JP4061854B2

JP4061854B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4061854B2
Application number: JP2001080296A
Authority: JP
Inventors: 新一倉本; 義則町田; 雅弘佐藤; 渡鈴木; 篤行北村; 幸市渡辺; 秀一西出
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-03-24
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2021-03-21
Also published as: JP2001337545A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、形成されたトナー像の記録媒体への転写を良好に行う像担持ベルトを備えた画像形成装置、およびその像担持ベルトの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子写真技術による複写機やプリンタ等の画像形成装置が知られている。
【０００３】
また、今日では、イエロー、マゼンタ、シアンのカラートナーと黒トナーによる、カラー複写機やカラープリンタ等が急速に普及してきている。
【０００４】
これらカラー複写機やカラープリンタ等には、軟化溶融トナーを用いて現像する現像器が通常用いられるとともに、画像形成速度や形成する画像の画質を向上するため中間転写ベルトが用いられることが多い。
【０００５】
この、溶融トナーを用いて現像する画像形成装置であって、さらに中間転写ベルトを備えたカラー画像の画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色の各画像信号をそれぞれの色に対応する画像形成ユニットに入力し、各画像形成ユニットにおいてそれぞれの色に対応する、溶融トナーからなるトナー像を形成し、これらのトナー像を循環移動する中間転写ベルト上に重ね合わせた状態に順次転写（以下、この転写を一次転写と称する。）することによって、中間転写ベルト表面に溶融トナーからなるトナー像を形成する。さらに、中間転写ベルトの表面に、中間転写ベルト上に転写された、溶融トナーからなるトナー像を挟むように記録媒体を重ね合わせて、中間転写ベルトおよび記録媒体に挟まれた、溶融トナーからなるトナー像を加熱し、さらに加圧することによって、中間転写ベルト上のトナー像を記録媒体に転写（以下、この転写を二次転写と称する。）および定着して記録媒体上に画像を形成する。
【０００６】
この画像形成における二次転写時に、中間転写ベルト表面上の、溶融トナーからなるトナー像と、中間転写ベルト表面との間の離型性が悪いと、記録媒体上での画像が不完全なものとなり、また、中間転写ベルトに残留した未転写トナーが、以降の画像形成に悪影響を与える原因にもなる。
【０００７】
このため、二次転写の際に中間転写ベルトと、中間転写ベルト表面に形成された、溶融トナーからなるトナー像との離型性の向上を図るため、中間転写ベルトの表面にシリコンやフッソ系の有機材料からなる離型層を形成した画像形成装置が特開昭６３−２９８３８１号公報や特公昭６４−１０２８号公報や特開平５−１０７９５０号公報に開示されている。すなわち、これらの各公報には、溶融トナーからなるトナー像を二次転写するにあたって中間転写ベルト自体の加熱が必要であることから、耐熱性を有する金属やポリイミド樹脂によって形成された基層と、その基層に積層された、シリコンやフッソ系の有機材料からなる離型層とからなる中間転写ベルトが開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの各公報に記載された中間転写ベルトの、基層を形成する金属やポリイミド樹脂は、離型層を形成するシリコンやフッソ系の有機材料に比べて硬質であるため、基層と離型層との間には、硬度の違いによる機械的応力が生じ、離型層が基層から剥離する恐れがある。また、離型層の表面は常に高温にさらされるため、上記各公報に開示された離型層では耐熱性が充分でなく熱劣化の恐れがある。
【０００９】
さらに、上記特開平５−１０７９５０号公報に開示された画像形成装置には、表面に離型層が形成された中間転写ベルトを用いる他に、離型層を設けてもなお二次転写の際に中間転写ベルト上に残留してしまう未転写トナーを機械的に除去するトナー掻き取り部材が備えられている。
【００１０】
しかしながら、トナー掻き取り部材が残留トナーを機械的に除去するためには、中間転写ベルトに摺接する必要があり、このトナー掻き取り部材の摺接によって、離型層が機械的ダメージを受け易く、トナー掻き取り部材を設けることは、別の問題を引き越す。またそもそも、トナー掻き取り部材は、二次転写後の残留トナー対策であって、二次転写の際のトナーの離型性を向上させるものではない。
【００１１】
このように、基本的にはどの公報に開示された技術も、二次転写の際のトナーの離型性向上については、表面にシリコンやフッソ系の有機材料からなる離型層が形成された中間転写ベルトを用いる事で対処しているのが現状であり、中間転写ベルト表面が機械的応力や熱劣化を受けると、二次転写の際の、中間転写ベルト表面に形成されたトナー像と中間転写ベルト表面との間の安定した離型性を維持することが原理的に不可能になる。
【００１２】
さらに近年、記録媒体へトナー像を定着させるための定着エネルギーを低下させる試みも活発化しており、軟化点の低いトナーの使用も多数試みられている。しかし、この様な軟化点の低いトナーは、通常のトナーよりも一般的に付着力が高いため、中間転写ベルトの離型性をいっそう向上させる必要がある。
【００１３】
このように現在まで、二次転写の際の、中間転写ベルト表面に形成されたトナー像と中間転写ベルト表面との間の安定した離型性を維持できる画像形成装置は提案されていない。
【００１４】
本発明は、上記の様な問題点に鑑みてなされたものであり、像担持ベルト表面と、像担持ベルト表面に形成されたトナー像との間の安定した離型性を維持することで、安定した高品位の画像形成が行われる画像形成装置を提供すること、及び像担持ベルト表面と、像担持ベルト表面に形成されたトナー像との間の安定した離型性を有する像担持ベルトの製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、所定の方向に循環移動しながら表面にトナー像が形成される像担持ベルトと、該像担持ベルト表面に画像情報に基づくトナー像を形成するトナー像形成手段と、該トナー像形成手段によりトナー像が形成された像担持ベルトの表面に、該像担持ベルト表面のトナー像を間に挟むように記録媒体を重ね合わせて、これら像担持ベルトおよび記録媒体に挟まれたトナー像を加熱し、さらに加圧する加熱加圧手段とを有し、該加熱加圧手段により上記像担持ベルト上のトナー像を上記記録媒体に転写および定着して該記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、
上記像担持ベルトが、樹脂層と、該樹脂層に積層された、表面にトナー像が形成される離型層とを有するものであり、
上記離型層は、上記樹脂層よりも、形成されたトナー像を上記記録媒体に転写するときの、該トナー像との離型性を向上させる有機材料と、上記樹脂層よりも、機械的強度及び耐熱性を向上させる無機材料とからなる有機・無機複合材料で形成されたものであることを特徴とする。
【００１６】
また、上記本発明の画像形成装置は、
上記無機材料が金属アルコキシドであって、上記有機材料がポリジメチルシクロヘキサンであることや、
上記樹脂層が、１０⁸Ω・ｃｍ以上１０¹¹Ω・ｃｍ以下の体積抵抗率を有するものであることや、
上記離型層が、２μｍ以上２００μｍ以下の層厚を有するものであることや、
上記離型層が、０．０１μｍ以上５μｍ以下の算術平均粗さを有するものであることがそれぞれ好ましい。
【００１７】
さらに、本発明の画像形成装置において、前記像担持体ベルトが、この像担持体ベルトの裏面に、この像担持体ベルトの移動方向の導電性および熱伝導性に対しこの像担持体ベルトの厚み方向の導電性および熱伝導性を相対的に向上させる異方導伝性層を有するものであることも好ましい。
【００１８】
また、上記目的を達成する本発明の像担持ベルトの製造方法は、樹脂層と、該樹脂層に積層された離型層とを有し、所定の方向に移動しながら該離型層の表面にトナー像が形成される像担持ベルトの製造方法において、
金属化合物と有機化合物との混合溶液をゾル化させるゾル化工程と、
該ゾル化工程によってゾル化した混合溶液をゲル化させるゲル化工程と、
該ゲル化工程によってゲル化した混合溶液を上記樹脂層の上に積層させて上記離型層を形成する積層工程とを有することを特徴とする。
【００１９】
ここで、上記本発明の像担持ベルトの製造方法は、上記樹脂層の表面に紫外線を照射する紫外線照射工程を有し、
上記積層工程が、上記紫外線照射工程を経た樹脂層の上に、ゲル化した混合溶液を積層させて上記離型層を形成する工程であることが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２１】
なお、記録媒体としては、用紙類を例に説明するが、用いられる用紙の種類などは特に限定しない。
【００２２】
図１は、本発明に関する実施形態の画像形成装置の構成を示す概略図である。
【００２３】
本実施形態の画像形成装置１は、カラー画像形成装置であって、トナーの色数に対応した、複数の画像形成ユニットを用いて、中間転写ベルトの送りに同期させて各画像形成ユニットでそれぞれの色のトナー像を形成し、それらトナー像を中間転写ベルト上に重ね合わせ、用紙に転写同時定着するものである。また、画像形成装置１に使用されるトナーは、軟化溶融トナーである。
【００２４】
図１に示された画像形成装置１は、駆動用制御ボード１０、スキャナ２０、ＩＯＴユニットすなわち画像形成ユニット３０、転写ロール４０、搬送ロール５０、所定の方向に循環移動する中間転写ベルト６０、加熱機構を有する定着ロール７０、定着ロール７０に対向するように設けられた圧力ロール８０、及び冷却ファン９０を備えている。本実施形態では、画像形成ユニット３０が、本発明にいうトナー像形成手段に相当し、中間転写ベルト６０が、本発明にいう像担持ベルトに相当する。なお、互いに対向する定着ロール７０と圧力ロール８０との間には、不図示の用紙供給部から搬送された用紙２が送られる。
【００２５】
イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）のカラートナーと黒（Ｋ）トナーそれぞれのトナー像をそれぞれ独立して形成する各画像形成ユニット３０の中には、現像ロール３１と、感光ドラム３２とが備えられている。現像ロール３１は、現像器を構成する部材のうちの一つであって、表面にトナー層が形成されるものである。
【００２６】
本実施形態の画像形成装置１は、駆動用制御ボード１０に連動して、画像信号に応じたレーザー光を照射するスキャナー２０を通して感光ドラム３２上に潜像を形成する。感光ドラム３２上に形成された潜像は、現像ロール３１の表面に形成されたトナー層のトナーによって現像され、トナー像になる。感光ドラム３２の表面それぞれに形成されたトナー像は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に、所定の方向に循環移動する中間転写ベルト６０に転写ロール４０の転写電界により重ね合わせた状態に順次転写（以下、この転写を一次転写と称する。）される。
【００２７】
その後、定着ロール７０の加熱機構により中間転写ベルト６０上のトナー像のトナーは溶融され、溶融状態のトナーからなるトナー像が、互いに対向する定着ロール７０と圧力ロール８０との間に突入する直前に、用紙２が送られてくる。ここで、定着ロール７０と圧力ロール８０との押圧力により、溶融状態のトナーは中間転写ベルト６０から離型し、送られてきた用紙２上に粘着転写（以下、この転写を二次転写と称する。）されるとともに用紙２に定着され、いわゆる転写同時定着が行われる。その後、中間転写ベルト６０は放熱しながら搬送ロール５０に送られる間に、冷却ファン９０による送風によって、現像に影響の発生しない温度まで冷却される。
【００２８】
次に、画像形成装置１の各構成部材につき、詳しい構成やメカニズムを説明する。
【００２９】
図１に示した画像形成ユニット３０中の感光ドラム３２はＯＰＣ感材（有機感材）が使用され、不図示の、コロナ放電による非接触帯電方式の帯電器によって、−３５０Ｖに帯電される。すなわち背景部電位は−３５０Ｖである。一方、潜像電位は−１００Ｖである。
【００３０】
本実施形態の現像方式は、非磁性一成分方式を採用する。現像ロール３１は、直径１０ｍｍのアルミを切削加工の後に、サンドブラスト処理をし、ＪＩＳ規格Ｂ０６０１（１９９４）に基づく算術平均粗さＲ_a（以下、単に表面粗さＲ_aと称する）０．１〜５．０μｍ程度の凹凸を設け、その後、表面に陽極酸化処理を施した物である。なお、現像ロールは、表面に導伝粉を分散させた樹脂層を有するものであっても良い。
【００３１】
また、現像ロール３１の表面には、層形成部材が圧接されている。層形成部材は、ステンレス鋼板に硬度が５０〜６０度程度のシリコーンゴムを貼り合わせたものであって、いわゆるドクター方式に設定されている。なお、その圧接圧力は１５〜２０ｇ／ｃｍ²程度である。
【００３２】
使用されるトナーは、スチレン樹脂、アクリル樹脂もしくは、ポリエステル樹脂などの各種熱可塑性樹脂中に顔料や含金属アゾ染料系などの極性制御材を分散し、粉砕したもので、分級により５〜８μｍ（平均粒径が７μｍ）の大きさに調整されている。具体的には、富士ゼロックス社製、「ＡＣＯＬＯＲ９３５」用マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックトナーである。
【００３３】
転写ロール４０は、直径１５ｍｍの半導電性スポンジ材からなる体積抵抗率が１０⁸Ω・ｃｍ程度のものである。また、この転写ロール４０には、不図示の帯電器によって、感光ドラム３２上に形成されたトナー像とは逆極性のバイアス電圧が印加される。
【００３４】
次に、本実施形態の中間転写ベルトについて説明する。
【００３５】
本実施形態の中間転写ベルト６０の、トナー像が一次転写される面とは反対の面、すなわち裏面は、転写ロール４０と接する。このため、本実施形態の中間転写ベルト６０は、この転写ロール４０に印加されたバイアス電圧によって、トナー像の電位とは逆極性の電位に帯電される。また、本実施形態の中間転写ベルト６０の裏面は、定着ロール７０とも接する。よって、定着ロール４０が有する加熱機構からの熱がこの中間転写ベルト６０の裏面に供給され、この熱供給により、中間転写ベルト６０は加熱される。
【００３６】
続いて、このような中間転写ベルト６０の構造について、図２を用いて説明する。
【００３７】
図２は、中間転写ベルトの部分拡大断面図である。
【００３８】
図２に示すように、本実施形態の中間転写ベルト６０は、基層６１と、樹脂層６２と、離型層６３とが、この記載順に積層されたものである。
【００３９】
基層６１及び樹脂層６２は、芳香族系ポリイミド樹脂材料からなるものであって、遠心成型法によりシームレス化されており、溶剤にピロロドン溶液を使用して、２５０℃の雰囲気で３０分間、アニール処理が施されたものである。基層６１と樹脂層６２とを合わせた層厚は６０μｍである。
【００４０】
さらに樹脂層６２は、体積抵抗が、本実施形態では１０⁸Ω・ｃｍ程度になるよう抵抗調整された層である。すなわち、導電性の酸化スズフィラーと半導電性の酸化亜鉛フィラーを、２：８の割合でポリイミド樹脂に対して約５％混入させた層である。このような抵抗調整を行った層を設けることで、一次転写の際に、静電転写による中間転写ベルト上でのトナー像形成が可能になる。なお、樹脂層６２の体積抵抗が、１０⁸Ω・ｃｍ〜１０¹¹Ω・ｃｍの範囲になるよう抵抗調整することが、一次転写の際のトナーの飛び散りを防止でき、好ましい。
【００４１】
ここで、基層を金属のステンレス鋼シートで作成し、上述と同様の抵抗調整を施した樹脂層を、その基層の上に積層させてもよい。
【００４２】
また、図３及び図４に示すような異方導伝性層を有する態様としてもよい。
【００４３】
図３は、図２に示した中間転写ベルトとは異なる態様の中間転写ベルトを裏面側から見たときの部分拡大図であり、図４は、図３に示す中間転写ベルトの部分拡大断面図である。
【００４４】
この図３及び図４に示す中間転写ベルト６０’は、図２に示した中間転写ベルト６０の裏面に異方導伝性層６４を設けたものである。この異方導伝性層６４は、基層６１の、離型層６３が設けられた側の面とは反対側の面の全面に、銅の金属膜を蒸着し、蒸着された金属膜をエッチング加工することによって得られた層である。したがって、この異方導伝性層６４は、この中間転写ベルト６０’の裏面、すなわち転写ロール４０や定着ロール７０に接する面を形成するものである。異方導伝性層６４は、蒸着された金属膜をエッチング加工することで形成された複数の金属部材６４１を有する。この金属部材６４１の、中間転写ベルト６０’の移動方向の長さは５００μｍであり、厚みは２０μｍである。また、金属部材６４１は、この中間転写ベルト６０’の全幅にわたって延在するものであって、中間転写ベルト６０’の移動方向に関し２００μｍおきに、中間転写ベルト６０’の全周にわたって設けられている。さらに、中間転写ベルト６０’の厚みに対する金属部材６４１の厚みの比率は、この中間転写ベルト６０’の全周長に対する、金属部材６４１の、中間転写ベルト６０’の移動方向の長さの比率よりも高い。このような金属部材６１０１を複数有する異方導伝性層６４は、転写ロール４０に印加されているバイアス電圧による電流を、この中間転写ベルト６０’の厚み方向に流し、逆にこの中間転写ベルト６０’の移動方向には、芳香族系ポリイミド樹脂材料からなる基層６１の、金属部材６４１と金属部材６４１との間に位置する部分で遮断する。すなわち、異方導伝性層６４によって、この中間転写ベルト６０’の移動方向の導電性に対しこの中間転写ベルト６０’の厚み方向の導電性は相対的に向上されている。したがって、この中間転写ベルト６０’の、図１に示すようなプレニップ部Ｎ₁やポストニップ部Ｎ₂での空隙領域において放電現象が生じることを防止することができるため、トナーが散らばることを防ぐことができる。また、金属部材６４１の熱伝導率と基層６１を形成する芳香族系ポリイミド樹脂材料の熱伝導率とでは、金属部材６４１の熱伝導率の方が約４倍以上も大きい。このため、定着ロール７０に設けられた加熱機構によって異方導伝性層６４に与えられる熱は、この中間転写ベルト６０’の厚み方向には、この金属部材６４１によって伝達されるが、この中間転写ベルト６０’の移動方向には、基層６１の、金属部材６４１と金属部材６４１との間に位置する部分によって伝達されない。すなわち、異方導伝性層６４によって、この中間転写ベルト６０’の移動方向の熱伝導性に対しこの中間転写ベルト６０’の厚み方向の熱伝導性は相対的に向上されている。したがって、この中間転写ベルト６０’に転写されたトナー像を溶融する際の熱損失が低下し、図２に示した中間転写ベルト６０よりも２０％も少ない加熱エネルギーで、トナー像を溶融することができる。
【００４５】
樹脂層６２の上に積層された離型層６３は、ゾル−ゲル反応を用いて得られる有機・無機複合材料からなるものである。
【００４６】
まず、離型層６３の製造方法について図５を用いて説明する。
【００４７】
図５は、離型層の製造方法を説明するための図である。
【００４８】
本実施形態では、樹脂層６２よりも離型性を向上させる有機材料として、ポリジメチルシロキサンを使用する。これは以下に示すような、
【００４９】
【化１】

【００５０】
化学式のものが使用される。
【００５１】
また、樹脂層６２よりも機械的強度及び耐熱性を向上させる無機材料として、金属アルコキシド（化学式；Ｍ（ＯＲ）₄，式中、Ｒはアルキル基、Ｍは金属原子を表す。）が使用されるが、その中でも、チタンやアルミ系のものが好ましい。
【００５２】
これらの有機材料と無機材料とからなる有機・無機複合材料の製造には、ゾル−ゲル法が用いられる。ゾル−ゲル反応の際の加水分解時の反応温度を約８０℃として、これらの有機材料と無機材料とからなる混合溶液をゾル化させ、さらに同様の温度で、ゲル化させる。すなわち、金属アルコキシド材料としての、Ｔｉ又はＡｌ系の金属粒子分散水溶液中に、ポリジメチルシロキサンを混入した混合溶液を、反応温度約８０℃のもとゾル化させる。この際、加水分解により、金属アルコキシドの金属原子の周りが一旦ＯＨ基になる（図５参照。なお、図５中のＭは金属原子を表し、本説明ではＴｉ又はＡｌとなる）。その後、同様の温度のもと、図５に示すように、縮合重合反応によって、ゾル化した混合溶液中の水分（Ｈ₂Ｏ）を蒸発させてゲル化させ、必要とする金属原子同士を酸素結合させる。
【００５３】
本実施形態では、新日本製鉄株式会社製の、耐熱温度が約２７０℃であるＴｉ系金属アルコキシドを使用する。有機材料であるポリジメチルシロキサンとの重量％は金属アルコキシドがポリジメチルシロキサンの約３０％程度である。
【００５４】
なお、これらの無機材料と有機材料との配合比や有機材料の分子量を変更することで、耐久性を優先させた離型層や、離型性を優先させた離型層の作成が可能になる。
【００５５】
次に、このゲル状態の混合溶液を、樹脂層６２の表面にディップコート（浸積塗布法）にて積層させる。
【００５６】
ここで、この離型層の層厚について、図６を用いてさらに説明する。
【００５７】
図６は、離型層の層厚を変化させて、本実施形態の画像形成装置を用いて得た実験結果のグラフである。
【００５８】
図６の横軸は、離型層の層厚を表し、単位はμｍである。一方、縦軸は、二次転写時の離型層からのトナーの離型性を表すものであって、一次転写で形成されたトナー像のトナー量に対して、二次転写直後に離型層の表面にどれだけトナーが残留していたかを％表示するものである。
【００５９】
図６に示されたグラフには、離型層の層厚が２μｍ未満では、離型性が悪化しているが、２μｍ以上では、良好な離型性が得られることが示されている。しかしながら、いくら離型層の層厚を厚くしても、２μｍ以上では離型性の向上は見られず、残留トナー量は一定であり、逆に、離型層の熱容量が大きくなってしまい、必要以上に定着エネルギーが必要になる弊害が生じる。このため、離型層の層厚は、２００μｍ以下であることが好ましい。なお、離型層の耐久性の点からも、離型層の層厚は２μｍ以上は必要である。
【００６０】
よって、離型層の層厚は、２μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、本実施形態では離型層の層厚が約５μｍ程度になるようにディップコートする。
【００６１】
また、樹脂層６２の表面にディップコートする際には、事前に樹脂層６２の表面に紫外線を照射して樹脂層６２の表面にＯＨ基ができるよう、化学的に改質しておくことが好ましい。紫外線を照射する事で、紫外線が当たった空気中の酸素がオゾンに変化し、そのオゾンが、芳香族系ポリイミド材料からなる樹脂層６２の表面にＯＨ基やＣＯ基を作成する。その作成されたＯＨ基などに、ゲル状態の混合溶液中に残っているＯＨ基などが結合するため、化学的に樹脂層６２と離型層６３とが強固に接着される。
【００６２】
その後、中間転写ベルト６０全体を約２００℃で乾燥させることによって、樹脂層６２表面に有機材料と無機材料とが分子間結合した離型層が焼成される。
【００６３】
ここで、用紙に定着した画像のグロス制御は、転写同時定着においては、一般的に、中間転写ベルトの表面粗さＲ_aにより制御する。また、二次転写時のトナーの離型性にも、離型層の表面粗さＲ_aは影響を及ぼすため、以下、図７を用いて詳述する。
【００６４】
図７は、離型層の表面粗さＲ_aを変化させて本実施形態の画像形成装置を用いて得た実験結果のグラフである。
【００６５】
図７の横軸は、離型層の表面粗さＲ_aを表し、単位はμｍである。一方、縦軸は、二次転写時の離型層からのトナーの離型性を表すものであって、一次転写で形成されたトナー像のトナー量に対して、二次転写直後に離型層の表面にどれだけトナーが残留していたかを％表示するものである。
【００６６】
図７に示されたグラフでは、離型層の表面粗さＲ_aが０．０１μｍ未満及び５μｍより大きいと、離型性が悪化している。これは、離型層の表面粗さＲ_aが０．０１μｍ未満では、離型層の表面で溶融したトナーの接触角が必要以上に低くなるからであり、離型層６３の表面粗さＲ_aが５μｍより大きいと、離型層６３の凹凸にトナーがトラップされてしまうからである。
【００６７】
よって、離型層の表面粗さＲ_aは、０．０１μｍ以上５μｍ以下であることが好ましく、本実施形態の離型層６３の表面粗さＲ_aは、０．０６μｍに調整される。
【００６８】
このように、離型層６３の材料に有機および無機材料が、酸素結合した物を使用することで、通常使用されている以下に示すような、
【００６９】
【化２】

【００７０】
化学式（式中、Ｒは水素原子、低級アルキル基を表し、ｍおよびｎは酸素−硅酸結合単位の結合数を表す。）のシリコン化合物などに比べ、無機材料の特徴から耐熱性が高く、かつ高い機械的強度を併せもつことが可能になる。メカニズムとしては、上記化学式で表されたシリコン化合物の、表層に存在する水素原子や、低級アルキル基が、帯電器（不図示）による帯電工程によって発生した空気中のオゾンや熱により酸化されやすい。しかしながら、本実施形態では、離型層６３の形成にゾル−ゲル法を用い、金属原子の周りを一旦ＯＨ基にし、その後、縮合重合反応により水分を蒸発させることによって、必要とする金属原子同士を酸素結合させるため、オゾンや熱により酸化されにくく、安定した離型性を維持することができる。又、本実施形態では、無機材料として金属アルコキシドを用いたため、離型層６３に金属系の耐熱性と機械的強度を持たせる事が可能になり、有機材料としてポリジメチルシロキサンを用いたため、離型層６３に基本的な離型性も持たせる事が可能になる。
【００７１】
なお、中間転写ベルト６０が循環移動するプロセススピードは、８０ｍｍ／ｓｅｃ（Ａ４横：２０ｐｐｍ相当）である。
【００７２】
定着ロール７０は、直径４０ｍｍのステンレス鋼材で、厚さ０．５ｍｍのものを使用し、加熱機構としての熱源には、定格電力が５５０Ｗのタングステンランプを使用する。なお、定着ロール７０と熱源とで定着器を構成する。
【００７３】
次に、定着時の圧力ロール８０は、直径３０ｍｍのアルミの円筒に肉厚が約５０μｍ程度のゴムの弾性層が設けられたものである。
【００７４】
最後に、搬送ロール５０の軸方向に設置された長尺な冷却ファン９０で、クリーニングが終了した中間転写ベルト６０の表面を約４０℃程度まで冷却し、再度、トナー像を形成する工程へと移行する。
【００７５】
このような構成の画像形成装置１では、中間転写ベルトと、中間転写ベルト表面に形成されたトナー像との安定した離型性を維持することができ、その結果、安定した高品位の画像形成が行える。
【００７６】
以上説明した、本実施形態の画像形成装置１は、用紙に転写同時定着するものであったが、本発明の画像形成装置は、転写後に定着を行う画像形成装置であってもよい。
【００７７】
また、離型層の有機材料として、ポリジメチルシロキサンを用いたが、シロキサンに属するものであれば好ましく、その他の有機材料であってもよい。
【００７８】
【実施例】
本願発明に係る中間転写ベルトを作製し、画像形成装置の画像形成性能を把握するための実験を行ったので、以下、実施例として、その結果を説明する。
（実施例１）
実施例１に用いた画像形成装置は、基本的なプロセス全体の構成は上記実施形態の画像形成装置（図１参照）とほぼ同様の構成がとられたものを用いたが、圧力ロール８０と冷却ファン９０との間に、中間転写ベルト上に残留した未転写トナーを除去するトナー掻き取り部材を、中間転写ベルトに摺接した状態で配置した。本実施例の画像形成装置の具体的な仕様は、以下の表１に示す通りである。
【００７９】
【表１】

【００８０】
表１は、各構成部材や設定条件等の項目を左側に記し、右側にその具体的構成や設定条件を記して、横１列ずつ表したものである。すなわち、最初の１行目は、感光ドラムは、ＯＰＣ感材からなるものであったことを意味する。
【００８１】
富士ゼロックス社製Ｊ紙を用紙として使用し、本実施例の画像形成装置で画像形成を行った結果、高品位なカラー画像が安定して得られた。
（実施例２）
中間転写ベルトの離型層を、機械的強度よりも離型性能に重点をおいたものに変更した点以外は、実施例１と同じ画像形成装置を用いた。
【００８２】
本実施例では、中間転写ベルトの離型層の原料である金属アルコキシドを、実施例１のＴｉ系のものからＡｌ系のものに変更し、ジメチルシロキサンに対する重量比を約２０％としてゾル−ゲル反応によって有機・無機複合材を得て、この有機・無機複合材を離型層として用いた。離型層の層厚は、実施例１と同じく５μｍとした。
【００８３】
このような離型性能に重点をおいた離型層によって、転写後の残留トナーはほぼゼロになり、残留トナーを回収するトナー掻き取り部材は不要になることが確認された。
【００８４】
また、富士ゼロックス社製Ｒ紙を用紙として使用し、本実施例の画像形成装置で画像形成を行った結果、高品位なカラー画像が安定して得られた。
（実施例３）
画像形成プロセスは実施例１と同じ、実施例１の画像形成装置よりも大型で、高速画像形成可能な画像形成装置を使用した。また、中間転写ベルトの離型層を、離型性能よりも機械的強度を優先させたものに変更した。すなわち、実施例１と同じＴｉ系金属アルコキシドを用いたが、ジメチルシロキサンに対する重量比を５０％にしてゾル−ゲル反応によって得た有機・無機複合材を離型層に用いた。離型層の層厚は、実施例１と同じく５μｍとした。
【００８５】
富士ゼロックス社製Ｒ紙を用紙として使用し、高速での印字テストを行った結果、中間転写ベルトの耐久性及び離型性はともに良好であり、高品位なカラー画像が安定して得られ、大型の高速画像形成装置にも本発明が適用できることが確認された。
（実施例４）
中間転写ベルトの基層と樹脂層との双方を、アラミド樹脂フィルムからなるものに変更し、両層合わせた層厚を４０μｍにした点以外は、実施例３と同じ画像形成装置を用いた。樹脂層は、実施例３と同じく、アラミド樹脂フィルムに、酸化チタンと酸化スズとを分散させ抵抗調整した。
【００８６】
富士ゼロックス社製Ｒ紙を用紙として使用し、本実施例の画像形成装置で画像形成を行った結果、高品位なカラー画像が安定して得られた。
【００８７】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、像担持ベルトと、像担持ベルト表面に形成されたトナー像との間の安定した離型性を維持することで、安定した高品位の画像形成が行われる画像形成装置を提供することができる。また、像担持ベルトと、像担持ベルト表面に形成されたトナー像との間の安定した離型性を有する像担持ベルトの製造方法も提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関する実施形態の画像形成装置の構成を示す概略図である。
【図２】中間転写ベルトの部分拡大断面図である。
【図３】図２に示した中間転写ベルトとは異なる態様の中間転写ベルトを裏面側から見たときの部分拡大図である。
【図４】図３に示す中間転写ベルトの部分拡大断面図である。
【図５】離型層の製造方法を説明するための図である。
【図６】離型層の層厚を変化させて、本実施形態の画像形成装置を用いて得た実験結果のグラフある。
【図７】離型層の表面粗さＲ_aを変化させて、本実施形態の画像形成装置を用いて得た実験結果のグラフである。
【符号の説明】
１画像形成装置
１０駆動用制御ボード
２０スキャナ
３０画像形成ユニット
３１現像ロール
３２感光ドラム
４０転写ロール
５０搬送ロール
６０，６０’ 中間転写ベルト
６１基層
６２樹脂層
６３離型層
６４異方導伝性層
６４１金属部材
７０定着ロール
８０圧力ロール
９０冷却ファン
２用紙

Claims

所定の方向に循環移動しながら表面にトナー像が形成される像担持ベルトと、該像担持ベルト表面に画像情報に基づくトナー像を形成するトナー像形成手段と、該トナー像形成手段によりトナー像が形成された像担持ベルトの表面に、該像担持ベルト表面のトナー像を間に挟むように記録媒体を重ね合わせて、これら像担持ベルトおよび記録媒体に挟まれたトナー像を加熱し、さらに加圧する加熱加圧手段とを有し、該加熱加圧手段により前記像担持ベルト上のトナー像を前記記録媒体に転写および定着して該記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、
前記像担持ベルトが、樹脂層と、該樹脂層に積層された、表面にトナー像が形成される離型層と、裏面に、該像担持ベルトの移動方向の導電性および熱伝導性に対し該像担持ベルトの厚み方向の導電性および熱伝導性を相対的に向上させる異方導伝性層とを有するものであり、
前記離型層は、前記樹脂層よりも、形成されたトナー像を前記記録媒体に転写するときの、該トナー像との離型性を向上させる有機材料であるポリジメチルシロキサンと、前記樹脂層よりも、機械的強度及び耐熱性を向上させる無機材料である金属アルコキシドとからなる有機・無機複合材料で形成されたものであることを特徴とする画像形成装置。
前記樹脂層が、１０^８Ω・ｃｍ以上１０^１１Ω・ｃｍ以下の体積抵抗率を有するものであることを特徴する請求項１記載の画像形成装置。
前記離型層が、２μｍ以上２００μｍ以下の層厚を有するものであることを特徴する請求項１記載の画像形成装置。
前記離型層が、０．０１μｍ以上５μｍ以下の算術平均粗さを有するものであることを特徴する請求項１記載の画像形成装置。