特許 7562243 画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-27

(45)【発行日】2024-10-07

(54)【発明の名称】画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/16 20060101AFI20240930BHJP

   G03G 15/01 20060101ALI20240930BHJP

   G03G 21/16 20060101ALI20240930BHJP

【ＦＩ】

G03G15/16 103

G03G15/01 114

G03G21/16 180

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019096200

(22)【出願日】2019-05-22

(65)【公開番号】P2020190647

(43)【公開日】2020-11-26

【審査請求日】2022-04-01

【審判番号】

【審判請求日】2023-08-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126240

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 琢磨

(74)【代理人】

【識別番号】100223941

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 佳子

(74)【代理人】

【識別番号】100159695

【弁理士】

【氏名又は名称】中辻 七朗

(74)【代理人】

【識別番号】100172476

【弁理士】

【氏名又は名称】冨田 一史

(74)【代理人】

【識別番号】100126974

【弁理士】

【氏名又は名称】大朋 靖尚

(72)【発明者】

【氏名】関 浩行

(72)【発明者】

【氏名】横山 健

【合議体】

【審判長】川俣 洋史

【審判官】道祖土 新吾

【審判官】殿川 雅也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－１８１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１４６９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１４５８０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１７０９６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平３－１３１８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３２４８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２２２４０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２１０４１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

G03G15/01

G03G15/16

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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一次転写された後に前記中間転写ベルトから転写材に二次転写され、
前記転写部材は、前記中間転写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に配置されており、前記像担持体に向かって付勢され前記中間転写ベルトを介して前記像担持体を押圧することによって、前記像担持体に前記中間転写ベルトが巻き付く領域を形成し、
前記像担持体と前記中間転写ベルトとが接触する位置における前記中間転写ベルトの移動速度と前記像担持体の回転速度が異なり、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０．５ｍｍ以上１．９ｍｍ未満の前記弾性層と、を有し、
Ａｓｋｅｒ－Ｃ硬度計を用いて、前記Ａｓｋｅｒ－Ｃ硬度計の自重を含めて１ｋｇｆ荷重の条件で前記転写部材に対して硬度測定を行ったとき、前記転写部材のＡｓｋｅｒ－Ｃ硬度が４０°以上８５°以下である、
ことを特徴とする画像形成装置。

【請求項2】

前記中間転写ベルトを張架し、前記中間転写ベルトを移動させるために前記中間転写ベルトを駆動させる回転可能な駆動部材と、前記像担持体と前記中間転写ベルトとが接触する位置における前記中間転写ベルトの前記移動速度が、前記像担持体の前記回転速度に対して１．５～３．０％の速度差を有するように前記駆動部材の回転速度を制御する制御手段と、を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

【請求項3】

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又は２に記載の画像形成装置。

【請求項4】

前記転写部材は、前記像担持体から前記中間転写ベルトに向かってトナー像を転写する際に前記像担持体に向かって付勢され、前記像担持体から前記中間転写ベルトに向けたトナー像の転写が終了した後に前記像担持体に対する付勢を解除される、
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。

【請求項5】

前記転写部材は、前記中間転写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。

【請求項6】

前記転写部材の弾性層は、前記中間転写ベルトの移動方向と直交する幅方向に関して、両端領域の厚みよりも中央領域の厚みが大きいクラウン形状を有する、
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。

【請求項7】

前記中間転写ベルトの移動方向において前記転写部材と前記中間転写ベルトが接触する領域の長さよりも前記中間転写ベルトと前記像担持体とが接触する領域の長さが短い、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

従来から、転写部材を感光ドラムに向けて付勢してベルトを感光ドラムに巻き付かせることで、ベルトと感光ドラムとが接触する転写部におけるベルトの巻き付き領域を大きくとり、転写性を向上させる構成が知られている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００１－７５３７９

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、転写部材として低硬度のスポンジローラを用いる場合、スポンジローラの付勢力を大きくしてもスポンジ部が潰れるだけで、巻き付き領域を一定以上増やすことができず、転写効率の改善効果が限定的となるおそれがある。一方で、転写部材として、高硬度である金属ローラを用いる場合、金属ローラを感光ドラムに向けて付勢してしまうと、感光ドラムの摩耗を促進させてしまうため、ベルトの移動方向に関して金属ローラを感光ドラムから離れた位置に配置する必要がある。ここで、ベルトの移動方向に関して金属ローラと感光ドラムとの間の距離を広くすると、金属ローラ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、金属ローラ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た場合に、転写性が低下するおそれがある。

【0006】

そこで発明は、像担持体に対して転写部材を付勢することによって像担持体とベルトとが接触する巻き付き領域を形成する構成において、適切な巻き付き領域を確保して転写性を向上させることが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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一次転写された後に前記中間転写ベルトから転写材に二次転写され、前記転写部材は、前記中間転写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に配置されており、前記像担持体に向かって付勢され前記中間転写ベルトを介して前記像担持体を押圧することによって、前記像担持体に前記中間転写ベルトが巻き付く領域を形成し、前記像担持体と前記中間転写ベルトとが接触する位置における前記中間転写ベルトの移動速度と前記像担持体の回転速度が異なり、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０．５ｍｍ以上１．９ｍｍ未満の前記弾性層と、を有し、Ａｓｋｅｒ－Ｃ硬度計を用いて、前記Ａｓｋｅｒ－Ｃ硬度計の自重を含めて１ｋｇｆ荷重の条件で前記転写部材に対して測定を行ったとき、前記転写部材のＡｓｋｅｒ－Ｃ硬度が４０°以上８５°以下である、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、像担持体に対して転写部材を付勢することによって像担持体とベルトとが接触する巻き付き領域を形成する構成において、適切な巻き付き領域を確保して転写性を向上させることが可能な画像形成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】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。

【図2】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。

【図3】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。

【図4】実施例１において、一次転写部内におけるトナーの振る舞いを説明する模式図である。

【図5】実施例１の一次転写部におけるニップ幅と、ニップ幅の端部に係る力について説明する模式図である。

【図6】一次転写部材の硬度とニップ幅の関係を説明するグラフである。

【図7】一次転写部材の硬度と弾性層の厚みの関係を説明するグラフである。

【図8】弾性層の厚みと一次転写部のニップ幅との関係を説明する模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。

【0011】

（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。

【0012】

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。

【0013】

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Ｖｄ（回転速度）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。

【0014】

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。

【0015】

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（駆動部材）、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（移動速度）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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

［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。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であり、不図示の張架バネによって、９８Ｎの張力で張架されている。また、本実施例において、一次転写ローラ１４は、中間転写ベルト３１の移動方向と直交する中間転写ベルト３１の幅方向に関して、両端部側を不図示のバネによって感光ドラム２に向けて付勢されている。ここで、中間転写ベルト３１は、から合計９８Ｎの張力で張架されている。

【0024】

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。また、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を介して感光ドラム２に接触する位置に配置されている。ここで、中間転写ベルト３１の移動方向に関して、感光ドラム２と中間転写ベルト３１とが接触する一次転写部Ｎ１の距離を、ニップ幅Ｌｄとする。本実施例においては、一次転写ローラ１４の長手方向に関する両端部に配置される不図示の加圧バネ（付勢手段）によって一次転写ローラ１４を感光ドラム２に向けて付勢している。この構成により、図２（ｂ）に示すように、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と接触し、感光ドラム２と中間転写ベルト３１とが巻き付く領域Ｍｔが形成される。

【0025】

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５．０ｍｍ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。

【0026】

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。

【0027】

また、ウレタン樹脂を主成分とするゴム部材は、長期の使用や高温高湿環境下での使用において、中間転写ベルト３１に圧接した状態で長期間放置すると、ゴム内の低分子成分や導電剤成分が析出するブリード現象が発生する場合がある。本実施例においては、感光ドラム２から中間転写ベルト３１にトナー像を一次転写する画像形成時などにおいては、一次転写ローラ１４を中間転写ベルト３１に当接させている。一方で、トナー像の一次転写が終了した後は、一次転写ローラ１４を中間転写ベルト３１から離間するよう制御している。

【0028】

次にニップ幅Ｌｄを増やすことによる転写効率の向上について説明する。図４は、一次転写部Ｎ１に介在するトナーの状態を示す模式図である。一次転写部Ｎ１において、感光ドラム２は周速度Ｖｄで移動しており、中間転写ベルト３１は、感光ドラム２の移動方向と同じ方向に周速度Ｖｂで移動する。ここで、本実施例においては、一次転写部Ｎ１における転写性を向上させるために、周速度Ｖｂを周速度Ｖｄよりも大きい値に設定しており、周速度Ｖｄと周速度Ｖｂとの間に速度差ΔＶ（ΔＶ＝｜Ｖｄ－Ｖｂ｜）が付与されている。

【0029】

図４に示すように、現像ローラ５１から感光ドラム２に現像されたトナー像のうち、潜像形成部に付着する最下層のトナーは、感光ドラム２と接触する接点Ｐｔを有する。感光ドラム２との接点を有するトナーは、そのトナーの表面において、感光ドラム２との付着力のより大きなポイントを接点Ｐｔとすることで安定した状態で感光ドラム２に付着している場合が多い。ここで、トナーの表面における付着力が大きいポイントは、トナーの表面形状や表面電荷状態によって異なる。そして、感光ドラム２に対する付着力が大きいポイントは、その付着力の大きさから、感光ドラム２から中間転写ベルト３１に移動しづらい傾向にある。したがって、感光ドラム２に対する付着力が大きいポイントを接点Ｐｔとしたトナーを一次転写するための転写効率を上げるためには、一次転写部Ｎ１においてその付着力以上の力でトナーを中間転写ベルト３１に移動させる転写条件が必要となる。

【0030】

本実施例の構成においては、図４に示すように、トナーＴｎが一次転写部Ｎ１に到達すると、トナーＴｎは、一次転写部Ｎ１における速度差ΔＶによってベアリングのように回転することで、状態Ａから状態Ｂに移動する。この移動に伴い、トナーＴｎと感光ドラム２との接点Ｐｔは点Ｐｔ’まで移動する。よって、一次転写部Ｎ１突入前には、感光ドラム２と接していた付着力の大きな接点Ｐｔは、感光ドラム２から離れることとなり、トナーＴｎと感光ドラム２の付着力は低下することとなる。ニップ幅Ｌｄが大きいほど、接点Ｐｔは感光ドラム２から離れるので、トナーＴｎと感光ドラム２との付着力は、より低下する。

【0031】

以上説明したように、感光ドラム２と中間転写ベルト３１間のニップ幅Ｌｄを大きくし、かつ速度差ΔＶを付与することで、トナーＴｎと感光ドラム２の付着力が低下し、感光ドラム２からトナーＴｎを引きはがしやすくなり、転写効率の改善効果が発現する。

【0032】

図５（ａ）は、一次転写部Ｎ１におけるニップ幅Ｌｄに関して説明する模式図である。ニップ幅Ｌｄは、剛体の感光ドラム２に対し、弾性体である一次転写ローラ１４が同じく弾性体である中間転写ベルト３１を押し込むことで形成される。図５（ａ）において、点Ｐｍは、一次転写ローラ１４を感光ドラム２の回転中心に対してずらした方向（本実施例においては、中間転写ベルト３１の移動方向に関する下流側）に関する一次転写部Ｎ１の端部、即ち、ニップ幅Ｌｄが形成される領域の端部である。また、接線２２は、感光ドラム２の点Ｐｍにおける接線を仮想線として示したものである。

【0033】

中間転写ベルト３１には不図示の加圧バネを用いて張力がかかっているため、中間転写ベルト３１の張力が一次転写ローラ１４の付勢力に反発する状態が形成されている。その結果、図５（ａ）にあるように、一次転写ローラ１４によって中間転写ベルト３１を感光ドラム２に当接させられない領域、即ち、一次転写ローラ１４と中間転写ベルト３１は接触するが、感光ドラム２と中間転写ベルトは接触していない領域が発生する。即ち、一次転写ローラ１４と中間転写ベルト３１が接触する領域よりも、ニップ幅Ｌｄは小さくなる傾向がある。

【0034】

図５（ｂ）は一次転写部Ｎ１の端部である点Ｐｍに作用する中間転写ベルト３１のテンション力Ｆｔを、点Ｐｍにおける感光ドラム２との接線２２方向の力Ｆｔｘと、接線２２と垂直方向の力Ｆｔｙに分解した模式図である。図５（ｂ）に示すように、垂直方向の力Ｆｔｙは、張力を付与されている中間転写ベルト３１が一次転写ローラ１４を押しつぶす力の一つとなる。一方、不図示の中間転写ベルト３１の曲げ応力Ｆｂは、一次転写ローラ１４によって中間転写ベルト３１を感光ドラム２に押し付ける押し込み力の阻害力となる。一次転写ローラ１４によって中間転写ベルト３１を押し上げる押し込み力をＦｒとすると、点Ｐｍにおいて、以下の式１の関係が成立する。
Ｆｒ＝Ｆｔ・ｓｉｎβ＋Ｆｂ・・・・・・・・（式１）
即ち、式１における左辺の一次転写ローラ１４の押し込み力Ｆｒと、右辺における反力の和がつり合う個所が一次転写部Ｎ１の端部である点Ｐｍとなる。ここで、式１において、左辺よりも右辺が小さければ、一次転写ローラ１４による押し込み力がその阻害力に勝っており、一次転写部Ｎ１を形成することは言うまでもない。また、一次転写ローラ１４のゴムのヤング率である値Ｅと、一次転写ローラ１４の歪である値εを用いると、押し込み力Ｆｒは、下記の式２で表現される。
Ｆｒ＝Ｅ・ε・・・・・・・・・・・・・・・・（式２）
式１及び式２に示すように、一次転写ローラ１４のヤング率である値Ｅが小さくなると、押し込み力Ｆｒが小さくなるため、式１の左辺と右辺がつり合うためには、図５（ａ）のβ角度を小さくする必要がある。すると、この場合、ニップ幅Ｌｄが小さくなる。つまり、一次転写ローラ１４の硬度が小さくなると、ニップ幅Ｌｄが小さくなる、という関係になる。

【0035】

［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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

［一次転写部Ｎ１のニップ幅Ｌｄ］
次に、上記測定で得られた、硬度が異なる一次転写ローラを用いて、加圧バネ圧を変えながらニップ幅Ｌｄの測定を行った。中間転写ベルト３１上にトナーなどの色材を載せた状態で感光ドラム２に当接、離間させ、感光ドラム２上に転写された色材の幅を測定することでニップ幅Ｌｄの測定を行った。図６は、測定された一次転写ローラとニップ幅との関係を示すグラフである。図６に示すように、一次転写ローラのＡｓｋｅｒ－Ｃ硬度（１ｋｇｆ荷重）が高くなるほど、加圧バネ圧アップによるニップ幅Ｌｄの増加幅が大きくなる傾向にある。一方、Ａｓｋｅｒ－Ｃ硬度（１ｋｇｆ荷重）が４０°未満の一次転写ローラは、加圧バネ圧を上げても、一定以上ニップ幅Ｌｄが増えなかった。

【0039】

［転写効率の評価］
次に、硬度が異なる一次転写ローラ１４を用いて、転写バネ加圧力が５００ｇｆの条件で転写効率の評価を行った。なお、下記式３によって定義される速度差率Ｖｒが０．２％の条件において、転写効率の評価を行った。
速度差率Ｖｒ＝｜Ｖｄ－Ｖｂ｜／Ｖｄ・・・式（３）
また、詳細な評価の方法としては、まず、マゼンタ（Ｍ）のトナー像を形成する画像形成部Ｓｂにおいて、転写材Ｐに対するトナー濃度が１００％となる画像（以下、単にベタ画像と称する）を、感光ドラム２ｂから中間転写ベルト３１に一次転写した。その後、中間転写ベルト３１の移動方向に関して画像形成部Ｓｂの下流に配置された画像形成部Ｓｃにおいて、感光ドラム２ｃから中間転写ベルト３１にベタ画像一次転写した。そして、ベタ画像を一次転写した後の感光ドラム２ｃの表面に残留したトナーを、テーピングによって採取し、反射濃度計ＴＣ－６ＤＳ（東京電飾製）によって残留したトナーの反射率を測定した。

【0040】

反射率の小数点以下は四捨五入し、４％以下であれば「◎」、４％より大きく８％以下であれば「○」、８％より大きく１２％以下であれば「△」、１２％より大きければ「×」として評価を行った。ここで、本実施例の各種構成において、反射率が８％以下というのは、中間転写ベルト３１に均一で良好な２色のベタ画像を形成することができるレベルである。一方で、反射率が８％より大きく１２％以下というのは、１色のベタ画像であれば良好に形成することが可能だが、２色のベタ画像に関しては不均一な濃度ムラが発生する可能性があるレベルである。また、反射率が１２％より大きいというのは、２色のベタ画像を形成した場合に、明らかに濃度ムラが発生するレベルである。以下、結果を表１に示す。

【0041】

【表1】

【0042】

表１に示すように、Ａｓｋｅｒ－Ｃ硬度が４０°以上の一次転写ローラにおいては、反射率が８％以下の良好な転写効率を得ることができた。また、Ａｓｋｅｒ－Ｃ硬度が３０°以下の一次転写ローラにおいては、中間転写ベルトの移動方向と直交する一次転写ローラの幅方向（長手方向）で転写効率の差がみられた。これは、ニップ幅Ｌｄが小さいと、一次転写ローラの取り付け位置や転写バネ加圧力の長手方向における差によるニップ幅Ｌｄの長手方向ムラの影響が大きくなるためである。ニップ幅Ｌｄが０．６５ｍｍより大きい場合においては、長手方向に関して安定した転写効率を得ることが可能であった。

【0043】

次に、一次転写ローラ１４の弾性層２１の厚みのとりうる範囲について検討を行ったので説明する。図７は、その結果を説明する図である。図７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７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Ａ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Ｄよりも小さい領域においても画像不良が確認された。そして、弾性層２１の厚みが破線Ｂよりも小さい領域において画像不良が確認され、また、弾性層２１の厚みが破線Ｃよりも大きい領域においても画像不良が確認された。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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７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７における破線Ａ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。

【0047】

また、厚みが０．５ｍｍより小さくなると、上述した異物起因の画像不良が発生した。図７における破線Ｂは、異物に起因した画像不良が発生する、弾性層２１の厚みの境界線を示している。これは、一次転写部に混入した異物をいなすための十分な弾性層の厚みを確保できず、異物が中間転写ベルト３１と一次転写ローラ１４間のスペーサーとなり、異物起因の画像不良として顕在化したためであると考えられる。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、上記Ａｓｋｅｒ－Ｃ硬度に加えて、弾性層２１の厚みが０・５ｍｍ以上の一次転写ローラ１４を用いることが好ましい。

【0048】

図７に示すように、厚みが２．０ｍｍを上回るとＡｓｋｅｒ－Ｃ硬度と無関係に異物起因とは別の画像不良が発生した。これは、一次転写ローラの外径が大きくなることで、一次転写部Ｎ１のニップ幅Ｌｄが中間転写ベルト３１の移動方向に対して上流側へ広がることに起因して発生する画像不良である。より詳細には、ニップ幅Ｌｄが中間転写ベルト３１の移動方向に関して上流側に広がると、感光ドラム２に担持されたトナー像が中間転写ベルト３１に転写される位置が、中間転写ベルト３１の移動方向に関して上流側にずれて転写されてしまい画像不良となる。

【0049】

図８は、比較例としての一次転写ローラ１１４を用いた場合に形成されるニップ幅Ｌｄについて説明する模式図であり、比較例の一次転写ローラ１１４は、弾性層の厚みが２．０ｍｍよりも大きい構成を有している。図８に示すように、一次転写ローラ１１４の外径が大きくなることで、中間転写ベルト３１の移動方向に関するニップ幅Ｌｄが形成される位置が、感光ドラム２の中心位置に対する上流側に、ｔａｎγ×感光ドラム２の半径（ｍｍ）分だけ広がる。すると、所定の転写位置よりも上流側において、感光ドラム２から中間転写ベルト３１にトナー像が飛翔することで、一次転写後の中間転写ベルト３１に形成されたトナー像は、散ったようにまばらな配置となる。その結果、文字品位の劣化を招き、画像不良として顕在化する。なお、本実験では、弾性層２１の厚みが１．９ｍｍ以下であれば、文字品位の劣化を起こすことなく、良好な一次転写性能を得ることができた。ここで、図７における破線Ｃは、前述のような、ニップ幅Ｌｄが広がってしまうことで画像不良が発生する、弾性層２１の厚みの境界線を示しており、破線Ｃに示すように、弾性層２１の厚みは２．０ｍｍ未満に設定することが望ましい。

【0050】

また、すでに前記転写効率の評価結果において説明したように、弾性層２１の硬度としての一次転写ローラのＡｓｋｅｒ－Ｃ硬度が４０°以上であれば、良好な転写効率が得られた。ここで、図７における破線Ｄは、良好な転写効率を得るためのＡｓｋｅｒ－Ｃ硬度の境界線を示している。

【0051】

以上説明したように、一次転写ローラ１４のＡｓｋｅｒ－Ｃ硬度が４０°以上８５°以下であれば、良好な転写効率を確保することができることに加え、更に、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った。そして、弾性層２１の厚みを０．５ｍｍ以上、２．０ｍｍ未満にすることで、異物に起因した画像不良やニップ幅Ｌｄが広がりすぎることによる画像不良の発生を抑制することが可能であった。

【0052】

本実施例においては、速度差率Ｖｒを０．２％に設定する構成について説明したが、これに限らない。ただし、速度差率Ｖｒを大きくし過ぎると、一次転写部Ｎ１に挟持されたトナーＴｎの移動量が増えすぎてしまうおそれがある。この場合、中間転写ベルト３１の移動方向に画像が伸びてしまうことで、画像不良となるおそれがある。本実施例の構成においては、速度差率Ｖｒが３％を超えると、明朝体の６ｐｔ単色黒文字の「電」の字で、画像が伸びる現象が見られた。そのため、文字品位維持の観点で、速度差率Ｖｒは３％を上限とするのが望ましい。

【0053】

なお、弾性層２１は、Ａｓｋｅｒ－Ｃ硬度が４０°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。また弾性層２１は、長手方向に対して、すべての領域が同一の厚みであるストレート形状でもよく、両端領域の厚みよりも中央領域の厚みが大きいクラウン形状でもよい。弾性層２１の硬度と転写バネ加圧力、および一次転写ローラ１４の長手幅の関係で、長手中央部の加圧力が弱まり、中央部の転写効率が端部に比べて劣る場合がある。その場合は、弾性層２１の厚みを長手方向端部に対して中央部を厚くすることで、ニップ幅Ｌｄを均一に保ち、安定した転写効率を得ることができる。

【0054】

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。

【0055】

（実施例２）
実施例１では、転写効率を確保するための構成として好ましい弾性層２１の硬度としての一次転写ローラ１４の硬度、及び弾性層２１の厚みについて説明した。これに対し、実施例２は、弾性層２１の硬度としての一次転写ローラ１４の硬度、及び速度差率Ｖｒを規定することによって、好ましい転写効率を確保する点で、実施例１と異なる。なお、以下の説明において、実施例１と共通する部分に関しては、実施例１と同一の符号を付して説明を省略する。

【0056】

図４に示すように、速度差率Ｖｒをより大きくすることでトナーＴｎは感光ドラム２との接点Ｐｔからより離れるため、トナーＴｎと感光ドラム２との付着力がより低下する。速度差率Ｖｒを大きくすることで、トナーＴｎの感光ドラム２との初期の接点は、付着力を下げるに十分な感光ドラム２との距離を確保できるようになり、より転写効率が改善すると考えられる。以上のメカニズムから、速度差率Ｖｒを大きくすることで一次転写部Ｎ１幅を大きくすることと同等の効果が得られる。そのため、実施例１で良好な転写効率が得られなかった、Ａｓｋｅｒ－Ｃ硬度３９°以下の一次転写ローラでも、速度差率Ｖｒを一定値以上設定することで良好な転写効率が得られるようになる。

【0057】

ここで、速度差ΔＶを設ける方法としては、感光ドラム２と中間転写ベルト３１で駆動系列を共通化してギア比などで機械的に速度差ΔＶを設ける方法や、感光ドラム２と中間転写ベルト３１のそれぞれに駆動系列を持たせて速度差ΔＶを設ける方法などがある。後者の方法においては、速度差ΔＶを可変にできる自由度が前者の方法よりも高い。なお、感光ドラム２と中間転写ベルト３１との間における速度差ΔＶは、レーザードップラー方式などの速度計で、感光ドラム２の表面速度と中間転写ベルト３１の表面速度を測定して比較することで求めることができる。

【0058】

そこで、速度差率Ｖｒを変えながら転写効率の評価を行った。なお、転写効率の評価方法に関しては、実施例１と同様であるため、説明を省略する。表２は、各Ａｓｋｅｒ－Ｃ硬度の一次転写ローラを用い、速度差率Ｖｒを変えながら転写効率の評価を行った結果を示す表である。

【0059】

【表2】

【0060】

表２に示すように、速度差率Ｖｒを大きくするほど良好な転写効率が得られた。より詳細には、弾性層２１のＡｓｋｅｒ－Ｃ硬度が４０°で速度差率Ｖｒが３．０％の構成や、Ａｓｋｅｒ－Ｃ硬度が６０°以上かつ速度差率Ｖｒが２．５％以上の構成においては、反射率は４％以下となり、良好な転写効率を確保することができた。また、弾性層２１のＡｓｋｅｒ－Ｃ硬度が３８°の構成や、３９°の構成においては、速度差率Ｖｒを１．５％以上とすることで、良好な転写効率を得ることができた。一方で、弾性層２１のＡｓｋｅｒ－Ｃ硬度が３７°以下の構成においては、ニップ幅Ｌｄが０．６５ｍｍ未満となることから、転写効率が一次転写ローラの長手方向に対して不均一となった。

【0061】

表２に示すように、速度差率Ｖｒを大きくするほど良好な転写効率が得られるが、一方で、速度差率Ｖｒを大きくし過ぎると、一次転写部Ｎ１に挟持されたトナーＴｎの移動量が増えすぎてしまうおそれがある。この場合、中間転写ベルト３１の移動方向に画像が伸びてしまうことで、画像不良となるおそれがある。本実施例の構成においては、速度差率Ｖｒが３％を超えると、明朝体の６ｐｔ単色黒文字の「電」の字で、画像が伸びる現象が見られた。そのため、文字品位維持の観点で、速度差率Ｖｒは３％を上限とするのが望ましい。

【0062】

以上説明したように、本実施例によれば、速度差率Ｖｒを１．５％以上、３．０％以下に設定し、且つ、弾性層２１の硬度としての一次転写ローラ１４のＡｓｋｅｒ－Ｃ硬度を３８°以上８５°以下と設定することで、良好な転写効率を得ることが可能である。

【0063】

なお、弾性層２１は、Ａｓｋｅｒ－Ｃ硬度が３８°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。また弾性層２１は、長手方向に対して、すべての領域が同一の厚みであるストレート形状でもよく、両端領域の厚みよりも中央領域の厚みが大きいクラウン形状でもよい。弾性層２１の硬度と転写バネ加圧力、および一次転写ローラ１４の長手幅の関係で、長手中央部の加圧力が弱まり、中央部の転写効率が端部に比べて劣る場合がある。その場合は、弾性層２１の厚みを長手方向端部に対して中央部を厚くすることで、ニップ幅Ｌｄを均一に保ち、安定した転写効率を得ることができる。

【0064】

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。

【符号の説明】

【0065】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】