JP6172023B2 - 転写部材および画像形成装置 - Google Patents
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Description
また、特許文献1には、前記表面抵抗層(13)に替えて、高抵抗層(13)と、高抵抗層(13)よりも体積抵抗率[Ω・cm]の小さい表面抵抗層(14)とからなる二層構造を設ける構成も記載されている。
なお、特許文献1では、転写ロールの場合にはプロセススピードを40[mm/sec]にし、転写ベルトの場合にはプロセススピードを80[mm/sec]にして評価実験を行っている。
なお、特許文献3では、前記異常画像を低減するために、小サイズの転写紙を使用する場合に、非通紙部に対応させてベタ画像を形成し、2次転写領域において、中間転写ベルト(19)の非通紙部に転写電流を流れ難くしている。
なお、特許文献4では、中間転写ベルト(19)の表面の画像の濃度を検出する画像濃度検出センサ(51)を配置して、中間転写ベルト(19)の軸方向の画像の濃度ムラを検出し、中間転写ベルト(19)に生じている軸方向の抵抗変化の有無を検出している。
軸と、
前記軸に支持された本体部であって、前記軸方向に延びる測定部材を、前記本体部の外表面に接触させ且つ前記軸を電気的に接地して前記測定部材に印加する電圧を変化させた場合に、前記測定部材の表面に生じる電位の変化に基づいて測定される時定数を第1の時定数τv[s]とし、前記軸方向に延びる第1の測定部材を前記本体部の外表面に接触させ、前記軸方向に延びる第2の測定部材を前記第1の測定部材に対して前記本体部の外表面の周方向に沿って予め設定された距離だけ離間させて前記本体部の外表面に接触させ且つ前記軸を電気的に接地して前記第1の測定部材に印加する電圧を変化させた場合に、前記第2の測定部材の表面に生じる電位の変化に基づいて測定される時定数を第2の時定数τs[s]とした場合に、前記第1の時定数τv[s]が、前記第2の時定数τs[s]よりも大きく構成された前記本体部と、
を備えたことを特徴とする。
前記本体部の外表面のアスカーC型硬度をHとした場合に、前記アスカーC型硬度Hと、前記第1の時定数τv[s]と、前記第2の時定数τs[s]とが、
(1/H)×0.5<τs<τv
に設定された前記本体部、
を備えたことを特徴とする。
導電性付与剤が配合された前記本体部であって、前記軸から前記本体部の外表面に向かうほど前記導電性付与剤を密に分散させた前記本体部、
を備えたことを特徴とする。
導電性付与剤が配合された前記本体部であって、前記導電性付与剤を前記本体部の外表面の周方向に均一に分散させた前記本体部、
を備えたことを特徴とする。
導電性付与剤が配合された前記本体部であって、前記軸から前記本体部の外表面に向かう方向の導電性付与剤同士の距離よりも前記本体部の外表面の周方向の導電性付与剤同士の距離の方が短い距離で前記導電性付与剤を分散させた前記本体部、
を備えたことを特徴とする。
無端帯状の像保持体と、
前記像保持体の表面の可視像を媒体に転写する請求項1ないし5のいずれかに記載の転写部材と、
前記媒体に転写された可視像を定着する定着装置と、
を備えたことを特徴とする。
前記転写部材が前記像保持体に対向する対向領域に対して、前記転写部材の回転方向の下流側に配置されて前記転写部材を清掃する清掃部材であって、電気的に接地された導電性の前記清掃部材、
を備えたことを特徴とする。
前記転写部材の回転方向において、前記対向領域の下流端から、前記清掃部材が前記転写部材に接触する位置までの距離をLa[mm]とした場合に、
La≦{(τv/τs)/1.25}×12π
を満たす位置に配置された前記清掃部材、
を備えたことを特徴とする。
複数の毛を有する刷毛状の刷毛部を有する第1の前記清掃部材と、
前記第1の清掃部材に対して、前記転写部材の回転方向の下流側に配置されて前記転写部材を清掃する板状の第2の清掃部材と、
を備えたことを特徴とする。
表面の十点平均粗さが2.0[μm]以下に設定された前記転写部材、
を備えたことを特徴とする。
回転軸と、前記回転軸の回りに放射状に毛が延びる前記刷毛部と、を有する前記第1の清掃部材と、
前記第1の清掃部材が前記転写部材に接触する位置に対して、前記第1の清掃部材の回転方向の上流側で前記刷毛部に接触して、前記転写部材と前記第2の清掃部材とを潤滑する潤滑剤を供給する供給部と、
を備えたことを特徴とする。
前記像保持体と前記転写部材との間に電圧を印加する電源であって、前記像保持体の表面の可視像を媒体に転写する極性の電圧のみを印加可能な前記電源、
を備えたことを特徴とする。
前記転写部材が前記像保持体に対向する対向領域に対して、前記媒体の搬送方向の下流側で媒体を除電する除電部材、
を備えたことを特徴とする。
前記転写部材の回転方向に沿って、前記転写部材の前記対向領域の中心の位置からの距離Lb[mm]が、Lb={(τv/τs)/1.94}×6πを満たす前記転写部材上の位置と、前記転写部材の回転中心と、を結ぶ仮想的な線よりも、前記転写部材の回転方向の上流側に、媒体を除電する除電部が配置された前記除電部材、
を備えたことを特徴とする。
像保持体と、
前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成装置と、
前記像保持体の表面の潜像を可視像に現像する現像装置と、
前記像保持体に対向して配置された無端帯状の中間転写体と、
前記像保持体の表面の可視像を前記中間転写体の表面に転写する一次転写器と、
前記中間転写体を移動可能に支持する支持部材と、
前記中間転写体に対向して配置され、前記中間転写体との対向領域を通過する媒体に前記中間転写体の表面の可視像を転写する前記転写部材であり、且つ、軸と、前記軸に支持された本体部であって、前記軸方向に延びる測定部材を、前記本体部の外表面に接触させ且つ前記軸を電気的に接地して前記測定部材に印加する電圧を変化させた場合に、前記測定部材の表面に生じる電位の変化に基づいて測定される時定数を第1の時定数τv[s]とし、前記軸方向に延びる第1の測定部材を前記本体部の外表面に接触させ、前記軸方向に延びる第2の測定部材を前記第1の測定部材に対して前記本体部の外表面の周方向に沿って予め設定された距離だけ離間させて前記本体部の外表面に接触させ且つ前記軸を電気的に接地して前記第1の測定部材に印加する電圧を変化させた場合に、前記第2の測定部材の表面に生じる電位の変化に基づいて測定される時定数を第2の時定数τs[s]とし、前記本体部の体積抵抗値をRv[Ω]とし、前記本体部の表面抵抗値をRs[Ω]とし、前記本体部の外表面の周速をv[mm/s]とし、前記対向領域の媒体の搬送方向の長さをL[mm]とした場合に、前記第1の時定数τv[s]と、前記第2の時定数τs[s]と、前記本体部の体積抵抗値Rv[Ω]と、前記本体部の表面抵抗値Rs[Ω]と、前記本体部の外表面の周速v[mm/s]と、前記対向領域の媒体の搬送方向の長さL[mm]とが、(L/v)×(Rv/Rs)<τs<τvに設定された前記本体部と、を有する前記転写部材と、
前記媒体に転写された可視像を定着する定着装置と、
を備えたことを特徴とする。
請求項2に記載の発明によれば、(1/H)×0.5<τsでない場合に比べて、転写の電界を確保し易くすることができる。
請求項3に記載の発明によれば、軸から本体部の外表面に向かうほど導電性付与剤を密に分散させて、第2の時定数τsを第1の時定数τvよりも小さくすることができる。
請求項4に記載の発明によれば、導電性付与剤を周方向に均一に分散させない場合に比べて、放電を分散させ易くすることができる。
請求項5に記載の発明によれば、外表面に向かう方向の導電性付与剤同士の距離よりも周方向の導電性付与剤同士の距離の方が短い距離で導電性付与剤を分散させて、第2の時定数τsを第1の時定数τvよりも小さくすることができる。
請求項8に記載の発明によれば、La≦{(τv/τs)/1.25}×12πでない場合に比べて、清掃性を向上させることができる。
請求項9に記載の発明によれば、第2の清掃部材が設けられない場合に比べて、清掃性を向上させることができる。
請求項10に記載の発明によれば、転写部材の表面の十点平均粗さが2.0[μm]以下でない場合に比べて、転写部材と第2の清掃部材の密着性を高めることができる。
請求項11に記載の発明によれば、第1の清掃部材に潤滑剤の供給をさせない場合に比べて、第2の清掃部材の摩耗を低減することができる。
請求項13に記載の発明によれば、転写部材の第1の時定数τvが第2の時定数τsよりも大きく構成されていない場合に比べて、除電部材を対向領域に近づけて媒体の除電をすることができる。
請求項14に記載の発明によれば、本発明の構成を有しない場合に比べて、転写部材と除電部材との間の放電の発生を低減することができる。
請求項15に記載の発明によれば、(L/v)×(Rv/Rs)<τs<τvでない場合に比べて、放電が集中することを緩和しつつ、転写の電界を確保し易くすることができる。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をX軸方向、左右方向をY軸方向、上下方向をZ軸方向とし、矢印X,−X,Y,−Y,Z,−Zで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
図1は本発明の実施例1の画像形成装置の全体説明図である。
図2は本発明の実施例1の画像形成装置の要部の説明図である。
図1、図2において、実施例1の画像形成装置の一例としてのプリンタUは、プリンタの本体U1と、プリンタの本体U1に媒体を供給する供給装置の一例としてのフィーダーユニットU2と、画像が記録された媒体に対する処理を行う後処理装置の一例としての処理ユニットU3、画像が記録された媒体が排出される排出装置の一例としての排出ユニットU4と、利用者が操作を行う操作部UIと、を有する。
図1、図2において、前記プリンタの本体U1は、プリンタUの制御を行う制御部Cや、プリンタUの外部に図示しない専用のケーブルを介して接続された情報の送信装置の一例としてのプリント画像サーバCOMから送信された画像情報を受信する図示しない通信部、媒体に画像を記録する画像記録部の一例としてのマーキング部U1a等を有する。前記プリント画像サーバCOMには、ケーブルまたはLAN:Local Area Network等の回線を通じて接続され、プリンタUで印刷される画像の情報が送信される画像の送信装置の一例としてのパーソナルコンピュータPCが接続されている。
前記マーキング部U1aは、像保持体の一例としてY:イエロー、M:マゼンタ、C:シアン、K:黒の各色用の感光体Py,Pm,Pc,Pkを有する。感光体Py〜Pkは、表面が感光性の誘電体で構成されている。
他の感光体Py,Pm,Pcの周囲にも同様に、帯電器CCy,CCm,CCc、露光機ROSy,ROSm,ROSc、現像器Gy,Gm,Gc、一次転写ロールT1y,T1m,T1c、感光体クリーナCLy,CLm,CLcが配置されている。
マーキング部U1aの上部には、収容容器の一例として、現像器Gy〜Gkに補給される現像剤が収容されたトナーカートリッジKy,Km,Kc,Kkが着脱可能に支持されている。
中間転写ベルトBの表面には、ドライブロールRdの近傍に、中間転写体の清掃器の一例としてのベルトクリーナCLBが配置されている。
前記バックアップロールT2a、2次転写ロールT2b、コンタクトロールT2cにより、実施例1の2次転写器T2が構成されており、一次転写ロールT1y〜T1k、中間転写ベルトB、2次転写器T2等により、実施例1の転写装置T1,B,T2が構成されている。
搬送ロールRaの下流側には、2次転写器T2への記録シートSの搬送時期を調整する調整部材の一例としてのレジストレーションロールRrが配置されている。
なお、フィーダーユニットU2にも、給紙トレイTR1〜TR3やピックアップロールRp、捌きロールRs、搬送ロールRaと同様に構成された給紙トレイTR4,TR5等が設けられており、給紙トレイTR4,TR5からの搬送路SHは、プリンタの本体U1の搬送路SHに、レジストレーションロールRrの上流側で合流する。
搬送ベルトHBに対して、記録シートSの搬送方向の下流側には、定着装置Fが配置されている。定着装置Fは、加熱部材の一例としての加熱ロールFhと、加圧部材の一例としての加圧ロールFpとを有する。加熱ロールFhの内部には、熱源の一例としてのヒータが収容されている。
定着装置Fの下流側の処理ユニットU3内には、冷却装置Coが配置されている。
冷却装置Coの下流側には、記録シートSに記録された画像を読み取る画像読取装置Scが配置されている。
反転路SH2には、正逆回転可能な搬送部材の一例としてのスイッチバックロールRbが複数配置されている。スイッチバックロールRbの上流側には、反転路SH2の上流部から分岐して、搬送路SHの反転路SH2との分岐部よりも下流側に合流する搬送路の一例としての接続路SH3が形成されている。反転路SH2と接続路SH3との分岐部には、搬送方向の切替部材の一例としての第2のゲートGT2が配置されている。
前記プリンタUでは、パーソナルコンピュータPCから送信された画像情報を、プリント画像サーバCOMを介して受信すると、画像形成動作であるジョブが開始される。ジョブが開始されると、感光体Py〜Pkや中間転写ベルトB等が回転する。
感光体Py〜Pkは、図示しない駆動源により回転駆動される。
帯電器CCy〜CCkは、予め設定された電圧が印加されて、感光体Py〜Pkの表面を帯電させる。
露光機ROSy〜ROSkは、制御部Cからの制御信号に応じて、潜像を書き込む光の一例としてのレーザー光Ly,Lm,Lc,Lkを出力して、感光体Py〜Pkの帯電された表面に静電潜像を書き込む。
現像器Gy〜Gkは、感光体Py〜Pkの表面の静電潜像を可視像に現像する。
トナーカートリッジKy〜Kkは、現像器Gy〜Gkにおける現像に伴って消費された現像剤の補給を行う。
感光体クリーナCLy〜CLkは、一次転写後に感光体Py〜Pkの表面に残留した現像剤を除去して清掃する。
中間転写ベルトBは、感光体Py〜Pkに対向する一次転写領域を通過する際に、Y,M,C,Kの順に、画像が転写されて積層され、2次転写器T2に対向する2次転写領域Q4を通過する。なお、単色画像の場合は、1色のみの画像が転写されて2次転写領域Q4に送られる。
捌きロールRsは、ピックアップロールRpから送り出された記録シートSを1枚ずつ分離して捌く。
レジストレーションロールRrは、中間転写ベルトBの表面の画像が2次転写領域Q4に送られる時期に合わせて、記録シートSを送り出す。
ベルトクリーナCLBは、2次転写領域Q4で画像が転写された後の中間転写ベルトBの表面に残留した現像剤を除去して清掃する。
搬送ベルトHBは、2次転写器T2で画像が転写された記録シートSを表面に保持して下流側に搬送する。
冷却装置Coは、定着装置Fで加熱された記録シートSを冷却する。
画像読取装置Scは、冷却装置Coを通過した記録シートSの表面の画像を読み取る。なお、読み取られた画像は、原稿の画像と対比して、印刷不良の判定に使用したり、画像の位置ズレの判定等に使用可能である。
画像読取装置Scを通過した記録シートSは、両面印刷が行われる場合には、第1のゲートGT1が作動して、反転路SH2に搬送され、スイッチバックされて、循環路SH4を通じて、レジストレーションロールRrに再送され、2面目の印刷が行われる。
スタッカトレイTRhは、記録シートSが積載され、記録シートSの積載量に応じて、最上面が予め設定された高さとなるように、積載板TRh1が自動的に昇降する。
図3は本発明の実施例1の転写装置の要部説明図である。
図1〜図3において、2次転写領域Q4には、支持部材の一例であり、対向部材の一例としてのバックアップロールT2aが配置されている。前記バックアップロールT2aは、回転軸の一例としての金属性のシャフト1を有する。前記シャフト1は、前後方向に延びている。前記シャフト1には、対向部材の本体部の一例してのロール層2が支持されている。前記ロール層2は、基層3と、前記基層3の外側に支持された表層4とを有する。基層3は、弾性部材の一例としてのゴムにより構成されている。前記基層3のゴムには、導電性付与剤が配合されている。表層4は、樹脂により構成されている。前記表層4には、導電性付与剤が配合されている。前記ロール層2は予め設定された硬度H1に設定されている。
図3、図4において、前記中間転写ベルトBを挟んで、バックアップロールT2aに対向する位置には、実施例1の転写部材の一例としての2次転写ロールT2bが配置されている。前記2次転写ロールT2bは、軸の一例としての金属性のシャフト6を有する。前記シャフト6は前後方向に延びている。前記シャフト6には、本体部の一例としてのロール層7が支持されている。前記ロール層7は、シャフト6の長さλ1に比べて前後方向の長さが短い長さλ2が設定されている。前記ロール層7は、第1の層の一例としての基層8を有する。また、前記ロール層7は、第2の層の一例として、前記基層8に比べて径方向外側に支持された表層9を有する。よって、前記各層8,9は、径方向内側の内表面8a,9aと、径方向外側の外表面8b,9bとを有している。
(シャフト6について)
シャフト6は、2次転写ロールT2bの電極及び支持部材として機能する導電性部材である。
シャフト6としては、例えば、鉄(快削鋼等)、銅、真鍮、ステンレス、アルミニウム、ニッケル等の金属の部材が挙げられる。
シャフト6としては、例えば、外側の面にメッキ処理を施した部材(例えば樹脂やセラミック部材)、導電剤の分散された部材(例えば樹脂やセラミック部材)等も挙げられる。
シャフト6は、中空状の部材(筒状部材)であってもよいし、非中空状の部材であってもよい。
基層8は、導電性の層であり、ゴム材料(弾性材料)21と、導電性付与剤22とを含む。また、基層8は、その他の添加剤を含んでもよい。さらに、基層8は、導電性の発泡弾性層でもよく、導電性の非発泡弾性層でもよい。ただし、表層9の形成時における発泡体への液の侵入防止の観点から非発泡弾性層が好ましい。
ゴム材料21として具体的には、例えば、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、ポリウレタン、シリコーンゴム、フッ素ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン3元共重合ゴム(EPDM)、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム(NBR)、天然ゴム等、及びこれらを混合したゴムが挙げられる。
これらのゴム材料21の中でも、ポリウレタン、EPDM、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、NBR、及びこれらを混合したゴムが好適である。
電子導電剤としては、例えば、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック;熱分解カーボン、グラファイト;アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼等の各種導電性金属又は合金;酸化錫、酸化インジウム、酸化チタン、酸化錫−酸化アンチモン固溶体、酸化錫−酸化インジウム固溶体等の各種導電性金属酸化物;絶縁物質の表面を導電化処理したもの;などの粉末が挙げられる。
電子導電剤は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
電子導電剤の含有量は、例えば、ゴム材料100質量部に対して、1質量部以上30質量部以下で使用されることが多い。
イオン導電剤の含有量は、例えば、ゴム材料100質量部に対して、0.1質量部以上5.0質量部以下の範囲で使用されることが多い。
その他の添加剤としては、例えば、発泡剤、発泡助剤、軟化剤、可塑剤、硬化剤、加硫剤23、加硫促進剤24、酸化防止剤、界面活性剤、カップリング剤、充填剤(シリカ、炭酸カルシウム等)など、通常、ゴム層に添加され得る材料が挙げられる。
表層9は、樹脂材料31と、導電性付与剤32とを含む。また、表層9は、その他の添加剤を含んでもよい。
樹脂材料31としては、アクリル樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、共重合ナイロン、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリビニル樹脂、ポリアリレート樹脂、スチレンブタジエン樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂(例えばテトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン等)、尿素樹脂等が挙げられる。
ここで、共重合ナイロンは、610ナイロン、11ナイロン、12ナイロン、の内のいずれか1種または複数種を重合単位として含むものであって、この共重合体に含まれる他の重合単位としては、6ナイロン、66ナイロン等が挙げられる。 また、樹脂材料31は、硬化性樹脂33を硬化剤34により硬化したものであってもよい。
その他の添加剤としては、例えば、可塑剤、硬化剤、軟化剤、酸化防止剤、界面活性剤などの通常樹脂の層に添加され得る材料が挙げられる。
この硬化膜で構成する樹脂層は、例えば、硬化剤の種類及び量、焼成温度(硬化温度)等によりロール表面の低ヤング率化を実現し、割れの発生を抑制し易くなる一方で、カーボンブラックの量により、ロール表面の微小硬度を高め、傷の発生を抑制し易くなるため好適である。
ここで、塗布液の調製には、導電性付与剤(カーボンブラック)の分散性を高める点から、ジェットミル又はホモジナイザー等の衝突型分散機を利用することがよい。導電性付与剤(カーボンブラック)の分散性を高めることで、表層9の抵抗率の過剰な上昇を抑えつつ、表層9中の導電性付与剤の含有量を高め、微小硬度が高められる。
なお、溶剤36としては、酢酸ブチル、メタノール、エタノール、n プロパノール、n ブタノール、ベンジルアルコール、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸n ブチル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、クロロベンゼン、トルエン等の通常の有機溶剤を単独あるいは2種以上混合して用いることができる。
図5は本発明の実施例1の転写部材の製造方法の説明図であり、図5Aは第1の層の混合物の製造順序の説明図、図5Bは第1の層の形成順序の説明図である。
図5Aにおいて、実施例1の基層8の材料の一例としての混合物29は、以下の工程を経て製造される。まず、弾性材料21と、導電性付与剤22とを混合して、混合物27を得る。そして、前記混合物27に対して、加硫剤23と、加硫促進剤24と、を添加して、混合物28を得る。そして、前記混合物28を、混練装置の一例としてのオープンロールで、混練りして、混合物29を得る。
図6は本発明の実施例1の転写部材の製造方法の説明図であり、図6Aは第2の層の樹脂液の製造順序の説明図、図6Bは第2の層の形成順序の説明図、図6Cは第2の層の形成時に使用する装置の説明図である。
図6Aにおいて、第2の層の樹脂液の一例としての樹脂液43は以下の工程を経て製造される。まず、溶剤36に対して、硬化性の樹脂33と、導電性付与剤32とを投入して樹脂液37が作成される。前記樹脂液37は、分散装置の一例としてのジェットミル分散機38にかけて分散処理が行われる。分散処理をした樹脂液36は、除去部材の一例としてのステンレス製のメッシュ39を通過させる。よって、樹脂液36中の異物や、導電性付与剤32の凝集物等が取り除かれる。異物等が取り除かれた樹脂液36は真空脱泡される。よって、樹脂液36中の空気が取り除かれる。これにより、脱泡された樹脂液41が製造される。脱泡された樹脂液41に対して、硬化剤34を混合して、樹脂液42を製造する。そして、前記樹脂液42には、導電性付与剤32を、さらに配合する。これにより、実施例1の表層の樹脂液43が製造される。
図7は本発明の実施例1の第2の時定数の測定方法の説明図であり、図7Aは測定方法の構成の説明図、図7Bは時間に対する電位の変化の説明図である。
2次転写ロールT2bでは、第2の時定数の一例としての表面方向の時定数τsが設定される。表面方向の時定数τsは以下に示す構成で測定される。
図7Aにおいて、転写ロールT2bの外表面、すなわち、ロール層7の外表面9aには、測定部材の一例として、導電性を有する第1の金属板61と第2の金属板62とが配置される。第1の金属板61と第2の金属板62とは同形状の板状に形成されている。前記金属板61,62の前後方向の長さλ3は、転写ロールT2bのロール層7の長さλ2に比べて長く形成されている。また、前記金属板61,62は、左右方向、すなわち、厚み方向は、長さλ4に形成されている。各金属板61,62は、長さλ3,λ4の辺を有する面61a,62aが、ロール層7の外表面9aに押し当てられて保持される。
転写ロールT2bのシャフト6は電気的に接地される。一方、第1の金属板61には、電源の一例としての直流電圧源64が接続される。前記直流電圧源64は、前記第1の金属板61に電圧を印加する。前記直流電圧源64は、予め設定された電圧V0を印加する印加状態と、電圧の印加を停止する停止状態とを切替可能に構成されている。実施例1では、図7Aにおいて、第2の金属板62には、右面62cに対応して表面電位計66が配置される。前記表面電位計66は、前記第2の金属板62の右面62cの電位Vを測定する。
V=V1×(1−e(−t/τs)) …式(1)
したがって、式(1)により、時間tが十分に大きい場合には、e(−t/τs)の値が小さくなり、Vはほとんど変化しないことが分かる。よって、時間tが十分に大きい場合には、電位Vは安定しており、V≒V1となる。
V=V1×(1−e(−τs/τs))
=V1×(1−e−1)
=V1×(1−1/e)
=V1×{(e−1)/e}
≒V1×(1.718/2.718)
≒V1×0.6321 …式(2)
したがって、式(2)により、電圧V0の印加を開始してから、時間τsが経過した場合には、前記電位Vは、電位V1の約63[%]の値になることが分かる。
そこで、実施例1では、図7Aに示すように、電圧V0の印加を開始してからの第2の金属板の電位Vの変化を測定する。そして、十分に大きい予め設定された時間T1に測定された電位Vを、電位V1とする。また、第2の金属板62の電位Vが、前記電位V1の63[%]の値になった場合の時間tを特定する。そして、特定された時間tを、表面方向の時定数τsとする。
2次転写ロールT2bでは、第1の時定数の一例としての体積方向の時定数τvが設定される。体積方向の時定数τvは以下に示す構成で測定される。
図8Aにおいて、体積方向の時定数τvの測定では、第2の金属板62と、絶縁部材63とが省略されてい点以外は、表面方向の時定数τsの測定と同様の構成61,64,66が使用される。すなわち、体積方向の時定数τvを測定する場合には、第2の金属板62に替えて、転写ロールT2bの外表面9aに押し当てられて保持された第1の金属板61の電位Vを測定する。実施例1では、図8Aにおいて、前記第1の金属板61の右面61bに対応して表面電位計66が配置されている。前記表面電位計66は、第1の金属板61の右面61bの電位Vを測定する。
V=V2×e(−t/τv) …式(3)
前記式(3)において、時間tに、体積方向の時定数τvを代入すると、以下の式(4)が得られる。
V=V2×e(−τv/τv)
=V2×(e−1)
=V2×(1/e)
≒V2×(1/2.718)
≒V2×0.3679 …式(4)
そこで、実施例1では、図8Bに示すように、電圧の印加を停止してからの第1の金属板61の電位Vの変化を測定する。そして、印加状態に対応する時間t=0の電位Vを、初期の電位V2とする。また、第1の金属板61の電位Vが、前記電位V2の37[%]の値になった場合の時間tを特定する。そして、特定された時間tを、体積方向の時定数τvとする。
2次転写ロールT2bでは、表面方向の時定数τs[s]と、体積方向の時定数τv[s]とが、以下の式(11)の関係を満たすように設定されている。
τs<τv …式(11)
特に、実施例1では、図3において、2次転写領域Q4におけるシートの搬送方向のニップ領域16の長さをL[mm]、2次転写ロールT2bの外表面の周速の一例としての回転速度をv[mm/s]と表わす場合に、2次転写ロールT2bは、表面方向の時定数τs[s]と、体積方向の時定数τv[s]と、ロール層7の体積抵抗値Rv[Ω]と、ロール層7の表面抵抗値Rs[Ω]とが、以下の式(12)の関係を満たすように設定されている。
(L/v)×(Rv/Rs)<τs<τv …式(12)
前記構成を備えた実施例1のプリンタUでは、記録シートSに画像を記録する際に、2次転写器T2には2次転写電圧Vaが印加される。すなわち、実施例1では、コンタクトロールT2cを介してバックアップロールT2aに2次転写電圧Vaが印加される。これにより、バックアップロールT2aに支持された中間転写ベルトBと、2次転写ロールT2bとの間には、2次転写電圧Vaに応じた転写電界が形成される。したがって、中間転写ベルトB上の可視像が、中間転写ベルトBと2次転写ロールT2bとの間のニップ領域16を通過すると、可視像には転写電界が作用する。よって、可視像は、中間転写ベルトBから記録シートSに転写される。ここで、実施例1では、2次転写ロールT2bの時定数τs,τvなどが、式(11)、式(12)の関係を満たすように設定されている。
図9において、一般に、画像形成装置では、2次転写領域Q4におけるニップ領域01の前後方向の長さは、記録シートSの大きさ、すなわち、記録する最大の記録シートSのサイズに基いて構成される。したがって、記録シートSのサイズが最大でない場合には、記録シートSがニップ領域01を通過する場合に、記録シートSの通過する通紙部02と、記録シートSの通過しない非通紙部03とが、ニップ領域01に生じる。そして、このような通紙部02と非通紙部03とが何度も生じた後に、画像を記録しようとすると、大サイズの記録シートSでは画像不良が生じる恐れがある。すなわち、非通紙部03であった部分では、中間転写ベルトBの抵抗値が低下することが従来から知られており、大サイズの画像を記録する場合に、軸方向において転写電界のバラツキが生じ、濃度の低下や、トナーの飛び散り等の画像不良が生じることが知られている。
これに対して、本願発明者は、中間転写ベルトBの抵抗値の低下は、中間転写ベルトBと2次転写ロールT2bとの間の放電により生じることを特定した。すなわち、放電が生じることで、樹脂の絶縁性が失われて電気が通り易い導通路が形成されてしまい、抵抗が低下するものと推察される。したがって、2次転写電圧Vaが大きい場合に、抵抗が低下し易くなるのは、中間転写ベルトBと2次転写ロールT2bとの間の電位差が増大して放電が増大するためであると推察される。
よって、中間転写ベルトBの抵抗の低下を抑制するためには、放電を制御、抑制する必要があると考えた。
このとき、点としての導電性付与剤12,14から生じる放電自体は、導電性付与剤12,14の大きさや、抵抗値、形状等によって、生じ易さが異なるもの考えられる。すなわち、導電性付与剤12,14の種類などによって、放電の集中を抑制する場合に必要な最低限の前記空間距離は異なるものと考えられる。これに対して、本願発明者は、導電性付与剤12,14の種類によらずに、表面方向の時定数τsと、体積方向の時定数τvとを式(11)の関係にすることで、2次転写ロールT2bにおける放電の集中が抑制されることを見出した。
なお、式(11)の関係を満たさない場合、すなわち、表面方向の時定数τsが、体積方向の時定数τvよりも大きい場合は、2次転写ロールT2bの外表面9aとシャフト6との間に電流が流れる場合に、外表面9aに沿って電流が流れ難いことに対応する。すなわち、τs>τvの場合には、電荷は外表面9aの一部での移動に制限され易くて、転写電界が一部分でしか生じ難くなって、放電が分散され難いものと考えられる。
式(11)について補足する。転写ロールの表面近傍に導電性付与剤を多く含有させることは、例えば、2層構成の転写ロールT2bであれば、表層9の導電性付与剤14の含有量を多くすることに相当する。その場合、表層9の体積抵抗値や、転写ロールT2bとしての表面抵抗値は下がる。しかしながら、例えば、導電性付与剤14にカーボンブラック14′を使用した場合、配合されるカーボンブラック14′の部数が同じでも、図10に示すように、その空間距離は幾通りにもなる。
導電性付与剤14,14′の分散のバラツキが少ない場合に関し、特に、図10Aに示すような周方向に均一に分散することの意味について説明する。本明細書では、導電性付与剤14,14′が周方向に均一に分散することを、転写ロールのτsに関する標準偏差σを用いて定義する。すなわち、図11Aにおいて、転写ロールT2bに対して、周方向に45°ずつ異なる位置P1〜P8でτsを測定する。そして、測定された8つのτsに対する標準偏差σが1.0よりも小さい場合を、本明細書では、導電性付与剤14,14′が周方向に均一に分散しているとする。よって、例えば、サンプル1〜サンプル10の転写ロールT2bについて、図11Bに示すように、各位置P1〜P8でτsが測定されたとすると、標準偏差σが、σ<1.0を満たすサンプル4,7,9,10は、導電性付与剤14が周方向に均一に分散しているとみなす。
上述の説明で使用した導電性付与剤同士の距離に関し、体積方向の距離d1と周方向の距離d2との大小関係について説明する。本明細書では、前記距離d1,d2を、転写ロールT2bの一周分について測定された抵抗値Rv,Rsを用いて定義する。すなわち、図12において、体積方向の距離d1は、転写ロールT2bの一周分についてRvを測定する。そして、測定されたRvの最大値Rv1と最小値Rv2との差分ΔRv(=Rv1−Rv2)が、前記距離d1を表すものとする。また、周方向の距離d2については、転写ロールT2bの一周分について表面抵抗値Rsを測定する。そして、測定されたRsの最大値Rs1と最小値Rs2との差分ΔRs(=Rs1−Rs2)が、前記距離d2を表わすものとする。よって、ΔRs<ΔRvが満たされる転写ロールT2bでは、体積方向の導電性付与剤同士の距離d1よりも外表面9aの周方向の導電性付与剤同士の距離d2の方が短い距離で導電性付与剤12,14がロール層7に分散しているとみなす。
一般的に、転写ロールの抵抗値は電圧に依存する。この電圧への依存特性は、印加電圧に対する抵抗値の傾きから、電子導電タイプと、イオン導電タイプの2タイプに分類できる。電子導電タイプは、主にカーボンブラックに代表される電子導電剤が電流を運ぶタイプであり、電圧依存が大きいという特性を有する。一方、イオン導電タイプは、イオンが電流を運ぶタイプであり、電圧依存が小さいという特性を有する。
これに対して、本願発明者は、表面方向の時定数τsが式(12)の関係を満たす場合には、厚紙などに画像を記録する場合であっても、転写電界が確実に確保され易いことを見出した。よって、式(12)の関係を満たす実施例1のプリンタUでは、転写電界の低下に伴う画像の濃度低下を抑制しつつ、中間転写ベルトBの抵抗低下に伴う画像不良が抑制されている。
(L/v)×(Rv/Rs)<τs<τv …式(12)
式(12)において、(L/v)は単位が[s]であり、図3に示すように2次転写ロールT2bの外表面9aが、ニップ領域16に進入してから、ニップ領域16を通過するまでの時間を表わしている。
また、(Rv/Rs)は、抵抗値[Ω]と抵抗値[Ω]の比であり、無次元の値、いわゆる、係数を表している。
ここで、通過時間(L/v)が短い場合には、転写電界は急激に立ち上げる必要がある。よって、Rvは、比較的小さな値を設定する。逆に、(L/v)が長い場合には、転写電界は緩やかに立ち上げることが可能となる。よって、Rvは、比較的大きな値を設定することが可能となる。
また、Rvを比較的小さな値をとることで、2次転写用の電源の電源容量を小さくとることが可能となる。したがって、低電圧電源を使用することが可能となる。よって、費用を下げられる利点がある。しかし、この場合には、ニップ領域16内の放電が多いため画質劣化を伴ってしまう。逆に、Rvを比較的大きな値をとることで、ニップ領域16内の放電の抑制が可能となり、高画質化の利点がある。しかし、この場合には、高圧電源が必要となる。
したがって、目的に応じて体積抵抗値Rvの設定をすることになる。
この実施例は下記の点で、前記実施例1と相違しているが、他の点では前記実施例1と同様に構成される。
図13において、実施例2の2次転写ロールT2bのロール層7′では、前記シャフト6から外表面9aに向かうほど導電性付与剤12,14が密に分散している。すなわち、実施例2のロール層7′は、実施例1と同様の基層8を有する。また、実施例2の基層8の外表面8aには、実施例1の表層9に替えて、実施例2の表層9′が支持されている。実施例2の表層9′では、導電性付与剤14が外表面9a側に偏って分散している。そして、外表面9a側に偏った導電性付与剤14は、外表面9aに沿った周方向に対しては、導電性付与剤14同士の距離d2のバラツキが少なくなっている。すなわち、導電性付与剤14は、周方向に関しては偏りが少ない状態で均一に分散している。
実施例2では、基層8の外表面8aに対向して電極板を配置する。そして、実施例2では、シャフト6と電極板との間に、電圧を掛けながら、基層8の外表面8aに樹脂液43をスプレーする。つまり、実施例2では、樹脂液43中の導電性付与剤33を外表面9a側に移動させる電界を形成する。なお、電界は樹脂液43の粘性など、導電性付与剤33の移動し易さを考慮して設定される。そして、導電性付与剤33を外表面9a側に移動させて偏らせ、表層9′を形成する。なお、導電性付与剤33を予め帯電させたり、供給時の摩擦帯電等を利用することも可能である。また、スプレー後の乾燥、焼成時間に電界を作用させて導電性付与剤33を偏らせることも可能である。
実施例2の2次転写ロールT2bでも、式(11)や式(12)が満たされている。よって、実施例2でも、実施例1と同様に、放電の集中が緩和されると共に、厚紙に対する転写性が確保される。
特に、実施例2の2次転写ロールT2bの表層9′では、導電性付与剤14が外表面9a側に偏っている。ここで、導電性付与剤14を偏りなく均一に分散させる構成では、式(11)を満足させようとして表層の導電性付与剤の部数を増加させると、転写ロールの体積抵抗値は低下し易い。よって、式(11)を満たして非通紙部における放電の集中が緩和されても、今度は、転写ニップ16内での通紙部でのトナーへの放電が増加する恐れがある。すなわち、画質が劣化する恐れが生じる。これに対して、実施例2では、体積抵抗値を大きく低下させずに、式(11)を満足させ易い。よって、実施例2では、表層で導電性付与剤を均一に分散させる場合に比べて、画質の劣化を損なわずに放電の集中を緩和し易く、中間転写ベルトBの抵抗低下を抑制し易くなっている。
また、例えば、図14Bにおいて、表層の導電性付与剤の部数が少ない場合、導電性付与剤14を偏りなく均一に分散させると、式(11)を満足しない場合がある。すなわち、導電性付与剤の部数が少なくて均一に分散させる構成では、τs>τvとなり、前記空間距離が大きくなる場合がある。このとき、導電性付与剤14が外表面9a側に偏っている実施例2では、導電性付与剤14が図14Bと同じ部数であり、図14Bと表面抵抗値や体積抵抗値に差がなくても、τs<τvとなる場合がある。よって、実施例2のように偏らせる構成では、層全体で均一に分散させる構成に比べて、少ない導電性付与剤の部数で、放電の集中を緩和して中間転写ベルトBの抵抗低下を抑制させ易くなっている。
この実施例は下記の点で、前記実施例1,2と相違しているが、他の点では前記実施例1,2と同様に構成される。
実施例3の2次転写ロールT2bでは、式(12)に替えて、以下の式(21)の関係を満たす2次転写ロールT2bを使用する。すなわち、実施例3では、2次転写ロールT2bのロール層7の外表面9aのアスカーC型硬度をHとするとき、表面方向の時定数τs[s]と、体積方向の時定数τv[s]とが、以下の式(21)の関係を満たすように作成される。
(1/H)×0.5<τs<τv …式(21)
一般的に、2次転写領域Q4の転写圧力は予め設定されている。そして、前記転写圧力となるように、2次転写ロールT2bの硬度H2に応じて、2次転写ロールT2bを荷重する。このとき、2次転写ロールT2bの硬度H(=H2)と、2次転写領域Q4のニップ領域16の幅Lとの間には、実験に基づいて定められた係数Zに対して、以下の式(22)が成立する。
L=Z/H …式(22)
なお、図15において、例えば、2次転写ロールT2bの軸方向のロール長さλ3が320[mm]、転写圧力が約4.3[N/cm2]の場合には、Hと、Lとの間に、実験に基づいた以下の式(22′)が成立している。
L=125/H …式(22′)
なお、上述の転写ロールT2bでは、硬度Hが25度、40度の場合は基層8は発泡ゴムを用いた。また、硬度Hが75度の場合は基層8にソリッドゴムを用いた。また、2次転写ロールT2bでは、転写圧力を4.3[N/cm2]に保持するために、転写ロール硬度25度では68[N]、転写ロール硬度40度では47[N]、転写ロール硬度75度では25[N]と設定した。
(L/v)×(Rv/Rs)
={(Z/H)/v}×(Rv/Rs)
=(1/H)×(Z/v)×(Rv/Rs) …式(23)
したがって、式(12)は、式(23)を用いると、式(24)と変形できる。
(1/H)×(Z/v)×(Rv/Rs)<τs<τv …式(24)
(Z/v)×(Rv/Rs)をAと置いて、(1/H)の係数Aを見積もる。
まず、係数Aを見積もる前に、上式の物理的な意味を確認しておく。回転速度vが小さいとき、Rv/Rsも小さくなるように設定される。これは、回転速度vが低速度であるほど、2次転写ロールT2b表面方向への損失電流の閾値の程度が小さくなるように設定されることを意味する。逆に言うと、回転速度vが高速度であるほど、小さなRsの設定が可能となり、Rv/Rsは大きく設定される。つまり、低速度であるほど転写ロール表面方向への損失電流が発生し易いことを意味する。
(1/H)×(Z/v)×(Rv/Rs)<Cs×Rs …式(25)
(Z/v)×(Rv/Rs)<H×Cs×Rs
A=A(v,Rv,Rs)<H×Cs×Rs …式(26)
よって、Aを式(26)を満たすような値として定める。ここで、A(v,Rv,Rs)とは、係数Aがv,Rv,Rsの関数であることを意味する。そして、v,Rv,Rs,H,Csを設定した際に上式を満たす(やみくもな組み合わせでは式を満たさない)Aの最大値、すなわち、閾値を定める。
なお、バックアップロールT2aの体積抵抗値は107.0[Ω]を用いている。しかし、中間転写ベルトBと2次転写ロールT2b間の放電に関しては、中間転写ベルトBと2次転写ロールT2b間の隙間、いわゆる、ギャップにかかる電圧で決まる。したがって、その放電時のエネルギーは、2次転写ロールT2bの導電点、すなわち、導電性付与剤の前記空間距離に依存する。よって、バックアップロールT2aの体積抵抗値は概ね影響しない。
図17は速度と硬度ごとの式(26)を満たす最大の係数Aの説明図である。
図16において、Aが式(26)を満たす場合、厚紙小サイズの転写性が良好となる。よって、図16に示すように、Aが式(26)を満たす場合には、厚紙小サイズの転写性の欄に○を付した。また、硬度Hと速度v毎に式(26)を満たす最大のAを図17に示した。つまり、図17には、係数Aがこの値以下であれば、厚紙小サイズ紙の転写性が良好であるという、係数Aの閾値が描かれている。
A<0.5 …式(27)
よって、式(27)の両辺をHで割って、Aを元に戻すと、以下の式(28)が得られる。
(1/H)×(Z/v)×(Rv/Rs)<(1/H)×0.5 …式(28)
ここで、式(24)、式(28)、および、図16の評価結果のτs,τv,Aの大小関係を考慮すると、式(21)が得られる。
(1/H)×0.5<τs<τv …式(21)
前記構成を備えた実施例3の2次転写ロールT2bでは、表面方向の時定数τsと、体積方向の時定数τvとが式(11)の関係を満たしている。よって、実施例1と同様に、放電の集中が緩和されている。特に、実施例3では、表面方向の時定数τsと、体積方向の時定数τvと、2次転写ロールT2bのアスカーC型硬度Hとが、式(21)の関係を満たしている。よって、式(21)の関係を満たす実施例3のプリンタUでは、厚紙などに画像を記録する場合であっても、表面方向の時定数τsの下限が設定されていない場合に比べて、転写電界が確保され易くなっている。よって、実施例3のプリンタUでは、転写電界の低下に伴う画像の濃度低下を抑制しつつ、中間転写ベルトBの抵抗低下に伴う画像不良が抑制され易くなっている。
次に、実施例1乃至実施例3の効果を確かめる実験を行った。
(実験例の中間転写体と2次転写器の説明)
図1〜図3に関し、実験例では以下の構成を用いた。
バックアップロールT2aは、シャフト1の径が14[mm]、ロール層2の肉厚が5[mm]、硬度H1がアスカーC型硬度で60度、体積抵抗値が1[kV]の印加電圧で107.0[Ω]のものを使用した。
中間転写ベルトBは、ポリイミドにカーボンブラックを配合したものを使用した。実験例の中間転写ベルトBは、厚さが80[μm]、体積抵抗率が100[V]の印加電圧で1010[Ω・cm]、表面抵抗率が100[V]の印加電圧で1010[Ω/□]のものを使用した。
2次転写ロールT2bは、シャフト6の径が14[mm]、基層8が5[mm]、表層9が20[μm]の2層のロール層7を有する構成を用いた。実験例のロール層7の前後方向の長さλ2は320[mm]に設定されている。実験例の2次転写ロールT2bの体積抵抗値Rvと表面抵抗値Rsは基層8と表層9の抵抗を独立に制御することで調整した。なお、実験例の2次転写ロールT2bに関する具体的な構成は後述する。
温度10[℃]、相対湿度[15%]の下で、評価実験を行った。
二次転写電源は定電流源を使用し、定電流制御を行った。搬送速度vが528[mm/s]の場合には、110[μA]の電流を印加した。また、搬送速度vが264[mm/s]の場合には、55[μA]の電流を印加した。
2次転写ロールT2bには、転写圧力を4.3[N/cm2]とする転写荷重を設定した。具体的には、転写ロールの硬度が25度の場合には、転写荷重を68[N]と設定した。また、転写ロールの硬度が40度の場合には転写荷重を47[N]と設定した。さらに、転写ロールの硬度が75度の場合には転写荷重を25[N]と設定した。
図5に関し、実験例では、混合物29の具体的な構成は以下の通りである。
弾性材料21として、エチレンオキサイド基を含有することでイオン伝導性に優れる、エピクロルヒドリンゴムと、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、とを用いた。具体的には、エピクロルヒドリンゴムとして、ダイソー社製エピクロマーCG−102を用いた。また、アクリロニトリル−ブタジエンゴムとして、日本ゼオン社製ニポールDN−219を用いた。
また、導電性付与剤22は、カーボンブラックを用いた。具体的には、Degussa社製のスペシャルブラック4Aを用いた。なお、カーボンブラックの配合量は作成する2次転写ロールの条件に応じて調節した。配合量については後述する。
さらに、加硫剤23として、硫黄を用いた。具体的には、鶴見化学工業社製の200メッシュを用いた。
また、加硫促進剤24として、大内新興化学工業社製ノクセラ−Mを用いた。
これらが混合されて混合物29が巻きつけられる。
また、前記混合物29が巻き付けられたシャフト6は、160℃に昇温して、2時間加硫発泡させた。基層付きのロールを得た。
溶剤36は酢酸ブチルを用いた。
硬化性の樹脂33は、四フッ化エチレン−ビニルモノマー共重合体を用いた。具体的には、ダイキン工業社製のゼッフルGK510を100[部]用いた。
導電性付与剤32は、カーボンブラックを用いた。具体的には、Degussa社製のスペシャルブラック4Aを用いた。なお、カーボンブラックの配合量は作成する2次転写ロールの条件に応じて調節した。配合量については後述する。
ジェットミル分散機38は、ジーナス社製のGeanus PYを使用した。
ジェットミル分散機による分散処理は、圧力が200[N/mm2]の下で、衝突工程を5[回]行った。
メッシュ39は、20[μm]のメッシュを使用した。
図6に関し、シャフト6上の基層8の外表面8aは、樹脂液43の層で覆った後、140[℃]で20[分]加熱して焼成して、2次転写ロールT2bを作成した。
図7Aに関し、金属板61,62の前後方向の長さλ3は、330[mm]に設定した。また、金属板61,62は厚み方向の長さλ4は、2[mm]に設定した。各金属板61,62は、ロール層7の外表面9aに0.2[mm]食い込ませるように押し当てた。
また、第1の金属板61の右面61bと、第2の金属板62の左面62bとの間の周長λ5が2[mm]になるように配置した。
図7Bに関し、直流電圧源64が印加する電圧V0は1000[V]にした。
また、時間T1として、10[s]を用いた。
これらの構成に基づいて、表面方向の時定数τsを測定した。
図8Aに関し、体積方向の時定数τvの測定では、直流電圧源64が1000[V]印加した状態から、電圧の印加を停止した。
これらの構成に基づいて、体積方向の時定数τvを測定した。
すなわち、接地された板金に対して、6[kg・f]の荷重でシャフト6を押圧して、2次転写ロールT2bの外表面9aを押し当てた。また、金属柱を2次転写ロールT2bの外表面9aに、0.2[mm]食い込ませた状態で接触させた。そして、金属柱に1000[V]を印加し、シャフト6を接地して、シャフト6に流れた電流I[A]を測定した。そして、Rv[Ω]=1000[V]/I[A]に基づいて、Rvを計算して測定した。
すなわち、2次転写ロールT2bのシャフト6を接地状態にし、2次転写ロールT2bの表面に対して、2本の金属柱を配置した。2本の金属柱は直径が12[mm]、長さが330[mm]である。2本の金属柱は、2次転写ロールT2bの周方向に10[mm]離した状態で、かつ、0.2[mm]食い込ませた状態で接触させた。そして、一方に1000[V]を印加し、他方を接地して、他方に流れた電流I[A]を測定した。そして、Rs[Ω]=1000[V]/I[A]に基づいて、Rsを計算して測定した。
実験例1−1では、2次転写ロールT2bの硬度Hを、アスカーC型硬度で25度に設定した。また、2次転写ロールのτs,τv,Rs,Rvを調整して、「(1/H)×0.5<τs」の関係と、「τs<τv」の関係を満たすようにした。
そして、実験例1−1では、前記2次転写ロールT2bを用いて評価実験を行った。実験例1−1の評価方法では、A3サイズの評価紙であるJ紙を、プロセススピード528[mm/s]で連続通紙50,000枚走行させた後に各種測定、評価を行った。よって、2次転写ロールT2bの回転速度vは528[mm/s]に対応する。このとき、中間転写ベルトBの非通紙領域について、2次転写ロールT2bと対向する側の面の表面抵抗率を測定した。そして、表面抵抗率が、画質に問題のない初期からの変化分が0.20[logΩ/□]以下にあるかどうかを確認した。また、τsの下限に関する損失電流による転写不良確認として、検出感度の高いハガキに対して、青色の全面ベタ画像を印刷し、その転写性を確認した。なお、実験例1−1では、カーボンブラックを、基層8では3[部]、表層9では3[部]、配合した。
実験例1−2では、2次転写ロールT2bの硬度Hを、アスカーC型硬度で75度に設定した。また、2次転写ロールT2bのτs,τv,Rs,Rvを調整して、「τs<τv」の関係を満たすようにした。しかし、実験例1−2では、「(1/H)×0.5<τs」の関係は満たしていない。なお、実験例1−2では、カーボンブラックを、基層8では6[部]、表層9では8[部]、配合した。その他の条件、評価方法は実験例1−1と同様に行った。
(実験例1−3)
実験例1−3では、2次転写ロールT2bの硬度Hを、アスカーC型硬度で75度に設定した。また、2次転写ロールT2bのτs,τv,Rs,Rvを調整して、「(1/H)×0.5<τs」の関係と、「τs<τv」の関係を満たすようにした。なお、実験例1−3では、カーボンブラックを、基層8では4[部]、表層9では5[部]、配合した。その他の条件、評価方法は実験例1−1と同様に行った。
比較例1では、従来から一般に用いられている構成の2次転写ロールを使用した。比較例1の2次転写ロールT2bでは、硬度Hが、アスカーC型硬度で25度である。また、比較例1の2次転写ロールでは、「(1/H)×0.5<τs」の関係を満たしている。しかし、「τs<τv」の関係は満たしていない。なお、比較例1では、カーボンブラックが、基層8では5[部]、表層9では3[部]、配合されている。その他の条件、評価方法は実験例1−1と同様に行った。
(比較例2)
比較例2では、2次転写ロールT2bの硬度Hを、アスカーC型硬度で75度に設定した。また、比較例2では、2次転写ロールT2bのRs,Rvは、実験例1−1と同じRs,Rvを用いた。ただし、比較例2の2次転写ロールT2bのτs,τvは、「τs<τv」の関係を満たしていない。また、比較例2のτs,τvは、「(1/H)×0.5<τs」の関係を満たしている。なお、比較例2の2次転写ロールT2bでは、カーボンブラックを、基層8では4[部]、表層9では4[部]、配合した。その他の条件、評価方法は実験例1−1と同様に行った。
図18は実験例1−1と実験例1−2と実験例1−3と比較例1と比較例2の条件と実験結果の説明図である。
図18において、「τs<τv」の関係を満たす実験例1−1〜1−3では、中間転写ベルトBの表面抵抗率が低下していないことを確認した。一方で、「τs<τv」の関係を満たさない比較例1,2では、中間転写ベルトBの表面抵抗率が低下したことを確認した。よって、転写ロールが「τs<τv」の関係、すなわち、式(11)を満たせば、転写ロールの硬度Hとは関係なく、中間転写ベルトBの非通紙部の抵抗低下を抑制することが可能であり、非通紙部における濃度変化を抑制できることを確認した。すなわち、式(11)を満たすことで、放電の集中が抑制されていることを確認した。
実験例2−1では、実験例1−1の2次転写ロールT2bと同じ値のH,τs,τv,Rs,Rvを用いた。よって、式(11)の関係を満たしている。なお、実験例2−1では、硬度Hが25度であり、式(22′)より、ニップ幅が5.0[mm]となっている。
実験例2−1では、前記構成の2次転写ロールT2bを用いて評価実験を行った。実験例2−1の評価方法では、プロセススピードの影響、すなわち、転写電界の立ち上がり時間の影響を考慮して、厚紙の小サイズの転写性について評価する点以外は、実験例1−1と同様に評価実験を行った。なお、実験例2−1では、プロセススピードvが528[mm/s]であり、「(L/v)×(Rv/Rs)<τs」の関係を満たしている。
実験例2−2では、実験例1−2の2次転写ロールT2bと同じ値のH,τs,τv,Rs,Rvを用いた。よって、式(11)の関係を満たしている。なお、実験例2−2では、硬度Hが75度であり、ニップ幅が1.7[mm]となっている。その他の条件、評価方法は実験例2−1と同様に行った。なお、実験例2−2では、プロセススピードvが528[mm/s]であり、「(L/v)×(Rv/Rs)<τs」の関係を満たしていない。
(実験例2−3)
実験例2−3では、実験例1−3の2次転写ロールT2bと同じ値のH,τs,τv,Rs,Rvを用いた。よって、式(11)の関係を満たしている。なお、実験例2−3では、硬度Hが75度であり、ニップ幅が1.7[mm]となっている。その他の条件、評価方法は実験例2−1と同様に行った。なお、実験例2−3では、プロセススピードvが528[mm/s]であり、「(L/v)×(Rv/Rs)<τs」の関係を満たしている。
実験例2−4では、2次転写ロールT2bのτs,τv,Rs,Rvを調整して、プロセススピードvが264[mm/s]の下で、「(L/v)×(Rv/Rs)<τs<τv」の関係を満たすようにした。その他の条件、評価方法は実験例2−3と同様に行った。
(実験例2−5)
実験例2−5では、実験例2−3の2次転写ロールT2bと同じ値のH,τs,τv,Rs,Rvを用いた。よって、式(11)の関係を満たしている。ただし、実験例2−5では、転写荷重を弱めて、ニップ領域の幅Lを1.3[mm]にした。また、実験例2−5では、プロセススピードvが264[mm/s]である。すなわち、実験例2−5では、(L/v)×(Rv/Rs)とτsに関する実験例2−3のL,v,Rv,Rs,τsのうち、Lとvを変更して、「(L/v)×(Rv/Rs)<τs」の関係を満たすようにした。その他の条件、評価方法は実験例2−3と同様に行った。
図19は実験例2−1と実験例2−2と実験例2−3と実験例2−4と実験例2−5の条件と実験結果の説明図である。
図19において、実験例2−1〜2−5では、式(11)の関係が満たされている。ここで、実験例2−1〜2−5では中間転写ベルトBの表面抵抗率が低下し難いことが確認された。よって、式(11)の関係が満たされれば、放電の集中が緩和されることが再度確認された。
また、「(L/v)×(Rv/Rs)<τs<τv」の関係を満たす実験例2−1、2−3、2−4、2−5では、ハガキの転写不良が生じないことを確認した。一方で、「(L/v)×(Rv/Rs)<τs」の関係を満たさない実験例2−2では、ハガキの転写不良を確認した。よって、「(L/v)×(Rv/Rs)<τs<τv」の関係、すなわち、式(12)の関係を満たせば、厚紙小サイズ紙への良好な転写性を確保しつつ、中間転写ベルトBの非通紙部の抵抗低下を抑制して非通紙部における濃度変化を抑制できることを確認した。
この実施例は下記の点で、前記実施例1と相違しているが、他の点では前記実施例1と同様に構成される。
図20において、実施例4の転写装置の一例としての2次転写器T2は、実施例1と同様の2次転写ロールT2bを有する。すなわち、実施例4の2次転写ロールT2bも表面方向の時定数τsと、体積方向の時定数τvが、τs<τvに設定されている。また、実施例4では、2次転写ロールT2bの外表面9aは予め設定された表面粗さRzに形成されている。なお、前記表面粗さRz、すなわち、表面の十点平均粗さRzは、2.0[μm]以下が好適に使用可能である。なお、コンタクトロールT2cには電源E1が接続されている。実施例4の電源E1は、中間転写ベルトB上の可視像を記録シートSに転写する極性の電圧のみを印加する。すなわち、実施例4の電源E1は、コンタクトロールT2cを介して、現像剤の一例としてのトナーTnの帯電極性と同極性の電圧のみを、バックアップロールT2aに印加する。また、2次転写ロールT2bのシャフト6は、電気的に接地されている。
La≦{(τv/τs)/1.25}×12π …式(41)
なお、実施例4では、バックアップロールT2aと2次転写ロールT2bとがニップ領域16を形成している場合に、バックアップロールT2aと2次転写ロールT2bとが互いの圧力を受け難い位置を、ニップ領域16の下流端、すなわち、ニップ出口Q103とする。具体的には、記録シートSの搬送方向に沿ってニップ領域16を移動する場合に、2次転写ロールT2bの外表面9aと、バックアップロールT2aの外表面との間に隙間121が生じる位置をニップ出口Q103とする。
前記構成を備えた実施例4のプリンタUでは、記録シートSに画像を記録する際に、2次転写器T2には電源E1により2次転写電圧が印加される。よって、中間転写ベルトBと、2次転写ロールT2bとの間には、2次転写電圧に応じた転写電界が形成される。したがって、中間転写ベルトB上の可視像には転写電界が作用して、中間転写ベルトBから記録シートSに可視像が転写される。ここで、実施例4の2次転写ロールT2bでも、式(11)や式(12)が満たされている。したがって、実施例4でも、実施例1などと同様に、放電の集中が緩和されると共に、厚紙に対する転写性が確保されている。
ブラシ装置101では、静電ブラシ103が回転して、転写ロールT2bを清掃する。すなわち、2次転写ロールT2bの外表面が第1の清掃位置Q101を通過する場合に、ブラシ部103bが転写ロールT2bから現像剤などの付着物を取ったり、転写ロールT2bと静電ブラシ103との間に生じる静電的な力で現像剤などを吸着して回収する。なお、静電ブラシ103は清掃位置Q101から回転移動すると、供給部104+106から潤滑剤104が供給される。そして、潤滑剤104が供給された静電ブラシ103は、フリッカー107と接触する。よって、ブラシ部103bに過剰に供給された潤滑剤や、ブラシ部103bに残っている現像剤などが落される。そして、ブラシ部103bが清掃位置Q101に戻ると、ブラシ部103bは転写ロールT2bに潤滑剤104を供給すると共に、転写ロールT2bの表面を清掃する。
したがって、実施例4では、2次転写ロールT2bに付着した現像剤などの付着物が記録シートSの裏面を汚損することが低減される。また、現像剤が転写ロールT2bの抵抗値を変化させて、画質欠陥を生じさせることが低減される。
ここで、図21Bにおいて、τs>τvとなる従来の転写ロール01では、転写ロール01の外表面02に沿って電流が流れ難い。つまり、従来の転写ロール01では、転写電界が作用しても、ニップ領域03の内側だけで転写電界に応じた電位が生じ易く、ニップ領域03の外側では電位は変化し難かった。したがって、仮に、実施例4の静電ブラシ103と同様の静電ブラシ04を配置して電気的に接地しても、転写ロール01の外表面02と静電ブラシ04との間の電位差は小さい。よって、転写ロールT2bから静電ブラシ103に現像剤Tnが移動する電界は生じ難い。よって、従来の転写ロール01を使用する場合には電気的に接地するだけでは現像剤Tnの回収は困難である。したがって、従来の2次転写ロール01に対して静電ブラシ04を配置する構成では、静電ブラシに現像剤を吸着させる清掃用の電界、いわゆる、クリーニング電界を生じさせる電源を設ける必要がある。よって、従来は構成が複雑化し易く、高費用化し易かった。
まず、静電ブラシ103と転写ロールT2bとの間の電位差について、清掃に特に望ましい電位差を考える。望ましい電位差は実験に基づいて定めた。具体的には、転写ロールの表面に4.5[g/m2]の可視像、いわゆる、Cin100%相当のトナーパッチを付着させた。そして、前記付着したトナーパッチを、静電ブラシ103により除去した。このとき、転写ロールT2bの表面と静電ブラシ103との間の電位差と、転写ロールT2b表面に残留する現像剤の量との関係を調べた。図22に結果を示す。図22では、電位差が0[V]から増えるに連れて現像剤の残量が急激に減少することが確認された。ただし、電位差が25[V]以上では残量の減少量の変化が少なくなる。そして、電位差が50[V]以上の場合には残量が0に近づいた状態で減少量の変化も少なくなった。よって、電位差が50[V]以上の場合に、現像剤の残量が少なく、静電ブラシの清掃性が高いことが確認された。ここで、実施例4の静電ブラシ103は接地される。よって、清掃位置Q101の転写ロール上の電位が絶対値で50[V]よりも大きくなることが、望ましい条件に必要と考えられる。
そこで、大きさ100[V]の電圧を印加した場合に、電圧を印加した位置から電位の大きさが50[V]に減衰する位置までの距離L50を測定する。つまり、100[V]を印加した場合の距離L50を基準にして、前記基準の距離L50よりも短い配置距離Laとすれば、一般の使用状態では、静電ブラシ103に対して特に好適な清掃性が得られると考えられる。
そこで、比τv/τsと、距離L50との関係を測定する実験を行った。
図23において、比τv/τsと、L50との関係を測定する実験では、τsとτvが調整された転写ロールを使用して行った。実験では、時定数τs,τvの測定に使用される金属板61,62と同様に構成された金属板61′,62′を使用して、電位の測定をした。具体的には、2次転写ロールT2bの表面方向の時定数τsと体積方向の時定数τvを(τs[ms],τv[ms])で表示する場合に、(3.6,4.5),(67.6,80),(23.9,26.7)に設定された3つの転写ロールT2bに対して行った。ここで、金属板61′,62′は、厚みが2[mm]のものを使用した。各金属板61′,62′は互いにλ5′離間させて、転写ロールの外表面9aに配置した。このとき、各金属板61′,62′はロール層7の外表面9aに押し当ててロール層7に0.2[mm]食い込ませた。さらに、第2の金属板62′には、表面電位計66′を対向配置した。そして、第1の金属板61′に−100[V]の電圧を印加した。このとき、第2の金属板63′の表面電位が−50[V]になる、第1の金属板61′の右面61b′と第2の金属板62′の左面62b′との間の周長λ5′を、L50として測定した。
図24に測定結果を示す。τv/τs=1.25の場合に、L50=37.7[mm]と測定された。ここで、φ24の半周の長さは24π/2であり、24π/2≒37.7である。よって、前記L50はφ24の場合の半周長に相当する。したがって、ニップ領域からの転写ロールT2bの回転角度が180°の範囲全てで、50[V]以上の電位が生じること確認された。したがって、転写ロールT2bがφ24の場合、比τv/τsが1.25以上であれば転写ロールT2bの外表面のどこに静電ブラシを配置しても、望ましい清掃性を確保されると判断される。
L50={(τv/τs)/1.25}×12π …式(42)
よって、式(41)を求めるには、La≦L50となれば良い。ここで、この関係は周長の関係式である。このとき、転写ロールの径が異なる場合はτv/τsも変わり得るが、L50は比τv/τsに応じて定まる。したがって、転写ロールの径に応じたτv/τsから、L50が得られる。よって、転写ロールの径がφ24と異なる場合にも適用可能である。したがって、配置距離Laについての条件として、式(41)が得られた。
よって、式(41)を満たす実施例4では、式(41)を満たさない場合に比べて、静電ブラシ103の清掃性が向上している。
次に、実施例4の効果を確かめる実験を行った。
なお、以下の説明において、実施例1〜3の効果を確かめる実験と同様の構成についての説明は省略する。
実験例3−1では、プリンタUを用いて実施例4の効果を確かめる実験を行った。
バックアップロールT2aは、シャフト1の径が14[mm]、ロール層2の肉厚が5[mm]、硬度H1がアスカーC型硬度で60度、体積抵抗値が1[kV]の印加電圧で6.5[logΩ]のものを使用した。
2次転写ロールT2bは、シャフト6の径が14[mm]、基層8が5[mm]、表層9が20[μm]の2層のロール層7を有する構成を用いた。また、実験例の2次転写ロールT2bの表面方向の時定数τsはτs=23.9[ms]とした。体積方向の時定数τvはτv=26.7[ms]とした。なお、時定数τs,τvは基層8と表層9を独立に導電性付与剤の配合を制御したりして調整した。さらに、実験例3−1の2次転写ロールT2bでは、表面粗さRzを1[μm]に設定した。
2次転写荷重は6.4[kgf]とした。
評価実験は、環境温度22[℃]、相対湿度[55%]の下で行った。
実験例3−2では、静電ブラシ103の下流側に、清掃ブレード113を配置した。実験例3−2の清掃ブレード113は、アスカーC型硬度で78度のウレタンゴム性のもの使用した。食い込み圧は1.7[gf/mm]に設定した。押し当て角は10[°]に設定した。なお、押し当て角は、清掃ブレード103が撓まない状態で、清掃ブレード103本体と転写ロールT2b表面とがなす角度である。その他の条件、評価方法は実験例3−1と同様に行った。
(実験例3−3)
実験例3−3では、2次転写ロールT2bの表面粗さRzを3[μm]とした。その他の条件、評価方法は実験例3−2と同様に行った。
実験例3−4では、2次転写ロールT2bの表面粗さRzを2[μm]とした。その他の条件、評価方法は実験例3−2と同様に行った。
(実験例3−5)
実較例3−5では、静電ブラシ103の配置距離Laを35[mm]とした。なお、τs=23.9,τv=26.7であるため、{(τv/τs)/1.25}×12π≒33.7となる。よって、La=35>33.7であり、実験例3−5の配置距離Laは式(41)を満たさない。その他の条件、評価方法は実験例3−1と同様に行った。
比較例3−1では、静電ブラシ103のシャフト103aの接地を解除した。すなわち、シャフト103aは電源に非接続であり、且つ、接地もされない状態、いわゆる、フロートの状態とした。その他の条件、評価方法は実験例3−1と同様に行った。
図25は実験例3−1ないし実験例3−5と比較例3−1の条件と実験結果の説明図である。
図25において、評価紙の裏面の汚れは、目視による観察、または、拡大鏡の一例として、倍率が25倍のルーペを使用した観察で評価した。目視で評価紙の裏面汚れが明確に確認できる場合は「×」とした。また、目視で評価紙の裏面汚れが確認できるが、その裏面汚れが軽微である場合は「△」とした。さらに、目視で評価紙の裏面汚れが確認出来ず、ルーペを使用した観察で評価紙の裏面に軽微にトナーの付着が確認される程度の場合には、「○」とした。また、目視で評価紙の裏面汚れが確認出来ず、ルーペを用いた観察でもトナーの付着が確認できない場合には「◎」とした。すなわち、「×」は非許容レベルであり、「△」、「○」、「◎」の順に裏面汚れは少なく良好となる。
この実施例は下記の点で、前記実施例1と相違しているが、他の点では前記実施例1と同様に構成される。
図26において、実施例5の転写装置の一例としての2次転写器T2は、実施例1と同様の2次転写ロールT2bを有する。すなわち、実施例5の2次転写ロールT2bも表面方向の時定数τsと、体積方向の時定数τvが、τs<τvに設定されている。なお、コンタクトロールT2cには電源E1′が接続されている。実施例5の電源E1′は、中間転写ベルトB上の可視像を記録シートSに転写する極性の電圧を印加する。すなわち、実施例5の電源E1′は、コンタクトロールT2cを介して、現像剤の一例としてのトナーTnの帯電極性と同極性の電圧を、バックアップロールT2aに印加する。また、2次転写ロールT2bのシャフト6は、電気的に接地されている。
図27において、実施例5のデタックソー201は、ニップ領域16の中心の位置Q201から、転写ロールT2bの回転方向に沿って予め設定された周長Lb離れた下流位置Q202に基づいて配置される。すなわち、転写ロールT2bの回転中心Q203から延び、前記下流位置Q202を通過する仮想的な線の一例としての半直線K1を設定する。このとき、前記半直線K1に対して、除電部の一例としての尖端部201bの先端201b1が、転写ロールT2bの回転方向の上流側に配置される。
ここで、前記周長Lbは下記の式(51)に基づいて設定される。
Lb={(τv/τs)/1.94}×6π …式(51)
なお、実施例5の中心の位置Q201は、対向部材の一例であり、挟持部材の一例としてのバックアップロールT2aの回転中心Q204と、2次転写ロールT2bの回転中心Q203とを結ぶ仮想的な直線K2に基づいて設定される。すなわち、前記仮想線K2とニップ領域16の交差する位置を、ニップ領域Q16の中心位置Q201とする。
前記構成を備えた実施例5のプリンタUでは、記録シートSに画像を記録する際に、2次転写器T2には電源E1′により2次転写電圧が印加される。よって、中間転写ベルトBと、2次転写ロールT2bとの間には、2次転写電圧に応じた転写電界が形成される。したがって、中間転写ベルトB上の可視像には転写電界が作用して、中間転写ベルトBから記録シートSに可視像が転写される。ここで、実施例5の2次転写ロールT2bでも、式(11)や式(12)が満たされている。したがって、実施例5でも、実施例1などと同様に、放電の集中が緩和されると共に、厚紙に対する転写性が確保されている。
ここで、図28Aにおいて、実施例5では、2次転写領域Q4のシート搬送方向の下流側には、デタックソー201が配置されている。そして、前記デタックソー201には、電源E2から電圧が印加されている。よって、帯電した記録シートSとデタックソー201との間には、大きな電位差が生じ易くなっている。したがって、帯電した記録シートSが通過すると、デタックソー201と記録シートSの裏面との間で放電が生じて電荷が除去される。すなわち、デタックソー201が記録シートSを除電する。よって、実施例5では、中間転写ベルトBと記録シートSとの間で静電的な力が生じ難く、ジャムなどの通紙不良が低減される。
一般に、除電部材では、記録シートSの裏面と除電部材との間の電位差V02が大きくなるほど、除電性が高まる。しかしながら、除電部材への電圧を大きくすると、転写ロールとの間の電位差V01も大きくなり易い。よって、転写ロールと除電部材との間で放電が生じ易くなる。そして、転写ロールとの間で放電が生じると、除電部材の帯電量が減って、記録シートSが除電され難くなってしまう。また、転写ロールとの間で放電が生じると、転写ロールが損傷して転写ロールの寿命が低下し易くなる。
ここで、除電部材と転写ロールとの間に絶縁部材を設置する構成も考えられるが、絶縁部材を配置する場合には配置するための空間を必要とし易く近づけ難い。
そこで、除電部材に印加する電圧の大きさを、一般的な電源の構成に基づいて、10[kv]とすると、転写ロールT2bに対して大きさ10[kV]の電圧を印加した場合に、電圧を印加した位置から電位の大きさが7[kV]に減衰する位置までの範囲は、転写ロールT2bと除電部材との電位差が3[kV]以下になる。よって、大きさ10[kV]の電圧を印加した場合に、電圧を印加した位置から電位の大きさが7[kV]に減衰する位置までの周長Lbを測定する。そして、周長Lbよりも、除電部材が転写ロールT2bの回転方向の上流側に配置されていれば、一般の使用状態では、除電部材201と転写ロールT2bとの間の放電が抑制されると考えられる。
そこで、比τv/τsと、周長Lbとの関係を測定する実験を行った。
図29において、比τv/τsと、周長Lbとの関係を測定する実験では、τsとτvが調整された転写ロールを使用して行った。実施例5の測定実験では、実施例4の転写ロールの電位の変化の測定方法と同様にして行った。ただし、実施例5の測定実験では、転写ロールT2bの時定数(τs[ms],τv[ms])は、(3.6,7),(61.2,76.3),(57.6,80),(49.8,83.4),(23.9,26.7)に設定された5つの転写ロールT2bに対して測定を行った。また、第1の金属板61′に−10[kV]の電圧を印加して、第2の金属板62′の表面電位が−7k[V]となる場合の周長λ5′を測定して、Lb=λ5′とした。これらの点以外は、実施例4の測定と同様であるため、実施例5の測定実験の詳細な説明は省略する。
図30に測定結果を示す。図30Aにおいて、時定数が(3.6,7)の場合、すなわち、τv/τs=1.94の場合に、Lb=18.85[mm]と測定された。ここで、φ24の4分の1周長は24π/4であり、24π/4≒18.85である。よって、前記Lbはφ24の場合の4分の1周長に相当する。すなわち、ニップ領域Q203からの転写ロールT2bの回転角度が90°の範囲で、大きさ7[kV]以上の電位が生じること確認された。したがって、転写ロールT2bがφ24の場合、比τv/τsが1.94以上であれば、ニップ領域Q203からの転写ロールT2bの回転角度が90°の範囲に除電部材を配置すれば、転写ロールT2bと除電部材との放電が特に減少すると判断される。
Lb={(τv/τs)/1.94}×6π …式(51)
よって、Lbで規定される下流位置Q202を通過する仮想線K1よりも、デタックソー201の先端201b1が、2次転写ロールT2bの回転方向の上流側に配置される実施例5では、先端201b1が仮想線K1の下流側に配置される場合に比べて、放電が
発生し難くなっている。よって、デタックソー201の電圧の大きさを上げたり、デタックソー201をニップ領域16に近づけて位置Q205に近づけ易くなっている。よって、実施例5では、除電性を向上させ易くなっている。
これに対して、実施例5では、2次転写領域Q4では2次転写ロールT2bを使用する構成である。そして、2次転写領域Q4を通過する記録シートSに対して、デタックソー201で除電する構成である。よって、搬送ベルトを使用して記録シートSに画像を転写する構成に比べて、簡易な構成で、ジャムを低減しつつ記録シートSへの転写がされる。
次に、実施例5の効果を確かめる実験を行った。
なお、以下の説明において、実施例1〜3の効果を確かめる実験と同様の構成についての説明は省略する。
実験例4−1では、プリンタUを用いて実施例5の効果を確かめる実験を行った。
バックアップロールT2aは、シャフト1の径が14[mm]、ロール層2の肉厚が5[mm]、体積抵抗値が1[kV]の印加電圧で8.0[logΩ]のものを使用した。
2次転写ロールT2bは、シャフト6の径が14[mm]、基層8が5[mm]、表層9が20[μm]の2層のロール層7を有する構成を用いた。さらに、実験例4−1では、2次転写ロールT2bの体積抵抗値Rvは1[kV]の印加電圧で7.5[logΩ]とした。ここで、実験例4−1の2次転写ロールT2bの表面方向の時定数τsは、τs=3.6[ms]とした。また、体積方向の時定数τvは、τv=7[ms]とした。なお、時定数τs,τvは基層8と表層9を独立に導電性付与剤の配合を制御したりして調整した。
2次転写荷重は6.4[kgf]とした。
環境温度10[℃]、相対湿度[15%]の下で、評価実験を行った。
実験例4−2では、2次転写ロールT2bの表面方向の時定数τsは、τs=57.6[ms]とした。また、体積方向の時定数τvはτv=80[ms]とした。ここで、式(51)によると、実験例4−2の2次転写ロールT2bでは、Lb={(80/57.6)/1.94}×6π=13.49である。よって、Lb=13.49<16.9であり、デタックソー201は、実験例4−2の2次転写ロールT2bの仮想線K1に対しては、2次転写ロールT2bの回転方向の下流側となる。また、電圧Vdは、−3[kV]〜−7[kV]の電圧を1[kV]ずつ変更して用いた。その他の条件、評価方法は実験例4−1と同様に行った。
実験例4−3では、2次転写ロールT2bの表面方向の時定数τsは、τs=23.9[ms]とした。また、体積方向の時定数τvは、τv=26.7[ms]とした。ここで、式(51)によると、実験例4−2の2次転写ロールT2bでは、Lb={(26.7/23.9)/1.94}×6π=10.85である。よって、Lb=10.85<16.9であり、デタックソー201は、実験例4−3の2次転写ロールT2bの仮想線K1に対しては、2次転写ロールT2bの回転方向の下流側となる。また、電圧Vdは、−3[kV]〜−6[kV]の電圧を1[kV]ずつ変更しながら用いた。その他の条件、評価方法は実験例4−1と同様に行った。
比較例4−1では、2次転写ロールT2bの表面方向の時定数τsは、τs=67.6[ms]とした。また、体積方向の時定数τvは、τv=62[ms]とした。よって、比較例4−1の2次転写ロールは式(11)を満たさない。なお、式(51)を用いてLbに相当する値を計算すると、Lb={(62/67.6)/1.94}×6π=8.91である。また、電圧Vdは、−3[kV]、−4[kV]の電圧を用いた。その他の条件、評価方法は実験例4−1と同様に行った。
比較例4−2では、2次転写ロールT2bの表面方向の時定数τsは、τs=67.6[ms]とした。また、体積方向の時定数τvは、τv=26.7[ms]とした。なお、式(51)を用いてLbに相当する値を計算すると、Lb={(26.7/67.6)/1.94}×6π=3.84である。また、電圧Vdは、−3[kV]、−4[kV]、−5[kV]の電圧を用いた。その他の条件、評価方法は実験例4−1と同様に行った。
図31は実験例4−1と実験例4−2と実験例4−3と比較例4−1と比較例4−2の条件と実験結果の説明図であり、図31Aは条件の説明図、図31Bは実験結果の説明図である。
図31において、普通紙とコート紙の両方の通紙が確認され且つ放電が生じなかった場合を「○」とした。また、普通紙とコート紙の一方では通紙が確認され且つ放電が生じなかったが、他方では非通紙、すなわち、ジャムが確認された場合を「○−」とした。また、普通紙とコート紙の両方でジャムが確認された場合を「×」とした。また、デタックソー201と転写ロールT2bとの間で放電が確認された場合を「▲」とした。
また、τs>τvの転写ロールを使用した比較例4−1,4−2とでは、コート紙の除電がされる電位差となる前に、転写ロールとの間に放電が生じた。
また、τs<τvの転写ロールを使用する実験例4−3では、デタックソー201への印加電圧の大きさが小さい場合に、コート紙では通紙不良を起こした。しかしながら、印加電圧の大きさを大きくすると、普通紙の場合には通紙性が確保された。ただし、印加電圧をさらに大きくすると、放電が確認された。
また、実験例4−2では、印加電圧の大きさが小さい場合には、通紙不良が生じる。しかしながら、電圧Vdの大きさを増加させるのに応じて通紙性が確保され、電圧Vdが−6[V]の場合に、普通紙とコート紙の両方で良好な通紙性が確保された。ただし、印加電圧をさらに大きくすると、放電が確認された。
なお、現像剤の飛び散りを抑える等の目的で、除電部材に交流電圧をかける場合や、直流電圧に交流電圧を重畳する場合があるが、このような場合でも本発明は有効である。なお、交流(もしくは交流を重畳)を印加した場合でも、その平均電圧値(直流成分)が放電に起因する。
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例(H01)〜(H09)を下記に例示する。
(H01)前記各実施例において、画像形成装置の一例としてプリンタUを例示したが、これに限定されず、複写機、FAX、あるいはこれら複数の機能を備えた複合機等に適用可能である。また、多色現像の画像形成装置に限定されず、単色、いわゆるモノクロの画像形成装置により構成することも可能である。
(H04)前記各実施例において、2次転写ロールT2bのロール層7は、基層8と、表層9とによる2層構造を例示したが、これに限定されず、単層の構造も可能である。なお、この場合には、単層の外表面側に導電性付与剤14を偏らせて、τs<τvとすることが可能である。
(H06)前記実施例4において、潤滑剤104は静電ブラシ103を介して転写ロールT2bに供給することが望ましいが、静電ブラシ103に加えて、転写ロールT2bに潤滑剤を塗布する塗布用の供給部材を追加して、塗布用の供給部材から潤滑材を供給する構成も可能である。
(H08)前記実施例5において、デタックソーには、直流電圧を印加する構成を例示したが、これに限定されない。例えば、デタックソーには、交流電圧のみを印加したり、直流電圧に交流電圧を重畳して印加する構成も可能である。
(H09)前記実施例4,5において、静電ブラシ103とデタックソー201の両方を2次転写ロールに対して配置する構成が可能である。
7…本体部、
12,14…導電性付与剤、
13…樹脂、
16…対向領域、
61…測定部材、第1の測定部材、
62…第2の測定部材、
103…清掃部材、第1の清掃部材、
103a…回転軸、
103b…刷毛部、
104…潤滑剤、
104+106…供給部、
113…第2の清掃部材、
201…除電部材、
201b1…除電部、
B…中間転写体、無端帯状の像保持体、
E1…電源、
F…定着装置、
Gy,Gm,Gc,Gk…現像装置、
K1…仮想的な線、
Py,Pm,Pc,Pk…像保持体、
Q101…清掃部材が転写部材に接触する位置、
Q103…対向領域の下流端、
Q201…対向領域の中心の位置、
Q202…距離Lbの転写部材上の位置、
Q203…転写部材の回転中心、
ROSy,ROSm,ROSc,ROSk…潜像形成装置、
S…媒体、
T1y,T1m,T1c,T1k…一次転写器、
T2b…転写部材、
U…画像形成装置、
τv…第1の時定数、
τs…第2の時定数、
Rv…体積抵抗値、
Rs…表面抵抗値、
v…周速、
L…長さ。
Claims (15)
- 軸と、
前記軸に支持された本体部であって、前記軸方向に延びる測定部材を、前記本体部の外表面に接触させ且つ前記軸を電気的に接地して前記測定部材に印加する電圧を変化させた場合に、前記測定部材の表面に生じる電位の変化に基づいて測定される時定数を第1の時定数τv[s]とし、前記軸方向に延びる第1の測定部材を前記本体部の外表面に接触させ、前記軸方向に延びる第2の測定部材を前記第1の測定部材に対して前記本体部の外表面の周方向に沿って予め設定された距離だけ離間させて前記本体部の外表面に接触させ且つ前記軸を電気的に接地して前記第1の測定部材に印加する電圧を変化させた場合に、前記第2の測定部材の表面に生じる電位の変化に基づいて測定される時定数を第2の時定数τs[s]とした場合に、前記第1の時定数τv[s]が、前記第2の時定数τs[s]よりも大きく構成された前記本体部と、
を備えたことを特徴とする転写部材。 - 前記本体部の外表面のアスカーC型硬度をHとした場合に、前記アスカーC型硬度Hと、前記第1の時定数τv[s]と、前記第2の時定数τs[s]とが、
(1/H)×0.5<τs<τv
に設定された前記本体部、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の転写部材。 - 導電性付与剤が配合された前記本体部であって、前記軸から前記本体部の外表面に向かうほど前記導電性付与剤を密に分散させた前記本体部、
を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の転写部材。 - 導電性付与剤が配合された前記本体部であって、前記導電性付与剤を前記本体部の外表面の周方向に均一に分散させた前記本体部、
を備えたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の転写部材。 - 導電性付与剤が配合された前記本体部であって、前記軸から前記本体部の外表面に向かう方向の導電性付与剤同士の距離よりも前記本体部の外表面の周方向の導電性付与剤同士の距離の方が短い距離で前記導電性付与剤を分散させた前記本体部、
を備えたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の転写部材。 - 無端帯状の像保持体と、
前記像保持体の表面の可視像を媒体に転写する請求項1ないし5のいずれかに記載の転写部材と、
前記媒体に転写された可視像を定着する定着装置と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 前記転写部材が前記像保持体に対向する対向領域に対して、前記転写部材の回転方向の下流側に配置されて前記転写部材を清掃する清掃部材であって、電気的に接地された導電性の前記清掃部材、
を備えたことを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。 - 前記転写部材の回転方向において、前記対向領域の下流端から、前記清掃部材が前記転写部材に接触する位置までの距離をLa[mm]とした場合に、
La≦{(τv/τs)/1.25}×12π
を満たす位置に配置された前記清掃部材、
を備えたことを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。 - 複数の毛を有する刷毛状の刷毛部を有する第1の前記清掃部材と、
前記第1の清掃部材に対して、前記転写部材の回転方向の下流側に配置されて前記転写部材を清掃する板状の第2の清掃部材と、
を備えたことを特徴とする請求項7または8に記載の画像形成装置。 - 表面の十点平均粗さが2.0[μm]以下に設定された前記転写部材、
を備えたことを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。 - 回転軸と、前記回転軸の回りに放射状に毛が延びる前記刷毛部と、を有する前記第1の清掃部材と、
前記第1の清掃部材が前記転写部材に接触する位置に対して、前記第1の清掃部材の回転方向の上流側で前記刷毛部に接触して、前記転写部材と前記第2の清掃部材とを潤滑する潤滑剤を供給する供給部と、
を備えたことを特徴とする請求項9または10に記載の画像形成装置。 - 前記像保持体と前記転写部材との間に電圧を印加する電源であって、前記像保持体の表面の可視像を媒体に転写する極性の電圧のみを印加可能な前記電源、
を備えたことを特徴とする請求項7ないし11のいずれかに記載の画像形成装置。 - 前記転写部材が前記像保持体に対向する対向領域に対して、前記媒体の搬送方向の下流側で媒体を除電する除電部材、
を備えたことを特徴とする請求項6ないし12のいずれかに記載の画像形成装置。 - 前記転写部材の回転方向に沿って、前記転写部材の前記対向領域の中心の位置からの距離Lb[mm]が、Lb={(τv/τs)/1.94}×6πを満たす前記転写部材上の位置と、前記転写部材の回転中心と、を結ぶ仮想的な線よりも、前記転写部材の回転方向の上流側に、媒体を除電する除電部が配置された前記除電部材、
を備えたことを特徴とする請求項13に記載の画像形成装置。 - 像保持体と、
前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成装置と、
前記像保持体の表面の潜像を可視像に現像する現像装置と、
前記像保持体に対向して配置された無端帯状の中間転写体と、
前記像保持体の表面の可視像を前記中間転写体の表面に転写する一次転写器と、
前記中間転写体を移動可能に支持する支持部材と、
前記中間転写体に対向して配置され、前記中間転写体との対向領域を通過する媒体に前記中間転写体の表面の可視像を転写する前記転写部材であり、且つ、軸と、前記軸に支持された本体部であって、前記軸方向に延びる測定部材を、前記本体部の外表面に接触させ且つ前記軸を電気的に接地して前記測定部材に印加する電圧を変化させた場合に、前記測定部材の表面に生じる電位の変化に基づいて測定される時定数を第1の時定数τv[s]とし、前記軸方向に延びる第1の測定部材を前記本体部の外表面に接触させ、前記軸方向に延びる第2の測定部材を前記第1の測定部材に対して前記本体部の外表面の周方向に沿って予め設定された距離だけ離間させて前記本体部の外表面に接触させ且つ前記軸を電気的に接地して前記第1の測定部材に印加する電圧を変化させた場合に、前記第2の測定部材の表面に生じる電位の変化に基づいて測定される時定数を第2の時定数τs[s]とし、前記本体部の体積抵抗値をRv[Ω]とし、前記本体部の表面抵抗値をRs[Ω]とし、前記本体部の外表面の周速をv[mm/s]とし、前記対向領域の媒体の搬送方向の長さをL[mm]とした場合に、前記第1の時定数τv[s]と、前記第2の時定数τs[s]と、前記本体部の体積抵抗値Rv[Ω]と、前記本体部の表面抵抗値Rs[Ω]と、前記本体部の外表面の周速v[mm/s]と、前記対向領域の媒体の搬送方向の長さL[mm]とが、(L/v)×(Rv/Rs)<τs<τvに設定された前記本体部と、を有する前記転写部材と、
前記媒体に転写された可視像を定着する定着装置と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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