JP2007178963A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転写材が転写材担持体から分離する際に発生する剥離放電による画像不良を簡易に抑制することのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー像を担持する像担持体１と、転写材を担持して搬送する転写材担持体５１と、像担持体１上のトナー像を転写材担持体５１に担持された転写材Ｐに転写する転写手段５６と、転写手段５６に対して転写のためのバイアスを出力する転写バイアス出力手段５７と、転写の後に転写材Ｐが転写材担持体５１から分離される分離部において、転写材担持体５１の転写材Ｐを担持する面とは反対側の面に接触して転写材担持体５１を支持する、絶縁体層Ｉを備えるローラ５２と、を有する画像形成装置において、絶縁体層Ｉの体積抵抗率は１０¹⁰（Ω・ｃｍ）以上１０¹⁸（Ω・ｃｍ）以下であり、絶縁体層Ｉの厚さをｄ（ｍｍ）、絶縁体層Ｉの比誘電率をεとした時、０．０４＜ε／ｄ＜６．５の関係を満たす構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式或いは静電記録方式を用いて形成したトナー像を転写材担持体上の転写材に転写することによって画像を形成する、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。

従来、例えば電子写真方式の画像形成装置では、像担持体として一般的にドラム型とされる電子写真感光体（感光体）上に形成された静電像がトナー像として現像され、このトナー像が最終的に記録用紙等の転写材に静電的に転写される。その後、転写材上のトナー像は、典型的には加熱・加圧することにより転写材上に定着される。

又、例えば電子写真方式のカラー画像形成装置として、転写材担持体である転写ベルトに沿って複数の感光体を配置し、転写ベルトによって搬送される転写材に各感光体から順次にトナー像を転写するものがある。複数の感光体のそれぞれには、一般に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のトナー像が形成される。このような方式の画像形成装置は、インライン方式或いはタンデム方式などと呼ばれる。インライン方式の画像形成装置は、カラー画像を高速に形成することができる点で優れている。

このインライン方式のカラー画像形成装置における課題として、低湿環境下等で転写材が転写ベルトから分離する際に画像に乱れが発生し、画像品質を劣化させる現象がある。これは、転写材と転写ベルトとの間で空隙が生じ、この空隙で剥離放電が発生し、その影響により転写材上に転写されたトナー像が飛び散ることで、画像が乱れることが原因となっている。

このような画像乱れを防止する手段として分離帯電器が一般的に用いられている。分離帯電器には、非接触帯電器であるコロナ帯電器や、除電針が用いられ、転写ベルトに対向して配置される。

そして、転写材が転写ベルトから分離する際に、コロナ帯電器や除電針に電圧が印加され、転写材及び転写ベルトの除電を行う。そして、転写材と転写ベルトとの間の空隙での、転写ベルトと転写材との間の電界強度を低下させる。これにより、上記剥離放電を抑制し、画像乱れを防止する。

しかしながら、このような方法では、コロナ帯電器や除電針の他にも、電圧を印加するために必要な電圧発生回路が必要となるため、装置のコストが上昇する要因となる。更には、コロナ帯電器や除電針に、飛散したトナーが付着し、除電能力を低下させることがある。このような場合、コロナ帯電器や除電針を交換するか、付着したトナーを清掃するクリーニング装置を設けることができるが、更なるコスト上昇を招く要因となる。

そこで、特許文献１は、コロナ帯電器や除電針を用いることなく、画像乱れを防止するために、転写材が転写ベルトから分離する分離部において、転写ベルトを支持するローラに絶縁体層を設け、更にこの絶縁体層を除電する除電手段を設けることを提案する。

又、特許文献２は、転写材が転写ベルトから分離する分離部でベルトを支持するローラにバイアスを印加するか、又はそのローラを抵抗を介して接地することを提案する。これにより、分離部での小さな放電を促進することで、突発的な大きな放電を防止しようとしている。

更に、特許文献３は、転写材が転写ベルトから分離する分離部でベルトを支持するローラに電圧を印加して、転写ベルトを介して転写材の裏面をトナーとは逆極性に帯電させると共に、分離部の転写ベルトに対向電極を設けることを提案する。
特開平１１−１６７２８９号公報 特開平９−１３４０８２号公報 特開平９−１０６１９１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、転写ベルトを支持するローラの絶縁体層を除電するための除電手段が必要となる。そのため、コスト上昇などの点で不利である。又、除電手段には、導電ブラシ、導電ブレード等の除電部材が用いられるが、この除電部材は絶縁体層と接触するため、耐久により磨耗し、除電効果が低下し、その結果、画像乱れが発生することがある。更には、絶縁体層が削れ、削れた絶縁物が転写ベルトに移ることで、転写ベルトの電気的抵抗が変化し、トナー画像がスジ状に乱れることがある。

又、特許文献２や特許文献３に記載の技術では、分離部において転写ベルトを支持するローラにバイアスを印加するため、装置構成の複雑化を招く。

従って、本発明の目的は、転写材が転写材担持体から分離する際に発生する剥離放電による画像不良を簡易に抑制することのできる画像形成装置を提供することである。

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、トナー像を担持する像担持体と、転写材を担持して搬送する転写材担持体と、前記像担持体上のトナー像を前記転写材担持体に担持された転写材に転写する転写手段と、前記転写手段に対して前記転写のためのバイアスを出力する転写バイアス出力手段と、前記転写の後に転写材が前記転写材担持体から分離される分離部において、前記転写材担持体の転写材を担持する面とは反対側の面に接触して前記転写材担持体を支持する、絶縁体層を備えるローラと、を有する画像形成装置において、前記絶縁体層の体積抵抗率は１０¹⁰（Ω・ｃｍ）以上１０¹⁸（Ω・ｃｍ）以下であり、前記絶縁体層の厚さをｄ（ｍｍ）、前記絶縁体層の比誘電率をεとした時、０．０４＜ε／ｄ＜６．５の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置である。

第２の本発明によれば、トナー像を担持する像担持体と、転写材を担持して搬送する転写材担持体と、前記像担持体上のトナー像を前記転写材担持体に担持された転写材に転写する転写手段と、前記転写手段に対して前記転写のためのバイアスを出力する転写バイアス出力手段と、前記転写の後に転写材が前記転写材担持体から分離される分離部において、前記転写材担持体の転写材を担持する面とは反対側の面に接触して前記転写材担持体を支持する、絶縁体層を備えるローラと、を有する画像形成装置において、前記絶縁体層の体積抵抗率をρ（Ω・ｃｍ）、前記絶縁体層の誘電率をε’（Ｆ／ｍ）、前記転写材担持体の搬送速度をＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）、前記ローラの直径をＲ（ｍｍ）とした時、π×Ｒ／Ｖ＜０．０１×ρ・ε’の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置が提供される。

第３の本発明によれば、トナー像を担持する像担持体と、転写材を担持して搬送する転写材担持体と、前記像担持体上のトナー像を前記転写材担持体に担持された転写材に転写する手段と、前記転写手段に対して前記転写のためのバイアスを出力する転写バイアス出力手段と、前記転写の後に転写材が前記転写材担持体から分離される分離部において、前記転写材担持体の転写材を担持する面とは反対側の面に接触して前記転写材担持体を支持する、絶縁体層を備えるローラと、を有する画像形成装置において、前記転写材担持体から転写材を分離する時の前記分離部に対向する位置における前記絶縁体層の表面電位は、前記転写バイアス出力手段が前記転写手段に対して出力する前記転写のためのバイアスと同極性であり、その絶対値が２００Ｖ以上８０００Ｖ以下であることを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明によれば、転写材が転写材担持体から分離する際に発生する剥離放電による画像不良を簡易に抑制することができる。

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。

実施例１
［画像形成装置の全体構成］
図１は本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略断面を示す。本実施例の画像形成装置１００は、電子写真方式を利用して、転写材（記録媒体）Ｐ、例えば、記録用紙、ＯＨＰシート等に、画像情報信号に応じたフルカラー画像を形成することのできるフルカラーレーザービームプリンタである。又、本実施例の画像形成装置１００は、当業者には周知のタンデム方式、反転現像方式、直接転写方式、加熱・加圧定着方式等を採用している。

画像形成装置１００は、４個の画像形成手段、即ち、第１〜第４のステーションＳａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄを有する。各ステーションＳａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像を形成するためのものである。尚、本実施例では、各ステーションＳａ〜Ｓｄの構成及び動作は、使用するトナーの色が異なることを除いて実質的に同じである。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために符号に与えた添え字ａ、ｂ、ｃ、ｄを省略し、総括的に説明する。

ステーションＳは、トナー像を担持する像担持体としての円筒型の電子写真感光体、即ち、感光体ドラム１を備えている。感光体ドラム１の周囲には、その回転方向に従って順に、帯電手段２、露光手段３、現像手段４、転写ユニット５、クリーニング手段６等が配設されて画像形成手段が構成されている。

帯電手段としての帯電ローラ２は、感光体ドラム１の表面を均一に帯電させる。露光手段としてのレーザースキャナー３は、画像情報に基づいてレーザービームを照射し、感光体ドラム１上に静電像（潜像）を形成する。現像手段としての現像器４は、感光体ドラム１上の静電像にトナーを付着させて、トナー像として顕像化する。転写ユニット５に設けられた転写手段としての転写ローラ５６は、感光体ドラム１上のトナー像を転写材Ｐに転写させる。転写ユニット５には更に、転写材担持体としての無端移動するベルト体である転写ベルト５１が設けられている。クリーニング手段としてのクリーナ６は、転写工程後に感光体ドラム１の表面に残ったトナーを回収する。

ここで、本実施例では、感光体ドラム１と、感光体ドラム１に作用するプロセス手段としての帯電手段２、現像手段４及びクリーニング手段６と、は一体的にカートリッジ化されプロセスカートリッジ７を形成している。又、各ステーションＳのレーザースキャナー３及びプロセスカートリッジ７と、転写ユニット５とで、画像形成部が構成される。

又、画像形成装置１００は、転写材Ｐを画像形成部に供給するための給送部８を有する。給送部８から給送された転写材Ｐは、図１中矢印方向に移動する転写ベルト５１によって、各ステーションＳにおいて感光体ドラム１と転写ベルト１とが接触して形成された転写部（転写ニップ）Ｔへと搬送される。

例えば、フルカラー画像形成時には、各転写部Ｔにおいて、各色のトナー像が、転写ベルト５１上の転写材Ｐに順次に転写される。各色トナー像が順次転写されてカラートナー像が形成された転写材Ｐは、転写ベルト５１の搬送方向部の末端の分離部Ａにおいて、駆動ローラ５２の曲率を利用して転写ベルト５１上から分離される。

転写ベルト５１から分離された転写材Ｐは、その後、定着手段としての定着装置９へと搬送される。転写材Ｐ上の未定着トナー像は、定着装置９において転写材Ｐ上に定着される。その後、転写材Ｐは、排出ローラ１８対によって排出部１９へ排出される。

又、両面印字の際は、定着装置９でトナー像が定着された転写材Ｐは、排出ローラ対１８によって排出される前に、排出ローラ対１８が逆転することにより、両面搬送経路１５に搬送される。両面搬送経路１５に搬送された転写材Ｐは、装置本体正面にある斜送ローラ１６を通過し、Ｕターンローラ１７まで垂直下方向に搬送される。その後、Ｕターンローラ１７及びレジストローラ８４によって画像形成部まで搬送される。

次に、画像形成装置１００の各部の構成についてより詳しく説明する。

給送部８は、給送カセット８１、マルチ給送装置であるマルチ給送トレイ８２、マルチ給送部８３及びレジストローラ８４を有する。給送カセット８１は、複数枚の転写材Ｐを収納し、装置本体内底部に装填される。給送カセット８１からの転写材Ｐに画像を形成する時には、カセットピックアップローラ８５によって一枚ずつ転写材Ｐが分離搬送され、カセット搬送ローラ８６及びレジストローラ８４によって画像形成部まで搬送される。

マルチ給送トレイ８２は、通常は装置本体正面に格納されている。マルチ給送トレイ８２は、使用時に装置本体から回動して開かれ、例えば複数枚の転写材Ｐがセットされる。マルチ給送トレイ８２からの画像形成時には、マルチピックアップローラ８７によって一枚ずつ転写材Ｐが分離搬送され、マルチ搬送ローラ８８及びレジストローラ８４によって画像形成部まで搬送される。

給送カセット８１、マルチ給送部８３における転写材Ｐの分離や搬送は、給送部にある給送モータによりギア駆動列を介して行われる。

像担持体としての感光体ドラム１は、アルミニウム製シリンダの外周面に有機光導伝体層（ＯＰＣ）を塗布して構成される。感光体ドラム１は、その両端部をフランジによって回転自在に支持されており、一方の端部に駆動モータから駆動力が伝達されることにより、図１中矢印方向（反時計回り）に回転駆動される。

帯電手段としての帯電ローラ２は、ローラ状に形成された導電性部材（導電性ローラ）である。帯電ローラ２は、感光体ドラム１の表面に当接すると共に、帯電バイアス出力手段としての帯電バイアス電源（図示せず）によって出力された帯電バイアス電圧が印加される。これにより、帯電ローラ２は、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させる。

露光手段としてのレーザースキャナー３は、ポリゴンミラー、レーザーダイオード等を有する。レーザーダイオードからの画像信号に対応する画像光がポリゴンミラーに照射される。そして、ポリゴンミラーは、感光体ドラム１上をこの画像光によって走査露光する。

現像手段としての現像器４は、トナーを収納したトナー収納部、現像剤担持体としての現像ローラ等を有する。本実施例では、負帯電性のトナーを用いる。現像ローラは、感光体ドラム１の表面に隣接して配置され、駆動部により回転駆動される。又、現像工程時に、現像ローラには、現像バイアス出力手段としての現像バイアス電源（図示せず）により出力された現像バイアス電圧が印加される。

又、転写ユニット５が備える転写ベルト５１の内側には、４個の感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄのそれぞれに対向して、転写ベルト５１に当接する転写ローラ５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄが設けられている。各転写ローラ５６は、転写バイアス出力手段としての転写バイアス電源５７（図２）に接続されている。転写工程時には、転写バイアス電源５７より出力された転写バイアスが転写ローラ５６に印加される。本実施例では、トナーの正規の帯電極性とは反対極性である正極性の電荷が、転写ローラ５６から転写ベルト５１を介して転写材Ｐに印加される。この電界により、感光体ドラム１に接触中の転写材Ｐに、感光体ドラム１上の負極性のトナー像が転写される。

転写材Ｐは、給送部８から転写ユニット５が備える転写ベルト５１によって画像形成部に搬送される。転写材Ｐの搬送手段を構成する転写材担持体としての転写ベルト５１は、駆動ローラ５２と、従動ローラ５３、５４、５５の４本のローラに張架されて回転可能に支持されている。転写ベルト５１は、すべての感光体ドラム１に対向して配設されている。転写材Ｐは、駆動ローラ５２に駆動手段（図示せず）から回転駆動力が伝達されることにより、転写ベルト５１上を転写部（転写位置）Ｔまで搬送される。そして、転写部Ｔにおいて、感光体ドラム１上のトナー像が、転写ベルト５１上の転写材Ｐに転写される。

転写ベルト５１としては、誘電体で形成されたベルトを好ましく用いることができる。転写ベルト５１を形成する材料としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ樹脂）、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂などの誘電体樹脂を好ましく用いることができる。又、転写ベルト５１の体積抵抗率は、転写部間（例えば、第１、第２のステーションＳａ、Ｓｂの転写ローラ５６ａ、５６ｂ間）で電気的な干渉が発生しないように、１０⁹（Ω・ｃｍ）以上１０¹⁸（Ω・ｃｍ）以下であることが好ましい。又、転写ベルト５１は斯かる体積抵抗率を有することで、十分に転写材Ｐをその上に静電的に吸着することができる。

又、記録材Ｐの移動方向において転写ベルト５１の最上流位置、即ち、第１ステーションＳａの転写部Ｔａよりも上流側の位置には、転写ベルト５１と共に転写材Ｐを挟持し、且つ、転写材Ｐを転写ベルト５１に吸着させる吸着ローラ５８が配設されている。本実施例では、吸着ローラ５８に、吸着バイアス出力手段としての吸着バイアス電源（図示せず）が接続されている。転写材Ｐの搬送に際しては、吸着ローラ５８に吸着バイアス電源より出力された吸着バイアス電圧を印加し、吸着ローラ５８に対向している接地された従動ローラ５５との間に電界を形成する。これにより、転写ベルト５１と転写材Ｐとの間に誘電分極を発生させて、両者に静電吸着力を生じさせる。

定着手段としての定着装置９は、転写材Ｐ上に形成した画像に熱及び圧力を加えて定着させる。定着装置９は、定着部材として、加熱手段９２が内側に配置された定着ベルト（加熱定着部材）９１と、加圧ローラ（加圧定着部材）９３と、を有する。本実施例では、定着ベルト９１が転写材Ｐの未定着トナー担持面に接触する。又、加圧ローラ９３が転写材の未定着トナー非担持面に接触する。

定着ベルト９１は、電磁誘導発熱層を有する円筒状のベルト部材である。定着ベルト９１は、加熱手段として励磁コイルとＴ型の磁性コアとから成る磁場発生手段を内蔵したベルトガイド部材９２にガイドされている。加圧ローラ９３は、弾性ローラで構成され、定着ベルト９１を挟んでベルトガイド部材９２に対して所定の圧接力をもって圧接されている。これにより、定着ベルト９１と加圧ローラ９３との間に所定幅の定着部（定着ニップ）Ｎが形成される。

加圧ローラ９３が駆動手段により回転駆動され、それに伴って円筒状の定着ベルト９１が回転し、励磁回路から定着ガイド９２の励磁コイルへ給電されることにより定着ベルト９１の電磁誘導発熱がなされる。

定着部Ｎが所定の温度に立ち上がって温調された状態において、画像形成部から搬送されてきた未定着トナー像を担持する転写材Ｐが定着部Ｎに導入される。この時、転写材Ｐ上のトナー担持面（画像面）が定着ベルト９１側、転写材Ｐの反対面が加圧ローラ９３側に向く。そして、定着部Ｎにおいてトナー担持面が定着ベルト９１の外面に密着して、転写材Ｐは定着ベルト９１と一緒に定着部Ｎを挟持搬送されていく。この過程において、転写材Ｐ上の未定着トナー像は定着ベルト９１で加熱され、転写材Ｐ上に定着される。

［分離部］
次に、図２をも参照して、転写材Ｐと転写ベルト５１との分離部（分離位置）Ａについて更に説明する。

図２は、分離部Ａ近傍の転写材Ｐ、転写ベルト５１、駆動ローラ５２を模式的に示す。駆動ローラ５２は、導電体で形成された支持部材（軸部材）としての支持ローラＭと、その外周部に被覆された絶縁体層Ｉとから成る。絶縁体層Ｉの表面は転写ベルト５１に回転駆動力を伝えるために摩擦係数が大きくなっている。駆動ローラ５２がモータ（図示せず）により回転駆動を受けることにより、転写ベルト５１は所定の速度で搬送される。

支持ローラＭはＧＮＤに接続されている。即ち、支持ローラＭは、電気的に接地されている。支持ローラＭとしては、アルミニウム、ステンレス等の金属製のローラを好ましく用いることができる。本実施例では、支持ローラＭとしてアルミニウムにて作製された円柱状部材を用いた。

又、絶縁体層Ｉの材料としては、ウレタンゴム系ゴム、ＥＰＤＭ系ゴム、ＮＢＲ系ゴム等のゴム系又は樹脂系材料を好ましく用いることができる。本実施例では、絶縁体層Ｉは、ウレタン系ゴムを用いて形成し、絶縁体層Ｉを含めた駆動ローラ５２の直径（外径）は３０ｍｍとした。

そして、絶縁体層Ｉの体積抵抗率は、１０¹⁰（Ω・ｃｍ）以上１０¹⁸以下（Ω・ｃｍ）であることが好ましい。絶縁体層Ｉの体積抵抗率が１０¹⁰（Ω・ｃｍ）未満の場合、絶縁体層Ｉの表面に電荷を保持できなくなる。一方、絶縁体層Ｉの体積抵抗率が１０¹⁸（Ω・ｃｍ）を超える場合、転写ベルト５１との摩擦帯電が大きくなり、絶縁体層Ｉの表面に保持する電荷量を制御し難くなる。

尚、本実施例では、支持ローラＭは金属で形成されているので、支持ローラＭの体積抵抗率はほぼゼロ、又は絶縁体層Ｉの体積抵抗率よりもずっと小さいので無視できる。この場合、駆動ローラ５２の全体（厚み方向）の体積抵抗率が１０¹⁰（Ω・ｃｍ）以上１０¹⁸以下（Ω・ｃｍ）であることが好ましい。

転写ベルト５１や駆動ローラ５２等について、体積抵抗率は、次のようにして測定することができる。高抵抗計Ｒ８３４０Ａ（アドバンテスト社製）、プローブＲ１２７０２Ａ（アドバンテスト社製）を用いて、印加電圧を１ｋＶにして測定する。測定は通常環境（２３℃、６０％）で行い、ＪＩＳ Ｋ６９１１に準拠する。

ここで、絶縁体層Ｉの体積抵抗率を種々変更して画像評価を行った。評価環境は１５℃／１０％ＲＨであった。転写材Ｐとしてはキヤノン製「オフィスプランナー紙」を用いた。評価用の画像パターンは６００ｄｐｉでの１ドット２スペース横線ハーフトーンであった。

そして、本実施例に従う具体例として、絶縁体層Ｉの体積抵抗率が１０¹⁰（Ω・ｃｍ）、１０¹⁴（Ω・ｃｍ）、１０¹⁸（Ω・ｃｍ）の駆動ローラ５２を用いた。又、比較例として、絶縁体層Ｉの体積抵抗率が１０⁸（Ω・ｃｍ）、１０⁹（Ω・ｃｍ）の駆動ローラ５２を用いた。いずれの場合も、絶縁体層Ｉの厚みは１ｍｍとした。結果を表１に示す。

その結果、絶縁体層Ｉの体積抵抗率が１０¹⁰（Ω・ｃｍ）、１０¹⁴（Ω・ｃｍ）、１０¹⁸（Ω・ｃｍ）のものについては、画像乱れの発生はなかった。

しかし、絶縁体層Ｉの体積抵抗率が１０⁸、１０⁹（Ω・ｃｍ）のものについては、画像乱れの発生が確認された。

尚、絶縁体層Ｉの体積抵抗率が１０¹⁸（Ω・ｃｍ）を越える駆動ローラ５２を用いる場合についての同様の画像評価では、スジ状の画像乱れが発生した。これは、上述のように、転写ベルト５１との摩擦帯電が大きくなり、絶縁体層Ｉの表面に保持する電荷量を制御し難くなったためであると考えられる。

次に、図３〜図５を参照して、上述のような結果が得られた理由について説明する。

図３〜図５は、転写材Ｐと転写ベルト５１と絶縁体層Ｉとを、抵抗・コンデンサーモデルに置き換えたものである。図中Ｃｐ、Ｃｂ、Ｃａｉｒ、Ｃｒはそれぞれ、転写材Ｐ、転写ベルト５１、空隙（転写材Ｐと転写ベルト５１との間の空気層）、駆動ローラ５２の絶縁体層Ｉのコンデンサー成分（単位面積あたりの静電容量）を表す。又、図中Ｒｒは、駆動ローラ５２の抵抗成分を表す。

図３を参照して、トナー像を転写材Ｐ上に転写するために、転写ローラ５６ａ〜５６ｄにはトナーの正規の帯電極性とは逆極性（転写バイアスと同極性）のプラスのバイアスが印加される。このため、転写ベルト５１の裏面はプラスの電荷が付与されて帯電する。一方、転写材Ｐの表面は、感光体ドラム１ａ〜１ｄと転写ローラ５６ａ〜５６ｄとの間（転写部）を通過する際に、マイナスの電荷を付与されて帯電する。特に画像乱れが発生し易い低湿環境下では、転写材Ｐの抵抗が大きくなり、マイナスの電荷のリークが妨げられるため、転写材Ｐの表面にマイナスの電荷が蓄えられる。

図４（ａ）及び図４（ｂ）は、分離部Ａにおいて駆動ローラ５２の絶縁体層Ｉに接している転写ベルト５１上から転写材Ｐが分離する直前の状態を示している。転写ベルト５１の裏面（転写材Ｐを担持する面と反対側の面）に帯電しているプラスの電荷は、駆動ローラ５２の絶縁体層Ｉと接することで、絶縁体層Ｉ上に一部移動する。

ここで、本実施例に従う上記具体例のように絶縁体層Ｉの体積抵抗率が１０¹⁰（Ω・ｃｍ）、１０¹⁴（Ω・ｃｍ）、１０¹⁸（Ω・ｃｍ）と高い場合には、図４（ａ）に示すように、絶縁体層Ｉの表層のプラスの電荷は、絶縁体層Ｉの表層に蓄えられる。

一方、比較例のように絶縁体層Ｉの体積抵抗率が１０⁸、１０⁹（Ω・ｃｍ）と低い場合には、図４（ｂ）に示すように、絶縁体層Ｉの表層にプラスの電荷が蓄えられることなく、支持ローラＭを通じＧＮＤに電荷が移動する。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、分離部Ａにおいて転写材Ｐが転写ベルト５１から分離した直後の状態を示している。このとき、転写材Ｐが転写ベルト５１から分離する際にできる空隙をＣａｉｒで表現している。

この空隙Ｃａｉｒに発生する電界強度は、絶縁体層Ｉの表面に帯電しているプラスの電荷量に影響を受け、電荷量が大きいほど電界強度は強まる。即ち、本実施例のように絶縁体層Ｉの体積抵抗率が高い場合には、上述のように絶縁体層Ｉの表面のプラスの電荷量が大きく、上記空隙に発生する電界強度は強まる。一方、比較例のように絶縁体層Ｉの体積抵抗率が低い場合には、上述のように絶縁体層Ｉの表面のプラスの電荷量が少なく、上記空隙に発生する電界強度は弱まる。

図６は、上記空隙における転写材Ｐと転写ベルト５１との間の距離Ｄと電位差との関係を示す。同図中の実線はパッシェン曲線を示す。又、同図中の一点鎖線及び破線はそれぞれ上記空隙における電界強度が違う場合の上記関係を示しており、一点鎖線は電界強度が相対的に強い場合、破線は電界強度が相対的に弱い場合の上記関係を示している。パッシェン曲線は、大気中で空隙（距離Ｄ）１０μｍ以上では、Ｖ（Ｖ）＝３１２＋６．２Ｄ（μｍ）に近似できることが知られている。

ところで、転写材Ｐ上のある位置に着目すると、転写材Ｐが転写ベルト５１から分離するに従い、距離Ｄは拡がっていく。それと共に電位差も大きくなり、パッシェンの放電閾値を超えた時点で、剥離放電が発生する。即ち、距離Ｄの増加に伴い変化する電位差がパッシェン曲線（図６中実線）との交点以上になると剥離放電が発生する。

そして、放電により電界強度を弱める方向に電荷の移動が起きる。その結果、転写材Ｐにはプラスの電荷、転写ベルト５１にはマイナスの電荷が付与される。このような剥離放電が、転写材Ｐが分離する際に連続的に発生する。

上記空隙での電界強度が弱い場合（図６中破線）は、距離Ｄが大きいところで、剥離放電が発生する。このときの電位差は大きいので、剥離放電のエネルギーは大きくなる。このため、転写材Ｐ上に転写されたトナーの一部は動かされ、その結果画像乱れが発生する。

一方、上記空隙での電界強度が強い場合（図６中一点鎖線）は、距離Ｄが小さいところで、剥離放電が発生する。このときの電位差は小さいので、剥離放電のエネルギーは小さく、転写材Ｐ上に転写されたトナーが動くことなく留まる。よって画像乱れの発生は起こらない。

即ち、絶縁体層Ｉの表面に帯電しているプラス（トナーの正規の帯電極性とは逆極性、即ち、転写バイアスと同極性）の電荷量が小さいと、転写材Ｐが転写ベルト５１から分離する際にできる空隙での電界強度が弱くなり、画像乱れが発生する。逆に、絶縁体層Ｉの表面に帯電しているプラスの電荷量が大きいと、この空隙での電界強度が強くなり、画像乱れを防止することができる。

このように、絶縁体層Ｉの体積抵抗率が高いと、絶縁体層Ｉの表面に帯電する電荷量が大きくなり、上記空隙での電解強度が強まり、その結果、画像乱れを防止することできる。これは、絶縁体層Ｉの容量を大きくするほうが良いことを示している。この時、絶縁体層Ｉの容量を平板コンデンサーモデルで考えると、
Ｃ＝ε・Ｓ／ｄ ・・・（１）
（但し、Ｃは静電容量（Ｆ／ｍ）、εは比誘電率、Ｓは面積（ｍｍ²）、ｄは絶縁体層の厚さ（ｍｍ））
の関係がある。

上記式（１）から、絶縁体層の容量を大きくするためには、ε／ｄを大きくする方が良いことが分かる。即ち、絶縁体層Ｉの材料として比誘電率εが大きい材質を用いるか、厚さｄを小さくすることによりε／ｄを大きくすることが好ましい。

本発明者らの検討によれば、ε／ｄ＞０．０４（ｍｍ^-1）とすることが好ましいことが分かった。

ここで、絶縁体層Ｉとしては、上述のようなゴム系又は樹脂系の材料が好ましく用いられる。例えば、本実施例で用いた絶縁体層Ｉの材料であるウレタンゴム系の材料では、比誘電率εは、３〜６である。その他の樹脂系材料をも考慮すれば、一般には、絶縁体層Ｉの比誘電率εは、２．０〜２０．０である。

又、詳しくは後述するが、絶縁体層Ｉの厚さｄを小さくすると、前述したように支持ローラＭは導体であるので、絶縁体層Ｉの表面のプラスの電荷とは逆極性のマイナスの電荷が誘起される。そして、この誘起されたマイナスの電荷によって発生する電界は、転写材Ｐが転写ベルト５１から分離する空隙での電界強度を弱める方向に働く。その結果、上述のように画像乱れを発生させ易い方向となる。

そのため、本発明者らの検討によれば、ε／ｄ＜６．５（ｍｍ^-1）とすることが好ましいことが分かった。

即ち、絶縁体層Ｉの厚さをｄ（ｍｍ）、絶縁体層Ｉの比誘電率をεとした時、
０．０４＜ε／ｄ＜６．５ ・・・（２）
の関係を満たすように構成することが好ましいことが分かった。

ここで、ε／ｄを種々変更して、画像評価を行った。評価方法は次の通りである。評価環境は１５℃／１０％ＲＨであった。転写材Ｐとしてはキヤノン製「オフィスプランナー紙」を用いた。評価用の画像パターンは６００ｄｐｉでの１ドット２スペース横線ハーフトーンであった。絶縁体層Ｉの体積抵抗率は、１０¹⁴（Ω・ｃｍ）であった。そして、ε／ｄ（ｍｍ^-1）を本発明の範囲内の０．０５、２．０、４．０、６．４としたものと、本発明の範囲外の０．０３、０．０４、６．５としたものとを用意した。ここでは、ゴム材料を変更することにより比誘電率εを、又絶縁体層Ｉの厚みdを変えることでε／ｄを変更した。結果を表２に示す。

上述のように、画像乱れを防止するためには、絶縁体層Ｉの体積抵抗率を１０¹⁰（Ω・ｃｍ）以上１０¹⁸（Ω・ｃｍ）以下とし、且つ、絶縁体層Ｉの厚さをｄ（ｍｍ）、絶縁体層Ｉの比誘電率をεとした時０．０４＜ε／ｄ＜６．５の関係を満足させる。この場合において、更に、絶縁体層Ｉの厚みは、０．２（ｍｍ）以上１０（ｍｍ）以下であることが好ましい。これによって、画像乱れの防止効果を更に向上することができる。

絶縁体層Ｉの厚みが０．２（ｍｍ）未満の場合、画像乱れが発生し易くなる。一方、絶縁体層Ｉの厚みが１０ｍｍを越える場合、画像形成装置１００の耐久に伴い、絶縁体層Ｉの耐久劣化が顕著となり易い。

ここで、絶縁体層Ｉの厚さを変更して画像評価を行った。評価環境は１５℃／１０％ＲＨであった。転写材Ｐとしてはキヤノン製「オフィスプランナー紙」を用いた。評価用の画像パターンは６００ｄｐｉでの１ドット２スペース横線ハーフトーンであった。

そして、絶縁体層Ｉの厚さが０．１（ｍｍ）、０．２（ｍｍ）、２．０（ｍｍ）の駆動ローラ５２を用いた。いずれの場合も、絶縁体層Ｉの体積抵抗率は１０¹⁰（Ω・ｃｍ）とした。又、いずれの場合も上記式（２）の関係を満たす。

その結果、絶縁体層Ｉの厚さが０．２、２．０（ｍｍ）のものでは画像乱れの発生はなかった。一方、絶縁体層Ｉの厚さが０．１（ｍｍ）のものでは画像乱れが発生することがあった。

尚、絶縁体層Ｉの厚さが１０（ｍｍ）までは、上記同様の結果が得られた。絶縁体層Ｉの厚さが１０（ｍｍ）を越える駆動ローラ５２については、上述のように耐久に伴って劣化が顕著となる。

絶縁体層Ｉの厚さが小さい場合に画像乱れが発生する理由は次のように考えられる。

即ち、前述のように、絶縁体層Ｉの表面には、プラスの電荷が蓄えられる。一方、絶縁体層Ｉの裏面側の支持ローラＭは導体であるので、逆極性のマイナスの電荷が誘起される。この誘起されたマイナスの電荷によって発生する電界は、転写材Ｐが転写ベルト５１から分離する空隙での電界強度を弱める方向に働く。

但し、支持ローラＭの表面は曲率を持っているので、絶縁体層Ｉの厚みが大きい程、支持ローラＭの表面に誘起された電荷による空隙に対する電界強度の影響は小さくなると考えられる。即ち、絶縁体層Ｉの厚さが大きい方が、支持ローラＭに誘起された電荷による電界の影響が小さくなり、その結果、画像乱れが発生し難くなるものと考えられる。

以上説明したように、絶縁体層Ｉの体積抵抗率を１０¹⁰（Ω・ｃｍ）以上１０¹⁸（Ω・ｃｍ）以下とし、且つ、絶縁体層Ｉの厚さをｄ（ｍｍ）、絶縁体層Ｉの比誘電率をεとした時０．０４＜ε／ｄ＜６．５の関係を満足させる。これにより、転写材Ｐが転写ベルト５１から分離する際に発生する剥離放電による画像不良を防止することができる。

又、この場合に、絶縁体層Ｉの厚みを０．２（ｍｍ）以上１０（ｍｍ）以下とすることで、上記剥離放電による画像不良の防止効果を更に高めることができる。

実施例２
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成は実施例１のものと同じである。従って、実施例１の画像形成装置と同一又はそれに相当する要素には同一符号を付して詳しい説明を省略し、主に本実施例にて特徴的な点について説明する。

絶縁体層Ｉの表面のある箇所に着目すると、駆動ローラ５２の回転に伴って、絶縁体層Ｉの表面は転写ベルト５１と接触し、プラスの電荷が供給された後、再度、プラスの電荷が供給される。その間隔ｔは、駆動ローラ５２が１周する時間に相当し、駆動ローラ５２の直径をＲ（ｍｍ）、転写ベルト５１の搬送速度（プロセススピードに相当する。）をＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）とすると、
ｔ＝π×Ｒ／Ｖ（ｓｅｃ）
となる。

一方、駆動ローラ５２が１周するうちに絶縁体層Ｉに帯電されている電荷が減衰する量は、絶縁体層Ｉの体積抵抗率をρ（Ω・ｃｍ）、絶縁体層Ｉの誘電率をε’（Ｆ／ｍ）とすると、時定数０．０１×ρ・ε’（ｓｅｃ）により決まる。この時定数は、抵抗ＲとコンデンサーＣを直列に接続したモデルから求められた。

従って、絶縁体層Ｉに電荷が供給される時間間隔ｔ＝π×Ｒ／Ｖ（ｓｅｃ）が、それが減衰する時間（時定数）０．０１×ρ・ε’（ｓｅｃ）より大きいことで、絶縁体層Ｉの表面にプラスの電荷が保持される。

即ち、絶縁体層Ｉの体積抵抗率をρ（Ω・ｃｍ）、絶縁体層Ｉの誘電率をε’（Ｆ／ｍ）、転写ベルト５１の搬送速度をＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）、駆動ローラ５２の直径をＲ（ｍｍ）とすると、
π×Ｒ／Ｖ＜０．０１×ρ・ε’ ・・・（３）
の関係満たす構成とする。円周率πは３．１４で近似することができる。

これにより、実施例１で説明したように、転写材Ｐが転写ベルト５１から分離する空隙での電界強度が強まる。尚、実施例１の画像形成装置１００が更に上記式（３）の関係を満たしていることで、上記剥離放電による画像不良の防止効果を更に高めることができる。

ここで、駆動ローラ５２の絶縁体層Ｉの体積抵抗率ρ（Ω・ｃｍ）、絶縁体層Ｉの誘電率ε’（Ｆ／ｍ）、駆動ローラ５２の直径（ｍｍ）、転写ベルト５１の搬送速度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）をそれぞれ種々変更して、画像評価を行った。評価環境は１５℃／１０％ＲＨであった。転写材Ｐとしてはキヤノン製「オフィスプランナー紙」を用いた。評価用の画像パターンは６００ｄｐｉでの１ドット２スペース横線ハーフトーンであった。

具体例及び比較例における駆動ローラ５２の構成は、次のようなものであった。駆動ローラ５２の絶縁体層Ｉの体積抵抗率ρ（Ω・ｃｍ）、絶縁体層Ｉの誘電率ε’（Ｆ／ｍ）、駆動ローラ５２の直径（ｍｍ）について以下のように変更し、又転写ベルト５１の搬送速度をＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）を変更した。結果を表３に示す。

以上説明したように、π×Ｒ／Ｖ＜０．０１×ρ・ε’の関係満たすことで、転写材Ｐが転写ベルト５１から分離する際に発生する剥離放電による画像不良を防止することができる。

実施例３
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成は実施例１のものと同じである。従って、実施例１の画像形成装置と同一又はそれに相当する要素には同一符号を付して詳しい説明を省略し、主に本実施例にて特徴的な点について説明する。

本実施例においては、転写材Ｐの転写ベルト５１からの分離時に分離部Ａの対向位置における絶縁体層Ｉの表面電位が転写バイアスと同極性（トナーの正規の帯電極性とは逆極性）であり、その絶対値が２００Ｖ以上８０００Ｖ以下であることを特徴とする。

即ち、絶縁体層Ｉの表面電位の絶対値が２００Ｖより小さい場合は、前述のように転写材Ｐが転写ベルト５１から分離する空隙での電界強度が弱まり、画像乱れの発生が発生し易くなる。

一方、絶縁体層Ｉの表面電位が大きくなり過ぎると、絶縁体層Ｉに近接している箇所での異常放電が発生し、それにより電気ノイズが発生することで画像形成の動作が不安定となることがある。或いは、絶縁体層Ｉの表面電位が大きくなり過ぎると、転写材Ｐが絶縁体層Ｉとの吸着力が大きくなり、転写ベルト５１から分離がスムーズに行われなくなり、ジャムの発生や、画像擦れといった問題が発生することがある。このため、絶縁体層Ｉの表面電位の絶対値は８０００Ｖより小さくすることが好ましい。

即ち、転写材Ｐの転写ベルト５１からの分離時に分離部Ａの対向位置における絶縁体層Ｉの表面電位を、転写バイアスと同極性であり、その絶対値が２００Ｖ以上８０００Ｖ以下であるようにする。

これにより、実施例１で説明したように、転写材Ｐが転写ベルト５１から分離する空隙での電界強度が強まる。尚、実施例１又は２の画像形成装置が更にこの関係を満たしていることで、上記剥離放電による画像不良の防止効果を更に高めることができる。

駆動ローラ５２の絶縁体層Ｉの表面電位は、次のようにして測定した値である。表面電位計ＭＯＤＥＬ３４７（アドバンテスト社製）、プローブＭＯＤＥＬ６０００Ｂ（アドバンテスト社製）を用いて測定する。測定は通常環境（２３℃、６０％）で行った。尚、電位の測定箇所は、スペースの都合上、転写材Ｐが転写ベルト５１から分離する箇所から、転写ベルト５１に沿って２０ｍｍ下流の箇所を、その表面から１ｍｍの距離に表面電位プローブを配置して測定した。この位置の表面電位で分離部Ａの表面電位を有意に代表することができる。

ここで、駆動ローラ５２の絶縁体層Ｉの体積抵抗率ρ（Ω・ｃｍ）を変更することによって、転写材Ｐの転写ベルト５１からの分離時に分離部Ａにおける絶縁体層Ｉの表面電位を種々変更して、画像評価を行った。評価環境は１５℃／１０％ＲＨであった。転写材Ｐとしてはキヤノン製「オフィスプランナー紙」を用いた。評価用の画像パターンは６００ｄｐｉでの１ドット２スペース横線ハーフトーンであった。

具体例及び比較例における駆動ローラ５２の構成は、次のようなものであった。本実施例に従う具体例として、絶縁体層Ｉの体積抵抗率が１０¹⁰（Ω・ｃｍ）、１０¹⁴（Ω・ｃｍ）、１０¹⁸（Ω・ｃｍ）の駆動ローラ５２を用いた。又、比較例として、絶縁体層Ｉの体積抵抗率が１０⁹（Ω・ｃｍ）の駆動ローラ５２を用いた。いずれの場合も、絶縁体層Ｉの厚みは１ｍｍとした。又、いずれの場合も駆動ローラ５２の外径は３０ｍｍであった。この駆動ローラを使用した際の表面電位測定結果と画像結果を表４に示す。

以上説明したように、転写材Ｐの転写ベルト５１からの分離時に分離部Ａの対向位置における絶縁体層Ｉの表面電位を、転写バイアスと同極性であり、その絶対値が２００Ｖ以上８０００Ｖ以下であるようにする。これにより、転写材Ｐが転写ベルト５１から分離する際に発生する剥離放電による画像不良を防止することができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略断面図である。 分離部の近傍を拡大して示す模式的断面図である。 電荷移動モデルを示す図である。 電荷移動モデルを示す図である。 電荷移動モデルを示す図である。 距離と電位差の関係を示す図である。

符号の説明

１ 感光体ドラム（像担持体）
５ 転写ユニット
５１ 転写ベルト（転写材担持体）
５６ 転写ローラ（転写手段）
５７ 転写バイアス電源（転写バイアス出力手段）
Ｉ 絶縁体層
Ｍ 支持ローラ（支持部材）

Claims (9)

1. トナー像を担持する像担持体と、転写材を担持して搬送する転写材担持体と、前記像担持体上のトナー像を前記転写材担持体に担持された転写材に転写する転写手段と、前記転写手段に対して前記転写のためのバイアスを出力する転写バイアス出力手段と、前記転写の後に転写材が前記転写材担持体から分離される分離部において、前記転写材担持体の転写材を担持する面とは反対側の面に接触して前記転写材担持体を支持する、絶縁体層を備えるローラと、を有する画像形成装置において、
   前記絶縁体層の体積抵抗率は１０¹⁰（Ω・ｃｍ）以上１０¹⁸（Ω・ｃｍ）以下であり、前記絶縁体層の厚さをｄ（ｍｍ）、前記絶縁体層の比誘電率をεとした時、
   ０．０４＜ε／ｄ＜６．５
   の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記絶縁体層の厚さは、０．２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記絶縁体層の体積抵抗率をρ（Ω・ｃｍ）、前記絶縁体層の誘電率をε’（Ｆ／ｍ）、前記転写材担持体の搬送速度をＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）、前記ローラの直径をＲ（ｍｍ）とした時、
   π×Ｒ／Ｖ＜０．０１×ρ・ε’
   の関係を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記転写材担持体から転写材を分離する時の前記分離部に対向する位置における前記絶縁体層の表面電位は、前記転写バイアス出力手段が前記転写手段に対して出力する前記転写のためのバイアスと同極性であり、その絶対値が２００Ｖ以上８０００Ｖ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
5. トナー像を担持する像担持体と、転写材を担持して搬送する転写材担持体と、前記像担持体上のトナー像を前記転写材担持体に担持された転写材に転写する転写手段と、前記転写手段に対して前記転写のためのバイアスを出力する転写バイアス出力手段と、前記転写の後に転写材が前記転写材担持体から分離される分離部において、前記転写材担持体の転写材を担持する面とは反対側の面に接触して前記転写材担持体を支持する、絶縁体層を備えるローラと、を有する画像形成装置において、
   前記絶縁体層の体積抵抗率をρ（Ω・ｃｍ）、前記絶縁体層の誘電率をε’（Ｆ／ｍ）、前記転写材担持体の搬送速度をＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）、前記ローラの直径をＲ（ｍｍ）とした時、
   π×Ｒ／Ｖ＜０．０１×ρ・ε’
   の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。
6. トナー像を担持する像担持体と、転写材を担持して搬送する転写材担持体と、前記像担持体上のトナー像を前記転写材担持体に担持された転写材に転写する手段と、前記転写手段に対して前記転写のためのバイアスを出力する転写バイアス出力手段と、前記転写の後に転写材が前記転写材担持体から分離される分離部において、前記転写材担持体の転写材を担持する面とは反対側の面に接触して前記転写材担持体を支持する、絶縁体層を備えるローラと、を有する画像形成装置において、
   前記転写材担持体から転写材を分離する時の前記分離部に対向する位置における前記絶縁体層の表面電位は、前記転写バイアス出力手段が前記転写手段に対して出力する前記転写のためのバイアスと同極性であり、その絶対値が２００Ｖ以上８０００Ｖ以下であることを特徴とする画像形成装置。
7. 前記ローラは前記絶縁体層の内側に電気的に接地された支持部材を有す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。
8. 前記転写材担持体は、誘電体で形成された無端移動するベルトであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の画像形成装置。
9. 前記転写材担持体の体積抵抗率は、１０⁹（Ω・ｃｍ）以上１０¹⁸（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の画像形成装置。

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