JP4430892B2

JP4430892B2 - カラー画像形成装置

Info

Publication number: JP4430892B2
Application number: JP2003152614A
Authority: JP
Inventors: 誠惣田; 敦士小野瀬; 雅志山本; 弘晃高木; 雅彦斎藤; 雅弘中野; 小山　　剛
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2023-05-29
Also published as: JP2004354716A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中間転写体を備えたフルカラー電子写真画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー画像の画像形成方法としては、感光体表面の潜像を異なる複数色のトナーを用いる現像手段で、一色ずつ現像したトナー画像を潜像保持材表面から中間転写体に転写することを順次繰り返して複数色のトナー画像を形成し、この複数色で形成されたトナー画像を記録媒体上に転写してカラー画像を形成する方法が採用されている。中間転写方式を採用した画像形成装置における中間転写体の単層構成の例としては、特許文献１において、フッ素系樹脂に導電性フィラーを所定の割合で配合して体積抵抗率を１０⁷〜10¹¹Ωcmに調整した導電性材料を表面層とする単層プラスチックベルトが提案されている。また、特許文献２では、ポリイミド樹脂の単層ベルトが提案されている。これら単層ベルトの樹脂材料であるフッ素樹脂やポリイミド樹脂は材料や製造設備が高価、製造時間が長いなどの生産上、コスト上の問題がある。
【０００３】
またベルト基層とゴム弾性体で構成された表面層との２層構造からなる中間転写体としては、特許文献３において開示されている。ここで、ゴム弾性体とはヤング率が１０００ｋｇ／ｃｍ²以下の主にゴム材料のことをいう。またベルト基層、ゴム弾性体で構成された中間層、表面層との３層構造からなる中間転写体としては、特許文献４にて提案されている。ゴム弾性体を中間転写体に採用した場合、特許文献５に開示されているように、中間転写体にゴム弾性層を設けることで、感光体のニップ部に現像剤のキャリアが噛み込むことによる感光体の傷つきが減少する。しかしながらこれらの構成はゴム弾性体を用いているため、それに起因した表面のタック性が発生する。更にゴム弾性体を構成するための架橋する時間が必要であるという生産上の問題を有する。
【０００４】
中間転写体表面のタック性をなくし、トナー剥離性にする手段としては、中間転写体表面に微小粒子を固着させる手段が特許文献６に開示されている。ただし、この手段はゴム弾性体に対して有効な手段であり、ゴム弾性に起因する粘着性を持たない層に対しては微小粒子が固着せず、すなわちゴム弾性体でないものにおいては採用できない。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−９２８２５号公報
【特許文献２】
特開２００１−７５３７１号公報
【特許文献３】
特開平８−５０４１９号公報
【特許文献４】
特開平１０−８３１２２号公報
【特許文献５】
特開平２−２６４２８０号公報
【特許文献６】
特開平７−２３４５９２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術のように中間転写体にゴム弾性を持たせることは中間転写体の耐久性の観点から有効な手段であった。しかしながら、中間転写体表面がゴム弾性を有することにより、中間転写体表面に転写したトナーの最下層部分が転写ドラム表面に粘着し、この粘着したトナーが記録媒体へ転写せずに中間転写体表面に残ってしまう。このため、中間転写体から記録媒体へのトナーの転写効率低下による画像濃度不足、文字・細線等の画像の中抜けによる画像欠陥が発生してしまう。
【０００７】
また、中間転写体表面に微小粒子を固着させることは転写性を向上させるのに非常に有効な手段であった。しかし、これはゴム弾性層に対して有効な手段であり、ゴム弾性体に起因する粘着性を持たない層に対しては微小粒子が固着せず、よって、ゴム弾性体でないものにおいては採用できなかった。
【０００８】
フッ素樹脂やポリイミド樹脂を材料とした単層構成の中間転写ベルトにおいては、材料や製造設備が高価、製造時間が長いなどの生産上、コスト上の問題がある。
【０００９】
また、ゴム弾性体で構成された中間層を持つ３層構造のベルトにおいては、ゴム弾性体による中間層形成の際に、架橋形成のための熱硬化が必要であり、耐熱性が無いベルト基層に対しては適用できない。このとき、室温硬化型のゴム弾性体を使用した場合には、膜硬化に長時間を要するという生産上の問題を有する。
【００１０】
本発明の目的は、中間転写ベルト方式を採用したフルカラー電子写真画像形成装置において、高い転写性とトナー剥離性及び高い耐久性を有した中間転写体を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明における中間転写ベルトは、ゴム弾性体よりは弾性率の大きい樹脂材料をベルト基層として採用し、中間転写体表面にトナーと不粘着性の微小粒子を付着させたものである。これにより、中間転写体表面の粘着力が小さくなるため、転写効率が向上し、文字の中抜けの発生が無く画質が向上する。特にバインダー層に樹脂材料を使用したことにより、ゴム弾性体に起因したタック性がなくなり、架橋もないため製造時間が短くなるという生産上のメリットが発生する。
【００１２】
また、微小粒子層は、ゴム弾性体に起因する粘着力により機械的に固着させるのではなく、化学的な力によりベルト表面を溶解しながら微小粒子を付着させることにより、中間転写体に微小粒子層を形成することができる。
【００１３】
また、本発明における中間転写ベルトは、ベルト基層と樹脂材料から形成されるバインダー層と微小粒子層からなる３層構成で構成することにより、単層及び２層構成では不可能であったトナー剥離性をもつ微小粒子層の形成とバインダー層の塗膜強度との両立が可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
＜画像形成装置の説明＞
本発明における画像形成装置について、図１を用いて説明する。
多色画像形成装置１１には、複数個の現像器７，８，９，１０が装着される。これらの現像器はシアン（C）、マゼンタ（M）、イエロー（Y）、ブラック（K）の各色トナーを入れたものが一般的であるが、これに限定するものではない。これらの現像器に入っているトナーを現像する相手としては、感光体１があり、ベルト形状をしている。感光体１は帯電器５により一様に帯電される。さらに露光装置６によって感光体上に電気潜像を作成する。ここで現像器を感光体に近づけて非接触もしくは接触により現像が行われる。これにより感光体上にトナー像が形成される。現像の際には現像電圧と呼ばれる電圧を印加し、現像器より適切な量のトナーを現像する。
【００１５】
本発明の中間転写体は、少なくとも中間転写ベルト３と大ローラ２と小ローラ４からなっている。感光ベルトと中間転写ベルトの当接部分は、大ローラ２によって形成される曲率部分を用いる。前記大ローラと感光ベルトの間の曲率部分で第一転写を行なう。この大シャフト（大ローラ）の曲率部分が小シャフト（小ローラ）よりも曲率半径が大きい。これにより前記当接部分のベルトの曲率半径が大きくなり、感光体ベルト及び中間転写ベルトのクリープ現象、塑性変形を発生しにくくすることができる。特に感光体ベルトはシャフトやテンション部材によって定常的に曲がっている方向と逆方向に曲げられるため、ベルトに与えるストレスも大きい上、感光ベルト表面の感光体素材への伸縮が大きくなるため、当該部分の曲率は出来る限り大きくしなければならない。具体的には前記当接部分の接触幅を望ましくは２０ｍｍ以上確保し、第一転写部における転写不良や色ずれを防止する。好ましくは１０ｍｍ以上を確保し、転写不良を防止するとともに感光体に対して中間転写体が従動で動けることが望ましい。接触幅は少なくとも１ｍｍ以上確保し、更に感光体と中間転写体が同期して駆動するために必要に応じて駆動装置たるモータなどに連結する必要がある。従って本発明に適用される大シャフトは小シャフトよりも大きい。大シャフトは、好ましくは直径５０ｍｍ以上を有しており、望ましくは直径１００ｍｍ以上が良い。一般に中間転写ベルトに用いられる素材では直径２５ｍｍ程度若しくはそれ以下の直径を有するシャフトを用いるとクリープ、塑性変形が起きることがわかっており、望ましくはこの直径２５ｍｍの２倍以上で構成されることが望ましい。いま大シャフトを出来る限り大きくし、小シャフトを小さくすることによって中間転写体で消費される空間をより少なくできる。以上で説明したように大シャフトを構成すると第一転写部分における転写不良や色ずれを防止でき、画像形成装置を小型化するのに有効である。
【００１６】
中間転写体の小シャフトは、前述のように第一転写で転写されたトナー像を中間転写ベルト表面に載せた状態で中間転写ベルトを支持するものであって、転写ローラ１２と対向することによって、印刷媒体である紙やＯＨＰなどのプラスチックフィルムに第二転写する。小シャフトは前述のように直径２５ｍｍ以上にすることが好ましく、直径３０ｍｍ以上が望ましい。また小シャフトの曲率半径を小さくすることによって、紙、特に剛性の少ない紙においても紙剥離ができる構成にする。具体的には３０ｍｍ程度の直径を有するシャフトにするのが望ましい。
【００１７】
また、大ローラ２と、小ローラ４と、円筒状の中間転写ベルト３からなる中間転写ユニットは、中間転写体の固定位置から転写ローラ１２のある方向へ着脱できる。そのため、中間転写体表面がゴミなどで傷ついた場合にも中間転写体ユニット全体として着脱、交換できる。
【００１８】
以上のようにして搬送されたトナーを付着する紙は、収容する紙カセット１６からピックローラ１５で紙などを引き出し、レジストローラ１４を用いて位置調整をすることによって、第二転写部分である転写ローラ位置に搬送される。トナーが転写された後、定着器１３に搬送されトナーは定着され、印刷画像となる。
【００１９】
次に、本発明における中間転写体ベルトのベルト基層について説明する。
前記中間転写体である円筒状ベルトは、第１転写部及び第２転写部で支持ローラによって屈曲させられた状態で回転しても、ベルトの破損及び伸縮等が発生してはならない。この点を考慮して、ベルトのベルト基層には十分な屈曲性、柔軟性、曲げ強さを有するものを選定する必要がある。また、ベルト形状の加工しやすさやコストも考慮しなければならない事項である。上記の条件を満足する樹脂としては、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ビニル樹脂等の樹脂もしくはこれらの樹脂を複数ブレンドした樹脂等が挙げられる。この中でも、ポリカーボネートアロイ樹脂は、前記に挙げた樹脂に比べ、材料や製造設備が安価で、製造時間が短く、耐久性に優れ、必要な寸法精度も有する。また、上記ベルト基層の厚さとしては、ベルト基層の厚さが大きくなればなるほどベルト基層に分配される印加電圧が大きくなり、トナーの記録媒体への転写に必要な電圧が増大する。一方で、ベルト基層が薄すぎると、ベルトとしての強度、耐久性が劣ってくる。よって、５０〜２００μmがベルト基層の厚さとして好適である。
【００２０】
次に、本発明における中間転写体ベルトの構成について説明する。
トナーの感光体から中間転写体への転写、中間転写体から紙への転写において、トナー転写は印加電圧による電気的な力だけでなく、実際は中間転写体表面には機械的な付着力が働くため、トナー層の最下層部が中間転写体表面に残ってしまう。故に、中間転写体の転写効率を向上させるには、中間転写体表面はトナー剥離性にしなければならない。
【００２１】
ここで、表面をトナー剥離性にするには、表面にトナー剥離性を有する微小粒子の層を設けることが効果的である。この微小粒子の材質はシリカ（SiO₂）やポリエステル樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂などのトナーと粘着しないものを基材としてできている。これらの材質で作成された微小粒子の内、少なくとも１種類で構成される層を設けることで中間転写体表面をトナー剥離性にすることができる。また、微小粒子の１次粒子径は、トナー粒径に対し小さい０．００５μm〜２μmが好ましい。これは、微小粒子がトナー粒径に比べて大きいと、画像形成の際、一様に分布したトナー層形成ができなくなり、白斑などの画像不良を起こしてしまうためである。
【００２２】
この微小粒子層を表面に形成する方法において、従来の方法では、まず微小粒子をベルト基層上に形成して２層構成とする方法が挙げられる。
【００２３】
図２は、その２層構成の中間転写ベルトの模式図である。ベルト基層aの上に微小粒子bが形成される。この方法は、ゴムのようなベルト基層には、そのゴム弾性体に起因する粘着性により微小粒子は付着するが、ベルト基層としてプラスチック製の樹脂等、ゴム弾性が小さく硬いベルト基層の場合には、微小粒子が表面に付着しないため、この方法は使用できない。
【００２４】
また、本発明以外の方法である微小粒子層を表面に形成する方法において、微小粒子をバインダー樹脂と混合した塗膜を形成して２層構成とする方法が挙げられる。
【００２５】
図３はその２層構成の中間転写ベルトの模式図である。ベルト基層aの上にバインダー層cがあり、バインダー層中並びに表面に微小粒子bが分布している。しかし、微小粒子とバインダー樹脂を混合させた塗膜において、表面に微小粒子を露出させるためには、バインダー樹脂の比率に対して微小粒子の比率を多くしなければならず、これは塗膜の柔軟性を損なうこととなる。
【００２６】
これは、図４のようなベルト基層中に微小粒子を混合させた単層ベルトの場合も同様である。図４では、ベルト基層a中に微小粒子bが分布している。このように単層及び２層構成ベルト中に微小粒子を添加しそれを表面に露出させる場合、ベルトに柔軟性を有しながら表面をトナー剥離性にすることは困難である。
【００２７】
本発明におけるベルト基層とバインダー層と微小粒子層から成る３層構成にすることで、ベルトとして要求される柔軟性を有しながら、表面をトナー剥離性にすることができる。
【００２８】
図５は、その３層構成の中間転写ベルトの模式図である。ベルト基層aの上にバインダー層cが形成され、バインダー層の表面に微小粒子層cが形成される。また、ベルトが柔軟性と表面のトナー剥離性を併せ持つ範囲であれば、３層以上の構成も可能である。
【００２９】
次に３層構成ベルトにおけるバインダー層の屈曲性について説明する。
バインダー層においてもベルト基層と同様に第１転写部及び第２転写部で支持ローラによって屈曲させられた状態で回転しても、ベルトが破損及び伸縮等が発生してはならない。ただし、ベルト基層が屈曲に大きく関わっており、バインダー層はベルト基層の屈曲に追従することが求められる。よって、バインダー層の樹脂材料の曲げ弾性率がベルト基層の曲げ弾性率より小さいことが求められる。これにより、バインダー層は、クラックや割れなどを起こすことなく、中間転写体のベルト形状を製品寿命まで維持することができる。
【００３０】
次に、バインダー層とベルト基層との密着性について説明する。バインダー樹脂がベルト基層から剥離しないためにも、バインダー層はベルト基層との密着性が要求される。バインダー樹脂の塗膜と被塗装物であるベルト基層との付着力の強さを量る指標として、SP値（溶解度パラメータ）がある。ベルト基層とバインダー樹脂との密着性を確保するために、それぞれのSP値が近い材料が好ましい。またそれぞれのSP値の差が±２の範囲に有ることが望ましく、より好ましくは±１の範囲である。
【００３１】
ここで、具体的な実施例１と比較例１、２について説明する。
ベルト基層はポリカーボネートアロイ樹脂（以下、PC樹脂と呼ぶ）を材料とした円筒状ベルトとし、その上に各バインダー樹脂材料を膜厚５μmとなるようにスプレーコーティングした。乾燥、硬化したものを中間転写ベルトとし、実施例及び比較例のサンプルとした。
【００３２】
実施例１、比較例１、２のサンプルとしては、下記の表１にあるバインダー樹脂材料を用いてサンプルを作成し屈曲性の評価を行なった。表1はベルト基層の樹脂材料と、各実施例１、比較例１、２として挙げたバインダー層の樹脂材料について、その曲げ弾性率、ベルト基層の曲げ弾性率との大小関係、SP値と、各実施例及び比較例についての屈曲性及び密着性の評価結果を示す。
表１

【００３３】
屈曲性は、各サンプルの試験片を作成し、直径２mmの棒に試験片を巻き付け屈曲させた後の塗膜を評価した。試験後、ベルト上にクラック、割れが無かったものを○、あったものを×と評価した。密着性の評価はJIS K 5400の碁盤目テープ法を用いて評価した。試験片の塗面に付けた碁盤目状の傷の状態を観察し、評価した。塗膜の剥がれが無かったものを○、塗膜剥がれの欠損部の面積が全正方形面積の15％以内のものを△、塗膜剥がれの欠損部の面積が全正方形面積の15％以上のものを×と評価した。
【００３４】
実施例１はバインダー樹脂に塩化ビニル−酢酸ビニル共重合樹脂（以下、塩酢ビ樹脂と呼ぶ）を用いた。実施例１では、バインダー層の曲げ弾性率がベルト基層の曲げ弾性率より小さく、バインダー層のSP値とベルト基層のSP値との差が０．９であったため、屈曲性及び密着性ともに良好であった。
【００３５】
比較例1はバインダー層の曲げ弾性率がベルト基層の曲げ弾性率より大きいため、塗膜の屈曲性に劣る。さらにベルト基層のSP値とバインダー層のSP値の差が１．３であるため、密着性においても剥がれを生じた。比較例２は、バインダー層の曲げ弾性率がベルト基層の曲げ弾性率より大きいため、塗膜の屈曲性に劣る。さらにベルト基層のSP値とバインダー層のSP値の差が１．２であるため、密着性においても剥がれを生じた。
【００３６】
ベルト基層としてPC樹脂を用いたときは、そのバインダー樹脂としては、上記記載の柔軟性、ベルト基層密着性を満たす範囲において、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、酢酸ビニル樹脂、塩酢ビ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ニトロセルロース樹脂及びこれらの樹脂を複数ブレンドした樹脂などが挙げられる。この中でも、中間転写体における電気抵抗値の環境湿度依存性の点から、樹脂材料に吸湿性がなく、さらにPC樹脂にSP値が最も近い樹脂材料としては、塩酢ビ樹脂が好適である。また、バインダー樹脂とともに抵抗調整剤、分散剤、消泡剤、潤滑剤、レベリング剤、増粘剤などの塗料添加剤を入れても良い。
【００３７】
次にバインダー層の電気抵抗値について説明する。
バインダー層に適した樹脂材料の多くは、体積抵抗率が高い絶縁体である。すなわちバインダー層の体積抵抗率が大きすぎる場合、ベルト表面の静電荷が逃げにくく、電圧を印加する度にベルト表面に電荷がチャージされていく現象（チャージアップ）が起こり、結果として転写不良を招く。そのため、抵抗調整剤の添加により、バインダー層の抵抗を調整しなければならない。一方で体積抵抗率が小さすぎるときは、ベルト表面に電流が流れやすくなり、大電流が必要となることで電源装置のコストアップを招く。よって、適度な体積抵抗率の範囲が定まり、その範囲としては１０⁷〜１０¹⁴Ωcmが好適であるが、適度な体積抵抗率の範囲はトナー材料等画像形成装置の特性に大きく依存するので、その都度調整していくことが必要である。
【００３８】
次にバインダー層に添加する抵抗調整剤について説明する。
バインダー層の抵抗調整剤としては、硝酸リチウム、硝酸アンモニウム、チオシアン酸ナトリウムなどの無機塩、カーボン、４級アンモニウム塩やホウ素系及びホスホニウム塩などの有機系塩などが用いられる。ここで、抵抗調整剤を添加するバインダー樹脂層の形成にはスプレーコーティング、ディッピングが用いられるため、バインダー樹脂を塗料化しなければならない。カーボンはベルト基層の導電剤としても用いられているが、塗料化する際には分散させにくく、凝集という問題が発生した。また、無機塩は極性が高いために吸水性上昇に伴なう塗膜の電気抵抗値の湿度依存性も発生した。さらにSP値が大きいためにSP値の小さいバインダー樹脂に用いる有機樹脂材料とは相溶性が悪い事がバインダー層の耐久性を低下させるという問題点もある。そのため、本発明の抵抗調整剤としては、有機4級アンモニウム塩、有機ホウ素系及び有機ホスホニウム塩などの有機塩が好適である。有機塩は水に難溶で塗料化する際は有機溶剤に容易に溶解し樹脂材料とも相溶性があるため、バインダー層の柔軟性や密着性への影響が少なく、電気抵抗値の環境依存性もない。この有機塩の抵抗調整剤の中でも、有機ホスホニウム塩は溶剤系塗料の抵抗調整剤としては好適である。この抵抗調整剤の使用により、バインダー樹脂の塗膜強度を低下させずにバインダー層の抵抗値を制御できる。
【００３９】
上記有機ホスホニウム塩としては、次式（１）〜（１０）が好適であるが、これらに限定されるものではない。

【００４０】
ここで、本発明における中間転写ベルトの体積抵抗率は、三菱油化製表面抵抗計ハイレスタUPを用いて、２５０Vの電圧を印加後３０秒後の体積抵抗率の値を読み取った。抵抗調整剤を添加しないPC樹脂と塩酢ビ樹脂からなる中間転写ベルトの体積抵抗率は５×１０¹³〜５×１０¹⁴Ωcm であった。PC樹脂と、前記の有機ホスホニウム塩を有する塩酢ビ樹脂からなる中間転写ベルトの体積抵抗率は、０．３％〜１．５％の有機ホスホニウム塩添加量の範囲で、１×１０¹²Ωcm〜１×１０¹⁴Ωcmの範囲に制御できる。さらに有機ホスホニウム塩添加量を増加させることにより、１０⁷Ωcmまでの体積抵抗率の制御も可能である。
ここで、抵抗調整剤の具体的な実験例について説明する。
【００４１】
まず、バインダー樹脂として塩酢ビ樹脂を選び、これを適当な溶剤に溶かし、１０％濃度の溶液を作成し塗料化した。この塗料に対して、各種抵抗調整剤を１％濃度になるように添加し、８時間攪拌後の抵抗調整剤のバインダー樹脂に対する相溶性を評価した。相溶性の評価については、塗料中の抵抗調整剤の様子を観察し、抵抗調整剤が塗料中で均一に分散しているものを○、沈降や凝集等により塗料中で不均一な分散をしているものを×とした。
【００４２】
表２は各実施例及び比較例における抵抗調整剤と、その抵抗調整剤の塩酢ビ樹脂塗料についての相溶性の結果を示す。
表２

【００４３】
実施例２については、前記した式（１）〜（１０）の有機ホスホニウム塩を添加したところ、全ての有機ホスホニウム塩が塩酢ビ樹脂塗料に溶解し、バインダー層との相溶性は良好であった。
【００４４】
一方、比較例３については硝酸リチウム、硝酸アンモニウムなどの無機塩を添加したところ、塩酢ビ樹脂塗料に溶解せず、凝集物を生じた。また、比較例４については、カーボンを添加したところ、塩酢ビ樹脂塗料には溶解せず、攪拌後数分で沈降した。
【００４５】
これらの結果は、バインダー樹脂として酢酸ビニル樹脂を選んだときも同様の結果であった。このように、有機ホスホニウム塩は、塩酢ビ樹脂及び酢酸ビニル樹脂をバインダー樹脂として選んだときに、そのバインダー層の樹脂材料中に良好に分散、溶解する。これにより、これを塗料化した際に発生する凝集トラブルをなくし、バインダー層の耐久性を損なわず、塗膜を作成することができる。
【００４６】
次に微小粒子層について説明する。微小粒子層のベルト基層がゴム弾性の小さいプラスチック樹脂などの場合、微小粒子を直接塗布したり機械的な刷り込みを行なったりしても微小粒子をベルト基層に固着させることは困難である。そこで、バインダー樹脂をベルト基層上に形成し、バインダー樹脂を溶解しながら微小粒子を付着させることで、アンカー効果により微小粒子がバインダー樹脂表面に密着し、強固な微小粒子層を形成することができる。このとき、バインダー樹脂を溶解させる溶媒としては、溶媒のSP値とバインダー樹脂材料のSP値との差が±２の範囲に有ることが望ましく、より好ましくは±１の範囲である。これにより、前記の条件に当てはまる溶媒はバインダー樹脂を溶解することができる。また、微小粒子の粒径はアンカー効果でバインダー層に付着させるために、バインダー層の膜厚より小さくなければならない。前述したが、微小粒子の１次粒子径は、トナー粒径に対し小さい０．００５μm〜２μmが好ましい。これは、微小粒子がトナー粒径に比べて大きいと、画像形成の際、一様に分布したトナー層形成ができなくなり、白斑などの画像不良を起こしてしまうためである。このとき、さらに好ましくは微小粒子の１次粒子径は０．００５〜０．０１μmが好適である。これは、粒子径が小さいと、アンカー効果でバインダー層に容易に埋め込まれ、また微小粒子の接触面積が大きいためにバインダー樹脂との付着力が増すからである。一方で、粒子径が大きいと、アンカー効果でバインダー層に微小粒子を埋め込ませる深さが足りず、微小粒子のバインダー層に対する付着力が不足してしまう。また、同様の理由で、微小粒子の膜厚もバインダー層の膜厚よりも小さくなければならない。微小粒子がバインダー層の厚みに対して半分程度沈み込んでいれば、微小粒子とバインダー層との付着力が十分であると考える。具体的には、バインダー層の膜厚は３〜２０μm、より好ましくは３〜１０μm、微小粒子層の膜厚は０．００５〜２μmより好ましくは０．００５〜０．１μmが好適である。
【００４７】
以上の結果から本発明における中間転写体の具体的な実施例及び比較例について説明する。
【００４８】
（実施例３）
PC樹脂を材料とした円筒状ベルトをベルト基層とし、その上に以下の組成の表面処理塗料をスプレーコーティングにより膜厚５μm、体積抵抗率が１×１０¹²〜１×１０¹⁴Ωcmの塗膜を形成した。なお体積抵抗率は三菱油化(株)製のハイレスタUPのURプローブを用い、２５０Vの電圧を印加し１０秒後の抵抗値を読み取った。
＜表面処理塗料組成＞
塩酢ビ樹脂 10wt%
有機ホスホニウム系抵抗調整剤 1wt%
更にその上から、シリカ粒子をコーティングした。このベルトは３層構成である。
【００４９】
（比較例５） PC樹脂を材料とした円筒状ベルトをベルト基層とし、その上に以下の組成の表面処理塗料をスプレーコーティングした。スプレーコーティングにより膜厚５μm、体積抵抗率が１×１０¹²〜１×１０¹⁴Ωcmの塗膜を形成した。
＜表面処理塗料組成＞
塩酢ビ樹脂 10wt%
有機ホスホニウム系抵抗調整剤 1wt%
シリカ 10wt%
このベルトは２層構成である。
【００５０】
（比較例６） PC樹脂を材料とした円筒状ベルトをベルト基層とし、その上にシリカを分散させた液をスプレーコーティングした。スプレーコーティングにより膜厚５μm、体積抵抗率が１×１０¹²〜１×１０¹⁴Ωcmの塗膜を形成した。このベルトは２層構成である。
【００５１】
上記の各々のベルトについて、耐久性、転写性について評価を行なった。
耐久性の評価を行なうにあたり、まず図1において、大ローラ２と小ローラ４によって中間転写ベルト３を張架したユニットと感光体１が図1のような関係で構成されている試験機を作成した。上記ユニットは感光体の回転により従動する。上記ユニットに各サンプルであるベルトを組み込み、上記試験機にセットし、３０万回連続回転させてクラック、割れの欠陥がなかったものを○、欠陥があったものを×とし耐久性を評価した。
【００５２】
次に転写性の評価法について以下に述べる。前記記載のカラーレーザービームプリンタに各々の材料、構成からなる中間転写体を組み込んでサンプル画像を印字し、そのときの転写効率を評価した。この際使用したトナーを以下に示す。
トナー主材料：ポリエステル樹脂
トナー粒径：６〜１０μｍ
トナー軟化点：１００〜１３０℃
トナー中のワックス含有量：５〜１０部
転写効率については、上記カラーレーザービームプリンタにより印刷を行ない、（現像器の消費トナー量）−（廃トナー量）＝（用紙転写トナー量）を算出し、（転写効率）＝（用紙転写トナー量）／（現像器の消費トナー量）×１００より求めた。転写効率９０％以上を○、転写効率９０％以下を×と評価した。
【００５３】
表３は、各実施例及び比較例の組成、層構成数と、各組成により構成されたベルトについての耐久性及び転写性についての評価を示す。
【００５４】
表３

【００５５】
PC樹脂材料のベルト基層、塩酢ビ樹脂材料のバインダー層及びシリカの微小粒子層から成る３層構成の実施例３は、耐久性、転写性ともに良好であった。
【００５６】
２層構成の比較例５においては、塩酢ビ樹脂とシリカが混合しているため耐久性が悪く、また表面にシリカの微小粒子が十分露出していないため転写性も悪かった。比較例６については、ベルト基層の弾性が小さく硬いためシリカが表面に付着せず、表面の微小粒子層の耐久性及び転写性に劣る。
【００５７】
【発明の効果】
本発明における中間転写ベルトは、ベルト基層と樹脂材料から形成されるバインダー層と微小粒子層からなる３層構成で構成することにより、単層及び２層構成では不可能であったトナー剥離性をもつ微小粒子層の形成とバインダー層の塗膜強度との両立を可能にした。
【００５８】
また、ベルト基層の樹脂材料のSP値とバインダー層の樹脂材料のSP値との差が２以内であることにより、ベルト基層とバインダー層の密着性を向上させることができた。
【００５９】
また、バインダー層の樹脂材料の曲げ弾性率がベルト基層の樹脂材料の曲げ弾性率より小さいことにより、バインダー層はベルト基層の屈曲に追従することができ、ベルト全体としての屈曲性を向上させることができた。
【００６０】
また、ベルト基材層がPC樹脂であることにより、ポリアミド樹脂やフッ素樹脂に比べ、中間転写ベルトとして、材料や製造設備が安価で、製造時間が短く、耐久性に優れ、必要な寸法精度を有することができる。
【００６１】
ベルト基層がPC樹脂であり、バインダー層が塩酢ビ樹脂であることにより、ベルト基層のSP値とバインダー層のSP値との差が１以内であるため、ベルト基層とバインダー層の密着性に優れ、さらにベルト基層の曲げ弾性率よりバインダー層の曲げ弾性率が小さいため、バインダー層はベルト基層に追従でき、ベルト全体としての屈曲性に優れる。
【００６２】
また、バインダー層に抵抗調整剤を有し、更にバインダー層が塩酢ビ樹脂であるときに、前記の抵抗調整剤が有機ホスホニウム塩であることにより塗膜の抵抗値を制御できるとともに、塗料化した際に発生する凝集トラブルをなくし、バインダー層の耐久性を損なわず、塗膜を作成することができる。
【００６３】
また、微小粒子層の膜厚をバインダー層の膜厚より小さくする事により、微小粒子をアンカー効果でバインダー層に埋め込むことができ、微小粒子層とバインダー層とを強固に付着する事ができる。
【００６４】
また、中間転写体が大ローラと小ローラによって支持されていることにより、大ローラの曲率半径が小ローラより大きくすることで、感光体と中間転写体のニップが多くなり良好な第1転写ができる。さらに、小ローラの曲率半径を大ローラより小さくすることで、紙、特に剛性の少ない紙においても紙剥離が良好な構成にできる。
【００６５】
また、中間転写体が、着脱できるユニットで構成され、大ローラと小ローラと円筒状ベルトを有することにより、中間転写体の固定位置から転写ローラ１２のある方向へ着脱できる。そのため、中間転写体表面がゴミなどで傷ついた場合にも中間転写体ユニット全体として着脱、交換できる。
【００６６】
以上の手法により、中間転写体が長寿命となり、更に転写効率が向上し、文字の中抜けの発生が無く画質が向上した中間転写体とその画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である画像形成装置の概略断面図。
【図２】中間転写ベルト表面構造を説明する図。
【図３】中間転写ベルト表面構造を説明する図。
【図４】中間転写ベルト表面構造を説明する図。
【図５】本発明の中間転写ベルト表面構造を説明する図。
【符号の説明】
1…感光体ベルト、2…大ローラ、3…中間転写ベルト、4…小ローラ、5…帯電器、6…露光装置、7〜10…現像器、11…画像形成装置、12…転写ローラ、13…定着器、14…レジストローラ、15…ピックローラ、16…紙カセット、a…ベルト基層、b…微小粒子、c…バインダー層。

Claims

感光体ベルトと、該感光体ベルトにトナーを供給する複数の現像器と、前記感光体ベルト上のトナーを転写し保持する中間転写体と、該中間転写体から印刷媒体へ転写する転写手段を有するカラー画像形成装置において、
前記中間転写体が円筒状ベルトであって、ベルト基層と、バインダー層と、微小粒子層からなる３層構成であり、
前記中間転写体は大ローラと小ローラによって支持されており、
前記感光ベルトと前記中間転写体の当接部分は前記大ローラによって形成される曲率部分であり、該曲率部分で第一転写を行なうように構成され、該感光体ベルトは、該大ローラによって、定常的に曲がっている方向と逆方向に曲げられており、
前記バインダー層の樹脂材料のSP値と、前記ベルト基層の樹脂材料のSP値との差が２以内であり、
前記ベルト基層の樹脂材料がポリカーボネートのアロイ樹脂であり、
前記バインダー層の樹脂材料がポリ酢酸ビニル樹脂または塩化ビニル−酢酸ビニル共重合樹脂であり、
前記バインダー層は樹脂材料とともに抵抗調整剤を有しており、その抵抗調整剤が有機ホスホニウム塩化合物であり、
前記バインダー層の樹脂を前記ベルト基層上に形成し、前記バインダー層の樹脂を溶解させる溶媒で該バインダー層の樹脂を溶解しながら微小粒子を該バインダー層に付着させ、前記溶媒のSP値と前記バインダー樹脂材料のSP値との差が±２の範囲にあることを特徴とする画像形成装置。
請求項１記載の中間転写体において、
前記バインダー層の樹脂材料の曲げ弾性率が、前記ベルト基層の樹脂材料の曲げ弾性率より小さいことを特徴とする画像形成装置。
請求項１記載の中間転写体において、
前記微小粒子層の膜厚が、前記バインダー層の膜厚よりも薄いことを特徴とする画像形成装置。
請求項１記載の中間転写体において、
前記中間転写体は、着脱できるユニットで構成され、前記大ローラと前記小ローラ及び円筒状ベルトを有することを特徴とする画像形成装置。
請求項１記載の中間転写体において、
前記ベルト基層の膜厚は５０〜２００μm、前記バインダー層の膜厚は３〜２０μm、前記微小粒子層の膜厚は０．００５〜２μmであることを特徴とする画像形成装置。