JP2014038259A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus.
使用環境に応じて帯電装置に印加する交流成分の電圧や電流を制限して感光体のフィルミングを防ぎ、良好な画像品質を維持できる画像形成装置が知られている(特許文献1)。 There has been known an image forming apparatus capable of preventing filming of a photosensitive member by limiting the voltage and current of an AC component applied to a charging device according to the use environment and maintaining good image quality (Patent Document 1).
特許文献1によれば、帯電ローラの近傍にサーミスタ等の温度検知手段を設けて帯電ローラ近傍の温度を検知し、検知温度に応じて帯電ローラに印加する交流成分のピーク・トウ・ピークの値を可変させる。低温時には帯電不良を防ぐために交流成分のピーク・トウ・ピークを高くし、高温時はフィルミングを防ぐためにピーク・トウ・ピークを低くする。
According to
本発明は、画像濃度ムラを防止し、感光体摩耗を抑制することを目的とする。 It is an object of the present invention to prevent image density unevenness and suppress photoreceptor wear.
前記課題を解決するために、請求項1に記載の画像形成装置は、
トナー像を保持するトナー像保持体と、
前記感光体に直流電圧と交流電圧とが重畳された重畳電圧を印加して一様な電荷を帯電する帯電手段と、
帯電した前記感光体の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記感光体上に形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記感光体上に形成されたトナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、
前記転写手段の下流に位置し、前記感光体上の未転写現像剤を回収するクリーニング手段と、
前記感光体の温度または湿度を含む環境情報を検出する環境情報検出手段と、
前記環境情報検出手段で検出された環境情報に基づいて前記帯電手段の帯電条件を制御する帯電制御手段と、
を備えた、
ことを特徴とする。
In order to solve the above problem, an image forming apparatus according to
A toner image holding body for holding a toner image;
Charging means for charging a uniform charge by applying a superimposed voltage in which a DC voltage and an AC voltage are superimposed on the photosensitive member;
Latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the surface of the charged photoreceptor;
Developing means for developing the electrostatic latent image formed on the photoreceptor with toner to form a toner image;
Transfer means for transferring a toner image formed on the photoreceptor onto a recording medium;
A cleaning unit located downstream of the transfer unit and collecting untransferred developer on the photoreceptor;
Environmental information detecting means for detecting environmental information including temperature or humidity of the photoconductor;
Charging control means for controlling charging conditions of the charging means based on environmental information detected by the environmental information detecting means;
With
It is characterized by that.
請求項2記載の発明は、請求項1に記載の画像形成装置において、
前記帯電制御手段が、前記環境情報検出手段による検出結果が予め定められた低温且つ低湿環境、または低湿環境である場合に前記帯電手段に印加される前記交流電圧の周波数及び/又はピーク・トウ・ピーク値を変更する、
ことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect,
When the charging control means is a predetermined low-temperature and low-humidity environment or low-humidity environment, the AC voltage frequency and / or peak-to- Change the peak value,
It is characterized by that.
請求項3記載の発明は、請求項1又は2に記載の画像形成装置において、
前記帯電手段が、前記帯電手段に圧接した状態で回転して前記帯電手段の表面をクリーニングするクリーニングローラを備えた、
ことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first or second aspect,
The charging unit includes a cleaning roller that rotates while being in pressure contact with the charging unit to clean the surface of the charging unit.
It is characterized by that.
請求項1及び2に記載の発明によれば、画像濃度ムラを防止し、感光体摩耗を抑制することができる。
請求項3に記載の発明によれば、帯電ローラの帯電性能を長期にわたって維持することができる。
According to the first and second aspects of the invention, image density unevenness can be prevented and photoconductor wear can be suppressed.
According to the third aspect of the present invention, the charging performance of the charging roller can be maintained over a long period of time.
次に図面を参照しながら、以下に実施形態及び具体例を挙げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態及び具体例に限定されるものではない。
また、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings with reference to embodiments and specific examples. However, the present invention is not limited to these embodiments and specific examples.
Also, in the description using the following drawings, it should be noted that the drawings are schematic and the ratio of each dimension and the like are different from the actual ones, and are necessary for the description for easy understanding. Illustrations other than the members are omitted as appropriate.
「第1実施形態」
(1)画像形成装置の全体構成及び動作
図1は本実施形態に係る画像形成装置1の内部構成を示す断面模式図である。
以下、図面を参照しながら、画像形成装置1の全体構成及び動作を説明する。
“First Embodiment”
(1) Overall Configuration and Operation of Image Forming Apparatus FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the internal configuration of the
Hereinafter, the overall configuration and operation of the
画像形成装置1は、制御装置10、給紙装置20、感光体ユニット30、現像装置40、転写装置50、定着装置60とを備えて構成されている。画像形成装置1の上面(Z方向)には、画像が記録された用紙が排出・収容される排出トレイ1aが形成されている。
The
制御装置10は、画像形成装置1の動作を制御するコントローラ11と、コントローラ11により作動を制御される画像処理部12、電源装置13等を有する。電源装置13は、後述する帯電ローラ32、現像ローラ42、一次転写ローラ52、二次転写ローラ53等に電圧を印加する。
画像処理部12は、外部の情報送信装置(例えばパーソナルコンピュータ等)から入力された印刷情報を潜像形成用の画像情報に変換して予め設定されたタイミングで、駆動信号を露光装置LHに出力する。本実施形態の露光装置LHは、LED(Light Emitting Diode)が線状に配置されたLEDヘッドにより構成されている。
The
The
画像形成装置1の底部には、給紙装置20が設けられている。給紙装置20は、用紙積載板21を備え、用紙積載板21の上面には多数の記録媒体としての用紙Pが積載される。用紙積載板21に積載され、規制板(不図示)で幅方向位置が決められた用紙Pは、上側から1枚ずつ用紙引き出し部22により前方(−X方向)に引き出された後、レジストローラ対23のニップ部まで搬送される。
A
感光体ユニット30は、給紙装置20の上方(Z方向)に、それぞれが並列して設けられ、回転駆動する像保持体としての感光体ドラム31を備えている。感光体ドラム31の回転方向にそって、帯電ローラ32、露光装置LH、現像装置40、一次転写ローラ52、クリーニングブレード34が配置されている。帯電ローラ32には、帯電ローラ32の表面をクリーニングするクリーニングローラ33が対向、接触して配置されている。
The
現像装置40は、内部に現像剤が収容される現像ハウジング41を有する。現像ハウジング41内には、感光体ドラム31に対向して配置された現像ローラ42と、この現像ローラ42の背面側斜め下方には現像剤を現像ローラ42側へ撹拌搬送する一対のオーガ44、45が配設されている。現像ローラ42には、現像剤の層厚を規制する層規制部材46が近接配置されている。
現像装置40各々は、現像ハウジング41に収容される現像剤を除いて略同様に構成され、それぞれがイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)のトナー像を形成する。
The developing
Each of the developing
回転する感光体ドラム31の表面は、帯電ローラ32により帯電され、露光装置LHから出射する潜像形成光により静電潜像が形成される。感光体ドラム31上に形成された静電潜像は現像ローラ42によりトナー像として現像される。
The surface of the rotating
転写装置50は、各感光体ユニット30の感光体ドラム31にて形成された各色トナー像が多重転写される中間転写ベルト51、各感光体ユニット30にて形成された各色トナー像を中間転写ベルト51に順次転写(一次転写)する一次転写ローラ52を備えている。さらに、中間転写ベルト51上に重畳して転写された各色トナー像を記録媒体である用紙Pに一括転写(二次転写)する二次転写ローラ53、とから構成されている。
The
各感光体ユニット30の感光体ドラム31に形成された各色トナー像は、コントローラ11により制御される電源装置13等から所定の転写電圧が印加された一次転写ローラ52により中間転写ベルト51上に順次静電転写(一次転写)され、各色トナーが重畳された重畳トナー像が形成される。
Each color toner image formed on the
中間転写ベルト51上の重畳トナー像は、中間転写ベルト51の移動に伴って二次転写ローラ53が配置された領域(二次転写部T)に搬送される。重畳トナー像が二次転写部Tに搬送されると、そのタイミングに合わせて給紙装置20から用紙Pが二次転写部Tに供給される。そして、二次転写ローラ53には、コントローラ11により制御される電源装置13等から所定の転写電圧が印加され、レジストローラ対23から送り出され、搬送ガイドにより案内された用紙Pに中間転写ベルト51上の多重トナー像が一括転写される。
The superimposed toner image on the
感光体ドラム31表面の残留トナーは、クリーニングブレード34により除去され、廃トナー収容部(不図示)に回収される。感光体ドラム31の表面は、帯電ローラ32により再帯電される。尚、クリーニングブレード34で除去しきれず帯電ローラ32に付着した残留物は、帯電ローラ32に接触して回転するクリーニングローラ33表面に捕捉される。
Residual toner on the surface of the
定着装置60は一方向へ回転する無端状の定着ベルト61と、定着ベルト61の周面に接し、一方向へ回転する加圧ローラ62と、を有し、定着ベルト61と加圧ローラ62の圧接領域によってニップ部N(定着領域)が形成される。
転写装置50においてトナー像が転写された用紙Pは、トナー像が未定着の状態で搬送ガイドを経由して定着装置60に搬送される。定着装置60に搬送された用紙Pは、一対の定着ベルト61と加圧ローラ62により、圧着と加熱の作用でトナー像が定着される。定着トナー像が形成された用紙Pは、搬送ガイドによってガイドされ、排出ローラ対69から画像形成装置1上面の排出トレイ1aに排出される。
The fixing
The sheet P on which the toner image is transferred in the
(2)作像部の構成・動作
(2.1)作像部の構成
図2は、本実施形態の画像形成装置1における感光体ユニット30、現像装置40、転写装置50等から構成される作像部の機能を更に詳しく説明するための模式図である。
(2) Configuration and operation of image forming unit (2.1) Configuration of image forming unit FIG. 2 includes the
図2に示すように、作像部は感光体ドラム31の周りに、帯電ローラ32と帯電ローラ32にはクリーニングローラ33が対向、接触して配置されている。帯電ローラ32の下流側には、露光装置LHの露光位置が設定され、その下流側には、現像ローラ42が対向して配置されている。現像ローラ42の下流側には、一次転写ローラ52が中間転写ベルト51を挟んで接触配置され転写部を形成している。転写部の下流側で帯電ローラ32の上流側にはクリーニングブレード34が弾力的に接触している。
As shown in FIG. 2, the image forming unit is disposed around the
制御装置10は、コントローラ11により作動を制御される電源装置13と、環境情報検出手段の一例として環境センサ15を有する。また、コントローラ11が帯電制御手段の一例に相当する。
電源装置13はコントローラ11により作動を制御されて、帯電ローラ32に直流電圧と交流電圧とが重畳された重畳電圧を印加する。
また、現像ローラ42には他の直流電圧と交流電圧とが重畳された重畳電圧を印加し、一次転写ローラ52及び二次転写ローラ53には他の直流電圧を印加する。
The
The
Further, a superimposed voltage in which another DC voltage and an AC voltage are superimposed is applied to the developing
(2.2)作像部の作用
帯電ローラ32を用いた接触帯電方式においては、帯電ローラ32に帯電のための直流電圧と交流電圧とが重畳された重畳電圧を印加している。直流電圧の印加だけでは、感光体ドラム31上の抵抗の低いところにだけ電流が流れるため均一に帯電することができない。また、感光体ドラム31表面が局所的に汚れると、その部分だけ帯電しなくなるという問題が生じる。そのため、直流電圧と交流電圧とが重畳された重畳電圧を印加して、感光体ドラム31表面を帯電させている。
(2.2) Action of Image Forming Unit In the contact charging system using the charging
また、回転駆動される感光体ドラム31に対して接触配置された帯電ローラ32に所定の直流電圧と交流電圧とが重畳された重畳電圧が印加されると、感光体ドラム31の表面電位は、一定値以上の交流電圧(ピーク・トウ・ピーク:Vpp)を帯電ローラ32に印加しても、ある電圧(肩電圧)以上には上がらない(飽和電流値Iac0:図3参照)。
Further, when a superposed voltage in which a predetermined direct current voltage and an alternating current voltage are superposed is applied to the charging
実際には、画質的観点や環境変動に対応するため肩電圧をもとに最適な交流電流値に設定する。例えば、交流電流値は大きすぎると感光体ドラム31が磨耗するという不具合が生じる。逆に小さすぎると、帯電の均一性が保てなくなり、画像形成したときに画像ムラができる。
そのため、交流電流値を必要最低限の最適な値に設定する必要がある。本実施形態に係る画像形成装置1においては、図3のA点(Iac1)に設定している。
Actually, an optimum AC current value is set based on the shoulder voltage in order to cope with image quality and environmental fluctuations. For example, if the alternating current value is too large, there is a problem that the
For this reason, it is necessary to set the alternating current value to the minimum necessary optimum value. In the
このようにして一様に帯電された感光体ドラム31は、露光装置LHから出射する潜像形成光により静電潜像が形成され、現像ローラ42と対向した領域でトナー像が形成される。
トナー像形成は、感光体ドラム31上に形成された潜像を、トナーを含む現像剤により現像することにより行われる。具体的には、現像ローラ42表面に担持され磁気ブラシ化された現像剤を接触させ、通常直流電圧に交流電圧を重畳させて印加することにより行う。
尚、電子写真法等に使用されるトナーには、現像性、流動性、転写性、クリーニング性等の向上を図るために、各種外添剤が用いられている。
特に、感光体ドラム31表面から中間転写ベルト51への一次転写や、中間転写ベルト51から用紙への二次転写の際の転写性の向上のために、比較的大粒径の無機系外添剤がトナーに添加されている。
The uniformly charged
The toner image is formed by developing the latent image formed on the
Incidentally, various external additives are used for toners used in electrophotography and the like in order to improve developability, fluidity, transferability, cleaning properties and the like.
In particular, an inorganic external additive having a relatively large particle size is used for primary transfer from the surface of the
このようにして感光体ドラム31上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ52に所定の転写電圧(正極性)が印加されて、中間転写ベルト51上に一次転写される。
一次転写されて感光体ドラム31表面に残留した未転写トナーは、感光体ドラム31がさらに回転駆動されてクリーニングブレード34との対向部まで到達する。このとき、感光体ドラム31に付着したトナーおよび外添剤は、クリーニングブレード34によって掻き取られる。
The toner image formed on the
The untransferred toner that is primarily transferred and remains on the surface of the
クリーニングブレード34は、感光体ドラム31の表面に弾力的に接触して、表面に残留する未転写トナーを感光体ドラム31の表面に傷をつけずに掻き取ることが可能な、例えばウレタンゴムからなる部材である。
従って、使用される感光体ドラム31の周囲環境によって、弾性が変化し、その結果、例えば低温且つ低湿環境や室温であっても低湿環境では、そのクリーニング性能が低下し、未転写トナーに含まれる外添剤等がすり抜ける場合がある。
The
Accordingly, the elasticity changes depending on the surrounding environment of the
例えば感光体ドラム31に直接付着した比較的大粒径の無機系外添剤は、その形状が略球形であるためにクリーニングブレード34をすり抜け、感光体ドラム31の回転に伴って帯電ローラ32との対向部(帯電ニップ部)まで搬送される。
その結果、クリーニングブレード34によるクリーニング後の感光体ドラム31の画像部表面にはその周囲と比べてより多くの外添剤が残存してしまうことになる。
For example, an inorganic external additive having a relatively large particle size directly attached to the
As a result, more external additive remains on the surface of the image portion of the
(2.3)画像ムラの発生メカニズム
図4は、感光体ドラム31に残留した外添剤に起因するゴースト(前画像の履歴が残ることで生じる画像ムラ)が発生する推定メカニズムを説明するための図である。
なお、図中、31aは感光体ドラム31の電荷発生層、31bは感光体ドラム31の電荷輸送層、Tはトナー粒子、Sは外添剤を示す。
(2.3) Generation Mechanism of Image Unevenness FIG. 4 is a diagram for explaining an estimation mechanism in which a ghost (image unevenness caused by the history of the previous image remaining) due to the external additive remaining on the
In the figure, 31a represents a charge generation layer of the
感光体ドラム31に直接付着した比較的大粒径の無機系外添剤が、クリーニングブレード34をすり抜け、感光体ドラム31の画像部表面にその周囲と比べてより多くの外添剤が残存した状態で、次の画像形成サイクルに移って再び感光体ドラム31が帯電されると、感光体ドラム31の画像部表面に残存している外添剤は感光体ドラム31表面ごと帯電されることになる(図4(a)参照)。
The inorganic external additive having a relatively large particle size directly attached to the
そして、この状態で、感光体ドラム31表面に新たに露光による静電潜像が形成され、現像が行われると、感光体ドラム31表面には潜像に対応したトナーが付着するはずのところ、前の画像形成サイクルの画像部に残っていた外添剤が、例えば、現像の際に現像ローラ42の磁気ブラシで摺擦されることで除去されトナーと入れ替わる(図4(b)参照)。
その結果、前の画像形成サイクルの画像部に対応した部分と前の画像形成サイクルで非画像部であった部分とに電位差が発生し、前の画像形成サイクルの画像部の潜像に対応した部分が高濃度部分となって画像の中に現れ画像ムラ(ゴースト)が発生する。
In this state, when an electrostatic latent image is newly formed on the surface of the
As a result, a potential difference occurs between the portion corresponding to the image portion of the previous image forming cycle and the portion that was a non-image portion in the previous image forming cycle, and corresponds to the latent image of the image portion of the previous image forming cycle. The portion becomes a high density portion and appears in the image, and image unevenness (ghost) occurs.
(2・4)帯電制御
そこで、本実施形態に係る画像形成装置1では、感光体ドラム31の温度または湿度を含む環境情報を検出する環境情報検出手段として環境センサ15を備え、環境センサ15で検知された温度または湿度に基づいて帯電ローラ32の帯電条件を決定する。
具体的には、環境センサ15で検知された環境情報が、低温且つ低湿環境あるいは室温であっても低湿環境であった場合には、帯電ローラ32に印加される重畳電圧のうち、交流電圧のピーク・トウ・ピーク(Vpp)を増加させ、予め設定されている交流電流値をIac1からIac2へ変更する(図3B点参照)。
尚、交流電圧の周波数Facを増加させて交流電流値をIac1からIac2へ変更しても良い。
(2.4) Charging Control Therefore, in the
Specifically, when the environmental information detected by the environmental sensor 15 is a low temperature and low humidity environment or a low humidity environment even at room temperature, the AC voltage of the superimposed voltage applied to the charging
The AC current value may be changed from Iac1 to Iac2 by increasing the frequency Fac of the AC voltage.
(2.5)帯電制御の作用・効果
以下、本実施形態に係る画像形成装置1における帯電制御について、その作用を説明する。
図5(a)は飽和電流値Iac0を基準として、基準とした飽和電流値から一定比率で交流電流値Iacを増加させたときの交流電流値Iacと発生するゴーストとの関係を示したグラフである。
ΔL*は通常画像濃度部とゴースト発生部との明度差であり、ΔL*は0に近ければ明度差は低く、0.5以下である事が望ましい。
(2.5) Action / Effect of Charge Control Hereinafter, the action of charge control in the
FIG. 5A is a graph showing the relationship between the alternating current value Iac and the generated ghost when the alternating current value Iac is increased at a constant ratio from the saturated current value based on the saturated current value Iac0. is there.
ΔL * is a brightness difference between the normal image density portion and the ghost generation portion, and if ΔL * is close to 0, the brightness difference is low, and is preferably 0.5 or less.
図5(b)は、飽和電流値Iac0を基準として、基準とした飽和電流値から一定比率で交流電流値Iacを増加させたときの交流電流値Iacと感光体ドラム31表面の水の接触角の関係を示したグラフである。
交流電流値Iacが増加するほど接触角は低下している。接触角の低下は放電生成物量の増加と相関がある事が知られている。
FIG. 5B shows the contact angle of the AC current value Iac and the water on the surface of the
The contact angle decreases as the alternating current value Iac increases. It is known that a decrease in contact angle correlates with an increase in the amount of discharge products.
まず、図6を参照しながら、水の接触角αについて説明する。
通常の環境下では物質(例えば感光体ドラム31上の感光層や帯電ローラ32上のナイロン樹脂層)の表面が疎水性物質で覆われているため、程度の差はあるが水をはじく性質がある。
そして、水をはじく程度は、水滴と物質表面との接触角αによって表すことができる。水の接触角が大きいと、撥水性が高いといえる。接触角αは、例えばガラスなどの無機材料の場合は20°〜30°、一般的な樹脂では70°〜90°、撥水性のあるシリコーンやフッ素樹脂では90°程度となる。
First, the contact angle α of water will be described with reference to FIG.
Under normal circumstances, since the surface of a substance (for example, the photosensitive layer on the
The degree of repelling water can be expressed by the contact angle α between the water droplet and the substance surface. When the contact angle of water is large, it can be said that the water repellency is high. The contact angle α is, for example, 20 ° to 30 ° for an inorganic material such as glass, 70 ° to 90 ° for a general resin, and about 90 ° for a water-repellent silicone or fluororesin.
水の接触角θは、例えば以下に説明する液滴法によって測定することができる。固体(図中に示す感光体ドラム31や帯電ローラ32)と水Wとの固液界面・水平線と、液滴端Wbottomでの水Wに対する接線、これら二つの線がなす角度が水の接触角αとなる。また、固液界面・水平線と、液滴端Wbottomと液頂点Wtopとを結ぶ線、これら二つの線がなす角を測定角βとする。このとき、接触角αは測定角βの2倍の値となり、このことを利用して接触角αを測定することができる。
The contact angle θ of water can be measured by, for example, a droplet method described below. The solid-liquid interface / horizon between the solid (
放電生成物量は感光体ドラム31上の水の接触角と相関があり、交流電流値Iacの増加により接触角αは低減傾向となる。
すなわち、交流電流値Iacの増加に伴って感光体ドラム31表面の摩擦力が増加し、クリーニングブレード34をすり抜けて、感光体ドラム31に直接付着した比較的大粒径の無機系外添剤は、感光体ドラム31と帯電ローラ32との対向部(帯電ニップ部)で感光体ドラム31に接触回転する帯電ローラ32の表面に捕捉される。
The discharge product amount correlates with the contact angle of water on the
That is, as the alternating current value Iac increases, the frictional force on the surface of the
図5(a)によれば、基準とした飽和電流値Iac0から約40%の比率で交流電流値Iacを増加させた場合、通常画像濃度部とゴースト発生部との明度差ΔL*は、0.5以下となり、目視で認識できない状態となる。
尚、交流電流値Iacを増加させたために、放電生成物量が増加して、このとき、感光体ドラム31表面の水の接触角αは、おおよそ65°まで低下している(図5(b)参照)。
According to FIG. 5A, when the alternating current value Iac is increased at a rate of about 40% from the reference saturation current value Iac0, the brightness difference ΔL * between the normal image density portion and the ghost generation portion is 0. .5 or less, and the state cannot be recognized visually.
Note that since the alternating current value Iac is increased, the amount of discharge products is increased, and at this time, the contact angle α of water on the surface of the
図7(a)は交流電圧の周波数Facを増加させた場合に交流電圧の周波数Facと発生するゴーストとの関係を示したグラフである。
図7(b)は交流電圧の周波数Facを増加させたときの交流電圧の周波数Facと感光体ドラム31表面の水の接触角の関係を示したグラフである。
交流電流値Iacが増加するほど接触角は低下している。その結果、交流電圧の周波数Facがおおよそ4.0kHz以上で通常画像濃度部とゴースト発生部との明度差ΔL*は0.5以下となり、目視で認識できない状態となる。
尚、交流電流値Iacを増加させると交流成分による放電のため感光体ドラム31表面が劣化を起こし、感光体ドラム31表面をクリーニングブレード34でこすることにより、感光体ドラム31表面の磨耗が促進される場合がある。
FIG. 7A is a graph showing the relationship between the frequency Fac of the AC voltage and the ghost generated when the frequency Fac of the AC voltage is increased.
FIG. 7B is a graph showing the relationship between the frequency Fac of the AC voltage and the contact angle of water on the surface of the
The contact angle decreases as the alternating current value Iac increases. As a result, when the frequency Fac of the AC voltage is approximately 4.0 kHz or more, the brightness difference ΔL * between the normal image density portion and the ghost generation portion is 0.5 or less, and the state cannot be visually recognized.
If the AC current value Iac is increased, the surface of the
帯電ローラに電圧を印加して感光体ドラムを帯電させる接触帯電方式は、帯電ローラと感光体ドラムとの間の微小ギャップに発生する放電によって、感光体ドラムを帯電するものであり、この微小ギャップに発生する放電の開始電圧は、パッシェンの法則によって規定されることが知られている。 In the contact charging method in which a voltage is applied to the charging roller to charge the photosensitive drum, the photosensitive drum is charged by a discharge generated in a small gap between the charging roller and the photosensitive drum. It is known that the starting voltage of the discharge generated in is defined by Paschen's law.
パッシェンの法則によれば、交流電圧を印加した場合に発生する放電は、直流電圧のみを印加した場合の放電に比べて、放電量が多くなる。そのため、放電によるスパッタリングによって、感光体ドラムの表面が劣化し、感光体ドラム表面の平滑性を低下させて摩擦係数の上昇を招く。摩擦係数が上昇した感光体ドラムの表面は、クリーニングブレードによって磨耗され易くなり、感光体ドラムの寿命が短くなるばかりか、帯電ロールが磨耗により膜減りするという問題点が生じる。 According to Paschen's law, the amount of discharge generated when an AC voltage is applied is larger than that when only a DC voltage is applied. For this reason, the surface of the photosensitive drum is deteriorated by sputtering due to electric discharge, and the smoothness of the surface of the photosensitive drum is lowered, resulting in an increase in the friction coefficient. The surface of the photosensitive drum having an increased coefficient of friction is easily worn by the cleaning blade, which not only shortens the life of the photosensitive drum, but also causes a problem that the film of the charging roll is reduced due to wear.
そこで、本実施形態に係る画像形成装置1では、感光体ドラム31の温度または湿度を含む環境情報を検出する環境情報検出手段として環境センサ15を備え、環境センサ15で検出された環境情報に基づいて帯電ローラ32の帯電条件を決定する。
具体的には、環境センサ15で検出された環境情報が、低温且つ低湿環境あるいは室温であっても低湿環境であった場合には、帯電ローラ32に印加される重畳電圧のうち、交流電圧のピーク・トウ・ピーク(Vpp)を増加させ、予め設定されている交流電流値をIac1からIac2へ変更する(図3B点参照)。
一方、環境センサ15で検出された環境情報が、クリーニングブレード34のクリーニング性能が低下し未転写トナーに含まれる外添剤等がすり抜けやすい低温且つ低湿環境あるいは室温であっても低湿環境以外の環境であった場合には、予め設定されている交流電流値をIac1に維持する。
Therefore, the
Specifically, when the environmental information detected by the environmental sensor 15 is a low temperature and low humidity environment or a low humidity environment even at room temperature, the AC voltage of the superimposed voltage applied to the charging
On the other hand, the environmental information detected by the environmental sensor 15 indicates that the cleaning performance of the
従って、温度または湿度を含む環境情報を検出し、外添剤のすり抜けが発生しやすいリスク環境下に於いては、帯電ローラ32の交流電流値Iacまたは周波数を変更(大きく)して感光体ドラム31に残留した外添剤に起因する画像ムラ(ゴースト)の発生を防止し、他の環境下では通常の帯電条件とすることで、感光体ユニット30の寿命が短くなることを抑制することができる。
Therefore, in a risk environment in which environmental information including temperature or humidity is detected and external additives are likely to slip through, the AC current value Iac or frequency of the charging
(2.6)帯電ローラのクリーニング
帯電ローラ32は、クリーニングブレード34をすり抜けて感光体ドラム31に直接付着した外添剤を感光体ドラム31の対向部(帯電ニップ部)で接触回転して捕捉するが、帯電ローラ32に捕捉された外添剤は、クリーニングブレード34で除去しきれず帯電ローラ32に付着した他の残留物とともに、帯電ローラ32に接触して回転するクリーニングローラ33表面に捕捉される。
(2.6) Cleaning of Charging Roller The charging
クリーニングローラ33は、金属製の回転軸33aと、この回転軸33aの周面に形成される多孔質弾性層としての発泡ポリウレタン層33bとを有している。
ここで、帯電ローラ32は特に駆動源を持たず、当接する感光体ドラム31の回転に伴って従動回転するようになっている。また、クリーニングローラ33も特に駆動源を持たず、当接する帯電ローラ32の回転に伴って従動回転するようになっている。
The cleaning
Here, the charging
帯電ローラ32の直径は例えば10mm〜16mmであり、クリーニングローラ33の直径は帯電ローラ32よりも小さく6mm〜12mmである。このように帯電ローラ32およびクリーニングローラ33の直径を定めることで、帯電ローラ32の回転に伴って従動回転するクリーニングローラ33の駆動に必要なトルクを低減している。
The diameter of the charging
また、帯電ローラ32には、上述のように所定の直流電圧と交流電圧とが重畳された重畳電圧が印加される。一方、クリーニングローラ33には特にバイアス電圧は印加されていないが、帯電ローラ32の回転軸32aおよびクリーニングローラ33の回転軸33aが同一の軸受けにて回転可能に軸支され、クリーニングローラ33は帯電ローラ32と同電位になっている。
The charging
クリーニングローラ33に付着した外添剤は、クリーニングローラ33の回転に伴って搬送されるが、この間に、クリーニングローラ33上で外添剤同士にはファンデルワールス力が強く働き、凝集する。また、クリーニングローラ33の発泡ポリウレタン層33b表面に存在する発泡孔内に外添剤が集まりやすくなり凝集しやすい。
The external additive adhering to the cleaning
そして、クリーニングローラ33に付着した凝集外添剤は、クリーニングローラ33の回転に伴って再び帯電ローラ32とのニップ部に到達し、クリーニングローラ33の多孔質弾性層としての発泡ポリウレタン層33bの弾性力によって外側に向けて付勢され、クリーニングローラ33の表面からはじき出される。
The aggregated external additive adhering to the cleaning
クリーニングローラ33からはじき出された外添剤は、今度は帯電ローラ32に転移・付着する。そして、帯電ローラ32に付着した外添剤は、帯電ローラ32の回転に伴って感光体ドラム31と対向する帯電ニップ部まで搬送され、さらに感光体ドラム31へと転移・付着する。その後、感光体ドラム31に付着した外添剤は、例えば現像装置40によって回収されたり、中間転写ベルト51に一次転写されたりすることになり、前の画像形成サイクルの画像部に残っていた外添剤としての形態は維持されていない。
The external additive ejected from the cleaning
このように、本実施形態では、帯電ローラ32からクリーニングローラ33に転移・付着した外添剤が、クリーニングローラ33上で凝集し、その後再び帯電ローラ32上に戻されている。
このため、クリーニングローラ33に捕捉された外添剤が堆積して目詰まりを起こすといったことがなく、クリーニングローラ33のクリーニング性能を長期にわたって維持することができる。したがって、帯電ローラ32の表面は外添剤に汚染されることなく維持されることになり、帯電ローラ32の帯電性能を長期にわたって維持することが可能となる。
As described above, in this embodiment, the external additive transferred and attached from the charging
For this reason, the external additive captured by the cleaning
本実施形態に係る画像形成装置1では、環境センサ15で検出された環境情報に基づいて決定された帯電条件で帯電ローラ32を駆動してクリーニングブレード34をすり抜けた外添剤を帯電ローラ32で補足する。従って、前の画像形成サイクルに起因した画像ムラ(ゴースト)の発生を防止することができる。
外添剤がクリーニングブレード34をすり抜けにくい他の環境下では通常の帯電条件とすることで、感光体ユニット30の寿命が短くなることを抑制する
また、クリーニングブレード34をすり抜けた外添剤を補足する帯電ローラ32の表面を帯電ローラ32に接触して回転するクリーニングローラ33でクリーニングして帯電ローラ32の帯電性能を長期にわたって維持することができる。
In the
Under other circumstances in which the external additive is difficult to pass through the
以上、本発明に係る実施形態を詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で種々の変更を行うことが可能である。
本実施形態では画像形成装置1は、いわゆるタンデム型であったが、これに限られるものではない。また、現像装置を複数備えたカラー画像形成装置として説明したが、これに限られず、例えば、モノクロの画像形成装置であっても適用することができる。
As mentioned above, although embodiment concerning this invention was explained in full detail, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is made within the range of the summary of this invention described in the claim. Is possible.
In this embodiment, the
1・・・画像形成装置
10・・・制御装置
11・・・コントローラ
12・・・画像処理部
13・・・電源装置
15・・・環境センサ
20・・・給紙装置
30・・・感光体ユニット
31・・・感光体ドラム
32・・・帯電ローラ
33・・・クリーニングローラ
34・・・クリーニングブレード
40・・・現像装置
42・・・現像ローラ
50・・・転写装置
51・・・中間転写ベルト
52・・・一次転写ローラ
53・・・二次転写ローラ
60・・・定着装置
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記感光体に直流電圧と交流電圧とが重畳された重畳電圧を印加して一様な電荷を帯電する帯電手段と、
帯電した前記感光体の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記感光体上に形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記感光体上に形成されたトナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、
前記転写手段の下流に位置し、前記感光体上の未転写現像剤を回収するクリーニング手段と、
前記感光体の温度または湿度を含む環境情報を検出する環境情報検出手段と、
前記環境情報検出手段で検出された環境情報に基づいて前記帯電手段の帯電条件を制御する帯電制御手段と、
を備えた、
ことを特徴とする画像形成装置。 A toner image holding body for holding a toner image;
Charging means for charging a uniform charge by applying a superimposed voltage in which a DC voltage and an AC voltage are superimposed on the photosensitive member;
Latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the surface of the charged photoreceptor;
Developing means for developing the electrostatic latent image formed on the photoreceptor with toner to form a toner image;
Transfer means for transferring a toner image formed on the photoreceptor onto a recording medium;
A cleaning unit located downstream of the transfer unit and collecting untransferred developer on the photoreceptor;
Environmental information detecting means for detecting environmental information including temperature or humidity of the photoconductor;
Charging control means for controlling charging conditions of the charging means based on environmental information detected by the environmental information detecting means;
With
An image forming apparatus.
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 When the charging control means is a predetermined low-temperature and low-humidity environment or low-humidity environment, the AC voltage frequency and / or peak-to- Change the peak value,
The image forming apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。 The charging unit includes a cleaning roller that rotates while being in pressure contact with the charging unit to clean the surface of the charging unit.
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is an image forming apparatus.
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