JP5116947B2

JP5116947B2 - 転写装置及び画像形成装置

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Inventors: 理古谷
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Description

本発明は、転写装置及び画像形成装置に関するものである。

従来、画像形成装置においては、感光体ドラム等の像担持体上に形成されたトナー像を印刷用紙等の記録媒体に転写させるために転写ローラが使用されている。しかし、転写ローラの表面の硬度が高い場合には、トナー像の転写が良好に行われず、転写むらが発生してしまうことがある。そこで、転写ローラの表面の硬度をある程度低下させるために、表面層を発泡材料で形成された転写ローラを使用する転写装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

ところで、表面層が発泡材料で形成された転写ローラの場合、表面に多数の発泡セルが露出しており、該発泡セルの部分は記録媒体等の被接触媒体に接触しない。そのため、発泡セルが大きいと、転写ローラの接触部から被接触媒体への放電が不均一になってしまい、安定した転写特性を得ることができない。しかし、前記転写装置の場合、表面平均発泡セル径が３００〔μｍ〕以下である転写ローラにおいては、被接触体に対して接触部全体で均一な放電を発生させることが可能であるため、安定な転写持性を得ることが可能である。そのため、前記転写装置においては、表面平均発泡セル径が３００〔μｍ〕以下を満足することは、転写ローラに要求される諸特性の中で重要な条件の１つとされている。
特開平１０−１３３４９６号公報

しかしながら、前記従来の転写装置においては、表面の発泡セル径が２００〔μｍ〕〜５００〔μｍ〕である場合は、耐刷性が低く、印刷枚数が増加すると転写ローラの抵抗値が変化し、電圧依存性が大きくなる。そのため、転写電流制御が追従することができなくなり、画像不良を招いた。

本発明は、前記従来の転写装置の問題点を解決して、転写ローラを像担持体に対して接触させるための押込力を所定の範囲内に設定することによって、耐刷性が高く、電圧依存性を抑制することができ、良好な画像を得ることができる転写装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

そのために、本発明の画像形成装置においては、像担持体上に形成された現像剤の像を転写材搬送ベルトと転写ローラとによって転写材に電気的に転写させる画像形成装置であって、画像形成動作が開始される前に前記転写ローラと前記像担持体との間に１６００〔Ｖ〕のラッチ電圧を印加し、これにより、発生した電流の値を計測し、前記転写材搬送ベルト及び前記転写ローラのラッチ抵抗値を算出し、算出されたラッチ抵抗値及び転写時に前記転写材に供給する必要がある転写電流の値に基づいて、転写電圧値を決定して、該転写電圧値の電圧を画像形成動作を行うときに前記転写ローラと前記像担持体との間に印加する画像形成装置において、前記転写材搬送ベルトは、２５０〔Ｖ〕印加時の体積抵抗率が１０ ¹⁰ 〔Ω・ｃｍ〕〜１０ ¹⁴ 〔Ω・ｃｍ〕、５００〔Ｖ〕印加時の表面抵抗率が１０ ¹¹ 〜１０ ¹⁶ 〔Ω／□〕であり、前記転写ローラは発泡した弾性体から成る弾性体部を備え、該弾性体部は、表面の硬度がアスカーＣ硬度で２５度〜４５度であり、かつ、表面における各発泡セルの輪郭又は独立したセルとして想定した輪郭の短径と長径との積の平方根の２分の１が２００〔μｍ〕〜５００〔μｍ〕の範囲に分布しており、前記転写ローラは、耐刷テスト前では、１６００〔Ｖ〕を該転写ローラの金属製の中心軸及びドラム形状金属体の支持軸に接続し、前記転写ローラがドラム形状金属体と接触して回転している状態で定圧電源から供給される電流量を測定した値の平均値である抵抗値が３．５６×１０ ⁷ 〔Ω〕〜７．１１×１０ ⁷ 〔Ω〕の範囲にあり、かつ、測定された抵抗値における最大値と最小値との比である抵抗値の周むらが１．５倍以下であり、以下の式（１）で表される前記転写ローラの抵抗値の電圧依存性を示す値△Ｒが、前記転写ローラを前記転写材搬送ベルトを介して前記像担持体に間接的に押圧する押込力を６５〔ｇｆ／ｃｍ〕〜１１２〔ｇｆ／ｃｍ〕に設定して５万枚の転写材に印刷を行う耐刷テスト後、前記押込力を６５〔ｇｆ／ｃｍ〕〜１１２〔ｇｆ／ｃｍ〕としたときに、０．２９以上０．３２以下である。
△Ｒ＝１−（Ｒ_1600V÷Ｒ_800V）・・・式（１）
（ここで、Ｒ_1600Vは転写ローラに１６００〔Ｖ〕を印加したときの転写ローラの抵抗値であり、Ｒ_800Vは転写ローラに８００〔Ｖ〕を印加したときの転写ローラの抵抗値である。）

本発明によれば、転写装置は、転写ローラを像担持体に対して接触させるための押込力を所定の範囲内に設定するようになっている。これにより、耐刷性が高く、電圧依存性を抑制することができ、良好な画像を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図２は本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の概略を示す図である。

図において、１０は画像形成装置であり、例えば、電子写真式プリンタ、ファクシミリ機、複写機、プリンタ、ファクシミリ機及び複写機の機能を併せ持つ複合機等であるが、いかなる種類の画像形成装置であってもよい。なお、本実施の形態においては、前記画像形成装置１０がいわゆるタンデム方式のカラー電子写真式プリンタである場合について説明する。この場合、複数のローラに張設され、回転するベルト部材によって搬送される記録媒体上に画像を形成するようになっている。

ここで、２６は記録媒体としての転写材であり、例えば、印刷用紙、ＯＨＰ（ＯｖｅｒＨｅａｄＰｒｏｊｅｃｔｏｒ）シート等である。そして、３３は前記転写材２６を収容して給紙するための給紙カセットであり、２３は該給紙カセット３３から送り出された転写材２６を搬送するためのレジストローラであり、３５Ｂ、３５Ｙ、３５Ｍ及び３５Ｃは、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの各色の現像剤の像としてのトナー画像を形成するための画像形成ユニットであって、イメージドラムユニットとしての感光体ドラムユニットである。なお、該感光体ドラムユニット３５Ｂ、３５Ｙ、３５Ｍ及び３５Ｃを統合的に説明する場合には、感光体ドラムユニット３５として説明する。

そして、２４はトナー像を前記転写材２６上に転写し、該転写材２６を搬送するための転写材搬送ベルトであり、３１は前記転写材２６に転写されたトナー像を転写材２６に熱及び圧力によって定着するための定着器としての定着ユニットである。該定着ユニット３１は、図示されない熱源を内部に備える定着ローラ３１ａ、及び、図示されない付勢部材によって定着ローラ３１ａに押し付けられる加圧ローラ３１ｂを有する。

また、３４は現像剤としての後述されるトナー４１が定着されて装置外部に排出された転写材２６が載置される排紙トレーであり、２５ａは前記転写材搬送ベルト２４の表面に付着した不要トナーや異物を回収するためのクリーニングブレードである。該クリーニングブレード２５ａは、前記転写材搬送ベルト２４の駆動ローラと対向する位置に配設され、転写材搬送ベルト２４を駆動ローラと挟み込むようにして転写材搬送ベルト２４の表面に当接するように配設される。そして、２５ｂは前記クリーニングブレード２５ａが除去した転写材搬送ベルト２４の表面に付着した不要トナーや異物等を回収するための廃トナー箱であり、前記クリーニングブレード２５ａの下部に開口部を備え、図示されないフレームに取り付けられる。

さらに、１１Ｂ、１１Ｙ、１１Ｍ及び１１Ｃは、表面にブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの各色のトナー粉体画像を担持する像担持体としての感光体ドラムであり、２２Ｂ、２２Ｙ、２２Ｍ及び２２Ｃは、前記感光体ドラム１１Ｂ、１１Ｙ、１１Ｍ及び１１Ｃの各々の表面に選択的に光を照射して潜像を形成する露光装置としてのＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ：発光ダイオード）光源である。そして、１２Ｂ、１２Ｙ、１２Ｍ及び１２Ｃは、前記感光体ドラム１１Ｂ、１１Ｙ、１１Ｍ及び１１Ｃの各々に対向するように配置され、転写材搬送ベルト２４を挟み込むようにして、図示されない付勢部材によって感光体ドラム１１Ｂ、１１Ｙ、１１Ｍ及び１１Ｃの各々に向けて付勢される転写ローラである。なお、感光体ドラム１１Ｂ、１１Ｙ、１１Ｍ及び１１Ｃ、転写ローラ１２Ｂ、１２Ｙ、１２Ｍ及び１２Ｃ並びにＬＥＤ光源２２Ｂ、２２Ｙ、２２Ｍ及び２２Ｃを統合的に説明する場合には、感光体ドラム１１、転写ローラ１２及びＬＥＤ光源２２として説明する。

次に、前記感光体ドラムユニット３５の構成について詳細に説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態における感光体ドラムユニットの構成を示す図である。

感光体ドラム１１は、感光体ドラムユニット３５に回転可能に支持され、図示されない駆動手段によって、図１において矢印で示される方向に回転させられる。そして、前記感光体ドラム１１の周囲には、該感光体ドラム１１の表面を帯電するための帯電ローラ１３、一様に帯電した感光体ドラム１１の表面に静電潜像を形成するためのＬＥＤ光源２２、感光体ドラム１１の表面上に現像剤としてのトナー４１を供給することによって感光体ドラム１１の表面上の静電潜像を現像してトナー像４１ａを形成するための現像ローラ１４、前記感光体ドラム１１の表面上のトナー像４１ａを転写材２６上に転写して、該転写材２６上にトナー像４１ｂを付着させるための転写材搬送ベルト２４及び転写ローラ１２、並びに、感光体ドラム１１の表面上に残在したトナー４１を除去するためのクリーニングブレード１６が配設されている。なお、前記転写ローラ１２は、図１において矢印で示される方向に回転させられ、前記転写材２６は、図１において矢印で示される方向に搬送される。また、前記感光体ドラムユニット３５は、内部にトナー４１を収容するトナーカートリッジ２１、トナー４１を現像ローラ１４の表面に供給するためのトナー供給ローラ１５、及び、トナー層厚を調整し、かつ、トナーを帯電させるためのトナー規制部材１７を有する。

本実施の形態においては、画像形成装置１０が転写タンデムエンジンタイプのカラー電子写真プリンタであるので、転写材搬送ベルト２４は、感光体ドラム１１に接触するようになっている。そして、感光体ドラムユニット３５Ｂ、３５Ｙ、３５Ｍ及び３５Ｃの各々において、転写材搬送ベルト２４によって搬送される転写材２６上に、感光体ドラム１１Ｂ、１１Ｙ、１１Ｍ及び１１Ｃの表面上のトナー像４１ａが直接転写される。また、転写材搬送ベルト２４と転写ローラ１２とは、転写ユニットとして一体化されている。

次に、前記感光体ドラム１１と転写ローラ１２との配置について説明する。

図３は本発明の第１の実施の形態における感光体ドラムと転写ローラとの配置を示す図、図４は本発明の第１の実施の形態における転写材搬送ベルトの仕様を示す表である。

図３に示されるように、転写ローラ１２は、感光体ドラム１１に対して一定の荷重Ｆで押し込まれている。なお、図３において、１１ａは感光体ドラム１１の支持軸であり、４２は転写ローラ１２の中心軸である。そして、荷重Ｆは、図示されないばね部材によって両側の中心軸４２に矢印で示される方向に付与される。ここで、感光体ドラム１１に対する転写ローラ１２の押込力Ｆ_TRは、両者間の全荷重を転写ローラ１２の長手方向の接触長で割った値であり、次の式（１）で定義される。
Ｆ_TR＝２Ｆ÷Ｌ・・・式（１）
なお、Ｌは感光体ドラム１１と転写ローラ１２との接触長であり、後述される転写ローラ１２のゴム部４３の長さに等しい。

そして、前記押込力Ｆ_TRは、ばね定数の異なるばね部材を使用することによって、容易に調整することができる。

また、転写ユニットとして転写ローラ１２と一体化されている転写材搬送ベルト２４の仕様は、図４に示されるように設計されている。この場合、体積抵抗率が１０¹⁰〜１０¹⁴〔Ω・ｃｍ〕（２５０〔Ｖ〕印加、三菱油化製ハイレスタ）の範囲にあり、表面低効率が１０¹¹〜１０¹⁶〔Ω／□〕（５００〔Ｖ〕印加、三菱油化製ハイレスタ）の範囲にあることが好ましい。なお、抵抗率の値は、導電性カーボンブラックを分散させて抵抗調整を行うことができる。

次に、前記転写ローラ１２の構成について説明する。

図５は本発明の第１の実施の形態における転写ローラの構成を示す図、図６は本発明の第１の実施の形態における転写ローラの抵抗値の測定方法を示す図、図７は本発明の第１の実施の形態における転写ローラの仕様を示す表、図８は本発明の第１の実施の形態における表面発泡セル径の定義を示す図、図９は本発明の第１の実施の形態における発泡セルが表面でつながっている場合を示す図である。

図５に示されるように、転写ローラ１２は、金属製の中心軸４２と、発泡した弾性体から成る弾性体部としてのゴム部４３とを有する。この場合、前記発泡した弾性体は、中抵抗の弾性発泡ゴムである。そして、転写ローラ１２の仕様は、図７に示されるように設計されている。なお、転写ローラ１２の抵抗値は１０⁵〜１０¹⁰〔Ω〕の範囲にあり、抵抗周むらが１．５倍以下であることが好ましい。

ここで、前記転写ローラ１２の抵抗値は、図６に示されるような測定方法によって測定される。図６において、４６はドラム形状金属体であり、支持軸４６ａによって回転可能に支持され、図示されない駆動手段によって、図６において矢印で示される方向に回転させられる。また、４４は定圧電源であり、両端子が転写ローラ１２の金属製の中心軸４２及びドラム形状金属体４６の支持軸４６ａに接続されている。さらに、４５は電流計であり、定圧電源４４から供給される電流量を測定する。

そして、転写ローラ１２の抵抗値は、図６に示されるように、転写ローラ１２が十分抵抗値の小さいドラム形状金属体４６と接触して回転している状態で、定圧電源４４から供給される電流量を電流計４５によって測定した値の平均値である。また、抵抗周むらは、測定された抵抗値における最大値と最小値との比である。

図７に示されるように、金属製の中心軸４２の軸径は６〔ｍｍ〕であり、ゴム部４３の外径は１４〔ｍｍ〕である。なお、金属製の中心軸４２の軸径は、理想的には、６〔ｍｍ〕よりも大きいほうがよい。これは、軸径が大きいほど金属製の中心軸４２の剛性が高くなり、転写ローラ１２の撓（たわ）みを抑制して、感光体ドラム１１との均一な接触を得ることが可能になるからである。なお、金属製の中心軸４２の剛性は軸径の４乗に比例する。

また、ゴム部４３は、ベースポリマーとしてアクリルニトリルブタヂエンゴム（ＮＢＲ）及びエピクロルヒドリンエチレンオキシド（ＥＣＯ）ゴムを用いて混合し、加硫し、発泡させることによって、ローラ形状に成形したものである。なお、ＥＣＯゴムとＮＢＲゴムとはともに有極性ゴムであるが、特に、ＥＣＯゴムは、エチレンオキサイド基を有しており、高いイオン導電性を発現する。

そして、ゴム部４３の表面における発泡セル径は、２００〔μｍ〕〜５００〔μｍ〕の範囲に分布している。ここで、ゴム部４３の表面、すなわち、転写ローラ１２の表面における発泡セル径は、図８に示されるように、転写ローラ１２の表面と発泡セル４７の輪郭とが交差した曲面における発泡セル４７の径を意味し、次の式（２）で定義される。
発泡セル径＝√（Ａ×Ｂ）÷２・・・式（２）
なお、Ａは発泡セル４７の短径〔μｍ〕であり、Ｂは発泡セル４７の長径〔μｍ〕である。

また、図９（ａ）に示されるように、複数の発泡セル４７同士が連続気泡のようにつながっている場合は、図９（ｂ）に示されるように、各発泡セル４７の輪郭を想定し、各発泡セル４７を独立したセルとして把握して、発泡セル４７の径を求める。

次に、前記転写材２６に供給される転写電流について説明する。

図１０は本発明の第１の実施の形態における耐刷テスト前の転写ローラの電圧依存性を示す図、図１１は本発明の第１の実施の形態における耐刷テスト前の転写ローラの特性値を示す表である。

感光体ドラム１１の表面上のトナー像４１ａを転写材２６上に転写する場合、転写手段としての転写材搬送ベルト２４及び転写ローラ１２を介して転写材２６に供給される転写電流の値は、転写材２６の種類に応じて定められている値となるように一定に保たれる必要がある。しかし、前記転写材搬送ベルト２４及び転写ローラ１２の抵抗値は、一定ではなく、環境の変化及び印刷枚数の変化に応じて変化する。そこで、前記転写材搬送ベルト２４及び転写ローラ１２の抵抗値が変化しても、転写材２６に供給される転写電流の値が一定となるように、次のような転写電流の電圧制御が実行される。

画像形成装置１０による画像形成動作が開始される前に、転写ローラ１２の金属製の中心軸４２と感光体ドラム１１との間に所定のラッチ電圧値Ｖ_Lのラッチ電圧を印加し、これにより、発生した電流の値を計測し、転写材搬送ベルト２４及び転写ローラ１２のラッチ抵抗値Ｒ_Lを算出する。続いて、算出されたラッチ抵抗値Ｒ_L、及び、転写時に転写材２６に供給される必要がある転写電流の値に基づいて、転写電圧値Ｖ_TRを決定する。そして、画像形成装置１０による画像形成動作が行われるときには、前記金属製の中心軸４２と感光体ドラム１１との間に転写電圧値Ｖ_TRの電圧を印加する。

このように、転写電流の電圧制御を実行することによって、転写材搬送ベルト２４及び転写ローラ１２の抵抗値が変化した場合であっても転写材２６に供給される転写電流の値が一定となり、常に、感光体ドラム１１の表面上のトナー像４１ａを転写材２６上に転写するために最適な転写電流を供給することが可能となる。

図１０には、二種類の転写ローラ１２の抵抗値の電圧依存性が示されている。◆は低い抵抗値を備えるローラＡの抵抗値を示し、■は高い抵抗値を備えるローラＢの抵抗値を示している。前記ローラＡの抵抗値は転写ローラ１２の抵抗値規格の下限であり、前記ローラＢの抵抗値は転写ローラ１２の抵抗値規格の上限である。また、図１１には、前記ローラＡ及びローラＢの種々の特性値が示されている。なお、図１０及び１１に示される数値は、耐刷テストが実行される前の時点における数値である。そして、転写電圧値Ｖ_TRは、前記ローラＡ及びローラＢの電圧依存性に基づいて決定される。また、ラッチ電圧値Ｖ_Lは、１６００〔Ｖ〕で固定されている。

次に、実験例について説明する。

図１２は本発明の第１の実施の形態における実験例での転写ローラの抵抗値の電圧依存性を示す図、図１３は本発明の第１の実施の形態における実験例での転写ローラの特性値を示す表、図１４は本発明の第１の実施の形態における実験例での転写電流の電圧制御が追従することができない例を示す図、図１５は本発明の第１の実施の形態における実験例での転写電流の電圧制御が追従することができない例の転写ローラの特性値を示す表である。

本発明の発明者は、５万枚の転写材２６に印刷を行う耐刷テストを実施して、転写ローラ１２の抵抗値の電圧依存性を比較する実験を行った。今回の実験では、画像形成装置１０として、光学ＬＥＤ方式直接転写タンデムエンジンタイプカラー電子写真プリンタであるＭＩＣＲＯＬＩＮＥＣ５４００（株式会社沖データ製）を使用した。この場合、転写材２６の最大幅、すなわち、最大用紙幅はＬＥＴＴＥＲサイズであった。また、印刷速度は感光体ドラム１１の周速において９４〔ｍｍ／ｓｅｃ〕であった。さらに、転写材搬送ベルト２４として、図４に示される仕様を備えるものを使用し、また、転写ローラ１２として、図７に示される仕様を備えるものを使用した。

ここで、転写ローラ１２の抵抗値の電圧依存性を示す値△Ｒは、次の式（３）で定義される。
△Ｒ＝１−（Ｒ_1600V÷Ｒ_800V）・・・式（３）
なお、Ｒ_1600vは転写ローラ１２のラッチ抵抗値Ｒ_Lに相当する値であり、Ｒ_800v は画像形成動作時の転写電圧値に近い電圧値での転写ローラ１２の抵抗値に相当する値である。

そして、△Ｒは０以上１以下の値を取る。△Ｒが０となるのは電圧依存性がない場合であり、△Ｒの数値が大きいほど電圧依存性が大きいことになる。すなわち、△Ｒは、転写ローラ１２のラッチ抵抗値Ｒ_Lと転写時における抵抗値との変動の目安である。なお、耐刷テストを実施する前においては、転写ローラ１２の抵抗値には電圧依存性がないので、△Ｒは０に近かった。

本発明の発明者が行った実験例は、次の実験例１〜６である。

（実験例１）
感光体ドラム１１に対する転写ローラ１２の押込力Ｆ_TRを１１２〔ｇｆ／ｃｍ〕に設定して、耐刷テストを実施した。

転写ローラ１２の抵抗値の電圧依存性を示す値△Ｒの値は、耐刷テストを実施する前においては０．０８であり、耐刷テストを実施した後においては０．２９であった。

画像は常に良好であった。

（実験例２）
感光体ドラム１１に対する転写ローラ１２の押込力Ｆ_TRを９３〔ｇｆ／ｃｍ〕に設定して、耐刷テストを実施した。

転写ローラ１２の抵抗値の電圧依存性を示す値△Ｒの値は、耐刷テストを実施する前においては０．１０であり、耐刷テストを実施した後においては０．３０であった。

画像は常に良好であった。

（実験例３）
感光体ドラム１１に対する転写ローラ１２の押込力Ｆ_TRを６５〔ｇｆ／ｃｍ〕に設定して、耐刷テストを実施した。

転写ローラ１２の抵抗値の電圧依存性を示す値△Ｒの値は、耐刷テストを実施する前においては０．１０であり、耐刷テストを実施した後においては０．３２であった。

画像は常に良好であった。

（実験例４）
感光体ドラム１１に対する転写ローラ１２の押込力Ｆ_TRを３７〔ｇｆ／ｃｍ〕に設定して、耐刷テストを実施した。

転写ローラ１２の抵抗値の電圧依存性を示す値△Ｒの値は、耐刷テストを実施する前においては０．１０であり、耐刷テストを実施した後においては０．３４であった。

耐刷テストを実施する前の画像は良好であった。また、耐刷テストを実施した後では、ハーフトーンに画像不良が確認されたが、テキストは良好であった。

（実験例５）
感光体ドラム１１に対する転写ローラ１２の押込力Ｆ_TRを２８〔ｇｆ／ｃｍ〕に設定して、耐刷テストを実施した。

転写ローラ１２の抵抗値の電圧依存性を示す値△Ｒの値は、耐刷テストを実施する前においては０．１２であり、耐刷テストを実施した後においては０．３６であった。

（実験例６）
感光体ドラム１１に対する転写ローラ１２の押込力Ｆ_TRを１９〔ｇｆ／ｃｍ〕に設定して、耐刷テストを実施した。

転写ローラ１２の抵抗値の電圧依存性を示す値△Ｒの値は、耐刷テストを実施する前においては０．１４であり、耐刷テストを実施した後においては０．４９であった。

耐刷テストを実施する前の画像は良好であった。また、耐刷テストを実施した後では、ハーフトーン及びテキストにカスレ、すなわち、転写掠（かす）れが確認された。

そして、前記実験例１〜６について、耐刷テストを実施した後における転写ローラ１２の抵抗値の電圧依存性は、図１２に示され、転写ローラ１２の押込力Ｆ_TR、転写ローラ１２の抵抗値の電圧依存性、及び、耐刷テストを実施した後における画像の評価の関係は、図１３に示されている。

なお、試しに、感光体ドラム１１に対する転写ローラ１２の押込力Ｆ_TRを、実験例１における押込力Ｆ_TRの値である１１２〔ｇｆ／ｃｍ〕より大きな値に設定したところ、チリ、すなわち、転写チリが発生してしまった。このことから、感光体ドラム１１に対する転写ローラ１２の押込力Ｆ_TRを適正値以上に設定すると逆効果になることが分かる。

続いて、転写ローラ１２の抵抗値の電圧依存性が大きくなった原因を考察する。

転写ローラ１２の表面における発泡セル径が大きく、平均発泡セル径が３００〔μｍ〕以上で、かつ、転写ローラ１２の押込力Ｆ_TRが小さい場合、転写ローラ１２の表面が転写材搬送ベルト２４に接触している面積が少なくなって導電経路が少なくなるので、電界が集中しやすくなる。その結果、放電が発生して電気特性の劣化が早くなると考えられる。

続いて、転写掠れが発生した原因を考察する。

図１４及び１５には、図１０に示される高い抵抗値を備えるローラＢの抵抗値の電圧依存性、及び、前記実験例６の結果としての転写ローラ１２の抵抗値の電圧依存性が示されている。ここでは、実験例６の条件で耐刷テストを実施した後の転写ローラ１２を転写ローラＡ６と称し、耐刷テストを実施する前の転写ローラ１２を転写ローラＡ０と称して説明する。

そして、電圧が１６００〔Ｖ〕の近辺では、転写ローラＡ６及び転写ローラＢの抵抗値は同程度であり、また、ラッチ抵抗値Ｒ_Lはほぼ同等である。しかし、電圧依存性が違うため、電圧が１６００〔Ｖ〕から離れるほどに、転写ローラＡ６及び転写ローラＢの抵抗値は大きく異なっている。そのため、転写ローラＡ０及び転写ローラＢの電圧依存性に対応する転写電流の電圧制御を実行した場合、転写ローラＡ６に供給される転写電流が不足し、感光体ドラム１１の表面上のトナー像４１ａを転写材２６上に十分転写することができなくなり、転写掠れが発生する。

このように、本実施の形態においては、感光体ドラム１１に対する転写ローラ１２の押込力Ｆ_TRを６５〔ｇｆ／ｃｍ〕以上、かつ、１１２〔ｇｆ／ｃｍ〕以下に設定して耐刷テストを実施した場合、耐刷テスト後の転写ローラ１２の抵抗値の電圧依存性を示す値△Ｒは０．３２以下であり、画像は常に良好であった。

また、感光体ドラム１１に対する転写ローラ１２の押込力Ｆ_TRを２８〔ｇｆ／ｃｍ〕以上、かつ、６５〔ｇｆ／ｃｍ〕以下に設定して耐刷テストを実施した場合、耐刷テスト後の転写ローラ１２の抵抗値の電圧依存性を示す値△Ｒは０．３２以上、かつ、０．３６以下であり、画像は実用上問題のない状態であった。

なお、感光体ドラム１１に対する転写ローラ１２の押込力Ｆ_TRを２８〔ｇｆ／ｃｍ〕未満に設定して耐刷テストを実施した場合、耐刷テスト後の転写ローラ１２の抵抗値の電圧依存性を示す値△Ｒが０．３６より大きくなって、画像品質の劣化が顕著になった。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の第１の実施の形態における感光体ドラムユニットの構成を示す図である。本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の概略を示す図である。本発明の第１の実施の形態における感光体ドラムと転写ローラとの配置を示す図である。本発明の第１の実施の形態における転写材搬送ベルトの仕様を示す表である。本発明の第１の実施の形態における転写ローラの構成を示す図である。本発明の第１の実施の形態における転写ローラの抵抗値の測定方法を示す図である。本発明の第１の実施の形態における転写ローラの仕様を示す表である。本発明の第１の実施の形態における表面発泡セル径の定義を示す図である。本発明の第１の実施の形態における発泡セルが表面でつながっている場合を示す図である。本発明の第１の実施の形態における耐刷テスト前の転写ローラの電圧依存性を示す図である。本発明の第１の実施の形態における耐刷テスト前の転写ローラの特性値を示す表である。本発明の第１の実施の形態における実験例での転写ローラの抵抗値の電圧依存性を示す図である。本発明の第１の実施の形態における実験例での転写ローラの特性値を示す表である。本発明の第１の実施の形態における実験例での転写電流の電圧制御が追従することができない例を示す図である。本発明の第１の実施の形態における実験例での転写電流の電圧制御が追従することができない例の転写ローラの特性値を示す表である。

符号の説明

１０画像形成装置
１１、１１Ｂ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ感光体ドラム
１２、１２Ｂ、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ転写ローラ
２４転写材搬送ベルト
２６転写材
４１トナー
４３ゴム部

Claims

像担持体上に形成された現像剤の像を転写材搬送ベルトと転写ローラとによって転写材に電気的に転写させる画像形成装置であって、
画像形成動作が開始される前に前記転写ローラと前記像担持体との間に１６００〔Ｖ〕のラッチ電圧を印加し、これにより、発生した電流の値を計測し、前記転写材搬送ベルト及び前記転写ローラのラッチ抵抗値を算出し、算出されたラッチ抵抗値及び転写時に前記転写材に供給する必要がある転写電流の値に基づいて、転写電圧値を決定して、該転写電圧値の電圧を画像形成動作を行うときに前記転写ローラと前記像担持体との間に印加する画像形成装置において、
前記転写材搬送ベルトは、２５０〔Ｖ〕印加時の体積抵抗率が１０ ¹⁰ 〔Ω・ｃｍ〕〜１０ ¹⁴ 〔Ω・ｃｍ〕、５００〔Ｖ〕印加時の表面抵抗率が１０ ¹¹ 〜１０ ¹⁶ 〔Ω／□〕であり、
前記転写ローラは発泡した弾性体から成る弾性体部を備え、
該弾性体部は、表面の硬度がアスカーＣ硬度で２５度〜４５度であり、かつ、表面における各発泡セルの輪郭又は独立したセルとして想定した輪郭の短径と長径との積の平方根の２分の１が２００〔μｍ〕〜５００〔μｍ〕の範囲に分布しており、
前記転写ローラは、耐刷テスト前では、１６００〔Ｖ〕を該転写ローラの金属製の中心軸及びドラム形状金属体の支持軸に接続し、前記転写ローラがドラム形状金属体と接触して回転している状態で定圧電源から供給される電流量を測定した値の平均値である抵抗値が３．５６×１０ ⁷ 〔Ω〕〜７．１１×１０ ⁷ 〔Ω〕の範囲にあり、かつ、測定された抵抗値における最大値と最小値との比である抵抗値の周むらが１．５倍以下であり、以下の式（１）で表される前記転写ローラの抵抗値の電圧依存性を示す値△Ｒが、前記転写ローラを前記転写材搬送ベルトを介して前記像担持体に間接的に押圧する押込力を６５〔ｇｆ／ｃｍ〕〜１１２〔ｇｆ／ｃｍ〕に設定して５万枚の転写材に印刷を行う耐刷テスト後、前記押込力を６５〔ｇｆ／ｃｍ〕〜１１２〔ｇｆ／ｃｍ〕としたときに、０．２９以上０．３２以下であることを特徴とする画像形成装置。
△Ｒ＝１−（Ｒ_1600V÷Ｒ_800V）・・・式（１）
（ここで、Ｒ_1600Vは転写ローラに１６００〔Ｖ〕を印加したときの転写ローラの抵抗値であり、Ｒ_800Vは転写ローラに８００〔Ｖ〕を印加したときの転写ローラの抵抗値である。）