(57)【要約】【課題】一次転写部における転写不良を解消し、転写された画像の画質を一定レベル以上に維持することのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】像担持体に担持されたトナー像を前記中間転写体に一次転写する一次転写手段は、２層以上の層を有するローラであり、中間転写体の体積抵抗率をＲ１、前記ローラの最外層の体積抵抗率をＲ２、最外層より内側の層の体積抵抗率をＲ３としたとき、Ｒ２が最も小さい。【選択図】図７
2011128468.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体と、回動可能な中間転写体と、前記像担持体に担持されたトナー像を前記中間転写体に一次転写する一次転写手段と、前記中間転写体に転写されたトナー像を転写材に転写する二次転写手段と、を有する画像形成装置において、
前記一次転写手段は、２層以上の層を有するローラであり、前記中間転写体の体積抵抗率をＲ１、前記ローラの最外層の体積抵抗率をＲ２、最外層より内側の層の体積抵抗率をＲ３としたとき、Ｒ２が最も小さいことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記ローラの最外層の前記体積抵抗率Ｒ２、最外層より内側の層の体積抵抗率Ｒ３が、（Ｒ３）／（Ｒ２）≧１００であることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】
前記ローラの最外層より内側の層が導電性の発泡体であり、前記最外層が導電性の弾性体であることを特徴とする請求項１又は２の画像形成装置。
【請求項４】
前記中間転写体の前記ローラに接する面の表面粗さがＪＩＳ  Ｂ  ０６０１  １０点平均粗さＲｚスケールで１μｍ以上５０μｍ以下であり、かつ、前記ローラの表面粗さがＪＩＳ  Ｂ  ０６０１  １０点平均粗さＲｚスケールで１μｍ以上５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記中間転写体が複数の層からなり、最下層の体積抵抗率が１０6Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記ローラの最外層が５０μｍ以上５００μｍ以下の厚さを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記ローラの最外層と、最外層より内側の層との間に間隙を形成することができる構成とされることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式によって画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、中間転写ベルトを使用した中間転写体方式の画像形成装置が知られている。この方式は、カラー画像情報や多色画像情報に基づく複数の成分色画像を順次転写、積層し、カラー画像や多色画像を合成再現した画像形成物を得るカラー画像形成装置や多色画像形成装置として有効である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、上記のようなカラー画像形成装置において、上流側の転写部で中間転写ベルトに転写したトナーが下流側の転写部で像担持体である感光ドラムに回収されてしまう「再転写」という問題がある。再転写を抑制する一つの方法として、転写ニップの幅を太くする方法が提案されている。転写ニップの幅を太くするために、転写ローラを感光ドラム側に付勢する力を上げる方法がある。しかしながら、単位面積当たりの押圧力が高くなると、トナーが感光ドラム側に押し戻される力も強くなるため、かえって再転写し易くなってしまう場合がある。
【０００４】
そこで、転写ローラの硬度を低くすることで、単位面積当たりの押圧力を上げずにニップ幅を広くする必要がある。
【０００５】
ここで、図１３を用いて、従来の転写ローラの構成について説明する。
【０００６】
図１３のＡは、アスカーＣ硬度が２０度のローラについて、ローラ表面セル形状の拡大図と、その表面形状を中間転写ベルト３１の裏面３１ａと、転写ローラのスポンジのケバ４７によって模式的に説明する図である。
【０００７】
図１３のＢは、アスカーＣ硬度が３０度のローラについて、ローラ表面セル形状の拡大図と、その表面形状を中間転写ベルト３１の裏面３１ａと、転写ローラのスポンジのケバ４７によって模式的に説明する図である。
【０００８】
ＮＢＲやエピクロルヒドリンゴム等について、発泡密度を下げる方法で硬度を下げる場合、図１３のＢに示すように、アスカーＣ硬度で３０度程度まではセルを細かく、表面性を良好に保ちながら硬度を下げることが可能である。更に２０度程度まで硬度を下げた場合、図１３のＡのセルの拡大イメージに示すように、発泡セルの大きさが大型化すると共に、発泡状態が不均一になり、部分的に小さな泡が集中したような構造になる。このような構造の発泡体を、回転するワークに対して、回転する円柱状の砥石を押し付ける等の研磨方法で成形した場合を説明する。図１３のＡのような発泡体表面の構造模式図に示すように、発泡体を形成する柱の、特に複数の柱が集中した部分だけが研磨されずにまばらに残り、大きなケバ４７が点在する表面状態となってしまう。そのため、中間転写ベルトと転写ニップを形成した場合に、たとえニップ幅を広くすることができても、実際に中間転写ベルト３１の裏面３１ａと接触する面積は非常に小さくなってしまう。
【０００９】
また、再転写とは別の問題として、ベルトの裏面が転写ニップの下流側で転写ローラから剥離する時に発生する放電により、画像が乱される現象がある。この問題を対策するためには、次の手段がある。
【００１０】
つまり、転写ローラの抵抗をできるだけ低く保つ。それにより、感光ドラムと転写ローラで形成する転写ニップでベルトの裏面に溜まった電荷が、転写ベルトと転写ローラのみが接触する転写ニップの下流側で、転写ローラ側に速やかに回収されるようにするのが良い。
【００１１】
従来このような目的で、転写ローラの実抵抗を１０5から１０7Ω程度、素材の体積抵抗率に換算すると、１０4から１０6Ω・ｃｍ程度に設定する構成が用いられている。
【００１２】
上記したように、転写ローラの硬度を２０度程度まで下げ、体積抵抗率も１０6Ω・ｃｍ以下に下げた場合、転写電流の設定が正確に合った状態では、非常に良い画質を達成することができていた。しかしながら、高圧電源での電流や抵抗の検出能力や出力等のバラつきや、画像形成に関わるトナーの状態やパーツの形状や抵抗のバラつきによって転写電流が不足気味になったとき、転写ローラのケバ状態に一致した転写不良が発生していた。特に高速で高寿命の画像形成装置の場合、感光ドラムを使用し続けることで膜厚が減少し、感光ドラム表層の電気的な容量成分が大きくなることを補正し切れずに転写電流が不足し転写不良が起こる。
【００１３】
この転写不良の原因は以下のように考えられている。
【００１４】
図１３のＡのように大きなケバが点在する場合、突出しているケバの硬度が他の部分よりも圧倒的に高いため、転写ニップでローラを変形させて十分なニップ幅を形成しても、実際にベルトの裏面に接触するのはケバのみとなる。その際、特にローラの抵抗が低い場合には、ケバの無い部分の空気層の抵抗に比べてケバ部の抵抗が非常に低いため、ケバの部分のみ選択的に転写電流が流れる。例として、発泡のセル径が３００μｍのローラを用い、転写電流を大幅に下げて実験的にケバが接触している状態を画像にあぶり出したところ、ケバの間隔は１から２ｍｍ程度にもなっていた。そのため、微小に転写の条件が振れただけであっても、ケバの無い部分で画像が抜けたようになる転写不良が顕在化し易かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開平９−１５２７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、上記問題点を解決するためになされたものであり、一次転写部における転写不良を解消し、転写された画像の画質を一定レベル以上に維持することのできる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、トナー像を担持する像担持体と、回動可能な中間転写体と、前記像担持体に担持されたトナー像を前記中間転写体に一次転写する一次転写手段と、前記中間転写体に転写されたトナー像を転写材に転写する二次転写手段と、を有する画像形成装置において、
前記一次転写手段は、２層以上の層を有するローラであり、前記中間転写体の体積抵抗率をＲ１、前記ローラの最外層の体積抵抗率をＲ２、最外層より内側の層の体積抵抗率をＲ３としたとき、Ｒ２が最も小さいことを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、中間転写体を有する画像形成装置において、特に高速で長寿命な画像形成装置であっても、一次転写部における転写不良を解消し、転写された画像の画質を一定レベル以上に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施例における画像形成装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】第１実施例における中間転写体の構成を示す概略断面図である。
【図３】第１実施例におけるローラ抵抗測定冶具の概略構成断面図である。
【図４】第１実施例における一次転写ローラのケバの様子を観察する方法を示す図である。
【図５】第１実施例における一次転写ローラの支持方法を示す図である。
【図６】第１実施例における金属ローラを使用した構成の一例を示す図である。
【図７】第１実施例における一次転写ローラの層構成を示す図である。
【図８】第１実施例における中間転写ベルトの層構成を示す図である。
【図９】第１実施例における一次転写ローラ表面の状態を説明する図である。
【図１０】第３実施例における中間転写ベルトの層構成を示す図である。
【図１１】第４実施例における一次転写ローラの層構成を示す図である。
【図１２】第４実施例における一次転写ローラと感光ドラムのニップ形状を示す図である。
【図１３】従来における一次転写ローラ表面の状態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２１】
実施例１
本実施例にて、画像形成装置は、電子写真プロセスを利用したカラーインライン画像形成装置である。本実施例の一例を、図１に示す。
【００２２】
本実施例の画像形成装置は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）の４つの画像形成ステーションを備えている。各画像形成ステーションではトナー画像をドラム状の像担持体、即ち、感光ドラムに形成し、第一の転写手段により第二の像担持体である中間転写体、即ち、中間転写ベルト上に各色のトナー像を転写する。その後、給送部材により搬送された転写材に対し、第二の転写手段により中間転写ベルト上のトナー像を一括して転写材に転写し、最後に定着する。
【００２３】
更に説明すると、本実施例の画像形成装置は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ用の感光ドラム２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）を備えている。各感光ドラム２の周りには、帯電器（帯電手段）３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）、現像器（現像手段）５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）、及び、感光ドラム２上の残余トナーを除去するクリーニング部（クリーニング手段）６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）を備えている。また、感光ドラム２、帯電器３、現像器５、クリーニング部６は、それぞれ一体に構成され、４つの独立した、装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジ３２（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ）を縦方向に並置する構成となっている。本実施例では、プロセスカートリッジ３２（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ）がそれぞれ画像形成ステーションを形成している。
【００２４】
そして、これらプロセスカートリッジ（画像形成ステーション）３２で形成したそれぞれ色の異なるトナー像を、中間転写ベルト３１に順次に重ねて転写した後、それを転写材Ｓに一括転写することでフルカラー画像を得る構成となっている。転写材Ｓは、給紙ユニット１５から給紙され、排紙トレイ（不図示）に排出される。
【００２５】
更に、画像形成装置について説明すると、各プロセスカートリッジ３２（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ）は同じ構成とされる。従って、以下の説明では、各プロセスカートリッジ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄの構成部材を区別するための添え字（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）は、各プロセスカートリッジ３２を区別して説明することが必要な場合を除いては、省略して総括して説明する。
【００２６】
感光ドラム２は、繰り返し使用される回転ドラム型の電子写真感光体であり、予め決められた周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。本実施例においては、Ａ４サイズの画像を１分間当たり３０枚出力可能とするために、プロセススピードは１８０ｍｍ／ｓｅｃ．に設定した。
【００２７】
感光ドラム２は、一次帯電ローラ（帯電器）３により予め決められた極性・電位（本実施例ではマイナス５００Ｖ）に一様に帯電処理される。そして、画像露光手段（レーザダイオード、ポリゴンスキャナ、レンズ群、等によって構成される）４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）による画像露光を受ける。これにより、第１〜第４の色トナー像（例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック成分像）に対応した静電潜像が形成される。（例えば、トナーを１００％現像するベタ画像の場合、露光後の電位はマイナス１５０Ｖになる。）
【００２８】
次いで、現像器５により、感光ドラム２に形成された静電潜像へ現像剤としてのトナーを付着させる、所謂、現像が行われる。現像器５は、トナーを収容するトナー容器５１（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ）と、トナーを担持し搬送する現像剤担持体としての現像ローラ５２（５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ）とを備えている。
【００２９】
現像ローラ５２は、抵抗調整された弾性ゴムで構成されている。現像ローラ５２は、感光ドラム２に対して順方向に回転しながら、感光ドラム２に対して当接されている。現像ローラ５２に予め決められた極性（本実施例ではマイナス）の高圧を印加することで、各現像器内で同一極性に摩擦帯電された状態で現像ローラ５２上に担持されているトナーが、感光ドラム２上の静電潜像に転移することで現像が行われる。
【００３０】
中間転写ベルト３１は、一次転写部Ｔ１（Ｔ１ａ、Ｔ１ｂ、Ｔ１ｃ、Ｔ１ｄ）にて各感光ドラム２と接触しながら、感光ドラム２とほぼ同じ周速度をもって、駆動ローラ８の作用で回転駆動されている。また、中間転写ベルト３１は、無端のフィルム状部材で構成されている。一次転写部Ｔ１では、中間転写ベルト３１を挟んで、感光ドラム２の対向位置に一次転写ローラ（一次転写手段）１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）が配置されており、中間転写ベルト３１に対して離接動作を行い、従動回転する。
【００３１】
各プロセスカートリッジ３２を通過すると、一次転写ローラ１４に印加した高圧による静電気の作用で、感光ドラム２から異なる各色のトナー像が中間転写ベルト３１に転写される。
【００３２】
なお、感光ドラム２から中間転写ベルト３１にトナー像の転写が行われた後の感光ドラム２上に残留する一次転写残トナーは、クリーニング部６のクリーニングブレード６１（６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ）によって除去回収される。
【００３３】
給紙ユニット１５から給紙ローラ１６によって給紙された転写材Ｓは、予め決められたタイミングにて駆動回転するレジストローラ対１７によって、中間転写ベルト３１と二次転写ローラ３５の二次転写部、即ち、転写ニップＴ２に向けて給送される。続いて、二次転写ローラ３５に印加した高圧による静電気の作用で、中間転写ベルト３１上のトナー像が転写材Ｓに転写される。二次転写ローラ３５は、直径８ｍｍの金属芯金に厚み４ｍｍのスポンジゴムを積層した構成であり、ローラの実抵抗は１０8Ωに調整されている。そして、転写材Ｓは、フルカラートナー像が定着器１８による加熱加圧によって、トナーが転写材Ｓに定着され、機外（画像形成装置本体外部）に排出される。中間転写ベルト３１から転写材Ｓにトナー像の転写が行われた後の中間転写ベルト３１上に残留する二次転写残トナーは、クリーニング手段としてのクリーニングブレード３３によって除去回収される。
【００３４】
図２に、本画像形成装置の中間転写体の構成を示す。中間転写ベルト３１は、３本の張架ローラ８、１０、３４によって回動可能に張架されている。駆動ローラ８は、金属芯金にシリコンゴムを厚み７５μｍコーティングした構成で、光学検知センサ４０の対向ローラを兼ねている。二次転写ローラ３５の対向に配置された弾性ローラ３４は、二次転写部Ｔ２で中間転写ベルト３１から転写材Ｓへトナー画像を転写するためのニップを形成するための対向ローラと、二次転写残トナーを回収するためのクリーニングブレード３３の対向ローラを兼ねている。弾性ローラ３４は、金属芯金に厚み２ｍｍのエチレンプロピレンゴム表層をもつ構成で、硬度７４±５°（ＪＩＳ−Ａ）、実抵抗１０5Ω以下である。張架ローラ１０は金属表面のローラで表面粗さがＲａ＝３．２μｍ以下となっている。張架ローラ１０を用いて中間転写ベルト３１を３軸張架構成とすることで、二次転写部Ｔ２でのニップ形状及び転写材Ｓと中間転写ベルト３１の距離関係を適正化でき、異常放電画像やトナーの飛び散りによる画質低下を抑制することができる。
【００３５】
ここで、本実施例では、実施構成の利点を他の構成と比較しながら説明するために、実施構成に加え、比較例として４種類の一次転写ローラ１４と中間転写ベルト３１の組み合わせを用いた。
【００３６】
本実施例の体積抵抗率の測定には、抵抗率のレンジに応じて、以下の２種類の測定器を用いた。
・１０6Ω・ｃｍ未満；
株式会社ダイアインスツルメンツ製ロレスタ−ＧＰ  ＡＳＰプローブ（商品名）  （ＪＩＳＫ７１９４）
・１０6Ω・ｃｍ以上；
株式会社ダイアインスツルメンツ製ハイレスタ−ＵＰ  ＪボックスＵタイプ（商品名）  （ＪＩＳＫ６９１１）
【００３７】
なお、ローラ形状のサンプルについては、同様の材料をシート状に成形し、ＵＲＳプローブを用いて抵抗率測定を実施した。
【００３８】
また、本実施例の転写ローラ１４の実抵抗値測定には、図３に示す回転式の抵抗測定冶具を用いた。冶具にて、３０ｒｐｍで回転するアルミローラ６０に対し、測定用ローラ１４を片側４．９Ｎの力Ｆで芯金の両端部から荷重（総荷重は４．９×２Ｎ）し、バイアス電源６３から電圧を印加する。その時、アルミローラ６０とグランド間に流れる電流を、抵抗器６１の両端部にかかる電圧Ｖを電圧計６２にて測定して計測する。本実施例では、バイアス電源６３から印加する電圧Ｖを１００Ｖ、抵抗器６１の抵抗Ｒは１ＫΩとした。
【００３９】
以下に、それぞれの構成の詳細について説明する。
【００４０】
（比較例１）１０5.6Ω・ｃｍのＮＢＲ／ヒドリンスポンジローラに１０10Ω・ｃｍの中間転写ベルトを組み合わせた構成
本比較例には、中間転写ベルト３１として、１０10Ω・ｃｍの体積抵抗率を持たせた厚さ６５μｍの単層構成の無端のポリイミド製ベルトを用いた。
【００４１】
本比較例に用いた一次転写ローラ１４は、図７（ａ）にて、外径１４ｍｍとされ、芯金１４−１の径が６ｍｍで、スポンジ層１４−２の厚みが４ｍｍである。スポンジ層１４−２の硬度が１７〜２３°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）で、ローラの実抵抗値が１０6.0Ωになるよう、スポンジ材料の体積抵抗率を１０5.6Ω・ｃｍ程度に調整している。低硬度と低抵抗を両立するために、主成分としてＮＢＲとエピクロルヒドリンゴムを配合している。
【００４２】
顕微鏡を用いてローラ表面の発泡セルを観察し、代表的な１０個のセルについて測定したセルの外径の平均は約３００μｍであった。また、研磨によって成形した表面のケバの状態は粗く、図４に示すように、平滑なアルミ等の板金４１上に無荷重で転写ローラ１４を置き、ローラ１４と板金４１が当接する部分から漏れてくる光源４２からの光４３を観察者４４の目視によって観察する。すると、図４に示す隙間の拡大模式図４５のように、１〜２ｍｍ置きに大きなケバが存在するのが観察できる。
【００４３】
転写ローラ１４は、図５に示すように、両端を軸受け２２によって支持し、感光ドラムに対し、長手方向両端の芯金部から加圧バネ２１により、左右合計の総圧として、押圧力約５００ｇｆで押圧される。そのため、無荷重で観察したように転写ローラ１４と中間転写ベルト３１の間に目に見えるような隙間が出来ることはない。しかしながら、転写バイアス設定が最適値から外れたとき、ケバによって当接状態のムラが発生するため、ケバのピッチに応じた転写ムラが発生する。
【００４４】
以下の表１は、本比較例の転写ローラ１４を用い、実際に画像を出力した際に、ブラックの転写バイアスを標準的な値として用いた３００Ｖに対し、上下に１００Ｖづつ振ったとき、それぞれの色の画像がどのように変化したかを示している。それぞれの色の画像は、単色を１００％の濃度で印字するベタ画像とした。
【００４５】
【表１】
2011128468.tif 000003
【００４６】
表１において、ブラックの電圧設定を下げた場合、ブラックの画像中央にムラが発生する。このムラは転写ローラ１４のケバのピッチに対応して発生するムラであり、ケバの部分のみに選択的に転写電流が流れ、その他の部分の電流が不足するために発生しているムラである。特に中央部で発生するのは、ローラが当接圧によって撓み、中央部の当接圧が低くなっているためである。
【００４７】
一方、表１において、ブラックの電圧設定を上げた場合、ブラック以外の画像端部にムラが発生する。このムラは、ブラックの転写部において、他の色のトナーがブラックの感光ドラムに回収される再転写が発生しているために顕在化している。このムラは、ブラックの転写ローラ１４のケバのピッチに応じて選択的に転写電流が過剰に流れ、ブラック以外の色で再転写が発生している部分のみが薄くなっている現象である。特に画像左右端部で発生しているのは、ブラックの転写ローラの当接圧が中央部に比べて左右端部で高いため、転写電流が過剰になり、特に再転写が顕著になっているためである。再転写が発生する程に転写電流が過剰になってもブラックの画像に問題が出ない理由は、次の通りである。
【００４８】
つまり、ブラックのベタ画像は、感光ドラムの電位がベタ画像を露光することによって低くなっており、転写ローラの電位との差が小さいため、ブラックのベタ画像に対しては、転写設定が過剰にならないためである。他の色の再転写が厳しいのは、他の色のベタ画像がブラックステーションに来る時、ブラックの感光ドラムはベタ白状態で全く露光を受けていないために、電位が高いままであり、転写ローラとの電位差が大きいためである。
【００４９】
本比較例の説明においては、意図的に転写電圧を変えて画像不良を再現させている。その一方で、実際の画像形成装置においては、製造上の部品抵抗のバラつき、感光ドラムの膜厚のバラつき、使用状態の違いによって変化する電位の違い等が発生する。そのような実際の画像形成装置において、元々の最適バイアスが３００Ｖという小さい値であると、上記のような変動の影響を非常に受け易い。そのため、転写ローラの当接状態の差によって発生する画像不良が、比較的簡単に顕在化してしまう。
【００５０】
（比較例２）金属ローラに１０10Ω・ｃｍの中間転写ベルトを組み合わせた構成
次に比較例として、図７（ｂ）に示すように、外径が１４ｍｍで表面が平滑なアルミローラを転写ローラ１４として用いる構成について説明する。
【００５１】
本比較例には、比較例１と同様に中間転写ベルト３１として、１０10Ω・ｃｍの体積抵抗率を持たせた厚さ６５μｍの単層構成の無端のポリイミド製ベルトを用いた。
【００５２】
表面が平滑な金属であれば、スポンジローラのケバによって発生する比較例１のような中央部の転写不良や、端部の再転写は発生しない。また、外径が１４ｍｍで押圧が５００ｇｆであれば、ローラは殆ど撓まないため、端部と中央の当接状態の差も発生しない。しかしながら、金属ローラの場合、表面が全く変形しないため、感光ドラムと転写ローラの間に形成されるニップ幅が極端に狭くなってしまう。そのため、ちょっとしたアライメントのズレや、ベルトの表面状態のムラの影響を受け易く、当接状態が不安定になるため、実際には画像ムラが多く、品位の低い画像しか得られない。
【００５３】
そこで、金属ローラを一次転写ローラ１４として用いる場合には、図６に示すように、一次転写ローラ１４（１４ａ、１４ｂ）の位置を大幅に下流側に移動する。更に感光ドラム２（２ａ、２ｂ）側に大幅に引き上げ、感光ドラム２と転写ローラ１４に転写ベルト３１を巻きつけるような構成を取ることがある。図６は、一次転写ローラ１４（１４ａ、１４ｂ）と感光ドラム２（２ａ、２ｂ）しか図示していないが、他の一次転写ローラ１４（１４ｃ、１４ｄ）と感光ドラム２（２ｃ、２ｄ）についても同様とされる。
【００５４】
その場合、転写ローラ１４の当接圧は大幅に高める必要があり、中間転写ベルト３１も屈曲を繰り返すため、ベルト３１や感光ドラム２の寿命の観点で不利な構成となってしまう。転写ローラ１４の当接圧を弱めるためには、中間転写ベルト３１を張架するテンション力を弱くする手段があるが、その場合、駆動ローラのグリップ力も下がるため、中間転写ベルト３１がスリップしたり、ベルトの搬送安定性が損なわれる恐れがある。
【００５５】
（比較例３）１０4.6Ω・ｃｍウレタンスポンジ基層と１０5Ω・ｃｍチューブ表層からなる転写ローラに１０10Ω・ｃｍの中間転写ベルト３１を組み合わせた構成
次に比較例として、図７（ｃ）に示す構成の転写ローラ１４とした。転写ローラ１４の外径は１４ｍｍであった。この転写ローラ１４は、外径６ｍｍの芯金１４−１に対し硬度１２〜１８°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）である。さらに実抵抗が１０5.0Ωになるよう、体積抵抗率を１０4.6Ω・ｃｍ程度に抵抗調整したウレタンスポンジ基層１４−２を有している。更に、厚みが１００μｍで実抵抗が１０7.0Ωになるよう、体積抵抗率を１０5Ω・ｃｍ程度に調整したＰＦＡ製熱収縮チューブ１４−３を被覆した構成とされる。この転写ローラ１４を用いた構成について説明する。
【００５６】
本比較例には、比較例１、２と同様に中間転写ベルト３１として、１０10Ω・ｃｍの体積抵抗率を持たせた厚さ６５μｍの単層構成の無端のポリイミド製ベルトを用いた。
【００５７】
このローラ１４は、ウレタンスポンジを基層１４−２に用いているため、硬度を非常に低くすることが可能であり、また、基層１４−２の抵抗も非常に低くすることが可能になっている。その一方で、表面をＰＦＡのチューブ１４−３で覆っているため、長期間使用し続けても加水分解する心配が無いという利点を有する。
【００５８】
また、表層に実抵抗が１０7Ωのチューブ１４−３を被覆することでローラ全体の実抵抗としても１０7Ωという高い抵抗値になっている。そのため、比較例１と同様の条件で画像出力をする場合、標準的な転写バイアス設定は１２００Ｖとなっている。転写バイアス設定が１２００Ｖになると、比較例１で問題となった、製造上の部品抵抗のバラつき、感光ドラムの膜厚のバラつきや、使用状態の違いによって変化する電位の違いが転写バイアスの絶対値に比べて比較的小さな誤差となる。そのため、画像の違いに現れ難くなる。
【００５９】
しかしながら、表層１４−３の抵抗が高くなると、転写ニップ中でベルトの裏面に生じた電荷が転写ニップの下流側で転写ローラに流れ難くなる。そのため、転写ベルト裏面の電位が高くなり、ベルト裏面からの火花放電が発生し、ベルト表面の画像を乱すようになる。この画像の乱れは特に中間調の濃度域で目立ち易く、放電模様が鳥の足跡のように見える非常に見苦しい画像不良となってしまう。このような放電模様を避けるためには、転写バイアスの設定を低くする必要があるが、一方で、転写バイアスを低く設定すると、濃度薄が発生する。従って、比較例３の構成では、放電模様の抑制と濃度を両立する設定が存在しない。
【００６０】
（比較例４）１０6.6Ω・ｃｍのＮＢＲ／ヒドリンスポンジローラに、１０10Ω・ｃｍ基材に対し、裏面に１０3Ω・ｃｍのコート層を持たせた厚さ６７μｍの中間転写ベルトを組み合わせた構成
比較例４は、比較例１と同様の転写ローラとされ、ただ、硬度が１５〜２１°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）で、実抵抗が１０7.0Ωになるよう、体積抵抗率が１０6.6Ω・ｃｍ程度に調整されたＮＢＲ／ヒドリンスポンジ製の転写ローラ１４を用いている。
【００６１】
更に、本比較例には、図８に示すように、中間転写ベルト３１として、複数の層構成、本例では２層構成の無端のフィルム状部材を用いた。即ち、比較例１、２、３で用いた６５μｍ厚のポリイミド製転写ベルト３１−１に対し、最下層として、即ち、裏面に体積抵抗率が１０3Ω・ｃｍで２μｍの厚みを持つＰＦＡ製の導電層３１−２をコートした２層構成の無端のフィルム状部材である。
【００６２】
本比較例では、比較例３と同様に、転写ローラ１４の実抵抗が１０7Ω程度となっている。そのため、比較例３と同様に、製造上の部品抵抗のバラつき、感光ドラムの膜厚のバラつきや、使用状態の違いによって変化する電位の違いが転写バイアスの絶対値に比べて比較的小さな誤差となるため、画像の違いに現れ難くなっている。
【００６３】
更に、本比較例では、中間転写ベルト３１の裏面に体積抵抗率が非常に低い導電層３１−２を設けている。そのため、転写ニップ中でベルトの裏面に電荷が溜まり難くなり、転写ニップの下流側におけるベルト裏面の電荷が非常に少なくなる。その結果、比較例３等で問題となった、放電模様の抑制が可能となる。
【００６４】
その一方で、ベルトの裏面の抵抗が非常に低いため、転写部で印加する転写バイアスが中間転写ベルト３１を張架しているローラ８、１０、３４を通してグランドに流れ込んでしまう。そのため、張架ローラ８、１０、３４を転写ローラ１４のような中抵抗の部材にしたり、張架ローラ８、１０、３４とグランド間に電気抵抗等の抵抗部材を入れる必要が生じる。また、中間転写ベルト３１の裏面の抵抗が低くなると、中間転写ベルト３１の表層に電荷を保持できなくなるため、ベルト表層のトナー層が持つ電荷が周囲に逃げ易くなる。その結果、中間転写ベルト３１上のトナー層が張架ローラ８、１０、３４を通過する際に、トナー層を支える中間転写ベルト３１が屈曲すると、電荷による保持力がトナー層に働かないため、簡単に飛び散ってしまう。その結果、細かいドットによって形成されるハーフトーン画像ががさついて見えたり、細かい文字画像が潰れたりして、画像の品位が大幅に低下する。そのため、本比較例の構成は画像形成装置として好ましくない構成となってしまう。
【００６５】
（実施例１）１０6.6Ω・ｃｍＮＢＲ／ヒドリンスポンジ基層＋１０3Ω・ｃｍチューブ表層からなる転写ローラに１０10Ω・ｃｍの中間転写ベルトを組み合わせた構成
以上説明してきた比較例１、２、３、４の問題を全て解決する構成として、実施例１の構成について説明する。
【００６６】
実施例１の転写ローラは、比較例３と同様に図７（ｃ）のような複数層、即ち２層以上の層構成を有している。即ち、硬度が１７°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）で、実抵抗が１０7.0Ωになるよう、体積抵抗率が１０6.6Ω・ｃｍ程度に調整されたＮＢＲ／ヒドリンスポンジ製の基層１４−２を使用した。この基層１４−２に対し、厚みが１００μｍで実抵抗が１０5.0Ωになるよう、体積抵抗率を１０3Ω・ｃｍ程度に調整したＰＦＡ製熱収縮チューブ１４−３を被覆した。チューブ層１４−３の厚みとしては、例えば２０μｍ程度まで薄くすると、耐久性が損なわれるため、５０μｍ程度よりも厚いほうが望ましい。一方、ＰＦＡのような弾性を有する材料であっても厚みが５００μｍを超えると、転写ローラとしての硬度が上がってしまい、転写ニップの幅が狭くなり、再転写に不利な構成となる。従って、表層１４−３の厚みは５０μｍ以上５００μｍ以下の間に設定するのが良い。また、本実施例の表層１４−３は、表面粗さＲｚ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１  １０点平均粗さＲｚスケール）が１〜２μｍのＰＦＡ製熱収縮チューブを用いた。
【００６７】
本実施例には、比較例１、２、３と同様に中間転写ベルト３１として、１０10Ω・ｃｍの体積抵抗率を持たせた厚さ６５μｍの単層構成の無端のフィルム状ポリイミドを用いた。本実施例の中間転写ベルト３１の裏面の粗さＲｚは２〜４μｍとした。
【００６８】
本実施例の構成について図９によって説明する。
【００６９】
図９において、本実施例の転写ローラ表層１４−３は、Ｒｚが１〜２μｍであり、非常に平滑な面となっている。そのため、図９の表面の状態を示す模式図Ｃのように、転写ローラ１４の表層１４−３は非常に細かい凹凸しかない。そのため、中間転写ベルト３１の裏面３１ａと転写ローラ表層１４−３の表面５２ａは無数の点によって均一に当接する。一方、基層１４−２として用いたスポンジ層は硬度が非常に低いため、スポンジ表面のケバが非常に大きく荒れている。そのため、転写ローラ表層１４−３の裏面５２ｂとケバの接触部４７の数は限られている。しかしながら、転写ローラ１４の表層抵抗が非常に低いため、図９の矢印で示すように表層１４−３の面積方向に転写電流が広がり、表層１４−３とベルト３１の裏面３１ａが接触する部分においては、転写電流は均一に流れ易くなっている。また、本実施例の構成は、転写ローラ１４の表層１４−３の厚みを１００μｍと薄くしており、かつ、基層１４−２のスポンジの硬度も１７°と非常に低くしている。そのため、転写ローラ１４の表面５２ａとベルトの裏面３１ａで形成するニップ幅も従来のスポンジローラ単層のローラと同様に、十分広く取ることが可能である。従って、従来と同様の当接圧で転写ローラ１４を感光ドラム２に当接させても、部分的に当接圧が高くなることがなく、再転写の発生も無い。
【００７０】
以下の表２は、本実施例の転写ローラ１４を用い、比較例１同様に、実際に画像を出力した際に、ブラックの転写バイアスを標準的な値として用いた１２００Ｖに対し、上下に２００Ｖづつ振ったとき、それぞれの色の画像がどのように変化したかを示している。比較例１のように１００Ｖ刻みで転写バイアを上げ下げした場合には目立った画像不良が出なかったため、刻み量を倍にしている。
【００７１】
【表２】
2011128468.tif 000004
【００７２】
表２において、ブラックの電圧設定を下げても、１０００Ｖ設定では、ブラックの画像はＯＫのままであった。更に８００Ｖ設定にした場合には、ブラックの画像中央に濃度薄が発生した。ただし、実施例１の構成は比較例１のようなケバの無い均一な表層であるため、中間転写ベルト３１の間と転写ローラ１４の間で部分的に電流が流れることによるムラは発生しない。そのため、画像の品位が極端に悪化することはない。
【００７３】
一方、表２において、ブラックの電圧設定を上げた場合、１４００Ｖ設定では、ブラック以外の画像もＯＫのままであった。更に１６００Ｖまで上げると、ブラック以外の画像端部に濃度薄が発生した。この濃度薄は比較例１同様に、ブラックの転写部において、他の色のトナーがブラックの感光ドラムに回収される再転写が発生しているために顕在化している。ただし、転写バイアス設定を下げた時の画像と同様に、濃度が低下するのみでムラが発生することがないため、画像品位が大幅に低下することはない。
【００７４】
本実施例の画像評価においても、比較例１同様に意図的に転写電圧を振って画像不良を再現させている。本実施例では、元々の電圧設定が１２００Ｖと高い上に、転写電圧を２００Ｖ上下に振った程度では画像に変化が発生しない。そのため、実際の画像形成装置において発生する、製造上の部品抵抗のバラつき、感光ドラムの膜厚のバラつき、使用状態の違いによって変化する電位の違い等の影響を受け難い。
【００７５】
更に、本実施例で用いた表層１４−３は、抵抗が非常に低いことを特徴とする。このチューブの実抵抗は前記したように１０5.0Ωであり、体積抵抗率は１０3.0Ω・ｃｍと大変低い素材である。そのため、比較例２の金属ローラと同様に、転写ニップ中でベルトの裏面に生じた電荷が転写ニップの下流側で転写ローラに流れ込み易い。そのため、転写ベルト裏面の電位が低く保たれ、ベルト裏面で火花放電が発生することがない。従って、実施例１の構成では、放電模様の抑制と高い濃度の両立が可能となる。
【００７６】
つまり、本実施例では、中間転写ベルトの体積抵抗率をＲ１、転写ローラ１４の最外層（表層）１４−３の体積抵抗率をＲ２、最外層より内側の層（基層）１４−２の体積抵抗率をＲ３とすると、Ｒ２が最も小さくされる。
【００７７】
また、転写ローラ１４の最外層の体積抵抗率Ｒ２と、最外層より内側の層の体積抵抗率Ｒ３との間には、
（Ｒ３）／（Ｒ２）≧１００
の関係が成り立つ。
【００７８】
なお、本実施例では、基層１４−２にＮＢＲ／ヒドリンスポンジローラ（即ち、被覆層１４−３より導電性の発泡体）を用い、被覆層１４−３にはＰＦＡチューブ（導電性の弾性体）を用いた構成について説明してきた。しかし、基層１４−２はウレタンスポンジや他のゴム材を発泡したものでも使用可能であり、また、被覆層１４−３についても、ポリエチレン、ＥＶＡ等の樹脂や、ＰＴＦＡ、ＰＶＤＦ等のフッ素樹脂を使っても良い。
【００７９】
本実施例にて、転写ローラ１４は、転写ローラ１４の最外層１４−３より内側の層１４−２が導電性の発泡体であり、最外層１４−３が導電性の弾性体であることが重要である。
【００８０】
実施例２
本実施例では、実施例１と同様に図１のカラー画像形成装置構成を有し、実施例１と同様の構成については説明を省略する。
【００８１】
実施例２において、一次転写ローラ１４は、中間転写ベルト３１に対し離接可能で、非画像形成時は中間転写ベルト３１から離間し、感光ドラム２と中間転写ベルト３１も離間される。これは、感光ドラム２、中間転写ベルト３１、一次転写ローラ１４の当接時間を画像形成時等の感光ドラム２から中間転写ベルト３１へトナー像を一次転写する時のみとする。これは、感光ドラム２の中間転写ベルト３１との摺擦による表面削れや、一次転写ローラ１４が当接し続けることによる形状変化等の弊害を抑制するためである。この構成は、特に長寿命設計が必須となる、高速な画像形成装置に有利である。
【００８２】
このような構成の中間転写体において、中間転写ベルトの裏面と一次転写ローラの双方の表面が平滑な場合、離間状態から当接状態に遷移する時に、転写ローラの回転が一瞬遅れてしまう。そのため、ベルト裏面に付着しているゴミ等の異物や放電生成物が転写ローラによって掻き取られ、その結果、転写ローラ表面に線状の汚れとなって付着する場合があった。この線状の汚れが画像上に横線状の画像ムラとなって現れると、特に均一なハーフトーン上に画像の乱れとして顕在化し、画像の品位を損ねる場合があった。
【００８３】
そこで、本実施例では、ベルト裏面の表面粗さと転写ローラ表層の表面粗さを数段階に振り、最適な粗さの組み合わせを選択した。
【００８４】
中間転写ベルト３１としては、実施例１と同様に実施例２もポリイミド製のベルトを用いている。ポリイミド製のベルトを製造する方法には大きく分けて２通りある。一つは、内型の外面にポリイミドのワニスを塗りつけ、それを乾燥、焼成することにより、ベルトの裏面に型の表面性を転写する方法である。もう一つは、外型の内面にポリイミドのワニスを塗りつけ、それを乾燥、焼成することにより、ベルトの表面に型の表面性を転写する方法である。前者の方法を用いれば、型の表面性をコントロールすることで、ベルトの内面粗さをコントロールすることが可能になる。このような方法で、本実施例では、ベルト裏面の表面粗さをコントロールした。
【００８５】
一方、転写ローラ１４の表面に設けたチューブ層１４−３の表面性をコントロールする方法としても様々な方法がある。本実施例では、特にチューブ層１４−３の表面性をコントロールし易い素材として、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニール共重合体）を用いチューブ形状に成形した。その後、表面を加工した金属ローラとの間にチューブを挟み、チューブに金属ローラの表面性を転写することで表面性をコントロールした。
【００８６】
以下の表３に、本実施例におけるベルト裏面と転写ローラ表面の粗さ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１  １０点平均粗さＲｚスケール）を振った結果を示す。
【００８７】
【表３】
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【００８８】
表３において、転写ローラ表面もベルト裏面も表面粗さＲｚが１μｍの場合には、転写ローラとベルトが当接する際の滑りが発生した。転写ローラかベルト裏面のどちらかの表面粗さが１０〜２５μｍであれば、滑りは発生せず、画像にも問題がなかった。更に表面粗さを粗くし、転写ローラの表面粗さを５０μｍにした場合には、ケバのあるスポンジ製転写ローラ同様の画像ムラが発生した。ベルトの裏面を５０μｍにした場合にも、転写ローラの表面粗さを５０μｍにしたときと同様の画像ムラが発生した。更に、本実施例では、クリーニングブレード３３の対向に弾性ローラ３４を用いたが、試験的にこの弾性ローラを金属ローラに変えると、ベルト３１とクリーニングブレード３３の当接状態が不均一になり、トナーのすり抜けによるクリーニング不良も発生した。
【００８９】
以上の結果から、転写ローラ１４の表面粗さと、中間転写ベルト３１のベルト裏面の粗さＲｚは、１μｍ以上５０μｍ以下、好ましくは、１０μｍ〜２５μｍ程度にすることが望ましい。なお、どちらかの表面をＲｚが１μｍ程度の非常に平滑な面にする場合には、相手として組み合わせる表面の粗さを粗くするのが良い。
【００９０】
以上の結果から、上記のような一次転写ローラ１４表層の表面粗さと中間転写ベルト裏面の粗さをコントロールすることによって、中間転写ベルト３１を有するカラー画像形成装置において一次転写部での画像劣化を抑制し、良好な画質を得ることができる。
【００９１】
実施例３
本実施例では、実施例１、２と同様に図１のカラー画像形成装置構成を有し、実施例１、２と同様の構成については説明を省略する。
【００９２】
実施例３において、転写ベルト３１は、図１０に示すように、中間転写ベルト３１として、複数の層構成、本例では３層構成の無端のゴムベルト部材を用いた。即ち、８００μｍ厚のミラブルウレタンからなる基材ゴム３１−３に対し、最下層３１−４と最上層３１−５として、溶剤可溶性のフッ素材料に酸化鉄系フィラーを分散させた材料をコートした。最下層と最上層を同時にディッピング方式によりコートし、それぞれのコート厚を２０μｍとした。
【００９３】
基材ゴム３１−３を８００μｍの厚みにした場合、カーボン等の導電剤を分散して体積抵抗率を中抵抗の領域に均一に仕上げることは非常に困難である。そのため、基材ゴム層は抵抗ムラが発生しないように十分低い抵抗値に設定する必要がある。そこで、本実施例では、基材ゴム層の体積抵抗率を１０5.5Ω・ｃｍに調整した。
【００９４】
一方、比較例４で前記した通り、ベルトの最下層が低抵抗の場合、張架ローラに中抵抗にする、または、張架ローラとグランドの間に電気抵抗等の抵抗部材を入れる必要が生じる。また、画像の品位が大幅に低下してしまう。そこで、本実施例では、最下層３１−４と最上層３１−５に用いたコート層は体積抵抗率を１０10.0Ω・ｃｍに調整した。
【００９５】
本実施例では、転写ローラ１４は実施例１、２と同様に、基層１４−２にＮＢＲ／ヒドリンスポンジローラ（即ち、被覆層１４−３より導電性の発泡体）を用い、被覆層１４−３にはＰＦＡチューブ（導電性の弾性体）を用いた。
【００９６】
このように中間転写ベルトとしてゴムベルトを用いることで、転写材として、表面の凹凸が大きい厚紙やラフ紙と呼ばれる表面性の粗い紙を用いても、ベルトの弾性によって転写材の表面性にベルトの表面性が追従することが可能になる。その結果、転写材として用いる素材の適応性を非常に広くすることが可能になる。一方、ゴム素材の表面はトナーとの離型性が悪いため、そのままではトナーの転写性が悪い。また、クリーニング性も悪いが、表面にフッ素材料を用いることで転写性とクリーニング性を高くすることも可能になる。さらに、表面と同時にベルトの裏面も十分な抵抗を持った素材でコートすることで、ゴム層の抵抗を抵抗ムラの無い低抵抗に保つことが可能になる。さらに、張架ローラに特別な構成を追加することが無く、また、画像の均一性も高く保つことが可能になる。
【００９７】
実施例４
本実施例では、実施例１、２、３と同様に図１のカラー画像形成装置構成を有し、実施例１、２、３と同様の構成については説明を省略する。
【００９８】
実施例４において、一次転写ローラ１４は、図１１に示すように、硬度が１５〜２１°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）で、実抵抗が１０7.0Ωになるよう、体積抵抗率が１０6.6Ω・ｃｍ程度に調整されたＮＢＲ／ヒドリンスポンジ製の基層１４−２に対し、厚みが１００μｍで実抵抗が１０5.0Ωになるよう、体積抵抗率を１０3Ω・ｃｍ程度に調整したＰＦＡ製熱収縮チューブ１４−３を被覆した。更に、本実施例の熱収縮チューブ１４−３は、図１１に示すように、長手上の端部においては、基層１４−２よりも外径を小さくし、長手上の基層１４−２と重なる部分については、外径を基層１４−２の外径よりも１ｍｍ大きく構成した。
【００９９】
このように構成することで、図１２に示すように、転写ニップＴ１中において、一次転写ローラ１４を中間転写ベルト３１と感光ドラム２に対して当接させた際に、表層１４−３が静電吸着力によってベルト３１に引き寄せられるため、基層１４−２とベルト３１が作るニップよりも、より下流側に表層１４−３とベルト３１が作るニップが延長される。この中間転写ベルト３１と一次転写ローラ表層１４−３が作る下流側のニップ４６によって、転写ニップ中で形成されるベルト裏面３１ａの電荷が、より効果的に転写ローラ１４の表層１４−３に回収される。その結果、特に低温低湿環境で異常放電が起き易い環境下で画像形成装置が使われる場合においても、異常放電の発生が抑制され、より環境適応性の高い中間転写体を構成することが可能となる。
【０１００】
また、基層１４−２と表層１４−３の間に間隙ｇを設けた構成を取っても、表層１４−３の端部の形状を基層１４−２に比べて小径に加工することによって、特別に表層１４−３の軌道を規制する部材を設ける必要はない。この構成にて、表層１４−３を基層１４−２に追従させながら回転させることが可能になる。
【０１０１】
以上説明したように、本実施例の構成を用いることにより、簡略な構成で安定した濃度と画像均一性を広範囲の環境条件下で得られる画像形成装置を提供可能となる。
【符号の説明】
【０１０２】
２ａ〜２ｄ      感光ドラム（像担持体）
１４ａ〜１４ｄ  一次転写ローラ（一次転写手段）
３１            中間転写ベルト（中間転写体）
３２ａ〜３２ｄ  プロセスカートリッジ（画像形成ステーション、プロセスユニット）
３５            二次転写ローラ（二次転写手段）
Ｓ              転写材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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