JP5288260B2 - Cleaning device and image forming apparatus - Google Patents
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本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に用いられるクリーニング装置、および、これを備えた画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a cleaning device used in an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, and a printer, and an image forming apparatus including the same.
従来、被清掃体としてトナー像転写後の感光体上に残留したトナーを除去するクリーニング手段としては、ゴム製のブレードを感光体に当接させてトナーを除去するブレードクリーニング方式のものが知られている。ブレードクリーニング方式では、ブレードと感光体表面との密着の精度が低いとトナーがすり抜けてしまいクリーニング性が低下しやすい。これを防止するために、ブレードを強い当接圧で感光体に押し付けることがおこなわれている。しかしながら、ブレードを強い当接圧で感光体に押し付けると、ブレードのめくれが発生し、スジ状あるいは帯状のクリーニング不良を引き起こしてしまい、安定したクリーニング性能を保ちつづけることが困難であった。また、長期的には、感光体の表面膜削れを増進させ、感光体寿命を短くさせてしまう。 Conventionally, as a cleaning means for removing toner remaining on a photosensitive member after transfer of a toner image as a member to be cleaned, a blade cleaning type in which a rubber blade is brought into contact with the photosensitive member to remove the toner is known. ing. In the blade cleaning method, if the accuracy of adhesion between the blade and the surface of the photosensitive member is low, the toner slips and the cleaning property is liable to deteriorate. In order to prevent this, the blade is pressed against the photosensitive member with a strong contact pressure. However, when the blade is pressed against the photosensitive member with a strong contact pressure, the blade is turned over, causing streaky or strip-like cleaning failure, and it is difficult to maintain stable cleaning performance. Further, in the long term, the surface film scraping of the photoreceptor is promoted and the life of the photoreceptor is shortened.
また、近年、高画質化の要望が高まり、トナーを小粒径化する傾向にある。さらに、トナー製造コスト低減及び転写率向上の要望から、粉砕(不定形)トナーから重合法等により球形に形成された球形トナーを採用する画像形成装置が製品化されている。このような小粒径、球形トナーを用いると、ブレードクリーニング方式ではクリーニング性が粉砕トナーに比べて劣ることが知られている。 In recent years, there has been an increasing demand for higher image quality, and there is a tendency to reduce the particle size of toner. Furthermore, in order to reduce the toner manufacturing cost and improve the transfer rate, an image forming apparatus using a spherical toner formed from a pulverized (indeterminate) toner by a polymerization method or the like has been commercialized. When such a small particle diameter and spherical toner is used, it is known that the cleaning property is inferior to the pulverized toner in the blade cleaning method.
小粒径トナーや球形トナーのクリーニング時にも良好なクリーニング性を備え、かつ、感光体の表面膜削れを軽減できる機械的な摺擦を抑えたクリーニング方式として、特許文献1に記載されているような静電ブラシクリーニング方式がある。特許文献1の静電ブラシクリーニング方式は、感光体表面に接触摺擦するように導電性のブラシ繊維を備えるブラシローラを有し、さらにブラシ繊維に接触して回収ローラを配し、回収ローラからゴムブレードからなる清掃手段でトナーを除去する。この際、回収ローラあるいはブラシ繊維と回収ローラとの両方に電圧を印加し、ブラシによる摺擦力に加え静電気力で感光体からトナーを除去するものである。このため、小粒径トナーや球形トナーに対してもクリーニング性能が得られる。 Patent Document 1 discloses a cleaning method that has a good cleaning property even when cleaning a small particle size toner or a spherical toner and that suppresses mechanical rubbing that can reduce surface film abrasion of the photoreceptor. There are various electrostatic brush cleaning methods. The electrostatic brush cleaning method of Patent Document 1 includes a brush roller having conductive brush fibers so as to contact and rub against the surface of the photoreceptor, and further, a collection roller is arranged in contact with the brush fibers, and The toner is removed by a cleaning means comprising a rubber blade. At this time, a voltage is applied to both the collecting roller or the brush fiber and the collecting roller, and the toner is removed from the photoreceptor by electrostatic force in addition to the rubbing force by the brush. For this reason, the cleaning performance can be obtained even with respect to a small particle size toner or a spherical toner.
上記回収ローラとしては、表面に高抵抗層または絶縁層を有するものが好ましい。これは、回収ローラの表面が導電性であると、ブラシローラと回収ローラとの当接部で、回収ローラ表面からブラシローラ上のトナーに電荷注入がおき、帯電量の低いトナーは極性が反転してしまう。極性が反転したトナーは、回収ローラ上へは移動せずブラシローラ上に残ったままになる。ブラシローラ上に残ったトナーは回転で再び像担持体と出会い、像担持体へ再度付着してクリーニング残トナーとなり、像担持体上のクリーニング性を低下させてしまう。このため、回収ローラからトナーへの電荷注入を防止するために、回収ローラ表層を高抵抗または絶縁性としたものが好ましい。 As the recovery roller, one having a high resistance layer or an insulating layer on the surface is preferable. This is because if the surface of the collecting roller is conductive, charge is injected from the surface of the collecting roller to the toner on the brush roller at the contact portion between the collecting roller and the polarity of the toner with a low charge amount is reversed. Resulting in. The toner whose polarity is reversed does not move onto the collecting roller but remains on the brush roller. The toner remaining on the brush roller encounters the image carrier again by rotation, and adheres again to the image carrier to become cleaning residual toner, thereby degrading the cleaning performance on the image carrier. For this reason, in order to prevent charge injection from the collecting roller to the toner, it is preferable that the surface layer of the collecting roller has high resistance or insulation.
ここで、感光体とブラシローラとが接したときに、ブラシローラから感光体上のトナーへ電荷が注入されトナーの極性が反転するおそれがある。このように感光体上のトナーの極性が反転してしまうと、静電的な力によって感光体上からトナーをブラシローラで除去することができなくなる。また、感光体上からブラシローラにトナーを付着させることができたとしても、その付着したトナーにブラシローラから電荷が注入されトナーの極性が反転する恐れがある。このようにブラシローラに付着したトナーの極性が反転すると、そのトナーが回収ローラによって回収されずブラシローラに留まり続けてしまいクリーニング性が低下する。したがって、高抵抗回収ローラを用いてブラシローラに付着したトナーの極性が反転するのを抑制して、ブラシローラにトナーが留まり続けるのを抑えるだけでは、ブラシローラによって感光体を良好にクリーニングすることができないおそれがある。そのため、高抵抗回収ローラを用いるだけではなく、ブラシローラのブラシ抵抗を高抵抗にして、ブラシローラから感光体上やブラシローラに付着したトナーへ電荷が注入されるのを抑え、トナーの極性が反転するのを抑制することが考えられる。 Here, when the photosensitive member and the brush roller are in contact with each other, there is a possibility that the charge is injected from the brush roller to the toner on the photosensitive member and the polarity of the toner is reversed. When the polarity of the toner on the photoconductor is thus reversed, the toner cannot be removed from the photoconductor with a brush roller by electrostatic force. Further, even if the toner can be attached to the brush roller from the photosensitive member, there is a possibility that the charge is injected from the brush roller to the attached toner and the polarity of the toner is reversed. When the polarity of the toner adhering to the brush roller is reversed in this way, the toner is not collected by the collecting roller and continues to stay on the brush roller, and the cleaning performance is deteriorated. Therefore, by using the high resistance recovery roller to prevent the polarity of the toner adhering to the brush roller from being reversed and to prevent the toner from staying on the brush roller, the photoconductor can be cleaned well by the brush roller. You may not be able to. Therefore, not only the high resistance recovery roller is used, but the brush resistance of the brush roller is set to a high resistance to suppress the injection of electric charge from the brush roller to the toner adhering to the photosensitive member or the brush roller, and the polarity of the toner is reduced. It is conceivable to suppress the inversion.
しかしながら、ブラシローラのブラシ抵抗を単に高抵抗にしただけでは次のような問題が生じ得る。つまり、ブラシ抵抗が高抵抗になると静電的な力によって感光体を良好にクリーニングするために必要なブラシローラへ印加する電圧が高電圧となる。また、上述したようにブラシローラから回収ローラに静電的な力によってトナーを付着させるためには、ブラシローラに印加した電圧よりも高い電圧を回収ローラに印加する必要がある。そのため、ブラシローラや回収ローラに電圧を印加する電源に高コストな高圧電源が必要となったり、高電圧を印加するためブラシや回収ローラ表面が劣化し易くなったりしてしまう。
そこで、本出願人は、特願2007−262918号において、ブラシローラのブラシ抵抗を105[Ω]以上107[Ω]以下にしたクリーニング装置を提案した。このように、ブラシ抵抗を中抵抗にすることによって、トナーへの電荷注入を抑制し被清掃体のクリーニングを良好に行え、且つ、ブラシローラや回収部材に印加する電圧を低電圧化できる。
However, the following problems can occur if the brush resistance of the brush roller is simply increased. In other words, when the brush resistance becomes high, the voltage applied to the brush roller necessary to clean the photosensitive member satisfactorily by electrostatic force becomes high. Further, as described above, in order to attach toner from the brush roller to the collection roller by an electrostatic force, it is necessary to apply a voltage higher than the voltage applied to the brush roller to the collection roller. For this reason, an expensive high-voltage power supply is required as a power supply for applying a voltage to the brush roller and the collection roller, and the brush and the collection roller surface are likely to be deteriorated because a high voltage is applied.
Therefore, the present applicant has proposed a cleaning device in which the brush resistance of the brush roller is set to 10 5 [Ω] or more and 10 7 [Ω] or less in Japanese Patent Application No. 2007-262918. In this way, by setting the brush resistance to a medium resistance, it is possible to suppress the charge injection into the toner and to clean the object to be cleaned, and to reduce the voltage applied to the brush roller and the recovery member.
また、表面に高抵抗層または絶縁層を有する高抵抗回収ローラを用いた場合、回収ローラの表面電位が経時で低下してしまうことがわかった。
本発明者らは、上記問題について鋭意研究した結果、次のことがわかった。すなわち、回収ローラに付着したトナーをゴムブレードで除去した後の回収ローラ表面電位を測定すると、回収ローラ表面の単位面積あたりのトナーの付着量が多いほど回収ローラ表面電位が低下することがわかったのである。この理由はまだ明らかになっていないが、回収ローラ表面に付着した電荷を持ったトナーがゴムブレードで掻き落とされるときに剥離放電がおきて高抵抗層あるいは絶縁層に負極性の電荷を与えてしまう。もしくはトナー付着により回収ローラ表面層に負極性の電荷を与え、ゴムブレードでトナーを掻き落としても与えた電荷が残ってしまうとためと考えられる。
Further, it has been found that when a high resistance recovery roller having a high resistance layer or an insulating layer on the surface is used, the surface potential of the recovery roller decreases with time.
As a result of intensive studies on the above problems, the present inventors have found the following. That is, when the recovery roller surface potential after the toner adhering to the recovery roller was removed with a rubber blade was measured, it was found that the recovery roller surface potential decreased as the amount of toner adhered per unit area of the recovery roller surface increased. It is. The reason for this has not been clarified yet, but when the charged toner adhering to the surface of the collecting roller is scraped off by the rubber blade, a peeling discharge occurs to give a negative charge to the high resistance layer or the insulating layer. End up. Alternatively, it is considered that the negative charge is given to the surface layer of the collecting roller due to toner adhesion, and the given charge remains even if the toner is scraped off by the rubber blade.
また、回収ローラの表面電位が低下すると、回収ローラに当接しているブラシローラのブラシ電位(以下、ブラシローラの表面電位という)も低下してしまうこともわかった。この理由はまだ明らかになっていないが、本発明者らは、次の3つの原因を考えている。
第1の原因は、以下のとおりである。回収ローラの電位が低下する結果、回収ローラとブラシローラとの電位差が低下し、ブラシローラに付着したブラシローラに印加する電圧の極性と反対の極性のトナーが、回収ローラへ静電的に移動せず、ブラシローラ上に多くのトナーが残留するためである。トナーの極性は、ブラシローラに印加する電圧の極性と反対の極性である。その結果、ブラシローラ上に多くのトナーが残留すると、トナーの極性によってブラシローラの表面電位が低下する。
第2の原因は、以下のとおりである。トナーがブラシローラから回収ローラに移動するときに、トナーとブラシローラとの間で剥離放電が起きてブラシの表面にトナーの帯電極性と同極性の電荷を与えてしまう。もしくは、トナー付着によりブラシ繊維の表面にトナーの帯電極性と同極性の電荷を与えて、回収ローラでトナーを除去した後もブラシ繊維の表面にトナーの帯電極性と同極性の電荷が残ってしまうためである。
第3の原因は、回収ローラ表面に付与された負極性の電荷が、ブラシに移動するためである。
It has also been found that when the surface potential of the collecting roller decreases, the brush potential of the brush roller in contact with the collecting roller (hereinafter referred to as the surface potential of the brush roller) also decreases. The reason for this is not yet clear, but the present inventors consider the following three causes.
The first cause is as follows. As a result of the decrease in the potential of the collecting roller, the potential difference between the collecting roller and the brush roller decreases, and the toner having the opposite polarity to the polarity of the voltage applied to the brush roller attached to the brush roller is electrostatically moved to the collecting roller. This is because a large amount of toner remains on the brush roller. The polarity of the toner is opposite to the polarity of the voltage applied to the brush roller. As a result, when a large amount of toner remains on the brush roller, the surface potential of the brush roller is lowered due to the polarity of the toner.
The second cause is as follows. When the toner moves from the brush roller to the collecting roller, a peeling discharge occurs between the toner and the brush roller, and the electric charge having the same polarity as that of the toner is applied to the surface of the brush. Alternatively, the toner having the same polarity as the charged polarity of the toner is applied to the surface of the brush fiber due to the adhesion of the toner, and the charge having the same polarity as the charged polarity of the toner remains on the surface of the brush fiber even after the toner is removed by the collecting roller. Because.
The third cause is that the negative charge applied to the surface of the collecting roller moves to the brush.
ブラシローラの表面電位が低下すると、感光体とブラシローラとの電位差が低下し、感光体上のトナーを静電的にブラシローラへ移動させることができなくなり、クリーニング不良が生じてしまう。 When the surface potential of the brush roller decreases, the potential difference between the photoconductor and the brush roller decreases, and the toner on the photoconductor cannot be moved electrostatically to the brush roller, resulting in poor cleaning.
上述したように、回収ローラの表面電位が低下すると、回収ローラに当接しているブラシローラの表面電位も低下する。回収ローラの表面電位の低下は、回収ローラに対する単位面積あたりのトナーの付着量により変動する。回収ローラの単位面積あたりのトナーの付着量は、形成する画像の画像面積率に影響される。すなわち、画像面積率の高い画像を形成した場合は、多くの転写残トナーが生じることになり、回収ローラに付着するトナー量が多くなる。よって、形成される画像の画像面積率に基づいて、ブラシローラに印加する電圧を変更し、ブラシローラの表面電位の低下を抑制することも考えられる。 As described above, when the surface potential of the collecting roller is lowered, the surface potential of the brush roller in contact with the collecting roller is also lowered. The decrease in the surface potential of the collecting roller varies depending on the amount of toner attached to the collecting roller per unit area. The toner adhesion amount per unit area of the collecting roller is affected by the image area ratio of the image to be formed. That is, when an image having a high image area ratio is formed, a large amount of untransferred toner is generated, and the amount of toner adhering to the collection roller increases. Therefore, it is conceivable that the voltage applied to the brush roller is changed based on the image area ratio of the image to be formed to suppress a decrease in the surface potential of the brush roller.
しかしながら、本発明者らの実験によって、ブラシローラのブラシ抵抗が大きいほど、回収ローラの表面電位低下時における、ブラシ表面電位の低下が大きいことがわかった。ブラシの抵抗は、ばらつきが大きく、例えば、107[Ω]を狙ってブラシローラを成形しても、106〜108[Ω]の範囲でばらついてしまう。その結果、画像面積率に応じて、ブラシローラに印加する電圧を変更しても、ブラシ抵抗のばらつきによって、ブラシローラと感光体との電位差が大きくなりすぎてしまう場合がある。その結果、感光体上のトナーへの電荷注入が起きて、ブラシローラに静電的に移動させることができない場合が生じる。あるいは、ブラシローラと感光体との電位差が十分回復せず、感光体上のトナーをブラシローラに静電的に移動させることができない場合が生じる。よって、画像面積率に基づいて、ブラシローラに印加する電圧を変更しても、ブラシローラのブラシ抵抗のばらつきによって、良好なクリーニング性が得られない場合があった。 However, it has been found through experiments by the present inventors that the higher the brush resistance of the brush roller, the greater the reduction in the brush surface potential when the surface potential of the collecting roller is lowered. The resistance of the brush varies widely, and for example, even if the brush roller is molded aiming at 10 7 [Ω], it varies within a range of 10 6 to 10 8 [Ω]. As a result, even if the voltage applied to the brush roller is changed according to the image area ratio, the potential difference between the brush roller and the photosensitive member may become too large due to variations in brush resistance. As a result, charge injection into the toner on the photoconductor occurs, and the brush roller cannot be moved electrostatically. Alternatively, the potential difference between the brush roller and the photosensitive member may not be sufficiently recovered, and the toner on the photosensitive member may not be moved electrostatically to the brush roller. Therefore, even if the voltage applied to the brush roller is changed based on the image area ratio, there are cases where good cleaning properties cannot be obtained due to variations in the brush resistance of the brush roller.
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、被清掃体上のトナーを良好にクリーニングすることのできるクリーニング装置および画像形成装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a cleaning device and an image forming apparatus capable of satisfactorily cleaning toner on a member to be cleaned.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、表面移動する被清掃体上の粉体を静電的に自らの表面に移動させて除去する表面移動可能なクリーニング部材と、抵抗表層を有し該クリーニング部材上の粉体を静電的に自らの表面に移動させて回収する表面移動可能な回収部材と、該回収部材表面に摺擦して該回収部材上の粉体を掻き落として除去する除去部材と、前記クリーニング部材に電圧を印加するクリーニング部材電圧印加手段と、前記回収部材に電圧を印加する回収部材電圧印加手段と、を備えたクリーニング装置において、前記クリーニング部材表面電位を計測する表面電位計測手段と、該表面電位計測手段の計測結果に基づいて、前記クリーニング部材電圧印加手段を制御する制御手段とを備え、前記クリーニング部材の抵抗が、10 6 [Ω]以上、10 8 [Ω]以下であり、前記回収部材の表面低抵抗が、10 10 [Ω/□]以上、10 13 [Ω/□]以下であり、前記クリーニング部材電圧印加手段は、前記粉体の帯電極性とは逆極性の電圧を前記クリーニング部材に印加するものであり、回収部材電圧印加手段は、前記粉体の帯電極性とは逆極性、かつ、前記クリーニング部材に印加する電圧よりも高い電圧を前記回収部材に印加するものであり、前記制御手段は、前記クリーニング部材の表面電位が前記被清掃体上の粉体が静電的に前記クリーニング部材へ移動することのできる目標電位となるように、該表面電位計測手段の計測結果に基づいて、前記クリーニング部材電圧印加手段を制御すること特徴とするクリーニング装置。
また、請求項2の発明は、請求項1に記載のクリーニング装置において、装置内の温湿度を検知する温湿度検知手段を設け、前記温湿度検知手段の検知結果に基づいて、前記目標電位を設定することを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1または2に記載のクリーニング装置において、前記クリーニング部材として、導電性を有する繊維を導電性芯金の外周から直径方向外側へ延びるように植毛されたブラシローラを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1乃至3いずれかに記載のクリーニング装置において、前記クリーニング部材よりも前記被清掃体の表面移動方向上流側に、前記被清掃体上の粉体の帯電極性を制御する極性制御部材を有することを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項4に記載のクリーニング装置において、前記極性制御部材として、導電性ブレードを用い、該導電性ブレードを被清掃体表面に当接させたことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項4に記載のクリーニング装置において、前記極性制御部材として、導電性ブラシを用い、該導電性ブラシを被清掃体表面に当接させたことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、像担持体と、該像担持体を帯電する帯電装置と、該像担持体を露光して静電潜像を形成する露光装置と、該像担持体上の静電潜像をトナー像化する現像装置と、該像担持体上のトナー像を被転写材に転写する転写装置と、該像担持体上の転写残トナーを除去するクリーニング装置とを備えた画像形成装置において、上記クリーニング装置として請求項1乃至6の何れかに記載のクリーニング装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項7に記載の画像形成装置において、上記像担持体上にトナー像を形成する複数の現像装置を備え、該像担持体上に形成された複数のトナー像を重ね合わせて多色画像を形成するものであることを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、請求項8に記載の画像形成装置において、複数の像担持体と、該複数の像担持体上にトナー像を形成する現像装置をそれぞれ備え、複数の像担持体上に形成されたトナー像を重ね合わせて多色画像を形成することを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項8または9に記載の画像形成装置において、前記転写装置はトナー像を中間転写体を介して被転写材に転写するものであり、前記中間転写体表面の残トナーをクリーニングする中間転写体クリーニング装置として請求項1乃至6の何れかに記載のクリーニング装置を用いたことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes a surface-movable cleaning member that electrostatically moves and removes the powder on the surface-moving object to be cleaned on its own surface, and a resistance surface layer. A surface-movable recovery member that electrostatically moves and recovers the powder on the cleaning member to its own surface, and scrapes the powder on the recovery member by rubbing against the surface of the recovery member In the cleaning apparatus comprising: a removing member to be removed; a cleaning member voltage applying unit that applies a voltage to the cleaning member; and a recovery member voltage applying unit that applies a voltage to the recovery member. and surface potential measuring means for measuring, based on the measurement result of the surface potential measuring means, e Bei and control means for controlling the cleaning member voltage applying means, the resistance of the cleaning member , 10 6 [Omega] or more, 10 8 [Omega] or less, the surface resistance of the collecting member is, 10 10 [Ω / □] or more and 10 13 [Ω / □] or less, the cleaning member voltage The applying means applies a voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the powder to the cleaning member, and the recovery member voltage applying means has a polarity opposite to the charging polarity of the powder and the cleaning member A voltage higher than the voltage applied to the recovery member is applied to the recovery member, and the control means causes the surface potential of the cleaning member to electrostatically move the powder on the object to be cleaned to the cleaning member. A cleaning apparatus that controls the cleaning member voltage application unit based on a measurement result of the surface potential measurement unit so that a target potential can be obtained .
Further, the invention of
Further, the invention of claim 3 is the cleaning apparatus according to
According to a fourth aspect of the present invention, in the cleaning device according to any one of the first to third aspects , the charging of the powder on the object to be cleaned is more upstream than the cleaning member in the surface movement direction of the object to be cleaned. It has a polarity control member for controlling the polarity.
Further, the invention of claim 5 is the cleaning apparatus according to claim 4 , wherein a conductive blade is used as the polarity control member, and the conductive blade is brought into contact with the surface of the object to be cleaned. Is.
The invention of claim 6 is the cleaning apparatus according to claim 4 , wherein a conductive brush is used as the polarity control member, and the conductive brush is brought into contact with the surface of the object to be cleaned. Is.
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an image carrier, a charging device that charges the image carrier, an exposure device that exposes the image carrier to form an electrostatic latent image, and the image carrier. A developing device that converts an electrostatic latent image into a toner image, a transfer device that transfers a toner image on the image carrier to a transfer material, and a cleaning device that removes transfer residual toner on the image carrier are provided. In the image forming apparatus, the cleaning device according to any one of claims 1 to 6 is used as the cleaning device.
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the image forming apparatus according to the seventh aspect , further comprising a plurality of developing devices that form toner images on the image carrier, and a plurality of toners formed on the image carrier. It is characterized in that images are superimposed to form a multicolor image.
According to a ninth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the eighth aspect , each of the image forming apparatus includes a plurality of image carriers and a developing device that forms a toner image on the plurality of image carriers. A multicolor image is formed by superimposing toner images formed on a body.
According to a tenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the eighth or ninth aspect, the transfer device transfers a toner image to a transfer material via an intermediate transfer member, and the surface of the intermediate transfer member it is characterized in that using the cleaning device according to any one as an intermediate transfer member cleaning device for cleaning the residual toner of claims 1 to 6.
本発明によれば、表面電位計測手段が計測したクリーニング部材表面電位に基づいてクリーニング部材電圧印加手段を制御するので、次のような効果を得ることができる。すなわち、表面電位計測手段が計測したクリーニング部材表面電位が、被清掃体上の粉体がクリーニング部材へ静電的に移動させることのできる電位よりも低いときは、クリーニング部材に印加する電圧値を高くして、クリーニング部材表面電位を高めることが可能となる。その結果、クリーニング部材の表面電位の低下を抑制することができ、クリーニング部材と被清掃体の電位差が低下するのを抑制することができる。よって、良好なクリーニング性を維持することができる。また、表面電位計測手段が計測したクリーニング部材表面電位が、被清掃体上の粉体に対して電荷注入が起きない電位より高いときは、クリーニング部材に印加する電圧値が低くなるようクリーニング部材電圧印加手段を制御して、クリーニング部材表面電位を下げることが可能となる。その結果、クリーニング部材の表面電位の上昇を抑制することができ、クリーニング部材と被清掃体との電位差が高くなるのを抑制することができる。これにより、クリーニング部材が被清掃体に付着した粉体を静電的に回収する領域において、粉体への電荷注入を抑制することができ、粉体の極性が反転するのを抑制することができる。その結果、被清掃体上のトナーを良好にクリーニング部材へ静電的に移動させることができる。
さらに、表面電位計測手段が計測したクリーニング部材表面電位に基づいてクリーニング部材電圧印加手段を制御するので、クリーニング部材の抵抗が、狙いの抵抗と異なっていても、確実にクリーニング部材表面電位を、被清掃体上の粉体がクリーニング部材へ静電的に移動することのできる電位に維持することができる。
According to the present invention, since the cleaning member voltage applying unit is controlled based on the cleaning member surface potential measured by the surface potential measuring unit, the following effects can be obtained. That is, when the cleaning member surface potential measured by the surface potential measuring means is lower than the potential at which the powder on the object to be cleaned can be electrostatically moved to the cleaning member, the voltage value applied to the cleaning member is The cleaning member surface potential can be increased by increasing the cleaning member surface potential. As a result, a decrease in the surface potential of the cleaning member can be suppressed, and a decrease in potential difference between the cleaning member and the object to be cleaned can be suppressed. Therefore, good cleaning properties can be maintained. Further, when the cleaning member surface potential measured by the surface potential measuring means is higher than the potential at which charge injection does not occur with respect to the powder on the object to be cleaned, the cleaning member voltage is set so that the voltage value applied to the cleaning member is lowered. It becomes possible to lower the cleaning member surface potential by controlling the applying means. As a result, an increase in the surface potential of the cleaning member can be suppressed, and an increase in potential difference between the cleaning member and the object to be cleaned can be suppressed. As a result, in the region where the cleaning member electrostatically collects the powder adhering to the object to be cleaned, it is possible to suppress the charge injection into the powder and to suppress the reversal of the polarity of the powder. it can. As a result, the toner on the member to be cleaned can be electrostatically moved to the cleaning member satisfactorily.
Further, since the cleaning member voltage application unit is controlled based on the cleaning member surface potential measured by the surface potential measurement unit, the cleaning member surface potential is reliably applied even if the resistance of the cleaning member is different from the target resistance. The powder on the cleaning body can be maintained at a potential capable of electrostatically moving to the cleaning member.
[実施形態1]
以下、本発明を適用した画像形成装置の第一の実施形態として、電子写真方式のいわゆるタンデム型中間転写方式のプリンタ(以下、単にプリンタという)について説明する。図1に示すように、このプリンタは、イエロー,マゼンタ,シアン,黒(以下、Y,M,C,Kと記す)のトナー像を生成するための4つのプロセスユニット6Y,M,C,Kを備えている。4つのプロセスユニット6Y,M,C,Kはドラム状の感光体1Y,M,C,Kをそれぞれ有している。各感光体1Y,M,C,Kの回りには、図2に示すように、それぞれ帯電装置2Y,M,C,K、現像装置5Y,C,M,K、感光体クリーニング装置4Y,M,C,K、除電装置(不図示)等を有している。プロセスユニット6Y,M,C,Kは、互いに異なる色のY,M,C,Kトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。また、プロセスユニット6Y,M,C,Kの下方には、感光体1Y,M,C,K上に静電潜像を形成するためにレーザ光による光書き込みをおこなう露光装置7を有している。
[Embodiment 1]
Hereinafter, as a first embodiment of an image forming apparatus to which the present invention is applied, a so-called tandem type intermediate transfer type printer (hereinafter simply referred to as a printer) of an electrophotographic type will be described. As shown in FIG. 1, this printer has four
なお、本実施形態のプリンタでは、プロセスユニット6Y,M,C,Kは、一体的に構成され装置本体に脱着可能で寿命到達時に交換されるプロセスカートリッジの形態を成しており、メンテナンス性の向上を図ることができる。
In the printer of the present embodiment, the
プロセスユニット6Y,M,C,Kの上方には、像担持体たる中間転写ベルト8を備えた転写ユニット17が配設されている。中間転写ベルト8は、テンションローラ14、駆動ローラ12、支持ローラ13、15,16等の複数のローラに掛け回されており、図中反時計回り方向に回転駆動される。中間転写ベルト8を挟んで感光体1Y,M,C,Kに対向する位置には、感光体1Y,M,C,K上に形成されたトナー像を中間転写ベルト8上に転写するために1次転写ローラ9Y,M,C,Kが配設されている。また、中間転写ベルト8の回転方向に関して1次転写ローラ9Y,M,C,Kより下流部には、中間転写ベルト8の周面に当接し、中間転写ベルト8上のトナー像を記録紙に転写する2次転写ローラ19を有する2次転写装置を有している。なお、2次転写装置は、2次転写ローラ19に限るものではなく、数本の支持ローラと駆動ローラにより掛け渡される2次転写ベルトであっても良い。中間転写ベルト8は、多層構造となっており、ベース層を例えば伸びの少ないフッ素樹脂やPVDシート、ポリイミド系樹脂でつくり、表面をフッ素系樹脂等の平滑性のよいコート層で被ってなる。
Above the
さらに、2次転写ローラ19よりも下流には、2次転写ローラ19による転写後に中間転写ベルト8上に残留する残留トナーを除去するベルトクリーニング装置10が、中間転写ベルト8を介してテンションローラ14に対向するよう設けられている。このベルトクリーニング装置10は中間転写体8と一体的に交換可能であるが、中間転写ベルト8と寿命設定が異なる場合は単独で脱着が可能としてもよい。
Further, downstream of the
図1において、プリンタの下方には、転写紙Pを収容する給紙カセット26と、給紙カセット26から転写紙Pを給紙する給紙ローラ27とを有する給紙部が設けられている。また、転写紙の搬送方向に関して2次転写ローラ19の上流側には、給紙カセット26から給紙された転写紙を一端停止させて、2次転写位置に向かって送り出すレジストローラ28が設けられている。一方、2次転写位置より転写紙の搬送方向に下流側には、定着装置20が設けられている。また、現像装置5Y,M,C,Kに補給する新しいトナーが充填されたトナーボトル32Y,M,C,Kがプリンタの上方にあり、ここから図示しない搬送経路によって、所定の補給量だけ各色の現像装置5Y,M,C,Kに補給する。
In FIG. 1, below the printer, a paper feed unit having a
次に、上記構成のプリンタの動作について説明する。不図示のスタートスイッチを押すと、中間転写ユニット17では、不図示の駆動モータで駆動ローラ12を回転駆動して、他のローラ13,14,15,16を従動回転し、中間転写ベルト8を回転する。同時に、各プロセスユニット6Y,M,C,Kで各感光体1Y,M,C,Kを回転して、それぞれ帯電ローラ2Y,M,C,Kにより一様に帯電し、ついで、露光装置7により露光して静電潜像を形成する。各静電潜像は、それぞれ各色の現像装置5Y,M,C,Kにより現像され、感光体1Y,M,C,K上にイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの単色画像を形成する。中間転写ベルト8の回転とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写ベルト8上に合成カラー画像を形成する。
Next, the operation of the printer having the above configuration will be described. When a start switch (not shown) is pressed, the intermediate transfer unit 17 rotates and drives the
一方、給紙部では、給紙ローラ27が給紙カセット26から転写紙Pを1枚づつ繰り出して給紙路に入れ、レジストローラ28に突き当てて止める。そして、中間転写ベルト8上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ28を回転し、中間転写ベルト8と2次転写ローラ19との間に転写紙を送り込み、転写紙上にカラー画像を2次転写する。転写後の転写紙は、定着装置20へと送り込まれ、定着装置20により熱と圧力とを加えて画像を定着した後排出される。一方、1次転写後の感光体1Y,M,C,Kは、それぞれの感光体クリーニング装置4Y,M,C,Kで残留トナーが除去され、その後除電され、次の作像に備える。また、2次転写後の中間転写ベルト8は、ベルトクリーニング装置10によって残留トナーが除去され、タンデム画像形成装置による再度の画像形成に備える。
On the other hand, in the paper feed unit, the
また、上記プリンタで使用するトナーとしては、600dpi以上の微少ドットを再現するために、トナーの体積平均粒径が3〜6[μm]のものが好ましい。また、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲にあることが好ましい。(Dv/Dn)が1.00に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。 The toner used in the printer preferably has a volume average particle diameter of 3 to 6 [μm] in order to reproduce minute dots of 600 dpi or more. Moreover, it is preferable that ratio (Dv / Dn) of a volume average particle diameter (Dv) and a number average particle diameter (Dn) exists in the range of 1.00-1.40. The closer (Dv / Dn) is to 1.00, the sharper the particle size distribution. With such a toner having a small particle size and a narrow particle size distribution, the toner charge amount distribution is uniform, a high-quality image with little background fogging can be obtained, and the electrostatic transfer method has a high transfer rate. can do.
次に、本実施形態の特徴部であるベルトクリーニング装置10について詳しく説明する。このベルトクリーニング装置10は、従来ブレードクリーニング方式では困難な小粒径化や球形化の進んだトナーのクリーニング時にも良好なクリーニング性を備えた静電クリーニング方式のものである。
Next, the
ここで、従来のブレードクリーニング方式の問題点について説明する。上述のように、近年、高画質化の要望が高まり、トナーは小粒径化の傾向にある。また、トナー製造コスト低減および転写率向上の要望から粉砕トナーではなく重合法等により球形化トナーを採用する傾向にある。小粒径化や球形化の進んだトナーの使用に伴い、像担持体上に残留したトナーを除去する手段として主に用いられてきたブレードクリーニング方式では、ブレードと像担持体表面の密着の精度が低いとトナーがすり抜けてしまいクリーニング性が低下しやすい。これを防ぐため、ブレードを強い当接圧で押しつけると、ブレードのめくれが発生し、いわゆるスジ状あるいは帯状のクリーニング不良を引き起こす原因となり、安定したクリーニング性能を保ちつづけることが困難である。また、球形トナーでも線圧を極端に高くすれば(具体的には、線圧100[gf/cm]以上)クリーニングできるが、その分クリーニングブレードの磨耗やベルトのキズ等により寿命が極端に短くなる。クリーニングブレード寿命(削れてクリーニング不良が発生する時の寿命)約120K枚である。線圧100[gf/cm]の時は、クリーニングブレードの寿命は約20K枚程度である。また、転写性が良いとされている球形トナーに対して、ブレードクリーニング性は、粉砕(異型)トナーに対するクリーニング性より劣ることは良く知られていることである。 Here, problems of the conventional blade cleaning method will be described. As described above, in recent years, there has been an increasing demand for higher image quality, and the toner tends to have a smaller particle size. In addition, there is a tendency to use a spheroidized toner by a polymerization method or the like instead of a pulverized toner because of a demand for reduction in toner manufacturing cost and an improvement in transfer rate. The blade cleaning method, which has been used mainly as a means to remove the toner remaining on the image bearing member with the use of toner having a smaller particle size and spheroidization, is used for the accuracy of adhesion between the blade and the surface of the image bearing member. If it is low, the toner slips through and the cleaning property tends to be lowered. In order to prevent this, if the blade is pressed with a strong contact pressure, the blade is turned over, causing a so-called streak-like or belt-like cleaning failure, and it is difficult to keep stable cleaning performance. In addition, spherical toner can be cleaned by increasing the linear pressure to an extremely high level (specifically, linear pressure of 100 [gf / cm] or more). However, the life of the toner is extremely short due to wear of the cleaning blade or scratches on the belt. Become. The life of the cleaning blade (the life when the cleaning failure occurs due to shaving) is about 120K. When the linear pressure is 100 [gf / cm], the life of the cleaning blade is about 20K sheets. Further, it is well known that the blade cleaning property is inferior to the cleaning property for the pulverized (atypical) toner with respect to the spherical toner whose transferability is good.
そこで、本実施形態のプリンタでは静電クリーニング方式のベルトクリーニング装置10を採用する。図3は、ベルトクリーニング装置10の概略構成を示す拡大図である。ベルトクリーニング装置10は、中間転写ベルト8上からトナーを除去するクリーニング部材としてのクリーニングブラシ521と、クリーニングブラシ521に付着したトナーを回収する回収部材としての回収ローラ522と、回収ローラ522に当接して回収したトナーを掻き取ると共に、回収ローラ522表面に電荷を付与する回収ブレード523と、プリンタ本体に備えられた廃トナータンク(不図示)に回収したトナーを搬送するためのトナー搬送コイル524とを備えている。このように、回収ブレード523は、回収ローラ522表面からトナーを除去する除去部材としての機能と、回収ローラ522表面に電荷を付与する電荷供給手段としての機能を兼ね備えている。クリーニングブラシ521は、ブラシ回転軸を中心に回転駆動するブラシローラであり、クリーニング部材電圧印加手段たるブラシ用電源531よりブラシ回転軸(芯金)を介して電圧を印加する。また、回収ローラ522には回収部材電圧印加手段たる回収電源532より回転軸(芯金)を介して電圧を印加する。また、回収ブレード523は、ブレード用電源533より支持基板を介して電圧を印加する。また、クリーニングブラシ521が中間転写ベルト8上の転写残トナーを除去する位置に対して中間転写ベルト8の回転方向上流側には、転写残トナーの帯電極性を制御する極性制御部材として、極性制御用電源530から電圧が印加された極性制御ブレード520を、テンションローラ14と対向する位置で中間転写ベルト8に当接するよう設けている。
Therefore, the printer of the present embodiment employs the electrostatic cleaning type
このような構成のベルトクリーニング装置10では、次の4つの工程で中間転写ベルト8上のトナーを除去する。
1.極性制御ブレード520で中間転写ベルト8上のトナーの極性を正規帯電極性(ここでは、負極性)に揃える。
2.クリーニングブラシ521にトナーと逆極性(ここでは、正極性)の電圧を印加して、中間転写ベルト8上のトナーを静電的にクリーニングブラシ521上に移動させる(図3中の3A)。
3.回収ローラ522にクリーニングブラシ521と同極性で絶対値が大きい電圧を印加して、クリーニングブラシ521上のトナーを回収ローラ522に移動させる(図3中の3B)。
4.回収ブレード523で回収ローラ522上のトナーを掻き落とす。
以下、これらの工程について詳しく説明する。
In the
1. A
2. A voltage having a polarity opposite to that of the toner (here, positive polarity) is applied to the cleaning
3. A voltage having the same polarity as the cleaning
4). The toner on the
Hereinafter, these steps will be described in detail.
まず、中間転写ベルト8に付着してベルトクリーニング装置10との対向部に到達するトナーの帯電量と、極性制御ブレード520通過後のトナーの帯電量とについて説明する。転写前の中間転写ベルト8上のトナーは、そのほとんどが負極性に帯電している。転写時には、中間転写ベルト8上のトナーは、2次転写ローラ19に印加された正極性の転写バイアスにより転写紙に転写するが、転写前から正極性に帯電していたトナーのほとんどはそのまま中間転写ベルト8に付着する。さらに、転写前に負極性に帯電していたトナーでも2次転写ローラ19に印加された正極性の電荷注入を受けるなどして、帯電極性が正極性側にシフトし、その一部は正極性に反転することがある。
First, the charge amount of the toner that adheres to the
図4(a)、(b)は、転写後に中間転写ベルト8上に残留する転写残トナーの帯電量分布と、そのトナーが極性制御ブレード520通過した後のトナーの帯電量分布を示すグラフである。なお、帯電量分布はホソカワミクロン製 E−スパートアナライザ(EST−3)で、トナー1個ずつの電荷量Qとそのトナーの粒径dを測定したデータをもとに、上記プリンタで作像した時の中間転写ベルト上転写残トナー数百個をサンプリングした時のQ/d(単位はfc/μm)分布を表したものである。図4(a)は、正極性のトナーと負極性のトナーとが半分づつの状態で混在したブロードな分布(以下、転写残トナーAという)、図4(b)は、正極性のトナーが負極性トナーよりも多い状態で混在したブロードな分布(以下、転写残トナーBという)である。また、図4(c)はプロセスコントロール時等の未転写トナーであり、ほとんどが負極性トナーでシャープな分布である。
4A and 4B are graphs showing the charge amount distribution of the residual toner remaining on the
転写残トナーA、転写残トナーBが中間転写ベルト8の回転により、極性制御ブレード520の位置まで達すると、ほとんどのトナーが極性制御ブレード520により機械的に掻き落されるが、いわゆるスティックスリップが発生して一部が極性制御ブレード520をすり抜けて行く。機械的に掻き落とされたトナーは、極性制御ブレード520から自然に落下しベルトクリーニング装置10の下方回収部に収容され、トナー搬送コイル部材524によって廃トナー回収部(不図示)に回収される。極性制御ブレード520へはトナーの帯電極性と同極性(負極性)の電圧が印加されており、トナーがトナー極性制御ブレード520をすり抜けて行く際、トナーを正規の帯電極性(負極性)に帯電する。極性制御用電源530より−500[V]の電圧を印加した極性制御ブレード520通過後の、転写残トナーA、転写残トナーBの帯電量分布を図4(a)、(b)に示す。図4(a)、(b)に示すように、極性制御ブレード520通過前の帯電量分布により、通過後の帯電量分布も異なるが、どちらもほぼ負極性側にすることができる。また、図4(c)の未転写トナーは、ほとんど変化しないか、あるいはやや負極性よりになる。
When the transfer residual toner A and the transfer residual toner B reach the position of the
さらに、トナーが極性制御ブレード520をすり抜けて行く際の帯電量変化について、詳細に説明する。
極性制御ブレード520は、図3に示すように、支持板金上に板状の導電性弾性体を接着した構成であり、中間転写ベルト8にカウンター方向で当接させる。導電性弾性体は、例えばポリウレタンゴムを素材と、カーボンブラックやイオン系の導電剤を混練することで導電性を付与するもので、電気抵抗は、2×106[Ω・cm]〜5×107[Ω・cm]が好ましい。厚みは1〜3[mm]の範囲内とするのが良い。厚さが薄すぎると、中間転写ベルト8表面及び極性制御ブレード520自体のうねり等によって中間転写ベルト8への押しつけ量が確保しにくくなる。硬度はJIS−A硬度計で40〜85の範囲内であれば良い。極性制御ブレード520は中間転写ベルト8上のトナーを100%クリーニングするものでなく、すり抜け量が増減しても問題ない。
本実施形態では、表1にしめす4条件の種類の極性制御ブレード520を用いた。詳しくは、電気抵抗が、106[Ω・cm]、108[Ω・cm]、厚み2.4[mm]、2.8[mm]、自由長が7[mm]、9[mm]、のもので、JIS−A硬度計で60〜80、ブレード反発弾性係数を45%とした。また、図5に、表1の4条件の極性制御ブレード520の環境による電気抵抗変化を示す。
As shown in FIG. 3, the
In this embodiment, the four types of
このような極性制御ブレード520と中間転写ベルト8との間にトナーが挟まれた時、極性制御ブレード520に印加された電圧によりトナーに電流が流れ込みトナーは印加電圧と同極性に帯電して極性制御ブレード520を通過する。また、中間転写ベルト8と極性制御ブレード520とで形成された楔部の入り口と出口の微小ギャップ部の放電あるいは電荷注入により印加電圧と同極性に帯電する。この結果、トナーは図4(a)、(b)の「ブレード通過後(電流−40[μm]印加)」に示すような負極性の帯電量分布となる。
When toner is sandwiched between the
また、極性制御部材として、導電性ブラシを用いてもよい。電圧を印加した導電性ブラシと感光体上のトナーが接触すると、電圧値に応じてトナーの帯電量は変化する。その変化量は電圧が大きいほど大きくなる。また、繊維の表層に導電剤が露出しているものほど、その変化量が大きいことも発明者らの実験によりわかっている。これら、トナーの帯電量を変化させている現象は、電位差200[V]前後でも発生するため、放電によっておこっている現象以外に、コンデンサーの充電のような回路ができて電荷がトナーにためられている(所謂電荷注入)と考えている。他方、極性制御部材としての導電性ブラシへの印加電圧を放電開始電圧以上にしても、もちろん放電によりトナーの極性制御をおこなうことができるが、あまり高すぎる電圧を印加すると、おそらく空気の絶縁破壊によって生じた両極性のイオンがトナーに付着するためか、逆帯電トナー量が増え、あまり好ましくない。図6から図9は導電性ブラシの起毛の断面図である。図6と図7は絶縁性の繊維に導電剤を分散させて抵抗値を調整したものである。図8や図9は、導電材の周囲を絶縁性繊維が被覆したような芯鞘構造の起毛である。図6や図7に示すように繊維中の導電剤が繊維表層にまで分散したような起毛をもつ導電性ブラシでは、トナーと接触したときに導電剤とトナーとが直接接触する機会が増え、導電剤からトナーに電荷が流れ込みやすく、図8、図9に示す起毛を有する導電性ブラシよりも電荷注入が起きやすい。その結果、図8、図9に示す起毛を有する導電性ブラシよりも、トナーは導電性ブラシに印加されている電圧の極性側に帯電しやすくなり、好ましい。 Moreover, you may use a conductive brush as a polarity control member. When the conductive brush to which the voltage is applied and the toner on the photoreceptor come into contact, the charge amount of the toner changes according to the voltage value. The amount of change increases as the voltage increases. It has also been found by experiments by the inventors that the amount of change is greater as the conductive agent is exposed on the surface layer of the fiber. Since the phenomenon of changing the charge amount of the toner occurs even at a potential difference of about 200 [V], in addition to the phenomenon caused by the discharge, a circuit such as charging a capacitor can be formed and the charge is accumulated in the toner. (So-called charge injection). On the other hand, even if the voltage applied to the conductive brush as the polarity control member is higher than the discharge start voltage, it is possible to control the polarity of the toner by discharge. This is because the amount of the reversely charged toner increases because the bipolar ions generated by the toner adhere to the toner. 6 to 9 are sectional views of the raising of the conductive brush. 6 and 7 show the resistance values adjusted by dispersing a conductive agent in insulating fibers. FIG. 8 and FIG. 9 show the raising of the core-sheath structure in which the periphery of the conductive material is covered with insulating fibers. As shown in FIG. 6 and FIG. 7, the conductive brush having a raised brush in which the conductive agent in the fiber is dispersed to the fiber surface layer has an increased chance of direct contact between the conductive agent and the toner when contacting the toner. Charges easily flow into the toner from the conductive agent, and charge injection is more likely to occur than the conductive brushes having raised hairs shown in FIGS. As a result, the toner is more likely to be charged on the polarity side of the voltage applied to the conductive brush than the conductive brush having the raised brushes shown in FIGS. 8 and 9, which is preferable.
次に、極性制御ブレード520を通過した後のトナーの静電クリーニング動作について説明する。極性制御ブレード520により正規の帯電極性である負極性に帯電した転写残トナーは、中間転写ベルト8の回転によりクリーニングブラシ521の位置まで移送される。クリーニングブラシ521は、ブラシ用電源531よりトナーの帯電極性とは逆極性(正極性)の電圧が給電されており、図3中の3Aで、中間転写ベルト8とクリーニングブラシ521表面電位との電位差で形成される電界により、中間転写ベルト8上の負極性に帯電した転写残トナーを静電的に吸着してクリーニングブラシ521へ移動させる。
Next, the electrostatic cleaning operation of the toner after passing through the
回収ローラ522は、クリーニングブラシ521に当接するよう設けられ、回収電源532よりクリーニングブラシ521より更に高い正極性の電圧が印加されており、図3中の3Bで、クリーニングブラシ521表面電位と回収ローラ522表面電位との電位差で形成される電界により、クリーニングブラシ521上に移動したトナーを静電的に吸着して回収ローラ522上へ移動させる。
The
回収ブレード523は、回収ローラ522に当接して設けられ、回収ローラ522上のトナーを掻き落とす。掻き落とされたトナーは、トナー搬送コイル524で機外に排出される又は現像装置5に戻される。また、回収ブレード523は、回収ローラ522の表面電位を維持するよう回収ローラ522表面へ電荷を供給する電荷供給手段としての機能を有しており、ブレード用電源533より支持基板を介して、回収ローラ522の芯金へ印加されている電圧と同じかさらに高い正極性の電圧が印加されている。これにより、回収ローラ522表面電位は安定化する。また、中間転写ベルト8の裏面に当接し、クリーニングブラシ521と中間転写ベルト8を挟んで対向するブラシ対向ローラ508は表面に中間転写ベルト8の体積抵抗値と同等かそれ以上の体積抵抗値を有する抵抗層を設けてある。この体積抵抗値は絶縁に近いものであると、ブラシ対向ローラ508が電極の役割を果たせないため、極端に高抵抗なものは避けなければならない。中間転写ベルト8とクリーニングブラシとの間のクリーニング電界が維持でき、かつクリーニングブラシから中間転写ベルトに流れるブラシ電流が低くなるようにブラシ対向ローラ508抵抗層の抵抗値を設定する必要があり、106〜108[Ω・cm]のものが好適である。
また、極性制御ブレード520の対向ローラとしての要求される抵抗層の抵抗値と、クリーニングブラシの対向ローラとしての要求される抵抗層の抵抗値とがほぼ同じ値のときは、図10に示すように、極性制御ブレード520の対向ローラであるテンションローラ14がクリーニングブラシの対向ローラを兼ねるようにしてもよい。図10に示すように構成することで、部品点数を削減することができ、省スペース化にも貢献することができる。
The
When the resistance value of the resistance layer required as the opposing roller of the
本実施形態のプリンタで用いたクリーニングブラシ521、回収ローラ522、回収ブレード523の具体的な構成条件は、以下のとおりである
<クリーニングブラシ521の条件>
ブラシ材質:導電性ポリエステル(繊維内部に導電性カーボンを内包し、繊維表面はポリエステル、いわゆる芯鞘構造)
ブラシ抵抗:1×107[Ω](印加電圧100〜600[V])
ブラシ軸印加電圧:+1000[V]
ブラシ植毛密度:10[万本/inch2]、繊維径約25〜35[μm]、ブラシ先端の毛倒れ処理あり
ブラシ直径:16[mm]
回収ローラへのブラシ繊維喰い込み量:1[mm]
であるが、これに限られない。
但し、ブラシ抵抗は、金属平板に静止状態でブラシローラを全面1[mm]食い込むように対向させ、1[KV]電圧を印加したときの電流値を測定して抵抗値を計算したものである。
Specific configuration conditions of the cleaning
Brush material: Conductive polyester (contains conductive carbon inside the fiber and the fiber surface is polyester, so-called core-sheath structure)
Brush resistance: 1 × 10 7 [Ω] (applied voltage: 100 to 600 [V])
Brush shaft applied voltage: +1000 [V]
Brush flocking density: 10 [10,000 / inch 2 ], fiber diameter of about 25 to 35 [μm], with brush tipping treatment Brush diameter: 16 [mm]
Amount of brush fiber biting into the collection roller: 1 [mm]
However, it is not limited to this.
However, the brush resistance is a value calculated by measuring the current value when a 1 [KV] voltage is applied with the brush roller facing the entire surface of the metal flat plate so as to bite the entire surface by 1 [mm]. .
<回収ローラ522の条件>
回収ローラ芯金印加電圧:+1400[V]
<Conditions for
Recovery roller mandrel applied voltage: +1400 [V]
<回収ブレード523の条件>
導電性カーボン含有ポリウレタンゴム体積抵抗:1×106[Ω・cm](25℃50%にて測定)
ブレード当接角度:20°
ブレード厚み:2.8[mm]
回収ローラへのブレード喰い込み量:0.6[mm]
回収ブレードへの印加電圧:+2400[V]
<Conditions for
Conductive carbon-containing polyurethane rubber volume resistance: 1 × 10 6 [Ω · cm] (measured at 25 ° C. and 50%)
Blade contact angle: 20 °
Blade thickness: 2.8 [mm]
Amount of blade biting into the collection roller: 0.6 [mm]
Applied voltage to recovery blade: +2400 [V]
回収ローラ522は特にトナーの回収率とトナーへの逆極性注入防止のため、表面に高抵抗の抵抗層を有する高抵抗ローラとしている。そのメリットは主にトナーへの逆極性電荷注入が起こりやすい高温高湿度環境で大きい。回収ローラ522はSUSの芯金(φ16[mm])の表面にPVDFを100[μm]の厚みで有し、さらにその表面にアクリル系のUV硬化樹脂層を有するものを用いた。ローラ抵抗は、図15に示すように、回収ローラ522を静止状態で固定し、10[℃]15[%]環境下と32[℃]80[%]環境下でそれぞれ抵抗層522bと回転軸(芯金)522aとの間に電圧1000[V]印加して電流を測定して算出し、1012〜1013[Ω・cm]である。本実施形態で用いた回収ローラ522のみならず、導電性芯金に数[μm]〜100[μm]程度の高抵抗弾性チューブを被せる、あるいはさらに絶縁コーティングしたものでも同じ性能を得られる。
The
回収ローラ522は表面に高抵抗の抵抗層を有するローラであるほうがSUS(ステンレス鋼)回収ローラよりもクリーニングブラシ表面と回収ローラ表面との電位差を大きくすることができることを、図11、図12を用いて説明する。図11は、32[℃]80[%]環境にて、SUS回収ローラを用い、ブラシ軸に500[V]を印加して、回収ローラ軸に550[V]〜700[V]を印加したときの、ブラシ軸電位、ブラシ先端電位、回収ローラ軸電位、回収ローラ表面電位、(回収ローラ表面電位―ブラシ先端電位の)電位差、を示したものである。また、図12は、32[℃]80[%]環境にて、高抵抗の抵抗層を有するローラ(以下、高抵抗回収ローラという)を用い、ブラシ軸に500[V]を印加して、回収ローラ軸に500[V]〜800[V]を印加したときの、ブラシ軸電位、ブラシ先端電位、回収ローラ軸電位、回収ローラ表面電位、(回収ローラ表面電位―ブラシ先端電位の)電位差、を示したものである。
The
SUS回収ローラを用いると、ブラシ先端電位が回収ローラ表面電位と近づいてしまい、回収ローラ軸印加電圧を上げても、その2部材表面間の電位差が上がらない。 When the SUS recovery roller is used, the brush tip potential approaches the recovery roller surface potential, and even if the recovery roller shaft applied voltage is increased, the potential difference between the two member surfaces does not increase.
次に、図13に、ブラシ先端電位と回収ローラ表面電位との電位差を横軸に取り、縦軸に回収率を取ったグラフを示す。ここで、回収率とは、実験的に既知のトナー量(ここでは計算しやすいように単位面積当たりのトナー量[mg/cm2]を用いる。)を感光体1上に付着させ、クリーニングブラシ521でクリーニング後に回収ローラ522に回収されたトナー量(単位面積あたりのトナー量)を測定し、数1で計算したものである。
ただし、M/Aは単位面積当たりのトナー質量[単位:[mg/cm2]を計算したものである。 However, M / A is calculated from the toner mass per unit area [unit: [mg / cm 2 ].
図13からわかるように、回収ローラ522としてSUS回収ローラを用いたときには回収率が80[%]どまりなのに対し、高抵抗回収ローラを用いると、回収率が100[%]以上になるものが存在する。ここで、回収率が100[%]を超えているのは、トナー入力を10秒間行なったため、毎回のブラシ・回収ローラ回転で最初の数秒間は100[%]のトナー回収ができずにブラシにトナーが溜まり、次に溜まったトナーと逐次入力してくるトナーをあわせた量の数十[%]の量を回収ローラ522が回収しているため、その回収量が入力量を上回ってしまうことがあるためである。
As can be seen from FIG. 13, when the SUS collection roller is used as the
ここまでの図11、図12及び図13に示す結果をまとめると、ブラシからのトナー回収性をあげようとして回収ローラ軸に印加する電圧を増加させても、SUS回収ローラの場合にはトナーの回収性が上がらないが、高抵抗回収ローラを用いて回収ローラ軸に印加する電圧を上げるとブラシ先端と回収ローラ表面との電位差が大きくなり、回収ローラ522でのトナー回収性が向上するということがわかる。したがって、トナー回収性を上げるためには、SUS回収ローラよりも高抵抗回収ローラのほうが良いことがわかる。
To summarize the results shown in FIGS. 11, 12, and 13 so far, even if the voltage applied to the collecting roller shaft is increased in order to improve the toner collecting performance from the brush, the toner in the case of the SUS collecting roller Although the recoverability does not increase, if the voltage applied to the recovery roller shaft is increased using a high resistance recovery roller, the potential difference between the brush tip and the recovery roller surface increases, and the toner recovery performance at the
また、図11と図12とに示す結果が得られた実験を行った場合における感光体1上のクリーニング性も、回収ローラ522として高抵抗回収ローラを用いたほうがSUS回収ローラを用いるよりも良好となった。その結果を図14に示す。
Further, the cleaning performance on the photosensitive member 1 in the case where the experiment shown in FIGS. 11 and 12 is performed is also better when the high resistance recovery roller is used as the
なお、図14における縦軸のクリーニング残IDというのは次のような指標である。「クリーニング残ID」はクリーニングブラシ521によるクリーニング後の中間転写ベルト8上のトナーをスコッチテープでテープ転写し、白紙上に貼り付けそれを分光測色計(X−Rite938)で測定し、一方スコッチテープでテープのみを同じ白紙に貼り付け分光測色計で測定し、トナーとテープと白紙をあわせた反射濃度(ID:Image Density)からスコッチテープでテープと白紙をあわせた反射濃度(ID)の分を引いた値である。IDとトナー個数とは相関関係が有り、トナー個数が多いとIDの値は増加する。従ってIDでクリーニング性の判断ができる。クリーニング残IDが小さいほどクリーニング性が良いという指標である。
Note that the cleaning residual ID on the vertical axis in FIG. 14 is the following index. “Remaining cleaning ID” is obtained by transferring the toner on the
図に示すように、SUS回収ローラと比較して高抵抗回収ローラは回収ローラ印加電圧を高くしたときのクリーニング残IDに対しての印加電圧の余裕度が大きく、印加電圧を上げたときでもクリーニング性が良好に維持される。 As shown in the figure, compared with the SUS collection roller, the high resistance collection roller has a large margin of applied voltage with respect to the cleaning residual ID when the collection roller applied voltage is increased, and cleaning is performed even when the applied voltage is increased. Good maintainability.
その理由として、以下のように考えている。負極性トナーに対して、正極性電圧V1をブラシ軸に印加し、回収ローラ軸に正極性電圧V2(ここでV2>V1)を印加した場合、負極性トナーは正極性を帯びたブラシに付着し、ついでクリーニングブラシ521よりもより正極性で高電圧な回収ローラ522に付着して回収される。ところが、回収ローラ表面が金属(SUS鋼)の場合には回収ローラ522がブラシ毛及びブラシ付着トナーに接触すると、回収ローラ表面と同電位になるまでブラシ毛及びブラシ付着トナーに電荷を供給しつづけようとする。そのスピードは、SUS回収ローラ表面が、ブラシやトナーに電荷を与えてから、電源からまた電荷が供給されて、回収ローラ表面が電源と同電位となるまでのスピード(時間)は、高抵抗回収ローラに比べて速いと推測される。そのため、SUS回収ローラのほうが高抵抗回収ローラよりもブラシ付着トナーの極性を反転させ易くなる。トナーの極性が反転するとトナーは正極性となり、同じ正極性でも電圧が低いブラシのほうに付着する。よって、ブラシ中に正極性トナーが存在することになり、中間転写ベルト8の表面電位はブラシ先端の電位よりも負極性側にあるので、ブラシから中間転写ベルト8にトナーが付着してクリーニング不良となってベルトクリーニング装置10から出力される。これが帯電器汚れなどの不具合を引き起こす。
The reason is as follows. When a positive voltage V1 is applied to the brush shaft and a positive voltage V2 (here, V2> V1) is applied to the collecting roller shaft, the negative toner adheres to the brush having a positive polarity. Then, it is collected by being attached to the
一方、ローラ表面に1010[Ω/□]以上、好ましくは、1010[Ω/□]〜1013[Ω/□]の高抵抗層を有する高抵抗回収ローラの場合は、ブラシと回収ローラ522とに挟まれたトナーが極性反転しにくいので結果的に極性反転トナーによるクリーニング不良が発生しにくい。 On the other hand, in the case of a high resistance recovery roller having a high resistance layer of 10 10 [Ω / □] or more, preferably 10 10 [Ω / □] to 10 13 [Ω / □] on the roller surface, the brush and the recovery roller Since the toner sandwiched between 522 is less likely to reverse the polarity, as a result, the cleaning failure due to the polarity-reversed toner hardly occurs.
以上のように、高温高湿環境においては回収ローラ表面を高抵抗層(1010[Ω・cm]以上)、あるいは絶縁層にした場合に、ブラシと回収ローラ522とに挟まれたトナーの極性が反転しにくいというメリットがある。
As described above, in a high-temperature and high-humidity environment, the polarity of the toner sandwiched between the brush and the
図16は、ブラシ抵抗Rが、105、107、109[Ω]それぞれのクリーニングブラシ521のクリーニング性を調べた結果である。なお、ブラシ抵抗は、金属平板に静止状態でブラシローラを全面1[mm]食い込むように対向させ、1[KV]電圧を印加したときの電流値を測定して抵抗値を計算したものである。図16に示すように、ブラシ抵抗が109[Ω]のクリーニングブラシを用いた場合は、ブラシ回転軸(芯金)に1200[V]〜1500[V]印加しないとクリーニングできないため、ブラシ用電源531を高圧電源にする必要がある。また、回収ローラ522の回転軸にはブラシ回転軸に印加する電圧よりも高い電圧を印加する必要があり、さらに、回収ブレード523には回収ローラ回転軸印加電圧よりも開始電圧を上乗せした電圧を印加する必要がある。その結果、ブラシ用電源531、回収電源532、ブレード用電源533を高コストな高圧電源にする必要が生じる。一方、ブラシ抵抗が105[Ω]のクリーニングブラシを用いた場合は、ブラシ抵抗が107[Ω]のクリーニングブラシを用いた場合よりも低い電圧で、トナーが正極性に帯電し、中間転写ベルト8に再付着してしまった。このため、ブラシ抵抗が105[Ω]のクリーニングブラシは、ブラシ抵抗が107[Ω]のクリーニングブラシに比べてクリーニング性の余裕度が小さい。従って、ブラシ抵抗が107[Ω]のクリーニングブラシが最も好ましい。しかしながら、ブラシ繊維の生産時のばらつきでブラシ抵抗値が変動することがあり、ブラシ抵抗107[Ω]のブラシローラを使用するためにはローラの抵抗を測定し、規格値内に入るものを選別しなくてはならないため、検査のコストアップと歩留まり低下を起こす。発明者らの検討によれば、106[Ω]、108[Ω]でもクリーニング性に問題がない為使用することはできる。よって、本実施形態では、ブラシ抵抗106[Ω]〜108[Ω]のクリーニングブラシを用いる。これにより、製造時のコストアップと歩留まり低下を抑制することができるとともに、クリーニング性の余裕度が大きく、各部材(クリーニングブラシ521、回収ローラ522、回収ブレード523)に印加する電圧を低く抑えることができる。
FIG. 16 shows the results of examining the cleaning properties of the cleaning brushes 521 having the brush resistance R of 10 5 , 10 7 , 10 9 [Ω]. The brush resistance is a value calculated by measuring a current value when a 1 [KV] voltage is applied with a brush roller facing the entire surface of a metal flat plate so as to bite 1 [mm]. . As shown in FIG. 16, when a cleaning brush having a brush resistance of 10 9 [Ω] is used, cleaning cannot be performed unless 1200 [V] to 1500 [V] is applied to the brush rotation shaft (core metal). The
クリーニングブラシ521の起毛は、先の図6と図7に示すように母材に導電剤を分散させて抵抗値を調整した導電性ブラシ繊維である。クリーニングブラシ521に使用される導電性ブラシ繊維の母材としては、ナイロン、ポリエステル、アクリル等の絶縁材が一般的で何れの材料の場合も同じ効果である。導電剤としてはカーボンがよく用いられる。また、表面に絶縁体、内部に導電材があるような「芯鞘構造」でもよい。芯鞘構造の代表的な繊維は特開平10−310974、特開平10−131035、特開平01−292116、特公平07−033637、特公平07−033606、特公平03−064604に開示されている。
The raised brushes of the cleaning
低温低湿(10[℃]15[%])環境におけるブラシ先端電位と中間転写ベルト8上におけるクリーニング残IDとの関係を調べると、ブラシ先端電位が400[V]〜1000[V]でクリーニング残IDが目標の0.01以下となり良好であることがわかった。また、高温高湿(32[℃]80[%])では、ブラシ先端電位が300[V]〜500[V]でクリーニング残IDが目標の0.01以下となり良好であることがわかった。これは、温湿度条件によって、トナーが保持する帯電量が異なるためである。すなわち、一般に高温高湿環境では、極性制御ブレード通過後のトナーがマイナスに帯電している帯電量が小さい。このため、ブラシからトナーへのプラス側への電荷注入がおきると容易に正極性になりやすい。クリーニングブラシに印加する電圧を高くすると、ブラシからトナーへ電荷注入がおきやすい。その結果、高温高湿環境下においては、電圧値を高くすると、多くのトナーがブラシからの電荷注入によって正極性に反転し、中間転写ベルト8上にトナーが逆戻りしてクリーニング残トナーが増えたと考えられる。そのため高温高湿環境下においては、低温低湿環境下に比べて、クリーニングIDが0.1以下になる印加電圧の上限値が低くなるのである。このことから、低温低湿環境でも高温高湿環境でもクリーニング性が良好なブラシ先端電位は400[V]〜500[V]である。
When the relationship between the brush tip potential in a low-temperature and low-humidity (10 [° C.] 15 [%]) environment and the cleaning residual ID on the
しかしながら、回収ローラ522として高抵抗回収ローラを用いた場合には、低温低湿環境で以下に述べる不具合があることがわかった。
However, it has been found that when a high resistance recovery roller is used as the
本発明者らは、低温低湿環境(10[℃]15[%])にてクリーニング実験を行なったところ、トナーが高抵抗回収ローラ表面に付着した後、回収ブレード523で清掃した後の回収ローラ表面電位を測定すると、回収ローラ表面電位が低下することがわかった。また、同時に回収ローラとの当接部通過後のクリーニングブラシ521のブラシ先端電位を、表面電位計を用いて測定したところ、ブラシ先端電位も数百V単位で変動することがわかった。
The present inventors conducted a cleaning experiment in a low-temperature and low-humidity environment (10 [° C.] 15 [%]). After the toner adhered to the surface of the high-resistance recovery roller, the recovery roller after cleaning with the
トナーを入力しながら回収ローラ表面電位とブラシ先端電位とを表面電位計を用いて10[s]間測定したところ、両方の電位が低下してしまい電位差が30[V]ほどに低下した。一方、トナーを入力しながら回収ローラ表面電位とブラシ先端電位とを表面電位計を用いて2[s]間測定したところ、電位低下がはじまっているものの、まだ電位差は150[V]ほどあった。また、トナーの入力をしないで回収ローラ表面電位とブラシ先端電位とを表面電位計を用いて10[s]間電位を測定した場合は、数百V単位の電位の低下はみられなかった。また、このときの入力トナーのM/Aは0.1[mg/cm2]、Q/M(単位質量あたりの電荷量)は−5[μC/g]〜−11[μC/g]であった。通常、転写後に中間転写ベルト8上に残留する転写残トナーは、変動はあるものの、およそ0.02[mg/cm2]〜0.08[mg/cm2]と見積もられ、今回の条件はこれを多少上回るように設定した。
The surface potential of the collecting roller and the potential of the brush tip were measured for 10 [s] using a surface potentiometer while inputting the toner. As a result, both potentials were reduced and the potential difference was reduced to about 30 [V]. On the other hand, when the surface potential of the collecting roller and the potential at the tip of the brush were measured for 2 [s] using a surface potentiometer while inputting the toner, the potential difference started, but the potential difference was still about 150 [V]. . In addition, when the surface potential of the collecting roller and the potential at the tip of the brush were measured for 10 [s] using a surface potentiometer without inputting toner, the potential was not decreased by several hundred volts. At this time, the M / A of the input toner is 0.1 [mg / cm 2 ], and the Q / M (amount of charge per unit mass) is −5 [μC / g] to −11 [μC / g]. there were. Normally, the transfer residual toner remaining on the
ブラシ先端電位変動及び回収ローラ表面電位低下の原因はまだ明らかになっていないが、トナーの有り無しとトナーM/Aの量とに相関があることから、トナーの授受がなんらかの影響を与えていることは確かである。現在は、回収ローラ表面に付着した電荷を持ったトナーが回収ブレード523で掻き落とされるときに剥離放電がおきて高抵抗層あるいは絶縁層に負極性の電荷を与えてしまうため回収ローラ522の表面電位が低下すると考えられる。もしくは、トナー付着により回収ローラ表面層に負極性の電荷を与え、回収ブレード523でトナーを掻き落としても回収ローラ表面層に与えられた電荷が残ってしまうため回収ローラ522の表面電位が低下するとも考えられる。なお、ブラシ表面電位の低下は、以下の3つの理由が考えられる。第1の理由は、回収ローラ522の表面電位が低下する結果、回収ローラ522とクリーニングブラシ521との電位差が低下し、クリーニングブラシ521に付着したトナーが、回収ローラ522へ静電的に移動せず、クリーニングブラシ521上に多くのトナーが残留する。トナーの極性は、クリーニングブラシ521に印加する電圧の極性と反対の極性である。その結果、クリーニングブラシ521上に多くのトナーが残留すると、トナーの極性によってクリーニングブラシ521の表面電位が低下すると考えられる。第2の理由は、クリーニングブラシ521に付着したトナーが回収ローラへ移動する際、剥離放電がおきてブラシ繊維に負極性の電荷を与えてしまったり、トナー付着によりブラシ繊維に負極性の電荷を与えてしまったりする結果、クリーニングブラシ521の表面電位が低下すると考えられる。しかし、この第2の理由は、ブラシ抵抗が106〜108[Ω]の中抵抗であり、ブラシ繊維には多少の電流が流れると考えられるため、ブラシ繊維に負極性の電荷が付与される結果、ブラシ先端電位が大幅に低下するとはあまり考えにくい。第3の理由は、回収ローラ表面に付与された負極性の電荷が、ブラシに移動して、クリーニングブラシ521の先端電位が低下すると考えられる。本発明らは、回収ローラ522の表面電位が低下すると、クリーニングブラシの先端電位が低下するという結果から、第1の理由、第3の理由がブラシ先端電位を低下させる理由だと考えている。
The cause of fluctuations in the brush tip potential and the recovery roller surface potential has not yet been clarified, but since there is a correlation between the presence of toner and the amount of toner M / A, the transfer of toner has some influence. That is certain. At present, when toner having a charge adhering to the surface of the collecting roller is scraped off by the
このように、クリーニングブラシ521の表面電位が低下すると、中間転写ベルト8とクリーニングブラシ521との電位差が低下して、中間転写ベルト8上のトナーをクリーニングブラシ521へ静電的に移動させることができなくなり、クリーニング性が低下してしまう。
Thus, when the surface potential of the cleaning
そこで、本実施形態においては、高抵抗回収ローラの表面へ電荷を与えるために、高抵抗回収ローラに当接している回収ブレードに電圧を印加して回収ローラ表面に電荷を付与して、回収ローラ表面電位が低下するのを抑制している。 Therefore, in the present embodiment, in order to give a charge to the surface of the high resistance recovery roller, a voltage is applied to the recovery blade that is in contact with the high resistance recovery roller to apply the charge to the surface of the recovery roller. The surface potential is suppressed from decreasing.
しかしながら、回収ローラ表面の電荷を付与して回収ローラ表面の電位低下を抑制していても、クリーニングブラシ521の電位低下が起こることがあった。また、ブラシ抵抗によってもブラシ先端電位の低下量が異なることがわかった。ブラシ抵抗が108[Ω]の高抵抗のクリーニングブラシでは連続使用に伴う、ブラシ先端電位の低下量が大きいことがわかった。その理由については定かではないが、ブラシ抵抗が大きいと、同じ長さの繊維で成形されている場合、抵抗が高い分ブラシ先端の電位降下が大きいためと考えられる。クリーニングブラシ521のブラシ抵抗は、ばらつきが大きく、例えば、107[Ω]を狙ってブラシローラを成形しても、106〜108[Ω]の範囲でばらついてしまう。その結果、所定の電圧をブラシローラに印加しても、ブラシ先端電位が、所望の電位になっていないことがある。
However, even when the electric charge on the surface of the collecting roller is applied to suppress the potential drop on the surface of the collecting roller, the potential of the cleaning
そこで、本実施形態のベルトクリーニング装置10においては、回収ローラ522として高抵抗ローラを用い、使用環境が低温低湿から高温高湿まで変動がある可能性があり、量産時にクリーニングブラシ521ごとに抵抗ばらつきがあったとしても、クリーニングブラシの先端電位を所望の電位に維持することができるよう、次のような構成を備えている。すなわち、図3に示すように、クリーニングブラシの表面電位を計測する表面電位計測手段たる表面電位計を備えている。制御部は、表面電位計の計測結果に基づいて、ブラシ用電源を制御する。
Therefore, in the
図3に示すように、回収ローラと接触した後のブラシ先端に軸方向全域に渡って接触するようにブラシ先端から1[mm]食い込んだ位置に金属板213を配置する。本実施形態では、金属板213としてステンレスを用いたが、長期にわたって変質、さびが起こらない処理が施されていればこれに限らない。そして金属板213と導線により接続して同電位にした別の金属板212の表面に表面電位計210のプローブ211を1mmの間隔をもって設置し、金属板212の表面電位を計測する。本実施形態では金属板212をブラシ表面電位と同電位とみなし、金属板212を表面電位計210で計測しているが、ブラシ周囲に表面電位計210を配置できる構成になっていれば、ブラシと接触している金属板213に1mmの間隔をもってプローブ211を設置してもよい。しかしながら、表面電位計210のプローブ211にトナーが付着すると測定が正確に行われなくなるため、表面電位計210はトナーが付着しにくい位置に設置するほうが望ましい。
As shown in FIG. 3, a
以下に、ブラシ表面電位を測定してその値に基づいて所望のブラシ表面電位を維持する際の動作を説明する。図3に示すように、画像形成装置内には、CPUを中心に、ROM、RAM、I/Oインターフェースなどを備えた制御部200が備えられている。画像形成が始まると、前述の図2を用いた説明のように感光体にトナー像が形成され、ついで中間転写ベルト8上にトナー像が転写され、ついで転写材上にトナー像が転写され、定着装置20を経てプリントが行われる。中間転写ベルト8の駆動が開始されると、ブラシ回転軸に接続されたブラシ用電源531からまず所望の表面電位V3(以下、目標電位V3という)と同じ値の電圧Vb(以下、基準電圧Vbという)を印加すると同時にクリーニングブラシ521、回収ローラ522も回転を開始する。クリーニングブラシ521回転開始以降のブラシ表面電位V3´が、表面電位計210により常時検出される。あらかじめ設定した時間t1ごとに、検出した表面電位値を制御部200に入力し、目標電位V3と比較され、その差(V3´−V3)を算出する。そして、その差(V3´−V3)を基準電圧Vbに加算してブラシ印加電圧Vb´を決定し、時間t1から時間t2後にブラシ印加電圧Vb´を切り替える。ブラシ印加電圧Vb´を切り替えてから時間t1後、前述と同様にブラシ表面電位を検出し、t2後にブラシ印加電圧Vb´を切り替える。画像形成が終了し、中間転写ベルト8が停止するまでこの動作を繰りかえし行い、ブラシ表面電位が、目標電位V3に近づいていくまで、ブラシ軸印加電圧Vb´の補正を繰り返し行なう。なお、目標電位V3は、低温低湿環境でも高温高湿環境でもクリーニング性が良好なブラシ先端電位である400[V]〜500[V]範囲に設定されている。
The operation when measuring the brush surface potential and maintaining the desired brush surface potential based on the value will be described below. As shown in FIG. 3, the image forming apparatus includes a
これにより、クリーニングブラシ521と中間転写ベルト8との電位差を中間転写ベルト8上のトナーがクリーニングブラシ521に良好に付着する電位差に維持することができる。その結果、クリーニング性を良好に維持することができる。
Thereby, the potential difference between the cleaning
次に、クリーニング装置の変形例について、説明する。 Next, a modified example of the cleaning device will be described.
[変形例1]
上述したように、低温低湿環境下においては、クリーニング性が良好なブラシ先端電位は、400[V]〜1000[V]である。よって、上述のように目標電位V3を400[V]〜500[V]の間で設定した場合、低温低湿環境下において、クリーニング性の余裕度が小さくなる。よって、低温低湿環境下では、目標電位V3を700[V]程度に設定すれば、クリーニング性の余裕度が大きくなりこのましい。一方、高温高湿環境下においては、クリーニング性が良好なブラシ先端電位は、300[V]〜500[V]であり、目標電位V3を400[V]程度に設定すれば、クリーニング性の余裕度が大きくなりこのましい。このため、変形例のベルトクリーニング装置10Aにおいては、図17に示すように、ベルトクリーニング装置10Aに装置内の温湿度を検知する温湿度検知手段たる温湿度センサ220を設けている。また、予めいろいろな温湿度条件下でクリーニングブラシ521に入力されるトナーの帯電量を測定して、それぞれの場合について適切なブラシ先端電位を決定し、その決定したブラシ電位が制御部200のROMに格納されている。画像形成装置のメインスイッチがONになっている間は常時温湿度センサ220で温湿度を検知している。
[Modification 1]
As described above, in a low temperature and low humidity environment, the brush tip potential with good cleaning properties is 400 [V] to 1000 [V]. Therefore, when the target potential V3 is set between 400 [V] and 500 [V] as described above, the cleaning performance margin is reduced in a low temperature and low humidity environment. Therefore, in a low-temperature and low-humidity environment, if the target potential V3 is set to about 700 [V], the margin for cleaning becomes large. On the other hand, in a high-temperature and high-humidity environment, the brush tip potential with good cleaning properties is 300 [V] to 500 [V], and if the target potential V3 is set to about 400 [V], the cleaning performance margin is sufficient. The degree is increasing. For this reason, in the
中間転写ベルト8の駆動が開始されると、まず温湿度センサ220の検出値が制御部200に送られ、検知温湿度に対応する目標電位V3が選択され、ブラシ用電源からまず選択された目標電位V3と同じ値の基準電圧Vbをブラシ回転軸に印加する。同時にクリーニングブラシ521、回収ローラ522も回転を開始する。次にクリーニングブラシ回転開始以降のブラシ先端電位V3´が表面電位計210によって常時検出される。あらかじめ設定した時間t1ごとに、検出した表面電位値を制御部200に入力し、目標電位V3と比較され、その差(V3´−V3)を算出する。そして、その差(V3´−V3)を印加電圧Vbに加算してブラシ印加電圧Vb´を決定し、時間t1から時間t2後にブラシ印加電圧を切り替える。ブラシ印加電圧Vb´を切り替えてから時間t1後、前述と同様にブラシ表面電位を表面電位計210で検出し、t2後にブラシ印加電圧Vb´を切り替える。画像形成が終了し、中間転写ベルト8が停止するまでこの動作を繰り返し行い、目標電位V3に近づいていくまで、ブラシ印加電圧Vb´の補正を繰り返し行う。
When driving of the
画像形成開始後に温湿度センサ220で検知した温湿度が変動したら、制御部200のROMが持っている温湿度テーブルに基づいて目標電位V3が変更され、ブラシ表面電位が変更された目標電位V3になるようにブラシ印加電圧Vb´が、制御される。
When the temperature / humidity detected by the temperature /
このように、変形例のベルトクリーニング装置10Aにおいては、温湿度変動にあわせた最適なブラシ先端電位になるように制御されるので、クリーニング性の余裕度が大きくなり、より安定したクリーニング性を得ることができる。
As described above, in the
[変形例2]
図18は、変形例2のベルトクリーニング装置10Bの概略構成図である。
中間転写ベルト8表面には、極性制御ブレード520が常時摺擦しているため、中間転写ベルト8が磨耗してしまう。そのため、この変形例2のベルトクリーニング装置10Bにおいては、中間転写ベルト8表面保護のために、中間転写ベルト8表面に潤滑剤塗布を行うものである。図18に示すように、潤滑剤を固形化したバー状の固形潤滑剤601をクリーニングブラシ521に当接させ、回転により潤滑剤を削り取って中間転写ベルト8表面に塗布する。固形潤滑剤601は保持部材602に保持されており、保持部材602には潤滑剤付勢手段である加圧バネ603が当接している。固形潤滑剤601は、加圧バネ603の付勢力によりクリーニングブラシ521へ押圧されている。クリーニングブラシ521が回転すると、これに当接している固形潤滑剤601が摺擦され、これにより削り取られてクリーニングブラシ521に付着した潤滑剤が、中間転写ベルト8表面に塗布される。また、中間転写ベルト8表面に塗布した潤滑剤を均して均一にするための均しブレード604が、クリーニングブラシ521の中間転写ベルト8当接箇所よりも中間転写ベルト8の表面移動方向下流側に設けられている。潤滑剤の塗布がなされた中間転写ベルト8表面は、均しブレード604によって潤滑剤が均され、中間転写ベルト8表面上の潤滑剤が緻密な塗布状態となる。
[Modification 2]
FIG. 18 is a schematic configuration diagram of a
Since the
また、クリーニングブラシ521とは別に潤滑剤塗布用のブラシを備えてもよい。クリーニングブラシ521にはトナーが常時回収されているため、クリーニングブラシ521で潤滑剤を塗布するようにした場合、トナーと潤滑剤とが交じり合う。その結果、潤滑剤塗布時にいったん回収したトナーを再度中間転写ベルト8上に付着させるおそれがある。一方、クリーニングブラシ521とは別に潤滑剤塗布用のブラシを備えることで、潤滑剤塗布時にいったん回収したトナーを再度中間転写ベルト8上に付着させるという問題を防ぐことができる。
In addition to the cleaning
また、図21に示すように、均しブレード604を設けない構成でもよい。
Moreover, as shown in FIG. 21, the structure which does not provide the
[実施形態2]
次に、第二の実施形態として、上記第一の実施形態のタンデム型中間転写方式のプリンタの感光体1の感光体クリーニング装置4に、本発明を適用したものについて説明する。
[Embodiment 2]
Next, as a second embodiment, an example in which the present invention is applied to the photosensitive member cleaning device 4 of the photosensitive member 1 of the tandem intermediate transfer type printer of the first embodiment will be described.
感光体クリーニング装置4Y,M,C,Kを備えるプロセスユニット6Y,M,C,Kは、互いに異なる色のY,M,C,Kトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっているため、以下、添字Y,M,C,Kを省略して説明する。図19は、本実施形態の感光体クリーニング装置4を備えたプロセスユニット6の概略構成図である。感光体クリーニング装置4は、上述のベルトクリーニング装置10と同様、小粒径化や球形化の進んだトナーでも良好なクリーニング性を備えた静電クリーニング方式のものである。
The
図19に示すように、感光体クリーニング装置4は、転写残トナーの極性制御部材としての極性制御ブレード420と、クリーニング部材としてのクリーニングブラシ421と、クリーニングブラシ421に付着したトナーを回収する回収部材としての回収ローラ422と、回収ローラ422に当接して回収したトナーを掻き取ると共に、回収ローラ422表面に電荷を付与する回収ブレード423と、プリンタ本体に備えられた廃トナータンク(図示省略)に回収したトナーを搬送するためのトナー搬送コイル424とを備えている。このように、回収ブレード423は、回収ローラ422表面からトナーを除去する除去部材としての機能と、回収ローラ422表面に電荷を付与する電荷供給手段としての機能を兼ね備えている。また、極性制御ブレード420に電圧を印加する極性制御用電源430、クリーニングブラシ421に電圧を印加するブラシ用電源431、回収ローラ422に電圧を印加する回収電源432、回収ブレード423に電圧を印加するブレード用電源433とを備えている。
As shown in FIG. 19, the photoconductor cleaning device 4 includes a
また、潤滑剤を固形化した固形潤滑剤441をクリーニングブラシ421に当接させ、回転により潤滑剤を削り取って感光体1表面に塗布する。潤滑剤を固形化したバー状の固形潤滑剤441をクリーニングブラシ421に当接させ、回転により潤滑剤を削り取って感光体1表面に塗布する。固形潤滑剤441は保持部材443に保持されており、保持部材443には潤滑剤付勢手段である加圧バネ442が当接している。固形潤滑剤441は、加圧バネ442の付勢力によりクリーニングブラシ421へ押圧されている。これにより、固形潤滑剤441が時間経過とともに小さくなっていっても、加圧バネ442の圧により適度にクリーニングブラシ421に固形潤滑剤441を接触させることができる。また、感光体1表面に塗布した潤滑剤を均して均一にするための均しブレードを備えてもよい。感光体1表面に潤滑剤を塗布することにより、感光体表面の摩擦係数を低下させ、転写残トナーの除去性の向上や、トナーが感光体1表面に固着するいわゆるフィルミングの発生を防止することができる。また、感光体1の表面削れを低減することもできる。
Further, the
遮蔽部材444は厚み200[μm]のウレタンゴムシートを感光体クリーニング装置4のケーシングに貼り付け、クリーニングブラシ421に対して喰い込み量1[mm]になるように配置されている。ケーシングとの貼り代は3[mm]、突き出し量は7[mm]である。遮蔽部材444の材質はウレタンゴムに限らず、絶縁性・可撓性を有する材質であれば良い。また厚みは、ブラシ回転によって巻き込まれず、またブラシ回転による空気流によって跳ね飛ばされない厚みであれば、200[μm]に限らなくても良い。
The shielding member 444 is disposed such that a urethane rubber sheet having a thickness of 200 [μm] is attached to the casing of the photoconductor cleaning device 4 so that the amount of biting into the cleaning
この感光体クリーニング装置4においても、ベルトクリーニング装置10同様に低温低湿環境で回収ローラの表面電位が低下し、クリーニングブラシのブラシ先端電位の低下が発生する。その結果、感光体1とクリーニングブラシ421との電位差が低下し感光体上のトナーをクリーニングブラシへ静電的に移動させることができなくなり、クリーニング不良が生じるおそれがある。そこで、この感光体クリーニング装置4においても、ブラシ先端電位を表面電位計451で計測し、その計測結果に基づいて、ブラシ用電源431を制御する。
In the photoconductor cleaning device 4 as well, the surface potential of the collecting roller is lowered in a low temperature and low humidity environment as in the
以下に、ブラシ表面電位を測定してその値に基づいて所望のブラシ表面電位を維持する際の動作を説明する。感光体1の駆動が開始されると、ブラシ回転軸に接続されたブラシ用電源431からまず所望の表面電位V3(以下、目標電位V3という)と同じ値の電圧Vb(以下、基準電圧Vbという)を印加すると同時にクリーニングブラシ421、回収ローラ422も回転を開始する。クリーニングブラシ421回転開始以降のブラシ表面電位V3´が、表面電位計451により常時検出される。あらかじめ設定した時間t1ごとに、検出した表面電位値を制御部200に入力し、目標電位V3と比較され、その差(V3´−V3)を算出する。そして、その差(V3´−V3)を基準電圧Vbに加算してブラシ印加電圧Vb´を決定し、時間t1から時間t2後にブラシ印加電圧Vb´を切り替える。ブラシ印加電圧Vb´を切り替えてから時間t1後、前述と同様にブラシ表面電位を検出し、t2後にブラシ印加電圧Vb´を切り替える。画像形成が終了し、感光体1が停止するまでこの動作を繰りかえし行い、理想のブラシ表面電位に近づいていくまで、ブラシ軸印加電圧Vb´の補正を繰り返し行なう。なお、目標電位V3は、低温低湿環境でも高温高湿環境でもクリーニング性が良好なブラシ先端電位である。
The operation when measuring the brush surface potential and maintaining the desired brush surface potential based on the value will be described below. When driving of the photosensitive member 1 is started, a voltage Vb (hereinafter referred to as a reference voltage Vb) having the same value as a desired surface potential V3 (hereinafter referred to as a target potential V3) is first supplied from a
これにより、クリーニングブラシ421と感光体1との電位差を感光体1上のトナーがクリーニングブラシ421に良好に付着する電位差に維持することができる。その結果、クリーニング性を良好に維持することができる。
Thereby, the potential difference between the cleaning
[実施形態3]
次に、第三の実施形態として、一つの像担持体たる感光体と複数の現像手段たる現像ユニットとで多色画像を形成する所謂、1ドラム型のフルカラー画像形成装置に、本発明を適用したものについて説明する。
図20において、像担持体としての感光体101、書き込み光学ユニット、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、黒(K)の各色に対応した現像ユニット105C,105M,105Y,105K、中間転写装置110、紙転写ローラ103、図示しない定着装置等で構成されている。
[Embodiment 3]
Next, as a third embodiment, the present invention is applied to a so-called one-drum type full-color image forming apparatus that forms a multicolor image with a photoconductor as one image carrier and a developing unit as a plurality of developing means. I will explain what I did.
In FIG. 20, a
上記感光体101は矢印の反時計方向に回転し、その周りには、感光体ベルトクリーニング装置104、除電ランプ102、帯電器106、現像ユニット105C,105M,105Y,105Kが配置され、上記書き込み光学ユニットは、カラースキャナからのカラー画像データを光信号に変換して、原稿の画像に対応した光書き込みを行い、感光体101に静電潜像を形成する。
The
現像ユニット105C,105M,105Y,105Kは、静電潜像を現像するために現像剤の穂を感光体101の表面に接触させて回転する現像スリーブと、現像剤を汲み上げて撹拌するために回転する現像剤パドルなどで構成されている。各現像装置内のトナーはフェライトキャリアとの撹拌によって本例では負極性に帯電され、また、各現像スリーブには図示しない現像バイアス印加手段としての現像バイアス電源によって負の直流電圧Vdcに交流電圧Vacが重畳された現像バイアス、又は直流電圧のみの現像バイアスが印加され、現像スリーブが感光体101の金属基体層に対して所定電位にバイアスされている。
The developing
感光体101上には各色のトナー像が順次形成されるが、その形成順序は適宜選択できる。
また、上記中間転写装置110は、中間転写ベルト111、ベルトクリーニング装置113などで構成されている。中間転写ベルト111は駆動ローラ112、バイアスローラ115、クリーニング対向ローラ116及び従動ローラ114およびその他の従動ローラ群に張架されており、図示しない駆動モータにより駆動制御される。
A toner image of each color is sequentially formed on the
The
バイアスローラ115へ一次転写バイアス電圧が印加されることにより感光体101上のトナー像が中間転写ベルト111上に一次転写される。
一次転写バイアス電圧は1色目から4色目まで1000[V]〜2000[V]の間で適宜調整を行い、印加される。
By applying a primary transfer bias voltage to the
The primary transfer bias voltage is appropriately adjusted between 1000 [V] and 2000 [V] from the first color to the fourth color and applied.
また、このプリンタ700の各条件は、以下のとおりである。
感光体電位:画像部:−80〜−130[V]
地肌部:−500〜−700[V]
トナー濃度:各色5〜10[wt%]
トナー帯電量(現像器内):各色−10〜−25[μC/g]
バイアスローラ:ヒドリンゴムローラにPFEチューブを被覆したもの、体積抵抗率:109[Ω・cm]
中間転写ベルト:カーボン分散のフッ素系樹脂ETFE(エチレンテトラフロロエチレン)
また、中間転写ベルト111の電気抵抗は、体積抵抗率で1010[Ω・cm]、表面抵抗率で109[Ω/□]、上記中間転写装置110のベルトクリーニング装置113には図3で示したベルトクリーニング装置や、図18、図21に示すような、クリーニングブラシによって、中間転写ベルト8表面に潤滑剤塗布を行うベルトクリーニング装置を用いる。
The conditions of the
Photoreceptor potential: Image area: -80 to -130 [V]
Background: -500 to -700 [V]
Toner density: 5 to 10 [wt%] for each color
Toner charge amount (inside of developing device): each color −10 to −25 [μC / g]
Bias roller: Hydrin rubber roller coated with PFE tube, volume resistivity: 10 9 [Ω · cm]
Intermediate transfer belt: Carbon-dispersed fluororesin ETFE (ethylene tetrafluoroethylene)
Further, the electric resistance of the
また、紙転写ローラ103には、AC電圧+DC電圧、又はDC電圧の二次転写バイアスを印加して、中間転写ベルト111上の重ねトナー像を記録紙に一括転写する。紙転写ローラ103に印加される二次転写バイアスは、30[μA]である。
Further, a secondary transfer bias of AC voltage + DC voltage or DC voltage is applied to the
上記構成のカラー複写機において、画像形成サイクルが開始されると、まず感光体101は矢印の反時計方向に、中間転写ベルト111は矢印の時計回りに図示しない駆動モータによって回転される。中間転写ベルト111の回転に伴ってKトナー像形成、Cトナー像形成、Mトナー像形成、Yトナー像形成が行われ、最終的にK、C、M、Yの順に中間転写ベルト上に重ねてトナー像が形成される。
In the color copying machine having the above configuration, when an image forming cycle is started, first, the
上記Kトナー像形成は次のように行われる。帯電器106は近接ローラ帯電によって感光体101を負電荷で約−700[V]に一様帯電する。そして、矢印で示す半導体レーザ107はKカラー画像信号に基づいてラスタ露光を行う。このラスタ像が露光されたとき、当初一様荷電された感光体101の露光された部分は、露光光量に比例する電荷が消失し、K静電潜像が形成される。そして、このK静電潜像にK現像スリーブ上の負帯電のKトナーが接触することにより、感光体101の電荷が残っている部分にはトナーが付着せず、電荷のない部分、つまり露光された部分にはKトナーが吸着し、静電潜像と相似なKトナー像が形成される。そして、感光体101上に形成されたKトナー像は、感光体101と接触状態で等速駆動している中間転写ベルト111の表面に、中間転写装置110によって以下のようにして転写される(以下、感光体101から中間転写ベルト111へのトナー像転写をベルト転写という)。
The K toner image formation is performed as follows. The
バイアスローラ115には図示しない電源によって感光体101上のトナーと逆極性、本例ではプラス極性の一次転写バイアスが印加され、このバイアスローラ115に巻きかけられた中間転写ベルト部分が感光体101の表面に接触し、この状態で中間転写ベルト111は図示しないモータにより駆動される駆動ローラ112の回転によって図20に矢印で示した方向に回転する。感光体101と中間転写ベルト111はその両者の接触部において同じ方向に移動し、しかも等速移動するように制御される。バイアスローラ115にはトナーと逆極性の電圧が印加されているので、感光体上のKトナー像がその感光体101と中間転写ベルト111との接触部である一次転写領域に至った時、Kトナー像は中間転写ベルト111の表面に静電的に引かれ中間転写ベルト111の表面に一次転写される。
A primary transfer bias having a polarity opposite to that of the toner on the
感光体101上の若干の未転写残留トナーは、感光体101の再使用に備えて感光体ベルトクリーニング装置104でクリーニングされる。ここで回収されたトナーは回収パイプを経由して図示しない排トナータンクに蓄えられる。
Some untransferred residual toner on the
感光体ベルトクリーニング装置104には、本発明の図19に示す感光体クリーニング装置4を用いると、良好なクリーニング性を得ることができる。ベルト転写後の感光体101の表面は、感光体ベルトクリーニング装置104でクリーニングされたあと、除電ランプ105で均一に除電される。
When the photoconductor cleaning device 4 shown in FIG. 19 of the present invention is used for the photoconductor
上記中間転写ベルト111には、感光体101に順次形成するK、C、M、Yのトナー像を、同一面に順次位置合わせして、4色重ねのトナー像が形成され、次の転写工程において、この4色のトナー像が記録紙に紙転写ローラ103により一括転写される。本実施形態の中間転写ベルトのクリーニング装置として図3や図21に示した中間転写ベルトクリーニング装置10を用いると、良好なクリーニング性が得られる。
On the
また、上記においては、極性制御ブレード520にトナーの帯電極性と同極性(負極性)の電圧を印加して、クリーニングブラシおよび回収ローラにトナーの帯電極性と逆極性(正極性)の電圧を印加しているが、逆でもよい。すなわち、制御ブレード520に正極性の電圧を印加して、クリーニングブラシおよび回収ローラに負極性の電圧を印加してもよい。
In the above, a voltage having the same polarity (negative polarity) as the charging polarity of the toner is applied to the
以上、本実施形態のクリーニング装置によれば、表面移動する被清掃体たる中間転写ベルト8上の粉体たるトナーを静電的に自らの表面に移動させて除去する表面移動可能なクリーニング部材たるクリーニングブラシ521を備えている。また、抵抗表層を有しクリーニングブラシ上のトナーを静電的に自らの表面に移動させて回収する表面移動可能な回収部材たる回収ローラ522を備えている。また、回収ローラ表面に摺擦して回収ローラ上のトナーを掻き落として除去する除去部材たる回収ブレード523を備えている。また、クリーニングブラシに電圧を印加するクリーニング部材電圧印加手段たるブラシ用電源531と、回収ローラに電圧を印加する回収部材電圧印加手段たる回収電源532とを備えている。また、クリーニングブラシ521表面電位を計測する表面電位計測手段たる表面電位計を備えており、制御手段たる制御部200は、表面電位計の計測結果に基づいて、ブラシ用電源531を制御する。このように構成することで、クリーニングブラシの表面電位が、中間転写ベルト8上のトナーが静電的にクリーニングブラシへ移動することのできる電位となるように、ブラシ用電源531を制御することができる。これにより、クリーニングブラシの表面電位を、中間転写ベルト8上のトナーが静電的にクリーニングブラシへ移動することのできる電位に維持することができ、良好なクリーニング性を得ることができる。
As described above, according to the cleaning apparatus of the present embodiment, the toner that is the powder on the
また、変形例1のクリーニング装置によれば、表面電位計の計測結果と、温湿度検知手段たる温湿度センサ220の検知結果とに基づいて、ブラシ用電源531を制御する。このように構成することで、装置の環境変動が生じても、クリーニングブラシの表面電位を、中間転写ベルト8上トナーを除去するのに最適な電位にすることができる。
Further, according to the cleaning device of the first modification, the
また、クリーニング部材として、導電性を有する繊維を導電性芯金の外周から直径方向外側へ延びるように植毛されたブラシローラを用いることで、静電転移方式のクリーニングと同時に、ブラシでの掻き取りによる掻き取り方式のクリーニングを行って、クリーニング性能を高めることができる。 In addition, by using a brush roller in which conductive fibers are planted so as to extend from the outer periphery of the conductive core bar to the outside in the diameter direction as a cleaning member, scraping with a brush at the same time as cleaning of the electrostatic transfer method The cleaning performance can be improved by performing the scraping method cleaning.
また、ブラシ抵抗を106[Ω]以上108[Ω]以下としたので、トナーへの電荷注入を抑制し感光体1のクリーニングを良好に行うことができ、且つ、クリーニングブラシ521や回収ローラ522に印加する電圧を低電圧化でき省エネルギー化や低コスト化が可能となる。
Further, since the brush resistance is set to 10 6 [Ω] or more and 10 8 [Ω] or less, the charge injection into the toner can be suppressed, and the photosensitive member 1 can be cleaned well, and the cleaning
また、上記表面層の抵抗を1010[Ω/□]以上としたので、上述したようにクリーニングブラシ521と回収ローラ522とに挟まれたトナーの極性が反転するのをより抑制することができる。
Further, since the resistance of the surface layer is set to 10 10 [Ω / □] or more, it is possible to further suppress the reversal of the polarity of the toner sandwiched between the cleaning
また、クリーニングブラシ521よりも上流部に、中間転写ベルト上のトナーの帯電極性を制御する極性制御部材を備える。これにより、中間転写ベルト上のトナーの極性を揃えることができ、良好な静電クリーニングが行える。
In addition, a polarity control member that controls the charging polarity of the toner on the intermediate transfer belt is provided upstream of the cleaning
また、極性制御部材として、導電性ブレードを用いることで、簡単な構成で中間転写ベルト上のトナーの極性を揃えることができる。また、導電性ブレードを中間転写ベルトに当接させることで、中間転写ベルト上のトナーを導電性ブレードで掻き落とすことができる。その結果、クリーニングブラシで除去するトナー量を減らすことができる。よって、回収ローラに付着するトナー量を減らすことができ、低温低湿環境下での回収ローラの表面電位の低下を抑制することができる。 Further, by using a conductive blade as the polarity control member, the polarity of the toner on the intermediate transfer belt can be made uniform with a simple configuration. Further, the toner on the intermediate transfer belt can be scraped off by the conductive blade by bringing the conductive blade into contact with the intermediate transfer belt. As a result, the amount of toner removed by the cleaning brush can be reduced. Therefore, the amount of toner adhering to the collecting roller can be reduced, and the reduction in the surface potential of the collecting roller in a low temperature and low humidity environment can be suppressed.
また、極性制御部材として、導電性ブラシを用いてもよい。導電性ブラシを中間転写ベルトに当接させることで、中間転写ベルト上のトナーを導電性ブラシで掻き落とすことができる。その結果、クリーニングブラシで除去するトナー量を減らすことができる。よって、回収ローラに付着するトナー量を減らすことができ、低温低湿環境下での回収ローラの表面電位の低下を抑制することができる。また、ゴム製の導電性ブレードに比べて、磨耗を抑制することができ、長期に亘り性能を維持することができる。 Moreover, you may use a conductive brush as a polarity control member. By bringing the conductive brush into contact with the intermediate transfer belt, the toner on the intermediate transfer belt can be scraped off by the conductive brush. As a result, the amount of toner removed by the cleaning brush can be reduced. Therefore, the amount of toner adhering to the collecting roller can be reduced, and the reduction in the surface potential of the collecting roller in a low temperature and low humidity environment can be suppressed. Further, compared to a rubber conductive blade, wear can be suppressed and performance can be maintained over a long period of time.
また、画像形成装置が備える感光体1を清掃するクリーニング装置として、本発明のクリーニング装置を用いることにより、感光体1上の転写残トナーを良好にクリーニングすることができる。これにより、高画質な画像形成を実現することができる。 Further, by using the cleaning device of the present invention as a cleaning device for cleaning the photoreceptor 1 provided in the image forming apparatus, it is possible to satisfactorily clean the transfer residual toner on the photoreceptor 1. Thereby, high-quality image formation can be realized.
また、実施形態3によれば、1ドラム型のフルカラー画像形成装置である場合の像担持体たる感光体上の転写残トナーを除去するクリーニング装置として、本発明のクリーニング装置を用いることにより、感光体1上の転写残トナーを良好にクリーニングすることができる。感光体1上の転写残トナーを良好にクリーニングできることにより、感光体1上の転写残トナーが他の色の現像ユニット105内に混入することを防止することができ、混色の発生を防止することができる。これにより、高画質な画像形成を実現することができる。 In addition, according to the third embodiment, the cleaning device of the present invention is used as a cleaning device for removing the transfer residual toner on the photoconductor as an image carrier in the case of a one-drum type full-color image forming apparatus. The transfer residual toner on the body 1 can be cleaned well. Since the transfer residual toner on the photoconductor 1 can be cleaned well, it is possible to prevent the transfer residual toner on the photoconductor 1 from being mixed into the developing unit 105 of other colors, and to prevent color mixing. Can do. Thereby, high-quality image formation can be realized.
また、実施形態2によれば、タンデム型のフルカラー画像形成装置である場合の像担持体たる感光体上の転写残トナーを除去する感光体クリーニング装置4として、本発明のクリーニング装置を用いることにより、各感光体1上の転写残トナーを良好にクリーニングすることができる。これにより、高画質な画像形成を実現することができる。 According to the second embodiment, the cleaning device of the present invention is used as the photosensitive member cleaning device 4 for removing the transfer residual toner on the photosensitive member as the image carrier in the case of a tandem type full-color image forming apparatus. The transfer residual toner on each photoreceptor 1 can be cleaned well. Thereby, high-quality image formation can be realized.
また、実施形態1によれば、中間転写体である中間転写ベルト8をクリーニングするベルトクリーニング装置10として、本発明のクリーニング装置を用いることにより、中間転写ベルト8上の転写残トナーを良好にクリーニングすることができる。中間転写ベルト8上の転写残トナーを良好にクリーニングできることにより、中間転写ベルト8上の転写残トナーが他の色の感光体1に付着することを防止することができ、混色の発生を防止することができる。これにより、高画質な画像形成を実現することができる。
In addition, according to the first embodiment, by using the cleaning device of the present invention as the
1,101:感光体
4,104:感光体クリーニング装置
8,111:中間転写ベルト
10,113:ベルトクリーニング装置
210,451:表面電位計
211:プローブ
220:温湿度センサ
420,520:極性制御ブレード
421,521:クリーニングブラシ
422,522:回収ローラ
423,523:回収ブレード
430,530:極性制御用電源
431,531:ブラシ用電源
432,532:回収電源
433,533:ブレード用電源
441,601:固形潤滑剤
442,603:加圧バネ
443,602:保持部材
444:遮蔽部材
604:均しブレード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101: Photoconductor 4, 104:
Claims (10)
抵抗表層を有し該クリーニング部材上の粉体を静電的に自らの表面に移動させて回収する表面移動可能な回収部材と、
該回収部材表面に摺擦して該回収部材上の粉体を掻き落として除去する除去部材と、
前記クリーニング部材に電圧を印加するクリーニング部材電圧印加手段と、
前記回収部材に電圧を印加する回収部材電圧印加手段と、
を備えたクリーニング装置において、
前記クリーニング部材表面電位を計測する表面電位計測手段と、
該表面電位計測手段の計測結果に基づいて、前記クリーニング部材電圧印加手段を制御する制御手段とを備え、
前記クリーニング部材の抵抗が、10 6 [Ω]以上、10 8 [Ω]以下であり、
前記回収部材の表面低抵抗が、10 10 [Ω/□]以上、10 13 [Ω/□]以下であり、
前記クリーニング部材電圧印加手段は、前記粉体の帯電極性とは逆極性の電圧を前記クリーニング部材に印加するものであり、
回収部材電圧印加手段は、前記粉体の帯電極性とは逆極性、かつ、前記クリーニング部材に印加する電圧よりも高い電圧を前記回収部材に印加するものであり、
前記制御手段は、前記クリーニング部材の表面電位が前記被清掃体上の粉体が静電的に前記クリーニング部材へ移動することのできる目標電位となるように、該表面電位計測手段の計測結果に基づいて、前記クリーニング部材電圧印加手段を制御すること特徴とするクリーニング装置。 A surface-movable cleaning member that electrostatically moves and removes powder on the surface to be cleaned to its own surface; and
A surface-movable recovery member that has a resistance surface layer and electrostatically moves and recovers the powder on the cleaning member to its own surface;
A removal member that scrapes and removes powder on the recovery member by rubbing against the surface of the recovery member;
Cleaning member voltage applying means for applying a voltage to the cleaning member;
Recovery member voltage application means for applying a voltage to the recovery member;
In a cleaning device comprising:
Surface potential measuring means for measuring the cleaning member surface potential;
Based on the measurement result of the surface potential measuring means, Bei example and control means for controlling the cleaning member voltage applying means,
The resistance of the cleaning member is 10 6 [Ω] or more and 10 8 [Ω] or less,
The recovery member has a low surface resistance of 10 10 [Ω / □] or more and 10 13 [Ω / □] or less,
The cleaning member voltage application means applies a voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the powder to the cleaning member,
The recovery member voltage applying means applies a voltage to the recovery member that is opposite in polarity to the charging polarity of the powder and higher than the voltage applied to the cleaning member,
The control means uses the measurement result of the surface potential measurement means so that the surface potential of the cleaning member becomes a target potential at which the powder on the object to be cleaned can electrostatically move to the cleaning member. And a cleaning device voltage application unit .
装置内の温湿度を検知する温湿度検知手段を設け、
前記温湿度検知手段の検知結果に基づいて、前記目標電位を設定することを特徴とするクリーニング装置。 The cleaning device according to 請 Motomeko 1,
A temperature / humidity detection means for detecting the temperature / humidity inside the device is provided ,
Based on the detection result of the previous SL temperature and humidity detecting means, a cleaning device and sets the target potential.
前記クリーニング部材として、導電性を有する繊維を導電性芯金の外周から直径方向外側へ延びるように植毛されたブラシローラを用いたことを特徴とするクリーニング装置。 The cleaning device according to claim 1 or 2 ,
A cleaning apparatus using a brush roller in which a conductive fiber is planted so as to extend from the outer periphery of the conductive metal core to the outside in the diameter direction as the cleaning member .
前記クリーニング部材よりも前記被清掃体の表面移動方向上流側に、前記被清掃体上の粉体の帯電極性を制御する極性制御部材を有することを特徴とするクリーニング装置。 The cleaning device according to any one 請 Motomeko 1 to 3,
A cleaning apparatus comprising a polarity control member for controlling a charging polarity of the powder on the object to be cleaned, upstream of the cleaning member in the surface movement direction of the object to be cleaned.
前記極性制御部材として、導電性ブレードを用い、
該導電性ブレードを被清掃体表面に当接させたことを特徴とするクリーニング装置。 The cleaning apparatus according to claim 4 .
As the polarity control member, using a conductive blade,
A cleaning device, wherein the conductive blade is brought into contact with the surface of an object to be cleaned.
前記極性制御部材として、導電性ブラシを用い、
該導電性ブラシを被清掃体表面に当接させたことを特徴とするクリーニング装置。 The cleaning apparatus according to claim 4 .
As the polarity control member, using a conductive brush,
A cleaning device, wherein the conductive brush is brought into contact with the surface of an object to be cleaned.
該像担持体を帯電する帯電装置と、
該像担持体を露光して静電潜像を形成する露光装置と、
該像担持体上の静電潜像をトナー像化する現像装置と、
該像担持体上のトナー像を被転写材に転写する転写装置と、
該像担持体上の転写残トナーを除去するクリーニング装置とを備えた画像形成装置において、
上記クリーニング装置として請求項1乃至6の何れかに記載のクリーニング装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。 An image carrier;
A charging device for charging the image carrier;
An exposure device that exposes the image carrier to form an electrostatic latent image;
A developing device for converting the electrostatic latent image on the image carrier into a toner image;
A transfer device for transferring a toner image on the image carrier to a transfer material;
In an image forming apparatus comprising a cleaning device that removes transfer residual toner on the image carrier,
An image forming apparatus characterized by using the cleaning device according to any one of claims 1 to 6 as the cleaning device.
上記像担持体上にトナー像を形成する複数の現像装置を備え、
該像担持体上に形成された複数のトナー像を重ね合わせて多色画像を形成するものであることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 7 .
A plurality of developing devices for forming toner images on the image carrier;
An image forming apparatus for forming a multicolor image by superimposing a plurality of toner images formed on the image carrier.
複数の像担持体と、
該複数の像担持体上にトナー像を形成する現像装置をそれぞれ備え、
複数の像担持体上に形成されたトナー像を重ね合わせて多色画像を形成することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 8 .
A plurality of image carriers;
Each having a developing device for forming a toner image on the plurality of image carriers;
An image forming apparatus for forming a multicolor image by superposing toner images formed on a plurality of image carriers.
前記転写装置はトナー像を中間転写体を介して被転写材に転写するものであり、
前記中間転写体表面の残トナーをクリーニングする中間転写体クリーニング装置として請求項1乃至6の何れかに記載のクリーニング装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 8 or 9, wherein
The transfer device transfers a toner image to a transfer material via an intermediate transfer member,
An image forming apparatus characterized by using the cleaning device according to any one of claims 1 to 6 as an intermediate transfer member cleaning device for cleaning the residual toner of the intermediate transfer member surface.
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