JP3693883B2 - 転写装置、画像形成装置、および転写電圧設定方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コピア、レーザプリンタなどの電子写真装置等に設けた像担持体に当接して使用する接触転写方式の転写装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真法においては、従来、金属ワイヤに高電圧を印加し、発生するコロナにより感光体を帯電させたり、転写させたりしている。しかし、このコロナチャージ方式では、コロナ発生時にオゾンやＮＯｘ等のコロナ生成物により感光体の表面を変質させるため、画像白抜けや黒スジが生じる等の画像品質上の問題や、コロナ生成物によるオフィス環境の悪化などの問題があった。
【０００３】
オゾンやＮＯｘ等を発生させない方式として、導電性弾性体を感光体などに接触させて帯電及び転写させる方式が提案されている。例えば、電子写真方式の画像形成装置では、像担持体上に形成されたトナー像を記録材に転移させるために、像担持体に対向して付設された導電性弾性体に記録材の背面側から数百Ｖ〜３千Ｖ程度の電圧を印加して、接触転写を行うようにしている。
【０００４】
このような接触転写を行うための接触転写部材として導電性弾性体を用いる場合、特開平８−９０６７８号公報に開示されているように、導電性弾性体の抵抗値を１０² 〜１０¹⁰Ωとなるような半導電領域にすることにより、適切な接触転写を実現することが可能となるとしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のように導電性弾性体の抵抗値を１０² 〜１０¹⁰Ωの半導電領域にして、適切な接触転写を実現するために必要な転写電流を得ようとしても、比較的抵抗が低い場合（１０⁴ Ω以下）は、導電性弾性体に含有される導電性充填剤の間で通電を行うためのしきい値を容易に越えてしまう。そのため、容易に放電等が生じ、供給電源操作が非常に困難になる。また、比較的抵抗が高い場合（１０⁹ Ω以上）は、導電性弾性体に含有される導電性充填剤間の通電のためのしきい値を越えるような電流を供給することは困難となる。そのため、転写電流不足のため良好な画像を得ることができない。さらに、良好な画像を得るために十分な電流を供給すると、当接部材の耐電圧特性が問題となるだけでなく、エネルギーのロスが大きくなる。
【０００６】
また、上記接触転写部材として用いる導電性弾性体として、環境変化による体積抵抗率変動が生じない導電性弾性体の場合、導電性弾性体表面の抵抗むらが生じてしまう。一方、環境変化による体積抵抗率変動が生じる導電性弾性体の場合、導電性弾性体表面の抵抗むらは生じない。しかし、環境変化による導電性弾性体の体積抵抗率変動が生じる場合、適正な転写を行い転写効率が高く良好な画像を得るためには、温度・湿度センサ及び印加電圧を制御する制御システムが必要となる。
【０００７】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、接触転写部材として使用する導電性弾性体に含有される導電性充填剤の間での通電のためのしきい値を越え、且つ供給電荷量過多による異常放電を起こさず、通電経路が多くなり、転写効率が高く良好な画像を得るための転写に必要十分な電流を安定して供給することができる転写装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【０００９】
（１）像担持体に当接させた接触転写部材を有し、上記像担持体と上記接触転写部材とで形成される転写ニップ部で、記録材を挟持搬送させながら、上記像担持体上のトナー像を記録材上に転写する転写装置において、
上記接触転写部材に印加する転写電圧を一定量ずつ大きくした際に、上記転写ニップ部を流れる電流の変化が一定量以上となる最初の点である屈曲点における電圧を転写電圧として印加し、かつ、
印加電圧の開始点を２００Ｖ、増加量を１００Ｖとして順次前記接触転写部材に転写電圧を印加するとともに、それぞれの転写電圧を印加したときの電流値を測定し、ｎ番目の測定点における転写電圧値および電流値を（Ｖ n 、Ｉ n ）、その前の測定点であるｎ−１番目の転写電圧値および電流値を（Ｖ n-1 、Ｉ n-1 ）、電流の変化量ΔＩ n ＝Ｉ n −Ｉ n-1 としたときに、
ΔＩ n ≧４．０（μＡ）となる最初の転写電圧値Ｖ n を前記屈曲点における電圧とすることを特徴とする。
【００１０】
この構成においては、像担持体上のトナー像を記録材上に転写する転写装置の像担持体に当接させた接触転写部材に印加する転写電圧を一定量ずつ大きくした際に、像担持体と接触転写部材とで形成される転写ニップ部を流れる電流の変化が一定量以上となる最初の点である屈曲点における電圧を転写装置の転写電圧として印加する。したがって、接触転写部材中に含有される導電性充填剤の間での通電のためのしきい値を越え、通電経路が多くなり、像担持体上のトナー像を記録材上に転写するために十分な転写電流を確保することができ、また、供給電荷量不足による転写後の記録材上のトナー像のむらや、供給電荷量過多による異常放電やブレイクダウンを生じることなく、転写効率が高く良好な画像を得ることが可能となる。
【００１２】
（２）特に、予め定めた電圧を開始点とし、接触転写部材に印加する転写電圧を一定量ずつ増加させたときに、接触転写部材に印加する転写電圧の１００Ｖ当りの電流変化量ΔＩn が４．０（μＡ）以上となった最小転写電圧値を屈曲点とする。例えば、２００Ｖを開始点とし、１００Ｖずつ電圧を増加させたときに、接触転写部材に印加する転写電圧の１００Ｖ当りの電流変化量ΔＩn が４．０（μＡ）以上となった最小転写電圧値を屈曲点とする。したがって、接触転写部材中に含有される導電性充填剤間の通電のためのしきい値を越え、通電経路が多くなり、像担持体上のトナー像を記録材上に転写するために十分な転写電流を確保することができ、転写効率が高く良好な画像を得ることが可能となる。
【００１３】
(3) 前記接触転写部材を形成する基質は、無極性であることを特徴とする。
【００１４】
この構成においては、像担持体に当接させた接触転写部材を形成する基質として無極性のものを使用している。したがって、接触転写部材を形成する基質自身が環境変化に伴う体積抵抗率変動をほとんど生じることがないので、接触転写部材に導電性を付加させるために混入させる導電性充填剤を選択することにより、環境変化に伴う体積抵抗率変動を生じることがほとんどない接触転写部材を得ることが可能となる。また、環境変化に伴う抵抗率変動がなければ、各環境条件を検知し、検知した環境に従い転写電圧を変化させるといった制御装置が不要となる。
【００１５】
(4) 前記接触転写部材を形成する基質は、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴムであることを特徴とする。
【００１６】
この構成においては、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴムを接触転写部材を形成する基質とする。したがって、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴムは環境変化に伴う体積抵抗率変動をほとんど生じることがないので、接触転写部材に導電性を付加させるために混入させる導電性充填剤を選択することにより、ほとんど環境変化に伴う体積抵抗率変動を生じることがない接触転写部材を得ることが可能となる。環境変化に伴う抵抗率変動がなければ、各環境条件を検知し、検知した環境に従い転写電圧を変化させるといった制御装置が不要となる。また、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴムは、安価かつ製造が容易で、化学的安定性にも優れているので、接触転写部材を製造上混入する物質との化学変化や、像担持体との摩擦による組成変化等を生じることがない。
【００１７】
(5) 前記接触転写部材は導電性充填剤を含有し、上記導電性充填剤は電子導電性充填剤であることを特徴とする。
【００１８】
この構成においては、接触転写部材は導電性充填剤として電子導電性充填剤を含有する。したがって、接触転写部材の基材の極性の有無を選ぶことなく、また予想外の化学変化を生じることなく、導電性を容易に付与することができ、基本的に環境変化による抵抗率変動を生じさせないことが可能となる。
【００１９】
(6) 前記転写電圧を供給する定電圧電源を備えたことを特徴とする。
【００２０】
この構成においては、接触転写部材に印加する転写電圧を供給するための定電圧電源を備えている。したがって、屈曲点を示す転写電圧を用いて定電圧制御し転写することにより、転写電源のコストを低くすることが可能となる。また、環境変化による抵抗率変動がほとんどない接触転写部材を使用することにより、屈曲点を示す転写電圧が一定であるため、定電圧電源を使用して転写電圧を供給することが可能となる。
【００２１】
(7) 前記接触転写部材は、アスカーＣ硬度が１０〜７０°であることを特徴とする。
【００２２】
この構成においては、アスカーＣ硬度が１０〜７０°である接触転写部材を備える。したがって、接触転写部材と当接部材との摩擦による摩耗を抑制でき、また、接触転写部材を像担持体に当接した際に形成されるニップ幅が十分に確保でき、安定した画質が得られ、さらに、安定した記録材の搬送が可能となる。
【００２３】
(8) 前記接触転写部材は、像担持体への当接面が平面状のブレード形状であることを特徴とする。
【００２４】
この構成においては、転写装置は平面状のブレード形状である接触転写部材を備えている。したがって、転写ローラと比較して、転写部の上流部分でのトナー飛散が少なく、像担持体との同等なニップ幅を得る接触転写部材の容積は小さくてすみ、構成が簡単で特別な製造技術を必要とすることなく安価で製造することが可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態について説明すれば、以下の通りである。
【００２６】
本発明に係る導電性弾性体を具備する転写装置を備えた装置は、特に限定しないが、以下の説明では、転写装置を画像形成装置に適用した実施形態について説明する。また、画像形成装置における被画像形成体に画像を記録する為に必要な像担持体への画像形成方法は、カールソンプロセスや背面露光方式等の種々の作像原理を使用可能であって、特に限定されるものではない。以下に、カールソンプロセスによる画像形成装置を実施形態として説明する。
【００２７】
図３は、画像形成装置の概略の構成図である。画像形成装置１０は、コンピュータの出力装置として使用されるものであるが、これ以外にワードプロセッサやＦＡＸの印字部、ディジタル複写機の印字部としても使用可能である。画像形成装置１０は、主に、画像を形成する画像形成部２０と、画像形成部２０に用紙Ｐを供給する給紙装置３０と、から構成されている。画像形成部２０は、アルミ素管に有機光導電性感光層（Organic Photo Conductor ）を配置した像担持体である感光体ドラム１１を備える。そして、感光体ドラム１１の周囲に帯電装置１２、露光装置（レーザユニット）１３、現像装置１４、転写装置１５、クリーニング装置１７及び除電装置（除電ランプ）１６が、この順序で配置される。また、転写装置１５の用紙搬送方向下流側に、定着装置２６を備えている。
【００２８】
帯電装置１２は、感光体ドラム１１の表面に均一な電荷を付与するための帯電部材（帯電手段）１８と、該帯電部材１８に電位を供給するための帯電電源１９とを、備えている。
【００２９】
レーザユニット１３は、帯電された感光体ドラム１１の表面に画像データに応じてレーザ光を照射し、感光体ドラム１１上に電荷パターンからなる静電潜像を形成する。
【００３０】
現像装置１４は、感光体ドラム１１上に形成された静電潜像に対して現像剤であるトナー５０を供給してトナー像を形成する現像部材（現像手段）２１と、現像部材２１に現像電圧を供給する現像電源２２とを、備えている。
【００３１】
転写装置１５は、用紙Ｐを感光体ドラム１１に圧接して感光体ドラム１１上に形成されたトナー像を用紙Ｐに転写する接触転写部材（転写手段）２３と、転写時に接触転写部材２３に転写電圧を供給する転写電源２４とを、備えている。
【００３２】
クリーニング装置１７は、トナー像転写後に感光体ドラム１１の表面に残留したトナーを回収するクリーニングブレード２５を備えている。
【００３３】
除電ランプ１６は、複数のＬＥＤからなり、感光体ドラム１１の表面に光を照射して感光体ドラム１１の表面に残留した電荷を中和して除電する。
【００３４】
給紙装置３０は、用紙Ｐを収容するカセット３１、カセット３１から用紙Ｐを送り出すピックアップローラ３２、供給された用紙Ｐをガイドする給紙ガイド３３、給紙された用紙Ｐを所定の速度で搬送する一対のレジストローラ３４からなる。また、給紙装置３０は、用紙Ｐが供給されたことを検出する図外の給紙センサを備えている。
【００３５】
ピックアップローラ３２、帯電部材１８、現像部材２１、接触転写部材２３及び感光体ドラム１１は、図示しない駆動装置によって回転駆動される。これらの回転駆動は、不図示のプロセスコントロールユニットによって、所定のタイミングで適宜制御される。また、画像形成部２０における用紙Ｐの出紙側には、用紙Ｐを画像形成装置１０の外部に排出する排紙ローラ４１と、排紙された用紙Ｐを保持する排紙トレイ４２とを、備えている。
【００３６】
接触転写部材２３に用いられる導電性弾性体は、一般的に以下に示す材質から構成されている。図１は、ローラ形状の接触転写部材の概略の構成を示す断面図である。図２は、ブレード形状の接触転写部材の概略の構成を示す断面図である。
【００３７】
ローラ形状を有する接触転写部材は、図１に示すような構造を有している。即ち、接触転写部材の中心部である基体１の周囲に、円筒状で１層以上の弾性体２が被覆されている。また、ブレード形状を有する接触転写部材は、図２に示すような構造を有している。即ち、平板状の基体１に平板状の弾性体２が当接して設けられ、弾性体２の表面が感光体ドラム１１の表面に接触するように設けられる。
【００３８】
基体１は、鉄、アルミニウム、ＳＵＳ、真鍮などで構成された部材、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂の少なくとも一方から成る部材の表面にメッキを施したもの、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂の少なくとも一方に導電性付与剤としての導電性カーボンブラックや金属粉末などを配合した導電性樹脂成形品で形成した部材、または上記の材質の組み合わせからなる部材など、プラスチック、金属、セラミックから選ばれた任意の材料からなる部材によって構成される。
【００３９】
弾性体２の内部を通電する手段として、弾性体２の内部に導電性充填剤３を混入し、電圧を印加した場合には、弾性体２の内部に分散した導電性充填剤３の間を電流が流れることにより、導電性弾性体として、弾性体２の通電を可能としている。
【００４０】
弾性体２としては、ニトリルブタジエンゴム・クロロプレンゴム・フッ素ゴム・ニトリルゴム・ウレタンゴム・アクリルゴム・エピクロロヒドリンゴム・ノルボルネンゴムなどの有極性エラストマや、ポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、キシレン樹脂、及びこれらの共重合体や混合物などの無極性樹脂、クロロポリスチレン、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体（スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体及びスチレン−アクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体（スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）、塩化ビニル樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体、ロジン変性マレイン酸樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アイオノマ樹脂、ポリウレタン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、フッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド樹脂、リビニルブチラール樹脂及びこれらの共重合体や混合物などの有極性樹脂を使用することが可能である。しかし、環境変化に伴う体積抵抗率変動の抑制及び低硬度化のために、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ハイスチレンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、シリコンゴム、天然ゴム（ＮＲ）などの無極性エラストマを使用するのが好ましい。
【００４１】
導電性充填剤３としては、４級アンモニウム塩含有ポリメタクリル酸メチル・ポリビニルアニリン・ポリビニルピロール・ポリジアセチレン及びポリエチレンイミンなどの導電性樹脂、カーボン・アルミニウム・ニッケルなどの導電性粒子をウレタン・ポリエステル・酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体及びポリメタクリル酸メチルなどの樹脂中に分散した導電性粒子分散樹脂、アルミニウム・ニッケル及びステンレスなどの金属紛末、酸化チタン・酸化スズ・硫酸バリウム・酸化アルミニウム・チタン酸ストロンチウム・酸化マグネシウム・酸化ケイ素・炭化ケイ素及び窒化ケイ素などの導電性無機粒子、またそれらのウィスカ及びマイカに必要に応じて酸化スズ・酸化アンチモン・カーボン等で表面処理を行ったもの、またはカーボンブラック（チャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック）が挙げられる。これらの形状は球状、繊維状、板状、不定型など、どのような形状でもよい。導電性充填剤３として電子導電性充填剤５を使用すると、電子導電性充填剤の間での放電により導電するので、長時間、弾性体２に電圧を印加しても履歴を残すことなく使用することが可能となる。
【００４２】
導電性充填剤３以外の添加剤としては、他に加硫剤、加硫促進剤、発泡剤、老化防止剤、補強剤及び充填剤を必要に応じて配合する。
【００４３】
加硫剤としては、例えば、硫黄、有機含硫黄化合物の他、有機過酸化物なども使用可能である。有機含硫黄化合物としては、例えば、テトラメチルチウラムジスルフィド等が挙げられる。また、有機過酸化物としては、べンゾイルペルオキシド等を挙げることができる。なお、これらのうち、加硫とともに発泡を行う場合に、加硫速度と発泡速度のバランスが良くなる点から硫黄を用いるのが好ましい。
【００４４】
加硫促進剤としては、例えば、消石灰、マグネシア（ＭｇＯ）、リサージ（ＰｂＯ）等の無機促進剤や、以下に記す有機促進剤を使用することができる。有機促進剤としては、例えば、２−メルカプトベンゾチアゾール、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾールスルフェン等のチアゾール系加硫促進剤や、ｎ−ブチルアミン、ｔｅｒｔ−ブチルアミン、プロピルアミン等の脂肪族第１アミンと２−メルカプトベンゾチアゾールとの酸化縮合物、ジシクロヘキシルアミン、ピロリジン、ピペリジン等の脂肪族第２アミンと２−メルカプトベンゾチアゾールとの酸化縮合物、脂環式第１アミンと２−メルカプトベンゾチアゾールとの酸化縮合物、モリフォリン系化合物と２−メルカプトベンゾチアゾールとの酸化縮合物等のスルフェンアミド系加硫促進剤や、テトラメチルチウラムモノスルフィド（ＴＭＴＭ）、テトラメチルチウラムジスルフィド（ＴＭＴＤ）、テトラエチルチウラムジモノスルフィド（ＴＥＴＤ）、テトラブチルチウラムジモノスルフィド（ＴＢＴＤ）、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（ＤＰＴＴ）等のチウラム系加硫促進剤や、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛（ＺｎＭＤＣ）、ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛（ＺｎＥＤＣ）、ジ−ｎ−ブチルカルバミン酸亜鉛（ＺｎＢＤＣ）等のジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤などを使用することができる。また、加硫促進助剤を配合することもでき、例えば、亜鉛華などの金属化合物やステアリン酸、オレイン酸、綿実脂肪酸等の脂肪酸を用いることができる。
【００４５】
上記発泡剤としては、例えば、水、Ａ．Ｉ．Ｂ．Ｎ．（アゾビスイソブチロニトリル）系、Ａ．Ｄ．Ｃ．Ａ．（アゾジカルボンアミド）系、Ｄ．Ｐ．Ｔ．（ジニトロソペンタメチレンテトラミン）系、Ｔ．Ｓ．Ｈ．（Ｐ−トルエンサルフォニルヒドラジド）系、Ｏ．Ｂ．Ｓ．Ｈ．（４，４’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジッド）などの有機系発泡剤が用いられる。発泡剤の配合量は、組成物のゴム成分１００重量部に対して５〜１１重量部程度とする。これは、５重量部未満では発泡が不十分になり、１１重量部よりも多くなると発泡剤が加硫を阻害して、加硫が不十分になるためである。組成物を発泡体とした場合、柔軟性が向上する。これを転写手段として使用したときに、感光体と転写手段とのニップ部が十分に確保でき、良好な画質を得ることができる。
【００４６】
老化防止剤としては、例えば、２−メルカプトベンゾイミダゾールなどのイミダゾール類、フェニル−α−ナフチルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ−β−ナフチル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ’−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミンなどのアミン類、ジ−ｔｅｒｔ−プチル−ｐ−クレゾール、スチレン化フェノールなどのフェノール類などが挙げられる。
【００４７】
充填剤としては、例えば、シリカ、クレー、タルク、炭酸カルシウム、二塩基性亜リン酸塩（ＤＬＰ）、塩基性炭酸マグネシウム、アルミナ等の粉体を挙げることができる。充填剤を配合するとゴム組成物の強度が向上する。
【００４８】
また、本発明による導電性弾性体の製法であるが、まず、電子導電性充填剤と、導電性弾性体が発泡層を有する場合は発泡剤と、過酸化物または白金触媒存在下でのハイドロジェンポリシロキサンや硫黄などの加硫剤とを、所望の割合で一様に分散させた未加硫・未発泡（導電性弾性体に発泡層を形成する場合）のゴム材料をオープンロール、バンバリーミキサ等の公知のゴム混練装置を用いて混練する。この時、必要に応じて加硫促進剤、軟化剤、可塑剤、補強剤、老化防止剤、帯電防止剤などの添加剤を適宜配合することもできる。未加硫・未発泡（導電性弾性体に発泡層を形成する場合）のゴム材料を、例えばプレス成形、押出成形、射出成形などの方法により形成する。
【００４９】
次に、加熱処理による加硫・硬化・発泡（導電性弾性体に発泡層を形成する場合）を行って、弾性体２と基体１を一体化させ、金型の内周面に沿った形状を有する目的の弾性体２を得ることができる。基体１は、弾性体２の硬度を高くしなくても支えることができ、経時的なへたりなどによる圧力抜けが生じて、耐久寿命が短くなることを防止することが可能となる。基体１には、その外周に耐熱温度が２２０℃の接着剤が塗布されている。また、弾性体２の表面に作製させたスキン層を研磨及び研削する。これにより、弾性体２の硬度を低下させることが可能となるので、圧接部材との摩耗を防止することが可能となる。また、疲労によるスキン層のひび割れを事前に防止することが可能となる。以上の工程から基体１と弾性体２から構成される導電性弾性体を得ることが可能となる。
【００５０】
このようにして得られた導電性弾性体を有する接触転写部材２３を、図３に示す画像形成装置に組み込み、感光体ドラム１１に当接または圧接し、供給電源から所定の電圧を印加して転写実験を行った。
【００５１】
まず、導電性弾性体を有する接触転写部材２３に印加する電圧を徐々に大きくした際に流れる電流について試験を行った。その結果を図４に示す。図４は、接触転写部材への印加電圧変化における電流の変化を示すグラフである。
【００５２】
接触転写部材２３への印加電圧を徐々に大きくしていくと、電流値が大きく変化する屈曲点が存在することが分かる。適正な抵抗を有する導電性弾性体では、印加電圧を１００Ｖずつ増加させた時、電流値の上昇幅が４．０μＡを最初に示す電圧印加ポイントが屈曲点となった。図４においては、屈曲点は印加電圧が１．４ｋＶの点である。これは、導電性弾性体に含有される導電性充填剤間の通電において、最も接近した導電性充填剤の間だけでなく、周囲の導電性充填剤の間に通電するためのしきい値を越え、供給電荷量過多による異常放電を起こさない程度で、通電経路が多くなるポイントが屈曲点と言える。
【００５３】
また、屈曲点及びその前後における接触転写部材２３への印加電圧と形成された画像の状態との関係を示す。表１は、印加電圧に対する転写効率、濃度むら、トナー飛散及び文字の中抜けの状態を示す表である。
【００５４】
【表１】

【００５５】
この屈曲点を示す印加電圧値より低い印加電圧では、導電性弾性体に含有される導電性充填剤において最も近い導電性充填剤の間で通電するので、導電性弾性体表面での抵抗むらが転写後の記録材上のトナー像の濃度むら等を生じさせた。また、屈曲点を示す印加電圧値より高い印加電圧では、導電性弾性体に含有される導電性充填剤は最も近い導電性充填剤だけでなく、近傍の導電性充填剤に通電することになるので、転写後の記録材上のトナー像のむらを生じることはない。しかし、供給電荷量過多による異常放電やブレイクダウンを生じ良好な画像を得ることはできなかった。
【００５６】
これに対し、屈曲点を示す印加電圧値にて転写することにより、供給電荷量不足による転写後の記録材上のトナー像の濃度むらや、供給電荷量過多による異常放電やブレイクダウンを生じることなく、転写効率が高く良好な画像を得ることが可能となった。
【００５７】
次に、接触転写部材２３として用いる導電性弾性体を構成する材質について試験を行った。試験の際には、導電性弾性体を接触転写部材２３として、感光体ドラム１１に当接または圧接させた。また、接触転写部材２３に印加する電圧を屈曲点における電圧に維持するために、転写電源２４として定電圧装置を用い、印加電圧を定電圧制御することにより転写する。定電圧制御を行うことにより、供給電源のコストを低く抑えることが可能となる。
【００５８】
前記弾性体２及び導電性充填剤３に好適な部材の試験を行ったが、接触転写部材２３の弾性体２として、無極性高分子であるエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（以下、ＥＰＤＭと称する。）、また、弾性体２の抵抗調整のために添加する導電性充填剤３として、電子導電性充填剤であるカーボンブラックを採用することにより良好な結果が得られた。図５にこの詳細を示す。図５は、導電性弾性体の各環境における体積固有抵抗率の変化を示すグラフである。
【００５９】
接触転写部材２３の使用環境として、周囲温度が５℃で周囲の湿度が２０％（以下、条件ＬＬと称する。）、周囲温度が２０℃で周囲の湿度が５０％（以下、条件ＮＮと称する。）、及び周囲温度が３５℃で周囲の湿度が８０％（以下、条件ＨＨと称する。）の３条件において、体積固有抵抗率の変化の試験を行った。その結果、条件ＬＬから条件ＨＨまでの環境変化で、体積抵航率は１桁も変動しなかった。
【００６０】
このように、上記の部材を使用することで、環境変化による体積抵抗率変動をほとんど生じさせない導電性弾性体を得ることができた。また、この環境変化による導電性弾性体の体積抵抗率変動をほとんど生じない材料を採用することで、画像形成装置内に転写条件確認のための温度・湿度センサ及び印加電圧を制御する制御システムが不要となった。さらに、環境変化による抵抗率変動がほとんどない接触転写部材を使用することにより、屈曲点を示す転写電圧が一定であるため、前記の定電圧電源を使用して転写電圧を供給することが可能となる。
【００６１】
また、導電性弾性体の適正な硬度について試験を行った。その結果を表２に示す。表２は、導電性弾性体の硬度に対するＣ−ｓｅｔ、摩擦劣化及びニップ幅の状態を示す表である。
【００６２】
【表２】

【００６３】
導電性弾性体の硬度が１０°以下の場合、対向部材である感光体ドラム１１と当接及び圧接させたときに十分な復元力を有することができずＣ−ｓｅｔを生じてしまう。また、硬度が７０°以上であると、必要十分なニップ幅を得るために圧力を上昇させた結果、感光体ドラム１１に摩耗劣化が生じてしまった。したがって、転写手段として使用した際に、十分なニップ幅を得られるのは、硬度１０〜７０°の範囲であった。
【００６４】
さらに、接触転写部材２３の形状、層の構成などについて検討を行った。接触転写部材２３の形状として検討を行ったのは、無端状のローラ形状、対向部材と当接する面が平面状のブレード形状、及び無端状のベルト形状の３形状である。その結果、接触転写部材２３の形状はローラ形状、ブレード形状、ベルト形状のどれにおいても良好な結果が得られた。また、接触転写部材２３の構成としては発泡層を含有する弾性層であっても、ソリッドゴムであっても同様の結果が得られた。
【００６５】
したがって、接触転写部材２３の形状として、ローラ形状の場合は、装置を小型化することが可能であり、像担持体との圧接を容易にするので、記録材の適切で安定した搬送も実現することが可能となる。また、転写に十分なニップ幅を得ることができ、高画質な画像を得ることが可能となる。
【００６６】
ブレード形状の場合は、構成がシンプルであり、転写ローラと比較して、転写部の上流部分でのトナー飛散が少なく、像担持体との同等なニップ幅を得る接触転写部材の容積は小さくてすみ、構成が簡単で特別な製造技術を必要とすることなく安価で製造することが可能となる。
【００６７】
ベルト形状の場合は、ニップ幅が多くとれ、転写装置を複数のトナーを使用するカラーの画像形成装置に使用する場合は、多重転写方式よりもプロセススピードが速いタンデム方式に利用することが可能となる。また、転写ベルトと共に記録材を搬送するので、記録材の適切な搬送も実現することが可能となる。
【００６８】
このように、各形状における様々なメリットを追及することができる。また、接触転写部材２３の形状を上記のように実施した上でも、温度・湿度センサ及び印加電圧を制御する制御システムが不要となるので、装置の小型化及びコストダウンが可能となった。
【００６９】
以上の結果から、接触転写部材２３としては、具体的には以下の方法で作製するのが、作業上及び性能上好ましい。すなわち、所望のカーボンブラック等の電子導電性充填剤を適量配合したＥＰＤＭゴム組成部の構成材料を混練機にて６０〜１２０℃で、５〜３０分間混練し、押し出し成形機にてチューブ状に成形し、その内径部に基体１を嵌入する。そして、１２０〜２００℃で５〜３０分間加硫し、２次加硫を１５０〜１８０℃で１〜４時間行う。この時、加流と同時に、前述したアゾジカルボンアミドなどの発泡剤を投入すると、平均気泡径が２５０μｍ以下で、且つアスカーＣ硬度が１０〜７０度の範囲内にある発泡弾性体を得ることができる。もちろん、発泡体ではなくソリッドゴムを作製する場合は、発泡剤を混入する必要はない。
【００７０】
加流終了後、取り出した導電性弾性体は、所望の径となるよう必要に応じて表面研磨を施すことにより、スキン層を除去する。そして、ローラ形状である場合は外径、真円性、円筒度を、ブレード形状である場合は真直度、平面度を所望の値となるように仕上げ加工を施す。
【００７１】
このようにして得られた導電性弾性体を、接触転写部材２３として図４に示す画像形成装置に組み込み、感光体ドラム１１に当接または圧接し、供給電源として定電圧装置を用いる。なお、屈曲点における印加電圧を維持するように定電圧制御を行うとよい。
【００７２】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００７３】
(1) 像担持体上のトナー像を記録材上に転写する転写装置の像担持体に当接させた接触転写部材に印加する転写電圧を一定量ずつ大きくした際に、像担持体と接触転写部材とで形成される転写ニップ部を流れる電流の変化が一定量以上となる最初の点である屈曲点における電圧を転写装置の転写電圧として印加するので、接触転写部材中に含有される導電性充填剤の間での通電のためのしきい値を越え、通電経路が多くなり、像担持体上のトナー像を記録材上に転写するために十分な転写電流を確保することができ、また、供給電荷量不足による転写後の記録材上のトナー像のむらや、供給電荷量過多による異常放電やブレイクダウンを生じることなく、転写効率が高く良好な画像を得ることができる。
【００７４】
(2) 予め定めた電圧を開始点とし、接触転写部材に印加する転写電圧を一定量ずつ増加させたときに、接触転写部材に印加する転写電圧の１００Ｖ当りの電流変化量ΔＩn が４．０（μＡ）以上となった最小転写電圧値を屈曲点とするため、接触転写部材中に含有される導電性充填剤間の通電のためのしきい値を越え、通電経路が多くなり、像担持体上のトナー像を記録材上に転写するために十分な転写電流を確保することができ、転写効率が高く良好な画像を得ることができる。
【００７５】
(3) 像担持体に当接させた接触転写部材を形成する基質として無極性のものを使用しているため、接触転写部材を形成する基質自身が環境変化に伴う体積抵抗率変動をほとんど生じることがないので、接触転写部材に導電性を付加させるために混入させる導電性充填剤を選択することにより、環境変化に伴う体積抵抗率変動を生じることがほとんどない接触転写部材を得ることができる。
【００７６】
(4) ＥＰＤＭを接触転写部材を形成する基質とするため、ＥＰＤＭは環境変化に伴う体積抵抗率変動をほとんど生じることがないので、接触転写部材に導電性を付加させるために混入させる導電性充填剤を選択することにより、ほとんど環境変化に伴う体積抵抗率変動を生じることがない接触転写部材を得ることができる。また、ＥＰＤＭは安価かつ製造が容易で、化学的安定性にも優れているので、接触転写部材を製造上混入する物質との化学変化や、像担持体との摩擦による組成変化等が生じることのない接触転写部材を得ることができる。
【００７７】
(5) 接触転写部材は導電性充填剤として電子導電性充填剤を含有するので、接触転写部材の基材の極性の有無を選ぶことなく、また予想外の化学変化を生じることなく、導電性を容易に付与することができる。
【００７８】
(6) 接触転写部材に印加する転写電圧を供給するための定電圧電源を備えているので、屈曲点を示す転写電圧を用いて定電圧制御し転写することにより、転写電源のコストを低くできる。また、環境変化による抵抗率変動がほとんどない接触転写部材を使用することにより、屈曲点を示す転写電圧が一定であるため、定電圧電源を使用して転写電圧を供給できる。
【００７９】
(7) アスカーＣ硬度が１０〜７０°である接触転写部材を備えているので、接触転写部材と当接部材との摩擦による摩耗を抑制でき、また、接触転写部材を像担持体に当接した際に形成されるニップ幅が十分に確保でき、安定した画質が得られ、さらに、安定して記録材を搬送できる。
【００８０】
(8) 転写装置は平面状のブレード形状である接触転写部材を備えているので、転写ローラと比較して、転写部の上流部分でのトナー飛散が少なく、像担持体との同等なニップ幅を得る接触転写部材の容積は小さくてすみ、構成が簡単で特別な製造技術を必要とすることなく安価で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ローラ形状の接触転写部材の概略の構成を示す断面図である。
【図２】ブレード形状の接触転写部材の概略の構成を示す断面図である。
【図３】転写装置を備えた画像形成装置の概略の構成図である。
【図４】接触転写部材への印加電圧変化における電流の変化を示すグラフである。
【図５】導電性弾性体の各環境における体積固有抵抗率の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１１−感光体ドラム
１５−転写装置
２３−接触転写部材
Ｐ−記録材

Claims (9)

1. 像担持体に当接させた接触転写部材を有し、上記像担持体と上記接触転写部材とで形成される転写ニップ部で、記録材を挟持搬送させながら、上記像担持体上のトナー像を記録材上に転写する転写装置において、
   上記接触転写部材に印加する転写電圧を一定量ずつ大きくした際に、上記転写ニップ部を流れる電流の変化が一定量以上となる最初の点である屈曲点における電圧を転写電圧として印加し、かつ、
   印加する転写電圧の開始点を２００Ｖ、増加量を１００Ｖとして順次前記接触転写部材に転写電圧を印加するとともに、それぞれの転写電圧を印加したときの電流値を測定し、ｎ番目の測定点における転写電圧値および電流値を（Ｖ n 、Ｉ n ）、その前の測定点であるｎ−１番目の転写電圧値および電流値を（Ｖ n-1 、Ｉ n-1 ）、電流の変化量ΔＩ n ＝Ｉ n −Ｉ n-1 としたときに、
   ΔＩ n ≧４．０（μＡ）となる最初の転写電圧値Ｖ n を前記屈曲点における電圧とすることを特徴とする転写装置。
2. 前記接触転写部材を形成する基質は、無極性であることを特徴とする請求項１に記載の転写装置。
3. 前記接触転写部材を形成する基質は、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴムであることを特徴とする請求項１または２に記載の転写装置。
4. 前記接触転写部材は導電性充填剤を含有し、上記導電性充填剤は電子導電性充填剤であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の転写装置。
5. 前記転写電圧を供給する定電圧電源を備えたことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の転写装置。
6. 前記接触転写部材は、アスカーＣ硬度が１０〜７０°であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の転写装置。
7. 前記接触転写部材は、像担持体への当接面が平面状のブレード形状であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の転写装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の転写装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
9. 像担持体に当接させた接触転写部材を有し、上記像担持体と上記接触転写部材とで形成される転写ニップ部で、記録材を挟持搬送させながら、上記像担持体上のトナー像を記録材上に転写する転写装置に適用される転写電圧設定方法であって、
   増加量を１００Ｖとして順次前記接触転写部材に電圧を印加するとともに、それぞれの電圧を印加したときに前記転写ニップ部を流れる電流値を測定し、印加電圧と電流値との関係を求めるステップと、
   ｎ番目の測定点における印加電圧値および電流値を（Ｖ n 、Ｉ n ）、その前の測定点であるｎ−１番目の印加電圧値および電流値を（Ｖ n-1 、Ｉ n-1 ）、電流の変化量ΔＩ n ＝Ｉ n −Ｉ n-1 としたときに、ΔＩ n ≧４．０（μＡ）となる最初の印加電圧値Ｖ n を屈曲点における電圧とするステップと、
   前記屈曲点における電圧とされた印加電圧値Ｖ n を転写電圧値として設定するステップと、
   を含むことを特徴とする転写電圧設定方法。

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