は制御手段の一例で、ＣＰＵ、ＭＰＵと称されるマイクロプロセッサと、記憶手段としてＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリを備える。

また、画像形成装置１Ａは、用紙のサイズ等の用紙情報を取得する用紙情報取得部１０１と、画像データ等の画像情報を取得する画像情報取得部１０２を備える。用紙情報取得部１０１は用紙情報取得手段の一例で、用紙Ｐの坪量、サイズ、紙種等が選択される操作手段としての操作部１０１ａ、給紙トレイ２１にセットされた用紙Ｐのサイズを検知する用紙サイズ検知センサ１０１ｂ等で構成される。画像情報取得部１０２は画像情報取得手段の一例で、画像形成動作によるページ毎のトナー付着量を算出する。

画像形成装置１Ａで用紙Ｐに画像を形成する通常の動作ついて説明すると、制御部１００は、用紙搬送部２を制御して用紙Ｐを搬送する。制御部１００は、原稿読取部１０で原稿から取得した画像データ、あるいは、外部から取得した画像データに基づき画像形成部１１を制御して、用紙Ｐに画像を形成する。また、制御部１００は、定着部３を制御して画像を用紙Ｐに定着させ、画像が形成された用紙Ｐを排紙する。

制御部１００は、排紙される用紙Ｐの表面電位が、先行する用紙Ｐに対して後続する用紙Ｐの貼り付きが抑えられ、かつ、用紙同士の反発が少なくなる値となるように帯電部４を制御して、連続排紙を行う場合に積載される用紙Ｐの貼り付きや反発による積載不良の発生を抑制する。

制御部１００は、用紙Ｐと接する帯電ローラ４０ａ及び帯電ローラ４０ｂの表面電位を、電圧値を一定として電流値を変化させる定電圧制御、あるいは、電流値を一定として電圧値を変化させる定電流制御等により制御する。

制御部１００は、帯電ローラ４０ａ、４０ｂの表面電位が所定の値となるように帯電部４を制御する電流値と電圧値の何れか、あるいは、電流値と電圧値の両方が予め設定される。なお、用紙Ｐの電位を検知する電位検知部を備え、電位検知部で検知された用紙Ｐの電位に基づき、設定電流及び設定電圧を算出しても良い。

また、制御部１００は、温度検知部６で検知された用紙Ｐ上のトナー温度に応じて冷却部５を制御する。制御部１００は、温度検知部６で検知された用紙Ｐ上のトナー温度と、ワックスの結晶化温度との高低から、冷却部５による冷却動作の実行の有無及び冷却動作の出力が設定される。

＜本実施の形態の画像形成装置の動作例＞
図３は、本実施の形態の画像形成装置の動作の一例を示す説明図、図４は、従来の画像形成装置の動作の一例を示す説明図であり、次に、各図を参照して、本実施の形態の画像形成装置の動作について説明する。

画像形成装置１Ａで使用されるトナーは、定着部３での定着ローラ３１と用紙Ｐとの分離性を向上させるため、ワックスが添加されている。ワックスの主成分は、本例ではガルバナロウであり、ガルバナロウの結晶化温度は８０℃である。

画像形成装置１Ａは、定着部３で定着ローラ３１により用紙Ｐに熱を与え、トナーを用紙Ｐに定着させている。このため、定着部３を通過して帯電部４に搬送される用紙Ｐ上のトナーＴの温度が、ワックスＷの結晶化温度を超えていると、ワックスＷが溶融した状態で、用紙Ｐが矢印Ｆで示す方向に搬送されて、帯電部４の帯電ローラ４０ａ、４０ｂの間に突入する。

ワックスＷが溶融した状態で、用紙Ｐが帯電部４に搬送されると、図４（ａ）に示すように、ワックスＷが帯電ローラ４０ａに付着する。両面印刷であれは、ワックスＷが帯電ローラ４０ｂにも付着する可能性がある。図４（ｂ）に示すように、帯電ローラ４０が１周すると、帯電ローラ４０ａに付着するワックスＷの量が、次の画像で２倍となる。ワックスは絶縁体であるので、導電性を有した帯電ローラ４０ａの表面にワックスが付着すると、帯電性能が劣化する。

そこで、図２に示す制御部１００は、定着部３を通過して帯電部４に搬送される用紙Ｐ上のトナーＴの温度を温度検知部６で検知する。そして、用紙Ｐ上のトナー温度がワックスＷの結晶化温度を超えていると、用紙Ｐ上のトナー温度がワックスの結晶化温度以下となるように、冷却部５を制御して用紙Ｐの空気Ａを吹き付ける。

定着部３を通過した用紙Ｐ上のトナー温度がワックスＷの結晶化温度以下となると、ワックスは固体となるので、図３（ａ）に示すように、用紙Ｐが矢印Ｆ方向に搬送されて帯電部４を通過しても、ワックスＷが帯電ローラ４０ａ、４０ｂに付着することが抑制される。

これにより、図３（ｂ）に示すように、帯電ローラ４０ａが１周しても、帯電ローラ４０ａにワックスＷが付着することが抑制され、所期の帯電性能が維持されるので、帯電性能が安定する。

このように、帯電ローラ４０ａへのワックスＷの付着が抑制されることで、ワックスの付着に伴う帯電ローラ４０ａ、４０ｂの帯電性能の劣化が抑制され、帯電ローラ４０ａ、４０の寿命を延ばすことができ、清掃や交換の時期を延ばすことができる。なお、冷却部としては、送風によるもの以外に、温度制御が可能なローラ等、用紙Ｐに接触する冷却手段を用いてトナー温度を制御しても良い。ローラを使用する場合、用紙Ｐの裏面からローラを接触させると良い。

＜本実施の形態の画像形成装置の他の構成例＞
用紙Ｐ上のトナー温度を制御して、帯電ローラ４０ａ、４０ｂへのワックスの付着を抑制する他の構成としては、温度検知部６で検知した用紙Ｐのトナー温度に基づき定着ヒータ３４の設定温度を制御しても良い。

制御部１００は、定着ヒータ３４の設定温度を制御することで、帯電ローラ４０ａ及び帯電ローラ４０ｂ間に突入する用紙Ｐ上のトナー温度をワックスの結晶化温度以下となるように、定着ローラ３１の温度を制御する。このように、付着抑制手段を定着部３で実現しても良い。また、温度検知部６で検知した用紙Ｐ上のトナー温度に基づき、冷却部５と定着部３の両方で用紙Ｐ上のトナーの温度制御を行っても良い。

図５は、本実施の形態の画像形成装置の他の構成例を示す要部説明図である。帯電ローラ４０ａ、４０ｂへのワックスの付着を抑制する他の構成として、ワックス除去部７を備える。

ワックス除去部７は付着抑制手段の一例で、主搬送路２３を搬送される用紙Ｐの搬送方向に対し、定着部３より下流側、かつ、帯電部４より上流側に設けられ、定着部３を通過してトナー温度が上げられた用紙Ｐからワックスを除去する。ワックス除去部７は、本例では、用紙ＰからワックスＷを除去する除去ローラ７０と、除去ローラ７０に付着したワックスＷを清掃するクリーニングウェブ７１と、清掃前のクリーニングウェブ７１が巻かれた繰り出しローラ７２と、清掃後のクリーニングウェブ７１が巻き取られる巻き取りローラ７３と、巻き取りローラ７３等を駆動する図示しないモータを備える。

画像形成装置１Ａでは、定着部３を通過してトナー温度が上げられた用紙Ｐが、除去ローラ７０と接した状態で除去ローラ７０の回転と同期して搬送されることで、結晶化温度より温度が上げられることで溶融したワックスＷが除去ローラ７０に付着して、用紙Ｐから除去される。これにより、ワックスＷが除去された用紙Ｐが帯電部４に搬送される。除去ローラ７０に付着したワックスＷは、矢印方向に回転するクリーニングウェブ７１で回収されることで、除去ローラ７０によるワックスの除去能力の低下が抑制される。

なお、温度検知部６で検知した用紙Ｐ上のトナー温度に基づき、冷却部５で用紙Ｐ上のトナーの温度制御を行う構成に加えて、ワックス除去部７でワックスを除去する構成を加えても良い。また、温度検知部６で検知した用紙Ｐ上のトナー温度に基づき、冷却部５と定着部３で用紙Ｐ上のトナーの温度制御を行う構成に加えて、ワックス除去部７でワックスを除去する構成を加えても良い。

＜画像形成装置の他の実施の形態例＞
画像形成装置１Ａでは、帯電ローラ４０ａ及び帯電ローラ４０ｂ間に突入する用紙Ｐ上のトナー温度をワックスの結晶化温度以下となるようにすることで、帯電ローラ４０ａ、４０ｂへのワックスの付着を抑制することができる。但し、長期間の使用によるワックスの付着を完全に抑制することはできない。

特に、用紙Ｐにおける印字率が高い、または、印字面積が広い、すなわち、トナーの付着量が多い画像程、長期間の使用では、帯電ローラ４０ａにワックスが付着する可能性が高くなると考えられる。これにより、冷却部５で用紙Ｐに空気を吹き付けることで、帯電ローラ４０ａへのワックスの付着を抑制する効果が、トナー付着量が多い場合は低下する可能性がある。両面印刷であれば、長期間の使用で帯電ローラ４０ｂにもワックスが付着する可能性がある。

そこで、制御部１００は、帯電部４に搬送されて帯電ローラ４０ａ及び帯電ローラ４０ｂの間に突入される用紙Ｐ上のトナー温度を、温度検知部６で検知された用紙Ｐ上のトナー温度に基づき制御する動作に加えて、帯電部４、更には冷却部５を制御しても良い。

制御の実施の形態の一例としては、制御部１００は、用紙情報取得部１０１で取得した用紙Ｐのサイズ等の用紙情報、画像情報取得部１０２で取得した画像データ等の画像情報から印字率、印字面積を求め、印字率、印字面積からトナー付着量を求める。

制御部１００は、トナー付着量が所定の閾値を超えると、帯電部４を制御する設定電流あるいは設定電圧の何れか、または、設定電流と設定電圧の両方を上げる。あるいは、トナー付着量の増加に応じて、帯電部４を制御する設定電流あるいは設定電圧の何れか、または、設定電流と設定電圧の両方を段階的に上げる。制御部１００は、トナー付着量の累積を求め、トナー付着量の累積値が所定の閾値を超えると、設定電圧等を上げる制御を行っても良い。

定電圧制御で帯電部４を駆動する構成では、トナー付着量に応じて設定電圧の補正値を予め設定しておき、トナー付着量に応じて設定電圧を変えても良い。また、定電流制御で帯電部４を駆動する構成では、トナー付着量に応じて設定電流の補正値を予め設定しておき、トナー付着量に応じて設定電流を変えても良い。

また、制御部１００は、トナー付着量によって変化し得る帯電ローラ４０ａ、４０ｂへのワックスの付着を抑制する効果の低下に考慮して、ワックスの溶融の要因である用紙Ｐ上のトナーの温度上昇を抑制するため、定着ヒータ３４の温度をトナー付着量に応じて変えても良い。

制御部１００は、トナー付着量が所定の閾値を超えると、定着性能に応じて定着ヒータ３４の設定温度を下げ、定着ローラ３１の温度をトナー付着量が閾値以下の場合より下げて、用紙Ｐ上のトナーの温度上昇を抑制する。あるいは、トナー付着量の増加に応じて、定着ヒータ３４の設定温度を段階的に下げる。

更に、制御部１００は、トナー付着量によって変化し得る帯電ローラ４０ａへのワックスの付着を抑制する効果の低下に考慮して、冷却部５の出力をトナー付着量に応じて変えてもよい。

制御部１００は、トナー付着量が所定の閾値を超えると、送風量を増やす等、冷却部５の出力を上げて、用紙Ｐ上のトナー温度をワックスの結晶化温度以下に下げる能力を向上させる。あるいは、トナー付着量の増加に応じて、冷却部５の出力を段階的に上げる。

長期間の使用やトナー付着量等によって変化し得る帯電ローラ４０ａ、４０ｂへのワックスの付着を抑制する効果の低下に考慮して、帯電部４を制御する設定電圧あるいは設定電流を変える構成において、帯電ローラ４０ａ、４０ｂの交換時期を通知しても良い。

図６は、帯電ローラの交換時期を通知する動作の一例を示すフローチャートである。制御部１００は、図６のステップＳＡ１、ＳＡ２で、画像形成ジョブの実行の有無を判断し、画像形成ジョブを開始するまで待機する。

制御部１００は、画像形成ジョブを開始すると、図６のステップＳＡ３で、用紙搬送部２を制御して用紙Ｐを搬送する。また、制御部１００は、図６のステップＳＡ４で、原稿読取部１０で原稿から取得した画像データ、あるいは、外部から取得した画像データに基づき画像形成部１１を制御して、中間転写ベルト１６に画像を１次転写する。そして、中間転写ベルト１６に１次転写された画像を、２次転写部１８で用紙Ｐに２次転写する。

制御部１００は、画像が転写された用紙Ｐを定着部３に搬送し、図６のステップＳＡ５で、定着部３を制御して画像を用紙Ｐに定着させる。制御部１００は、図６のステップＳＡ６で、画像形成ジョブが両面印刷であり、裏面の印刷が有るか判断する。制御部１００は、裏面の印刷があると判断すると、図６のステップＳＡ７で、用紙Ｐを反転搬送路２４へ搬送し、表裏を反転させて主搬送路２３に戻す。

制御部１００は、図６のステップＳＡ６で、画像形成ジョブが片面印刷であり、裏面の印刷が無いと判断した場合、あるいは、画像形成ジョブが両面印刷であるが、両面の印刷が終了して裏面の印刷が無いと判断した場合は、ステップＳＡ８で、温度検知部６により用紙Ｐ上のトナー温度を検知する。

制御部１００は、温度検知部６で検知されたトナー温度及び印刷枚数の累積値に基づき、図６のステップＳＡ９で、定着ローラ３１を温度制御する定着ヒータ３４の温度を決定し、ステップＳＡ１０で、定電流制御である場合、帯電ローラ４０ａ、４０ｂに印加する電圧値を決定する。

制御部１００は、図６のステップＳＡ１１で、帯電ローラ４０ａ、４０ｂに印加する電圧値が、電源の定格電圧以下であるか判断し、印加電圧が定格電圧を超えると判断すると、ステップＳＡ１２で、帯電ローラ４０ａ、４０ｂの交換時期であると判断し、帯電ローラの交換を促す通知を行う。帯電ローラ交換通知は、例えば、画像形成装置１Ａに設けられた操作部１０１ａを構成する表示部に文言等を表示することで行われる。

制御部１００は、図６のステップＳＡ１１で、帯電ローラ４０ａ、４０ｂに印加する電圧値が、電源の定格電圧以下であると判断すると、ステップＳＡ１３で、帯電ローラ４０ａ、４０ｂに設定した電圧を印加することで、ステップＳＡ１４で用紙Ｐを所定の電位で帯電させる。そして、ステップＳＡ１５で、画像の形成及び帯電が終了した用紙Ｐを排紙トレイ２５に排紙する。

図７は、帯電ローラの交換時期を通知する動作の他の例を示すフローチャートである。制御部１００は、図７のステップＳＢ１、ＳＢ２で、画像形成ジョブの実行の有無を判断し、画像形成ジョブを開始するまで待機する。

制御部１００は、画像形成ジョブを開始すると、図７のステップＳＢ３で、用紙搬送部２を制御して用紙Ｐを搬送する。また、制御部１００は、図７のステップＳＢ４で、画像データに基づき画像形成部１１を制御して、中間転写ベルト１６に画像を１次転写する。そして、中間転写ベルト１６に１次転写された画像を、２次転写部１８で用紙Ｐに２次転写する。

制御部１００は、画像が転写された用紙Ｐを定着部３に搬送し、図７のステップＳＢ５で、定着部３を制御して画像を用紙Ｐに定着させる。制御部１００は、図７のステップＳＢ６で、画像形成ジョブが両面印刷であり、裏面の印刷が有るか判断する。制御部１００は、裏面の印刷があると判断すると、図７のステップＳＢ７で、用紙Ｐを反転搬送路２４へ搬送し、表裏を反転させて主搬送路２３に戻す。

制御部１００は、図７のステップＳＢ６で、画像形成ジョブが片面印刷であり、裏面の印刷が無いと判断した場合、あるいは、画像形成ジョブが両面印刷であるが、両面の印刷が終了して裏面の印刷が無いと判断した場合は、ステップＳＢ８で、温度検知部６により用紙Ｐ上のトナー温度を検知する。

制御部１００は、温度検知部６で検知されたトナー温度に基づき、図７のステップＳＢ９で、定着ローラ３１を温度制御する定着ヒータ３４の温度を決定する。また、ステップＳＢ１０で、印字面積の累積値を求め、印字面積の累積値からトナー付着量を求めて、ステップＳＢ１１で、定電圧制御である場合、帯電ローラ４０ａ、４０ｂに印加する電圧値の補正値を決定する。

制御部１００は、図７のステップＳＢ１２で、帯電ローラ４０ａ、４０ｂに印加する電圧値が、電源の定格電圧以下であるか判断し、印加電圧が定格電圧を超えると判断すると、ステップＳＢ１３で、帯電ローラ４０ａ、４０ｂの交換時期であると判断し、帯電ローラの交換を促す通知を表示等により行う。

制御部１００は、図７のステップＳＢ１２で、帯電ローラ４０ａ、４０ｂに印加する電圧値が、電源の定格電圧以下であると判断すると、ステップＳＢ１４で、帯電ローラ４０ａ、４０ｂに設定した電圧を印加することで、ステップＳＢ１５で用紙Ｐを所定の電位で帯電させる。そして、ステップＳＢ１６で、画像の形成及び帯電が終了した用紙Ｐを排紙トレイ２５に排紙する。

＜画像形成システムの一例＞
図８は、本実施の形態の画像形成システムの一例を示す構成図である。本実施の形態の画像形成装置１Ａでは、帯電部４及び冷却部５を装置内に設ける構成とした。これに対し、帯電部４を備えた帯電装置１１１を、画像形成装置１Ｂとは独立して画像形成装置１Ｂの後段に備え、用紙綴じ装置等の後処理装置１１２と組み合わせて使用される画像形成システム１１５を構成しても良い。冷却部５は、画像形成装置１Ｂ内に設ける構成、帯電装置１１１内に設ける構成としても良い。また、画像形成装置１Ｂ及び帯電装置１１１とは独立して、画像形成装置１Ｂと帯電装置１１１の間に、冷却部５を備えた冷却装置１１３を付着抑制装置として設ける構成としても良い。

本発明は、用紙を帯電させてトナー像を転写させる画像形成装置に適用される。

１Ａ、１Ｂ・・・画像形成装置、２・・・用紙搬送部、３・・・転写部、４・・・帯電部、５・・・冷却部、６・・・温度検知部、１００・・・制御部

Claims (9)

1. 用紙にトナーを転写して画像を形成する画像形成手段と、
   前記画像形成手段で画像が形成された用紙に画像を定着させる定着手段と、
   前記定着手段で画像が定着された用紙を帯電させる帯電手段と、
   用紙の搬送方向に対して前記帯電手段の上流側に設けられ、用紙に転写されたトナーに含まれるワックスの前記帯電手段への付着を抑制する付着抑制手段とを備え、
   前記帯電手段の電荷制御は定電圧制御とし、用紙上の印字面積の累積からトナー付着量を求め、トナー付着量に基づき前記帯電手段に印加される電圧値を補正し、
   前記付着抑制手段は、用紙に空気を吹き付ける冷却部であり、
   前記冷却部は、搬送されている用紙に空気を吹き付ける
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記定着手段でトナーが定着された用紙上のトナー温度を検知する温度検知手段で検知されたトナー温度に基づき前記冷却部を制御して、トナー温度をワックスの結晶化温度以下とする制御手段を備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記定着手段でトナーが定着された用紙上のトナー温度を検知する温度検知手段で検知されたトナー温度に基づき、前記定着手段が用紙に加える温度を制御し、トナー温度をワックスの結晶化温度以下とする
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記帯電手段の電荷制御は定電流制御とし、電圧値を可変として用紙の電位を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 用紙上の印字率からトナー付着量を求め、トナー付着量に基づき前記冷却部を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 用紙上の印字率からトナー付着量を求め、トナー付着量に基づき前記定着手段が用紙に加える温度を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
7. 前記帯電手段の電荷制御は定電流制御とし、前記帯電手段に印加される電圧値が定格電圧値を超える前に、前記帯電手段の交換時期を通知する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
8. 前記帯電手段の電荷制御は定電圧制御とし、用紙上の印字面積の累積から求めたトナー付着量に基づく前記帯電手段に印加される電圧値の補正値が定格電圧値を超える前に、前記帯電手段の交換時期を通知する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
9. 用紙にトナーを転写して画像を形成する画像形成手段及び前記画像形成手段で画像が形成された用紙に画像を定着させる定着手段を有した画像形成装置と、
   前記定着手段で画像が定着された用紙を帯電させる帯電装置と、
   用紙の搬送方向に対して前記帯電装置の上流側に設けられ、用紙に転写されたトナーに含まれるワックスの前記帯電装置での付着を抑制する付着抑制装置とを備え、
   前記帯電装置の電荷制御は定電圧制御とし、用紙上の印字面積の累積からトナー付着量を求め、トナー付着量に基づき前記帯電装置に印加される電圧値を補正し、
   前記付着抑制装置は、用紙に空気を吹き付ける冷却部であり、
   前記冷却部は、搬送されている用紙に空気を吹き付ける
   ことを特徴とする画像形成システム。

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