(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像情報に応じた静電潜像が形成される像担持体と、像担持体に形成された静電潜像をトナーによりトナー像として可視化する現像装置と、像担持体上に担持されたトナー像が一次転写される中間転写体と、中間転写体上の未定着トナー像を記録媒体に二次転写する転写部材とを備え、上記中間転写体は、表面層がテトラフルオロエチレン樹脂の微粉末を分散させたカーボンブラック分散導電性ウレタン塗料により構成され、下層の弾性層が吸油量が２５０ｍｌ／１００ｇ以上のＤＢＰ吸油性の高いカーボンブラックと吸油量が１００ｍｌ／１００ｇ以下のＤＢＰ吸油性の低いカーボンブラックとのＤＢＰ吸油性の異なる２種以上のカーボンブラックを分散した非相溶系のブレンドゴム材料から構成されたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記ブレンドゴム材料は、溶解度パラメータの差が１．３以上ある少なくとも２種のゴム材料からなる請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記ブレンドゴム材料が、ＮＢＲとＥＰＤＭの混合物からなる請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記弾性層のカーボンブラックとして、ＤＢＰ吸油性の高いアセチレンブラックとＤＢＰ吸油性の低いサーマルブラックの混合物を用いる請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記アセチレンブラックとサーマルブラックの混合割合が、重量比で１３：２０〜８：２５の範囲にある請求項４記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機，レーザプリンター，ファクシミリ，これらの複合機器等の電子写真方式を利用した画像形成装置に関する。より具体的には、像担持体に形成されたトナー像を一旦中間転写体に一次転写した後、これを用紙等の記録媒体に二次転写して再生画像を得るようにした画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を利用した画像形成装置は、無機または有機光導電性材料で構成された感光体からなる像担持体上に一様な電荷を形成し、画像信号を変調したレーザ光等で静電潜像を形成した後、帯電したトナーにより静電潜像を現像して可視化されたトナー像とする。そして、このトナー像を中間転写体を介してあるいは直接用紙等の記録媒体に静電的に転写することにより所要の再生画像を得る。像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体に一次転写し、更に中間転写体上のトナー像を記録媒体に二次転写する方式を採用した画像形成装置は、例えば特開平１−１９８７７４号公報等に開示されている。
上記中間転写体方式を採用した画像形成装置において、感光体ドラムは中間転写体に接触回転しながら、感光体ドラムから中間転写体にトナー像を転写する。この転写時には、例えば中間転写体ドラムは、感光体ドラムや転写ロールとの接触圧を一定に保持する必要がある。この時、両ドラムの製作上の問題により、軸周りに振れ誤差が発生することがある。振れ誤差が発生すると、両ドラムの密着性が悪化すると共に、両ドラム間の接触圧の変動を招き、転写特性に悪影響を及ぼす。
【０００３】
これを防止するために、中間転写体ドラム表面をゴムやスポンジ等の柔軟性を有する材質で形成して、感光体ドラムと中間転写体ドラムとを適当な接触圧でもって接触させることが必要である。他方、中間転写体ドラム表面の材質として、電子写真装置特有の耐トナー固着性や、転写電流を一定に得るための抵抗率といった要求がある。
接触圧を一定に保持するために、例えば、発泡ゴム，ウレタンゴム，シリコーンゴム，ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）等の弾性部材を内層として、これをポリエチレンテレフタレート等の絶縁部材で被覆した円筒状の中間転写手段（特開平１−１９８７７４号公報）、導電性スポンジ層を内層としてこれを導電性ゴム層または誘電体フィルムで被覆した中間転写体ドラム（特開平４−２８７０７０号公報）、内層の柔軟部材外周に転写フィルムを巻き付け固定したた中間転写ドラム（特開平６−２７４０４８号公報）等が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、導電性スポンジ層を設けた中間転写体ドラムでは、大径の発泡セルが層中に存在すると、転写ムラが発生することがある。また、弾性部材として、導電剤分散のＮＢＲやウレタン等のゴム材料を用いた中間転写体ドラムでは、Ｌ／Ｌ環境（１０℃，１５％ＲＨ）とＨ／Ｈ環境（２８℃，８５％ＲＨ）で、導電性弾性部材の電気抵抗値が２桁以上変化するため、環境変動によって転写電圧が安定して得られないという問題がある。さらに、弾性部材として、導電剤分散のシリコーンゴムを用いた場合には、印加電圧によって抵抗が上昇するため、トナー像の転写に必要な一定の転写電流を経時変化なく流すことができないという問題がある。
そこで、本発明の目的は、上述の問題点を解決しようとするものであって、像担持体および転写部材として用いられる場合のバイアスロール等の押圧部材との接触圧を一定に保持し、低温低湿環境と高温高湿環境下での電気抵抗値の変動が小さく、かつ転写電流を経時変化なく安定して流すことによって、高画質の転写画像を安定に得ることのできる中間転写体を備えた画像形成装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上述の問題点を解消すべく鋭意検討を重ねてきたところ、弾性層の構成材料として互いに相溶性のない２種以上のゴム材料を用い、かかる系に電子導電タイプの導電剤を分散させると、非相溶性のゴム相界面に導電剤が密に分布して安定した導電路が形成され、また経時変化のない一定の転写電流が得られ、さらには、表面層の構成材料としてトナー付着力の小さいフッ素樹脂をゴム変性すると、下層の弾性変形に対する追随性が良好となり、かつ中間転写体表面へのトナー固着が防止できるとの知見を得て、本発明をなすに至ったものである。
すなわち、本発明の画像形成装置は、画像情報に応じた静電潜像が形成される像担持体と、像担持体に形成された静電潜像をトナーによりトナー像として可視化する現像装置と、像担持体上に担持されたトナー像が一次転写される中間転写体と、中間転写体上の未定着トナー像を記録媒体に二次転写する転写部材とを備え、上記中間転写体は、表面層がテトラフルオロエチレン樹脂の微粉末を分散させたカーボンブラック分散導電性ウレタン塗料により構成され、下層の弾性層が吸油量が２５０ｍｌ／１００ｇ以上のＤＢＰ吸油性の高いカーボンブラックと吸油量が１００ｍｌ／１００ｇ以下のＤＢＰ吸油性の低いカーボンブラックとのＤＢＰ吸油性の異なる２種以上のカーボンブラックを分散した非相溶系のブレンドゴム材料から構成されたことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の画像形成装置は、中間転写方式の電子写真装置であれば特に限定されるものではなく、例えば通常のモノカラー画像形成装置や、感光体ドラム等の像担持体上に担持されたトナー像を中間転写体に順次一次転写を繰り返すカラー画像形成装置、像担持体上に担持された多重トナー像を中間転写体に一括転写するカラー画像形成装置、各色毎の現像器を備えた複数の像担持体を中間転写体ドラムの外周に配置したタンデム型カラー画像形成装置等に適用される。
なお、各図面に示す画像形成装置において、同様の機能を有する構成要素には同一の番号を付すことにする。
【０００７】
図１はトナー像の一次転写を繰り返す上記カラー画像形成装置の概略構成図である。図１において、矢印方向に回転する感光体ドラムからなる像担持体１の表面が帯電器２で一様に帯電された後、画像処理された画像書込手段３により、第１色目の静電潜像が形成される。静電潜像はその色に対応するトナーを収容した現像装置４により可視化された第１色目のトナー像が形成される。このトナー像は、像担持体１と中間転写体ドラム５とが接触する一次転写部に到達すると、像担持体１と接地された中間転写体ドラム５との電位差によって、中間転写体ドラム５に一次転写される。以降同様にして、像担持体１上に第２色目，第３色目，第４色目のトナー像が形成され、中間転写体ドラム５に順次重ね合わせられるように一次転写される。このようにして、フルカラー多重トナー像が中間転写体ドラム５に担持される。
上記現像装置４は、各色の静電潜像に対応するトナーを収容した複数の現像器４1〜４4を有する。すなわち、各現像器には、それぞれイエロー(Ｙ)，マゼンタ(Ｍ)，シアン(Ｃ)，黒(Ｋ)の各色トナーが収容されている。
【０００８】
中間転写体ドラム５に対向して転写部材６が配置された二次転写部において、該ドラム５に担持された多重トナー像は、給紙トレイ７から所定のタイミングで供給される記録媒体（以下、用紙Ｐで代表する）に静電的に一括転写される。未定着トナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置８に搬送されて加熱・加圧処理され、機外に排出される。
上記転写部材６がバイアスロールの場合は、中間転写体ドラム５に接離可能に配置され、用紙Ｐへの多重トナー像の転写時に中間転写体ドラム５に押圧するように構成される。また、転写部材６には、電圧印加手段（図示せず）が接続していて、二次転写時に転写電圧が印加される。なお、各一次転写後の像担持体１および二次転写後の中間転写体ドラム５は、それぞれクリーニング装置９，ドラムクリーナ１０等により残留トナーや残留電荷が除去され、次の画像形成プロセスに備える。
【０００９】
図１に示す画像形成装置は、像担持体上に担持された多重トナー像を中間転写体に一括転写するカラー画像形成装置に転用することができる。すなわち、第１色目のトナー像が形成されると、中間転写体ドラム５に転写することなく第２色目トナー像を形成し、以降同様にして第３色目，第４色目のトナー像が順次重ね合わせられるように形成され、最終的にフルカラー多重トナー像が像担持体１上に担持される。その後、上記多重トナー像は中間転写体ドラム５に一括して一次転写され、中間転写体ドラム５上に担持された未定着の多重トナー像は、転写部材６により用紙Ｐに静電的に一括転写される。
また、図１に示す画像形成装置は、中間転写体ドラムを中間転写体ベルトに代えた画像形成装置に転用することも可能である。この中間転写体ベルトを備えたカラー画像形成装置は次のようなものである。像担持体上に担持された第１色目から第４色目のトナー像を一次転写部材により、順次中間転写体ベルトに静電的に一次転写する。中間転写体ベルトは複数のベルト支持ローラおよびバックアップロールに張架されており、中間転写体ベルト上に担持された未定着の多重トナー像は、上記バックアップロールに対向して配置されたバイアスロールにより、用紙に静電的に二次転写される。この中間転写体方式は、像担持体上に担持された上述の多重トナー像を中間転写体ベルトに一括転写する方式に適用することもできる。
【００１０】
図２は複数の像担持体を配置した前記タンデム型カラー画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は、中間転写体ドラム５の外周に配置された複数の像担持体１に各色のトナーを収容した現像器を備え、各色のトナー像を中間転写体ドラム５に連続的に一次転写する点で、図１に示すカラー画像形成装置と異なる。
すなわち、像担持体１1〜１4の表面が帯電器２1〜２4で一様に帯電された後、原稿画像を各色毎の電気信号に変換する画像書込手段３1〜３4により、各色毎の静電潜像が形成される。各静電潜像はその色に対応するトナーを収容した現像器４1〜４4により可視化され、各色のトナー像が形成される。各像担持体１1〜１4は中間転写体ドラム５に接触していて、各色のトナー像は電位差によって中間転写体ドラム５に順次一次転写される。この一次転写は、第１色目のトナー像を担持した中間転写体ドラム５が２番目以降の一次転写部を通過する際に連続的に行われ、各色のトナー像が重ね合わされる。中間転写体ドラム５に担持された多重トナー像は、図１に示すカラー画像形成装置と同様にして、転写部材６により給紙トレイ７から供給される用紙Ｐに静電的に一括転写される。
図２に示す画像形成装置において、現像器４1〜４4のうちから適宜の現像器を２個配設した像担持体を２個配置し、中間転写体ドラム５を２回転させて一次転写を行う２連タンデム型フルカラー画像形成装置に変更することも可能である。
【００１１】
図１，２に示す画像形成装置において、フルカラー以外の多色画像を形成する場合は、２個または３個の現像器に多色画像に対応したトナーを収容することになる。また、単色の静電潜像が形成されるよう画像処理された画像書込手段３により、像担持体１上に静電潜像を形成して、その色に対応するトナーのみを現像装置４に収容した場合、図１に示す画像形成装置をモノカラー画像形成装置に適用することができる。
さらに、図１，２に示す感光体ドラム(１)を公知のベルト感光体に置き換えることもできる。また、前記転写部材６としては、図示のバイアスロールや転写ブレード等の中間転写体ドラム５に接離可能に配置される前記押圧部材以外に、コロトロン等のコロナ転写器などを用いることができる。
【００１２】
転写部材としてバイアスロールを用いる場合を例にとると、その層構造は単層でも多層でもよく、特に限定されるものではない。例えば２層構造の場合は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属シャフトに固定されたコア層とその表面を被覆する保護層とからなる。コア層はシリコーンゴム，ウレタンゴム，ＥＰＤＭ等またはこれらの発泡体で構成し、保護層はウレタン樹脂，フッ素系樹脂等で構成することが好ましい。
バイアスロールの外径は通常１２〜２０ｍｍの範囲にあり、硬度はアスカーＣで２０〜２５°の範囲にある。バイアスロールには抵抗を調節するために導電剤が分散され、その体積抵抗率は１０4〜１０5Ωcmの範囲にある。また、バイアスロールには１〜５ｋＶの転写電圧が印加される。
【００１３】
図３は、本発明の画像形成装置に装着された図１，２に図示の中間転写体ドラム５の断面図である。中間転写体ドラム５は、円筒状の基材５ａ上に、電子導電タイプの導電剤および２種以上のブレンドゴム材料から構成される弾性層５ｂを下層として、その外周面にゴム変性フッ素樹脂から構成される表面層５ｃを被覆した２層構造からなる。
本発明にかかる中間転写体において、表面抵抗率は１０7 〜１０12Ω／□の範囲、特に１０7 〜１０10Ω／□の範囲にあることが好ましい。表面抵抗率が１０7 Ω／□より低くなると、中間転写体と像担持体との間に過大な電流が流れることから、一旦転写されたトナー像が像担持体に戻るリトランスファー現象が発生してしまう。一方、表面抵抗率が１０12Ω／□より高くなると、トナー像の転写時に中間転写体が著しく帯電することから、中間転写体が像担持体と離間する際に剥離放電が発生してトナー像が飛散してしまう。
像担持体および場合によってはバイアスロールと接触する中間転写体は、未定着トナー像の転写の際に所定のニップ圧を確保する必要があり、中間転写体の硬度（ＪＩＳ  Ａ）を５０〜７０°の範囲とすることが好ましい。像担持体との上記ニップ圧を１００〜７００ｇ／ｃｍ2 、バイアスロールとのニップ圧を１００〜７００ｇ／ｃｍ2 とすることにより、各ニップ幅を２.０〜３.５ｍｍの範囲に設定することができる。
【００１４】
前記基材を構成する材料は、電気良導性の物質であれば特に限定されるものではなく、例えばアルミニウム，ＳＵＳ，銅等が用いられる。
弾性層は、その厚みが通常０.５〜３.０ｍｍの範囲にあり、互いに相溶性のないゴム材料に導電剤を分散させた非相溶系のゴム相を形成している。ここで、物質の分子間力を表す指標として、下記の式（１）で示される溶解度パラメータ（solubility parameter；ＳＰ値）δが挙げられる。このＳＰ値は大きいほど極性が高く、その差が小さいほど相溶性があり、差が大きいほど相溶性のないことが知られている。
δ2 ＝ δ2d＋δ2p′＋δ2h                (１)
（式中、δ2d，δ2p′，δ2h は、それぞれ分散力，極性効果および水素結合に基づくＳＰ値である。）
上記ＳＰ値(δ)はまた、凝集エネルギーをＥ（cal＝４.１８６８Ｊ）、分子容をＶm（ｃｍ3）とすると、下記の式（２）で示すことができる。
δ ＝ （Ｅ／Ｖm）1/2［Ｊ1/2／cm2/3］    (２)
【００１５】
ＳＰ値の高いゴム材料としては、ウレタンゴム（ＳＰ値：１０），アクリルゴム（９．５），塩素化ポリイソプレンゴム（９．３５），ＮＢＲ（９．３１），クロロプレンゴム（８．７１）等が挙げられる。また、ＳＰ値の低いゴム材料としては、シリコーンゴム（ＳＰ値：７．４５），ブチルゴム（７．８５），ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム；８．０），水素添加ポリブタジエンゴム（８．０８），天然ゴム（８．１３）等が挙げられる。これらのゴム材料のうち、ポリマー連鎖の側鎖置換基や共重合成分の比率が異なる場合は、同系のゴム材料でもＳＰ値に幅がある。例えばＮＢＲを例にとると、極性の大きいシアノ基を有するアクリロニトリル含量が１８％（重量）でＳＰ値は８．７１であり、同様に２０％で９．２５，２５％で上記した９．３１，３０％で９．６８，３９％で１０．３９である。
弾性層の構成材料としては、各種のゴム材料が使用可能であるが、ＳＰ値の差が１．０以上ある少なくとも２種以上のブレンドゴムが使用される。一般に、ＳＰ値の差が大きい２種のゴム材料をブレンドすると、互いに相溶性がないので混ざり合わない。かかるブレンドゴム材料としては、ＳＰ値の差が１．３以上あることが好ましい。その好ましい組合せは、組成比（重量）が２：８〜７：３のＮＢＲとＥＰＤＭを挙げることができる。
【００１６】
前記弾性層には、環境変動による抵抗値の変化が小さい電子導電タイプの導電剤を含有する。上記ゴム相に導電剤を分散させると、図４に示すように、海相と島相の界面に導電剤が密に凝集して、不均一に分散した状態の導電性ゴム相が形成される。この導電性ゴム相は、無発泡でもあるいは化学発泡またはガス発泡させた独立気泡または連続気泡のいずれの形態でもよく、密に凝集した導電剤部分が導電に寄与するので、安定した導電路を形成することができる。しかも、導電剤の配合量を少なくすることができるので、ゴム相の硬度の上昇を抑制することができる。
電子導電タイプの導電剤としては、例えばカーボンブラック、グラファイト、銅，アルミニウム，ニッケル，銅合金，ＳＵＳ等の金属または合金、酸化錫，酸化亜鉛，酸化チタン，酸化インジウム，酸化アンチモン，チタン酸カリウム，酸化錫−酸化インジウム複合酸化物，酸化錫−酸化アンチモン複合酸化物等の導電性金属酸化物などの１種または２種以上の微粉末が用いられる。中でも、コストの点でカーボンブラックが好適である。
【００１７】
カーボンブラックは、非イオン性の他の微粉末状導電剤と同様に、これを添加したゴム組成物中において連鎖状に結合する性質があり、かかる連鎖結合の長さに応じてゴム組成物の抵抗値が異なったものになる。この連鎖結合が長ければ、弾性層の導電性は向上しその抵抗値は低下する。一方、連鎖結合が短かければ、弾性層の導電性は低下しその抵抗値は高くなる。したがって、長い連鎖結合を形成するカーボンブラックを添加した場合は、短い連鎖結合を形成するカーボンブラックを同量添加した場合と比較して、中間転写体の抵抗値が大きく変化することになる。
上記連鎖結合の長さは、カーボンブラックの個々の粒子の粒径や表面活性度に依存しているが、これを示す指標の１つとしてＤＢＰ（ジブチルフタレート）吸油性がある。本発明におけるＤＢＰ吸油性は、ＡＳＴＭ Ｄ２４１４-６ＴＴに従って測定されるカーボンブラック１００ｇに吸収されたＤＢＰ量（ｍｌ）が多いか少ないかで表される。このＤＢＰ吸油性の高いすなわち吸油量の多いカーボンブラックほど、長い連鎖結合を形成するものとされている。
【００１８】
ＤＢＰ吸油性の高いカーボンブラックのみをブレンドゴムに添加して、中間転写体の抵抗値を調整しようとすると、添加量の僅かな増減でも抵抗値が大きく変化することになる。そのため、カーボンブラックの添加量を厳密に規定しなくては、所定の抵抗値を中間転写体に付与することができない。一方、ＤＢＰ吸油性の低いカーボンブラックのみを添加して、中間転写体の抵抗値を調整すれば、添加量の増減に伴う抵抗値の変化の割合は小さくなる。しかし、所定の抵抗値を中間転写体に付与するためには、ＤＢＰ吸油性の高いカーボンブラックのみを添加する場合よりも、多量のカーボンブラックを添加する必要が生じる。その結果、ゴム組成物中におけるカーボンブラックの配合割合が高まることから、ゴム組成物をバンバリーミキサー，ニーダー等で混練する際に高粘度となるため加工が困難になるだけでなく、形成される弾性層の硬度が高くなる。
したがって、ＤＢＰ吸油性の高いカーボンブラックと吸油性の低いカーボンブラックのＤＢＰ吸油性の異なる２種以上を併用することが好ましい。
【００１９】
ブレンドゴム材料に添加する上記カーボンブラックは、ＤＢＰ吸油性に差があるものであればよいが、かかる差があまりに小さいと、１種類のカーボンブラックを添加した場合と同じような結果を生じる。したがって、カーボンブラックとしては、ある程度ＤＢＰ吸油量に差のあるものが好ましく、ＤＢＰ吸油性の高いカーボンブラックの吸油量が２５０ml／100g以上であり、吸油性の低いカーボンブラックの吸油量が１００ml／100g以下であることが好ましい。
具体的には、吸油性の高いカーボンブラックとしては、例えば吸油量４４７ml／100gのＨＳ−５００（旭カーボン(株)製）、吸油量３６０ml／100gのケッチェンブラック（ライオンアグゾ(株)製）、吸油量２８８ml／100gの粒状アセチレンブラック（電気化学(株)製）、吸油量２６５ml／100gのバルカンＸＣ−７２（キャボット社製）等のアセチレンブラックなどが挙げられる。また、吸油性の低いカーボンブラックとしては、例えば吸油量２８ml／100gのアサヒサーマルＦＴ、吸油量３５ml／100gのアサヒサーマルＭＴ（旭カーボン(株)製）等のサーマルブラックなどが挙げられる。
【００２０】
例えば、ＤＢＰ吸油性の高いアセチレンブラックと吸油性の低いサーマルブラックの混合物を用いて、中間転写体の抵抗値を調整する場合、その混合割合は重量比で１：０．５〜１：５の範囲にあり、好ましくは１３：２０〜８：２５である。すなわち、アセチレンブラックに対するサーマルブラックの割合が０．５より少ないと、抵抗値のバラツキが大きいだけでなく、前者の添加量の増減により、弾性層ひいては中間転写体の抵抗値が大きく変化する。サーマルブラックの割合が５より多いと、前述したように、弾性層成形時の加工が困難になり、弾性層の硬度も高くなる。
このように、ＤＢＰ吸油性の異なるカーボンブラックの混合割合を調整することによって、前記した１０7 〜１０12Ω／□の領域内で中間転写体の抵抗値の急激な変化を抑制することができると共に、吸油性の低いカーボンブラック単独と比較して、少量の添加量で抵抗値のバラツキを小さい導電化が可能となる。
ところで、シリコーンゴム単独に導電剤を分散させた導電性ゴムは、一般に転写電圧の印加による抵抗値の経時変化が大きいことが知られている。シリコーンゴムのうち、代表的なポリマーであるポリジメチルシロキサンは、Ｓｉ−Ｏ結合の原子間距離（１．６４Å）がＣ−Ｃ結合の原子間距離（１．５４Å）より大きい。しかも、分子間力は、他の有機高分子鎖に比べて、主鎖（Ｓｉ−Ｏ）中の各結合の周りの回転ポテンシャルが低い。また、他のポリマーに比べて、シリコーンゴム主鎖（Ｓｉ−Ｏ）の回転の自由度が高く、分子鎖の広がりも大きい。そのため、カーボンブラック等の導電性フィラー（導電剤）を拘束する力も小さい。したがって、電圧印加時に導電剤が電気的な力によって移動しやすく、この移動によって新たな通電回路が形成されて抵抗値が変化する。
しかし、本発明においては、２種以上の非相溶系ブレンドゴムの界面に導電剤が密に凝集して、弾性層が安定した導電路を形成しているので、弾性層の上記経時変化を大幅に低下させることが可能となる。
【００２１】
表面層は、導電剤分散のゴム変性フッ素樹脂を弾性層の外周面に通常コーティング加工する塗布法により形成される。
フッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）樹脂，ポリフッ化ビニリデン，エチレン−ＴＦＥ共重合体，ＴＦＥ−ヘキサフルオロプロピレン共重合体，ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ樹脂）等が挙げられる。フッ素樹脂を変性するゴム材料としては、特に限定されるものではないが、ウレタンゴムやフッ素系ゴムが好適に用いられる。表面層に分散される導電剤としてカーボンブラックを用いる場合は、これを３〜１０重量％の範囲、好ましくは４〜８重量％の範囲で分散させて、中間転写体の抵抗値が調整される。
表面層材料として、フッ素樹脂を用いた場合は、感光体ドラムおよびバイアスロールとの接触に伴う繰り返し変形によってクラックを発生することがあった。しかし、ゴム変性されたフッ素樹脂は、柔軟性があるので下層の弾性層の変形に追随でき、かつトナーの付着力が小さく、ニップ荷重による中間転写体表面へのトナーの固着がなくなる。
【００２２】
ゴム変性フッ素樹脂の市販品としては、ウレタン変性ＴＦＥ樹脂を含有する水エマルジョン塗料にカーボンブラックを分散させた日本アチソン(株)製のエムラロン３４５ＥＳＤ，ＪＹＬ−６０１ＥＳＤ等が挙げられる。また、例えばＴＦＥ樹脂の微粉末を分散させたカーボンブラック分散導電性ウレタン塗料等を用いることもでき、上記樹脂としては粒径０.３〜０.７μｍの(株)喜多村製のＫＴＬ−５００Ｆを用いることができる。
前記塗布法としては、刷毛塗り，ディピング法，スプレー法，ロールコータ法等を採用することができ、例えばスプレー法により一般に１５〜６０μｍ厚、好ましくは１５〜３０μｍ厚の表面層を形成することができる。膜厚が１５μｍ未満であると、中間転写体は像担持体および用紙を介してバイアスロールと圧接および回転が繰り返されることから、表面層が摩耗し前記弾性層が露出する恐れがあり、また表面層を塗布法で形成する場合、均一な膜厚を形成することが困難になる。一方、膜厚が６０μｍを超えると、塗布法により弾性層を被覆する場合、表面に液ダレが生じやすく、平滑かつ均一な塗膜を安定して形成することが困難になる。そして、表面層の膜厚が上記範囲内にあれば、前記硬度が５０〜７０°の範囲内にある中間転写体を安定して得ることができる。
【００２３】
本発明の作用は次のとおりである。
画像情報に応じて像担持体１に形成された静電潜像は、現像装置４内に収納されたトナーにより現像されて、未定着トナー像として可視化される。このトナー像は、像担持体１に担持された状態で一次転写部において、中間転写体５に転写される。複数色画像を転写する場合は、現像装置４内に収容されたトナーにより現像して、各色トナー像の一次転写を繰り返すかあるいは像担持体１上の多重トナー像を一括転写する。
像担持体１から中間転写体５上へのトナー像の一次転写が終了して、所望の色相のトナー像を担持した中間転写体５が二次転写部に移動してくると、これと同期して用紙Ｐが二次転写部に搬送される。用紙Ｐが中間転写体５と転写部材６との間の二次転写部を通過する際に、例えばトナー像の帯電極性と逆極性の転写電圧を印加することにより、中間転写体５に担持されていたトナー像が用紙Ｐに二次転写される。
【００２４】
請求項１発明の画像形成装置は、中間転写体５が、吸油量が２５０ｍｌ／１００ｇ以上のＤＢＰ吸油性の高いカーボンブラックと吸油量が１００ｍｌ／１００ｇ以下のＤＢＰ吸油性の低いカーボンブラックとのＤＢＰ吸油性の異なる２種以上のカーボンブラックを分散した非相溶系のブレンドゴム材料で構成された下層の弾性層５ｂと、テトラフルオロエチレン樹脂の微粉末を分散させたカーボンブラック分散導電性ウレタン塗料により構成された表面層５ｃの２層構造からなる。
非相溶系のブレンドゴム材料に電子導電タイプの導電剤を分散させると、通常均一に分散することが困難な上記導電剤が海相と島相の界面に密に凝集した導電性ゴム相が形成される（図４参照）。そのため、安定した導電路および低硬度の弾性層５ｂを形成することができる。しかも、弾性層５ｂの構成成分として非相溶系のブレンドゴム材料を用いたため、低温低湿と高温高湿間の環境変動による抵抗値の変化が小さい。さらに、吸油量が２５０ｍｌ／１００ｇ以上のＤＢＰ吸油性の高いカーボンブラックと吸油量が１００ｍｌ／１００ｇ以下のＤＢＰ吸油性の低いカーボンブラックとのＤＢＰ吸油性の異なるカーボンブラックを併用することによって、中間転写体５の表面抵抗率をより容易に調整することができる。しかも、非相溶系導電性ゴム相の抵抗値のバラツキを小さくすることが可能であるだけでなく、弾性層５ｂの成形時の加工性に優れ、硬度の調整が容易になる。
また、シリコーンゴム単独に導電剤を分散させた導電性ゴムは、電圧の印加による抵抗値の経時変化が大きいが、本発明における弾性層５ｂは２種以上のゴム材料を構成成分としているため、かかる経時変化を大幅に低下させることができる。
さらに、弾性層５ｂとその表面にテトラフルオロエチレン樹脂の微粉末を分散させたカーボンブラック分散導電性ウレタン塗料により構成された表面層(５ｃ)を設けたことにより、表面層５ｃが下層の弾性層５ｂの変形に応じて追随するので、中間転写体５と像担持体１および転写部材６として用いることのあるバイアスロールとの接触圧を一定に保持することができる。しかも、テトラフルオロエチレン樹脂の微粉末を分散させたカーボンブラック分散導電性ウレタン塗料により構成された表面層はトナーの付着力が小さく、ニップ荷重による中間転写体５表面へのトナー固着がなくなる。したがって、高品質の転写画像を形成することが可能となる。
【００２５】
請求項２，３発明の画像形成装置は、前記ブレンドゴム材料としてＳＰ値の差が１．３以上のゴム材料を用いるもので、請求項３発明においてはＮＢＲとＥＰＤＭの混合物を用いるものである。このようなＳＰ値の差が大きいゴム材料は互いに相溶性がないので、カーボンブラック等の導電剤と親和性のあるＮＢＲと、このＮＢＲと相溶性に乏しいＥＰＤＭをブレンドすることにより、図４に示すように、導電剤が両ゴム相の界面に分布した弾性層５ｂが得られ、一層安定した導電路を形成することができる。また、ＮＢＲとＥＰＤＭのブレンド比率，ＮＢＲ中のアクリロニトリルの共重合比，導電剤の配合量を調整することによって、中間転写体５の表面抵抗率を１０7 〜１０10Ω／□の好ましい領域内で安定して調整することができる。
【００２６】
請求項４発明の画像形成装置は、弾性層５ｂに分散されるカーボンブラックとして、ＤＢＰ吸油性の高いアセチレンブラックとＤＢＰ吸油性の低いサーマルブラックとの混合物を用いるものである。ＤＢＰ吸油性の異なるカーボンブラックを併用することによって、上記１０7 〜１０10Ω／□の領域内で中間転写体５の表面抵抗率をより容易に調整することができる。しかも、非相溶系導電性ゴム相の抵抗値のバラツキを小さくすることが可能であるだけでなく、弾性層５ｂの成形時の加工性に優れ、硬度の調整が容易になる。
請求項５発明の画像形成装置は、上記アセチレンブラックとサーマルブラックの混合割合を重量比で１３：２０〜８：２５の範囲に限定したものである。その結果、上記請求項４発明の作用をより確かなものとすることができる。
【００２７】
【実施例】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
（画像形成装置）
図５は中間転写ドラムを備えたカラー画像形成装置の全体図である。なお、図１に示す画像形成装置の構成要素と同様の機能を有するものには、同一の番号を付している。
図５において、プラテン１１上に載置した原稿（図示せず）の下面に沿って移動する原稿照明用ランプ１２から出射して、原稿で反射した光を移動ミラーユニット１３、レンズ１４、固定ミラー１５を介して画像読取部のＣＣＤに収束させる。ＣＣＤは、多数の光電変換素子とレッド(Ｒ)，グリーン(Ｇ)，ブルー(Ｂ)の３色のフィルタとにより、上記原稿画像を各色毎の電気信号に変換する。この電気信号は画像処理回路１６に入力され、画像処理回路１６は各色毎に入力された原稿画像読取信号をデジタル信号に変換して記憶する画像メモリを有している。
光書込制御装置１７は、上記画像処理回路１６の画像データを所定のタイミングで読み出して、光ビーム書込装置１８に出力する。光ビーム書込装置１８は、矢印方向に回転する感光体ドラムからなる像担持体１に各色に対応した静電潜像を書き込む。これらの番号１１〜１８から前記画像書込手段３が構成される。
【００２８】
像担持体１の周囲には、その表面を一様に帯電させる帯電器２、像担持体１に書き込まれた静電潜像を各色のトナー像に現像する現像装置４、像担持体１上のトナー像が一次転写される中間転写体ドラム５、除電器およびクリーニングブレードを有するクリーナユニット（クリーニング装置）９が配置されている。
上記現像装置４は、前記Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色のトナーを収容した現像器４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋを有し、それぞれ各色のトナーで上記静電潜像を現像して可視化する。上記中間転写体ドラム５の表面側には、該ドラム５上の多重トナー像を二次転写するバイアスロール６が接離可能に配置されている。中間転写体ドラム５の周囲には、さらにドラムクリーナ１０が二次転写部のドラム下流側に配置されている。また、バイアスロール６表面には、ポリウレタンで形成されたクリーニングブレード１９が常時当接していて、二次転写等で付着したトナー粒子や紙粉等の異物が除去される。
画像形成装置Ｕ本体の下部には抽出自在の給紙トレイ７が設けられ、その上方にピックアップロール２０が配置されている。このピックアップロール２０の下流側には、用紙Ｐの重送を防止する一対のフィードロール２１、用紙搬送ロール２２、用紙Ｐを案内するガイド部材２３およびレジロール２４が順次配置されている。さらに、二次転写部の用紙搬送路下流側には、転写されたトナー像を担持した用紙Ｐを搬送する搬送ベルト２５、用紙Ｐ上の未定着トナー像を定着処理する前記定着装置８、定着画像が形成された用紙Ｐを機外に排出する一対の排出ロール２６、および排出された用紙Ｐを載置する排紙トレイ２７が順次配置されている。
【００２９】
（画像形成装置Ｕの作用）
矢印方向に回転する像担持体１は、帯電器２により表面が一様に帯電され、光ビーム書込装置１８により静電潜像が書き込まれる。像担持体１上の静電潜像は現像装置４により未定着トナー像に現像される。このトナー像の形成は、最初に第１色目のトナー像が形成され、以降像担持体１が所定時間回転する毎に、第２色目から第４色目までのトナー像が形成される。本実施例では、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ色のトナー像が順次形成されるようになっている。
ここで、前記光書込制御装置１７では、最初にＢ色のフィルタで色分解された光像に対応する第１色目のＹ色のデジタル信号を読出し、光ビーム書込装置１８に出力して、像担持体１表面にＹ色に対応した静電潜像を書き込む。この静電潜像は現像装置４内の現像器４ｙによりＹ色の可視化された第１色目のトナー像に現像され、同トナー像が一次転写部へ移動する。一次転写部においては、像担持体１と中間転写体ドラム５とが接触しながら両者の電位差により、Ｙ色のトナー像が静電的に中間転写体ドラム５に吸着されつつ、転写体ドラム５の矢印方向の回転で一次転写される。
【００３０】
中間転写体ドラム５は、Ｙトナー像を担持したまま像担持体１と同一の速度で回転する。１色目のトナー像の転写が終了すると、転写体ドラム５におけるＹトナー像の転写開始位置が一次転写部に到達する迄に、光書込制御装置１７からの出力によりＧ色のフィルタで色分解された光像に対応する静電潜像の書込が開始される。そして、Ｙトナー像を担持した転写体ドラム５の上記転写開始位置が一次転写部に到達すると、Ｙトナー像の転写と同様にして２色目のＭトナー像の転写が行われる。続いて、Ｃ，Ｋ色の静電潜像が順次現像器４ｃ，４ｋにより可視化され、Ｃ，Ｋトナー像の転写が上記Ｍトナー像の転写と同様に行われる。
このようして、各色に重ね合わされた多重トナー像が中間転写体ドラム５上に形成される。各色のトナー像が転写体ドラム５に一次転写された後に、クリーニング装置９のブレードにより、像担持体１の表面はクリーニングされる。また、各色のトナー像が転写体ドラム５上に一次転写されるまで、転写体ドラム５に配置された前記バイアスロール６およびドラムクリーナ１０は、転写体ドラム５から離間した退避位置に保持されている。
【００３１】
一方、給紙トレイ７から給紙された用紙Ｐは、中間転写体ドラム５上に転写された各色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の多重トナー像が二次転写部に移動してくるのと同期して、前記レジロール２４から二次転写部に搬送される。
二次転写部において、バイアスロール６は中間転写体ドラム５に押圧した状態にある。そして、搬送されてきた用紙Ｐは、ドラム５，ロール６間の圧接搬送および転写体ドラム５の回転によって二次転写部を通過する。この際、転写電圧印加手段（図示せず）からトナー像の帯電極性と逆極性の転写電圧の印加により、転写体ドラム５に担持されていたトナー像が用紙Ｐに二次転写される。
ここで、単色画像を形成する場合は、中間転写体ドラム５上に一次転写された例えばＫ色のトナー像が二次転写部に移動してきた時、直ちにトナー像は用紙Ｐに転写される。２色または３色の画像を形成する場合は、多色トナー像が二次転写部に移動してきた時、トナー像を用紙Ｐに転写すればよい。この多色画像の転写の場合は、各色のトナー像が一次転写部でズレることなく正確に一致するよう、前述のとおり、像担持体１と中間転写体ドラム５の回転を同期させている。
上述のようにして、トナー像が所望の色相に転写された用紙Ｐは、搬送ベルト２５に載置されて定着装置８に搬送される。その後、定着処理された用紙Ｐは排紙トレイ２７に排出される。二次転写が完了すると、転写体ドラム５は、二次転写部の下流に設けられたドラムクリーナ１０によりクリーニングされ、次の転写に備える。
【００３２】
図５に示した画像形成装置における一次および二次転写関連部材の具体的な構成は次のとおりである。
像担持体(１)として、表面がポリカーボネートで被覆された外径８４ｍｍのＯＰＣ感光体ドラムが用いられた。この像担持体(１)は、ニッブ幅３．０ｍｍで下記の中間転写体ドラム(５)と接触する。
バイアスロール(６)として、ＳＵＳ製シャフトに押出成形された発泡ウレタンゴム上に、チューブ押出成形法によりポリウレタン層を被覆した外径１６ｍｍの２層構造ウレタンロールを用いた。このバイアスロール(６)の硬度はアスカーＣで２３°であって、ニップ幅３．０ｍｍで中間転写体ドラム(５)に押圧する。また、体積抵抗率は１０4.5 Ωcmであり、バイアスロール(６)には２ｋＶの転写電圧が印加されるように構成されている。
【００３３】
（中間転写体ドラムの製造）
実施例に示した上記中間転写体ドラムは、次のようにして製造された。
ＮＢＲとＥＰＤＭを重量比で４：６にブレンドしたゴム材料（ＮＥ４０；日本合成ゴム(株)製）１００重量部に対してアセチレンブラック（前記粒状アセチレンブラック）を１１重量部およびサーマルブラック（前記アサヒサーマルＦＴ）を２０重量部の割合で混練した。この混練物をチューブクロスヘッド押出成形機により成形した。なお、ＮＢＲ（ＳＰ値：９．３）とＥＰＤＭ（８．０）のＳＰ値の差は１．３である。
次いで、成形されたブレンドゴム材料を加硫缶内で温度１２６℃，圧力１．５kg／cm2Ｇ の加圧蒸気により加熱して加硫した。得られた弾性体の空洞に外径１１０ｍｍで１０ｍｍ厚のアルミニウム製基材(５ａ)を圧入して、挿通された基材(５ａ)の外周面に弾性体を固定した後、表面を研磨加工して厚み１．０ｍｍの弾性層(５ｂ)を形成した。
次に、カーボンブラックを固形分換算で６重量％分散させたウレタン変性ＴＦＥ樹脂を含有する水エマルジョン塗料（前記エムラロンＪＹＬ−６０１ＥＳＤ）を弾性層(５ｂ)外周面にスプレーコーティングした。次いで、１００℃で３５分間加熱して、膜厚２０μｍの表面層(５ｃ)を形成した。
このようにして製造された中間転写体ドラム(５)は、表面抵抗率が１０9.2 Ω／□であり、硬度（ＪＩＳ  Ａ）が５０°であった。なお、上記中間転写体ドラムおよび次の電気抵抗特性試験において、表面抵抗率の計測は全て、表面抵抗計（ハイレスターＩＰのＨＲプローブ；三菱油化(株)製）を用い、５００Ｖの電圧を印加してから３０秒後の電流値を読みとることにより行われた。
【００３４】
（弾性材料の電気抵抗特性試験）
上記中間転写体ドラムの弾性層を構成するカーボンブラック分散のブレンドゴム材料を用いて、抵抗値の環境変動を評価した。比較例として、電子導電剤分散のウレタンゴムおよびＮＢＲを用いて、同様に抵抗値の環境変動を評価した。
試験材料の構成成分とその厚み（ｍｍ），Ｌ／Ｌ環境（１０℃，１５％ＲＨ）とＨ／Ｈ環境（２８℃，８５％ＲＨ）下に、電圧５００Ｖを印加した時に計測された試験材料の表面抵抗率（log Ω／□），および抵抗値の環境変動を表１に示す。なお、表１中の「環境変動」は上記２環境下に計測された表面抵抗率の差で表される。
下記の表１から明らかなように、実施例では、環境変動による抵抗値の変化は０．７と良好な結果が得られた。一方、比較例１，２の導電性ゴム材料では、環境変動に伴って抵抗値（log Ω／□）が２桁以上と大きく変化した。
【００３５】
【表１】
0003721677.tif 000002
【００３６】
前述のブレンドゴム材料（ＮＥ４０）１００重量部に対し、カーボンブラックとして、ＤＢＰ吸油性の異なるサーマルブラック２０重量部（●印）および２５重量部（○印）とアセチレンブラック９，１１，１２，１３重量部とを組み合わせた場合のカーボンブラックの配合量と同カーボンブラック分散のブレンドゴム材料の表面抵抗率の関係を図６に示す。
上記サーマルブラックとして吸油量２８ml／100gで平均粒径８０ミリμｍの前記アサヒサーマルＦＴを用い、アセチレンブラックとして吸油量２５０ml／100gで平均粒径４０ミリμｍの前記粒状アセチレンブラックを用いた。
図６に示すように、アセチレンブラックの配合量を９〜１３重量部の範囲内で変化させても、ブレンドゴム材料の表面抵抗率の変化は２桁未満と小さい。したがって、ブレンドゴム材料の表面抵抗率を図示の１０7 〜１０10Ω／□の領域内で容易に調整することができる。
【００３７】
前述のブレンドゴム材料（ＮＥ４０）１００重量部に配合されるカーボンブラックの量を変化させた場合のカーボンブラックの配合量と同カーボンブラック分散のブレンドゴム材料の表面抵抗率の関係を図７に示す。上記カーボンブラックとして、吸油量３６０ml／100gで平均粒径３０ミリμｍの前記ケッチェンブラックを用い、２回ほど試験を行った。
ＤＢＰ吸油性の高いケッチェンブラック単独を上記ゴム材料に配合した場合は、その配合量の変化に対するゴム材料の抵抗値の変化が大きく、中間転写体に所定の抵抗値を付与するためには、弾性層を形成する際に、ＤＢＰ吸油性の異なる２種以上のカーボンブラックを併用することが好ましいことが分かる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の画像形成装置は、非相溶系ブレンドゴム材料の海相と島相の界面に電子導電タイプの導電剤が密に凝集した導電性ゴム相が形成されるので、安定した導電路を形成することができ、環境変動による抵抗値の変化が小さい。また、弾性層が２種以上のゴム材料を構成成分としているため、抵抗値の経時変化の大きい従来の導電性シリコーンゴムと較べて、経時変化することなく転写電流を安定して流すことができる。さらに、弾性層表面にテトラフルオロエチレン樹脂の微粉末を分散させたカーボンブラック分散導電性ウレタン塗料により構成された表面層を形成したことにより、中間転写体と像担持体との接触圧を一定に保持することができ、ニップ荷重による中間転写体表面へのトナー固着もなくなる。したがって、高品質の転写画像を形成することが可能となる。
また、ＤＢＰ吸油性の異なるアセチレンブラックとサーマルブラックの混合物を導電剤として用いる請求項４発明によれば、中間転写体の表面抵抗率を１０7 〜１０10Ω／□の範囲内で調整することが容易であり、しかも抵抗値のバラツキも小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の画像形成装置の概略構成図である。
【図２】  本発明の別の画像形成装置の概略構成図である。
【図３】  本発明における中間転写体ドラムの断面図である。
【図４】  導電剤の分散状態の概要を示す本発明における弾性層の断面図である。
【図５】  本発明の一実施例として示す画像形成装置の全体図である。
【図６】  サーマルブラックおよびアセチレンブラックの配合量とブレンドゴム材料の表面抵抗率の関係を示すグラフである。
【図７】  １種のカーボンブラックを配合した場合のその配合量とブレンドゴム材料の表面抵抗率の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
Ｕ…画像形成装置、Ｐ…記録媒体（用紙）、１…像担持体、４…現像装置、５…中間転写体、５ａ…基材、５ｂ…弾性層、５ｃ…表面層、６…転写部材。
【図１】
0003721677.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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