JP2008015148A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般には、電子写真方式などにより像担持体に形成された静電潜像を現像剤像(即ち、トナー像)とし、このトナー像を中間転写体を介して記録材に、又は、直接に記録材に転写する複写装置、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関する。特に、本発明は、現像装置にて、像担持体に形成された静電潜像をトナー像とすると同時に、転写工程後の像担持体上の転写残トナーを像担持体上から除去、回収し、再利用する、所謂、クリーナレス方式の画像形成装置に関する。 In general, in the present invention, an electrostatic latent image formed on an image carrier by an electrophotographic method or the like is used as a developer image (that is, a toner image), and the toner image is applied to a recording material via an intermediate transfer member, or The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying apparatus, a printer, and a facsimile machine that directly transfers to a recording material. In particular, according to the present invention, in the developing device, the electrostatic latent image formed on the image carrier is used as a toner image, and at the same time, the transfer residual toner on the image carrier after the transfer process is removed and collected from the image carrier. The present invention also relates to a so-called cleanerless image forming apparatus that is reused.
一般的に、複写装置などのように、画像を紙などの記録材に記録する画像形成装置においては、以下のような方式がある。すなわち、像担持体としての電子写真感光体に電子写真プロセスによりトナー像を形成し、その後、トナー像を中間転写体を介して、或いは、直接に記録材に転写する転写方式の画像形成装置が広く使用されている。 In general, an image forming apparatus that records an image on a recording material such as paper, such as a copying apparatus, has the following methods. That is, there is a transfer type image forming apparatus that forms a toner image on an electrophotographic photosensitive member as an image carrier by an electrophotographic process, and then transfers the toner image directly to a recording material through an intermediate transfer member. Widely used.
複写装置は、単なる原稿を複写するための事務処理用複写機としてではなく、デジタル技術の導入により他の情報処理機と結び付いた情報出力機器として使われている。或いは、多機能化により画像情報の加工や編集が容易になり新規なオリジナル原稿を作成するための複写機として、更に個人向けのパーソナルコピーとして使われている。 The copying apparatus is not used as an office processing copying machine for copying a manuscript, but is used as an information output device linked to other information processing machines through the introduction of digital technology. Or, it is used as a copying machine for creating a new original manuscript, and further as a personal copy for individuals, because the processing and editing of image information is facilitated by the multi-functionalization.
そのため、より高速化、より高画質化、より小型軽量化が追求され、より高信頼性が厳しく追求されてきている。 Therefore, higher speed, higher image quality, smaller size and lighter weight have been pursued, and higher reliability has been strictly pursued.
そのような中で、電子写真技術を用いた複写装置、プリンタ、ファクシミリなどにおいて、被帯電体としての像担持体である感光体表面を帯電処理する手段として、コロナ帯電装置が従来から広く利用されてきた。コロナ帯電装置は、感光体表面を所定の電位に均一に帯電処理する手段として有効であるが、高圧電源を必要とし、また、オゾンの発生量が多い等の問題点を有している。 Under such circumstances, a corona charging device has been widely used as a means for charging the surface of a photoconductor, which is an image carrier as a charged body, in a copying machine, a printer, a facsimile, etc. using electrophotographic technology. I came. The corona charging device is effective as a means for uniformly charging the surface of the photosensitive member to a predetermined potential, but has problems such as requiring a high voltage power source and generating a large amount of ozone.
このようなコロナ帯電装置に対して、電圧を印加した帯電部材(例えば、導電性弾性ローラ或いはブレード)を感光体に接触させて感光体を帯電処理する接触帯電装置が近年使われている。 In contrast to such a corona charging device, a contact charging device is recently used in which a charging member (for example, a conductive elastic roller or blade) to which a voltage is applied is brought into contact with the photosensitive member to charge the photosensitive member.
接触帯電装置は、電源の低圧化が図れ、オゾンの発生量が極めて少ない等の長所を有していることから、コロナ帯電装置に代わって感光体、誘電体等の像担持体、その他の被帯電体面の帯電処理手段として実用化されている。 The contact charging device has advantages such as low power supply and extremely small amount of ozone generation. Therefore, the contact charging device can replace the corona charging device with an image carrier such as a photoconductor and dielectric, and other objects. It has been put to practical use as a means for charging a charged body surface.
このような接触帯電手段を有する画像形成装置では、コロナ帯電と比べて、比較的低電圧のバイアスで感光体の均一な帯電と十分な転写が可能となるため、装置自体の小型化、オゾン等のコロナ放電生成物抑制の点で優れている。 In an image forming apparatus having such a contact charging means, it is possible to uniformly charge and sufficiently transfer a photosensitive member with a relatively low voltage bias as compared with corona charging. It is excellent in terms of suppressing corona discharge products.
また、装置を使用するうえでのランニングコストを下げるため、従来の電子写真感光体が有していた問題点を解決し、膜強度を高くすることによって耐摩耗性及び耐傷性を向上させることで高耐久な感光体が希求されている。さらに、感光体としては、繰り返し使用時における残留電位の上昇等の感光体特性変化や劣化が非常に少なく、繰り返し使用時も安定した性能を発揮することが望まれている。このような電子写真感光体として、硬化性樹脂を表面層に含有した感光体を用いることが提案されている。 In addition, in order to reduce the running cost when using the device, it solves the problems that conventional electrophotographic photoreceptors have and improves the abrasion resistance and scratch resistance by increasing the film strength. There is a need for highly durable photoconductors. Further, it is desired that the photosensitive member exhibits very little change or deterioration in the photosensitive member characteristics such as an increase in residual potential during repeated use, and exhibits stable performance even during repeated use. As such an electrophotographic photoreceptor, it has been proposed to use a photoreceptor containing a curable resin in a surface layer.
また一方では、環境保全や資源の有効利用の点から、クリーニング装置にて回収されている転写残トナー、所謂、廃トナーを現像装置に戻し再利用する電子写真装置が開発されている。 On the other hand, in view of environmental conservation and effective use of resources, an electrophotographic apparatus has been developed in which transfer residual toner collected by a cleaning device, that is, so-called waste toner is returned to the developing device and reused.
この一つの方式に、クリーニング装置を廃し、転写残トナーの清掃は現像装置において現像行程と同時に行う「クリーナーレス方式」というものが提案されている。 As one of the methods, a “cleaner-less method” has been proposed in which the cleaning device is eliminated and the transfer residual toner is cleaned simultaneously with the developing process in the developing device.
つまり、通常、転写後の感光体に残存する転写残トナーは、クリーニング装置によって感光体面から除去されて廃トナーとなる。 That is, normally, the untransferred toner remaining on the photoconductor after transfer is removed from the photoconductor surface by the cleaning device to become waste toner.
ここで、クリーニング装置を無くし、転写後の感光体上の転写残トナーを帯電装置や補助帯電部材で所定の極性に帯電し、現像装置で感光体上から除去して、現像装置に回収・再使用する装置構成にしたクリーナーレスプロセスの電子写真装置がある。(例えば、特許文献1参照)。 Here, the cleaning device is eliminated, the transfer residual toner on the photosensitive member after transfer is charged to a predetermined polarity by a charging device or an auxiliary charging member, removed from the photosensitive member by a developing device, and collected and recycled by the developing device. There is a cleanerless process electrophotographic apparatus that is configured to be used. (For example, refer to Patent Document 1).
上述したような現像同時クリーニングのクリーナーレス方式の画像形成装置では、転写残トナーなどの逆極性に帯電したトナーは、帯電装置や補助帯電部材等によって正規帯電に戻され、現像装置で回収されるのが理想である。 In the cleaner-less type image forming apparatus for simultaneous development cleaning as described above, a toner charged to a reverse polarity such as a transfer residual toner is returned to normal charging by a charging device, an auxiliary charging member or the like, and collected by the developing device. Is ideal.
しかし、クリーナーレス方式の画像形成装置において実際に10K枚、20K枚と画像を通紙すると、図2に示すような反転極性トナーに起因すると思われるかぶりが増大するという問題が生じる。 However, if the image is actually passed through 10K sheets and 20K sheets in the cleaner-less type image forming apparatus, there arises a problem that fogging caused by the reverse polarity toner as shown in FIG. 2 increases.
このような反転極性トナーが発生する原因として、前記接触帯電装置から印加される交流電圧の影響及び耐久によるトナー劣化が挙げられる。 The cause of the generation of such a reverse polarity toner is the influence of the AC voltage applied from the contact charging device and the deterioration of the toner due to durability.
図3に示すように、交流電圧が印加された接触帯電装置を転写残トナーが通過すると、トナーの帯電分布が反転極性方向(本例では、図3にて右方向正極性方向)にシフトし、未帯電及び反転極性トナーを生み出してしまう。 As shown in FIG. 3, when the transfer residual toner passes through the contact charging device to which an AC voltage is applied, the toner charge distribution shifts in the reverse polarity direction (in this example, the right positive direction in FIG. 3). This produces uncharged and reversal polarity toner.
次に、このようにして発生した反転極性トナーの挙動について説明する。 Next, the behavior of the reverse polarity toner generated in this way will be described.
図4に、初期トナーと初期キャリア、及び、初期トナーと劣化したキャリアにて作製したトナー濃度8%の現像剤200gに対して、前記接触帯電装置を通過して反転極性トナーを含んだトナー2gを混入させ十分に攪拌し、そのかぶりを測定した結果を示す。 FIG. 4 shows a toner 2g containing reverse polarity toner after passing through the contact charging device with respect to 200 g of a developer having a toner concentration of 8% prepared with the initial toner and the initial carrier and the initial toner and the deteriorated carrier. The result of measuring the fog is shown below.
初期キャリアを含む現像剤では、かぶりはほとんど変化していないのに対して、劣化したキャリアを含む現像剤では、かぶりはVback(感光体電位と現像バイアス電位との電位差)が大きい側、即ち、反転極性トナー起因のかぶりが非常に悪化している。これは、キャリアが劣化していると反転してしまったトナーは再び正規帯電に戻ることができないことを意味している。 In the developer containing the initial carrier, the fog is hardly changed, whereas in the developer containing the deteriorated carrier, the fog is on the side where the Vback (potential difference between the photoreceptor potential and the developing bias potential) is large, that is, The fog caused by the reverse polarity toner is very deteriorated. This means that the toner that has been reversed when the carrier has deteriorated cannot return to normal charging again.
次に、トナーが劣化している場合について詳述する。 Next, the case where the toner is deteriorated will be described in detail.
図5に、故意にトナーにストレスを加えて劣化させ、その劣化トナーに対して、接触帯電装置に直流電圧−1kVを印加して帯電させたときの帯電分布を示す。 FIG. 5 shows a charge distribution when the toner is deliberately deteriorated by applying stress and the deteriorated toner is charged by applying a DC voltage of −1 kV to the contact charging device.
まず、劣化したトナーは、正規帯電(負極性帯電)のトナーと反転帯電(正極性帯電)したトナーが入り交ざっている状態になっている。次に、これらに直流電圧−1kVを印加すると全体的なトリボ平均は正規帯電側へシフトするが、正規帯電に戻らないトナーが存在する。このようなトナーは、転写や接触帯電部材及び現像器内でのストレスなどによって外添剤が埋め込まれたり、外添剤が過度についたり変形したりして、正規の帯電に戻ることができなくなってしまったと予測される。 First, the deteriorated toner is in a state where a normally charged (negatively charged) toner and a reversely charged (positively charged) toner are mixed. Next, when a DC voltage of −1 kV is applied to these, the overall tribo average shifts to the normal charging side, but there is toner that does not return to normal charging. Such toner cannot be returned to normal charge due to the external additive being embedded due to transfer, contact charging member, and stress in the developing device, or excessive addition or deformation of the external additive. It is predicted that
特許文献2、3は、帯電バイアスにDutyをかけることで正規帯電に戻す効果を強くし、逆極性トナーの発生を抑制する技術であるが、上述したようにキャリアやトナーが劣化した場合については効果がない。また、前記手段は生産性の低い低速機においてはドラムを十分に帯電させることができるが、生産性の高い中高速機においては十分にドラムを帯電することが困難である。
また、特許文献4は、転写装置に画像形成時とは逆極性のバイアスを印加することでドラム上を連れまわるトナーを回収するというものであるが、実際にドラム上に連れ回るようなトナーは未帯電及び弱帯電トナーが多いために転写効率が悪く有効ではない。
本発明は、上述事情に鑑みてなされたものであり、現像同時クリーニングを行う画像形成装置において長期にわたって高画質な画像を出力することができる画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an image forming apparatus capable of outputting a high-quality image over a long period of time in an image forming apparatus that performs simultaneous development cleaning.
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、第1の本発明によれば、像担持体と、前記像担持体表面に接触配置されて前記像担持体表面を帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面を露光して静電像を形成する露光手段と、現像剤を収容した現像容器を備え、前記現像剤を前記静電像に付着させて現像剤像とする現像手段と、前記現像剤像を中間転写体を介して記録材に、又は、記録材担持体にて担持し搬送される記録材に転写する転写手段とを備え、転写時に前記中間転写体に転写されないで、又は、前記記録材担持体にて担持し搬送される記録材に転写されないで前記像担持体表面に残った現像剤を除去するクリーニング手段を前記現像手段が兼ねる画像形成装置において、
前記中間転写体又は前記記録材担持体上の現像剤を除去するための転写クリーニング装置を備え、
非画像形成時に、前記像担持体表面と前記現像手段との間の電位差を画像形成時よりも大きくして前記現像手段から前記像担持体上に現像剤を排出し、前記帯電手段によって前記像担持体上の前記現像剤を正規とは逆の極性に帯電させて、前記中間転写体又は前記記録材担持体上に転写し、前記中間転写体又は前記記録材担持体上の現像剤を前記転写クリーニング装置で回収することを特徴とする画像形成装置が提供される。
The above object is achieved by the image forming apparatus according to the present invention. In summary, according to the first aspect of the present invention, an image carrier, a charging unit arranged in contact with the surface of the image carrier to charge the surface of the image carrier, and the surface of the image carrier after charging are exposed. An exposure means for forming an electrostatic image, a developing container containing a developer, a developing means for attaching the developer to the electrostatic image to form a developer image, and an intermediate transfer of the developer image Transfer means for transferring to a recording material via a recording medium or a recording material carried and conveyed by a recording material carrier, and not transferred to the intermediate transfer body at the time of transfer, or the recording material carrier In the image forming apparatus in which the developing unit also serves as a cleaning unit that removes the developer remaining on the surface of the image carrier without being transferred to the recording material carried and conveyed by
A transfer cleaning device for removing the developer on the intermediate transfer member or the recording material carrier;
At the time of non-image formation, the potential difference between the surface of the image carrier and the developing unit is made larger than that at the time of image formation, and the developer is discharged from the developing unit onto the image carrier. The developer on the carrier is charged to a polarity opposite to the normal polarity and transferred onto the intermediate transfer member or the recording material carrier, and the developer on the intermediate transfer member or the recording material carrier is transferred to the intermediate transfer member or the recording material carrier. An image forming apparatus is provided that is collected by a transfer cleaning device.
本発明によれば、現像同時クリーニングを行う画像形成装置において、未帯電及び正規とは逆の極性の現像剤による画像不良を改善することができ、長期にわたって良好な画像を提供することができる。 According to the present invention, in an image forming apparatus that performs development simultaneous cleaning, it is possible to improve image defects due to uncharged and reverse polarity developer, and to provide a good image over a long period of time.
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。 The image forming apparatus according to the present invention will be described below in more detail with reference to the drawings.
実施例1
図1は、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を示す。本実施例の画像形成装置100は、接触帯電方式、2成分接触現像方式、クリーナレス方式を採用した中間転写方式の電子写真レーザビームプリンタ(以下、単に「プリンタ」という。)である。
Example 1
FIG. 1 shows a schematic configuration of an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. The
先ず、図1を参照して、本実施例のプリンタ100の全体構成及び各電子写真プロセスを実行する画像形成手段について説明する。
First, with reference to FIG. 1, the overall configuration of the
(像担持体、帯電手段)
プリンタ100は、像担持体として、回転ドラム型の電子写真感光体(以下、「感光ドラム」という。)1を有する。本実施例において、感光ドラム1は、帯電特性が負帯電性の有機光導電体(OPC)であり、外径30mm、中心支軸を中心に130mm/secのプロセススピード(周速度)をもって矢示の反時計方向に回転駆動される。
(Image carrier, charging means)
The
プリンタ100は、感光ドラム1表面を一様に帯電処理する帯電手段として、接触帯電装置(接触帯電器)2を有する。本実施例において、接触帯電装置2は、帯電ローラ(ローラ帯電器)であり、感光ドラム1との間の微小ギャップにて生じる放電現象を利用して帯電する。
The
帯電ローラ2は、支持部材としての芯金2aの両端部をそれぞれ軸受け部材(図示せず)により回転自在に保持されると共に、押圧ばね2eによって感光ドラム1に向かって付勢して、感光ドラム1の表面に対して所定の押圧力をもって圧接させている。これにより、帯電ローラ2は、感光ドラム1の回転に従動して回転する。感光ドラム1と帯電ローラ2との圧接部が帯電部(即ち、帯電ニップ部または接触部)aである。
The charging
帯電ローラ2の芯金2aには、電源S1より所定の条件の帯電バイアス電圧が印加される。これにより、回転する感光ドラム1表面は、所定の極性・電位に接触帯電処理される。
A charging bias voltage of a predetermined condition is applied to the cored bar 2a of the charging
本実施例において、帯電ローラ2に対する帯電バイアス電圧は、直流電圧(Vdc)と交流電圧(Vac)とを重畳した振動電圧である。より具体的には、−500Vの直流電圧と、周波数1.3kHz、ピーク間電圧Vpp1.7kV、正弦波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。この帯電バイアス電圧により、感光ドラム1表面は、帯電ローラ2に印加した直流電圧と同じ−500V(暗電位Vd)に一様に接触帯電処理される。
In the present embodiment, the charging bias voltage for the charging
(情報書き込み手段)
プリンタ100は、帯電処理された感光ドラム1の面に静電潜像を形成する情報書き込み手段として露光手段である露光装置3を有する。
(Information writing means)
The
本実施例において、露光装置3は、半導体レーザを用いたレーザビームスキャナである。レーザビームスキャナ3は、画像読み取り装置(図示せず)などのホスト処理装置からプリンタ側に送られた画像信号に対応して変調されたレーザ光Lを出力する。レーザビームスキャナ3は、このレーザ光Lにて、一様に帯電処理された回転する感光ドラム1の表面を、露光位置(即ち、露光部)bにおいてレーザ走査露光(イメージ露光)する。このレーザ走査露光により、感光ドラム1の表面のレーザ光Lで照射されたところの電位が低下し、回転する感光ドラム1の表面には、画像情報に対応した静電潜像が順次に形成されていく。
In this embodiment, the
(現像手段、現像剤)
プリンタ100は、感光ドラム1上の静電潜像に従ってトナーを供給し、静電潜像をトナー画像(現像剤像)として反転現像する現像手段として、現像装置4を有する。本実施例においては、現像装置4は、トナーとキヤリアを含む二成分現像剤による磁気ブラシを、感光ドラム1に接触させながら現像を行う二成分接触現像方式を採用した現像装置である。
(Developing means, developer)
The
現像装置4は、現像容器4a、現像剤担持体としての非磁性の現像スリーブ4bを備えている。現像スリーブ4bは、その外周面の一部を現像装置4の外部に露呈させて、現像容器4a内に回転可能に配置してあり、現像剤を担持し、搬送する。現像スリーブ4b内には、非回転に固定してマグネットローラ4cが挿設されている。現像スリーブ4bに対向して、現像剤コーティングブレード4dが設けられている。現像容器4aは、現像剤4eを収容しており、現像容器4a内の底部側には現像剤攪拌部材4fが配設されている。又、補給用トナーがトナーホッパー4gに収容されている。
The developing
本実施例にて、現像容器4a内の現像剤4eは、主に、重合法や粉砕法により生成される非磁性トナーと、磁性キャリアとを含む2成分現像剤であり、現像剤攪拌部材4fにより攪拌される。
In this embodiment, the
二成分系現像剤に用いられるキャリア粒子は、トナー粒子に良好な帯電性を付与し、現像極において静電潜像上にトナーを現像し、キャリア粒子自身は現像容器内に戻され新たにトナーと混合し良好な帯電を付与するというサイクルで長時間繰り返し使用される。従って、キャリア粒子に要求される性能として、トナーに良好な帯電を付与すること、繰り返しの使用でも帯電付与性能が劣化しないこと等が挙げられる。従来、キャリア粒子としては鉄粉キャリア、フェライトキャリア、磁性微粒子をバインダー中に分散した磁性体分散樹脂キャリア等が磁気ブラシ現像用の二成分系現像剤用として用いられている。 The carrier particles used in the two-component developer impart good chargeability to the toner particles, develop the toner on the electrostatic latent image at the development pole, and the carrier particles themselves are returned to the developing container and newly toner. It is used repeatedly for a long time in a cycle that is mixed with and imparts good charge. Therefore, the performance required for the carrier particles includes imparting good charge to the toner, and preventing the charge imparting performance from being deteriorated even after repeated use. Conventionally, as a carrier particle, an iron powder carrier, a ferrite carrier, a magnetic material dispersed resin carrier in which magnetic fine particles are dispersed in a binder, and the like are used for a two-component developer for magnetic brush development.
一方、高画質化の要求により現像システムの検討も種々行われており、中でも現像プロセスに交番電界を印加する方法が用いられる場合には、これに鉄粉キャリアを使用すると低抵抗であるためリークが起こり、現像不良が生じてしまう。また、フェライトキャリアを用いても、キャリア粒子の比抵抗が105〜107Ω・cm程度であり、ハーフトーンの潜像が現像バイアスのリークによって乱されるなどの理由により十分良好な画像が得られない。そこで、本実施例では磁性微粒子をバインダー中に分散させて比抵抗を高めたものを用いて良好な画像が得るようにしている。 On the other hand, various development systems have been studied in response to the demand for higher image quality. In particular, when a method of applying an alternating electric field is used in the development process, the use of an iron powder carrier has a low resistance, which causes leakage. Will occur, resulting in poor development. Even if a ferrite carrier is used, the carrier particles have a specific resistance of about 10 5 to 10 7 Ω · cm, and a sufficiently good image can be obtained because the halftone latent image is disturbed by the leakage of the developing bias. I can't get it. Therefore, in this embodiment, a good image is obtained by using the magnetic particles dispersed in the binder to increase the specific resistance.
現像スリーブ4bは、感光ドラム1との最近接距離(S−Dgap)を350μmに保持して感光ドラム1に近接対向配設される。この感光ドラム1と現像スリーブ4bとの対向部が現像部cである。
The developing sleeve 4b is disposed in close proximity to the
現像スリーブ4bは、現像部cにおいて感光ドラム1の進行方向とは逆方向に回転駆動される。現像スリーブ4b内のマグネットローラ4cの磁力により、現像容器4a内の二成分現像剤4eの一部が現像スリーブ4bの外周面に磁気ブラシ層として吸着保持される。この磁気ブラシ層は、現像スリーブ4bの回転に伴い回転搬送され、現像剤コーティングブレード4dにより所定の薄層に整層され、現像部cにおいて感光ドラム1の面に対して接触して感光ドラム面を適度に摺擦する。
The developing sleeve 4b is rotationally driven in the direction opposite to the traveling direction of the
現像スリーブ4bには、電源S2から所定の現像バイアスが印加される。本実施例において、現像スリーブ4bに対する現像バイアス電圧は、直流電圧(Vdc)と交流電圧(Vac)とを重畳した振動電圧である。より具体的には、−350Vの直流電圧と、周波数8.0kHz、ピーク間電圧1.8kV、矩形波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。 A predetermined developing bias is applied from the power source S2 to the developing sleeve 4b. In this embodiment, the developing bias voltage for the developing sleeve 4b is an oscillating voltage obtained by superimposing a DC voltage (Vdc) and an AC voltage (Vac). More specifically, it is an oscillating voltage in which a DC voltage of −350 V, a frequency of 8.0 kHz, a peak-to-peak voltage of 1.8 kV, and a rectangular wave AC voltage are superimposed.
このようにして、現像剤4eが、回転する現像スリーブ4bの面に薄層としてコーティングされ、現像部4cに搬送される。現像部cに搬送された現像剤4e中のトナーが、現像バイアスによる電界によって感光ドラム1の表面に静電潜像に対応して選択的に付着し、静電潜像がトナー画像として現像される。本実施例の場合、感光ドラム1の表面の露光明部にトナーが付着して静電潜像が反転現像される。
In this way, the
現像部cを通過した現像スリーブ4b上の現像剤薄層は、引き続く現像スリーブ4bの回転に伴い現像容器4a内の現像剤溜り部に戻される。
The developer thin layer on the developing sleeve 4b that has passed through the developing section c is returned to the developer reservoir in the developing
現像容器4a内の二成分現像剤4eのトナー濃度を、略一定の範囲内に維持するために、現像容器4a内の二成分現像剤4eのトナー濃度を、例えば、光学式トナー濃度センサー(図示せず)によって検知する。そして、その検知情報に応じてトナーホッパー4gを駆動制御して、トナーホッパー4g内のトナーが現像容器4a内の二成分現像剤4eに補給される。二成分現像剤4eに補給されたトナーは、攪拌部材4fにより攪拌される。
In order to maintain the toner concentration of the two-
本実施例においてトナーは、磁性キャリアとの摺擦により負極性に摩擦帯電される。 In this embodiment, the toner is triboelectrically charged to a negative polarity by rubbing with the magnetic carrier.
(転写手段、定着手段)
プリンタ100は、感光ドラム1の下方に位置して、中間転写体10を備えている。本実施例にて、中間転写体10は、無端ベルト状の中間転写ベルトとされ、支持ローラ11、12、13に懸架されて、矢印方向に回転移動される。
(Transfer means, fixing means)
The
感光ドラム1に対向する一次転写位置daに、一次転写手段としての、本実施例では、ブレード状の一次転写装置5が配置され、中間転写ベルト10を所定の押圧力にて圧接させている。一次転写装置5には、電源S3aからトナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の転写バイアス、本実施例では+2kVが印加される。これにより、転写部dを移動する中間転写ベルト10の表面に感光ドラム1の表面側のトナー画像が順次に静電転写されていく。
In the present embodiment, a blade-like
一方、本実施例では、支持ローラ(対向ローラ)12に対向する二次転写位置dbに、二次転写手段としての、本実施例では、転写ローラとされる二次転写装置15が配置される。二次転写ローラ15は、中間転写ベルト10を挟持する態様で対向ローラ12に所定の押圧力にて圧接されている。
On the other hand, in this embodiment, a
一方、この二次転写部dbに給紙機構部(図示せず)から所定の制御タイミングにて記録材Pが給送される。 On the other hand, the recording material P is fed to the secondary transfer portion db from a paper feed mechanism portion (not shown) at a predetermined control timing.
二次転写部dbに給送された記録材Pは、移動する中間転写ベルト10と二次転写ローラ15との間に挟持されて搬送される。その間、二次転写ローラ15には電源S3bからトナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の転写バイアス、本実施例では+2kVが印加される。これにより、二次転写部dbを挟持搬送されていく記録材Pの表面に中間転写ベルト10の表面側のトナー画像が順次に静電転写されていく。
The recording material P fed to the secondary transfer portion db is nipped and conveyed between the moving
このとき、転写されずに中間転写ベルト10上に残ったトナーは、クリーニング手段であるクリーニングブレード9aを転写ベルト10に当接させて有する転写クリーニング装置9を用いて除去、清掃される。
At this time, the toner remaining on the
二次転写部dbを通ってトナー画像の転写を受けた記録材Pは、中間転写ベルト10の表面から順次に分離されて定着装置6へ搬送される。
The recording material P that has received the transfer of the toner image through the secondary transfer portion db is sequentially separated from the surface of the
本実施例では、定着装置6は熱ローラ定着装置であり、この定着装置6により記録材Pはトナー画像の定着処理を受けて画像形成物(プリント、コピー)として出力される。
In this embodiment, the fixing
(クリーナレスシステム、均し手段)
本実施例のプリンタ100は、現像同時クリーニング、所謂、クリーナレスシステムを採用しており、記録材Pに対するトナー画像転写後の感光ドラム1の表面に若干量残留する転写残トナー(残留トナー)を除去する専用のクリーニング装置を具備していない。つまり、現像装置4が感光ドラム1のクリーニング装置を兼ねている。
(Cleanerless system, leveling means)
The
転写後の感光ドラム1面上の転写残トナーは、引き続く感光ドラム1の回転に伴い帯電部a、露光部bを通って現像部cに搬送されて、現像装置4により現像同時クリーニングにて除去・回収される。即ち、クリーナレスシステムが採用されている。
The transfer residual toner on the surface of the
本実施例において、現像装置4の現像スリーブ4bは、上述のように現像部cにおいて感光ドラム1の表面の進行方向とは逆方向に回転させている。このような現像スリーブ4bの回転は、感光ドラム1上の転写残トナーの回収に有利である。
In this embodiment, the developing sleeve 4b of the developing
感光ドラム1上の転写残トナーは、露光部bを通るので、露光工程はその転写残トナー上からなされる。通常は、転写残トナーの量は少ないため、転写残トナー上から露光工程を行うことによる大きな影響は現れない。
Since the untransferred toner on the
ただ、転写残トナーには帯電極性が正規極性(本実施例では負極性)のもの、逆極性(本実施例では正極性)のもの(反転トナー)、帯電量が少ないものが混在している。その内の反転トナーや帯電量が少ないトナーが、帯電部aを通過する際に帯電ローラ2に付着すると、帯電ローラ2が許容以上にトナーにより汚染してしまい帯電不良を生じることがある。また、画像パターンに応じてカブリや転写残トナーが感光ドラム上に分布している。
However, the transfer residual toner includes those having a normal polarity (negative polarity in this embodiment), a reverse polarity (positive polarity in this embodiment) (reversing toner), and a toner having a small charge amount. . If the reversal toner or the toner with a small charge amount adheres to the charging
そこで、これらの感光体ドラム表面上の残留トナーを均一に均し、且つ、次回の現像時に回収され易いように、帯電極性も正規極性である負極性に揃える必要がある。このため、転写部dよりも感光ドラム1の回転方向下流側の位置、且つ、帯電部aよりも感光ドラム1の回転方向上流側の位置において、均し手段(トナー帯電手段)7を設ける。
Therefore, it is necessary to uniformize the residual toner on the surface of the photosensitive drum and to make the charged polarity of the negative polarity that is a normal polarity so that it can be easily collected at the next development. Therefore, leveling means (toner charging means) 7 is provided at a position downstream of the transfer portion d in the rotation direction of the
また、更に好ましくは、均し手段(トナー帯電手段)7の感光ドラム1回転方向上流で、転写部dよりも感光ドラム1の回転方向下流位置に、補助均し手段(均一化手段)8を設けることが望ましい。この補助均し手段(均一化手段)8は、転写後に感光ドラム1上に残留している様々な帯電量のトナーを、平面的にも、電気的にも均一化するためのものである。
More preferably, an auxiliary leveling means (uniforming means) 8 is provided upstream of the leveling means (toner charging means) 7 in the rotation direction of the
一般的に、転写部dで記録材Pに転写されずに感光ドラム1上に残留した転写残トナーは、反転トナーや帯電量が適切でないトナーが混在している。
In general, the untransferred toner remaining on the
そこで、補助均し手段(均一化手段)8により一度転写残トナーを除電し、次いで均し手段(トナー帯電手段)7で再度転写残トナーを正規極性に帯電処理する。これにより、帯電ローラ2への転写残トナーの付着防止を効果的に成すと共に、現像装置4での転写残トナーの除去・回収を完全に行うことができる。そのため、転写残トナー像パターンのゴースト像の発生も有効に防止される。
Accordingly, the transfer residual toner is discharged once by the auxiliary leveling means (uniformization means) 8, and then the transfer residual toner is charged again to the normal polarity by the leveling means (toner charging means) 7. Thereby, it is possible to effectively prevent the transfer residual toner from adhering to the charging
(非画像形成時のクリーニング)
次に、本実施例の特徴ある構成について説明する。
(Cleaning during non-image formation)
Next, a characteristic configuration of the present embodiment will be described.
本実施例によれば、上記構成の、所謂、接触帯電方式、2成分接触現像方式、クリーナレス方式を採用した中間転写方式の電子写真レーザビームプリンタ100において、図6のタイミングチャートに示すように、非画像形成時にクリーニング工程が行われる。
According to this embodiment, as shown in the timing chart of FIG. 6, in the electrophotographic
つまり、先ず、非画像形成時において、例えば、通紙1000枚毎に、画像形成終了後において、接触帯電装置2に+400VのDCバイアスを印加する。これにより、図7に曲線Aで示すような感光ドラム1上に連れまわっている未帯電及び弱帯電トナーを、正規とは逆の極性(本実施例では正極性)に帯電させることができる。本実施例にて、感光ドラム1の電位は0Vであり、現像装置に印加される現像バイアスも0Vとされる。
That is, first, at the time of non-image formation, for example, a DC bias of +400 V is applied to the
一方、現像装置4の下流に設置された一次転写装置5には、画像形成時とは逆極性の−700VのDCバイアスを印加する。
On the other hand, a DC bias of −700 V having a polarity opposite to that at the time of image formation is applied to the
この構成によって、感光ドラム1上の逆極性トナーを中間転写体10に転写させ、転写クリーニング手段9にて回収する。
With this configuration, the reverse polarity toner on the
ここで、図10に示すように、転写時に、感光ドラム1に対する転写コントラストが800Vを越えなければ感光ドラム1に対する放電は起こらず、感光ドラム1の電位は保たれる。従って、本実施例では転写後においても感光ドラム1の電位は転写前の0Vに保たれる。
Here, as shown in FIG. 10, during the transfer, if the transfer contrast with respect to the
また、図11に示すように、帯電時にも、感光ドラム電位と帯電バイアスとの電位差が800V以上ないと感光ドラムに対して放電が起こらず、感光ドラム電位はほぼ変化しない。従って、上述のように、本実施例によれば、感光ドラム1上に連れまわっている未帯電及び弱帯電トナーを正規とは逆のポジ極性に帯電させることができる。
As shown in FIG. 11, even when charging, if the potential difference between the photosensitive drum potential and the charging bias is 800 V or more, the photosensitive drum is not discharged and the photosensitive drum potential hardly changes. Therefore, as described above, according to the present exemplary embodiment, the uncharged and weakly charged toner brought on the
図8に、上記の画像形成装置を用いて画像濃度30%の画像を20000枚通紙したときの感光ドラム上かぶりと、前記通紙において1000枚毎に本実施例の制御を用いた時の感光ドラム上かぶりの比較を示す。 FIG. 8 shows the fog on the photosensitive drum when an image having an image density of 30% is passed through the image forming apparatus and the control of this embodiment is used for every 1000 passes. A comparison of fog on the photosensitive drum is shown.
本実施例の制御を用いない場合、反転極性トナー起因のかぶりが悪化する。しかし、本実施例の制御を用いると、図8に示すように反転極性トナー起因のかぶりが改善されている。 When the control of this embodiment is not used, the fog due to the reverse polarity toner is deteriorated. However, when the control of this embodiment is used, the fog due to the reverse polarity toner is improved as shown in FIG.
以上説明したように、本実施例に従った非画像形成時のクリーニング工程を、クリーナーレス方式の画像形成装置に採用することにより、反転極性トナー起因のかぶりを長期に渡り抑制することができる。 As described above, the fog caused by the reverse polarity toner can be suppressed for a long period of time by adopting the cleaning process at the time of non-image formation according to the present embodiment to the cleanerless type image forming apparatus.
実施例2
次に、本発明の画像形成装置の第二の実施例について説明する。
Example 2
Next, a second embodiment of the image forming apparatus of the present invention will be described.
本実施例の画像形成装置は、実施例1にて説明した接触帯電方式、2成分接触現像方式、クリーナレス方式を採用した中間転写方式の電子写真レーザビームプリンタ100にて好適に具現化される。従って、画像形成装置の全体構成及び作動については、実施例1の説明を援用し、本実施例での再度の説明は省略する。
The image forming apparatus of the present embodiment is suitably embodied in the electrophotographic
実施例1で説明した非画像形成時のクリーニング工程を採用することにより、像担持体、即ち、感光ドラム上に連れまわっているかぶりトナーを除去することができたが、初期のかぶりレベルと比べて不十分となる時もある。 By adopting the non-image forming cleaning step described in the first embodiment, the fog toner carried on the image carrier, that is, the photosensitive drum, can be removed, but compared with the initial fog level. Sometimes it becomes insufficient.
そこで、本発明者らは、実施例1の制御後に、感光ドラム1を−500Vに帯電させ、Vbackが200Vになるように現像バイアスを−300Vとして現像装置4から感光ドラム1上に30秒間トナーを吐き出させて、そのトナーの帯電分布を測定した。そのときのトナーの帯電分布を、図7に曲線Bで示す。
Therefore, the inventors charged the
実施例1の制御では、感光ドラム1上の未帯電及び逆極性トナーを回収することはできたが、現像容器4a内にはこのようなトナーがまだ数多く存在している。そのために、実施例1の制御では初期と同等のかぶりレベルに戻すことができていない(図8参照)。
In the control of
以上のことを鑑みて本実施例では、非画像形成時においても、補助均し手段8に+650V、均し手段7に−850Vを印加する。これにより、感光体ドラム1上のトナーを正規の極性方向に帯電させる。
In view of the above, in this embodiment, +650 V is applied to the
更に、非画像形成時において、図9のタイミングチャートが示すようなシーケンスを実施する。接触帯電装置2には、直流電圧(Vdc)−200Vに、周波数は1.3kHz、ピーク間電圧(Vpp)1.7kVの正弦波の交流電圧(Vac)を重畳した振動電圧をT1秒間印加する。これにより、感光ドラム1の帯電電位(Vd)は−200Vとなる。
Furthermore, a sequence as shown in the timing chart of FIG. 9 is performed during non-image formation. The
また、本実施例においては、現像装置4に対してT1秒後に現像バイアスが印加される。そして、Vback(感光ドラム電位Vdと現像バイアス電位Vdcとの電位差)が200Vとなるように、現像バイアスとしては、直流電圧(Vdc)0V、周波数は8.0kHz、ピーク間電圧(Vpp)1.7kVの交流電圧(Vac)が印加される。
In this embodiment, the developing bias is applied to the developing
これにより、現像容器4a内から感光ドラム1上に反転極性トナーや未帯電トナーが優先的に吐き出される。
As a result, reverse polarity toner and uncharged toner are discharged preferentially from the developing
一方、帯電装置2には、上述のように、T1秒間直流電圧と交流電圧が重畳された帯電バイアスが印加された後、直流電圧(Vdc)+400Vのみの帯電バイアスが印加される。これによって、感光ドラム上に吐き出されたトナーを正規とは逆の極性であるポジ(正極性)方向に帯電させる。
On the other hand, as described above, after the charging bias in which the DC voltage and the AC voltage are superimposed is applied to the
また、現像装置4の下流に設けられている一次転写装置5には、画像形成時とは逆極性の−700VのDCバイアスを印加する。これによって、感光ドラム上のトナーが中間転写体10に転写される。転写されたポジトナーは、転写クリーニング装置9で回収除去する。
Further, a DC bias of −700 V having a polarity opposite to that at the time of image formation is applied to the
ここで、図10に示すように、転写時に感光ドラム1に対する転写コントラストが800Vを越えなければ感光ドラム1に対する放電は起こらず、感光ドラム1の電位は保たれる。そのため、本実施例では転写後においても感光ドラム1の電位は転写前の−200Vに保たれる。
Here, as shown in FIG. 10, when the transfer contrast with respect to the
また、図11に示すように帯電時にも、感光ドラム電位と帯電バイアスとの電位差が800V以上ないと感光ドラムに対して放電が起こらず、感光ドラム電位はほぼ変化しない。しかし、感光ドラム電位は、受光せずとも暗減衰するため、本実施例では感光ドラム1を−200Vに帯電させてから10秒後のVbackが170Vとなる時点(T2)で再び感光ドラム1を−200Vに帯電させる。
Further, as shown in FIG. 11, even when charging, if the potential difference between the photosensitive drum potential and the charging bias is 800 V or more, the photosensitive drum is not discharged and the photosensitive drum potential hardly changes. However, since the photosensitive drum potential is darkly attenuated without receiving light, in this embodiment, the
本発明者らの研究実験の結果によると、本実施例における、非画像形成時に未帯電及び反転極性現像剤を現像容器4aから感光ドラム1上に排出する際、以下の条件が好ましいことがわかった。その条件とは、Vback、即ち、感光ドラム1の電位Vdと、現像装置4に印加する現像バイアスの電位Vdcとの電位差Vbackは、175V以上300V以下である。本実施例では、上述のように、200Vとして好結果を得ることができた。
According to the results of the research experiments conducted by the present inventors, it is found that the following conditions are preferable when discharging uncharged and reversed polarity developers from the developing
本実施例では、上記の制御を1000枚に一回1分間、即ち、6回繰り返す。 In this embodiment, the above control is repeated once every 1000 sheets for 1 minute, that is, 6 times.
画像濃度30%の画像を20000枚通紙したときに、本発明の実施例を用いない場合と実施例1の制御を1000枚毎に実施したとき、及び、本実施例の制御を1000枚毎に実施したときのかぶり濃度の比較をした結果を図12に示す。
When 20000 sheets of an image having an image density of 30% are passed, when the embodiment of the present invention is not used, when the control of the
実施例1を用いた場合は、反転極性起因のかぶりの悪化が半分程度に抑えられているのに対して、本実施例の制御を用いた場合は反転極性起因のかぶりが更に抑制されている。更に、未帯電トナー起因のかぶりも抑制されており、初期のかぶりとほとんど変わらないレベルである。 In the case of using the first embodiment, the deterioration of fog due to the reverse polarity is suppressed to about half, whereas in the case of using the control of this embodiment, the fog due to the reverse polarity is further suppressed. . Further, the fog caused by the uncharged toner is also suppressed, and is at a level almost the same as the initial fog.
以上のことより、本実施例の制御を用いることで耐久を重ねても初期のかぶりレベルを維持することができ、長期に渡って良質な画像を得ることができる。 As described above, by using the control of the present embodiment, the initial fogging level can be maintained even when durability is repeated, and a high-quality image can be obtained over a long period of time.
実施例3
上記実施例1、2では、本発明の画像形成装置は、中間転写方式の画像形成装置であるとして説明したが、本発明は、斯かる構成の画像形成装置に限定されるものではない。
Example 3
In the first and second embodiments, the image forming apparatus of the present invention is described as an intermediate transfer type image forming apparatus. However, the present invention is not limited to the image forming apparatus having such a configuration.
例えば、図13に示すように、中間転写体10の代わりに、記録材Pを担持、搬送する記録材担持体10Aを備えた画像形成装置とすることもできる。
For example, as shown in FIG. 13, an image forming apparatus including a
つまり、本実施例のプリンタ100は、感光ドラム1の下方に位置して、記録材担持体10Aを備えている。本実施例にて、記録材担持体10Aは、無端ベルト状の転写ベルトとされ、支持ローラ11、12、13に懸架されて、矢印方向に回転移動される。
That is, the
感光ドラム1に対向する転写位置dに、転写手段としての、本実施例では、ブレード状の転写装置5が配置され、転写ベルト10Aを所定の押圧力にて圧接させている。転写装置5には、電源S3からトナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の転写バイアス、本実施例では+2kVが印加される。
In this embodiment, a blade-
一方、搬送ベルト10Aに担持し搬送される記録材Pには、この転写部dにて感光ドラム1のトナー画像が順次に静電転写されていく。
On the other hand, the toner image on the
このとき、転写ベルト10A上のトナーは、クリーニング手段であるクリーニングブレード9aを転写ベルト10に当接させて有するクリーニング装置9を用いて除去、清掃される。
At this time, the toner on the
転写部dを通ってトナー画像の転写を受けた記録材Pは、転写ベルト10Aの表面から順次に分離されて定着装置6へ搬送される。
The recording material P that has received the transfer of the toner image through the transfer portion d is sequentially separated from the surface of the
本実施例では、定着装置6は熱ローラ定着装置であり、この定着装置6により記録材Pはトナー画像の定着処理を受けて画像形成物(プリント、コピー)として出力される。
In this embodiment, the fixing
その他の構成及び作動は、実施例1、2の画像形成装置と同じであるので、同じ構成及び作動を成すものには、同じ参照番号を付し、実施例1、2の説明を援用する。 Since other configurations and operations are the same as those of the image forming apparatuses according to the first and second embodiments, the same reference numerals are given to components having the same configurations and operations, and the descriptions of the first and second embodiments are incorporated.
本実施例の画像形成装置に対しても、実施例1、2の特徴をなすクリーニング制御を実施することにより、実施例1、2と同様の作用効果を達成することができる。 Also for the image forming apparatus of the present embodiment, the same effects as those of the first and second embodiments can be achieved by performing the cleaning control that characterizes the first and second embodiments.
1 感光ドラム(像担持体)
2 帯電ローラ(帯電手段)
4 現像装置
5 一次転写装置
7 均し手段(トナー帯電手段)
8 補助均し手段(均一化手段)
9 転写クリーニング装置
10 中間転写ベルト(中間転写体)
10A 転写ベルト(記録材担持体)
15 二次転写装置
1 Photosensitive drum (image carrier)
2 Charging roller (charging means)
4 Developing
8 Auxiliary leveling means (uniformization means)
9
10A transfer belt (recording material carrier)
15 Secondary transfer device
Claims (5)
前記中間転写体又は前記記録材担持体上の現像剤を除去するための転写クリーニング装置を備え、
非画像形成時に、前記像担持体表面と前記現像手段との間の電位差を画像形成時よりも大きくして前記現像手段から前記像担持体上に現像剤を排出し、前記帯電手段によって前記像担持体上の前記現像剤を正規とは逆の極性に帯電させて、前記中間転写体又は前記記録材担持体上に転写し、前記中間転写体又は前記記録材担持体上の現像剤を前記転写クリーニング装置で回収することを特徴とする画像形成装置。 An image carrier, a charging unit that is placed in contact with the surface of the image carrier and charges the surface of the image carrier, an exposure unit that exposes the surface of the image carrier after charging to form an electrostatic image, and development A developer container containing a developer, and a developing unit that attaches the developer to the electrostatic image to form a developer image; and the developer image is placed on a recording material via an intermediate transfer member or a recording material carrier Transfer means for transferring to a recording material carried and transported by a body, and is not transferred to the intermediate transfer body at the time of transfer, or is not transferred to a recording material carried and transported by the recording material carrier In the image forming apparatus in which the developing unit also serves as a cleaning unit for removing the developer remaining on the surface of the image carrier,
A transfer cleaning device for removing the developer on the intermediate transfer member or the recording material carrier;
At the time of non-image formation, the potential difference between the surface of the image carrier and the developing unit is made larger than that at the time of image formation, and the developer is discharged from the developing unit onto the image carrier. The developer on the carrier is charged to a polarity opposite to the normal polarity and transferred onto the intermediate transfer member or the recording material carrier, and the developer on the intermediate transfer member or the recording material carrier is transferred to the intermediate transfer member or the recording material carrier. An image forming apparatus, wherein the image is collected by a transfer cleaning device.
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