(57)【要約】【課題】  金属の１次転写ローラを使用する場合に於いて、中間転写ベルトの抵抗低下により発生するスジ画像の発生の抑制と中抜けの発生の抑制を両立すること。【解決手段】  画像形成装置は、トナー粒子とキャリア液とを含む液体現像剤によりトナー像が形成される像担持体と、前記トナー像が転写される中間転写ベルトと、前記トナー像を前記像担持体から前記中間転写ベルトに転写させる転写部材と、を備え、前記転写部材は金属で構成され、前記転写部材は前記中間転写ベルトを介して前記像担持体に当接されることを特徴とする。【選択図】  図２
2019101060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を担持する像担持体と、
前記像担持体に形成された潜像をトナー像に現像する現像装置と、
前記像担持体に形成されたトナー像が転写される中間転写ベルトと、
転写バイアスが印加され、前記像担持体に形成されたトナー像を前記中間転写ベルトに転写させる転写ローラと、を備えた画像形成装置において、
前記転写ローラは、金属ローラであり、前記中間転写ベルトを介して前記像担持体に当接されるように配置され、前記現像装置は、トナー粒子とキャリア液とを含む液体現像剤により前記像担持体に形成された潜像を現像するように構成されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記像担持体と前記転写ローラとの中心間距離をＬｄ、前記転写ローラの半径をｒ１、前記像担持体の半径をｒ２、前記中間転写ベルトの厚みをｒ３としたときに、Ｌｄ≦ｒ１＋ｒ２＋ｒ３となるように構成される、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記中間転写ベルトは、前記中間転写ベルトは、ヤング率が０．１ＭＰａ以上、１０ＭＰａ以下であり、厚みが０．１ｍｍ以上、２ｍｍ以下の弾性層を有する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記中間転写ベルトは、カーボンブラックを含有したポリイミド、或いは、ポリアミドで構成された基層を備える、ことを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記中間転写ベルトは、２０μｍ以下の厚みの樹脂からなる表層を備える、ことを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記液体現像剤の粘度は０．５〜１００ｃＰである、ことを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記中間転写ベルトに対する前記転写ローラの線圧は、０．０１Ｎ／ｍｍ以上０．１５Ｎ／ｍｍである、ことを特徴とする請求項１乃至６いずれか１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、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。
【背景技術】
【０００２】
従来、感光ドラム等の像担持体にトナー像を形成し、形成されたトナー像を中間転写ベルトに１次転写し、１次転写されたトナー像を紙等の記録媒体に２次転写する画像形成装置が知られている。
【０００３】
このような画像形成装置に於いて、中間転写ベルトに転写された文字や細線等のトナー像の一部に欠損が生じる中抜けと呼ばれる現象がある。中抜けは、転写部でトナーが圧力を受けることによりトナー同士の凝集力やトナーと像担持体表面との付着力が増加することにより起こると考えられている。中抜けの対策として転写部材の像担持体に対する接触圧を下げることが有効であることが知られている（特許文献１）。
【０００４】
また、転写部での圧力を下げる方法として、像担持体に対して転写部材を中間転写ベルトの移動方向にオフセットさせ、転写部材を像担持体に当接させないように配置する構成が開示されている（特許文献２）。
【０００５】
一方で、像担持体上にトナー像を形成するために用いられる現像剤には乾式現像剤と液体現像剤とがあり、液体現像剤では乾式現像剤と比べてトナーの小粒径化による高画質化が可能であることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−２２７９５２号公報
【特許文献２】特許５０１６１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２のように、中抜けを抑制すべく、転写部材を像担持体に対してオフセットさせた場合、以下のような課題があった。即ち、中間転写ベルトを転写部材と像担持体で挟持しない構成のため、図１のように転写部において中間転写ベルトが幅方向に波打つ現象（以下、波うちと呼ぶ）が発生する場合がある。このようなベルトの波うちが生じた場合、転写ローラと中間転写ベルトとの間に空隙が生じ、異常放電が生じる。このような異常放電は画質の低下を招く虞がある。例えば、このような異常放電により中間転写ベルトの表面抵抗率が局所的に低下し、出力画像上に白い縦スジ状の画質不良が発生する場合があった。一方、中間転写ベルトを転写部材と像担持体で挟持させた場合、図２に示すように、中間転写ベルトの波うちは転写ニップ内で解消される。しかしながら、転写部におけるピーク圧が増大することによって中抜けの発生リスクが高まってしまう。特に、転写部材として安価な金属ローラを用いた場合は、転写圧が高まり、中抜けが生じやすい。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、転写部材として金属ローラを用いる構成であっても、中抜けを抑制しながら、ベルトが波うちすることによる発生する異常放電を抑制可能な画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に於ける画像形成装置は、画像を担持する像担持体と、前記像担持体に形成された潜像をトナー像に現像する現像装置と、前記像担持体に形成されたトナー像が転写される中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトに当接され、前記中間転写ベルトを介して前記像担持体に対向して設けられ、前記像担持体に形成されたトナー像を前記中間転写ベルトに転写させる転写部を形成する転写ローラと、を備えた画像形成装置において、
前記転写ローラは、金属ローラであり、前記中間転写ベルトを介して前記像担持体に当接されるように配置され、前記現像装置は、トナー粒子とキャリア液とを含む液体現像剤により前記像担持体に形成された潜像を現像するように構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、転写部材として金属ローラを用いる構成であっても、中抜けを抑制しながら、ベルトが波うちすることによる発生する異常放電を抑制可能な画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】像担持体に１次転写ローラが当接されない場合の１次転写ローラと中間転写ベルトと中間転写ベルトの波うちの様子を示す斜視図（Ａ）、および、中間転写ベルト搬送方向下流から見た図（Ｂ）である
【図２】像担持体に１次転写ローラが当接される場合の１次転写ローラと中間転写ベルトと中間転写ベルトの波うちの様子を示す斜視図（Ａ）、および、中間転写ベルト搬送方向下流から見た図（Ｂ）である
【図３】本発明の第１実施例、および、第２実施例の概略構成図である
【図４】本発明の第１実施例、および、第２実施例の画像形成部の断面構成図である
【図５】１次転写ニップの構成を説明する図である
【図６】本発明の第１実施例の比較例Ａの１次転写部の断面図である
【図７】本発明の第１実施例の比較例Ｂの現像装置の断面図である
【図８】本発明の第２実施例の中間転写ベルト５１の断面構成図である
【図９】本発明の第２実施例の中間転写ベルト５１の物理ニップ内の厚みを説明する図である
【図１０】本発明の第２実施例の弾性層５１２の厚みと中間転写ベルト５１の変形量の関係を示す図である
【図１１】本発明の第２実施例の１次転写ローラ５３の加圧力とたわみ量の関係を示した図である
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に実施例を挙げて、本発明を具体的に説明する。尚、これら実施例は本発明の実施例の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
【００１３】
本実施例ではトナー像の形成、および、転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は必要な機器、装備、筐体構造、等を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機、等、種々の形態で実施可能である。
【実施例１】
【００１４】
第１実施例について説明する。まず、本実施例の画像形成装置の概略構成について図３を用いて説明する。
【００１５】
［画像形成装置］
本実施例の画像形成装置１００は、複数の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。本実施例では、画像形成部ＰＹ〜ＰＢｋが中間転写ベルト５１の移動方向に沿って等間隔に、移動方向上流側からイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の順に４つ配置されている。中間転写ユニット５は、中間転写ベルト５１を、駆動ローラ５２、１次転写ローラ５３Ｙ〜５３Ｂｋ、テンションローラ５４、対向ローラ５５に掛け渡す。中間転写ベルト５１が弛まないようにテンションローラ５４を所定の力（例えば８０Ｎ）で外向きに加圧している。こうすることで中間転写ベルト５１にテンションを付与し、駆動ローラ５２が不図示の駆動手段で回転駆動されることで中間転写ベルト５１を矢印Ｒ３方向に回転させる。
【００１６】
画像形成装置１００は装置本体と通信可能なパーソナルコンピュータや画像読取装置等の不図示の外部ホスト装置からの画像情報に応じて形成したカラー画像を記録材Ｓに出力する。記録材Ｓとしては、例えば、平均坪量５０〜４００ｇ／ｍ２のカット用紙、ＯＨＴ（ｏｖｅｒ  ｈｅａｄ  ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ）シート等が挙げられる。カラー画像を出力する場合、画像形成装置１００は外部ホスト装置から送られるプリント信号に従って色分解した画像信号を生成し、画像信号に応じて各画像形成部ＰＹ〜ＰＢｋで各色のトナー像を形成する。画像形成部ＰＹ〜ＰＢｋで形成した各色のトナー像を所定方向に移動する中間転写ベルト５１に順次多重転写し、中間転写ベルト５１に多重転写されたトナー像を記録材Ｓに一括転写する。トナー像が一括転写された記録材Ｓは定着装置９へ搬送され、定着装置９により加熱加圧、或いは、紫外線照射されることによってトナー像が記録材Ｓに定着され、トナー像が定着された記録材Ｓは機体外へ排出される。
【００１７】
［液体現像剤］
本実施例では分散媒であるキャリアに分散質であるトナーを分散させた液体現像剤を用いる。液体現像剤は、シリコン溶媒、炭化水素、エーテル類、等からなるキャリアに、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の顔料を内包する中心粒径１μｍの樹脂粒子であるトナーが分散されている。必要に応じてトナー分散剤、帯電制御剤、等が添加され、その体積抵抗率が１Ｅ＋１０Ω・ｃｍ以上となっている。キャリアとしては、前述のものに限られず、例えば、紫外線硬化能を有するモノマー等も使用可能である。液体現像剤を占めるトナーの割合（以下Ｔ／Ｄと称する）は１〜１０ｗｔ％であり、液体現像剤の粘度は０．５〜１００ｃＰである。尚、本実施例では負帯電性のトナーを用いる。
【００１８】
［画像形成部、中間転写ユニット］
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像を形成する画像形成部ＰＹ〜ＰＢｋ、および、中間転写ユニット５について図４を用いて説明する。但し、画像形成部ＰＹ〜ＰＢｋは、現像装置４Ｙ〜４Ｂｋで用いるトナーの色が異なる他は同一に構成され、特に区別を要しない場合は各画像形成部ＰＹ〜ＰＢｋを区別するために付した符号末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを省略して説明する。
【００１９】
図４に示すように、画像形成部Ｐは、感光ドラム１の周りに帯電装置２、露光装置３、現像装置４、中間転写ユニット５、および、ドラムクリーニング装置６が配置されている。
【００２０】
感光ドラム１はドラム状の光導電体である。本実施例では、アルミニウムの導電性シリンダの外周面にアモルファスシリコンの感光層が形成されているものを使用したが、有機光導電体（ＯＰＣ）を用いてもよい。本実施例では、感光ドラム１は外径が８４ｍｍ、長手幅（回転軸線方向の長さ）が３８０ｍｍのものを使用した。感光ドラム１は、不図示の駆動手段によって、一定のプロセススピード（例えば周速度５００ｍｍ／秒）で矢印Ｒ１方向に回転される。尚、一般的に、感光ドラム１、現像ローラ４１、中間転写ベルト５１は、いずれも略同一のプロセススピードで駆動される。
【００２１】
帯電装置２はスコロトロン方式のコロナ帯電器であり、感光ドラム１の表面を一様な負極性の暗部電位（例えば−５００Ｖ）に帯電させる。コロナ帯電器は、アルミニウム等の金属でシールドされた直径５０〜１００μｍ程度のタングステン製やステンレス製の放電線に、不図示の高圧電源により直流電圧が印加されることにより、感光ドラム１の表面を帯電する。
【００２２】
露光装置３はレーザースキャナーユニットであり、帯電された感光ドラム１の表面を画像露光する。レーザースキャナーユニットは、各色の分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザー光Ｌをレーザー発光素子から発生させ、回転ミラーを用いて帯電された感光ドラム１の表面にレーザー光Ｌを走査する。感光ドラム１の表面の露光部に於いて電位降下が生じ、明部電位（例えば−１００Ｖ）が形成される。これにより、画像情報に対応した静電潜像が感光体ドラム１の表面上に形成される。
【００２３】
現像装置４は液体現像剤を用いて感光ドラム１の表面に形成された静電潜像を現像する。現像装置４は図４に示すように現像ローラ４１の周りに供給トレイ４２、現像電極４３、スクイズローラ４４、クリーニングローラ４５、除去部材４６が現像容器４０の中に配置される。現像ローラ４１は不図示の駆動手段により矢印Ｒ２方向に回転され、スクイズローラ４４、および、クリーニングローラ４５も現像ローラ４１との対向面において現像ローラ４１と同一方向に回転される。現像ローラ４１は不図示の高圧電源により前述の暗部電位と明部電位との中間値をとる現像バイアス（例えば−３００Ｖ）が印加される。液体現像剤は不図示のミキサーに於いてＴ／Ｄ調整、および、撹拌された後、不図示の循環系を経て供給トレイ４２に供給される。
【００２４】
現像ローラ４１の感光ドラム１との対向面の反対側には、現像電極４３が現像ローラ４１との間に所定間隔（例えば０．５ｍｍ）の間隙Ｇを空けて対向配置されており、現像ローラ４１の回転によって供給トレイ４２から間隙Ｇに汲み上げられる。
【００２５】
現像電極４３は不図示の高圧電源により現像バイアスよりも相対的に負極性の電極バイアス（例えば−５００Ｖ）が印加される。これにより、現像ローラ４１と現像電極４３との間隙Ｇに電界が形成され、間隙Ｇに含まれる液体現像剤中のトナーが間隙Ｇの現像ローラ４１側に引き寄せられる。
【００２６】
スクイズローラ４４は現像ローラ４１に当接してニップ部Ｎ１を形成し、不図示の高圧電源により現像バイアスよりも相対的に負極性のスクイズバイアス（例えば−３５０Ｖ）が印加される。間隙Ｇを通過した現像ローラ４１上の液体現像剤のうち、一部はニップ部Ｎ１を通過し、現像ローラ４１上の膜厚が均一に規制される。一方、ニップ部Ｎ１を通過しなかった液体現像剤は現像電極４３の上面を沿って流れ、現像容器４０の底に落下する。
【００２７】
現像ローラ４１は感光ドラム１に当接し、ニップ部Ｎ２を形成する。ニップ部Ｎ１を通過した液体現像剤がニップ部Ｎ２に到達すると、現像バイアスよりも相対的に正極性の電位である明部電位が形成された箇所に於いてトナーが感光ドラム１に移動し、静電潜像が反転現像され、トナー像が形成される。
【００２８】
現像クリーニングローラ４５は現像ローラ４１に当接してニップ部Ｎ３を形成し、不図示の高圧電源により現像バイアスよりも相対的に正極性の現像クリーニングバイアス（例えば−１００Ｖ）が印加される。これにより、現像ローラ４１と現像クリーニングローラ４５との間に電界が形成され、ニップ部Ｎ２通過後に現像ローラ４１上に残留したトナーは現像クリーニングローラ４５により静電的に回収される。ニップ部Ｎ３のクリーニングローラ４３の回転方向下流側には除去部材４６が配置されている。除去部材３０はクリーニングローラ４３の長手方向に延設された板状の弾性部材であり、現像クリーニングローラ４５に当接してクリーニングローラ４３上のトナーやキャリア液を掻き落とす。クリーニングローラ４３によって除去されたキャリア液や、除去部材４６によって掻き落とされたトナーやキャリア液は、現像容器４０の底に落下する。
【００２９】
現像容器４０の底に落下した液体現像剤はミキサーと連通する排出口４７より排出される。
【００３０】
１次転写ローラ５３は中間転写ベルト５１を挟み込むように感光ドラム１に当接してニップ部Ｎ４を形成し、１次転写高圧電源により所定の電流（例えば１００μＡ）が流れるように正極性の１次転写バイアス（例えば８００Ｖ）が印加される。これによりニップ部Ｎ４に電界が形成され、感光ドラム１上のトナー像がニップ部Ｎ４に到達するとトナーが中間転写ベルト５１に移動し、トナー像が１次転写される。
【００３１】
ブレード６１は感光ドラム１に当接し、ニップ部Ｎ４通過後に感光ドラム１上に残留したトナーを機械的に掻き取るようにして感光ドラム１を清掃する。
【００３２】
上述の方法でＰＹに於いて形成されるイエローのトナー画像が１次転写されると、同様にしてＰＭ〜ＰＢｋに於いて形成されるマゼンタ、シアン、ブラックのトナー像は中間転写ベルト５１の上のイエローのトナー像に位置を重ねて１次転写される。
【００３３】
２次転写ローラ７は中間転写ベルト５１を挟み込むように対向ローラ５５に当接し、ニップ部Ｎ５を形成し、不図示の高圧電源により正極性の２次転写バイアス（例えば１５００Ｖ）が印加され、これによりニップ部Ｎ５に電界が形成される。
【００３４】
記録材給送装置８は、給紙カセット８１からピックアップローラ８２で引き出した記録材Ｓを分離装置８３で１枚ずつ分離してレジストレーションローラ８４へ送り出す。レジストレーションローラ８４は、停止状態で記録材Ｓを受け入れて待機させ、中間転写ベルト５１のトナー像にタイミングを合わせてニップ部Ｎ５へ記録材Ｓを送り出す。
【００３５】
記録材Ｓがニップ部Ｎ５に導入されると、中間転写ベルト５１上のトナーは記録材に移動し、トナー像が２次転写される。
【００３６】
定着装置９で記録材Ｓ上のトナー像は加熱加圧され、記録材Ｓ上に定着される。
【００３７】
定着処理を受けた記録材Ｓは出力物として機外へと排出される。
【００３８】
［１次転写部］
本実施例における１次転写部の構成について説明する。
【００３９】
中間転写体である中間転写ベルト５１は一定の厚みのフィルム状の無端ベルトであり、ポリイミド、或いは、ポリアミド、等の樹脂や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を用いる。中間転写ベルト５１の表面抵抗率は１Ｅ＋９〜１Ｅ＋１３Ω／□となるように形成されており、厚みは０．０４〜０．１ｍｍのものを用いる。
【００４０】
１次転写部材である１次転写ローラ５３は外径２４ｍｍのストレート形状であり、材質はＳＵＳ、或いは、ＳＵＭ、等の金属を使用する。即ち、１次転写ローラ５３は、中間転写ベルト５１と当接する外表面が金属で構成されている。１次転写ローラ５３はその中心軸が感光ドラム１の中心軸に対してＲ３方向下流側に２ｍｍオフセットして配置され、その両端は軸受けで支持され、感光ドラム１方向に所定の圧力（例えば４０Ｎ）でバネ加圧される。尚、本実施例では、転写部の圧力（線圧）は、０．０１Ｎ／ｍｍ以上０．１５Ｎ／ｍｍに設定されている。
【００４１】
これにより、図５に示すように、感光ドラム１、中間転写ベルト５１、１次転写ローラ５３の全てが接触する領域（以下、物理ニップと称する）が形成される。言い換えれば、感光ドラム１と１次転写ローラ５３の中心間距離をＬｄ、１次転写ローラ５３の半径をｒ１、感光ドラム１の半径をｒ２、中間転写ベルト５１の厚みをｒ３としたときに、Ｌｄ≦ｒ１＋ｒ２＋ｒ３となるように構成されている。また、１次転写ローラ５３の位置が感光ドラム１に対してオフセットされている。こうすることにより、感光ドラム１と中間転写ベルトとが接触する領域（以下、１次転写ニップと称する）に物理ニップ以外に感光ドラム１と中間転写ベルト５１のみが接触する領域（以下、テンションニップと称する）が生じる。
【００４２】
ここで、本発明の課題のところでも説明したように、転写部材として金属ローラを採用した場合、転写部におけるピーク圧が高まり、中抜けが発生しやすくなる。そこで、本実施例では、現像方式として液体現像方式を採用する。液体現像方式では、転写部にトナーとともに液体キャリアを供給できる。このため、乾式現像方式と比べてトナー間の凝集度を大幅にさげることができ、中抜けを抑制することができる。また、金属ローラである１次転写ローラ５３を中間転写ベルト５１を介して感光ドラムに当接しているため、ベルトの波うちによる異常放電を抑制することができる。
【００４３】
［比較例Ａ］
本願の発明者は、本発明の効果を示すために比較実験を実施した。以下に比較例Ａの構成を説明する。
【００４４】
比較例Ａは実施例１と略同様の構成であるが、１次転写ローラ５３の位置のみ異なるため、比較例Ａの１次転写部の構成のみ説明する。比較例Ａでは、１次転写ローラ５３の中心軸を感光ドラム１の中心軸に対してＲ３方向下流側に１０ｍｍオフセットしている。また、１次転写ローラ５３の最上点が感光ドラム１の最下点に対して０．１ｍｍ侵入するように１転ローラ５３の両端は軸受けで支持され、中間転写ユニット５に対して固定される。図６に示すように、１次転写ローラ５３は感光体ドラム１に当接されないため、物理ニップはなく、１次転写ニップはテンションニップのみで形成される。
【００４５】
［比較例Ｂ］
本願の発明者は、本発明の効果を示すために比較実験を実施した。以下に比較例Ｂの構成を説明する。
【００４６】
比較例Ｂは実施例１と略同様の構成であるが、現像装置のみ異なるため、比較例Ｂの現像装置の構成のみ説明する。
【００４７】
比較例Ｂの現像装置１４は、感光ドラム１に形成された潜像を現像する点に於いては実施例１と同様だが、実施例１とは異なり、非磁性トナー粒子と磁性キャリア粒子とからなる乾式２成分現像剤を使用する。現像装置１４は、乾式２成分現像剤を撹拌してトナーとキャリアをそれぞれ負極性と正極性に帯電させる。固定磁石が内蔵された現像スリーブ１４１は回転により表面に乾式２成分現像剤を担持搬送する。規制部材１４２により層厚を規制された乾式２成分現像剤は穂立ち状態で感光ドラム１を摺擦することで感光ドラム１に形成された静電潜像にトナーが供給される。このとき、不図示の高圧電源より現像スリーブに暗部電位と明部電位の中間値をとるバイアスが印加されることにより、実施例１と同様に静電潜像が反転現像される。
【００４８】
［中間転写ベルト抵抗低下、中抜け］
本願の発明者は、Ａ４サイズの記録材１００枚への画像形成を５０００セット行ない、その前後に於けるスジ画像の発生の有無、および、中間転写ベルト５１の表面抵抗率を確認した。表面抵抗率測定には三菱化学製の抵抗率計ハイレスタを使用した。上に並行して、比較例Ａと比較例Ｂについても同様の検討を実施した。尚、本検討は２３℃５％ＲＨの環境内で実施した。
【００４９】
スジ画像の発生、および、検討前後の中間転写ベルト５１の表面抵抗率を表１に示す。
【００５０】
【表１】
2019101060.tif 000003
【００５１】
表１の通り、本実施例と比較例Ｂでは検討前後に於いてスジ画像の発生がみられなかったのに対し、比較例Ａでは検討後にスジ画像の発生が確認された。また、本実施例と比較例Ｂでは検討前後で中間転写ベルトの表面抵抗率の変化が殆どなかったのに対し、比較例Ａでは検討後は検討前と比べて中間転写ベルトの表面抵抗率が１桁以上低下していることがみられた。これらより、スジ画像の発生と中間転写ベルトの抵抗低下との間に相関が認められる。また、１次転写部で物理ニップが形成されるように１次転写ローラが配置される本実施例と比較例Ｂでは中間転写ベルトの抵抗低下は起きにくく、物理ニップがない比較例Ａでは中間転写ベルトの抵抗低下が顕著である。従って、１次転写部で物理ニップが形成されるように１次転写ローラが配置することで物理ニップがない場合と比べてスジ画像の発生を抑制することが可能であることがわかる。
【００５２】
本願の発明者は、画像形成装置１００を用いて３ポイント文字画像を出力し、中抜けの発生の有無を確認した。加えて、感光体ドラム１と中間転写ベルト５１との接触圧分布を測定した。圧分布測定にはニッタ株式会社製のＩ−ＳＣＡＮを使用した。上に並行して、比較例Ａと比較例Ｂについても同様の検討を実施した。中抜けの発生、および、接触圧分布のピーク値を表２に示す。
【００５３】
【表２】
2019101060.tif 000004
【００５４】
表２の通り、本実施例と比較例Ａでは中抜けの発生が見られなかったのに対し、比較例Ｂでは中抜けの発生が確認された。また、本実施例と比較例Ｂに対し、比較例Ａでは感光ドラムと中間転写ベルトの接触圧のピーク値は相対的に低い。また、一定のピーク圧の下では乾式現像剤を用いてトナー像を形成するよりも液体現像剤を用いてトナー像を形成する方が中抜けの発生が抑制されることがわかる。
【００５５】
以上の検討結果をまとめると、表３のようになる。
【００５６】
【表３】
2019101060.tif 000005
【００５７】
本実施例の画像形成装置では液体現像剤を用いてトナー像を形成し、１次転写部で物理ニップを形成するように１次転写ローラを配置した。液体現像剤を用いることで、乾式現像剤と比べてトナーの凝集力を低減し、転写ニップ内の圧力が増大しても中抜けの発生を抑制した。１次転写部で物理ニップを形成することによって、転写ニップ内で中間転写ベルトの波うちの発生を抑制し、スジ画像の発生を抑制した。このようにして、スジ画像の抑制と中抜けの抑制を両立させることが可能である。
【実施例２】
【００５８】
実施例１のように１次転写ローラ５３として金属ローラを使用する場合、１次転写ニップ内の圧力が不安定になることがある。本実施例はこのような場合を鑑みた場合の実施例である。
【００５９】
一般に、感光ドラムには部品の加工精度や量産ばらつき等により多少の偏芯が存在する。このため、駆動時に感光ドラムの周期で１次転写ニップ内の圧力が変動する。特に、１次転写ローラに金属等の硬い材料を使用する場合はこの圧力変動が顕著であり、場合に依っては、感光ドラムの傷の発生を促進してしまう。
【００６０】
本実施例では中間転写ベルト５１に弾性層５１２を設け、弾性層５１２の弾性変形より前記圧力変動の影響を低減しつつ、実施例１同様、スジ画像の抑制と中抜けの抑制を両立する。
【００６１】
本発明の第２実施例は実施例１で説明したものと同じ画像形成装置に適用されるものであるため、画像形成装置、および、１次転写部に関する説明は省略する。
【００６２】
図８に本実施例に於ける中間転写ベルトの断面構成を示す。中間転写ベルト５１は、実施例１同様、一定の厚みの無端ベルトであるが、基層５１１の上に弾性層５１２が形成され、更にその上に表層５１３が形成される。基層５１１はポリイミド、或いは、ポリアミド、等の樹脂や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を用いる。基層５１１の表面抵抗率は１Ｅ＋９〜１Ｅ＋１３Ω／□となるように形成されており、厚みは０．０４〜０．１ｍｍである。弾性層５１２は各種ゴムに電子導電剤、イオン導電剤、或いはその両方が適量含有され、厚みが０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下のものである。ゴムの材料としては液体現像剤に侵されないものが望ましく、例えばウレタンが好適である。本実施例では、弾性層５１２はウレタンゴムで構成されている。表層５１３はウレタン樹脂等で形成されており、必要に応じて表面エネルギーを調整するフィラーや抵抗調整剤を添加することができ、２０μｍ以下の厚みに形成されることが望ましい。
【００６３】
前述の感光ドラムの傷について、感光ドラム１の偏芯に因る物理ニップ内の急激な圧力変化を避けるためには、１次転写ニップの物理ニップ内に於ける弾性層５１２の弾性変形が感光ドラム１の偏芯量を上回っていればよい。本実施例では、感光ドラム１の偏芯は加工精度や量産ばらつき等を含めて最大２０μｍである。即ち、中間転写ベルト５１の変形量が２０μｍを上回っていれば前述の傷を避けることが出来る。
【００６４】
本願の発明者は、本実施例の中間転写ベルト５１を画像形成装置１００で使用した場合の中間転写ベルト５１の変形量を算出した。以下にその方法を述べる。図９に示すように物理ニップ内、および、１次転写ニップ外の中間転写ベルト５１を画像形成装置１００の正面方向より観察し、既知の長さのスケールと比較することで物理ニップ内の中間転写ベルト５１の変形量を算出した。弾性層５１２のヤング率と厚みを振ったときの中間転写ベルト５１の変形量のプロットを図１０に示す。図１０からわかるように、ヤング率が小さいほど変形量が大きく、また、厚みが大きいほど変形量が大きい。弾性層５１２のヤング率が０．１ＭＰａの場合は、１００μｍの厚みでも７０μｍの変形量が観察された。一方、ヤング率が１０ＭＰａの場合は２０μｍの変形量を得るのに２０００μｍの厚みが必要であった。ヤング率の測定にはフィッシャー社製の硬度計フィッシャースコープを使用し、ベルト体を形成する前の弾性層５１２の単一層のヤング率を測定した。具体的には、ＩＳＯ１４５７７‐１に従い、ビッカース圧子を用いて測定した試料の応力‐歪み曲線から押込ヤング率ＥＩＴを算出した。
【００６５】
次に、本実施例の中間転写ベルト５１を用いて画像形成装置１００で画像出力を行なったところ、厚みが２０００μｍを超えた場合は出力画像にトナー像が摺擦を受けたような画像不良が発生した。このような画像不良の発生原因としては、像担持体と被転写体との間の表面速度差が考えられる。即ち、中間転写ベルト５１は１次転写ニップＮ４の中で屈曲した形状をなしているため、中間転写ベルト５１の厚みが大きくなるとニップ中での中間転写ベルト５１の表面の速度は変動する。しかしながら、感光ドラム１の表面速度は略一定であるため、両者の間で速度差が生じる。同様の現象が２次転写ニップＮ５に於いて中間転写ベルト５１と記録材Ｓとの間で起こる。この像担持体と被転写体との間の表面速度差によってトナー像が１次転写ニップＮ４や２次転写ニップＮ５の中で摺擦を受け前述の画像不良が発生するものと思われる。
【００６６】
続いて、本実施例の中間転写ベルト５１を用いて画像形成装置１００で連続画像出力を行なったところ、弾性層５１２のヤング率が０．１ＭＰａ未満の場合は、連続画像出力により中間転写ベルト５１の表面に傷が発生した。また、傷の発生個所に於いて出力画像に縦スジ状の画像不良が発生した。このような画像不良は２次転写ニップＮ５に於いて中間転写ベルト５１が記録材Ｓと接触する部分と接触しない部分での弾性変形の差に起因すると考えられる。即ち、中間転写ベルト５１のうち、記録材Ｓと接触する部分は接触しない部分よりも大きな圧力が加わるため変形量が大きくなる。この傾向は弾性層５１２のヤング率が小さいほど顕著であり、また、記録材Ｓの厚みが大きいほど顕著である。２次転写ニップＮ５での記録材Ｓの長手方向端部では中間転写ベルト５１の変形量が大きい部分と小さい部分が隣接するため、表層５１１に大きなストレスがかかる。連続画像出力を行なった場合、中間転写ベルト５１の記録材Ｓ端部位置に連続的にストレスがかかるため、表層５１１に傷が生じ易くなる。幅の小さい紙での連続画像出力によって表層５１１に傷が生じた後で幅の大きい紙で画像を出力すると、傷の発生箇所に於いてトナー像の転写不良が出力画像上に発生する。
【００６７】
以上の検討結果をまとめると表４のようになる。
【００６８】
【表４】
2019101060.tif 000006
【００６９】
表４の△は結果が１次転写ローラ５３の加圧力に依存することを示している。即ち、加圧力を大きくすれば弾性層５１２の変形量も大きくなるため、変形量が２０μｍ以上となる加圧力を選択すればよい。以上より、弾性層５１２のヤング率が０．１ＭＰａ以上、１０ＭＰａ以下、且つ、厚みが０．１ｍｍ以上、２ｍｍ以下の範囲であれば、ドラム傷、中間転写ベルト傷、摺擦画像の発生を抑制することが可能である。
【００７０】
ところで、加圧力を大きくすると１次転写ローラ５３にたわみが発生し、目標の変形量が得られない可能性がある。図１１に１次転写ローラ５３の外径と加圧力とたわみ量の関係を示す。たわみ量は中実円筒形の単純梁に長手方向に均等荷重を加えたときの端部と中央部のたわみ量の差を計算することによって求めている。本実施例では１次転写ローラ５３の外径は２４ｍｍであり、加圧力は４０Ｎであることから、たわみ量は７μｍ程度であることがわかる。本実施例では、１次転写ローラ５３のたわみを考慮しても、弾性層５１２のヤング率と厚みが上記の範囲内であれば十分な変形量が得られるが、１次転写ローラを小径化する場合や加圧力を大きくする場合は１次転写ローラのたわみを考慮する必要がある。
【００７１】
本発明の効果を示すために、弾性層５１２のヤング率が１ＭＰａ、厚みが５００μｍの中間転写ベルトを用いたとき感光ドラム１の表面上の傷の発生の有無を確認した。比較例として、基層のみの中間転写ベルトも併せて検討を実施した。検討方法としては、偏芯量が２０μｍの感光ドラムを準備し、それぞれの中間転写ベルトを用いてＡ４サイズの記録材１００枚への画像形成を５０００セット行ない、検討前後に於ける感光ドラムの表面を光学顕微鏡で観察した。
【００７２】
感光ドラムの傷の発生の有無、および、中間転写ベルトの変形量を表５に示す。
【００７３】
【表５】
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【００７４】
表５の通り、比較例に於いては、中間転写ベルトの変形量は確認できず、感光ドラムの傷の発生もみられた。これに対し、本実施例では中間転写ベルトの変形量は４７μｍと１次転写ローラのたわみ量を考慮しても感光ドラムの偏芯量の２０μｍを上回っており、検討後の感光ドラムの傷の発生も確認されなかった。また、本実施例に於いては、前述の通り、ベルト傷や摺擦画像もみられなかった。
【００７５】
以上より、中間転写ベルトに弾性層を設け、１次転写ニップの物理ニップに於ける中間転写ベルトの変形量が感光ドラムの偏芯量を上回るようにすることで感光ドラムの偏芯に起因する感光ドラムの傷の発生を抑制することが可能であることがわかる。少なくとも本実施例における転写圧であれば、弾性層のヤング率が０．１ＭＰａ以上、１０ＭＰａ以下、且つ、厚みが０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下とすることによって中間転写ベルト傷や摺擦画像の発生も抑制することが可能である。
【００７６】
上記の中間転写ベルト５１を実施例１と同じ画像形成装置１００で使用することで、実施例１同様、液体現像剤でトナー像が形成され、且つ、１次転写部に物理ニップが形成されるため、スジ画像の発生の抑制と中抜けの発生の抑制を両立することが可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１００  画像形成装置
２００  制御部
ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋ  画像形成部
１  感光ドラム
２  帯電装置
３  露光装置
４  現像装置
４０  現像容器
４１  現像ローラ
４２  供給トレイ
４３  現像電極
４４  スクイズローラ
４５  現像クリーニングローラ
４６  除去部材
４７  排出口
５  中間転写ユニット
５１  中間転写ベルト
５１１  基層
５１２  弾性層
５１３  表層
５２  駆動ローラ
５３  １次転写ローラ
５４  テンションローラ
５５  対向ローラ
６  ドラムクリーニング装置
６１  ブレード
７  ２次転写ローラ
８  記録材給送装置
８１  給紙カセット
８２  ピックアップローラ
８３  分離装置
８４  レジストレーションローラ
９  定着装置
【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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