JP3721677B2

JP3721677B2 - Image forming apparatus

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Publication number: JP3721677B2
Application number: JP33430996A
Authority: JP
Inventors: 幸雄原
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1996-12-13
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2016-12-13
Also published as: JPH10171260A

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体に一次転写した後、これを用紙等の記録媒体に二次転写して再生画像を得るようにした画像形成装置に関する。
【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静電的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画像形成装置は、例えば特開平１−１９８７７４号公報等に開示されている。
上記中間転写体方式を採用した画像形成装置において、感光体ドラムは中間転写体に接触回転しながら、感光体ドラムから中間転写体にトナー像を転写する。この転写時には、例えば中間転写体ドラムは、感光体ドラムや転写ロールとの接触圧を一定に保持する必要がある。この時、両ドラムの製作上の問題により、軸周りに振れ誤差が発生することがある。振れ誤差が発生すると、両ドラムの密着性が悪化すると共に、両ドラム間の接触圧の変動を招き、転写特性に悪影響を及ぼす。
【０００３】
これを防止するために、中間転写体ドラム表面をゴムやスポンジ等の柔軟性を有する材質で形成して、感光体ドラムと中間転写体ドラムとを適当な接触圧でもって接触させることが必要である。他方、中間転写体ドラム表面の材質として、電子写真装置特有の耐トナー固着性や、転写電流を一定に得るための抵抗率といった要求がある。
接触圧を一定に保持するために、例えば、発泡ゴム，ウレタンゴム，シリコーンゴム，ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）等の弾性部材を内層として、これをポリエチレンテレフタレート等の絶縁部材で被覆した円筒状の中間転写手段（特開平１−１９８７７４号公報）、導電性スポンジ層を内層としてこれを導電性ゴム層または誘電体フィルムで被覆した中間転写体ドラム（特開平４−２８７０７０号公報）、内層の柔軟部材外周に転写フィルムを巻き付け固定したた中間転写ドラム（特開平６−２７４０４８号公報）等が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、導電性スポンジ層を設けた中間転写体ドラムでは、大径の発泡セルが層中に存在すると、転写ムラが発生することがある。また、弾性部材として、導電剤分散のＮＢＲやウレタン等のゴム材料を用いた中間転写体ドラムでは、Ｌ／Ｌ環境（１０℃，１５％ＲＨ）とＨ／Ｈ環境（２８℃，８５％ＲＨ）で、導電性弾性部材の電気抵抗値が２桁以上変化するため、環境変動によって転写電圧が安定して得られないという問題がある。さらに、弾性部材として、導電剤分散のシリコーンゴムを用いた場合には、印加電圧によって抵抗が上昇するため、トナー像の転写に必要な一定の転写電流を経時変化なく流すことができないという問題がある。
そこで、本発明の目的は、上述の問題点を解決しようとするものであって、像担持体および転写部材として用いられる場合のバイアスロール等の押圧部材との接触圧を一定に保持し、低温低湿環境と高温高湿環境下での電気抵抗値の変動が小さく、かつ転写電流を経時変化なく安定して流すことによって、高画質の転写画像を安定に得ることのできる中間転写体を備えた画像形成装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上述の問題点を解消すべく鋭意検討を重ねてきたところ、弾性層の構成材料として互いに相溶性のない２種以上のゴム材料を用い、かかる系に電子導電タイプの導電剤を分散させると、非相溶性のゴム相界面に導電剤が密に分布して安定した導電路が形成され、また経時変化のない一定の転写電流が得られ、さらには、表面層の構成材料としてトナー付着力の小さいフッ素樹脂をゴム変性すると、下層の弾性変形に対する追随性が良好となり、かつ中間転写体表面へのトナー固着が防止できるとの知見を得て、本発明をなすに至ったものである。
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、像担持体上に担持されたトナー像が一次転写される中間転写体と、中間転写体上の未定着トナー像を記録媒体に二次転写する転写部材とを備え、上記中間転写体は、表面層がテトラフルオロエチレン樹脂の微粉末を分散させたカーボンブラック分散導電性ウレタン塗料により構成され、下層の弾性層が吸油量が２５０ｍｌ／１００ｇ以上のＤＢＰ吸油性の高いカーボンブラックと吸油量が１００ｍｌ／１００ｇ以下のＤＢＰ吸油性の低いカーボンブラックとのＤＢＰ吸油性の異なる２種以上のカーボンブラックを分散した非相溶系のブレンドゴム材料から構成されたことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の画像形成装置は、中間転写方式の電子写真装置であれば特に限定されるものではなく、例えば通常のモノカラー画像形成装置や、感光体ドラム等の像担持体上に担持されたトナー像を中間転写体に順次一次転写を繰り返すカラー画像形成装置、像担持体上に担持された多重トナー像を中間転写体に一括転写するカラー画像形成装置、各色毎の現像器を備えた複数の像担持体を中間転写体ドラムの外周に配置したタンデム型カラー画像形成装置等に適用される。
なお、各図面に示す画像形成装置において、同様の機能を有する構成要素には同一の番号を付すことにする。
【０００７】
図１はトナー像の一次転写を繰り返す上記カラー画像形成装置の概略構成図である。図１において、矢印方向に回転する感光体ドラムからなる像担持体１の表面が帯電器２で一様に帯電された後、画像処理された画像書込手段３により、第１色目の静電潜像が形成される。静電潜像はその色に対応するトナーを収容した現像装置４により可視化された第１色目のトナー像が形成される。このトナー像は、像担持体１と中間転写体ドラム５とが接触する一次転写部に到達すると、像担持体１と接地された中間転写体ドラム５との電位差によって、中間転写体ドラム５に一次転写される。以降同様にして、像担持体１上に第２色目，第３色目，第４色目のトナー像が形成され、中間転写体ドラム５に順次重ね合わせられるように一次転写される。このようにして、フルカラー多重トナー像が中間転写体ドラム５に担持される。
上記現像装置４は、各色の静電潜像に対応するトナーを収容した複数の現像器４₁〜４₄を有する。すなわち、各現像器には、それぞれイエロー(Ｙ)，マゼンタ(Ｍ)，シアン(Ｃ)，黒(Ｋ)の各色トナーが収容されている。
【０００８】
中間転写体ドラム５に対向して転写部材６が配置された二次転写部において、該ドラム５に担持された多重トナー像は、給紙トレイ７から所定のタイミングで供給される記録媒体（以下、用紙Ｐで代表する）に静電的に一括転写される。未定着トナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置８に搬送されて加熱・加圧処理され、機外に排出される。
上記転写部材６がバイアスロールの場合は、中間転写体ドラム５に接離可能に配置され、用紙Ｐへの多重トナー像の転写時に中間転写体ドラム５に押圧するように構成される。また、転写部材６には、電圧印加手段（図示せず）が接続していて、二次転写時に転写電圧が印加される。なお、各一次転写後の像担持体１および二次転写後の中間転写体ドラム５は、それぞれクリーニング装置９，ドラムクリーナ１０等により残留トナーや残留電荷が除去され、次の画像形成プロセスに備える。
【０００９】
図１に示す画像形成装置は、像担持体上に担持された多重トナー像を中間転写体に一括転写するカラー画像形成装置に転用することができる。すなわち、第１色目のトナー像が形成されると、中間転写体ドラム５に転写することなく第２色目トナー像を形成し、以降同様にして第３色目，第４色目のトナー像が順次重ね合わせられるように形成され、最終的にフルカラー多重トナー像が像担持体１上に担持される。その後、上記多重トナー像は中間転写体ドラム５に一括して一次転写され、中間転写体ドラム５上に担持された未定着の多重トナー像は、転写部材６により用紙Ｐに静電的に一括転写される。
また、図１に示す画像形成装置は、中間転写体ドラムを中間転写体ベルトに代えた画像形成装置に転用することも可能である。この中間転写体ベルトを備えたカラー画像形成装置は次のようなものである。像担持体上に担持された第１色目から第４色目のトナー像を一次転写部材により、順次中間転写体ベルトに静電的に一次転写する。中間転写体ベルトは複数のベルト支持ローラおよびバックアップロールに張架されており、中間転写体ベルト上に担持された未定着の多重トナー像は、上記バックアップロールに対向して配置されたバイアスロールにより、用紙に静電的に二次転写される。この中間転写体方式は、像担持体上に担持された上述の多重トナー像を中間転写体ベルトに一括転写する方式に適用することもできる。
【００１０】
図２は複数の像担持体を配置した前記タンデム型カラー画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は、中間転写体ドラム５の外周に配置された複数の像担持体１に各色のトナーを収容した現像器を備え、各色のトナー像を中間転写体ドラム５に連続的に一次転写する点で、図１に示すカラー画像形成装置と異なる。
すなわち、像担持体１₁〜１₄の表面が帯電器２₁〜２₄で一様に帯電された後、原稿画像を各色毎の電気信号に変換する画像書込手段３₁〜３₄により、各色毎の静電潜像が形成される。各静電潜像はその色に対応するトナーを収容した現像器４₁〜４₄により可視化され、各色のトナー像が形成される。各像担持体１₁〜１₄は中間転写体ドラム５に接触していて、各色のトナー像は電位差によって中間転写体ドラム５に順次一次転写される。この一次転写は、第１色目のトナー像を担持した中間転写体ドラム５が２番目以降の一次転写部を通過する際に連続的に行われ、各色のトナー像が重ね合わされる。中間転写体ドラム５に担持された多重トナー像は、図１に示すカラー画像形成装置と同様にして、転写部材６により給紙トレイ７から供給される用紙Ｐに静電的に一括転写される。
図２に示す画像形成装置において、現像器４₁〜４₄のうちから適宜の現像器を２個配設した像担持体を２個配置し、中間転写体ドラム５を２回転させて一次転写を行う２連タンデム型フルカラー画像形成装置に変更することも可能である。
【００１１】
図１，２に示す画像形成装置において、フルカラー以外の多色画像を形成する場合は、２個または３個の現像器に多色画像に対応したトナーを収容することになる。また、単色の静電潜像が形成されるよう画像処理された画像書込手段３により、像担持体１上に静電潜像を形成して、その色に対応するトナーのみを現像装置４に収容した場合、図１に示す画像形成装置をモノカラー画像形成装置に適用することができる。
さらに、図１，２に示す感光体ドラム(１)を公知のベルト感光体に置き換えることもできる。また、前記転写部材６としては、図示のバイアスロールや転写ブレード等の中間転写体ドラム５に接離可能に配置される前記押圧部材以外に、コロトロン等のコロナ転写器などを用いることができる。
【００１２】
転写部材としてバイアスロールを用いる場合を例にとると、その層構造は単層でも多層でもよく、特に限定されるものではない。例えば２層構造の場合は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属シャフトに固定されたコア層とその表面を被覆する保護層とからなる。コア層はシリコーンゴム，ウレタンゴム，ＥＰＤＭ等またはこれらの発泡体で構成し、保護層はウレタン樹脂，フッ素系樹脂等で構成することが好ましい。
バイアスロールの外径は通常１２〜２０ｍｍの範囲にあり、硬度はアスカーＣで２０〜２５°の範囲にある。バイアスロールには抵抗を調節するために導電剤が分散され、その体積抵抗率は１０⁴〜１０⁵Ωcmの範囲にある。また、バイアスロールには１〜５ｋＶの転写電圧が印加される。
【００１３】
図３は、本発明の画像形成装置に装着された図１，２に図示の中間転写体ドラム５の断面図である。中間転写体ドラム５は、円筒状の基材５ａ上に、電子導電タイプの導電剤および２種以上のブレンドゴム材料から構成される弾性層５ｂを下層として、その外周面にゴム変性フッ素樹脂から構成される表面層５ｃを被覆した２層構造からなる。
本発明にかかる中間転写体において、表面抵抗率は１０⁷ 〜１０¹²Ω／□の範囲、特に１０⁷ 〜１０¹⁰Ω／□の範囲にあることが好ましい。表面抵抗率が１０⁷Ω／□より低くなると、中間転写体と像担持体との間に過大な電流が流れることから、一旦転写されたトナー像が像担持体に戻るリトランスファー現象が発生してしまう。一方、表面抵抗率が１０¹²Ω／□より高くなると、トナー像の転写時に中間転写体が著しく帯電することから、中間転写体が像担持体と離間する際に剥離放電が発生してトナー像が飛散してしまう。
像担持体および場合によってはバイアスロールと接触する中間転写体は、未定着トナー像の転写の際に所定のニップ圧を確保する必要があり、中間転写体の硬度（ＪＩＳＡ）を５０〜７０°の範囲とすることが好ましい。像担持体との上記ニップ圧を１００〜７００ｇ／ｃｍ²、バイアスロールとのニップ圧を１００〜７００ｇ／ｃｍ²とすることにより、各ニップ幅を２.０〜３.５ｍｍの範囲に設定することができる。
【００１４】
前記基材を構成する材料は、電気良導性の物質であれば特に限定されるものではなく、例えばアルミニウム，ＳＵＳ，銅等が用いられる。
弾性層は、その厚みが通常０.５〜３.０ｍｍの範囲にあり、互いに相溶性のないゴム材料に導電剤を分散させた非相溶系のゴム相を形成している。ここで、物質の分子間力を表す指標として、下記の式（１）で示される溶解度パラメータ（solubility parameter；ＳＰ値）δが挙げられる。このＳＰ値は大きいほど極性が高く、その差が小さいほど相溶性があり、差が大きいほど相溶性のないことが知られている。
δ² ＝ δ² _d＋δ² _p′＋δ² _h (１)
（式中、δ²d，δ²p′，δ²h は、それぞれ分散力，極性効果および水素結合に基づくＳＰ値である。）
上記ＳＰ値(δ)はまた、凝集エネルギーをＥ（cal＝４.１８６８Ｊ）、分子容をＶm（ｃｍ³）とすると、下記の式（２）で示すことができる。
δ ＝（Ｅ／Ｖm）^1/2［Ｊ^1/2／cm^2/3］ (２)
【００１５】
ＳＰ値の高いゴム材料としては、ウレタンゴム（ＳＰ値：１０），アクリルゴム（９．５），塩素化ポリイソプレンゴム（９．３５），ＮＢＲ（９．３１），クロロプレンゴム（８．７１）等が挙げられる。また、ＳＰ値の低いゴム材料としては、シリコーンゴム（ＳＰ値：７．４５），ブチルゴム（７．８５），ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム；８．０），水素添加ポリブタジエンゴム（８．０８），天然ゴム（８．１３）等が挙げられる。これらのゴム材料のうち、ポリマー連鎖の側鎖置換基や共重合成分の比率が異なる場合は、同系のゴム材料でもＳＰ値に幅がある。例えばＮＢＲを例にとると、極性の大きいシアノ基を有するアクリロニトリル含量が１８％（重量）でＳＰ値は８．７１であり、同様に２０％で９．２５，２５％で上記した９．３１，３０％で９．６８，３９％で１０．３９である。
弾性層の構成材料としては、各種のゴム材料が使用可能であるが、ＳＰ値の差が１．０以上ある少なくとも２種以上のブレンドゴムが使用される。一般に、ＳＰ値の差が大きい２種のゴム材料をブレンドすると、互いに相溶性がないので混ざり合わない。かかるブレンドゴム材料としては、ＳＰ値の差が１．３以上あることが好ましい。その好ましい組合せは、組成比（重量）が２：８〜７：３のＮＢＲとＥＰＤＭを挙げることができる。
【００１６】
前記弾性層には、環境変動による抵抗値の変化が小さい電子導電タイプの導電剤を含有する。上記ゴム相に導電剤を分散させると、図４に示すように、海相と島相の界面に導電剤が密に凝集して、不均一に分散した状態の導電性ゴム相が形成される。この導電性ゴム相は、無発泡でもあるいは化学発泡またはガス発泡させた独立気泡または連続気泡のいずれの形態でもよく、密に凝集した導電剤部分が導電に寄与するので、安定した導電路を形成することができる。しかも、導電剤の配合量を少なくすることができるので、ゴム相の硬度の上昇を抑制することができる。
電子導電タイプの導電剤としては、例えばカーボンブラック、グラファイト、銅，アルミニウム，ニッケル，銅合金，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，酸化錫−酸化インジウム複合酸化物，酸化錫−酸化アンチモン複合酸化物等の導電性金属酸化物などの１種または２種以上の微粉末が用いられる。中でも、コストの点でカーボンブラックが好適である。
【００１７】
カーボンブラックは、非イオン性の他の微粉末状導電剤と同様に、これを添加したゴム組成物中において連鎖状に結合する性質があり、かかる連鎖結合の長さに応じてゴム組成物の抵抗値が異なったものになる。この連鎖結合が長ければ、弾性層の導電性は向上しその抵抗値は低下する。一方、連鎖結合が短かければ、弾性層の導電性は低下しその抵抗値は高くなる。したがって、長い連鎖結合を形成するカーボンブラックを添加した場合は、短い連鎖結合を形成するカーボンブラックを同量添加した場合と比較して、中間転写体の抵抗値が大きく変化することになる。
上記連鎖結合の長さは、カーボンブラックの個々の粒子の粒径や表面活性度に依存しているが、これを示す指標の１つとしてＤＢＰ（ジブチルフタレート）吸油性がある。本発明におけるＤＢＰ吸油性は、ＡＳＴＭＤ２４１４-６ＴＴに従って測定されるカーボンブラック１００ｇに吸収されたＤＢＰ量（ｍｌ）が多いか少ないかで表される。このＤＢＰ吸油性の高いすなわち吸油量の多いカーボンブラックほど、長い連鎖結合を形成するものとされている。
【００１８】
ＤＢＰ吸油性の高いカーボンブラックのみをブレンドゴムに添加して、中間転写体の抵抗値を調整しようとすると、添加量の僅かな増減でも抵抗値が大きく変化することになる。そのため、カーボンブラックの添加量を厳密に規定しなくては、所定の抵抗値を中間転写体に付与することができない。一方、ＤＢＰ吸油性の低いカーボンブラックのみを添加して、中間転写体の抵抗値を調整すれば、添加量の増減に伴う抵抗値の変化の割合は小さくなる。しかし、所定の抵抗値を中間転写体に付与するためには、ＤＢＰ吸油性の高いカーボンブラックのみを添加する場合よりも、多量のカーボンブラックを添加する必要が生じる。その結果、ゴム組成物中におけるカーボンブラックの配合割合が高まることから、ゴム組成物をバンバリーミキサー，ニーダー等で混練する際に高粘度となるため加工が困難になるだけでなく、形成される弾性層の硬度が高くなる。
したがって、ＤＢＰ吸油性の高いカーボンブラックと吸油性の低いカーボンブラックのＤＢＰ吸油性の異なる２種以上を併用することが好ましい。
【００１９】
ブレンドゴム材料に添加する上記カーボンブラックは、ＤＢＰ吸油性に差があるものであればよいが、かかる差があまりに小さいと、１種類のカーボンブラックを添加した場合と同じような結果を生じる。したがって、カーボンブラックとしては、ある程度ＤＢＰ吸油量に差のあるものが好ましく、ＤＢＰ吸油性の高いカーボンブラックの吸油量が２５０ml／100g以上であり、吸油性の低いカーボンブラックの吸油量が１００ml／100g以下であることが好ましい。
具体的には、吸油性の高いカーボンブラックとしては、例えば吸油量４４７ml／100gのＨＳ−５００（旭カーボン(株)製）、吸油量３６０ml／100gのケッチェンブラック（ライオンアグゾ(株)製）、吸油量２８８ml／100gの粒状アセチレンブラック（電気化学(株)製）、吸油量２６５ml／100gのバルカンＸＣ−７２（キャボット社製）等のアセチレンブラックなどが挙げられる。また、吸油性の低いカーボンブラックとしては、例えば吸油量２８ml／100gのアサヒサーマルＦＴ、吸油量３５ml／100gのアサヒサーマルＭＴ（旭カーボン(株)製）等のサーマルブラックなどが挙げられる。
【００２０】
例えば、ＤＢＰ吸油性の高いアセチレンブラックと吸油性の低いサーマルブラックの混合物を用いて、中間転写体の抵抗値を調整する場合、その混合割合は重量比で１：０．５〜１：５の範囲にあり、好ましくは１３：２０〜８：２５である。すなわち、アセチレンブラックに対するサーマルブラックの割合が０．５より少ないと、抵抗値のバラツキが大きいだけでなく、前者の添加量の増減により、弾性層ひいては中間転写体の抵抗値が大きく変化する。サーマルブラックの割合が５より多いと、前述したように、弾性層成形時の加工が困難になり、弾性層の硬度も高くなる。
このように、ＤＢＰ吸油性の異なるカーボンブラックの混合割合を調整することによって、前記した１０⁷ 〜１０¹²Ω／□の領域内で中間転写体の抵抗値の急激な変化を抑制することができると共に、吸油性の低いカーボンブラック単独と比較して、少量の添加量で抵抗値のバラツキを小さい導電化が可能となる。
ところで、シリコーンゴム単独に導電剤を分散させた導電性ゴムは、一般に転写電圧の印加による抵抗値の経時変化が大きいことが知られている。シリコーンゴムのうち、代表的なポリマーであるポリジメチルシロキサンは、Ｓｉ−Ｏ結合の原子間距離（１．６４Å）がＣ−Ｃ結合の原子間距離（１．５４Å）より大きい。しかも、分子間力は、他の有機高分子鎖に比べて、主鎖（Ｓｉ−Ｏ）中の各結合の周りの回転ポテンシャルが低い。また、他のポリマーに比べて、シリコーンゴム主鎖（Ｓｉ−Ｏ）の回転の自由度が高く、分子鎖の広がりも大きい。そのため、カーボンブラック等の導電性フィラー（導電剤）を拘束する力も小さい。したがって、電圧印加時に導電剤が電気的な力によって移動しやすく、この移動によって新たな通電回路が形成されて抵抗値が変化する。
しかし、本発明においては、２種以上の非相溶系ブレンドゴムの界面に導電剤が密に凝集して、弾性層が安定した導電路を形成しているので、弾性層の上記経時変化を大幅に低下させることが可能となる。
【００２１】
表面層は、導電剤分散のゴム変性フッ素樹脂を弾性層の外周面に通常コーティング加工する塗布法により形成される。
フッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）樹脂，ポリフッ化ビニリデン，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，ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ樹脂）等が挙げられる。フッ素樹脂を変性するゴム材料としては、特に限定されるものではないが、ウレタンゴムやフッ素系ゴムが好適に用いられる。表面層に分散される導電剤としてカーボンブラックを用いる場合は、これを３〜１０重量％の範囲、好ましくは４〜８重量％の範囲で分散させて、中間転写体の抵抗値が調整される。
表面層材料として、フッ素樹脂を用いた場合は、感光体ドラムおよびバイアスロールとの接触に伴う繰り返し変形によってクラックを発生することがあった。しかし、ゴム変性されたフッ素樹脂は、柔軟性があるので下層の弾性層の変形に追随でき、かつトナーの付着力が小さく、ニップ荷重による中間転写体表面へのトナーの固着がなくなる。
【００２２】
ゴム変性フッ素樹脂の市販品としては、ウレタン変性ＴＦＥ樹脂を含有する水エマルジョン塗料にカーボンブラックを分散させた日本アチソン(株)製のエムラロン３４５ＥＳＤ，ＪＹＬ−６０１ＥＳＤ等が挙げられる。また、例えばＴＦＥ樹脂の微粉末を分散させたカーボンブラック分散導電性ウレタン塗料等を用いることもでき、上記樹脂としては粒径０.３〜０.７μｍの(株)喜多村製のＫＴＬ−５００Ｆを用いることができる。
前記塗布法としては、刷毛塗り，ディピング法，スプレー法，ロールコータ法等を採用することができ、例えばスプレー法により一般に１５〜６０μｍ厚、好ましくは１５〜３０μｍ厚の表面層を形成することができる。膜厚が１５μｍ未満であると、中間転写体は像担持体および用紙を介してバイアスロールと圧接および回転が繰り返されることから、表面層が摩耗し前記弾性層が露出する恐れがあり、また表面層を塗布法で形成する場合、均一な膜厚を形成することが困難になる。一方、膜厚が６０μｍを超えると、塗布法により弾性層を被覆する場合、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になる。そして、表面層の膜厚が上記範囲内にあれば、前記硬度が５０〜７０°の範囲内にある中間転写体を安定して得ることができる。
【００２３】
本発明の作用は次のとおりである。
画像情報に応じて像担持体１に形成された静電潜像は、現像装置４内に収納された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１に担持された状態で一次転写部において、中間転写体５に転写される。複数色画像を転写する場合は、現像装置４内に収容されたトナーにより現像して、各色トナー像の一次転写を繰り返すかあるいは像担持体１上の多重トナー像を一括転写する。
像担持体１から中間転写体５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体５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。用紙Ｐが中間転写体５と転写部材６との間の二次転写部を通過する際に、例えばトナー像の帯電極性と逆極性の転写電圧を印加することにより、中間転写体５に担持されていたトナー像が用紙Ｐに二次転写される。
【００２４】
請求項１発明の画像形成装置は、中間転写体５が、吸油量が２５０ｍｌ／１００ｇ以上のＤＢＰ吸油性の高いカーボンブラックと吸油量が１００ｍｌ／１００ｇ以下のＤＢＰ吸油性の低いカーボンブラックとのＤＢＰ吸油性の異なる２種以上のカーボンブラックを分散した非相溶系のブレンドゴム材料で構成された下層の弾性層５ｂと、テトラフルオロエチレン樹脂の微粉末を分散させたカーボンブラック分散導電性ウレタン塗料により構成された表面層５ｃの２層構造からなる。
非相溶系のブレンドゴム材料に電子導電タイプの導電剤を分散させると、通常均一に分散することが困難な上記導電剤が海相と島相の界面に密に凝集した導電性ゴム相が形成される（図４参照）。そのため、安定した導電路および低硬度の弾性層５ｂを形成することができる。しかも、弾性層５ｂの構成成分として非相溶系のブレンドゴム材料を用いたため、低温低湿と高温高湿間の環境変動による抵抗値の変化が小さい。さらに、吸油量が２５０ｍｌ／１００ｇ以上のＤＢＰ吸油性の高いカーボンブラックと吸油量が１００ｍｌ／１００ｇ以下のＤＢＰ吸油性の低いカーボンブラックとのＤＢＰ吸油性の異なるカーボンブラックを併用することによって、中間転写体５の表面抵抗率をより容易に調整することができる。しかも、非相溶系導電性ゴム相の抵抗値のバラツキを小さくすることが可能であるだけでなく、弾性層５ｂの成形時の加工性に優れ、硬度の調整が容易になる。
また、シリコーンゴム単独に導電剤を分散させた導電性ゴムは、電圧の印加による抵抗値の経時変化が大きいが、本発明における弾性層５ｂは２種以上のゴム材料を構成成分としているため、かかる経時変化を大幅に低下させることができる。
さらに、弾性層５ｂとその表面にテトラフルオロエチレン樹脂の微粉末を分散させたカーボンブラック分散導電性ウレタン塗料により構成された表面層(５ｃ)を設けたことにより、表面層５ｃが下層の弾性層５ｂの変形に応じて追随するので、中間転写体５と像担持体１および転写部材６として用いることのあるバイアスロールとの接触圧を一定に保持することができる。しかも、テトラフルオロエチレン樹脂の微粉末を分散させたカーボンブラック分散導電性ウレタン塗料により構成された表面層はトナーの付着力が小さく、ニップ荷重による中間転写体５表面へのトナー固着がなくなる。したがって、高品質の転写画像を形成することが可能となる。
【００２５】
請求項２，３発明の画像形成装置は、前記ブレンドゴム材料としてＳＰ値の差が１．３以上のゴム材料を用いるもので、請求項３発明においてはＮＢＲとＥＰＤＭの混合物を用いるものである。このようなＳＰ値の差が大きいゴム材料は互いに相溶性がないので、カーボンブラック等の導電剤と親和性のあるＮＢＲと、このＮＢＲと相溶性に乏しいＥＰＤＭをブレンドすることにより、図４に示すように、導電剤が両ゴム相の界面に分布した弾性層５ｂが得られ、一層安定した導電路を形成することができる。また、ＮＢＲとＥＰＤＭのブレンド比率，ＮＢＲ中のアクリロニトリルの共重合比，導電剤の配合量を調整することによって、中間転写体５の表面抵抗率を１０⁷ 〜１０¹⁰Ω／□の好ましい領域内で安定して調整することができる。
【００２６】
請求項４発明の画像形成装置は、弾性層５ｂに分散されるカーボンブラックとして、ＤＢＰ吸油性の高いアセチレンブラックとＤＢＰ吸油性の低いサーマルブラックとの混合物を用いるものである。ＤＢＰ吸油性の異なるカーボンブラックを併用することによって、上記１０⁷ 〜１０¹⁰Ω／□の領域内で中間転写体５の表面抵抗率をより容易に調整することができる。しかも、非相溶系導電性ゴム相の抵抗値のバラツキを小さくすることが可能であるだけでなく、弾性層５ｂの成形時の加工性に優れ、硬度の調整が容易になる。
請求項５発明の画像形成装置は、上記アセチレンブラックとサーマルブラックの混合割合を重量比で１３：２０〜８：２５の範囲に限定したものである。その結果、上記請求項４発明の作用をより確かなものとすることができる。
【００２７】
【実施例】
次に、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５は中間転写ドラムを備えたカラー画像形成装置の全体図である。なお、図１に示す画像形成装置の構成要素と同様の機能を有するものには、同一の番号を付している。
図５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色のフィルタとにより、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。
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、矢印方向に回転する感光体ドラムからなる像担持体１に各色に対応した静電潜像を書き込む。これらの番号１１〜１８から前記画像書込手段３が構成される。
【００２８】
像担持体１の周囲には、その表面を一様に帯電させる帯電器２、像担持体１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装置４、像担持体１上のトナー像が一次転写される中間転写体ドラム５、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（クリーニング装置）９が配置されている。
上記現像装置４は、前記Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色のトナーを収容した現像器４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋ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。上記中間転写体ドラム５の表面側には、該ドラム５上の多重トナー像を二次転写するバイアスロール６が接離可能に配置されている。中間転写体ドラム５の周囲には、さらにドラムクリーナ１０が二次転写部のドラム下流側に配置されている。また、バイアスロール６表面には、ポリウレタンで形成されたクリーニングブレード１９が常時当接していて、二次転写等で付着したトナー粒子や紙粉等の異物が除去される。
画像形成装置Ｕ本体の下部には抽出自在の給紙トレイ７が設けられ、その上方にピックアップロール２０が配置されている。このピックアップロール２０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２１、用紙搬送ロール２２、用紙Ｐを案内するガイド部材２３およびレジロール２４が順次配置されている。さらに、二次転写部の用紙搬送路下流側には、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２５、用紙Ｐ上の未定着トナー像を定着処理する前記定着装置８、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２６、および排出された用紙Ｐを載置する排紙トレイ２７が順次配置されている。
【００２９】
（画像形成装置Ｕの作用）
矢印方向に回転する像担持体１は、帯電器２により表面が一様に帯電され、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１上の静電潜像は現像装置４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１が所定時間回転する毎に、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、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ色のトナー像が順次形成されるようになっている。
ここで、前記光書込制御装置１７では、最初にＢ色のフィルタで色分解された光像に対応する第１色目のＹ色のデジタル信号を読出し、光ビーム書込装置１８に出力して、像担持体１表面にＹ色に対応した静電潜像を書き込む。この静電潜像は現像装置４内の現像器４ｙによりＹ色の可視化された第１色目のトナー像に現像され、同トナー像が一次転写部へ移動する。一次転写部においては、像担持体１と中間転写体ドラム５とが接触しながら両者の電位差により、Ｙ色のトナー像が静電的に中間転写体ドラム５に吸着されつつ、転写体ドラム５の矢印方向の回転で一次転写される。
【００３０】
中間転写体ドラム５は、Ｙトナー像を担持したまま像担持体１と同一の速度で回転する。１色目のトナー像の転写が終了すると、転写体ドラム５におけるＹ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Ｇ色のフィルタで色分解された光像に対応する静電潜像の書込が開始される。そして、Ｙトナー像を担持した転写体ドラム５の上記転写開始位置が一次転写部に到達すると、Ｙトナー像の転写と同様にして２色目のＭトナー像の転写が行われる。続いて、Ｃ，Ｋ色の静電潜像が順次現像器４ｃ，４ｋにより可視化され、Ｃ，Ｋトナー像の転写が上記Ｍ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体ドラム５上に形成される。各色のトナー像が転写体ドラム５に一次転写された後に、クリーニング装置９のブレードにより、像担持体１の表面はクリーニングされる。また、各色のトナー像が転写体ドラム５上に一次転写されるまで、転写体ドラム５に配置された前記バイアスロール６およびドラムクリーナ１０は、転写体ドラム５から離間した退避位置に保持されている。
【００３１】
一方、給紙トレイ７から給紙された用紙Ｐは、中間転写体ドラム５上に転写された各色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）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、前記レジロール２４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６は中間転写体ドラム５に押圧した状態にある。そして、搬送されてきた用紙Ｐは、ドラム５，ロール６間の圧接搬送および転写体ドラム５の回転によって二次転写部を通過する。この際、転写電圧印加手段（図示せず）からトナー像の帯電極性と逆極性の転写電圧の印加により、転写体ドラム５に担持されていたトナー像が用紙Ｐに二次転写される。
ここで、単色画像を形成する場合は、中間転写体ドラム５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。２色または３色の画像を形成する場合は、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１と中間転写体ドラム５の回転を同期させている。
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、搬送ベルト２５に載置されて定着装置８に搬送される。その後、定着処理された用紙Ｐは排紙トレイ２７に排出される。二次転写が完了すると、転写体ドラム５は、二次転写部の下流に設けられたドラムクリーナ１０によりクリーニングされ、次の転写に備える。
【００３２】
図５に示した画像形成装置における一次および二次転写関連部材の具体的な構成は次のとおりである。
像担持体(１)として、表面がポリカーボネートで被覆された外径８４ｍｍのＯＰＣ感光体ドラムが用いられた。この像担持体(１)は、ニッブ幅３．０ｍｍで下記の中間転写体ドラム(５)と接触する。
バイアスロール(６)として、ＳＵＳ製シャフトに押出成形された発泡ウレタンゴム上に、チューブ押出成形法によりポリウレタン層を被覆した外径１６ｍｍの２層構造ウレタンロールを用いた。このバイアスロール(６)の硬度はアスカーＣで２３°であって、ニップ幅３．０ｍｍで中間転写体ドラム(５)に押圧する。また、体積抵抗率は１０^4.5 Ωcmであり、バイアスロール(６)には２ｋＶの転写電圧が印加されるように構成されている。
【００３３】
（中間転写体ドラムの製造）
実施例に示した上記中間転写体ドラムは、次のようにして製造された。
ＮＢＲとＥＰＤＭを重量比で４：６にブレンドしたゴム材料（ＮＥ４０；日本合成ゴム(株)製）１００重量部に対してアセチレンブラック（前記粒状アセチレンブラック）を１１重量部およびサーマルブラック（前記アサヒサーマルＦＴ）を２０重量部の割合で混練した。この混練物をチューブクロスヘッド押出成形機により成形した。なお、ＮＢＲ（ＳＰ値：９．３）とＥＰＤＭ（８．０）のＳＰ値の差は１．３である。
次いで、成形されたブレンドゴム材料を加硫缶内で温度１２６℃，圧力１．５kg／cm²Ｇの加圧蒸気により加熱して加硫した。得られた弾性体の空洞に外径１１０ｍｍで１０ｍｍ厚のアルミニウム製基材(５ａ)を圧入して、挿通された基材(５ａ)の外周面に弾性体を固定した後、表面を研磨加工して厚み１．０ｍｍの弾性層(５ｂ)を形成した。
次に、カーボンブラックを固形分換算で６重量％分散させたウレタン変性ＴＦＥ樹脂を含有する水エマルジョン塗料（前記エムラロンＪＹＬ−６０１ＥＳＤ）を弾性層(５ｂ)外周面にスプレーコーティングした。次いで、１００℃で３５分間加熱して、膜厚２０μｍの表面層(５ｃ)を形成した。
このようにして製造された中間転写体ドラム(５)は、表面抵抗率が１０^9.2 Ω／□であり、硬度（ＪＩＳＡ）が５０°であった。なお、上記中間転写体ドラムおよび次の電気抵抗特性試験において、表面抵抗率の計測は全て、表面抵抗計（ハイレスターＩＰのＨＲプローブ；三菱油化(株)製）を用い、５００Ｖの電圧を印加してから３０秒後の電流値を読みとることにより行われた。
【００３４】
（弾性材料の電気抵抗特性試験）
上記中間転写体ドラムの弾性層を構成するカーボンブラック分散のブレンドゴム材料を用いて、抵抗値の環境変動を評価した。比較例として、電子導電剤分散のウレタンゴムおよびＮＢＲを用いて、同様に抵抗値の環境変動を評価した。
試験材料の構成成分とその厚み（ｍｍ），Ｌ／Ｌ環境（１０℃，１５％ＲＨ）とＨ／Ｈ環境（２８℃，８５％ＲＨ）下に、電圧５００Ｖを印加した時に計測された試験材料の表面抵抗率（log Ω／□），および抵抗値の環境変動を表１に示す。なお、表１中の「環境変動」は上記２環境下に計測された表面抵抗率の差で表される。
下記の表１から明らかなように、実施例では、環境変動による抵抗値の変化は０．７と良好な結果が得られた。一方、比較例１，２の導電性ゴム材料では、環境変動に伴って抵抗値（log Ω／□）が２桁以上と大きく変化した。
【００３５】
【表１】

【００３６】
前述のブレンドゴム材料（ＮＥ４０）１００重量部に対し、カーボンブラックとして、ＤＢＰ吸油性の異なるサーマルブラック２０重量部（●印）および２５重量部（○印）とアセチレンブラック９，１１，１２，１３重量部とを組み合わせた場合のカーボンブラックの配合量と同カーボンブラック分散のブレンドゴム材料の表面抵抗率の関係を図６に示す。
上記サーマルブラックとして吸油量２８ml／100gで平均粒径８０ミリμｍの前記アサヒサーマルＦＴを用い、アセチレンブラックとして吸油量２５０ml／100gで平均粒径４０ミリμｍの前記粒状アセチレンブラックを用いた。
図６に示すように、アセチレンブラックの配合量を９〜１３重量部の範囲内で変化させても、ブレンドゴム材料の表面抵抗率の変化は２桁未満と小さい。したがって、ブレンドゴム材料の表面抵抗率を図示の１０⁷〜１０¹⁰Ω／□の領域内で容易に調整することができる。
【００３７】
前述のブレンドゴム材料（ＮＥ４０）１００重量部に配合されるカーボンブラックの量を変化させた場合のカーボンブラックの配合量と同カーボンブラック分散のブレンドゴム材料の表面抵抗率の関係を図７に示す。上記カーボンブラックとして、吸油量３６０ml／100gで平均粒径３０ミリμｍの前記ケッチェンブラックを用い、２回ほど試験を行った。
ＤＢＰ吸油性の高いケッチェンブラック単独を上記ゴム材料に配合した場合は、その配合量の変化に対するゴム材料の抵抗値の変化が大きく、中間転写体に所定の抵抗値を付与するためには、弾性層を形成する際に、ＤＢＰ吸油性の異なる２種以上のカーボンブラックを併用することが好ましいことが分かる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の画像形成装置は、非相溶系ブレンドゴム材料の海相と島相の界面に電子導電タイプの導電剤が密に凝集した導電性ゴム相が形成されるので、安定した導電路を形成することができ、環境変動による抵抗値の変化が小さい。また、弾性層が２種以上のゴム材料を構成成分としているため、抵抗値の経時変化の大きい従来の導電性シリコーンゴムと較べて、経時変化することなく転写電流を安定して流すことができる。さらに、弾性層表面にテトラフルオロエチレン樹脂の微粉末を分散させたカーボンブラック分散導電性ウレタン塗料により構成された表面層を形成したことにより、中間転写体と像担持体との接触圧を一定に保持することができ、ニップ荷重による中間転写体表面へのトナー固着もなくなる。したがって、高品質の転写画像を形成することが可能となる。
また、ＤＢＰ吸油性の異なるアセチレンブラックとサーマルブラックの混合物を導電剤として用いる請求項４発明によれば、中間転写体の表面抵抗率を１０⁷ 〜１０¹⁰Ω／□の範囲内で調整することが容易であり、しかも抵抗値のバラツキも小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明の別の画像形成装置の概略構成図である。
【図３】本発明における中間転写体ドラムの断面図である。
【図４】導電剤の分散状態の概要を示す本発明における弾性層の断面図である。
【図５】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６】サーマルブラックおよびアセチレンブラックの配合量とブレンドゴム材料の表面抵抗率の関係を示すグラフである。
【図７】１種のカーボンブラックを配合した場合のその配合量とブレンドゴム材料の表面抵抗率の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
Ｕ…画像形成装置、Ｐ…記録媒体（用紙）、１…像担持体、４…現像装置、５…中間転写体、５ａ…基材、５ｂ…弾性層、５ｃ…表面層、６…転写部材。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic system, such as an electrophotographic copying machine, a laser printer, a facsimile, and a composite device thereof. More specifically, the present invention relates to an image forming apparatus in which a toner image formed on an image carrier is temporarily transferred to an intermediate transfer member and then secondarily transferred to a recording medium such as paper to obtain a reproduced image. .
[0002]
[Prior art]
An image forming apparatus using an electrophotographic method forms a uniform charge on an image carrier made of a photosensitive member made of an inorganic or organic photoconductive material, and electrostatically applies a laser beam or the like that modulates an image signal. After forming the latent image, the electrostatic latent image is developed with charged toner to obtain a visualized toner image. The toner image is electrostatically transferred to a recording medium such as a sheet through an intermediate transfer member or directly to obtain a required reproduced image. An image forming apparatus that employs a system in which a toner image formed on an image carrier is primarily transferred to an intermediate transfer member and the toner image on the intermediate transfer member is secondarily transferred to a recording medium is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 1-198774. No. gazette and the like.
In the image forming apparatus employing the intermediate transfer body method, the photosensitive drum transfers the toner image from the photosensitive drum to the intermediate transfer body while rotating in contact with the intermediate transfer body. At the time of this transfer, for example, the intermediate transfer drum needs to maintain a constant contact pressure with the photosensitive drum and the transfer roll. At this time, a shake error may occur around the axis due to a problem in manufacturing both drums. When a shake error occurs, the adhesion between the two drums deteriorates and the contact pressure between the two drums varies, which adversely affects the transfer characteristics.
[0003]
In order to prevent this, it is necessary to form the surface of the intermediate transfer drum with a flexible material such as rubber or sponge, and to contact the photosensitive drum and the intermediate transfer drum with an appropriate contact pressure. is there. On the other hand, as materials for the surface of the intermediate transfer drum, there are demands such as toner adhesion resistance peculiar to an electrophotographic apparatus and resistivity for obtaining a constant transfer current.
In order to keep the contact pressure constant, for example, an elastic member such as foam rubber, urethane rubber, silicone rubber, NBR (acrylonitrile-butadiene rubber) is used as an inner layer, and this is covered with an insulating member such as polyethylene terephthalate. Intermediate transfer means (Japanese Patent Laid-Open No. 1-198774), an intermediate transfer drum in which a conductive sponge layer is used as an inner layer and covered with a conductive rubber layer or a dielectric film (Japanese Patent Laid-Open No. 4-287070), the inner layer is flexible An intermediate transfer drum (Japanese Patent Laid-Open No. 6-274048) in which a transfer film is wound and fixed around the outer periphery of a member has been proposed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in an intermediate transfer drum provided with a conductive sponge layer, transfer irregularities may occur if large-diameter foam cells are present in the layer. Further, in an intermediate transfer drum using a conductive material-dispersed rubber material such as NBR or urethane as an elastic member, an L / L environment (10 ° C., 15% RH) and an H / H environment (28 ° C., 85% RH) are used. However, since the electrical resistance value of the conductive elastic member changes by two digits or more, there is a problem that the transfer voltage cannot be stably obtained due to environmental fluctuations. Further, when a conductive agent-dispersed silicone rubber is used as the elastic member, the resistance increases due to the applied voltage, and therefore there is a problem that a constant transfer current necessary for transferring the toner image cannot flow without change over time. is there.
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems, and maintains a constant contact pressure with a pressing member such as a bias roll when used as an image carrier and a transfer member, and is low in temperature. Equipped with an intermediate transfer body that has small fluctuations in electrical resistance values in low-humidity environments and high-temperature and high-humidity environments, and that can stably obtain high-quality transfer images by allowing the transfer current to flow stably over time. An object is to provide an image forming apparatus.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
  The inventor has conducted extensive studies to solve the above-described problems. As a constituent material of the elastic layer, two or more kinds of rubber materials that are not compatible with each other are used. Is dispersed at the interface of the incompatible rubber phase to form a stable conductive path, and a constant transfer current that does not change with time can be obtained. As a result, the inventors have obtained the knowledge that, when a fluororesin having a low toner adhesion is modified with rubber, the followability to the elastic deformation of the lower layer is improved and the toner can be prevented from sticking to the surface of the intermediate transfer member. Is.
  That is, an 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 that visualizes the electrostatic latent image formed on the image carrier as a toner image with toner. An intermediate transfer member to which a toner image carried on the image carrier is primarily transferred; and a transfer member for secondary transfer of an unfixed toner image on the intermediate transfer member to a recording medium. The surface layer is composed of carbon black dispersed conductive urethane paint in which fine powder of tetrafluoroethylene resin is dispersed.Two or more types of carbon blacks having different DBP oil absorption properties, carbon blacks having high oil absorption properties of 250 ml / 100 g or more and carbon blacks having low oil absorption properties of 100 ml / 100 g or less and carbon blacks having low oil absorption properties of 100 ml / 100 g or less.It is characterized by comprising an incompatible blend rubber material in which is dispersed.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The image forming apparatus of the present invention is not particularly limited as long as it is an intermediate transfer type electrophotographic apparatus. For example, an ordinary monocolor image forming apparatus or a toner carried on an image carrier such as a photosensitive drum. A color image forming apparatus that sequentially repeats primary transfer to an intermediate transfer body, a color image forming apparatus that batch-transfers multiple toner images carried on the image carrier to the intermediate transfer body, and a plurality of developing devices each having a developer for each color The present invention is applied to a tandem color image forming apparatus in which an image carrier is disposed on the outer periphery of an intermediate transfer drum.
In the image forming apparatus shown in each drawing, components having the same function are given the same numbers.
[0007]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the color image forming apparatus that repeats primary transfer of a toner image. In FIG. 1, after the surface of the image carrier 1 composed of a photosensitive drum rotating in the direction of the arrow is uniformly charged by a charger 2, the image writing means 3 subjected to image processing performs electrostatic charging of the first color. A latent image is formed. The electrostatic latent image is formed with a first color toner image visualized by the developing device 4 containing toner corresponding to the color. When the toner image reaches the primary transfer portion where the image carrier 1 and the intermediate transfer drum 5 are in contact with each other, the toner image is transferred to the intermediate transfer drum 5 by the potential difference between the image carrier 1 and the grounded intermediate transfer drum 5. Primary transcription. Thereafter, similarly, toner images of the second color, the third color, and the fourth color are formed on the image carrier 1, and are primarily transferred so as to be sequentially superimposed on the intermediate transfer drum 5. In this way, the full color multiple toner image is carried on the intermediate transfer drum 5.
The developing device 4 includes a plurality of developing devices 4 containing toner corresponding to the electrostatic latent images of the respective colors.₁~ 4_FourHave That is, each developing device contains toner of each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K).
[0008]
In the secondary transfer portion in which the transfer member 6 is disposed so as to face the intermediate transfer drum 5, a multiple toner image carried on the drum 5 is a recording medium (hereinafter referred to as a recording medium) supplied from the paper feed tray 7 at a predetermined timing. , Represented by paper P). The paper P on which the unfixed toner image has been transferred is conveyed to the fixing device 8 where it is heated and pressurized and discharged outside the apparatus.
When the transfer member 6 is a bias roll, the transfer member 6 is disposed so as to be able to come into contact with and separate from the intermediate transfer drum 5, and is configured to press the intermediate transfer drum 5 when transferring the multiple toner image onto the paper P. Further, a voltage applying means (not shown) is connected to the transfer member 6, and a transfer voltage is applied during the secondary transfer. The image carrier 1 after the primary transfer and the intermediate transfer drum 5 after the secondary transfer are respectively removed from the residual toner and residual charges by the cleaning device 9 and the drum cleaner 10 to prepare for the next image forming process. .
[0009]
The image forming apparatus shown in FIG. 1 can be diverted to a color image forming apparatus that collectively transfers multiple toner images carried on an image carrier onto an intermediate transfer body. That is, when the first color toner image is formed, the second color toner image is formed without being transferred to the intermediate transfer drum 5, and thereafter the third color toner image and the fourth color toner image are sequentially overlapped in the same manner. Finally, a full-color multiple toner image is carried on the image carrier 1. Thereafter, the multiple toner images are primarily transferred collectively to the intermediate transfer drum 5, and the unfixed multiple toner images carried on the intermediate transfer drum 5 are electrostatically collectively transferred onto the paper P by the transfer member 6. Transcribed.
Further, the image forming apparatus shown in FIG. 1 can be diverted to an image forming apparatus in which the intermediate transfer drum is replaced with an intermediate transfer belt. The color image forming apparatus provided with the intermediate transfer belt is as follows. The first to fourth color toner images carried on the image carrier are sequentially primary transferred electrostatically onto the intermediate transfer belt by the primary transfer member. The intermediate transfer belt is stretched around a plurality of belt support rollers and a backup roll, and an unfixed multiple toner image carried on the intermediate transfer belt is transferred by a bias roll disposed opposite to the backup roll. The toner image is secondarily electrostatically transferred to the paper. This intermediate transfer body system can also be applied to a system in which the above-described multiple toner images carried on an image carrier are collectively transferred to an intermediate transfer body belt.
[0010]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the tandem color image forming apparatus in which a plurality of image carriers are arranged. The image forming apparatus includes a plurality of image bearing members 1 arranged on the outer periphery of an intermediate transfer drum 5, each having a developing unit containing toner of each color, and the toner image of each color is continuously primary on the intermediate transfer drum 5. It differs from the color image forming apparatus shown in FIG. 1 in that it is transferred.
That is, the image carrier 1₁~ 1_FourThe surface of the charger 2₁~ 2_FourImage writing means 3 for converting the original image into electrical signals for each color after being uniformly charged by₁~ 3_FourThus, an electrostatic latent image for each color is formed. Each electrostatic latent image is a developing unit 4 containing toner corresponding to its color.₁~ 4_FourAs a result, the toner images of the respective colors are formed. Each image carrier 1₁~ 1_FourIs in contact with the intermediate transfer drum 5, and the toner images of the respective colors are sequentially primary-transferred to the intermediate transfer drum 5 sequentially by the potential difference. This primary transfer is continuously performed when the intermediate transfer drum 5 carrying the first color toner image passes through the second and subsequent primary transfer portions, and the toner images of the respective colors are superimposed. The multiple toner images carried on the intermediate transfer drum 5 are electrostatically collectively transferred onto the paper P supplied from the paper feed tray 7 by the transfer member 6 in the same manner as in the color image forming apparatus shown in FIG. .
In the image forming apparatus shown in FIG.₁~ 4_FourIt is also possible to change to a double tandem full-color image forming apparatus in which two image carriers having two appropriate developing devices are arranged and the intermediate transfer drum 5 is rotated twice to perform primary transfer. It is.
[0011]
When forming a multicolor image other than full color in the image forming apparatus shown in FIGS. 1 and 2, toner corresponding to the multicolor image is accommodated in two or three developing devices. Further, the image writing means 3 subjected to image processing so as to form a single-color electrostatic latent image forms an electrostatic latent image on the image carrier 1, and only the toner corresponding to the color is developed by the developing device 4. 1 can be applied to a monocolor image forming apparatus.
Further, the photosensitive drum (1) shown in FIGS. 1 and 2 can be replaced with a known belt photosensitive member. Further, as the transfer member 6, a corona transfer device such as a corotron can be used in addition to the pressing member disposed so as to be able to contact and separate from the intermediate transfer drum 5 such as a bias roll and a transfer blade shown in the figure.
[0012]
Taking the case of using a bias roll as the transfer member as an example, the layer structure may be a single layer or a multilayer, and is not particularly limited. For example, in the case of a two-layer structure, it consists of a core layer fixed to a metal shaft such as stainless steel (SUS) and a protective layer covering the surface. The core layer is preferably composed of silicone rubber, urethane rubber, EPDM, or the like, or a foam thereof, and the protective layer is preferably composed of urethane resin, fluorine resin, or the like.
The outer diameter of the bias roll is usually in the range of 12 to 20 mm, and the hardness is 20 to 25 ° in Asker C. A conductive agent is dispersed in the bias roll to adjust the resistance, and its volume resistivity is 10%.^Four-10^FiveIt is in the range of Ωcm. A transfer voltage of 1 to 5 kV is applied to the bias roll.
[0013]
FIG. 3 is a sectional view of the intermediate transfer drum 5 shown in FIGS. 1 and 2 mounted in the image forming apparatus of the present invention. The intermediate transfer drum 5 has a cylindrical base material 5a and an elastic layer 5b made of an electronic conductive type conductive agent and two or more blend rubber materials as a lower layer, and a rubber-modified fluororesin on the outer peripheral surface thereof. It consists of a two-layer structure covering the surface layer 5c to be constructed.
In the intermediate transfer member according to the present invention, the surface resistivity is 10⁷ -10¹²Ω / □ range, especially 10⁷ -10^TenIt is preferably in the range of Ω / □. Surface resistivity is 10⁷If it is lower than Ω / □, an excessive current flows between the intermediate transfer member and the image carrier, so that a retransfer phenomenon in which the toner image once transferred returns to the image carrier occurs. On the other hand, the surface resistivity is 10¹²If it is higher than Ω / □, the intermediate transfer member is remarkably charged when the toner image is transferred. Therefore, when the intermediate transfer member is separated from the image carrier, peeling discharge occurs and the toner image is scattered.
The intermediate transfer member that is in contact with the image carrier and, in some cases, the bias roll, needs to secure a predetermined nip pressure when transferring the unfixed toner image, and the intermediate transfer member has a hardness (JIS A) of 50 to 70. A range of ° is preferable. The nip pressure with the image carrier is 100 to 700 g / cm.²The nip pressure with the bias roll is 100 to 700 g / cm²Thus, each nip width can be set in a range of 2.0 to 3.5 mm.
[0014]
The material constituting the base material is not particularly limited as long as it is an electrically conductive material. For example, aluminum, SUS, copper, or the like is used.
The elastic layer usually has a thickness in the range of 0.5 to 3.0 mm, and forms an incompatible rubber phase in which a conductive agent is dispersed in a rubber material that is not compatible with each other. Here, as an index representing the intermolecular force of the substance, a solubility parameter (SP value) δ represented by the following formula (1) can be given. It is known that the greater the SP value, the higher the polarity, the smaller the difference, the more compatible, and the greater the difference, the less compatible.
δ² = Δ² _d+ Δ² _p'+ Δ² _h                (1)
(Where δ²d, δ²p ′, δ²h is an SP value based on the dispersion force, the polarity effect, and the hydrogen bond, respectively. )
The SP value (δ) also indicates the cohesive energy as E (cal = 4.1868J) and the molecular volume as Vm (cm^Three) Can be expressed by the following formula (2).
δ = (E / Vm)^1/2[J^1/2/cm^2/3] (2)
[0015]
Examples of rubber materials having a high SP value include urethane rubber (SP value: 10), acrylic rubber (9.5), chlorinated polyisoprene rubber (9.35), NBR (9.31), and chloroprene rubber (8.71). ) And the like. Further, rubber materials having a low SP value include silicone rubber (SP value: 7.45), butyl rubber (7.85), EPDM (ethylene propylene diene rubber; 8.0), hydrogenated polybutadiene rubber (8.08). Natural rubber (8.13) and the like. Among these rubber materials, when the ratio of the side chain substituent in the polymer chain and the ratio of the copolymerization components are different, the SP value has a wide range even in similar rubber materials. For example, taking NBR as an example, the content of acrylonitrile having a highly polar cyano group is 18% (by weight) and the SP value is 8.71. Similarly, 20% is 9.25 and 25%, and the above-mentioned 9.31. 30% 9.68, 39% 10.39.
Various rubber materials can be used as the constituent material of the elastic layer, but at least two or more kinds of blend rubbers having a difference in SP value of 1.0 or more are used. Generally, when two kinds of rubber materials having a large difference in SP value are blended, they are not compatible with each other because they are not compatible with each other. The blend rubber material preferably has a difference in SP value of 1.3 or more. Preferred combinations thereof include NBR and EPDM having a composition ratio (weight) of 2: 8 to 7: 3.
[0016]
The elastic layer contains an electronic conductive type conductive agent that has a small change in resistance due to environmental fluctuations. When the conductive agent is dispersed in the rubber phase, as shown in FIG. 4, the conductive agent is densely aggregated at the interface between the sea phase and the island phase to form a conductive rubber phase in a non-uniformly dispersed state. . This conductive rubber phase may be either non-foamed, or in the form of closed cells or open cells that are chemically or gas foamed, and the densely agglomerated conductive agent part contributes to conduction, thus forming a stable conductive path. can do. And since the compounding quantity of a electrically conductive agent can be decreased, the raise of the hardness of a rubber phase can be suppressed.
Examples of the electronic conductive type conductive agent include carbon black, graphite, copper, aluminum, nickel, copper alloy, SUS and other metals or alloys, tin oxide, zinc oxide, titanium oxide, indium oxide, antimony oxide, potassium titanate, One kind or two or more kinds of fine powders such as conductive metal oxides such as tin oxide-indium oxide composite oxide and tin oxide-antimony oxide composite oxide are used. Among these, carbon black is preferable in terms of cost.
[0017]
Carbon black, like other nonionic fine powdered conductive agents, has the property of being bonded in a chain form in the rubber composition to which it is added, and depending on the length of the chain bond, The resistance value will be different. If this chain bond is long, the conductivity of the elastic layer is improved and its resistance value is lowered. On the other hand, if the chain bond is short, the conductivity of the elastic layer decreases and its resistance value increases. Therefore, when the carbon black that forms a long chain bond is added, the resistance value of the intermediate transfer member changes greatly compared to the case where the same amount of carbon black that forms a short chain bond is added.
The length of the chain bond depends on the particle size and surface activity of the individual particles of carbon black, and DBP (dibutyl phthalate) oil absorbency is one of the indicators showing this. The DBP oil absorbency in the present invention is expressed by whether the DBP amount (ml) absorbed in 100 g of carbon black measured according to ASTM D2414-6TT is large or small. Carbon blacks with higher DBP oil absorption, that is, more oil absorption are considered to form longer chain bonds.
[0018]
If only the carbon black having a high DBP oil-absorbing property is added to the blend rubber to adjust the resistance value of the intermediate transfer member, the resistance value changes greatly even if the addition amount is slightly increased or decreased. Therefore, a predetermined resistance value cannot be imparted to the intermediate transfer member unless the addition amount of carbon black is strictly defined. On the other hand, if only the carbon black having a low DBP oil absorbency is added to adjust the resistance value of the intermediate transfer member, the rate of change in the resistance value accompanying the increase / decrease of the addition amount becomes small. However, in order to impart a predetermined resistance value to the intermediate transfer member, it is necessary to add a larger amount of carbon black than when adding only carbon black having high DBP oil absorption. As a result, since the blending ratio of carbon black in the rubber composition is increased, not only the processing becomes difficult because the viscosity becomes high when kneading the rubber composition with a Banbury mixer, kneader, etc., but also the elasticity formed Increased layer hardness.
Therefore, it is preferable to use two or more types of carbon black having high DBP oil absorbability and carbon black having low oil absorbability different in DBP oil absorbency.
[0019]
The carbon black to be added to the blend rubber material is not limited as long as it has a difference in DBP oil absorption, but if the difference is too small, the same result as that obtained when one kind of carbon black is added is produced. Therefore, carbon black having a certain difference in DBP oil absorption is preferable. Carbon black having high DBP oil absorption has an oil absorption of 250 ml / 100 g or more, and carbon black having low oil absorption has an oil absorption of 100 ml / 100 g. The following is preferable.
Specifically, as carbon black having high oil absorption, for example, HS-500 (made by Asahi Carbon Co., Ltd.) having an oil absorption amount of 447 ml / 100 g, Ketjen Black (manufactured by Lion Azo Co., Ltd.) having an oil absorption amount of 360 ml / 100 g, Examples thereof include acetylene black such as granular acetylene black (manufactured by Electrochemical Co., Ltd.) having an oil absorption of 288 ml / 100 g and Vulcan XC-72 (manufactured by Cabot) having an oil absorption of 265 ml / 100 g. Examples of the carbon black having low oil absorption include thermal blacks such as Asahi Thermal FT having an oil absorption of 28 ml / 100 g and Asahi Thermal MT having an oil absorption of 35 ml / 100 g (manufactured by Asahi Carbon Co., Ltd.).
[0020]
For example, when the resistance value of the intermediate transfer member is adjusted using a mixture of acetylene black having high DBP oil absorption and thermal black having low oil absorption, the mixing ratio is 1: 0.5 to 1: 5 by weight. It exists in a range, Preferably it is 13: 20-8: 25. That is, when the ratio of thermal black to acetylene black is less than 0.5, not only the resistance value varies greatly, but also the resistance value of the elastic layer and thus the intermediate transfer member changes greatly due to the increase or decrease of the former addition amount. When the ratio of thermal black is more than 5, as described above, processing during molding of the elastic layer becomes difficult, and the hardness of the elastic layer also increases.
Thus, by adjusting the mixing ratio of carbon blacks having different DBP oil absorption properties, the above-mentioned 10⁷ -10¹²Abrupt changes in the resistance value of the intermediate transfer member can be suppressed within the Ω / □ region, and the resistance value variation is reduced with a small addition amount compared to carbon black alone, which has low oil absorption. Is possible.
By the way, it is known that conductive rubber in which a conductive agent is dispersed in silicone rubber alone generally has a large change in resistance value with time due to application of a transfer voltage. Among silicone rubbers, polydimethylsiloxane, which is a typical polymer, has a Si—O bond interatomic distance (1.64 Å) greater than a C—C bond interatomic distance (1.54 Å). Moreover, the intermolecular force has a lower rotational potential around each bond in the main chain (Si—O) than other organic polymer chains. In addition, the degree of freedom of rotation of the silicone rubber main chain (Si—O) is high and the molecular chain spread is large compared to other polymers. Therefore, the force which restrains conductive fillers (conductive agent), such as carbon black, is also small. Therefore, the conductive agent easily moves by an electric force when a voltage is applied, and a new energization circuit is formed by this movement, and the resistance value changes.
However, in the present invention, the conductive agent is densely agglomerated at the interface between two or more incompatible blend rubbers, and the elastic layer forms a stable conductive path. It is possible to reduce it.
[0021]
The surface layer is formed by a coating method in which a conductive agent-dispersed rubber-modified fluororesin is usually coated on the outer peripheral surface of the elastic layer.
Examples of the fluororesin include tetrafluoroethylene (TFE) resin, polyvinylidene fluoride, ethylene-TFE copolymer, TFE-hexafluoropropylene copolymer, and PFA (perfluoroalkoxy resin). The rubber material for modifying the fluororesin is not particularly limited, but urethane rubber and fluororubber are preferably used. When carbon black is used as the conductive agent dispersed in the surface layer, it is dispersed in the range of 3 to 10% by weight, preferably in the range of 4 to 8% by weight, thereby adjusting the resistance value of the intermediate transfer member. .
When a fluororesin is used as the surface layer material, cracks may occur due to repeated deformation accompanying contact with the photosensitive drum and the bias roll. However, since the rubber-modified fluororesin has flexibility, it can follow the deformation of the lower elastic layer, has a small toner adhesion, and does not adhere to the surface of the intermediate transfer member due to the nip load.
[0022]
Examples of commercially available rubber-modified fluororesins include Emulalon 345 ESD and JYL-601 ESD manufactured by Nippon Atchison Co., Ltd., in which carbon black is dispersed in a water emulsion paint containing urethane-modified TFE resin. Further, for example, carbon black-dispersed conductive urethane paint in which fine powder of TFE resin is dispersed can be used. As the resin, KTL-500F manufactured by Kitamura Co., Ltd. having a particle size of 0.3 to 0.7 μm can be used. Can be used.
As the coating method, brush coating, dipping method, spray method, roll coater method and the like can be employed. For example, a surface layer generally having a thickness of 15 to 60 μm, preferably 15 to 30 μm can be formed by a spray method. it can. If the film thickness is less than 15 μm, the intermediate transfer member is repeatedly pressed and rotated with the bias roll via the image carrier and the paper, so that the surface layer may be worn and the elastic layer may be exposed. When the layer is formed by a coating method, it is difficult to form a uniform film thickness. On the other hand, when the film thickness exceeds 60 μm, when the elastic layer is coated by a coating method, dripping is likely to occur on the surface, and it becomes difficult to stably form a smooth and uniform coating film. If the film thickness of the surface layer is in the above range, an intermediate transfer member having the hardness in the range of 50 to 70 ° can be stably obtained.
[0023]
The operation of the present invention is as follows.
The electrostatic latent image formed on the image carrier 1 according to the image information is developed with toner stored in the developing device 4 and visualized as an unfixed toner image. This toner image is transferred to the intermediate transfer member 5 in the primary transfer portion while being supported on the image carrier 1. When transferring a multi-color image, development is performed with toner stored in the developing device 4 and primary transfer of each color toner image is repeated, or multiple toner images on the image carrier 1 are collectively transferred.
When the primary transfer of the toner image from the image carrier 1 onto the intermediate transfer member 5 is completed and the intermediate transfer member 5 carrying the toner image of a desired hue moves to the secondary transfer portion, it is synchronized with this. Then, the sheet P is conveyed to the secondary transfer unit. When the sheet P passes through the secondary transfer portion between the intermediate transfer member 5 and the transfer member 6, it is carried on the intermediate transfer member 5 by applying a transfer voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the toner image, for example. The toner image that has been transferred is secondarily transferred to the paper P.
[0024]
  In the image forming apparatus of the first aspect, the intermediate transfer member 5 isTwo or more types of carbon blacks having different DBP oil absorption properties, carbon blacks having high oil absorption properties of 250 ml / 100 g or more and carbon blacks having low oil absorption properties of 100 ml / 100 g or less and carbon blacks having low oil absorption properties of 100 ml / 100 g or less.-Layer structure of a lower elastic layer 5b composed of an incompatible blend rubber material in which is dispersed, and a surface layer 5c composed of a carbon black-dispersed conductive urethane paint in which fine powder of tetrafluoroethylene resin is dispersed Consists of.
  When an electroconductive type conductive agent is dispersed in an incompatible blended rubber material, a conductive rubber phase is formed in which the above conductive agent, which is usually difficult to disperse uniformly, closely aggregates at the interface between the sea phase and the island phase. (See FIG. 4). Therefore, a stable conductive path and a low hardness elastic layer 5b can be formed. In addition, since an incompatible blended rubber material is used as a constituent component of the elastic layer 5b, a change in resistance value due to environmental fluctuations between low temperature and low humidity and high temperature and high humidity is small.Further, by using together carbon black having a different DBP oil absorption property between carbon black having a high oil absorption property of 250 ml / 100 g or more and a carbon black having a low oil absorption property of 100 ml / 100 g or less and a carbon black having a low DBP oil absorption property. The surface resistivity of the body 5 can be adjusted more easily. In addition, it is possible not only to reduce the variation in the resistance value of the incompatible conductive rubber phase, but also to provide excellent workability during molding of the elastic layer 5b, and to easily adjust the hardness.
  Further, the conductive rubber in which the conductive agent is dispersed in the silicone rubber alone has a large change with time in the resistance value due to the application of voltage, but the elastic layer 5b in the present invention is composed of two or more rubber materials, Such a change with time can be greatly reduced.
  Furthermore, by providing the elastic layer 5b and a surface layer (5c) made of carbon black-dispersed conductive urethane paint in which fine powder of tetrafluoroethylene resin is dispersed on the surface thereof, the surface layer 5c is a lower elastic layer. Since it follows in accordance with the deformation of 5b, the contact pressure between the intermediate transfer member 5 and the bias roll that may be used as the image carrier 1 and transfer member 6 can be kept constant. Moreover, the surface layer composed of the carbon black-dispersed conductive urethane paint in which fine powder of tetrafluoroethylene resin is dispersed has a small toner adhesion, and the toner does not adhere to the surface of the intermediate transfer member 5 due to the nip load. Therefore, a high-quality transfer image can be formed.
[0025]
  The image forming apparatus according to the second and third inventions uses a rubber material having a difference in SP value of 1.3 or more as the blend rubber material. In the third invention, a mixture of NBR and EPDM is used. . Since rubber materials having such a large difference in SP value are not compatible with each other, NBR having affinity with a conductive agent such as carbon black and EPDM having poor compatibility with NBR are blended in FIG. As shown, the elastic layer 5b in which the conductive agent is distributed at the interface between the two rubber phases is obtained, and a more stable conductive path can be formed. Further, by adjusting the blend ratio of NBR and EPDM, the copolymerization ratio of acrylonitrile in NBR, and the blending amount of the conductive agent, the surface resistivity of the intermediate transfer member 5 is set to 10.⁷ -10^TenIt can be adjusted stably within a preferable range of Ω / □.
[0026]
  According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus.Carbon black dispersed in the elastic layer 5bAs, a mixture of acetylene black having high DBP oil absorption and thermal black having low DBP oil absorption is used. By using together carbon blacks having different DBP oil absorbency, the above 10⁷ -10^TenThe surface resistivity of the intermediate transfer member 5 can be more easily adjusted within the range of Ω / □. In addition, it is possible not only to reduce the variation in the resistance value of the incompatible conductive rubber phase, but also to provide excellent workability during molding of the elastic layer 5b, and to easily adjust the hardness.
  According to a fifth aspect of the present invention, the mixing ratio of the acetylene black and the thermal black is limited to a range of 13:20 to 8:25 by weight ratio. As a result, the operation of the fourth aspect of the invention can be made more reliable.
[0027]
【Example】
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited to the following Example.
(Image forming device)
FIG. 5 is an overall view of a color image forming apparatus having an intermediate transfer drum. In addition, the same number is attached | subjected to what has the function similar to the component of the image forming apparatus shown in FIG.
In FIG. 5, the light that is emitted from the document illumination lamp 12 that moves along the lower surface of the document (not shown) placed on the platen 11 and reflected by the document is moved by the moving mirror unit 13, the lens 14, and the fixed mirror. The image is converged on the CCD of the image reading unit via 15. The CCD converts the original image into an electrical signal for each color by a large number of photoelectric conversion elements and filters of three colors of red (R), green (G), and blue (B). This electric signal is input to the image processing circuit 16, and the image processing circuit 16 has an image memory for converting the original image reading signal input for each color into a digital signal and storing it.
The optical writing control device 17 reads 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 the image carrier 1 composed of a photosensitive drum rotating in the direction of the arrow. These numbers 11 to 18 constitute the image writing means 3.
[0028]
Around the image carrier 1, there are a charger 2 for uniformly charging the surface of the image carrier 1, a developing device 4 for developing the electrostatic latent image written on the image carrier 1 into a toner image of each color, and the image carrier 1 An intermediate transfer drum 5 on which the toner image is primarily transferred, a cleaner unit (cleaning device) 9 having a static eliminator and a cleaning blade are disposed.
The developing device 4 includes developing

devices

4y, 4m, 4c, and 4k that store toners of the colors Y, M, C, and K, and develops and visualizes the electrostatic latent image with the toners of the colors. . On the surface side of the intermediate transfer drum 5, a bias roll 6 for secondary transfer of the multiple toner images on the drum 5 is disposed so as to be able to contact and separate. Around the intermediate transfer drum 5, a drum cleaner 10 is further arranged on the downstream side of the secondary transfer portion. Further, a cleaning blade 19 made of polyurethane is always in contact with the surface of the bias roll 6, and foreign particles such as toner particles and paper dust attached by secondary transfer or the like are removed.
An extractable paper feed tray 7 is provided at the lower part of the main body of the image forming apparatus U, and a pickup roll 20 is disposed above it. On the downstream side of the pickup roll 20, a pair of feed rolls 21 that prevent double feeding of the paper P, a paper transport roll 22, a guide member 23 that guides the paper P, and a registration roll 24 are sequentially arranged. Further, on the downstream side of the sheet conveyance path of the secondary transfer unit, a conveyance belt 25 that conveys the sheet P carrying the transferred toner image, the fixing device 8 that performs a fixing process on an unfixed toner image on the sheet P, and fixing. A pair of discharge rolls 26 for discharging the paper P on which the image is formed to the outside of the apparatus, and a paper discharge tray 27 for placing the discharged paper P are sequentially arranged.
[0029]
(Operation of the image forming apparatus U)
The surface of the image carrier 1 rotating in the direction of the arrow is uniformly charged by the charger 2, and an electrostatic latent image is written by the light beam writing device 18. The electrostatic latent image on the image carrier 1 is developed into an unfixed toner image by the developing device 4. In this toner image formation, the first color toner image is formed first, and then the second to fourth color toner images are formed each time the image carrier 1 rotates for a predetermined time. In this embodiment, Y, M, C, and K toner images are sequentially formed.
Here, the optical writing control device 17 first reads out the first Y color digital signal corresponding to the optical image color-separated by the B color filter, and outputs it to the optical beam writing device 18. The electrostatic latent image corresponding to the Y color is written on the surface of the image carrier 1. This electrostatic latent image is developed by the developing device 4y in the developing device 4 into a first color toner image visualized in Y color, and the toner image moves to the primary transfer portion. In the primary transfer portion, the image carrier 1 and the intermediate transfer drum 5 are in contact with each other, and a Y-color toner image is electrostatically adsorbed to the intermediate transfer drum 5 due to a potential difference between the two. Primary transfer is performed by rotation in the direction of the arrow.
[0030]
The intermediate transfer drum 5 rotates at the same speed as the image carrier 1 while carrying the Y toner image. When the transfer of the first color toner image is completed, the color separation is performed by the G color filter by the output from the optical writing control device 17 until the transfer start position of the Y toner image on the transfer drum 5 reaches the primary transfer portion. The writing of the electrostatic latent image corresponding to the light image is started. When the transfer start position of the transfer drum 5 carrying the Y toner image reaches the primary transfer portion, the second color M toner image is transferred in the same manner as the transfer of the Y toner image. Subsequently, the C and K color electrostatic latent images are sequentially visualized by the developing

devices

4c and 4k, and the transfer of the C and K toner images is performed in the same manner as the transfer of the M toner image.
In this way, a multiple toner image superimposed on each color is formed on the intermediate transfer drum 5. After the toner images of the respective colors are primarily transferred to the transfer drum 5, the surface of the image carrier 1 is cleaned by the blade of the cleaning device 9. Further, until the toner images of the respective colors are primarily transferred onto the transfer drum 5, the bias roll 6 and the drum cleaner 10 disposed on the transfer drum 5 are held at a retracted position separated from the transfer drum 5. Yes.
[0031]
On the other hand, on the paper P fed from the paper feed tray 7, the multiple toner images of each color (Y, M, C, K) transferred onto the intermediate transfer drum 5 move to the secondary transfer portion. In synchronism with the registration roll 24, the toner is conveyed to the secondary transfer section.
In the secondary transfer portion, the bias roll 6 is pressed against the intermediate transfer drum 5. Then, the conveyed paper P passes through the secondary transfer portion by pressure contact conveyance between the drum 5 and the roll 6 and rotation of the transfer drum 5. At this time, the toner image carried on the transfer drum 5 is secondarily transferred to the paper P by applying a transfer voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the toner image from a transfer voltage applying means (not shown).
Here, in the case of forming a single color image, the toner image is transferred onto the paper P immediately when, for example, the K-color toner image primarily transferred onto the intermediate transfer drum 5 moves to the secondary transfer portion. When forming a two-color or three-color image, the toner image may be transferred onto the paper P when the multicolor toner image moves to the secondary transfer portion. In the case of this multicolor image transfer, the rotation of the image carrier 1 and the intermediate transfer drum 5 is synchronized as described above so that the toner images of the respective colors are accurately matched without being shifted in the primary transfer portion.
As described above, the paper P on which the toner image is transferred to a desired hue is placed on the transport belt 25 and transported to the fixing device 8. Thereafter, the fixed paper P is discharged to the paper discharge tray 27. When the secondary transfer is completed, the transfer drum 5 is cleaned by a drum cleaner 10 provided downstream of the secondary transfer portion, and is prepared for the next transfer.
[0032]
Specific configurations of the primary and secondary transfer-related members in the image forming apparatus shown in FIG. 5 are as follows.
As the image carrier (1), an OPC photosensitive drum having an outer diameter of 84 mm whose surface was coated with polycarbonate was used. This image carrier (1) has a nib width of 3.0 mm and comes into contact with the following intermediate transfer drum (5).
As the bias roll (6), a two-layer urethane roll having an outer diameter of 16 mm, in which a polyurethane layer was coated by a tube extrusion method on a foamed urethane rubber extruded on a SUS shaft, was used. The bias roll (6) has an Asker C hardness of 23 ° and presses against the intermediate transfer drum (5) with a nip width of 3.0 mm. The volume resistivity is 10^4.5 Ωcm, and the transfer voltage of 2 kV is applied to the bias roll (6).
[0033]
(Manufacture of intermediate transfer drum)
The intermediate transfer drum shown in the examples was manufactured as follows.
11 parts by weight of acetylene black (the granular acetylene black) and 100 parts by weight of thermal black (Asahi) Thermal FT) was kneaded at a ratio of 20 parts by weight. This kneaded material was molded by a tube cloth head extrusion molding machine. The difference between the SP values of NBR (SP value: 9.3) and EPDM (8.0) is 1.3.
The molded blend rubber material is then placed in a vulcanizer at a temperature of 126 ° C. and a pressure of 1.5 kg / cm.²It was heated by the pressurized steam of G and vulcanized. An aluminum substrate (5a) having an outer diameter of 110 mm and a thickness of 10 mm is press-fitted into the cavity of the obtained elastic body, and the elastic body is fixed to the outer peripheral surface of the inserted base material (5a), and then the surface is polished. Thus, an elastic layer (5b) having a thickness of 1.0 mm was formed.
Next, the outer peripheral surface of the elastic layer (5b) was spray-coated with a water emulsion paint (urethane JYL-601ESD) containing a urethane-modified TFE resin in which 6% by weight of carbon black was dispersed in terms of solid content. Subsequently, it heated at 100 degreeC for 35 minute (s), and formed the surface layer (5c) with a film thickness of 20 micrometers.
The intermediate transfer drum 5 thus manufactured has a surface resistivity of 10^9.2 Ω / □ and hardness (JIS A) was 50 °. In the intermediate transfer drum and the next electrical resistance characteristic test, all surface resistivity measurements were made using a surface resistance meter (HR probe from Hirester IP; manufactured by Mitsubishi Yuka Co., Ltd.) and a voltage of 500V. This was done by reading the current value 30 seconds after application.
[0034]
(Electric resistance property test of elastic material)
Using the carbon black-dispersed blend rubber material constituting the elastic layer of the intermediate transfer drum, the environmental variation of the resistance value was evaluated. As a comparative example, the environmental fluctuation of the resistance value was similarly evaluated using urethane rubber and NBR dispersed with an electronic conductive agent.
Tests measured when a voltage of 500 V was applied under the components of the test material and their thickness (mm), L / L environment (10 ° C., 15% RH) and H / H environment (28 ° C., 85% RH) Table 1 shows the surface resistivity (log Ω / □) of the material and the environmental fluctuation of the resistance value. The “environmental fluctuation” in Table 1 is represented by the difference in surface resistivity measured under the above two environments.
As is clear from Table 1 below, in the example, the change in resistance value due to environmental fluctuation was 0.7, which was a good result. On the other hand, in the conductive rubber materials of Comparative Examples 1 and 2, the resistance value (log Ω / □) greatly changed to 2 digits or more with environmental changes.
[0035]
[Table 1]

[0036]
With respect to 100 parts by weight of the aforementioned blend rubber material (NE40), as carbon black, 20 parts by weight (● mark) and 25 parts by weight (◯ mark) of thermal black having different DBP oil absorbency and

acetylene black

9, 11, 12, 13 FIG. 6 shows the relationship between the blending amount of carbon black and the surface resistivity of the blended rubber material dispersed with the carbon black when combined with parts by weight.
The Asahi Thermal FT with an oil absorption of 28 ml / 100 g and an average particle size of 80 mm was used as the thermal black, and the granular acetylene black with an oil absorption of 250 ml / 100 g and an average particle size of 40 mm was used as the acetylene black.
As shown in FIG. 6, even when the blending amount of acetylene black is changed within the range of 9 to 13 parts by weight, the change in the surface resistivity of the blend rubber material is as small as less than two digits. Therefore, the surface resistivity of the blended rubber material is 10⁷-10^TenIt can be easily adjusted within the range of Ω / □.
[0037]
FIG. 7 shows the relationship between the amount of carbon black blended in 100 parts by weight of the blend rubber material (NE40) and the surface resistivity of the blend rubber material dispersed in the same carbon black. . As the carbon black, the ketjen black having an oil absorption of 360 ml / 100 g and an average particle size of 30 mm was used, and the test was performed about twice.
When Ketjen Black having a high DBP oil absorbency is blended with the rubber material, the change in the resistance value of the rubber material with respect to the change in the blending amount is large, and in order to give a predetermined resistance value to the intermediate transfer member, It can be seen that it is preferable to use two or more types of carbon blacks having different DBP oil absorption properties when forming the elastic layer.
[0038]
【The invention's effect】
The image forming apparatus of the present invention forms a stable conductive path because a conductive rubber phase in which electronic conductive type conductive agents are densely aggregated is formed at the interface between the sea phase and the island phase of the incompatible blend rubber material. The resistance value change due to environmental fluctuation is small. In addition, since the elastic layer is composed of two or more rubber materials, the transfer current can flow stably without changing over time as compared with the conventional conductive silicone rubber having a large change in resistance over time. . Furthermore, the contact pressure between the intermediate transfer member and the image carrier is kept constant by forming a surface layer composed of carbon black dispersed conductive urethane paint in which fine powder of tetrafluoroethylene resin is dispersed on the elastic layer surface. The toner can be held and the toner adheres to the surface of the intermediate transfer member due to the nip load. Therefore, a high-quality transfer image can be formed.
Also, a mixture of acetylene black and thermal black having different DBP oil absorbency is used as a conductive agent.Claim 4According to the invention, the surface resistivity of the intermediate transfer member is 10⁷ -10^TenIt is easy to adjust within the range of Ω / □, and the variation in resistance value is reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of another image forming apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of an intermediate transfer drum in the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of an elastic layer in the present invention showing an outline of a dispersed state of a conductive agent.
FIG. 5 is an overall view of an image forming apparatus shown as an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the blending amount of thermal black and acetylene black and the surface resistivity of the blend rubber material.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the blending amount when blending one type of carbon black and the surface resistivity of the blend rubber material.
[Explanation of symbols]
U ... image forming apparatus, P ... recording medium (paper), 1 ... image carrier, 4 ... developing device, 5 ... intermediate transfer member, 5a ... substrate, 5b ... elastic layer, 5c ... surface layer, 6 ... transfer member .

Claims

An image carrier on which an electrostatic latent image according to image information is formed, a developing device that visualizes the electrostatic latent image formed on the image carrier as a toner image with toner, and a toner carried on the image carrier An intermediate transfer member on which an image is primarily transferred; and a transfer member that secondarily transfers an unfixed toner image on the intermediate transfer member to a recording medium. Carbon black dispersed conductive urethane paint in which is dispersed, the lower elastic layer has an oil absorption of 250 ml / 100 g or more of DBP oil absorption high carbon black and the oil absorption of 100 ml / 100 g or less of low DBP oil absorption carbon An image forming apparatus comprising an incompatible blend rubber material in which two or more types of carbon black having different DBP oil absorbency with black are dispersed.

The image forming apparatus according to claim 1, wherein the blend rubber material is made of at least two rubber materials having a difference in solubility parameter of 1.3 or more.

The image forming apparatus according to claim 2, wherein the blend rubber material is a mixture of NBR and EPDM.

2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein a mixture of acetylene black having high DBP oil absorption and thermal black having low DBP oil absorption is used as the carbon black of the elastic layer .

The image forming apparatus according to claim 4, wherein a mixing ratio of the acetylene black and the thermal black is in a range of 13:20 to 8:25 by weight ratio.