JP2024028062A - Image forming apparatus - Google Patents
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Images
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、あるいはこれらの機能のうち複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine using an electrophotographic method or an electrostatic recording method, or a multifunction device having a plurality of these functions.
電子写真方式等を用いた画像形成装置では、感光体や中間転写体といった像担持体に形成されたトナー像が記録材に転写される。トナー像の転写後に像担持体上に残留したトナー等の付着物は、クリーニング装置によってクリーニングされる。 In an image forming apparatus using electrophotography or the like, a toner image formed on an image bearing member such as a photoreceptor or an intermediate transfer member is transferred onto a recording material. After the toner image is transferred, toner and other deposits remaining on the image carrier are cleaned by a cleaning device.
像担持体をクリーニングするクリーニング装置として、回転ブラシ(ブラシローラ)等のブラシ部材を使用した静電クリーニング装置がある。このような静電クリーニング装置は、特に、弾性層を持つ弾性ベルトで構成された中間転写体(中間転写ベルト)のクリーニングのために有効である。 As a cleaning device for cleaning an image carrier, there is an electrostatic cleaning device that uses a brush member such as a rotating brush (brush roller). Such an electrostatic cleaning device is particularly effective for cleaning an intermediate transfer body (intermediate transfer belt) made up of an elastic belt having an elastic layer.
特許文献1では、ブラシ部材で構成された回収部材と、中間転写体の移動方向において回収部材より上流側に配置されたブラシ部材で構成されたプレ帯電部材と、を有する清掃装置が開示されている。この清掃装置では、回収部材が中間転写体上のトナーの正規の帯電極性とは逆極性側となる電界を形成し、プレ帯電部材が中間転写体上のトナーの正規の帯電極性と同極性側となる電界を形成する。そして、プレ帯電部材にて、中間転写体上のトナーを正規の帯電極性にプレ帯電させ、回収部材にて、プレ帯電されたトナーを回収する。 Patent Document 1 discloses a cleaning device that includes a collection member made of a brush member and a pre-charging member made of a brush member disposed upstream of the collection member in the moving direction of the intermediate transfer body. There is. In this cleaning device, the collection member forms an electric field with a polarity opposite to the normal charging polarity of the toner on the intermediate transfer member, and the pre-charging member forms an electric field with the same polarity as the normal charging polarity of the toner on the intermediate transfer member. An electric field is formed. Then, the pre-charging member pre-charges the toner on the intermediate transfer body to a normal charging polarity, and the collecting member collects the pre-charged toner.
このタイプのクリーニング装置では、中間転写体上のトナーのクリーニング時には、中間転写体上のトナーは、プレ帯電部材からの電荷注入により正規の帯電極性に揃えられる(プレ帯電)。プレ帯電部材によりプレ帯電されたトナー(プレ帯電トナー)は、プレ帯電部材の極性とは反発するため、プレ帯電部材に溜まることなく、中間転写体上へ移動して回収部材へと搬送される。そして、このプレ帯電トナーは、回収部材により形成されるトナーの正規の帯電極性とは逆極性側のクリーニング電界により、回収部材に回収される。 In this type of cleaning device, when cleaning the toner on the intermediate transfer body, the toner on the intermediate transfer body is aligned with normal charge polarity by charge injection from a pre-charging member (pre-charging). The toner pre-charged by the pre-charging member (pre-charged toner) is repelled by the polarity of the pre-charging member, so it moves onto the intermediate transfer body and is conveyed to the collection member without accumulating on the pre-charging member. . Then, this pre-charged toner is collected by the collection member by a cleaning electric field having a polarity opposite to the normal charging polarity of the toner, which is formed by the collection member.
クリーニング装置に用いられるブラシ部材としては、回転可能な回転ブラシ(ブラシローラ)と、固定配置される固定ブラシ(デッキブラシ状部材)と、がある。回転ブラシは中間転写体上のトナーを散らしたり、掻き取ったりする能力が高い。しかし、回転ブラシは、回転ブラシを回転させる機構や回転ブラシからトナーを掻き取る機構等が必要となるため、装置構成の簡易化や低コスト化には不利である。これに対して、固定ブラシは、回転ブラシと比較して装置構成の簡易化や低コスト化に有利である。そのため、プレ帯電部材として構成の簡易化や低コスト化に有利な固定ブラシを用い、回収部材としてクリーニング能力の高い回転ブラシを用いた構成が好ましい。 Brush members used in the cleaning device include a rotatable rotating brush (brush roller) and a fixed brush (deck brush-like member) that is fixedly arranged. The rotating brush has a high ability to scatter and scrape off toner on the intermediate transfer member. However, since the rotating brush requires a mechanism for rotating the rotating brush, a mechanism for scraping toner from the rotating brush, etc., it is disadvantageous for simplifying the device configuration and reducing costs. On the other hand, fixed brushes are advantageous in simplifying the device configuration and reducing costs compared to rotating brushes. Therefore, it is preferable to use a fixed brush as the pre-charging member, which is advantageous for simplifying the structure and reducing costs, and to use a rotating brush, which has a high cleaning ability, as the collecting member.
しかしながら、プレ帯電部材として構成の簡易化や低コスト化に有利な固定ブラシを用いた場合、以下のような課題があった。即ち、プレ帯電部材が固定ブラシの場合、中間転写体上に存在する正規帯電し難いトナー(正規の帯電極性とは逆極性側に帯電したトナー)、トナーの外添剤(トナー流動化剤等)、記録材粉(紙である場合の紙粉等)、記録材の填料(紙である場合のタルク等)、等の正規帯電トナー以外の「不純物」が、プレ帯電部材に次第に溜まって蓄積され易い。そのため、長期に渡る画像形成において、プレ帯電部材によるプレ帯電性能が次第に低下して、中間転写体上のトナーを正規の帯電極性に帯電させることが困難となることがある。そして、回収部材によるトナー回収性能が低下して、その結果、中間転写体上の未回収トナーが増加して、クリーニング装置をトナーが摺り抜けてしまうクリーニング不良、即ち、画像不良が発生してしまうことがある。 However, when a fixed brush, which is advantageous for simplifying the structure and reducing costs, is used as the pre-charging member, the following problems arise. In other words, when the pre-charging member is a fixed brush, toner present on the intermediate transfer body that is difficult to be charged normally (toner charged to the opposite polarity to the normal charging polarity), external additives for toner (toner fluidizing agent, etc.) ), recording material powder (paper dust, etc. if it is paper), recording material filler (talc, etc. if it is paper), etc., other than the regular charged toner, gradually collect and accumulate on the pre-charging member. easy to be Therefore, in image formation over a long period of time, the pre-charging performance of the pre-charging member gradually deteriorates, and it may become difficult to charge the toner on the intermediate transfer member to the normal charging polarity. Then, the toner collection performance of the collection member decreases, and as a result, the amount of uncollected toner on the intermediate transfer body increases, resulting in poor cleaning in which the toner slips through the cleaning device, that is, a defective image occurs. Sometimes.
特許文献1では、非画像形成時に、プレ帯電部材清掃モードを実行することが提案されている。このプレ帯電部材清掃モードにおいては、次のような動作が実施される。つまり、回収部材が中間転写体上のトナーの正規の帯電極性と同極性側となり、プレ帯電部材が中間転写体上のトナーの正規の帯電極性とは逆極性側となる、通常の画像形成時のクリーニング電界とは逆電界の形成である。あるいは、プレ帯電部材への交番電界の印加である。このプレ帯電部材清掃モードにおいては、これら逆電界の形成及び交番電界の印加のうち少なくとも一方が実施される。 Patent Document 1 proposes executing a pre-charging member cleaning mode during non-image formation. In this pre-charging member cleaning mode, the following operations are performed. In other words, during normal image formation, the collection member has the same polarity as the normal charging polarity of the toner on the intermediate transfer member, and the pre-charging member has the opposite polarity to the normal charging polarity of the toner on the intermediate transfer member. The cleaning electric field is the formation of an opposite electric field. Alternatively, the application of an alternating electric field to the pre-charging member. In this pre-charging member cleaning mode, at least one of forming a reverse electric field and applying an alternating electric field is performed.
しかしながら、非画像形成時のプレ帯電清掃モードにおいて、プレ帯電部材が清掃されるが、プレ帯電部材から全ての不純物を取り除いて清掃することは難しい。このため、プレ帯電部材に残留する不純物によって、プレ帯電部材によるプレ帯電性能が徐々に低下してしまう。 However, although the pre-charging member is cleaned in the pre-charging cleaning mode during non-image formation, it is difficult to remove all impurities from the pre-charging member. Therefore, the impurities remaining in the pre-charging member gradually deteriorate the pre-charging performance of the pre-charging member.
そこで、本発明の目的は、装置構成の簡易化や低コスト化を図りながら、プレ帯電部材に不純物が徐々に蓄積しても長期に渡り良好なプレ帯電性能を維持して良好なクリーニング性能を維持することである。 Therefore, an object of the present invention is to maintain good pre-charging performance over a long period of time even when impurities gradually accumulate in the pre-charging member, and to achieve good cleaning performance while simplifying the device configuration and reducing costs. It is to maintain.
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、本発明は、トナー像を担持する像担持体と、1次転写部で前記像担持体から転写されたトナー像を2次転写部で記録材に転写するために搬送する周回移動可能な中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトの表面の移動方向において前記2次転写部よりも下流側かつ前記1次転写部よりも上流側で前記中間転写ベルトの表面に接触して回転し、前記中間転写ベルト上のトナーを回収する回転ブラシと、前記回転ブラシに電圧を印加する第1の電源と、前記中間転写ベルトの表面の移動方向において前記回転ブラシと前記中間転写ベルトとの接触部よりも上流側かつ前記2次転写部よりも下流側で前記中間転写ベルトの表面に接触して固定配置され、前記中間転写ベルト上のトナーを帯電させる固定ブラシと、前記固定ブラシに電圧を印加する第2の電源と、前記第1の電源及び前記第2の電源を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記中間転写ベルトから記録材にトナー像を転写する画像形成時に、トナーの正規の帯電極性とは逆極性側の直流電圧を前記回転ブラシに印加すると共に、前記固定ブラシに供給される電流が目標電流値となるように定電流制御でトナーの正規の帯電極性と同極性側の直流電圧を前記固定ブラシに印加するように制御することを特徴とする画像形成装置である。 The above object is achieved by an image forming apparatus according to the present invention. In summary, the present invention provides an image carrier that carries a toner image, and a circular movement that transports the toner image transferred from the image carrier in a primary transfer section to a recording material in a secondary transfer section. an intermediate transfer belt that rotates in contact with the surface of the intermediate transfer belt downstream of the secondary transfer section and upstream of the primary transfer section in the moving direction of the surface of the intermediate transfer belt; a rotating brush that collects toner on the intermediate transfer belt; a first power source that applies voltage to the rotating brush; and a contact portion between the rotating brush and the intermediate transfer belt in the direction of movement of the surface of the intermediate transfer belt. a fixed brush that is fixedly arranged in contact with the surface of the intermediate transfer belt at an upstream side of the secondary transfer section and a downstream side of the secondary transfer section, and that charges the toner on the intermediate transfer belt; and a voltage is applied to the fixed brush. a second power source for controlling the first power source and a control section for controlling the first power source and the second power source; , a DC voltage with a polarity opposite to the normal charging polarity of the toner is applied to the rotating brush, and the normal charging polarity of the toner is determined by constant current control so that the current supplied to the fixed brush becomes a target current value. The image forming apparatus is characterized in that the image forming apparatus is controlled to apply a DC voltage of the same polarity to the fixed brush.
本発明によれば、装置構成の簡易化や低コスト化を図りながら、プレ帯電部材に不純物が徐々に蓄積しても長期に渡り良好なプレ帯電性能を維持して良好なクリーニング性能を維持することができる。 According to the present invention, it is possible to maintain good pre-charging performance over a long period of time and maintain good cleaning performance even when impurities gradually accumulate in the pre-charging member, while simplifying the device configuration and reducing costs. be able to.
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。 Hereinafter, the image forming apparatus according to the present invention will be explained in more detail with reference to the drawings.
[実施例1]
1.画像形成装置
図1は、本実施例の画像形成装置100の概略断面図である。本実施例の画像形成装置100は、タンデム型のフルカラー複合機である。但し、本発明は、タンデム型の画像形成装置に限定されず、他の方式の画像形成装置にも適用できるものである。
[Example 1]
1. Image Forming Apparatus FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an
図1に示すように、画像形成装置100は、画像形成部を備えた装置本体96と、排出部97と、制御部15と、画像読取部98と、UI(ユーザーインターフェース)としての操作部99と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the
画像形成装置100は、画像読取部98、あるいはパーソナルコンピュータ等のホスト機器やデジタルカメラやスマートフォン等の外部機器からの画像信号に応じて、4色フルカラー画像を、記録材P上に形成することができる。なお、記録材(記録媒体、転写材、シート、用紙)Pは、トナー像が形成されるものであり、具体例として、普通紙、厚紙、色紙、再生紙、普通紙の代用品である合成樹脂製シート、透明な樹脂のオーバーヘッドプロジェクタ用シート、封筒、はがき、コート紙、エンボス紙、耐水紙(樹脂シート、樹脂コート紙)、蒸着紙等の金属層を有する記録材等、多種多様である。ここでは、記録材Pのことを「紙」あるいは「用紙」等ということがあるが、紙以外の材料で構成された記録材、あるいは紙以外の材料を含む材料を用いて構成された記録材を含むものである。
The
本実施例の画像形成装置100はフルカラー画像形成に対応するものであり、イエロー画像形成部50Y、マゼンタ画像形成部50M、シアン画像形成部50C、ブラック画像形成部50Kの4色それぞれに別個に、同様の構成の画像形成部材が設けられている。なお、各色用に設けられた同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、いずれかの色用の要素であることを示す符号の末尾のY、M、C、Kを省略して総括的に説明することがある。なお、画像形成装置100は、例えば、ブラック単色(モノクロ)画像や、上記4色のうちの1色の単色画像、又は4色のうちいくつかの色を用いての単色画像、又はマルチカラー画像を形成することも可能である。
The
各色の画像形成部50Y、50M、50C、50Kは、感光ドラム1と、帯電ローラ2と、現像装置4と、感光体クリーニング装置6と、を有している。感光ドラム1は、静電潜像やトナー像を担持する回転可能な第1の像担持体としてのドラム型(円筒形)の感光体(電子写真感光体)である。画像形成部50Y、50M、50C、50Kは、例えば各パーツが各色毎にユニット化され、カートリッジとして装置本体96に対して着脱可能な構成とされていて良い。各パーツの寿命等によって、上記カートリッジが新品に交換されることにより、中間転写ベルト7上に、新品同様の4色のトナー画像を形成することができる。
The
感光ドラム1は、回転可能であり、静電潜像やトナー像を担持する。感光ドラム1は、本実施例では、外径30[mm]の負帯電極性の有機感光体(OPC)であり、所定のプロセススピード(周速度)で矢印方向(時計回り方向)に、不図示の駆動モータにより回転駆動される。感光ドラム1は、アルミニウム製シリンダを基体とし、その表面に、順に塗布して積層された下引き層と、光電荷発生層と、電荷輸送層との3層を有している。 The photosensitive drum 1 is rotatable and carries an electrostatic latent image or a toner image. In this embodiment, the photosensitive drum 1 is a negatively charged organic photoconductor (OPC) with an outer diameter of 30 [mm], and is rotated in the direction of the arrow (clockwise) at a predetermined process speed (peripheral speed) (not shown). Rotationally driven by a drive motor. The photosensitive drum 1 has an aluminum cylinder as a base, and has three layers on its surface, which are coated and laminated in order: an undercoat layer, a photocharge generation layer, and a charge transport layer.
帯電手段としてのローラ型の帯電部材である帯電ローラ2は、感光ドラム1の表面に接触して従動回転する導電性のゴムローラであり、感光ドラム1の表面を均一に帯電処理する。帯電ローラ2への印加電圧によって、AC電圧+DC電圧(直流電圧に交流電圧を重畳した電圧)のAC帯電方式と、DC電圧(直流電圧)のみのDC帯電方式と、に分類されるが、本実施例では、帯電ムラが少ないAC帯電方式を採用した。 The charging roller 2, which is a roller-type charging member serving as a charging means, is a conductive rubber roller that comes into contact with the surface of the photosensitive drum 1 and rotates as a result of rotation, and uniformly charges the surface of the photosensitive drum 1. Depending on the voltage applied to the charging roller 2, it is classified into an AC charging method using AC voltage + DC voltage (a voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage), and a DC charging method using only a DC voltage (DC voltage). In the example, an AC charging method with less uneven charging was adopted.
露光手段としての露光装置3は、均一に(一様に)帯電処理された各色の感光ドラム1Y、1M、1C、1K上に、制御部15から出力される分解色の画像情報に従って、各色用のレーザー光3Y、3M、3C、3Kを発光する。これにより、露光装置3は、各色の感光ドラム1Y、1M、1C、1K上に静電潜像(静電像)を形成する。
An
現像手段としての現像装置4は、補給用トナーボトル14から供給された、本実施例では負帯電極性のトナーを収容すると共に、感光ドラム1上の静電潜像を現像する。本実施例では、現像装置4は、非磁性トナー(トナー)と磁性キャリア(キャリア)とを備えた2成分現像剤(現像剤)を用いた2成分現像方式を採用しており、感光ドラム1に対向する現像領域に現像剤を供給する。現像装置4の現像剤を担持した現像スリーブに、現像バイアス(直流電圧に交流電圧を重畳した電圧)が印加され、感光ドラム1上に形成された静電潜像が、トナーで現像(可視化)される。本実施例では、均一に帯電処理された後に画像情報に応じて露光されることで電荷の絶対値が低下した感光ドラム1上の露光部(イメージ部)に、感光ドラム1の帯電極性と同極性(本実施例では負極性)に帯電したトナーが付着する(反転現像方式)。本実施例では、現像時のトナーの主要な帯電極性であるトナーの正規の帯電極性は負極性である。
A developing
感光ドラム1上に形成されたトナー像は、1次転写手段としてのローラ型の1次転写部材である1次転写ローラ5によって、中間転写ベルト7上に1次転写される。1次転写後の感光ドラム1は、感光体クリーニング手段としての感光体クリーニング装置6によってクリーニングされる。感光体クリーニング装置6は、例えば、感光ドラム1に対して所定の押圧力で当接される感光体クリーニングブレードによって、中間転写ベルト7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を除去する。その後、感光ドラム1は、前露光装置(不図示)により表面を除電され、次の作像工程に備える。
The toner image formed on the photosensitive drum 1 is primarily transferred onto the
トナー像を担持する第2の像担持体としての無端状のベルトで構成された回転可能な中間転写体である中間転写ベルト7は、複数の張架ローラとしての駆動ローラ8及び従動ローラ9に巻き掛けられて張架されている。中間転写ベルト7は、1次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kを内包している。また、中間転写ベルト7の外周面側には、ベルトクリーニング装置20が設けられている。なお、本実施例では、これらを一体に、中間転写ベルトユニットとして、装置本体96から脱着して交換可能であり、部品寿命や故障時には、この中間転写ベルトユニットを新品と交換することができる。従動ローラ9は、中間転写ベルト7の張力を一定に制御するテンションローラである。従動ローラ9は、不図示の付勢ばねの付勢力によって中間転写ベルト7を内周面(裏面)側から外周面(表面)側へ押し出すような力が加えられており、この力によって中間転写ベルト7の搬送方向に約20~50[N]程度の張力が掛けられている。また、本実施例では、中間転写ベルト7を2軸で支持しているが、例えば、3軸で支持し、そのうちの1軸で、中間転写ベルト7の寄り制御を実施する構成でも良い。
The
1次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kは、感光ドラム1Y、1M、1C、1Kにそれぞれ対向して配置される。1次転写ローラ5は、感光ドラム1との間に中間転写ベルト7を挟んで感光ドラム1に向けて押圧されている。これにより、各感光ドラム1と中間転写ベルト7とが接触する1次転写部(1次転写ニップ)N1が形成される。1次転写ローラ5は、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の直流電圧である1次転写電圧(1次転写バイアス)が印加されることにより、感光ドラム1上に形成されたトナー像を、中間転写ベルト7上に1次転写する。1次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kに印加される1次転写電圧は、制御部15により、個別に制御可能である。本実施例では、1次転写ローラ5は、例えば、外径15~20[mm]で、イオン導電系発泡ゴム(NBRゴム)の弾性層と芯金とを有している。また、本実施例では、1次転写ローラ5としては、例えば、抵抗値1×105~1×107[Ω](測定条件:23℃50%RH環境、対Φ30mmアルミドラム、ニップ幅約7mm、2KV印加)のローラを使用している。
The
本実施例の中間転写ベルト7は、裏面側(内周面側)から表面側(外周面側)へと、基層、弾性層、表層の3層構造を有する、弾性層を備えた無端ベルトである。基層を構成する樹脂材料としては、ポリイミドやポリカーボネート等の樹脂、又は各種ゴム等に、帯電防止剤としてカーボンブラックを適当量含有させた材料が用いられていて、基層の厚みは0.05~0.15[mm]となっている。弾性層を構成する弾性材料としては、ウレタンゴムやシリコーンゴム等の各種ゴム等にイオン導電材を適当量含有させた材料が用いられていて、弾性層の厚みは0.1~0.5[mm]となっている。表層は、フッ素樹脂等の樹脂で、中間転写ベルト7の表面へのトナーの付着力を小さくして、2次転写部N2でトナーを記録材P上へ転写し易くするコート材であり、表層の厚みは0.002~0.03[mm]となっている。本実施例では、基層は導電材を分散させたポリイミド樹脂(厚み70[μm])、弾性層は導電性のCRゴム(クロロブレンゴム)(厚み300[μm])、表層はPTFE(厚み5[μm])の総厚375[μm]である中間転写ベルト7を使用した。本実施例の中間転写ベルト7は、体積抵抗率が1×107~1×109[Ω・cm](測定条件:23℃50%RH環境、抵抗率測定器、100V印加時)、表面硬度が65°(測定条件:23℃50%RH環境測定、ウォーレス硬度計)である。
The
2次転写手段としてのローラ型の2次転写部材である2次転写ローラ10は、中間転写ベルト7を介して駆動ローラ8に対向して配置されている。2次転写ローラ10は、駆動ローラ8との間に中間転写ベルト7を挟んで駆動ローラ8に向けて押圧されている。これにより、中間転写ベルト7と2次転写ローラ10とが接触する2次転写部(2次転写ニップ)N2が形成される。2次転写ローラ10には、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の直流電圧である2次転写電圧(2次転写バイアス)が印加される。これにより、2次転写ローラ10は、例えば中間転写ベルト7上に1次転写された4色の重ね合わせトナー像を、駆動ローラ8と2次転写ローラ10とのニップ部(2次転写部)N2へ供給された記録材P上に一括して2次転写する。駆動ローラ8は、接地電位に接続されている。本実施例では、例えば、2次転写ローラ10に+2~+5[KV]の2次転写電圧を印加することで+50[μA]程度の電流を流して、中間転写ベルト7上のトナー像を記録材P上に2次転写する。
A
また、1次転写電圧、又は1次転写電流は、次のような条件に応じて決定される任意の値である。例えば、感光ドラム1の材料やトナーの電荷量、画像形成スピード、即ち、感光ドラム1や中間転写ベルト7の回転スピード、1次転写ローラ5の抵抗値、中間転写ベルト7の抵抗値、環境(温度、湿度)等である。更に、2次転写電圧、又は2次転写電流は、次のような条件に応じて決定される任意の値である。例えば、記録材Pの材質、表面粗さ及び抵抗値、2次転写ローラ10の抵抗値、環境(温度、湿度)等である。但し、抵抗値は、一般に、「中間転写ベルト<紙」の関係であり、中間転写ベルト7と比較して、紙の方が高い。そのため、通常、転写電圧は、「|1次転写電圧|<|2次転写電圧|」の関係であり、1次転写電圧と比較して、2次転写電圧の方が、紙の抵抗値分、高い電圧を必要とする。
Further, the primary transfer voltage or the primary transfer current is an arbitrary value determined according to the following conditions. For example, the material of the photosensitive drum 1, the charge amount of the toner, the image forming speed, that is, the rotational speed of the photosensitive drum 1 and the
2次転写ローラ10は、例えば、外径20~25[mm]であり、イオン導電系発泡ゴム(NBRゴム)の弾性層と芯金とを有している。2次転写ローラ10としては、1次転写ローラ5とほぼ同等の抵抗値1×105~1×107[Ω](測定条件:23℃50%RH環境、対Φ30mmアルミドラム、ニップ幅約7mm、2KV印加)のローラを使用している。
The
また、中間転写ベルト7の外周面側には、中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーニング装置20が設けられている。ベルトクリーニング装置20は、2次転写工程後に中間転写ベルト7上に残留したトナーや紙粉等の付着物を除去する。ベルトクリーニング装置20の詳細は後述する。
Furthermore, a
記録材Pは、カセット12から給紙ローラ11によって取り出され、不図示の搬送手段によって図中矢印に従って2次転写部N2に所定のタイミングで搬送される。2次転写されたトナー像を担持した記録材Pは、定着装置13に搬送される。
The recording material P is taken out from the
定着手段としての定着装置13は、定着ローラ13aと、これに圧接する加圧ローラ13bと、を備えている。加熱された定着ローラ13aと加圧ローラ13bとの間を記録材Pが挟持されて搬送される。これにより、記録材P上に2次転写されたトナー像は、加熱及び加圧されて溶融して、記録材P上に定着される。トナー像を定着された記録材Pは、排出部97に搬送(排出)され、記録材Pへの画像形成が終了する。
The fixing
ここで、図2は、図1に示す画像形成装置100の電気的な構成(制御態様)を示す概略ブロック図である。
Here, FIG. 2 is a schematic block diagram showing the electrical configuration (control mode) of the
画像形成装置100は、装置全体の動作の制御を司る制御部15を備えている。制御部15は、例えば、所定の演算処理を実行するCPUと、所定の制御プログラムが記憶されたROMと、データを一時的に記憶するRAMと、これらの周辺回路(入出力回路等)等と、を備えて構成されている。そして、制御部15は、例えば、ROMに記憶された制御プログラムを実行することにより、画像形成制御部150、画像形成速度制御部151、及びクリーニング制御部152として機能する。
The
また、制御部15は、例えば、操作部99、環境センサ155、通信I/F156、画像読取部98、定着装置13、画像形成部50Y、50M、50C、50K等が接続されている。また、制御部15は、駆動モータ153、用紙搬送機構153、定電流制御装置30、リミット電圧制御装置31等が接続されている。
Further, the
駆動モータ153は、画像形成制御部150により制御されて、例えば、駆動ローラ8を駆動回転させることにより、中間転写ベルト7を上記周回方向に周回移動(回転)させる。また、駆動モータ153は、画像形成制御部150により制御されて、例えば、定着装置13の定着ローラ13aを駆動回転させることによって、トナー像を記録材Pに定着させる。更に、例えば、定着装置13等で、故障や異常が発生した場合には、画像形成制御部150は、画像形成装置全体の駆動を停止して、操作部99に故障や異常の発生を報知する情報を表示する。このように、制御部15に接続された各装置は、制御部15と双方向に通信して制御される。
The
ここで、画像形成装置100は、1つの開始指示により開始される、単一又は複数の記録材Pに画像を形成して出力する一連の動作であるプリントジョブ(プリント動作)を実行する。プリントジョブは、一般に、画像形成工程、前回転工程、複数の記録材Pに画像を形成する場合の紙間工程、及び後回転工程を有する。画像形成工程は、実際に記録材Pに形成して出力する画像の静電潜像の形成、トナー像の形成、トナー像の1次転写、トナー像の2次転写を行う期間であり、画像形成時とはこの期間のことをいう。より詳細には、画像形成時のタイミングは、上記静電潜像の形成、トナー像の形成、トナー像の1次転写、トナー像の2次転写の各工程を行う位置で異なり、感光ドラム1上や中間転写ベルト7上の画像形成領域が上記各位置を通過している期間に相当する。更には、画像形成時のタイミングは、中間転写ベルト7上の画像形成領域が後述するベルトクリーニング装置20のプレ帯電ブラシ21、回転ブラシ22との接触位置を通過している期間に相当する。前回転工程は、開始指示が入力されてから実際に画像を形成し始めるまでの、画像形成工程の前の準備動作を行う期間である。紙間工程(画像間工程、記録材間工程)は、複数の記録材Pに対する画像形成を連続して行う際(連続画像形成、連続プリント)の記録材Pと記録材Pとの間に対応する期間である。後回転工程は、画像形成工程の後の整理動作(準備動作)を行う期間である。非画像形成時とは、画像形成時以外の期間であって、上記前回転工程、紙間工程、後回転工程、更には画像形成装置100の電源投入時又はスリープ状態からの復帰時の準備動作である前多回転工程等が含まれる。より詳細には、非画像形成時のタイミングは、感光ドラム1上や中間転写ベルト7上の非画像形成領域が、上記静電潜像の形成、トナー像の形成、トナー像の1次転写、トナー像の2次転写の各工程を行う各位置を通過している期間に相当する。更には、非画像形成時のタイミングは、中間転写ベルト7上の非画像形成領域が後述するベルトクリーニング装置20のプレ帯電ブラシ21、回転ブラシ22との接触位置を通過している期間に相当する。なお、感光ドラム1上や中間転写ベルト7上の画像形成領域とは、記録材Pのサイズ等に応じて予め設定された、記録材Pに転写されて画像形成装置100から出力されるトナー像が形成され得る領域であり、非画像形成領域は画像形成領域以外の領域である。
Here, the
2.ベルトクリーニング装置の概略
各画像形成部50において、1次転写後に感光ドラム1上に残留する1次転写残トナー等は、感光体クリーニング装置6によりクリーニングされる。また、2次転写後に中間転写ベルト7上に残留する2次転写残トナー等は、ベルトクリーニング装置20によりクリーニングされる。ここで、ベルトクリーニング装置20は、図2の制御部15のクリーニング制御部152によって制御される。
2. Outline of Belt Cleaning Device In each
1次転写後に感光ドラム1上に残留、あるいは付着しているものは、殆どが1次転写残トナーである。一方、中間転写ベルト7は、2次転写時に記録材Pと接するため、2次転写後に中間転写ベルト7上に残留、あるいは付着しているものは、2次転写残トナーのほか、記録材Pの紙に由来する紙粉や填料等もある。また、画像形成部50における現像装置4が2成分現像剤を採用するのであれば、2成分現像剤に含まれているキャリア(磁性粒子)が中間転写ベルト7に付着することもある。
Most of the toner remaining or attached to the photosensitive drum 1 after the primary transfer is primary transfer residual toner. On the other hand, since the
中間転写ベルト7は、基層のみの1層構造、基層と表層との2層構造も有るが、本実施例では、前述したように、裏面側から基層、弾性層、表層の3層構造の弾性層を有する無端ベルトである。弾性層を有する中間転写ベルト7は、記録材Pとしてエンボス紙等の凹凸紙が用いられる場合においても、用紙の凹凸部に、この弾性層が追従することができる。そのため、中間転写ベルト7と用紙とは、隙間なく接触することができるので、2次転写ムラが抑制された、良好な画像を得ることができる。
The
弾性層を持たない上記1層構造の中間転写ベルトにおいては、トナーとの離型性が低いため、表面粗さが若干粗い普通紙においても、2次転写ムラが発生して、微小な画像濃度ムラが発生する場合がある。また、弾性層を持たない上記2層構造の中間転写ベルトにおいては、表層にトナーとの離型性が良いフッ素樹脂等をコーティングしている。そのため、表面粗さが若干粗い普通紙においても、2次転写ムラが抑制され、微小な画像濃度ムラが抑制された、良好な画像を得ることができる。しかしながら、弾性層が無いため、エンボス紙等の凹凸の大きい用紙においては、凹凸部に中間転写ベルトの表面が追従し難い。そのため、凹部や凸部のエッジ部において、中間転写ベルトと用紙との間に空隙が発生して、トナーの用紙への転写性が低下し、その部分で濃度が薄くなって、濃度ムラが発生する場合がある。 The single-layer intermediate transfer belt without an elastic layer has low releasability with toner, so secondary transfer unevenness occurs even on plain paper with a slightly rough surface, resulting in minute image density problems. Unevenness may occur. Furthermore, in the intermediate transfer belt having a two-layer structure without an elastic layer, the surface layer is coated with a fluororesin or the like having good releasability from toner. Therefore, even on plain paper with a slightly rough surface, secondary transfer unevenness is suppressed, and a good image with suppressed minute image density unevenness can be obtained. However, since there is no elastic layer, it is difficult for the surface of the intermediate transfer belt to follow the uneven portions of paper such as embossed paper with large unevenness. As a result, gaps occur between the intermediate transfer belt and the paper at the edges of concave and convex areas, reducing the transferability of toner to the paper, causing the density to become thinner in those areas, and causing density unevenness. There are cases where
一方、弾性層を有する中間転写ベルトを用いる場合は、ベルトクリーニング装置においてクリーニングブレードを使用することは難しい。つまり、弾性層を持つ弾性ベルトのクリーニング装置として、クリーニングブレード用いると、弾性ベルトの弾性層に、クリーニングブレードが食い込んでしまい、クリーニングブレードが捲れてしまうことがある。又は、クリーニングブレードと弾性ベルトとの成す角度が安定しないので、トナーが摺り抜けてしまうことがある。更に、弾性ベルトの表層の離型性コーティングに亀裂が入った場合に、その亀裂にトナーが入り込んで、トナーが摺り抜けてしまう場合がある。このようなことから、弾性ベルトで構成された中間転写ベルト上のトナー等は、クリーニングブレードで安定してクリーニングすることが難しい。そのため、弾性層を持つ弾性ベルトで構成された中間転写ベルトのクリーニング装置としては、トナー回収部材として回転ブラシ(ブラシローラ)等のブラシ部材を使用した静電クリーニングを用いることが有効である。 On the other hand, when using an intermediate transfer belt having an elastic layer, it is difficult to use a cleaning blade in a belt cleaning device. That is, when a cleaning blade is used as a cleaning device for an elastic belt having an elastic layer, the cleaning blade may bite into the elastic layer of the elastic belt, causing the cleaning blade to be rolled up. Alternatively, since the angle formed between the cleaning blade and the elastic belt is not stable, toner may slip through. Furthermore, if there are cracks in the releasable coating on the surface of the elastic belt, toner may enter the cracks and slip through. For this reason, it is difficult to stably clean toner and the like on the intermediate transfer belt made of an elastic belt with a cleaning blade. Therefore, as a cleaning device for an intermediate transfer belt constituted by an elastic belt having an elastic layer, it is effective to use electrostatic cleaning using a brush member such as a rotating brush (brush roller) as a toner collecting member.
ベルトクリーニング装置20は、図1に示すように、中間転写ベルト7の表面の移動方向において、2次転写部N2から最も上流側の画像形成部50Yの1次転写部N1Yに至るまでの間に設ければ良い。本実施例では、ベルトクリーニング装置20は、中間転写ベルト7を巻き掛けた従動ローラ9に対向して設けられている。
As shown in FIG. 1, the
まず、ベルトクリーニング装置20の基本的な構成について説明する。図3は、ベルトクリーニング装置20の基本的な構成を示す概略断面図(感光ドラム1や中間転写ベルト7の張架ローラの回転軸線方向と略直交する断面)である。本実施例における特徴的な構成については後述して詳しく説明する。
First, the basic configuration of the
ベルトクリーニング装置20は、中間転写ベルト7上の2次転写残トナー等を回収する回収部材としての回転ブラシ(ブラシローラ)22を有する。また、ベルトクリーニング装置20は、回転ブラシ22に付着したトナー等を回収する回収ローラ23を有する。また、ベルトクリーニング装置20は、回収ローラ23上のトナー等を機械的に掻き取るクリーニングブレード24を有する。また、ベルトクリーニング装置20は、クリーニングブレード24で掻き落とされたトナー等を搬出する搬送スクリュー25を有する。また、ベルトクリーニング装置20は、回収ローラ23に近接配置されたシール部材26を有する。シール部材26は、クリーニングブレード24によるトナー等の掻き取り時に、トナーが粉煙状に舞い上がって、回転ブラシ22の回転により発生する気流に乗って中間転写ベルト7に再付着することを抑制するためのものである。ベルトクリーニング装置20は、更に、中間転写ベルト7の表面の移動方向において、回転ブラシ22の上流側に位置する、プレ帯電部材としての固定ブラシ(デッキブラシ状部材)で構成されたプレ帯電ブラシ21を有している。
The
プレ帯電部材は、中間転写ベルト7上のトナー等に接触して電荷を注入できるものであればよく、導電性の樹脂シートや金属シートを用いることも考えられる。ただし、中間転写ベルト7上のトナー等にできるだけ均一に、あるいは低圧下に接触し得るものとして、本実施例では、導電ブラシを導電性保持部材で保持したプレ帯電ブラシ21を採用する。プレ帯電ブラシ21は、中間転写ベルト7に軽圧で接触させて、固定配置されている。
The pre-charging member may be any member as long as it can contact the toner or the like on the
ベルトクリーニング装置20における各回転部材は、制御部15のクリーニング制御部152の指示のもとに、ベルトクリーニング装置20を構成する駆動源としての駆動モータ(不図示)により回転駆動される。回転ブラシ22は、中間転写ベルト7上のトナー等を十分掻き取って回収できるように、中間転写ベルト7の表面の移動方向に逆らってブラシ繊維が移動するように、カウンター方向に回転駆動される。中間転写ベルト7の表面の移動方向は、図3の従動ローラ9の矢印方向(反時計回り方向)である。また、回転ブラシ22の回転方向は、図3の回転ブラシ22の矢印方向(反時計回り方向)である。回収ローラ23は、回転ブラシ22と順方向(図3の回収ローラ23の矢印方向(時計回り方向))に回転駆動される。
Each rotating member in the
回転ブラシ22、回収ローラ23、及びプレ帯電ブラシ21は、本実施例では、いずれも導電性を有している。回転ブラシ22、回収ローラ23の回転軸線方向(長手方向)、及びプレ帯電ブラシ21の長手方向は、中間転写ベルト7の張架ローラの回転軸線方向(中間転写ベルト7の表面の移動方向と略直交する幅方向)と略平行である。
In this embodiment, the rotating
回転ブラシ22は、例えば、次のようにして構成される。つまり、導電性のブラシ繊維(原糸)を全体が導電性の基布、又は裏面に導電剤をコーティング等した導電性の基布に織り込み、該導電性ブラシ繊維を織り込んだ基布を芯金に巻き付ける。そして、基布と芯金との両者間で導通可能に接着(例えば、導電性接着剤を用いて接着)する。芯金は、導電性を有する金属からなる棒材、パイプ等で形成すれば良い。
The rotating
導電性ブラシ繊維の材質としては、導電性カーボンを分散させたポリアミド(ナイロン等)、ポリエステル、アクリル、レーヨン等を例示できる。 Examples of the material of the conductive brush fibers include polyamide (such as nylon) in which conductive carbon is dispersed, polyester, acrylic, and rayon.
また、ブラシ繊維の太さ、及び抵抗については、太さが原糸径にして、1~10[デシテックス]、抵抗は原糸抵抗にして、1×103~1×1015[Ω/cm]程度を例示できる。上記基布におけるブラシ繊維密度としては、50~300[kF/inch2]を例示できる(kは103、Fは繊維本数〔本〕)。 Regarding the thickness and resistance of the brush fibers, the thickness is 1 to 10 [decitex] in terms of yarn diameter, and the resistance is 1 x 10 3 to 1 x 10 15 [Ω/cm] in terms of yarn resistance. ] I can give an example of the degree. An example of the brush fiber density in the base fabric is 50 to 300 [kF/inch 2 ] (k is 10 3 and F is the number of fibers).
本実施例では、このようなブラシ繊維を用いた回転ブラシ22を用い、中間転写ベルト7の表面の移動速度(周速)と回転ブラシ22の周速との関係については、周速比θ(回転ブラシ周速/ベルト表面移動速度)を1~5程度としている。このように、回転ブラシ22の周速を、中間転写ベルト7の表面の移動速度に対して、同等、又は速くすることによって、回転ブラシ22によるトナー等の回収効率を向上させている。また、中間転写ベルト7への回転ブラシ22の食い込み量(侵入量)は、0.3~2.0[mm]程度になるように設定した。
In this embodiment, the rotating
プレ帯電ブラシ21も、回転ブラシ22の形成に採用したのと同様のブラシ繊維を用いて構成すれば良い。但し、抵抗については、電荷注入の円滑化のために、回転ブラシ22よりも低抵抗でも良い。上記ブラシ繊維を上記基布に、繊維密度50~300[kF/inch2]程度で織り込んで形成して、プレ帯電ブラシ21としてある。中間転写ベルト7へのプレ帯電ブラシ21の食い込み量(侵入量)は、0.1~2[mm]程度に設定すれば良い。
The
回収ローラ23は、アルミニウムや鉄、SUS等の導電性の金属パイプで形成され、板状ゴム材であるクリーニングブレード24に傷がつかないように、表面は平滑処理されている。
The
回転ブラシ22、回収ローラ23、クリーニングブレード24、プレ帯電ブラシ21及びシール部材26は、いずれも中間転写ベルト7の表面の移動方向と略直交する幅方向の長さ(幅)と同等の長手方向の長さを有している。また、回転ブラシ22、回収ローラ23、搬送スクリュー25、シール部材26及びプレ帯電ブラシ21は、ケース20aに支持されている。
The rotating
画像形成時(中間転写ベルト7上のトナーのクリーニング時)には、ベルトクリーニング装置20により、中間転写ベルト7上の2次転写残トナー等をクリーニング、回収するためのクリーニング電界が形成される。直流電圧電源27、28、29は、制御部15のクリーニング制御部152によって、極性(±)及び出力値(電圧値等)が制御される。
During image formation (when cleaning the toner on the intermediate transfer belt 7), the
例えば、画像形成時のクリーニング電界形成時には、プレ帯電ブラシ21は、電源27により、トナーの正規の帯電極性(-)と同極性(-)側に設定される直流電圧(DC電圧)が印加される。
For example, when forming a cleaning electric field during image formation, the
また、回転ブラシ22は、接地又は電源28によりトナーの正規の帯電極性(-)とは逆極性(+)側(0[V]を含む)に設定される直流電圧(DC電圧)が印加される。これにより、回転ブラシ22と中間転写ベルト7との間にクリーニング電界が形成され、中間転写ベルト7上のトナー等が回収(クリーニング)される。
Further, a direct current voltage (DC voltage) set to the opposite polarity (+) side (including 0 [V]) from the normal charging polarity (-) of the toner is applied to the rotating
また、回収ローラ23は、電源29により、トナーの正規の帯電極性(-)とは逆極性(+)側で、かつ、回転ブラシ22よりもプラス(+)側に設定される直流電圧(DC電圧)が印加される。
The
ここで、基本的には電源27、28、29により形成される電界は、定電圧、又は定電流のいずれでも良い。中間転写ベルト7の回転スピードにもよるが、定電圧の場合には、例えば、絶対値が1~2[KV]程度以下、定電流の場合には、例えば絶対値が30~50[μA]程度以下に設定すると良い。ただし、詳しくは後述するように、本実施例では、電源27によりプレ帯電ブラシ21に印加される直流電圧は定電流制御される。なお、定電圧制御とは、印加対象に印加される電圧が目標電圧で略一定となるように電源の出力を調整する制御である。また、定電流制御とは、供給対象に供給される電流が目標電流で略一定となるように電源の出力を調整する制御である。
Here, basically, the electric field formed by the power supplies 27, 28, and 29 may be either constant voltage or constant current. Although it depends on the rotational speed of the
画像形成中(中間転写ベルト7上のトナーのクリーニング中)は、制御部15のクリーニング制御部152により、中間転写ベルト7上のトナー及び紙粉等が、プレ帯電ブラシ21からの電荷注入により、負極性(-)に揃えられる。プレ帯電されたトナー等は、プレ帯電ブラシ21の極性(-)とは反発し、プレ帯電ブラシ21に溜まることなく、中間転写ベルト7上へ移動して、中間転写ベルト7の回動により、回転ブラシ22へ搬送される。そして、このトナー等は、トナーの正規の帯電極性(-)とは逆極性(+)側に設定された回転ブラシ22にて、クリーニング電界のもとで、中間転写ベルト7から機械的及び静電的に掻き取られて、回転ブラシ22に回収される。
During image formation (while cleaning the toner on the intermediate transfer belt 7 ), the
そして、中間転写ベルト7上がクリーニングされ、回転ブラシ22に回収されたトナー等は、更に、回転ブラシ22に接触して回転する回収ローラ23に回収される。回収ローラ23上のトナー等は、クリーニングブレード24にて掻き取られて落下し、搬送スクリュー25で、図示省略の廃トナー容器へ搬出される。
The
3.本実施例においてプレ帯電ブラシに印加する電圧
・定電流制御
次に、本実施例のベルトクリーニング装置20において特徴的な構成について更に説明する。図4は、本実施例のベルトクリーニング装置20の概略断面図(感光ドラム1や中間転写ベルト7の張架ローラの回転軸線方向と略直交する断面)である。図4に示す本実施例のベルトクリーニング装置20の基本的な構成は、図3を用いて説明したベルトクリーニング装置20の基本的な構成と同じである。本実施例のベルトクリーニング装置20において、図3を用いて説明したベルトクリーニング装置20の基本的な構成と同一又は対応する要素には同一の符号を付している。
3. Voltage/Constant current control applied to the pre-charging brush in this embodiment Next, the characteristic configuration of the
前述したように、クリーニング電界により中間転写ベルト7上のトナー等を回収する間に、走行する中間転写ベルト7上に存在する不純物(正規帯電し難いトナー、トナーの外添剤、記録材粉、記録材の填料)は、プレ帯電ブラシ21に次第に溜まって堆積する。
As mentioned above, while the toner, etc. on the
つまり、中間転写ベルト7上に存在する正規帯電し難いトナー(正規の帯電極性とは逆極性側に帯電したトナー)、トナーの外添剤(トナー流動化剤等)、記録材粉(紙である場合の紙粉等)、記録材の填料(紙である場合のタルク等)、等の正規帯電トナー以外の「不純物」が、プレ帯電ブラシ21に次第に溜まって蓄積されていく。ここで、前述のように、プレ帯電部材として構成の簡易化や低コスト化に有利な固定ブラシを用い、回収部材としてクリーニング能力の高い回転ブラシを用いた構成が好ましい。しかし、固定ブラシで構成されたプレ帯電部材21には、上記不純物が蓄積されやすい。そのため、長期に渡る画像形成において、プレ帯電ブラシ21によるプレ帯電性能が次第に低下して、中間転写ベルト7上のトナーを正規の帯電極性に帯電させることが困難となることがある。そして、回転ブラシ22によるトナー回収性能が低下して、その結果、中間転写ベルト7上の未回収トナーが増加して、ベルトクリーニング装置20をトナーが摺り抜けてしまうクリーニング不良、即ち、画像不良が発生してしまうことがある。
In other words, toner that is difficult to charge normally (toner that is charged to the opposite polarity to the normal charge polarity) existing on the
そこで、本実施例では、ベルトクリーニング装置20は、図4に示すように、直流電源27とプレ帯電ブラシ21との間に、定電流制御装置30を有する。定電流制御装置30は、制御部15(クリーニング制御部152)の制御のもとで、プレ帯電ブラシ21に対して一定の電流値が流れるように、直流電源27が出力する直流電圧の電圧値を調整する。これにより、長期に渡り、中間転写ベルト7上のトナーを、均一に、トナーの正規の帯電極性と同極性側に帯電させることができる。
Therefore, in this embodiment, the
図5は、本実施例におけるプロセススピードが400[mm/sec]の場合のプレ帯電ブラシ21に印加する電圧の定電流値(目標電流、目標値)と電圧値との関係を示すグラフ図である。例えば、図5に示すように、定電流値を-30[μA]に設定すると、プレ帯電ブラシ21が新品の場合(黒点)には、約-500[V]の電圧が印加され、耐久が進んだ寿命末期(白点)には、約-700[V]の電圧が印加されていた。これは、前述したように、耐久によって、プレ帯電ブラシ21に上記不純物が堆積して、プレ帯電ブラシ21と中間転写ベルト7との間の抵抗値が上昇したことによる。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the constant current value (target current, target value) and voltage value of the voltage applied to the
このとき、仮に、プレ帯電ブラシ21に印加する電圧が定電圧制御の場合には、上記不純物の分、抵抗値が大きくなり、電流値が小さくなってしまうので、プレ帯電ブラシ21による中間転写ベルト7上のトナーの注入帯電性能が低下してしまう。
At this time, if the voltage applied to the
一方、本実施例のように定電流制御の場合には、上記不純物により抵抗値が大きくなっても、その分、直流電圧値も大きくなって、一定の電流値を流そうとするため、プレ帯電ブラシ21による中間転写ベルト7上のトナーの注入帯電性能は変わらない。
On the other hand, in the case of constant current control as in this embodiment, even if the resistance value increases due to the impurities, the DC voltage value also increases by that amount and a constant current value is attempted to flow. The performance of injecting and charging the toner onto the
このように、本実施例によれば、プレ帯電性能の低下を抑制することができるので、回転ブラシ22によるトナー回収性能の低下も抑制することができる。その結果、中間転写ベルト7上の未回収トナーの増加を抑制することができる。したがって、長期に渡り、クリーニング不良による画像不良の発生を抑制することができる。
In this manner, according to the present embodiment, since it is possible to suppress the deterioration of the pre-charging performance, it is also possible to suppress the deterioration of the toner collection performance of the rotating
なお、本実施例では、画像形成時に回転ブラシ22に印加する電圧は定電圧制御とした。定電圧制御とする方が、中間転写ベルト7上の位置によるトナーの有無によらず、面内(回転ブラシ22の長手方向)で均一な電界を形成することができ、トナーの回収には有利である。つまり、プレ帯電ブラシ21にはプレ帯電電圧が定電流制御で印加され、回転ブラシ22には回収電圧が定電圧制御で印加される。ただし、回転ブラシ22には定電流制御で回収電圧を印加しても良い。
In this embodiment, the voltage applied to the rotating
・リミット電圧
上述のように、画像形成時にプレ帯電ブラシ21に定電流制御された直流電圧を印加する場合には、プレ帯電ブラシ21に上記不純物が堆積して、抵抗値が上昇しても、一定の電流が流れるように直流電圧を印加することができる。そのため、定電圧制御された直流電圧を印加する場合と比較して、プレ帯電性能が低下し難い。
- Limit voltage As described above, when applying a constant current controlled DC voltage to the
一方、例えば、プレ帯電ブラシ21が破損、又は故障していても、定電流制御のため、プレ帯電ブラシ21に、直流電圧が過大、又は過小に印加される可能性がある。
On the other hand, for example, even if the
そこで、本実施例では、ベルトクリーニング装置20は、図4に示すように、直流電源27とプレ帯電ブラシ21との間に、リミット電圧制御装置31を有する。リミット電圧制御装置31は、制御部15(クリーニング制御部152)の制御のもとで、プレ帯電ブラシ21の定電流値に応じてリミット電圧(上限電圧、下限電圧)を決定する。そして、この上限電圧と下限電圧の範囲内の電圧を使用して、プレ帯電ブラシ21に印加する電圧が定電流制御される。なお、便宜上、電流、電圧の大小(高低)は、絶対値で比較した場合の大小(高低)をいうものとする。
Therefore, in this embodiment, the
例えば、図5の中心(初期)電圧(点線)、下限電圧(太実線)、上限電圧(細実線)は、下記のとおりである。
(1)定電流値=-40[μA]の場合、中心=-667[V]
下限=-367[V]
上限=-967[V]
(2)定電流値=-30[μA]の場合、中心=-500[V]
下限=-200[V]
上限=-800[V]
(3)定電流値=-20[μA]の場合、中心=-333[V]
下限=-33[V]
上限=-633[V]
(4)定電流値=-10[μA]の場合、中心=-167[V]
下限=0[V]
上限=-467[V]
For example, the center (initial) voltage (dotted line), lower limit voltage (thick solid line), and upper limit voltage (thin solid line) in FIG. 5 are as follows.
(1) When constant current value = -40 [μA], center = -667 [V]
Lower limit = -367 [V]
Upper limit = -967 [V]
(2) When constant current value = -30 [μA], center = -500 [V]
Lower limit = -200 [V]
Upper limit = -800 [V]
(3) When constant current value = -20 [μA], center = -333 [V]
Lower limit = -33 [V]
Upper limit = -633 [V]
(4) When constant current value = -10 [μA], center = -167 [V]
Lower limit = 0 [V]
Upper limit = -467 [V]
このように、定電流値に応じてリミット電圧(上限電圧、下限電圧)を可変とすることにより、定電流値が変更される場合に上記リミット電圧も変更される。そのため、プレ帯電ブラシ21に印加する直流電圧が上記リミット電圧の範囲内に調整される。これにより、プレ帯電ブラシ21に過大電圧、及び過小電圧が印加されることが抑制される。したがって、安全で、かつ、安定したプレ帯電性能を維持することができる。
In this way, by making the limit voltage (upper limit voltage, lower limit voltage) variable according to the constant current value, the limit voltage is also changed when the constant current value is changed. Therefore, the DC voltage applied to the
例えば、記録材Pとして通常の普通紙が用いられる場合は、定電流値=-30[μA]とした場合、耐久後でもリミット電圧の範囲内=-200~-800[V]に収まっている。 For example, when normal plain paper is used as the recording material P, if the constant current value = -30 [μA], even after durability, the voltage remains within the limit voltage range = -200 to -800 [V]. .
ここで、画像形成装置100において、同一プロセススピードで、プレ帯電ブラシ21の定電流値を変更する場合の例として、紙種の違いにより変更する場合に関して説明する。ここで、記録材Pの種類(ここでは、「紙種」ともいう。)とは、普通紙、厚紙、色紙、再生紙、合成樹脂製シート、オーバーヘッドプロジェクタ用シート、封筒、はがき、コート紙、エンボス紙、耐水紙(樹脂シート、樹脂コート紙)、蒸着紙等の一般的特徴に基づく属性(いわゆる、紙種カテゴリー)、メーカー、銘柄、品番、坪量、厚さ等、記録材Pを区別可能な任意の情報を包含するものである。
Here, as an example of changing the constant current value of the
例えば、エンボス紙のような表面の凹凸の大きい用紙においては、2次転写効率が低く、中間転写ベルト7上の2次転写残トナーが多くなってしまうことがある。そのため、定電流値を-30[μA]から-40[μA]に変更することが望まれる場合がある。つまり、定電流値を増加させることにより、プレ帯電性能を上昇させて、2次転写残トナーをよりマイナス(-)側で均一に帯電することにより、回転ブラシ22でのトナー回収量を増加させる。
For example, in the case of paper with large surface irregularities such as embossed paper, the secondary transfer efficiency may be low, resulting in a large amount of secondary transfer residual toner on the
定電流値=-40[μA]の場合には、初期=約-667[V]、耐久後=約-850[V]である。そのため、定電流値=-30[μA]のリミット電圧=-200[V]、-800[V]のままだと、耐久後=約-850[V]が上限電圧を超えてしまい、定電流値=-40[μA]を流すことができないので、プレ帯電性能が低下してしまう。 In the case of constant current value = -40 [μA], initial value = approximately -667 [V], and after durability = approximately -850 [V]. Therefore, if the limit voltage of constant current value = -30 [μA] remains at -200 [V], -800 [V], after endurance = approximately -850 [V] will exceed the upper limit voltage, and the constant current Since it is not possible to flow the value = -40 [μA], the pre-charging performance deteriorates.
これに対して、本実施例のように、定電流値に応じてリミット電圧(上限電圧、下限電圧)を変化させる構成にすることで、定電流値=-40[μA]の場合には、図5に示すように、リミット電圧=-367[V]、-967[V]である。これにより、上記耐久後=-850[V]は、リミット電圧を超えないので、定電流制御を維持することができる。これにより、安全で、かつ、安定したプレ帯電性能を維持することができ、クリーニング不良が発生することを抑制することができる。 On the other hand, by configuring the limit voltage (upper limit voltage, lower limit voltage) to be changed according to the constant current value as in this embodiment, when the constant current value = -40 [μA], As shown in FIG. 5, the limit voltages are -367 [V] and -967 [V]. As a result, the voltage after the endurance test of -850 [V] does not exceed the limit voltage, so constant current control can be maintained. Thereby, safe and stable pre-charging performance can be maintained, and the occurrence of cleaning failures can be suppressed.
ここで、リミット電圧(上限電圧、下限電圧)は、プレ帯電ブラシ21の耐久による抵抗上昇後でも、プレ帯電ブラシ21に印加する電圧が定電流制御可能な範囲内となるように、余裕を持って設定すると良い。よって、図5に示すように、耐久後に紙粉等が堆積してプレ帯電ブラシ21の抵抗が上昇しても、電圧が上限電圧を超えないように、リミット電圧を設定すると良い。
Here, the limit voltage (upper limit voltage, lower limit voltage) is set with a margin so that the voltage applied to the
本実施例では、例えば図5に示すように、「初期の定電流値時の電圧=中心電圧」とすると、「リミット電圧(上限電圧、下限電圧)=中心(初期)電圧の±300[V]」とする。これにより、耐久後でもリミット電圧の範囲内で定電流制御を実施できるように、適正なリミット電圧に設定してある。但し、下限電圧は0[V]を超えない(逆極性とならない)こととする。 In this embodiment, as shown in FIG. 5, for example, if "voltage at initial constant current value = center voltage", then "limit voltage (upper limit voltage, lower limit voltage) = ±300 [V of center (initial) voltage] ]”. Thereby, an appropriate limit voltage is set so that constant current control can be performed within the limit voltage range even after durability. However, the lower limit voltage shall not exceed 0 [V] (the polarity will not be reversed).
ここで、例えば、図5に示すように、プロセススピード=400[mm/sec]のA4横通紙でプリント速度80[ppm](80枚/1分間)の画像形成装置100の場合について考える。プレ帯電ブラシ21は、定電流値=-30[μA]に設定された場合、リミット電圧制御装置31によって、下限電圧=-200[V]、上限電圧=-800[V]に設定される。このとき、プレ帯電ブラシ21は、定電流制御装置31により、初期=約-500[V]が印加されて、定電流=-30[μA]に定電流制御され、中間転写ベルト7のクリーニング性は良好であった。
Here, for example, as shown in FIG. 5, a case will be considered in which the
そして、耐久後に、紙粉等が堆積して、プレ帯電ブラシ21の抵抗が上昇して、定電流制御装置31により、耐久後=約-700[V]が印加されて、定電流=-30[μA]に定電流制御される。上限電圧=-800[V]であるから、耐久後でも十分、設定したリミット電圧範囲(-200~-800[V])に入っている。そのため、定電流制御が実施され、中間転写ベルト7上のトナーを、耐久後でも十分注入帯電することができる。そのため、回転ブラシ22で、中間転写ベルト7上のトナー等を回収(クリーニング)できるので、クリーニング不良が発生することを抑制することができる。
Then, after the durability test, paper dust etc. accumulate, the resistance of the
例えば、何かの不具合で、プレ帯電ブラシ21の面積の片側半分のみ中間転写ベルト7に接触するような場合には、抵抗値が約2倍になるので、定電流値=-30[μA]初期の場合でも、約-1000[V]が印加されてしまう。このような場合には、リミット電圧制御装置31で決定した上限電圧=-800[V]を超えないように制御されるため、プレ帯電ブラシ21には、上限電圧=-800[V]が印加される。これにより、過大な電圧が印加されることを抑制することができる。但し、この場合には、定電流値=-30[μA]を流すことができない。この場合、定電流制御装置30が画像形成制御部150にエラーを示す信号を送信するようにすることができる。そして、画像形成制御部150が、画像形成を中止し、操作部99にエラーを報知する情報を表示して、プレ帯電ブラシ21に問題が無いかを、ユーザーやサービス担当者等の操作者に確認しもらうようなメッセージを操作部99に表示させるようにすると良い。
For example, if due to some malfunction only one half of the area of the
以上説明したように、本実施例では、プレ帯電ブラシ21に印加する電圧を定電流制御装置30により定電流制御すことにより、プレ帯電ブラシ21に一定の電流を流すようにした。これにより、耐久によってプレ帯電ブラシ21に紙粉等の不純物が堆積して抵抗が上昇しても、流れる電流値は初期と同様なので、2次転写残トナー等を注入帯電する性能は、耐久後でも低下し難い。
As described above, in this embodiment, the voltage applied to the
更に、本実施例では、定電流値に応じてリミット電圧が決定されるので、何かの異常時以外は、耐久を通してリミット電圧を超えないので、長期に渡り、安全で、かつ、安定した定電流制御ができる。そして、定電流制御において、リミット電圧を設けたことにより、過大電圧、及び過小電圧が印加されないので、プレ帯電ブラシ21を長寿命化することが容易となる。また、何らかの異常事態により、リミット電圧を超えた電圧を印加する、定電流制御できない等の不具合が発生すると、これらの異常を検知することができる。そのため、画像形成装置100を停止することや、エラーを表示することも可能である。これにより、画像形成装置100の破損等を抑制することができるので、より安全である。
Furthermore, in this embodiment, since the limit voltage is determined according to the constant current value, the limit voltage will not be exceeded throughout the lifespan unless something goes wrong, so it is safe and stable over a long period of time. Can control current. Further, in the constant current control, by providing a limit voltage, neither overvoltage nor undervoltage is applied, making it easy to extend the life of the
本実施例では、「リミット電圧(上限電圧、下限電圧)=中心(初期)電圧の±300[V]」としたが、±300[V]は、1例である。例えば構成が異なる他の画像形成装置においては、プレ帯電ブラシ21の初期の抵抗値、耐久による抵抗上昇値等に応じて、任意の範囲で、リミット電圧を設定して良い。また、リミット電圧の上限電圧のみを設ける構成としても良い。これにより、上述のような安全性の確保等の効果を得ることができる。リミット電圧の下限電圧については、安定したプレ帯電性能を維持することに寄与し得るが、プレ帯電ブラシ21の抵抗値が低くなること等により、印加電圧値が小さくなることは少ない。そのため、リミット電圧の下限電圧を設けることを省略することが可能である場合が多い。また、装置構成等によっては、過大電圧が印加される可能性が十分に低い場合等には、リミット電圧として上限電圧を設けることも省略することができる。
In this embodiment, "limit voltage (upper limit voltage, lower limit voltage) = ±300 [V] of the center (initial) voltage" is set, but ±300 [V] is just one example. For example, in other image forming apparatuses with different configurations, the limit voltage may be set within an arbitrary range depending on the initial resistance value of the
また、本実施例で説明したプロセススピードや定電流値は、1例であり、例えば構成が異なる他の画像形成装置においては、任意の値に設定して良い。 Furthermore, the process speed and constant current value described in this embodiment are merely examples, and may be set to arbitrary values in other image forming apparatuses having different configurations, for example.
このように、本実施例では、画像形成装置100は、トナー像を担持する像担持体1と、1次転写部N1で像担持体1から転写されたトナー像を2次転写部N2で記録材Pに転写するために搬送する周回移動可能な中間転写ベルト7と、中間転写ベルト7の表面の移動方向において2次転写部N2よりも下流側かつ1次転写部N1よりも上流側で中間転写ベルト7の表面に接触して回転し、中間転写ベルト上のトナーを回収する回転ブラシ22と、回転ブラシ22に電圧を印加する第1の電源28と、中間転写ベルト7の表面の移動方向において回転ブラシ22と中間転写ベルト7との接触部よりも上流側かつ2次転写部N2よりも下流側で中間転写ベルト7の表面に接触して固定配置され、中間転写ベルト上のトナーを帯電させる固定ブラシ21と、固定ブラシ21に電圧を印加する第2の電源27と、第1の電源28及び第2の電源27を制御する制御部15と、を有し、制御部15は、中間転写ベルト7から記録材Pにトナー像を転写する画像形成時に、トナーの正規の帯電極性とは逆極性側の直流電圧を回転ブラシ22に印加すると共に、固定ブラシ21に供給される電流が目標電流値となるように定電流制御でトナーの正規の帯電極性と同極性側の直流電圧を固定ブラシ21に印加するように制御する。本実施例では、制御部15は、画像形成時に、回転ブラシ22に印加される電圧が目標電圧値となるように定電圧制御でトナーの正規の帯電極性とは逆極性側の直流電圧を回転ブラシ22に印加するように制御する。また、本実施例では、制御部15は、画像形成時の上記目標電流値を変更可能であると共に、画像形成時に第2の電源27が固定ブラシ21に印加する電圧の絶対値の上限値を上記目標電流値に応じて設定し、上記目標電流値の絶対値が第1の値である場合の上記上限値よりも、上記目標電流値の絶対値が第1の値よりも大きい第2の値である場合の上記上限値を大きくする。また、本実施例では、制御部15は、トナー像が転写される記録材Pの種類に基づいて上記目標電流値を変更可能である。例えば、制御部15は、トナー像が転写される記録材Pがエンボス紙である場合の上記目標電流値の絶対値を、トナー像が転写される記録材Pが普通紙である場合の上記目標電流値の絶対値よりも大きくする。また、本実施例では、中間転写ベルト7は、弾性層を有する。
As described above, in the present embodiment, the
以上説明したように、本実施例によれば、装置構成の簡易化や低コスト化を図りながら、プレ帯電部材に不純物が徐々に蓄積しても長期に渡り長期に渡り良好なプレ帯電性能を維持して良好なクリーニング性能を維持することができる。また、本実施例では、定電流制御されるプレ帯電部材に印加される電圧は、少なくとも上限電圧以下に調整されることにより、プレ帯電部材に過大電圧が印加されることが抑制され、安全にプレ帯電性能を維持することができる。 As explained above, according to this embodiment, it is possible to simplify the device configuration and reduce costs, while maintaining good pre-charging performance over a long period of time even when impurities gradually accumulate in the pre-charging member. can be maintained to maintain good cleaning performance. Furthermore, in this embodiment, the voltage applied to the pre-charging member that is subject to constant current control is adjusted to at least the upper limit voltage or lower, thereby suppressing excessive voltage from being applied to the pre-charging member and ensuring safety. Pre-charging performance can be maintained.
[実施例2]
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例1の画像形成装置のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において、実施例1の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例1と同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
[Example 2]
Next, other embodiments of the present invention will be described. The basic configuration and operation of the image forming apparatus of this embodiment are the same as those of the image forming apparatus of the first embodiment. Therefore, in the image forming apparatus of this embodiment, elements having the same or corresponding functions or configurations as those of the image forming apparatus of Embodiment 1 are given the same reference numerals as in Embodiment 1, and detailed explanations thereof will be omitted. .
実施例1では、プレ帯電ブラシ21の直流電圧電源27に、定電流制御装置30、及びリミット電圧制御装置31を接続することにより、プレ帯電ブラシ21に印加される電圧を定電流制御して、その定電流値に応じたリミット電圧を設定した。そして、リミット電圧の範囲内で直流電圧を調整した。また、実施例1では、プレ帯電ブラシ21の定電流値は、画像形成に用いられる記録材Pの紙種によって変更された。
In the first embodiment, by connecting the constant
本実施例では、複数の画像形成速度(プロセススピード)を持つ画像形成装置100において、プロセススピードに応じてプレ帯電ブラシ21の定電流値を変化させる。これにより、プロセススピードが変わっても、中間転写ベルト7上の2次転写残トナーを、一定の電荷を持つように注入帯電できるので、プロセススピードが変更されても一定のクリーニング性能を維持することができる。
In this embodiment, in an
図6は、本実施例のPS(プロセススピード)=400[mm/sec]、PS=200[mm/sec]、PS=100[mm/sec]におけるプレ帯電ブラシ21の定電流値と電圧値との関係を示すグラフ図である。
FIG. 6 shows the constant current value and voltage value of the
ここで、「プロセススピード」とは、画像形成速度であり、本実施例の画像形成装置100の場合には、感光ドラム1の回転スピード(周速)、又は中間転写ベルト7の回転スピード(周速)、又は記録材Pの2次転写時の搬送スピード等である。
Here, the "process speed" is an image forming speed, and in the case of the
図6に示すように、定電流値は、プロセススピードに比例して変更される。そして、例えば、図6の中心(初期)電圧(点線)、下限電圧(太実線)、上限電圧(細実線)は、下記のとおりである。
(1)PS=400[mm/sec]の場合
定電流値=-30[μA]、中心=-500[V]
下限=-200[V]
上限=-800[V]
(2)PS=200[mm/sec]の場合
定電流値=-15[μA]、中心=-250[V]
下限=0[V]
上限=-550[V]
(3)PS=100[mm/sec]の場合
定電流値=-7.5[μA]、中心=-125[V]
下限=0[V]
上限=-425[V]
As shown in FIG. 6, the constant current value is changed in proportion to the process speed. For example, the center (initial) voltage (dotted line), lower limit voltage (thick solid line), and upper limit voltage (thin solid line) in FIG. 6 are as follows.
(1) When PS = 400 [mm/sec] Constant current value = -30 [μA], Center = -500 [V]
Lower limit = -200 [V]
Upper limit = -800 [V]
(2) When PS = 200 [mm/sec] Constant current value = -15 [μA], center = -250 [V]
Lower limit = 0 [V]
Upper limit = -550 [V]
(3) When PS = 100 [mm/sec] Constant current value = -7.5 [μA], Center = -125 [V]
Lower limit = 0 [V]
Upper limit = -425 [V]
ここで、画像形成装置100のプロセススピードを変更する場合の例として、定着性の紙種による違いにより変更する場合に関して説明する。ここで、「定着性」とは、トナーと記録材Pとの接着力のことである。
Here, as an example of changing the process speed of the
定着装置13の記録材Pとトナーに与える熱量が過剰に小さい場合には、トナーが溶融せず、トナーが記録材Pに定着しない状態となり、即ち、定着性が低下し、手で触るとトナーが手についてしまう「定着不良」が発生する可能性がある。逆に、定着装置13の記録材Pとトナーに与える熱量が過剰に大きい場合には、トナーが溶融し過ぎてしまう。これにより、溶融トナーが定着ローラ13aに付着して、その付着したトナーが定着ローラ13aの1周後に記録材Pに定着されて記録材Pを汚してしまう「ホットオフセット」が発生する可能性がある。よって、定着装置13の記録材Pとトナーに与える熱量、即ち、定着ローラ13aの定着温度は、定着装置13と記録材P、そしてトナーに応じて、適切な定着温度に調整することが望まれる。
If the amount of heat applied to the recording material P and toner by the fixing
例えば、普通紙(坪量64~80[g/m2])は、PS=400[mm/sec]、プリント速度80[ppm]でも定着性が良好である。しかし、例えば、厚紙(坪量200~300[g/m2])は、同じ条件だとトナーが十分に溶融せず、手で擦るとトナーが厚紙から取れてしまう定着不良が発生してしまう場合がある。 For example, plain paper (basis weight 64 to 80 [g/m 2 ]) has good fixing properties even at PS=400 [mm/sec] and print speed of 80 [ppm]. However, for example, with cardboard (basis weight 200 to 300 [g/m 2 ]), under the same conditions, the toner will not melt sufficiently, and when rubbed by hand, the toner will come off from the cardboard, resulting in poor fixing. There are cases.
そこで、厚紙(坪量300[g/m2])で良好な定着性を得るためには、定着ローラ13aの定着温度を、普通紙(坪量64~80[g/m2])の場合よりも高い温度に設定すると良い。しかし、例えば、定着装置13の部品の耐熱性等から、定着ローラ13aの温度を高くできない場合には、定着ローラ13aの温度を上昇させずに、プロセススピードを低下させて、良好な定着性を得ることもできる。よって、例えば、厚紙(坪量200~300[g/m2])の場合は、PS=200[mm/sec]、プリント速度40[ppm]の半速に低下させ、厚紙の単位面積当たりに与える熱量を大きくして、良好な定着性を得ることができる。このように、定着性を確保するために、記録材Pの坪量(g/m2)の大きさに応じて、プロセススピードを変化させることができる。
Therefore, in order to obtain good fixing performance on thick paper (basis weight 300 [g/m 2 ]), the fixing temperature of the fixing
このようにプロセススピードを変更する画像形成装置100の場合、プレ帯電ブラシ21の定電流値は、プロセススピードに応じて比例的に変更すると良い。例えば、上記(1)PS=400[mm/sec]、定電流値=-30[μA]で、中間転写ベルト7上のトナーをプレ帯電するのに十分である。このとき、上記(2)PS=200[mm/sec]の半速にした場合には、中間転写ベルト7の単位面積当たりの電流量を略同一として、定電流値=-15[μA]で、中間転写ベルト7上のトナーをプレ帯電するのに十分である。
In the case of the
上記(2)PS=200[mm/sec]で、定電流値=-30[μA]の上記(1)の条件のままだと、中間転写ベルト7の単位面積当たりの電流量が大き過ぎる。そして、中間転写ベルト7上のトナーだけでなく、中間転写ベルト7の表面を局所的にマイナス(-)側に帯電させてしまうことがある。この中間転写ベルト7の表面の局所的なマイナス(-)側の帯電部分は、中間転写ベルト7の回転方向下流側の回転ブラシ22上のプラス(+)側帯電トナーを中間転写ベルト7上に再移動させてしまうことがある。そのため、中間転写ベルト7上にトナーが残存するクリーニング不良が発生する場合がある。更に、この中間転写ベルト7の表面の局所的なマイナス(-)側の帯電部分がマイナス(-)側に電位が大きい場合には、中間転写ベルト7の回転方向下流側の画像形成部50Yの1次転写部N1において、1次転写し難い部分が発生してしまうことがある。そのため、この1次転写ムラによって、局所的な濃度ムラが発生する場合がある。逆に、例えば、上記(1)PS=400[mm/sec]で、定電流値=-15[μA]の上記(2)の条件のままだと、中間転写ベルト7上のトナーをプレ帯電するための電流量が足りない。そして、注入帯電不足が発生して、中間転写ベルト7上のトナーを均一にプレ帯電することができないことがある。そのため、回転ブラシ22でのトナー回収が不十分となって、中間転写ベルト7上にトナーが残存するクリーニング不良が発生する場合がある。
(2) If the conditions of (1) above, where PS = 200 [mm/sec] and constant current value = -30 [μA], remain, the amount of current per unit area of the
よって、プレ帯電ブラシ21が中間転写ベルト7上のトナーをトナーと同極性側に一定の電荷量を持つようにプレ帯電させるためには、プロセススピードの変更に応じて、適切な定電流値に変更することが望まれる。そして、プロセススピードに応じて定電流値を変更することにより、プロセススピードが変わってもプレ帯電トナーを一定の電荷量にすることができるので、回転ブラシ22によるクリーニング性能を一定にすることができる。これにより、長期に渡り、クリーニング不良の発生を抑制することができる。
Therefore, in order for the
このような場合においても、本実施例では、定電流値に応じてリミット電圧(上限電圧、下限電圧)が決定される。本実施例においても、実施例1と同様に、「リミット電圧(上限電圧、下限電圧)=中心(初期)電圧の±300[V]」とすることにより、耐久後でもリミット電圧の範囲内で定電流制御を実施できるように、適正なリミット電圧に設定してある。但し、下限電圧は0[V]を超えないこととしている。このリミット電圧により、プロセススピードを変更した場合においても、図6に示すように耐久後に紙粉等の堆積によるプレ帯電ブラシ21の抵抗の上昇により電圧が上昇しても、その電圧は上限電圧内に収まる。そのため、プロセススピードを変更した場合においても、耐久後に定電流制御を維持できるので、長期に渡り、良好なプレ帯電性能を維持することができる。
Even in such a case, in this embodiment, the limit voltage (upper limit voltage, lower limit voltage) is determined according to the constant current value. In this example, as in Example 1, by setting the limit voltage (upper limit voltage, lower limit voltage) = ±300 [V] of the center (initial) voltage, the voltage can be maintained within the limit voltage range even after durability. An appropriate limit voltage is set to enable constant current control. However, the lower limit voltage is not to exceed 0 [V]. Due to this limit voltage, even if the process speed is changed and the voltage increases due to an increase in the resistance of the
このように、本実施例では、制御部15は、画像形成時の中間転写ベルト7の表面の移動速度に基づいて固定ブラシ21に供給される電流の目標電流値を変更可能である。本実施例では、制御部15は、上記移動速度が第1の移動速度である場合の上記目標電流値の絶対値よりも、上記移動速度が第1の移動速度よりも遅い第2の移動速度である場合の上記目標電流値の絶対値を小さくする。
In this manner, in this embodiment, the
以上説明したように、本実施例によれば、プロセススピードに応じてプレ帯電部材に供給される電流の目標電流値が変更される場合にも、実施例1と同様の効果が得られる。 As described above, according to this embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained even when the target current value of the current supplied to the pre-charging member is changed depending on the process speed.
[実施例3]
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例1の画像形成装置のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において、実施例1の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例1と同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
[Example 3]
Next, other embodiments of the present invention will be described. The basic configuration and operation of the image forming apparatus of this embodiment are the same as those of the image forming apparatus of the first embodiment. Therefore, in the image forming apparatus of this embodiment, elements having the same or corresponding functions or configurations as those of the image forming apparatus of Embodiment 1 are given the same reference numerals as in Embodiment 1, and detailed explanations thereof will be omitted. .
実施例2では、プレ帯電ブラシ21の定電流値をプロセススピードに応じて変更することにより、プレ帯電性能をプロセススピードが変わっても一定にした。
In Example 2, by changing the constant current value of the
本実施例では、画像形成装置100は、画像形成装置100の内部又は外部の少なくとも一方の温度又は湿度の少なくとも一方である環境を検知する環境検知手段としての環境センサ155を備えている。本実施例では、環境センサ155は、雰囲気の水分量に関する情報として、画像形成装置100の内部の温度及び湿度を検知する。そして、本実施例では、画像形成装置100は、環境センサ155の検知結果によって、プレ帯電ブラシ21のリミット電圧(上限電圧、下限電圧)を変更する。これにより、例えば、耐久後の紙粉等の堆積によってプレ帯電ブラシ21の抵抗値が上昇した場合や、更には、環境(温度・湿度)が変動した場合でも、定電流制御されるプレ帯電ブラシ21に印加する電圧を、リミット電圧の範囲内となるように設定できる。そのため、画像形成装置の設置環境(温度・湿度)が変化しても、長期に渡り、安全で、かつ、安定したプレ帯電性能を維持することができる。
In this embodiment, the
図7は、比較例のプレ帯電ブラシ21の絶対湿度と電圧値との関係を示すグラフ図である。図7の点線は、プロセススピード=400[mm/sec]、プレ帯電ブラシ21の初期の定電流値=-30[μA]での定電流制御時の電圧である。環境センサ155によって検知される温度[℃]と相対湿度[%]から算出される絶対湿度[g/m3]に対しての推移を示している。
FIG. 7 is a graph diagram showing the relationship between the absolute humidity and the voltage value of the
図7の点線で示すように、プレ帯電ブラシ21は、絶対湿度が高い(水分量が多い)高湿環境では、抵抗値が低下して、定電流制御で印加される電圧値が低くなる。逆に、絶対湿度が低い(水分量が少ない)低湿環境では、プレ帯電ブラシ21の抵抗値が上昇して、定電流制御で印加される電圧値が高くなる。
As shown by the dotted line in FIG. 7, in a high humidity environment where the absolute humidity is high (the amount of water is large), the resistance value of the
また、図7は比較例を示しているため、リミット電圧は、絶対湿度に対して、一定である。太実線は下限電圧であり、細実線は上限電圧である。図7に示すように、リミット電圧が一定の場合には、例えば絶対湿度が低い低湿環境において、電圧は、初期はリミット電圧内に入っているが、耐久によって紙粉等が堆積してプレ帯電ブラシ21の抵抗値が上昇した場合には上限電圧を超えてしまう。よって、定電流値=-30[μA]にもかかわらず、電流は-30[μA]より小さい状況が発生する。このような場合には、流れる電流が少なくなってしまうので、中間転写ベルト7上のトナー等をプレ帯電する性能が低下してしまう。そのため、回転ブラシ22によってトナーを回収するクリーニング性能も低下してしまうので、ベルトクリーニング装置20からのトナーのすり抜けが発生して、画像にスジ等が発生するクリーニング不良が発生してしまう場合がある。
Moreover, since FIG. 7 shows a comparative example, the limit voltage is constant with respect to absolute humidity. The thick solid line is the lower limit voltage, and the thin solid line is the upper limit voltage. As shown in Figure 7, when the limit voltage is constant, for example in a low-humidity environment with low absolute humidity, the voltage is initially within the limit voltage, but due to durability, paper dust etc. accumulates and pre-charging occurs. If the resistance value of the
そこで、本実施例は、図8に示すように、絶対湿度に応じてリミット電圧を変化させることにより、長期に渡って、安全で、かつ、安定したプレ帯電ブラシ21の定電流制御を実施できるようにする。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 8, by changing the limit voltage according to the absolute humidity, safe and stable constant current control of the
図8は、本実施例のプレ帯電ブラシ21の絶対湿度と電圧値との関係を示すグラフ図である。図8の点線は、図7の点線と同様で、プレ帯電ブラシ21の初期の定電流値=-30[μA]での定電流制御時の電圧値である。太実線は下限電圧であり、細実線は上限電圧である。本実施例では、「リミット電圧=プレ帯電ブラシ21初期の電圧値±300[V]」としている。但し、この電圧は、0[V]以下(マイナス側)のため、0[V]を超える(プラス側になる)場合は0[V]とする。図8に示すように、例えば、絶対湿度が低い低湿環境において、耐久によって紙粉等が堆積して、プレ帯電ブラシ21の抵抗値が上昇した場合においても、電圧は、リミット電圧の範囲内に入るので、定電流制御を正常に実施できる。したがって、画像形成装置100の設置環境(温度・湿度)が変化しても、長期に渡り、安全で、かつ、安定したプレ帯電性能を維持することができる。
FIG. 8 is a graph diagram showing the relationship between absolute humidity and voltage value of the
このように、本実施例では、画像形成装置100は、雰囲気の水分量に関する情報を検知する環境センサ155を有し、制御部15は、環境センサ155による検知結果に基づいて画像形成時に第2の電源27が固定ブラシ21に印加する電圧の絶対値の上限値を変更可能である。本実施例では、制御部15は、環境センサ155による検知結果が示す水分量が第1の水分量である場合の上記上限値よりも、環境センサ155による検知結果が示す水分量が第1の水分量よりも大きい第2の水分量である場合の上記上限値を小さくする。
As described above, in this embodiment, the
以上説明したように、本実施例によれば、実施例1と同様の効果が得られると共に、環境が変化した場合でも、良好なプレ帯電性能を維持することができる。 As described above, according to the present example, the same effects as in Example 1 can be obtained, and even when the environment changes, good pre-charging performance can be maintained.
[実施例4]
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例1の画像形成装置のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において、実施例1の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例1と同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
[Example 4]
Next, other embodiments of the present invention will be described. The basic configuration and operation of the image forming apparatus of this embodiment are the same as those of the image forming apparatus of the first embodiment. Therefore, in the image forming apparatus of this embodiment, elements having the same or corresponding functions or configurations as those of the image forming apparatus of Embodiment 1 are given the same reference numerals as in Embodiment 1, and detailed explanations thereof will be omitted. .
実施例3では、画像形成装置100は、環境センサ155を備え、環境センサ155の検知結果によって、プレ帯電ブラシ21のリミット電圧(上限電圧、下限電圧)を変更した。
In Example 3, the
本実施例では、画像形成装置100は、環境センサ155を備え、環境センサ155の検知結果によって、プレ帯電ブラシ21の定電流値を変更する。これにより、環境(温度・湿度)が変動しても、プレ帯電ブラシ21のプレ帯電性能を一定にすることができるので、プレ帯電ブラシ21通過後の中間転写ベルト7上のトナー電荷量を一定にすることがきる。環境が変動してもプレ帯電後のトナー電荷量を一定にすることによって、回転ブラシ22のトナー回収性能、即ち、クリーニング性能を一定にすることができる。そのため、環境が変動しても、長期に渡り、安全で、かつ、安定して、クリーニング不良の発生を抑制することができる。
In this embodiment, the
上述の各例では、プレ帯電ブラシ21の定電流値は、環境によらずに一定であった。そのため、プレ帯電後の中間転写ベルト7上のトナーの帯電量の絶対値は、高湿環境で低く、低湿環境で高くなる傾向があった。したがって、回転ブラシ22の2次転写残トナーの回収(クリーニング)能力も、高湿環境で低く、低湿環境で高い、という環境依存性がある場合があった。本実施例では、この環境依存性の影響を抑制する。
In each of the above examples, the constant current value of the
図9は、本実施例における、絶対湿度[g/m3]と、定電流制御時のプレ帯電ブラシ21の電圧値[V]との関係を示すグラフ図である。
FIG. 9 is a graph diagram showing the relationship between the absolute humidity [g/m 3 ] and the voltage value [V] of the
図9に示すように、例えば、絶対湿度が中間の通常環境(絶対湿度=5~19[g/m3])においては、トナーの帯電し易さは中程度のため、プレ帯電後の中間転写ベルト7上のトナーの帯電量の絶対値は中程度である。よって、通常環境では、定電流値=-30[μA]とする。
As shown in FIG. 9, for example, in a normal environment where the absolute humidity is intermediate (absolute humidity = 5 to 19 [g/m 3 ]), the ease with which toner is charged is moderate. The absolute value of the amount of charge of the toner on the
一方、絶対湿度が大きい高湿環境(絶対湿度=19[g/m3]超)においては、トナーが帯電し難いため、プレ帯電後の中間転写ベルト7上のトナーの帯電量の絶対値は小さい。よって、高湿環境では、中間転写ベルト7上のトナーのプレ帯電量を増加させるために、プレ帯電ブラシ21の定電流値の絶対値を大きくして、注入帯電量を増加させることが望まれるため、定電流値=-35[μA]とする。
On the other hand, in a high humidity environment with high absolute humidity (absolute humidity = over 19 [g/m 3 ]), toner is difficult to charge, so the absolute value of the charge amount of toner on
他方、絶対湿度が小さい低湿環境(絶対湿度=5[g/m3]未満)においては、トナーが帯電し易いため、プレ帯電後の中間転写ベルト7上のトナーの帯電量の絶対値は大きい。よって、低湿環境では、中間転写ベルト7上のトナーのプレ帯電量を通常環境に合わせるため、プレ帯電ブラシ21の定電流値の絶対値を小さくして、注入帯電量を減少させることが望まれるため、定電流値=-25[μA]とする。
On the other hand, in a low-humidity environment where the absolute humidity is low (absolute humidity = less than 5 [g/m 3 ]), the toner is easily charged, so the absolute value of the amount of charge of the toner on the
更に、図9に示すように、「リミット電圧(上限電圧、下限電圧)=初期の定電流制御時の電圧値±300[V]」として、各定電流値に合わせてリミット電圧を変更する。 Furthermore, as shown in FIG. 9, the limit voltage is changed according to each constant current value by setting "limit voltage (upper limit voltage, lower limit voltage) = initial constant current control voltage value ±300 [V]".
図9に示すように、絶対湿度に応じて定電流値を変更する制御とすることにより、環境(温度・湿度)が変動しても、プレ帯電ブラシ21によるプレ帯電後の中間転写ベルト7上のトナーの電荷量を一定に安定させることができる。そのため、回転ブラシ22によるトナーの回収(クリーニング)能力を一定に安定させることができる。
As shown in FIG. 9, by controlling the constant current value to change according to the absolute humidity, even if the environment (temperature/humidity) changes, the
更に、耐久で紙粉等がプレ帯電ブラシ21に堆積して、プレ帯電ブラシ21の抵抗が上昇した場合でも、定電流制御とリミット電圧制御とによって、プレ帯電性能を一定に維持し、かつ、過大又は過小な電圧がプレ帯電ブラシ21に印加されることを抑制できる。そのため、安全で、かつ、安定したプレ帯電を実施することができる。
Furthermore, even if paper dust or the like accumulates on the
このように、本実施例では、画像形成装置100は、雰囲気の水分量に関する情報を検知する環境センサ155を有し、制御部15は、環境センサ155による検知結果に基づいて固定ブラシ21に供給される電流の目標電流値を変更可能である。本実施例では、制御部15は、環境センサ155による検知結果が示す水分量が第1の水分量である場合の上記目標電流値の絶対値よりも、環境センサ155による検知結果が示す水分量が第1の水分量よりも大きい第2の水分量である場合の上記目標電流値の絶対値を大きくする。
As described above, in this embodiment, the
以上説明したように、本実施例によれば、実施例1と同様の効果が得られると共に、環境が変化した場合でも、より良好なプレ帯電性能を得ることができる。 As described above, according to the present example, the same effects as in Example 1 can be obtained, and even when the environment changes, better pre-charging performance can be obtained.
[その他]
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。
[others]
Although the present invention has been described above with reference to specific examples, the present invention is not limited to the above-mentioned examples.
上述の実施例では、マイナス(-)トナーを使用したため、プレ帯電ブラシには、トナーと同極性の直流電圧としてマイナス(-)の直流電圧を印加した。しかし、プラス(+)トナーを使用する画像形成装置の場合には、プレ帯電ブラシに、プラス(+)の直流電圧を印加し、回転ブラシには、プラス(+)トナーを回収するように、接地、又はマイナス(-)側の直流電圧を印加すると良い。このように、プラス(+)トナーを使用する画像形成装置の場合には、部材に印加する電圧の極性は、適宜、マイナス(-)トナーを使用する場合から、プラス(+)/マイナス(-)の極性を逆にして印加すると良い。 In the above embodiment, since negative (-) toner was used, a negative (-) DC voltage having the same polarity as the toner was applied to the pre-charging brush. However, in the case of an image forming apparatus that uses positive (+) toner, a positive (+) DC voltage is applied to the pre-charging brush, and a rotating brush is used to collect the positive (+) toner. It is best to ground or apply a negative (-) DC voltage. In this way, in the case of an image forming apparatus that uses plus (+) toner, the polarity of the voltage applied to the member can be changed as appropriate from when using minus (-) toner to plus (+)/minus (-). ) should be applied with the polarity reversed.
また、非画像形成時に、プレ帯電部材清掃モードを実行しても良い。例えば、プレ帯電部材清掃モードにおいては、次のような動作を実施することができる。つまり、回収部材が中間転写体上のトナーの正規の帯電極性と同極性側となり、プレ帯電部材が中間転写体上のトナーの正規の帯電極性とは逆極性側となる、通常の画像形成時のクリーニング電界とは逆電界の形成である。あるいは、プレ帯電部材への交番電界の印加である。このプレ帯電部材清掃モードにおいては、これら逆電界の形成及び交番電界の印加のうち少なくとも一方を実施することができる。これにより、更に長期に渡り良好なプレ帯電性能を維持することができる。 Further, the pre-charging member cleaning mode may be executed during non-image formation. For example, in the pre-charging member cleaning mode, the following operations can be performed. In other words, during normal image formation, the collection member has the same polarity as the normal charging polarity of the toner on the intermediate transfer member, and the pre-charging member has the opposite polarity to the normal charging polarity of the toner on the intermediate transfer member. The cleaning electric field is the formation of an opposite electric field. Alternatively, the application of an alternating electric field to the pre-charging member. In this pre-charging member cleaning mode, at least one of forming a reverse electric field and applying an alternating electric field can be performed. Thereby, good pre-charging performance can be maintained for a longer period of time.
また、プロセススピードは、上述の実施例のように、紙種に応じて変更することに限定されるものではない。例えば、解像度=600[dpi]の画像形成装置を半速にして、副走査方向のみであるが、解像度=1200[dpi]に高解像度化する場合等、解像度に応じてプロセススピードを変更することもできる。 Further, the process speed is not limited to changing depending on the paper type as in the above embodiment. For example, when an image forming apparatus with a resolution of 600 [dpi] is set to half speed and the resolution is increased to 1200 [dpi] only in the sub-scanning direction, the process speed can be changed according to the resolution. You can also do it.
7 中間転写ベルト
10 2次転写ローラ
15 制御部
20 ベルトクリーニング装置
21 プレ帯電ブラシ
22 回転ブラシ
27 直流電圧電源
28 直流電圧電源
29 直流電圧電源
30 定電流制御装置
31 リミット電圧制御装置
100 画像形成装置
155 環境センサ
P 記録材
7
Claims (12)
1次転写部で前記像担持体から転写されたトナー像を2次転写部で記録材に転写するために搬送する周回移動可能な中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルトの表面の移動方向において前記2次転写部よりも下流側かつ前記1次転写部よりも上流側で前記中間転写ベルトの表面に接触して回転し、前記中間転写ベルト上のトナーを回収する回転ブラシと、
前記回転ブラシに電圧を印加する第1の電源と、
前記中間転写ベルトの表面の移動方向において前記回転ブラシと前記中間転写ベルトとの接触部よりも上流側かつ前記2次転写部よりも下流側で前記中間転写ベルトの表面に接触して固定配置され、前記中間転写ベルト上のトナーを帯電させる固定ブラシと、
前記固定ブラシに電圧を印加する第2の電源と、
前記第1の電源及び前記第2の電源を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記中間転写ベルトから記録材にトナー像を転写する画像形成時に、トナーの正規の帯電極性とは逆極性側の直流電圧を前記回転ブラシに印加すると共に、前記固定ブラシに供給される電流が目標電流値となるように定電流制御でトナーの正規の帯電極性と同極性側の直流電圧を前記固定ブラシに印加するように制御することを特徴とする画像形成装置。 an image carrier that carries a toner image;
a circumferentially movable intermediate transfer belt that conveys the toner image transferred from the image carrier in a primary transfer unit to a recording material in a secondary transfer unit;
The toner on the intermediate transfer belt rotates in contact with the surface of the intermediate transfer belt downstream of the secondary transfer section and upstream of the primary transfer section in the moving direction of the surface of the intermediate transfer belt. A rotating brush that collects
a first power source that applies voltage to the rotating brush;
fixedly disposed in contact with the surface of the intermediate transfer belt upstream of the contact portion between the rotating brush and the intermediate transfer belt and downstream of the secondary transfer portion in the moving direction of the surface of the intermediate transfer belt. , a fixed brush that charges the toner on the intermediate transfer belt;
a second power source that applies voltage to the fixed brush;
a control unit that controls the first power source and the second power source;
has
The control unit applies a DC voltage having a polarity opposite to the normal charging polarity of the toner to the rotating brush and supplies it to the stationary brush during image formation in which the toner image is transferred from the intermediate transfer belt to the recording material. An image forming apparatus characterized in that a DC voltage having the same polarity as the normal charging polarity of the toner is applied to the fixed brush by constant current control so that the current applied to the fixed brush becomes a target current value.
前記制御部は、前記環境センサによる検知結果に基づいて前記目標電流値を変更可能であることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。 It has an environmental sensor that detects information about the amount of moisture in the atmosphere.
The image forming apparatus according to claim 3, wherein the control unit is capable of changing the target current value based on a detection result by the environmental sensor.
前記制御部は、前記環境センサによる検知結果に基づいて前記上限値を変更可能であることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。 It has an environmental sensor that detects information about the amount of moisture in the atmosphere.
The image forming apparatus according to claim 3, wherein the control unit is capable of changing the upper limit value based on a detection result by the environmental sensor.
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