JP4778671B2

JP4778671B2 - 画像形成装置に用いる転写用部材の抵抗変化判定方法

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Publication number: JP4778671B2
Application number: JP2003190291A
Authority: JP
Inventors: 雄次澤井; 香弘藤原; 伸茅原; 宏美荻山; 淳竹原; 健吉田; 真治加藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2003-07-02
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2023-07-02
Also published as: US7280792B2; US20050013636A1; JP2005024392A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に用いる転写用部材の抵抗変化判定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の画像形成装置には、帯電されて電荷を担持する部材として、像担持体や、潜像担持体、現像剤担持体等がある。具体的には、感光体や、現像ローラ、転写用部材等である。そして、カラー画像など、複数のトナーを有する画像形成装置の場合、転写用部材として転写ベルトを用いている。
【０００３】
上記転写ベルトを有する画像形成装置として、タンデム型カラー画像形成装置が知られている。このタンデム型カラー画像形成装置は、像担持体として、転写ベルトの表面に沿って配設された複数の感光体を備えている。この転写ベルトは、転写バイアス印加手段によって電荷が与えられ、電荷が担持される。そして、各感光体上に形成された複数色のトナー像を、転写ベルトにより担持搬送される転写材上に直接カラー画像を得る方法でカラー画像を得るものがある。また、該転写ベルトを中間転写ベルトとして間接的に転写した後、該転写材に転写してカラー画像を得るようにしているものもある。
【０００４】
前記転写ベルトに電荷を与える転写バイアス印加手段としては、像担持体にかかる電圧を一定に保つ定電圧制御と、像担持体側に流れ込む電流を一定に保つ定電流制御とがある。制御する電圧および電流の値は、ベルトの表面抵抗率や体積抵抗率によって変わってくる。このため、ベルト抵抗値が周方向において、均一であること、環境依存性、および電圧依存性が低いことが求められている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２０９２３３号公報
【特許文献２】
特開２０００−１４７８４９号公報
【特許文献３】
特開２００１−１２５３３８号公報
【特許文献４】
特開平８−１９４３８９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、転写ベルトは、長期間、電荷を与えつづけると、転写ベルトの界面に電荷が溜まり、転写ベルトの抵抗値が上昇する場合があった。また、像担持体と転写ローラ間の放電等により、転写ベルトが劣化し、その結果、転写ベルトに導通路が形成され、転写ベルトの抵抗値が低下する場合もあった。このように、転写ベルトの抵抗値が経時的に変化する場合があった。そのため、このようなベルトを経時的に使用すると、抵抗率が変化する。その結果、転写ベルトに供給される電荷量が不足し、転写不足による画像濃度の低下や、逆に転写ベルトに供給される電荷量が多くなりすぎて、部分的放電が発生し放電に対応した転写抜け等の不具合が起こる場合があった。
【０００７】
また、このような転写ベルトの抵抗値の経時的変化を測定する場合、ベルトに一定時間電圧を付与する実験を、数百回繰り返すことで転写ベルトの経時的抵抗値の変化を測定していた。このため、一本のベルトの経時的抵抗値変化を知るのに多くの時間を費やしていた。
【０００８】
転写ベルトの体積抵抗率が変化した場合、従来では、次のような方法が提案されている。一つは、転写バイアス電源からの出力電流と、転写ベルトを介した帰還電流との差が、一定となるように制御する差分定電流制御する方法。もう一つは、特許文献１〜４に記載されているように、電流値補正による定電圧制御によって、画像の劣化を防止する方法。しかしながら、転写ベルトの表面抵抗率の経時的変化の場合は、ベルト周方向への電流のリーク量が変化する。このため、各転写部位のバイアス印加手段に対してバイアスを印加するための電源が、例えば４個所あるタンデム型のカラー画像形成装置の場合に問題が起こる。その問題は、転写ベルトの各転写部位間から、流出電流を検知しても、どの部位から電流が流れ出しているか不明となる点である。その結果、どの電源出力をどのように制御すべきかがわからず、差分定電流制御や、電流値補正による定電圧制御を用いることができなかった。
【０００９】
以上、転写用部材としての転写ベルトについての問題を述べたが、電気抵抗部材においても、経時的抵抗値の変化で不具合が生じるものがある。特に、画像形成装置の電荷担持部材である感光体や、現像ローラなどで経時的抵抗値の変化で不具合が生じやすい。
【００１０】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものである。その目的とするところは、簡単な測定方法によって、長期間使用しても、転写不足等の転写不良が発生せず、良好な画像を維持することができる画像形成装置に用いる転写用部材を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、画像形成装置に用いる転写用部材の抵抗変化判定方法において、画像形成装置に用いる転写用部材に連続的に５００[Ｖ]の電圧を印加したときの電圧印加開始から２秒経過時における表面抵抗率[Ｌｏｇ（Ω／□）]と１００秒経過時における表面抵抗率[Ｌｏｇ（Ω／□）]との差分量の絶対値が０．３[Ｌｏｇ（Ω／□）]以下であるか否かで前記転写用部材の経時的な表面抵抗率変化が、許容範囲であるか否かの判定をすることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、画像形成装置に用いる転写用部材の抵抗変化判定方法において、画像形成装置に用いる転写用部材に連続的に２００[Ｖ]の電圧を印加したときの電圧印加開始から２秒経過時における体積抵抗率[Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）]と１００秒経過時における体積抵抗率[Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）]との差分量の絶対値が０．５[Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）]以下であるか否かで前記転写用部材の経時的な体積抵抗率変化が、許容範囲であるか否かの判定をすることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の抵抗変化判定方法において、前記転写用部材は、導電剤として少なくともカーボンが含有する単層構造であり、連続的に電圧を印加する前の表面抵抗率が９[Ｌｏｇ（Ω／□）]以上１２[Ｌｏｇ（Ω／□）]以下、体積抵抗率が７[Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）]以上１０[Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）]以下であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項１乃至３の発明は、発明者の鋭意検討の結果、電圧の連続印加による抵抗率の変動が大きい部材は、経時の抵抗変動が大きくなることを見出した。また、連続的に電圧をかけたときの抵抗部材の通電疲労特性は、間欠的に電圧をかけたときの抵抗部材の通電疲労特性よりも厳しいことを見出した。これにより、連続電圧印加による、抵抗率の変化を調べることで、電気抵抗部材の経時的な抵抗変動を予測することができる。よって、例えば、経時的な抵抗率の変化によって画像に多大な影響を及ぼす画像形成装置の電荷担持部材に本発明の判定方法を用いることができる。特に、画像形成装置の転写用部材に好適に用いることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真複写機に適用した実施形態について説明する。
図１は、本実施形態を示すもので、間接転写方式のタンデム型電子写真装置である。
図中符号１００は複写装置本体、２００はそれを載せる給紙テーブル、３００は複写装置本体１００上に取り付けるスキャナ、４００はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）である。
複写装置本体１００には、中央に、無端ベルト状の中間転写ベルト１０を設ける。そして、図１に示すとおり、図示例では３つの支持ローラ１４・１５・１６に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能とする。
この図示例では、３つのなかで第２の支持ローラ１５の左に、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置１７を設ける。
また、３つのなかで第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５間に張り渡した中間転写ベルト１０上には、その搬送方向に沿って、イエロー，シアン，マゼンタ，ブラックの４つの画像形成手段１８を横に並べて配置する。これによって、タンデム画像形成装置２０を構成する。
そのタンデム画像形成装置２０の上には、図１に示すように、さらに露光装置２１を設ける。
一方、中間転写ベルト１０を挟んでタンデム画像形成装置２０と反対の側には、２次転写装置２２を備える。２次転写装置２２は、図示例では、２つのローラ２３間に、無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡して構成している。そして、中間転写ベルト１０を介して第３の支持ローラ１６に押し当てて配置し、中間転写ベルト１０上の画像をシートに転写する。
２次転写装置２２の横には、シート上の転写画像を定着する定着装置２５を設ける。定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成する。
上述した２次転写装置２２には、画像転写後のシートをこの定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備えてなる。もちろん、２次転写装置２２として、転写ローラや非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、このシート搬送機能を併せて備えることは難しくなる。
なお、図示例では、このような２次転写装置２２および定着装置２５の下に、上述したタンデム画像形成装置２０と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置２８を備える。
【００１４】
このカラー電子写真装置を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。
そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動する。その後、他方コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動し、第１走行体３３および第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。
【００１５】
また、不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで支持ローラ１４・１５・１６の１つを回転駆動して他の２つの支持ローラを従動回転し、中間転写ベルト１０を回転搬送する。同時に、個々の画像形成手段１８でその感光体４０を回転して各感光体４０上にそれぞれ、ブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写ベルト１０の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写ベルト１０上に合成カラー画像を形成する。
【００１６】
一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つからシートを繰り出す。次に、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して複写機本体１００内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。
または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上のシートを繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。
【００１７】
そして、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間にシートを送り込み、２次転写装置２２で転写してシート上にカラー画像を記録する。
画像転写後のシートは、２次転写装置２２で搬送して定着装置２５へと送り込み、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。または、切換爪５５で切り換えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。
【００１８】
一方、画像転写後の中間転写ベルト１０は、中間転写ベルトクリーニング装置１７で、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成装置２０による再度の画像形成に備える。
ここで、レジストローラ４９は一般的には接地されて使用されることが多いが、シートの紙粉除去のためにバイアスを印加することも可能である。
【００１９】
図２は、タンデム画像形成部２０の部分拡大図である。上述したタンデム画像形成部２０において、個々の画像形成手段１８は、図２に示すように、ドラム状の像担持体としての感光体４０に一次転写手段としての一次転写装置６２を備えている。一次転写装置６２は、中間転写ベルト１０と感光体４０とが接触する一次転写ニップ部に当接している。
【００２０】
各転写位置において転写電界を形成する電界印加手段として、感光体に対向する位置には、中間転写ベルト１０の裏面に接触するように、転写ローラ６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｋを設けている。これらは、各転写バイアス電源９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋから転写バイアスが印加される。
【００２１】
この印加された転写バイアスの作用により、中間転写ベルト１０に転写電荷が付与され、各転写位置において該中間転写ベルト１０と感光体４０表面との間に所定強度の転写電界が形成される。また上記転写が行なわれる領域での中間転写ベルト１０と感光体４０の接触を適切に保ち、最良の転写ニップを得るために、バックアップローラ６８を備えている。転写バイアス電源９は、感光体に流れ込む電流を一定に保つ定電流電源を用いている。定電流電源を用いた場合、中間転写ベルト１０の抵抗率に多少の変動があっても、適正な転写電流が確保させるので、ベルトの抵抗変動の公差を広くとることができる。
【００２２】
また、本実施形態に使用するトナーは、球形トナーを用いることが好ましい。本実施形態においては、感光体４０に対向する位置に、中間転写ベルト１０の裏面に接触するように、転写ローラを設けている。そのため、転写圧が高くなる場合がある。転写圧が高くなると、トナーが凝集して、文字の中抜け現象が発生しやすくなる。そのため、凝集度の低い球形トナーを使用することで、文字の中抜け現象が発生しない良好な画像を得ることができる。
【００２３】
次に、本実施形態に使用する中間転写ベルト１０について説明する。本実施形態に用いる中間転写ベルトは、連続電圧印加期間における抵抗率の変動特性を基準に判定されたものを用いた。具体的には、表面抵抗率ρｓは、５００[Ｖ]印加で測定したとき、電圧印加開始から、２秒から１００秒までの表面抵抗率の変化量の絶対値Δρｓが０．３[Ｌｏｇ（Ω／□）]以下である。そして、体積抵抗率ρｖは、２００[Ｖ]印加で測定したとき、電圧印加開始から、２秒から１００秒までの体積抵抗率の変化量の絶対値Δρｖが０．５[Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）]以下であるものを用いている。
【００２４】
また、本実施形態に用いる中間転写ベルトは、導電剤として、少なくともカーボンブラックが含有されたポリイミド樹脂で形成された単層ベルトである。導電剤として、カーボンブラックを含有することで、分散性が増し、表面抵抗率に対して、体積抵抗率を低く抑えることができる。また、単層ベルトであるので、電荷が蓄積しにくいため、抵抗率の上昇が低く抑えられる。
【００２５】
また、中間転写ベルトの表面抵抗率は、９〜１２[Ｌｏｇ（Ω／□）]、より好ましくは、１０〜１１．５[Ｌｏｇ（Ω／□）]であるものを用いる。体積抵抗率は、７〜１０[Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）]、より好ましくは、８〜９．５[Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）]の範囲に設定されているものを用いる。表面抵抗が９[Ｌｏｇ（Ω／□）]より小さいと、ベルト表面へ電流が流れる比率が高くなり、十分な転写電界が得られなくなる。また、表面抵抗率が１２[Ｌｏｇ（Ω／□）]を越えると、ベルト表面に電荷が蓄積され、異常放電を引き起こす。一方、体積抵抗率が７[Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）]より小さいと、電流のリークが起こりやすくなる。また、１２[Ｌｏｇ（Ω／□）] よりも高いと、電流が流れにくくなり、効率的に転写電界を形成することが困難となるため、高電圧の電源装置が必要となり、コスト高になる。
【００２６】
本実施形態においては、連続電圧印加期間における抵抗率の変動特性を基準に判定された中間転写ベルトを用いているが、同じく電荷担持部材である感光体や、現像ローラに上記判定方法を用いても良い。
【００２７】
次に、本実施形態に用いる、中間転写ベルトの表面抵抗率の測定方法について説明する。図３は、中間転写ベルトの表面抵抗率ρｓを連続して測定する測定装置の概略図である。表面抵抗率ρｓの測定にあたっては、中間転写ベルトと同一の条件・材料で形成したサンプル部材４１を絶縁性の板上９０ａに設置する。内側電極１０１ａと、内側電極と一定距離離れたリング電極１０１ｂとを有するプローブ１０１をサンプル部材４１の上に設置する。そして、内側電極１０１ａに５００[Ｖ]印加し、リング電極１０１ｂに流れる電流を電流計にて測定し、電圧印加開始から、２秒後と１００秒後の表面抵抗率ρｓを求める。
【００２８】
図４は、中間転写ベルトの体積抵抗率ρｖを連続して測定する測定装置の概略図である。体積抵抗率ρｖの測定は、前記同様に、中間転写ベルトと同一の条件・材料で形成したサンプル部材４１を対向電極９１ｂの上に設置する。内側電極１０１ａと、内側電極と一定距離離れたリング電極１０１ｂとを有するプローブ１０１をサンプル部材４１の上に設置する。リング電極１０１ｂは、接地されている。そして、内側電極１０１ａに２００[Ｖ]印加し、対向電極９０ｂに流れる電流を電流計にて測定し、電圧印加開始から、２秒後と１００秒後の体積抵抗率ρｖを求める。
【００２９】
なお、前記プローブは、三菱化学製ＵＲＳプローブ（ＭＣＰ−ＨＴＰ１４）を用い、内側電極に電圧を印加する定電圧電源として、Ｔｒｅｋ製ＣＯＲ−Ａ−ＴＲＯＬ（６１０Ｃ）を用いた。また、電流計は、アドバンテスト製デジタルエレクトロメータＴＲ８６５２を用いた。
この測定器では、測定電圧、測定時間を自由に設定することができる。また、電極を接地することでサンプル部材を除電することもできる。
【００３０】
このようにして、連続して電圧を印加して表面抵抗率および体積抵抗率の差の絶対値Δρｓ、Δρｖを測定することで、サンプル部材（電気抵抗部材）が経時的に受ける、電気的な抵抗率の変化を予測することができる。
【００３１】
次に、本実施形態に好適に用いられる中間転写ベルトの特性を実施例に基づき説明する。
[実施例１]
連続電圧印加期間における表面抵抗率の変動特性と、連続コピーおよび経時コピーにおける画像へ影響度との関係性を調べた。
まず、７種類の中間転写ベルトを作成して、上述の表面抵抗率の測定方法を用い、２〜１００秒までの表面抵抗率の変化を調べた。その結果を図５に示す。
【００３２】
実験に用いた７種類の中間転写ベルトは、以下の方法で作成した。ベルトNO.１〜４、６、７は、ポリイミド樹脂からなる単層の無端ベルトである。具体的には、以下の方法で作成する。ポリアミック酸の溶液中にカーボンブラックを分散させ、この分散液を円筒金型に注入して１００[℃]〜１５０[℃]に加熱して、円筒金型を回転させる。これにより、溶媒を蒸発させ、フィルム上に成膜する。次に、２５０[℃]〜３００[℃]でフィルムを一次硬化させ、円筒金型から剥離する。そして、剥離したフィルムを３００[℃]〜４００[℃]に加熱した鉄芯に被せて、伸ばしながら、ポリイミド化反応させ、ポリイミドフィルムを作成する。このポリイミド樹脂を適当な大きさに切り出すことで、ポリイミド樹脂からなる単層の無端ベルトが形成される。各ベルトの厚みは、８０[μｍ]である。各ベルトは、カーボンブラックの含有量や分散状態をそれぞれ異なる条件で作成した。
【００３３】
NO.５のベルトは、熱可塑性ポリカーボネート樹脂にカーボンブラックを分散させ、押出成型機により作成した、単層の無端ベルトである。ベルトの厚みは、１５０[μｍ]である。
【００３４】
そして、上記７種類の中間転写ベルトを図１の画像形成装置に組み込んで、連続１００枚コピーおよび一万回コピーを行った。ここで、転写バイアスは、定電圧制御、定電流制御の両方で行った。この結果を以下に示す。各試験の評価は、連続１００枚コピーの評価場合、1枚目のコピー画像に比べて、１００枚目の画像の度合いを目視による評価である。一方、一万回コピーは、一万枚目のコピー画像を目視による評価である。
【表１】

【００３５】
表面抵抗率の変化量の絶対値Δρｓが０．５５のNO.３の転写ベルトは、連続１００枚コピーにおいて、定電圧、定電流制御両方で、濃度低下を起こした。定電圧制御の場合は、表面抵抗が上昇してベルト表面に電流が流れずらくなったためと考えられる。これによって、必要な電荷が供給されず、転写不足による濃度低下が起こったと考えられる。一方、定電流制御の場合は、抵抗上昇にともない、電圧が高まり、電圧が供給電源の電圧の上限まで達した結果、電界形成のための必要な電圧が得られず、濃度低下が起こったと考えられる。また、定電流制御の場合、転写電圧が高まった結果、転写ニップの上流側、下流側の空隙で、剥離放電が発生して、転写チリ等の画像の乱れも確認された。
【００３６】
また、NO.３のベルトの１万枚コピー後に表面抵抗率ρｓを測定したところ、初期の値から、表面抵抗率が一桁以上上昇していた。これにより、一万回コピーにおいても、上述の理由と同様な理由により、定電流制御、定電圧制御ともに、濃度低下が起こった。初期値から、表面抵抗が一桁以上上昇すると、ベルト表裏面と近接部材との間で異常放電が発生し、異常画像を引き起こす場合がある。
【００３７】
また、ベルトNO.５は、表面抵抗率の変化量の絶対値Δρｓが−０．３８となり、表面抵抗率が減少した。これは、転写ベルトの導電剤の分散状態等により、転写ベルトに導通路が形成され、ベルト周方向に電流が流れやすい部分が生じたと考えられる。連続１００枚コピーにおいて、定電流制御の場合は濃度低下と残像画像が、定電圧制御において、残像画像が確認された。
【００３８】
定電流制御の濃度低下は、表面抵抗率が下がった結果、電流が転写ベルト周方向へ流れる比率が高くなり、十分電荷が供給されなくなり、転写電圧が低下することで、転写不足による濃度低下が生じるものと考えられる。
【００３９】
また、定電圧制御・定電流制御における残像は、以下のような現象により起こったと考えられる。電流がベルト周方向に流れやすくなった結果、電流が抵抗の低い方に流れやすくなる。具体的には、抵抗の大きいトナー部分より、抵抗の低い部分へ電流が流れてしまう。その結果トナー部分以外のベルト抵抗は低下することになる。これにより、ベルト抵抗にムラが生じて転写ムラとなり、その履歴が次のコピー画像に現れ、残像として、次のコピー紙に現れたと考えられる。また、一万枚コピーにおいても、同様な表面抵抗率の減少が起こり、１００枚連続コピーと同様な現象による、残像画像や濃度低下が確認された。
【００４０】
また、表面抵抗率の変化量の絶対値Δρｓが０．３以下の転写ベルトにおいては、一万回コピー後の表面抵抗の変化量が０．５以下と少なく、定電流制御、定電圧制御ともに異常画像の発生は、見られなかった。
【００４１】
以上のことから、次のことがわかる。連続的に５００[Ｖ]の電圧を印加したときの電圧印加開始から２秒から１００秒までの表面抵抗率の変化量の絶対値Δρｓが０．３以下の特性を有する中間転写ベルトを画像形成装置に用いると、長期間画像の乱れがないコピー画像を得られる。
【００４２】
[実施例２]
次に、上記試験で良好な結果を示した、表面抵抗率の変化量の絶対値Δρｓ変動の少ないベルトNO.１、２、４、７において、同一の電圧値で制御した場合と、同一の電流値で制御した場合について調べた。転写バイアスは、標準としている表面抵抗１１［Ｌｏｇ（Ω／□）］ベルトを用いた時の転写性から、電圧値、電流値を決定した。その結果、ベルトNO.１、２、４、７を同一の電圧値で定電圧制御の場合、No.１、７で転写不足や、転写過多が生じるベルトが確認された。一方、ベルトNO.１、２、４、７を同一の電流値で定電流制御した場合は、NO.１、２、４、７ともに良好な画像が得られた。
【００４３】
以上の結果から、定電圧制御より、定電流制御方が抵抗変動に対する公差が広いことがわかった。
【００４４】
[実施例３]
転写ローラの位置を変えて、転写ローラの位置よる画像の変化を調べた。
まず、転写ローラ６２を図６に示す位置に設けた画像形成装置の中間転写ベルト１０に、前記実施例１で用いたベルトを組み込んで定電流制御で一枚コピーを行った。
【００４５】
その結果、ベルトNO.２以外は、異常放電による転写ムラが確認された。これは、前記転写ローラ６２は、図６から、明らかなように、転写ニップ部から離れて設けられている。その結果、ニップ出口付近の空隙の電界が高くなり、その領域において、異常放電を発生したと考えられる。また、ベルトNO.２以外は、表面抵抗率が１０[Ｌｏｇ（Ω／□）]と高い値であり、ベルト周方向に電流が流れにくくなっている。その結果、定電流制御のため印加電圧が高くなり、ニップ出口付近の空隙で異常放電が起こったと考えられる。
【００４６】
次に、図１の画像形成装置において、同様の実験を行った。その結果、異常放電による転写ムラは、確認されなかった。これは、転写ローラを感光体と対抗する位置、所謂転写ニップ領域に設けているため、転写ニップ部に直接転写バイアスを印加できるため、表面抵抗にかかわらずほとんど電圧を高くしないで一定の電流を流すことが出来るので空隙放電が発生しなかったと思われる。また、転写ローラに印加する電圧が低く抑えられた。転写バイアス電源リミットに余裕度が持て、定電流制御の場合、表面抵抗が高くなって、高電圧が要求されても、対応できるようになる。
【００４７】
以上の結果から、転写ローラを転写ニップ領域に設けることで、良好な画質が得られることが判った。
【００４８】
[実施例４]
次に、連続電圧印加期間における体積抵抗率の変動特性と、連続コピーおよび経時コピーにおける画像へ影響度との関係性を調べた。
まず、８種類の中間転写ベルトを作成して、上述の体積抵抗率の測定方法を用い、２〜１００秒までの体積抵抗の変化を調べた。その結果を図７に示す。
【００４９】
実験に用いた８種類の中間転写ベルトは、以下の方法で作成した。ベルトNO.８〜１０、１２、１４は、ポリイミド樹脂からなる単層の無端ベルトであり、上述の実施例１のベルトNO.１〜４、６〜７の製法と同じ製法で作成された。各ベルトNO.８〜１０、１２、１４は、カーボンブラックの含有量、分散状態がそれぞれ異なっているものである。各ベルトの厚さは、８０[μｍ]である。
【００５０】
ベルトNO.１３は、熱可塑性ポリカーボネート樹脂にカーボンブラックを分散させ、押出成型機により作成した、単層の無端ベルトである。ベルトの厚みは、１５０[μｍ]である。
【００５１】
ベルトNO.１５は、熱可塑性ＥＴＦＥ樹脂にカーボンブラックを分散させ、押出成型機により作成した、単層の無端ベルトである。ベルトの厚みは、１５０[μｍ]である。
【００５２】
ベルトNO.１１は、積層ベルトである。内層は、カーボンブラックを分散させたＰＶＤＦ溶液にディッピング法で作成した無端ベルトである。表層は、フッ素樹脂である。ベルト厚みは、内層が１５０[μｍ]、表層が５[μｍ]である。
【００５３】
上記８種類の中間転写ベルトを図１の画像形成装置に組み込んで、連続１００枚コピーおよび一万回コピーを行った。転写バイアスは、定電圧制御と定電流制御の両方で実験した。この結果を以下に示す。各試験の評価は、連続１００枚コピーの評価場合、1枚目のコピー画像に比べて、１００枚目の画像の度合いを目視による評価である。一方、一万回コピーは、一万枚目のコピー画像を目視による評価である。
【表２】

【００５４】
ベルトNO.１１の体積抵抗率の変化量の絶対値Δρｖが高いのは、表層が高抵抗である積層ベルトであるからである。高抵抗の層を有する積層ベルトの場合、時間の経過とともに、高抵抗層の界面に電荷が蓄積し、抵抗が上昇する。このように、抵抗が上昇した結果、定電圧制御においては、１００枚連続コピーで濃度低下が生じ、定電流制御においては、残像画像が確認された。定電圧制御の場合は、転写電流が流れにくくなり、十分な転写電界が得られず、転写不足による画像の濃度低下が起こったと考えられる。定電流制御の場合は、体積抵抗の上昇により印加電圧が高くなる。印加電圧が高くなることでベルトの帯電電位が高くなりトナー部分と無い部分との除電ムラが生じることで転写ムラが起こり、残像画像が確認された考えられる。一万枚コピーにおいても、同様に、定電圧制御の場合は、電流不足による濃度低下が、定電流制御の場合は、同様の理由により残像画像が発生したと考えられる。
【００５５】
NO.１１の積層ベルトにおいて、１００枚連続コピー後に装置を一旦停止し、その後、１０秒後の体積抵抗率ρｖを測定したが、体積抵抗率ρｖは、元に戻り、初期時と同じ値を示した。しかしながら、１万回コピー後に、体積抵抗率ρｖを測ったところ、体積抵抗率ρｖは、上昇しており、やはり、転写不足による画像の濃度低下が起こった。
【００５６】
体積抵抗率の変化量の絶対値Δρｖが０．７６のベルトNO.９は、単層ベルトであるが、導電剤の分散性が悪いために、体積抵抗率ρｖが上昇したと考えられる。このベルトにおいても、１００枚連続コピーにおいて、定電圧制御の場合は、濃度低下を、定電流制御の場合は、残像画像が確認された。同じように、一万回コピーにおいても、体積抵抗率ρｖの上昇が見られ、定電圧制御の場合は、転写不足による濃度低下・残像画像が確認された。一方、定電流制御の場合は、残像画像が確認された。
【００５７】
一方、体積抵抗率の変化量の絶対値Δρｖが−０．６８のベルトNO.１３の場合、ＣＢの同通路が形成される理由で体積抵抗率ρｖが減少したと考えられる。このように抵抗が減少した結果、定電圧制御の場合は、１００枚連続コピーにおいては、適正電流値以上の電流が流れ、転写電界が高まり、空隙放電による転写チリの発生や、転写過多が発生した。
同様に、一万回コピーにおいても、体積抵抗率ρｖの減少が起こり、転写過多や、転写過多による残像画像が認められた。また、定電流制御の場合は、１００枚連続コピーにおいては、抵抗の大きいトナー部分より、抵抗の低い部分へ電流が流れてしまう。その結果トナー部分以外のベルト抵抗は低下することになる。このように、ベルト抵抗にムラが生じて転写ムラとなり、残像画像が確認された。同じように、一万回コピーにおいても、同様な理由により、残像画像が確認された。
【００５８】
体積抵抗率の変化量の絶対値Δρｖが０．５以下である、ベルトNO.６、９、１０においては、一万回コピー後も体積抵抗率ρｖの変化が少なく、定電流制御、低電圧制御ともに異常画像の発生は、確認できなかった。
【００５９】
以上のことから、次のことがわかる。連続的に２００[Ｖ]の電圧を印加したときの電圧印加開始から２秒から１００秒までの体積抵抗率の変化量の絶対値Δρｖが０．５[Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）]以下の特性を有する中間転写ベルトを画像形成装置に用いれば、長期間画像の乱れがない画像を得られる。
【００６０】
また、本実施形態においては、間接転写方式の画像形成装置について説明したが、例えば、図８に示す直接転写方式の画像形成装置にも適用できる。図８の符号については、間接転写方式の画像形成装置と同一の構造を有するものについては、図１の符号と同じ符号を用いた。この画像形成装置は、上述の間接転写方式の画像形成装置同様、各色の画像を形成するために、現像ユニットおよび感光ユニットを備えた４組のトナー像形成部を備えている。また、上述の間接転写方式の画像形成装置同様に光書込ユニット、給紙カセット、転写搬送ユニット、定着ユニット、排紙トレイ等を備えている。
【００６１】
図９は、上記転写搬送ユニットの概略構成を示す拡大図である。
この転写搬送ベルト１０ａは、各トナー像形成部のドラム状の感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋに接触対向する各転写位置を通過するように、支持ローラ１４〜１６に掛け回されている。
【００６２】
これらの支持ローラのうち、転写紙移動方向上流側の入口ローラ１６には、電源８０ａから所定電圧が印加された転写材搬送用の静電吸着ローラ８０が対向するように転写搬送ベルト１０ａの外周面に配置されている。この２つのローラ１６，８０の間を通過した転写紙は転写搬送ベルト１０ａ上に静電吸着により担持される。ローラ１５は転写搬送ベルト１０ａを摩擦駆動する駆動ローラであり、図示しない駆動源に接続されていて矢印方向に回転する。
【００６３】
各転写位置において転写電界を形成する電界印加手段として、感光体４０に対向する位置には、転写搬送ベルト１０ａの裏面に接触するように、転写ローラ６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｋを設けている。これらは、各転写バイアス電源９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋから転写バイアスが印加される。この印加された転写バイアスの作用により、転写搬送ベルト１０ａに転写電荷が付与され、各転写位置において該転写搬送ベルト１０ａと感光体４０表面との間に所定強度の転写電界が形成される。また上記転写が行なわれる領域での転写紙と感光体の接触を適切に保ち、最良の転写ニップを得るために、バックアップローラ６８を備えている。
【００６４】
先に示した図８中の一点鎖線は、転写紙の搬送経路を示している。給紙カセット４４あるいは手差しトレイＳから給送された転写紙は、図示しない搬送ガイドにガイドされながら搬送ローラで搬送され、レジストローラ対４９が設けられている一時停止位置に送られる。このレジストローラ対４９により所定のタイミングで送出された転写紙は、転写搬送ベルト１０ａに担持され、各トナー像形成部１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋに向けて搬送され、各転写位置に形成されている転写ニップを通過する。
【００６５】
フルカラー画像を形成するカラーモードでは、各トナー像形成部１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋの感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ上で現像された各トナー像は、それぞれ各転写ニップで転写紙に重ね合わされる。そして、上記転写電界やニップ圧の作用を受けて転写紙上に転写される。この重ね合わせの転写により、転写紙上にはフルカラートナー像が形成される。
【００６６】
この転写搬送ユニットで使用した転写搬送ベルト１０ａは、導電剤として、少なくともカーボンブラックが含有されたポリイミド樹脂で形成された単層ベルトである。そして、表面抵抗は、９〜１２[Ｌｏｇ（Ω／□）]、より好ましくは、１０〜１１．５[Ｌｏｇ（Ω／□）]である。体積抵抗は、７〜１０[Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）]、より好ましくは、８〜９．５[Ｌｏｇ（Ω／ｃｍ）]の範囲に設定されている。そして、表面抵抗率ρｓは、５００[Ｖ]印加で測定したとき、電圧印加開始から２秒値と１００秒値の測定値の対数差の絶対値Δρｓが０．３[Ｌｏｇ（Ω／□）]以下である。そして、体積抵抗率ρｖは、２００[Ｖ]印加で測定したとき、電圧印加開始から２秒値と１００秒値の測定値の対数差の絶対値Δρｖが０．５[Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）]以下であるものを用いている。
【００６７】
上記実施形態の画像形成装置においては、連続電圧印加期間における抵抗率の変動特性を基準に判定された転写搬送ベルトを用いているが、同じく電荷担持部材である感光体や、現像ローラに上記判定方法を用いても良い。
【００６８】
なお、本実施形態は、発明の一実施例を示したにすぎず、本発明を逸脱しない範囲で種々変更可能である。本実施形態では、画像形成装置の転写ベルトに用いたものを例示したが、これに限定されない。例えば、連続的に電圧を印加したときの電圧印加開始から２秒後および１００秒後の体積抵抗率や表面抵抗率の差の絶対値の判定基準等を変えることで、電荷担持部材である搬送ベルト、感光ベルト等にも適用できる。また、その他の電気抵抗部材全般に適用することができる。
【００６９】
本実施形態によれば、転写ベルトとしての中間転写ベルトおよび搬送ベルトを連続的に電圧を印加したときの電圧印加開始から２秒および１００秒後の抵抗率の差の絶対値を基準にして判別された部材を用いている。その結果、転写ベルトの抵抗率が経時的に変化しなくなる。これにより、長期間使用しても、転写不良が発生せず、良好な画像を維持することができる。
また、本実施形態によれば、転写ベルトは、連続的に５００[Ｖ]電圧を印加したときの電圧印加開始から２秒から１００秒までの表面抵抗率の変化量の絶対値が０．３[Ｌｏｇ（Ω／□）]以下の基準を満たしたものである。これにより、経時的に表面抵抗率の変動が少ない転写ベルトとすることができ、長期にわたり、良好な画像を提供することがきる。
また、本実施形態によれば、転写ベルトは、連続的に２００[Ｖ]の電圧を印加したときの電圧印加開始から２秒から１００秒までの体積抵抗率の変化量の絶対値が０．５[Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）] 以下の基準を満たしたものである。これにより、経時的に体積抵抗率の変動が少ない中間転写ベルトおよび搬送ベルトとすることができ、長期にわたり、良好な画像を提供することがきる。
また、本実施形態の転写ベルトは、導電剤として少なくともカーボンブラックが含有された単層構造である。分散性の良いカーボンブラックを含有することで、抵抗ムラの少ないベルトとすることができる。また、転写ベルトが単層構造であるので、電荷が蓄積されにくく、経時的な抵抗の上昇を抑えることができる。
また、本実施形態においては、電界発生手段を定電流制御としている。本実施形態においては、経時的に表面抵抗率の変動の少ない中間転写ベルトおよび搬送ベルトを用いているので、ベルト表面の周方向への電流のリークが少ない。これにより、定電流制御においても、長期にわたり転写電界を維持することができる。よって、抵抗率等が経時的に多少変動しても、転写不足等の画像の不具合が起こらない。
また、本実施形態においては、転写電界形成手段としての転写バイアス印加部材が、感光体に対向する位置に、転写ベルトと接触して設けられているので、直接転写ニップ部へ転写バイアスを印加できる。これにより、転写ニップ部に間接的に転写電界を印加する方式に比べ、電圧を低く抑えることができる。よって、転写電圧の電源容量のリミットに余裕ができ、転写ベルトが高抵抗になっても、画像の品質に影響を及ぼすことがない。
【００７０】
【発明の効果】
請求項１乃至３の発明によれば、連続電圧印加による、抵抗率の変化を調べることで、電気抵抗部材の経時的な抵抗変動を予測することができる。よって、例えば、経時的な抵抗率の変化によって画像に多大な影響を及ぼす画像形成装置の電荷担持部材に本発明の判定方法を用いることができる。また、画像形成装置の電荷担持部材の中でも、特に転写ベルトに本発明の判定方法を用いると良い。
【００７１】
そして、前記方法で選定した転写用部材を画像形成装置に組み込むことで、長期間使用しても、転写不良が発生せず、良好な画像を維持することができる画像形成装置を得ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る画像形成装置の要部の説明図。
【図２】実施形態に係る画像形成装置の画像形成部の部分拡大図。
【図３】表面抵抗率ρｓを連続して測定する測定装置の概略図。
【図４】体積抵抗率ρｖを連続して測定する測定装置の概略図。
【図５】ベルトNO.１〜７の電圧印加時間と表面抵抗率の関係を示す図。
【図６】転写ローラの位置を変更した、画像形成装置の画像形成部の部分拡大図。
【図７】ベルトNO.８〜１５の電圧印加時間と体積抵抗率の関係を示す図。。
【図８】実施形態に係わる直接転写方式の画像形成装置の要部の説明図。
【図９】実施形態に係る直接転写方式の画像形成装置の画像形成部の部分拡大図。
【符号の説明】
９転写バイアス電源
１０中間転写ベルト
１０ａ転写搬送ベルト
１８Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂ画像形成手段
２０タンデム画像形成部
２２二次転写装置
２５定着装置
２６定着ローラ
２７加圧ローラ
４０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂ感光体

Claims

画像形成装置に用いる転写用部材に連続的に５００[Ｖ]の電圧を印加したときの電圧印加開始から２秒経過時における表面抵抗率[Ｌｏｇ（Ω／□）]と１００秒経過時における表面抵抗率[Ｌｏｇ（Ω／□）]との差分量の絶対値が０．３[Ｌｏｇ（Ω／□）]以下であるか否かで前記転写用部材の経時的な表面抵抗率変化が、許容範囲であるか否かの判定をすることを特徴とする抵抗変化判定方法。
画像形成装置に用いる転写用部材に連続的に２００[Ｖ]の電圧を印加したときの電圧印加開始から２秒経過時における体積抵抗率[Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）]と１００秒経過時における体積抵抗率[Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）]との差分量の絶対値が０．５[Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）]以下であるか否かで前記転写用部材の経時的な体積抵抗率変化が、許容範囲であるか否かの判定をすることを特徴とする抵抗変化判定方法。
請求項１または２の抵抗変化判定方法において、前記転写用部材は、導電剤として少なくともカーボンが含有する単層構造であり、連続的に電圧を印加する前の表面抵抗率が９[Ｌｏｇ（Ω／□）]以上１２[Ｌｏｇ（Ω／□）]以下、体積抵抗率が７[Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）]以上１０[Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）]以下であることを特徴とする抵抗変化判定方法。