JP4265208B2 - Image forming method and 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、電子写真による画像形成方法、および複写機、レーザービームプリンタ等の電子写真式画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリなどの電子写真式画像形成装置においては、回転駆動された感光体を帯電器で均一に帯電させた後、露光装置で露光することにより静電潜像を形成し、この静電潜像を現像器のトナーで現像してトナー像を形成する。そして、このトナー像を直接、あるいは中間転写体を介して、記録用紙に転写し、その記録用紙上のトナー像を定着装置で定着させることにより記録用紙上に画像を形成する。一方、転写されずに感光体上に残ったいわゆる転写残トナーは清掃部材で除去した後、再び感光体を帯電器で帯電させ、次の画像形成プロセスを実行する。
【0003】
現在、清掃部材として、板状の弾性ゴムで機械的にトナー掻き取るブレードが多用されているが、これには帯電器の帯電方式が深くかかわっている。すなわち、放電量の多い非接触帯電器やAC接触帯電器は、感光体との間で放電を発生させるので、感光体表面にオゾンや窒素酸化物が付着する。このオゾンや窒素酸化物は、画質欠陥を引き起こすので、感光体表面から削り取って清浄な表面を露出させる必要がある。そこで、非接触帯電器やAC接触帯電器が用いられる場合には、転写残トナーのみならず、オゾンや窒素酸化物も除去することが可能な部材が好ましく、これがブレードを多用する一因となっている。
【0004】
しかしながら、感光体は表面が削り取られることによって表面が磨耗し、感光体の寿命を早める原因となる。特に、AC接触帯電器の場合においては、感光体表面と帯電器との間で激しい放電が行われるため、感光体表面の磨耗が著しいという問題がある。
【0005】
このため、近年では、感光体表面と帯電器の間の放電が比較的少ないDC接触帯電器を用いる試みがなされ、清掃部材としても、ファーブラシやスポンジパッドなどが見直されている。
【0006】
しかしながら、DC接触帯電器はトナー等により汚染されやすく、付着したトナーを除去するなどの対策が必要である。
【0007】
接触帯電器の汚れを防止する手段としては、帯電ローラを接離させることにより帯電ローラにトナーなどの異物が付着しないようにしたものがある(特許文献1参照)。
【0008】
しかしながら、帯電ローラを接離させるリトラクト手段は、機構的にも複雑であり、コストが高く、リトラクトするための電力が新たに必要となる。
【0009】
トナーなどの異物が付着しないように帯電ローラにフッ素系の被膜を被覆する方法もあるが、その被膜によって感光体に帯電ムラが生じてしまう。また、導電性物質を分散させた表面層を被覆し、直流電圧に交流電圧が重畳された電圧を印加し、その帯電ムラの防止を図る方法もあるが、交流電源を用意することによるコストアップとオゾンが発生するという問題がある。
【0010】
そこで、帯電ローラに非粘着性の表面層を被覆し、高圧直流電圧を印加するものがある(特許文献2参照)。
【0011】
しかしながら、表面層を非粘着性材料で被覆した帯電ローラでは、帯電ローラの汚れを防止するには不十分であり、やがて異物が付着すると帯電不良による画質劣化を引き起こしてしまう。
【0012】
そこで、画像非形成時に、帯電部材に付着したトナー等の異物を、帯電部材の帯電電極に印加する電圧を調整することにより静電気的に感光体に転移させ、帯電部材をクリーニングするものがある(特許文献3参照)。
【0013】
【特許文献1】
特開平05−53413号公報(段落番号0009〜段落番号0015、図1、図2)
【特許文献2】
特開平06−266206号公報(段落番号007〜段落番号008、図1)
【特許文献3】
特開平11−65238号公報(例えば、段落番号0017〜段落番号0018、図1、図9)
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、画像非形成時に、帯電部材に付着したトナー等の異物を、感光体方向に転移させるため、帯電部材に印加している電圧を変化させると、現像器との間に必要な電位差を保持できなくなり、トナーが非画像領域に転移したり、あるいは2成分現像剤中のキャリヤが感光体表面に転移し、トナーかぶりやBCO(Bead Carry Over)が発生するため、用紙上に形成された画像が汚れてしまうという問題がある。この場合、現像装置をリトラクトすることにより回避する方法も考えられるが、コスト高となる上、小型化の阻害要因となる。
【0015】
本発明は、上記の事情に鑑み、現像器との間の所定の電位差を保持しつつ、接触帯電部材のクリーニングを行うことにより、感光体を、低コストで、長期にわたり、安定的に帯電させ、高画質画像を得ることができる画像形成方法および画像形成装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の画像形成方法は、帯電部材を、所定の方向に移動する像担持体に接触させることにより該像担持体を所定の帯電電位に帯電させ、帯電させた像担持体に露光光を照射して形成させた静電潜像をトナーで現像して該像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を、最終的に記録媒体上に転写および定着させるとともに、該像担持体上の残トナーを清掃部材で除去し、再び該像担持体を前記帯電電位に帯電させるプロセスを繰り返すことにより記録媒体上に画像を形成する画像形成方法において、
上記プロセスを繰り返す所定のタイミングで、上記像担持体上のトナー像が形成される画像形成領域相互の画像非形成領域への上記帯電部材による帯電を中止するとともに該画像非形成領域への帯電を上記清掃部材に行わせることにより、該帯電部材に付着したトナーをクリーニングすることを特徴とする。
【0017】
このように、帯電部材をクリーニングするときは、画像非形成領域への帯電を清掃部材によって行い、帯電部材による帯電は行わないので、像担持体と帯電部材との電位差によりに帯電部材に付着したトナーをクリーニングすることができる。
【0018】
上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、所定の方向に移動しトナー像が形成される像担持体と、該像担持体に接触し、該像担持体を所定の帯電電圧に帯電させる帯電部材と、帯電した該像担持体を露光することにより形成させた静電潜像をトナーにより現像したトナー像を、被転写体に転写した後の所定の位置で該像担持体に接触し、該像担持体上の転写残トナーを除去する清掃部材とを備え、上記像担持体上のトナー像を、最終的に記録媒体上に転写および定着させることにより定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
上記接触帯電部材に、上記像担持体が上記帯電電圧に帯電される電圧を印加する第1の電圧印加部と、
上記清掃部材に所定の電圧を印加する第2の電圧印加部と、
上記像担持体上の、トナー像が形成される画像形成領域には、上記第1の電圧印加部から上記電圧を印加させ、該画像形成領域相互の画像非形成領域には、該第1の電圧印加部からの該電圧の印加を中止させるとともに上記第2の電圧印加部から所定の直流電圧を印加させて上記帯電部材に付着したトナーをクリーニングするクリーニング制御部とを備えたことを特徴とする。
【0019】
このように、クリーニング制御部が、帯電部材に印加される電圧と清掃部材に印加される電圧とを調整することにより、現像器と像担持体との間の電位差を維持したまま帯電部材のクリーニングを行うので、像担持体を安定的に帯電させることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の画像形成方法およびその画像形成方法を用いた画像形成装置の実施形態について説明する。
(実施の形態1)
図1は、第1の実施形態の画像形成装置を示す図である。
【0021】
図1に示す画像形成装置は、各色のトナー像が形成される、4つの画像形成ユニット20a〜20bと、駆動ロール11、従動ロール12、および対向ロール13に張架されて、4つの画像ユニット20a〜20bそれぞれに接触しながら循環移動する中間転写ベルト7と、画像形成ユニット20a〜20bそれぞれとと中間転写ベルト7を挟んでニップ部を形成し、各画像形成ユニット20a〜20bから中間転写ベルト7にトナー像を1次転写する4つの1次転写器6a〜6bと、対向ロール13と中間転写ベルト7を挟んでニップ部を形成し、中間転写ベルト7からトナー像を記録媒体に転写する2次転写器9と、記録媒体上のトナー像を記録媒体上に定着させる定着器8と、中間転写ベルト7上の転写残トナーを除去するベルトクリーナ10とを備えている。
【0022】
ここで、ベルトクリーナには、ウレタンブレードや、クリーニング性に応じて金属スクレーパー或いはウレタンと金属スクレーパーとが複合されたものを用いることができる。
【0023】
また、画像形成ユニット20a〜20bそれぞれは、トナー像が形成される感光体ドラム1a〜1dと、感光体ドラム1a〜1dを均一に帯電させる接触帯電器2a〜2dと、均一に帯電した感光体ドラム1a〜1dに露光光を照射し静電潜像を形成する露光装置3a〜3dと、感光体ドラム1a〜1d上の静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像器4a〜4dと、トナー像を中間転写ベルト7に1次転写した後の感光体ドラム1a〜1dに残留する転写残トナーを除去する導電性繊維ブラシ5a〜5dとを備えている。
【0024】
さらに、本実施形態では、画像形成装置が、感光体ドラム1a〜1dを均一に帯電させる帯電電圧を接触帯電器2a〜2dに印加する第1の電圧印加部21と、導電性繊維ブラシ5a〜5dに交流電圧、又は交流電圧に重畳させた直流電圧を印加する第2の電圧印加部22と、第1の電圧印加部21および第2の電圧印加部22それぞれから印加される電圧を調整し、接触帯電器2a〜2dに付着したトナーを感光体ドラム1a〜1dに転移させることにより接触帯電器2a〜2dをクリーニングするクリーニング制御部23とを備えている。
【0025】
本実施形態の感光体ドラム1a〜1dは、直径30mmの円柱状のドラムで、表面にはポリカーボネートをバインダーとする高分子樹脂、およびトリフェニルアミン系の電荷輸送剤で構成された、赤外線領域に感度を持つ有機感光体が用いられ、接触帯電器は、導電性ゴムをロール状に成形したものが用いられ、導電性繊維ブラシは、絶縁性の8μm微細繊維と導電ナイロン30μmとの混織ブラシが用いられているがこれに限定されない。また、トナーは、平均粒形6.5μmで、球状係数が118(ML2/A)である球形トナー(重合トナー)が用いられ、外添剤が添加されているが、これに限定されない。
【0026】
本実施形態の画像形成装置を用いて画像を形成するときは、各画像形成ユニット20a〜20dの接触帯電器2a〜2dに、例えばマイナス1kV程度の直流電圧を印加して感光体ドラム1a〜1d表面をマイナス350Vに帯電させ、露光装置3a〜3dから露光光を照射することにより感光体ドラム1a〜1d表面に静電潜像を形成する。そして、その静電潜像に、現像器4a〜4dからマイナスに帯電したトナーを付着させて現像し、感光体ドラム1a〜1d上にトナー像を形成する。各画像形成ユニット20a〜20dの感光体ドラム1a〜1dに形成されたトナー像は、1次転写器6a〜6dにより中間転写ベルト7上に順次多重転写され、中間転写ベルト7上のトナー像は、2次転写器9により紙などの記録媒体に転写され、定着器8により記録媒体上に定着される。一方、感光体ドラム1a〜1d上に残った転写残トナーは、導電性繊維からなる導電性繊維ブラシ5a〜5dにより、感光体ドラム1a〜1d表面から除去される。また、中間転写ベルト7に残った転写残トナーは、ベルトクリーナ10により除去される。
【0027】
導電性繊維ブラシ5a〜5dには、1次転写の際に生じた両極性のトナーを除去できるように、例えば周波数3kHz、ピーク・ツー・ピーク電圧600Vの交流電圧が印加される。本実施形態における導電性繊維ブラシ5a〜5dと感光体ドラム1a〜1dとの間の放電開始電圧(Vth)は、約650Vであるから、放電が生じないように、各極性におけるピーク電圧が300Vに設定されている。
【0028】
ここで、導電性繊維ブラシ5a〜5dに交流電圧が印加されることにより、感光体ドラム1a〜1d上に残留する両極性の転写残トナーが除去される。これは、感光体ドラム1a〜1dと導電性繊維ブラシ5a〜5dとの間の電界変化により、両極性を有するトナーが感光体ドラム1a〜1dと導電性繊維ブラシ5a〜5dとの間を往復し浮遊状態となるため、導電性繊維ブラシ5a〜5dによって掻き取られやすくなるためと考えられる。
【0029】
本実施形態では、清掃部材に導電性繊維ブラシ5a〜5dが用いられているが、清掃部材は、導電性繊維ブラシ5a〜5dに限定されるものではなく、導電性を有するものであればよい。また、本実施形態は、中間転写体を用いるタンデム式の画像形成装置に基づいて説明したが、画像形成装置はこれに限定する必要はなく、感光体ドラムが1つのものであってもよく、また直接転写式の画像形成装置であってもよい。
【0030】
図2は、導電性繊維ブラシのクリーニング性能を示す図である。
【0031】
図2において、縦軸は、クリーニング性能(%)をあらわし、横軸は、導電性繊維ブラシに印加される交流電圧(ピーク・ツー・ピーク600V)の周波数をあらわす。
【0032】
ここで、クリーニング性能は、感光体ドラムの帯電極性と同じ極性のトナーパッチと逆極性のトナーパッチ(0.5g/m2)とを導電性繊維ブラシに通過させ、通過トナー量を測定することにより評価した。
【0033】
図から明らかなように、周波数が1kHz以下では電界変化の速度が遅いことにより、また10kHz以上では電界変化の速度が速すぎることにより、トナーの浮遊状態が形成されないため、クリーニング性能が低下するものと推測される。
【0034】
ここで、本実施形態では、導電性繊維ブラシに印加される交流電圧の周波数を3kHzとしているが、1kHz以上、かつ10kHz以下の範囲内であれば任意に設定することができる。
【0035】
図3は、接触帯電器に付着したトナーを感光体ドラムに転移させてクリーニングするクリーニングモードを実行するときの感光体ドラムのイメージ領域およびインタイメージ領域が各位置を通過するときの電位を示す図であり、図3(b)は、本実施形態のクリーニング制御部による調整が行なわれたときを示し、図3(a)は、従来から行なわれている比較例を示す図である。
【0036】
ここで、イメージ領域とは、感光体ドラムにトナー像が形成される画像形成領域を意味し、インタイメージ領域とは、画像形成領域と画像形成領域との間の、画像非形成領域を意味する。
【0037】
図3において、第1段は、現像位置における感光体ドラム表面電位を示し、第2段は、感光体ドラムに現像位置で対向する現像器の現像ロールの電位(印加されるバイアス電圧)を示し、第3段は、接触帯電器に印加される電圧(図3(b)は、本実施形態の第1の電圧印加部から印加される電圧)を示し、第4段および第5段は、感光体ドラムの清掃部材に印加される直流電圧および交流電圧(図3(b)は、本実施形態の第2の電圧印加部から印加される電圧)を示す。
【0038】
画像形成領域において、接触帯電器には感光体ドラムを帯電するため、マイナスの電圧が印加されており、接触帯電器には逆極帯電すなわちプラス帯電したトナーが付着する。
【0039】
図3(a)に示すように、従来は、接触帯電器に付着した逆極帯電トナーをクリーニングするときは、接触帯電器がインタイメージ領域(本発明の「画像非形成領域」に相当する。)に接触するときに、第3段に示すように、例えばプラス100Vを印加し、インタイメージ領域の電位を、接触帯電器の電位よりも高くして、接触帯電器に付着しているトナーを感光体ドラムに転移させる必要がある。すると、第1段に示すように、現像位置では、インタイメージ領域の電位は徐々に高くなるので、現像器から、感光体ドラムに転移しないようにするためには、第2段に示す現像ロールの電位を、現像位置におけるインタイメージ領域の電位に追従させて高くし、差分電圧が変わらないように調整する必要がある。しかし、第2段に示す現像ロールの電位を、現像位置におけるインタイメージ領域の電位に追従させて高くし、差分電圧が変わらないようにする調整は容易ではなく、現像ロールからトナーが転移することによる高濃度のトナーバンドや、キャリヤが転移することによるBCOバンドが発生する。これらのトナーバンドや、BCOバンドが、導電性繊維ブラシでクリーニングしきれない場合には、接触帯電器まで達し付着する。
【0040】
一方、本実施形態においては、接触帯電器に付着したトナーを感光体ドラムに転移させるクリーニングモードを実行するときは、クリーニング制御部が、第1の電圧印加部から接触帯電器に印加される電圧および第2の電圧印加部から導電性繊維ブラシに印加される電圧をそれぞれ調整し、現像位置において、イメージ領域(本発明の「画像形成領域」に相当する。)における電位とインタイメージ領域における電位とが同じ電位になるようにする。現像位置において、イメージ領域における電位とインタイメージ領域における電位が同じであれば、現像ロールの電位との電位差が、クリーニングモードを実行する前と変わらないので、図3(a)に示すような、高濃度のトナーバンドや、キャリヤが転移することによるBCOバンドの発生を回避することができる。
【0041】
具体的には、クリーニング制御部は、インタイメージ領域に接触帯電器からトナーが転移されるように、第3段に示すように、第1の電圧印加部から接触帯電器に印加する電圧をマイナス1kVから断にして電圧をゼロにするとともに、第4段に示すように、予めそのインタイメージ領域に、第2の電圧印加部から導電性繊維ブラシに、マイナス700Vの直流電圧を印加することにより、現像位置における、イメージ領域の電位とインタイメージ領域の電位とが共にマイナス350Vになるようにする。
【0042】
ここで、第1の電圧印加部から接触帯電器に印加する電圧をマイナス1kVからゼロにすることにより、接触帯電器のトナーが感光体ドラムに転移させているが、必ずしもゼロにする必要はない。また、第2の電圧印加部から、導電性繊維ブラシに、イメージ領域において印加される交流電圧(ピーク・ツー・ピーク電圧600V、周波数3kHz)が印加されたままの状態でマイナス700Vの直流電圧が重畳されているが、クリーニングモード実行時のインタイメージ領域においては、必ずしも同一の交流電圧を印加する必要はない。
【0043】
このように、接触帯電器の電圧を0Vとすることにより、接触帯電器に付着した逆極性のトナーを吐き出す静電気力が形成され、付着トナーは感光体ドラムに転移する。感光体ドラムに吐き出された逆極性トナーは、一次転写器のバイアス電圧の極性を1次転写時に対して反転させることにより、中間転写ベルト上に転写され、ベルトクリーナで回収される。
【0044】
本実施形態では、クリーニングモードを、プリント中のインタイメージ領域で実行しているが、クリーニングモードは、プリント終了後や、プリント開始前、あるいはメンテナンス終了後などに実行してもよい。
【0045】
図4は、接触帯電器に印加する直流電圧と感光体ドラム表面電位との関係を示す図である。
【0046】
図4において、縦軸は、感光体ドラム表面電位(V)をあらわし、横軸は、接触帯電器に印加する直流電圧をあらわす。また、図中の実線は、接触帯電器に印加する直流電圧と感光体ドラム表面電位との関係をあらわすグラフである。
【0047】
図から明らかなように、接触帯電器の印加電圧が650Vまでは感光体ドラムの表面電位はゼロであるが、650Vを越えると放電を開始し、感光体ドラムの表面電位がリニヤに上昇する。そして、接触帯電器の印加電圧が、例えば1000Vになると、感光体ドラムの表面電位が350になり、図3(b)に示す感光体ドラムの表面電位に一致する。
【0048】
図5は、接触帯電器、あるいはクリーニング部材に印加する、交流電圧(ピーク・ツー・ピーク電圧600V、周波数3kHz)に重畳された直流電圧と感光体ドラム表面電位との関係を示す図である。
【0049】
図5において、縦軸は、感光体ドラム表面電位(V)をあらわし、横軸は、印加する直流電圧をあらわす。また、図中の実線は、直流電圧と感光体ドラム表面電位との関係をあらわすグラフである。
【0050】
図から明らかなように、直流電圧が700Vのときは、感光体ドラムの表面電位は350Vとなり、図3(b)に示す感光体ドラムの表面電位に一致する。
【0051】
したがって、例えば600Vの交流電圧が印加されたクリーニング部材に700Vの直流電圧を重畳して印加すれば、感光体ドラムは、接触帯電器から1000Vの直流電圧を印加した場合と同じ表面電位を得ることができる。
【0052】
次に、第2の実施形態について説明する。
【0053】
(第2の実施形態)
第2の実施形態は、第1の実施形態に較べて、クリーニング部材に印加する電圧が相違するがそれ以外の点は共通するので、相違点について説明する。
【0054】
第2の実施形態においては、第2の電圧印加部から導電性繊維ブラシに印加する電圧は、プリントを行なう場合のイメージ領域およびインタイメージ領域、並びに接触帯電器のクリーニングモードを行なうときのイメージ領域には、ピーク・ツー・ピーク電圧が1000V、周波数3kHzの交流電圧が印加され、クリーニングモードを行なうときのインタイメージ領域には、この交流電圧にマイナス450Vの直流電圧が重畳される。
【0055】
図6は、本実施形態の接触帯電器、あるいはクリーニング部材に印加する、交流電圧(ピーク・ツー・ピーク電圧1000V、周波数3kHz)に重畳された直流電圧と感光体ドラム表面電位との関係を示す図である。
【0056】
図6において、縦軸は、感光体ドラム表面電位(V)をあらわし、横軸は、印加する直流電圧をあらわす。また、図中の実線は、直流電圧と感光体ドラム表面電位との関係をあらわすグラフである。
【0057】
図から明らかなように、直流電圧が450Vのときは、感光体ドラムの表面電位は350Vとなり、図3(b)に示す感光体ドラムの表面電位に一致する。
【0058】
したがって、例えば1000Vの交流電圧が印加されたクリーニング部材に450Vの直流電圧を重畳して印加すれば、感光体ドラムは、接触帯電器から1000Vの直流電圧を印加した場合と同じ表面電位を得ることができる。
【0059】
本実施形態においても、クリーニングモードにおいて、現像位置におけるイメージ領域とインタイメージ領域の感光体表面を同じ電位に保つため、インタイメージ領域に、第2の電圧印加手部から導電性繊維ブラシに直流電圧が重畳される。しかし、直流電圧が重畳された後においても、して帯電装置として使用することに違いはない。ただし、直流電圧を重畳した後でも、導電性繊維ブラシに印加される電圧のピークは、両極性にまたがるように、印加される直流電圧の大きさは、交流電圧のピーク・、ツー・ピーク電圧の1/2以下となるように設定されている。したがって、クリーニングモード時であっても、導電性繊維ブラシは、両極性を有する転写残トナーを除去することができるので、接触帯電器の更なるトナー付着を防止することができる。
【0060】
次に、第1の実施形態および第2の実施形態それぞれの画像形成装置におけるクリーニング制御部による電圧調整による効果について説明する。
【0061】
図7は、接触帯電器の付着トナー量が変化したときに形成された画像の画質を評価した結果を示す実験結果である。
【0062】
図7において、横軸は、接触帯電器の付着トナー量(g/m)、縦軸は画質グレードを表わす。
【0063】
ここで、画質グレード0は、不具合が全くない、画質グレード1は、極めて軽妙な不具合がある、画質グレード2は、軽妙な不具合がある、画質グレード3は、許容できる、画質グレード4は、見苦しく発生、画質グレード5は、極めて著しく発生を、それぞれあらわしている。なお、画質評価に関しては、「光学 第12巻第4号(1983年8月)“複写機における画像の評価”P267〜277」を参考にした。
【0064】
今、画質グレードの許容範囲を、グレード2以下に設定すると、図から明らかなように、接触帯電器の付着トナー量を、0.1(g/m)以下にすればよいことがわかる。
【0065】
図8は、第1の実施形態および第2の実施形態それぞれの画像形成装置を用いてプリントを行い、10枚プリントする毎に接触帯電部材の付着トナー量の推移を検出した結果を示す図である。
【0066】
図8において、縦軸は、付着トナー量(g/m)の累積値を表わし、横軸は、プリントしたA4版の累積枚数(千枚)を表わしている。
【0067】
図中の×印は、第1の実施形態における画像形成装置の付着トナー量の推移、◆印は、第1の実施形態における画像形成装置の付着トナー量の推移、黒四角印は、比較のために示す従来例における画像形成装置の付着トナー量の推移をそれぞれあらわしている。
【0068】
第1の実施形態の画像形成装置は、クリーニング部材である導電性繊維ブラシに、ピーク・ツー・ピーク電圧600V、周波数3kHzの交流電圧形を印加し、クリーニングモードにおいては、画像非形成領域に直流マイナス700Vを重畳する。また、第2の実施形態の画像形成装置は、クリーニング部材である導電性繊維ブラシに、ピーク・ツー・ピーク電圧1000V、周波数3kHzの交流電圧形を印加し、クリーニングモードにおいては、画像非形成領域に直流マイナス450Vを重畳する。
【0069】
図から明らかなように、接触帯電器に付着したトナーを感光体ドラムに転移させるクリーニングモードを持たない従来例においては、プリント枚数が3万枚を越えると、接触帯電器のトナー付着量が0.1(g/m)以上となり、画質グレードが少なくとも2以上となる。
【0070】
一方、第1の実施形態の画像形成装置における付着トナー量は、少なくとも8万枚までは接触帯電器のトナー付着量が0.1(g/m)未満となり、画質グレードが少なくとも1以下となる。また、第2の実施形態における画像形成装置の付着トナー量は、10万枚を越えても接触帯電器のトナー付着量が0.1(g/m)未満となり、接触帯電器のトナー付着による画質への影響は、全く問題にならない。
【0071】
以上により、クリーニングモードを有し、そのクリーニングモードを実行するときは、クリーニング制御部が、接触帯電部材に印加される電圧と、清掃部材である導電性繊維ブラシに印加される電圧とを調整して接触帯電部材に付着したトナーを感光体ドラム側に転移させることにより、付着トナーがクリーニングされる本発明の接触帯電部材によれば、付着トナーによるトナーバンドやBCOバンドの発生を防止できることが確認できた。
【0072】
なお、第1の実施形態の画像形成装置よりも、第2の実施形態の画像形成装置の方が接触帯電部器の付着トナー量が少なくなっているのは、第2の実施形態のクリーニング部材による転写残トナーの除去量がより多いためと考えられる。
【0073】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成方法および画像形成装置によれば、クリーニングモードにおける接触帯電器に付着したトナー吐き出し時には、接触帯電器に代えて導電性繊維ブラシなどの清掃部材で感光体などを帯電させることにより、トナーバンドやBCOバンドの発生を防止し、接触帯電器汚れを抑止することで、長期にわたり安定した高画質が得られる小型化、低コストの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】第1の実施形態の画像形成装置を示す図である。
【図2】導電性繊維ブラシのクリーニング性能を示す図である。
【図3】接触帯電器に付着したトナーを感光体ドラムに転移させてクリーニングするクリーニングモードを実行するときの感光体ドラムのイメージ領域およびインタイメージ領域が各位置を通過するときの電位を示す図である。
【図4】接触帯電器に印加する直流電圧と感光体ドラム表面電位との関係を示す図である。
【図5】接触帯電器、あるいはクリーニング部材に印加する、交流電圧(ピーク・ツー・ピーク電圧600V、周波数3kHz)に重畳された直流電圧と感光体ドラム表面電位との関係を示す図である。
【図6】本実施形態の接触帯電器、あるいはクリーニング部材に印加する、交流電圧(ピーク・ツー・ピーク電圧1000V、周波数3kHz)に重畳された直流電圧と感光体ドラム表面電位との関係を示す図である。
【図7】接触帯電器の付着トナー量が変化したときに形成された画像の画質を評価した結果を示す実験結果である。
【図8】第1の実施形態および第2の実施形態それぞれの画像形成装置を用いてプリントを行い、10枚プリントする毎に接触帯電部材の付着トナー量の推移を検出した結果を示す図である。
【符号の説明】
1 感光体ドラム
2 接触帯電器
3 露光装置
4 現像器
5 導電性繊維ブラシ
6 1次転写器
7 中間転写ベルト
8 定着器
9 2次転写器
10 ベルトクリーナ
11 駆動ロール
12 従動ロール
13 対向ロール
20 画像形成ユニット
21 第1の電圧印加部
22 第2の電圧印加部
23 クリーニング制御部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrophotographic image forming method and an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine or a laser beam printer.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a laser beam printer, and a facsimile, an electrostatic latent image is formed by uniformly charging a rotationally driven photoconductor with a charger and then exposing it with an exposure device. Then, the electrostatic latent image is developed with toner from a developing device to form a toner image. The toner image is transferred directly or via an intermediate transfer member to a recording sheet, and the toner image on the recording sheet is fixed by a fixing device to form an image on the recording sheet. On the other hand, so-called untransferred toner remaining on the photoreceptor without being transferred is removed by a cleaning member, and then the photoreceptor is charged again by a charger, and the next image forming process is executed.
[0003]
Currently, a blade that mechanically scrapes toner with a plate-like elastic rubber is frequently used as a cleaning member, and this is deeply related to the charging method of the charger. That is, a non-contact charger or an AC contact charger having a large amount of discharge generates a discharge with respect to the photoreceptor, so that ozone or nitrogen oxide adheres to the surface of the photoreceptor. Since ozone and nitrogen oxide cause image quality defects, it is necessary to remove the surface of the photoreceptor to expose a clean surface. Therefore, when a non-contact charger or an AC contact charger is used, a member capable of removing not only the transfer residual toner but also ozone and nitrogen oxides is preferable, which contributes to the frequent use of blades. ing.
[0004]
However, the surface of the photoconductor is abraded due to the surface being scraped off, causing the life of the photoconductor to be shortened. In particular, in the case of an AC contact charger, there is a problem that the surface of the photoconductor is significantly worn because intense discharge is performed between the surface of the photoconductor and the charger.
[0005]
Therefore, in recent years, an attempt has been made to use a DC contact charger in which the discharge between the surface of the photoreceptor and the charger is relatively small, and fur brushes, sponge pads, and the like have been reviewed as cleaning members.
[0006]
However, the DC contact charger is easily contaminated with toner or the like, and it is necessary to take measures such as removing the adhered toner.
[0007]
As a means for preventing the contact charger from being soiled, there is a means for preventing foreign matters such as toner from adhering to the charging roller by bringing the charging roller into and out of contact (see Patent Document 1).
[0008]
However, the retracting means for contacting and separating the charging roller is complicated in terms of mechanism, is expensive, and requires new power for retraction.
[0009]
There is also a method of coating the charging roller with a fluorine-based film so that foreign matters such as toner do not adhere, but the coating causes uneven charging on the photoreceptor. There is also a method of covering the surface layer in which the conductive material is dispersed and applying a voltage in which an AC voltage is superimposed on the DC voltage to prevent uneven charging. However, the cost increases by preparing an AC power supply. There is a problem that ozone is generated.
[0010]
Therefore, there is one in which a charging roller is coated with a non-adhesive surface layer and a high-voltage DC voltage is applied (see Patent Document 2).
[0011]
However, the charging roller whose surface layer is coated with a non-adhesive material is insufficient to prevent the charging roller from being soiled. If foreign matter adheres, the image quality is deteriorated due to charging failure.
[0012]
Therefore, when the image is not formed, there is a type in which foreign matters such as toner adhering to the charging member are electrostatically transferred to the photosensitive member by adjusting the voltage applied to the charging electrode of the charging member, and the charging member is cleaned ( (See Patent Document 3).
[0013]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 05-53413 (paragraph numbers 0009 to 0015, FIGS. 1 and 2)
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 06-266206 (paragraph numbers 007 to 008, FIG. 1)
[Patent Document 3]
JP-A-11-65238 (for example, paragraph number 0017 to paragraph number 0018, FIGS. 1 and 9)
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the image is not formed, foreign substances such as toner adhering to the charging member are transferred in the direction of the photosensitive member. Therefore, if the voltage applied to the charging member is changed, the necessary potential difference with the developing device is maintained. Since the toner cannot be transferred to the non-image area or the carrier in the two-component developer is transferred to the surface of the photosensitive member, toner fog or BCO (Bead Carry Over) is generated. There is a problem that gets dirty. In this case, a method for avoiding the problem by retracting the developing device can be considered, but this increases the cost and becomes an obstacle to downsizing.
[0015]
In view of the above circumstances, the present invention allows the photosensitive member to be stably charged at low cost over a long period of time by cleaning the contact charging member while maintaining a predetermined potential difference with the developing device. Another object of the present invention is to provide an image forming method and an image forming apparatus capable of obtaining a high quality image.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In the image forming method of the present invention that achieves the above object, the image bearing member is charged to a predetermined charging potential by bringing a charging member into contact with the image bearing member moving in a predetermined direction. The electrostatic latent image formed by irradiating the body with exposure light is developed with toner to form a toner image on the image carrier, and the toner image is finally transferred and fixed on a recording medium. In the image forming method of forming an image on a recording medium by removing the residual toner on the image carrier with a cleaning member and repeating the process of charging the image carrier to the charged potential again,
At a predetermined timing to repeat the above process, charging by the charging member to the non-image forming areas between the image forming areas where the toner image on the image carrier is formed is stopped and charging to the non-image forming areas is performed. The toner attached to the charging member is cleaned by causing the cleaning member to perform the cleaning.
[0017]
As described above, when the charging member is cleaned, the non-image forming region is charged by the cleaning member and not charged by the charging member. Therefore, the charging member is attached to the charging member due to a potential difference between the image carrier and the charging member. The toner can be cleaned.
[0018]
An image forming apparatus according to the present invention that achieves the above-described object is an image carrier that moves in a predetermined direction to form a toner image, contacts the image carrier, and charges the image carrier to a predetermined charging voltage. The toner image obtained by developing the electrostatic latent image formed by exposing the charging member and the charged image bearing member with toner is brought into contact with the image bearing member at a predetermined position after being transferred to the transfer target. And a cleaning member that removes transfer residual toner on the image carrier, and finally, the toner image on the image carrier is transferred and fixed on a recording medium to form an image composed of a fixed toner image. In the image forming apparatus to
A first voltage applying unit that applies a voltage at which the image carrier is charged to the charging voltage to the contact charging member;
A second voltage application unit that applies a predetermined voltage to the cleaning member;
The voltage is applied from the first voltage application unit to an image forming area on the image carrier where a toner image is formed, and the first image forming area is connected to the first image applying area. And a cleaning control unit for stopping the application of the voltage from the voltage application unit and applying a predetermined DC voltage from the second voltage application unit to clean the toner adhering to the charging member. To do.
[0019]
As described above, the cleaning control unit adjusts the voltage applied to the charging member and the voltage applied to the cleaning member, thereby cleaning the charging member while maintaining the potential difference between the developing device and the image carrier. Thus, the image carrier can be stably charged.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an image forming method of the present invention and an image forming apparatus using the image forming method will be described.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram illustrating an image forming apparatus according to the first embodiment.
[0021]
The image forming apparatus shown in FIG. 1 is stretched between four image forming units 20a to 20b on which toner images of respective colors are formed, a driving roll 11, a driven roll 12, and a counter roll 13, and is provided with four image units. A nip portion is formed between the intermediate transfer belt 7 and the intermediate transfer belt 7 that circulates and moves while contacting each of the image forming units 20a to 20b, and the intermediate transfer belt 7. The intermediate transfer belts are formed from the image forming units 20a to 20b. 7, four primary transfer units 6 a to 6 b for primary transfer of the toner image, and a nip portion between the opposing roll 13 and the intermediate transfer belt 7 are formed, and the toner image is transferred from the intermediate transfer belt 7 to the recording medium. A secondary transfer device 9, a fixing device 8 for fixing the toner image on the recording medium onto the recording medium, and a belt cleaner for removing the transfer residual toner on the intermediate transfer belt 7. And a Na 10.
[0022]
Here, as the belt cleaner, a urethane blade, a metal scraper or a composite of urethane and a metal scraper can be used depending on the cleaning property.
[0023]
Each of the image forming units 20a to 20b includes a photosensitive drum 1a to 1d on which a toner image is formed, a contact charger 2a to 2d for uniformly charging the photosensitive drum 1a to 1d, and a uniformly charged photosensitive member. Exposure devices 3a to 3d for irradiating the drums 1a to 1d with exposure light to form electrostatic latent images, and a developing device 4a for developing the electrostatic latent images on the photosensitive drums 1a to 1d with toner to form toner images. And 4d and conductive fiber brushes 5a to 5d for removing residual toner remaining on the photosensitive drums 1a to 1d after the toner image is primarily transferred to the intermediate transfer belt 7.
[0024]
Furthermore, in the present embodiment, the image forming apparatus includes a first voltage application unit 21 that applies a charging voltage for uniformly charging the photosensitive drums 1a to 1d to the contact chargers 2a to 2d, and the conductive fiber brushes 5a to 5d. The second voltage applying unit 22 that applies an AC voltage or a DC voltage superimposed on the AC voltage to 5d, and the voltage applied from each of the first voltage applying unit 21 and the second voltage applying unit 22 are adjusted. And a cleaning control unit 23 for cleaning the contact chargers 2a to 2d by transferring the toner adhering to the contact chargers 2a to 2d to the photosensitive drums 1a to 1d.
[0025]
Photosensitive drums 1a to 1d of the present embodiment are cylindrical drums having a diameter of 30 mm, and in the infrared region composed of a polymer resin having polycarbonate as a binder and a triphenylamine-based charge transfer agent on the surface. A photosensitive organic photoreceptor is used, the contact charger is a conductive rubber molded into a roll, and the conductive fiber brush is a mixed woven brush of insulating 8 μm fine fibers and conductive nylon 30 μm. Is used, but is not limited to this. The toner has an average particle size of 6.5 μm and a spherical coefficient of 118 (ML 2 / A), a spherical toner (polymerized toner) is used and an external additive is added, but is not limited thereto.
[0026]
When an image is formed using the image forming apparatus of the present embodiment, the photosensitive drums 1a to 1d are applied with a DC voltage of about minus 1 kV, for example, to the contact chargers 2a to 2d of the image forming units 20a to 20d. Electrostatic latent images are formed on the surfaces of the photosensitive drums 1a to 1d by charging the surface to minus 350 V and irradiating exposure light from the exposure devices 3a to 3d. Then, negatively charged toner from the developing devices 4a to 4d is attached to the electrostatic latent image and developed, and toner images are formed on the photosensitive drums 1a to 1d. The toner images formed on the photosensitive drums 1a to 1d of the image forming units 20a to 20d are sequentially transferred onto the intermediate transfer belt 7 by the primary transfer units 6a to 6d, and the toner images on the intermediate transfer belt 7 are transferred. The image is transferred to a recording medium such as paper by the secondary transfer unit 9 and fixed on the recording medium by the fixing unit 8. On the other hand, the untransferred toner remaining on the photosensitive drums 1a to 1d is removed from the surfaces of the photosensitive drums 1a to 1d by the conductive fiber brushes 5a to 5d made of conductive fibers. Further, the transfer residual toner remaining on the intermediate transfer belt 7 is removed by the belt cleaner 10.
[0027]
For example, an AC voltage having a frequency of 3 kHz and a peak-to-peak voltage of 600 V is applied to the conductive fiber brushes 5a to 5d so that the bipolar toner generated during the primary transfer can be removed. Since the discharge start voltage (Vth) between the conductive fiber brushes 5a to 5d and the photosensitive drums 1a to 1d in this embodiment is about 650V, the peak voltage in each polarity is 300V so that no discharge occurs. Is set to
[0028]
Here, by applying an AC voltage to the conductive fiber brushes 5a to 5d, the residual transfer toner of both polarities remaining on the photosensitive drums 1a to 1d is removed. This is because toner having both polarities reciprocates between the photosensitive drums 1a to 1d and the conductive fiber brushes 5a to 5d due to electric field changes between the photosensitive drums 1a to 1d and the conductive fiber brushes 5a to 5d. This is probably because the conductive fiber brushes 5a to 5d are easily scraped off.
[0029]
In the present embodiment, the conductive fiber brushes 5a to 5d are used for the cleaning member, but the cleaning member is not limited to the conductive fiber brushes 5a to 5d, and may be any material having conductivity. . Further, although the present embodiment has been described based on a tandem type image forming apparatus using an intermediate transfer member, the image forming apparatus is not limited to this, and a single photosensitive drum may be used. Further, it may be a direct transfer type image forming apparatus.
[0030]
FIG. 2 is a diagram showing the cleaning performance of the conductive fiber brush.
[0031]
In FIG. 2, the vertical axis represents the cleaning performance (%), and the horizontal axis represents the frequency of the AC voltage (peak-to-peak 600V) applied to the conductive fiber brush.
[0032]
Here, the cleaning performance is such that the toner patch having the same polarity as the charging polarity of the photosensitive drum and the toner patch having the opposite polarity (0.5 g / m 2 ) Was passed through a conductive fiber brush and the amount of toner passed was evaluated.
[0033]
As is apparent from the figure, the cleaning performance deteriorates because the floating state of the toner is not formed because the speed of the electric field change is slow when the frequency is 1 kHz or less, and the speed of the electric field change is too fast when the frequency is 10 kHz or more. It is guessed.
[0034]
Here, in this embodiment, the frequency of the alternating voltage applied to the conductive fiber brush is 3 kHz, but can be arbitrarily set as long as it is in the range of 1 kHz or more and 10 kHz or less.
[0035]
FIG. 3 is a diagram showing the potential when the image area and the inter image area of the photosensitive drum pass through the respective positions when executing the cleaning mode in which the toner attached to the contact charger is transferred to the photosensitive drum for cleaning. FIG. 3B shows a case where adjustment is performed by the cleaning control unit of the present embodiment, and FIG. 3A is a diagram showing a comparative example conventionally performed.
[0036]
Here, the image area means an image forming area where a toner image is formed on the photosensitive drum, and the inter image area means an image non-forming area between the image forming area and the image forming area. .
[0037]
In FIG. 3, the first stage shows the surface potential of the photosensitive drum at the developing position, and the second stage shows the potential (applied bias voltage) of the developing roll of the developing unit facing the photosensitive drum at the developing position. The third stage shows the voltage applied to the contact charger (FIG. 3B is the voltage applied from the first voltage application unit of the present embodiment), and the fourth stage and the fifth stage are: FIG. 3B shows a DC voltage and an AC voltage applied to the photosensitive drum cleaning member (FIG. 3B is a voltage applied from the second voltage application unit of the present embodiment).
[0038]
In the image forming area, a negative voltage is applied to the contact charger in order to charge the photosensitive drum, and toner having a reverse polarity charge, that is, a positive charge adheres to the contact charger.
[0039]
As shown in FIG. 3A, conventionally, when the reverse polarity charged toner adhering to the contact charger is cleaned, the contact charger corresponds to the inter-image area (the “image non-formation area” of the present invention). ), For example, plus 100 V is applied, and the potential of the inter-image area is made higher than the potential of the contact charger to remove the toner adhering to the contact charger as shown in the third stage. It is necessary to transfer to a photosensitive drum. Then, as shown in the first stage, the potential of the interimage area gradually increases at the development position. Therefore, in order to prevent the transfer from the developing unit to the photosensitive drum, the development roll shown in the second stage is used. Must be adjusted to follow the potential of the inter-image area at the development position so that the differential voltage does not change. However, it is not easy to adjust the potential of the developing roll shown in the second stage so as to follow the potential of the inter-image area at the developing position so that the differential voltage does not change, and toner is transferred from the developing roll. A high-concentration toner band due to, and a BCO band due to carrier transfer are generated. When these toner bands and BCO bands cannot be completely cleaned by the conductive fiber brush, they reach the contact charger and adhere.
[0040]
On the other hand, in this embodiment, when executing the cleaning mode in which the toner adhering to the contact charger is transferred to the photosensitive drum, the voltage applied to the contact charger from the first voltage application unit by the cleaning control unit. The voltage applied to the conductive fiber brush from the second voltage application unit is adjusted, and the potential in the image area (corresponding to the “image forming area” of the present invention) and the potential in the inter-image area at the development position. And have the same potential. If the potential in the image area and the potential in the inter-image area are the same at the development position, the potential difference between the potential of the development roll is the same as that before executing the cleaning mode, and as shown in FIG. Generation of a high-concentration toner band and a BCO band due to carrier transfer can be avoided.
[0041]
Specifically, the cleaning control unit minus the voltage applied to the contact charger from the first voltage application unit, as shown in the third stage, so that the toner is transferred from the contact charger to the inter-image area. By cutting the voltage from 1 kV to zero and applying a DC voltage of minus 700 V from the second voltage application unit to the conductive fiber brush in advance in the inter-image area as shown in the fourth stage. The potential of the image area and the potential of the inter-image area at the development position are both set to minus 350V.
[0042]
Here, the voltage applied to the contact charger from the first voltage application unit is changed from minus 1 kV to zero so that the toner of the contact charger is transferred to the photosensitive drum. However, it is not necessarily required to be zero. . Further, a DC voltage of minus 700 V is applied to the conductive fiber brush while the AC voltage (peak-to-peak voltage 600 V, frequency 3 kHz) applied in the image region is applied from the second voltage application unit. Although superimposed, it is not always necessary to apply the same AC voltage in the inter-image area when the cleaning mode is executed.
[0043]
As described above, by setting the voltage of the contact charger to 0 V, an electrostatic force for discharging the toner of the reverse polarity attached to the contact charger is formed, and the attached toner is transferred to the photosensitive drum. The reverse polarity toner discharged to the photosensitive drum is transferred onto the intermediate transfer belt by reversing the polarity of the bias voltage of the primary transfer unit with respect to the time of the primary transfer, and is collected by the belt cleaner.
[0044]
In the present embodiment, the cleaning mode is executed in the inter-image area during printing. However, the cleaning mode may be executed after the end of printing, before the start of printing, or after the end of maintenance.
[0045]
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the DC voltage applied to the contact charger and the photosensitive drum surface potential.
[0046]
In FIG. 4, the vertical axis represents the photosensitive drum surface potential (V), and the horizontal axis represents the DC voltage applied to the contact charger. The solid line in the figure is a graph showing the relationship between the DC voltage applied to the contact charger and the photosensitive drum surface potential.
[0047]
As is apparent from the figure, the surface potential of the photosensitive drum is zero until the applied voltage of the contact charger reaches 650 V, but discharge starts when the voltage exceeds 650 V, and the surface potential of the photosensitive drum rises linearly. When the applied voltage of the contact charger becomes 1000 V, for example, the surface potential of the photosensitive drum becomes 350, which matches the surface potential of the photosensitive drum shown in FIG.
[0048]
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the DC voltage superimposed on the AC voltage (peak-to-peak voltage 600 V, frequency 3 kHz) applied to the contact charger or the cleaning member and the photosensitive drum surface potential.
[0049]
In FIG. 5, the vertical axis represents the photosensitive drum surface potential (V), and the horizontal axis represents the DC voltage to be applied. The solid line in the figure is a graph showing the relationship between the DC voltage and the photosensitive drum surface potential.
[0050]
As is apparent from the figure, when the DC voltage is 700 V, the surface potential of the photosensitive drum is 350 V, which matches the surface potential of the photosensitive drum shown in FIG.
[0051]
Therefore, for example, if a 700 V DC voltage is superimposed and applied to a cleaning member to which an AC voltage of 600 V is applied, the photosensitive drum can obtain the same surface potential as when a 1000 V DC voltage is applied from the contact charger. Can do.
[0052]
Next, a second embodiment will be described.
[0053]
(Second Embodiment)
The second embodiment is different from the first embodiment in the voltage applied to the cleaning member, but the other points are common, so the difference will be described.
[0054]
In the second embodiment, the voltage applied from the second voltage application unit to the conductive fiber brush is the image area and the inter-image area when performing printing, and the image area when performing the cleaning mode of the contact charger. Is applied with an AC voltage with a peak-to-peak voltage of 1000 V and a frequency of 3 kHz, and a DC voltage of minus 450 V is superimposed on this AC voltage in the inter-image region when the cleaning mode is performed.
[0055]
FIG. 6 shows the relationship between the DC voltage superimposed on the AC voltage (peak-to-peak voltage 1000 V, frequency 3 kHz) applied to the contact charger or the cleaning member of this embodiment and the photosensitive drum surface potential. FIG.
[0056]
In FIG. 6, the vertical axis represents the photosensitive drum surface potential (V), and the horizontal axis represents the DC voltage to be applied. The solid line in the figure is a graph showing the relationship between the DC voltage and the photosensitive drum surface potential.
[0057]
As is apparent from the figure, when the DC voltage is 450 V, the surface potential of the photosensitive drum is 350 V, which matches the surface potential of the photosensitive drum shown in FIG.
[0058]
Therefore, for example, if a 450 V DC voltage is applied to a cleaning member to which an AC voltage of 1000 V is applied, the photosensitive drum can obtain the same surface potential as when a 1000 V DC voltage is applied from the contact charger. Can do.
[0059]
Also in this embodiment, in the cleaning mode, in order to keep the image surface of the image area and the inter-image area at the development position at the same potential, a DC voltage is applied from the second voltage application hand to the conductive fiber brush in the inter-image area. Are superimposed. However, even after the DC voltage is superimposed, there is no difference in use as a charging device. However, even after superimposing the DC voltage, the magnitude of the applied DC voltage is the peak of the AC voltage and the two-peak voltage so that the peak of the voltage applied to the conductive fiber brush spans both polarities. Is set to be 1/2 or less. Therefore, even in the cleaning mode, the conductive fiber brush can remove the transfer residual toner having both polarities, so that further toner adhesion to the contact charger can be prevented.
[0060]
Next, an effect of voltage adjustment by the cleaning control unit in the image forming apparatuses of the first embodiment and the second embodiment will be described.
[0061]
FIG. 7 is an experimental result showing a result of evaluating the image quality of an image formed when the amount of toner adhered to the contact charger is changed.
[0062]
In FIG. 7, the horizontal axis represents the amount of toner adhered to the contact charger (g / m 2 ), The vertical axis represents the image quality grade.
[0063]
Here, image quality grade 0 has no defects, image quality grade 1 has very slight defects, image quality grade 2 has minor defects, image quality grade 3 is acceptable, and image quality grade 4 is unsightly. Occurrence and image quality grade 5 are extremely marked. Regarding image quality evaluation, “Optics Vol. 12 No. 4 (August 1983)“ Evaluation of Images in Copying Machines ”P267 to 277” was referred to.
[0064]
Now, when the allowable range of image quality grade is set to grade 2 or less, as is apparent from the figure, the amount of toner adhered to the contact charger is 0.1 (g / m 2 ) You can see below.
[0065]
FIG. 8 is a diagram showing a result of detecting a change in the amount of toner adhering to the contact charging member every time printing is performed using the image forming apparatuses of the first embodiment and the second embodiment. is there.
[0066]
In FIG. 8, the vertical axis represents the amount of adhered toner (g / m 2 ), And the horizontal axis represents the cumulative number of printed A4 plates (thousands).
[0067]
In the figure, the crosses indicate changes in the amount of toner adhered to the image forming apparatus according to the first embodiment, the ♦ marks indicate changes in the amount of toner adhered to the image forming apparatus according to the first embodiment, and the black squares indicate comparisons. For this reason, the change in the amount of toner adhered to the image forming apparatus in the conventional example is shown.
[0068]
In the image forming apparatus according to the first embodiment, an AC voltage type having a peak-to-peak voltage of 600 V and a frequency of 3 kHz is applied to a conductive fiber brush that is a cleaning member. In the cleaning mode, a direct current is applied to an image non-formation region. Overlay minus 700V. In the image forming apparatus according to the second embodiment, an AC voltage type having a peak-to-peak voltage of 1000 V and a frequency of 3 kHz is applied to the conductive fiber brush that is a cleaning member. DC minus 450V is superimposed on.
[0069]
As is apparent from the figure, in the conventional example that does not have a cleaning mode for transferring the toner adhering to the contact charger to the photosensitive drum, when the number of printed sheets exceeds 30,000, the toner adhesion amount of the contact charger is 0. .1 (g / m 2 ) Or more, and the image quality grade is at least 2 or more.
[0070]
On the other hand, in the image forming apparatus of the first embodiment, the toner adhesion amount of the contact charger is 0.1 (g / m) for at least 80,000 sheets. 2 ) And the image quality grade is at least 1 or less. Further, the toner adhesion amount of the image forming apparatus according to the second embodiment is 0.1 (g / m) even if the contact toner exceeds 100,000 sheets. 2 The influence on the image quality due to the toner adhesion of the contact charger is not a problem at all.
[0071]
As described above, when the cleaning mode is provided and the cleaning mode is executed, the cleaning control unit adjusts the voltage applied to the contact charging member and the voltage applied to the conductive fiber brush as the cleaning member. It is confirmed that, by transferring the toner adhering to the contact charging member to the photosensitive drum side, the adhering toner is cleaned, thereby preventing the generation of the toner band and the BCO band due to the adhering toner. did it.
[0072]
The amount of toner adhered to the contact charging unit is smaller in the image forming apparatus in the second embodiment than in the image forming apparatus in the first embodiment. This is thought to be because the removal amount of the transfer residual toner due to is larger.
[0073]
【The invention's effect】
As described above, according to the image forming method and the image forming apparatus of the present invention, when the toner adhered to the contact charger in the cleaning mode is discharged, the photosensitive member is replaced with a cleaning member such as a conductive fiber brush instead of the contact charger. To provide a compact and low-cost image forming apparatus that can prevent the generation of toner bands and BCO bands and suppress contamination of contact chargers to obtain stable high image quality over a long period of time. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an image forming apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing the cleaning performance of a conductive fiber brush.
FIG. 3 is a diagram illustrating a potential when an image area and an inter-image area of a photosensitive drum pass through each position when executing a cleaning mode in which toner adhered to a contact charger is transferred to the photosensitive drum for cleaning. It is.
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a DC voltage applied to a contact charger and a photosensitive drum surface potential.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a DC voltage superimposed on an AC voltage (peak-to-peak voltage 600 V, frequency 3 kHz) applied to a contact charger or a cleaning member and a photosensitive drum surface potential.
FIG. 6 shows the relationship between the DC voltage superimposed on the AC voltage (peak-to-peak voltage 1000 V, frequency 3 kHz) applied to the contact charger or the cleaning member of this embodiment and the surface potential of the photosensitive drum. FIG.
FIG. 7 is an experimental result showing a result of evaluating the image quality of an image formed when the amount of toner adhered to the contact charger changes.
FIG. 8 is a diagram illustrating a result of detecting a change in the amount of toner adhered to a contact charging member every time 10 sheets are printed by performing printing using the image forming apparatuses of the first embodiment and the second embodiment. is there.
[Explanation of symbols]
1 Photosensitive drum
2 Contact charger
3 Exposure equipment
4 Developer
5 Conductive fiber brush
6 Primary transfer device
7 Intermediate transfer belt
8 Fixing device
9 Secondary transfer device
10 Belt cleaner
11 Drive roll
12 Followed roll
13 Opposite roll
20 Image forming unit
21 1st voltage application part
22 Second voltage application unit
23 Cleaning control unit

Claims (7)

帯電部材を、所定の方向に移動する像担持体に接触させることにより該像担持体を所定の帯電電位に帯電させ、帯電させた像担持体に露光光を照射して形成させた静電潜像をトナーで現像して該像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を、最終的に記録媒体上に転写および定着させるとともに、該像担持体上の残トナーを清掃部材で除去し、再び該像担持体を前記帯電電位に帯電させるプロセスを繰り返すことにより記録媒体上に画像を形成する画像形成方法において、An electrostatic latent image formed by bringing a charging member into contact with an image carrier moving in a predetermined direction to charge the image carrier to a predetermined charging potential and irradiating the charged image carrier with exposure light. The image is developed with toner to form a toner image on the image carrier, the toner image is finally transferred and fixed on a recording medium, and the residual toner on the image carrier is removed by a cleaning member. In the image forming method of forming an image on a recording medium by repeating the process of charging the image carrier to the charged potential again,
前記プロセスを繰り返す所定のタイミングで、前記像担持体上のトナー像が形成される画像形成領域相互の画像非形成領域への前記帯電部材による前記帯電電位への帯電に代えて、該画像非形成領域への帯電を前記清掃部材に行わせるとともに該画像非形成領域と該帯電部材の間に該帯電部材から該画像非形成領域に向かう電界が生じるよう前記帯電部材の電圧を制御することにより、該帯電部材に付着したトナーをクリーニングし、In place of charging to the charging potential by the charging member to the image non-formation area between the image formation areas where the toner image on the image carrier is formed at a predetermined timing to repeat the process, the image non-formation By controlling the voltage of the charging member so that an electric field from the charging member to the non-image forming region is generated between the non-image forming region and the charging member while charging the region to the cleaning member. Cleaning the toner adhering to the charging member;
前記清掃部材による前記画像非形成領域への帯電は、前記帯電部材と接触させた後現像する現像位置における前記画像非形成領域と、該現像位置における前記画像形成領域とが相互に同じ電位となるよう行わせることを特徴とする画像形成方法。As for the charging of the image non-formation area by the cleaning member, the image non-formation area at the development position where development is performed after being brought into contact with the charging member and the image formation area at the development position have the same potential. An image forming method comprising:
所定の方向に移動しトナー像が形成される像担持体と、該像担持体に接触し、該像担持体を帯電させる帯電部材と、帯電した該像担持体を露光することにより形成させた静電潜像をトナーにより現像する現像器と、現像されたトナー像を被転写体に転写した後の所定の位置で該像担持体に接触し、該像担持体上の転写残トナーを除去する清掃部材とを備え、前記像担持体上のトナー像を、最終的に記録媒体上に転写および定着させることにより定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、An image carrier that moves in a predetermined direction to form a toner image, a charging member that contacts the image carrier and charges the image carrier, and the charged image carrier is exposed to light. A developing unit that develops the electrostatic latent image with toner, and contacts the image carrier at a predetermined position after the developed toner image is transferred to the transfer material, and removes transfer residual toner on the image carrier. An image forming apparatus for forming an image composed of a fixed toner image by finally transferring and fixing a toner image on the image carrier onto a recording medium.
前記帯電部材に、前記像担持体が帯電される電圧を印加する第1の電圧印加部と、A first voltage application unit that applies a voltage to the charging member to charge the image carrier;
前記清掃部材に電圧を印加する第2の電圧印加部と、A second voltage application unit for applying a voltage to the cleaning member;
前記像担持体上の、トナー像が形成される画像形成領域には、前記第1の電圧印加部から、該画像形成領域が所定の帯電電圧に帯電される電圧を印加させ、該画像形成領域相互の画像非形成領域には、前記第2の電圧印加部から所定の直流電圧を印加させるとともに該画像非形成領域と前記帯電部材の間に前記帯電部材から該画像非形成領域に向かう電界が生じるよう前記第1の電圧印加部を制御し、該帯電部材に付着したトナーをクリーニングするクリーニング制御部とを備え、A voltage at which the image forming area is charged to a predetermined charging voltage is applied from the first voltage application unit to the image forming area on the image carrier where a toner image is formed. A predetermined DC voltage is applied from the second voltage application unit to the mutual non-image forming area, and an electric field from the charging member toward the non-image forming area is provided between the non-image forming area and the charging member. A cleaning control unit for controlling the first voltage application unit to generate and cleaning the toner adhering to the charging member,
前記クリーニング制御部は、前記画像非形成領域に前記第2の電圧印加部から印加させる前記所定の直流電圧として、前記帯電部材との接触領域を通過した後前記現像器により現像される現像位置における画像非形成領域と、該現像位置における前記画像形成領域が、相互に同じ電位となる直流電圧を印加させるものであることを特徴とする画像形成装置。The cleaning control unit, as the predetermined DC voltage applied from the second voltage application unit to the non-image forming region, passes through a contact region with the charging member and then is developed by the developing unit at a developing position. An image forming apparatus, wherein a non-image forming area and the image forming area at the development position are applied with a DC voltage having the same potential.
前記清掃部材は、導電性繊維からなるブラシロールを有し、The cleaning member has a brush roll made of conductive fibers,
前記第2の電圧印加部は、前記ブラシロールに前記電圧を印加するものであることを特徴とする請求項2記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 2, wherein the second voltage application unit applies the voltage to the brush roll.
前記第2の電圧印加部は、前記清掃部材に交流電圧を印加するものであって、前記クリーニング制御部が前記トナーをクリーニングするときは、直流電圧を重畳した交流電圧を印加するものであることを特徴とする請求項2記載の画像形成装置。The second voltage application unit applies an AC voltage to the cleaning member, and applies an AC voltage superimposed with a DC voltage when the cleaning control unit cleans the toner. The image forming apparatus according to claim 2. 前記第2の電圧印加部は、ピーク・ツー・ピーク電圧が前記像担持体と前記清掃部材との間の放電開始電圧の2倍の電圧よりも小さい交流電圧を印加するものであることを特徴とする請求項4記載の画像形成装置。The second voltage application unit applies an AC voltage whose peak-to-peak voltage is smaller than a voltage twice the discharge start voltage between the image carrier and the cleaning member. The image forming apparatus according to claim 4. 前記第2の電圧印加部は、周波数が1kHz以上、かつ10kHz以下の交流電圧を印加するものであることを特徴する請求項4記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 4, wherein the second voltage application unit applies an AC voltage having a frequency of 1 kHz or more and 10 kHz or less. 前記第2の電圧印加部は、電圧が前記交流電圧のピーク・ツー・ピーク電圧の2分の1よりも小さい直流電圧を印加するものであることを特徴とする請求項5記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 5, wherein the second voltage applying unit applies a DC voltage whose voltage is smaller than a half of a peak-to-peak voltage of the AC voltage. .
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