JP4508562B2 - 転写部材、及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転写部材、及びこの転写部材を用いた、プリンタ，複写機，ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７に、従来の画像形成装置の概略構成を示す。
【０００３】
画像形成装置本体内には矢印Ｒ７方向に走行する無端状の中間転写ベルト７が配設されている。この中間転写ベルト７は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム等のような導電性あるいは誘電体樹脂によって構成されている。給紙カセット１１から取り出された紙等の記録材Ｐは、レジストローラ１４を経て二次転写部（二次転写ニップ部）に供給され、さらに同図中の左方に向けて搬送される。
【０００４】
中間転写ベルト７の上方には、ほぼ同様の構成の４個の画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄが直列状に配置されている。画像形成部Ｐａを例にその構成を説明する。画像形成部Ｐａは、回転可能に配置された感光ドラム１ａを備えている。感光ドラム１ａの周囲には、一次帯電器２ａ、露光装置３ａ、現像器４ａ、一次転写ローラ（一次転写部材）５ａ、クリーニング装置６ａ等のプロセス機器が配置されている。他の画像形成部Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄは、画像形成部Ｐａと同様に、感光ドラム１ｂ，１ｃ，１ｄ、一次帯電器２ｂ，２ｃ，２ｄ、露光装置３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像器４ｂ，４ｃ，４ｄ、一次転写ローラ（一次転写部材）５ｂ，５ｃ，５ｄ、クリーニング装置６ｂ，６ｃ，６ｄを備えている。これら画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄは、この順番で、マゼンタ，シアン，イエロー，ブラックの各色のトナー像を形成するものであり、それぞれの現像器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄには、それぞれマゼンタ，シアン，イエロー，ブラックの各色のトナーが収納されている。
【０００５】
原稿のマゼンタ成分色による画像信号がポリゴンミラー（不図示）等を介して感光ドラム１ａ上に投射されて静電潜像が形成され、これに現像器４ａからマゼンタトナーが供給されて静電潜像がマゼンタトナー像となる。このトナー像が感光ドラム１ａの回転に伴って、感光ドラム１ａと中間転写ベルト７とが当接する一次転写部に到達すると、一次転写ローラ５ａによって印加される一次転写バイアスにより、感光ドラム１ａ上のマゼンタトナー像が中間転写ベルト７上に一次転写される。マゼンタトナー像を担持した中間転写ベルト７は、画像形成部Ｐｂに搬送されると、このときまでに、画像形成部Ｐｂにおいて、上述と同様にして感光ドラム１ｂ上に形成されたシアントナー像が、中間転写ベルト７上のマゼンタトナー像上へ重ねるようにして一次転写される。
【０００６】
同様に中間転写ベルト７が画像形成部Ｐｃ，Ｐｄに進行するに従って、それぞれの一次転写部において、イエロートナー像，ブラックトナー像が上述のマゼンタトナー像，シアントナー像に重畳転写された後、このときまでに、給紙カセット１１から取り出された記録材Ｐが中間転写ベルト７と二次転写ローラ（二次転写部材）１５Ａとの間の二次転写部（二次転写ニップ部）に達し、二次転写ローラ１５Ａに印加される二次転写バイアスによって上述の４色のトナー像が記録材Ｐ上に一括で二次転写される。
【０００７】
記録材Ｐは、二次転写部から定着装置１６に搬送される。記録材Ｐは、定着装置１６において、定着ローラ１７，加圧ローラ１８によって加熱・加圧されて表面にトナー像が定着される。定着装置１６においては、記録材Ｐと定着ローラ１７との離型性を上げるために、離型性オイル（例えば、シリコーンオイル等）を定着ローラ１７表面にコートする機構を有しており、記録材Ｐ上にもこのオイルが付着する。トナー像が定着された記録材Ｐは排紙トレイ（不図示）に排紙される。なお、自動で記録材Ｐの両面に画像形成を行う場合には、表面（第１面）に画像形成が行われた記録材Ｐは、記録材反転パス（不図示）を通過し、上述の一連の画像形成プロセスを繰り返すことにより、裏面（第２面）にも画像形成が行われる。
【０００８】
上述のような画像形成装置においては、一次転写部材や二次転写部材として、耐久性又はコスト、さらには環境への配慮といった観点から導電性ローラが多く採用されている。特に、トナー像を感光ドラム１ａ〜１ｄから中間転写ベルト７へ、又は中間転写ベルト７から記録材Ｐへ転写する工程において、中間転写ベルト７及び記録材部分に十分に転写電荷が供給されるように、転写部材は、円筒形状の芯金の回りに体積抵抗率１．０×１０^５〜１．０×１０^１０Ω・ｃｍに抵抗調整されたゴムを被覆した転写ローラが多く採用されている。
【０００９】
転写ローラの抵抗調整の手段としては、体表的なものとして、「電子導電タイプ」のものと、「イオン導電タイプ」のものとがあげられる。前者の電子導電タイプは、ゴム中に導電性カーボンブラック、金属粉末、あるいは金属酸化物等をゴム中に分散させるものである。一方、「イオン導電タイプ」のものは、エピクロルヒドリンゴム、テトラシアノエチレンとその誘電体、ベンゾキノンとその誘電体、過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カルシウム等の無機イオン物質、陽イオン界面活性剤、両性イオン界面活性剤等をゴムに混練させるものである。
【００１０】
この種の転写ローラについての技術としては、例えば、特許文献１，２，３，４，５に開示されている。
【００１１】
【特許文献１】
特開平７−４９６０４号公報
【特許文献２】
特開平１１−６５２６９号公報
【特許文献３】
特開２０００−１７９５３９号公報
【特許文献４】
特開２０００−１８１２５１号公報
【特許文献５】
特開平５−１１９６４６号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術によると、以下のような問題があった。
【００１３】
電子導電タイプの転写ローラは、図８に示すような、電圧特性を示す。このため、電圧が高くなると抵抗が低下し、ある電圧以上が印加されると、リークを起こす場合がある。さらに、ゴム内の電子導電剤の分散ムラによる抵抗ムラがイオン導電タイプに比べると大きいという問題がある。
【００１４】
一方、イオン導電タイプの転写ローラは、図２に示すように、電子導電タイプの転写ローラと比較して、耐久に伴う抵抗の増加が大きい（図２においては、転写制御を定電流制御で行う場合には、抵抗値が増加すると印加電圧値が上昇していく）。この現象は、イオン性物質によって導電性を発現するイオン導電系の転写ローラの場合、同一極性の電流が連続的に印加されるとイオン性物質の解離、分極が起こり、電流が流れにくくなるために抵抗上昇が起こると考えられている。また、イオン導電層が発泡層で構成される場合には、気泡内での放電により、ゴムの劣化を促進させ抵抗上昇をさらに悪化させると考えられている。抵抗が上昇すると、トナー像を記録材に転写するために必要な転写電流に対する電圧が大きくなり、異常放電による画像欠陥が発生したり、安全設計の観点から帯電部材とその周囲との沿面距離をとるために装置の大型化を招いたり、また大きな電圧を必要とすることから、高圧トランスのコストが上がる等の問題がある。
【００１５】
そこで、イオン導電物質の分極についての対策としては、特許文献１では、転写ローラにある一定間隔で両極性のバイアスを印加させることによって改善される方法が開示されている。また、特許文献２では、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）が主鎖に二重結合を有するためにオゾン劣化しやすい欠点に対して、エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）を混合する対策が記述されている。しかしながら、発泡層の放電に関する対策については述べられていない。
【００１６】
また、特許文献３では、耐久変動に対して、安定した抵抗値を提供できる導電性ローラとして、電子導電層とイオン導電層の複数の層で形成された導電性ローラが提案されている。しかしながら、２層化にすることにより、コストが高くなるばかりでなく、またイオン導電層の抵抗上昇については回避することができない。
【００１７】
一方、転写ローラのクリーニング性については、特許文献４に開示されているようなトナー離型層を有するものが提案されているが、記録材の裏汚れに対しては、トナー離型性に優れているローラであるがゆえに、十分なクリーニング機構（例えば、転写ローラクリーニングブレードの装着や廃トナーボックスの設置）を必要とするためコストアップや大型化を招く。さらに、特許文献５では、独立気泡の発泡体からなる弾性体で形成された表層を有した転写ローラを採用し、この転写ローラに転写時のバイアスと逆極性のバイアスを印加したあとに転写バイアスと同極性のバイアスを印加することによってクリーニングする手段が述べられている。
【００１８】
さらに、文字や細線の中央部が転写されない現状、いわゆる「中抜け」画像に対して、転写ローラの硬度の因子が大きいことがわかっている。また、転写ローラは記録材を搬送する役目もあるため、記録材をしっかりグリップするために、十分なニップと、長期にわたって安定した表面性を確保する必要性がある。
【００１９】
したがって、十分な転写ニップ部を確保するためは、転写ローラの低硬度化が必要となる。以上より、長期にわたって安定した搬送性と画像性を満足するためには、いたずらに転写ローラの硬度を上げることは避けなければならない。
【００２０】
そこで、本発明は、上述事情に鑑みてなされたものであり、耐久による抵抗変動を抑制し、長期にわたって安定した転写性を得ることを目的とするものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る転写部材は、像担持体に接触可能に配置され、バイアスが印加されることで、前記像担持体上の像を記録材に転写する転写部材において、
前記転写部材はニトリルブタジエンゴムを用いて発泡性の弾性体で構成されるイオン導電性を有する抵抗層を備え、
水中置換法（ＪＩＳ Ｚ ８８０７）で測定される、前記転写部材の表面に空気が付着した状態での表面含気密度をＡ（ｇ／ｃｍ^３）、前記転写部材の表面から前記空気を除去した状態での表面脱気密度をＢ（ｇ／ｃｍ^３）、とした時、
Ａ＋０．０２≦Ｂ≦５／３×Ａ−０．３、かつ、
０．６≦Ｂ≦０．７５
の関係を満たすように前記抵抗層が発泡されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明に係る画像形成装置は、像担持体に像を形成する像形成手段と、像担持体に接触可能に配置され、バイアスが印加されることで、前記像担持体上の像を記録材に転写する転写部材と、を備える画像形成装置において、
前記転写部材はニトリルブタジエンゴムを用いて発泡性の弾性体で構成されるイオン導電性を有する抵抗層を備え、
水中置換法（ＪＩＳ Ｚ ８８０７）で測定される、前記抵抗層の表面に空気が付着した状態での表面含気密度をＡ（ｇ／ｃｍ^３）、前記抵抗層の表面から前記空気を除去した状態での表面脱気密度をＢ（ｇ／ｃｍ^３）、とした時、
Ａ＋０．０２≦Ｂ≦５／３×Ａ−０．３、かつ、
０．６≦Ｂ≦０．７５
の関係を満たすように前記抵抗層が発泡されていることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において同一の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略した。
【００２４】
＜実施の形態１＞
図１に、本発明に係る画像形成装置の一例として、実施の形態１に係る画像形成装置を示す。同図に示す画像形成装置は、中間転写体（像担持体、転写媒体）として中間転写ベルトを使用した、４色フルカラーの電子写真方式の画像形成装置であり、同図はその概略構成を示す縦断面図である。
【００２５】
同図に示す画像形成装置は、画像形成装置本体（不図示）の内側に、矢印Ｒ７方向に走行（回転）する無端状の中間転写ベルト７を備えている。本実施の形態では、中間転写ベルト７は、導電性ポリイミドを採用している。転写ベルト７の下方には、給紙カセット１１が配設されている。給紙カセット１１には、転写媒体としての記録材Ｐ（例えば紙、透明フィルム）が収納されていて、この記録材Ｐは、給紙ローラ１２によって給紙され、搬送ローラ１３によって搬送され、されにレジストローラ１４により、所定のタイミングで、中間転写ベルト７と二次転写ローラ（転写部材）１５との間に形成されている二次転写部（二次転写ニップ部）Ｔ２に供給されるようになっている。
【００２６】
中間転写ベルト７の上方には、ほぼ同様の構成の４個の画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄが中間転写ベルト７の回転方向（矢印Ｒ７方向）の上流側から順に配置されている。各画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄは、回転可能に配置された像担持体としてのドラム状の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という）１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを備えている。各感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの周囲には、その回転方向（図１中の反時計回り）に沿ってほぼ順に、一次帯電器（帯電手段）２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、露光装置（露光手段）３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像器（現像手段）４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、一次転写ローラ（転写部材）５ａＣ５ｂ，５ｃ，５ｄ、クリーニング装置（クリーニング手段）６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ等のプロセス機器が配置されている。これら画像形成部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの異なる点は、それぞれがマゼンタ，シアン，イエロー，ブラックの各色のトナー像を形成する点であり、各現像器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄには、それぞれマゼンタ，シアン，イエロー，ブラックの各色のトナーが収納されている。
【００２７】
感光ドラム１ａは、駆動手段（不図示）によって矢印方向に回転駆動され、その表面が一次帯電器２ａによって所定の極性・電位に均一に帯電される。帯電後の感光ドラム１ａ表面は、露光装置３ａによって静電潜像が形成される。原稿のマゼンタ成分色の画像信号に対応してＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザ光が露光装置３ａのレーザ発振器から発生され、このレーザ光は、ポリゴンミラー（不図示）等を介して感光ドラム１ａ表面に照射される。感光ドラム１ａ表面は、レーザ光が照射された部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。この静電潜像は、マゼンタの現像器４ａによってトナーが付着されてトナー像として現像される。このトナー像は、感光ドラム１ａの回転によって、感光ドラム１ａ表面と中間転写ベルト７との当接部である一次転写部Ｔ１に到達する。このとき、一次転写ローラ５ａに転写バイアスが印加され、これにより、感光ドラム１ａのマゼンタのトナー像は、中間転写ベルト７表面に一次転写される。トナー像転写後の感光ドラム１ａは、表面に残ったトナー（残留トナー）がクリーニング装置６ａによって除去されて、次の画像形成に供される。
【００２８】
マゼンタのトナー像を担持した中間転写ベルト７は、画像形成部Ｐｂに搬送されると、このときまでに、画像形成部Ｐｂにおいて、前記と同様の画像形成プロセスを経て感光ドラム１ｂ上に形成されたシアンのトナー像が、マゼンタのトナー像上へ重なるようにして一次転写される。
【００２９】
同様に記録材Ｐが画像形成部Ｐｃ、Ｐｄに進行するに伴って、それぞれの一次転写部Ｔ１において、イエローのトナー像，ブラックのトナー像が、上述のマゼンタのトナー像，シアンのトナー像に重畳するように一次転写される。
【００３０】
一方、給紙カセット１１から給紙ローラ１２によって給紙された記録材Ｐは、搬送ローラ１３によって搬送され、レジストローラ１４によって中間転写ベルト７上のトナー像とタイミングを合わせるようにして二次転写部（二次転写ニップ部）Ｔ２に供給される。このとき二次転写ローラ１５（転写部材）に二次転写バイアスが印加され、これにより、中間転写ベルト７上の４色のトナー像が一括で記録材Ｐに二次転写される。
【００３１】
トナー像の二次転写後の中間転写ベルト７は、表面に残ったトナー（残留トナー）が中間転写体クリーニング装置１９によって除去され、次のトナー像の転写に供される。
【００３２】
一方、トナー像の二次転写後の記録材Ｐは、定着装置１６に搬送される。記録材Ｐは、ここで、定着ローラ１７、加圧ローラ１８によって加熱・加圧されて表面にトナー像が定着される。このとき、記録材Ｐと定着ローラ１７との離型性を高めるために、離型性オイル（例えば、シリコーンオイル等）を定着ローラ１７表面にコートする機構（不図示）を有しており、記録材Ｐ上にもこのオイルが付着する。トナー像が定着された記録材Ｐは、排紙トレイ（不図示）に排出される。なお、自動で記録材Ｐの表面（第１面）と裏面（第２面）との両面に画像を形成する場合には、第１面にトナー像が定着された記録材Ｐは、記録材反転パス（不図示）を通過して表裏反転された後、二次転写部Ｔ２に再度供給され、上述の一連の画像形成プロセスを繰り返すことにより、裏面（第２面）にも画像形成が行われる。両面にトナー像が形成された記録材Ｐは、排紙トレイ上に排出され、これにより４色フルカラーの画像形成が終了する。
【００３３】
上述の画像形成装置において、本実施の形態では、二次転写ローラ１５として以下の構成のものを種々作製して比較検討（比較実験）を行った。
【００３４】
二次転写ローラ１５（以下適宜「転写ローラ」という。）は、芯金１５ａとその外周を円筒状に囲繞する抵抗層１５ｂとによって構成されている。転写ローラは、外径２４ｍｍ、芯金１５ａの直径１２ｍｍで、抵抗層１５ｂがイオン導電性を示すニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）を主体とするゴムの発泡体（弾性発泡体）で形成されている。
【００３５】
この転写ローラの製造方法としては、例えば、ＮＢＲに、発泡剤としてのアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）を添加したゴム材を、成型機により押し出し成型したものを、ステンレス（ＳＵＳ）製の芯金の周囲にプライマーで接着し、その後、加熱による加硫を行うことで、ゴム材中に独立気泡による発泡が生じる。これを、所望の外径になるよう研磨することで、製造することができる。発泡剤としては、前記ＡＩＢＮ以外に、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）や、ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）等を用いても良い。
【００３６】
また、イオン導電性を得る材料としては、エピクロルヒドリンゴム、テトラシアノエチレンとその誘電体、ベンゾキノンとその誘電体、過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カルシウム等の無機イオン物質、陽イオン界面活性剤、両性イオン界面活性剤等をゴムに混練させるものを用いることもできる。
【００３７】
この転写ローラは、温度２３℃、相対湿度５０％の環境下で体積抵抗率７×１０^７〜１．２×１０^８Ω・ｃｍに抵抗調整されたスポンジ層で形成されている。全体のローラ硬度としては、５００ｇ荷重のアスカーＣ硬度で、２５〜４０°のものを採用した。
【００３８】
図４に、転写ローラの体積抵抗率を測定するための概略図を示す。
【００３９】
直径３０ｍｍの金属ローラ２０に、総荷重１０００ｇｆで芯金１５ａの長手方向両端部を加圧（片側５００ｇｆずつで加圧）して転写ローラ１５を当接させる。金属ローラ２０を２０ｒｐｍの速度で回転させ、転写ローラ１５はこの回転に従動回転させる。ここで電源２１からバイアス２ｋＶを転写ローラ１５の芯金１５ａに印加し、金属ローラ２０に流れ込んだ電流値を電流計２２によってモニタする。そのときの電流値をＩ（Ａ）とし、転写ローラ１５のゴム長をＬ、芯金径ｒ２、ローラ外径ｒ１とすると、転写ローラ１５の体積抵抗率ρｖは、
ρｖ＝｛２πＬ×２０００｝／｛Ｉ×ｌｎ（ｒ１／ｒ２）｝
で求められる。
【００４０】
体積抵抗率は、上述の７×１０^７〜１．２×１０^８Ω・ｃｍに限定されるものではなく、画像形成装置の画像形成速度（プロセススピード）、抵抗層の厚み等の違いによって１．０×１０^６〜１．０×１０^１０Ω・ｃｍ（温度２３℃、相対湿度５０％）の範囲内とすることが好ましい。体積抵抗率が、上述の１．０×１０^６Ω・ｃｍを下回ると非通紙部に転写電流が流れ込んでしまうために、転写電圧が上がらず、通紙部への電荷供給が不十分になるという問題が生じる。また、画像部と非画像部の供給電荷密度にも差が生じるので、ベタ黒画像が、ベタ白部に飛び散る現象が生じる。一方、体積抵抗率が１．０×１０^１０Ω・ｃｍを超えると、転写に必要な転写電流に対する転写電圧が高くなりすぎ、異常放電画像、例えば白抜け画像等が発生することがある。また、スポンジゴム層内の放電を発生しやすくなることから、耐久抵抗上昇（耐久に伴う抵抗上昇）を促進させることがある。したがってこのような発生を防止するためには、より好ましくは１．０×１０^７〜１．０×１０^９Ω・ｃｍ（温度２３℃、相対湿度５０％）の範囲とするのが好ましい。
【００４１】
次に、この転写ローラ１５と中間転写ベルト７との間の圧力は、記録材Ｐとして厚紙や表面粗さの粗い紙などへの複数色（２色又は３色又は４色）の転写性を満足するために、本実施の形態では、３．３×１０^４Ｐａ（Ｎ／ｍ^２）に設定した。この時、転写ローラ当接時の総荷重が４ｋｇであり、転写ニップ幅が４ｍｍ、転写ニップの長手方向長さが３００ｍｍとする。
【００４２】
ここで採用されているＮＢＲゴムの表面含気密度Ａ（ｇ／ｃｍ^３）、表面脱気密度Ｂ（ｇ／ｃｍ^３）は、それぞれ、水中置換法（ＪＩＳＺ８８０７に準拠）という密度測定方法によって測定される。測定器としては、電子秤式比重計等を使用して測定できる。
【００４３】
図５に、測定方法の一例を示す。
【００４４】
通常、密度は以下のようにして測定される。その温度における水Ｗａの密度ρ、発泡層の質量ｍ、水中での試料Ｃとおもり（不図示）の重さの合計ｗｇ（ｇは重力加速度）、水中でのおもりの重さωｇ（ｇは重力加速度）とすると、密度は、
ｍρ／｛ｍ−（ｗ−ω）｝（ｇ／ｃｍ^３）で求めることができる。
【００４５】
したがって、
Ａ：水槽内の水温（Ｔ）を測定して、水槽内の水の密度ρを求める
Ｂ：試料の質量ｍを測定（空気中での重さ測定）
Ｃ：水槽内に試料を沈め（試料は水より軽い為おもりを使用）、水槽内での試料の重さ（ｗ−ω）を測定器Ｍにより測定し、上述の計算式にて求めた。
▲１▼表面含気密度Ａと、▲２▼表面脱気密度Ｂとは以下のように区別した。
【００４６】
▲１▼表面含気密度 Ａ
転写ローラ１５の芯金（シャフト）１５ａを外し、内径１２ｍｍ、外径２４ｍｍ、高さ２０ｍｍの円筒状の試料Ｃを作成し、上述の測定器にて測定を行う。
【００４７】
この際、試料Ｃを水に浸すわけであるが、図５（ｂ）に示すように、水に浸した際に、ローラ表面に形成された気泡を含んだ状態で測定した値が、表面含気密度Ａとなる。
【００４８】
表面含気密度Ａは、ローラ表面に、どの程度発泡部が形成されているかの指標となる。発泡部が多い程、水に浸した際により多くの気泡をローラ表面に形成する性質がある。よって、このＡの値が小さい程、空気を多く含んだ状態、つまり、発泡部が多く形成された状態であることになる。
【００４９】
▲２▼表面脱気密度 Ｂ
試料Ｃは▲１▼と同じ大きさにしたものを採用する。ただし、別途この試料Ｃは水に十分に浸し、例えば、水中で試料Ｃを１０回圧縮する等して、図５（ａ）に示すように、ローラ表面の気泡を完全に取り除いた状態で測定した値が、表面脱気密度Ｂとなる。なお。ローラ表面の気泡の除去の仕方は、この方法に限るものではない。
【００５０】
表面脱気密度Ｂは、ローラの表面状態を除いた、ローラ内部での密度を表す指標となる。発泡材料の場合には、このＢの値が小さい程、ローラ内部が空気を多く含んだ状態、つまり、発泡部が多く形成された状態であることになる。
【００５１】
ここで図９に、１８本の転写ローラの検討結果を示す。これら１８本の転写ローラは、それぞれ表面含気密度Ａと表面脱気密度Ｂの組み合わせが異なるものである。
【００５２】
従来の二次転写ローラ１５Ａを、通電空回転した場合の通電空回転時間と抵抗上昇（転写電圧上昇）の関係を図２（同図中のイオン導電タイプ）に示す。本実施の形態においては、効果がわかりやすい環境下、つまり短時間で差が出る低湿環境下（温度２３℃、相対湿度５％）で検討を行い、通電空回転中に流した電流値は常に２０μＡの定電流を流しつづけた。
【００５３】
図９に示す１８本の転写ローラについて、耐久抵抗上昇の評価を「○」と「×」とで示す。同図における耐久抵抗上昇の○、×の判断は、長期使用可能な判断として５００時間通電後に、定電流制御時の印加電圧（抵抗値）が初期印加電圧に対して２倍を超える場合を「×」、それ以外の場合を「Ｏ」とした。例えば、図２に示す従来の二次転写ローラ（イオン導電タイプ）１５Ａは、初期印加電圧（転写電圧）が３０００Ｖであるのに対して、５００時間後の印加電圧が７０００Ｖと、２倍以上の値になっているので、上述の判断基準を適用すると「×」ということになる。
【００５４】
図９に示す検討結果を、図３のグラフにまとめた。図３からは、耐久抵抗上昇を抑えるためには、表面含気密度Ａ（ｇ／ｃｍ^３）と、表面脱気密度Ｂ（ｇ／ｃｍ^３）との関係が、
Ｂ≦５／３×Ａ−０．３、かつ、
Ｂ≧０．６
の範囲にあることが必要であることがわかった。
【００５５】
Ｂ＞５／３×Ａ−０．３の範囲では、表面脱気密度Ｂに対して表面含気密度Ａの値がかなり小さくなり、ローラ表面の発泡の割合が増加する傾向が強くなる。発泡の割合が増加するという事は、放電を起こし易い間隙がより増加する事になり、放電に起因する抵抗値増加を招き易くなってしまう。
【００５６】
また、Ｂ＜０．６の範囲では、ローラ内部での発泡部の割合がかなり多くなり、ローラ内部に放電を起こし易い間隙がより増加する事となり、やはり、放電に起因する抵抗値増加を招き易くなってしまう。
【００５７】
なお、その性質上、同一のローラにおいては、表面脱気密度Ｂの値が、表面含気密度Ａの値未満となる事はない。
【００５８】
ところで、抵抗上昇が抑えられる上記範囲においては、画像形成における以下の項目について、満足していないことがある。
【００５９】
▲１▼中抜け画像
▲２▼裏汚れ
まず、▲１▼の中抜け画像については、表面脱気密度Ｂが０．７５ｇ／ｃｍ^３を超えると、ローラ内部の発泡部が少なくなる為、ローラの硬度が高くなり、中抜けが急激に悪化することが検討によって明らかになった。これは、硬度が高くなると、二次転写部Ｔ２（図１参照）における転写ニップが小さくなり（ニップ幅が狭くなり）、転写ニップ内での圧力が増加するためであると考えられる。したがって、表面脱気密度Ｂは０．７５ｇ／ｃｍ^３以下にすることによって、中抜けの画像性を満足することができる。
【００６０】
また、▲２▼の裏汚れについては、本実施の形態の中では、低コスト、省スペースの観点から、特に二次転写ローラ１５のためのクリーニング手段を有していないが、記録材Ｐが二次転写部Ｔ２に存在しないときに、転写バイアスを印加することによって二次転写ローラ１５表面に付着しているトナーを吐き出し、裏汚れを防止する構成をとっている。このような構成において、表面含気密度Ａと表面脱気密度Ｂとの差分（Ｂ−Ａ）が、０．０２ｇ／ｃｍ^３より小さくなるとこの裏汚れが悪化する。これは、差分（Ｂ−Ａ）が小さくなるということは、ローラ表面の発泡部が少ない状態、つまり二次転写ローラ１５の表面性が滑らかになることであり、トナーが二次転写ローラ１５表面の発泡目に入ることができず、常に表面に存在することから、上述の転写バイアスを印加しても吐き出すことができなかったトナーがローラ面に滞留しやすく、裏汚れを引き起こしやすくなる。
【００６１】
したがって、ある程度表面は発泡目が存在していることが必要で、表面含気密度Ａと表面脱気密度Ｂとの差分が、ある程度存在することが必要である。本検討結果からは、裏汚れを防止するためには、その差分は０．０２ｇ／ｃｍ^３以上あることが必要であることがわかった。
【００６２】
以上のことから、表面含気密度Ａと表面脱気密度Ｂとは、
Ａ＋０．０２≦Ｂ≦５／３×Ａ−０．３、
０．６０≦Ｂ≦０．７５
の関係を満たすことにより、二次転写ローラ１５の耐久抵抗上昇を防止しつつ、中抜けや裏汚れといった問題も同時に防止することができる。
【００６３】
＜実施の形態２＞
本実施の形態においては、複数の転写ローラについて、表面含気密度Ａと表面脱気密度Ｂのほかに、転写ローラの厚み（芯金の除いた抵抗層の厚さ）、芯金径を種々に変化させた場合について比較検討を行った。
【００６４】
本検討では、体積抵抗率を温度２３℃、相対湿度５０％で７×１０^７〜１．２×１０^８Ω・ｃｍに抵抗調整された転写ローラを採用している。転写ローラの外径は、上述の実施の形態１と同様、２４ｍｍに設定し、芯金１５ａの径（直径）を変えるとともに、抵抗層は厚みに応じてその抵抗値を変えた。厚みは、２〜１０ｍｍの範囲で変化させて検討を行った。
【００６５】
検討結果を図１０に示す。通電耐久の結果、表面含気密度Ａと表面脱気密度Ｂとの関係が上述の実施の形態１の関係を満たしていれば耐久抵抗上昇に対しては、目標を達成しているが、転写ローラの抵抗層の厚みが４ｍｍ以下の場合は、表面に亀裂（クラック）が発生した。クラックが発生すると、画像性を悪化させるばかりでなく、記録材の搬送性を悪化させる。したがって、抵抗層の厚みは４．５ｍｍ以上であることが好ましい。より好ましくは、６ｍｍ以上であるとよい。しかしながら、上述の結果から、芯金径が細いことにより、ローラ長手における中央部で撓みが発生し、中央部が転写不良になる現象が発生した。
【００６６】
そこで、今度は、芯金径を１２ｍｍに固定した状態で、抵抗層の厚みを変化させて検討を行った。
【００６７】
この検討結果を図１１に示す。転写ローラの撓みは、芯金径を１２ｍｍ以上にすることによって改善され、通電耐久によるクラックの発生にも満足する結果が得られた。
【００６８】
以上のことから、転写ローラの抵抗層の厚みは、４．５ｍｍ以上にすることが好ましく、より好ましくは６ｍｍ以上とするとよいことがわかった。
【００６９】
＜実施の形態３＞
本実施の形態では、画像性及び搬送性に大きく影響を及ぼすと考えられる、二次転写部Ｔ２（図１参照）での転写ローラの圧力を種々に変化させて検討を行った。
【００７０】
図１２にその検討結果を示す。同図においては、中抜け、像を重ね合わせた際の転写不良、及び、ローラの耐久抵抗変動についての検討結果が示されている。各評価項目に対して、全く問題のないレベルを○、不良発生が軽微で実用上問題ないレベルを△、不良発生が顕著なレベルを×で表した。
【００７１】
中間転写ベルト７に対する転写ローラ（二次転写ローラ１５）の圧力を、１．２×１０^３〜５．０×１０^５Ｐａ（パスカル）と変化させたが、耐久抵抗変動への影響がないことが確認された。
【００７２】
しかしながら、圧力を下げていくと、二次色ベタ（レッド（イエローとマゼンタのベタ黒の重ね合わせ）、ブルー（マゼンタとシアンのベタ黒の重ね合わせ）、グリーン（イエローとシアンのベタ黒の重ね合わせ））の転写不良が発生した。一方、圧力を上げていくと、ライン画像や文字等の中央部が抜ける現象（中抜け）が発生した。したがって、二次転写ニップの圧力は、２．５×１０^３Ｐａ以上３．０×１０^５Ｐａ以下であることが好ましく、より好ましくは、７．０×１０^３Ｐａ以上２．０×１０^５Ｐａ以下がよい。
【００７３】
以上の実施の形態１〜３では、中間転写体として中間転写ベルト７を使用する場合を例に説明したが、これに代えて中間転写体としてドラム状の中間転写ドラムを使用してもよい。
【００７４】
以上の実施の形態１〜３においては、中間転写ベルト（中間転写体）７が像担持体に相当し、二次転写ローラ１５が転写部材に相当し、記録材Ｐが他部材に相当する。
【００７５】
以上の実施の形態１〜３では、本発明を二次転写ローラ１５に適用した例を説明したが、一次転写ローラ５ａ〜５ｄに適用してもよいのはもちろんである。ただし、この場合には、感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが像担持体に相当し、一次転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが転写部材に相当し、中間転写ベルト７が他部材に相当することになる。
【００７６】
＜実施の形態４＞
上述の実施の形態１〜４は、いずれも中間転写体（中間転写ベルト）を使用した場合の、二次転写ローラに本発明を適用した例であるが、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。
【００７７】
本実施の形態では、中間転写体を有さない、白黒の画像形成装置に本発明を適用した例を説明する。
【００７８】
図６に、白黒の概略構成を模式的に示す。同図に示す画像形成装置は、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（感光ドラム）３１を備えている。感光ドラム３１の周囲には、その回転方向（矢印Ｒ３１方向）に沿ってほぼ順に、帯電ローラ（帯電手段）３２、露光装置（露光手段）３３、現像器（現像手段）３４、転写ローラ（転写部材）３５、クリーニング装置（クリーニング手段）３６が配設されている。
【００７９】
上述の画像形成装置では、感光ドラム３１は、その表面が帯電ローラ３２によって均一に帯電され、露光装置３３の露光によって静電潜像が形成される。その後、静電潜像は、現像器３４によってトナーが付着されてトナー像として現像される。このトナー像は、給紙カセットから給紙ローラ、搬送ローラ、レジストローラ等（いずれも不図示）によって矢印Ｋ方向に搬送され、感光ドラム３１と転写ローラ３５との間に形成される転写部（転写ニップ部）Ｔに供給される。
【００８０】
供給された記録材Ｐは、転写部Ｔにて挟持搬送される。このとき転写ローラ３５の芯金３５ａに転写バイアスが印加されることにより、感光ドラム３１上のトナー像が記録材Ｐに転写される。
【００８１】
トナー像転写時に、記録材Ｐに転写されないで、感光ドラム３１表面に残ったトナー（残留トナー）は、クリーニング装置３６によって除去される。一方、トナー像転写後の記録材Ｐは、定着器（不図示）によって表面にトナー像が定着される。
【００８２】
上述の画像形成装置において、転写ローラ３５として、実施の形態１で説明した転写ローラを使用した。この場合にも、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。
【００８３】
本実施の形態においては、感光ドラム３１が像担持体に相当し、転写ローラ３５が転写部材に相当し、記録材Ｐが他部材に相当する。
【００８４】
【発明の効果】
本発明によれば、耐久による抵抗変動を抑制し、長期にわたって安定した転写性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】電子導電タイプ及びイオン導電タイプの転写ローラの、耐久時間と転写電圧上昇（抵抗値の上昇）との関係を示す図である。
【図３】転写部材における表面含気密度、表面脱気密度と、耐久抵抗上昇との関係を示す図である。
【図４】転写ローラの体積抵抗率の測定方法を説明する概略図である。
【図５】（ａ）は表面脱気密度Ｂの測定方法を説明する概略図である。
（ｂ）は表面含気密度Ａの測定方法を説明する概略図である。
【図６】実施の形態４の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図７】従来の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図８】電子導電剤を用いた単層ローラの電圧変動に対する抵抗値を示す図である。
【図９】転写ローラにおいて、表面含気密度Ａと表面脱気密度Ｂとの組み合わせを変化させたときの、耐久抵抗上昇の良否を示す図である。
【図１０】転写ローラにおいて、抵抗層の厚み、芯金径を変化させたときの、耐久抵抗上昇、クラックの発生、撓みの良否を示す図である。
【図１１】転写ローラにおいて、芯金径を一定として、抵抗層の厚みを変化させたときの、耐久抵抗上昇、クラックの発生、撓みの良否を示す図である。
【図１２】感光ドラムに対する転写部材の圧力を変化させたときの、中抜け、重ね合わせ色の転写性、耐久抵抗変動の良否を示す図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，３１
像担持体（感光体）
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ
転写部材（転写ローラ、一次転写ローラ）
７ 像担持体（中間転写体、転写媒体）
１５ 転写部材（転写ローラ、二次転写ローラ）
１５ａ 芯金
１５ｂ 抵抗層
Ａ 表面含気密度
Ｂ 表面脱気密度
Ｐ 記録材（転写媒体）

Claims (16)

1. 像担持体に接触可能に配置され、バイアスが印加されることで、前記像担持体上の像を記録材に転写する転写部材において、
   前記転写部材はニトリルブタジエンゴムを用いて発泡性の弾性体で構成されるイオン導電性を有する抵抗層を備え、
   水中置換法（ＪＩＳ Ｚ ８８０７）で測定される、前記転写部材の表面に空気が付着した状態での表面含気密度をＡ（ｇ／ｃｍ^３）、前記転写部材の表面から前記空気を除去した状態での表面脱気密度をＢ（ｇ／ｃｍ^３）、とした時、
   Ａ＋０．０２≦Ｂ≦５／３×Ａ−０．３、かつ、
   ０．６≦Ｂ≦０．７５
   の関係を満たすように前記抵抗層が発泡されていることを特徴とする転写部材。
2. 前記抵抗層の、温度２３℃、相対湿度５０％における体積抵抗率が、１．０×１０^６Ω・ｃｍ以上、１．０×１０^１０Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の転写部材。
3. 前記抵抗層の、温度２３℃、相対湿度５０％における体積抵抗率が、１．０×１０^７Ω・ｃｍ以上、１．０×１０^９Ω・ｃｍ以下、であることを特徴とする請求項１に記載の転写部材。
4. 前記像担持体に対する、前記転写部材の当接圧が、
   ２．５×１０^３Ｐａ以上、３．０×１０^５Ｐａ以下、であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の転写部材。
5. 前記像担持体に対する、前記転写部材の当接圧が、
   ７．０×１０^３Ｐａ以上、２．０×１０^５Ｐａ以下、であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の転写部材。
6. 前記転写部材は、前記抵抗層が設けられる芯金を有し、
   前記抵抗層の厚みが、４．５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の転写部材。
7. 前記転写部材は、前記抵抗層が設けられる芯金を有し、
   前記抵抗層の厚みが、６．０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の転写部材。
8. 前記抵抗層は、独立気泡を有する弾性体で構成されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の転写部材。
9. 像担持体に像を形成する像形成手段と、像担持体に接触可能に配置され、バイアスが印加されることで、前記像担持体上の像を記録材に転写する転写部材と、を備える画像形成装置において、
   前記転写部材はニトリルブタジエンゴムを用いて発泡性の弾性体で構成されるイオン導電性を有する抵抗層を備え、
   水中置換法（ＪＩＳ Ｚ ８８０７）で測定される、前記抵抗層の表面に空気が付着した状態での表面含気密度をＡ（ｇ／ｃｍ^３）、前記抵抗層の表面から前記空気を除去した状態での表面脱気密度をＢ（ｇ／ｃｍ^３）、とした時、
   Ａ＋０．０２≦Ｂ≦５／３×Ａ−０．３、かつ、
   ０．６≦Ｂ≦０．７５
   の関係を満たすように前記抵抗層が発泡されていることを特徴とする画像形成装置。
10. 前記抵抗層の、温度２３℃、相対湿度５０％における体積抵抗率が、１．０×１０^６Ω・ｃｍ以上、１．０×１０^１０Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記抵抗層の、温度２３℃、相対湿度５０％における体積抵抗率が、１．０×１０^７Ω・ｃｍ以上、１．０×１０^９Ω・ｃｍ以下、であることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
12. 前記像担持体に対する、前記転写部材の当接圧が、
    ２．５×１０^３Ｐａ以上、３．０×１０^５Ｐａ以下、であることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記像担持体に対する、前記転写部材の当接圧が、
    ７．０×１０^３Ｐａ以上、２．０×１０^５Ｐａ以下、であることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
14. 前記転写部材は、前記抵抗層が設けられる芯金を有し、
    前記抵抗層の厚みが、４．５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項９ないし１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
15. 前記転写部材は、前記抵抗層が設けられる芯金を有し、
    前記抵抗層の厚みが、６．０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項９ないし１４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
16. 前記抵抗層は、独立気泡を有する弾性体で構成されることを特徴とする請求項９ないし１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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