転写ローラ、転写装置および画像形成装置
【課題】 表面層のクラックを防止し、記録体の裏汚れのない良好な画像形成を実現できる電子写真用の転写ローラと、これを備えた転写装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】 中間転写ベルト１０の表面に当接するように配置され表面移動する二次転写ローラ２３を有し、中間転写ベルト１０と二次転写ローラ２３との間に転写紙を挟持した状態で中間転写ベルト１０上のトナー像を転写紙上に転写する転写装置で、二次転写ローラ２３の表面層２３ｃのビッカース硬度を０．５以上、２．０以下、弾性比を、０．１５以上、０．６以下、層厚を１０［μｍ］以上、５０［μｍ］以下とする。
【解決手段】 中間転写ベルト１０の表面に当接するように配置され表面移動する二次転写ローラ２３を有し、中間転写ベルト１０と二次転写ローラ２３との間に転写紙を挟持した状態で中間転写ベルト１０上のトナー像を転写紙上に転写する転写装置で、二次転写ローラ２３の表面層２３ｃのビッカース硬度を０．５以上、２．０以下、弾性比を、０．１５以上、０．６以下、層厚を１０［μｍ］以上、５０［μｍ］以下とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置、並びにその画像形成装置に用いる転写ローラ及び転写装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の転写ローラとして、像担持体である中間転写ベルトとの間に紙やＯＨＰシートなどの記録体を挾持した状態で、中間転写ベルトの表面上に形成されたトナー像を記録体に転写する二次転写ローラがある。そして、二次転写ローラとしては、ローラ形状を維持するための芯金を備え、この芯金の外周に機能が異なる下部層と最上層とを備えている。二次転写ローラの最上層は、ローラ表面を形成し、ローラ表面のクリーニング性の向上、当接する中間転写ベルトとの線速差が中間転写ベルトの駆動に影響することを防止、等のためにローラ表面の摩擦係数の低減を図ることができる材料からなる表面層となっている。一方、下部層は、中間転写ベルトとの当接部で二次転写ニップを形成するために弾性体からなる弾性層となっている。表面層の主な材料としては、ローラを形成したときに低摩擦係数となる、ある程度の硬度を持った樹脂が使用され、弾性層の主な材料としてはゴムが使用されることが一般的である。このような芯金の外周に弾性層と表面層とを備えた二次転写ローラとしては特許文献１に記載のものがある。
【０００３】
【特許文献１】特許第３１３９３４２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述したような弾性層と表面層とを備えた構成の既存の転写ローラを使用した場合、使用初期では良好な画像形成を行うことができても、使用し続けると画像を形成した記録体の裏面にトナーが付着する、裏汚れが発生する場合があった。この裏汚れは二次転写ローラの表面に付着したトナーを除去する二次転写ローラクリーニングブレードを備える構成であっても発生した。
このような使用し続けることで発生する裏汚れについて本発明者らが鋭意研究を行ったところ、次のようなことが分かってきた。即ち、二次転写ローラの表面にクラック（ひび割れ）が発生し、このクラックが経時で次第に大きくなり、トナーの粒径よりも大きなものになると、割れた隙間にトナーが入り込むことでクリーニングブレードをすり抜け記録体の裏汚れが発生する。よって、裏汚れを発生させるほどの大きさのクラックが発生すると二次転写ローラを交換する必要がある。
【０００５】
このクラックが発生する原因としては以下のことが考えられる。
即ち、二次転写ローラは中間転写ベルトから記録体への転写効率を高めるために中間転写ベルトとの対向部で二次転写ニップを形成する必要があり、二次転写ローラと中間転写ベルトを挟んで対抗する転写対向ローラとの間に大きな圧力をかけ、二次転写ローラを変形させて使用する。二次転写ニップでの変形量が弾性層は弾性変形の範囲内であるが、表面層はある程度硬度を持ち弾性層に比して硬い樹脂材料を用いているため弾性層よりも弾性変形の範囲が狭く、二次転写ニップでの変形量が弾性変形の範囲を越えて塑性変形する場合がある。二次転写ニップを通過後の表面層は、塑性変形した分の変形もその変形量が弾性変形の範囲内であった弾性層の復元力によって押し上げられてほぼ元の形状となる。このとき、二次転写ローラが回転することで表面層は塑性変形するほどの荷重を繰り返し加えられることになり、この繰り返し荷重による疲労破断としてクラックが発生する。
塑性変形する繰り返し荷重による疲労破断は短期間で発生しやすい。そして、裏汚れを発生させるほどの大きさのクラックが発生する度に二次転写ローラを交換する必要があるため、短期間で交換しなければならず、ランニングコストが高いものになってしまう。
【０００６】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、表面層のクラックを防止し、記録体の裏汚れのない良好な画像形成を実現できる電子写真用の転写ローラと、これを備えた転写装置及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、像担持体の表面に当接するように配置された表面移動する転写部材を有し、該像担持体と該転写部材との間に記録体を挟持した状態で該像担持体上のトナー像を該記録体へ転写する転写装置に用いられ、ローラ体と該ローラ体の回転軸とを備える該転写部材としての転写ローラにおいて、該ローラ体は、芯金と、該芯金の外周に設けた弾性層と、該弾性層の外周で該ローラ体の表面を形成する表面層とを有し、該表面層は、ビッカース硬度が０．５以上、２．０以下、弾性比が、０．１５以上、０．６以下、層厚が１０［μｍ］以上、５０［μｍ］以下であることを特徴とするものである。
但し、弾性比は、物体に外力を加えて物体を変形させたときの外力が行った仕事量を全仕事量、物体を変形させた後に外力をなくして物体がその弾性力によって変形量が減少したときの物体の弾性力が行った仕事量を弾性仕事量としたとき、弾性仕事量の全仕事量に対する比である。
また、請求項２の発明は、像担持体の表面に当接するように配置された表面移動する転写部材を有し、該像担持体と該転写部材との間に記録体を挟持した状態で該像担持体上のトナー像を該記録体へ転写する転写装置に用いられ、ローラ体と該ローラ体の回転軸とを備える該転写部材としての転写ローラにおいて、該ローラ体は、芯金と、該芯金の外周に設けた弾性層と、該弾性層の外周で該ローラ体の表面を形成する表面層とを有し、該表面層は、ビッカース硬度が０．５以上、２．０以下、弾性比が、０．１以上、０．６以下、層厚が１５［μｍ］以上、５０［μｍ］以下であることを特徴とするものである。
但し、弾性比は、物体に外力を加えて物体を変形させたときの外力の仕事量を全仕事量、物体を変形させた後に外力をなくし物体がその弾性力によって変形量が減少したときの物体の弾性力の仕事量を弾性仕事量としたときの弾性仕事量の全仕事量に対する比である。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の転写ローラにおいて、上記表面層は、フッ素樹脂からなることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３の転写ローラにおいて、上記表面層の表面の摩擦係数は、０．４以下であることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の転写ローラにおいて、上記弾性層のＪＩＳ−Ａ硬度が４０［°］以上、７０［°］以下であることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、像担持体上に形成されたトナー像を、該像担持体と転写部材との間に記録体を挟持した状態で該像担持体上のトナー像を該記録体へ転写する転写装置において、該転写部材として、請求項１、２、３、４または５の転写ローラを用いることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６の転写装置において、上記像担持体は複数の張架部材によって張架されて無端移動する像担持ベルトであり、上記転写ローラが該像担持ベルトの表面に当接する位置で該転写ローラに対して該像担持ベルトを挟んで対抗する転写対向ローラを備え、該転写対向ローラの硬度が該転写ローラの硬度よりも低い硬度であることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項６または７の転写装置において、上記像担持体は複数の張架部材によって張架されて無端移動する像担持ベルトであり、上記転写ローラが該像担持ベルトの表面に当接する位置で該転写ローラに対して該像担持ベルトを挟んで対抗する転写対向ローラを備え、該転写対向ローラは両端部の径に比べて中央部の径の方が大きい太鼓形状であることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項７または８の転写装置において、上記転写対向ローラは、発泡ゴムからなることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項６、７、８または９の転写装置において、上記像担持体は、静電潜像が形成される潜像担持体と対向し、該潜像担持体上に形成されたトナー像を一次転写される中間転写体であり、上記転写ローラは、該中間転写体の表面に当接するように配置された表面移動する二次転写ローラであることを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項６、７、８、９またはまたは１０の転写装置において、上記転写ローラの表面をクリーニングする転写ローラクリーニング手段を備えることを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項６、７、８、９、１０または１１の転写装置において、上記転写ローラの表面上に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１２の転写装置において、上記潤滑剤塗布手段は上記潤滑剤を固形化した固形潤滑剤を備え、上記転写ローラに該固形潤滑剤を直接接触させることを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項１２の転写装置において、上記潤滑剤塗布手段は上記潤滑剤を収容する潤滑剤収容部と弾性体からなる潤滑剤塗布部材とを備え、該潤滑剤収容部から潤滑剤塗布部材を介して上記転写ローラの表面に潤滑剤を塗布することを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、請求項１２、１３または１４の転写装置において、上記潤滑剤はステアリン酸亜鉛であることを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、静電潜像が形成される潜像担持体と、該潜像担持体上の該静電潜像を現像してトナー像とする現像手段と、該潜像担持体上に形成されたトナー像を記録体に転写する転写手段と、トナー像が転写された記録体上にトナー像を定着させる定着手段とを有する画像形成装置において、該転写手段として、請求項６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５の転写装置を備えることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明者らの鋭意研究により、転写ローラの表面層としては、ビッカース硬度が高ければ高いほど、その層厚が薄ければ薄いほど、弾性比が低ければ低いほどクラックが発生し易いことが分かった。
上記請求項１に記載の構成を備えた転写ローラにおいては、表面層の層厚が１０［μｍ］以上で、弾性比を０．１５以上、ビッカース硬度を２．０以下とすることにより、表１を用いて後述する本発明者らの実験の結果、所定の枚数の画像形成を行う間、クラックの発生を抑制し、裏汚れの発生を抑制することができることが分かった。
また、上記請求項２に記載の構成を備えた転写ローラにおいては、表面層の層厚が１５［μｍ］以上で、弾性比を０．１０以上、ビッカース硬度を２．０以下とすることにより、表１を用いて後述する本発明者らの実験の結果、クラックの発生を抑制し、裏汚れの発生を抑制することができることが分かった。
なお、ビッカース硬度が低い材料や弾性比が高い材料は、その表面の摩擦係数が高くなる傾向がある。転写ローラの摩擦係数が大きくなると、トナーが付着しやすくなるだけでなく、クリーニングブレードとの摩擦係数が大きくなりクリーニング性の悪化、ブレード巻きこみ等の不具合が発生する。この点を鑑みると、ビッカース硬度は０．５以上、弾性比は０．６以下とすることが実用的な範囲である。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１乃至１６の発明によれば、転写ローラの表面層のクラックに起因する裏汚れの発生を抑制することができるため、記録体の裏汚れのない良好な画像形成を実現できるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明をタンデム型のカラー画像形成装置に適用した実施形態について説明する。
図１は、実施形態にかかる画像形成装置としての複写機の概略構成図である。この複写機は、複写装置本体（以下、プリンタ部１００という）、給紙テーブル（以下、給紙部２００という）、プリンタ部１００上に取り付けるスキャナ（以下、スキャナ部３００という）、スキャナ部３００上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）（以下、原稿搬送部４００という）からなっている。
【００１１】
プリンタ部１００は、その中央に像担持体である中間転写体としての無端ベルト状の中間転写ベルト１０を備えている。中間転写ベルト１０は、第一支持ローラ１４、第二支持ローラ１５及びバックアップローラ１６に掛け回され、図中時計回りに表面移動可能となっている。そして、中間転写ベルト１０に対向するように、表面にブラック・イエロー・マゼンタ・シアンのうちの１色のトナー像をそれぞれ担持する潜像担持体としての４つの感光体ドラム４０Ｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃを備えている。４つの感光体ドラム４０Ｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃの表面にトナー像を形成するための現像ユニット６１Ｋ、６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃを備えている。更に、一次転写後の感光体ドラム４０Ｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ表面に残留しているトナーを除去する感光体クリーニング装置６３Ｋ、６３Ｙ、６３Ｍ、６３Ｃも備えている。４つの感光体ドラム４０Ｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、現像ユニット６１Ｋ、６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃ、そして、感光体クリーニング装置６３Ｋ、６３Ｙ、６３Ｍ、６３Ｃからなる４つの画像形成ユニット１８Ｋ、１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃを横に並べて配置してタンデム画像形成ユニット２０が構成する。また、第二支持ローラ１５と中間転写ベルト１０を挟んで対向するように、トナー像を記録体としての転写紙上に転写した後の中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去するベルトクリーニング装置１７を備えている。また、プリンタ部１００は、タンデム画像形成ユニット２０の上方に露光装置２１を備えている。
【００１２】
また、中間転写ベルト１０の内側で各感光体ドラム４０Ｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃと中間転写ベルト１０を挟んで対向する位置には、一次転写ローラ６２Ｋ、６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃを備えている。一次転写ローラ６２Ｋ、６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃは中間転写ベルト１０を挟んで感光体ドラム４０Ｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃに押し当てて設けられ、一次転写部を形成している。
【００１３】
一方、中間転写ベルト１０を挟んでタンデム画像形成ユニット２０と反対の側には、転写ローラとしての二次転写ローラ２３が設けられている。この二次転写ローラ２３は、二次転写ローラクリーニング手段であるクリーニングブレード２２が配置されている。そして、二次転写ローラ２３は、中間転写ベルト１０を介してバックアップローラ１６に押し当てられ、二次転写ローラ２３と中間転写ベルト１０との間で二次転写部としての二次転写ニップ部を形成するように配置されている。二次転写ローラ２３は、不図示の駆動モータによって中間転写ベルト１０と同線速で駆動され、中間転写ベルト１０上の画像をシートに転写する。
このように、潜像担持体である感光体ドラム４０上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ６２、中間転写ベルト１０、及び二次転写ローラ２３等から構成される転写装置によって転写紙上に転写される。
【００１４】
また、二次転写ローラ２３の図中左側には用紙搬送ベルト２９が配置され、その図中さらに左に配置された定着装置２５までシート状の転写紙を搬送する。転写紙上の転写画像を定着する定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成する。
【００１５】
二次転写ローラ２３、用紙搬送ベルト２９および定着装置２５の下には、上述したタンデム画像形成ユニット２０と平行に、転写紙の両面に画像を記録すべく転写紙を反転させる転写紙反転装置２８を備えている。これによって、転写紙の片面に画像定着後に、切換爪で転写紙の進路を転写紙反転装置側に切り換え、そこで反転させて再び二次転写ニップ部に転写紙を搬送し、トナー像を転写させた後、排紙トレイ上に排紙させることができる。
【００１６】
スキャナ部３００は、コンタクトガラス３２上に載置された原稿の画像情報を読取センサ３６で読み取り、読み取った画像情報をこの制御部に送る。
【００１７】
不図示の制御部は、スキャナ部３００から受け取った上記画像情報に基づき、プリンタ部１００の露光装置２１内に配設された図示しないレーザやＬＥＤ等を制御して感光体ドラム４０に向けてレーザ書き込み光Ｌを照射させる。この照射により、感光体ドラム４０の表面には静電潜像が形成され、この潜像は所定の現像プロセスを経由してトナー像に現像される。
【００１８】
給紙部２００は、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４、給紙カセットから転写紙を繰り出す給紙ローラ４２、繰り出した転写紙を分離して給紙路４６に送り出す分離ローラ４５、プリンタ部の給紙路４８に転写紙を搬送する搬送ローラ４７等を備えている。
【００１９】
本実施形態の複写機では、給紙部２００以外に、手差し給紙も可能となっており、手差しのための手差しトレイ５１、手差しトレイ５１上の転写紙を手差し給紙路５３に向けて一枚ずつ分離する分離ローラ５２も装置側面に備えている。
【００２０】
レジストローラ４９は、それぞれ給紙カセット４４又は手差しトレイ５１に載置されている転写紙を１枚だけ排出させ、中間転写体としての中間転写ベルト１０と二次転写装置との間に位置する二次転写ニップ部に送る。
【００２１】
次に、上記構成のカラー電子写真装置による画像形成について説明する。
本実施形態の複写機において、カラー画像のコピーをとるとき、原稿搬送部４００の原稿台３０上に原稿をセットするか、又は原稿搬送部４００を開いてスキャナ部３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットして原稿搬送部４００を閉じることで原稿を押さえる。
そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿搬送部４００に原稿をセットしたときは原稿をコンタクトガラス３２上へと搬送して後、他方コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは直ちに、スキャナ部３００を駆動し、第一走行体３３及び第二走行体３４を走行する。そして、第一走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第二走行体３４に向ける。この反射光は、さらに第二走行体３４のミラーで反射され、結像レンズ３５を通して読取センサ３６に入射される。これにより、原稿内容が読み取られる。
【００２２】
そして、スキャナ部から画像情報を受け取ると、上述のようなレーザ書き込みや、後述する現像プロセスを実施させて感光体ドラム上にトナー像を形成させるとともに、該画像情報に応じたサイズの転写紙を給紙させるべく、４つの給紙ローラのうちの１つを作動させる。
また、これに伴なって、不図示の駆動モータで第一支持ローラ１４、第二支持ローラ１５またはバックアップローラ１６のうちの１つを回転駆動して他の二つの支持ローラを従動回転し、中間転写ベルト１０を回転搬送する。同時に、個々の画像形成ユニット１８で感光体ドラム４０が回転され、各感光体ドラム４０上にそれぞれ、ブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの単色画像を形成される。そして、中間転写ベルト１０の搬送とともに、それらの単色画像が中間転写ベルト１０の表面上に順次転写され、中間転写ベルト１０上に合成カラー画像を形成する。
【００２３】
一方、給紙部２００では給紙ローラ４２の１つが選択的に回転され、ペーパーバンク４３に多段に設けられた給紙カセット４４の１つから転写紙が繰り出される。繰り出された転写紙は、分離ローラ４５で１枚ずつ分離されて給紙路４６に導入され、搬送ローラ４７で搬送されるとともに、複写機本体であるプリンタ部１００内の給紙路４８に導かれ、レジストローラ４９に突き当てられて止められる。また、手差しトレイ５１を用いる場合には、給紙ローラ５０が回転され、手差しトレイ５１上の転写紙が繰り出されるとともに、繰り出された転写紙は分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。なお、手差しトレイ５１上の転写紙を用いる場合は、給紙ローラ５０が回転され、手差しトレイ５１上の転写紙が繰り出されるとともに、繰り出された転写紙は、分離ローラ５２で１枚ずつ分離された後、手差し給紙路５３に導入され、同様にしてレジストローラ４９に突き当てられて止められる。
そして、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９が回転され、中間転写ベルト１０と二次転写ローラ２３との当接部である二次転写ニップ部に転写紙が送り込まれる。そして、ニップに形成されている転写用電界や当接圧力などの影響によってカラー画像が二次転写され、転写紙上にカラー画像が記録される。
【００２４】
二次転写ニップ部でカラー画像の転写を受けた後の転写紙は、用紙搬送ベルト２９によって搬送され定着装置２５へと送り込まれ、定着装置２５で加圧ローラ２７と定着ベルト２６とによる加圧力と熱の付与によりカラー画像を定着される。その後、排出ローラ５６で排出され、排紙トレイ５７上にスタックされる。また、両面に画像形成される転写紙は、カラー画像を定着された後、切換爪５５で切り換えて転写紙反転装置２８に搬送され、そこで反転されて再び二次転写ニップ部へと導かれ、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出される。
一方、二次転写ニップ部で転写紙にカラー画像を転写した後の中間転写ベルト１０の表面は、残留する残留トナーがベルトクリーニング装置１７によって除去され、タンデム画像形成ユニット２０による再度の画像形成に備える。
【００２５】
また、二次転写ローラ２３には中間転写ベルト１０に接しているため、転写紙等の記録体が載らない部分や紙間では、中間転写ベルト１０上の地肌汚れのトナー、およびプロセスパターンが転写し、二次転写ローラ２３を汚してしまう。二次転写ローラ２３の表面上に汚れがあると、転写紙に二次転写を行う際にその汚れが転写紙の裏側に付着する裏汚れの原因となるため、二次転写ローラ２３にはその表面上の汚れを除去する二次転写ローラクリーニング手段としてのクリーニングブレード２２が当接している。クリーニングブレード２２によって、二次転写ローラ２３上のトナーなどの汚れを常時除去することで転写紙の裏面が汚れることを防止している。また紙の添加剤である炭酸カルシウム等が付着してフィルミングを引き起こすのを防止するために、二次転写ローラ２３の表面には、ステアリン酸亜鉛を固形化させた固形潤滑剤２４を直接二次転写ローラ２３表面に接触させて塗布させる構成にしている。
【００２６】
次に、二次転写ニップ部の具体的な構成について説明する。
図２は、図１で示した複写機の二次転写ニップ部周辺の拡大説明図である。
図２に示すように、一次転写されたトナー像が担持される中間転写ベルト１０を介して、二次転写ローラ２３と対向するように転写対向ローラとしてのバックアップローラ１６が配置されている。このバックアップローラ１６は中間転写ベルト１０を裏面から支持する。そして、二次転写ローラ２３が中間転写ベルト１０に圧接しバックアップローラ１６に押圧するようにして二次転写ニップが形成される。バックアップローラ１６には電流が一定になるように転写電圧を印加する二次転写電源１３が接続されている。二次転写ニップの間を転写紙等の記録体が通過する際に、二次転写電源１３よりトナーと同極性のバイアスを印加（本実施形態では、トナーがマイナス帯電であるためマイナスのバイアスを印加）させることで中間転写ベルト１０上のトナー画像が記録体に転写される。
【００２７】
図２に示すバックアップローラ１６は、金属よりなる円筒状の転写対向芯金１６ａと、この転写対向芯金１６ａの外周面に形成された転写対向弾性層１６ｂとから構成されている。Ａ５サイズ等の小さいサイズの記録体に転写する際に、非通紙部に直接電流が流れやすくなり、必要とする実効転写電界が得られず転写不良画像が発生することがある。このような転写不良画像の発生を防止するために、抵抗値としてはLogΩ６．５以上になるようにイオン導電剤を添加させたローラになっている。このように、ローラに転写紙よりも大きな抵抗を持たせることで、小サイズ紙の端部に電流が流れることを防止することができる。
図５に、バックアップローラ１６は、軸方向の中央部の外径を両端部の外径よりも０．３［ｍｍ］大きくした太鼓形状としている。太鼓形状とすることで、バックアップローラ１６の中央部が二次転写ローラ２３から離れる方向に撓む変形によって、二次転写ニップ部の中央部での圧抜けによる転写不良を防止することができる。さらに、二次転写ニップ部での転写圧の分布が均一になるため、軸方向両端部に圧力が集中することに起因する二次転写ローラ２３の表面層のヒビ割れの発生を抑制することができる。
【００２８】
図２に示す二次転写ローラ２３は、金属よりなる円筒状の芯金２３ａと、この芯金２３ａの外周面に形成された弾性層２３ｂと、この弾性層２３ｂの外周面に形成された樹脂材料からなる表面層２３ｃとから構成されている。
芯金２３ａを構成する金属としては、特に限定されるものではないが、例えば、ステンレス、アルミニウムなどの金属材料が用いられる。芯金の上に形成される弾性層には一般的にゴム材料が使用されゴム層となっている。これは、二次転写ローラ２３を変形させて二次転写ニップ部を確保のために二次転写ローラ２３には弾性機能が要求されることに起因するものであり、ＪＩＳ−Ａ硬度で７０［°］以下が望ましい。
また、二次転写ローラ２３のクリーニング手段としてクリーニングブレード２２を使用しているため、弾性層２３ｂが柔らかすぎると、クリーニングブレード２２の当接状態が不安定となり適正なクリーニング角度が得られなくなる。よって、弾性層２３ｂの硬度としてはＪＩＳ−Ａ４０［°］以上が望ましい。また、二次転写ローラ２３が絶縁体ではトナー画像を記録体に転写するという機能が果たしえないため、導電機能を付与されたゴム材料である必要がある。よって、本実施形態の二次転写ローラ２３はＪＩＳ−Ａ硬度５０［°］のエピクロルヒドリンゴムで弾性層２３ｂを形成している。
導電機能を付与されたゴム材料としては、カーボンが分散されたＥＰＤＭやＳｉゴム、またイオン導電機能を有するＮＢＲ、ウレタンゴム等を使用してもよい。
【００２９】
弾性層２３ｂに用いられるゴム材料の多くがトナーに対し化学的親和性が高く、摩擦係数が大きいため、クリーニングブレード２２が接触している表面層２３ｃに必要な機能としては、低摩擦係数、トナー離型性が要求される。よって、本実施形態の二次転写ローラ２３の表面層２３ｃは、フッ素樹脂系樹脂に抵抗制御材を加えて抵抗調整し用いられる。
さらに、二次転写ローラ２３は、中間転写ベルト１０と接触して回転していることから、中間転写ベルト１０と二次転写ローラ２３との間に微小な線速差が発生すると中間転写ベルト１０の駆動に影響を与えてしまう。よって、中間転写ベルト１０とのすべり性（中間転写ベルト１０との摩擦を少なくする）が二次転写ローラ２３の表面層２３ｃには要求されるため、表面層２３ｃの最表面の摩擦係数０．４以下になるように設定することが望ましい。中間転写ベルト１０は、各色の画像を色ズレなく重ねて転写する機能が必要とされることから一定の速度で表面移動するような精密駆動が求められるため、いかに中間転写ベルト１０の表面移動速度を乱さないようにする必要があることから摩擦係数は重要である。
【００３０】
さらに、本実施形態のように二次転写ローラ２３表面にクリーニングブレード２２を設けてトナーを取り除く構成にした場合、二次転写ローラ２３の摩擦係数が高い場合には、二次転写ローラ２３の駆動トルクが大きくなり、クリーニングブレード２２の巻き込み等の不具合も発生することから、低摩擦係数にする必要がある。
しかし、低摩擦係数を実現するために、表面層２３ｃを硬度が高く弾性が低いものを使用した場合、経時で表面層２３ｃにクラック（ひび割れ）が発生することがわかった。これは、転写ニップ圧等により弾性層２３ｂとともに変形したときに、弾性層２３ｂは弾性変形の範囲で変形しても、表面層２３ｃは塑性変形することがあり、この塑性変形が繰り返されるために疲労破断としてクラックが発生することが考えられる。
【００３１】
表面層２３ｃにヒビ割れが発生しないように、表面層２３ｃの材料に軟らかく弾性が高いものを使用した場合、海外紙のように炭酸カルシウムを多量に含んでいる転写紙（転写材）を使用した場合には、その炭酸カルシウムが二次転写ローラ２３の表面に付着しやすくなり、フィルミングを起こしやすくなる。二次転写ローラ２３の表面上にフィルミングが発生するとクリーニングブレード２２によるクリーニング性が著しく低下してしまう。なお、表面層２３ｃがある程度の硬度を備えたものであっても、弾性が高いものに比べると発生しにくいものの、フィルミングが発生することがあり、発生すると弾性が高い場合と同様にクリーニングブレード２２によるクリーニング性が著しく低下してしまう。
【００３２】
本実施形態では二次転写ローラ２３表面に潤滑剤としてのステアリン酸亜鉛を固形化した固形潤滑剤２４を二次転写ローラ２３の表面に塗布する。これにより、ステアリン酸亜鉛によるコーティング層を二次転写ローラ２３の表面上に簡単に形成することができるため、この表面上に炭酸カルシウム等の付着物が付着しにくくなり、また、表面上に付着したとしても容易に取り除くことが可能となる。
ステアリン酸亜鉛からなる固形潤滑剤２４は図２に示すように潤滑剤ケース１２の中にスライド可能配置され、潤滑剤押圧スプリング１１により加圧された状態で常時二次転写ローラ２３表面に接触するように構成されている。
【００３３】
潤滑剤の塗布の有無によるクリーニング性の比較を行う実験を行った。
二次転写ローラ２３の表面に潤滑剤（ステアリン酸亜鉛）を塗布しない場合、５００枚程度の通紙枚数で、二次転写ローラ２３の表面に炭酸カルシウム等の付着物がフィルミングを起こして真っ白になった。さらに、クリーニング不良が発生し裏汚れ画像となった。一方、潤滑剤（ステアリン酸亜鉛）を塗布させることにより、二次転写ローラ２３の表面は白濁することなく、クリーニング不良も発生しなくなった。
本実施形態では図２に示すように、二次転写ローラ２３に直接潤滑剤（ステアリン酸亜鉛）を塗布しているが、潤滑剤と二次転写ローラ２３との間に二次転写ローラ２３表面を傷つけにくい弾性体からなる潤滑剤塗布部材を設けて間接的に塗布するようにしてもよい。潤滑剤塗布部材としては、スポンジローラや毛ブラシローラを使用することができる。
【００３４】
電子写真方式のカラー画像形成装置において現在、図１の複写機のように、複数の画像担持体（例えば感光ドラム）の画像を中間転写体に転写し、中間転写体上の画像を一括して記録体に転写する方式がある。記録体に一括転写するための二次転写ローラを使用する方式としては低速機等において採用されており、主としてスポンジ転写ローラ等を使用し転写ローラに対する直接的なクリーニング機構を持たない、すなわち転写ローラへの入力トナーは感光体または中間転写体に逆転写する転写ローラクリーニング方式がある。また、これとは別に主としてソリッドローラーを使用し直接クリーニングブレード等により転写ローラへの入力トナーを除去する方式の２方式に区分される。
本実施形態の特徴部は主としてクリーニングブレードを有する後者のシステムに適用するものである。このタイプの転写ローラは、芯金上に下部層と最上層を形成し、各層について、最上層はトナークリーニング性の機能、下部層はニップ確保のための弾性機能、のように、各機能に機能分離された２層構成のローラが一般的である。尚、ここでは説明を簡略化するため、転写ローラの芯金／下部層、下部層／最上層間の接着力を確保するために一般的に使用されている接着層に関しては割愛している。また、最上層の主材料としてはゴム、下部層主材料としては、クリーニング性から低摩擦係、トナー離型性が必要であるため、ある程度の硬度を持った樹脂が使用されるのが一般的である。
【００３５】
このような表面層のクラックの発生を押さえるために、表面層の材料として所望の二次転写ニップを形成する変形が弾性変形の範囲内となるような柔らかい材料を用い、軟質化することも考えられるが、この場合クラックの発生は防止できるものの、柔軟になりすぎるとブレードとの摩擦係数が大きくなりクリーニング性の悪化、ブレード巻きこみ等の不具合が発生する。
【００３６】
次に本実施形態の特徴部について説明する。
本発明者らが、二次転写ローラ２３の表面層２３ｃのクラックの発生について鋭意研究した結果、表面層２３ｃのビッカース硬度Ｈｖが低く、弾性比ηが高い材料にすることにより、ひび割れの発生しない高耐久のローラとすることが分かった。
【００３７】
ここで、ビッカース硬度とは、ＩＳＯ６５０７で規定される物体の硬さの規格である。そして、ビッカース硬度の試験機を用いて、表層膜表面から正四角錐（対面角度１３６［°］）のダイヤモンド圧子を用い、ある一定荷重で試験面を押しつけた時にできる圧痕の対角線長さの平均値から表面積相当の応力を求めたものである。
本実施形態で用いる材料のビッカース硬度は、以下の条件で測定した。
・使用機器：フィッシャースコープＨ１００Ｖ（微小硬さ測定装置）（株）フィッシャー・インストルメンツ社製
・試験サンプル：表面層と同じ材料をアルミ板上にフッ素樹脂なる材料をスプレーコーティングにより４０［μｍ］の厚さになるように塗装し、１４０［℃］で乾燥させて成膜
求める値は、測定荷重２０［ｍＮ］で四角錘のダイヤモンド圧子を試験サンプルの表面に押し付け、押し付けた時にできる圧痕の対角線長さの平均値から表面積相当の圧力を求めた値である。
なお、成膜した膜そのものの硬さを測定するには、圧子の押し込み深さが膜厚の１/５以下であれば良いという指針がある。これは、圧子の押し込み深さを膜厚の１／５以下に留めることができないと、硬さ測定値が膜厚や素地（アルミ板）の硬さの影響を受けて変化するためである。このため、ビッカース硬度を測定する際には試験サンプルの膜厚に応じた測定荷重で測定する必要があるため、測定荷重は上記荷重に限らず、適正な荷重で測定しなければならない。本試験サンプルでは、測定荷重２０［ｍＮ］で押し付けると、押し込み深さが４［μｍ］となったためこの荷重を決定した。
【００３８】
次に弾性比について説明する。
弾性比は、物体に外力を加えて物体を変形させたときの外力が行った仕事量を全仕事量、物体を変形させた後に外力をなくして物体がその弾性力によって変形量が減少したときの物体の弾性力が行った仕事量を弾性仕事量としたとき、弾性仕事量の全仕事量に対する比であり、以下の式で求められる。
弾性比η＝弾性仕事量（Ｗｅ）／全仕事量（Ｗt）
ここで、弾性仕事量（Ｗｅ）及び全仕事量（Ｗｔ）の測定方法について説明する。
以下、弾性仕事量（Ｗｅ）及び全仕事量（Ｗｔ）の測定条件を記す。
・使用機器：フィッシャースコープＨ１００Ｖ（微小硬さ測定装置）（株）フィッシャー・インストルメンツ社製
・使用圧子：ダイヤモンドビッカース圧子
・負荷条件：２０［ｍＮ／１０ｓｅｃ］の速度で表面からビッカース圧子を押し込む
・負荷時間：１０［ｓｅｃ］
・除荷条件：負荷と同じ速度で負荷を除く
・試験サンプル：表面層と同じ材料をアルミ板上にフッ素樹脂なる材料をスプレーコーティングにより４０［μｍ］の厚さになるように塗装し、１４０［℃］で乾燥させて成膜
上記の条件で作成した試験サンプルを上記のＨ１００Ｖ機に固定し、試料に対して垂直にビッカース圧子を押し込み測定する。測定は圧子負荷（１０［ｓｅｃ］）、除荷の手順で行う。
【００３９】
上記条件で測定した仕事関数の測定データの一例の概略のグラフを図３に示す。
図３のグラフでは横軸の負荷の増大と共に縦軸の変形量が増大する。所定の時間（１０［ｓｅｃ］）をかけて所定の荷重（２０［ｍＮ］）となるまで負荷を増大させてＡ点で負荷の増大を止め、所定の荷重まで増大した負荷を徐々に取り除くと、矢印の如く変形量が徐々に減少する。
図中の斜線部（Ｗｅの領域）が弾性仕事量Ｗｅであり、斜線部と横線部（Ｗｒの領域）の合計が全仕事量Ｗｔである。
そして、弾性比は上記のように以下の式で表される。
弾性比（η）＝弾性仕事量（Ｗｅ）／全仕事量（Ｗｔ）
弾性比（η）とは、変形に要した全仕事量のうち、弾性変形に使われた比率を示し、この数値が高いほどゴム弾性が高いことを意味する。そして、完全弾性体では、弾性比（η）＝１となる。つまり全仕事量の１００［％］が弾性仕事量となる。
弾性比の測定においても、ビッカース硬度の測定と同様に試験サンプルの膜厚に応じた測定荷重で測定する必要があるため、測定荷重は上記荷重に限らず、適正な荷重で測定しなければならない。具体的には、膜厚の１／５以下の押し込み深さになるような荷重である。本試験サンプルでは、測定荷重（Ｂ）２０［ｍＮ］で押し付けると、押し込み深さ（変形量Ｃ）が４［μｍ］となったためこの荷重を決定した。
【００４０】
［実験１］
次に、実験１として、表面層２３ｃのビッカース硬度及び弾性比ηを変えて作成した二次転写ローラ２３を図１の複写機に投入し、６０万枚の耐久試験を行った。
以下、実験１の実験条件を示す。
二次転写ローラ
・芯金 材料：ステンレス、外径：φ１６［ｍｍ］
・弾性層 材料：エピクロルヒドリンゴム（ＪＩＳ−Ａ５０［°］）、外径：φ２４［ｍｍ］
・表面層 主材料：四フッ化エチレン樹脂、架橋材の種類や量等を調節して、硬度、弾性を変更して作成した材料を弾性層の外周面にスプレーコーティングして１４０［℃］で乾燥させて作成
バックアップローラ
・芯金 材料：炭素鋼管、外径：φ１６［ｍｍ］
・弾性層 材料：ＥＰＤＭ（ＪＩＳ−Ａ５５［°］）、外径：φ２４［ｍｍ］
中間転写ベルト
材料：ポリイミド樹脂、厚さ：８０［ｍｍ］
ニップ圧：５０［Ｎ］
ニップ幅：２［ｍｍ］
二次転写ニップ部での二次転写ローラの変形量：０．８［ｍｍ］
【００４１】
実験１の結果を表１に示す。
【表１】
【００４２】
表１の実施例１〜３に示すように、表面層の厚みが１０［μｍ］になるように弾性層の外周面にスプレーコーティングして塗装した二次転写ローラを用いて画像形成を行ったところ、表面層のビッカース硬度Ｈｖが２以下、弾性比ηが０.１５以上であれば、６０万枚後の通紙耐久を行った後も、ヒビ割れが発生せずクリーニング不良による裏汚れの発生がなかった。
また、表１の実施例４、５に示すように、弾性比ηが０.１５以下の場合であっても、表面層のビッカース硬度Ｈｖが２以下、弾性比ηが０.１０以上、表面層の厚みが１５［μｍ］以上、５０［μｍ］以下であれば、６０万枚後の通紙耐久を行った後も、ヒビ割れが発生せずクリーニング不良による裏汚れの発生がなかった。
【００４３】
比較例１に示すように、弾性比ηが０．１０の場合、表面層の厚みが１０［μｍ］であると、表面層のビッカース硬度Ｈｖが２以下であっても、裏汚れ画像は発生しないものの、３５００００枚で表面層にクラックが発生している。実験では裏汚れは生じなかったものの、クラックが発生することは二次転写ローラの機能としては正常ではなく、発生したクラックから裏汚れが生じ得るため、実用上十分な構成ではない。
また比較例２に示すように、弾性比ηが０．１０の場合、表面層の厚みが５［μｍ］であると、表面層のビッカース硬度Ｈｖが２以下であっても、１０００００枚で表面層にクラックが発生し、裏汚れも発生した。このように、硬度、弾性比が比較例１と同じ塗料を層厚が５［μｍ］になるように塗装した二次転写ローラでは、クラックが発生する時間が極端に短くなりクリーニング不良による裏汚れが発生した。よって、表層の厚さは１０［μｍ］以上にすることでより耐久が向上する。
また、比較例３に示すように、表面層の厚みが１０［μｍ］、弾性比ηが０.１５以上であってもビッカース硬度Ｈｖが３．８と２よりも大きい値であると、５００００枚で表面層にクラックが発生し、裏汚れも発生した。
また、比較例４に示すように、表面層の厚みが１０［μｍ］の場合、弾性比ηが０．１３と０．１５よりも少し小さく、ビッカース硬度Ｈｖが２．６と２よりも少し大きい値であると、９０００００枚で表面層にクラックが発生し、裏汚れも発生した。
また、比較例５及び６に示すように、弾性比ηが高くより弾性的な材料を転写ローラの表層とした場合には、二次転写ニップでの変形が弾性変形の範囲内で収まるため、ヒビ割れは発生しなかった。しかし、摩擦係数が高くなってしまい、中間転写ベルト１０の駆動に影響を与え位置ズレ画像を引き起こしてしまった。図１に示す複写機には、二次転写ローラ２３表面に潤滑剤を塗布し、摩擦係数を下げる構成にしているが、潤滑剤が二次転写ローラ２３表面に塗りこまれるまでには、中間転写ベルト１０の駆動に影響を与えてしまうため、二次転写ローラ２３表面の摩擦係数は０.４以下にすることが望ましい。よって、摩擦係数を０.４以下にするためには、弾性比ηは０.６以下にすることが望ましい。
【００４４】
なお、ビッカース硬度が低い材料は、その表面の摩擦係数が高くなる傾向がある。転写ローラの摩擦係数が大きくなると、トナーが付着しやすくなるだけでなく、クリーニングブレードとの摩擦係数が大きくなりクリーニング性の悪化、ブレード巻きこみ等の不具合が発生する。この点を鑑みると、ビッカース硬度は０．５以上とすることが実用的な範囲である。
【００４５】
また、比較例７に示すように、表面層の膜厚が大きすぎると、表面層をスプレーコーティングして作る際に、塗装段階で液ダレが発生し、ローラ表面の一部に凸部が発生してしまい、その凸部ではクリーニングブレードの接触状態が悪くなり、クリーニング不良が発生し裏汚れが発生した。この液ダレを防止のためには、表面層塗装時に一度に厚い膜厚を形成するのではなく、薄い膜厚を形成して乾燥させ、また塗装し乾燥させるという２段階の工程を繰り返す必要がある。このような工程になると転写ローラ作成に時間がかかり必要な生産量を達成できなくなってしまい実用的ではない。さらに、塗装工程を繰り返すことで、ホコリ等の異物混入の可能性も多くなり、歩留まりが悪化しコストＵＰとなることからも、一度に塗装しても液ダレが起きない膜厚である５０［μｍ以］下に設定する必要がある。
また、表面層の層厚が大きすぎると、二次転写ニップ部で所望量の変化をさせるために大きな圧力を必要とし、大きな圧力を印加し、維持する機構を設けることは装置の大型化につながるため、実用的ではない。よって、表面層の層厚は５０［μｍ］以下とする。さらに、好ましくは３０［μｍ］以下である。
【００４６】
〔実験２〕
次に実験２として、図１の複写機のバックアップローラの硬度を変えて、実験１と同様の６０万枚耐の久試験を行なった。
以下、実験２の実験条件を示す。
二次転写ローラ
・芯金 材料：ステンレス、外径：φ１６［ｍｍ］
・弾性層 材料：エピクロルヒドリンゴム（ＪＩＳ−Ａ５０［°］）、外径：φ２４［ｍｍ］
・表面層 主材料：四フッ化エチレン樹脂、架橋材の種類や量等を調節して、硬度、弾性を変更して作成した材料を弾性層の外周面にスプレーコーティングして１４０［℃］で乾燥させて作成
バックアップローラ
・芯金 材料：炭素鋼管、外径：φ１６［ｍｍ］
・弾性層 材料：発泡ウレタンゴム（ＪＩＳ-Ａ２０［°］）、外径：φ２４［ｍｍ］
中間転写ベルト
材料：ポリイミド樹脂、厚さ：８０［ｍｍ］
ニップ圧：５０Ｎ
ニップ幅：３［ｍｍ］
二次転写ニップ部での二次転写ローラの変形量：０．２［ｍｍ］
【００４７】
実験２の結果を表２に示す。
【表２】
【００４８】
表２に示すように、実験１と比較し、バックアップローラ１６の硬度を二次転写ローラ２３の硬度よりも軟らかいものにすることによって、表面層２３ｃのヒビ割れが発生する時間が格段に長くなっていることが分かる。
【００４９】
図４に二次転写ニップ部の拡大模式図を示す。図４（ａ）は、実験１の条件における二次転写ニップ部の模式図であり、図４（ｂ）は、実験２の条件における二次転写ニップ部の模式図である。
転写ニップ部では、二次転写ローラ２３およびバックアップローラ１６が変形してニップを形成している。バックアップローラ１６が二次転写ローラ２３よりも硬度が硬い場合は、図４（ａ）のように、二次転写ローラ２３の方が大きく変形する。この変形により、転写ローラの表面層２３ｃも変形し、その変形の繰り返しにより、疲労破断としてクラックが発生していた。
一方、実験２のように、バックアップローラ１６の弾性層を発泡ウレタンゴム（ＪＩＳ−Ａ２０［°］）として、二次転写ローラ硬度より軟らかい材質にすることで、実験１と同じニップ圧の場合、二次転写ニップ部では、バックアップローラ１６が主に大きく変形してニップを形成する。このため、二次転写ローラ２３変形量は少なくなり、表面層２３ｃのクラックを引き起こすのを防止することが可能となる。
【００５０】
このように、転写対向ローラであるバックアップローラ１６の硬度を低くすることで、二次転写ニップ部では、二次転写ローラ２３よりもバックアップローラ１６のほうが変形しやすい。このため、二次転写ローラ２３よりもバックアップローラ１６を低硬度とすることにより、二次転写ニップ部での二次転写ローラ２３の変形を少なくすることが出来、二次転写ローラ２３の表面層２３ｃにヒビが入ることを防止することができる。
【００５１】
二次転写ローラ２３よりもバックアップローラ１６を低硬度とするために、ゴム部材の低硬度化の方法として、一般にゴム部材に可塑剤等の低分子成分を配合する方法がある。しかし、低分子成分の可塑剤を配合したゴム部材をバックアップローラ１６に用いると、バックアップローラ１６の表面から低分子成分の可塑剤が染み出して中間転写ベルト１０を汚染し、画質に影響を与える。よって、低分子成分の可塑剤を配合しなくても低硬度化が可能なゴム部材として、ゴム部材を発泡体とした発泡ゴム部材であるＥＰＤＭ系発泡ゴム、または発泡ウレタンゴム等を用いる。これにより、バックアップローラ１６表面から低分子成分の可塑剤等の汚染物質が染み出すことが無く、中間転写ベルト１０を汚染しないので画質に悪影響を与えることなく低硬度にすることが可能である。
【００５２】
表２に示すように、実験１と比較し、転写ローラ表面層のヒビ割れが発生する時間も格段に長くなっていることから、バックアップローラ硬度を転写ローラよりも軟らかいものにすることで、画像形成の耐久枚数の余裕度の上昇を図ることができる。
しかし、バックアップローラを軟らかくした場合、二次転写ローラ２３と接触し押圧した状態で長時間放置されると、バックアップローラ１６の弾性層が永久歪みにより一部分が凹になり、バンディング画像等の異常画像が発生する。そのため、このような異常画像を防止するために、作像時以外は二次転写ローラ２３と中間転写ベルト１０との接離を行い、二次転写ローラ２３と中間転写ベルト２３が離間した状態で待機されるような接離機構を設ける必要がある。
【００５３】
以上、本実施形態によれば、転写ローラである二次転写ローラ２３の表面層２３ｃのビッカース硬度を０．５以上、２．０以下、弾性比を、０．１５以上、０．６以下、層厚を１０［μｍ］以上、５０［μｍ］以下とすることにより、６０万枚の画像形成を行う間、クラックの発生を抑制し、裏汚れの発生を抑制することができることが分かった。これにより、二次転写ローラ２３の表面層２３ｃにクラックが発生することに起因する裏汚れの発生を抑制することができるため、記録体の裏汚れのない良好な画像形成を実現できる。
また、転写ローラである二次転写ローラ２３の表面層２３ｃのビッカース硬度を０．５以上、２．０以下、弾性比を、０．１０以上、０．６以下、層厚を１５［μｍ］以上、５０［μｍ］以下とすることにより、６０万枚の画像形成を行う間、クラックの発生を抑制し、裏汚れの発生を抑制することができることが分かった。これにより、二次転写ローラ２３の表面層２３ｃにクラックが発生することに起因する裏汚れの発生を抑制することができるため、記録体の裏汚れのない良好な画像形成を実現できる。
また、表面層２３ｃの材料として、フッ素樹脂である四フッ化エチレン樹脂を用いることにより、クラックの発生を抑制しつつ、トナーの離型性も著しく改善することができ、クリーニング性の高い二次転写ローラ２３を提供することができる。
また、表面層２３ｃの摩擦係数を０.４以下にすることにより、中間転写ベルト１０の駆動に影響を与えることなく、二次転写ローラ２３のクリーニング手段として、クリーニングブレード２２を用いてもブレードが巻き込むことなく、高いクリーニング性を得られる。
また、弾性層２３ｂのＪＩＳ−Ａ硬度が４０［°］以下であるとクリーニングブレード２２の当接により、ローラ表面にブレードが喰込みやすく適正なクリーニング角度が得ることが出来なくなりクリーニング不良となりやすいが、ＪＩＳ−Ａ硬度が４０［°］以上とすることにより、ローラ表面にブレードが喰込むことを防止することができ、良好なクリーニングを行うことができる。さらに、ＪＩＳ−Ａ７０［°］以上になると、二次転写ニップ部で二次転写ローラ２３が変形しにくくなり、再生紙（または、表面の平滑性の悪い紙）等を転写するのに十分な転写ニップを得ることができなくなるが、ＪＩＳ−Ａ７０［°］以下とすることにより、二次転写ニップ部で二次転写ローラ２３が変形しやすくなり、所望の転写ニップを確保することができる。
また、転写装置の転写ローラとして上述の二次転写ローラ２３を用いることにより、記録体の裏汚れのない良好な画像形成を実現できる。
また、像担持体は複数の張架部材である第一支持ローラ１４、第二支持ローラ１５及びバックアップローラ１６によって張架されて無端移動する像担持ベルトとしての中間転写ベルト１０であり、転写ローラである二次転写ローラ２３が中間転写ベルト１０の表面に当接する位置で二次転写ローラ２３に対して中間転写ベルト１０を挟んで対抗する転写対向ローラとしてのバックアップローラ１６を備え、バックアップローラ１６の硬度を、二次転写ローラ２３の硬度よりも低い硬度とすることにより、二次転写ニップ部での二次転写ローラ２３の変形を少なくすることが出来、二次転写ローラ２３の表面層２３ｃにヒビが入ることを防止することができる。
また、転写対向ローラとしてのバックアップローラ１６が両端部の径に比べて中央部の径の方が大きい太鼓形状であることにより、二次転写ニップ部での転写圧の分布が均一になるため、軸方向両端部に圧力が集中することに起因する二次転写ローラ２３の表面層のヒビ割れの発生を抑制することができる。
また、転写対向ローラは、発泡ゴムからなることにより、低硬度のゴム部材からなるバックアップローラ１６表面から低分子成分の可塑剤等の汚染物質が染み出すことが無く、中間転写ベルト１０を汚染しないので画質に悪影響を与えることなく、バックアップローラ１６を低硬度にすることが可能となる。
また、二次転写ローラ２３の表面をクリーニングする転写ローラクリーニング手段としてクリーニングブレード２２を備えることにより、二次転写ローラ２３に付着したトナーなどを除去することができ、裏汚れの発生を防止することができる。
また、二次転写ローラ２３の表面上に潤滑剤を塗布することにより、表面に潤滑層ができフィルミングを防止できる。
また、潤滑剤を固形化した固形潤滑剤２４を直接二次転写ローラ２３表面に接触させて塗布することにより、部品点数を少なく、簡単な構成にすることができる。
また、弾性体からなる潤滑剤塗布部材を介して二次転写ローラ２３表面に塗布するようにすることにより、二次転写ローラ２３の表面には潤滑剤が塗布された弾性体からなる部材が接触するようになるので、二次転写ローラ２３の表面の傷つきを防止することができる。
また、ステアリン酸亜鉛を潤滑剤として塗布することにより、二次転写ローラ２３の表面にそのステアリン酸亜鉛によるコーティング層を簡単に形成することができるため、そこに炭酸カルシウム等の付着物が付着しにくくなり、表面に付着したとしても容易に取り除くことが可能となる。
また、画像形成装置である複写機のプリンタ部１００における転写手段として、二次転写ローラ２３を備えた転写装置を用いることにより、記録体の裏汚れのない良好な画像形成を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施形態にかかる複写機の概略構成図。
【図２】二次転写ニップ部周辺の拡大説明図。
【図３】弾性比を求める仕事関数の測定データの一例の概略のグラフ。
【図４】二次転写ニップ部の拡大模式図、（ａ）は、実験１の条件における二次転写ニップ部の模式図、（ｂ）は、実験２の条件における二次転写ニップ部の模式図。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 中間転写ベルト
１１ 潤滑剤押圧スプリング
１２ 潤滑剤ケース
１３ 二次転写電源
１４ 第一支持ローラ
１５ 第二支持ローラ
１６ バックアップローラ
１６ａ 転写対向芯金
１６ｂ 転写対向弾性層
１７ ベルトクリーニング装置
１８ 画像形成ユニット
２０ タンデム画像形成ユニット
２１ 露光装置
２２ クリーニングブレード
２３ 二次転写ローラ
２３ａ 芯金
２３ｂ 弾性層
２３ｃ 表面層
２４ 固形潤滑剤
２５ 定着装置
４０ 感光体ドラム
６１ 現像ユニット
６２ 一次転写ローラ
６３ 感光体クリーニング装置
１００ プリンタ部
２００ 給紙部
３００ スキャナ部
４００ 原稿搬送部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置、並びにその画像形成装置に用いる転写ローラ及び転写装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の転写ローラとして、像担持体である中間転写ベルトとの間に紙やＯＨＰシートなどの記録体を挾持した状態で、中間転写ベルトの表面上に形成されたトナー像を記録体に転写する二次転写ローラがある。そして、二次転写ローラとしては、ローラ形状を維持するための芯金を備え、この芯金の外周に機能が異なる下部層と最上層とを備えている。二次転写ローラの最上層は、ローラ表面を形成し、ローラ表面のクリーニング性の向上、当接する中間転写ベルトとの線速差が中間転写ベルトの駆動に影響することを防止、等のためにローラ表面の摩擦係数の低減を図ることができる材料からなる表面層となっている。一方、下部層は、中間転写ベルトとの当接部で二次転写ニップを形成するために弾性体からなる弾性層となっている。表面層の主な材料としては、ローラを形成したときに低摩擦係数となる、ある程度の硬度を持った樹脂が使用され、弾性層の主な材料としてはゴムが使用されることが一般的である。このような芯金の外周に弾性層と表面層とを備えた二次転写ローラとしては特許文献１に記載のものがある。
【０００３】
【特許文献１】特許第３１３９３４２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述したような弾性層と表面層とを備えた構成の既存の転写ローラを使用した場合、使用初期では良好な画像形成を行うことができても、使用し続けると画像を形成した記録体の裏面にトナーが付着する、裏汚れが発生する場合があった。この裏汚れは二次転写ローラの表面に付着したトナーを除去する二次転写ローラクリーニングブレードを備える構成であっても発生した。
このような使用し続けることで発生する裏汚れについて本発明者らが鋭意研究を行ったところ、次のようなことが分かってきた。即ち、二次転写ローラの表面にクラック（ひび割れ）が発生し、このクラックが経時で次第に大きくなり、トナーの粒径よりも大きなものになると、割れた隙間にトナーが入り込むことでクリーニングブレードをすり抜け記録体の裏汚れが発生する。よって、裏汚れを発生させるほどの大きさのクラックが発生すると二次転写ローラを交換する必要がある。
【０００５】
このクラックが発生する原因としては以下のことが考えられる。
即ち、二次転写ローラは中間転写ベルトから記録体への転写効率を高めるために中間転写ベルトとの対向部で二次転写ニップを形成する必要があり、二次転写ローラと中間転写ベルトを挟んで対抗する転写対向ローラとの間に大きな圧力をかけ、二次転写ローラを変形させて使用する。二次転写ニップでの変形量が弾性層は弾性変形の範囲内であるが、表面層はある程度硬度を持ち弾性層に比して硬い樹脂材料を用いているため弾性層よりも弾性変形の範囲が狭く、二次転写ニップでの変形量が弾性変形の範囲を越えて塑性変形する場合がある。二次転写ニップを通過後の表面層は、塑性変形した分の変形もその変形量が弾性変形の範囲内であった弾性層の復元力によって押し上げられてほぼ元の形状となる。このとき、二次転写ローラが回転することで表面層は塑性変形するほどの荷重を繰り返し加えられることになり、この繰り返し荷重による疲労破断としてクラックが発生する。
塑性変形する繰り返し荷重による疲労破断は短期間で発生しやすい。そして、裏汚れを発生させるほどの大きさのクラックが発生する度に二次転写ローラを交換する必要があるため、短期間で交換しなければならず、ランニングコストが高いものになってしまう。
【０００６】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、表面層のクラックを防止し、記録体の裏汚れのない良好な画像形成を実現できる電子写真用の転写ローラと、これを備えた転写装置及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、像担持体の表面に当接するように配置された表面移動する転写部材を有し、該像担持体と該転写部材との間に記録体を挟持した状態で該像担持体上のトナー像を該記録体へ転写する転写装置に用いられ、ローラ体と該ローラ体の回転軸とを備える該転写部材としての転写ローラにおいて、該ローラ体は、芯金と、該芯金の外周に設けた弾性層と、該弾性層の外周で該ローラ体の表面を形成する表面層とを有し、該表面層は、ビッカース硬度が０．５以上、２．０以下、弾性比が、０．１５以上、０．６以下、層厚が１０［μｍ］以上、５０［μｍ］以下であることを特徴とするものである。
但し、弾性比は、物体に外力を加えて物体を変形させたときの外力が行った仕事量を全仕事量、物体を変形させた後に外力をなくして物体がその弾性力によって変形量が減少したときの物体の弾性力が行った仕事量を弾性仕事量としたとき、弾性仕事量の全仕事量に対する比である。
また、請求項２の発明は、像担持体の表面に当接するように配置された表面移動する転写部材を有し、該像担持体と該転写部材との間に記録体を挟持した状態で該像担持体上のトナー像を該記録体へ転写する転写装置に用いられ、ローラ体と該ローラ体の回転軸とを備える該転写部材としての転写ローラにおいて、該ローラ体は、芯金と、該芯金の外周に設けた弾性層と、該弾性層の外周で該ローラ体の表面を形成する表面層とを有し、該表面層は、ビッカース硬度が０．５以上、２．０以下、弾性比が、０．１以上、０．６以下、層厚が１５［μｍ］以上、５０［μｍ］以下であることを特徴とするものである。
但し、弾性比は、物体に外力を加えて物体を変形させたときの外力の仕事量を全仕事量、物体を変形させた後に外力をなくし物体がその弾性力によって変形量が減少したときの物体の弾性力の仕事量を弾性仕事量としたときの弾性仕事量の全仕事量に対する比である。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の転写ローラにおいて、上記表面層は、フッ素樹脂からなることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３の転写ローラにおいて、上記表面層の表面の摩擦係数は、０．４以下であることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の転写ローラにおいて、上記弾性層のＪＩＳ−Ａ硬度が４０［°］以上、７０［°］以下であることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、像担持体上に形成されたトナー像を、該像担持体と転写部材との間に記録体を挟持した状態で該像担持体上のトナー像を該記録体へ転写する転写装置において、該転写部材として、請求項１、２、３、４または５の転写ローラを用いることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６の転写装置において、上記像担持体は複数の張架部材によって張架されて無端移動する像担持ベルトであり、上記転写ローラが該像担持ベルトの表面に当接する位置で該転写ローラに対して該像担持ベルトを挟んで対抗する転写対向ローラを備え、該転写対向ローラの硬度が該転写ローラの硬度よりも低い硬度であることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項６または７の転写装置において、上記像担持体は複数の張架部材によって張架されて無端移動する像担持ベルトであり、上記転写ローラが該像担持ベルトの表面に当接する位置で該転写ローラに対して該像担持ベルトを挟んで対抗する転写対向ローラを備え、該転写対向ローラは両端部の径に比べて中央部の径の方が大きい太鼓形状であることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項７または８の転写装置において、上記転写対向ローラは、発泡ゴムからなることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項６、７、８または９の転写装置において、上記像担持体は、静電潜像が形成される潜像担持体と対向し、該潜像担持体上に形成されたトナー像を一次転写される中間転写体であり、上記転写ローラは、該中間転写体の表面に当接するように配置された表面移動する二次転写ローラであることを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項６、７、８、９またはまたは１０の転写装置において、上記転写ローラの表面をクリーニングする転写ローラクリーニング手段を備えることを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項６、７、８、９、１０または１１の転写装置において、上記転写ローラの表面上に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１２の転写装置において、上記潤滑剤塗布手段は上記潤滑剤を固形化した固形潤滑剤を備え、上記転写ローラに該固形潤滑剤を直接接触させることを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項１２の転写装置において、上記潤滑剤塗布手段は上記潤滑剤を収容する潤滑剤収容部と弾性体からなる潤滑剤塗布部材とを備え、該潤滑剤収容部から潤滑剤塗布部材を介して上記転写ローラの表面に潤滑剤を塗布することを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、請求項１２、１３または１４の転写装置において、上記潤滑剤はステアリン酸亜鉛であることを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、静電潜像が形成される潜像担持体と、該潜像担持体上の該静電潜像を現像してトナー像とする現像手段と、該潜像担持体上に形成されたトナー像を記録体に転写する転写手段と、トナー像が転写された記録体上にトナー像を定着させる定着手段とを有する画像形成装置において、該転写手段として、請求項６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５の転写装置を備えることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明者らの鋭意研究により、転写ローラの表面層としては、ビッカース硬度が高ければ高いほど、その層厚が薄ければ薄いほど、弾性比が低ければ低いほどクラックが発生し易いことが分かった。
上記請求項１に記載の構成を備えた転写ローラにおいては、表面層の層厚が１０［μｍ］以上で、弾性比を０．１５以上、ビッカース硬度を２．０以下とすることにより、表１を用いて後述する本発明者らの実験の結果、所定の枚数の画像形成を行う間、クラックの発生を抑制し、裏汚れの発生を抑制することができることが分かった。
また、上記請求項２に記載の構成を備えた転写ローラにおいては、表面層の層厚が１５［μｍ］以上で、弾性比を０．１０以上、ビッカース硬度を２．０以下とすることにより、表１を用いて後述する本発明者らの実験の結果、クラックの発生を抑制し、裏汚れの発生を抑制することができることが分かった。
なお、ビッカース硬度が低い材料や弾性比が高い材料は、その表面の摩擦係数が高くなる傾向がある。転写ローラの摩擦係数が大きくなると、トナーが付着しやすくなるだけでなく、クリーニングブレードとの摩擦係数が大きくなりクリーニング性の悪化、ブレード巻きこみ等の不具合が発生する。この点を鑑みると、ビッカース硬度は０．５以上、弾性比は０．６以下とすることが実用的な範囲である。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１乃至１６の発明によれば、転写ローラの表面層のクラックに起因する裏汚れの発生を抑制することができるため、記録体の裏汚れのない良好な画像形成を実現できるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明をタンデム型のカラー画像形成装置に適用した実施形態について説明する。
図１は、実施形態にかかる画像形成装置としての複写機の概略構成図である。この複写機は、複写装置本体（以下、プリンタ部１００という）、給紙テーブル（以下、給紙部２００という）、プリンタ部１００上に取り付けるスキャナ（以下、スキャナ部３００という）、スキャナ部３００上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）（以下、原稿搬送部４００という）からなっている。
【００１１】
プリンタ部１００は、その中央に像担持体である中間転写体としての無端ベルト状の中間転写ベルト１０を備えている。中間転写ベルト１０は、第一支持ローラ１４、第二支持ローラ１５及びバックアップローラ１６に掛け回され、図中時計回りに表面移動可能となっている。そして、中間転写ベルト１０に対向するように、表面にブラック・イエロー・マゼンタ・シアンのうちの１色のトナー像をそれぞれ担持する潜像担持体としての４つの感光体ドラム４０Ｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃを備えている。４つの感光体ドラム４０Ｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃの表面にトナー像を形成するための現像ユニット６１Ｋ、６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃを備えている。更に、一次転写後の感光体ドラム４０Ｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ表面に残留しているトナーを除去する感光体クリーニング装置６３Ｋ、６３Ｙ、６３Ｍ、６３Ｃも備えている。４つの感光体ドラム４０Ｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、現像ユニット６１Ｋ、６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃ、そして、感光体クリーニング装置６３Ｋ、６３Ｙ、６３Ｍ、６３Ｃからなる４つの画像形成ユニット１８Ｋ、１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃを横に並べて配置してタンデム画像形成ユニット２０が構成する。また、第二支持ローラ１５と中間転写ベルト１０を挟んで対向するように、トナー像を記録体としての転写紙上に転写した後の中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去するベルトクリーニング装置１７を備えている。また、プリンタ部１００は、タンデム画像形成ユニット２０の上方に露光装置２１を備えている。
【００１２】
また、中間転写ベルト１０の内側で各感光体ドラム４０Ｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃと中間転写ベルト１０を挟んで対向する位置には、一次転写ローラ６２Ｋ、６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃを備えている。一次転写ローラ６２Ｋ、６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃは中間転写ベルト１０を挟んで感光体ドラム４０Ｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃに押し当てて設けられ、一次転写部を形成している。
【００１３】
一方、中間転写ベルト１０を挟んでタンデム画像形成ユニット２０と反対の側には、転写ローラとしての二次転写ローラ２３が設けられている。この二次転写ローラ２３は、二次転写ローラクリーニング手段であるクリーニングブレード２２が配置されている。そして、二次転写ローラ２３は、中間転写ベルト１０を介してバックアップローラ１６に押し当てられ、二次転写ローラ２３と中間転写ベルト１０との間で二次転写部としての二次転写ニップ部を形成するように配置されている。二次転写ローラ２３は、不図示の駆動モータによって中間転写ベルト１０と同線速で駆動され、中間転写ベルト１０上の画像をシートに転写する。
このように、潜像担持体である感光体ドラム４０上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ６２、中間転写ベルト１０、及び二次転写ローラ２３等から構成される転写装置によって転写紙上に転写される。
【００１４】
また、二次転写ローラ２３の図中左側には用紙搬送ベルト２９が配置され、その図中さらに左に配置された定着装置２５までシート状の転写紙を搬送する。転写紙上の転写画像を定着する定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成する。
【００１５】
二次転写ローラ２３、用紙搬送ベルト２９および定着装置２５の下には、上述したタンデム画像形成ユニット２０と平行に、転写紙の両面に画像を記録すべく転写紙を反転させる転写紙反転装置２８を備えている。これによって、転写紙の片面に画像定着後に、切換爪で転写紙の進路を転写紙反転装置側に切り換え、そこで反転させて再び二次転写ニップ部に転写紙を搬送し、トナー像を転写させた後、排紙トレイ上に排紙させることができる。
【００１６】
スキャナ部３００は、コンタクトガラス３２上に載置された原稿の画像情報を読取センサ３６で読み取り、読み取った画像情報をこの制御部に送る。
【００１７】
不図示の制御部は、スキャナ部３００から受け取った上記画像情報に基づき、プリンタ部１００の露光装置２１内に配設された図示しないレーザやＬＥＤ等を制御して感光体ドラム４０に向けてレーザ書き込み光Ｌを照射させる。この照射により、感光体ドラム４０の表面には静電潜像が形成され、この潜像は所定の現像プロセスを経由してトナー像に現像される。
【００１８】
給紙部２００は、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４、給紙カセットから転写紙を繰り出す給紙ローラ４２、繰り出した転写紙を分離して給紙路４６に送り出す分離ローラ４５、プリンタ部の給紙路４８に転写紙を搬送する搬送ローラ４７等を備えている。
【００１９】
本実施形態の複写機では、給紙部２００以外に、手差し給紙も可能となっており、手差しのための手差しトレイ５１、手差しトレイ５１上の転写紙を手差し給紙路５３に向けて一枚ずつ分離する分離ローラ５２も装置側面に備えている。
【００２０】
レジストローラ４９は、それぞれ給紙カセット４４又は手差しトレイ５１に載置されている転写紙を１枚だけ排出させ、中間転写体としての中間転写ベルト１０と二次転写装置との間に位置する二次転写ニップ部に送る。
【００２１】
次に、上記構成のカラー電子写真装置による画像形成について説明する。
本実施形態の複写機において、カラー画像のコピーをとるとき、原稿搬送部４００の原稿台３０上に原稿をセットするか、又は原稿搬送部４００を開いてスキャナ部３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットして原稿搬送部４００を閉じることで原稿を押さえる。
そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿搬送部４００に原稿をセットしたときは原稿をコンタクトガラス３２上へと搬送して後、他方コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは直ちに、スキャナ部３００を駆動し、第一走行体３３及び第二走行体３４を走行する。そして、第一走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第二走行体３４に向ける。この反射光は、さらに第二走行体３４のミラーで反射され、結像レンズ３５を通して読取センサ３６に入射される。これにより、原稿内容が読み取られる。
【００２２】
そして、スキャナ部から画像情報を受け取ると、上述のようなレーザ書き込みや、後述する現像プロセスを実施させて感光体ドラム上にトナー像を形成させるとともに、該画像情報に応じたサイズの転写紙を給紙させるべく、４つの給紙ローラのうちの１つを作動させる。
また、これに伴なって、不図示の駆動モータで第一支持ローラ１４、第二支持ローラ１５またはバックアップローラ１６のうちの１つを回転駆動して他の二つの支持ローラを従動回転し、中間転写ベルト１０を回転搬送する。同時に、個々の画像形成ユニット１８で感光体ドラム４０が回転され、各感光体ドラム４０上にそれぞれ、ブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの単色画像を形成される。そして、中間転写ベルト１０の搬送とともに、それらの単色画像が中間転写ベルト１０の表面上に順次転写され、中間転写ベルト１０上に合成カラー画像を形成する。
【００２３】
一方、給紙部２００では給紙ローラ４２の１つが選択的に回転され、ペーパーバンク４３に多段に設けられた給紙カセット４４の１つから転写紙が繰り出される。繰り出された転写紙は、分離ローラ４５で１枚ずつ分離されて給紙路４６に導入され、搬送ローラ４７で搬送されるとともに、複写機本体であるプリンタ部１００内の給紙路４８に導かれ、レジストローラ４９に突き当てられて止められる。また、手差しトレイ５１を用いる場合には、給紙ローラ５０が回転され、手差しトレイ５１上の転写紙が繰り出されるとともに、繰り出された転写紙は分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。なお、手差しトレイ５１上の転写紙を用いる場合は、給紙ローラ５０が回転され、手差しトレイ５１上の転写紙が繰り出されるとともに、繰り出された転写紙は、分離ローラ５２で１枚ずつ分離された後、手差し給紙路５３に導入され、同様にしてレジストローラ４９に突き当てられて止められる。
そして、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９が回転され、中間転写ベルト１０と二次転写ローラ２３との当接部である二次転写ニップ部に転写紙が送り込まれる。そして、ニップに形成されている転写用電界や当接圧力などの影響によってカラー画像が二次転写され、転写紙上にカラー画像が記録される。
【００２４】
二次転写ニップ部でカラー画像の転写を受けた後の転写紙は、用紙搬送ベルト２９によって搬送され定着装置２５へと送り込まれ、定着装置２５で加圧ローラ２７と定着ベルト２６とによる加圧力と熱の付与によりカラー画像を定着される。その後、排出ローラ５６で排出され、排紙トレイ５７上にスタックされる。また、両面に画像形成される転写紙は、カラー画像を定着された後、切換爪５５で切り換えて転写紙反転装置２８に搬送され、そこで反転されて再び二次転写ニップ部へと導かれ、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出される。
一方、二次転写ニップ部で転写紙にカラー画像を転写した後の中間転写ベルト１０の表面は、残留する残留トナーがベルトクリーニング装置１７によって除去され、タンデム画像形成ユニット２０による再度の画像形成に備える。
【００２５】
また、二次転写ローラ２３には中間転写ベルト１０に接しているため、転写紙等の記録体が載らない部分や紙間では、中間転写ベルト１０上の地肌汚れのトナー、およびプロセスパターンが転写し、二次転写ローラ２３を汚してしまう。二次転写ローラ２３の表面上に汚れがあると、転写紙に二次転写を行う際にその汚れが転写紙の裏側に付着する裏汚れの原因となるため、二次転写ローラ２３にはその表面上の汚れを除去する二次転写ローラクリーニング手段としてのクリーニングブレード２２が当接している。クリーニングブレード２２によって、二次転写ローラ２３上のトナーなどの汚れを常時除去することで転写紙の裏面が汚れることを防止している。また紙の添加剤である炭酸カルシウム等が付着してフィルミングを引き起こすのを防止するために、二次転写ローラ２３の表面には、ステアリン酸亜鉛を固形化させた固形潤滑剤２４を直接二次転写ローラ２３表面に接触させて塗布させる構成にしている。
【００２６】
次に、二次転写ニップ部の具体的な構成について説明する。
図２は、図１で示した複写機の二次転写ニップ部周辺の拡大説明図である。
図２に示すように、一次転写されたトナー像が担持される中間転写ベルト１０を介して、二次転写ローラ２３と対向するように転写対向ローラとしてのバックアップローラ１６が配置されている。このバックアップローラ１６は中間転写ベルト１０を裏面から支持する。そして、二次転写ローラ２３が中間転写ベルト１０に圧接しバックアップローラ１６に押圧するようにして二次転写ニップが形成される。バックアップローラ１６には電流が一定になるように転写電圧を印加する二次転写電源１３が接続されている。二次転写ニップの間を転写紙等の記録体が通過する際に、二次転写電源１３よりトナーと同極性のバイアスを印加（本実施形態では、トナーがマイナス帯電であるためマイナスのバイアスを印加）させることで中間転写ベルト１０上のトナー画像が記録体に転写される。
【００２７】
図２に示すバックアップローラ１６は、金属よりなる円筒状の転写対向芯金１６ａと、この転写対向芯金１６ａの外周面に形成された転写対向弾性層１６ｂとから構成されている。Ａ５サイズ等の小さいサイズの記録体に転写する際に、非通紙部に直接電流が流れやすくなり、必要とする実効転写電界が得られず転写不良画像が発生することがある。このような転写不良画像の発生を防止するために、抵抗値としてはLogΩ６．５以上になるようにイオン導電剤を添加させたローラになっている。このように、ローラに転写紙よりも大きな抵抗を持たせることで、小サイズ紙の端部に電流が流れることを防止することができる。
図５に、バックアップローラ１６は、軸方向の中央部の外径を両端部の外径よりも０．３［ｍｍ］大きくした太鼓形状としている。太鼓形状とすることで、バックアップローラ１６の中央部が二次転写ローラ２３から離れる方向に撓む変形によって、二次転写ニップ部の中央部での圧抜けによる転写不良を防止することができる。さらに、二次転写ニップ部での転写圧の分布が均一になるため、軸方向両端部に圧力が集中することに起因する二次転写ローラ２３の表面層のヒビ割れの発生を抑制することができる。
【００２８】
図２に示す二次転写ローラ２３は、金属よりなる円筒状の芯金２３ａと、この芯金２３ａの外周面に形成された弾性層２３ｂと、この弾性層２３ｂの外周面に形成された樹脂材料からなる表面層２３ｃとから構成されている。
芯金２３ａを構成する金属としては、特に限定されるものではないが、例えば、ステンレス、アルミニウムなどの金属材料が用いられる。芯金の上に形成される弾性層には一般的にゴム材料が使用されゴム層となっている。これは、二次転写ローラ２３を変形させて二次転写ニップ部を確保のために二次転写ローラ２３には弾性機能が要求されることに起因するものであり、ＪＩＳ−Ａ硬度で７０［°］以下が望ましい。
また、二次転写ローラ２３のクリーニング手段としてクリーニングブレード２２を使用しているため、弾性層２３ｂが柔らかすぎると、クリーニングブレード２２の当接状態が不安定となり適正なクリーニング角度が得られなくなる。よって、弾性層２３ｂの硬度としてはＪＩＳ−Ａ４０［°］以上が望ましい。また、二次転写ローラ２３が絶縁体ではトナー画像を記録体に転写するという機能が果たしえないため、導電機能を付与されたゴム材料である必要がある。よって、本実施形態の二次転写ローラ２３はＪＩＳ−Ａ硬度５０［°］のエピクロルヒドリンゴムで弾性層２３ｂを形成している。
導電機能を付与されたゴム材料としては、カーボンが分散されたＥＰＤＭやＳｉゴム、またイオン導電機能を有するＮＢＲ、ウレタンゴム等を使用してもよい。
【００２９】
弾性層２３ｂに用いられるゴム材料の多くがトナーに対し化学的親和性が高く、摩擦係数が大きいため、クリーニングブレード２２が接触している表面層２３ｃに必要な機能としては、低摩擦係数、トナー離型性が要求される。よって、本実施形態の二次転写ローラ２３の表面層２３ｃは、フッ素樹脂系樹脂に抵抗制御材を加えて抵抗調整し用いられる。
さらに、二次転写ローラ２３は、中間転写ベルト１０と接触して回転していることから、中間転写ベルト１０と二次転写ローラ２３との間に微小な線速差が発生すると中間転写ベルト１０の駆動に影響を与えてしまう。よって、中間転写ベルト１０とのすべり性（中間転写ベルト１０との摩擦を少なくする）が二次転写ローラ２３の表面層２３ｃには要求されるため、表面層２３ｃの最表面の摩擦係数０．４以下になるように設定することが望ましい。中間転写ベルト１０は、各色の画像を色ズレなく重ねて転写する機能が必要とされることから一定の速度で表面移動するような精密駆動が求められるため、いかに中間転写ベルト１０の表面移動速度を乱さないようにする必要があることから摩擦係数は重要である。
【００３０】
さらに、本実施形態のように二次転写ローラ２３表面にクリーニングブレード２２を設けてトナーを取り除く構成にした場合、二次転写ローラ２３の摩擦係数が高い場合には、二次転写ローラ２３の駆動トルクが大きくなり、クリーニングブレード２２の巻き込み等の不具合も発生することから、低摩擦係数にする必要がある。
しかし、低摩擦係数を実現するために、表面層２３ｃを硬度が高く弾性が低いものを使用した場合、経時で表面層２３ｃにクラック（ひび割れ）が発生することがわかった。これは、転写ニップ圧等により弾性層２３ｂとともに変形したときに、弾性層２３ｂは弾性変形の範囲で変形しても、表面層２３ｃは塑性変形することがあり、この塑性変形が繰り返されるために疲労破断としてクラックが発生することが考えられる。
【００３１】
表面層２３ｃにヒビ割れが発生しないように、表面層２３ｃの材料に軟らかく弾性が高いものを使用した場合、海外紙のように炭酸カルシウムを多量に含んでいる転写紙（転写材）を使用した場合には、その炭酸カルシウムが二次転写ローラ２３の表面に付着しやすくなり、フィルミングを起こしやすくなる。二次転写ローラ２３の表面上にフィルミングが発生するとクリーニングブレード２２によるクリーニング性が著しく低下してしまう。なお、表面層２３ｃがある程度の硬度を備えたものであっても、弾性が高いものに比べると発生しにくいものの、フィルミングが発生することがあり、発生すると弾性が高い場合と同様にクリーニングブレード２２によるクリーニング性が著しく低下してしまう。
【００３２】
本実施形態では二次転写ローラ２３表面に潤滑剤としてのステアリン酸亜鉛を固形化した固形潤滑剤２４を二次転写ローラ２３の表面に塗布する。これにより、ステアリン酸亜鉛によるコーティング層を二次転写ローラ２３の表面上に簡単に形成することができるため、この表面上に炭酸カルシウム等の付着物が付着しにくくなり、また、表面上に付着したとしても容易に取り除くことが可能となる。
ステアリン酸亜鉛からなる固形潤滑剤２４は図２に示すように潤滑剤ケース１２の中にスライド可能配置され、潤滑剤押圧スプリング１１により加圧された状態で常時二次転写ローラ２３表面に接触するように構成されている。
【００３３】
潤滑剤の塗布の有無によるクリーニング性の比較を行う実験を行った。
二次転写ローラ２３の表面に潤滑剤（ステアリン酸亜鉛）を塗布しない場合、５００枚程度の通紙枚数で、二次転写ローラ２３の表面に炭酸カルシウム等の付着物がフィルミングを起こして真っ白になった。さらに、クリーニング不良が発生し裏汚れ画像となった。一方、潤滑剤（ステアリン酸亜鉛）を塗布させることにより、二次転写ローラ２３の表面は白濁することなく、クリーニング不良も発生しなくなった。
本実施形態では図２に示すように、二次転写ローラ２３に直接潤滑剤（ステアリン酸亜鉛）を塗布しているが、潤滑剤と二次転写ローラ２３との間に二次転写ローラ２３表面を傷つけにくい弾性体からなる潤滑剤塗布部材を設けて間接的に塗布するようにしてもよい。潤滑剤塗布部材としては、スポンジローラや毛ブラシローラを使用することができる。
【００３４】
電子写真方式のカラー画像形成装置において現在、図１の複写機のように、複数の画像担持体（例えば感光ドラム）の画像を中間転写体に転写し、中間転写体上の画像を一括して記録体に転写する方式がある。記録体に一括転写するための二次転写ローラを使用する方式としては低速機等において採用されており、主としてスポンジ転写ローラ等を使用し転写ローラに対する直接的なクリーニング機構を持たない、すなわち転写ローラへの入力トナーは感光体または中間転写体に逆転写する転写ローラクリーニング方式がある。また、これとは別に主としてソリッドローラーを使用し直接クリーニングブレード等により転写ローラへの入力トナーを除去する方式の２方式に区分される。
本実施形態の特徴部は主としてクリーニングブレードを有する後者のシステムに適用するものである。このタイプの転写ローラは、芯金上に下部層と最上層を形成し、各層について、最上層はトナークリーニング性の機能、下部層はニップ確保のための弾性機能、のように、各機能に機能分離された２層構成のローラが一般的である。尚、ここでは説明を簡略化するため、転写ローラの芯金／下部層、下部層／最上層間の接着力を確保するために一般的に使用されている接着層に関しては割愛している。また、最上層の主材料としてはゴム、下部層主材料としては、クリーニング性から低摩擦係、トナー離型性が必要であるため、ある程度の硬度を持った樹脂が使用されるのが一般的である。
【００３５】
このような表面層のクラックの発生を押さえるために、表面層の材料として所望の二次転写ニップを形成する変形が弾性変形の範囲内となるような柔らかい材料を用い、軟質化することも考えられるが、この場合クラックの発生は防止できるものの、柔軟になりすぎるとブレードとの摩擦係数が大きくなりクリーニング性の悪化、ブレード巻きこみ等の不具合が発生する。
【００３６】
次に本実施形態の特徴部について説明する。
本発明者らが、二次転写ローラ２３の表面層２３ｃのクラックの発生について鋭意研究した結果、表面層２３ｃのビッカース硬度Ｈｖが低く、弾性比ηが高い材料にすることにより、ひび割れの発生しない高耐久のローラとすることが分かった。
【００３７】
ここで、ビッカース硬度とは、ＩＳＯ６５０７で規定される物体の硬さの規格である。そして、ビッカース硬度の試験機を用いて、表層膜表面から正四角錐（対面角度１３６［°］）のダイヤモンド圧子を用い、ある一定荷重で試験面を押しつけた時にできる圧痕の対角線長さの平均値から表面積相当の応力を求めたものである。
本実施形態で用いる材料のビッカース硬度は、以下の条件で測定した。
・使用機器：フィッシャースコープＨ１００Ｖ（微小硬さ測定装置）（株）フィッシャー・インストルメンツ社製
・試験サンプル：表面層と同じ材料をアルミ板上にフッ素樹脂なる材料をスプレーコーティングにより４０［μｍ］の厚さになるように塗装し、１４０［℃］で乾燥させて成膜
求める値は、測定荷重２０［ｍＮ］で四角錘のダイヤモンド圧子を試験サンプルの表面に押し付け、押し付けた時にできる圧痕の対角線長さの平均値から表面積相当の圧力を求めた値である。
なお、成膜した膜そのものの硬さを測定するには、圧子の押し込み深さが膜厚の１/５以下であれば良いという指針がある。これは、圧子の押し込み深さを膜厚の１／５以下に留めることができないと、硬さ測定値が膜厚や素地（アルミ板）の硬さの影響を受けて変化するためである。このため、ビッカース硬度を測定する際には試験サンプルの膜厚に応じた測定荷重で測定する必要があるため、測定荷重は上記荷重に限らず、適正な荷重で測定しなければならない。本試験サンプルでは、測定荷重２０［ｍＮ］で押し付けると、押し込み深さが４［μｍ］となったためこの荷重を決定した。
【００３８】
次に弾性比について説明する。
弾性比は、物体に外力を加えて物体を変形させたときの外力が行った仕事量を全仕事量、物体を変形させた後に外力をなくして物体がその弾性力によって変形量が減少したときの物体の弾性力が行った仕事量を弾性仕事量としたとき、弾性仕事量の全仕事量に対する比であり、以下の式で求められる。
弾性比η＝弾性仕事量（Ｗｅ）／全仕事量（Ｗt）
ここで、弾性仕事量（Ｗｅ）及び全仕事量（Ｗｔ）の測定方法について説明する。
以下、弾性仕事量（Ｗｅ）及び全仕事量（Ｗｔ）の測定条件を記す。
・使用機器：フィッシャースコープＨ１００Ｖ（微小硬さ測定装置）（株）フィッシャー・インストルメンツ社製
・使用圧子：ダイヤモンドビッカース圧子
・負荷条件：２０［ｍＮ／１０ｓｅｃ］の速度で表面からビッカース圧子を押し込む
・負荷時間：１０［ｓｅｃ］
・除荷条件：負荷と同じ速度で負荷を除く
・試験サンプル：表面層と同じ材料をアルミ板上にフッ素樹脂なる材料をスプレーコーティングにより４０［μｍ］の厚さになるように塗装し、１４０［℃］で乾燥させて成膜
上記の条件で作成した試験サンプルを上記のＨ１００Ｖ機に固定し、試料に対して垂直にビッカース圧子を押し込み測定する。測定は圧子負荷（１０［ｓｅｃ］）、除荷の手順で行う。
【００３９】
上記条件で測定した仕事関数の測定データの一例の概略のグラフを図３に示す。
図３のグラフでは横軸の負荷の増大と共に縦軸の変形量が増大する。所定の時間（１０［ｓｅｃ］）をかけて所定の荷重（２０［ｍＮ］）となるまで負荷を増大させてＡ点で負荷の増大を止め、所定の荷重まで増大した負荷を徐々に取り除くと、矢印の如く変形量が徐々に減少する。
図中の斜線部（Ｗｅの領域）が弾性仕事量Ｗｅであり、斜線部と横線部（Ｗｒの領域）の合計が全仕事量Ｗｔである。
そして、弾性比は上記のように以下の式で表される。
弾性比（η）＝弾性仕事量（Ｗｅ）／全仕事量（Ｗｔ）
弾性比（η）とは、変形に要した全仕事量のうち、弾性変形に使われた比率を示し、この数値が高いほどゴム弾性が高いことを意味する。そして、完全弾性体では、弾性比（η）＝１となる。つまり全仕事量の１００［％］が弾性仕事量となる。
弾性比の測定においても、ビッカース硬度の測定と同様に試験サンプルの膜厚に応じた測定荷重で測定する必要があるため、測定荷重は上記荷重に限らず、適正な荷重で測定しなければならない。具体的には、膜厚の１／５以下の押し込み深さになるような荷重である。本試験サンプルでは、測定荷重（Ｂ）２０［ｍＮ］で押し付けると、押し込み深さ（変形量Ｃ）が４［μｍ］となったためこの荷重を決定した。
【００４０】
［実験１］
次に、実験１として、表面層２３ｃのビッカース硬度及び弾性比ηを変えて作成した二次転写ローラ２３を図１の複写機に投入し、６０万枚の耐久試験を行った。
以下、実験１の実験条件を示す。
二次転写ローラ
・芯金 材料：ステンレス、外径：φ１６［ｍｍ］
・弾性層 材料：エピクロルヒドリンゴム（ＪＩＳ−Ａ５０［°］）、外径：φ２４［ｍｍ］
・表面層 主材料：四フッ化エチレン樹脂、架橋材の種類や量等を調節して、硬度、弾性を変更して作成した材料を弾性層の外周面にスプレーコーティングして１４０［℃］で乾燥させて作成
バックアップローラ
・芯金 材料：炭素鋼管、外径：φ１６［ｍｍ］
・弾性層 材料：ＥＰＤＭ（ＪＩＳ−Ａ５５［°］）、外径：φ２４［ｍｍ］
中間転写ベルト
材料：ポリイミド樹脂、厚さ：８０［ｍｍ］
ニップ圧：５０［Ｎ］
ニップ幅：２［ｍｍ］
二次転写ニップ部での二次転写ローラの変形量：０．８［ｍｍ］
【００４１】
実験１の結果を表１に示す。
【表１】
【００４２】
表１の実施例１〜３に示すように、表面層の厚みが１０［μｍ］になるように弾性層の外周面にスプレーコーティングして塗装した二次転写ローラを用いて画像形成を行ったところ、表面層のビッカース硬度Ｈｖが２以下、弾性比ηが０.１５以上であれば、６０万枚後の通紙耐久を行った後も、ヒビ割れが発生せずクリーニング不良による裏汚れの発生がなかった。
また、表１の実施例４、５に示すように、弾性比ηが０.１５以下の場合であっても、表面層のビッカース硬度Ｈｖが２以下、弾性比ηが０.１０以上、表面層の厚みが１５［μｍ］以上、５０［μｍ］以下であれば、６０万枚後の通紙耐久を行った後も、ヒビ割れが発生せずクリーニング不良による裏汚れの発生がなかった。
【００４３】
比較例１に示すように、弾性比ηが０．１０の場合、表面層の厚みが１０［μｍ］であると、表面層のビッカース硬度Ｈｖが２以下であっても、裏汚れ画像は発生しないものの、３５００００枚で表面層にクラックが発生している。実験では裏汚れは生じなかったものの、クラックが発生することは二次転写ローラの機能としては正常ではなく、発生したクラックから裏汚れが生じ得るため、実用上十分な構成ではない。
また比較例２に示すように、弾性比ηが０．１０の場合、表面層の厚みが５［μｍ］であると、表面層のビッカース硬度Ｈｖが２以下であっても、１０００００枚で表面層にクラックが発生し、裏汚れも発生した。このように、硬度、弾性比が比較例１と同じ塗料を層厚が５［μｍ］になるように塗装した二次転写ローラでは、クラックが発生する時間が極端に短くなりクリーニング不良による裏汚れが発生した。よって、表層の厚さは１０［μｍ］以上にすることでより耐久が向上する。
また、比較例３に示すように、表面層の厚みが１０［μｍ］、弾性比ηが０.１５以上であってもビッカース硬度Ｈｖが３．８と２よりも大きい値であると、５００００枚で表面層にクラックが発生し、裏汚れも発生した。
また、比較例４に示すように、表面層の厚みが１０［μｍ］の場合、弾性比ηが０．１３と０．１５よりも少し小さく、ビッカース硬度Ｈｖが２．６と２よりも少し大きい値であると、９０００００枚で表面層にクラックが発生し、裏汚れも発生した。
また、比較例５及び６に示すように、弾性比ηが高くより弾性的な材料を転写ローラの表層とした場合には、二次転写ニップでの変形が弾性変形の範囲内で収まるため、ヒビ割れは発生しなかった。しかし、摩擦係数が高くなってしまい、中間転写ベルト１０の駆動に影響を与え位置ズレ画像を引き起こしてしまった。図１に示す複写機には、二次転写ローラ２３表面に潤滑剤を塗布し、摩擦係数を下げる構成にしているが、潤滑剤が二次転写ローラ２３表面に塗りこまれるまでには、中間転写ベルト１０の駆動に影響を与えてしまうため、二次転写ローラ２３表面の摩擦係数は０.４以下にすることが望ましい。よって、摩擦係数を０.４以下にするためには、弾性比ηは０.６以下にすることが望ましい。
【００４４】
なお、ビッカース硬度が低い材料は、その表面の摩擦係数が高くなる傾向がある。転写ローラの摩擦係数が大きくなると、トナーが付着しやすくなるだけでなく、クリーニングブレードとの摩擦係数が大きくなりクリーニング性の悪化、ブレード巻きこみ等の不具合が発生する。この点を鑑みると、ビッカース硬度は０．５以上とすることが実用的な範囲である。
【００４５】
また、比較例７に示すように、表面層の膜厚が大きすぎると、表面層をスプレーコーティングして作る際に、塗装段階で液ダレが発生し、ローラ表面の一部に凸部が発生してしまい、その凸部ではクリーニングブレードの接触状態が悪くなり、クリーニング不良が発生し裏汚れが発生した。この液ダレを防止のためには、表面層塗装時に一度に厚い膜厚を形成するのではなく、薄い膜厚を形成して乾燥させ、また塗装し乾燥させるという２段階の工程を繰り返す必要がある。このような工程になると転写ローラ作成に時間がかかり必要な生産量を達成できなくなってしまい実用的ではない。さらに、塗装工程を繰り返すことで、ホコリ等の異物混入の可能性も多くなり、歩留まりが悪化しコストＵＰとなることからも、一度に塗装しても液ダレが起きない膜厚である５０［μｍ以］下に設定する必要がある。
また、表面層の層厚が大きすぎると、二次転写ニップ部で所望量の変化をさせるために大きな圧力を必要とし、大きな圧力を印加し、維持する機構を設けることは装置の大型化につながるため、実用的ではない。よって、表面層の層厚は５０［μｍ］以下とする。さらに、好ましくは３０［μｍ］以下である。
【００４６】
〔実験２〕
次に実験２として、図１の複写機のバックアップローラの硬度を変えて、実験１と同様の６０万枚耐の久試験を行なった。
以下、実験２の実験条件を示す。
二次転写ローラ
・芯金 材料：ステンレス、外径：φ１６［ｍｍ］
・弾性層 材料：エピクロルヒドリンゴム（ＪＩＳ−Ａ５０［°］）、外径：φ２４［ｍｍ］
・表面層 主材料：四フッ化エチレン樹脂、架橋材の種類や量等を調節して、硬度、弾性を変更して作成した材料を弾性層の外周面にスプレーコーティングして１４０［℃］で乾燥させて作成
バックアップローラ
・芯金 材料：炭素鋼管、外径：φ１６［ｍｍ］
・弾性層 材料：発泡ウレタンゴム（ＪＩＳ-Ａ２０［°］）、外径：φ２４［ｍｍ］
中間転写ベルト
材料：ポリイミド樹脂、厚さ：８０［ｍｍ］
ニップ圧：５０Ｎ
ニップ幅：３［ｍｍ］
二次転写ニップ部での二次転写ローラの変形量：０．２［ｍｍ］
【００４７】
実験２の結果を表２に示す。
【表２】
【００４８】
表２に示すように、実験１と比較し、バックアップローラ１６の硬度を二次転写ローラ２３の硬度よりも軟らかいものにすることによって、表面層２３ｃのヒビ割れが発生する時間が格段に長くなっていることが分かる。
【００４９】
図４に二次転写ニップ部の拡大模式図を示す。図４（ａ）は、実験１の条件における二次転写ニップ部の模式図であり、図４（ｂ）は、実験２の条件における二次転写ニップ部の模式図である。
転写ニップ部では、二次転写ローラ２３およびバックアップローラ１６が変形してニップを形成している。バックアップローラ１６が二次転写ローラ２３よりも硬度が硬い場合は、図４（ａ）のように、二次転写ローラ２３の方が大きく変形する。この変形により、転写ローラの表面層２３ｃも変形し、その変形の繰り返しにより、疲労破断としてクラックが発生していた。
一方、実験２のように、バックアップローラ１６の弾性層を発泡ウレタンゴム（ＪＩＳ−Ａ２０［°］）として、二次転写ローラ硬度より軟らかい材質にすることで、実験１と同じニップ圧の場合、二次転写ニップ部では、バックアップローラ１６が主に大きく変形してニップを形成する。このため、二次転写ローラ２３変形量は少なくなり、表面層２３ｃのクラックを引き起こすのを防止することが可能となる。
【００５０】
このように、転写対向ローラであるバックアップローラ１６の硬度を低くすることで、二次転写ニップ部では、二次転写ローラ２３よりもバックアップローラ１６のほうが変形しやすい。このため、二次転写ローラ２３よりもバックアップローラ１６を低硬度とすることにより、二次転写ニップ部での二次転写ローラ２３の変形を少なくすることが出来、二次転写ローラ２３の表面層２３ｃにヒビが入ることを防止することができる。
【００５１】
二次転写ローラ２３よりもバックアップローラ１６を低硬度とするために、ゴム部材の低硬度化の方法として、一般にゴム部材に可塑剤等の低分子成分を配合する方法がある。しかし、低分子成分の可塑剤を配合したゴム部材をバックアップローラ１６に用いると、バックアップローラ１６の表面から低分子成分の可塑剤が染み出して中間転写ベルト１０を汚染し、画質に影響を与える。よって、低分子成分の可塑剤を配合しなくても低硬度化が可能なゴム部材として、ゴム部材を発泡体とした発泡ゴム部材であるＥＰＤＭ系発泡ゴム、または発泡ウレタンゴム等を用いる。これにより、バックアップローラ１６表面から低分子成分の可塑剤等の汚染物質が染み出すことが無く、中間転写ベルト１０を汚染しないので画質に悪影響を与えることなく低硬度にすることが可能である。
【００５２】
表２に示すように、実験１と比較し、転写ローラ表面層のヒビ割れが発生する時間も格段に長くなっていることから、バックアップローラ硬度を転写ローラよりも軟らかいものにすることで、画像形成の耐久枚数の余裕度の上昇を図ることができる。
しかし、バックアップローラを軟らかくした場合、二次転写ローラ２３と接触し押圧した状態で長時間放置されると、バックアップローラ１６の弾性層が永久歪みにより一部分が凹になり、バンディング画像等の異常画像が発生する。そのため、このような異常画像を防止するために、作像時以外は二次転写ローラ２３と中間転写ベルト１０との接離を行い、二次転写ローラ２３と中間転写ベルト２３が離間した状態で待機されるような接離機構を設ける必要がある。
【００５３】
以上、本実施形態によれば、転写ローラである二次転写ローラ２３の表面層２３ｃのビッカース硬度を０．５以上、２．０以下、弾性比を、０．１５以上、０．６以下、層厚を１０［μｍ］以上、５０［μｍ］以下とすることにより、６０万枚の画像形成を行う間、クラックの発生を抑制し、裏汚れの発生を抑制することができることが分かった。これにより、二次転写ローラ２３の表面層２３ｃにクラックが発生することに起因する裏汚れの発生を抑制することができるため、記録体の裏汚れのない良好な画像形成を実現できる。
また、転写ローラである二次転写ローラ２３の表面層２３ｃのビッカース硬度を０．５以上、２．０以下、弾性比を、０．１０以上、０．６以下、層厚を１５［μｍ］以上、５０［μｍ］以下とすることにより、６０万枚の画像形成を行う間、クラックの発生を抑制し、裏汚れの発生を抑制することができることが分かった。これにより、二次転写ローラ２３の表面層２３ｃにクラックが発生することに起因する裏汚れの発生を抑制することができるため、記録体の裏汚れのない良好な画像形成を実現できる。
また、表面層２３ｃの材料として、フッ素樹脂である四フッ化エチレン樹脂を用いることにより、クラックの発生を抑制しつつ、トナーの離型性も著しく改善することができ、クリーニング性の高い二次転写ローラ２３を提供することができる。
また、表面層２３ｃの摩擦係数を０.４以下にすることにより、中間転写ベルト１０の駆動に影響を与えることなく、二次転写ローラ２３のクリーニング手段として、クリーニングブレード２２を用いてもブレードが巻き込むことなく、高いクリーニング性を得られる。
また、弾性層２３ｂのＪＩＳ−Ａ硬度が４０［°］以下であるとクリーニングブレード２２の当接により、ローラ表面にブレードが喰込みやすく適正なクリーニング角度が得ることが出来なくなりクリーニング不良となりやすいが、ＪＩＳ−Ａ硬度が４０［°］以上とすることにより、ローラ表面にブレードが喰込むことを防止することができ、良好なクリーニングを行うことができる。さらに、ＪＩＳ−Ａ７０［°］以上になると、二次転写ニップ部で二次転写ローラ２３が変形しにくくなり、再生紙（または、表面の平滑性の悪い紙）等を転写するのに十分な転写ニップを得ることができなくなるが、ＪＩＳ−Ａ７０［°］以下とすることにより、二次転写ニップ部で二次転写ローラ２３が変形しやすくなり、所望の転写ニップを確保することができる。
また、転写装置の転写ローラとして上述の二次転写ローラ２３を用いることにより、記録体の裏汚れのない良好な画像形成を実現できる。
また、像担持体は複数の張架部材である第一支持ローラ１４、第二支持ローラ１５及びバックアップローラ１６によって張架されて無端移動する像担持ベルトとしての中間転写ベルト１０であり、転写ローラである二次転写ローラ２３が中間転写ベルト１０の表面に当接する位置で二次転写ローラ２３に対して中間転写ベルト１０を挟んで対抗する転写対向ローラとしてのバックアップローラ１６を備え、バックアップローラ１６の硬度を、二次転写ローラ２３の硬度よりも低い硬度とすることにより、二次転写ニップ部での二次転写ローラ２３の変形を少なくすることが出来、二次転写ローラ２３の表面層２３ｃにヒビが入ることを防止することができる。
また、転写対向ローラとしてのバックアップローラ１６が両端部の径に比べて中央部の径の方が大きい太鼓形状であることにより、二次転写ニップ部での転写圧の分布が均一になるため、軸方向両端部に圧力が集中することに起因する二次転写ローラ２３の表面層のヒビ割れの発生を抑制することができる。
また、転写対向ローラは、発泡ゴムからなることにより、低硬度のゴム部材からなるバックアップローラ１６表面から低分子成分の可塑剤等の汚染物質が染み出すことが無く、中間転写ベルト１０を汚染しないので画質に悪影響を与えることなく、バックアップローラ１６を低硬度にすることが可能となる。
また、二次転写ローラ２３の表面をクリーニングする転写ローラクリーニング手段としてクリーニングブレード２２を備えることにより、二次転写ローラ２３に付着したトナーなどを除去することができ、裏汚れの発生を防止することができる。
また、二次転写ローラ２３の表面上に潤滑剤を塗布することにより、表面に潤滑層ができフィルミングを防止できる。
また、潤滑剤を固形化した固形潤滑剤２４を直接二次転写ローラ２３表面に接触させて塗布することにより、部品点数を少なく、簡単な構成にすることができる。
また、弾性体からなる潤滑剤塗布部材を介して二次転写ローラ２３表面に塗布するようにすることにより、二次転写ローラ２３の表面には潤滑剤が塗布された弾性体からなる部材が接触するようになるので、二次転写ローラ２３の表面の傷つきを防止することができる。
また、ステアリン酸亜鉛を潤滑剤として塗布することにより、二次転写ローラ２３の表面にそのステアリン酸亜鉛によるコーティング層を簡単に形成することができるため、そこに炭酸カルシウム等の付着物が付着しにくくなり、表面に付着したとしても容易に取り除くことが可能となる。
また、画像形成装置である複写機のプリンタ部１００における転写手段として、二次転写ローラ２３を備えた転写装置を用いることにより、記録体の裏汚れのない良好な画像形成を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施形態にかかる複写機の概略構成図。
【図２】二次転写ニップ部周辺の拡大説明図。
【図３】弾性比を求める仕事関数の測定データの一例の概略のグラフ。
【図４】二次転写ニップ部の拡大模式図、（ａ）は、実験１の条件における二次転写ニップ部の模式図、（ｂ）は、実験２の条件における二次転写ニップ部の模式図。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 中間転写ベルト
１１ 潤滑剤押圧スプリング
１２ 潤滑剤ケース
１３ 二次転写電源
１４ 第一支持ローラ
１５ 第二支持ローラ
１６ バックアップローラ
１６ａ 転写対向芯金
１６ｂ 転写対向弾性層
１７ ベルトクリーニング装置
１８ 画像形成ユニット
２０ タンデム画像形成ユニット
２１ 露光装置
２２ クリーニングブレード
２３ 二次転写ローラ
２３ａ 芯金
２３ｂ 弾性層
２３ｃ 表面層
２４ 固形潤滑剤
２５ 定着装置
４０ 感光体ドラム
６１ 現像ユニット
６２ 一次転写ローラ
６３ 感光体クリーニング装置
１００ プリンタ部
２００ 給紙部
３００ スキャナ部
４００ 原稿搬送部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体の表面に当接するように配置された表面移動する転写部材を有し、該像担持体と該転写部材との間に記録体を挟持した状態で該像担持体上のトナー像を該記録体へ転写する転写装置に用いられ、
ローラ体と該ローラ体の回転軸とを備える該転写部材としての転写ローラにおいて、
該ローラ体は、芯金と、該芯金の外周に設けた弾性層と、該弾性層の外周で該ローラ体の表面を形成する表面層とを有し、
該表面層は、
ビッカース硬度が０．５以上、２．０以下、
弾性比が、０．１５以上、０．６以下、
層厚が１０［μｍ］以上、５０［μｍ］以下であることを特徴とする転写ローラ。
但し、弾性比は、物体に外力を加えて物体を変形させたときの外力が行った仕事量を全仕事量、物体を変形させた後に外力をなくして物体がその弾性力によって変形量が減少したときの物体の弾性力が行った仕事量を弾性仕事量としたとき、弾性仕事量の全仕事量に対する比である。
【請求項２】
像担持体の表面に当接するように配置された表面移動する転写部材を有し、該像担持体と該転写部材との間に記録体を挟持した状態で該像担持体上のトナー像を該記録体へ転写する転写装置に用いられ、
ローラ体と該ローラ体の回転軸とを備える該転写部材としての転写ローラにおいて、
該ローラ体は、芯金と、該芯金の外周に設けた弾性層と、該弾性層の外周で該ローラ体の表面を形成する表面層とを有し、
該表面層は、
ビッカース硬度が０．５以上、２．０以下、
弾性比が、０．１以上、０．６以下、
層厚が１５［μｍ］以上、５０［μｍ］以下であることを特徴とする転写ローラ。
但し、弾性比は、物体に外力を加えて物体を変形させたときの外力の仕事量を全仕事量、物体を変形させた後に外力をなくし物体がその弾性力によって変形量が減少したときの物体の弾性力の仕事量を弾性仕事量としたときの弾性仕事量の全仕事量に対する比である。
【請求項３】
請求項１または２の転写ローラにおいて、
上記表面層は、フッ素樹脂からなることを特徴とする転写ローラ。
【請求項４】
請求項１、２または３の転写ローラにおいて、
上記表面層の表面の摩擦係数は、０．４以下であることを特徴とする転写ローラ。
【請求項５】
請求項１、２、３または４の転写ローラにおいて、
上記弾性層のＪＩＳ−Ａ硬度が４０［°］以上、７０［°］以下であることを特徴とする転写ローラ。
【請求項６】
像担持体上に形成されたトナー像を、
該像担持体と転写部材との間に記録体を挟持した状態で該像担持体上のトナー像を該記録体へ転写する転写装置において、
該転写部材として、請求項１、２、３、４または５の転写ローラを用いることを特徴とする転写装置。
【請求項７】
請求項６の転写装置において、
上記像担持体は複数の張架部材によって張架されて無端移動する像担持ベルトであり、
上記転写ローラが該像担持ベルトの表面に当接する位置で該転写ローラに対して該像担持ベルトを挟んで対抗する転写対向ローラを備え、
該転写対向ローラの硬度が該転写ローラの硬度よりも低い硬度であることを特徴とする転写装置。
【請求項８】
請求項６または７の転写装置において、
上記像担持体は複数の張架部材によって張架されて無端移動する像担持ベルトであり、
上記転写ローラが該像担持ベルトの表面に当接する位置で該転写ローラに対して該像担持ベルトを挟んで対抗する転写対向ローラを備え、
該転写対向ローラは両端部の径に比べて中央部の径の方が大きい太鼓形状であることを特徴とする転写装置。
【請求項９】
請求項７または８の転写装置において、
上記転写対向ローラは、発泡ゴムからなることを特徴とする転写装置。
【請求項１０】
請求項６、７、８または９の転写装置において、
上記像担持体は、静電潜像が形成される潜像担持体と対向し、該潜像担持体上に形成されたトナー像を一次転写される中間転写体であり、
上記転写ローラは、該中間転写体の表面に当接するように配置された表面移動する二次転写ローラであることを特徴とする転写装置。
【請求項１１】
請求項６、７、８、９またはまたは１０の転写装置において、
上記転写ローラの表面をクリーニングする転写ローラクリーニング手段を備えることを特徴とする転写装置。
【請求項１２】
請求項６、７、８、９、１０または１１の転写装置において、
上記転写ローラの表面上に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段を有することを特徴とする転写装置。
【請求項１３】
請求項１２の転写装置において、
上記潤滑剤塗布手段は上記潤滑剤を固形化した固形潤滑剤を備え、
上記転写ローラに該固形潤滑剤を直接接触させることを特徴とする転写装置。
【請求項１４】
請求項１２の転写装置において、
上記潤滑剤塗布手段は上記潤滑剤を収容する潤滑剤収容部と弾性体からなる潤滑剤塗布部材とを備え、
該潤滑剤収容部から潤滑剤塗布部材を介して上記転写ローラの表面に潤滑剤を塗布することを特徴とする転写装置。
【請求項１５】
請求項１２、１３または１４の転写装置において、
上記潤滑剤はステアリン酸亜鉛であることを特徴とする転写装置。
【請求項１６】
静電潜像が形成される潜像担持体と、
該潜像担持体上の該静電潜像を現像してトナー像とする現像手段と、
該潜像担持体上に形成されたトナー像を記録体に転写する転写手段と、
トナー像が転写された記録体上にトナー像を定着させる定着手段とを有する画像形成装置において、
該転写手段として、請求項６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５の転写装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
像担持体の表面に当接するように配置された表面移動する転写部材を有し、該像担持体と該転写部材との間に記録体を挟持した状態で該像担持体上のトナー像を該記録体へ転写する転写装置に用いられ、
ローラ体と該ローラ体の回転軸とを備える該転写部材としての転写ローラにおいて、
該ローラ体は、芯金と、該芯金の外周に設けた弾性層と、該弾性層の外周で該ローラ体の表面を形成する表面層とを有し、
該表面層は、
ビッカース硬度が０．５以上、２．０以下、
弾性比が、０．１５以上、０．６以下、
層厚が１０［μｍ］以上、５０［μｍ］以下であることを特徴とする転写ローラ。
但し、弾性比は、物体に外力を加えて物体を変形させたときの外力が行った仕事量を全仕事量、物体を変形させた後に外力をなくして物体がその弾性力によって変形量が減少したときの物体の弾性力が行った仕事量を弾性仕事量としたとき、弾性仕事量の全仕事量に対する比である。
【請求項２】
像担持体の表面に当接するように配置された表面移動する転写部材を有し、該像担持体と該転写部材との間に記録体を挟持した状態で該像担持体上のトナー像を該記録体へ転写する転写装置に用いられ、
ローラ体と該ローラ体の回転軸とを備える該転写部材としての転写ローラにおいて、
該ローラ体は、芯金と、該芯金の外周に設けた弾性層と、該弾性層の外周で該ローラ体の表面を形成する表面層とを有し、
該表面層は、
ビッカース硬度が０．５以上、２．０以下、
弾性比が、０．１以上、０．６以下、
層厚が１５［μｍ］以上、５０［μｍ］以下であることを特徴とする転写ローラ。
但し、弾性比は、物体に外力を加えて物体を変形させたときの外力の仕事量を全仕事量、物体を変形させた後に外力をなくし物体がその弾性力によって変形量が減少したときの物体の弾性力の仕事量を弾性仕事量としたときの弾性仕事量の全仕事量に対する比である。
【請求項３】
請求項１または２の転写ローラにおいて、
上記表面層は、フッ素樹脂からなることを特徴とする転写ローラ。
【請求項４】
請求項１、２または３の転写ローラにおいて、
上記表面層の表面の摩擦係数は、０．４以下であることを特徴とする転写ローラ。
【請求項５】
請求項１、２、３または４の転写ローラにおいて、
上記弾性層のＪＩＳ−Ａ硬度が４０［°］以上、７０［°］以下であることを特徴とする転写ローラ。
【請求項６】
像担持体上に形成されたトナー像を、
該像担持体と転写部材との間に記録体を挟持した状態で該像担持体上のトナー像を該記録体へ転写する転写装置において、
該転写部材として、請求項１、２、３、４または５の転写ローラを用いることを特徴とする転写装置。
【請求項７】
請求項６の転写装置において、
上記像担持体は複数の張架部材によって張架されて無端移動する像担持ベルトであり、
上記転写ローラが該像担持ベルトの表面に当接する位置で該転写ローラに対して該像担持ベルトを挟んで対抗する転写対向ローラを備え、
該転写対向ローラの硬度が該転写ローラの硬度よりも低い硬度であることを特徴とする転写装置。
【請求項８】
請求項６または７の転写装置において、
上記像担持体は複数の張架部材によって張架されて無端移動する像担持ベルトであり、
上記転写ローラが該像担持ベルトの表面に当接する位置で該転写ローラに対して該像担持ベルトを挟んで対抗する転写対向ローラを備え、
該転写対向ローラは両端部の径に比べて中央部の径の方が大きい太鼓形状であることを特徴とする転写装置。
【請求項９】
請求項７または８の転写装置において、
上記転写対向ローラは、発泡ゴムからなることを特徴とする転写装置。
【請求項１０】
請求項６、７、８または９の転写装置において、
上記像担持体は、静電潜像が形成される潜像担持体と対向し、該潜像担持体上に形成されたトナー像を一次転写される中間転写体であり、
上記転写ローラは、該中間転写体の表面に当接するように配置された表面移動する二次転写ローラであることを特徴とする転写装置。
【請求項１１】
請求項６、７、８、９またはまたは１０の転写装置において、
上記転写ローラの表面をクリーニングする転写ローラクリーニング手段を備えることを特徴とする転写装置。
【請求項１２】
請求項６、７、８、９、１０または１１の転写装置において、
上記転写ローラの表面上に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段を有することを特徴とする転写装置。
【請求項１３】
請求項１２の転写装置において、
上記潤滑剤塗布手段は上記潤滑剤を固形化した固形潤滑剤を備え、
上記転写ローラに該固形潤滑剤を直接接触させることを特徴とする転写装置。
【請求項１４】
請求項１２の転写装置において、
上記潤滑剤塗布手段は上記潤滑剤を収容する潤滑剤収容部と弾性体からなる潤滑剤塗布部材とを備え、
該潤滑剤収容部から潤滑剤塗布部材を介して上記転写ローラの表面に潤滑剤を塗布することを特徴とする転写装置。
【請求項１５】
請求項１２、１３または１４の転写装置において、
上記潤滑剤はステアリン酸亜鉛であることを特徴とする転写装置。
【請求項１６】
静電潜像が形成される潜像担持体と、
該潜像担持体上の該静電潜像を現像してトナー像とする現像手段と、
該潜像担持体上に形成されたトナー像を記録体に転写する転写手段と、
トナー像が転写された記録体上にトナー像を定着させる定着手段とを有する画像形成装置において、
該転写手段として、請求項６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５の転写装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−９４１０（Ｐ２００８−９４１０Ａ）
【公開日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４１８５４（Ｐ２００７−１４１８５４）
【出願日】平成１９年５月２９日（２００７．５．２９）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２９日（２００７．５．２９）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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