JP3733270B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中間転写方式及び現像同時クリーニング方式の画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、複写機、レーザービームプリンタ等の画像形成装置において、カラーのニーズが高まっている。カラーの画像形成方式としては、画像形成速度等の点で電子写真方式が最も優れていると言われている。
【0003】
電子写真方式の画像形成装置においては、小型化、高機能化、カラー化が進められてきているが、他方では信頼性の向上、システム展開、メンテナンスフリー、人や環境に優しい等の要求が高まってきており、それらの要求を満たすべく様々な画像形成装置が提案されてきている。
【0004】
最近では、これら画像形成装置の中でも中間転写方式が主流を占めつつある。この方式は、転写材を選ばないこと、カラーレジストレーションに優れている(色ずれが少ない)こと等の利点がある。さらには、カラー画像出力の高速化のために感光ドラム(感光体)を複数個(例えば、4個)積載して、中間転写体上に順次にトナー像を多重転写し、その後、これら4色のトナー像を一括して転写材上に転写する画像形成装置が提案されている。
【0005】
また、エコロジー対応のために転写残トナーを回収して再利用することで廃棄するトナー量を少なくする方式、例えば、現像同時クリーニング方式などのクリーニング手段を無くした方式(以下「クリーナレス」という。)を採用した複写機やプリンタ等が実用化されてきており、このようなシステムを採用することで画像形成装置自体を小型化できる等のメリットがある。
【0006】
上述のクリーナレスシステムを採用する場合においては、重合法において生成された球形トナーを用いることによって良好に達成される。重合法によって生成された球形トナーによって、クリーナレスプロセス又は現像同時クリーニングによるトナー再利用プロセスが達成できる理由を、トナーと感光ドラムとの付着力に注目して以下に説明する。
【0007】
トナーが現像プロセスにおける現像バイアスや潜像電位によって感光ドラムに付着すると、感光ドラム表面に接触したトナーに働く主な力としては、鏡映力とファンデルワールス力とがある。鏡映力は、電荷量とその距離に大きく依存する。従来の粉砕によって生成された粉砕トナーは、その表面には凹凸があり、摩擦帯電により、凸部が集中的に帯電される。これに対して重合法によって生成された重合トナーは、その表面が球形又は球形に近い形状を有するため、表面が均一に帯電される。
【0008】
そして、粉砕トナーにおいては、凸部が接触し、非常に近接した領域に多くの電荷が存在するために、鏡映力は増大する。しかし、重合トナーのように球形をしていると、接触状態はほとんど点状になり、かつ近接領域の電荷量が少なく、粉砕トナーに比べ鏡映力も小さいので、ファンデルワールス力はより最近接領域が影響し、平面で接触するような状態では非常に大きくなる。
【0009】
また、粉砕トナーを用いた場合には、多くのトナーの中には上述のような凸部で接触するトナーが多数存在し、この場合にはファンデルワールス力は非常に大きくなる。これに対して、重合トナーは表面形状が球状であるためトナーはほとんど点で接触する。よって、ファンデルワールス力も重合トナーの方が小さくなる。
【0010】
以上の理由から、球形に近い重合トナーの場合、感光ドラムに対する鏡映力、ファンデルワールス力、つまり付着力が小さくなり転写における転写残トナーが少なく、かつ、現像同時クリーニング時のトナーの回収効果が大きくなり、クリーナレス及び現像同時クリーニングが可能となる。
【0011】
図3に、中間転写方式及び現像同時クリーニング方式を用いた画像形成装置の一例を示す。
【0012】
同図に示す画像形成装置は、それぞれ色の異なる4色のトナー像を形成する4個の画像形成ユニットUM(マゼンタ)、UC(シアン)、UY(イエロー)、UBk(ブラック)を有しており、これら画像形成ユニットを縦貫するようにして中間転写ベルト31が配設されている。
【0013】
これら4個の画像形成ユニットは、同様の構成であり、以下では、代表してシアンの画像形成ユニットUCの構成を説明する。
【0014】
画像形成ユニットUCは、像担持体として、例えば表層がOPC(有機光半導体)からなる円筒型の電子写真感光体(感光ドラム)11を有しており、感光ドラム11は、矢印a方向へ回転駆動される。12は一次帯電器であり、感光ドラム11に接触して設置されている。13は露光器であり、一次帯電器12に対し、感光ドラム11の回転方向下流側で感光ドラム11表面を露光する。14は現像器であり、感光ドラム11の露光位置よりさらに下流側に、感光ドラム11と隣接するように設置されている。15はトナーホッパー(トナー供給手段)であり、トナーバッファー16を経由して、現像器14に必要な量のトナーを随時供給する。
【0015】
21は中間転写体としての中間転写ベルトである。中間転写ベルト21は、駆動ローラ22、支持ローラ23、バックアップローラ24で張架され、感光ドラム11に接触しながら、駆動ローラ22の矢印22方向の回転により、矢印R21方向に回転駆動される。中間転写ベルト21は、転写ブレード25との間に挟み込まれ、これにより、感光ドラム11と中間転写ベルト21との間に一次転写ニップ部(一次転写部)N1 が形成される。26は二次転写ローラであり、バックアップローラ24に対抗して設置されており、中間転写ベルト21との間に二次転写ニップ部(二次転写部)N2 を形成している。
【0016】
31は、転写材Pを収納した給紙カセットであり、32は給搬送手段(不図示)によって給搬送された転写材Pを二次転写ニップ部N2 に供給するレジストローラである。41は定着器であり、中間転写ベルト21の駆動ローラ22の近傍に配置されている。51は中間転写体クリーナである。
【0017】
17は前露光(除電)ランプであり、転写ブレード25と一次帯電器12との間に配置されている。
【0018】
上述構成の画像形成装置の動作について、シアン色のトナー像を形成するための画像形成ユニットUCを用いて説明する。なお、他の画像形成ユニットの動作も同様である。
【0019】
感光ドラム11は、矢印R11方向に回転駆動され、一次帯電器12により表面が一様にマイナス帯電された後、露光器13により露光が行われて、入力原稿を色分解した分版画像と対応した静電潜像が形成される。現像器14は、マイナス帯電したトナーを用いて反転現像を行い、静電潜像と対応したトナー像を感光ドラム11の表面に形成する。感光ドラム11の表面に形成されたトナー像は、感光ドラム11と同じ速度で回転している中間転写ベルト21上に転写ブレード25によって一次転写される。
【0020】
以上の動作を各画像形成ユニットにおいて行い、各感光ドラム11上に形成されたトナー像が、中間転写ベルト21に順次多重転写される。フルカラーモードの場合は、中間転写ベルト21に対してM(マゼンタ)、C(シアン)、Y(イエロー)、Bk(ブラック)の順で転写され、単色や、2〜3色モードの場合も、必要な色のトナーが前述と同様の工程で順に、中間転写ベルト21上に多重転写される。そして多重転写された合成トナー像は、レジストローラ32等によって供給された転写材Pに対して、二次転写ローラ26により二次転写される。そして、トナー像が二次転写された転写材Pは、定着器41にて加熱・加圧されて表面にトナー像が定着される。
【0021】
一方、トナー像の一次転写後の感光ドラム11は、前露光ランプ17にて電位を均一に整えられ、表面に残った一次転写残トナーが一次帯電器12によって再帯電された後、現像器14にて現像動作中に現像器内に回収され、画像形成に再び供される。また、転写材Pへの二次転写を終えた中間転写ベルト31は、その表面に付着している二次転写残トナーが、クリーニングブレード51aを有する中間転写体クリーナ51によって除去され、回収される。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】
上述構成の画像形成装置、すなわち、感光ドラム11上の転写残トナーを現像器14で回収するクリーナレスシステムを用いた画像形成ユニットを複数有し、かつ中間転写方式を採用した画像形成装置において、クリーニングブレード方式の中間転写体クリーナ51を用いた場合、中間転写ベルト21に対して過剰な負荷がかかり、中間転写ベルト21を駆動するためのトルクが高くなるという問題がある。このトルクが高くなった場合、中間転写ベルト21の速度が不安定になったり、中間転写ベルト21が主走査方向(中間転写ベルトの幅方向)片側に寄ったりして、レジストレーションが乱れるといった画像不良や、さらには中間転写ベルト21の駆動がストップして、画像形成装置が使用不可能になるといった問題が生じる。
【0023】
また中間転写方式を採用した画像形成装置においては、中間転写体クリーナ51の配設位置が駆動ローラ22とバックアップローラ24との間に限定されてしまう。この場合、配設位置が定着器41に近いことから、中間転写体クリーナ51内に回収された廃トナーが、定着器41からの輻射熱の影響で固まって、廃トナーの搬送不良などの問題を生じることがある。
【0024】
さらには、中間転写体クリーナ51を設けることで、廃トナーを回収するための廃トナー回収容器や廃トナー搬送路を設ける必要があり、画像形成装置全体が大きくなったり、コストアップを招いたりするなどの問題を生じる。
【0025】
本発明は、上述事情に鑑みてなされたものであり、中間転写体に対して過剰な負荷をかけることなく、また、定着器からの輻射熱の影響を受けることなく、良好な中間転写体のクリーニングを実現することができ、さらに、廃トナーを発生させることなくすべてのトナーを画像形成に使用することができる画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【0026】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る本発明は、像担持体を有する複数の画像形成ユニットを中間転写体の移動方向に沿って配設し、前記各画像形成ユニットの現像手段によって前記各像担持体上に形成したトナー像を、前記各像担持体と前記中間転写体との間の一次転写部を介して前記中間転写体上に順次に一次転写し、その後、これら中間転写体上のトナー像を二次転写部を介して転写材上に二次転写するとともに、前記像担持体上に残った転写残トナーを前記現像手段によって回収して再利用する画像形成装置において、前記中間転写体の移動方向に沿っての、前記二次転写部の下流側でかつ前記複数の画像形成ユニットのうちの最上流側の画像形成ユニットのさらに上流側において、前記中間転写体に当接配置され、前記中間転写体上に残った転写残トナーを一次転写時のトナーと逆極性に帯電する弾性ローラを有する帯電手段を備え、前記最上流側の画像形成ユニットを、ブラックのトナー像を形成する画像形成ユニットとする、ことを特徴とする。
【0027】
請求項2に係る本発明は、請求項1の画像形成装置において、前記弾性ローラは、体積抵抗率が105〜1013Ω・cmであり、前記中間転写体に対して総圧0.98〜2.94N(100〜300g)で当接される、ことを特徴とする。
【0028】
請求項3に係る本発明は、請求項1又は2の画像形成装置において、前記複数の画像形成ユニットのうち、前記中間転写体上に最初にトナー像を一次転写する前記画像形成ユニットが、前記ブラックのトナー像を形成する画像形成ユニットである、ことを特徴とする。
【0037】
上述の構成によると、中間転写体に対して過剰な負荷をかけることなく、また定着器からの輻射熱の影響を受けない、良好な中間転写体のクリーニングを実現できる。また廃トナーを発生させることなくすべてのトナーを画像形成に使用することが可能となり、さらには廃トナーを回収するための特別な手段を設ける必要がなくなるといった点で、低ランニングコスト、省スペースを実現することができる。
【0038】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。
【0039】
〈実施の形態1〉
図1に、本発明に係る画像形成装置の一例を示す。同図に示す画像形成装置は、中間転写体を使用した、クリーナレス方式の4色フルカラーの画像形成装置であり、同図はその概略構成を示す縦断面図である。
【0040】
さらに詳しくは、本実施の形態では、複数の画像形成ユニットを有し、各画像形成ユニットを縦貫して中間転写ベルト(中間転写体)が配設されており、前述したように重合法によって形成された球状トナーを用いたクリーナレス方式で現像と同時にトナーを回収する画像形成プロセス方式を採用している。
【0041】
また、各画像形成ユニットは、像担持体を中心として、帯電、露光、現像、前露光を行う各部材を一体とした構成であり、同図に示す画像形成装置においては、中間転写ベルト21の回転方向の上流側から順に、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの画像形成ユニットUBk、UM、UC、UYが配設されている。この順は、中間転写ベルト21上にトナー像が一次転写されるときの順番である。各画像形成ユニットUBk、UM、UC、UYの構成は基本的には同じである。以下では、本発明において特徴的な作用をなす、ブラックの画像形成ユニットUBkの例を説明する。
【0042】
画像形成ユニットUBkは、像担持体として、円筒状の電子写真感光体(以下「感光ドラム」という。)11を有している。感光ドラム11は、例えばアルミニウム等の導電性部材を円筒状に形成したドラム基体の表面に、OPC(有機光導電体)の感光層を設けて形成される。感光ドラム11は、駆動手段(不図示)によって矢印R11方向に回転駆動される。12は、感光ドラム11表面に接触する一次帯電ローラ12aを有する一次帯電器であり、感光ドラム11表面をマイナスの所定の電位に均一に帯電する。13は露光器であり、一次帯電器12によって均一に帯電された感光ドラム11表面に対し、入力画像を色分解して得られた各色分解像に対応した光情報を画像部に露光する。14は、感光ドラム11の露光位置よりもさらに下流側に設置された現像器(現像手段)である。現像器14は、重合法によって生成されたトナーであって、マイナスに帯電する特性を有するトナーを現像剤として内包している。15はトナーホッパーであり、トナーバッファー16を経由して、必要な量のトナーを現像器14に随時供給する。
【0043】
21は、中間転写体としての中間転写ベルトであり、3本のローラに掛け渡されている。3本のローラとは、駆動ローラ22、支持ローラ23、マックアップローラ24である。中間転写ベルト21は、体積抵抗率が103 〜104 Ω・cmのウレタンゴムの表面に、誘電体層として体積抵抗率が104 Ω・cm以上のPTFE層(ポリテトラフルオルエチレン層)を形成した可撓性の無端状ベルト、又は、ポリイミド樹脂に抵抗調整のためのカーボンブラックを分散させた可撓性の無端状ベルト(体積抵抗率1010〜1014Ω・cm)によって構成されている。中間転写ベルト21は、駆動ローラ22の矢印R22方向に回転に伴って、矢印R21方向に回転駆動される。
【0044】
中間転写ベルト21の内側には、一次転写ブレード25が配設されている。一次転写ブレード25は、基材が体積抵抗率109 〜1011Ω・cmの半導体層で形成されていて、中間転写ベルト21の裏面に接触する部分の表面層は、表面粗さ及び摩擦係数が小さく、かつ対摩耗性に優れた材料、例えば、フッ素樹脂、ナイロン樹脂等で構成されたものが好適である。一次転写ブレード25は、中間転写ベルト21を裏面側から感光ドラム11表面に押圧して、中間転写ベルト21と感光ドラム11との間に一次転写ニップ部(一次転写部)N1 を形成している。
【0045】
各画像形成ユニットUBk、UM、UC、UYにおいて、感光ドラム11上に形成された各色のトナー像は、各転写ブレード25によって中間転写ベルト21上にブラック、マゼンタ、シアン、イエローの順で一次転写され、中間転写ベルト21上で重ね合わされる。こうして中間転写ベルト21上に多重転写されたトナー像は、バックアップローラ24及び二次転写ローラ26によって、一括で転写材P上に二次転写される。この転写材Pは、給紙カセット31内に収納されていたものが、給搬送手段(不図示)、レジストローラ32等によって二次転写ニップ部N2 に供給されたものである。
【0046】
トナー像の二次転写後の転写材Pは、定着器41に搬送され、ここで加熱加圧されて表面にトナー像が定着される。これにより、4色フルカラーの画像が得られる。
【0047】
一方、トナー像の一次転写後の感光ドラム11は、表面の電位が前露光ランプ17にて均一に整えられるとともに、表面に残った一次転写残トナーが一次帯電ローラ12で再度マイナスに帯電された後、現像器14によって現像動作中に現像器内に回収され、再度、画像形成に供される。
【0048】
本発明の特徴の一部である帯電手段50は、中間転写ベルト21の回転方向についてのバックアップローラ24の下流側で、かつ第1の画像形成ユニットであるブラックの画像形成ユニットUBkの上流側に配置されている。帯電手段50は、二次転写時に転写材Pに転写されないで中間転写ベルト21表面に残った二次転写残トナーを、一次転写ニップ部N1 で中間転写ベルト21に転写されるトナーの極性と逆のプラスに帯電するものである。
【0049】
帯電手段50は、帯電部材52とこの帯電部材52にバイアスを印加する電源53とを有している。帯電部材52は、内側から順に、アクリルスポンジからなる低抵抗スポンジ層と、アクリルウレタンからなる抵抗層、フッ素樹脂からなる表面離型層の3層構造の弾性ローラによって構成されている。体積抵抗率は、抵抗層が105 〜109 Ω・cm、表面離型層が1012〜1016Ω・cmであり、帯電部材全体の体積抵抗率としては105 〜1013Ω・cmである。また、中間転写ベルト21に対して総圧0.98〜2.94N(100〜300g)で当接されており、駆動手段(不図示)によって中間転写ベルト21の回転方向(矢印R21方向)に対してカウンタ方向(矢印R52方向)に回転駆動されている。この帯電部材52の当接圧は、従来のクリーニングブレードを直接、中間転写ベルト21に当接させてクリーニングしていた場合に必要であった当接圧の1/20〜1/3である。
【0050】
以上構成の帯電手段51による中間転写ベルト21のクリーニング作用について説明する。
【0051】
バックアップローラ24と二次転写ローラ26とに挟まれた二次転写ニップ部N2 において、中間転写ベルト21から転写材Pに二次転写されずに中間転写ベルト21上に残った二次転写残トナーは、電源53により帯電部材52に印加されるバイアスによって、一次転写ニップ部N1 で感光ドラム11から中間転写ベルト21に転写されるトナーのもつ極性と逆のプラス極性に帯電される。
【0052】
帯電手段51によってプラスに帯電された二次転写残トナーは、第1の画像形成ユニットであるブラックの画像形成ユニットUBkの感光ドラム11上に一次転写動作と同時に静電的に回収され、さらに一次帯電ローラ12でマイナスに帯電された後、現像器14にて現像動作中に現像器内に回収され、その後、再度、画像形成に供される。ここで、中間転写ベルト21上に残留している二次転写残トナーは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色からなる混色トナーであるが、ブラックの現像器14で回収することでブラックトナーとして再利用可能である。なお、再利用可能というのは、ブラックトナーとして使用した場合でも、実用上何らの問題も生じないという意味である。
【0053】
以上説明したように、本実施の形態1では、感光ドラム11上の転写残トナーを現像器14で回収するクリーナレスシステムを用いた、画像形成ユニットUBk、UM、UC、UYを複数有し、かつ中間転写方式を採用した画像形成装置において、中間転写ベルト21上の二次転写残トナーを、中間転写ベルト21上に一次転写ニップ部N1 で転写されるトナーの極性と逆極性に帯電する帯電手段50を有し、かつ中間転写ベルト21に最初にトナー像を形成する画像形成ユニットの色をブラックにすることにより、中間転写ベルト21に対して過剰な負荷をかけることなく、また定着器41からの輻射熱の影響を受けないで、良好な中間転写ベルト21のクリーニングが可能であるとともに、一次転写残トナーだけでなく二次転写残トナーを再利用することを可能とし、省スペース、低ランニングコストを同時に実現することができる。
【0054】
〈実施の形態2〉
図3を参照して、実施の形態2について説明する。
【0055】
本実施の形態においても上述の実施の形態1と同様に、感光ドラム11と、これを中心にその周囲に配設した帯電、露光、現像、前露光を行う各部材を一体として4個の画像形成ユニットを構成し、これら画像形成ユニットを、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの画像形成ユニットUBk、UM、UC、UYの順に配設している。また、トナーとしては、重合法にて形成された球状トナーを用いており、クリーナレスで、感光ドラム上の転写残トナーを現像器で現像同時回収するプロセスによって画像形成するものである。また中間転写ベルト21上に各色のトナー像を多重で一次転写し、これら4色のトナー像を、レジストローラ32から供給された転写材Pに対して、バックアップローラ24及び二次転写ローラ26において転写し、定着器41により定着させる。
【0056】
また、バックアップローラ24と二次転写ローラ26に挟まれた二次転写ニップ部N2 において、中間転写ベルト21から転写材Pに二次転写されずに中間転写ベルト21上に残った二次転写残トナーは、帯電手段50によって、一次転写ニップ部N1 で中間転写ベルト21に一次転写されるトナーと逆極性に帯電された後、第1の画像形成ユニットであるブラックの画像形成ユニットUBkで一次転写動作と同時に感光ドラム11上に戻され、その後、ブラックの現像器14によって回収されるとともに、再度、画像形成に利用される。
【0057】
ただし、実施の形態1と異なる点は、第4の画像形成ユニットであるイエローの画像形成ユニットUYと、二次転写ニップ部N2 との間において、中間転写ベルト21に対向して濃度検知手段52を設けた点である。さらに、第1の画像形成ユニットであるブラックの画像形成ユニットUBkにはブラック専用のトナーホッパーや、トナーバッファーがなく、ブラックの現像器14にはマゼンタ、シアン、イエローの3色のトナーホッパー15が繋がっている。
【0058】
濃度検知手段60としては光反射型センサ(光センサ)を用い、そのセンサ面60aは中間転写ベルト21表面に対して平行であるとともに、中間転写ベルト21表面から1.0〜10.0mmの範囲内の一定距離を持って配設されている。
【0059】
このような構成をとる理由としては、ブラックの色再現性を安定させるためである。具体的には、実施の形態1で示した画像形成装置においては、プリントする画像によって当然、二次転写残トナーの色配分が異なり、よって二次転写残トナーを回収して再利用しているブラックの色味もプリント画像に左右されることになる。そこで一定の時間間隔毎に反射濃度が0.5前後の小サイズのブラックパッチを中間転写ベルト21上に3つ以上形成し、濃度検知手段60によりマゼンタ、シアン、イエローのうちどの色が多いかあるいは少ないかを判断するとともに、少ない色のトナーをその色のトナーホッパー15から供給することでブラックの色味を安定させることを行っている。各色のトナーホッパー15にそれぞれの色の現像器14にトナーを供給するためのトナーバッファー16の外に、ブラックの現像器14に接続されたトナーバッファー16にトナーを供給するための補助トナーバッファー16aが設けられている。
【0060】
本実施の形態2においても、前述の実施の形態1と同様な効果が得られ、さらには実施の形態1よりも安定した画像を供給することが可能となった。
【0061】
以上の実施の形態1、2においては、第1の画像形成ユニットで形成するトナー像の色をブラックとして説明したが、厳密な意味でのブラックに限らず、これに近い色、つまりブラックに準ずる色であってもよい。ただし、この場合においても、第1の画像形成ユニットで形成するトナー像の色は、他の画像形成ユニットで形成するトナー像の色よりも、濃い色であるものとする。
【0062】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、中間転写体の移動方向に沿っての、二次転写部の下流側でかつ複数の画像形成ユニットのうちの最上流側の画像形成ユニットのさらに上流側において、中間転写体上に残った転写残トナーを一次転写時のトナーと逆極性に帯電する帯電手段を備え、また、最上流側の画像形成ユニットを、ブラックのトナー像を形成する画像形成ユニットとすることにより、中間転写体に対して過剰な負荷をかけることなく、また、定着器からの輻射熱の影響を受けることのない良好な中間転写体のクリーニングを行うことができるとともに、一次転写残トナーだけでなく二次転写残トナーをも再利用することを可能とし、省スペース、低ランニングコストを同時に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。
【図2】実施の形態2の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。
【図3】従来の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。
【符号の説明】
11 像担持体(感光ドラム)
14 現像手段(現像器)
15 トナー供給手段(トナーホッパー)
21 中間転写体(中間転写ベルト)
50 帯電手段
52 帯電部材(弾性ローラ)
53 電源
60 濃度検知手段(光センサ)
60a センサ面
N1 一次転写部(一次転写ニップ部)
N2 二次転写部(二次転写ニップ部)
P 転写材
R21 中間転写体の移動方向
UBk 最上流側の画像形成ユニット(ブラックの画像形成ユニット)
UM 画像形成ユニット(マゼンタの画像形成ユニット)
UC 画像形成ユニット(シアンの画像形成ユニット)
UY 最下流側の画像形成ユニット(イエローの画像形成ユニット)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus of an intermediate transfer system and a development simultaneous cleaning system.
[0002]
[Prior art]
In recent years, color needs have been increasing in image forming apparatuses such as copying machines and laser beam printers. As a color image forming method, the electrophotographic method is said to be the most excellent in terms of image forming speed and the like.
[0003]
In electrophotographic image forming apparatuses, miniaturization, high functionality, and colorization have been promoted, but on the other hand, there are increasing demands for improved reliability, system deployment, maintenance-free, and friendly to people and the environment. Various image forming apparatuses have been proposed to meet these requirements.
[0004]
Recently, the intermediate transfer method is becoming the mainstream among these image forming apparatuses. This method has advantages such as not selecting a transfer material and excellent color registration (low color shift). Furthermore, in order to increase the speed of color image output, a plurality of (for example, four) photosensitive drums (photosensitive members) are stacked, and a toner image is sequentially transferred onto the intermediate transfer member. There has been proposed an image forming apparatus that collectively transfers toner images onto a transfer material.
[0005]
Further, in order to cope with ecology, a method of reducing the amount of toner to be discarded by collecting and reusing the transfer residual toner, for example, a method that eliminates cleaning means such as a simultaneous development cleaning method (hereinafter referred to as “cleanerless”). ) Have been put into practical use, and there is an advantage that the image forming apparatus itself can be miniaturized by adopting such a system.
[0006]
In the case of adopting the above-described cleanerless system, it can be satisfactorily achieved by using the spherical toner produced in the polymerization method. The reason why the spherical toner produced by the polymerization method can achieve the toner-reusing process by the cleaner-less process or the simultaneous development cleaning will be described below, focusing on the adhesion force between the toner and the photosensitive drum.
[0007]
When the toner adheres to the photosensitive drum due to a developing bias or a latent image potential in the developing process, there are a mirror force and a van der Waals force as main forces acting on the toner in contact with the surface of the photosensitive drum. The mirror power greatly depends on the charge amount and its distance. The surface of the pulverized toner produced by conventional pulverization has irregularities, and the convex portions are intensively charged by frictional charging. On the other hand, since the surface of the polymerized toner produced by the polymerization method has a spherical shape or a shape close to a spherical shape, the surface is uniformly charged.
[0008]
In the pulverized toner, since the convex portions are in contact with each other and a lot of electric charges exist in a very close region, the mirror power increases. However, when it is spherical like a polymerized toner, the contact state is almost point-like, and the amount of charge in the adjacent area is small, and the mirror power is smaller than the pulverized toner, so the van der Waals force is more recent. It becomes very large when the area is affected and touches on a flat surface.
[0009]
Further, when pulverized toner is used, many toners are in contact with the above-mentioned convex portions, and in this case, the van der Waals force becomes very large. On the other hand, since the surface shape of the polymerized toner is spherical, the toner comes into contact at almost points. Therefore, the van der Waals force is also smaller for the polymerized toner.
[0010]
For the above reasons, in the case of a nearly spherical polymerized toner, the reflection force on the photosensitive drum, van der Waals force, that is, the adhesion force is reduced, transfer residual toner in transfer is small, and the toner collecting effect at the time of simultaneous development cleaning Becomes larger, and cleaner-free and simultaneous development cleaning becomes possible.
[0011]
FIG. 3 shows an example of an image forming apparatus using the intermediate transfer method and the development simultaneous cleaning method.
[0012]
The image forming apparatus shown in the figure includes four image forming units UM (magenta), UC (cyan), UY (yellow), and UBk (black) that form toner images of four different colors. An
[0013]
These four image forming units have the same configuration, and hereinafter, the configuration of the cyan image forming unit UC will be described as a representative.
[0014]
The image forming unit UC has a cylindrical electrophotographic photosensitive member (photosensitive drum) 11 whose surface layer is made of OPC (organic optical semiconductor), for example, as an image carrier, and the
[0015]
[0016]
[0017]
[0018]
The operation of the image forming apparatus configured as described above will be described using an image forming unit UC for forming a cyan toner image. The operation of other image forming units is the same.
[0019]
The
[0020]
The above operation is performed in each image forming unit, and the toner images formed on the respective
[0021]
On the other hand, after the primary transfer of the toner image, the potential of the
[0022]
[Problems to be solved by the invention]
In the image forming apparatus having the above-described configuration, that is, an image forming apparatus having a plurality of image forming units using a cleaner-less system that collects transfer residual toner on the
[0023]
Further, in the image forming apparatus employing the intermediate transfer method, the arrangement position of the intermediate transfer body cleaner 51 is limited between the driving
[0024]
Furthermore, by providing the intermediate transfer body cleaner 51, it is necessary to provide a waste toner collection container and a waste toner transport path for collecting waste toner, which increases the size of the entire image forming apparatus and increases costs. Cause problems.
[0025]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a good intermediate transfer member cleaning without applying an excessive load to the intermediate transfer member and without being affected by radiant heat from the fixing device. Further, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus that can use all toner for image formation without generating waste toner.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
The present invention according to claim 1A plurality of image forming units having image carriers are arranged along the moving direction of the intermediate transfer member, and toner images formed on the image carriers by the developing means of the image forming units are used as the image carriers. And sequentially transfer the toner image on the intermediate transfer member onto the transfer material via the secondary transfer portion. In the image forming apparatus that performs secondary transfer and collects and recycles residual toner remaining on the image carrier by the developing unit, the secondary transfer unit along the moving direction of the intermediate transfer body And further upstream of the most upstream image forming unit of the plurality of image forming units,Abuttingly disposed on the intermediate transfer member;The transfer residual toner remaining on the intermediate transfer member is charged with a polarity opposite to that of the toner at the time of primary transfer.With elastic rollerA charging unit is provided, and the most upstream image forming unit is an image forming unit for forming a black toner image.
[0027]
According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first aspect,The elastic roller isVolume resistivity is 105-1013Ω · cmAbutting against the intermediate transfer member at a total pressure of 0.98 to 2.94 N (100 to 300 g).It is characterized by that.
[0028]
The present invention according to claim 3 provides1 or 2In the image forming apparatus,Of the plurality of image forming units, the image forming unit that first primarily transfers a toner image onto the intermediate transfer member is an image forming unit that forms the black toner image.
[0037]
According to the above-described configuration, it is possible to realize good cleaning of the intermediate transfer member without applying an excessive load to the intermediate transfer member and without being affected by the radiant heat from the fixing device. In addition, it is possible to use all the toner for image formation without generating waste toner, and it becomes unnecessary to provide a special means for collecting waste toner, so that low running cost and space saving can be achieved. Can be realized.
[0038]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0039]
<Embodiment 1>
FIG. 1 shows an example of an image forming apparatus according to the present invention. The image forming apparatus shown in the figure is a four-color full-color image forming apparatus of a cleanerless type using an intermediate transfer member, and the figure is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration thereof.
[0040]
More specifically, in the present embodiment, a plurality of image forming units are provided, and an intermediate transfer belt (intermediate transfer member) is disposed vertically through each image forming unit, and is formed by a polymerization method as described above. An image forming process method is adopted in which the toner is collected at the same time as the development by a cleanerless method using the spherical toner.
[0041]
Each image forming unit has a structure in which members for charging, exposure, development, and pre-exposure are integrated with an image carrier as a center. In the image forming apparatus shown in FIG. Black, magenta, cyan, and yellow image forming units UBk, UM, UC, and UY are arranged in order from the upstream side in the rotation direction. This order is the order when the toner image is primarily transferred onto the
[0042]
The image forming unit UBk has a cylindrical electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as “photosensitive drum”) 11 as an image carrier. The
[0043]
[0044]
A
[0045]
In each of the image forming units UBk, UM, UC, UY, the toner images of the respective colors formed on the
[0046]
The transfer material P after the secondary transfer of the toner image is conveyed to a fixing
[0047]
On the other hand, the surface of the
[0048]
The charging
[0049]
The charging
[0050]
The cleaning operation of the
[0051]
Secondary transfer nip N sandwiched between the
[0052]
The secondary transfer residual toner charged positively by the charging means 51 is electrostatically collected simultaneously with the primary transfer operation on the
[0053]
As described above, the first embodiment has a plurality of image forming units UBk, UM, UC, and UY using a cleanerless system that collects the transfer residual toner on the
[0054]
<Embodiment 2>
The second embodiment will be described with reference to FIG.
[0055]
Also in the present embodiment, as in the first embodiment described above, the
[0056]
Further, the secondary transfer nip N sandwiched between the
[0057]
However, the difference from the first embodiment is that the yellow image forming unit UY as the fourth image forming unit and the secondary transfer nip N2 The
[0058]
As the
[0059]
The reason for adopting such a configuration is to stabilize the color reproducibility of black. Specifically, in the image forming apparatus shown in the first embodiment, the color distribution of the secondary transfer residual toner is naturally different depending on the image to be printed. Therefore, the secondary transfer residual toner is collected and reused. The color of black also depends on the print image. Therefore, three or more small-sized black patches having a reflection density of around 0.5 are formed on the
[0060]
Also in the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained, and more stable images can be supplied than in the first embodiment.
[0061]
In the first and second embodiments described above, the color of the toner image formed by the first image forming unit is described as black. However, the color is not limited to black in a strict sense, but is similar to this, that is, black. It may be a color. However, even in this case, it is assumed that the color of the toner image formed by the first image forming unit is darker than the color of the toner image formed by another image forming unit.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the downstream side of the secondary transfer unit and the upstream side of the upstreammost image forming unit among the plurality of image forming units along the moving direction of the intermediate transfer member. A charging means for charging the transfer residual toner remaining on the intermediate transfer member with a polarity opposite to that of the toner at the time of primary transfer, and the most upstream image forming unit is used as an image forming unit for forming a black toner image. Therefore, it is possible to clean the intermediate transfer member without applying an excessive load to the intermediate transfer member and without being affected by the radiant heat from the fixing device, and to perform the primary transfer residual. Not only toner but also secondary transfer residual toner can be reused, and space saving and low running cost can be realized at the same time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of an image forming apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of an image forming apparatus according to a second embodiment.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a conventional image forming apparatus.
[Explanation of symbols]
11 Image carrier (photosensitive drum)
14 Development means (developer)
15 Toner supply means (toner hopper)
21 Intermediate transfer body (intermediate transfer belt)
50 Charging means
52 Charging member (elastic roller)
53 Power supply
60 Concentration detection means (light sensor)
60a Sensor surface
N1 Primary transfer part (primary transfer nip part)
N2 Secondary transfer part (secondary transfer nip part)
P transfer material
R21 Movement direction of intermediate transfer member
UBk Uppermost stream side image forming unit (black image forming unit)
UM Image forming unit (Magenta image forming unit)
UC image forming unit (Cyan image forming unit)
UY The most downstream image forming unit (yellow image forming unit)
Claims (3)
前記中間転写体の移動方向に沿っての、前記二次転写部の下流側でかつ前記複数の画像形成ユニットのうちの最上流側の画像形成ユニットのさらに上流側において、前記中間転写体に当接配置され、前記中間転写体上に残った転写残トナーを一次転写時のトナーと逆極性に帯電する弾性ローラを有する帯電手段を備え、
前記最上流側の画像形成ユニットを、ブラックのトナー像を形成する画像形成ユニットとする、
ことを特徴とする画像形成装置。A plurality of image forming units having image carriers are arranged along the moving direction of the intermediate transfer member, and toner images formed on the image carriers by the developing means of the image forming units are used as the image carriers. And sequentially transfer the toner image on the intermediate transfer body onto the transfer material via the secondary transfer section. In the image forming apparatus that performs secondary transfer and collects and transfers the transfer residual toner remaining on the image carrier by the developing unit.
The intermediate transfer member contacts the intermediate transfer member on the downstream side of the secondary transfer portion and further upstream of the most upstream image forming unit among the plurality of image forming units along the moving direction of the intermediate transfer member. is contact arranged, comprising a charging means having a resilient roller to charge the transfer residual toner remaining on said intermediate transfer member to the toner and opposite polarity during the primary transfer,
The most upstream image forming unit is an image forming unit that forms a black toner image.
An image forming apparatus.
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 The elastic roller has a volume resistivity of 10 5 to 10 13 Ω · cm , and abuts against the intermediate transfer member at a total pressure of 0.98 to 2.94 N (100 to 300 g).
The image forming apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is an image forming apparatus.
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