JP5084229B2 - Image forming apparatus and cleaning method - Google Patents
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Description
本発明は、感光ドラムや中間転写ベルトに未転写のまま残った未転写トナー像を効率的に静電クリーニングする画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus for efficiently electrostatically cleaning an untransferred toner image remaining untransferred on a photosensitive drum or an intermediate transfer belt.
中間転写ベルトに異なる分解色のトナー像を重ねて一次転写した後、トナー像の重なりを中間転写ベルトから記録材へ一括二次転写してフルカラー画像を形成する画像形成装置が実用化されている。中間転写ベルトを用いる画像形成装置は、記録材へ二次転写されなかった転写残トナーを除去して次回の一次転写に備えさせるベルトクリーニング装置を備える。そして、表面に弾性層を設けた中間転写ベルトは、クリーニングブレードを用いた機械的なトナー除去が困難なので、導電性ファーブラシを用いて静電気的にクリーニングを行うことが望ましいとされている。 An image forming apparatus has been put to practical use in which a toner image of different color separations is superimposed on an intermediate transfer belt for primary transfer, and then the toner image overlap is collectively transferred from the intermediate transfer belt to a recording material to form a full color image. . An image forming apparatus using an intermediate transfer belt includes a belt cleaning device that removes transfer residual toner that has not been secondarily transferred to a recording material and prepares for the next primary transfer. In addition, since it is difficult to remove the mechanical toner using a cleaning blade, an intermediate transfer belt having an elastic layer on the surface is desirably electrostatically cleaned using a conductive fur brush.
しかし、ベルトクリーニング装置が中間転写ベルトから除去すべきトナーは、記録材へ電気的に移動できなかった未転写トナー、すなわち逆極性に帯電したトナー粒子や未帯電トナー粒子だけではない。中間転写ベルトへ各色トナーのカラーパッチを形成している場合、カラーパッチは記録材に二次転写されないので、カラーパッチを構成する正常な帯電極性のトナーも除去する必要がある。また、記録材のジャム処理完了後の復旧動作では、記録材に二次転写されるはずだった正常な帯電極性に帯電した大量のトナーを中間転写ベルトから除去する必要がある。 However, the toner to be removed from the intermediate transfer belt by the belt cleaning device is not limited to untransferred toner that could not be electrically transferred to the recording material, that is, toner particles that are charged to the opposite polarity or uncharged toner particles. When the color patches of the respective color toners are formed on the intermediate transfer belt, the color patches are not secondarily transferred to the recording material. Therefore, it is necessary to remove the toner of normal charging polarity that constitutes the color patches. Further, in the recovery operation after the jam processing of the recording material is completed, it is necessary to remove a large amount of toner charged to the normal charging polarity that should have been secondarily transferred to the recording material from the intermediate transfer belt.
導電性ファーブラシを用いた静電クリーニングは、除去すべきトナー粒子の帯電極性と印加する電圧とによってクリーニング性能が大きく変化するので、これらの場合に応じて電圧印加を適正化する必要がある。 In electrostatic cleaning using a conductive fur brush, the cleaning performance varies greatly depending on the charging polarity of the toner particles to be removed and the voltage to be applied. Therefore, it is necessary to optimize the voltage application according to these cases.
特許文献1には、導電性ファーブラシを用いたベルトクリーニング装置が示される。ここでは、記録材のジャム処理後の復旧動作では、正常な帯電極性に帯電した大量のトナーを除去するために、通常画像形成時とは逆極性の電圧を導電性ファーブラシに印加している。 Patent Document 1 discloses a belt cleaning device using a conductive fur brush. Here, in the recovery operation after jamming of the recording material, in order to remove a large amount of toner charged to a normal charging polarity, a voltage having a polarity opposite to that at the time of normal image formation is applied to the conductive fur brush. .
特許文献2には、一対の導電性ファーブラシを用いたベルトクリーニング装置が示される。ここでは、通常画像形成時、上流側の導電性ファーブラシにはトナーの正常な帯電極性と同極性の電圧を印加して、正常な帯電極性と逆極性に帯電したトナー粒子や未帯電トナー粒子を中間転写ベルトから除去している。下流側の導電性ファーブラシには、トナー像の正常な帯電極性と逆極性の電圧を印加して、上流側の導電性ファーブラシに接触して正常な帯電極性に帯電したトナー粒子を中間転写ベルトから除去している。そして、記録材のジャム処理後の復旧動作では、上流側の導電性ファーブラシに印加する電圧を通常時とは逆極性、すなわちトナーの正常な帯電極性に対して逆極性の電圧に切り替えている。
特許文献3には、記録材のジャム処理後の復旧動作では、中間転写ベルトから二次転写ローラへ未転写トナー像を二次転写して中間転写ベルトをクリーニングする画像形成装置が示される。ここでは、記録材へ転写されるはずだった大量のトナーを二次転写ローラへ転写して、二次転写ローラに設けた二次転写ローラクリーニング装置によってトナーを回収している。 Patent Document 3 discloses an image forming apparatus for performing a secondary transfer of an untransferred toner image from an intermediate transfer belt to a secondary transfer roller and cleaning the intermediate transfer belt in a recovery operation after the jam processing of the recording material. Here, a large amount of toner that should have been transferred to the recording material is transferred to the secondary transfer roller, and the toner is collected by a secondary transfer roller cleaning device provided on the secondary transfer roller.
特許文献4には、中間転写ベルトに各色トナー像を直列的に重ねて一次転写するタンデム型フルカラー画像形成装置が示される。ここでは、二次転写部の手前位置にコロナ放電器を用いたポスト帯電器を配置し、各色のトナー像の帯電状態を調整して二次転写に最適化させている。 Patent Document 4 discloses a tandem-type full-color image forming apparatus that primarily transfers toner images of respective colors on an intermediate transfer belt in series. Here, a post charger using a corona discharger is disposed in front of the secondary transfer portion, and the charged state of each color toner image is adjusted to optimize for secondary transfer.
特許文献1、特許文献2の画像形成装置では、導電性ファーブラシに印加する電圧と同極性に帯電したトナーは、すべて導電性ファーブラシを潜り抜けて中間転写ベルトの表面に残留してしまう。中間転写ベルトに一次転写されたトナー粒子の一定割合は、未帯電または正常な帯電極性とは逆極性に帯電している(図4参照)。また、導電性ファーブラシに高電圧を印加すると、導電性ファーブラシに接触して印加電圧と同極性に帯電するトナーも増えてしまう。このようにして中間転写ベルトの表面に残留したトナーは、中間転写ベルト上へ一次転写される次回のトナー像に混じってしまい、記録材に形成される画像の品質(解像度や色純度)を低下させてしまう。
In the image forming apparatuses of Patent Document 1 and
従って、導電性ファーブラシを潜り抜けたトナー粒子を除去するには、正常な帯電極性に帯電したトナー粒子を除去した後に、導電性ファーブラシに印加する電圧をトナー像の正常な帯電極性と同極性に戻す必要がある。この状態で中間転写ベルトをもう1周循環させて、未帯電または正常な帯電極性とは逆極性に帯電したトナー粒子を除去する必要がある。従って、ジャムからの復旧動作に余計な時間がかかってしまう。 Therefore, in order to remove the toner particles that have passed through the conductive fur brush, after removing the toner particles charged to the normal charging polarity, the voltage applied to the conductive fur brush is set to the same as the normal charging polarity of the toner image. It is necessary to return to polarity. In this state, it is necessary to circulate the intermediate transfer belt once more to remove the uncharged or charged toner particles having a polarity opposite to the normal charging polarity. Therefore, it takes extra time for the recovery operation from the jam.
特許文献3の画像形成装置では、二次転写ローラに大量のトナーが付着してしまい、長時間のクリーニングを行わないと、表面にトナーが残留して、次回に二次転写される記録材の裏面を汚してしまう。大きな回収容器を含む専用のクリーニング装置を二次転写ローラに設ける必要があり、二次転写ローラの周囲にトナーが飛び散る可能性もある。クリーニング効果を上げるためにブレード圧を上げると、二次転写ローラの負荷が増して回転ムラを起こし、二次転写されたトナー像が乱れる可能性もある。 In the image forming apparatus of Patent Document 3, a large amount of toner adheres to the secondary transfer roller, and if the cleaning is not performed for a long time, the toner remains on the surface, and the recording material to be secondarily transferred next time. Dirty the back side. A dedicated cleaning device including a large collection container needs to be provided on the secondary transfer roller, and there is a possibility that the toner may scatter around the secondary transfer roller. If the blade pressure is increased in order to improve the cleaning effect, the load on the secondary transfer roller is increased, causing uneven rotation, and the secondary transferred toner image may be disturbed.
本発明は、中間転写ベルト等に付着した大量の未転写トナーを短時間で効率的に除去できる画像形成装置を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of efficiently removing a large amount of untransferred toner adhering to an intermediate transfer belt or the like in a short time.
本発明の画像形成装置は、帯電したトナー像を担持した表面が移動する像担持体と、トナー像の帯電極性と逆極性の電圧を用いてトナー像を前記表面から転写させる転写装置と、前記転写装置の下流側で前記表面に接触し、前記帯電極性と同極性の電圧を印加されて前記表面の転写残トナーを除去する第1のクリーニング部材と、前記第1のクリーニング部材の下流側で前記表面に接触し、前記帯電極性と逆極性の電圧を印加されて前記表面の転写残トナーを除去する第2のクリーニング部材と、前記転写装置によって前記像担持体上のトナー像が前記表面から転写される転写動作と、前記転写装置によって前記像担持体上のトナー像が前記表面から転写されない状態で前記表面が移動する非転写動作とを実行可能な実行部と、を備え、前記非転写動作を実行する場合には、前記第1のクリーニング部材に前記帯電極性と逆極性の電圧を印加して前記像担持体上のトナーを前記表面から除去するものである。そして、前記転写装置の上流側で前記像担持体上のトナーを前記帯電極性に帯電させる帯電手段と、前記非転写動作を実行する場合には、前記転写動作を実行する場合よりも前記帯電手段の帯電出力を高める制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記非転写動作を実行する場合には、前記像担持体上のトナーのトナー載り量を識別し、予め定めたしきい値よりも前記トナー載り量が少ない場合は、前記第2のクリーニング部材に前記帯電極性と逆極性の電圧を印加させるが、予め定めたしきい値よりも前記トナー載り量が多い場合は、前記しきい値よりも前記トナー載り量が少ない場合よりも前記第1のクリーニング部材に印加する電圧を高めるとともに、前記帯電極性と同極性の電圧を前記第2のクリーニング部材に印加させる。 The image forming apparatus of the present invention includes an image carrier on which a surface carrying a charged toner image moves, a transfer device that transfers a toner image from the surface using a voltage having a polarity opposite to the charged polarity of the toner image, A first cleaning member that contacts the surface on the downstream side of the transfer device and applies a voltage of the same polarity as the charging polarity to remove residual toner on the surface; and on the downstream side of the first cleaning member A second cleaning member that contacts the surface and is applied with a voltage having a polarity opposite to the charging polarity to remove residual toner on the surface; and a toner image on the image carrier is removed from the surface by the transfer device. comprising a transfer operation to be transferred, and an execution unit capable of executing a non-transfer operation in which the toner image on the image bearing member is the surface in a state that is not transcribed to move from the surface by the transfer device, wherein When performing a transfer operation is to remove the toner of the image carried on body by applying the charging polarity opposite the polarity of voltage to the first cleaning member from the surface. And a charging unit that charges the toner on the image carrier to the charging polarity upstream of the transfer device, and the charging unit when performing the non-transfer operation than when performing the transfer operation. Control means for increasing the charging output of the toner, and when the non-transfer operation is executed, the control means identifies a toner loading amount of the toner on the image carrier and sets a predetermined threshold value. When the amount of applied toner is smaller than the above, the second cleaning member is applied with a voltage having a polarity opposite to the charged polarity. When the amount of applied toner exceeds a predetermined threshold, The voltage applied to the first cleaning member is increased as compared with the case where the amount of applied toner is less than the threshold value, and a voltage having the same polarity as the charging polarity is applied to the second cleaning member.
本発明の画像形成装置では、記録材のジャム処理完了後の復帰動作やトナー像の濃度調整のためのカラーパッチのクリーニング等の非転写動作時に、クリーニング部材に対する印加電圧を、通常画像形成時の転写残トナー像対応から非転写動作時の像担持体上のトナー像対応へと切り替える。そして、帯電手段を用いて像担持体上のトナー像の平均的な帯電状態を正常な帯電極性の側へシフトさせて、像担持体上のトナー像に含まれる逆極性に帯電したトナー粒子や未帯電トナー粒子の割合を低下させる。これにより、正常な帯電極性と逆極性の電圧を印加したクリーニング部材を潜り抜けるトナー粒子を減らして、クリーニング部材による像担持体上のトナー像の静電クリーニング効率を高める。 In the image forming apparatus according to the present invention, the voltage applied to the cleaning member is set at the time of normal image formation during a non-transfer operation such as a return operation after jamming processing of a recording material or a color patch cleaning for toner image density adjustment . Switching from the transfer residual toner image correspondence to the toner image on the image carrier during the non-transfer operation is switched. Then, the charging unit is used to shift the average charging state of the toner image on the image carrier to the normal charging polarity side, and the toner particles charged to the reverse polarity contained in the toner image on the image carrier Reduce the proportion of uncharged toner particles. Accordingly, the toner particles that pass through the cleaning member to which a voltage having a polarity opposite to the normal charging polarity is applied are reduced, and the electrostatic cleaning efficiency of the toner image on the image carrier by the cleaning member is increased.
以下、本発明の実施形態である画像形成装置について、図面を参照して詳細に説明する。本発明の画像形成装置は、以下に説明する実施形態の限定的な構成には限定されない。像担持体に付着した未転写トナー像の帯電状態を調整して静電クリーニング効果を高める限りにおいて、各実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実現可能である。 Hereinafter, an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The image forming apparatus of the present invention is not limited to the limited configuration of the embodiments described below. Another embodiment in which a part or all of the configuration of each embodiment is replaced with the alternative configuration as long as the charged state of the untransferred toner image attached to the image carrier is adjusted to enhance the electrostatic cleaning effect. But it is feasible.
第1実施形態では、中間転写ベルト5に沿って4つの感光ドラム1Y、1M、1C、1Kを配置したタンデム型画像形成装置を説明する。しかし、本発明の画像形成装置は、複数色の現像装置を備えた1個の感光ドラムから中間転写ベルトにトナー像を転写する画像形成装置としてもよい。また、中間転写ベルトのクリーニングのみならず、感光ドラム等のクリーニングを同様に行う画像形成装置としてもよく、静電記録方式の画像形成装置においても本発明は適用できる。
In the first embodiment, a tandem image forming apparatus in which four
第1実施形態では、トナー像の形成、転写に係る画像形成装置の主要部を専ら説明するが、画像形成装置は、必要な装備と筐体とを加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、FAX、複合機等、種々の用途に適合できる。 In the first embodiment, the main part of the image forming apparatus related to the formation and transfer of a toner image will be described exclusively. However, the image forming apparatus includes a printer, various printing machines, and a copying machine in addition to necessary equipment and a casing. It can be adapted to various applications such as FAX machines and multifunction machines.
なお、特許文献1〜4に示される画像形成装置の構成、搭載された各装置の詳細構造、一般的な制御フロー等については、一部図示を省略して詳細な説明も省略する。 In addition, about illustration of the structure of the image forming apparatus shown by patent documents 1-4, the detailed structure of each mounted apparatus, a general control flow, etc., illustration is partially omitted and detailed description is also abbreviate | omitted.
<画像形成装置>
図1は第1実施形態の画像形成装置の構成の模式的な説明図である。図1に示すように、第1実施形態の画像形成装置100は、無端ベルト状の中間転写ベルト5に沿って4つの感光ドラム1Y、1M、1C、1Kを配置して、電子写真方式のフルカラー画像形成を行う。
<Image forming apparatus>
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of the configuration of the image forming apparatus according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, an
中間転写ベルト5は、周長900mmの長さで表面に弾性を有し、駆動ローラ21、テンションローラ22、および二次転写内ローラ23に巻回して支持される。中間転写ベルト5は、不図示のモータによって駆動される駆動ローラ21に駆動されて、300mm/秒のプロセス速度で矢印R5方向に循環する。
The
駆動ローラ21とテンションローラ22との間に位置する中間転写ベルト5の水平部には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像をそれぞれ形成する画像形成部Y、M、C、Kが配置される。
In the horizontal portion of the
画像形成部Y、M、C、Kは、現像装置4Y、4M、4C、4Kで使用される現像剤が、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーである以外は共通に構成されている。従って、ここでは、画像形成部Kで代表させて説明を行い、その他の画像形成部Y、M、Cについては添え字Kを、Y、M、Cに置き換えて理解されるものとする。
The image forming units Y, M, C, and K are configured in common except that the developers used in the developing
画像形成部Kは、ドラム状の電子写真感光体である感光ドラム1Kの周囲に、一次帯電器3K、露光装置2K、現像装置4K、クリーニング装置7K等のプロセス機器を配置する。
In the image forming unit K, process devices such as a
感光ドラム1Kは、直径80mmのアルミニウム製シリンダの外周面に有機光導電体層(OPC)を塗布してある。感光ドラム1Kは、両端部のフランジによって回転自在に支持されており、一方の端部に不図示の駆動モータから駆動力を伝達して反時計回り方向に回転される。感光ドラム1Kは、矢印方向に回転して表面にブラック分解色のトナー像を形成され、その後、トナー像を中間転写ベルト5に一次転写する。
The
一次帯電器3Kは、ローラ状に形成されて感光ドラム1Kの表面に当接する導電性ローラである。一次帯電器3Kは、不図示の電源から帯電バイアス電圧を印加されて、感光ドラム1Kの回転する表面を負極性の一様電位に帯電させる。
The
露光装置2Kは、ブラック分解色の画像信号によりパルス変調されたレーザービームをポリゴンミラーで走査して、一様に帯電した感光ドラム1Kの表面に静電潜像を形成する。
The
現像器4Kは、帯電極性が負極性のブラックトナーを収納したトナー収納部41と、感光ドラム1Kの表面に隣接する位置に設けられて不図示の駆動部により回転駆動される現像ローラ42とを有する。現像ローラ42は、トナー収容部41から汲み出したトナーを周面に担持して感光ドラム1K表面に搬送し、図示しない現像バイアス電源から現像バイアス電圧を印加されて静電潜像にトナーを付着させる。現像装置4Kは、現像ローラ42を用いて、負極性に帯電したブラックトナーを感光ドラム1Kの表面に付着させて、静電潜像をトナー像に現像する。
The developing
中間転写ベルト5の内側には、中間転写ベルト5を介して感光ドラム1Kに圧接する一次転写ローラ6Kが配置される。一次転写ローラ6Kは、不図示の一次転写バイアス電源に接続されて、トナーの帯電極性と逆極性(正極性)の一次転写バイアス電圧を印加される。感光ドラム1の表面の負極性に帯電したトナー像は、感光ドラム1Kの回転に伴って一次転写部T1を通過する過程で、一次転写ローラ6Kの正極性の一次転写バイアス電圧に応答して、接触中の中間転写ベルト5に一次転写される。
Inside the
画像形成部Y、M、C、Kでは、それぞれの一次転写部T1で中間転写ベルト5上のトナー像の先頭が重なるように、タイミングを調整して、それぞれの分解色のトナー像が形成される。それぞれの一次転写部T1でそれぞれの分解色のトナー像が中間転写ベルト5に一次転写されて順次重ね合わせられることにより、中間転写ベルト5上にフルカラーのトナー像が形成される。
In the image forming units Y, M, C, and K, the toner images of the respective separation colors are formed by adjusting the timing so that the heads of the toner images on the
一次転写部T1で中間転写ベルト5に転写しなかった転写残トナーは、感光ドラム1Kの回転に伴ってクリーニング装置7Kに搬送される。クリーニング装置7Kは、不図示のゴムブレードを感光ドラム1Kの表面に摺擦させて、転写残トナーを掻き落として容器に回収し、感光ドラム1Kの表面を次回のトナー像形成に備えさせる。
The transfer residual toner that has not been transferred to the
中間転写ベルト5を介して二次転写内ローラ23に圧接する二次転写外ローラ24は、二次転写外ローラ24と中間転写ベルト5との間に二次転写部T2のニップを形成する。二次転写外ローラ24は、図示しない移動機構によって中間転写ベルト5に対して当接/離間が可能である。二次転写に係る期間以外は、移動機構が二次転写外ローラ24を中間転写ベルト5から離間させて、中間転写ベルト5上の未転写トナーや汚れが二次転写外ローラ24に付着しないようにしている。
The secondary transfer
二次転写内ローラ23が接地電位に接続される一方、二次転写外ローラ24は、不図示の二次転写バイアス電源に接続されて、トナーの帯電極性と逆極性(正極性)の二次転写バイアス電圧を印加される。二次転写バイアス電圧が二次転写内ローラ23と二次転写外ローラ24との間に形成する電界に応答して、中間転写ベルト5上の負極性に帯電したフルカラーのトナー像が記録材Pに二次転写される。
The secondary transfer
画像形成装置100の下部にカセット16、17が配置されて、サイズの異なる記録材Pが貯留されている。記録材Pは、ピックアップローラ13によってカセット16から1枚ずつ取り出されてレジストローラ15で待機する。レジストローラ15は、中間転写ベルト5上のトナー像の先頭にタイミングを合わせて、記録材Pを二次転写部T2へ送り込む。記録材Pが二次転写部T2を通過する過程で、中間転写ベルト5に担持されたフルカラーのトナー像が記録材Pに二次転写され、フルカラーのトナー像が二次転写された記録材Pは、定着装置9へ搬送される。
定着装置9は、加熱ヒータを組み込んだ定着ローラ9aに加圧ローラ9bを所定圧力で圧接して定着ニップを形成する。定着装置9の定着ニップを通過する過程で、記録材P上のフルカラーのトナーが加熱加圧を受け、融解して記録材Pの表面に固着する。
The fixing device 9 presses a
マイコン制御装置である制御部40は、格納された制御プログラムに従って画像形成装置100の各装置、各ユニット、各電源を制御してこのような画像形成プロセスを制御する。
The
なお、二次転写ローラ24は、弾性ゴム層とコーティング層とを含む2層以上から構成され、弾性ゴム層は、セル径0.05mm〜1.0mmのカーボンブラック分散の発泡層で構成される。一方、表層となるコーティング層は、イオン導電性ポリマーが分散された厚み0.1mm〜1.0mmのフッ素樹脂系材料で構成され、紙搬送性も考慮して、表面粗さRz>1.5μmに制御している。
The
フッ素樹脂系材料としては、テトラフルオロエチレン(TFE)、ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、パーフロロアルコキシ樹脂(PFA)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等を採用できる。導電剤として用いるイオン導電性ポリマーとしては、例えば、カルボキシル基に4級アンモニウム塩基を結合する(メタ)アクリレートとの各種(例えばスチレン)共重合体がある。この他、4級アンモニウム塩基と結合するマレイミドとメタアクリレートとの共重合体等の4級アンモニウム塩基を結合するポリマー、ポリスルホン酸ナトリウム等に見られるスルホン酸のアルカリ金属塩を結合するポリマーもある。また、分鎖中に少なくともアルキルオキシドの親水性ユニットを結合する次のようなポリマーもある。例えばポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコール系−ポリアミド共重合体、ポリエチレン−エピクロルヒドリン共重合体、ポリエーテルアミドイミド、ポリエーテルをセグメントとするブロック型のポリマー等である。 As the fluororesin material, tetrafluoroethylene (TFE), hexafluoropropylene copolymer (FEP), perfluoroalkoxy resin (PFA), polyvinylidene fluoride (PVDF), or the like can be employed. Examples of the ion conductive polymer used as the conductive agent include various (for example, styrene) copolymers with (meth) acrylates that bind a quaternary ammonium base to a carboxyl group. In addition, there are polymers that bind quaternary ammonium bases such as a copolymer of maleimide and methacrylate that binds to quaternary ammonium bases, and polymers that bind alkali metal salts of sulfonic acids found in sodium polysulfonate. There are also the following polymers in which at least a hydrophilic unit of an alkyl oxide is bonded in the branched chain. For example, polyethylene oxide, polyethylene glycol-polyamide copolymer, polyethylene-epichlorohydrin copolymer, polyether amide imide, block type polymer having polyether as a segment, and the like.
<ベルトクリーニング装置>
図2はベルトクリーニング装置の構成の模式的な説明図である。図1に示すように、二次転写部T2で記録材Pに二次転写されないで中間転写ベルト5上に残った転写残トナーは、中間転写ベルト5の矢印R5方向の循環に伴ってベルトクリーニング装置30に搬送される。ベルトクリーニング装置30は、トナーを静電気的に移動させて中間転写ベルト5から除去して廃トナーボックス37へ回収し、中間転写ベルト5を次回の一次転写に備えさせる。
<Belt cleaning device>
FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of the configuration of the belt cleaning device. As shown in FIG. 1, the residual transfer toner remaining on the
図2に示すように、ベルトクリーニング装置30は、中間転写ベルト5を介してテンションローラ22に対向配置した一対の導電性ファーブラシ31、32を有する。導電性ファーブラシ31、32は、直径8mmの導電軸に導電性で繊維状の毛を植毛して外径20mmとしたもので、植毛のパイル長6mm、材質ナイロン、密度100kF、抵抗5×106Ωである。
As shown in FIG. 2, the
ベルトクリーニング装置30は、図示しない移動機構によって、中間転写ベルト5に対して導電性ファーブラシ31、32を当接させる位置から離間させる位置へ移動可能である。制御部40は、中間転写ベルト5上の転写残トナーがベルトクリーニング装置30に搬送されてきたときに、導電性ファーブラシ31、32を当接させてクリーニングを行わせる。
The
導電性ファーブラシ31(32)は、それぞれ侵入長1.5mmにて金属製のバイアスローラ33(34)に当接している。導電性ファーブラシ31(32)およびバイアスローラ33(34)は、それぞれ矢印で示す方向へ回転する。導電性ファーブラシ31(32)の回転方向は、中間転写ベルト5との当接位置で中間転写ベルト5の移動方向と反対方向となるように設定されている。バイアスローラ33(34)の回転方向は、導電性ファーブラシ31(32)との当接位置で、導電性ファーブラシ31(32)と同一方向となるように設定されている。
The conductive fur brush 31 (32) is in contact with the metal bias roller 33 (34) with an intrusion length of 1.5 mm. The conductive fur brush 31 (32) and the bias roller 33 (34) rotate in directions indicated by arrows, respectively. The rotation direction of the conductive fur brush 31 (32) is set to be opposite to the moving direction of the
導電性ファーブラシ31(32)に当接する位置の下流側でバイアスローラ33(34)に当接させて、クリーニングブレード(スクレーパー)35(36)が配置されている。中間転写ベルト5から導電性ファーブラシ31(32)へ移動したトナー粒子は、バイアスローラ33(34)へ受け渡された後、クリーニングブレード35(36)により廃トナーボックス(37:図1)へ掻き落とされる。
A cleaning blade (scraper) 35 (36) is disposed in contact with the bias roller 33 (34) on the downstream side of the position in contact with the conductive fur brush 31 (32). The toner particles moved from the
バイアスローラ33には、クリーニングバイアス電源43、47が切り替え可能に接続され、バイアスローラ34には、クリーニングバイアス電源44、48が切り替え可能に接続されている。テンションローラ22は、接地電位に接続されているので、バイアスローラ33(34)に印加するクリーニングバイアス電圧の極性を切り替えると、導電性ファーブラシ31(32)が中間転写ベルト5から除去できるトナー粒子の帯電極性が切り替わる。
Cleaning
制御部40は、導電性ファーブラシ(上流側導電性ファーブラシ)31が中間転写ベルト5から除去すべきトナー粒子の帯電極性に応じて、クリーニングバイアス電源43、47を切り替える。また、導電性ファーブラシ(下流側導電性ファーブラシ)32が中間転写ベルト5から除去すべきトナー粒子の帯電極性に応じて、クリーニングバイアス電源44、48を切り替える。
The
記録材Pへトナー像を二次転写する通常画像形成では、制御部40は、バイアスローラ33にクリーニングバイアス電源47を接続し、バイアスローラ34にクリーニングバイアス電源48を接続する。この結果、上流側の導電性ファーブラシ31は、負極性に帯電して、中間転写ベルト5上の正極性に帯電したトナー粒子や無帯電のトナー粒子を吸着する。下流側の導電性ファーブラシ32は、正極性に帯電して、上流側の導電性ファーブラシ31に接触して負極性に帯電したトナー粒子を吸着する。
In the normal image formation in which the toner image is secondarily transferred to the recording material P, the
しかし、ジャム処理後の立ち上げ処理では、クリーニングバイアス電源43をバイアスローラ33に接続し、上流側の導電性ファーブラシ31を正極性に帯電させて、中間転写ベルト5上の負極性に帯電したトナー粒子を除去させる。
However, in the start-up process after the jam process, the cleaning bias power supply 43 is connected to the
例えば、バイアスローラ33に+700Vを印加すると、導電性ファーブラシ31には+600Vの電圧が誘起される。このとき、接地電位のテンションローラ22と導電性ファーブラシ31との間に形成される+600Vの電界に駆動されて、中間転写ベルト5上の負極性に帯電したトナー粒子が導電性ファーブラシ31へ静電気的に転移する。導電性ファーブラシ31に付着したトナー粒子は、導電性ファーブラシ31とバイアスローラ33との間に形成される+100Vの電界に駆動されてバイアスローラ33へ静電気的に転移する。
For example, when +700 V is applied to the
<ポスト帯電器>
図1に示すように、駆動ローラ21と二次転写内ローラ23との間の中間転写ベルト5に対向させてポスト帯電器26が配置されている。ポスト帯電器26は、中間転写ベルト5上に重ねられた4層のトナー像間のトナー帯電荷量を揃えて、二次転写部T2における二次転写の安定性を確保させる。
<Post charger>
As shown in FIG. 1, a
つまり、画像形成部Y、M、C、Kで独立に形成して中間転写ベルト5に順次一次転写された各分解色のトナー像は、トナー帯電荷量がそれぞれ異なるため、二次転写における最適転写電流がそれぞれ異なる。そして、一般的には、各分解色のトナー像のトナー帯電荷量に10μC/mg以上の差があると、最適転写電流からかけ離れた転写電流で二次転写される分解色のトナー像の転写性が悪化する。
In other words, the separated color toner images formed independently by the image forming portions Y, M, C, and K and sequentially primary-transferred to the
そこで、二次転写部T2の上流側にコロナ帯電器を用いたポスト帯電器26を配置し、その対向に接地電位に接続した張架ローラ27を設置する。そして、ポスト帯電器26により非接触帯電を行って、各分解色のトナー像のトナー帯電荷量の差分を小さくしている。
Therefore, a
図2に示すように、ポスト帯電器26のシールドケースは接地電位に接続される。ポスト帯電器26は、図1に示される二次転写部T2の上流側に配置されるが、図2では図示の都合によりベルトクリーニング装置30の上流側に示し、張架ローラ27は図示略した。ただし、既存のポスト帯電器26を兼用しないで、ベルトクリーニング装置30のクリーニング効率を改善する専用のコロナ帯電器を、図2に示すポスト帯電器26の位置へ配置してもよい。
As shown in FIG. 2, the shield case of the
制御部40は、記録材Pへトナー像を二次転写する通常の画像形成時、調整バイアス電源45を制御して、放電電極に直流バイアス電圧と交流バイアス電圧とを重畳して印加する。具体的には、トナー像先端がポスト帯電器26を通過する直前に調整バイアス電源45をONさせ、トナー像が通過するとOFFさせる。ただし、1ジョブ中、複数枚の画像出力を行う場合は、紙間をOffしてもよい。直流バイアス電圧を−1.0kV、交流バイアス電圧をVpp=5.8kV(1.0kHz)としたとき、中間転写体ベルト5方向に流れる電流は20μAであった。負極性の直流バイアス電圧によって負極性に帯電したトナー粒子の脱落を阻止しつつ、交流バイアス電圧によって各分解色のトナー像間で帯電電荷を移動させて電荷量差を相殺する。このようにして、表1に示すように、各分解色のトナー像のばらばらのトナー帯電荷量を、−20μC/g後半に揃えている。
The
しかし、ジャム処理後の立ち上げ処理では、制御部40は、調整バイアス電源45を制御して、ポスト帯電器26の放電電極に一段と高い負極性の直流バイアス電圧を印加する。これにより、各分解色のトナー像の平均トナー帯電荷量を−30μC/gを越える水準に誘導して、上流側の導電性ファーブラシ31によるトナー像の除去効率を高めている。
However, in the start-up process after the jam process, the
<パッチ検知制御>
図1に示すように、画像形成装置100は、記録材Pにトナー像を二次転写する通常画像形成によって得られる画像を常に好適なものとするために、パッチ検知制御を実行する。パッチ検知制御では、各分解色のパッチと称されるテストパターントナー像を形成して中間転写ベルト5に一次転写する。そして、中間転写ベルト5上の各分解色のパッチに対して濃度や色度等の物性を測定し、各分解色のパッチの濃度や色度の測定結果に応じて画像形成部Y、M、C、Kにおける画像形成条件が調整される。
<Patch detection control>
As shown in FIG. 1, the
駆動ローラ21に巻架された中間転写ベルト5の部分に対向させて濃度検知センサ25が配置される。濃度検知センサ25は、光源からパッチに赤外光を照射して反射光を検知する光学センサである。
A
制御部40は、画像形成部Y、M、C、Kを制御して、感光ドラム1Y、1M、1C、1Kにそれぞれの分解色のパッチを形成させ、中間転写ベルト5上に配列して一次転写させる。
The
制御部40は、濃度検知センサ25で検知した反射光の大小から、各分解色のパッチの濃度を測定し、測定結果に基づいて、露光ビーム強度、現像バイアス電圧、一次転写バイアス電圧等の画像形成条件を調整する。これにより、適正な濃度の画像が常に得られるように、パッチ濃度と画像形成条件との関係が適正化される。
The
画像形成部Kに関して例示すれば、一次帯電器3Kにおける帯電バイアス電圧、露光装置2Kにおける露光ビームの強度、現像装置4Kにおける現像バイアス電圧等を調整して画像形成部Kに関する好適な画像濃度が再現される。また、現像装置4Kに収容されるトナーの補給等に際しても、補給前後の画像濃度を一致させるために、パッチ検知制御が実行される。
As an example of the image forming unit K, a suitable image density related to the image forming unit K is reproduced by adjusting the charging bias voltage in the
パッチ検知制御の具体的な手法として最大画像濃度制御を実行する。最大画像濃度制御では、耐久や環境の変化によるトナーの特性の変化に対応するために、通常画像形成の前回転若しくは大量の連続画像形成の場合は紙間において、定期的に最大画像濃度でパッチを形成する。そして、パッチの濃度の出力値を検知して、適正濃度を得るための画像形成条件を変更することにより、その時の環境に応じた画像形成条件の設定を実現する。 Maximum image density control is executed as a specific method of patch detection control. In maximum image density control, in order to cope with changes in toner characteristics due to durability and environmental changes, regular image patching is performed at the maximum image density between papers in the case of pre-rotation of image formation or in the case of large-scale continuous image formation. Form. Then, by detecting the output value of the density of the patch and changing the image forming condition for obtaining an appropriate density, the setting of the image forming condition according to the environment at that time is realized.
つまり、装置環境が急激に変化した時や、現像器4K内の現像剤による初期濃度設定時や、外部からの現像剤補給や交換後の装置立ち上げ時において、最大画像濃度制御を実行する。こうした最大画像濃度制御によって定められた画像形成条件にて通常画像形成を行うことで、全ての環境で適正濃度になるように画像制御できる。
That is, the maximum image density control is executed when the apparatus environment changes suddenly, when the initial density is set by the developer in the developing
制御部40には、最大画像濃度制御時には、パッチとなるテスト露光パターンとして、最大画像濃度のベタ画像のデータが記憶されている。一次帯電器3Kによって一様帯電された感光ドラム1Kの表面に、ベタ画像のデータに基づいて露光装置2Kにより最大画像濃度となるように露光して、パッチ潜像を形成する。パッチ潜像を現像器4Kに収容したブラックトナーにより現像してパッチとする。これを、中間転写ベルト5に一次転写することで、中間転写ベルト5上にベタ画像のパッチが形成される。
At the time of maximum image density control, the
なお、パッチ検知制御としては、ここで説明した最大画像濃度制御の他にも様々なものがある。中間転写ベルト5上に重ねて形成した各分解色のパッチの色ズレを、色ズレセンサを用いて検知し、露光装置2Kにおける露光角度等を変更する色ずれ制御がある。現像装置4Kに収容された現像剤が二成分系である場合、中間転写ベルト5上に所定濃度設定のベタ画像のパッチを形成し、その濃度低下を検知することによって、現像装置4Kにトナーを自動補給するトナー補給制御もある。パッチとして階調画像を形成し、カラーセンサによって、その色度や濃度を測定して階調制御を行う場合もある。こうしたパッチ検知制御以外にも、現像装置4K内のトナーを更新するために、現像装置4Kからトナーを吐き出し、これを中間転写ベルト5上に転写させる場合もある。
In addition to the maximum image density control described here, there are various types of patch detection control. There is color misregistration control in which the color misregistration of each separation color patch formed on the
いずれにせよ、中間転写ベルト5上にはパッチが一次転写されるが、これらのパッチは、記録材Pに二次転写されること無く、ベルトクリーニング装置30でそのまま除去される。このとき、パッチトナーの付着を避けるために、二次転写外ローラ24は中間転写ベルト5から離間される。二次転写外ローラ24にトナーが付着すると、通常画像形成に際して記録材Pに裏移りしてしまうからである。
In any case, the patches are primarily transferred onto the
また、後述するように、上流側の導電性ファーブラシ31の帯電極性を通常画像形成時とは逆極性にして、パッチを構成する負極性に帯電したトナーをベルトクリーニング装置30が効率的に回収できるようにする。
As will be described later, the
<第1実施形態>
図3はベルトクリーニング装置を用いた中間転写ベルトのクリーニング制御のフローチャートである。図4は中間転写ベルトに一次転写されたトナー像の帯電状態の説明図、図5は帯電器印加電圧とトナー電荷量との関係の説明図、図6はトナーの帯電量とクリーニング性能との関係の説明図である。
<First Embodiment>
FIG. 3 is a flowchart of the cleaning control of the intermediate transfer belt using the belt cleaning device. FIG. 4 is an explanatory diagram of the charged state of the toner image primarily transferred to the intermediate transfer belt, FIG. 5 is an explanatory diagram of the relationship between the charging device applied voltage and the toner charge amount, and FIG. It is explanatory drawing of a relationship.
図1、図2を参照して図3に示すように、第1実施形態では、ジャム処理後の復帰シーケンス動作およびパッチ検知制御に際して、通常画像形成とは異なる各種設定と各種制御とを実行する。 As shown in FIG. 3 with reference to FIGS. 1 and 2, in the first embodiment, various settings and various controls different from normal image formation are executed in the return sequence operation after the jam processing and the patch detection control. .
すなわち、中間転写ベルト5を循環させている状態で(S11)、パッチ検知制御が開始されると(S12のYES)、二次転写外ローラ24を中間転写ベルト5から離間させる(S13)。これにより、記録材Pに転写されないトナー粒子が二次転写外ローラ24に転写または付着することを回避する。
That is, when patch detection control is started (S11) while the
そして、中間転写ベルト5の循環速度を低下させる(S21)。これにより、ベルトクリーニング装置30の導電性ファーブラシ31の中間転写ベルト5の表面に対する接触密度を高めて、植毛への接触を潜り抜けるトナー粒子を減らす。
Then, the circulation speed of the
そして、ポスト帯電器26に印加する調整バイアス電圧を、通常画像形成の場合よりも高い負極性の電圧とする(S22)。コロナ放電を用いた非接触帯電によって、中間転写ベルト5上のトナー像に含まれる逆極性に帯電したトナー粒子や未帯電のトナー粒子を減らす。これにより、正極性に帯電させた(S23)導電性ファーブラシ31を潜り抜けるトナーがほとんど無くなって、ベルトクリーニング装置30での回収効率がさらに高まる。
Then, the adjustment bias voltage applied to the
そして、クリーニングバイアス電源43をバイアスローラ33に接続して導電性ファーブラシ31を正極性に帯電させ、クリーニングバイアス電源48をバイアスローラ34に接続して導電性ファーブラシ32もまた正極性に帯電させる(S23)。すなわち、導電性ファーブラシ31の帯電状態を通常画像形成とは逆にして、ベルトクリーニング装置30を中間転写ベルト5上の負極性に帯電したトナー粒子の除去に特化させる。
Then, the cleaning bias power supply 43 is connected to the
一方、通常画像形成(S12のNO)の途中で、記録材Pのジャムが発生すると(S15のYES)、記録材Pの搬送と中間転写ベルト5の循環とを停止し(S16)、二次転写外ローラ24を離間させる(S17)。
On the other hand, if jamming of the recording material P occurs during normal image formation (NO in S12) (YES in S15), the conveyance of the recording material P and the circulation of the
そして、オペレータがジャム処理を完了したことを検知すると(S18のYES)、中間転写ベルト5上のトナー像の先頭をポスト帯電器26よりも上流側へ位置決めて(S19)、中間転写ベルト5の循環を再開する(S20)。
When the operator detects that the jam processing has been completed (YES in S18), the head of the toner image on the
以下はパッチ検知制御の場合と同様である。すなわち、中間転写ベルト5は通常画像形成よりも遅い速度で循環し(S21)、帯電装置26は、中間転写ベルト5上の未転写トナー像を先頭から通常よりも高い負極性のコロナ放電で帯電させる(S22)。ベルトクリーニング装置30では、上流側の導電性ファーブラシ31が正極性、下流側の導電性ファーブラシ32が負極性と、通常画像形成とは逆の帯電状態に設定されて、中間転写ベルト5上のトナー像をクリーニングする。上流側の導電性ファーブラシ31は、トナー像に含まれる正常な負極性に帯電したトナー粒子を静電気的に植毛へ移動させて中間転写ベルト5から除去する。下流側の導電性ファーブラシ32は、正極性に帯電した導電性ファーブラシ31に接触して正極性に帯電したトナー粒子を中間転写ベルト5から除去する。
The following is the same as in the case of patch detection control. That is, the
一方、通常画像形成(S12のNO)が正常に継続している場合(S15のNO)、二次転写外ローラ24を中間転写ベルト5へ当接させて(S30)、記録材Pへの二次転写を行わせる。中間転写ベルト5は、通常速度で循環し(S31)、ポスト帯電器26は、通常の調整バイアス電圧を印加され(S32)、ベルトクリーニング装置30の導電性ファーブラシ31、32は、通常の帯電状態に設定される(S33)。
On the other hand, if the normal image formation (NO in S12) continues normally (NO in S15), the secondary transfer
ところで、ジャム処理後の復帰シーケンス動作では、すべての分解色のトナー像が重ねられて、パッチよりも幅広でトナー量が桁違いに多いトナー像が中間転写ベルト5上に担持されている。中間転写ベルト5のトナー載り量は最大で1.5〜2.0mg/cm2に達し、ベルトクリーニング装置30は、パッチ検知処理に比較して大量のトナーを除去しなくてはならない。
By the way, in the return sequence operation after the jam processing, all separated color toner images are overlapped, and a toner image that is wider than the patch and has an amount of toner much larger than the patch is carried on the
第1実施形態では、通常画像形成とは異なる上述の各種設定により、通常画像形成に比べて桁違いに大きなトナー載り量を同じベルトクリーニング装置30で処理可能としている。その1つとして、ポスト帯電器26にて、中間転写体ベルト5上のトナー像を負帯電させて静電クリーニングの電界依存性を高めている。
In the first embodiment, by the above-described various settings different from the normal image formation, it is possible to process a toner amount that is significantly larger than that of the normal image formation by the same
しかし、トナー帯電荷量を高めると、中間転写ベルト5に対する鏡映力が増加するため、トナー帯電荷量を制御して、ベルトクリーニング装置30の静電クリーニング能力の限界値を上回らないようにする必要がある。
However, when the toner band charge amount is increased, the mirror force on the
ジャム処理後の復帰シーケンス動作を想定するため、フルカラーモードで各分解色最大濃度ベタ画像を重ね合わせるように中間転写ベルト5上にトナー像を形成してポスト帯電器26に通過させた。ポスト帯電器26に通常画像形成の調整バイアス電圧を印加した場合と、ジャム処理後の復帰シーケンス動作に適用される高い調整バイアス電圧を印加した場合との比較を図4に示す。
In order to assume a return sequence operation after the jam processing, a toner image was formed on the
図4に示すように、ポスト帯電器26の印加電圧は、トナー像のもつトナー帯電荷量のネガ化を目的とするので、直流電圧のみが望ましい。すなわち、交流バイアス電圧の印加時と比べて除電能力が小さくなり、極性反転粒子や無帯電粒子の割合を減らしてトナー像のトナー帯電荷量を大きくする方向に制御できる。
As shown in FIG. 4, the applied voltage of the
図5に示すように、ポスト帯電器26の印加電圧を負極性側に高めると、コロナ放電の帯電粒子を照射された中間転写ベルト5上のトナー像のトナー帯電荷量(トナー電荷量)は、単調増加する。
As shown in FIG. 5, when the applied voltage of the
しかし、図6に示すように、トナー帯電荷量が−50μC/mgを越えると、静電クリーニングの回収総電荷量の限界値を超えてしまい、ベルトクリーニング装置30を潜り抜けるトナー量が増えてしまう。従って、ポスト帯電器26を通過したトナー像のトナー帯電荷量は、−20〜−40μC/mgに揃える必要がある。
However, as shown in FIG. 6, if the toner band charge amount exceeds −50 μC / mg, the limit value of the total charge amount of electrostatic cleaning is exceeded, and the amount of toner passing through the
図6では、ベルトクリーニング装置30の静電クリーニング性能の指標として、ベルトクリーニング装置30を潜り抜けた中間転写ベルト5上のトナー量であるかぶり濃度を測定している。クリーニングバイアス電圧によって調整される導電性ファーブラシ31のファーブラシ電流に応じて静電クリーニング性能は変化し、かぶり濃度の低い範囲で高い静電クリーニング性能を利用できる。中間転写ベルト5のトナー載り量を0.3mg/cm2とし、ポスト帯電器26の印加電圧を異ならせてトナー像の平均トナー帯電荷量を−50〜−10μC/mgの各値に誘導している。
In FIG. 6, as an index of the electrostatic cleaning performance of the
図6に示すように、特に、トナー帯電荷量が−20〜−30μC/mgの場合、ファーブラシ電流に対するかぶり濃度のラチチュードを広く確保でき、ベルトクリーニング装置30の静電クリーニング性能が良くなる。しかし、この範囲を外れると、トナー帯電荷量が小さ過ぎても大き過ぎてもベルトクリーニング装置30によるトナー回収率が低下する。
As shown in FIG. 6, in particular, when the toner band charge amount is −20 to −30 μC / mg, a wide latitude of fog density with respect to the fur brush current can be secured, and the electrostatic cleaning performance of the
トナー帯電荷量が大き過ぎる場合、中間転写ベルト5に対するトナー粒子の吸着力(いわゆる鏡映力)が導電性ファーブラシ31に対する静電吸着力よりも強くなって、静電クリーニング性能が低下する。また、トナー帯電荷量が大き過ぎると、静電クリーニングに要するクリーニングバイアス電圧が高くなり、高電圧を印加された導電性ファーブラシ31に接触して正極性に帯電するトナー粒子が増えてしまう。
When the toner band charge amount is too large, the toner particle adsorption force (so-called mirror power) to the
一方、トナー帯電荷量が小さ過ぎる場合、トナー粒子の静電吸着力が不足して導電性ファーブラシ31に吸着しない。トナー像に含まれる逆極性に帯電したトナー粒子や未帯電のトナー粒子の割合が多くて平均トナー帯電荷量が小さくなっている場合も、正極性に帯電した導電性ファーブラシ31では十分な回収率を確保できない。
On the other hand, when the toner charge amount is too small, the electrostatic adsorption force of the toner particles is insufficient and the toner is not attracted to the
しかし、上流側の導電性ファーブラシ31で回収できなかったトナー粒子は、下流側の導電性ファーブラシ32で全て回収できる。このときの下流側の導電性ファーブラシ32のファーブラシ電流は20μAであり、ファーブラシ32通過後のかぶり濃度反射率は0.02以下であった。
However, all the toner particles that could not be collected by the upstream
第1実施形態の画像形成装置100は、中間転写ベルト5から記録材Pにトナー像を転写する二次転写部T2より上流のポスト帯電器26と、導電性ファーブラシ31を用いて静電クリーニングを行うベルトクリーニング装置30とを備える。
The
そして、中間転写ベルト5上でのパッチ検知制御時およびジャム処理完了後の復帰動作時、中間転写ベルト5上の未転写トナー像を、二次転写部T2上流のポスト帯電器26により所望のトナー帯電荷量に誘導する。二次転写外ローラ24を中間転写ベルト5より離脱させ、導電性ファーブラシ31に通常画像形成時とは逆極性のクリーニングバイアス電圧を印加して、中間転写ベルト5上の未転写トナー像を静電クリーニングする。これにより、未転写トナー像を構成する多量のトナー粒子を、通常画像形成時と同じ導電性ファーブラシ31、32によって回収可能となる。
Then, at the time of patch detection control on the
そして、図4〜図6に示すように、トナー帯電荷量(ポスト帯電器26の印加電圧)と静電クリーニング電圧(バイアスローラ33、34の印加電圧)とを最適化することで、さらに効率的に未転写トナー像を静電クリーニングできる。
Further, as shown in FIGS. 4 to 6, the toner band charge amount (applied voltage of the post charger 26) and the electrostatic cleaning voltage (applied voltage of the
また、ジャム発生時にポスト帯電器26を通り過ぎて停止した部分の未転写トナー像は、図4に示される最適帯電荷分布を持っていない。そこで、ジャム処理完了後の復帰動作では、ポスト帯電器26よりも上流側へ未転写トナー像の先頭が移動するまで中間転写ベルト5を逆行させる(S19:図3)。調整バイアス電圧を切り替えた後のポスト帯電器26に未転写トナー像を通過させて、未転写トナー像を最適帯電荷分布に誘導して、静電クリーニング性を向上させている。
Further, the untransferred toner image of the portion that has stopped after passing through the
また、ジャム処理後の復帰動作(S18のYES:図3)以外に、中間転写ベルト5に濃度パッチを作像したパッチ検知制御(S12のYES:図3)でも未転写トナー像のクリーニング条件、クリーニング制御を適用している。パッチ検知制御は、ジャム処理完了後の復帰動作と異なり、中間転写ベルト上のトナー載り量は0.5〜0.6mg/cm2と現像剤の劣化の影響を受けるものの、ほぼ一定であり、頻度も多い。このため、未転写トナー像の帯電条件、静電クリーニング条件の設定は、ジャム処理完了後の復帰動作よりも容易である。
In addition to the return operation after the jam processing (YES in S18: FIG. 3), the patch detection control (YES in S12: FIG. 3) for forming the density patch on the
また、ジャム処理後の復帰動作では、通常以上の載り量のトナー像が静電クリーニングで回収されなければならないため、中間転写ベルトの循環速度を通常画像形成時よりも遅くしている(S21:図3)。これにより、導電性ファーブラシ31には、電圧切り替えによる静電気的なクリーニング能力に、摺擦掻き取りによる機械的なクリーニング能力が加算されて、クリーニング効果が高められている。
Further, in the returning operation after the jam processing, a toner image with a loading amount greater than normal must be collected by electrostatic cleaning, so that the circulation speed of the intermediate transfer belt is made slower than that during normal image formation (S21: FIG. 3). Thus, the
すなわち、中間転写ベルト5の循環速度を、ジャム処理完了後の復帰動作およびパッチ検知制御には、通常画像形成時の速度vのα倍(0<α<1)とすることで、面電荷密度が通常時の1/α倍になる。同様のことが帯電極性にも反映される。すなわち、ベルトクリーニング装置30における静電クリーニング効率があがるばかりでなく、二次転写部T2上流のポスト帯電器26における非接触帯電効率も向上する。
That is, the surface charge density is determined by setting the circulation speed of the
<第2実施形態>
図7は第2実施形態の制御のフローチャート、図8はトナー載り量と静電クリーニング性能との関係の説明図である。第2実施形態では、第1実施形態の画像形成装置100の制御において、トナー載り量が多い場合には、下流側の導電性ファーブラシ32に負極性のクリーニングバイアス電圧を印加する。これ以外の構成および制御(S15〜S22:図7)は第1実施形態と同様であるので詳細な説明を省略する。
Second Embodiment
FIG. 7 is a flowchart of the control of the second embodiment, and FIG. 8 is an explanatory diagram of the relationship between the applied toner amount and the electrostatic cleaning performance. In the second embodiment, when the amount of applied toner is large in the control of the
第1実施形態では、導電性ファーブラシ31、32の両方を正極性に帯電させて、中間転写ベルト5上の負極性に帯電したトナー粒子を回収した。導電性ファーブラシ31、32には、放電を起こして中間転写ベルト5上のトナー粒子の帯電状態を反転させない範囲の電圧が印加された。この電圧は、例えば、通常画像形成時に導電性ファーブラシ32に印加される電圧である。
In the first embodiment, both the conductive fur brushes 31 and 32 are charged to the positive polarity, and the negatively charged toner particles on the
つまり、上流側の導電性ファーブラシ31に印加するクリーニングバイアス電圧を比較的に低くして、中間転写ベルト5上でトナー粒子のポジ化を抑制したので、導電性ファーブラシ31の回収総電荷量の限界値は相対的に低くなった。回収総電荷量の限界値を超えて導電性ファーブラシ31を潜り抜けた負極性のトナー粒子は、下流側の正極性に帯電させた導電性ファーブラシ32により静電クリーニングした。
That is, since the cleaning bias voltage applied to the upstream
これに対して、第2実施形態では、図8に示すように、トナー載り量が1.0mg/cm2未満の場合(S41のYES)、第1実施形態と同様なクリーニング条件2aを選択する(S42)。しかし、トナー載り量が1.0mg/cm2以上の場合(S41のNO)、第1実施形態とは異なるクリーニング条件2bを選択する(S43)。 On the other hand, in the second embodiment, as shown in FIG. 8, when the applied toner amount is less than 1.0 mg / cm 2 (YES in S41), the same cleaning condition 2a as in the first embodiment is selected. (S42). However, when the applied toner amount is 1.0 mg / cm 2 or more (NO in S41), a cleaning condition 2b different from the first embodiment is selected (S43).
そして、クリーニング条件2bでは、上流側の導電性ファーブラシ31に印加するクリーニングバイアス電圧を比較的に高くして、導電性ファーブラシ31の回収総電荷量の限界値を相対的に高める。反面、中間転写ベルト5上でトナー粒子のポジ化が起こり易くなるので、下流側の導電性ファーブラシ32に印加するクリーニングバイアス電圧を負極性にして、ポジ化したトナー粒子を静電クリーニングできるようにする(S43)。
In the cleaning condition 2b, the cleaning bias voltage applied to the upstream
図2に示すように、ジャム処理完了を検知すると、制御部40は、画像形成に用いた各分解色の画像データを評価して各分解色のトナー量を加算して中間転写ベルト5上のトナー載り量を計算する。そして、トナー載り量が予め設定されたしきい値を越えている場合、通常画像形成時とは全く逆に、クリーニングバイアス電源43をバイアスローラ33に接続して、クリーニングバイアス電源44をバイアスローラ34に接続する。
As shown in FIG. 2, when the completion of the jam processing is detected, the
そして、上流側の導電性ファーブラシ31は、第1実施形態よりも高い正極性の電圧に帯電させて、ポスト帯電器26によって負極性に帯電強化された未転写トナー像のトナー粒子を強力に吸着させる。反面、導電性ファーブラシ31に接触してポジ化するトナー粒子が増えるので、下流側の導電性ファーブラシ32は、負極性に帯電させてポジ化したトナー粒子を吸着させる。
Then, the upstream
図8に示すように、中間転写ベルト5のトナー載り量とベルトクリーニング装置30の静電クリーニング性能との関係を調べた。図1に示す画像形成部Y、M、C、Kにおける画像形成条件を調整して、ポスト帯電器26を通過した後の中間転写ベルト5上のトナー帯電荷量を−35μC/mgに誘導し、載り量0.2〜2.2mg/cm2のトナー像を形成した。
As shown in FIG. 8, the relationship between the amount of toner applied to the
二次転写外ローラ24を離間させた状態で、中間転写ベルト5をベルトクリーニング装置30に通過させ、通過の前後におけるかぶり濃度反射率の比を求めてベルトクリーニング装置30のクリーニング性能を評価した。
The
図7に示すように、トナー載り量が1.0mg/cm2以上では、ベルトクリーニング装置30による十分な静電クリーニング効果が得られない。正極性の高いクリーニングバイアス電圧を印加して、毎秒通過するトナー像の全電荷相当のファーブラシ電流を得ても、ファーブラシ電流の少なくない部分が中間転写ベルト上のトナー粒子のポジ反転に費やされてしまう。
As shown in FIG. 7, when the applied toner amount is 1.0 mg / cm 2 or more, a sufficient electrostatic cleaning effect by the
現象的に説明すれば、高いクリーニングバイアス電圧を印加された導電性ファーブラシ31と中間転写ベルト5とのニップで、トナー粒子を介した放電が発生し易くなる。放電によってトナー粒子がポジ化するため、トナー載り量1.0mg/cm2以上の場合、正極性に帯電させた導電性ファーブラシ31のみでは回収できない。
Explaining in terms of phenomena, discharge through toner particles is likely to occur at the nip between the
従って、第2実施形態では、トナー載り量が1.0mg/cm2以上と検知された場合、下流側の導電性ファーブラシ32には、上流側の導電性ファーブラシ31と逆極性の負極性のクリーニングバイアス電圧を印加する。
Therefore, in the second embodiment, when the applied toner amount is detected to be 1.0 mg / cm 2 or more, the downstream
正極性に帯電させた導電性ファーブラシ31を潜り抜けたトナー像は、図7から2.2mg/cm2の10%以下、多く見積もってもトナー載り量は0.5mg/cm2以下と推定される。従って、下流側の導電性ファーブラシ32に比較的に低い負極性のクリーニングバイアス電圧を印加することで、再度のネガ反転を生じさせることなく、ポジ反転したトナー粒子を効率的に回収できる。上流側の導電性ファーブラシ31で回収不可能であったポジ化トナーを回収することにより、ベルトクリーニング装置30のトータルのクリーニング性能は飛躍的に高まる。
The toner image that has passed through the
このようにして、あらゆる載り量のトナー像に対しても、それぞれトナー帯電電量と静電クリーニングの印加電圧とを最適化することで、効率的に未転写トナー像を静電クリーニングできる。 In this way, the toner image of any loading amount can be electrostatically cleaned efficiently by optimizing the toner charge amount and the applied voltage for electrostatic cleaning.
<発明との対応>
画像形成装置100は、帯電したトナー像を担持した表面が移動する中間転写ベルト5と、前記トナー像の帯電極性と逆極性の電圧を用いて前記トナー像を前記表面から転写させる二次転写外ローラ24と、二次転写外ローラ24の下流側で前記表面に接触し、前記帯電極性と同極性の電圧を印加されて前記表面の転写残トナーを除去する導電性ファーブラシ31とを備える。そして、二次転写外ローラ24によって前記トナー像が前記表面から転写されない非転写時には、導電性ファーブラシ31に前記帯電極性と逆極性の電圧を印加して前記表面の未転写トナーを除去させる。前記非転写時に導電性ファーブラシ31の上流側で前記未転写トナーを帯電させて、前記未転写トナーの帯電状態を前記帯電極性側へシフトさせるポスト帯電器26を備える。
<Correspondence with Invention>
The
ポスト帯電器26は、二次転写外ローラ24よりも上流側に配置されて、二次転写外ローラ24によって転写されようとする前記トナー像の帯電状態を調整する手段を兼ねている。制御部40は、前記非転写時を識別して、前記導電性ファーブラシ31に印加する電圧の極性を反転させるとともに、前記二次転写外ローラ24の帯電出力を高めさせる。
The
画像形成装置100のクリーニング部材は、回転駆動される導電性の植毛を前記表面に摺擦させる導電性ファーブラシ31である。導電性ファーブラシ31の下流側で前記表面を摺擦し、前記転写残トナーを除去する際に、前記帯電極性と逆極性の電圧を印加される導電性ファーブラシ32を備える。
The cleaning member of the
前記非転写時に導電性ファーブラシ31に印加する電圧は、クリーニング電流の上昇に伴ってクリーニング効率が低下し始めるより低い範囲の電圧値である。
The voltage applied to the
制御部40は、前記非転写時に、前記未転写トナーのトナー載り量を識別し、予め定めたしきい値よりも前記トナー載り量が多い場合には、前記しきい値よりも少ない場合よりも導電性ファーブラシ31に印加する電圧を高めるとともに、前記帯電極性と同極性の電圧を導電性ファーブラシ32に印加させる。
The
中間転写ベルト5は、複数色のトナー像を重ねて一次転写され、ポスト帯電器26は、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加されて複数色のトナー像の帯電電位を揃えるコロナ放電装置である。制御部40は、前記非転写時、前記帯電電位を揃える場合よりも高い、未転写トナーのトナー帯電荷量のピークが−20〜−30μC/mgに誘導される範囲の直流電圧をポスト帯電器26に印加させる。
The
前記非転写時は、中間転写ベルト5から前記トナー像を二次転写される記録材Pのジャム処理完了後の復帰動作である。制御部40は、前記ジャム処理完了を検知すると、前記トナー像の先頭をポスト帯電器26よりも上流側へ位置決めた後に前記未転写トナーの除去を開始する。
The non-transfer time is a return operation after the jam processing of the recording material P on which the toner image is secondarily transferred from the
制御部40は、前記非転写時の中間転写ベルト5の循環速度を通常画像形成時よりも遅くする。
The
前記非転写時は、前記トナー像の濃度調整のためのカラーパッチを中間転写ベルト5に一次転写して、前記未転写トナーとして導電性ファーブラシ31により除去する動作である。
During the non-transfer, the color patch for adjusting the density of the toner image is primarily transferred to the
画像形成装置100は、全体的にトナー像の帯電極性と同極性に帯電した未転写トナー像を中間転写ベルト5の表面から除去する。前記帯電極性と同極性のバイアス電圧を印加したコロナ放電に前記未転写トナー像を晒して、前記未転写トナー像に含まれる前記帯電極性と逆極性に帯電したトナー粒子を減らす。そして前記帯電極性と逆極性の電圧を印加して回転駆動される導電性ファーブラシ31を前記表面に摺擦させて前記未転写トナー像を静電クリーニングする。
The
5 像担持体(中間転写ベルト)
1Y、1M、1C、1K 感光ドラム
2Y、2M、2C、2K 露光装置
4Y、4M、4C、4K 現像装置
6Y、6M、6C、6K 一次転写ローラ
7Y、7M、7C、7K クリーニング装置
16、17 カセット
21 駆動ローラ
22 テンションローラ
23 二次転写内ローラ
24 転写装置(二次転写外ローラ)
25 濃度検知センサ
26 帯電装置(ポスト帯電器)
30 ベルトクリーニング装置
31、32 クリーニング部材(導電性ファーブラシ)
33、34 バイアスローラ
35、36 クリーニングブレード(スクレーパー)
40 制御手段(制御部)
43、44、47、48 クリーニングバイアス電源
45 調整バイアス電源
P 記録材
T1 一次転写部
T2 二次転写部
5 Image carrier (intermediate transfer belt)
1Y, 1M, 1C, 1K Photosensitive drums 2Y, 2M, 2C,
25
30
33, 34
40 Control means (control unit)
43, 44, 47, 48 Cleaning
Claims (7)
トナー像の帯電極性と逆極性の電圧を用いてトナー像を前記表面から転写させる転写装置と、
前記転写装置の下流側で前記表面に接触し、前記帯電極性と同極性の電圧を印加されて前記表面の転写残トナーを除去する第1のクリーニング部材と、
前記第1のクリーニング部材の下流側で前記表面に接触し、前記帯電極性と逆極性の電圧を印加されて前記表面の転写残トナーを除去する第2のクリーニング部材と、
前記転写装置によって前記像担持体上のトナー像が前記表面から転写される転写動作と、前記転写装置によって前記像担持体上のトナー像が前記表面から転写されない状態で前記表面が移動する非転写動作とを実行可能な実行部と、を備え、
前記非転写動作を実行する場合には、前記第1のクリーニング部材に前記帯電極性と逆極性の電圧を印加して前記像担持体上のトナーを前記表面から除去する画像形成装置において、
前記転写装置の上流側で前記像担持体上のトナーを前記帯電極性に帯電させる帯電手段と、
前記非転写動作を実行する場合には、前記転写動作を実行する場合よりも前記帯電手段の帯電出力を高める制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記非転写動作を実行する場合には、前記像担持体上のトナーのトナー載り量を識別し、予め定めたしきい値よりも前記トナー載り量が少ない場合は、前記第2のクリーニング部材に前記帯電極性と逆極性の電圧を印加させるが、予め定めたしきい値よりも前記トナー載り量が多い場合は、前記しきい値よりも前記トナー載り量が少ない場合よりも前記第1のクリーニング部材に印加する電圧を高めるとともに、前記帯電極性と同極性の電圧を前記第2のクリーニング部材に印加させることを特徴とする画像形成装置。 An image carrier on which a surface carrying a charged toner image moves;
A transfer device for transferring the toner image from the surface using a voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the toner image;
A first cleaning member that contacts the surface on the downstream side of the transfer device and is applied with a voltage having the same polarity as the charging polarity to remove residual toner on the surface ;
A second cleaning member that contacts the surface downstream of the first cleaning member and is applied with a voltage having a polarity opposite to the charging polarity to remove residual toner on the surface;
Transfer operation in which the toner image on the image carrier is transferred from the surface by the transfer device, and non-transfer in which the surface moves without the toner image on the image carrier being transferred from the surface by the transfer device and a performing unit capable of executing the operation,
When performing the non-transfer operation, in the image forming apparatus for removing the toner on the image carrier from the surface by applying a voltage having a polarity opposite to the charging polarity to the first cleaning member,
Charging means for charging the toner on the image carrier to the charging polarity upstream of the transfer device ;
When performing the non-transfer operation, and having a control means for increasing the charging output of the charging means than when performing the transfer operation,
When the non-transfer operation is executed, the control unit identifies a toner application amount of the toner on the image carrier, and when the toner application amount is smaller than a predetermined threshold value, A voltage having a polarity opposite to that of the charging polarity is applied to the cleaning member 2, but when the amount of applied toner is larger than a predetermined threshold, the amount of applied toner is smaller than when the amount of applied toner is smaller than the threshold. An image forming apparatus , wherein the voltage applied to the first cleaning member is increased and a voltage having the same polarity as the charging polarity is applied to the second cleaning member .
前記第2のクリーニング部材は、前記上流側導電性ファーブラシの下流側で前記表面を摺擦し、前記転写動作時において転写残トナーを除去する際に、前記帯電極性と逆極性の電圧を印加される下流側導電性ファーブラシであることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。 The first cleaning member is an upstream conductive fur brush that slidably rubs the surface of electrically driven flocks that are driven to rotate,
The second cleaning member rubs the surface on the downstream side of the upstream conductive fur brush and applies a voltage having a polarity opposite to the charging polarity when removing the transfer residual toner during the transfer operation. the image forming apparatus according to claim 1, characterized in that the downstream conductive fur brush is.
前記帯電手段は、直流電圧に交流電圧を重畳した前記電圧を印加されて前記複数色のトナー像の帯電電位を揃えるコロナ放電装置であって、
前記制御手段は、前記非転写動作時、前記帯電電位を揃える場合よりも高い、前記像担持体上のトナーのトナー帯電荷量のピークが−20μC/mg以上−30μC/mg以下に誘導される範囲の直流電圧を前記コロナ放電装置に印加させることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。 The image carrier is an intermediate transfer belt on which toner images of a plurality of colors are superimposed and primarily transferred,
Before SL charging means is a corona discharge device for aligning the charging potential of the toner image of the plurality of colors is applied the voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage,
In the non-transfer operation, the control means induces a peak of the toner band charge amount of the toner on the image carrier to be −20 μC / mg or more and −30 μC / mg or less, which is higher than the case where the charging potentials are made uniform. range image forming apparatus according to any one of claims 1 to 3 DC voltage, characterized in that for applying the corona discharge apparatus.
前記制御手段は、前記ジャム処理完了を検知すると、トナー像の先頭を前記コロナ放電装置よりも上流側へ位置決めた後に前記非転写動作を開始して前記像担持体上のトナーを除去することを特徴とする請求項4記載の画像形成装置。 The non-transfer operation is a return operation after completion of jam processing of a recording material on which a toner image is secondarily transferred from the intermediate transfer belt,
Upon detecting completion of the jam processing, the control means starts the non-transfer operation after positioning the head of the toner image to the upstream side of the corona discharge device and removes the toner on the image carrier. The image forming apparatus according to claim 4 .
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