JP2024049014A - 転写ユニット及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置使用時において、駆動ローラ表面に付着した現像剤によって、駆動ローラと転写ベルト間の摩擦力が低下し、搬送性が悪化することによる印刷不良を発生させない。【解決手段】現像剤（Ｔ）により形成された現像剤像を転写させる転写ユニット（３０、３０ａ）であって、ベルト（３３）と、ベルト（３３）を張架する回転体（３１）とを備え、回転体（３１）は、軸体（３１１）と、軸体（３１１）の径方向外側に設けられる表面層（３１２）とを有し、表面層（３１２）の外周面の表面粗さ（Ｒｚ）は、現像剤（Ｔ）の体積平均粒径（ＭＶ）より大きい。【選択図】図３

Description

本開示は、転写ユニット及び画像形成装置に関する。

像担持体上に形成された現像剤像の転写を行うための転写ベルトと、転写ベルトを張架するローラとを備え、ローラの外周面の表面粗さを２μｍ以下にすることで、転写ベルトの裏面（すなわち、内周面）のダメージを軽減する画像形成装置の提案がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５－４３５９３号公報

しかしながら、転写ベルトを張架して駆動する駆動ローラの外周面に現像剤が付着すると、駆動ローラの外周面と転写ベルトの内周面との間に滑りが発生しやすくなり、滑りが発生した場合には印刷不良が発生するという問題があった。

本開示は、駆動ローラに対する転写ベルトの滑りによる印刷不良を発生しにくくすることを目的とする。

本開示の転写ユニットは、現像剤により形成された現像剤像を転写させるユニットであって、ベルトと、前記ベルトを張架する回転体と、を備え、前記回転体は、軸体と、前記軸体の径方向外側に設けられる表面層と、を有し、前記表面層の外周面の表面粗さは、前記現像剤の体積平均粒径より大きい。

本開示の転写ユニット及び画像形成装置によれば、駆動ローラに対する転写ベルトの滑りによる印刷不良を発生しにくくすることができる。

実施の形態に係る転写ユニット及び画像形成装置の構成を示す概略断面図である。 実施の形態の変形例に係る転写ユニット及び画像形成装置の構成を示す概略断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、実施の形態に係る転写ユニットの駆動ローラを示す概略斜視図、概略断面図、及び要部拡大断面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、比較例の転写ユニットの駆動ローラと転写ベルトの状態を示す概略図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、実施の形態に係る転写ユニットの駆動ローラと転写ベルトの状態を示す概略図である。 （Ａ）は、比較例Ｃ１、比較例Ｃ２、実施の形態の例１、及び実施の形態の例２の駆動ローラの表面層の表面粗さを示し、（Ｂ）は、それらの評価結果を示す。 動的粘弾性測定装置を示す概略図である。 比較例Ｃ１、例１、及び例２の各表面層の樹脂材料（塗料）の損失正接ｔａｎδの温度特性の測定結果を示す図である。 比較例Ｃ１、例１、及び例２の各表面層の樹脂材料（塗料）の貯蔵弾性率Ｅ´の温度特性の測定結果を示す図である。 （Ａ）は、駆動ローラの表面層の概略断面を示し、（Ｂ）は、表面層の外周面の状態を示す。 （Ａ）は、熱及び過大な圧力が加えられた後の駆動ローラの表面層の概略断面を示し、（Ｂ）は、その時の表面層の外周面の状態を示す。 比較例Ｃ１、例１、及び例２の各表面層の示差走査熱量ＤＳＣの温度特性の測定結果を示す図である。

以下に、実施の形態に係る転写ユニット及び画像形成装置を、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態は、例にすぎず、実施の形態を適宜組み合わせること及び各実施の形態を適宜変更することが可能である。

《１》画像形成装置１
図１は、実施の形態に係る転写ユニット３０及び画像形成装置１の構成を示す概略断面図である。画像形成装置１は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色の現像剤（すなわち、トナー）を用いた電子写真プロセスによってカラー画像を印刷することができるカラープリンタである。

図１に示されるように、画像形成装置１は、像担持体としての感光体ドラム１３Ｋ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ（「感光体ドラム１３」とも表記する。）上に現像剤から成る現像剤像（すなわち、トナー像）を形成する画像形成部１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙ（「画像形成部１０」とも表記する。）と、感光体ドラム１３Ｋ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ上に形成された現像剤像を転写ベルト（「中間転写ベルト」ともいう。）３３上に転写（「一次転写」ともいう。）させる転写ユニット（「一次転写部」ともいう。）３０とを有している。また、画像形成装置１は、転写ベルト３３上に担持された現像剤像を二次転写位置で用紙などの記録媒体Ｐ上に転写（「二次転写」ともいう。）させる二次転写ローラ３７と、記録媒体Ｐを供給及び搬送する媒体供給部（「媒体搬送部」ともいう。）２０と、定着器４０と、定着器４０を通過した記録媒体Ｐを外部に排出する媒体排出部としての排出ローラ２５とを有している。画像形成部は、「イメージドラム（ＩＤ）ユニット」又は「ドラムユニット」とも呼ばれている。なお、画像形成装置１が有する画像形成部の数は、３以下であってもよいし又は５以上であってもよい。また、画像形成装置１は、電子写真プロセスによってモノクロプリンタであってもよい。

図１に示されるように、媒体供給部２０は、媒体カセット２１と、媒体カセット２１内に積載された記録媒体Ｐを１枚ずつ繰り出すホッピングローラ２２と、媒体カセット２１から繰り出された記録媒体Ｐを搬送するレジストローラ２３と、記録媒体Ｐを搬送するローラ対２４とを有している。

画像形成部１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙは、転写ベルト３３の上側部分における走行方向（すなわち、移動方向）に１列に並んで配置されている。画像形成部１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙは、画像形成装置１の本体構造に対して、着脱自在に形成されている。画像形成部１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙは、トナーの色が異なる点以外は、互いに同じ構造を有している。ただし、画像形成部１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙは、異なる構造の画像形成部を含んでもよい。

画像形成部１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙの上部には、各色用の露光部としての光プリントヘッド１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ（「光プリントヘッド１１」とも表記する。）がそれぞれ備えられている。光プリントヘッド１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙの各々は、感光体ドラム１３Ｋ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙの軸方向に複数の発光素子が配列された発光素子アレイを含む。発光素子は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）又は発光サイリスタである。光プリントヘッド１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙの各々による露光は、印刷用の画像データに基づいて、一様帯電した感光体ドラム１３Ｋ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙの表面に対して実行される。なお、露光部は、レーザー光学系で構成されてもよい。

画像形成部１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙの各々は、回転可能に支持された感光体ドラム１３Ｋ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙと、感光体ドラム１３Ｋ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙの表面を一様に帯電させる帯電部材としての帯電ローラ１４Ｋ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙ（「帯電ローラ１４」とも表記する。）と、光プリントヘッド１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙによる露光によって感光体ドラム１３Ｋ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙの表面に静電潜像を形成した後に、感光体ドラム１３Ｋ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙの表面にトナーを供給して静電潜像に対応する現像剤像を形成する現像装置１５Ｋ、１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｙ（「現像装置１５」とも表記する。）とを有している。感光体ドラム１３Ｋ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙは、例えば、円筒型に加工された導電性支持体と、その表面上に塗布された感光層とから構成される。感光層は、導電性支持体の表面から順に、ブロッキング層、電荷発生層、電荷輸送層が積層された構造を有している。

現像装置１５Ｋ、１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｙは、現像剤を収容する容器である現像剤収容部と、感光体ドラム１３Ｋ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙの表面に現像剤を供給する現像剤担持体としての現像ローラ１６Ｋ、１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙ（「現像ローラ１６」とも表記する。）と、現像剤収容部内に収容された現像剤を現像ローラ１６Ｋ、１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙに供給する現像剤供給体としての供給ローラ１７Ｋ、１７Ｃ、１７Ｍ、１７Ｙ（「供給ローラ１７」とも表記する。）と、現像ローラ１６Ｋ、１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙの表面の現像剤層の厚さを規制する現像剤規制部材としての層形成ブレード１８Ｋ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｙ（「層形成ブレード１８」とも表記する。）とを有している。現像ローラ１６Ｋ、１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙは、例えば、金属製のシャフトと、その外周に備えられた弾性体とから構成される。この弾性体としては、例えば、ゴム硬度７０°（アスカーＣ）の半導電性のウレタンゴムを用いことができる。供給ローラ１７Ｋ、１７Ｃ、１７Ｍ、１７Ｙは、金属製のシャフトと、その外周に備えられた発泡体とから構成される。この発泡体としては、硬度５０°（アスカーＦ）のシリコン発泡体を用いることができる。

ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの現像剤は、ポリエステル樹脂、着色剤、帯電制御剤、及び離型剤を主要な原料としており、外添剤（疎水性シリカ）が添加されている。現像剤は、例えば、粉砕法により得られた粉体である。ただし、現像剤は、重合法などの他の方法で製造された粉体であってもよい。現像剤の体積平均粒径は、７μｍ（つまり、約７μｍ）である。

図１に示されるように、転写ユニット３０は、現像剤像を記録媒体Ｐに転写するための無端状の転写ベルト３３と、転写ベルト３３を張架する回転体である駆動ローラ３１、従動ローラ３２、及び二次転写用のバックアップローラ３６と、転写ローラ３５Ｋ、３５Ｃ、３５Ｍ、３５Ｙとを有している。駆動ローラ３１は、モータなどの駆動機構からの駆動力によって回転して、転写ベルト３３を走行させる。従動ローラ３２は、転写ベルト３３の走行に伴って従動回転する。駆動ローラ３１は、軸体（後述の図３で示される）と、軸体の表面に形成された表面層（後述の図３で示される）とを有している。表面層は、塗布層とも呼ばれる。

転写ローラ３５Ｋ、３５Ｃ、３５Ｍ、３５Ｙは、転写ベルト３３を挟んで感光体ドラム１３Ｋ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙに対向して配置されている。感光体ドラム１３Ｋ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙの表面に形成された現像剤像は、転写ローラ３５Ｋ、３５Ｃ、３５Ｍ、３５Ｙによって、転写ベルト３３上に順に転写されて、複数の現像剤像が重ねられたカラー画像が形成される。転写後に感光体ドラム１３Ｋ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙに残留した現像剤はクリーニング部材により除去される。

転写ベルト３３を構成する樹脂材料としては、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、及びポリアミドイミド（ＰＡＩ）などが挙げられる。転写ベルト３３は、回転成型方法又はインフレーション方式などを使用して製造されており、転写ベルト３３の内面粗さは、例えば、０．０５μｍ以下である。転写ベルト３３は、駆動ローラ３１と従動ローラ３２との間に懸架されている。また、転写ベルト３３は、駆動ローラ３１を回転可能に支持する両端部（例えば、軸受け部）に矢印Ｆ方向（すなわち、転写ベルト３３に向けて駆動ローラ３１を押し付ける方向）の力を付与するばね機構３４が設けられている。ばね機構３４によって、転写ベルト３３は、一定の荷重で張架されている状態を維持することができる。

転写ベルト３３は更に、転写ユニット３０の下方に設置された二次転写部を通過するように設けられている。二次転写部は、二次転写ローラ３７とバックアップローラ３６とによって構成され、バックアップローラ３６が転写ベルト３３を懸架するように配置されている。二次転写ローラ３７は、転写ベルト３３上の現像剤像を記録媒体Ｐに転写するための転写電界を形成する。また、二次転写ローラ３７の手前に媒体を事前密着させるための事前密着ローラが設けられてもよい。従動ローラ３２及びバックアップローラ３６は、駆動ローラ３１の駆動により走行する転写ベルト３３に連れ回りする。

二次転写ローラ３７の下流側には、記録媒体Ｐ上の現像剤像を加熱及び加圧により記録媒体Ｐ上に定着されるための定着器４０が配置されている。定着器４０は、圧接し合う１対のローラ４１、４２を有している。ローラ４１は、加熱ヒータを内蔵するヒートローラであり、ローラ４２はローラ４１に向けて押し付けられる加圧ローラである。未定着の現像剤像を有している記録媒体Ｐは、定着器４０の１対のローラ４１、４２間を通過する。このとき、未定着の現像剤像は、加熱及び加圧されて記録媒体Ｐ上に定着される。

定着器４０の下流側には、記録媒体Ｐを外部に排出するための排出路と排出ローラ２５とが設けられており、排出された記録媒体Ｐは筐体上のスタッカに排出される。

《２》画像形成装置１ａ
図２は、実施の形態の変形例に係る転写ユニット３０ａ及び画像形成装置１ａの構成を示す概略断面図である。図２において、図１に示される構成と同一又は対応する構成には、図１に示される符号と同じ符号が付されている。図２の画像形成装置１ａは、転写ユニット３０ａが記録媒体Ｐを搬送し記録媒体Ｐ上に現像剤像を転写する点（二次転写部を持たない点）が、ベルトとしての転写ベルト（搬送ベルト）３３上に一次転写した現像剤像を記録媒体Ｐ上に二次転写させる転写ユニット３０を有する図１の画像形成装置１と異なる。この点を除いて、図２に示される画像形成装置１ａは、図１の画像形成装置と同じである。

《３》駆動ローラ３１
図３（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、実施の形態に係る転写ユニット３０（又は３０ａ）の駆動ローラ３１を示す概略斜視図、概略断面図、及び要部拡大断面図である。図３（Ｃ）は、図３（Ｂ）の部分３１３を拡大した図である。図３（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示されるように、駆動ローラ３１は、軸体３１１と、軸体３１１の径方向外側に設けられる（例えば、軸体３１１の表面に形成された）表面層３１２とを有している。本実施の形態では、表面層３１２の外周面の表面粗さＲｚが、画像形成装置１（又は１ａ）で使用される現像剤の体積平均粒径より大きいように、表面層３１２が形成されている。

軸体３１１は、例えば、三ツ矢押し出し管３１１ａと、シャフト３１１ｂとから構成されている。軸体３１１の外周面に形成された表面層３１２は、樹脂材料（塗料）の塗布によって形成された塗料層である。軸体３１１の外周面に備えられた表面層３１２は、転写ベルト３３の内面と駆動ローラ３１の外周面との間の摩擦力を増加させるために設けられている。三ツ矢押し出し管３１１ａは、アルミ材で構成されている。シャフト３１１ｂは、快削鋼鋼材で構成されており、その表面は無電解ニッケル処理されている。表面層３１２を構成する樹脂材料（塗料）は、樹脂溶液、着色顔料、体質顔料、添加剤（硬化触媒）、希釈剤で構成されている。表面層３１２の厚みは、約１００μｍである。本実施の形態では、表面層３１２を構成する樹脂材料として、ウレタン系の樹脂材料が使用されている。表面層３１２を構成する樹脂材料は、例えば、ウレタン樹脂を主成分として含んでいる。主成分とは、表面層３１２の全体の５０重量％以上を占める成分を意味する。また、表面層３１２のウレタン樹脂と同定するための測定方法として、例えば、ガスクロマトグラフィー質量分析法、フーリエ変換赤外分光分析（ＦＴＩＲ）が知られている。ウレタン系の樹脂材料（塗料）の硬化触媒の例として、トルエンイソシアネート（ＴＤＩ）系硬化剤又はヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）系硬化剤などが挙げられる。なお、表面層３１２を構成する樹脂材料として、アクリル樹脂、シリコン樹脂、又はエポキシ樹脂などを使用することも可能である。

駆動ローラ３１の軸体３１１の製造では、三ツ矢押し出し管３１１ａの両端部をシャフト３１１ｂが圧入できるように加工し、軸体３１１の表面は図面寸法に入るよう表面切削される。その後、三ツ矢押し出し管３１１ａの両端部にシャフト３１１ｂを圧入する。三ツ矢押し出し管３１１ａの表面に、表面層３１２を構成する樹脂材料を、スプレーなどを使用して、一定の速度で均一に塗布する。その後、電気炉で焼成を行い、駆動ローラ３１が完成する。本実施の形態では、比較例（比較例Ｃ１及び比較例Ｃ２）と、実施例（例１及び例２）を用いた。比較例Ｃ１の表面層３１２の表面粗さは最も小さく（Ｒｚ＝約６μｍ）であり、比較例Ｃ２の表面層３１２の表面粗さは最も大きく（Ｒｚ＝５５．４μｍ）である。例１及び例２は、硬化触媒の含有量が互いに異なり、例１は硬化触媒０％であり、例２は硬化触媒約２％である。例１の表面層３１２の表面粗さＲｚは２２．２μｍであり、例２の表面層３１２の表面粗さＲｚは１５．６μｍである。なお、表面粗さＲｚは、レーザー顕微鏡を用いて駆動ローラ３１の表面の約１ｍｍ×約１ｍｍの領域から算出した。

駆動ローラ３１に求められる機能は、転写ベルト３３を駆動させることである。転写ユニット３０内で転写ベルト３３に接触してるローラとしては、駆動ローラ３１以外に、転写ローラ３５、従動ローラ３２、バックアップローラ３６がある。転写ベルト３３は、接触しているローラの中で、転写ベルト３３に対する摩擦力が最も高いローラによって回転するため、駆動ローラ３１は、転写ベルト３３と接触するローラの中で最も摩擦力が大きくなるように構成されている。本実施の形態において、駆動ローラ３１が転写ベルト３３を駆動させるために必要な駆動力は、６．６６Ｎ以上であるから、駆動ローラ３１の外周面と転写ベルト３３の内面との間の摩擦力が６．６６Ｎ以上であることが必要である。また、画像形成装置１の保管時又は継時（使用によって駆動ローラ３１の外周面と転写ベルト３３の内面との間に現像剤が介在しているとき）においても、安定した駆動力を有していることが必要である。そのため、本実施の形態では、駆動ローラ３１の表面層３１２の材料の摩擦特性と表面粗さＲｚを規定する。また、駆動ローラ３１が転写ベルト３３へ貼りつかないようにするため、駆動ローラ３１の外周面の表面粗さＲｚを制限する。また、駆動ローラ３１の外周面の凹凸によって転写ベルト３３が変形するのを抑制するために、駆動ローラ３１の外周面の表面粗さＲｚを制限する。さらに、使用・輸送温度範囲（例えば、１０℃～７０℃）において、表面層３１２の樹脂材料（塗料）の状態変化を発生させないために、樹脂材料の熱特性を規定する。

体積平均粒径の測定に際しては、精密粒度分布測定装置Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ３（ベックマン・コールター株式会社製）を使用して、現像剤の体積中位径を測定した。測定条件は、以下の通りである。
・アパチャー径：１００μｍ
・電解液：アイソトンＩＩ（ベックマン・コールター株式会社製）
・分散液：ネオゲンＳ－２０Ｆ（第一工業製薬株式会社製）を前述の電解液に溶解し、濃度５％に調整したもの

本測定に際しては、前述の分散液５ｍＬに測定試料１０ｍｇ～２０ｍｇを添加して超音波分散機にて１分間分散させ、その後に電解液２５ｍＬを添加して超音波分散機にて５分間分散させて、目開き７５μｍのメッシュを通して凝集物を取り除き、試料分散液を調整した。

さらに、本測定に際しては、この試料分散液を前述の電解液１００ｍＬに加え、前述の精密粒度分布測定装置により、３万個の粒子を測定して分布（すなわち、体積粒度分布）を求めた。続いて、本測定では、この体積粒度分布を基に、体積中位径を体積平均粒径（ＭＶ）として求めた。なお、体積平均粒径とは、粉体の粒径分布において、ある粒子径より大きい質量が、全粉体の質量の５０％を占めるときの粒子径をいう。前述の精密粒度分布測定装置は、コールター原理により粒度分布を測定する。このコールター原理とは、細孔電気抵抗法と呼ばれ、電解質溶液中の細孔（アパチャー）に一定の電流を流し、その細孔を粒子が通過するときの細孔の電気抵抗の変化を計測することにより、粒子の体積を測定する方法である。

図４（Ａ）及び（Ｂ）は、比較例Ｃ１及び比較例Ｃ２の転写ユニットの駆動ローラの表面層３１２と転写ベルト３３の状態を示す概略図である。図４（Ａ）に示されるように、比較例Ｃ１（表面粗さＲｚが体積平均粒径ＭＶより小さい場合）における表面層３１２の外周面（図において上向きの面）と転写ベルト３３の内面（図において下向きの面）との間に現像剤Ｔが付着している場合、摩擦力が低下して、表面層３１２と転写ベルト３３との間に滑りが発生し、印刷不良（画像の縮ちじみなど）が発生しやすい。また、図４（Ｂ）に示されるように、比較例Ｃ２（表面粗さＲｚが大き過ぎる場合）においては、表面層３１２の凹凸が転写ベルト３３に写り、転写ベルト３３の外面（図において上向きの面）に凹凸形状が現れ、転写ベルト３３の変形による、印刷不良が発生する。

図５（Ａ）及び（Ｂ）は、実施の形態に係る例１又は例２の転写ユニット３０の駆動ローラ３１と転写ベルト３３の状態を示す概略図である。図５（Ａ）に示されるように、例１又は例２（表面粗さＲｚが体積平均粒径ＭＶより大きい場合）における表面層３１２の外周面（図において上向きの面）と転写ベルト３３の内面（図において下向きの面）との間に現像剤Ｔが付着している場合、表面層３１２の外周面の形状に変化はほとんどなく、摩擦力が低下しない。また、例１又は例２（表面粗さＲｚが体積平均粒径ＭＶより大きい適正範囲内である場合）における表面層３１２は、駆動ローラの回転時に、図４（Ｂ）に示されるように変形するが、表面層３１２の凸が転写ベルト３３に広く接触して高い摩擦力を維持できる。このため、例１又は例２（表面粗さＲｚが体積平均粒径ＭＶより大きい場合）には、印刷不良は生じない。

図６（Ａ）は、比較例Ｃ１、比較例Ｃ２、例１、及び例２の駆動ローラの表面層の表面粗さＲｚ［μｍ］を示し、図６（Ｂ）は、それらの評価結果を示す。表面粗さＲｚは、塗布する塗料である樹脂材料によって異なり、表面粗さＲｚが大き過ぎると駆動ローラ３１の表面の凹凸が転写ベルト３３に写り印字不良が発生する。

図６（Ａ）及び（Ｂ）に比較例Ｃ１として示されるように、表面粗さＲｚが小さ過ぎると、駆動ローラ３１の表面に現像剤が付着したときに、転写ベルト３３と駆動ローラ３１の表面層３１２の摩擦力が低下する（図６（Ｂ）において、記号「×」で示される。）。この場合、図１の画像形成装置１では印字不良が発生する。また、図２の画像形成装置１ａでは記録媒体Ｐの搬送性の低下により印字不良が発生する。また、図６（Ａ）及び（Ｂ）に比較例Ｃ２として示されるように、表面粗さＲｚが大さ過ぎると、駆動ローラ３１の表面層３１２の凹凸が転写ベルト３３の上面に現れ、転写ベルト３３が変形する（図６（Ｂ）において、記号「×」で示される。）。この場合、図１の画像形成装置１では転写ベルト３３の変形による印字不良が発生する。また、図２の画像形成装置１ａでは記録媒体Ｐの搬送性の低下により印字不良が発生する。

図６（Ａ）及び（Ｂ）に例１及び例２として示されるように、表面粗さＲｚが適正範囲内であれば、駆動ローラ３１の表面に現像剤が付着したときに、転写ベルト３３と駆動ローラ３１の表面層３１２の摩擦力が低下せず（図６（Ｂ）において、記号「〇」で示される。）、転写ベルト３３の変形も生じない（図６（Ｂ）において、記号「〇」で示される。）。この場合、画像形成装置１又は１ａで、印字不良は発生しない。図６（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、表面粗さＲｚの適正範囲は、例えば、以下のとおりである。
１５．６≦Ｒｚ［μｍ］≦２２．２

現像剤の体積平均粒径ＭＶに対する表面層３１２の外周面の前記表面粗さＲｚの割合は、２．２（≒１５．６μｍ／７μｍ）以上であることが望ましい。また、現像剤の体積平均粒径ＭＶに対する表面層３１２の外周面の表面粗さＲｚの割合は、３．２（≒２２．２μｍ／７μｍ）以下であることが望ましい。

《４》駆動ローラ３１の表面層３１２の熱特性
《４－１》熱特性の測定装置
図７は、表面層３１２の熱特性の測定に使用される動的粘弾性測定装置７０を示す概略図である。動的粘弾性測定装置７０は、力発生器７１によって発生した正弦波の応力をプローブ７３を介して試料に与え、その応力により生じた試料の歪を歪検出器７２により検出する。このときの応力と歪の振動比は、試料の弾性率に比例することから、複素弾性率Ｅ^＊を取得することができる。高分子材料のような粘弾性体の場合は、正弦波の形で与えられた応力に対して、歪は位相のずれた正弦波の形で検出され、応力と歪の位相遅れより、粘性率を得ることができる。加熱炉７５は、試料の温度を観測する熱電対７４の温度信号を用いて加熱制御される。動的粘弾性測定装置７０の動作は、制御装置７６によって制御される。

試料としての表面層３１２の熱特性の測定は、複数の温度の各々、複数の周波数の各々について行われる。本実施の形態での測定条件を以下に示す。
・温度条件：－７０℃～１５０℃の範囲内で、１℃／ｍｉｎで温度を変化させた。
・周波数：力の振動の周波数は、０．０５Ｈｚ、０．１Ｈｚ、０．５Ｈｚ、１Ｈｚ、５Ｈｚ、１０Ｈｚ、２０Ｈｚ、の７つの周波数が用いられた。
・試料：長さ２０ｍｍ×幅９ｍｍ×厚み０．６ｍｍ程度の樹脂材料が用いられた。

ここで、複素弾性率Ｅ^＊の成分となる貯蔵弾性率Ｅ´及び損失弾性率Ｅ″、並びに貯蔵弾性率Ｅ´と損失弾性率Ｅ″によって求められる損失正接ｔａｎδについて説明する。貯蔵弾性率Ｅ´は、試料の弾性（バネ）成分の特性を反映し、一周期あたりに加えられた力（エネルギー）が貯蔵され、完全に回復するエネルギーの尺度である。損失弾性率Ｅ″は、試料の粘性（ダッシュポット）成分の特性を反映し、一周期あたりに加えられた力（エネルギー）が熱として損失されるエネルギーの尺度である。複素弾性率Ｅ^＊と貯蔵弾性率Ｅ´及び損失弾性率Ｅ″との関係は、以下の式（１）～（３）で表される。
Ｅ^＊＝Ｅ´＋Ｅ″ （１）
Ｅ´＝Ｅ^＊ｃｏｓθ （２）
Ｅ″＝Ｅ^＊ｓｉｎθ （３）

損失正接ｔａｎδは、貯蔵弾性率Ｅ´と損失弾性率Ｅ″の比である。すなわち、ｔａｎδは、外部から与えられたエネルギーに対する、熱として損失されたエネルギーの割合を示し、粘弾性特性の一つとして振動吸収特性を表す。損失正接ｔａｎδは、以下の式（４）で表される。
ｔａｎδ＝Ｅ″／Ｅ´ （４）

《４－２》表面層３１２の損失正接ｔａｎδと貯蔵弾性率Ｅ´
図８は、比較例Ｃ１、例１、及び例２の各表面層３１２の樹脂材料（塗料）の損失正接ｔａｎδの温度特性の測定結果を示す図である。図８において、横軸は、試料温度［℃］を示し、縦軸は、損失正接ｔａｎδを示す。損失正接ｔａｎδが１に近づくほど表面層３１２の樹脂材料の粘性体としての特性が強くなり、０に近づくほど表面層３１２の樹脂材料の弾性体としての特性が強くなる。

図８に示されるように、損失正接ｔａｎδのグラフのピーク位置は、比較例Ｃ１、例１、及び例２の各樹脂材料のガラス転移温度Ｔｇを示す。樹脂材料は、ガラス転移温度Ｔｇ以上の温度になると、分子が運動しやすい状態になり、軟質のゴム状態になり、ガラス転移温度Ｔｇより低い温度になると分子の運動が制限されて、硬質のガラス状態になる。ガラス状態とは、固い状態のことを示し、ガラス状態になる温度のことをガラス転移温度（すなわち、ガラス転移点）という。つまり、ガラス転移温度Ｔｇで、樹脂材料の構造変化が発生することを示している。使用・輸送温度範囲を試料温度１０℃～７０℃の範囲とした場合、損失正接ｔａｎδが０．２以上あるとき、使用・輸送温度範囲（実使用温度領域）において樹脂材料の構造変化が起きて粘性体に近づく。したがって、表面層３１２の材料として、ガラス転移による構造変化が発生しない材料として、使用・輸送温度範囲を試料温度１０℃～７０℃の範囲とした場合、以下の式（５）を満たす例２の樹脂材料が望ましい。
ｔａｎδ＜０．２ （５）

図９は、比較例Ｃ１、例１、及び例２の各表面層３１２の樹脂材料（塗料）の貯蔵弾性率Ｅ´の温度特性の測定結果を示す図である。図９において、横軸は、試料温度［℃］を示し、縦軸は、貯蔵弾性率Ｅ´を示す。

貯蔵弾性率Ｅ´の減少率が９５．７％のとき、使用・輸送温度範囲（実使用温度領域）において樹脂材料の構造変化が起きて粘性体に近づく。転写ベルト３３は、転写ユニット３０内で張架されているため、駆動ローラ３１の表面層３１２の外周面と転写ベルト３３の内面は、一定の圧力で接触している。温度によって、表面層３１２の樹脂材料の構造変化が起こり粘性体に近づくと、転写ベルト３３の張架による圧力によって、樹脂材料が一部変形し、駆動ローラ３１に転写ベルト３３が貼り付くような状態が発生し得る。その結果、駆動ローラ３１の表面層３１２の外周面に転写ベルト３３が貼り付いた部分の摩擦力が転写ベルト３３が接触していない部分とは異なり、所望の搬送速度で転写ベルト３３を駆動させることができなくなる。図９からわかるように、使用・輸送温度範囲を試料温度１０℃～７０℃の範囲とした場合、貯蔵弾性率Ｅ´の減少率が、以下の式（６）を満たすことが望ましい。
４４．７≦Ｅ´減少率［％］≦７７．９ （６）

また、図９からわかるように、使用・輸送温度範囲を試料温度１０℃～７０℃の範囲とした場合、貯蔵弾性率Ｅ´が、以下の式（７）を満たすことが望ましい。
８．３Ｅ＋０６≦Ｅ´［Ｐａ］≦１．９５Ｅ＋０８ （７）
ここで、８．３Ｅ＋０６＝８．３×１０^６であり、１．９５Ｅ＋０８＝１．９５×１０^８である。

まとめると、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、例１及び例２のいずれも、表面層３１２の外周面の現像剤によって滑りが発生しにくい表面粗さＲｚを有している。しかし、使用・輸送温度範囲を試料温度１０℃～７０℃の範囲とした場合、表面層３１２の熱特性の観点からは、式（５）～（７）のすべてを満たす例２の樹脂材料がより望ましい。

《４－３》表面層３１２の外周面の状態
図１０（Ａ）は、駆動ローラ３１の表面層３１２の概略断面を示し、図１０（Ｂ）は、表面層３１２の外周面の状態を示す。図１０（Ｂ）において、明るい部分ほど、高い部分（すなわち、凸部）である。表面層３１２の凸部と凸部との間の距離を示す輪郭曲線要素の長さの平均Ｓｍ［μｍ］は、比較例Ｃ１の表面層では４９．２μｍ、比較例Ｃ２の表面層では５４．７μｍ、例１の表面層では６１．０μｍ、例２の表面層では８０．７μｍである。ここで、輪郭曲線要素の長さの平均Ｓｍ［μｍ］は、以下の式（８）で計算される。

ここで、Ｘ_ｓｉは、図１０（Ａ）に表面層３１２として示される一つの輪郭線要素に対応する長さである。この測定結果から、駆動ローラ３１の表面層３１２の輪郭曲線要素の長さの平均Ｓｍ［μｍ］は、以下の式（９）を満たすことが望ましい。
６１．０≦Ｓｍ［μｍ］≦８０．７ （９）

図１１（Ａ）は、温度影響が大きい樹脂材料（塗料）を使用し、一定の高温と圧力で保管した後の駆動ローラ３１の表面層３１２の概略断面を示し、図１１（Ｂ）は、その時の表面層３１２の外周面の状態を示す。具体的には図１１（Ａ）は温度影響が大きい樹脂材料（塗料）を使用し、一定の高温と圧力で保管した後の駆動ローラ３１の表面層３１２の概略断面を示す。図１１（Ｂ）において、明るい部分ほど、高い部分（すなわち、凸部）である。図１１（Ａ）に示されるように、表面層３１２の樹脂材料の粘性が高い場合には、熱及び過大な圧力が加えられた後の駆動ローラ３１の表面層３１２の頂部が変形することがある。具体的には、表面層３１２に温度影響が大きい樹脂塗料を使用し、転写ベルトが一定の圧力で張架され、輸送等で高温下に保管された状態を再現した試験を行うと、転写ベルトと接触していた駆動ローラ３１の表面層３１２の頂部が平坦になる。その場合には、転写ベルトと駆動ローラの接触面積が試験前よりも大きくなり、摩擦力が増加する。その結果、駆動ローラ一周内で転写ベルトと接触していた部分のみ搬送性が異なるため、図１１（Ｂ）における明るい部分の割合が増加する。

《４－４》示差走査熱量ＤＳＣの測定
図１２は、比較例Ｃ１、例１、及び例２の示差走査熱量ＤＳＣ［μＷ］の温度特性の測定結果を示す図である。駆動ローラ３１の表面層３１２の樹脂材料の熱特性を調査する別の方法として、示差走査熱量ＤＳＣ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ）を測定する方法がある。本実施の形態では示差走査熱量計（日立ハイテクノロジーズ株式会社製、ＤＳＣ６２２０）を用いて、比較例Ｃ１、例１、及び例２の表面層３１２の樹脂材料（５ｍｇのサンプル）のＤＳＣを測定した。ＤＳＣは、融解、ガラス転移、結晶化等の転移をはじめ、反応又は熱履歴の検討、比熱容量の測定が可能である。本実施の形態では、ＤＳＣを用いて基準試料に対する各樹脂材料の熱流差を検出した。本実施の形態でのＤＳＣの測定条件を以下の表１に記載する。表１は、ＩＳＯに規定された測定条件である。表１において、Ｃｅｌは、セルシウス温度を表し、ｍｉｎは分を表し、ｓは秒を表し、Ｏｎはガスの使用中を表し、ｍｌはミリリットルを表し、１ｓｔ Ｒｕｎは最初のデータ取得期間を表し、２ｎｄ Ｒｕｎは次のデータ取得期間を表す。

図１２では、ベースライン挙動の傾きが変化する部分がガラス転移温度Ｔｇを示す。試料温度１０℃～７０℃の範囲内でガラス転移温度Ｔｇが存在する場合、樹脂材料の構造変化が起こり、図１１（Ａ）及び（Ｂ）で示すように、樹脂材料が一部変形し、転写ベルト３３が駆動ローラ３１の表面層３１２に貼り付いてしまう。そのため、表面層３１２の樹脂材料として、試料温度１０℃～７０℃の範囲内でＤＳＣ ２ｎｄ Ｒｕｎのベースライン挙動傾きが変わらず、１０℃～７０℃範囲内にガラス転移点が無い、すなわち、樹脂材料の状態変化が発生しないことを示す材料が好ましい。言い換えれば、ガラス転移温度［℃］は、１０℃～７０℃範囲外に存在するか、又は、存在しないことが、望ましい。

《５》効果
以上のように、駆動ローラ３１の表面層３１２の外周面の表面粗さＲｚと表面層３１２の樹脂材料の熱特性を規定することで、画像形成時に、転写ユニット３０（又は３０ａ）内に入り込んでしまう現像剤によって、転写ベルト３３と駆動ローラ３１との間の摩擦力の低下を抑えることができ、転写ベルト３３と記録媒体Ｐの搬送性が悪化することがない。そのため、画収縮などの印刷不良が発生しない、という効果が得られる。

また、上記した駆動ローラ３１の表面層３１２の熱特性の条件である、式（５）、式（６）、式（７）、式（９）、及び「１０℃～７０℃範囲内にガラス転移点が無い」、のうちの１つ以上（望ましくは、これらの条件のうちの２つ以上）を満たすことによって、画収縮などの印刷不良の発生を一層抑制することができる。

《６》変形例
以上に説明した転写ユニット３０、３０ａ及び画像形成装置１、１ａは、ＭＦＰ（複合機）、ファックシミリ、及び複写機などの画像形成装置にも適用可能である。

１、１ａ 画像形成装置、 ３０、３０ａ 転写ユニット、 ３１ 駆動ローラ（回転体）、 ３３ 転写ベルト（ベルト）、 ３４ ばね機構、 ７０ 動的弾性測定装置、 ３１１ 軸体、 ３１２ 表面層（塗布層）、 ＤＳＣ 示差走査熱量、 Ｅ´ 貯蔵弾性率、 Ｅ″ 損失弾性率、 Ｅ^＊ 複素弾性率、 ＭＶ 体積平均粒径、 Ｒｚ 表面粗さ、 Ｔ 現像剤、 ｔａｎδ 損失正接。

Claims (12)

1. 現像剤により形成された現像剤像を転写させる転写ユニットであって、
   ベルトと、
   前記ベルトを張架する回転体と、
   を備え、
   前記回転体は、
   軸体と、
   前記軸体の径方向外側に設けられる表面層と、
   を有し、
   前記表面層の外周面の表面粗さは、前記現像剤の体積平均粒径より大きい
   ことを特徴とする転写ユニット。
2. 前記現像剤の体積平均粒径に対する前記表面層の前記外周面の前記表面粗さの割合は、２．２倍以上である
   ことを特徴する請求項１に記載の転写ユニット。
3. 前記現像剤の体積平均粒径に対する前記表面層の前記外周面の前記表面粗さの割合は、３．２倍以下である
   ことを特徴とする請求項２に記載の転写ユニット。
4. 前記表面層は、樹脂材料で形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の転写ユニット。
5. 前記樹脂材料は、ウレタン樹脂を主成分として含む
   ことを特徴とする請求項４に記載の転写ユニット。
6. 前記樹脂材料は、１０℃から７０℃までの温度範囲内で、ガラス転移点を持たない
   ことを特徴とする請求項４に記載の転写ユニット。
7. 前記樹脂材料の損失正接の最大値は、１０℃から７０℃までの温度範囲内で、０．２以下である
   ことを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の転写ユニット。
8. 前記樹脂材料の１０℃の温度における貯蔵弾性率をＥ´_１０で表し、
   前記樹脂材料の７０℃の温度における貯蔵弾性率をＥ´_７０で表した場合、
   ４４．７≦（Ｅ´_７０／Ｅ´_１０）×１００［％］≦７７．９ を満たす
   ことを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の転写ユニット。
9. 前記樹脂材料の１０℃の温度における貯蔵弾性率をＥ´_１０で表し、
   前記樹脂材料の７０℃の温度における貯蔵弾性率をＥ´_７０で表した場合、
   ４４．７≦（Ｅ´_７０／Ｅ´_１０）×１００［％］≦７７．９ を満たす
   ことを特徴とする請求項７に記載の転写ユニット。
10. 前記樹脂材料は、１０℃から７０℃までの温度範囲内で、貯蔵弾性率をＥ´で表した場合、
    ８．３Ｅ＋０６≦Ｅ´［Ｐａ］≦１．９５Ｅ＋０８ を満たす
    ことを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の転写ユニット。
11. 前記樹脂材料は、１０℃から７０℃までの温度範囲内で、貯蔵弾性率をＥ´で表した場合、
    ８．３Ｅ＋０６≦Ｅ´［Ｐａ］≦１．９５Ｅ＋０８ を満たす
    ことを特徴とする請求項７に記載の転写ユニット。
12. 請求項１から６のいずれか１項に記載の転写ユニットを備える画像形成装置。
    

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