(57)【要約】【課題】転写チリを高精度に防止することができ、シャープ性に優れた画像を得ることができるようにする。【解決手段】感光体１と転写ローラ５２との間に１〜１０Ｎ／ｃｍの圧力を加え、転写ローラ５２に弾性層５２ｂを設け、感光体１と転写ローラ５２間の転写バイアス電流を０．０５〜０．２μＡ／ｃｍに設定する。また、弾性層５２ｂの硬度を６０〜８０度に設定し、ＯＰＣ感光体１のＣＴＬ層を１０〜２０μｍとし、静電容量が１００ＰＦ／ｃｍ２以上とする。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する画像形成装置において、
上記像担持体と上記転写手段との間に圧力を加え、トナー周りの電界を維持したまま上記像担持体と上記記録媒体間の電位差を小さくして転写することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、
上記圧力が、１〜１０Ｎ／ｃｍであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の画像形成装置において、
上記電位差を小さくすることが、上記像担持体と上記転写手段間に弾性層を介在させることであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３記載の画像形成装置において、
上記転写手段がローラ又は無端状のベルトであり、上記弾性層が該転写手段に一体に形成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項３又は４記載の画像形成装置において、
上記弾性層の硬度が６０〜８０度であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１又は２記載の画像形成装置において、
上記電位差を小さくすることが、上記像担持体と上記転写手段との間に印加する転写バイアス電流を小さくすることであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６記載の画像形成装置において、
上記転写バイアス電流が、０．０５〜０．２μＡ／ｃｍであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１又は２記載の画像形成装置において、
上記電位差を小さくすることが、上記像担持体としてＯＰＣ感光体を用い、その誘電厚みを小さくして静電容量を大きくすることであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項８記載の画像形成装置において、
上記ＯＰＣ感光体のＣＴＬ層が１０〜２０μｍで、静電容量が１００ＰＦ／ｃｍ２以上であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項９記載の画像形成装置において、
上記ＣＴＬ層の表面に保護層を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
上記保護層の表面の摩擦係数を低下させる処理がなされていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１又は２記載の画像形成装置において、
上記電位差を小さくすることが、上記像担持体上のトナー層厚を平均１０〜２０μｍとし、トナー像の表面粗さを０．１ｍｍ×０．１ｍｍ以上の面積でトナー平均層厚以下の値に設定することであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の画像形成装置において、
粒径４．０〜７．０μｍのトナーを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する画像形成装置において、
上記像担持体と上記転写手段との間に１〜１０Ｎ／ｃｍの圧力を加え、上記像担持体と上記転写手段間に弾性層を設け、上記像担持体と上記転写手段間の転写バイアス電流が０．０５〜０．２μＡ／ｃｍであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の画像形成装置において、
上記弾性層の硬度が６０〜８０度であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
請求項１４又は１５記載の画像形成装置において、
上記像担持体としてＯＰＣ感光体を用い、該ＯＰＣ感光体のＣＴＬ層が１０〜２０μｍであり、静電容量が１００ＰＦ／ｃｍ２以上であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の画像形成装置において、
上記ＣＴＬ層の表面に保護層を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の画像形成装置において、
上記保護層の表面の摩擦係数を低下させる処理がなされていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１９】
請求項１４又は１５記載の画像形成装置において、
上記像担持体上のトナー層厚を平均１０〜２０μｍとし、トナー像の表面粗さを０．１ｍｍ×０．１ｍｍ以上の面積でトナー平均層厚以下の値に設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２０】
請求項１９記載の画像形成装置において、
粒径４．０〜７．０μｍのトナーを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２１】
像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する画像形成装置において、
上記像担持体上のトナー層厚を平均１０〜２０μｍとし、トナー像の表面粗さを０．１ｍｍ×０．１ｍｍ以上の面積でトナー平均層厚以下の値に設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２２】
請求項２１記載の画像形成装置において、
粒径４．０〜７．０μｍのトナーを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２３】
請求項１乃至２２の何れか１つに記載の画像形成装置において、
上記像担持体の表面摩擦係数が０．７以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２４】
像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する転写方法において、
上記像担持体と上記転写手段との間に圧力を加え、トナー周りの電界を維持したまま上記像担持体と上記記録媒体間の電位差を小さくして転写することを特徴とする転写方法。
【請求項２５】
像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する画像形成装置における転写条件の設定方法において、
上記像担持体と上記転写手段との間に加える圧力と、上記像担持体と上記転写手段間の転写バイアス電流をパラメータとし、転写率、転写チリ、転写白抜けの評価実験を行い、これらの実験値から許容レベルを抽出して転写条件とすることを特徴とする転写条件の設定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置、該画像形成装置における転写方法、転写条件の設定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真方式のカラー画像形成法においても高画質が要求され、トナーの小径化、現像の改良などで改善されてきている。しかしながら、作像工程毎に観察すると、潜像、現像、中間転写、定着と各工程で劣化していることが確認される。特に、転写工程での劣化が大きいことが挙げられる。
現象としては、転写進入時のプレ転写と転写後の剥離時の放電によるいわゆる転写チリが大きな問題となっている。転写チリとは、一次転写の際に、感光体上に形成されたトナー像が本来転写されるべき位置に転写されずにその周辺に拡散して転写されてしまい、結果として画像がぼけてしまう現象であり、特に細線部分での画像のシャープさを損なわせるものである。
【０００３】
これらの課題に対し、多くの提案がなされてきた。例えば特開２０００−２２１８８号公報には、少なくとも中間転写ベルトのベルト横方向における感光体ドラムとの当接領域で、中間転写ベルトを内周面側から感光体ドラム向けて押圧する押圧ローラを設け、感光体ドラムと中間転写ベルトの密着性を向上させ、接触ニップ部でトナーの凝集力を高め、感光体ドラムと中間転写ベルトとの密着不足に起因する部分的な転写不良及び転写チリを防止することが提案されている。
特開２０００−２０９２５５号公報には、カラー画像形成法における感光体ドラムから中間転写ベルトへの転写における転写チリ、虫喰い状の転写不良を解決するため、転写プロセスとして当接圧１５ｇ／ｃｍ以上の押圧力を加え、中間転写ベルトと感光体ドラムの線速比を０．８５〜１．１０とし、中間転写ベルト特性として、表面／体積抵抗等を規定し、更にトナー特性として凝集度、嵩密度、粒径を規定し、トナー間の付着力、転写ギャップ、中間転写ベルトの電荷保持力等を最適化することが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、さらに高画質化が進み、トナーとしては重合トナーが用いられるようになってきている。これにより、トナー特性としては更なる小径化、球形化、形状均一化、帯電量均一化等の特性が得られやすくなり、画質の向上につながっている。
重合トナーとは、乳化重合法トナー、あるいはＥＡ法（Ｅｍｕｌｓｉｏｎ　Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ）トナーと呼ばれ、乳化重合した生成物の微粒子樹脂と顔料及びワックスを化学的に凝集、融合してトナーを製造する方法により得られるトナーである。この製法の特長は、数ミクロンという小粒径で均一性の高い球形トナーを形成できることである。
上記従来技術では、重合トナーを用いた場合、転写チリは多く、一見滑らかさはあるが、鮮鋭度が悪くシャープ性に欠けた画像となっている。
【０００５】
そこで、本発明は、転写チリを高精度に防止することができ、シャープ性に優れた画像を得ることができる画像形成装置、転写方法、転写条件の設定方法の提供を、その主な目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
まず、転写工程での課題としての転写チリの発生メカニズムを図８に基づいて説明する。転写工程では、転写領域Ｂの前後で記録媒体としての転写紙Ｐと像担持体としての感光体１が接触していない領域Ａ、Ｃで電界の影響で転写チリが発生する。図８において、符号１ａは感光層を、Ｔはトナー又はトナー層を、８０は転写手段としての転写ローラを示している。
領域Ａでは転写最適領域前での転写紙Ｐ上の電荷と電界により、トナーＴが感光体１から転写紙Ｐ上に飛翔し、チリの原因となる。領域Ｃでは、転写により帯電した転写紙Ｐは感光体１と静電的に付着している。転写後に分離する際に放電が発生する。
【０００７】
以上のように転写チリの原因は近接したときの放電現象が主なものであると考えられている。
像担持体と転写紙間にあるトナーは、（１）の式に表される力で転写（転移）する。トナーの周りの電界は式（２）で表され、転写紙と感光体間の電位差を、転写紙の誘電厚み、トナー層の誘電厚み、感光体層の誘電厚み及びトナー周りの空隙で割ったもので表される。
トナーの転移する力　Ｆ＝ｑＥ　　　　　　　　（１）
ｑ：トナーの荷電量
Ｅ：感光体と転写紙間（トナー周り）の電界
【０００８】
【数１】
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【０００９】
領域ＡとＣでの放電を少なくするためには、トナー周りの電界は現状維持のまま、感光体と転写紙間の電位差を小さくすることが必要となる。そのために、転写構成要素の誘電厚みを小さくすることが挙げられる。
また、本発明ではネガ・ポジ方式で作像している。ネガ・ポジ方式の場合、地肌部の感光体電位が高く（例えば−９００Ｖ）、画像部の電位が低い（例えば−１５０Ｖ）方式である。画像部と非画像部（地肌部）で比較すると、転写紙が一様に帯電しているとすれば、地肌部の方の電位差が７５０Ｖ高いことになる。
この電位差は、転写工程後の分離時に画像部より非画像部で放電が発生しやすいことを意味する。分離時に画像部と非画像部の境界部で放電が発生し、画像部のトナーにも影響を与えてトナーチリの原因となっている。
【００１０】
以上のような原因から、改善策として以下のような手法が考えられる。
（ａ）転写紙と感光体の間にあるトナー周りの電界を一定に保ちながら、感光体と転写紙間のエアーギャップを小さくすると、式（２）から、感光体と転写紙間の電位差を小さくすることができる。実際の手段としてはゴム状の表面層を持った転写ローラと感光体間に圧力を加え、転写紙と感光体の密着を多くし実質の平均エアーギャップを小さくすることで達成できる。
（ｂ）感光体の誘電厚みを小さくすることにより感光体と転写紙間の電位差を小さくする。実質、ＯＰＣ感光体（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｐｈｏｔｏ−Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：有機光感光体）では導電性支持体上に下引き層（ＵＬ）、電荷発生層（ＣＧＬ）及び電荷輸送層（ＣＴＬ）からなっている。ＵＬ層とＣＧＬ層は薄く数ミクロン以下である。最も層の厚いＣＴＬ層を薄くすることで達成できる。
（ｃ）感光体上のトナー層を均一にすることでも平均的なエアーギャップを小さくすることができる。感光体上のトナー像としては、トナーが２層形成されていれば画像濃度は十分に得られる。ベタ画像、ドット画像の感光体上のトナーの面粗さが小さいことが良好な結果となる。
【００１１】
以上のような手法でトナー周りの電界は十分であり、転写紙上の電荷量を少なくできる。これにより、転写後の剥離時に感光体と転写紙間の電位差が小さくなり、放電が起きにくい条件が得られる。
具体的には、上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する画像形成装置において、上記像担持体と上記転写手段との間に圧力を加え、トナー周りの電界を維持したまま上記像担持体と上記記録媒体間の電位差を小さくして転写する、という構成を採っている。
【００１２】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の画像形成装置において、上記圧力が、１〜１０Ｎ／ｃｍである、という構成を採っている。
【００１３】
請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載の画像形成装置において、上記電位差を小さくすることが、上記像担持体と上記転写手段間に弾性層を介在させることである、という構成を採っている。
【００１４】
請求項４記載の発明では、請求項３記載の画像形成装置において、上記転写手段がローラ又は無端状のベルトであり、上記弾性層が該転写手段に一体に形成されている、という構成を採っている。
【００１５】
請求項５記載の発明では、請求項３又は４記載の画像形成装置において、上記弾性層の硬度が６０〜８０度である、という構成を採っている。
【００１６】
請求項６記載の発明では、請求項１又は２記載の画像形成装置において、上記電位差を小さくすることが、上記像担持体と上記転写手段との間に印加する転写バイアス電流を小さくすることである、という構成を採っている。
【００１７】
請求項７記載の発明では、請求項６記載の画像形成装置において、上記転写バイアス電流が、０．０５〜０．２μＡ／ｃｍである、という構成を採っている。
【００１８】
請求項８記載の発明では、請求項１又は２記載の画像形成装置において、上記電位差を小さくすることが、上記像担持体としてＯＰＣ感光体を用い、その誘電厚みを小さくして静電容量を大きくすることである、という構成を採っている。
【００１９】
請求項９記載の発明では、請求項８記載の画像形成装置において、上記ＯＰＣ感光体のＣＴＬ層が１０〜２０μｍで、静電容量が１００ＰＦ／ｃｍ２以上である、という構成を採っている。
【００２０】
請求項１０記載の発明では、請求項９記載の画像形成装置において、上記ＣＴＬ層の表面に保護層を設けた、という構成を採っている。
【００２１】
請求項１１記載の発明では、上記保護層の表面の摩擦係数を低下させる処理がなされている、という構成を採っている。
【００２２】
請求項１２記載の発明では、請求項１又は２記載の画像形成装置において、上記電位差を小さくすることが、上記像担持体上のトナー層厚を平均１０〜２０μｍとし、トナー像の表面粗さを０．１ｍｍ×０．１ｍｍ以上の面積でトナー平均層厚以下の値に設定することである、という構成を採っている。
【００２３】
請求項１３記載の発明では、請求項１２記載の画像形成装置において、粒径４．０〜７．０μｍのトナーを用いる、という構成を採っている。
【００２４】
請求項１４記載の発明では、像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する画像形成装置において、上記像担持体と上記転写手段との間に１〜１０Ｎ／ｃｍの圧力を加え、上記像担持体と上記転写手段間に弾性層を設け、上記像担持体と上記転写手段間の転写バイアス電流が０．０５〜０．２μＡ／ｃｍである、という構成を採っている。
【００２５】
請求項１５記載の発明では、請求項１４記載の画像形成装置において、上記弾性層の硬度が６０〜８０度である、という構成を採っている。
【００２６】
請求項１６記載の発明では、請求項１４又は１５記載の画像形成装置において、上記像担持体としてＯＰＣ感光体を用い、該ＯＰＣ感光体のＣＴＬ層が１０〜２０μｍであり、静電容量が１００ＰＦ／ｃｍ２以上である、という構成を採っている。
【００２７】
請求項１７記載の発明では、請求項１６記載の画像形成装置において、上記ＣＴＬ層の表面に保護層を設けた、という構成を採っている。
【００２８】
請求項１８記載の発明では、請求項１７記載の画像形成装置において、上記保護層の表面の摩擦係数を低下させる処理がなされている、という構成を採っている。
【００２９】
請求項１９記載の発明では、請求項１４又は１５記載の画像形成装置において、上記像担持体上のトナー層厚を平均１０〜２０μｍとし、トナー像の表面粗さを０．１ｍｍ×０．１ｍｍ以上の面積でトナー平均層厚以下の値に設定する、という構成を採っている。
【００３０】
請求項２０記載の発明では、請求項１９記載の画像形成装置において、粒径４．０〜７．０μｍのトナーを用いる、という構成を採っている。
【００３１】
請求項２１記載の発明では、像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する画像形成装置において、上記像担持体上のトナー層厚を平均１０〜２０μｍとし、トナー像の表面粗さを０．１ｍｍ×０．１ｍｍ以上の面積でトナー平均層厚以下の値に設定する、という構成を採っている。
【００３２】
請求項２２記載の発明では、請求項２１記載の画像形成装置において、粒径４．０〜７．０μｍのトナーを用いる、という構成を採っている。
【００３３】
請求項２３記載の発明では、請求項１乃至２２の何れか１つに記載の画像形成装置において、上記像担持体の表面摩擦係数が０．７以下である、という構成を採っている。
【００３４】
請求項２４記載の発明では、像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する転写方法において、上記像担持体と上記転写手段との間に圧力を加え、トナー周りの電界を維持したまま上記像担持体と上記記録媒体間の電位差を小さくして転写することとした。
【００３５】
請求項２５記載の発明では、像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する画像形成装置における転写条件の設定方法において、上記像担持体と上記転写手段との間に加える圧力と、上記像担持体と上記転写手段間の転写バイアス電流をパラメータとし、転写率、転写チリ、転写白抜けの評価実験を行い、これらの実験値から許容レベルを抽出して転写条件とすることとした。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１乃至図７に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて本実施形態における画像形成装置の全体構成の概要を説明する。画像形成装置は周知の電子写真方式を用いており、内部に像担持体としてのドラム状の感光体を備えている。感光体１の周囲には矢印で示す回転方向に沿って、電子写真複写工程を実施する帯電手段２、露光手段３、現像手段４、転写搬送手段５、クリーニング手段６及び定着手段７が配置されている。
露光手段３は、画像読み取り装置３１により読み取られた原稿の画像信号を基に、ポリゴンミラー３２でレーザー光をスキャンさせミラー３３で反射して感光体１上に静電潜像を形成する。感光体１としては有機感光体の他、アモルファスシリコーン等の既存の感光体を用いることができる。
【００３７】
感光体１上に形成された静電潜像は、現像ローラ４１を有する現像手段４によってトナー像として可視像化される。給紙トレイ１０１、１０６に収容された記録媒体としての転写紙Ｐは給紙ローラ１０２、１０７で給紙され、搬送ローラ対１０３、１０８によりレジストローラ対１０４に向けて搬送される。
転写紙Ｐはレジストローラ対１０４で一旦停止されて斜めずれを修正された後、感光体１上に形成されたトナー像の先端と搬送方向の所定位置とが一致するタイミングでレジストローラ対１０４により転写部位へ向けて搬送される。
転写部位へ送られた転写紙Ｐは、転写搬送手段５における転写手段としての転写ローラ５２と感光体１との間に印加される転写バイアスにより、トナー像を静電転写される。トナー像を転写された転写紙Ｐは転写搬送手段５の搬送ベルト５３により定着手段７へ搬送され、定着される。定着が終了した転写紙Ｐは排紙ローラ対１０５により排紙トレイ１１０へ排出される。
【００３８】
転写後、感光体１上に残留したトナーや汚れはクリーニング手段６により清掃される。クリーニング手段６は、クリーニングブレード６１と、クリーニングブラシ６２と、摩擦係数低減剤６３を有している。クリーニング後の感光体１は図示しない除電ランプにより表面電位を初期化され、次の作像工程に備えられる。転写ローラ５２は、金属ローラ５２ａと、該金属ローラ５２ａの表面に形成された弾性層を有している。搬送ベルト５３は駆動ローラ５４と従動ローラ５５により回転駆動され、その表面をベルトクリーニング手段５６によりクリーニングされる。
定着手段７は、内部にハロゲンランプ等の加熱源７４を備えた定着ローラ７１と、同じく内部にハロゲンランプ等の加熱源７３を備えた加圧ローラ７２を有している。定着ローラ７１と加圧ローラ７２は、面圧が９．３Ｎ／ｃｍ２の加圧力で圧接されて約１０ｍｍの定着ニップ幅を形成している。定着手段７は図示しない駆動手段により駆動力を受けて転写紙Ｐを挟持搬送する。この際、定着ローラ７１は加熱源７４によって所定の温度に制御されており、転写紙Ｐ上のトナー像は両ローラ間を通過するときに圧力を受けながら溶融し、ニップ部を出て冷却されることによって永久像として転写紙Ｐに定着される。
【００３９】
次に、図２に基づいて転写ローラ５２の構成と加圧構造を説明する。転写ローラ５２は、ステンレス（ＳＵＳ）や鉄（Ｆｅ）等からなる直径２０〜３０ｍｍの芯金としての金属ローラ５２ａと、この金属ローラ５２ａの表面に形成された弾性層５２ｂを有している。弾性層５２ｂは、ＥＰＤＭ、シリコーン、ＮＢＲ、ウレタン等の材料でソリッド状に形成されている。
弾性層５２ｂは、０．１〜１．０ｍｍの厚みで硬度６０〜８０度（ＡｓｋｅｒＣ／１ｋｇ荷重時）、体積抵抗１×１０８〜１×１０１１Ωｃｍに設定されている。弾性層５２ｂの表面抵抗は体積抵抗より１〜２桁高い抵抗の範囲が最適である。
転写ローラ５２の加圧は、ローラの両端に設けられた軸受５２ｃとバネ５２ｄによりなされ、感光体１に押圧されている。以降、加圧力の測定は転写ローラ５２前後のバネ押圧力の合計を転写ローラ５２の長さで割った値で表示する。単位はＮ／ｃｍで示す。
【００４０】
次に、図３に基づいて感光体１と転写ローラ５２間の加圧時のトナー周りの空隙について説明する。
図３（ａ）は、従来における圧力１Ｎ／ｃｍ以下の転写部位における加圧状態を示す図である。転写紙Ｐは微小面積では硬く、広い面積では変形（曲がり）する特性を有している。従来のように圧力が弱いと、転写紙Ｐの繊維の凹凸で表面、裏面における数点の凸部で受けて（接触して）搬送される。
その結果、トナーＴや感光体１と転写紙Ｐの接触点が少なく、感光体１と転写ローラ５２の表面の間の空隙が多い状態となる。
感光体とゴム層（弾性層５２ｂ）の無いローラ間に０．５Ｎ／ｃｍの加圧力を加え、転写紙Ｐ（リコー製Ｔｙｐｅ６２００）を挟み、ギャップを測定した。また、１．０Ｎ／ｃｍの加圧で同様に測定した結果、２０μｍの差があった。つまり、加圧によって空隙が２０μｍ減ったことになる。
【００４１】
その様子、すなわち本実施形態における加圧状態を図３（ｂ）に示す。加圧によって転写紙Ｐの凸部と感光体１、転写ローラ５２が多く接触するようになる。その結果、空隙が小さくなり、トナーＴと転写紙Ｐ間の距離が平均的に狭くなり、式（２）の分母項の「ｇ」が小さくなる。さらにトナー層Ｔの厚みが一定でトナー表面の粗さも均一であれば、平均の空隙が小さくなる。
次に、感光体１の感光層の厚みについて説明する。ＯＰＣ感光体１は、一般的に金属支持体上にＵＬ層、ＣＧＬ層、さらにＣＴＬ層が塗布され、感光層全体の厚みは２５〜３０μｍとなっている。これらの層のうちではＣＴＬ層が最も厚く２０〜３０μｍとなっている。理由としては耐久性を考慮したもので、ＣＴＬ層を削りながら常にトナー皮膜などがない感光体表面を使っている。このときの静電容量は約８０ＰＦ／ｃｍ２である。
【００４２】
本実施形態では、ＣＴＬ層を約１０μｍ薄くする。これにより、感光体１の感光層の誘電厚みは小さくなる。
以上のように、空隙と感光体１の誘電厚みを小さくすることで、転写紙Ｐと感光体１の電位差を小さくしても、式（２）のＥ（トナー周りの電界）は従来と同じ電界が得られる。すなわち、トナー周りの電界を維持したまま分離時の放電による転写チリを減少させることができる。
【００４３】
次に、本実施形態で用いられる感光体１の表面特性について説明する。感光体１の表面摩擦係数は０．７以下であることが望ましい。表面摩擦係数が０．７以上の場合、転写の際、トナーとの離型性が悪くなり、転写効率が悪化する。特に本実施形態では、凝集力の低いトナー（非重合トナー）を用いるが、転写での圧力が大きいため、転写時の転写白抜け（トナーのまとまった量が感光体１から分離せず抜け跡が生じる現象）が発生しやすい。そのため、表面摩擦係数を低くする必要がある。
感光体１の表面摩擦係数を低くする方法としては、例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなどの脂肪酸金属塩を感光体１の表面に均一に塗布することが挙げられる。
表面摩擦係数の測定には、全自動摩擦摩耗解析装置（協和界面科学（株）社製）を用い、接触子として３ｍｍのステンレス球を用いた。
【００４４】
本実施形態では、図４に示すように、感光体１の表面、すなわち厚みを薄くしたＣＴＬ層１ａ―３の表面に金属酸化物を含有した保護層１ｃを設けている。図４において符号１ａは感光層を、１ａ―１はＵＬ層を、１ａ―２はＣＧＬ層を、１ｂは金属支持体をそれぞれ示している。
保護層１ｃを有する感光体１を用いた場合、機械的強度が強いため、感光体１の膜削れが少なく、経時で安定した画像を得ることができる。保護層１ｃ中に含有する金属酸化物としては、アルミナ、酸化チタン、シリカの中から選ばれる一種であることが望ましい。
【００４５】
次に、本実施形態で用いられるトナーについて説明する。製造方法は、従来公知の方法でよく、結着樹脂、離型剤、着色剤、帯電制御剤等をミキサーで混合し、熱ロール、エクストレーダー等の混練機で混練した後、冷却固化し、これをジェットミル、ターボジェット、クリプトロン等の粉砕装置で粉砕し、その後分級して得られるトナーである。
さらに、上記トナーに無機微粉末を添加し、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー等で混合して得られるトナーでもよい。
感光体１上のトナー層Ｔの層厚が均一で、さらにトナー層Ｔの表面粗さが均一であれば、感光体１と転写紙Ｐ間のトナー周りの電界が均一になり、トナーの移動する力（Ｆ）は均一になる。さらにトナーの帯電量が均一であることが転写チリには良好な条件となる。
【００４６】
次に、本実施形態における評価方法について説明する。
＜転写率、定着性、転写チリ、転写白抜けの評価方法＞
評価機は、リコーＩｍａｇｉｏＭＦ７０７０の転写部を改造して用いた。ユニット構成は図１の装置の概略図と同じである。現像として二成分方式の現像装置を用い、転写はローラ転写方式で行い、ベルト搬送される構成である。定着は面圧が９．３Ｎ／ｃｍの加圧力で、温度が１６５〜１８５℃の条件下で行った。この装置を用いて、６００ｄｐｉのドットから形成されたグレースケールを中心としたテストチャート（図５参照）をプリントアウトしてサンプル画像を得た。
【００４７】
＜転写率の評価＞
現像された感光体１上のチャートを転写し、転写紙Ｐが搬送ベルト５３上にある時に装置を停止する。チャートの黒ベタ部に着目し、感光体１上の黒ベタ部の転写残トナー量を粘着テープで剥がし、感光体１上の残トナー量を求める。一方、転写されたトナーは、黒ベタ部を切り取り、トナーを圧縮エアーで吹き飛ばす。吹き飛ばし前後の重さより転写されたトナー量を求め、下記式
（転写トナー量／（転写トナー＋残トナー量））×１００　　（％）
で転写率（％）を求める。転写率の許容値は一般環境下で７０％以上である。転写率８０％以上は「○」と判定する。同じく７０〜７９％は「△」、６９％以下は「×」と示した。許容レベルは「△」以上である。
【００４８】
＜定着性の評価＞
次に、定着性はスミア法で行う。ＩＤ：０．６〜０．８のハーフトーン部で８．８Ｎ／１５φの重りに付着した布を転写紙Ｐの上に載せ、５往復擦ったときの布上の濃度で評価を行った。
問題無いレベルである０．３以下は「○」、許容できるレベルである０．５以下は「△」で表示し、０．５１以上のレベルは「×」と評価した。
【００４９】
＜転写チリ、転写白抜けの評価＞
転写チリと転写白抜けは、汎用的な評価法が確立していないため、サンプルとランク見本を目視での官能評価法で行った。転写チリのランク見本は図７に、転写白抜けのランク見本は図６に示した。ランク３の画像の「△」が許容レベルであり、それ以上は「ＯＫ」、「△」に満たないものは「ＮＧ」である。
【００５０】
以下、実施例により本発明を説明する。
［実施例１］
図１と同様のテスト機はリコーイマジオＭＦ７０７０の転写部を改造して用いた。感光体１と転写ローラ５２の接触が安定するように、転写ローラ５２の表面に硬度７０度（ＡｓｋｅｒＣ／１ｋｇ荷重時）、１×１０９〜１×１０１０Ωｃｍのゴム層（弾性層）を設けた。図２で示したバネ５２ｄによる転写圧力（パラメータ）を０．５、１．０、５．０、１０．０Ｎ／ｃｍの４水準、転写ローラ５２と感光体１間に印加する電圧を制御して、流れる電流（パラメータ）を０．０３、０．０５、０．２、０．３μＡ／ｃｍの４水準でプリンタにより図５に示すテストチャートをプリントした。
評価は転写率、転写チリ（図７参照）、転写白抜け（図６参照）で確認した。それぞれの結果を表１、表２、表３に示す。なお、現状値、すなわち従来値は、転写電流が０．３〜０．４μＡ／ｃｍで、圧力は１Ｎ／ｃｍ前後の条件である。
【００５１】
【表１】
2004077915.tif 000004
【００５２】
【表２】
2004077915.tif 000005
【００５３】
【表３】
2004077915.tif 000006
【００５４】
表１、２、３から、転写率は０．０５μＡ未満では電流不足で不良である。圧力が小さく、電流も小さいと転写率が低下する。転写チリでは、転写電流が０．３μＡ以上で放電によるチリが大きくなる。また、転写圧力が１０Ｎ／ｃｍでは転写白抜けが発生しかかっており、その結果転写率でも低下している。
以上の結果、最適条件として、圧力で１〜１０Ｎ／ｃｍ、転写バイアス電流で０．０５〜０．２μＡ／ｃｍの組み合わせを選択できる。好ましくは圧力で１．０〜５．０Ｎ／ｃｍ、電流で０．１〜０．２μＡ／ｃｍであった。
【００５５】
［実施例２］
実施例１と同じ方法で感光体１のＣＴＬ層１ａ―３の厚みを５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍの５水準で変化させ、転写圧力は３．０Ｎ／ｃｍ、転写電流は０．３μＡ／ｃｍで図５のテストチャートをプリントして転写チリについて評価を行った。その結果を表４に示す。
【００５６】
【表４】
2004077915.tif 000007
【００５７】
表４から、ＣＴＬ層１ａ―３の厚さが薄くなると、リークによる黒ポチが発生することが判る。また、厚みが２０μｍ以上になると、感光体１の静電容量が小さくなり（８０ＰＦ／ｃｍ２以下）、感光体１の帯電量が大きくなって転写チリが悪くなる。
以上の結果より、感光体１のＣＴＬ層１ａ―３の厚みは１０〜２０μｍで、静電容量は１００ＰＦ／ｃｍ２以上が良好な条件となる。
実施例１と２の組み合わせで感光体１と転写紙Ｐの電位差を求めると以下のようになる。式（２）から誘電厚みの変動分を計算すると、従来例では転写紙ｔ：８０μｍ、ε：４、トナー層ｔ：１０μｍ、ε：３、感光体ｔ：３０μｍ、ε：３、空隙ｔ：４０μｍ、となる。
これに対し、本実施形態の最適条件では、加圧と感光体厚みを感光体ｔ：２０μｍ、ε：３、空隙２０μｍとすると、誘電厚みは６８％になり、トナー周りの電界を同じ値に維持した場合、感光体１と転写ローラ５２間の電位差を３２％小さくできることになる。その結果、分離時の放電が少なくなり、転写チリを減少できた。
【００５８】
［実施例３］
実施例１と同じ方法で転写圧力は３．０Ｎ／ｃｍ、転写電流は０．１５μＡ／ｃｍで図５のテストチャートをプリントし、サンプルを得た。感光体１のＣＴＬ層１ａ―３を２０μｍとし、表面に保護層１ｃを設けた。
具体的には、溶剤に溶かしたポリカーボネート樹脂に粒径０．３μｍの酸化アルミニウムを２５ｗ％加え、分散してスプレー塗布し、１５０℃で加熱乾燥して５μｍの保護層１ｃを形成した。
保護層有無の２種類の感光体で連続コピーテストを行った。その結果を表５に示す。
【００５９】
【表５】
2004077915.tif 000008
【００６０】
表５より、保護層１ｃが無い場合、２００Ｋ（Ｋ＝１０００枚）から黒ポチが発生した。原因としてクリーニング工程でのブラシとウレタンゴムのクリーニングブレードで削れ、１５μｍ以下になると電界強度が強くなり、部分的にリークが発生し、黒ポチ画像なる。
保護層１ｃを設けることにより、感光体１の削れが少なく、３００〜５００Ｋ枚の耐久性が得られる。保護層１ｃの無い場合は、厚みが２５μｍのＣＴＬ層１ａ―３を塗布した感光体で、２００〜３００Ｋの寿命で画像劣化が発生する。テストの結果、３００Ｋで１０μｍの削れが発生した。
【００６１】
［実施例４］
実施例１と同じ方法で転写圧力は３．０Ｎ／ｃｍ、転写電流は０．１５μＡ／ｃｍで図５のテストチャートをプリントし、サンプルを得た。現像に用いる現像剤を次のように作成した。
トナー処方
ポリエステル樹脂（重量平均分子量：１８５０００、Ｔｇ：６７℃）　　８０重量部
カルナウバワックス（平均粒径：３００μｍ）　　　　　　　　　　　４重量部
カーボンブラック（♯４４：三菱化学）　　　　　　　　　　　　１５重量部
荷電制御剤（スピロンブラックＴＲ−Ｈ：保土ヶ谷化学）　　　　　１重量部
以上の処方で２軸エクストルーダーを用いて１６０℃で混練後、機械式粉砕機により粉砕条件を変化させて粉砕し、分級して重量平均粒径４．２μｍ、６．８μｍ、９．０μｍのトナーを得た。さらにヘンシェルミキサーを用い、シリカ（Ｒ−９７２　日本アエロジル）１．０重量％を混合し、３種類の粒径の異なるトナーを得た。
【００６２】
キャリアは重量平均粒径５０μｍの球形フェライトを用い、表面にシリコーン樹脂をコートし、熱乾燥して得た。
４．２μｍトナーはキャリアに対し５．０ｗ％、６．８μｍトナーはキャリアに対し４．０ｗ％、９．０μｍトナーはキャリアに対し３．０ｗ％を混合し、３種の現像剤を得た。
以上の現像剤を用いて、画像濃度と転写チリを確認した。同時に感光体１上に形成されたトナー像のＺ軸方向の平均高さ、０．１×０．１ｍｍの面積の表面粗さを測定して併記した。感光体１上のトナー像のＺ軸のデータは、キーエンス社製の超深度形状測定顕微鏡ＶＫ８５００を用い、対物レンズ５０倍（１５インチのＣＲＴ上倍率１０００倍）で、断面高さの平均値と面粗さ測定値を用いた。その結果を表６に示す。
【００６３】
【表６】
2004077915.tif 000009
【００６４】
表６より、トナーの平均高さはほぼ同じであるが、表面粗さが均一であると転写チリが良いことが判る。これはトナーの層構成が不均一である場合、転写時、転写分離時にトナーが異方向に転移する確率が高くなるからであると考えられる。
画像濃度は付着量がほぼ同じであるため、定着後の画像濃度はほぼ同じになっている。
【００６５】
上記実施形態では転写手段として転写ローラを例示したが、無端状のベルトであっても同様の機能を得ることができる。
また、上記実施形態では、全ての条件を同時に備えた構成で説明したが、像担持体と記録媒体間の電位差を小さくするための各条件等を単独に設定した構成においても従来に比べて転写チリを低減できる。
【００６６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する画像形成装置において、上記像担持体と上記転写手段との間に圧力を加え、トナー周りの電界を維持したまま上記像担持体と上記記録媒体間の電位差を小さくして転写する構成としたので、像担持体と記録媒体との接触を多くして転写効率を上げることができ、結果として転写電流を小さくでき、分離時の放電を減少させることによって転写チリを低減することができる。
【００６７】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の画像形成装置において、上記圧力が、１〜１０Ｎ／ｃｍである構成としたので、像担持体と記録媒体との接触を多くして転写効率を確実に上げることができ、結果として転写電流を小さくでき、分離時の放電を減少させることによって転写チリを低減することができる。
【００６８】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の画像形成装置において、上記電位差を小さくすることが、上記像担持体と上記転写手段間に弾性層を介在させることである構成としたので、像担持体と記録媒体との接触を弾性層の変形により多くして転写効率を上げることができ、結果として転写電流を小さくでき、分離時の放電を減少させることによって転写チリを低減することができる。
【００６９】
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の画像形成装置において、上記転写手段がローラ又は無端状のベルトであり、上記弾性層が該転写手段に一体に形成されている構成としたので、構成の簡易化を実現できる。
【００７０】
請求項５記載の発明によれば、請求項３又は４記載の画像形成装置において、上記弾性層の硬度が６０〜８０度である構成としたので、像担持体と記録媒体との接触を弾性層の最適な変形により多くして転写効率を上げることができ、結果として転写電流を小さくでき、分離時の放電を減少させることによって転写チリを低減することができる。
【００７１】
請求項６記載の発明によれば、請求項１又は２記載の画像形成装置において、上記電位差を小さくすることが、上記像担持体と上記転写手段との間に印加する転写バイアス電流を小さくすることである構成としたので、記録媒体の電荷を小さくでき、分離時の放電を減少させることによって転写チリを低減することができる。
【００７２】
請求項７記載の発明によれば、請求項６記載の画像形成装置において、上記転写バイアス電流が、０．０５〜０．２μＡ／ｃｍである構成としたので、転写チリを高精度に低減することができる。
【００７３】
請求項８記載の発明によれば、請求項１又は２記載の画像形成装置において、上記電位差を小さくすることが、上記像担持体としてＯＰＣ感光体を用い、その誘電厚みを小さくして静電容量を大きくすることである構成としたので、像担持体の帯電電位を下げることができ、像担持体と転写手段間の電位差を減少させることによって転写チリを低減することができる。
【００７４】
請求項９記載の発明によれば、請求項８記載の画像形成装置において、上記ＯＰＣ感光体のＣＴＬ層が１０〜２０μｍで、静電容量が１００ＰＦ／ｃｍ２以上である構成としたので、転写チリを高精度に低減することができる。
【００７５】
請求項１０記載の発明によれば、請求項９記載の画像形成装置において、上記ＣＴＬ層の表面に保護層を設けた構成としたので、転写チリを低減できるとともに像担持体の長寿命化を図ることができる。
【００７６】
請求項１１記載の発明によれば、上記保護層の表面の摩擦係数を低下させる処理がなされている構成としたので、転写圧力が大きくても転写白抜けを防止することができる。
【００７７】
請求項１２記載の発明によれば、請求項１又は２記載の画像形成装置において、上記電位差を小さくすることが、上記像担持体上のトナー層厚を平均１０〜２０μｍとし、トナー像の表面粗さを０．１ｍｍ×０．１ｍｍ以上の面積でトナー平均層厚以下の値に設定することである構成としたので、エアーギャップが小さくなることによって像担持体と記録媒体との接触を多くして転写効率を上げることができ、結果として転写電流を小さくでき、分離時の放電を減少させることによって転写チリを低減することができる。
【００７８】
請求項１３記載の発明によれば、請求項１２記載の画像形成装置において、粒径４．０〜７．０μｍのトナーを用いる構成としたので、トナー層の厚みのさらなる均一化によって転写チリを高精度に低減することができる。
【００７９】
請求項１４記載の発明によれば、像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する画像形成装置において、上記像担持体と上記転写手段との間に１〜１０Ｎ／ｃｍの圧力を加え、上記像担持体と上記転写手段間に弾性層を設け、上記像担持体と上記転写手段間の転写バイアス電流が０．０５〜０．２μＡ／ｃｍである構成としたので、像担持体と記録媒体との接触を多くして転写効率を上げることができ、結果として転写電流を小さくでき、分離時の放電を減少させることによって転写チリを低減することができる。
【００８０】
請求項１５記載の発明によれば、請求項１４記載の画像形成装置において、上記弾性層の硬度が６０〜８０度である構成としたので、像担持体と記録媒体との接触を弾性層の最適な変形により多くして転写効率を上げることができ、結果として転写電流を小さくでき、分離時の放電を減少させることによって転写チリを低減することができる。
【００８１】
請求項１６記載の発明によれば、請求項１４又は１５記載の画像形成装置において、上記像担持体としてＯＰＣ感光体を用い、該ＯＰＣ感光体のＣＴＬ層が１０〜２０μｍであり、静電容量が１００ＰＦ／ｃｍ２以上である構成としたので、転写チリを高精度に低減することができる。
【００８２】
請求項１７記載の発明によれば、請求項１６記載の画像形成装置において、上記ＣＴＬ層の表面に保護層を設けた構成としたので、転写チリを低減できるとともに像担持体の長寿命化を図ることができる。
【００８３】
請求項１８記載の発明によれば、請求項１７記載の画像形成装置において、上記保護層の表面の摩擦係数を低下させる処理がなされている構成としたので、転写圧力が大きくても転写白抜けを防止することができる。
【００８４】
請求項１９記載の発明によれば、請求項１４又は１５記載の画像形成装置において、上記像担持体上のトナー層厚を平均１０〜２０μｍとし、トナー像の表面粗さを０．１ｍｍ×０．１ｍｍ以上の面積でトナー平均層厚以下の値に設定する構成としたので、エアーギャップが小さくなることによって像担持体と記録媒体との接触を多くして転写効率を上げることができ、結果として転写電流を小さくでき、分離時の放電を減少させることによって転写チリを低減することができる。
【００８５】
請求項２０記載の発明によれば、請求項１９記載の画像形成装置において、粒径４．０〜７．０μｍのトナーを用いる構成としたので、トナー層の厚みのさらなる均一化によって転写チリを高精度に低減することができる。
【００８６】
請求項２１記載の発明によれば、像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する画像形成装置において、上記像担持体上のトナー層厚を平均１０〜２０μｍとし、トナー像の表面粗さを０．１ｍｍ×０．１ｍｍ以上の面積でトナー平均層厚以下の値に設定する構成としたので、エアーギャップが小さくなることによって像担持体と記録媒体との接触を多くして転写効率を上げることができ、結果として転写電流を小さくでき、分離時の放電を減少させることによって転写チリを低減することができる。
【００８７】
請求項２２記載の発明によれば、請求項２１記載の画像形成装置において、粒径４．０〜７．０μｍのトナーを用いる構成としたので、トナー層の厚みのさらなる均一化によって転写チリを高精度に低減することができる。
【００８８】
請求項２３記載の発明によれば、請求項１乃至２２の何れか１つに記載の画像形成装置において、上記像担持体の表面摩擦係数が０．７以下である構成としたので、転写圧力が大きくても転写白抜けを防止することができる。
【００８９】
請求項２４記載の発明によれば、像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する転写方法において、上記像担持体と上記転写手段との間に圧力を加え、トナー周りの電界を維持したまま上記像担持体と上記記録媒体間の電位差を小さくして転写することとしたので、像担持体と記録媒体との接触を多くして転写効率を上げることができ、結果として転写電流を小さくでき、分離時の放電を減少させることによって転写チリを低減することができる。
【００９０】
請求項２５記載の発明によれば、像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する画像形成装置における転写条件の設定方法において、上記像担持体と上記転写手段との間に加える圧力と、上記像担持体と上記転写手段間の転写バイアス電流をパラメータとし、転写率、転写チリ、転写白抜けの評価実験を行い、これらの実験値から許容レベルを抽出して転写条件とすることとしたので、転写条件を最適化することができ、転写チリを高精度に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における画像形成装置の概要正面図である。
【図２】転写加圧構成を示す要部正面図である。
【図３】（ａ）は従来における転写加圧状態を示す模式図、（ｂ）は本発明における転写加圧状態を示す模式図である。
【図４】感光体の感光層の模式断面図である。
【図５】テストチャートを示す図である。
【図６】転写白抜けランクの見本を示す図である。
【図７】転写チリランクの見本を示す図である。
【図８】転写チリの発生メカニズムを示す模式図である。
【符号の説明】
１　像担持体としての感光体
１ｃ　保護層
５２　転写手段としての転写ローラ
５２ｂ　弾性層
Ｐ　記録媒体としての転写紙
Ｔ　トナー
【図１】
2004077915.tif 000010
【図２】
2004077915.tif 000011
【図３】
2004077915.tif 000012
【図４】
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【図５】
2004077915.tif 000014
【図６】
2004077915.tif 000015
【図７】
2004077915.tif 000016
【図８】
2004077915.tif 000017