JP2014238445A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、中間転写体とニップ形成部材との当接による転写ニップにおいて、ニップ内に挟み込んだ記録材に対して中間転写体の表面上のトナー像を転写する画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus for transferring a toner image on a surface of an intermediate transfer member to a recording material sandwiched in the nip at a transfer nip formed by contact between the intermediate transfer member and a nip forming member.
電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置では、2次転写バイアスとして交流電圧を用いるものが提案されている(特許文献1)。また、画像データに基づいて、2次転写バイアスの直流成分や交流成分の出力目標値を変更する装置が提案されている(特許文献2)。これら文献によれば、トナーが記録材と中間転写体の間を往復運動するような高い振幅の交流電圧を用いることで、表面凹凸に富んだ記録紙表面の凹部上で十分な画像濃度を確保できる。さらに、画像データに基づいて交流成分や直流成分の電圧や電流を制御することによって、より均一な凹部画像濃度と放電に起因する白点の抑制を実現することができる。 An image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or a printer has been proposed that uses an AC voltage as a secondary transfer bias (Patent Document 1). Also, an apparatus that changes the output target value of the DC component or AC component of the secondary transfer bias based on image data has been proposed (Patent Document 2). According to these documents, sufficient image density is ensured on the concave portion of the recording paper surface rich in surface irregularities by using a high amplitude AC voltage that causes the toner to reciprocate between the recording material and the intermediate transfer member. it can. Furthermore, by controlling the voltage and current of the alternating current component and direct current component based on the image data, it is possible to realize a more uniform depression image density and suppression of white spots caused by discharge.
ところが、交流電界によってトナーの往復運動を発生させると、ベタ画像の場合は良好な画像が得られるが、文字画像や線画像の場合にはエッジが乱れ、画像が滲んでしまうことが分かった。さらに、交流電界による記録紙凹部の画像濃度の向上効果はトナーの付着量によって異なり、トナーの付着量が少ない場合、凹部の画像濃度が高くなりにくいことが判明した。 However, when the reciprocating motion of the toner is generated by an AC electric field, a good image can be obtained in the case of a solid image, but the edge is disturbed in the case of a character image or a line image, and the image is blurred. Further, it has been found that the effect of improving the image density of the recording paper recess by the AC electric field varies depending on the toner adhesion amount, and when the toner adhesion amount is small, the image density of the recess is difficult to increase.
次に、本発明者らが行った観測実験について説明する。
本発明者らは、トナーの付着量が少ない場合に交流電界の効果が小さくなる原因を明らかにするために、2次転写ニップ内におけるトナーの挙動を観測する特殊な観測実験装置を製作した。図11は、交流電界によるトナーの運動を観察するための観測実験装置を示す概略構成図である。
Next, observation experiments conducted by the present inventors will be described.
The present inventors manufactured a special observation experimental apparatus for observing the behavior of the toner in the secondary transfer nip in order to clarify the reason why the effect of the AC electric field becomes small when the toner adhesion amount is small. FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing an observation experimental apparatus for observing the movement of toner by an alternating electric field.
この観測実験装置は、透明基板210、現像装置231、Zステージ220、照明241、顕微鏡242、高速度カメラ243、パーソナルコンピュータ244などを備えている。透明基板210は、ガラス板211と、これの下面に形成されたITO(Indium Tin Oxide)からなる透明電極212と、透明電極212の上に被覆された透明材料からなる透明絶縁層213とを具備している。この透明基板210は、図示しない基板支持手段によって所定の高さ位置で支持されている。この基板支持手段は、図示しない移動機構によって図中上下左右方向に移動することが可能である。図示の例では、透明基板210が金属板215を載置したZステージ220の上に位置しているが、基板支持手段の移動により、Zステージ220の側方に配設された現像装置231の真上に移動することも可能である。なお、透明基板212の透明電極212は、基板支持手段に固定された電極に接続され、この電極は接地されている。
This observation experimental apparatus includes a
現像装置231は、第1実施形態に係るプリンタの現像装置と同様の構成になっており、スクリュウ部材232、現像ロール233、ドクターブレード234などを有している。現像ロール233は、電源235によって現像バイアスが印加された状態で回転駆動される。
The developing
透明基板210が基板支持手段の移動により、現像装置231の真上で且つ現像ロール233に対して所定のギャップを介して対向する位置まで所定の速度で移動せしめられると、現像ロール233上のトナーが透明基板210の透明電極212上に転移する。これにより、透明基板210の透明電極212上には所定の厚みのトナー層216が形成される。トナー層216に対する単位面積あたりのトナー付着量は、現像剤のトナー濃度、トナーの帯電量、現像バイアス値、基板210と現像ロール233とのギャップ、透明基板210の移動速度、現像ロール233の回転速度などによって調整することができる。
When the
トナー層216が形成された透明基板210は、平面状の金属板215上に導電性接着剤で貼り付された記録紙214との対向位置まで平行移動せしめられる。金属板215は、加重センサが設けられた基板221上に設置され、基板221はZステージ220上に設置されている。また、金属板215は、電圧増幅器217に接続されている。電圧増幅器217には、波形発生装置218によって直流電圧及び交番電圧からなる転写バイアスが入力され、金属板215には電圧増幅器217によって増幅された転写バイアスが印加される。Zステージ220を駆動制御して金属板215を上昇させ、記録紙214とトナー層216が一定の空隙を設けるまで金属板215を接近させる。
The
空隙幅を所定値にした状態で、金属板215に転写バイアスを印加してトナーの挙動を観察する。観察後は、Zステージ220を駆動制御して金属板215を下降させて、記録紙214を透明基板210から離間させる。すると、トナー層216の一部が記録紙214上に転写されている。
With the gap width set to a predetermined value, a transfer bias is applied to the
トナーの挙動の観察については、基板210の上方に配設されている顕微鏡242及び高速度カメラ243を用いて行った。基板210は、ガラス板211、透明電極212という各層が全て透明材料からなるので、透明電極210の上方から、透明基板210を介して、透明基板210の下側にあるトナーの挙動を観察することができる。顕微鏡242としては、キーエンス社製のズームレンズVH−Z75からなるものを用いた。また、高速度カメラ243としては、フォトロン社製のFASTCAM−MAX 120KCを用いた。フォトロン社FASTCAM−MAX 120KCは、パーソナルコンピュータ244によって駆動制御される。顕微鏡242及び高速度カメラ243は、図示しないカメラ支持手段によって支持されている。このカメラ支持手段は、顕微鏡242の焦点を調整できるように構成されている。
The behavior of the toner was observed using a
透明基板210上におけるトナーの挙動を次のようにして撮影した。即ち、まず、照明241によってトナーの挙動の観察位置に照明光を照射して、顕微鏡242の焦点を調整する。次に、金属板215に転写バイアスを印加して、透明基板210の下面に付着しているトナー層216のトナーを、記録紙214に向けて移動させる。このときのトナーの挙動を高速度カメラ243で撮影した。
The behavior of the toner on the
現像後の初期付着量や往復運動するトナーの重さを測定することは難しいため、本観察実験における往復運動するトナーの割合を調べるために、観察領域における透明電極212上のトナーの被覆面積を利用した。つまり、観察領域の面積をAo、観察領域における現像トナーの初期被覆面積をAi、各電圧周期で透明電極212上に残ったトナーの被覆面積をArとし、現像後のトナーの初期被覆率をθi[%]、往復運動するトナーの割合をRm[%]で表わす。このとき、θiとRmは式(1),(2)で算出される。
Since it is difficult to measure the initial adhesion amount after development and the weight of the reciprocating toner, in order to examine the ratio of the reciprocating toner in this observation experiment, the coverage area of the toner on the
θi = (Ai/Ao) × 100 (1)
Rm = [(Ai−Ar) / Ai] × 100 (2)
θi = (Ai / Ao) × 100 (1)
Rm = [(Ai−Ar) / Ai] × 100 (2)
なお、印加電圧としては、交流成分のピーク間電圧Vppを1.2[kV]、直流成分Voffを0[V]、周波数を500[Hz]に設定した。
表1は、様々な初期被覆率θiで、往復運動するトナーの割合Rmと往復運動回数の関係を調べた結果を示す。
As the applied voltage, the peak-to-peak voltage Vpp of the AC component was set to 1.2 [kV], the DC component Voff was set to 0 [V], and the frequency was set to 500 [Hz].
Table 1 shows the results of examining the relationship between the reciprocating toner ratio Rm and the number of reciprocating motions at various initial coverages θi.
結局、初期のトナー付着量が少ないほど、トナーが往復運動してもトナー同士の衝突などの相互作用が起きないため、往復運動するトナーの割合Rmが小さくなり、往復回数を増やしてもRmはあまり改善されなかった。また、往復運動していないトナーは、付着力が高く、転写されにくいトナーであるため、付着量が少ないほど一定の往復回数(=一定の交流電圧の周波数)における転写率が低くなった。 As a result, the smaller the initial toner adhesion amount, the smaller the ratio Rm of the reciprocating toner becomes smaller even if the toner reciprocates, so that the ratio Rm of the reciprocating toner decreases. Not much improved. In addition, since toner that does not reciprocate has high adhesion and is difficult to be transferred, the transfer rate at a certain number of reciprocations (= frequency of constant AC voltage) decreases as the amount of adhesion decreases.
そこで、本発明は、通常画像濃度での印刷時に記録紙表面の凹部で十分な画像濃度が得られ、且つ低画像濃度での印刷時に文字画像や線画像の滲みを低減することができる画像形成装置を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention provides an image formation that can obtain a sufficient image density at the concave portion of the recording paper surface when printing at a normal image density, and can reduce bleeding of a character image or a line image at the time of printing at a low image density. It is an object to provide an apparatus.
この課題を解決するため、現像装置により現像された像担持体上のトナー像が1次転写される中間転写体と、該中間転写体上に担持されたトナー像を被転写材に2次転写するために、接地又は電圧が印加される転写部材と、該中間転写体を介して該転写部材に対向し、電圧が印加され又は接地される対向部材と、転写バイアス出力手段とを有し、 該転写バイアス出力手段によって該転写部材と該対向部材の間に交流による電位差が形成される画像形成装置において、 該電位差によって形成される電界が、正規の極性に帯電しているトナーを該中間転写体側から該被転写材側に転写させる転写方向の電界と、該トナーを該被転写材側から該中間転写体側に戻す戻し方向の電界とを有し、 該転写部材と該対向部材における電位の時間平均値が、該転写部材と該対向部材の電位の最大値と最小値の中心値であるオフセット電圧と同じか又は該オフセット電圧より転写方向側にある条件で該2次転写を行い、該転写部材と該対向部材の間に印加される交流の周波数を現像時の設定トナー付着量に応じて制御し、該設定トナー付着量が少ないほど該交流の周波数を低くすることを特徴とする画像形成装置を提案する。 To solve this problem, an intermediate transfer body on which a toner image on an image carrier developed by a developing device is primarily transferred, and a toner image carried on the intermediate transfer body is secondarily transferred to a transfer material. A transfer member to which a ground or a voltage is applied, a transfer member that is opposed to the transfer member through the intermediate transfer body, and that is applied with a voltage or grounded, and a transfer bias output unit. In the image forming apparatus in which a potential difference due to an alternating current is formed between the transfer member and the opposing member by the transfer bias output means, the toner formed by the potential difference is charged to a normal polarity. An electric field in a transfer direction to be transferred from the body side to the transfer material side, and an electric field in a return direction to return the toner from the transfer material side to the intermediate transfer body side, and the electric potential of the transfer member and the opposing member Time average value is The secondary transfer is performed under a condition that is equal to or equal to the offset voltage, which is the center value of the maximum value and the minimum value of the potential of the transfer member and the opposing member, and located on the transfer direction side from the offset voltage. The present invention proposes an image forming apparatus characterized in that the frequency of alternating current applied between members is controlled in accordance with the set toner adhesion amount at the time of development, and the alternating frequency is lowered as the set toner adhesion amount decreases. .
現像時の設定トナー付着量が少ない画像については、交流成分の周波数を下げてトナーの往復運動回数を減らすことによって、印刷時における文字画像や線画像の滲みを低減することができる。通常画像濃度での印刷時にも、記録紙表面の凹部で十分な画像濃度が得られる。 For images with a small amount of toner set during development, the blurring of character images and line images during printing can be reduced by lowering the frequency of the AC component to reduce the number of reciprocating movements of the toner. Even when printing is performed at a normal image density, a sufficient image density can be obtained at the concave portion of the recording paper surface.
以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のプリンタ(以下、単にプリンタという)の第1実施形態について説明する。なお、以下に記述する部材の抵抗値は、特に限定しない限り、温度22℃、相対湿度50%の環境下での値を示す。
先ず、実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図1は、第1実施形態に係るプリンタを示す概略構成図である。同図において、第1実施形態に係るプリンタは、透明(T)、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)、ブラック(K)のトナー像を形成するための5つの画像形成ユニット1T,Y,M,C,Kと、転写装置としての転写ユニット30と、光書込ユニット80と、定着装置90と、給紙カセット100と、レジストローラ対101とを備えている。
Hereinafter, a first embodiment of an electrophotographic printer (hereinafter simply referred to as a printer) will be described as an image forming apparatus to which the present invention is applied. In addition, the resistance value of the member described below shows the value in an environment with a temperature of 22 ° C. and a relative humidity of 50% unless otherwise limited.
First, a basic configuration of the printer according to the embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating the printer according to the first embodiment. In the figure, the printer according to the first embodiment includes five image forming units for forming transparent (T), yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) toner images. 1T, Y, M, C, and K, a
図1において、5つの画像形成ユニット1T,Y,M,C,Kは、画像形成物質として、透明のTトナーと互いに異なる色のY,M,C,Kトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。Kトナー像を形成するための画像形成ユニット1Kを例にすると、これは、図2に示すように、像担持体たるドラム状の感光体2K、ドラムクリーニング装置3K、除電装置(不図示)、帯電装置6K、現像装置8K等を備えている。これらの装置が共通の保持体に保持されてプリンタ本体に対して一体的に脱着することで、それらを同時に交換できるようになっている。
In FIG. 1, the five image forming units 1T, Y, M, C, and K use Y, M, C, and K toners of different colors from the transparent T toner as the image forming material. It is exchanged when the life is reached. As an example, an image forming unit 1K for forming a K toner image includes a drum-shaped
図2は、同プリンタにおけるK用の画像形成ユニット1Kの拡大構成図である。
感光体2Kは、ドラム基体の表面上に有機感光層が形成された外径60[mm]程度のドラム形状のものであって、図示しない駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動される。帯電装置6Kは、帯電バイアスが印加される帯電ローラ7Kを感光体2Kに接触あるいは近接させながら、帯電ローラ7Kと感光体2Kとの間に放電を発生させることで、感光体2Kの表面を一様帯電せしめる。本第1実施形態では、トナーの正規帯電極性と同じマイナス極性に一様帯電せしめる。帯電バイアスとしては、直流電圧に交流電圧を重畳したものを採用している。帯電ローラ7Kは、金属製の芯金の表面に導電性弾性材料からなる導電性弾性層が被覆されたものである。帯電ローラ等の帯電部材を感光体2Kに接触あるいは近接させる方式に代えて、帯電チャージャーによる方式を採用してもよい。
FIG. 2 is an enlarged configuration diagram of an image forming unit 1K for K in the printer.
The
一様帯電せしめられた感光体2Kの表面は、後述する光書込ユニットから発せられるレーザ光によって光走査されてK用の静電潜像を担持する。このK用の静電潜像は、図示しないKトナーを用いる現像装置8Kによって現像されてKトナー像になる。そして、後述する中間転写ベルト31上に1次転写される。
The uniformly charged surface of the
ドラムクリーニング装置3Kは、1次転写工程(後述する1次転写ニップ)を経た後の感光体2K表面に付着している転写残トナーを除去する。回転駆動されるクリーニングブラシローラ4K、片持ち支持された状態で自由端を感光体2Kに当接させるクリーニングブレード5Kなどを有している。回転するクリーニングブラシローラ4Kで転写残トナーを感光体2K表面から掻き取ったり、クリーニングブレードで転写残トナーを感光体2K表面から掻き落としたりする。なお、クリーニングブレードについては、その片持ち支持端側を自由端側よりもドラム回転方向下流側に向けるカウンタ方向で感光体2Kに当接させている。
The
上記除電装置は、ドラムクリーニング装置3Kによってクリーニングされた後の感光体2Kの残留電荷を除電する。この除電により、感光体2Kの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。
The static eliminator neutralizes the residual charge on the
現像装置8Kは、現像ロール9Kを内包する現像部12Kと、図示しないK現像剤を撹拌搬送する現像剤搬送部13Kとを有している。そして、現像剤搬送部13Kは、第1スクリュウ部材10Kを収容する第1搬送室と、第2スクリュウ部材11Kを収容する第2搬送室とを有している。それらスクリュウ部材は、それぞれ、軸線方向の両端部がそれぞれ軸受けによって回転自在に支持される回転軸部材と、これの周面に螺旋状に突設せしめられた螺旋羽根とを具備している。
The developing
第1スクリュウ部材10Kを収容している第1搬送室と、第2スクリュウ部材11Kを収容している第2搬送室とは、仕切り壁によって仕切られているが、仕切壁におけるスクリュウ軸線方向の両端箇所には、それぞれ両搬送室を連通させる連通口が形成されている。第1スクリュウ部材10Kは、螺旋羽根内に保持している図示しないK現像剤を、回転駆動に伴って回転方向に撹拌しながら、図中の紙面に直交する方向の奥側から手前側に向けて搬送する。第1スクリュウ部材10Kと、後述する現像ロール9Kとは互いに向かい合う姿勢で平行配設されているため、このときのK現像剤の搬送方向は、現像ロール9Kの回転軸線方向に沿った方向でもある。そして、第1スクリュウ部材10Kは、現像ロール9Kの表面に対してK現像剤をその軸線方向に沿って供給していく。
The first transfer chamber containing the
第1スクリュウ部材10Kの図中手前側端部付近まで搬送されたK現像剤は、仕切壁の図中手前側端部付近に設けられた連通開口を通って、第2搬送室内に進入した後、第2スクリュウ部材11Kの螺旋羽根内に保持される。そして、第2スクリュウ部材11Kの回転駆動に伴って、回転方向に撹拌されながら、図中手前側から奥側に向けて搬送されていく。
After the K developer transported to the vicinity of the front side end of the
第2搬送室内において、ケーシングの下壁には図示しないトナー濃度センサが設けられており、第2搬送室内のK現像剤のKトナー濃度を検知する。Kトナー濃度センサとしては、透磁率センサからなるものが用いられている。Kトナーと磁性キャリアとを含有するK現像剤の透磁率は、Kトナー濃度と相関関係があるため、透磁率センサは、Kトナー濃度を検知していることになる。 In the second transfer chamber, a toner concentration sensor (not shown) is provided on the lower wall of the casing, and detects the K toner concentration of the K developer in the second transfer chamber. As the K toner density sensor, a sensor composed of a magnetic permeability sensor is used. Since the magnetic permeability of the K developer containing K toner and magnetic carrier has a correlation with the K toner concentration, the magnetic permeability sensor detects the K toner concentration.
本プリンタには、T,Y,M,C,K用の現像装置の第2収容室内にT,Y,M,C,Kトナーをそれぞれ個別に補給するための図示しないT,Y,M,C,Kトナー補給手段が設けられている。そして、プリンタの制御部は、RAMに、T,Y,M,C,Kトナー濃度検知センサからの出力電圧値の目標値であるT,Y,M,C,K用のVtrefを記憶している。T,Y,M,C,Kトナー濃度検知センサからの出力電圧値と、T,Y,M,C,K用のVtrefとの差が所定値を超えた場合には、その差に応じた時間だけT,Y,M,C,Kトナー補給手段を駆動する。これにより、T,Y,M,C,K用の現像装置における第2搬送室内にT,Y,M,C,Kトナーが補給される。 In this printer, T, Y, M, C, and K toners (not shown) for individually supplying T, Y, M, C, and K toners to the second storage chamber of the developing device for T, Y, M, C, and K, respectively. C and K toner replenishing means are provided. Then, the printer control unit stores Vtref for T, Y, M, C, and K, which are target values of output voltage values from the T, Y, M, C, and K toner density detection sensors, in the RAM. Yes. When the difference between the output voltage value from the T, Y, M, C, K toner density detection sensor and the Vtref for T, Y, M, C, K exceeds a predetermined value, the difference is determined. The T, Y, M, C, and K toner replenishing means are driven for the time. As a result, T, Y, M, C, and K toners are replenished into the second transfer chamber of the developing device for T, Y, M, C, and K.
現像部12K内に収容されている現像ロール9Kは、第1スクリュウ部材10Kに対向しているとともに、ケーシングに設けられた開口を通じて、感光体2Kにも対向している。また、現像ロール9Kは、回転駆動される非磁性パイプからなる筒状の現像スリーブと、これの内部にスリーブと連れ回らないように固定されたマグネットローラとを具備している。そして、第1スクリュウ部材10Kから供給されるK現像剤をマグネットローラの発する磁力によってスリーブ表面に担持しながら、スリーブの回転に伴って、感光体2Kに対向する現像領域に搬送する。
The developing
現像スリーブには、トナーと同極性であって、感光体2Kの静電潜像よりも大きく、且つ感光体2Kの一様帯電電位よりも小さな現像バイアスが印加されている。これにより、現像スリーブと感光体2Kの静電潜像との間には、現像スリーブ上のKトナーを静電潜像に向けて移動させる現像ポテンシャルが作用する。また、現像スリーブと感光体2Kの地肌部との間には、現像スリーブ上のKトナーをスリーブ表面に向けて移動させる非現像ポテンシャルが作用する。それら現像ポテンシャル及び非現像ポテンシャルの作用により、現像スリーブ上のKトナーが感光体2Kの静電潜像に選択的に転移して、静電潜像をKトナー像に現像する。
A developing bias having the same polarity as the toner and larger than the electrostatic latent image of the
先に示した図1において、T,Y,M,C用の画像形成ユニット1T,Y,M,Cにおいても、K用の画像形成ユニット1Kと同様にして、感光体2T,Y,M,C上にT,Y,M,Cトナー像が形成される。
In FIG. 1 described above, the image forming units 1T, Y, M, and C for T, Y, M, and C also have the
画像形成ユニット1T,Y,M,C,Kの上方には、潜像書込手段たる光書込ユニット80が配設されている。この光書込ユニット80は、パーソナルコンピュータ等の外部機器から送られてくる画像情報に基づいてレーザダイオードから発したレーザ光により、感光体2T,Y,M,C,Kを光走査する。この光走査により、感光体2T,Y,M,C,K上にT,Y,M,C,K用の静電潜像が形成される。具体的には、感光体2Tの一様帯電した表面の全域のうち、レーザ光が照射された箇所は、電位を減衰せしめる。これにより、レーザ照射箇所の電位が、それ以外の箇所(地肌部)の電位よりも小さい静電潜像となる。なお、光書込ユニット80は、光源から発したレーザ光Lを、図示しないポリゴンモータによって回転駆動したポリゴンミラーで主走査方向に偏光せしめながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体に照射するものである。LEDアレイの複数のLEDから発したLED光によって光書込を行うものを採用してもよい。
Above the image forming units 1T, Y, M, C, and K, an
画像形成ユニット1T,Y,M,C,Kの下方には、無端状の中間転写ベルト31を張架しながら図中反時計回り方向に無端移動せしめる転写装置としての転写ユニット30が配設されている。転写ユニット30は、中間転写体たる中間転写ベルト31の他に、駆動ローラ32、従動ローラ38、転写部材たるニップ形成ローラ36、中間転写ベルト31を介してニップ形成ローラ36に対向する対向部材たる2次転写裏面ローラ33、転写バイアス出力手段としての2次転写バイアス電源39、クリーニングバックアップローラ34、5つの1次転写ローラ35T,Y,M,C,K、ベルトクリーニング装置37などを有している。
Below the image forming units 1T, Y, M, C, and K, there is disposed a
中間転写ベルト31は、そのループ内側に配設された駆動ローラ32、従動ローラ38、2次転写裏面ローラ33、クリーニングバックアップローラ34、及び5つの1次転写ローラ35T,Y,M,C,Kによって張架されている。そして、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動される駆動ローラ32の回転力により、同方向に無端移動せしめられる。中間転写ベルト31としては、次のような特性を有するものを用いている。即ち、厚みは20[μm]〜200[μm]、好ましくは60[μm]程度である。また、体積抵抗率は1E6[Ωcm]〜1E12[Ωcm]、好ましくは約1E9[Ωcm]程度である(三菱化学アナリテック製ハイレスタ−UP MCP HT450にて、印加電圧100Vの条件で測定)。また、材料はカーボン分散ポリイミド樹脂からなる。
The
5つの1次転写ローラ35T,Y,M,C,Kは、無端移動せしめられる中間転写ベルト31を感光体2T,Y,M,C,Kとの間に挟み込んでいる。これにより、中間転写ベルト31のおもて面と、感光体2T,Y,M,C,Kとが当接するT,Y,M,C,K用の1次転写ニップが形成されている。1次転写ローラ35T,Y,M,C,Kには、図示しない転写バイアス電源によってそれぞれ1次転写バイアスが印加されている。これにより、感光体2T,Y,M,C,K上のT,Y,M,C,Kトナー像と、1次転写ローラ35T,Y,M,C,Kとの間に転写電界が形成される。T用の感光体2T表面に形成されたTトナーは、感光体2Tの回転に伴ってT用の1次転写ニップに進入する。そして、転写電界やニップ圧の作用により、感光体2T上から中間転写ベルト31上に1次転写される。このようにしてTトナー像が1次転写せしめられた中間転写ベルト31は、その後、Y,M,C,K用の1次転写ニップを順次通過する。そして、感光体2Y,M,C,K上のY,M,C,Kトナー像が、Tトナー像上に順次重ね合わせて1次転写される。この重ね合わせの1次転写により、中間転写ベルト31上には5色重ね合わせトナー像が形成される。
The five primary transfer rollers 35T, Y, M, C, and K sandwich the
1次転写ローラ35T,Y,M,C,Kは、金属製の芯金と、これの表面上に固定された導電性のスポンジ層とを具備している弾性ローラからなり、次のような特性を有している。即ち、外形は16[mm]である。また、心金の径は10[mm]である。また、接地された外径30[mm]の金属ローラを10[N]の力でスポンジ層に押し当てた状態で、1次転写ローラ心金に1000[V]の電圧を印加したときに流れる電流Iから、オームの法則(R=V/I)に基づいて算出したスポンジ層の抵抗Rは、約3E7[Ω]である。このような1次転写ローラ35T,Y,M,C,Kに対して、1次転写バイアスを定電流制御で印加する。なお、1次転写ローラ35T,Y,M,C,Kに代えて、転写チャージャーや転写ブラシなどを採用してもよい。 The primary transfer rollers 35T, Y, M, C, and K are made of an elastic roller having a metal core and a conductive sponge layer fixed on the surface thereof. It has characteristics. That is, the outer shape is 16 [mm]. The diameter of the mandrel is 10 [mm]. Further, when a grounded metal roller having an outer diameter of 30 [mm] is pressed against the sponge layer with a force of 10 [N], it flows when a voltage of 1000 [V] is applied to the primary transfer roller mandrel. The resistance R of the sponge layer calculated from the current I based on Ohm's law (R = V / I) is about 3E7 [Ω]. A primary transfer bias is applied to such primary transfer rollers 35T, Y, M, C, and K by constant current control. Instead of the primary transfer rollers 35T, Y, M, C, and K, a transfer charger, a transfer brush, or the like may be employed.
転写ユニット30のニップ形成ローラ36は、中間転写ベルト31のループ外側に配設されており、ループ内側の2次転写裏面ローラ33との間に中間転写ベルト31を挟み込んでいる。これにより、中間転写ベルト31のおもて面と、ニップ形成ローラ36とが当接する2次転写ニップが形成されている。ニップ形成ローラ36は接地されているのに対し、2次転写裏面ローラ33には、2次転写バイアス電源39によって2次転写バイアスが印加される。これにより、2次転写裏面ローラ33とニップ形成ローラ36との間に、マイナス極性のトナーを2次転写裏面ローラ33側からニップ形成ローラ36側に向けて移動させる2次転写電界が形成される。
The nip forming
2次転写バイアス電源39は、直流電源と交流電源とを有しており、2次転写バイアスとして、直流電圧に交流電圧を重畳せしめたものを出力することができる。2次転写バイアス電源39から2次転写裏面ローラ33に印加される電圧の、交流成分の周波数などの設定値が、中間転写ベルト31上の画像面積率に応じて制御される。周波数などの具体的な設定方法については後述する。
The secondary transfer bias
転写ユニット30の下方には、被転写材としての記録紙Pを複数枚重ねた紙束の状態で収容している給紙カセット100が配設されている。この給紙カセット100は、紙束の一番上の記録紙Pに給紙ローラ100aを当接させており、これを所定のタイミングで回転駆動させることで、その記録紙Pを給紙路に向けて送り出す。給紙路の末端付近には、レジストローラ対101が配設されている。このレジストローラ対101は、給紙カセット100から送り出された記録紙Pをローラ間に挟み込むとすぐに両ローラの回転を停止させる。そして、挟み込んだ記録紙Pを2次転写ニップ内で中間転写ベルト31上の5色重ね合わせトナー像に同期させ得るタイミングで回転駆動を再開して、記録紙Pを2次転写ニップに向けて送り出す。2次転写ニップで記録紙Pに密着せしめられた中間転写ベルト31上の5色重ね合わせトナー像は、2次転写電界やニップ圧の作用によって記録紙P上に一括2次転写され、記録紙Pの白色と相まってフルカラートナー像となる。このようにして表面にフルカラートナー像が形成された記録紙Pは、2次転写ニップを通過すると、ニップ形成ローラ36や中間転写ベルト31から曲率分離する。
Below the
2次転写裏面ローラ33は、芯金と、これの表面に被覆された導電性のNBR系ゴム層とを具備し、その抵抗Rは1E6[Ω]〜1E12[Ω]、好ましくは約4E7[Ω]である。抵抗Rは、1次転写ローラと同様の方法によって測定された値である。
The secondary transfer back
ニップ形成ローラ36は、芯金と、これの表面に被覆された導電性のNBR系ゴム層とを具備し、その抵抗Rは1E6[Ω]以下である。抵抗Rは、1次転写ローラと同様の方法によって測定された値である。
The nip forming
2次転写バイアス電源39の出力端子は、ニップ形成ローラ36の芯金に接続されている。ニップ形成ローラ36の芯金の電位は、2次転写バイアス電源39からの出力電圧値とほぼ同じ値になる。また、2次転写裏面ローラ33については、その芯金を接地(アース接続)している。なお、重畳電圧を2次転写裏面ローラ33の芯金に印加しつつ、ニップ形成ローラ36の芯金を接地する代わりに、重畳電圧をニップ形成ローラ36の芯金に印加しつつ、2次転写裏面ローラ33の芯金を接地してもよい。この場合、直流電圧の極性を異ならせる。具体的には、図示のように、マイナス極性のトナーを用い且つニップ形成ローラ36を接地した条件で、2次転写裏面ローラ33に重畳電圧を印加する場合には、直流電圧としてトナーと同じマイナス極性のものを用いて、重畳電圧の時間平均の電位をトナーと同じマイナス極性にする。これに対し、2次転写裏面ローラ33を接地し、且つ重畳電圧をニップ形成ローラ36に印加する場合には、直流電圧としてトナーとは逆のプラス極性のものを用いて、重畳電圧の時間平均の電位をトナーとは逆のプラス極性にする。重畳電圧を2次転写裏面ローラ33やニップ形成ローラ36に印加する代わりに、直流電圧を何れか一方のローラに印加するとともに、交流電圧を他方のローラに印加してもよい。
The output terminal of the secondary transfer
本第1実施形態では、直流電圧に重畳する交流電圧の波形として正弦波を用いている。ただし、後述するように、直流電圧に重畳する交流電圧の波形は正弦波でも矩形波でも、三角波でも、台形波でも構わない。また、デューティサイクルが50%でない波形を用いることも可能である。 In the first embodiment, a sine wave is used as the waveform of the AC voltage superimposed on the DC voltage. However, as will be described later, the waveform of the AC voltage superimposed on the DC voltage may be a sine wave, a rectangular wave, a triangular wave, or a trapezoidal wave. It is also possible to use a waveform whose duty cycle is not 50%.
2次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト31には、記録紙Pに転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、中間転写ベルト31のおもて面に当接しているベルトクリーニング装置37によってベルト表面からクリーニングされる。中間転写ベルト31のループ内側に配設されたクリーニングバックアップローラ34は、ベルトクリーニング装置37によるベルトのクリーニングをループ内側からバックアップする。
Untransferred toner that has not been transferred to the recording paper P adheres to the
2次転写ニップの下流には、定着装置90が配設されている。この定着装置90は、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する定着ローラ91と、これに所定の圧力で当接しながら回転する加圧ローラ92とによって定着ニップを形成している。定着装置90内に送り込まれた記録紙Pは、その未定着トナー像担持面を定着ローラ91に密着させる姿勢で、定着ニップに挟まれる。そして、加熱や加圧の影響によってトナー像中のトナーが軟化せしめられて、フルカラー画像が定着せしめられる。
A fixing
定着装置90内から排出された記録紙Pは、片面印字の場合は搬送経路1に従って機外へと排出され、通常は、図示されないフィニッシャによって画像面が下向きになるような形で排紙トレイに排出される。フィニッシャによって画像面を下向きにするのは、セキュリティやプライバシーに対する配慮である。一方、記録紙Pは、両面印字の場合は搬送経路2に従って被転写材反転機構14により反転され、再度2次転写ニップを通過することで裏面に印字され、定着装置90での定着を経て排紙トレイに排出される。
In the case of single-sided printing, the recording paper P discharged from the fixing
図3は、2次転写バイアス電源39から出力される重畳電圧からなる2次転写バイアス(正弦波形の場合)を示す図である。同図において、オフセット電圧Voff[V]は、2次転写バイアスの時間平均値を表している。図示のように、重畳電圧からなる2次転写バイアスは正弦波状の形状をしており、プラス側のピーク値と、マイナス側のピーク値とを具備している。Vtという符号が付されているのは、それら2つのピーク値のうち、2次転写ニップ内でトナーをベルト側から記録紙側に移動させる方(本例ではマイナス側)のピーク値である(以下、「送りピーク値Vt」という)。また、Vrという符号が付されているのは、トナーを記録紙側からベルト側に戻す方(本例ではプラス側)のピーク値である(以下、「戻しピーク値Vr」という)。図示のような重畳電圧の代わりに、交流成分だけからなる交流電圧を印加しても、2次転写ニップにおいてトナーをベルトと記録紙との間で往復移動させることは可能である。しかし、交流電圧では、トナーを単に往復移動させるだけで、記録紙上に転移させることはできない。直流成分を含む重畳電圧を印加してその時間平均値であるオフセット電圧Voff[V]をトナーと同じマイナス極性にすることで、トナーを往復移動させながら、相対的にはベルト側から記録紙側に移動させて記録紙上に転移させることが可能になる。
FIG. 3 is a diagram showing a secondary transfer bias (in the case of a sine waveform) composed of a superimposed voltage output from the secondary transfer bias
2次転写バイアスは、2次転写裏面ローラ33の芯金に印加される。また、上述したように、2次転写裏面ローラ33の芯金に2次転写バイアスが印加されると、2次転写裏面ローラ33の芯金とニップ形成ローラ36の芯金との間に電位差が発生する。よって、2次転写バイアス電源39は電位差発生手段としても機能している。なお、電位差は一般的に絶対値で取り扱われるが、ここでは極性付きの値として取り扱うものとする。より詳しくは、2次転写裏面ローラ33の芯金の電位から、ニップ形成ローラ36の芯金の電位を差し引いた値を、電位差として取り扱う。かかる電位の時間平均値は、第1実施形態のようにマイナス極性のトナーを用いるとき、ニップ形成ローラ36の電位を2次転写裏面ローラ33の電位よりもトナーの帯電極性とは逆極性側(本例ではプラス側)に大きくすることになる。よって、トナーを2次転写裏面ローラ33側からニップ形成ローラ36側に移動させることになる。
The secondary transfer bias is applied to the core metal of the secondary transfer back
同図において、オフセット電圧Voffは、ニップ形成ローラ36と2次転写裏面ローラ33の電位差の最大値と最小値の中心値であって、2次転写バイアスの直流成分の値である。また、ピークツウピーク電圧Vppは、2次転写バイアスの交流成分のピークツウピーク電圧である。第1実施形態に係るプリンタにおいては、前記のように、2次転写バイアスは、オフセット電圧Voffとピークツウピーク電圧Vppとを重畳したものであり、その時間平均値はオフセット電圧Voffと同じ値になる。また、第1実施形態に係るプリンタにおいては、2次転写バイアスを2次転写裏面ローラ33の芯金に印加し、且つニップ形成ローラ36の芯金を接地している(0V)。よって、2次転写裏面ローラ33の芯金の電位はそのまま両芯金の電位差となる。そして、両芯金の電位差は、オフセット電圧Voffと同じ値の直流成分(Vave)と、ピークツウピーク電圧Vppと同じ値の交流成分(Epp)とから構成される。
In the figure, the offset voltage Voff is the central value of the maximum value and the minimum value of the potential difference between the
同図に示すように、第1実施形態に係るプリンタでは、オフセット電圧Voffとして、マイナス極性のものを採用している。2次転写裏面ローラ33に印加される2次転写バイアスのオフセット電圧Voffの極性をマイナスにすることで、2次転写ニップ内において、マイナス極性のトナーを2次転写裏面ローラ33側からニップ形成ローラ36側に押し出すことが可能になる。2次転写バイアスの極性がトナーと同じマイナス極性になっているときには、2次転写ニップ内において、マイナス極性のトナーを2次転写裏面ローラ33側からニップ形成ローラ36側に静電的に押し出す。これにより、中間転写ベルト31上のトナーが記録紙P上に転移される。一方、2次転写バイアスの極性がトナーとは逆のプラス極性になっているときには、2次転写ニップ内において、マイナス極性のトナーをニップ形成ローラ36側から2次転写裏面ローラ33側に向けて静電的に引き寄せる。これにより、記録紙Pに転移させたトナーを中間転写ベルト31側に再び引き寄せる。但し、2次転写バイアスの時間平均値(本例ではオフセット電圧Voffと同じ値)がマイナス極性であるので、相対的には、トナーは2次転写裏面ローラ33側からニップ形成ローラ36側に静電的に押し出される。
As shown in the figure, the printer according to the first embodiment employs a negative polarity as the offset voltage Voff. By making the polarity of the offset voltage Voff of the secondary transfer bias applied to the secondary transfer back
ところで、直流電圧に交流電圧を重畳した転写バイアスによって転写する場合は、交流電圧による周期的な画像ムラを発生させないように配慮する必要がある。第1実施形態のプリンタのプロセス線速vが282[mm/s]のとき、ピッチムラの発生を回避し得る周波数fの下限値が400[Hz]であることが分かっている。表2は、一般的な普通紙にKの全ベタ画像を出力して、ピッチムラの有無を目視評価した結果を示す。○はムラが確認されない場合、×はムラが確認される場合である。 By the way, when transferring with a transfer bias in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage, it is necessary to take care not to cause periodic image unevenness due to the AC voltage. When the process linear velocity v of the printer of the first embodiment is 282 [mm / s], it is known that the lower limit value of the frequency f that can avoid the occurrence of pitch unevenness is 400 [Hz]. Table 2 shows the result of visual evaluation of the presence or absence of pitch unevenness by outputting all solid images of K on general plain paper. ○ indicates that no unevenness is confirmed, and × indicates that unevenness is confirmed.
一方、表1に示されるように、基本的にトナーの往復運動回数を増やせば、トナーの転写性が良くなる。表3は、第1実施形態のプリンタを用いて、K単色全ベタ画像を特種製紙株式会社製のレザック66というエンボス紙に転写した際の、紙の凹部の画像濃度を1.0〜5.0の9段階のランク(数値が大きいほど画質が良い)で評価した結果を示す。なお、Voffは−1.2kV、Vppは7kVの交流電圧を使用した。また表3は、DC(=−3kV)の結果も示している。これから、周波数を高くするほど、凹部の画像濃度が高くなることが確認できる。K単色ライン画像をエンボス紙に転写した際の滲みを、1.0〜5.0の9段階のランク(数値が大きいほど画質が良い)で評価した結果も表3に示しており、周波数を高くするほど、滲みが悪化することが分かる。 On the other hand, as shown in Table 1, basically, if the number of reciprocating movements of the toner is increased, the transferability of the toner is improved. Table 3 shows the image density of the concave portions of the paper when the K single-color all-solid image was transferred to embossed paper called “Rezac 66” manufactured by Tokushu Paper Co., Ltd. using the printer of the first embodiment. The evaluation results are shown in 9 ranks of 0 (the larger the numerical value, the better the image quality). Note that an alternating voltage of −1.2 kV and Vpp of 7 kV were used for Voff. Table 3 also shows the results for DC (= -3 kV). From this, it can be confirmed that the higher the frequency, the higher the image density of the recess. Table 3 also shows the results of evaluating the bleeding when the K single-color line image is transferred to the embossed paper in 9 ranks of 1.0 to 5.0 (the higher the numerical value, the better the image quality). It can be seen that the higher the value, the worse the bleeding.
第1実施形態のプリンタは、印刷モードとして、通常印刷モードであるトナー高画質モードと、トナーの消費量を抑えるために現像時のトナー付着量を通常印刷モードより減らすトナーセーブモードを搭載している。トナーセーブモードの方式としては、ドット単位のマスキングパターンを画像データに重ね合せて論理積を取り、書込み画素数を減少させてトナーの消費量を削減する方式(例えば特許文献3)等がある。表3は、トナーセーブモードにおける凹部画像濃度と滲みの評価結果も示している。トナーセーブモードの場合も、周波数を高くするほど凹部画像濃度が高くなるが、十分な画像濃度を得るには通常印刷モードよりも周波数を高くする必要がある。滲みは通常印刷モードと同等の結果となった。 The printer according to the first embodiment is equipped with a toner high image quality mode that is a normal print mode and a toner save mode that reduces the toner adhesion amount during development from the normal print mode in order to suppress toner consumption. Yes. As a method of the toner save mode, there is a method (for example, Patent Document 3) in which a masking pattern in dot units is overlapped with image data to obtain a logical product, and the number of pixels to be written is reduced to reduce toner consumption. Table 3 also shows the evaluation results of the recessed portion image density and bleeding in the toner save mode. Even in the toner save mode, the higher the frequency, the higher the concave image density. However, in order to obtain a sufficient image density, the frequency needs to be higher than in the normal print mode. The bleeding was the same as that in the normal printing mode.
表3の結果より、現像時の設定トナー付着量の少ないトナーセーブモードの場合は、周波数を低く設定することで滲みを抑えたほうが画質上のメリットが高いことが分かる。そこで、第1実施形態のプリンタでは現像時の設定トナー付着量に応じて周波数を制御しており、現像時の設定トナー付着量が少なくなるほど、低い周波数が設定される。 From the results in Table 3, it can be seen that, in the toner save mode in which the set toner adhesion amount during development is small, it is more advantageous in terms of image quality to suppress bleeding by setting the frequency low. Therefore, in the printer of the first embodiment, the frequency is controlled in accordance with the set toner adhesion amount during development, and the lower the frequency is set as the set toner adhesion amount during development decreases.
また、第2実施形態のプリンタとしては、周波数だけでなく、現像時の設定トナー付着量に応じてピークツウピーク電圧Vppやオフセット電圧Voff又は電流を制御してもよい。基本的に現像時の設定トナー付着量が多くなるほど、必要なVppやVoff又は電流も大きくなるため、周波数だけでなくVppやVoffも制御することによってより良好な転写画像が実現される。ただし、先に述べたように設定トナー付着量が少ない場合は交流電界の効果が低下するため、滲み抑制を優先してVppを小さく設定する。つまり、設定トナー付着量が少なくなるほど、Voffの絶対値に対するVppの比率が小さくなるように、印加する電圧又は電流を制御することで、トナーの往復運動を弱めてラインや文字等の滲みを抑制するとともに、高付着量画像の転写性を確保することができる。 In the printer of the second embodiment, the peak-to-peak voltage Vpp, the offset voltage Voff, or the current may be controlled according to not only the frequency but also the set toner adhesion amount during development. Basically, as the set toner adhesion amount at the time of development increases, the necessary Vpp, Voff or current also increases. Therefore, by controlling not only the frequency but also Vpp and Voff, a better transfer image is realized. However, as described above, when the set toner adhesion amount is small, the effect of the AC electric field is reduced. Therefore, Vpp is set to a low value in order to suppress bleeding. In other words, by controlling the applied voltage or current so that the ratio of Vpp to the absolute value of Voff decreases as the set toner adhesion amount decreases, the reciprocating motion of the toner is weakened to suppress bleeding of lines and characters. In addition, the transferability of the high adhesion amount image can be ensured.
一方、現像時の設定トナー付着量が多い場合は、トナーの往復運動を十分に発生させる必要があり、VoffとVppが下式の関係を満たすように電圧が設定される。つまり、正弦波のようなデューティサイクルが50%の交流電圧を用いる場合(Voff=Vave)は、VppがVoffの絶対値の4倍より大きい交番電界を形成する。このようにしてトナーの往復運動を発生させることにより、高い転写性を確保することができる。
Vpp > 4×|Voff|
On the other hand, when the set toner adhesion amount during development is large, it is necessary to sufficiently generate the reciprocating motion of the toner, and the voltage is set so that Voff and Vpp satisfy the relationship of the following equation. That is, when an AC voltage with a duty cycle of 50% such as a sine wave is used (Voff = Vave), an alternating electric field is formed with Vpp larger than four times the absolute value of Voff. By generating the reciprocating motion of the toner in this way, high transferability can be ensured.
Vpp> 4 × | Voff |
さらに、第3実施形態のプリンタとして、現像時の設定トナー付着量が通常印刷モード時より少ない場合、交流成分を電圧又は電流に重畳せずに、直流成分のみを有する電圧又は電流を印加することも文字やライン画像の滲み抑制に有効である。直流成分のみを印加することによって、記録紙の凸部での濃度を確保するとともに、ラインや文字の滲みを抑制することができる。直流成分のみを印加する場合は、交流成分を重畳する場合の直流成分の絶対値に比べて直流電圧の絶対値を大きくすることにより、画像濃度を向上できる。すなわち、第3実施形態の場合も、現像時の設定トナー付着量が少なくなるほど、Voffの絶対値に対するVppの比率が小さくなるように、印加する電圧又は電流を制御している。 Further, as the printer of the third embodiment, when the set toner adhesion amount during development is smaller than that in the normal printing mode, a voltage or current having only a DC component is applied without superimposing the AC component on the voltage or current. Is also effective in suppressing blurring of characters and line images. By applying only the direct current component, it is possible to secure the density at the convex portion of the recording paper and to suppress bleeding of lines and characters. When only the direct current component is applied, the image density can be improved by increasing the absolute value of the direct current voltage compared to the absolute value of the direct current component when the alternating current component is superimposed. That is, also in the third embodiment, the applied voltage or current is controlled so that the ratio of Vpp to the absolute value of Voff decreases as the set toner adhesion amount during development decreases.
なお、直流成分のみが印加される場合には、電圧を制御するのではなく、電流を制御してもよい。電流を制御すれば、転写部材や記録紙の抵抗変動の影響を受けにくくなるからである。 When only a DC component is applied, the current may be controlled instead of controlling the voltage. This is because if the current is controlled, it is difficult to be affected by the resistance variation of the transfer member or the recording paper.
ところで、前述のように、第1乃至第3実施形態のプリンタでは、2次転写裏面ローラ33の芯金に対して2次転写バイアスを印加するとともに、ニップ形成ローラ36の芯金を接地している。よって、両ローラ間における電位の時間平均値であるVaveが、2次転写バイアスの直流成分であるオフセット電圧Voffと同じ値になる。ニップ形成ローラ36の芯金を接地せずにこれに直流電圧を印加した場合、2次転写裏面ローラ33の芯金に印加する直流電圧と、ニップ形成ローラ36の芯金に印加する直流電圧との重畳値を、オフセット電圧Voffとして取り扱うものとする。つまり、ニップ形成ローラ36の芯金を接地する代わりに、ニップ形成ローラ36の芯金に直流電圧を印加した場合であっても、Vaveとオフセット電圧Voffとは同じ値になる。
As described above, in the printers of the first to third embodiments, the secondary transfer bias is applied to the core of the secondary transfer back
ニップ形成ローラ36等のニップ形成部材と、2次転写裏面ローラ33等の裏面当接部材との間に、直流成分と交流成分とを含む電位差を発生させるためには、次のような方法がある。
(1)ニップ形成部材に重畳電圧を印加し、且つ裏面当接部材をアース接続する。
(2)ニップ形成部材に重畳電圧を印加し、且つ裏面当接部材に直流電圧を印加する。
(3)ニップ形成部材に交流成分だけからなる交流電圧を印加し、且つ裏面当接部材に直流電圧を印加する。
(4)ニップ形成部材をアース接続し、且つ裏面当接部材に重畳電圧を印加する。
(5)ニップ形成部材に直流電圧を印加し、且つ裏面当接部材に重畳電圧を印加する。
(6)ニップ形成部材に直流電圧を印加し、且つ裏面当接部材に交流成分だけからなる交流電圧を印加する。
In order to generate a potential difference including a direct current component and an alternating current component between a nip forming member such as the
(1) A superimposed voltage is applied to the nip forming member, and the back contact member is grounded.
(2) A superimposed voltage is applied to the nip forming member, and a DC voltage is applied to the back contact member.
(3) An AC voltage consisting only of an AC component is applied to the nip forming member, and a DC voltage is applied to the back contact member.
(4) The nip forming member is grounded and a superimposed voltage is applied to the back contact member.
(5) A DC voltage is applied to the nip forming member, and a superimposed voltage is applied to the back contact member.
(6) A DC voltage is applied to the nip forming member, and an AC voltage consisting only of an AC component is applied to the back contact member.
また、交流電圧の波形は正弦波に限定されるものではない。特に正弦波の場合は、2次転写裏面ローラ33とニップ形成ローラ36における電位の時間平均値であるVaveが、2次転写バイアスの直流成分であるオフセット電圧Voffと等しくなる(図3参照)。しかし、このような交流電圧では、往復運動に必要な戻しピーク値Vrに対して、必然的に送りピーク値Vtが大きくなる。そのため、特にトナーの付着量が多い場合や、記録紙の抵抗が高い場合に、放電跡が発生し易くなるため、Voffを小さくするなどして調整する必要あった。
Further, the waveform of the AC voltage is not limited to a sine wave. In particular, in the case of a sine wave, Vave, which is a time average value of potentials at the secondary transfer back
そこで、本発明者らは、図4から図10に示すように、直流成分のVoffを挟んだトナーを戻す側の波形の面積を、トナーを転写する側の波形の面積より小さくすることによって、必要以上に高い送りピーク値Vtが印加されることがないようにした。ここで、2次転写裏面ローラ33とニップ形成ローラ36における電位差の時間平均値であるVaveは、オフセット電圧Voffより転写方向側にある。
Therefore, as shown in FIGS. 4 to 10, the present inventors make the area of the waveform on the side of returning the toner sandwiching the DC component Voff smaller than the area of the waveform on the side of transferring the toner. The feed peak value Vt higher than necessary was not applied. Here, Vave, which is the time average value of the potential difference between the secondary transfer back
ここで、交流電圧の波形1周期において、オフセット電圧Voffから、トナーが記録紙に転写される側の時間を「転写時間」と定める。また、交流電圧の波形1周期において、オフセット電圧Voffから、トナーが中間転写ベルト31へ戻される側の時間を「戻し時間」と定める。転写時間内に形成される電界は、正規の極性に帯電しているトナーを中間転写ベルト31側から記録紙P側に転写させる転写方向の電界である。戻し時間内に形成される電界は、トナーを記録紙P側から中間転写ベルト31側に戻す戻し方向の電界である。
Here, the time on the side where the toner is transferred to the recording paper from the offset voltage Voff in one cycle of the AC voltage waveform is defined as “transfer time”. Further, the time on the side where the toner is returned to the
図4の交流電圧は台形波であり、1周期における転写方向の電界を形成するための転写時間が、戻し方向の電界を形成するための戻し時間よりも長い。図5の交流電圧は矩形波であり、やはり転写時間が戻し時間よりも長くなっている。図6〜10の交流電圧は様々な波形を有しているが、同様に転写時間が戻し時間よりも長くなっている。 The AC voltage in FIG. 4 is a trapezoidal wave, and the transfer time for forming the electric field in the transfer direction in one cycle is longer than the return time for forming the electric field in the return direction. The AC voltage in FIG. 5 is a rectangular wave, and the transfer time is also longer than the return time. 6 to 10 have various waveforms, the transfer time is similarly longer than the return time.
このように、1周期における戻し時間の比率を転写時間より小さくし、Vtを下げつつ、Vaveを大きくできる効果により、正弦波より良好な画像を実現できる。言い換えれば、トナーの戻し時間(デューティサイクル)を低くすることによって、Vtが必要以上に高くなることを防ぐとともに、高いVaveを与えることによって、高い画像濃度を実現できる。 In this way, an image better than a sine wave can be realized by the effect that the ratio of the return time in one cycle is made smaller than the transfer time, and Vve can be increased while lowering Vt. In other words, by lowering the toner return time (duty cycle), it is possible to prevent Vt from becoming unnecessarily high, and to achieve a high image density by giving a high Vave.
例えば、第1実施形態の構成のプリンタの場合は、Vt=−3kV、Vr=+2.0kV、戻し時間のデューティサイクル=16%の矩形波の交流電圧を用いることにより、白抜けのない画像を得ることができる。 For example, in the case of the printer having the configuration of the first embodiment, a rectangular wave AC voltage with Vt = −3 kV, Vr = + 2.0 kV, and return time duty cycle = 16% can be used to obtain an image without white spots. Can be obtained.
2T,Y,M,C,K 感光体(像担持体)
8T,Y,M,C,K 現像装置
31 中間転写ベルト(中間転写体)
33 2次転写裏面ローラ(対向部材)
36 ニップ形成ローラ(転写部材)
39 2次転写バイアス電源(転写バイアス出力手段)
P 記録紙(被転写材)
2T, Y, M, C, K photoconductor (image carrier)
8T, Y, M, C,
33 Secondary transfer back roller (opposing member)
36 Nip forming roller (transfer member)
39 Secondary transfer bias power supply (transfer bias output means)
P Recording paper (transfer material)
Claims (6)
該転写バイアス出力手段によって該転写部材と該対向部材の間に交流による電位差が形成される画像形成装置において、
該電位差によって形成される電界が、正規の極性に帯電しているトナーを該中間転写体側から該被転写材側に転写させる転写方向の電界と、該トナーを該被転写材側から該中間転写体側に戻す戻し方向の電界とを有し、
該転写部材と該対向部材における電位の時間平均値が、該転写部材と該対向部材の電位の最大値と最小値の中心値であるオフセット電圧と同じか又は該オフセット電圧より転写方向側にある条件で該2次転写を行い、該転写部材と該対向部材の間に印加される交流の周波数を現像時の設定トナー付着量に応じて制御し、該現像時の設定トナー付着量が少ないほど該交流の周波数を低くすることを特徴とする画像形成装置。 An intermediate transfer body on which a toner image on the image carrier developed by the developing device is primarily transferred, and a ground or voltage for secondary transfer of the toner image carried on the intermediate transfer body to a transfer material. A transfer member to which is applied, a counter member that is opposed to the transfer member via the intermediate transfer member, and to which a voltage is applied or grounded, and a transfer bias output means,
In the image forming apparatus in which a potential difference due to an alternating current is formed between the transfer member and the opposing member by the transfer bias output unit.
The electric field formed by the potential difference includes an electric field in a transfer direction for transferring toner charged to a normal polarity from the intermediate transfer member side to the transfer material side, and the toner from the transfer material side to the intermediate transfer. An electric field in the return direction to return to the body side,
The time average value of the potentials of the transfer member and the counter member is the same as the offset voltage, which is the central value of the maximum value and the minimum value of the potential of the transfer member and the counter member, or closer to the transfer direction than the offset voltage The secondary transfer is performed under conditions, and the AC frequency applied between the transfer member and the opposing member is controlled in accordance with the set toner adhesion amount during development. An image forming apparatus characterized in that the frequency of the alternating current is lowered.
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