JP2009086486A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ベルト状の中間転写体の表面に付着した残トナー等を除去するクリーニングデバイスを備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus including a cleaning device that removes residual toner and the like attached to the surface of a belt-shaped intermediate transfer member.
近年、電子写真方式にて画像形成処理を実行する画像形成装置では、記録媒体としての多種多様な転写紙に対して高画質な画像形成が求められている。 2. Description of the Related Art In recent years, image forming apparatuses that perform image forming processing using an electrophotographic method have been required to form high-quality images on a wide variety of transfer sheets as recording media.
これに伴い、転写紙に多色画像(カラー)を転写する中間転写体を用いる画像形成装置が広く利用されている。 Accordingly, an image forming apparatus using an intermediate transfer body that transfers a multicolor image (color) onto transfer paper is widely used.
即ち、このような画像形成装置は、像担持体に形成されたトナー像を中間転写体に一旦重ね転写(一次転写)して多色画像を形成し、その後、中間転写体から転写紙に多色画像を二次転写する技術が採用されている。 That is, such an image forming apparatus temporarily superimposes (primary transfer) the toner image formed on the image carrier onto the intermediate transfer member to form a multicolor image, and then forms a multicolor image on the transfer paper from the intermediate transfer member. A technique for secondary transfer of color images is employed.
この際、中間転写体には、無端ベルト状のものを回動移動させる中間転写ベルトが広く用いられている。また、このような中間転写ベルトとしては、一般的にポリイミド等に代表される樹脂ベルトが高画質、高寿命、高安定等を確保することができるとして広く採用されている。さらに、転写紙に多色画像を二次転写した後の中間転写ベルトの表面には、残留トナーや紙粉等の異物が残存・付着しているため、これらの異物を除去するベルトクリーニングデバイスが中間転写ベルトの二次転写部位よりも回動移動方向下流側に配置されている。 At this time, an intermediate transfer belt that rotates and moves an endless belt is widely used as the intermediate transfer member. As such an intermediate transfer belt, a resin belt represented by polyimide or the like is generally widely used because it can ensure high image quality, long life, and high stability. Furthermore, since foreign matters such as residual toner and paper dust remain and adhere to the surface of the intermediate transfer belt after the secondary transfer of the multicolor image to the transfer paper, a belt cleaning device that removes these foreign matters is provided. It is arranged downstream of the secondary transfer portion of the intermediate transfer belt in the rotational movement direction.
このクリーニングデバイスには、中間転写ベルトに樹脂ベルトが採用されていることを考慮すると、所謂、クリーニングブレード方式が広く採用されている。 In consideration of the fact that a resin belt is used for the intermediate transfer belt, a so-called cleaning blade method is widely used for this cleaning device.
一方、最近では、更なる高画質化、及び、クリーニングブレード方式によるクリーニング能力の安定化などの観点から、現像剤(トナー)は、小粒径化及びトナー形状の非球形化へと変化してきている。 On the other hand, the developer (toner) has recently changed to a smaller particle size and a non-spherical toner shape from the viewpoint of further improving the image quality and stabilizing the cleaning ability by the cleaning blade method. Yes.
ところが、中間転写ベルトに樹脂ベルトを採用した場合、トナー粒子の変化に伴って転写の際に生じる、中抜け現象が問題となってきている。 However, when a resin belt is used as the intermediate transfer belt, a hollowing out phenomenon that occurs during transfer due to a change in toner particles has become a problem.
この中抜け現象とは、画像転写(一次転写)の際、画像に大きな圧力が加わることで、トナーが応力変形すると共に、トナー同士の凝集力が増大してしまい、画像の一部分が転写されずに像担持体上に残留してしまう現象で、特に、文字やライン画像などで顕著に現れる。 This void phenomenon means that during image transfer (primary transfer), a large pressure is applied to the image, so that the toner undergoes stress deformation and the cohesive force between the toners increases, and a part of the image is not transferred. In particular, the phenomenon remains on the image carrier, particularly in characters and line images.
そして、上述した樹脂ベルトを採用した場合、転写時の画像への圧力が大きいために、中抜けが発生し易いという問題となっている。 When the above-described resin belt is employed, the pressure on the image at the time of transfer is large, and therefore, there is a problem that the hollow is likely to occur.
そこで、この中抜けを解消するために、最近では、樹脂ベルトに代わる中間転写ベルトとして、層構成に少なくとも一層の弾性層を用いた弾性中間転写ベルトが主流となってきている。 Therefore, in order to eliminate this void, an elastic intermediate transfer belt using at least one elastic layer as a layer structure has recently become the mainstream as an intermediate transfer belt that replaces the resin belt.
この弾性中間転写ベルトは、層構成に少なくとも一層の弾性層を有するために柔軟性を備え、一次転写部位でのトナーに作用する圧力を低減することができることから、中抜けに効果があることが知られている。また、二次転写部位において転写紙との密着性がよいことから、一般的な転写紙に対して転写効率を向上することができるばかりでなく、転写紙として厚紙を使用した場合の転写性や、転写紙として凹凸を有する紙を使用した場合の転写性にも効果を発揮することができる。 This elastic intermediate transfer belt has flexibility because it has at least one elastic layer in its layer structure, and can reduce the pressure acting on the toner at the primary transfer site, so it can be effective in hollowing out. Are known. In addition, since the adhesion to the transfer paper at the secondary transfer site is good, not only can the transfer efficiency be improved compared to general transfer paper, but also transferability when using thick paper as the transfer paper, In addition, it is possible to exert an effect on transferability when uneven paper is used as the transfer paper.
しかしながら、弾性中間転写ベルトをクリーニングする場合、上述したクリーニングブレード方式を用いると、表層が弾性を有するために弾性中間転写ベルトに対するクリーニングブレードの接触負荷が大きくなるため、クリーニングブレードのエッジ先端が弾性中間転写ベルトの表層に喰い込んでしまい、クリーニングブレードのエッジ先端の挙動が不安定となってしまい、クリーニング不良の発生要因となってしまうという新たな問題が発生した。 However, when cleaning the elastic intermediate transfer belt, if the above-described cleaning blade method is used, the contact load of the cleaning blade to the elastic intermediate transfer belt increases because the surface layer has elasticity, so the edge of the cleaning blade is elastic intermediate. A new problem arises that the surface of the transfer belt bites into the surface of the transfer belt, the behavior of the edge tip of the cleaning blade becomes unstable, and this causes a defective cleaning.
そこで、このような弊害を避けるために、近年では、クリーニングブレードに替えて、弾性中間転写ベルトとの接触負荷の少ない静電ファーブラシを採用するのが一般的になってきている。 Therefore, in order to avoid such an adverse effect, in recent years, an electrostatic fur brush having a small contact load with the elastic intermediate transfer belt has been generally adopted instead of the cleaning blade.
この静電ファーブラシ方式としては、導電性繊維を芯金に巻き付けた円筒状のブラシ部材を、バイアスを印加した状態で像担持体の表面に当接させ、トナーの極性と逆極性のバイアスを印加することによって、静電的にファーブラシに異物を吸着させることで像担持体からトナーを除去するものである。 In this electrostatic fur brush system, a cylindrical brush member in which conductive fibers are wound around a metal core is brought into contact with the surface of the image carrier with a bias applied, and a bias having a polarity opposite to the polarity of the toner is applied. By applying the toner, the toner is removed from the image carrier by electrostatically adsorbing the foreign matter to the fur brush.
尚、このようなトナーの極性と逆極性のバイアスを印加することで静電的に異物を除去する技術としては、静電ファーブラシ方式ではないものの、導電性シートの先端を中間転写ベルト表面に接触させる技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
ところが、上記の如く構成された画像形成装置、即ち、静電ファーブラシを採用したクリーニング方式では、キャリブレーション時のような非転写残トナーが中間転写ベルトの表面に比較的多く残っている状態では、クリーニングしきれずに、次の印字時に転写紙表面に残存トナーが転写されてしまう。 However, in the image forming apparatus configured as described above, that is, a cleaning method using an electrostatic fur brush, a relatively large amount of non-transfer remaining toner remains on the surface of the intermediate transfer belt as in calibration. The remaining toner is transferred to the surface of the transfer paper during the next printing without being completely cleaned.
そのため、中間転写ベルトの表面に付着したトナー等を回収し終えるまで、クリーニングデバイスに残留トナーを複数回通過させる必要があることから、中間転写ベルトの回動移動回数が増えるという問題が生じていた。 Therefore, it is necessary to pass the residual toner through the cleaning device a plurality of times until the toner adhering to the surface of the intermediate transfer belt is completely collected, which causes a problem that the number of rotations of the intermediate transfer belt increases. .
従って、中間転写ベルトの表面からトナーを除去させるための時間が長くなり、実際の画像形成処理を行うまでの時間が長くなるといった問題もある。 Accordingly, there is a problem that the time for removing the toner from the surface of the intermediate transfer belt becomes longer and the time until the actual image forming process is performed becomes longer.
そこで、本発明は、上記事情を考慮し、キャリブレーション時等の除去トナー量が多い場合であっても効率良くクリーニングを行うことができる画像形成装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus that can efficiently perform cleaning even when a large amount of toner is removed during calibration or the like.
本発明の画像形成装置は、トナー像が形成される像担持体と、該像担持体に対向配置されて該像担持体に形成されたトナー像が転写されるベルト状の中間転写体と、記録媒体の表面に前記中間転写体のトナー像を転写する二次転写部と、前記二次転写部よりも前記中間転写体の回動移動方向下流側に配置されて前記中間転写体の表面付着物を除去するクリーニングデバイスと、前記二次転写部と前記クリーニングデバイスとの間に配置されて前記中間転写体上の単位面積当たりの表面付着物量を調整する弾性変形可能なシート部材と、を備えていることを特徴とする。 The image forming apparatus of the present invention includes an image carrier on which a toner image is formed, a belt-like intermediate transfer member on which the toner image formed on the image carrier is transferred so as to be opposed to the image carrier, A secondary transfer portion that transfers the toner image of the intermediate transfer member to the surface of the recording medium; and a surface of the intermediate transfer member that is disposed downstream of the secondary transfer portion in the rotational movement direction of the intermediate transfer member. A cleaning device that removes a kimono, and an elastically deformable sheet member that is disposed between the secondary transfer portion and the cleaning device and adjusts the amount of surface deposits per unit area on the intermediate transfer member. It is characterized by.
この際、前記シート部材には、トナー極性と同極性の帯電性を有する材質からなるものが好ましく、ポリウレタンフィルム、ナイロンフィルム、ポリエステルフィルムの何れかを用いるのがより一層好ましい。 At this time, the sheet member is preferably made of a material having the same polarity as the toner polarity, and more preferably a polyurethane film, a nylon film, or a polyester film.
また、前記シート部材は、一端が支持されていると共に他端が自由端を構成しており、該自由端が前記中間転写体の回動移動方向上流側から下流側へ向けて配置されているのが好ましい。 The sheet member is supported at one end and the other end forms a free end, and the free end is arranged from the upstream side toward the downstream side in the rotational movement direction of the intermediate transfer member. Is preferred.
本発明の画像形成装置は、キャリブレーション時等の除去トナー量が多い場合であっても効率良くクリーニングを行うことができる。 The image forming apparatus of the present invention can perform cleaning efficiently even when the amount of removed toner is large during calibration or the like.
次に、本発明の一実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。 Next, an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタの説明図、図2は本発明の一実施形態に係る画像形成装置における要部の作用説明図である。 FIG. 1 is an explanatory view of a color printer as an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory view of the operation of a main part in the image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
(カラープリンタ11の全体構成)
図1において、本発明の一実施形態に係るカラープリンタ11は、プリンタ本体12の内部に、転写紙(図示せず)を収納する給紙カセット13と、給紙カセット13から転写紙を取り出す給紙部14と、給紙カセット13又は図示を略する手差トレイから供給された転写紙に画像形成処理を行う画像形成部15と、給紙カセット13又は手差トレイから供給された転写紙を転写紙搬送経路16で案内しつつ画像形成部15で画像形成処理したトナー像を転写する二次転写部17と、転写後のトナー像を転写紙に定着する定着部18とを備えている。
(Overall configuration of the color printer 11)
In FIG. 1, a
尚、二次転写部17でトナー像を転写した転写紙は転写紙搬送経路16を通って定着部18で定着された後、転写紙搬送経路16の終端部へと案内されてプリンタ本体12の上面として兼用する排紙トレイ12aに向けて排出される。
The transfer paper onto which the toner image has been transferred by the secondary transfer unit 17 is fixed by the
(画像形成部15の構成)
画像形成部15は、例えば、マゼンダ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)、ブラック(K)の4色のトナー(現像剤)を配置して画像形成処理を行うタンデム方式が採用されており、これら各色の補給用トナーを収納した複数のトナーコンテナ19と、これら各色のトナーを図示を略するパーソナルコンピュータから送信された印刷データに含まれる画像データに基づいてトナー像を形成するドラム状の感光体20と、感光体20にトナーを供給する現像器21と、感光体20に形成されたトナー像が転写される中間転写体としての無端ベルト状の中間転写ベルト22と、各色毎の感光体20と中間転写ベルト22を挟んで対向配置された一次転写ローラ23と、中間転写ベルト22の回動移動方向最下流側の現像器21と二次転写部17との間に配置されたトナー濃度検知センサ24と、トナー濃度検知センサ24とは略反対側に配置されて中間転写ベルト22の表面に付着した残トナー等を除去するクリーニングデバイス25と、を備えている。
(Configuration of the image forming unit 15)
For example, the
各感光体20は、ドラム状のものが用いられており、現像器21と共に中間転写ベルト22の下方に配置されている。また、各感光体20には、帯電器26、露光器27、現像器21、一次転写ローラ23、除電器28が、この順(現像プロセス順)に感光体20の周囲に配置され、これらによって実質的に画像形成部15を構成している。また、一次転写ローラ23と除電器28との間には、感光体20の表面に付着した残トナー等を除去するクリーニングデバイス29が設けられている。これにより、各感光体20の表面には、露光器27から出射されたレーザビームに基づいて各色のトナー像を担持して中間転写ベルト22にトナー像を転写することができる。
Each
各現像器21は、基本的に同一構成のものが中間転写ベルト22の下方に回動移動方向に沿って隣接配置されている。
Each developing
中間転写ベルト22は、プリンタ本体12内で水平方向に延びて配置された無端ベルトであり、画像形成動作に伴って循環駆動(回動移動)される。
The
感光体20と一次転写ローラ23との協働によって構成された各一次転写部で中間転写ベルト22上に転写されたトナー像は、給紙カセット13又は手差トレイから転写紙搬送経路16を通って搬送されてきた転写紙に対し二次転写部17で転写する。
The toner image transferred onto the
トナー濃度検知センサ24は、中間転写ベルト22のトナー像の反射濃度を測定し、その検知値に基づいて各現像器21のトナー補給や現像器21に印加するバイアス電圧等の現像条件、帯電器26の帯電条件、露光器27のレーザパワー等の露光条件、除電器28のイレース光量、等のキャリブレーションを実行するために用いている。
The toner
トナー濃度検知センサ24は、中間転写ベルト22の回動移動方向とこの回動移動方向と直交する幅方向に複数設けることができる。この際、トナー濃度検知センサ24は、中間転写ベルト22の幅方向片側だけのトナー濃度を検知したのでは片焼けの場合に対応できないため、両幅付近に配置するのが好ましい。
A plurality of toner
一方、二次転写部17とクリーニングデバイス25との間には、中間転写ベルト22の表面付着物量を調整する弾性変形可能なシート部材30が支持部材31を介して弾性変形可能に配置されている。
On the other hand, an elastically
シート部材30は、トナー極性と同極性の帯電性を有する材質(例えば、ポリウレタンフィルム、ナイロンフィルム、ポリエステルフィルム等)から形成されている。具体的には、シート部材30は、一端が支持部材31に支持されていると共にその自由端が中間転写ベルト22の回動移動方向上流側から下流側へ向けて配置することによって中間転写ベルト22の表面付着物量を調整する機能を備えている。これにより、シート部材30は、中間転写ベルト22の表面に厚層状態の残トナー(=トナー量が多い)に対しては、中間転写ベルト22の回動移動に抗して残トナー上層部を崩す(均す)ことでシート部材30の上流側で一時的に残トナーの一部を溜め、中間転写ベルト22の回動移動に伴って、その溜めた残トナーを徐々に下流側へと送り出すように設定されている。
The
なお、シート部材30は、その厚さが薄すぎた場合には残トナーを適度に溜める抗力が働かずに均し効果が弱くなり、厚すぎた場合には残トナーを適度に溜める抗力が強すぎて残トナーを過剰に掻き取ることになり、所望の機能が得られない。従って、シート部材30の厚さは、中間転写ベルト22の材質や回動移動速度等によって適宜選択され得る材質にもよるが、1.0mm〜3.0mm程度とするのが好ましい。
When the thickness of the
また、クリーニングデバイス25は、図2に示すように、中間転写ベルト22の表面に接触して中間転写ベルト22の回動移動方向とは逆方向に回転して中間転写ベルト22の表面に付着したトナー等の表面付着物を静電的に掻き取る静電ファーブラシ32と、静電ファーブラシ32で掻き取ったトナー等の表面付着物を回収する回収ローラ33と、回収ローラ33の表面に先端が接触するクリーニングブレード34とを備えている。
Further, as shown in FIG. 2, the
以下、本発明の要部構成の具体的な実施例を説明する。 Hereinafter, specific examples of the main configuration of the present invention will be described.
中間転写ベルト22は、材質:CRゴム(SiAcコート+PTFEコート)+PVDF、ベルト厚さ:約618μm(CRゴム:500μm、PTFE:5μm+Si:10μm)、PVDF:100μm、体積抵抗率:11.0[log(Ω・cm)](500V N/N)、表面抵抗率:12.0[log(Ω/sqr)](500V N/N)である。
The
シート部材30は、本実施の形態ではポリウレタンフィルムが用いられており、自由端寸法:5mm、中間転写ベルト22の表面接触幅:1.5mm、厚み:0.3mmである。
In the present embodiment, the
静電ファーブラシ32のブラシ材質:BR−1(ナイロン)/SUM Niメッキ、ブラシ密度・太さ:150KF・328D/48F、ブラシ外径:φ14(シャフト径φ6)、抵抗値(ブラシ毛/本):12.0 log(Ω・cm)100(V) N/N、回転線速:123.2(mm/sec)である。 Brush material of electrostatic fur brush 32: BR-1 (nylon) / SUM Ni plating, brush density / thickness: 150KF / 328D / 48F, brush outer diameter: φ14 (shaft diameter φ6), resistance value (brush hair / book ): 12.0 log (Ω · cm) 100 (V) N / N, rotational linear velocity: 123.2 (mm / sec).
回収ローラ33は、材質:SUS、外径:φ13、回転線速:128.6(mm/sec)で、静電ファーブラシ32の回転方向に対しトレーディング方向に回転する。
The
クリーニングブレード34は、カウンタブレード方式であり、ブレード材質:ウレタンブレード、自由端寸法:6.0mm、厚み:1.6mm、印加電圧仕様:−500〜−1500(V)にて可変である。
The
また、このような条件下で、以下の実験を行った。 In addition, the following experiment was performed under such conditions.
実験では、中間転写ベルト22の表面上に、トナー量0.2〜0.8mg/cm2のパッチパターンを転写させ、その後、クリーニングバイアスを500V〜1.5kVで印加し、中間転写ベルト22の表面の残トナーを目視にて確認し、残トナーがなかった場合をクリーニング可能と判断した。
In the experiment, a patch pattern having a toner amount of 0.2 to 0.8 mg / cm 2 is transferred onto the surface of the
本発明のシート部材30を用いなかった場合、トナー量0.7mg/cm2以上であると、回収すべきトナー量が多すぎて、クリーニング可能範囲が無かった。
When the
一方、本発明のシート部材30を用いた場合、トナー量が0.8mg/cm2であっても、クリーニング可能範囲が存在した。
On the other hand, when the
これは、中間転写ベルト22の表面残トナーの一部が、図2に時系列で示すように、シート部材30に一時的に回収され、徐々に均されつつクリーニングデバイス25へと送り出されたためと考えられる。
This is because part of the toner remaining on the surface of the
即ち、シート部材30は、トレール方向(二次転写部17とクリーニングデバイス25との間)に設置されており、その先端エッジ部が中間転写ベルト22の表面に圧接する形にはならず、また、シート部材30の厚みも薄いことから回収能力は極めて小さい。
That is, the
しかしながら、中間転写ベルト22の表面に厚層状態で残っているトナー(=トナー量が多い)では、その上層部のトナーを崩す(均す)ことが可能であり、シート部材30の上流側で一時的に残トナーの一部を回収する(溜める)ことができる。
However, with the toner remaining in a thick layer state (= a large amount of toner) on the surface of the
そのため、残トナー量が多いような状態においては、残トナーの一部を回収することになるが、トナー層厚の薄い状態では、ほとんどシート部材30においては回収されない(溜まらない)。
Therefore, in the state where the amount of residual toner is large, a part of the residual toner is collected, but in the state where the toner layer thickness is thin, the
また、シート部材30に一時的に回収された残トナーは、中間転写ベルト22が回転動作中に徐々に中間転写ベルト22上に戻り、正規のクリーニングデバイスによって回収されることになる。
Further, the residual toner temporarily collected on the
このように、本発明の画像形成装置(カラープリンタ11)によれば、二次転写部17を通過した残トナーは、クリーニングデバイス25の手前に設置されたシート部材30により、通過するトナー量を規制することができ、静電ファーブラシ32の回収能力が低くても、十分に回収可能な残トナー量に均すことができ、中間転写ベルト22の回動移動回数を増すことなくクリーニングすることができる。
As described above, according to the image forming apparatus (color printer 11) of the present invention, the residual toner that has passed through the secondary transfer unit 17 has the amount of toner that passes through the
ところで、上記実施の形態では、本発明の画像形成装置をカラープリンタ11に適用して説明したが、例えば、プリンタ機能と複写機能とを具備したカラー複合機のように、画像形成装置全般に適用することができることは勿論である。
In the above embodiment, the image forming apparatus of the present invention is applied to the
11…カラープリンタ(画像形成装置)
15…画像形成部
17…二次転写部
20…感光体(像担持体)
22…中間転写ベルト(中間転写体)
24…トナー濃度検知センサ(トナー濃度検知部)
25…クリーニングデバイス
30…シート部材
11. Color printer (image forming apparatus)
DESCRIPTION OF
22 ... Intermediate transfer belt (intermediate transfer member)
24. Toner concentration detection sensor (toner concentration detection unit)
25 ...
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113534629A (en) * | 2020-04-15 | 2021-10-22 | 株式会社理光 | Image forming apparatus with a toner supply device |
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2007
- 2007-10-02 JP JP2007258395A patent/JP2009086486A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113534629A (en) * | 2020-04-15 | 2021-10-22 | 株式会社理光 | Image forming apparatus with a toner supply device |
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