JP4032643B2

JP4032643B2 - Image forming apparatus

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Publication number: JP4032643B2
Application number: JP2000374470A
Authority: JP
Inventors: 保幸堤
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-12-08
Filing date: 2000-12-08
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2020-12-08
Also published as: JP2002174964A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、より詳しくは、その中間転写体上の残留トナー除去技術に係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来から複写機、プリンタなどの電子写真方式、静電記録方式の画像形成装置が広く知られている。このような画像形成装置において小型化の妨げになる問題の一つが感光体のクリーニングボックスの存在であった。特に、複数の感光体を備えフルカラー画像を得るタイプの画像形成装置では、比較的高速なフルカラー画像形成を行うことができるというメリットを有する一方で、各感光体がクリーニングボックスを備えるため、装置の大型化というデメリットが顕在化しがちである。
【０００３】
このような問題に鑑みて、従来から感光体にクリーニングボックスを備えないタイプの画像形成装置が提案されている。例えば、特開平１１−２４９４５２号公報には、各感光体にクリーニングボックスではなく、比較的小さなトナー保持手段を設け、トナー保持手段に一時的に保持したトナーを所定のタイミングで放出し、放出したトナーは中間転写体に設けられる単一のクリーニングボックスで回収する構成が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
確かに、特開平１１−２４９４５２号公報などに記載されている技術によれば、各感光体にはクリーニングボックスを設ける必要がなく、装置の小型化に資する。しかし、画像形成装置の更なる小型化、或いは画像形成装置のレイアウト上の問題など観点から、中間転写体にもクリーニングボックスを設けることが難しい場合もある。
【０００５】
本発明はこのような技術的な課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、適切なクリーニングを行いつつ、より小型の、レイアウト自由度の高い画像形成装置を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、互いに異なった色のトナー画像が担持される複数の像担持体と、
前記複数の像担持体のうち、一部の像担持体からトナー画像が一次転写される第１の一次中間転写体と、
前記複数の像担持体のうち、残りの像担持体からトナー画像が一次転写される第２の一次中間転写体と、
前記第１及び第２の一次中間転写体からトナー像が二次転写される二次中間転写体と、
前記二次中間転写体から記録媒体にトナー像を転写する転写手段とを備える画像形成装置において、
前記第１及び第２の一次中間転写体に当接し転写後の残留トナーを保持し得る第１及び第２の一次トナー保持手段と、
前記二次中間転写体に当接し転写後の残留トナーを保持し得る二次トナー保持手段と、
通常時には残留トナーを保持するような保持バイアスが、クリーニング時には通常時に保持された残留トナーを放出するような放出バイアスが前記第１及び第２の一次中間転写体と第１及び第２の一次トナー保持手段との間、及び前記二次中間転写体と二次トナー保持手段との間にかかるように制御するバイアス制御手段と
を有し、
前記バイアス制御手段は、通常時、前記第１及び第２の一次トナー保持手段に、前記第１及び第２の一次中間転写体に印加する電圧と前記二次中間転写体に印加する電圧の間の値となる保持バイアスを印加するとともに、前記二次トナー保持手段に、前記二次中間転写体に印加する電圧と前記転写手段に印加する電圧の間の値となる保持バイアスを印加するものである。
【０００７】
画像形成装置をこのように構成することにより、所定タイミングで行われるクリーニング時には、トナー保持手段から通常時に保持していた残留トナーが放出されるため、トナー保持手段は小型なもので足る。なお、クリーニングが行われるタイミングとしては、一般に画像形成動作時以外であり、例えば、画像形成前、画像形成後、画像形成装置への電源投入後、所定枚数の画像形成後、一のページの画像形成と次のページの画像形成との間（所謂ページ間）などが挙げれる。
【００１０】
とろこで、このようなトナー保持手段を（像担持体ではなく）中間転写体に設ける場合には、トナー保持手段とそれを備える中間転写体との間の透過電流を考慮する必要性がより高い。すなわち、一般に像担持体よりも中間転写体の方が電気抵抗値が小さいため、保持バイアス（の大きさ）を大きくすると、トナー保持手段と中間転写体との間に流れる透過電流値が大きくなり、透過電流により電荷の注入が生じ、トナー保持手段に保持している残留トナーの帯電極性が反転し、トナー保持手段から意図せず放出されてしまう場合が生じる。このような問題が生じやすい場合としては、トナー保持手段と中間転写体との間の電気抵抗値が１０¹⁰Ω以下の場合、さらに生じやすい場合としては電気抵抗値が１０⁸Ω以下の場合が挙げられる。
【００１１】
一方、保持バイアス（の大きさ）が小さいと、トナー保持手段により（本来の帯電極性の）残留トナーを保持することができない。
【００１２】
このように、透過電流による残留トナーの帯電極性反転を考慮して保持バイアスを設定することが好ましい。具体的には、前記保持バイアスの大きさは、前記残留トナーを静電的にトナー保持手段に保持し得る値をその下限とし、前記残留トナーの帯電極性を逆転させ得る値をその上限とする範囲内に設定されることが好ましく、前記保持バイアスの大きさは、前記残留トナーを静電的にトナー保持手段に保持し得る値をその下限とし、前記残留トナーの帯電極性を逆転させ得る値をその上限とする範囲内であり、かつその範囲内において前記トナー保持手段と中間転写体との間の透過電流が実質的に最小となる値、最小となる値近傍に設定されることがより好ましい。また、このような保持バイアスの上限及び下限は、普遍的に決定されるものではなく、想定される画像形成装置の特性、要求される画質などに応じて適宜設定することができる。これら上限及び下限を確認するためには、所定枚数の画像形成後のトナー保持手段の重量増加、トナー保持手段を通過したトナーの量などにより確認することができる。
【００１３】
ここでトナー保持手段と中間転写体との間の透過電流を左右する要因としては、上述の保持バイアスのほか、トナー保持手段の電気抵抗値、中間転写体の電気抵抗値、トナー保持手段と中間転写体との当接態様（接触面積など）などが挙げられる。例えば、トナー保持手段が金属パイプにブラシ部材を取り付けた回転ブラシである場合には、当該ブラシ部材の電気抵抗値を適宜設定することにより、また当該ブラシ部材のブラシ植毛密度を適宜設定することにより、それぞれ透過電流を適切な値とすることができる。また例えば、中間転写体が多層構造で構成される場合には、その最外層を他の層よりも高い抵抗値の材質で構成すると共に、その最外層の層厚を適宜設定することにより、透過電流を適切な値とすることができる。
【００１４】
ところでこの画像形成装置では、クリーニング時には通常時に保持された残留トナーを放出するものであるが、この放出された残留トナーは（クリーニング用の）記録媒体に転写することもできるが、次のような構成を採用することもできる。つまり、前記中間転写体に当接し中間転写体から記録媒体へトナー画像を転写させる転写手段と、当該転写手段に当接し放出後の残留トナーを回収する回収手段とを有し、クリーング時には前記トナー保持手段から放出された残留トナーが当該転写手段に達するように構成することもできる。
【００１５】
【発明の実施による態様】
◎実施例
図１はこの発明の実施例に係るタンデム型フルカラープリンタ（画像形成装置）を示すものである。尚、図１中の矢印は、各回転部材の回転方向を示している。
【００１６】
このフルカラープリンタは、図１に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）用の各感光体ドラム（像担持体）１０（Y）〜（K）を有する画像形成ユニット１（Y）〜（K）と、これら感光体ドラム１０（Y）〜（K）に接触する帯電用の帯電ロール１１（Y）〜（K）と、各色のレーザ光L（Y）〜（K）を照射する図示しないレーザ光学ユニットと、各感光体ドラム１０（Y）〜（K）表面に形成される潜像を各色トナーで可視化（顕像化）する現像装置１３（Y）〜（K）と、上記４つの感光体ドラム１０（Y）〜（K）のうちの２つの感光体ドラム１０（K）（C）に接触する第１の一次中間転写ドラム（中間転写体）２１ａ及び他の２つの感光体ドラム１０（M）（Y）に接触する第２の一次中間転写ドラム（中間転写体）２１ｂと、上記第１、第２の一次中間転写ドラム２１ａ、２１ｂに接触する二次中間転写ドラム（中間転写体）２２と、この二次中間転写ドラム２２に接触する最終転写ロール（転写手段）３０と、トナー回収ボックス（回収手段）６でその主要部が構成されている。
【００１７】
感光体ドラム１０（Y）〜（K）は、共通の接平面（図中一点鎖線で示す）M を有するように一定の間隔をおいて配置されている。また、第１の一次中間転写ドラム２１ａ及び第２の一次中間転写ドラム２１ｂは、各回転軸が該感光体ドラム１０（Y）〜（K）軸に対し平行かつ所定の対象面を境界とした面対象の関係にあるように配置されている。さらに、二次中間転写ドラム２２は、該感光体ドラム１０（Y）〜（K）と回転軸が平行であるように配置されている。
【００１８】
各色毎の画像情報に応じた信号は、図示しない画像処理ユニットによりラスタライジングされて図示しないレーザ光学ユニットに入力される。このレーザ光学ユニットでは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のレーザ光Ｌ（Y）〜（K）が変調され、対応する色の感光体ドラム１０（Y）〜（K）に照射される。
【００１９】
上記各感光体ドラム１０（Y）〜（K）の周囲では、周知の電子写真方式による各色毎の画像形成プロセスが行なわれる。まず、上記感光体ドラム１０（Y）〜（K）としては、例えば、直径２０ｍｍのＯＰＣ感光体を用いたものが用いられ、これらの感光体ドラム１０（Y）〜（K）は、例えば、95ｍｍ／ｓｅｃの回転速度で回転駆動される。上記感光体ドラム１０（Y）〜（K）の表面は、図１に示すように、帯電ロール１１（Y）〜（K）に、例えば約−８４０ＶのＤＣ電圧を印加することによって、例えば約−３００Ｖ程度に帯電される。なお、上記接触型の帯電装置としては、ロールタイプのもの、フィルムタイプのもの、ブラシタイプのもの等が挙げられるが、どのタイプのものを用いても良い。この実施の形態では、近年、電子写真装置で一般に使用されている帯電ロールを採用している。また、感光体ドラム１０（Y）〜（K）の表面を帯電させるために、この実施の形態では、ＤＣのみ印加の帯電方式をとっているが、ＡＣ＋ＤＣ印加の帯電方式を用いても良い。
【００２０】
その後、感光体ドラム１０（Y）〜（K）の表面には、露光装置としてのレーザ光学ユニットによって各色に対応したレーザ光Ｌ（Y）〜（K）が照射され、各色毎の入力画像情報に応じた静電潜像が形成される。感光体ドラム１０（Y）〜（K）は、レーザ光学ユニットで静電潜像が書き込まれた際に、その画像露光部の表面電位は−６０Ｖ以下程度にまで除電される。
【００２１】
また、上記感光体ドラム１０（Y）〜（K）の表面に形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した静電潜像は、対応する色の現像装置１３（Y）〜（K）によって現像され、感光体ドラム１０（Y）〜（K）上に各色のトナー像として可視化される。この実施例では、現像装置１３（Y）〜（K）として、磁気ブラシ接触型の二成分現像方式を採用しているが、この発明の適用範囲はこの現像方式に限定されるものではなく、非接触型の現像方式など、他の現像方式においてもこの発明を充分に適用することができることは勿論である。
【００２２】
現像装置１３（Y）〜（K）には、それぞれ色の異なったイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色のトナーとキャリアとからなる現像剤が充填されている。これらの現像装置１３（Y）〜（K）は、不図示のトナー補給装置からトナーが補給されると、この補給されたトナーは、不図示のオーガーで充分にキャリアと攪拌されて摩擦帯電される。現像ロール１３０（Y）〜（K）１３０（Y）〜（K）の内部には、複数の磁極を所定の角度に配置したマグネットロール（不図示）が固定した状態で配置されている。この現像ロール１３０（Y）〜（K）１３０（Y）〜（K）に現像剤を搬送するパドル（不図示）によって、当該現像ロール１３０（Y）〜（K）１３０（Y）〜（K）の表面近傍に搬送された現像剤は、現像剤量規制部材（不図示）によって現像部に搬送される量が規制される。この実施例では、上記現像剤の量は、３０〜５０ｇ／ｍ² であり、また、このとき現像ロール１３０（Y）〜（K）上に存在するトナーの帯電量は、概ね−２０〜３５μＣ／g 程度である。
【００２３】
上記現像ロール１３０（Y）〜（K）上に供給されたトナーは、マグネットロールの磁力によって、キャリアとトナーで構成された磁気ブラシ状となっており、この磁気ブラシが感光体ドラム１０（Y）〜（K）と接触している。この現像ロール１３０（Y）〜（K）にAC＋DCの現像バイアス電圧を印加して、現像ロール１３０（Y）〜（K）上のトナーを感光体ドラム１０（Y）〜（K）上に形成された静電潜像に現像することにより、トナー像が形成される。この実施例では、この現像バイアス電圧はACが4 ｋＨｚ、１．５ｋＶppで、ＤＣが−２３０Ｖ程度である。
【００２４】
この実施例では、上記現像装置１３（Y）〜（K）において、略球形状のトナーである所謂”球形トナー”であって、その平均粒径が３〜１０μｍ程度のものが使用されている。
【００２５】
ここで、”球形トナー”としては、例えば、日立製作所製の走査型電子顕微鏡ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ＝８００）を用いて、倍率５００倍に拡大したトナーの像を１００個無作為にサンプリングし、その画像情報をインターフェイスを介して例えばニコレ社製の画像解析装置に導入し、解析を行い、下記式より算出して得られた値として定義される形状係数値ＭＬＳ２が１００〜１４０の値を持つ、略球形のトナーという。ＭＬＳ２＝｛（トナー粒子の絶対最大長）×２｝／｛（トナー粒子の投影面積）×π×１／４×１００｝なお、通常の混練粉砕法で作製したトナーの形状は不定形であり、ＭＬＳ２は１４０〜１６０程度である。
【００２６】
次に、上記各感光体ドラム１０（Y）〜（K）上に形成された各色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム２１ａ及び第２の一次中間転写ドラム２１ｂ上に、静電的に二次転写される。感光体ドラム１０（K）（C）上にそれぞれ形成されるブラック（K）、シアン（Ｃ）色のトナー像は、ともに第１の一次中間転写ドラム２１ａ上に、感光体ドラム１０（M）（Y）上にそれぞれ形成されるマゼンタ（M）、イエロー（Ｙ）色のトナー像は、ともに第２の一次中間転写ドラム２１ｂ上に、それぞれ（一次）転写される。
【００２７】
上記第１及び第２の一次中間転写ドラム２１ａ、２１ｂ上に感光体ドラム１０（Y）〜（K）からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、+２５０〜５００Ｖ程度である。この表面電位は、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定される。この雰囲気温度や湿度は、雰囲気温度や湿度によって抵抗値が変化する特性を持った部材の抵抗値を検知することで簡易的に知ることが可能である。上述のように、トナーの帯電量が−２０〜３５μＣ／g の範囲内にあり、常温常湿環境下にある場合には、第１及び第２の一次中間転写ドラム２１ａ、ｂの表面電位は、+３８０Ｖ程度が望ましい。
【００２８】
この実施例で用いる第１、第２の一次中間転写ドラム２１ａ、２１ｂは、例えば、外径が42ｍｍに形成され、抵抗値は１０⁸ Ω程度に設定される。第１、第２の一次中間転写ドラム２１ａ、２１ｂは、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはＦｅやＡｌ等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝10² 〜10³ Ω）が、厚さ0.1 〜10mm程度に設けられている。更に、第１、第２の中間転写ドラム２１ａ、２１ｂの最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ3 〜100 μｍの高離型層（Ｒ＝10⁵ 〜10⁹ Ω）として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。ここで重要なのは、抵抗値と表面の離型性であり、高離型層の抵抗値がＲ＝10⁵ 〜10⁹Ω程度であり、高離型性を有する材料であれば、特に材料は限定されない。
【００２９】
このように第１、第２の一次中間転写ドラム２１ａ、２１ｂ上に形成されたトナー像は、二次中間転写ドラム２２上に静電的に（二次）転写される。従って、二次中間転写ドラム２２上には、単色像からイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色の四重色像までの最終的なトナー像が形成されることになる。
【００３０】
この二次中間転写ドラム２２上へ第１及び第２の一次中間転写ドラム２１ａ,２１ｂからトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、+600〜1200Ｖ程度である。この表面電位は、感光体ドラム１０（Y）〜（K）から第１の一次中間転写ドラム２１ａ及び第２の一次中間転写ドラム２１ｂへ転写するときと同様に、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。また、転写に必要なのは、第１及び第２の一次中間転写ドラム２１ａ,２１ｂと二次中間転写ドラム２２との間の電位差であるので、第１及び第２の一次中間転写ドラム２１ａ,２１ｂの表面電位に応じた値に設定することが必要である。上述のように、トナーの帯電量が−２０〜３５μＣ／g の範囲内にあり、常温常湿環境下であって、第１及び第２の一次中間転写ドラム２１ａ,２１ｂの表面電位が+380Ｖ程度の場合には、二次中間転写ドラム２２の表面電位は、+880Ｖ程度、つまり第１及び第２の一次中間転写ドラム２１ａ,２１ｂと二次中間転写ドラム２２との間の電位差は、+500Ｖ程度に設定することが望ましい。
【００３１】
この実施例で用いる二次中間転写ドラム２２は、例えば、外径が第１及び第２の一次中間転写ドラム２１ａ,２１ｂと同じ42ｍｍに形成され、抵抗値は１０¹¹Ω程度に設定される。また、上記二次中間転写ドラム２２も第１、第２の一次中間転写ドラム２１ａ, ２１ｂと同様、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはＦｅやＡｌ等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝10² 〜10³Ω）が、厚さ0.1 〜10mm程度に設けられている。更に、二次中間転写ドラム２２の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ3 〜100 μｍの高離型層として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。ここで、二次中間転写ドラム２２の抵抗値は、第１及び第２の一次中間転写ドラム２１ａ,２１ｂよりも高く設定する必要がある。そうしないと、二次中間転写ドラム２２が第１及び第２の一次中間転写ドラム２１ａ,２１ｂを帯電してしまい、第１及び第２の一次中間転写ドラム２１ａ,２１ｂの表面電位の制御が難しくなる。このような条件を満たす材料であれば、特に材料は限定されない。
【００３２】
次に、上記二次中間転写ドラム２２上に形成された単色像から四重色像までの最終的なトナー像は、最終転写ロール３０によって、用紙搬送路P を通る用紙に（３次）転写される。この用紙は、不図示の紙送り工程を経て用紙搬送ロール対４を通過し、二次中間転写ドラム２２と最終転写ロール３０のニップ部に送り込まれる。この最終転写工程の後、用紙上に形成された最終的なトナー像は、加熱ロール５０と加圧ロール５１とを備える定着器５によって定着され、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００３３】
一方、所謂プロセスコントロールなどで用いられる未転写パッチトナー像や、クリーニング時に放出される残留トナー（後述する）などは、最終転写ロール３０上に付着し、スクレーパ６１により掻き取られ、回収ボックスハウジング６０内に回収される。
【００３４】
最終転写ロール３０は、ＳＵＳなどの金属ロールにポリイミド樹脂層を設けたものである。ここで、金属ロールへのリークを確実に防止するためには、金属ロールの表面を陽極酸化処理により酸化膜を形成した後、その酸化膜上にポリイミド樹脂層を設けることが好ましい。このポリイミド樹脂層は、１００Ｖ印加条件で６〜１２logΩｃｍ、さらには９〜１１logΩｃｍの体積抵抗を有するものであることが好ましい。ポリイミド樹脂層にこのような体積抵抗条件を与えるには、例えばそれを構成するポリイミド樹脂を電子導電タイプの材料で構成し、カーボンなどの体積抵抗調整剤適量（例えば２〜２５％）含有させることができる。また、ポリイミド樹脂の電気抵抗維持性や均一性を高めるためには、ポリイミド樹脂の導電材料として導電ポリマー材料を用いることが好ましい。また、最終転写ロール３０の表面粗さとしては、トナーの外添剤などが付着しがたい程度に平滑であれば良く、例えば１０点平均粗さＲｚで０．３〜１．０μｍ程度であればよい。
【００３５】
最終転写ロール３０に印加される電圧は、雰囲気温度、湿度、用紙の種類（抵抗値等）等によって最適値が異なり、概ね+1200 〜5000Ｖ程度である。この実施の形態では、定電流方式を採用しており、常温常湿環境下で約+6μＡの電流を通電して、ほぼ適正な転写電圧(+1600〜2000Ｖ) を得ている。
【００３６】
スクレーパ６１は、その材料として例えばＳＵＳなどが用いられ、スクレーピング機能を確保するためには、その最終転写ロール３０と接触するエッジ面をエッジング処理することが好ましい。また、最終転写ロール３０との摩擦を低減するために、スクレーパ６１の最終転写ロール３０と接触する部分を低摩擦コート層（例えばフッ素コート層）で被覆することが好ましい。スクレーパ６１の厚さ、自由長、押し圧などは適宜設定することができる。また、その取り付け状態としては、スクレーピング性能を考慮すれば、スクレーパ６１の先端が最終転写ロール３０の回転方向に対向する方向、すなわちドクター方向に配設するレイアウトが好ましく、接線に対する設定角度については例えば、１５〜４５度程度が好ましい。
【００３７】
ところで、この図１に示すタンデム型フルカラープリンタ（画像形成装置）の二次転写、三次転写工程においては、トナー画像が完全に転写されず、そのごく一部が中間転写ロール２１ａ、ｂ、２２に残留してしまう場合がある。そこで、本実施例に係るフルカラープリンタでは、その中間転写体ロール２１ａ、ｂ、２２上の残留トナーを一時的にトナー除去ブラシ（トナー保持手段）７１ａ、ｂ、７２に保持させ、所定のタイミングで行われるクリーニング時にトナー除去ブラシ７１ａ、ｂ、７２からその残留トナーを排出させて、最終転写ロール３０上に移動させ、最終的にトナー回収ボックス６内に廃棄するようにしている。なお、本実施例で対象とするのは通常のマイナス（−）極性に帯電したトナー（通常極性トナー）であって、反転されプラス（＋）極性に帯電したトナー（逆極性トナー）のクリーニングについては後述の変形例として説明する。
【００３８】
図１に示すように、第一の一次中間転写ロール２１ａの回転方向の二次転写部分よりも下流側、かつ感光体ドラム１０（Ｋ）との一次転写部分よりも上流側にその中間転写ロール２１ａに当接して第一の一次トナー除去ブラシ７１ａが設けられている。また、第二の一次中間転写ロール２１ｂの回転方向の二次転写部分よりも下流側、かつ感光体ドラム１０（Ｍ）との一次転写部分よりも上流側にその中間転写ロール２１ｂに当接して第二の一次トナー除去ブラシ７１ｂが設けられている。さらに、二次中間転写ロール２２の回転方向の三次転写部分よりも下流側、かつ第二の一次中間転写ロール２１ｂとの二次転写部分よりも上流側にその二次中間転写ロール２２に当接して二次トナー除去ブラシ７２が設けられている。これらのトナー除去ブラシ７１ａ、ｂ、７２はいずれもＳＵＳなどの金属パイプに所定の電気抵抗を有するブラシ部材を植毛した回転ブラシである。
【００３９】
また、これらのトナー除去ブラシ７１ａ、ｂ、７２は、各中間転写ロール２１ａ、ｂ、２２の表面の移動速度に対して２０％以上の周速度差で従動回転している。
【００４０】
図２はこのような本実施例によるトナー除去ブラシに保持された残留トナー（正極性トナー）クリーニングを行うための制御系を示すブロック図である。一方、図３は、図２に示した制御系の作用を説明する電位勾配図であり、図３（ａ）は通常時の電位勾配を、図３（ｂ）は本実施例のクリーニング時の電位勾配をそれぞれ示している。
【００４１】
図２に示すように、この制御系は電位制御部（バイアス制御手段）８を中心としおり、その電位制御部８の検知対象はプリンタ装置の主制御装置１００から送信されるプリンタの状態を示す信号であり、電位制御部８の制御対象は現像ロール１３０（Y）〜（K）、トナー除去ブラシ７１ａ、ｂ、７２等への印加バイアス電圧である。なお、図２には示していないが、この電位制御部８の制御対象はこの他にも感光体ドラム１０（Y）〜（K）や、中間転写ドラム２１ａ、ｂ、２２への印加バイアス電圧も含まれる。
【００４２】
印字動作中であることを示す信号を主制御装置１００から受信すると、電位制御部８は図３（ａ）に示す電位勾配となるようなバイアス電圧を各制御対象に印加する。すなわち、印字動作中の現像ロール１３０の電位をＶ（１３０）、感光体ドラム１０の電位をＶ（１０）、一次中間転写ロール２１の電位をＶ（２１）、一次トナー除去ブラシ７１の電位をＶ（７１）、二次中間転写ロール２２の電位をＶ（２２）、二次トナー除去ブラシ７２の電位をＶ（７２）、最終転写ロール３０の電位をＶ（３０）とすると、これらの電位の間にはＶ（１３０）＜Ｖ（１０）＜Ｖ（２１）＜Ｖ（７１）＜Ｖ（２２）＜Ｖ（７２）＜Ｖ（３０）の関係が成り立つ。
【００４３】
したがって、印字動作中にトナー像は一次〜三次転写を経て、そのほとんどが用紙上に最終転写され、ごく一部が一次トナー除去ブラシ７１ａ、ｂや二次トナー除去ブラシ７２に保持される。なお、本実施例では、Ｖ（１３０）＝−２３０〔Ｖ〕、Ｖ（１０）＝−６０（画像部）〔Ｖ〕、Ｖ（２１）＝＋３８０〔Ｖ〕、Ｖ（７１）＝＋６００〔Ｖ〕、Ｖ（２２）＝＋８８０〔Ｖ〕、Ｖ（７２）＝＋１１００〔Ｖ〕、Ｖ（３０）＝＋１８００〔Ｖ〕である。
【００４４】
ここで、本実施例では各一次中間転写ロール２１と一次トナー除去ブラシ７１との間の電位差（図３（ａ）中のΔＶ１参照）、両者間の電気抵抗値を適切に設定することにより両者間の透過電流を規定し、その結果残留トナーを保持しつつ、しかも保持している残留トナーの極性が反転されて意図せず放出してしまうことを防止することができる。同様に、二次中間転写ロール２２と一次トナー除去ブラシ７２との間の電位差（図３（ａ）中のΔＶ２参照）、両者間の電気抵抗値を適切に設定することにより両者間の透過電流を規定し、その結果残留トナーを保持しつつ、しかも保持している残留トナーの極性が反転されて意図せず放出してしまうことを防止することができる。なお、これらの電位差、電気抵抗値、透過電流、トナーの保持との関係は後述の実験例において説明する。
【００４５】
一方、印字動作前、印字動作後、連続印字持の所定枚数毎など、ある所定のタイミングでそれらの状態を示す信号を主制御装置１００から受信すると、電位制御部８は図３（ｂ）に示す電位勾配となるようなバイアス電圧を各制御対象に印加する。
【００４６】
すなわち、（通常極性トナーの）クリーニング動作中の現像ロール１３０の電位をＶ’（１３０）、感光体ドラム１０の電位をＶ’（１０）、一次中間転写ロール２１の電位をＶ’（２１）、一次トナー除去ブラシ７１の電位をＶ’（７１）、二次中間転写ロール２２の電位をＶ’（２２）、二次トナー除去ブラシ７２の電位をＶ’（７２）、最終転写ロール３０の電位をＶ’（３０）とすると、これらの電位の間にはＶ’（１０）＜Ｖ’（７２）＝Ｖ’（７１）＝Ｖ’（１３０）＜Ｖ’（２１）＜Ｖ’（２２）＜Ｖ’（３０）の関係が成り立つ。
【００４７】
したがって、（通常極性トナーの）クリーニング動作中に各トナー除去ブラシ７１ａ、ｂ、７２に保持されていた残留トナーは二次〜三次転写を経て、最終転写ロール３０上に転写され、スクレーパ６１により掻き取られ、最終的にはトナー回収ボックス６内に回収される。なお、本実施例では、Ｖ’（１３０）＝Ｖ’（１０）＝Ｖ’（７１）＝Ｖ’（７２）＝０〔Ｖ〕、Ｖ’（２１）＝＋３８０〔Ｖ〕、Ｖ’（２２）＝＋８８０〔Ｖ〕、Ｖ’（３０）＝＋１８００〔Ｖ〕である。
【００４８】
本実施例における図３（ａ）（ｂ）に示す電位勾配は、各部材の金属部（シャフト、パイプ）に電圧を給電する方式によって得ているが、例えば、第１及び第２の一次中間転写ドラム２１ａ,２１ｂ又は二次中間転写ドラム２２などを電気的に浮かせて、これら部材の抵抗値の関係によって所望の表面電位が得られる場合には、そのような方法をとっても良い。
【００４９】
◎実験例
本実施例では、印字時において各トナー除去ブラシ７１ａ、ｂ、７２に残留トナーを静電的に保持し、かつその保持している残留トナーの帯電極性を逆転させないよう、各トナー除去ブラシ７１ａ、ｂ、７２と各中間転写ロール２１ａ、ｂ、２２との間の電位差、電気抵抗値、透過電流値を規定している。以下、これらのパラメータを適切に設定するための実験を説明する。
【００５０】
図４は、本実施例及び本実験例において説明される電位差、電気抵抗値、透過電流値の測定方法を説明するものである。同図に示すように、トナー除去ブラシ７（７１ａ、７１ｂ、７２）と中間転写ロール２（２１ａ、２１ｂ、２２）とを当接させて両者の断面中心の金属部分に高圧電源を接続し、その際の電圧値と電流値とを測定することとしている。なお、トナー除去ブラシ７の外径は１４ｍｍ、中間転写ロール２の外径は４２ｍｍ、両者の回転軸間隔は２７．５ｍｍであり、０．５ｍｍのオーバーラップ部分が存在している。このトナー除去ブラシ７は１平方インチあたり１０万本のブラシが植毛されている。
【００５１】
【表１】

表１は、トナー除去ブラシ７と中間転写ロール２との間の電位差、透過電流値及び残留トナー保持の関係を示す実験結果をまとめたものである。本発明者は、トナー除去ブラシ７と中間転写ロール２との間の電位差ΔＶ（図３のΔＶ１又はΔＶ２に相当）を、０、１００、２００、３００、４００、５００〔Ｖ〕と変化させ、各電位差において標準的な評価パターンの画像を連続２０枚印字させ、その際の▲１▼トナー除去ブラシ７の重量増加〔ｍｇ〕、▲２▼中間転写ロール２表面のトナー除去ブラシ７との当接部分の下流側近傍におけるテープ転写像反射濃度〔Ｇ〕、▲３▼転写残像グレード〔Grade〕、▲４▼印加電圧〔Ｖ〕、▲５▼透過電流〔μＡ〕を観察、計測するものである。なお、▲１▼の重量増加はトナー除去ブラシ７に保持される残留トナーの量を示し、多いほど好ましい、▲２▼の転写像濃度はトナー除去ブラシ７に保持されないトナーの量（トナー除去ブラシ７を通過するトナーの量）を示し、小さいほど好ましい、▲３▼の転写残像グレードは記録媒体に現れる未転写トナーの量を示し、小さいほど好ましい。
【００５２】
図５は、表１に示した実験結果をグラフに表したものである。横軸にトナー除去ブラシ７と中間転写ロール２との間の電位差ΔＶを、縦軸に▲１▼トナー除去ブラシ７の重量増加と、▲２▼テープ転写像反射濃度と、▲３▼転写残像グレードをそれぞれ示したものである。このグラフが示すように、まず電位差ΔＶが０から大きくなるにしたがって、▲１▼トナー除去ブラシ７の重量は徐々に増加し、▲２▼テープ転写像反射濃度は徐々に低下し、▲３▼転写残像グレードは徐々に小さくなる。そして、電位差ΔＶが１８０〔Ｖ〕から２８０〔Ｖ〕の間で、▲１▼トナー除去ブラシ７の重量は最大値をとり、▲２▼テープ転写像反射濃度は最小値をとり、▲３▼転写残像グレードは画質上実質的に問題のないレベルＧ１に落ち着く。さらに、電位差ΔＶが２８０〔Ｖ〕から大きくなるにしたがって、▲１▼トナー除去ブラシ７の重量は徐々に低下し、▲２▼テープ転写像反射濃度は徐々に増加し、▲３▼転写残像グレードはまったく問題のないレベルＧ０を維持する。
【００５３】
電位差ΔＶによりこのように▲１▼トナー除去ブラシ７の重量増加、▲２▼テープ転写像反射濃度、▲３▼転写残像グレードがそれぞれ変化するには、電位差ΔＶが１８０〔Ｖ〕未満の範囲では残留トナーをトナー除去ブラシ７が静電的に保持し難いためであると考えられ、電位差ΔＶが２８０〔Ｖ〕よりも大きい範囲では一旦トナー除去ブラシ７が保持した残留トナーに電荷が注入され、帯電極性が反転して、トナー除去ブラシ７から離れてしまうためであると考えられる。
【００５４】
したがって、この実験から、電位制御部８が印字時においてトナー除去ブラシ７に対して印加する保持バイアスの大きさは、トナー除去ブラシ７と中間転写ロール２との間の電位差ΔＶが１８０〔Ｖ〕となるような電位を下限とし、トナー除去ブラシ７と中間転写ロール２との間の電位差ΔＶが２８０〔Ｖ〕となるような電位を上限とすることが好ましい。なお、この際のトナー除去ブラシ７と中間転写ロール２との間の透過電流の値は、約１．１〜２．１μｍである。
【００５５】
さらにトナー除去ブラシ７と中間転写ロール２との間の電位差ΔＶがこのような１８０〔Ｖ〕から２８０〔Ｖ〕の範囲内において、トナー除去ブラシ７に対して印加する保持バイアスの大きさは、除去ブラシ７と中間転写ロール２との間に流れる透過電流の値が最小となるような電位とすることが好ましい。ここで、電位差ΔＶが小さくなれば、透過電流も小さくなる傾向にあるため、保持バイアスの大きさは電位差ΔＶが１８０〔Ｖ〕となるような値とすることが好ましい。
【００５６】
【表２】

表２は、トナー除去ブラシ７と中間転写ロール２との間の電位差、電気抵抗値、透過電流値及びトナー除去ブラシ７の形態の関係を示す実験結果をまとめたものである。本発明者は、トナー除去ブラシ７と中間転写ロール２との間の電位差ΔＶを、０、１００、２００、３００、４００、５００〔Ｖ〕と変化させ、トナー除去ブラシ７として１平方インチあたり５万本のブラシが植毛されているトナー除去ブラシ７（５）と、１平方インチあたり１０万本のブラシが植毛されているトナー除去ブラシ７（１０）とを使用し、▲１▼印加電圧〔Ｖ〕、▲２▼透過電流〔μＡ〕を計測し、それらの印加電圧と透過電流とから求められるトナー除去ブラシ７と中間転写ロール２との間の電気抵抗をまとめたものである。
【００５７】
図６は、表２に示した実験結果をグラフに表したものである。横軸に▲１▼トナー除去ブラシ７への印加電圧〔Ｖ〕を、縦軸に▲２▼透過電流〔μＡ〕をそれぞれ示したものである。このグラフが示すように、いずれのトナー除去ブラシ７（５）（１０）においても、印加電圧と透過電流との間には略正比例の関係が認められ、その傾きはブラシ７（５）の方がブラシ７（１０）よりも小さい。
【００５８】
したがって、この実験から、電位制御部８が印字時においてトナー除去ブラシ７に対して印加する保持バイアスの大きさは、トナー除去ブラシ７の植毛密度によりその好適な範囲及び値が異なることが分かる。
【００５９】
◎変形例
ところで、この図１に示すタンデム型フルカラープリンタ（画像形成装置）の一連の転写工程（一次転写〜三次転写）においては、各転写工程の転写部位をトナー像が通過するとき、パッシェン放電や電荷注入により、（−）帯電している像中の正極性トナーの一部が逆極性の（＋）帯電トナーとなることがある。この（＋）帯電トナーは、次工程へ転写されずに、上流側に逆流することになるので、最もマイナス電位が高い帯電装置１１（Ｙ）〜（Ｋ）に付着、堆積する。これら帯電装置１１（Ｙ）〜（Ｋ）のトナーが付着した部分は、放電が活発となり、感光体ドラム１０（Y）〜（K）の表面電位が高くなる傾向になるため、トナーの付着が多い部分、トナーの付着が少ない部分、トナーの付着がない部分で感光体ドラム１０（Y）〜（K）の表面電位にムラが生じることになる。感光体ドラム１０（Y）〜（K）の表面電位にムラが生じると、静電潜像を形成させるために当該感光体ドラム１０（Y）〜（K）の表面に画像を一様に露光しても、潜像電位にムラが生じてしまい、現像量に違いが出てきてしまうので、特に中間調画像を現像しようとすると、濃度ムラが目立つことになる。
【００６０】
そこで、このような帯電装置１１（Ｙ）〜（Ｋ）に付着したトナーによる濃度ムラの発生を防ぐために、この変形例では、印字動作前、印字動作後、連続印字持の所定枚数毎、ページ間など、ある所定のタイミングで以下のような他のクリーニング動作を行なうようになっている。
【００６１】
帯電装置１１（Ｙ）〜（Ｋ）、感光体ドラム１０（Y）〜（K）、第１及び第２の一次中間転写ドラム２１ａ,２１ｂ、二次中間転写ドラム２２、最終転写ロール３０の順に、最終転写ロール３０が最もマイナス電位が高くなるように、順々に電位勾配をつけた電圧を印加することによって、印字動作中に、帯電装置１１（Ｙ）〜（Ｋ）に付着、堆積した逆極性の（＋）帯電トナーを、最終転写ロール３０まで順々に転写して移動し、最終転写ロール３０に圧接して設けた金属スクレーパ６１によって回収する。
【００６２】
この実施例では、帯電装置１１（Ｙ）〜（Ｋ）の表面電位を０Ｖ、感光体ドラム１０（Y）〜（K）の表面電位を−３００Ｖ、第１及び第２の一次中間転写ドラム２１ａ,２１ｂの表面電位を−８００Ｖ、二次中間転写ドラム２２の表面電位を−１３００Ｖ、最終転写ロール３０の表面電位を−２０００Ｖに設定している。このようなマイナス印加クリーニングモード、つまり逆極性の（＋）帯電トナー回収モードによって帯電装置１１（Ｙ）〜（Ｋ）に付着したトナーによる濃度ムラの発生を防ぐことができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、適切なクリーニングを行いつつ、より小型の、レイアウト自由度の高い画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、実施例に係るフルカラープリンタの断面要部概略図である。
【図２】図２は、電位制御系を説明する制御ブロック図である。
【図３】図３は、プリント時及びクリーング時の電位勾配を説明するものである。
【図４】図４は、電気抵抗の計測方法を説明するものである。
【図５】図５は、トナー除去ブラシの各種特性を説明するグラフである。
【図６】図６は、トナー除去ブラシの植毛密度の別による電気抵抗値の違いを説明するグラフである。
【符号の説明】
１０…感光体ドラム（像担持体）、２１…一次中間転写ロール（中間転写体）、２２…二次中間転写ロール（中間転写体）、３０…最終転写ロール（転写手段）、６…トナー回収ボックス（回収手段）、７１…一次トナー除去ブラシ、７２…二次トナー除去ブラシ、８…電位制御部（バイアス制御手段）、[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic system such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, and a multifunction machine of these, and more particularly to a technique for removing residual toner on an intermediate transfer member.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, electrophotographic and electrostatic recording type image forming apparatuses such as copying machines and printers are widely known. One of the problems that hinders downsizing in such an image forming apparatus is the presence of a cleaning box for the photoreceptor. In particular, an image forming apparatus of a type that includes a plurality of photoconductors and obtains a full color image has an advantage that a full color image can be formed at a relatively high speed, while each photoconductor includes a cleaning box. The demerit of larger size tends to become obvious.
[0003]
In view of such a problem, an image forming apparatus of a type that does not include a cleaning box on a photoreceptor has been proposed. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 11-249492, each photoconductor is provided with a relatively small toner holding means instead of a cleaning box, and the toner temporarily held in the toner holding means is discharged at a predetermined timing and released. A configuration is disclosed in which toner is collected by a single cleaning box provided on an intermediate transfer member.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Certainly, according to the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-249452, etc., it is not necessary to provide each photoconductor with a cleaning box, which contributes to downsizing of the apparatus. However, it may be difficult to provide the intermediate transfer member with a cleaning box from the viewpoint of further downsizing the image forming apparatus or problems in the layout of the image forming apparatus.
[0005]
The present invention has been made in view of such technical problems, and an object of the present invention is to provide a smaller image forming apparatus having a high degree of freedom in layout while performing appropriate cleaning.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  That is, the present inventionDifferent colorsToner image is carriedpluralAn image carrier;
  Of the plurality of image carriers, someToner image from image carrieronceTranscribedFirst primaryIntermediate transfer body,
A second primary intermediate transfer member to which a toner image is primarily transferred from the remaining image carriers among the plurality of image carriers;
A secondary intermediate transfer member to which a toner image is secondarily transferred from the first and second primary intermediate transfer members;
Transfer means for transferring a toner image from the secondary intermediate transfer member to a recording medium;In an image forming apparatus comprising:
  The first and second primaryAbutting on the intermediate transfer member and capable of retaining residual toner after transferFirst and second primaryToner holding means;
  A secondary toner holding unit that is in contact with the secondary intermediate transfer member and can hold residual toner after transfer;
  A holding bias that holds the residual toner during normal operation, and a discharge bias that discharges the residual toner held during normal operation during cleaning.Bias control for controlling between the first and second primary intermediate transfer members and the first and second primary toner holding units and between the secondary intermediate transfer unit and the secondary toner holding units. Means and
Have
The bias control unit normally applies a voltage applied to the first and second primary toner holding units between a voltage applied to the first and second primary intermediate transfer members and a voltage applied to the secondary intermediate transfer member. And a holding bias having a value between a voltage applied to the secondary intermediate transfer member and a voltage applied to the transfer unit is applied to the secondary toner holding unit. is there.
[0007]
By configuring the image forming apparatus in this manner, the residual toner held at the normal time is released from the toner holding unit during cleaning performed at a predetermined timing, and therefore the toner holding unit can be small. Note that the timing at which cleaning is performed is generally other than during the image forming operation. For example, before image formation, after image formation, after power-on to the image forming apparatus, after a predetermined number of images are formed, an image on one page Between the formation and the image formation of the next page (so-called inter-page).
[0010]
Of course, when such a toner holding means is provided in the intermediate transfer body (not in the image carrier), it is more necessary to consider the transmission current between the toner holding means and the intermediate transfer body including the toner holding means. high. That is, since the intermediate transfer member generally has a smaller electrical resistance value than the image carrier, increasing the holding bias increases the value of the transmitted current flowing between the toner holding unit and the intermediate transfer member. In some cases, the charged current is injected by the transmission current, the charging polarity of the residual toner held in the toner holding unit is reversed, and the toner holding unit is unintentionally discharged. As a case where such a problem is likely to occur, an electrical resistance value between the toner holding unit and the intermediate transfer member is 10.^TenIf it is less than Ω, the electrical resistance value is 10⁸Examples include Ω or less.
[0011]
On the other hand, if the holding bias (the size) is small, the residual toner (with the original charged polarity) cannot be held by the toner holding means.
[0012]
As described above, it is preferable to set the holding bias in consideration of the charging polarity reversal of the residual toner due to the transmission current. Specifically, the magnitude of the holding bias is a lower limit that can electrostatically hold the residual toner in the toner holding means, and an upper limit that can reverse the charging polarity of the residual toner. The holding bias is preferably set within a range, and the magnitude of the holding bias is a value that allows the residual toner to be held electrostatically in the toner holding unit as its lower limit, and a value that can reverse the charging polarity of the residual toner. Is set to a value at which the transmission current between the toner holding unit and the intermediate transfer member is substantially minimum and in the vicinity of the minimum value. preferable. The upper and lower limits of the holding bias are not universally determined, and can be set as appropriate according to the assumed characteristics of the image forming apparatus, the required image quality, and the like. In order to confirm the upper limit and the lower limit, it can be confirmed by an increase in the weight of the toner holding unit after forming a predetermined number of images, the amount of toner passed through the toner holding unit, and the like.
[0013]
The factors that affect the transmission current between the toner holding unit and the intermediate transfer member include the above-described holding bias, the electric resistance value of the toner holding unit, the electric resistance value of the intermediate transfer member, and the intermediate between the toner holding unit and the intermediate transfer member. A contact mode (contact area, etc.) with the transfer member is exemplified. For example, when the toner holding means is a rotating brush with a brush member attached to a metal pipe, by appropriately setting the electric resistance value of the brush member and by appropriately setting the brush flock density of the brush member The transmission current can be set to an appropriate value. Further, for example, when the intermediate transfer member has a multilayer structure, the outermost layer is made of a material having a higher resistance value than the other layers, and the thickness of the outermost layer is set appropriately so that the transmission can be achieved. The current can be set to an appropriate value.
[0014]
By the way, in this image forming apparatus, during the cleaning, the residual toner that is normally held is discharged. The discharged residual toner can be transferred to a recording medium (for cleaning). A configuration can also be adopted. That is, the image forming apparatus includes a transfer unit that contacts the intermediate transfer member to transfer a toner image from the intermediate transfer member to a recording medium, and a collection unit that contacts the transfer unit and collects residual toner after discharge. It can also be configured such that residual toner released from the holding means reaches the transfer means.
[0015]
[Mode for Carrying Out the Invention]
◎ Example
FIG. 1 shows a tandem type full color printer (image forming apparatus) according to an embodiment of the present invention. In addition, the arrow in FIG. 1 has shown the rotation direction of each rotation member.
[0016]
As shown in FIG. 1, this full-color printer has photosensitive drums (image carriers) 10 (Y) to (K) for yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K). Image forming units 1 (Y) to (K), charging rolls 11 (Y) to (K) for charging which are in contact with the photosensitive drums 10 (Y) to (K), and laser beams L of the respective colors. A laser optical unit (not shown) that irradiates (Y) to (K) and a developing device 13 that visualizes (develops) a latent image formed on the surface of each photosensitive drum 10 (Y) to (K) with each color toner. (Y) to (K) and a first primary intermediate transfer drum (intermediate) contacting the two photosensitive drums 10 (K) and (C) among the four photosensitive drums 10 (Y) to (K). A second primary intermediate transfer drum (intermediate transfer body) in contact with the transfer body 21a and the other two photosensitive drums 10 (M) (Y). 21b, a secondary intermediate transfer drum (intermediate transfer member) 22 in contact with the first and second primary

intermediate transfer drums

21a and 21b, and a final transfer roll (transfer means) in contact with the secondary intermediate transfer drum 22 30 and the toner collection box (collection means) 6 constitute the main part.
[0017]
The photosensitive drums 10 (Y) to (K) are arranged at a constant interval so as to have a common tangential plane (indicated by a dashed line in the drawing) M. Further, the first primary intermediate transfer drum 21a and the second primary intermediate transfer drum 21b have respective rotation axes parallel to the photosensitive drums 10 (Y) to (K) and a predetermined target surface as a boundary. Arranged so as to have a surface object relationship. Further, the secondary intermediate transfer drum 22 is arranged so that the rotation axis thereof is parallel to the photosensitive drums 10 (Y) to (K).
[0018]
Signals corresponding to image information for each color are rasterized by an image processing unit (not shown) and input to a laser optical unit (not shown). In this laser optical unit, laser light L (Y) to (K) of each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) is modulated, and the photosensitive drum 10 of the corresponding color. Irradiated to (Y) to (K).
[0019]
Around each of the photosensitive drums 10 (Y) to (K), an image forming process for each color is performed by a known electrophotographic method. First, as the photosensitive drums 10 (Y) to (K), for example, those using an OPC photosensitive member having a diameter of 20 mm are used, and these photosensitive drums 10 (Y) to (K) are, for example, It is rotationally driven at a rotational speed of 95 mm / sec. As shown in FIG. 1, for example, the surface of the photosensitive drums 10 (Y) to (K) is applied with a DC voltage of about −840 V, for example, to the charging rolls 11 (Y) to (K). Charged to about -300V. The contact-type charging device may be a roll type, a film type, a brush type, or the like, but any type may be used. In this embodiment, a charging roll generally used in an electrophotographic apparatus in recent years is employed. Further, in order to charge the surfaces of the photoconductive drums 10 (Y) to (K), in this embodiment, a charging method in which only DC is applied is used, but a charging method in which AC + DC is applied may be used.
[0020]
Thereafter, the surfaces of the photosensitive drums 10 (Y) to (K) are irradiated with laser beams L (Y) to (K) corresponding to the respective colors by a laser optical unit as an exposure apparatus, and input image information for each color. An electrostatic latent image corresponding to the above is formed. When the electrostatic latent image is written by the laser optical unit, the surface potential of the image exposure unit of the photosensitive drums 10 (Y) to (K) is neutralized to about −60V or less.
[0021]
The electrostatic latent images corresponding to the respective colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) formed on the surfaces of the photosensitive drums 10 (Y) to (K) are as follows: It is developed by the corresponding color developing devices 13 (Y) to (K) and visualized as toner images of the respective colors on the photosensitive drums 10 (Y) to (K). In this embodiment, as the developing devices 13 (Y) to (K), a magnetic brush contact type two-component developing method is adopted, but the scope of application of the present invention is not limited to this developing method, Of course, the present invention can be sufficiently applied to other development systems such as a non-contact development system.
[0022]
The developing devices 13 (Y) to (K) are filled with developers composed of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) toners and carriers of different colors. ing. In the developing devices 13 (Y) to (K), when toner is supplied from a toner supply device (not shown), the supplied toner is sufficiently agitated with a carrier by an auger (not shown) and frictionally charged. The Inside the developing rolls 130 (Y) to (K) 130 (Y) to (K), a magnet roll (not shown) having a plurality of magnetic poles arranged at a predetermined angle is fixed. The developing rolls 130 (Y) to (K) 130 (Y) to (K) are fed by a paddle (not shown) that conveys the developer to the developing rolls 130 (Y) to (K) 130 (Y) to (K). The amount of the developer conveyed to the vicinity of the surface of () is regulated by the developer amount regulating member (not shown). In this embodiment, the amount of the developer is 30 to 50 g / m.² At this time, the charge amount of the toner existing on the developing rolls 130 (Y) to (K) is about -20 to 35 μC / g.
[0023]
The toner supplied onto the developing rolls 130 (Y) to (K) is in the form of a magnetic brush composed of a carrier and toner by the magnetic force of the magnet roll, and this magnetic brush is the photosensitive drum 10 (Y ) To (K). A developing bias voltage of AC + DC is applied to the developing rolls 130 (Y) to (K) to form toner on the developing rolls 130 (Y) to (K) on the photosensitive drums 10 (Y) to (K). By developing the resulting electrostatic latent image, a toner image is formed. In this embodiment, the developing bias voltage is about 4 kHz for AC, 1.5 kVpp, and about −230 V for DC.
[0024]
In this embodiment, in the developing devices 13 (Y) to (K), so-called “spherical toner” which is a substantially spherical toner having an average particle diameter of about 3 to 10 μm is used. .
[0025]
Here, as the “spherical toner”, for example, using a scanning electron microscope FE-SEM (S = 800) manufactured by Hitachi, 100 toner images magnified at a magnification of 500 times are randomly sampled. The image information is introduced into, for example, an image analysis apparatus manufactured by Nicole via an interface, analyzed, and a shape factor value MLS2 defined as a value obtained by calculating from the following formula has a value of 100 to 140. This is called a substantially spherical toner. MLS2 = {(absolute maximum length of toner particles) × 2} / {(projected area of toner particles) × π × 1/4 × 100} Note that the shape of the toner produced by a normal kneading and pulverizing method is indefinite. , MLS2 is about 140 to 160.
[0026]
Next, the toner images of the respective colors formed on the photosensitive drums 10 (Y) to (K) are electrostatically transferred onto the first primary intermediate transfer drum 21a and the second primary intermediate transfer drum 21b. Secondary transfer. The black (K) and cyan (C) toner images respectively formed on the photosensitive drums 10 (K) and (C) are both on the first primary intermediate transfer drum 21 a and the photosensitive drum 10 (M). Both magenta (M) and yellow (Y) toner images respectively formed on (Y) are (primary) transferred onto the second primary intermediate transfer drum 21b.
[0027]
The surface potential necessary for electrostatically transferring the toner image from the photosensitive drums 10 (Y) to (K) onto the first and second primary

intermediate transfer drums

21a and 21b is about +250 to 500V. It is. This surface potential is set to an optimum value depending on the charged state of the toner, the ambient temperature, and the humidity. The ambient temperature and humidity can be easily known by detecting the resistance value of a member having a characteristic that the resistance value varies depending on the ambient temperature and humidity. As described above, when the charge amount of the toner is in the range of −20 to 35 μC / g and is in a normal temperature and humidity environment, the surface potential of the first and second primary

intermediate transfer drums

21a and 21b is + 380V is desirable.
[0028]
The first and second primary

intermediate transfer drums

21a and 21b used in this embodiment are, for example, formed with an outer diameter of 42 mm and a resistance value of 10.⁸ It is set to about Ω. The first and second primary

intermediate transfer drums

21a and 21b are single-layered or multiple-layered cylindrical rotating bodies having a flexible or elastic surface, and are generally made of Fe, Al, or the like. A low resistance elastic rubber layer represented by conductive silicone rubber (R = 10) on a metal pipe as a metal core² ~Ten^Three Ω) is provided in a thickness of about 0.1 to 10 mm. Further, the outermost surfaces of the first and second

intermediate transfer drums

21a and 21b are typically high release layers (R = 10) of fluororubber in which fluororesin fine particles are dispersed and having a thickness of 3 to 100 μm.^Five ~Ten⁹ Ω) and bonded with a silane coupling agent-based adhesive (primer). What is important here is the resistance value and the releasability of the surface, and the resistance value of the high release layer is R = 10.^Five ~Ten⁹The material is not particularly limited as long as it is about Ω and has a high releasability.
[0029]
The toner images formed on the first and second primary intermediate transfer drums 21 a and 21 b in this way are electrostatically (secondarily) transferred onto the secondary intermediate transfer drum 22. Accordingly, a final toner image from a single color image to a quadruple color image of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) is formed on the secondary intermediate transfer drum 22. Will be.
[0030]
The surface potential necessary for electrostatically transferring the toner images from the first and second primary

intermediate transfer drums

21a and 21b onto the secondary intermediate transfer drum 22 is about +600 to 1200V. This surface potential is the same as when the toner is transferred from the photosensitive drums 10 (Y) to (K) to the first primary intermediate transfer drum 21 a and the second primary intermediate transfer drum 21 b. The optimum value will be set according to the humidity. Further, since what is necessary for the transfer is a potential difference between the first and second primary

intermediate transfer drums

21a and 21b and the secondary intermediate transfer drum 22, the first and second primary

intermediate transfer drums

21a and 21b have different potentials. It is necessary to set the value according to the surface potential. As described above, the toner charge amount is in the range of -20 to 35 [mu] C / g, and the surface potential of the first and second primary

intermediate transfer drums

21a and 21b is +380 V in a normal temperature and humidity environment. The surface potential of the secondary intermediate transfer drum 22 is about +880 V, that is, the potential difference between the first and second primary

intermediate transfer drums

21a and 21b and the secondary intermediate transfer drum 22 is + It is desirable to set it to about 500V.
[0031]
The secondary intermediate transfer drum 22 used in this embodiment has an outer diameter of 42 mm, which is the same as the first and second primary

intermediate transfer drums

21a and 21b, for example, and has a resistance value of 10 mm.¹¹It is set to about Ω. Similarly to the first and second primary

intermediate transfer drums

21a and 21b, the secondary intermediate transfer drum 22 is a cylindrical rotating body having a single layer or a plurality of layers whose surface is flexible or elastic. In general, a low resistance elastic rubber layer (R = 10) represented by conductive silicone rubber or the like on a metal pipe as a metal core made of Fe, Al or the like.² ~Ten^ThreeΩ) is provided in a thickness of about 0.1 to 10 mm. Further, the outermost surface of the secondary intermediate transfer drum 22 is typically formed by forming fluororubber in which fluororesin fine particles are dispersed as a high release layer having a thickness of 3 to 100 μm, and a silane coupling agent-based adhesive. (Primer). Here, the resistance value of the secondary intermediate transfer drum 22 needs to be set higher than that of the first and second primary

intermediate transfer drums

21a and 21b. Otherwise, the secondary intermediate transfer drum 22 will charge the first and second primary

intermediate transfer drums

21a and 21b, making it difficult to control the surface potential of the first and second primary

intermediate transfer drums

21a and 21b. Become. The material is not particularly limited as long as the material satisfies such conditions.
[0032]
Next, a final toner image from a single color image to a quadruple color image formed on the secondary intermediate transfer drum 22 is (tertiary) transferred onto a sheet passing through the sheet conveyance path P by the final transfer roll 30. Is done. The paper passes through the paper transporting roll pair 4 through a paper feeding process (not shown), and is fed into the nip portion between the secondary intermediate transfer drum 22 and the final transfer roll 30. After this final transfer step, the final toner image formed on the paper is fixed by a fixing device 5 including a heating roll 50 and a pressure roll 51, and a series of image forming processes is completed.
[0033]
On the other hand, an untransferred patch toner image used for so-called process control, a residual toner (to be described later) discharged during cleaning, etc. adheres to the final transfer roll 30 and is scraped off by a scraper 61 to be collected in a collection box housing 60. Collected in.
[0034]
The final transfer roll 30 is obtained by providing a polyimide resin layer on a metal roll such as SUS. Here, in order to reliably prevent leakage to the metal roll, it is preferable to form a polyimide resin layer on the oxide film after forming an oxide film on the surface of the metal roll by anodic oxidation. This polyimide resin layer preferably has a volume resistance of 6 to 12 log Ωcm, more preferably 9 to 11 log Ωcm under a 100 V application condition. In order to give such a volume resistance condition to the polyimide resin layer, for example, the polyimide resin constituting it is made of an electronic conductive type material, and an appropriate amount (for example, 2 to 25%) of a volume resistance adjusting agent such as carbon is contained. Can do. Moreover, in order to improve the electrical resistance maintenance property and uniformity of the polyimide resin, it is preferable to use a conductive polymer material as the conductive material of the polyimide resin. Further, the surface roughness of the final transfer roll 30 may be smooth enough to prevent the external additive of the toner from adhering. For example, the 10-point average roughness Rz may be about 0.3 to 1.0 μm. That's fine.
[0035]
The optimum voltage of the voltage applied to the final transfer roll 30 varies depending on the ambient temperature, humidity, paper type (resistance value, etc.), and is about +1200 to 5000V. In this embodiment, a constant current method is employed, and a current of about +6 μA is passed in a normal temperature and humidity environment to obtain a substantially appropriate transfer voltage (+1600 to 2000 V).
[0036]
For the scraper 61, for example, SUS or the like is used as a material thereof, and it is preferable to perform an edging process on an edge surface in contact with the final transfer roll 30 in order to ensure a scraping function. Further, in order to reduce friction with the final transfer roll 30, it is preferable to cover a portion of the scraper 61 that contacts the final transfer roll 30 with a low friction coating layer (for example, a fluorine coating layer). The thickness, free length, pressing pressure, and the like of the scraper 61 can be set as appropriate. Further, as the mounting state, in consideration of scraping performance, a layout in which the tip of the scraper 61 is disposed in the direction facing the rotation direction of the final transfer roll 30, that is, the doctor direction is preferable. About 15 to 45 degrees is preferable.
[0037]
By the way, in the secondary transfer and tertiary transfer steps of the tandem type full color printer (image forming apparatus) shown in FIG. 1, the toner image is not completely transferred, and only a part of the toner image is transferred to the intermediate transfer rolls 21a, b, and 22. It may remain. Therefore, in the full-color printer according to this embodiment, the residual toner on the intermediate transfer body rolls 21a, b, and 22 is temporarily held by the toner removal brushes (toner holding means) 71a, b, and 72, and at a predetermined timing. At the time of cleaning, the residual toner is discharged from the toner removal brushes 71a, 71b, 72, moved onto the final transfer roll 30, and finally discarded in the toner recovery box 6. In this embodiment, the target is a normal negative (−) polarity charged toner (normal polarity toner), and the cleaning of the inverted and positive (+) polarity toner (reverse polarity toner) is performed. Will be described as a modification described later.
[0038]
As shown in FIG. 1, the intermediate transfer roll downstream of the secondary transfer portion in the rotational direction of the first primary intermediate transfer roll 21a and upstream of the primary transfer portion of the photosensitive drum 10 (K). A first primary toner removing brush 71a is provided in contact with 21a. Further, the second primary intermediate transfer roll 21b is in contact with the intermediate transfer roll 21b downstream of the secondary transfer portion in the rotational direction and upstream of the primary transfer portion with the photosensitive drum 10 (M). A second primary toner removal brush 71b is provided. Further, the secondary intermediate transfer roll 22 is in contact with the secondary intermediate transfer roll 22 on the downstream side of the tertiary transfer portion in the rotational direction of the secondary intermediate transfer roll 22 and on the upstream side of the secondary transfer portion with the second primary intermediate transfer roll 21b. A secondary toner removing brush 72 is provided. Each of these toner removal brushes 71a, 71b, 72 is a rotating brush in which a brush member having a predetermined electric resistance is implanted in a metal pipe such as SUS.
[0039]
These toner removal brushes 71a, b, 72 are driven to rotate at a peripheral speed difference of 20% or more with respect to the moving speed of the surface of each intermediate transfer roll 21a, b, 22.
[0040]
FIG. 2 is a block diagram showing a control system for cleaning the residual toner (positive toner) held on the toner removing brush according to this embodiment. On the other hand, FIG. 3 is a potential gradient diagram for explaining the operation of the control system shown in FIG. 2, FIG. 3 (a) shows a normal potential gradient, and FIG. 3 (b) shows a cleaning time in this embodiment. Each potential gradient is shown.
[0041]
As shown in FIG. 2, this control system is centered on a potential control unit (bias control means) 8, and the detection target of the potential control unit 8 indicates the status of the printer transmitted from the main control device 100 of the printer apparatus. The control target of the potential control unit 8 is a bias voltage applied to the developing rolls 130 (Y) to (K), the toner removal brushes 71a, b, 72, and the like. Although not shown in FIG. 2, the potential control unit 8 is also controlled by other bias voltages applied to the photosensitive drums 10 (Y) to (K) and the intermediate transfer drums 21a, b, and 22. Is also included.
[0042]
When a signal indicating that the printing operation is being performed is received from the main control device 100, the potential control unit 8 applies a bias voltage having a potential gradient shown in FIG. That is, the potential of the developing roller 130 during the printing operation is V (130), the potential of the photosensitive drum 10 is V (10), the potential of the primary intermediate transfer roller 21 is V (21), and the potential of the primary toner removing brush 71 is When V (71), the potential of the secondary intermediate transfer roll 22 is V (22), the potential of the secondary toner removal brush 72 is V (72), and the potential of the final transfer roll 30 is V (30), these potentials The relationship V (130) <V (10) <V (21) <V (71) <V (22) <V (72) <V (30) is established.
[0043]
Accordingly, during the printing operation, the toner image undergoes primary to tertiary transfer, most of which is finally transferred onto the paper, and a small portion is held by the primary toner removal brushes 71a and 71b and the secondary toner removal brush 72. In this embodiment, V (130) = − 230 [V], V (10) = − 60 (image portion) [V], V (21) = + 380 [V], V (71) = + 600 [ V], V (22) = + 880 [V], V (72) = + 1100 [V], V (30) = + 1800 [V].
[0044]
In this embodiment, the potential difference between each primary intermediate transfer roll 21 and the primary toner removing brush 71 (see ΔV1 in FIG. 3A) and the electric resistance value between the two are set appropriately. As a result, it is possible to prevent the unintentional discharge by reversing the polarity of the retained toner while retaining the residual toner. Similarly, by appropriately setting the potential difference between the secondary intermediate transfer roll 22 and the primary toner removing brush 72 (see ΔV2 in FIG. 3A) and the electrical resistance value between them, the transmission current between the two is set. As a result, while retaining the residual toner, the polarity of the retained residual toner can be prevented from being reversed and discharged unintentionally. The relationship between the potential difference, the electric resistance value, the transmission current, and the toner retention will be described in an experimental example described later.
[0045]
On the other hand, when a signal indicating the state is received from the main control device 100 at a predetermined timing, such as every predetermined number of continuous prints before or after the printing operation, the potential control unit 8 displays the state shown in FIG. A bias voltage having a potential gradient shown is applied to each control target.
[0046]
That is, the potential of the developing roller 130 during the cleaning operation (for normal polarity toner) is V ′ (130), the potential of the photosensitive drum 10 is V ′ (10), and the potential of the primary intermediate transfer roller 21 is V ′ (21). The potential of the primary toner removing brush 71 is V ′ (71), the potential of the secondary intermediate transfer roller 22 is V ′ (22), the potential of the secondary toner removing brush 72 is V ′ (72), and the potential of the final transfer roller 30 is When the potential is V ′ (30), V ′ (10) <V ′ (72) = V ′ (71) = V ′ (130) <V ′ (21) <V ′ ( 22) The relationship of <V ′ (30) is established.
[0047]
Therefore, the residual toner held by the

toner removing brushes

71a, 71b, 72 during the cleaning operation (for normal polarity toner) is transferred onto the final transfer roll 30 through secondary to tertiary transfer and scraped by the scraper 61. Finally, the toner is collected in the toner collection box 6. In this embodiment, V ′ (130) = V ′ (10) = V ′ (71) = V ′ (72) = 0 [V], V ′ (21) = + 380 [V], V ′ ( 22) = + 880 [V], V ′ (30) = + 1800 [V].
[0048]
The potential gradient shown in FIGS. 3A and 3B in this embodiment is obtained by a method in which voltage is supplied to the metal parts (shafts and pipes) of each member. For example, the first and second primary intermediates are used. When the

transfer drums

21a and 21b or the secondary intermediate transfer drum 22 are electrically floated and a desired surface potential is obtained by the relationship between the resistance values of these members, such a method may be used.
[0049]
◎ Experimental example
In the present embodiment, the toner removal brushes 71a, 71b, 71b, 72a, 72b, 72e retain the residual toner electrostatically at the time of printing so that the charged polarity of the retained toner is not reversed. b, 72 and the intermediate transfer rolls 21a, b, 22 are defined as potential differences, electrical resistance values, and transmission current values. Hereinafter, an experiment for appropriately setting these parameters will be described.
[0050]
FIG. 4 illustrates a method of measuring a potential difference, an electric resistance value, and a transmission current value, which are described in this example and this experimental example. As shown in the figure, the toner removal brush 7 (71a, 71b, 72) and the intermediate transfer roll 2 (21a, 21b, 22) are brought into contact with each other, and a high voltage power source is connected to the metal portion at the center of the cross section of both. The voltage value and current value at that time are measured. Incidentally, the outer diameter of the toner removal brush 7 is 14 mm, the outer diameter of the intermediate transfer roll 2 is 42 mm, the rotation axis distance between them is 27.5 mm, and there is an overlap portion of 0.5 mm. This toner removal brush 7 has 100,000 brushes planted per square inch.
[0051]
[Table 1]

Table 1 summarizes the experimental results showing the relationship between the potential difference between the toner removal brush 7 and the intermediate transfer roll 2, the transmission current value, and the residual toner retention. The inventor changes the potential difference ΔV (corresponding to ΔV1 or ΔV2 in FIG. 3) between the toner removal brush 7 and the intermediate transfer roll 2 to 0, 100, 200, 300, 400, 500 [V], For each potential difference, 20 images of a standard evaluation pattern are continuously printed. (1) Weight increase of toner removing brush 7 [mg] at that time, (2) Corresponding with toner removing brush 7 on surface of intermediate transfer roll 2 The tape transfer image reflection density [G], (3) transfer afterimage grade [Grade], (4) applied voltage [V], and (5) transmission current [μA] in the vicinity of the downstream side of the contact portion are observed and measured. is there. The increase in weight (1) indicates the amount of residual toner held on the toner removal brush 7, and it is preferable to increase the weight. The transfer image density (2) indicates the amount of toner not held on the toner removal brush 7 (toner removal brush). The transfer residual image grade (3) indicates the amount of untransferred toner appearing on the recording medium, and the smaller the better.
[0052]
FIG. 5 is a graph showing the experimental results shown in Table 1. The horizontal axis indicates the potential difference ΔV between the toner removal brush 7 and the intermediate transfer roll 2, the vertical axis indicates (1) weight increase of the toner removal brush 7, (2) tape transfer image reflection density, and (3) transfer afterimage. Each grade is shown. As shown in this graph, first, as the potential difference ΔV increases from 0, (1) the weight of the toner removal brush 7 gradually increases, (2) the tape transfer image reflection density gradually decreases, and (3) The transfer afterimage grade gradually decreases. When the potential difference ΔV is between 180 [V] and 280 [V], (1) the weight of the toner removal brush 7 takes the maximum value, and (2) the tape transfer image reflection density takes the minimum value, and (3) The transfer afterimage grade settles to a level G1, which is substantially free from image quality problems. Further, as the potential difference ΔV increases from 280 [V], (1) the weight of the toner removal brush 7 gradually decreases, (2) the tape transfer image reflection density gradually increases, and (3) transfer afterimage grade. Maintains a level G0 that is perfectly acceptable.
[0053]
In order to change (1) the increase in the weight of the toner removal brush 7, (2) tape transfer image reflection density, and (3) transfer afterimage grade by the potential difference ΔV, the potential difference ΔV is less than 180 [V]. This is considered to be because the residual toner is difficult to be held electrostatically by the toner removal brush 7. In the range where the potential difference ΔV is larger than 280 [V], electric charge is once injected into the residual toner held by the toner removal brush 7, This is considered to be because the charging polarity is reversed and the toner removal brush 7 is separated.
[0054]
Therefore, from this experiment, the magnitude of the holding bias applied to the toner removal brush 7 by the potential control unit 8 during printing is such that the potential difference ΔV between the toner removal brush 7 and the intermediate transfer roll 2 is 180 [V]. It is preferable that the lower limit of the potential is such that the potential difference ΔV between the toner removal brush 7 and the intermediate transfer roll 2 is 280 [V]. At this time, the value of the transmission current between the toner removal brush 7 and the intermediate transfer roll 2 is about 1.1 to 2.1 μm.
[0055]
Further, when the potential difference ΔV between the toner removal brush 7 and the intermediate transfer roll 2 is within the range of 180 [V] to 280 [V], the magnitude of the holding bias applied to the toner removal brush 7 is as follows: It is preferable to set the potential so that the value of the transmission current flowing between the removal brush 7 and the intermediate transfer roll 2 is minimized. Here, since the transmitted current tends to decrease as the potential difference ΔV decreases, the holding bias is preferably set to a value such that the potential difference ΔV is 180 [V].
[0056]
[Table 2]

Table 2 summarizes the experimental results showing the relationship between the potential difference between the toner removal brush 7 and the intermediate transfer roll 2, the electric resistance value, the transmission current value, and the form of the toner removal brush 7. The inventor changes the potential difference ΔV between the toner removing brush 7 and the intermediate transfer roll 2 to 0, 100, 200, 300, 400, 500 [V], and the toner removing brush 7 is 5 per square inch. Using the toner removal brush 7 (5) in which 10,000 brushes are planted and the toner removal brush 7 (10) in which 100,000 brushes are planted per square inch, (1) applied voltage [ V], {circle around (2)} Transmission current [μA] is measured, and the electrical resistance between the toner removal brush 7 and the intermediate transfer roll 2 obtained from the applied voltage and transmission current is summarized.
[0057]
FIG. 6 is a graph showing the experimental results shown in Table 2. The horizontal axis indicates (1) applied voltage [V] to the toner removal brush 7 and the vertical axis indicates (2) transmission current [μA]. As shown in this graph, in any of the toner removal brushes 7 (5) and (10), a substantially direct proportional relationship is recognized between the applied voltage and the transmission current, and the inclination of the brush 7 (5) is larger. Is smaller than the brush 7 (10).
[0058]
Therefore, it can be seen from this experiment that the preferred range and value of the holding bias applied to the toner removal brush 7 by the potential control unit 8 during printing differs depending on the flock density of the toner removal brush 7.
[0059]
◎ Modifications
By the way, in the series of transfer processes (primary transfer to tertiary transfer) of the tandem type full color printer (image forming apparatus) shown in FIG. 1, Paschen discharge or charge injection is performed when the toner image passes through the transfer part of each transfer process. Therefore, a part of the positive toner in the (−) charged image may become a (+) charged toner having a reverse polarity. Since the (+) charged toner is not transferred to the next process but flows backward to the upstream side, it adheres to and accumulates on the charging devices 11 (Y) to (K) having the highest negative potential. Since the portions of the charging devices 11 (Y) to (K) to which the toner is attached are actively discharged and the surface potential of the photosensitive drums 10 (Y) to (K) tends to increase, the toner adheres. The surface potential of the photosensitive drums 10 (Y) to (K) is uneven at a large part, a part where the toner is not attached, and a part where the toner is not attached. When the surface potential of the photoconductor drums 10 (Y) to (K) becomes uneven, an image is uniformly exposed on the surfaces of the photoconductor drums 10 (Y) to (K) in order to form an electrostatic latent image. Even so, unevenness occurs in the latent image potential, resulting in a difference in the development amount. Therefore, when trying to develop a halftone image, the unevenness in density becomes conspicuous.
[0060]
Therefore, in order to prevent the occurrence of density unevenness due to the toner adhering to the charging devices 11 (Y) to (K), in this modified example, before printing operation, after printing operation, every predetermined number of pages with continuous printing, Other cleaning operations such as the following are performed at a certain predetermined timing, such as during a period of time.
[0061]
The charging devices 11 (Y) to (K), the photosensitive drums 10 (Y) to (K), the first and second primary intermediate transfer drums 21 a and 21 b, the secondary intermediate transfer drum 22, and the final transfer roll 30 in this order. Then, by applying a voltage with a potential gradient in order so that the final transfer roll 30 has the highest negative potential, it adheres to and accumulates on the charging devices 11 (Y) to (K) during the printing operation. The (+) charged toner of reverse polarity is sequentially transferred and moved to the final transfer roll 30 and is collected by a metal scraper 61 provided in pressure contact with the final transfer roll 30.
[0062]
In this embodiment, the surface potential of the charging devices 11 (Y) to (K) is 0V, the surface potential of the photosensitive drums 10 (Y) to (K) is −300V, and the first and second primary intermediate transfer drums 21a. 21b is set to -800V, the surface potential of the secondary intermediate transfer drum 22 is set to -1300V, and the surface potential of the final transfer roll 30 is set to -2000V. In such a negative application cleaning mode, that is, a (+) charged toner recovery mode having a reverse polarity, it is possible to prevent the occurrence of density unevenness due to the toner adhering to the charging devices 11 (Y) to (K).
[0063]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a smaller image forming apparatus with a high degree of freedom in layout while performing appropriate cleaning.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a main part of a full-color printer according to an embodiment.
FIG. 2 is a control block diagram illustrating a potential control system.
FIG. 3 is a diagram for explaining a potential gradient during printing and during cleaning.
FIG. 4 illustrates a method for measuring electrical resistance.
FIG. 5 is a graph illustrating various characteristics of the toner removal brush.
FIG. 6 is a graph for explaining a difference in electrical resistance value depending on the flocking density of the toner removal brush.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Photosensitive drum (image carrier), 21 ... Primary intermediate transfer roll (intermediate transfer body), 22 ... Secondary intermediate transfer roll (intermediate transfer body), 30 ... Final transfer roll (transfer means), 6 ... Toner recovery Box (collecting means), 71 ... primary toner removing brush, 72 ... secondary toner removing brush, 8 ... potential control section (bias control means),

Claims

A plurality of image carriers on which toner images of different colors are carried;
Among the plurality of image bearing members, and a first primary intermediate transfer member the toner image from a part of the image bearing member is primarily transferred,
A second primary intermediate transfer member to which a toner image is primarily transferred from the remaining image carriers among the plurality of image carriers;
A secondary intermediate transfer member to which a toner image is secondarily transferred from the first and second primary intermediate transfer members;
In an image forming apparatus comprising transfer means for transferring a toner image from the secondary intermediate transfer member to a recording medium ,
First and second primary toner holding means which are in contact with the first and second primary intermediate transfer members and can hold residual toner after transfer;
A secondary toner holding unit that is in contact with the secondary intermediate transfer member and can hold residual toner after transfer;
The first and second primary intermediate transfer members and the first and second primary toners have a holding bias for holding the residual toner in a normal state, and a discharge bias for releasing the residual toner held in a normal state at the time of cleaning. A bias control unit that controls to hold between the holding unit and between the secondary intermediate transfer member and the secondary toner holding unit,
The bias control unit normally applies a voltage applied to the first and second primary toner holding units between a voltage applied to the first and second primary intermediate transfer members and a voltage applied to the secondary intermediate transfer member. And a holding bias having a value between a voltage applied to the secondary intermediate transfer member and a voltage applied to the transfer unit is applied to the secondary toner holding unit. An image forming apparatus.

Wherein the first and second primary toner holding means first and between the second primary intermediate transfer member, and the electric resistance value between the secondary toner holding means and the secondary intermediate transfer member 10 The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is ¹⁰ Ω or less.

The magnitude of the holding bias is set within a range in which the lower limit is a value that can electrostatically hold the residual toner in the toner holding unit and the upper limit is a value that can reverse the charging polarity of the residual toner. The image forming apparatus according to claim 1 or 2.

The magnitude of the holding bias is a value that can electrostatically hold the residual toner in the first and second primary toner holding means, and a value that can reverse the charging polarity of the residual toner. The upper limit is within a range, and the first and second primary toner holding units and the first and second primary intermediate transfer members, and the secondary toner holding unit and the second are within the range. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is set in the vicinity of a value at which a transmission current between the next intermediate transfer member is minimized.

A collecting unit that contacts the transfer unit and collects the residual toner after being discharged. The residual toner discharged from the first and second primary toner holding units and the secondary toner holding unit during cleaning is transferred to the transfer unit. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus reaches the means.