JP7313859B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置として、搬送ベルトや中間転写ベルトなどのベルトの移動方向に関して複数の画像形成部をそれぞれ配置したタンデム型の画像形成装置の構成が知られている。各色の画像形成部は、それぞれ像担持体としてのドラム状の感光体（以下、感光ドラムと称する）を有している。各色の感光ドラムに担持された各色のトナー像は、転写材搬送ベルトによって搬送される紙やＯＨＰシートなどの転写材に転写されるか、または、中間転写ベルトに１度転写された後に転写材に転写された後に、定着手段によって転写材に定着される。ここで、感光ドラムから転写材又は中間転写ベルトへのトナー像の転写は、転写材搬送ベルト又は中間転写ベルトを介して感光ドラムとは反対の位置に設けられる転写部材に電圧を印加することによって実行される。

特許文献１には、転写部材として金属ローラを用い、金属ローラを、中間転写ベルトの移動方向に関して、感光ドラムと中間転写ベルトとが接触する転写部からずらして配置する構成が開示されている。

特開２００６－１８４５４７号公報

特許文献１のように、転写部材として金属ローラなどの硬度が高い部材を用いる構成において、ベルトの移動方向に関して転写部材と転写部との間の距離を広くすると、１次転写部材から感光ドラムまでの間のインピーダンスが高くなってしまう。即ち、感光ドラムから転写材又は中間転写ベルトにトナー像を転写する際に、転写部材から感光ドラムに向かって電流が流れる距離が長くなることで、転写部材から感光ドラムに向かって流れる電流の値が不足し、転写性が低下するおそれがある。

このような転写性の低下を抑制するためには、転写部材を可能な限り感光ドラムに近づけた方が良い。しかしながら、金属ローラ等の硬度が高い部材を転写部材として用いる構成においては、金属ローラの表面や中間転写ベルトの内周面側に付着した異物によって転写部におけるベルトの表面性が変化してしまう可能性がある。転写部におけるベルトの表面性が変化してしまうと、感光ドラムから転写材若しくは中間転写ベルトにトナー像を転写する際に、異物によってベルトの表面性が変化した位置において画像不良が発生してしまうおそれがある。

そこで、本発明は、ベルトの移動方向に関して、転写部材を、像担持体とベルトとが接触する転写部からずらした位置に配置する構成において、転写性の低下を抑制しつつ、異物に起因した画像不良の発生を抑制することを目的とする。

本発明は、回転可能であって、トナー像を担持する像担持体と、移動可能であって、前記像担持体と接触する無端状のベルトと、前記ベルトを介して前記像担持体とは反対側に設けられ、前記ベルトと接触し、前記像担持体から前記ベルトに向かってトナー像を転写するための転写部材と、を備える画像形成装置において、前記転写部材は、前記ベルトの移動方向に関して、前記像担持体の回転中心の位置に対して上流側又は下流側であって、前記像担持体を押圧しない位置に配置されており、前記転写部材は、芯金と、芯金の外周を覆う弾性層であって、前記弾性層の外周面に粗し処理を施された厚みが２ｍｍ未満の前記弾性層と、を有し、前記転写部材のＡｓｋｅｒ－Ｃ硬度が５４°以上８５°以下であることを特徴とする。

本発明によれば、ベルトの移動方向に関して、転写部材を、像担持体とベルトとが接触する転写部からずらした位置に配置する構成において、転写性の低下を抑制しつつ、異物に起因した画像不良の発生を抑制することができる。

実施例１における画像形成装置の概略構成を示す模式的な断面図である。 実施例１における一次転写部を拡大した概略断面図である。 実施例１における一次転写部材の構成を説明する模式図である。 実施例１において、像担持体と一次転写部材との間のオフセット量をそれぞれ異ならせたときの、各部材の配置構成を説明する模式図である。 実施例１において、像担持体と一次転写部材との間のオフセット量をそれぞれ異ならせたときの、ベルトと像担持体とが接触する領域、又は、ベルトと一次転写部材とが接触する領域の関係を説明する模式図である。 実施例１における、オフセット量と張架距離の関係を説明するグラフである。 実施例１における、張架距離と一次転写時のインピーダンスとの関係を説明するグラフである。 実施例１における、弾性層の厚み又は硬度と、画像不良の発生の有無との関係を説明するグラフである。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲を限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
図１は、本実施例に係る画像形成装置１００の概略構成を示す模式的な断面図である。本実施例の画像形成装置１００は、電子写真方式を用いてフルカラー画像の形成が可能な中間転写方式を採用した、タンデム型のレーザービームプリンターである。

画像形成装置１００は、一列に配置された４つの画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを有する。各画像形成部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄは、それぞれイエロー（Ｙ）マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成する。本実施例では、各画像形成部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄの構成及び動作は、使用するトナーの色が異なることを除けば、実質的に同じである。したがって、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用の要素であることを示す符号の末尾ａ、ｂ、ｃ、ｄは省略して、当該要素について統括的に説明する。

画像形成部Ｓは、像担持体としてドラム型（円筒形）の感光ドラム２を有する。この感光ドラム２は、所定の周速度（プロセススピード）Ｖｄで、駆動力を受けて図中矢印Ｒ１方向に回転可能である。感光ドラム２の周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電手段としてのローラ状の帯電部材である帯電ローラ３と、露光手段４と現像手段５と、感光ドラム２に残留したトナーを回収するドラムクリーニング手段６と、が配置されている。

現像手段５は、現像剤として非磁性一成分現像剤を収容しており、現像剤担持体としての現像ローラ５１などを有する。各画像形成部Ｓにおいて、感光ドラム２と、これに作用するプロセス手段としての帯電ローラ３、現像手段５及びドラムクリーニング手段６とは、一体的に画像形成装置１００の装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジ３２として構成される。露光手段４は、レーザー光を多面鏡によって走査させるスキャナユニットで構成され、画像信号に基づいて変調された走査ビームを感光ドラム２上に照射する。

また、各画像形成部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄの感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの全てと当接するように、移動可能な中間転写体としての無端状ベルトで構成された中間転写ベルト３１が配置されている。中間転写ベルト３１は、駆動ローラ３４、張架ローラ１１により張架されている。そして、駆動ローラ３４が図中矢印Ｒ２方向に回転駆動されることによって、中間転写ベルト３１は、所定の周速度Ｖｂで、図中矢印Ｒ３方向で示されるベルト搬送方向に移動（回転）する。

中間転写ベルト３１を介して、感光ドラム２とは反対側の位置には、一次転写部材（転写部材）としての一次転写ローラ１４が配置されている。一次転写ローラ１４は、中間転写ベルト３１を介して感光ドラム２に対して所定の圧力で付勢されており、感光ドラム２から中間転写ベルト３１にトナー像が転写される領域である一次転写部Ｎ１（転写部）を形成している。また、中間転写ベルト３１の外周面側において、駆動ローラ３４と対向する位置には、二次転写部材としての二次転写ローラ２５が配置されている。二次転写ローラ２５は、中間転写ベルト３１を介して駆動ローラ３４に対して所定の圧力で付勢されており、中間転写ベルト３１と二次転写ローラ２５とが接触する二次転写部Ｎ２を形成している。

また、中間転写ベルト３１の外周面側において、駆動ローラ３４に対向する位置には、回収手段としてのクリーニングブレード３３ａを有するクリーニング手段３３が配置されている。

画像形成動作が開始されると、各感光ドラム２、中間転写ベルト３１は、所定の周速度で、それぞれ図中矢印Ｒ１、Ｒ３方向に回転を始める。回転する感光ドラム２の表面は、帯電ローラ３により所定の極性（本実施例では負極性）に略一様に帯電させられる。このとき帯電ローラ３には、不図示の帯電電源から所定の帯電電圧が印加される。その後、感光ドラム２は、各画像形成部Ｓに対応した画像情報に応じて露光手段４によって露光されることにより、感光ドラム２の表面に、画像情報に従った静電潜像が形成される。感光ドラム２に形成された静電潜像は、感光ドラム２と現像ローラ５１との対向部（現像部）において、現像ローラ５１に担持された負極性のトナーによって可視化され、感光ドラム２にトナー像が形成される。

次に、感光ドラム２に形成されたトナー像は、一次転写部Ｎ１において、一次転写ローラ１４の作用により、回転駆動されている中間転写ベルト３１に転写（一次転写）される。このとき、一次転写ローラ１４には、不図示の一次転写電源から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）の一次転写電圧が印加される。例えば、フルカラー画像の形成時には、各画像形成部Ｓにおいて各感光ドラム２に静電潜像が形成され、これが現像されて各色のトナー像となる。そして、各画像形成部Ｓの各感光ドラム２に形成された各色のトナー像が、各一次転写部Ｎ１ａ、Ｎ１ｂ、Ｎ１ｃ、Ｎ１ｄにおいて中間転写ベルト３１に順次重ねて転写され、中間転写ベルト３１に４色のトナー像が形成される。

また、給紙カセット３７に積載されている記録用紙などの転写材Ｓは、給送ローラ１６、及び、搬送ローラ１７によって、中間転写ベルト３１と二次転写ローラ２５とで形成される二次転写部Ｎ２へ搬送される。そして、中間転写ベルト３１上に担持された４色の多重トナー像が、二次転写部Ｎ２において、二次転写ローラ２５の作用により、転写材Ｓに一括して転写される。このとき、二次転写ローラ２５には、不図示の二次転写電源からトナーの正規の帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）の二次転写電圧が印加される。

その後、トナー像が転写された転写材Ｓは、定着手段６に搬送される。転写材Ｓに二次転写されたトナー像は、定着手段６の定着ローラと加圧ローラとで挟持されて搬送される過程で加圧及び加熱されることで転写材Ｓに定着され、その後、画像形成装置１００の装置本体の外部に排出される。

本実施例の画像形成装置１００においては、以上の動作により、フルカラーのプリント画像が形成される。なお、二次転写後に中間転写ベルト３１に残った転写残トナーは、中間転写ベルト３１を介して駆動ローラ３４に対向して設けられたクリーニングブレード３３ａによって、クリーニング手段３３に回収され、中間転写ベルト３１の表面から除去される。

［一次転写部の構成］
図２（ａ）は、図１における一次転写部Ｎ１を拡大した概略断面図である。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）における一次転写部Ｎ１を更に拡大した概略断面図である。図２（ａ）における仮想線Ｌ１は、感光ドラム２の回転中心から中間転写ベルト３１に引いた垂線であり、仮想線Ｌ２は、一次転写ローラ１４の回転中心から中間転写ベルト３１に引いた垂線である。また、図２（ａ）における仮想線Ｌ３は、垂線Ｌ１と中間転写ベルト３１とが交差する位置における感光ドラム２の接線である。ここで、本実施例の構成においては、感光ドラム２の直径は２４ｍｍ、中間転写ベルト３１の厚みは７０μｍである。

図２（ａ）に示すように、本実施例の一次転写ローラ１４は、感光ドラム２の回転軸方向から見た際に、中間転写ベルト３１の移動方向に関して感光ドラム２の回転中心よりも下流側に配置されている。以下、仮想線Ｌ１と仮想線Ｌ２の間の距離Ｄ_ＯＳを、一次転写ローラ１４の感光ドラム２に対するオフセット量と定義する。

また、図２（ａ）に示すように、本実施例において、一次転写ローラ１４は、仮想線Ｌ３に対して、感光ドラム２側に侵入量Ｄｔ（約０．１ｍｍ）分だけ侵入するように、所定の付勢圧で付勢された状態で配置されている。一次転写ローラが侵入量Ｄｔで配置されることで、中間転写ベルト３１は感光ドラム２に巻き付きながら接触する。また、中間転写ベルト３１は一次転写ローラ１４に対しても巻きつきながら接触する。

図２（ｂ）に示すように、一次転写ローラ１４は、中間転写ベルト３１の移動方向に関して感光ドラム２よりも下流側にオフセットして配置されており、感光ドラム２と一次転写ローラ１４との間には中間転写ベルト３１の張架面が形成される。ここで、感光ドラム２と中間転写ベルト３１の接点４０と、一次転写ローラ１４と中間転写ベルト３１の接点３９の距離を、張架距離Ｄｋと定義する。図２（ｂ）における直線Ｌ４は、感光ドラム２の回転中心と一次転写ローラ１４の回転中心とを結ぶ直線である。本実施例においては、この直線Ｌ４上における、感光ドラム２と中間転写ベルト３１の間隔と、一次転写ローラ１４と中間転写ベルト３１の間隔と、の合計を、一次転写クリアランス（以下、クリアランス）Ｄｃと定義する。

図３は、本実施例の一次転写ローラ１４の構成を説明する模式図である。図３に示すように、一次転写ローラ１４は、金属で構成された芯金２０と、芯金２０の外周を覆う弾性層２１と、を有する。弾性層２１は、導電性を有し、電気抵抗が約１ＭΩである。芯金２０の直径は５ｍｍであり、図３における芯金２０の半径方向に関する弾性層の厚みは１．０ｍｍである。即ち、本実施例において一次転写ローラ１４の外径は７．０ｍｍとなる。このように、本実施例の一次転写ローラ１４は、スポンジゴムや中実ゴムなどを用いて構成された従来の一次転写ローラと比較すると、薄い弾性層２１を有する構成である。

本実施例において、弾性層２１は、ウレタン樹脂を基材とした中実構成を有し、基材にイオン導電性の導電剤を含有させて導電性を付与させている。一般的に、ウレタン樹脂は粘着性（タック性）が高い特性を有していることが知られている。そこで、本実施例においては、一次転写ローラ１４と中間転写ベルト３１の内周面との間におけるウレタン樹脂の粘着性に起因した影響を緩和するため、弾性層２１の表面に粗し処理を施している。なお、弾性層２１としては、ウレタン樹脂に限らず、シリコーンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒドリンゴムなどを主成分として構成しても良い。

［一次転写ローラのオフセット量の設定］
図４（ａ）～（ｃ）は、感光ドラム２と一次転写ローラ１４との間のオフセット量（距離Ｄ_ＯＳ）をそれぞれ異ならせたときの、各部材の配置構成を説明する模式図である。図５（ａ）～（ｃ）は、図４（ａ）～（ｃ）に対応しており、感光ドラム２と中間転写ベルト３１とが接触する領域１５と、一次転写ローラ１４と中間転写ベルト３１とが接触する領域１８の位置関係を比較する模式図である。なお、図４～５においては、模式的に中間転写ベルト３１を直線で表記しているが、実際には図２で示したように、中間転写ベルト３１に対して一次転写ローラ１４は、侵入量Ｄｔだけ感光ドラム２側に侵入した状態で配置されている。

図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）は、感光ドラム２と一次転写ローラ１４のオフセット量である距離Ｄ_ＯＳを変化させている。ここで、図４（ａ）の配置構成における距離Ｄ_ＯＳ＿ａと、図４（ｂ）の配置構成における距離Ｄ_ＯＳ＿ｂと、図４（ｃ）の配置構成における距離Ｄ_ＯＳ＿ｃの大小関係は、以下の式１を満たしている。
Ｄ_ＯＳ＿ａ ＞ Ｄ_ＯＳ＿ｂ ＞ Ｄ_ＯＳ＿ｃ ・・・（式１）
図５（ａ）に示すように、図４（ａ）の配置構成においては、領域１５と領域１８との間に距離１９が存在し、この距離１９は、先に説明した張架距離Ｄｋとほぼ対応している。すなわち、図４（ａ）の配置構成においては、中間転写ベルト３１の移動方向に関して、感光ドラム２と一次転写ローラ１４との間に張架面が形成されている。

一方、図４（ｂ）の配置構成においては、図５（ｂ）に示すように、領域１５と領域１８とが隣接するように配置されている。即ち、中間転写ベルト３１の移動方向に関して、領域１５の下流側の端部と、領域１８の上流側の端部が隣接するように感光ドラム２と一次転写ローラ１４とが配置されることで、図４（ｂ）の構成においては、張架距離Ｄｋはゼロとなる。また、図４（ｃ）の配置構成においては、図５（ｃ）に示すように、領域１５と領域１８とが重なるように配置（以下、領域１５と領域１８の重なり領域を物理ニップ部と称する）されている。したがって、図４（ｂ）と図４（ｃ）の配置構成においては、図４（ａ）の配置構成のような張架面は形成されない。

ここで、図４（ａ）の配置構成においては、感光ドラム２から中間転写ベルト３１にトナー像を転写する際に、一次転写ローラ１４から感光ドラム２に向かって中間転写ベルト３１の移動方向に転写電流が流れる。このため、中間転写ベルト３１の表面抵抗が一次転写時のインピーダンスに影響する。これに対し、図４（ｃ）の配置構成においては、一次転写ローラ１４から感光ドラム２に向かって流れる電流は、物理ニップ部において中間転写ベルト３１の厚み方向に流れる。このため、中間転写ベルトの体積抵抗が一次転写時のインピーダンスに影響する。

以上説明したように、物理ニップ部の有無によって一次転写時のインピーダンスが変化してしまうことから、画像形成装置の使用範囲や各部材の構成及び配置の公差の範囲の中で、図４（ａ）と図４（ｃ）の配置構成が混在することは望ましくない。よって、本実施例においては、図４（ａ）の配置構成を維持するように、即ち、画像形成装置の使用範囲や各部材の構成及び配置の公差の範囲の中で、図２におけるクリアランスＤｃが０ｍｍよりも大きくなるように、一次転写ローラ１４を配置している。なお、図２におけるクリアランスＤｃが０ｍｍの配置は図４（ｂ）の配置構成に対応している。そして、以下に詳細に説明するが、クリアランスＤｃが０ｍｍよりも大きくなる一次転写ローラ１４の位置とは、一次転写ローラ１４が中間転写ベルト３１を介して感光ドラム２を押圧しない位置に対応する。

図６は、クリアランスＤｃとオフセット量としての距離Ｄ_ＯＳ、および張架距離Ｄｋの関係を説明するグラフである。図６に示すように、本実施例の構成においては、クリアランスＤｃが０ｍｍである図４（ｂ）の状態において、張架距離Ｄｋは０ｍｍ、距離Ｄ_ＯＳは１．７６ｍｍとなっている。即ち、図６のグラフは、距離Ｄ_ＯＳを１．７６ｍｍより大きくすることで、本実施例の構成においては、クリアランスＤｃと張架距離Ｄｋを所望の範囲に維持できることを示している。したがって、本実施例の各条件下においては、距離Ｄ_ＯＳが１．７６ｍｍを下回らないよう配置することで、図４（ａ）の配置構成を維持することが可能である。

以上、距離Ｄ_ＯＳの下限値に関して説明したが、オフセット量としての距離Ｄ_ＯＳは、１０ｍｍ以下に設定することがより望ましい。これについて、図７のグラフを用いて詳細に説明する。なお、図７は、張架距離Ｄｋと、中間転写ベルト３１の移動方向に関する一次転写ローラ１４から感光ドラム２の間のインピーダンス（即ち、一次転写時のインピーダンス）との関係を説明するグラフである。ここで、図７のグラフＲａ～Ｒｃは、本実施例における中間転写ベルト３１の３水準の表面抵抗率それぞれと、弾性層２１の電気抵抗（約６ｌｏｇ［Ω］）と、張架距離Ｄｋと、に基づいて得られたものである。グラフＲａに対応する中間転写ベルト３１の表面低効率は９．６４［Ω／□］、グラフＲｂに対応する中間転写ベルト３１の表面低効率は９．４０［Ω／□］、グラフＲｃに対応する中間転写ベルト３１の表面低効率は１１．０ｌｏｇ［Ω／□］である。なお、以下の説明においては、グラフＲａに対応する各値を用いて説明する。

図７に示すように、張架距離Ｄｋが大きくなるほど、一次転写時のインピーダンスも大きくなる。より詳細には、張架距離Ｄｋが９．９ｍｍの構成においては、オフセット量としての距離Ｄ_ＯＳは１０．５ｍｍ、一次転写時のインピーダンスは８．３ｌｏｇ［Ω］である。ここで、適正な一次転写プロセスを実施するに必要な一次転写電流を、例えば１５μＡ程度とすると、張架距離Ｄｋが９．９ｍｍの構成においては、一次転写時のインピーダンスが高いことから、一次転写ローラ１４に約３．０ｋＶの電圧を印加する必要がある。

本実施例の構成においては、一次転写ローラ１４に印加する電圧の値が３．０ｋＶを上回ると、一次転写ローラ１４と感光ドラム２との間において異常放電が発生するリスクが高まることで、転写性が低下して画像不良が発生してしまうおそれがある。したがって、一次転写時に過剰に大きな値の電圧を一次転写ローラ１４に印加しないためにも、本実施例の構成においては、オフセット量としての距離Ｄ_ＯＳを１０ｍｍ以下に設定することがより望ましい。なお、オフセット量としての距離Ｄ_ＯＳを１０ｍｍ以下に設定することによって、一次転写ローラ１４に印加する電圧を確保するための電源電圧の高出力化に伴う電源の大型化や、コストアップを抑制することも可能である。

以上のことから、本実施例においては、オフセット量としての距離Ｄ_ＯＳを３．８ｍｍに設定した。このとき、クリアランスＤｃは０．３６ｍｍ、張架距離Ｄｋは３．０ｍｍであり、一次転写時のインピーダンスは７．６ｌｏｇΩであった。た、本実施例の構成において、一次転写ローラ１４から感光ドラム２に適正な一次転写電流を供給して感光ドラム２から中間転写ベルト３１にトナー像を一次転写するために、一次転写ローラ１４に印加する必要電圧は約８８０Ｖであった。

ここで、本実施例において、画像形成装置の輸送による衝撃や長年の使用に伴う各種部材の継時的な変形などの予測困難な事象を考慮した場合に、安定的に転写を行うのには、少なくとも０．１５ｍｍのクリアランスＤｃを確保することが望ましい。したがって、本実施例の配置構成によれば、部品公差によってオフセット量としての距離Ｄ_ＯＳが１．０ｍｍ短縮して２．８ｍｍとなった場合でも、０．１５ｍｍのクリアランスＤｃを確保することが可能なように、距離Ｄ_ＯＳを３．８ｍｍに設定した。

［弾性層の硬度及び厚み］
次に、一次転写ローラ１４の硬度と、弾性層２１の厚みのとりうる範囲について、実験を行ったので説明する。図８は、本実施例の一次転写ローラ１４として用いることが可能な弾性層２１の厚み、及び、一次転写ローラ１４の硬度を説明するグラフである。図８において、横軸は弾性層２１の厚み、縦軸は一次転写ローラ１４のＡｓｋｅｒ－Ｃ硬度である。

ここで、Ａｓｋｅｒ－Ｃ硬度計を用いた一次転写ローラ１４の硬度測定は、芯金２０を含む一次転写ローラに対して、硬度計の自重を含め１ｋｇ重の加重をかけて測定を行った。この測定では、芯金が弾性層のバックアップとなっており、一次転写ローラの硬度を測定することで得られるＡｓｋｅｒ－Ｃ硬度の値は、実質的に、弾性層の硬度としてとらえることが可能である。即ち、一次転写ローラに対し硬度計の検針を鉛直方向真上から芯金の中心に向かって押し当てることで、弾性層の硬度を測定することが可能である。以下の説明においては、一次転写ローラを測定することによって得られる一次転写ローラの硬度を、弾性層の硬度として説明を行う。弾性層の硬度は、ゴム材としての基材の材料硬度が高くなるほど値が高くなり、基材の材料硬度が低くなるほど値が小さくなる。また、弾性層の厚みが薄くなるほど値が高くなり、弾性層の厚みが厚くなるほど値が小さくなる。

なお、弾性層の硬度は、誤差の影響をより少なくするために、上述の測定方法で複数の測定箇所を測定し、各測定値を平均化して算出した。より詳細には、一次転写ローラの長手方向に関して、長手中心の位置と両端部側の位置の３点を、一次転写ローラの回転方向に関して角度９０度刻みで４回、即ち、長手３点×回転方向４箇所の合計１２箇所を測定し、測定値の平均値を取って弾性層の硬度とした。

＜弾性層の硬度と画像不良＞
図８における○又は×は、各一次転写ローラの構成における、画像不良の発生の有無を示しており、○は画像不良が発生しなかった場合の構成、×は画像不良が発生した場合の構成を示している。図８に示すように、本実施例における検討によれば、Ａｓｋｅｒ－Ｃ硬度の値が破線５０よりも大きい領域において画像不良が確認され、また、Ａｓｋｅｒ－Ｃ硬度の値が破線５３よりも小さい領域においても画像不良が確認された。

画像形成装置１００を使用していくと、画像形成装置１００の外部から侵入したゴミなどの異物や、画像形成装置の内部において脱落した異物などが、一次転写ローラ１４や中間転写ベルト３１などに付着する場合がある。このような場合、中間転写ベルト３１の移動に従動して一次転写ローラ１４が回転する間に、一次転写ローラ１４と中間転写ベルト３１との接触位置に異物が到達すると、異物に起因した画像不良が発生してしまうおそれがある。より具体的には、中間転写ベルト３１と一次転写ローラ１４の間において、異物がスペーサーとなることで、異物が付着している位置における中間転写ベルト３１の表面性が変化して異物起因の画像不良として顕在化するおそれがある。

異物に起因した画像不良は、ゴム材としての基材の材料硬度が高いほど、又は、弾性層の厚みが薄いほど顕在化しやすい。すなわち、一次転写ローラを測定することで得られる弾性層の硬度としてのＡｓｋｅｒ－Ｃ硬度が大きいほど、異物起因の画像不良が発生しやすい傾向にある。本実施例における検討では、２００μｍサイズの異物を一次転写ローラ１４に付着させて画像形成動作を実行した場合に、図８に示される、Ａｓｋｅｒ－Ｃ硬度が８５°よりも大きい一次転写ローラを用いた構成において、異物による画像不良が発生した。ここで、図８における破線５０は、異物に起因した画像不良が発生するＡｓｋｅｒ－Ｃ硬度の境界線を示している。したがって、異物に起因した画像不良の発生を抑制するためには、一次転写ローラ１４を測定することで得られる弾性層２１の硬度としてのＡｓｋｅｒ－Ｃ硬度が８５°以下の一次転写ローラ１４を用いることが好ましい。

異物に起因した画像不良とは別に、一次転写ローラ１４から感光ドラム２に流れる一次転写電流の値が安定しづらい場合にも、画像不良が発生する虞がある。本実施例の検討においては、トナー像の濃度が所定の値以下のハーフトーン画像を評価画像として用い、一次転写電流の安定性に起因した画像不良（濃度ムラ）の発生の有無を評価した。

一次転写電流の安定性に起因した画像不良は、ゴム材としての基材の材料硬度が低いほど、又は、弾性層の厚みが厚いほど顕在化しやすい。これは、材料硬度が低下、又は弾性層の厚みが向上すると、弾性層が中間転写ベルトの張力によって変形しやすくなるためである。弾性層が中間転写ベルトの張力によって付勢されて変形してしまうと、張架距離Ｄｋが不安定になることで、一次転写時のインピーダンスが変化するおそれがある。この場合、一次転写電流が不安定になってしまうことで、画像不良が発生してしまう。

本実施例における検討では、図８に示される、Ａｓｋｅｒ－Ｃ硬度が５４°よりも小さい一次転写ローラを用いた構成において、一次転写電流が不安定になることによる画像不良が発生した。ここで、図８における破線５３は、一次転写電流が不安定になることに起因した画像不良が発生するＡｓｋｅｒ－Ｃ硬度の境界線を示している。したがって、一次転写電流が不安定になることに起因した画像不良の発生を抑制するためには、一次転写ローラ１４を測定することで得られる弾性層２１の硬度としてのＡｓｋｅｒ－Ｃ硬度が５４°以上の一次転写ローラ１４を用いることが好ましい。

＜弾性層の厚みと画像不良＞
また、図８に示すように、弾性層２１の厚みが１．９ｍｍであって、且つ、Ａｓｋｅｒ－Ｃ硬度が６５°又は８４°の一次転写ローラ１４を用いる場合においては、画像不良は発生しなかった。一方で、弾性層の厚みが２．０ｍｍの構成においては、Ａｓｋｅｒ－Ｃ硬度の値に関わらず画像不良が発生する結果となった。これは、中間転写ベルトの移動方向と直交する中間転写ベルトの幅方向に関して、一次転写ローラの撓みの発生や、配置差などの影響で、幅方向に関するクリアランスＤｃが不安定なることに起因する。よって、弾性層２１の厚みは、破線５２の境界線が示すように、２．０ｍｍ未満に設定することが望ましい。

以上説明したように、本実施例の構成によれば、弾性層２１の厚みが２．０ｍｍ未満であって、且つ、Ａｓｋｅｒ－Ｃ硬度が５４°以上８５°以下の一次転写ローラ１４を用いている。これにより、異物に起因した画像不良や一次転写電流が不安定になることに起因した画像不良の発生を抑制することが可能である。

なお、弾性層２１は、Ａｓｋｅｒ－Ｃ硬度が５４°以上８５°以下の範囲に設定されていれば、弾性層２１の構成は中実の構成であっても良く、スポンジのような中空の構成であっても良い。また、本実施例においては、オフセット量としての距離Ｄ_ＯＳを３．８ｍｍ以上に設定し、公差を含めたクリアランスＤｃの値が０．１５ｍｍを下回らないようにする構成について説明したが、これに限らない。例えば、クリアランスＤｃに影響を与える各種の公差を縮める手段があれば、オフセット量としての距離Ｄ_ＯＳを３．８ｍｍより小さい値に設定することも可能である。

本実施例においては、２００μｍサイズまでの異物に起因した画像不良を抑制するために、公差を含めたクリアランスＤｃの値が０．１５ｍｍを下回らないようにオフセット量を設定している。しかしながら、クリアランスＤｃの設定は、画像形成装置１００を使用する環境や、使用する寿命などに応じて適宜設定して良い。例えば、異物の発生が起こりにくい環境や、寿命が比較的短く、堆積する異物の量が少ない場合などにおいては、クリアランスＤｃの値を更に狭めても画像不良の発生が確認されない場合がある。異物のサイズとの兼ね合いになるが、本実施例の構成においては、５０μｍサイズまでの異物であれば、クリアランスＤｃが０ｍｍであっても画像に影響がないことが確認されている。

本実施例の構成においては、表面抵抗率が９．６４ｌｏｇ［Ω／□］の中間転写ベルト３１を用いたが、これに限らない。一次転写電流を１５μＡ程度に設定する場合、図７に示したように中間転写ベルト３１の表面抵抗率が１１．０ｌоｇ［Ω／□］以下においては、張架距離約０．５ｍｍで一次転写時のインピーダンスが８．３ｌｏｇ［Ω］となる。図６によれば、張架距離が約０．５ｍｍになるオフセット量を設定すると、クリアランスＤｃは約０．０５ｍｍを確保できることから、上述の効果を得ることが可能となる。したがって、本実施例におけるオフセット量の設定の範囲において、良好な一次転写性を確保するためには、中間転写ベルト３１の電気抵抗の値は下記範囲に設定することがより好ましい。即ち、中間転写ベルト３１の表面抵抗率が、９．０ｌｏｇ［Ω／□］以上１３．０ｌｏｇ［Ω／□］以下の範囲に設定することが好ましい。更には、中間転写ベルト３１の表面抵抗率を９．０ｌｏｇ［Ω／□］以上１１．０ｌｏｇ［Ω／□］以下の範囲に設定することが好ましい。これにより、一次転写ローラ１４に印加する電圧の値をより小さい値に設定することができ、電源構成の小型化やコストダウンを達成することが可能となる。また、より低い一次転写電流で良好な転写性を確保できる構成においては、より表面抵抗の値が大きな中間転写ベルトを採用することも可能となる。

なお、本実施例においては、中間転写ベルト３１の移動方向に関して、一次転写ローラ１４を感光ドラム２よりも下流側にずらして配置する構成について説明した。しかし、これに限らず、中間転写ベルト３１の移動方向に関して、一次転写ローラ１４を感光ドラム２よりも上流側にずらして配置する構成においても、本実施例と同様の効果を得ることが可能である。

以上、本実施例によれば、芯金２０を弾性層２１によって覆う一次転写ローラ１４であって、弾性層２１の厚みとＡｓｋｅｒ－Ｃ硬度と、を規定した一次転写ローラ１４を用いている。これにより、一次転写ローラ１４を感光ドラム２に対して適切な位置に配置することが可能となり、転写性の低下を抑制しつつ、異物に起因した画像不良の発生を抑制することが可能である。

なお、本実施例においては、中間転写ベルト３１を用いた中間転写方式の画像形成装置１００について説明したが、これに限らない。転写材Ｐを搬送する搬送ベルトを有する直接転写方式の画像形成装置においても、本実施例にて説明した一次転写ローラ１４を用いることで、本実施例と同様の効果を得ることが可能である。

２ 感光ドラム
１４ 一次転写ローラ
２０ 芯金
２１ 弾性層
３１ 中間転写ベルト

Claims (9)

1. 回転可能であって、トナー像を担持する像担持体と、移動可能であって、前記像担持体と接触する無端状のベルトと、前記ベルトを介して前記像担持体とは反対側に設けられ、前記ベルトと接触し、前記像担持体から前記ベルトに向かってトナー像を転写するための転写部材と、を備える画像形成装置において、
   前記転写部材は、前記ベルトの移動方向に関して、前記像担持体の回転中心の位置に対して上流側又は下流側であって、前記像担持体を押圧しない位置に配置されており、
   前記転写部材は、芯金と、芯金の外周を覆う弾性層であって、前記弾性層の外周面に粗し処理を施された厚みが２ｍｍ未満の前記弾性層と、を有し、前記転写部材のＡｓｋｅｒ－Ｃ硬度が５４°以上８５°以下であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記弾性層は、ウレタン樹脂を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記ベルトの移動方向に関して、前記像担持体の前記回転中心の位置から、前記芯金の軸中心の位置までの距離が、１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記ベルトの移動方向に関して、前記像担持体の前記回転中心の位置から、前記芯金の軸中心の位置までの距離が、３．８ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記転写部材は、前記ベルトの移動方向に関して、前記像担持体の回転中心の位置に対して下流側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記ベルトは、表面抵抗率が、９．０ｌｏｇ［Ω／□］以上１３．０ｌｏｇ［Ω／□］以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記ベルトは、表面抵抗率が、９．０ｌｏｇ［Ω／□］以上１１．０ｌｏｇ［Ω／□］以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記ベルトは中間転写ベルトであり、前記像担持体に担持されたトナー像は、前記像担持体から前記中間転写ベルトに１次転写された後に前記中間転写ベルトから転写材に２次転写されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記ベルトは、転写材を搬送する搬送ベルトであり、前記像担持体に担持されたトナー像は、前記搬送ベルトによって搬送される転写材に順次重ねて転写されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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