JP3832886B2 - 中間転写体及び該中間転写体を有する画像形成装置 - 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像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（複写機あるいはレーザービームプリンター）である。中間転写体として中抵抗の弾性ローラ２０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（コロナ放電器）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ービームを出力するレーザー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（マゼンタ現像器）により第１色であるマゼンタトナーＭにより現像される。この時第２〜第４の現像器４２・４３・４４（シアン、イエロー、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色のマゼンタ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２０は矢示の反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２０は、パイプ状の芯金２１と、その外周面に形成された弾性層２２からなる。
【００１０】
感光ドラム１上に形成担持された上記第１色のマゼンタトナー画像が、感光ドラム１と中間転写体２０とのニップ部を通過する過程で、中間転写体２０に印加される一次転写バイアスにより形成される電界により、中間転写体２０の外周面に順次中間転写されていく。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と呼ぶ。
【００１１】
中間転写体２０に対応する第１色のマゼンタ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１４により清掃される。
【００１２】
以下同様に第２色のシアントナー画像、第３色のイエロートナー画像、第４色のブラックトナー画像が順次中間転写体２０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】
２５は転写ローラで、中間転写体２０に対応し平行に軸受させて下面部に接触させて配設してある。
【００１４】
感光ドラム１から中間転写体２０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（＋）でバイアス電源６１から印加される。
【００１５】
感光ドラム１から中間転写体２０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、転写ローラ２５及び中間転写体クリーナ３５は中間転写体２０から離間することも可能である。
【００１６】
中間転写体２０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２４への転写は、転写ローラ２５が中間転写体２０に当接されると共に、給紙カセット９から中間転写体２０と転写ローラ２５との当接ニップに所定のタイミングで転写材２４が給送され、同時に二次転写バイアスがバイアス電源２９から転写ローラ２５に印加される。この二次転写バイアスにより中間転写体２０から第２の画像担持体である転写材２４へ合成カラートナー画像が転写される工程を二次転写という。トナー画像転写を受けた転写材２４は定着器１５へ導入され加熱定着される。
【００１７】
転写材２４への画像転写終了後、中間転写体２０上の転写残トナーは中間転写体クリーナ３５が当接されクリーニングされる。
【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ごとくの転写方法よりは以下の点で優れている。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に示されるごとく、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、曲率をもたせる等）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選択することができる。
【００１９】
例えば、薄い紙（４０ｇ／ｍ2 紙）から厚い紙（２００ｇ／ｍ2 紙）までの選択が可能である。第２の画像担持体の幅の広狭、長さの長短によらず転写可能。更には封筒、ハガキ、ラベル紙等までの対応が可能である。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
前述の通り、中間転写体を用いたフルカラープリンターや複写機は種々の利点を有しているが、以下の様な問題点を有している。
【００２１】
近年、広く普したパーソナルコンピュータのカラー化によって印刷物にも高速、高品位のカラー画像が求められる様になってきた。同時に複写機やプリンターの小型化、低価格化は急速に進展し、従来は高価格で一部の法人ユーザーが中心であった電子写真方式を用いたフルカラーの複写機やプリンターは中小オフィスや一般家庭までも含んだ、更に広範囲なユーザーが対象になりつつある。こういったユーザーを対象にしたフルカラープリンターや複写機は今まで以上に本体の小型化、低価格化が必要になると共に、メンテナンスの手間やそれに伴うランニングコストの低減がより一層重要となってきているといえる。しかし、現状では本体寿命と同等の耐久性を持つ中間転写体を得るのは困難であり、交換が必須となっている。中間転写体の頻繁な交換はメンテナンスの手間とランニングコストを押し上げる結果につながるために好ましいものではなく、中間転写体の寿命の延長は大きな改善課題といえる。
【００２２】
中間転写体の寿命を決定づける要因のひとつに抵抗値の変化による転写特性の低下が挙げられる。中間転写体は通常、転写特性が最適となるように抵抗値をはじめとする電気特性を調整して作製されるが、長期間の繰り返し使用による電圧の印加等により徐々に抵抗値が変化する場合が多い。ある程度の変化はプリンターや複写機本体に設けた転写電圧調整機構等で補正できるが、この値が許容範囲を越えると適正な転写特性が得られなくなり、中間転写体の交換が必要となる。
【００２３】
更に、プリンターや複写機の本体の小型化や低コスト化を推進する上でも中間転写体抵抗値の変化は問題になる。それは、中間転写体が経時的抵抗変化を生じることを前提にして上記の様に制御機構や余裕を持った電源容量を本体設計に組み込む必要を生じるために、費用とスペースが必要となるからである。
【００２４】
こういった問題点に対して十分に対応できる中間転写体は今だ得られていない。しかるに、本発明は前述の問題を解決した中間転写体を有する画像形成装置を提案するものである。
【００２５】
本発明の目的は、長期の使用に際しても電気特性、特に抵抗の変化が少なく、寿命が長い中間転写体を有する画像形成装置を提供することにある。
【００２６】
また、本発明の目的は、中間転写体の交換によるメンテナンスの手間及びランニングコストの増大を抑えた画像形成装置を提供することにある。
【００２７】
更に、本発明の目的は、中間転写体の抵抗値の変化を見越んだ大容量の電源の搭載等による本体の大型化や本体コストの増加を防止した画像形成装置を提供することにある。
【００２８】
【課題を解決する手段】
即ち、本発明は、第１の画像担持体から転写された画像を第２の画像担持体上に更に転写するための中間転写体において、
前記中間転写体が複数の層からなる構成であり、前記中間転写体の初期の抵抗値Ｒ１と中間転写体表面積１ｍ 2 あたり５ｍＡの直流電流を連続５時間印加した後の抵抗値Ｒ２が下記式の関係
０．５≦Ｒ２／Ｒ１≦５かつ
５．０×１０ 4 Ω≦Ｒ２≦５．０×１０ 9 Ω
を満たすことを特徴とする中間転写体
（前記抵抗値Ｒ１及びＲ２の測定方法並びに前記電流の印加方法は以下のとおりである。
（抵抗値の測定方法）
（１）２３℃、６５％ＲＨ環境下において前記中間転写体と金属ロール（φ３０〜４０）を両者の軸が平行になるように線圧４０ｇ／ｃｍで当接させ、前記金属ロールの上流側に直流電源をつなぎ、前記中間転写体の下流側に抵抗器及び前記抵抗器の両端の電位差Ｖｒを読むための電位差計をつなぐ（前記中間転写体がベルトの場合はベルトの内径と同等のアルミシリンダーを芯に使用して測定する。）。
（２）前記金属ロールを駆動回転し、これに従動する中間転写体の周速が１２０ｍｍ／ｓｅｃになるように調節する。
（３）前記直流電源から＋１ｋＶの定電圧を回路に印加し、前記抵抗器の両端の電位差Ｖｒを前記電位差計にて読む。
（４）得られた電位差Ｖｒから回路に流れる電流値Ｉを求め、電流値Ｉを印加電圧（＋１ｋＶ）で除した値を前記中間転写体の抵抗値とする。
（電流の印加方法）
（１）前記の抵抗値の測定方法と同様にして前記中間転写体をセットして回転駆動する。
（２）中間転写体の表面積１ｍ 2 あたり５ｍＡの定電流になる様に電流を調節し、そのまま連続５時間直流電流を印加する。）
である。
【００３０】
【発明の実施の形態】
中間転写体はエラストマー、ゴム、樹脂等の材料に必要に応じて種々の導電剤や添加剤を用いて良好な転写効率が得られる範囲に抵抗を制御して構成され、転写バイアスを印加して使用される。しかし、初期の抵抗を適性な範囲に調整しても長期間に渡って繰り返し電圧印加を続けた場合に抵抗が変化し、初期の抵抗を維持することができなくなるという現象を生じる。特に一定方向の直流電流を印加した場合に発生し易く、一般に中導電性の高分子材料には起きることが多い。
【００３１】
長期の使用で発生する抵抗変動のひとつは抵抗が初期の値より高くなる場合であり、導電剤の種類や導電機構によって異なるが、構成材料の分極やイオンの移動等によって導電性を維持できなくなっていると考えられる。
【００３２】
中間転写体の抵抗が上昇すると転写効率を維持するためには転写電圧を高くする必要があり、これに対応した縁免距離と電源容量を本体設計に盛り込む必要が生じる。その結果、装置の大型化とコストの上昇は避けられない。
【００３３】
更に中間転写体の抵抗が上昇し、初期の値より大幅に高くなると本体側の制御、調整だけでは転写効率の低下を抑えることができなくなり、一次転写効率に次いで二次転写効率も低下し、画像濃度の低下や中間転写体表面の転写残現像剤の増加により、クリーニング特性も悪化して画像不良となる。また、転写材上に顕著なクリーニング不良が認められなくても中間転写体表面にクリーニングされずに残った現像剤から融着が発生して、転写抜けによる画像の部分的な欠損を生じる等中間転写体抵抗の上昇はいずれも大きな問題となる。
【００３４】
一方で長期の使用によって中間転写体の抵抗値が低くなることがある。これは特に高導電性の導電剤を多量に使用した場合等に生じるが、長期の繰り返し電圧印加に対して局部的な導通経路が形成され、中間転写体の耐圧性が低下し、所謂リークを生じてしまう場合である。その結果、部分的な転写不良による画像の欠損、あるいは全体的な転写効率の低下とそれに伴うクリーニング不良を生じ、顕著な画像欠陥となる。
【００３５】
この現象は印加電圧の高さよりも電流量に大きく依存することがわかっており、過大な電流を数時間印加することで、長期の使用における抵抗変動の有無を知ることができる。フルカラー画像を得るための中間転写体への電圧印加の機会は一次転写が４回行われるのに対して二次転写は１回の割合であるため、一次転写を中心に耐久性を考える必要がある。本発明における電流印加条件では中間転写体に連続１０〜２０万回の一次転写を行った場合と同程度の電流が流れていることになり、かなり長期の使用を行った状況に相当する。従って、本発明における電流印加による中間転写体抵抗の変化の割合（Ｒ２／Ｒ１）が０．１以上〜１０以下であれば上記の問題を回避することが可能であり、十分な中間転写体寿命を有していると判断できる。好ましくは０．５以上、５以下である。
【００３６】
更に、長期間使用した後でも良好な転写効率を維持し、同時に本体構成の大型化を避け本体コストを低減するためには本発明による電流印加後の中間転写体抵抗値Ｒ２は５．０×１０4 Ω以上、５．０×１０9 Ω以下の範囲に抑える必要がある。この値が５．０×１０4 未満だと転写効率の低下や部分的なリークによる転写不良を生じ易く、５．０×１０9 Ωを越えると前述の場合と同様に電源容量の拡大や転写効率の低下を生じる。この値は好ましくは５．０×１０5 Ω以上、１．０×１０9 Ω以下の範囲である。
【００３７】
以上の様に抵抗変動を生じた中間転写体は問題が数多く発生し、交換を余儀なくされる。抵抗値が中間転写体の寿命を決定づけていると言え、本発明の抵抗特性を有した中間転写体は寿命が十分長く、低いランニングコストと本体コストの上昇や大型化を抑えることができる。
【００３８】
この様な特性を発揮する方法として、中間転写体を構成する各種材料の選択と混合量の調整及び中間転写体の層構成や製造方法の最適化等の手段があるが、中間転写体の抵抗が上記の範囲に入っていれば特に方法は限定されるものではない。例えば次のような材料の使用や手段が挙げられる。
【００３９】
材料面からは、導電剤としては導電性カーボンブラック、またはアルミニウムやニッケル、ステンレス等の金属粒子や繊維及び酸化スズ、ホウ酸アルミニウム、チタン酸ストロンチウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等の粒子やウイスカー及びマイカ等の片状粒子に酸化スズ、酸化アンチモン、カーボンブラック等で表面処理を行ったもの等の電子導電系導電剤や、イオン導電系としてスルホン酸塩やアンモニウム塩他、各種の界面活性剤がある。また、バインダーに比較的抵抗の低く、抵抗変動を起こしにくい材料を選択して使用する方法もある。抵抗の低いバインダーも特に限定されるものではないが４級アンモニウム塩含有ポリメタクリル酸メチル、ポリビニルアニリン、ポリビニルピロール、ポリジアセチレン及びポリエチレンイミン等の導電性樹脂が挙げられ、更にウレタンやＮＢＲ、エピクロルヒドリンゴム等の汎用エラストマー、ゴム、樹脂の中にも分子組成によってある程度抵抗が低いものがあり、更に、導電性を得るために積極的に各種官能基を導入して抵抗の調整を行う方法も選択できる。
【００４０】
本発明においては、中間転写体を複数の層からなる構成として、各層の抵抗や材料の選択と組み合わせによって抵抗変動のより小さい構成をとる手段を用いる。また、中間転写体を製造する過程において各種の材料を混合、分散する装置やその時の条件の選択と適正化によって、導電剤を始めとする構成成分の分散状態等を制御し、抵抗の変動を低減することもできる。
【００４１】
しかし、いずれの場合も中間転写体を所望の抵抗に調整し、高電流印加後の抵抗の変動を抑えるのは容易ではない場合が多い。導電剤として、導電性が高く、抵抗変動の少ない高導電の金属粒子及び導電性金属酸化物粒子を用いると安定的に本発明の抵抗値に調整することが難しい場合が多く、また、粒子径が小さいカーボンブラック等の導電剤は分散性が悪く、粒子の凝集によりリークの原因になる場合もある。一方、イオン導電剤は電流印加による抵抗の変動が大きくなり易い。従って、上記の材料や製造方法、層構成等を必要に応じて複数組み合わせて使用することが本発明の抵抗範囲に調整する上で効果が高い。
【００４２】
例えば、抵抗の異なる複数の樹脂、エラストマー等を混合し、抵抗値と変化量を調整する方法がある。具体的にはＮＢＲやエピクロルヒドリンゴム、ウレタンエラストマーの様な比較的抵抗の低いバインダーを単独または他のゴム等と混合して抵抗を調整する方法が用いられる。また、同様に低抵抗の樹脂、エラストマーに対し小量の導電剤を添加して抵抗調整を行う手段も中間転写体の抵抗変動が小さくなり好ましい。更に、導電性や粒径の異なる複数の導電剤を混合して使用する方法も有効である。例えば、導電性は高いが粒子が細かく均一分散と抵抗調整が難しいカーボンブラックと導電性がやや劣るが分散性が良く抵抗の調整も比較的し易い粒状酸化チタンを混合したり、導電性の高い針状導電剤とそれより導電性の低い粒状導電剤や低導電性のカーボンブラックを混合する等の方法が本発明の範囲に中間転写体抵抗を調整する効果がある。
【００４３】
また、本発明に用いる中間転写体に使用できるゴム、エラストマー、樹脂として他に例えば、エラストマーやゴムとしては、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、クロロプレンゴム、ブチルゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム及びノルボルネンゴム等が挙げられる。また、樹脂類としてはポリスチレン、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、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、キシレン樹脂及びポリビニルブチラール樹脂等が挙げられる。
【００４４】
また、中間転写体表面の滑り性を上げ、転写性を向上するために本発明の特性に影響をおよぼさない範囲で必要に応じて滑剤を添加しても良い。滑剤は滑り性が向上するものであれば特に制限はなく、例えば下記の様なものが用いられる。
【００４５】
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等の樹脂の様なフッ素化合物の粉体、シリコーン樹脂粒子、シリコーンゴム、シリコーンエラストマー等のシリコーン系の粉体。ＰＥ、ＰＰ、ＰＳ、アクリル樹脂、ナイロン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂及びこれらの化合物、混合物の粉体、球状グラファイト等の粒状炭素、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化スズ、酸化鉄等の無機粉体等であり、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。また、粒子の形状や粒径も特に限定されるものではなく球状、繊維状、板状、不定型等潤滑性が得られればどのような形状でも使用でき、粒径も制限はないものの分散性や表面性を考慮すると０．０２μｍ〜５０μｍの範囲が望ましい。これらの粉体には必要に応じて潤滑性を阻害しない範囲で表面処理を行っても良い。また、諸特性に問題を与えない範囲で分散剤を使用することもできる。
【００４６】
この様な各種樹脂、エラストマーゴム等のバインダー中に混合、分散する方法も適宜公知のものを用いることができる。バインダー成分がゴムまたはエラストマーの場合にはロールミル、ニーダー、バンバリーミキサー等の装置が用いられ、液状の場合にはボールミル、ビーズミル、ホモジナイザー、ペイントシェイカー、ナノマイザーもしくはそれに類する装置を使用して分散できる。
【００４７】
また本発明の中間転写体に組み合わされる感光体は剛体ローラの表面に感光層を被覆した感光ドラムの方が画像の重ね合わせ時の色ズレが小さくなり、好ましい。また、安全性やコストの面から有機感光ドラムが好ましい。
【００４８】
次に、本発明における中間転写体の初期と電流印加後の抵抗測定方法及び電流の印加方法を下記に示す。
（中間転写体の抵抗測定方法）
（１）２３℃、６５％ＲＨ環境下において中間転写体と金属ロール（φ３０〜４０）を両者の軸が平行になるように線圧４０ｇ／ｃｍで当接させ、直流電源、抵抗器、電位差計をつなぐ（図２）。この時に中間転写体がベルトの場合はベルトの内径と同等のアルミシリンダーを芯に使用して測定する。
（２）上記金属ロールを駆動回転し、これに従動する中間転写体の周速が１２０ｍｍ／ｓｅｃになるように調節する。
（３）直流電源から＋１ｋＶの定電圧を回路に印加し、中間転写体の下流側に挿入した測定サンプルより十分に低い既知の抵抗値を持つ抵抗器の、両端のそれぞれの電圧における電位差Ｖｒを電位差計にて読む。
（４）得られた電位差Ｖｒから、回路に流れる電流値Ｉを求め、電流値Ｉを印加電圧で除した値をそれぞれの印加電圧における中間転写体の抵抗値とする。
（電流印加方法）
（１）上記の抵抗測定方法と同様にして中間転写体をセットして回転駆動する。
（２）中間転写体の表面積１ｍ2 あたり５ｍＡの定電流になる様に電流を調節し、そのまま連続５時間直流電流を印加する。
【００４９】
本発明に用いる中間転写体は、例えば、円筒状の導電性支持体上に少なくともゴム、エラストマー、樹脂よりなる弾性層を有するローラ形状、更には、その弾性層の上層に一層以上の被覆層を有するローラ形状、または、図６に示されるごとくのベルト形状と種々の態様を目的、必要に応じて選択することができる。ベルト形状の場合も樹脂の単層または複数の層を有したものやローラ形状と同等に弾性層上に被覆層を設けたもの等様々な形態が使用できるが、均一な転写ニップを維持するためには弾性層に被覆層を設けたものが好ましい。その構成の例を図３〜図６に示す。
【００５０】
ローラの弾性層の膜厚は０．５ｍｍ以上、更には１ｍｍ以上、特には１ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましい。樹脂ベルトでの場合は１００μｍ〜５００μｍ、弾性ベルトでは５００μｍ〜３ｍｍ程度が好ましい。また、被覆層の膜厚は、下層の弾性層の柔軟性を更にその上の上層あるいは感光体表面に伝えるための薄層にすることが好ましく、具体的には３ｍｍ以下、更には２ｍｍ以下、特には５μｍ〜１ｍｍであることが好ましい。
【００５１】
各図において、１００は剛体である円筒状導電性支持体、１０１は弾性層、１０２及び１０３は被覆層、また１０４は中間転写ベルトを示す。
【００５２】
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。
【００５３】
本発明の中間転写体は、例えば以下のようにして製造される。
【００５４】
まず、円筒状導電性支持体としての金属ロールを用意する。ゴム、エラストマー、樹脂等を金属ロール上に溶融成型、注入成型、浸漬塗工あるいはスプレー塗工等により成型することによって弾性層を設ける。次に、被覆層の材料を弾性層の上に溶融成型、注入成型、浸漬塗工あるいはスプレー塗工等により成型することによって被覆層を設ける。
【００５５】
以下に実施例をもって本発明を詳細に説明する。
【００５６】
【実施例】
（実施例１）
直径１８２ｍｍ、長さ３２０ｍｍ、厚み３ｍｍのアルミ製円筒状ローラ表面に下記配合のゴムコンパウンドを金型を用いてトランスファー成型することにより、厚さ５ｍｍの弾性層を有するローラ（１）を得た。部は全て重量部てある。
【００５７】
【００５８】
次に、その上層用に下記配合の塗料を調製した。
【００５９】
【００６０】
この塗料をローラ（１）表面へスプレー塗布し、厚み４０μｍの被覆層を形成し、その後、８０℃で１時間加熱した後１２０℃で更に１時間加熱して残存溶剤を除去し、かつ被膜に架橋を施し、強靭な表面層を有する中間転写体（１）を２本作製した。このうち１本の中間転写体の初期の抵抗値Ｒ１は２．８×１０7 Ωであった。
【００６１】
この中間転写体（１）を図１に示されるフルカラー電子写真装置に装着し、有機感光ドラムを用いて、シアン単色で転写効率を測定した。この時二次転写電圧は可変として二次転写効率が最高となる電圧で測定した。その結果、第１の画像担持体である感光ドラムから中間転写体への一次転写効率は９６％、中間転写体から第２の画像担持体である８０ｇ／ｍ2 紙への二次転写効率は９６％であり非常に良好な値を得た。この時の最適二次転写電圧は２．０ｋＶと十分に低く、良好であった。
【００６２】
なお、本発明において、一次転写効率及び二次転写効率は次式により求めた値である。
【００６３】
【００６４】
その後、前述の電流印加治具を用いて所定の電流を５時間印加した後に測定した抵抗値Ｒ２は３．７×１０7 Ωであり、Ｒ２／Ｒ１は１．３と良好であった。更に、この中間転写体の転写効率を測定したところ、一次転写効率は９４％、二次転写効率は９５％であり、この時の最適二次転写電圧は２．２ｋＶで転写効率、最適転写電圧とも初期とほとんど変化せず良好な結果であった。また、画像も初期と同様の良好な画質が得られた。
【００６５】
また、２本作製した中間転写体（１）のうち電流印加を行わなかったものの初期抵抗を測定したところ２．７×１０7 Ωであった。この中間転写体を前述のフルカラー電子写真装置に装着し、８０ｇ／ｍ2 のＡ３サイズ紙を使用して画像印字率２％のフルカラープリントを連続して３万枚行った。３万枚後の最適二次転写電圧は２．０ｋＶと十分に低く良好な値であり、リーク等電流に起因する問題は認められなかった。その後、再び中間転写体の抵抗を測定したところ３．３×１０7 Ωであり、前述の電流印加試験よりも変化幅が小さかった。従って、本発明の電流印加試験によれば電子写真装置で実際にフルカラー３万回の二次転写と１２万回の一次転写を行った場合に相当する十分な耐久性が得られることが確認された。
【００６６】
以下に本実施例の作像条件を示す。
【００６７】
感光体：ＴＰＦＥ粒子を分散した保護層を有する有機感光ドラム
表面電位：−７５０Ｖ
カラー現像剤（４色共に）：非磁性一成分トナー
プロセススピード：１２０ｍｍ／ｓｅｃ
現像バイアス：−５６０Ｖ
【００６８】
（実施例２）
下記配合の弾性層コンパウンドを用いて実施例１と同様の方法でゴムローラを作製した。
【００６９】
ＮＢＲ ８５部
ＩＲ １５部
導電性酸化チタン ５部
炭酸カルシウム １５部
加硫剤 ３部
加硫助剤 ２部
加硫促進剤 ３部
このゴムローラを使用した以外は実施例１と同様にして中間転写体を得た。
【００７０】
この中間転写体を使用して実施例１と同様の方法で抵抗値と転写効率を測定したところ、実施例１と同様に良好な結果を得た。結果を表１に示す。
【００７１】
（実施例３）
実施例１において被覆層に導電剤として平均長径１５μｍ、平均短径０．７μｍの導電性ホウ酸アルミニウムウイスカーと粒径０．３μｍの粒状酸化チタンをポリウレタンプレポリマー１００部に対して、それぞれ３０部と２０部の割合で混合し、均一に分散して被覆層用の塗料を調製した。この塗料を使用して実施例１と同様に中間転写体を作製した。この中間転写体を使用して実施例１と同様の方法で抵抗値と転写効率を測定したところ、実施例１と同様に良好な結果を得た。結果を表１に示す。
【００７２】
（参考例１）
下記配合の弾性層コンパウンドを用いて実施例１と同様の方法でゴムローラを作製した。
【００７３】
ＮＢＲ ６０部
ＩＲ ４０部
カチオン系イオン導電剤 ２部
パラフィン系オイル ５部
加硫助剤 ２部
加硫促進剤 ３部
加硫剤 ５部
このゴムローラを使用した以外は実施例１と同様にして中間転写体を作製した。この中間転写体を使用して実施例１と同様の方法で抵抗値と転写効率を測定したところ、電流印加後の転写効率がやや低下し、最適転写電圧も高くなっていたが、実用可能と判断した。結果を表１に示す。
【００７４】
（実施例４）
下記配合の弾性層コンパウンドを用いて実施例１と同様の方法でゴムローラを作製した。
【００７５】
ＮＢＲ ３５部
エピクロルヒドリンゴム ６５部
導電性カーボンブラック ２５部
パラフィン系オイル ６部
炭酸カルシウム ５部
加硫剤 ３部
加硫助剤 ２部
加硫促進剤 ３部
このゴムローラに実施例２と同様にして被覆層を設け、中間転写体を得た。この中間転写体を使用して実施例１と同様の方法で抵抗値と転写効率を測定したところ、転写効率がやや実施例１より劣るが、実用可能と判断した。結果を表１に示す。
【００７６】
（実施例５）
実施例２のゴムコンパウンドを用いて押し出し成型により、厚さ１ｍｍ、外周長５８４ｍｍのシームレスゴムベルトを作製した。このゴムベルトに実施例１と同様にして被覆層を設け、中間転写体ベルトを作製した。このベルトを図６の機械にセットし、実施例１と同様の試験を行ったところ、実施例１と同等の良好な結果が得られた。結果を表１に示す。
【００７７】
（比較例１）
下記配合の弾性層コンパウンドを用いて実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。
【００７８】
シリコーンゴム １００部
カチオン系イオン系導電剤 １５部
炭酸カルシウム １８部
加硫促進剤 ３部
加硫剤 ５部
このゴムローラを使用した以外は実施例１と同様にして中間転写体を作製した。この中間転写体を使用して実施例１と同様の方法で抵抗値と転写効率を測定したところ、初期の転写効率は問題なかったが、電流印加後は抵抗の上昇が著しく、転写効率も大きく低下していた。転写画像は画像濃度の低下と中間転写体クリーニング不良による画像不良を生じていた。結果を表１に示す。
【００７９】
（比較例２）
下記配合の弾性層コンパウンドを用いて実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。
【００８０】
ＳＢＲ １００部
導電性カーボンブラック ４５部
パラフィン系オイル ２０部
加硫剤 ５部
加硫助剤 ２部
加硫促進剤 ３部
このゴムローラに実施例２と同様にして被覆層を設け、中間転写体を得た。この中間転写体を使用して実施例１と同様の方法で抵抗値と転写効率を測定したところ、初期は転写効率、画質とも実用範囲内であったが、電流印加後の転写効率は著しく低下し、中間転写体のリークに起因する部分的な転写不良による転写画像の欠損や中間転写体クリーニング不良による画像不良を生じた。結果を表１に示す。
【００８１】
【表１】
【００８２】
【発明の効果】
以上の様に特定の電流を印加した後の抵抗値とその変化の割合が一定の範囲内にある中間転写体を使用することにより、中間転写体の長寿命化が図れ、ランニングコストが低減でき、同時に本体の小型化とコストダウンも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の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概略図である。
【図２】本発明における抵抗測定及び電流印加装置の概略図である
【図３】弾性層を有するローラ形状の中間転写体の断面図である。
【図４】弾性層の上に被覆層を有するローラ形状の中間転写体の断面図である。
【図５】弾性層の上に複数の被覆層を有するローラ形状の中間転写体の断面図である。
【図６】本発明の中間転写ベルトを用いたカラー画像出力装置の概略図である。
【符号の説明】
１ 感光ドラム
２ 一次帯電器
３ 像露光手段
９ 給紙カセット
１４ 感光ドラムのクリーニング装置
１５ 定着器
２０ 中間転写体
２１ 芯金
２２ 弾性体層
２４ 転写材
２５ 転写ローラ
３５ 中間転写体クリーナ
４１ マゼンタ色現像装置
４２ シアン色現像装置
４３ イエロー色現像装置
４４ ブラック色現像装置
６１ バイアス電源
１００ 芯金
１０１ 弾性層
１０２ 被覆層
１０３ 被覆層
１０４ ベルト状中間転写体
２００ 金属ロール
２０１ 抵抗器
２０２ 電源
２０３ 電位差計
【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像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（複写機あるいはレーザービームプリンター）である。中間転写体として中抵抗の弾性ローラ２０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（コロナ放電器）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ービームを出力するレーザー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（マゼンタ現像器）により第１色であるマゼンタトナーＭにより現像される。この時第２〜第４の現像器４２・４３・４４（シアン、イエロー、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色のマゼンタ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２０は矢示の反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２０は、パイプ状の芯金２１と、その外周面に形成された弾性層２２からなる。
【００１０】
感光ドラム１上に形成担持された上記第１色のマゼンタトナー画像が、感光ドラム１と中間転写体２０とのニップ部を通過する過程で、中間転写体２０に印加される一次転写バイアスにより形成される電界により、中間転写体２０の外周面に順次中間転写されていく。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と呼ぶ。
【００１１】
中間転写体２０に対応する第１色のマゼンタ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１４により清掃される。
【００１２】
以下同様に第２色のシアントナー画像、第３色のイエロートナー画像、第４色のブラックトナー画像が順次中間転写体２０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】
２５は転写ローラで、中間転写体２０に対応し平行に軸受させて下面部に接触させて配設してある。
【００１４】
感光ドラム１から中間転写体２０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（＋）でバイアス電源６１から印加される。
【００１５】
感光ドラム１から中間転写体２０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、転写ローラ２５及び中間転写体クリーナ３５は中間転写体２０から離間することも可能である。
【００１６】
中間転写体２０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２４への転写は、転写ローラ２５が中間転写体２０に当接されると共に、給紙カセット９から中間転写体２０と転写ローラ２５との当接ニップに所定のタイミングで転写材２４が給送され、同時に二次転写バイアスがバイアス電源２９から転写ローラ２５に印加される。この二次転写バイアスにより中間転写体２０から第２の画像担持体である転写材２４へ合成カラートナー画像が転写される工程を二次転写という。トナー画像転写を受けた転写材２４は定着器１５へ導入され加熱定着される。
【００１７】
転写材２４への画像転写終了後、中間転写体２０上の転写残トナーは中間転写体クリーナ３５が当接されクリーニングされる。
【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ごとくの転写方法よりは以下の点で優れている。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に示されるごとく、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、曲率をもたせる等）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選択することができる。
【００１９】
例えば、薄い紙（４０ｇ／ｍ2 紙）から厚い紙（２００ｇ／ｍ2 紙）までの選択が可能である。第２の画像担持体の幅の広狭、長さの長短によらず転写可能。更には封筒、ハガキ、ラベル紙等までの対応が可能である。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
前述の通り、中間転写体を用いたフルカラープリンターや複写機は種々の利点を有しているが、以下の様な問題点を有している。
【００２１】
近年、広く普したパーソナルコンピュータのカラー化によって印刷物にも高速、高品位のカラー画像が求められる様になってきた。同時に複写機やプリンターの小型化、低価格化は急速に進展し、従来は高価格で一部の法人ユーザーが中心であった電子写真方式を用いたフルカラーの複写機やプリンターは中小オフィスや一般家庭までも含んだ、更に広範囲なユーザーが対象になりつつある。こういったユーザーを対象にしたフルカラープリンターや複写機は今まで以上に本体の小型化、低価格化が必要になると共に、メンテナンスの手間やそれに伴うランニングコストの低減がより一層重要となってきているといえる。しかし、現状では本体寿命と同等の耐久性を持つ中間転写体を得るのは困難であり、交換が必須となっている。中間転写体の頻繁な交換はメンテナンスの手間とランニングコストを押し上げる結果につながるために好ましいものではなく、中間転写体の寿命の延長は大きな改善課題といえる。
【００２２】
中間転写体の寿命を決定づける要因のひとつに抵抗値の変化による転写特性の低下が挙げられる。中間転写体は通常、転写特性が最適となるように抵抗値をはじめとする電気特性を調整して作製されるが、長期間の繰り返し使用による電圧の印加等により徐々に抵抗値が変化する場合が多い。ある程度の変化はプリンターや複写機本体に設けた転写電圧調整機構等で補正できるが、この値が許容範囲を越えると適正な転写特性が得られなくなり、中間転写体の交換が必要となる。
【００２３】
更に、プリンターや複写機の本体の小型化や低コスト化を推進する上でも中間転写体抵抗値の変化は問題になる。それは、中間転写体が経時的抵抗変化を生じることを前提にして上記の様に制御機構や余裕を持った電源容量を本体設計に組み込む必要を生じるために、費用とスペースが必要となるからである。
【００２４】
こういった問題点に対して十分に対応できる中間転写体は今だ得られていない。しかるに、本発明は前述の問題を解決した中間転写体を有する画像形成装置を提案するものである。
【００２５】
本発明の目的は、長期の使用に際しても電気特性、特に抵抗の変化が少なく、寿命が長い中間転写体を有する画像形成装置を提供することにある。
【００２６】
また、本発明の目的は、中間転写体の交換によるメンテナンスの手間及びランニングコストの増大を抑えた画像形成装置を提供することにある。
【００２７】
更に、本発明の目的は、中間転写体の抵抗値の変化を見越んだ大容量の電源の搭載等による本体の大型化や本体コストの増加を防止した画像形成装置を提供することにある。
【００２８】
【課題を解決する手段】
即ち、本発明は、第１の画像担持体から転写された画像を第２の画像担持体上に更に転写するための中間転写体において、
前記中間転写体が複数の層からなる構成であり、前記中間転写体の初期の抵抗値Ｒ１と中間転写体表面積１ｍ 2 あたり５ｍＡの直流電流を連続５時間印加した後の抵抗値Ｒ２が下記式の関係
０．５≦Ｒ２／Ｒ１≦５かつ
５．０×１０ 4 Ω≦Ｒ２≦５．０×１０ 9 Ω
を満たすことを特徴とする中間転写体
（前記抵抗値Ｒ１及びＲ２の測定方法並びに前記電流の印加方法は以下のとおりである。
（抵抗値の測定方法）
（１）２３℃、６５％ＲＨ環境下において前記中間転写体と金属ロール（φ３０〜４０）を両者の軸が平行になるように線圧４０ｇ／ｃｍで当接させ、前記金属ロールの上流側に直流電源をつなぎ、前記中間転写体の下流側に抵抗器及び前記抵抗器の両端の電位差Ｖｒを読むための電位差計をつなぐ（前記中間転写体がベルトの場合はベルトの内径と同等のアルミシリンダーを芯に使用して測定する。）。
（２）前記金属ロールを駆動回転し、これに従動する中間転写体の周速が１２０ｍｍ／ｓｅｃになるように調節する。
（３）前記直流電源から＋１ｋＶの定電圧を回路に印加し、前記抵抗器の両端の電位差Ｖｒを前記電位差計にて読む。
（４）得られた電位差Ｖｒから回路に流れる電流値Ｉを求め、電流値Ｉを印加電圧（＋１ｋＶ）で除した値を前記中間転写体の抵抗値とする。
（電流の印加方法）
（１）前記の抵抗値の測定方法と同様にして前記中間転写体をセットして回転駆動する。
（２）中間転写体の表面積１ｍ 2 あたり５ｍＡの定電流になる様に電流を調節し、そのまま連続５時間直流電流を印加する。）
である。
【００３０】
【発明の実施の形態】
中間転写体はエラストマー、ゴム、樹脂等の材料に必要に応じて種々の導電剤や添加剤を用いて良好な転写効率が得られる範囲に抵抗を制御して構成され、転写バイアスを印加して使用される。しかし、初期の抵抗を適性な範囲に調整しても長期間に渡って繰り返し電圧印加を続けた場合に抵抗が変化し、初期の抵抗を維持することができなくなるという現象を生じる。特に一定方向の直流電流を印加した場合に発生し易く、一般に中導電性の高分子材料には起きることが多い。
【００３１】
長期の使用で発生する抵抗変動のひとつは抵抗が初期の値より高くなる場合であり、導電剤の種類や導電機構によって異なるが、構成材料の分極やイオンの移動等によって導電性を維持できなくなっていると考えられる。
【００３２】
中間転写体の抵抗が上昇すると転写効率を維持するためには転写電圧を高くする必要があり、これに対応した縁免距離と電源容量を本体設計に盛り込む必要が生じる。その結果、装置の大型化とコストの上昇は避けられない。
【００３３】
更に中間転写体の抵抗が上昇し、初期の値より大幅に高くなると本体側の制御、調整だけでは転写効率の低下を抑えることができなくなり、一次転写効率に次いで二次転写効率も低下し、画像濃度の低下や中間転写体表面の転写残現像剤の増加により、クリーニング特性も悪化して画像不良となる。また、転写材上に顕著なクリーニング不良が認められなくても中間転写体表面にクリーニングされずに残った現像剤から融着が発生して、転写抜けによる画像の部分的な欠損を生じる等中間転写体抵抗の上昇はいずれも大きな問題となる。
【００３４】
一方で長期の使用によって中間転写体の抵抗値が低くなることがある。これは特に高導電性の導電剤を多量に使用した場合等に生じるが、長期の繰り返し電圧印加に対して局部的な導通経路が形成され、中間転写体の耐圧性が低下し、所謂リークを生じてしまう場合である。その結果、部分的な転写不良による画像の欠損、あるいは全体的な転写効率の低下とそれに伴うクリーニング不良を生じ、顕著な画像欠陥となる。
【００３５】
この現象は印加電圧の高さよりも電流量に大きく依存することがわかっており、過大な電流を数時間印加することで、長期の使用における抵抗変動の有無を知ることができる。フルカラー画像を得るための中間転写体への電圧印加の機会は一次転写が４回行われるのに対して二次転写は１回の割合であるため、一次転写を中心に耐久性を考える必要がある。本発明における電流印加条件では中間転写体に連続１０〜２０万回の一次転写を行った場合と同程度の電流が流れていることになり、かなり長期の使用を行った状況に相当する。従って、本発明における電流印加による中間転写体抵抗の変化の割合（Ｒ２／Ｒ１）が０．１以上〜１０以下であれば上記の問題を回避することが可能であり、十分な中間転写体寿命を有していると判断できる。好ましくは０．５以上、５以下である。
【００３６】
更に、長期間使用した後でも良好な転写効率を維持し、同時に本体構成の大型化を避け本体コストを低減するためには本発明による電流印加後の中間転写体抵抗値Ｒ２は５．０×１０4 Ω以上、５．０×１０9 Ω以下の範囲に抑える必要がある。この値が５．０×１０4 未満だと転写効率の低下や部分的なリークによる転写不良を生じ易く、５．０×１０9 Ωを越えると前述の場合と同様に電源容量の拡大や転写効率の低下を生じる。この値は好ましくは５．０×１０5 Ω以上、１．０×１０9 Ω以下の範囲である。
【００３７】
以上の様に抵抗変動を生じた中間転写体は問題が数多く発生し、交換を余儀なくされる。抵抗値が中間転写体の寿命を決定づけていると言え、本発明の抵抗特性を有した中間転写体は寿命が十分長く、低いランニングコストと本体コストの上昇や大型化を抑えることができる。
【００３８】
この様な特性を発揮する方法として、中間転写体を構成する各種材料の選択と混合量の調整及び中間転写体の層構成や製造方法の最適化等の手段があるが、中間転写体の抵抗が上記の範囲に入っていれば特に方法は限定されるものではない。例えば次のような材料の使用や手段が挙げられる。
【００３９】
材料面からは、導電剤としては導電性カーボンブラック、またはアルミニウムやニッケル、ステンレス等の金属粒子や繊維及び酸化スズ、ホウ酸アルミニウム、チタン酸ストロンチウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等の粒子やウイスカー及びマイカ等の片状粒子に酸化スズ、酸化アンチモン、カーボンブラック等で表面処理を行ったもの等の電子導電系導電剤や、イオン導電系としてスルホン酸塩やアンモニウム塩他、各種の界面活性剤がある。また、バインダーに比較的抵抗の低く、抵抗変動を起こしにくい材料を選択して使用する方法もある。抵抗の低いバインダーも特に限定されるものではないが４級アンモニウム塩含有ポリメタクリル酸メチル、ポリビニルアニリン、ポリビニルピロール、ポリジアセチレン及びポリエチレンイミン等の導電性樹脂が挙げられ、更にウレタンやＮＢＲ、エピクロルヒドリンゴム等の汎用エラストマー、ゴム、樹脂の中にも分子組成によってある程度抵抗が低いものがあり、更に、導電性を得るために積極的に各種官能基を導入して抵抗の調整を行う方法も選択できる。
【００４０】
本発明においては、中間転写体を複数の層からなる構成として、各層の抵抗や材料の選択と組み合わせによって抵抗変動のより小さい構成をとる手段を用いる。また、中間転写体を製造する過程において各種の材料を混合、分散する装置やその時の条件の選択と適正化によって、導電剤を始めとする構成成分の分散状態等を制御し、抵抗の変動を低減することもできる。
【００４１】
しかし、いずれの場合も中間転写体を所望の抵抗に調整し、高電流印加後の抵抗の変動を抑えるのは容易ではない場合が多い。導電剤として、導電性が高く、抵抗変動の少ない高導電の金属粒子及び導電性金属酸化物粒子を用いると安定的に本発明の抵抗値に調整することが難しい場合が多く、また、粒子径が小さいカーボンブラック等の導電剤は分散性が悪く、粒子の凝集によりリークの原因になる場合もある。一方、イオン導電剤は電流印加による抵抗の変動が大きくなり易い。従って、上記の材料や製造方法、層構成等を必要に応じて複数組み合わせて使用することが本発明の抵抗範囲に調整する上で効果が高い。
【００４２】
例えば、抵抗の異なる複数の樹脂、エラストマー等を混合し、抵抗値と変化量を調整する方法がある。具体的にはＮＢＲやエピクロルヒドリンゴム、ウレタンエラストマーの様な比較的抵抗の低いバインダーを単独または他のゴム等と混合して抵抗を調整する方法が用いられる。また、同様に低抵抗の樹脂、エラストマーに対し小量の導電剤を添加して抵抗調整を行う手段も中間転写体の抵抗変動が小さくなり好ましい。更に、導電性や粒径の異なる複数の導電剤を混合して使用する方法も有効である。例えば、導電性は高いが粒子が細かく均一分散と抵抗調整が難しいカーボンブラックと導電性がやや劣るが分散性が良く抵抗の調整も比較的し易い粒状酸化チタンを混合したり、導電性の高い針状導電剤とそれより導電性の低い粒状導電剤や低導電性のカーボンブラックを混合する等の方法が本発明の範囲に中間転写体抵抗を調整する効果がある。
【００４３】
また、本発明に用いる中間転写体に使用できるゴム、エラストマー、樹脂として他に例えば、エラストマーやゴムとしては、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、クロロプレンゴム、ブチルゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム及びノルボルネンゴム等が挙げられる。また、樹脂類としてはポリスチレン、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、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、キシレン樹脂及びポリビニルブチラール樹脂等が挙げられる。
【００４４】
また、中間転写体表面の滑り性を上げ、転写性を向上するために本発明の特性に影響をおよぼさない範囲で必要に応じて滑剤を添加しても良い。滑剤は滑り性が向上するものであれば特に制限はなく、例えば下記の様なものが用いられる。
【００４５】
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等の樹脂の様なフッ素化合物の粉体、シリコーン樹脂粒子、シリコーンゴム、シリコーンエラストマー等のシリコーン系の粉体。ＰＥ、ＰＰ、ＰＳ、アクリル樹脂、ナイロン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂及びこれらの化合物、混合物の粉体、球状グラファイト等の粒状炭素、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化スズ、酸化鉄等の無機粉体等であり、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。また、粒子の形状や粒径も特に限定されるものではなく球状、繊維状、板状、不定型等潤滑性が得られればどのような形状でも使用でき、粒径も制限はないものの分散性や表面性を考慮すると０．０２μｍ〜５０μｍの範囲が望ましい。これらの粉体には必要に応じて潤滑性を阻害しない範囲で表面処理を行っても良い。また、諸特性に問題を与えない範囲で分散剤を使用することもできる。
【００４６】
この様な各種樹脂、エラストマーゴム等のバインダー中に混合、分散する方法も適宜公知のものを用いることができる。バインダー成分がゴムまたはエラストマーの場合にはロールミル、ニーダー、バンバリーミキサー等の装置が用いられ、液状の場合にはボールミル、ビーズミル、ホモジナイザー、ペイントシェイカー、ナノマイザーもしくはそれに類する装置を使用して分散できる。
【００４７】
また本発明の中間転写体に組み合わされる感光体は剛体ローラの表面に感光層を被覆した感光ドラムの方が画像の重ね合わせ時の色ズレが小さくなり、好ましい。また、安全性やコストの面から有機感光ドラムが好ましい。
【００４８】
次に、本発明における中間転写体の初期と電流印加後の抵抗測定方法及び電流の印加方法を下記に示す。
（中間転写体の抵抗測定方法）
（１）２３℃、６５％ＲＨ環境下において中間転写体と金属ロール（φ３０〜４０）を両者の軸が平行になるように線圧４０ｇ／ｃｍで当接させ、直流電源、抵抗器、電位差計をつなぐ（図２）。この時に中間転写体がベルトの場合はベルトの内径と同等のアルミシリンダーを芯に使用して測定する。
（２）上記金属ロールを駆動回転し、これに従動する中間転写体の周速が１２０ｍｍ／ｓｅｃになるように調節する。
（３）直流電源から＋１ｋＶの定電圧を回路に印加し、中間転写体の下流側に挿入した測定サンプルより十分に低い既知の抵抗値を持つ抵抗器の、両端のそれぞれの電圧における電位差Ｖｒを電位差計にて読む。
（４）得られた電位差Ｖｒから、回路に流れる電流値Ｉを求め、電流値Ｉを印加電圧で除した値をそれぞれの印加電圧における中間転写体の抵抗値とする。
（電流印加方法）
（１）上記の抵抗測定方法と同様にして中間転写体をセットして回転駆動する。
（２）中間転写体の表面積１ｍ2 あたり５ｍＡの定電流になる様に電流を調節し、そのまま連続５時間直流電流を印加する。
【００４９】
本発明に用いる中間転写体は、例えば、円筒状の導電性支持体上に少なくともゴム、エラストマー、樹脂よりなる弾性層を有するローラ形状、更には、その弾性層の上層に一層以上の被覆層を有するローラ形状、または、図６に示されるごとくのベルト形状と種々の態様を目的、必要に応じて選択することができる。ベルト形状の場合も樹脂の単層または複数の層を有したものやローラ形状と同等に弾性層上に被覆層を設けたもの等様々な形態が使用できるが、均一な転写ニップを維持するためには弾性層に被覆層を設けたものが好ましい。その構成の例を図３〜図６に示す。
【００５０】
ローラの弾性層の膜厚は０．５ｍｍ以上、更には１ｍｍ以上、特には１ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましい。樹脂ベルトでの場合は１００μｍ〜５００μｍ、弾性ベルトでは５００μｍ〜３ｍｍ程度が好ましい。また、被覆層の膜厚は、下層の弾性層の柔軟性を更にその上の上層あるいは感光体表面に伝えるための薄層にすることが好ましく、具体的には３ｍｍ以下、更には２ｍｍ以下、特には５μｍ〜１ｍｍであることが好ましい。
【００５１】
各図において、１００は剛体である円筒状導電性支持体、１０１は弾性層、１０２及び１０３は被覆層、また１０４は中間転写ベルトを示す。
【００５２】
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。
【００５３】
本発明の中間転写体は、例えば以下のようにして製造される。
【００５４】
まず、円筒状導電性支持体としての金属ロールを用意する。ゴム、エラストマー、樹脂等を金属ロール上に溶融成型、注入成型、浸漬塗工あるいはスプレー塗工等により成型することによって弾性層を設ける。次に、被覆層の材料を弾性層の上に溶融成型、注入成型、浸漬塗工あるいはスプレー塗工等により成型することによって被覆層を設ける。
【００５５】
以下に実施例をもって本発明を詳細に説明する。
【００５６】
【実施例】
（実施例１）
直径１８２ｍｍ、長さ３２０ｍｍ、厚み３ｍｍのアルミ製円筒状ローラ表面に下記配合のゴムコンパウンドを金型を用いてトランスファー成型することにより、厚さ５ｍｍの弾性層を有するローラ（１）を得た。部は全て重量部てある。
【００５７】
次に、その上層用に下記配合の塗料を調製した。
【００５９】
この塗料をローラ（１）表面へスプレー塗布し、厚み４０μｍの被覆層を形成し、その後、８０℃で１時間加熱した後１２０℃で更に１時間加熱して残存溶剤を除去し、かつ被膜に架橋を施し、強靭な表面層を有する中間転写体（１）を２本作製した。このうち１本の中間転写体の初期の抵抗値Ｒ１は２．８×１０7 Ωであった。
【００６１】
この中間転写体（１）を図１に示されるフルカラー電子写真装置に装着し、有機感光ドラムを用いて、シアン単色で転写効率を測定した。この時二次転写電圧は可変として二次転写効率が最高となる電圧で測定した。その結果、第１の画像担持体である感光ドラムから中間転写体への一次転写効率は９６％、中間転写体から第２の画像担持体である８０ｇ／ｍ2 紙への二次転写効率は９６％であり非常に良好な値を得た。この時の最適二次転写電圧は２．０ｋＶと十分に低く、良好であった。
【００６２】
なお、本発明において、一次転写効率及び二次転写効率は次式により求めた値である。
【００６３】
その後、前述の電流印加治具を用いて所定の電流を５時間印加した後に測定した抵抗値Ｒ２は３．７×１０7 Ωであり、Ｒ２／Ｒ１は１．３と良好であった。更に、この中間転写体の転写効率を測定したところ、一次転写効率は９４％、二次転写効率は９５％であり、この時の最適二次転写電圧は２．２ｋＶで転写効率、最適転写電圧とも初期とほとんど変化せず良好な結果であった。また、画像も初期と同様の良好な画質が得られた。
【００６５】
また、２本作製した中間転写体（１）のうち電流印加を行わなかったものの初期抵抗を測定したところ２．７×１０7 Ωであった。この中間転写体を前述のフルカラー電子写真装置に装着し、８０ｇ／ｍ2 のＡ３サイズ紙を使用して画像印字率２％のフルカラープリントを連続して３万枚行った。３万枚後の最適二次転写電圧は２．０ｋＶと十分に低く良好な値であり、リーク等電流に起因する問題は認められなかった。その後、再び中間転写体の抵抗を測定したところ３．３×１０7 Ωであり、前述の電流印加試験よりも変化幅が小さかった。従って、本発明の電流印加試験によれば電子写真装置で実際にフルカラー３万回の二次転写と１２万回の一次転写を行った場合に相当する十分な耐久性が得られることが確認された。
【００６６】
以下に本実施例の作像条件を示す。
【００６７】
感光体：ＴＰＦＥ粒子を分散した保護層を有する有機感光ドラム
表面電位：−７５０Ｖ
カラー現像剤（４色共に）：非磁性一成分トナー
プロセススピード：１２０ｍｍ／ｓｅｃ
現像バイアス：−５６０Ｖ
【００６８】
（実施例２）
下記配合の弾性層コンパウンドを用いて実施例１と同様の方法でゴムローラを作製した。
【００６９】
ＮＢＲ ８５部
ＩＲ １５部
導電性酸化チタン ５部
炭酸カルシウム １５部
加硫剤 ３部
加硫助剤 ２部
加硫促進剤 ３部
このゴムローラを使用した以外は実施例１と同様にして中間転写体を得た。
【００７０】
この中間転写体を使用して実施例１と同様の方法で抵抗値と転写効率を測定したところ、実施例１と同様に良好な結果を得た。結果を表１に示す。
【００７１】
（実施例３）
実施例１において被覆層に導電剤として平均長径１５μｍ、平均短径０．７μｍの導電性ホウ酸アルミニウムウイスカーと粒径０．３μｍの粒状酸化チタンをポリウレタンプレポリマー１００部に対して、それぞれ３０部と２０部の割合で混合し、均一に分散して被覆層用の塗料を調製した。この塗料を使用して実施例１と同様に中間転写体を作製した。この中間転写体を使用して実施例１と同様の方法で抵抗値と転写効率を測定したところ、実施例１と同様に良好な結果を得た。結果を表１に示す。
【００７２】
（参考例１）
下記配合の弾性層コンパウンドを用いて実施例１と同様の方法でゴムローラを作製した。
【００７３】
ＮＢＲ ６０部
ＩＲ ４０部
カチオン系イオン導電剤 ２部
パラフィン系オイル ５部
加硫助剤 ２部
加硫促進剤 ３部
加硫剤 ５部
このゴムローラを使用した以外は実施例１と同様にして中間転写体を作製した。この中間転写体を使用して実施例１と同様の方法で抵抗値と転写効率を測定したところ、電流印加後の転写効率がやや低下し、最適転写電圧も高くなっていたが、実用可能と判断した。結果を表１に示す。
【００７４】
（実施例４）
下記配合の弾性層コンパウンドを用いて実施例１と同様の方法でゴムローラを作製した。
【００７５】
ＮＢＲ ３５部
エピクロルヒドリンゴム ６５部
導電性カーボンブラック ２５部
パラフィン系オイル ６部
炭酸カルシウム ５部
加硫剤 ３部
加硫助剤 ２部
加硫促進剤 ３部
このゴムローラに実施例２と同様にして被覆層を設け、中間転写体を得た。この中間転写体を使用して実施例１と同様の方法で抵抗値と転写効率を測定したところ、転写効率がやや実施例１より劣るが、実用可能と判断した。結果を表１に示す。
【００７６】
（実施例５）
実施例２のゴムコンパウンドを用いて押し出し成型により、厚さ１ｍｍ、外周長５８４ｍｍのシームレスゴムベルトを作製した。このゴムベルトに実施例１と同様にして被覆層を設け、中間転写体ベルトを作製した。このベルトを図６の機械にセットし、実施例１と同様の試験を行ったところ、実施例１と同等の良好な結果が得られた。結果を表１に示す。
【００７７】
（比較例１）
下記配合の弾性層コンパウンドを用いて実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。
【００７８】
シリコーンゴム １００部
カチオン系イオン系導電剤 １５部
炭酸カルシウム １８部
加硫促進剤 ３部
加硫剤 ５部
このゴムローラを使用した以外は実施例１と同様にして中間転写体を作製した。この中間転写体を使用して実施例１と同様の方法で抵抗値と転写効率を測定したところ、初期の転写効率は問題なかったが、電流印加後は抵抗の上昇が著しく、転写効率も大きく低下していた。転写画像は画像濃度の低下と中間転写体クリーニング不良による画像不良を生じていた。結果を表１に示す。
【００７９】
（比較例２）
下記配合の弾性層コンパウンドを用いて実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。
【００８０】
ＳＢＲ １００部
導電性カーボンブラック ４５部
パラフィン系オイル ２０部
加硫剤 ５部
加硫助剤 ２部
加硫促進剤 ３部
このゴムローラに実施例２と同様にして被覆層を設け、中間転写体を得た。この中間転写体を使用して実施例１と同様の方法で抵抗値と転写効率を測定したところ、初期は転写効率、画質とも実用範囲内であったが、電流印加後の転写効率は著しく低下し、中間転写体のリークに起因する部分的な転写不良による転写画像の欠損や中間転写体クリーニング不良による画像不良を生じた。結果を表１に示す。
【００８１】
【表１】
【発明の効果】
以上の様に特定の電流を印加した後の抵抗値とその変化の割合が一定の範囲内にある中間転写体を使用することにより、中間転写体の長寿命化が図れ、ランニングコストが低減でき、同時に本体の小型化とコストダウンも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の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概略図である。
【図２】本発明における抵抗測定及び電流印加装置の概略図である
【図３】弾性層を有するローラ形状の中間転写体の断面図である。
【図４】弾性層の上に被覆層を有するローラ形状の中間転写体の断面図である。
【図５】弾性層の上に複数の被覆層を有するローラ形状の中間転写体の断面図である。
【図６】本発明の中間転写ベルトを用いたカラー画像出力装置の概略図である。
【符号の説明】
１ 感光ドラム
２ 一次帯電器
３ 像露光手段
９ 給紙カセット
１４ 感光ドラムのクリーニング装置
１５ 定着器
２０ 中間転写体
２１ 芯金
２２ 弾性体層
２４ 転写材
２５ 転写ローラ
３５ 中間転写体クリーナ
４１ マゼンタ色現像装置
４２ シアン色現像装置
４３ イエロー色現像装置
４４ ブラック色現像装置
６１ バイアス電源
１００ 芯金
１０１ 弾性層
１０２ 被覆層
１０３ 被覆層
１０４ ベルト状中間転写体
２００ 金属ロール
２０１ 抵抗器
２０２ 電源
２０３ 電位差計
Claims (8)
- 第１の画像担持体から転写された画像を第２の画像担持体上に更に転写するための中間転写体において、
前記中間転写体が複数の層からなる構成であり、前記中間転写体の初期の抵抗値Ｒ１と中間転写体表面積１ｍ 2 あたり５ｍＡの直流電流を連続５時間印加した後の抵抗値Ｒ２が下記式の関係
０．５≦Ｒ２／Ｒ１≦５かつ
５．０×１０ 4 Ω≦Ｒ２≦５．０×１０ 9 Ω
を満たすことを特徴とする中間転写体
（前記抵抗値Ｒ１及びＲ２の測定方法並びに前記電流の印加方法は以下のとおりである。
（抵抗値の測定方法）
（１）２３℃、６５％ＲＨ環境下において前記中間転写体と金属ロール（φ３０〜４０）を両者の軸が平行になるように線圧４０ｇ／ｃｍで当接させ、前記金属ロールの上流側に直流電源をつなぎ、前記中間転写体の下流側に抵抗器及び前記抵抗器の両端の電位差Ｖｒを読むための電位差計をつなぐ（前記中間転写体がベルトの場合はベルトの内径と同等のアルミシリンダーを芯に使用して測定する。）。
（２）前記金属ロールを駆動回転し、これに従動する中間転写体の周速が１２０ｍｍ／ｓｅｃになるように調節する。
（３）前記直流電源から＋１ｋＶの定電圧を回路に印加し、前記抵抗器の両端の電位差Ｖｒを前記電位差計にて読む。
（４）得られた電位差Ｖｒから回路に流れる電流値Ｉを求め、電流値Ｉを印加電圧（＋１ｋＶ）で除した値を前記中間転写体の抵抗値とする。
（電流の印加方法）
（１）前記の抵抗値の測定方法と同様にして前記中間転写体をセットして回転駆動する。
（２）中間転写体の表面積１ｍ 2 あたり５ｍＡの定電流になる様に電流を調節し、そのまま連続５時間直流電流を印加する。）。 - 前記中間転写体が弾性層を有するローラである請求項１に記載の中間転写体。
- 前記中間転写体が弾性層及び被覆層を有するローラである請求項１に記載の中間転写体。
- 前記中間転写体がベルトである請求項１に記載の中間転写体。
- 前記中間転写体が弾性層及び被覆層を有するベルトである請求項１に記載の中間転写体。
- 第１の画像担持体上に形成された画像を中間転写体に転写した後、第２の画像担持体上に更に転写する画像形成装置において、
前記中間転写体が請求項１〜５のいずれかに記載の中間転写体であることを特徴とする画像形成装置。 - 前記第１の画像担持体が剛体ローラの表面に感光層を被覆した感光ドラムである請求項６に記載の画像形成装置。
- 前記第１の画像担持体が有機感光体である請求項６または７に記載の画像形成装置。
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