JP2010014982A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】帯電ローラ2は、感光体1と非接触状態を維持して配置され、直流成分に交流成分を重畳した電圧を印加することによって生じる放電を利用して感光体1を帯電し、転写ローラ14により転写されずに感光体1上に残留する転写残トナーを散らすトナー散らし部材5を、帯電ローラ2よりも感光体移動方向上流側であって、転写ローラ14よりも感光体移動方向下流側に備える。
【選択図】図2
Description
請求項2の発明は、請求項1の画像形成装置において、上記トナー散らし部材は、作像領域内で転写残トナーの少なくとも一部を回収し、紙間で回収したトナーの少なくとも一部を吐き出すことによりトナーを散らすことを特徴とするものである。
請求項3の発明は、請求項1の画像形成装置において、上記トナー散らし部材は、画像部で転写残トナーの少なくとも一部を回収し、非画像部で回収したトナーの少なくとも一部を吐き出すことによりトナーを散らすことを特徴とするものである。
請求項4の発明は、請求項2又は3の画像形成装置において、上記トナー散らし部材に印加する電圧の直流成分と像担持体の電位との電位差が、作像領域若しくは画像部と、紙間若しくは非画像部とで異なっていることを特徴とするものである。
請求項5の発明は、請求項4の画像形成装置において、転写残トナーの帯電分布が負極側寄りの場合には、作像領域若しくは画像部で上記トナー散らし部材に印加する電圧の直流成分が紙間若しくは非画像部で該トナー散らし部材に印加する電圧の直流成分より大きくなり、転写残トナーの帯電分布が正極側寄りの場合には、作像領域若しくは画像部で該トナー散らし部材に印加する電圧の直流成分が紙間若しくは非画像部で該トナー散らし部材に印加する電圧の直流成分より小さくなることを特徴とするものである。
請求項6の発明は、請求項1、2、3、4又は5の画像形成装置において、上記トナー散らし部材に印加する電圧の交流成分の周波数が、作像領域若しくは画像部と、紙間若しくは非画像部とで異なっていることを特徴とするものである。
請求項7の発明は、請求項6の画像形成装置において、上記トナー散らし部材に印加する電圧は、作像領域若しくは画像部で交流成分がなく、紙間若しくは非画像部で交流成分があることを特徴とするものである。
請求項8の発明は、請求項6の画像形成において、上記トナー散らし部材に印加する電圧は、作像領域若しくは画像部と紙間若しくは非画像部とのどちらにおいても交流成分が重畳されており、作像領域若しくは画像部での印加電圧の交流成分の周波数が紙間若しくは非画像部での印加電圧の交流成分の周波数より大きいことを特徴とするものである。
請求項9の発明は、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9又は10の画像形成装置において、上記トナー散らし部材は、紙間若しくは非画像部と作像領域若しくは画像部とで像担持体との接触圧が異なることを特徴とするものである。
請求項10の発明は、請求項9の画像形成装置において、上記トナー散らし部材は、作像領域若しくは画像部での像担持体への接触圧が紙間若しくは非画像部での像担持体への接触圧より大きいことを特徴とするものである。
請求項11の発明は、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9又は10の画像形成装置において、上記トナー散らし部材は、回転体からなり、該回転体の回転数は紙間若しくは非画像部と作像領域若しくは画像部とで異なることを特徴とするものである。
請求項12の発明は、請求項11の画像形成装置において、上記トナー散らし部材と上記像担持体との線速差が、紙間若しくは非画像部では作像領域若しくは画像部よりも大きいことを特徴とするものである。
請求項13の発明は、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11又は12の画像形成装置において、上記トナー散らし部材はブラシであることを特徴とするものである。
請求項14の発明は、請求項13の画像形成装置において、上記トナー散らし部材は長手方向に揺動することを特徴とするものである。
請求項15の発明は、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、又は10の画像形成装置において、上記トナー散らし部材は、ブレードであることを特徴とするものである。
請求項16の発明は、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11又は12の画像形成装置において、上記トナー散らし部材はローラであることを特徴とするものである。
請求項17の発明は、請求項16の画像形成装置において、上記トナー散らし部材は、上記像担持体と隙間を維持して非接触に配置されたローラであることを特徴とするものである。
この発明においては、像担持体を帯電させるために、帯電部材を像担持体と非接触状態を維持して配置し交流成分を含んだ電圧を印加している。帯電部材には交流成分を含んだ電圧が印加されるため、帯電部材自身でセルフクリーニングを行うことができ、帯電部材にトナーが付着しにくい。また、像担持体上に残留する転写残トナーが帯電部材を通過する前に、トナー散らし部材は転写残トナーの多いところのトナーを少ないところに移動させて転写残トナーを散らす。これにより、帯電部材による転写残トナーの弱帯電化を均等に行うことができるため、現像手段によるトナー回収性が向上し、残像の発生が抑制される。
SF−1={(MXLNG)2/AREA}×(100π/4)・・・式(1)
また、形状係数SF−2は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式(2)で表される。トナーを2次元平面に投影してできる図形の周長PERIの二乗を図形面積AREAで除して、100/4πを乗じた値である。SF−2の値が100の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、SF−2の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
SF−2={(PERI)2/AREA}×(100/4π)・・・式(2)
嵩密度(g/cm3)=微粒子量(g/100ml)÷100
なお、通常の流動性向上剤にシリカ等がよく用いられるが、例えば、このシリカの平均一次粒径は通常10〜30nm、嵩密度が0.1〜0.2mg/cm3である。本実施形態において、トナーの表面に適切な特性の微粒子が存在することで、トナー粒子と対象体との間に適度な空隙が形成される。また、微粒子は、トナー粒子、感光体、搬送ベルト等との接触面積が非常に小さく、均等に接触するので付着力低減効果が大きく、搬送ベルトに面した未定着像のトナーが搬送ベルトに付着しづらいために画像の乱れが少ない。また現像・転写効率が向上し、ドットの再現性が向上するため画像が安定して搬送時の乱れに対して余裕度が高くなる。しかも、トナー粒子に埋没し難く、あるいは少々埋没しても離脱、復帰が可能であるので、長期間にわたって安定した特性を得ることができる。これらの特性は、トナー粒子の受けるシェアを低減させる作用を示すので、高速定着(低エネルギー定着)のためトナーに含有されている低レオロジー成分によるトナー自身のフィルミングの低減効果を発揮する。さらに、詳細は明らかでないが、表面処理された微粒子はトナーに外部添加されても、仮にキャリアを汚染した場合においても現像剤劣化の度合が少ない。よって経時的にトナーの流動性及び帯電性の変化が少ないため、長期的に現像剤の循環及び補給トナーの拡散を安定に行うことができる。また画質の安定性も高くなる。
[実施例1]
図8は、トナー散らしブラシの構成を示す構成図である。図8に示すように、トナー散らしブラシ5Aには、カーボンブラック等の導電性物質を配合したアクリルやナイロン、PET等の繊維を用いた伝導性ブラシを使用する。このトナー散らしブラシ5Aは、ブラシ部50と、これを支持し長手方向に揺動する支持部51とから構成される。トナー散らし部材5Aのブラシ部50は、長手方向長さが感光体1の軸方向長さより短く、現像ローラ4aの軸方向長さよりも長く形成される。トナー散らしブラシ5Aは、支持部51によってブラシ部50が長手方向に揺動され、感光体1上の転写残トナーを長手方向に散らす。これにより、感光体1上に局所的にトナーが多く残留することがない。しかし、トナー散らしブラシ5Aを揺動させる(ブラシの電位はグラウンドにした)だけでは、トナーの移動距離が短く(揺動の幅に相当)、境界がぼやけるものの太めの帯チャート等出力画像によっては残像が残ってしまう場合がある。転写残トナーを一旦トナー散らしブラシ5Aに回収し、あるタイミングで吐き出すことにより、トナーの移動距離を大きくすることができる。
図9(a)は、作像領域内におけるトナー散らしブレードと感光体との位置関係を説明する構成図であり、(b)は紙間におけるトナー散らしブレードと感光体との位置関係を説明する構成図である。図10は、トナー散らしブレードに用いられる偏心カムの構成を示す断面図である。図9及び図10に示すように、トナー散らしブレード5Bは、ウレタンゴム等の弾性材料を用いたブレード52と、支点53aを中心として一端にブレード52を支持するアーム53と、アーム53を感光体方向に付勢するバネ54と、アーム53の他端に所定のタイミングで接触してバネ54の付勢方向とは反対方向に付勢する偏心カム55とを備えている。このトナー散らしブレード5Bは、バネ54と偏心カム55の回転を利用してブレード52の角度を変化させ、感光体1とブレード52との接触圧を変化させることができる。図9(a)に示すように、作像領域若しくは画像部では、バネ54による付勢により感光体1とブレード52との接触圧を強くして、ブレード52に転写残トナーを回収する。一方、紙間若しくは非画像部では、偏心カム55による付勢により一瞬感光体1とブレード52との間を空けて、ブレード52から転写残トナーを吐き出す構成となっている。感光体1とブレード52との隙間から大量のトナーが流れても、帯電ローラ2のセルフクリーニング効果により帯電ローラ2の汚れは問題とならなかった。ブレードは安価なことから低コスト化にもつながる。なお、感光体1とブレード52との隙間の調整は、図9に示すようなクラッチ機構に限られず、他の機構を用いてよい。また、トナー散らしブレード5Bによる、作像領域若しくは画像部でのトナー回収、及び紙間若しくは非画像部でのトナー吐き出しは、実施例1と同様に、トナー散らしブレードへの印加バイアスのDC成分と感光体の電位との電位差、若しくは印加バイアスのAC成分の周波数を変えることによって制御してもよい。
図11は、トナー散らしローラの構成を示す構成図である。図11に示すように、トナー散らしローラ5Cには、帯電ローラ2と同様の形態からなるローラを用いることができる。トナー散らしローラ5Cは、トナーとの付着力が小さい材料から構成され(上述した帯電ローラ2の特性と同じである)、また感光体1とのギャップが精度良く保たれているため、トナー散らしローラ5Cにトナーが固着することがない。トナー散らしローラ5Cは、経時での転写残トナーの回収・吐き出し量が変化しにくい。作像領域若しくは画像部でのトナー回収、及び紙間若しくは非画像部でのトナー吐き出しは、実施例1と同様に、トナー散らしブレードへの印加バイアスのDC成分と感光体の電位との電位差、若しくは印加バイアスのAC成分の周波数を変えることによって制御するとよい。
(1)転写残トナーの帯電分布において図7(b)のように負極性側のトナーが多い場合
作像領域内では、より割合の多い負極性トナーを回収したいので、トナー散らしローラ5Cに正極性(例えば+300V)の印加バイアスを印加した。紙間では、その回収したトナーを吐き出すため、トナー散らしローラ5Cに負極性(例えば−300V)の印加バイアスを印加した。しかし、DC成分だけを印加した場合、全てのトナーを吐き出すことができなかった。そこでDC成分(−300V)にAC成分(例えば、100Hz、600Vpp)を重畳したところ、トナー散らしローラ5Cからトナーをうまく吐き出すことができた。
(1)と反対に、作像領域内では、トナー散らしローラ5Cに負極性(例えば−300V)の印加バイアスを印加した。紙間では、トナー散らしローラ5Cに正極性のDC成分(例えば+300V)にAC成分(例えば、100Hz、600Vpp)を重畳した印加バイアスを印加した。これにより、作像領域でのトナー回収、及び紙間でのトナー吐き出しをうまく行うことができた。
転写残トナーの帯電を弱めないと回収できないため、作像領域内では、トナー散らしローラ5CにAC成分を重畳した印加バイアスを印加した。このAC成分により転写残トナーが弱帯電化するため、トナー散らしローラ5Cに転写残トナーをうまく回収することができた。ただし、作像領域内でのACの周波数を大きくしないと転写残トナーを回収することが難しい。例えば、2000Hzとした場合、トナーの弱帯電化と回収を同時に行うことができた。紙間ではトナー散らしローラ5Cから転写残トナーを吐き出すように、上記(1)(2)の通り100Hz程度のAC成分を重畳した。高周波数より低周波数のAC成分を印加した方が、転写残トナーを吐き出しやすい。
図2に示すように、実施例4に係るトナー散らしブラシローラ5Dは、カーボンブラック等の導電性物質を配合したアクリルやナイロン、PET等の繊維を用いた伝導性ブラシである。トナー散らしブラシローラ5Dは、回転数(感光体との線速差)、印加バイアスVcl、接触圧のすべてのパラメータを振ることができ、作像領域若しくは画像領域でのトナーの回収、及び紙間若しくは非画像部でのトナー吐き出しの制御を行い易い。例えば、トナー散らし部材5Dの回転数を、|作像領での感光体1とトナー散らしブラシローラ5Dとの線速差|<|紙間での感光体1とトナー散らしブラシローラ5Dとの線速差|とすることにより、トナーの回収・吐き出しを制御することができる。本実施形態では、作像領域では、感光体1とトナー散らしブラシローラ5Dとの線速差を0mm/sにすることによってトナー散らしブラシローラ5Dによるトナー回収性がかなり高まる。また、紙間では感光体1とトナー散らしブラシローラ5Dとの線速差を500mm/sとすることによりトナー散らしブラシローラ5Dからトナーを吐き出しやすくなる。線速差の調整は、トナー散らしブラシローラ5Dを駆動するモーターの回転数を変えることで行ってもよいが、クラッチを利用して作像領域内でモーターとトナー散らしブラシローラ5Dの接続を切り連れ回り状態にすることでトナー散らしブラシローラ5Dを回すことにより線速差を0mm/sに近づけることもできる。トナー散らしブラシローラ5Dへのバイアス印加制御は、実施例3と同様に行えばよい。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、上記トナー散らし部材5(A、B、C、D)は、作像領域内で転写残トナーを回収し、転写残トナーがない紙間で転写残トナーを吐き出すことにより、転写残トナーの多いところのトナーを少ないところに移動させる。これにより、帯電手段による転写残トナーの弱帯電化を均等に行うことができ、残像の発生を抑制することができる。また、例え残像が発生しても、紙間なら出力画像に影響がない。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、上記トナー散らし部材5(A、B、C、D)は、画像部内で転写残トナーを回収し、転写残トナーがない非画像部で転写残トナーを吐き出すことにより、転写残トナーの多いところのトナーを少ないところに移動させる。これにより、帯電ローラ2による転写残トナーの弱帯電化を均等に行うことができ、残像の発生を抑制することができる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、トナー散らし部材5(A、B、C、D)に印加する電圧の直流成分と感光体の電位との電位差が作像領域若しくは画像部と、紙間若しくは非画像部とで異なっている。これにより、作像領域若しくは画像部でのトナー回収、及び紙間若しくは非画像部でのトナー吐き出しを制御することができる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、転写残トナーの帯電分布が負極側寄りの場合には、作像領域若しくは画像部でトナー散らし部材5(A、B、C、D)に印加する電圧の直流成分が紙間若しくは非画像部でトナー散らし部材5に印加する電圧の直流成分より大きくなる。また、転写残トナーの帯電分布が正極側寄りの場合には、作像領域若しくは画像部でトナー散らし部材5(A、B、C、D)に印加する電圧の直流成分が紙間若しくは非画像部でトナー散らし部材5(A、B、C、D)に印加する電圧の直流成分より小さくなる。このように作像領域若しくは画像部と、紙間若しくは非画像部とで電位差を設定することで、作像領域若しくは画像部でのトナー回収、及び紙間若しくは非画像部でのトナー吐き出しを制御することができる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、トナー散らし部材5(A、B、C、D)に印加する電圧の交流成分の周波数が、作像領域若しくは画像部と、紙間若しくは非画像部とで異なっている。これにより、作像領域若しくは画像部でのトナー回収、及び紙間若しくは非画像部でのトナー吐き出しを制御することができる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、トナー散らし部材5(A、B、C、D)に印加する電圧は、作像領域若しくは画像部で交流成分がなく、紙間若しくは非画像部で交流成分がある。紙間若しくは非画像部では、トナー散らし部材5(A、B、C、D)に交流成分を重畳した電圧を印加する方が、トナーを吐き出しやすくなる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、トナー散らし部材5(A、B、C、D)に印加する電圧は、作像領域若しくは画像部と、紙間若しくは非画像部とのどちらにおいても交流成分が重畳されており、作像領域若しくは画像部での印加電圧の交流成分の周波数が紙間若しくは非画像部での印加電圧の交流成分の周波数より大きい。紙間若しくは非画像部では、トナー散らし部材5(A、B、C、D)に高周波数よりも低周波数を印加した方がトナーを吐き出しやすくなる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、トナー散らし部材5(A、B、D)は、紙間若しくは非画像部と作像領域若しくは画像部とで像担持体との接触圧が異なる。これにより、作像領域若しくは画像部でのトナー回収、及び紙間若しくは非画像部でのトナー吐き出しを制御することができる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、トナー散らし部材5(A、B、D)は、作像領域若しくは画像部での像担持体への接触圧が紙間若しくは非画像部での像担持体への接触圧より大きい。感光体1とトナー散らし部材5(A、B、D)との接触圧が大きい方がトナーの回収性が高く、接触圧が小さい方がトナーの吐き出し性が高い。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、トナー散らし部材5Dは、回転体からなり、回転体の回転数は紙間若しくは非画像部と作像領域若しくは画像部とで異なる。これにより、作像領域若しくは画像部でのトナー回収、及び紙間若しくは非画像部でのトナー吐き出しを制御することができる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、感光体1とトナー散らし部材5Dとの線速差が、紙間若しくは非画像部では作像領域若しくは画像部よりも大きい。感光体1とトナー散らし部材5Dとの線速差が小さい方がトナーの回収性が高く、線速差が大きい方がトナーの吐き出し性が高い。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、トナー散らし部材として、トナー散らしブラシ5Aやトナー散らしブラシローラ5Dを用いることができる。トナー散らしブラシ5Aは、印加バイアスや接触圧等のパラメータを振ることができ、トナーの回収、トナーの吐き出しを制御しやすい。トナー散らしブラシローラ5Dは、回転数、印加バイアス、接触圧等のパラメータを振ることができ、トナーの回収、トナーの吐き出しを制御しやすい。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、トナー散らし部材として、トナー散らしブレード5Bを用いることができる。トナー散らしブレード5Bは安価であるため、低コスト化を図ることができる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、トナー散らし部材として、トナー散らしローラ5Cを用いることができる。トナー散らしローラ5Cは、経時でトナーの回収量、吐き出し量が変化しにくい。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、トナー散らしローラ5Cは、感光体1と隙間を維持して非接触に配置される。そのため、トナー散らしローラ5Cには、トナー等の異物の固着を抑制することができる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、トナー散らしブラシ5Aやトナー散らしブレード5Bを長手方向に揺動させることで、長手方向への散らし効果が高まる。
2 帯電ローラ
3 ガード部材
4 現像装置
5 トナー散らし部材
5A トナー散らしブラシ
5B トナー散らしブレード
5C トナー散らしローラ
5D トナー散らしブラシローラ
Claims (17)
- 像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電する帯電手段と、該像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該像担持体の潜像にトナーを供給して現像するとともに該像担持体上に残留するトナーを回収する現像手段と、該像担持体のトナー像を被転写体に転写する転写手段とを備える画像形成装置において、
上記帯電手段は、帯電部材が該像担持体と非接触状態を維持して配置され、直流成分に交流成分を重畳した電圧を印加することによって生じる放電を利用して該像担持体を帯電し、
上記転写手段により転写されずに該像担持体上に残留する転写残トナーを散らすトナー散らし部材を、該帯電手段よりも像担持体移動方向上流側であって、上記転写手段よりも像担持体移動方向下流側に備えることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1の画像形成装置において、
上記トナー散らし部材は、作像領域内で転写残トナーの少なくとも一部を回収し、紙間で回収したトナーの少なくとも一部を吐き出すことによりトナーを散らすことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1の画像形成装置において、
上記トナー散らし部材は、画像部で転写残トナーの少なくとも一部を回収し、非画像部で回収したトナーの少なくとも一部を吐き出すことによりトナーを散らすことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2又は3の画像形成装置において、
上記トナー散らし部材に印加する電圧の直流成分と像担持体の電位との電位差が、作像領域若しくは画像部と、紙間若しくは非画像部とで異なっていることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項4の画像形成装置において、
転写残トナーの帯電分布が負極側寄りの場合には、作像領域若しくは画像部で上記トナー散らし部材に印加する電圧の直流成分が紙間若しくは非画像部で該トナー散らし部材に印加する電圧の直流成分より大きくなり、
転写残トナーの帯電分布が正極側寄りの場合には、作像領域若しくは画像部で該トナー散らし部材に印加する電圧の直流成分が紙間若しくは非画像部で該トナー散らし部材に印加する電圧の直流成分より小さくなることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1、2、3、4又は5の画像形成装置において、
上記トナー散らし部材に印加する電圧の交流成分の周波数が、作像領域若しくは画像部と、紙間若しくは非画像部とで異なっていることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項6の画像形成装置において、
上記トナー散らし部材に印加する電圧は、作像領域若しくは画像部で交流成分がなく、紙間若しくは非画像部で交流成分があることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項6の画像形成において、
上記トナー散らし部材に印加する電圧は、作像領域若しくは画像部と紙間若しくは非画像部とのどちらにおいても交流成分が重畳されており、作像領域若しくは画像部での印加電圧の交流成分の周波数が紙間若しくは非画像部での印加電圧の交流成分の周波数より大きいことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9又は10の画像形成装置において、
上記トナー散らし部材は、紙間若しくは非画像部と作像領域若しくは画像部とで像担持体との接触圧が異なることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項9の画像形成装置において、
上記トナー散らし部材は、作像領域若しくは画像部での像担持体への接触圧が紙間若しくは非画像部での像担持体への接触圧より大きいことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9又は10の画像形成装置において、
上記トナー散らし部材は、回転体からなり、該回転体の回転数は紙間若しくは非画像部と作像領域若しくは画像部とで異なることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項11の画像形成装置において、
上記トナー散らし部材と上記像担持体との線速差が、紙間若しくは非画像部では作像領域若しくは画像部よりも大きいことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11又は12の画像形成装置において、
上記トナー散らし部材はブラシであることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項13の画像形成装置において、
上記トナー散らし部材は長手方向に揺動することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、又は10の画像形成装置において、
上記トナー散らし部材は、ブレードであることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11又は12の画像形成装置において、
上記トナー散らし部材はローラであることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項16の画像形成装置において、
上記トナー散らし部材は、上記像担持体と隙間を維持して非接触に配置されたローラであることを特徴とする画像形成装置。
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