JP2005077502A - 画像形成装置・画像形成方法 - Google Patents
画像形成装置・画像形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005077502A JP2005077502A JP2003304781A JP2003304781A JP2005077502A JP 2005077502 A JP2005077502 A JP 2005077502A JP 2003304781 A JP2003304781 A JP 2003304781A JP 2003304781 A JP2003304781 A JP 2003304781A JP 2005077502 A JP2005077502 A JP 2005077502A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- toner
- image
- transfer
- image forming
- forming apparatus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Cleaning In Electrography (AREA)
- Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)
- Color Electrophotography (AREA)
Abstract
【課題】 転写部上流における転写チリを抑制して高画質化を実現する。
【解決手段】 各画像形成手段18Y、18C、18M、18Bの中間転写ベルト10の移動方向における転写部上流であって、該中間転写ベルト10の内側には、中間転写ベルト10に感光体40の帯電極性と同極性のバイアスを印加するための導電性部材70Y、70C、70M、70Bkが設けられており、これらに個別に対応してカウンタバイアス電源が設けられている。各感光体40の表面近傍には、感光体40上に形成された基準トナーパターン像の表面電位を検出する表面電位計71Y、71C、71M、71Bkが設けられており、これらの検出値に基づいて単位面積当たりのトナー帯電量が算出され、図示しない制御手段は算出値に基づいて上記カウンタバイアス電源を制御する。
【選択図】 図2
【解決手段】 各画像形成手段18Y、18C、18M、18Bの中間転写ベルト10の移動方向における転写部上流であって、該中間転写ベルト10の内側には、中間転写ベルト10に感光体40の帯電極性と同極性のバイアスを印加するための導電性部材70Y、70C、70M、70Bkが設けられており、これらに個別に対応してカウンタバイアス電源が設けられている。各感光体40の表面近傍には、感光体40上に形成された基準トナーパターン像の表面電位を検出する表面電位計71Y、71C、71M、71Bkが設けられており、これらの検出値に基づいて単位面積当たりのトナー帯電量が算出され、図示しない制御手段は算出値に基づいて上記カウンタバイアス電源を制御する。
【選択図】 図2
Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置、画像形成方法に関する。
この種の画像形成装置では、目的の画像情報に基づいて像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像手段によりトナー像として可視像化し、該トナー像を中間転写体上あるいは転写材上へ転写バイアスを印加して静電的に転写するようになっている。
ところで、電子写真方式のカラー画像形成装置等においては、像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体上あるいは転写材上へ転写する際に、「プレ転写」と呼ばれる現象によるトナーの飛び散りの問題がある。
このプレ転写によるトナーの飛び散りの原因は主に、転写領域(転写部又は転写ニップ)より上流側で転写電界が生じるためで、放電や静電吸着力により例えば中間転写体表面に転写されたトナー像を構成する一部のトナーが、その近傍の中間転写体表面に静電的に飛び散ってしまう。これにより、中間転写体表面のトナー像に「滲み」が発生し、その画質が劣化する場合がある。このようなトナーの飛び散り現象は、一般に「転写チリ」と呼ばれている。
ところで、電子写真方式のカラー画像形成装置等においては、像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体上あるいは転写材上へ転写する際に、「プレ転写」と呼ばれる現象によるトナーの飛び散りの問題がある。
このプレ転写によるトナーの飛び散りの原因は主に、転写領域(転写部又は転写ニップ)より上流側で転写電界が生じるためで、放電や静電吸着力により例えば中間転写体表面に転写されたトナー像を構成する一部のトナーが、その近傍の中間転写体表面に静電的に飛び散ってしまう。これにより、中間転写体表面のトナー像に「滲み」が発生し、その画質が劣化する場合がある。このようなトナーの飛び散り現象は、一般に「転写チリ」と呼ばれている。
プレ転写を防止する対策としては、例えば特許第3346063号公報に記載の技術が知られている。これは、転写部上流側に配置された早期転写防止手段により、中間転写体を像担持体に押圧すると共に、トナー極性と同極性のバイアスを印加するものである。これにより、静電転写手段と早期転写防止手段の中間よりも上流側で、静電転写手段の転写用電界を打ち消すことが可能となり、早期に転写が開始されることを防止している。
また、中間転写体が像担持体に押圧されることにより、早期転写防止手段の下流側では、像担持体と中間転写体とが隙間なく接触する。このため、静電転写手段の転写用電界によって転写が開始されるときには、像担持体と中間転写体との間にずれが発生することなく、転写されるトナー像が乱れることを防止可能となる。
他の対策例としては、例えば特許第3205274号公報に記載の技術が知られている。これは、転写ニップ部より上流側に、中間転写体裏面と接触し且つ電気的に接地されていない導電性部材を設け、転写時に導電性部材の電位がゼロ又は感光体の帯電極性と同極性の電位となるように構成したものである。
また、中間転写体が像担持体に押圧されることにより、早期転写防止手段の下流側では、像担持体と中間転写体とが隙間なく接触する。このため、静電転写手段の転写用電界によって転写が開始されるときには、像担持体と中間転写体との間にずれが発生することなく、転写されるトナー像が乱れることを防止可能となる。
他の対策例としては、例えば特許第3205274号公報に記載の技術が知られている。これは、転写ニップ部より上流側に、中間転写体裏面と接触し且つ電気的に接地されていない導電性部材を設け、転写時に導電性部材の電位がゼロ又は感光体の帯電極性と同極性の電位となるように構成したものである。
トナーの特性は環境的に変化しやすく、これに伴って転写チリを抑制するための条件も複雑に異なる。上記従来技術の他にも転写ニップ上流側での転写電界を変化させる等の技術があるが、転写チリを抑制する観点から満足のいく状況になかった。
そこで、本発明は、転写チリを高精度に抑制できる画像形成装置、画像形成方法の提供を、その目的とする。
転写チリは、像担持体上のトナーの単位面積当たりのトナー帯電量の違いによって差があることが実験により確認されている。このことを踏まえれば、トナーの帯電量に応じて転写ニップ上流における被転写体側の電位を制御すれば、転写チリを高制度に抑制することができることが予測される。
本発明はこの考えに基づくもので、具体的には、請求項1記載の発明では、像担持体上に形成されたトナー像を転写手段により記録媒体に転写する画像形成装置において、記録媒体搬送方向における転写部上流で記録媒体に上記像担持体の帯電極性と同極性のバイアスを印加するカウンタバイアス印加手段と、該カウンタバイアス印加手段を制御して記録媒体への転写が実行される前に上記像担持体上のトナーが記録媒体側へ転移しない状態に記録媒体の表面電位を制御する制御手段を有していることを特徴とする。
本発明はこの考えに基づくもので、具体的には、請求項1記載の発明では、像担持体上に形成されたトナー像を転写手段により記録媒体に転写する画像形成装置において、記録媒体搬送方向における転写部上流で記録媒体に上記像担持体の帯電極性と同極性のバイアスを印加するカウンタバイアス印加手段と、該カウンタバイアス印加手段を制御して記録媒体への転写が実行される前に上記像担持体上のトナーが記録媒体側へ転移しない状態に記録媒体の表面電位を制御する制御手段を有していることを特徴とする。
請求項2記載の発明では、1つの像担持体上に形成されたトナー像を、複数の支持部材間に掛け回されて回転移動するベルト状の転写体上で該像担持体に対応した転写手段により転写し、上記転写体移動方向下流側に配置された他の像担持体上に形成されたトナー像を該他の像担持体に対応する転写手段により先に転写された画像上に重ねて転写する画像形成装置において、上記転写体移動方向における転写部上流で該転写体側に上記像担持体の帯電極性と同極性のバイアスを印加するカウンタバイアス印加手段と、該カウンタバイアス印加手段を制御して上記転写体側への転写が実行される前に上記像担持体上のトナーが上記転写体側へ転移しない状態に該転写体側の表面電位を制御する制御手段を有していることを特徴とする。
請求項3記載の発明では、像担持体上に形成されたトナー像を一次転写手段により中間転写体に転写し、該中間転写体上の重ね合わされたトナー像を二次転写手段により記録媒体に転写する画像形成装置において、上記中間転写体移動方向における転写部上流で該中間転写体に上記像担持体の帯電極性と同極性のバイアスを印加するカウンタバイアス印加手段と、該カウンタバイアス印加手段を制御して上記中間転写体への転写が実行される前に上記像担持体上のトナーが上記中間転写体側へ転移しない状態に該中間転写体の表面電位を制御する制御手段を有していることを特徴とする。
請求項4記載の発明では、請求項1乃至3のうちの何れか1つに記載の画像形成装置において、上記像担持体上に形成されたトナー像の帯電量を検出するトナー帯電量検出手段を有し、上記制御手段は、上記トナー帯電量検出手段の検出情報に基づいて上記カウンタバイアス印加手段を制御することを特徴とする。
請求項5記載の発明では、請求項1乃至3のうちの何れか1つに記載の画像形成装置において、上記像担持体上に形成されたトナー像の帯電量を検出するトナー帯電量検出手段と、上記トナー像の付着量を検出するトナー付着量検出手段を有し、上記制御手段は、上記トナー帯電量検出手段及び上記トナー付着量検出手段の検出情報に基づいて上記カウンタバイアス印加手段を制御することを特徴とする。
請求項6記載の発明では、請求項2記載の画像形成装置において、上記転写体が中間転写ベルトであり、上記像担持体上に形成されたトナー像の帯電量を検出するトナー帯電量検出手段と、上記中間転写ベルト上に転写されたトナー像の付着量を検出するトナー付着量検出手段を有し、上記制御手段は、上記トナー帯電量検出手段及び上記トナー付着量検出手段の検出情報に基づいて上記カウンタバイアス印加手段を制御することを特徴とする。
請求項7記載の発明では、請求項3記載の画像形成装置において、上記像担持体上に形成されたトナー像の帯電量を検出するトナー帯電量検出手段と、上記中間転写体上に転写されたトナー像の付着量を検出するトナー付着量検出手段を有し、上記制御手段は、上記トナー帯電量検出手段及び上記トナー付着量検出手段の検出情報に基づいて上記カウンタバイアス印加手段を制御することを特徴とする。
請求項8記載の発明では、請求項4乃至8のうちの何れか1つに記載の画像形成装置において、上記トナー帯電量検出手段が、表面電位計によりトナー帯電量を検出する構成を有していることを特徴とする。
請求項9記載の発明では、請求項5乃至6のうちの何れか1つに記載の画像形成装置において、上記トナー付着量検出手段が、光学センサによりトナー付着量を検出する構成を有していることを特徴とする。
請求項10記載の発明では、請求項5乃至6のうちの何れか1つに記載の画像形成装置において、上記トナー付着量検出手段が、高さ変位計によりトナー付着量を検出する構成を有していることを特徴とする。
請求項11記載の発明では、請求項1乃至10のうちの何れか1つに記載の画像形成装置において、上記トナー帯電量検出手段又はトナー付着量検出手段による検出対象となるトナー像が、基準トナーパターン像であることを特徴とする。
請求項12記載の発明では、請求項1乃至11のうちの何れか1つに記載の画像形成装置において、使用するトナーの円形度が0.94以上に設定されていることを特徴とする。
請求項13記載の発明では、請求項2又は3記載の画像形成装置において、上記像担持体と該像担持体上に形成された静電潜像を可視像化する現像手段を一体に備え装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジを有していることを特徴とする。
請求項14記載の発明では、請求項2又は3記載の画像形成装置において、複数の像担持体と、これらの像担持体に対して個別に設けられ像担持体上に形成された静電潜像を可視像化する現像手段と、これらの像担持体に対して個別に設けられ転写後の像担持体上のトナーを回収するクリーニング手段を有し、各クリーニング手段により回収されたトナーを対応する上記現像手段に戻して用いることを特徴とする。
請求項15記載の発明では、像担持体上に形成されたトナー像を転写手段により被転写体へ転写する画像形成方法において、上記被転写体の移動方向における転写部上流で上記被転写体に上記像担持体の帯電極性と同極性のバイアスを印加し、上記被転写体への転写が実行される前に上記像担持体上のトナーが上記被転写体側へ転移しない状態に上記被転写体の表面電位を制御することを特徴とする。
請求項1記載の発明によれば、像担持体上に形成されたトナー像を転写手段により記録媒体に転写する画像形成装置において、記録媒体搬送方向における転写部上流で記録媒体に上記像担持体の帯電極性と同極性のバイアスを印加するカウンタバイアス印加手段と、該カウンタバイアス印加手段を制御して記録媒体への転写が実行される前に上記像担持体上のトナーが記録媒体側へ転移しない状態に記録媒体の表面電位を制御する制御手段を有していることとしたので、転写部上流における転写チリを抑制でき、画質の向上を図ることができる。
請求項2記載の発明によれば、1つの像担持体上に形成されたトナー像を、複数の支持部材間に掛け回されて回転移動するベルト状の転写体上で該像担持体に対応した転写手段により転写し、上記転写体移動方向下流側に配置された他の像担持体上に形成されたトナー像を該他の像担持体に対応する転写手段により先に転写された画像上に重ねて転写する画像形成装置において、上記転写体移動方向における転写部上流で該転写体側に上記像担持体の帯電極性と同極性のバイアスを印加するカウンタバイアス印加手段と、該カウンタバイアス印加手段を制御して上記転写体側への転写が実行される前に上記像担持体上のトナーが上記転写体側へ転移しない状態に該転写体側の表面電位を制御する制御手段を有していることとしたので、転写部上流における転写チリを抑制でき、画質の向上を図ることができる。
請求項3記載の発明によれば、像担持体上に形成されたトナー像を一次転写手段により中間転写体に転写し、該中間転写体上の重ね合わされたトナー像を二次転写手段により記録媒体に転写する画像形成装置において、上記中間転写体移動方向における転写部上流で該中間転写体に上記像担持体の帯電極性と同極性のバイアスを印加するカウンタバイアス印加手段と、該カウンタバイアス印加手段を制御して上記中間転写体への転写が実行される前に上記像担持体上のトナーが上記中間転写体側へ転移しない状態に該中間転写体の表面電位を制御する制御手段を有していることとしたので、転写部上流における転写チリを抑制でき、画質の向上を図ることができる。
請求項4記載の発明によれば、請求項1乃至3のうちの何れか1つに記載の画像形成装置において、上記像担持体上に形成されたトナー像の帯電量を検出するトナー帯電量検出手段を有し、上記制御手段は、上記トナー帯電量検出手段の検出情報に基づいて上記カウンタバイアス印加手段を制御することとしたので、転写チリを高精度に抑制でき、高画質化を実現できる。
請求項5記載の発明によれば、請求項1乃至3のうちの何れか1つに記載の画像形成装置において、上記像担持体上に形成されたトナー像の帯電量を検出するトナー帯電量検出手段と、上記トナー像の付着量を検出するトナー付着量検出手段を有し、上記制御手段は、上記トナー帯電量検出手段及び上記トナー付着量検出手段の検出情報に基づいて上記カウンタバイアス印加手段を制御することとしたので、転写チリをより高精度に抑制でき、一層の高画質化を実現できる。
請求項6記載の発明によれば、請求項2記載の画像形成装置において、上記転写体が中間転写ベルトであり、上記像担持体上に形成されたトナー像の帯電量を検出するトナー帯電量検出手段と、上記中間転写ベルト上に転写されたトナー像の付着量を検出するトナー付着量検出手段を有し、上記制御手段は、上記トナー帯電量検出手段及び上記トナー付着量検出手段の検出情報に基づいて上記カウンタバイアス印加手段を制御することとしたので、転写チリをより高精度に抑制でき、一層の高画質化を実現できる。
請求項7記載の発明によれば、請求項3記載の画像形成装置において、上記像担持体上に形成されたトナー像の帯電量を検出するトナー帯電量検出手段と、上記中間転写体上に転写されたトナー像の付着量を検出するトナー付着量検出手段を有し、上記制御手段は、上記トナー帯電量検出手段及び上記トナー付着量検出手段の検出情報に基づいて上記カウンタバイアス印加手段を制御することとしたので、転写チリをより高精度に抑制でき、一層の高画質化を実現できる。
請求項8記載の発明によれば、請求項4乃至8のうちの何れか1つに記載の画像形成装置において、上記トナー帯電量検出手段が、表面電位計によりトナー帯電量を検出する構成を有していることとしたので、トナー帯電量を簡易な構成で容易に求めることができる。
請求項9記載の発明によれば、請求項5乃至6のうちの何れか1つに記載の画像形成装置において、上記トナー付着量検出手段が、光学センサによりトナー付着量を検出する構成を有していることとしたので、トナー付着量を簡易な構成で容易に求めることができる。
請求項10記載の発明によれば、請求項5乃至6のうちの何れか1つに記載の画像形成装置において、上記トナー付着量検出手段が、高さ変位計によりトナー付着量を検出する構成を有していることとしたので、トナー付着量を簡易な構成で容易に求めることができる。
請求項11記載の発明によれば、請求項1乃至10のうちの何れか1つに記載の画像形成装置において、上記トナー帯電量検出手段又はトナー付着量検出手段による検出対象となるトナー像が、基準トナーパターン像であることとしたので、
トナー帯電量又トナー付着量の検出精度を均一にでき、カウンタバイアス印加制御を高精度に実施することができる。
トナー帯電量又トナー付着量の検出精度を均一にでき、カウンタバイアス印加制御を高精度に実施することができる。
請求項12記載の発明によれば、請求項1乃至11のうちの何れか1つに記載の画像形成装置において、使用するトナーの円形度が0.94以上に設定されていることとしたので、逆転写を防止でき、高画質な画像を得ることができる。
請求項13記載の発明によれば、請求項2又は3記載の画像形成装置において、上記像担持体と該像担持体上に形成された静電潜像を可視像化する現像手段を一体に備え装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジを有していることとしたので、トナー環境の安定化による画質向上、及び画像形成装置の小型化を実現できる。
請求項14記載の発明によれば、請求項2又は3記載の画像形成装置において、複数の像担持体と、これらの像担持体に対して個別に設けられ像担持体上に形成された静電潜像を可視像化する現像手段と、これらの像担持体に対して個別に設けられ転写後の像担持体上のトナーを回収するクリーニング手段を有し、各クリーニング手段により回収されたトナーを対応する上記現像手段に戻して用いることとしたので、逆転写を防止でき、効率的なトナーリサイクルを実現できる。
請求項15記載の発明によれば、像担持体上に形成されたトナー像を転写手段により被転写体へ転写する画像形成方法において、上記被転写体の移動方向における転写部上流で上記被転写体に上記像担持体の帯電極性と同極性のバイアスを印加し、上記被転写体への転写が実行される前に上記像担持体上のトナーが上記被転写体側へ転移しない状態に上記被転写体の表面電位を制御することとしたので、転写部上流における転写チリを抑制でき、画質の向上を図ることができる。
以下、本発明の第1の実施形態を図1乃至図8に基づいて説明する。
まず、図1に基づいて本実施形態における画像形成装置としてのタンデム型中間転写方式のカラー複写機の構成及び画像形成動作の概要を説明する。
カラー複写機は、複写装置本体1と、該複写装置本体1が載置された給紙テーブル2と、複写装置本体1の上面に設けられたスキャナ3と、該スキャナ3の上部に設けられた原稿自動搬送装置(ADF)4を有している。
複写装置本体1には、略中央に、無端ベルト状の転写体又は中間転写体としての中間転写ベルト10が配置されている。中間転写ベルト10は、3つの支持部材としての支持ローラ14、15、16に掛け回されて支持されており、図示しない駆動源により図中時計回りに方向に回転駆動される。
本実施形態では、3つの支持ローラ14、15、16のうち、第2の支持ローラ15の近傍には、画像転写(2次転写)後に中間転写ベルト10上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置17が設けられている(図2参照、図1では省略)。
3つの支持ローラ14、15、16のうちで第1の支持ローラ14と第2の支持ローラ15間に張り渡された中間転写ベルト10上には、その搬送方向に沿って、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の4つの画像形成手段18Y、18C、18M、18Bkが横に並べられて配置され、タンデム画像形成部20が構成されている。但し、これら4つの色順は一例であり、これに限定される趣旨ではない。
まず、図1に基づいて本実施形態における画像形成装置としてのタンデム型中間転写方式のカラー複写機の構成及び画像形成動作の概要を説明する。
カラー複写機は、複写装置本体1と、該複写装置本体1が載置された給紙テーブル2と、複写装置本体1の上面に設けられたスキャナ3と、該スキャナ3の上部に設けられた原稿自動搬送装置(ADF)4を有している。
複写装置本体1には、略中央に、無端ベルト状の転写体又は中間転写体としての中間転写ベルト10が配置されている。中間転写ベルト10は、3つの支持部材としての支持ローラ14、15、16に掛け回されて支持されており、図示しない駆動源により図中時計回りに方向に回転駆動される。
本実施形態では、3つの支持ローラ14、15、16のうち、第2の支持ローラ15の近傍には、画像転写(2次転写)後に中間転写ベルト10上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置17が設けられている(図2参照、図1では省略)。
3つの支持ローラ14、15、16のうちで第1の支持ローラ14と第2の支持ローラ15間に張り渡された中間転写ベルト10上には、その搬送方向に沿って、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の4つの画像形成手段18Y、18C、18M、18Bkが横に並べられて配置され、タンデム画像形成部20が構成されている。但し、これら4つの色順は一例であり、これに限定される趣旨ではない。
図2は、タンデム画像形成部20の部分の拡大図である。タンデム画像形成部20において、個々のトナー像形成手段である画像形成手段18Y、18C、18M、18Bkでは、図2に示すように、像担持体としてのドラム状の感光体40Y、40C、40M、40Bkの周りに、帯電手段としての帯電ローラ60Y、60C、60M、60Bk、現像手段としての現像装置61Y、61C、60M、60Bk、一次転写手段としての一次転写ローラ62Y、62C、62M、62Bk、クリーニング手段としての感光体クリーニング装置63Y、63C、63M、63Bk、感光体の表面電位を初期化する除電装置64Y、64C、64M、64Bkなどが設けられている。
本実施形態では帯電ローラ60Y、60C、60M、60Bkを感光体40Y、40C、40M、40Bkに接触させて電圧を印加することにより感光体40Y、40C、40M、40Bkの帯電を行うようにしているが、勿論、非接触のスコロトロンチャージャで帯電を行うようにしてもよい。
本実施形態では帯電ローラ60Y、60C、60M、60Bkを感光体40Y、40C、40M、40Bkに接触させて電圧を印加することにより感光体40Y、40C、40M、40Bkの帯電を行うようにしているが、勿論、非接触のスコロトロンチャージャで帯電を行うようにしてもよい。
図1に示すように、タンデム画像形成部20の上方には、露光装置21が配置されている。中間転写ベルト10を挟んでタンデム画像形成部20と反対の側には、二次転写手段22が配置されている。二次転写手段22は、2つのローラ23間に、無端ベルト状の二次転写ベルト24を掛け渡して構成され、中間転写ベルト10を介して第3の支持ローラ16に一方のローラ23側を押し当てて配置されている。二次転写手段22により中間転写ベルト10上の画像が、給紙テーブル2から給紙される記録媒体としてのシートS(図2参照)に転写される。
二次転写手段22の左側には、シート上の転写画像を定着する定着装置25が設けられている。定着装置25は、無端ベルト状の定着ベルト26に加圧ローラ27を押し当てる構成を有している。
二次転写手段22の左側には、シート上の転写画像を定着する定着装置25が設けられている。定着装置25は、無端ベルト状の定着ベルト26に加圧ローラ27を押し当てる構成を有している。
二次転写手段22は、画像転写後のシートSを定着装置25へと搬送するシート搬送機能も備えている。もちろん、二次転写手段22として、転写ローラや非接触の転写チャージャを配置してもよいが、上記のようにベルト搬送構成とすれば定着装置25へのシート搬送機能を同時に得ることができる利点がある。
本実施形態では、二次転写手段22及び定着装置25の下に、上述したタンデム画像形成部20と略平行に、シートSの両面に画像を記録する場合にシートSを反転するシート反転装置28が備えられている。
本実施形態では、二次転写手段22及び定着装置25の下に、上述したタンデム画像形成部20と略平行に、シートSの両面に画像を記録する場合にシートSを反転するシート反転装置28が備えられている。
上記したカラー複写機を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置4の原稿台30上に原稿をセットする。又は、原稿自動搬送装置4を開いてスキャナ3のコンタクトガラス32上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置4を閉じてそれで押さえる。
不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置4に原稿をセットしたときは、原稿が自動的に搬送されてコンタクトガラス32上へと移動して後、他方コンタクトガラス32上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ3が駆動され、第1走行体33及び第2走行体34が走行を開始する。
第1走行体33で光源から光が照射されるとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第2走行体34に向け、第2走行体34のミラーで反射して結像レンズ35を通して読み取りセンサ36に入れ、原稿内容を読み取る。
不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置4に原稿をセットしたときは、原稿が自動的に搬送されてコンタクトガラス32上へと移動して後、他方コンタクトガラス32上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ3が駆動され、第1走行体33及び第2走行体34が走行を開始する。
第1走行体33で光源から光が照射されるとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第2走行体34に向け、第2走行体34のミラーで反射して結像レンズ35を通して読み取りセンサ36に入れ、原稿内容を読み取る。
また、不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動手段としての駆動モータにより支持ローラ14、15、16のうちの1つが回転駆動され、他の2つの支持ローラが従動回転し、中間転写ベルト10が回転駆動される。同時に、個々の画像形成手段18Y、18C、18M、18Bkではそれぞれに対応した感光体40Y、40C、40M、40Bkが回転し、各感光体40Y、40C、40M、40Bk上にそれぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの単色画像が形成される。画像形成は、周知のプロセスで行なわれる。
すなわち、まず、帯電ローラ60Y、60C、60M、60Bkで感光体40Y、40C、40M、40Bkの表面を一様に帯電し、次いでスキャナ3の読み取り内容に応じて上述した露光装置21からレーザやLED等による書込み光LY、LC、LM、LBkを照射して感光体40Y、40C、40M、40Bk上に静電潜像を形成する。その後、現像装置61Y、61C、61M、61Bkによりトナーが付着され、静電潜像を可視像化することで各感光体40Y、40C、40M、40Bk上にそれぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの単色画像を形成する。
すなわち、まず、帯電ローラ60Y、60C、60M、60Bkで感光体40Y、40C、40M、40Bkの表面を一様に帯電し、次いでスキャナ3の読み取り内容に応じて上述した露光装置21からレーザやLED等による書込み光LY、LC、LM、LBkを照射して感光体40Y、40C、40M、40Bk上に静電潜像を形成する。その後、現像装置61Y、61C、61M、61Bkによりトナーが付着され、静電潜像を可視像化することで各感光体40Y、40C、40M、40Bk上にそれぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの単色画像を形成する。
中間転写体10の搬送とともに、それらの単色画像を順次一次転写手段としての各一次転写ローラ62Y、62C、62M、62Bkにより転写バイアスを印加して転写し、中間転写ベルト上に合成カラー画像(重ね合わせ画像)を形成する。
画像を転写された後の感光体40Y、40C、40M、40Bkの表面に残留したトナーは感光体クリーニング装置63Y、63C、63M、63Bkにより清掃される。その後、感光体40Y、40C、40M、40Bkの表面電位が除電装置64Y、64C、64M、64Bkにより初期化され、再度の画像形成に備える。
画像を転写された後の感光体40Y、40C、40M、40Bkの表面に残留したトナーは感光体クリーニング装置63Y、63C、63M、63Bkにより清掃される。その後、感光体40Y、40C、40M、40Bkの表面電位が除電装置64Y、64C、64M、64Bkにより初期化され、再度の画像形成に備える。
一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル2の給紙ローラ42の1つが選択回転され、ペーパーバンク43に多段に備えられた給紙カセット44のうちの1つからシートSが繰り出され、分離ローラ45で1枚ずつ分離されて給紙路46に搬送される。シートSは搬送ローラ47で搬送されて複写機本体1内の給紙路48に導かれ、レジストローラ対49にて一旦止められる。ここで所定の過剰送りによってレジストローラ対49のニップ部にシートSの先端が突き当てられ、スキューが修正される。
あるいは、給紙ローラ50が回転されて手差しトレイ51上のシートSが繰り出され、分離ローラ52で1枚ずつ分離されて手差し給紙路53に搬送される。搬送されたシートSは同じくレジストローラ対49にて一旦止められる。
あるいは、給紙ローラ50が回転されて手差しトレイ51上のシートSが繰り出され、分離ローラ52で1枚ずつ分離されて手差し給紙路53に搬送される。搬送されたシートSは同じくレジストローラ対49にて一旦止められる。
中間転写ベルト10上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ対49が回転駆動され、中間転写ベルト10と二次転写手段22との間にシートSが送り込まれ、二次転写手段22によりシートS上にカラー画像が転写される。
画像転写後のシートSは、二次転写手段22で搬送されて定着装置25へと送り込まれ、定着装置25で熱と圧力を加えられて転写画像を定着された後、切換爪55で搬送方向を切り換えられて排出ローラ対56で排出され、排紙トレイ57上にスタックされる。又は、切換爪55で搬送路を切り換えられてシート反転装置28に入れられ、そこで反転されて再び転写位置へと導かれ、裏面にも画像を記録された後、排出ローラ対56で排紙トレイ57上に排出される。
画像転写後の中間転写ベルト10は、中間転写体クリーニング装置17で、画像転写後に中間転写ベルト10上に残留する残留トナーを除去され、タンデム画像形成部20による再度の画像形成に備える。
画像転写後のシートSは、二次転写手段22で搬送されて定着装置25へと送り込まれ、定着装置25で熱と圧力を加えられて転写画像を定着された後、切換爪55で搬送方向を切り換えられて排出ローラ対56で排出され、排紙トレイ57上にスタックされる。又は、切換爪55で搬送路を切り換えられてシート反転装置28に入れられ、そこで反転されて再び転写位置へと導かれ、裏面にも画像を記録された後、排出ローラ対56で排紙トレイ57上に排出される。
画像転写後の中間転写ベルト10は、中間転写体クリーニング装置17で、画像転写後に中間転写ベルト10上に残留する残留トナーを除去され、タンデム画像形成部20による再度の画像形成に備える。
図2に基づいて、現像装置61Y、61C、60M、60Bk、感光体クリーニング装置63Y、63C、63M、63Bkの構成をさらに詳細に説明する。なお、代表してイエロー画像に対応する構成を説明し、その他は同様の構成であるので対応する色の欧文字を付記して説明は省略する。
現像装置61Yは、感光体40Yにトナーを供給する現像スリーブ61Y−1と、第1の攪拌搬送部材61Y−2と、第2の攪拌搬送部材61Y−3を有している。第1の攪拌搬送部材61Y−2と、第2の攪拌搬送部材61Y−3はその長手方向(感光体回転軸方向)における手前側と奥側で現像剤を互いに受け渡して循環させるようになっており、第2の攪拌搬送部材61Y−3側において新しいトナー又は後述する回収トナーを補給して循環する現像剤流れに混ぜ合わせるようになっている。
現像装置61Yは、感光体40Yにトナーを供給する現像スリーブ61Y−1と、第1の攪拌搬送部材61Y−2と、第2の攪拌搬送部材61Y−3を有している。第1の攪拌搬送部材61Y−2と、第2の攪拌搬送部材61Y−3はその長手方向(感光体回転軸方向)における手前側と奥側で現像剤を互いに受け渡して循環させるようになっており、第2の攪拌搬送部材61Y−3側において新しいトナー又は後述する回収トナーを補給して循環する現像剤流れに混ぜ合わせるようになっている。
感光体クリーニング装置63Yは、先端を感光体40Yに押し当てて設けられたクリーニングブレード63Y−1と、クリーニング性を高めるために外周が感光体40Yに接触するように設けられた導電性のファーブラシ(クリーニングブラシ)63Y−2と、トナー回収コイル63Y−3等を有している。クリーニングブレード63Y−1は、例えばポリウレタンゴムで形成することができる。ファーブラシ63Y−2は感光体40Yに対してカウンタ方向に回転するように設けられている。
クリーニングブレード63Y−1及びファーブラシ63Y−2で除去された感光体40Y上の残留トナーは、トナー回収コイル63Y−3で搬送され、画像形成手段18Bkに示すように、現像剤補給部を兼ねる第2の攪拌搬送部材61Y−3側とを繋ぐトナーリサイクル手段80により現像装置63Yへ戻され、再び現像に使用される。図中省略しているが、トナーリサイクル手段80は、各画像形成手段18Y、18C、18M、18Bkに個別に設けられている。
クリーニングブレード63Y−1及びファーブラシ63Y−2で除去された感光体40Y上の残留トナーは、トナー回収コイル63Y−3で搬送され、画像形成手段18Bkに示すように、現像剤補給部を兼ねる第2の攪拌搬送部材61Y−3側とを繋ぐトナーリサイクル手段80により現像装置63Yへ戻され、再び現像に使用される。図中省略しているが、トナーリサイクル手段80は、各画像形成手段18Y、18C、18M、18Bkに個別に設けられている。
各画像形成手段18Y、18C、18M、18Bの中間転写ベルト10の移動方向における転写部上流であって、該中間転写ベルト10の内側には、中間転写ベルト10に感光体40の帯電極性と同極性のバイアスを印加するための導電性部材70Y、70C、70M、70Bkが設けられている。導電性部材70Y、70C、70M、70Bkと、これらに個別に対応したカウンタバイアス電源78Y、78C、78M、78k(図3参照)により各カウンタバイアス印加手段が構成されている。
本実施形態では、導電性部材70Y、70C、70M、70Bkにトナーを感光体40に留まらせる向きの電界が形成されるようなカウンタバイアスを印加する。カウンタバイアスは、トナーと同極性(感光体40と同極性)で、且つその絶対値が感光体40上に形成されたトナー像上の表面電位より大きいことが望ましい。
本実施形態では、導電性部材70Y、70C、70M、70Bkにトナーを感光体40に留まらせる向きの電界が形成されるようなカウンタバイアスを印加する。カウンタバイアスは、トナーと同極性(感光体40と同極性)で、且つその絶対値が感光体40上に形成されたトナー像上の表面電位より大きいことが望ましい。
このように、転写部上流側でトナーと同極性のバイアスを中間転写ベルト10の内側から印加する場合、ローラ形状、板状、ブラシ状等の導電性部材が望ましい。また、中間転写ベルト10の表面を帯電させて行うこともできる。その場合の帯電方式は、スコロトロン方式であることが望ましい。
このカウンタバイアスを精度よく制御するため、図2に示すように、感光体40上のトナー像の表面電位を計測できるように、トナー帯電量検出手段の一要素としての表面電位計71Y、71C、71M、71Bkが配置されている。
表面電位計71Y、71C、71M、71Bkによる検出値は、図3に示すように、制御手段72に入力される。制御手段72は、CPU75、I/Oインターフェース74、ROM76、RAM77等を有するマイクロコンピュータである。制御手段72には操作パネル73からの設定情報も入力される。制御手段72はカラー複写機のメインコントローラが兼ねることができる。
このカウンタバイアスを精度よく制御するため、図2に示すように、感光体40上のトナー像の表面電位を計測できるように、トナー帯電量検出手段の一要素としての表面電位計71Y、71C、71M、71Bkが配置されている。
表面電位計71Y、71C、71M、71Bkによる検出値は、図3に示すように、制御手段72に入力される。制御手段72は、CPU75、I/Oインターフェース74、ROM76、RAM77等を有するマイクロコンピュータである。制御手段72には操作パネル73からの設定情報も入力される。制御手段72はカラー複写機のメインコントローラが兼ねることができる。
感光体40上で検出されたトナー像の表面電位は、例えば以下の方法で、単位面積当たりのトナー帯電量Q/A[μC/cm2](以下「Q/A」と略す)に変換することで、カウンタバイアスの制御が可能である。
表面電位計71Y、71C、71M、71Bkを用いて感光体40上の基準トナーパターン像(図8参照)上の電位Vtを検知し、また、予め設定してある感光体画像部書き込み電位VL及び感光体40の単位面積当たりの静電容量Cより、Q/Aは、下記式(1)
Q/A=(Vt−VL)C 式(1)
により決定される。
上記式による演算は制御手段72のCPU75により行われる。従って、表面電位計71Y、71C、71M、71Bkと制御手段72の一部によりトナー帯電量検出手段が構成される。もちろん、別途演算手段を設けてもよい。
本実施形態における構成で実験を行ったところ、感光体40上のQ/Aと転写チリとの間には、図4に示すような関係があることが判った。図4から、Q/Aが大きいほど転写チリ量が多く(悪く)なることが理解できる。ここで、「転写チリ量」とは、ドット画像面積に対するチリトナー面積の割合である。このように、Q/Aが分かると、それに応じた画質劣化の度合いを予測することができる。
表1は、Q/Aの異なるトナーにカウンタバイアスを振って印加したときの転写チリ量の実験結果を示している。
表面電位計71Y、71C、71M、71Bkを用いて感光体40上の基準トナーパターン像(図8参照)上の電位Vtを検知し、また、予め設定してある感光体画像部書き込み電位VL及び感光体40の単位面積当たりの静電容量Cより、Q/Aは、下記式(1)
Q/A=(Vt−VL)C 式(1)
により決定される。
上記式による演算は制御手段72のCPU75により行われる。従って、表面電位計71Y、71C、71M、71Bkと制御手段72の一部によりトナー帯電量検出手段が構成される。もちろん、別途演算手段を設けてもよい。
本実施形態における構成で実験を行ったところ、感光体40上のQ/Aと転写チリとの間には、図4に示すような関係があることが判った。図4から、Q/Aが大きいほど転写チリ量が多く(悪く)なることが理解できる。ここで、「転写チリ量」とは、ドット画像面積に対するチリトナー面積の割合である。このように、Q/Aが分かると、それに応じた画質劣化の度合いを予測することができる。
表1は、Q/Aの異なるトナーにカウンタバイアスを振って印加したときの転写チリ量の実験結果を示している。
表1から明らかなように、Q/Aが異なると最適なカウンタバイアス値も異なっており、カウンタバイアス値は印加すればするほどよいという訳ではなく、それぞれに最適値が存在するということが分かる。
この実験結果を踏まえ、制御手段72のROM76には予め実験等(コンピュータシミュレーションを含む)により求められたQ/Aと最適なカウンタバイアス値との関係データテーブルが記憶されており、制御手段72は、算出されたQ/Aに対応する最適なカウンタバイアス値に基づいて、各画像形成手段18Y、18C、18M、18Bにおけるカウンタバイアス電源78Y、78C、78M、78kを制御する。
転写チリ、カウンタバイアスにおけるQ/A特性は、トナー特性や構成上のレイアウトによって変わるので、以上のような測定(表面電位計71Y、71C、71M、71Bkによる電位測定)を行ない、実際の機器に応じた制御を行うことが望ましい。
この実験結果を踏まえ、制御手段72のROM76には予め実験等(コンピュータシミュレーションを含む)により求められたQ/Aと最適なカウンタバイアス値との関係データテーブルが記憶されており、制御手段72は、算出されたQ/Aに対応する最適なカウンタバイアス値に基づいて、各画像形成手段18Y、18C、18M、18Bにおけるカウンタバイアス電源78Y、78C、78M、78kを制御する。
転写チリ、カウンタバイアスにおけるQ/A特性は、トナー特性や構成上のレイアウトによって変わるので、以上のような測定(表面電位計71Y、71C、71M、71Bkによる電位測定)を行ない、実際の機器に応じた制御を行うことが望ましい。
また、本実施形態では現像剤としてのトナーとして、円形度の高いトナーを用いている。その理由を以下に説明する。
ここで、円形度は次のように求めることができる。円形度は走査型電子顕微鏡や光学顕微鏡で観察され任意に選択された、多数のトナー粒子の形状を、市販の画像解析装置やフロー式粒子像分析装置、例えばSysmex社製のFPIA−1000などにより評価すればよく、下記計算式(2)で与えられる。これは液中にある数千個の粒子を撮像し、画像解析と粒度解析を行う装置である。
円形度=Σ[(4・π・Si)/Li2]/N 式(2)
ここで、Liは各粒子の投影像における周囲長、Siは各粒子の投影面積、Nは評価総粒子数を表わす。円形度が1に近づくほどトナーは真球に近づく。平均円形度が0.94以上の球形トナーの利点は、逆転写トナーが少ないことである。
この逆転写現象は、中間転写ベルト10の上流側の画像形成部で一次転写トナーの一部が、より下流側の画像形成部の感光体40に戻ってしまうというものである。このような逆転写は、下流側の画像形成部で転写バイアスを印加し、感光体40上のトナー像を中間転写ベルト10に移動(転写)させるときに発生し、特に感光体40の非画像部領域に逆転写が発生する。
ここで、円形度は次のように求めることができる。円形度は走査型電子顕微鏡や光学顕微鏡で観察され任意に選択された、多数のトナー粒子の形状を、市販の画像解析装置やフロー式粒子像分析装置、例えばSysmex社製のFPIA−1000などにより評価すればよく、下記計算式(2)で与えられる。これは液中にある数千個の粒子を撮像し、画像解析と粒度解析を行う装置である。
円形度=Σ[(4・π・Si)/Li2]/N 式(2)
ここで、Liは各粒子の投影像における周囲長、Siは各粒子の投影面積、Nは評価総粒子数を表わす。円形度が1に近づくほどトナーは真球に近づく。平均円形度が0.94以上の球形トナーの利点は、逆転写トナーが少ないことである。
この逆転写現象は、中間転写ベルト10の上流側の画像形成部で一次転写トナーの一部が、より下流側の画像形成部の感光体40に戻ってしまうというものである。このような逆転写は、下流側の画像形成部で転写バイアスを印加し、感光体40上のトナー像を中間転写ベルト10に移動(転写)させるときに発生し、特に感光体40の非画像部領域に逆転写が発生する。
逆転写現象の原因として挙げられるのは、トナーと感光体40との付着力である。球形に近いトナーほど、感光体表面とのファンデルワールス力が小さくなるため、逆転写トナーの割合が少なくなる。
図5(a)に示すように、平均円形度が0.94以下のトナーT1では感光体40に対する接触面積がA1であるのに対し、図5(b)に示すように、平均円形度が0.94以上のトナーT2では感光体40に対する接触面積がA2と小さくなる。
ファンデルワールス力は一般に相対する物体(この場合は感光体)との接触面積が小さくなればなるほど小さくなる。球形に近いトナーであればあるほどトナー自身の接触面積も小さくなる。
図5(a)に示すように、平均円形度が0.94以下のトナーT1では感光体40に対する接触面積がA1であるのに対し、図5(b)に示すように、平均円形度が0.94以上のトナーT2では感光体40に対する接触面積がA2と小さくなる。
ファンデルワールス力は一般に相対する物体(この場合は感光体)との接触面積が小さくなればなるほど小さくなる。球形に近いトナーであればあるほどトナー自身の接触面積も小さくなる。
一般に、トナーの流動性を上げ、トナー間の付着力(凝集力)を下げるためにトナーにはシリカや酸化チタンなどの添加剤が添加されているが、図6に示すように、平均円形度が0.94以上のトナーT2の場合、添加剤adのトナーT2の表面についている部分が感光体40と接触する部分になる確率が上がり、それら外添剤はトナー粒径に比べて十分に小さいため、見かけ上のファンデルワールス力が小さくなる。
トナーは平均円形度が0.94以上の球形に近いトナーであるほど、逆転写の発生が防止できることが知られている。
トナーは平均円形度が0.94以上の球形に近いトナーであるほど、逆転写の発生が防止できることが知られている。
感光体40との付着力が小さければ転写率も良好となり、さらに逆転写も発生しにくくなることが予想される。実際に形状を変えたトナーを試作し、通常の条件で逆転写率を測定した結果を図7に示す。この結果によると、平均円形度が、0.94以上のものであれば、逆転写はそれ以下のものに比べてよくなっており、望ましいトナーの形状として、平均円形度の値が、0.94以上ということが導かれる。
従って、本実施形態では、転写チリと逆転写の双方を同時に抑制することができる。
上記カウンタバイアス印加制御は、電源投入時のプロセスコントロール時、又は一定枚数プリント時、あるいはジャム時等毎に例えば、図8に示すような基準トナーパターン像を作像し、そのQ/Aを検知することにより、カウンタバイアスを制御することが望ましい。基準トナーパターン像を作成せずに感光体40上に形成されたトナー像自体のQ/Aを検出するようにしてもよい。
また、上記実施形態ではトナー帯電量検出手段を設けて感光体40上に形成された基準トナーパターン像の帯電量を検出し、検出値に基づいてカウンタバイアス値を制御する構成としたが、トナー帯電量検出手段を設けずに実験データ基づいてカウンタバイアス値を制御する構成構成としてもよい。
従って、本実施形態では、転写チリと逆転写の双方を同時に抑制することができる。
上記カウンタバイアス印加制御は、電源投入時のプロセスコントロール時、又は一定枚数プリント時、あるいはジャム時等毎に例えば、図8に示すような基準トナーパターン像を作像し、そのQ/Aを検知することにより、カウンタバイアスを制御することが望ましい。基準トナーパターン像を作成せずに感光体40上に形成されたトナー像自体のQ/Aを検出するようにしてもよい。
また、上記実施形態ではトナー帯電量検出手段を設けて感光体40上に形成された基準トナーパターン像の帯電量を検出し、検出値に基づいてカウンタバイアス値を制御する構成としたが、トナー帯電量検出手段を設けずに実験データ基づいてカウンタバイアス値を制御する構成構成としてもよい。
次に、図9乃至図12に基づいて第2の実施形態を説明する。なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する(以下の他の実施形態において同じ)。
第1の実施形態と異なる点は、カウンタバイアスの制御において、単位面積当たりのトナー帯電量Q/Aに加えて、感光体40上に形成された基準トナーパターン像の単位面積当たりの付着量を考慮することである。
図9に示すように、感光体40の近傍には、表面電位計71Y、71C、71M、71Bkが配置されているとともに、トナー付着量検出手段の一要素としての光学センサ82Y、82C、82M、82Bkが配置されている。これらにより感光体40上のトナー像の表面電位と反射光を検出する。図10に示すように、検出結果は制御手段72へ送られる。
制御手段72のROM76には予め実験等(コンピュータシミュレーションを含む)により求められたQ/AとM/Aと最適なカウンタバイアス値との関係データテーブルが記憶されており、制御手段72は、算出されたQ/A、M/Aに対応する最適なカウンタバイアス値に基づいて、各画像形成手段18Y、18C、18M、18Bにおけるカウンタバイアス電源78Y、78C、78M、78kを制御する。
第1の実施形態と異なる点は、カウンタバイアスの制御において、単位面積当たりのトナー帯電量Q/Aに加えて、感光体40上に形成された基準トナーパターン像の単位面積当たりの付着量を考慮することである。
図9に示すように、感光体40の近傍には、表面電位計71Y、71C、71M、71Bkが配置されているとともに、トナー付着量検出手段の一要素としての光学センサ82Y、82C、82M、82Bkが配置されている。これらにより感光体40上のトナー像の表面電位と反射光を検出する。図10に示すように、検出結果は制御手段72へ送られる。
制御手段72のROM76には予め実験等(コンピュータシミュレーションを含む)により求められたQ/AとM/Aと最適なカウンタバイアス値との関係データテーブルが記憶されており、制御手段72は、算出されたQ/A、M/Aに対応する最適なカウンタバイアス値に基づいて、各画像形成手段18Y、18C、18M、18Bにおけるカウンタバイアス電源78Y、78C、78M、78kを制御する。
Q/Aに関する制御については第1の実施形態と同様であるので説明は省略する。
感光体40上に形成された基準トナーパターン像の単位面積当たりの付着量M/A[mg/cm2](以下「M/A」と略す)を光学センサ82Y、82C、82M、82Bkで検知するのであるが、その方法を以下に説明する。
感光体40上に形成された基準トナーパターンは感光体40の回転によって光学センサ82Y、82C、82M、82Bkに対向し、ここで光学センサ82Y、82C、82M、82Bkにより光を照射され、かつ反射光が検出される。
光学センサ82Y、82C、82M、82Bkの出力は制御手段72へ送られ、ここでの検出出力がトナー付着量に換算される。この換算方法としては公知の種々の方法を用いることができる。例えば、特開平1−306874号公報に開示されているように、基準トナーパターンからの反射光検出出力Vspと基準トナーパターンの前後の感光体地肌部からの反射光検出出力Vsgとを用いて、下記式(3)の演算から単位面積当たりのトナー付着量m1[g/cm2]を求めることができる。
同式中のβは光学センサとトナーによって決まる定数であり、例えば、この例においては黒トナーの場合にマイナス6.0×103[cm2/g]という値になる。
m1=−ln(Vsp/Vsg)/β
β=−6.0×103[cm2/g] 式(3)
以上のようにして基準トナーパターンの単位面積当たりのトナー付着量m1を求めることができる。
感光体40上に形成された基準トナーパターン像の単位面積当たりの付着量M/A[mg/cm2](以下「M/A」と略す)を光学センサ82Y、82C、82M、82Bkで検知するのであるが、その方法を以下に説明する。
感光体40上に形成された基準トナーパターンは感光体40の回転によって光学センサ82Y、82C、82M、82Bkに対向し、ここで光学センサ82Y、82C、82M、82Bkにより光を照射され、かつ反射光が検出される。
光学センサ82Y、82C、82M、82Bkの出力は制御手段72へ送られ、ここでの検出出力がトナー付着量に換算される。この換算方法としては公知の種々の方法を用いることができる。例えば、特開平1−306874号公報に開示されているように、基準トナーパターンからの反射光検出出力Vspと基準トナーパターンの前後の感光体地肌部からの反射光検出出力Vsgとを用いて、下記式(3)の演算から単位面積当たりのトナー付着量m1[g/cm2]を求めることができる。
同式中のβは光学センサとトナーによって決まる定数であり、例えば、この例においては黒トナーの場合にマイナス6.0×103[cm2/g]という値になる。
m1=−ln(Vsp/Vsg)/β
β=−6.0×103[cm2/g] 式(3)
以上のようにして基準トナーパターンの単位面積当たりのトナー付着量m1を求めることができる。
上記式(3)による演算は制御手段72のCPU75により行われる。従って、光学センサ82Y、82C、82M、82Bkと制御手段72の一部によりトナー付着量検出手段が構成される。もちろん、別途演算手段を設けてもよい。
M/Aと転写チリの関係は、図11に示すように、相関関係がある。そこで、Q/A、M/A、最適印加カウンタバイアスとの関係を実験にて確認してみたところ、図12に示すような傾向がみられた。
図12から明らかなように、M/Aの違いによって最適印加カウンタバイアスの傾きが異なっており、例えば、表2に示すように、M/Aの傾きを規格化することによって得られるM/A依存値を、Q/Aから得られる最適印加カウンタバイアスに乗じることによって、Q/A単独での制御よりも、より高精度な制御が可能となる。
M/Aと転写チリの関係は、図11に示すように、相関関係がある。そこで、Q/A、M/A、最適印加カウンタバイアスとの関係を実験にて確認してみたところ、図12に示すような傾向がみられた。
図12から明らかなように、M/Aの違いによって最適印加カウンタバイアスの傾きが異なっており、例えば、表2に示すように、M/Aの傾きを規格化することによって得られるM/A依存値を、Q/Aから得られる最適印加カウンタバイアスに乗じることによって、Q/A単独での制御よりも、より高精度な制御が可能となる。
すなわち、M/Aを算出することにより、Q/Aから得られる最適印加カウンタバイアスをより高精度にするための、換言すれば、より実際の状況に合った最適印加カウンタバイアスとするための補正手段を得ることができる。その他の作用に関しては、第1の実施形態と同様である。
基準トナーパターン像を作成せずに感光体40上に形成されたトナー像自体のQ/A、M/Aを検出するようにしてもよい。
基準トナーパターン像を作成せずに感光体40上に形成されたトナー像自体のQ/A、M/Aを検出するようにしてもよい。
次に、図13に基づいて第3の実施形態を説明する。
本実施形態では、カウンタバイアスの制御においてQ/A、M/Aを用いる点は第2の実施形態と同様であるが、M/Aの検出を中間転写ベルト10上で行う点が異なっている
図13に示すように、各画像形成手段18Y、18C、18M、18Bkにおける中間転写ベルト移動方向の転写部下流には、中間転写ベルト10の外面(上面)に対向してそれぞれ光学センサ83Y、83C、83M、83Bkが配置されている。感光体40上のトナー像の表面電位を表面電位計71Y、71C、71M、71Bkにより検出し、中間転写ベルト10上のトナー像の反射光を光学センサ83Y、83C、83M、83Bkにより検出する。
検出結果は第2の実施形態と同様に、制御手段72へ送られる。制御手段72のROM76には予め実験等(コンピュータシミュレーションを含む)により求められたQ/AとM/Aと最適なカウンタバイアス値との関係データテーブルが記憶されており、制御手段72は、算出されたQ/A、M/Aに対応する最適なカウンタバイアス値に基づいて、各画像形成手段18Y、18C、18M、18Bkにおける各カウンタバイアス電源78Y、78C、78M、78kを制御する。
本実施形態では、カウンタバイアスの制御においてQ/A、M/Aを用いる点は第2の実施形態と同様であるが、M/Aの検出を中間転写ベルト10上で行う点が異なっている
図13に示すように、各画像形成手段18Y、18C、18M、18Bkにおける中間転写ベルト移動方向の転写部下流には、中間転写ベルト10の外面(上面)に対向してそれぞれ光学センサ83Y、83C、83M、83Bkが配置されている。感光体40上のトナー像の表面電位を表面電位計71Y、71C、71M、71Bkにより検出し、中間転写ベルト10上のトナー像の反射光を光学センサ83Y、83C、83M、83Bkにより検出する。
検出結果は第2の実施形態と同様に、制御手段72へ送られる。制御手段72のROM76には予め実験等(コンピュータシミュレーションを含む)により求められたQ/AとM/Aと最適なカウンタバイアス値との関係データテーブルが記憶されており、制御手段72は、算出されたQ/A、M/Aに対応する最適なカウンタバイアス値に基づいて、各画像形成手段18Y、18C、18M、18Bkにおける各カウンタバイアス電源78Y、78C、78M、78kを制御する。
このように、レイアウト上、コスト上の制約から、感光体40上に光学センサ83Y、83C、83M、83Bkを設置できない場合、中間転写ベルト10上に光学センサを設置することが望ましい。また、その場合の光学センサは、別途設けられた位置ずれ、濃度調整等のプロセスコントロール用の光学センサと併用することも可能である。
Q/A、M/Aの制御に関しては、それぞれ第1の実施形態、第2の実施形態と同様であるので説明は省略する。
上述のように、本実施形態では、中間転写ベルト10上のM/Aを検知する。中間転写ベルト10上のM/Aは、感光体40から中間転写ベルト10へトナーが転写する率(以下一次転写率と略す)の値によっては、もとの感光体40上のM/Aと大きくずれた値となってしまうが、第1の実施形態で記述したような球形トナーの採用により、高転写率が期待される。
また、一旦中間転写ベルト10へ転写したトナーが多色の感光体へ戻ってしまう逆転写トナーも少なくなる。これらにより、感光体40上で検知する場合と遜色のない制御が可能となる。従って、中間転写ベルト10上においてM/Aを検知する場合、球形トナーを使用することが望ましい。
Q/A、M/Aの制御に関しては、それぞれ第1の実施形態、第2の実施形態と同様であるので説明は省略する。
上述のように、本実施形態では、中間転写ベルト10上のM/Aを検知する。中間転写ベルト10上のM/Aは、感光体40から中間転写ベルト10へトナーが転写する率(以下一次転写率と略す)の値によっては、もとの感光体40上のM/Aと大きくずれた値となってしまうが、第1の実施形態で記述したような球形トナーの採用により、高転写率が期待される。
また、一旦中間転写ベルト10へ転写したトナーが多色の感光体へ戻ってしまう逆転写トナーも少なくなる。これらにより、感光体40上で検知する場合と遜色のない制御が可能となる。従って、中間転写ベルト10上においてM/Aを検知する場合、球形トナーを使用することが望ましい。
第2の実施形態における光学センサ82Y、82C、82M、82Bk、第3の実施形態における光学センサ83Y、83C、83M、83Bkの代わりに高さ変位計を配置する構成としてもよい(第4の実施形態)。
高さ変位計により、感光体40上もしくは中間転写ベルト10上に形成されたトナー像のトナーによる付着高さを検出することができる。高さ変位計には、レーザ式、超音波式等の方式があり、いずれも市販されているので、それらを用いることが可能である。
Q/A、M/Aの制御に関しては、それぞれ第1の実施形態、第2の実施形態と同様であるので説明は省略する。
高さ変位計を用いても光学センサの場合と同様に、M/Aによる制御が可能である。高さ変位計により検出されたトナー像の高さを、トナー固有の単位質量当たりの体積で割ることによって、M/Aを算出できる。
高さ変位計により、感光体40上もしくは中間転写ベルト10上に形成されたトナー像のトナーによる付着高さを検出することができる。高さ変位計には、レーザ式、超音波式等の方式があり、いずれも市販されているので、それらを用いることが可能である。
Q/A、M/Aの制御に関しては、それぞれ第1の実施形態、第2の実施形態と同様であるので説明は省略する。
高さ変位計を用いても光学センサの場合と同様に、M/Aによる制御が可能である。高さ変位計により検出されたトナー像の高さを、トナー固有の単位質量当たりの体積で割ることによって、M/Aを算出できる。
上記各実施形態において、プロセスカートリッジを用いた構成について説明する(第5の実施形態)。プロセスカートリッジ形状にすることで、感光体40周りの密閉性が高まり、トナー特性の安定性が良好となる。
図14に示すように、感光体40、帯電装置60、現像装置61、クリーニング装置63等の構成要素のうち少なくとも感光体40と現像装置61とをプロセスカートリッジ86として一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジ86を複写機やプリンタ等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成してもよい。
プロセスカートリッジを有する画像形成装置は、感光体40が所定の周速度で回転駆動される。感光体40は回転過程において、帯電手段によりその周面に正または負の所定電位の均一帯電を受け、次いでスリット露光やレーザービーム走査露光等の像露光手段からの画像露光を受ける。
図14に示すように、感光体40、帯電装置60、現像装置61、クリーニング装置63等の構成要素のうち少なくとも感光体40と現像装置61とをプロセスカートリッジ86として一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジ86を複写機やプリンタ等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成してもよい。
プロセスカートリッジを有する画像形成装置は、感光体40が所定の周速度で回転駆動される。感光体40は回転過程において、帯電手段によりその周面に正または負の所定電位の均一帯電を受け、次いでスリット露光やレーザービーム走査露光等の像露光手段からの画像露光を受ける。
こうして感光体40の周面に静電潜像が順次形成され、形成された静電潜像は、次に現像手段によりトナー現像される。現像されたトナー像は給紙部から感光体40と転写手段との間に感光体40の回転と同期されて給送された転写材に、転写手段により順次転写されていく。像転写を受けた転写材は感光体面から分離されて像定着手段へ導入されて像定着され、複写物(コピー)として装置外へプリントアウトされる。像転写後の感光体の表面はクリーニング手段によって、転写残りトナーの除去を受けて清浄面化され、更に除電されたのち、くり返し画像形成に使用される。
これらの方式によって、画像を良好に保ったまま逆転写発生を抑えることできるようになるので、逆転写による廃トナーの混色の問題を解決できる。そこで、感光体1つにつき1色の現像装置を備えたいわゆるタンデム作像機では、感光体クリーニング装置に回収される廃トナーは、その感光体で現像された色のトナーがほとんどとなり、トナーを再び現像装置に戻して再利用しても、色味が変化するなどの画質上の問題がなくなり、トナーリサイクルが可能となる。
これにより廃トナーの排出量が大幅に低減され、環境負荷を低減でき、ユーザーにもコスト手間の削減などのメリットが生じる。
但し、逆転写トナーがなくとも、1個の感光体に複数個の現像装置を備える、いわゆる1ドラムタイプの装置では、感光体が1つであるため、各色の作像時に感光体上に残った転写残トナーが1つのクリーニング装置に回収されてしまい、それぞれの色が混色されるため再利用することが難しくなる。つまり、トナーリサイクルが可能なのはタンデムタイプに限られる。
これにより廃トナーの排出量が大幅に低減され、環境負荷を低減でき、ユーザーにもコスト手間の削減などのメリットが生じる。
但し、逆転写トナーがなくとも、1個の感光体に複数個の現像装置を備える、いわゆる1ドラムタイプの装置では、感光体が1つであるため、各色の作像時に感光体上に残った転写残トナーが1つのクリーニング装置に回収されてしまい、それぞれの色が混色されるため再利用することが難しくなる。つまり、トナーリサイクルが可能なのはタンデムタイプに限られる。
上記各実施形態では、複数の感光体40を並置したタンデム構成において中間転写ベルト10に一次転写し、二次転写手段22によりシートSに二次転写する構成を説明したが、感光体を1つだけ有するモノクロ画像形成装置、ベルト状の転写体上で記録媒体を搬送して該記録媒体に各画像形成手段で形成されたトナー像を順次転写するいわゆるタンデム型直接転写方式の画像形成装置、1つの感光体に対して複数の現像手段又はリボルバ型の現像手段を備えた二次転写方式の画像形成装置においても同様に実施することができる。
記録媒体に直接転写する構成では、カウンタバイアス印加手段により記録媒体に直接カウンタバイアスを印加するようにする。
記録媒体に直接転写する構成では、カウンタバイアス印加手段により記録媒体に直接カウンタバイアスを印加するようにする。
10 転写体で且つ中間転写体としての中間転写ベルト
22 二次転写手段
40Y、40C、40M、40Bk 像担持体としての感光体
61Y、61C、60M、60Bk 現像手段としての現像装置
62Y、62C、62M、62Bk 転写手段で且つ一次転写手段としての一次転写ローラ
63Y、63C、63M、63Bk クリーニング手段としての感光体クリーニング装置
70Y、70C、70M、70Bk カウンタバイアス印加手段の一要素としての導電性部材
71Y、71C、71M、71Bk 表面電位計
72 制御手段
82Y、82C、82M、82Bk 光学センサ
86 プロセスカートリッジ
S 記録媒体としてのシート
22 二次転写手段
40Y、40C、40M、40Bk 像担持体としての感光体
61Y、61C、60M、60Bk 現像手段としての現像装置
62Y、62C、62M、62Bk 転写手段で且つ一次転写手段としての一次転写ローラ
63Y、63C、63M、63Bk クリーニング手段としての感光体クリーニング装置
70Y、70C、70M、70Bk カウンタバイアス印加手段の一要素としての導電性部材
71Y、71C、71M、71Bk 表面電位計
72 制御手段
82Y、82C、82M、82Bk 光学センサ
86 プロセスカートリッジ
S 記録媒体としてのシート
Claims (15)
- 像担持体上に形成されたトナー像を転写手段により記録媒体に転写する画像形成装置において、
記録媒体搬送方向における転写部上流で記録媒体に上記像担持体の帯電極性と同極性のバイアスを印加するカウンタバイアス印加手段と、該カウンタバイアス印加手段を制御して記録媒体への転写が実行される前に上記像担持体上のトナーが記録媒体側へ転移しない状態に記録媒体の表面電位を制御する制御手段を有していることを特徴とする画像形成装置。 - 1つの像担持体上に形成されたトナー像を、複数の支持部材間に掛け回されて回転移動するベルト状の転写体上で該像担持体に対応した転写手段により転写し、上記転写体移動方向下流側に配置された他の像担持体上に形成されたトナー像を該他の像担持体に対応する転写手段により先に転写された画像上に重ねて転写する画像形成装置において、
上記転写体移動方向における転写部上流で該転写体側に上記像担持体の帯電極性と同極性のバイアスを印加するカウンタバイアス印加手段と、該カウンタバイアス印加手段を制御して上記転写体側への転写が実行される前に上記像担持体上のトナーが上記転写体側へ転移しない状態に該転写体側の表面電位を制御する制御手段を有していることを特徴とする画像形成装置。 - 像担持体上に形成されたトナー像を一次転写手段により中間転写体に転写し、該中間転写体上の重ね合わされたトナー像を二次転写手段により記録媒体に転写する画像形成装置において、
上記中間転写体移動方向における転写部上流で該中間転写体に上記像担持体の帯電極性と同極性のバイアスを印加するカウンタバイアス印加手段と、該カウンタバイアス印加手段を制御して上記中間転写体への転写が実行される前に上記像担持体上のトナーが上記中間転写体側へ転移しない状態に該中間転写体の表面電位を制御する制御手段を有していることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至3のうちの何れか1つに記載の画像形成装置において、
上記像担持体上に形成されたトナー像の帯電量を検出するトナー帯電量検出手段を有し、上記制御手段は、上記トナー帯電量検出手段の検出情報に基づいて上記カウンタバイアス印加手段を制御することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至3のうちの何れか1つに記載の画像形成装置において、
上記像担持体上に形成されたトナー像の帯電量を検出するトナー帯電量検出手段と、上記トナー像の付着量を検出するトナー付着量検出手段を有し、上記制御手段は、上記トナー帯電量検出手段及び上記トナー付着量検出手段の検出情報に基づいて上記カウンタバイアス印加手段を制御することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2記載の画像形成装置において、
上記転写体が中間転写ベルトであり、上記像担持体上に形成されたトナー像の帯電量を検出するトナー帯電量検出手段と、上記中間転写ベルト上に転写されたトナー像の付着量を検出するトナー付着量検出手段を有し、上記制御手段は、上記トナー帯電量検出手段及び上記トナー付着量検出手段の検出情報に基づいて上記カウンタバイアス印加手段を制御することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項3記載の画像形成装置において、
上記像担持体上に形成されたトナー像の帯電量を検出するトナー帯電量検出手段と、上記中間転写体上に転写されたトナー像の付着量を検出するトナー付着量検出手段を有し、上記制御手段は、上記トナー帯電量検出手段及び上記トナー付着量検出手段の検出情報に基づいて上記カウンタバイアス印加手段を制御することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項4乃至8のうちの何れか1つに記載の画像形成装置において、
上記トナー帯電量検出手段が、表面電位計によりトナー帯電量を検出する構成を有していることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項5乃至6のうちの何れか1つに記載の画像形成装置において、
上記トナー付着量検出手段が、光学センサによりトナー付着量を検出する構成を有していることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項5乃至6のうちの何れか1つに記載の画像形成装置において、
上記トナー付着量検出手段が、高さ変位計によりトナー付着量を検出する構成を有していることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至10のうちの何れか1つに記載の画像形成装置において、
上記トナー帯電量検出手段又はトナー付着量検出手段による検出対象となるトナー像が、基準トナーパターン像であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至11のうちの何れか1つに記載の画像形成装置において、
使用するトナーの円形度が0.94以上に設定されていることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2又は3記載の画像形成装置において、
上記像担持体と該像担持体上に形成された静電潜像を可視像化する現像手段を一体に備え装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジを有していることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2又は3記載の画像形成装置において、
複数の像担持体と、これらの像担持体に対して個別に設けられ像担持体上に形成された静電潜像を可視像化する現像手段と、これらの像担持体に対して個別に設けられ転写後の像担持体上のトナーを回収するクリーニング手段を有し、各クリーニング手段により回収されたトナーを対応する上記現像手段に戻して用いることを特徴とする画像形成装置。 - 像担持体上に形成されたトナー像を転写手段により被転写体へ転写する画像形成方法において、
上記被転写体の移動方向における転写部上流で上記被転写体に上記像担持体の帯電極性と同極性のバイアスを印加し、上記被転写体への転写が実行される前に上記像担持体上のトナーが上記被転写体側へ転移しない状態に上記被転写体の表面電位を制御することを特徴とする画像形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003304781A JP2005077502A (ja) | 2003-08-28 | 2003-08-28 | 画像形成装置・画像形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003304781A JP2005077502A (ja) | 2003-08-28 | 2003-08-28 | 画像形成装置・画像形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005077502A true JP2005077502A (ja) | 2005-03-24 |
Family
ID=34408373
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003304781A Pending JP2005077502A (ja) | 2003-08-28 | 2003-08-28 | 画像形成装置・画像形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005077502A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008145745A (ja) * | 2006-12-11 | 2008-06-26 | Canon Inc | 画像形成装置 |
US7792441B2 (en) | 2006-07-24 | 2010-09-07 | Ricoh Company, Ltd. | Image formation apparatus |
JP2010266841A (ja) * | 2009-04-13 | 2010-11-25 | Ricoh Co Ltd | 適正トナー付着量特定方法 |
JP2012173607A (ja) * | 2011-02-23 | 2012-09-10 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成装置 |
-
2003
- 2003-08-28 JP JP2003304781A patent/JP2005077502A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7792441B2 (en) | 2006-07-24 | 2010-09-07 | Ricoh Company, Ltd. | Image formation apparatus |
JP2008145745A (ja) * | 2006-12-11 | 2008-06-26 | Canon Inc | 画像形成装置 |
JP2010266841A (ja) * | 2009-04-13 | 2010-11-25 | Ricoh Co Ltd | 適正トナー付着量特定方法 |
JP2012173607A (ja) * | 2011-02-23 | 2012-09-10 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5824951B2 (ja) | 画像形成装置及び画像形成システム | |
KR101044946B1 (ko) | 투명토너를 채용한 전자사진방식 화상형성장치 및 그인쇄방법 | |
JP2008191246A (ja) | 画像形成装置 | |
JP4298316B2 (ja) | 画像形成装置 | |
JP4037091B2 (ja) | 画像形成装置 | |
JP4929697B2 (ja) | 画像形成装置 | |
JP2001201902A (ja) | 画像形成装置 | |
JP2005077502A (ja) | 画像形成装置・画像形成方法 | |
JP4211294B2 (ja) | 画像形成装置 | |
US7526235B2 (en) | Image-forming device | |
JP2007323025A (ja) | 現像装置及び画像形成装置 | |
JP4379722B2 (ja) | 画像形成装置 | |
JP4700842B2 (ja) | 画像形成方法及び装置 | |
JP7140553B2 (ja) | 画像形成装置 | |
JP4092056B2 (ja) | 画像形成装置 | |
JP2004212542A (ja) | 中間転写体・カラー画像形成方法・画像形成装置 | |
JP4376521B2 (ja) | 画像形成装置及び画像形成方法 | |
JP2007010860A (ja) | 画像形成装置 | |
JP4589066B2 (ja) | 画像形成装置 | |
US9891554B2 (en) | Developing device and image forming apparatus | |
JP2001166600A (ja) | 画像形成装置 | |
JP2004070251A (ja) | 画像形成装置 | |
JP2005037665A (ja) | 画像形成装置 | |
JP2014119724A (ja) | 画像形成装置 | |
JP2020201312A (ja) | 画像形成装置 |