JP2007219066A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、プリンタ、FAX等の電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、スコロトロン放電装置を用いた画像形成装置に関する。 The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a FAX, and more particularly, to an image forming apparatus using a scorotron discharge device.
スコロトロン放電装置を用いた画像形成装置は、グリッド電極の表裏面の両方の汚れによって電位制御性が低下する。すなわち、トナー量の少ない(薄い)低トナー付着部(低電位部)ではトナー量に対して過剰な電荷が放射され除電過剰になることからハーフトーン画像の荒れが発生し易くなる。これを回避するためにグリッド電極を清掃する対策がとられている。 In the image forming apparatus using the scorotron discharge device, the potential controllability is degraded by contamination of both the front and back surfaces of the grid electrode. That is, in a low (thin) toner adhesion portion (low potential portion) with a small amount of toner, excessive charge is radiated with respect to the toner amount, resulting in excessive charge removal. In order to avoid this, measures are taken to clean the grid electrodes.
すでに、グリッド電極の清掃方法として、グリッド電極の裏面(被放射体に対向する側)を清掃する機能を有するスコロトロン放電装置で清掃時にグリッド電極の張力を緩め、被放射体から遠ざかる方向にグリッド電極を押しつつ清掃部材を圧接、走行させて清掃する方法(例えば、特許文献1参照)や、グリッド電極を感光体側から抑えるグリッド電極抑え部材を設けることにより、簡単な構成でグリッド電極と感光体との距離を保つ方法(例えば、特許文献2参照)や、グリッド電極を像担持体(感光体)に当接した状態で清掃部材を押し当て清掃し、グリッド電極の汚れを感光体に付着させて感光体のクリーニング時に除去する方法(例えば、特許文献3参照)等が提案されている。
しかしながら、上記特許文献に記載されたグリッド清掃機構では、電荷の放射対象物側の汚れを除去する処置のみに傾倒し、完全な清掃がなされない欠点がある。 However, the grid cleaning mechanism described in the above-mentioned patent document has a drawback in that it is inclined only to the treatment for removing the dirt on the side of the radiation object, and complete cleaning cannot be performed.
すなわち、前記特許文献1の方法は、機構構成が複雑であり、またグリッド電極両面を清掃するためには別に反対側用の清掃部材を新たに設置する必要がある。
That is, the method of
グリッド電極の位置規制に関し、特許文献2の方法は帯電時グリッドの位置決め用の規制部材であるが、グリッド電極清掃用ブラシについては規制する効果はないため、グリッド電極の裏面の清掃効果は期待できない。また、特許文献3の方法は感光体にグリッド電極を押し付けた状態で表面の清掃を行うもので、裏面の汚れ除去効果は期待できない。 Regarding the position regulation of the grid electrode, the method of Patent Document 2 is a regulating member for positioning the grid at the time of charging. However, since the grid electrode cleaning brush has no effect of regulating, the cleaning effect of the back surface of the grid electrode cannot be expected. . Further, the method of Patent Document 3 is to clean the front surface with the grid electrode pressed against the photoconductor, and the effect of removing dirt on the back surface cannot be expected.
本発明は、スコロトロン放電装置のグリッド電極の表裏両面を清掃でき、安定した画像が確保できる画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image forming apparatus that can clean both front and back surfaces of a grid electrode of a scorotron discharge device and can secure a stable image.
上記目的は、下記の構成によって達成することができる。 The above object can be achieved by the following configuration.
像担持体と、当該像担持体に対し帯電または除電処理を行うスコロトロン放電装置と、当該スコロトロン放電装置におけるグリッド電極にブラシを接触させてグリッド電極を清掃する清掃装置とを有する画像形成装置であって、前記清掃装置は、前記ブラシを保持するブラシ保持部材と対向し、前記ブラシの先端部を規制する規制部材とを有し、前記ブラシの長さをAとし、前記ブラシ保持部材と前記規制部材との最短距離をBとすると、A>Bの関係式を満たすことを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus comprising: an image carrier; a scorotron discharge device that charges or neutralizes the image carrier; and a cleaning device that cleans the grid electrode by bringing a brush into contact with the grid electrode in the scorotron discharge device. The cleaning device has a regulating member that faces the brush holding member that holds the brush and regulates the tip of the brush, and the length of the brush is A, and the brush holding member and the regulating member An image forming apparatus characterized by satisfying a relational expression of A> B, where B is the shortest distance to a member.
ブラシ先端部がグリッド電極裏面(被放射体に対向する側)まで回り込むのでグリッド電極の表裏両面の清掃効果が向上する。 Since the brush tip part wraps around to the back surface of the grid electrode (side facing the irradiated body), the cleaning effect on both the front and back surfaces of the grid electrode is improved.
以下、本発明に係わるグリッド電極を清掃する清掃装置を具備したスコロトロン放電装置を有する画像形成装置について説明する。 Hereinafter, an image forming apparatus having a scorotron discharge device equipped with a cleaning device for cleaning a grid electrode according to the present invention will be described.
なお、本実施の形態における清掃装置は、中間転写体に適応されるスコロトロン放電装置(除電)に適応しての説明するが、感光体のスコロトロン放電装置(帯電)へも適用することが可能である。 Although the cleaning device in the present embodiment is described as being adapted to a scorotron discharge device (static elimination) adapted to an intermediate transfer member, it can also be applied to a scorotron discharge device (charging) of a photoreceptor. is there.
図1は画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of the overall configuration of the image forming apparatus.
図1において、10は感光体、11はスコロトロン放電装置である帯電器である、12は画像書き込み手段である書込装置、13は現像手段である現像装置、14は感光体10の表面を清掃するためのクリーニング装置、15はクリーニングブレード、16は現像スリーブ、20は中間転写体である中間転写ベルトを示す。画像形成手段1は感光体10、帯電器11、現像装置13、およびクリーニング装置14等からなっており、各色毎の画像形成手段1の機械的な構成は同じであるので、図1ではY(イエロー)系列のみの構成について参照符号を付けており、M(マゼンタ)、C(シアン)およびK(黒)の構成要素については参照符号を省略した。
In FIG. 1, 10 is a photoconductor, 11 is a charger as a scorotron discharge device, 12 is a writing device as image writing means, 13 is a developing device as developing means, and 14 is for cleaning the surface of the
各色毎の画像形成手段1の配置は中間転写ベルト20の走行方向に対して、Y、M、C、Kの順になっており、各感光体10は中間転写ベルト20の張設面に接触し、接触点で中間転写ベルト20の走行方向と同方向、かつ、同線速度で回転する。
The arrangement of the image forming means 1 for each color is in the order of Y, M, C, K with respect to the running direction of the
中間転写ベルト20は駆動ローラ21、アースローラ22、テンションローラ23、除電ローラ27、従動ローラ24に張架され、これらのローラと中間転写ベルト20、1次転写ローラ25、クリーニング装置28等でベルトユニット3を構成する。
The
中間転写ベルト20の走行は不図示の駆動モータによる駆動ローラ21の回転によって行われる。
The
一般に、転写率向上のため感光体10と中間転写ベルト20に速度差(感光体>中間転写ベルト)を設けた場合、1次転写と2次転写の間にあるローラでベルトを駆動するのが、ベルトのたわみが発生しにくく、ベルトの速度変動を低減させるのに有利である。
In general, when a speed difference (photosensitive member> intermediate transfer belt) is provided between the
感光体10は、例えばアルミ材によって形成される円筒状の金属基体の外周に導電層、a−Si層あるいは有機感光体(OPC)等の感光層を形成したものであり、導電層を接地した状態で図1の矢印で示す反時計方向に回転する。
The
読み取り装置80からの画像データに対応する電気信号は画像形成レーザで光信号に変換され、書き込み装置12によって感光体10上に投光される。
An electrical signal corresponding to the image data from the
現像装置13は、感光体10の周面に対し所定の間隔を保ち、感光体10の回転方向と最接近位置において逆方向に回転する円筒状の非磁性ステンレスあるいはアルミ材で形成された現像スリーブ16を有している。
The developing device 13 is a developing sleeve formed of a cylindrical non-magnetic stainless steel or aluminum material that maintains a predetermined interval with respect to the peripheral surface of the
中間転写ベルト20は、体積抵抗率106〜1012Ω・cmの無端ベルトであり、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した、厚さ0.04〜0.10mmの半導電性シームレスベルトである。
The
1次転写ローラ25には、トナー(本実施の形態では負極性)と反対極性(本実施の形態では正極性)の直流電圧が印加され、感光体10上に形成されたトナー像を中間転写ベルト20上に転写させる機能を有する。
The primary transfer roller 25 is applied with a DC voltage having the opposite polarity (positive polarity in the present embodiment) to the toner (negative polarity in the present embodiment), and the toner image formed on the
26はアースローラ22から当接および当接解除可能な2次転写ローラで、トナーと逆極性の電圧が印加され、中間転写ベルト20上に形成されたトナー像を転写材Pに再転写する。
28はクリーニング装置で、中間転写ベルト20を挟んで従動ローラ24に対向して設けられている。トナー像を転写材Pに転写後、トナーと同極性または逆極性の直流電圧を重畳した交流電圧が印加された除電ローラ27によって中間転写ベルト20上の残留トナーの電荷が弱められ、クリーニングブレード29によって残留トナーが掻き落とされる。
A
30は、本発明に係わるスコロトロン放電装置(帯電/除電)である2次転写前除電器で、最終の現像装置(K)と2次転写ローラ26との間に設けられている。当該スコロトロン放電装置を使用することにより、被放電面の高電位部を除電し、低電位部をそのまま残し被放電面を一様な電位に均すことができる。なお、2次転写前除電器30についての詳細については後述する。
31は、2次転写前除電器30に対向する位置にあり、中間転写ベルト20の内面に軽接触する導電性ブラシである。
31 is a conductive brush that is in a position facing the pre-secondary transfer
70は紙送り出しローラ、71はタイミングローラ、72は紙カセット、73は搬送ローラである。81は排紙ローラで、定着された転写材を排紙皿82へ排紙する。
70 is a paper feed roller, 71 is a timing roller, 72 is a paper cassette, and 73 is a transport roller. A
4は定着装置で、ハロゲンランプ46によって熱せられる加熱ローラ41と不図示の加圧機構によって加圧される加圧ローラ42とで構成され、ニップTでトナー像を担持した転写材を挟持、加圧して定着する。
A fixing device 4 includes a
B1は、各駆動部、画像形成プロセス、定着温度等を制御する制御手段であるコントロール部である。 A control unit B1 is a control unit that controls each drive unit, image forming process, fixing temperature, and the like.
以下、図1に基づいて画像形成プロセスを説明する。 The image forming process will be described below with reference to FIG.
画像記録のスタートと同時に不図示の感光体駆動モータの始動により色信号Yの感光体10は矢印で示す反時計方向に回転され、同時に帯電器11の帯電作用により感光体10に電位の付与が開始される。
Simultaneously with the start of image recording, the
感光体10は電位を付与されたあと、書込装置12によってYの画像データに対応する画像の書込みが開始され、感光体10の表面に原稿画像のYの画像に対応する静電潜像が形成される。
After the
前記静電潜像はYの現像器13により非接触の状態で反転現像され、感光体10の回転に応じYのトナー像が感光体10上に形成される。
The electrostatic latent image is reversely developed in a non-contact state by a Y developing unit 13, and a Y toner image is formed on the
当該感光体10上に形成されたYのトナー像は、Yの転写ローラ25の作用により、中間転写ベルト20上に1次転写される。
The Y toner image formed on the
その後、前記感光体10はクリーニングのブレード15によって残留トナーが清掃され、次の画像形成サイクルにはいる(以下、M、C、Kのクリーニングプロセスにても同様故、説明を省略する)。
After that, the
次いで、書込装置12によってM(マゼンタ)の色信号すなわちMの画像データに対応する画像書き込みが行われ、感光体10の表面に原稿画像のMの画像に対応する静電潜像が形成される。当該静電潜像は、Mの現像器13により感光体10上にMのトナー像となり、Mの転写ローラ25において、中間転写ベルト20上の前記Yのトナー像と同期が取られ、前記Yのトナー像の上に重ね合わされ1次転写される。
Next, the
同様のプロセスにより、Y、Mの重ね合わせトナー像と同期が取られ、C(シアン)のトナー像が、Cの転写ローラ25において、前記のY、Mの重ね合わせトナー像上へ重ね合わされ1次転写される。次に、すでに形成されているY、M、Cの重ね合わせトナー像と同期が取られ、Kのトナー像が、Kの転写ローラ25において、前記のY、M、Cの重ね合わせトナー像上へ重ね合わされ1次転写され、Y、M、CおよびKの重ね合わせトナー像が形成される。その後、2次転写前除電器30で当該Y、M、C、Kの重ね合わせトナー像は除電される。
By a similar process, the Y and M superimposed toner images are synchronized, and the C (cyan) toner image is superimposed on the Y and M superimposed toner images by the C transfer roller 25 1. Next transferred. Next, the Y, M, and C superimposed toner images that have already been formed are synchronized, and the K toner image is transferred onto the Y, M, and C superimposed toner images by the K transfer roller 25. And are primarily transferred to form Y, M, C, and K superimposed toner images. Thereafter, the Y, M, C, and K superimposed toner images are neutralized by the secondary
少なくとも2色以上の重ね合わせトナー像が担持されている中間転写ベルト20は矢印のように時計方向に送られ、転写材Pが紙カセット72より、紙送り出しローラ70によって送り出され、搬送ローラ73を経て、タイミングローラ71へ搬送され一時停止し、その後、前記タイミングローラ71の駆動によって、中間転写ベルト20上の重ね合わせトナー像と同期がとられて、トナーと反対極性の直流電圧が印加されている転写ローラ26(中間転写ベルト20に当接状態にある)の転写領域Sに給送され、中間転写ベルト20上の重ね合わせトナー像が転写材Pに2次転写される。
The
その後、中間転写ベルト20は走行し、除電ローラ27によって残留トナーの電荷が弱められ、クリーニング装置28でベルト上の残存トナーが清掃され、次の画像形成サイクルに入る。
Thereafter, the
掻き落とされたトナーは、クリーニング装置28内に溜められ、搬送スクリュー287の回転によって軸方向(図において紙表面から紙裏面方向)に搬送し、不図示の廃棄管を介して貯留箱に溜められる。
The toner scraped off is collected in the
前記重ね合わせトナー像が転写された転写材Pは、更に定着装置40へと送られ、加熱ローラ41と加圧ローラ42に挟持、加圧され定着される。トナー像が定着された転写材Pは、排紙ローラ81によって排紙皿82へ搬送される。
The transfer material P onto which the superimposed toner image has been transferred is further sent to the fixing device 40, and is sandwiched and pressed between the
以下、本発明について図2を基に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to FIG.
図2は、本発明に係わる清掃装置を保持するスコロトロン放電装置を示す図である。 FIG. 2 is a view showing a scorotron discharge device holding a cleaning device according to the present invention.
図2(a)は、前記スコロトロン放電装置(除電)の裏面(被放射体に対向する側)から視た図で、図2(b)はスコロトロン放電装置に付設した清掃装置のVV断面を拡大した図である。 FIG. 2A is a view of the scorotron discharge device (static elimination) as viewed from the back surface (the side facing the irradiated body), and FIG. 2B is an enlarged view of the VV cross section of the cleaning device attached to the scorotron discharge device. FIG.
図2(a)において、2次転写前除電器30は、シールド電極301、電極ワイヤ302、ワイヤ止めブロック(前)303、ワイヤ止めブロック(後)304、グリッド電極305、清掃装置5等から構成されている。
2A, the pre-secondary transfer
前記グリッド電極305は、図3に示すように、薄い金属板の面に多数の孔Hが網目状に形成され負電圧が印加されている。
As shown in FIG. 3, the
図3は、グリッド電極の平面を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing a plane of the grid electrode.
前記シールド電極301の素材は、コの字形のSUS(ステンレス)材で形成され、その長手方向両端部にPC(ポリカーボネート)のワイヤ止めブロック(前)303、ワイヤ止めブロック(後)304が付設されている。また、両ワイヤ止めブロックにはタングステン素線の電極ワイヤ302が張架され、ワイヤブロック304側の不図示の電極プラグに電極ワイヤ302の一方の端部が着接し、高圧電源と接続される。
The material of the
前記グリッド電極305は、前記シールド電極301の開口部長手方向に亘って両端が不図示の支持部材で固定され張設されている。
Both ends of the
図2(b)において、前記清掃装置5は、電極ワイヤ302に当接するブラシ54と、グリッド電極305に当接するブラシ53を植設したブラシ保持部材であるブロック51と、電極ワイヤ302の清掃用ブラシ57を植設するブラシ板を保持するスライド部材52と、前記グリッド電極305を挟んで前記ブラシ保持部材と対向し、前記ブラシ53の先端を規制する規制部材55等から構成されている。
In FIG. 2B, the
前記スライド部材52は前記シールド電極301の凹部に落とし込まれ、当該スライド部材52にシールド電極301の底部からガイド溝306を通してガイドピン56が取り付けられ、グリッド電極305に沿って長手方向に摺動し、移動可能となっている。前記ブロック51は前記電極ワイヤ302に被さる状態で衝合し前記スライド部材52と一体化されている。さらに、ブロック51のブラシ53側にはコの字形の規制部材55がブラシ53およびグリッド電極305を覆うように取り付けられている。ここで、前記ブラシ53の毛の長さをAとし、前記ブロック51と前記規制部材との最短距離をBとすると、、A>Bの関係式を満たし、ブラシ53の先端部はグリッド電極305の孔Hを透して規制部材55の底面部Wに突き当たり屈曲してグリッド電極305の裏面に当接する。なお、清掃装置5は画像形成中は放電画像領域外(位置Q、図2(a)参照)に位置している。
The
2次転写前除電器30は、メンテナンス時または必要に応じて装置外に取り出され、現像剤等の汚れを取り除く必要がある。その際、サービスオペレータはガイドピン56を介して位置Qから長手方向にブロック51と一体のスライド部材52を往復移動させることで、前記規制部材55で屈曲したブラシ53はグリッド電極305の表裏面を擦ることになり、汚れが除去されることになる。
The secondary pre-transfer
前述したが、グリッド電極が汚れ電位制御性が低下すると低トナー付着部(低電位部)で除電過剰になることからハーフトーン画像の荒れが発生する。このことは事前の実験により、グリッド電極の汚れ面積率とハーフトーン画像の荒れ発生に相関があることがわかった。 As described above, when the stain potential controllability of the grid electrode is lowered, the neutralization is excessively caused at the low toner adhesion portion (low potential portion), so that the halftone image becomes rough. It was found from a prior experiment that there is a correlation between the contamination area rate of the grid electrode and the occurrence of roughness of the halftone image.
本発明の効果を確認するための実験について述べる。 An experiment for confirming the effect of the present invention will be described.
・確認実験1、2の条件
中間転写ベルト: PI(ポリイミド)製(体積抵抗109Ω、表 面抵抗1011Ω)
2次転写前除電器: 放電ワイヤ(0〜5kV)、グリッド及びシー
ルド電極(0〜−300V)
電極ワイヤ: タングステン素線(60μm)
2次転写前除電器の対向電極: 導電性アクリルブラシ(原糸抵抗値102Ω、 線径3d、密度200kF/inch2)
グリッド電極と中間転写ベルト
間距離: 1mm(確認実験1)、1.5mm(確認実験 2)
グリッド電極清掃装置: ナイロンブラシ(線径6d、毛長3mm、密 度75kF/inch2)
規制部材: 厚さt=0.5mmのSUS材(確認実験1 )、厚さt=1mmのガラス繊維入りABS樹 脂材(確認実験2)
ブラシ根本と規制部材間距離: 2mm
・確認方法
2次転写前除電極が汚れた状態のグリッド電極の表裏両面と、清掃装置を長手方向に往復(1回)移動させ清掃を行い、清掃後のグリッド電極の表裏両面をレーザ顕微鏡で観察し、グリッド電極をトナーが覆っている面積率を測定した。
・ Conditions for
Intermediate transfer belt: PI (polyimide) (
Secondary transfer static eliminator: discharge wire (0-5kV), grid and sheet
Electrode (0 to -300V)
Electrode wire: Tungsten wire (60μm)
Counter electrode of secondary transfer pre-charger: Conductive acrylic brush (raw
Grid electrode and intermediate transfer belt
Distance: 1 mm (Confirmation experiment 1), 1.5 mm (Confirmation experiment 2)
Grid electrode cleaning device: Nylon brush (wire diameter 6d, hair length 3mm, density 75kF / inch 2 )
Regulating member: SUS material with thickness t = 0.5 mm (confirmation experiment 1), ABS resin material with glass fiber with thickness t = 1 mm (confirmation experiment 2)
Distance between brush root and regulating member: 2mm
・ Confirmation method Clean the front and back sides of the grid electrode with the pre-secondary transfer electrode removed, and the cleaning device by moving the cleaning device back and forth in the longitudinal direction (once) and cleaning both sides of the grid electrode with a laser microscope. The area ratio of the grid electrode covered with the toner was observed.
・比較実験
上記の確認実験の条件から規制部材を取り除き状態で同様な確認を行った。
-Comparative experiment The same confirmation was performed in the state which removed the control member from the conditions of said confirmation experiment.
・実験結果
確認・比較実験は表1に示す結果となった。
-Experimental results The results shown in Table 1 were confirmed and compared.
表1において、比較実験の規制部材が無い場合、電極外側のトナー付着率が75%に対し、規制部材を適用することによってトナー付着率が10%に改良された。 In Table 1, when there was no restriction member for the comparative experiment, the toner adhesion rate was improved to 10% by applying the restriction member to the toner adhesion rate outside the electrode of 75%.
ハーフトーン画像に関して、○は、均一でムラのない画像となり、ハーフトーン部のトナー層電位は除電の影響を受けていないことを示し、×は、均一性に欠け、ガサツキのある画像となり、ハーフトーン部のトナー層が除電され、画像へ悪影響を与えていることを示している。 Regarding the halftone image, ○ indicates a uniform and non-uniform image, the toner layer potential of the halftone part is not affected by static elimination, and × indicates a non-uniformity and a rough image. This indicates that the toner layer in the tone portion is neutralized and has an adverse effect on the image.
上記実験の結果から、本発明に係わる清掃装置の効果が確認できた。 From the result of the above experiment, the effect of the cleaning device according to the present invention was confirmed.
10 感光体
11 帯電器
20 中間転写ベルト
30 2次転写前除電器
301 シールド電極
302 電極ワイヤ
305 グリッド電極
5 清掃装置
51 ブロック
53 ブラシ
55 規制部材
56 ガイドピン
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