(57)【要約】【課題】従って、本発明の目的は、広い範囲で像担持体や転写部材を適用可能であり、高硬度な像担持体を用いても、転写工程にて生じる画像色ムラ発生を防止し、転写材の搬送性を向上し、高寿命な画像形成装置を提供する。【解決手段】現像剤像を担持する像担持体１と、像担持体１とのニップ部にて像担持体１から現像剤像を他の媒体Ｍに転写する転写部材２と、を有し、像担持体１の現像剤像を担持する面のヤング率Ｅ［Ｎ／ｍ２］が、２×１０８≦Ｅ≦９×１０９である画像形成装置において、ニップ部における像担持体１と転写部材２との当接圧力Ｐ［Ｎ／ｍ２］が、４．０×１０４≦Ｐ≦７．３×１０４である。【選択図】　　　　図１
2004061941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤像を担持する像担持体と、該像担持体とのニップ部にて前記像担持体から前記現像剤像を他の媒体に転写する転写部材と、を有し、前記像担持体の前記現像剤像を担持する面のヤング率Ｅ［Ｎ／ｍ２］が、
２×１０８≦Ｅ≦９×１０９である画像形成装置において、
前記ニップ部における前記像担持体と前記転写部材との当接圧力Ｐ［Ｎ／ｍ２］が、
４．０×１０４≦Ｐ≦７．３×１０４
であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記像担持体の前記現像剤像を担持する面の表面抵抗率ρｓ［Ω］が、１×１０８≦ρｓ≦１×１０１５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】
現像剤像を担持する像担持体と、該像担持体とのニップ部にて前記像担持体から前記現像剤像を他の媒体に転写する転写部材と、を有し、前記像担持体の前記現像剤像を担持する面の表面抵抗率ρｓ［Ω］が、
１×１０８≦ρｓ≦１×１０１５である画像形成装置において、
前記ニップ部における前記像担持体と前記転写部材との当接圧力Ｐ［Ｎ／ｍ２］が、
４．０×１０４≦Ｐ≦７．３×１０４
であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体に形成された潜像を転写部材により転写材に転写して画像を形成する、画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な画像形成装置の一例の概略断面図を図１に示す。
【０００３】
本従来例の画像形成装置は、第１の像担持体として、第１色目：イエロー、第２色目：マゼンタ、第３色目：シアン、第４色目：ブラックの、それぞれの現像剤（トナー）色の毎に対応した複数の感光体ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄと、第２の像担持体としての中間転写ベルト１と、を有しており、該中間転写ベルト１は各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄにそれぞれの一次転写部で接触している。
【０００４】
そして、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄは、中間転写ベルト１の移動方向に沿って、最上流に位置する第１色目（イエロー）の感光体ドラム１１ａ、感光体ドラム１１ａの下流側の最近傍に位置する第２色目（マゼンタ）の感光体ドラム１１ｂ、感光体ドラム１１ｂの下流側の最近傍に位置する第３色目（シアン）の感光体ドラム１１ｃ、感光体ドラム１１ｃの下流側の最近傍に位置する第４色目（ブラック）の感光体ドラム１１ｄの順番で配置されている。
【０００５】
又、中間転写ベルト１は、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄと所定のプロセススピードで同期回転している。
【０００６】
各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄは、各接触帯電ローラ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄにより一様に帯電され、ホストコンピュータより送られた画像情報信号により変調された各スキャナー１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄからのレーザー光で、表面に静電潜像を作成される。
【０００７】
この静電潜像は各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの回転により、各々の現像器１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄとの対向部に達し、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ表面と同一極性（本例ではマイナス極性）に帯電されたトナーが供給されて顕像化され、現像剤像（トナー像）となる。それぞれの感光体ドラム１１ａ〜１１ｄに備えられた現像器１４ａ〜１４ｄは、二成分現像方式であり、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスを印加することによって、現像動作を行う。
【０００８】
各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト１と感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの形成する各々の一次転写ニップにおいて、中間転写ベルト１の背面に接している一次転写ローラ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄに一次転写バイアス源１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄから印加される一次転写バイアスにより、中間転写ベルト１上に転写される。中間転写ベルト１が感光体ドラム１１ｄとの一次転写ニップを通過した段階で、中間転写ベルト１上への４色画像の形成は終わり、一次転写行程は完了する。
【０００９】
次に不図示の給送手段より転写材Ｍが１枚取り出され、中間転写ベルト１を挟持して分離ローラ１ｃと転写部材としての二次転写ローラ２により形成される二次転写ニップ部に挿通される。この時、二次転写ローラ２にはトナーと逆極性のバイアスが二次転写バイアス源２１により印加され、トナー像は中間転写ベルト１から転写材Ｍに二次転写される。
【００１０】
二次転写ニップ部を出た未定着トナー像を載せた転写材Ｍは、定着装置３に到達し、加熱・加圧されて永久定着像が得られる。
【００１１】
感光体ドラム１１ａ〜１１ｄは、外径３０．０ｍｍであり、アルミシリンダ上に感光材料を塗布した層を有している。
【００１２】
中間転写ベルト１は図１に示すように、中間転写ベルト１に内包される駆動ローラ１ａ、支持ローラ１ｂ、分離ローラ１ｃ、の３本のローラに懸架されている。
【００１３】
中間転写ベルト１として、ポリイミドにカーボンを分散して、表面抵抗率ρｓ＝１×１０１２Ωの中抵抗に調整することで、転写工程などに伴いベルトに付加された電荷が特別な除電機構を設けず減衰させることが出来る。又、中間転写ベルト１は周長１０００ｍｍ、厚み１００μｍの単層無端状ベルトである。
【００１４】
中間転写ベルト１を巻架している駆動ローラ１ａ、支持ローラ１ｂ及び分離ローラ１ｃは、２４．０ｍｍのアルミ製芯金と層厚２．９ｍｍの弾性層で構成される外径２９．８ｍｍのローラである。又、二次転写ローラ２は、１４．０ｍｍのアルミ製芯金と層厚９．５ｍｍのゴム層で構成される外径３３．０ｍｍのローラであり、ローラ硬度は２６°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）である。
【００１５】
本従来例に於ける中間転写ベルト１は、ヤング率Ｅが６×１０９Ｎ／ｍ２の単層構成である。又、本従来例に於ける二次転写ローラ２の中間転写ベルト１に対する当接圧力Ｐ［Ｎ／ｍ２］は、３．３×１０４Ｎ／ｍ２であった。
【００１６】
当接圧力Ｐは、二次転写ローラ２の長手幅Ｌ［ｍ］、中間転写ベルト１と二次転写ローラ２のニップ幅Ｗ［ｍ］、二次転写ローラ２の中間転写ベルト１に対する当接力Ｆ［Ｎ］より、Ｐ＝Ｆ／（Ｌ×Ｗ）、で与えられる。
【００１７】
又、ニップ幅Ｗは、中間転写ベルト１にインクを塗布して二次転写ローラ２を当接させて、二次転写ローラ２に付着したインク痕を測定することで得た。インク痕の幅測定をローラ中央、中央から左右の長手両端方向に５０ｍｍ、中央から左右の長手両端方向に１００ｍｍの計５ポイントの平均からニップ幅Ｗを決定した。本従来例に於いては、Ｌ＝０．３０ｍ、Ｆ＝５０Ｎ、Ｗ＝０．００５０ｍであった。
【００１８】
上述した電子写真方式の画像形成装置においては、二次転写ローラ２に硬度２６°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）という低硬度なローラを用いて二次転写ローラ２のニップ幅５．０ｍｍという広いニップ幅を確保することで二次転写工程に於ける転写材搬送の安定化を図り、転写材搬送ショックに起因する画像欠陥の発生を防止している。
【００１９】
その一方で、中間転写ベルト１に、ヤング率Ｅが６×１０９Ｎ／ｍ２といった高硬度の材質を用いてベルトの破断等による破壊を防止することで、長寿命な中間転写ベルトを達成している。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように、高硬度な中間転写ベルトを用いた場合、二次転写ローラ２に低硬度ローラを用いてニップ幅が広がり、二次転写ローラ２の当接圧力Ｐが低くなることで、二次転写工程に起因する画像の色ムラが発生しやすい。
【００２１】
この二次転写工程時に生じる色ムラは、転写材表面の凹凸に起因すると考えられる。こうした転写材Ｍ表面の凸凹と、中間転写ベルト１が高硬度であることと、により、転写材Ｍ表面と中間転写ベルト１表面が均一に密着できないため、転写材Ｍ表面と中間転写ベルト１表面の間に場所によりエアーギャップが存在する。
【００２２】
中間転写ベルト１上のトナー層と転写材Ｍ表面の間にエアーギャップが存在する場所では、本来トナー層のみにかかる転写電界が空気層で分圧されることでトナー層にかかる電界が弱められてしまい、中間転写ベルト１上に残留するトナーが多くなる。これは、トナーの極性反転が生じない限りは、トナー層にかかる転写電界が大きい方が中間転写ベルト１上から転写材Ｍに転写されるトナー量は多くなるからである。
【００２３】
これにより転写材Ｍ表面と中間転写ベルト１表面の接触状態が部分的に不均一であると、転写残トナーも不均一になると考えられる。この二次転写工程における二次転写残トナーの部分による違いが、画像色ムラの発生原因と考えられる。
【００２４】
よって、上記従来例では、二次転写ローラ２に低硬度ローラを採用することで当接圧力Ｐが下がり、転写材Ｍ表面の凸凹が中間転写ベルト１表面に追従しづらくなることで、転写材Ｍ表面と中間転写ベルト１の接触状態がより不均一になるため、中間転写ベルト１上の残留トナーが不均一になることで、色ムラが悪化していると考えられる。
【００２５】
従って、本発明の目的は、広い範囲で像担持体や転写部材を適用可能であり、高硬度な像担持体を用いても、画像形成過程における画像色ムラ発生を防止し、転写材の搬送性を向上し、高寿命な画像形成装置を提供することである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
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、第１の本発明は、現像剤像を担持する像担持体と、該像担持体とのニップ部にて前記像担持体から前記現像剤像を他の媒体に転写する転写部材と、を有し、前記像担持体の前記現像剤像を担持する面のヤング率Ｅ［Ｎ／ｍ２］が、
２×１０８≦Ｅ≦９×１０９である画像形成装置において、
前記ニップ部における前記像担持体と前記転写部材との当接圧力Ｐ［Ｎ／ｍ２］が、
４．０×１０４≦Ｐ≦７．３×１０４
であることを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００２７】
第２の本発明は、現像剤像を担持する像担持体と、該像担持体とのニップ部にて前記像担持体から前記現像剤像を他の媒体に転写する転写部材と、を有し、前記像担持体の前記現像剤像を担持する面の表面抵抗率ρｓ［Ω］が、
１×１０８≦ρｓ≦１×１０１５である画像形成装置において、
前記ニップ部における前記像担持体と前記転写部材との当接圧力Ｐ［Ｎ／ｍ２］が、
４．０×１０４≦Ｐ≦７．３×１０４
であることを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
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。
【００２９】
実施例１
図１に示す、フルカラーの電子写真画像形成装置の概略断面図を用いて、本実施例の画像形成装置の構成を説明する。ここでも、第１の像担持体として、第１色目：イエロー、第２色目：マゼンタ、第３色目：シアン、第４色目：ブラックの、それぞれの色トナーに対応した複数の感光体ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄと、第２の像担持体として、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄにそれぞれの一次転写部で接触している中間転写ベルト１と有する。
【００３０】
各感光体ドラムは中間転写ベルト１の移動方向に沿って、最上流に位置する第１色目（イエロー）の感光体ドラム１１ａ、感光体ドラム１１ａの下流側の最近傍に位置する第２色目（マゼンタ）の感光体ドラム１１ｂ、感光体ドラム１１ｂの下流側の最近傍に位置する第３色目（シアン）の感光体ドラム１１ｃ、感光体ドラム１１ｃの下流側の最近傍に位置する第４色目（ブラック）の感光体ドラム１１ｄの順番で配置されている。
【００３１】
本実施例に於ける感光体ドラム１１ａ〜１１ｄは、外径３０．０ｍｍであり、アルミシリンダ上に感光材料を塗布した層を有している。
【００３２】
中間転写ベルト１には、ウレタン系樹脂、フッ素系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリイミド樹脂などの樹脂フィルムや、これらの樹脂にカーボンや導電粉体を分散させ抵抗調整を行った樹脂フィルム、又はウレタンゴム、ＮＢＲ等の基層シートのトナー担持体面側に、離型層として樹脂層を形成した複数層構造を有するエラストマシート等も用いることが出来る。
【００３３】
本実施例で使用されている中間転写ベルト１は、ポリイミドにカーボンを分散して表面抵抗率ρｓ＝１×１０１２Ωの中抵抗に調整することで、転写工程等にてベルト１に付加された電荷を、特別な除電機構を設けずに減衰させることが出来る。又、この中間転写ベルト１は周長１０００ｍｍ、厚み１００μｍの単層無端状ベルトである。
【００３４】
表面抵抗率測定は、ＪＩＳ−Ｋ６９１１に準拠し、導電性ゴムを電極とすることで電極とベルト表面の良好な接触性を得たうえで、超高抵抗抵抗計（アドバンテスト社製Ｒ８３４０）を用いて測定した。測定条件は、印加電圧＝１００Ｖ、印加時間＝３０ｓとした。
【００３５】
又、本実施例の中間転写ベルト１のヤング率Ｅは９×１０９Ｎ／ｍ２の高硬度であることで、破断やクリープが防止されることで長寿命化を達成している。
【００３６】
ヤング率Ｅ測定は、ＪＩＳ−Ｋ７１２７の引張弾性率測定方法に準拠し、測定試料の厚みは１００μｍとした。
【００３７】
中間転写ベルト１は図１に示すように、中間転写ベルト１に内包される駆動ローラ１ａ、支持ローラ１ｂ、分離ローラ１ｃの３本のローラに懸架されている。尚、駆動ローラ１ａ、支持ローラ１ｂ、分離ローラ１ｃは、電気的に接地されている。
【００３８】
駆動ローラ１ａ、支持ローラ１ｂ及び分離ローラ１ｃは、直径２４．０ｍｍのアルミ製芯金と層厚２．９ｍｍのヒドリンゴム層とで構成される外径２９．８ｍｍのローラであり、ヒドリンゴムを抵抗調整することでローラ抵抗値を１×１０６Ωとしている。
【００３９】
ローラ抵抗値は、測定対象のローラを直径３０ｍｍのアルミ製シリンダーに当接させてアルミ製シリンダーに対して従動回転させながら、超高抵抗抵抗計（アドバンテスト社製Ｒ８３４０）を用いて測定した。測定条件は、印加電圧＝１００Ｖ、印加時間＝３０ｓ、当接力＝９．８Ｎ、回転周速＝１１７ｍｍ／ｓとした。
【００４０】
中間転写ベルト１は、矢印方向に不図示の駆動装置により、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄと所定のプロセススピード（本実施例では１１７ｍｍ／ｓ）で同期回転している。各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄは、各接触帯電ローラ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄにより一様に帯電され、ホストコンピュータより送られた画像情報信号により変調された各スキャナー１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄからのレーザー光で静電潜像を作成される。
【００４１】
レーザー光の強度及び照射スポット径は画像形成装置の解像度及び所望の画像濃度によって適正に設定されており、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ上の静電潜像はレーザー光が照射された部分は明部電位ＶＬ（約−１５０Ｖ）に、そうでない部分は一次帯電器である各接触帯電ローラ１２ａ〜１２ｄで帯電された暗部電位ＶＤ（約−６５０Ｖ）に保持されることによって形成する。
【００４２】
静電潜像は各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの回転により、各々の現像器１４ａ〜１４ｄとの対向部に達し、感光体ドラム表面と同一極性（本例ではマイナス極性）に帯電された現像剤（トナー）が供給されて顕像化され、現像剤像（トナー像）を形成する。
【００４３】
本件に於ける現像器１４ａ〜１４ｄは、二成分現像方式を採用した現像装置である。又、本件に於ける現像バイアスは、ＤＣ成分＝−４００Ｖ、ＡＣ成分＝１．５ｋＶｐｐ、周波数＝３ｋＨｚ、波形＝矩形波、の直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスである。
【００４４】
各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト１と感光体ドラム１１ａ〜１１ｄとの近接又は当接部分である各々の一次転写ニップにおいて、中間転写ベルト１の背面に接している一次転写ローラ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄに一次転写バイアス源１６ａ〜１６ｄから印加される一次転写バイアス（本実施例では＋１５ｕＡの定電流制御）により、中間転写ベルト１上に転写される。中間転写ベルト１が感光体ドラム１１ｄとの一次転写ニップを通過した段階で、中間転写ベルト１上への４色画像の形成は終わり、一次転写行程は完了する。
【００４５】
一方、トナー像の一次転写を終えた各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの表面は、ウレタンゴムブレードからなるドラムクリーニング装置１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄにより一次転写残トナー等を除去して清浄化され、次の画像形成工程に備える。
【００４６】
次に、不図示の給送手段より転写材Ｍが１枚取り出され、中間転写ベルト１を挟持して分離ローラ１ｃと転写部材としての二次転写ローラ２との間の部分である二次転写ニップ部に挿通される。
【００４７】
この時、二次転写ローラ２にはトナーと逆極性のバイアス（本実施例では＋３０ｕＡの定電流制御）が二次転写バイアス源２１により印加され、トナー像は中間転写ベルト１から転写材Ｍに二次転写される。
【００４８】
二次転写ニップ部を通過した未定着トナー像を載せた転写材Ｍは、定着装置３に到達し、加熱・加圧されて永久定着像が得られる。トナー像を転写材Ｍに転写し終えた中間転写ベルト１の表面は、ウレタンゴムで作成されたクリーニングブレードを有する中間転写体クリーナ４によって二次転写残トナーがクリーニングされる。
【００４９】
上記に説明したように、本実施例で使用されている中間転写ベルト１は、ポリイミドにカーボンを分散して表面抵抗率ρｓ＝１×１０１２Ωの中抵抗に調整することで、転写工程等にてベルト１に付加された電荷を、特別な除電機構を設けずに減衰させることが出来、又、ヤング率Ｅは９×１０９Ｎ／ｍ２の高硬度であることで、破断やクリープが防止されることで長寿命化を達成している。
【００５０】
尚、本実施例に於ける二次転写ローラ２は、直径１４．０ｍｍのアルミ製芯金と層厚４ｍｍの発泡ヒドリンゴム層とで構成される外径２２．０ｍｍのローラであり、ヒドリンゴムを抵抗調整することでローラ抵抗値を１×１０８Ωとしている。又、二次転写ローラ２の硬度は３５°（ＡＳＫＥＲ−Ｃ）の低高度なローラを使用し、二次転写ローラ２のニップ幅を広くして、転写材搬送ショックに起因する画像欠陥の発生を防止した。
【００５１】
つまり、本実施例の画像形成装置は、高硬度な像担持体と低硬度な転写部材を用いて、転写材の搬送性の性能を向上させ、長寿命化を実現したものであるが、こうした、低硬度な転写部材及び高硬度な像担持体を有する画像形成装置は、従来例にて説明したように、転写部材の当接圧が低くなるので、画像の色ムラが発生しやすい。
【００５２】
本実施例に於いては、二次転写ローラ２の中間転写ベルト１に対する当接圧力Ｐ［Ｎ／ｍ２］は、４．８×１０４Ｎ／ｍ２であった。当接圧力Ｐは、二次転写ローラ２の長手幅Ｌ［ｍ］、中間転写ベルト１と二次転写ローラ２のニップ幅Ｗ［ｍ］、二次転写ローラ２の中間転写ベルト１に対する当接力Ｆ［Ｎ］より、
Ｐ＝Ｆ／（Ｌ×Ｗ）
で与えられる。
【００５３】
またニップ幅Ｗは、中間転写ベルト１にインクを塗布して二次転写ローラ２を当接させて、二次転写ローラ２に付着したインク痕を測定して得られたものである。その測定方法として、インク痕の幅測定をローラ中央、中央から左右の長手両端方向に５０ｍｍ、中央から左右の長手両端方向に１００ｍｍの計５ポイントの平均からニップ幅Ｗを決定した。本実施例に於いては、Ｌ＝０．３０ｍ、Ｆ＝８０Ｎに設定し、Ｗ＝０．００５６ｍであった。
【００５４】
ここで、本実施例１の画像形成装置と、比較例１〜６とを比較し、本実施例における効果を確認する。比較例１〜６は、実施例１の画像形成装置において、二次転写ローラ２の中間転写ベルト１に対する当接圧力Ｐ［Ｎ／ｍ２］と中間転写ベルト１のヤング率Ｅの数値を変更したものである。
【００５５】
当接圧力Ｐは２．７×１０４から８．０×１０４Ｎ／ｍ２まで変化させた。当接圧力Ｐは当接力Ｆ［Ｎ］を３０から１００Ｎまで変えて、更に二次転写ローラ２のゴム層の材料硬度を変えることでローラ硬度を３５°と４９°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）の２水準用いることでニップ幅Ｗを変えた。
【００５６】
表１に、本実施例と比較例の当接圧力Ｐに対応する、当接力Ｆ、ニップ幅Ｗ、二次転写ローラ硬度の設定の一覧を挙げる。これらの数値は上記の実施例１における測定方法によって測定したものである。
【００５７】
【表１】
2004061941.tif 000003
【００５８】
一方、これらの画像形成装置において、中間転写ベルト１のヤング率Ｅを、中間転写ベルト１の材質を変えることで４×１０６から９×１０９Ｎ／ｍ２まで変化させた。
【００５９】
本実施例１、及び本比較例１〜６それぞれに、上記に説明した、中間転写ベルト１として、▲１▼ポリイミドにカーボンを分散したヤング率Ｅが９×１０９Ｎ／ｍ２のもの以外に、▲２▼ヤング率２×１０８Ｎ／ｍ２のポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、▲３▼ヤング率２×１０９Ｎ／ｍ２のポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）の材質を用いたものを取り付けた。
【００６０】
加えて、特に低ヤング率なベルト材料については、単層ではベルトの伸び縮みやクリープが生じることで画像倍率が不安定であり、破断などにも弱く寿命も短いことで中間転写ベルトとしての機能を満足しないため、▲４▼ＮＢＲの３ｍｍ厚ゴムシート上にスプレーコートによりウレタン樹脂をコートすることで２層構成にしたベルト（ウレタン樹脂コート）を用いて、それぞれの画像形成装置に取り付けた。ウレタン樹脂層のヤング率は、４×１０６Ｎ／ｍ２である。
【００６１】
つまり、低ヤング率材料を中間転写ベルトに採用するには複数層構成を採ることが必要であり、このことはベルト製造工程を複雑にして、ベルトの高コスト化を招く。
【００６２】
▲２▼のＰＶＤＦベルトと▲３▼のＰＥＳベルトは、カーボンを分散することで、表面抵抗率ρｓ＝１×１０１２Ωに調整し、周長１０００ｍｍ、厚み１００μｍの単層無端状ベルトに形成した。又、▲４▼のウレタン樹脂コートベルトは、カーボンを分散することでＮＢＲの体積抵抗率を１×１０６Ω・ｃｍに調整し、体積抵抗率が１×１０９Ω・ｃｍのウレタン樹脂を３０μｍコートすることで、トナー担持面側の表面抵抗率ρｓが１×１０１２Ωの周長１０００ｍｍ、厚み５００μｍの２層無端状ベルトに形成した。
【００６３】
本実施例と比較例１に於いて、画質の当接圧力Ｐ依存性とヤング率Ｅ依存性の検討を行った。表２に、本実施例１と比較例１〜６について、画像の比較検討結果を挙げる。
【００６４】
【表２】
2004061941.tif 000004
【００６５】
表２における画像色ムラレベルの評価は、Ｂｌｕｅ（マゼンタとシアン）のベタ画像の色ムラを評価することで行い、又、中抜け画像レベルの評価は、Ｂｌｕｅ（マゼンタとシアン）の２ｍｍ幅の線画像の中抜けを評価することで行った。上記画像色ムラレベル及び中抜け画像レベルの判定は、目視による官能評価により行い、判定基準は、○＝発生無し、△＝実用上問題にならないレベル、×＝はっきり分かるレベル、とした。
【００６６】
本検討によると、画像色ムラは当接圧力Ｐを上げると良化し、当接圧力Ｐが高いほど中抜け画像の発生が認められた。また、ヤング率Ｅが高いほど画像色ムラは悪化した。
【００６７】
ここで画像色ムラと中抜け画像と呼ばれる現象について説明する。
【００６８】
画像色ムラ：画像色ムラとは、主にＢｌｕｅ・Ｒｅｄ・Ｇｒｅｅｎといった二次色ベタ画像で顕著に観察される現象である。例えばＢｌｕｅではＢｌｕｅを構成するマゼンタとシアンのトナー像は中間転写ベルト１上ではマゼンタトナーの上にシアントナーが重なった状態となっている。
【００６９】
ここではマゼンタトナーの上に重なっているシアントナーは、マゼンタトナーが中間転写ベルト１に対するスペーサ粒子として作用するため、ほぼ均一に転写材Ｍ上に転写する。一方この中間転写ベルト１上でシアントナーの下になっているマゼンタトナーは、マゼンタトナーと中間転写ベルトとの間の付着力により二次転写工程に於いて中間転写ベルト１上にトナーの一部が残留してしまう。
【００７０】
このマゼンタ残留トナーが場所により不均一になると、転写材Ｍ上の最終Ｂｌｕｅベタ画像ではシアンがほぼ均一であるのに対してマゼンタは不均一になる。従って、Ｂｌｕｅベタの中にシアン寄りの色の領域が存在して、色ムラとして見える。
【００７１】
つまり、画像色ムラは、中間転写ベルト状に重なって形成された複数色のトナー像のうち、表面側の色のトナー像のみが部分的に転写材に転写されてしまい、色ムラとなる現象である。
【００７２】
次に、この色ムラの当接圧力Ｐ依存性のメカニズムを、本発明者は以下のように考えている。
【００７３】
色ムラの発生原因は、転写材Ｍ表面の凸凹により、転写材Ｍ表面と中間転写ベルト１表面が均一に密着できずに、転写材Ｍ表面と中間転写ベルト１表面の間に場所によりエアーギャップが存在するためであると考えられる。
【００７４】
トナーの極性反転が生じない限りは、トナー層にかかる転写電界が大きい方が中間転写ベルト１上から転写材Ｍに転写されるトナー量は多くなる。
【００７５】
転写材Ｍ表面と中間転写ベルト１表面の接触が悪く、中間転写ベルト１上のトナー層と転写材Ｍ表面の間にエアーギャップが存在する場所では、本来トナー層のみにかかる転写電界が空気層で分圧されることでトナー層にかかる電界が弱められてしまい、中間転写ベルト１上に残留するトナーが多くなる。これにより転写材Ｍ表面と中間転写ベルト１表面の接触状態が場所により不均一になることで、転写残トナーも不均一になると考えられる。
【００７６】
よって、本実施例では、当接圧力Ｐを上げて転写材Ｍ表面の凸凹をつぶすことで、転写材Ｍ表面と中間転写ベルト１表面の接触状態を均一にし、中間転写ベルト１上の残留トナーが均一になりことで、色ムラが改善されると考えられる。
【００７７】
又、色ムラのヤング率Ｅ依存性のメカニズムは、以下のように考えている。
【００７８】
色ムラの発生原因は、上述したように、転写材Ｍ表面の凸凹により、転写材Ｍ表面と中間転写ベルト１表面が均一に密着できないためであると考えられる。
【００７９】
中間転写ベルト１のヤング率Ｅが高いと、中間転写ベルト１の表面が堅いために、転写材Ｍ表面の凸凹に中間転写ベルト１表面は追従しないため、より広い領域で中間転写ベルト１上のトナー層と転写材Ｍ表面の間にエアーギャップが形成される。これにより中間転写ベルト１のヤング率Ｅが高い方が、色ムラが悪化すると考えられる。
【００８０】
中抜け画像：中抜け画像とは、主にＢｌｕｅ・Ｒｅｄ・Ｇｒｅｅｎ等の二次色線画像で顕著に観察される現象である。
【００８１】
Ｂｌｕｅを構成するマゼンタとシアンのトナー像は中間転写ベルト１上ではマゼンタトナーの上にシアントナーが重なった状態となっている。二次転写工程に於いて、この中間転写ベルト１上でシアントナーの下になっているマゼンタトナーのうち、主に線画像の中央部が中間転写ベルト１上に残留することで、転写材Ｍ上の最終線画像ではシアントナーがほぼ均一であるのに対してマゼンタトナーは線の中央部で少なくなる。これによりＢｌｕｅ線画像の中央部にシアン寄りの色の領域が存在して、線画像の中央部が抜けて見える現象である。
【００８２】
線画像の中央部で特に残留トナーが多いのは、トナーが転写材Ｍと中間転写ベルト１のニップ内圧力で圧縮された場合、線の中央部のトナーに最も圧力がかかり、中央部のトナー同士の付着力が特に高くなるためであると考えられている。
【００８３】
中抜け画像の当接圧力Ｐ依存性のメカニズムは、以下のように考えられる。中抜け画像の発生原因は、トナーが転写材Ｍと中間転写ベルト１のニップ内圧力で圧縮されることでトナー同士の付着力が増加するためであり、当接圧力Ｐが高いほどトナー同士の付着力が増すことで中抜け画像レベルが悪化すると考えられる。
【００８４】
よって、本発明では、高硬度な中間転写ベルトを使用するために中間転写ベルトのヤング率Ｅは下げずに、当接圧力を適当な値に調節することによって、以上に説明した色ムラや中抜け現象を防止することを特徴とするものである。
【００８５】
従って、表２に示す上記比較検討結果より、当接圧力Ｐを、４．０×１０４≦Ｐ［Ｎ／ｍ２］≦７．３×１０４の範囲に設定することで、中間転写ベルト１材質のヤング率Ｅが２×１０８≦Ｅ［Ｎ／ｍ２］≦９×１０９の場合に於いて、色ムラと中抜け画像の発生レベルを下げ、画像不良を防ぐ効果があることが確認できた。
【００８６】
つまり、ヤング率Ｅが２×１０８≦Ｅ［Ｎ／ｍ２］≦９×１０９である、高硬度な中間転写ベルトを用い、長寿命で、低コストな画像形成装置においても、中間転写ベルトと転写部材との当接圧力Ｐを、４．０×１０４≦Ｐ［Ｎ／ｍ２］≦７．３×１０４の範囲に設定することで、色ムラや中抜け等の画像不良を防止できる画像形成装置を提供できる。
【００８７】
実施例２
次に本発明の実施例２について説明する。実施例１と同様の構成については、同符号を付し、説明を省略する。
【００８８】
本実施例２では、中間転写ベルト１として、ポリイミドにカーボンを分散して、トナー担持面側とその裏面側を共に、表面抵抗率ρｓ＝１×１０１２Ωに調整した、周長１０００ｍｍ、厚み１００μｍの単層無端状ベルトを用いている。
【００８９】
又、本実施例の中間転写ベルト１のヤング率Ｅは、９×１０９Ｎ／ｍ２である。
【００９０】
二次転写ローラ２の中間転写ベルト１に対する当接圧力Ｐ［Ｎ／ｍ２］は、第１実施例と同様に４．８×１０４Ｎ／ｍ２とした。
【００９１】
比較例として、二次転写ローラ２の中間転写ベルト１に対する当接圧力Ｐ［Ｎ／ｍ２］と中間転写ベルト１の表面抵抗率ρｓを変えた。当接圧力Ｐは２．７×１０４から８．０×１０４Ｎ／ｍ２まで変化させた。
【００９２】
本実施例２及び表１に示したものと同様の比較例１〜６に於いては、実施例１の場合と同様、当接力Ｆ［Ｎ］を３０から１００Ｎまで変えて、更に二次転写ローラ２のゴム層の材料硬度を変えることでローラ硬度を３５°と４９°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）の２水準用いることで、当接圧力Ｐを調節した。
【００９３】
又、ポリイミドに分散するカーボン量を調整することで、中間転写ベルト１の表面抵抗率ρｓを１×１０６から１×１０１５Ω以上まで変えた。
【００９４】
ここでの表面抵抗率ρｓを１×１０１５Ω以上とした中間転写ベルト１は、上述した表面抵抗率測定系のバックグランドノイズによる測定限界である１×１０１５Ω以上の表面抵抗率を有しているため、ここでは１×１０１５Ω以上と表記している。尚、表面抵抗率測定は、実施例１に説明した方法にて行ったものである。
【００９５】
本比較例の中間転写ベルト１は、本実施例と同様に周長１０００ｍｍ、厚み１００μｍの単層無端状ベルトとした。
【００９６】
実施例２と比較例１〜６に於いて、画質の当接圧力Ｐ依存性と表面抵抗率ρｓ依存性の検討を行った。表３に、実施例１と比較例１〜６について、画像の比較検討結果を挙げる。
【００９７】
【表３】
2004061941.tif 000005
【００９８】
本検討によると、色ムラは当接圧力Ｐを上げると良化し、中間転写ベルト１の表面抵抗率ρｓが高いほど色ムラは良化した。
【００９９】
又、１×１０６Ωの中間転写ベルト１では、当接圧力Ｐを上げても、良好な色ムラと中抜けが共に両立することはなかった。
【０１００】
そして、１×１０１５Ω以上の中間転写ベルト１は、電荷減衰の時定数が大きく表面に付与された電荷が残留するため、画像形成時には、中間転写ベルト１上のクリーニングブレード４の下流側で且つ第１色目の感光体ドラム１１ａの上流側の位置に不図示のコロナ帯電器を設置し、１０ｋＶｐｐ、１ｋＨｚ、サイン波の交流バイアスを印加することで、中間転写ベルト１上を除電しながら画像形成を行った。
【０１０１】
表３における画像色ムラと中抜け画像レベルの判定は、実施例１に説明したものと同様に行った。この色ムラの表面抵抗率ρｓ依存性のメカニズムを、本発明者は以下のように考えている。
【０１０２】
色ムラの発生原因は、転写材Ｍ表面の凸凹により、転写材Ｍ表面と中間転写ベルト１表面が均一に密着できずに転写材Ｍ表面と中間転写ベルト１表面の間にエアーギャップが存在する場所で、中間転写ベルト１上に残留するトナーが多いためであると考えられる。
【０１０３】
表面抵抗率ρｓを高くすることで、エアーギャップの存在する領域としない領域のトナー層にかかる転写電界の差を小さくすることができ、エアーギャップの存在する領域としない領域での転写残トナー量の差を少なくすることができる。これにより、中間転写ベルト１上の残留トナーが均一になり、色ムラが改善される。
【０１０４】
上記比較検討結果より、中間転写ベルト１の表面抵抗率ρｓが１×１０８≦ρｓ［Ω］≦１×１０１５の場合に於いては、当接圧力Ｐを、４．０×１０４≦Ｐ≦７．３×１０４の範囲に設定することで、特別な中間転写ベルトの除電装置を有さずに、色ムラと中抜け画像の発生レベルを実用上問題にならないレベルに出来ることが確認できた。
【０１０５】
尚、実施例１にて説明したように、中間転写ベルト１のヤング率Ｅが２×１０８≦Ｅ≦９×１０９の高硬度のものであっても、色ムラと中抜けの発生を押さえることができる。
【０１０６】
実施例３
前述した実施例においては、画像形成装置として４色分の像担持体を有するカラーレーザープリンタを例示して説明したが、これに限るものではなく、ファクシミリ装置、複写機等の画像形成装置としてもよく、またカラーに限るものでもなく、像担持体を１つ有し単色の画像形成装置としてもよい。
【０１０７】
また、前述した実施例においては、像担持体として中間転写ベルトを利用し、形成された像を転写材に転写する転写部材として二次転写ローラを利用し、中間転写ベルトから転写材に二次転写する場合について説明したが、これに限るものではなく、像担持体として感光体ドラムを利用し、形成された像を、転写材や中間転写体等の他の媒体に転写する転写部材に直接当接させる構成としてもよい。従って、中間転写体を備えない画像形成装置においても適用できる。
【０１０８】
実施例１及び実施例２に説明したように、転写ローラ等の転写部材と、転写ベルトのような像担持体との当接圧力Ｐ［Ｎ／ｍ２］を、４．０×１０４≦Ｐ≦７．３×１０４にすることによって、長寿命且つ低コストな像担持体を使用し、低硬度な転写部材を使用しても、色ムラや中抜けを防止した画像形成装置が提供できる。そして、像担持体の表面抵抗は高いほど、色抜けや色ムラを防止できる。
【０１０９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置は、現像剤像を担持する像担持体と、像担持体とのニップ部にて像担持体から現像剤像を他の媒体に転写する転写部材と、を有し、像担持体の現像剤像を担持する面のヤング率Ｅ［Ｎ／ｍ２］が、２×１０８≦Ｅ≦９×１０９である画像形成装置において、ニップ部における像担持体と転写部材との当接圧力Ｐ［Ｎ／ｍ２］が、４．０×１０４≦Ｐ≦７．３×１０４であるので、広い範囲で像担持体や転写部材を適用でき、高硬度な像担持体を使用しても、画像形成過程における画像色ムラや、中抜けを防止し、低コスト且つ長寿命な画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　　　中間転写ベルト（像担持体）
１ｃ　　　　　　　　　分離ローラ
２　　　　　　　　　　二次転写ローラ（転写部材）
１１ａ〜１１ｄ　　　　感光体ドラム
Ｍ　　　　　　　　　　転写材
【図１】
2004061941.tif 000006