JP3884982B2 - 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、電子写真方式や静電記録方式などによって画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に像担持体上に残留した転写残トナーを除去するクリーニング装置のない画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5は、従来の電子写真方式を利用した複写機、プリンタなどの画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【0003】
この画像形成装置は、感光ドラム101を矢印a方向(時計方向)に回転駆動し、その回転過程において、以下の工程を順次行っていく。
【0004】
まず感光ドラム101の表面を、バイアスが印加された帯電ローラ102で均一に帯電した後、露光装置103によって入力画像信号に応じた画像露光Lを行って静電潜像を形成する。
【0005】
静電潜像は、トナーを表面に薄層担持した現像装置104の現像スリーブ104aによりトナー像として現像される。
【0006】
感光ドラム101上に形成されたトナー像は、感光ドラム101の回転に伴って転写部Ntに搬送される。転写部Ntは、感光ドラム101と転写ローラ105によって構成され、感光ドラム上のトナー像が転写部Ntに到達するタイミングに合せて、不図示の給紙装置から被記録媒体として、例えば紙などの転写材P’が搬送され、これと同時に転写高圧電源106からトナーと逆極性の転写バイアスが転写ローラ105に印加され、転写材P’の背面側にトナーと逆極性の電荷が付与されることで、感光ドラム101上のトナー像が転写材P’表面に転写される。
【0007】
トナー像が転写された転写材P’は、分離除電器107によって感光ドラム101から静電分離されて定着装置(不図示)に搬送される。
【0008】
この定着装置では、トナー像を転写材P’表面に熱定着し、その後機外に転写材P’が排出される。また、上記転写後に感光ドラム101上に残留している転写残トナーはクリーニング装置108で除去・回収され、感光ドラム101は繰り返し次の画像形成工程に供される。
【0009】
ところで、このような画像形成装置において、近年、画像形成装置全体の小型化を図るため、帯電・露光・現像・転写・定着・クリーニング等の作像プロセスの各手段、機器等の小型化が進められてきた。
【0010】
しかしながら、装置を構成する感光ドラムや各工程の手段・機器をそれぞれ小型化するだけでは、画像形成装置全体を小型化するには限界があった。
【0011】
そこで、小型化の新たな方法として、クリーニング機構をなくした、いわゆるクリーナレスシステム(現像同時クリーニングシステム)と呼ばれるシステムが実用化されてきている(例えば、特開平5−61383号公報等)。
【0012】
このクリーナレスシステムは、通常、転写工程後の感光ドラム上に残留している転写残トナーを除去するためのクリーニング装置に用いられている、ブレード、ファーブラシ、ローラ等のクリーニング部材や除去した転写残トナーを回収しておくための廃トナー容器を用いないシステムである。
【0013】
このため、装置全体の大きさを大幅に縮小することができるので、特に複数の感光ドラムを用いるタンデム方式のフルカラー画像形成装置(インラインカラー画像形成装置)に採用すると、非常に大きな効果を得ることができる。
【0014】
このようなクリーナレスシステムの概略構成は、基本的に前述の図5で示した装置構成において、クリーニング装置108(クリーニングブレード)をなくしたものである。
【0015】
しかし、単にクリーニング装置を除いただけでは、転写残トナーが帯電ローラに付着してしまうため、付着したトナーによって感光ドラム上を均一に帯電できなくなり、部分的な帯電不良を発生させてしまう。
【0016】
この問題を解消するため、図6に示したように、複数の帯電部材を有する帯電手段として、昨今では感光ドラムの回転方向にみて、第一の帯電部材である帯電ローラ102の上流側に、上流帯電部材として少なくとも一つ以上の帯電補助部材109を設けることが有効であるという結果が得られている。
【0017】
通常、この帯電補助部材109は、転写後の転写残トナーやカブリトナーを一時的に回収できるようブラシ状のもの(以降、帯電補助ブラシという)を使用するのが一般的である。また、この帯電補助ブラシ109にはバイアスが印加され、上記転写残トナーを電気的に付着・回収すると同時に、不定極性の転写残トナーを一定の極性に均一に帯電し、以降の工程で不具合を発生させないようにしている。
【0018】
この帯電補助ブラシを用いたクリーナレスシステムについて以降に詳しく説明する。
【0019】
帯電補助ブラシ109に転写残トナーが到達すると、正負両方の極性のトナーが入り混じっている転写残トナーは、帯電補助ブラシ109に捕集されると同時に、印加されるDCバイアスにより、通常の現像時に帯電される電荷よりも高い電荷を持つトナー(以降強ネガトナーという。)に帯電される。
【0020】
これら強ネガトナーは、少しずつブラシをすり抜けて帯電部へ到達する。
【0021】
帯電部に到達した強ネガトナーは、感光ドラム101上への付着力が高いため帯電ローラ102には付着せず、帯電部をすり抜けていくが、すり抜けていく際に帯電ローラ102に印加されたACバイアスの効果により、強ネガトナーはそれまで帯電されていた電荷量が若干失われ、通常の帯電量のネガトナーへと変わる。
【0022】
このトナーは、現像器位置に再度到達すると、現像バイアスと現像スリーブ104aの回転の効果とにより現像器内に回収される。ここで現像器内に回収されたトナーは、一旦現像スリーブ104aから剥ぎ取られ、再度現像可能な電荷を持つように調整された後、再度画像形成に供され再利用される。
【0023】
以上のようなクリーナレスシステムは、転写後の転写残トナーを廃トナーとして廃棄するのではなく、現像装置内に戻して再度現像剤として再使用するため、エコロジーといった観点からも非常に有効な手段である。更に、ブレード、ファーブラシ、ローラ等のクリーニング部材を感光ドラムの表面に当接させないので、力学的な感光ドラムの磨耗が減少するため、感光ドラムの長寿命化も図ることができる。
【0024】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、クリーナレスシステムの構成をとったことにより、新たに現像キャリア付着という問題が生じた。
【0025】
この現象は、特に装置が起動する場合や停止させる際に頻繁に発生していた。
【0026】
この現像キャリアが付着すると、感光ドラムの回転に伴って現像キャリアが帯電ローラに付着し、付着した部分の部材の抵抗を下げてしまう。
【0027】
このため、付着した部分でキャリアを核とした放電が集中して行われるようになる。よってこの部分の帯電部材の表面が徐々に劣化していき、ついには破損してしまう。帯電部材表面が部分的に破損してしまうと、感光ドラム表面を帯電することが不可能となり、画像上に部分的な帯電不良画像を発生させてしまう。
【0028】
また、現像キャリアが少しずつ感光ドラム上に付着していくことで、現像器内のキャリアが徐々に失われていく。このため、トナーの成分比(T/C比)が適正に保たれなくなり、画像濃度の低下やカブリなどの画像不良を発生させてしまうことになる。
【0029】
更には、像担持体上に付着した現像キャリアが転写材上に転移する場合には、転写材上に転移した現像キャリアが長い間に通常定着器表面に形成してある離型層等を傷め、部分的な定着不良、定着オフセット、定着紙巻つきなどの不具合を発生させ、装置自体を破損させてしまう可能性があった。
【0030】
この現像キャリア付着の原因は、帯電補助部材に放電閾値電圧を超えるバイアスが印加されることによって感光ドラム表面が帯電され、この帯電面が現像部における現像スリーブとの間に電位差(以降、Vbackという)を形成するため、電気的に現像キャリアが感光ドラム表面にひきつけられてしまうことにあった。
【0031】
従って、本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、クリーナレスの特性を損なうことなく、感光ドラム表面の電位と現像部におえる現像スリーブとの電位差(Vback)を低く抑え、感光ドラムへの現像キャリア付着を防止し、これに起因する上述した問題点や装置の破損を解消し、長期にわたって常に安定して良好な画像を出力することができる画像形成装置を提供することにある。
【0032】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
像担持体と、
該像担持体を帯電する複数の帯電部材を有する帯電手段と、
帯電された像担持体を露光する露光手段と、
該露光手段により前記像担持体に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像手
段と、
前記トナー像を被記録媒体上に転写する転写手段と、
転写された被記録媒体上のトナー像を定着する定着手段と、を備え、
前記現像手段は、前記像担持体上に残留したトナーを回収し再利用する画像形成装置であって、
前記現像手段は、現像キャリアとトナーを成分とする二成分現像剤現像を搬送する現像スリーブを備え、
画像形成開始前、又は画像形成終了後において、前記複数の帯電部材のうち前記像担持体の回転方向上流側に設けられた上流帯電部材により、該上流帯電部材と該像担持体との間の放電閾値以上の電圧値で帯電された前記像担持体の帯電面が、前記複数の帯電部材のうち前記像担持体の回転方向最下流側に設けられた最下流帯電部材の帯電部を通過する間は、該最下流帯電部材に交流バイアスが印加され、直流バイアスを0Vとし、前記帯電面が、現像部を通過する間は前記現像スリーブのバイアスを0Vにすることを特徴とする。
【0033】
像担持体と、
該像担持体を帯電する複数の帯電部材を有する帯電手段と、
帯電された像担持体を露光する露光手段と、
該露光手段により前記像担持体に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、
前記トナー像を被記録媒体上に転写する転写手段と、
転写された被記録媒体上のトナー像を定着する定着手段と、を備え、
前記現像手段は、前記像担持体上に残留したトナーを回収し再利用する画像形成装置であって、
前記現像手段は、現像キャリアとトナーを成分とする二成分現像剤現像を搬送する現像スリーブを備え、
画像形成開始前、又は画像形成終了後において、前記複数の帯電部材のうち前記像担持体の回転方向上流側に設けられた上流帯電部材により、該上流帯電部材と該像担持体との間の放電閾値以上の電圧値で帯電された前記像担持体の帯電面が、前記露光手段の露光部を通過する間は、前記露光手段により前記帯電面を露光し、前記帯電面が、現像部を通過する間は前記現像スリーブのバイアスを0Vにすることを特徴とする。
【0034】
前記像担持体の帯電面が、前記複数の帯電部材のうち前記像担持体の回転方向最下流側に設けられた最下流帯電部材の帯電部を通過する間に該最下流帯電部材に交流バイアスが印加されておらず、且つ直流バイアスが0Vでない場合は、前記帯電面が前記露光手段の露光部を通過する間は、前記露光手段により前記帯電面を露光することが好適である。
【0035】
前記像担持体、帯電手段、露光手段及び現像手段を含む画像形成ユニットを複数配置し、前記複数の画像形成ユニットの複数の像担持体上に現像された複数色のトナー像を前記転写手段により被記録材上に重ね合わせて転写する画像形成装置に好適に用いることができる。
【0036】
前記現像手段は、接触現像方式を用いた現像器であってもよい。
【0037】
前記上流帯電部材は、導電性樹脂繊維で構成されるブラシであってもよい。
【0038】
前記上流帯電部材は、磁性粒子で構成される磁気ブラシであってもよい。
【0039】
前記上流帯電部材は、導電性ゴムロールであってもよい。
【0040】
また、前記上流帯電部材の前記像担持体の回転方向下流側に、前記露光手段と異なる補助露光手段を設け、
前記複数の帯電部材のうち前記像担持体の回転方向上流側に設けられた上流帯電部材により、該帯電部材と該像担持体との間の放電閾値以上の電圧値で帯電された前記像担持体の帯電面が、前記補助露光手段の露光部を通過する間は、前記補助露光手段により前記帯電面を露光してもよい。
【0041】
これにより、帯電補助部材に印加されたバイアスによって帯電された像担持体面上の電位を、現像部に到達する前に現像キャリアが付着しない電位(Vback)にすることができる。
【0042】
このことにより、前述したような現像キャリアによる帯電部材表面の破損や、画像濃度の低下やカブリなどの画像不良を発生及び、定着不良、定着オフセット、定着紙巻つき等の様々な不具合が発生することを防止することができるようになる。
【0043】
従って、長期にわたって常に良好な画像を得ることが可能となる。
【0044】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、以下の説明で一度説明した部材についての材質、形状などは、特に改めて記載しない限り初めの説明と同様のものである。
【0045】
(第1の実施の形態)
以下、図面に基づいて本発明の第1の実施の形態について説明する。
【0046】
図1は本実施の形態を用いた電子写真方式の画像形成装置の概略断面図である。以下にその詳細について画像形成の行われるプロセスにしたがって順に説明していく。
【0047】
図1において、感光ドラム1は、円筒形の静電潜像担持体であり、矢印A方向へ周速100mm/sec.で回転駆動されている。
【0048】
帯電ローラ2は、接触タイプの帯電ローラであり、導電性の金属芯金の周りに導電ゴム層、抵抗層が形成してあり、感光ドラム1の回転に伴って従動で回転している。この帯電ローラ2は、帯電バイアス電源2aから−700VのDCバイアスと1kVp−pのACバイアスが印加される。これにより、像担持体としての感光ドラム1表面を均一に−700Vに帯電している。
【0049】
画像露光部3は、記録される画像情報に応じてレーザ光やLED光等を照射し、感光ドラム1表面を露光して静電潜像を形成する。
【0050】
現像器4は、現像キャリアとトナーを成分とする二成分現像剤を感光ドラム1表面に搬送する現像スリーブ4aと、現像スリーブ4a内に内包された現像マグネット4b、及び現像スリーブ4a上のトナーのコート量を規制するための現像剤規制ブレード4cで構成されている。
【0051】
現像剤規制ブレード4cにより表面を現像剤で均一にコートされた現像スリーブ4aは、感光ドラム1に対してカウンタ方向に駆動回転される。この回転により、表面に形成された現像剤が感光ドラム1に対向する現像ニップ部Ngへ搬送される。
【0052】
この現像スリーブ4aに−300VのDC電圧と、−1kVp−p・周波数2kHzのACバイアスが印加されると、現像ニップ部Ngにおいて感光ドラム1上にトナーが飛翔していき、感光ドラム1上の静電潜像がトナーで顕像化される。
【0053】
現像器4によって顕像化された感光ドラム1上のトナー像は、感光ドラム1の回転にしたがって感光ドラム1と転写ローラ5で構成される転写部Ntへ搬送される。
【0054】
転写ローラ5は、感光ドラム1に接触して矢印C方向に回転駆動されている。転写部Ntに感光ドラム1上のトナー像が到達すると、これにタイミングを合せて、不図示の給紙機構によって転写材Pが転写部Ntへ搬送される。これと同時に転写ローラ5にトナーと逆極性の電圧が高圧電源6から印加され、転写材P表面に感光ドラム1上のトナー像が転写される。
【0055】
本実施の形態で用いた転写ローラ5は、導電性ゴムを発泡させた単層ゴムを芯金表面に巻いて形成した弾性ローラであり、体積抵抗値は約108Ωに調整している。体積抵抗値に関しては、装置によって異なるが、107〜1013Ω程度のものが一般的に使用される。
【0056】
感光ドラム1上のトナー像を転写された転写材Pは、次に感光ドラム1の曲率によって感光ドラム1から分離され、トナー像をのせたまま定着器11へ搬送される。
【0057】
定着器11では熱や圧力の作用によって転写材P表面のトナー像を溶融、固着させた後に機外へ排紙される。
【0058】
一方、転写材P上にトナーを転写した後の感光ドラム1は、転写できなかった残トナーをのせたまま、帯電補助部材12に到達する。図1では帯電補助部材12として、導電性のブラシを用いた帯電補助ブラシを使用している。
【0059】
この帯電補助ブラシ12は、抵抗値が約106Ωの繊維をブラシ形状にしたものである。本発明ではブラシ形状の部材を用いたが、回転するマグネットの周囲に磁性粒子を配設させ、磁気ブラシ形状にしたのものでも良いし、ブラシと同じ抵抗値を持つ導電性のゴムローラでも使用できる。この帯電補助ブラシ12には、図中の高圧電源13より−800VのDCバイアスが印加されている。
【0060】
このような工程において、感光ドラム1へ現像キャリアが付着するという問題を解決するため、図2に示したような各バイアスの制御シーケンスを実施した。
【0061】
以下に図2のシーケンスに基づいてその対策について説明する。
【0062】
図2は、画像形成前の各バイアスを立ち上げる際の高圧シーケンスチャートである。
【0063】
まず、画像形成開始のための信号が装置に入力されると、感光ドラム1が回転を開始すると同時に、転写バイアスがONされる。このときONされる転写バイアスは、通常の転写時のバイアスとは逆極性のバイアス(図2中の転写バイアス(−))である。これは、感光ドラム1に転写バイアスによる電気的なメモリを生じさせないためと、感光ドラム1上の現像残トナーやカブリトナー等が転写ローラ5に付着しないようにするためである。
【0064】
また、これと同じタイミングで帯電補助ブラシ12にDCバイアスが徐々にスロープ状に印加される。ここで、バイアスをスロープ状に立ち上げていく理由は、帯電補助ブラシ12に急激にバイアスを印加すると、画像形成装置が停止する前までに帯電補助ブラシ12中に回収してあったトナーが、一気に感光ドラム1上に付着してしまうことが本発明者らの検討で判明したためである。このバイアスにより、転写部と帯電補助ブラシとの間にある感光ドラム上のトナーが強ネガの電荷を持ったトナーに帯電されていく。
【0065】
帯電補助ブラシ12に印加されるDCバイアスは、0Vから徐々に立ち上げられ、所定の時間経過後(本発明では約1sec.)に−800Vに到達する。このように−800Vのバイアスがスロープ状に印加されると、立ち上げ途中で放電閾値電圧(本実施の形態においては約500V)を超えるため(図2中のV1のタイミング)、帯電補助ブラシと感光ドラムの間で放電現象が生じ、感光ドラムの表面が帯電される。
【0066】
なお、本実施の形態では、放電閾値電圧を約500Vとしているが、かかる値に限定されるわけではなく、感光ドラムと帯電補助ブラシとの間で放電が開始する電圧を放電閾値として、放電閾値以上の電圧値により帯電された像担持体の帯電面に対して、最下流側の帯電部材により除電されるよう制御してもよい。
【0067】
図3は、この帯電補助ブラシに印加したバイアスと感光ドラム表面の電位の関係を示したグラフである。
【0068】
図3に示したグラフは、横軸に帯電補助ブラシに印加されるバイアス、縦軸に感光ドラム表面の電位をあらわしている。このグラフから見て取れるように、帯電補助ブラシに印加したバイアスが約−500Vになったあたりから感光ドラム表面の電位が急激にマイナス方向に帯電され始め、最終的に−800Vになったところでは、感光ドラム表面の電位が約−300Vに達していることがわかる。
【0069】
一方、現像部での感光ドラム1表面の電位と現像スリーブ4aとの電位差の関係について検討した結果、図3中に示したVgのラインに示したように、感光ドラム表面の電位と現像スリーブ4aとの電位差(Vback)が170V以上になると、電気的な力により現像キャリアが感光ドラムに付着してしまうことが判明している。
【0070】
従って、先に帯電補助ブラシバイアスによって形成された−300Vの感光ドラム表面電位は、このまま現像部へ到達すると、現像キャリアが感光ドラム表面に付着してしまう。
【0071】
そこで、帯電補助ブラシ12によって帯電された感光ドラム1の帯電面の表面電位が、現像部に到達する前にVback<170Vになるように、帯電ローラ2にACバイアスを印加して上記帯電面を除電するようにした。従って、帯電ローラ2にACバイアスを印加するタイミングは、帯電補助ブラシ12にV1以上のバイアスを印加したときに帯電された感光ドラム1の帯電面が帯電ローラ2の帯電部に到達する以前から印加する必要がある。
【0072】
このため、図2に示した実際に装置を動作させる場合の高圧タイミングチャートでは、高圧の遅れ等を考慮して、前記帯電面が帯電ローラ2の帯電部に到達するタイミングより、ACバイアスを印加するタイミングが100ms早くONするようにしている。
【0073】
実際にこのようなタイミングで帯電ローラ2にACバイアスを印加すると、それまで帯電補助ブラシ12によって帯電された電位がACバイアスによって確実に0V近傍にまで除電され、現像部でのキャリア付着を防止することができるようになった。
【0074】
その後の画像形成を行うまでの過程は、順次帯電DCバイアスと現像DCバイアスを、Vback<170Vを保つようにスロープ状に立ち上げ(図2中のS1)、次いで現像ACバイアスをONし、最終的に画像信号に対応した露光を開始していく。
【0075】
反対に、画像形成を終了する場合には、バイアスを立ち上げた場合と逆の過程をたどることにより、帯電補助ブラシのバイアスがONされていてもVback<170Vを保つことができる。従って、現像部でのキャリア付着を防止する。
【0076】
以上に説明してきたように、本実施の形態で示したクリーナレスシステムの画像形成装置において、上記高圧制御を行うことで、帯電補助部材に印加されるバイアスが少なくとも放電閾値以上の電圧値に達しているときに帯電された感光ドラムの帯電面が、帯電ローラの帯電部を通過する間、帯電ローラに交流バイアスが印加されているため、前記帯電面が除電され電位差が小さくなり、現像部でのキャリア付着が発生しない電位条件(Vback<170V)が達せられる。
【0077】
従って、現像キャリア付着に伴う帯電不良や現像劣化・装置の破損等の問題を防止することが可能になり、長期にわたって安定した良好な画像が出力できるようになる。
【0078】
また、クリーナレスの効果を損なうことなく、画像形成ユニットの小型化を図ることが可能となる。
【0079】
(第2の実施の形態)
ここでは、この帯電補助ブラシ12によって形成された感光ドラム1表面の電位を、現像部に到達する前に、露光装置によって現像キャリア付着が発生しないVback<170Vの電位にする手法について説明する。
【0080】
本実施の形態の説明においては、図4に示す本実施の形態に係る画像形成装置で採用した画像形成前の各バイアスを立ち上げる際の高圧シーケンスチャートをもとに説明することとし、装置構成は前述した実施の形態と同じであるので、ここでの説明は省略する。
【0081】
まず、第1の実施の形態と同様に画像形成開始のための信号が装置に入力されると、感光ドラム1が回転を開始し、同時に転写バイアスがONされる。
【0082】
このときONされる転写バイアスは、第1の実施の形態と同様にトナーと同極性(プリント時と逆極性)のバイアスである。
【0083】
そして、これと同じタイミングで帯電補助ブラシ12にも徐々にバイアスがスロープ状に印加される。
【0084】
帯電補助ブラシ12のバイアスが、0Vから徐々にスロープ状に立ち上がり、V1バイアスになったあたりから、帯電補助ブラシ12と感光ドラム1表面との間で放電がはじまり、前述の第1の実施の形態の図3で示したように感光ドラム1の表面電位が急激に立ち上がりはじめる。
【0085】
この帯電された感光ドラム面は、ドラムの回転に伴って帯電ローラ2の帯電部を通過し、露光位置に到達する。この帯電された感光ドラム1の帯電面が露光位置に到達する直前に、露光装置を駆動して感光ドラム1の前記帯電面の露光を開始する。
【0086】
ここで、本実施の形態においては、露光装置の立ち上がりと感光ドラムの回転誤差を考慮し、実際に帯電面が露光位置に到達すると予想される時間より100msec.早く露光を開始(図中のL1のタイミング)している。
【0087】
ただし、露光装置としてレーザスキャナを使用する場合には、露光を開始する前にポリゴンミラーの駆動を立ち上げておく必要がある。
【0088】
露光位置に到達した帯電面は、露光によって表面の電位が低くなり、現像部に到達したときには、現像部でキャリアが付着しない電位(Vback<170V)になる。実際に本実施の形態で検討した結果では、帯電補助ブラシに−800Vのバイアスを印加した場合の感光ドラム上電位は約−300Vで、露光後の感光ドラム上の電位はおよそ−50V程度であった。従って、現像スリーブとの電位差Vback=50Vとなるため、現像部でのキャリア付着は発生しない。
【0089】
その後、露光装置によるドラム電位の除電は、画像露光前に帯電ACバイアスがONされるまで継続され、帯電ACバイアスがONされた後に一時OFFされる(図4中のL2)。これは、前述の第1の実施の形態で述べた通り、帯電ローラにACバイアスが印加されると、ドラム面上の電位がACバイアスによって除電されるので、露光によってVback<170Vにする必要がなくなるためである。
【0090】
帯電ACバイアスが立ち上がった後は、第1の実施の形態と同様に順次帯電DCバイアスと現像DCバイアスを、Vback<170Vを保つようにスロープ状に立ち上げ(図4中のS1)、次いで現像ACバイアスをONして、最終的な画像露光の工程にはいる。
【0091】
反対に、画像形成を終了する場合には、バイアスを立ち上げた場合と逆の過程をたどることにより、帯電補助ブラシのバイアスがONされていてもVback<170Vを保つことができる。従って、現像部でのキャリア付着を防止することができる。
【0092】
また、本実施の形態では画像信号に応じた露光出力装置を用いて感光ドラム上を露光しているが、例えば、レーザの発光寿命等の問題によりこの露光装置が使用できない場合には、帯電補助部材の下流側で画像露光に影響を与えない位置に、別途補助露光装置を配置しても同様な効果が得られる。この場合補助露光装置は画像形成をする必要はなく除電さえできれば構わないため、高価で精密なレーザ以外にも、安価なランプや発光体を用いることができる。
【0093】
以上に説明してきたように、本実施の形態で示したクリーナレスシステムの画像形成装置において、上記高圧/露光制御を行うことで、帯電補助部材(帯電補助ブラシ)に印加されるバイアスが少なくとも放電閾値以上の電圧値に達しており、かつ最下流に位置する帯電部材(帯電ローラ)に交流バイアスが印加されていない間は、像担持体上を露光除電することで、現像部でのキャリア付着が発生しない電位条件(Vback<170V)が達せられる。
【0094】
従って、現像キャリア付着に伴う帯電不良や現像劣化・装置の破損等の問題を防止することが可能になり、長期にわたって安定した良好な画像が出力できるようになる。
【0095】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、クリーナレスシステムを採用した画像形成装置において、帯電部材の上流側に帯電補助部材を設置し、これに印加するバイアスが放電閾値電圧より高い電圧で帯電された像担持体の帯電面が、帯電部材の帯電部を通過する間は帯電部材にACバイアスを印加するか、もしくは露光部を通過する間は露光装置によって像担持体面上を露光することで、像担持体上が帯電補助部材に印加されたバイアスによって帯電された電位を、下流側の帯電部材に印加されたACバイアスや露光によって除電することができるようになる。
【0096】
このため、現像部で像担持体との電位差が小さくなるので、電位差によって発生していた現像キャリアの付着を防止できるようになる。
【0097】
この結果、上述したような現像キャリアが帯電器に付着することによって発生する帯電部材表面の破損や、画像濃度の低下やカブリなどの画像不良を発生及び、定着不良、定着オフセット、定着紙巻つき等の様々な不具合が発生することを防止することができるようになる。
【0098】
よって、長期にわたって常に良好な画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成断面図である。
【図2】第1の実施の形態に係る画像形成装置で採用した画像形成前の高圧シーケンスチャートである。
【図3】本発明に係る画像形成装置における帯電補助ブラシバイアスと感光ドラム表面電位の関係を示したグラフである。
【図4】第2の実施の形態に係る画像形成装置で採用した画像形成前の高圧シーケンスチャートである。
【図5】従来の画像形成装置の一例を示す概略断面図である。
【図6】従来のクリーナレスシステムを採用した画像形成装置の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
1 感光体
2 帯電ローラ(最下流帯電部材)
3 露光装置
4 2成分現像器(現像装置)
5 転写ローラ(転写部材)
6 転写高圧電源
11 定着器
12 帯電補助ブラシ(上流帯電部材)
Ng 現像部
Nt 転写部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile that forms an image by an electrophotographic method or an electrostatic recording method, and more particularly, an image without a cleaning device that removes transfer residual toner remaining on an image carrier. The present invention relates to a forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an example of an image forming apparatus such as a copying machine and a printer using a conventional electrophotographic system.
[0003]
This image forming apparatus rotationally drives the photosensitive drum 101 in the direction of arrow a (clockwise), and sequentially performs the following steps in the rotation process.
[0004]
First, the surface of the photosensitive drum 101 is uniformly charged by a charging roller 102 to which a bias is applied, and then an exposure device 103 performs image exposure L according to an input image signal to form an electrostatic latent image.
[0005]
The electrostatic latent image is developed as a toner image by the developing sleeve 104a of the developing device 104 carrying a thin layer of toner on the surface.
[0006]
The toner image formed on the photosensitive drum 101 is conveyed to the transfer unit Nt as the photosensitive drum 101 rotates. The transfer unit Nt includes a photosensitive drum 101 and a transfer roller 105, and a recording medium such as paper is used as a recording medium from a paper supply device (not shown) in accordance with the timing at which the toner image on the photosensitive drum reaches the transfer unit Nt. The transfer material P ′ is conveyed, and at the same time, a transfer bias having a polarity opposite to that of the toner is applied from the transfer high-voltage power source 106 to the transfer roller 105, and a charge having a polarity opposite to that of the toner is applied to the back surface of the transfer material P ′. Thus, the toner image on the photosensitive drum 101 is transferred onto the surface of the transfer material P ′.
[0007]
The transfer material P ′ onto which the toner image has been transferred is electrostatically separated from the photosensitive drum 101 by the separation charge eliminator 107 and conveyed to a fixing device (not shown).
[0008]
In this fixing device, the toner image is thermally fixed on the surface of the transfer material P ′, and then the transfer material P ′ is discharged out of the apparatus. Further, the transfer residual toner remaining on the photosensitive drum 101 after the transfer is removed and collected by the cleaning device 108, and the photosensitive drum 101 is repeatedly used for the next image forming process.
[0009]
By the way, in such an image forming apparatus, in recent years, in order to reduce the size of the entire image forming apparatus, each means and apparatus of an image forming process such as charging, exposure, development, transfer, fixing, and cleaning have been reduced in size. Has been.
[0010]
However, there is a limit to downsizing the entire image forming apparatus only by downsizing the photosensitive drum and the means / devices of each process.
[0011]
Therefore, as a new method for miniaturization, a so-called cleaner-less system (development simultaneous cleaning system) without a cleaning mechanism has been put into practical use (for example, JP-A-5-61383).
[0012]
This cleanerless system is usually used in a cleaning device for removing residual toner remaining on the photosensitive drum after the transfer process, such as a cleaning member such as a blade, a fur brush, or a roller, or a removed transfer. This is a system that does not use a waste toner container for collecting residual toner.
[0013]
For this reason, the overall size of the apparatus can be greatly reduced, and thus, when employed in a tandem type full-color image forming apparatus (inline color image forming apparatus) using a plurality of photosensitive drums, a very large effect can be obtained. Can do.
[0014]
The schematic configuration of such a cleanerless system is basically the same as that shown in FIG. 5 except that the cleaning device 108 (cleaning blade) is eliminated.
[0015]
However, if the cleaning device is simply removed, the untransferred toner adheres to the charging roller, and the adhered toner cannot be uniformly charged on the photosensitive drum, causing a partial charging failure.
[0016]
In order to solve this problem, as shown in FIG. 6, as a charging unit having a plurality of charging members, in recent years, in the rotation direction of the photosensitive drum, on the upstream side of the charging roller 102 as the first charging member, As a result, it is effective to provide at least one charging auxiliary member 109 as the upstream charging member.
[0017]
In general, the auxiliary charging member 109 is generally a brush-like member (hereinafter referred to as an auxiliary charging brush) so that the transfer residual toner and fog toner after transfer can be temporarily collected. In addition, a bias is applied to the auxiliary charging brush 109, and the transfer residual toner is electrically attached and collected, and at the same time, the transfer residual toner having an indefinite polarity is uniformly charged to a certain polarity, which causes problems in the subsequent steps. It is made not to generate.
[0018]
The cleanerless system using this auxiliary charging brush will be described in detail below.
[0019]
When the transfer residual toner reaches the auxiliary charging brush 109, the transfer residual toner in which toners of both positive and negative polarities are mixed is collected by the auxiliary charging brush 109, and at the same time, the normal development is performed by the applied DC bias. The toner is charged with a toner (hereinafter, referred to as a strong negative toner) having a higher charge than that charged at times.
[0020]
These strong negative toners pass through the brush little by little and reach the charging portion.
[0021]
The strong negative toner that has reached the charging unit does not adhere to the charging roller 102 because of its high adhesive force on the photosensitive drum 101, and passes through the charging unit, but the AC applied to the charging roller 102 when passing through the charging unit 102. Due to the effect of the bias, the amount of charge previously charged in the strong negative toner is slightly lost, and the toner is changed to a negative toner having a normal charge amount.
[0022]
When the toner reaches the position of the developing device again, the toner is collected in the developing device by the effect of the developing bias and the rotation of the developing sleeve 104a. Here, the toner collected in the developing device is once peeled off from the developing sleeve 104a, adjusted to have a charge that can be developed again, and then used again for image formation and reused.
[0023]
The cleanerless system as described above does not discard the transfer residual toner after transfer as waste toner, but returns it to the developing device and reuses it again as a developer. It is. Further, since cleaning members such as blades, fur brushes, and rollers are not brought into contact with the surface of the photosensitive drum, mechanical wear of the photosensitive drum is reduced, so that the life of the photosensitive drum can be extended.
[0024]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the prior art as described above, the problem of adhesion of the developing carrier newly arises due to the configuration of the cleanerless system.
[0025]
This phenomenon has frequently occurred particularly when the apparatus is started or stopped.
[0026]
When the developing carrier adheres, the developing carrier adheres to the charging roller as the photosensitive drum rotates, and the resistance of the member of the adhering portion decreases.
[0027]
For this reason, the discharge centered on the carrier is concentrated on the attached portion. Therefore, the surface of the charging member in this portion gradually deteriorates and eventually breaks. If the surface of the charging member is partially damaged, it becomes impossible to charge the surface of the photosensitive drum, and a partially charged defective image is generated on the image.
[0028]
Further, as the developing carrier adheres to the photosensitive drum little by little, the carrier in the developing device is gradually lost. For this reason, the component ratio (T / C ratio) of the toner cannot be maintained properly, and an image defect such as a decrease in image density or fogging occurs.
[0029]
Further, when the development carrier attached on the image carrier is transferred onto the transfer material, the development carrier transferred onto the transfer material may damage the release layer or the like that is usually formed on the surface of the fixing device for a long time. This may cause problems such as partial fixing failure, fixing offset, and fixing paper winding, and may damage the apparatus itself.
[0030]
The cause of the adhesion of the developing carrier is that the surface of the photosensitive drum is charged by applying a bias exceeding the discharge threshold voltage to the auxiliary charging member, and a potential difference between the charged surface and the developing sleeve in the developing portion (hereinafter referred to as Vback). ) Is electrically attracted to the surface of the photosensitive drum.
[0031]
Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and the object of the present invention is to develop a developing sleeve on the surface of the photosensitive drum and a developing sleeve in the developing section without impairing the cleaner-less characteristics. The potential difference (Vback) is kept low, the development carrier is prevented from adhering to the photosensitive drum, the above-mentioned problems and damage to the apparatus due to this are eliminated, and a stable and stable image can be output constantly over a long period of time. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of performing the above.
[0032]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the present invention provides:
  An image carrier;
  Charging means having a plurality of charging members for charging the image carrier;
  Exposure means for exposing the charged image carrier;
  A developing hand for developing the electrostatic latent image formed on the image carrier by the exposure unit as a toner image
Step and
  Transfer means for transferring the toner image onto a recording medium;
  Fixing means for fixing the transferred toner image on the recording medium,
  The developing means is an image forming apparatus that collects and reuses toner remaining on the image carrier,
  The developing means includes a developing sleeve for transporting a two-component developer development comprising a developing carrier and a toner as components,
  Before the start of image formation or after the end of image formation,The image charged with a voltage value equal to or higher than a discharge threshold value between the upstream charging member and the image carrier by an upstream charging member provided on the upstream side of the rotation direction of the image carrier among the plurality of charging members. While the charging surface of the carrier passes through the charging portion of the most downstream charging member provided on the most downstream side in the rotation direction of the image carrier among the plurality of charging members, an AC bias is applied to the most downstream charging member. AppliedThe DC bias is set to 0V, and the developing sleeve bias is set to 0V while the charged surface passes through the developing portion.It is characterized by that.
[0033]
  An image carrier;
  Charging means having a plurality of charging members for charging the image carrier;
  Exposure means for exposing the charged image carrier;
  Developing means for developing the electrostatic latent image formed on the image carrier by the exposure means as a toner image;
  Transfer means for transferring the toner image onto a recording medium;
  Fixing means for fixing the transferred toner image on the recording medium,
  The developing means is an image forming apparatus that collects and reuses toner remaining on the image carrier,
  The developing means includes a developing sleeve for transporting a two-component developer development comprising a developing carrier and a toner as components,
  Before the start of image formation or after the end of image formation,The image charged with a voltage value equal to or higher than a discharge threshold value between the upstream charging member and the image carrier by an upstream charging member provided on the upstream side of the rotation direction of the image carrier among the plurality of charging members. The charged surface is exposed by the exposure means while the charged surface of the carrier passes through the exposure portion of the exposure means.The bias of the developing sleeve is set to 0 V while the charged surface passes through the developing portion.It is characterized by doing.
[0034]
  While the charging surface of the image carrier passes through the charging portion of the most downstream charging member provided on the most downstream side in the rotation direction of the image carrier among the plurality of charging members, an AC bias is applied to the most downstream charging member. Is appliedNo DC bias is 0VIf not, it is preferable that the charging surface is exposed by the exposure unit while the charging surface passes through the exposure part of the exposure unit.
[0035]
A plurality of image forming units including the image carrier, a charging unit, an exposure unit, and a developing unit are arranged, and a plurality of color toner images developed on a plurality of image carriers of the plurality of image forming units are transferred by the transfer unit. The present invention can be suitably used for an image forming apparatus that superimposes and transfers images on a recording material.
[0036]
The developing means may be a developing device using a contact developing system.
[0037]
The upstream charging member may be a brush composed of conductive resin fibers.
[0038]
The upstream charging member may be a magnetic brush composed of magnetic particles.
[0039]
  SaidUpstream charging memberMay be a conductive rubber roll.
[0040]
Further, an auxiliary exposure means different from the exposure means is provided on the downstream side of the upstream charging member in the rotation direction of the image carrier,
The image carrier charged with a voltage value equal to or higher than a discharge threshold value between the charging member and the image carrier by an upstream charging member provided on the upstream side in the rotation direction of the image carrier among the plurality of charging members. The charged surface may be exposed by the auxiliary exposure unit while the charged surface of the body passes through the exposure part of the auxiliary exposure unit.
[0041]
Thereby, the potential on the surface of the image carrier charged by the bias applied to the charging auxiliary member can be set to a potential (Vback) at which the development carrier does not adhere before reaching the developing unit.
[0042]
This causes damage to the charging member surface due to the development carrier as described above, image defects such as image density reduction and fogging, and various problems such as fixing failure, fixing offset, and fixing paper winding. Can be prevented.
[0043]
Therefore, it is possible to always obtain a good image over a long period of time.
[0044]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Exemplary embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. Absent. Further, the materials, shapes, etc. of the members once described in the following description are the same as those in the first description unless otherwise described.
[0045]
(First embodiment)
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0046]
FIG. 1 is a schematic sectional view of an electrophotographic image forming apparatus using this embodiment. The details will be described in order according to the process of image formation.
[0047]
In FIG. 1, a photosensitive drum 1 is a cylindrical electrostatic latent image carrier and has a peripheral speed of 100 mm / sec. It is driven by rotation.
[0048]
The charging roller 2 is a contact-type charging roller. A conductive rubber layer and a resistance layer are formed around a conductive metal core, and the charging roller 2 rotates following the rotation of the photosensitive drum 1. The charging roller 2 is applied with a DC bias of −700 V and an AC bias of 1 kVp-p from the charging bias power source 2a. As a result, the surface of the photosensitive drum 1 as an image carrier is uniformly charged to −700V.
[0049]
The image exposure unit 3 irradiates laser light, LED light, or the like according to recorded image information, and exposes the surface of the photosensitive drum 1 to form an electrostatic latent image.
[0050]
The developing device 4 includes a developing sleeve 4a that conveys a two-component developer composed of a developing carrier and toner to the surface of the photosensitive drum 1, a developing magnet 4b that is included in the developing sleeve 4a, and a toner on the developing sleeve 4a. It is composed of a developer regulating blade 4c for regulating the coating amount.
[0051]
The developing sleeve 4 a whose surface is uniformly coated with the developer by the developer regulating blade 4 c is driven and rotated in the counter direction with respect to the photosensitive drum 1. By this rotation, the developer formed on the surface is conveyed to the developing nip portion Ng facing the photosensitive drum 1.
[0052]
When a DC voltage of -300 V and an AC bias of -1 kVp-p and frequency 2 kHz are applied to the developing sleeve 4a, the toner flies on the photosensitive drum 1 at the developing nip portion Ng, and the toner on the photosensitive drum 1 The electrostatic latent image is visualized with toner.
[0053]
The toner image on the photosensitive drum 1 visualized by the developing device 4 is conveyed to a transfer unit Nt configured by the photosensitive drum 1 and the transfer roller 5 according to the rotation of the photosensitive drum 1.
[0054]
The transfer roller 5 contacts the photosensitive drum 1 and is driven to rotate in the direction of arrow C. When the toner image on the photosensitive drum 1 reaches the transfer portion Nt, the transfer material P is conveyed to the transfer portion Nt by a paper feeding mechanism (not shown) in time with this. At the same time, a voltage having a polarity opposite to that of the toner is applied to the transfer roller 5 from the high voltage power source 6, and the toner image on the photosensitive drum 1 is transferred onto the surface of the transfer material P.
[0055]
The transfer roller 5 used in the present embodiment is an elastic roller formed by winding a single-layer rubber obtained by foaming a conductive rubber around the core metal surface, and has a volume resistance value of about 10%.8It is adjusted to Ω. The volume resistance value varies depending on the device, but 107-1013The one of about Ω is generally used.
[0056]
The transfer material P onto which the toner image on the photosensitive drum 1 has been transferred is then separated from the photosensitive drum 1 by the curvature of the photosensitive drum 1 and conveyed to the fixing device 11 with the toner image remaining thereon.
[0057]
In the fixing device 11, the toner image on the surface of the transfer material P is melted and fixed by the action of heat and pressure, and then discharged outside the apparatus.
[0058]
On the other hand, the photosensitive drum 1 after transferring the toner onto the transfer material P reaches the auxiliary charging member 12 with the remaining toner that could not be transferred. In FIG. 1, a charging auxiliary brush using a conductive brush is used as the auxiliary charging member 12.
[0059]
The auxiliary charging brush 12 has a resistance value of about 106Ω fibers are made into a brush shape. In the present invention, a brush-shaped member is used, but a magnetic brush may be formed by arranging magnetic particles around a rotating magnet, or a conductive rubber roller having the same resistance value as a brush can be used. . A DC bias of −800 V is applied to the auxiliary charging brush 12 from a high voltage power source 13 in the figure.
[0060]
In order to solve the problem that the developing carrier adheres to the photosensitive drum 1 in such a process, a control sequence of each bias as shown in FIG. 2 was performed.
[0061]
The countermeasure will be described below based on the sequence of FIG.
[0062]
FIG. 2 is a high-voltage sequence chart when starting up each bias before image formation.
[0063]
First, when a signal for starting image formation is input to the apparatus, the transfer bias is turned on at the same time as the photosensitive drum 1 starts rotating. The transfer bias that is turned on at this time is a bias (transfer bias (-) in FIG. 2) having a polarity opposite to that of a normal transfer bias. This is to prevent an electric memory from being generated by the transfer bias on the photosensitive drum 1 and to prevent the undeveloped toner and fog toner on the photosensitive drum 1 from adhering to the transfer roller 5.
[0064]
Further, at the same timing, a DC bias is gradually applied to the auxiliary charging brush 12 in a slope shape. Here, the reason why the bias is ramped up is that when the bias is suddenly applied to the auxiliary charging brush 12, the toner collected in the auxiliary charging brush 12 before the image forming apparatus stops is This is because it has been found by the present inventors that they adhere to the photosensitive drum 1 at a stretch. Due to this bias, the toner on the photosensitive drum between the transfer portion and the auxiliary charging brush is charged to a toner having a strong negative charge.
[0065]
The DC bias applied to the auxiliary charging brush 12 is gradually raised from 0 V, and reaches −800 V after a predetermined time has elapsed (about 1 sec. In the present invention). When a bias of −800 V is applied in a slope like this, the discharge threshold voltage (about 500 V in the present embodiment) is exceeded during the start-up (the timing of V1 in FIG. 2). A discharge phenomenon occurs between the photosensitive drums, and the surface of the photosensitive drum is charged.
[0066]
In this embodiment, the discharge threshold voltage is set to about 500 V. However, the discharge threshold voltage is not limited to this value, and the discharge threshold is defined as a voltage at which discharge starts between the photosensitive drum and the auxiliary charging brush. Control may be performed so that the charging surface of the image carrier charged with the above voltage value is neutralized by the most downstream charging member.
[0067]
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the bias applied to the auxiliary charging brush and the potential of the photosensitive drum surface.
[0068]
In the graph shown in FIG. 3, the horizontal axis represents the bias applied to the auxiliary charging brush, and the vertical axis represents the potential of the photosensitive drum surface. As can be seen from this graph, the potential on the surface of the photosensitive drum suddenly starts to be negatively charged around the time when the bias applied to the auxiliary charging brush becomes about −500V, and when the bias voltage finally becomes −800V, It can be seen that the drum surface potential reaches approximately -300V.
[0069]
On the other hand, as a result of examining the relationship between the potential of the surface of the photosensitive drum 1 and the potential difference between the developing sleeve 4a in the developing unit, as shown by the line Vg shown in FIG. It has been found that the development carrier adheres to the photosensitive drum due to an electric force when the potential difference (Vback) between the first and second electrodes becomes 170 V or more.
[0070]
Accordingly, if the −300 V photosensitive drum surface potential previously formed by the auxiliary charging brush bias reaches the developing portion as it is, the developing carrier adheres to the photosensitive drum surface.
[0071]
Therefore, an AC bias is applied to the charging roller 2 so that the surface potential of the charging surface of the photosensitive drum 1 charged by the auxiliary charging brush 12 reaches Vback <170 V before reaching the developing unit, and the charging surface is made to have the above-described charging surface. Static electricity was removed. Accordingly, the AC bias is applied to the charging roller 2 before the charging surface of the photosensitive drum 1 charged when the bias V1 or higher is applied to the auxiliary charging brush 12 reaches the charging portion of the charging roller 2. There is a need to.
[0072]
Therefore, in the high voltage timing chart when the apparatus is actually operated as shown in FIG. 2, the AC bias is applied at the timing when the charging surface reaches the charging portion of the charging roller 2 in consideration of a high voltage delay or the like. The timing to turn on is set to 100 ms earlier.
[0073]
When an AC bias is actually applied to the charging roller 2 at such timing, the potential charged by the auxiliary charging brush 12 until that time is surely eliminated to near 0 V by the AC bias, and carrier adhesion at the developing unit is prevented. I was able to do it.
[0074]
In the subsequent process until image formation, the charging DC bias and the developing DC bias are sequentially ramped up so as to maintain Vback <170 V (S1 in FIG. 2), and then the developing AC bias is turned on. The exposure corresponding to the image signal is started.
[0075]
On the other hand, when the image formation is completed, Vback <170V can be maintained even when the bias of the auxiliary charging brush is turned on by following the reverse process of the case where the bias is raised. Therefore, carrier adhesion at the developing unit is prevented.
[0076]
As described above, in the image forming apparatus of the cleanerless system shown in the present embodiment, the bias applied to the auxiliary charging member reaches a voltage value at least equal to or higher than the discharge threshold by performing the high voltage control. Since the AC bias is applied to the charging roller while the charged surface of the charged photosensitive drum passes through the charging portion of the charging roller, the charged surface is neutralized and the potential difference is reduced. A potential condition (Vback <170 V) is reached in which no carrier adhesion occurs.
[0077]
Accordingly, it is possible to prevent problems such as charging failure and development deterioration / damage of the apparatus due to adhesion of the developing carrier, and a stable and good image can be output over a long period of time.
[0078]
In addition, it is possible to reduce the size of the image forming unit without impairing the cleanerless effect.
[0079]
(Second Embodiment)
Here, a method of setting the potential of the surface of the photosensitive drum 1 formed by the auxiliary charging brush 12 to a potential of Vback <170 V that does not cause development carrier adhesion by the exposure device before reaching the developing unit will be described.
[0080]
In the description of the present embodiment, the description will be made based on a high-voltage sequence chart when starting up each bias before image formation employed in the image forming apparatus according to the present embodiment shown in FIG. Since this is the same as that of the above-described embodiment, description thereof is omitted here.
[0081]
First, as in the first embodiment, when a signal for starting image formation is input to the apparatus, the photosensitive drum 1 starts rotating and simultaneously the transfer bias is turned on.
[0082]
The transfer bias that is turned on at this time is a bias having the same polarity as that of the toner (opposite polarity at the time of printing), as in the first embodiment.
[0083]
Then, a bias is gradually applied to the auxiliary charging brush 12 in a slope shape at the same timing.
[0084]
When the bias of the auxiliary charging brush 12 gradually rises from 0V to become a V1 bias, electric discharge starts between the auxiliary charging brush 12 and the surface of the photosensitive drum 1, and the first embodiment described above. As shown in FIG. 3, the surface potential of the photosensitive drum 1 starts to rise rapidly.
[0085]
The charged photosensitive drum surface passes through the charging portion of the charging roller 2 as the drum rotates and reaches the exposure position. Immediately before the charged surface of the charged photosensitive drum 1 reaches the exposure position, the exposure device is driven to start exposure of the charged surface of the photosensitive drum 1.
[0086]
Here, in the present embodiment, taking into account the rise of the exposure apparatus and the rotation error of the photosensitive drum, 100 msec. From the time when the charged surface is actually expected to reach the exposure position. Exposure is started early (timing L1 in the figure).
[0087]
However, when a laser scanner is used as the exposure apparatus, it is necessary to start up the polygon mirror before starting the exposure.
[0088]
  The charged surface that has reached the exposure position has a low surface potential due to exposure, and when it reaches the development section, the carrier adheres to the development section.do not doIt becomes a potential (Vback <170V). As a result of actual examination in the present embodiment, the potential on the photosensitive drum when the bias of −800 V is applied to the auxiliary charging brush is about −300 V, and the potential on the photosensitive drum after exposure is about −50 V. It was. Therefore, since the potential difference with the developing sleeve is Vback = 50 V, carrier adhesion does not occur in the developing portion.
[0089]
Thereafter, the neutralization of the drum potential by the exposure device is continued until the charging AC bias is turned on before image exposure, and is temporarily turned off after the charging AC bias is turned on (L2 in FIG. 4). This is because, as described in the first embodiment, when the AC bias is applied to the charging roller, the potential on the drum surface is neutralized by the AC bias. Therefore, it is necessary to make Vback <170 V by exposure. This is because it disappears.
[0090]
After the charging AC bias rises, the charging DC bias and the development DC bias are sequentially raised in a slope shape so as to maintain Vback <170 V (S1 in FIG. 4), and then developed, as in the first embodiment. The AC bias is turned on to enter the final image exposure process.
[0091]
On the other hand, when the image formation is completed, Vback <170V can be maintained even when the bias of the auxiliary charging brush is turned on by following the reverse process of the case where the bias is raised. Accordingly, it is possible to prevent carrier adhesion at the developing portion.
[0092]
In this embodiment, the photosensitive drum is exposed using an exposure output device corresponding to the image signal. For example, when the exposure device cannot be used due to a problem such as a laser emission life, charging assist is performed. The same effect can be obtained by separately arranging an auxiliary exposure device at a position that does not affect image exposure on the downstream side of the member. In this case, since the auxiliary exposure apparatus does not need to form an image and only needs to be able to eliminate static electricity, in addition to an expensive and precise laser, an inexpensive lamp or light emitter can be used.
[0093]
As described above, in the image forming apparatus of the cleanerless system shown in the present embodiment, the bias applied to the charging auxiliary member (charging auxiliary brush) is at least discharged by performing the high pressure / exposure control. While the voltage value is equal to or higher than the threshold value and no AC bias is applied to the charging member (charging roller) located at the most downstream side, the carrier on the developing unit is adhered to the image carrier by performing exposure static elimination. A potential condition (Vback <170V) that does not occur is achieved.
[0094]
Accordingly, it is possible to prevent problems such as charging failure and development deterioration / damage of the apparatus due to adhesion of the developing carrier, and a stable and good image can be output over a long period of time.
[0095]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the image forming apparatus employing the cleanerless system, the auxiliary charging member is installed on the upstream side of the charging member, and the bias applied to the auxiliary charging member is charged at a voltage higher than the discharge threshold voltage. By applying an AC bias to the charging member while the charged surface of the image carrier passes through the charging portion of the charging member, or by exposing the surface of the image carrier with an exposure device while passing through the exposure portion, The potential charged on the carrier by the bias applied to the auxiliary charging member can be neutralized by the AC bias or exposure applied to the downstream charging member.
[0096]
For this reason, since the potential difference with the image carrier becomes small in the developing unit, it is possible to prevent the development carrier from being attached due to the potential difference.
[0097]
As a result, damage to the surface of the charging member caused by the development carrier adhering to the charger as described above, image defects such as image density reduction and fogging, and fixing failure, fixing offset, fixing paper winding, etc. It is possible to prevent the occurrence of various problems.
[0098]
Therefore, it is possible to always obtain a good image over a long period of time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an image forming apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a high-pressure sequence chart before image formation employed in the image forming apparatus according to the first embodiment.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the auxiliary charging brush bias and the photosensitive drum surface potential in the image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is a high-pressure sequence chart before image formation employed in the image forming apparatus according to the second embodiment.
FIG. 5 is a schematic sectional view showing an example of a conventional image forming apparatus.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of an image forming apparatus employing a conventional cleanerless system.
[Explanation of symbols]
1 Photoconductor
2 Charging roller (the most downstream charging member)
3 Exposure equipment
4 Two-component developer (developer)
5 Transfer roller (transfer member)
6 Transfer high-voltage power supply
11 Fixing device
12 Charging auxiliary brush (upstream charging member)
Ng development section
Nt transcription part

Claims (9)

像担持体と、
該像担持体を帯電する複数の帯電部材を有する帯電手段と、
帯電された像担持体を露光する露光手段と、
該露光手段により前記像担持体に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、
前記トナー像を被記録媒体上に転写する転写手段と、
転写された被記録媒体上のトナー像を定着する定着手段と、を備え、
前記現像手段は、前記像担持体上に残留したトナーを回収し再利用する画像形成装置であって、
前記現像手段は、現像キャリアとトナーを成分とする二成分現像剤現像を搬送する現像スリーブを備え、
画像形成開始前、又は画像形成終了後において、前記複数の帯電部材のうち前記像担持体の回転方向上流側に設けられた上流帯電部材により、該上流帯電部材と該像担持体との間の放電閾値以上の電圧値で帯電された前記像担持体の帯電面が、前記複数の帯電部材のうち前記像担持体の回転方向最下流側に設けられた最下流帯電部材の帯電部を通過する間は、該最下流帯電部材に交流バイアスが印加され、直流バイアスを0Vとし、前記帯電面が、現像部を通過する間は前記現像スリーブのバイアスを0Vにすることを特徴とする画像形成装置。
An image carrier;
Charging means having a plurality of charging members for charging the image carrier;
Exposure means for exposing the charged image carrier;
Developing means for developing the electrostatic latent image formed on the image carrier by the exposure means as a toner image;
Transfer means for transferring the toner image onto a recording medium;
Fixing means for fixing the transferred toner image on the recording medium,
The developing means is an image forming apparatus that collects and reuses toner remaining on the image carrier,
The developing means includes a developing sleeve for transporting a two-component developer development comprising a developing carrier and a toner as components,
Before the start of image formation or after the end of image formation, the upstream charging member provided on the upstream side in the rotation direction of the image carrier among the plurality of charging members is disposed between the upstream charging member and the image carrier. The charging surface of the image carrier charged with a voltage value equal to or higher than the discharge threshold passes through the charging portion of the most downstream charging member provided on the most downstream side in the rotation direction of the image carrier among the plurality of charging members. An AC bias is applied to the most downstream charging member during the interval , the DC bias is set to 0 V, and the bias of the developing sleeve is set to 0 V while the charged surface passes through the developing unit. .
像担持体と、
該像担持体を帯電する複数の帯電部材を有する帯電手段と、
帯電された像担持体を露光する露光手段と、
該露光手段により前記像担持体に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、
前記トナー像を被記録媒体上に転写する転写手段と、
転写された被記録媒体上のトナー像を定着する定着手段と、を備え、
前記現像手段は、前記像担持体上に残留したトナーを回収し再利用する画像形成装置であって、
前記現像手段は、現像キャリアとトナーを成分とする二成分現像剤現像を搬送する現像 スリーブを備え、
画像形成開始前、又は画像形成終了後において、前記複数の帯電部材のうち前記像担持体の回転方向上流側に設けられた上流帯電部材により、該上流帯電部材と該像担持体との間の放電閾値以上の電圧値で帯電された前記像担持体の帯電面が、前記露光手段の露光部を通過する間は、前記露光手段により前記帯電面を露光し、前記帯電面が、現像部を通過する間は前記現像スリーブのバイアスを0Vにすることを特徴とする画像形成装置。
An image carrier;
Charging means having a plurality of charging members for charging the image carrier;
Exposure means for exposing the charged image carrier;
Developing means for developing the electrostatic latent image formed on the image carrier by the exposure means as a toner image;
Transfer means for transferring the toner image onto a recording medium;
Fixing means for fixing the transferred toner image on the recording medium,
The developing means is an image forming apparatus that collects and reuses toner remaining on the image carrier,
The developing means includes a developing sleeve for transporting a two-component developer development comprising a developing carrier and a toner as components ,
Before the start of image formation or after the end of image formation, the upstream charging member provided on the upstream side in the rotation direction of the image carrier among the plurality of charging members is disposed between the upstream charging member and the image carrier. While the charged surface of the image carrier charged with a voltage value equal to or higher than the discharge threshold passes through the exposed portion of the exposing means, the exposed surface is exposed by the exposing means, and the charged surface serves as the developing portion. An image forming apparatus characterized in that the bias of the developing sleeve is set to 0 V during the passage .
前記像担持体の帯電面が、前記複数の帯電部材のうち前記像担持体の回転方向最下流側に設けられた最下流帯電部材の帯電部を通過する間に該最下流帯電部材に交流バイアスが印加されておらず、且つ直流バイアスが0Vでない場合は、前記帯電面が前記露光手段の露光部を通過する間は、前記露光手段により前記帯電面を露光することを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。While the charging surface of the image carrier passes through the charging portion of the most downstream charging member provided on the most downstream side in the rotation direction of the image carrier among the plurality of charging members, an AC bias is applied to the most downstream charging member. When the direct current bias is not 0 V, the charged surface is exposed by the exposure means while the charged surface passes through the exposure portion of the exposure means. The image forming apparatus according to 2. 前記像担持体、帯電手段、露光手段及び現像手段を含む画像形成ユニットを複数配置し、前記複数の画像形成ユニットの複数の像担持体上に現像された複数色のトナー像を前記転写手段により被記録材上に重ね合わせて転写することを特徴とする請求項1、2または3に記載の画像形成装置。  A plurality of image forming units including the image carrier, charging means, exposure means and developing means are arranged, and a plurality of color toner images developed on a plurality of image carriers of the plurality of image forming units are transferred by the transfer means. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus superimposes and transfers the image on a recording material. 前記現像手段は、接触現像方式を用いた現像器を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の画像形成装置。  The image forming apparatus according to claim 1, wherein the developing unit includes a developing unit using a contact developing method. 前記上流帯電部材は、導電性樹脂繊維で構成されるブラシであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の画像形成装置。  The image forming apparatus according to claim 1, wherein the upstream charging member is a brush made of conductive resin fibers. 前記上流帯電部材は、磁性粒子で構成される磁気ブラシであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の画像形成装置。  The image forming apparatus according to claim 1, wherein the upstream charging member is a magnetic brush made of magnetic particles. 前記上流帯電部材は、導電性ゴムロールであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein the upstream charging member is a conductive rubber roll. 前記上流帯電部材の前記像担持体の回転方向下流側に、前記露光手段と異なる補助露光手段を設け、
前記複数の帯電部材のうち前記像担持体の回転方向上流側に設けられた上流帯電部材により、該帯電部材と該像担持体との間の放電閾値以上の電圧値で帯電された前記像担持体の帯電面が、前記補助露光手段の露光部を通過する間は、前記補助露光手段により前記帯電面を露光することを特徴とする請求項2乃至8のいずれかに記載の画像形成装置。
Auxiliary exposure means different from the exposure means is provided downstream of the upstream charging member in the rotation direction of the image carrier,
The image carrier charged with a voltage value equal to or higher than a discharge threshold value between the charging member and the image carrier by an upstream charging member provided on the upstream side in the rotation direction of the image carrier among the plurality of charging members. 9. The image forming apparatus according to claim 2, wherein the charging surface is exposed by the auxiliary exposure unit while the charged surface of the body passes through the exposure unit of the auxiliary exposure unit.
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