JP5313120B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、現像剤像を転写電圧によって中間転写体に転写する転写処理を行う電子写真方式の画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置には、現像剤像担持体（感光体ドラム）の表面に担持された現像剤像を中間転写ベルトに一次転写した後、中間転写ベルトから記録媒体へ二次転写する中間転写方式を採用しているものがある。

このような画像形成装置では、例えば中間転写ベルトは少なくとも駆動ローラと従動ローラとに架け渡され、中間転写ベルトを挟んで現像剤像担持体に圧接する一次転写ローラとの間で、現像剤像が中間転写ベルトに一次転写される。

従来の画像形成装置では、中間転写ベルトとしてポリイミド樹脂やポリアクリルアミド樹脂等で構成された単層ベルトが用いられている。また、特開２００６−２０１４７０（特許文献１）には、弾性中間層を有する三層構成の中間転写ベルトが開示されている。該中間転写ベルトと圧接する二次転写ローラに関しては、ＪＩＳＡ硬度６５度と中硬度で抵抗（体積抵抗率）も１×１０^７Ω・ｃｍと中抵抗のＮＢＲ（ブタジエンアクリロニトリルゴム） 材料を採用している。

一方、特開２００６−６４９５７（特許文献２）においては、一次転写には中間転写ベルトと一次転写ローラとの間にニップ圧が必要なので、一次転写ローラとして導電性ゴムローラが用いることが提案されている。該一次転写ローラのＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度は２０度〜４０度と低硬度で、抵抗値Ｒの範囲もＬｏｇＲが７．７〜８．２と中抵抗の導電性ゴムローラを採用している。

特開２００６−２０１４７０公報 特開２００６−６４９５７公報

しかし、導電性ゴムローラの抵抗は、環境依存性が大きく、低温低湿環境下と高温高湿環境下とでは２桁ほどの変動が発生する場合がある。

高温高湿環境下では、用紙等の記録媒体の抵抗が低下するだけでなく、導電性ゴムローラの抵抗も１桁ほど下がる。このため、定電流制御の場合は、転写電圧が低くなり、必要な転写電圧に達しないことから、転写性能が低下しやすくなる。一方、定電圧制御の場合は、電流が過剰に大きくなるので、再転写等の転写不良が発生しやすくなる。ここで、再転写とは、中間転写ベルトの移動方向において上流側の画像形成部で中間転写ベルトに転写された現像剤像の一部が、下流側で現像剤像担持体に付着する現象をいう。

低温低湿環境下では、記録媒体の抵抗が高温高湿環境下と比べて高くなるだけでなく、導電性ゴムローラの抵抗も１桁ほど上がる。このため、定電流制御の場合は、電圧が異常に高くなり、リーク現象、再転写やトナーの飛び散り現象が発生しやすくなる。一方、定電圧制御の場合は、電流が小さくなるので、充分な転写性能が得られなくなりやすい。

導電性ゴムローラの抵抗が変動した場合、印字された文字の中抜けや、全体的に高濃度のいわゆるベタ画像における粒状度（高い空間周波数で発生する濃度の不均一性）やモットル（低い空間周波数で発生する濃度の不均一性）の悪化等の転写不良が発生することがあった。

このように、一次転写ローラとして導電性ゴムローラを用いた場合、環境によって抵抗が変動しやすいので、転写性能を高く安定させることができなかった。

この発明の目的は、転写性能を高く安定させることができる画像形成装置を提供することにある。

本発明の画像形成装置は、現像剤像を担持する感光体ドラム（現像剤像担持体）と、複数の支持ローラ間に張架される弾性層を有する中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトを挟んで、前記感光体ドラムと対向圧接する一次転写ローラを備えた画像形成装置であって、前記一次転写ローラは、前記中間転写ベルトより硬質であって導電性樹脂で構成されることを特徴とするものである。

更に、本発明は、前記中間転写ベルトは、硬度（ＪＩＳＡ硬度）が４０度以上７５度以下の範囲内であって、前記一次転写ローラの硬度（ＪＩＳＡ硬度）が、８０度以上であることが好ましい。

更に、本発明は、一次転写ローラの抵抗（体積抵抗率）が１０^５Ω・ｃｍ〜１０^７Ω・ｃｍの範囲内であることが好ましい。

更に、本発明は、前記中間転写ベルトが、基材、前記基材層上に配置された弾性層、及び前記弾性層上に配置された表面層を有することが好ましい。

更に、本発明は、前記弾性層が、ウレタンゴムで構成され、前記表面層は、フッ素樹脂で構成されることが好ましい。

更に、本発明は、前記中間転写ベルトと前記一次転写ローラとの圧接位置における前記中間転写ベルトの変形量が、０．１０ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下であることが好ましい。

更に、本発明は、前記基材が、ポリイミド樹脂で構成されることが好ましい。

また更に、前記基材の厚さが、３０μｍ以上５５μｍ以下であることが好ましい。

本発明によれば、一次転写ローラは、中間転写ベルトより硬質としたため、中間転写ベルトと一次転写ローラとの圧政位置において中間転写ベルトが変形することで、ニップ領域を充分確保することができる。また、一次転写ローラが導電性樹脂で構成されており、従来のゴムローラと比較して抵抗を低くすることができるため、一次転写ローラの抵抗は、温度や湿度といった環境の影響度が小さい。従って、環境変化に関らず、従来のゴムローラを用いた場合と比較して転写性能を安定化することができる。

また、本発明によれば、中間転写ベルトは、基材、基材上に配置された弾性層、及び弾性層上に配置された表面層を有するように構成されている。このように、中間転写ベルトは、基材を有することで中間転写ベルトの強度が保持される。

また、弾性層を有することで、中間転写ベルトと一次転写ローラとの圧接位置において中間転写ベルトが変形し、ニップ領域を適切に形成することができる。

更に、表面層を有することで中間転写ベルトの劣化を抑制することができる。

また、本発明によれば、弾性層はウレタンゴムで構成し、表面層はフッ素樹脂で構成されている。ウレタンゴムは適度な弾性を有するので転写処理に必要なニップ圧を一次転写ローラとの間に適度に生じさせることができる。また、表面層をフッ素樹脂で構成することでクリーニングブレードや記録媒体との摩擦による中間転写ベルトの劣化を抑制することができるので、転写性能を高く安定させることができる。

また、本発明によれば、中間転写ベルトの変形量を０．１０ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下としており、中間転写ベルトと一次転写ローラとの間に転写処理に適した圧接力を生じさせることができる。

また、本発明によれば、基材はポリイミド樹脂で構成されている。このポリイミド樹脂は、ポリカーボネート樹脂やポリアミドイミド樹脂に比して引張弾性率が高く、伸び難いので、中間転写ベルトの耐久性を向上させることができる。

また、本発明によれば、基材の厚さは、３０μｍ以上５５μｍ以下としている。そのことで、中間転写ベルトに必要とされる強度を保持するとともに、一次転写ローラ、感光体ドラム、及び二次転写ローラに柔軟に接触できるので、転写性能を高く安定させることができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置のの全体構成を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置を構成する中間転写ベルトの断面図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置を構成する中間転写ベルトと一次転写ローラ及び感光体ドラムによる１次転写部の構成を示す部分拡大図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は発明を実施する形態の一例であって、本発明に係る画像形成装置の構成を示す説明図である。

画像形成装置１０は、画像読取ユニット１００、画像形成ユニット２００、給紙ユニット３００、及び制御部４００を備えている。

画像読取ユニット１００は、画像形成装置１０の上部に配置され、自動原稿搬送装置（ＡＤＦ:Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ）９０、及び画像読取部２０を備えている。画像読取部２０は、第１原稿台２１、第２原稿台２２、第１ミラーベース２３、第２ミラーベース２４、レンズ２５、及び固体撮像素子（ＣＣＤ:Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）２６を備えている。

ＡＤＦ９０には、原稿積載トレイ９１から第２原稿台２２を経由して原稿排出トレイ９２へ至る原稿搬送路９３が形成されている。ＡＤＦ９０は、原稿搬送路９３に原稿を１枚ずつ搬送する。ＡＤＦ９０は、第１原稿台２１の上面を開閉自在に被覆するように、背面側を支点に回動自在にされている。前面側が上方に移動するようにＡＤＦ９０を回動させて第１原稿台２１の上面を露出させることにより、ＡＤＦ９０を用いずに手動操作によって第１原稿台２１に原稿を載置することができる。

第１原稿台２１及び第２原稿台２２は、ともに硬質ガラス板によって構成されている。
第１ミラーベース２３及び第２ミラーベース２４は、第１原稿台２１及び第２原稿台２２の下方において水平方向に移動自在に配置されている。第２ミラーベース２４の移動速度は、第１ミラーベース２３の移動速度の１／２にされている。第１ミラーベース２３は、光源及び第１ミラーを搭載している。第２ミラーベース２４は、第２ミラー及び第３ミラーを搭載している。

ＡＤＦ９０によって搬送される原稿の画像を読み取る際に、第１ミラーベース２３は、第２原稿台２２の下方に停止している。光源の光は、第２原稿台２２上を通過する原稿の画像面に向けて照射され、原稿の画像面における反射光が第１ミラーによって第２ミラーベース２４に向けて反射される。

第１原稿台２１に載置された原稿の画像を読み取る際には、第１ミラーベース２３及び第２ミラーベース２４は、第１原稿台２１の下方を水平方向に移動する。光源の光は、第１原稿台２１上に載置された原稿の画像面に向けて照射され、原稿の画像面における反射光が第１ミラーによって第２ミラーベース２４に向けて反射される。

ＡＤＦ９０を用いるか否かにかかわらず、原稿の画像面における反射光は、光路長を一定にして、第２ミラー及び第３ミラーによってレンズ２５を経由してＣＣＤ２６に入射する。

ＣＣＤ２６は、原稿の画像面における反射光の光量に応じた電気信号を出力する。この電気信号は、制御部４００に画像データとして入力される。このようにして、画像読取部２０は、原稿の画像を読み取って画像データを取得する。制御部４００は、必要に応じて画像データを画像形成ユニット２００へ出力する。

画像形成ユニット２００は、画像読取ユニット１００の下に配置され、露光ユニット３、４個の画像形成部３１，３２，３３，３４、中間転写ベルトユニット６、二次転写ローラ６６、定着装置７、排紙トレイ６７、及び用紙搬送路６８，６９を備えている。

中間転写ベルトユニット６は、中間転写ベルト６１、駆動ローラ６２、従動ローラ６３、及びテンションローラを有している。中間転写ベルト６１は、駆動ローラ（支持ローラ）６２と従動ローラ（支持ローラ）６３との間に張架されてループ状の移動経路を形成している。

画像形成ユニット２００は、ブラック、並びに、カラー画像を色分解して得られる減法混色の３原色であるシアン、マゼンタ及びイエローの４色の各色相に対応した画像データを用いて、画像形成部３１，３２、３３，３４において画像形成処理を行う。画像形成部３１〜３４は、中間転写ベルト６１の移動経路に沿って一列に配置されている。画像形成部３２〜３４は、画像形成部３１と実質的に同様に構成されている。

ブラックの画像形成部３１は、感光体ドラム１、帯電装置２、現像装置４、一次転写ローラ５、及びクリーニングユニット６４を備えている。

帯電装置２は、感光体ドラム１の表面を所定の電位に均一に帯電させる。露光ユニット３は、図示しない半導体レーザ、ポリゴンミラー、第１ｆθレンズ及び第２ｆθレンズを備えており、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色相の画像データによって変調されたレーザービームのそれぞれを、画像形成部３１〜３４のそれぞれの感光体ドラム１に照射する。４個の感光体ドラム１のそれぞれの周面には、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色相の画像データによる静電潜像が形成される。

現像装置４は、静電潜像が形成された感光体ドラム１の周面に、画像形成部３１〜３４のそれぞれの色相のトナー（現像剤）を供給し、静電潜像を現像剤像に顕像化する。

クリーニングユニット６４は、現像及び画像転写の後における感光体ドラム１の表面に残留したトナーを回収する。

中間転写ベルト６１の外周面は、４個の感光体ドラム１に順に対向する。中間転写ベルト６１を挟んで各感光体ドラム１に対向する位置のそれぞれに、一次転写ローラ５が配置されている。中間転写ベルト６１と感光体ドラム１とが互いに対向する位置のそれぞれが、一次転写位置である。

一次転写ローラ５には、感光体ドラム１の周面に担持された現像剤像を中間転写ベルト６１上に転写するために、トナーの帯電極性（マイナス）と逆極性（プラス）の一次転写バイアスが定電圧制御によって印加される。これによって、感光体ドラム１のそれぞれに形成された各色相の現像剤像は中間転写ベルト６１の外周面に順次重ねて転写（一次転写）され、中間転写ベルト６１の外周面にフルカラーの現像剤像が形成される。

但し、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色相の一部のみの画像データが入力された場合は、４個の感光体ドラム１のうち、入力された画像データの色相に対応する一部のみにおいて静電潜像及び現像剤像の形成が行われる。例えば、モノクロ印刷モード時には、ブラックの色相に対応した画像形成部３１の感光体ドラム１のみにおいて静電潜像の形成及び現像剤像の形成が行われ、中間転写ベルト６１の外周面にはブラックの現像剤像のみが転写（一次転写）される。

画像形成部３１〜３４の全てにおいて画像形成処理が行われるフルカラー画像形成時には、４個の一次転写ローラ５が中間転写ベルト６１を全ての感光体ドラム１に圧接する。一方、画像形成部３１のみにおいて画像形成処理が行われるモノクロ画像形成時には、画像形成部３１のみにおいて一次転写ローラ５が中間転写ベルト６１を感光体ドラム１に圧接する。

各一次転写ローラ５は、直径８ｍｍ〜１０ｍｍのステンレス等の金属を基材とする軸の表面を硬質の導電性樹脂（例えば、導電性ＰＯＭ（ポリアセタール）樹脂、導電性ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）樹脂、導電性ウレタン樹脂等）によって被覆、もしくは、導電性樹脂から形成されたチューブを被覆して構成されており、軸に高電圧（転写バイアス）を印加することで、中間転写ベルト６１に転写電圧を均一に印加することができる。抵抗は、カーボン、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２及びＴｉＯ_２等の導電性の充填材により調整した。

二次転写ローラ６６は、中間転写ベルト６１を挟んで駆動ローラ６２に所定のニップ圧で圧接している。二次転写ローラ６６は、芯金をベース基材とし、その表面は一般的なウレタンゴムで構成されている。二次転写ローラ６６は、中間転写ベルト６１の外周面に担持された現像剤像を、記録媒体の一例である用紙に転写（二次転写）するためのものである。

上記一次転写ローラ５及び二次転写ローラ６６の硬度は、一般的にはＪＩＳＡ硬度で１５度〜１００度程度である。そのうち、一次転写ローラ５は、芯金部に対して樹脂部が厚い場合でも、芯金に樹脂が被覆された状態で８０度以上は必要である。

これら一次転写ローラ５及び二次転写ローラ６６には、図示しない高圧電源よりトナーを電気的に引き寄せるため、高電圧（転写バイアス）が印加される。上記電圧としては、０．５ｋＶ〜４ｋＶであり、画像形成装置１０が使用される温度、湿度の環境によって変更される可変制御を行う場合がある。

給紙ユニット３００の給紙トレイ８１には、用紙が収容されている。用紙搬送路６８には、複数の搬送ローラ１２Ａ，１２Ｂが配置されている。用紙搬送路６８は、給紙トレイ８１に収容されている用紙を、二次転写位置及び定着装置７を経由して排紙トレイ６７へ送るために、略垂直方向に配置されている。

用紙搬送路６９には、複数の搬送ローラ１２Ｃ，１２Ｄが配置されている。用紙搬送路６９は、用紙の搬送方向において、定着装置７の下流側から二次転写位置の上流側まで配置されている。用紙搬送路６９には、定着装置７を通過した後で排紙トレイ６７へ排出される用紙が、それまでの後端を前にして搬送される。これによって、用紙は表裏を反転した状態で、二次転写位置へ再送される。

給紙ユニット３００は、画像形成ユニット２００の下に配置され、給紙カセット８１の他に、手差しトレイ８２を備えている。給紙カセット８１及び手差しトレイ８２のそれぞれには、用紙が収容される。

給紙ユニット３００は、給紙カセット８１又は手差しトレイ８２の何れかから１枚ずつ用紙を給紙する。給紙カセット８１に収容された用紙は、ピックアップローラ１１Ａによって給紙され、用紙搬送路６８を経由して二次転写位置へ搬送される。手差しトレイ８２に収容された用紙は、ピックアップローラ１１Ｂによって給紙され、用紙搬送路６８を経由して二次転写位置へ搬送される。

用紙搬送方向において二次転写位置の上流側に、レジストローラ１３が配置されている。給紙カセット８１又は手差しトレイ８２から給紙された用紙は、レジストローラ１３が停止した状態で先端をレジストローラ１３に突き当てられる。レジストローラ１３の回転軸は、用紙の搬送方向に直交する方向に配置されている。用紙の先端が、停止した状態のレジストローラ１３に突き当てられることで、用紙が斜行している場合は斜行が補正される。

レジストローラ１３は、用紙の先端を、中間転写ベルト６１の表面に形成された現像剤像の先端と合わせるタイミングで回転を開始し、二次転写位置へ用紙を供給する。

この実施形態では、中間転写ベルト６１の移動方向において二次転写位置の上流側近傍に、二次転写前帯電装置１４、及び対向ローラ１５が配置されている。二次転写前帯電装置１４は、中間転写ベルト６１の外周面側に配置され、対向ローラ１５は、中間転写ベルト６１を挟んで二次転写前帯電装置１４に対向するように配置されている。二次転写前帯電装置１４は、中間転写ベルト６１の外周面に担持された現像剤像に、トナーの帯電極性（マイナス）と同極性（マイナス）の電荷を付与する。

給紙ユニット３００から給紙された用紙が二次転写位置を通過する際に、駆動ローラ６２に、トナーの帯電極性（マイナス）と同極性（マイナス）の高電圧の転写電圧が印加される。これによって、中間転写ベルト６１の外周面から用紙の表面に、現像剤像が二次転写（転写処理）される。

現像剤像が用紙に転写された後の中間転写ベルト６１上に残留した現像剤は、中間転写ベルト用クリーニング装置６５によって回収される。

現像剤像が転写された用紙は、定着装置７に導かれ、加熱ローラ７１と加圧ローラ７２との間を通過することで加熱及び加圧される。これによって、現像剤像が、用紙の表面に堅牢に定着する。現像剤像が定着した用紙は、現像剤像が定着した面を下にして排紙トレイ６７上へ排出される。

図２は、中間転写ベルト６１の断面構成を示す。中間転写ベルト６１は、基材４１、弾性層４２、及び表面層４３からなる３層構造に構成されている。弾性層４２は、基材４１上に配置されている。表面層４３は、弾性層４２上に配置されている。

本実施例では、基材４１は、厚さ４０μｍのポリイミド樹脂で構成されている。弾性層４２は、厚さ３００μｍのウレタンゴムで構成されている。表面層４３は、厚さ１０μｍのフッ素樹脂で構成されている。この時、中間転写ベルト６１の硬度は６０度、変形量は０．２０ｍｍであった。

中間転写ベルト６１の硬度は、弾性層４２の厚さによって適宜調整される。弾性層４２の厚さは、中間転写ベルト６１の硬度がＪＩＳＡ硬度で４０度以上７５度以下の範囲内に入るように適宜調整されている。

基材４１として、ポリイミド樹脂を用いることで、中間転写ベルト６１の耐久性を向上させることができる。これは、ポリイミド樹脂が引張弾性率がポリカーボネート樹脂やポリアミドイミド樹脂に比して最も高く、伸び難いためである。

弾性層４２として、ウレタンゴムは適度な弾性を有するので、一次転写に必要なニップ圧を中間転写ベルト６１と一次転写ローラ５との間に適度に生じさせることができる。また、ウレタンゴムは基材４１として用いられるポリイミド樹脂との接着性が高いので、弾性層４２と基材４１との接着性を高めることができる。

また、表面層４３をフッ素樹脂で構成することで、中間転写ベルト用クリーニング装置６５のクリーニングブレードや用紙との摩擦による中間転写ベルト６１の劣化、厚さの削れを抑制することができるので、転写性能を安定化させることができる。

図３は、中間転写ベルト６１と一次転写ローラ５及び感光体ドラム１による１次転写部の圧接状態を示している。上述のように、中間転写ベルト６１は、図１に示す、駆動ローラ６２と従動ローラ６３との間に張架されている。一次転写ローラ５は、硬質の導電性樹脂で構成されており、中間転写ベルト６１を挟んで感光体ドラム１に圧接されている。

一次転写時に、転写電圧は一次転写ローラ５に印加され、感光体ドラム１の外周面に担持された現像剤像は中間転写ベルト６１に転写される。

本願発明においては、一次転写ローラ５が導電性樹脂で構成されているので、抵抗が小さく、温度や湿度といった環境の影響度が小さい。従って、本願発明の画像形成装置１０によれば、環境変化に関らず、一次転写性能を高く安定させることができる。

中間転写ベルト６１は、一次転写ローラ５及び感光体ドラム１より硬度が小さいので、一次転写ローラ５の圧接力によって中間転写ベルト６１が変形する。中間転写ベルト６１の変形量に応じて、中間転写ベルト６１と一次転写ローラ５とが圧接するニップ領域１６の大きさが決定される。一次転写における転写には、ニップ領域１６の大きさをある程度、確保する必要がある。

表１は、一次転写ローラ５と中間転写ベルト６１の硬度（ＪＩＳＡ硬度）の関係について示しており、一次転写ローラ５の環境での抵抗変動、ニップ領域１６の幅、一次転写ローラ５の永久歪みの有無について評価した。

以下、表１の結果について効果があるものの一例を実施例として、効果が充分には得られなかったものの数例を比較例として説明する。
（実施例）
中間転写ベルト６１の硬度を６０度、一次転写ローラ５の硬度を９０度とした。この時、中間転写ベルト６１の弾性層４２には、厚さ３００μｍのウレタンゴムを用いた。変形量は０．２０ｍｍであった。

この場合、一次転写ローラ５の抵抗が環境によって変動しにくく、ニップ領域１６の幅も適切に形成されている。従って、環境変化に関らず、一次転写性能を高く安定させることができる。

中間転写ベルト６１の硬度が４０度以上７５度以下の範囲内であって、一次転写ローラ５が中間転写ベルト６１より硬質である○の範囲内では、一次転写ローラ５の環境での抵抗変動が少なく、ニップ領域１６の幅も適切で、一次転写ローラ５の永久歪みも発生しなかった。
（比較例１）
中間転写ベルト６１の硬度を６０度、一次転写ローラ５の硬度を４０度とした。

この場合、一次転写ローラ５に永久歪みが発生してしまう。
（比較例２）
中間転写ベルト６１の硬度を４０度、一次転写ローラ５の硬度を４０度とした。この時、中間転写ベルト６１の弾性層４２には、厚さ５００μｍのウレタンゴムを用いた。変形量は０．３０ｍｍであった。

この場合、ニップ領域１６の幅も大きくなり過ぎて、圧接力が不安定となる。
（比較例３）
中間転写ベルト６１の硬度を６０度、一次転写ローラ５の硬度を６０度とした。

この場合、一次転写ローラ５に永久歪みが発生したり、ニップ領域１６の幅が大きくなり過ぎて圧接力が不安定となることはないが、環境によって一次転写ローラ５の抵抗が変動しやすい範囲なので、転写性能を高く安定させることができない。
（比較例４）
中間転写ベルト６１の硬度を９０度、一次転写ローラ５の硬度を６０度とした。この時、中間転写ベルト６１の弾性層４２には、厚さ１０μｍのウレタンゴムを用いた。変形量は０．１０ｍｍであった。

この場合、転写に必要なニップ領域１６の幅が充分確保されるものの、環境によって一次転写ローラ５の抵抗が変動しやすい範囲なので、転写性能を高く安定させることができない。
（比較例５）
中間転写ベルト６１の硬度を９０度、一次転写ローラ５の硬度を９０度とした。

この場合、環境によって一次転写ローラ５の抵抗は変動しにくいものの、転写に必要なニップ領域１６の幅が確保できない。

一次転写ローラ５の硬度が５０度以下で、中間転写ベルト６１の硬度が４０度より大きく７５度以下であって、かつ中間転写ベルト６１と一次転写ローラ５の硬度の差が２０度以上である×の範囲内では、一次転写ローラ５の環境での抵抗変動が少なく、ニップ領域１６の幅も適切だったが、比較例１と同様に一次転写ローラ５の永久歪みという致命的不具合が発生した。

一次転写ローラ５の硬度が４０度以上７５度以下であって、中間転写ベルト６１の硬度が４０度もしくは、中間転写ベルト６１の硬度が５０度でかつ中間転写ベルト６１と一次転写ローラ５の硬度の差が２０度以上の◇の範囲内では、一次転写ローラ５の環境での抵抗変動が少なく、一次転写ローラ５の永久歪みも発生しなかったが、比較例２と同様にニップ領域１６の幅が大きくなり過ぎて、圧接力が不安定であった。

中間転写ベルト６１と一次転写ローラ５の硬度の差が２０度未満でかつ、中間転写ベルト６１の硬度が４０度より大きく７５度以下の範囲内であって、一次転写ローラ５の硬度が５０度より大きく７５度以下の△の範囲内では、ニップ領域１６の幅は適切で、一次転写ローラ５の永久歪みも発生しなかったが、比較例３と同様に一次転写ローラ５の環境での抵抗が変動しやすかった。

一次転写ローラ５の硬度が４０度以上７５度以下であって、中間転写ベルト６１の硬度が７５度を超える□の範囲内では、ニップ領域１６の幅は適切で、一次転写ローラ５の永久歪みも発生しなかったが、比較例４と同様に一次転写ローラ５の環境での抵抗が変動しやすかった。

一次転写ローラ５の硬度が８０度以上であって、中間転写ベルト６１の硬度が７５度を超える▽の範囲内では、一次転写ローラ５の抵抗が環境によって変動しにくく、一次転写ローラ５の永久歪みも発生しなかったが、比較例５と同様にニップ領域１６の幅が確保できなかった。

表２は、一次転写ローラ５の抵抗を変えた場合における、一次転写ローラ５の表面への異物付着による抵抗変動、転写電界（強度）を評価した結果について示している。一次転写ローラ５は、直径１０ｍｍのステンレス等の金属を基材とする軸の表面を導電性の硬質ウレタン樹脂によって被覆した。抵抗は、導電性カーボンの充填材により、体積抵抗率５×１０^４Ω・ｃｍ〜５×１０^７Ω・ｃｍの範囲内となるよう適宜調整した。

一次転写ローラ５の抵抗が１０^５Ω・ｃｍ〜１０^７Ω・ｃｍの範囲よりも低い場合には、一次転写ローラ５の表面にトナーがフィルミングする等の異物付着により大きな抵抗変動が発生してしまうと、充分な強度の転写電界が印加されず、画質の劣化を招いてしまう。逆に、この範囲よりも高い場合には、抵抗変動は少なくなるものの、充分な強度の転写電界を印加することができない。

表３は、中間転写ベルト６１の抵抗（体積抵抗率）の範囲について示しており、中間転写ベルト６１からのリークの発生、中間転写ベルト６１上への電荷の蓄積を評価した。中間転写ベルト６１は、弾性層４２として使用したウレタンゴムの抵抗を調整する等により、体積抵抗率５×１０^８Ω・ｃｍ〜５×１０^１３Ω・ｃｍの範囲内となるようにした。中間転写ベルト６１の抵抗が１０^８Ω・ｃｍ〜１０^１３Ω・ｃｍの範囲よりも低い場合には、中間転写ベルト６１からのリークを生じて一次転写時に充分な転写電力を維持することができない。逆に、この範囲よりも高い場合には、中間転写ベルト６１上に電荷が蓄積され過ぎてしまうため、各転写位置を通過後の中間転写ベルト６１を除電する手段が別途必要になってしまう。

表４は、中間転写ベルト６１の変形量ｍｍと、現像剤像の転写性能、現像剤の飛散、中間転写ベルト６１を駆動させるための回転トルクＮ・ｍ、中間転写ベルト６１の破断、及び用紙のシワ寄りの関係について示している。

中間転写ベルト６１の変形量が０．１０ｍｍ未満であれば、中間転写ベルト６１と一次転写ローラ５との圧接力が小さすぎて、画像の一部欠落や、現像剤の飛散が発生する。また、中間転写ベルト６１の変形量が０．２５ｍｍを超えると、中間転写ベルト６１と一次転写ローラ５との圧接力が大きすぎて、中間転写ベルト６１を駆動させるための回転トルクの上昇、中間転写ベルト６１の破断、及び用紙のシワ寄りのおそれがある。

これに対して中間転写ベルト６１の変形量が０．１０ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下であれば、中間転写ベルト６１と一次転写ローラ５との間に一次転写に適した圧接力を生じさせることができ、画像の欠落、現像剤の飛散、回転トルクの過剰な上昇、中間転写ベルト６１の破断、及び用紙のシワ寄りを防止することができる。従って、中間転写ベルト６１の変形量は、０．１０ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下であることが好ましい。

表５は、中間転写ベルト６１の基材４１の厚さμｍと、現像剤像の転写性能、基材４１にクラックが入るまでの印刷枚数（×１０００枚）、及び中間転写ベルト６１を駆動させるための回転トルクＮ・ｍとの関係について示している。

中間転写ベルト６１の硬度を６０度、弾性層４２の厚さは３００μｍのウレタンゴム、変形量は０．２０ｍｍで、表面層４３は、厚さ１０μｍのフッ素樹脂、一次転写ローラ５の硬度を９０度とした。

基材４１の厚さが異なる種々の中間転写ベルト６１を作成し、これらの中間転写ベルトを画像形成装置１０に適用して、Ａ４サイズの国内中質紙（シャープ株式会社推奨紙の北越紀州製紙株式会社製ＭＩ紙）に連続印字を行った。なお、基材４１はポリイミド樹脂で構成されている。

基材４１の厚さが小さいほど、回転トルクが小さくて済むので、駆動源として小容量の駆動モータを用いることができる。しかし、基材４１の厚さが３０μｍ未満であると、基材４１にクラックが入るまでの印字枚数が極端に少ない。即ち、中間転写ベルト６１は強度不足となる。一方、基材４１の厚さが５５μｍを超えると、文字抜け等、画像の一部欠落が発生し、一次転写性能が低下する。これは、中間転写ベルト６１の剛性が大きくなり過ぎるので、感光体ドラム１上に対して、中間転写ベルト６１が柔軟に接触できなくなるためである。また、基材４１の厚さが５５μｍを超えると、中間転写ベルト６１の回転ムラが発生するおそれもある。

これに対して、基材４１の厚さが３０μｍ以上５５μｍ以下であれば、基材４１にクラックが入るまでの印字枚数が少な過ぎることはなく、中間転写ベルト６１に必要とされる強度を充分に保持できる。また、中間転写ベルト６１が感光体ドラム１及び一次転写ローラ５に柔軟に接触できるので、転写性能を高く安定させることができる。従って、基材４１の厚さは、３０μｍ以上５５μｍ以下であることが好ましい。

なお、本発明は、感光体ドラムが一つのカラー画像もしくはモノクロ画像のみを形成可能な電子写真方式の画像形成装置にも適用することができる。

１ 感光体ドラム（現像剤像担持体）
２ 帯電装置
３ 露光ユニット
４ 現像装置
５ 一次転写ローラ
６ 中間転写ベルトユニット
７ 定着装置
１０ 画像形成装置
１３ レジストローラ
１４ 二次転写前帯電装置
１５ 対向ローラ
１６ ニップ領域
２０ 画像読取部
３１ 画像形成部（３２，３３，３４）
４１ 基材
４２ 弾性層
４３ 表面層
６１ 中間転写ベルト
６２ 駆動ローラ
６３ 従動ローラ
６４ クリーニングユニット
６５ 中間転写ベルト用クリーニング装置
６６ 二次転写ローラ
６７ 排紙トレイ
７１ 加熱ローラ
７２ 加圧ローラ
８１ 給紙トレイ
８２ 手差しトレイ
１００ 画像読取ユニット
２００ 画像形成ユニット
３００ 給紙ユニット
４００ 制御部

Claims (7)

1. 現像剤像を担持する感光体ドラム（現像剤像担持体）と、複数の支持ローラ間に張架され搬送される弾性層を有する中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトを挟んで前記感光体ドラムと圧接し、前記感光体ドラムに担持された現像剤像を前記中間転写ベルトに転写する一次転写ローラとを備えた電子写真方式の画像形成装置であって、前記一次転写ローラは、前記中間転写ベルトより硬質であって導電性樹脂で構成され、
   前記中間転写ベルトは、硬度（ＪＩＳＡ硬度）が４０度以上７５度以下の範囲内であって、前記一次転写ローラは、硬度（ＪＩＳＡ硬度）が８０度以上である画像形成装置。
2. 前記一次転写ローラは、抵抗（体積抵抗率）が１０^５Ω・ｃｍ〜１０^７Ω・ｃｍの範囲内である請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記中間転写ベルトは、基材、前記基材上に配置された弾性層、及び前記弾性層上に配置された表面層を有する請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記弾性層は、ウレタンゴムで構成され、前記表面層は、フッ素樹脂で構成される請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記中間転写ベルトと前記一次転写ローラとの圧接位置における前記中間転写ベルトの変形量は、０．１０ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記基材は、ポリイミド樹脂で構成される請求項３又は４に記載の画像形成装置。
7. 前記基材の厚さは、３０μｍ以上５５μｍ以下である請求項６に記載の画像形成装置。