JP2014085584A - 中間転写体、転写装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】温度または湿度の変化に伴う転写不良の発生を抑制することが可能な中間転写体、転写装置および画像形成装置を提供すること。
【解決手段】基層とその上に形成される弾性層とを有する中間転写体において、弾性層の体積抵抗率RAが、より高温または高湿な環境では基層の体積抵抗率RBよりも大きくなり、より低温または低湿な環境では基層の体積抵抗率RBよりも小さくなる、弾性層および基層を用いて中間転写体を構成する。さらに、転写装置において中間転写体に接触して転写電圧を印加する転写部材の体積抵抗率RCが、いずれ温度または湿度の環境においても、弾性層の体積抵抗率RAおよび基層の体積抵抗率RBよりも小さくなる、転写部材を用いて転写装置を構成する。
【選択図】なし
【解決手段】基層とその上に形成される弾性層とを有する中間転写体において、弾性層の体積抵抗率RAが、より高温または高湿な環境では基層の体積抵抗率RBよりも大きくなり、より低温または低湿な環境では基層の体積抵抗率RBよりも小さくなる、弾性層および基層を用いて中間転写体を構成する。さらに、転写装置において中間転写体に接触して転写電圧を印加する転写部材の体積抵抗率RCが、いずれ温度または湿度の環境においても、弾性層の体積抵抗率RAおよび基層の体積抵抗率RBよりも小さくなる、転写部材を用いて転写装置を構成する。
【選択図】なし
Description
本発明は、感光体の静電潜像に応じて形成されたトナー画像が感光体から転写される中間転写体、この中間転写体を有する転写装置および画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置は、一般に、感光体に静電潜像を形成し、静電潜像に応じたトナー画像を普通紙などの記録媒体に転写し、トナー画像を記録媒体に定着させることによって、記録媒体に画像を形成する。このような画像形成装置には、中間転写体を有する装置が知られている。この画像形成装置は、トナー画像を、感光体から中間転写体に、次いで中間転写体から記録媒体に転写する。
感光体から中間転写体へ、中間転写体から記録媒体へのトナー画像の転写は、トナーの移動を促す適切な電界を形成することによって行われる。最終画像の品質を確保する観点から、中間転写体の電気特性は重要であり、従来より検討されている。
たとえば、特許文献1記載の、中間転写体としての多層弾性ベルトは、基材層と、その上に形成される弾性層と、その上に形成される表面層とを有する。そして、23℃、55%RHにおいて、弾性層および表面層を含むベルトの体積抵抗率の常用対数値が、基材層を含むベルトのそれよりも大きい。
また、例えば、特許文献2の、中間転写体としての転写ベルトは、ベース層と、その上に形成される中間層と、その上に形成される表面層とを有する。そして、ベース層の表面抵抗率が、中間層の表面抵抗率よりも大きい。
中間転写体の電気特性は、中間転写体を取り巻く環境によって変化する。たとえば、低温低湿環境では、図1Aに示されるように、中間転写体10には電荷がより残留しやすくなる。転写ローラー15から注入された電荷が中間転写体10に、特に弾性層11に、残留すると、中間転写体10と感光体20とによるニップ部(前ニップ部)よりも下流側(例えば本ニップ部)で、中間転写体10と感光体20との間で放電現象が生じ、転写不良が引き起こされ、画像ノイズが発生することがある。また、高温高湿環境では、図1Bに示されるように、中間転写体10において電荷が拡散しやすい。電荷の拡散が促進されると、前ニップ部において不要な電界が発生し、その結果として電流過多による画像荒れが発生することがある。このように、環境が変動したときの中間転写体の電気特性による転写不良の抑制については、検討の余地が残されている。
本発明の目的は、温度または相対湿度の変化に伴う転写不良の発生を抑制することが可能な中間転写体を提供することである。また、本発明の別の目的は、この中間転写体を有する転写装置および画像形成装置を提供することである。
本発明に係る中間転写体は、基層と、基層上に形成される弾性層とを有する。そして、弾性層の体積抵抗率をRA、基層の体積抵抗率をRBとしたときに、第一の温度T1または第一の相対湿度RH1の環境ではRA>RBであり、T1より高い第二の温度T2またはRH1より高い第二の相対湿度RH2の環境ではRB>RAである。
本発明に係る転写装置は、上記の本発明に係る中間転写体と、基層に接触しながら転写電圧を印加するための転写部材とを有する。そして、転写部材の基層に接触する部分の体積抵抗率をRCとしたときに、T1またはRH1の環境ではRA>RB>RCであり、T2またはRH2の環境ではRB>RA>RCである。
本発明に係る画像形成装置は、感光体に形成されたトナー画像を記録媒体に転写するための、上記の本発明に係る転写装置を少なくとも有する。
本発明によれば、温度または湿度の環境が変わっても、中間転写体における電荷の過度の集中および電荷の過度の拡散が抑制される。よって、画像形成装置において、転写時における温度または相対湿度の変化による画像不良を抑制することができる。よって、所期の画質を有する画像を、温度または相対湿度の変化に関わらず安定して形成することができる。
[中間転写体]
本発明に係る中間転写体は、基層とその上に形成される弾性層とを有する。本発明では、弾性層の体積抵抗率をRA、基層の体積抵抗率をRBとしたときに、図2に示されるように、第一の温度T1または第一の相対湿度RH1の環境(以下、「L/L環境」とも言う)ではRA>RBであり、T1より高い第二の温度T2またはRH1より高い第二の相対湿度RH2の環境(以下、「H/H環境」とも言う)ではRB>RAである。図2中、実線はRAを、一点鎖線はRBをそれぞれ表している。なお、図2中、「N/N環境」は、第三の温度T3または第三の相対湿度RH3の環境(ただし、T1<T3<T2かつRH1<RH3<RH2)である。
本発明に係る中間転写体は、基層とその上に形成される弾性層とを有する。本発明では、弾性層の体積抵抗率をRA、基層の体積抵抗率をRBとしたときに、図2に示されるように、第一の温度T1または第一の相対湿度RH1の環境(以下、「L/L環境」とも言う)ではRA>RBであり、T1より高い第二の温度T2またはRH1より高い第二の相対湿度RH2の環境(以下、「H/H環境」とも言う)ではRB>RAである。図2中、実線はRAを、一点鎖線はRBをそれぞれ表している。なお、図2中、「N/N環境」は、第三の温度T3または第三の相対湿度RH3の環境(ただし、T1<T3<T2かつRH1<RH3<RH2)である。
T1およびT2は、T1<T2の関係を満たす範囲において、中間転写体が使用されるであろう環境に応じて適宜に設定される。RH1およびRH2も、RH2>RH1の関係を満たす範囲において、中間転写体が使用されるであろう環境に応じて適宜に設定される。T1、T2、RH1およびRH2は、例えば、中間転写体近傍空間(例えば中間転写体の内側空間や中間転写体が形成するニップ部近傍の空間など)の気温または相対湿度であってもよいし、中間転写体を搭載した画像形成装置が設置される環境の温度または相対湿度であってもよい。
T1は、本発明に係る中間転写体が使用されるであろう環境の温度を、低温範囲、常温範囲および高温範囲に分けたときの低温範囲の代表値とすることができる。T1は、例えば5〜17℃の範囲から選ばれうる。T2は、上記高温範囲の代表値とすることができる。T2は、例えば27〜40℃の範囲から選ばれうる。温度の代表値としては、例えばその温度範囲の中央値や限界値(下限値または上限値)などが挙げられる。T1とT2との差は、主に画像形成装置の設置環境や使用状況によって決まり、例えば20〜25℃である。
RH1は、本発明に係る中間転写体が使用されるであろう環境の相対湿度の範囲を、低湿範囲、常湿範囲および高湿範囲に分けたときの低湿範囲の代表値とすることができる。RH1は、例えば10〜30%の範囲から選ばれうる。RH2は、上記高湿範囲の代表値とすることができる。RH2は、例えば60〜90%の範囲から選ばれうる。湿度の代表値としては、例えばその湿度範囲の中央値や限界値(下限値または上限値)などが挙げられる。RH1とRH2との差は、主に画像形成装置の設置環境によって決まり、例えば50〜70%である。
弾性層の体積抵抗率RAおよび基層の体積抵抗率RBは、L/L環境ではRA>RBであり、T2またはRH2の環境ではRB>RAである範囲において特に限定されず、適宜に決めることが可能である。
RAの常用対数値をRA’、RBの常用対数値をRB’としたとき、L/L環境において、RA’とRB’との差(RA’−RB’)が0.1〜2.0であることが、転写による画像不良の発生を抑制するとともに、各層における過剰な電荷を拡散させる観点から好ましく、0.5〜1.5であることがより好ましい。また、H/H環境では、後述するRCよりも大きな数値の範囲でRA>RBの関係を容易に満たす観点から、RB’とRA’との差(RB’−RA’)が0.1〜2.0であることが好ましく、0.2〜1.2であることがより好ましい。
たとえば、弾性層の体積抵抗率RAは、RAおよびRBの前述の関係を満たすことと、中間転写体の所期の機能を実現することとを考慮すると、L/L環境では11.0〜12.5LogΩ・cm(1011〜1012Ω・cm)であることが好ましく、H/H環境では9.5〜10.5LogΩ・cmであることが好ましい。また、N/N環境では9.0〜13.0LogΩ・cmであることが好ましく、10.5〜11.5LogΩ・cmであることがより好ましい。ただし、L/L環境でのRAを「RA1」、H/H環境でのRAを「RA2」、N/N環境でのRAを「RA3」としたとき、RA1<RA3<RA2である。
また、たとえば、基層の体積抵抗率RBは、RAおよびRBの前述の関係を満たすことと、中間転写体の所期の機能を実現することとを考慮すると、L/L環境では11.0〜12.0LogΩ・cmであることが好ましく、H/H環境では10.0〜11.0LogΩ・cmであることが好ましい。また、N/N環境では9.0〜13.0LogΩ・cmであることが好ましく、10.5〜11.5LogΩ・cmであることがより好ましい。ただし、L/L環境でのRBを「RB1」、H/H環境でのRBを「RB2」、N/N環境でのRBを「RB3」としたとき、RB1<RB3<RB2である。
また基層と弾性層の積層体(例えば中間転写体)の体積抵抗率をRTとしたとき、RTは、RAおよびRBの前述の関係を満たすことと、中間転写体の所期の機能を実現することとを考慮すると、L/L環境では11.2〜12.2LogΩ・cmであることが好ましく、H/H環境では9.7〜10.7LogΩ・cmであることが好ましい。
弾性層の体積抵抗率RAおよび基層の体積抵抗率RBは、例えば、中間転写体から一方の層を除去することで用意した測定用サンプルの体積抵抗値を測定することによって求められる。また、上記積層体の体積抵抗率RTは、例えば、中間転写体をそのまま測定することによって求められる。弾性層、基層、積層体の体積抵抗率は、例えば、抵抗率計(三菱化学株式会社製ハイレスタ)を使用して測定されうる。
基層は、導電剤が分散されている樹脂層によって構成されうる。基層の材料となる樹脂としては、例えば、ポリイミド、および、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)やポリビニリデンフルオライド(PVDF)などのフッ素系樹脂が挙げられる。
導電剤としては、例えばイオン導電剤および電子導電剤が挙げられる。イオン導電剤としては、例えば、ヨウ化銀、ヨウ化銅、過塩素酸リチウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸リチウム、トリフロオロメタンスルホン酸リチウム、有機ホウ素錯体のリチウム塩、リチウムビスイミド((CF3SO2)2NLi)およびリチウムトリスメチド((CF3SO2)3CLi)が挙げられる。
電子導電剤としては、例えば、銀や銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、ステンレス鋼などの金属;およびグラファイトや、カーボンブラック、カーボンナノファイバーカーボンナノチューブなどの炭素化合物;が挙げられる。
前述したRAとRBとの関係による転写時の画像不良を抑制する効果をより高める観点から、L/L環境でのRAとH/H環境でのRAとの差をより大きくし、L/L環境でのRBとH/H環境でのRBとの差をより小さくすることが好ましい。このような観点から、弾性層がイオン導電性を有することが好ましく、基層が電子導電性を有することが好ましい。イオン導電性を有する弾性層は、弾性層の導電剤にイオン導電剤を用いることによって得られる。電子導電性を有する基層は、基層の導電剤に電子導電剤を用いることによって得られる。
弾性層も、導電剤が分散されている樹脂層によって構成されうる。弾性層の材料となる樹脂としては、例えば、ウレタンゴム、クロロプレンゴム(CR)およびニトリルゴム(NBR)が挙げられる。導電剤は、先に例示した導電剤の中から選ばれうる。
基層の厚みは、本発明の効果が得られる範囲において特に限定されない。基層の厚みは、例えば強度と導電性の観点から、50〜200μmであることが好ましく、80〜120μmであることがより好ましい。
弾性層の厚みも、本発明の効果が得られる範囲において特に限定されない。弾性層の厚みは、例えば感光体への密着性と導電性の観点から、100〜500μmであることが好ましく、120〜300μmであることがより好ましい。
本発明に係る中間転写体は、基層および弾性層以外の他の構成要素をさらに有していてもよい。また、本発明に係る中間転写体の形態は、通常、ベルトやドラムなどの無端形状の形態であるが、シートや平板であってもよい。上記の他の構成要素としては、例えば、基層を担持する基材や、弾性層の上に形成される表面層などが挙げられる。基材には、例えばアルミ製のスリーブなどの導電性の支持体が挙げられる。表面層には、例えばフッ素樹脂やシリコーンなどの離型性に優れる樹脂で作製される層が挙げられる。上記の他の構成要素は、中間転写体の構成要素として通常用いられる種々の構成要素から選択されうる。
本発明に係る中間転写体の帯電特性は、温度または湿度の変化によって、転写時における画像不良の発生を抑制する方向に変化する。
L/L環境では、弾性層および基層のいずれにも電荷が残留しやすくなるが、放電によって画像不良をより引き起こす弾性層での電荷の残留がより問題となる。L/L環境ではRBはRAよりも小さいことから、弾性層に過剰に残留した電荷は基層に拡散されやすい。
H/H環境では、弾性層および基層のいずれも、L/L環境に比べて電荷は拡散しやすい。よって、L/L環境のRAおよびRBよりも、H/H環境のRAおよびRBは、上記の放電が発生ない程度に十分に小さいので、H/H環境では、電荷の拡散によって弾性層での電荷のさらなる拡散を引き起こす基層での電荷の残留がより問題となる。H/H環境ではRBがRAよりも大きいことから、基層における電荷の過度の拡散が抑制され、よって弾性層における電荷の拡散が抑制される。
したがって、本発明に係る中間転写体は、画像形成装置に搭載したときに、L/L環境では放電ノイズなどの画像不良の発生を抑制することができ、H/H環境では電流過多による画像荒れなどの画像不良の発生を抑制することができる。このように、本発明によれば、温度または湿度の環境が変わっても、中間転写体における電荷の過度の集中および電荷の過度の拡散が抑制される。
また、L/L環境において、RAがRBよりも0.5〜1.5桁大きいこと(RAの常用対数値RA’からRBの常用対数値RB’を引いた差が0.5〜1.5であること)が、上記の効果に加えて、各層における過剰な電荷を拡散させる観点からより一層効果的である。
さらに、イオン導電性は、電子導電性に比べて、一般に、温度または湿度の環境の変化に対して、より大きな体積抵抗率の変化をもたらす。よって、弾性層がイオン導電性を有し、基層が電子導電性を有することは、前述した画像不良の発生を抑制する効果をさらに向上させる観点からより一層効果的である。
[転写装置]
本発明に係る転写装置は、前述した本発明に係る中間転写体と、中間転写体の基層に接触しながら転写電圧を印加するための転写部材と、を有する。転写部材の形態は、ローラー、ベルト、ブレードなどの公知の形態から選択されうる。
本発明に係る転写装置は、前述した本発明に係る中間転写体と、中間転写体の基層に接触しながら転写電圧を印加するための転写部材と、を有する。転写部材の形態は、ローラー、ベルト、ブレードなどの公知の形態から選択されうる。
本発明では、転写部材は特定の体積抵抗率を有する。すなわち、転写部材の上記基層に接触する部分(以下、「接触部材」ともいう)の体積抵抗率をRCとしたときに、図2に示されるように、L/L環境ではRA>RB>RCであり、H/H環境ではRB>RA>RCである。図2中、破線はRCを表している。
RCは、RAよりも2.0〜5.0桁低いことが、RA、RBおよびRCの上記の関係を満足する観点から好ましく、3.5〜4.5桁低いこと、すなわち以下の式を満たすこと、が、転写部材から中間転写体への電圧の印加と、中間転写体の過剰な残留電荷の回収とを両立する観点からより好ましい。
3.5≦RA’−RC’≦4.5
3.5≦RA’−RC’≦4.5
RCは、RAと同様の環境依存性を有することが、RA、RBおよびRCの上記の関係を容易に満足させる観点から好ましい。「RCがRAと同様の環境依存性を有する」とは、図2に示すように、温度または湿度の環境を変えたときのRAおよびRCを対数グラフの傾きがほぼ同じであることを言う。より具体的には、RCの常用対数値をRC’としたときに、T1からT2に、またはRH1からRH2に増えたときのRC’の増分をrc、T1からT2に、またはRH1からRH2に増えたときのRA’の増分をraとする。このとき、rcに対するraの比ra/rcが0.8〜1.2である。
上記対数グラフにおけるRAの傾きとRCの傾きとがほぼ同じであると、L/L環境におけるRA>RB>RCの関係を満足すれば、他の環境におけるRA、RBおよびRCの所期の関係が自ずと実現される。よって、ra/rcが0.8〜1.2であることが好ましく、0.85〜1.15であることがより好ましい。上記のようなra/rcの関係は、例えば、中間転写体の弾性層と同じ材料、特に同じ導電剤、を用いて接触部材を作製することによって、実現することが可能である。
上記接触部材は、転写部材がローラーまたはベルトである場合には表面に形成される層であり、転写部材がブレードである場合には当該ブレードの少なくとも先端縁である。このような接触部材は、通常、導電剤が分散された弾性体で構成される。弾性体の材料としては、例えば、ウレタンやニトリルゴムなどの弾性を有する樹脂が挙げられる。導電剤としては、前述したイオン導電剤および電子導電剤が挙げられる。弾性体は、これらの樹脂のソリッドや発泡体などの形態を取りうるがこれらの形態に限定されない。当該接触部材を含め、転写部材は、公知の方法で作製されうる。
本発明に係る転写装置は、本発明に係る中間転写体および転写部材以外のさらなる構成要素を有していてもよい。このようなさらなる構成要素としては、例えば、無端ベルト状の中間転写体を張設するための、駆動ローラーを含む複数のローラー、中間転写体の表面に残留するトナーを除去するためのクリーニング装置、および、記録媒体を介して中間転写体に向けて押圧し、かつ記録媒体に二次転写電圧を印加する二次転写部材、が挙げられる。
本発明に係る転写装置の体積抵抗率RCは、L/L環境およびH/H環境のいずれにおいても、RAおよびRBよりも低い。このため、中間転写体で残留する過剰な電荷を転写部材に速やかに回収することができる。
また、RA’からRC’を引いた差が3.5〜4.5であることは、上記の効果に加えて、中間転写体の過剰な電荷を転写部材に速やかに回収し、かつ転写部材から中間転写体へ転写電圧を円滑に印加する観点からより一層効果的である。
さらに、L/L環境とH/H環境との間において、RCの常用対数値の増分rc(変化率)が、RAのそれraとほぼ同じであること(ra/rcが0.8〜1.2であること)が、上記の効果に加えて、前述したRA、RBおよびRCの関係を容易かつ確実に実現する観点から好ましい。
[画像形成装置]
本発明に係る画像形成装置は、後述する本発明に係る転写装置を有する以外は、中間転写体を有する公知の画像形成装置と同様に構成されうる。本発明に係る画像形成装置は、例えば、感光体、感光体を帯電させる帯電装置、帯電した感光体に光を照射して静電潜像を形成する露光装置、静電潜像が形成された感光体にトナーを供給して静電潜像に応じたトナー画像を形成する現像装置、静電潜像に形成されたトナー画像を記録媒体に転写するための転写装置、およびトナー画像を記録媒体に定着させる定着装置、を有する。「トナー画像」とは、トナーが画像状に集合した状態を言う。
本発明に係る画像形成装置は、後述する本発明に係る転写装置を有する以外は、中間転写体を有する公知の画像形成装置と同様に構成されうる。本発明に係る画像形成装置は、例えば、感光体、感光体を帯電させる帯電装置、帯電した感光体に光を照射して静電潜像を形成する露光装置、静電潜像が形成された感光体にトナーを供給して静電潜像に応じたトナー画像を形成する現像装置、静電潜像に形成されたトナー画像を記録媒体に転写するための転写装置、およびトナー画像を記録媒体に定着させる定着装置、を有する。「トナー画像」とは、トナーが画像状に集合した状態を言う。
図3は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成を概略的に示す図である。図3に示されるように、画像形成装置1は、画像読取部110、画像処理部30、画像形成部40、用紙搬送部50および定着装置60を有する。
画像形成部40は、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の各色トナーによる画像を形成する画像形成ユニット41Y、41M、41C、41K、を有する。これらは、収容されるトナー以外はいずれも同じ構成を有するので、以後、色を表す記号を省略することがある。画像形成部40は、さらに、中間転写ユニット42および二次転写ユニット43を有する。これらは、転写装置に相当する。
画像形成ユニット41は、露光装置411、現像装置412、感光体ドラム413、帯電装置414、およびドラムクリーニング装置415を有する。感光体ドラム413は、例えば負帯電型の有機感光体である。感光体ドラム413の表面は、光導電性を有する。感光体ドラム413は、感光体に相当する。帯電装置414は、例えばコロナ帯電器である。帯電装置414は、帯電ローラーや帯電ブラシ、帯電ブレードなどの接触帯電部材を感光体ドラム413に接触させて帯電させる接触帯電装置であってもよい。露光装置411は、例えば半導体レーザーで構成される。現像装置412は、例えば二成分現像方式の現像装置である。
中間転写ユニット42は、中間転写ベルト421、中間転写ベルト421を感光体ドラム413に圧接させる一次転写ローラー422、バックアップローラー423Aを含む複数の支持ローラー423、およびベルトクリーニング装置426を有する。中間転写ベルト421は無端状のベルトである。中間転写ベルト421は、複数の支持ローラー423にループ状に張架される。複数の支持ローラー423のうちの少なくとも一つの駆動ローラーが回転することにより、中間転写ベルト421は矢印A方向に一定速度で走行する。中間転写ベルト421は、中間転写体に相当する。一次転写ローラー422は、転写部材に相当する。
なお、一次転写ローラー422は、図1に示される感光体20、中間転写体10および転写ローラー15の位置関係と同様に、中間転写ベルト421の移動方向において、感光体ドラム413よりもわずかに下流側に配置されている。この配置により、中間転写ベルト421と感光体ドラム413とによって形成されるニップ部(「前ニップ部」とも言う)が、中間転写ベルト421と一次転写ローラー422とによって形成されるニップ部(「後ニップ部」とも言う)よりもわずかに上流側に形成されている。前ニップ部と後ニップ部との間を「本ニップ部」とも言う。
二次転写ユニット43は、無端状の二次転写ベルト432、および二次転写ローラー431Aを含む複数の支持ローラー431を有する。二次転写ベルト432は、二次転写ローラー431Aおよび支持ローラー431によってループ状に張架される。
定着装置60は、用紙S上のトナー画像を構成するトナーを加熱、融解する定着ローラー62と、用紙Sを定着ローラー62に向けて押圧する加圧ローラー63と、を有する。用紙Sは、記録媒体に相当する。
画像形成装置1は、さらに、画像読取部110、画像処理部30および用紙搬送部50を有する。画像読取部110は、自動原稿給紙装置111および原稿画像走査装置112(スキャナー)を有する。用紙搬送部50は、給紙部51、排紙部52、および搬送経路部53を有する。給紙部51を構成する3つの給紙トレイユニット51a〜51cには、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙S(規格用紙、特殊用紙)が予め設定された種類ごとに収容される。搬送経路部53は、レジストローラー対53aなどの複数の搬送ローラー対を有する。
画像形成装置1による画像の形成を説明する。
原稿画像走査装置112は、コンタクトガラス上の原稿Dを光学的に走査して読み取る。原稿Dからの反射光がCCDセンサー112aにより読み取られ、入力画像データとなる。入力画像データは、画像処理部30において所定の画像処理が施され、露光装置411に送られる。
原稿画像走査装置112は、コンタクトガラス上の原稿Dを光学的に走査して読み取る。原稿Dからの反射光がCCDセンサー112aにより読み取られ、入力画像データとなる。入力画像データは、画像処理部30において所定の画像処理が施され、露光装置411に送られる。
感光体ドラム413は一定の周速度で回転する。帯電装置414は、感光体ドラム413の表面を一様に負極性に帯電させる。露光装置411は、各色成分の入力画像データに対応するレーザー光を感光体ドラム413に照射する。こうして感光体ドラム413の表面には、静電潜像が形成される。現像装置412は、感光体ドラム413の表面にトナーを付着させることにより静電潜像が可視化される。こうして感光体ドラム413の表面に、静電潜像に応じたトナー画像が形成される。
感光体ドラム413の表面のトナー画像は、中間転写ユニット42によって中間転写ベルト421に転写される。転写後に感光体ドラム413の表面に残存する転写残トナーは、感光体ドラム413の表面に摺接されるドラムクリーニングブレードを有するドラムクリーニング装置415によって除去される。
一次転写ローラー422によって中間転写ベルト421が感光体ドラム413に圧接することにより、中間転写ベルト421に各色のトナー画像が順次重なって転写される。中間転写ベルト421の表面に残存する転写残トナーは、中間転写ベルト421の表面に摺接されるベルトクリーニングブレードを有するベルトクリーニング装置426によって除去される。
二次転写ローラー431Aは、中間転写ベルト421および二次転写ベルト432を介して、バックアップローラー423Aに圧接される。それにより、転写ニップが形成される。この転写ニップを用紙Sが通過する。用紙Sは、用紙搬送部50によって転写ニップへ搬送される。用紙Sの傾きの補正および搬送のタイミングの調整は、レジストローラー対53aが配設されたレジストローラー部により行われる。
転写ニップに用紙Sが搬送されると二次転写ローラー431Aへ転写バイアスが印加される。この転写バイアスの印加によって、中間転写ベルト421に担持されているトナー画像が用紙Sに転写される。トナー画像が転写された用紙Sは、二次転写ベルト432によって、定着装置60に向けて搬送される。
定着装置60は、搬送されてきた用紙Sをニップ部で加熱、加圧する。こうしてトナー画像が用紙Sに定着する。トナー像が定着された用紙Sは、排紙ローラー52aを備えた排紙部52により機外に排紙される。
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る転写装置を有することから、中間転写体における電荷の残留や拡散による画像不良の発生を抑制することができる。このため、転写時における温度または相対湿度の変化による画像不良を抑制することができる。したがって、所期の画質を有する画像を、温度または相対湿度の変化に関わらず安定して形成することができる。また、中間転写体の移動方向におけるより上流側で中間転写体と感光体とが接触し、当該移動方向のより下流側で中間転写体と転写部材とが接触することは、上記の効果に加えて、中間転写体に残留する過剰な電荷を、より下流側に位置する転写部材に速やかかつ円滑に回収する観点からより一層効果的である。
[実施例1]
ポリイミドに電子導電剤としてカーボンブラックが分散されている無端ベルト状の基層Aを用意する。ポリアミド酸のワニスに電子導電剤としてカーボンブラックを分散し、得られたワニスを円筒状の金型の内面に塗布し、得られた塗膜を乾燥、硬化させて、厚み80μmの基層Aの無端状ベルトを作製する。
ポリイミドに電子導電剤としてカーボンブラックが分散されている無端ベルト状の基層Aを用意する。ポリアミド酸のワニスに電子導電剤としてカーボンブラックを分散し、得られたワニスを円筒状の金型の内面に塗布し、得られた塗膜を乾燥、硬化させて、厚み80μmの基層Aの無端状ベルトを作製する。
基層Aのベルトの外周面上に弾性層を形成する。基層Aのベルトの外周面に、電子導電剤としてのカーボンブラックが分散されたウレタンゴム材料を、例えば、ベルト表面へのゴム材料の塗布に通常用いられる塗布装置を用いて塗布する。この塗布により形成される上記ウレタンゴム材料の塗膜は、ヒーターなどの公知の手段を用いて乾燥、硬化される。こうして、厚み200μmの弾性層A−1が基層Aのベルトの外周面上に作製され、基層Aおよび弾性層A−1を有する中間転写ベルトAが得られる。
一方で、基層Aのベルトおよび弾性層A−1の体積抵抗率を測定する。弾性層A−1の体積抵抗率は、弾性層A−1のベルトを検体として測定される。弾性層A−1のベルトは、例えば基層Aの材料に変えて上記ウレタンゴム材料を用いて基層Aと同様のベルトを形成することによって得られる。基層Aのベルトおよび弾性層A−1のベルトの体積抵抗率は、これらのベルトの軸方向の3箇所のそれぞれで周方向に四点の測定点、合計で12点の測定点を設定し、三菱化学株式会社製「ハイレスタ」を用いて各測定点で体積抵抗率をそれぞれ測定し、これらの平均値を求めることによって、当該平均値として求められる。
基層Aのベルトの体積抵抗率は、低温低湿環境(10℃、20RH%)で11.2LogΩ・cmであり、高温高湿環境(30℃、80RH%)で10.4LogΩ・cmである。弾性層A−1のベルトの体積抵抗率は、低温低湿環境(10℃、20RH%)で11.8LogΩ・cmであり、高温高湿環境(30℃、80RH%)で10.2LogΩ・cmである。
次いで、転写ローラーAを用意する。転写ローラーAは、芯金上に導電性の弾性層A−2を形成する。芯金の外周面に、電子導電剤としてのカーボンブラックが分散されたウレタンゴム材料を、例えば、芯金の表面へのゴム材料の塗布に通常用いられる塗布装置を用いて塗布し、芯金上に弾性層A−2を形成する。こうして、弾性層A−2を有する転写ローラーAが得られる。
得られた転写ローラーAの弾性層A−2の体積抵抗率は、低温低湿環境(10℃、20RH%)で8.2LogΩ・cmであり、高温高湿環境(30℃、80RH%)で6.8LogΩ・cmである。弾性層A−2の体積抵抗率は、基層Aのベルトや弾性層A−1のベルトの体積抵抗率と同様に、12箇所の測定点から得られた測定値の平均値である。
図3に示される画像形成装置に、中間転写ベルトAを中間転写ベルト421として、転写ローラーAを一次転写ローラー422としてそれぞれ搭載する。そして、この画像形成装置を用いて低温低湿環境(10℃、20RH%)および高温高湿環境(30℃、80RH%)でそれぞれ画像を形成すると、放電ノイズや画像流れなどの転写時における画像ノイズのない良好な画像を得ることができる。これは、(1)中間転写ベルトAの基層Aの体積抵抗率(RB)、弾性層A−1の体積抵抗率(RA)および転写ローラーAの弾性層A−2の体積抵抗率(RC)が、図2に示されるような大小関係を満たすこと、(2)そのため、低温低湿環境における弾性層A−1での電荷の過度の集中が抑制され、高温高湿環境における弾性層A−1および基層Aでの電荷の過度の拡散が抑制されること、および、(3)中間転写ベルトAにおける過度に残留の電荷が弾性層A−2へ円滑に回収されること、によると考えられる。
[実施例2]
ポリアミド酸のワニスに電子導電剤としてカーボンブラックを分散し、得られたワニスを円筒状の金型の内面に塗布し、得られた塗膜を乾燥、硬化させて、厚み80μmの基層Bの無端状ベルトを作製する。
ポリアミド酸のワニスに電子導電剤としてカーボンブラックを分散し、得られたワニスを円筒状の金型の内面に塗布し、得られた塗膜を乾燥、硬化させて、厚み80μmの基層Bの無端状ベルトを作製する。
そして、基層Bのベルトの外周面上に弾性層B−1を形成する。基層Bのベルトの外周面に、イオン導電剤が分散されたニトリルゴム(NBR)を、実施例1と同様に、例えば塗布装置を用いて塗布する。こうして、厚み200μmの弾性層B−1が基層Bのベルトの外周面上に作製され、基層Bおよび弾性層B−1を有する中間転写ベルトBが得られる。
さらに、転写ローラーBを用意する。芯金の外周面に、弾性層B−1で用いたのと同じイオン導電剤が分散されたニトリルゴムを、実施例1と同様に、例えば塗布装置を用いて塗布し、芯金上に弾性層B−2を形成する。こうして、イオン導電性を有する弾性層B−2を有する転写ローラーBが得られる。
実施例1と同様にして、基層B、弾性層B−1および弾性層B−2の体積抵抗率を測定する。基層Bのベルトの体積抵抗率は、低温低湿環境(10℃、20RH%)で11.4LogΩ・cmであり、高温高湿環境(30℃、80RH%)で10.5LogΩ・cmである。弾性層B−1のベルトの体積抵抗率は、低温低湿環境(10℃、20RH%)で12.5LogΩ・cmであり、高温高湿環境(30℃、80RH%)で10.2LogΩ・cmである。弾性層B−2の体積抵抗率は、低温低湿環境(10℃、20RH%)で8.4LogΩ・cmであり、高温高湿環境(30℃、80RH%)で6.4LogΩ・cmである。
実施例1と同様に、中間転写ベルトBおよび転写ローラーBを画像形成装置に搭載し、低温低湿環境(10℃、20RH%)および高温高湿環境(30℃、80RH%)でそれぞれ画像を形成すると、放電ノイズや画像流れなどの転写時における画像ノイズのない良好な画像を得ることができる。本実施例では、弾性層B−1および弾性層B−2の体積抵抗率の変化の割合は、ほぼ同じ(ra/rc=1.15)であり、基層Bの体積抵抗率の変化の割合に比べて2倍以上大きい。よって、実施例1で示される効果をより高める観点から効果的である。
また、本実施例では、弾性層B−1および弾性層B−2の体積抵抗率の変化の割合がほぼ同じ(ra/rc=1.15)となっている。よって、低温低湿環境における基層B(RB)、弾性層B−1(RA)および弾性層B−2(RC)の体積抵抗率の関係がRA>RB>RCの関係を満足するように中間転写ベルトBおよび転写ローラーBを設計すれば、RA、RBおよびRCの所期の関係が自ずと実現する。このように、RAとRCの傾きを揃えると、実施例1で示される効果に加えて、RA、RBおよびRCの関係を容易かつ確実に実現する観点から好ましい。特に、RAとRCの傾きを揃えることで、高温高湿環境においてRB>>RCの関係を必ず成立させることが可能になる。高温高湿環境では、基層Bが最も抵抗の高い層となるため、基層Bの、前ニップ部およびそれよりも下流側の部分(本ニップ部または後ニップ部)で電荷が残留することが懸念される。しかしながら、基層Bよりも十分に抵抗の低い弾性層B−2が基層Bに接触するので、基層Bの電荷をより速やかに転写部材側に吸収することが可能になる。
本発明に係る中間転写体は、温度または湿度の環境変化に関わらず、転写による画像不良を抑制することができる。よって、環境の変化に関わらず高画質の画像を形成する画像形成装置の普及および発展が期待される。
1 画像形成装置
10 中間転写体
11 弾性層
12 基層
15 転写ローラー
20 感光体
30 画像処理部
40 画像形成部
41Y,41M,41C,41K 画像形成ユニット
42 中間転写ユニット
43 二次転写ユニット
50 用紙搬送部
51 給紙部
51a,51b,51c 給紙トレイユニット
52 排紙部
52a 排紙ローラー
53 搬送経路部
53a レジストローラー対
60 定着装置
62 定着ローラー
63 加圧ローラー
110 画像読取部
111 自動原稿給紙装置
112 原稿画像走査装置
112a CCDセンサー
411Y 露光装置
412Y 現像装置
413Y 感光体ドラム
414Y 帯電装置
415Y ドラムクリーニング装置
421 中間転写ベルト
422 一次転写ローラー
423,431 支持ローラー
423A バックアップローラー
426 ベルトクリーニング装置
431A 二次転写ローラー
432 二次転写ベルト
D 原稿
S 用紙
10 中間転写体
11 弾性層
12 基層
15 転写ローラー
20 感光体
30 画像処理部
40 画像形成部
41Y,41M,41C,41K 画像形成ユニット
42 中間転写ユニット
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50 用紙搬送部
51 給紙部
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52 排紙部
52a 排紙ローラー
53 搬送経路部
53a レジストローラー対
60 定着装置
62 定着ローラー
63 加圧ローラー
110 画像読取部
111 自動原稿給紙装置
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112a CCDセンサー
411Y 露光装置
412Y 現像装置
413Y 感光体ドラム
414Y 帯電装置
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421 中間転写ベルト
422 一次転写ローラー
423,431 支持ローラー
423A バックアップローラー
426 ベルトクリーニング装置
431A 二次転写ローラー
432 二次転写ベルト
D 原稿
S 用紙
Claims (7)
- 基層と、前記基層上に形成される弾性層とを有する中間転写体において、
前記弾性層の体積抵抗率をRA、前記基層の体積抵抗率をRBとしたときに、
第一の温度T1または第一の相対湿度RH1の環境ではRA>RBであり、T1より高い第二の温度T2またはRH1より高い第二の相対湿度RH2の環境ではRB>RAである、中間転写体。 - RAの常用対数値をRA’、RBの常用対数値をRB’としたとき、T1またはRH1の環境において以下の式を満たす、請求項1に記載の中間転写体。
0.5≦RA’−RB’≦1.5 - 前記弾性層がイオン導電性を有し、前記基層が電子導電性を有する、請求項1に記載の中間転写体。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の中間転写体と、前記基層に接触しながら転写電圧を印加するための転写部材と、を有する転写装置であって、
前記転写部材の前記基層に接触する部分の体積抵抗率をRCとしたときに、
T1またはRH1の環境ではRA>RB>RCであり、T2またはRH2の環境ではRB>RA>RCである、転写装置。 - RCの常用対数値をRC’としたときに、以下の式を満たす、請求項4に記載の転写装置。
3.5≦RA’−RC’≦4.5 - T1からT2またはRH1からRH2に増えたときのRC’の増分をrc、T1からT2またはRH1からRH2に増えたときのRA’の増分をraとしたときに、以下の式を満たす、請求項5に記載の転写装置。
0.8≦ra/rc≦1.2 - 感光体に形成されたトナー画像を記録媒体に転写するための転写装置を少なくとも有する画像形成装置において、
前記転写装置は、請求項4〜6のいずれか一項に記載の転写装置である、画像形成装置。
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