画像形成装置
【課題】転写ニップ部の範囲を狭めることなく転写ローラと像担持体との接触面積の低減を図ることができる技術を提供する。
【解決手段】現像剤像を担持する像担持体と、像担持体に圧接されて像担持体との間に記録材を挟持搬送するニップ部を形成する転写ローラと、を備え、転写ローラに電圧が印加されることで、ニップ部において像担持体上の現像剤像が記録材に転写される画像形成装置において、転写ローラは、外周面上を複数の凸部及び凹部が軸方向に延びる凹凸表面を有する弾性層を有し、複数の凸部は、第１の高さの凸部と、第１の高さよりも低い第２の高さの凸部と、を含むことを特徴とする。
【解決手段】現像剤像を担持する像担持体と、像担持体に圧接されて像担持体との間に記録材を挟持搬送するニップ部を形成する転写ローラと、を備え、転写ローラに電圧が印加されることで、ニップ部において像担持体上の現像剤像が記録材に転写される画像形成装置において、転写ローラは、外周面上を複数の凸部及び凹部が軸方向に延びる凹凸表面を有する弾性層を有し、複数の凸部は、第１の高さの凸部と、第１の高さよりも低い第２の高さの凸部と、を含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真記録方式や静電記録方式を用いる画像形成装置では、像担持体である感光体ドラムに潜像を形成し、この潜像をトナーにて現像した後、現像されたトナー像を、感光体ドラムと転写ローラが形成する転写ニップ部で感光ドラムから転写材に静電的に転写する。このような画像形成装置に用いられる転写ローラとしては、軸となる金属製の芯金の周りに、抵抗層や弾性層としての発泡スポンジ層を設けるタイプが従来から知られている。この発泡スポンジタイプの転写ローラは、表層が柔らかい弾性体のため、転写ローラの両端からの押圧により形成される転写ニップＮを長手方向（転写ローラの軸方向）で均一に確保することができ、比較的に良好な画像を提供することができる。
しかし、この発泡スポンジタイプの転写ローラは、製造途中で発泡させる工程があり、成型直後の状態では外径精度が不均一である。ローラ外径を所定の寸法に合わせ込むため、発泡スポンジタイプの転写ローラは表面を研磨して外径精度を均一にする工程が必要である。
このような問題を解決するために、特許文献１の転写ローラに、ソリッドタイプの転写ローラを用いる方法が提案されている。このソリッドタイプの転写ローラは、非発泡ゴム、樹脂、または、非発泡ゴムと樹脂を混合して形成されたソリッドゴムを表面層に用いたローラである。ソリッドタイプの転写ローラは、発泡スポンジタイプの転写ローラよりも、製造工程において外径精度に誤差が生じ難く、ローラ外径を所定の寸法に合わせ込み易いメリットがある。
しかし、ソリッドタイプの転写ローラを用いたときには次のような課題がある。ソリッドタイプの転写ローラは、発泡スポンジタイプに比べて硬度が高いため、転写ニップ部Ｎの転写ローラの回転方向の幅を、転写ローラの長手に亘って十分に確保するのが難しい。これは、発泡スポンジタイプに比べて硬度が高いソリッドタイプは、発泡スポンジタイプの時と同じ加圧力で転写ローラを付勢しても、弾性層が潰れ難いからである。そのため、ソリッドタイプは発泡スポンジタイプに比べると転写ニップ部Ｎの幅が長手方向に亘って全体的に細くなりやすく、特に、長手方向の中央領域の転写ニップ部が細くなり過ぎてしまう場合がある。この場合に、転写ニップ部Ｎの中央領域で所望の電流が流れず、中央領域の画像の濃度が両端領域の画像の濃度より薄くなる転写抜けが生じやすくなる。
このような問題を解決するために、弾性層としてのソリッドゴムを用いた転写ローラの表面に、ローラ軸方向に線状に延びる凹部と凸部を形成する構成が知られている。かかる構成によれば、感光ドラムに対して付勢された時に表面の凸部がしなり、転写ニップ部Ｎを広く確保することで、転写抜けを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２９８８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ソリッドタイプの転写ローラに凹凸部を設けると、次のような課題がある。ソリッドタイプの転写ローラには、非発泡ゴム、樹脂、または、非発泡ゴムと樹脂を混合して形成されたソリッドゴムに加えて、パラフィン系のオイル等が含有されている。このオイルは、主に潤滑剤として、各種材料を均一に混練し、かつ、所望の凹凸形状に沿って押出し成型するのに欠かせない。しかし、このオイルは、転写ローラの表面から染み
出すことがあり、例えば、転写ローラと感光ドラムが長時間にわたり圧接した状態が続くと、徐々に染み出したオイルが対向する感光ドラムの表面に付着し、帯電や露光、転写不良などを引き起こす。また、その状態が悪化すると、オイルの染み出した跡や、画像濃度が薄くなるなどの画像不良につながることがある。
一方で、この染み出し量を軽減するため、含有するオイルを極端に減らすと、各種材料の潤滑性が悪化し、押出し成型後の凹凸形状にササクレやひび割れ等が生じやすくなる。
したがって、ソリッドタイプの転写ローラに凹凸形状を設けるには、潤滑剤としてのオイルが必要量は欠かせなく、むしろ、このオイルの染み出しを抑制する方法が望まれている。
【０００５】
本発明の目的は、転写ニップ部の範囲を狭めることなく転写ローラと像担持体との接触面積の低減を図ることができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明に係る画像形成装置は、
現像剤像を担持する像担持体と、
前記像担持体に圧接されて前記像担持体との間に記録材を挟持搬送するニップ部を形成する転写ローラと、
を備え、
前記転写ローラに電圧が印加されることで、前記ニップ部において前記像担持体上の現像剤像が記録材に転写される画像形成装置において、
前記転写ローラは、外周面上を複数の凸部及び凹部が軸方向に延びる凹凸表面を有する弾性層を有し、
前記複数の凸部は、第１の高さの凸部と、第１の高さよりも低い第２の高さの凸部と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
また、上記目的を達成するために本発明に係る画像形成装置は、
現像剤像を担持する像担持体と、
前記像担持体に圧接されて前記像担持体との間に記録材を挟持搬送するニップ部を形成する転写ローラと、
を備え、
前記転写ローラに電圧が印加されることで、前記ニップ部において前記像担持体上の現像剤像が記録材に転写される画像形成装置において、
前記転写ローラは、外周面上を複数の凸部及び凹部が軸方向に延びる凹凸表面を有する弾性層を有し、
前記凹凸表面は、コーティング層で覆われていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、本発明によれば、転写ニップ部の範囲を狭めることなく転写ローラと像担持体との接触面積の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１における画像形成装置の概略構成図。
【図２】本発明の実施例１における画像形成装置の転写ニップ部を示す模式図。
【図３】本発明の実施例１における転写ローラの構成を示す模式図。
【図４】本発明の実施例１における画像形成装置の転写ニップ部を示す模式図。
【図５】本発明の実施例１における転写ローラの構成を示す模式図。
【図６】本発明の実施例２における転写ローラの構成を示す模式図。
【図７】本発明の実施例２における画像形成装置の転写ニップ部を示す模式図。
【図８】本発明の実施例２における転写ローラの構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態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、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。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【００１１】
＜実施例１＞
図１は、本発明の電子写真方式の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。像担持体である感光ドラム１は、本実施例では負帯電のＯＰＣ感光体であり、所定のプロセススピードで矢印ａ方向に回転駆動される。帯電ローラ２は、感光ドラム１表面に所定の押圧力で接触し、帯電電源回路（不図示）から印加される帯電電圧によって、感光ドラム１を所定の極性、電位に帯電する。露光装置３は、入力される画像情報に応じてオン／オフ制御されたレーザ光Ｌを出射して帯電ローラ２で一様に帯電された感光ドラム１上を、その回転方向とは直角な方向に走査して露光する。この露光により、レーザ光Ｌが走査された部分の電荷が除去され、感光ドラム１表面に静電潜像が形成される。現像装置４は、内部に固定されたマグネットローラ（不図示）が設けられた回転自在の現像スリーブ４ａを備えている。現像装置４は、現像剤（トナー）を薄層に現像スリーブ４ａ上にコーティングし、現像位置にて感光ドラム１表面に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像（可視像化）する。現像スリーブ４ａには、現像電源回路（不図示）から現像電圧が印加される。
【００１２】
転写部材である転写ローラ５は、感光ドラム１表面に所定の押圧力で接触して転写ニップ部Ｎを形成する。転写電源回路（不図示）から印加される転写電圧により、感光ドラム１と転写ローラ５との間の転写ニップ部Ｎにて感光ドラム１表面のトナー像を記録材Ｐに転写する。転写ローラ５は、矢印ｂ方向（反時計方向）に回転される。定着手段１５は、定着ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂを有しており、定着ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂ間にてトナー像が転写された記録材Ｐを加熱、加圧して記録材Ｐ表面にトナー像を熱定着する。
【００１３】
次に、上記した画像形成装置の画像形成動作について説明する。画像形成動作開始信号が発せられると、カセット７内の記録材Ｐが給紙ローラ８により１枚ずつ給紙されてレジストローラ対１０まで搬送される。この際、プレフィードセンサ９で記録材Ｐの搬送が検知される。そして、トップセンサ１１で記録材Ｐの先端が検知された後、感光ドラム１の回転に同期させてレジストローラ対１０により記録材Ｐが転写ガイド１２を介して、感光ドラム１と転写ローラ５との間の転写ニップ部Ｎに給送される。そして、転写ローラ５に転写電源回路（不図示）からトナーの帯電極性と逆極性（本実施例では正極性）の転写電圧が印加される。この転写電圧により、感光ドラム１から記録材Ｐ上にトナー像が転写される。そして、トナー像が転写された記録材Ｐは、転写電圧と逆極性（負極性）の電荷が付与された除電針１３により除電され、記録材Ｐの自重により感光ドラム１から分離される。
【００１４】
感光ドラム１から分離され記録材Ｐは、搬送ガイド１４を通して定着手段１５へ搬送され、定着手段１５による加熱、加圧により転写トナー像が記録材Ｐ表面に熱定着され、排紙ローラ対１６により外部に排出される。一方、トナー像転写後の感光ドラム１表面は、その表面がクリーニング装置６によって残留トナー（転写残トナー）やその他の付着物が除去されてクリーニングされ、次の画像形成に供される。
【００１５】
次に、図２を参照して、転写ローラ５について説明する。図２は、転写ニップ部の構成
を示す模式図であり、（ａ）は感光体ドラム１と転写ローラ５を軸方向から見た図、（ｂ）は感光体ドラム１と転写ローラ５をシート搬送方向から見た図である。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施例の転写ローラ５は、芯金５ａと弾性層５ｂを有する。具体的には、直径５ｍｍの芯金上に、肉厚３．７５ｍｍの弾性層５ｂを形成し、ローラ外径は１２．５ｍｍである。転写ローラ５の軸方向である長手方向の寸法は２１８ｍｍ、抵抗値は１×１０８Ω以上３×１０８Ω以下の範囲としている。また、転写ローラ５は加圧バネ５ｄにより、長手両端部の芯金５ａから軸受け５ｃを介して感光ドラム１に加圧力Ｆ（片側５４０ｇｆ（０．５４×９．８０７Ｎ）、総圧１０８０ｇｆ（１．０８×９．８０７Ｎ））で圧接され、転写ニップ部Ｎを形成する。転写ローラは、その両端で加圧力Ｆを受けているため、転写ニップ部Ｎは転写ローラの長手方向において両端側より中央領域の方が細くなる傾向にある。尚、本実施例の画像形成装置では、転写ローラ両端に作用する加圧力Ｆを総圧で０．５４×９．８０７Ｎ以上１．０８×９．８０７Ｎ以下の範囲内に設定すれば転写ニップ部において転写材の搬送を良好に行うことが可能である。
【００１６】
転写ローラの弾性層５ｂは、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、イオン導電剤等を用いたソリッドゴムを使用している。本発明におけるソリッドゴムとは、発泡していない弾性体である。
【００１７】
ソリッドゴムとして使われる材料は、熱可塑性樹脂あるいは熱可塑性エラストマーなどの成分（Ａ）中に、架橋可能なゴム等の成分（Ｂ）を動的架橋により分散させ、ここにイオン導電性導電剤（Ｃ）を混入したものである。
【００１８】
より詳しくは成分（Ａ）として、耐候性に優れた水素添加スチレン系熱可塑性エラストマーが好適であり、その中でも成型時の破断強度が強く、適度な伸縮特性を持つスチレン−エチレン−エチレン／プロピレン−スチレン共重合体（ＳＥＥＰＳ）などが良い。その他にも、スチレン−エチレン／プロピレン−スチレン共重合体（ＳＥＰＳ）、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレン共重合体（ＳＥＢＳ）などを用いても良い。あるいは、スチレン系以外でも、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリウレタン系等、種々の熱可塑性エラストマーを用いる事ができる。
【００１９】
また、成分（Ｂ）としてはＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）を主成分とするゴム成分等が好適であり、ＥＰＤＭ以外のゴム成分とをブレンドしてもよい。ＥＰＤＭ以外のゴム成分としては、例えば以下に開示する材料を使用できる。クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）等のジエン系ゴム等である。これらを１種または２種以上混合してもよい。
【００２０】
成分（Ｃ）のイオン導電性導電剤は、金属塩を含むイオン導電性の帯電防止剤を使用するのが好適である。環境特性や通電特性など、要求される転写ローラ抵抗値の特性に応じて材料や配合量の調整、また配合に関連する添加剤の調整や配合処理を適宜行った後に混練される。また、各種の熱可塑性エラストマーに動的架橋可能なゴム成分を予め分散させたような市販のコンパウンドに対して、イオン導電剤を混練する方法や、また導電性を有するエラストマーコンパウンドに、各種導電剤をカスタムして混練しても良い。
【００２１】
上記に説明した材料は次に述べるような手順によって、転写ローラとして成型される。２軸押出機で、上記成分（Ａ）の熱可塑性エラストマーと成分（Ｂ）の動的架橋の可能なゴムを混練する。また、オイルや可塑剤等の軟化剤、および混練時の加熱によりゴムの架橋を促進させる為に、フェノール樹脂等の樹脂架橋剤を添加し、所定の時間混練し動的架橋を行ったのち冷却してペレットとして取り出す。次いでこれらのペレットを単軸押出成型機に各種のイオン導電剤とともに投入し、十分にイオン導電剤を分散させ、口金（ダイ
）を通して押出す。ここでは、単軸押出成型時に導電剤を混入したが、事前に別工程で混練してあってもよい。
【００２２】
以上のように、本実施例のソリッドゴムとは、成型工程において整泡剤を混合させて発泡させる工程がない、弾性体である。押出し成型によって成型されたソリッドゴムの表面は、研磨することなく成型したままの状態で所望の外径形状になる。なお、軟化剤、各種材料の潤滑剤として使用するオイルは、押出し成型によって成型されたソリッドゴムの表面にヒビ割れ、ササクレ等が生じない必要量を含有するものとする。
【００２３】
図３〜図５を参照して、本実施例の転写ローラの特徴的構成について説明する。図３は、本実施例の転写ローラの構成を示す模式図であり、（ａ）は、転写ローラ５をシート搬送方向に見た模式図、（ｂ）は、（ａ）のＡ部を拡大した図、（ｃ）は、転写ローラ５を軸方向から見た図である。図４は、転写ニップ部の構成を示す模式図であり、（ａ）は、感光ドラム１と転写ローラ５を軸方向に見た模式図、（ｂ）は、ニップ部を拡大して示す図である。図５は、本実施例の転写ローラの構成を示す模式図であり、（ａ）は、転写ローラ５を軸方向から見た模式図、（ｂ）は、凹凸表面の寸法関係を示す模式図、（ｃ）は、凹凸表面の寸法関係を示す模式図である。
【００２４】
図３に示すように、本実施例の転写ローラ５の表面には、ローラ軸方向に直線状に延びた凹部５ｅと凸部５ｊ（第１の高さの凸部）、低凸部５ｍ（第２の高さの凸部）を設けている。また、図４に示すように、本実施例では、長手方向に直線状に延びた凹部５ｅと凸部５ｊを設けることによって適正幅の転写ニップ部Ｎを長手方向に亘って確保できる。転写ローラ５は、感光ドラム１の回転方向における転写ニップ部の領域内で凸部５ｊがしなることで、長手中央領域でも転写ニップ部Ｎの幅を確保している。この理由を、以下のように考える。画像形成中の転写ニップ部Ｎでは凸部５ｊがしなる、つまり折れずに曲がった状態になる。凸部５ｊがしなるように構成することで、ソリッドゴムの感光ドラム１又は転写材に接触する部分の硬度、即ち転写に関わる部分の硬度を低くすることが可能である。その結果、長手中央領域でも転写ニップ部Ｎの幅を確保し、転写抜けを抑制できると考えられる。また、凸部５ｊは、先端が尖っていたり、台形のような形状であったりしてもよい。
【００２５】
また、本実施例では、凸部の高さを、周方向で段違い（高さが異なるように）に形成することで、転写ローラ５と感光ドラム１が圧接したときに、感光ドラム１と接触しない低凸部を設けている。低凸部５ｍは、隣り合う凸部５ｊに比べて凸を低くしているので、感光ドラムに対して、常に非接触の状態を維持している。つまり、凸部５ｊと低凸部５ｍに段差（高さの差）を設けることで、転写ローラ５の表面で感光ドラムに接触するのは、圧接でしなりを形成している凸部５ｊのみとなる。その結果、転写ローラ５と感光ドラムとの接触面積を小さくできるので、高温多湿環境下などで転写ローラからオイル成分が染み出した場合でも、それらが感光ドラムの表面に付着する量を軽減し、オイル付着に起因する画像不良を抑制できると考えられる。なお、低凸部５ｍを完全になくすことでも、転写ローラ５と感光ドラムとの接触面積を減らすことはできるが、低凸部５ｍをなくすと、転写ローラ５と転写材Ｐとの空隙が広がりすぎるため、放電による転写材Ｐへの電荷供給が不足して、転写性が悪化してしまう。低凸部５ｍは、上述した問題に対応するために必要であり、感光ドラムに接触していないものの、非常に近い位置に存在するため、低凸部５ｍから転写材Ｐへの放電が起こり、転写性の悪化を防いでいる。
【００２６】
また、図５に示すように、Ｗは凹凸部の幅、Ｄ１は凹部５ｅの底面から凸部５ｊの頂点までの深さ、Ｄ２は凹部５ｅの底面から低凸部５ｍの頂点までの深さ、Ｄ３は凸部５ｊのしなり幅である。本実施例では、Ｗを４００μｍ、Ｄ１を７００μｍ、Ｄ２を５００μm
、Ｄ３を１００μｍとしている。ただし、幅Ｗが１００μｍ以上８００μｍ以下、かつ、
深さＤ１が１００μｍ以上１０００μｍ以下を満たせば、凸部５ｊは適度なしなりを形成し、長手中央領域でも転写ニップ部Ｎの幅を確保できる。また、凸部の深さがＤ１＞Ｄ２を満たし、かつ、凸部５ｊと５ｍの高低差┃Ｄ１−Ｄ２┃が、凸部５ｊのしなり幅Ｄ３に対して、┃Ｄ１−Ｄ２┃＞Ｄ３を満たせば、低凸部５ｍは、感光ドラムと非接触の状態となり、オイル付着に起因する画像不良を抑制できる。
【００２７】
また、凸部５ｊや低凸部５ｍは、先端が尖っていたり、台形のような形状であったりしてもよい。また、このような形状は、製造工程において押出し成型機の口金の内面に凹凸形状をつくり、この口金から材料を押出すことで成型可能である。
【００２８】
表１に、本実施例の転写ローラ５を用いた場合の、オイル付着に起因する画像不良の結果を示す。本実施例の転写ローラ５は、表面に凹部５ｅと、高さの異なる凸部５ｊ、低凸部５ｍを設けている。比較として、従来例の転写ローラを用いる。従来の転写ローラの表面は、凹部５ｅと凸部５ｊのみで構成されている。本実験は、オイルが染み出しやすい高温多湿環境下（４０℃９５％）に、感光ドラムと転写ローラを圧接した状態で画像形成装置を放置し、所定の放置時間を経過した後に、画像サンプリングを行った。オイル付着に起因する画像不良の発生レベルは、Ｒ１からＲ５までランク付けした。発生しない、もしくは、極軽微に発生する場合を良好○（Ｒ３．０以上）、軽微に発生するが数枚で完全に消える場合をやや良好△（Ｒ２．０以上Ｒ３．０未満）、目立つレベルで発生する場合を不良×（Ｒ２．０未満）とした。なお、画像サンプリングには、プロセススピード１５０ｍｍ／ｓｅｃ、２６枚／分（Ａ４縦送り）のプリンタを使用した。
【００２９】
【表１】
【００３０】
表１に示すように、このオイル付着に起因する画像不良は、放置時間を長くするほどレベルが徐々に悪化し、約１４日を経過するあたりで発生レベルが飽和することが確認された。これは転写ローラから染み出すオイル量が徐々に飽和するためと考えられる。また、本実施例は、従来例からの改善効果は明らかであり、放置日数が１４日を経過しても、やや良好なレベルを維持することが確認された。これは、凸部５ｊと低凸部５ｍに段差を設けたことで、転写ローラと感光ドラムが圧接したときに、感光ドラムと接触しない凸部を設けたためと考えられる。つまり、転写ローラ５と感光ドラムとの接触面積が小さくなるため、転写ローラから染み出したオイルが感光ドラムに付着する量が軽減され、オイル付着に起因する画像不良が抑制されたと考えられる。なお、本実施例では、感光ドラムと接触する凸部５ｊと低凸部５ｍを交互に設けていたが、感光ドラムと接触しない低凸部５ｍの割合を増やしてもよい。こうすることで、感光ドラムと転写ローラとの接触面積はさらに小さくなり、オイル付着による画像不良はますます発生しにくくなると考えられる。また、本実施例で、低凸部５ｍは感光ドラムに接触しない凸部としているが、完全に感光ドラムに接触する凸部５ｊに比べて低い凸部であれば、たとえ感光ドラムに接触しても、そ
の接触状態が弱まるので、オイルの付着は軽減される。
【００３１】
＜実施例２＞
次に、図６〜図８を参照して、本発明の実施例２に係る転写ローラについて説明する。図６は、本実施例の転写ローラ５の構成を示す模式図である。図７は、本実施例における転写ニップ部の様子を示す模式図である。図８は、本実施例の転写ローラ５の構成を示す模式図である。
【００３２】
本実施例は、転写ローラの弾性層の表面にオイルの染み出しを抑制するコーティング層を設けることで、感光ドラムへのオイルの付着を防止することを目的としている。なお、前述した実施例１と同様の構成、同一部材には同一記号を付し、説明を省略する。
【００３３】
図６に示すように、本実施例の転写ローラ５は、直径５ｍｍの芯金５ａ上に、肉厚３．７５ｍｍの弾性層５ｂを形成し、表面には長手方向に直線的に延びた凹部５ｅと凸部５ｊがそれぞれ隣接している。また、本発明の特徴的な部分として、弾性層５ｂの凹凸部の最表面にコーティング層５ｋを設けている。
【００３４】
コーティング層５ｋは、炭酸カルシウムなどの粉末タイプで、平均粒径が数ミクロンから数十ミクロン程度のものを、薄く均一にコーティングして、コーティング層５ｋの厚さが１００μｍ以下となるようにしている。コーティング層５ｋの厚みを１００μｍ以下としているのは、次の理由による。例えば、コーティング層５ｋを厚くしすぎると、コーティング層５ｋが抵抗体となるので、転写ローラの抵抗値が高くなり、良好な画像が得られなくなる。また、弾性層５ｂにある表面の凸部５ｊのしなりが低下するので、転写ローラ５の表面が硬くなり、先と同様に、良好な画像が得られなくなる。したがって、本実施例のように炭酸カルシウムのような粉末をコーティングする場合、厚みは１００μｍ以下であることが好ましい。
【００３５】
コーティング層５ｋの材質は、転写ローラ５からのオイルの浸透を防止したり、吸油効果のあるもので、かつ、コーティング層５ｋが剥がれた場合に、感光ドラム１や装置内の動作や画像などに影響を与えないものが良い。その中でも、転写材に充填使用されている填料であれば特に好ましい。なぜなら、転写材に使用されている填料であれば、耐久で生じる紙粉汚れの状態を初めから実現できるので、転写ローラの特性変化が少ないからである。例えば、本実施例で使用する炭酸カルシウム以外に、粉末ならばタルク、カオリンクレー、シリカなどが好ましい。
【００３６】
コーティング層５ｋの作製方法は、特に限定されるものではなく、従来公知の方法を用いることができる。例えば、コーティング剤となる粉末を溶剤、または水に分散させて、表面コーティング液を作製し、転写ローラ５の弾性層５ｂに塗布して乾燥させる。
【００３７】
コーティング層５ｋの塗布位置は、弾性層の表面に存在する凹凸部の全域を覆うように塗布している。ただし、図７に示すように、コーティング層５ｋは、少なくとも、凸部がしなった状態で、感光ドラムと接触する領域に塗布されていれば良い。例えば、凸部５ｊがしなる方向は、転写ローラ５と、それに対向する感光体１との周速関係によって異なる。転写ローラ５の周速をＶｔ、感光体１の周速をＶｄとすると、Ｖｔ＜Ｖｄの場合は、感光体１の回転に倣う方向に凸部がしなりやすい。逆に、Ｖｔ＞Ｖｄの場合は、感光体１の回転に逆らう方向に凸部がしなりやすい。Ｖｔ＝Ｖｄの場合は、回転力による影響を受けにくいので、左右のどちらにもしなる可能性がある。つまり、転写ローラ５と感光ドラム１の周速関係に応じて、凸部５ｊのしなる方向が異なるので、その方向に合わせて、少なくとも、転写ローラ５と感光ドラム１が接触する領域にコーティング層５ｋを設けることが好ましい。
【００３８】
また、図８に示すように、感光ドラム１への圧力が高く、オイルが染み出しやすい長手端部ほどコーティング層５ｋの厚みを増すなど、長手方向でコーティングの量を変化させてもよい。
【００３９】
表２に、本実施例の構成で、転写ローラ５にコーティング層５ｋを設けた場合の、オイル付着に起因する画像不良の結果を示す。なお、実験の方法、画像レベルの判定方法は実施例１と同様である。また、本評価で使用した転写ローラは４種類で、コーティング層を設けた場合２種類と、コーティング層を設けない場合を２種類、とを比較した。各２種類は、転写ローラと感光ドラムとの接触面積を変えるため、転写ローラに低凸部５ｍを設けている実施例１の構成と、低凸部５ｍを設けていない従来例の構成、とを準備した。
【００４０】
【表２】
【００４１】
表２に示すように、このオイル付着に起因する画像不良は、放置時間を長くするほどレベルが徐々に悪化する。コーティング層なしの場合は、約１４日を経過するあたりで発生レベルが飽和するのに対し、コーティング層ありの本実施例では、約２８日を経過するあたりで発生レベルが飽和することが確認された。これは、転写ローラから染み出すオイル量が徐々に飽和するとともに、コーティング層がオイルの浸透を遅らせているためと考えられる。
【００４２】
また、コーティング層を施した場合の改善効果は明らかであり、放置日数が２８日を経過しても、やや良好なレベルを維持することが確認された。さらに、低凸部５ｍを設けている実施例１の構成にコーティング層を設けることで、放置日数が２８日を越えても、良好なレベルを維持することが確認された。以上のように、転写ローラの弾性層の表面にオイルの染み出しを抑制するコーティング層を設けることで、感光ドラムへのオイルの付着を防止することができる。
【００４３】
＜本発明の特徴＞
本発明は、転写ローラと像担持体（感光ドラム）とが接触または近接して転写ニップ部を形成する領域において、転写ニップ部の範囲（広さ）を狭めることなく両者が直接接触する領域（接触状態の強い領域）を減らすことが可能な構成を実現するものである。言い換えると、転写ローラと像担持体とが直接接触しない非接触の領域（あるいは接触状態の弱い領域）を転写ニップ部に可及的に広範囲に形成することである。転写ニップ部を形成するためには、必ずしも転写ローラと像担持体とが直接接触している必要はなく、像担持
体上の現像剤像を記録材へ転写するための放電を引き起こすことができる程度に像担持体に近接していればよい。すなわち、記録材の挟持搬送と現像剤像の記録材への転写が十分に行える限りにおいては、転写ニップ部には非接触の領域を形成してもよい。このように転写ニップ部に非接触の領域（低接触領域）を形成することにより、転写ローラと像担持体とが直接接触する状態（強く接触する状態）が継続することによる不具合を低減することができる。
【００４４】
本発明は、発泡させずに成形される固めの弾性体（ソリッドゴム）による弾性層の成形性の高さを利用し、弾性層の外周面上にローラ軸方向に線状に延びる複数の凹部と凸部を形成して、像担持体と接触面を凹凸表面とした構成において特に好適である。すなわち、像担持体への圧接時に凸部がしなる（たわむ）ように構成することにより、非発泡成形される固めの外周層において柔らかさを出し、転写ローラと像担持体の接触面積（ニップ部）の拡大を図った構成である。
【００４５】
ソリッドゴムを用いた弾性層の表面に、ローラ軸方向に線状に延びる凹部と凸部を形成するには、各種材料に、潤滑剤や軟化剤としてのオイルを混ぜて、成型性を向上しなければならない。しかし、このオイルが転写ローラから染み出して像担持体に付着すると、帯電や露光、転写不良などを引き起こし、その状態が悪化すると、オイルの染み出した跡や、画像濃度が薄くなるなどの画像不良につながることがある。本発明によれば、このオイルの染み出しに起因する画像不良を、転写ローラに含有するオイル量を減らすことなく、解決することが可能となる。
【００４６】
実施例１では、凹凸表面の凸部を、第１の高さの凸部と、第１の高さの凸部よりも低い第２の高さの凸部（低凸部）と、で構成することにより、転写ニップ部の範囲を狭めることなく両者が直接接触する領域を低減可能な構成を実現している。第２の高さは、転写ローラが像担持体に圧接されたときに、第１の高さの凸部が変形しても、第２の高さの凸部は像担持体の表面と接触しない高さ、あるいは、完全に非接触とはならないまでもオイルの付着が軽減される弱い接触状態となる高さである。すなわち、転写ローラの弾性層の外周面を凹凸表面として柔軟性を持たせるとともに、凸部の全てが像担持体に接触しない（凸部の全てが強い接触状態で接触しない）ように凸部の高さを変化させた構成である。言い換えると、たわみ変形する凸部の間の凹部に、像担持体の表面との隙間を狭める別の凸部を設けた構成と言うこともできる。凸部の高さ（突出量）や形状は、現像剤像を記録材へ転写するための放電を像担持体との間で引き起こすことができる限りにおいて任意である。
【００４７】
また、実施例２では、転写ローラの弾性層の表面にオイルの染み出しを抑制するコーティング層を設けている。コーティング層は、転写のための放電を凸部と像担持体の表面との間で引き起こすことができる程度の厚さで形成される。すなわち、所定の厚さのコーティング層を転写ローラと感光ドラムとの間に介在させることにより、転写ニップ部の範囲を狭めることなく両者が直接接触する領域が形成されないように構成している。
【００４８】
各実施例によれば、凹凸を設けることで拡大したニップ部の広さを狭めることなく、転写ローラと像担持体とが直接接触する領域を低減するまたは無くすことができる。これにより、転写ローラから染み出したオイルが像担持体に付着する量の軽減、または、像担持体へのオイルの付着を防止することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１…感光ドラム（像担持体）、５…転写ローラ、５ｂ…弾性層、５ｅ…凹部、５ｊ…凸部（第１の高さの凸部）、５ｍ…低凸部（第２の高さの凸部）、５ｋ…コーティング層、Ｎ…転写ニップ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真記録方式や静電記録方式を用いる画像形成装置では、像担持体である感光体ドラムに潜像を形成し、この潜像をトナーにて現像した後、現像されたトナー像を、感光体ドラムと転写ローラが形成する転写ニップ部で感光ドラムから転写材に静電的に転写する。このような画像形成装置に用いられる転写ローラとしては、軸となる金属製の芯金の周りに、抵抗層や弾性層としての発泡スポンジ層を設けるタイプが従来から知られている。この発泡スポンジタイプの転写ローラは、表層が柔らかい弾性体のため、転写ローラの両端からの押圧により形成される転写ニップＮを長手方向（転写ローラの軸方向）で均一に確保することができ、比較的に良好な画像を提供することができる。
しかし、この発泡スポンジタイプの転写ローラは、製造途中で発泡させる工程があり、成型直後の状態では外径精度が不均一である。ローラ外径を所定の寸法に合わせ込むため、発泡スポンジタイプの転写ローラは表面を研磨して外径精度を均一にする工程が必要である。
このような問題を解決するために、特許文献１の転写ローラに、ソリッドタイプの転写ローラを用いる方法が提案されている。このソリッドタイプの転写ローラは、非発泡ゴム、樹脂、または、非発泡ゴムと樹脂を混合して形成されたソリッドゴムを表面層に用いたローラである。ソリッドタイプの転写ローラは、発泡スポンジタイプの転写ローラよりも、製造工程において外径精度に誤差が生じ難く、ローラ外径を所定の寸法に合わせ込み易いメリットがある。
しかし、ソリッドタイプの転写ローラを用いたときには次のような課題がある。ソリッドタイプの転写ローラは、発泡スポンジタイプに比べて硬度が高いため、転写ニップ部Ｎの転写ローラの回転方向の幅を、転写ローラの長手に亘って十分に確保するのが難しい。これは、発泡スポンジタイプに比べて硬度が高いソリッドタイプは、発泡スポンジタイプの時と同じ加圧力で転写ローラを付勢しても、弾性層が潰れ難いからである。そのため、ソリッドタイプは発泡スポンジタイプに比べると転写ニップ部Ｎの幅が長手方向に亘って全体的に細くなりやすく、特に、長手方向の中央領域の転写ニップ部が細くなり過ぎてしまう場合がある。この場合に、転写ニップ部Ｎの中央領域で所望の電流が流れず、中央領域の画像の濃度が両端領域の画像の濃度より薄くなる転写抜けが生じやすくなる。
このような問題を解決するために、弾性層としてのソリッドゴムを用いた転写ローラの表面に、ローラ軸方向に線状に延びる凹部と凸部を形成する構成が知られている。かかる構成によれば、感光ドラムに対して付勢された時に表面の凸部がしなり、転写ニップ部Ｎを広く確保することで、転写抜けを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２９８８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ソリッドタイプの転写ローラに凹凸部を設けると、次のような課題がある。ソリッドタイプの転写ローラには、非発泡ゴム、樹脂、または、非発泡ゴムと樹脂を混合して形成されたソリッドゴムに加えて、パラフィン系のオイル等が含有されている。このオイルは、主に潤滑剤として、各種材料を均一に混練し、かつ、所望の凹凸形状に沿って押出し成型するのに欠かせない。しかし、このオイルは、転写ローラの表面から染み
出すことがあり、例えば、転写ローラと感光ドラムが長時間にわたり圧接した状態が続くと、徐々に染み出したオイルが対向する感光ドラムの表面に付着し、帯電や露光、転写不良などを引き起こす。また、その状態が悪化すると、オイルの染み出した跡や、画像濃度が薄くなるなどの画像不良につながることがある。
一方で、この染み出し量を軽減するため、含有するオイルを極端に減らすと、各種材料の潤滑性が悪化し、押出し成型後の凹凸形状にササクレやひび割れ等が生じやすくなる。
したがって、ソリッドタイプの転写ローラに凹凸形状を設けるには、潤滑剤としてのオイルが必要量は欠かせなく、むしろ、このオイルの染み出しを抑制する方法が望まれている。
【０００５】
本発明の目的は、転写ニップ部の範囲を狭めることなく転写ローラと像担持体との接触面積の低減を図ることができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明に係る画像形成装置は、
現像剤像を担持する像担持体と、
前記像担持体に圧接されて前記像担持体との間に記録材を挟持搬送するニップ部を形成する転写ローラと、
を備え、
前記転写ローラに電圧が印加されることで、前記ニップ部において前記像担持体上の現像剤像が記録材に転写される画像形成装置において、
前記転写ローラは、外周面上を複数の凸部及び凹部が軸方向に延びる凹凸表面を有する弾性層を有し、
前記複数の凸部は、第１の高さの凸部と、第１の高さよりも低い第２の高さの凸部と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
また、上記目的を達成するために本発明に係る画像形成装置は、
現像剤像を担持する像担持体と、
前記像担持体に圧接されて前記像担持体との間に記録材を挟持搬送するニップ部を形成する転写ローラと、
を備え、
前記転写ローラに電圧が印加されることで、前記ニップ部において前記像担持体上の現像剤像が記録材に転写される画像形成装置において、
前記転写ローラは、外周面上を複数の凸部及び凹部が軸方向に延びる凹凸表面を有する弾性層を有し、
前記凹凸表面は、コーティング層で覆われていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、本発明によれば、転写ニップ部の範囲を狭めることなく転写ローラと像担持体との接触面積の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１における画像形成装置の概略構成図。
【図２】本発明の実施例１における画像形成装置の転写ニップ部を示す模式図。
【図３】本発明の実施例１における転写ローラの構成を示す模式図。
【図４】本発明の実施例１における画像形成装置の転写ニップ部を示す模式図。
【図５】本発明の実施例１における転写ローラの構成を示す模式図。
【図６】本発明の実施例２における転写ローラの構成を示す模式図。
【図７】本発明の実施例２における画像形成装置の転写ニップ部を示す模式図。
【図８】本発明の実施例２における転写ローラの構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態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、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。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【００１１】
＜実施例１＞
図１は、本発明の電子写真方式の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。像担持体である感光ドラム１は、本実施例では負帯電のＯＰＣ感光体であり、所定のプロセススピードで矢印ａ方向に回転駆動される。帯電ローラ２は、感光ドラム１表面に所定の押圧力で接触し、帯電電源回路（不図示）から印加される帯電電圧によって、感光ドラム１を所定の極性、電位に帯電する。露光装置３は、入力される画像情報に応じてオン／オフ制御されたレーザ光Ｌを出射して帯電ローラ２で一様に帯電された感光ドラム１上を、その回転方向とは直角な方向に走査して露光する。この露光により、レーザ光Ｌが走査された部分の電荷が除去され、感光ドラム１表面に静電潜像が形成される。現像装置４は、内部に固定されたマグネットローラ（不図示）が設けられた回転自在の現像スリーブ４ａを備えている。現像装置４は、現像剤（トナー）を薄層に現像スリーブ４ａ上にコーティングし、現像位置にて感光ドラム１表面に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像（可視像化）する。現像スリーブ４ａには、現像電源回路（不図示）から現像電圧が印加される。
【００１２】
転写部材である転写ローラ５は、感光ドラム１表面に所定の押圧力で接触して転写ニップ部Ｎを形成する。転写電源回路（不図示）から印加される転写電圧により、感光ドラム１と転写ローラ５との間の転写ニップ部Ｎにて感光ドラム１表面のトナー像を記録材Ｐに転写する。転写ローラ５は、矢印ｂ方向（反時計方向）に回転される。定着手段１５は、定着ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂを有しており、定着ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂ間にてトナー像が転写された記録材Ｐを加熱、加圧して記録材Ｐ表面にトナー像を熱定着する。
【００１３】
次に、上記した画像形成装置の画像形成動作について説明する。画像形成動作開始信号が発せられると、カセット７内の記録材Ｐが給紙ローラ８により１枚ずつ給紙されてレジストローラ対１０まで搬送される。この際、プレフィードセンサ９で記録材Ｐの搬送が検知される。そして、トップセンサ１１で記録材Ｐの先端が検知された後、感光ドラム１の回転に同期させてレジストローラ対１０により記録材Ｐが転写ガイド１２を介して、感光ドラム１と転写ローラ５との間の転写ニップ部Ｎに給送される。そして、転写ローラ５に転写電源回路（不図示）からトナーの帯電極性と逆極性（本実施例では正極性）の転写電圧が印加される。この転写電圧により、感光ドラム１から記録材Ｐ上にトナー像が転写される。そして、トナー像が転写された記録材Ｐは、転写電圧と逆極性（負極性）の電荷が付与された除電針１３により除電され、記録材Ｐの自重により感光ドラム１から分離される。
【００１４】
感光ドラム１から分離され記録材Ｐは、搬送ガイド１４を通して定着手段１５へ搬送され、定着手段１５による加熱、加圧により転写トナー像が記録材Ｐ表面に熱定着され、排紙ローラ対１６により外部に排出される。一方、トナー像転写後の感光ドラム１表面は、その表面がクリーニング装置６によって残留トナー（転写残トナー）やその他の付着物が除去されてクリーニングされ、次の画像形成に供される。
【００１５】
次に、図２を参照して、転写ローラ５について説明する。図２は、転写ニップ部の構成
を示す模式図であり、（ａ）は感光体ドラム１と転写ローラ５を軸方向から見た図、（ｂ）は感光体ドラム１と転写ローラ５をシート搬送方向から見た図である。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施例の転写ローラ５は、芯金５ａと弾性層５ｂを有する。具体的には、直径５ｍｍの芯金上に、肉厚３．７５ｍｍの弾性層５ｂを形成し、ローラ外径は１２．５ｍｍである。転写ローラ５の軸方向である長手方向の寸法は２１８ｍｍ、抵抗値は１×１０８Ω以上３×１０８Ω以下の範囲としている。また、転写ローラ５は加圧バネ５ｄにより、長手両端部の芯金５ａから軸受け５ｃを介して感光ドラム１に加圧力Ｆ（片側５４０ｇｆ（０．５４×９．８０７Ｎ）、総圧１０８０ｇｆ（１．０８×９．８０７Ｎ））で圧接され、転写ニップ部Ｎを形成する。転写ローラは、その両端で加圧力Ｆを受けているため、転写ニップ部Ｎは転写ローラの長手方向において両端側より中央領域の方が細くなる傾向にある。尚、本実施例の画像形成装置では、転写ローラ両端に作用する加圧力Ｆを総圧で０．５４×９．８０７Ｎ以上１．０８×９．８０７Ｎ以下の範囲内に設定すれば転写ニップ部において転写材の搬送を良好に行うことが可能である。
【００１６】
転写ローラの弾性層５ｂは、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、イオン導電剤等を用いたソリッドゴムを使用している。本発明におけるソリッドゴムとは、発泡していない弾性体である。
【００１７】
ソリッドゴムとして使われる材料は、熱可塑性樹脂あるいは熱可塑性エラストマーなどの成分（Ａ）中に、架橋可能なゴム等の成分（Ｂ）を動的架橋により分散させ、ここにイオン導電性導電剤（Ｃ）を混入したものである。
【００１８】
より詳しくは成分（Ａ）として、耐候性に優れた水素添加スチレン系熱可塑性エラストマーが好適であり、その中でも成型時の破断強度が強く、適度な伸縮特性を持つスチレン−エチレン−エチレン／プロピレン−スチレン共重合体（ＳＥＥＰＳ）などが良い。その他にも、スチレン−エチレン／プロピレン−スチレン共重合体（ＳＥＰＳ）、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレン共重合体（ＳＥＢＳ）などを用いても良い。あるいは、スチレン系以外でも、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリウレタン系等、種々の熱可塑性エラストマーを用いる事ができる。
【００１９】
また、成分（Ｂ）としてはＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）を主成分とするゴム成分等が好適であり、ＥＰＤＭ以外のゴム成分とをブレンドしてもよい。ＥＰＤＭ以外のゴム成分としては、例えば以下に開示する材料を使用できる。クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）等のジエン系ゴム等である。これらを１種または２種以上混合してもよい。
【００２０】
成分（Ｃ）のイオン導電性導電剤は、金属塩を含むイオン導電性の帯電防止剤を使用するのが好適である。環境特性や通電特性など、要求される転写ローラ抵抗値の特性に応じて材料や配合量の調整、また配合に関連する添加剤の調整や配合処理を適宜行った後に混練される。また、各種の熱可塑性エラストマーに動的架橋可能なゴム成分を予め分散させたような市販のコンパウンドに対して、イオン導電剤を混練する方法や、また導電性を有するエラストマーコンパウンドに、各種導電剤をカスタムして混練しても良い。
【００２１】
上記に説明した材料は次に述べるような手順によって、転写ローラとして成型される。２軸押出機で、上記成分（Ａ）の熱可塑性エラストマーと成分（Ｂ）の動的架橋の可能なゴムを混練する。また、オイルや可塑剤等の軟化剤、および混練時の加熱によりゴムの架橋を促進させる為に、フェノール樹脂等の樹脂架橋剤を添加し、所定の時間混練し動的架橋を行ったのち冷却してペレットとして取り出す。次いでこれらのペレットを単軸押出成型機に各種のイオン導電剤とともに投入し、十分にイオン導電剤を分散させ、口金（ダイ
）を通して押出す。ここでは、単軸押出成型時に導電剤を混入したが、事前に別工程で混練してあってもよい。
【００２２】
以上のように、本実施例のソリッドゴムとは、成型工程において整泡剤を混合させて発泡させる工程がない、弾性体である。押出し成型によって成型されたソリッドゴムの表面は、研磨することなく成型したままの状態で所望の外径形状になる。なお、軟化剤、各種材料の潤滑剤として使用するオイルは、押出し成型によって成型されたソリッドゴムの表面にヒビ割れ、ササクレ等が生じない必要量を含有するものとする。
【００２３】
図３〜図５を参照して、本実施例の転写ローラの特徴的構成について説明する。図３は、本実施例の転写ローラの構成を示す模式図であり、（ａ）は、転写ローラ５をシート搬送方向に見た模式図、（ｂ）は、（ａ）のＡ部を拡大した図、（ｃ）は、転写ローラ５を軸方向から見た図である。図４は、転写ニップ部の構成を示す模式図であり、（ａ）は、感光ドラム１と転写ローラ５を軸方向に見た模式図、（ｂ）は、ニップ部を拡大して示す図である。図５は、本実施例の転写ローラの構成を示す模式図であり、（ａ）は、転写ローラ５を軸方向から見た模式図、（ｂ）は、凹凸表面の寸法関係を示す模式図、（ｃ）は、凹凸表面の寸法関係を示す模式図である。
【００２４】
図３に示すように、本実施例の転写ローラ５の表面には、ローラ軸方向に直線状に延びた凹部５ｅと凸部５ｊ（第１の高さの凸部）、低凸部５ｍ（第２の高さの凸部）を設けている。また、図４に示すように、本実施例では、長手方向に直線状に延びた凹部５ｅと凸部５ｊを設けることによって適正幅の転写ニップ部Ｎを長手方向に亘って確保できる。転写ローラ５は、感光ドラム１の回転方向における転写ニップ部の領域内で凸部５ｊがしなることで、長手中央領域でも転写ニップ部Ｎの幅を確保している。この理由を、以下のように考える。画像形成中の転写ニップ部Ｎでは凸部５ｊがしなる、つまり折れずに曲がった状態になる。凸部５ｊがしなるように構成することで、ソリッドゴムの感光ドラム１又は転写材に接触する部分の硬度、即ち転写に関わる部分の硬度を低くすることが可能である。その結果、長手中央領域でも転写ニップ部Ｎの幅を確保し、転写抜けを抑制できると考えられる。また、凸部５ｊは、先端が尖っていたり、台形のような形状であったりしてもよい。
【００２５】
また、本実施例では、凸部の高さを、周方向で段違い（高さが異なるように）に形成することで、転写ローラ５と感光ドラム１が圧接したときに、感光ドラム１と接触しない低凸部を設けている。低凸部５ｍは、隣り合う凸部５ｊに比べて凸を低くしているので、感光ドラムに対して、常に非接触の状態を維持している。つまり、凸部５ｊと低凸部５ｍに段差（高さの差）を設けることで、転写ローラ５の表面で感光ドラムに接触するのは、圧接でしなりを形成している凸部５ｊのみとなる。その結果、転写ローラ５と感光ドラムとの接触面積を小さくできるので、高温多湿環境下などで転写ローラからオイル成分が染み出した場合でも、それらが感光ドラムの表面に付着する量を軽減し、オイル付着に起因する画像不良を抑制できると考えられる。なお、低凸部５ｍを完全になくすことでも、転写ローラ５と感光ドラムとの接触面積を減らすことはできるが、低凸部５ｍをなくすと、転写ローラ５と転写材Ｐとの空隙が広がりすぎるため、放電による転写材Ｐへの電荷供給が不足して、転写性が悪化してしまう。低凸部５ｍは、上述した問題に対応するために必要であり、感光ドラムに接触していないものの、非常に近い位置に存在するため、低凸部５ｍから転写材Ｐへの放電が起こり、転写性の悪化を防いでいる。
【００２６】
また、図５に示すように、Ｗは凹凸部の幅、Ｄ１は凹部５ｅの底面から凸部５ｊの頂点までの深さ、Ｄ２は凹部５ｅの底面から低凸部５ｍの頂点までの深さ、Ｄ３は凸部５ｊのしなり幅である。本実施例では、Ｗを４００μｍ、Ｄ１を７００μｍ、Ｄ２を５００μm
、Ｄ３を１００μｍとしている。ただし、幅Ｗが１００μｍ以上８００μｍ以下、かつ、
深さＤ１が１００μｍ以上１０００μｍ以下を満たせば、凸部５ｊは適度なしなりを形成し、長手中央領域でも転写ニップ部Ｎの幅を確保できる。また、凸部の深さがＤ１＞Ｄ２を満たし、かつ、凸部５ｊと５ｍの高低差┃Ｄ１−Ｄ２┃が、凸部５ｊのしなり幅Ｄ３に対して、┃Ｄ１−Ｄ２┃＞Ｄ３を満たせば、低凸部５ｍは、感光ドラムと非接触の状態となり、オイル付着に起因する画像不良を抑制できる。
【００２７】
また、凸部５ｊや低凸部５ｍは、先端が尖っていたり、台形のような形状であったりしてもよい。また、このような形状は、製造工程において押出し成型機の口金の内面に凹凸形状をつくり、この口金から材料を押出すことで成型可能である。
【００２８】
表１に、本実施例の転写ローラ５を用いた場合の、オイル付着に起因する画像不良の結果を示す。本実施例の転写ローラ５は、表面に凹部５ｅと、高さの異なる凸部５ｊ、低凸部５ｍを設けている。比較として、従来例の転写ローラを用いる。従来の転写ローラの表面は、凹部５ｅと凸部５ｊのみで構成されている。本実験は、オイルが染み出しやすい高温多湿環境下（４０℃９５％）に、感光ドラムと転写ローラを圧接した状態で画像形成装置を放置し、所定の放置時間を経過した後に、画像サンプリングを行った。オイル付着に起因する画像不良の発生レベルは、Ｒ１からＲ５までランク付けした。発生しない、もしくは、極軽微に発生する場合を良好○（Ｒ３．０以上）、軽微に発生するが数枚で完全に消える場合をやや良好△（Ｒ２．０以上Ｒ３．０未満）、目立つレベルで発生する場合を不良×（Ｒ２．０未満）とした。なお、画像サンプリングには、プロセススピード１５０ｍｍ／ｓｅｃ、２６枚／分（Ａ４縦送り）のプリンタを使用した。
【００２９】
【表１】
【００３０】
表１に示すように、このオイル付着に起因する画像不良は、放置時間を長くするほどレベルが徐々に悪化し、約１４日を経過するあたりで発生レベルが飽和することが確認された。これは転写ローラから染み出すオイル量が徐々に飽和するためと考えられる。また、本実施例は、従来例からの改善効果は明らかであり、放置日数が１４日を経過しても、やや良好なレベルを維持することが確認された。これは、凸部５ｊと低凸部５ｍに段差を設けたことで、転写ローラと感光ドラムが圧接したときに、感光ドラムと接触しない凸部を設けたためと考えられる。つまり、転写ローラ５と感光ドラムとの接触面積が小さくなるため、転写ローラから染み出したオイルが感光ドラムに付着する量が軽減され、オイル付着に起因する画像不良が抑制されたと考えられる。なお、本実施例では、感光ドラムと接触する凸部５ｊと低凸部５ｍを交互に設けていたが、感光ドラムと接触しない低凸部５ｍの割合を増やしてもよい。こうすることで、感光ドラムと転写ローラとの接触面積はさらに小さくなり、オイル付着による画像不良はますます発生しにくくなると考えられる。また、本実施例で、低凸部５ｍは感光ドラムに接触しない凸部としているが、完全に感光ドラムに接触する凸部５ｊに比べて低い凸部であれば、たとえ感光ドラムに接触しても、そ
の接触状態が弱まるので、オイルの付着は軽減される。
【００３１】
＜実施例２＞
次に、図６〜図８を参照して、本発明の実施例２に係る転写ローラについて説明する。図６は、本実施例の転写ローラ５の構成を示す模式図である。図７は、本実施例における転写ニップ部の様子を示す模式図である。図８は、本実施例の転写ローラ５の構成を示す模式図である。
【００３２】
本実施例は、転写ローラの弾性層の表面にオイルの染み出しを抑制するコーティング層を設けることで、感光ドラムへのオイルの付着を防止することを目的としている。なお、前述した実施例１と同様の構成、同一部材には同一記号を付し、説明を省略する。
【００３３】
図６に示すように、本実施例の転写ローラ５は、直径５ｍｍの芯金５ａ上に、肉厚３．７５ｍｍの弾性層５ｂを形成し、表面には長手方向に直線的に延びた凹部５ｅと凸部５ｊがそれぞれ隣接している。また、本発明の特徴的な部分として、弾性層５ｂの凹凸部の最表面にコーティング層５ｋを設けている。
【００３４】
コーティング層５ｋは、炭酸カルシウムなどの粉末タイプで、平均粒径が数ミクロンから数十ミクロン程度のものを、薄く均一にコーティングして、コーティング層５ｋの厚さが１００μｍ以下となるようにしている。コーティング層５ｋの厚みを１００μｍ以下としているのは、次の理由による。例えば、コーティング層５ｋを厚くしすぎると、コーティング層５ｋが抵抗体となるので、転写ローラの抵抗値が高くなり、良好な画像が得られなくなる。また、弾性層５ｂにある表面の凸部５ｊのしなりが低下するので、転写ローラ５の表面が硬くなり、先と同様に、良好な画像が得られなくなる。したがって、本実施例のように炭酸カルシウムのような粉末をコーティングする場合、厚みは１００μｍ以下であることが好ましい。
【００３５】
コーティング層５ｋの材質は、転写ローラ５からのオイルの浸透を防止したり、吸油効果のあるもので、かつ、コーティング層５ｋが剥がれた場合に、感光ドラム１や装置内の動作や画像などに影響を与えないものが良い。その中でも、転写材に充填使用されている填料であれば特に好ましい。なぜなら、転写材に使用されている填料であれば、耐久で生じる紙粉汚れの状態を初めから実現できるので、転写ローラの特性変化が少ないからである。例えば、本実施例で使用する炭酸カルシウム以外に、粉末ならばタルク、カオリンクレー、シリカなどが好ましい。
【００３６】
コーティング層５ｋの作製方法は、特に限定されるものではなく、従来公知の方法を用いることができる。例えば、コーティング剤となる粉末を溶剤、または水に分散させて、表面コーティング液を作製し、転写ローラ５の弾性層５ｂに塗布して乾燥させる。
【００３７】
コーティング層５ｋの塗布位置は、弾性層の表面に存在する凹凸部の全域を覆うように塗布している。ただし、図７に示すように、コーティング層５ｋは、少なくとも、凸部がしなった状態で、感光ドラムと接触する領域に塗布されていれば良い。例えば、凸部５ｊがしなる方向は、転写ローラ５と、それに対向する感光体１との周速関係によって異なる。転写ローラ５の周速をＶｔ、感光体１の周速をＶｄとすると、Ｖｔ＜Ｖｄの場合は、感光体１の回転に倣う方向に凸部がしなりやすい。逆に、Ｖｔ＞Ｖｄの場合は、感光体１の回転に逆らう方向に凸部がしなりやすい。Ｖｔ＝Ｖｄの場合は、回転力による影響を受けにくいので、左右のどちらにもしなる可能性がある。つまり、転写ローラ５と感光ドラム１の周速関係に応じて、凸部５ｊのしなる方向が異なるので、その方向に合わせて、少なくとも、転写ローラ５と感光ドラム１が接触する領域にコーティング層５ｋを設けることが好ましい。
【００３８】
また、図８に示すように、感光ドラム１への圧力が高く、オイルが染み出しやすい長手端部ほどコーティング層５ｋの厚みを増すなど、長手方向でコーティングの量を変化させてもよい。
【００３９】
表２に、本実施例の構成で、転写ローラ５にコーティング層５ｋを設けた場合の、オイル付着に起因する画像不良の結果を示す。なお、実験の方法、画像レベルの判定方法は実施例１と同様である。また、本評価で使用した転写ローラは４種類で、コーティング層を設けた場合２種類と、コーティング層を設けない場合を２種類、とを比較した。各２種類は、転写ローラと感光ドラムとの接触面積を変えるため、転写ローラに低凸部５ｍを設けている実施例１の構成と、低凸部５ｍを設けていない従来例の構成、とを準備した。
【００４０】
【表２】
【００４１】
表２に示すように、このオイル付着に起因する画像不良は、放置時間を長くするほどレベルが徐々に悪化する。コーティング層なしの場合は、約１４日を経過するあたりで発生レベルが飽和するのに対し、コーティング層ありの本実施例では、約２８日を経過するあたりで発生レベルが飽和することが確認された。これは、転写ローラから染み出すオイル量が徐々に飽和するとともに、コーティング層がオイルの浸透を遅らせているためと考えられる。
【００４２】
また、コーティング層を施した場合の改善効果は明らかであり、放置日数が２８日を経過しても、やや良好なレベルを維持することが確認された。さらに、低凸部５ｍを設けている実施例１の構成にコーティング層を設けることで、放置日数が２８日を越えても、良好なレベルを維持することが確認された。以上のように、転写ローラの弾性層の表面にオイルの染み出しを抑制するコーティング層を設けることで、感光ドラムへのオイルの付着を防止することができる。
【００４３】
＜本発明の特徴＞
本発明は、転写ローラと像担持体（感光ドラム）とが接触または近接して転写ニップ部を形成する領域において、転写ニップ部の範囲（広さ）を狭めることなく両者が直接接触する領域（接触状態の強い領域）を減らすことが可能な構成を実現するものである。言い換えると、転写ローラと像担持体とが直接接触しない非接触の領域（あるいは接触状態の弱い領域）を転写ニップ部に可及的に広範囲に形成することである。転写ニップ部を形成するためには、必ずしも転写ローラと像担持体とが直接接触している必要はなく、像担持
体上の現像剤像を記録材へ転写するための放電を引き起こすことができる程度に像担持体に近接していればよい。すなわち、記録材の挟持搬送と現像剤像の記録材への転写が十分に行える限りにおいては、転写ニップ部には非接触の領域を形成してもよい。このように転写ニップ部に非接触の領域（低接触領域）を形成することにより、転写ローラと像担持体とが直接接触する状態（強く接触する状態）が継続することによる不具合を低減することができる。
【００４４】
本発明は、発泡させずに成形される固めの弾性体（ソリッドゴム）による弾性層の成形性の高さを利用し、弾性層の外周面上にローラ軸方向に線状に延びる複数の凹部と凸部を形成して、像担持体と接触面を凹凸表面とした構成において特に好適である。すなわち、像担持体への圧接時に凸部がしなる（たわむ）ように構成することにより、非発泡成形される固めの外周層において柔らかさを出し、転写ローラと像担持体の接触面積（ニップ部）の拡大を図った構成である。
【００４５】
ソリッドゴムを用いた弾性層の表面に、ローラ軸方向に線状に延びる凹部と凸部を形成するには、各種材料に、潤滑剤や軟化剤としてのオイルを混ぜて、成型性を向上しなければならない。しかし、このオイルが転写ローラから染み出して像担持体に付着すると、帯電や露光、転写不良などを引き起こし、その状態が悪化すると、オイルの染み出した跡や、画像濃度が薄くなるなどの画像不良につながることがある。本発明によれば、このオイルの染み出しに起因する画像不良を、転写ローラに含有するオイル量を減らすことなく、解決することが可能となる。
【００４６】
実施例１では、凹凸表面の凸部を、第１の高さの凸部と、第１の高さの凸部よりも低い第２の高さの凸部（低凸部）と、で構成することにより、転写ニップ部の範囲を狭めることなく両者が直接接触する領域を低減可能な構成を実現している。第２の高さは、転写ローラが像担持体に圧接されたときに、第１の高さの凸部が変形しても、第２の高さの凸部は像担持体の表面と接触しない高さ、あるいは、完全に非接触とはならないまでもオイルの付着が軽減される弱い接触状態となる高さである。すなわち、転写ローラの弾性層の外周面を凹凸表面として柔軟性を持たせるとともに、凸部の全てが像担持体に接触しない（凸部の全てが強い接触状態で接触しない）ように凸部の高さを変化させた構成である。言い換えると、たわみ変形する凸部の間の凹部に、像担持体の表面との隙間を狭める別の凸部を設けた構成と言うこともできる。凸部の高さ（突出量）や形状は、現像剤像を記録材へ転写するための放電を像担持体との間で引き起こすことができる限りにおいて任意である。
【００４７】
また、実施例２では、転写ローラの弾性層の表面にオイルの染み出しを抑制するコーティング層を設けている。コーティング層は、転写のための放電を凸部と像担持体の表面との間で引き起こすことができる程度の厚さで形成される。すなわち、所定の厚さのコーティング層を転写ローラと感光ドラムとの間に介在させることにより、転写ニップ部の範囲を狭めることなく両者が直接接触する領域が形成されないように構成している。
【００４８】
各実施例によれば、凹凸を設けることで拡大したニップ部の広さを狭めることなく、転写ローラと像担持体とが直接接触する領域を低減するまたは無くすことができる。これにより、転写ローラから染み出したオイルが像担持体に付着する量の軽減、または、像担持体へのオイルの付着を防止することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１…感光ドラム（像担持体）、５…転写ローラ、５ｂ…弾性層、５ｅ…凹部、５ｊ…凸部（第１の高さの凸部）、５ｍ…低凸部（第２の高さの凸部）、５ｋ…コーティング層、Ｎ…転写ニップ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤像を担持する像担持体と、
前記像担持体に圧接されて前記像担持体との間に記録材を挟持搬送するニップ部を形成する転写ローラと、
を備え、
前記転写ローラに電圧が印加されることで、前記ニップ部において前記像担持体上の現像剤像が記録材に転写される画像形成装置において、
前記転写ローラは、外周面上を複数の凸部及び凹部が軸方向に延びる凹凸表面を有する弾性層を有し、
前記複数の凸部は、第１の高さの凸部と、第１の高さよりも低い第２の高さの凸部と、を含むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第２の高さは、前記転写ローラが前記像担持体に圧接されたときに、前記第２の高さの凸部が前記像担持体の表面と接触しない高さであ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】
前記第２の高さは、電圧が印加されたときに、転写のための放電を前記第２の高さの凸部と前記像担持体の表面との間で引き起こすことができる程度に、前記第２の高さの凸部が前記像担持体の表面に近接する高さ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。
【請求項４】
現像剤像を担持する像担持体と、
前記像担持体に圧接されて前記像担持体との間に記録材を挟持搬送するニップ部を形成する転写ローラと、
を備え、
前記転写ローラに電圧が印加されることで、前記ニップ部において前記像担持体上の現像剤像が記録材に転写される画像形成装置において、
前記転写ローラは、外周面上を複数の凸部及び凹部が軸方向に延びる凹凸表面を有する弾性層を有し、
前記凹凸表面は、コーティング層で覆われていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記凹凸表面は、少なくとも、前記転写ローラが前記像担持体に圧接されたときに前記像担持体と接触する領域がコーティング層で覆われていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記転写ローラは、両端部に作用する押圧力によって前記像担持体に圧接され、
前記コーティング層は、前記転写ローラの両端部に近づくほど厚みが増すことを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記コーティング層は、電圧が印加されたときに、転写のための放電を前記凸部と前記像担持体の表面との間で引き起こすことができる程度の厚さで形成されることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記コーティング層は、転写材に充填される填料を含むことを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
現像剤像を担持する像担持体と、
前記像担持体に圧接されて前記像担持体との間に記録材を挟持搬送するニップ部を形成する転写ローラと、
を備え、
前記転写ローラに電圧が印加されることで、前記ニップ部において前記像担持体上の現像剤像が記録材に転写される画像形成装置において、
前記転写ローラは、外周面上を複数の凸部及び凹部が軸方向に延びる凹凸表面を有する弾性層を有し、
前記複数の凸部は、第１の高さの凸部と、第１の高さよりも低い第２の高さの凸部と、を含むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第２の高さは、前記転写ローラが前記像担持体に圧接されたときに、前記第２の高さの凸部が前記像担持体の表面と接触しない高さであ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】
前記第２の高さは、電圧が印加されたときに、転写のための放電を前記第２の高さの凸部と前記像担持体の表面との間で引き起こすことができる程度に、前記第２の高さの凸部が前記像担持体の表面に近接する高さ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。
【請求項４】
現像剤像を担持する像担持体と、
前記像担持体に圧接されて前記像担持体との間に記録材を挟持搬送するニップ部を形成する転写ローラと、
を備え、
前記転写ローラに電圧が印加されることで、前記ニップ部において前記像担持体上の現像剤像が記録材に転写される画像形成装置において、
前記転写ローラは、外周面上を複数の凸部及び凹部が軸方向に延びる凹凸表面を有する弾性層を有し、
前記凹凸表面は、コーティング層で覆われていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記凹凸表面は、少なくとも、前記転写ローラが前記像担持体に圧接されたときに前記像担持体と接触する領域がコーティング層で覆われていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記転写ローラは、両端部に作用する押圧力によって前記像担持体に圧接され、
前記コーティング層は、前記転写ローラの両端部に近づくほど厚みが増すことを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記コーティング層は、電圧が印加されたときに、転写のための放電を前記凸部と前記像担持体の表面との間で引き起こすことができる程度の厚さで形成されることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記コーティング層は、転写材に充填される填料を含むことを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１８５３６２（Ｐ２０１２−１８５３６２Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４８８６８（Ｐ２０１１−４８８６８）
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]