JP2006330437A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トナーにより画像を形成する画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus that forms an image with toner.
従来、複数の像担持体上に形成したトナー画像を転写ベルト上に順次重ね合わせるように1次転写し、転写ベルト上に転写されたトナー画像を記録紙などの被記録材に2次転写する画像形成装置において、先に1次転写されたトナーが後の1次転写によって帯電し、2次転写を阻害するという問題があった。 Conventionally, toner images formed on a plurality of image carriers are primarily transferred so as to be sequentially superimposed on a transfer belt, and the toner images transferred on the transfer belt are secondarily transferred to a recording material such as recording paper. In the image forming apparatus, there is a problem that the toner that has been primarily transferred first is charged by the subsequent primary transfer and obstructs the secondary transfer.
このため、特許文献1から5に記載の画像形成装置は、転写ベルトに対向する除電器(トナー本来の極性の逆極性の電荷を除去、または、トナー本来の極性の電荷を付与する帯電器)によって、転写ベルト上のトナーを除電(または帯電)している。
特許文献1から3の画像形成装置では、転写ベルトを案内するローラの間の直線的な張架部に対向するように除電器が設けられている。この場合、トナーが放電した電荷は、転写ベルトを流れ、転写ベルトを案内するローラなどを介して接地される電流となる。このような接地経路の抵抗は、トナーの除電を妨げ、2次転写の不良を十分に改善できない場合があった。 In the image forming apparatuses disclosed in Patent Documents 1 to 3, the static eliminator is provided so as to face the linear stretch portion between the rollers that guide the transfer belt. In this case, the electric charge discharged from the toner becomes a current that flows through the transfer belt and is grounded via a roller that guides the transfer belt. Such a resistance of the ground path prevents the toner from being neutralized, and the secondary transfer defect may not be sufficiently improved.
特許文献4および5の画像形成装置では、ローラに沿って折り返されている転写ベルトの屈曲部に対向するように除電器が設けられている。この場合、トナーが放電した電荷は、転写ベルトを厚み方向に貫通し、直下のローラを介して接地されるので接地抵抗が小さい。しかしながら、転写ベルトが屈曲しているので、転写ベルトの進行方向に短い長さでしか除電器と転写ベルトとの適切な距離を確保することができず、トナーの除電が不十分になるという問題があった。
In the image forming apparatuses disclosed in
また、除電器に用いられるコロトロンやスコロトロンはオゾンを発生するため、特許文献1から5に記載の画像形成装置は、除電器で発生したオゾンを除去するための排気ファンが必要であるという問題があった。 In addition, since corotrons and scorotrons used in the static eliminator generate ozone, the image forming apparatuses described in Patent Documents 1 to 5 have a problem that an exhaust fan is required to remove the ozone generated in the static eliminator. there were.
さらに、転写ベルト上のトナーの付着量が大きいときに除電器によって適切な帯電量まで除電しようとすると、付着量が小さい部分においてはトナーが除電過多になり、トナーの付着量が小さい(薄い)画像が十分に転写できないという問題があった。 Further, when the charge on the transfer belt is large and an attempt is made to neutralize the charge to an appropriate charge amount by the static eliminator, the toner is excessively discharged at a portion where the adhesion amount is small, and the toner adhesion amount is small (thin). There was a problem that the image could not be transferred sufficiently.
そこで、前記問題点に鑑みて、本発明は、転写ベルト上のトナーを適切に除電して高品位の2次転写ができる画像形成装置を提供することを課題とする。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of performing high-quality secondary transfer by appropriately discharging the toner on the transfer belt.
前記課題を解決するために、本発明による画像形成装置は、表面にトナー画像が1次転写され、前記転写されたトナー画像を被記録材に2次転写する転写ベルトと、表面に形成されるトナー画像を前記転写ベルトに順番に転写するように直列に配置された複数の像担持体と、前記転写ベルトに対向し、前記転写ベルト上のトナー画像を除電する除電器と、前記転写ベルトを挟んで前記除電器に対向し、前記転写ベルトの裏面に当接する対向電極とを有するものとする。 In order to solve the above problems, an image forming apparatus according to the present invention is formed on a surface with a transfer belt on which a toner image is primarily transferred onto a surface and the transferred toner image is secondarily transferred onto a recording material. A plurality of image carriers arranged in series so as to sequentially transfer the toner images to the transfer belt; a static eliminator that faces the transfer belt and neutralizes the toner image on the transfer belt; and the transfer belt. It has a counter electrode which is opposed to the static eliminator and is in contact with the back surface of the transfer belt.
この構成によれば、転写ベルトの直線的な張架部に対向して除電器を設けても、除電器が対向する部分の転写ベルトの接地抵抗が低く、転写ベルト上のトナーを除電した際の除電電流が流れやすい。このため、トナーを確実に除電できるで、安定した2次転写が可能である。 According to this configuration, even when the static eliminator is provided opposite to the linear stretch portion of the transfer belt, the ground resistance of the transfer belt at the portion where the static eliminator is opposed is low, and the toner on the transfer belt is neutralized. The static elimination current of is easy to flow. For this reason, the toner can be reliably discharged and stable secondary transfer is possible.
また、本発明の画像形成装置において、前記対向電極が接地された導電性の平板であれば、前記転写ベルトとの接触面積が広く除電電流の接地抵抗が小さい。また、前記転写ベルトの前記除電器に対向する部分が平らになり、前記転写ベルトの進行方向に十分な長さにわたり除電気と転写ベルトとの間隔を適切に保つことができ、安定した除電ができる。 Further, in the image forming apparatus of the present invention, if the counter electrode is a conductive flat plate grounded, the contact area with the transfer belt is wide and the grounding resistance of the static elimination current is small. Further, the portion of the transfer belt facing the static eliminator is flattened, and the distance between the static eliminator and the transfer belt can be appropriately maintained over a sufficient length in the moving direction of the transfer belt. it can.
また、本発明の画像形成装置において、前記対向電極が接地された導電性のブラシであれば、前記転写ベルトの裏面の凹凸や搬送状態によらず安定した接地ができる。 Further, in the image forming apparatus of the present invention, if the counter electrode is a conductive brush grounded, stable grounding can be performed regardless of the unevenness of the back surface of the transfer belt and the conveyance state.
また、本発明の画像形成装置において、前記除電器はトナーの付着量が小さい場合に除電過多になるおそれがあるが、前記除電器が前記像担持体の間に配置されていれば、除電過多となったトナーは下流の像担持体による1次転写において再び帯電するので、トナー濃度の低い画像も適切に2次転写することができる。前記除電器が前記転写ベルト進行方向に最も下流側の前記像担持体の上流側に配置されていれば、前記転写ベルト上のトナー画像は、前記除電器で除電された後、1回の1次転写工程を経て2次転写される。このため、前記転写ベルト上のトナー画像は1つの像担持体によって1次転写されるトナー画像と同程度に帯電するので、最適な2次転写が行える。 Further, in the image forming apparatus of the present invention, the static eliminator may become excessively charged when the toner adhesion amount is small. However, if the static eliminator is disposed between the image carriers, the static eliminator is excessive. Since the toner thus formed is charged again in the primary transfer by the downstream image carrier, an image having a low toner density can be appropriately secondary-transferred. If the static eliminator is disposed on the upstream side of the image carrier, which is the most downstream in the transfer belt traveling direction, the toner image on the transfer belt is neutralized once by the static eliminator. Secondary transfer is performed through the next transfer step. For this reason, the toner image on the transfer belt is charged to the same extent as the toner image that is primarily transferred by one image carrier, so that optimal secondary transfer can be performed.
また、本発明の画像形成装置において、前記像担持体が、少なくとも該像担持体を帯電させる担持体帯電器と、前記像担持体にトナーを供給する現像器と共に一体化された現像ユニットをそれぞれ構成し、前記除電器が、いずれかの前記現像ユニットに組み込まれていれば、画像形成装置が大型化しない。 Further, in the image forming apparatus of the present invention, the image carrier includes at least a carrier charger for charging the image carrier and a developing unit integrated with a developer for supplying toner to the image carrier. If configured and the static eliminator is incorporated in any of the developing units, the image forming apparatus does not increase in size.
また、本発明の画像形成装置において、前記除電器をいずれかの前記像担持体を帯電させる帯電器の排気ファンに接続すれば、前記除電器のために排気ファンを追加しなくてもよい。特に、同じユニットに組み込んだ前記帯電器の排気ファンに前記除電器を接続すれば、前記帯電器と前記除電器との距離が近いので前記排気ファンの効率が低下しない。 In the image forming apparatus of the present invention, if the static eliminator is connected to an exhaust fan of a charger that charges any of the image carriers, an exhaust fan may not be added for the static eliminator. In particular, if the static eliminator is connected to an exhaust fan of the charger incorporated in the same unit, the efficiency of the exhaust fan does not decrease because the distance between the charger and the static eliminator is short.
以上のように、本発明によれば、転写ベルトを挟み込むように除電器と対向電極とを設けたので、接地抵抗が低く、転写ベルト上のトナーを安定して除電できる。このため、2次転写の不良がなく高品位の画像が形成できる。 As described above, according to the present invention, since the static eliminator and the counter electrode are provided so as to sandwich the transfer belt, the ground resistance is low, and the toner on the transfer belt can be stably discharged. For this reason, there is no defect in secondary transfer and a high-quality image can be formed.
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の第1実施形態の画像形成装置の要部の構成を示す。本実施形態の画像形成装置は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのトナー画像を形成する4つの現像ユニット1,2,3,4を有し、現像ユニット1,2,3,4は、それぞれ回転可能な感光体(像担持体)5と、感光体5を帯電させる帯電器6と、帯電した感光体5を露光して静電潜像を形成する露光器7と、静電潜像にトナーを付着させてトナー画像を形成する現像器8と、感光体5の表面を清掃するクリーナ9とを有している。転写ベルト10は、感光体5と1次転写ローラ11との間に挟み込まれ、1次転写ローラ11の静電力によって感光体5上に形成されたトナー画像が転写される(1次転写)。帯電器6は、現像ユニット1,2,3,4の外部にそれぞれ設けた排気ファン12に接続されており、内部の空気が強制的に排気される。転写ベルト10は、駆動ローラ13と自由ローラ14との間に掛け渡され、テンションローラ15によって所定の張力が与えられ、駆動ローラ13の回転によって矢印方向に回動する。現像ユニット1,2,3,4は、自由ローラ14と駆動ローラ13との間に直線的に張り渡された転写ベルト10の張架部に直列に配置されている。2次転写ローラ16は、駆動ローラ13との間に転写ベルト10と記録紙などの被記録材を挟み込み、静電力によって転写ベルト10上のトナー画像を被記録材に転写する(2次転写)。自由ローラ14上の転写ベルト10には、ベルトクリーナ17が当接し、表面に残留するトナーを掻き落とすようになっている。また、最も下流の現像ユニット4は、感光体5の下流側に、転写ベルト10に対向する除電器18が設けられている。除電器18は、帯電器6と同じ排気ファン12に接続され、内部の空気が強制的に排気される。また、転写ベルト10を挟んで除電器18に対向するように、金属製(導電性)の平板からなる対向電極19が設けられている。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a configuration of a main part of the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention. The image forming apparatus according to the present embodiment includes four developing
図2に、除電器18および対向電極19の詳細な構成を示す。除電器18は、枠体20に転写ベルト10の幅方向にワイヤ(帯電極)21が張架され、転写ベルト10のトナーTによる画像が形成される表面に対向するグリッド電極22が設けられたスコロトロン方式のチャージャである。また、対向電極19は、転写ベルト10の裏面に当接する平板状の金属である。除電器18のワイヤ21には、トナーTと逆極性(トナーTが負極性の場合はプラス)の3〜10kVの帯電極印加電圧が印加され、グリッド電極22には、トナーTと同極性(トナーTが負極性の場合はマイナス)の30〜200Vの電圧が印加され、対向電極19はグランドラインに接地されている。
FIG. 2 shows a detailed configuration of the
続いて、本実施形態の撮像装置の作用を説明する。
1次転写ロール11は、トナーTと逆極性にチャージされ、感光体5上のトナーTを静電力により引き付けることで転写ベルト10にトナー画像を転写する。この際、トナーTは、転写ベルト10に接触してから1次転写ロール11によって逆極性に帯電させられる。現像ユニット1から転写ベルト10に転写されたイエローのトナーTは、現像ユニット2においてマゼンタのトナーTを転写する1次転写ローラによって、さらに逆極性に帯電させられる。このように、上流の現像ユニットで転写されたトナーTは、下流の現像ユニットを通過する度に本来の極性と逆極性に帯電されてゆく。
Subsequently, the operation of the imaging apparatus of the present embodiment will be described.
The primary transfer roll 11 is charged with a polarity opposite to that of the toner T, and transfers the toner image to the
しかし、現像ユニット4には、トナーTの本来の極性と逆極性の電圧が印加された除電器18が設けられており、除電器18は、トナーTに帯電した電荷を、転写ベルト10および対向電極19を通してグランドラインに押し流すことでトナーTを除電する。これによって、トナーTは、本来の極性に戻り、逆極性に帯電した2次転写ローラ16の静電気力によって被記録材に確実に転写される。
However, the developing
本実施形態において、転写ベルト10は、厚み30μmから500μmで体積抵抗率103〜109Ωcmのものが好ましい。厚みが30μmより小さいと強度が不足し、500μmより大きいと厚み方向の抵抗ムラが発生しやすく、体積抵抗率が103Ωcmより小さいと転写電流の調整が難しくなり、109Ωcmより大きいと残留電荷による画像不良が発生するおそれがあるからである。また、転写ベルト10の材質は、例えば、ナイロン、ポリエステル、ポリカーボネイト、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリウレタン、ポリイミドなどが挙げられ、例えば、カーボンブラックなどの電子導電材、イオン性高分子や界面活性剤などのイオン導入材を添加して用いる。
In the present embodiment, the
除電器18は、転写ベルト10の進行方向に5mm以上の長さを有し、転写ベルト10との距離が3mm以下であることが好ましい。ワイヤ21は、複数本あってもよく、針金状の帯電極であってもよい。また、グリッド電極22に印加する電圧を調整することで、トナーTの除電効果を抑制することが可能である。
It is preferable that the
また、除電器18は、帯電器6から100mm以内の距離に設けることで、排気ファン12の効率を低下させることなく、除電器18および帯電器6の内部で発生するオゾンを外部に排出することができる。
Further, by providing the
転写ベルト10は半導電性であるので、トナーTを効率よく除電するには、除電電流が転写ベルト10内を流れる距離を極力短くする必要がある。このため、除電電流が転写ベルト10の厚み方向にのみ流れるように、対向電極19は、トナーTが除電される範囲全体を覆っていることが好ましい。対向電極19は、固定されてもよいし、ばねなどで転写ベルト10に向かって付勢されてもよい。
Since the
図2のように、金属などの堅い部材を対向電極19に用いると、転写ベルト10の裏面の凹凸や転写ベルト10の搬送状況によって、対向電極19の全面を転写ベルト10の裏面に均一に接触させることが難しい。そこで、図3に示すように、金属製の平板からなる対向電極19の代わりに導電性ブラシ23からなる対向電極を用いれば、転写ベルト10の状態に拘わらず、常に、転写ベルト10の裏面に均一に接触して、トナーTから除電した電荷をグランドラインに確実にアースすることができる。
As shown in FIG. 2, when a hard member such as metal is used for the
図4は、本発明の第2実施形態の画像形成装置の要部の構成を示す。第1実施形態と同じ構成要素には、同じ符号を付して説明を省略する。本実施形態の画像形成装置は、最も下流の現像ユニット4の感光体5の上流側に除電器18が設けられている。上流の現像ユニットで転写されたトナーTは、下流の現像ユニットを通過する度に本来の極性と逆極性に帯電されてゆくが、薄い画像を形成するトナーTは、容易に除電されるので除電過多になりやすい。除電過多になると上手く2次転写することができなくなり、薄い画像の再現性が悪くなる場合がある。しかしながら、除電器18で除電されたトナーの上に、さらに、現像ユニット4が形成したブラックのトナー画像が、対応する1次転写ローラ11によって重ねて転写されるので、除電されたイエロー、マゼンタおよびシアンのトナーTと感光体5から転写されたブラックのトナーTは、最後の1次転写ローラ11によって帯電させられる。このため、除電され過ぎたトナーTは、再度僅かに帯電し、適切な帯電量を得るので、2次転写ローラ16によって被記録材に適切に転写される。
FIG. 4 shows the configuration of the main part of the image forming apparatus according to the second embodiment of the present invention. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In the image forming apparatus of the present embodiment, a
また、図5に示す本発明の第3実施形態のように、除電器18が下流側から2つ目の(シアンのトナー画像を形成する)現像ユニット3の感光体5の下流側に設けられていてもよい。この場合、除電器18は、現像ユニット3の帯電器6の空気を排気する排気ファン12に接続するとよい。当然に、対向電極19も、除電器18に対向する位置に設ける必要がある。
Further, as in the third embodiment of the present invention shown in FIG. 5, the
(比較実験)
次に、図6に、本発明の効果を検証した比較実験の結果を示す。本比較実験は環境温度10℃、相対湿度15%において実施され、除電器配置位置は、図1に示すように最も下流の感光体5の「後」、または、図4に示すように最も下流の感光体5の「前」に設けられている。ベタ転写効率とは、転写ベルト10上に転写されたトナー量に対する被記録材に転写されたトナー量の比であり、2次転写ロール16の電圧は1700Vで測定した。目安としてベタ転写効率が90%を越えればよく、80%未満では不適である。また、網点転写性とは、トナー付着量の異なった15階調の画像を形成し、最もトナー付着量の少ない薄い画像が再現されていたものを「◎」、最も薄い画像以外の画像が全て再現されていたものを「○」、それ以外を「×」として評価した結果であり、トナーTを除電し過ぎたことによって薄い画像が転写されない場合に評価が悪くなる。
(Comparative experiment)
Next, FIG. 6 shows the results of a comparative experiment that verified the effects of the present invention. This comparative experiment was carried out at an environmental temperature of 10 ° C. and a relative humidity of 15%. The static eliminator is arranged “after” the most
表の下に記載されている比較例1は、除電器18のない画像形成装置の構成であり、トナーTの除電が十分でないためにベタ転写効率が72%しかなく、不十分であることが分かる。また、比較例2は、除電器18を有するが、対向電極19が設けられていない従来の画像形成装置の構成である。比較例2は、除電器18の効果が十分発揮されず、トナーTの除電が十分でないためにベタ転写効率が72%しかなく、比較例1との比較においても改善が見られない。しかしながら、対向電極19(または導電性ブラシ23或いは導電性スポンジローラ)を配置した実験例1から6は、いずれもベタ転写効率が改善されている。特に、対向電極19の転写ベルト10の搬送方向の長さが10mm以上の場合、ベタ転写効率が90%以上となり好ましい結果が得られた。
Comparative Example 1 described below the table is a configuration of an image forming apparatus without the
網点転写性を見ると、除電器18および対向電極19を最も下流にある感光体5の「後(下流側)」に配置した場合には、最も薄い画像が再現できておらず、除電過多であることが分かる。一方、除電器18および対向電極19を、図4に示すように、最も下流にある感光体5の「前(上流側)」に配置した場合には、最も薄い画像も適正に再現できている。
In view of the halftone dot transferability, when the
以上のように、対向電極19によって転写ベルト10上のトナーTを確実に除電でき、除電器18および対向電極19を最下流の感光体5の前に配置すれば除電過多の弊害をなくして、高品位の好ましい2次転写が可能である。
As described above, the toner T on the
1 現像ユニット
2 現像ユニット
3 現像ユニット
4 現像ユニット
5 感光体(像担持体)
6 帯電器
10 転写ベルト
11 1次転写ローラ
12 排気ファン
16 2次転写ローラ
18 除電器
19 対向電極
23 導電性ブラシ(対向電極)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Developing
6 Charging
Claims (7)
表面に形成されるトナー画像を前記転写ベルトに順番に転写するように直列に配置された複数の像担持体と、
前記転写ベルトに対向し、前記転写ベルト上のトナー画像を除電する除電器と、
前記転写ベルトを挟んで前記除電器に対向し、前記転写ベルトの裏面に当接する対向電極とを有することを特徴とする画像形成装置。 A transfer belt on which a toner image is primarily transferred onto a surface, and the transferred toner image is secondarily transferred to a recording material;
A plurality of image carriers arranged in series to sequentially transfer toner images formed on the surface to the transfer belt;
A static eliminator that opposes the transfer belt and neutralizes the toner image on the transfer belt;
An image forming apparatus comprising: a counter electrode facing the charge eliminator across the transfer belt and contacting the back surface of the transfer belt.
前記除電器は、いずれかの前記現像ユニットに組み込まれていることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の画像形成装置。 The image carrier comprises a developing unit integrated with at least a charger for charging the image carrier and a developer for supplying toner to the image carrier,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the static eliminator is incorporated in any one of the developing units.
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A02 | Decision of refusal |
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