JP2012053163A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】クリーニングローラ6により帯電された残留トナーが中間転写ベルト5上から感光ドラム1yに転写されることで、感光ドラム1y上のトナーを除去するクリーニングブレード31yにより除去される画像形成装置において、二次転写部T2からクリーニングローラ6までの中間転写ベルト5の回転経路の長さが、クリーニングローラ6から一次転写部T1までの中間転写ベルト5の回転経路の長さより長くなるように構成されている。
【選択図】図1
Description
この方式では、二次転写した際、記録材に転写されず中間転写体上にトナーの一部が残留するため、中間転写体のクリーニングが必要となる。
このクリーニングには、ブレード、ファーブラシ等で中間転写体上に残留したトナーを除去、回収し、廃トナー容器に収容する方式がある。しかし、この方式では回収したトナーを廃トナー容器に搬送する手段を設ける必要がある。また廃トナー容器をユーザが交換する必要があるため、ユーザビリティの観点から望ましくない。
特許文献1においては、中間転写体上の残トナーを、本来トナーに帯電されている極性とは逆極性に帯電する帯電手段が設けられている構成が開示されている。帯電手段の下流に配設されている感光ドラムの転写部では、通常の画像形成による感光体側から中間転写体へのトナー像の転写と、それと入れ替わるように中間転写体上の逆極性に帯電された二次転写の残トナーが感光体と静電的に吸着し、感光体に逆転写される。そして、感光体に転写された二次転写の残トナーは、感光体にあるクリーニング部で回収される。
また、特許文献2においては、中間転写体上の残トナーを、本来、トナーに帯電されている極性とは逆極性に帯電する部材にローラを用い、そのローラに回転駆動を与えることにより中間転写体の回転負荷の軽減を図っている。
特に、低温、低湿の雰囲気環境下で画像形成を行う際、クリーニング不良により画像品質を著しく低下させる場合があった。これは、低温、低湿の雰囲気環境では、トナー、中間転写体等の電気抵抗の上昇、また摩擦帯電の影響により、トナーに帯電している電荷量が大きくなるためである。一方、残トナーを感光体に転写させるためには、逆極性で適正な電荷量にトナーを帯電させる必要がある。しかし、帯電する前の残トナーの電荷量が大きいと、逆極性で適正な電荷量に帯電することが困難となる。このため、残トナーは中間転写体から感光体に逆転写されず、結果的にクリーニング不良が発生する場合があった。
帯電能力の向上を図るには、より高い高圧を印加する方法もあるが、高圧回路のコストアップ、耐高圧電圧の対応のためのスペースの確保など課題があった。
また、逆極性への帯電手段に非接触のコロナチャージャを用いた場合、オゾンが発生するため、ローラ、ブラシを用いることが一般的である。しかし、ローラやブラシでは残ト
ナーと接触して帯電させるため、トナーと逆極性のバイアスを印加すると、残トナーはローラ、ブラシに静電的に付着しやすくなる。
このため、ローラ、ブラシに付着したトナーが、残トナーへの帯電を阻害し、結果的にクリーニング不良が発生する場合があった。これは、帯電前の残トナーの電荷が高いほど顕著となる。
像担持体上に担持された現像剤像が第一位置で一次転写される無端状の回転可能な中間転写ベルトを有し、前記中間転写ベルト上に一次転写された現像剤像が、前記第一位置よりも前記中間転写ベルトの回転方向下流の第二位置で記録材に二次転写される画像形成装置であって、
前記第二位置よりも前記中間転写ベルトの回転方向下流、かつ、前記第一位置よりも前記中間転写ベルトの回転方向上流の第三位置で、前記中間転写ベルト上に残留した残留現像剤を、前記像担持体上に担持された現像剤の帯電極性とは逆極性に帯電させる帯電部材を有し、
前記帯電部材により帯電された残留現像剤が前記中間転写ベルト上から前記像担持体に転移され、前記像担持体上に転移した現像剤をクリーニング手段により除去する画像形成装置において、
前記第二位置から前記第三位置までの前記中間転写ベルトの回転経路の長さが、前記第三位置から前記第一位置までの前記中間転写ベルトの回転経路の長さより長いことを特徴とする。
本実施例では、二次転写部T2から帯電部材としてのクリーニングローラ6までの距離を、クリーニングローラ6から残トナー(残留現像剤)を逆転写する一次転写部T1までの距離より長くなるように構成していることを特徴とする。
図1を用いてカラー画像形成装置の全体構成について説明する。図1は、実施例1の電子写真方式の画像形成装置の一態様である中間転写方式の4色インラインフルカラープリンタの全体構成を示す縦断面図である。
図1に示す画像形成装置は、略水平方向に並設された4個の像担持体としての感光ドラム1(1y、1m、1c、1k)を備えている。この感光ドラム1は、駆動手段(不図示)によって、時計回りに回転駆動される。感光ドラム1の周囲には、その回転方向に従って順に、クリーニングブレード31、残トナー収容容器32、帯電装置2、スキャナ3、現像ローラ41、トナー供給容器42、無端状の回転可能な中間転写ベルト5、二次転写ローラ9等が配設されている。
感光ドラム1、クリーニングブレード31、残トナー収容容器32、帯電装置2、現像ローラ41、トナー供給容器42は一体的にカートリッジ化され、プロセスカートリッジを形成し、画像形成装置本体(以下、装置本体)に着脱可能な構成となっている。
感光ドラム1は、例えば直径30mmのアルミニウムシリンダの外周面に有機光導電体層(OPC感光体)が塗布されて構成されたものである。感光ドラム1は、その両端部が支持部材によって回転自在に支持されており、一方の端部に駆動モータ(不図示)からの駆動力が伝達されることにより、図中時計回りに回転駆動される。
クリーニングブレード31により除去された残トナーは、残トナー収容容器32に回収され、プロセスカートリッジの交換とともに廃却される。
かつ放電開始電圧以上の所定の帯電バイアスが印加されることにより、感光ドラム1表面が一様に負極性に帯電することとなる。
スキャナ3は、レーザ光学ユニットで構成され、不図示の駆動回路によって画像信号に応じたレーザ光Lが点灯制御され、帯電済みの感光ドラム1の表面を選択的に露光し、静電潜像を形成する。
中間転写ベルト5は、中間転写ベルト5を回転させる駆動ローラを兼ねる二次転写対向ローラ92、適度なテンションを加えるための従動ローラ91、93で張架されている。
ここで、二次転写ローラ9は、中間転写ベルト5を挟んで二次転写対向ローラ92との間で二次転写部T2を構成している。中間転写ベルト5上における二次転写部T2の位置が第二位置に相当する。また、感光ドラム1y上のトナー像は、中間転写ベルト5を挟んで感光ドラム1yと一次転写ローラ8yとの間で形成される一次転写部T1で中間転写ベルト5に一次転写される。中間転写ベルト5上における一次転写部T1の位置が第一位置に相当する。第二位置は、第一位置よりも中間転写ベルト5の回転方向下流に位置している。なお、以下の説明において、中間転写ベルト5の回転方向上流(上流側)を単に上流(上流側)といい、中間転写ベルト5の回転方向下流(下流側)を単に下流(下流側)ということとする。
まず、装置本体下部に装着されたカセット11に収納された記録材Sが、給送ローラ12によって1枚ずつ分離給送されると共に、搬送ローラ対13により二次転写部T2へと搬送される。そして、一次転写により中間転写ベルト5上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックからなるトナー像が、二次転写部T2で記録材Sに二次転写されることでカラー画像が形成される。そして、その記録材Sが、加熱ローラ101及び加圧ロ
ーラ102のローラ対からなる定着装置10を通過することで記録材S上の未定着のトナー像が熱定着され、その後、記録材Sは装置本体上部の排出部へ排出される。
二次転写時に中間転写ベルト5上に残留した残トナーは、クリーニングローラ6で本来(正規)の帯電極性とは逆極性に帯電された後、感光ドラム1yに逆転写されることで、クリーニングブレード31yによりクリーニングされる。ここで、クリーニングブレード31yは、クリーニング手段に相当する。また、本来の帯電極性とは、画像形成時に感光ドラム上に担持されたトナーの帯電極性をいう。本実施例において、クリーニングローラ6は二次転写部T2(第二位置)よりも下流、かつ、一次転写部T1(第一位置)よりも上流の位置(第三位置)に配設されている。クリーニングローラ6は、中間転写ベルト5を介して従動ローラ91とニップ部(第三位置)を構成している。
本実施例において、画像形成時のトナーは負極性に帯電され、一次転写ローラ8、二次転写ローラ9に正バイアスが印加されることで、静電的に転写が行われる。このため、二次転写で記録材に転写されず中間転写ベルト5上に残留したトナーは、記録材との放電により正極性に帯電するものも一部あるが、多くは負極性に帯電されたままとなっている。
これは、一次転写ローラ8yに正バイアスが印加されていることと、感光ドラム1yは負極性に帯電されていることから、残トナーと感光ドラム1yに静電的な吸着力が働くことによる。残トナーと感光ドラム1yに静電的な吸着力が働くことで、感光ドラム1yの一次転写部T1において残トナーが中間転写ベルト5から感光ドラム1yに逆転写される。一方、画像形成のためのトナーは負極性に帯電されているので、残トナーの逆転写と同時に、通常の転写を行うことが可能となっている。
その後、感光ドラム1yに逆転写された残トナーは感光ドラム1yに配設されたクリーニングブレード31yによって回収される。
よって、二次転写時の残トナー電荷量は、クリーニングローラ6到達までに減衰が多くなる。クリーニングローラ6では、残トナー電荷量が小さい状態で、本来とは逆極性となる適正な電荷量に帯電すれば良く、クリーニングローラ6に印加するバイアスを小さくすることができる。
特に、雰囲気環境が低温低湿下で、残トナー電荷量が大きくなるため、従来は他の雰囲
気環境と比較しクリーニングローラ6に印加する電圧を大きくする必要があったが、本実施例ではクリーニングローラ6に印加する電圧を+1.0kVに抑えることが可能となる。
これにより、本実施例においては、高圧回路のコスト、耐高圧電圧のための対応スペースを抑えることが可能となる。
図4は、比較例の画像形成装置の全体構成を示す縦断面図である。本実施例との違いとして、比較例では、クリーニングローラ6が、二次転写対向ローラ92に対向し、かつ、二次転写ローラ9の下流側に配設されており、さらに、二次転写対向ローラ92の大きさが異なっている。
図5は、本実施例と比較例での、中間転写ベルト5の回転方向下流に向かうにつれて推移する、単位質量あたりの残トナー電荷量を示した概念図であり、実線が本実施例、点線が比較例を示している。図5において、横軸Xは、二次転写部T2から、中間転写ベルト5の回転方向下流に向かった一次転写部T1までの領域を含む、中間転写ベルト5の領域を示し、縦軸Yは、単位質量あたりの残トナー電荷量を示している。図5において、Aは、本実施例でのクリーニングローラ6の帯電部(第3位置)を示し、Bは、比較例でのクリーニングローラ6の帯電部を示し、Cは、クリーニング不良が発生するトナー電荷量の領域を示している。また、クリーニングローラ6に印加される電圧は同一であり、残トナーへの帯電能力も同一であることを想定している。
さらに比較例では、クリーニングローラ6と、熱源である定着装置10とが近くに配置される構成となっている。このため、熱によるクリーニングローラ6の劣化により、耐久性の観点でも不利である。また、画像形成装置内の昇温によるクリーニングローラ6の抵抗変動で、残トナーへの帯電能力が変動し、クリーニング性が低下する場合もある。
り長い。よって、二次転写後の残トナーの電荷が減衰してから本来とは逆極性に帯電させることができ、また帯電してから感光ドラムに逆転写されるまでの残トナーの電荷の減衰を抑えることが可能となる。
そのため、クリーニングローラ6に印加するバイアスを小さくすることができ、画像形成装置の大型化、コストアップを招くことなく、また、雰囲気環境の変化によらず、より安定したクリーニング性能を確保することができる。
なお、本実施例では、中間転写ベルト5の回転方向に沿って複数配設された感光ドラムのうち最上流の感光ドラム1yのクリーニングブレード31yで残トナーをクリーニングしているが、これに限るものではない。中間転写ベルト5上の二次転写の残トナーをクリーニングするモードを設定し、複数の感光ドラムのうちいずれかとこのドラムに対向する一次転写ローラを一次転写部T1として動作させ、このドラムに残トナーを逆転写させるように構成してもよい。この場合における、二次転写部T2からクリーニングローラ6までの長さと、クリーニングローラ6から一次転写部T1までの長さの関係は上記同様である。
実施例2では、実施例1に加え、二次転写残トナーを散らすためのクリーニングブラシ61を設け、二次転写部T2からクリーニングブラシ61までの距離が、クリーニングブラシ61からクリーニングローラ6までの距離より短い構成とする。ここで、クリーニングブラシ61は、中間転写ベルト5上の残トナーを中間転写ベルト5上で散らすための散らし部材に相当する。クリーニングブラシ61は、二次転写部T2(第二位置)よりも下流、かつ、クリーニングローラ6(第三位置)よりも上流の第四位置に配設されている。なお、画像形成装置の構成は、クリーニングブラシ以外、実施例1と同様の構成となっているため、実施例1と同様の構成部分については、その説明を省略する。
図2は、本実施例の画像形成装置の全体構成を示す縦断面図である。
本実施例では、クリーニングブラシ61を、二次転写対向ローラ92上のうち、二次転写部T2の下流側に配設している。
クリーニングブラシ61は、1×106〜1×109Ωcmの導電性を有するナイロン製の繊維からなり、幅は3mmとした。クリーニングブラシ61の先端位置は、中間転写ベルト5表面に対し、1.0mmの侵入量で固定配置される。また、本実施例では、クリーニングブラシ61は、装置本体のグランドに接続している構成となっているが、これに限るものではない。また、クリーニングブラシ61に、トナーの帯電極性とは逆極性のバイアスを印加し、散らし効果の向上、残トナーへの帯電効果を図っても良い。
二次転写効率が低下し残トナー量が多い場合、中間転写ベルト5上で残トナーが2層以上で構成されることがある。このような場合においては、上層の残トナーは中間転写ベルト5と接触しないので、トナー電荷の減衰が抑制され、クリーニングローラ6での電荷付与が不十分となる場合がある。さらに、クリーニングローラ6での残トナー電荷付与も、上層の残トナーのみ電荷付与され、下層の残トナーに電荷付与が妨げられる場合がある。その結果、残トナーを適正な電荷量に帯電できず、クリーニング性が低下する場合があった。
ト5上で略1層に均すようにすることができる。これにより、中間転写ベルト5に接触する残トナーの数が増え、二次転写後の残トナーの電荷の減衰が促進される。また、残トナーは中間転写ベルト5上で略1層であるので、残トナーに対するクリーニングローラ6での電荷付与も十分に行うことが可能となる。
なお本実施例では、散らし部材としてブラシを用いたが、シート状の部材を中間転写ベルトに当接させても良く、また導電性のローラにACバイアスを重畳し印加することでも同様の効果が得られるのは言うまでもない。
実施例3では、中間転写ベルト5を張架するローラを4本で構成している点が、実施例1と異なる。本実施例において、クリーニングローラ6に対向しているローラは、イエローの一次転写部T1の直前の、中間転写ベルト5に内接しているローラとしている。なお、画像形成装置の構成は、中間転写ベルト5を張架するローラの数以外、実施例1と同様の構成となっているため、実施例1と同様の構成部分については、その説明を省略する。
図3は、本実施例の画像形成装置の全体構成を示す縦断面図である。
本実施例では、二次転写対向ローラ92、及び、従動ローラ91、94、95で中間転写ベルト5が張架されている。また、従動ローラ91、94、95により中間転写ベルト5に適度なテンションが加えられている。また、二次転写対向ローラ92は、感光ドラム1kに対して下流側に位置するローラ(中間転写ベルト5を張架しているローラ)の中で、最も上流側に位置している。クリーニングローラ6は、中間転写ベルト5を張架しているローラのうち、二次転写部T2からみて最下流に配設されている従動ローラ91に対向するように配設されている。また、従動ローラ91、94、95は、装置本体のグランドに接地されている。
また、残トナーの電荷は、中間転写ベルト5表面から裏面を伝わり、従動ローラ91、94、95を介し、装置本体のグランドにアースされることになる。よって、残トナーの電荷の減衰を促進させるためには、本実施例のように、中間転写ベルト5を張架する従動ローラを、残トナーを担持している中間転写ベルト5の領域が可能な限り多く通過するように構成されるのが良い。
一方、クリーニングローラ6で残トナーを本来とは逆極性に帯電した後は、逆転写部まで残トナーの電荷の減衰を抑制する必要がある。残トナーの電荷の減衰を抑制するには、本実施例のように中間転写ベルト5を張架する従動ローラを、残トナーを担持している中間転写ベルト5の領域が通過しないような構成が良い。
Claims (5)
- 像担持体上に担持された現像剤像が第一位置で一次転写される無端状の回転可能な中間転写ベルトを有し、前記中間転写ベルト上に一次転写された現像剤像が、前記第一位置よりも前記中間転写ベルトの回転方向下流の第二位置で記録材に二次転写される画像形成装置であって、
前記第二位置よりも前記中間転写ベルトの回転方向下流、かつ、前記第一位置よりも前記中間転写ベルトの回転方向上流の第三位置で、前記中間転写ベルト上に残留した残留現像剤を、前記像担持体上に担持された現像剤の帯電極性とは逆極性に帯電させる帯電部材を有し、
前記帯電部材により帯電された残留現像剤が前記中間転写ベルト上から前記像担持体に転移され、前記像担持体上に転移した現像剤をクリーニング手段により除去する画像形成装置において、
前記第二位置から前記第三位置までの前記中間転写ベルトの回転経路の長さが、前記第三位置から前記第一位置までの前記中間転写ベルトの回転経路の長さより長いことを特徴とする画像形成装置。 - 前記第二位置よりも前記中間転写ベルトの回転方向下流、かつ、前記第三位置よりも前記中間転写ベルトの回転方向上流の第四位置に、前記中間転写ベルト上の残留現像剤を前記中間転写ベルト上で散らすための散らし部材が配設されていることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記散らし部材には、前記像担持体上に担持された現像剤の帯電極性とは逆極性の電圧が印加されていることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記第二位置から前記第四位置までの前記中間転写ベルトの回転経路の長さが、前記第四位置から前記第三位置までの前記中間転写ベルトの回転経路の長さより短いことを特徴とする請求項2又は3に記載の画像形成装置。
- 前記中間転写ベルトは、複数のローラにより張架されており、
前記複数のローラのうち、前記第一位置よりも前記中間転写ベルトの回転方向上流で、前記第一位置の最も近くに配置されたローラに対して、前記中間転写ベルトを挟んで対向するように、前記帯電部材が配置されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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