JP3585204B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特に第１の画像担持体上に形成されたトナー像を、一旦中間転写体上に転写させた後に第２の画像担持体上に更に転写させ画像形成物を得る複写機、プリンター、ファックス等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
中間転写体を使用した画像形成装置は、カラー画像情報や多色画像情報の複数の成分色画像を順次積層転写してカラー画像や多色画像を合成再現した画像形成物を出力するカラー画像形成装置や多色画像形成装置、もしくはカラー画像形成機能や多色画形成機能を具備させた画像形成装置として有効であり、各成分色画像の重ね合わせズレ（色ズレ）のない画像を得ることが可能である。
【０００３】
ローラ形状を有する中間転写体を用いた転写装置である画像形成装置の一例の概略図を図１に示す。
【０００４】
図１は電子写真プロセスを利用したカラー画像形成装置（複写機或いはレーザビームプリンタ）である。中間転写体として中抵抗の弾性ローラ５を使用している。
【０００５】
１は第１の画像担持体として繰り返し使用される回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、矢示の反時計方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。
【０００６】
感光ドラム１は回転過程で、１次帯電器（帯電ローラ）２により所定の極性・電位に一様に帯電処理され、次いで不図示の画像露光手段（カラー原稿画像の色分解・結像露光光学系、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームを出力するレーザスキャナによる走査露光系等）による画像露光３を受けることにより目的のカラー画像の第１の色成分像（例えばマゼンタ成分像）に対応した静電潜像が形成される。
【０００７】
次いで、その静電潜像が第１現像器４１（イエロー現像器）により第１色であるイエロートナーＹにより現像される。この時第２〜第４の現像器４２，４３，４４（マゼンタ、シアン、ブラック）の各現像器は作動−オフになっていて感光ドラム１には作用せず、上記第１色のイエロートナー画像は上記第２〜第４の現像器４２〜４４により影響を受けない。
【０００８】
中間転写体５は矢示の時計方向に感光ドラム１と同じ周速度をもって回転駆動されている。
【０００９】
本実施例の中間転写体５は、パイプ状芯金５１と、その外周面に形成された弾性層５２及び表面層５３からなる。
【００１０】
感光ドラム１上に形成担持された上記第１色のイエロートナー画像が、感光ドラム１と中間転写体５とのニップ部を通過する過程で、中間転写体５に印加される転写バイアスにより形成される電界により、中間転写体５の外周面に順次中間転写されいく。この感光ドラムから中間転写体への転写工程を一次転写工程、転写バイアスを一次転写バイアスと呼ぶ。
【００１１】
中間転写体５に対応する第１色のイエロートナー画像の転写を終えた感光ドラム１の表面は、クリーニング装置１２により清掃される。
【００１２】
以下同様に、第２色のマゼンタトナー画像、第３色のシアントナー画像、第４色のブラックトナー画像が順次中間転写体５上に重畳転写され、目的のカラー画像に対応した合成カラートナー画像が形成される。
【００１３】
６は転写ベルトで、中間転写体に対応し平行に軸受させて、下面部接触させて配置し、バイアスローラ６２と駆動ローラ６１によって支持されている。バイアスローラ６２には、二次転写バイアス源２９によって所望の二次転写バイアスが印加され、駆動ローラ６１は接地する。
【００１４】
感光ドラム１から中間転写体５への第１〜第４色のトナー画像の順次重畳転写のための一次転写バイアスは、トナーとは逆極性（＋）で一次バイアス電源２８から印加される。その印加電圧は、例えば＋１００Ｖ〜＋３ｋＶの範囲である。
【００１５】
感光ドラム１から中間転写体５への第１〜第４色のトナー画像の順次転写実行工程において、転写ベルト６及び中間転写体クリーナ３５は中間転写体５から離間することも可能である。
【００１６】
中間転写体５上に重畳転写された合成カラートナー画像の第２の画像担持体である転写材Ｐへの転写は、転写ベルト６が中間転写体５に当接されると共に、不図示の給紙カセットからレジストローラ１１、給紙前ガイド１０を通過して、中間転写体５と転写ベルト６との当接ニップに所定のタイミングで転写材Ｐが給送され、同時に二次転写バイアスがバイアス電源２９からバイアスローラ６２に印加される。この二次転写バイアスにより中間転写体５から転写材Ｐへ合成カラートナー画像が転写される。この工程を二次転写工程という。トナー画像転写を受けた転写材Ｐは定着器１５へ導入され加熱定着される。
【００１７】
転写材Ｐへの画像転写終了後、中間転写体５上の転写残トナーは中間転写体クリーナ３５が当接され清掃される。ここで、中間転写体クリーナ３５は中間転写体５との間で接離可能となっている。
【００１８】
前述の中間転写体を用いた画像形成装置を有するカラー電子写真装置は、従来の技術である転写ドラム上に第２の画像担持体を張り付けまたは吸着せしめ、そこへ第１の画像担持体上から画像を転写する画像形成装置を有したカラー電子写真装置が例えば特開昭６３−３０１９６０号公報中で述べられた転写方法よりは、以下の点で優れている。
【００１９】
即ち、各色のトナー画像の重ね合わせ時の色ズレが少ない。次に図１で示されるごとく、第２の画像担持体になんら加工、制御（例えばグリッパーに把持する、吸着する、曲率を持たせる等）を必要とせずに中間転写体から画像を転写することができるため、第２の画像担持体を多種多様に、例えば、封筒、はがき、カード等に至るまで選択することができる。
【００２０】
また、中間転写体の剛性が優れているため、繰り返しの使用によってへこみ、ひずみ、変形等の寸法精度の狂いが生じにくいため、当該中間転写体の交換頻度を少なくすることができる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
このように、中間転写体を用いることによる利点のため、すでに市場においてはこの画像形成装置を用いたカラー複写機、カラープリンタ等が稼働し始めているが、この中間転写体を用いた画像形成装置においては、中間転写体から紙等の転写材への二次転写の後に、中間転写体上に残留した二次転写残トナーの除去が技術的な重要課題として未だ残っている。
【００２２】
例えば、前述の画像形成装置で使用したように弾性ブレードを中間転写体に当接離間させ、中間転写体上のトナーを掻き取る構成のクリーニング方式を用いた場合、異なるパターンの連続プリントは可能であるが、ブレードが離間した際にブレード部分に堆積したトナーが中間転写体上に残留し、次プリントプロセスの画像上にブレード跡を発生させるという問題が生じる。また、長期間の使用により、ブレードとブレードが対向する中間転写体が摩耗し、中間転写体の表面層の劣化による転写効率の低下、ブレード摺り抜け等の問題をも生じてしまう。
【００２３】
その他にも、中間転写体に当接離間するファーブラシを設け、中間転写体上の二次転写残トナーと逆極性のバイアスを印加して残トナーを回収し、一旦金属ローラ等のバイアスローラに付着させてから、ブレードで掻き取る、といった構成のものもあるが、この場合クリーニング装置が大型、複雑化し、コスト高になってしまう、といった欠点がある。
【００２４】
こうした欠点を解決する手段として、最近では中間転写体上の二次転写残トナーを本来の極性と逆極性に帯電させる帯電手段を設け、この帯電手段により二次転写残トナーを逆極性に帯電し、二次転写残トナーを一次転写中に一次転写位置を通過させることで、一次転写と同時に、この二次転写残トナーを第１の画像担持体に逆転写することで中間転写体の残トナーを除去する、いわゆる一次転写同時クリーニング方式が提案されている。この方式の利点としては、回収したトナーを収容する容器が不必要であるため装置の小型化が容易に達成でき、且つ次の一次転写工程と同時に中間転写体上の残留トナーを第１の画像担持体へ逆転写するので、クリーニングのための空回転工程を要さず、画像形成時間の短縮につながる、等が挙げられる。
【００２５】
しかしながら、前記一次転写同時クリーニング方式を画像形成装置に用いた場合、二次転写後の中間転写体上の残留トナーが多量の場合、前記帯電手段で逆極性に帯電しきれなかった残トナーや、二次転写工程時に逆極性に帯電され更にクリーニング用帯電部材で強帯電された残トナーが、クリーニング不良を引き起こす場合がある。特に同一画像を繰り返し形成した場合、形成する画像パターンに対応して中間転写体上の同一箇所に二次転写残トナーが蓄積されると、クリーニングが更に困難となり、次画像におけるクリーニング不良が顕著となる。中間転写体上に残留、蓄積され、逆極性に強帯電された二次転写残トナーは一次転写されてくるトナーを引き連れて第１の画像担持体に回収され、次画像に一次転写されるべき部分に画像抜けが現れる、蓄積ネガゴーストの発生を招き、逆極性に帯電しきれなかった残トナーは一次転写位置通過後も中間転写体上に残留し次画像に現れる、蓄積ポジゴーストの発生を招く。この現象は、５ｍｍ平方のベタ画像を繰り返し形成した場合の５ｍｍ平方のベタ下方部（はき寄せ部）等で顕著に発生し、特に高温高湿ではレベルが悪化する。
【００２６】
そのため、本発明は中間転写体の二次転写性が優れ、画像形成のスループットが向上し、使用環境に依らず安定した画像が得られる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明における画像形成装置は、第１の画像担持体上に形成された画像を中間転写体に一次転写した後、第２の画像担持体上に更に二次転写する画像形成装置において、該中間転写体上の二次転写残トナーに電荷を付与して該中間転写体をクリーニングする手段を有し、第１の画像担持体上から該中間転写体へトナーを転写すると同時に中間転写体上の二次転写残トナーを第１の画像担持体に回収する手段を有する画像形成装置であり、該中間転写体が少なくとも弾性層及び最外層である表面層とを有し、該中間転写体の表面層がバインダー樹脂中に無機粒子及び有機粒子をそれぞれ少なくとも１種類以上含有し、該無機粒子の平均粒径が、０．００２〜１．０μｍの範囲にあり、該有機粒子の平均粒径よりも小であって、且つ該有機粒子と該無機粒子との総量が、該面層のバインダー樹脂１００重量部に対して５０〜４００重量部の範囲であり、該無機粒子の重量比率が該有機粒子１に対して０．２〜２の範囲にあることを特徴とする。従って、一次転写同時クリーニングが可能であるため、カラーレーザプリンタ、カラー複写機等で連続プリントする場合等、１枚プリントアウトする毎に中間転写体上をクリーニングするステップに入らなくてもよいことから、大幅なスループット向上が実現できる。
【００２８】
また、帯電器のみで中間転写体のクリーニングが実現されるため、構成が非常に簡単となり低コストのクリーニング手段が提供できる。
【００２９】
更にブレードクリーニング、ファーブラシクリーニング等に較べ、使用パーツに機械的損傷を与えることが無くなるので、長期使用にも充分耐え安定した中間転写体クリーニング手段を提供することができる。
【００３０】
本発明に用いる中間転写体は、少なくとも弾性層及び最外層である表面層とを有し、該表面層が無機粒子及び有機粒子をそれぞれ少なくとも１種類以上分散された構成をとり、該無機粒子の平均粒径が０．００２〜１．０μｍの範囲にあり、該有機粒子の粒径よりも小であることを特徴とする。前述した一次転写同時クリーニング方式を成立させるためには、蓄積ネガゴースト、蓄積ポジゴースト等のクリーニング不良の発生を防ぐため、中間転写体の更なる二次転写性向上が求められている。従来技術における二次転写性を向上させる手段としては、中間転写体表面を離型性に優れた樹脂で構成する等によりトナーとの付着力を低減させる方法が提案されている。しかしながら、従来の方法では前述したような高温高湿環境における５ｍｍ平方のベタ画像の繰り返し画像出し等の厳しい条件においては、その掃き寄せ部においてクリーニング不良を発生してしまう場合があり、二次転写性に関して更なる改良が必要である。そのため、更なる二次転写性向上を目的として本発明者らは鋭意検討を繰り返した結果、中間転写体の最外層に有機粒子と無機粒子を分散、混在させ、無機粒子の平均粒径が０．００２〜１．０μｍの範囲で有機粒子の粒径よりも小とすることで二次転写性が格段に向上することを見出した。本発明における最外層中の有機粒子の働きとしては、トナーの付着力の低下、フィルミング防止、第１の画像担持体への染み出し防止等の役割を果たす。一方、無機粒子は有機粒子間に点在した構成をとっており、その働きとして、トナーの付着力の低下の他に中間転写体と転写材との間でスペーサ粒子的な役割を果たしている。本発明における二次転写性の大幅な向上にはこのスペーサ粒子の存在が最も寄与していると思われ、最外層の無機粒子上に付着したトナーは高い転写効率をもって第２の画像担持体である紙等の転写材に転写される。
【００３１】
しかしながら、平均粒径が１．０μｍを超える無機粒子を使用した場合は、中間転写体の最外層中で無機粒子がスペーサ粒子的な役目を果たせず二次転写性は改善されない、という結果となった。また、平均粒径が０．００２μｍ未満である無機粒子を使用した場合は、粒子間で再凝集が起こるため分散性の悪化による二次転写ムラを生じ易くなる、取り扱いが困難となるため作業性が低下する、等の弊害が生じる。
【００３２】
また、無機粒子の平均粒径が有機粒子の平均粒径より大である場合、中間転写体表面に露出する有機粒子が不足するため、中間転写体表面に充分な滑性を与えられず、トナー付着による転写性の低下、フィルミングの発生、等の弊害を生じる。
【００３３】
即ち、本発明の最外層に分散させる無機粒子及び有機粒子の平均粒径は、該無機粒子が０．００２〜１．０μｍの範囲にあり、該有機粒子の粒径よりも小である。また、本発明では表面層中に無機粒子及び有機粒子を分散させることで、無機粒子のスペーサ粒子的な働きを長期にわたって保持することが可能となり、長期使用にも充分耐え安定した転写性の保持が可能となる。
【００３４】
本発明における粒子の平均粒径は、次の方法で求めた。本発明で使用する粒子を、約１０μｍの樹脂粒子（ポリエチレン樹脂等）中に０．５重量％の割合で乾式的に混合する。続いて、この混合物をＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で５００００倍に拡大して観察し、樹脂粒子に付着した粒子の粒径を測定する。平均粒径は、ＳＥＭを用いて測定した３０個の粒子の粒径の平均値とした。
【００３５】
本発明に用いる有機粒子と無機粒子との総量は、表面層のバインダー樹脂１００重量部に対して５０〜４００重量部の範囲であり、無機粒子の重量比率は有機粒子１に対して０．２〜２の範囲である。粒子の総量が５０重量部未満、もしくは無機粒子の重量比率が有機粒子１に対して０．２未満である場合、無機粒子の不足により二次転写性が改善されない場合がある。無機粒子の重量比率が有機粒子１に対して２を超えると、有機粒子の不足により表面潤滑性が不十分となり耐久性の低下やトナーフィルミングが発生する場合がある。また、粒子の総量が４００重量部を超え、もしくは無機粒子の重量比率が有機粒子１に対して２を超えると、バインダー成分との密着性が不足し、耐久性が低下する場合がある。
【００３６】
本発明に用いる無機粒子としては、以下のようなものが用いられる。例えば、コロイダルシリカ、酸化チタン、酸化スズ、酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸マグネシウム、酸化セリウム、酸化ジルコニウム等が使用できる。中でも、チタニア、アルミナ、シリカが好ましい。特にシリカ粒子がより好ましい。シリカはケイ素ハロゲン化物やアルコキシドの蒸気相酸化により生成される乾式シリカ及びアルコキシド、水ガラス等から製造される湿式シリカが使用可能である。表面及びシリカ粒子の内部にあるシラノール基が少なく、またＮａ２ Ｏ、ＳＯ３ ２−等の製造残滓の少ない乾式シリカの方が好ましい。乾式シリカにおいては、製造工程において、塩化アルミニウム、塩化チタンのごとき金属ハロゲン化合物をケイ素ハロゲン化合物と共に用いることによって、シリカと他の金属酸化物の複合粒子を得ることも可能であり、それらを使用してもよい。なお、これらの形状は球状、繊維状、板状、不定型等いかなる形状であってもさしつかえない。
【００３７】
更に、本発明に用いる無機粒子は、疎水化処理されているものがより好ましい。無機粒子に疎水化処理を施すことで、中間転写体の環境安定性を更に向上させることが可能となると同時に、詳細は定かでないが二次転写性をも更に向上することが可能となる。疎水化処理をするには、シリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シランカップリング剤、官能基を有するシランカップリング剤、その他の有機ケイ素化合物、有機チタン化合物の如き処理剤で、処理されていることが好ましい。なお、処理剤は二種以上併用してもよい。
【００３８】
本発明に用いる有機粒子としては、以下のようなものが用いられる。例えば、スチレン樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ナイロン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂等の樹脂粒子等が挙げられる。中でもフッ素樹脂粒子がより好ましい。フッ素樹脂粒子としてはフッ素ゴム、フッ素エラストマー、黒鉛やグラファイトにフッ素を結合したフッ化炭素及び、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＥＴＦＥ、ＰＦＡ等がいずれも使用可能であり、これらを単独または複数混合して使用することもできる。
【００３９】
本発明に用いる中間転写体は少なくとも弾性層と最外層となる表面層とを有し、２層または２層以上の多層構成からなる。コスト面からは弾性層と表面層との２層構成が好ましい。
【００４０】
弾性層に用いる材料としては、感光ドラムや転写ローラとのニップ幅を安定化させる観点からゴムやエラストマーが主に用いられているが、弾性層単独で中間転写体を形成する場合は感光ドラム汚染という問題が発生する。中間転写体と接触する第１の画像担持体である感光ドラムの表面には、光透過性の確保のためにアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の非晶性樹脂が使用されているが、前記弾性層成分のブリードにより感光ドラム表面を汚染または変質させ感光ドラムの円周長さのピッチで横スジとなる画像不良を発生してしまう。
【００４１】
本発明に用いる中間転写体の弾性層には前述したように、第１の画像担持体である例えば感光ドラムとの環境でニップ幅の安定化を満たす必要があり、ゴムやエラストマーを用いた構成をとる。使用されるゴム、エラストマーとしては、例えば、スチレン−ブタジエンゴム、ハイスチレンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、エチレン−プロピレン共重合体、ニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム及びノルボルネンゴム等が挙げられる。
【００４２】
表面層に用いられる樹脂としては、例えば、ポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体（スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体及びスチレン−アクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体（スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）、塩化ビニル樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール樹脂及びこれらの共重合体や混合物が挙げられる。
【００４３】
本発明の中間転写体はローラ形状が好ましく、円筒状導電性支持体上に弾性層、表面層を順次積層した構成をとる（図３、４）。図において、１００は剛体である円筒状導電性支持体、１０１は弾性層、１０２、１０３は被覆層であり、図３の場合１０２が、図４の場合１０３が表面層となる。
【００４４】
中間転写体がローラ形状である場合は、画像の重ね合わせの色ズレを防止できる、繰り返しの使用による耐久性が良好である、等の利点を有する。円筒状導電性支持体としては、アルミニウム、鉄、銅及びステンレス等の金属や合金、カーボンや金属粒子等を分散した導電性樹脂等を用いることができ、その形状としては、上述したような円筒状や、円筒の中心に軸を貫通したもの、円筒の内部に補強を施したもの等が挙げられる。
【００４５】
以下に実施例をもって本発明を詳細に説明する。
【００４６】
【実施例】
（実施例１）
直径１８２ｍｍ、長さ３２０ｍｍ、厚さ５ｍｍのアルミ製円筒状ローラの上に、あらかじめチューブ状に押し出した下記配合のゴムコンパウンドを被覆し、１５０℃×１時間で加硫することにより、肉厚５ｍｍの弾性層を得た。その後、次の方法で弾性層の研磨を行った。得られた弾性層に＃８００番相当のベルト状研磨紙を半周巻き付け、１０ｋｇの張力をかけた上で、弾性層を５００ｒｐｍの速度で回転させ、ベルトを弾性層の端から端まで５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で移動した。このとき研磨ベルトも送り装置により、５０ｍｍ／ｓｅｃの速度で送り出し研磨屑を取り除くようにした。この後更に＃１０００番相当の研磨紙を用いて同様の表面研磨を行い、ローラ（１）を得た。
【００４７】
【００４８】
次に、下記処方の塗料をホモジナイザー、ナノマイザーにて分散処理し、ポリウレタン塗料を調整した。シリカ粒子としては１．８重量％のシリコーンオイルとヘキサメチルジシラザンで疎水化処理された乾式シリカを使用した。
【００４９】
【００５０】
この塗料をスプレー塗布により、ローラ（１）表面へ厚さ１５μｍの表面層を作成し、その後、８０℃で３０分間予備乾燥し、更に１３０℃で２時間加熱して残存溶剤の除去と反応の完結を行い中間転写体（１）を得た。
【００５１】
この中間転写体（１）を、図２に示されるフルカラー電子写真装置に装着した。中間転写体上の二次転写残トナー帯電手段として、複数層からなる弾性ローラをクリーニング用帯電部材８として使用した。９は中間転写体クリーニング用帯電部材に電圧を印加するためのバイアス電源である。次に、そのメカニズムについて説明する。二次転写残トナーは、中間転写体から転写ベルトによってトナーが紙に転写される際に、トナーとは逆極性の強力な電界を受けて、正規の帯電極性（−）とは逆極性（＋）に帯電されて中間転写体５上に残っているトナーが多い。しかし、全てのトナーが正極性に反転しているわけではなく、部分的には中和され電荷を持たないトナーや、負極性を維持しているトナーも存在している。二次転写後に帯電部材を設け、中和され電荷を持たないトナーや、負極性を維持しているトナーをも、逆極性（＋）に反転帯電させることにより、二次転写残トナーを感光ドラムに回収する。
【００５２】
図２において図１に同一部分のものは同一記号で示す。
【００５３】
このフルカラー電子写真装置を使用し、低温低湿環境（温度１５℃、湿度１０％、以下Ｌ／Ｌ環境）、及び高温高湿環境（温度３２．５℃、湿度８０％、以下Ｈ／Ｈ環境）の各環境下において、
▲１▼フルカラー（４色）の５■画像（図６に示す５ｍｍ平方のベタ画像）を１枚印字した後にベタ白画像を印字。
【００５４】
▲２▼フルカラー（４色）の５■画像を５枚連続印字した後にベタ白画像を印字。のパターンでクリーニング不良を確認した。その後、フルカラー画像プリント３００００枚の耐久試験を行い、耐久試験後も同一の画像出し条件でクリーニング不良を確認した。
【００５５】
その結果、Ｌ／Ｌ環境及びＨ／Ｈ環境共に初期及び３００００枚の耐久試験後も、クリーニング不良は発生せず、良好な画像が得られた。また、耐久試験後でもクリーニング用帯電部材のトナー汚れもなく、トナーフィルミングも発生しなかった。
【００５６】
以下に本実施例の作像条件を示す。
【００５７】
感光体：ＰＴＦＥ粒子を分散した保護層を有する有機感光ドラム
感光体表面電位：−７００Ｖ
カラートナー（４色共に）：非磁性一成分トナー
一次転写電圧：＋０．３ｋＶ
二次転写電圧：＋５．０ｋＶ
プロセススピード：１２０ｍｍ／ｓｅｃ
現像バイアス：−５５０Ｖ
中間転写体クリーニング用帯電バイアス：交流ピーク間電圧５．０ｋＶ、周波数２．０ｋＨｚ、直流電圧＋１．０ｋＶ、の重畳電圧
【００５８】
（実施例２）
表面層に用いる無機粒子を、実施例１と同様の方法で疎水化処理したチタニア粒子（粒径０．００４μｍ）に変更した以外は実施例１と同様の方法で、中間転写体（２）を作製した。
【００５９】
この中間転写体（２）を実施例１で使用したフルカラー電子写真装置に装着し、実施例１と同様の条件でフルカラー画像プリント３００００枚の耐久試験を行った。
【００６０】
その結果、Ｌ／Ｌ環境及びＨ／Ｈ環境共に、耐久前後でクリーニング不良は発生せず、良好な画像が得られた。また、耐久試験後でもクリーニング用帯電部材のトナー汚れもなく、トナーフィルミングも発生しなかった。
【００６１】
（実施例３）
表面層に用いる無機粒子を、実施例１と同様の方法で疎水化処理したアルミナ粒子（粒径０．０８μｍ）に変更した以外は実施例１と同様の方法で、中間転写体（３）を作製した。
【００６２】
この中間転写体（３）を実施例１で使用したフルカラー電子写真装置に装着し、実施例１と同様の条件でフルカラー画像プリント３００００枚の耐久試験を行った。
【００６３】
その結果、Ｌ／Ｌ環境及びＨ／Ｈ環境共に、耐久前後でクリーニング不良は発生せず、良好な画像が得られた。また、耐久試験後でもクリーニング用帯電部材のトナー汚れもなく、トナーフィルミングも発生しなかった。
【００６４】
（実施例４）
表面層に用いる無機粒子を、実施例１、２、３で使用したシリカ、チタニア、アルミナ各粒子をそれぞれ６０重量部ずつ使用した以外は実施例１と同様の方法で、中間転写体（４）を作製した。
【００６５】
この中間転写体（４）を実施例１で使用したフルカラー電子写真装置に装着し、実施例１と同様の条件でフルカラー画像プリント３００００枚の耐久試験を行った。
【００６６】
その結果、Ｌ／Ｌ環境及びＨ／Ｈ環境共に、耐久前後でクリーニング不良は発生せず、良好な画像が得られた。また、耐久試験後でもクリーニング用帯電部材のトナー汚れもなく、トナーフィルミングも発生しなかった。
【００６７】
（実施例５）
表面層に用いる無機粒子を、未処理のシリカ粒子（粒径０．０３μｍ）に変更した以外は実施例１と同様の方法で、中間転写体（５）を作製した。
【００６８】
この中間転写体（５）を実施例１で使用したフルカラー電子写真装置に装着し、実施例１と同様の条件でフルカラー画像プリント３００００枚の耐久試験を行った。
【００６９】
その結果、両環境共に初期及び耐久試験後も、クリーニング不良は発生せず、良好な画像が得られた。Ｈ／Ｈ環境では耐久試験後のクリーニング用帯電部材に若干のトナー汚れが見られたが画像には現れなかった。また、両環境共にトナーフィルミングは発生しなかった。
【００７０】
（実施例６）
表面層に用いるシリカ粒子を粒径０．８μｍに変更し疎水化処理して使用した以外は実施例１と同様の方法で、中間転写体（６）を作製した。
【００７１】
この中間転写体（６）を実施例１で使用したフルカラー電子写真装置に装着し、実施例１と同様の条件でフルカラー画像プリント３００００枚の耐久試験を行った。
【００７２】
その結果、両環境共に初期及び耐久試験後も、クリーニング不良は発生せず、良好な画像が得られた。耐久試験後は両環境でクリーニング用帯電部材に若干のトナー汚れが見られたが画像には現れなかった。また、両環境共にトナーフィルミングは発生しなかった。
【００７３】
（実施例７）
実施例１において、ＰＴＦＥ粒子の配合を１００重量部から２０重量部、シリカ粒子の配合を１００重量部から４０重量部に変更した以外は実施例１と同様の方法で、中間転写体（７）を作製した。
【００７４】
この中間転写体（７）を実施例１で使用したフルカラー電子写真装置に装着し、実施例１と同様の条件でフルカラー画像プリント３００００枚の耐久試験を行った。
【００７５】
その結果、両環境共に初期及び耐久試験後も、クリーニング不良は発生せず、良好な画像が得られた。Ｈ／Ｈ環境では耐久試験後のクリーニング用帯電部材に若干のトナー汚れが見られたが画像には現れなかった。また、両環境共にトナーフィルミングは発生しなかった。
【００７６】
（実施例８）
実施例１において、ＰＴＦＥ粒子の配合を１００重量部から１３０重量部、シリカ粒子の配合を１００重量部から２６０重量部に変更した以外は実施例１と同様の方法で、中間転写体（８）を作製した。
【００７７】
この中間転写体（８）を実施例１で使用したフルカラー電子写真装置に装着し、実施例１と同様の条件でフルカラー画像プリント３００００枚の耐久試験を行った。
【００７８】
その結果、両環境共に初期はクリーニング不良は発生せず良好な画像が得られた。耐久試験後も、表面層剥がれ、表面層ヒビ割れの懸念事項やクリーニング不良も発生せず、良好な画像が両環境共に得られた。また、両環境共に耐久試験後でもクリーニング用帯電部材のトナー汚れもなく、トナーフィルミングも発生しなかった。
【００７９】
（比較例１）
実施例１において、シリカ粒子を取り除き、ＰＴＦＥ粒子１００部を単独で配合した以外は同様の方法で中間転写体（９）を作製した。
【００８０】
この中間転写体（９）を実施例１で使用したフルカラー電子写真装置に装着し、実施例１と同様の条件で初期画像出しを行った。
【００８１】
その結果、Ｌ／Ｌ環境ではクリーニング不良は発生しなかったが、Ｈ／Ｈ環境では初期より▲２▼のパターンでは、５ｍｍ平方ベタの下方部（掃き寄せ部）においてクリーニング不良が発生した。なお、▲１▼のパターンではクリーニング不良の発生はなかった。
【００８２】
（比較例２）
実施例１において、ＰＴＦＥ粒子および分散助剤を取り除き、シリカ粒子１００部を単独で配合した以外は同様の方法で中間転写体（１０）を作製した。
【００８３】
この中間転写体（１０）を実施例１で使用したフルカラー電子写真装置に装着し、実施例１と同様の条件でフルカラー画像プリント３００００枚の耐久試験を行った。
【００８４】
その結果、両環境共初期のクリーニング不良は発生しなかったが、耐久試験後に▲２▼のパターンでは、５ｍｍ平方ベタの下方部（掃き寄せ部）においてクリーニング不良が発生した。この中間転写体表面を観察すると、トナー汚れが目立ち、二次転写性が低下していた。なお、▲１▼のパターンではＨ／Ｈ環境下のみクリーニング不良が発生していた。
【００８５】
（比較例３）
実施例１において、シリカ粒子を粒径が１．２μｍの粒子に変更した以外は同様の方法で中間転写体（１１）を作製した。
【００８６】
この中間転写体（１１）を実施例１で使用したフルカラー電子写真装置に装着し、実施例１と同様の条件で初期画像出しを行った。
【００８７】
その結果、Ｌ／Ｌ環境ではクリーニング不良は発生しなかったが、Ｈ／Ｈ環境では初期より▲１▼，▲２▼の両パターンで、５ｍｍ平方ベタの下方部（掃き寄せ部）においてクリーニング不良が発生した。なお、▲１▼のパターンではクリーニング不良の発生はなかった。
【００８８】
（比較例４）
実施例１において、ＰＴＦＥ粒子を粒径が０．３μｍの粒子に変更、シリカ粒子を粒径が０．８μｍの粒子に変更した以外は同様の方法で中間転写体（１２）を作製した。
【００８９】
この中間転写体（１２）を実施例１で使用したフルカラー電子写真装置に装着し、実施例１と同様の条件で初期画像出しを行った。
【００９０】
その結果、両環境共に比較的良好なクリーニング性を示したが、初期より転写ムラが目立っていたため耐久試験を行わなかった。
【００９１】
【発明の効果】
以上のように、第１の画像担持体上に形成された画像を中間転写体に一次転写した後、第２の画像担持体上に更に二次転写する画像形成装置において、該中間転写体上の二次転写残トナーに電荷を付与して該中間転写体をクリーニングする手段を有し、第１の画像担持体上から該中間転写体へトナーを転写すると同時に中間転写体上の二次転写残トナーを第１の画像担持体に回収する手段を有する画像形成装置であり、該中間転写体が少なくとも弾性層及び最外層である表面層とを有し、該中間転写体の表面層がバインダー樹脂中に無機粒子及び有機粒子をそれぞれ少なくとも１種類以上含有し、該無機粒子の平均粒径が、０．００２〜１．０μｍの範囲にあり、該有機粒子の平均粒径よりも小である画像形成装置によれば、中間転写体の二次転写性が優れ、画像形成のスループットが向上し、使用環境に依らず安定した画像を得ることを可能にした。
【図面の簡単な説明】
【図１】ローラ形状の中間転写体を用いたカラー画像出力装置の該略図である。
【図２】本実施例で使用したカラー画像出力装置の概略図である。
【図３】弾性層の上に被覆層を有する本発明のローラ形状の中間転写体の断面図である。
【図４】弾性層の上に複数の被覆層を有する本発明のローラ形状の中間転写体の断面図である。
【図５】本実施例で使用した５■画像パターンである。
【符号の説明】
１ 感光ドラム
２ 一次帯電器
３ 像露光手段
５ 中間転写体
５１ 芯金
５２ 弾性体層
５３ 表面層
６ 転写ベルト
６１ 駆動ローラ
６２ バイアスローラ
８ 中間転写体クリーニング用帯電部材
９ 中間転写体クリーニング用帯電部材のバイアス電源
１０ 給紙前ガイド
１１ レジストローラ
１２ 感光ドラムのクリーニング装置
１５ 定着器
２８ 一次転写バイアス電源
２９ 二次転写バイアス電源
３５ 中間転写体クリーニング用ブレード
４１ イエロー色現像装置
４２ マゼンタ色現像装置
４３ シアン色現像装置
４４ ブラック色現像装置
１００ 芯金
１０１ 弾性層
１０２ 被覆層
１０３ 被覆層
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特に第１の画像担持体上に形成されたトナー像を、一旦中間転写体上に転写させた後に第２の画像担持体上に更に転写させ画像形成物を得る複写機、プリンター、ファックス等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
中間転写体を使用した画像形成装置は、カラー画像情報や多色画像情報の複数の成分色画像を順次積層転写してカラー画像や多色画像を合成再現した画像形成物を出力するカラー画像形成装置や多色画像形成装置、もしくはカラー画像形成機能や多色画形成機能を具備させた画像形成装置として有効であり、各成分色画像の重ね合わせズレ（色ズレ）のない画像を得ることが可能である。
【０００３】
ローラ形状を有する中間転写体を用いた転写装置である画像形成装置の一例の概略図を図１に示す。
【０００４】
図１は電子写真プロセスを利用したカラー画像形成装置（複写機或いはレーザビームプリンタ）である。中間転写体として中抵抗の弾性ローラ５を使用している。
【０００５】
１は第１の画像担持体として繰り返し使用される回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、矢示の反時計方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。
【０００６】
感光ドラム１は回転過程で、１次帯電器（帯電ローラ）２により所定の極性・電位に一様に帯電処理され、次いで不図示の画像露光手段（カラー原稿画像の色分解・結像露光光学系、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームを出力するレーザスキャナによる走査露光系等）による画像露光３を受けることにより目的のカラー画像の第１の色成分像（例えばマゼンタ成分像）に対応した静電潜像が形成される。
【０００７】
次いで、その静電潜像が第１現像器４１（イエロー現像器）により第１色であるイエロートナーＹにより現像される。この時第２〜第４の現像器４２，４３，４４（マゼンタ、シアン、ブラック）の各現像器は作動−オフになっていて感光ドラム１には作用せず、上記第１色のイエロートナー画像は上記第２〜第４の現像器４２〜４４により影響を受けない。
【０００８】
中間転写体５は矢示の時計方向に感光ドラム１と同じ周速度をもって回転駆動されている。
【０００９】
本実施例の中間転写体５は、パイプ状芯金５１と、その外周面に形成された弾性層５２及び表面層５３からなる。
【００１０】
感光ドラム１上に形成担持された上記第１色のイエロートナー画像が、感光ドラム１と中間転写体５とのニップ部を通過する過程で、中間転写体５に印加される転写バイアスにより形成される電界により、中間転写体５の外周面に順次中間転写されいく。この感光ドラムから中間転写体への転写工程を一次転写工程、転写バイアスを一次転写バイアスと呼ぶ。
【００１１】
中間転写体５に対応する第１色のイエロートナー画像の転写を終えた感光ドラム１の表面は、クリーニング装置１２により清掃される。
【００１２】
以下同様に、第２色のマゼンタトナー画像、第３色のシアントナー画像、第４色のブラックトナー画像が順次中間転写体５上に重畳転写され、目的のカラー画像に対応した合成カラートナー画像が形成される。
【００１３】
６は転写ベルトで、中間転写体に対応し平行に軸受させて、下面部接触させて配置し、バイアスローラ６２と駆動ローラ６１によって支持されている。バイアスローラ６２には、二次転写バイアス源２９によって所望の二次転写バイアスが印加され、駆動ローラ６１は接地する。
【００１４】
感光ドラム１から中間転写体５への第１〜第４色のトナー画像の順次重畳転写のための一次転写バイアスは、トナーとは逆極性（＋）で一次バイアス電源２８から印加される。その印加電圧は、例えば＋１００Ｖ〜＋３ｋＶの範囲である。
【００１５】
感光ドラム１から中間転写体５への第１〜第４色のトナー画像の順次転写実行工程において、転写ベルト６及び中間転写体クリーナ３５は中間転写体５から離間することも可能である。
【００１６】
中間転写体５上に重畳転写された合成カラートナー画像の第２の画像担持体である転写材Ｐへの転写は、転写ベルト６が中間転写体５に当接されると共に、不図示の給紙カセットからレジストローラ１１、給紙前ガイド１０を通過して、中間転写体５と転写ベルト６との当接ニップに所定のタイミングで転写材Ｐが給送され、同時に二次転写バイアスがバイアス電源２９からバイアスローラ６２に印加される。この二次転写バイアスにより中間転写体５から転写材Ｐへ合成カラートナー画像が転写される。この工程を二次転写工程という。トナー画像転写を受けた転写材Ｐは定着器１５へ導入され加熱定着される。
【００１７】
転写材Ｐへの画像転写終了後、中間転写体５上の転写残トナーは中間転写体クリーナ３５が当接され清掃される。ここで、中間転写体クリーナ３５は中間転写体５との間で接離可能となっている。
【００１８】
前述の中間転写体を用いた画像形成装置を有するカラー電子写真装置は、従来の技術である転写ドラム上に第２の画像担持体を張り付けまたは吸着せしめ、そこへ第１の画像担持体上から画像を転写する画像形成装置を有したカラー電子写真装置が例えば特開昭６３−３０１９６０号公報中で述べられた転写方法よりは、以下の点で優れている。
【００１９】
即ち、各色のトナー画像の重ね合わせ時の色ズレが少ない。次に図１で示されるごとく、第２の画像担持体になんら加工、制御（例えばグリッパーに把持する、吸着する、曲率を持たせる等）を必要とせずに中間転写体から画像を転写することができるため、第２の画像担持体を多種多様に、例えば、封筒、はがき、カード等に至るまで選択することができる。
【００２０】
また、中間転写体の剛性が優れているため、繰り返しの使用によってへこみ、ひずみ、変形等の寸法精度の狂いが生じにくいため、当該中間転写体の交換頻度を少なくすることができる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
このように、中間転写体を用いることによる利点のため、すでに市場においてはこの画像形成装置を用いたカラー複写機、カラープリンタ等が稼働し始めているが、この中間転写体を用いた画像形成装置においては、中間転写体から紙等の転写材への二次転写の後に、中間転写体上に残留した二次転写残トナーの除去が技術的な重要課題として未だ残っている。
【００２２】
例えば、前述の画像形成装置で使用したように弾性ブレードを中間転写体に当接離間させ、中間転写体上のトナーを掻き取る構成のクリーニング方式を用いた場合、異なるパターンの連続プリントは可能であるが、ブレードが離間した際にブレード部分に堆積したトナーが中間転写体上に残留し、次プリントプロセスの画像上にブレード跡を発生させるという問題が生じる。また、長期間の使用により、ブレードとブレードが対向する中間転写体が摩耗し、中間転写体の表面層の劣化による転写効率の低下、ブレード摺り抜け等の問題をも生じてしまう。
【００２３】
その他にも、中間転写体に当接離間するファーブラシを設け、中間転写体上の二次転写残トナーと逆極性のバイアスを印加して残トナーを回収し、一旦金属ローラ等のバイアスローラに付着させてから、ブレードで掻き取る、といった構成のものもあるが、この場合クリーニング装置が大型、複雑化し、コスト高になってしまう、といった欠点がある。
【００２４】
こうした欠点を解決する手段として、最近では中間転写体上の二次転写残トナーを本来の極性と逆極性に帯電させる帯電手段を設け、この帯電手段により二次転写残トナーを逆極性に帯電し、二次転写残トナーを一次転写中に一次転写位置を通過させることで、一次転写と同時に、この二次転写残トナーを第１の画像担持体に逆転写することで中間転写体の残トナーを除去する、いわゆる一次転写同時クリーニング方式が提案されている。この方式の利点としては、回収したトナーを収容する容器が不必要であるため装置の小型化が容易に達成でき、且つ次の一次転写工程と同時に中間転写体上の残留トナーを第１の画像担持体へ逆転写するので、クリーニングのための空回転工程を要さず、画像形成時間の短縮につながる、等が挙げられる。
【００２５】
しかしながら、前記一次転写同時クリーニング方式を画像形成装置に用いた場合、二次転写後の中間転写体上の残留トナーが多量の場合、前記帯電手段で逆極性に帯電しきれなかった残トナーや、二次転写工程時に逆極性に帯電され更にクリーニング用帯電部材で強帯電された残トナーが、クリーニング不良を引き起こす場合がある。特に同一画像を繰り返し形成した場合、形成する画像パターンに対応して中間転写体上の同一箇所に二次転写残トナーが蓄積されると、クリーニングが更に困難となり、次画像におけるクリーニング不良が顕著となる。中間転写体上に残留、蓄積され、逆極性に強帯電された二次転写残トナーは一次転写されてくるトナーを引き連れて第１の画像担持体に回収され、次画像に一次転写されるべき部分に画像抜けが現れる、蓄積ネガゴーストの発生を招き、逆極性に帯電しきれなかった残トナーは一次転写位置通過後も中間転写体上に残留し次画像に現れる、蓄積ポジゴーストの発生を招く。この現象は、５ｍｍ平方のベタ画像を繰り返し形成した場合の５ｍｍ平方のベタ下方部（はき寄せ部）等で顕著に発生し、特に高温高湿ではレベルが悪化する。
【００２６】
そのため、本発明は中間転写体の二次転写性が優れ、画像形成のスループットが向上し、使用環境に依らず安定した画像が得られる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明における画像形成装置は、第１の画像担持体上に形成された画像を中間転写体に一次転写した後、第２の画像担持体上に更に二次転写する画像形成装置において、該中間転写体上の二次転写残トナーに電荷を付与して該中間転写体をクリーニングする手段を有し、第１の画像担持体上から該中間転写体へトナーを転写すると同時に中間転写体上の二次転写残トナーを第１の画像担持体に回収する手段を有する画像形成装置であり、該中間転写体が少なくとも弾性層及び最外層である表面層とを有し、該中間転写体の表面層がバインダー樹脂中に無機粒子及び有機粒子をそれぞれ少なくとも１種類以上含有し、該無機粒子の平均粒径が、０．００２〜１．０μｍの範囲にあり、該有機粒子の平均粒径よりも小であって、且つ該有機粒子と該無機粒子との総量が、該面層のバインダー樹脂１００重量部に対して５０〜４００重量部の範囲であり、該無機粒子の重量比率が該有機粒子１に対して０．２〜２の範囲にあることを特徴とする。従って、一次転写同時クリーニングが可能であるため、カラーレーザプリンタ、カラー複写機等で連続プリントする場合等、１枚プリントアウトする毎に中間転写体上をクリーニングするステップに入らなくてもよいことから、大幅なスループット向上が実現できる。
【００２８】
また、帯電器のみで中間転写体のクリーニングが実現されるため、構成が非常に簡単となり低コストのクリーニング手段が提供できる。
【００２９】
更にブレードクリーニング、ファーブラシクリーニング等に較べ、使用パーツに機械的損傷を与えることが無くなるので、長期使用にも充分耐え安定した中間転写体クリーニング手段を提供することができる。
【００３０】
本発明に用いる中間転写体は、少なくとも弾性層及び最外層である表面層とを有し、該表面層が無機粒子及び有機粒子をそれぞれ少なくとも１種類以上分散された構成をとり、該無機粒子の平均粒径が０．００２〜１．０μｍの範囲にあり、該有機粒子の粒径よりも小であることを特徴とする。前述した一次転写同時クリーニング方式を成立させるためには、蓄積ネガゴースト、蓄積ポジゴースト等のクリーニング不良の発生を防ぐため、中間転写体の更なる二次転写性向上が求められている。従来技術における二次転写性を向上させる手段としては、中間転写体表面を離型性に優れた樹脂で構成する等によりトナーとの付着力を低減させる方法が提案されている。しかしながら、従来の方法では前述したような高温高湿環境における５ｍｍ平方のベタ画像の繰り返し画像出し等の厳しい条件においては、その掃き寄せ部においてクリーニング不良を発生してしまう場合があり、二次転写性に関して更なる改良が必要である。そのため、更なる二次転写性向上を目的として本発明者らは鋭意検討を繰り返した結果、中間転写体の最外層に有機粒子と無機粒子を分散、混在させ、無機粒子の平均粒径が０．００２〜１．０μｍの範囲で有機粒子の粒径よりも小とすることで二次転写性が格段に向上することを見出した。本発明における最外層中の有機粒子の働きとしては、トナーの付着力の低下、フィルミング防止、第１の画像担持体への染み出し防止等の役割を果たす。一方、無機粒子は有機粒子間に点在した構成をとっており、その働きとして、トナーの付着力の低下の他に中間転写体と転写材との間でスペーサ粒子的な役割を果たしている。本発明における二次転写性の大幅な向上にはこのスペーサ粒子の存在が最も寄与していると思われ、最外層の無機粒子上に付着したトナーは高い転写効率をもって第２の画像担持体である紙等の転写材に転写される。
【００３１】
しかしながら、平均粒径が１．０μｍを超える無機粒子を使用した場合は、中間転写体の最外層中で無機粒子がスペーサ粒子的な役目を果たせず二次転写性は改善されない、という結果となった。また、平均粒径が０．００２μｍ未満である無機粒子を使用した場合は、粒子間で再凝集が起こるため分散性の悪化による二次転写ムラを生じ易くなる、取り扱いが困難となるため作業性が低下する、等の弊害が生じる。
【００３２】
また、無機粒子の平均粒径が有機粒子の平均粒径より大である場合、中間転写体表面に露出する有機粒子が不足するため、中間転写体表面に充分な滑性を与えられず、トナー付着による転写性の低下、フィルミングの発生、等の弊害を生じる。
【００３３】
即ち、本発明の最外層に分散させる無機粒子及び有機粒子の平均粒径は、該無機粒子が０．００２〜１．０μｍの範囲にあり、該有機粒子の粒径よりも小である。また、本発明では表面層中に無機粒子及び有機粒子を分散させることで、無機粒子のスペーサ粒子的な働きを長期にわたって保持することが可能となり、長期使用にも充分耐え安定した転写性の保持が可能となる。
【００３４】
本発明における粒子の平均粒径は、次の方法で求めた。本発明で使用する粒子を、約１０μｍの樹脂粒子（ポリエチレン樹脂等）中に０．５重量％の割合で乾式的に混合する。続いて、この混合物をＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で５００００倍に拡大して観察し、樹脂粒子に付着した粒子の粒径を測定する。平均粒径は、ＳＥＭを用いて測定した３０個の粒子の粒径の平均値とした。
【００３５】
本発明に用いる有機粒子と無機粒子との総量は、表面層のバインダー樹脂１００重量部に対して５０〜４００重量部の範囲であり、無機粒子の重量比率は有機粒子１に対して０．２〜２の範囲である。粒子の総量が５０重量部未満、もしくは無機粒子の重量比率が有機粒子１に対して０．２未満である場合、無機粒子の不足により二次転写性が改善されない場合がある。無機粒子の重量比率が有機粒子１に対して２を超えると、有機粒子の不足により表面潤滑性が不十分となり耐久性の低下やトナーフィルミングが発生する場合がある。また、粒子の総量が４００重量部を超え、もしくは無機粒子の重量比率が有機粒子１に対して２を超えると、バインダー成分との密着性が不足し、耐久性が低下する場合がある。
【００３６】
本発明に用いる無機粒子としては、以下のようなものが用いられる。例えば、コロイダルシリカ、酸化チタン、酸化スズ、酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸マグネシウム、酸化セリウム、酸化ジルコニウム等が使用できる。中でも、チタニア、アルミナ、シリカが好ましい。特にシリカ粒子がより好ましい。シリカはケイ素ハロゲン化物やアルコキシドの蒸気相酸化により生成される乾式シリカ及びアルコキシド、水ガラス等から製造される湿式シリカが使用可能である。表面及びシリカ粒子の内部にあるシラノール基が少なく、またＮａ２ Ｏ、ＳＯ３ ２−等の製造残滓の少ない乾式シリカの方が好ましい。乾式シリカにおいては、製造工程において、塩化アルミニウム、塩化チタンのごとき金属ハロゲン化合物をケイ素ハロゲン化合物と共に用いることによって、シリカと他の金属酸化物の複合粒子を得ることも可能であり、それらを使用してもよい。なお、これらの形状は球状、繊維状、板状、不定型等いかなる形状であってもさしつかえない。
【００３７】
更に、本発明に用いる無機粒子は、疎水化処理されているものがより好ましい。無機粒子に疎水化処理を施すことで、中間転写体の環境安定性を更に向上させることが可能となると同時に、詳細は定かでないが二次転写性をも更に向上することが可能となる。疎水化処理をするには、シリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シランカップリング剤、官能基を有するシランカップリング剤、その他の有機ケイ素化合物、有機チタン化合物の如き処理剤で、処理されていることが好ましい。なお、処理剤は二種以上併用してもよい。
【００３８】
本発明に用いる有機粒子としては、以下のようなものが用いられる。例えば、スチレン樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ナイロン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂等の樹脂粒子等が挙げられる。中でもフッ素樹脂粒子がより好ましい。フッ素樹脂粒子としてはフッ素ゴム、フッ素エラストマー、黒鉛やグラファイトにフッ素を結合したフッ化炭素及び、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＥＴＦＥ、ＰＦＡ等がいずれも使用可能であり、これらを単独または複数混合して使用することもできる。
【００３９】
本発明に用いる中間転写体は少なくとも弾性層と最外層となる表面層とを有し、２層または２層以上の多層構成からなる。コスト面からは弾性層と表面層との２層構成が好ましい。
【００４０】
弾性層に用いる材料としては、感光ドラムや転写ローラとのニップ幅を安定化させる観点からゴムやエラストマーが主に用いられているが、弾性層単独で中間転写体を形成する場合は感光ドラム汚染という問題が発生する。中間転写体と接触する第１の画像担持体である感光ドラムの表面には、光透過性の確保のためにアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の非晶性樹脂が使用されているが、前記弾性層成分のブリードにより感光ドラム表面を汚染または変質させ感光ドラムの円周長さのピッチで横スジとなる画像不良を発生してしまう。
【００４１】
本発明に用いる中間転写体の弾性層には前述したように、第１の画像担持体である例えば感光ドラムとの環境でニップ幅の安定化を満たす必要があり、ゴムやエラストマーを用いた構成をとる。使用されるゴム、エラストマーとしては、例えば、スチレン−ブタジエンゴム、ハイスチレンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、エチレン−プロピレン共重合体、ニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム及びノルボルネンゴム等が挙げられる。
【００４２】
表面層に用いられる樹脂としては、例えば、ポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体（スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体及びスチレン−アクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体（スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）、塩化ビニル樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール樹脂及びこれらの共重合体や混合物が挙げられる。
【００４３】
本発明の中間転写体はローラ形状が好ましく、円筒状導電性支持体上に弾性層、表面層を順次積層した構成をとる（図３、４）。図において、１００は剛体である円筒状導電性支持体、１０１は弾性層、１０２、１０３は被覆層であり、図３の場合１０２が、図４の場合１０３が表面層となる。
【００４４】
中間転写体がローラ形状である場合は、画像の重ね合わせの色ズレを防止できる、繰り返しの使用による耐久性が良好である、等の利点を有する。円筒状導電性支持体としては、アルミニウム、鉄、銅及びステンレス等の金属や合金、カーボンや金属粒子等を分散した導電性樹脂等を用いることができ、その形状としては、上述したような円筒状や、円筒の中心に軸を貫通したもの、円筒の内部に補強を施したもの等が挙げられる。
【００４５】
以下に実施例をもって本発明を詳細に説明する。
【００４６】
【実施例】
（実施例１）
直径１８２ｍｍ、長さ３２０ｍｍ、厚さ５ｍｍのアルミ製円筒状ローラの上に、あらかじめチューブ状に押し出した下記配合のゴムコンパウンドを被覆し、１５０℃×１時間で加硫することにより、肉厚５ｍｍの弾性層を得た。その後、次の方法で弾性層の研磨を行った。得られた弾性層に＃８００番相当のベルト状研磨紙を半周巻き付け、１０ｋｇの張力をかけた上で、弾性層を５００ｒｐｍの速度で回転させ、ベルトを弾性層の端から端まで５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で移動した。このとき研磨ベルトも送り装置により、５０ｍｍ／ｓｅｃの速度で送り出し研磨屑を取り除くようにした。この後更に＃１０００番相当の研磨紙を用いて同様の表面研磨を行い、ローラ（１）を得た。
【００４７】
次に、下記処方の塗料をホモジナイザー、ナノマイザーにて分散処理し、ポリウレタン塗料を調整した。シリカ粒子としては１．８重量％のシリコーンオイルとヘキサメチルジシラザンで疎水化処理された乾式シリカを使用した。
【００４９】
この塗料をスプレー塗布により、ローラ（１）表面へ厚さ１５μｍの表面層を作成し、その後、８０℃で３０分間予備乾燥し、更に１３０℃で２時間加熱して残存溶剤の除去と反応の完結を行い中間転写体（１）を得た。
【００５１】
この中間転写体（１）を、図２に示されるフルカラー電子写真装置に装着した。中間転写体上の二次転写残トナー帯電手段として、複数層からなる弾性ローラをクリーニング用帯電部材８として使用した。９は中間転写体クリーニング用帯電部材に電圧を印加するためのバイアス電源である。次に、そのメカニズムについて説明する。二次転写残トナーは、中間転写体から転写ベルトによってトナーが紙に転写される際に、トナーとは逆極性の強力な電界を受けて、正規の帯電極性（−）とは逆極性（＋）に帯電されて中間転写体５上に残っているトナーが多い。しかし、全てのトナーが正極性に反転しているわけではなく、部分的には中和され電荷を持たないトナーや、負極性を維持しているトナーも存在している。二次転写後に帯電部材を設け、中和され電荷を持たないトナーや、負極性を維持しているトナーをも、逆極性（＋）に反転帯電させることにより、二次転写残トナーを感光ドラムに回収する。
【００５２】
図２において図１に同一部分のものは同一記号で示す。
【００５３】
このフルカラー電子写真装置を使用し、低温低湿環境（温度１５℃、湿度１０％、以下Ｌ／Ｌ環境）、及び高温高湿環境（温度３２．５℃、湿度８０％、以下Ｈ／Ｈ環境）の各環境下において、
▲１▼フルカラー（４色）の５■画像（図６に示す５ｍｍ平方のベタ画像）を１枚印字した後にベタ白画像を印字。
【００５４】
▲２▼フルカラー（４色）の５■画像を５枚連続印字した後にベタ白画像を印字。のパターンでクリーニング不良を確認した。その後、フルカラー画像プリント３００００枚の耐久試験を行い、耐久試験後も同一の画像出し条件でクリーニング不良を確認した。
【００５５】
その結果、Ｌ／Ｌ環境及びＨ／Ｈ環境共に初期及び３００００枚の耐久試験後も、クリーニング不良は発生せず、良好な画像が得られた。また、耐久試験後でもクリーニング用帯電部材のトナー汚れもなく、トナーフィルミングも発生しなかった。
【００５６】
以下に本実施例の作像条件を示す。
【００５７】
感光体：ＰＴＦＥ粒子を分散した保護層を有する有機感光ドラム
感光体表面電位：−７００Ｖ
カラートナー（４色共に）：非磁性一成分トナー
一次転写電圧：＋０．３ｋＶ
二次転写電圧：＋５．０ｋＶ
プロセススピード：１２０ｍｍ／ｓｅｃ
現像バイアス：−５５０Ｖ
中間転写体クリーニング用帯電バイアス：交流ピーク間電圧５．０ｋＶ、周波数２．０ｋＨｚ、直流電圧＋１．０ｋＶ、の重畳電圧
【００５８】
（実施例２）
表面層に用いる無機粒子を、実施例１と同様の方法で疎水化処理したチタニア粒子（粒径０．００４μｍ）に変更した以外は実施例１と同様の方法で、中間転写体（２）を作製した。
【００５９】
この中間転写体（２）を実施例１で使用したフルカラー電子写真装置に装着し、実施例１と同様の条件でフルカラー画像プリント３００００枚の耐久試験を行った。
【００６０】
その結果、Ｌ／Ｌ環境及びＨ／Ｈ環境共に、耐久前後でクリーニング不良は発生せず、良好な画像が得られた。また、耐久試験後でもクリーニング用帯電部材のトナー汚れもなく、トナーフィルミングも発生しなかった。
【００６１】
（実施例３）
表面層に用いる無機粒子を、実施例１と同様の方法で疎水化処理したアルミナ粒子（粒径０．０８μｍ）に変更した以外は実施例１と同様の方法で、中間転写体（３）を作製した。
【００６２】
この中間転写体（３）を実施例１で使用したフルカラー電子写真装置に装着し、実施例１と同様の条件でフルカラー画像プリント３００００枚の耐久試験を行った。
【００６３】
その結果、Ｌ／Ｌ環境及びＨ／Ｈ環境共に、耐久前後でクリーニング不良は発生せず、良好な画像が得られた。また、耐久試験後でもクリーニング用帯電部材のトナー汚れもなく、トナーフィルミングも発生しなかった。
【００６４】
（実施例４）
表面層に用いる無機粒子を、実施例１、２、３で使用したシリカ、チタニア、アルミナ各粒子をそれぞれ６０重量部ずつ使用した以外は実施例１と同様の方法で、中間転写体（４）を作製した。
【００６５】
この中間転写体（４）を実施例１で使用したフルカラー電子写真装置に装着し、実施例１と同様の条件でフルカラー画像プリント３００００枚の耐久試験を行った。
【００６６】
その結果、Ｌ／Ｌ環境及びＨ／Ｈ環境共に、耐久前後でクリーニング不良は発生せず、良好な画像が得られた。また、耐久試験後でもクリーニング用帯電部材のトナー汚れもなく、トナーフィルミングも発生しなかった。
【００６７】
（実施例５）
表面層に用いる無機粒子を、未処理のシリカ粒子（粒径０．０３μｍ）に変更した以外は実施例１と同様の方法で、中間転写体（５）を作製した。
【００６８】
この中間転写体（５）を実施例１で使用したフルカラー電子写真装置に装着し、実施例１と同様の条件でフルカラー画像プリント３００００枚の耐久試験を行った。
【００６９】
その結果、両環境共に初期及び耐久試験後も、クリーニング不良は発生せず、良好な画像が得られた。Ｈ／Ｈ環境では耐久試験後のクリーニング用帯電部材に若干のトナー汚れが見られたが画像には現れなかった。また、両環境共にトナーフィルミングは発生しなかった。
【００７０】
（実施例６）
表面層に用いるシリカ粒子を粒径０．８μｍに変更し疎水化処理して使用した以外は実施例１と同様の方法で、中間転写体（６）を作製した。
【００７１】
この中間転写体（６）を実施例１で使用したフルカラー電子写真装置に装着し、実施例１と同様の条件でフルカラー画像プリント３００００枚の耐久試験を行った。
【００７２】
その結果、両環境共に初期及び耐久試験後も、クリーニング不良は発生せず、良好な画像が得られた。耐久試験後は両環境でクリーニング用帯電部材に若干のトナー汚れが見られたが画像には現れなかった。また、両環境共にトナーフィルミングは発生しなかった。
【００７３】
（実施例７）
実施例１において、ＰＴＦＥ粒子の配合を１００重量部から２０重量部、シリカ粒子の配合を１００重量部から４０重量部に変更した以外は実施例１と同様の方法で、中間転写体（７）を作製した。
【００７４】
この中間転写体（７）を実施例１で使用したフルカラー電子写真装置に装着し、実施例１と同様の条件でフルカラー画像プリント３００００枚の耐久試験を行った。
【００７５】
その結果、両環境共に初期及び耐久試験後も、クリーニング不良は発生せず、良好な画像が得られた。Ｈ／Ｈ環境では耐久試験後のクリーニング用帯電部材に若干のトナー汚れが見られたが画像には現れなかった。また、両環境共にトナーフィルミングは発生しなかった。
【００７６】
（実施例８）
実施例１において、ＰＴＦＥ粒子の配合を１００重量部から１３０重量部、シリカ粒子の配合を１００重量部から２６０重量部に変更した以外は実施例１と同様の方法で、中間転写体（８）を作製した。
【００７７】
この中間転写体（８）を実施例１で使用したフルカラー電子写真装置に装着し、実施例１と同様の条件でフルカラー画像プリント３００００枚の耐久試験を行った。
【００７８】
その結果、両環境共に初期はクリーニング不良は発生せず良好な画像が得られた。耐久試験後も、表面層剥がれ、表面層ヒビ割れの懸念事項やクリーニング不良も発生せず、良好な画像が両環境共に得られた。また、両環境共に耐久試験後でもクリーニング用帯電部材のトナー汚れもなく、トナーフィルミングも発生しなかった。
【００７９】
（比較例１）
実施例１において、シリカ粒子を取り除き、ＰＴＦＥ粒子１００部を単独で配合した以外は同様の方法で中間転写体（９）を作製した。
【００８０】
この中間転写体（９）を実施例１で使用したフルカラー電子写真装置に装着し、実施例１と同様の条件で初期画像出しを行った。
【００８１】
その結果、Ｌ／Ｌ環境ではクリーニング不良は発生しなかったが、Ｈ／Ｈ環境では初期より▲２▼のパターンでは、５ｍｍ平方ベタの下方部（掃き寄せ部）においてクリーニング不良が発生した。なお、▲１▼のパターンではクリーニング不良の発生はなかった。
【００８２】
（比較例２）
実施例１において、ＰＴＦＥ粒子および分散助剤を取り除き、シリカ粒子１００部を単独で配合した以外は同様の方法で中間転写体（１０）を作製した。
【００８３】
この中間転写体（１０）を実施例１で使用したフルカラー電子写真装置に装着し、実施例１と同様の条件でフルカラー画像プリント３００００枚の耐久試験を行った。
【００８４】
その結果、両環境共初期のクリーニング不良は発生しなかったが、耐久試験後に▲２▼のパターンでは、５ｍｍ平方ベタの下方部（掃き寄せ部）においてクリーニング不良が発生した。この中間転写体表面を観察すると、トナー汚れが目立ち、二次転写性が低下していた。なお、▲１▼のパターンではＨ／Ｈ環境下のみクリーニング不良が発生していた。
【００８５】
（比較例３）
実施例１において、シリカ粒子を粒径が１．２μｍの粒子に変更した以外は同様の方法で中間転写体（１１）を作製した。
【００８６】
この中間転写体（１１）を実施例１で使用したフルカラー電子写真装置に装着し、実施例１と同様の条件で初期画像出しを行った。
【００８７】
その結果、Ｌ／Ｌ環境ではクリーニング不良は発生しなかったが、Ｈ／Ｈ環境では初期より▲１▼，▲２▼の両パターンで、５ｍｍ平方ベタの下方部（掃き寄せ部）においてクリーニング不良が発生した。なお、▲１▼のパターンではクリーニング不良の発生はなかった。
【００８８】
（比較例４）
実施例１において、ＰＴＦＥ粒子を粒径が０．３μｍの粒子に変更、シリカ粒子を粒径が０．８μｍの粒子に変更した以外は同様の方法で中間転写体（１２）を作製した。
【００８９】
この中間転写体（１２）を実施例１で使用したフルカラー電子写真装置に装着し、実施例１と同様の条件で初期画像出しを行った。
【００９０】
その結果、両環境共に比較的良好なクリーニング性を示したが、初期より転写ムラが目立っていたため耐久試験を行わなかった。
【００９１】
【発明の効果】
以上のように、第１の画像担持体上に形成された画像を中間転写体に一次転写した後、第２の画像担持体上に更に二次転写する画像形成装置において、該中間転写体上の二次転写残トナーに電荷を付与して該中間転写体をクリーニングする手段を有し、第１の画像担持体上から該中間転写体へトナーを転写すると同時に中間転写体上の二次転写残トナーを第１の画像担持体に回収する手段を有する画像形成装置であり、該中間転写体が少なくとも弾性層及び最外層である表面層とを有し、該中間転写体の表面層がバインダー樹脂中に無機粒子及び有機粒子をそれぞれ少なくとも１種類以上含有し、該無機粒子の平均粒径が、０．００２〜１．０μｍの範囲にあり、該有機粒子の平均粒径よりも小である画像形成装置によれば、中間転写体の二次転写性が優れ、画像形成のスループットが向上し、使用環境に依らず安定した画像を得ることを可能にした。
【図面の簡単な説明】
【図１】ローラ形状の中間転写体を用いたカラー画像出力装置の該略図である。
【図２】本実施例で使用したカラー画像出力装置の概略図である。
【図３】弾性層の上に被覆層を有する本発明のローラ形状の中間転写体の断面図である。
【図４】弾性層の上に複数の被覆層を有する本発明のローラ形状の中間転写体の断面図である。
【図５】本実施例で使用した５■画像パターンである。
【符号の説明】
１ 感光ドラム
２ 一次帯電器
３ 像露光手段
５ 中間転写体
５１ 芯金
５２ 弾性体層
５３ 表面層
６ 転写ベルト
６１ 駆動ローラ
６２ バイアスローラ
８ 中間転写体クリーニング用帯電部材
９ 中間転写体クリーニング用帯電部材のバイアス電源
１０ 給紙前ガイド
１１ レジストローラ
１２ 感光ドラムのクリーニング装置
１５ 定着器
２８ 一次転写バイアス電源
２９ 二次転写バイアス電源
３５ 中間転写体クリーニング用ブレード
４１ イエロー色現像装置
４２ マゼンタ色現像装置
４３ シアン色現像装置
４４ ブラック色現像装置
１００ 芯金
１０１ 弾性層
１０２ 被覆層
１０３ 被覆層
Claims (9)
- 第１の画像担持体上に形成された画像を中間転写体に一次転写した後、第２の画像担持体上に更に二次転写する画像形成装置において、該中間転写体上の二次転写残トナーに電荷を付与して該中間転写体をクリーニングする手段を有し、第１の画像担持体上から該中間転写体へトナーを転写すると同時に中間転写体上の二次転写残トナーを第１の画像担持体に回収する手段を有する画像形成装置であり、該中間転写体が少なくとも弾性層及び最外層である表面層とを有し、該中間転写体の表面層がバインダー樹脂中に無機粒子及び有機粒子をそれぞれ少なくとも１種類以上含有し、該無機粒子の平均粒径が、０．００２〜１．０μｍの範囲にあり、該有機粒子の平均粒径よりも小であって、且つ該有機粒子と該無機粒子との総量が、該面層のバインダー樹脂１００重量部に対して５０〜４００重量部の範囲であり、該無機粒子の重量比率が該有機粒子１に対して０．２〜２の範囲にあることを特徴とする画像形成装置。
- 前記無機粒子がシリカである請求項１記載の画像形成装置。
- 前記無機粒子がチタニアである請求項１記載の画像形成装置。
- 前記無機粒子がアルミナである請求項１記載の画像形成装置。
- 前記無機粒子がシリカ、チタニア及びアルミナからなる群より選ばれた少なくとも２種以上の混合物である請求項１記載の画像形成装置。
- 前記無機粒子が疎水化処理されている請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記有機粒子がフッ素樹脂粒子である請求項１乃至６のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記中間転写体が表面層と弾性層との２層構成である請求項１乃至７のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記中間転写体がローラ形状である請求項１乃至８のいずれかに記載の画像形成装置。
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