(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像情報に応じた静電潜像を形成する像担持体と、前記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、前記像担持体に担持された未定着トナー像を一次転写して担持する中間転写体と、前記中間転写体の未定着トナー像を記録媒体に二次転写するバイアスロールとを備え、前記バイアスロールは下地層と弾性層からなる表面層とからなる２層構成であって、下地層が導電性発泡層からなり、該発泡層の外側に厚み0.1 〜1.0 ｍｍの弾性層が被覆されており、表面層の表面抵抗率が１０7 Ω／□以上であり、芯金と表面層（弾性層）との体積抵抗率が107 Ωcmないし1010Ωcm、各層の体積抵抗率が、発泡層（R1）＜表面層（R3）で、かつ1<R3/R1<100であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記バイアスロールは、セル径0.05〜1.0mm の発泡層中に、カーボンブラックが分散されており、表面層が、イオン導電性ポリマーを分散してなるフッ素樹脂系材料からな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】
画像情報に応じた静電潜像を形成する像担持体と、前記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、前記像担持体に担持された未定着トナー像を一次転写して担持する中間転写体と、前記中間転写体の未定着トナー像を記録媒体に二次転写するバイアスロールとを備え、前記バイアスロールが、下地層、中間層、および表面層の３層構成からなり、前記下地層の発泡層が硬度（アスカＣ）40°以下であり、中間層の厚みが、0.2 ｍｍから1.0 ｍｍの弾性層からなり、表面層が、0.01ｍｍから0.1 ｍｍの樹脂材料からなり、ロール硬度（アスカＣ）が２０°〜４５°であって、芯金と表面層の体積抵抗率が107 Ωcmないし1010Ωcmであり、各層の体積抵抗率が、発泡層（R1）＜中間層（R2）＜表面層（R3）であり、かつ、1<R3/R2<100 であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機やレーザープリンタ、ファクシミリこれらＯＡ機器等の電子写真方式を利用した画像形成装置および転写ロールに関する。より具体的には、像担持体に形成し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、および画像情報に応じた静電潜像を形成する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された未定着トナー像を記録媒体に転写する転写ロールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を利用した画像形成装置は、無機または有機材料からなる光導電性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ー光等で静電濳像を形成した後、帯電したトナーで前記静電濳像を現像して可視化したトナー像とする。
そして、上記トナー像を中間転写体を介して、あるいは直接記録紙等の転写材に静電的に転写することにより所要の再生画像を得る。
特に、上記像担持体に形成したトナー像を中間転写体に一次転写し、さらに中間転写体上のトナー像を記録紙に二次転写する方式を採用したものでは、導電性のバイアスロールを用いて記録媒体に記録紙を押圧し、電界を印加してトナー像を静電的に転写するバイアスロール方式の画像形成装置が知られている。
導電性のバイアスローラーに転写電圧を印加しながら静電転写するバイアスローラー転写法は、上記バイアスローラーの押圧力を受けるとともに転写電流の通路を形成するバックアップロールを備えている。
【０００３】
上記方式を採用した画像形成装置の従来例として例えば特開平０６−０９５５２１号公報、特開平６−１２４０４９号公報に開示されている。
図１１は, 特開平０６−０９５５２１号公報に開示された転写装置における二次転写部の説明図である。同図において、中間転写体１１１は、バックアップロール１１２と複数の支持ロール１１３により張架され、矢印方向に移動する。また、二次転写部には、電源１１４からバックアップロール１１２に転写電圧を印加するためのバイアスロール１１５と、転写電圧に基づく転写電流の通路を形成するためにバックアップロール１１２に押圧して回転する電極ロール（アースロール）１１６を備えている。バイアスロール１１５としては、アルミニュウム製の金属ロールが用いられる。そして、上記電源１１４からバイアスロール１１５とバックアップロール１１２との間に転写電圧を印加すると、中間転写体１１１上のトナー像が用紙Ｐへ転写される。
【０００４】
さらに、特開平０６−１２４０４９号公報において、芯金とその外周面を被覆する次の弾性部材とでバイアスロール（転写ロール）を形成した画像形成装置が開示されている。弾性部材としては、導電剤を分散した体積固有抵抗を107 〜1010Ωcmに設定したＥＰＤＭからなる弾性体。または、厚さ50μm で体積固有抵抗を108 〜109 ΩcmのＰＦＡチューブを被覆した体積固有抵抗を108 〜109 Ωcmのエピクロルヒドリンゴムが用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バイアスロールとして金属ロールを用いる特開平０６−０９５５２１号公報に開示された転写装置においては、用紙Ｐが中間転写体１１１を介してバイアスロール１１５により、バックアップロール１１２に押圧されるので、電界の作用によりトナー像を静電的に転写する二次転写部にバイアスロールによる押圧力の荷重が集中する。このため、トナー像が凝集し、電荷密度が高くなり、引いてはトナー層内部で放電が発生してトナー極性を変化させることがある。このような要因によって、上記従来の技術では、ライン画像が中抜けするホローキャラクラーの画質欠陥を発生するという問題がある。
この問題の対策として、バイアスロールをアスカＣ硬度で２０〜４５°の範囲の低硬度にする必要がある。ゴム材を低硬度にする方法としては、ａ）ゴム材に可塑剤などの低分子成分を配合する方法と、ｂ）ゴム材料を発泡体とする方法がある。しかし、前者の低分子成分を配合する方法ａ）では、ロール表面から滲み出る低分子成分が汚染物質として画質に悪影響を与えるので、好ましくはない。
【０００６】
前記、特開平０６−０９５５２１号公報に開示された転写装置では、また、用紙Ｐがバイアスロール１１５を通過してから次の用紙Ｐがバイアスロール１１５に搬送されるまでの間に、中間転写体１１１に残留したトナーがバイアスロール１１５に転移して、この問題を解消するために、例えば、ｃ）クリーニングブレード等によりバイアスロールをクリーニングする方法、ｄ）非転写時に、トナーが像坦持体に転移する方向の電界をバイアスロールと像坦持体との間に形成する方法、などが提案されている。しかし、方法ｃ）では、前記方法ｂ）のようにバイアスロールの硬度が比較的低い場合には、クリーニングブレードによるスクレープ作用を充分に発揮させることが困難である。一方、バイアスロールがウレタンゴムや前記、特開平０６−１２４０４９号公報に開示されたＥＰＤＭ等の摩擦係数の大きいゴム材料で構成される場合は、ブレードの摺擦によって、バイアスロールが損傷されたり回転トルクが増大する等の理由により実用的ではない。方法ｄ）では、バイアスロールが圧接して変形するので、付着しているトナーがバイアスロールによって押圧されて凝集しやすくなる。そのため、充分にクリーニングするには高電界が必要となるので好ましくはない。
【０００７】
このような記録媒体の裏汚れの防止対策として、前記方法ｂ）に挙げた発泡ゴム部材にフッ素系樹脂をコーテングする方法がある。例えば、特開平６−１４９０９７号公報には、可塑剤等のブリード成分による感光体ドラム表面の汚染防止を目的として、シリコーンゴムやウレタンゴムなどの発泡弾性体表面がフッ素樹脂またはフッ素樹脂またはシリコーン樹脂により、微細な斑状に部分的なコーテングされたバイアスローラーが開示されている。
【０００８】
また、特開平６−１７５４７０号公報には、低湿度環境下での被帯電体の帯電不均一による網目状画像の発現防止を目的として、導電剤を配合した可溶性のフッ素樹脂により形成された導電膜層でＥＰＤＭ等の発泡弾性層を被覆した導電ロールが開示されている。しかしながら、上記発泡弾性体は、いずれも表面に発泡セルの凹凸が残存しているために、表面層にフッ素系の樹脂をコーテングしてもクリーニングブレードによるスクレーブ作用を充分に発揮することができない。
【０００９】
クリーニングブレードによるスクレーブ作用を充分に発揮させるために、例えば、特開平４−２０８９７３号公報にゴムライニング層上に離型性の良い樹脂をコーテングしたローラ転写器が、開示されている。また、特開平０６−１２４０４９号公報において、厚さ50μm で体積固有抵抗を108 〜109 ΩcmのＰＦＡチューブを被覆した体積固有抵抗を108 〜109 Ωcmのエピクロルヒドリンゴムが開示されている。
厚み50μｍのPFA などの樹脂チューブ材料を被覆した場合は、図１２に示すように、２次転写部において、対抗するバイアスロール１２１とバックアップロール１２２の形状に合わせてニップ部が局部的（バイアスロール１２１のバックアップロール１２２と接触する部分）に変形するので、用紙Ｐが対抗するロール側（バックツアップロール１２２側）に沿って剥離する問題がある。
さらに、体積固有抵抗を108 〜109 Ωcmのカーボンブラック分散PFA チューブ材料は、転写時の電圧によって、体積抵抗率が低くなり、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問題がある。
【００１０】
特開平６−１４９０９７号公報記載のカーボンブラックを分散してなるシリコンゴムなどのからなる発泡層に弾性層を被覆してなる導電性ロールの場合、印加する電圧によって、弾性層の抵抗が変化して上記一定の転写電流を経時変化なく流すことができない問題ある。
【００１１】
上記したように、従来技術においては、バイアスローラーを用いた画像形成装置に転写時にバイアスローラーに転移したトナーを非転写時に除去して転写材を汚染することなく、用紙剥離性の良い、ホロキャラクター、転写不良、白点抜け、端部転写不良などの画質欠陥の発生がなく、かつ、バイアスロールの抵抗の変化がなく、良質な画質を安定して得ることができるバイアスロールを提供することができない。
【００１２】
本発明の第１目的は、上記従来技術の問題点を解消し、転写時にバイアスローラーに転移したトナーの汚染を防止して、かつ用紙剥離性の良い、バイアスロールの抵抗の変化がなく、安定的に高画質を得ることのできる画像形成装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、用紙剥離性がよく、安定して高画質を得ることのできる転写ロールを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は下記の構成を備えたことを特徴とする。
すなわち、請求項1 に記載の第１の発明は、画像情報に応じた静電潜像を形成する像担持体と、前記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、前記像担持体に担持された未定着トナー像を一次転写して担持する中間転写体と、前記中間転写体の未定着トナー像を記録媒体に二次転写するバイアスロールとを備え、前記バイアスロールは下地層と弾性層からなる表面層とからなる２層構成であって、下地層が導電性発泡層からなり、該発泡層の外側に厚み0.1 〜1.0 ｍｍの弾性層が被覆されており、表面層の表面抵抗率が１０7 Ω／□以上であり、芯金と表面層（弾性層）との体積抵抗率が107 Ωcmないし1010Ωcmであり、各層の体積抵抗率が、発泡層（R1）＜表面層（R3）で、かつ1<R3/R1<100であることを特徴とする。
請求項２に記載の第２の発明は、第１の発明において、前記バイアスロールは、セル径0.05〜1.0mm の発泡層中に、カーボンブラックが分散されており、表面層が、イオン導電性ポリマーを分散してなるフッ素樹脂系材料からなることを特徴とする。
請求項３に記載の第３の発明は、画像情報に応じた静電潜像を形成する像担持体と、前記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、前記像担持体に担持された未定着トナー像を一次転写して担持する中間転写体と、前記中間転写体の未定着トナー像を記録媒体に二次転写するバイアスロールとを備え、前記バイアスロールが、下地層、中間層、および表面層の３層構成からなり、前記下地層の発泡層が硬度（アスカＣ）40°以下であり、中間層の厚みが、0.2 ｍｍから1.0 ｍｍの弾性層からなり、表面層が、0.01ｍｍから0.1 ｍｍの樹脂材料からなり、ロール硬度（アスカＣ）が２０°〜４５°であって、芯金と表面層の体積抵抗率が107 Ωcmないし1010Ωcmであり、各層の体積抵抗率が、発泡層（R1）＜中間層（R2）＜表面層（R3）であり、かつ、1<R3/R2<100 であることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を説明する。
図１は、本発明の画像形成装置に用いられるバイアスロールの好ましい実施の形態を示し、芯金１０、下地層としての発泡層３０ａ、表面層としての弾性層３０ｂからなる２層構造のバイアスロールを示している。図２は本発明の画像形成装置に用いられるバイアスロールの他の好ましい実施の形態を示し、芯金１０、下地層としての発泡層３０ａ、中間層としての弾性層３０ｂ、表面層３０ｃからなる３層構造のバイアスロールを示している。
【００１７】
第１の発明の構成において、バイアスロールは、２層の構成からなり、下地層（発泡層）は導電性発泡層からなり、発泡層の外側に厚み0.1 〜1.0 ｍｍの弾性層で構成される。弾性層の厚みを0.1 ｍｍ以上とすることで、２次転写部において、ニップ部が局部的に変形することがないので用紙が対抗するロール側に沿って剥離する問題がない。すなわち、図３に示すように、ニップ部の変形は、ニップ圧によって弾性層３０ｂがニップ部全面で押しつけられて変形する。このため、ニップ部の曲率が大きくなり、仮想線で表されるような外径が大きいバイアスロールを圧接したときと同じ効果があり、この結果、用紙Ｐは曲率の大きいバイアスロールに沿って剥離され、用紙剥離性が向上する。
【００１８】
また、弾性層の厚みを1.0mm 以下とすることで、弾性層に加えられたニップ圧は、下地の発泡層で緩和されるので、転写部のニップ圧を低減することができる。図４は、弾性層の厚みとバイアスロールのニップ圧とニップ幅との関係を示す。図４において、弾性層の厚み０．１ｍｍから１．０ｍｍにおいて、ニップ幅３から５ｍｍの範囲を得るニップ圧は０．３kg/cm2から０．６ｋｇ/cm2の範囲であり、弾性層の厚みが１．２ｍｍになるとニップ幅３ｍｍ以上を得るためには、ニップ圧０．６ｋｇ／ｃｍ２以上必要となる。
また、２ｍｍから４ｍｍのニップ幅を得るためのニップ圧を０．３ｋｇ/ ｃｍ２から０．６ｋｇ／ｃｍ２の範囲にすることができ、2 次転写部でのバイアスローラーによる押圧力の荷重が集中することがないので、ライン画像が中抜けするホローキャラクラーの画質欠陥を発生させる問題がなくなる。
【００１９】
第３の発明の構成において、下地層が硬度（アスカＣ）４０°以下の導電性発泡層からなり、ロール硬度が４５°以下である。図５は、本発明の弾性層の厚み、０．１ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍのφ２８ｍｍｋ  バイアスロールにおける下地発泡層の硬度とバイアスロール硬度の関係を示す。下地層の発泡層４０°に厚み１ｍｍの弾性層を被覆することで、ロール硬度は４５°になることを示している。第３の発明においては、弾性層との相乗的な作用によりニップ部の局部的な変形を避け、所望のニップ部の変形による用紙剥離性が向上する。
【００２０】
第１の発明は、表面層の表面抵抗率が１０7 Ω／□以上であるので、葉書きなどのロール幅より幅の狭い用紙を転写する場合にも、用紙端部が白く抜ける画質欠陥（用紙部端部不良）が発生する問題がない。
第３の発明は、体積抵抗率は１０7 Ωｃｍないし１０10ｃｍである。バイアスロールの表面抵抗率および体積抵抗率は、バイアスロールの表面層の表面抵抗率が、１０7 Ω/ □より低い場合には、図６に示すように、１０℃１５％ＲＨの低温低湿環境において、葉書きなどのロール幅より幅の狭い用紙（転写材４１）を転写する場合に、用紙の抵抗が高くなり、図中、矢印で電流が用紙端部で用紙外部に流れ易いために、用紙端部で必要な転写電流が得られず、用紙端部が白く抜ける画質欠陥（用紙部端部不良）が発生する。
また、表面層の表面抵抗率が、１０12Ω/ □より高抵抗の場合には、表面層に電荷が溜まり易く、チャージアップするためにロール表面にロール周方向で７００Ｖから８３０Ｖ電位差が生じ、ロール径ピッチでの帯状に濃度が濃くなる画質欠陥が発生した。したがって、望ましくは、バイアスロールの表面層の表面抵抗率が、１０7 Ω/ □〜１０12Ω/ □である。
【００２１】
また、バイアスロールの芯金と表面層（弾性層）との体積抵抗率は、107 Ωcmないし1010Ωcmの範囲であり、好ましくは、107 Ωcmないし108 Ωcmの範囲である。バイアスロールの体積抵抗率が、１０7 Ωｃｍより低い場合には、単色のみを転写する場合に、転写電界が低くなり、転写不良が発生する。また、１０10Ωｃｍより高い場合には、一定の転写電界を得るために高電圧を印加する必要があり、高圧電源が必要となり、１０℃１５％ＲＨの低温低湿環境において、ポストニップ部での剥離放電がおき易くなることにより、白点抜けなどの画質欠陥が発生する。
また、表面層（Ｒ３）の抵抗が、中間層（Ｒ２）または下地層（Ｒ１）に比べて、対数値で２桁以上高い場合には（Ｒ３／Ｒ２＞１００、Ｒ３／Ｒ１＞１００）、転写電圧がすべて表面層に印加され、表面層の絶縁耐圧より高い電圧が印加されるので、表面層でリークして、白点抜けなどの画質欠陥が発生するなどの問題がある。
バイアスロールの体積抵抗率を１０7 〜１０10Ωｃｍの範囲とすることで、転写電界が低くなり、転写不良が発生したり、一定の転写電界を得るために高電圧を印加して、結果ポストニップ部での剥離放電がおき易くなることにより、白点抜けなどの画質欠陥が発生するなどの問題がなくなる。さらに、２層構成からなるバイアスロールの各層の体積抵抗率が、発泡層（R1）＜表面層（R3）で、かつ1<R3/R1<100 とすることで、前記した表面層の表面抵抗率を１０7 Ω/ □以上とすることができ、かつ転写電圧の分圧が表面層のみに印加されることによって、表面層が絶縁破壊することなく安定して一定の転写電圧を印加することができる。
【００２２】
第２の発明の構成において、バイアスロールの表面層は、イオン導電性の材料で、かつ、厚み０．１ｍｍ以上の低表面エネルギーの材料で構成される。バイアスロールの体積抵抗率を107 Ωcmないし1010Ωcmの範囲で体積抵抗率を制御するために、一般には、必要に応じて、導電剤として、カーボンブラック、グラファイト、アルミニュウム、銅合金などの金属または合金、酸化錫、酸化亜鉛、チタン酸カリム、酸化錫- 酸化インジウムまたは酸化錫- 酸化アンチモン複合酸化物などの金属酸化物などの1 種または2 種以上の微粉末が用いられる。中でも、導電剤としては、コストの点でカーボンブラックが好適である。このような電子電導性を有する導電剤の均一分散系の多くは、高電圧で使用すると、導電剤がマトリックス内で移動したり、導電剤で電子もれが起こるなどの種々の原因によって、経時に抵抗が安定しない問題がある。特に、この抵抗値の経時的変化はゴムエラストマー等の比較的柔らかい材料で顕著であった。
更に詳細に検討した結果、電子的よりもイオン的に電気を伝達するイオン導電性の材料の方が、経時に抵抗が安定することが判明した。バイアスロールの表面層にイオン導電性の材料を用いることによって、導電剤として、カーボンブラックを１種類配合した場合よりも、転写部の転写電圧（１KV〜２KV）によって、表面層の抵抗が変化することが少なくなる。また、表面層が０．１ｍｍ以上の弾性層で構成されることより、ローラー表面は、下地層を構成する発泡セルによる凹凸がなく、かつ表面エネルギーの小さい材料で構成されるので、記録紙の存在しない領域でバイアスローラー3 に転移したトナーをクリーニグブレードでの除去を容易である。
【００２３】
第２の発明の構成において、発泡層は、セル径0.05〜1.0mm のカーボンブラック分散の発泡層からなり、表面層が、イオン導電性ポリマーを分散してなる厚み0.1 〜1.0 ｍｍのフッ素樹脂系材料からなる。
発泡層のセル径を0.05〜1.0mm の範囲とすることによって、前記した発泡層の硬度（アスカC ）40°以下を安定して得ることができる。フッ素樹脂系材料としては、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ），ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ），パーフロロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などを挙げることができる。
導電剤として用いるイオン導電性ポリマーとして、例えば、カルボキシル基に４級アンモニウム塩基を結合する（メタ）アクリレートとの各種（例えばスチレン）共重合体、４級アンモニウム塩基と結合するマレイミドとメタアクリレートとの共重合体等の４級アンモニウム塩基を結合するポリマー、ポリスルホン酸ナトリウム等に見られるスルホン酸ナトリウム等に見られるスルホン酸のアルカリ金属塩を結合するポリマー、分鎖中に少なくともアルキルオキシドの親水性ユニットを結合するポリマー、例えばポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコール系−ポリアミド共重合体、ポリエチレン−エピクロルヒドリン共重合体、ポリエーテルアミドイミド、ポリエーテルをセグメントとするブロック型のポリマーをあげることができる。これらのイオン導電性ポリマーの選択は、マトリックスとなるフッ素樹脂系ポリマーとの相溶性、耐熱性などとの関係を確認して使う必要があるが、多くの場合前記のアルオキシドの親水性ユニットを結合するより高分子量のポリマーを好ましくイオン導電性ポリマーとして選ぶことができる。導電剤として、イオン導電性ポリマーを用いることで、カーボンブラックを単独で用いた場合より、転写電圧による抵抗値の変化は、少なくなり、かつ低表面エネルギーのフッ素系樹脂材料を用いることで、クリーニグブレードでのトナーの除去が容易である。
さらに、表面層の厚みは、0.1 〜1.0 ｍｍの範囲が好ましく用いられる。０．１ｍｍ未満の場合には、下地層を構成する発泡セルによる凹凸の影響を表面に現れるために、クリーニグブレードでのトナーの除去が難しくなり、厚みが1.0 ｍｍを超える場合には、下地層をアスカC ４０°以下として、一定のニップ幅を得るための荷重（ニップ圧）が大きくなり、転写部でのバイアスローラーによる押圧力の荷重が集中するので、ライン画像が中抜けするホローキャラクラーの画質欠陥を発生させる問題が発生する。
【００２４】
第３の発明の構成において、３層構成のバイアスロールにおいて、下地の発泡層が硬度  （アスカＣ）40°以下であり、中間層が、硬度（JISA）50°から70°の範囲にある弾性を有する中間層の厚みが、0.2 ｍｍから1.0 ｍｍ、好ましくは、０．４ｍｍから０．６ｍｍの範囲であり、表面層の厚みは、0.01ｍｍから0.２ｍｍ、好ましくは、0.05から0.15ｍｍの樹脂材料からなる構成とすることによって、転写部でのニップ幅２〜4 ｍｍをニップ圧３００〜６００ｇ/cm2の範囲で安定して得ることができる。
【００２５】
第３の発明の構成において、３層構成のバイアスロールの体積抵抗率を１０7 〜１０10Ωｃｍの範囲とすることで、転写電界が低くなり、転写不良（欠陥：Ｋムラ）が発生したり、一定の転写電界を得るために高電圧を印加して、結果ポストニップ部での剥離放電がおき易くなることにより、白点抜けなどの画質欠陥が発生するなどの問題がなくなる。
３層構成からなるバイアスロールの各層の体積抵抗値が、発泡層（R1）＜中間層（R2）＜表面層（R3）であり、かつ、1<R3/R2<100 とすることによって、前記した表面層の表面抵抗率を１０7 Ω/ □以上とすることができ、かつ転写電圧の分圧が表面層のみに印加されることによって、表面層が絶縁破壊することなく安定して一定の転写電圧を印加することができる。
【００２６】
第３の発明の構成において、３層構成のバイアスロールにおける表面層が、イオン導電性の材料を用いることで、カーボンブラックを１種類を配合してなることより、転写部の転写電圧（１KV〜２KV）によって、表面層の抵抗が変化することが少なくなる。また、表面層の厚みが0.01〜0.2mm であり、かつ低表面エネルギーの材料で構成されることにより、前記した、クリーニグブレードでのトナーの除去が容易であり、かつ、ホロキャラクターなどの画質欠陥を発生させることがない。
【００２７】
第３の発明において、3 層構成のバイアスロールにおける発泡層は、セル径0.05〜1.0mm のカーボンブラック分散の発泡材料からなり、中間層は、厚み0.2 〜1.0mm のカーボンブラック分散弾性材料からなり、セル径0.05〜1.0mm の発泡材料としては、シリコンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、EPDM,NBR、CR、塩素化ポリイソプレン、水素添加ポリブタジエン、ブチルゴムなどのゴム材料を1 種類又は、2 種類以上をブレンドしてなる材料に、カーボンブラックなどの導電剤と化学発泡剤を適量配合して、加硫して得ることができる。
中間層を構成する弾性層としては、シリコンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、EPDM,NBR、CR、塩素化ポリイソプレン、水素添加ポリブタジエン、ブチルゴムなどのゴム材料を1 種類又は、2 種類以上をブレンドしてなる材料を用いることができる。1 ×1010Ωcmから1 ×1014Ωcmの範囲に体積抵抗率を制御するために必要に応じて、導電剤として、カーボンブラック、グラファイト、アルミニュウム、銅合金などの金属または合金、酸化錫、酸化亜鉛、チタン酸カリム、酸化錫- 酸化インジウムまたは酸化錫- 酸化アンチモン複合酸化物などの金属酸化物などの1 種または2 種以上の微粉末が用いられる。中でも、導電剤としては、コストの点でカーボンブラックが好適である。
表面層がイオン導電性ポリマーを分散してなる厚みが0.01〜0.2mm のフッ素樹脂系材料からなる。また、発泡層にセル径0.05〜1.0mm のカーボンブラック分散発泡ウレタン材料からなり、中間層が0.2 〜1.0mm の厚みのカーボンブラック分散ウレタン材料からなり、表面層が、前記したイオン導電性ポリマーを分散したフッ素樹脂系材料からなることにより、バイアスローラーとして必要なロール硬度がアスカC 硬度で20°から45°の範囲で安定して得ることができ、転写部の転写電圧（１KV〜２KV）によって、表面層の抵抗が変化することが少なくなる。
【００２８】
第３の発明の構成において、３層構成バイアスロールの中間の弾性層に、導電剤として、少なくともイオン導電性の材料で構成することによって、転写部の転写電圧（１KV〜２KV）によって、バイアスロールの抵抗が変化することが少なくなる。中間層を構成する弾性を有する材料としては、シリコンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、EPDM,NBR、CR、塩素化ポリイソプレン、水素添加ポリブタジエン、ブチルゴムなどのゴム材料を1 種類又は、2 種類以上をブレンドしてなる材料を用いることができる。また、イオン導電性付与する導電剤として、前記したイオン導電性ポリマーのほかに、４級アンモニムリチウム、４級アンモニムカリウムなどの過塩素酸アンモニム塩をあげることができる。
【００２９】
第３の発明の構成において、バイアスロールは、発泡層にセル径0.05〜1.0mm のカーボンブラック分散発泡ウレタン材料からなり、中間層が0.2 〜1.0mm の厚みのイオン導電剤分散の弾性を有するウレタン材料からなり、表面層が導電剤を分散してなる弾性を有するフッ素樹脂系材料からなることにより、バイアスローラーとして必要なロール硬度がアスカC 硬度で20°から45°の範囲で安定して得ることができる。転写部の転写電圧（１KV〜２KV）によって、抵抗値の抵抗が変化することが少なくなる。表面層の弾性を有するフッ素樹脂系材料としては、前記したイオン導電性ポリマーを分散したフッ素樹脂系チューブ材料のほかに、ウレタン変性4 フッ化エチレン樹脂を含有した水- エマルジョン塗料である日本アチソン( 株) のエムラロン345 、エムラロン601 にカーボンブラックを分散したまたは日本アチソン( 株) のエムラロン345E、エムラロン345ESD、エムラロン601E、エムラロン601ESDを単体でまたはこれらを混ぜて用いることができる。
また、例えば、4 フッ化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、カーボンブラック分散導電性ポリエステル塗料なども用いることができる。
導電塗料に分散させる4 フッ化エチレン樹脂の微粉末としては、粒径0.3 〜0.7 μm(( 株) 喜多村:KTL-500F)をあげることができる。
コーテング方法は、デッピング法、ハケ塗り、ロールコーター、スプレーなどの方法で実施することができ、特に限定されない。
【００３１】
次の上記したバイアスロールを備えた画像形成装置の好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図７は本発明による画像形成装置の要部部分を説明する概略的構成図であって、1 は、像担持体としての感光体ドラム、2 は中間転写体としての転写ベルト、3 は転写電極である前述したバイアスロール、4 は転写媒体である記録紙を供給するトレー、5 はB(ブラック) トナーによる現像装置、6 はY(イエロー) トナーによる現像装置、8 はC(シアン) トナーによる現像装置、9 はベルトクリーナー、13は剥離爪、21、23、24はベルトローラ、22はバックアップロール、25はバイアスロール、26は電極ロール、31はクリーニングブレード、41は記録紙束、42はピックアップローラ、43はフィードローラである。
【００３２】
図７において、感光体ドラム1 は矢印A 方向に回転し、図示しない帯電装置でその表面が一様に帯電される。帯電された感光体ドラム1 にレーザー書き込み装置などの画像書き込み手段により第一色( 例えば、B)の静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置5 によってトナー現像されて可視化されたトナー像T が形成される。トナー像T は感光体ドラム1 の回転でバイアスロール25が配置された一次転写部に到り、バイアスロール25からトナー像T に逆極性の電界を作用させることにより上記トナー像T を静電的に転写ベルト2 に吸着されつつ転写ベルト2 の矢印B 方向の回転で一次転写される。
以下、同様にして第2 色のトナー像、第3 色のトナー像、第4 色のトナー像が順次形成され転写ベルト2 において重ね合わせ、多重トナー像が形成される。
転写ベルト2 に転写された多重トナー像は転写ベルト2 の回転でバイアスロール3 が設置された二次転写部に到る。
【００３３】
二次転写部は転写ベルト2 のトナー像が担持された表面側に設置されたバイアスロール3 と当該転写ベルト2 の裏側からバイアスロールに対向するごとく配置されたバックアップロール22およびこのバックアップロール22に圧接して回転する電極ロール26から構成される。
【００３４】
図８は、本発明による画像形成装置の要部構造を説明する転写部の模式図である。本発明の３層構成のバイアスロールの場合、32a は発泡層、32ｂは弾性層、32ｃは、半導電性薄層( フィルムからなる表面層) である。
図８において、転写ベルト2 はバイアスロール3 とバックアップロール22の間を矢印方向に通過する。バックアップロール22の下面に一次転写部で転写されたトナー像が担持されており、このトナー像と重畳するように記録紙41が給送されて上記バイアスロール3 とバックアップロール22の間を加圧を受けながら通過するようになっている。
【００３５】
記録紙41は記録紙トレー4 に収容された記録紙束からピックアップローラ42で一枚ずつ取り出され、フィードロール43で二次転写部の転写ベルト2 とバイアスロール3 との間に所定のタイミングで給送される。
給送された記録紙41はバイアスロール3 バックアップロール22による圧接搬送と転写ベルト2 の回転で当該転写ベルト2 に担持されたトナー像が転写される。
【００３６】
トナー像が転写された記録紙41は、最終トナー像の一次転写終了まで退避位置にある剥離爪13を作動せることにより転写ベルト2 から剥離され、図示しない定着装置に搬送され、加圧/ 加熱処理でトナー像を固定して永久画像とされる。
なお、多重トナー像の記録紙41への転写の終了した転写ベルト2 は二次転写部の下流に設けたベルトクリーナ9 で残留トナーの除去が行われて次の転写に備える。また、バイアスロール3 にはポリウレタン等からなるクリーニングブレード31が常時当接するごとくとりつけられており、転写で付着したトナー粒子や紙紛等の異物が除去される。
【００３７】
単色画像の転写の場合は、一次転写されたトナー像T を直ちに二次転写して定着装置に搬送するが、複数色の重ね合わせによる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正確に一致するように転写ベルト2 と感光体ドラム1 との回転を同期させて各色のトナー像がずれないようにする。
上記二次転写部では、バイアスロール3 と転写ベルト2 を介して対向配置したバックアップロール22に圧接した電極ロール26にトナー像の極性と同極性の出圧( 転写電圧) を印加することで当該トナー像を記録紙41に静電反発で転写する。中間転写ベルト2 は、アクリル、塩化ビニル、ポリエステル、ポリカーボネイト、ポリイミド等の樹脂、または各種ゴム材料にカーボンブラック等の導電材料を適量含有させ、例えば厚さ0.05〜0.15mmに形成されており、その表面抵抗率を108 〜1014Ω/ □に調整されている。
【００３８】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例１
２層構成バイアスロールは、加硫剤として、硫黄１部と加硫促進剤として、テトラメチルチラウムジサルファイド０．６部を含有するゴム素材(   ＥＰＤＭ EP33 ：日本合成ゴム（株）にケツチエンブラック（ライオンアグゾ（株）製）１２部( ρv:6.3)およびＦＴカーボン（旭カーボン（株）製）２０部、発泡剤として、ベンゼンスルホニルヒドラジド６部の組成カラナル発泡ゴムコンパウンドをニーダーおよびロール練り機により混練した。 この混練物を、押出機でチューブ形状に押出成形し、 これを加硫缶内で温度126 ℃、 圧力1.5kg/cm2Gの加圧蒸気下に加熱発泡した。 得られた発泡弾性体に、厚み０．１ｍｍのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）樹脂にイオン導電性ポリマーを分散してなる熱収縮チューブを１２０℃にて被覆することで得られる。ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）の体積抵抗率は、( ρv:8.２) 、ρｓ：7.5 である。
また、イオン導電性ポリマーを分散してなるＰＶＤＦチューブは、次の方法によって、製造される。
ＰＶＤＦ粉末にイオン導電性ポリマーとして、三洋化成工業（株）製のペレスタット６３２１チップを４０重量％混合し、これを二軸押出機で混練しつつペレット化する。これを一軸押出機でチューブ状に延伸しながら押し出し成形を行って得られる。
【００３９】
実施例２
３層構成バイアスロールは、加硫剤として、硫黄１部と加硫促進剤として、テトラメチルチラウムジサルファイド０．６部を含有するゴム素材(   ＥＰＤＭ EP33 ：日本合成ゴム（株）にケツチエンブラック（ライオンアグゾ（株）製）１４部( ρv:４.3) およびＦＴカーボン（旭カーボン（株）製）２０部、発泡剤として、ベンゼンスルホニルヒドラジド６部の組成からなる発泡ゴムコンパウンドをニーダーおよびロール練り機により混練した。 この混練物を、押出機でチューブ形状に押出成形し、 これを加硫缶内で温度126 ℃、 圧力1.5kg/cm2Gの加圧蒸気下に加熱発泡した。
さらに、上記のごとくして加硫された弾性発泡層にφ１５ｍｍ金属芯材を圧入した後、当該弾性層の外径を２７φmmに研磨する。次に、中間の弾性層を形成するEPDM系ゴム材料( 日本合成ゴム製NE40) に粒状アセチレンブラック( 電気化学工業( 株)1２部とFTカーボン( 旭カーボン( 株)25 部( ρv:7.5)を混練した後、この弾性層の原材料をチューブクロスヘッド押出成形機により発泡層の外側に被覆する。この中間の弾性層の表面の弾性体に厚み０．05ｍｍのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）樹脂イオン導電性ポリマーを分散してなる熱収縮チュウーブを１２０℃にて被覆することで得られる。ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）の体積抵抗率は、( ρv:8.２) 、ρｓ：７．６である。
【００４０】
実施例３
さらに3 層構成バイアスロールは、ウレタン成分に導電性や硬度を調節するためにカーボンブラックと所要の発泡剤、加硫剤などとを添加し、金型内に芯金の周囲に注入して加熱して、金型内で発泡させて芯金に固着された発泡層製造して表面をφ２６．６ｍｍ研磨した後（ρｖ：４．２）で、所定の内径（φ３０ｍｍ）の金型を用い発泡層表面と金型内側との間にカーボンブラックとウレタン成分の材料を注型して、厚み1.0 ｍｍの弾性層（ρｖ：8.1 ）を形成する。更に、厚み０．05ｍｍのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）樹脂にイオン導電性ポリマーを分散してなる熱収縮チューブを１２０℃にて被覆することで得られる。ポリフッ化ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）の体積抵抗率は、( ρv:8.２) 、ρｓ：７．６である。
【００４１】
実施例４
3 層構成バイアスロールは、ウレタン成分に導電性や硬度を調節するためにカーボンブラックと所要の発泡剤、加硫剤などとを添加し、金型内に芯金の周囲に注入して加熱して、金型内で発泡させて芯金に固着された発泡層製造して表面をφ２６ｍｍ研磨した後（ρｖ：４．２）で、所定の内径（φ３０ｍｍ）の金型を用い発泡層表面と金型内側との間にイオン導電剤分散のウレタン成分の材料を注型して、厚み1.0 ｍｍの弾性層（ρｖ：8.1 ）を形成する。
表面を得た後で、導電材を配合したフッ素樹脂系材料をスプレーにてコーテング加工する。
比較例１〜比較例６のロール構成は表２に記載した通りである。
【００４２】
表１及び表２は、本発明によるバイアスロールの体積抵抗率、各層の体積抵抗率、表面層の表面抵抗率、ロール硬度、および、図７の画像形成装置において、バイアスロールを用いた場合の用紙剥離性、転写画質での画質欠陥（ホロキャラ、端部白抜け）の有無、一定電圧を印加した場合のバイアスロール抵抗の変化、ロール裏面汚れ及び転写ローラーのクリーニングブレード負荷による負荷トルクの計測結果である。
【００４３】
（体積抵抗率）
図９に示すように、1 インチ(24.5mm)幅の銅テープ９０ａ、９０ｂ、９０ｃをロール円周方向に巻付け、ロールの芯金と銅テープ間に印加電圧V:20V を印加して10秒後の電流値I を読み取り以下の式により計算する。
ρV =2πwV/I ln ( r2/ r1) 
w=24.5mm
V 印加電圧(V),I 電流(I),r2: ロール外径,r1:シャフト外径
【００４４】
（表面抵抗率の測定）
図１０に示すように、バイアスロールを周方向に８分割した部位にΦ１５ｍｍの金属ロール１００ａ、１００ｂをバイアスロール表面に０．２ｍｍの食い込み量で当接して、２本の金属ロール１００ａ、１００ｂ間に１ＫＶを印加して、１０秒後の電流値より求めた。バイアスロールの表面抵抗率は、ロール表面を８分割して計測した値の平均値とした。
【００４５】
（バイアスロールの抵抗変化）
φ２８ｍｍの金属ロールを食い込み量０．５ｍｍでバイアスロールに対抗させ、金属ロールとバイアスロールのシャフトとの間に２ｋＶの電圧を印加して、３６０ｒｐｍの回転速度で、２秒間通電し、１秒間通電、回転なしの条件で、通電・通電なしの条件で、計１００時間のテストを行って、ロールの抵抗変化を求めた。
【００４６】
【表１】
0003864593.tif 000002
【００４７】
【表２】
0003864593.tif 000003
【００４８】
なお、転写ローラーのローラー硬度がアスカC 硬度で５０°になると転写画質のホロキャなどの画質欠陥が発生し、転写画質は、悪くなる。また、転写ローラーとして発泡EPDMローラを用いた場合には、EPDMは、摩擦係数の大きいゴム材料であるためクリーニングブレード負荷トルクは、0.２Nmと大きくなり、クリーニングブレードめくれが発生した。
また、表面層にフッ素系の樹脂をコーテングするまたはフッ素系のチューブを被覆することでトナーの付着力が小さくなりクリーニングブレードによるスクレーブ作用を十分に作用させることができ、ロール裏面の汚れはなくなる。弾性層の厚みが０．０５ｍｍのバイアスロールにおいては、用紙剥離性に問題があった。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１、請求項２及び請求項３の発明によれば、ニップ部が極部的に変形することがなく、用紙の剥離性が向上し、弾性層に加えられたニップ圧は、下地の発泡層が緩和されるため、２次転写部でロールの押圧力の荷重が集中することがなく、中ぬけ等の画像欠陥が生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の画像形成装置に用いられるバイアスロールの好ましい実施の形態を示す断面図である。
【図２】  本発明の画像形成装置に用いられるバイアスロールの好ましい他の実施の形態を示す断面図である。
【図３】  本発明における弾性層の厚み０．５５ｍｍバイアスロールの２次転写部のニップ部の変形（Ｂ）と用紙剥離の模式図である。
【図４】  弾性層の厚みの異なるバイアスロールのニップ圧とニップ幅の関係を示す図である。
【図５】  本発明における弾性層の厚み０．１ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍのφ２８ｍｍのバイアスロールにおける下地発泡層の硬度とバイアスロール硬度の関係を示す図である。
【図６】  表面抵抗率の低いバイアスロールを用いた場合の端部白ぬけ発生メカニズムの模式図である。
【図７】  本発明の画像形成装置の好ましい実施の形態を示す概略的構成図である。
【図８】  本発明を適用した二次転写部の概略構成図である。
【図９】  バイアスローラの体積抵抗率計測方法を示す説明図である。
【図１０】  バイアスロールの表面抵抗率の計測方法を示す説明図である。
である。
【図１１】  従来の二次転写部の概略構成図である。
【図１２】  従来のバイアスロールの二次転写部のニップ部の変形と用紙剥離の状態を示す模式図である。
概略構成図である。
【符号の説明】
１          感光体ドラム
２          中間転写体
３          バイアスロール
５〜８      現像装置
１０        芯金
２２        バックアップロール
３０ａ      下地層（発泡層）
３０ｂ      弾性層
３０ｃ      表面層
Ｔ          未定着トナー
【図１】
0003864593.tif 000004
【図２】
0003864593.tif 000005
【図３】
0003864593.tif 000006
【図４】
0003864593.tif 000007
【図５】
0003864593.tif 000008
【図６】
0003864593.tif 000009
【図７】
0003864593.tif 000010
【図８】
0003864593.tif 000011
【図９】
0003864593.tif 000012
【図１０】
0003864593.tif 000013
【図１１】
0003864593.tif 000014
【図１２】
0003864593.tif 000015