WO2019123900A1 - 画像形成装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus that forms an image using a liquid developer.
- an electrostatic latent image formed on a photosensitive drum is developed into a toner image by using a liquid developer containing toner and carrier liquid, and the developed toner image is primarily transferred onto a transfer drum, and further onto the transfer drum.
- an image forming apparatus for secondarily transferring a primarily transferred toner image onto a recording material.
- a cleaning roller is in contact with the transfer drum in order to remove toner remaining on the transfer drum after the secondary transfer (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-147118).
- the toner moves from the transfer drum to the cleaning roller through the liquid developer according to the electric field formed as the voltage is applied to the cleaning roller in the nip portion formed by the cleaning roller and the transfer drum abutting. So-called electrophoresis). Then, the toner moved to the cleaning roller is removed together with the liquid developer by a cleaning blade which rubs against the cleaning roller.
- the image forming apparatus uses a dry developer instead of a liquid developer, but in order to remove the toner remaining on the intermediate transfer belt, an opposing roller is disposed inside the belt as a pair of rollers, and a cleaning roller is disposed outside the belt.
- An image forming apparatus has been proposed. In these apparatuses, the opposing roller and the cleaning roller are disposed such that the intermediate transfer belt held between the opposing roller and the cleaning roller is projected to the inside or the outside of the belt (Patent Document 2, Patent Document 3) ).
- An object of the present invention is to provide an image forming apparatus using a liquid developer, capable of securing a nip portion sufficient to move toner from a belt member by electrophoresis.
- an endless belt member which carries and rotates a liquid developer containing toner and carrier liquid on the outer peripheral surface, and contacts the outer peripheral surface of the belt member
- An outer roller forming a contact portion and moving toner from the belt member through the liquid developer, an inner roller contacting the outer roller through the belt member, a voltage applied to the outer roller or the inner roller
- a first roller which first stretches the belt member downstream of the outer roller and the inner roller with respect to the moving direction of the belt member, and the outer side with respect to the moving direction of the belt member.
- an endless belt member that carries and rotates a liquid developer containing toner and carrier liquid on the outer peripheral surface, and contacts the outer peripheral surface of the belt member
- An outer roller which forms a contact portion and moves toner from the belt member through the liquid developer according to a potential difference between the belt member and the belt member, a position where the outer roller contacts the belt member.
- the first roller which is disposed at a position not overlapping the contact portion in the moving direction and which first stretches the belt member downstream of the contact portion, and a position at which the belt member abuts against the belt member moves.
- a second roller disposed in a position not overlapping with the contact portion in the direction and stretching the belt member first on the upstream side of the contact portion; the first roller and the second roller At least one of the rollers, to the tangent of the outer roller at the center position of the contact portion on the movement direction of the belt member, are provided on the same side as the outer roller.
- an image forming apparatus using a liquid developer it is possible to easily secure a contact portion sufficient to move toner from the belt member by electrophoresis.
- FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of an image forming apparatus of the present embodiment.
- BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Schematic which shows the belt cleaning apparatus of this embodiment.
- the enlarged view which shows the nip part in the belt cleaning apparatus shown to FIG. 2A.
- the graph which shows the relation between the thickness of a belt, and the nip length.
- FIG. 7 illustrates electrophoresis of toner.
- FIG. 5 is a schematic view showing the arrangement of the opposing roller and the cleaning roller in the belt cleaning device of the first embodiment.
- FIG. 7 is a schematic view showing the arrangement of the opposing roller and the cleaning roller in the belt cleaning device of the second embodiment.
- FIG. 7B is an enlarged view showing a nip portion in the belt cleaning device shown in FIG. 7A.
- FIG. 7 is a schematic view illustrating offset of the opposing roller and the cleaning roller.
- FIG. 14 is a schematic view showing the arrangement of the opposing roller and the cleaning roller in the belt cleaning device of the third embodiment.
- FIG. 14 is a schematic view showing a configuration of an image forming apparatus provided with an idler roller and a secondary transfer unit according to a fourth embodiment. The figure explaining an idler roller and a belt cleaning device.
- FIG. 13 is a schematic view showing a secondary transfer unit of the fifth embodiment.
- FIG. 13 is a schematic view showing a secondary transfer unit of the sixth embodiment.
- FIG. 13 is a schematic view showing a secondary transfer unit of the seventh embodiment.
- FIG. 13 is a schematic view showing a secondary transfer unit of the fifth embodiment.
- FIG. 18 is a schematic view showing a secondary transfer unit of the eighth embodiment.
- FIG. 7 is a schematic view showing the arrangement of the opposing roller and the cleaning roller in the belt cleaning device of another embodiment. The enlarged view which shows the nip part in the belt cleaning apparatus shown to FIG. 16A.
- An image forming apparatus 10 shown in FIG. 1 is a full-color printer of an intermediate transfer type having a tandem configuration in which a plurality of image forming units UY, UM, UC, and UK are arranged.
- the intermediate transfer unit 20 is disposed below the plurality of image forming units UY to UK in the direction of gravity.
- the intermediate transfer unit 20 includes an endless intermediate transfer belt 21 as a belt member, primary transfer rollers 22Y to 22K, a drive roller 23, a tension roller 24, and a secondary transfer inner roller 25.
- the intermediate transfer belt 21 is bridged and supported by rollers such as the driving roller 23, the tension roller 24, and the secondary transfer inner roller 25 and is driven by the driving roller 23 to rotate in the direction of arrow R2 in FIG.
- the secondary transfer inner roller 25 is rotatably fixed to the inner peripheral side of the intermediate transfer belt 21 and stretches the intermediate transfer belt 21.
- the drive roller 23 is rotatably fixed on the inner peripheral side of the intermediate transfer belt 21, and stretches the intermediate transfer belt 21 downstream of the secondary transfer inner roller 25 in the moving direction of the intermediate transfer belt 21.
- the image forming units UY to UK are arranged along the moving direction of the intermediate transfer belt 21 (the arrow R2 direction in FIG. 1).
- a yellow toner image is formed on the photosensitive drum 11 Y and transferred to the intermediate transfer belt 21.
- a magenta toner image is formed on the photosensitive drum 11M and transferred to the intermediate transfer belt 21.
- cyan toner images and black toner images are formed on the photosensitive drums 11C and 11K, respectively, and are transferred to the intermediate transfer belt 21.
- the four color toner images transferred to the intermediate transfer belt 21 are conveyed to the secondary transfer portion T2 and collectively transferred to the recording material P (paper, sheet material such as OHP sheet, etc.).
- the intermediate transfer belt 21 carries and rotates a liquid developer including toner and carrier liquid.
- the image forming units UY to UK are configured in substantially the same manner except that the colors of toners used in the developing devices 4Y, 4M, 4C, and 4K as supplied portions are different from yellow, magenta, cyan, and black. Therefore, in the following, the configurations and operations of the image forming units UY to UK will be described by omitting Y, M, C, and K at the end of the reference numerals indicating the distinction between the image forming units UY, UM, UC, and UK.
- a primary charger 12, an exposure device 13, a developing device 4, and a drum cleaning device 14 are disposed so as to surround a photosensitive drum 11 as a photosensitive member.
- the primary transfer roller sandwiches the intermediate transfer belt 21 so that the primary transfer portion T1 of the toner image is formed between the photosensitive drum 11 and the intermediate transfer belt 21 by the primary transfer roller 22. It is disposed at a position opposed to 22.
- a photosensitive layer is formed on the outer peripheral surface of an aluminum cylinder, and the photosensitive drum 11 is rotated in the direction of arrow R1 of FIG. 1 at a predetermined process speed.
- the primary charger 12 irradiates, for example, charged particles associated with corona discharge to charge the photosensitive drum 11 to a uniform negative dark potential.
- the exposure device 13 scans, with a rotating mirror, a laser beam obtained by on-off modulating scanning line image data obtained by developing separated color images of respective colors, and writes an electrostatic latent image of the image on the surface of the charged photosensitive drum 11.
- the electrostatic latent image is developed as a toner image by the developing device 4.
- the developing device 4 contains a liquid developer in which powder toner, which is a dispersoid, is dispersed in a carrier liquid, which is a dispersion medium.
- the liquid developer is supplied to the developing device 4 from a mixer (not shown).
- the liquid developer supplied from the mixer to the developing device 4 is coated (supplied) on the developing roller 4 b by the coat roller 4 a in the developing device 4 and used for development.
- the developing roller 4 b carries and transports a liquid developer on the surface, and develops the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 11 with toner.
- the coating of the liquid developer from the coating roller 4a to the developing roller 4b and the development of the electrostatic latent image on the photosensitive drum 11 from the developing roller 4b are performed using an electric field.
- the liquid developer that has not been used for development is returned from the developing device 4 to the mixer and reused.
- the toner image formed on the photosensitive drum 11 is primarily transferred to the intermediate transfer belt 21 using an electric field.
- the liquid developer (toner and carrier liquid) remaining on the photosensitive drum 11 after the primary transfer is collected by the drum cleaning device 14.
- the secondary transfer portion T2 is a toner image transfer portion onto the recording material P formed by bringing the secondary transfer outer roller 26 into contact with the intermediate transfer belt 21 supported by the secondary transfer inner roller 25.
- a secondary transfer voltage is applied to the secondary transfer outer roller 26 as a transfer member, whereby the toner image is conveyed from the intermediate transfer belt 21 to the recording material P conveyed to the secondary transfer portion T2. It is secondarily transferred.
- the toner (residual toner) remaining on the intermediate transfer belt 21 after the secondary transfer is removed together with the carrier liquid by the belt cleaning device 30.
- the belt cleaning device 30 will be described later (see FIG. 2A).
- the recording material P on which the four color toner images are secondarily transferred at the secondary transfer portion T2 is conveyed to a fixing device or the like (not shown), and the toner image transferred to the recording material P is fixed by the fixing device or the like.
- the recording material P on which the toner image is fixed is discharged to the outside of the apparatus body (outside the apparatus).
- liquid developers used in the developing devices 4Y to 4K will be described. Although a conventionally used liquid developer may be used as the liquid developer, a UV-curable liquid developer is used in the present embodiment.
- the liquid developer is an ultraviolet curable liquid developer containing a cationically polymerizable liquid monomer, a photopolymerization initiator, and toner particles insoluble in the cationically polymerizable liquid monomer.
- the cationically polymerizable liquid monomer is a vinyl ether compound
- the photopolymerization initiator is a compound represented by the following general formula (Formula 1).
- toner particles contain a coloring material that emits a color in toner resin.
- other materials such as a charge control agent may be contained.
- known techniques such as core shelving in which a coloring material is dispersed, polymerizing and encapsulating resin gradually, melting of resin and the like, and incorporating coloring material in resin may be used. Good.
- the toner resin epoxy, styrene acrylic, etc. are used.
- the colorant that emits a color may be a general organic-inorganic pigment.
- a dispersant is used to improve toner dispersibility in production, a synergist is also possible.
- the curable liquid which is a carrier liquid, is composed of a charge control agent that gives a charge on the toner surface, a photopolymerization agent that generates an acid by UV irradiation that is ultraviolet light, and a monomer that is bonded by an acid.
- the monomer is a vinyl ether compound that polymerizes by a cationic polymerization reaction.
- a sensitizer may be contained.
- the photopolymerization may reduce the storage stability, so 10 to 5000 ppm of a cationic polymerization inhibitor may be added.
- charge control aids, other additives, etc. may be used.
- the UV curing agent (monomer) of this developer is a vinyl ether represented by the chemical formula (Chem. 3) with about 10% (% by weight) of a monofunctional monomer having one vinyl ether group represented by the chemical formula (Chem. 2) About 90% of bifunctional monomers having two groups are mixed.
- photopolymerization initiator 0.1% of one represented by the following (chemical formula 4) is mixed.
- this photopolymerization initiator a high resistance liquid developer can be obtained unlike the case where an ionic photoacid generator is used, while enabling good fixing.
- the cationically polymerizable liquid monomer is dicyclopentadiene vinyl ether, cyclohexane dimethanol divinyl ether, tricyclodecane vinyl ether, trimethylolpropane trivinyl ether, 2-ethyl-1,3-hexanediol divinyl ether, 2,4-diethyl- 1,5-Pentanediol divinyl ether, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol divinyl ether, neopentyl glycol divinyl ether, pentaerythritol tetravinyl ether and 1,2-decanediol divinyl ether It is desirable that the compound be
- charge control agent known ones can be used.
- Specific compounds include oils and fats such as linseed oil and soybean oil; alkyd resins, halogen polymers, aromatic polycarboxylic acids, acid group-containing water-soluble dyes, oxidation condensates of aromatic polyamines, cobalt naphthenate, naphthenic acid
- Metallic soaps such as nickel, iron naphthenate, zinc naphthenate, cobalt octylate, nickel octylate, zinc octylate, cobalt dodecylate, nickel dodecylate, zinc dodecylate, aluminum stearate, cobalt 2-ethylhexanoate;
- the belt cleaning device 30 includes a cleaning container 33 forming a casing, a cleaning roller 31, a cleaning blade 32, an opposing roller 40, and the like.
- the opposing roller 40 as the inner roller is rotatably provided on the inner peripheral side of the intermediate transfer belt 21, and the secondary transfer inner roller 25 and the driving roller 23 (FIG. 1) in the moving direction (direction of arrow R2) of the intermediate transfer belt 21. And the inner circumferential surface (rear surface) of the intermediate transfer belt 21.
- the opposing roller 40 is driven to rotate by the intermediate transfer belt 21.
- a portion of the cleaning container 33 facing the intermediate transfer belt 21 is open, and the cleaning roller 31 is rotatably provided so as to be exposed to the outside from this portion.
- the cleaning roller 31 as an outer roller is disposed on the opposite roller 40 with the intermediate transfer belt 21 interposed therebetween, and is in contact with the outer peripheral surface (surface) of the intermediate transfer belt 21.
- a cleaning nip T3 (hereinafter simply referred to as a nip T3) as a contact portion.
- the nip portion T3 is formed by winding the intermediate transfer belt 21 around the cleaning roller 31 so as to have the physical nip T3b and the tension nip T3a shown in FIG. 2B.
- the physical nip T3b as the first contact portion refers to a region (contact region) where the opposing roller 40 and the cleaning roller 31 abut on the intermediate transfer belt 21 on the front and back.
- the cleaning roller 31 contacts the intermediate transfer belt 21 on the surface of the contact area, and the opposing roller 40 contacts the back surface of the contact area.
- the tension nip T3a as the second contact portion indicates a region where only the cleaning roller 31 abuts, with the opposing roller 40 not in contact.
- the physical nip T3b is secured by the opposing roller 40 and the cleaning roller 31.
- the reason for this is to suppress the discharge that is likely to occur near the nip portion T3 as much as possible. That is, if a discharge occurs near the nip portion T3, a stronger electric field is required to clean the toner on the intermediate transfer belt 21, and there is a concern that the damage to the intermediate transfer belt 21 will be increased accordingly.
- an elastic belt having an elastic layer is used as the intermediate transfer belt 21 as described later. Since such an intermediate transfer belt 21 has a high electrical resistance, discharge is particularly likely to occur near the nip portion T3.
- the cleaning roller 31 is rotationally driven by the motor 35 at a nip portion T3 with the intermediate transfer belt 21 in the same direction (arrow R3 direction) as the moving direction of the intermediate transfer belt 21 at substantially the same speed as the intermediate transfer belt 21. . Then, the cleaning roller 31 electrically removes the toner remaining on the intermediate transfer belt 21 without being secondarily transferred, by the action of the electric field (so-called electrophoresis).
- the opposing roller 40 is connected to the ground
- the cleaning roller 31 is connected to the power supply 36
- a voltage having a reverse polarity to the toner is applied to the cleaning roller 31 by the power supply 36.
- a power supply may be connected to the opposing roller 40, and the cleaning roller 31 may be connected to the ground.
- a voltage having the same polarity as that of the toner is applied to the opposing roller 40. Then, the toner remaining on the intermediate transfer belt 21 (on the intermediate transfer belt) passes through the liquid developer liquid layer formed between the intermediate transfer belt 21 and the cleaning roller 31 at the nip portion T3 to form the intermediate transfer belt 21. Are moved to the cleaning roller 31.
- the toner moved to the cleaning roller 31 is removed by the cleaning blade 32 together with the liquid developer.
- the cleaning blade 32 is a plate member made of metal such as stainless steel, for example, and abuts the cleaning roller 31 on the downstream side of the moving direction of the cleaning roller 31 than the nip portion T3.
- the toner removed by the cleaning blade 32 flows down in the cleaning container 33 by gravity along with the liquid developer.
- the bottom surface of the cleaning container 33 is formed to be inclined, and the discharge port 34 is formed at the lowest part of the inclined bottom surface. Therefore, the liquid developer containing the toner removed by the cleaning blade 32 is transmitted from the bottom of the cleaning container 33 to the discharge port 34 and is discharged from the discharge port 34 to the outside of the cleaning container 33.
- ⁇ Cleaning roller> The above cleaning roller 31 will be described.
- a cleaning roller 31 formed of a material that hardly reacts with an organic solvent or the like contained in the liquid developer. This is for the purpose of enhancing the durability of the roller by making it difficult to cause deterioration due to dissolution or deterioration caused by the compound used for the carrier liquid.
- the solubility parameter (SP) value of each of the roller and the organic solvent is 2 or more, the roller is more easily deteriorated than when the difference of the SP value is less than 2 (that is, deterioration of the roller) Will be accelerated).
- a metal roller made of, for example, stainless steel or aluminum is used as the cleaning roller 31 from the viewpoint of delaying deterioration of the roller.
- a metal roller whose surface is thinly coated with a fluorine resin or the like may be used to such an extent that the shape following property by deformation does not change.
- the opposing roller 40 has a smaller chance of touching the liquid developer compared to the cleaning roller 31, and therefore, it is not necessary to use a metal roller, and a rubber roller may be used.
- the cleaning roller 31 In the case of an image forming apparatus using a dry developer, it is difficult to use a metal roller as the cleaning roller 31. That is, when the toner contained in the dry type developer is an insulator, and the cleaning roller 31 is a metal roller having a small electric resistance, the toner whose polarity is reversed is melted by the discharge occurring at the nip portion and the gap in the vicinity thereof. I can wear it. If this happens, the cleaning performance will deteriorate. On the other hand, in the case of an image forming apparatus using a liquid developer, the polarity of the toner is not substantially reversed even if discharge occurs. Since the toner moves in the liquid layer of the liquid developer by electrophoresis, it is possible to use a metal roller.
- the metal roller is much less conformable to deformation due to deformation than a rubber roller. Therefore, when a metal roller is used as the cleaning roller 31, it is necessary to secure the nip length (the length in the moving direction of the intermediate transfer belt 21) of the nip portion T3 in order to move the toner reliably by electrophoresis. As described in detail later (refer to FIG. 5), in the present embodiment, the cleaning roller 31 is projected to the inside of the intermediate transfer belt 21 so that the intermediate transfer belt 21 is wound around the cleaning roller 31. The nip length is secured.
- the intermediate transfer belt 21 will be described.
- the intermediate transfer belt 21 is formed into a film with a predetermined thickness by using a resin such as polyimide or polyamide, or an alloy thereof and an antistatic agent such as carbon black in an appropriate amount.
- the intermediate transfer belt 21 is a resin belt having a surface resistivity of 1E + 9 to 1E + 13 ⁇ / ⁇ and a thickness of 0.04 to 0.1 mm.
- the intermediate transfer belt 21 is formed using a resin having a high Young's modulus (for example, 300 MPa). In the case of the intermediate transfer belt 21 having a low Young's modulus and easily deformed, even if a metal roller is used for the cleaning roller 31, the nip length of the physical nip T3b can be increased. However, when the thickness of the intermediate transfer belt 21 is 1 mm or less, if a metal roller having a diameter larger than 40 mm is not used, a sufficient nip length sufficient to remove most toner can be secured. difficult. The nip length needs to be, for example, 1.2 mm or more. However, it is preferable to use a metal roller having a diameter of 40 mm or less as the cleaning roller 31 in view of the fact that when the diameter of the metal roller is increased, the weight becomes twice as large as the square.
- a resin having a high Young's modulus for example, 300 MPa
- the contact pressure between the belt and the metal roller was 80 N, and the length in the moving direction (longitudinal direction) of the belt was 400 mm.
- the Young's modulus of the elastic layer was 0.3 (MPa).
- the Young's modulus can be measured by "FISCHERSCOPE HM2000S" (manufactured by Fisher).
- the nip length (for example, 1.2 mm) sufficient to remove the toner can not be secured at the contact pressure 80 N. Therefore, in order to secure a nip length sufficient for removing toner, it is conceivable to make the contact pressure 80 N or more. However, if the contact pressure is too high, the belt is likely to break. In the present embodiment, the upper limit of the contact pressure is 300N. In particular, when an elastic belt is used for an intermediate transfer belt carrying a liquid developer, micro cracks easily occur as the belt expands and contracts due to the pressing of a metal roller, and the liquid developer enters the belt and the belt It may swell or change the electrical resistivity of the belt.
- the contact pressure is desirable to use a thin belt of an elastic layer having a thickness of 1 mm or less as the intermediate transfer belt 21.
- the contact pressure is set to 30 N or more and 300 N or less.
- FIG. 4 is a diagram for explaining modeling of the electrophoresis of the toner, and here, for convenience of illustration, the intermediate transfer belt 21 is shown in a straight line.
- the belt cleaning device 30 electrically removes the toner F on the intermediate transfer belt 21 by the action of the electric field (so-called electrophoresis).
- electrophoresis the electric field
- the nip length L of the nip portion T3 it is necessary to secure the nip length L (m) is It is a length that satisfies Expression 1 shown below. ( ⁇ ⁇ E) ⁇ (L / P)> d ⁇ Formula 1
- Equation 1 ⁇ (m 2 / (V ⁇ s)) is the toner mobility, and E (V / m) is the strength of the electric field generated in the nip portion T3 with the application of the voltage to the cleaning roller 31, P (m / S) is the rotational speed of the intermediate transfer belt 21, and d ( ⁇ m) is the liquid thickness of the liquid developer G at the nip portion T3.
- the nip length L allows the toner remaining on the intermediate transfer belt 21 after the secondary transfer to be cleaned by electrophoresis when a so-called solid image with the toner placed on the entire surface of the recording material as the toner image is secondarily transferred. It is a length.
- the left side of Equation 1 is the product of the moving speed of the toner represented by ( ⁇ ⁇ E) and the transit time for passing through the nip portion T3 represented by (L / P), ie, intermediate transfer It is a distance that the toner can move from the belt 21 toward the cleaning roller 31 by electrophoresis.
- the right side of Formula 1 is the liquid thickness of the liquid developer at the nip portion T3 as described above. That is, if the nip length L in which the left side of Expression 1 is larger than the right side is secured, the toner is transferred from the intermediate transfer belt 21 to the cleaning roller 31 via the liquid developer liquid thickness while passing through the nip portion T3. It is movable.
- the toner mobility is 1.00 ⁇ 10 to 1.00 ⁇ 11 (m 2 / (V ⁇ s)).
- the electric field is 90 (V / ⁇ m).
- the rotational speed of the intermediate transfer belt 21 is 600 (mm / s).
- the liquid thickness d of the liquid developer at the nip portion T3 is 2 ( ⁇ m).
- the nip length L may be secured to 1.5 (mm) or more.
- the winding angle of the intermediate transfer belt 21 with respect to the cleaning roller 31 is increased. In that case, since the intermediate transfer belt 21 is easily bent repeatedly as it rotates, it is not preferable from the viewpoint of the belt life.
- the winding angle of the intermediate transfer belt 21 with respect to the cleaning roller 31 is preferably less than 90 °. More preferably, it is less than 45 °, more preferably less than 20 °.
- the toner mobility ⁇ can be expressed by Equation 2 below.
- Q / (6 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ) ⁇ Formula 2
- Equation 2 v (m / s) is the moving speed of the toner, and E (V / m) is the strength of the electric field generated in the nip portion T3 with the application of the voltage to the cleaning roller 31.
- Q (C) is the charge amount of the toner in the liquid developer
- ⁇ is the circumference ratio
- ⁇ is the viscosity (Pa ⁇ s) of the liquid developer
- ⁇ ( ⁇ m) is the diameter of the toner.
- the viscosity of the liquid developer is 4.0 (Pa ⁇ s)
- the outer diameter of the toner is 1.0 ( ⁇ m)
- the toner mobility can be calculated from these parameters.
- the moving speed of the toner is about 9 to 90 (m / s) in the case of the present embodiment.
- the charge amount of the toner can be calculated from the various quantified parameters described above.
- the toner mobility can be quantified by measuring it using a measuring instrument such as a Zeta electrometer measuring device Zeta-APS (manufactured by Matec applied science).
- Equation 3 The electric field is generally determined by Equation 3 below.
- ⁇ (V) is a voltage value applied to the cleaning roller 31, and d ( ⁇ m) is a liquid thickness of the liquid developer in the nip portion T3.
- E ⁇ / d ⁇ ⁇ ⁇ Equation 3
- the path from the cleaning roller 31 to the opposing roller 40 via the liquid developer and the resistor of the intermediate transfer belt 21 can be modeled by a series circuit, and the circuit can be calculated.
- the voltage value applied to the cleaning roller 31 is 1000 (V)
- the electrical resistivity of the liquid developer is 6.0E + 6 ( ⁇ ⁇ cm)
- the liquid thickness of the liquid developer is 2 ( ⁇ m).
- the electrical resistivity of the intermediate transfer belt 21 is 1.0E + 10 ( ⁇ ⁇ cm)
- the thickness of the intermediate transfer belt 21 is 100 ( ⁇ m).
- the electric field is calculated to be about 90 (V / ⁇ m).
- the nip length As for the nip length, a momentary power failure may be caused by turning off the main power supply during image formation, and the length of the nip portion T3 may be measured in a stopped state.
- the nip length is determined by the diameters of the cleaning roller 31 and the opposing roller 40 and the amount of deformation of the intermediate transfer belt 21.
- the diameter of the cleaning roller 31 is 28 mm
- the diameter of the opposing roller 40 is 21 mm.
- the surface roughness of the cleaning roller 31 and the opposing roller 40 is smaller than 0.2 ⁇ m according to JIS B 0031: 2003 standard. The surface roughness of these rollers can be measured by PU-OS 400 (manufactured by Kosaka Laboratory).
- the thickness of the liquid developer is determined by peeling off part of the liquid developer from the surface of the intermediate transfer belt 21 which has passed through the nip portion T3 with a scraper or the like, and peeling off the liquid developer using a confocal microscope or the like. Measure the difference in height from the unstripped area. Then, a value twice as high as the measured height difference is taken as the liquid thickness of the liquid developer. That is, when the liquid developer in the nip portion T ⁇ b> 3 passes through the nip portion T ⁇ b> 3, it separates between the intermediate transfer belt 21 and the cleaning roller 31.
- the liquid thickness of the liquid developer on the surface of the intermediate transfer belt 21 which has passed through the nip portion T3 is half the liquid thickness of the liquid developer in the nip portion T3. Then, the liquid thickness of the liquid developer in the nip portion T3 can be obtained by doubling the height difference actually measured as described above.
- a confocal microscope for example, a confocal microscope VK8700 (manufactured by Keyence Corporation) may be used.
- the nip portion T3 is set to a nip length L that satisfies the above equation 1 It needs to be formed.
- the cleaning roller 31 and the opposing roller 40 are disposed such that the intermediate transfer belt 21 is wound around the cleaning roller 31. This will be described with reference to FIG.
- the cleaning roller 31 bends the intermediate transfer belt 21 inward so that the intermediate transfer belt 21 is pushed inward from the outside.
- the cleaning roller 31 projects the intermediate transfer belt 21 inside the common external tangent Z on the intermediate transfer belt side (belt member side) among the common external tangents of the secondary transfer inner roller 25 and the drive roller 23.
- At least one of the drive roller 23 and the secondary transfer inner roller 25 is a tangent line I passing through the intersection point J between the straight line H connecting the rotation center of the opposing roller 40 and the rotation center of the cleaning roller 31 and the opposing roller 40 , And the same side as the cleaning roller 31.
- the driving roller 23 is a first roller that first stretches the intermediate transfer belt 21 downstream in the moving direction relative to the cleaning roller 31 and the opposing roller 40.
- the secondary transfer inner roller 25 is a second roller which first stretches the intermediate transfer belt 21 on the upstream side of the cleaning roller 31 and the opposing roller 40 in the moving direction.
- the cleaning roller 31 is rotatably fixed so as to press the intermediate transfer belt 21 from the outside toward the inside.
- bearings (not shown) supporting the opposite roller 40 at both ends are biased by the pressure spring 41 so that the intermediate transfer belt 21 is pressed outward from the inside by the pressure spring 41.
- the cleaning roller 31 is fixed while the opposing roller 40 is urged by the pressure spring 41, at least one of the cleaning roller 31 and the opposing roller 40 is rotatably fixed, and the other is fixed. Should be spring biased.
- the nip portion T3 has the physical nip T3b and the tension nip T3a (see FIG. 2B), and the tension nip T3a becomes longer as the winding amount of the intermediate transfer belt 21 increases.
- the tension nip T3a by lengthening the tension nip T3a, the nip length of the nip portion T3 can be made a length satisfying the above-mentioned equation 1, and the toner on the intermediate transfer belt 21 can be sufficiently removed by electrophoresis.
- Equation 4 the relationship between the nip length L and the electric field E necessary for the toner to electrophorese can be expressed by Equation 4 obtained by modifying Equation 1 above. E> (d ⁇ P / ⁇ ) / L formula 4
- FIG. 6 the relationship between the nip length and the strength of the electric field (electric field strength) is shown in FIG.
- the toner mobility is 1.00 ⁇ 11 (m 2 / (V ⁇ s)) is indicated by a solid line, and the toner mobility is 1.00 ⁇ 10 (m 2 / (V ⁇ s))
- the case is shown by a dotted line.
- This graph shows the lowest field strength required for each nip length. For example, when the toner mobility is 1.00 -10 (m 2 / (V x s)) and the nip length is 1.5 mm, the electric field strength is larger than about 1.0 E + 1 (V / ⁇ m) Can not be moved by electrophoresis.
- the toner can move by electrophoresis in the nip portion T3.
- the electric field strength is 1.0E + 2 (V / ⁇ m) or less.
- the toner mobility may be 1.00-11 (m 2 / (V ⁇ s)). This is because the toner mobility may decrease with use, but when the toner mobility satisfies the lower limit value, the cleaning property by the belt cleaning device 30 is guaranteed.
- the cleaning performance is determined with respect to the case where the intermediate transfer belt 21 is bent as described above and the case where the intermediate transfer belt 21 is not bent.
- An experiment was conducted to compare.
- the experimental results are shown in Table 1.
- the cleaning roller 31 used in the experiment has a diameter of 28 mm
- the opposing roller 40 has a diameter of 21 mm.
- the thickness of the elastic layer made of urethane rubber is 2 mm
- the Young's modulus thereof is 0.3 (MPa).
- the first example, the second example, and the fourth example described below are comparative examples, and the third example and the fifth example correspond to the present embodiment.
- the cleaning roller 31 and the opposing roller 40 are both rubber rollers, and the overhang amount of the cleaning roller 31 is "0 mm", a nip portion T3 having a nip length of "1.5 mm” is formed.
- Ru the amount of extension of the cleaning roller 31 is the farthest from the common external tangent Z among the contact positions of the cleaning roller 31 and the intermediate transfer belt 21 in the nip portion T3 and the common external tangent Z on the intermediate transfer belt side. It is the distance to the contact position (indicated by the symbol W in FIG. 5). That is, when the intermediate transfer belt 21 is not bent, the amount of extension of the cleaning roller 31 is “0”. In this case, as shown in Table 1, good cleaning performance can be obtained at an electric field strength of 85 (V / ⁇ m).
- the cleaning roller 31 is a metal roller
- the opposing roller 40 is a rubber roller
- the overhang amount of the cleaning roller 31 is “0”
- the nip portion T3 having a nip length of “0.8 mm” Is formed.
- Table 1 shows that even if the electric field strength was increased (115 (V / ⁇ m)) as compared with the first example, a good cleaning performance was not obtained. This is because metal rollers are less likely to deform than rubber rollers, and only a short nip length can be obtained as compared with the first example, and it is possible to form a liquid developer liquid layer sufficient to move toner by electrophoresis. This is because the nip portion T3 can not be secured.
- the extension length of the cleaning roller 31 is “5 mm”, that is, the intermediate transfer belt 21 is bent to secure a nip length of “1.5 mm” equivalent to that of the first example.
- the nip portion T3 having a nip length of “0.3 mm” is formed. Be done. In this case, as shown in Table 1, good cleaning performance was not obtained even if the electric field strength was increased significantly (300 (V / ⁇ m)) as compared with the first example. This is because if the rollers are metal rollers, only a shorter nip length can be obtained, and the nip portion T3 can not be secured enough to form a liquid developer liquid layer sufficient to move the toner by electrophoresis. . In addition, the electric field strength is too high, and discharge may occur.
- the protrusion amount of the cleaning roller 31 is set to “7 mm” which is larger than the third example.
- a nip length of “1.5 mm” equivalent to that of the first example can be secured, and as shown in Table 1, good cleaning performance with an electric field strength of 85 (V / ⁇ m) Is obtained.
- the intermediate transfer belt 21 is viewed from the outside by the cleaning roller 31 in order to secure the nip portion T3 that can form a liquid layer of the liquid developer sufficient to move the toner by electrophoresis.
- the intermediate transfer belt 21 is bent by being pushed inward. As a result, the amount of winding of the intermediate transfer belt 21 around the cleaning roller 31 is increased, so the tension nip T3a can be made longer.
- the tension nip T3a By making the tension nip T3a longer, the nip length of the nip portion T3 can be set to a length (see the above equation 1) which can sufficiently move the toner on the intermediate transfer belt 21 by electrophoresis.
- the present embodiment it is possible to easily secure the nip portion T3 sufficient to move the toner on the intermediate transfer belt 21 by electrophoresis. As a result, it is possible to realize both the improvement of the durability of the cleaning roller 31 and the improvement of the cleaning performance.
- FIG. 7A is a view showing a concept according to the embodiment of the present invention, and shows a secondary transfer inner roller 25 or an idler roller 80 (see FIG. 10) described later as a second roller.
- the cleaning roller 31 is a common circumscribed line on the intermediate transfer belt side among the common circumscribed tangents Z of the secondary transfer inner roller 25 and the drive roller 23.
- the intermediate transfer belt 21 is protruded to the inside of Z.
- At least one of the driving roller 23 and the secondary transfer inner roller 25 is a facing roller 40 with respect to a tangent line I passing through an intersection J of the facing roller 40 and a straight line H connecting the rotation centers of the facing roller 40 and the cleaning roller 31. It is provided in the position which intrudes into the area
- the secondary transfer inner roller 25 is provided at a position where it enters the area Y. That is, at least a portion of at least one of the drive roller 23 and the secondary transfer inner roller 25 is provided on the same side as the cleaning roller 31 with respect to the tangent line I.
- the cleaning roller 31 and the opposing roller 40 are disposed offset. That is, the cleaning roller 31 has a first intersection point N between the common circumscribed tangent Z and the vertical line passing through the rotation center M of the cleaning roller 31, and a second intersection point Q between the common circumscribed line Z and the vertical line passing through the rotation center O Are arranged to shift in the moving direction.
- the central position in the movement direction of the physical nip T3b is disposed downstream of the central position in the movement direction of the nip portion T3 (see FIG. 7B).
- the cleaning roller 31 presses the intermediate transfer belt 21 from the outer side to the inner side
- the opposite roller 40 presses the intermediate transfer belt 21 from the inner side to the outer side by the pressure spring 41.
- the cleaning roller 31 and the opposing roller 40 are offset in the range in which the physical nip T3b is formed. By forming the physical nip T3b, the discharge can be suppressed.
- the cleaning roller 31 and the opposing roller 40 By disposing the cleaning roller 31 and the opposing roller 40 in an offset manner, the nip portion T3 of the nip length satisfying the above-described equation 1 without increasing the protrusion amount of the cleaning roller 31 compared to the first embodiment described above. Can be formed. That is, as shown in FIG. 7B, the amount of winding of the intermediate transfer belt 21 around the cleaning roller 31 is increased by the offset arrangement, and the tension nip T3a can be made longer.
- the toner on the intermediate transfer belt 21 can be sufficiently removed by electrophoresis by lengthening the tension nip T3a and setting the nip length of the nip portion T3 to a length that satisfies the above equation 1.
- Such a second embodiment is particularly effective when both the cleaning roller 31 and the opposing roller 40 are metal rollers.
- the cleaning roller 31 is disposed so as to abut on the intermediate transfer belt 21 upstream of the opposing roller 40 in the moving direction of the intermediate transfer belt 21.
- the cleaning roller 31 is preferably disposed such that the first intersection point N is located upstream of the second intersection point Q in the moving direction of the intermediate transfer belt 21 with respect to the opposing roller 40. This is to suppress the decrease in the cleaning performance due to the occurrence of the discharge.
- FIG. 8 also illustrates the case where the cleaning roller 31 is not offset from the opposing roller 40 (see FIG. 5).
- the tension nip T3a is made longer.
- the path of the current flowing from the cleaning roller 31 to the intermediate transfer belt 21 is expanded, the path of the current is narrowed depending on the position of the opposing roller 40.
- discharge tends to occur.
- the current is concentrated from the intermediate transfer belt 21 toward the opposing roller 401 in a state where the charge injection from the cleaning roller 31 to the intermediate transfer belt 21 is small.
- the potential difference between the surface of the cleaning roller 31 and the surface of the intermediate transfer belt 21 increases, and discharge may occur on the upstream side in the moving direction.
- the influence of the discharge on the cleaning performance is large.
- Table 2 shows the results of comparison of the cleaning performance in the case where the cleaning roller 31 and the opposing roller 40 are offset on the upstream side in the moving direction and on the downstream side in the moving direction. Further, for reference, the cleaning performance was also shown in the case where the cleaning roller 31 was not offset from the opposing roller 40 (center in Table 2).
- the cleaning performance is better if the cleaning roller 31 is offset and disposed upstream of the opposing roller 402 in the moving direction. is there.
- the cleaning roller 31 is offset to the downstream side of the opposite roller 402 in the moving direction, discharge occurs on the upstream side in the moving direction as described above, and some residual toner is generated.
- the density of the remaining toner was about 0.008 as measured by a densitometer manufactured by X-rite. This represents that the cleaning performance is lowered compared to the case where the density of the residual toner is about 0.003 or less and the cleaning roller 31 is offset-arranged on the upstream side of the opposing roller 402 in the moving direction. There is.
- the cleaning roller 31 and the opposite roller 40 in an offset manner, the nip portion T3 sufficient to move the toner on the intermediate transfer belt 21 by electrophoresis is secured. Can be done easily.
- the cleaning roller 31 is offset upstream of the opposing roller 402 (see FIG. 8) in the moving direction, the cleaning performance can be further improved. Therefore, also in the second embodiment, it is possible to achieve the same effect as the first embodiment that it is possible to realize both the improvement of the durability of the cleaning roller 31 and the improvement of the cleaning performance.
- FIG. 9 is a view showing a concept according to the embodiment of the present invention, and shows a secondary transfer inner roller 25 or an idler roller 80 (see FIG. 10) described later as a second roller.
- the opposing roller 40 bends the intermediate transfer belt 21 outward so as to press the intermediate transfer belt 21 from the inside to the outside. Specifically, the opposing roller 40 projects the intermediate transfer belt 21 outside the common external tangent Z on the intermediate transfer belt side among the common external tangents of the secondary transfer inner roller 25 and the drive roller 23. At least one of the driving roller 23 and the secondary transfer inner roller 25 is a facing roller 40 with respect to a tangent line I passing through an intersection J of the facing roller 40 and a straight line H connecting the rotation centers of the facing roller 40 and the cleaning roller 31. Is provided at a position where it intrudes into the area Y on the opposite side.
- the secondary transfer inner roller 25 is provided at a position where it enters the area Y. That is, at least a portion of at least one of the drive roller 23 and the secondary transfer inner roller 25 is provided on the same side as the cleaning roller 31 with respect to the tangent line I.
- the opposing roller 40 presses the intermediate transfer belt 21 from the inside to the outside by the pressure spring 41.
- the cleaning roller 31 is rotatably fixed so as to press the intermediate transfer belt 21 from the outside toward the inside.
- the amount of winding of the intermediate transfer belt 21 on the cleaning roller 31 does not increase simply by bending the intermediate transfer belt 21 to the outside of the belt. If the winding amount of the intermediate transfer belt 21 does not increase, the tension nip T3a can not be made long, and the nip length of the nip portion T3 can not be a length that satisfies the above equation (1). So, in this embodiment, it is necessary to offset and arrange the cleaning roller 31 and the opposing roller 40 in the state which formed physical nip T3b. By offset-arranging the cleaning roller 31 and the opposing roller 40, it is possible to easily secure the nip portion T3 sufficient to move the toner on the intermediate transfer belt 21 by electrophoresis. Also in this case, as in the second embodiment described above (see FIG. 8), when the cleaning roller 31 is offset upstream of the opposing roller 402 in the moving direction, the offset is disposed downstream in the moving direction. To make the cleaning performance better.
- the intermediate transfer belt 21 may be hung around and supported by an idler roller.
- the idler roller is disposed downstream of the secondary transfer inner roller 25 and upstream of the cleaning nip T3 in the moving direction of the intermediate transfer belt 21, and stretches the intermediate transfer belt 21.
- the idler roller changes to the above-described secondary transfer inner roller 25 and affects the nip length of the nip portion T3.
- An image forming apparatus having such an idler roller is shown in FIG.
- the above-described belt cleaning device 30 is also applicable to such an image forming apparatus. This will be described below.
- symbol is attached
- the intermediate transfer unit 20 includes an endless intermediate transfer belt 21 as primary belt members, primary transfer rollers 22Y to 22K, a drive roller 23, a tension roller 24, a secondary transfer inner roller 25, and an idler roller 80. Is equipped.
- the intermediate transfer belt 21 is stretched around and supported by the drive roller 23, the tension roller 24, the secondary transfer inner roller 25, the idler roller 80 and the like, and is driven by the drive roller 23 to rotate in the arrow R2 direction in FIG.
- the idler roller 80 is rotatably fixed to the inner peripheral side of the intermediate transfer belt 21 and stretches the intermediate transfer belt 21.
- the drive roller 23 is rotatably fixed on the inner peripheral side of the intermediate transfer belt 21, and stretches the intermediate transfer belt 21 downstream of the secondary transfer inner roller 25 in the moving direction of the intermediate transfer belt 21.
- nip length L satisfying the above equation 1 It is necessary to form part T3 (see FIG. 2B).
- the cleaning roller 31 is disposed at a position where the intermediate transfer belt 21 can be wound around the cleaning roller 31. This will be described with reference to FIG.
- the cleaning roller 31 presses the stretching portion 21 a of the intermediate transfer belt 21 stretched between the idler roller 80 and the driving roller 23 from the outer circumferential side to the inner circumferential side.
- the cleaning roller 31 is rotatably fixed on the outer peripheral side of the intermediate transfer belt 21 so as not to be displaced with respect to the idler roller 80 and the drive roller 23 that stretch the intermediate transfer belt 21.
- the intermediate transfer belt 21 projects inward beyond the common external tangent Z on the intermediate transfer belt side (belt member side) among the common external tangents of the idler roller 80 and the drive roller 23 as described above. The positional relationship of the two rollers is determined.
- At least one of the drive roller 23 and the idler roller 80 is a cleaning roller 31 with respect to a tangent line I passing through an intersection J of the opposing roller 40 and a straight line H connecting the rotation center of the opposing roller 40 and the rotation center of the cleaning roller 31.
- at least a portion of at least one of the drive roller 23 and the idler roller 80 is provided on the same side as the cleaning roller 31 with respect to the tangent I. In other words, it is provided at a position where it intrudes into the area Y opposite to the opposing roller 40 with reference to the tangent line I.
- both the drive roller 23 and the idler roller 80 are provided to intrude into the area Y.
- the driving roller 23 is a first roller that first stretches the intermediate transfer belt 21 downstream in the moving direction relative to the cleaning roller 31 and the opposing roller 40.
- the idler roller 80 is a second roller which first stretches the intermediate transfer belt 21 upstream of the cleaning roller 31 and the opposing roller 40 in the moving direction.
- the secondary transfer inner roller 25 is a third roller which stretches the intermediate transfer belt 21 on the upstream side of the idler roller 80 in the moving direction.
- the drive roller 23 and the idler roller 80 are fixed so as not to move from the arrangement position.
- the opposing roller 40 is not fixed but biased (that is, movable) so as to press the intermediate transfer belt 21 from the inside to the outside by the pressure spring 41.
- the intermediate transfer belt 21 is pressed by the cleaning roller 31 at a predetermined contact pressure. That is, if the contact pressure is too high, not only the above-described deterioration of the intermediate transfer belt 21 is accelerated but also the load on the rollers for stretching the intermediate transfer belt 21 increases, thereby increasing the drive load of the drive roller 23 or There is a possibility that the wear of the bearings for supporting each roller may be accelerated. However, if the contact pressure is too small, the cleaning roller 31 is likely to fluctuate when the intermediate transfer belt 21 is driven, and the winding amount of the intermediate transfer belt 21 wound around the cleaning roller 31 may fluctuate. That is, the size (contact area) of the nip portion may fluctuate when the belt is driven.
- the positional relationship of the three rollers is determined so that the contact pressure between the intermediate transfer belt 21 and the cleaning roller 31 is set to 30 N or more and 300 N or less as described above. It is fixed at each position.
- the adjustment of the contact pressure between the intermediate transfer belt 21 and the cleaning roller 31 can also be performed by the tension roller 24 (see FIG. 10) in addition to the arrangement of the three rollers.
- the intermediate transfer belt 21 being bent inward by the above three rollers (here, the cleaning roller 31, the idler roller 80, and the drive roller 23), the contact pressure is stabilized, and the size of the nip portion T3 at the time of belt drive Fluctuation is less likely to occur. That is, when the intermediate transfer belt 21 is driven by fixing the three rollers, the intermediate transfer belt 21 returns to the linear state even if a force to return from the substantially U-shaped bent state to the linear state is applied. Because of the difficulty, the size of the nip portion T3 hardly changes.
- the fluctuation (such as blurring) of the intermediate transfer belt 21 caused by the intrusion of the recording material P into the secondary transfer portion T2 is suppressed by the three rollers, and the size of the nip portion T3 hardly changes. Further, in the case of the present embodiment, since the fluctuation of the intermediate transfer belt 21 is also suppressed by the tension roller 24, the size of the nip portion T3 is further fluctuated by the cooperation of the three rollers and the tension roller 24. hard.
- the nip portion T3 has the physical nip T3b and the tension nip T3a (see FIG. 2B), and the tension nip T3a becomes longer as the winding amount of the intermediate transfer belt 21 increases.
- the tension nip T3a By lengthening the tension nip T3a, the nip length of the nip portion T3 can be made a length satisfying the above-mentioned equation 1, and the toner on the intermediate transfer belt 21 can be sufficiently removed by electrophoresis.
- the intermediate transfer belt 21 is pushed inward from the outside by the cleaning roller 31 in order to secure the nip portion T3 that can form a liquid layer of the liquid developer sufficient to move the toner by electrophoresis.
- the intermediate transfer belt 21 is bent. As a result, the amount of winding of the intermediate transfer belt 21 around the cleaning roller 31 is increased, so the tension nip T3a can be made longer.
- the tension nip T3a By making the tension nip T3a longer, the nip length of the nip portion T3 can be set to a length (see the above equation 1) which can sufficiently move the toner on the intermediate transfer belt 21 by electrophoresis.
- the cleaning roller 31 is fixed to the outer peripheral side of the intermediate transfer belt 21 so as not to be displaced with respect to the idler roller 80 and the driving roller 23 that stretch the intermediate transfer belt 21. Since the intermediate transfer belt 21 is bent by these three fixed rollers, the size (contact area) of the nip portion T3 hardly changes when the belt is driven. As described above, in the present embodiment, it is sufficient to sufficiently move the toner on the intermediate transfer belt 21 by electrophoresis, and it is easy to secure the nip portion T3 in which the fluctuation of the contact area according to the belt drive is suppressed. You can
- the cleaning roller 31 and the opposing roller 40 may be arranged offset.
- the secondary transfer inner roller 25 shown in FIG. 7A corresponds to the idler roller 80. That is, the cleaning roller 31 projects the intermediate transfer belt 21 inside the common external tangent Z on the intermediate transfer belt side among the common external tangents of the drive roller 23 and the idler roller 80.
- At least one of the drive roller 23 and the idler roller 80 is a cleaning roller 31 with respect to a tangent line I passing through an intersection J of the opposing roller 40 and a straight line H connecting the rotation center of the opposing roller 40 and the rotation center of the cleaning roller 31.
- Y is provided in the same area Y.
- the idler roller 80 is provided on the same side as the cleaning roller 31. This makes it easy to secure the nip portion T3 sufficient to move the toner on the intermediate transfer belt 21 sufficiently by electrophoresis.
- the above-described belt cleaning device 30 is applicable to a dual belt cleaning device that cleans an endless secondary transfer belt as a belt member. This will be described below.
- symbol is attached
- ⁇ Secondary transfer unit> As shown in FIG. 10, in order to secondarily transfer the toner image transferred to the intermediate transfer belt 21 to the recording material P, an image forming apparatus provided with a secondary transfer unit 50 has been proposed.
- the recording material P is conveyed by the secondary transfer unit 50 to the secondary transfer portion T2.
- the secondary transfer unit 50 includes a secondary transfer belt 51, a secondary transfer outer roller 26, a separation roller 53, an idler roller 54, a belt drive roller 56, and a two-turn cleaning device 30A.
- the secondary transfer unit 50 secondarily transfers the toner image when the recording material P carried on the secondary transfer belt 51 passes through the secondary transfer portion T2.
- the secondary transfer belt 51 is formed in an endless belt shape, and is stretched around the secondary transfer outer roller 26, the separation roller 53, the idler roller 54, and the belt drive roller 56.
- the secondary transfer belt 51 is rotated in the direction of arrow R4 in the figure in synchronization with the intermediate transfer belt 21 by the belt drive roller 56, passes the recording material P through the secondary transfer portion T2, and conveys it to the fixing device (not shown).
- the belt drive roller 56 stretches the secondary transfer belt 51 downstream of the idler roller 54 in the moving direction of the secondary transfer belt 51.
- a resin belt is employed for the secondary transfer belt 51. Specifically, it is made of polyimide.
- the secondary transfer outer roller 26 is in pressure contact with the secondary transfer inner roller 25 via the intermediate transfer belt 21 and the secondary transfer belt 51, and a secondary transfer portion between the intermediate transfer belt 21 and the secondary transfer belt 51.
- Form T2 A secondary transfer voltage having a polarity opposite to that of the toner is applied to the secondary transfer outer roller 26 by a high voltage power supply (not shown), and a transfer electric field is generated in the secondary transfer portion T2 accordingly.
- the yellow, magenta, cyan and black toner images carried on the intermediate transfer belt 21 are collectively secondarily transferred onto the recording material P.
- the separation roller 53 separates the recording material P from the secondary transfer belt 51 downstream of the secondary transfer portion T ⁇ b> 2 in the moving direction of the secondary transfer belt 51. Specifically, after the recording material P on the secondary transfer belt 51 reaches the separation roller 53, the curvature separation from the secondary transfer belt 51 on the curved surface of the secondary transfer belt 51 along the circumferential surface of the separation roller 53 Do.
- the separation roller 53 applies a predetermined tension to the secondary transfer belt 51 by urging the secondary transfer belt 51 from the inside to the outside by the urging force of a pressure spring (not shown). ing. That is, the separation roller 53 doubles as a tension roller.
- the recording material P whose curvature is separated from the secondary transfer belt 51 is conveyed to a fixing device (not shown), and the toner image is fixed on the recording material P by the fixing device.
- the recording material P on which the toner image is fixed is discharged to the outside of the apparatus main body (outside of the apparatus). Then, after passing through the secondary transfer portion T2, the toner on the secondary transfer belt 51 is removed by the secondary transfer cleaning device 30A.
- the second roll cleaning device 30A will be described later (see FIGS. 12 to 15).
- the opposing roller 40 and the cleaning roller 31 abut on the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the secondary transfer belt 51, respectively, and the nip portion T4.
- the idler roller 54 (second roller) and the belt drive roller 56 (first roller) are fixed to the inner peripheral side of the secondary transfer belt 51 and stretch the secondary transfer belt 51.
- the cleaning roller 31 presses the stretching portion 51 a of the secondary transfer belt 51 stretched between the idler roller 54 and the belt driving roller 56 from the outer peripheral side to the inner peripheral side.
- the cleaning roller 31 is rotatably fixed to the outer peripheral side of the secondary transfer belt 51 so as not to be displaced with respect to the idler roller 54 and the belt drive roller 56.
- the secondary transfer belt 51 is extended inward of the common external tangent Z on the secondary transfer belt side among the common external tangents of the idler roller 54 and the belt drive roller 56.
- At least one of the idler roller 54 and the belt drive roller 56 is a cleaning roller relative to a tangent I passing through the intersection J of the opposing roller 40 and a straight line H connecting the rotational center of the opposing roller 40 and the rotational center of the cleaning roller 31. It is provided on the same side as 31.
- the positional relationship of the cleaning roller 31, the idler roller 54, and the belt drive roller 56 is determined such that both the idler roller 54 and the belt drive roller 56 are provided on the same side as the cleaning roller 31.
- the cleaning roller 31, the idler roller 54, and the belt driving roller 56 are fixed so as not to move from the arrangement position.
- the toner on the secondary transfer belt can be sufficiently moved by electrophoresis, and the nip portion T4 can be easily secured in which the fluctuation of the contact area according to the belt drive is suppressed.
- the secondary transfer unit 50A of the present embodiment further includes a secondary transfer between the idler roller 54 and the belt drive roller 56 as compared with the secondary transfer unit 50 (see FIG. 12) of the fifth embodiment described above.
- the difference is that a tension roller 55 for tensioning the belt 51 is disposed.
- the cleaning roller 31 is provided with a tension portion 51 a of the secondary transfer belt 51 stretched between the idler roller 54 (second roller) and the tension roller 55 (first roller). Press from the outer side to the inner side.
- the cleaning roller 31 is rotatably fixed to the outer peripheral side of the secondary transfer belt 51 so as not to be displaced with respect to the idler roller 54 and the stretching roller 55.
- the toner on the secondary transfer belt can be sufficiently moved by electrophoresis, and the nip portion T4 can be easily secured in which the variation in the contact area according to the belt drive is suppressed. can get.
- the secondary transfer unit 50A of this embodiment has a plurality (two in this case) of the second transfer cleaning devices 30A as a secondary transfer unit.
- the point of being provided along the belt 51 is different.
- a tensioning portion 51a of the secondary transfer belt 51 in which the cleaning rollers 31a and 31b are tensioned between the idler roller 54 and the tension roller 55 is used. Press from the outer side to the inner side.
- the cleaning roller 31b as a first roller presses the stretching portion 51a downstream of the cleaning roller 31a in the moving direction of the secondary transfer belt 51 to form a second nip portion T4b.
- the opposing roller 40a as the first inner roller is in contact with the inner peripheral surface of the secondary transfer belt 51
- the opposing roller 40b as the second inner roller is secondary It is in contact with the inner circumferential surface of the transfer belt 51.
- the toner is moved from the secondary transfer belt 51 via the liquid developer due to the potential difference between them.
- the cleaning rollers 31 a and 31 b are rotatably fixed on the outer peripheral side of the secondary transfer belt 51 so as not to be displaced with respect to the idler roller 54 and the stretching roller 55.
- the four rollers of the cleaning rollers 31a and 31b, the idler roller 54, and the stretching roller 55 are provided so that the secondary transfer belt 51 protrudes inward from the common external tangent Z on the secondary transfer belt side.
- the positional relationship is determined.
- each roller is being fixed so that it may not move from an arrangement position.
- the toner on the secondary transfer belt can be sufficiently moved by electrophoresis, and the nip portion T4 can be easily secured, in which the variation in the contact area according to the belt drive is suppressed. An effect is obtained.
- the eighth embodiment will be described with reference to FIG.
- the secondary transfer unit 50B of the present embodiment presses the secondary transfer belt 51 to the outer peripheral side between the plurality of secondary transfer cleaning devices 30A as compared to the secondary transfer unit 50A (see FIG. 14) described above.
- the difference is that the pressing roller 57 is disposed.
- the idler roller 54 corresponds to a second roller
- the pressing roller 57 corresponds to a first roller.
- the pressing roller 57 corresponds to a second roller
- the stretching roller 55 corresponds to a first roller.
- the pressing roller 57 presses the stretched portion 51b of the secondary transfer belt 51 stretched between the cleaning roller 31a and the cleaning roller 31b from the inner circumferential side to the outer circumferential side.
- the pressure roller 57 is rotatably fixed on the inner peripheral side of the secondary transfer belt 51 so as not to be displaced with respect to the cleaning roller 31 a and the cleaning roller 31 b (more specifically, the idler roller 54 and the tension roller 55).
- the pressing roller 57 projects the secondary transfer belt 51 outside the common external tangent Z2 on the secondary transfer belt side among the common external tangents of the cleaning roller 31a and the cleaning roller 31b.
- the first nip portion T4a and the second nip portion T4b can be made longer.
- the positional relationship of the five rollers that is, the cleaning rollers 31a and 31b, the idler roller 54, the stretching roller 55, and the pressing roller 57, is determined.
- the voltage applied to the cleaning roller 31 by the power supply 36 is provided in the two-rotation cleaning device 30A disposed on the upstream and downstream sides of the secondary transfer belt 51 in the moving direction. Of the same polarity.
- the cleaning roller 31 (31a, 31b) is offset from the opposing roller 40 in the moving direction. preferable.
- the present invention is applied to the belt cleaning device 30 and the second cleaning device 30A.
- the present invention is not limited to this.
- the present invention is applicable to, for example, a primary transfer portion T1 capable of transferring toner from the photosensitive drums 11Y to 11K to the intermediate transfer belt 21.
- the photosensitive drums 11Y to 11K correspond to outer rollers
- the primary transfer rollers 22Y to 22K correspond to inner rollers.
- the present invention is applicable to the secondary transfer portion T2 capable of transferring the toner image from the intermediate transfer belt 21 to the recording material P.
- the secondary transfer inner roller 25 corresponds to the inner roller
- the secondary transfer outer roller 26 corresponds to the outer roller.
- the first to eighth embodiments described above are described on the premise that the physical nip T3b is formed, but the present invention is not limited to this.
- the opposing roller 40 may be offset further downstream so that only the tension nip T3a is formed without forming the physical nip T3b between the cleaning roller 31 and the intermediate transfer belt 21.
- the belt cleaning device when the physical nip T3b is not formed will be described with reference to FIGS. 16A and 16B.
- FIGS. 16A and 16B the same components as those in the second embodiment described above are denoted by the same reference numerals (see FIGS. 7A and 7B), and description and illustration thereof will be omitted or simplified.
- the tangent I ′ of the cleaning roller 31 at the center position S in the movement direction of the intermediate transfer belt 21 in the nip portion T3 is considered.
- the center position S in the moving direction is in tension in the moving direction of the intermediate transfer belt 21. It is in the middle of the nip T3a.
- the first roller is a roller that first stretches the intermediate transfer belt 21 downstream of the cleaning roller 31 in the moving direction of the intermediate transfer belt 21, the first roller becomes the opposing roller 40.
- the opposing roller 40 is disposed at a position where the position in contact with the intermediate transfer belt 21 does not overlap with the tension nip T3a in the moving direction of the intermediate transfer belt 21 (see FIG. 16B).
- the second roller is a roller that first stretches the intermediate transfer belt 21 upstream of the cleaning roller 31 in the moving direction of the intermediate transfer belt 21, the second roller is the secondary transfer inner roller 25 (or the idler roller 80). , See FIG.
- the position of the secondary transfer inner roller 25 (or the idler roller 80) in contact with the intermediate transfer belt 21 is also disposed at a position not overlapping the tension nip T3a. Then, at least one of the opposing roller 40 (first roller) and the secondary transfer inner roller 25 (or the idler roller 80, the second roller) is the same side as the cleaning roller 31 with respect to the tangent line I ′. It should just be provided in. In the present embodiment, both the opposing roller 40 and the secondary transfer inner roller 25 (or the idler roller 80) are provided on the same side as the cleaning roller 31 with respect to the tangent I ′.
- the present image forming apparatus is particularly suitable for use with a liquid developer.
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Abstract
外周面にトナーとキャリア液とを含む液体現像剤を担持して回転する無端状のベルト部材(21)と、ベルト部材の外周面に接触する接触部(T3)を形成し、ベルト部材との間に生じる電位差に応じてベルト部材から液体現像剤を介してトナーが移動される外ローラ(31)と、ベルト部材を介して外ローラに当接する内ローラ(40)と、ベルト部材の移動方向に関して、外ローラ及び内ローラよりも下流側でベルト部材を最初に張架する第一ローラ(23)と、ベルト部材の移動方向に関して、外ローラ及び内ローラよりも上流側でベルト部材を最初に張架する第二ローラ(25)と、を備え、第一ローラ(23)と第二ローラ(25)の少なくとも一方のローラは、外ローラ(31)の回転中心と内ローラ(40)の回転中心を結んだ直線と内ローラ(40)との交点における接線に対して、外ローラ(31)と同じ側に設けられている。
Description
本発明は、液体現像剤を用いて画像を形成する電子写真方式の画像形成装置に関する。
従来、感光ドラム上に形成された静電潜像をトナーとキャリア液とを含む液体現像剤を用いてトナー像に現像して、現像したトナー像を転写ドラムに一次転写し、さらに転写ドラムに一次転写したトナー像を記録材に二次転写する画像形成装置が知られている。液体現像剤を用いた装置では、二次転写後に転写ドラム上に残るトナーを除去するために、クリーニングローラが転写ドラムに当接されている(特許文献1)。トナーは、クリーニングローラと転写ドラムとが当接して形成されるニップ部において、クリーニングローラへの電圧の印加に伴い形成される電界に従って転写ドラムからクリーニングローラへと液体現像剤を介して移動する(所謂、電気泳動)。そして、クリーニングローラに移動したトナーは、クリーニングローラを摺擦するクリーニングブレードによって液体現像剤と共に取り除かれる。
そして、液体現像剤でなく乾式現像剤を用いる画像形成装置であるが、中間転写ベルト上に残るトナーを除去するために、一対のローラとしてベルト内側に対向ローラ、ベルト外側にクリーニングローラを配設した画像形成装置が提案されている。これらの装置では、対向ローラとクリーニングローラとに挟持される中間転写ベルトをベルト内側又はベルト外側に張り出すように、対向ローラとクリーニングローラとが配設されている(特許文献2、特許文献3)。
ところで、液体現像剤を用いる画像形成装置の場合、中間転写ベルトをクリーニングするクリーニングローラとして、液体現像剤に含まれる有機溶剤等による劣化がゴムローラに比べて生じ難い金属ローラを用いるとよい。ただし、金属ローラを用いた場合に、中間転写ベルトからトナーを移動できないことがあった。そこで、液体現像剤を用いる画像形成装置において、中間転写ベルトなどのベルト部材から電気泳動によりトナーを移動させるに足るニップ部を確保することが望まれていたが、未だそうした装置は提案されていない。
本発明は、液体現像剤を用いる画像形成装置において、ベルト部材から電気泳動によりトナーを移動させるに足るニップ部を確保可能な画像形成装置の提供を目的とする。
本発明の第1の実施形態に係る画像形成装置は、外周面にトナーとキャリア液とを含む液体現像剤を担持して回転する無端状のベルト部材と、前記ベルト部材の外周面に接触する接触部を形成し、前記ベルト部材から液体現像剤を介してトナーが移動される外ローラと、前記ベルト部材を介して前記外ローラに当接する内ローラと、前記外ローラもしくは前記内ローラに電圧を印加する電源と、前記ベルト部材の移動方向に関して、前記外ローラ及び前記内ローラよりも下流側で前記ベルト部材を最初に張架する第一ローラと、前記ベルト部材の移動方向に関して、前記外ローラ及び前記内ローラよりも上流側で前記ベルト部材を最初に張架する第二ローラと、を備え、前記第一ローラと前記第二ローラの少なくとも一方のローラは、前記外ローラの回転中心と前記内ローラの回転中心を結んだ直線と前記内ローラとの交点における接線に対して、少なくとも一部の領域が前記外ローラと同じ側に設けられている。
本発明の第2の実施形態に係る画像形成装置は、外周面にトナーとキャリア液とを含む液体現像剤を担持して回転する無端状のベルト部材と、前記ベルト部材の外周面に接触する接触部を形成し、前記ベルト部材との間に生じる電位差に応じて前記ベルト部材から液体現像剤を介してトナーが移動される外ローラと、前記ベルト部材と当接する位置が、前記ベルト部材の移動方向に関して前記接触部と重ならない位置に配置され、前記接触部よりも下流側で前記ベルト部材を最初に張架する第一ローラと、前記ベルト部材と当接する位置が、前記ベルト部材の移動方向に関して、前記接触部と重ならない位置に配置され、前記接触部よりも上流側で前記ベルト部材を最初に張架する第二ローラと、を備え、前記第一ローラと前記第二ローラの少なくとも一方のローラは、前記ベルト部材の移動方向に関する前記接触部の中央位置における前記外ローラの接線に対して、前記外ローラと同じ側に設けられている。
本発明の一態様によれば、液体現像剤を用いる画像形成装置において、ベルト部材から電気泳動によりトナーを移動させるに足る接触部を確保することが容易にできる。
本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
[第一実施形態]
<画像形成装置>
第一実施形態について説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の構成について、図1を用いて説明する。図1に示す画像形成装置10は、複数の画像形成部UY、UM、UC、UKを配列したタンデム構成の中間転写方式のフルカラープリンタである。本実施形態の場合、複数の画像形成部UY~UKの重力方向下方に、中間転写ユニット20が配設されている。
<画像形成装置>
第一実施形態について説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の構成について、図1を用いて説明する。図1に示す画像形成装置10は、複数の画像形成部UY、UM、UC、UKを配列したタンデム構成の中間転写方式のフルカラープリンタである。本実施形態の場合、複数の画像形成部UY~UKの重力方向下方に、中間転写ユニット20が配設されている。
中間転写ユニット20は、ベルト部材として無端状の中間転写ベルト21と、一次転写ローラ22Y~22Kと、駆動ローラ23と、テンションローラ24及び二次転写内ローラ25とを備えている。中間転写ベルト21は、駆動ローラ23、テンションローラ24及び二次転写内ローラ25等のローラに掛け渡して支持され、駆動ローラ23に駆動されて図1の矢印R2方向に回転する。本実施形態において、二次転写内ローラ25は、中間転写ベルト21の内周側に回転自在に固定され、中間転写ベルト21を張架する。他方、駆動ローラ23は、中間転写ベルト21の内周側に回転自在に固定され、二次転写内ローラ25よりも中間転写ベルト21の移動方向下流で中間転写ベルト21を張架する。
画像形成部UY~UKは、中間転写ベルト21の移動方向(図1の矢印R2方向)に沿って配列されている。画像形成部UYでは、感光ドラム11Yにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト21に転写される。画像形成部UMでは、感光ドラム11Mにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト21に転写される。画像形成部UC、UKでは、それぞれ感光ドラム11C、11K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21に転写される。中間転写ベルト21に転写された四色のトナー像は、二次転写部T2へ搬送されて記録材P(用紙、OHPシートなどのシート材など)へ一括転写される。本実施形態において、中間転写ベルト21はトナーとキャリア液とを含む液体現像剤を担持して回転する。
画像形成部UY~UKは、被供給部としての現像装置4Y、4M、4C、4Kで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。そこで、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を省略して、画像形成部UY~UKの構成及び動作を説明する。
画像形成部Uでは、感光体としての感光ドラム11を囲むように、一次帯電器12、露光装置13、現像装置4、ドラムクリーニング装置14が配置されている。画像形成部Uは、一次転写ローラ22によって感光ドラム11と中間転写ベルト21との間にトナー像の一次転写部T1が形成されるように、感光ドラム11が中間転写ベルト21を挟み一次転写ローラ22に対向する位置に配置されている。感光ドラム11は、アルミニウム製シリンダの外周面に感光層が形成されており、所定のプロセススピードで図1の矢印R1方向に回転される。
一次帯電器12は、例えばコロナ放電に伴う荷電粒子を照射して感光ドラム11を一様な負極性の暗部電位に帯電させる。露光装置13は、各色の分解色画像を展開した走査線画像データをON-OFF変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム11の表面に画像の静電潜像を書き込む。この静電潜像は、現像装置4によりトナー像として現像される。
現像装置4には、分散媒であるキャリア液に分散質である粉体のトナーを分散させた液体現像剤が収容されている。現像装置4には、不図示のミキサから液体現像剤が供給される。ミキサから現像装置4へ供給された液体現像剤は、現像装置4内においてコートローラ4aによって、現像ローラ4bにコートされ(供給され)、現像に用いられる。現像ローラ4bは、表面に液体現像剤を担持して搬送し、感光ドラム11上に形成された静電潜像をトナーで現像する。こうしたコートローラ4aから現像ローラ4bへの液体現像剤のコート、及び現像ローラ4bから感光ドラム11上の静電潜像の現像は、それぞれ電界を用いて行われる。なお、現像に供されなかった液体現像剤は現像装置4からミキサに戻され再利用される。
一次転写ローラ22によって形成された一次転写部T1では、感光ドラム11上に形成されたトナー像が電界を用いて中間転写ベルト21に一次転写される。一次転写後に感光ドラム11上に残留した液体現像剤(トナーとキャリア液)は、ドラムクリーニング装置14によって回収される。
二次転写部T2は、二次転写内ローラ25に支持された中間転写ベルト21に二次転写外ローラ26を当接して形成される記録材Pへのトナー像転写部である。二次転写部T2では、転写部材としての二次転写外ローラ26に二次転写電圧が印加されることで、トナー像が中間転写ベルト21から二次転写部T2に搬送される記録材Pへ二次転写される。二次転写後に中間転写ベルト21に残留したトナー(残留トナー)は、ベルトクリーニング装置30によってキャリア液と一緒に除去される。ベルトクリーニング装置30については、後述する(図2A参照)。
二次転写部T2で四色のトナー像を二次転写された記録材Pは、不図示の定着装置等へ搬送され、定着装置等によって記録材Pに転写されたトナー像が定着される。トナー像が定着した記録材Pは、装置本体外(機外)へ排出される。
<液体現像剤>
次に、現像装置4Y~4Kで用いる液体現像剤について説明する。液体現像剤としては、従来から使用されている液体現像剤を用いてもよいが、本実施形態では、紫外線硬化型の液体現像剤を用いる。
次に、現像装置4Y~4Kで用いる液体現像剤について説明する。液体現像剤としては、従来から使用されている液体現像剤を用いてもよいが、本実施形態では、紫外線硬化型の液体現像剤を用いる。
液体現像剤は、カチオン重合性液状モノマー、光重合開始剤、カチオン重合性液状モノマーに不溶なトナー粒子を含む紫外線硬化型液体現像剤である。また、カチオン重合性液状モノマーがビニルエーテル化合物であり、光重合開始剤が、次の一般式(化1)で表される化合物である。
より具体的に説明する。まず、トナー粒子は、色を発する色材をトナー樹脂で内包している。また、トナー樹脂と色材とともに、帯電制御剤等、他の材料を含有してもよい。トナー粒子の製造方法としては、色材を分散させ、樹脂を徐々に重合内包させるコアシェルベーションや、樹脂等を溶融させ、色材を樹脂内部へ内包させる内粉砕法などの公知技術を用いてもよい。トナー樹脂は、エポキシ、スチレンアクリル系等を用いている。色を発する色材は、一般有機無機顔料でよい。また、製造上、トナー分散性を高めるため、分散剤を用いているが、シナジストも可能である。
キャリア液である硬化性液体は、トナー表面の電荷をもたせる荷電制御剤と、紫外線であるUV照射で酸を発生する光重合剤、さらに酸により結合するモノマーで構成されている。モノマーは、カチオン重合反応により、ポリマー化するビニルエーテル化合物である。また、光重合剤とは別に、増感剤を含有してもよい。光重合により、保存性が低下するため、カチオン重合禁止剤を10~5000ppm入れてもよい。他に、帯電制御補助剤、他添加材等を用いる場合もある。
この現像剤の紫外線硬化剤(モノマー)は、化学式(化2)で表されるビニルエーテル基が一つある一官能モノマーが約10%(重量%)と、化学式(化3)で表されるビニルエーテル基が二つある二官能モノマーを約90%混合したものである。
光重合開始剤としては下記の(化4)で表されるものを0.1%混合している。この光重合開始剤を用いることにより、良好な定着を可能としつつも、イオン性の光酸発生剤を用いる場合と異なり、高抵抗な液体現像剤が得られる。
なお、カチオン重合性液状モノマーが、ジシクロペンタジエンビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、トリシクロデカンビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、2-エチル-1,3-ヘキサンジオールジビニルエーテル、2,4-ジエチル-1,5-ペンタンジオールジビニルエーテル、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオールジビニルエーテル、ネオペンチルグリコールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル及び1,2-デカンジオールジビニルエーテルからなる群より選ばれる化合物であることが望ましい。
さらに、帯電制御剤としては、公知のものが利用できる。具体的な化合物としては、亜麻仁油、大豆油などの油脂;アルキド樹脂、ハロゲン重合体、芳香族ポリカルボン酸、酸性基含有水溶性染料、芳香族ポリアミンの酸化縮合物、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸ニッケル、ナフテン酸鉄、ナフテン酸亜鉛、オクチル酸コバルト、オクチル酸ニッケル、オクチル酸亜鉛、ドデシル酸コバルト、ドデシル酸ニッケル、ドデシル酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、2-エチルヘキサン酸コバルトなどの金属石鹸類;石油系スルホン酸金属塩、スルホコハク酸エステルの金属塩などのスルホン酸金属塩類;レシチンなどの燐脂質;t-ブチルサリチル酸金属錯体などのサリチル酸金属塩類;ポリビニルピロリドン樹脂、ポリアミド樹脂、スルホン酸含有樹脂、ヒドロキシ安息香酸誘導体などが挙げられる。
<ベルトクリーニング装置>
本実施形態のベルトクリーニング装置30の構成について、図2A及び図2Bを用いて説明する。図2Aに示すように、ベルトクリーニング装置30は、ケーシングを形成するクリーニング容器33、クリーニングローラ31、クリーニングブレード32、対向ローラ40などを備えている。
本実施形態のベルトクリーニング装置30の構成について、図2A及び図2Bを用いて説明する。図2Aに示すように、ベルトクリーニング装置30は、ケーシングを形成するクリーニング容器33、クリーニングローラ31、クリーニングブレード32、対向ローラ40などを備えている。
内ローラとしての対向ローラ40は、中間転写ベルト21の内周側に回転自在に設けられ、中間転写ベルト21の移動方向(矢印R2方向)に関し二次転写内ローラ25と駆動ローラ23(図1参照)との間で、中間転写ベルト21の内周面(裏面)に当接する。対向ローラ40は、中間転写ベルト21に従動して回転する。クリーニング容器33は中間転写ベルト21に対向した部分が開口しており、クリーニングローラ31はこの部分から外部に露出するようにして回転可能に設けられている。外ローラとしてのクリーニングローラ31は、対向ローラ40に対し中間転写ベルト21を挟んで配置され、中間転写ベルト21の外周面(表面)に当接している。これら対向ローラ40とクリーニングローラ31とがそれぞれ中間転写ベルト21の内周面と外周面とに当接して、接触部としてのクリーニングニップ部T3(以下、単にニップ部T3と記す)を形成する。本実施形態において、ニップ部T3は、図2Bに示す物理ニップT3bとテンションニップT3aとを有するように、クリーニングローラ31に中間転写ベルト21を巻き付かせることにより形成される。本明細書において、第一接触部としての物理ニップT3bは対向ローラ40とクリーニングローラ31とが中間転写ベルト21に対し表裏で当接する領域(当接領域)を指す。クリーニングローラ31は当接領域の表面で、対向ローラ40は当接領域の裏面で中間転写ベルト21に対し当接する。第二接触部としてのテンションニップT3aは、対向ローラ40が非接触であり、クリーニングローラ31のみが当接する領域を指す。
本実施形態では、対向ローラ40とクリーニングローラ31とにより物理ニップT3bが確保されるように構成されている。この理由は、ニップ部T3の近傍で生じやすい放電をできる限り抑制するためである。即ち、ニップ部T3近傍で放電が生じてしまうと、中間転写ベルト21上のトナーをクリーニングするためにより強い電界が必要となり、それに伴って中間転写ベルト21へのダメージが大きくなることが懸念される。そして、本実施形態では、後述するように中間転写ベルト21に弾性層を有する弾性ベルトを用いている。そうした中間転写ベルト21は電気的な抵抗が高い故に、ニップ部T3の近傍で特に放電が生じやすい。
クリーニングローラ31は、モータ35により、中間転写ベルト21とのニップ部T3において中間転写ベルト21の移動方向と同一方向(矢印R3方向)に、中間転写ベルト21とほぼ同等の速度で回転駆動される。そして、クリーニングローラ31は、二次転写されずに中間転写ベルト21上に残ったトナーを電界の作用によって電気的に除去する(所謂、電気泳動)。本実施形態の場合、対向ローラ40がアースに、クリーニングローラ31が電源36に接続され、クリーニングローラ31に対し電源36によりトナーと逆極性の電圧が印加される。なお、対向ローラ40に電源を接続し、クリーニングローラ31をアースに接続してもよい。この場合、対向ローラ40にはトナーと同極性の電圧が印加される。すると、中間転写ベルト21上(中間転写ベルト上)に残るトナーはニップ部T3において中間転写ベルト21とクリーニングローラ31との間に形成される液体現像剤の液層を介して、中間転写ベルト21からクリーニングローラ31に移動される。
クリーニングローラ31に移動したトナーは、液体現像剤と共にクリーニングブレード32により除去される。クリーニングブレード32は例えばステンレス鋼などの金属製の板状部材であり、クリーニングローラ31の移動方向に関しニップ部T3よりも移動方向下流側でクリーニングローラ31に当接している。クリーニングブレード32により除去されたトナーは、液体現像剤と共に重力に従ってクリーニング容器33内を流れ落ちる。クリーニング容器33の底面は傾斜状に形成されており、その傾斜した底面の最低部に排出口34が形成されている。そのため、クリーニングブレード32によって除去されたトナーを含む液体現像剤は、クリーニング容器33の底面を排出口34へと伝わって、排出口34からクリーニング容器33外に排出される。
<クリーニングローラ>
上記のクリーニングローラ31について説明する。液体現像剤を用いる画像形成装置では、液体現像剤に含まれる有機溶剤等と反応し難い材料で形成されたクリーニングローラ31を用いるのが望ましい。これは、キャリア液に使用される化合物に起因する溶解や変質による劣化を生じ難くして、ローラの耐久性を上げるためである。一般的に、ローラと有機溶媒それぞれの溶解パラメータ(SP:Solubility Parameter)値の差が2以上であると、ローラはSP値の差が2未満の場合よりも劣化しやすくなる(つまりローラの劣化が早まる)。本実施形態では、ローラの劣化を遅らせる観点から、クリーニングローラ31として例えばステンレス製あるいはアルミニウム製の金属ローラを用いている。金属ローラとして、変形による形状追従性が変わらない程度に、フッ素樹脂などで表面が薄くコーティングされた金属ローラを用いてよい。なお、対向ローラ40はクリーニングローラ31に比べて液体現像剤に触れる機会が小さい故に、必ずしも金属ローラを用いる必要がなく、ゴムローラを用いてよい。ただし、ローラの劣化を考慮すれば、対向ローラ40にも金属ローラを用いるのが好ましい。
上記のクリーニングローラ31について説明する。液体現像剤を用いる画像形成装置では、液体現像剤に含まれる有機溶剤等と反応し難い材料で形成されたクリーニングローラ31を用いるのが望ましい。これは、キャリア液に使用される化合物に起因する溶解や変質による劣化を生じ難くして、ローラの耐久性を上げるためである。一般的に、ローラと有機溶媒それぞれの溶解パラメータ(SP:Solubility Parameter)値の差が2以上であると、ローラはSP値の差が2未満の場合よりも劣化しやすくなる(つまりローラの劣化が早まる)。本実施形態では、ローラの劣化を遅らせる観点から、クリーニングローラ31として例えばステンレス製あるいはアルミニウム製の金属ローラを用いている。金属ローラとして、変形による形状追従性が変わらない程度に、フッ素樹脂などで表面が薄くコーティングされた金属ローラを用いてよい。なお、対向ローラ40はクリーニングローラ31に比べて液体現像剤に触れる機会が小さい故に、必ずしも金属ローラを用いる必要がなく、ゴムローラを用いてよい。ただし、ローラの劣化を考慮すれば、対向ローラ40にも金属ローラを用いるのが好ましい。
ところで、乾式現像剤を用いる画像形成装置の場合、クリーニングローラ31として金属ローラを用いるのが難しい。即ち、乾式現像剤に含まれるトナーは絶縁体であり、クリーニングローラ31が電気的な抵抗の小さい金属ローラであると、ニップ部やその近傍のギャップで起きる放電により、極性が逆転したトナーが融着し得る。そうなると、クリーニング性能が低下してしまう。これに対し、液体現像剤を用いる画像形成装置の場合、放電が生じてもトナーの極性が実質的に逆転しない。そして、トナーは電気泳動により液体現像剤の液層を移動することから、金属ローラを使用することが可能である。ただし、金属ローラはゴムローラに比較すると、変形による形状追従性が非常に小さい。そこで、クリーニングローラ31に金属ローラを用いる場合は、トナーを電気泳動により確実に移動させるべく、ニップ部T3のニップ長さ(中間転写ベルト21の移動方向長さ)を確保する必要がある。詳しくは後述するように(図5参照)、本実施形態では、クリーニングローラ31に中間転写ベルト21を巻き付けるように、中間転写ベルト21に対しクリーニングローラ31をベルト内側に張り出して、ニップ部T3のニップ長さを確保している。
<中間転写ベルト>
中間転写ベルト21について説明する。中間転写ベルト21は、ポリイミドやポリアミド等の樹脂、それらのアロイにカーボンブラック等の帯電防止剤を適量含有させたものなどを用いて、一定の厚さでフィルム状に形成されている。例えば、中間転写ベルト21は表面抵抗率が1E+9~1E+13Ω/□であり、厚さが0.04~0.1mmの樹脂ベルトである。
中間転写ベルト21について説明する。中間転写ベルト21は、ポリイミドやポリアミド等の樹脂、それらのアロイにカーボンブラック等の帯電防止剤を適量含有させたものなどを用いて、一定の厚さでフィルム状に形成されている。例えば、中間転写ベルト21は表面抵抗率が1E+9~1E+13Ω/□であり、厚さが0.04~0.1mmの樹脂ベルトである。
また、中間転写ベルト21はヤング率の高い(例えば300MPa)樹脂を用いて形成される。ヤング率が低く変形しやすい中間転写ベルト21の場合には、クリーニングローラ31に金属ローラを用いても、物理ニップT3bのニップ長さを長くし得る。ただし、中間転写ベルト21の厚さが1mm以下である場合に、直径40mmより大径の金属ローラを用いなければ、ほとんどのトナーを除去するに足るだけの十分なニップ長さを確保することが難しい。ニップ長さは、例えば1.2mm以上に確保する必要がある。しかし、金属ローラは直径が増すと重みが二乗倍で重くなることに鑑みれば、クリーニングローラ31として直径40mm以下の金属ローラを用いる方が好ましい。
ここで、無端状のベルトに金属ローラを押し当てた場合に形成されるニップ部のニップ長さに関し、ベルトの厚さを変えてニップ長さを調べる実験を行った。その実験結果を図3に示す。図3では、横軸にベルトの厚さを示し、縦軸にニップ長さを示した。ベルトとして、厚さが0.1mmのポリイミドからなる樹脂ベルトと、その樹脂ベルトの上に厚さ0.8mm、1.2mmのウレタンスポンジからなる弾性層を有する弾性ベルトとを用い、それぞれニップ長さを測った。なお、ベルトと金属ローラとの接触圧は80N、ベルトの移動方向(長手方向)の長さは400mmとした。また、弾性層のヤング率は0.3(MPa)とした。なお、ヤング率は「FISCHERSCOPE HM2000S」(フィッシャー社製)によって測定可能である。
図3に示すように、ベルトの厚さが1mm以上でなければ、接触圧80Nでは、トナーを除去するに足るニップ長さ(例えば1.2mm)を確保することができない。そこで、トナーを除去するに足るニップ長さを確保するために、接触圧を80N以上にすることが考えられる。しかし、接触圧を高くしすぎると、ベルトに破断が生じやすくなる。本実施形態では、接触圧の上限を300Nとしている。特に、液体現像剤を担持する中間転写ベルトに弾性ベルトを用いると、金属ローラを押し当てることに起因するベルトの伸縮に伴って微小クラックが生じやすく、そこに液体現像剤が入り込んで、ベルトが膨潤したり、あるいはベルトの電気抵抗率が変化し得る。これを避けるために、中間転写ベルト21には、厚さが1mm以下の弾性層の薄いベルトを用いるのが望ましい。また、接触圧が低すぎる場合は、回転時にベルトの厚さムラや駆動ムラによって対向ローラ40あるいはクリーニングローラ31と、ベルトとの距離が離れることが考えられる。この場合、物理ニップ幅あるいはテンションニップ幅が失われ、クリーニング能力が低下してしまう。従って、接触圧は上記したニップ幅にぶれが生じない程度に、可能な限り低い方が望ましい(例えば30N)。本実施形態では、接触圧の下限値を30Nとしている。このように、本実施形態では接触圧を30N以上300N以下とした。
<トナーの電気泳動>
次に、ニップ部T3におけるトナーの電気泳動について、図4を用いて説明する。図4はトナーの電気泳動をモデル化して説明するための図であり、ここでは図示の都合上、中間転写ベルト21を直線状に示した。
次に、ニップ部T3におけるトナーの電気泳動について、図4を用いて説明する。図4はトナーの電気泳動をモデル化して説明するための図であり、ここでは図示の都合上、中間転写ベルト21を直線状に示した。
上述したように、ベルトクリーニング装置30は、中間転写ベルト21上のトナーFを電界の作用によって電気的に除去する(所謂、電気泳動)。その際に、中間転写ベルト21からクリーニングローラ31に、トナーFを電気泳動により確実に移動させるべく、ニップ部T3のニップ長さLを確保する必要があり、そのニップ長さL(m)は以下に示す式1を満たす長さである。
(μ×E)×(L/P)>d ・・・ 式1
(μ×E)×(L/P)>d ・・・ 式1
式1中のμ(m2/(V×s))はトナー移動度、E(V/m)はクリーニングローラ31への電圧の印加に伴いニップ部T3に生じる電界の強さ、P(m/s)は中間転写ベルト21の回転速度、d(μm)はニップ部T3における液体現像剤Gの液厚である。なお、ニップ長さLは、トナー画像として記録材の全面にトナーが載ったいわゆるベタ画像を二次転写した場合に、二次転写後に中間転写ベルト21上に残るトナーを電気泳動によりクリーニング可能な長さである。
そして、式1の左辺は、(μ×E)で表されるトナーの移動速度と、(L/P)で表されるニップ部T3を通過するのに係る通過時間との積、即ち中間転写ベルト21からクリーニングローラ31に向かってトナーが電気泳動により移動できる距離である。他方、式1の右辺は上記の通り、ニップ部T3における液体現像剤の液厚である。つまり、式1の左辺が右辺より大きくなるニップ長さLが確保されていれば、トナーはニップ部T3を通過する間に液体現像剤の液厚を介して中間転写ベルト21からクリーニングローラ31に移動可能である。一例として、トナー移動度は1.00-10~1.00-11(m2/(V×s))である。電界は、90(V/μm)である。中間転写ベルト21の回転速度は、600(mm/s)である。ニップ部T3における液体現像剤の液厚dは、2(μm)である。このような場合、ニップ長さLは1.5(mm)以上に確保すればよい。ただし、ニップ長さLを長くすると、中間転写ベルト21のクリーニングローラ31に対する巻き付き角が大きくなる。その場合、中間転写ベルト21が回転に伴って繰り返し屈曲しやすくなるので、ベルト寿命の観点から好ましくない。この点に鑑み、中間転写ベルト21のクリーニングローラ31に対する巻き付き角は、90°未満が好ましい。より好ましくは45°未満、さらに好ましくは20°未満が好ましい。
ここで、上記した式1中のトナー移動度、電界、ニップ長さ、液体現像剤の液厚の測定について説明する。トナー移動度μは、以下の式2で表すことができる。
μ=|v/E|=Q/(6π×η×α) ・・・ 式2
μ=|v/E|=Q/(6π×η×α) ・・・ 式2
式2中のv(m/s)はトナーの移動速度、E(V/m)はクリーニングローラ31への電圧の印加に伴いニップ部T3に生じる電界の強さである。また、Q(C)は液体現像剤中のトナーが有する電荷量、πは円周率、ηは液体現像剤の粘度(Pa・s)、α(μm)はトナーの直径である。一例として、液体現像剤の粘度は4.0(Pa・s)、トナーの外径は1.0(μm)であり、トナー移動度はこれらのパラメータから算出できる。また、トナーの移動速度は、本実施形態の場合、約9~90(m/s)である。トナーの電荷量については、上記の定量化された各種のパラメータから算出することが可能である。なお、トナー移動度は、ゼータ電位計測定装置Zeta‐APS(Matec applied science社製)などの測定器によって測定することで、定量化が可能である。
電界は、一般的に以下の式3によって求められる。β(V)はクリーニングローラ31に印加した電圧値であり、d(μm)はニップ部T3における液体現像剤の液厚である。
E=β/d ・・・ 式3
E=β/d ・・・ 式3
なお、電界に関しては、クリーニングローラ31から液体現像剤及び中間転写ベルト21の抵抗体を介して対向ローラ40に至るまでの経路を直列回路によりモデル化し、その回路計算によって求めることができる。一例として、クリーニングローラ31に印加した電圧値は1000(V)、液体現像剤の電気抵抗率は6.0E+6(Ω・cm)、液体現像剤の液厚は2(μm)である。また、中間転写ベルト21の電気抵抗率は1.0E+10(Ω・cm)、中間転写ベルト21の厚さは100(μm)である。この場合、電界は約90(V/μm)と算出される。
ニップ長さは、画像形成中に主電源を切るなどして瞬停を起こさせ、停止した状態でニップ部T3の長さを測ればよい。ここで、ニップ長さはクリーニングローラ31と対向ローラ40の直径、及び中間転写ベルト21の変形量によって決まる。本実施形態において、クリーニングローラ31の直径は28mmであり、対向ローラ40の直径は21mmである。なお、クリーニングローラ31及び対向ローラ40の表面粗さは、JIS B 0031:2003規格で0.2μmより小さいものである。これらローラの表面粗さは、PU‐OS400(小坂研究所製)によって測定可能である。
液体現像剤の液厚は、ニップ部T3を通過した中間転写ベルト21の表面からスクレーパーなどで液体現像剤の一部を剥ぎ取り、共焦点顕微鏡などを用いて液体現像剤を剥ぎ取った箇所と剥ぎ取っていない箇所との高低差を実測する。そして、実測した高低差の2倍の値を液体現像剤の液厚とする。即ち、ニップ部T3における液体現像剤はニップ部T3を通過すると、中間転写ベルト21とクリーニングローラ31とになき別れる。それ故、ニップ部T3を通過した中間転写ベルト21の表面上の液体現像剤の液厚は、ニップ部T3における液体現像剤の液厚の半分となる。そこで、上記のように実測した高低差を2倍することで、ニップ部T3における液体現像剤の液厚を求めることができる。なお、共焦点顕微鏡は、例えば共焦点顕微鏡VK8700(キーエンス社製)を用いればよい。
<クリーニングニップ部>
上述したように、本実施形態では、電気泳動により中間転写ベルト21からクリーニングローラ31に液体現像剤を介してトナーを移動させるために、上記した式1を満たすニップ長さLでニップ部T3を形成する必要がある。そうするために、本実施形態では、中間転写ベルト21をクリーニングローラ31に巻き付かせるようにして、クリーニングローラ31と対向ローラ40とが配置される。図5を用いて説明する。
上述したように、本実施形態では、電気泳動により中間転写ベルト21からクリーニングローラ31に液体現像剤を介してトナーを移動させるために、上記した式1を満たすニップ長さLでニップ部T3を形成する必要がある。そうするために、本実施形態では、中間転写ベルト21をクリーニングローラ31に巻き付かせるようにして、クリーニングローラ31と対向ローラ40とが配置される。図5を用いて説明する。
図5に示すように、本実施形態の場合、クリーニングローラ31は中間転写ベルト21を外側から内側に押し込むように、中間転写ベルト21をベルト内側に屈曲させている。クリーニングローラ31は、二次転写内ローラ25と駆動ローラ23の共通外接線のうち中間転写ベルト側(ベルト部材側)の共通外接線Zよりも内側に中間転写ベルト21を張り出している。駆動ローラ23と二次転写内ローラ25の少なくとも一方のローラは、対向ローラ40の回転中心とクリーニングローラ31の回転中心とを結ぶ直線Hと対向ローラ40との交点Jを通る接線Iに対して、クリーニングローラ31と同じ側に設けられる。言い換えれば、接線Iを基準に対向ローラ40と逆側の領域Yに侵入する位置に設けられる。即ち、駆動ローラ23と二次転写内ローラ25の少なくとも一方のローラは、少なくとも一部の領域が接線Iに対して、クリーニングローラ31と同じ側に設けられている。ここでは、駆動ローラ23と二次転写内ローラ25の両方共が領域Yに侵入するように設けられている。本実施形態の場合、駆動ローラ23は、クリーニングローラ31及び対向ローラ40よりも移動方向下流側で中間転写ベルト21を最初に張架する第一ローラである。他方、二次転写内ローラ25は、クリーニングローラ31及び対向ローラ40よりも移動方向上流側で中間転写ベルト21を最初に張架する第二ローラである。
クリーニングローラ31は、中間転写ベルト21を外側から内側に向け押圧するように回転自在に固定されている。他方、対向ローラ40は、加圧ばね41によって中間転写ベルト21を内側から外側に向け押圧するように、対向ローラ40を両端で支持する軸受け(不図示)が加圧ばね41によって付勢されている。なお、ここではクリーニングローラ31を固定する一方で対向ローラ40を加圧ばね41によってばね付勢させるようにしたが、クリーニングローラ31と対向ローラ40の少なくとも一方が回転自在に固定されており、他方がばね付勢されていればよい。
中間転写ベルト21を屈曲させた場合、中間転写ベルト21を屈曲させない場合に比べて、クリーニングローラ31に対する中間転写ベルト21の巻き付き量が増す。上述したように、ニップ部T3は物理ニップT3bとテンションニップT3aとを有し(図2B参照)、中間転写ベルト21の巻き付き量が増えるに伴いテンションニップT3aは長くなる。こうしてテンションニップT3aを長くすることで、ニップ部T3のニップ長さを上記式1を満たす長さにすることができ、もって中間転写ベルト21上のトナーを電気泳動により十分に除去させ得る。
本実施形態において、トナーが電気泳動するのに必要なニップ長さLと電界Eとの関係は、上記の式1を変形した式4で表すことができる。
E>(d×P/μ)/L ・・・ 式4
E>(d×P/μ)/L ・・・ 式4
ここで、ニップ長さと電界の強さ(電界強度)との関係を図6に示す。図6では、トナー移動度が1.00-11(m2/(V×s))である場合を実線で示し、トナー移動度が1.00-10(m2/(V×s))である場合を点線で示している。このグラフによって示されるのは、ニップ長さ毎に必要とされる最低の電界強度である。例えば、トナー移動度が1.00-10(m2/(V×s))である場合に、ニップ長さが1.5mmであれば、約1.0E+1(V/μm)より大きい電界強度が得られなければ、電気泳動によりトナーが移動し得ない。従って、それぞれの線が示す電界強度以上の電界が得られれば、ニップ部T3において電気泳動によりトナーが移動し得る。ただし、電界強度には上限がある。これは、電界強度が強すぎると、ニップ部T3近傍で放電が発生してしまい、クリーニング性が低下するからである。本実施形態の場合、1.0E+2(V/μm)より大きい電界強度で放電が生じてしまうので、電界強度は1.0E+2(V/μm)以下である。
なお、本実施形態の場合、トナー移動度は1.00-11(m2/(V×s))であるとしてよい。なぜなら、使用に伴ってトナー移動度は低下し得るが、トナー移動度が下限値を満たしている場合には、ベルトクリーニング装置30によるクリーニング性が保証されるからである。
次に、クリーニングローラ31、対向ローラ40に金属ローラ又はゴムローラのいずれかを用いて、上記のように中間転写ベルト21を屈曲させた場合と中間転写ベルト21を屈曲させない場合とに関して、クリーニング性能を比較する実験を行った。その実験結果を表1に示す。実験で用いたクリーニングローラ31は直径が28mm、対向ローラ40は直径が21mmである。また、ゴムローラはウレタンゴムからなる弾性層の厚さが2mmであり、そのヤング率は0.3(MPa)である。なお、以下で説明する第一例、第二例、第四例は比較例であり、第三例、第五例が本実施形態に相当する。
第一例として、クリーニングローラ31と対向ローラ40とが共にゴムローラであって、クリーニングローラ31の張り出し量が「0mm」の場合には、ニップ長さ「1.5mm」のニップ部T3が形成される。ここで、クリーニングローラ31の張り出し量は、中間転写ベルト側の共通外接線Zと、ニップ部T3のうちクリーニングローラ31と中間転写ベルト21との当接位置のうち共通外接線Zから最遠の当接位置との距離である(図5に符号Wで示す)。つまり、中間転写ベルト21を屈曲させない場合、クリーニングローラ31の張り出し量は「0」である。この場合、表1に示すように、電界強度が85(V/μm)で良好なクリーニング性能が得られる。
第二例として、クリーニングローラ31が金属ローラであり、対向ローラ40がゴムローラであって、クリーニングローラ31の張り出し量が「0」の場合には、ニップ長さ「0.8mm」のニップ部T3が形成される。この場合、表1に示すように、第一例よりも電界強度を上げても(115(V/μm))、良好なクリーニング性能が得られなかった。これは、金属ローラはゴムローラに比べて変形し難く、第一例に比較して短いニップ長さしか得られず、電気泳動によりトナーを移動させるのに十分な液体現像剤の液層を形成できるだけのニップ部T3を確保できないからである。そこで、第三例として、クリーニングローラ31の張り出し量を「5mm」つまりは中間転写ベルト21を屈曲させることにより、第一例と同等の「1.5mm」のニップ長さを確保した。「1.5mm」のニップ長さを確保することで、表1に示すように、電界強度が85(V/μm)で良好なクリーニング性能が得られる。
第四例として、クリーニングローラ31と対向ローラ40とが共に金属ローラであって、クリーニングローラ31の張り出し量が「0」の場合には、ニップ長さ「0.3mm」のニップ部T3が形成される。この場合、表1に示すように、第一例よりも電界強度を大幅に上げても(300(V/μm))、良好なクリーニング性能が得られなかった。これは、金属ローラ同士であると、より短いニップ長さしか得られず、電気泳動によりトナーを移動させるのに十分な液体現像剤の液層を形成できるだけのニップ部T3を確保できないからである。また、電界強度が大き過ぎて、放電が生じ得るからである。そこで、第五例として、クリーニングローラ31の張り出し量を第三例より大きい「7mm」とする。こうすることにより、第一例と同等の「1.5mm」のニップ長さを確保することができ、もって、表1に示すように、電界強度が85(V/μm)で良好なクリーニング性能が得られる。
以上のように、本実施形態は、電気泳動によりトナーを移動させるのに十分な液体現像剤の液層を形成できるだけのニップ部T3を確保すべく、クリーニングローラ31により中間転写ベルト21を外側から内側に押し込ませて中間転写ベルト21を屈曲させる。こうすると、クリーニングローラ31に対する中間転写ベルト21の巻き付き量が増すので、テンションニップT3aを長くし得る。テンションニップT3aを長くして、ニップ部T3のニップ長さを中間転写ベルト21上のトナーを電気泳動により十分に移動させ得る長さ(上記式1参照)にできる。このように、本実施形態では、中間転写ベルト21上のトナーを電気泳動によって十分に移動させるに足るニップ部T3を確保することが容易にできる。これにより、クリーニングローラ31の耐久性の向上とクリーニング性能の向上とを両立させることが実現できる。
[第二実施形態]
第二実施形態について、図7A乃至図8を用いて説明する。ここに示す第二実施形態は上述の第一実施形態と異なり、クリーニングローラ31と対向ローラ40とがオフセットして配置されることで、第一実施形態に比較して、より長いニップ長さのニップ部T3を形成しようとするものである。以下、上述の第一実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明及び図示を省略又は簡略にし、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。なお、図7Aは本発明の実施形態に係る概念を示す図であり、第二ローラとして二次転写内ローラ25又は後述するアイドラローラ80(図10参照)を示したものである。
第二実施形態について、図7A乃至図8を用いて説明する。ここに示す第二実施形態は上述の第一実施形態と異なり、クリーニングローラ31と対向ローラ40とがオフセットして配置されることで、第一実施形態に比較して、より長いニップ長さのニップ部T3を形成しようとするものである。以下、上述の第一実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明及び図示を省略又は簡略にし、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。なお、図7Aは本発明の実施形態に係る概念を示す図であり、第二ローラとして二次転写内ローラ25又は後述するアイドラローラ80(図10参照)を示したものである。
図7Aに示すように、本実施形態においても第一実施形態と同様に、クリーニングローラ31は、二次転写内ローラ25と駆動ローラ23の共通外接線Zのうち中間転写ベルト側の共通外接線Zよりも内側に中間転写ベルト21を張り出させている。駆動ローラ23と二次転写内ローラ25の少なくとも一方のローラは、対向ローラ40とクリーニングローラ31の回転中心を結ぶ直線Hと対向ローラ40との交点Jを通る接線Iに対して、対向ローラ40とは逆側の領域Yに侵入する位置に設けられている。ここでは、二次転写内ローラ25が領域Yに侵入する位置に設けられている。即ち、駆動ローラ23と二次転写内ローラ25の少なくとも一方のローラは、少なくとも一部の領域が接線Iに対して、クリーニングローラ31と同じ側に設けられている。
また、第一実施形態と異なり、クリーニングローラ31と対向ローラ40とはオフセットして配置されている。即ち、クリーニングローラ31は、共通外接線Zとクリーニングローラ31の回転中心Mを通る垂線の第一交点Nと、共通外接線Zと対向ローラ40の回転中心Oを通る垂線の第二交点Qとが、移動方向にずれるように配置されている。ただし、本実施形態の場合、物理ニップT3bの移動方向中央位置がニップ部T3の移動方向中央位置よりも下流側に配置されている(図7B参照)。そして、クリーニングローラ31は中間転写ベルト21を外側から内側に向け押圧し、対向ローラ40は加圧ばね41によって中間転写ベルト21を内側から外側に向け押圧している。なお、クリーニングローラ31と対向ローラ40は、物理ニップT3bが形成される範囲でオフセットしている。物理ニップT3bを形成することで、放電を抑制できる。
クリーニングローラ31と対向ローラ40とをオフセットして配置することで、上述した第一実施形態に比べクリーニングローラ31の張り出し量を大きくせずとも、上記した式1を満たすニップ長さのニップ部T3を形成することができる。即ち、図7Bに示すように、オフセット配置によりクリーニングローラ31に対する中間転写ベルト21の巻き付き量が増し、テンションニップT3aを長くすることができる。テンションニップT3aを長くして、ニップ部T3のニップ長さを上記式1を満たす長さにすることで、中間転写ベルト21上のトナーを電気泳動により十分に除去させ得る。このような第二実施形態は、クリーニングローラ31と対向ローラ40とが共に金属ローラである場合に特に有効である。
そして、図7A及び図7Bに示すように、本実施形態の場合、クリーニングローラ31が対向ローラ40よりも中間転写ベルト21の移動方向上流で中間転写ベルト21に当接するように配置されるのが好ましい。即ち、クリーニングローラ31は対向ローラ40に対し、第一交点Nが第二交点Qよりも中間転写ベルト21の移動方向上流に位置するように配置されるのが好ましい。これは、放電が生じることによるクリーニング性能の低下を抑制するためである。
上記の放電について、図7Bを参照しながら図8を用いて説明する。なお、図8には、クリーニングローラ31が対向ローラ40に対しオフセット配置されていない場合(図5参照)についても図示した。本実施形態では、上述したように、クリーニングローラ31と対向ローラ40とをオフセットして配置することで、テンションニップT3aを長くしている。そうすると、クリーニングローラ31から中間転写ベルト21へ流れる電流の経路は広がるものの、対向ローラ40の位置によっては電流の経路が絞られる。そして、図8に示すように、クリーニングローラ31が対向ローラ401よりも移動方向下流側にオフセット配置されている場合には、放電が生じやすくなる。即ち、この場合には、クリーニングローラ31から中間転写ベルト21への電荷注入が少ない状態で中間転写ベルト21から対向ローラ401に向かって電流が集中する。特に、中間転写ベルト21の移動方向上流側の物理ニップT3bで、クリーニングローラ31表面と中間転写ベルト21表面間の電位差が大きくなり、移動方向上流側で放電が生じ得る。この場合、移動方向上流側は未だトナーがクリーニングローラ31側に多く残っている状態であるから、放電がクリーニング性能に与える影響は大きい。
他方、クリーニングローラ31が対向ローラ402よりも移動方向上流側にオフセット配置されていると、移動方向上流側で放電が生じ難くなる。即ち、この場合には、クリーニングローラ31から中間転写ベルト21への電荷注入がテンションニップT3aで起きてから、物理ニップT3bで中間転写ベルト21から対向ローラ402に向かって電流が集中する。そうなると、中間転写ベルト21の移動方向上流側で、クリーニングローラ31表面と中間転写ベルト21表面間の電位差が大きくならず、放電が生じ難い。また、この場合には、例え中間転写ベルト21の移動方向下流側の物理ニップT3bで放電が生じたとしても、ほとんどのトナーは既にクリーニングローラ31側に移動した後であるので、クリーニング性能に与える影響は軽微である。
表2に、クリーニングローラ31と対向ローラ40とを移動方向上流側、移動方向下流側それぞれにオフセット配置した場合について、クリーニング性能を比較した結果を示す。また、参考のために、クリーニングローラ31が対向ローラ40に対しオフセット配置されていない場合についても、クリーニング性能を示した(表2中の中央)。
表2から理解できるように、クリーニングローラ31と対向ローラ40とをオフセットして配置する場合、クリーニングローラ31が対向ローラ402よりも移動方向上流側にオフセット配置される方が、クリーニング性能が良好である。反対に、クリーニングローラ31が対向ローラ402よりも移動方向下流側にオフセット配置されると、上述したとおり移動方向上流側で放電が生じてしまい、若干のトナー残りが発生する。トナー残りの濃度はX-rite社の濃度計で計測し、約0.008程度であった。これは、トナー残りの濃度が約0.003以下である、クリーニングローラ31が対向ローラ402よりも移動方向上流側にオフセット配置された場合に比べて、クリーニング性能が低下していることを表している。
以上のように、第二実施形態では、クリーニングローラ31と対向ローラ40とをオフセット配置することで、中間転写ベルト21上のトナーを電気泳動によって十分に移動させるに足るニップ部T3を確保することが容易にできる。特に、クリーニングローラ31を対向ローラ402(図8参照)よりも移動方向上流側にオフセット配置すると、クリーニング性能をより良好にし得る。従って、第二実施形態においても、クリーニングローラ31の耐久性の向上とクリーニング性能の向上とを両立させることが実現できる、という第一実施形態と同様の効果が得られる。
[第三実施形態]
上述した第一実施形態及び第二実施形態では、クリーニングローラ31により中間転写ベルト21を外側から内側に押し込ませて中間転写ベルト21を屈曲させる例を示したが、これに限られない。例えば、対向ローラ40により中間転写ベルト21を内側から外側に押し込ませて中間転写ベルト21を屈曲させてもよい。こうした第三実施形態について、図9を用いて説明する。なお、本実施形態においても、上述の第一実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明及び図示を省略又は簡略にし、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。また、図9は本発明の実施形態に係る概念を示す図であり、第二ローラとして二次転写内ローラ25又は後述するアイドラローラ80(図10参照)を示したものである。
上述した第一実施形態及び第二実施形態では、クリーニングローラ31により中間転写ベルト21を外側から内側に押し込ませて中間転写ベルト21を屈曲させる例を示したが、これに限られない。例えば、対向ローラ40により中間転写ベルト21を内側から外側に押し込ませて中間転写ベルト21を屈曲させてもよい。こうした第三実施形態について、図9を用いて説明する。なお、本実施形態においても、上述の第一実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明及び図示を省略又は簡略にし、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。また、図9は本発明の実施形態に係る概念を示す図であり、第二ローラとして二次転写内ローラ25又は後述するアイドラローラ80(図10参照)を示したものである。
図9に示すように、本実施形態の場合、対向ローラ40は中間転写ベルト21を内側から外側に押し込むように、中間転写ベルト21をベルト外側に屈曲させている。具体的に、対向ローラ40は、二次転写内ローラ25と駆動ローラ23の共通外接線のうち中間転写ベルト側の共通外接線Zよりも外側に中間転写ベルト21を張り出している。駆動ローラ23と二次転写内ローラ25の少なくとも一方のローラは、対向ローラ40とクリーニングローラ31の回転中心を結ぶ直線Hと対向ローラ40との交点Jを通る接線Iに対して、対向ローラ40とは逆側の領域Yに侵入する位置に設けられる。ここでは、二次転写内ローラ25が領域Yに侵入する位置に設けられている。即ち、駆動ローラ23と二次転写内ローラ25の少なくとも一方のローラは、少なくとも一部の領域が接線Iに対して、クリーニングローラ31と同じ側に設けられている。
対向ローラ40は、加圧ばね41によって中間転写ベルト21を内側から外側に向け押圧する。他方、クリーニングローラ31は、中間転写ベルト21を外側から内側に向け押圧するように回転自在に固定されている。
本実施形態の場合、単に中間転写ベルト21をベルト外側に屈曲させただけでは、クリーニングローラ31に対する中間転写ベルト21の巻き付き量が増えない。中間転写ベルト21の巻き付き量が増えなければ、テンションニップT3aを長くすることができず、ニップ部T3のニップ長さを上記式1を満たす長さにできない。そこで、本実施形態では、物理ニップT3bを形成した状態で、クリーニングローラ31と対向ローラ40とをオフセットして配置する必要がある。クリーニングローラ31と対向ローラ40とをオフセット配置することで、中間転写ベルト21上のトナーを電気泳動によって十分に移動させるに足るニップ部T3を確保することが容易にできる。なお、この場合も、上述した第二実施形態と同様に(図8参照)、クリーニングローラ31を対向ローラ402よりも移動方向上流側にオフセット配置すると、移動方向下流側にオフセット配置した場合に比較して、クリーニング性能をより良好にし得る。
以上のように、第三実施形態においても、中間転写ベルト21上のトナーを電気泳動によって十分に移動させるに足るニップ部T3を確保することが容易にできる。これにより、クリーニングローラ31の耐久性の向上とクリーニング性能の向上とを両立させることが実現できる。
[第四実施形態]
ところで、中間転写ベルト21は、駆動ローラ23、テンションローラ24、二次転写内ローラ25の他に、アイドラローラに掛け渡して支持されている場合がある。アイドラローラとしては、中間転写ベルト21の移動方向に関し、二次転写内ローラ25よりも下流且つクリーニングニップ部T3よりも上流に配置され、中間転写ベルト21を張架するものがある。この場合には、アイドラローラが上述した二次転写内ローラ25に変わり、ニップ部T3のニップ長さに影響する。こうしたアイドラローラを有する画像形成装置を、図10に示す。こうした画像形成装置でも、上述したベルトクリーニング装置30は適用可能である。以下、説明する。なお、上述した各実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明及び図示を省略又は簡略にする。
ところで、中間転写ベルト21は、駆動ローラ23、テンションローラ24、二次転写内ローラ25の他に、アイドラローラに掛け渡して支持されている場合がある。アイドラローラとしては、中間転写ベルト21の移動方向に関し、二次転写内ローラ25よりも下流且つクリーニングニップ部T3よりも上流に配置され、中間転写ベルト21を張架するものがある。この場合には、アイドラローラが上述した二次転写内ローラ25に変わり、ニップ部T3のニップ長さに影響する。こうしたアイドラローラを有する画像形成装置を、図10に示す。こうした画像形成装置でも、上述したベルトクリーニング装置30は適用可能である。以下、説明する。なお、上述した各実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明及び図示を省略又は簡略にする。
図10に示すように、中間転写ユニット20は、ベルト部材として無端状の中間転写ベルト21、一次転写ローラ22Y~22K、駆動ローラ23、テンションローラ24、二次転写内ローラ25、アイドラローラ80とを備えている。中間転写ベルト21は、駆動ローラ23、テンションローラ24、二次転写内ローラ25、アイドラローラ80等に掛け渡して支持され、駆動ローラ23に駆動されて図10の矢印R2方向に回転する。本実施形態において、アイドラローラ80は、中間転写ベルト21の内周側に回転自在に固定され、中間転写ベルト21を張架する。他方、駆動ローラ23は、中間転写ベルト21の内周側に回転自在に固定され、二次転写内ローラ25よりも中間転写ベルト21の移動方向下流で中間転写ベルト21を張架する。
<クリーニングニップ部>
本実施形態の場合においても、上述したように、電気泳動により中間転写ベルト21からクリーニングローラ31に液体現像剤を介してトナーを移動させるために、上記した式1を満たすニップ長さLでニップ部T3を形成する必要がある(図2B参照)。そうするために、本実施形態では、中間転写ベルト21をクリーニングローラ31に巻き付かせることが可能な位置に、クリーニングローラ31が配置されている。図11を用いて説明する。
本実施形態の場合においても、上述したように、電気泳動により中間転写ベルト21からクリーニングローラ31に液体現像剤を介してトナーを移動させるために、上記した式1を満たすニップ長さLでニップ部T3を形成する必要がある(図2B参照)。そうするために、本実施形態では、中間転写ベルト21をクリーニングローラ31に巻き付かせることが可能な位置に、クリーニングローラ31が配置されている。図11を用いて説明する。
図11に示すように、クリーニングローラ31は、アイドラローラ80と駆動ローラ23とに張架される中間転写ベルト21の張架部21aを外周側から内周側に押圧する。クリーニングローラ31は、中間転写ベルト21を張架するアイドラローラ80と駆動ローラ23とに対して変位しないように、中間転写ベルト21の外周側に回転自在に固定されている。本実施形態では、中間転写ベルト21がアイドラローラ80と駆動ローラ23の共通外接線のうち、中間転写ベルト側(ベルト部材側)の共通外接線Zよりも内側に張り出されるように、上記3つのローラの配置位置関係が決められている。駆動ローラ23とアイドラローラ80の少なくとも一方のローラは、対向ローラ40の回転中心とクリーニングローラ31の回転中心を結ぶ直線Hと対向ローラ40との交点Jを通る接線Iに対して、クリーニングローラ31と同じ側に設けられる。即ち、駆動ローラ23とアイドラローラ80の少なくとも一方のローラは、少なくとも一部の領域が接線Iに対して、クリーニングローラ31と同じ側に設けられている。言い換えれば、接線Iを基準に対向ローラ40と逆側の領域Yに侵入する位置に設けられる。ここでは、駆動ローラ23とアイドラローラ80の両方共が領域Yに侵入するように設けられている。本実施形態の場合、駆動ローラ23は、クリーニングローラ31及び対向ローラ40よりも移動方向下流側で中間転写ベルト21を最初に張架する第一ローラである。他方、アイドラローラ80は、クリーニングローラ31及び対向ローラ40よりも移動方向上流側で中間転写ベルト21を最初に張架する第二ローラである。二次転写内ローラ25は、アイドラローラ80よりも移動方向上流側で中間転写ベルト21を張架する第三ローラである。そして、これら駆動ローラ23とアイドラローラ80は、配置位置から動かないように固定されている。これに対し、対向ローラ40は、加圧ばね41によって中間転写ベルト21を内側から外側に向け押圧するように、固定されずにばね付勢されている(つまり可動である)。
中間転写ベルト21は、所定の接触圧でクリーニングローラ31により押し付けられている。即ち、接触圧が高すぎると、上述した中間転写ベルト21の劣化を早めるだけでなく、中間転写ベルト21を張架する各ローラへの荷重負荷の増大により、駆動ローラ23の駆動負荷の上昇や各ローラを軸支する軸受の摩耗を早める虞がある。かといって、接触圧が小さすぎると、中間転写ベルト21の駆動時に、クリーニングローラ31が変動しやすく、クリーニングローラ31に巻きつく中間転写ベルト21の巻き付け量が変動する虞がある。つまり、ベルト駆動時にニップ部の大きさ(接触面積)が変動してしまい得る。そこで、本実施形態では、中間転写ベルト21とクリーニングローラ31との接触圧が上記したように30N以上300N以下に設定されるように、上記3つのローラの配置位置関係が決められ、各ローラがそれぞれの位置に固定されている。なお、中間転写ベルト21とクリーニングローラ31との接触圧の調整は、上記3つのローラの配置位置関係に加えて、テンションローラ24(図10参照)によっても調整され得る。
上記3つのローラ(ここではクリーニングローラ31、アイドラローラ80、駆動ローラ23)により中間転写ベルト21がベルト内側に屈曲されることで、接触圧が安定し、もってベルト駆動時にニップ部T3の大きさに変動が生じ難くなる。即ち、上記3つのローラが固定されることによって、中間転写ベルト21が駆動された場合に、中間転写ベルト21は略U字状の屈曲状態から直線状態に戻る力が働いても直線状態に戻り難いので、ニップ部T3の大きさに変動が生じ難くなる。例えば、記録材Pの二次転写部T2への侵入に起因する中間転写ベルト21の変動(ぶれ等)が上記3つのローラにより抑制され、ニップ部T3の大きさに変動が生じ難くなる。また、本実施形態の場合、中間転写ベルト21の変動はテンションローラ24によっても抑制されることから、上記3つのローラとテンションローラ24との協働により、ニップ部T3の大きさはより変動し難い。
こうして中間転写ベルト21を屈曲させた場合、中間転写ベルト21を屈曲させない場合に比べて、クリーニングローラ31に対する中間転写ベルト21の巻き付き量が増す。上述したように、ニップ部T3は物理ニップT3bとテンションニップT3aとを有し(図2B参照)、中間転写ベルト21の巻き付き量が増えるに伴いテンションニップT3aは長くなる。テンションニップT3aを長くすることで、ニップ部T3のニップ長さを上記式1を満たす長さにすることができ、もって中間転写ベルト21上のトナーを電気泳動により十分に除去させ得る。
本実施形態は、電気泳動によりトナーを移動させるのに十分な液体現像剤の液層を形成できるだけのニップ部T3を確保すべく、クリーニングローラ31により中間転写ベルト21を外側から内側に押し込ませて中間転写ベルト21を屈曲させる。こうすると、クリーニングローラ31に対する中間転写ベルト21の巻き付き量が増すので、テンションニップT3aを長くし得る。テンションニップT3aを長くして、ニップ部T3のニップ長さを中間転写ベルト21上のトナーを電気泳動により十分に移動させ得る長さ(上記式1参照)にできる。また、クリーニングローラ31は、中間転写ベルト21を張架するアイドラローラ80と駆動ローラ23とに対して変位しないように、中間転写ベルト21の外周側に固定される。これら3つの固定されたローラにより中間転写ベルト21が屈曲されることにより、ベルト駆動時にニップ部T3の大きさ(接触面積)に変動が生じ難い。このように、本実施形態では、中間転写ベルト21上のトナーを電気泳動によって十分に移動させるに足り、またベルト駆動に応じた接触面積の変動が抑制されたニップ部T3を確保することが容易にできる。
なお、本実施形態の場合でも、上述した図7Aに示すように、クリーニングローラ31と対向ローラ40とがオフセットして配置されていてもよい。この場合、図7Aに示した二次転写内ローラ25がアイドラローラ80に相当する。即ち、クリーニングローラ31は、駆動ローラ23とアイドラローラ80の共通外接線のうち中間転写ベルト側の共通外接線Zよりも内側に中間転写ベルト21を張り出させている。駆動ローラ23とアイドラローラ80の少なくとも一方のローラは、対向ローラ40の回転中心とクリーニングローラ31の回転中心を結ぶ直線Hと対向ローラ40との交点Jを通る接線Iに対して、クリーニングローラ31と同じ側の領域Yに設けられている。ここでは、アイドラローラ80がクリーニングローラ31と同じ側に設けられている。こうすると、中間転写ベルト21上のトナーを電気泳動によって十分に移動させるに足るニップ部T3を確保することが容易にできる。
ところで、上述したベルトクリーニング装置30は、ベルト部材として無端状の二次転写ベルトをクリーニングする二転ベルトクリーニング装置に適用可能である。以下、説明する。なお、以下では、上述した各実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明及び図示を省略又は簡略にする。
<二次転写ユニット>
図10に示すように、中間転写ベルト21に転写されたトナー像を記録材Pに二次転写するために、二次転写ユニット50を備えた画像形成装置が提案されている。本実施形態の場合、記録材Pは二次転写ユニット50により二次転写部T2へ搬送される。二次転写ユニット50は、二次転写ベルト51、二次転写外ローラ26、分離ローラ53、アイドラローラ54、ベルト駆動ローラ56、二転クリーニング装置30Aを有する。二次転写ユニット50は、二次転写ベルト51に担持された記録材Pが二次転写部T2を通過する際にトナー像を二次転写する。
図10に示すように、中間転写ベルト21に転写されたトナー像を記録材Pに二次転写するために、二次転写ユニット50を備えた画像形成装置が提案されている。本実施形態の場合、記録材Pは二次転写ユニット50により二次転写部T2へ搬送される。二次転写ユニット50は、二次転写ベルト51、二次転写外ローラ26、分離ローラ53、アイドラローラ54、ベルト駆動ローラ56、二転クリーニング装置30Aを有する。二次転写ユニット50は、二次転写ベルト51に担持された記録材Pが二次転写部T2を通過する際にトナー像を二次転写する。
二次転写ベルト51は無端ベルト状に形成され、二次転写外ローラ26、分離ローラ53、アイドラローラ54、ベルト駆動ローラ56に張架されている。二次転写ベルト51は、ベルト駆動ローラ56によって中間転写ベルト21に同期して図中矢印R4方向に回転され、記録材Pを二次転写部T2を通過させて定着装置(不図示)へ搬送する。ベルト駆動ローラ56は、アイドラローラ54よりも二次転写ベルト51の移動方向下流で二次転写ベルト51を張架する。二次転写ベルト51は、樹脂ベルトが採用される。具体的にはポリイミドで構成されている。
二次転写外ローラ26は、中間転写ベルト21及び二次転写ベルト51を介して二次転写内ローラ25に圧接して、中間転写ベルト21と二次転写ベルト51との間で二次転写部T2を形成する。二次転写外ローラ26には、不図示の高圧電源によりトナーと逆極性の二次転写電圧が印加され、これに応じて二次転写部T2に転写電界が生じる。この転写電界に応答して、中間転写ベルト21に担持されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像は、記録材Pへ一括二次転写される。
分離ローラ53は、二次転写部T2よりも二次転写ベルト51の移動方向下流で二次転写ベルト51から記録材Pを分離させる。具体的には、二次転写ベルト51上の記録材Pは分離ローラ53に到達した後、分離ローラ53の周面に沿った二次転写ベルト51の湾曲面で二次転写ベルト51から曲率分離する。本実施形態の場合、分離ローラ53は不図示の加圧ばねの付勢力によって二次転写ベルト51を内側から外側に向かって付勢することで、二次転写ベルト51に所定の張力を付与している。つまり、分離ローラ53はテンションローラを兼ねる。
二次転写ベルト51から曲率分離された記録材Pは、不図示の定着装置へ搬送され、定着装置によって記録材Pにトナー像が定着される。トナー像が定着された記録材Pは、装置本体外(機外)へ排出される。そして、二次転写部T2の通過後に、二次転写ベルト51上のトナーが二転クリーニング装置30Aによって除去される。二転クリーニング装置30Aについては、後述する(図12乃至図15参照)。
[第五実施形態]
まず、第五実施形態について、図12を用いて説明する。図12に示すように、本実施形態の二次転写ユニット50の場合、対向ローラ40とクリーニングローラ31とがそれぞれ二次転写ベルト51の内周面と外周面とに当接して、ニップ部T4を形成する。アイドラローラ54(第二ローラ)とベルト駆動ローラ56(第一ローラ)とは、二次転写ベルト51の内周側に固定され、二次転写ベルト51を張架している。クリーニングローラ31は、アイドラローラ54とベルト駆動ローラ56とに張架される二次転写ベルト51の張架部51aを外周側から内周側に押圧する。クリーニングローラ31は、アイドラローラ54とベルト駆動ローラ56とに対して変位しないように、二次転写ベルト51の外周側に回転自在に固定されている。
まず、第五実施形態について、図12を用いて説明する。図12に示すように、本実施形態の二次転写ユニット50の場合、対向ローラ40とクリーニングローラ31とがそれぞれ二次転写ベルト51の内周面と外周面とに当接して、ニップ部T4を形成する。アイドラローラ54(第二ローラ)とベルト駆動ローラ56(第一ローラ)とは、二次転写ベルト51の内周側に固定され、二次転写ベルト51を張架している。クリーニングローラ31は、アイドラローラ54とベルト駆動ローラ56とに張架される二次転写ベルト51の張架部51aを外周側から内周側に押圧する。クリーニングローラ31は、アイドラローラ54とベルト駆動ローラ56とに対して変位しないように、二次転写ベルト51の外周側に回転自在に固定されている。
二次転写ベルト51は、アイドラローラ54とベルト駆動ローラ56の共通外接線のうち、二次転写ベルト側の共通外接線Zよりも内側に張り出される。アイドラローラ54とベルト駆動ローラ56の少なくとも一方のローラは、対向ローラ40の回転中心とクリーニングローラ31の回転中心を結ぶ直線Hと対向ローラ40との交点Jを通る接線Iに対して、クリーニングローラ31と同じ側に設けられる。ここでは、アイドラローラ54とベルト駆動ローラ56の両方共がクリーニングローラ31と同じ側に設けられるように、クリーニングローラ31、アイドラローラ54、ベルト駆動ローラ56の配置位置関係が決められている。これらクリーニングローラ31、アイドラローラ54、ベルト駆動ローラ56は、配置位置から動かないように固定されている。これにより、二次転写ベルト上のトナーを電気泳動によって十分に移動させるに足り、またベルト駆動に応じた接触面積の変動が抑制されたニップ部T4を確保することが容易にできる。
[第六実施形態]
第六実施形態について、図13を用いて説明する。本実施形態の二次転写ユニット50Aは、上述した第五実施形態の二次転写ユニット50(図12参照)に比較して、アイドラローラ54とベルト駆動ローラ56との間に、さらに二次転写ベルト51を張架するための張架ローラ55が配置されている点が異なる。この場合、図13に示すように、クリーニングローラ31は、アイドラローラ54(第二ローラ)と張架ローラ55(第一ローラ)とに張架される二次転写ベルト51の張架部51aを外周側から内周側に押圧する。クリーニングローラ31は、アイドラローラ54と張架ローラ55とに対して変位しないように、二次転写ベルト51の外周側に回転自在に固定されている。これにより、二次転写ベルト上のトナーを電気泳動によって十分に移動させるに足り、またベルト駆動に応じた接触面積の変動が抑制されたニップ部T4を確保することが容易にできる、という効果が得られる。
第六実施形態について、図13を用いて説明する。本実施形態の二次転写ユニット50Aは、上述した第五実施形態の二次転写ユニット50(図12参照)に比較して、アイドラローラ54とベルト駆動ローラ56との間に、さらに二次転写ベルト51を張架するための張架ローラ55が配置されている点が異なる。この場合、図13に示すように、クリーニングローラ31は、アイドラローラ54(第二ローラ)と張架ローラ55(第一ローラ)とに張架される二次転写ベルト51の張架部51aを外周側から内周側に押圧する。クリーニングローラ31は、アイドラローラ54と張架ローラ55とに対して変位しないように、二次転写ベルト51の外周側に回転自在に固定されている。これにより、二次転写ベルト上のトナーを電気泳動によって十分に移動させるに足り、またベルト駆動に応じた接触面積の変動が抑制されたニップ部T4を確保することが容易にできる、という効果が得られる。
[第七実施形態]
第七実施形態について、図14を用いて説明する。本実施形態の二次転写ユニット50Aは、上述した第六実施形態の二次転写ユニット50A(図13参照)に比較して、複数(ここでは2個)の二転クリーニング装置30Aが二次転写ベルト51に沿って設けられている点が異なる。図14に示すように、2個の二転クリーニング装置30Aは、それぞれのクリーニングローラ31a、31bがアイドラローラ54と張架ローラ55とに張架される二次転写ベルト51の張架部51aを外周側から内周側に押圧する。外ローラとしてのクリーニングローラ31aは、張架部51aを押圧して第一ニップ部T4aを形成する。第一ローラとしてのクリーニングローラ31bは、クリーニングローラ31aよりも二次転写ベルト51の移動方向下流で張架部51aを押圧して第二ニップ部T4bを形成する。クリーニングローラ31aに対しては第一内ローラとしての対向ローラ40aが二次転写ベルト51の内周面に当接され、クリーニングローラ31bに対しては第二内ローラとしての対向ローラ40bが二次転写ベルト51の内周面に当接している。クリーニングローラ31bと対向ローラ40bとにおいても、クリーニングローラ31aと対向ローラ40aと同様に、それらの間の電位差により二次転写ベルト51から液体現像剤を介してトナーが移動される。
第七実施形態について、図14を用いて説明する。本実施形態の二次転写ユニット50Aは、上述した第六実施形態の二次転写ユニット50A(図13参照)に比較して、複数(ここでは2個)の二転クリーニング装置30Aが二次転写ベルト51に沿って設けられている点が異なる。図14に示すように、2個の二転クリーニング装置30Aは、それぞれのクリーニングローラ31a、31bがアイドラローラ54と張架ローラ55とに張架される二次転写ベルト51の張架部51aを外周側から内周側に押圧する。外ローラとしてのクリーニングローラ31aは、張架部51aを押圧して第一ニップ部T4aを形成する。第一ローラとしてのクリーニングローラ31bは、クリーニングローラ31aよりも二次転写ベルト51の移動方向下流で張架部51aを押圧して第二ニップ部T4bを形成する。クリーニングローラ31aに対しては第一内ローラとしての対向ローラ40aが二次転写ベルト51の内周面に当接され、クリーニングローラ31bに対しては第二内ローラとしての対向ローラ40bが二次転写ベルト51の内周面に当接している。クリーニングローラ31bと対向ローラ40bとにおいても、クリーニングローラ31aと対向ローラ40aと同様に、それらの間の電位差により二次転写ベルト51から液体現像剤を介してトナーが移動される。
これらクリーニングローラ31a、31bは、アイドラローラ54と張架ローラ55とに対して変位しないように、二次転写ベルト51の外周側に回転自在に固定されている。本実施形態では、二次転写ベルト51が二次転写ベルト側の共通外接線Zよりも内側に張り出されるように、クリーニングローラ31a、31b、アイドラローラ54、張架ローラ55の4つのローラの配置位置関係が決められている。そして、それぞれのローラは配置位置から動かないように固定されている。これにより、二次転写ベルト上のトナーを電気泳動によって十分に移動させるに足り、またベルト駆動に応じた接触面積の変動が抑制されたニップ部T4を確保することが容易にできる、という上述の効果が得られる。
[第八実施形態]
第八実施形態について、図15を用いて説明する。本実施形態の二次転写ユニット50Bは、上述した二次転写ユニット50A(図14参照)に比較して、複数の二転クリーニング装置30Aの間に、二次転写ベルト51を外周側に押圧する押圧ローラ57が配置されている点が異なる。本実施形態の場合、移動方向上流側の二転クリーニング装置30Aにおいては、アイドラローラ54が第二ローラに相当し、押圧ローラ57が第一ローラに相当する。他方、移動方向下流側の二転クリーニング装置30Aにおいては、押圧ローラ57が第二ローラに相当し、張架ローラ55が第一ローラに相当する。
第八実施形態について、図15を用いて説明する。本実施形態の二次転写ユニット50Bは、上述した二次転写ユニット50A(図14参照)に比較して、複数の二転クリーニング装置30Aの間に、二次転写ベルト51を外周側に押圧する押圧ローラ57が配置されている点が異なる。本実施形態の場合、移動方向上流側の二転クリーニング装置30Aにおいては、アイドラローラ54が第二ローラに相当し、押圧ローラ57が第一ローラに相当する。他方、移動方向下流側の二転クリーニング装置30Aにおいては、押圧ローラ57が第二ローラに相当し、張架ローラ55が第一ローラに相当する。
本実施形態の場合、図15に示すように、押圧ローラ57は、クリーニングローラ31aとクリーニングローラ31bとに張架される二次転写ベルト51の張架部51bを内周側から外周側に押圧する。押圧ローラ57は、クリーニングローラ31aとクリーニングローラ31b(さらに言えばアイドラローラ54と張架ローラ55)に対して変位しないように、二次転写ベルト51の内周側に回転自在に固定されている。押圧ローラ57は、クリーニングローラ31aとクリーニングローラ31bの共通外接線のうち二次転写ベルト側の共通外接線Z2よりも外側に二次転写ベルト51を張り出させている。こうして、押圧ローラ57をさらに設けることで、二次転写ベルト51の移動経路を略W字状に形成すると、上述した第七実施形態(図14参照)に比べ、第一ニップ部T4aと第二ニップ部T4bのニップ長さをより長くし得る。そうなるように、本実施形態では、クリーニングローラ31a、31b、アイドラローラ54、張架ローラ55、押圧ローラ57の5つのローラの配置位置関係が決められている。これにより、二次転写ベルト上のトナーを電気泳動によって十分に移動させるに足り、またベルト駆動に応じた接触面積の変動が抑制されたニップ部(T4a、T4b)を確保することが容易にできる、という効果が得られる。
なお、上述した第七、第八実施形態の場合、二次転写ベルト51の移動方向上流側と下流側にそれぞれ配置された二転クリーニング装置30Aでは、電源36によりクリーニングローラ31に印加される電圧の極性が同極である。
なお、上述した第五~第八実施形態の場合においても、上述した第二実施形態と同様に、クリーニングローラ31(31a、31b)を対向ローラ40よりも移動方向上流側にオフセット配置するのが好ましい。
[他の実施形態]
なお、上述した第一~第八実施形態では、ベルトクリーニング装置30や二転クリーニング装置30Aに本発明を適用した例を示したが、これに限らない。本発明は、例えば感光ドラム11Y~11Kから中間転写ベルト21にトナーを転写可能な一次転写部T1に適用可能である。この場合、感光ドラム11Y~11Kが外ローラに相当し、一次転写ローラ22Y~22Kが内ローラに相当する。また、中間転写ベルト21からトナー像を記録材Pに転写可能な二次転写部T2に適用可能である。この場合、二次転写内ローラ25が内ローラに、二次転写外ローラ26が外ローラに相当する。
なお、上述した第一~第八実施形態では、ベルトクリーニング装置30や二転クリーニング装置30Aに本発明を適用した例を示したが、これに限らない。本発明は、例えば感光ドラム11Y~11Kから中間転写ベルト21にトナーを転写可能な一次転写部T1に適用可能である。この場合、感光ドラム11Y~11Kが外ローラに相当し、一次転写ローラ22Y~22Kが内ローラに相当する。また、中間転写ベルト21からトナー像を記録材Pに転写可能な二次転写部T2に適用可能である。この場合、二次転写内ローラ25が内ローラに、二次転写外ローラ26が外ローラに相当する。
上述した第一~第八実施形態では、物理ニップT3bが形成されることを前提に説明したが、これに限定されない。例えば、クリーニングローラ31と中間転写ベルト21の間に物理ニップT3bを形成せずに、テンションニップT3aのみを形成するように、対向ローラ40をさらに下流側にオフセットしてもよい。物理ニップT3bが形成されない場合のベルトクリーニング装置について、図16A及び図16Bを用いて説明する。図16A及び図16Bでは、上述の第二実施形態と同様の構成については同じ符号を付し(図7A及び図7B参照)、説明及び図示を省略又は簡略にする。
図16Aに示すように、ニップ部T3の中間転写ベルト21の移動方向中央位置Sにおけるクリーニングローラ31の接線I´を考える。本実施形態の場合、図16Bに示すように、クリーニングローラ31と中間転写ベルト21の間にテンションニップT3aのみが形成されることから、移動方向中央位置Sは中間転写ベルト21の移動方向に関しテンションニップT3aの中間である。
ここで、クリーニングローラ31よりも中間転写ベルト21の移動方向下流側で最初に中間転写ベルト21を張架するローラを第一ローラとすると、第一ローラは対向ローラ40となる。対向ローラ40は、中間転写ベルト21と当接する位置が中間転写ベルト21の移動方向に関して、テンションニップT3aと重ならない位置に配置される(図16B参照)。他方、クリーニングローラ31よりも中間転写ベルト21の移動方向上流側で最初に中間転写ベルト21を張架するローラを第二ローラとすると、第二ローラは二次転写内ローラ25(又はアイドラローラ80、図11参照)となる。二次転写内ローラ25(又はアイドラローラ80)についても、中間転写ベルト21と当接する位置がテンションニップT3aと重ならない位置に配置される。そして、上記の接線I´に対して、これら対向ローラ40(第一ローラ)、二次転写内ローラ25(又はアイドラローラ80、第二ローラ)の少なくとも一方のローラが、クリーニングローラ31と同じ側に設けられていればよい。本実施形態では、対向ローラ40、二次転写内ローラ25(又はアイドラローラ80)のいずれもが接線I´に対してクリーニングローラ31と同じ側に設けられている。
本画像形成装置は、特に液体現像剤を用いるものに用いて好適である。
本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。
10…画像形成装置、11Y(11M、11C、11K)…感光体(感光ドラム)、21…ベルト部材(中間転写ベルト)、23…第一ローラ(駆動ローラ)、25…第二ローラ(第三ローラ、二次転写内ローラ)、26…転写部材(二次転写外ローラ)、31…外ローラ(クリーニングローラ)、40…内ローラ(対向ローラ)、40a…第一内ローラ(対向ローラ)、40b…第二内ローラ(対向ローラ)、51…ベルト部材(二次転写ベルト)、80…第二ローラ(アイドラローラ)、T3(T4)…接触部(ニップ部)、T3a…第二接触部(テンションニップ)、T3b…第一接触部(物理ニップ)
Claims (16)
- 外周面にトナーとキャリア液とを含む液体現像剤を担持して回転する無端状のベルト部材と、
前記ベルト部材の外周面に接触する接触部を形成し、前記ベルト部材から液体現像剤を介してトナーが移動される外ローラと、
前記ベルト部材を介して前記外ローラに当接する内ローラと、
前記外ローラもしくは前記内ローラに電圧を印加する電源と、
前記ベルト部材の移動方向に関して、前記外ローラ及び前記内ローラよりも下流側で前記ベルト部材を最初に張架する第一ローラと、
前記ベルト部材の移動方向に関して、前記外ローラ及び前記内ローラよりも上流側で前記ベルト部材を最初に張架する第二ローラと、を備え、
前記第一ローラと前記第二ローラの少なくとも一方のローラは、前記外ローラの回転中心と前記内ローラの回転中心を結んだ直線と前記内ローラとの交点における接線に対して、少なくとも一部の領域が前記外ローラと同じ側に設けられている、
画像形成装置。 - 前記外ローラと前記第一ローラ及び前記第二ローラは、回転可能に固定して設けられている、
請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記接触部は、前記ベルト部材の移動方向の異なる位置にそれぞれ第一接触部と第二接触部とを有し、
前記第一接触部は、前記内ローラが接触し、
前記第二接触部は、前記内ローラが非接触であり、
前記第一接触部における前記移動方向の中央位置は、前記接触部における前記移動方向の中央位置よりも下流側に配置される、
請求項1又は2に記載の画像形成装置。 - 前記外ローラは、トナーの移動度をμ(m2/(V×s))、電圧の印加に伴い前記接触部に生じる電界の強さをE(V/m)、前記ベルト部材の回転速度をP(m/s)、前記接触部における液体現像剤の液厚をd(μm)とした場合に、前記接触部の前記移動方向長さL(m)が、
(μ×E)×(L/P)>d
を満たすように前記ベルト部材を巻き付かせる、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記外ローラは、金属ローラである、
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記外ローラは、前記ベルト部材に対し30N以上300N以下の接触圧で接触する、
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記外ローラは、直径が40mm以下である、
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記ベルト部材は、前記外ローラに対し45°未満の巻き付き角で巻き付く、
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記ベルト部材は、厚さが1mm以下である、
請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 感光体と、
前記感光体に形成されるトナー像が一次転写される中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルトに転写されたトナー像を記録材に二次転写する転写部材と、
電圧の印加に応じて前記中間転写ベルト上に二次転写後に残るトナーを除去するクリーニングローラと、を備え、
前記ベルト部材は、前記中間転写ベルトであり、
前記外ローラは、前記クリーニングローラである、
請求項1乃至9のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記中間転写ベルトは、弾性層を有する、
請求項10に記載の画像形成装置。 - 感光体と、
前記感光体に形成されるトナー像が一次転写される中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルトに転写されたトナー像を記録材に二次転写する二次転写ベルトと、
前記二次転写ベルト上のトナーを除去するクリーニングローラとを備え、
前記ベルト部材は、前記二次転写ベルトであり、
前記外ローラは、前記クリーニングローラである、
請求項1乃至9のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記内ローラは第一内ローラであり、
前記第一ローラは、前記ベルト部材の外周面に当接され、
前記ベルト部材の内周面に当接され、前記ベルト部材を介して前記第一ローラに対向する第二内ローラを備え、
前記第一ローラと前記第二内ローラとの間の電位差により前記ベルト部材から液体現像剤を介してトナーが移動される、
請求項2乃至9のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 外周面にトナーとキャリア液とを含む液体現像剤を担持して回転する無端状のベルト部材と、
前記ベルト部材の外周面に接触する接触部を形成し、前記ベルト部材との間に生じる電位差に応じて前記ベルト部材から液体現像剤を介してトナーが移動される外ローラと、
前記ベルト部材と当接する位置が、前記ベルト部材の移動方向に関して前記接触部と重ならない位置に配置され、前記接触部よりも下流側で前記ベルト部材を最初に張架する第一ローラと、
前記ベルト部材と当接する位置が、前記ベルト部材の移動方向に関して、前記接触部と重ならない位置に配置され、前記接触部よりも上流側で前記ベルト部材を最初に張架する第二ローラと、を備え、
前記第一ローラと前記第二ローラの少なくとも一方のローラは、前記ベルト部材の移動方向に関する前記接触部の中央位置における前記外ローラの接線に対して、前記外ローラと同じ側に設けられている、
画像形成装置。 - 前記外ローラと前記第一ローラ及び前記第二ローラは、回転可能に固定して設けられている、
請求項14に記載の画像形成装置。 - 前記第二ローラよりも前記移動方向上流側に前記ベルト部材を張架する第三ローラを備える、
請求項1乃至15のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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