JP2024079934A - Image forming device - Google Patents
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Abstract
【課題】 中間転写ベルトのクリーニング性能を向上させ、長期の使用を行うことができる中間転写ベルトクリーニング装置を含む画像形成装置を提供する。【解決手段】 中間転写ベルトの外周面側に摺接するプレクリーニング部材と、前記プレクリーニング部材よりも前記中間転写ベルトの回転方向下流側にて前記中間転写ベルトの外周面に残留した紙粉を摩擦帯電により帯電させる摩擦帯電部材と、トナーを回収する回転可能なクリーニング部材と、を有する画像形成装置において、前記プレクリーニング部材にはトナーと同極性の高圧を印加し、前記摩擦帯電部材は中間転写ベルトと摺擦することでトナーと同極性に帯電させ、前記第一の静電クリーニング部材にはトナーと逆極性の高圧を印加し、摩擦帯電部材の材料の帯電系列は、前記トナーと前記中間転写ベルトに付着する紙粉との間に位置するように構成する。【選択図】 図1[Problem] To provide an image forming apparatus including an intermediate transfer belt cleaning device that can improve the cleaning performance of an intermediate transfer belt and enable long-term use. [Solution] In an image forming apparatus having a pre-cleaning member that comes into sliding contact with the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt, a frictional charging member that frictionally charges paper powder remaining on the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt downstream of the pre-cleaning member in the rotation direction of the intermediate transfer belt, and a rotatable cleaning member that collects toner, a high voltage of the same polarity as the toner is applied to the pre-cleaning member, the frictional charging member is charged to the same polarity as the toner by rubbing against the intermediate transfer belt, a high voltage of the opposite polarity to the toner is applied to the first electrostatic cleaning member, and the triboelectric series of the material of the frictional charging member is configured to be between the toner and the paper powder adhering to the intermediate transfer belt. [Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、中間転写ベルト上の転写残トナーを静電的にクリーニングするクリーニングブラシと、それよりも上流に設けられ、トナーをプレ帯電するプレクリーニングブラシと、を有する画像形成装置に関する The present invention relates to an image forming apparatus having a cleaning brush that electrostatically cleans residual toner on an intermediate transfer belt, and a pre-cleaning brush that is provided upstream of the cleaning brush and pre-charges the toner.
従来、電子写真方式などを用いた画像形成装置として、複数の像担持体に形成されたトナー像が中間転写体上に重ね合わせるようにして1次転写された後に紙などの記録材に2次転写される中間転写方式の画像形成装置がある。中間転写体としては、無端ベルト状の部材である中間転写ベルトが多く用いられている。1次転写は、複数の像担持体のそれぞれに対応して中間転写ベルトの内周面に接触可能に配置された1次転写部材に1次転写バイアスが印加され、像担持体と中間転写ベルトとが接触する1次転写部に電流が供給されることで行われることが多い。2次転写は、中間転写ベルトの外周面に接触可能に配置された2次転写部材に2次転写バイアスが印加され、中間転写ベルトと2次転写部材とが当接する2次転写部に電流が供給されることで行われることが多い。また、1次転写部材、2次転写部材としては、ローラ状の部材である1次転写ローラ、2次転写ローラが用いられることが多い。 Conventionally, as an image forming apparatus using an electrophotographic method or the like, there is an image forming apparatus of an intermediate transfer method in which toner images formed on a plurality of image carriers are primarily transferred onto an intermediate transfer body so as to be superimposed on each other, and then secondarily transferred onto a recording material such as paper. An intermediate transfer belt, which is an endless belt-like member, is often used as the intermediate transfer body. The primary transfer is often performed by applying a primary transfer bias to a primary transfer member arranged so as to be in contact with the inner peripheral surface of the intermediate transfer belt corresponding to each of the plurality of image carriers, and supplying a current to a primary transfer section where the image carriers and the intermediate transfer belt are in contact. The secondary transfer is often performed by applying a secondary transfer bias to a secondary transfer member arranged so as to be in contact with the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt, and supplying a current to a secondary transfer section where the intermediate transfer belt and the secondary transfer member are in contact. In addition, a primary transfer roller and a secondary transfer roller, which are roller-like members, are often used as the primary transfer member and the secondary transfer member.
特許文献1のように、2次転写後の中間転写ベルト上に残留したトナー(2次転写残トナー)は、中間転写ベルトクリーニング装置としての回転ブラシによって中間転写ベルト上から回収される。この回転ブラシはトナーと逆極性のバイアスが印加されていて、中間転写ベルト上の残留トナーを電気的に吸着して回収する。この種のクリーニング装置では、回転ブラシよりも中間転写ベルトの回転方向の上流側にプレクリーニングブラシを設ける場合がある。プレクリーニングブラシは、回転ローラによりトナーを電気的に吸着し易いようにプレクリーニングブラシを通過するトナーの極性を所定極性に揃える。この電気的作用を実現するべくプレクリーニングブラシには予めトナーと同極性のバイアスが印加されている。 As in Patent Document 1, toner remaining on the intermediate transfer belt after secondary transfer (secondary transfer residual toner) is collected from the intermediate transfer belt by a rotating brush that serves as an intermediate transfer belt cleaning device. A bias of the opposite polarity to the toner is applied to this rotating brush, and the residual toner on the intermediate transfer belt is electrically attracted and collected. In this type of cleaning device, a pre-cleaning brush may be provided upstream of the rotating brush in the rotation direction of the intermediate transfer belt. The pre-cleaning brush aligns the polarity of the toner passing through the pre-cleaning brush to a predetermined polarity so that the toner can be easily electrically attracted by the rotating roller. To achieve this electrical action, a bias of the same polarity as the toner is applied to the pre-cleaning brush in advance.
しかしながら特許文献1に記載されているように、プレクリーニングブラシにはトナーだけではなく紙粉等の異物も堆積する。この時紙粉等の異物はプレクリーニングブラシにバイアスが印加されているため、トナーと同極性に帯電されやすい。帯電した堆積物が塊になり下流側に放出されて、クリーニング装置に回収され、クリーニング不良を引き起こす恐れがある。 However, as described in Patent Document 1, not only toner but also foreign matter such as paper dust accumulates on the pre-cleaning brush. At this time, because a bias is applied to the pre-cleaning brush, the foreign matter such as paper dust is likely to be charged to the same polarity as the toner. The charged accumulated matter forms clumps and is released downstream, where it is collected by the cleaning device, which may cause cleaning failure.
前記課題は以下の本発明に係る画像形成装置にて解決される。即ち、トナー像を形成する画像形成部と、前記トナー像が転写される中間転写ベルトと、トナーの正規帯電極性と同極性のバイアスが印可され、前記中間転写ベルトに残留する転写残トナーをプレ帯電するプレクリーニングブラシと、前記中間転写ベルトの回転方向において、プレクリーニングブラシよりも下流に設けられ、トナーの正規帯電極性と逆極性のバイアスが印可される回収ブラシと、前記中間転写ベルトの回転方向において、前記プレクリーニングブラシよりも下流で、前記回収ブラシよりも上流に設けられ、前記中間転写ベルトと摩擦帯電する摩擦帯電ブラシと、を備え、前記摩擦帯電ブラシの材料の帯電系列は、前記トナーと前記中間転写ベルトに付着する紙粉との間に位置することを特徴とする。 The above problem is solved by the image forming apparatus according to the present invention described below. That is, the apparatus includes an image forming unit that forms a toner image, an intermediate transfer belt to which the toner image is transferred, a pre-cleaning brush to which a bias of the same polarity as the normal charging polarity of the toner is applied and which pre-charges the transfer residual toner remaining on the intermediate transfer belt, a recovery brush that is provided downstream of the pre-cleaning brush in the rotation direction of the intermediate transfer belt and to which a bias of the opposite polarity to the normal charging polarity of the toner is applied, and a triboelectric charging brush that is provided downstream of the pre-cleaning brush and upstream of the recovery brush in the rotation direction of the intermediate transfer belt and frictionally charges the intermediate transfer belt, and is characterized in that the triboelectric series of the material of the triboelectric charging brush is located between the toner and the paper powder that adheres to the intermediate transfer belt.
本発明によれば、中間転写ベルト上の転写残トナーをプレ帯電してクリーニングするクリーニング装置において、プレ帯電後の紙粉がクリーニング装置で回収されることで生じるクリーニング不良を簡易な構成で抑制する。 According to the present invention, in a cleaning device that pre-charges and cleans residual toner on an intermediate transfer belt, cleaning defects caused by paper dust collected by the cleaning device after pre-charging are suppressed with a simple configuration.
以下、本発明に関して、詳細に説明する。 The present invention will be described in detail below.
本実施例では、画像形成装置100の一例としてタンデム型のフルカラー複合機について説明する。
In this embodiment, a tandem-type full-color multifunction device will be described as an example of an
但し、本発明は、タンデム型のフルカラー画像形成装置に限定されず、他の方式のフルカラー画像形成装置でも良い。 However, the present invention is not limited to tandem-type full-color image forming devices, and may also be applied to other types of full-color image forming devices.
<画像形成装置>
図1に示すように、画像形成装置100は、画像形成部である装置本体96と、シート排出部97と、制御部15、画像読取部98、UI(ユーザーインターフェース)としての操作部99とを備える。
<Image forming apparatus>
As shown in FIG. 1, the
画像形成装置100は、画像読取部98や、パーソナルコンピュータ等のホスト機器、あるいは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、記録媒体上に形成することができる。尚、シートPは、トナー像が形成される記録媒体である。具体例として、普通紙、厚紙、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)等、多種多様である。
The
本実施例の画像形成装置100は、フルカラー画像に対応するものであり、イエロー画像形成部Y、マゼンタ画像形成部M、シアン画像形成部C、ブラック画像形成部Kの4色それぞれに、同様の構成で別個に画像形成部材が設けられている。このため、図1では4色の各構成について同符号の後に色の識別子を付して示すが、明細書中では色の識別子を付さずに符号のみで説明する場合もある。尚、この画像形成装置100は、例えば、ブラック単色(モノクロ)画像や、前記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Y、M、C、Kは、トナー像を担持して回転する感光ドラム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。又、画像形成部Y、M、C、Kは、各パーツ毎にカートリッジとして各色毎にユニット化され、装置本体96に対して着脱可能に構成されている。各パーツの寿命等によって、前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。
Each of the image forming units Y, M, C, and K has a photosensitive drum 1 that rotates while carrying a toner image, a charging roller 2, a developing
感光ドラム1は、回転可能であり、画像形成に用いられる静電潜像を担持する。感光ドラム1は、本実施例では、外径30mmの正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 used in image formation. In this embodiment, the photosensitive drum 1 is a positively charged organic photoconductor (OPC) with an outer diameter of 30 mm, and is rotated by a drive motor (not shown) in the direction of the arrow at a predetermined process speed (circumferential speed). The photosensitive drum 1 has an aluminum cylinder as a base, and has three layers on its surface that are coated and stacked in order: an undercoat layer, a photocharge generation layer, and a charge transport layer.
帯電ローラ2は、感光ドラム1の表面に接触・従動回転する導電性のゴムローラを用いており、感光ドラム1の表面を均一に帯電する。帯電ローラ2への印加電圧によって、AC電圧+DC電圧のAC帯電方式と、DC電圧のみのDC帯電方式に分類されるが、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 is a conductive rubber roller that comes into contact with the surface of the photosensitive drum 1 and rotates in response, uniformly charging the surface of the photosensitive drum 1. Depending on the voltage applied to the charging roller 2, it can be classified into an AC charging method using AC voltage + DC voltage, and a DC charging method using only DC voltage, but in this embodiment, the AC charging method, which produces less charging unevenness, was adopted.
露光装置3は、各色用のレーザー光3Y、3M、3C、3Kを発光し、各色の感光ドラム1Y、1M、1C、1K上に静電潜像を形成する。露光装置3は、一様均一に帯電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。
The exposure device 3 emits
現像装置4は、補給用トナーボトル14から供給された、例えば正帯電極性の現像剤(トナー)を収容すると共に、感光ドラム1上に、露光装置3からのレーザー光によって形成された静電潜像を現像する。本実施例では、非磁性トナーと磁性キャリアの2成分現像方式を採用し、感光ドラム1に対向する現像領域に、トナーを供給する。現像装置4のトナーを担持した現像スリーブ(不図示)に、現像バイアス(DC電圧+AC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、トナーで現像されて可視化される。
The developing
1次転写ローラ5によって、感光ドラム1上に現像されたトナー像は、一次転写部において中間転写ベルト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装置6によって、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(不図示)によって、中間転写ベルト7に転写されずに残留した転写残トナーが除去される。感光ドラム1は、その後に、前露光装置(不図示)により表面を除電され、感光ドラム1は、次の作像工程に備える。
The toner image developed on the photosensitive drum 1 by the primary transfer roller 5 is primarily transferred onto the
中間転写ベルト7は、駆動ローラ8や従動ローラ9に巻き掛けられ、1次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kを内包し、中間転写ベルトクリーニング装置20を備える。中間転写ベルト7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、新品と交換できる構成である。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。又、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を挟んで対向して圧接配置され、トナーと逆極性の1次転写電圧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する。例えば、抵抗値1×10E+5~1×10E+7[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。
本実施例の中間転写ベルト7は、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。
In this embodiment, the
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50~150[μm]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100~500[μm]となっている。表層は、ポリウレタンやアクリル等にフッ素樹脂等のフィラーを添加した材料で、中間転写ベルト7表面へのトナーの付着力を小さくして、2次転写部でトナーをシートPへ転写し易くするコート材であり、表層の厚みは0.5~30[μm]となっている。本実施例で、基層は導電材を分散させたポリイミド樹脂:70[μm]である。また、弾性層は導電性のCRゴム(クロロブレンゴム):300[μm]、表層はポリウレタンにPTFEを60重量%添加した樹脂:1[μm]の総厚371[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=1×10E+7~1×10E+9[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=65°(測定条件:23℃50%RH環境測定、ウォーレス硬度計)である。
The resin material constituting the base layer is a resin such as polyimide or polycarbonate, or various rubbers containing an appropriate amount of carbon black as an antistatic agent, and the thickness of the base layer is 50 to 150 μm. The elastic material constituting the elastic layer is a material containing various rubbers such as urethane rubber or silicone rubber containing an appropriate amount of ion conductive material, and the thickness of the elastic layer is 100 to 500 μm. The surface layer is a material in which a filler such as fluorine resin is added to polyurethane or acrylic, and is a coating material that reduces the adhesion of toner to the surface of the
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に対向して圧接配置されている。2次転写ローラ10には、2次転写電圧としてトナーの帯電極性と逆極性の直流電圧が印加される。そして、2次転写ローラ10は、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)へ供給されたシート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~+5kVの2次転写電圧を印加することで、例えば、50μA程度の電流が流れて、中間転写ベルト7上のトナー像を、シートP上に2次転写する。
The
又、1次及び2次の転写電圧、又は転写電流は、感光ドラム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、更に2次転写の場合にはシートPの材質に応じて決定される任意の値である。
The primary and secondary transfer voltages or transfer currents are arbitrary values determined according to the material of the photosensitive drum, the charge amount of the toner, the image formation speed, i.e., the rotation speed of the photosensitive drum 1 and the
2次転写ローラ10は、例えば、外径20~25mm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1×10E+5~1×10E+7[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
又、中間転写ベルト7は、中間転写ベルトクリーニング装置20を有している。中間転写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を除去する。中間転写ベルトクリーニング装置20の詳細は後述する。
The
カセット12から給紙ローラ11によって、シートPが取り出され、矢印に従って、2次転写ローラ10の2次転写部に、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シートPは、定着部13に搬送される。
A sheet P is taken out of the
定着手段としての定着装置13は、定着ローラ13aに圧接する加圧ローラ13bを備えている。加熱された定着ローラ13aと加圧ローラ13bとの間をシートPが挟持・搬送されることにより、シートPに2次転写されたトナー像は、加熱及び加圧されてシートPに定着される。
The fixing
トナー像を定着されたシートPは、シート排出部97に搬送されて、シートPへの画像形成が終了する。
The sheet P with the toner image fixed thereon is transported to the
<中間転写ベルトクリーニング装置>
各画像形成部において1次転写後、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により清掃される。又、2次転写後、中間転写ベルト7上に残留する2次転写残トナー等は、中間転写ベルトクリーニング装置20により清掃される。
<Intermediate transfer belt cleaning device>
After the primary transfer in each image forming unit, the primary transfer residual toner remaining on the photosensitive drum 1 is cleaned by a photosensitive drum cleaning device 6. After the secondary transfer, the secondary transfer residual toner remaining on the
1次転写後、感光ドラム1上に残留、或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次転写時にシートPと接するため、2次転写後、中間転写ベルト7上に残留、或いは付着しているものは、2次転写残トナーのほか、シートPの紙に由来する紙粉や填料等もある。また、画像形成部における現像装置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が付着することもある。
After the primary transfer, most of what remains on or adheres to the photosensitive drum 1 is primary transfer residual toner. Meanwhile, since the
中間転写ベルト7は、基層のみの1層構造、基層+表層の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。
The
弾性層を有する中間転写ベルト7は、2次転写で、エンボス紙等の凹凸紙においても、用紙の凹凸部に、この弾性層が追従することができるので、2次転写ムラの無い、良好な画像を得ることができる利点を持つ。
The
弾性層を持たない前記1層構造の中間転写ベルトにおいては、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問題がある。 In the case of the intermediate transfer belt with the single-layer structure that does not have an elastic layer, there is a problem that secondary transfer unevenness occurs and minute image density unevenness occurs even when using plain paper with a slightly rough surface.
又、弾性層を持たない前記2層構造の中間転写ベルトにおいては、表層にトナーの離型性が良いフッ素樹脂等をコーティングしている。このため、表面粗さが若干粗い普通紙においても、2次転写ムラが発生せず、微小な画像濃度ムラが発生しない、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できない。このため、凹部や凸部のエッジ部において、中間転写ベルト7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問題がある。
In addition, in the intermediate transfer belt of the two-layer structure that does not have an elastic layer, the surface layer is coated with a fluororesin or the like that has good toner releasability. Therefore, even with plain paper with a slightly rough surface, it is possible to obtain a good image without secondary transfer unevenness and without minute image density unevenness. However, since there is no elastic layer, the surface of the intermediate transfer belt cannot follow the uneven parts of paper with large unevenness such as embossed paper. For this reason, gaps are generated between the
一方、弾性層を有する中間転写ベルトの中間転写ベルトクリーニング装置においては、前述したように、クリーニングブレードを使用できないという欠点を持つ。 On the other hand, as mentioned above, an intermediate transfer belt cleaning device for an intermediate transfer belt that has an elastic layer has the disadvantage that a cleaning blade cannot be used.
そこで、本実施例の弾性層を有する中間転写ベルト7を清掃する中間転写ベルトクリーニング装置20に関して説明する。
Then, we will explain the intermediate transfer
[従来例]
まず、図2に示す従来の中間転写ベルトクリーニング装置20について説明する。中間転写ベルトクリーニング装置20は、図1で示すように、中間転写ベルト7の表面移動方向において、2次転写ローラ10から最も上流側の画像形成部Yの1次転写ローラ5Yに至るまでの間に設ければ良い。中間転写ベルトクリーニング装置20は、中間転写ベルト7上の2次転写残トナーを回収する回収ブラシとしての回転ブラシ22と、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と、を有する。また、中間転写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を含んでいる。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クリーニングブラシ21を有している。プレクリーニングブラシ21は、中間転写ベルト7に軽圧で接触させて、固定配置しており、中間転写ベルト7上のトナー等に接触して電荷を注入する。
[Conventional Example]
First, a conventional intermediate transfer
中間転写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の指示のともに回転駆動される。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(図2矢印方向=反時計方向)に回転駆動される。回収ローラ23は、回転ブラシ22と順方向(図3矢印方向=時計方向)に回転駆動される。回転ブラシ22、回収ローラ23及びプレクリーニングブラシ21は、いずれも導電性を有している。
Each rotating member in the intermediate transfer
画像形成時には、制御部15により、中間転写ベルトクリーニング装置20には、中間転写ベルト7上の2次転写残トナー等を清掃、回収するための中間転写ベルトクリーニング電界が印加される。直流電圧電源25、26は、制御部15によって、極性(±)及び出力値(電圧値)が制御される。画像形成時の中間転写ベルトクリーニング電界形成時には、プレクリーニングブラシ21は、電源25により、トナーの正規帯電極性(+)と同極性(+)側に設定される直流電圧(DC電圧)が印加される。こうして、中間転写ベルト7上のトナー(+)、及び紙粉等がプレクリーニングブラシ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、プレクリーニングブラシ21の極性(+)とは反発し、プレクリーニングブラシ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。回転ブラシ22は、接地又は電源26により、トナーの正規帯電極性(+)と逆極性(-)側に設定される直流電圧(DC電圧)が印加される。こうして、中間転写ベルト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、回転ブラシ22に回収される。そして、転写ベルト7上が清掃され、回転ブラシ22に回収されたトナー等は、さらに、回転ブラシ22に接触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(不図示)で、廃トナー容器(不図示)へ搬出される。
During image formation, the
従来例で示した中間転写ベルトクリーニング装置20においては、プレクリーニングブラシ21に堆積する紙粉その他の異物が直流電圧電源25により正極性(+)に帯電されやすい。このため、堆積物がプレクリーニングブラシ21から放出されると、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。回転ブラシ22は、電源26により、堆積物の帯電極性(+)と逆極性(-)側に設定される直流電圧(DC電圧)が印加されているため、中間転写ベルト7から機械的及び静電的に掻き取られ、回転ブラシ22に回収される。そして、転写ベルト7上が清掃され、回転ブラシ22に回収された紙粉等による堆積物は、さらに回転ブラシ22に接触回転する回収ローラ23に回収される。回収ローラ23上の紙粉等による堆積物は、クリーニングブレード24部に到達し、堆積物の大きさや形状によっては、クリーニングブレード24に掻き取られず、回収ローラ23とクリーニングブレードの24の間に挟まることがある。回収ローラ23とクリーニングブレードの24の間に堆積物が挟まると、その部分でトナーが掻き取られないため、トナーがクリーニングブレード24からすり抜け、画像不良となることが課題であった。
In the intermediate transfer
そこで、本実施例では、従来例のプレクリーニングブラシ(図2のプレクリーニングブラシ21)の下流位置に電気抵抗の大きな摩擦帯電ブラシを1本追加し、紙粉等の堆積物をトナーの正規帯電極性(+)と逆極性(-)に帯電させる。こうして、中間転写ベルトクリーニング装置20に回収されないようにした。(図3)以下で詳しく説明する。
Therefore, in this embodiment, a friction charging brush with high electrical resistance is added downstream of the conventional pre-cleaning brush (
中間転写ベルトクリーニング装置20は、図1で示すように、中間転写ベルト7の表面移動方向において、2次転写ローラ10から最も上流側の画像形成部Yの1次転写ローラ5Yに至るまでの間に設ければ良い。本実施例では、中間転写ベルト7を巻き掛けた従動ローラ9上に対向して設けてある。
As shown in FIG. 1, the intermediate transfer
図3に、中間転写ベルトクリーニング装置20の要部を示す。
Figure 3 shows the main parts of the intermediate transfer
中間転写ベルトクリーニング装置20は、中間転写ベルト7上の2次転写残トナーを回収する回転ブラシ22と、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と、を含む。また、中間転写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とを含んでいる。
The intermediate transfer
中間転写ベルト清掃装置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クリーニングブラシ21と摩擦帯電ブラシ31を有している。
The intermediate transfer
プレクリーニングブラシ21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でもよい。本実施例では、中間転写ベルト7上のトナー等にできるだけ均一に、或いは低圧下に接触し得るものとして、導電性の繊維を導電性保持部材で保持したプレクリーニングブラシ21を採用する。プレクリーニングブラシ21は、中間転写ベルト7に軽圧で接触させて、固定配置してある。またプレクリーニングブラシ21は主に正に印可する高圧電源が接続されている。
The
摩擦帯電ブラシ31は、高圧電源を用いることなく中間転写ベルト7との摩擦によりブラシを帯電させるものであり、その材料により帯電する極性が決まっている。図4は中間転写ベルト7と摩擦帯電ブラシ31を摺擦させたときの表面電位の値であって、ブラシとしてナイロンを用いた時には正帯電、フッ素樹脂をコーティングしたブラシでは負帯電をすることが分かる。本実施例では、摩擦帯電によりブラシが正帯電するようにナイロンを用いた摩擦帯電ブラシ31とした。また摩擦帯電によってブラシを帯電させるため、その電気抵抗は原糸抵抗にして、1×10E+11~1×10E+15[Ω/cm]が好ましい。また、本実施例では、中間転写ベルト7と摩擦帯電ブラシ31を摺擦させたときの表面電位が+200V以上となるように構成されている。
The
本実施例の摩擦帯電ブラシ31の材料の帯電系列は、トナーと、紙粉との間に位置するように構成されている。このため、上記摩擦帯電ブラシ31は前記プレクリーニングブラシ21を通過した正規帯電極性(+)のトナーを通過させ、少数の逆帯電極性(-)のトナーや紙粉を捕集する。また正帯電(+)した紙粉を(-)帯電させる効果がある。これは、材料の帯電系列においてナイロンと紙粉を比較した場合、紙粉の方が負側にあるためと考えられる。
The
中間転写ベルト清掃装置20における各回転部材は、制御部15の指示のともに回転駆動される。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(図3矢印方向=反時計方向)に回転駆動される。回収ローラ23は、回転ブラシ22と順方向(図3矢印方向=時計方向)に回転駆動される。
Each rotating member in the intermediate transfer
回転ブラシ22、回収ローラ23及びプレクリーニングブラシ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は、例えば、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んだ構成となっている。そして、回転ブラシ22は、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、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)したものである。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よい。
In this embodiment, 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 materials for conductive brush fibers include polyamide (nylon, etc.) with dispersed conductive carbon, polyester, acrylic, rayon, etc.
又、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、1×10E+3~1×10E+15[Ω/cm]程度を例示できる。前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(Fは繊維本数[本])。 As for the thickness and resistance of the brush fibers, the thickness is 1 to 10 [decitex] in terms of the original yarn diameter, and the resistance is about 1 x 10E + 3 to 1 x 10E + 15 [Ω/cm] in terms of the original yarn resistance. The brush fiber density in the base fabric is 50 to 300 [kF/inch2] (F is the number of fibers [pieces]).
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を用いた。中間転写ベルト7の表面移動速度と回転ブラシ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程度とした。そして、回転ブラシ22の周速を、中間転写ベルト7の表面移動速度に対して、同等、又は速くすることによって、回転ブラシ21によるトナー等の回収効率を向上させている。又、中間転写ベルト7への回転ブラシ22、25の食い込み量が、0.3~2.0[mm]程度になるように設定した。
In this embodiment, a rotating
プレクリーニングブラシ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で良い。但し、抵抗については、電荷注入円滑化のために、回転ブラシ22の場合より低抵抗でも良い。前記ブラシ繊維を前記基布に、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の食い込み量は、0.1mm~2mm程度に設定すればよい。
The
画像形成時には、制御部15により、中間転写ベルト清掃装置20には、中間転写ベルト7上の2次転写残トナー等を清掃、回収するための中間転写ベルトクリーニング電界が印加される。直流電圧電源25、26は、制御部15によって、極性(±)及び出力値(電圧値)が制御される。
During image formation, the
例えば、図3に示すように、画像形成時の中間転写ベルトクリーニング電界形成時には、プレクリーニングラシ21は、電源25により、トナーの正規帯電極性(+)と同極性(+)側に設定される直流電圧(DC電圧)が印加される。こうして、中間転写ベルト7上のトナー(+)、及び紙粉等がプレクリーニングブラシ21からの電荷注入により正極性(+)に揃えられる。プレ帯電されたトナー等は、プレクリーニングブラシ21の極性(+)とは反発し、プレクリーニングブラシ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、摩擦帯電ブラシ31へ搬送される。
For example, as shown in FIG. 3, when the intermediate transfer belt cleaning electric field is formed during image formation, the
摩擦帯電ブラシ31へ搬送された正規帯電極性(+)のトナーはそのまま通過し、回転ブラシ22へ搬送される。また正極性(+)に帯電された紙粉は摩擦帯電ブラシ31により負極性(-)に帯電され、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。さらに少数の負極性(-)に帯電したトナーや紙粉の一部は摩擦帯電ブラシ31で捕捉される。
The toner with the normal charging polarity (+) that is transported to the
回転ブラシ22は、図3のように電源26により、トナーの正規帯電極性(+)と逆極性(-)側に設定される直流電圧(DC電圧)が印加される。こうして、中間転写ベルトクリーニング電界のもとで、正規帯電極性(+)のトナーは中間転写ベルト7から機械的及び静電的に掻き取られ、回転ブラシ22に回収される。
As shown in FIG. 3, a direct current voltage (DC voltage) that is set to the polarity (-) opposite to the normal charging polarity (+) of the toner is applied to the rotating
また摩擦帯電ブラシ31で負極性(-)に帯電された少数の紙粉は回転ブラシ22に回収されることなく通過する。
In addition, a small number of paper particles that are negatively charged (-) by the
ここで電源25、26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く、転写ベルト7の回転スピードにも寄るが、定電圧の場合には、例えば、±1[kV]以下、電流の場合には、例えば±30[μA]以下に設定すると良い。
The electric field formed by the
そして、転写ベルト7上が清掃され、回転ブラシ22に回収されたトナーは、さらに、回転ブラシ22に接触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(不図示)で、廃トナー容器(不図示)へ搬出される。
Then, the
本実施例は以下の述べる構成以外は実施例1と同様である。 This embodiment is the same as embodiment 1 except for the configuration described below.
中間転写ベルトクリーニング装置20は、図1で示すように、中間転写ベルト7の表面移動方向において、2次転写ローラ10から最も上流側の画像形成部Yの1次転写ローラ5Yに至るまでの間に設ければ良い。本実施例では、中間転写ベルト7を巻き掛けた従動ローラ9上に対向して設けてある。
As shown in FIG. 1, the intermediate transfer
図5に、中間転写ベルトクリーニング装置20の要部を示す。
Figure 5 shows the main parts of the intermediate transfer
中間転写ベルトクリーニング装置20は、中間転写ベルト7上の2次転写残トナーを回収する回転ブラシ22と、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と、を含む。また、中間転写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とを含んでいる。
The intermediate transfer
中間転写ベルト清掃装置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クリーニングブラシ21と摩擦帯電ブラシ31を有している。更に回転ブラシ22の下流側には紙粉除去ブラシ41とそれに接続された高圧電源42を有している。この電源42はトナーの正規帯電極性(+)と同極性(+)側に設定される直流電圧(DC電圧)が印加され、実施例1で回転ブラシ22に回収されることなく通過した、摩擦帯電ブラシ31で負極性(-)に帯電された少数の紙粉を捕捉する。
The intermediate transfer
高圧電源42は高圧電源25と同極性であるため、高圧電源42の代わりに高圧電源25と接続しても良い。
Since the high-
また紙粉除去ブラシ41の材質、抵抗、繊維密度等は実施例1のプレクリーニングブラシ21と同様のものが好ましい。
The material, resistance, fiber density, etc. of the paper
本実施例においては、回転ブラシ22に回収されなかった紙粉もその後に捕捉するため、よりクリーニング不良による画像不良が発生し難い。
In this embodiment, any paper dust that is not collected by the rotating
[本実施例の効果]
表1および表2に従来例および実施例1、実施例2において、摩擦帯電ブラシ31の原糸抵抗を変えた時のクリーニング性能を評価した実験結果をそれぞれ示す。
[Effects of this embodiment]
Tables 1 and 2 show the results of experiments evaluating the cleaning performance when the yarn resistance of the
本実験では画像形成装置を用いてA4サイズの普通紙(Canon Red Label Presentation(80gsm))上に低濃度のBlueのハーフトーンベタ画像を印刷し、500,000枚~2,000,000枚の出力を行った。それぞれの構成で500,000枚、700,000枚、900,000枚、1、500,000枚、2、000,000枚印刷後に前記ベタ画像を評価し、クリーニング不良で回収されなかったトナーが発生していないか目視により以下の基準で評価を行った。
A:画像不良が視認できない
B:スジ上の画像不良がわずかに視認できる
C:スジ上の画像不良が明らかに視認できる
原糸抵抗が1×10E+10[Ω・cm]以下では摩擦帯電ブラシ31の表面電位が低く、従来例と同様に1,000,000枚以降の印刷でクリーニング不良による画像不良が発生する。
In this experiment, an image forming apparatus was used to print low-density blue halftone solid images on A4-sized plain paper (Canon Red Label Presentation (80 gsm)), and 500,000 to 2,000,000 sheets were output. After printing 500,000 sheets, 700,000 sheets, 900,000 sheets, 1,500,000 sheets, and 2,000,000 sheets in each configuration, the solid images were evaluated, and the presence or absence of toner that was not collected due to poor cleaning was visually evaluated according to the following criteria.
A: No visible image defects B: A slightly visible streak-like image defect C: A clearly visible streak-like image defect When the yarn resistance is 1 x 10E+10 [Ω cm] or less, the surface potential of the friction-charging
画像不良が発生した後にクリーニングブレード24を光学顕微鏡で観察するとスジ上の画像不良が発生した位置において、紙粉の凝集塊が確認された。
When the
原糸抵抗が1×10E+12[Ω・cm]以上では2,000,000枚の印刷後でも画像不良が発生していない。これは摩擦帯電ブラシ31において紙粉が負帯電(-)され、回収ローラ23やクリーニングブレード24に到達していないためと考えられる。
When the yarn resistance is 1 x 10E+12 [Ω·cm] or more, no image defects occur even after printing 2,000,000 sheets. This is thought to be because the paper powder is negatively charged (-) on the
以上の結果から、本実施例で示した中間転写ベルトクリーニング装置20により、安価な摩擦帯電ブラシ31を追加するのみで、中間転写ベルトのクリーニング性能を向上させ、長期の使用を行うことができる。
From the above results, the intermediate transfer
1Y、1M、1C、1K 感光ドラム
2Y、2M、2C、2K 帯電ローラ
3 露光装置
3Y、3M、3C、3K 露光光
4Y、4M、4C、4K 現像装置
5Y、5M、5C、5K 1次転写ローラ
6Y、6M、6C、6K 感光ドラム清掃装置
7 中間転写ベルト
8 駆動ローラ
9 従動ローラ
10 2次転写ローラ
11 給紙ローラ
12 カセット
13 定着装置
14Y、14M、14C、14K 補給用トナーボトル
15 制御部
20 中間転写ベルトクリーニング装置
21 プレクリーニングブラシ
22 回転ブラシ
23 回収ローラ
24 クリーニングブレード
25、26、42 直流電圧電源
31 摩擦帯電ブラシ
41 紙粉除去ブラシ
15 制御部
96 装置本体
97 シート排出部
98 画像読取部
99 操作部
100 画像形成装置
P シート(記録媒体)
Description of the
Claims (5)
前記トナー像が転写される中間転写ベルトと、
トナーの正規帯電極性と同極性のバイアスが印可され、前記中間転写ベルトに残留する転写残トナーをプレ帯電するプレクリーニングブラシと、
前記中間転写ベルトの回転方向において、プレクリーニングブラシよりも下流に設けられ、トナーの正規帯電極性と逆極性のバイアスが印可される回収ブラシと、
前記中間転写ベルトの回転方向において、前記プレクリーニングブラシよりも下流で、前記回収ブラシよりも上流に設けられ、前記中間転写ベルトと摩擦帯電する摩擦帯電ブラシと、を備え、
前記摩擦帯電ブラシの材料の帯電系列は、前記トナーと前記中間転写ベルトに付着する紙粉との間に位置することを特徴とする画像形成装置。 an image forming unit that forms a toner image;
an intermediate transfer belt onto which the toner image is transferred;
a pre-cleaning brush to which a bias having the same polarity as the normal charging polarity of the toner is applied, and which pre-charges the transfer residual toner remaining on the intermediate transfer belt;
a recovery brush provided downstream of the pre-cleaning brush in the rotation direction of the intermediate transfer belt, the recovery brush being applied with a bias of a polarity opposite to the normal charging polarity of the toner;
a frictional charging brush that is provided downstream of the pre-cleaning brush and upstream of the recovery brush in a rotation direction of the intermediate transfer belt and that is frictionally charged with the intermediate transfer belt;
an image forming apparatus comprising: a brush having a brush and a toner cartridge; a brush having a brush and a toner cartridge;
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