JP2013125093A - 転写装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】清掃部材でセンサ面を清掃した際に、センサ面が帯電し、トナーの付着を防ぐ為、接触可能な清掃部材は設置せず、濃度センサ付近にトナーの吸着部材を設置することで、センサ面汚れを防ぎ、トナー濃度の検知を安定化させる。
【解決手段】複数のドラム状感光体４１、４２、４３、４４と、ドラム状感光体４１、４２、４３、４４のそれぞれに形成された画像がそれぞれ１次転写位置で転写される中間転写ベルトを備え、中間転写ベルトに転写されたトナー量を検知するトナー濃度センサ１を備え、画像濃度制御を行うタンデム型の転写装置において、トナー濃度センサ１付近で浮遊するトナーを吸引させるトナー吸着部材３０を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、トナー濃度の検知を安定化させることが可能な転写装置および画像形成装置に関する。

一般に、転写装置としては、電子写真方式を用いるものが知られている。この電子写真方式の転写装置に用いられているトナー濃度センサは、中間転写ベルト上に一次転写されたトナー濃度を検知するセンサとして既に知られている。
例えば、特許文献１には、中間転写ベルト上からのトナー飛散による濃度センサのレンズ面上のトナー汚れを防止する目的で、トナー濃度を検知するレンズ面と接触可能な清掃部材を備え、レンズ面の清掃と、そこで発生する帯電を防止するという構成が開示されている。

このように、今までの中間転写ベルト上のトナー濃度を検知する機構を有する転写装置に備わっていた濃度センサのセンサ面トナー汚れ防止機能は、接触可能な清掃部材によってセンサ面に付着するトナーを除去する構成であった。

しかしながら、そのセンサ面のトナー清掃を行った際に、濃度センサレンズ面の帯電防止機構を有しているが、センサ面が帯電し、逆にトナーが付着するという問題があった。
詳しくは、接触可能な清掃部材の清掃により発生した濃度センサの帯電によって、浮遊トナーが濃度センサに付着し、トナー濃度検知が不安定になるといった問題を解消できていなかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、清掃部材でセンサ面を清掃した際に、センサ面が帯電し、トナーの付着を防ぐ為、接触可能な清掃部材は設置せず、濃度センサ付近にトナーの吸着部材を設置することで、センサ面汚れを防ぎ、トナー濃度の検知を安定化させる転写装置および画像形成装置を提供するものである。

本発明は、複数の感光体と、前記感光体のそれぞれに形成された画像がそれぞれ１次転写位置で転写される中間転写ベルトを備え、該ベルトに転写されたトナー量を検知するトナー付着量検知センサを備え、画像濃度制御を行うタンデム型の転写装置において、
トナー濃度センサ付近で浮遊するトナーを吸引させるトナー吸着部材を有することを特徴とする転写装置である。

本発明によれば、飛散したトナーが濃度センサ面に付着するのを防止するため、トナーを吸着させる部材を濃度センサ付近に設置させることで、濃度センサのセンサ面にトナーが付着するのを防ぎ、トナー濃度検知時に発生していた不安定性を排除することができる。また、本発明によれば、従来の接触可能な清掃部材による濃度センサ清掃で発生していた、センサ面の帯電が発生しないため、トナーの付着を防ぐことができるので、転写装置の転写ベルト上のトナー濃度を安定して検知することができる。

本発明の実施形態に係わる画像形成装置に用いる転写ユニット周辺の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係わる画像形成装置に用いる転写ユニットに組み込まれるトナー濃度センサの機構を説明するための図である。 形状係数ＳＦ−１を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。 形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。

本発明の実施形態に係わる画像形成装置ついて、図面を参照して説明する。
本発明によれば、飛散したトナーを吸着することができるトナー吸着部材を設置することにより、濃度センサ付近の浮遊トナーをトナー吸着部材で吸着させることで、濃度センサ付近の浮遊するトナーは除去され、センサ面汚れを防止することができることを特徴とする。

図１は、本発明の実施形態に係わる画像形成装置に用いる転写ユニット周辺の構成を示す図である。
本実施形態に係る画像形成装置は、電子写真方式の画像形成装置としてのカラー複写機であり、通常の画像形成動作が以下に示す通り一般的なものである。
本実施形態は、複数色例えばＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋの各色のトナー像をそれぞれ形成する複数組の作像手段としての作像ユニット２４、２５、２６、２７を有する。

この作像ユニット２４、２５、２６、２７は、像担持体としてのドラム状感光体４１、４２、４３、４４と、このドラム状感光体４１、４２、４３、４４の周囲に配置されたクリーニング装置（図示しない）、除電装置（図示しない）、帯電装置８、９、１０、１１、現像ローラ１２、１３、１４、１５等を備えている。
各作像ユニット２４、２５、２６、２７においては、ドラム状感光体４１、４２、４３、４４は、駆動部（図示しない）により時計回り方向に回転駆動され、帯電装置８、９、１０、１１により一様に帯電される。

中間転写装置は、無端状の中間転写体としての中間転写ベルト２０と、この中間転写ベルトが張架される二次転写バックアップローラを兼ねた駆動ローラ２２、従動ローラ３、テンションローラ２３，４５、一次転写手段（一次転写部材）としての転写バイアスローラ１６、１７、１８、１９、クリーニング装置２などを有し、駆動ローラ２２が駆動源（図示しない）により回転駆動されることで中間転写ベルト２０が回転する。

作像ユニット２４、２５、２６、２７は、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ各色のトナー像が順次に作像されるように中間転写体としての中間転写ベルト２０の直下に１列に配列される。
中間転写ベルト２０は、転写バイアスローラ１６、１７、１８、１９とドラム状感光体４１、４２、４３、４４との各ニップ部を通過する際に、電源（図示しない）から転写バイアスローラ１６、１７、１８、１９に印加される転写バイアスによる転写電界により、ドラム状感光体４１、４２、４３、４４上に形成されている各色のトナー像が順次に重ね合わせて転写されてフルカラー画像が形成される。

二次転写バックアップローラ２２は、二次転写手段（二次転写部材）としての二次転写ローラ２１との間に中間転写ベルト２０を挟み込んで二次転写ニップ部を形成し、電源（図示しない）から二次転写ローラ２１に転写バイアスが印加されて転写電界が形成される。
中間転写ベルト２０上に形成されたフルカラー画像は、二次転写ニップ部で転写電界により転写紙Ｐに転写される。

二次転写ローラ１９は、接離手段（図示しない）としての接離機構により中間転写ベルト２０に対してフルカラー画像の転写時に接触されてその他の時に離間される。
テンションローラ２３の近傍には、中間転写ベルト２０に乗ったトナーの濃度検知手段としての複数の光学式センサ１が中間転写ベルト２０の回転方向に対して垂直な方向に配列され、中間転写ベルト２０の表面に対向して下向きに設けられる。

光学式の濃度センサ１は、光反射型フォトセンサからなり、中間転写ベルト２０上の作像領域に形成された各色のトナー付着パターンのトナー付着量を検知する。
現像装置４６、４７、４８、４９は、それぞれＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋ各色の磁性トナーとキャリアを含む二成分現像剤が収容され、この二成分現像剤が攪拌部材４、５、６、７により攪拌される。
現像剤担持体としての現像ローラ１２、１３、１４、１５は、内部の磁石により現像剤を担持して搬送する。

現像ローラ１２、１３、１４、１５上の現像剤は、ドクタ部材５１、５２、５３、５４により一定量に規制され、ドラム状感光体４１、４２、４３、４４上の静電潜像はドラム状感光体４１、４２、４３、４４上と現像装置４６、４７、４８、４９の現像ローラ１２、１３、１４、１５との間の現像領域で現像装置４６、４７、４８、４９の現像ローラ１２、１３、１４、１５上の現像剤により現像される。

現像装置４６、４７、４８、４９の二成分現像剤のトナー濃度は、それぞれトナー濃度検知手段（図示しない）としてのトナー濃度センサにより検知される。
現像ローラ１２、１３、１４、１５は、現像バイアス電源（図示しない）から所定の現像バイアスが印加される。
現像装置４６、４７、４８、４９は、それぞれトナー補給装置（図示しない）から、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ各色のトナーが補給される。

図２は、本発明の実施形態に係わる画像形成装置に用いる転写ユニットに組み込まれるトナー濃度センサの機構を説明するための図である。
トナー濃度センサ１は、中間転写ベルト２０上に付着したトナーの濃度を測定する濃度センサである。光反射型のトナー濃度センサであり、センサの投光部から発した光を、中間転写ベルト２０ないしは、中間転写ベルト２０上に付着したトナー部で反射させ、センサ受光部でその反射光を受光する。
トナー吸着部材３０は、付近に浮遊するトナーを吸着する。トナー吸着部材３０を設置することで、浮遊するトナーが濃度センサ１に付着し、トナー濃度検知が不安定になることを防ぐ部材である。

マイナス極に印加したトナーは、転写バイアスローラ１６、１７、１８、１９にて、トナー像として中間転写ベルト２０上に付着するが、まれに、マイナス極に印加していないトナーは、転写バイアスローラ１６、１７、１８、１９によって中間転写ベルト２０上に付着されず、浮遊することがある。その浮遊しているトナーをトナー吸着部材３０は吸着し、濃度センサ１に付着し、センサ面が汚れるのを防ぐことができる。
また、吸着部材３０は導電性の性質を持つ。
このように、トナー吸着部材３０が、導電性を有することで、特別なアース機構を付加することなく濃度センサの帯電を防止することができる。

トナー吸着部材３０は、バイアスをかけることができる。バイアスをかけることで、トナーの吸着力を高めることができる。
このように、トナー吸着部材３０にバイアスをかけることで、トナーと同極性の負極にバイアスがかかり、中間転写ベルトから飛散した浮遊するトナーを吸着させることができる。

トナー清掃部材３２は、トナー吸着部材３０の清掃を行う機構である。トナー吸着部材３０の清掃を行うことで、トナーに覆われた吸着部材３０が吸着面を出し、吸着機能が回復する。清掃部材３２の材質はナイロン、トナー吸着部材３０はテフロン（登録商標）とすると、清掃時に摩擦帯電によってトナー吸着部材３０がマイナス極に帯電する。トナー吸着部材３０がマイナス局に帯電すると、中間転写ベルト２０に付着しなかったマイナス極に帯電していない浮遊トナーがトナー吸着部材３０に付着しやすくなる。

よって、トナー吸着部材３０の清掃を行うことで、トナーの除去とマイナス極への帯電の両機能を得る。
今回の実験では、清掃部材３２をナイロン、トナー吸着部材３０をテフロンとしたが、これらの機能を満足するのは材質がナイロン、テフロンに限るものではない。

トナー受け台３１は、トナー吸着部材３０が浮遊するトナーを吸引し、集積したトナーが落下するのを防ぐトナー受け台３１である。また、清掃部材３２によるトナー吸着部材３０の清掃時に落ちるトナーの集塵機能も併せ持つ。このトナー受け台は、図２に示すように、器型の形状をしており、落下したトナーを受ける機能のほか、本体振動等によるトナー散乱を防ぐことができる。

このように、トナー吸着部材３０に付着したトナーを除去する清掃部材３２を有することで、吸着部材全体にトナーが付着した場合でも、浮遊トナーを吸着する機能の低下を防ぐことができる。
このように、清掃したトナー吸着部材から取り除かれたトナーの受け台を有することで、吸着部材に付着したトナーが落下し、本体汚れを防止することができる。
また、転写装置は、浮遊トナーが濃度センサへ付着することのなく、転写ベルト上のトナー濃度を安定化させることで、出力媒体上の画像濃度が安定することができる。

ここで、トナー体積平均粒径について説明する。
ドラム状感光体４１、４２、４３、４４上において、６００ｄｐｉ以上の微少ドットを再現するために、トナーの体積平均粒径は、３〜８μｍが好ましい。体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）は、１．００〜１．４０の範囲にあることが好ましい。比（Ｄｖ／Ｄｎ）が、１．００に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。
このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。

転写装置に用いるトナーについて説明する。
トナーの形状係数ＳＦ−１は１００〜１８０、形状係数ＳＦ−２は１００〜１８０の範囲にあることが好ましい。
図３は、形状係数ＳＦ−１を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図であり、図４は、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。
形状係数ＳＦ−１は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式（１）で表される。形状係数ＳＦ−１は、トナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）²／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４） ・・・式（１）
ＳＦ−１の値が１００の場合、トナーの形状は真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。

このように、体積平均粒径が３〜８μｍの範囲であり、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ/Ｄｎ）が１．００〜１．４４の範囲にあるトナーを用いることで、従来の技術では、粒子が小さいトナーを用いると、トナーの浮遊量が増加し、センサ面汚れが顕著になってしまう。しかし、本発明の画像形成装置であれば、画像形成装置は、センサ面汚れを防ぐ機能を有するため、効果がより大きく現れる。
また、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあるトナーを用いることで、従来の技術では、円形に近いトナーを用いると、トナーの浮遊量が増加し、センサ面汚れが顕著になってしまう。しかし、本発明の画像形成装置であれば、センサ面汚れを防ぐことができることから効果がより大きく現れる。

また、形状係数ＳＦ−２は、トナーの凹凸形状の割合を示すものであり、下記式（２）で表される。形状係数ＳＦ−２は、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＝｛（ＰＥＲＩ）²／ＡＲＥＡ｝×（１００／４π） ・・・式（２）
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。
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００：日立製作所製）でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ社製）に導入して解析して計算した。

トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナー、あるいはトナーとドラム状感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり、従って流動性が高くなる。また、トナーと中間転写ベルトとの吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２のいずれかが１８０を超えると、転写率が低下するため好ましくない。
このため、形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２は、１８０未満が好ましい。

１ トナー濃度センサ
２０ 中間転写ベルト
３０ トナー吸着部材
３１ トナー受け台
３２ トナー清掃部材
４１、４２、４３、４４ ドラム状感光体

特開２０１０−０３８９９７号公報

Claims (8)

1. 複数の感光体と、前記感光体のそれぞれに形成された画像がそれぞれ１次転写位置で転写される中間転写ベルトを備え、該中間転写ベルトに転写されたトナー量を検知するトナー濃度センサを備え、画像濃度制御を行うタンデム型の転写装置において、
   前記トナー濃度センサ付近で浮遊するトナーを吸引させるトナー吸着部材を有することを特徴とする転写装置。
2. 前記トナー吸着部材が導電性を有することを特徴とする請求項１記載の転写装置。
3. 前記トナー吸着部材にバイアスをかけることを特徴とする請求項２記載の転写装置。
4. 前記トナー吸着部材に付着したトナーを除去する清掃部材を有することを特徴とする請求項２記載の転写装置。
5. 清掃した吸着部材から取り除かれたトナーの受け台を有することを特徴とする請求項４記載の転写装置。
6. 請求項１乃至５の何れか１つに記載の転写装置を有することを特徴とする画像形成装置。
7. 体積平均粒径が３〜８μｍの範囲にあり、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ/Ｄｎ）が１．００〜１．４４の範囲にあるトナーを用いることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
8. 形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあるトナーを用いることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。

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