JP6250208B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、シート等の記録材上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタなどの画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine or a printer having a function of forming an image on a recording material such as a sheet.
近年、電子写真方式を用いた画像形成装置は小型化、低コスト化が進められており、様々な提案が為されている。
例えば、特許文献1では、像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体上に転写後、像担持体上に残留したトナー(転写残トナー)を回収する像担持体クリーニング手段を設けない方式(像担持体クリーナレス方式)の画像形成装置が提案されている。この方式によれば、転写残トナーは現像手段に回収されるため、像担持体上にクリーニング手段を設けなくとも像担持体上のクリーニングを行うことができる。よって、回収トナーを保持する専用の空間等が不必要になり、現像装置や画像形成装置全体の小型化ひいては省部材による低コスト化が可能となる。
ただし、像担持体クリーナレス方式の画像形成装置では、画像形成動作やトナーを用いた各種画像安定化制御を繰り返す内に、帯電手段へトナーが付着・蓄積するという課題があった。これは、転写残トナー中の正規帯電極性と逆極性に帯電したトナーが、帯電手段に印加される電圧と像担持体表面電位との電位差により帯電手段に付着することで発生する。その結果、帯電手段の帯電能力が変化して像担持体表面を均一に帯電できなくなり、画像濃度変動が発生してしまうことが懸念される。
これに対して、帯電手段に付着したトナーを清掃する方法が多数提案されている。例えば、特許文献2では、所定のタイミングで接触帯電手段の清掃工程を設け、クリーニング手段が付設された転写体と接触帯電手段との間に電位勾配を形成し、接触帯電手段に付着したトナーを電位差によりクリーニング手段が付設された転写体に集める。そして、集めたトナーを転写体上に設けられたクリーニング手段により回収している。このように、所定のタイミングで随時帯電手段の清掃を行うことで、帯電手段のトナー付着による帯電能力変動を抑制することができる。
In recent years, image forming apparatuses using an electrophotographic system have been reduced in size and cost, and various proposals have been made.
For example, Patent Document 1 does not provide an image carrier cleaning unit that collects toner (transfer residual toner) remaining on the image carrier after the toner image formed on the image carrier is transferred onto the intermediate transfer member. An image forming apparatus of a system (image carrier cleaner-less system) has been proposed. According to this method, since the transfer residual toner is collected by the developing unit, the image carrier can be cleaned without providing a cleaning unit on the image carrier. This eliminates the need for a dedicated space for holding the collected toner, and makes it possible to reduce the size of the developing device and the image forming apparatus as a whole and to reduce the cost by reducing the number of members.
However, the image carrier cleanerless type image forming apparatus has a problem that the toner adheres to and accumulates on the charging unit while repeating the image forming operation and various image stabilization controls using the toner. This occurs when toner charged to a polarity opposite to the normal charging polarity in the transfer residual toner adheres to the charging unit due to a potential difference between the voltage applied to the charging unit and the surface potential of the image carrier. As a result, there is a concern that the charging ability of the charging means changes and the surface of the image carrier cannot be uniformly charged, resulting in fluctuations in image density.
On the other hand, many methods for cleaning the toner adhering to the charging means have been proposed. For example, in Patent Document 2, a cleaning process of the contact charging unit is provided at a predetermined timing, a potential gradient is formed between the transfer member provided with the cleaning unit and the contact charging unit, and the toner attached to the contact charging unit is removed. Collected on a transfer body provided with a cleaning means due to a potential difference. The collected toner is collected by a cleaning means provided on the transfer body. In this way, by performing cleaning of the charging unit as needed at a predetermined timing, it is possible to suppress fluctuations in charging ability due to toner adhesion of the charging unit.
また、帯電手段に付着したトナーの清掃やトナーを用いた各種画像安定化制御等、非画像形成時にトナーが2次転写部を通過する工程では、次のような課題があった。即ち、非画像形成時にトナーが2次転写部を通過する際、電位差により2次転写手段にトナーが付着して、記録材の裏汚れ等を引き起こすという課題があった。
それに対し、2次転写手段へのトナー付着を抑制する方法として、様々な方法が提案されている。例えば、特許文献3では、2次転写部に記録材がないときには、2次転写部を通過するトナーと同極性の電圧を2次転写手段に印加して、静電気力によりトナーを2次転写手段に付着させないようにしている。また、特許文献4では、2次転写部に記録材がないときに中間転写体と2次転写手段とを離間して、物理的にトナーを2次転写手段に付着させないようにしている。これらのように、静電的あるいは物理的に2次転写手段へのトナー付着を抑制することで、記録材の裏汚れ等の発生を抑制することができる。
Further, in the process in which the toner passes through the secondary transfer portion during non-image formation, such as cleaning of the toner adhering to the charging unit and various image stabilization controls using the toner, there are the following problems. That is, when the toner passes through the secondary transfer portion during non-image formation, there is a problem that the toner adheres to the secondary transfer unit due to a potential difference and causes backside staining of the recording material.
On the other hand, various methods have been proposed as methods for suppressing toner adhesion to the secondary transfer means. For example, in
ところで、本出願人は、電子写真方式を用いた画像形成装置の小型化、低コスト化を目的として、給電手段からの給電により全周が略一定の電位となる中間転写体を備えた画像形成装置を提案している。
この画像形成装置では、低抵抗の中間転写体を備え、給電手段としての2次転写手段から供給される電流が中間転写体の周方向に流れることで、中間転写体の全周が略一定の電位となる。斯かる構成においては、中間転写体と各色の像担持体表面との電位差により、各1次転写部で1次転写が行われる。この方式によると、各1次転写部に給電手段を備える必要がなく、また、関連部材・配線の省略が行えることから、画像形成装置の省電源化につながる。
By the way, the applicant of the present invention has provided an image forming apparatus including an intermediate transfer member that has a substantially constant potential around the entire circumference by power feeding from a power feeding unit for the purpose of downsizing and cost reduction of an image forming apparatus using an electrophotographic system. A device is proposed.
In this image forming apparatus, a low-resistance intermediate transfer member is provided, and a current supplied from a secondary transfer unit as a power supply unit flows in the circumferential direction of the intermediate transfer member, so that the entire circumference of the intermediate transfer member is substantially constant. It becomes a potential. In such a configuration, primary transfer is performed at each primary transfer portion due to a potential difference between the intermediate transfer member and the surface of each color image carrier. According to this method, it is not necessary to provide power supply means for each primary transfer unit, and related members and wiring can be omitted, leading to power saving of the image forming apparatus.
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、画像形成装置の省電源化を達成しつつ、帯電手段に付着したトナーの清掃を行うことである。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and an object of the present invention is to clean the toner adhering to the charging unit while achieving power saving of the image forming apparatus.
上記目的を達成するために本発明にあっては、
像担持体と、前記像担持体に当接して前記像担持体を帯電させる帯電手段と、前記像担持体にトナー像を現像する現像手段と、導電性を有し、無端状で回転可能な中間転写体と、前記中間転写体に当接して2次転写部を形成し、前記中間転写体に1次転写されたトナー像を前記2次転写部において記録材に2次転写する2次転写部材と、前記2次転写部材に電圧を印加する電圧印加手段と、前記中間転写体に付着しているトナーを回収する回収手段と、を備え、前記現像手段が前記像担持体に付着しているトナーを回収可能な画像形成装置であって、
前記2次転写部材は前記中間転写体の外周面に接触し、画像形成時において、前記電圧印加手段から前記2次転写部材にトナーの正規帯電極性とは逆極性の転写電圧を印加して前記2次転写部材から前記中間転写体を介して前記像担持体に電流を供給することにより、前記像担持体から前記中間転写体にトナー像が1次転写され、
前記帯電手段と前記像担持体との間の電界を前記画像形成時とは逆方向にすることと、前記電圧印加手段から前記2次転写部材に前記正規帯電極性と同じ極性の電圧を印加することと、により、前記帯電手段に付着した前記正規帯電極性とは逆極性のトナーを、前記像担持体を介して前記中間転写体に移動させ、前記回収手段によって回収することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
An image bearing member; a charging unit that contacts the image bearing member to charge the image bearing member; a developing unit that develops a toner image on the image bearing member; and a conductive, endlessly rotatable member. Secondary transfer that forms an intermediate transfer body and a secondary transfer portion in contact with the intermediate transfer body, and secondary-transfers the toner image primarily transferred to the intermediate transfer body onto a recording material in the secondary transfer portion A member, a voltage applying means for applying a voltage to the secondary transfer member, and a collecting means for collecting the toner adhering to the intermediate transfer member, wherein the developing means is attached to the image carrier. An image forming apparatus capable of collecting the toner that is present,
The secondary transfer member is in contact with the outer peripheral surface of the intermediate transfer member, and at the time of image formation, a transfer voltage having a polarity opposite to the normal charging polarity of toner is applied from the voltage applying unit to the secondary transfer member. By supplying a current from a secondary transfer member to the image carrier through the intermediate transfer member, a toner image is primarily transferred from the image carrier to the intermediate transfer member;
An electric field between the charging unit and the image carrier is set in a direction opposite to that at the time of image formation, and a voltage having the same polarity as the normal charging polarity is applied from the voltage application unit to the secondary transfer member. Thus, the toner having a polarity opposite to the normal charging polarity attached to the charging unit is moved to the intermediate transfer member via the image carrier and collected by the collecting unit.
本発明によれば、画像形成装置の省電源化を達成しつつ、帯電手段に付着したトナーの清掃を行うことが可能となる。 According to the present invention, it is possible to clean the toner attached to the charging unit while achieving power saving of the image forming apparatus.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、こ
の発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
本発明は、電子写真方式を用いて記録材(記録媒体)に画像形成を行う画像形成装置に関するものである。画像形成装置としては、複写機、プリンタ(レーザビームプリンタ、LEDプリンタ等)、ファクシミリ装置、ワードプロセッサ、及びこれらの複合機(マルチファンクションプリンタ)等を挙げることができる。そして本発明は、特に、像担持体のクリーニング手段を持たない所謂像担持体クリーナレス方式を用いた画像形成装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION Exemplary embodiments for carrying out the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described in this embodiment should be appropriately changed according to the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions. It is not intended to limit the scope to the following embodiments.
The present invention relates to an image forming apparatus that forms an image on a recording material (recording medium) using an electrophotographic system. Examples of the image forming apparatus include a copying machine, a printer (laser beam printer, LED printer, etc.), a facsimile machine, a word processor, and a multifunction machine (multifunction printer) thereof. The present invention particularly relates to an image forming apparatus using a so-called image carrier cleaner-less system which does not have an image carrier cleaning means.
(実施例1)
まず、本発明を適用可能な画像形成装置の一実施例として、電子写真画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。
図1は、実施例1の画像形成装置100の概略構成を示す断面図である。画像形成装置100は、インライン方式、中間転写方式を採用したフルカラーレーザビームプリンタであり、画像情報に従って、記録材(例えば、記録用紙、プラスチックシート、布等)にフルカラー画像を形成することができる。また、画像情報は、画像形成装置本体に接続された画像読み取り装置、或いは画像形成装置本体に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器から、画像形成装置本体に入力される。
Example 1
First, an overall configuration and operation of an electrophotographic image forming apparatus will be described as an embodiment of an image forming apparatus to which the present invention can be applied.
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an
図1において、画像形成装置100は、複数の画像形成部として、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を形成するための第1,第2,第3,第4の画像形成部SY,SM,SC,SKを有する。本実施例では、第1〜第4の画像形成部SY,SM,SC,SKは、鉛直方向と交差する方向に一定の間隔をおいて一列に配置されている。
なお、本実施例では、第1〜第4の画像形成部の構成及び動作は、形成する画像の色が異なることを除いて実質的に同じである。従って、以下の説明では、特に区別を要しない場合、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために符号に与えた添え字Y,M,C,Kは省略して、総括的に説明する。
In FIG. 1, an
In this embodiment, the configurations and operations of the first to fourth image forming units are substantially the same except that the colors of the images to be formed are different. Therefore, in the following description, if no particular distinction is required, the subscripts Y, M, C, and K given to the reference numerals to indicate that they are elements provided for any color are omitted, and the summary I will explain it.
本実施例では、画像形成装置100は、複数の像担持体として鉛直方向と交差する方向に並設された4個のドラム型の電子写真感光体(以下、感光ドラム)1を有する。
感光ドラム1は、アルミニウム製のドラム基体(不図示)上に機能性膜である下引き層、キャリア発生層、キャリア移送層を順にコーティングした感光体層を有している。そして、駆動モータ(不図示)の駆動力により、画像形成動作等に応じて所定の周速度で図示矢印a方向(時計方向)に回転駆動される。本実施例では、感光ドラム1は直径24mmの負帯電性の有機感光ドラムを用いており、周速240mm/secで回転駆動される。
感光ドラム1の周囲には、帯電ローラ2、露光装置3及び現像装置4が配置されている。
In this embodiment, the
The photosensitive drum 1 has a photoreceptor layer in which an undercoat layer, which is a functional film, a carrier generation layer, and a carrier transfer layer are sequentially coated on an aluminum drum base (not shown). Then, by a driving force of a drive motor (not shown), it is rotationally driven in a direction indicated by an arrow a (clockwise) at a predetermined peripheral speed in accordance with an image forming operation or the like. In this embodiment, the photosensitive drum 1 is a negatively charged organic photosensitive drum having a diameter of 24 mm, and is driven to rotate at a peripheral speed of 240 mm / sec.
Around the photosensitive drum 1, a charging roller 2, an
帯電ローラ2は、感光ドラム1の表面を所定の極性の電位に一様に(均一に)帯電させる接触帯電手段である。帯電ローラ2は、感光ドラム1表面に所定の圧接力で接触しており、感光ドラム1表面との摩擦により感光ドラム1に対して従動回転する。また、帯電ローラ2の回転軸には、画像形成動作に応じて帯電バイアス電源(不図示)から所定の直流電圧が印加される。本実施例では、帯電ローラ2は、直径5.5mmの金属軸上に、厚さが1.5mmで体積固有抵抗率が1×104Ωcm程度の導電性弾性体からなる基層と、厚さ0.05μmで体積固有抵抗率が1×1010Ωcm程度の表層を設けたものを使用している。そして、画像形成動作に応じて、帯電ローラ2の回転軸に対して−1100Vの直流電圧を印加している。このとき、感光ドラム1の表面電位をトレック社製の表面電位計Model344で測定すると、−500V程度であった。 The charging roller 2 is a contact charging unit that uniformly (uniformly) charges the surface of the photosensitive drum 1 to a potential having a predetermined polarity. The charging roller 2 is in contact with the surface of the photosensitive drum 1 with a predetermined pressing force, and is driven to rotate with respect to the photosensitive drum 1 by friction with the surface of the photosensitive drum 1. A predetermined DC voltage is applied to the rotating shaft of the charging roller 2 from a charging bias power source (not shown) according to the image forming operation. In this embodiment, the charging roller 2 includes a base layer made of a conductive elastic body having a thickness of 1.5 mm and a volume resistivity of about 1 × 10 4 Ωcm on a metal shaft having a diameter of 5.5 mm, and a thickness. A surface layer having a surface resistivity of about 0.05 μm and a volume resistivity of about 1 × 10 10 Ωcm is used. A DC voltage of −1100 V is applied to the rotating shaft of the charging roller 2 in accordance with the image forming operation. At this time, when the surface potential of the photosensitive drum 1 was measured with a surface potential meter Model 344 manufactured by Trek, it was about -500V.
露光装置3は、レーザドライバ、レーザダイオード、ポリゴンミラー、光学レンズ系等
を備えており、ホストコンピュータ(不図示)から入力される画像情報に基づきレーザ光を照射して、一様に帯電された感光ドラム1表面に静電潜像を形成する露光手段である。本実施例では、露光装置3の最大光量で露光された後の感光ドラム1表面の電位が、−100Vとなるように露光量を調整している。
The
現像装置4は、現像部材(トナー担持体)としての現像ローラ12及び現像剤としての非磁性一成分トナー(以下、トナー)を備えており、静電潜像をトナー像として現像する(感光ドラム1に現像作用を行う)現像手段である。現像ローラ12は、画像形成動作に応じて感光ドラム1と所定の当接幅を持って当接している。そして現像ローラ12は、感光ドラム1の周速度よりも早い周速度で、感光ドラム1との対向部(接触部)において現像ローラ12の表面移動方向が感光ドラム1の表面移動方向と順方向となるように回転駆動される。
ここで、現像ローラ12は、感光ドラム1に接離可能に設けられている。即ち、現像装置4と画像形成装置100本体は、現像ローラ12と感光ドラム1の当接離間(現像離間)状態を制御する機構(不図示)を備えており、画像形成動作等に応じて現像ローラ12と感光ドラム1を当接させ、動作が停止するときには離間させている。
The developing device 4 includes a developing roller 12 as a developing member (toner carrier) and a non-magnetic one-component toner (hereinafter, toner) as a developer, and develops an electrostatic latent image as a toner image (photosensitive drum). 1 is a developing means that performs a developing action. The developing roller 12 is in contact with the photosensitive drum 1 with a predetermined contact width according to the image forming operation. Then, the developing roller 12 has a peripheral speed faster than the peripheral speed of the photosensitive drum 1, and the surface movement direction of the developing roller 12 is opposite to the surface moving direction and the forward direction of the photosensitive drum 1 at a portion (contact portion) facing the photosensitive drum 1. It is driven to rotate.
Here, the developing roller 12 is provided so as to be able to contact and separate from the photosensitive drum 1. That is, the developing device 4 and the main body of the
また、現像ローラ12の芯金には、画像形成動作に応じて現像バイアス電源(不図示)から所定の直流電圧が印加される。本実施例では、現像ローラ12は画像形成動作に応じて周速280mm/secで回転駆動され、現像ローラ12の芯金には−300Vの直流電圧が印加される。また、現像ローラ12上には、単位質量あたりのトナー帯電量が−40μC/g程度で、単位面積あたりのトナー量が0.4mg/cm2程度の均一なトナー層が形成されている。
ここで、単位質量あたりのトナー帯電量と単位面積あたりのトナー量は、現像ローラ12上のトナーを、内部にフィルタをもつ吸引式ファラデーゲージで吸引捕集して、ファラデーゲージで測定された電荷とトナーの捕集面積、フィルタの質量増加から求めた。つまり、単位質量あたりのトナー帯電量は、ファラデーゲージで測定された電荷をフィルタの質量増加で除して求め、単位面積あたりのトナー量は、フィルタの質量増加を捕集面積で除して求めた。
A predetermined DC voltage is applied to the core of the developing roller 12 from a developing bias power source (not shown) according to the image forming operation. In this embodiment, the developing roller 12 is rotationally driven at a peripheral speed of 280 mm / sec according to the image forming operation, and a DC voltage of −300 V is applied to the core metal of the developing roller 12. A uniform toner layer having a toner charge amount per unit mass of about −40 μC / g and a toner amount per unit area of about 0.4 mg / cm 2 is formed on the developing roller 12.
Here, the toner charge amount per unit mass and the toner amount per unit area are obtained by sucking and collecting the toner on the developing roller 12 with a suction type Faraday gauge having a filter inside, and measuring the charge measured with the Faraday gauge. And the toner collection area and the filter mass increase. That is, the toner charge amount per unit mass is obtained by dividing the charge measured by the Faraday gauge by the filter mass increase, and the toner amount per unit area is obtained by dividing the filter mass increase by the collection area. It was.
本実施例におけるトナーは、懸濁重合法で製造した負帯電性を有する非磁性のトナーで、体積平均粒径が6.5μm程度である。また、表面性を改質するために、体積平均粒径が20nm程度の酸化ケイ素粒子をトナー重量の1.5%程度トナー表面に均一に付着させている。ここで、トナーの体積平均粒径は、ベックマン・コールター株式会社製のレーザ回折式粒度分布測定器LS−230で測定した体積平均粒径である。ただし、本実施例では懸濁重合法で製造したトナーを用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、粉砕法や、乳化重合法等の他の重合法を用いて製造されたトナーであってもよい。また、本実施例では、現像装置4Y,4M,4C,4Kには、それぞれイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーが収容されている。
即ち、本実施例では、現像装置4は感光ドラム1の帯電極性と同極性(本実施例では負極性)に帯電したトナーを、感光ドラム1表面の露光により電荷が減衰した部分(露光部)に付着させる、所謂反転現像を行う。これにより、感光ドラム1上(像担持体上)の静電潜像が現像されて、トナー像が形成される。
The toner in this embodiment is a non-magnetic toner having a negative charging property produced by a suspension polymerization method, and has a volume average particle diameter of about 6.5 μm. Further, in order to modify the surface property, silicon oxide particles having a volume average particle diameter of about 20 nm are uniformly adhered to the toner surface by about 1.5% of the toner weight. Here, the volume average particle diameter of the toner is a volume average particle diameter measured by a laser diffraction particle size distribution analyzer LS-230 manufactured by Beckman Coulter, Inc. However, in this example, the toner manufactured by the suspension polymerization method was used, but the present invention is not limited to this. For example, the toner manufactured by using another polymerization method such as a pulverization method or an emulsion polymerization method. It may be. In the present embodiment, the developing
That is, in the present embodiment, the developing device 4 is a portion where the charge is attenuated by the exposure of the surface of the photosensitive drum 1 (exposure portion) of the toner charged to the same polarity (negative polarity in this embodiment) as the charging polarity of the photosensitive drum 1. The so-called reversal development is performed, which is adhered to the surface. As a result, the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1 (on the image carrier) is developed, and a toner image is formed.
なお、本実施例では、感光ドラム1と、感光ドラム1に作用するプロセス手段としての帯電ローラ2及び現像装置4とは、一体的にカートリッジ化されてプロセスカートリッジ7を形成している。プロセスカートリッジ7は、画像形成装置100本体に設けられた装着ガイド、位置決め部材等の装着手段(不図示)を介して、画像形成装置100に着脱可能となっている。また、本実施例では、各色用のプロセスカートリッジ7は全て同一形状を有しており、各色用のプロセスカートリッジ7内には、それぞれイエロー(Y)、マゼ
ンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色のトナーが収容されている。ただし、本実施例ではプロセスカートリッジについて説明するが、これに限定されるものではない。例えば、現像装置4が画像形成装置100本体に固定されて、現像装置4にトナーのみを補給する構成としてもよいし、現像装置4が単独でカートリッジ化されて、画像形成装置100本体に対して着脱可能な構成としてもよい。
In this embodiment, the photosensitive drum 1, the charging roller 2 as the process means acting on the photosensitive drum 1, and the developing device 4 are integrated into a cartridge to form a process cartridge 7. The process cartridge 7 can be attached to and detached from the
一方、4個の感光ドラム1に対向して、感光ドラム1上のトナー像を記録材P上に転写するために、中間転写体としての中間転写ベルト5が配置されている。感光ドラム1の回転方向において、帯電ローラ2による帯電位置、露光装置3による露光位置、現像装置4による現像位置、中間転写ベルト5へのトナー像の転写位置は、この順番で設けられている。
On the other hand, in order to transfer the toner image on the photosensitive drum 1 onto the recording material P facing the four photosensitive drums 1, an
中間転写ベルト5は無端状の回転可能なベルトで形成されており、駆動ローラ51、2次転写対向ローラ52、テンションローラ53間に掛け渡されている(以下、3本合わせて張架ローラという場合もある)。ここで、駆動ローラ51、2次転写対向ローラ52、テンションローラ53は張架部材に相当する。また、2次転写対向ローラ52は対向部材に相当する。
そして、外周面において全ての感光ドラム1に当接し、駆動モータ(不図示)が接続された駆動ローラ51の駆動によって、図示矢印b方向(反時計方向)に所定の速度で循環移動(回転)する。本実施例では、中間転写ベルト5は、感光ドラム1の周速度と同じ240mm/secで循環移動(回転)する。
中間転写ベルト5の内周面側には、各感光ドラム1に対向するように、1次転写手段としての4個の1次転写ローラ8が並設されている。1次転写ローラ8は、中間転写ベルト5を感光ドラム1に向けて押圧し、中間転写ベルト5と感光ドラム1とが接触する1次転写部N1にニップ(1次転写ニップ)を形成する。また、中間転写ベルト5の外周面側において2次転写対向ローラ52に対向する位置には、2次転写手段を構成する2次転写部材としての2次転写ローラ9が中間転写ベルト5に当接するように配置されている。
2次転写ローラ9は、中間転写ベルト5を介して2次転写対向ローラ52に圧接し、中間転写ベルト5と2次転写ローラ9とが接触する2次転写部N2にニップ(2次転写ニップ)を形成する。そして、2次転写ローラ9には、2次転写バイアス電源6から、所定の直流電圧が印加される。さらに、中間転写ベルト5の外周面側においてテンションローラ53に対向する位置には、回収手段(中間転写体清掃手段)としての中間転写ベルトクリーニング装置11が設けられている。ここで、2次転写バイアス電源6は、2次転写ローラ9に電圧を印加すると共に、2次転写ローラ9に電圧を印加することで2次転写ローラ9に当接している中間転写ベルト5に電圧を印加する電圧印加手段に相当する。また、2次転写ローラ9と2次転写バイアス電源6は、2次転写手段を構成する。
The
Then, all the photosensitive drums 1 are brought into contact with each other on the outer peripheral surface, and are driven to rotate (rotate) in a direction indicated by an arrow b (counterclockwise) in a direction indicated by an arrow b by driving a
On the inner peripheral surface side of the
The
中間転写ベルト5としては、次のようなものを用いることができる。それは、ウレタン系樹脂、フッ素系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリイミド樹脂等で構成されるものや、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ヒドリンゴム等の弾性材料からなるもの、又はこれらにカーボンや導電粉体を分散させて抵抗調整を行ったもの等である。
本実施例では、中間転写ベルト5は、厚さが100μmのポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂にカーボンブラックを分散させた基材上(外周面側)に、厚さが0.5〜3.0μmで高抵抗のアクリル樹脂の表層を設けたベルトを使用している。また、本実施例の中間転写ベルト5の抵抗値は110kΩであった。
本実施例における中間転写ベルト5は低抵抗であるため、株式会社三菱化学アナリテック製の抵抗率計ハイレスタUP及び測定電極としてハイレスタUP専用プローブURSプローブを用いて、印加電圧100Vで測定したところ測定レンジ外であった。
そのため、中間転写ベルト5の抵抗値は、図2に示すように本実施例における画像形成装置100を用いて測定した。図2(a)は、感光ドラム1Yの位置で、中間転写ベルト
5の抵抗値を測定する場合について説明するための概略図であり、図2(b)は、感光ドラム1Kの位置で、中間転写ベルト5の抵抗値を測定する場合について説明するための概略図である。
As the
In this embodiment, the
Since the
Therefore, the resistance value of the
図2(a)において、中間転写ベルト5の抵抗測定用電極として、2次転写ローラ9と同形の金属ローラである2次転写ローラ9Mと、感光体層を除いたアルミドラム1YMが、それぞれ2次転写ローラ9と感光ドラム1Yの代わりに配置されている。また、2次転写ローラ9Mは2次転写バイアス電源6と接続されており、アルミドラム1YMは電流計を経由して接地されている。そして、2次転写バイアス電源6から2次転写ローラ9Mに100V印加したときに流れる電流を検出し、以下の式で算出した抵抗値を中間転写ベルト5の周方向抵抗値とした。
抵抗値=印加電圧/検出された電流値
本実施例では、2次転写部N2からアルミドラム1YMの1次転写部N1までの距離が、中間転写ベルト5の上側経路で420mm、下側経路で370mmであった。この方法により測定した中間転写ベルト5の周方向抵抗値が110kΩである。また、図2(b)に示すように、アルミドラムの配置を変えてアルミドラム1KMの位置で測定した場合も、中間転写ベルト5の周方向抵抗値はほぼ同じ値であった。このとき、2次転写部N2からアルミドラム1KMの1次転写部N1までの距離は、中間転写ベルト5の上側経路で710mm、下側経路で80mmであった。
このように、本実施例における中間転写ベルト5は、2次転写バイアス電源6により電圧が印加されることで(2次転写バイアス電源6により供給される電流により)、全周にわたって一定の電位となるように構成されている。
In FIG. 2A, as a resistance measuring electrode of the
Resistance value = applied voltage / detected current value In this embodiment, the distance from the secondary transfer portion N2 to the primary transfer portion N1 of the aluminum drum 1YM is 420 mm on the upper path of the
As described above, the
駆動ローラ51は、中間転写ベルト5を駆動するため、表層に高摩擦で体積抵抗率が105Ωcm以下の導電性ゴム層を有している。
2次転写対向ローラ52は、2次転写ニップを形成するために、同じく表層に体積抵抗率が105Ωcm以下の導電性ゴム層を有している。また、2次転写対向ローラ52は、中間転写ベルト5に従動回転する。
テンションローラ53は、金属ローラからなり、総圧約60Nの張力を中間転写ベルト5に付与し、中間転写ベルト5に従動回転する。
The driving
In order to form a secondary transfer nip, the secondary
The
また、駆動ローラ51、2次転写対向ローラ52、テンションローラ53は、所定の抵抗値の抵抗素子を介して接地されている。本実施例では、全て抵抗値1GΩの抵抗素子を介して接地されている。ただし、本実施例では、各ローラに接続する抵抗素子の抵抗値を1GΩとしたが、これに限定されるものではない。また、本実施例では、各ローラは全て同じ抵抗値の抵抗素子を介して接地したが、これに限定されるものではなく、各ローラに接続している抵抗素子の抵抗値が異なってもよい。また、本実施例では、各ローラに抵抗素子を接続したが、これに限定されるものではなく、例えば、所定の降伏電圧を有するツェナーダイオード等を介して接地してもよい。
The
1次転写ローラ8は、芯金表面に弾性層を被覆して構成されている。そして、1次転写ローラ8は、1次転写部N1において中間転写ベルト5を介して感光ドラム1に当接しており、中間転写ベルト5の循環移動に伴い従動回転する。本実施例では、1次転写ローラ8は、体積抵抗率が105〜109Ωcmでゴム硬度がアスカーC硬度で30°の弾性ローラを用いている。また、本実施例では、1次転写ローラ8は、中間転写ベルト5を介して感光ドラム1に総圧約9.8Nで当接し、1次転写ニップを形成している。また、本実施例では、1次転写ローラ8は電気的にフロート状態である。
The primary transfer roller 8 is configured by covering the cored bar surface with an elastic layer. The primary transfer roller 8 is in contact with the photosensitive drum 1 via the
2次転写ローラ9は、芯金表面に弾性層を被覆して構成されている。そして、2次転写ローラ9は、2次転写部N2において中間転写ベルト5を介して2次転写対向ローラ52
に当接しており、中間転写ベルト5の循環移動に伴い従動回転する。本実施例では、2次転写ローラ9は、芯金表面にEPDM発泡層等の弾性層を被覆して構成され、体積抵抗率が107〜109Ωcmで、ゴム硬度がアスカーC硬度で30°の弾性ローラを用いている。また、本実施例では、2次転写ローラ9は、中間転写ベルト5を介して2次転写対向ローラ52に総圧約39.2Nで当接し、2次転写ニップを形成している。また、本実施例では、2次転写バイアス電源6から2次転写ローラ9に−3000〜7000Vの直流電圧が印加可能となっており、画像形成動作に応じて2次転写ローラ9には2000Vの電圧(転写電圧)が印加される。
The
The
このとき、2次転写ローラ9から2次転写ニップを介して中間転写ベルト5、張架ローラ、抵抗値1GΩの抵抗素子を通ってアースに電流が流れるとともに、1次転写部N1において中間転写ベルト5と感光ドラム1との間で電位差に応じた放電が発生する。これにより、中間転写ベルト5の電位が与えられる。各画像形成部における感光ドラム1Y,1M,1C,1Kのそれぞれの位置で、トレック社製の表面電位計Model344を用いて中間転写ベルト5の表面電位を測定すると、いずれの感光ドラム1の位置でも中間転写ベルト5の表面電位は200V程度であった。
At this time, a current flows from the
1次転写部N1では、感光ドラム1の表面電位(非露光部が−500V、露光部が−100V)と中間転写ベルト5の表面電位(200V)との差により電界(電位勾配)が形成される。ここで、電界の向きは感光ドラム1表面の非露光部、露光部にかかわらず、負帯電トナーが感光ドラム1上から中間転写ベルト5上に移動する方向である。この電界により、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5上に転写される。
2次転写部N2では、中間転写ベルト5の表面電位(200V)と2次転写ローラ9に印加される電圧(2000V)との差により、負帯電トナーが中間転写ベルト5上から2次転写ローラ9に移動する方向の電界が形成される。この電界により、中間転写ベルト5上のトナー像が記録材P上に転写される。
At the primary transfer portion N1, an electric field (potential gradient) is formed by the difference between the surface potential of the photosensitive drum 1 (-500 V for the non-exposed portion and -100 V for the exposed portion) and the surface potential (200 V) of the
In the secondary transfer portion N2, negatively charged toner is transferred from the
中間転写ベルトクリーニング装置11は、中間転写ベルト5の外周面に当接して中間転写ベルト5上のトナーを掻き取り、中間転写ベルトクリーニング装置11内に回収するクリーニングブレードなどを有する。中間転写ベルトクリーニング装置11は、中間転写ベルト5のうち2次転写部N2よりも中間転写ベルト5の回転方向下流側で、中間転写ベルト5上(中間転写体上)に付着しているトナーを回収するように配置されている。
また、2次転写部N2において記録材Pの搬送方向下流側には、定着ローラと加圧ローラとを有する定着手段としての定着装置10が設けられている。
The intermediate transfer
Further, a fixing
画像形成時には、まず、感光ドラム1が、画像形成動作開始信号に応じて回転駆動されるとともに、帯電ローラ2によって一様に帯電される。次に、露光装置3から出力される画像情報に応じたレーザ光によって、一様に帯電された感光ドラム1の表面が走査露光され、感光ドラム1上に画像情報に従った静電潜像が形成される。そして、現像装置4により、感光ドラム1上に形成された静電潜像がトナー像として現像される。
At the time of image formation, first, the photosensitive drum 1 is rotationally driven in accordance with an image forming operation start signal and is uniformly charged by the charging roller 2. Next, the uniformly charged surface of the photosensitive drum 1 is scanned and exposed by a laser beam corresponding to the image information output from the
次に、感光ドラム1上に形成されたトナー像は、1次転写部N1において電界の作用により中間転写ベルト5上に転写(1次転写)される。ここで、例えばフルカラー画像形成時には、前記プロセスが第1〜第4の画像形成部SY,SM,SC,SKにおいて順次行われ、中間転写ベルト5上に各色のトナー像が順次重ね合わせて1次転写されて、フルカラートナー像が形成される。その後、中間転写ベルト5の移動と同期が取られて、記録材Pが2次転写部N2へと搬送される。
そして、2次転写バイアス電源6から2次転写ローラ9に電圧が印加されることで、中間転写ベルト5上のトナー像は、2次転写部N2において電界の作用により記録材P上に転写(2次転写)される。トナー像が転写された記録材Pは、定着装置10に搬送される
。そして、定着ローラと加圧ローラとの接触部に形成されるニップ(定着ニップ)において、記録材Pに熱及び圧力が加えられ、トナー像が記録材P上に定着される。その後、記録材Pは画像形成装置100の外部に排出される。
Next, the toner image formed on the photosensitive drum 1 is transferred (primary transfer) onto the
By applying a voltage from the secondary transfer
一方、2次転写部N2で記録材P上に2次転写されずに中間転写ベルト5上に残ったトナー(2次転写残トナー)は、中間転写ベルト5の循環移動に伴い中間転写ベルトクリーニング装置11との対向部に搬送される。そして、2次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置11によって中間転写ベルト5上から除去・回収される。
On the other hand, the toner (secondary transfer residual toner) remaining on the
また、1次転写部N1で中間転写ベルト5上に1次転写されずに感光ドラム1上に残ったトナー(1次転写残トナー)は、感光ドラム1の回転に伴い帯電ローラ2との接触部を通って現像装置4との対向部に搬送される。このとき、感光ドラム1表面には再び帯電・露光が行われ、画像情報に従った静電潜像が形成されている。また、現像装置4との対向部に搬送されてきた1次転写残トナーは、ほぼ負帯電されている。そして、感光ドラム1の表面電位(非露光部が−500V、露光部が−100V)と現像ローラ12に印加される電圧(−300V)との差により形成される電界で、1次転写残トナーの一部が現像装置4に回収される。
即ち、非露光部においては、電界の向きが負帯電トナーを感光ドラム1上から現像ローラ12上に移動させる方向であるため、感光ドラム1上の1次転写残トナーが現像ローラ12上に移動して現像装置4内に回収される。
一方、露光部においては、電界の向きが負帯電トナーを現像ローラ12上から感光ドラム1上に移動させる方向であるため、現像ローラ12上の負帯電トナーが感光ドラム1上に移動して感光ドラム1上の静電潜像を現像する。このとき、感光ドラム1上の1次転写残トナーも静電潜像の現像に使用される。このように、現像装置4は、感光ドラム1に形成された静電潜像をトナー像に現像すると共に感光ドラム1に付着しているトナーを回収可能に構成されている。
なお、画像形成装置100は、単独又はいくつかの(全てではない)所望の画像形成部のみを用いて、単独またはマルチカラーの画像を形成することもできるようになっている。
Further, the toner (primary transfer residual toner) remaining on the photosensitive drum 1 without being primary transferred onto the
That is, in the non-exposed portion, the direction of the electric field is the direction in which the negatively charged toner is moved from the photosensitive drum 1 to the developing roller 12, so that the primary transfer residual toner on the photosensitive drum 1 moves to the developing roller 12. Then, it is collected in the developing device 4.
On the other hand, in the exposure unit, the direction of the electric field is a direction in which the negatively charged toner is moved from the developing roller 12 onto the photosensitive drum 1, so the negatively charged toner on the developing roller 12 moves onto the photosensitive drum 1 to be photosensitive. The electrostatic latent image on the drum 1 is developed. At this time, the primary transfer residual toner on the photosensitive drum 1 is also used for developing the electrostatic latent image. As described above, the developing device 4 is configured to develop the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 1 into a toner image and to collect the toner adhering to the photosensitive drum 1.
Note that the
次に、本実施例における帯電ローラ2表面へのトナー付着・蓄積について説明する。
1次転写部N1における転写の影響等により、1次転写残トナーは正規帯電極性と逆極性(本実施例では正極性)に帯電したトナーを一定の割合で含んでいる。そのため、1次転写残トナーが感光ドラム1の回転に伴い帯電ローラ2との接触部を通る際に、帯電ローラ2に印加される電圧と感光ドラム1の表面電位との差により形成される電界で、1次転写残トナー中の正帯電トナーが帯電ローラ2上に移動する。帯電ローラ2表面へのトナー付着は、1次転写残トナーが感光ドラム1の回転に伴い帯電ローラ2との接触部を通る度に発生するので、画像形成動作等を繰り返す内に帯電ローラ2表面にトナーが蓄積していく。
Next, toner adhesion and accumulation on the surface of the charging roller 2 in this embodiment will be described.
Due to the effect of transfer at the primary transfer portion N1, the primary transfer residual toner contains toner charged to a polarity opposite to the normal charge polarity (positive polarity in this embodiment) at a certain ratio. Therefore, an electric field formed by the difference between the voltage applied to the charging roller 2 and the surface potential of the photosensitive drum 1 when the primary transfer residual toner passes through the contact portion with the charging roller 2 as the photosensitive drum 1 rotates. Thus, the positively charged toner in the primary transfer residual toner moves onto the charging roller 2. The toner adhering to the surface of the charging roller 2 occurs each time the primary transfer residual toner passes through the contact portion with the charging roller 2 as the photosensitive drum 1 rotates. Toner accumulates on the surface.
帯電ローラ2表面にトナーが付着すると、帯電ローラ2の帯電性能が変化するため、感光ドラム1の表面電位が変化して画像濃度変動につながる。また、帯電ローラ2表面に付着したトナー量が多いほど帯電性能の変化は大きく、感光ドラム1の表面電位の変化も大きくなる。よって、1回の画像形成動作による影響は小さいが、帯電ローラ2表面にある程度以上の量のトナーが蓄積すると感光ドラム1表面を均一に帯電できなくなり、画像濃度変動が無視できなくなる。 When toner adheres to the surface of the charging roller 2, the charging performance of the charging roller 2 changes, so that the surface potential of the photosensitive drum 1 changes, leading to fluctuations in image density. Further, as the amount of toner attached to the surface of the charging roller 2 increases, the change in charging performance increases and the change in the surface potential of the photosensitive drum 1 also increases. Therefore, although the influence of one image forming operation is small, if a certain amount or more of toner accumulates on the surface of the charging roller 2, the surface of the photosensitive drum 1 cannot be uniformly charged, and the image density fluctuation cannot be ignored.
次に、本実施例における帯電ローラ2の清掃について説明する。
本実施例における帯電ローラ2の清掃動作は、感光ドラム1と中間転写ベルト5とを介して帯電ローラ2と2次転写ローラ9との間に、画像形成動作時とは逆方向の電界が形成
されることで行われる。ここで、駆動ローラ51、2次転写対向ローラ52、テンションローラ53に接続されている抵抗素子は、この電界を形成する役割を有している。
帯電ローラ2上のトナーは正帯電しており、帯電ローラ2表面に静電的に付着している。そこで、帯電ローラ2と感光ドラム1との間の電界を画像形成動作時とは逆方向にすることで、帯電ローラ2表面に付着したトナーを除去することができる。このとき、帯電ローラ2に印加される電圧は、帯電ローラ2と感光ドラム1との間の放電開始電圧を放電閾値としてVaVとすると、感光ドラム1の表面電位に対してトナーの正規帯電極性と逆極性側に100V以上VaV以下(放電閾値以下)であることが好ましい。これは、100V未満の場合には、正帯電トナーを帯電ローラ2上から感光ドラム1上に移動させるのに十分な強さの電界が形成されないためである。一方、VaVを超える場合には、帯電ローラ2と感光ドラム1との間で放電が発生し、帯電ローラ2上の正帯電トナーの一部が負帯電トナーに変わって感光ドラム1上に移動できなくなるためである。
Next, cleaning of the charging roller 2 in this embodiment will be described.
In the cleaning operation of the charging roller 2 in this embodiment, an electric field in the opposite direction to that during the image forming operation is formed between the charging roller 2 and the
The toner on the charging roller 2 is positively charged and electrostatically adheres to the surface of the charging roller 2. Therefore, by setting the electric field between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 in the direction opposite to that during the image forming operation, it is possible to remove the toner attached to the surface of the charging roller 2. At this time, the voltage applied to the charging roller 2 is assumed to be VaV with the discharge start voltage between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 as a discharge threshold, and the normal charging polarity of the toner with respect to the surface potential of the photosensitive drum 1. It is preferably 100 V or more and VaV or less (discharge threshold value or less) on the reverse polarity side. This is because when the voltage is less than 100 V, an electric field that is sufficiently strong to move the positively charged toner from the charging roller 2 to the photosensitive drum 1 is not formed. On the other hand, when VaV is exceeded, a discharge occurs between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1, and a part of the positively charged toner on the charging roller 2 changes to the negatively charged toner and can move to the photosensitive drum 1. This is because it disappears.
そして、帯電ローラ2と感光ドラム1との間の電界を画像形成動作時とは逆方向にするため、帯電ローラ2の清掃動作(清掃工程、回収工程)は、記録材に対する画像形成動作を行っていない非画像形成時に行う。また、画像濃度変動が出ないように、帯電ローラ2表面にある程度以上の量のトナーが蓄積し、感光ドラム1表面を均一に帯電できなくなる前に帯電ローラ2の清掃を行う。本実施例では、画像形成動作の終了処理工程である後回転工程において、帯電ローラ2の清掃動作を行っている。また、連続印刷時においては、20枚連続印刷毎に1回、帯電ローラ2の清掃を行うようにしている。帯電ローラ2の清掃動作は、画像形成装置に設けられた制御手段(実行手段)により実行される。 In order to set the electric field between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 in the opposite direction to that during the image forming operation, the cleaning operation (cleaning process, recovery process) of the charging roller 2 performs the image forming operation on the recording material. This is done during non-image formation. In order to prevent image density fluctuation, the charging roller 2 is cleaned before a certain amount of toner accumulates on the surface of the charging roller 2 and the surface of the photosensitive drum 1 cannot be uniformly charged. In this embodiment, the cleaning operation of the charging roller 2 is performed in the post-rotation process, which is the end process of the image forming operation. Further, during continuous printing, the charging roller 2 is cleaned once every 20 sheets of continuous printing. The cleaning operation of the charging roller 2 is executed by a control unit (execution unit) provided in the image forming apparatus.
図3は、本実施例における帯電ローラ2の清掃動作のタイミングチャートを示す図である。
図において、画像形成動作の終了に従い、まず現像ローラ12が感光ドラム1表面から離間される。そして、中間転写ベルト5上の最終トナー像の後端が2次転写部N2を通過した直後の時間t0において、2次転写ローラ9に印加する電圧を2000Vから−1200Vに切り替える。
ここで、中間転写ベルト5の電位は、2次転写ローラ9から2次転写ニップを介して供給される電流により与えられる。よって、2次転写ローラ9に印加する電圧を切り替えることで、中間転写ベルト5の表面電位が200Vから−960V程度に変化する。
FIG. 3 is a timing chart of the cleaning operation of the charging roller 2 in this embodiment.
In the drawing, the developing roller 12 is first separated from the surface of the photosensitive drum 1 in accordance with the end of the image forming operation. The voltage applied to the
Here, the potential of the
次に、帯電ローラ2に印加する電圧を0Vに切り替える。これにより、帯電ローラ2と感光ドラム1との間の電界(電位勾配)が画像形成動作時と逆方向になり、帯電ローラ2表面に付着した正帯電トナーが感光ドラム1上に移動する。そして、感光ドラム1上に移動した正帯電トナーは、感光ドラム1の回転に伴い1次転写部N1に搬送される。
1次転写部N1では、感光ドラム1の表面電位(−500V)と中間転写ベルト5の表面電位(−960V)との差により、正帯電トナーが感光ドラム1上から中間転写ベルト5上に移動する方向の電界が形成される。この電界により、感光ドラム1上の正帯電トナーが中間転写ベルト5上に移動する。
中間転写ベルト5の表面電位は、感光ドラム1の表面電位に対してトナーの正規帯電極性と同極性側で、かつ1次転写性が良好となる値であることが好ましい。
Next, the voltage applied to the charging roller 2 is switched to 0V. As a result, the electric field (potential gradient) between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 is in the opposite direction to that during the image forming operation, and the positively charged toner attached to the surface of the charging roller 2 moves onto the photosensitive drum 1. The positively charged toner that has moved onto the photosensitive drum 1 is conveyed to the primary transfer portion N1 as the photosensitive drum 1 rotates.
In the primary transfer portion N1, the positively charged toner moves from the photosensitive drum 1 to the
The surface potential of the
ここで、一般に、1次転写部N1において感光ドラム1上のトナーの90%以上が中間転写ベルト5上に移動する場合を1次転写性が良好であるという。本実施例では、帯電ローラ2の清掃工程において1次転写性が良好な中間転写ベルト5の表面電位は、感光ドラム1の表面電位に対して100V以上1000V以下であった。そして、中間転写ベルト5上に移動した正帯電トナーは、中間転写ベルト5の循環移動に伴い2次転写部N2を通って中間転写ベルトクリーニング装置11との対向部に搬送され、中間転写ベルトクリーニング装置11により回収される。
以上の工程により、帯電ローラ2表面に付着したトナーを除去することができる。
Here, in general, the case where 90% or more of the toner on the photosensitive drum 1 moves on the
Through the above steps, the toner adhering to the surface of the charging roller 2 can be removed.
帯電ローラ2と感光ドラム1との間の電界を画像形成動作時とは逆方向にする時間は、少なくとも次に示す時間が必要である。それは、2次転写部N2から最も遠い位置にある第1の画像形成部SYの帯電ローラ2Y上から中間転写ベルト5上に移動した正帯電トナーの全てが、2次転写部N2を通過するまでの時間である。
これは、上記の時間より短いと、各画像形成部の1次転写部N1や2次転写部N2における電界の方向が変化してしまうためである。その場合には、中間転写ベルト5上に移動した正帯電トナーが、中間転写ベルト5の循環移動方向下流側の1次転写部N1や2次転写部N2において、電界により感光ドラム1上や2次転写ローラ9上に移動してしまう。本実施例では、帯電ローラ2の清掃工程の時間(時間t0から時間t1までの間隔)を7secとした。
なお、本実施例における感光ドラム1の表面電位の暗減衰速度は1.3V/sec程度であり、帯電ローラ2の清掃工程においては影響をほぼ無視できる程度であった。
The time required to set the electric field between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 in the direction opposite to that during the image forming operation requires at least the following time. That is, until all of the positively charged toner moved from the charging
This is because if the time is shorter than the above time, the direction of the electric field in the primary transfer portion N1 and the secondary transfer portion N2 of each image forming portion changes. In this case, the positively charged toner that has moved onto the
In this embodiment, the dark decay rate of the surface potential of the photosensitive drum 1 is about 1.3 V / sec, and the influence can be almost ignored in the cleaning process of the charging roller 2.
次に、本実施例の帯電ローラ2の清掃工程における2次転写ローラ9への印加電圧について説明する。
図4は、本実施例における帯電ローラ2の清掃工程において2次転写ローラ9に印加される電圧と、中間転写ベルト5の電位及び感光ドラム1の表面電位との関係を示すグラフ図である。図5は、帯電ローラ2の清掃工程において、2次転写ローラ9に所定の電圧を印加したときの電流経路について説明するための概略図である。図5(a)は、2次転写ローラ9に印加される電圧が−1300V以下の場合について説明するための図である。図5(b)は、2次転写ローラ9に印加される電圧が−1300Vを超える場合について説明するための図である。
ここで、中間転写ベルト5の電位及び感光ドラム1の表面電位は、第3の画像形成部SCの位置で、トレック社製の表面電位計Model344を用いて中間転写ベルト5表面及び感光ドラム1表面をそれぞれ測定した値である。また、本実施例では、中間転写ベルト5及び感光ドラム1の表面電位は、2次転写ローラ9に所定の電圧が印加されてから1sec後に1sec間の測定を行ったときの平均値を用いている。
Next, the voltage applied to the
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the voltage applied to the
Here, the surface potential of the
図4にて、2次転写ローラ9に印加される電圧が−1300V以下の場合には、2次転写ローラ9に所定の電圧が印加されると、2次転写ニップを介して中間転写ベルト5、張架ローラ、抵抗値1GΩの抵抗素子を通ってアースに電流が流れる(図5(a)参照)。そして、各部材の電気抵抗や接触抵抗等に応じて分担電圧が決まり、中間転写ベルト5の電位が与えられる。このとき、2次転写ローラ9と中間転写ベルト5との間には、接触抵抗に応じた電位差が生じる。この電位差により、2次転写部N2には、正帯電トナーが中間転写ベルト5上から2次転写ローラ9上に移動する方向の電界が形成される。
In FIG. 4, when the voltage applied to the
一方、2次転写ローラ9に印加される電圧が−1300Vを超える場合には、1次転写部N1において感光ドラム1と中間転写ベルト5の間の電位差の絶対値が、感光ドラム1と中間転写ベルト5の間の放電開始電圧VbVを超え、電位差に応じた放電が発生する。それによって、感光ドラム1の表面が帯電され、感光ドラム1の表面電位が−500Vから変化する。この場合、2次転写ローラ9に所定の電圧が印加されると、2次転写ニップを介して中間転写ベルト5、張架ローラ、抵抗値1GΩの抵抗素子を通ってアースに電流が流れると共に、1次転写部N1において中間転写ベルト5と感光ドラム1の間で放電電流が流れる。(図5(b)参照)
この放電電流により、中間転写ベルト5の電圧降下が生じて中間転写ベルト5の電位が低くなる。よって、2次転写ローラ9と中間転写ベルト5との間の接触抵抗に応じた電位差は、放電が発生しないときに比べて急激に大きくなる。つまり、2次転写部N2において形成される電界が強くなり、中間転写ベルト5上から2次転写ローラ9上に移動する正
帯電トナーの量が多くなる。
On the other hand, when the voltage applied to the
This discharge current causes a voltage drop in the
そこで、本発明では、帯電ローラ2の清掃工程において、2次転写ローラ9に印加する電圧を、2次転写ローラ9に電圧が印加されることで感光ドラム1と中間転写ベルト5との間に形成される電位差の絶対値がVbV以下となるような値に設定している。
それにより、放電電流による中間転写ベルト5の電圧降下をなくし、2次転写ローラ9と中間転写ベルト5との間の電位差を小さくしている。よって、2次転写部N2において中間転写ベルト5上から2次転写ローラ9上に移動する正帯電トナーの量が少なくなる。本実施例では、2次転写ローラ9に印加する電圧を−1200Vとした。
ここで、本実施例では、正規帯電極性が負極性である感光ドラム1やトナーを用いたが、これに限定されるものではなく、正規帯電極性が正極性である感光ドラム1やトナーを用いてもよい。その場合には、必要に応じて帯電ローラ2や現像装置4を始めとする各部材に印加する電圧の極性を変えるものとする。
Therefore, in the present invention, in the cleaning process of the charging roller 2, the voltage applied to the
Thereby, the voltage drop of the
Here, in this embodiment, the photosensitive drum 1 or toner having a normal charging polarity of negative polarity is used, but the present invention is not limited to this, and the photosensitive drum 1 or toner having a normal charging polarity of positive polarity is used. May be. In that case, the polarity of the voltage applied to each member including the charging roller 2 and the developing device 4 is changed as necessary.
(比較例1)
以下に、比較例1について説明する。
本比較例は、基本的には実施例1に準ずるが、次の点が異なる。本比較例では、帯電ローラ2の清掃工程において2次転写ローラ9に印加する電圧を、感光ドラム1と中間転写ベルト5との間の電位差の絶対値がVbVを超える値にしている。本比較例では、2次転写ローラ9に印加する電圧を−1600Vとした。このとき、中間転写ベルト5の表面電位は−1100V程度であった。
(Comparative Example 1)
Below, the comparative example 1 is demonstrated.
This comparative example basically conforms to the first embodiment, but differs in the following points. In this comparative example, the voltage applied to the
次に、実施例1と比較例1の評価について説明する。
実施例1と比較例1の構成について、帯電ローラ2の清掃工程における帯電ローラ2の清掃効果と2次転写ローラ9へのトナー付着の評価を行った。ここで、評価は全て23℃、50%RH環境下で行った。以下、各評価について個別に説明する。
Next, evaluation of Example 1 and Comparative Example 1 will be described.
Regarding the configurations of Example 1 and Comparative Example 1, the cleaning effect of the charging roller 2 and the toner adhesion to the
(A)帯電ローラの清掃効果評価
本評価では、まず画像比率100%のA4サイズの全面黒画像を20枚連続的に印刷する。その後、帯電ローラ2の清掃動作を行い、帯電ローラ2の清掃動作前後の帯電ローラ2上のトナー量変化を評価した。
具体的には、帯電ローラ2上のトナーをポリエステルテープにて採取した後、そのテープ濃度をグレタグマクベス社製の分光濃度計X−Rite504で5点測定し、その平均値をDtとした。そして、ポリエステルテープ自体の反射濃度の5点平均値DrとDtとの差(Dt−Dr)を求め、これを帯電ローラ2上のトナー濃度とした。また、これを帯電ローラ2の清掃動作前後について求め、帯電ローラ2の清掃動作前後の帯電ローラ2上のトナー濃度をそれぞれDp、Daとした。そして、以下の式より帯電ローラ2上のトナー除去率を算出した。
トナー除去率(%)=(1−Da/Dp)×100
また、帯電ローラ2の清掃効果の評価基準は、以下に示すとおりである。
○:帯電ローラ2上のトナー除去率が90%以上
×:帯電ローラ2上のトナー除去率が90%未満
(A) Evaluation of Charging Roller Cleaning Effect In this evaluation, 20 A4 size full-scale black images having an image ratio of 100% are printed continuously. Thereafter, the cleaning operation of the charging roller 2 was performed, and the change in the toner amount on the charging roller 2 before and after the cleaning operation of the charging roller 2 was evaluated.
Specifically, after the toner on the charging roller 2 was collected with a polyester tape, the tape density was measured with a spectral densitometer X-Rite 504 manufactured by Gretag Macbeth Co., and the average value was taken as Dt. Then, the difference (Dt−Dr) between the five-point average value Dr and Dt of the reflection density of the polyester tape itself was obtained and used as the toner density on the charging roller 2. Further, this was obtained before and after the cleaning operation of the charging roller 2, and the toner concentrations on the charging roller 2 before and after the cleaning operation of the charging roller 2 were set to Dp and Da, respectively. The toner removal rate on the charging roller 2 was calculated from the following formula.
Toner removal rate (%) = (1−Da / Dp) × 100
The evaluation criteria for the cleaning effect of the charging roller 2 are as follows.
○: Toner removal rate on charging roller 2 is 90% or more ×: Toner removal rate on charging roller 2 is less than 90%
(B)2次転写ローラへのトナー付着評価
本評価では、まず画像比率100%のA4サイズの全面黒画像を20枚連続的に印刷する。その後、帯電ローラ2の清掃動作を行い、中間転写ベルト5上の正帯電トナーが2次転写部N2を通過する際の、2次転写部N2前後の中間転写ベルト5上のトナー量変化を評価した。
具体的には、(A)と同様の方法で、2次転写部N2前後の中間転写ベルト5上のトナー濃度を求め、それぞれDp2、Da2とした。そして、以下の式より2次転写ローラ9
へのトナー付着率を算出した。
トナー付着率(%)=(1−Da2/Dp2)×100
(B) Evaluation of Toner Adhesion to Secondary Transfer Roller In this evaluation, first, 20 A4 size full-scale black images having an image ratio of 100% are continuously printed. Thereafter, the charging roller 2 is cleaned, and the change in the toner amount on the
Specifically, the toner concentrations on the
The toner adhesion rate was calculated.
Toner adhesion rate (%) = (1−Da2 / Dp2) × 100
表1に、実施例1と比較例1の(A)帯電ローラの清掃効果評価結果を示す。また、図6は、帯電ローラ2の清掃工程において、2次転写ローラ9に印加される電圧と2次転写ローラ9へのトナー付着率との関係を示すグラフ図である。
Table 1 shows the cleaning effect evaluation results of the charging roller (A) of Example 1 and Comparative Example 1. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the voltage applied to the
以下では、実施例1と比較例1を比較することで、本発明の優位性について説明する。
まず、表1に示すように、帯電ローラ2の清掃効果は実施例1、比較例1ともに良好であった。これは、実施例1、比較例1ともに帯電ローラ2と感光ドラム1との間の電位差が十分大きく、帯電ローラ2上に蓄積した正帯電トナーを帯電ローラ2上から感光ドラム1上に移動させるために十分な電界が形成されているためである。
また、帯電ローラ2の清掃動作後の感光ドラム1上を目視により観察したところ、実施例1、比較例1ともに感光ドラム1上はほとんどトナーがない状態であった。これらのことから、どちらの場合にも、帯電ローラ2上に蓄積した正帯電トナーは、帯電ローラ2上から感光ドラム1を介して中間転写ベルト5上にほぼ全て移動していることがわかる。
Hereinafter, the superiority of the present invention will be described by comparing Example 1 and Comparative Example 1.
First, as shown in Table 1, the cleaning effect of the charging roller 2 was good in both Example 1 and Comparative Example 1. This is because the potential difference between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 is sufficiently large in both Example 1 and Comparative Example 1, and the positively charged toner accumulated on the charging roller 2 is moved from the charging roller 2 onto the photosensitive drum 1. This is because a sufficient electric field is formed.
Further, when the surface of the photosensitive drum 1 after the cleaning operation of the charging roller 2 was visually observed, in Example 1 and Comparative Example 1, there was almost no toner on the photosensitive drum 1. From these facts, it can be seen that in both cases, the positively charged toner accumulated on the charging roller 2 has moved almost entirely from the charging roller 2 to the
次に、図6に示すように、比較例1を含む2次転写ローラ9への印加電圧が−1300Vを超える領域では、帯電ローラ2の清掃工程における2次転写ローラ9へのトナー付着率が急激に増加している。これは、2次転写ローラ9への印加電圧が−1300Vを超えると、次に示すようにして中間転写ベルト5の電位が低くなるためである。即ち、2次転写ローラ9への印加電圧が−1300Vを超えると、1次転写部N1において感光ドラム1と中間転写ベルト5との間の電位差の絶対値がVbVを超え、電位差に応じた放電が発生して中間転写ベルト5の電圧降下が生じ中間転写ベルト5の電位が低くなる。
それによって、2次転写部N2における2次転写ローラ9と中間転写ベルト5との間の電位差が大きくなり、中間転写ベルト5上から2次転写ローラ9上に移動する正帯電トナーの量が多くなる。即ち、記録材の裏汚れ等が発生しやすくなる。
Next, as shown in FIG. 6, in the region where the applied voltage to the
As a result, the potential difference between the
それに対して、実施例1を含む2次転写ローラ9への印加電圧が−1300V以下では、帯電ローラ2の清掃工程における2次転写ローラ9へのトナー付着率は50%以下となっている。これは、2次転写ローラ9への印加電圧が−1300V以下では、1次転写部N1において感光ドラム1と中間転写ベルト5との間の電位差の絶対値がVbV以下となり、感光ドラム1と中間転写ベルト5との間で放電が発生しないためである。それによって、2次転写部N2における2次転写ローラ9と中間転写ベルト5との間の電位差が小さくなり、中間転写ベルト5上から2次転写ローラ9上に移動する正帯電トナーの量が少なくなる。
On the other hand, when the applied voltage to the
以上のように本実施例では、帯電ローラ2の清掃工程における2次転写ローラ9への印加電圧を、次のような値に設定している。それは、2次転写ローラ9に電圧が印加されることで、1次転写部N1における感光ドラム1と中間転写ベルト5との間に形成される電位差の絶対値が、VbV以下(放電開始電圧以下)となるような値である。
これにより、感光ドラム1と中間転写ベルト5の間で発生する放電による中間転写ベルト5の電圧降下をなくし、2次転写部N2における2次転写ローラ9と中間転写ベルト5の間の電位差を小さくして、2次転写ローラ9へのトナー付着を低減することができる。
よって、帯電ローラ2の清掃工程において、2次転写ローラ9へのトナー付着を低減しつつ帯電ローラ2の清掃を行うことが可能となる。
As described above, in this embodiment, the voltage applied to the
Thus, the voltage drop of the
Accordingly, in the cleaning process of the charging roller 2, it is possible to clean the charging roller 2 while reducing toner adhesion to the
1…感光ドラム、2…帯電ローラ、4…現像装置、5…中間転写ベルト、6…2次転写バイアス電源、9…2次転写ローラ、11…中間転写ベルトクリーニング装置、12…現像ローラ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photosensitive drum, 2 ... Charging roller, 4 ... Developing device, 5 ... Intermediate transfer belt, 6 ... Secondary transfer bias power supply, 9 ... Secondary transfer roller, 11 ... Intermediate transfer belt cleaning device, 12 ... Developing roller
Claims (12)
前記2次転写部材は前記中間転写体の外周面に接触し、画像形成時において、前記電圧印加手段から前記2次転写部材にトナーの正規帯電極性とは逆極性の転写電圧を印加して前記2次転写部材から前記中間転写体を介して前記像担持体に電流を供給することにより、前記像担持体から前記中間転写体にトナー像が1次転写され、
前記帯電手段と前記像担持体との間の電界を前記画像形成時とは逆方向にすることと、前記電圧印加手段から前記2次転写部材に前記正規帯電極性と同じ極性の電圧を印加することと、により、前記帯電手段に付着した前記正規帯電極性とは逆極性のトナーを、前記像担持体を介して前記中間転写体に移動させ、前記回収手段によって回収することを特徴とする画像形成装置。 An image bearing member; a charging unit that contacts the image bearing member to charge the image bearing member; a developing unit that develops a toner image on the image bearing member; and a conductive, endlessly rotatable member. Secondary transfer that forms an intermediate transfer body and a secondary transfer portion in contact with the intermediate transfer body, and secondary-transfers the toner image primarily transferred to the intermediate transfer body onto a recording material in the secondary transfer portion A member, a voltage applying means for applying a voltage to the secondary transfer member, and a collecting means for collecting the toner adhering to the intermediate transfer member, wherein the developing means is attached to the image carrier. An image forming apparatus capable of collecting the toner that is present,
The secondary transfer member is in contact with the outer peripheral surface of the intermediate transfer member, and at the time of image formation, a transfer voltage having a polarity opposite to the normal charging polarity of toner is applied from the voltage applying unit to the secondary transfer member. By supplying a current from a secondary transfer member to the image carrier through the intermediate transfer member, a toner image is primarily transferred from the image carrier to the intermediate transfer member;
An electric field between the charging unit and the image carrier is set in a direction opposite to that at the time of image formation, and a voltage having the same polarity as the normal charging polarity is applied from the voltage application unit to the secondary transfer member. Thus, the toner having a polarity opposite to the normal charging polarity attached to the charging unit is moved to the intermediate transfer member via the image carrier and is collected by the collecting unit. Forming equipment.
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