JP2007334011A - Cleaner and image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トナーを付着面から電気的に吸着移動させて除去するクリーニング装置、詳しくは静電気的な吸着移動に係る印加電圧の制御に関し、当該クリーニング装置を搭載した画像形成装置にも関する。 The present invention relates to a cleaning device that electrically removes toner by adsorbing and moving it from an adhesion surface, and more particularly, to control of an applied voltage related to electrostatic attraction and moving, and also to an image forming apparatus equipped with the cleaning device.
静電写真プロセスを用いて複数の原色トナー像を形成して転写材にカラー画像を形成する複写機、プリンタ、印刷機等の画像形成装置が実用化されている。カラー画像を形成する高生産性機種の例として、現像色の異なる複数の感光体ドラムを中間転写ベルトに沿って一列に配置したタンデム方式画像形成装置が実用化されている(図1参照)。また、感光体ドラム、中間転写ベルトと言った像担持体に付着した不必要なトナーを電気的に吸着移動させて除去する例として、ファーブラシ型のクリーニング装置が実用化されている(図2参照)。 2. Description of the Related Art Image forming apparatuses such as copying machines, printers, and printing machines that form a plurality of primary color toner images using an electrophotographic process to form a color image on a transfer material have been put into practical use. As an example of a high-productivity model for forming a color image, a tandem image forming apparatus in which a plurality of photosensitive drums having different development colors are arranged in a line along an intermediate transfer belt has been put into practical use (see FIG. 1). Further, a fur brush type cleaning device has been put to practical use as an example in which unnecessary toner adhering to an image carrier such as a photosensitive drum and an intermediate transfer belt is removed by electrically adsorbing and moving (FIG. 2). reference).
特許文献1には、二次転写ローラと中間転写ベルトとが二次転写ニップを形成して、中間転写ベルト上に一次転写されたトナー像を転写材に二次転写するタンデム方式画像形成装置が示される。ここでは、中間転写ベルトの画像形成間隔(紙間スペース)に制御用トナー像が形成され、制御用トナー像の濃度検知結果が、感光体ドラムを用いた各色の画像形成条件にフィードバックされる。
ここで、濃度検知が済んだ用済みの制御用トナー像は、二次転写ローラを離間させた二次転写ニップを素通りさせた後に、下流のクリーニング装置によって除去されることが望ましい。二次転写ローラを中間転写ベルトに圧接させたままだと、転写材には転写されない制御用トナー像が二次転写ローラに付着してしまい、制御用トナー像が転写材に裏写りするからである。二次転写ニップを圧接に保って二次転写ローラへのトナー付着を許容した場合、二次転写ローラからトナーを除去する専用のクリーニング装置が必要となるからである。 Here, the used control toner image whose density has been detected is desirably removed by a downstream cleaning device after passing through the secondary transfer nip where the secondary transfer roller is separated. If the secondary transfer roller is kept in pressure contact with the intermediate transfer belt, a control toner image that is not transferred onto the transfer material will adhere to the secondary transfer roller, and the control toner image will show through on the transfer material. . This is because when the secondary transfer nip is kept in pressure contact and the toner adheres to the secondary transfer roller, a dedicated cleaning device for removing the toner from the secondary transfer roller is required.
特許文献2には、回転駆動されて二次転写ローラに接触する絶縁性回転ブラシによって二次転写ローラに付着したトナーを除去するクリーニング装置が示される。回転ブラシは高速回転して二次転写ローラの表面をソフトに摺擦してトナーを機械的に掻き落とす。
特許文献3には、回転駆動されて中間転写ベルトに接触する導電性ファーブラシによって中間転写ベルトに付着したトナーを電気的に除去するクリーニング装置が示される。導電性ファーブラシは、清掃電圧が印加されて回転する金属ローラに接触しており、中間転写ベルトに付着したトナーは、清掃電圧の静電気的な吸着力によって、導電性ファーブラシから金属ローラへ受け渡される。金属ローラに受け渡されたトナーは、最終的に、金属ローラに摺擦するクリーニングブレードによって金属ローラから機械的に分離回収される。
タンデム方式の画像形成装置では、カラー再現性を高めるために、高頻度に制御用トナー像の検知を行って頻繁にカラーバランスを調整することが求められる。また、生産性を高めるべく中間転写ベルトの循環速度が高速化される一方、高頻度に制御用トナー像を形成する場合でも画像形成間隔を長くすることは許されない状況にある。従って、制御用トナー像が通過するごとに中間転写ベルトから二次転写ローラを離間させて、二次転写ローラへのトナー付着を防止することが難しくなっている。二次転写ローラが高速で圧接/離間を繰り返すと振動発生や中間転写ベルトの安定走行に問題を引き起こす可能性もある。 The tandem image forming apparatus is required to frequently adjust the color balance by frequently detecting the control toner image in order to improve color reproducibility. Further, while the circulation speed of the intermediate transfer belt is increased in order to increase productivity, it is not permitted to increase the image forming interval even when the control toner image is formed frequently. Therefore, it is difficult to prevent the toner from adhering to the secondary transfer roller by separating the secondary transfer roller from the intermediate transfer belt every time the control toner image passes. If the secondary transfer roller repeatedly presses / separates at a high speed, there is a possibility of causing problems in vibration generation and stable running of the intermediate transfer belt.
そこで、特許文献2に示される二次転写ローラ専用のクリーニング装置に、特許文献3に示される電気的なクリーニング装置を組み合わせて採用することが提案された。導電性ファーブラシを用いたクリーニング装置は、特許文献2に示される機械的な摺擦よりも低い摺擦圧力で隅々までで効率的にトナーを除去でき、回転に伴うトナーの飛散も少ないからである。
In view of this, it has been proposed to employ the electrical cleaning device disclosed in
しかし、特許文献3のクリーニング装置は、長期間使用すると導電性ファーブラシにトナーが蓄積し、トナーの付着面(二次転写ローラ表面)に逆移りするトナーが増えて次第にクリーニング性能が低下する。
However, when the cleaning device of
そこで、金属ローラに印加する清掃電圧を高め、導電性ファーブラシから金属ローラへ受け渡されるトナーを増して、導電性ファーブラシのトナー蓄積を遅らせることが検討された。しかし、金属ローラに印加する清掃電圧を高めると、肝心の導電性ファーブラシがトナーの付着面からトナーを除去するクリーニング効率が低下することが判明した(図5参照)。 Therefore, it has been studied to increase the cleaning voltage applied to the metal roller and increase the amount of toner delivered from the conductive fur brush to the metal roller, thereby delaying the toner accumulation of the conductive fur brush. However, it has been found that when the cleaning voltage applied to the metal roller is increased, the cleaning efficiency with which the essential conductive fur brush removes the toner from the toner adhesion surface decreases (see FIG. 5).
本発明は、トナー付着面のクリーニング効率を長期間に渡って高く維持できるクリーニング装置を提供することを目的としている。導電性ファーブラシが二次転写ローラ表面からトナーを除去する性能を損なうことなく、導電性ファーブラシから金属ローラへ効率的にトナーを移動させることができるクリーニング装置を提供することを目的としている。高頻度に制御用トナー像を形成しても、二次転写ローラを通じた転写材の裏汚れを長期間に渡って防止できる画像形成装置を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a cleaning device that can maintain high cleaning efficiency of a toner adhesion surface over a long period of time. An object of the present invention is to provide a cleaning device capable of efficiently transferring toner from the conductive fur brush to the metal roller without impairing the performance of the conductive fur brush to remove the toner from the surface of the secondary transfer roller. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of preventing the backside contamination of a transfer material through a secondary transfer roller for a long period of time even when a control toner image is formed frequently.
本発明のクリーニング装置は、導電性を有し、トナーの付着面に接触して循環する第1クリーニング部材と、導電性を有し、前記第1クリーニング部材が前記付着面に接触しない循環位置にて前記第1クリーニング部材に接触する第2クリーニング部材と、前記第1クリーニング部材を経由して前記第2クリーニング部材に付着させたトナーを除去する除去手段と、前記第2クリーニング部材に電圧を印加して前記第1クリーニング部材を帯電させる電源手段とを備えるものである。前記電源手段は、前記付着面からトナーを除去する際の第1清掃電圧とは異なる第2清掃電圧を前記第2クリーニング部材へ印加可能である。前記第2清掃電圧は、前記第1クリーニング部材から前記第2クリーニング部材へのトナーの移動を、前記付着面から前記第1クリーニング部材へのトナーの移動よりも優先した電圧値に設定されている。 The cleaning device of the present invention has a first cleaning member that is conductive and circulates in contact with the toner adhesion surface, and a circulation position that has conductivity and the first cleaning member does not contact the adhesion surface. A second cleaning member in contact with the first cleaning member, a removing means for removing toner attached to the second cleaning member via the first cleaning member, and applying a voltage to the second cleaning member. And a power supply means for charging the first cleaning member. The power supply means can apply a second cleaning voltage to the second cleaning member, which is different from the first cleaning voltage when removing toner from the adhesion surface. The second cleaning voltage is set to a voltage value that prioritizes the movement of toner from the first cleaning member to the second cleaning member over the movement of toner from the attachment surface to the first cleaning member. .
本発明の画像形成装置は、画像用トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体との間に転写ニップを形成して前記画像用トナー像を転写材に転写させる転写部材と、前記像担持体に担持させた制御用トナー像を光学的に検知する検知手段と、前記像担持体に担持させた前記画像用トナー像の間隔に前記制御用トナー像を担持させて前記検知手段により検知させる制御手段とを備えるものである。前記転写部材に前記第1クリーニング部材を接触させて請求項3乃至5いずれか1項記載のクリーニング装置を配置している。前記制御手段は、前記電源手段を制御して、前記像担持体に担持させた前記制御用トナー像の移動位置に対応させて前記第1清掃電圧と前記第2清掃電圧とを出力させる。
An image forming apparatus according to the present invention includes an image carrier that carries an image toner image, a transfer member that forms a transfer nip between the image carrier and transfers the image toner image to a transfer material, Detection means for optically detecting the control toner image carried on the image carrier, and the control toner image carried on the interval between the image toner images carried on the image carrier by the detection means And a control means for detection. 6. The cleaning device according to
本発明のクリーニング装置では、画像形成のサイクルの中で第2清掃電圧を時分割的に印加して、第1クリーニング部材から第2クリーニング部材へのトナーの移動を効率化する。つまり、付着面からトナーを除去する必要性が低いタイミングでは、付着面に対する清掃効果を無視した第2清掃電圧によって、第1クリーニング部材からトナーを除去する最大効率を発揮させ得る。 In the cleaning device of the present invention, the second cleaning voltage is applied in a time-sharing manner during the image forming cycle, and the movement of the toner from the first cleaning member to the second cleaning member is made efficient. That is, at the timing when the necessity of removing the toner from the adhesion surface is low, the maximum efficiency of removing the toner from the first cleaning member can be exhibited by the second cleaning voltage ignoring the cleaning effect on the adhesion surface.
言い換えれば、付着面に除去すべきトナーが無ければ、第2清掃電圧を用いて第1クリーニング部材に蓄積されたトナーを積極的に除去できる。これにより、次回の付着面に除去すべきトナーが有るタイミングでは、トナー蓄積の少ない第1クリーニング部材を用いて、付着面へのトナーの逆移りの少ない効率的なクリーニングが可能となる。 In other words, if there is no toner to be removed on the adhesion surface, the toner accumulated in the first cleaning member can be positively removed using the second cleaning voltage. Thus, at the timing when there is toner to be removed on the next adhering surface, the first cleaning member with a small amount of toner accumulation can be used for efficient cleaning with less toner going back to the adhering surface.
従って、付着面に除去すべきトナーが間歇的に付着するような画像形成のサイクルを繰り返す中で、付着面のクリーニング効率を長期間に渡って高く維持できる。例えば導電性ファーブラシが二次転写ローラ表面からトナーを除去する性能を損なうことなく、導電性ファーブラシから金属ローラへ効率的にトナーを移動させることができる。 Therefore, the cleaning efficiency of the adhesion surface can be maintained high over a long period of time while repeating the image forming cycle in which the toner to be removed adheres to the adhesion surface intermittently. For example, the toner can be efficiently transferred from the conductive fur brush to the metal roller without impairing the ability of the conductive fur brush to remove the toner from the surface of the secondary transfer roller.
本発明の画像形成装置は、このようなクリーニング装置を採用することによって、像担持体に高頻度に制御用トナー像を形成した場合でも、転写部材を通じた転写材の裏汚れを長期間に渡って防止できる。例えば中間転写ベルトから二次転写ローラに付着した制御用トナー像を導電性ファーブラシによって効率的に除去しつつ、導電性ファーブラシのトナー蓄積を抑制して転写材の裏汚れを長期間防止できる。 The image forming apparatus of the present invention employs such a cleaning device, so that even when a control toner image is frequently formed on the image carrier, the backside contamination of the transfer material through the transfer member is extended over a long period of time. Can be prevented. For example, the control toner image attached to the secondary transfer roller from the intermediate transfer belt can be efficiently removed by the conductive fur brush, and the toner accumulation of the conductive fur brush can be suppressed to prevent the transfer material from being stained for a long period of time. .
以下、本発明の実施形態である画像形成装置100について、図面を参照して詳細に説明する。本発明の画像形成装置は、以下に説明する実施形態の限定的な構成には限定されない。二次転写ローラ等に付着したトナーを、クリーニング装置が電気的に吸着除去する限りにおいて、各実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実現可能である。
Hereinafter, an
本実施形態では、タンデム方式画像形成装置の二次転写ローラのクリーニング装置を説明する。しかし、本発明のクリーニング装置は、感光体ドラム、中間転写ベルトと言ったトナー像担持体のクリーニング装置としても実施できる。 In this embodiment, a cleaning device for a secondary transfer roller of a tandem type image forming apparatus will be described. However, the cleaning device of the present invention can also be implemented as a toner image carrier cleaning device such as a photosensitive drum or an intermediate transfer belt.
本発明のクリーニング装置は、タンデム方式画像形成装置に限らず、感光体ドラムの周囲に現像色の異なる複数の現像装置を配置して中間転写ベルトに複数色のトナー像を順次重ねてカラー画像を形成する画像形成装置に搭載できる。感光体ドラムに形成された単色のトナー像を転写材に直接転写する画像形成装置等にも搭載できる。本発明の画像形成装置は、プリンタに限らず、各種印刷機、複写機、FAX、複合機等、種々の用途の画像形成装置として実施可能である。 The cleaning device of the present invention is not limited to the tandem image forming device, and a plurality of developing devices having different developing colors are arranged around the photosensitive drum, and a color image is formed by sequentially superimposing a plurality of color toner images on the intermediate transfer belt. It can be mounted on an image forming apparatus to be formed. It can also be mounted on an image forming apparatus or the like that directly transfers a single color toner image formed on a photosensitive drum to a transfer material. The image forming apparatus of the present invention is not limited to a printer, and can be implemented as an image forming apparatus for various uses such as various printing machines, copiers, FAX machines, and multifunction machines.
なお、特許文献1乃至3に示される画像形成装置の構成、クリーニング装置の詳細構造と動作については、繰り返しの煩雑を回避すべく、図示を省略して詳細な説明も省略する。
The configuration of the image forming apparatus and the detailed structure and operation of the cleaning apparatus disclosed in
<第1実施形態>
[画像形成装置の全体構成]
図1は第1実施形態の画像形成装置の概略構成の説明図、図2は制御画像の配置の説明図、図3は二次転写部周辺の構成の説明図である。図1に示すように、第1実施形態の画像形成装置100は、画像信号に応じて電子写真方式により転写材(普通紙、OHPシート等)Sにフルカラー画像を形成できるフルカラープリンタである。画像信号は、装置本体100Aに通信可能に接続された不図示のパーソナルコンピュータ、画像読み取り装置、デジタルカメラ等の外部機器から装置本体100Aの制御部110に送信される。
<First Embodiment>
[Entire configuration of image forming apparatus]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a schematic configuration of the image forming apparatus according to the first embodiment, FIG. 2 is an explanatory diagram of an arrangement of control images, and FIG. 3 is an explanatory diagram of a configuration around a secondary transfer unit. As shown in FIG. 1, the
画像形成装置100は、中間転写ベルト51の水平部に沿って4個の画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdが直列に配設されたタンデム方式の画像形成装置である。各画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdの構成は、使用するトナーの色を除いて同じである。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために符号に付した添え字a、b、c、dは省略し、総括的に説明する。
The
画像形成部Pは、矢印方向(反時計回り)に回転駆動されるドラム状の電子写真感光体である感光体ドラム1を備えている。感光体ドラム1の周囲には、一次帯電手段としての帯電ローラ2、露光手段としての露光装置3、現像手段としての現像器4、及びクリーニング手段としてのクリーニング装置6等のプロセス機器が配置されている。
The image forming unit P includes a
各画像形成部Pa〜Pdに配置された現像器4a〜4dには、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の各色のトナーを含有する2成分現像剤が収納されている。各画像形成部Pa〜Pdは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成する。 The developing devices 4a to 4d disposed in the image forming portions Pa to Pd include two-component developers containing toners of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (Bk), respectively. Is stored. Each of the image forming units Pa to Pd forms a toner image of each color of yellow, magenta, cyan, and black.
各画像形成部Pa〜Pdの感光体ドラム1a〜1dと対向して配置された中間転写ユニット5は、中間転写体としての中間転写ベルト51を有する。中間転写ベルト51は、駆動ローラ52、テンションローラ53、バックアップローラ54等に掛け渡された無端状の弾性体ベルトであって、駆動ローラ52に駆動力が伝達されて矢印方向(時計回り)に循環する。
The intermediate transfer unit 5 arranged to face the photosensitive drums 1a to 1d of the image forming portions Pa to Pd has an
中間転写ベルト51の内周面側には、各画像形成部Pの感光体ドラム1に対向する位置に、一次転写ローラ55が配置されている。各一次転写ローラ55が中間転写ベルト51を感光体ドラム1に向けて押圧することで、中間転写ベルト51が感光体ドラム1に接触する一次転写ニップN1a〜N1dが形成される。
A primary transfer roller 55 is disposed on the inner peripheral surface side of the
また、中間転写ベルト51を介してバックアップローラ54と対向する位置に、二次転写ローラ56が配置されている。二次転写ローラ56は、中間転写ベルト51を介してバックアップローラ54に圧接し、中間転写ベルト51と二次転写ローラ56との間に二次転写ニップN2を形成する。
A
このように構成された画像形成装置100では、フルカラー画像形成時、先ず、第1の画像形成部Paにおいて、感光体ドラム1aは、帯電ローラ2aによって一様に帯電される。帯電した感光体ドラム1a上には、露光装置3aから、原稿のイエロー成分色の画像信号に応じた光が、ポリゴンミラー等を介して投射される。これにより、感光体ドラム1a上にイエロー成分色の画像信号に応じた静電潜像が形成される。次いで、感光体ドラム1a上の静電潜像は、現像器4aからイエロートナーが供給されて、イエロートナー像として現像される。このトナー像は、感光体ドラム1aの回転に伴って、一次転写ニップN1aに到達すると、一次転写ローラ55aによって中間転写ベルト51へ一次転写される。このとき、一次転写ローラ55aには、一次転写バイアス電源からトナーの正規の帯電極性とは逆極性の所定の一次転写バイアスが印加されている。
In the
イエロートナー像を担持した中間転写ベルト51は、次の第2の画像形成部Pbに搬送される。このときまでに、第2の画像形成部Pbにおいて、上記と同様の方法で感光体ドラム1b上にマゼンタトナー像が形成されている。このマゼンタトナー像は、一次転写ニップN1bにおいて、上記と同様の方法で、中間転写ベルト51上のイエロートナー像上へ重ね合わせて転写される。
The
同様に、中間転写ベルト51が第3、第4の画像形成部Pc、Pdに進行するにつれて、それぞれの一次転写ニップN1c、N1dにおいて、シアントナー像、ブラックトナー像が中間転写ベルト51上のトナー像に重畳転写される。
Similarly, as the
一方、転写材供給部9のカセット91から転写材Sが送り出され、中間転写ベルト51上のトナー像とタイミングを合わせて二次転写ニップN2に供給される。中間転写ベルト51上の4色のトナー像は、二次転写ニップN2において、バックアップローラ54と二次転写ローラ56との間に形成される電界に付勢されて移動し、転写材S上に二次転写される。次いで、トナー像が二次転写された転写材Sは、定着部10の定着ニップに搬送され、定着ニップの熱と圧力とによってトナー像が転写材S上に固着させられる。
On the other hand, the transfer material S is sent out from the
一次転写ニップN1で中間転写ベルト51に転写されなかった感光体ドラム1上の転写残トナーは、一次転写ニップN1の下流に配置されたクリーニング装置6によってクリーニングされる。また、二次転写ニップN2で転写材Sに転写されなかった中間転写ベルト51上の転写残トナーは、二次転写ニップN2の下流に配置された第1ベルトクリーニング装置8A、第2ベルトクリーニング装置8Bによってクリーニングされる。
Untransferred toner on the
第1実施形態では、第1ベルトクリーニング装置8A、第2ベルトクリーニング装置8Bは、静電ファーブラシを用いて電気的にトナーを吸着移動させて中間転写ベルト51をクリーニングする。第1ベルトクリーニング装置8Aと第2ベルトクリーニング装置8Bとには、中間転写ベルト51に付着した正負のトナーに対応させて負正、すなわち互いに逆極性のクリーニング電圧が印加される。
In the first embodiment, the first
また、画像形成装置100は、例えば、ブラックの画像形成部Pdのみを用いて、ブラック単色画像を形成することもできる。この場合、画像形成部Pdにおいてのみ、上述と同様の画像形成工程を行い、中間転写ベルト51にブラックのトナー像のみを形成する。そして、このトナー像を二次転写ニップN2にて転写材Sに転写した後、定着装置10へ搬送して定着する。
The
[画像濃度制御]
図2に示すように、中間転写ベルト51上には、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の制御画像(制御用トナー像、パッチ画像)Ga〜Gdが形成される。図2は、A3サイズの転写材Sを縦送り(転写材の長手方向を搬送方向に沿わせて給送)で使用する場合を例に、中間転写ベルト51上に形成する制御画像Ga〜Gdを模式的に示す。画像形成装置100は、制御画像Ga〜Gdを、中間転写ベルト51上空の画像濃度センサ11A、11Bにより検知して、各画像形成部Pa〜Pd(図1)におけるトナー像濃度を制御する。
[Image density control]
As shown in FIG. 2, yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (Bk) control images (control toner images, patch images) Ga to Gd are formed on the
図1に示すように、画像濃度センサ11は、中間転写ベルト51の外周側で制御画像を読み取り可能な位置に配置されている。第1実施形態では、駆動ローラ52に対向する位置において、中間転写ベルト51の幅方向(ベルト表面移動方向と直交する方向)に2個の画像濃度センサ11A、11Bが設けられている。各画像濃度センサ11A、11Bは、光反射型のセンサであり、発光部と受光部とを有する。そして、中間転写ベルト51上に形成されたトナーからなる制御画像Ga〜Gd(図2)に光を照射し、その反射光を測定する。画像濃度センサ11A、11Bの検知信号は、制御部110に送信される。
As shown in FIG. 1, the
制御部110は、画像濃度センサ11A、11Bの検知信号から、適切な画像濃度を得るために画像濃度制御等を行う。画像濃度制御としては、入力された画像信号を装置特性や環境等に応じてレーザ出力に変換する変換特性(γ補正テーブル等)の作成又は補正制御が挙げられる。また、画像濃度制御としては、画像形成プロセス条件(現像コントラスト、レーザーパワー等)の制御、或いは現像器4内の現像剤のトナー濃度の制御(トナー補給制御)が挙げられる。第1実施形態においては、制御画像Ga〜Gdを用いて行う制御自体は任意であり、上記以外の他の制御のために使用してもよい。
The
制御画像Ga〜Gd(図2)は、各画像形成部Pa〜Pdにおいて、通常の画像形成と同様の画像形成プロセスにて、静電像(制御用基準静電像)の形成、現像、一次転写の各工程を経て中間転写ベルト51に形成される。
The control images Ga to Gd (FIG. 2) are formed in the image forming units Pa to Pd in the same image forming process as normal image formation, and are formed, developed, and primary electrostatic images (control reference electrostatic images). It is formed on the
図2に示すように、第1実施形態では、画像安定化の観点から、複数枚の転写材Sに対する連続画像形成において、すべての紙間に制御画像(パッチ画像)Ga〜Gdを形成している。画像濃度センサ11A、11Bの配置に合わせて、各紙間では、中間転写ベルト51の幅方向の2カ所に制御画像Ga、Gb(またはGc、Gd)が形成される。そして、画像形成装置100の生産性を低下させないために、紙間距離を極力狭く設定しており、各紙間では、中間転写ベルト51の表面移動方向において1個の制御画像Ga〜Gdが形成される。
As shown in FIG. 2, in the first embodiment, from the viewpoint of image stabilization, control images (patch images) Ga to Gd are formed between all sheets in continuous image formation on a plurality of transfer materials S. Yes. Control images Ga and Gb (or Gc and Gd) are formed at two positions in the width direction of the
制御画像Ga〜Gdの幅(中間転写ベルト51の表面移動方向と直交する方向)Wは20mm、制御画像Ga〜Gdの長さ(中間転写ベルト51の表面移動方向)Aは10mmである。制御画像Ga〜Gdは、転写材Sに転写するトナー像間の領域である転写材間領域(紙間)に、幅(W)20mm×長さ(A)10mmの大きさで毎回形成される。制御画像Ga〜Gdのトナー濃度は、0.7mg/cm2である。 The width (the direction perpendicular to the surface movement direction of the intermediate transfer belt 51) W of the control images Ga to Gd is 20 mm, and the length (the surface movement direction of the intermediate transfer belt 51) A of the control images Ga to Gd is 10 mm. The control images Ga to Gd are each formed in a region between transfer materials (between sheets), which is a region between toner images transferred to the transfer material S, with a size of width (W) 20 mm × length (A) 10 mm. . The toner density of the control images Ga to Gd is 0.7 mg / cm 2 .
制御画像Ga〜Gdの長さは、20mm〜70mmの範囲が好ましい。制御画像Ga〜Gdの長さAが20mm未満であると、制御画像を読み取る画像濃度センサ11の感度が低下して、読み取り誤差が高まる。一方、制御画像Ga〜Gdが70mmを超えると、紙間の長さの拡張が必要となり、画像形成装置100の生産性(1分あたりの出力可能枚数)が低下する。
The length of the control images Ga to Gd is preferably in the range of 20 mm to 70 mm. When the length A of the control images Ga to Gd is less than 20 mm, the sensitivity of the
[二次転写ニップ]
図3に示すように、二次転写装置150は、バックアップローラ54、中間転写ベルト51、二次転写ローラ56、および二次転写部材クリーニング装置7によって構成される。バックアップローラ54は、中間転写ベルト51の内周面に接触して回転し、二次転写ローラ56は、中間転写ベルト51の外周面(トナー像担持面)に接触して回転する。
[Secondary transfer nip]
As shown in FIG. 3, the
二次転写ローラ56は、中間転写ベルト51を介してバックアップローラ54に圧接して、中間転写ベルト51との間に二次転写ニップN2を形成する。第1実施形態では、二次転写ローラ56は、弾性ゴム層とコーティング層(表面層)とを備えた2層以上の層構成を有する。弾性ゴム層は、セル径0.05〜1.0mmのカーボンブラック分散の導電性発泡層からなる。表面層は、イオン導電性ポリマーを分散してなる厚み0.1〜1.0mmのフッ素樹脂系材料からなる。二次転写ローラ56は、外径24mmの回転体であって、電気的に接地されている。
The
また、二次転写ローラ56は、転写材Sの搬送性を考慮すると、表面粗さが1.5μm 以下になると搬送性が低下してしまう。そのため、二次転写ローラ56の表層の表面粗さRzは、Rz>1.5μmに制御することが好ましく、より好ましくはRz>6μmに構成する。
In consideration of the transportability of the transfer material S, the transportability of the
また、二次転写ローラ56に付着したトナーをクリーニングするとき、表面粗さが15μm以上になるとクリーニング性能が低下してしまう。そのため、二次転写ローラ56の表面粗さRzはクリーニング性等を考慮して、Rz<15μmに構成するのが好ましく、より好ましくはRz<12μmに構成する。
Further, when cleaning the toner adhering to the
即ち、二次転写ローラ56は、表面にコーティング層を有する弾性部材で構成され、表面層の表面粗さRzが1.5μm≦Rz≦15μmであることが好ましく、より好ましくは、6μm≦Rz≦12μmである。このように、二次転写ローラ56として表面にコーティング層を有し、且つ、表層を均一に荒らしたものを用いることで、転写材Sの搬送を安定化することが可能になる。
That is, the
二次転写ローラ56の電気抵抗値は、1.5×105〜1.5×106Ω/cmが望ましい。抵抗値が1.5×105Ω/cmよりも低いと、トナーに電荷を供給することができず、転写性が損なわれる。また、抵抗値が1.5×106Ω/cmより高いと、高圧電源の容量が足りなかったり、印加電圧が高すぎるために、リークが生じやすくなるなどの弊害が生じる。そこで、本実施形態では、二次転写ローラ56の抵抗値を5×105Ω/cmとした。
The electrical resistance value of the
二次転写ローラ56の周速度は、中間転写ベルト51の表面移動速度と実質的に等しく、バックアップローラ54は、二次転写ローラ56とほぼ同じ周速度で回転する。バックアップローラ54は、外径24mmの回転体であって、好ましくは、周速(表面移動速度)200〜500mm/秒の範囲で回転する。第1実施形態では、300mm/秒の周速度で回転している。
The peripheral speed of the
バックアップローラ54には、二次転写バイアス電源57から二次転写バイアスとして、トナーの正規の帯電極性(−)と同極性である−3kVの電圧が印加される。第1実施形態では、二次転写ローラ56を接地としてバックアップローラ54に二次転写バイアスを印加した。しかし、バックアップローラ54を接地して二次転写ローラ56にトナーの正規の帯電極性(−)と逆極性である3kVの二次転写バイアスを印加しても、二次転写ニップN2に第1実施形態の場合と同様な必要な電界を確保できる。バックアップローラ54と二次転写ローラ56との両方に二次転写バイアスを分割して印加することによっても同様である。
A voltage of −3 kV having the same polarity as the normal charging polarity (−) of the toner is applied as a secondary transfer bias from the secondary transfer
[二次転写部材クリーニング装置]
図3に示すように、二次転写部材クリーニング装置7は、二次転写ニップN2の上流側で二次転写ローラ56をクリーニングする。二次転写部材クリーニング装置7は、第1クリーニング部材としてのファーブラシ71と、第2クリーニング部材としての金属ローラ72と、除去手段としてのクリーニングブレード73と、廃トナー容器74とを有する。ファーブラシ71は、二次転写ローラ54上のトナーを静電的に吸着して回収する。金属ローラ72は、ファーブラシ71に当接してクリーニング電圧を印加するとともに、ファーブラシ71からトナーを静電的に吸着して回収する。クリーニングブレード73は、金属ローラ72に当接して配置され、金属ローラ72上のトナーを掻き取って廃トナー容器74に回収する。
[Secondary transfer member cleaning device]
As shown in FIG. 3, the secondary transfer
また、二次転写部材クリーニング装置7は、クリーニング電圧を出力する電源手段としてのクリーニング電圧電源75を有する。クリーニング電圧電源75は、金属ローラ72に接続されており、クリーニング電圧電源75が出力したクリーニング電圧は、金属ローラ72を介してファーブラシ71に印加される。なお、金属ローラ72は、通常、アルミやSUSなどの導電性に優れた部材を用いることが好ましい。
Further, the secondary transfer
第1実施形態では、導電性材料で形成されたファーブラシ71を介して、接地された導電性(高抵抗)の二次転写ローラ56と金属ローラ72とが電気的に接続されている。従って、金属ローラ72にクリーニング電圧が印加されて二次転写ローラ56との間に電流が流れると、ファーブラシ71と金属ローラ72との間に抵抗分割された電位差が発生する。二次転写ローラ56からファーブラシ71に静電吸着されたトナーは、この電位差に吸着されてファーブラシ71から金属ローラ72へ順送りに転写される。金属ローラ72に転写されたトナーは、金属ローラ72に当接されたクリーニングブレード73によって除去されて廃トナー容器74に落下して回収される。これにより、ファーブラシ71にトナーが過剰に溜まることが防止されている。
In the first embodiment, a grounded conductive (high resistance)
ファーブラシ71は、スペースの観点から、二次転写ローラ56に侵入させていない状態で外径10mm〜30mmであるのが好ましい。第1実施形態では、二次転写ローラ56に侵入させていない状態でファーブラシ71の外径は18mm、半径は9mmである。また、ファーブラシ71の毛の長さは4mm、二次転写ローラ56に対する侵入量は1.0mm、金属ローラ72に対する侵入量は1.5mmである。
The
また、ファーブラシ71の毛の密度は120kF/inch2であって、ファーブラシ71の電気抵抗値は3×105Ω/cmである。そして、金属ローラ72の周速度は、二次転写ローラ56の接触部において、二次転写ローラ56の周面移動方向と同一方向に1.0(同じ速度)である。
The
ファーブラシ71の電気抵抗値は、二次転写ローラ56の電気抵抗値を上述の範囲としてファーブラシ71に必要な電位勾配を確保するためには、3×104Ω/cm以上、3×106Ω/cm以下が望ましい。
The electric resistance value of the
ファーブラシ71の周面移動方向は、二次転写ローラ56との接触部において二次転写ローラ56の周面移動方向と逆方向である。この場合、トナーの捕集効率が高い範囲は、ファーブラシ71による二次転写ローラ56の周面移動速度をV0とし、ファーブラシ71の周面移動速度をV1としたとき、0.15V0≦V1≦1.0V0であることが実験で確認されている。
The circumferential movement direction of the
また、金属ローラ72の周面移動方向は、ファーブラシ71との接触部においてファーブラシ71の周面移動方向と同方向である。この場合、ファーブラシ71のクリーニング効率が高い範囲は、ファーブラシ71の周面移動速度をV1とし、金属ローラ72の周面移動速度をV2としたとき、0.8V1≦V2≦3.0V1であることが実験で確認されている。
The circumferential movement direction of the
[クリーニング工程1とクリーニング工程2のクリーニング効率]
図4は二次転写ローラのクリーニングプロセスの説明図、図5はクリーニング工程1、2におけるクリーニング効率の線図、図6はクリーニング印加電圧のタイムチャートである。
[Cleaning efficiency of
4 is an explanatory diagram of the cleaning process of the secondary transfer roller, FIG. 5 is a diagram of the cleaning efficiency in the cleaning steps 1 and 2, and FIG. 6 is a time chart of the cleaning applied voltage.
図4に示すように、二次転写ローラ56に付着した制御画像Gのトナーを二次転写部材クリーニング装置7がクリーニングする過程は、連続した2つの工程を含む。第1の工程は、第1清掃電圧である180Vを印加して、二次転写ローラ56からファーブラシ71へトナーを吸着移動させるクリーニング工程1である。また、第2の工程は、第2清掃電圧である280Vを印加して、ファーブラシ71から金属ローラ72へトナーを吸着移動させるクリーニング工程2である。制御画像Gは、通常の付着汚れに比較して格段にトナー濃度が高いので、クリーニング工程1、2のそれぞれでかなり大量のトナーを吸着移動させないと、良好なクリーニング結果が得られない。
As shown in FIG. 4, the process in which the secondary transfer
ここで、クリーニング工程1、2を通じた制御画像Gのクリーニング特性を定量化するために、それぞれの工程における、クリーニング効率を測定した。クリーニング工程1におけるクリーニング効率の測定は、制御画像Gがクリーニング工程1を通過する前後における制御画像Gの濃度a、bから計算した。具体的には、制御画像Gがクリーニング工程1を通過する前後で画像形成装置100を停止させ、制御画像Gを透明シールに転移させた試料片の濃度をX−RITE社製の分光濃度計500シリーズを用いて測定した。ファーブラシ71に吸着された状態の制御画像を透明シールに転移させることは困難だからである。
Here, in order to quantify the cleaning characteristics of the control image G through the cleaning steps 1 and 2, the cleaning efficiency in each step was measured. The measurement of the cleaning efficiency in the
制御画像Gがクリーニング工程1を通過する前の濃度aに対して通過後の濃度bであるとき、クリーニング工程1におけるクリーニング効率α(%)は、
α=((a−b)/ a ) ×100 (%)
である。
When the control image G has the density b after passing the density a before passing the
α = ((a−b) / a) × 100 (%)
It is.
次に、金属ローラ72上に転写された制御画像Gを透明シールに転移させて同様に濃度cを測定した。上記(a−b)は、ファーブラシ71に吸着されたトナー量に相当しているので、ファーブラシ71から金属ローラ72へ移動するトナー量の割合であるクリーニング工程2におけるクリーニング効率β(%)は、
β=(c / ( a−b ))×100 (%)
である。
Next, the control image G transferred onto the
β = (c / (ab)) × 100 (%)
It is.
クリーニング効率α、βをクリーニング電圧の出力値を変化させて測定した実験結果を図5に示す。この実験におけるクリーニング電圧電源75は、電圧を常に一定にして制御する定電圧制御方式である。グラフの横軸は、クリーニング電圧出力電圧を示し、縦軸は、クリーニング効率を示している。クリーニング効率が大きいほど、クリーニング性は良好であることを意味しており、クリーニング不良が起きるときの閾値は、クリーニング効率90%である。すなわち、クリーニング工程1、2のいずれかでクリーニング効率α、βが90%を割り込むと、遅かれ早かれ転写材Sの裏汚れとして現れるクリーニング不良が発生する。従って、クリーニング不良を回避するためには、クリーニング工程1、2のいずれもクリーニング効率α、βが90%以上となるクリーニング電圧に設定する必要がある。
FIG. 5 shows the experimental results obtained by measuring the cleaning efficiencies α and β while changing the output value of the cleaning voltage. The cleaning
ところが、図5に示すように、クリーニング効率α、βの両方が揃って90%以上となるのは、クリーニング電圧が220(V)を中心とするごく狭い範囲に限られる。 However, as shown in FIG. 5, the cleaning efficiency α and β are both equal to or more than 90% when the cleaning voltage is limited to a very narrow range centered at 220 (V).
また、クリーニング効率α、βが最高となるクリーニング電圧は、クリーニング工程1では約180V、クリーニング工程2では約280Vとずれている。このため、クリーニング効率α、βの両方が揃って90%以上となる範囲は、クリーニング工程1、2が個別に最もクリーニング性が良好となる範囲からずれている。
Further, the cleaning voltage at which the cleaning efficiency α, β is maximized is shifted to about 180 V in the
そこで、第1実施形態では、図1に示すように、制御部110がクリーニング電圧電源75を制御して、図6に示すようにクリーニング電圧を切り替える。クリーニング効率αが最高となるクリーニング電圧180Vと、クリーニング効率βが最高となるクリーニング電圧280Vとを交互に用いた。制御画像Gをクリーニングするクリーニング工程1時には180V、ファーブラシ71をクリーニングするクリーニング工程2時には280Vをそれぞれの0.2秒ずつ印加した。それ以外では、クリーニング効率α、βの両方が揃って90%以上となる220Vを印加した。
Therefore, in the first embodiment, as shown in FIG. 1, the
そのときの裏汚れのレベルを表1に示す。(1)クリーニング電圧を一定にした場合と、(2)クリーニング工程に応じて、最適なクリーニング電圧の電圧値に可変にした場合とでそれぞれ耐久試験を行ってクリーニング性能を評価している。表1に示されるように、クリーニング電圧を一定にするよりも、クリーニング工程に応じて、クリーニング電圧を可変したほうが、安定した良好なクリーニング特性を維持できた。初期から20万枚までの耐久に渡って、紙の裏汚れを防止することができた。 Table 1 shows the back dirt level at that time. Durability tests are performed to evaluate the cleaning performance when (1) the cleaning voltage is made constant and (2) when the cleaning voltage is changed to the optimum voltage value of the cleaning voltage. As shown in Table 1, stable and good cleaning characteristics could be maintained by changing the cleaning voltage in accordance with the cleaning process, rather than making the cleaning voltage constant. It was possible to prevent the back of the paper from being stained for the durability of 200,000 sheets from the beginning.
ところで、図5に示すように、クリーニング電圧が低過ぎる領域では、クリーニング工程1、2ともにクリーニング効率α、βは低い。これはトナーをファーブラシ71或いは、金属ローラ72に転移させるための電流(=電荷量)がトナーの持っている電荷量に比べて、不足しているためと考えられる。
By the way, as shown in FIG. 5, in the region where the cleaning voltage is too low, the cleaning efficiency α and β are low in both the cleaning steps 1 and 2. This is presumably because the current (= charge amount) for transferring the toner to the
逆に、クリーニング電圧が高過ぎる領域では、トナーの持っている電荷量に比べて、電流値(電荷量)が多すぎるため、トナー電荷が反転して逆極性(+)になる可能性が高い。その結果、正極性のクリーニング電圧を印加されたファーブラシ71や金属ローラ72への吸着を逃れてクリーニング効率が低下していると考えられる。
On the other hand, in the region where the cleaning voltage is too high, since the current value (charge amount) is too much compared to the charge amount possessed by the toner, there is a high possibility that the toner charge will be reversed and become the reverse polarity (+). . As a result, it is considered that the cleaning efficiency is lowered due to escape from adsorption to the
また、クリーニング工程1とクリーニング工程2とでクリーニング動作に最適な電圧値が異なる大きな理由は、ファーブラシ71と金属ローラ72の形状の違いであると考えられる。ファーブラシ71は、繊維の径が10〜30μm、長さが4〜6mmの毛材を用いたブラシなので、トナーを吸着させる表面積が非常に大きい。そのため、付着面積が拡大する二次転写ローラからファーブラシへは拡散過程のため、トナーの吸着性(クリーニング工程1)が良好である。しかし、ファーブラシから金属ローラへのトナーの移動は吸着面積が縮小する濃縮過程のため、クリーニング工程1に比べてクリーニング工程2のトナーの吸着性(クリーニング性)は低くなる。クリーニング工程1と同じレベルにするには、電圧を高くする必要がある。
Further, it is considered that the reason why the optimum voltage value for the cleaning operation differs between the
従って、二次転写ローラ56に付着した制御画像Gがファーブラシ71を通過するタイミングでは、クリーニング電圧180Vを印加することが望ましい。ファーブラシ71へのトナーの一時的な蓄積は許容して、二次転写ローラ56からファーブラシ71への最大効率の移動を実現して、二次転写ローラ56を優先的にクリーニングする。
Therefore, it is desirable to apply the cleaning voltage 180V at the timing when the control image G attached to the
そして、制御画像Gがファーブラシ71を通過しないタイミングでは、クリーニング電圧280Vを印加することが望ましい。二次転写ローラ56に付着した微量のトナーの電荷反転は無視して、ファーブラシ71から金属ローラ72への最大効率の移動を実現する。これにより、ファーブラシ71を優先的にクリーニングして一時的に蓄積されたトナーを速やかに除去する。
At a timing when the control image G does not pass through the
図6に示すタイムチャートにおける印加電圧のタイミングは、制御部110が中間転写ベルト51上の制御画像Gを認識して転写材Sに二次転写を行うシーケンスに組み込まれてそのように設定されている。
The timing of the applied voltage in the time chart shown in FIG. 6 is set in such a way that the
<第2実施形態>
図7は第2実施形態における二次転写部周辺の構成の説明図、図8は二次転写ローラのクリーニングプロセスの説明図、図9はクリーニング工程1、2におけるクリーニング効率の線図、図10はクリーニング印加電圧のタイムチャートである。第2実施形態における二次転写部材クリーニング装置7Bは、図1に示す画像形成装置100の二次転写部材クリーニング装置7を置き換えて配置される。そして、二次転写部材クリーニング装置7Bは、ファーブラシ71a、71bが2本あること以外は、二次転写部材クリーニング装置7と同様に構成される。従って、図1、図2を共通に参照して説明を行い、図7、図8中、図3、図4と共通する構成には共通の符号を付して詳細な説明を省略する。
Second Embodiment
7 is an explanatory diagram of the configuration around the secondary transfer unit in the second embodiment, FIG. 8 is an explanatory diagram of the cleaning process of the secondary transfer roller, FIG. 9 is a diagram of the cleaning efficiency in the cleaning steps 1 and 2, and FIG. Is a time chart of the cleaning applied voltage. The secondary transfer
図7に示すように、第2実施形態では、二次転写ローラ56のクリーニングにおける安定性と耐久性とをさらに増すべく、二次転写ローラ56に接触させて2個のファーブラシ71a、71bを配置した。2つのファーブラシ71a、71bは、金属ローラ72を経由して共通にクリーニング電圧を印加され、電気抵抗値は同じ3×106Ω/cmである。また、ファーブラシ71a、71bの周速も同じで、二次転写ローラ56との接触部において二次転写ローラ56の周面移動方向と逆方向に周速比で0.5とした。このときのクリーニング効率α、βを第1実施形態と同じ方法で測定した。
As shown in FIG. 7, in the second embodiment, in order to further increase the stability and durability in cleaning of the
図8に示すように、制御画像Gが二次転写ローラ56からファーブラシ71aへ転写される工程をクリーニング工程1Aとし、ファーブラシ71bへ転写される工程をクリーニング工程1Bと定義する。また、制御画像Gファーブラシ71aから金属ローラ72へ転写される工程をクリーニング工程2Aとし、ファーブラシ71bから金属ローラ72へ転写される工程をクリーニング工程2Bと定義する。
As shown in FIG. 8, a process in which the control image G is transferred from the
そして、クリーニング前の二次転写ローラ56上の制御画像Gの濃度をa、クリーニング工程1Aを経た制御画像Gの濃度をb、さらにクリーニング工程1Bを経た制御画像Gの濃度をcとする。また、クリーニング工程2Aによって金属ローラ72上に転写された制御画像Gの濃度をd、クリーニング工程2Bによって金属ローラ72上に転写された制御画像Gの濃度をeとする。制御画像Gの濃度a、b、c、d、eは、第1実施形態と同様に透明シールに転移させて分光濃度計で測定した。
The density of the control image G on the
このとき、クリーニング工程1A、1Bにおけるクリーニング効率αA、αBは、
αA=((a−b)/ a ) ×100 (%)
αB=( (b−c) / b) ×100 (%)
となり、クリーニング工程1A、1Bを通じた総合的なクリーニング効率αは、
α=((a−c)/a) ×100 (%)
である。
At this time, the cleaning efficiencies αA and αB in the cleaning steps 1A and 1B are:
αA = ((ab) / a) × 100 (%)
αB = ((bc) / b) × 100 (%)
The overall cleaning efficiency α through the cleaning steps 1A and 1B is
α = ((ac) / a) × 100 (%)
It is.
また、クリーニング工程2A、2Bにおけるクリーニング効率、βA、βBは、
βA=( d / (a−b) ) ×100 (%)
βB=(e / (b−c) ) ×100 (%)
となり、クリーニング工程2A、2Bを通じた総合的なクリーニング効率βは、
β=(d+e)/(a−c)
である。
Further, the cleaning efficiency in the cleaning steps 2A and 2B, βA and βB are:
βA = (d / (ab)) × 100 (%)
βB = (e / (bc)) × 100 (%)
The overall cleaning efficiency β through the cleaning steps 2A and 2B is
β = (d + e) / (ac)
It is.
このようにして求めたクリーニング工程1A、1B、2A、2Bにおける総合的なクリーニング効率α、βを、第1実施形態におけるクリーニング工程1、2のクリーニング効率と比較して図9に示す。第2実施形態では、ファーブラシが1つから2つに増えたことによって、第1実施形態よりもクリーニング効率のピークが低電電圧側にシフトすることが判明した。これは、クリーニング電圧を低下させると、ファーブラシ71a単体のクリーニング効率が下がっても、帯電反転が減ることによってファーブラシ71b単体のクリーニング効率が上がるからと考えられる。
FIG. 9 shows the overall cleaning efficiencies α and β in the cleaning steps 1A, 1B, 2A, and 2B obtained in this way in comparison with the cleaning efficiencies of the cleaning steps 1 and 2 in the first embodiment. In the second embodiment, it has been found that the number of fur brushes increased from one to two, so that the peak of the cleaning efficiency is shifted to the lower electric voltage side than in the first embodiment. This is considered to be because when the cleaning voltage is lowered, even if the cleaning efficiency of the
また、第2実施形態では、第1実施形態よりもクリーニング効率のピーク値が上昇している。これは、クリーニング電圧が低いためにファーブラシ71a、71b単体のクリーニング効率は第1実施形態より低くても、二次転写ローラ56上に転写された制御画像が一周する間のクリーニング回数が1回から2回に倍増するからと考えられる。
In the second embodiment, the peak value of the cleaning efficiency is higher than that in the first embodiment. This is because the cleaning voltage is low, and the cleaning efficiency of the fur brushes 71a and 71b alone is lower than that of the first embodiment, but the number of cleanings is one while the control image transferred onto the
そして、第2実施形態においてクリーニング効率α、βが同時に高いのは、クリーニング電圧が60Vのときである。また、クリーニング効率αがピークを形成するクリーニング電圧は約30V、クリーニング効率βがピークを形成するクリーニング電圧は約80Vである。 In the second embodiment, the cleaning efficiencies α and β are simultaneously high when the cleaning voltage is 60V. The cleaning voltage at which the cleaning efficiency α forms a peak is about 30 V, and the cleaning voltage at which the cleaning efficiency β forms a peak is about 80 V.
そこで、第2実施形態では、図10に示すように、クリーニング効率αが最高となるクリーニング電圧30Vと、クリーニング効率βが最高となるクリーニング電圧80Vとを交互に用いた。制御画像Gがファーブラシ71a、71bを通過する際のクリーニング工程1A、1B時には30V、制御画像Gの間隔で行うクリーニング工程2A、2B時には80Vをそれぞれ0.3秒ずつ印加した。それ以外では、クリーニング効率α、βの両方が揃って高い60Vを印加した。 Therefore, in the second embodiment, as shown in FIG. 10, the cleaning voltage 30V at which the cleaning efficiency α is maximized and the cleaning voltage 80V at which the cleaning efficiency β is maximized are alternately used. 30 V was applied during the cleaning steps 1A and 1B when the control image G passes through the fur brushes 71a and 71b, and 80 V was applied during the cleaning steps 2A and 2B performed at intervals of the control image G for 0.3 seconds. Other than that, a high 60 V was applied with both the cleaning efficiencies α and β.
そのときの裏汚れのレベルを表2に示す。電圧を60V一定に印加した場合でも、第1実施形態のファーブラシ1本系での電圧可変時に比べて、裏汚れが発生するまでの画像形成枚数を延ばすことができる。そして、第2実施形態のファーブラシ2本系での電圧可変時には、35万枚通紙時でも裏汚れが発生せず、良好なクリーニング特性を維持できた。 Table 2 shows the level of back dirt at that time. Even when the voltage is applied at a constant voltage of 60 V, the number of images that can be formed until the back stain is generated can be increased as compared with the case where the voltage is varied in the single fur brush system of the first embodiment. Further, when the voltage was varied in the two-fur brush system of the second embodiment, no back contamination occurred even when 350,000 sheets were passed, and good cleaning characteristics could be maintained.
第2実施形態によれば、二次転写ローラ56に転写されてしまう制御画像Gの高濃度トナーを第1実施形態よりも良好に除去して、転写材Sの裏汚れ、両面印刷時の画像欠陥を長期間防止できる。また、種々の転写材Sへの画像形成中に形成される紙間の制御画像に対応して、常に、ファーブラシ71a、71bによる良好な二次転写ローラ56のクリーニング性能を達成できる。従って、複数の転写材間領域に所定の間隔で繰り返し制御画像が形成される場合の二次転写部材のクリーニング性を第1実施形態よりも向上できる。
According to the second embodiment, the high-density toner of the control image G transferred to the
<開発の経緯>
近年、例えば電子写真画像形成プロセスによりトナー像を形成する画像形成装置では、写真画質にも迫る高画質化や、印刷機にも迫るような高速化に対応した技術が求められている。そして、高速化に対応したタンデム方式の画像形成装置では、高速化を損なうことなく高画質化を達成するために、中間転写ベルトの非画像部に制御画像を形成して反射濃度等を検知している。そして、検知結果を画像形成プロセス条件等にフィードバックして、色味安定性、濃度均一性を安定して維持させている。
<Background of development>
In recent years, for example, in an image forming apparatus that forms a toner image by an electrophotographic image forming process, there is a demand for a technology that supports high image quality close to photographic quality and high speed close to a printing press. In a tandem image forming apparatus that supports high speed, a control image is formed on a non-image portion of the intermediate transfer belt to detect reflection density and the like in order to achieve high image quality without impairing the high speed. ing. The detection result is fed back to the image forming process conditions and the like, so that the color stability and density uniformity are stably maintained.
制御画像は、非画像形成中、例えば、複数枚の転写材に対する連続画像形成中の場合は転写材と転写材との間の領域に形成される。そのため、クリーニング装置を設けて制御画像を除去して制御画像が通常画像形成による画像形成物に付着しないようにしている。 The control image is formed in a region between the transfer material and the transfer material during non-image formation, for example, during continuous image formation for a plurality of transfer materials. For this reason, a cleaning device is provided to remove the control image so that the control image does not adhere to an image formed product by normal image formation.
感光体ドラムや中間転写部ベルトの場合、一次転写ニップや二次転写ニップにおける転写バイアスの極性を逆極性として転写画像を素通りさせ、各像担持体の専用クリーニング装置によって除去できる。 In the case of the photosensitive drum and the intermediate transfer belt, the transfer image can be passed with the polarity of the transfer bias in the primary transfer nip and the secondary transfer nip reversed, and can be removed by a dedicated cleaning device for each image carrier.
しかし、近年の高速化への流れの中で、紙間の制御画像ごとに転写バイアスの極性を反転させることは、時間的にも紙間の距離的にも困難になっている。転写バイアスの極性を反転できない場合、制御画像は、感光体ドラムから中間転写ベルト上へ転写され、中間転写ベルトから二次転写ローラへと転写される。 However, in the recent trend toward higher speeds, it is difficult to reverse the polarity of the transfer bias for each control image between papers in terms of time and distance between papers. When the polarity of the transfer bias cannot be reversed, the control image is transferred from the photosensitive drum onto the intermediate transfer belt, and transferred from the intermediate transfer belt to the secondary transfer roller.
二次転写ローラへの制御画像の転写を許容した場合、転写材の裏汚れを引き起こすことが予想されたので、二次転写ローラに専用のクリーニング装置を設置することが提案された。クリーニング装置としては、構造が簡単でクリーニング能力が高いブレード方式が一般的である。そして、二次転写ローラ自体も表層にフッ素コーティング等を施してブレードの走行性を安定させることにより、ブレード方式によるクリーニング性能を高めることができる。 When transfer of the control image to the secondary transfer roller is allowed, it is expected that the back of the transfer material will be stained. Therefore, it has been proposed to install a dedicated cleaning device on the secondary transfer roller. As a cleaning device, a blade system having a simple structure and high cleaning ability is generally used. Further, the secondary transfer roller itself is also provided with a fluorine coating or the like on the surface layer to stabilize the running performance of the blade, thereby improving the cleaning performance by the blade method.
しかし、転写材の搬送性の観点から、二次転写ローラとして表層を荒らしたものを使用した場合、高濃度の制御画像を完全にクリーニングすることが難しくなる。ブレードの当接圧力を増加したり、当接角度を大きくしたりして、二次転写ローラとブレードとのニップ部での線圧を大きくする必要がある。しかし、二次転写ローラとクリーニングブレードとは、共に弾性変形して摩擦が大きくなるので、線圧を大きくすると、トナーが付着してクリーニングブレードの捲れが生じやすくなる。 However, from the viewpoint of transportability of the transfer material, it is difficult to completely clean a high-density control image when a secondary transfer roller having a rough surface layer is used. It is necessary to increase the linear pressure at the nip portion between the secondary transfer roller and the blade by increasing the contact pressure of the blade or increasing the contact angle. However, since both the secondary transfer roller and the cleaning blade are elastically deformed to increase friction, when the linear pressure is increased, toner adheres and the cleaning blade is likely to bend.
そこで、表層が荒れている二次転写ローラをクリーニングするために、ブレード方式に比べて被クリーニング部材の表面形状の制約が少ない、静電ファーブラシクリーニングを用いることが提案された。 In view of this, it has been proposed to use electrostatic fur brush cleaning in order to clean the secondary transfer roller having a rough surface layer, in which the surface shape of the member to be cleaned is less restricted than in the blade method.
しかし、静電ファーブラシを用いた二次転写部材クリーニング装置を検討したところ、金属ローラに印加する電圧を一定にした場合、ファーブラシの耐久性やクリーニングの安定性等に問題があることが判明した。上述したように、クリーニング工程1とクリーニング工程2とでは、トナーを静電吸着させる、クリーニング動作に最適な電圧値が異なるからである。
However, when a secondary transfer member cleaning device using an electrostatic fur brush was examined, it was found that there was a problem in durability of the fur brush, cleaning stability, etc. when the voltage applied to the metal roller was constant. did. As described above, the
また、画像安定化の目的から、濃度制御用のものに代表される制御画像を形成する頻度を、各紙間ごとに形成することで増やすことがある。更に、センサでの読み取り精度を向上させるために、できるだけ大きい面積の制御画像を形成することがある。このような場合、静電ファーブラシクリーニングでは、高濃度トナーを頻発にクリーニングすることが厳しく、ファーブラシの毛の中にトナーが詰まってしまうことがある。これにより、ファーブラシとしての機能を十分に発揮することができずに、転写材の裏汚れや、両面印刷時の画像欠陥等を引き起こすクリーニング不良の原因となることがある。 In addition, for the purpose of image stabilization, the frequency of forming a control image typified by one for density control may be increased by forming it between each sheet. Furthermore, in order to improve the reading accuracy with the sensor, a control image having as large an area as possible may be formed. In such a case, in the electrostatic fur brush cleaning, it is difficult to frequently clean the high density toner, and the toner may be clogged in the fur brush hair. As a result, the function as a fur brush cannot be exhibited sufficiently, which may cause a cleaning defect that causes backside contamination of the transfer material or image defects during double-sided printing.
これに対して上述した第1実施形態、第2実施形態では、静電ファーブラシに印加するクリーニング電圧を最適化することにより、このような課題を解決し得た。 On the other hand, in the first and second embodiments described above, such a problem can be solved by optimizing the cleaning voltage applied to the electrostatic fur brush.
<発明との対応>
第1実施形態の二次転写部材クリーニング装置7は、導電性を有し、トナーの付着面に接触して循環するファーブラシ71と、導電性を有し、ファーブラシ71が前記付着面に接触しない循環位置にてファーブラシ71に接触する金属ローラ72と、ファーブラシ71を経由して金属ローラ72に付着させたトナーを除去するクリーニングブレード73と、金属ローラ72に電圧を印加してファーブラシ71を帯電させるクリーニング電圧電源75とを備える。クリーニング電圧電源75は、前記付着面からトナーを除去する際の第1清掃電圧とは異なる第2清掃電圧を金属ローラ72へ印加可能である。第2清掃電圧は、ファーブラシ71から金属ローラ72へのトナーの移動を、付着面からファーブラシ71へのトナーの移動よりも優先した電圧値に設定されている。
<Correspondence with Invention>
The secondary transfer
二次転写部材クリーニング装置7では、画像形成のサイクルの中で第2清掃電圧を時分割的に印加して、ファーブラシ71から金属ローラ72へのトナーの移動を効率化する。つまり、付着面からトナーを除去する必要性が低いタイミングでは、付着面に対する清掃効果を無視した第2清掃電圧によって、ファーブラシ71からトナーを除去する最大効率を発揮させ得る。
In the secondary transfer
言い換えれば、付着面に除去すべきトナーが無ければ、第2清掃電圧(280V)を用いてファーブラシ71に蓄積されたトナーを積極的に除去できる。これにより、次回の付着面に除去すべきトナーが有るタイミングでは、トナー蓄積の少ないファーブラシ71を用いて、付着面へのトナーの逆移りの少ない効率的なクリーニングが可能となる。
In other words, if there is no toner to be removed on the adhesion surface, the toner accumulated in the
従って、付着面に除去すべきトナーが間歇的に付着するような画像形成のサイクルを繰り返す中で、付着面のクリーニング効率を長期間に渡って高く維持できる。ファーブラシ71が二次転写ローラ56表面からトナーを除去する性能を損なうことなく、ファーブラシ71から金属ローラ72へ効率的にトナーを移動させることができる。
Therefore, the cleaning efficiency of the adhesion surface can be maintained high over a long period of time while repeating the image forming cycle in which the toner to be removed adheres to the adhesion surface intermittently. The toner can be efficiently moved from the
二次転写部材クリーニング装置7は、第1清掃電圧(180V)は、前記付着面からファーブラシ71へのトナーの移動を、ファーブラシ71から金属ローラ72へのトナーの移動よりも優先した電圧値に設定されている。
In the secondary transfer
二次転写部材クリーニング装置7におけるクリーニング電圧電源75は、前記付着面に除去すべきトナーがあるときに第1清掃電圧を、前記付着面に除去すべきトナーが無いときに前記第2清掃電圧を前記金属ローラ72に印加する。
The cleaning
第2実施形態の二次転写部材クリーニング装置7Bは、共通の金属ローラ72に接触させて複数の前記ファーブラシ71a、71bを配置する。クリーニング電圧電源75は、ファーブラシ71が1個の第1実施形態の場合よりも低い第1清掃電圧(30V)および第2清掃電圧(80V)を金属ローラ72に印加する。
The secondary transfer
第1実施形態の二次転写部材クリーニング装置7におけるファーブラシ71は、導電性材料の柔軟な毛材を円筒状に植毛したロール状ファーブラシである。金属ローラ72は、回転駆動された金属ローラである。第2清掃電圧(280V)は、第1清掃電圧(180V)よりも高く設定されている。
The
画像形成装置100は、画像用トナー像を担持する中間転写ベルト51と、中間転写ベルト51との間に二次転写ニップN2を形成して画像用トナー像を転写材Sに転写させる二次転写ローラ56とを備える。中間転写ベルト51と二次転写ローラ56との少なくとも一方に、ファーブラシ71を接触させて二次転写部材クリーニング装置7を配置した。
The
画像形成装置100は、画像用トナー像を担持する中間転写ベルト51と、中間転写ベルト51との間に二次転写ニップN2を形成して画像用トナー像を転写材Sに転写させる二次転写ローラ56と、中間転写ベルト51に担持させた制御画像Gを光学的に検知する画像濃度センサ11A、11Bと、中間転写ベルト51に担持させた画像用トナー像の間隔に制御画像Gを担持させて画像濃度センサ11A、11Bにより検知させる制御部110とを備える。二次転写ローラ56にファーブラシ71を接触させて二次転写部材クリーニング装置7を配置する。制御部110は、クリーニング電圧電源75を制御して、中間転写ベルト51に担持させた制御画像Gの移動位置に対応させて第1清掃電圧と第2清掃電圧とを出力させる。
The
画像形成装置110は、上記のような転写部材クリーニング装置7を採用することによって、中間転写ベルト51に高頻度に制御画像Gを形成した場合でも、二次転写ローラ56を通じた転写材Sの裏汚れを長期間に渡って防止できる。中間転写ベルト51から二次転写ローラ56に付着した制御画像Gをファーブラシ71によって効率的に除去しつつ、ファーブラシ71のトナー蓄積を抑制して転写材Sの裏汚れを長期間防止できる。
The
N2 二次転写ニップ
S 転写材
1 感光体ドラム
2 帯電ローラ
3 露光装置
4 現像器
5 中間転写ユニット
6 クリーニング装置
7 クリーニング装置(二次転写部材クリーニング装置)
8A、8B ベルトクリーニング装置
11A、11B 画像濃度センサ
51 像担持体(中間転写ベルト)
54 バックアップローラ
55 一次転写ローラ
56 転写部材(二次転写ローラ)
71、71a、71b 第1クリーニング部材(ファーブラシ)
72 第2クリーニング部材(金属ローラ)
73 除去手段(クリーニングブレード)
74 廃トナー容器
75 電源手段(クリーニング電圧電源)
100 画像形成装置
100A 装置本体
110 制御手段(制御部)
N2 Secondary transfer nip
8A, 8B
54 Backup roller 55
71, 71a, 71b First cleaning member (fur brush)
72 Second cleaning member (metal roller)
73 Removal means (cleaning blade)
74
DESCRIPTION OF
Claims (11)
導電性を有し、前記第1クリーニング部材が前記付着面に接触しない循環位置にて前記第1クリーニング部材に接触する第2クリーニング部材と、
前記第1クリーニング部材を経由して前記第2クリーニング部材に付着させたトナーを除去する除去手段と、
前記第2クリーニング部材に電圧を印加して前記第1クリーニング部材を帯電させる電源手段と、を備えるクリーニング装置において、
前記電源手段は、前記付着面からトナーを除去する際の第1清掃電圧とは異なる第2清掃電圧を前記第2クリーニング部材へ印加可能であって、
前記第2清掃電圧は、前記第1クリーニング部材から前記第2クリーニング部材へのトナーの移動を、前記付着面から前記第1クリーニング部材へのトナーの移動よりも優先した電圧値に設定されていることを特徴とするクリーニング装置。 A first cleaning member having conductivity and circulating in contact with the toner adhesion surface;
A second cleaning member having electrical conductivity and contacting the first cleaning member at a circulating position where the first cleaning member does not contact the adhesion surface;
Removing means for removing toner attached to the second cleaning member via the first cleaning member;
A power supply means for applying a voltage to the second cleaning member to charge the first cleaning member,
The power supply means can apply a second cleaning voltage to the second cleaning member, which is different from a first cleaning voltage for removing toner from the adhesion surface;
The second cleaning voltage is set to a voltage value that prioritizes the movement of toner from the first cleaning member to the second cleaning member over the movement of toner from the attachment surface to the first cleaning member. A cleaning device.
前記電源手段は、前記第1クリーニング部材が1個の場合よりも低い前記第1清掃電圧および前記第2清掃電圧を前記第2クリーニング部材に印加することを特徴とする請求項3記載のクリーニング装置。 A plurality of the first cleaning members are disposed in contact with the common second cleaning member;
4. The cleaning apparatus according to claim 3, wherein the power supply means applies the first cleaning voltage and the second cleaning voltage that are lower than the case where the number of the first cleaning members is one to the second cleaning member. .
前記第2クリーニング部材は、回転駆動された金属ローラであって、
前記第2清掃電圧は、前記第1清掃電圧よりも高く設定されていることを特徴とする請求項3または4記載のクリーニング装置。 The first cleaning member is a roll-shaped fur brush in which a flexible bristle material made of a conductive material is planted in a cylindrical shape,
The second cleaning member is a rotationally driven metal roller,
The cleaning device according to claim 3, wherein the second cleaning voltage is set higher than the first cleaning voltage.
前記像担持体との間に転写ニップを形成して前記画像用トナー像を被転写体に転写させる転写部材と、を備える画像形成装置において、
前記像担持体と前記転写部材との少なくとも一方に、前記第1クリーニング部材を接触させて請求項1乃至5いずれか1項記載のクリーニング装置を配置したことを特徴とする画像形成装置。 An image carrier for carrying an image toner image;
An image forming apparatus comprising: a transfer member that forms a transfer nip with the image carrier and transfers the image toner image to a transfer target;
6. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the first cleaning member is brought into contact with at least one of the image carrier and the transfer member.
前記像担持体との間に転写ニップを形成して前記画像用トナー像を転写材に転写させる転写部材と、
前記像担持体に担持させた制御用トナー像を光学的に検知する検知手段と、
前記像担持体に担持させた前記画像用トナー像の間隔に前記制御用トナー像を担持させて前記検知手段により検知させる制御手段と、を備える画像形成装置において、
前記転写部材に前記第1クリーニング部材を接触させて請求項3乃至5いずれか1項記載のクリーニング装置を配置し、
前記制御手段は、前記電源手段を制御して、前記像担持体に担持させた前記制御用トナー像の移動位置に対応させて前記第1清掃電圧と前記第2清掃電圧とを出力させることを特徴とする画像形成装置。 An image carrier for carrying an image toner image;
A transfer member that forms a transfer nip with the image carrier to transfer the image toner image onto a transfer material;
Detection means for optically detecting a control toner image carried on the image carrier;
An image forming apparatus comprising: a control unit configured to carry the control toner image at intervals between the image toner images carried on the image carrier and to detect the control toner image.
The cleaning device according to claim 3, wherein the first cleaning member is brought into contact with the transfer member.
The control means controls the power supply means to output the first cleaning voltage and the second cleaning voltage in correspondence with the moving position of the control toner image carried on the image carrier. An image forming apparatus.
前記転写部材は、転写材に対する前記転写ニップを形成する二次転写ローラであって、
前記二次転写ローラは、表面にコーティング層を有する弾性部材であり、表面層の表面粗さをRzとするとき、1.5μm≦Rz≦15μmであって、
前記二次転写ローラの電気抵抗値をr0とするとき、1.5×105≦r0≦1.5×106(Ω/cm)であることを特徴とする請求項7記載の画像形成装置。 The image carrier is an intermediate transfer belt that circulates in contact with a plurality of photosensitive drums arranged in series,
The transfer member is a secondary transfer roller that forms the transfer nip with respect to a transfer material,
The secondary transfer roller is an elastic member having a coating layer on the surface, and when the surface roughness of the surface layer is Rz, 1.5 μm ≦ Rz ≦ 15 μm,
8. The image forming apparatus according to claim 7, wherein when the electric resistance value of the secondary transfer roller is r0, 1.5 × 10 5 ≦ r0 ≦ 1.5 × 10 6 (Ω / cm). .
前記二次転写ローラの周面移動速度をV0とし、前記第1クリーニング部材の周面移動速度をV1としたとき、0.15V0≦V1≦1.0V0であることを特徴とする請求項9記載の画像形成装置。 The circumferential movement direction of the roll fur brush is opposite to the circumferential movement direction of the secondary transfer roller at the contact portion with the secondary transfer roller,
10. The velocity of the secondary transfer roller is 0.15V0 ≦ V1 ≦ 1.0V0, where V0 is a peripheral surface moving speed and the first cleaning member is a peripheral surface moving speed V1. Image forming apparatus.
前記ロール状ファーブラシの周面移動速度をV1とし、前記金属ローラの周面移動速度をV2としたとき、0.8V1≦V2≦3.0V1であることを特徴とする請求項9または10記載の画像形成装置。
The circumferential movement direction of the metal roller is the same direction as the circumferential movement direction of the roll fur brush at the contact portion with the roll fur brush,
11 or 10, wherein V1 is 0.8V1 ≦ V2 ≦ 3.0V1, where V1 is a peripheral surface moving speed of the roll fur brush and V2 is a peripheral surface moving speed of the metal roller. Image forming apparatus.
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