(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部により形成された現像剤像を担持する転写体と、
前記画像形成部と対向配置され、前記画像形成部とともに前記転写体を挟み、前記現像剤像を前記画像形成部から前記転写体に転写する転写部材と、
を有し、
前記転写部材は、導電性支持体と、前記導電性支持体の外周面に設けられる弾性層とを含む転写ローラであり、
前記転写ローラの表面の周方向における３ｍｍあたりの応力の最大値と最小値の差の最大値を、０．１０５（Ｎ）以下にしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置おいて、
前記転写ローラは、表面に発泡体を有する弾性層を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像形成装置おいて、
前記転写ローラは、さらに前記弾性層の表面に樹脂層を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像形成装置おいて、
前記応力は、Φ２、長さ１０ｍｍの円筒形状の端子を押込み量０．４ｍｍとして前記弾性層に押圧させて測定されることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセスを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子写真プロセスを用いた画像形成装置は、中間転写方式を用いたものがあり、例えばブラックＫ、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣの各色に対応する感光ドラム上に形成されたトナー像を、一旦中間転写ベルトに順次、転写（１次転写）して重ね合わせ、その後中間転写ベルト上に担持されているトナー像を記録媒体上に再度転写（２次転写）することにより画像を形成している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１０６４１３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、従来の技術においては、１次転写の上流側の１次転写部で中間転写ベルト上に１次転写したトナーが下流側の１次転写部を通過するときに感光ドラム側に一部のトナーが付着する逆転写が発生することがあり、その逆転写するトナー量が均一でないことにより印刷画像にムラが発生してしまい印刷品位が低下してしまうという問題がある。
本発明は、このような問題を解決することを課題とし、逆転写するトナー量のムラを抑制し、印刷品位を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そのため、本発明は、現像剤像を形成する画像形成部と、前記画像形成部により形成された現像剤像を担持する転写体と、前記画像形成部と対向配置され、前記画像形成部とともに前記転写体を挟み、前記現像剤像を前記画像形成部から前記転写体に転写する転写部材と、を有し、前記転写部材は、導電性支持体と、前記導電性支持体の外周面に設けられる弾性層とを含む転写ローラであり、前記転写ローラの表面の周方向における３ｍｍあたりの応力の最大値と最小値の差の最大値を、０．１０５（Ｎ）以下にしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
このようにした本発明は、逆転写するトナー量のムラを抑制し、印刷品位を向上させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例における画像形成装置の構成を示す概略側断面図
【図２】実施例における１次転写ローラの硬度測定の説明図
【図３】実施例における１次転写ローラの抵抗測定の説明図
【図４】サンプルＮｏ．１の１次転写ローラの応力を示すグラフ
【図５】サンプルＮｏ．４の１次転写ローラの応力を示すグラフ
【図６】サンプルＮｏ．９の１次転写ローラの応力を示すグラフ
【図７】サンプルＮｏ．１３の１次転写ローラの応力を示すグラフ
【図８】サンプルＮｏ．１５の１次転写ローラの応力を示すグラフ
【図９】実施例における転写効率を示すグラフ
【図１０】実施例における逆転写率を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明による画像形成装置の実施例を説明する。
【実施例】
【０００９】
図１は実施例における画像形成装置の構成を示す概略側断面図である。
図１において、画像形成装置１００は、例えば電子写真プロセスを用いるプリンタであり、イエロー：Ｙ、マゼンタ：Ｍ、シアン：Ｃ、およびブラック：Ｋの計４色の現像剤としての有色トナーに対応する同一構成の画像形成ユニット８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋが配列されている。
【００１０】
画像形成部としての画像形成ユニット８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋは、現像剤像としてのトナー像を形成するものである。
各画像形成ユニット８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋは、それぞれ像担持体としての感光ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋを有し、各感光ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの周辺には、それぞれ帯電ローラ４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ、露光装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ、現像装置６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ、１次転写ローラ１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ、およびクリーニングブレード７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋが配設されている。
【００１１】
感光ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋは、有機感光ドラムであり、ＯＰＣ（Ｏｒｇａｎｉｃ  ＰｈｏｔｏＣｏｎｄｕｃｔｏｒ）感光層を有するものである。
帯電ローラ４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、帯電電源より帯電バイアス（電圧）が印加されることで感光ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの表面を均一に帯電させるものである。
露光装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）ヘッドを備え、帯電ローラ４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋにより帯電された感光ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの表面に画像情報に対応した光を照射し、露光することにより静電潜像を形成するものである。
【００１２】
現像装置６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋは、１成分非磁性接触現像方式を用いて感光ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの表面に形成された静電潜像に対し現像剤としてのトナーを付着させてトナー像を形成させるものである。現像装置６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋには、それぞれＹトナー、Ｍトナー、Ｃトナー、Ｋトナーが収容されている。
転写部材としての１次転写ローラ１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、画像形成ユニット８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋで形成されたトナー像を画像形成ユニット８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋの感光ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋから中間転写ベルト２に転写するものである。
【００１３】
それぞれの１次転写ローラ１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、中間転写ベルト２を挟んでそれぞれの感光ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに対向配置され、印刷動作時に、所定の圧力で感光ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに押圧され、転写電源により転写バイアスが印加されることにより、感光ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ上のトナー像を中間転写ベルト２上に移動させて１次転写を行う。この１次転写ローラ１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、例えばモノクロ印刷時において、１次転写ローラ１Ｙ、１Ｍ、１Ｃを中間転写ベルト２から離間させる機構と制御部を備えることもできる。
【００１４】
クリーニングブレード７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋは、エッジが感光ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに当接するように配設され、１次転写ローラ１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋにより中間転写ベルト２に転写させることができずに感光ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの表面に残留した転写残トナーを除去するものである。
【００１５】
転写体としての中間転写ベルト２は、画像形成ユニット８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋにより形成されたトナー像を担持するものである。この中間転写ベルト２は、駆動ローラ１２と、支持ローラ１３と、２次転写対向ローラ１１とにより張架され、駆動ローラ１２の回転駆動により図中矢印Ａが示す方向に回転する無端状のものである。
【００１６】
２次転写ローラ１０は、中間転写ベルト２を挟んで２次転写対向ローラ１１と対向するように配設され、２次転写部を形成するものである。２次転写ローラ１０は、印刷動作時に、転写電源により転写バイアスが印加されることにより、中間転写ベルト２上のトナー像を印刷媒体としての印刷用紙上に移動させて２次転写を行う。
クリーニングブレード１４は、中間転写ベルト２の回転方向における２次転写ローラ１０の下流側において中間転写ベルト２に当接するように配置され、２次転写部で印刷用紙上に転写されなかった転写残トナーを除去するものである。
【００１７】
印刷用紙の搬送経路の上流から順に、給紙トレイ１７、給紙ローラ４１〜４７、２次転写ローラ１０および２次転写対向ローラ１１、定着器１５が配設されている。
給紙トレイ１７は、印刷を行う前の印刷用紙Ｐを収容するものである。また、給紙ローラ４１〜４７は、印刷用紙Ｐを挟持して２次転写部まで搬送するものである。定着器１５は、２次転写部で印刷用紙Ｐ上に転写されたトナー像を熱と圧力で印刷用紙Ｐに定着させるものである。
【００１８】
次に、本実施例に用いる感光ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ（感光ドラム３）を説明する。
感光ドラム３は、アルミニウム、ステンレス鋼等の導電性の支持体上に、電荷発生物質およびバインダー樹脂を主成分とする電荷発生層と、電荷輸送物質およびバインダー樹脂を主成分とした電荷輸送層とを積層して構成される。
【００１９】
電荷発生物質には、各種有機顔料、染料が使用できるが、なかでも無金属フタロシアニン、銅塩化インジウム、塩化ガリウム、錫、オキシチタニウム、亜鉛、バナジウム等の金属、またはその酸化物、塩化物の配位したフタロシアニン類、モノアゾ、ビスアゾ、トリスアゾ、ポリアゾ類等のアゾ顔料等が使用でき、これらの物質の微粒子を、例えばポリエステル樹脂、ポリビニルアセテート、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリビニルアセトアセタール、ポリビニルプロピオナール、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、セルロースエステル、セルロースエーテル等の各種バインダー樹脂で結着した形の分散層で使用できる。
【００２０】
電荷輸送層としては、例えばカルバゾール、インドール、イミダゾール、オキサゾール、ビラゾール、オキサジアゾール、ピラゾリン、チアジアゾールなどの複素環化合物、アニリン誘導体、ヒドラゾン化合物、芳香族アミン誘導体、スチルベン誘導体、あるいはこれらの化合物からなる基を主鎖もしくは側鎖に有する重合体などの電子供与性物質が使用でき、電荷輸送層のバインダー樹脂は、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等のビニル重合体、ポリエステル、ポリエステルカーボネート、ポリスルホン、ポリイミド、フェノキシ、エポキシ、シリコーン樹脂、およびこれらの共重合体、また部分的架橋硬化物等単独あるいは混合物として使用しても良く、特にポリカーボネートの使用が適している。また、必要に応じて酸化防止剤、増感剤等の各種添加物を含んでも良い。
【００２１】
本実施例では、導電性支持体としてアルミニウム管表面にアルマイト処理を用い、電荷発生層には電荷発生物質としてフタロシアニンを用い、またバインダー樹脂としてポリビニルアセタール系樹脂を用いた。電荷輸送層には、電荷輸送物質としてヒドラゾン系化合物を用い、バインダー樹脂としてポリカーボネート系樹脂を用い、更に酸化防止剤を添加したものを用いた。また、感光ドラムの電荷輸送層の膜厚を１８μｍ、感光ドラムの外径を３０．０ｍｍとした。
【００２２】
次に、本実施例に用いる中間転写ベルト２を説明する。
中間転写ベルト２は、一層または複数の樹脂層から形成される。
成型方法としては、押出し成型、インフレーション成型、射出成型、遠心成型、ディップ成型等を使用しても良い。更に、このようにして形成された基層の表面に、スプレー塗装、ローラ塗装、またはディップ塗装をすることで表面層を形成させても良い。表面層の膜厚は、塗布する材料の濃度や塗布量によって調整される。
【００２３】
基層を構成する樹脂としては、特に限定されるものでなく、耐久性や機械的特性の観点からベルト駆動時の張力変形が一定範囲である材料が望ましく、また蛇行防止手段との摺動を繰り返し受けることによる側部の摩耗、折れ、割れ等のダメージを受け難い材料であることが望ましい。例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、アクリルニトリル−エチレンプロピレン−スチレン、ポリアセタール、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニル、ポリ六フッ化エチレンプロピレン、ポリ三フッ化エチレン、ポリアミドイミド、ポリイミド等で構成される。本実施例では、ポリアミドを使用した。
【００２４】
表面層を設ける場合、構成する材料としては、ポリアクリル、ポリアクリルウレタン、ポリエステルウレタン、ポリエーテルウレタン、ポリアミド、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、スチレン化合物、ナフタレン化合物等が好ましく、本実施例では表面層は設けない。
【００２５】
また、所望の導電性を確保するためには、基層、表面層、および基層と表面層の両方に、導電剤を添加することができる。導電材としては、イオン導電剤、電子導電剤、またはその両方を適量配することができる。イオン導電剤として、過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、テトラフルオロボラン酸リチウム、チオシアン酸カリウム、チオシアン酸リチウムなどのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、４級アンモニウム塩、有機リン塩、ホウ素酸塩などが挙げられる。また、電子導電材としては、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等が挙げられる。これらを単独使用、または複数のカーボンブラックを併用することができる。本実施例におけるプリンタに使用される中間転写ベルトには、特にチャンネルブラック、ファーネスブラックが好適に用いられ、その用途によっては酸化処理、グラフト処理等の酸化劣化を防止したものや溶媒への分散性を向上させたものを用いることが好ましい。
【００２６】
このようにして成型されたベルトの体積抵抗率ρｖは、１０6〜１０14Ω・ｃｍであることが好ましく、特に１０9〜１０12Ω・ｃｍであることが好ましい。また、表面抵抗率ρｓは、１０7〜１０14Ω／□であることが好ましく、特に１０9〜１０12Ω／□であることが好ましい。本実施例の画像形成装置に使用される中間転写ベルト２の抵抗値は、体積抵抗率ρｖが１０10Ω・ｃｍ、表面抵抗率ρｓが１０10.5Ω／□のものを使用した。
基層の膜厚は、上述した機械的耐久性の観点から、基層を構成する材料の弾性率の大小によって決定されるが、一般的にその膜厚は６０〜２００μｍである。本実施例におけるプリンタに使用される中間転写ベルトには、１００μｍのものを使用した。
【００２７】
次に、本実施例に用いるトナーを説明する。
現像剤としてのトナーは、ベースとなるトナー粒子に外添剤を混合したものを用いることができる。本実施例では、非磁性一成分の負帯電重合トナーを用い、乳化重合法によって製造されたスチレンアクリル共重合樹脂と着色剤とワックスを混合して凝集させてできたトナー粒子に、外添剤としてシリカおよび酸化チタンの微粉末を加えて混合したものを用いた。トナー粒子は、円形度として０．９４〜０．９８、平均粒径は７μｍ程度のものを用い、外添剤には粒径５０〜２００ｎｍのものを用いた。これは、転写効率、定着の離散剤レス、およびドット再現性や解像度に優れた現像を行うことにより画像のシャープネス、高画像品位を得ることができるものとして選択した。
【００２８】
次に、本実施例に用いる１次転写ローラ１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ（１次転写ローラ１）を説明する。
１次転写ローラ１は、図２（ｂ）に示すように、導電性支持体１ｂと、その導電性支持体１ｂ上に設けられ、少なくとも外周面が導電性の弾性層１ａとにより形成される。１次転写ローラ１の導電性支持体１ｂには、帯電電源が接続されている。
【００２９】
１次転写ローラは、中間転写ベルトを挟んで感光ドラムに対して副走査線方向に均一に接触（ニップ）することが好ましく、弾性層はゴムの硬さとしてアスカーＣ７０度（以下、ゴム硬度はアスカーＣ硬度計（高分子計器社製）を用いて測定）以下が好ましく、５０度以下がより好ましい。そのため弾性層には、構成される材料として発泡体が用いられることが多く、ポリウレタン発泡体、エピクロルヒドリンゴム（ＣＯ、ＥＣＯ、ＧＣＯ、ＧＥＣＯ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、天然ゴム等の一種もしくは二種以上を混合したものを用いることができる。
【００３０】
また、導電性弾性層には、さらにその表面に表面層を設けることができる。表面層を設ける場合、構成する材料としては、ポリアクリル、ポリアクリルウレタン、ポリエステルウレタン、ポリエーテルウレタン、ポリアミド、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、スチレン化合物、ナフタレン化合物等が好ましい。
【００３１】
また、所望の導電性を確保するためには、弾性層、弾性層表面、および弾性層と弾性層表面の両方に、導電剤を添加することができる。導電剤としては、イオン導電剤、電子導電剤、またはその両方を適量配することができる。イオン導電剤として、過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、テトラフルオロボラン酸リチウム、チオシアン酸カリウム、チオシアン酸リチウムなどのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、４級アンモニウム塩、有機リン塩、ホウ素酸塩などが挙げられる。また、電子導電材としては、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等が挙げられる。これらを単独使用、または複数のカーボンブラックを併用することができる。
【００３２】
１次転写ローラの導電特性としては、抵抗として１０9Ω以下が好ましい。弾性層の導電性として、電子導電性、イオン導電性のどちらでも良いが、部分的な抵抗ムラが転写ムラに影響し易いこともあり、抵抗ムラを抑制するために、一般的には電子導電性よりもイオン導電性のものが用いられることが多い。
【００３３】
ここで、１次転写ローラ１の抵抗測定は、図３に示すように、抵抗測定器５２にはハイレジスタンスメータ（４３３９Ｂ  ヒューレットパッカード社製）を用い、φ３０のＳＵＳ製の金属ドラム５３に線圧５０ｇｆ／ｃｍで１次転写ローラ１を接触（ニップ）させ、１次転写ローラ１と金属ドラム５３を等速で回転させながら抵抗値を測定する。
【００３４】
本実施例では、以下の実施例１〜実施例４の１次転写ローラを用いた。
＜実施例１＞
実施例１の１次転写ローラの導電性弾性層には、ポリウレタン発泡体を用いた。原材料として、ポリオール類、ポリイソシアネート類、触媒、整泡剤、および導電剤を含有している。
【００３５】
ポリオール類としては、ポリエーテルポリオールまたはポリエステルポリオールが用いられる。ポリエーテルポリオールとしては、多価アルコールに、プロピレンオキシドを付加重合させた重合体、エチレンオキシドを付加重合させた重合体、プロピレンオキシドとエチレンオキシドとを付加重合させた重合体、あるいはそれらの変性体等が用いられる。変性体としては、ポリエーテルポリオールにアクリロニトリルまたはスチレンを付加させたもの、あるいはアクリロニトリルとスチレンの双方を付加させたもの等が挙げられる。ここで、多価アルコールは、１分子中にヒドロキシル基を複数個有する化合物であり、例えばグリセリン、ジプロピレングリコール等が挙げられる。
【００３６】
ポリオール類と反応させるポリイソシアネート類は、イソシアネート基を複数有する化合物であって、具体的にはトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、トリフェニルメタントリイソシアネート、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）等の芳香族ポリイソシアネート類、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等の脂環族ポリイソシアネート類、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）等の脂肪族ポリイソシアネート類、またはこれらとポリオールとの反応による遊離イソシアネート類プレポリマー類、カルボジイミド変性ポリイソシアネート類等の変性ポリイソシアネート類、さらにはこれらの混合ポリイソシアネート等が用いられる。これらのうち、トリレンジイソシアネートおよびその誘導体、４，４−ジフェニルメタンジイソシアネートおよびその誘導体が好ましく、これらを混合して使用することもできる。
【００３７】
ポリイソシアネート類のイソシアネート指数（イソシアネートインデックス）は、１００以下、または１００を越えても良いが、ポリウレタン発泡体の柔軟性を発泡体ローラに適するようにするために、１００〜１１０の範囲であることが好ましい。ここで、イソシアネート指数は、ポリオール類のヒドロキシル基等の活性水素基に対するポリイソシアネート類のイソシアネート基の当量比を百分率で表したものである。
【００３８】
次に、触媒は、ポリオール類とポリイソシアネート類とのウレタン化反応（樹脂化反応）、その生成物とポリイソシアネート類との硬化反応（架橋反応）等の各反応を促進させるためのものである。係る触媒として具体的には、トリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ）、ジメチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ´，Ｎ´−トリメチルアミノエチルピペラジン等の３級アミン、オクチル酸スズ（スズオクトエート）等の有機金属化合物、酢酸塩、アルカリ金属アルコラート等が用いられる。また、その他の触媒として、発泡体表面における硬化性を向上させるために、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン等のモルホリン系の触媒を用いることもできる。触媒の配合量は、ポリオール類１００質量部当たり０．０５〜０．５質量部程度である。
導電剤は、イオン導電剤を用いて所定の抵抗値に調整する。
【００３９】
続いて、整泡剤としてはポリウレタン発泡体の原料に通常配合されるもののいずれも使用することができるが、例えばオルガノシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体、シリコーン−グリース共重合体等の非イオン系界面活性剤、またはそれらの混合物、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム等のアニオン系界面活性剤、フェノール系化合物等が挙げられる。整泡剤の配合量は、ポリオール類１００質量部当たり０．１〜２．０質量部程度であることが好ましい。
【００４０】
ポリウレタン発泡体の原料に、メカニカルフロス（機械的攪拌）法を用い、不活性の造泡用気体を混合泡立て成形型に注入する。また、メカニカルフロス法では、通常の発泡剤を必要としないが、メカニカルフロス法を採用しない場合には、発泡剤を用いて発泡させることができる。そのような発泡剤として、代表的には化学的発泡剤としての水が挙げられる。水は主にポリイソシアネート類と反応（泡化反応）して炭酸ガスを発生する。発泡剤としては、水以外にその他の化学的発泡剤または物理的（機械的）発泡剤を用いることができる。化学的発泡剤としては、有機酸、硼酸等の無機酸類、炭酸アルカリ金属塩、環状カーボネート類、ジアルキルカーボネート等が挙げられる。これらの化学発泡剤は、ポリウレタン発泡体の原料成分との反応または加熱による分解によってガスを発生する。一方、物理的発泡剤としては、ペンタン、シクロペンタン等の炭化水素類、塩化メチレン、空気、窒素ガス、炭酸ガス（二酸化炭素）等のガスが挙げられる。その他のポリウレタン発泡体の原料には、ポリアルキレンオキシドポリオール等のセルオープナー、縮合リン酸エステル等の難燃剤、酸化防止剤、可塑剤、紫外線吸収剤、着色剤等を配合することができる。
【００４１】
そして、上述したポリウレタン発泡体の原料を成形型に注入、加熱して反応および硬化させることによりポリウレタン発泡体が製造される。その際の加熱温度は、通常１００〜１５０℃程度で、加熱時間は通常２０〜４０分程度である。加熱温度が１００℃未満で、加熱時間が２０分未満の場合にはウレタン化反応が十分に進行せず、加熱温度が１５０℃を超え、加熱時間が４０分を超える場合にはスコーチ（早期架橋）が発生しやすくなって着色したり、ポリウレタン発泡体が劣化したりして好ましくない。
【００４２】
ポリウレタン発泡体が形成される際の反応は、基本的にはポリオール類とポリイソシアネート類との付加重合反応（ウレタン化反応、樹脂化反応）およびその反応生成物とポリイソシアネート類との架橋（硬化）反応である。このようにして得られるポリウレタン発泡体は、骨格が三次元に網目状に延び、その間には多数の微細なセルが均一に形成された構造を有している。また、ポリウレタン発泡体は、ハードセグメントとソフトセグメントとにより構成されるポリウレタンの性質に基づいて一定の強度と所要の弾力性を発揮することができる。
【００４３】
次に、得られたポリウレタン発泡体に導電性芯材を通して、ロール形状に研磨することで１次転写ローラを得ることができる。
実施例１では、１次転写ローラの外径は１９．０ｍｍ、軸芯径をφ１０として作成した。抵抗がおよそ７．１ｌｏｇΩ、ゴム硬度がアスカーＣ３５度、発泡セルの平均セル径が１５０μｍとなるように調整して、成形型の大きさをφ２６と、φ２２のものを各３本、後述する表１のサンプルＮｏ．１〜６の１次転写ローラを作成した。
【００４４】
＜実施例２＞
実施例２の１次転写ローラの導電性弾性層には、導電性ゴム発泡体を用いた。原材料として、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）を８０重量部程度、エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）を２０重量部程度の混合物をベースポリマーとして、更にカーボンブラックを１０〜２０重量部、発泡剤を３〜５重量部、発泡助剤を２〜４重量部、軟化剤を０〜１０重量部、架橋剤および架橋助剤を５〜１０重量部を混合した。また更に、導電剤、受酸剤、酸化防止剤、老化防止剤、加工助剤、充填剤、顔料、難燃剤、中和剤等少なくとも１種の添加剤を含有させることができる。
【００４５】
ベースポリマーの架橋剤成分としては、ＥＣＯを架橋させるためのチオウレア系の架橋剤およびその促進剤と、ＮＢＲを架橋させるための硫黄および含硫黄系架橋剤からなる少なくとも１種の架橋剤および含硫黄系促進剤とを併用することが望ましい。
次に、ローラの製造方法として、上記配合を混錬、押出し、加硫、成形加工、研磨することでロール形状を作成する。
【００４６】
混錬工程では、ニーダーやオープンロールを用いてポリマーに添加剤を均一に配合する。
押出し工程では、配合されたポリマーを円筒チューブ形状に予備成形される。このとき、圧力、速度、押出し外径、温度を一定に保つことにより、成形後のゴム硬度、抵抗ムラ、発泡ムラをより均一に保つことができる。
【００４７】
加硫工程により、予備成形されたポリマーを発泡および加硫させる。このとき、加硫方式として、連続加硫方式と、加硫缶方式とがあり、常法として用いられることが多い。連続加硫方式は、前工程の押出し工程の直後に連続加硫装置を設置し、押し出されてきたチューブを連続加硫装置によりマイクロウェーブと熱風により加硫する。連続加硫装置の中の温度、長さ、通過速度、マイクロウェーブの強さ等により架橋密度や発泡状態を調整する。加硫缶方式は、蒸気釜を用いて蒸気圧、温度、時間を調整することにより、架橋密度と発泡状態を調整する。発泡セルをより均一にするには連続加硫方式が好ましく、架橋密度を上げて圧縮永久歪を小さくするには加硫缶方式が好ましい。また、更にオーブンを用いて２次加硫することもできる。
【００４８】
次に、得られた発泡ゴムチューブに導電性芯材を通してロール形状に研磨することで１次転写ローラを得ることができる。
実施例２では、１次転写ローラの外径は１９．０ｍｍ、軸芯径をφ１０として作成した。加硫方式を連続加硫方式と加硫缶方式を用いて、それぞれ発泡セルの平均セル径１５０μｍ、２５０μｍとし、抵抗がおよそ７．１ｌｏｇΩ、ゴム硬度がアスカーＣ３５度となるように調整し、後述する表２のサンプルＮｏ．７〜１０の１次転写ローラを作成した。
【００４９】
＜実施例３＞
実施例３の１次転写ローラは、実施例２で作成した１次転写ローラの表面に、さらにウレタンコートを塗布して樹脂層を作成した。コート方法には、スプレー、ロールコーター、ディッピング等の常法を用いることができる。実施例３では、スプレー塗布を用いてウレタンコートを塗布した１次転写ローラを作成した。
【００５０】
原材料としては、溶媒に水系を用いて、ベースポリマーとしてポリウレタン、離型剤としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、導電材としてカーボンブラックを添加した。
原材料をスプレー塗布した後、オーブンを用いて乾燥させる。このとき、塗布したコート厚は、５〜１０μｍになるように調整する。
これにより、抵抗がおよそ７．２ｌｏｇΩ、ゴム硬度がアスカーＣ４０度となる後述する表３のサンプルＮｏ．１１〜１４の１次転写ローラを作成した。
【００５１】
＜実施例４＞
実施例４の１次転写ローラは、樹脂層としての樹脂チューブに、実施例１および実施例２で作成したサンプルＮｏ．６およびサンプルＮｏ．１０の１次転写ローラを圧入して作成した。
チューブには、樹脂チューブやゴムチューブを用いることができる。樹脂チューブには、例えばポリアミド（ＰＡ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、アクリロニトリル−エチレンプロピレン−スチレン、ポリアセタール、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニル、ポリ六フッ化エチレンプロピレン、ポリ三フッ化エチレン、ポリアミドイミド、ポリイミド等を用いることができる。実施例３では、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）を使用した。
【００５２】
また、チューブには、所望の導電性を確保するため、導電剤を添加することができる。導電剤としては、イオン導電剤、電子導電剤、またはその両方を適量配することができる。本実施例４におけるチューブには、イオン導電剤を添加した。
チューブの膜厚は、１次転写ローラの硬度や弾性、チューブの機械的耐久性などにより左右されるが、本実施例４では、６０μｍのものを使用した。
【００５３】
これにより、抵抗がおよそ７．２ｌｏｇΩ、ゴム硬度がアスカーＣ４８度となる後述する表４のサンプルＮｏ．１５、１６の１次転写ローラを作成した。
上述した構成の作用について説明する。
実施例１〜実施例４で作成した１次転写ローラ（サンプルＮｏ．１〜１６）について以下の評価を行った。
【００５４】
＜回転硬度測定＞
実施例１〜実施例４と比較例の１次転写ローラについて、図２に示す方法を用いて硬度測定機（微小荷重ロードセルＬＴＳ−５００ＧＡ（共和電業社製））により１次転写ローラ表面の硬度を測定する。なお、図２（ａ）は１次転写ローラ１および硬度測定機の先端子５１の斜視図、図２（ａ）は１次転写ローラ１および硬度測定機の先端子５１の側面図である。
【００５５】
図２において、硬度測定機の先端子（ＳＵＳ材）５１を１次転写ローラ１の表面である弾性層１ａに押し付ける。先端子５１の形状は、φ２、長さ１０ｍｍの円筒形状であり、先端子５１の円筒軸を１次転写ローラ１の軸芯１ｂに平行にして、先端子５１を１次転写ローラ１の中心軸方向へ押し込み量Δｄ（０．４ｍｍ）として押圧させる。
この状態で１次転写ローラ１を図中矢印Ｃが示す方向に回転させながら先端子５１に掛かる反発応力Ｆを１回転以上、本評価では１．２５回転（４５０度回転）させて測定する。
【００５６】
この測定結果に基づいて、応力Ｆの最大値Ｆｍａｘ、最小値Ｆｍｉｎ、最大値と最小値の差Ｆｐ―ｐを算出し、さらに図中矢印Ｃが示す１次転写ローラ１の表面の周方向における単位長さ（距離）３ｍｍあたりの応力Ｆの最大値と最小値の差（以下、「単位応力差」という。）ΔＦを算出し、単位応力差ΔＦの最大値ΔＦｍａｘを算出した。
実施例１のポリウレタン発泡体を用いた１次転写ローラ（ウレタン発泡ローラ）は、表１に示すサンプルＮｏ．１〜６であり、それぞれの最大値Ｆｍａｘ、最小値Ｆｍｉｎ、最大値と最小値の差Ｆｐ―ｐ、単位応力差ΔＦの最大値ΔＦｍａｘは表１に示すとおりである。
【００５７】
【表１】
0006608716.tif 000002
【００５８】
実施例１のポリウレタン発泡体を用いた１次転写ローラ（ウレタン発泡ローラ）は、例えば、サンプルＮｏ．１の１次転写ローラの反発応力Ｆは図４（ａ）に示すグラフとなり、また単位応力差ΔＦは図４（ｂ）に示すグラフとなる。図４（ａ）より、最大値Ｆｍａｘは１．９０１（Ｎ）、最小値Ｆｍｉｎは１．４８９（Ｎ）、最大値と最小値の差Ｆｐ―ｐは０．４１２（Ｎ）となる。また、図４（ｂ）より、単位応力差の最大値ΔＦｍａｘは０．０７３（Ｎ）となる。
【００５９】
実施例１の１次転写ローラ（ウレタン発泡ローラ）は、液体原料のため細かなムラが生じ難く、応力Ｆが滑らかになる傾向がある。一方で、液体原料の成形型への注入時の流量や液面管理が難しく、形成型の形状により流動痕が生じることがある。
また、例えば、サンプルＮｏ．４の１次転写ローラの反発応力Ｆは図５（ａ）に示すグラフとなり、また単位応力差ΔＦは図５（ｂ）に示すグラフとなる。図５（ａ）より、最大値Ｆｍａｘは１．７０９（Ｎ）、最小値Ｆｍｉｎは１．５３６（Ｎ）、最大値と最小値の差Ｆｐ―ｐは０．１７３（Ｎ）となる。また、図５（ｂ）より、単位応力差の最大値ΔＦｍａｘは０．１７５（Ｎ）となる。
【００６０】
図５（ａ）（ｂ）では、角度３２０度近傍にウェルドラインが見られる。型径が小さく、研磨シロが小さいと、型の表面近傍は流量の変動が起きやすくウェルドラインが生じやすい。型径を大きくし、研磨シロを大きくすることによりウェルドラインを削り取ってしまうので単位応力差ΔＦが小さくなる傾向がみられる。
実施例２の導電性ゴム発泡体を用いた１次転写ローラ（発泡ゴムローラ）は、表２に示すサンプルＮｏ．７〜１０であり、それぞれの最大値Ｆｍａｘ、最小値Ｆｍｉｎ、最大値と最小値の差Ｆｐ―ｐ、単位応力差ΔＦの最大値ΔＦｍａｘは表２に示すとおりである。
【００６１】
【表２】
0006608716.tif 000003
【００６２】
実施例２の導電性ゴム発泡体を用いた１次転写ローラ（発泡ゴムローラ）は、例えば、サンプルＮｏ．９の１次転写ローラの反発応力Ｆは図６（ａ）に示すグラフとなり、また単位応力差ΔＦは図６（ｂ）に示すグラフとなる。図６（ａ）より、最大値Ｆｍａｘは１．５０３（Ｎ）、最小値Ｆｍｉｎは１．２９８（Ｎ）、最大値と最小値の差Ｆｐ―ｐは０．２０５（Ｎ）となる。また、図６（ｂ）より、単位応力差の最大値ΔＦｍａｘは０．１４３（Ｎ）となる。
【００６３】
実施例２の１次転写ローラ（発泡ゴムローラ）は、周ムラが小さく、最大値と最小値の差Ｆｐ―ｐより局所的な応力Ｆのムラがみられ、単位応力差ΔＦの値が大きくなる傾向がみられる。
加硫缶方式は、加熱開始時、表面から熱が加わるが、連続加硫方式は、マイクロウェーブを使用しているため、ゴム内部にも均一に熱が加わり易く、連続加硫方式の方が、セル斑が小さく均一に発泡する傾向がある。また、加硫方法に関わらず、セル径が小さい方が応力Ｆのばらつきは小さい。
【００６４】
実施例３の１次転写ローラは、表３に示すサンプルＮｏ．１１〜１４であり、それぞれの最大値Ｆｍａｘ、最小値Ｆｍｉｎ、最大値と最小値の差Ｆｐ―ｐ、単位応力差ΔＦの最大値ΔＦｍａｘは表３に示すとおりである。
【００６５】
【表３】
0006608716.tif 000004
【００６６】
実施例３の１次転写ローラは、実施例２の１次転写ローラ（発泡ゴムローラ）の表面をコーティングして少し硬質化することにより、実施例２の１次転写ローラよりも単位応力差ΔＦが小さくなり、表面の硬度斑が小さくなった。
実施例３の１次転写ローラは、例えば、サンプルＮｏ．１３の１次転写ローラの反発応力Ｆは図７（ａ）に示すグラフとなり、また単位応力差ΔＦは図７（ｂ）に示すグラフとなる。図７（ａ）より、最大値Ｆｍａｘは１．９２６（Ｎ）、最小値Ｆｍｉｎは１．７０９（Ｎ）、最大値と最小値の差Ｆｐ―ｐは０．２１７（Ｎ）となる。また、図７（ｂ）より、単位応力差ΔＦの最大値ΔＦｍａｘは０．１０８（Ｎ）となる。
【００６７】
実施例４の１次転写ローラは、表４に示すサンプルＮｏ．１５、１６であり、それぞれの最大値Ｆｍａｘ、最小値Ｆｍｉｎ、最大値と最小値の差Ｆｐ―ｐ、単位応力差ΔＦの最大値ΔＦｍａｘは表４に示すとおりである。
【００６８】
【表４】
0006608716.tif 000005
【００６９】
実施例４の１次転写ローラは、チューブに巻かれることにより、チューブの弾性により硬度が大きくなった。また、局所的な硬度斑がなくなり滑らかな応力変化のみとなり、単位応力差ΔＦが非常に小さくなった。
実施例４の１次転写ローラは、例えば、サンプルＮｏ．１５の１次転写ローラの反発応力Ｆは図８（ａ）に示すグラフとなり、また単位応力差ΔＦは図８（ｂ）に示すグラフとなる。図８（ａ）より、最大値Ｆｍａｘは２．４５８（Ｎ）、最小値Ｆｍｉｎは２．２９６（Ｎ）、最大値と最小値の差Ｆｐ―ｐは０．１６２（Ｎ）となる。また、図８（ｂ）より、単位応力差ΔＦの最大値ΔＦｍａｘは０．０４７（Ｎ）となる。
【００７０】
本実施例では、発泡セルの平均セル径を小さくすること、１次転写ローラの表面にウレタンコートを塗布すること、樹脂チューブに１次転写ローラを圧入すること等により、１次転写ローラの単位応力差ΔＦの最大値ΔＦｍａｘを小さくするようにした。
【００７１】
＜印刷試験＞
次に、実施例１〜実施例４と比較例の１次転写ローラについて、図１に示すプリンタ１を用いて印刷試験を行った。
印刷試験の条件は、
（１）温湿度環境：ＮＮ環境（気温２３℃、湿度５５％）
（２）１次転写ローラ１の外径：１９．０ｍｍ、軸芯径：φ１０
（３）１次転写ローラ１の線圧：４５ｇｆ／ｃｍ
（４）試験対象の１次転写ローラ１を図１に示す１次転写ローラ１Ｋの位置に設置
（５）印刷する画像パターンは、Ｃ色のベタ画像（全面印刷）
（６）印刷濃度を光学濃度１．２５〜１．４５の範囲に調整（光学濃度は、光学濃度計Ｘ−Ｒｉｔｅ５２８（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）で測定）
（７）１次転写ローラ１Ｋの１次転写電圧を、１０００Ｖ、１５００Ｖ、２０００Ｖの３種類
とした。
【００７２】
この条件のもと、図１に示す１次転写ローラ１Ｋの位置でＣ色のトナー像が中間転写ベルト２からＫ色感光ドラム３Ｋへの逆転写トナーの割合である逆転写率を測定した。この逆転写率は、Ｃ色感光ドラム３Ｃから中間転写ベルト２に転写したＣ色のトナーの単位面積当たりの重量Ａ、およびＫ色感光ドラム３Ｋへ逆転写されたＣ色のトナーの単位面積当たりの重量Ｂを測定し、重量Ｂ／重量Ａ×１００（％）を逆転写率として算出した。
【００７３】
なお、Ｃ色感光ドラム３Ｃから中間転写ベルト２に転写されるトナーの転写効率は、図９に示すように、１次転写電圧が１０００Ｖの場合が最も高く、３０００Ｖの場合が最も低い。転写効率は、Ｃ色感光ドラム３Ｃに付着したＣ色のトナーの単位面積当たりの重量Ｃ、中間転写ベルト２に転写されたＣ色のトナーの単位面積当たりの重量Ｄを測定し、重量Ｄ／重量Ｃ×１００（％）として算出した。
【００７４】
また、印刷画像の判定基準は、
○：「濃度ムラ、濃度段差、および横帯スジを確認できない」
×：「濃度ムラ、濃度段差、および横帯スジのいずれかの画像不良、または複数の画像不良が確認できた」
とした。
【００７５】
ここで、濃度ムラとは、印刷画像の全体にわたって広がるトナー濃度の濃淡のばらつきが発生する現象であり、濃度段差とは、印刷画像にトナー濃度の違いが段差として現れる現象であり、横帯スジとは、印刷画像の１次転写ローラの軸方向である横方向にトナー濃度が異なるスジが現れる現象をいう。
判定は、濃度ムラや横帯スジは測定機による測定が難しいため、濃度差０．０５の濃度段差を判定できる検査員により目視観察することにより行った。
【００７６】
＜逆転写＞
逆転写とは、中間転写ベルト２の回転方向における上流において、中間転写ベルト２上に感光ドラムから１次転写されたトナーの一部が、下流の感光ドラムの表面に逆に転写されることである。この逆転写されるトナー量は１次転写電圧が大きいほど多くなり、図１０に示すように、１次転写電圧が大きいほど逆転写率が高くなる。また、逆転写されるトナー量が多くなると、上流に配置されるトナーの色の濃度が低下する。
＜評価結果＞
評価結果を表５に示す。
【００７７】
【表５】
0006608716.tif 000006
【００７８】
表５に示すように、１次転写電圧が小さく、逆転写率が小さいときは、印刷画像の品位に問題は見られない。しかし、１次転写電圧が大きくなり、逆転写率が一定量増えると、印刷画像の品位に不良がみられるようになる。逆転写率が１０％を超える場合でも、１次転写ローラの単位応力差ΔＦの最大値ΔＦｍａｘが０．１０５以下の場合、逆転写による印刷画像の品位に不良が生じなくなる。
【００７９】
なお、１次転写ローラの単位応力差ΔＦの最大値ΔＦｍａｘは、０が理想的であるが、単位応力差ΔＦの最大値ΔＦｍａｘが０となる１次転写ローラの作成は極めて困難である。本実施例では、実施例４のサンプルＮｏ．１６の単位応力差ΔＦの最大値ΔＦｍａｘが最小の０．０３９となるが、単位応力差ΔＦの最大値ΔＦｍａｘが０．０３９より小さいものであっても良く、単位応力差ΔＦの最大値ΔＦｍａｘが０に近づくほど逆転写による印刷画像の品位に不良が生じなくなる。
【００８０】
１次転写ローラ表面の微小な硬度変化により逆転写量のムラが生じることにより、濃度ムラや濃度段差が生じるが、１次転写ローラ表面の硬度変化を所定量以下に管理、即ち１次転写ローラの表面の単位長さにおける応力の最大値と最小値の差である単位応力差ΔＦの最大値ΔＦｍａｘを０．１０５以下にすることで逆転写による印刷画像の品位の不良を抑制することができた。
【００８１】
以上説明したように、本実施例では、１次転写ローラの単位応力差ΔＦの最大値ΔＦｍａｘを０．１０５以下にすることにより、逆転写するトナー量のムラを抑制し、印刷品位を向上させることができるという効果が得られる。
なお、本実施例では、画像形成装置をプリンタとして説明したが、それに限られることなく、複写機、ファクシミリ装置、または複合機（ＭＦＰ）としても良い。
【符号の説明】
【００８２】
１    １次転写ローラ
１ａ  弾性層
１ｂ  導電性支持体
２    中間転写ベルト
３    感光ドラム
４    帯電ローラ
５    露光装置
６    現像装置
７、１４  クリーニングブレード
８    画像形成ユニット
１０  ２次転写ローラ
１１  ２次転写対向ローラ
【図１】
0006608716.tif 000007
【図２】
0006608716.tif 000008
【図３】
0006608716.tif 000009
【図４】
0006608716.tif 000010
【図５】
0006608716.tif 000011
【図６】
0006608716.tif 000012
【図７】
0006608716.tif 000013
【図８】
0006608716.tif 000014
【図９】
0006608716.tif 000015
【図１０】
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