JP2004191467A - Image forming method and image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming method and an image forming apparatus in which a contact electrifying member is cleaned while maintaining a predetermined potential difference between a development unit and the member. <P>SOLUTION: The image forming apparatus includes: a first voltage applying part 21 which applies voltage with which an image carrier 1 is electrified to an electrification voltage to the contact electrifying member 2; a second voltage applying part 22 which applies voltage of a predetermined level to a cleaning member 5; and a cleaning control part 23 that controls in such a manner that voltage from the first voltage applying part 21 is applied to an image formation area on the image carrier 1 where a toner image is formed, whereas voltage from the first voltage applying part 21 is stopped to be applied to an image non-formation area relative to the image formation area and a DC voltage of a predetermined level is applied from the second voltage applying part 22, thereby clearing away toner sticking to the electrifying member 2. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真による画像形成方法、および複写機、レーザービームプリンタ等の電子写真式画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリなどの電子写真式画像形成装置においては、回転駆動された感光体を帯電器で均一に帯電させた後、露光装置で露光することにより静電潜像を形成し、この静電潜像を現像器のトナーで現像してトナー像を形成する。そして、このトナー像を直接、あるいは中間転写体を介して、記録用紙に転写し、その記録用紙上のトナー像を定着装置で定着させることにより記録用紙上に画像を形成する。一方、転写されずに感光体上に残ったいわゆる転写残トナーは清掃部材で除去した後、再び感光体を帯電器で帯電させ、次の画像形成プロセスを実行する。
【0003】
現在、清掃部材として、板状の弾性ゴムで機械的にトナー掻き取るブレードが多用されているが、これには帯電器の帯電方式が深くかかわっている。すなわち、放電量の多い非接触帯電器やAC接触帯電器は、感光体との間で放電を発生させるので、感光体表面にオゾンや窒素酸化物が付着する。このオゾンや窒素酸化物は、画質欠陥を引き起こすので、感光体表面から削り取って清浄な表面を露出させる必要がある。そこで、非接触帯電器やAC接触帯電器が用いられる場合には、転写残トナーのみならず、オゾンや窒素酸化物も除去することが可能な部材が好ましく、これがブレードを多用する一因となっている。
【0004】
しかしながら、感光体は表面が削り取られることによって表面が磨耗し、感光体の寿命を早める原因となる。特に、AC接触帯電器の場合においては、感光体表面と帯電器との間で激しい放電が行われるため、感光体表面の磨耗が著しいという問題がある。
【0005】
このため、近年では、感光体表面と帯電器の間の放電が比較的少ないDC接触帯電器を用いる試みがなされ、清掃部材としても、ファーブラシやスポンジパッドなどが見直されている。
【0006】
しかしながら、DC接触帯電器はトナー等により汚染されやすく、付着したトナーを除去するなどの対策が必要である。
【0007】
接触帯電器の汚れを防止する手段としては、帯電ローラを接離させることにより帯電ローラにトナーなどの異物が付着しないようにしたものがある(特許文献1参照)。
【0008】
しかしながら、帯電ローラを接離させるリトラクト手段は、機構的にも複雑であり、コストが高く、リトラクトするための電力が新たに必要となる。
【0009】
トナーなどの異物が付着しないように帯電ローラにフッ素系の被膜を被覆する方法もあるが、その被膜によって感光体に帯電ムラが生じてしまう。また、導電性物質を分散させた表面層を被覆し、直流電圧に交流電圧が重畳された電圧を印加し、その帯電ムラの防止を図る方法もあるが、交流電源を用意することによるコストアップとオゾンが発生するという問題がある。
【0010】
そこで、帯電ローラに非粘着性の表面層を被覆し、高圧直流電圧を印加するものがある(特許文献2参照)。
【0011】
しかしながら、表面層を非粘着性材料で被覆した帯電ローラでは、帯電ローラの汚れを防止するには不十分であり、やがて異物が付着すると帯電不良による画質劣化を引き起こしてしまう。
【0012】
そこで、画像非形成時に、帯電部材に付着したトナー等の異物を、帯電部材の帯電電極に印加する電圧を調整することにより静電気的に感光体に転移させ、帯電部材をクリーニングするものがある(特許文献3参照)。
【0013】
【特許文献1】
特開平05−53413号公報(段落番号0009〜段落番号0015、図1、図2)
【特許文献2】
特開平06−266206号公報(段落番号007〜段落番号008、図1)
【特許文献3】
特開平11−65238号公報(例えば、段落番号0017〜段落番号0018、図1、図9)
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、画像非形成時に、帯電部材に付着したトナー等の異物を、感光体方向に転移させるため、帯電部材に印加している電圧を変化させると、現像器との間に必要な電位差を保持できなくなり、トナーが非画像領域に転移したり、あるいは2成分現像剤中のキャリヤが感光体表面に転移し、トナーかぶりやBCO(Bead Carry Over)が発生するため、用紙上に形成された画像が汚れてしまうという問題がある。この場合、現像装置をリトラクトすることにより回避する方法も考えられるが、コスト高となる上、小型化の阻害要因となる。
【0015】
本発明は、上記の事情に鑑み、現像器との間の所定の電位差を保持しつつ、接触帯電部材のクリーニングを行うことにより、感光体を、低コストで、長期にわたり、安定的に帯電させ、高画質画像を得ることができる画像形成方法および画像形成装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の画像形成方法は、帯電部材を、所定の方向に移動する像担持体に接触させることにより該像担持体を所定の帯電電位に帯電させ、帯電させた像担持体に露光光を照射して形成させた静電潜像をトナーで現像して該像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を、最終的に記録媒体上に転写および定着させるとともに、該像担持体上の残トナーを清掃部材で除去し、再び該像担持体を前記帯電電位に帯電させるプロセスを繰り返すことにより記録媒体上に画像を形成する画像形成方法において、
上記プロセスを繰り返す所定のタイミングで、上記像担持体上のトナー像が形成される画像形成領域相互の画像非形成領域への上記帯電部材による帯電を中止するとともに該画像非形成領域への帯電を上記清掃部材に行わせることにより、該帯電部材に付着したトナーをクリーニングすることを特徴とする。
【0017】
このように、帯電部材をクリーニングするときは、画像非形成領域への帯電を清掃部材によって行い、帯電部材による帯電は行わないので、像担持体と帯電部材との電位差によりに帯電部材に付着したトナーをクリーニングすることができる。
【0018】
上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、所定の方向に移動しトナー像が形成される像担持体と、該像担持体に接触し、該像担持体を所定の帯電電圧に帯電させる帯電部材と、帯電した該像担持体を露光することにより形成させた静電潜像をトナーにより現像したトナー像を、被転写体に転写した後の所定の位置で該像担持体に接触し、該像担持体上の転写残トナーを除去する清掃部材とを備え、上記像担持体上のトナー像を、最終的に記録媒体上に転写および定着させることにより定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
上記接触帯電部材に、上記像担持体が上記帯電電圧に帯電される電圧を印加する第1の電圧印加部と、
上記清掃部材に所定の電圧を印加する第2の電圧印加部と、
上記像担持体上の、トナー像が形成される画像形成領域には、上記第1の電圧印加部から上記電圧を印加させ、該画像形成領域相互の画像非形成領域には、該第1の電圧印加部からの該電圧の印加を中止させるとともに上記第2の電圧印加部から所定の直流電圧を印加させて上記帯電部材に付着したトナーをクリーニングするクリーニング制御部とを備えたことを特徴とする。
【0019】
このように、クリーニング制御部が、帯電部材に印加される電圧と清掃部材に印加される電圧とを調整することにより、現像器と像担持体との間の電位差を維持したまま帯電部材のクリーニングを行うので、像担持体を安定的に帯電させることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の画像形成方法およびその画像形成方法を用いた画像形成装置の実施形態について説明する。
(実施の形態1)
図1は、第1の実施形態の画像形成装置を示す図である。
【0021】
図1に示す画像形成装置は、各色のトナー像が形成される、4つの画像形成ユニット20a〜20bと、駆動ロール11、従動ロール12、および対向ロール13に張架されて、4つの画像ユニット20a〜20bそれぞれに接触しながら循環移動する中間転写ベルト7と、画像形成ユニット20a〜20bそれぞれとと中間転写ベルト7を挟んでニップ部を形成し、各画像形成ユニット20a〜20bから中間転写ベルト7にトナー像を1次転写する4つの1次転写器6a〜6bと、対向ロール13と中間転写ベルト7を挟んでニップ部を形成し、中間転写ベルト7からトナー像を記録媒体に転写する2次転写器9と、記録媒体上のトナー像を記録媒体上に定着させる定着器8と、中間転写ベルト7上の転写残トナーを除去するベルトクリーナ10とを備えている。
【0022】
ここで、ベルトクリーナには、ウレタンブレードや、クリーニング性に応じて金属スクレーパー或いはウレタンと金属スクレーパーとが複合されたものを用いることができる。
【0023】
また、画像形成ユニット20a〜20bそれぞれは、トナー像が形成される感光体ドラム1a〜1dと、感光体ドラム1a〜1dを均一に帯電させる接触帯電器2a〜2dと、均一に帯電した感光体ドラム1a〜1dに露光光を照射し静電潜像を形成する露光装置3a〜3dと、感光体ドラム1a〜1d上の静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像器4a〜4dと、トナー像を中間転写ベルト7に1次転写した後の感光体ドラム1a〜1dに残留する転写残トナーを除去する導電性繊維ブラシ5a〜5dとを備えている。
【0024】
さらに、本実施形態では、画像形成装置が、感光体ドラム1a〜1dを均一に帯電させる帯電電圧を接触帯電器2a〜2dに印加する第1の電圧印加部21と、導電性繊維ブラシ5a〜5dに交流電圧、又は交流電圧に重畳させた直流電圧を印加する第2の電圧印加部22と、第1の電圧印加部21および第2の電圧印加部22それぞれから印加される電圧を調整し、接触帯電器2a〜2dに付着したトナーを感光体ドラム1a〜1dに転移させることにより接触帯電器2a〜2dをクリーニングするクリーニング制御部23とを備えている。
【0025】
本実施形態の感光体ドラム1a〜1dは、直径30mmの円柱状のドラムで、表面にはポリカーボネートをバインダーとする高分子樹脂、およびトリフェニルアミン系の電荷輸送剤で構成された、赤外線領域に感度を持つ有機感光体が用いられ、接触帯電器は、導電性ゴムをロール状に成形したものが用いられ、導電性繊維ブラシは、絶縁性の8μm微細繊維と導電ナイロン30μmとの混織ブラシが用いられているがこれに限定されない。また、トナーは、平均粒形6.5μmで、球状係数が118(ML/A)である球形トナー(重合トナー)が用いられ、外添剤が添加されているが、これに限定されない。
【0026】
本実施形態の画像形成装置を用いて画像を形成するときは、各画像形成ユニット20a〜20dの接触帯電器2a〜2dに、例えばマイナス1kV程度の直流電圧を印加して感光体ドラム1a〜1d表面をマイナス350Vに帯電させ、露光装置3a〜3dから露光光を照射することにより感光体ドラム1a〜1d表面に静電潜像を形成する。そして、その静電潜像に、現像器4a〜4dからマイナスに帯電したトナーを付着させて現像し、感光体ドラム1a〜1d上にトナー像を形成する。各画像形成ユニット20a〜20dの感光体ドラム1a〜1dに形成されたトナー像は、1次転写器6a〜6dにより中間転写ベルト7上に順次多重転写され、中間転写ベルト7上のトナー像は、2次転写器9により紙などの記録媒体に転写され、定着器8により記録媒体上に定着される。一方、感光体ドラム1a〜1d上に残った転写残トナーは、導電性繊維からなる導電性繊維ブラシ5a〜5dにより、感光体ドラム1a〜1d表面から除去される。また、中間転写ベルト7に残った転写残トナーは、ベルトクリーナ10により除去される。
【0027】
導電性繊維ブラシ5a〜5dには、1次転写の際に生じた両極性のトナーを除去できるように、例えば周波数3kHz、ピーク・ツー・ピーク電圧600Vの交流電圧が印加される。本実施形態における導電性繊維ブラシ5a〜5dと感光体ドラム1a〜1dとの間の放電開始電圧(Vth)は、約650Vであるから、放電が生じないように、各極性におけるピーク電圧が300Vに設定されている。
【0028】
ここで、導電性繊維ブラシ5a〜5dに交流電圧が印加されることにより、感光体ドラム1a〜1d上に残留する両極性の転写残トナーが除去される。これは、感光体ドラム1a〜1dと導電性繊維ブラシ5a〜5dとの間の電界変化により、両極性を有するトナーが感光体ドラム1a〜1dと導電性繊維ブラシ5a〜5dとの間を往復し浮遊状態となるため、導電性繊維ブラシ5a〜5dによって掻き取られやすくなるためと考えられる。
【0029】
本実施形態では、清掃部材に導電性繊維ブラシ5a〜5dが用いられているが、清掃部材は、導電性繊維ブラシ5a〜5dに限定されるものではなく、導電性を有するものであればよい。また、本実施形態は、中間転写体を用いるタンデム式の画像形成装置に基づいて説明したが、画像形成装置はこれに限定する必要はなく、感光体ドラムが1つのものであってもよく、また直接転写式の画像形成装置であってもよい。
【0030】
図2は、導電性繊維ブラシのクリーニング性能を示す図である。
【0031】
図2において、縦軸は、クリーニング性能(%)をあらわし、横軸は、導電性繊維ブラシに印加される交流電圧(ピーク・ツー・ピーク600V)の周波数をあらわす。
【0032】
ここで、クリーニング性能は、感光体ドラムの帯電極性と同じ極性のトナーパッチと逆極性のトナーパッチ(0.5g/m)とを導電性繊維ブラシに通過させ、通過トナー量を測定することにより評価した。
【0033】
図から明らかなように、周波数が1kHz以下では電界変化の速度が遅いことにより、また10kHz以上では電界変化の速度が速すぎることにより、トナーの浮遊状態が形成されないため、クリーニング性能が低下するものと推測される。
【0034】
ここで、本実施形態では、導電性繊維ブラシに印加される交流電圧の周波数を3kHzとしているが、1kHz以上、かつ10kHz以下の範囲内であれば任意に設定することができる。
【0035】
図3は、接触帯電器に付着したトナーを感光体ドラムに転移させてクリーニングするクリーニングモードを実行するときの感光体ドラムのイメージ領域およびインタイメージ領域が各位置を通過するときの電位を示す図であり、図3(b)は、本実施形態のクリーニング制御部による調整が行なわれたときを示し、図3(a)は、従来から行なわれている比較例を示す図である。
【0036】
ここで、イメージ領域とは、感光体ドラムにトナー像が形成される画像形成領域を意味し、インタイメージ領域とは、画像形成領域と画像形成領域との間の、画像非形成領域を意味する。
【0037】
図3において、第1段は、現像位置における感光体ドラム表面電位を示し、第2段は、感光体ドラムに現像位置で対向する現像器の現像ロールの電位(印加されるバイアス電圧)を示し、第3段は、接触帯電器に印加される電圧(図3(b)は、本実施形態の第1の電圧印加部から印加される電圧)を示し、第4段および第5段は、感光体ドラムの清掃部材に印加される直流電圧および交流電圧(図3(b)は、本実施形態の第2の電圧印加部から印加される電圧)を示す。
【0038】
画像形成領域において、接触帯電器には感光体ドラムを帯電するため、マイナスの電圧が印加されており、接触帯電器には逆極帯電すなわちプラス帯電したトナーが付着する。
【0039】
図3(a)に示すように、従来は、接触帯電器に付着した逆極帯電トナーをクリーニングするときは、接触帯電器がインタイメージ領域(本発明の「画像非形成領域」に相当する。)に接触するときに、第3段に示すように、例えばプラス100Vを印加し、インタイメージ領域の電位を、接触帯電器の電位よりも高くして、接触帯電器に付着しているトナーを感光体ドラムに転移させる必要がある。すると、第1段に示すように、現像位置では、インタイメージ領域の電位は徐々に高くなるので、現像器から、感光体ドラムに転移しないようにするためには、第2段に示す現像ロールの電位を、現像位置におけるインタイメージ領域の電位に追従させて高くし、差分電圧が変わらないように調整する必要がある。しかし、第2段に示す現像ロールの電位を、現像位置におけるインタイメージ領域の電位に追従させて高くし、差分電圧が変わらないようにする調整は容易ではなく、現像ロールからトナーが転移することによる高濃度のトナーバンドや、キャリヤが転移することによるBCOバンドが発生する。これらのトナーバンドや、BCOバンドが、導電性繊維ブラシでクリーニングしきれない場合には、接触帯電器まで達し付着する。
【0040】
一方、本実施形態においては、接触帯電器に付着したトナーを感光体ドラムに転移させるクリーニングモードを実行するときは、クリーニング制御部が、第1の電圧印加部から接触帯電器に印加される電圧および第2の電圧印加部から導電性繊維ブラシに印加される電圧をそれぞれ調整し、現像位置において、イメージ領域(本発明の「画像形成領域」に相当する。)における電位とインタイメージ領域における電位とが同じ電位になるようにする。現像位置において、イメージ領域における電位とインタイメージ領域における電位が同じであれば、現像ロールの電位との電位差が、クリーニングモードを実行する前と変わらないので、図3(a)に示すような、高濃度のトナーバンドや、キャリヤが転移することによるBCOバンドの発生を回避することができる。
【0041】
具体的には、クリーニング制御部は、インタイメージ領域に接触帯電器からトナーが転移されるように、第3段に示すように、第1の電圧印加部から接触帯電器に印加する電圧をマイナス1kVから断にして電圧をゼロにするとともに、第4段に示すように、予めそのインタイメージ領域に、第2の電圧印加部から導電性繊維ブラシに、マイナス700Vの直流電圧を印加することにより、現像位置における、イメージ領域の電位とインタイメージ領域の電位とが共にマイナス350Vになるようにする。
【0042】
ここで、第1の電圧印加部から接触帯電器に印加する電圧をマイナス1kVからゼロにすることにより、接触帯電器のトナーが感光体ドラムに転移させているが、必ずしもゼロにする必要はない。また、第2の電圧印加部から、導電性繊維ブラシに、イメージ領域において印加される交流電圧(ピーク・ツー・ピーク電圧600V、周波数3kHz)が印加されたままの状態でマイナス700Vの直流電圧が重畳されているが、クリーニングモード実行時のインタイメージ領域においては、必ずしも同一の交流電圧を印加する必要はない。
【0043】
このように、接触帯電器の電圧を0Vとすることにより、接触帯電器に付着した逆極性のトナーを吐き出す静電気力が形成され、付着トナーは感光体ドラムに転移する。感光体ドラムに吐き出された逆極性トナーは、一次転写器のバイアス電圧の極性を1次転写時に対して反転させることにより、中間転写ベルト上に転写され、ベルトクリーナで回収される。
【0044】
本実施形態では、クリーニングモードを、プリント中のインタイメージ領域で実行しているが、クリーニングモードは、プリント終了後や、プリント開始前、あるいはメンテナンス終了後などに実行してもよい。
【0045】
図4は、接触帯電器に印加する直流電圧と感光体ドラム表面電位との関係を示す図である。
【0046】
図4において、縦軸は、感光体ドラム表面電位(V)をあらわし、横軸は、接触帯電器に印加する直流電圧をあらわす。また、図中の実線は、接触帯電器に印加する直流電圧と感光体ドラム表面電位との関係をあらわすグラフである。
【0047】
図から明らかなように、接触帯電器の印加電圧が650Vまでは感光体ドラムの表面電位はゼロであるが、650Vを越えると放電を開始し、感光体ドラムの表面電位がリニヤに上昇する。そして、接触帯電器の印加電圧が、例えば1000Vになると、感光体ドラムの表面電位が350になり、図3(b)に示す感光体ドラムの表面電位に一致する。
【0048】
図5は、接触帯電器、あるいはクリーニング部材に印加する、交流電圧(ピーク・ツー・ピーク電圧600V、周波数3kHz)に重畳された直流電圧と感光体ドラム表面電位との関係を示す図である。
【0049】
図5において、縦軸は、感光体ドラム表面電位(V)をあらわし、横軸は、印加する直流電圧をあらわす。また、図中の実線は、直流電圧と感光体ドラム表面電位との関係をあらわすグラフである。
【0050】
図から明らかなように、直流電圧が700Vのときは、感光体ドラムの表面電位は350Vとなり、図3(b)に示す感光体ドラムの表面電位に一致する。
【0051】
したがって、例えば600Vの交流電圧が印加されたクリーニング部材に700Vの直流電圧を重畳して印加すれば、感光体ドラムは、接触帯電器から1000Vの直流電圧を印加した場合と同じ表面電位を得ることができる。
【0052】
次に、第2の実施形態について説明する。
【0053】
(第2の実施形態)
第2の実施形態は、第1の実施形態に較べて、クリーニング部材に印加する電圧が相違するがそれ以外の点は共通するので、相違点について説明する。
【0054】
第2の実施形態においては、第2の電圧印加部から導電性繊維ブラシに印加する電圧は、プリントを行なう場合のイメージ領域およびインタイメージ領域、並びに接触帯電器のクリーニングモードを行なうときのイメージ領域には、ピーク・ツー・ピーク電圧が1000V、周波数3kHzの交流電圧が印加され、クリーニングモードを行なうときのインタイメージ領域には、この交流電圧にマイナス450Vの直流電圧が重畳される。
【0055】
図6は、本実施形態の接触帯電器、あるいはクリーニング部材に印加する、交流電圧(ピーク・ツー・ピーク電圧1000V、周波数3kHz)に重畳された直流電圧と感光体ドラム表面電位との関係を示す図である。
【0056】
図6において、縦軸は、感光体ドラム表面電位(V)をあらわし、横軸は、印加する直流電圧をあらわす。また、図中の実線は、直流電圧と感光体ドラム表面電位との関係をあらわすグラフである。
【0057】
図から明らかなように、直流電圧が450Vのときは、感光体ドラムの表面電位は350Vとなり、図3(b)に示す感光体ドラムの表面電位に一致する。
【0058】
したがって、例えば1000Vの交流電圧が印加されたクリーニング部材に450Vの直流電圧を重畳して印加すれば、感光体ドラムは、接触帯電器から1000Vの直流電圧を印加した場合と同じ表面電位を得ることができる。
【0059】
本実施形態においても、クリーニングモードにおいて、現像位置におけるイメージ領域とインタイメージ領域の感光体表面を同じ電位に保つため、インタイメージ領域に、第2の電圧印加手部から導電性繊維ブラシに直流電圧が重畳される。しかし、直流電圧が重畳された後においても、して帯電装置として使用することに違いはない。ただし、直流電圧を重畳した後でも、導電性繊維ブラシに印加される電圧のピークは、両極性にまたがるように、印加される直流電圧の大きさは、交流電圧のピーク・、ツー・ピーク電圧の1/2以下となるように設定されている。したがって、クリーニングモード時であっても、導電性繊維ブラシは、両極性を有する転写残トナーを除去することができるので、接触帯電器の更なるトナー付着を防止することができる。
【0060】
次に、第1の実施形態および第2の実施形態それぞれの画像形成装置におけるクリーニング制御部による電圧調整による効果について説明する。
【0061】
図7は、接触帯電器の付着トナー量が変化したときに形成された画像の画質を評価した結果を示す実験結果である。
【0062】
図7において、横軸は、接触帯電器の付着トナー量(g/m)、縦軸は画質グレードを表わす。
【0063】
ここで、画質グレード0は、不具合が全くない、画質グレード1は、極めて軽妙な不具合がある、画質グレード2は、軽妙な不具合がある、画質グレード3は、許容できる、画質グレード4は、見苦しく発生、画質グレード5は、極めて著しく発生を、それぞれあらわしている。なお、画質評価に関しては、「光学 第12巻第4号(1983年8月)“複写機における画像の評価”P267〜277」を参考にした。
【0064】
今、画質グレードの許容範囲を、グレード2以下に設定すると、図から明らかなように、接触帯電器の付着トナー量を、0.1(g/m)以下にすればよいことがわかる。
【0065】
図8は、第1の実施形態および第2の実施形態それぞれの画像形成装置を用いてプリントを行い、10枚プリントする毎に接触帯電部材の付着トナー量の推移を検出した結果を示す図である。
【0066】
図8において、縦軸は、付着トナー量(g/m)の累積値を表わし、横軸は、プリントしたA4版の累積枚数(千枚)を表わしている。
【0067】
図中の×印は、第1の実施形態における画像形成装置の付着トナー量の推移、◆印は、第1の実施形態における画像形成装置の付着トナー量の推移、黒四角印は、比較のために示す従来例における画像形成装置の付着トナー量の推移をそれぞれあらわしている。
【0068】
第1の実施形態の画像形成装置は、クリーニング部材である導電性繊維ブラシに、ピーク・ツー・ピーク電圧600V、周波数3kHzの交流電圧形を印加し、クリーニングモードにおいては、画像非形成領域に直流マイナス700Vを重畳する。また、第2の実施形態の画像形成装置は、クリーニング部材である導電性繊維ブラシに、ピーク・ツー・ピーク電圧1000V、周波数3kHzの交流電圧形を印加し、クリーニングモードにおいては、画像非形成領域に直流マイナス450Vを重畳する。
【0069】
図から明らかなように、接触帯電器に付着したトナーを感光体ドラムに転移させるクリーニングモードを持たない従来例においては、プリント枚数が3万枚を越えると、接触帯電器のトナー付着量が0.1(g/m)以上となり、画質グレードが少なくとも2以上となる。
【0070】
一方、第1の実施形態の画像形成装置における付着トナー量は、少なくとも8万枚までは接触帯電器のトナー付着量が0.1(g/m)未満となり、画質グレードが少なくとも1以下となる。また、第2の実施形態における画像形成装置の付着トナー量は、10万枚を越えても接触帯電器のトナー付着量が0.1(g/m)未満となり、接触帯電器のトナー付着による画質への影響は、全く問題にならない。
【0071】
以上により、クリーニングモードを有し、そのクリーニングモードを実行するときは、クリーニング制御部が、接触帯電部材に印加される電圧と、清掃部材である導電性繊維ブラシに印加される電圧とを調整して接触帯電部材に付着したトナーを感光体ドラム側に転移させることにより、付着トナーがクリーニングされる本発明の接触帯電部材によれば、付着トナーによるトナーバンドやBCOバンドの発生を防止できることが確認できた。
【0072】
なお、第1の実施形態の画像形成装置よりも、第2の実施形態の画像形成装置の方が接触帯電部器の付着トナー量が少なくなっているのは、第2の実施形態のクリーニング部材による転写残トナーの除去量がより多いためと考えられる。
【0073】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成方法および画像形成装置によれば、クリーニングモードにおける接触帯電器に付着したトナー吐き出し時には、接触帯電器に代えて導電性繊維ブラシなどの清掃部材で感光体などを帯電させることにより、トナーバンドやBCOバンドの発生を防止し、接触帯電器汚れを抑止することで、長期にわたり安定した高画質が得られる小型化、低コストの画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態の画像形成装置を示す図である。
【図2】導電性繊維ブラシのクリーニング性能を示す図である。
【図3】接触帯電器に付着したトナーを感光体ドラムに転移させてクリーニングするクリーニングモードを実行するときの感光体ドラムのイメージ領域およびインタイメージ領域が各位置を通過するときの電位を示す図である。
【図4】接触帯電器に印加する直流電圧と感光体ドラム表面電位との関係を示す図である。
【図5】接触帯電器、あるいはクリーニング部材に印加する、交流電圧(ピーク・ツー・ピーク電圧600V、周波数3kHz)に重畳された直流電圧と感光体ドラム表面電位との関係を示す図である。
【図6】本実施形態の接触帯電器、あるいはクリーニング部材に印加する、交流電圧(ピーク・ツー・ピーク電圧1000V、周波数3kHz)に重畳された直流電圧と感光体ドラム表面電位との関係を示す図である。
【図7】接触帯電器の付着トナー量が変化したときに形成された画像の画質を評価した結果を示す実験結果である。
【図8】第1の実施形態および第2の実施形態それぞれの画像形成装置を用いてプリントを行い、10枚プリントする毎に接触帯電部材の付着トナー量の推移を検出した結果を示す図である。
【符号の説明】
1 感光体ドラム
2 接触帯電器
3 露光装置
4 現像器
5 導電性繊維ブラシ
6 1次転写器
7 中間転写ベルト
8 定着器
9 2次転写器
10 ベルトクリーナ
11 駆動ロール
12 従動ロール
13 対向ロール
20 画像形成ユニット
21 第1の電圧印加部
22 第2の電圧印加部
23 クリーニング制御部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrophotographic image forming method and an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine and a laser beam printer.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a laser beam printer, and a facsimile, an electrostatic latent image is formed by uniformly charging a rotatably driven photoreceptor with a charger and exposing the same with an exposure device. Then, the electrostatic latent image is developed with a toner of a developing device to form a toner image. Then, the toner image is transferred to a recording sheet directly or via an intermediate transfer member, and the toner image on the recording sheet is fixed by a fixing device to form an image on the recording sheet. On the other hand, the so-called untransferred toner remaining on the photoconductor without being transferred is removed by the cleaning member, and then the photoconductor is charged again by the charger, and the next image forming process is executed.
[0003]
At present, a blade that mechanically scrapes toner with a plate-like elastic rubber is frequently used as a cleaning member, and this is closely related to a charging method of a charger. That is, a non-contact charger and an AC contact charger having a large amount of discharge generate a discharge between the photoconductor and ozone or nitrogen oxides adhere to the surface of the photoconductor. The ozone and nitrogen oxide cause image quality defects, so it is necessary to scrape off the photoreceptor surface to expose a clean surface. Therefore, when a non-contact charger or an AC contact charger is used, a member capable of removing not only transfer residual toner but also ozone and nitrogen oxide is preferable, and this is one of the causes of heavy use of the blade. ing.
[0004]
However, the surface of the photoreceptor is abraded by being scraped off, which causes the life of the photoreceptor to be shortened. In particular, in the case of an AC contact charger, a severe discharge occurs between the surface of the photoconductor and the charger, so that there is a problem that the surface of the photoconductor is significantly worn.
[0005]
For this reason, in recent years, an attempt has been made to use a DC contact charger in which discharge between the surface of the photoreceptor and the charger is relatively small, and fur brushes, sponge pads, and the like have been reviewed as cleaning members.
[0006]
However, the DC contact charger is easily contaminated by toner or the like, and it is necessary to take measures such as removing attached toner.
[0007]
As a means for preventing the contact charger from being stained, there is a means for preventing foreign matters such as toner from adhering to the charging roller by bringing the charging roller into and out of contact (see Patent Document 1).
[0008]
However, the retraction means for bringing the charging roller into and out of contact is mechanically complicated, costly, and requires new power for retraction.
[0009]
There is also a method of coating the charging roller with a fluorine-based coating so that foreign substances such as toner do not adhere thereto, but the coating causes uneven charging of the photoconductor. There is also a method of coating a surface layer in which a conductive substance is dispersed and applying a voltage in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage to prevent uneven charging, but the cost is increased by preparing an AC power supply. There is a problem that ozone is generated.
[0010]
Therefore, there is a type in which a charging roller is coated with a non-adhesive surface layer and a high-voltage DC voltage is applied (see Patent Document 2).
[0011]
However, a charging roller whose surface layer is coated with a non-adhesive material is not enough to prevent the charging roller from being stained, and if foreign matter adheres, image quality will be deteriorated due to poor charging.
[0012]
Therefore, when an image is not formed, foreign matter such as toner attached to the charging member is electrostatically transferred to the photoconductor by adjusting the voltage applied to the charging electrode of the charging member, and the charging member is cleaned ( Patent Document 3).
[0013]
[Patent Document 1]
JP-A-05-53413 (paragraph numbers 0009 to 0015, FIGS. 1 and 2)
[Patent Document 2]
JP-A-06-266206 (paragraph number 007 to paragraph number 008, FIG. 1)
[Patent Document 3]
JP-A-11-65238 (for example, paragraph number 0017 to paragraph number 0018, FIGS. 1 and 9)
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, when an image is not formed, foreign matter such as toner attached to the charging member is transferred to the photosensitive member. Therefore, when the voltage applied to the charging member is changed, a necessary potential difference between the developing member and the developing device is maintained. And the toner in the non-image area is transferred to the non-image area, or the carrier in the two-component developer is transferred to the surface of the photoreceptor, causing toner fogging and BCO (Bead Carry Over). However, there is a problem that it becomes dirty. In this case, a method of avoiding the problem by retracting the developing device is conceivable, but it increases costs and hinders miniaturization.
[0015]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and performs cleaning of a contact charging member while maintaining a predetermined potential difference between the developing device and the photoconductor. Another object of the present invention is to provide an image forming method and an image forming apparatus capable of obtaining a high-quality image.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the image forming method of the present invention comprises charging an image carrier to a predetermined charging potential by bringing a charging member into contact with an image carrier moving in a predetermined direction, and The electrostatic latent image formed by irradiating the body with exposure light is developed with toner to form a toner image on the image carrier, and the toner image is finally transferred and fixed on a recording medium. An image forming method for forming an image on a recording medium by removing a residual toner on the image carrier with a cleaning member and repeating a process of charging the image carrier again to the charging potential.
At a predetermined timing at which the above process is repeated, the charging of the non-image forming area between the image forming areas where the toner images on the image carrier are formed by the charging member and the charging of the non-image forming area are stopped. By causing the cleaning member to perform the cleaning, the toner attached to the charging member is cleaned.
[0017]
As described above, when cleaning the charging member, the charging of the non-image forming area is performed by the cleaning member, and the charging by the charging member is not performed. Therefore, the cleaning member adheres to the charging member due to a potential difference between the image carrier and the charging member. The toner can be cleaned.
[0018]
An image forming apparatus according to the present invention that achieves the above object moves an image carrier on which a toner image is formed in a predetermined direction, and contacts the image carrier to charge the image carrier to a predetermined charging voltage. A charging member, and a toner image obtained by developing the electrostatic latent image formed by exposing the charged image carrier with toner, is brought into contact with the image carrier at a predetermined position after the toner image is transferred to a transfer-receiving member. Forming a fixed toner image by transferring and fixing the toner image on the image carrier finally onto a recording medium, and a cleaning member for removing transfer residual toner on the image carrier. Image forming apparatus,
A first voltage application unit that applies a voltage at which the image carrier is charged to the charging voltage, to the contact charging member;
A second voltage application unit that applies a predetermined voltage to the cleaning member;
The first voltage application unit applies the voltage to the image forming area where the toner image is formed on the image carrier, and applies the first voltage to the non-image forming area between the image forming areas. A cleaning control unit for stopping application of the voltage from the voltage application unit and applying a predetermined DC voltage from the second voltage application unit to clean toner adhered to the charging member. I do.
[0019]
As described above, the cleaning control unit adjusts the voltage applied to the charging member and the voltage applied to the cleaning member, thereby cleaning the charging member while maintaining the potential difference between the developing device and the image carrier. Is performed, the image carrier can be stably charged.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an image forming method of the present invention and an image forming apparatus using the image forming method will be described.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram illustrating the image forming apparatus according to the first embodiment.
[0021]
The image forming apparatus shown in FIG. 1 includes four image forming units 20 a to 20 b on which toner images of respective colors are formed, a driving roll 11, a driven roll 12, and an opposing roll 13, and four image units. An intermediate transfer belt 7 that circulates and moves while being in contact with each of the image forming units 20a to 20b, a nip portion is formed between the intermediate transfer belt 7 and each of the image forming units 20a to 20b. 7, a nip portion is formed between the opposing roll 13 and the intermediate transfer belt 7, and the toner image is transferred from the intermediate transfer belt 7 to a recording medium. A secondary transfer unit 9; a fixing unit 8 for fixing the toner image on the recording medium onto the recording medium; and a belt cleaning unit for removing transfer residual toner on the intermediate transfer belt 7. And a Na 10.
[0022]
Here, as the belt cleaner, a urethane blade, a metal scraper depending on cleaning properties, or a composite of urethane and a metal scraper can be used.
[0023]
Each of the image forming units 20a to 20b includes a photosensitive drum 1a to 1d on which a toner image is formed, contact chargers 2a to 2d for uniformly charging the photosensitive drums 1a to 1d, and a uniformly charged photosensitive body. Exposure devices 3a to 3d that irradiate exposure light to drums 1a to 1d to form electrostatic latent images, and developing devices 4a that form electrostatic latent images on photoconductor drums 1a to 1d with toner to form toner images. To 4d, and conductive fiber brushes 5a to 5d for removing transfer residual toner remaining on the photosensitive drums 1a to 1d after the primary transfer of the toner image to the intermediate transfer belt 7.
[0024]
Furthermore, in the present embodiment, the image forming apparatus includes a first voltage application unit 21 that applies a charging voltage for uniformly charging the photosensitive drums 1a to 1d to the contact chargers 2a to 2d, and the conductive fiber brushes 5a to 5d. The second voltage application unit 22 that applies an AC voltage or a DC voltage superimposed on the AC voltage to 5d, and the voltages applied from the first voltage application unit 21 and the second voltage application unit 22 are adjusted. A cleaning controller 23 for cleaning the contact chargers 2a to 2d by transferring the toner attached to the contact chargers 2a to 2d to the photosensitive drums 1a to 1d.
[0025]
The photoreceptor drums 1a to 1d of the present embodiment are cylindrical drums having a diameter of 30 mm. The surface of the photoreceptor drums 1a to 1d is composed of a polymer resin having polycarbonate as a binder and a triphenylamine-based charge transport agent. An organic photoreceptor with high sensitivity is used. The contact charger is made of conductive rubber formed into a roll. The conductive fiber brush is a mixed-woven brush of insulating 8 μm fine fibers and conductive nylon 30 μm. Is used, but is not limited to this. The toner has an average particle size of 6.5 μm and a spherical coefficient of 118 (ML). 2 / A) is used, and an external additive is added, but the present invention is not limited to this.
[0026]
When an image is formed using the image forming apparatus of the present embodiment, a DC voltage of, for example, about -1 kV is applied to the contact chargers 2a to 2d of the image forming units 20a to 20d to form the photosensitive drums 1a to 1d. The surface is charged to minus 350 V, and exposure light is irradiated from the exposure devices 3a to 3d to form electrostatic latent images on the surfaces of the photosensitive drums 1a to 1d. Then, a negatively charged toner from the developing units 4a to 4d is attached to the electrostatic latent image and developed to form a toner image on the photosensitive drums 1a to 1d. The toner images formed on the photosensitive drums 1a to 1d of the image forming units 20a to 20d are sequentially multiplex-transferred onto the intermediate transfer belt 7 by the primary transfer units 6a to 6d, and the toner images on the intermediate transfer belt 7 are The image is transferred to a recording medium such as paper by the secondary transfer unit 9 and is fixed on the recording medium by the fixing unit 8. On the other hand, the transfer residual toner remaining on the photosensitive drums 1a to 1d is removed from the surfaces of the photosensitive drums 1a to 1d by the conductive fiber brushes 5a to 5d made of conductive fibers. The transfer residual toner remaining on the intermediate transfer belt 7 is removed by the belt cleaner 10.
[0027]
To the conductive fiber brushes 5a to 5d, for example, an AC voltage having a frequency of 3 kHz and a peak-to-peak voltage of 600 V is applied so that the bipolar toner generated at the time of the primary transfer can be removed. Since the discharge starting voltage (Vth) between the conductive fiber brushes 5a to 5d and the photosensitive drums 1a to 1d in the present embodiment is about 650 V, the peak voltage in each polarity is 300 V so that no discharge occurs. Is set to
[0028]
Here, by applying an AC voltage to the conductive fiber brushes 5a to 5d, bipolar transfer residual toner remaining on the photosensitive drums 1a to 1d is removed. This is because, due to an electric field change between the photosensitive drums 1a to 1d and the conductive fiber brushes 5a to 5d, the toner having both polarities reciprocates between the photosensitive drums 1a to 1d and the conductive fiber brushes 5a to 5d. It is considered that the conductive fiber brushes 5a to 5d are apt to be scraped off because of the floating state.
[0029]
In the present embodiment, the conductive member brushes 5a to 5d are used as the cleaning member. However, the cleaning member is not limited to the conductive member brushes 5a to 5d, and may be any member having conductivity. . Further, the present embodiment has been described based on the tandem type image forming apparatus using the intermediate transfer member, but the image forming apparatus is not limited to this, and may have one photosensitive drum. Further, a direct transfer type image forming apparatus may be used.
[0030]
FIG. 2 is a diagram illustrating the cleaning performance of the conductive fiber brush.
[0031]
In FIG. 2, the vertical axis represents the cleaning performance (%), and the horizontal axis represents the frequency of the AC voltage (600 V peak-to-peak) applied to the conductive fiber brush.
[0032]
Here, the cleaning performance is determined based on the toner patch having the same polarity as the charging polarity of the photosensitive drum and the toner patch having the opposite polarity (0.5 g / m 2). 2 Was passed through a conductive fiber brush, and the amount of toner passing therethrough was measured.
[0033]
As is clear from the figure, when the frequency is 1 kHz or less, the speed of the electric field change is slow, and when the frequency is 10 kHz or more, the speed of the electric field change is too fast, so that the floating state of the toner is not formed. It is presumed.
[0034]
Here, in the present embodiment, the frequency of the AC voltage applied to the conductive fiber brush is set to 3 kHz, but can be set arbitrarily within a range of 1 kHz or more and 10 kHz or less.
[0035]
FIG. 3 is a diagram showing potentials when an image area and an inter-image area of the photosensitive drum pass through respective positions when a cleaning mode in which toner adhered to the contact charger is transferred to the photosensitive drum and cleaning is performed. FIG. 3B shows a case where the adjustment is performed by the cleaning control unit of the present embodiment, and FIG. 3A shows a comparative example which has been conventionally performed.
[0036]
Here, the image area means an image forming area where a toner image is formed on the photosensitive drum, and the inter-image area means an image non-forming area between the image forming areas. .
[0037]
In FIG. 3, the first stage shows the surface potential of the photosensitive drum at the developing position, and the second stage shows the potential (applied bias voltage) of the developing roll of the developing device facing the photosensitive drum at the developing position. , The third stage shows the voltage applied to the contact charger (FIG. 3B shows the voltage applied from the first voltage application unit of the present embodiment), and the fourth and fifth stages show FIG. 3B shows a DC voltage and an AC voltage applied to the cleaning member of the photosensitive drum (FIG. 3B shows a voltage applied from the second voltage application unit of the present embodiment).
[0038]
In the image forming area, a negative voltage is applied to the contact charger to charge the photosensitive drum, and the oppositely charged toner, that is, the positively charged toner adheres to the contact charger.
[0039]
As shown in FIG. 3A, conventionally, when cleaning the oppositely charged toner adhered to the contact charger, the contact charger corresponds to the inter-image area (the "non-image forming area" of the present invention). 3), as shown in the third stage, for example, a voltage of +100 V is applied to make the potential of the inter-image area higher than the potential of the contact charger to remove the toner adhering to the contact charger. It is necessary to transfer to the photosensitive drum. Then, as shown in the first stage, at the developing position, the potential of the inter-image area gradually increases. Therefore, in order to prevent the transfer from the developing device to the photosensitive drum, the developing roller shown in the second stage Needs to be adjusted so as to follow the potential of the inter-image area at the developing position, so that the difference voltage does not change. However, it is not easy to adjust the potential of the developing roll shown in the second stage so as to follow the potential of the inter-image area at the developing position so that the differential voltage does not change. , And a BCO band due to carrier transfer. If these toner bands or BCO bands cannot be completely cleaned by the conductive fiber brush, they reach the contact charger and adhere to them.
[0040]
On the other hand, in the present embodiment, when executing the cleaning mode in which the toner adhering to the contact charger is transferred to the photosensitive drum, the cleaning control unit controls the voltage applied from the first voltage application unit to the contact charger. And the voltage applied to the conductive fiber brush from the second voltage applying unit is adjusted, and the potential in the image area (corresponding to the “image forming area” of the present invention) and the potential in the inter-image area at the developing position. And have the same potential. If the potential in the image area and the potential in the inter-image area are the same at the developing position, the potential difference between the potential of the developing roll and the potential before the execution of the cleaning mode is the same, as shown in FIG. Generation of a high-concentration toner band and a BCO band caused by carrier transfer can be avoided.
[0041]
Specifically, the cleaning control unit reduces the voltage applied from the first voltage application unit to the contact charger as shown in the third stage so that the toner is transferred from the contact charger to the inter-image area. By disconnecting from 1 kV to make the voltage zero and applying a DC voltage of minus 700 V to the conductive fiber brush from the second voltage applying part to the inter-image area in advance as shown in the fourth stage. The potential of the image area and the potential of the inter-image area at the developing position are both set to minus 350V.
[0042]
Here, the voltage applied from the first voltage application section to the contact charger is changed from -1 kV to zero, so that the toner of the contact charger is transferred to the photosensitive drum, but it is not necessarily required to be zero. . Further, a DC voltage of −700 V is applied to the conductive fiber brush from the second voltage applying unit while the AC voltage (peak-to-peak voltage 600 V, frequency 3 kHz) applied in the image area is applied. Although superimposed, it is not always necessary to apply the same AC voltage to the inter-image area when the cleaning mode is executed.
[0043]
As described above, by setting the voltage of the contact charger to 0 V, an electrostatic force for discharging the opposite polarity toner attached to the contact charger is formed, and the attached toner is transferred to the photosensitive drum. The reverse polarity toner discharged to the photoconductor drum is transferred onto the intermediate transfer belt by reversing the polarity of the bias voltage of the primary transfer unit from that at the time of the primary transfer, and is collected by the belt cleaner.
[0044]
In the present embodiment, the cleaning mode is executed in the inter-image area during printing. However, the cleaning mode may be executed after printing is completed, before printing is started, or after maintenance is finished.
[0045]
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the DC voltage applied to the contact charger and the photosensitive drum surface potential.
[0046]
4, the vertical axis represents the photosensitive drum surface potential (V), and the horizontal axis represents the DC voltage applied to the contact charger. The solid line in the drawing is a graph showing the relationship between the DC voltage applied to the contact charger and the surface potential of the photosensitive drum.
[0047]
As is apparent from the figure, the surface potential of the photoconductor drum is zero until the applied voltage of the contact charger is 650 V, but when it exceeds 650 V, discharge starts and the surface potential of the photoconductor drum rises linearly. Then, when the voltage applied to the contact charger becomes, for example, 1000 V, the surface potential of the photosensitive drum becomes 350, which coincides with the surface potential of the photosensitive drum shown in FIG.
[0048]
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a DC voltage superimposed on an AC voltage (peak-to-peak voltage 600 V, frequency 3 kHz) applied to a contact charger or a cleaning member and a photosensitive drum surface potential.
[0049]
In FIG. 5, the vertical axis represents the photosensitive drum surface potential (V), and the horizontal axis represents the applied DC voltage. The solid line in the figure is a graph showing the relationship between the DC voltage and the surface potential of the photosensitive drum.
[0050]
As is clear from the figure, when the DC voltage is 700 V, the surface potential of the photosensitive drum becomes 350 V, which coincides with the surface potential of the photosensitive drum shown in FIG.
[0051]
Therefore, for example, if a DC voltage of 700 V is superimposed and applied to the cleaning member to which an AC voltage of 600 V is applied, the photosensitive drum obtains the same surface potential as when a DC voltage of 1000 V is applied from the contact charger. Can be.
[0052]
Next, a second embodiment will be described.
[0053]
(Second embodiment)
The second embodiment differs from the first embodiment in the voltage applied to the cleaning member, but has the other points in common. Therefore, the differences will be described.
[0054]
In the second embodiment, the voltage applied to the conductive fiber brush from the second voltage application unit is determined by the image area and the inter-image area when performing printing, and the image area when performing the cleaning mode of the contact charger. , An AC voltage having a peak-to-peak voltage of 1000 V and a frequency of 3 kHz is applied, and a DC voltage of minus 450 V is superimposed on this AC voltage in the inter-image area when the cleaning mode is performed.
[0055]
FIG. 6 shows the relationship between the DC voltage superimposed on the AC voltage (peak-to-peak voltage 1000 V, frequency 3 kHz) applied to the contact charger or the cleaning member of the present embodiment and the photosensitive drum surface potential. FIG.
[0056]
In FIG. 6, the vertical axis represents the photosensitive drum surface potential (V), and the horizontal axis represents the applied DC voltage. The solid line in the figure is a graph showing the relationship between the DC voltage and the surface potential of the photosensitive drum.
[0057]
As is apparent from the figure, when the DC voltage is 450 V, the surface potential of the photosensitive drum becomes 350 V, which coincides with the surface potential of the photosensitive drum shown in FIG.
[0058]
Therefore, for example, when a DC voltage of 450 V is superimposed and applied to the cleaning member to which an AC voltage of 1000 V is applied, the photosensitive drum obtains the same surface potential as when a DC voltage of 1000 V is applied from the contact charger. Can be.
[0059]
Also in the present embodiment, in the cleaning mode, the DC voltage is applied to the conductive fiber brush from the second voltage applying hand to the inter-image area in order to keep the photoconductor surface in the image area and the inter-image area at the developing position at the same potential. Are superimposed. However, even after the DC voltage is superimposed, there is no difference in using it as a charging device. However, even when the DC voltage is superimposed, the magnitude of the applied DC voltage is such that the peak of the voltage applied to the conductive fiber brush is over both polarities, and the magnitude of the applied DC voltage is the peak-to-peak voltage of the AC voltage. Is set to be equal to or less than 1/2. Therefore, even in the cleaning mode, the conductive fiber brush can remove the transfer residual toner having both polarities, so that further adhesion of the toner to the contact charger can be prevented.
[0060]
Next, effects of voltage adjustment by the cleaning control unit in the image forming apparatuses of the first embodiment and the second embodiment will be described.
[0061]
FIG. 7 is an experimental result showing the result of evaluating the image quality of an image formed when the amount of toner attached to the contact charger changes.
[0062]
In FIG. 7, the horizontal axis represents the amount of toner adhered to the contact charger (g / m 2). 2 ), The vertical axis represents the image quality grade.
[0063]
Here, the image quality grade 0 has no defect at all, the image quality grade 1 has a very slight defect, the image quality grade 2 has a slight defect, the image quality grade 3 is acceptable, and the image quality grade 4 is unsightly. Occurrence and image quality grade 5 represent extremely remarkable occurrence, respectively. The image quality was evaluated with reference to “Optics, Vol. 12, No. 4, August 1983,“ Evaluation of Images in Copier ”, pp. 267 to 277”.
[0064]
Now, when the allowable range of the image quality grade is set to grade 2 or less, as is apparent from the figure, the amount of toner adhered to the contact charger is reduced to 0.1 (g / m2). 2 It can be seen that the following should be done.
[0065]
FIG. 8 is a diagram illustrating a result obtained by performing printing using the image forming apparatuses according to the first embodiment and the second embodiment, and detecting a change in the amount of toner attached to the contact charging member every time ten sheets are printed. is there.
[0066]
In FIG. 8, the vertical axis indicates the amount of the attached toner (g / m 2 ), And the horizontal axis represents the cumulative number (thousands) of printed A4 plates.
[0067]
In the figure, the crosses indicate changes in the amount of toner adhered to the image forming apparatus according to the first embodiment, the triangles indicate changes in the amount of toner adhered to the image forming apparatus according to the first embodiment, and the black squares indicate comparisons. 1 shows the transition of the amount of toner adhered to the image forming apparatus in the conventional example.
[0068]
The image forming apparatus according to the first embodiment applies an AC voltage type having a peak-to-peak voltage of 600 V and a frequency of 3 kHz to a conductive fiber brush serving as a cleaning member. Superimpose minus 700V. Further, the image forming apparatus according to the second embodiment applies an AC voltage type having a peak-to-peak voltage of 1000 V and a frequency of 3 kHz to the conductive fiber brush which is a cleaning member. Is superimposed with DC minus 450V.
[0069]
As is apparent from the figure, in the conventional example having no cleaning mode for transferring the toner adhering to the contact charger to the photosensitive drum, when the number of prints exceeds 30,000, the toner adhering amount of the contact charger becomes zero. .1 (g / m 2 ) Or higher, and the image quality grade is at least 2 or higher.
[0070]
On the other hand, the amount of toner adhered to the image forming apparatus of the first embodiment is 0.1 (g / m 2 ), And the image quality grade is at least 1 or less. The amount of toner adhered to the image forming apparatus according to the second embodiment is 0.1 (g / m 2 ), The effect on the image quality due to the toner adhesion of the contact charger is not a problem at all.
[0071]
As described above, when the cleaning mode is performed and the cleaning mode is executed, the cleaning control unit adjusts the voltage applied to the contact charging member and the voltage applied to the conductive fiber brush as the cleaning member. The toner attached to the contact charging member is transferred to the photosensitive drum side to remove the attached toner. According to the contact charging member of the present invention, it is confirmed that the toner band and the BCO band caused by the attached toner can be prevented. did it.
[0072]
The reason why the amount of toner adhered to the contact charging unit in the image forming apparatus according to the second embodiment is smaller than that in the image forming apparatus according to the first embodiment is that the cleaning member according to the second embodiment is different from the cleaning member according to the second embodiment. It is considered that the removal amount of the transfer residual toner due to is larger.
[0073]
【The invention's effect】
As described above, according to the image forming method and the image forming apparatus of the present invention, when the toner attached to the contact charger is discharged in the cleaning mode, the photosensitive member is replaced with a cleaning member such as a conductive fiber brush instead of the contact charger. To provide a small-sized, low-cost image forming apparatus capable of preventing a toner band or a BCO band from being generated by charging the toner and suppressing contamination of a contact charger, thereby obtaining stable and high image quality over a long period of time. Can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an image forming apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a view showing the cleaning performance of a conductive fiber brush.
FIG. 3 is a diagram showing a potential when an image area and an inter-image area of the photosensitive drum pass through respective positions when a cleaning mode in which toner adhered to a contact charger is transferred to the photosensitive drum and cleaning is performed. It is.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a DC voltage applied to a contact charger and a photosensitive drum surface potential.
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between a DC voltage superimposed on an AC voltage (peak-to-peak voltage of 600 V, frequency of 3 kHz) applied to a contact charger or a cleaning member and a photoconductor drum surface potential.
FIG. 6 shows a relationship between a DC voltage superimposed on an AC voltage (peak-to-peak voltage of 1000 V, frequency of 3 kHz) applied to a contact charger or a cleaning member of the present embodiment and a photosensitive drum surface potential. FIG.
FIG. 7 is an experimental result showing the result of evaluating the image quality of an image formed when the amount of toner attached to the contact charger changes.
FIG. 8 is a diagram illustrating a result obtained by performing printing using the image forming apparatuses according to the first embodiment and the second embodiment, and detecting a change in the amount of toner adhered to the contact charging member each time ten sheets are printed. is there.
[Explanation of symbols]
1 Photoconductor drum
2 Contact charger
3 Exposure equipment
4 Developing device
5 conductive fiber brush
6 Primary transfer unit
7 Intermediate transfer belt
8 Fixing device
9 Secondary transfer unit
10 Belt cleaner
11 Drive roll
12 Follower roll
13 Opposing roll
20 Image forming unit
21 1st voltage application part
22 Second voltage applying unit
23 Cleaning control unit

Claims (8)

帯電部材を、所定の方向に移動する像担持体に接触させることにより該像担持体を所定の帯電電位に帯電させ、帯電させた像担持体に露光光を照射して形成させた静電潜像をトナーで現像して該像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を、最終的に記録媒体上に転写および定着させるとともに、該像担持体上の残トナーを清掃部材で除去し、再び該像担持体を前記帯電電位に帯電させるプロセスを繰り返すことにより記録媒体上に画像を形成する画像形成方法において、
前記プロセスを繰り返す所定のタイミングで、前記像担持体上のトナー像が形成される画像形成領域相互の画像非形成領域への前記帯電部材による帯電を中止するとともに該画像非形成領域への帯電を前記清掃部材に行わせることにより、該帯電部材に付着したトナーをクリーニングすることを特徴とする画像形成方法。
An electrostatic latent member formed by contacting the charging member with an image carrier moving in a predetermined direction to charge the image carrier to a predetermined charging potential and irradiating the charged image carrier with exposure light. The image is developed with toner to form a toner image on the image carrier, and the toner image is finally transferred and fixed on a recording medium, and the residual toner on the image carrier is removed by a cleaning member. An image forming method for forming an image on a recording medium by repeating a process of charging the image carrier to the charging potential again,
At a predetermined timing of repeating the above process, the charging of the non-image forming area between the image forming areas where the toner image on the image carrier is formed by the charging member is stopped, and the charging to the non-image forming area is stopped. An image forming method, wherein the cleaning member is used to clean toner adhered to the charging member.
前記清掃部材により帯電させた前記画像非形成領域と前記帯電部材により帯電させた前記画像形成領域は、相互に同じ電位であることを特徴とする請求項1記載の画像形成方法。2. The image forming method according to claim 1, wherein the non-image forming area charged by the cleaning member and the image forming area charged by the charging member have the same potential. 所定の方向に移動しトナー像が形成される像担持体と、該像担持体に接触し、該像担持体を所定の帯電電圧に帯電させる帯電部材と、帯電した該像担持体を露光することにより形成させた静電潜像をトナーにより現像したトナー像を、被転写体に転写した後の所定の位置で該像担持体に接触し、該像担持体上の転写残トナーを除去する清掃部材とを備え、前記像担持体上のトナー像を、最終的に記録媒体上に転写および定着させることにより定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
前記接触帯電部材に、前記像担持体が前記帯電電圧に帯電される電圧を印加する第1の電圧印加部と、
前記清掃部材に所定の電圧を印加する第2の電圧印加部と、
前記像担持体上の、トナー像が形成される画像形成領域には、前記第1の電圧印加部から前記電圧を印加させ、該画像形成領域相互の画像非形成領域には、該第1の電圧印加部からの該電圧の印加を中止させるとともに前記第2の電圧印加部から所定の直流電圧を印加させて前記帯電部材に付着したトナーをクリーニングするクリーニング制御部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
An image carrier that moves in a predetermined direction to form a toner image, a charging member that contacts the image carrier and charges the image carrier to a predetermined charging voltage, and exposes the charged image carrier. The toner image obtained by developing the electrostatic latent image formed by the toner with the toner is transferred to a transfer receiving member, and is brought into contact with the image holding member at a predetermined position to remove transfer residual toner on the image holding member. A cleaning member, wherein the toner image on the image carrier is finally transferred and fixed on a recording medium to form an image composed of a fixed toner image.
A first voltage applying unit that applies a voltage at which the image carrier is charged to the charging voltage, to the contact charging member;
A second voltage application unit that applies a predetermined voltage to the cleaning member;
The voltage is applied from the first voltage application unit to the image forming area on the image carrier where the toner image is formed, and the first voltage is applied to the non-image forming area between the image forming areas. A cleaning control unit for stopping application of the voltage from the voltage application unit and applying a predetermined DC voltage from the second voltage application unit to clean toner adhered to the charging member. Image forming apparatus.
前記清掃部材は、導電性繊維からなるブラシロールを有し、
前記第2の電圧印加部は、前記ブラシロールに前記電圧を印加するものであることを特徴とする請求項3記載の画像形成装置。
The cleaning member has a brush roll made of conductive fibers,
The image forming apparatus according to claim 3, wherein the second voltage applying unit applies the voltage to the brush roll.
前記第2の電圧印加部は、前記清掃部材に交流電圧を印加するものであって、前記クリーニング制御部が前記トナーをクリーニングするときは、直流電圧を重畳した交流電圧を印加するものであることを特徴とする請求項3記載の画像形成装置。The second voltage applying unit applies an AC voltage to the cleaning member, and applies an AC voltage on which a DC voltage is superimposed when the cleaning control unit cleans the toner. The image forming apparatus according to claim 3, wherein: 前記第2の電圧印加部は、ピーク・ツー・ピーク電圧が前記像担持体と前記清掃部材との間の放電開始電圧の2倍の電圧よりも小さい交流電圧を印加するものであることを特徴とする請求項5記載の画像形成装置。The second voltage applying unit applies an AC voltage having a peak-to-peak voltage smaller than a voltage twice as high as a discharge starting voltage between the image carrier and the cleaning member. The image forming apparatus according to claim 5, wherein 前記第2の電圧印加部は、周波数が1kHz以上、かつ10kHz以下の交流電圧を印加するものであることを特徴する請求項5記載の画像形成装置。6. The image forming apparatus according to claim 5, wherein the second voltage applying unit applies an AC voltage having a frequency of 1 kHz or more and 10 kHz or less. 前記第2の電圧印加部は、電圧が前記交流電圧のピーク・ツー・ピーク電圧の2分の1よりも小さい直流電圧を印加するものであることを特徴とする請求項6記載の画像形成装置。7. The image forming apparatus according to claim 6, wherein the second voltage applying unit applies a DC voltage whose voltage is smaller than half the peak-to-peak voltage of the AC voltage. .
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