JP4099621B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真複写機やレーザープリンタ等の画像形成装置に係り、詳細には、感光体ドラム等の像担持体上に形成されたトナー像を、中間転写体を介して用紙等の記録媒体に転写するタイプの画像形成装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の中間転写型の画像形成装置として、トナー像が形成担持される像担持体と、前記像担持体に対向配置される中間転写体と、前記中間転写体上に前記像担持体上のトナー像を転写する一次転写手段と、記録媒体上に前記中間転写体上のトナー像を転写する二次転写手段と、前記二次転写手段の下流側且つ前記一次転写手段の上流側で、前記中間転写体上のトナーに当該トナー本来の帯電極性とは逆極性の帯電バイアスを印加する逆帯電手段とを備えたものが知られている(例えば特開平9−44007号、特開平9−50198号公報参照)。
【0003】
この画像形成装置では、二次転写後に中間転写体上に残留した残トナーを、逆帯電手段によってトナー本来の帯電極性とは逆極性に帯電させることで、次の一次転写と同時に像担持体へと戻し、像担持体に設けられたクリーナでクリーニングするようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このような手法は、確かに、二次転写後の残トナーのように除去すべきトナー量が少ない場合においては、逆帯電手段を一度通過させるだけですべての残トナーの帯電極性を本来の帯電極性とは逆極性に帯電することができ、一次転写と同時に残トナーすべてを像担持体へと戻すことが可能である。
しかしながら、例えば紙詰まりによって記録媒体に二次転写を実行できなかった未転写トナーのように、除去すべきトナー量が多い場合においては、逆帯電手段を一度通過させるだけではすべての未転写トナーの帯電極性を本来の帯電極性と逆極性に帯電することができなくなってしまい、逆帯電手段を何度も通過させて徐々に極性反転を行わせ、像担持体へと戻すことが必要になる。
従って、その間は次の画像形成を開始することができず、画像形成効率の低下を招くこととなってしまう。
【0005】
また、この種の画像形成装置では、中間転写体上の画像と画像の間の領域(インターイメージ部)等に、例えば画像濃度や画像の位置合わせ等の画質調整用トナー像を形成するものがあるが、これらは記録媒体に転写されずに中間転写体上に残り、しかも、二次転写後の残トナーよりもトナー量が多いことから、上述した未転写トナーと同様の問題が生じる。
【0006】
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、除去すべきトナー量が多いような場合にも、中間転写体を複数回転させることなくトナーを除去することのできる画像形成装置を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、図1に示すように、トナー像Tが形成担持される像担持体1と、前記像担持体1に対向配置される中間転写体2と、前記中間転写体2上に前記像担持体1上のトナー像Tを転写する一次転写手段3と、記録媒体K上に前記中間転写体2上のトナー像Tを転写する二次転写手段4と、前記二次転写手段4の下流側且つ前記一次転写手段3の上流側で、前記中間転写体2上のトナーに当該トナー本来の帯電極性とは逆極性の帯電バイアスを印加する逆帯電手段5とを備えた画像形成装置において、前記二次転写手段4の下流側に隣り合い且つ前記逆帯電手段5の上流側に隣り合う位置で、前記中間転写体2上のトナーを補助的に回収する補助回収手段6を備え、前記補助回収手段6は、前記中間転写体2に対し接離自在に配設され且つ二次転写後の前記中間転写体2上に残留する残留トナーの量が予め規定された所定量を超える場合には前記中間転写体2に接触するものであり、前記逆帯電手段5は、前記中間転写体2のトナー担持面側に配設される帯電ロールと、前記中間転写体2を挟んで前記帯電ロールに対向し、かつ、前記中間転写体2を駆動させる駆動ロールとからなることを特徴とする。
【0008】
このような技術的手段において、本発明の対象となる画像形成装置は、例えば図1に示すように一つの像担持体1を具備した態様のものは勿論のこと、例えば、複数の像担持体1を具備した態様のもの(所謂タンデム型)や、これらを組み合わせた態様のもの等も含まれる。
【0009】
また、像担持体1としては、トナー像Tが形成担持されるものであれば、感光体、誘電体等適宜選定して差し支えなく、その形状についてもドラム状、ベルト状を問わない。
更に、中間転写体2は、トナー像Tを担持搬送できるものであれば、その形状はロール状、ベルト状等適宜選定して差し支えないが、本発明ではベルト状のものを対象とする。
更にまた、一次転写手段3は、前記中間転写体2に前記像担持体1上のトナー像Tを静電転写するものであればよく、二次転写手段4も、記録媒体K上に前記中間転写体2上のトナー像Tを静電転写するものであればよい。
【0010】
また、逆帯電手段5は、二次転写手段4の下流側且つ一次転写手段3の上流側で、中間転写体2上のトナーに当該トナー本来の帯電極性とは逆極性の帯電バイアスを印加する機能を有するものであり、中間転写体2に接触して帯電バイアスを印加する接触帯電タイプのものが用いられる。
ここで、逆帯電性能の確保という観点からすれば、前記逆帯電手段5として、トナーの内部層まで電荷を付与することのできる接触帯電方式が採用されている。そして、特に、中間転写体2に回転可能に接触配置され且つその体積抵抗率ρVが4≦ρV≦10logΩcmに設定される帯電ロールと、当該帯電ロールに所定の帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加手段とを備えたもので構成することが好ましい。
【0011】
このような態様において、前記帯電バイアス印加手段による帯電バイアスは、中間転写体2上のトナーを確実にトナー本来の帯電極性とは逆極性に帯電するという観点からすれば、交流成分のピークトゥピーク電圧値をVPP2、トナー本来の帯電極性とは逆極性の直流成分の電圧値をVDC2としたとき、
|VDC2|+VPP2/2≧1.5kV
なる関係を有していることが好ましい。
但し、前記帯電バイアス印加手段による帯電バイアスが直流成分のみからなるものにおいては、前記帯電ロールにトナーが転移して付着するおそれがあるため、これを防止するという観点からすれば、前記帯電ロールに対しトナー本来の帯電極性と同極性のバイアスを印加する戻しバイアス印加手段を具備させることが好ましい。
【0012】
更に、補助回収手段6は、二次転写手段4の下流側且つ前記逆帯電手段5の上流側で、前記中間転写体2上のトナーを補助的に回収する機能を有するものであれば適宜選定して差し支えなく、例えば、中間転写体2に当接配置されるブレードや、中間転写体2に接触する磁気ブラシを備え回転可能に配設されるマグネットロールと、当該磁気ブラシに所定の回収バイアスを印加する回収バイアス印加手段とを備えたもの等を用いることができる。
【0013】
ここで、後者の態様すなわち補助回収手段6として、中間転写体2に接触する磁気ブラシを備え回転可能に配設されるマグネットロールと、当該磁気ブラシに所定の回収バイアスを印加する回収バイアス印加手段とを備えたものを用いる態様にあっては、回収性能の確保という観点からすれば、前記磁気ブラシを構成する磁性粉の抵抗は3logΩ以下とし、回収バイアス印加手段による回収バイアスは、交流成分のピークトゥピーク電圧値をVPP1、トナー本来の帯電極性とは逆極性の直流成分の電圧値をVDC1としたとき、
|VDC1|+VPP1/2≧1kV
なる関係を有していることが好ましい。
【0014】
そして、同様に回収性能の確保という観点からすれば、前記マグネットロールの回転方向については、前記中間転写体との対向部において当該中間転写体の移動方向とは逆方向とすることが好ましい。
【0015】
また、補助回収手段6は、常時作動させるようにしても差し支えないが、中間転写体2にかかる負担等を考慮すれば、除去すべきトナー量が多い条件下でのみ作動させることが好ましい。
ここで、本発明者の調査によれば、逆帯電手段5を一度通過させることで本来の帯電極性と逆極性に帯電することのできるトナー量は0.5g/m2以下、好ましくは0.4g/m2以下であるので、補助回収手段6通過後の前記中間転写体2上の残トナー量を0.5g/m2以下(あるいは0.4g/m2以下)とすること、すなわち、補助回収手段6通過前のトナー量がこれより大きい場合には補助回収手段6を作動させることが好ましい。
そして、記録媒体Kへの二次転写が実行不能となった画像用トナーや、画質調整用トナーは、除去すべきトナー量が多くなるので、これらの通過時には補助回収手段6を作動させることが好ましい。
【0016】
また、本発明に関連する参考発明として、トナー像が形成担持される像担持体と、前記像担持体に対向配置される中間転写体と、前記中間転写体上に前記像担持体上のトナー像を転写する一次転写手段と、記録媒体上に前記中間転写体上のトナー像を転写する二次転写手段と、前記二次転写手段の下流側且つ前記一次転写手段の上流側で、前記中間転写体上のトナーに当該トナー本来の帯電極性とは逆極性の帯電バイアスを印加する逆帯電手段とを備えた画像形成装置において、前記二次転写手段の下流側且つ前記逆帯電手段の上流側で、前記中間転写体上のトナーを均すトナー均し手段を備えることを特徴とするものが挙げられる。
【0017】
この態様において、像担持体、中間転写体、一次転写手段、二次転写手段、及び逆帯電手段については、上述したものと同様のものから適宜選定して差し支えない。
【0018】
そして、トナー均し手段については、前記二次転写手段の下流側且つ前記逆帯電手段の上流側で、前記中間転写体上のトナーを均す機能を有するものであれば適宜選定して差し支えない。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態1
図2は、本発明の第一の態様が適用された画像形成装置の実施の形態1の概略構成を示したものである。
同図において、符号11は像担持体としての感光体ドラムであり、矢線A方向への回転に伴い、その表面には帯電装置12及び露光装置13(図中露光ビームを符号Bmで示す)などの周知の電子写真プロセスによって画像情報に応じた静電潜像が形成される。
また、この感光体ドラム11の周囲にはイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(BK)の各色に対応した現像器14Y、14M、14C、14Kを搭載したロータリー現像装置14が配設されており、感光体ドラム11に形成された静電潜像を現像器14Y、14M、14C、14Kのいずれかで現像することでトナー像Tを形成するようになっている。
尚、符号16は感光体ドラム11上の残留トナーを除去するドラムクリーナであり、17は感光体ドラム11上の残留電荷を除去する除電ランプである。
【0020】
本実施の形態において、感光体ドラム11は、アルミニウムからなる素管の表面に負帯電系の有機光半導体層を設けたもので構成される。
また、現像は反転現像方式にて行われるため、使用されるトナーは全て負極性に帯電するものである。
そして、本実施の形態においては、各色成分トナーとして、スチレンアクリル樹脂微粒子と各々イエロー、マゼンタ、シアン、及び、ブラックの顔料微粒子を凝集・合一して体積平均粒径約3〜7μmに調製してなる、乳化凝集合一法(EA法)で製造したトナーを用いた。粒度分布指標(GSD)は1.23であった。平均粒径はコールターカウンター(コールター社製)で測定した体積平均粒径の値である。そして、重合の際の加熱時間と加熱温度を調整し、平均粒径、粒度分布が略同じ4種類(4色)のトナーを作成した。
トナーの形状は、形状係数ML2/Aで表し、光学顕微鏡(ミクロフォトFXA;ニコン社製)で得た該トナーの拡大写真を、イメージアナライザーLuzex3(NIRECO社製)により画像解析を行って以下の数式1により算出した値である。
【0021】
【数1】
【0022】
形状係数ML2/Aは、トナーの投影面積と、それに外接する円の面積との比で表しており、真球の場合100となり、形状が崩れるにつれ増加する。形状係数は、トナー粒子複数個に対して計算され、その平均値を代表値とする。本実施の形態では、形状係数100〜125の略球形なトナーを用いた。
また、離型性を高めるため、該トナーに、平均粒径10〜150nmのシリカ及び酸化チタン(チタニア)の無機微粒子を外添剤として適宜量外添し、平均粒径35μmのフェライトビーズからなるキャリアと混合し現像剤とした。
尚、トナーとしては、本製造法により作成したトナー以外にも、懸濁重合法、溶解懸濁法、乳化重合法、混練粉砕法等により形成された球形トナーを使用してもよく、また、上述したようなトナーとキャリアとを混在させた二成分系現像剤でも、トナーのみの一成分系現像剤でも構わないことは勿論である。
【0023】
また、符号20は感光体ドラム11の表面に当接するように配置された中間転写体としての中間転写ベルトであり、複数(本実施の形態では四つ)のロール21〜24に張架されて矢線B方向へ回動するようになっている。ここで、符号21は中間転写ベルト20の駆動ロール、22は従動ロール、23は中間転写ベルト20の張力を一定に制御するようにしたテンションロール、24は二次転写用の対向ロール(バックアップロール)である。
この中間転写ベルト20は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたものを用い、その体積抵抗率が106〜1014Ω・cmとなるように形成され、その厚みは例えば0.1mmに設定される。
【0024】
更に、中間転写ベルト20の感光体ドラム11に対向する部位(一次転写位置)において、中間転写ベルト20の裏面側には一次転写装置(本実施の形態では一次転写ロール)15が配設されており、この一次転写ロール15に図示しない電源によりトナーの帯電極性とは逆極性(本実施の形態では正極性)の一次転写バイアスを印加することで、感光体ドラム11上のトナー像Tが中間転写ベルト20に静電吸引されるようになっている。
【0025】
また、用紙Pの搬送経路に面した中間転写ベルト20の二次転写位置には、二次転写装置30が配設されており、本実施の形態では、中間転写ベルト20のトナー担持面側に圧接配置される二次転写ロール25と、中間転写ベルト20の裏面側に配設されて二次転写ロール25の対向電極をなす対向ロール(バックアップロール)24とを備えており、このバックアップロール24には転写バイアスが安定的に印加される金属製の給電ロール26が当接配置されている。この給電ロール26には、図示しない電源によりトナーの帯電極性と同極性(本実施の形態では負極性)の二次転写バイアスを印加することで、中間転写ベルト20上のトナー像Tが用紙P上に静電吸引される。
尚、符号27は二次転写ロール25表面に当接配置されるポリウレタン製のクリーニングブレード27aを具備したロールクリーナである。
【0026】
ここで、バックアップロール24は、絶縁性ロールに半導電性の薄層フィルムを被覆して形成されている。この薄層フィルムは厚さ10〜200μmであり、その表面抵抗率が107〜1011Ω/□(□:単位面積)となるように調整されている。
【0027】
また、二次転写ロール25は、接地された導電性ロールであり、その表面電位を常に接地電位と同電位に保つため、その体積抵抗率は107Ωcm以下の低抵抗であることが好ましい。
【0028】
そして、二次転写装置30の下流側には、補助回収装置40が配設され、更に補助回収装置40の下流側には、逆帯電装置60が配設されている。
【0029】
本実施の形態において、補助回収装置40は、図3に示すように、中間転写ベルト20のトナー担持面側に回転可能に配設されるブラシロール41と、中間転写ベルト20を挟んでこのブラシロール41に対向配置される対向ロール42とを備えている。
ここで、ブラシロール41は、マグネットを内蔵したロール本体41aと、このロール本体41a表面に付着せしめられた磁性粉からなる磁気ブラシ41bとを有しており、中間転写ベルト20との対向部において中間転写ベルト20の移動方向と逆方向に回転するようになっている。この磁性粉の抵抗は、1013Ω以下に設定される。尚、磁性粉の抵抗が高すぎるとトナーの掻き取り能力がなくなってしまう。そして、このブラシロール41には、交流電源43及び正の電圧を印加する直流電源44が接続されている。
一方、対向ロール42は、例えばステンレス、アルミニウム等の導電性の金属シャフトで構成され、接地されるようになっている。
また、前記ブラシロール41の磁気ブラシ41bには、クリーニングロール45が回転可能に当接配置されており、このクリーニングロール45には、正の電圧を印加する直流電源46が接続されている。尚、符号45aはクリーニングロール45上に転移したトナーを掻き取るブレードである。
【0030】
更に、逆帯電装置60は、中間転写ベルト20の担持面側に配設される帯電ロール61と、中間転写ベルト20を挟んでこの帯電ロール61に対向配置される対向ロール21(本実施の形態では中間転写ベルト20の駆動ロールと兼用)とを備えている。
ここで、帯電ロール61は、導電性ウレタンスポンジからなる内部層と、導電性ゴムチューブからなる被覆層とで構成され、その体積抵抗率は例えば106Ωcmに設定され、この帯電ロール61には、交流電源63及び正の電圧を印加する直流電源64が接続されている。尚、帯電ロール61の体積抵抗率が104Ωcmより小さい場合には、抵抗が小さすぎるためにトナーのない部位に電流が流れてしまい、トナーを逆極性に帯電できなくなり、1010Ωcmより大きい場合には、抵抗が大きすぎるためにトナーを逆極性に帯電する能力が著しく低下してしまうことになる。
一方、対向ロール21は接地される。
【0031】
また、本実施の形態に係る画像形成装置では、二次転写ロール25、ブラシロール41及び帯電ロール61が、夫々図示しないリトラクト装置によって中間転写ベルト20と接離自在に配設されており、複数色の画像すなわち重ね画像が形成される場合には、最終色(本実施の形態ではBK)のトナー像Tが中間転写ベルト20に一次転写されるまで、これら両者は中間転写ベルト20から離間するようになっている。
尚、図2において、符号28は中間転写ベルト20の端部且つ非画像部に設けられた基準位置検知用の反射マーク20aを検知するベルト位置検知センサである。
【0032】
更に、用紙搬送系は、図2に示すように、用紙トレイ50からの用紙Pをフィードロール51で送出し、搬送ロール52を介してレジストレーションロール(レジストロール)53で一旦位置決め停止させた後に所定のタイミングで二次転写位置へと用紙Pを送り込むようになっており、二次転写後の用紙Pを図示外の用紙搬送ガイドを介して定着器54へと搬送し、その後搬送ロール52で排出するようになっている。
【0033】
次に、本実施の形態に係るカラー画像形成装置の作像プロセスについて説明する。
今、図示外のスタートスイッチがオン操作されると、所定の作像プロセスが実行される。
まず、感光体ドラム11の表面が帯電装置12によって帯電された後、露光装置13からの露光ビームBmによって潜像が書き込まれる。このとき、感光体ドラム11に書き込まれた静電潜像がイエローの画像情報に対応したものであれば、この静電潜像はイエローのトナーが収容されるイエロー現像器14Yで現像され、感光体ドラム11上にはイエローのトナー像Tが形成される。
そして、感光体ドラム11上に形成されたトナー像Tは、感光体ドラム11と中間転写ベルト20とが接する一次転写位置で一次転写ロール15に印加される一次転写バイアスによって中間転写ベルトに転写される。一方、一次転写後に感光体ドラム11上に残留したトナーはドラムクリーナ16によって除去され、感光体ドラム11の残留電荷は除電ランプ17によって除去される。
【0034】
このとき、単色画像を形成する場合には、中間転写ベルト20に一次転写されたトナー像Tを直ちに用紙Pに二次転写するのであるが、複数色のトナー像Tを重ね合わせたカラー画像を形成する場合には、感光体ドラム11上でのトナー像Tの形成並びにこのトナー像Tの一次転写の工程が色数分だけ繰り返される。
例えば、4色のトナー像Tを重ね合わせたフルカラー画像を形成する場合には、感光体ドラム11上にはその一回転毎にイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの順でトナー像Tが形成され、これらトナー像Tは順次中間転写ベルト20に一次転写される。一方、中間転写ベルト20は、最初に一次転写されたイエローのトナー像Tを保持したまま感光体ドラム11と同一周期で回動し、中間転写ベルト20上には、所定の位置にその一回転毎にマゼンタ、シアン及びブラックのトナー像Tが重ねられていく。
【0035】
このようにして中間転写ベルト20に一次転写されたトナー像Tは、中間転写ベルト20の回動に伴って二次転写位置へと搬送される。
一方、用紙Pはフィードロール51により用紙トレイ50から取り出され、搬送ロール52によって送り出されてレジストロール53の位置まで搬出される。その後用紙Pは所定のタイミングで二次転写位置へと供給され、バックアップロール24に対して、二次転写ロール25が用紙Pをニップする。
すると、二次転写位置では、二次転写ロール25とバックアップロール24との間に形成される転写電界の作用で、中間転写ベルト20に担持されたトナー像Tが用紙Pに一括転写(二次転写)される。
その後、トナー像Tが二次転写された用紙Pは、定着器54へと搬送され、用紙P上のトナー像Tが定着される。
【0036】
次に、二次転写後に中間転写ベルト20上に残った残留トナーの処理を、図3及び図4に示す模式図に基づいて説明する。尚、図4において、符号Sは中間転写ベルト20一周分の周長を示し、本実施の形態では周長Sが例えば500mmに設定される。また、この説明では、例えばJISA3サイズ(420mm×297mm)のフルカラー画像を連続して複数枚作像するものとする。従って、中間転写ベルト20の周長S(500mm)との関係から、中間転写ベルト20上が4周して1枚の画像が形成されることになる。
【0037】
上述した通常の画像形成プロセスにおいては、二次転写後の残留トナーの量が少なく、逆帯電装置60を一回通過させるだけで残留トナーを逆極性に帯電させることが可能である。
この場合には、残留トナー(図中の1枚目4色目に対応する部位に存在)が到達するタイミングに合わせ、中間転写ベルト20が一周する間にわたって帯電ロール61を接触させながら逆転写バイアスを印加する一方で、ブラシロール41は中間転写ベルト20から離間させたままとする。
【0038】
すると、二次転写後の残留トナーは、逆帯電装置60によって、そのすべてがトナー本来の帯電極性とは逆極性(本実施の形態では正極性)に帯電せしめられ、その後、感光体ドラム11と中間転写ベルト20とが接する一次転写位置で、2枚目の一次転写を行うために一次転写ロール15に印加される一次転写バイアス(本実施の形態では正極性)によって感光体ドラム11へと転移し、最終的にドラムクリーナ16によって除去されることとなる。
【0039】
また、本実施の形態では、一連の画像形成プロセスの最中に、高品質な画像を保持するために、例えば50枚プリントを行う毎に画質調整を行っている。この画質調整は、図5に示すように、前記中間転写ベルト20上であって用紙Pにトナー像Tを転写しない領域に画質調整用画像を作成し、これをモニターして各画像形成デバイス(本実施の形態では、例えば帯電装置12、露光装置13及びロータリー現像装置14等)のパラメータを設定し直す、いわゆるフィードバック制御によって行われる。
【0040】
この画質調整用画像の作像は、トナー像Tの形成と同時に行われるのであるが、画質調整用画像はトナー像Tと違って用紙Pに転写されることがない。従って、このような特殊な画像形成プロセスにおいては、上述した通常の画像形成プロセスにおける残留トナーの他に、画質調整用画像のトナーが多量に残留することになり、逆帯電装置60を一回通過させるだけでは、すべてのトナーを逆極性に帯電させることができなくなる。
この場合には、画質調整用画像が通過するタイミングに合わせ、ブラシロール41を接触させながら回収バイアスを印加し、画質調整用画像を構成するトナーを、回収バイアスによってブラシロール41の磁気ブラシ41b側に転移させ、中間転写ベルト20上には、少量のトナーのみを残すようにする。尚、ブラシロール41に転移したトナーは、その後、更にクリーニングロール45側へと移動した後、ブレード45aによって掻き取られる。
そして、残留トナー(図中の1枚目4色目に対応する部位に存在)が到達するタイミングに合わせ、中間転写ベルト20が一周する間にわたって帯電ロール61を接触させながら逆転写バイアスを印加する。
【0041】
すると、残留トナー(ここでは、二次転写後の残留トナー及び画質調整用画像の残留トナーの両方を指す)は、逆帯電装置60によって、そのすべてがトナー本来の帯電極性とは逆極性(本実施の形態では正極性)に帯電せしめられ、その後、感光体ドラム11と中間転写ベルト20とが接する一次転写位置で、2枚目の一次転写を行うために一次転写ロール15に印加される一次転写バイアス(本実施の形態では正極性)によって感光体ドラム11へと転移し、最終的にドラムクリーナ16によって除去されることとなる。
【0042】
更に、本実施の形態に係る画像形成装置において、用紙搬送中に用紙ジャムが生じたような場合には、マシンを一度停止させ、ジャムとなった用紙Pを取り除いた後に、画像形成が再開されるようになっている。その際、作像中であったトナー像Tについては、一度完全に中間転写ベルト20上から取り除く必要がある。
【0043】
このトナー像T(以下、必要に応じて未転写トナー像という)は、図6に示すように、4色のトナーを重ね合わせた状態でそのまま残っているので、トナーが多量に残留することになり、上述した画質調整用画像と同様に逆帯電装置60を一回通過させるだけでは、すべてのトナーを逆極性に帯電させることができなくなる。
この場合には、未転写トナー像が通過するタイミングに合わせ、ブラシロール41を接触させながら回収バイアスを印加し、未転写トナー像を構成するトナーを、回収バイアスによってブラシロール41の磁気ブラシ41b側に転移させ、中間転写ベルト20上には、少量のトナーのみを残すようにする。尚、ブラシロール41に転移したトナーは、その後、更にクリーニングロール45側へと移動した後、ブレード45aによって掻き取られる。
そして、残留トナー(図中の1枚目4色目に対応する部位に存在)が到達するタイミングに合わせ、中間転写ベルト20が一周する間にわたって帯電ロール61を接触させながら逆転写バイアスを印加する。
【0044】
すると、残留トナー(ここでは、未転写トナー像の残留トナーを指す)は、逆帯電装置60によって、そのすべてがトナー本来の帯電極性とは逆極性(本実施の形態では正極性)に帯電せしめられ、その後、感光体ドラム11と中間転写ベルト20とが接する一次転写位置で、2枚目の一次転写を行うために一次転写ロール15に印加される一次転写バイアス(本実施の形態では正極性)によって感光体ドラム11へと転移し、最終的にドラムクリーナ16によって除去されることとなる。
【0045】
このように、本実施の形態では、画質調整用画像や未転写トナー像など、除去すべきトナーが多い場合には、補助回収装置40でトナーを補助的に回収することで、中間転写ベルト20上の残留量を少なくするようにしたので、残留トナーを一度で逆極性に帯電することができ、除去のために中間転写ベルト20を複数回回転させることなく、感光体ドラム11側へと戻すことができる。
また、通常の画像形成プロセスのように、残留トナーが少ない場合には、補助回収装置40を使用しないようにしたので、中間転写ベルト20に係るストレスを低減することができる。
【0046】
本発明者は、逆帯電装置60を通過する中間転写ベルト20上の残留トナー量(残トナー密度)と、次のプリントに現れる残像との関係について調査を行った。評価は目視で行い、次のプリント上でわからないものを○、ややわかるものを△、わかるものを×とした。
尚、この調査において、帯電ロール61には、直流+1.0kVに交流1.0kV(ピークトゥピーク値)を重畳した逆帯電バイアスを印加した。
結果を図7に示す。これによれば、中間転写ベルト20上の残留トナー量が0.4g/m2以下(実際は2cm×5cmの面積中に存在するトナー量をみているので0.4mg/10cm2以下)では、次のプリントに残留トナーによる残像が現れないことがわかる。
従って、通常の画像形成プロセスでは、残留トナー量が上述した値以下となるため、補助回収を行わなくても問題は発生しないことが理解される。
一方、画質調整用画像や未転写トナー像などの場合は、補助回収を行って残留トナー量を上述した値以下にすることで、残像の発生を防止できることが理解される。
【0047】
次に、本発明者は、逆帯電装置60の帯電ロール61に印加する逆帯電バイアスと、次のプリントに現れる残像との関係について調査を行った。評価は目視で行い、次のプリント上でわからないものを○、わかるものを×とした。
尚、この調査において、中間転写ベルト20上には0.4g/m2の密度で残留トナーを形成した。また、交流電圧の周波数は2kHzで、duty=50%の矩形波とした。
結果を図8に示す。これによれば、直流電圧VDC2及び交流電圧VAC2が、
|VDC2|+VPP2/2≧1.5kV
なる関係を有している場合には、次のプリントに残留トナーによる残像が現れないことが理解される。
【0048】
更に、本発明者は、補助回収装置40のブラシロール41に印加する回収バイアスと次のプリントに現れる残像との関係について調査を行った。評価は目視で行い、次のプリント上でわからないものを○、わかるものを×とした。
尚、この調査において、帯電ロール61には、直流+1.0kVに交流1.0kV(ピークトゥピーク値)を重畳した逆帯電バイアスを印加した。この交流電圧の周波数は2kHzで、duty=50%の矩形波である。また、中間転写ベルト20上には、最も条件の厳しい濃度300%の未転写像(トナーの密度=11.0g/m2)を形成した。更に、ブラシロール41の表面は、中間転写ベルト20の1.5倍の速度で回転させた。
結果を図9に示す。これによれば、直流電圧VDC1及び交流電圧VAC1が、
|VDC1|+VPP1/2≧1.0kV
なる関係を有している場合には、次のプリントに残留トナーによる残像が現れないこと、すなわち、補助回収装置40通過後の中間転写ベルト20上の残留トナー量が、0.4g/m2以下にまで減少することが理解される。
【0049】
尚、帯電ロール61に直流バイアスのみを印加する場合、すなわち、
|VDC2|≧1.5kV
に設定を行う場合には、逆極性に帯電できなかったトナーが電界によって帯電ロール61に付着してしまうことになる。
従って、このような態様にあっては、図10に示すように、直流電源64とは逆極性の電圧を印加する直流電源65を配設すると共に、スイッチ66によって切り替えを行うようにする。具体的には、非画像形成時に直流電源65によって逆帯電バイアスの逆極性のバイアスを印加し、帯電ロール61に付着したトナーを中間転写ベルト20に戻すようにすればよい。
【0050】
◎実施の形態2
本実施の形態は、実施の形態1と略同様であるが、図11に示すように、補助回収装置40としてドクターブレード47を用いるようにしたものである。
尚、本実施の形態に係る画像形成装置の構成要素のうち、実施の形態1に係る画像形成装置と同様のものについては、実施の形態1と同様の符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
【0051】
本実施の形態において、ドクターブレード47は、例えばポリウレタン等から構成されるものであって、その自由端が中間転写ベルト20の移動方向に対向する所謂ドクター方向に接触するように配設される。
また、ドクターブレード47は、実施の形態1で説明したブラシロール41と同様に、図示しないリトラクト装置によって中間転写ベルト20と接離自在に配設されており、複数色の画像すなわち重ね画像が形成される場合には、最終色(本実施の形態ではBK)のトナー像Tが中間転写ベルト20に一次転写されるまで、中間転写ベルト20から離間するようになっている。
【0052】
本実施の形態においても、画質調整用画像や未転写トナー像など、除去すべきトナーが多い場合には、補助回収装置40でトナーを補助的に回収することで、中間転写ベルト20上の残留量を少なくするようにすれば、残留トナーを一度で逆極性に帯電することができ、除去のために中間転写ベルト20を複数回回転させることなく、感光体ドラム11側へと戻すことができる。
また、通常の画像形成プロセスのように、残留トナーが少ない場合には、補助回収装置40を使用しないようにすれば、中間転写ベルト20に係るストレスを低減することができる。
【0053】
◎実施の形態3
本実施の形態は、本発明に関連する参考発明の実施の形態であり、実施の形態2と略同様であるが、図12に示すように、補助回収装置40の代わりにトナー均し装置70を配設するようにしたものである。
ここで、トナー均し装置70は、その自由端が中間転写ベルト20の移動方向に沿う所謂ワイパー方向に接触するように配設されるワイパーブレード71と、中間転写ベルト20を挟んでワイパーブレード71に対向配置される対向ロール72とを備えている。
また、ワイパーブレード71は、実施の形態1で説明したブラシロール41と同様に、図示しないリトラクト装置によって中間転写ベルト20と接離自在に配設されており、複数色の画像すなわち重ね画像が形成される場合には、最終色(本実施の形態ではBK)のトナー像Tが中間転写ベルト20に一次転写されるまで、中間転写ベルト20から離間するようになっている。
【0054】
本実施の形態では、画質調整用画像や未転写トナー像など、除去すべきトナーが多い場合には、トナー均し装置70でトナーを均すことで、中間転写ベルト20上の残留量を薄く均一化できるので、残留トナーを一度で逆極性に帯電することができ、除去のために中間転写ベルト20を複数回回転させることなく、感光体ドラム11側へと戻すことができる。
また、通常の画像形成プロセスのように、残留トナーが少ない場合には、トナー均し装置70を使用しないようにすることで、中間転写ベルト20に係るストレスを低減することができる。
【0055】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、中間転写体上のトナーを逆帯電する前に、二次転写後の中間転写体上に残留する残留トナーの量が予め規定された所定量を超える場合にトナーを補助的に回収するようにしたので、除去すべきトナー量が多いような場合にも、中間転写体を複数回転させることなくトナーを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る画像形成装置の概要を示す説明図である。
【図2】 本発明が適用された画像形成装置の実施の形態1の概略構成図である。
【図3】 実施の形態1に係る補助回収装置及び逆帯電装置の説明図である。
【図4】 通常の画像形成プロセスにおけるブラシロール及び逆帯電ロールの作動を示す説明図である。
【図5】 画質調整用画像が作成される特殊な画像形成プロセスにおけるブラシロール及び逆帯電ロールの作動を示す説明図である。
【図6】 用紙ジャムが発生した場合のブラシロール及び逆帯電ロールの作動を示す説明図である。
【図7】 逆帯電装置を通過する残留トナー量と残像の発生との関係を示す図表である。
【図8】 逆帯電装置に印加する逆帯電バイアスと残像の発生との関係を示す図表である。
【図9】 補助回収装置に印加する回収バイアスと残像の発生との関係を示す図表である。
【図10】 実施の形態1の変形例に係る補助回収装置及び逆帯電装置の説明図である。
【図11】 実施の形態2に係る補助回収装置及び逆帯電装置の説明図である。
【図12】 実施の形態3に係る補助回収装置及び逆帯電装置の説明図である。
【符号の説明】
1…像担持体,2…中間転写体,3…一次転写手段,4…二次転写手段,5…逆帯電手段,6…補助回収手段,K…記録媒体,T…トナー像
Claims (10)
- トナー像が形成担持される像担持体と、
前記像担持体に対向配置される中間転写体と、
前記中間転写体上に前記像担持体上のトナー像を転写する一次転写手段と、
記録媒体上に前記中間転写体上のトナー像を転写する二次転写手段と、
前記二次転写手段の下流側且つ前記一次転写手段の上流側で、前記中間転写体上のトナーに当該トナー本来の帯電極性とは逆極性の帯電バイアスを印加する逆帯電手段とを備えた画像形成装置において、
前記二次転写手段の下流側に隣り合い且つ前記逆帯電手段の上流側に隣り合う位置で、前記中間転写体上のトナーを補助的に回収する補助回収手段を備え、
前記補助回収手段は、前記中間転写体に対し接離自在に配設され且つ二次転写後の前記中間転写体上に残留する残留トナーの量が予め規定された所定量を超える場合には前記中間転写体に接触するものであり、
前記逆帯電手段は、前記中間転写体のトナー担持面側に配設される帯電ロールと、前記中間転写体を挟んで前記帯電ロールに対向し、かつ、前記中間転写体を駆動させる駆動ロールとからなることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1に記載の画像形成装置において、
前記補助回収手段は、前記記録媒体への二次転写が実行不能となった画像用トナーの通過時に作動することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1に記載の画像形成装置において、
前記補助回収手段は、画質調整用トナーの通過時に作動することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1に記載の画像形成装置において、
前記補助回収手段は、前記中間転写体に当接配置されるブレードからなることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1に記載の画像形成装置において、
前記補助回収手段は、前記中間転写体に接触する磁気ブラシを備え回転可能に配設されるマグネットロールと、当該磁気ブラシに所定の回収バイアスを印加する回収バイアス印加手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項5に記載の画像形成装置において、
前記磁気ブラシを構成する磁性粉の抵抗は13logΩ以下であり、
前記回収バイアス印加手段による回収バイアスは、交流成分のピークトゥピーク電圧値をVPP1、トナー本来の帯電極性とは逆極性の直流成分の電圧値をVDC1としたとき、
|VDC1|+VPP1/2≧1kV
なる関係を有していることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項5に記載の画像形成装置において、
前記マグネットロールの回転方向は、前記中間転写体との対向部において当該中間転写体の移動方向とは逆方向であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1に記載の画像形成装置において、
前記逆帯電手段は、前記中間転写体に回転可能に接触配置され且つその体積抵抗率ρVが4≦ρV≦10logΩcmに設定される帯電ロールと、当該帯電ロールに所定の帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項8に記載の画像形成装置において、
前記帯電バイアス印加手段による帯電バイアスは、交流成分のピークトゥピーク電圧値をVPP2、トナー本来の帯電極性とは逆極性の直流成分の電圧値をVDC2としたとき、
|VDC2|+VPP2/2≧1.5kV
なる関係を有していることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項9に記載の画像形成装置のうち、前記帯電バイアス印加手段による帯電バイアスが直流成分のみからなるものにおいて、
前記帯電ロールに対しトナー本来の帯電極性と同極性のバイアスを印加する戻しバイアス印加手段を具備させることを特徴とする画像形成装置。
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