JP2004117879A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1の帯電動作と、第2の帯電動作とを行う画像形成装置は、第1の帯電動作において現像剤帯電手段1が現像剤に印加する交流電圧の電荷付与極性側のピーク値をV1、第2の帯電動作において現像剤帯電手段1が現像剤に印加する交流電圧の電荷付与極性側のピーク値をV2とするとき、|V1|<|V2|が成り立つか、又は、第1の帯電動作において現像剤帯電手段1が現像剤に印加する矩形波電圧の立ち上がり傾きをα1、第2の帯電動作において現像剤帯電手段1が現像剤に印加する矩形波電圧の立ち上がり傾きをα2とするとき、|α1|<|α2|が成り立つ構成とする。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式或いは静電記録方式を用いて形成した現像剤像を記録材上に転写して記録画像を得る画像形成装置に関し、より詳細には、電子写真感光体や中間転写体等の像担持体上の現像剤像に対する帯電動作を行う画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、カラーの画像形成装置としては、電子写真方式、熱転写方式、インクジェット方式等の種々の方式が知られているが、これらのうち電子写真方式のものは、他の方式のものに比べ、画像形成速度、画質、静粛性等の点で優れている。
【0003】
電子写真方式を採用する画像形成装置の中でも更に種々の方式がある。例えば、電子写真感光体(感光体)の表面にカラー像(複数色のトナー像)を重ねた後に記録材に一括転写して像形成を行う多重現像方式;現像−転写のサイクルを繰り返し行う多重転写方式;一旦、中間転写体上に各色のトナー像を順次一次転写した後、記録材上に一括転写する中間転写方式等がある。これらのうち、特に中間転写方式は、混色の恐れがないこと、質や厚さの異なる様々な記録材の使用が可能であること等の利点を有する。
【0004】
以下、便宜上、例えば、複写機、プリンタ、ファックス等とされる電子写真画像形成装置を例にして説明する。
【0005】
上記何れの電子写真方式画像形成装置においても、現像剤としてのトナーを帯電させ、これを静電的作用を利用して記録材上に転写し、画像を形成する。従って、トナーの帯電特性は画質を左右する最大の要因となり得る。一方、トナーは記録材に対する定着性も満足する必要があり、これを支配する熱的機械的特性はしばしば上記帯電特性を得るための障害となっている。
【0006】
例えば、低温で軟化する樹脂をトナーに選んだ場合、現像器内でトナーの変形・変質が発生し易くなるため、初期とその後では帯電量が変化し易いという問題が発生する。
【0007】
上記問題の改善のために、感光体上或いは中間転写体上のトナーに対してコロナ帯電器等を用いてトナーを再帯電し、帯電状態を一定に保つ方法が考案されている。
【0008】
又、トナーを帯電させる構成は、転写残トナーをクリーナー等で取り除く前処理として、感光体や中間転写体等の像担持体上に残留する転写残トナーを再帯電させて、像担持体上の残留トナーを取り除き易くする工程で実用化されている。
【0009】
例えば、特許文献1には、中間転写体上の2次転写残トナーを現像時の帯電極性(以下、「正規極性」という。)と逆の極性に帯電させて、1次転写工程と同時に2次転写残トナーを感光体に回収する発明が開示されている。
【0010】
又、例えば、特許文献2には、中間転写体上の2次転写残トナーに対してACバイアスを用いて帯電処理を行う発明が開示されている。
【0011】
しかしながら、弾性に乏しい中間転写体を用いる場合や、環境や記録材の種類によっては2次転写残トナーの量が多くなり、これを上記従来の構成で再帯電させることが十分にできない場合がある。
【0012】
更に、トナー量が多く、トナー帯電量の分布が広いような状況で、トナーに対して交流電圧による再帯電処理を行うと、トナーが飛散して機内の汚れが悪化するという問題がある。
【0013】
そこで、このような2次転写残トナーが多い場合に備えて、該トナーを多段階で帯電させて、帯電能力を高める方法が考えられる。
【0014】
例えば、像担持体表面の移動方向において、交流電圧の印加によりトナーを再帯電させるローラ(現像剤帯電手段)の上流に補助ローラ(現像剤補助帯電手段)を設け、この補助ローラに電圧を印加して、2次転写残トナーの静電的篩い分け、或いは予備帯電を行う。これにより、トナー飛散を抑制しつつ、トナーの再帯電能力を向上させることができる。
【0015】
しかしながら、上記の再帯電方法では、上流側のローラ(現像剤補助帯電手段)がトナーで汚れ易く、トナー飛散の抑制効果と、再帯電能力の維持が困難になるという問題が生じた。
【0016】
特許文献3には、トナーの再帯電処理を行う部材を汚染したトナーを画像域外に吐き出し、更にこの吐き出したトナー(以下、「吐き出しトナー」という。)を帯電してクリーニングすることが開示されている。
【0017】
【特許文献1】
特開平9−44007号公報
【特許文献2】
特開平11−161043号公報
【特許文献3】
特開平10−133489号公報
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のトナーの吐き出し及び再帯電方法では、帯電量が大きな吐き出しトナーの極性を、スループットを下げることなく反転させることは困難であった。
【0019】
従って、本発明の目的は、比較的量の多い現像剤を均一に再帯電させる際の現像剤飛散を抑え、広い帯電量分布を持つ現像剤を均一に帯電させる再帯電能力を持続することのできる現像剤の再帯電機構を有する画像形成成装置を提供することである。
【0020】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、現像剤像を担持する像担持体と;前記像担持体上の現像剤に接触すると共に電圧が印加される現像剤補助帯電手段と;前記現像剤帯電手段よりも前記像担持体の表面移動方向下流に配置され、前記像担持体上の現像剤に交流電圧を印加して電荷を付与する現像剤帯電手段と;を有し、前記現像剤帯電手段が現像剤に付与する電荷の極性が前記現像剤補助帯電手段に印加される電圧の極性と同極性となる第1の帯電動作と、前記現像剤帯電手段が現像剤に付与する電荷の極性が前記現像剤補助帯電手段に印加される電圧の極性と逆極性となる第2の帯電動作とを行う画像形成装置であって、前記第1の帯電動作において前記現像剤帯電手段が現像剤に印加する交流電圧の電荷付与極性側のピーク値をV1、前記第2の帯電動作において前記現像剤帯電手段が現像剤に印加する交流電圧の電荷付与極性側のピーク値をV2とするとき、|V1|<|V2|が成り立つことを特徴とする画像形成装置である。
【0021】
本発明の他の態様によると、現像剤像を担持する像担持体と;前記像担持体上の現像剤に接触すると共に電圧が印加される現像剤補助帯電手段と;前記現像剤帯電手段よりも前記像担持体の表面移動方向下流に配置され、前記像担持体上の現像剤に矩形波電圧を印加して電荷を付与する現像剤帯電手段と;を有し、前記現像剤帯電手段が現像剤に付与する電荷の極性が前記現像剤補助帯電手段に印加される電圧の極性と同極性となる第1の帯電動作と、前記現像剤帯電手段が現像剤に付与する電荷の極性が前記現像剤補助帯電手段に印加される電圧の極性と逆極性となる第2の帯電動作とを行う画像形成装置であって、前記第1の帯電動作において前記現像剤帯電手段が現像剤に印加する矩形波電圧の立ち上がり傾きをα1、前記第2の帯電動作において前記現像剤帯電手段が現像剤に印加する矩形波電圧の立ち上がり傾きをα2とするとき、|α1|<|α2|が成り立つことを特徴とする画像形成装置が提供される。
【0022】
上記各本発明の一実施態様によると、画像形成装置は更に、前記像担持体と転写ニップを形成する第2の像担持体を有し、前記像担持体表面の移動に伴い前記現像剤帯電手段を通過した後の前記像担持体上の現像剤を、前記第2の像担持体に転写させ得る。一実施態様では、前記転写ニップにおいて、前記像担持体及び前記第2の像担持体が各々担持している現像剤を、互いに他方に転写させ得る。
【0023】
上記各本発明において、一実施態様では、前記第1の帯電動作において前記現像剤補助帯電手段に印加される電圧の極性は、前記像担持体上の現像剤が該現像剤補助帯電手段を通過する前の現像剤の帯電極性と逆極性である。他の実施態様では、前記第1の帯電動作において前記現像剤補助帯電手段に印加される電圧の極性は、現像剤像形成時の現像剤の極性とは逆極性である。他の実施態様では、前記第2の帯電動作において前記現像剤補助帯電手段に印加される電圧の極性は、前記第1の帯電動作において該現像剤補助帯電手段に印加される帯電極性と逆極性である。
【0024】
上記各本発明において、一実施態様では、一実施態様では、前記現像剤補助帯電手段は、回転体である。又、一実施態様では、前記現像剤帯電手段は、前記像担持体に接触して該像担持体上の現像剤を帯電させるものであり、前記現像剤帯電手段は、回転体であってよい。
【0025】
上記各本発明の一実施態様によると、前記装置は、前記像担持体上の現像剤像を記録材に転写して記録画像を得るものであって、前記第1の帯電動作は記録材上に転写する画像に対応する前記像担持体の部位に対して行い、前記第2の帯電動作は記録材上に転写する画像に対応する像担持体の部位以外で行う。
【0026】
上記各本発明の他の実施態様によると、前記現像剤帯電手段に印加する交流電圧の積分平均値は、前記第1の帯電動作と前記第2の帯電動作とにおいて略等しい。
【0027】
上記各本発明において、前記像担持体は中間転写体であってよい。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【0029】
実施例1
図1〜5を参照して、本発明に係る画像形成装置の一実施例について説明する。本実施例において、本発明は、装置本体に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータなどの外部ホスト機器からの画像情報信号に応じて、電子写真方式を用いてマゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)、イエロー(Y)の4色フルカラー画像を記録材、例えば、用紙、OHPシート、布などの記録材に形成することのできるフルカラーレーザービームプリンタにて具現化される。
【0030】
図1は、本実施例のフルカラーレーザービームプリンター(以下、単に「画像形成装置」という。)100の概略構成を示す。
【0031】
画像形成装置100は、第1、第2の像担持体を有する。ここでは、第1の像担持体は、中間転写体としての中間転写ベルト17であり、第2の像担持体は、ドラム型の電子写真感光体、即ち、感光ドラム11である。第1、第2の像担持体は、各々担持している現像剤像(トナー像)を、互いに他方に転写させ得るように、一次転写部(一次転写ニップ)N1を形成する。
【0032】
感光ドラム11の周面には、その回転方向(矢印R1方向)に沿って順に、感光ドラム11を帯電させる一次帯電手段としての一次帯電器12、レーザー光を感光ドラム11に照射する露光手段としての露光装置13、感光ドラム11に現像剤であるトナーを供給する現像手段としての現像装置14、感光ドラム11上を清掃するための感光ドラムクリーナー16が配置されている。
【0033】
中間転写ベルト17としては、一例として、厚さ0.05mm〜0.3mm程度の無端状の樹脂ベルトを、カーボン、ZnO、SnO2、TiO2、その他の導電性の充填材により、体積抵抗率107〜1011Ω・cm程度に抵抗調整したものを用いることができる。この場合、樹脂ベルトの材質としては、例えば、PVdF(ポリフッ化ビニリデン)、ナイロン、PET(ポリエチレンテレフタレート)、ポリカーボネート、PI(ポリイミド)等を用いることができる。
【0034】
中間転写ベルト17は、図示のように中間転写ベルト17に内包される3本のローラに巻架されている。中抵抗(1KV印加時のニップ形成部での実抵抗(ニップ形成法)が106〜1010Ω)の弾性材料を芯金に被覆した1次転写手段としての1次転写ローラ15が、1次転写部N1において感光ドラム11と共に中間転写ベルト17を挟む形で配置してある。一方、2次転写手段としての2次転写ローラ18は、中抵抗の抵抗値を有するEPDM発泡層で芯金を被覆したものであり、2次転写部(2次転写ニップ)N2において、中間転写ベルト17及び記録材Pを挟む形で配置してある。
【0035】
又、2次転写部N2より記録材Pの搬送方向下流位置に、定着手段として周知の画像加熱定着装置(図示せず)が設置されている。
【0036】
以下、本実施例の画像形成装置100の画像形成過程と共に動作を説明する。
【0037】
感光ドラム11は、図示矢印R1方向に所定のプロセス速度(周速度=100mm/sec)で回転駆動され、一次帯電バイアス電源12Eより電圧が印加される一次帯電器12により一様に帯電される。次に、ホストコンピュータより送られた画像情報信号により変調された、本実施例ではレーザービームスキャナーとされる露光装置13からのレーザー光で、帯電した感光ドラム11は走査露光され、感光ドラム11上に静電潜像が形成される。この時、レーザー光の強度及び照射スポット径は画像形成装置100の解像度及び所望の画像濃度によって適正に設定されており、感光ドラム11上の静電潜像は、レーザー光が照射された部分が明部電位VL(約−100V)に、レーザー光が照射されない部分が、一次帯電器12で帯電された暗部電位VD(約−700V)に保持されることで形成される。
【0038】
感光ドラム11上に形成された静電潜像は、感光ドラム11の回転により、現像装置14との対向部に至る。現像装置14は、回転可能な支持体14Aに、それぞれイエロー、ブラック、マゼンタ、シアン色の現像剤を収容する現像器14a、14b、14c、14dを保持しており、所望時に所定の色用の現像器を感光ドラム11と対向する位置(現像位置)に移動させるように回転駆動される。本実施例では、感光ドラム11に形成された静電潜像は、先ず、現像位置に配置された第1色目(イエロー)の現像器14aとの対向部に達し、この現像器14aから感光ドラム11の帯電極性と同一極性(本実施例ではマイナス極性)に帯電されたトナーが供給され、顕像化される。
【0039】
感光ドラム11上に形成されたトナー像は、1次転写部N1において中間転写ベルト17上に順次1次転写される。この時、1次転写ローラ15には、1次転写バイアス電源15Eよりトナーと逆極性の電圧(本実施例では+100〜+1000V)である1次転写バイアスが印加され、感光ドラム11上のトナー像は中間転写ベルト17上に1次転写される。感光ドラム11上に残った1次転写残トナーは、感光ドラム11の回転に伴い、感光ドラムクリーナ16が備えるブレードなどのクリーニング手段により除去され、感光ドラム11は表面を清掃されて次の画像形成に備える。
【0040】
フルカラー画像形成においては、本実施例では、第1色(イエロー)の現像後、第2色目現像器14b(マゼンタ)、第3色現像器14c(シアン)、第4色現像器14d(ブラック)の順に、同様に各色のトナー像が形成され中間転写ベルト17上に先に転写されたトナー像に重ね合わせて一次転写され、中間転写ベルト17上にフルカラー画像が形成される。
【0041】
次に、記録材収容カセット、記録材送給ローラなどを備える給紙手段(図示せず)より記録材Pが1枚取り出され、2次転写部N2に挿通される。この時、2次転写ローラ18には2次転写バイアス電源18Eよりトナーと逆極性の電圧(本実施例では+1K〜+6KV)である2次転写バイアスが印加され、トナー像は中間転写ベルト17から記録材Pに2次転写される。
【0042】
2次転写部N2を通過した未定着カラー像を載せた記録材Pは、画像加熱定着装置に到達し、ここで加熱・加圧されて永久定着像が得られる。
【0043】
トナー像を記録材Pに2次転写した後の中間転写ベルト17上には、2次転写残トナーが存在する。本実施例では、2次転写残トナーを再帯電させて、感光ドラム11に転写して中間転写ベルト17をクリーニングする。感光ドラム11に転写したトナーは、感光ドラムクリーナ16で除去、回収する。
【0044】
以下、本実施例における中間転写ベルト17のクリーニング方法について説明する。
【0045】
本実施例では、現像剤帯電手段であるところのトナー帯電ローラ1と、中間転写ベルト17の移動方向においてトナー帯電ローラ1の上流に配された現像剤補助帯電手段であるところの補助ローラ2とが、それぞれ2次転写工程後の中間転写ベルト17に当接し、中間転写ベルト17上の2次転写残トナーに対して再帯電処理を行う。
【0046】
トナー帯電ローラ1は、芯金の周囲に導電性を付与したウレタンゴム或いはスポンジを被覆し、その表面に抵抗層を施したφ12mmの導電ローラである。抵抗値としてはニップ形成法で105〜109Ωのものが好ましく、本実施例では107Ωのスポンジローラを用いた。トナー帯電ローラ1の芯金には、第1の電圧印加手段としてのトナー帯電電源1Eより電圧が供給される。
【0047】
一方、補助ローラ2は、NBRゴムにカーボンブラックを分散し、体積抵抗率を108Ω・cm程度に調整した材料を、φ6mmの芯金に対して厚さ3mmにてローラ形状に成型した部材を用いた。補助ローラ2の芯金には、第2の電圧印加手段としての補助帯電電源2Eより電圧が供給される。
【0048】
又、中間転写ベルト17を介してトナー帯電ローラ1、補助ローラ2に当接する、接地された対向ローラ17d、17eがそれぞれ設けられている。
【0049】
これらトナー帯電ローラ1及び補助ローラ2により帯電された2次転写残トナーは、1次転写部N1において、1次転写バイアスによる作用を受けて感光ドラム11に転移し、中間転写ベルト17はクリーニングされる。一方、中間転写ベルト17上のトナーの帯電動作を終えたトナー帯電ローラ1と補助ローラ2は、中間転写ベルト17から離間し、次の作像プロセスに備える。
【0050】
次に、トナー帯電ローラ1及び補助ローラ2の役割について詳しく説明する。
【0051】
トナー帯電ローラ1及び補助ローラ2は、上記1回の作像プロセスに対して以下の2つの帯電動作を行う。図2は、画像形成行程を中間転写ベルト17上の画像に対して行われる電圧印加状態を示す制御図である。
【0052】
a)通常帯電動作
第1の帯電動作であるところの通常帯電動作は、中間転写ベルト17上の2次転写残トナーに対して行われる動作である。
【0053】
補助帯電電源2Eは、補助ローラ2に正極性のDC電圧(本実施例におけるトナーの正規極性とは逆極性、即ち、中間転写ベルト17上のトナーが補助ローラ2を通過する前のトナーの帯電極性と逆極性)を供給し、トナー帯電電源1Eは、トナー帯電ローラ1にAC電圧を供給する。本実施例では、補助ローラ2に+1KVの直流電圧を供給し、トナー帯電ローラ1には、図3(I)に示すようなピーク間電圧Vpp=2KV、積分平均値Vdc=+1.5KV、周波数f=500Hz、Duty(デューティ比)=80%の矩形波の交流電圧を供給している。
【0054】
2次転写残トナーの帯電状態は、図4の(I)に示すように、2次転写工程において2次転写電圧により正帯電を受けた一部のトナーを含むため、正負両極性に広く分布しているものの、主体となるのは負極性を帯びたトナーである。トナー帯電ローラ1及び補助ローラ2はこのような分布を持つトナーを正極性に帯電させる働きをする。
【0055】
このように帯電量が広く分布したトナーを、ある程度均一に帯電するためには、AC電圧による帯電が好ましいことが知られている。しかしながら、このように多くの負極性トナーに対してAC印加を行うと、トナーが飛散して機内を汚す場合がある。
【0056】
そこで、本実施例では、先ず補助ローラ2によって2次転写残トナーに正電荷を供給し、正極性側に分布をシフトさせ、図4(II)に示す帯電状態にする。このとき、補助ローラ2に印加する電圧が低いと、正電荷を与えることができず、次工程であるトナー帯電ローラ1の動作においてトナー飛散が悪化する。又、補助ローラ2に印加する電圧が高すぎると過剰放電が起き、高帯電量の2次転写残トナーが1次転写阻害を発生させるおそれがある。従って、補助ローラ2に供給する電圧は、+600V〜+2KV程度であることが好ましい。
【0057】
補助ローラ2を通過した中間転写ベルト17上のトナーは、概ね正極性となっているものの、通過前の分布を保ったまま依然として負極性のものが含まれる場合がある。
【0058】
次いで、トナー帯電ローラ1は、中間転写ベルト17上のトナーをAC電圧によって、図4(III)に示すように、よりシャープな分布の帯電状態にすると共に、DC電圧(オフセット電圧)によってピークを正極性側に移動するように帯電量分布を調整する。
【0059】
これによって、1次転写部N1における1次転写バイアスの作用による中間転写ベルト17のクリーニング、及び1次転写が効率良く行われる。
【0060】
トナー帯電ローラ1に印加する電圧のDC成分が高く、電荷供給が過多になると、高帯電量のトナーが1次転写を阻害する虞があり、逆に電圧が低いと1次転写部N1でのクリーニングが不十分になる。又、トナー帯電ローラ1に印加する電圧のAC成分を高くするとトナー帯電量の均一性は増すものの、帯電分布中心を正極性側にシフトさせるためには、より高いDC成分が必要になる。従って、通常帯電においては、トナー帯電ローラ1に与えるDCバイアスとして積分平均値Vdcで+500V〜+2KV、ACバイアスとしてVpp=Vdc+α(+500V≦α≦1.5KV)程度が好ましい。
【0061】
b)吐き出し帯電動作
一方、2次転写残トナー通過後の補助ローラ2は、トナーで汚れることがある。補助ローラ2を汚しているトナーを調べると、図4(IV)のような帯電量分布を持っており、強い負極性電荷を帯びていることが分かった。このようなトナーが蓄積すると、補助ローラ2からの電荷の供給が妨げられて、前述の通常帯電において、2次転写残トナーの帯電極性を調整できなくなる虞がある。
【0062】
そこで、本実施例では、第2の帯電動作であるところの吐き出し帯電動作を行う。
【0063】
具体的には、2次転写残トナーが補助ローラ2を通過した後に、補助ローラ2及びトナー帯電ローラ1の中間転写ベルト17への当接状態を維持し、補助ローラ2からトナーを中間転写ベルト17上に戻し、このトナー(吐き出しトナー)をトナー帯電ローラ1で帯電して、図4(V)に示すような、正極性の帯電状態に変化させる。そして、このトナーを1次転写工程外で感光ドラム11に戻す。
【0064】
吐き出し帯電動作においては、補助ローラ2に負極性(本実施例では、トナーの正規極性と同極性)のDC電圧である−1KVを供給し、補助ローラ2上の負極性トナーを中間転写ベルト17上に吐き出す。
【0065】
この吐き出しトナーは、量は少ないものの大きく負極性を帯びたトナーとなっており、後述するように、通常帯電動作においてトナー帯電ローラ1に印加した電圧では、トナー帯電ローラ1自身にトナーが付着してしまう。トナー帯電ローラ1にトナーが付着すると、トナー帯電能力が低下するだけでなく、付着したトナーが通常帯電動作中に中間転写ベルト17上に転移して、画像汚れが発生する。
【0066】
そこで、本実施例では、吐き出し帯電動作時に、トナー帯電ローラ1には図3(II)に示すような、Vpp=4KV、Vdc=+2KV、周波数f=500Hz、Duty=80%の矩形波の交流電圧を供給して、トナー帯電ローラ1にトナーが付着するのを防止する。
【0067】
図5は、トナー帯電ローラ1でトナーを正極性に帯電させる場合に、元々トナーが有する帯電量に対して、トナー帯電ローラ1自身が汚れないで帯電するために必要な電圧の最大値(電荷付与極性側ピーク電圧値)(Vpeak)を示したものである。同図から、大きく負極性を帯びたトナーに対しては、高いVpeakが必要であることが分かった。
【0068】
通常帯電動作時においてトナー帯電ローラ1が帯電させる際に、元々トナーが有する帯電量は、補助ローラ2の作用によって図4(II)中のQ1まで正極性側にシフトしている。
【0069】
一方、吐き出し帯電動作時には、図4(IV)中のQ2の帯電量を有するトナーに対して帯電を行う必要がある。この帯電量Q2は、図4(I)に示す2次転写残トナーの帯電分布の負極性側の裾野部分に相当する帯電量である。
【0070】
従って、吐き出し帯電動作時には、通常帯電動作時に比べて高いVpeakが必要であり、実際に、本実施例における通常帯電時のVpeak=1900Vに対し、吐き出し帯電時には2800Vが必要であることが分かった。そこで、本実施例では、吐き出し帯電動作時にトナー帯電ローラ1に印加する電圧を上記のように設定する。
【0071】
尚、上述のように、吐き出しトナーは、1次転写工程外に感光ドラム11に転写させ、1次転写と同時にクリーニングする必要がない。このため、Vpeakはクリーニング性を確保する条件で決定することができる。従って、吐き出し帯電時のVpeakを独自に高く設定することが可能である。
【0072】
本実施例によれば、2次転写残トナーの帯電状態が変化した場合であっても、中間転写ベルト17のクリーニング性と1次転写効率を安定して確保することができる。
【0073】
上述のようなトナーの再帯電機構の制御は、本実施例では、画像形成装置100の動作を統括制御する制御手段(制御回路)50が行う。制御手段50は、トナー帯電電源1E、印加電圧の極性切り替え手段を備える補助帯電電源2Eを、所定のタイミングで所定の電圧を印加するように制御する。又、トナー帯電ローラ1及び補助ローラ2は、中間転写ベルト17に対して相対移動して当接/離間し得るように離接手段(図示せず)を備える。制御手段50は、斯かる離接手段をも制御して、所定タイミングにてトナー帯電ローラ1及び補助ローラ2を中間転写ベルト17に対して当接・離間させる。
【0074】
本実施例のように、中間転写ベルト17上のトナー像をカットシート状の記録材Pに転写する画像形成装置である場合、図2に示すように、通常帯電動作は記録材P上の画像に対応する中間転写ベルト17の部位に対して行い、吐き出し帯電動作は記録材P上の画像に対応する中間転写ベルト17の部位以外で行うことができる。通常帯電動作及び吐き出し帯電動作時に、トナー帯電ローラ1及び補助ローラ2は中間転写ベルト17に当接される。
【0075】
以上、本実施例によれば、通常帯電動作において、補助ローラ2に印加した電圧の極性と、トナー帯電ローラ1が付与する電荷の極性とを同極性にすることにより、段階的にトナー帯電分布を調整することができる。そして、吐き出し帯電動作において、トナー帯電ローラ1に印加するAC電圧の電荷付与極性側ピーク値を、通常帯電動作より大きく設定することにより、トナー帯電能力を高め、均一なトナー帯電を可能にする。これにより、トナー帯電ローラ1の動作によるトナー飛散を軽減し、且つ、1次転写効率を阻害することなく、中間転写ベルト17をクリーニングすることができる。
【0076】
実施例2
次に、本発明に係る他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置は、吐き出し帯電動作時にトナー帯電ローラ1に供給される電圧波形を除いて、実施例1のものと同じである。従って、同一構成、作用を有する要素には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
【0077】
本実施例では、通常帯電動作時には、図6(I)に示すように、上記実施例1と同じ交番電圧をトナー帯電ローラ1に印加する。
【0078】
そして、本実施例では、図6(II)に示すように、吐き出し帯電動作時にトナー帯電ローラ1に印加する電圧の電荷付与極性側ピーク値(Vpeak)を、3.4KVと高く設定する一方、Dutyを5%と小さくする。Vpp=2KV、Vdc=+1.5KVは、通常帯電動作時と同じである。
【0079】
上記実施例1で説明したように、トナー帯電ローラ1を汚さずに吐き出しトナーを帯電させる条件としては、Vpeakの値の寄与が大きい。そこで、本実施例では、高いVpeakを確保することによって、吐き出しトナーに対する帯電能力を実現している。
【0080】
又、本実施例では通常帯電動作時と吐き出し帯電動作時とで、Vpp及びVdcを同じ値とすることによって、トナー帯電電源1Eの負荷を減らし、低コストの電源を用いることができる。又、Vdcを低く設定することは、耐圧の低い中間転写ベルト17を用いることができる利点がある。
【0081】
図7は、DC耐圧1KVの中間転写ベルトに矩形波電圧を印加した場合における、絶縁破壊が発生したVpeakの値と、Vpeak時間との関係を示したものである。同図から、Vpeakが高い場合であっても、その印加時間が短ければ絶縁破壊が発生し難いことが分かる。本実施例ではこの性質を利用し、Vdcを保つ程度にDutyを小さくすることによって、帯電に必要な電圧であっても絶縁破壊が発生しない中間転写ベルトを用いることができる。特に、中間転写ベルト17の膜厚を薄くすると絶縁耐圧を確保することが難しくなる傾向があり、本実施例では、厚さ0.1mm、DC耐圧1KVの中間転写ベルト17を用いることを可能にしている。
【0082】
以上、本実施例によれば、実施例1と同様の効果を得ることができ、更にトナー帯電ローラ1による吐き出しトナーに対する高い帯電能力を実現すると共に、トナー帯電電源1E、中間転写ベルト17の低コスト化を図ることができる。
【0083】
実施例3
次に、本発明に係る更に他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置は、トナー帯電ローラ1、及び吐き出し帯電時にトナー帯電ローラ1に供給される電圧波形を除いて、実施例1のものと同じである。従って、同一の構成、作用を有する要素には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
【0084】
本実施例では、トナー帯電ローラ1として、ニップ形成法で109Ωの高抵ローラを用いた。これに矩形波のAC電圧を印加すると、図8に示すような微分電流が観測される。
【0085】
1mg/cm2の正・負極性トナー像を中間転写ベルト17上に形成し、これを帯電した場合、1次転写部N1での中間転写ベルト17のクリーニング性及びトナー飛散を調べると、表1に示す結果となった。この微分電流が大きいほど、トナーを帯電させた時の帯電分布がシャープになり、クリーニング性が向上する傾向が見られる一方、トナー飛散が悪化する傾向が確認された。試験結果を表1に示す。
【0086】
【表1】
【0087】
そこで、本実施例では、トナー量は多いものの、補助ローラ2の作用によりある程度帯電分布が正極性に調整されている通常帯電動作時は、上記電流を小さくする。一方、トナー量は少ないが、強く負極性を帯びている吐き出し帯電動作時には上記電流を大きくする。
【0088】
具体的には、図9に示すように通常帯電時の、矩形波電圧の立ち上がり傾きα1(=Vpp/t1)を15V/μs、吐き出し帯電時の該立ち上がり傾きα2(=Vpp/t2)を50V/μsとした。
【0089】
このように設定することによって、トナー帯電ローラ1に印加する電圧を高くすることなく、通常帯電動作と吐き出し帯電動作を切り替えることができる。
【0090】
以上、本実施例によれば、通常帯電動作において、補助ローラ2に印加した電圧の極性と、トナー帯電ローラ1が付与する電荷の極性とを同極性にすることにより、段階的にトナー帯電分布を調整することができる。そして、吐き出し帯電動作において、トナー帯電ローラ1に印加するAC電圧の立ち上がり傾きを、通常帯電動作より大きく設定することにより、トナー帯電能力を高め、均一なトナー帯電を可能にする。これにより、トナー帯電ローラ1の動作によるトナー飛散を軽減し、且つ、1次転写効率を阻害することなく、中間転写ベルト17をクリーニングすることができる。
【0091】
尚、上記各実施例にて説明した吐き出し帯電動作は、補助ローラ2のトナー付着が軽微な場合には、記録画像1枚毎ではなく、所定間隔毎(例えば20枚毎)に行うことができる。又、例えば、通常所定間隔毎に吐き出し帯電動作を行い、制御手段50が、画像情報信号、画像形成動作状況を判断し、転写残トナーが多量に発生した可能性のある画像形成動作後に適宜吐き出し帯電動作を行わせてもよく、その態様は限定されるものではない。
【0092】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、比較的量の多い現像剤を均一に再帯電させる際のトナー飛散を抑え、広い帯電量分布を持つ現像剤を均一に帯電させる再帯電能力を持続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成図である。
【図2】本発明に従う画像形成行程に伴うトナーへの印加電圧を示すチャート図である。
【図3】本発明に従って(I)通常帯電動作時、(II)吐き出し帯電動作時にトナー帯電ローラに印加する電圧波形の一実施例を示す図である。
【図4】トナーの帯電分布の推移を説明するための説明図である。
【図5】トナーの帯電量と必要Vpeakとの関係を説明するためのグラフ図である。
【図6】本発明に従って(I)通常帯電動作時、(II)吐き出し帯電動作時にトナー帯電ローラに印加する電圧波形の他の実施例を示す図である。
【図7】矩形波と絶縁耐圧との関係を説明するためのグラフ図である。
【図8】トナー帯電電流を説明するための説明図である。
【図9】本発明に従ってトナー帯電ローラに印加する電圧波形の更に他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
1 トナー帯電ローラ(現像剤帯電手段)
1E トナー帯電電源(第1の電圧印加手段)
2 補助ローラ(現像剤補助帯電手段)
2E 補助帯電電源(第2の電圧印加手段)
11 感光ドラム(電子写真感光体、第2の像担持体)
15 1次転写ローラ(1次転写手段)
17 中間転写ベルト(中間転写体、第1の像担持体)
18 2次転写ローラ(2次転写手段)
Claims (13)
- 現像剤像を担持する像担持体と、
前記像担持体上の現像剤に接触すると共に電圧が印加される現像剤補助帯電手段と、
前記現像剤帯電手段よりも前記像担持体の表面移動方向下流に配置され、前記像担持体上の現像剤に交流電圧を印加して電荷を付与する現像剤帯電手段と、
を有し、
前記現像剤帯電手段が現像剤に付与する電荷の極性が前記現像剤補助帯電手段に印加される電圧の極性と同極性となる第1の帯電動作と、前記現像剤帯電手段が現像剤に付与する電荷の極性が前記現像剤補助帯電手段に印加される電圧の極性と逆極性となる第2の帯電動作とを行う画像形成装置であって、
前記第1の帯電動作において前記現像剤帯電手段が現像剤に印加する交流電圧の電荷付与極性側のピーク値をV1、前記第2の帯電動作において前記現像剤帯電手段が現像剤に印加する交流電圧の電荷付与極性側のピーク値をV2とするとき、
|V1|<|V2|
が成り立つことを特徴とする画像形成装置。 - 現像剤像を担持する像担持体と、
前記像担持体上の現像剤に接触すると共に電圧が印加される現像剤補助帯電手段と、
前記現像剤帯電手段よりも前記像担持体の表面移動方向下流に配置され、前記像担持体上の現像剤に矩形波電圧を印加して電荷を付与する現像剤帯電手段と、を有し、
前記現像剤帯電手段が現像剤に付与する電荷の極性が前記現像剤補助帯電手段に印加される電圧の極性と同極性となる第1の帯電動作と、前記現像剤帯電手段が現像剤に付与する電荷の極性が前記現像剤補助帯電手段に印加される電圧の極性と逆極性となる第2の帯電動作とを行う画像形成装置であって、
前記第1の帯電動作において前記現像剤帯電手段に印加する矩形波電圧の立ち上がり傾きをα1、前記第2の帯電動作において前記現像剤帯電手段に印加する矩形波電圧の立ち上がり傾きをα2とするとき、
|α1|<|α2|
が成り立つことを特徴とする画像形成装置。 - 更に、前記像担持体と転写ニップを形成する第2の像担持体を有し、前記像担持体表面の移動に伴い前記現像剤帯電手段を通過した後の前記像担持体上の現像剤を、前記第2の像担持体に転写させ得ることを特徴とする請求項1又は2の画像形成装置。
- 前記転写ニップにおいて、前記像担持体及び前記第2の像担持体が各々担持している現像剤を、互いに他方に転写させ得ることを特徴とする請求項3の画像形成装置。
- 前記第1の帯電動作において前記現像剤補助帯電手段に印加される電圧の極性は、前記像担持体上の現像剤が該現像剤補助帯電手段を通過する前の現像剤の帯電極性と逆極性であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかの項に記載の画像形成装置。
- 前記第1の帯電動作において前記現像剤補助帯電手段に印加される電圧の極性は、現像剤像形成時の現像剤の極性とは逆極性であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかの項に記載の画像形成装置。
- 前記第2の帯電動作において前記現像剤補助帯電手段に印加される電圧の極性は、前記第1の帯電動作において該現像剤補助帯電手段に印加される帯電極性と逆極性であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかの項に記載の画像形成装置。
- 前記現像剤補助帯電手段は、回転体であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかの項に記載の画像形成装置。
- 前記現像剤帯電手段は、前記像担持体に接触して該像担持体上の現像剤を帯電させることを特徴とする請求項1〜8のいずれかの項に記載の画像形成装置。
- 前記現像剤帯電手段は、回転体であることを特徴とする請求項9の画像形成装置。
- 前記装置は、前記像担持体上の現像剤像を記録材に転写して記録画像を得るものであって、前記第1の帯電動作は記録材上に転写する画像に対応する前記像担持体の部位に対して行い、前記第2の帯電動作は記録材上に転写する画像に対応する像担持体の部位以外で行うことを特徴とする請求項1〜10のいずれかの項に記載の画像形成装置。
- 前記現像剤帯電手段に印加する交流電圧の積分平均値は、前記第1の帯電動作と前記第2の帯電動作とにおいて略等しいことを特徴とする請求項1〜11のいずれかの項に記載の画像形成装置。
- 前記像担持体は中間転写体であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかの項に記載の画像形成装置。
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