JP2014071222A

JP2014071222A - 画像形成装置

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Publication number: JP2014071222A
Application number: JP2012216279A
Authority: JP
Inventors: Wakana Ito; 若菜伊藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2014-04-21
Also published as: US20140093286A1

Abstract

【課題】高速稼働可能な画像形成装置での問題に鑑み、画像に含まれるトナーの一部が欠損するボソツキ画像の解消により画像品質を向上させた構成を備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー像を担持するシート状媒体を搬送する弾性を有し無端状の弾性層を有する回転部材と該回転部材と対向しシート状媒体に対し転写電界を形成する転写電界形成部材とを有し、システム速度４００〜２０００ｍｍ／ｓｅｃの画像形成装置１００において、トナーは、材料の原液（油相）を、水系媒体（水相）中で乳化又は分散後、脱溶剤により造粒した粒子（着色粒子）により形成される母体粒子から構成され少なくとも外添剤と帯電制御剤を含有し、前記外添剤は前記母体粒子の表面に添加された無機微粒子、或いは高分子系微粒子、或いは熱硬化性樹脂による重合体粒子からなり、必要に応じ流動化剤での表面処理が施され帯電分布が高い安定性を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、さらに詳しくは、高速で画像形成を行う場合の不良画像の発生を防止する構成に関する。

近年、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、高速化、高画質化が求められており、高速化の観点からは、４００〜２０００ｍｍ／ｓｅｃといった高速で画像形成を行うことが可能ないわゆる高速機が実現されている。

画像形成を高速化した場合には、転写不良によるトナー像の一部が抜けてしまう現象であるボソツキが発生することがある。
ボソツキの発生は、凹凸のある記録材を用いた場合に、より顕著となる。
これは、記録材に凹凸があると、転写電界を形成するために用いられる転写部材と記録材との密着性が悪化した場合に転写電界を有効に作用させることができない部分が発生し、結果としてトナー像の一部が転写されないままの画像が得られる。
このような現象は、画像品質の悪化に大きく影響してしまう。

ボソツキの原因には次のことが考えられる。
第１に、上述した転写部材と記録材とも密着性の低下が起こること、第２に、トナーの劣化により母体の付着力が強くなること、第３にトナーの流動性が悪化すること、第４にトナーの帯電安定性が悪いことである。

このようなボソツキの発生原因を解消する方法として、転写部材と記録材との密着性を高める目的で転写部材に弾性体を用いる方法、あるいはトナーを押圧する方法が提案されている（例えば、特許文献１、２、３）。
一方、転写部材と記録材との密着性を高める方法とは別に、転写部材の表面抵抗を制御する方法（例えば、特許文献４、５、６）や、トナーに外添剤を加えて母体の付着力を弱める方法（例えば、特許文献７、８）等も提案されている。

特許文献１〜３に開示されているように、転写部材と記録材とも密着性を高めることを目的として弾性体を用いた場合、例えば、転写部材の一つに用いられるベルトにゴムなどの弾性体を用いて無端ベルトとすると、無端ベルトの聴力の変動により転写部材上の画像が伸縮される虞がある。特に、複数色の画像を転写される場合には、画像同士の伸縮が原因して画像の重畳位置が変化してしまい、これが色ずれの原因となる。

また、特許文献４〜８に開示されている構成では、上述した画像の伸縮に関しての影響はさほどないものの、特許文献１〜３に開示の方法も併せて、画像形成の高速化に際しての密着性の最適化に関する考察および高速化における転写不良が起こる点の考察は一切なされていない。このため、複数色の画像を対象とした場合には、画像の伸縮が防止されないことから色ずれの発生を防止することができないままとなる虞がある。

本発明の目的は、上記従来の画像形成装置、特に高速稼働が可能な画像形成装置における問題に鑑み、画像に含まれるトナーの一部が欠損するボソツキ画像の解消により画像品質を向上させることが可能な構成を備えた画像形成装置を提供することにある。

この目的を達成するため、本発明は、トナー像を担持するシート状媒体を搬送する無端状で弾性層を有する回転部材と該回転部材と対向してシート媒体に対する転写電界を形成する転写電界形成部材とを有し、システム速度が４００〜２０００ｍｍ／ｓｅｃである画像形成装置において、
前記トナー像の形成に用いられるトナーは、トナー材料の原液（油相）を、水系媒体（水相）中で乳化または分散させた後、脱溶剤によって造粒された粒子（着色粒子）によって形成される母体粒子から構成されて少なくとも外添剤と帯電制御剤を含有し、前記外添剤は前記母体粒子の表面に添加された無機微粒子、或いは高分子系微粒子、或いは熱硬化性樹脂による重合体粒子からなり、必要に応じて流動化剤による表面処理が施されて帯電分布が高い安定性を有していることを特徴とする画像形成装置にある。

本発明によれば、トナーの構成により、４００〜２０００ｍｍ／ｓｅｃの高速稼働に際しても、転写電界形成部材と記録材とを密着させた際にトナー母体の付着力を低く保つことができる。これにより、転写電界形成部材と記録材との密着度を高めると共にトナーボウタイの付着力の最適化によりトナー像の一部が抜けてしまうのを防止して画像品質を高めることができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。トナーの帯電分布を説明するための線図である。図１に示した画像形成装置に用いられる転写電界形成部材の構成を説明するための図である。図３に示した転写電界形成部材を得るために用いられる装置の一例を説明するための図である。図３に示した転写電界形成部材を得るための工程の一つを示す図である。本発明の実施形態に係る画像形成装置により得られる記録材に対するトナーの付着状態を説明するための図である。

以下、図面により本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置１００を示す図である。
同図において画像形成装置１００は、像担持体ユニットであるところの４色分の作像装置１０Ｙ（イエロー）、１０Ｃ（シアン）、１０Ｍ（マゼンダ）、１０Ｋ（黒）が、対応する画像形成ステーションに着脱自在になっており、レーザー光を照射可能な露光手段としての光学ユニット２０、転写電界形成ユニット３０、給紙ユニット４０、および定着ユニット５０等を備えている。

各作像装置１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋの構造は同一であり、それぞれ像担持体としての感光体ドラム１２、これに作用するプロセス手段として、感光体ドラム１２を帯電する帯電装置１３、感光体ドラム１２に残留した現像剤等を除去するクリーニング装置１４が一体的に構成されており、これに感光体ドラム１２に形成された潜像を現像する現像装置１５が連結する構成になっている。また、各作像装置は、後述する開閉式面板の開閉方向に（感光体の回転軸方向）に画像形成装置本体に対して着脱自在である。

転写電界形成ユニット３０は、転写電界形成部材として無端状の回転部材である転写ベルト３１、その転写ベルト３１を回転可能に支持する４つのローラ３２、３３、３４−１、３４−２を備えている。さらに転写電界形成ユニット３０には、各感光体ドラム１２に形成されたトナー像を転写ベルト３１に転写するための転写電界形成部材に相当する一次転写ローラ３５、および転写ベルト３１上に転写されたトナー像をさらに記録紙Ｐに転写するための転写電界形成部材に相当する二次転写ローラ３６を備えている。

給紙ユニット４０は、給紙カセット４１或いは手差し給紙トレイ４２から記録紙Ｐを二次転写領域に搬送する給紙ローラ４３、レジストローラ４４等を備えている。
定着ユニット５０は、定着ローラ５１および加圧ローラ５２を備え、記録紙Ｐ上のトナー像に熱と圧を加えることで定着を行う。

上記構成において、作像時には、まず１色目、イエローの作像装置１０Ｙにおいて、感光体ドラム１２が帯電装置１３によって一様に帯電された後、光学ユニット２０から照射されたレーザー光によって潜像が現像装置１５によって現像されてトナー像が形成される。

感光体ドラム１２上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ３５の作用によって転写ベルト３１上に転写される。一次転写が終了した感光体ドラム１２はクリーニング装置１４によってクリーニングされ、次の画像形成に備える。

クリーニング装置１４によって回収された残留トナーは、各作像装置の取り出し方向（感光体ドラム１２の回転軸方向）に設置された廃トナー回収ボトル（図示せず）に貯蔵される。廃トナー回収ボトルが満杯になると交換できるように画像形成装置本体に対し着脱自在になっている。

同様の画像形成工程がＣ、Ｍ、Ｋ用の各作像装置１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋにおいても行われて各色のトナー像が形成され、先に形成されたトナー像に順次重ねて転写される。

一方、記録紙Ｐが給紙カセット４１、または手差し給紙トレイ４２によって二次転写領域に搬送され、二次転写ローラ３６の作用によって転写ベルト３１上に形成されたトナー像が前記記録紙Ｐに転写される。
トナー像を転写された記録紙Ｐは定着ユニット５０に搬送され、該定着ユニット５０の定着ローラ５１と加圧ローラ５２のニップ部にてトナー像が定着され、排紙ローラ５５によって排紙トレイ５６に排紙される。

各作像装置１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋに新しいトナーを供給するために、トナーボトル５７Ｙ、５７Ｃ、５７Ｍ、５７Ｋを回転させ、パイプを通してトナーが搬送される。

以上の構成を備えた画像形成装置１００には、次に説明する構成からなるトナーが用いられる。
本発明のトナーは、トナー材料の原液（油相）を、水系媒体（水相）中で乳化または分散させた後、脱溶剤によって造粒された粒子（着色粒子）によって形成される母体粒子から構成されるものである。

母体粒子を有するトナーの流動性や現像性、帯電性、クリーニング性を補助する目的で、母体粒子表面に外添剤を添加してもよい。母体粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤として、好ましくは大粒径シリカ、小粒径シリカ、酸化チタンなどの無機微粒子が用いられる。

外添加剤の粒径は、２５［ｎｍ］〜２［μｍ］であることが望ましく、特に大粒径シリカは粒径が２５[ｎｍ]〜２７０[ｎｍ]であり、母体粒子に対する大粒径シリカ被覆率が５[％]〜４５[％]であることが好ましい。

また、母体粒子を有するトナーのＢＥＴ法による比表面積は、２０〜５００［ｍ^２／ｇ］であることが好ましい。この無機微粒子は大粒径シリカ、小粒径シリカ、酸化チタンを用いており、これらの合計での使用割合がトナーの１００[重量部]に対して、０．１[重量部]〜１２[重量部]であり、且つ（大粒径シリカ＋小粒径シリカ）／酸化チタンの比が１〜１０であることが好ましい。

無機微粒子の具体例としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。

この他、高分子系微粒子、例えば、ソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子などを用いてもよい。

本実施形態で用いられるトナーの帯電制御剤の使用量は、結着樹脂の種類や、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法などに応じて決定されるものである。一義的に限定することはできないが、概ね結着樹脂１００重量部に対して、０．１〜１０重量部の範囲で用いられる。好ましくは、０．２〜５重量部の範囲がよい。

１０重量部を越える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、主帯電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。これらの帯電制御剤はマスターバッチ、樹脂と共に溶融混練した後溶解分散させることもできるし、もちろんトナー材料液（油相）の調製工程で有機溶剤に溶解乃至分散する際に直接加えてもよいし、母体粒子形成後にその表面に固定化させてもよい。

本実施形態で用いられるトナーの帯電制御剤としては公知のものを使用することができる。例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、４級アンモニウム塩（フッ素変性４級アンモニウム塩を含む）、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩および、サリチル酸誘導体の金属塩等である。
具体的にはニグロシン系染料のボントロン０３、第四級アンモニウム塩のボントロンＰ−５１、含金属アゾ染料のボントロンＳ−３４、オキシナフトエ酸系金属錯体のＥ−８２、サリチル酸系金属錯体のＥ−８４、フェノール系縮合物のＥ−８９（以上、オリエント化学工業社製）、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のＴＰ−３０２、ＴＰ−４１５（以上、保土谷化学工業社製）、第四級アンモニウム塩のコピーチャージＰＳＹＶＰ２０３８、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーＰＲ、第四級アンモニウム塩のコピーチャージＮＥＧＶＰ２０３６、コピーチャージＮＸＶＰ４３４（以上、ヘキスト社製）、ＬＲＡ−９０１、ホウ素錯体であるＬＲ−１４７（日本カーリット社製）、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。

必要に応じて、流動化剤によってトナー粒子を表面処理してよい。これにより、疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止することができる。
例えば、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイルなどが好ましい表面処理剤として挙げられる。

着色剤としては、公知の染料や顔料を使用している。例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローＳ、ハンザイエロー（１０Ｇ、５Ｇ、Ｇ）、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー（ＧＲ、Ａ、ＲＮ、Ｒ）、ピグメントイエローＬ、ベンジジンイエロー（Ｇ、ＧＲ）、パーマネントイエロー（ＮＣＧ）、バルカンファストイエロー（５Ｇ、Ｒ）、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローＢＧＬ、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド４Ｒ、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットＧ、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンＢＳ、パーマネントレッド（Ｆ２Ｒ、Ｆ４Ｒ、ＦＲＬ、ＦＲＬＬ、Ｆ４ＲＨ）、ファストスカーレットＶＤ、ベルカンファストルビンＢ、ブリリアントスカーレットＧ、リソールルビンＧＸ、パーマネントレッドＦ５Ｒ、ブリリアントカーミン６Ｂ、ポグメントスカーレット３Ｂ、ボルドー５Ｂ、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーＦ２Ｋ、ヘリオボルドーＢＬ、ボルドー１０Ｂ、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、ローダミンレーキＹ、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドＢ、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー（ＲＳ、ＢＣ）、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンＢ、ナフトールグリーンＢ、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボンおよびそれらの混合物などである。
着色剤の含有量については、トナーに対して通常１〜１５重量％にしている。好ましくは３〜１０重量％である。

図２は、本実施形態で用いられるトナーの帯電分布を示したものである。
本実施形態で用いられるトナーは、高い帯電安定性を有し、帯電量が-１００[μC/ｍｇ]〜１０[μC/ｍｇ]の範囲にされている。

図３は、本実施形態で用いられる転写電界形成部材の層構成を示す。ただし、この構成に限定されるものではない。
図３において層構成としては、比較的屈曲性が得られる剛性な基材３０１−１の上に柔軟な弾性体３０１−２が積層されており、この弾性体３０１−２の最表面には、球形樹脂粒子３０１−３による層が形成されている。

（基材の説明）
まず、基材３０１−１について説明する。この構成材料としては、樹脂中に電気抵抗を調整する充填材（または、添加材）、いわゆる電気抵抗調整材を含有してなるものが挙げられる。このような樹脂としては、難燃性の観点から、例えば、ＰＶＤＦ、ＥＴＦＥなどのフッ素系樹脂や、ポリイミド樹脂またはポリアミドイミド樹脂等が好ましく、機械強度（高弾性）や耐熱性の点から、特にポリイミド樹脂またはポリアミドイミド樹脂が好適である。

電気抵抗調整材としては、金属酸化物やカーボンブラック、イオン導電剤、導電性高分子材料などがある。

金属酸化物としては、例えば、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化珪素等が挙げられる。また、分散性を良くするため、前記金属酸化物に予め表面処理を施したものも挙げられる。

カーボンブラックとしては、例えば、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ガスブラック等が挙げられる。

イオン導電剤としては、例えば、テトラアルキルアンモニウム塩、トリアルキルベンジルアンモニウム塩、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルサルフェート、グルセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレン脂肪アルコールエステル、アルキルベタイン、過塩素酸リチウム等が挙げられ、これらを併用して用いてもよい。

なお、本実施形態における電気抵抗調整材は、上記例示化合物に限定されるものではない。また、本実施形態の転写電界形成部材の製造方法における少なくとも樹脂成分を含む塗工液には必要に応じて、さらに分散助剤、補強材、潤滑材、熱伝導材、酸化防止剤などの添加材を含有してもよい。

前記転写電界形成部材に含有される電気抵抗調整材は、好ましくは表面抵抗で１×１０^８［Ω／□］〜１×１０^１３［Ω／□］、体積抵抗で１×１０^６［Ω・ｃｍ］〜１×１０^１２［Ω・ｃｍ］となる量とされるが、機械強度の面から成形膜が脆く割れやすくならない範囲の量を選択して添加することが必要である。

つまり、前記樹脂成分（例えば、ポリイミド樹脂前駆体またはポリアミドイミド樹脂前駆体）と電気抵抗調整材の配合を適正に調整した塗工液を用いて、電気特性（表面抵抗および体積抵抗）と機械強度のバランスが取れた転写電界形成部材を製造して用いるのが好ましい。

本実施形態における電気抵抗調整材の含有量としては、カーボンブラックの場合には、塗工液中の全固形分の１０［ｗｔ％］〜２５［ｗｔ％］、好ましくは１５［ｗｔ％］〜２０［ｗｔ％］である。また、金属酸化物の場合の含有量としては、塗工液中の全固形分の１［ｗｔ％］〜５０［ｗｔ％］、好ましくは１０［ｗｔ％］〜３０［ｗｔ％］である。
含有量が前記それぞれの電気抵抗調整材の範囲よりも少ないと効果が十分に得られず、また含有量が前記それぞれの範囲よりも多いと前記転写電界形成部材の機械強度が低下し、実使用上好ましくない。

（弾性体の説明）
次に、基材３０１−１上に積層する弾性体３０１−２について説明する。
弾性体３０１−２を構成する材料としては、汎用の樹脂・エラストマー・ゴムなどの材料を使用することが可能だが、本実施形態の効果を十分に発現するに十分な柔軟性（弾性）を有する材料を用いることが好ましく、エラストマー材料やゴム材料を用いるのが良い。

エラストマー材料としては、熱可塑性エラストマーとして、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリエーテル系、ポリウレタン系、ポリオレフィン系、ポリスチレン系、ポリアクリル系、ポリジエン系、シリコーン変性ポリカーボネート系、フッ素系共重合体系等が挙げられる。また、熱硬化性として、ポリウレタン系、シリコーン変性エポキシ系、シリコーン変性アクリル系等が挙げられる。

また、ゴム材料としては、イソプレンゴム、スチレンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、フッ素ゴム、ウレタンゴム、ヒドリンゴム等が挙げられる。

上記各種エラストマー、ゴムの中から、性能が得られる材料を適宜選択する。特に、転写材である紙の表面性状に凹凸のあるレザック紙のような紙の表面状態に追従させるためにはできるだけ柔らかいものを選択する方が好ましい。

本実施形態においては、この材料の表面に球形樹脂粒子層を形成する上で、熱可塑性のものよりも熱硬化性のものの方が好ましい。熱硬化性のものの方が、その硬化反応に寄与する官能基の効果により樹脂粒子との密着性に優れ確実に固定化することが可能である。加硫ゴムも同様に好ましい。

上記選択した材料に、電気特性を調整するための抵抗調整剤、難燃性を得るための難燃剤、必要に応じて、酸化防止剤、補強剤、充填剤、加硫促進剤などの材料を適宜含有させた配合を行う。

電気特性を調整するための抵抗調整剤としては、すでに前述した各種材料が適用できるが、カーボンブラックや金属酸化物などは柔軟性を損なうため、使用量を抑えることが好ましく、イオン導電剤や導電性高分子を用いることも有効である。また、これらの併用でも構わない。

弾性体３０１−２の抵抗値としては、表面抵抗で１×１０^８［Ω／□］〜１×１０^１３［Ω／□］、体積抵抗で１×１０^６［Ω・ｃｍ］〜１×１０^１２［Ω・ｃｍ］となる様に調整されることが好ましい。

弾性体３０１−２の膜厚としては、２００［μｍ］〜２［ｍｍ］程度が好ましい。膜厚が薄いと、転写媒体の表面性状への追従性や転写圧力低減効果が低く好ましくない。逆に膜厚が厚すぎると、膜の重さが重くなってたわみやすくなり走行性が不安定になったり、ベルト３１を張架させるためのローラ曲率部での屈曲により亀裂が発生しやすくなったりするため好ましくない。

（表面に付着させる球形樹脂粒子の説明）
次に、この弾性体３１−２の表面に形成する球形樹脂粒子３０１−３について説明する。
材料としては特に問わないが、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、などの樹脂を主成分としてなる球形粒子が挙げられる。また、これらの樹脂材料からなる粒子の表面を異種材料で表面処理を施したものでも良い。ここで言う樹脂粒子の中には、ゴム材料も含む。ゴム材料で作製された球状粒子の表面を硬い樹脂をコートしたような構成のものにも適用可能である。また、球形樹脂粒子３０１−３は中空であったり多孔質であったりしても良い。

前述した樹脂中で、滑性を有し、トナーに対しての離型性や耐摩耗性を付与できる機能の高いものとして、シリコーン樹脂粒子が最も好ましい。

球形樹脂粒子３０１−３としては前述した樹脂を用い、重合法などにより球状の形状に作製された粒子であることが好ましく、真球に近いものほど好ましい。

また、球形樹脂粒子３１−３の粒径は、体積平均粒径が０．５［μｍ］〜５．０［μｍ］であり、分布がシャープな単分散であることが望ましい。
体積平均粒径が０．５［μｍ］以下の場合、粒子による転写性能の効果が十分に得られず、これに対して、体積平均粒径が５．０［μｍ］以上では、表面粗さが大きくなり、粒子間の隙間が大きくなることが原因して、トナーがうまく転写できなくなったりクリーニング不良となったりする不具合が生じる。
さらには、球形樹脂粒子３０１−３は絶縁性であることが多いため、体積平均粒径が大きすぎると球形樹脂粒子３０１−３による帯電電位の残留により、連続画像出力時にこの電位の蓄積による画像乱れが発生する不具合も生じる。

（ベルト作製方法の説明）
図４は本実施形態における基材および弾性体を塗工するための装置の模式図である。上記本実施形態の構成のベルトを作製する方法についての一例を説明する。

まず、基材の作製方法について説明する。
本実施形態の少なくとも樹脂成分を含む塗工液、すなわち前記ポリイミド樹脂前駆体またはポリアミドイミド樹脂前駆体を含む塗工液を用いて基材を製造する方法について説明する。
ポリイミド樹脂またはポリアミドイミド樹脂製の基体は、円筒状支持体（型）表面に前記前駆体液をノズルやディスペンサーによる螺旋塗工、または広幅のダイによるダイ塗工、または塗布ロールを用いたロール塗工などにより塗工することができる。ここでは、ロール塗工について説明する。

図４は、塗工作業に用いる製造装置を示す図である。
同図において符号Ａは塗料である脱泡した前駆体液を貯留するための塗料パンであり、符号Ｂは前駆体液であり、符号Ｃは塗料パンＡから塗料を連続的に汲み上げるための塗布ローラである。そして符号Ｄは連続的に汲み上げられた塗料の厚みを塗布ローラＣとの隙間で調節して所定塗料厚みにするための規制ローラであり、さらに符号Ｅは所定厚みにした塗料（塗膜）を塗布ローラＣから転移させて付着させるための円筒状支持体（金型）である。

上記した製造装置に、先ず予め十分に脱泡された前駆体塗料を塗料パンに流し込む。塗料粘度は、前記した有機極性溶媒により、０．５〜１０Ｐａ・ｓに調整しておくことが望ましい。
次いで、塗布ローラの下部に塗料を流し込んだ塗料パンを近づけ塗料中に浸漬し、１０〜１００ｍｍ／ｓｅｃ程度の比較的ゆっくりとした周速度で塗布ローラ表面に塗料を付着、上方に汲み上げていく。
その後、塗布ローラ上部に設置され、塗布ローラと任意の隙間を調整することができる規制ローラにより、塗布ローラ上の塗料厚みを調整する。規制する塗料厚みとしては、円筒状芯体へ転写する塗料厚みの２倍量程度が好ましい。

次に塗布ローラＣに円筒状支持体Ｅをゆっくり回転させながら、塗布ローラの塗料厚み以下まで近づける。塗布ローラ上の塗料は、塗布ローラＣと同方向（図４示す方向では「時計回り方向」）に回転する円筒状支持体Ｅ上に、塗布ローラＣからの塗料が転移され、円筒状支持体Ｅ上に所定膜厚の塗料が付着される。

塗布後、円筒状支持体を回転させつつ徐々に昇温させながら、約８０〜１５０℃の温度で塗膜中の溶媒を蒸発させていく。この過程では、雰囲気の蒸気（揮発した溶媒等）を効率よく循環して取り除くことが好ましい。
自己支持性のある膜が形成されたところで金型ごと高温処理の可能な加熱炉（焼成炉）に移し、段階的に昇温し、最終的に２５０℃〜４５０℃程度の高温加熱処理（焼成）し、十分にポリイミド樹脂前駆体またはポリアミドイミド樹脂前駆体のイミド化またはポリアミドイミド化を行う。

十分に冷却後、引き続き、弾性体を積層する。弾性体は、ゴムを有機溶剤に溶解させたゴム塗料を用い、基材上に塗布形成し、その後、溶剤を乾燥、加硫することで製造することができる。
塗布成形法としては、基材と同じく、螺旋塗工、ダイ塗工、ロール塗工などの既存の塗工法が適用できるが、凹凸転写性を良くするためには弾性体の厚みを厚くすることが必要であり、厚膜を形成する塗工法としては、ダイ塗工、および螺旋塗工が優れている。ここでは、螺旋塗工について説明する。
基材を周方向に回転させながら、丸型、または広幅のノズルによりゴム塗料を連続的に供給しながら、ノズルを基材の軸方向に移動させて、基材上に塗料を螺旋状に塗工する。基材上に螺旋状に塗工された塗料は、所定の回転速度、乾燥温度を維持させることでレベリングされながら乾燥される。

図５は、球状粒子を供給する装置の構成を示す図である。
図５において符号６１は支持体であり、符号６２は上述した工程において製造された基材と弾性体を含むベルトであり、符号６３は押し当て部材であり、符号６４は樹脂粒子であり、符号６５は粉体供給装置である。
図５に示すように、前述した工程において十分にレベリングされたベルト６２は、支持体６１に捲装された状態で回転すると、粉体供給装置６５から供給された球状粒子が表面に均一分散される。表面に均一分散されてまぶされた球状粒子は、押し当て部材６３により一定圧力にて弾性体表面に押し付けられる。
この押し当て部材６３により、弾性体へ粒子が埋設されると共に、余剰な粒子が取り除かれる。均一な粒子層を形成後、所定温度、所定時間で加熱することにより、硬化させ弾性体を形成する。十分冷却した後、金型から基材ごと脱離させ、所望の転写電界形成部材を得る。

（実施形態における具体的なベルト作製方法の一例）
［実施例１］
下記により基材用塗工液を調製し、この塗工液を用いて転写電界形成部材基材３０１−１を製造した。

＜基材用塗工液の調製＞
先ず、ポリイミド樹脂前駆体を主成分とするポリイミドワニス（Ｕ−ワニスＡ；宇部興産社製）に、予めビーズミルにてＮ−メチル−２−ピロリドン中に分散させたカーボンブラック（ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋ４；エボニックデグサ社製）の分散液を、カーボンブラック含有率がポリアミック酸固形分の１７［重量％］になるように調合し、よく攪拌混合して塗工液を調製した。

＜転写電界形成部材の製造＞
外径３４０［ｍｍ］、長さ３６０［ｍｍ］の外面をブラスト処理にて粗面化した金属製の円筒状支持体を型として用い、ロールコート塗工装置に取り付けた。
次に、基材用塗工液Ａをパンに流し込み、塗布ローラの回転速度４０［ｍｍ／ｓｅｃ］で塗料を汲み上げ、規制ローラと塗布ローラとのギャップを０．６［ｍｍ］として、塗布ローラ上の塗料厚みを制御した。
そして、円筒状支持体の回転速度を３５［ｍｍ／ｓｅｃ］に制御して塗布ローラに近づけ、塗布ローラとのギャップ０．４［ｍｍ］として塗布ローラ上の塗料を均一に円筒状支持体上に転写塗布した後、回転を維持しながら熱風循環乾燥機に投入して、１１０［℃］まで徐々に昇温して３０分加熱、さらに昇温して２００［℃］で３０分加熱し、回転を停止した。
その後、これを高温処理の可能な加熱炉（焼成炉）に導入し、段階的に３２０［℃］まで昇温して６０分加熱処理（焼成）した。

＜基材上への弾性体の作製＞
下記に示す各構成材料を混合し、２軸混練機を用いて、十分に混練することでゴム組成物を作成した。

＜弾性体構成材料＞
アクリルゴムニポールＡＲ１２（日本ゼオン株式会社）１００重量部
ステアリン酸ビーズステアリン酸つばき（日油株式会社）１重量部
赤リンノーバエクセル１４０Ｆ（燐化学工業株式会社）１０重量部
水酸化アルミニウムハイジライトＨ４２Ｍ（昭和電工株式会社）６０重量部
架橋剤Ｄｉａｋ．Ｎｏ１（ヘキサメチレンジアミンカーバメイト）（デュポンダウエラストマージャパン）０．６重量部
架橋促進剤ＶＵＬＣＯＦＡＣＡＣＴ５５（７０［％］１、８−ジアザビシクロ（５、４、０）ウンデセン−７と二塩基酸との塩、３０［％］アモルファスシリカ）（Ｓａｆｉｃａｌｃａ社）１重量部
導電剤ＱＡＰ−０１（過塩素酸テトラブチルアンモニウム）（日本カーリット株式会社）０．３重量部

次いで、このようにして得られたゴム組成物を有機溶剤（ＭＩＢＫ：メチルイソブチルケトン）に溶かして固形分３５［ｗｔ％］のゴム溶液を作製した。この作製したゴム溶液を先に作製したポリイミド基材が形成された円筒状支持体を回転させながらポリイミド基材上に、ノズルよりゴム塗料を連続的に吐出しながら支持体の軸方法に移動させ螺旋状に塗工した。
塗布量としては最終的なゴム膜厚が５００［μｍ］になるような液量の条件とした。
所定の全量を流し終えて塗膜がまんべんなく広がった時点で、図４の粒子塗布装置を用いて球形樹脂粒子３０１−３を塗布した。

球形樹脂粒子３０１−３として、シリコーン樹脂粒子（トスパール１３０（体積平均粒径３．０［μｍ］品）；モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ）を用いた。

粒子塗布を終えた後、ゴム塗料が塗工された円筒状支持体をそのまま回転しながら熱風循環乾燥機に投入して、昇温速度４［℃／分］で９０［℃］まで昇温して３０分加熱した。続いて、昇温速度４［℃／分］で１７０［℃］まで昇温して６０分加熱処理した。加熱を停止した後、常温まで徐冷した。十分冷却後、金型から取り外し、転写電界形成部材を得た。

トナー材料の原液（油相）を、水系媒体（水相）中で乳化または分散させた後、脱溶剤によって造粒された粒子（着色粒子）によって形成される母体粒子に対して、その表面に帯電制御剤としてクロム含有金属錯体染料を１[重量部]固定化させた。

次にこのトナー粒子にシランカップリング剤にて表面処理を施した。

次にこのトナー粒子に外添剤として大粒径シリカを１[重量部]、小粒径シリカを３[重量部]、酸化チタンを２[重量部]をヘンシェルミキサーで混合し、母体粒子を有するトナーとした。
大粒径シリカの粒径は６０[ｎｍ]、大粒径シリカの被覆率が７[％]、(大粒径シリカ＋小粒径シリカ）／酸化チタン（＝（大Si＋小Si）/Ti）の比は２とした。

ボソツキ評価する時の条件としては、システム線速が２０００ｍｍ／ｓｅｃとした。

〔実施例２〕
ボソツキ評価する時の条件としてはシステム線速が２０００ｍｍ／ｓｅｃを４００ｍｍ／ｓｅｃに変更した点の他は、実施例1と同様にして実施した。

〔比較例１〕
ボソツキ評価する時の条件としてはカーボンブラック含有率１７［重量％］を１０［重量％］に変更した定着ユニットを用いたことの他は、実施例２と同様にして実施した。

〔実施例３〕
実施例２において用いたカーボンブラック：１７［重量％］を金属酸化物：２０［重量％］に変更した点の他は、実施例２と同様にして実施した。

〔比較例２〕
実施例２において用いたゴム膜厚を１００［μｍ］に変更した点の他は、実施例２と同様にして実施した。

〔比較例３〕
実施例２において用いたシリコーン樹脂粒子の粒径を１０［μｍ］に変更した点の他は、実施例２と同様にして実施した。

〔実施例４〕
実施例２において用いたシリコーン樹脂粒子をアクリル樹脂に変更した点の他は、実施例２と同様にして実施した。

〔実施例５〕
実施例２において用いた大粒径シリカ：１[重量部]を４[重量部]に変更し、大粒径シリカの被覆率：７[％]を３０[％]、(大粒径シリカ＋小粒径シリカ）／酸化チタンの比：２を３．５とした点の他は、実施例２と同様にして実施した。

〔比較例４〕
実施例２において用いた大粒径シリカ：１[重量部]を０．５[重量部]に変更し、大粒径シリカの被覆率：７[％]を３．５[％]、小粒径シリカ：３[重量部]を１[重量部]に変更し、(大粒径シリカ＋小粒径シリカ）／酸化チタンの比：２を０．７５とした点の他は、実施例２と同様にして実施した。

〔実施例６〕
実施例２において用いた大粒径シリカの粒径：６０[ｎｍ]を２００[ｎｍ]とした点の他は、実施例２と同様にして実施した。

〔比較例５〕
実施例２において用いたクロム含有金属錯体染料：１[重量部]を０．０５[重量部]とした点の他は、実施例２と同様にして実施した。

〔比較例６〕
実施例２においてシランカップリング剤による表面処理を施さなかった点の他は、実施例２と同様にして実施した。

それぞれの現像剤を用いてプリントテストを行った。プリントテストに用いる
プリンタとしては、株式会社リコー製のＲＩＣＯＨＰｒｏｃ９０１を本実施形態の構成に改造し、評価を行った。

［システム速度の測定］
Ａ４紙、縦方向通紙（通紙方向紙の長さ２９７ｍｍ）、連続１００枚、後述の画像形成装置１００で出力し、スタートから終了までの出力時間をＡ秒とし、システム速度をＢとした場合、下記式にて、システム速度を求めた。
Ｂ（ｍｍ／ｓｅｃ）＝１００枚×２９７ｍｍ÷Ａ秒

プリントテストにおいては、印字率６［％］のテスト画像を連続で５万枚のＡ３サイズ紙に出力した。この後、サンプル画像として、ハーフトーン画像を３枚のＡ３サイズ紙に出力し、それぞれにおけるボソツキを目視で評価した。評価については、予め作成されているランク見本用のハーフトーン画像と、サンプル画像とを目視で比べる官能評価法にて行った。非常に良い場合を◎、良い場合を○、少し悪い場合を△、悪い場合を×として評価した。

この実験の結果は表１に示すとおりである。

図６は、表１におけるボソツキの官能評価に対応するトナーの付着状態を示す模式図であり、図６（ａ）は、表１における官能評価において◎および○の時の状態を、そして図６（ｂ）は、表１における官能評価において△および×の時の状態を示している。

以上の実施形態においては、転写電界形成部材の構成およびトナーの構成を転写電界形成部材と記録材との密着性を向上させる特性およびトナーの転移性を高める特性にそれぞれ決めることにより、高速稼働時での転写不良、つまり、トナー像の一部が抜けて転写されてしまう現象が抑制される。これにより、不良画像の発生を防止して画像品質の低下を抑えることになる。

本実施形態として記載された効果は、本実施形態から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本実施形態による効果は、本実施形態として記載されたものに限定されるものではない。

３１転写電界形成部材
３０１−１基材
３０１−２弾性体
３０１−３樹脂粒子
７１記録材
７２トナー
１００画像形成装置

特開２００１−４２６６６号公報特開２００６−３０８９７９号公報特開１００９−２８８５３６号公報特開２００７−４０８１号公報特開２００８−２０９８４８号公報特開２００５−２３３９８９号公報特開２００２−２６８２８５号公報特開２００８−２６８４３５号公報

Claims

トナー像を担持するシート状媒体を搬送する、無端状で弾性層を有する回転部材と該回転部材と対向してシート状媒体に対する転写電界を形成する転写電界形成部材とを有し、システム速度が４００〜２０００ｍｍ／ｓｅｃである画像形成装置において、
前記トナー像の形成に用いられるトナーは、トナー材料の原液（油相）を、水系媒体（水相）中で乳化または分散させた後、脱溶剤によって造粒された粒子（着色粒子）によって形成される母体粒子で構成されて少なくとも外添剤と帯電制御剤を含有し、前記外添剤は前記母体粒子の表面に添加された無機微粒子、或いは高分子系微粒子、或いは熱硬化性樹脂による重合体粒子からなり、必要に応じて流動化剤による表面処理が施されて帯電分布が高い安定性を有していることを特徴とする画像形成装置。
前記転写電界形成部材は、基材からなる第一の層、表面に球形樹脂粒子を面方向に配列させて凹凸形状を形成させた弾性体からなる第二の層を順次積層させた積層構造が用いられ、
前記第二の層には電気抵抗を調整する充填材（または、添加材）として電気抵抗調整材を含有していることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記転写電界形成部材において、前記基材の第二の層に用いられる電気的抵抗調整材は、
表面抵抗が、１×１０^８[Ω/□]〜１×１０^１３[Ω/□]、体積抵抗が、１×１０^６[Ω・ｃｍ]〜１×１０^１２[Ω・ｃｍ]の範囲に調整されていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
前記転写電界形成部材の第二の層での表面抵抗は、１×１０^８[Ω/□]〜１×１０^１３[Ω/□]、電気抵抗調整材の体積抵抗は１×１０^６[Ω・ｃｍ]〜１×１０^１２[Ω・ｃｍ]の範囲に調整可能な樹脂・エラストマー・ゴムなどからなる材料が、膜厚２００[μｍ]〜２０００[μｍ]の範囲で設けられ、該第二の層に用いられる球形樹脂粒子の体積平均粒径が、０．５[μｍ]〜５．０[μｍ]であることを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか一つに記載の画像形成装置。
前記転写電界形成部材は、前記基材の樹脂成分（例えば、ポリイミド樹脂前駆体またはポリアミドイミド樹脂前駆体）と電気抵抗調整材の配合を適正に調整した塗工液を用いて、電気特性（表面抵抗および体積抵抗）と機械強度のバランスが取られていることを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか一つに記載の画像形成装置。
前記転写電界形成部材には、前記基材の電気抵抗調整材にカーボンブラックが用いられており、含有量が全固形分の１０[重量％]〜２５[重量％]であることを特徴とする請求項１乃至５のうちのいずれか一つに記載の画像形成装置。
転写電界形成部材は、前記弾性体が熱硬化性のものを用いられており、その硬化反応に寄与する官能基の効果により前記樹脂粒子との密着性に優れ、確実に固定化されることを特徴とする請求項１乃至６のうちのいずれか一つに記載の画像形成装置。
前記トナーは、外添剤と帯電制御剤を含有し、表面処理が施されて重合法などにより球状の形状に作製された粒子であり、真球に近いものであることを特徴とする請求項１乃至７のうちのいずれか一つに記載の画像形成装置に装備される画像形成装置。
前記外添剤は、粒子径が、２[ｎｍ]〜２[μｍ]の範囲にあることを特徴とする請求項１乃至８のうちのいずれか一つに記載の画像形成装置。
前記トナーに用いられる外添剤には大粒径シリカが用いられ、その粒径が２５[ｎｍ]〜２７０[ｎｍ]であることを特徴とする請求項１乃至９のうちのいずれか一つに記載の画像形成装置。
前記トナーに用いられる外添剤には大粒径シリカが用いられ、母体粒子に対する被覆率が５[％]〜４５[％]であることを特徴とする請求項１乃至１０のうちのいずれか一つに記載の画像形成装置。
前記外添剤には、大粒径シリカ、小粒径シリカ、酸化チタンが用いられ、これらの合計での使用割合がトナーの１００[重量部]に対して、０．１[重量部]〜１２[重量部]であり、且つ（大粒径シリカ＋小粒径シリカ）／酸化チタンの比が１〜１０であることを特徴とする請求項１乃至１１のうちのいずれか一つに記載の画像形成装置。
前記帯電制御剤は、この使用割合がトナーの１００[重量部]に対して、０．２[重量部]〜５[重量部]であることを特徴とする請求項１乃至１２のうちのいずれか一つに記載の画像形成装置。
前記トナーは、帯電量が−１００[μC/ｍｇ]〜１０[μC/ｍｇ]の範囲で帯電分布を安定させてあることを特徴とする請求項１乃至１３のうちのいずれか一つに記載の画像形成装置。