JP2017125992A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリあるいは複合機など、電子写真技術を用いた画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus using electrophotographic technology, such as a printer, a copying machine, a facsimile machine, or a multifunction machine.
従来から、感光ドラムに形成したトナー像を一次転写部で中間転写ベルト(中間転写体)に一次転写し、さらに二次転写部で記録材に二次転写する、中間転写方式の画像形成装置が知られている。このような画像形成装置には、中間転写ベルトを挟んで二次転写内ローラに当接し、中間転写ベルトとの間に二次転写ニップ部を形成する二次転写外ローラが設けられる。二次転写ニップ部には、例えば二次転写内ローラにバイアス電圧(二次転写電圧)が印加されることで電界が形成され、この電界に従ってトナーが記録材に転移することで二次転写が行われる。 Conventionally, there has been an intermediate transfer type image forming apparatus in which a toner image formed on a photosensitive drum is primarily transferred to an intermediate transfer belt (intermediate transfer member) at a primary transfer portion, and further secondary transferred onto a recording material at a secondary transfer portion. Are known. Such an image forming apparatus is provided with a secondary transfer outer roller that is in contact with the secondary transfer inner roller with the intermediate transfer belt interposed therebetween and forms a secondary transfer nip portion between the intermediate transfer belt. In the secondary transfer nip portion, for example, an electric field is formed by applying a bias voltage (secondary transfer voltage) to the secondary transfer inner roller, and the toner is transferred to the recording material according to the electric field, so that the secondary transfer is performed. Done.
ところで、二次転写部を構成する二次転写外ローラには、導電性の軸芯と軸芯の外周に設けられた外周層とを有し、外周層にイオン導電性の導電剤(イオン導電剤)が分散されることで適度な導電性を付与されたものがある。この場合、二次転写電圧によってイオン導電剤が外周層の表面側又は軸芯側に偏る(分極する)ことで、通電時間の経過に伴って電気抵抗が上昇することが考えられる。そして、電気抵抗の上昇に合わせて二次転写電圧を高圧にする場合、電源容量を超える前に二次転写外ローラを交換する必要があるため、イオン導電剤の分極は二次転写外ローラの寿命を減少させる要因となっていた。 By the way, the secondary transfer outer roller constituting the secondary transfer portion has a conductive shaft core and an outer peripheral layer provided on the outer periphery of the shaft core, and an ion conductive conductive agent (ion conductive) is provided on the outer peripheral layer. Some agents are imparted with appropriate conductivity by being dispersed. In this case, it is conceivable that the electrical resistance increases as the energization time elapses due to the ionic conductive agent being biased (polarized) to the surface side or the axial core side of the outer peripheral layer by the secondary transfer voltage. When the secondary transfer voltage is increased in accordance with the increase in electrical resistance, it is necessary to replace the secondary transfer outer roller before the power capacity is exceeded. It was a factor that reduced the lifespan.
そこで、従来、導電剤の分極に起因する電気抵抗の上昇を防ぐために、二次転写外ローラの表面に当接する給電ローラを設け、給電ローラを介して二次転写外ローラに二次転写電圧を印加する構成が提案されている(特許文献1参照)。この構成では、イオン導電剤の分極を防ぐために、給電ローラから供給された電荷が軸芯を経由して二次転写ニップ部に到達するように構成されている。 Therefore, conventionally, in order to prevent an increase in electrical resistance due to the polarization of the conductive agent, a power supply roller that contacts the surface of the secondary transfer outer roller is provided, and the secondary transfer voltage is applied to the secondary transfer outer roller via the power supply roller. The structure to apply is proposed (refer patent document 1). In this configuration, in order to prevent the polarization of the ionic conductive agent, the electric charge supplied from the power supply roller reaches the secondary transfer nip portion via the shaft core.
ところで、特許文献1に記載の構成では、二次転写外ローラに対して径方向の一方側と他方側に二次転写ニップ部と給電ローラとがそれぞれ配置され、給電ローラに接続された1個の電源によって二次転写ニップ部に電力を供給する回路構成となっていた。このため、少なくとも二次転写外ローラの外周層を2回通過する経路の電気抵抗を考慮して、容量の大きな電源を用いる必要があり、電源系のコスト増加の要因となっていた。そこで、二次転写外ローラの軸芯を実質的に接地すると共に、二次転写電圧を印加する電源と給電ローラに電圧を印加する電源とを別個に設けることで、個々の電源の必要容量を小さく抑えることが考えられる。 By the way, in the configuration described in Patent Document 1, a secondary transfer nip portion and a power supply roller are arranged on one side and the other side in the radial direction with respect to the secondary transfer outer roller, and one piece connected to the power supply roller. The circuit configuration is such that electric power is supplied to the secondary transfer nip portion by the power source. For this reason, it is necessary to use a power source having a large capacity in consideration of the electrical resistance of the path that passes through the outer peripheral layer of the secondary transfer outer roller twice, which causes an increase in the cost of the power supply system. Therefore, the shaft core of the secondary transfer outer roller is substantially grounded, and a power source for applying the secondary transfer voltage and a power source for applying a voltage to the power supply roller are separately provided, thereby reducing the required capacity of each power source. It is possible to keep it small.
しかしながら、このような構成において、給電ローラの配置によっては二次転写外ローラの電気抵抗の上昇を十分に抑制することができない場合があった。すなわち、給電ローラと二次転写外ローラとの接触位置が二次転写ニップ部に近接している場合、給電ローラから供給された電荷が、二次転写外ローラの軸芯を経由せずに直接二次転写ニップ部へ向かって流れやすくなっていた。これにより、給電ローラから供給される電流がイオン導電剤の分極を相殺する作用が損なわれてしまっていた。 However, in such a configuration, an increase in the electric resistance of the secondary transfer outer roller may not be sufficiently suppressed depending on the arrangement of the power supply roller. That is, when the contact position between the power supply roller and the secondary transfer outer roller is close to the secondary transfer nip portion, the electric charge supplied from the power supply roller directly passes through the axis of the secondary transfer outer roller. It was easy to flow toward the secondary transfer nip. As a result, the effect of the current supplied from the power supply roller canceling out the polarization of the ionic conductive agent has been impaired.
そこで、本発明は、二次転写外ローラの電気抵抗の増加を十分に抑制する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。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an image forming apparatus capable of sufficiently suppressing an increase in electrical resistance of a secondary transfer outer roller.
本発明に係る画像形成装置は、画像形成部から転写されたトナー像を担持して移動する中間転写ベルトと、導電軸と前記導電軸の外周側に形成され導電剤を含む外周層とを有し、前記トナー像が記録材に転写される転写部を前記中間転写ベルトとの間に形成する転写ローラと、前記中間転写ベルトの内周面に接触し、前記中間転写ベルトを挟んで前記転写ローラに対向する対向ローラと、前記外周層のうち周方向において前記転写部の位置とは異なる給電位置に電荷を供給可能な給電部材と、前記対向ローラにトナーの帯電極性と同極性の電圧を印加して、前記転写部にバイアス電界を形成する第1電源と、前記給電部材にトナーの帯電極性とは反対極性の電圧を印加する第2電源と、前記転写ローラの前記導電軸と接地電位との間に電流を流す電流路と、を備え、前記給電部材は、前記第1電源が印加する電圧の絶対値の最大値をVm1、前記第2電源が印加する電圧の絶対値の最大値をVm2、前記外周層の厚さをL1とした場合に、前記中間転写ベルトと前記転写ローラとの接触位置から前記給電位置までの距離をL2として、L2>L1×(Vm1+Vm2)/Vm1を満たすように配置されることを特徴とする。 An image forming apparatus according to the present invention includes an intermediate transfer belt that carries and moves a toner image transferred from an image forming unit, and a conductive shaft and an outer peripheral layer that is formed on the outer peripheral side of the conductive shaft and includes a conductive agent. And a transfer roller that forms a transfer portion on which the toner image is transferred to the recording material and the intermediate transfer belt, and an inner peripheral surface of the intermediate transfer belt, and the transfer portion sandwiching the intermediate transfer belt. A counter roller facing the roller, a power supply member capable of supplying a charge to a power supply position different from the position of the transfer portion in the circumferential direction of the outer peripheral layer, and a voltage having the same polarity as the charging polarity of the toner. A first power source for applying a bias electric field to the transfer portion, a second power source for applying a voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the toner to the power supply member, the conductive shaft of the transfer roller and the ground potential Current between The power supply member has a maximum absolute value of the voltage applied by the first power source as Vm1, a maximum absolute value of the voltage applied by the second power source as Vm2, and the outer peripheral layer. Is set so that L2> L1 × (Vm1 + Vm2) / Vm1, where L2 is the distance from the contact position between the intermediate transfer belt and the transfer roller to the power feeding position. It is characterized by.
本発明によれば、二次転写外ローラの電気抵抗の増加を十分に抑制することができる。 According to the present invention, an increase in electrical resistance of the secondary transfer outer roller can be sufficiently suppressed.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。まず、本実施形態に係る画像形成装置について、図1を用いて説明する。図1は、画像形成装置の構成を示す概略図である。図1に示す画像形成装置100は、中間転写ベルト12に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部UY、UM、UC、UKを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, the image forming apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an image forming apparatus. An
[画像形成装置]
画像形成部UYでは、感光ドラム1Yにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト12に転写される。画像形成部UMでは、感光ドラム1Mにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト12に転写される。画像形成部UC、UKでは、それぞれ感光ドラム1C、1Kにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト12に転写(一次転写)される。中間転写ベルト12に多重転写された四色のトナー像は、二次転写部20へ搬送されて記録材S(用紙、OHPシートなどのシート材など)へ一括して転写(二次転写)される。
[Image forming apparatus]
In the image forming unit UY, a yellow toner image is formed on the
画像形成部UY、UM、UC、UKは、現像装置4Y、4M、4C、4Kで用いるトナーの色がそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックである点以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部UY、UM、UC、UKの区別を表す符号末尾のY、M、C、Kを省略した符号を構成部材に付して、画像形成部Uの構成及び動作を説明する。
The image forming units UY, UM, UC, and UK are substantially the same except that the toner colors used in the developing
画像形成部Uは、感光ドラム1を囲んで配置された、帯電ローラ2、露光装置3、現像装置4、一次転写ローラ5、ドラムクリーニング装置6を有している。感光ドラム1は、例えばアルミニウム製シリンダの周面に感光層を形成することで構成された、ドラム状の感光体であり、所定のプロセススピードで図中矢印R1方向に回転する。 The image forming unit U includes a charging roller 2, an exposure device 3, a developing device 4, a primary transfer roller 5, and a drum cleaning device 6 that are disposed around the photosensitive drum 1. The photosensitive drum 1 is a drum-shaped photosensitive member formed by forming a photosensitive layer on the peripheral surface of an aluminum cylinder, for example, and rotates in the direction of arrow R1 in the drawing at a predetermined process speed.
帯電ローラ2は感光ドラム1に接触した状態で帯電電圧を印加されることで、感光ドラム1をトナーの帯電極性と同極性の一様な暗部電位に帯電させる。露光装置3は、各色の分解色画像を展開した走査線画像データに従ってON−OFF変調したレーザービームをレーザー発光素子から発生し、これを回転ミラーで走査して感光ドラム1の表面に画像データに基づく静電像を書き込む。現像装置4は、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を収容し、容器内部で現像剤を撹拌することで、トナー及びキャリアを互いに逆極性(本実施形態ではトナーが負、キャリアが正)に摩擦帯電させる。現像装置4は、現像剤を担持する現像スリーブに現像電圧を印加されることで、トナーを感光ドラム1に供給して静電像をトナー像に現像する。 The charging roller 2 is charged with a charging voltage in contact with the photosensitive drum 1 to charge the photosensitive drum 1 to a uniform dark portion potential having the same polarity as the charging polarity of the toner. The exposure device 3 generates a laser beam, which is ON / OFF modulated in accordance with the scanning line image data obtained by developing the separation color image of each color, from the laser light emitting element and scans it with a rotating mirror to convert the image data onto the surface of the photosensitive drum 1. Write the electrostatic image based. The developing device 4 contains a two-component developer containing toner and carrier, and agitates the developer inside the container, so that the toner and the carrier have opposite polarities (in this embodiment, the toner is negative and the carrier is positive). Is triboelectrically charged. The developing device 4 applies a developing voltage to the developing sleeve carrying the developer, thereby supplying toner to the photosensitive drum 1 and developing the electrostatic image into a toner image.
一次転写ローラ5は、中間転写ベルト12を挟んで感光ドラム1に対向配置され、感光ドラム1と中間転写ベルト12との間のニップ部として一次転写部T1を形成する。一次転写ローラ5には、例えば高圧電源(不図示)によりトナーの帯電極性と逆極性の一次転写電圧が印加される。これにより、感光ドラム1に担持されたトナー像が中間転写ベルト12に静電吸引されて、一次転写が行われる。なお、ドラムクリーニング装置6は、感光ドラム1に摺擦するクリーニングブレードを有し、一次転写後に感光ドラム1上に僅かに残る一次転写残トナーを回収する。
The primary transfer roller 5 is disposed to face the photosensitive drum 1 with the
中間転写体としての中間転写ベルト12は、駆動ローラ23、テンションローラ28、アイドラローラ22,29、及び二次転写内ローラ24等に巻き掛けられ、各画像形成部の一次転写部T1において感光ドラム1に当接している。駆動ローラ23は、不図示のモータに接続されて回転駆動され、中間転写ベルト12を図中矢印R2方向に移動(回転)させる。テンションローラ28には、バネ等の弾性部材(不図示)によって中間転写ベルト12の裏面を表面の側へと押す力が加えられ、中間転写ベルト12に3〜12kgf程度の張力を付与する。アイドラローラ22,29は、中間転写ベルト12の回転方向に並ぶ4つの一次転写部T1の上流側と下流側とに配置され、中間転写ベルト12の回転軌道を規制する。
The
詳しくは後述する二次転写部20は、中間転写ベルト12に担持されたトナー像を記録材Sに転写(二次転写)する転写部としての転写ニップ部T2を備えている。転写ニップ部T2では、中間転写ベルト12に担持されたフルカラーのトナー像が記録材Sへ一括転写される。二次転写後に中間転写ベルト12に付着したまま残る二次転写残トナーは、中間転写ベルト12を摺擦するブレード部材を有するベルトクリーニング装置11によって回収される。
Specifically, the
二次転写部20においてフルカラーのトナー像を転写された記録材Sは、定着装置30へ搬送される。定着装置30は、互いに当接して定着ニップ部T3を形成する定着ローラ31,32を有し、定着ニップ部T3で記録材Sを搬送しつつ当該記録材Sにトナー像を定着する。定着装置30には、例えば定着ローラ31を内部から加熱するランプヒータ等の加熱源と、定着ローラ31,32を互いに圧接させるバネ等の付勢機構とが設けられる。これにより、定着ニップ部T3に挟持された記録材Sが加熱及び加圧されて、トナー像が溶融して記録材Sに定着する。定着装置30を通過してトナー像が定着した記録材Sは、不図示の排出機構によって機体外へ排出される。
The recording material S to which the full color toner image is transferred in the
この他、画像形成装置100は、記録材Sが積載されるトレイ(不図示)と、記録材Sを給送する給送ユニット(不図示)と、レジストローラ対66とを含む搬送系を備えている。給送ユニットはトレイに積載された記録材Sを繰り出すピックアップローラを備え、画像形成部UY〜UKにおける画像形成に合わせて記録材Sを装置本体に給送する。レジストローラ対66は、給送ユニットから給送された記録材Sの前端に当接して斜行を補正すると共に、二次転写部20における転写タイミングに合わせて記録材Sを転写ニップ部T2へと搬送する。
In addition, the
[一次転写ローラ]
上記の一次転写ローラ5は、材質がSUM(快削鋼)あるいはSUS(ステンレス)等の金属を用いてローラ状に形成された金属ローラである。一次転写ローラ5はスラスト方向(回転軸線方向)にストレート形状に形成され、その直径(ローラ径)は6〜10mm程度である。
[Primary transfer roller]
The primary transfer roller 5 is a metal roller formed into a roller shape using a metal such as SUM (free cutting steel) or SUS (stainless steel). The primary transfer roller 5 is formed in a straight shape in the thrust direction (rotation axis direction), and its diameter (roller diameter) is about 6 to 10 mm.
[中間転写ベルト]
上記の中間転写ベルト12は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂若しくはそのアロイ、又は各種ゴム材料にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたものを用いて形成された無端状のベルト部材である。中間転写ベルト12は、0.04〜0.5mm程度の厚さに形成され、表面抵抗率 1×109〜5×1013(Ω/□)の導電性を付与されている。
[Intermediate transfer belt]
The
以下、第1乃至第4実施形態に係る画像形成装置の二次転写部について、詳しく説明する。上述した画像形成装置100の構成は、二次転写部を除いて第1乃至第4の実施形態に共通する。そのため、以下の説明において同様の構成及び作用を有する部材には同符号を付して説明を省略する。
Hereinafter, the secondary transfer unit of the image forming apparatus according to the first to fourth embodiments will be described in detail. The configuration of the
<第1実施形態>
第1実施形態に係る二次転写部20について、図2を用いて説明する。二次転写部20は、中間転写ベルト12の外周面(トナー像担持面)に接触する二次転写外ローラ25と、中間転写ベルト12の内周面に接触する二次転写内ローラ24と、二次転写外ローラ25に接触する給電ローラ26とを有する。また、二次転写外ローラ25と中間転写ベルト12とのニップ部として、転写ニップ部T2(二次転写ニップ部)が形成されている。二次転写内ローラ24及び二次転写外ローラ25は、中間転写ベルト12を挟んで対向配置され、中間転写ベルト12の回転に従って従動回転する。二次転写外ローラ25と軸中心を平行に配置される給電ローラ26は、二次転写外ローラ25の外周部に接触した状態で、二次転写外ローラ25の回転に従って従動回転する。
<First Embodiment>
The
[二次転写外ローラ]
転写回転体としての二次転写外ローラ25(転写ローラ)は、導電性を有する軸芯25a(導電軸)と、軸芯25aの外周に形成された弾性層25b(外周層)とを有する。軸芯25aは、例えばステンレス等の導体からなる円柱状の部材である。弾性層25bは、例えば厚さ6mmのスポンジ状又はソリッドな弾性材料によって形成され、二次転写外ローラ25全体の直径(ローラ径)が24mm程度となるように構成される。
[Secondary transfer outer roller]
The secondary transfer outer roller 25 (transfer roller) as a transfer rotator has a
弾性層25bを構成する弾性材料としては、NBR(アクリロニトリルブタジエンゴム)やEPDM(エチレンプロピレンゴム)等のエラストマーやその他の合成樹脂を用いることができる。弾性層25bには、金属錯体等のイオン導電剤が添加され、適度な導電性(半導電性)を付与されている。なお、イオン導電性の導電剤として、エピクロルヒドリンゴム等の半導電性ポリマーを弾性層25bの基材に混練してもよく、半導電性ポリマーと金属錯体等とを併用してもよい。また、カーボンや金属酸化物等の電子導電性の導電剤とイオン導電剤とを弾性層25bに分散させてもよい。要するに、二次転写外ローラ25の外周層にイオン導電性の導電剤が含まれる構成であれば本実施形態を適用可能である。
As the elastic material constituting the
[二次転写内ローラ]
中間転写ベルト12を挟んで二次転写外ローラ25に対向する対向ローラとしての二次転写内ローラ24は、EPDM等の弾性材料からなる厚さ0.5mm程度の弾性層と、弾性層を支持する金属製の軸芯とを有し、直径(ローラ径)約20mmに形成される。この弾性層には、上述したイオン導電剤やカーボン等の導電剤が添加されることで、適度な導電性が付与されている。また、弾性層の硬度は、例えばアスカーC型の計測器を用いて70°となるように設定されると好適である。
[Secondary transfer inner roller]
The secondary transfer
[給電ローラ]
二次転写外ローラ25に電荷を供給可能な給電部材としての給電ローラ26は、SUMあるいはSUS等の金属を用いてローラ状に形成された金属ローラである。給電ローラ26は、直径(ローラ径)が例えば10mm程度に形成され、二次転写外ローラ25の弾性層25bの表面に接触した状態で二次転写外ローラ25に従動回転可能に設けられる。
[Power supply roller]
The
[二次転写電源と外部電源]
次に、二次転写部20の電気的構成について説明する。図2に示すように、画像形成装置100には、二次転写部20に電力を供給する高圧電源として、二次転写電源40及び外部電源50が設けられている。ただし、外部電源50の「外部」とは、転写ニップ部T2を形成する二次転写内ローラ24及び二次転写外ローラ25以外の部材に電力を供給することを指しており、画像形成装置100の筐体外部を指すものではない。
[Secondary transfer power supply and external power supply]
Next, the electrical configuration of the
転写ニップ部T2にバイアス電界を形成する第1電源としての二次転写電源40は、二次転写内ローラ24にトナー像の帯電極性と同極性(本実施形態では負極性)の電圧を印加する定電圧源である。二次転写電源40の印加電圧は、転写ニップ部T2において中間転写ベルト12と二次転写外ローラ25との間で流れる電流(転写電流)の大きさを目標値に近付けるように制御(定電流制御)される。
A secondary
装置本体に設けられる制御装置は、例えば二次転写電源40と二次転写内ローラ24との間に介在する電流計80によって、転写電流の大きさを測定可能に構成されている。制御装置は、例えば、画像形成動作の前に転写ニップ部T2に記録材Sが介在しない条件で計測された転写電流を参考にして、記録材Sの種類(坪量、材質等)に応じて画像形成時の印加電圧を設定する。なお、二次転写電源40の最大出力(印加可能な電圧の絶対値の最大値)Vm1は、6000[V]に設定されている。言い換えると、本実施形態における二次転写電源40の最小印加電圧は−6000[V]である。
The control device provided in the apparatus main body is configured such that the magnitude of the transfer current can be measured by an
二次転写外ローラ25は、転写ニップ部T2において中間転写ベルト12に接触し、周方向において転写ニップ部T2とは異なる位置(給電位置)で給電ローラ26に接触している。そして、二次転写外ローラ25の軸芯25aは、電流路としての導電部材60を介して電気的に接地電位に接続されることで、接地電位に電流を流し得るように構成されている。ただし、導電部材60は、導線に限らず導電性を有して軸芯25aを接地するものであればよく、例えば軸芯25aの軸受部を導電性材料によって構成したものであってもよい。
The secondary transfer
上述した構成により、転写ニップ部T2には、二次転写電源40から中間転写ベルト12の側に印加される二次転写電圧によって、二次転写外ローラ25の側がトナー像の帯電極性とは反対極性となるバイアス電界が形成される。これにより、転写ニップ部T2に挟持された記録材Sにトナー像が静電吸着されて、二次転写工程が達成される。
With the configuration described above, the secondary transfer
ここで、転写ニップ部T2に転写電流が流れる場合には、転写電流に対応する量の電荷が二次転写外ローラ25の弾性層25bを通過することとなる。すなわち、本実施形態の場合には、負極性のイオン導電剤は弾性層25bの径方向内向きに、正極性のイオン導電剤は弾性層25bの径方向外向きに移動する。仮にイオン導電剤が弾性層25bの内周側又は外周側に偏った(分極した)状態となった場合、イオン導電剤の分極の度合いを高める方向の電流に関して、弾性層25bの抵抗が増加してしまう。すると、転写電流を維持するためには二次転写電圧をより高圧に設定する必要が生じる。この場合、二次転写電源40の最大出力を上回る前に二次転写外ローラ25を交換する必要があるため、イオン導電剤の分極が二次転写外ローラ25の寿命を減少させる要因となってしまう。また、転写電流を維持するために二次転写電圧を高圧に設定した場合、転写ニップ部T2よりも上流側でトナー像が記録材Sへと転移しやすくなり、画質低下につながる可能性もある。
Here, when a transfer current flows through the transfer nip portion T <b> 2, an amount of charge corresponding to the transfer current passes through the
そこで、本実施形態では、二次転写外ローラ25に電荷を供給可能な給電ローラ26と、給電ローラ26に電圧を印加する第2電源としての外部電源50とを設けている。外部電源50は、給電ローラ26にトナー像の帯電極性とは反対極性(本実施形態では正極性)の電圧を印加する。従って、外部電源50によって供給される電流は、弾性層25bの径方向において、転写電流の方向とは逆方向となる。本実施形態の場合、転写電流は弾性層25bを径方向外向きに流れる一方で、給電ローラ26と軸芯25aとの間には径方向内向きの電流が流れる。
Therefore, in the present embodiment, a
外部電源50は定電流源であり、転写電流に相当する大きさの電流を給電ローラ26に供給する。言い換えると、外部電源50が出力する電流の目標値は、転写電流の定電流制御における目標値と等しくなるように制御される。これにより、イオン導電剤を径方向において転写電流による移動方向とは反対側へと移動させることで、イオン導電材の分極を緩和(相殺)させ、弾性層25bの性能を長期間に亘って維持することができる。以下、弾性層25bを流れる電流の内、給電ローラ26と軸芯25aとの間に流れる電流を「緩和電流」とする。なお、外部電源50の最大出力(印加可能な電圧の絶対値の最大値)Vm2は、5000[V]に設定されている。つまり、本実施形態において、外部電源50の最大印加電圧は+5000[V]である。
The
なお、例えば導電部材60を取り除いて二次転写外ローラを接地電位から遮断すると共に、二次転写内ローラ24をアースすることで、1個の高圧電源(外部電源50)によって転写電流と緩和電流とを供給する構成が考えられる。しかしながら、そのような構成では、本実施形態に比して電流の流れる経路が長くなり、給電ローラ26から二次転写内ローラ24に至る経路全体の抵抗を1個の高圧電源が負担することになる。従って、転写ニップ部T2に十分な強度のバイアス電界を形成するためには大容量の高圧電源が必要となり、コスト増加の要因となる。一方、本実施形態では2つの高圧電源に負荷を分散させることで、電源系のコストを抑制しつつ、イオン導電剤の分極を緩和することができる。
For example, the
[短絡電流]
ところで、上述した二次転写部20の構成において、給電ローラ26と二次転写外ローラ25との接触位置が転写ニップ部T2に近すぎる場合には、イオン導電剤の分極がうまく緩和されない可能性がある。即ち、給電ローラ26から弾性層25bに供給された電流の一部は、軸芯25aを通過せずに弾性層25bの内部を通って転写ニップ部T2へと到達する電流(以下、短絡電流とする)となる。そして、給電ローラ26の位置を転写ニップ部T2位置に近付けるほど、このような短絡電流の値が大きくなる。
[Short-circuit current]
By the way, in the configuration of the
外部電源50から給電ローラ26に供給される電流が等しい場合、短絡電流が大きくなるほど緩和電流の値が小さくなるため、イオン導電剤の分極を緩和する効果が減少してしまう。そこで、給電ローラ26は、転写ニップ部T2から離間して配置することが好ましい。ただし、他の部材との位置関係によっては、給電ローラ26を転写ニップ部T2と位相が180度異なる位置に配置することが難しい場合があるため、給電ローラ26の配置可能な範囲を明確にすることが必要となる。
When the currents supplied from the
以下、図3の模式図を用いて二次転写部20の配置の条件を具体的に説明する。図3において、二次転写外ローラ25の弾性層25bの厚さをL1[mm]とし、中間転写ベルト12と二次転写外ローラ25との接触位置(点P)から給電ローラ26と二次転写外ローラ25との接触位置(点Q)までの距離をL2[mm]とする。ただし、点Pの位置は、二次転写外ローラ25と中間転写ベルト12との接触部分である転写ニップ部T2のうち、ローラ同士(24,25)の軸中心を結んだ線上にあるものとする。また、給電位置を示す点Qの位置は、ローラ同士(25,26)の軸中心を結んだ線上にあるものとする。
Hereinafter, the arrangement conditions of the
二次転写電源40の二次転写内ローラ24に対する印加電圧をV1[V]とした場合、弾性層25bのうち線分OPと重なる位置には|V1|/L1[V/mm]の電位勾配が形成される。ただし、二次転写内ローラ24の弾性層の厚さは無視できる程度の大きさとしている。また、外部電源50の給電ローラ26に対する印加電圧をV2[V]とした場合、弾性層25bのうち線分PQと重なる位置には|V2−V1|/L2[V/mm]の電位勾配が形成される。
When the applied voltage to the secondary transfer
ここで、|V2−V1|/L2>|V1|/L1となった場合、弾性層25bの内部では線分OPに沿う方向の電位勾配よりも線分PQに沿う方向の電位勾配が優位な状態となる。すなわち、転写ニップ部T2から軸芯25aへ向かう経路よりも給電ローラ26へ直接向かう経路の電位勾配が大きく、短絡電流が流れやすい状態となる。そこで、不等号を反転させて、次の式(1a)を満たすようにL2を定めればよい。
Here, when | V2−V1 | / L2> | V1 | / L1, the potential gradient in the direction along the line segment PQ is superior to the potential gradient in the direction along the line segment OP inside the
|V2−V1|/L2<|V1|/L1 ・・・(1a) | V2-V1 | / L2 <| V1 | / L1 (1a)
式(1a)の条件は、V1及びV2が反対符号であること、及びV1,V2の変動を考慮すると、二次転写電源40及び外部電源50の最大出力Vm1,Vm2を用いて、次の式(1b)が満たされることで自動的に満足される。
The condition of the expression (1a) is that the following expressions are used by using the maximum outputs Vm1 and Vm2 of the secondary
(Vm1+Vm2)/L2<Vm1/L1 ・・・(1b) (Vm1 + Vm2) / L2 <Vm1 / L1 (1b)
従って、式(1b)を変形して、次の式(1c)を満たすように給電ローラ26を配置すればよい。
Therefore, the
L2>L1×(Vm1+Vm2)/Vm1 ・・・(1c)
これは、給電ローラ26の配置に必要な最低距離(配置禁止距離)をLmin[mm]とした場合、Lmin=L1×(Vm1+Vm2)/Vm1であることを意味する。言い換えると、図3において点Q(給電位置)が点Pを中心とする半径がLminの円の外側に位置するように、給電ローラ26を配置すればよい。
L2> L1 × (Vm1 + Vm2) / Vm1 (1c)
This means that Lmin = L1 × (Vm1 + Vm2) / Vm1, where Lmin [mm] is the minimum distance (arrangement prohibition distance) necessary for the arrangement of the
上述した本実施形態の構成では、Vm1=6000、Vm2=5000、L1=6であることから、Lminの値は次のようになる。 In the configuration of the present embodiment described above, since Vm1 = 6000, Vm2 = 5000, and L1 = 6, the value of Lmin is as follows.
Lmin=6×(5000+6000)/6000
=11[mm]
そして、PQ=Lminである場合の∠POQの大きさδは、次の式で求めることができる。
Lmin = 6 × (5000 + 6000) / 6000
= 11 [mm]
Then, the magnitude δ of ∠POQ when PQ = Lmin can be obtained by the following equation.
δ=±Arcsin((Lmin/2)/L1)
=±Arcsin((11/2)/6)
=±54.6[度]
従って、本実施形態では、二次転写外ローラ25の軸中心から転写ニップ部T2(点P)の方向へ延びる直線を基準として、54.6度よりも角度が大きくなるように給電ローラ26を配置する。このような構成により、短絡電流を抑制して、イオン導電剤の分極を効果的に緩和することが可能となる。
δ = ± Arcsin ((Lmin / 2) / L1)
= ± Arcsin ((11/2) / 6)
= ± 54.6 [degree]
Therefore, in this embodiment, the
[比較実験]
以下、本実施形態の配置を適用した場合とそうでない場合とで、短絡電流の大きさを比較した比較実験の結果を示す。実験方法としては、まず、上述した二次転写部20と同様に構成され、給電ローラ26の配置角のみが異なる2つの二次転写部を用意した。ただし、給電ローラ26の配置角とは、二次転写外ローラ25に対する中間転写ベルト12及び給電ローラ26の接触位置の間の位相差(図3における∠POQの大きさ)である。本実施形態を適用した給電ローラ26の配置角は180度とし、比較例である他方の給電ローラ26の配置角は45度とした。
[Comparison experiment]
Hereinafter, the result of the comparative experiment in which the magnitude of the short-circuit current is compared between the case where the arrangement of the present embodiment is applied and the case where the arrangement is not. As an experimental method, first, two secondary transfer units having the same configuration as the above-described
そして、二次転写電源40から二次転写内ローラ24に電流が供給され、かつ外部電源50から給電ローラ26に電流が供給されている状態で、給電ローラ26から二次転写内ローラ24に流れる短絡電流の値を計測した。具体的には、まず、給電ローラ26が二次転写外ローラ25から離間された(絶縁された)状態で、転写ニップ部T2に設定値(表1,2の左列)の転写電流が流れるように二次転写電源40の印加電圧を設定した。次に、二次転写電源40の印加電圧を変更せずに、給電ローラ26を二次転写外ローラ25に接触させ、上記設定値と大きさが等しい電流(表1,2の中列)を外部電源50から給電ローラ26に供給させた。この状態で、二次転写電源40から二次転写内ローラ24に流れる電流を計測すると、弾性層25bを介して中間転写ベルト12から給電ローラ26へ直接的に流れる経路が追加された分、転写ニップ部T2に流れる電流量が上記設定値に比して増加する。そこで、上記設定値に対する電流量の増加分(表1,2の右列)を短絡電流とした。
Then, current flows from the secondary
表1に示すように、比較例(配置角45度)においては、給電ローラ26から供給される電流の1割以上が、短絡電流として二次転写内ローラ24へと直接的に流れてしまっていた。また、給電ローラ26の電流を大きくする程、短絡電流の大きさも大きくなった。すなわち、この比較例では、無視できない大きさの短絡電流が流れることで、イオン導電剤の分極を緩和する効果が損なわれていた。
As shown in Table 1, in the comparative example (arrangement angle 45 degrees), 10% or more of the current supplied from the
一方、表2に示すように、本実施形態を適用した配置(配置角180度)の場合には、短絡電流は常に1[μA]未満、かつ給電ローラに供給される電流全体の2%未満に抑えられていた。すなわち、給電ローラ26が上記配置禁止距離Lminよりも遠い位置に配置されることで、短絡電流が抑制されていた。このように、本実施形態に係る二次転写部20の構成によれば、イオン導電剤の分極を効果的に緩和することが可能となる。
On the other hand, as shown in Table 2, the short-circuit current is always less than 1 [μA] and less than 2% of the total current supplied to the power supply roller in the case of the arrangement (arrangement angle 180 degrees) to which the present embodiment is applied. It was suppressed to. That is, the short-circuit current is suppressed by disposing the
なお、上述した配置禁止距離Lminの議論では、中間転写ベルト12と二次転写外ローラ25との接触位置(点P)を基準とした電位勾配の方向(図3参照)を用いていたが、給電位置(点Q)を基準としても構わない。この場合、給電位置の近傍において、線分OQに沿う方向の電位勾配は|V2|/L1であり、線分PQに沿う方向の電位勾配は|V2−V1|/L2となる。従って、次の式(2a)を満たすようにL2を定めればよい。
In the discussion of the disposition prohibiting distance Lmin described above, the potential gradient direction (see FIG. 3) is used with reference to the contact position (point P) between the
|V2−V1|/L2<|V2|/L1 ・・・(2a) | V2-V1 | / L2 <| V2 | / L1 (2a)
式(2a)の条件は、V1及びV2が反対符号であること、及びV1,V2の変動を考慮して、互いに等価な次の式(2b)、(2c)が満たされることで自動的に満たされる。 The condition of the expression (2a) is that V1 and V2 are opposite signs, and the following expressions (2b) and (2c) equivalent to each other are satisfied, taking into account the fluctuations of V1 and V2, It is filled.
(Vm1+Vm2)/L2<Vm2/L1 ・・・(2b)
L2>L1×(Vm1+Vm2)/Vm2 ・・・(2c)
すなわち、式(2c)の条件を満たすように給電ローラを配置することで、イオン導電剤の分極を効果的に緩和することができる。また、給電ローラ26を、式(1c)及び式(2c)を同時に満たすように配置すると、より好適である。
(Vm1 + Vm2) / L2 <Vm2 / L1 (2b)
L2> L1 × (Vm1 + Vm2) / Vm2 (2c)
That is, by arranging the power supply roller so as to satisfy the condition of the expression (2c), the polarization of the ionic conductive agent can be effectively reduced. Further, it is more preferable that the
<第2実施形態>
次に、第2実施形態に係る二次転写部20Aについて、図4を用いて説明する。本実施形態に係る二次転写部20Aは、第1実施形態の二次転写部20に比較して(図2参照)、接地部60Aにツェナーダイオード61を配設した点が異なり、その他の構成は同一である。同一の構成については第1実施形態と同じ符号を付し説明を省略する。
Second Embodiment
Next, the
図4に示すように、本実施形態に係る二次転写外ローラ25は、導電部材60とツェナーダイオード61とを有する接地部60Aによって接地電位に接続されている。導電部材60は、導線等の導電性材料からなる。ツェナーダイオード61は、導電部材60によって形成された導電路に介在し、二次転写電源40及び外部電源50の印加電圧に比べて十分に小さい値(例えば50V)に設定された降伏電圧を有する。従って、ツェナーダイオード61は、二次転写外ローラ25の軸芯25aの電位と接地電位との電位差が所定値以上(降伏電圧以上)となった場合に軸芯25aと接地電位との間に電流を流す電気的素子の一例である。
As shown in FIG. 4, the secondary transfer
このような構成においても、外部電源50から給電ローラ26に転写電流に相当する大きさの電流を供給することで、二次転写外ローラ25に含まれるイオン導電剤の分極を緩和することができる。そして、給電ローラ26を、転写ニップ部T2から上記配置禁止距離Lminよりも遠い位置に配置することで、上述した第1実施形態と同様の効果が得られる。
Even in such a configuration, the polarization of the ionic conductive agent contained in the secondary transfer
<第3実施形態>
続けて、第3実施形態に係る二次転写部20Bについて、図5を用いて説明する。本実施形態に係る二次転写部20Bは、第1実施形態の二次転写部20に比較して(図2参照)、接地部60Bにバリスタ62を配設した点が異なり、その他の構成は同一である。同一の構成については第1実施形態と同じ符号を付し説明を省略する。
<Third Embodiment>
Next, the
図5に示すように、本実施形態に係る二次転写外ローラ25は、導電部材60とバリスタ62とを有する接地部60Bによって接地電位に接続されている。導電部材60は、導線等の導電性材料からなる。バリスタ62は、導電部材60によって形成された導電路に介在し、二次転写電源40及び外部電源50の印加電圧に比べて十分に小さい値(例えば50V)に設定されたバリスタ電圧を有する。ただし、バリスタ電圧は、転写電流と同程度の大きさの電流(例えば10[μA])を基準電流として、基準電流以上の電流が流れる場合の電圧を指す。従って、バリスタ62は、二次転写外ローラ25の軸芯25aの電位と接地電位との電位差が所定値(バリスタ電圧)以上となった場合に軸芯25aと接地電位との間に電流を流す電気的素子の一例である。
As shown in FIG. 5, the secondary transfer
このような構成においても、外部電源50から給電ローラ26に転写電流に相当する大きさの電流を供給することで、二次転写外ローラ25に含まれるイオン導電剤の分極を緩和することができる。そして、給電ローラ26を、転写ニップ部T2から上記配置禁止距離Lminよりも遠い位置に配置することで、上述した第1実施形態と同様の効果が得られる。
Even in such a configuration, the polarization of the ionic conductive agent contained in the secondary transfer
<第4実施形態>
続いて、第4実施形態に係る二次転写部20Cについて、図6を用いて説明する。本実施形態に係る二次転写部20Cは、第1実施形態の二次転写部20に比較して(図2参照)、接地部60Cに低圧電源63を配設した点が異なり、その他の構成は同一である。同一の構成については第1実施形態と同じ符号を付し説明を省略する。
<Fourth embodiment>
Next, the secondary transfer unit 20C according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. The secondary transfer unit 20C according to the present embodiment is different from the
図6に示すように、本実施形態に係る二次転写外ローラ25は、導電部材60と低圧電源63とを有する接地部60Cによって接地電位に接続されている。低圧電源63は、二次転写電源40及び外部電源50の印加電圧に比べて絶対値が十分に小さい(例えば20V)電圧を印加する。従って、低圧電源63は、二次転写外ローラ25の軸芯25aの電位と接地電位との電位差が所定値(低圧電源の印加電圧)以上となった場合に軸芯25aと接地電位との間に電流を流す。
As shown in FIG. 6, the secondary transfer
このような構成においても、外部電源50から給電ローラ26に転写電流に相当する大きさの電流を供給することで、二次転写外ローラ25に含まれるイオン導電剤の分極を緩和することができる。そして、給電ローラ26を、転写ニップ部T2から上記配置禁止距離Lminよりも遠い位置に配置することで、上述した第1実施形態と同様の効果が得られる。
Even in such a configuration, the polarization of the ionic conductive agent contained in the secondary transfer
<他の実施形態>
上述した第1乃至第4実施形態において、中間転写体は無端状のベルト部材(12)によって構成されるものとして説明したが、これに限らず、例えばドラム状の中間転写体(中間転写ドラム)を用いても構わない。この場合、第1電源(二次転写電源40)を中間転写ドラムに接続して電圧を印加する構成とすればよい。
<Other embodiments>
In the first to fourth embodiments described above, the intermediate transfer member is described as being configured by the endless belt member (12). However, the present invention is not limited to this, and for example, a drum-shaped intermediate transfer member (intermediate transfer drum). May be used. In this case, the first power supply (secondary transfer power supply 40) may be connected to the intermediate transfer drum to apply a voltage.
また、無端状のベルト部材(転写搬送ベルト)を転写ローラに張架させる構成としても構わない。この場合であっても、上述した条件(式(1c))を満たすように給電ローラ(給電部材)を配置することで、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。 Further, an endless belt member (transfer conveyance belt) may be stretched around the transfer roller. Even in this case, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained by arranging the power supply roller (power supply member) so as to satisfy the above-described condition (formula (1c)).
また、給電部材は二次転写外ローラに接触するローラ部材に限らず、ブラシ形状やブレード、あるいはワイヤ(コロナ放電式)等であっても構わない。要するに、転写回転体の外周部のうち、周方向において転写ニップ部T2とは異なる位置に電荷を供給可能な構成であればよい。 The power feeding member is not limited to a roller member that contacts the secondary transfer outer roller, but may be a brush shape, a blade, a wire (corona discharge type), or the like. In short, any configuration may be used as long as the charge can be supplied to a position different from the transfer nip T2 in the circumferential direction in the outer peripheral portion of the transfer rotator.
12…中間転写ベルト/24…対向ローラ(二次転写内ローラ)/25…転写ローラ(二次転写外ローラ)/25a…導電軸(軸芯)/25b…外周層(弾性層)/26…給電部材(給電ローラ)/40…第1電源(二次転写電源)/50…第2電源(外部電源)/60A,60B,60C…電流路/60…電流路、導電部材/61,62…電気的素子(ツェナーダイオード、バリスタ)/63…電源(低圧電源)/100…画像形成装置/Q…給電位置/S…記録材/UY,UM,UC,UK…画像形成部 12 ... Intermediate transfer belt / 24 ... Opposite roller (secondary transfer inner roller) / 25 ... Transfer roller (secondary transfer outer roller) / 25a ... Conductive shaft (axial core) / 25b ... Outer peripheral layer (elastic layer) / 26 ... Power supply member (power supply roller) / 40 ... 1st power supply (secondary transfer power supply) / 50 ... 2nd power supply (external power supply) / 60A, 60B, 60C ... Current path / 60 ... Current path, conductive member / 61, 62 ... Electrical element (Zener diode, varistor) / 63 ... Power source (low voltage power source) / 100 ... Image forming apparatus / Q ... Power feeding position / S ... Recording material / UY, UM, UC, UK ... Image forming unit
Claims (9)
導電軸と、前記導電軸の外周側に形成され導電剤を含む外周層とを有し、前記トナー像が記録材に転写される転写部を前記中間転写ベルトとの間に形成する転写ローラと、
前記中間転写ベルトの内周面に接触し、前記中間転写ベルトを挟んで前記転写ローラに対向する対向ローラと、
前記外周層のうち周方向において前記転写部の位置とは異なる給電位置に電荷を供給可能な給電部材と、
前記対向ローラにトナーの帯電極性と同極性の電圧を印加して、前記転写部にバイアス電界を形成する第1電源と、
前記給電部材にトナーの帯電極性とは反対極性の電圧を印加する第2電源と、
前記転写ローラの前記導電軸と接地電位との間に電流を流す電流路と、を備え、
前記給電部材は、前記第1電源が印加する電圧の絶対値の最大値をVm1、前記第2電源が印加する電圧の絶対値の最大値をVm2、前記外周層の厚さをL1とした場合に、前記中間転写ベルトと前記転写ローラとの接触位置から前記給電位置までの距離をL2として、
L2>L1×(Vm1+Vm2)/Vm1
を満たすように配置される、
ことを特徴とする画像形成装置。 An intermediate transfer belt that carries and moves the toner image transferred from the image forming unit;
A transfer roller having a conductive shaft and an outer peripheral layer formed on an outer peripheral side of the conductive shaft and including a conductive agent, and forming a transfer portion between the intermediate transfer belt and the toner image transferred to a recording material; ,
A counter roller that contacts the inner peripheral surface of the intermediate transfer belt and faces the transfer roller across the intermediate transfer belt;
A power supply member capable of supplying a charge to a power supply position different from the position of the transfer portion in the circumferential direction of the outer peripheral layer;
A first power source configured to apply a voltage having the same polarity as the charging polarity of the toner to the opposite roller to form a bias electric field in the transfer portion;
A second power source for applying a voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the toner to the power supply member;
A current path for passing a current between the conductive shaft of the transfer roller and a ground potential,
In the case where the power supply member has Vm1 as the maximum absolute value of the voltage applied by the first power supply, Vm2 as the maximum absolute value of the voltage applied by the second power supply, and L1 as the thickness of the outer peripheral layer. In addition, the distance from the contact position between the intermediate transfer belt and the transfer roller to the power feeding position is L2,
L2> L1 × (Vm1 + Vm2) / Vm1
Arranged to meet,
An image forming apparatus.
請求項1に記載の画像形成装置。 The power supply member is a power supply roller rotatable at the power supply position.
The image forming apparatus according to claim 1.
L2>L1×(Vm1+Vm2)/Vm2
を満たすように配置される、
請求項1又は2に記載の画像形成装置。 The power supply member has a distance L2 from the contact position between the intermediate transfer belt and the transfer roller to the power supply position L2> L1 × (Vm1 + Vm2) / Vm2.
Arranged to meet,
The image forming apparatus according to claim 1.
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。 The current path is made of a conductive member having conductivity.
The image forming apparatus according to claim 1.
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。 The current path is electrically conductive and connects the conductive axis to a ground potential, and the current path is interposed in the conductive member, and the potential difference between the potential of the conductive axis and the ground potential is a predetermined value or more. An electrical element through which a current flows,
The image forming apparatus according to claim 1.
請求項5に記載の画像形成装置。 The electrical element is a Zener diode or a varistor.
The image forming apparatus according to claim 5.
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。 The current path is electrically conductive and connects the conductive shaft to a ground potential, and is interposed in the conductive member, and has an absolute value compared to the applied voltage of the first power source and the second power source. A power source for applying a small voltage to the conductive axis,
The image forming apparatus according to claim 1.
前記第2電源は、定電流源である、
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成装置。 The first power source is a constant voltage source;
The second power source is a constant current source.
The image forming apparatus according to claim 1.
請求項8に記載の画像形成装置。 Setting the absolute value of the target value of the current output by the constant current source so as to be equal to the absolute value of the current flowing between the intermediate transfer belt and the transfer roller;
The image forming apparatus according to claim 8.
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