JP6012439B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
特許文献1には、上記のような構成の画像形成装置において、電源のコストダウンを目的として、1次転写部と2次転写部に電圧を印加する電源を共通にする構成が開示されている。具体的には、2次転写部から中間転写ベルトの周方向に電流を流すことにより1次転写と2次転写の両立を図っている。
また、特許文献2には、画像形成装置の回転駆動動作の開始時または終了時において、不要なトナー吐き出し(以下、トナーボタ落ちという)による画像不良を抑制する構成が開示されている。
具体的には、中間転写ベルト上の1次転写部より上流側にトナーを回収するためのトナー帯電部材を設け、画像形成装置の回転駆動動作の開始時または終了時に、トナー帯電部材にトナーと逆極性の電圧が印加されるように制御される構成が開示されている。
画像形成装置の回転駆動動作の開始前等において、トナーと逆極性の正極性の電圧を印加すると、中間転写ベルトを介して1次転写部に印加された正極性電圧によって、感光ドラムが正極性側に放電し、ドラムメモリが発生してしまう。
また、ドラムメモリの発生を抑制するために、感光ドラムを帯電する帯電ローラに負極性電圧を印加した場合、1次転写部における正極性側の放電と、帯電部における負極背鵜側の放電を繰り返すことによって、ドラム削れ(劣化)が促進される。
現像剤像を担持する像担持体と、
前記像担持体から前記現像剤像が1次転写される無端状で回転可能な中間転写体と、
前記中間転写体上に1次転写された前記現像剤像を記録材に2次転写する2次転写部材と、
前記中間転写体の回転方向において、2次転写部よりも下流側であって、1次転写部よりも上流側に配置され、前記2次転写部において2次転写されずに前記中間転写体上に残留した残留現像剤を前記1次転写部で前記像担持体に逆転写させるために前記残留現像剤を正規の極性と逆極性に帯電可能であって、かつ前記正規の極性に帯電できなかった前記残留現像剤を回収可能な現像剤帯電部材と、
前記2次転写部材に電圧を印加可能な第1の電源と、
前記現像剤帯電部材に電圧を印加可能な第2の電源と、
を有し、
前記第1の電源によって電圧が印加されることにより前記2次転写部材から前記中間転写ベルトに流れる電流と、前記第2の電源によって電圧が印加されることにより前記現像剤帯電部材から前記中間転写ベルトに流れる電流と、の重畳電流が前記1次転写部に流れる画像形成装置において、
非画像形成動作時に、前記現像剤帯電部材に回収された前記残留現像剤が前記正規の極性と逆極性に帯電するように、前記第2の電源が、前記現像剤帯電部材に電圧を印加し、
前記1次転写部に流れる前記重畳電流が、1次転写時に前記1次転写部に流れる電流と逆極性となるように、前記第1の電源が、前記1次転写時に印加する電圧とは逆極性の電圧を前記2次転写部材に印加することを特徴とする。
図1を用いて、実施例1に係るカラー画像形成装置(以下、単に画像形成装置)について説明する。図1は、実施例1に係る画像形成装置の概略断面図である。実施例1に係る画像形成装置は、図1に示すように第1〜第4の画像形成ステーションを備えている。第1の画像形成ステーション(a)ではイエロー、第2の画像形成ステーション(b)ではマゼンタ、第3の画像形成ステーション(c)ではシアン、第4の画像形成ステーション(d)ではブラックの現像剤像としてのトナー像がそれぞれ形成される。各画像形成ステーションには、それぞれ像担持体としての感光ドラム1a〜1dが図1の矢印方向に回転可能に設けられている。実施例1に係る画像形成装置は、感光ドラム1a〜1d上に形成されたトナー像を順次、中間転写体としての中間転写ベルト10に連続的に多重転写することで、フルカラープリント画像を形成する4連ドラム方式(インライン方式)プリンタである。
ここで、イエローのトナー像を形成する第1画像形成ステーションにおける画像形成動作の概略ついて説明する。感光ドラム1aは、回転過程において、帯電ローラ2aによって所定の極性、電位に一様に帯電処理され、その後、露光手段3aによって像露光を受ける。これによって、形成するイエローのトナー像に対応した静電潜像が感光ドラム1上に形成されることとなる。そして、その静電潜像は、現像位置において、第1現像器4aにより現像され、イエローのトナー像として可視化される。
中間転写ベルト10は、周長700mm、厚さ90μmで、無端状のポリイミド樹脂からなる。そして、駆動ローラ11、テンションローラ12、2次転写対向ローラ13の3軸で張架され、テンションローラ12により総圧60Nの張力で張架されつつ、感光ドラム1と略同一の周速度で図1矢印方向に回転駆動される。
2次転写ローラ20としては、外径8mmのニッケルメッキ鋼棒に、体積抵抗108Ω・cm、厚み5mmに調整したNBRとエピクロルヒドリンゴムを主成分とする発泡スポンジ体で覆った外径18mmのものを用いた。また、2次転写ローラ20は、2次転写高圧電源21から正負両極性の電圧が印加されるように接続されており、中間転写ベルト10に対して50Nの加圧力で当接されつつ、中間転写ベルト10の回転に伴い従動回転するように設けられている。
のアルミ製シリンダに対して従動回転させながら測定した。具体的には印加電圧1000V、印加時間30秒、当接圧9.8N、2次転写ローラ20の回転周速100mm/sと
いう条件のもとで測定を行った。なお、実施例1において、2次転写ニップ幅は約3.5mm、2次転写ローラ20の長手幅は約220mmである。
現像剤帯電部材としての導電性ブラシ16は、導電性を有する繊維で構成されている。そして、導電性ブラシ高圧電源60から正負両極性の電圧が印加されるよう接続されており、中間転写ベルト10に対して約1.0mmの侵入量で固定配置されている。この導電性ブラシ16は、前記導電性繊維はナイロンを主成分とし、導電剤としてカーボンを使用し、導電性繊維1本の単位長さあたりの抵抗値は1×1010Ω/cmであり、繊度300T/60Fである。
実施例1において、現像剤帯電部材としての導電性ローラ17としては、体積抵抗率109Ω・cmのウレタンゴムを主成分とする弾性ローラを用いた。この導電性ローラ17は、導電性ローラ高圧電源70から正負両極性の電圧が印加されるよう接続されており、不図示のバネによって、中間転写ベルト10に対して総圧9.8Nで加圧されつつ、中間転写ベルト10の回転に伴い従動回転する。
t社製R8340超高抵抗計を用いて、測定対象である導電性ローラ17を直径30mmのアルミ製シリンダに対して従動回転させながら測定した。具体的には印加電圧1000V、印加時間30秒、当接圧9.8N、導電性ローラ17の回転周速100mm/sとい
う条件のもとで測定を行った。なお、実施例1において、導電性ローラニップ幅は約1.5mmである。
ここで、実施例1における2次転写後に中間転写ベルト10上に残留したトナーの帯電、除去方法について説明する。
が付与されている。そして、通常の画像形成動作時においては、1次転写ニップ部に正極性の電圧が印加されることで、感光ドラム1上に形成されたトナー像が、中間転写ベルト10上に1次転写される。そして、2次転写ニップ部に正極性の電圧が印加されることで、中間転写ベルト10上に1次転写されたトナー像が記録材Pに2次転写されることとなる。実施例1においては、2次転写ニップ部には800Vの電圧が印加されている。
ここで、実施例1における1次転写の給電手段の詳細について説明する。実施例1に係る画像形成装置は、第1の電源としての2次転写高圧電源21、第2の電源としての導電性ブラシ高圧電源60及び導電性ローラ高圧電源70を有している。2次転写高圧電源21は、2次転写ローラ20に電圧を印加可能に設けられており、導電性ブラシ高圧電源60は導電性ブラシ16に電圧を印加可能に設けられており、導電性ローラ高圧電源70は、導電性ローラ17に電圧を印加可能に設けられている。そして、これらの電源から中間転写ベルト10の周方向に電流を流すことによって中間転写ベルト10を帯電し、電位を形成している。この中間転写ベルト10と感光ドラム1a〜1dとの電位差により感光ドラム1上の負極性トナーが中間転写ベルト10上に移動することによって、1次転写を行っている。ここで、2次転写ローラ20から流れる電流(第1の電流)、導電性ブラシ16から流れる電流、導電性ローラ17から流れる電流(第2の電流)は、それぞれ重畳されて中間転写ベルト10の周方向に流れる。すなわち、1次転写ニップ部に流れる電流は、第1の電流と第2の電流との重畳電流によって決定される。
向きに接続された2つのツェナーダイオード15a、15bを介して接地されている。2つのツェナーダイオード15a、15bは、共にツェナー電圧が300Vである。
次に、図5〜図9を参照して、実施例1に係る画像形成装置の具体的な動作について説明する。図5は、実施例1における印字動作のタイミングチャートを示す。図6〜図9は、実施例1におけるトナーの状態を示す図である。
2次転写ローラ20から流れる電流値 > トナー帯電部材から流れる電流値
おいて、中間転写ベルト10の裏面電位は−300Vに維持されている。
している。
ベルト10の裏面電位は+300Vに維持される。
2次転写ローラ20から流れる電流値 > トナー帯電部材から流れる電流値
以上説明したように、実施例1によれば、画像形成動作(回転駆動動作)開始時或いは終了時に、即ち、非画像形成動作時に、トナー帯電部材(導電性ブラシ16、導電性ローラ17)にトナーと逆極性である正極性の電圧を印加する。この場合においても、以下の
関係を満たすことによって、1次転写ニップ部における中間転写ベルト10の裏面電位は負極性の安定した電圧を維持することができる。
2次転写部材から流れる電流値 > トナー帯電部材から流れる電流値
変形例1の特徴は、2次転写ローラ20、導電性ブラシ16、導電性ローラ17の抵抗値が、全て1×108Ωである。つまり、次の関係を満たしている。
2次転写ローラ20 = トナー帯電部材(導電性ブラシ16、導電性ローラ17)
2次転写ローラ20 > トナー帯電部材(導電性ブラシ16、導電性ローラ17)
2次転写部材から流れる電流値 > トナー帯電部材から流れる電流値
したがって、変形例1においても、1次転写ニップ部における中間転写ベルト10の裏面電位は負極性の安定した電圧を維持することができる。
変形例2の特徴は、2次転写ローラ20の抵抗値が1×108Ωであり、導電性ブラシ
16、導電性ローラ17の抵抗値が、共に5×107Ωである。つまり、次の関係を満たしている。
2次転写ローラ20 > トナー帯電部材(導電性ブラシ16、導電性ローラ17)
2次転写ローラ20 > トナー帯電部材(導電性ブラシ16、導電性ローラ17)
2次転写部材から流れる電流値 > トナー帯電部材から流れる電流値
したがって、変形例2においても、1次転写ニップ部における中間転写ベルト10の裏面電位は負極性の安定した電圧を維持することができる。
変形例3の特徴は、2次転写ローラ20の抵抗値が2×107Ωであり、導電性ブラシ
16、導電性ローラ17の抵抗値が、共に2×109Ωである。つまり、次の関係を満た
している。
2次転写ローラ20 < トナー帯電部材(導電性ブラシ16、導電性ローラ17)
2次転写ローラ20 < トナー帯電部材(導電性ブラシ16、導電性ローラ17)
2次転写部材から流れる電流値 > トナー帯電部材から流れる電流値
次に、本発明の実施例2に係る画像形成装置について説明する。実施例2に係る画像形成装置の構成において、実施例1と同一部材には同一符号とし、説明を省略する。ここで
説明しない事項については、実施例1と同様である。
図10は、本発明の実施例2に係る画像形成装置の概略構成図である。図10に示すように、実施例2に係る画像形成装置は、実施例1のようにトナー帯電部材としての導電性ローラを持たず、導電性ブラシ16のみとすることが特徴の一つである。
図11を用いて、上記特徴を持つ画像形成装置の具体的な動作について説明する。図11は、実施例2における印字動作のタイミングチャートを示している。図11において、各タイミング(S1〜S9)は、実施例1と同様であり、また各タイミングにおけるトナー状態も図6〜図9と同様のため、詳細な説明は省略し、相違点を説明する。
6には+10μAの電流が流れる。一方、2次転写導電性ブラシ負高圧電源63は−1000Vを印加し、2次転写ローラ20には−50μAの電流が流れる。結果、重畳電流は−40μAとなるため、1次転写ニップ部T1における中間転写ベルト10の裏面電位は−300Vに維持される。これは、導電性ブラシ16に印加する電圧極性が正極性であっても、次の関係を満たすことで、重畳電流が負極性となるからである。
2次転写ローラ20から流れる電流値 > トナー帯電部材から流れる電流値
正高圧電源61はそのまま+1000Vを印加している。このとき、1次転写ニップ部T
1に流れる電流は、約+35μAである。また、1次転写部における画像形成が終了した以降(S4)、1次転写ニップ部T1における中間転写ベルト10の裏面電位は+300
Vを維持している。
2次転写ローラ20から流れる電流値 > トナー帯電部材から流れる電流値
以上説明したように、実施例2によれば、画像形成動作(回転駆動動作)開始時或いは終了時に、即ち、非画像形成時に、トナー帯電部材(導電性ブラシ16、導電性ローラ17)にトナーと逆極性である正極性の電圧を印加する。この場合においても、以下の関係を満たすことによって、1次転写ニップ部における中間転写ベルト10の裏面電位は負極性の安定した電圧を維持することができる。
2次転写部材から流れる電流値 > トナー帯電部材から流れる電流値
ボタ落ち)を抑制しつつ、1次転写部における放電と、これに伴うドラムメモリやドラム削れを抑制することができる。その結果、画像不良の抑制と、画像形成装置(感光ドラム)の長寿命化を図ることができる。
2次転写ローラ20から流れる電流値 < トナー帯電部材から流れる電流値
Claims (9)
- 現像剤像を担持する像担持体と、
前記像担持体から前記現像剤像が1次転写される無端状で回転可能な中間転写体と、
前記中間転写体上に1次転写された前記現像剤像を記録材に2次転写する2次転写部材と、
前記中間転写体の回転方向において、2次転写部よりも下流側であって、1次転写部よりも上流側に配置され、前記2次転写部において2次転写されずに前記中間転写体上に残留した残留現像剤を前記1次転写部で前記像担持体に逆転写させるために前記残留現像剤を正規の極性と逆極性に帯電可能であって、かつ前記正規の極性に帯電できなかった前記残留現像剤を回収可能な現像剤帯電部材と、
前記2次転写部材に電圧を印加可能な第1の電源と、
前記現像剤帯電部材に電圧を印加可能な第2の電源と、
を有し、
前記第1の電源によって電圧が印加されることにより前記2次転写部材から前記中間転写ベルトに流れる電流と、前記第2の電源によって電圧が印加されることにより前記現像剤帯電部材から前記中間転写ベルトに流れる電流と、の重畳電流が前記1次転写部に流れる画像形成装置において、
非画像形成動作時に、前記現像剤帯電部材に回収された前記残留現像剤が前記正規の極性と逆極性に帯電するように、前記第2の電源が、前記現像剤帯電部材に電圧を印加し、
前記1次転写部に流れる前記重畳電流が、1次転写時に前記1次転写部に流れる電流と逆極性となるように、前記第1の電源が、前記1次転写時に印加する電圧とは逆極性の電圧を前記2次転写部材に印加することを特徴とする画像形成装置。 - 前記中間転写体は、前記中間転写体の内周面の表面電位を前記重畳電流と同じ極性の所定電位以上に維持する定電圧素子を介して設置されていることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記第1の電源における前記2次転写部材に負極性の電圧を印加する高圧電源と、前記第2の電源における前記現像剤帯電部材に負極性の電圧を印加する高圧電源と、が共通化されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
- 前記2次転写部材の抵抗値と前記現像剤帯電部材の抵抗値との関係が、
前記2次転写部材<前記現像剤帯電部材
を満たし、
前記2次転写部材の印加電圧と前記現像剤帯電部材の印加電圧との関係が、
前記2次転写部材=前記現像剤帯電部材
を満たすことにより、
前記第1の電流の絶対値>前記第2の電流の絶対値
の関係を満たす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。 - 前記2次転写部材の抵抗値と前記現像剤帯電部材の抵抗値との関係が、
前記2次転写部材=前記現像剤帯電部材
を満たし、
前記2次転写部材の印加電圧と前記現像剤帯電部材の印加電圧との関係が、
前記2次転写部材>前記現像剤帯電部材
を満たすことにより、
前記第1の電流の絶対値>前記第2の電流の絶対値
の関係を満たす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。 - 前記2次転写部材の抵抗値と前記現像剤帯電部材の抵抗値との関係が、
前記2次転写部材>前記現像剤帯電部材
を満たし、
前記2次転写部材の印加電圧と前記現像剤帯電部材の印加電圧との関係が、
前記2次転写部材>前記現像剤帯電部材
を満たすことにより、
前記第1の電流の絶対値>前記第2の電流の絶対値
の関係を満たす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。 - 前記2次転写部材の抵抗値と前記現像剤帯電部材の抵抗値との関係が、
前記2次転写部材<前記現像剤帯電部材
を満たし、
前記2次転写部材の印加電圧と前記現像剤帯電部材の印加電圧との関係が、
前記2次転写部材<前記現像剤帯電部材
を満たすことにより、
前記第1の電流の絶対値>前記第2の電流の絶対値
の関係を満たす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。 - 前記定電圧素子は、ツェナーダイオードであることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記定電圧素子は、バリスタであることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
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