JP3552001B2 - Image forming apparatus, bias roll thereof, and method of manufacturing the same - Google Patents

Image forming apparatus, bias roll thereof, and method of manufacturing the same Download PDF

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Description

【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OA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ベルトに一次転写した後、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、および一次転写されたトナー像を記録媒体に二次転写するバイアスロールとその製造方法に関する。
【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ものでは、導電性のバイアスロールを用いて記録媒体を中間転写体に押圧し、電界の作用により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ル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転写法は、バイアスロールの押圧力を受けると共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は、例えば特開平6−95521号公報,特開平6−124049号公報等に開示されている。
図6は前者の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01は、バックアップロール02と複数の支持ローラ03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04からバックアップロール02に転写電圧を印加するためのバイアスロール05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02に押圧して回転する電極ロール(アースロール)06を備えている。バイアスロール05としては、アルミニウム製の金属ロールが用いられる。そして、上記電源04からバイアスロール05とバックアップロール02との間に転写電圧を印加すると、中間転写体01上のトナー像が用紙Pへ転写される。
さらに、後者の公報には、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(転写ローラ)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、導電剤を分散して体積固有抵抗を10 〜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10〜10ΩcmのPFAチューブを被覆した体積固有抵抗10〜10Ωcmのエピクロルヒドリンゴムが用いられる。
【0004】
【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6−95521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01を介してバイアスロール05によりバックアップロール02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05による押圧力の荷重が集中する。そのため、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の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タ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ー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)ゴム材料に可塑剤等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、好ましくない。
【0005】
前記特開平6−95521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05を通過してから次の用紙Pがバイアスロール05に搬送されるまでの間に、中間転写体01に残留したトナーがバイアスロール05に転移して、これが用紙Pに裏汚れを発生させるという問題がある。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、トナーが像担持体へ変位する方向の電界をバイアスロールと像担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6−124049号公報に開示されたEPDM(エチレンプロピレンジエンゴム)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ない。
方法d)では、バイアスロールが像担持体に圧接して凹状に変形するので、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を必要とするので好ましくない。
【0006】
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)に挙げた発泡ゴム体に弗素系樹脂をコーティ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等の発泡弾性体表面が、弗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にコーティングされた転写ローラが開示されている。
また、特開平6−175470号公報には、低湿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、導電材を配合した可溶性弗素樹脂により形成された導電膜層でEPDM等の発泡弾性体層を被覆した導電性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表面粗さが大きいために、表面に弗素系の樹脂をコーティングしても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することができない。
【0007】
スクレープ作用を充分に発揮させるために、例えばゴムライニング層上に離型性の良い樹脂をコーティングしたローラ転写器が、特開平4−208973号公報に開示されている。同様に、表面エネルギーの小さい弗素系樹脂、例えば前述のPFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)チューブ材料を発泡弾性体に被覆する方法がある。このチューブ材料をゴムロールに被覆加工するには、例えば下記の方法が知られている。
一つの方法e)は、所定のフィルム材料をチューブ状に加工し、その内部から空気等の流体を圧入することで膨らまし、その中にゴムロールを挿入した後、上記流体の圧力を減圧して収縮させることにより、表面層を形成する加工法がある。別の方法f)としては、チューブ材料をシリンダ形状の金型内面に引き伸ばしてチューブ状に張り付け、その中に液状のゴム材料を注入し、加硫して硬化させることにより、フィルム被覆のゴムロールに成形する方法がある。
【0008】
上記した両加工法において使用されるチューブ(フィルム)材料は、加工時に50〜200%の伸度が付与されるので、当該チューブ材料の特性としては、弾性領域内で50〜200%の変形量を必要とする。この伸度の範囲内で、チューブ材料の破断を伴わずにチューブ材料を被覆するには、その厚みを50μmより薄くすることはできない。
しかしながら、50μmより厚いチューブ材料をゴムロールに被覆した場合、ゴムロールの硬度(アスカーC)が15〜20°程度上昇する。したがって、前述したホローキャラクタの発生を回避するための硬度条件を満足する低硬度、アスカーCで20〜45°のバイアスロールが、安定して得られないという問題がある。
【0009】
このように、従来のバイアスローラ転写法においては、硬度と表面特性を両立させたバイアスロールが得られなかったことから、非転写時にバイアスロールに転移したトナーを除去して記録媒体の裏汚れを防止する効果的な手段が存在せず、良質な画像が得られないという問題があった。
そこで、本発明は、上述の問題点を解決しようとするものであって、非転写時等にバイアスロールに転移したトナーによる用紙の汚染を確実に防止して、高品質の画像を得ることが可能な画像形成装置およびそのバイアスロールと同ロールの製造方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、中間転写体を用いてトナー像を二次転写するバイアスローラ転写法において、バイアスロールに転移したトナーを効率よく除去し得る手段について鋭意検討を重ねてきたところ、表面エネルギーの小さい表面層と発泡弾性体の間にスキン層を介在させることによって、バイアスロールの硬度と表面層の膜厚および表面粗さを相互に満足できる範囲に低下させることを可能にしたもので、かかる知見に基づいて本発明をなすに到ったものである。
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、像担持体に担持されたトナー像が一次転写される中間転写ベルトと、中間転写ベルト上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、バイアスロールに対向して中間転写ベルトをその裏面から支持するバックアップロールとから構成され、上記バイアスロールは、芯金と前記芯金の外周面に固定されたEPDM系発泡ゴム材料または発泡ウレタンゴムを構成成分とするコア層と、前記コア層の表面粗さおよび硬度を調節するスキン層と、水の濡れ性で表示した場合の水滴との接触角が90°以上である表面エネルギーの小さい材料を構成成分とする膜厚5〜30μmのコーティング層とからなり、
前記芯金と前記スキン層外表面との間の材料層が均一であると仮定して計算した前記芯金と前記スキン層外表面との間の材料層の体積抵抗率(以下、「発泡ロールの体積抵抗率」という。)が10 4 〜10 7 Ω・ cm の範囲にあり、前記コーティング層の体積抵抗率が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ10 2 〜10 5 Ω cm の範囲にあり、前記芯金とコーティング層外表面との間の材料層が均一な材料層であると仮定して計算した前記芯金とコーティング層外表面との間の材料層の体積抵抗率(以下、「バイアスロールの体積抵抗率」という。)が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ10 4 〜10 7 Ω cm の範囲にあり、かつ前記バイアスロールの硬度がアスカーC硬度で20〜45°の範囲にあることを特徴とする。
本発明はまた、上記バイアスロールおよびその製造方法も含まれる。
【0011】
本発明の画像形成装置は、さらに、前記した像担持体,現像装置,中間転写ベルト,バイアスロールおよびバックアップロールから構成され、上記バイアスロールは、芯金と前記芯金の外周面に固定された発泡ゴム材料を構成成分とするコア層と、前記コア層の表面粗さおよび硬度を調節するスキン層と、水の濡れ性で表示した場合の水滴との接触角が90°以上である表面エネルギーの小さい材料を構成成分とする膜厚5〜30μmのコーティング層とからなり、
前記発泡ロールの体積抵抗率が10 4 〜10 7 Ω・ cm の範囲にあり、前記コーティング層の体積抵抗率が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ10 2 〜10 5 Ω cm の範囲にあり、前記バイアスロールの体積抵抗率が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ10 4 〜10 7 Ω cm の範囲にあり、コーティング層の表面粗さRzが15μm以下であり、かつバイアスロールの硬度がアスカーC硬度で20〜45°の範囲にあることを特徴とする。
本発明はさらにまた、上記バイアスロールも含まれる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
図1は本発明の画像形成装置における二次転写部の説明図である。同図において、一次転写された未定着トナー像を担持する中間転写ベルト1を介して、バイアスロール2と対向する位置にバックアップロール3が配置され、このバックアップロール3は中間転写ベルト1を裏面から支持する。バックアップロール3には、バイアスロール2に転写電圧を印加する電極ロール4が押接している。上記バイアスロール2は接地されており、電極ロール4は電源5に接続している。また、バイアスロール2表面にはポリウレタン等で成形されたクリーニングブレード6が当接している。
上記中間転写ベルト1は、各種樹脂またはゴム材料にカーボンブラック等の導電剤を適量配合させ、例えば0.05〜0.15mm厚に成形したベルトが用いられ、その表面抵抗率が10 〜1014Ω/□の範囲に調整されている。各種樹脂としては、アクリル樹脂,ポリ塩化ビニル,ポリエステル,ポリカーボネート,ポリアミド,ポリイミド等が挙げられる。
【0013】
転写電極を構成するバイアスロール2は、像担持体に担持されたトナー像が中間転写ベルト1上に一次転写される間は転写ベルト1から離間しており、転写ベルト1に担持されたトナー像を例えば用紙P等の記録媒体(以下、用紙Pで代表する)に二次転写する時は、転写ベルト1に圧接してこれをバックアップロール3に押圧するように構成される。
上記バイアスロール2は、芯金2aの外周面に固定されたEPDM系発泡ゴム材料または発泡ウレタンゴムのゴム材料を構成成分とするコア層2bに、スキン層2cを介して、表面エネルギーの小さい材料を構成成分とするコーティング層2dを被覆した3層構造からなる。また、コーティング層2dの表面粗さRzが後述の所定値以下にある場合には、コア層2bは任意の発泡ゴム材料で構成することができる。これらの層(2b〜2d)には、抵抗を調節するために導電剤が分散されている。
各層に分散される導電剤としては、例えばカーボンブラック、グラファイト、銅,アルミニウム,銅合金,ステンレス鋼(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,SnO −In複合酸化物,SnO −Sb複合酸化物等の導電性金属酸化物などの微粉末が用いられる。中でもカーボンブラックは、ゴム材料や各種樹脂との分散性が良好であるため好適である。
【0014】
バイアスロールにおいて、芯金とコーティング層外表面との間の材料層が均一な材料であると仮定して計算した芯金とコーティング層外表面との間の材料層の体積抵抗率(以下、バイアスロールの体積抵抗率という)は、104〜107Ωcmの範囲にある。この体積抵抗率が104 Ωcmより低いと、二次転写時に搬送される用紙とバイアスロールとの間にエアギャップを生じることがあり、その場合放電が発生する。一方、体積抵抗率が107 Ωcmより高いと、バックアップロールの抵抗とのバランスが崩れ、高画質のトナー像を維持することが可能な転写ラチチュードが狭まる。いずれにしても、バイアスロールの体積抵抗率が上記範囲内にないと、画質不良を生じる可能性があり、その好ましい範囲は104.5〜106Ωcmである。
バイアスロールの硬度はアスカーC硬度で20〜45°(以下、硬度はアスカーCで表示する)の範囲にある。すなわち、発泡ロール(2b,2c)に導電剤を分散した表面エネルギーの小さい材料の薄膜を被覆した場合、硬度が20°より低いロールを製造することはコスト的に不利である。また、硬度が45°より高くなると、用紙を介して圧接する中間転写ベルトとのニップ圧が必要以上に高まり、画質の粒状性が悪化すると共に、ホローキャラクタの発生、つまりライン画像が中抜けするようになる。
【0015】
前記芯金は、バイアスロールの電極および支持部材として機能するもので、例えば、アルミニウム,鉄,銅合金,SUS等の金属または合金、クロム,ニッケル等で鍍金処理を施した鉄,合成樹脂などの導電性の材質で構成される。芯金の外径は通常10〜20mmの範囲にある。
コア層は、前記したように、導電剤分散のEPDM系ゴム材料またはウレタンゴムの発泡体からなる。ここで、EPDM系ゴム材料とは、EPDM単独またはEPDMを50重量(wt)%以上含有する他のゴム材料とのブレンドゴムを意味する。さらに、コーティング層の後記表面粗さRzが15μm以下である場合には、上記発泡体に限定されるものではなく、任意の発泡ゴム材料を用いることができる。その具体例としては、上記EPDMおよびウレタンゴムの他に、イソプレンゴム,クロロプレンゴム,ブチルゴム,エピクロルヒドリン系ゴム,ノルボルネンゴム,シリコーンゴム,フッ素系ゴム,アクリルゴム,SBR(スチレン−ブタジエンゴム),NBR(アクリロニトリル−ブタジエンゴム),アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンゴム等の発泡ゴム材料が挙げられ、これらのブレンド材料であってもよい。中でも、シリコーンゴム,ウレタンゴム,EPDM等が好ましく用いられる。
【0016】
上記コア層の厚さは4〜10mmの範囲にあることが好ましい。また、ゴム材料の種類や発泡成形法等によりコア層に形成される気泡のサイズが異なり、その平均セル径は一般に40〜1200μmの範囲に調整される。所定の硬度と表面特性を有するバイアスロールを製造するためには、例えば、EPDM系発泡ゴム材料の場合は上記平均セル径が50〜300μmの範囲、また発泡ウレタンゴムの場合は50〜1000μmの範囲にあることがそれぞれ好ましい。
平均セル径が40μmより小さくなると、特性の安定したバイアスロールが得られないだけでなく、バイアスロールの硬度が45°より高くなる。一方、平均セル径が1200μmより大きくなると、バイアスロールの内部構造にバラツキが生じるようになり、安定した体積抵抗率および硬度を有するバイアスロールが得られなくなる。
【0017】
コア層表面を被覆するスキン層は、バイアスロール表面に発泡セルによる凹凸をなくすと共に、前記20〜45°の範囲内でバイアスロールの硬度を調節するために介在させたものである。このスキン層は、i)導電剤分散の無発泡ゴム素材をコア層表面に被覆成形する、ii)そのフィルムないしチューブ(以下、チューブで代表する)をコア層表面に被覆接着する、およびiii)導電剤や発泡剤等を配合した未発泡の弾性体素材を発泡させて成形加工する時に、コア層と同時に緻密な表面層を成形することにより、形成される。
スキン層を構成するゴム材料としては、特に限定されるものではなく、前記コア層の構成成分として例示したものと同様の無発泡ゴム材料が用いられる。特に、コア層の発泡体と同じ材質のゴム材料を用いることが好適である。その場合、両層の接着性が良好であり、上記成形加工法iii)を採用したときはコア層とスキン層を同時に成形することが可能である。
【0018】
バイアスロールの表面粗さおよび硬度を調節するためには、スキン層の厚さは一般に10μm〜1.50mmの範囲にあることが好ましい。例えば、発泡体がEPDM系発泡ゴム材料の場合は厚さが10〜800μmの範囲、発泡ウレタンゴムの場合は10μm〜1.50mmの範囲にあることが好ましい。スキン層の形成法において、i)ゴム素材をコア層表面に被覆するときは、一般的には0.10〜1.50mmの範囲内、例えばEPDM系発泡ゴム材料の場合で0.20〜0.80mm、また発泡ウレタンゴムの場合で0.20〜1.50mmの範囲内で、それぞれスキン層の厚さを調整すればよい。ii)チューブ材料をコア層表面に接着するときは、厚さ50〜500μmの範囲にあるチューブ材料が用いられる。iii)コア層と同時に成形するときは、厚さが10〜200μmの範囲にあるスキン層を容易に形成することができる。
また、スキン層の表面粗さRzを20μm以下とすることが好ましい。その場合、表面粗さRzが15μm以下のコーティング層を容易に形成することができる。
【0019】
コーティング層は導電剤が分散された表面エネルギーの小さい材料からなる。
ここで、「表面エネルギーの小さい材料」とは、前記したように、水の濡れ性で表示した場合の水滴との接触角が90°以上である。水の濡れ性は、半導電性コーティング層を構成する導電剤分散前の材料を試験片として用い、この試験片平面と水滴との接触角を尺度として表示される。より具体的には、試験片表面に水滴をおくと、試験片の表面張力γs ,液体/試験片間の界面張力γi ,液体の表面張力γl が釣り合って、図2に示すように、ある一定の形を形成する。この時、液滴が小さく重力の影響を無視できれば、下記のヤング(Young )の式が成り立つ。すなわち、本発明における「表面エネルギーの小さい材料」とは、上記接触角θが90°以上の材料を意味する。
γs = γi + γlcosθ
【0020】
表面エネルギーの小さい材料としては、ポリテトラフルオロエチレン(テトラフルオロエチレン:TFE),ポリ弗化ビニリデン,ポリクロロトリフルオロエチレン,PFA,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(FEP),エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体,TFE−PFA共重合体,PFA−FEP共重合体等の弗素系樹脂、ポリジメチルシロキサン,ポリメチルフェニルシロキサン,ジメチルシロキサン−メチルフェニルシロキサン共重合体,ジメチルシロキサン−メチルビニルシロキサン共重合体,ジメチルシロキサン−メチルトリフルオロプロピルシロキサン共重合等のシリコーンゴムまたは樹脂などが挙げられる。これらの材料は、表面エネルギーが小さいので、バイアスロール表面にトナーが付着し難いという特性を有する。
コーティング層の膜厚は5〜30μmの範囲にある。二次転写部では、用紙および中間転写ベルトを介して、バックアップロールへのバイアスロールの圧接と回転が繰り返されることにより、上記膜厚が5μm未満であると、コーティング層が摩耗して前記スキン層が露出する恐れがある。一方、膜厚が30μmを超えると、塗布法により導電剤含有の上記材料でスキン層を被覆する場合、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となる。そして、コーティング層の膜厚が上記範囲内にあれば、硬度が20〜45°の範囲内にあるバイアスロールを安定的に得ることができる。
【0021】
クリーニングブーレードによるスクレープ作用を充分に発揮させるには、バイアスロール表面は平滑であることが望ましい。本発明において、コーティング層の表面粗さRzは一般に15μm以下に調整される。尤も、コア層がEPDM系発泡ゴム材料または発泡ウレタンゴムで構成されたバイアスロールによれば、不完全なスクレープ作用による用紙の裏汚れが発生しないので、コーティング層の表面粗さRzを必ずしも15μm以下に調整する必要はない。
このような表面粗さRzを有するコーティング層は、スプレー法等の塗布法を採用することにより簡便に形成することができる。塗布法によれば、表面粗さRzを前記20μm以下としたスキン層上に膜厚を15〜30μmの範囲に調整することにより、表面粗さRzが15μm以下のコーティング層が形成される。
形成されるコーティング層の表面粗さRzが15μmより大きい場合は、例えば砥石の送り速度やバイアスロールの回転速度,その他加工時間等の研磨条件を適切に設定することにより、表面粗さRzを15μm以下に調整することができる。これは、スキン層の表面粗さRzを20μm以下に調整するときも同様である。なお、本発明における表面粗さRzは、JIS B 0610による十点平均粗さに従って求めた値をいう。
【0022】
以上のようなバイアスロールにおいて、芯金とスキン層外表面との間の体積抵抗率(以下、発泡ゴムロールの体積抵抗率という)を104〜107Ωcmの範囲およびコーティング層の体積抵抗率を102〜105Ωcmの範囲に設定しておくことが好ましい。
そのためには、導電剤の種類によっても異なるが、発泡ロールに配合される導電剤の割合が5〜30wt%の範囲、コーティング層に配合される導電剤の割合が10〜30wt%の範囲にあることが好ましい。配合割合が上記各範囲を外れると、バイアスロールの体積抵抗率を前記所望の範囲に調整することが困難であるばかりでなく、例えば各配合割合が30wt%を超えると、バイアスロールの硬度が45°より高くなることがある。
発泡ロールおよびコーティング層の体積抵抗率を上記範囲に設定することにより、これらの抵抗を合成して得られるバイアスロールの体積抵抗率を前記104〜107Ωcmの範囲内で任意に設定することが可能である。したがって、上記発泡ロールの体積抵抗率について自由度をもたせることができる。
【0023】
対向電極を構成するバックアップロール3は、EPDM,シリコーンゴム,ウレタンゴム等の絶縁性ゴムロールに適量の前記導電剤が配合されたロールからなる。その表面抵抗率は10 〜1010Ω/□の範囲に、硬度は58〜73°の範囲にあることが好ましい。
前記電極ロール4を構成する材料は、電気良導性の金属または合金であれば特に限定されるものではなく、例えばSUS,銅,アルミニウム等が用いられる。この電極ロール4からはバックアップロール3を通じて−2〜−5kVの転写電圧がバイアスロール2に印加される。転写電圧が2kV(絶対値)より低いと、中間転写ベルト1上の未定着トナー像を用紙Pに転写させる電界の強度が充分でない。一方、電圧が5kVより高いと、長期にわたる使用において、バックアップロール3の表面抵抗率の変化が大きくなり好ましくない。
なお、以上の二次転写部において、上記電極ロール4は必ずしも必要な部材ではなく、例えばバックアップロール3に設けられる芯金を電極部材として利用することが可能である。
【0024】
本発明のバイアスロールは、前記スキン層の形成法i)〜iii)の相違により、例えば次のようにして製造することができる。
i)導電剤分散の無発泡ゴム材料をコア層表面に被覆成形する方法
導電性や硬度を調節するために、カーボンブラック等の導電剤、金属酸化物または非金属酸化物等のフィラーや、発泡剤、加硫剤等を未発泡のEPDM系ゴム材料またはウレタンゴム材料等のゴム材料に添加し、発泡ゴムコンパウンドを調製する。所定の導電性および硬度を有する発泡弾性体を形成するためには、発泡剤の量や発泡条件を調節することが重要である。
次いで、発泡ゴムコンパウンドの混練物を押出機で成形した後、これを加熱してゴム材料を発泡・加硫し、チューブ状の発泡弾性体を形成する。その後、発泡弾性体の空洞に芯金を圧入して固定し、必要に応じて発泡弾性体表面を研磨してコア層を形成する。
次に、芯金を金型の中心に位置させ、発泡剤を除いた上記ゴムコンパウンドをチューブクロスヘッド押出成形機によりコア層外周面に被覆するか、あるいはコア層外周面と金型内面との間に注入した後、加硫してコア層外周面にスキン層を形成する。この際、スキン層の厚さは、一般的には0.10〜1.50mm、例えば発泡体が発泡EPDM系ゴム材料の場合には0.20〜0.80mm、発泡ウレタンゴムの場合には0.20〜1.50mmに成形される。なお、ゴムコンパウンド中のゴム材料は必ずしもコア層のものと一致させる必要はない。また、成形されたスキン層の表面粗さRzが20μmより大きい場合は、必要に応じて研磨加工を行うことが好ましい。この点は次の方法ii),iii)も同様である。
【0025】
成形された発泡ゴムロールは、その後表面エネルギーの小さい材料にカーボンブラック等の導電剤を分散した分散液をスキン層表面に塗布して、膜厚5〜30μmのコーティング層を形成する。
上記分散液としては、ウレタン変性TFE樹脂を含有した水性エマルジョン塗料(エムラロン345E:日本アチソン(株)製)や、TFE−PFA共重合体を含有した塗料(ベルフロン:日本油脂(株)製)等に、カーボンブラックを配合したものが好適である。これらの塗料は、室温から150℃までの比較的低温で架橋する2液型として用いられる。また、FEP系導電塗料(GLS−213R:ダイキン工業(株)製)も好ましく用いられる。
分散液の塗布方法としては、特に限定されるものではないが、刷毛塗り法,スプレー法,浸漬法,ロールコータ法等が挙げられる。中でもスプレー法は、発泡ゴムロールを固定した芯金を軸芯として回転させながら、噴霧機から分散液を噴霧するもので、コーティング層の形成が簡便である。しかも、膜厚の調節も容易に行うことができる。形成されるコーティング層の表面粗さRzが15μmより大きい場合は、研磨加工を施すことが好ましい。特に、コア層がEPDM系発泡ゴム材料または発泡ウレタンゴム以外のゴム材料で構成されるときは、下記の方法ii),iii)も同じであるが、表面粗さRzが15μm以下となるように研磨加工が行われる。
【0026】
ii)導電剤分散のチューブ材料をコア層表面に被覆接着する方法
厚さが50〜500μm程度の平滑なチューブ材料をシリンダ状の金型内面に張り付ける。次いで、チューブ材料の内側に前記方法i)と同様の発泡ゴムコンパウンドを注入した後、発泡・加硫してコア層を形成すると同時に、コア層とチューブ材料を接着する。スキン層となるチューブ材料とコア層の接着性が劣る場合は、チューブ材料の内面に予め接着剤を塗布しておくことが好ましい。その後は、方法i)と同様にして、コーティング層を形成する。
iii)未発泡ゴムコンパウンドの成形時にコア層と同時にスキン層を成形する方法上記方法i)と同様にして、発泡ゴムコンパウンドを調製し、この混練物を押出機で押し出し、クロスヘッドに送られる芯金の外周面に巻き付ける。次いで、芯金を金型に支持して上記発泡ゴムコンパウンドを加熱し、発泡した弾性体が芯金に固着されてコア層が形成されると同時に、金型内面に厚さ10〜200μmの範囲にある緻密なスキン層が形成される。その後は、方法i)と同様にして、コーティング層を形成する。
さらに、上記コーティング方法に代えて、上述のようにして成形されるコア層にスキン層を被覆した後または発泡ゴムロールに、表面エネルギーの小さいチューブ材料を被覆する前述の方法e),f)を採用してもよい。
【0027】
本発明の作用は次のとおりである。なお、括弧内の番号は図3に付した番号の構成要素に対応する。
画像情報に応じて像担持体(19)に形成された静電潜像は、現像装置(21)内の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(19)に担持されたまま一次転写部において、中間転写ベルト1に転写される。多色画像を転写する場合は、現像装置(21)内に収容されたトナーの各色毎に一次転写を繰り返す。
像担持体(19)から中間転写ベルト1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ベルト1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。この時、バイアスロール2は、バックアップロール3に裏面側が支持された転写ベルト1に圧接した状態にある。そして、用紙Pがバイアスロール2とバックアップロール3との間の圧接力を受けながら二次転写部を通過する際に、例えば電極ロール4からトナー像の帯電極性と同極性の転写電圧を印加することにより、転写ベルト1に担持されていたトナー像が中間転写ベルト1表面から用紙Pに二次転写される。
【0028】
請求項1発明の画像形成装置および請求項5発明のバイアスロールによれば、バイアスロール2は、芯金2aの外周面に順次発泡ゴム材料を構成成分とするコア層2b、スキン層2c、表面エネルギーの小さい材料を構成成分とするコーティング層2dを積層した3層構造からなる。したがって、バイアスロール2表面は、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表面がコーティングされているので、非転写時にバイアスロール2に移転したトナーをクリーニングブレード6等のクリーニング部材で容易に除去することができる。
また、コーティング層2dの膜厚が5〜30μmの範囲にあるので、転写ロールとして必要なロール硬度が20〜45°の範囲で安定して得られる。そのため、用紙Pを介してバイアスロール2を中間転写ベルト1に押圧した状態で、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おいて、バイアスロール2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タの画質欠陥を発生するようなことがない。
しかも、バイアスロール2の体積抵抗率が10〜10Ωcmの範囲にあるため、中間転写ベルト1上の未定着トナー像を用紙Pに転写する上記二次転写部において、適切な転写電界の作用により良質の転写画像が得られる。
【0029】
また、請求項1記載の発明の画像形成装置によれば、上述の良質の転写画像を形成するために必要なバイアスロール2の体積抵抗率104〜107Ωcmが得られるよう、発泡ロール(2b,2c)の体積抵抗率をバイアスロールよりも高い104〜107Ωcmの範囲とし、かつコーティング層2dの体積抵抗率を発泡ロールより低い102〜105Ωcmの範囲に設定したものである。したがって、コア層2bの体積抵抗率のバラツキと比較して、上記発泡ロールとコーティング層2dを合成して得られるバイアスロール2の体積抵抗率104〜107Ωcmのバラツキ(標準偏差値)をより小さくすることができる。
【0030】
請求項2記載の発明の画像形成装置によれば、EPDM系発泡ゴム材料を構成成分とするコア層2bの平均セル径が50〜300μmの範囲にあり、EPDM系ゴム材料を構成成分とするスキン層2cの厚さが10〜800μmの範囲にあり、コーティング層2dの樹脂成分が弗素系樹脂であり、各層(2b〜2d)には導電剤としてカーボンブラックを分散したものである。そのため、コーティング層2dの膜厚を前記5〜30μmの範囲に設定したことと相俟って、転写ロールとしてのバイアスロール2の硬度が前記20〜45°の範囲でより一層安定して得られる。しかも、バイアスロール2が安価な材料で構成されている。
請求項3記載の発明の画像形成装置によれば、発泡ウレタンゴムを構成成分とするコア層2bの平均セル径が50〜1000μmの範囲にあり、ウレタンゴムを構成成分とするスキン層2cの厚さが10μm〜1.50mmの範囲にあり、コーティング層2dの樹脂成分が弗素系樹脂であり、各層(2b〜2d)には導電剤としてカーボンブラックを分散したものである。そのため、請求項2記載の発明と同様に、バイアスロール2の硬度が20〜45°の範囲でより一層安定して得られる。
請求項4記載の発明の画像形成装置用バイアスロールによれば、芯金と前記芯金の外周面に固定されたEPDM系発泡ゴム材料または発泡ウレタンゴムを構成成分とするコア層と、前記コア層の表面粗さおよび硬度を調節するスキン層と、水の濡れ性で表示した場合の水滴との接触角が90°以上である表面エネルギーの小さい材料を構成成分とする膜厚5〜30μmのコーティング層とからなり、
前記発泡ロールの体積抵抗率が10 4 〜10 7 Ω・ cm の範囲にあり、前記コーティング層の体積抵抗率が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ10 2 〜10 5 Ω cm の範囲にあり、前記バイアスロールの体積抵抗率が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ10 4 〜10 7 Ω cm の範囲にあり、かつ前記バイアスロールの硬度がアスカーC硬度で20〜45°の範囲にある。この請求項4記載の画像形成装置用バイアスロールを使用することにより前記請求項1記載の画像形成装置を得ることができる。
【0031】
請求項5記載の発明は、請求項4記載の画像形成装置用バイアスロールの製造方法において、カーボンブラックが分散された発泡EPDM系ゴム材料のコア層を芯金の外周に形成した後、少なくともカーボンブラックを配合したEPDM系ゴム材料を押出成形し、次いで加熱して形成される厚さ0.20〜0.80mmのスキン層でコア層を被覆し、更にカーボンブラックを分散した弗素系樹脂をスキン層表面に塗布してコーティング加工することを特徴とする。
前記請求項5発明の画像形成装置用バイアスロールの製造方法によれば、カーボンブラック分散のEPDM系ゴム材料をそれぞれ押出成形して、発泡したコア層2bと無発泡のスキン層2cを成形加工した後、カーボンブラック分散の弗素系樹脂液をスキン層2c表面に塗布してコーティング層2dを形成するものである。したがって、バイアスロール2の硬度が前記範囲内で安定して得られる。また、スキン層2cの厚さを0.20〜0.80mmの範囲内で均一かつ確実に形成することができ、しかも弗素系樹脂液の塗布によってコーティング層2dの厚さを容易に調節することができる。
請求項6記載の発明は、請求項4記載のバイアスロールの製造方法において、カーボンブラックが分散された発泡ウレタンゴム材料のコア層を芯金の外周に形成し、次いで芯金の外周面に固定されたコア層を金型内に位置させて、コア層表面と金型内面との間に少なくともカーボンブラックを配合した液状ウレタンゴム材料を注入した後、このウレタンゴム材料を加熱して厚さ0.20〜1.50mmのスキン層を形成し、更にカーボンブラックを分散した弗素系樹脂をスキン層表面に塗布してコーティング加工することを特徴とする。
前記請求項6発明の画像形成装置用バイアスロールの製造方法によれば、カーボンブラック分散のウレタンゴム材料を発泡させてコア層を形成し、次いでコア層表面と金型内面との間にカーボンブラック分散の液状ウレタンゴム材料を注入し、加熱してスキン層を形成した後、カーボンブラック分散の弗素系樹脂液をスキン層2c表面に塗布してコーティング層2dを形成するものである。したがって、請求項5発明と同様に、バイアスロール2の硬度が前記範囲内で安定して得られる。また、スキン層2cの厚さを0.20〜1.50mmの範囲内で均一かつ確実に形成することができ、しかも弗素系樹脂液の塗布によってコーティング層2dの厚さを容易に調節することができる。
【0032】
請求項7記載の発明の画像形成装置および請求項9記載の発明のバイアスロールは、前記請求項1発明または請求項4の発明において、コア層2bが各種発泡ゴム材料を構成成分とし、コーティング層について更にその表面粗さRzを15μm以下に限定したものである。したがって、前記請求項1発明および請求項5発明と同様の作用を奏する。しかも、バイアスロール2表面が平滑であるので、非転写時にバイアスロール2に移転したトナーをクリーニングブレード6等のクリーニング部材で確実に除去することができる。
請求項8記載の発明の画像形成装置によれば、表面粗さRzを20μm以下としたスキン層2c上に、例えば塗布法により膜厚が15〜30μmの範囲にあるコーティング層2dを形成すると、表面粗さRzが15μm以下のバイアスロール2が得られる。このような表面粗さRzは、コア層2bおよびスキン層2cの材質に影響されることなく得られる。したがって、請求項8発明は上記請求項7記載の発明と同様の作用を奏する。
【0033】
【実施例】
以下、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3は本発明の画像形成装置として中間転写ベルトを備えたデジタルカラー複写機の全体図である。
図3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。
【0034】
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A方向に回転する感光体ドラムからなる像担持体19に前記各色に対応した静電潜像を書き込む。像担持体19の周囲には、その表面を一様に帯電させる帯電用チャ−ジャ20、像担持体19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ユニット21、各色のトナー像を前記中間転写ベルト1に一次転写する転写コロトロン22、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23が配置されている。
上記現像ユニット21は、黒(K),イエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C)の各色のトナーを収容した現像器を有し、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。
中間転写ベルト1は、前記電極ロール4が押接するバックアップロール3およびベルト搬送ロール24,25,26に張架され、像担持体19表面に当接しながらその接線方向に移動する。本実施例では、転写ベルト1を張架する各ロール(3,24〜26)のうち、転写ベルト1が矢印B方向に移動するよう、ベルト搬送ロール24を駆動ロールとし、他のロール(3,25,26)は従動ロールとして構成されている。また、転写ベルト1の撓みを防止するために、ベルト搬送ロール26の軸はバネ(図示せず)によって方向Cに付勢されている。
【0035】
中間転写ベルト1の裏面側には、前記転写コロトロン22が像担持体19と転写ベルト1表面とが接触する一次転写部に配置されている。一方、未定着トナー像を担持する転写ベルト1の表面側には、バックアップロール3およびベルト搬送ロール24に対向して、それぞれ前記バイアスロール2およびベルトクリーナ27が配置されている。バイアスロール2とバックアップロール3とが対向する部位が二次転写部となる。
また、バックアップロール3とベルト搬送ロール24との間には、二次転写されたトナー像を担持する用紙Pを転写ベルト1から剥がす剥離爪28が配置されている。上記バイアスロール2表面には、ウレタンゴムで形成されたクリーニングブレード6が常時当接していて、二次転写時等で付着したトナー粒子や紙粉等の異物が除去される。
【0036】
画像形成装置U本体の下部には抽出自在の給紙トレイ29が設けられ、その上方にピックアップローラ30が配置されている。このピックアップローラ30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31、用紙搬送ロール32、用紙Pを案内するガイド部材33およびレジロール34が順次配置されている。
前記二次転写部の下流側には、順次、二次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35、用紙P上の未定着トナー像を定着処理する定着装置36、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37、および排出された用紙Pを載置する排紙トレイ38が配置されている。
【0037】
(画像形成装置の作用)
矢印A方向に回転する像担持体19は、帯電用チャ−ジャ20により表面が一様に帯電される。この一様に帯電された像担持体19は光ビーム書込装置18により静電潜像が書き込まれる。像担持体19上の静電潜像は現像ユニット21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19が1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、K,Y,M,C色のトナー像が順次形成されるようになっている。像担持体19の表面は、前記トナー像が中間転写ベルト1に転写された後、クリーナユニット23のブレードによりクリーニングされる。
ここで、前記光書込制御装置17では、最初に第1色目のK色のデジタル信号を読出して光ビーム書込装置18に出力する。この書込装置18は像担持体19表面にK色に対応した静電潜像を書き込む。K色に対応した静電潜像は現像ユニット21内の現像器KによりK色の可視化されたトナー像に現像され、一次転写部へ移動する。一次転写部において、中間転写ベルト1の裏面側に配置された転写コロトロン22からトナー像にその帯電極性とは逆極性の電界を作用させることにより、一次転写部に到達したK色のトナー像を静電的に中間転写ベルト1に吸着させつつ、中間転写ベルト1の矢印B方向の移動で一次転写させる。
【0038】
中間転写ベルト1は、Kトナー像を吸着担持したまま像担持体19と同一周期で移動する。1色目のKトナー像の転写が終了すると、転写ベルト1におけるK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からの出力により第2色目のY色の静電潜像の書込が開始される。そして、Kトナー像を担持した転写ベルト1の上記転写開始位置が一次転写部に到達すると、転写コロトロン22によって2色目のYトナー像の転写が行われる。続いて、Mトナー像およびCトナー像の転写が、上記Y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ベルト1上に形成される。この各色のトナー像が中間転写ベルト1上に一次転写されるまで、転写ベルト1の表面側に配置された前記バイアスロール2,剥離爪28およびベルトクリーナ27は、中間転写ベルト1から離間した退避位置に保持されている。
【0039】
一方、給紙トレイ29に収容された用紙Pは、ピックアップローラ30により所定のタイミングで1枚ずつ取り出されて、一対のフィードロール31、用紙搬送ロール32により給紙され、一対のレジロール34で一旦停止される。用紙Pは、その後中間転写ベルト1上に転写された各色(K,Y,M,C)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、レジロール34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2は転写ベルト1を介してバックアップロール3に圧接した状態にある。そして、搬送されてきた用紙Pは、ロール2,3間の圧接搬送および転写ベルト1の移動によって二次転写部を通過する。この際、電極ロール4からのトナー像の帯電極性と同極性の転写電圧の印加による静電反撥により、転写ベルト1に吸着担持されていたトナー像が中間転写ベルト1表面から用紙Pに二次転写される。また、バイアスロール2がバックアップロール3に圧接すると、バイアスロール2表面に付着したトナー粒子等の異物は、前記クリーニングブレード6により除去される。
【0040】
以上フルカラー画像の転写について述べてきたが、単色画像を形成する場合は、中間転写ベルト1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。複数色の画像を形成する場合は、所望の色相を選択して、それらの色に重ね合わされた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19の回転と中間転写ベルト1の移動とを同期させている。
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、剥離爪28の作動により剥離され、搬送ベルト35に載置されて定着装置36に搬送される。そして、定着装置36において、未定着トナー像を固定して永久画像に定着処理した後、用紙Pは一対の排紙ロール37により排紙トレイ38に排出される。二次転写が完了すると、中間転写ベルト1は、その表面が二次転写部の下流に設けられたベルトクリーナ27によりクリーニングされ、次の転写に備える。
【0041】
(二次転写部材)
図3に示した画像形成装置における二次転写部材の具体的な構成は次のとおのである。
中間転写ベルト(1)としては、厚さ80μmで表面抵抗率1012Ω/□のポリイミドが用いられた。バイアスロール(2)としては、下記「バイアスロールの製造」に示すように、外径15mmのSUS製芯金(2a)上に、コア層(2b)、スキン層(2c)、コーティング層(2d)が順次積層された長さ325mm,外径28mmのロールが用いられた。
バックアップロール(3)としては、厚さ6.5mmに成形された導電性のシリコーンゴムが用いられた。その硬度は62°であり、表面抵抗率は10 Ω/□であった。バックアップロール(3)の外径は、バイアスロール(2)と同径の28mmである。電極ロール(4)として直径12mmのSUS製金属ロールが用いられた。
【0042】
(バイアスロールの製造)
実施例に示した上記バイアスロールは、次のようにして製造された。なお、下記の「部」はゴム素材100重量部に対する「重量部」を意味する。
実施例1
加硫剤として硫黄1.5wt%と加硫促進剤としてテトラメチルチウラムジスルフィド0.6wt%を含有するゴム素材(EPDM EP33:日本合成ゴム(株)製)100部,導電剤としてケッチェンブラック(ライオンアグゾ(株)製)14部およびFTカーボン(旭カーボン(株)製)20部,発泡剤としてp,p′−オキシ−ビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)6部と軟化剤として鉱油6部の組成比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により混練した。
この混練物を押出成形機により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/cmGの加圧蒸気下に加熱して発泡・加硫した。得られた発泡弾性体の空洞に外径15mmのSUS製芯金(2a)を圧入し、発泡弾性体表面を研磨して外径28mmのコア層(2b)を形成した。
【0043】
次いで、NBRとEPDMを重量比で4:6にブレンドしたゴム素材(NE40;日本合成ゴム(株)製)100部にケッチェンブラックを10部およびFTカーボンを25部の割合で添加し、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上記コア層(2b)外周面に被覆した。この時、チューブ材料の加圧によりコア層の外径は27.5mmに収縮した。このチューブ材料を加硫缶内で温度127℃,圧力1.55kg/cmGの加圧蒸気下に加熱して、加硫すると共にコア層に接着させた。その後、ロールの表面を研磨して寸法出しを行って、コア層外周面にスキン層(2c)が接着した発泡ゴムロール(2b,2c)の外径を28mmとした。
さらに、カーボンブラックを配合したウレタン変性TFE樹脂の水性エマルジョン塗料(前記エムラロン345E)をスキン層(2c)表面にスプレー法により塗布した後、100℃で35分間加熱・硬化して、膜厚15μmのコーティング層(2d)を形成した。
このようにして、3層構造のバイアスロール(2)を製造した。このバイアスロールにおいて、コア層中のセル径の殆どは50〜300μmの範囲にあり、発泡ゴムロールおよびバイアスロールの硬度は、それぞれ36°、40°であった。また、発泡ゴムロール、コーティング層およびバイアスロールの体積抵抗率は、それぞれ105.78Ωcm、104.55Ωcm、10Ω5.32cmであった。
【0044】
実施例2
ポリエーテル系ウレタン100部およびカーボンブラック15部の組成比からなる弾性体素材に発泡剤を配合した混練物を押出成形機によりチューブ形状に押出成形し、これを加熱して発泡・加硫して発泡弾性体を形成した。この発泡弾性体の空洞にホットメルト型接着剤を塗布した外径15mmのSUS製芯金(2a)を圧入し、これを加熱接着した後、発泡弾性体表面を研磨して、硬度が13°で外径25.5mmのコア層(2b)を形成した。
形成されたコア層を内径28mmの金型内に同心状に位置させ、コア層外周面と金型内面との間に発泡剤を除いた以外は上記弾性体素材と同様のウレタン弾性体素材を注入した。次いで、金型内部を160℃に加熱して加硫すると共に、弾性体素材をコア層外周面に固着させた。その後、成形された発泡ゴムロール表面を研磨して、表面粗さRzが20μmで厚さが1.25mmのスキン層(2c)を形成した。さらに、前記実施例1の場合と同様にして、コーティング層(2d)を形成した。この時のコーティング層(2d)の表面粗さRzは15μmであった。
このようにして、3層構造のバイアスロール(2)を製造した。このバイアスロール(2)において、コア層中のセル径の殆どは0.2〜1.0mmの範囲にあり、発泡ゴムロールおよびバイアスロールの硬度は、それぞれ30°、36°であった。また、発泡ゴムロール、コーティング層およびバイアスロールの体積抵抗率は、それぞれ105.46Ωcm、104.55Ωcm、105.18Ωcmであった。
【0045】
(バイアスロールの二次転写試験)
実施例1,2のバイアスロールが装着された図3に示す画像形成装置を作動させて、転写画質および用紙裏面の汚れを評価し、更にバイアスロールのクリーニングブレード(6)負荷による負荷トルクを測定した。その結果を下記の表1に示す。
また、比較例1〜4として、前記実施例のバイアスロールに代えて、1)ゴム材料を発泡シリコーンゴムで構成したコア層に、スキン層を形成しないで50μm厚のPFAチューブを直接被覆したバイアスロール、2)コーティング層を被覆しないで発泡させたコア層およびスキン層のゴム材料をシリコーンゴムで構成したバイアスロール、3)発泡シリコーンゴムのコア層のみからなるバイアスロール、および4)発泡EPDMのコア層のみからなるバイスロールをそれぞれ用い、上記試験に供した。それらの結果を表1に示す。なお、表1中の「用紙裏面の汚れ」は、トナーの除去に要するバイスロールの回転数で評価した。
【0046】
【表1】

Figure 0003552001
転写画質
○ : 画質欠陥の発生なし
× : 画質欠陥の発生あり
− : 用紙の汚れがひどく、評価せず
用紙裏面の汚れ
○ : 1回
△ : 2〜4回
× : 5回以上
【0047】
バイアスロールの硬度が45°より高い比較例1では、転写画質のホローキャラクタ等の画質欠陥が発生し、転写画質が不良となった。また、実施例1,2および比較例1から明らかなように、バイアスロール表面を表面エネルギーの小さい材料で被覆することにより、バイアスロールへの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プ作用を充分に発揮させることができるので、用紙裏面の汚れがない。
また、コーティング層を被覆しないでスキン層を表面層とした比較例2においては、バイスロールの1回の回転では同ロールに付着したトナーを充分に除去することができなかった。一方、バイアスロールとして、発泡シリコーンゴム,発泡EPDMを用いた比較例3,4では、発泡ゴムの摩擦係数が大きいため、クリーニングブレードによる負荷トルクが0.11Nmと大きくなる。その結果、図3に示す画像形成装置において、中間転写ベルトが駆動ローラ(ベルト搬送ロール24)でスリップして回らないというトラブルが発生した。
【0048】
発泡ロールおよびバイアスロールの体積抵抗率)
発泡ロール(すなわち、芯金と前記芯金の外周面に固定されたEPDM系発泡ゴム材料または発泡ウレタンゴムを構成成分とするコア層と前記コア層の表面粗さおよび硬度を調節するスキン層とを有するロール)およびバイアスロール(すなわち、発泡ロールおよびコーティング層を有するロール)の体積抵抗率の測定方法を図4に示す。
各ロールの測定方法は、ロールの軸方向3ヶ所(中央部,両端部50mm)に24.5mm幅(w)の銅テープをロールの円周方向に巻き付け、ロールの芯金と銅テープとの間に20Vの電圧(V)を印加し、電圧の印加から10秒後の電流値(I)を読み取って、下記の式により体積抵抗率ρv(Ωcm)を求めた。
ρv = 2πwV/I・ln(r2/r1)
ここで、r1 : 芯 金の外径(15mm)
r2 : ロールの外径(28mm)

【0049】
表2,3には、図4に示す測定方法に従って測定されたコーティング層被覆前後の発泡ゴムロールの体積抵抗率(logρv)の他に、ロール硬度およびロール外径を示す。なお、本発明の実施例および比較例に示す各ロールの体積抵抗率は、上記測定方法に従って求められたものである。
また、表中に示すロール抵抗のバラツキを表す標準偏差値は、各10本のロールに対してそれぞれ図4に示すロールの軸方向3ヶ所について測定し、計30回の試験から得られた体積抵抗率により求めた。
下記の表2,3に示すように、体積抵抗率のバラツキは発泡ゴムロールのコーティング層の被覆により小さくなっており、ロール硬度は被覆によってもバラツキの小さいことが分かる。
【0050】
【表2】
Figure 0003552001
【表3】
Figure 0003552001
【0051】
実施例3
カーボンブラックを15wt%含有するシリコーンゴムに2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、発泡剤、シリカを配合した発泡シリコーンゴムコンパウンドを2本ロールで混練した。この混練物を押出機で外径15mmのSUS製芯金(2a)に圧入して成形した後、金型内において230℃で3時間加熱して発泡・加硫することにより、コア層(b)とスキン層(2c)を同時成形した。成形された外径28mmの発泡ゴムロール表面を研磨して、表面粗さRzが12μmで厚さが100μmのスキン層(2c)を形成した。
さらに、カーボンブラックを20wt%含有したFEP系導電塗料(前記GLS−213R)をスキン層(2c)表面にスプレー法により塗布した後、210℃で10分間加熱・硬化して、膜厚15μmのコーティング層(2d)を形成した。この時のコーティング層(2d)の表面粗さRzは9μmであった。
このようにして製造された3層構造のバイアスロール(2)において、コア層中の平均セル径は100μmであり、硬度は35°であった。また、発泡ゴムロール(2b,2c)の体積抵抗率は105.3 Ωcmであり、コーティング層(2d)の体積抵抗率は102.1 Ωcmであり、バイアスロール(2)の体積抵抗率は104.6 Ωcmであった。
【0052】
実施例4
スキン層(2c)の表面粗さRzが17μmとなるように研磨加工した以外は、実施例3と同様にしてバイアスロール(2)を製造した。得られたバイアスロール(2)表面、すなわちコーティング層(2d)の表面粗さRzは12μmであった。
実施例5
スキン層(2c)の表面粗さRzが20μmとなるように研磨加工した以外は、実施例3と同様にしてバイアスロール(2)を製造した。形成されたコーティング層(2d)の表面粗さRzは15μmであった。
【0053】
比較例5
スキン層(2c)の表面粗さRzが22μmとなるように研磨加工すると共に、コーティング層(2d)を膜厚10μmに形成した以外は、実施例3と同様にして硬度33°のバイアスロール(2)を製造した。この時のコーティング層(2d)の表面粗さRzは18μmであった。
比較例6
スキン層(2c)の表面粗さRzが26μmとなるように研磨加工した以外は、実施例3と同様にしてバイアスロール(2)を製造した。形成されたコーティング層(2d)の表面粗さRzは22μmであった。
【0054】
実施例3〜5および比較例5,6のバイアスロールについて、転写画質および用紙裏面の汚れを評価した。評価基準は前記「バイアスロールの二次転写試験」の場合と同じである。その結果を下記の表4に示す。また、スキン層の表面粗さ(Rz)とコーティング層の膜厚および表面粗さ(Rz)をまとめて表4に示す。
なお、各バイアスロールの物性は、上記表面粗さおよび比較例5の硬度を除いて、実施例3に示したものと全て同一である。
【表4】
Figure 0003552001
【0055】
コーティング層の膜厚を10μm,15μm,20μm,25μmおよび30μmに形成したバイアスロールにおいて、スキン層の表面粗さ(Rz)を変化させたときに形成されるコーティング層の表面粗さ(Rz)を図5に示す。これらのバイアスロールは、前記実施例3に示した方法に準じて製造された。図5において、上記コーティング層の膜厚は、10μm:●、15μm:○、20μm:■、25μm:□、30μm:▲の符号で示される。
図5から明らかなように、スキン層の表面粗さを20μm以下に調整して、膜厚を15〜30μmの範囲でコーティング層を形成すると、その表面粗さが15μm以下のバイアスロールを安定して製造することができる。このようなバイアスロールは、表面が平滑でありかつ表面エネルギーの小さい材質で構成されているため、表4に示したとおり、二次転写時に用紙裏面がトナーで汚染されるようなことがない。
【0056】
【発明の効果】
本発明の画像形成装置およびバイアスロールは、芯金の外周面にスキン層を介してEPDM系発泡ゴム材料または発泡ウレタンゴムを構成成分とするコア層を表面エネルギーの小さい材料を構成成分とするコーティング層で被覆した3層構造からなる。あるいは、芯金の外周面に固定されたコア層が発泡ゴム材料で構成され、スキン層を介して形成されるコーティング層が表面粗さ15μm以下の表面エネルギーの小さい材料で構成された3層構造からなる。したがって、バイアスロール表面に発泡セルによる凹凸がなく平滑であるため、トナーが付着し難く、たとえトナーが付着したとしてもクリーニングブレード等で容易に除去することができる。
また、表面コーティング層の膜厚が5〜30μmの範囲にあるので、低硬度のバイアスロールが安定して得られるため、ライン画像が中抜けするホローキャラクタの画質欠陥を発生するようなことがなく、高品質の転写画像が得られる。
本発明の画像形成装置用バイアスロールの製造方法によれば、硬度20〜45°の範囲内でバイアスロールが安定して得られ、均一な厚さのスキン層を確実に形成することができるだけでなく、コーティング層の膜厚の調節も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像形成装置における二次転写部の概略構成図である。
【図2】表面エネルギーの尺度となる接触角の説明図である。
【図3】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4】発泡ゴムロールおよびバイアスロールの体積抵抗率の測定方法を示す説明図である。
【図5】コーティング層の膜厚の相違によるバイアスロールにおけるスキン層の表面粗さとコーティング層の表面粗さの関係を示すグラフである。
【図6】従来の画像形成装置における二次転写部の説明図である。
【符号の説明】
U…画像形成装置、P…用紙(記録媒体)、1…中間転写ベルト、2…バイアスロール、2a…芯金、2b…コア層、2c…スキン層、2d…コーティング層、3…バックアップロール、19…像担持体、21…現像ユニット(現像装置)。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic method, such as an electrophotographic copying machine, a laser printer, a facsimile, and a composite OA device thereof. More specifically, an image forming apparatus in which a toner image formed on an image carrier is once primarily transferred to an intermediate transfer belt, and then this is secondarily transferred to a recording medium such as paper to obtain a reproduced image. The present invention also relates to a bias roll for secondary-transferring a primary-transferred toner image to a recording medium and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
An image forming apparatus using an electrophotographic method forms a uniform charge on an image carrier made of a photoconductor made of an inorganic or organic photoconductive material, and forms an electrostatic charge with a laser beam or the like that modulates an image signal. After forming the latent image, the electrostatic latent image is developed with the charged toner to obtain a visualized toner image. Then, the required reproduced image is obtained by transferring the toner image via an intermediate transfer member or directly onto a recording medium such as paper.
In a method in which a toner image formed on an image carrier is primarily transferred to an intermediate transfer member, and a toner image on the intermediate transfer member is secondarily transferred to a recording medium, a conductive bias roll is used. 2. Description of the Related Art A bias roll type image forming apparatus that presses a recording medium against an intermediate transfer body and electrostatically transfers a toner image by the action of an electric field is known. The bias roller transfer method in which electrostatic transfer is performed while applying a transfer voltage to a conductive bias roll includes a backup roll that receives a pressing force of the bias roll and forms a transfer current passage.
[0003]
Conventional examples of the image forming apparatus employing the above method are disclosed in, for example, JP-A-6-95521 and JP-A-6-124049.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a secondary transfer unit in the transfer device disclosed in the former publication. In the figure, the intermediate transfer member 01 is stretched by a backup roll 02 and a plurality of support rollers 03, and moves in the direction of the arrow. In the secondary transfer section, a bias roll 05 for applying a transfer voltage from the power supply 04 to the backup roll 02 and a roll pressed against the backup roll 02 to form a path for a transfer current based on the transfer voltage are formed. An electrode roll (earth roll) 06 is provided. As the bias roll 05, a metal roll made of aluminum is used. Then, when a transfer voltage is applied between the bias roll 05 and the backup roll 02 from the power supply 04, the toner image on the intermediate transfer body 01 is transferred to the paper P.
Further, the latter publication discloses an image forming apparatus in which a bias roll (transfer roller) is formed by a cored bar and a next elastic member covering the outer peripheral surface thereof. As the elastic member, a conductive agent is dispersed to reduce the volume resistivity to 107  -1010Elastic body made of EPDM set to Ωcm, or volume resistivity 108-109Volume resistivity 10 coated with PFA tube of Ωcm8-109Ωcm epichlorohydrin rubber is used.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the transfer device disclosed in JP-A-6-95521 using a metal roll as the bias roll, the paper P is pressed against the backup roll 02 by the bias roll 05 via the intermediate transfer member 01, so that the electric field of the electric field is reduced. The load of the pressing force by the bias roll 05 concentrates on the secondary transfer portion where the toner image is electrostatically transferred by the action. For this reason, the toner image may be aggregated, the charge density may be increased, and a discharge may be generated inside the toner layer to change the polarity of the toner. Due to such factors, the above-described conventional technique has a problem in that an image quality defect of a hollow character in which a line image is missing occurs.
As a countermeasure against this problem, it is necessary to make the bias roll low in Asker C hardness in the range of 20 to 45 °. Methods for reducing the hardness of the rubber material include a) a method of blending a low molecular component such as a plasticizer into the rubber material, and b) a method of forming the rubber material into a foam. However, the former method a) of blending low molecular components is not preferable because the low molecular components oozing from the roll surface adversely affect image quality as contaminants.
[0005]
In the transfer device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-95521, the intermediate transfer member 01 is also provided between the time when the sheet P passes through the bias roll 05 and the time when the next sheet P is conveyed to the bias roll 05. The toner remaining on the sheet P is transferred to the bias roll 05, which causes a problem that the paper P is stained on the back side. In order to solve this problem, for example, c) a method of cleaning the bias roll with a cleaning blade or the like; d) an electric field in the direction in which the toner is displaced to the image carrier during non-transfer is applied between the bias roll and the image carrier. A method of forming the same has been proposed.
However, in the method c), when the hardness of the bias roll is relatively low as in the method b), it is difficult to sufficiently exert the scraping action of the cleaning blade. On the other hand, when the bias roll is made of a rubber material having a large friction coefficient, such as urethane rubber or EPDM (ethylene propylene diene rubber) disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-124049, the bias roll is rubbed by the blade. Is not practical because of damage to the motor or an increase in rotational torque.
In the method d), since the bias roll is pressed against the image carrier and deforms in a concave shape, the attached toner is pressed by the bias roll and easily aggregates. Therefore, a high electric field is required for sufficient cleaning, which is not preferable.
[0006]
As a countermeasure for preventing such back contamination of the recording medium, there is a method of coating a foamed rubber body with a fluorine-based resin as described in the above method b).
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-149097 discloses that for the purpose of preventing contamination of the photosensitive drum surface by a bleed component such as a plasticizer, the surface of a foamed elastic material such as silicone rubber or urethane rubber is made of a fluorine resin or a silicone resin. A transfer roller partially coated with fine patches is disclosed.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-175470 discloses a conductive film layer formed of a soluble fluororesin containing a conductive material for the purpose of preventing the appearance of a network-like image due to uneven charging of a member to be charged under a low humidity environment. Discloses a conductive roll coated with a foamed elastic material layer such as EPDM.
However, since the foamed elastic body has a large surface roughness due to the unevenness of the foamed cells remaining on the surface, even if the surface is coated with a fluorine-based resin, the cleaning blade sufficiently exerts a scraping action. Can not.
[0007]
For example, a roller transfer device in which a resin having good releasability is coated on a rubber lining layer in order to sufficiently exert a scraping action is disclosed in JP-A-4-208973. Similarly, a fluorine-based resin having a small surface energy, such as the above-mentioned PFA (Tetrafluoroethylene-Perfluoroalkyl vinyl etherCopolymer) There is a method of coating the tube material on the foamed elastic body. In order to coat this tube material on a rubber roll, for example, the following method is known.
One method e) is to process a predetermined film material into a tube shape, inflate by press-fitting a fluid such as air from the inside thereof, insert a rubber roll therein, and then reduce the pressure of the fluid to shrink. Then, there is a processing method of forming a surface layer. As another method f), the tube material is stretched on the inner surface of a cylindrical mold and attached in a tube shape, and a liquid rubber material is poured into the tube material, and then vulcanized and cured to form a film-coated rubber roll. There is a method of molding.
[0008]
Since the tube (film) material used in both of the above-mentioned processing methods is given an elongation of 50 to 200% during processing, the characteristics of the tube material include a deformation amount of 50 to 200% in the elastic region. Need. In order to cover the tube material without breaking the tube material within the range of the elongation, the thickness cannot be less than 50 μm.
However, when a rubber material is coated with a tube material thicker than 50 μm, the hardness (Asker C) of the rubber roll increases by about 15 to 20 °. Therefore, there is a problem that it is not possible to stably obtain a low-hardness, Asker C 20-45 ° bias roll that satisfies the above-described hardness condition for avoiding the occurrence of the hollow character.
[0009]
As described above, in the conventional bias roller transfer method, since a bias roll having both hardness and surface characteristics was not obtained, the toner transferred to the bias roll during non-transfer was removed to remove the back stain on the recording medium. There is no effective means to prevent this, and there is a problem that high quality images cannot be obtained.
Therefore, the present invention is to solve the above-mentioned problem, and it is possible to reliably prevent the paper from being contaminated by the toner transferred to the bias roll during non-transfer or the like, and to obtain a high-quality image. It is an object of the present invention to provide a possible image forming apparatus and a bias roll thereof and a method of manufacturing the same.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The inventor of the present invention has conducted intensive studies on a means capable of efficiently removing toner transferred to a bias roll in a bias roller transfer method for secondary transfer of a toner image using an intermediate transfer member. By interposing a skin layer between the surface layer and the foamed elastic body, it was possible to reduce the hardness of the bias roll, the film thickness of the surface layer, and the surface roughness to a mutually satisfactory range. The present invention has been made based on the above.
That is, the image forming apparatus of the present invention includes an image carrier on which an electrostatic latent image corresponding to image information is formed, and a developing device for visualizing the electrostatic latent image formed on the image carrier as a toner image with toner. An intermediate transfer belt on which a toner image carried on an image carrier is primarily transferred, a bias roll for secondary transfer of an unfixed toner image on the intermediate transfer belt to a recording medium, and an intermediate transfer belt facing the bias roll. And a backup roll supporting the back from the back surface, the bias roll, the core layer and a core layer of EPDM foam rubber material or urethane foam rubber fixed to the outer peripheral surface of the core metal,Adjust the surface roughness and hardness of the core layerA skin layer, comprising a coating layer having a thickness of 5 to 30 μm and comprising a material having a small surface energy having a contact angle of 90 ° or more with a water droplet when indicated by wettability of water,
The volume resistivity of the material layer between the core metal and the outer surface of the skin layer calculated assuming that the material layer between the core metal and the outer surface of the skin layer is uniform (hereinafter referred to as “foaming roll”) Is 10). Four -10 7 Ω cm Wherein the volume resistivity of the coating layer is a value lower than the volume resistivity of the foam roll and 10 Two -10 Five Ω cm And the volume resistivity of the material layer between the core metal and the outer surface of the coating layer calculated assuming that the material layer between the core metal and the outer surface of the coating layer is a uniform material layer. (Hereinafter referred to as “volume resistivity of the bias roll”) is a value lower than the volume resistivity of the foam roll and 10 Four -10 7 Ω cm In the range ofThe hardness of the bias roll is in the range of 20 to 45 ° in Asker C hardness.
The present invention also includes the above-mentioned bias roll and a method for manufacturing the same.
[0011]
The image forming apparatus of the present invention further includes the above-described image carrier, a developing device, an intermediate transfer belt, a bias roll and a backup roll, and the bias roll is fixed to a cored bar and an outer peripheral surface of the cored bar. A core layer comprising a foamed rubber material as a component,Adjust the surface roughness and hardness of the core layerA skin layer, comprising a coating layer having a thickness of 5 to 30 μm and comprising a material having a small surface energy having a contact angle of 90 ° or more with a water droplet when indicated by wettability of water,
The foamed roll has a volume resistivity of 10 Four -10 7 Ω cm Wherein the volume resistivity of the coating layer is a value lower than the volume resistivity of the foam roll and 10 Two -10 Five Ω cm And the volume resistivity of the bias roll is a value lower than the volume resistivity of the foam roll and 10 Four -10 7 Ω cm In the range ofThe surface roughness Rz of the coating layer is 15 μm or less, and the hardness of the bias roll is in the range of 20 to 45 ° in Asker C hardness.
The present invention further includes the above-mentioned bias roll.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is an explanatory diagram of a secondary transfer unit in the image forming apparatus of the present invention. In FIG. 1, a backup roll 3 is disposed at a position opposite to a bias roll 2 via an intermediate transfer belt 1 carrying an unfixed toner image that has been primarily transferred, and the backup roll 3 holds the intermediate transfer belt 1 from the back. To support. An electrode roll 4 for applying a transfer voltage to the bias roll 2 is pressed against the backup roll 3. The bias roll 2 is grounded, and the electrode roll 4 is connected to a power supply 5. A cleaning blade 6 made of polyurethane or the like is in contact with the surface of the bias roll 2.
The intermediate transfer belt 1 is a belt formed by mixing an appropriate amount of a conductive agent such as carbon black with various resins or rubber materials and molding the same to a thickness of, for example, 0.05 to 0.15 mm.8  -1014Adjusted to the range of Ω / □. Examples of various resins include acrylic resin, polyvinyl chloride, polyester, polycarbonate, polyamide, and polyimide.
[0013]
The bias roll 2 constituting the transfer electrode is separated from the transfer belt 1 while the toner image carried on the image carrier is primarily transferred onto the intermediate transfer belt 1, and the toner image carried on the transfer belt 1 is Is transferred onto a recording medium such as paper P (hereinafter, represented by paper P), and is pressed against the transfer belt 1 and pressed against the backup roll 3.
The bias roll 2 is made of a material having low surface energy via a skin layer 2c on a core layer 2b composed of a rubber material such as an EPDM foam rubber material or a urethane foam rubber material fixed to the outer peripheral surface of a cored bar 2a. Has a three-layer structure in which a coating layer 2d is used as a component. When the surface roughness Rz of the coating layer 2d is equal to or less than a predetermined value described later, the core layer 2b can be made of an arbitrary foamed rubber material. A conductive agent is dispersed in these layers (2b to 2d) to adjust the resistance.
Examples of the conductive agent dispersed in each layer include metals or alloys such as carbon black, graphite, copper, aluminum, copper alloy, stainless steel (SUS), tin oxide, zinc oxide, titanium oxide, indium oxide, antimony oxide, and titanium. Potassium salt, SnO2  -In2O3Composite oxide, SnO2  -Sb2O5Fine powder such as a conductive metal oxide such as a composite oxide is used. Among them, carbon black is preferable because of its good dispersibility in rubber materials and various resins.
[0014]
In the bias roll, between the core metal and the outer surface of the coating layerVolume resistivity of the material layer between the core metal and the outer surface of the coating layer calculated assuming that the material layer is a homogeneous material(Hereinafter referred to as the volume resistivity of the bias roll) is 10Four-107Ωcm range. This volume resistivity is 10Four If it is lower than Ωcm, an air gap may be generated between the sheet conveyed at the time of the secondary transfer and the bias roll, in which case discharge occurs. On the other hand, when the volume resistivity is 107 If it is higher than Ωcm, the balance with the resistance of the backup roll is lost, and the transfer latitude at which a high-quality toner image can be maintained is narrowed. In any case, if the volume resistivity of the bias roll is not in the above range, there is a possibility that poor image quality may occur.4.5-106Ωcm.
The hardness of the bias roll is in the range of 20 to 45 ° in terms of Asker C hardness (hereinafter, hardness is represented by Asker C). That is, when the foamed rolls (2b, 2c) are coated with a thin film of a material having a small surface energy in which a conductive agent is dispersed, manufacturing a roll having a hardness of less than 20 ° is disadvantageous in cost. On the other hand, when the hardness is higher than 45 °, the nip pressure with the intermediate transfer belt pressed through the paper is unnecessarily increased, and the graininess of image quality is deteriorated, and a hollow character is generated, that is, a line image is hollow. Become like
[0015]
The core metal functions as an electrode and a support member of the bias roll, and is made of, for example, a metal or alloy such as aluminum, iron, copper alloy, or SUS, iron plated with chromium, nickel, or the like, synthetic resin, or the like. It is made of a conductive material. The outer diameter of the core is usually in the range of 10 to 20 mm.
As described above, the core layer is made of a conductive agent-dispersed EPDM rubber material or urethane rubber foam. Here, the EPDM rubber material means EPDM alone or a blend rubber with another rubber material containing EPDM by 50% by weight or more. Further, when the later-described surface roughness Rz of the coating layer is 15 μm or less, it is not limited to the above-mentioned foam, and any foamed rubber material can be used. Specific examples thereof include, in addition to the above EPDM and urethane rubber, isoprene rubber, chloroprene rubber, butyl rubber, epichlorohydrin rubber, norbornene rubber, silicone rubber, fluorine rubber, acrylic rubber, SBR (styrene-butadiene rubber), NBR ( Foamed rubber materials such as acrylonitrile-butadiene rubber) and acrylonitrile-butadiene-styrene rubber, and a blended material thereof may be used. Among them, silicone rubber, urethane rubber, EPDM and the like are preferably used.
[0016]
The thickness of the core layer is preferably in the range of 4 to 10 mm. The size of the bubbles formed in the core layer differs depending on the type of the rubber material, the foam molding method, and the like, and the average cell diameter is generally adjusted to a range of 40 to 1200 μm. In order to manufacture a bias roll having predetermined hardness and surface characteristics, for example, the average cell diameter is in the range of 50 to 300 μm in the case of EPDM foam rubber material, and in the range of 50 to 1000 μm in the case of foam urethane rubber. Respectively.
If the average cell diameter is smaller than 40 μm, not only a bias roll having stable characteristics cannot be obtained, but also the hardness of the bias roll becomes higher than 45 °. On the other hand, if the average cell diameter is larger than 1200 μm, the internal structure of the bias roll will vary, making it impossible to obtain a bias roll having stable volume resistivity and hardness.
[0017]
The skin layer covering the surface of the core layer is provided to eliminate unevenness due to foam cells on the surface of the bias roll and to adjust the hardness of the bias roll within the range of 20 to 45 °. The skin layer is formed by: i) coating a non-foamed rubber material dispersed with a conductive agent on the surface of the core layer, ii) coating and adhering the film or tube (hereinafter, represented by a tube) to the surface of the core layer, and iii). When a non-foamed elastic material containing a conductive agent, a foaming agent and the like is foamed and molded, it is formed by molding a dense surface layer simultaneously with the core layer.
The rubber material constituting the skin layer is not particularly limited, and the same non-foamed rubber material as illustrated as a component of the core layer is used. In particular, it is preferable to use the same rubber material as the foam of the core layer. In this case, the adhesion between the two layers is good, and when the above-mentioned molding method iii) is employed, the core layer and the skin layer can be molded simultaneously.
[0018]
In order to adjust the surface roughness and hardness of the bias roll, the thickness of the skin layer is generally preferably in the range of 10 μm to 1.50 mm. For example, when the foam is an EPDM foam rubber material, the thickness is preferably in the range of 10 to 800 μm, and when the foam is urethane foam, it is preferably in the range of 10 μm to 1.50 mm. In the method of forming the skin layer, i) when the rubber material is coated on the surface of the core layer, it is generally in the range of 0.10 to 1.50 mm, for example, 0.20 to 0 in the case of EPDM foam rubber material. The thickness of each of the skin layers may be adjusted within a range of 0.80 mm and in the range of 0.20 to 1.50 mm in the case of urethane foam rubber. ii) When adhering the tube material to the core layer surface, a tube material having a thickness in the range of 50 to 500 μm is used. iii) When molded simultaneously with the core layer, a skin layer having a thickness in the range of 10 to 200 μm can be easily formed.
Further, the surface roughness Rz of the skin layer is preferably set to 20 μm or less. In that case, a coating layer having a surface roughness Rz of 15 μm or less can be easily formed.
[0019]
The coating layer is made of a material having a low surface energy in which a conductive agent is dispersed.
Here, as described above, the “material having a small surface energy” has a contact angle with a water droplet of 90 ° or more when indicated by wettability of water. The wettability of water is expressed by using a material of the semiconductive coating layer before dispersing the conductive agent as a test piece and using a contact angle between a plane of the test piece and a water drop as a scale. More specifically, when a water droplet is placed on the surface of the test piece, the surface tension γs of the test piece, the interfacial tension γi between the liquid and the test piece, and the surface tension γl of the liquid balance, and as shown in FIG. Form the shape of At this time, if the influence of gravity is negligible, the following Young's equation holds. That is, the “material having a small surface energy” in the present invention means a material having the contact angle θ of 90 ° or more.
γs = γi + γlcosθ
[0020]
Examples of a material having a small surface energy include polytetrafluoroethylene (tetrafluoroethylene: TFE), polyvinylidene fluoride, polychlorotrifluoroethylene, PFA, an ethylene-TFE copolymer, and a TFE-hexafluoropropylene copolymer (FEP). ), Fluorine-based resins such as ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer, TFE-PFA copolymer, PFA-FEP copolymer, polydimethylsiloxane, polymethylphenylsiloxane, dimethylsiloxane-methylphenylsiloxane copolymer, Examples include silicone rubber or resin such as dimethylsiloxane-methylvinylsiloxane copolymer and dimethylsiloxane-methyltrifluoropropylsiloxane copolymer. These materials have a characteristic that the toner is difficult to adhere to the surface of the bias roll because the surface energy is small.
The thickness of the coating layer is in the range of 5 to 30 μm. In the secondary transfer section, the pressing and rotation of the bias roll to the backup roll are repeated via the paper and the intermediate transfer belt, so that if the film thickness is less than 5 μm, the coating layer is worn and the skin layer is worn. May be exposed. On the other hand, when the film thickness exceeds 30 μm, when the skin layer is coated with the above-described material containing a conductive agent by a coating method, liquid dripping easily occurs on the surface, and it is difficult to stably form a smooth and uniform coating film. It becomes. When the thickness of the coating layer is in the above range, a bias roll having a hardness in the range of 20 to 45 ° can be obtained stably.
[0021]
The surface of the bias roll is desirably smooth in order to sufficiently exhibit the scraping action of the cleaning boot blade. In the present invention, the surface roughness Rz of the coating layer is generally adjusted to 15 μm or less. However, according to the bias roll in which the core layer is made of the EPDM foam rubber material or the urethane foam rubber, since the back stain of the paper due to the incomplete scraping action does not occur, the surface roughness Rz of the coating layer is not necessarily 15 μm or less. There is no need to adjust.
The coating layer having such a surface roughness Rz can be easily formed by employing a coating method such as a spray method. According to the coating method, a coating layer having a surface roughness Rz of 15 μm or less is formed on a skin layer having a surface roughness Rz of 20 μm or less by adjusting the film thickness to a range of 15 to 30 μm.
When the surface roughness Rz of the coating layer to be formed is larger than 15 μm, the surface roughness Rz is set to 15 μm by appropriately setting the polishing conditions such as the feed speed of the grindstone, the rotation speed of the bias roll, and other processing times. The following can be adjusted. This is the same when adjusting the surface roughness Rz of the skin layer to 20 μm or less. In the present invention, the surface roughness Rz refers to a value determined according to a ten-point average roughness according to JIS B 0610.
[0022]
In the above-mentioned bias roll, between the core metal and the outer surface of the skin layerVolume resistivity(Hereinafter referred to as the volume resistivity of the foamed rubber roll) is 10Four-107Ωcm range and the volume resistivity of the coating layer is 10Two-10FiveIt is preferable to set the range to Ωcm.
For this purpose, the ratio of the conductive agent blended in the foaming roll is in the range of 5 to 30 wt%, and the ratio of the conductive agent blended in the coating layer is in the range of 10 to 30 wt%, although it depends on the type of the conductive agent. Is preferred. If the mixing ratio is outside the above ranges, it is not only difficult to adjust the volume resistivity of the bias roll to the desired range, but if the mixing ratio exceeds 30 wt%, for example, the hardness of the bias roll becomes 45%. ° may be higher.
By setting the volume resistivity of the foaming roll and the coating layer within the above range, the volume resistivity of the bias roll obtained by synthesizing these resistances can be adjusted to the above-described 10 value.Four-107It can be set arbitrarily within the range of Ωcm. Therefore, it is possible to provide a degree of freedom for the volume resistivity of the foam roll.
[0023]
The backup roll 3 constituting the counter electrode is a roll in which an appropriate amount of the conductive agent is mixed with an insulating rubber roll of EPDM, silicone rubber, urethane rubber, or the like. Its surface resistivity is 108  -1010The hardness is preferably in the range of Ω / □ and the hardness is in the range of 58 to 73 °.
The material of the electrode roll 4 is not particularly limited as long as it is a metal or alloy having good electrical conductivity, and for example, SUS, copper, aluminum, or the like is used. From the electrode roll 4, a transfer voltage of −2 to −5 kV is applied to the bias roll 2 through the backup roll 3. When the transfer voltage is lower than 2 kV (absolute value), the intensity of the electric field for transferring the unfixed toner image on the intermediate transfer belt 1 to the sheet P is not sufficient. On the other hand, if the voltage is higher than 5 kV, the change in the surface resistivity of the backup roll 3 is undesirably large during long-term use.
In the above secondary transfer section, the electrode roll 4 is not necessarily a necessary member, and for example, a core provided on the backup roll 3 can be used as an electrode member.
[0024]
The bias roll of the present invention can be manufactured, for example, as follows, depending on the difference between the methods i) to iii) for forming the skin layer.
i) Method of coating and molding non-foamed rubber material dispersed with conductive agent on the surface of core layer
In order to adjust the conductivity and hardness, a conductive agent such as carbon black, a filler such as a metal oxide or a non-metal oxide, a foaming agent, a vulcanizing agent, etc., an unfoamed EPDM rubber material or a urethane rubber material, etc. To prepare a foamed rubber compound. In order to form a foamed elastic body having predetermined conductivity and hardness, it is important to adjust the amount of foaming agent and the foaming conditions.
Next, after kneading the foamed rubber compound with an extruder, it is heated to foam and vulcanize the rubber material, thereby forming a tubular foamed elastic body. Thereafter, the core metal is pressed into the cavity of the foamed elastic body and fixed, and the surface of the foamed elastic body is polished as necessary to form a core layer.
Next, the core metal is positioned at the center of the mold, and the rubber compound excluding the foaming agent is coated on the outer peripheral surface of the core layer by a tube crosshead extruder, or the outer peripheral surface of the core layer and the inner surface of the mold are separated from each other. After pouring, a skin layer is formed on the outer peripheral surface of the core layer by vulcanization. At this time, the thickness of the skin layer is generally 0.10 to 1.50 mm, for example, 0.20 to 0.80 mm when the foam is a foamed EPDM rubber material, and when the foam is urethane foam. Molded to 0.20 to 1.50 mm. Note that the rubber material in the rubber compound does not necessarily need to match the material of the core layer. Further, when the surface roughness Rz of the formed skin layer is larger than 20 μm, it is preferable to perform polishing as needed. The same applies to the following methods ii) and iii).
[0025]
The formed foamed rubber roll is then coated with a dispersion of a conductive agent such as carbon black in a material having a small surface energy on the skin layer surface to form a coating layer having a thickness of 5 to 30 μm.
Examples of the dispersion include an aqueous emulsion paint containing a urethane-modified TFE resin (Emuralon 345E: manufactured by Nippon Acheson Co., Ltd.) and a paint containing a TFE-PFA copolymer (Belflon: manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd.) In addition, those mixed with carbon black are preferable. These paints are used as a two-part type that crosslinks at a relatively low temperature from room temperature to 150 ° C. Further, an FEP-based conductive paint (GLS-213R: manufactured by Daikin Industries, Ltd.) is also preferably used.
The method for applying the dispersion is not particularly limited, and examples thereof include a brush coating method, a spray method, a dipping method, and a roll coater method. Among them, the spraying method sprays a dispersion liquid from a sprayer while rotating around a metal core to which a foamed rubber roll is fixed, and the formation of a coating layer is simple. In addition, the film thickness can be easily adjusted. When the surface roughness Rz of the formed coating layer is larger than 15 μm, it is preferable to perform polishing. In particular, when the core layer is made of a rubber material other than the EPDM foam rubber material or the urethane foam rubber, the following methods ii) and iii) are the same, but the surface roughness Rz is adjusted to 15 μm or less. Polishing is performed.
[0026]
ii) A method of coating and bonding a tube material in which a conductive agent is dispersed to the surface of a core layer
A smooth tube material having a thickness of about 50 to 500 μm is attached to the inner surface of the cylindrical mold. Next, the same foamed rubber compound as in the above method i) is injected into the inside of the tube material, and then foamed and vulcanized to form a core layer, and at the same time, the core layer and the tube material are bonded. If the adhesion between the tube material to be the skin layer and the core layer is poor, it is preferable to apply an adhesive in advance to the inner surface of the tube material. Thereafter, a coating layer is formed in the same manner as in the method i).
iii) A method of molding a skin layer simultaneously with a core layer during molding of an unfoamed rubber compound A foamed rubber compound is prepared in the same manner as in the above method i), and the kneaded product is extruded by an extruder and sent to a crosshead. Wrap around the outer surface of the gold. Next, the foamed rubber compound is heated by supporting the cored metal in the mold, and the foamed elastic body is fixed to the cored metal to form a core layer, and at the same time, a thickness of 10 to 200 μm is formed on the inner surface of the mold. , A dense skin layer is formed. Thereafter, a coating layer is formed in the same manner as in the method i).
Further, instead of the above-mentioned coating method, the above-mentioned methods e) and f) of coating a tube material having a small surface energy after coating the skin layer on the core layer formed as described above or on the foamed rubber roll are adopted. May be.
[0027]
The operation of the present invention is as follows. The numbers in parentheses correspond to the components of the numbers shown in FIG.
The electrostatic latent image formed on the image carrier (19) according to the image information is developed by the toner in the developing device (21) and is visualized as an unfixed toner image. This toner image is transferred to the intermediate transfer belt 1 in the primary transfer section while being carried on the image carrier (19). When transferring a multicolor image, the primary transfer is repeated for each color of the toner stored in the developing device (21).
When the primary transfer of the toner image from the image carrier (19) onto the intermediate transfer belt 1 is completed and the intermediate transfer belt 1 carrying the toner image of a desired hue moves to the secondary transfer unit, The sheet P is conveyed to the secondary transfer section in synchronization with the transfer. At this time, the bias roll 2 is in pressure contact with the transfer belt 1 whose back surface is supported by the backup roll 3. Then, when the paper P passes through the secondary transfer portion while receiving a pressure contact force between the bias roll 2 and the backup roll 3, for example, a transfer voltage having the same polarity as the charged polarity of the toner image is applied from the electrode roll 4. As a result, the toner image carried on the transfer belt 1 is secondarily transferred to the sheet P from the surface of the intermediate transfer belt 1.
[0028]
According to the image forming apparatus of the first aspect and the bias roll of the fifth aspect, the bias roll 2 includes a core layer 2b, a skin layer 2c, and a surface, each of which has a foamed rubber material as a constituent component on an outer peripheral surface of a cored bar 2a. It has a three-layer structure in which a coating layer 2d containing a material having low energy as a component is laminated. Therefore, since the surface of the bias roll 2 is coated with a material having a small surface energy without irregularities due to the foam cells, the toner transferred to the bias roll 2 during non-transfer can be easily removed by a cleaning member such as the cleaning blade 6. Can be removed.
Further, since the thickness of the coating layer 2d is in the range of 5 to 30 μm, the roll hardness required as the transfer roll can be stably obtained in the range of 20 to 45 °. Therefore, in a state where the bias roll 2 is pressed against the intermediate transfer belt 1 via the paper P, the load of the pressing force by the bias roll 2 is concentrated in the secondary transfer portion that electrostatically transfers the toner image by the action of the electric field. Therefore, the image quality defect of the hollow character in which the line image is missing does not occur.
In addition, the volume resistivity of the bias roll 2 is 104-107Because of the range of Ωcm, a high quality transfer image can be obtained by the action of an appropriate transfer electric field in the secondary transfer portion for transferring the unfixed toner image on the intermediate transfer belt 1 to the paper P.
[0029]
Further, according to claim 1According to the image forming apparatus of the present invention, the volume resistivity of the bias roll 2 required for forming the above-mentioned high quality transfer image is 10Four-107In order to obtain Ωcm, the foamed rolls (2b, 2c) have a volume resistivity higher than that of the bias roll by 10%.Four-107Ωcm, and the volume resistivity of the coating layer 2d is 10Two-10FiveIt is set in the range of Ωcm. Therefore, compared to the variation of the volume resistivity of the core layer 2b, the volume resistivity of the bias roll 2 obtained by synthesizing the foamed roll and the coating layer 2d is 10%.Four-107The variation (standard deviation) of Ωcm can be further reduced.
[0030]
Claim 2According to the image forming apparatus of the present invention, the average cell diameter of the core layer 2b containing the EPDM foamed rubber material as a component is in the range of 50 to 300 μm, and the thickness of the skin layer 2c containing the EPDM rubber material as a component. Is in the range of 10 to 800 μm, the resin component of the coating layer 2d is a fluorine-based resin, and carbon black is dispersed in each layer (2b to 2d) as a conductive agent. Therefore, in combination with the setting of the thickness of the coating layer 2d in the range of 5 to 30 μm, the hardness of the bias roll 2 as the transfer roll can be more stably obtained in the range of 20 to 45 °. . In addition, the bias roll 2 is made of an inexpensive material.
Claim 3According to the image forming apparatus of the present invention, the average cell diameter of the core layer 2b containing urethane foam as a component is in the range of 50 to 1000 μm, and the thickness of the skin layer 2c containing urethane rubber as a component is 10 μm to 1 μm. .50 mm, the resin component of the coating layer 2d is a fluorine-based resin, and carbon black as a conductive agent is dispersed in each of the layers (2b to 2d). Therefore, as in the case of the second aspect, the hardness of the bias roll 2 is more stably obtained in the range of 20 to 45 °.
According to the bias roll for an image forming apparatus of the invention according to claim 4, a core metal and a core layer composed of an EPDM foamed rubber material or urethane foam fixed to the outer peripheral surface of the cored bar,Adjust the surface roughness and hardness of the core layerA skin layer, comprising a coating layer having a thickness of 5 to 30 μm and comprising a material having a small surface energy having a contact angle of 90 ° or more with a water droplet when indicated by wettability of water,
The foamed roll has a volume resistivity of 10 Four -10 7 Ω cm Wherein the volume resistivity of the coating layer is a value lower than the volume resistivity of the foam roll and 10 Two -10 Five Ω cm And the volume resistivity of the bias roll is a value lower than the volume resistivity of the foam roll and 10 Four -10 7 Ω cm In the range ofThe hardness of the bias roll is in the range of 20 to 45 ° in Asker C hardness. By using the bias roll for an image forming apparatus according to the fourth aspect, the image forming apparatus according to the first aspect can be obtained.
[0031]
Claim 5The invention isA method for manufacturing a bias roll for an image forming apparatus according to claim 4.Forming a core layer of a foamed EPDM rubber material in which carbon black is dispersed on the outer periphery of a core metal, extruding at least an EPDM rubber material containing carbon black, and then heating to form a thickness. The core layer is covered with a skin layer having a thickness of 0.20 to 0.80 mm, and a fluorine resin in which carbon black is dispersed is applied to the surface of the skin layer to perform coating processing.
According to the method of manufacturing a bias roll for an image forming apparatus according to the fifth aspect of the present invention, a carbon black-dispersed EPDM rubber material is extruded to form a foamed core layer 2b and a non-foamed skin layer 2c. Thereafter, a carbon black-dispersed fluorine-based resin liquid is applied to the surface of the skin layer 2c to form a coating layer 2d. Therefore, the hardness of the bias roll 2 can be stably obtained within the above range. Further, the thickness of the skin layer 2c can be uniformly and reliably formed within the range of 0.20 to 0.80 mm, and the thickness of the coating layer 2d can be easily adjusted by applying a fluorine-based resin solution. Can be.
According to a sixth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a bias roll according to the fourth aspect, a core layer of a foamed urethane rubber material in which carbon black is dispersed is formed on the outer periphery of the core metal, and then fixed to the outer peripheral surface of the core metal. After placing the core layer in the mold and injecting a liquid urethane rubber material containing at least carbon black between the surface of the core layer and the inner surface of the mold, the urethane rubber material is heated to a thickness of 0 mm. It is characterized in that a skin layer of .20 to 1.50 mm is formed, and a fluorine resin in which carbon black is dispersed is applied to the surface of the skin layer for coating.
According to the method of manufacturing a bias roll for an image forming apparatus of the invention, the core layer is formed by foaming a carbon black-dispersed urethane rubber material, and then the carbon black is formed between the core layer surface and the mold inner surface. After a dispersed liquid urethane rubber material is injected and heated to form a skin layer, a fluorine-based resin liquid dispersed with carbon black is applied to the surface of the skin layer 2c to form a coating layer 2d. Therefore, similarly to the fifth aspect of the present invention, the hardness of the bias roll 2 can be stably obtained within the above range. In addition, the thickness of the skin layer 2c can be uniformly and reliably formed within the range of 0.20 to 1.50 mm, and the thickness of the coating layer 2d can be easily adjusted by applying a fluorine-based resin solution. Can be.
[0032]
An image forming apparatus according to a seventh aspect of the present invention and a bias roll according to the ninth aspect of the present invention, wherein the core layer 2b comprises various foamed rubber materials as constituent components, The surface roughness Rz is further limited to 15 μm or less. Therefore, the same effects as those of the first and fifth aspects of the invention are achieved. In addition, since the surface of the bias roll 2 is smooth, toner transferred to the bias roll 2 during non-transfer can be reliably removed by a cleaning member such as the cleaning blade 6.
According to the image forming apparatus of claim 8, when the coating layer 2d having a film thickness in the range of 15 to 30 μm is formed on the skin layer 2c having the surface roughness Rz of 20 μm or less, for example, by a coating method. A bias roll 2 having a surface roughness Rz of 15 μm or less is obtained. Such a surface roughness Rz can be obtained without being affected by the materials of the core layer 2b and the skin layer 2c. Therefore, the eighth aspect of the invention has the same effect as the seventh aspect of the invention.
[0033]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
(Image forming device)
FIG. 3 is an overall view of a digital color copying machine provided with an intermediate transfer belt as an image forming apparatus of the present invention.
3, light emitted from a document illumination lamp 12 moving along the lower surface of a document (not shown) placed on a platen 11 and reflected by the document is reflected by a movable mirror unit 13, a lens 14, and a fixed mirror. The light is converged on the CCD of the image reading unit via the line 15. The CCD converts the original image into an electric signal for each color by using a number of photoelectric conversion elements and filters of three colors of red (R), green (G), and blue (B). The electric signal is input to the image processing circuit 16, and the image processing circuit 16 has an image memory that converts the original image reading signal input for each color into a digital signal and stores it.
[0034]
The optical writing control device 17 reads out the image data of the image processing circuit 16 at a predetermined timing and outputs it to the light beam writing device 18. The light beam writing device 18 writes an electrostatic latent image corresponding to each color on an image carrier 19 composed of a photosensitive drum rotating in the direction of arrow A. Around the image carrier 19, a charging charger 20 for uniformly charging the surface thereof, a developing unit 21 for developing an electrostatic latent image written on the image carrier 19 into a toner image of each color, A transfer corotron 22, which primarily transfers a toner image to the intermediate transfer belt 1, a cleaner unit 23 having a static eliminator and a cleaning blade are provided.
The developing unit 21 has a developing device containing toner of each color of black (K), yellow (Y), magenta (M), and cyan (C), and develops the electrostatic latent image with the toner of each color. And visualize it.
The intermediate transfer belt 1 is stretched around the backup roll 3 and the belt transport rolls 24, 25, 26 pressed by the electrode roll 4, and moves in the tangential direction while abutting on the surface of the image carrier 19. In this embodiment, of the rolls (3, 24 to 26) that stretch the transfer belt 1, the belt transport roll 24 is used as a drive roll so that the transfer belt 1 moves in the direction of arrow B, and the other rolls (3 to 24) are moved. , 25, 26) are configured as driven rolls. Further, in order to prevent the transfer belt 1 from bending, the shaft of the belt transport roll 26 is urged in the direction C by a spring (not shown).
[0035]
On the back side of the intermediate transfer belt 1, the transfer corotron 22 is disposed at a primary transfer portion where the image carrier 19 and the surface of the transfer belt 1 are in contact. On the other hand, the bias roll 2 and the belt cleaner 27 are disposed on the front side of the transfer belt 1 carrying the unfixed toner image, facing the backup roll 3 and the belt transport roll 24, respectively. A portion where the bias roll 2 and the backup roll 3 face each other is a secondary transfer portion.
Further, between the backup roll 3 and the belt transport roll 24, a separation claw 28 for separating the sheet P carrying the secondary-transferred toner image from the transfer belt 1 is arranged. A cleaning blade 6 made of urethane rubber is always in contact with the surface of the bias roll 2 to remove foreign matters such as toner particles and paper powder attached during secondary transfer or the like.
[0036]
An extractable paper feed tray 29 is provided at a lower portion of the image forming apparatus U main body, and a pickup roller 30 is disposed above the paper feed tray 29. Downstream of the pickup roller 30, a pair of feed rolls 31, a paper transport roll 32, a guide member 33 for guiding the paper P, and a registration roll 34 are sequentially arranged.
On the downstream side of the secondary transfer section, a transport belt 35 for transporting a sheet P carrying the secondary-transferred toner image sequentially, a fixing device 36 for fixing an unfixed toner image on the sheet P, a fixed image A pair of discharge rolls 37 for discharging the paper P on which the paper P is formed outside the apparatus, and a paper discharge tray 38 for placing the discharged paper P are arranged.
[0037]
(Operation of Image Forming Apparatus)
The surface of the image carrier 19 rotating in the direction of arrow A is uniformly charged by the charging charger 20. An electrostatic latent image is written on the uniformly charged image carrier 19 by the light beam writing device 18. The electrostatic latent image on the image carrier 19 is developed by the developing unit 21 into an unfixed toner image. In the formation of the toner image, the first color toner image is formed first, and thereafter, every time the image carrier 19 rotates once, the second to fourth color toner images are formed. In this embodiment, K, Y, M, and C color toner images are sequentially formed. After the toner image is transferred onto the intermediate transfer belt 1, the surface of the image carrier 19 is cleaned by the blade of the cleaner unit 23.
Here, the optical writing control device 17 first reads out the digital signal of K color of the first color and outputs it to the light beam writing device 18. The writing device 18 writes an electrostatic latent image corresponding to K color on the surface of the image carrier 19. The electrostatic latent image corresponding to the K color is developed by the developing unit K in the developing unit 21 into a visualized toner image of the K color, and moves to the primary transfer unit. In the primary transfer section, a K-color toner image that has reached the primary transfer section is applied to the toner image from the transfer corotron 22 disposed on the back side of the intermediate transfer belt 1 by applying an electric field having a polarity opposite to the charging polarity of the toner image. While being electrostatically attracted to the intermediate transfer belt 1, the primary transfer is performed by moving the intermediate transfer belt 1 in the direction of arrow B.
[0038]
The intermediate transfer belt 1 moves at the same cycle as the image carrier 19 while holding the K toner image by suction. When the transfer of the K toner image of the first color is completed, the output of the optical writing controller 17 outputs the Y color of the second color until the transfer start position of the K toner image on the transfer belt 1 reaches the primary transfer portion. Writing of the electrostatic latent image is started. When the transfer start position of the transfer belt 1 carrying the K toner image reaches the primary transfer portion, the transfer corotron 22 transfers the second color Y toner image. Subsequently, the transfer of the M toner image and the C toner image is performed in the same manner as the transfer of the Y toner image.
In this way, a multiple toner image superimposed on each color is formed on the intermediate transfer belt 1. Until the toner images of each color are primarily transferred onto the intermediate transfer belt 1, the bias roll 2, the release claw 28, and the belt cleaner 27 disposed on the surface side of the transfer belt 1 are retracted away from the intermediate transfer belt 1. Held in position.
[0039]
On the other hand, the paper P stored in the paper feed tray 29 is taken out one by one at a predetermined timing by a pickup roller 30, fed by a pair of feed rolls 31 and a paper transport roll 32, and temporarily once by a pair of registration rolls 34. Stopped. The paper P is then transferred from the registration roll 34 to the secondary transfer section in synchronization with the transfer of the multiple toner images of each color (K, Y, M, C) transferred onto the intermediate transfer belt 1 to the secondary transfer section. Transported to the department.
In the secondary transfer section, the bias roll 2 is in pressure contact with the backup roll 3 via the transfer belt 1. Then, the conveyed paper P passes through the secondary transfer section by the press-contact conveyance between the rolls 2 and 3 and the movement of the transfer belt 1. At this time, due to electrostatic repulsion caused by application of a transfer voltage having the same polarity as the charge polarity of the toner image from the electrode roll 4, the toner image adsorbed and carried on the transfer belt 1 is transferred from the surface of the intermediate transfer belt 1 to the paper P Transcribed. When the bias roll 2 is pressed against the backup roll 3, foreign matter such as toner particles attached to the surface of the bias roll 2 is removed by the cleaning blade 6.
[0040]
Although the transfer of a full-color image has been described above, in the case of forming a single-color image, when the toner image of, for example, K primarily transferred onto the intermediate transfer belt 1 moves to the secondary transfer portion, the toner image is immediately The image is transferred to the sheet P. When an image of a plurality of colors is formed, desired hue is selected, and when the multicolor toner image superimposed on those colors moves to the secondary transfer unit, the toner image may be transferred to the paper P. . In the case of the transfer of the multicolor image, the rotation of the image carrier 19 and the movement of the intermediate transfer belt 1 are synchronized as described above so that the toner images of the respective colors exactly match without shifting at the primary transfer portion. I have.
As described above, the paper P on which the toner image has been transferred to the desired hue is peeled by the operation of the peeling claw 28, placed on the transport belt 35, and transported to the fixing device 36. Then, after fixing the unfixed toner image to the permanent image in the fixing device 36, the sheet P is discharged to a discharge tray 38 by a pair of discharge rollers 37. When the secondary transfer is completed, the surface of the intermediate transfer belt 1 is cleaned by a belt cleaner 27 provided downstream of the secondary transfer unit to prepare for the next transfer.
[0041]
(Secondary transfer member)
The specific configuration of the secondary transfer member in the image forming apparatus shown in FIG. 3 is as follows.
The intermediate transfer belt (1) has a thickness of 80 μm and a surface resistivity of 1012Ω / □ polyimide was used. As the bias roll (2), a core layer (2b), a skin layer (2c), and a coating layer (2d) were formed on a SUS cored bar (2a) having an outer diameter of 15 mm, as shown in "Production of bias roll" below. ) Were used, and a roll having a length of 325 mm and an outer diameter of 28 mm was used.
As the backup roll (3), a conductive silicone rubber molded to a thickness of 6.5 mm was used. Its hardness is 62 ° and its surface resistivity is 109  Ω / □. The outer diameter of the backup roll (3) is 28 mm, which is the same diameter as the bias roll (2). A SUS metal roll having a diameter of 12 mm was used as the electrode roll (4).
[0042]
(Manufacture of bias roll)
The bias roll shown in the examples was manufactured as follows. The following "parts" means "parts by weight" with respect to 100 parts by weight of the rubber material.
Example 1
100 parts of a rubber material (EPDM EP33: manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.) containing 1.5% by weight of sulfur as a vulcanizing agent and 0.6% by weight of tetramethylthiuram disulfide as a vulcanization accelerator, and Ketjen Black (a conductive agent) Composition ratio of 14 parts of Lion Aguso Co., Ltd., 20 parts of FT Carbon (manufactured by Asahi Carbon Co., Ltd.), 6 parts of p, p'-oxy-bis (benzenesulfonylhydrazide) as a blowing agent and 6 parts of mineral oil as a softening agent Was kneaded with a kneader and a roll.
This kneaded product was extruded into a tube shape by an extruder, and the mixture was heated in a vulcanizer at a temperature of 126 ° C. and a pressure of 1.5 kg / cm.2It was foamed and vulcanized by heating under the pressurized steam of G. A SUS core metal (2a) having an outer diameter of 15 mm was pressed into the cavity of the obtained foamed elastic body, and the surface of the foamed elastic body was polished to form a core layer (2b) having an outer diameter of 28 mm.
[0043]
Next, 10 parts of Ketjen black and 25 parts of FT carbon were added to 100 parts of a rubber material (NE40; manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.) in which NBR and EPDM were blended at a weight ratio of 4: 6, and kneaded. did. This kneaded material was coated on the outer peripheral surface of the core layer (2b) by a tube cloth head extruder. At this time, the outer diameter of the core layer was reduced to 27.5 mm due to the pressurization of the tube material. This tube material is put in a vulcanizer at a temperature of 127 ° C. and a pressure of 1.55 kg / cm.2It was heated under the pressurized steam of G, vulcanized and adhered to the core layer. Thereafter, the surface of the roll was polished to obtain dimensions, and the outer diameter of the foamed rubber roll (2b, 2c) having the skin layer (2c) adhered to the outer peripheral surface of the core layer was set to 28 mm.
Further, an aqueous emulsion paint of the urethane-modified TFE resin containing carbon black (Emulalon 345E) was applied to the surface of the skin layer (2c) by a spray method, and then heated and cured at 100 ° C. for 35 minutes to obtain a film having a thickness of 15 μm. A coating layer (2d) was formed.
Thus, a bias roll (2) having a three-layer structure was manufactured. In this bias roll, most of the cell diameter in the core layer was in the range of 50 to 300 μm, and the hardness of the foamed rubber roll and the bias roll was 36 ° and 40 °, respectively. The volume resistivity of the foamed rubber roll, the coating layer and the bias roll is 105.78Ωcm, 104.55Ωcm, 10Ω5.32cm.
[0044]
Example 2
A kneaded product obtained by blending a foaming agent with an elastic material having a composition ratio of 100 parts of polyether urethane and 15 parts of carbon black is extruded into a tube shape by an extruder, which is heated and foamed and vulcanized. A foamed elastic body was formed. A SUS cored bar (2a) having an outer diameter of 15 mm coated with a hot-melt type adhesive was press-fitted into the cavity of the foamed elastic body, and then heated and bonded. To form a core layer (2b) having an outer diameter of 25.5 mm.
A urethane elastic material similar to the above elastic material was used except that the formed core layer was concentrically positioned in a mold having an inner diameter of 28 mm and a foaming agent was removed between the outer peripheral surface of the core layer and the inner surface of the mold. Injected. Next, the inside of the mold was heated to 160 ° C. for vulcanization, and the elastic material was fixed to the outer peripheral surface of the core layer. Thereafter, the surface of the molded foam rubber roll was polished to form a skin layer (2c) having a surface roughness Rz of 20 μm and a thickness of 1.25 mm. Further, a coating layer (2d) was formed in the same manner as in Example 1. At this time, the surface roughness Rz of the coating layer (2d) was 15 μm.
Thus, a bias roll (2) having a three-layer structure was manufactured. In the bias roll (2), most of the cell diameter in the core layer was in the range of 0.2 to 1.0 mm, and the hardness of the foamed rubber roll and the bias roll was 30 ° and 36 °, respectively. The volume resistivity of the foamed rubber roll, the coating layer and the bias roll is 105.46Ωcm, 104.55Ωcm, 105.18Ωcm.
[0045]
(Secondary transfer test of bias roll)
The image forming apparatus shown in FIG. 3 equipped with the bias rolls of the first and second embodiments is operated to evaluate the transfer image quality and the stain on the back surface of the sheet, and further measure the load torque due to the load of the cleaning blade (6) of the bias roll. did. The results are shown in Table 1 below.
Further, as Comparative Examples 1 to 4, 1) a bias in which a 50 μm-thick PFA tube was directly coated without forming a skin layer on a core layer made of a foamed silicone rubber instead of the bias roll of the above-described embodiment. Roll, 2) a bias roll composed of silicone rubber as the core layer and skin layer foamed without coating the coating layer, 3) a bias roll composed of only the foamed silicone rubber core layer, and 4) a foamed EPDM. Each of the vise rolls consisting only of the core layer was used for the above test. Table 1 shows the results. The “dirt on the back surface of the paper” in Table 1 was evaluated by the number of rotations of a vise roll required for removing the toner.
[0046]
[Table 1]
Figure 0003552001
Transfer image quality
: No image quality defect occurred
×: Image quality defect occurred
−: The paper is very dirty, not evaluated
Dirt on the back of the paper
○: Once
△: 2 to 4 times
×: 5 times or more
[0047]
In Comparative Example 1 in which the hardness of the bias roll was higher than 45 °, an image quality defect such as a hollow character of the transfer image quality occurred, and the transfer image quality was poor. Further, as is apparent from Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, by coating the surface of the bias roll with a material having a small surface energy, the adhesion of the toner to the bias roll is reduced, and the scraping action of the cleaning blade is reduced. Since it can be sufficiently exhibited, there is no stain on the back surface of the paper.
Further, in Comparative Example 2 in which the skin layer was the surface layer without coating the coating layer, the toner adhered to the vice roll could not be sufficiently removed by one rotation of the vise roll. On the other hand, in Comparative Examples 3 and 4 using foamed silicone rubber and foamed EPDM as the bias rolls, the friction coefficient of the foamed rubber is large, so that the load torque by the cleaning blade is as large as 0.11 Nm. As a result, in the image forming apparatus shown in FIG. 3, a trouble occurred in which the intermediate transfer belt did not slip around the driving roller (the belt transport roll 24) and did not rotate.
[0048]
(Foam roll andBias roll volume resistivity)
Foam roll (That is, a roll having a cored bar, a core layer fixed to the outer peripheral surface of the cored bar, made of EPDM foamed rubber material or urethane rubber, and a skin layer for adjusting the surface roughness and hardness of the core layer.) And bias roll (That is, a foamed roll and a roll having a coating layerFIG. 4 shows a method for measuring the volume resistivity of ()).
The measurement method of each roll is as follows. A copper tape of 24.5 mm width (w) is wound around the roll in three circumferential directions (central part, both ends 50 mm) in the circumferential direction of the roll, and the roll core metal and the copper tape are wound together. During this period, a voltage (V) of 20 V was applied, and the current value (I) 10 seconds after the application of the voltage was read, and the volume resistivity ρv (Ωcm) was determined by the following equation.
ρv = 2πwV / I · ln (r2 / r1)
Here, r1 is the outer diameter of the core metal (15 mm)
r2: Roll outer diameter (28mm)

[0049]
Tables 2 and 3 show the roll hardness and the roll outer diameter, in addition to the volume resistivity (logρv) of the foamed rubber roll before and after coating the coating layer measured according to the measurement method shown in FIG. In addition, the volume resistivity of each roll shown in Examples and Comparative Examples of the present invention was determined according to the above-described measurement method.
In addition, the standard deviation value representing the variation of the roll resistance shown in the table was measured at three axial positions of the roll shown in FIG. 4 for each of ten rolls, and the volume obtained from a total of 30 tests was performed. It was determined by resistivity.
As shown in Tables 2 and 3 below, it can be seen that the dispersion of the volume resistivity is reduced by the coating of the coating layer of the foamed rubber roll, and the roll hardness is also small by the coating.
[0050]
[Table 2]
Figure 0003552001
[Table 3]
Figure 0003552001
[0051]
Example 3
A foamed silicone rubber compound in which 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane, a foaming agent and silica were blended with a silicone rubber containing 15% by weight of carbon black was kneaded with two rolls. This kneaded product is pressed into a SUS cored bar (2a) having an outer diameter of 15 mm by an extruder, molded, and then heated at 230 ° C. for 3 hours in a mold to foam and vulcanize to form a core layer (b). ) And the skin layer (2c) were simultaneously molded. The surface of the molded foam rubber roll having an outer diameter of 28 mm was polished to form a skin layer (2c) having a surface roughness Rz of 12 μm and a thickness of 100 μm.
Further, an FEP-based conductive paint (the above-mentioned GLS-213R) containing 20% by weight of carbon black is applied to the surface of the skin layer (2c) by a spray method, and then heated and cured at 210 ° C. for 10 minutes to form a coating having a thickness of 15 μm. A layer (2d) was formed. At this time, the surface roughness Rz of the coating layer (2d) was 9 μm.
In the bias roll (2) having a three-layer structure manufactured as described above, the average cell diameter in the core layer was 100 μm, and the hardness was 35 °. The volume resistivity of the foamed rubber roll (2b, 2c) is 105.3Ωcm, and the volume resistivity of the coating layer (2d) is 102.1  Ωcm, and the volume resistivity of the bias roll (2) is 104.6Ωcm.
[0052]
Example 4
A bias roll (2) was manufactured in the same manner as in Example 3, except that the skin layer (2c) was polished so that the surface roughness Rz became 17 μm. The surface roughness Rz of the surface of the obtained bias roll (2), that is, the coating layer (2d) was 12 μm.
Example 5
A bias roll (2) was manufactured in the same manner as in Example 3, except that the skin layer (2c) was polished so that the surface roughness Rz became 20 μm. The surface roughness Rz of the formed coating layer (2d) was 15 μm.
[0053]
Comparative Example 5
The surface roughness Rz of the skin layer (2c) is 22 μm.To beA bias roll (2) having a hardness of 33 ° was manufactured in the same manner as in Example 3 except that polishing was performed and the coating layer (2d) was formed to a film thickness of 10 μm. At this time, the surface roughness Rz of the coating layer (2d) was 18 μm.
Comparative Example 6
A bias roll (2) was manufactured in the same manner as in Example 3, except that the skin layer (2c) was polished so as to have a surface roughness Rz of 26 μm. The surface roughness Rz of the formed coating layer (2d) was 22 μm.
[0054]
With respect to the bias rolls of Examples 3 to 5 and Comparative Examples 5 and 6, the transfer image quality and the stain on the back surface of the paper were evaluated. The evaluation criteria are the same as those in the case of the “bias roll secondary transfer test”. The results are shown in Table 4 below. Table 4 summarizes the surface roughness (Rz) of the skin layer, the film thickness and the surface roughness (Rz) of the coating layer.
The physical properties of each bias roll were the same as those shown in Example 3 except for the surface roughness and the hardness of Comparative Example 5.
[Table 4]
Figure 0003552001
[0055]
In a bias roll in which the coating layer has a thickness of 10 μm, 15 μm, 20 μm, 25 μm, and 30 μm, the surface roughness (Rz) of the coating layer formed when the surface roughness (Rz) of the skin layer is changed is adjusted. As shown in FIG. These bias rolls were manufactured according to the method described in Example 3. In FIG. 5, the film thickness of the coating layer is indicated by the symbols of 10 μm: ●, 15 μm: ○, 20 μm: Δ, 25 μm: □, 30 μm: ▲.
As is apparent from FIG. 5, when the surface roughness of the skin layer is adjusted to 20 μm or less and the coating layer is formed in the thickness range of 15 to 30 μm, the bias roll having the surface roughness of 15 μm or less is stabilized. Can be manufactured. Since such a bias roll is made of a material having a smooth surface and a small surface energy, as shown in Table 4, the back surface of the paper is not contaminated with toner during the secondary transfer.
[0056]
【The invention's effect】
The image forming apparatus and the bias roll of the present invention are provided with a core layer composed of an EPDM foamed rubber material or a urethane foamed rubber via a skin layer on the outer peripheral surface of a cored bar and a coating having a material having a small surface energy as a component. It has a three-layer structure covered with layers. Alternatively, a three-layer structure in which a core layer fixed to the outer peripheral surface of a cored bar is made of a foamed rubber material, and a coating layer formed via a skin layer is made of a material having a surface roughness of 15 μm or less and a small surface energy. Consists of Accordingly, since the surface of the bias roll is smooth without irregularities due to the foam cells, the toner does not easily adhere, and even if the toner adheres, the toner can be easily removed with a cleaning blade or the like.
In addition, since the thickness of the surface coating layer is in the range of 5 to 30 μm, a low-hardness bias roll can be stably obtained. And a high quality transfer image can be obtained.
According to the method of manufacturing a bias roll for an image forming apparatus of the present invention, a bias roll can be stably obtained within a hardness range of 20 to 45 °, and a skin layer having a uniform thickness can be reliably formed. In addition, it is easy to adjust the thickness of the coating layer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a secondary transfer unit in an image forming apparatus of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a contact angle which is a measure of surface energy.
FIG. 3 is an overall view of an image forming apparatus shown as one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory view showing a method of measuring the volume resistivity of a foamed rubber roll and a bias roll.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the surface roughness of the skin layer and the surface roughness of the coating layer in the bias roll depending on the difference in the thickness of the coating layer.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a secondary transfer unit in a conventional image forming apparatus.
[Explanation of symbols]
U: image forming apparatus, P: paper (recording medium), 1: intermediate transfer belt, 2: bias roll, 2a: core metal, 2b: core layer, 2c: skin layer, 2d: coating layer, 3: backup roll, 19: image carrier, 21: developing unit (developing device).

Claims (9)

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、像担持体に担持されたトナー像が一次転写される中間転写ベルトと、中間転写ベルト上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、バイアスロールに対向して中間転写ベルトをその裏面から支持するバックアップロールとから構成され、上記バイアスロールは、芯金と前記芯金の外周面に固定されたEPDM系発泡ゴム材料または発泡ウレタンゴムを構成成分とするコア層と前記コア層の表面粗さおよび硬度を調節するスキン層と、水の濡れ性で表示した場合の水滴との接触角が90°以上である表面エネルギーの小さい材料を構成成分とする膜厚5〜30μmのコーティング層とからなり、
前記芯金と前記スキン層外表面との間の材料層が均一であると仮定して計算した前記芯金と前記スキン層外表面との間の材料層の体積抵抗率(以下、「発泡ロールの体積抵抗率」という。)が10 4 〜10 7 Ω・ cm の範囲にあり、前記コーティング層の体積抵抗率が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ10 2 〜10 5 Ω cm の範囲にあり、前記芯金とコーティング層外表面との間の材料層が均一な材料層であると仮定して計算した前記芯金とコーティング層外表面との間の材料層の体積抵抗率(以下、「バイアスロールの体積抵抗率」という。)が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ10 4 〜10 7 Ω cm の範囲にあり、かつ前記バイアスロールの硬度がアスカーC硬度で20〜45°の範囲にあることを特徴とする画像形成装置。
An image carrier on which an electrostatic latent image corresponding to image information is formed, a developing device for visualizing the electrostatic latent image formed on the image carrier as a toner image with toner, and a toner image carried on the image carrier From the intermediate transfer belt on which the primary transfer is performed, a bias roll for secondarily transferring the unfixed toner image on the intermediate transfer belt to the recording medium, and a backup roll for supporting the intermediate transfer belt from the back surface opposite to the bias roll. The bias roll is configured to adjust the surface roughness and hardness of the core layer and the core layer composed of the EPDM foam rubber material or the urethane foam rubber fixed to the outer peripheral surface of the core bar and the core layer. For example, a coating layer having a thickness of 5 to 30 μm and comprising a material having a small surface energy having a contact angle of 90 ° or more with a skin layer and a water droplet when expressed by wettability of water. ,
The volume resistivity of the material layer between the core metal and the outer surface of the skin layer calculated assuming that the material layer between the core metal and the outer surface of the skin layer is uniform (hereinafter referred to as “foaming roll”) volume resistivity "of.) is 10 4 to 10 in the range of 7 Ω · cm, and the volume resistivity of the coating layer is at a lower value than the volume resistivity of the foamed roll 10 2 to 10 5 Omega cm And the volume resistivity of the material layer between the core metal and the outer surface of the coating layer calculated assuming that the material layer between the core metal and the outer surface of the coating layer is a uniform material layer. (hereinafter, referred to as "volume resistivity of the bias roll.") is in the range of and 10 4 ~10 7 Ω cm at a value lower than the volume resistivity of the foamed roll, and hardness Asker C hardness of the bias roll Characterized by being in the range of 20 to 45 ° Device.
請求項1記載のバイアスロールにおいて、コア層はカーボンブラックが分散された平均セル径50〜300μmの前記EPDM系発泡ゴム材料からなり、スキン層はカーボンブラックが分散された厚さ10〜800μmのEPDM系ゴム材料からなり、コーティング層はカーボンブラックが分散された弗素系樹脂からなる画像形成装置。2. The bias roll according to claim 1, wherein the core layer is made of the EPDM foamed rubber material having an average cell diameter of 50 to 300 μm in which carbon black is dispersed, and the skin layer is made of EPDM having a thickness of 10 to 800 μm in which carbon black is dispersed. An image forming apparatus comprising a rubber-based material and a coating layer comprising a fluorine-based resin in which carbon black is dispersed. 請求項1記載のバイアスロールにおいて、コア層はカーボンブラックが分散された平均セル径50〜1000μmの前記発泡ウレタンゴムからなり、スキン層はカーボンブラックが分散された厚さ10μm〜1.50mmのウレタンゴムからなり、コーティング層はカーボンブラックが分散された弗素系樹脂からなる画像形成装置。2. The bias roll according to claim 1, wherein the core layer is made of the urethane foam rubber having an average cell diameter of 50 to 1000 [mu] m in which carbon black is dispersed, and the skin layer is urethane having a thickness of 10 [mu] m to 1.50 mm in which carbon black is dispersed. An image forming apparatus comprising a rubber and a coating layer comprising a fluororesin in which carbon black is dispersed. 芯金と、芯金の外周面に固定されたEPDM系発泡ゴム材料または発泡ウレタンゴムを構成成分とするコア層と、前記コア層の表面粗さおよび硬度を調節するスキン層と、水の濡れ性で表示した場合の水滴との接触角が90°以上である表面エネルギーの小さい材料を構成成分とする膜厚5〜30μmのコーティング層とからなり、
前記発泡ロールの体積抵抗率が10 4 〜10 7 Ω・ cm の範囲にあり、前記コーティング層の体積抵抗率が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ10 2 〜10 5 Ω cm の範囲にあり、前記バイアスロールの体積抵抗率が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ10 4 〜10 7 Ω cm の範囲にあり、かつ前記バイアスロールの硬度がアスカーC硬度で20〜45°の範囲にあることを特徴とする中間転写ベルト上のトナー像を用紙に2次転写する画像形成装置用バイアスロール。
A core metal, a core layer composed of an EPDM foamed rubber material or a urethane foam rubber fixed to the outer peripheral surface of the core metal, a skin layer for adjusting the surface roughness and hardness of the core layer, and water wetting. A coating layer having a thickness of 5 to 30 μm having a material having a small surface energy having a contact angle with a water droplet of 90 ° or more when expressed as a property,
The volume resistivity of the foamed roll is in the range of 10 4 ~10 7 Ω · cm, the volume resistivity of the coating layer is and 10 2 ~10 5 Ω cm at a value lower than the volume resistivity of the foamed roll in the range, the range of the bias volume resistivity of the roll and at a lower value than the volume resistivity of the foamed roll 10 4 ~10 7 Ω cm, and 20 to the hardness of the bias roll Asker C hardness A bias roll for an image forming apparatus for secondary-transferring a toner image on an intermediate transfer belt onto a sheet, wherein the bias roll is in a range of 45 °.
カーボンブラックが分散された発泡EPDM系ゴム材料のコア層を芯金の外周に形成した後、少なくともカーボンブラックを配合したEPDM系ゴム材料を押出成形し、次いで加熱して形成される厚さ0.20〜0.80mmのスキン層でコア層を被覆し、更にカーボンブラックを分散した弗素系樹脂をスキン層表面に塗布してコーティング加工することを特徴とする請求項4記載のバイアスロールの製造方法。After forming a core layer of a foamed EPDM-based rubber material in which carbon black is dispersed, an EPDM-based rubber material containing at least carbon black is extruded, and then heated to a thickness of 0.1 mm. 5. The method for manufacturing a bias roll according to claim 4, wherein the core layer is covered with a skin layer having a thickness of 20 to 0.80 mm, and a fluorine-based resin in which carbon black is dispersed is applied to the surface of the skin layer for coating. . カーボンブラックが分散された発泡ウレタンゴム材料のコア層を芯金の外周に形成し、次いで芯金の外周面に固定されたコア層を金型内に位置させて、コア層表面と金型内面との間に少なくともカーボンブラックを配合した液状ウレタンゴム材料を注入した後、このウレタンゴム材料を加熱して厚さ0.20〜1.50mmのスキン層を形成し、更にカーボンブラックを分散した弗素系樹脂をスキン層表面に塗布してコーティング加工することを特徴とする請求項4記載のバイアスロールの製造方法。A core layer of a foamed urethane rubber material in which carbon black is dispersed is formed on the outer periphery of the core metal, and then the core layer fixed to the outer peripheral surface of the core metal is positioned in the mold, and the surface of the core layer and the inner surface of the mold are formed. After injecting a liquid urethane rubber material containing at least carbon black between them, the urethane rubber material is heated to form a skin layer having a thickness of 0.20 to 1.50 mm, and further, fluorine containing carbon black is dispersed. 5. The method for manufacturing a bias roll according to claim 4, wherein a coating process is performed by applying a base resin to the surface of the skin layer. 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、像担持体に担持されたトナー像が一次転写される中間転写ベルトと、中間転写ベルト上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、バイアスロールに対向して中間転写ベルトをその裏面から支持するバックアップロールとから構成され、上記バイアスロールは、芯金と、芯金の外周面に固定された発泡ゴム材料を構成成分とするコア層と、前記コア層の表面粗さおよび硬度を調節するスキン層と、水の濡れ性で表示した場合の水滴との接触角が90°以上である表面エネルギーの小さい材料を構成成分とする膜厚5〜30μmのコーティング層とからなり、
前記発泡ロールの体積抵抗率が10 4 〜10 7 Ω・ cm の範囲にあり、前記コーティング層の体積抵抗率が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ10 2 〜10 5 Ω cm の範囲にあり、前記バイアスロールの体積抵抗率が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ10 4 〜10 7 Ω cm の範囲にあり、前記コーティング層の表面粗さRzが15μm以下であり、かつ前記バイアスロールの硬度がアスカーC硬度で20〜45°の範囲にあることを特徴とする画像形成装置。
An image carrier on which an electrostatic latent image corresponding to image information is formed, a developing device for visualizing the electrostatic latent image formed on the image carrier as a toner image with toner, and a toner image carried on the image carrier From the intermediate transfer belt on which the primary transfer is performed, a bias roll for secondarily transferring the unfixed toner image on the intermediate transfer belt to the recording medium, and a backup roll for supporting the intermediate transfer belt from the back surface opposite to the bias roll. The bias roll comprises a cored bar, a core layer composed of a foamed rubber material fixed to the outer peripheral surface of the cored bar, a skin layer for adjusting the surface roughness and hardness of the core layer, and water. Consisting of a coating layer having a thickness of 5 to 30 μm containing a material having a small surface energy having a contact angle of 90 ° or more with a water droplet when expressed in terms of wettability,
The volume resistivity of the foamed roll is in the range of 10 4 ~10 7 Ω · cm, the volume resistivity of the coating layer is and 10 2 ~10 5 Ω cm at a value lower than the volume resistivity of the foamed roll in the range, the range of the bias roll and at a lower value than the volume resistivity of the volume resistivity of the foamed roll 10 4 ~10 7 Ω cm, the surface roughness Rz of the coating layer be 15μm or less And the hardness of the bias roll is in the range of 20 to 45 ° in Asker C hardness.
スキン層の表面粗さRzが20μm以下であり、かつコーティング層の膜厚が15〜30μmの範囲にあることを特徴とする請求項7記載の画像形成装置。8. The image forming apparatus according to claim 7, wherein the surface roughness Rz of the skin layer is not more than 20 [mu] m, and the thickness of the coating layer is in a range of 15 to 30 [mu] m. 芯金と、芯金の外周面に固定された発泡ゴム材料を構成成分とするコア層と、前記コア層の表面粗さおよび硬度を調節するスキン層と、水の濡れ性で表示した場合の水滴との接触角が90°以上である表面エネルギーの小さい材料を構成成分とする膜厚5〜30μmのコーティング層とからなり、
前記発泡ロールの体積抵抗率が10 4 〜10 7 Ω・ cm の範囲にあり、前記コーティング層の体積抵抗率が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ10 2 〜10 5 Ω cm の範囲にあり、前記バイアスロールの体積抵抗率が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ10 4 〜10 7 Ω cm の範囲にあり、
コーティング層の表面粗さRzが15μm以下であり、かつ硬度がアスカーC硬度で20〜45°の範囲にあることを特徴とする中間転写ベルト上のトナー像を用紙に2次転写する画像形成装置用バイアスロール。
A core metal, a core layer composed of a foamed rubber material fixed to the outer peripheral surface of the core metal, a skin layer for adjusting the surface roughness and hardness of the core layer , A coating layer having a thickness of 5 to 30 μm and a material having a small surface energy having a contact angle of 90 ° or more with a water droplet,
The volume resistivity of the foamed roll is in the range of 10 4 ~10 7 Ω · cm, the volume resistivity of the coating layer is and 10 2 ~10 5 Ω cm at a value lower than the volume resistivity of the foamed roll in the range, the range of the bias volume resistivity of the roll and at a lower value than the volume resistivity of the foamed roll 10 4 ~10 7 Ω cm,
An image forming apparatus for secondary-transferring a toner image on an intermediate transfer belt onto paper, wherein the surface roughness Rz of the coating layer is 15 μm or less and the hardness is in the range of 20 to 45 ° in Asker C hardness. For bias roll.
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JP4955968B2 (en) 2005-09-13 2012-06-20 キヤノン株式会社 Image forming apparatus
JP2007293007A (en) * 2006-04-25 2007-11-08 Bridgestone Corp Method of manufacturing foam roller and foam roller
JP5556145B2 (en) * 2009-11-27 2014-07-23 コニカミノルタ株式会社 Image forming apparatus
JP6180790B2 (en) * 2013-05-24 2017-08-16 日星電気株式会社 Pressure roll for fixing
JP6427431B2 (en) * 2015-01-29 2018-11-21 株式会社沖データ Image forming device

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