ロール部材及び画像形成装置
【課題】ロール部材に電圧が印加された場合の体積抵抗率の経時的な変化を抑制させること。
【解決手段】接触層７２０は、発泡した気体のセル７２２を内部に複数含むゴム材料７２１を円筒状に形成した層であって、セル７２２の体積が円筒の中心側から外側に向かうにつれて小さくなる層である。また、接触層７２０は、ゴム材料７２１の単位体積当たりのセル７２２の体積の割合が円筒の中心側から外側に向かうにつれて小さくなる。すなわち、接触層７２０は、表面７２０ａ側に向かうにつれてセル７２２に挟まれるゴム材料７２１の厚さが増す。
【解決手段】接触層７２０は、発泡した気体のセル７２２を内部に複数含むゴム材料７２１を円筒状に形成した層であって、セル７２２の体積が円筒の中心側から外側に向かうにつれて小さくなる層である。また、接触層７２０は、ゴム材料７２１の単位体積当たりのセル７２２の体積の割合が円筒の中心側から外側に向かうにつれて小さくなる。すなわち、接触層７２０は、表面７２０ａ側に向かうにつれてセル７２２に挟まれるゴム材料７２１の厚さが増す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロール部材及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、芯金と、芯金の周面に設けられたフォーム層であって、平均長径がフォーム層の芯金側から表層側へと漸次変化する楕円体形の空孔を有するフォーム層とを備える定着器用加圧ローラが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２５０３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、ロール部材に電圧が印加された場合の体積抵抗率の経時的な変化を抑制させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に係るロール部材は、発泡した気体のセルを内部に複数含むゴム材料を円筒状に形成した層であって、前記セルの体積が円筒の中心側から外側に向かうにつれて小さくなる層を有する構成を有する。
【０００６】
本発明の請求項２に係るロール部材は、請求項１に記載の構成において、前記層は、前記ゴム材料の単位体積当たりの前記セルの体積の割合が円筒の中心側から外側に向かうにつれて小さくなる構成を有する。
【０００７】
本発明の請求項３に係る画像形成装置は、請求項１又は２に記載のロール部材である第１のロール部材と、第２のロール部材と、トナーが転写される転写ベルトとを具備し、前記第１のロール部材は、転写バイアス電圧を印加するための第１の電極として機能する軸部を備え、前記転写ベルトを介して前記第２のロール部材と対向し、前記層が前記軸部を中心に前記転写ベルトと接触しながら回転し、前記第２のロール部材は、前記転写バイアス電圧を印加するための第２の電極を備える構成を有する。
【０００８】
本発明の請求項４に係る画像形成装置は、請求項３に記載の構成において、前記層は、密度が０．３５ｇ／ｃｍ３以上０．５５ｇ／ｃｍ３以下であり、アスカーＣにより測定される硬度が３０°以上４０°以下である構成を有する。
【０００９】
本発明の請求項５に係る画像形成装置は、請求項３又は４に記載の構成において、前記転写ベルトは、樹脂と当該樹脂よりも導電性が高い導電剤とを含む第１の層と、前記第１の層に対して当該転写ベルトの内周側に積層され、前記樹脂と前記導電剤とを含む第２の層を有し、前記第２の層は、前記導電剤の含有率が前記第１の層の導電剤の含有率よりも高い構成を有する。
【００１０】
本発明の請求項６に係る画像形成装置は、請求項５に記載の構成において、前記転写ベルトは、前記第１の層と前記第２の層の境界面から前記第２の層側の厚さ方向に順番に積層されている第１の領域、第２の領域及び第３の領域を有し、前記第１の領域及び前記第２の領域は、前記境界面から厚さ方向に１５μｍまでに積層され、前記第１の領域は、前記導電剤を含まない領域であり、前記第２の領域は、電気伝導率が前記第３の領域の５倍以上である構成を有する。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、セルの体積が円筒の中心側から外側に向かうにつれて小さくならないロール部材に比べて、ロール部材に電圧が印加された場合の体積抵抗率の経時的な変化を抑制させることができる。
請求項２に係る発明によれば、ゴム材料の単位体積当たりのセルの体積の割合が表面に向かうにつれて小さくならないロール部材に比べて、ロール部材に電圧が印加された場合の体積抵抗率の経時的な変化を抑制させることができる。
請求項３に係る発明によれば、本構成に含まれるロール部材を具備しない画像形成装置に比べて、転写された画像に白抜けが発生すること抑制することができる。
請求項４に係る発明によれば、ロール部材の密度及び硬度が本構成の範囲にない場合に比べて、画像形成を繰り返すことによるロール部材の破壊や転写不良の発生を抑制することができる。
請求項５、６に係る発明によれば、本構成に含まれる転写ベルトを具備しない画像形成装置と比べて、転写された画像に白抜けが発生すること抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態である画像形成装置の構成を示す図
【図２】二次転写ロールの外観を示す図
【図３】二次転写ロールの断面を示す図
【図４】二次転写ロールの接触層の体積抵抗を測定した結果を示すグラフ
【図５】中間転写ベルトの外観を示す図
【図６】中間転写ベルトの断面を示す図
【図７】二次転写ロールのニップ領域における変形の態様を例示する図
【図８】画像を形成する前後の接触層の体積抵抗と画質を検証した結果を示す表
【図９】変形例に係る二次転写ロールの断面を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［実施形態］
図１は、本発明の一実施形態である画像形成装置の構成を示す図である。本実施形態の画像形成装置１０は、収容部１００と、搬送部２００と、一次転写部３００と、露光部４００と、中間転写ベルト５００と、支持ロール６１０、６２０、６３０、６４０、６５０と、二次転写ロール７００と、定着部８００とを備える電子写真方式のプリンタである。また、画像形成装置１０は、これらの各部の動作を制御する図示せぬ制御手段を備える。
【００１４】
収容部１００は、複数の記録媒体Ｐ１を収容し、これを１枚ずつ供給する。記録媒体Ｐ１は、例えば、いわゆる用紙であり、あらかじめ決められた寸法で裁断された形状の用紙である。搬送部２００は、搬送部材２１０、２２０、２３０、２４０、２５０を備える。これらの搬送部材は、例えば、それぞれが円筒状の部材であり、記録媒体Ｐ１を図１中の破線の矢印Ａ１で示す経路に沿って搬送する。
【００１５】
一次転写部３００は、複数の異なる色（例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色）のトナーを転写する。一次転写部３００は、後述する中間転写ベルト５００に接触し、静電潜像及びトナー像を保持するロール状の感光体ドラムと、感光体ドラムを帯電させる帯電器と、感光体ドラムにトナーを付与する現像器とを色毎に備え、色毎にこれらに対応する一次転写ロール３１０、３２０、３３０、３４０を備える。これらの一次転写ロールは、各感光体ドラムとの間に第１の転写バイアス電圧を印加され、形成された電界の作用により各感光体ドラムに保持されたトナー像を中間転写ベルト５００にそれぞれ転写する。露光部４００は、帯電された各感光体ドラムに対して各色のトナー像に応じた光を照射し、各感光体ドラムに静電潜像を形成させる。
【００１６】
中間転写ベルト５００は、回転方向に端部を有しない帯状の部材である。すなわち、中間転写ベルト５００は、回転方向について無端の部材である。中間転写ベルト５００は、回転されることにより、一次転写部３００により各感光体ドラムから転写されたトナー像を搬送する手段として機能する。中間転写ベルト５００は、本発明に係る「転写ベルト」の一例に相当する。
【００１７】
支持ロール６１０、６２０、６３０、６４０、６５０は、それぞれが回転軸を中心に回転する円筒状の部材である。また、各支持ロールは、中間転写ベルト５００の内側でこれを支持し、中間転写ベルト５００に適当な張力が与えられるようにする。
【００１８】
二次転写ロール７００は、中間転写ベルト５００を介して支持ロール６５０と対向し、中間転写ベルト５００とニップ領域を形成する円筒状の部材である。二次転写ロール７００は、このニップ領域において、中間転写ベルト５００によりこの位置まで搬送されたトナー像を記録媒体Ｐ１に転写する。二次転写ロール７００は、本発明に係る「ロール部材」及び「第１のロール部材」の一例に相当し、支持ロール６５０は、本発明に係る「第２のロール部材」の一例に相当する。
【００１９】
支持ロール６１０、６２０、６３０、６４０、６５０及び二次転写ロール７００の少なくともいずれかは、モータ等の駆動手段によって駆動力を与えられて回転し、中間転写ベルト５００を図１中の矢印Ａ２の方向に回転させる駆動部として機能する。
定着部８００は、対向する１対のロールである。定着部８００は、搬送された記録媒体Ｐ１をこの対向する位置において加熱及び加圧し、記録媒体Ｐ１に転写されたトナー像を定着させる。以上に述べた各部の機能により、画像形成装置１０は、記録媒体Ｐ１に画像を形成する。
【００２０】
図２は、二次転写ロール７００の外観を示す図である。二次転写ロール７００は、軸部７１０と接触層７２０とを備えるロールである。軸部７１０は、画像形成装置１０に備えられる軸受けにより回転可能に支持され、二次転写ロール７００の回転軸となる部材である。軸部７１０は、クロム等でめっき処理をした鉄、ステンレス鋼などの合金又はアルミニウム等を含む部材であり、本実施形態においては、ステンレス鋼を含む部材である。軸部７１０は、第２の転写バイアス電圧を印加するための電極として機能する。また、上述した支持ロール６５０には、第２の転写バイアス電圧を印加するための電極が設けられており、この電極と軸部７１０とを介して二次転写ロール７００と支持ロール６５０の間に第２の転写バイアス電圧が印加される。接触層７２０は、軸部７１０の表面に設けられ、中間転写ベルト５００を介して支持ロール６５０と対向し、軸部７１０を中心に中間転写ベルト５００と接触しながら回転する円筒状の層である。接触層７２０は、上述したニップ領域に記録媒体Ｐ１が搬送されると、これと接触する。接触層７２０が記録媒体Ｐ１に接触した状態で二次転写ロール７００と支持ロール６５０との間に第２の転写バイアス電圧が印加されると、これらの間に電界が形成され、この電界によって中間転写ベルト５００から記録媒体Ｐ１にトナー像が二次転写される。
【００２１】
図３は、図２の切断線Ａ−Ａにおける二次転写ロール７００の断面を示す図である。図３では、説明の便宜上、二次転写ロール７００の断面を部分的に示したが、二次転写ロール７００は、これ以外の部分における構造も共通している。接触層７２０は、発泡した気体のセル７２２を内部に複数含むゴム材料７２１を円筒状に形成した層であって、セル７２２の体積が円筒の中心側から外側に向かうにつれて小さくなる層である。また、接触層７２０は、ゴム材料７２１の単位体積当たりのセル７２２の体積の割合が円筒の中心側から外側に向かうにつれて小さくなる。すなわち、接触層７２０は、表面７２０ａ側に向かうにつれてセル７２２に挟まれるゴム材料７２１の厚さが増す。接触層７２０は、密度が０．３５ｇ／ｃｍ３以上０．５５ｇ／ｃｍ３以下であり、アスカーＣにより測定される硬度が３０°以上４０°以下である。
【００２２】
図４は、転写を繰り返した二次転写ロールの接触層の体積抵抗を測定した結果を示すグラフである。この測定においては、二次転写ロール７００と、セル７２２の体積とゴム材料７２１の単位体積当たりのセル７２２の体積の割合とが円筒の中心側から外側に向かうにつれて小さくならない接触層を備える二次転写ロール７００Ｔとを比較例として用いた。具体的には、本実施形態の画像形成装置１０と当該装置の二次転写ロール７００を二次転写ロール７００Ｔに置き換えた画像形成装置とにより５万枚の記録媒体に画像を形成し、各々の接触層の体積抵抗を測定した。図４の縦軸は、体積抵抗の常用対数値（単位はｌｏｇΩ）を示し、横軸は、時間（単位はｈ）を示す。この測定では、画像形成装置を温度が２２℃、湿度が５５％の環境で稼働させた。二次転写ロール７００は、画像形成前の体積抵抗が６．６０（ｌｏｇΩ）であり、５万枚の記録媒体に画像を形成した後は体積抵抗が６．８６（ｌｏｇΩ）であった。また、二次転写ロール７００Ｔは、画像形成前の体積抵抗が６．９９（ｌｏｇΩ）であり、５万枚の記録媒体に画像を形成した後は体積抵抗が７．８５（ｌｏｇΩ）であった。二次転写ロール７００の接触層７２０体積抵抗の変動量が０．２４（ｌｏｇΩ）であったのに対し、二次転写ロール７００Ｔの接触層の体積抵抗の変動量は０．９０（ｌｏｇΩ）であった。
【００２３】
二次転写ロール７００、７００Ｔは、それぞれの接触層の体積が共通であるため、各々の体積抵抗率も図４に示された関係及び経時的な変化を示す。以下では、図４の測定結果により示される体積抵抗率について説明する。二次転写ロール７００は、二次転写ロール７００Ｔに比べて、体積抵抗率の上昇量が小さい。二次転写ロールの接触層においては、セルの内部で発生する放電によりゴム材料が酸化して劣化し、導電経路を消失することで体積抵抗率が上昇するものと考えられる。二次転写ロール７００は、二次転写ロール７００Ｔに比べて、表面７２０ａ側におけるセル７２２の体積が小さく、これらの内部で放電が発生しにくいため、体積抵抗率の上昇量が少ないものと考えられる。また、二次転写ロールの接触層においては、セルの内部で発生する放電により、セルに挟まれるゴム材料の電気的な結合が破壊されて電流が流れにくくなることでも体積抵抗率が上昇するものと考えられる。二次転写ロール７００は、二次転写ロール７００Ｔに比べて表面７２０ａ側におけるセル７２２に挟まれるゴム材料７２１の厚さが大きいため、ゴム材料７２１の表面７２０ａ側のある部分で上記破壊が生じても、その部分に電気的な結合が残りやすい。その結果、二次転写ロール７００は、二次転写ロール７００Ｔに比べて、体積抵抗率の上昇量が少ないものと考えられる。
【００２４】
図５は、中間転写ベルト５００の外観を示す図である。中間転写ベルト５００は、上述したとおり、回転する無端のベルトである。中間転写ベルト５００は、内周側の表面５００ｂに接する各支持ロールにより支持され、外周側の表面５００ａにトナーを吸着させて搬送する。
【００２５】
図６は、中間転写ベルト５００の断面を示す図である。図６においては、図５の切断線Ｂ−Ｂによる断面を示している。中間転写ベルト５００は、樹脂５０１と、導電剤５０２とを含む。樹脂５０１は、ポリイミドやポリアミドイミドなどの樹脂であり、本実施形態においては、ポリイミドである。導電剤５０２は、樹脂に添加されるとその樹脂の電気伝導率を大きくするカーボンブラックやポリアニリンなどの材料であり、本実施形態においては、カーボンブラックである。
【００２６】
中間転写ベルト５００は、第１の層Ａ１と第１の層Ａ１よりも表面５００ｂ側に積層された第２の層とを有する。第１の層Ａ１は、樹脂５０１及び導電剤５０２を含んで形成されており、第２の層Ａ２は、樹脂５０１及び導電剤５０２を含んで形成されている。第２の層Ａ２は、導電剤５０２の単位体積当たりの含有率が第１の層Ａ１における導電剤５０２の単位体積当たりの含有率よりも高い。また、第１の層Ａ１と第２の層Ａ２との境界には、境界面５００ｃが形成されている。
【００２７】
第２の層Ａ２は、境界面５００ｃ側から表面５００ｂ側に向かって厚さ方向に順番に積層されている第１の領域Ｂ１と、第２の領域Ｂ２と、第３の領域Ｂ３とを含んで形成されている。第１の領域Ｂ１は、導電剤５０２を含まない領域である。第２の領域Ｂ２及び第３の領域Ｂ３は、いずれも導電剤５０２を含む領域であり、第２の領域Ｂ２は、電気伝導率が第３の領域Ｂ３の５倍以上の領域である。第１の領域Ｂ１及び第２の領域Ｂ２は、境界面５００ｃから第２の層Ａ２の厚さ方向１５μｍまでに積層されている。
【００２８】
図７は、二次転写ロール７００のニップ領域における変形の態様を例示する図である。図７（ａ）は、中間転写ベルト５００と二次転写ロール７００が接触してニップ領域Ｎ１を形成し、ニップ領域Ｎ１に記録媒体Ｐ１が搬送された状態を示している。接触層７２０は、単位体積当たりのゴム材料７２１の体積の割合が表面７２０ａに向かうにつれて大きくなるため、回転軸側よりも表面７２０ａ側の方が硬くなっている。このため、接触層７２０は、ニップ領域Ｎ１において加えられている力により全体が変形する。接触層７２０は、このように変形した状態で支持ロール６５０との間に第２の転写バイアス電圧が印加され、形成された電界の作用により記録媒体Ｐ１にトナー像を転写する。図７（ｂ）は、図４に示した二次転写ロール７００Ｔに備えられた接触層７２０Ｔが、中間転写ベルト５００とニップ領域Ｎ２を形成し、ニップ領域Ｎ２に記録媒体Ｐ１が搬送された状態を示している。接触層７２０Ｔは、上述したとおり、ゴム材料７２１の単位体積当たりのセル７２２の体積の割合が円筒の中心側から外側に向かうにつれて小さくならないため、接触層７２０と比べて表面７２０Ｔａ側が変形しやすい。このため、接触層７２０Ｔは、ニップ領域Ｎ２において加えられている力により表面７２０Ｔａ側が接触層７２０に比べて大きく変形する。接触層７２０Ｔは、このように変形した状態で対向する支持ロール６５０との間に第２の転写バイアス電圧が印加され、形成された電界の作用により記録媒体Ｐ１にトナー像を転写する。
【００２９】
中間転写ベルト５００は、第１の層Ａ１と第２の層Ａ２とに含有される導電剤５０２の量が異なることによるこれらの層の特性の違いから、使用されるにつれて表面５００ｂに放電生成物が堆積する。放電生成物が堆積した場合、二次転写ロールと中間転写ベルトとで放電が発生し、その放電の影響で形成された画像に白抜けなどの欠陥が生じることがある。そして、二次転写ロール７００は、二次転写ロール７００Ｔと比べて、ニップ領域Ｎ１において中間転写ベルト５００とで放電が発生しにくい形状になっているものと考えられる。このため、二次転写ロール７００を備える画像形成装置は、二次転写ロール７００Ｔを備える画像形成装置と比べて、記録媒体Ｐ１に形成された画像に白抜け等の欠陥が生じにくい。
【００３０】
図８は、画像を形成する前後の接触層の体積抵抗と画質を検証した結果を示す表である。図８に示す検証では、中間転写ベルト５００と、単層の中間転写ベルト５００Ｔと、図４で示した二次転写ロール７００、７００Ｔを用いた。二次転写ロール７００は、アスカーＣにより測定される硬度３８°であり、接触層７２０の密度が０．４６ｇ／ｃｍ３である。二次転写ロール７００Ｔは、アスカーＣにより測定される硬度３７°であり、接触層の密度が０．４８ｇ／ｃｍ３である。また、図８では、画像を形成する際の温度と湿度の条件のうち、温度が２８℃、湿度が８５％の条件を第１条件、温度が１０℃、湿度が１５％の条件を第２条件として示した。
【００３１】
中間転写ベルト５００及び二次転写ロール７００を組み合わせた場合、画像形成前の体積抵抗が６．６０（ｌｏｇΩ）であり、画像形成後の体積抵抗が６．８６（ｌｏｇΩ）であった。これらの体積抵抗は、温度が２２℃、湿度が５５％の条件で測定した値である。この測定においては、金属平板上にロールを置き、ロールの軸部の片側ずつに５００ｇの荷重をかけ、合計１ｋｇ荷重とし、その軸部に１０００Ｖの電圧を与えて、金属平板上に流れる電流値を、微小電流計で計測して抵抗値を算出した。また、画像形成前の第１条件、画像形成後の第１条件及び第２条件のいずれも画質の劣化（画像の欠陥）が生じなかった。中間転写ベルト５００Ｔ及び二次転写ロール７００を組み合わせた場合、画像形成前の体積抵抗が６．６０（ｌｏｇΩ）であり、画像形成後の体積抵抗が６．８４（ｌｏｇΩ）であった。
画質評価は、富士ゼロックス社製ＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅＣｏｌｏｒ２２２０改造機（プロセス速度５００ｍｍ／ｓｅｃ、一次転写電流４０４５μＡ、二次転写電圧３．５ｋＶ）を、温度が２８℃、湿度が８０％の環境下で、プリント試験を行なった。試験は、富士ゼロックス社製Ｃ２紙Ａ４紙を使用し、文字とパッチのある総合パターンをプリントして、合計で５００時間になるまで、プリントアウトした。
また、画像形成前後の第１条件においては、画質の劣化が生じなかった。ただし、画像形成後の第２条件においては、画質の劣化（ウロコの発生）が生じた。中間転写ベルト５００Ｔ及び二次転写ロール７００Ｔを組み合わせた場合、画像形成前の体積抵抗が６．９９（ｌｏｇΩ）であり、画像形成後の体積抵抗が７．８５（ｌｏｇΩ）であった。また、画像形成前の第１条件及び画像形成後の第２条件においては、画質の劣化が生じなかった。ただし、画像形成後の第１条件においては、画質の劣化（白筋の発生）が生じた。なお、上述したとおり、体積抵抗率が測定された場合であっても、図８に示される二次転写ロール７００、７００Ｔの測定結果の関係と検証結果とが示される。
【００３２】
二次転写ロール７００は、以下のように作製された。エチレンオキサイド基を含有することで、イオンを伝導するエピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ：エピクロマーＣＧ−１０２：ダイソー社製）６０質量部に対して、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ：ニポールＤＮ−２１９：日本ゼオン社製）３０質量部を混合し、これに硫黄（２００メッシュ：鶴見化学工業社製）１質量部と、加硫促進剤（ノクセラ−Ｍ：大内新興化学工業社製）１．５質量部と、電子伝導剤としてカーボンブラック(スペシャルブラック２５０：デグサ社製)２８重量部と、発泡剤としてベンゼンスルホニルヒドラジド６質量部とを添加してオープンロールで混練りした混合物をφ（直径）１０ｍｍのロール軸（ステンレス鋼：ＳＵＳ製）に巻き付けた。この混合物に対して、ロール軸を熱源として１６０℃に熱し、表層側にエアを吹きつけながら加硫発泡させ、内部の発泡を促進することで、外側の発泡が抑えられたロールを作製した。このロールの外周面を研磨して１８．８ｍｍの二次転写ロール７００を得た。
【００３３】
中間転写ベルト５００は、以下のように作製された。３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と４，４’−ジアミノジフェニルエーテルを含み、ポリアミック酸のＮＭＰ（N-methylpyrrolidone）溶液（イミド転化後の固形分率が１８質量％）に、ポリアミック酸の固形分１００質量部に対し、カーボンブラック（Ｓｐｅｃｉａｌ Ｂｌａｃｋ ４：Ｄｅｇｕｓｓａ社製）８０質量部を添加し、ジェットミル分散機（Ｇｅａｎｕｓ ＰＹ［衝突部の最小部断面積０．０３２ｍｍ２］：ジーナス社製）を用い、圧力２００ＭＰａで分散ユニット部を５回通過させて分散及び混合を行い、分散液を得た。この分散液に対して、上述したＮＭＰ溶液を、ポリアミック酸１００質量部に対してカーボンブラック２２質量部を添加し、プラネタリー式ミキサー（アイコーミキサー：愛工舎製作所製）を用いて混合及び攪拌することにより、カーボンブラック分散ポリイミド前駆体溶液（以下「第１の溶液」という。）を調製した。
【００３４】
次に、前記分散液に対して、上述したＮＭＰ溶液を、ポリアミック酸１００質量部に対してカーボンブラック１６質量を添加した以外は、第１の溶液の調製方法として記載したとおりの方法により、カーボンブラック分散ポリイミド前駆体溶液（以下「第２の溶液」という。）を調製した。
【００３５】
中間転写ベルト５００を作製するための金型としては、外径３０２ｍｍ、長さ５００ｍｍ、肉厚１０ｍｍのアルミニウム製円筒体の表面にシリコーン系離型剤（商品名：ＫＳ７００：信越化学社製）を塗布し、３００℃で１時間焼き付け処理を施して作製されたアルミニウム製円筒体を用いた。このアルミニウム製円筒体に対して、フローコートで第１の溶液を塗布した。円筒体を水平のまま、６ｒｐｍで回転させながら１２０℃で２５分間加熱乾燥させ、第３の領域Ｂ３となるカーボンブラック分散ポリイミド前駆体乾燥膜（以下「第３領域膜」という。）を得た。第３領域膜の膜厚は４０μｍであった。本乾燥においては、第３領域膜に塗布された溶媒の重量に対する残留する溶媒の重量の割合が２５％以下になるように乾燥させるのがよく、その割合は望ましくは２０％以下であり、さらに望ましくは１５％以下である。残留する溶媒の重量は、例えば、固形分量として樹脂材料の固形分の重量（樹脂材料の乾燥重量）と導電剤の重量が判明している場合には、乾燥前の塗膜の全重量を正確に秤量し、塗膜の全重量に含まれる溶媒重量を算出する。その後、乾燥後の塗膜の全重量を正確に秤量し、減少分を消失した溶媒の重量として、（乾燥前塗膜重量−乾燥後塗膜重量）／（乾燥前塗布重量−樹脂固形分重量−導電剤重量）を計算し、残留した溶媒の重量を求める。
【００３６】
続いて、乾燥された第３領域膜の表面に、第２の溶液を塗布する。第２の溶液が塗布された領域では、第２の溶液が乾燥された第３領域膜に浸透し、第３領域膜の塗布面下の領域を膨潤状態とする。このとき、第３領域膜の塗布面下の領域に比べて、この塗布面上に存在する第２の溶液の溶媒量の方が多い、すなわち溶媒濃度が高くなることから、第３領域膜の塗布面上に存在する第２の溶液側に溶出しやすくなる。すると、導電剤は第２の溶液に溶出することはないから、樹脂材料が溶出すると、その領域では、他の領域に比べ、樹脂材料が溶出した分、導電剤の密度が上昇することとなる。その結果、導電剤が偏在した第２の領域Ｂ２となる膜（以下「第２領域膜」という。）が形成される。
【００３７】
次に、第３領域膜に塗布された第２の溶液を乾燥させる。本乾燥においては、例えば、残留する溶媒の重量が乾燥前の溶媒の重量に対して１０％以下となるように行うことがよい。この残留する溶媒の重量は、使用する樹脂材料の種類や中間転写ベルト５００の使用用途、強度、維持性等から決定される。そして、第２の溶液を乾燥させることで、樹脂材料が第２領域膜から析出し、第２領域膜上に層状に形成される。このとき、塗布された第２の溶液には導電剤が他の領域に比べて少なく含まれていることから、第２領域膜上には、導電剤が含まれていない第１の領域Ｂ１となる膜（以下「第１領域膜」という。）が形成される。
【００３８】
そして、乾燥した第２の溶液のうち、第１領域膜を形成した部分を除いた部分が、第１の層Ａ１となるカーボンブラック分散ポリイミド皮膜を形成する。膜厚は６０μｍであった。これにより、第１の層Ａ１と第１の領域Ｂ１との境界には、境界面５００ｃが形成された。
【００３９】
図７に示した単層の中間転写ベルト５００Ｔは、次のように作製した。上述した第１の溶液を用いて、第２の層Ａ２を形成する処理と共通する処理を行なった。外径３０２ｍｍ、長さ５００ｍｍ、肉厚１０ｍｍのアルミニウム製円筒体の表面にシリコーン系離型剤（商品名：ＫＳ７００、信越化学社製）を塗布し、３００℃で１時間焼き付け処理を施してアルミニウム製円筒体を作製した。作製したアルミニウム製円筒体にフローコートで第１の溶液を塗布した。円筒体を水平のまま、６ｒｐｍで回転させながら１５０℃で２５分間加熱乾燥させ、カーボンブラック分散ポリイミド前駆体乾燥膜を得た。塗布円筒成型管を、２００℃で３０分間、２６０℃で３０分間、３００℃で３０分間、３２０℃で２０分間加熱させて、カーボンブラック分散ポリイミド皮膜を形成した。膜厚は８５μｍであった。
【００４０】
［変形例］
上述した実施形態は、本発明の実施の一例にすぎない。本発明は、上述した実施形態に対して以下の変形を適用した態様で実施しうるものである。なお、以下に示す変形例は、必要に応じて、各々を適当に組み合わせて実施されてもよいものである。
【００４１】
（変形例１）
本発明に係るロール部材は、二次転写ロール以外にも適用しうるものである。例えば、一次転写ロール３１０、３２０、３３０、３４０に用いられてもよい。この場合、中間転写ベルトは、外周側から内周側に向けて、第３の領域Ｂ３、第２の領域Ｂ２、第１の領域Ｂ１、第１の層Ａ１に相当する領域又は層が形成されているものを用いればよい。また、本発明に係るロール部材は、二次転写ロール７００との間で第２の転写バイアス電圧を印加される支持ロール６５０に用いられてもよく、中間転写ベルトを備えないいわゆる直接転写式の画像形成装置における転写用のロール部材に用いられてもよい。
【００４２】
（変形例２）
上述した実施形態においては、二次転写ロール７００は、円筒の中心側から外側に向かうにつれて、ゴム材料７２１の単位体積当たりのセル７２２の体積の割合が小さくなるものであった。本発明に係るロール部材は、この割合が小さくならならないものであっても、セル７２２の体積が小さくなるものであればよく、この場合であっても、体積抵抗率の経時的な変化が抑制される。
【００４３】
図９は、本変形例に係る二次転写ロール７００Ｕの断面を示す図である。図９では、説明の便宜上、説明の便宜上、二次転写ロール７００Ｕの断面を部分的に示したが、二次転写ロール７００Ｕは、これ以外の部分における構造も共通している。接触層７２０Ｕは、発泡した気体のセル７２２を内部に複数含むゴム材料７２１を円筒状に形成した層であって、セル７２２の体積が円筒の中心側から外側に向かうにつれて小さくなる。二次転写ロール７００Ｕは、上述した二次転写ロール７００Ｔに比べて、表面７２０Ｕａ側においてセル７２２の体積が小さくてセル７２２の内部で放電が生じにくい。
【符号の説明】
【００４４】
１０…画像形成装置、１００…収容部、２００…搬送部、３００…一次転写部、３１０、３２０、３３０、３４０…一次転写ロール、４００…露光部、５００…中間転写ベルト、５００ａ、５００ｂ…表面、５００ｃ…境界面、５０１…樹脂、５０２…導電剤、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０、６５０…支持ロール、７００…二次転写ロール、７１０…軸部、７２０…接触層、７２０ａ…表面、７２１…ゴム材料、７２２…セル、８００…定着部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロール部材及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、芯金と、芯金の周面に設けられたフォーム層であって、平均長径がフォーム層の芯金側から表層側へと漸次変化する楕円体形の空孔を有するフォーム層とを備える定着器用加圧ローラが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２５０３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、ロール部材に電圧が印加された場合の体積抵抗率の経時的な変化を抑制させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に係るロール部材は、発泡した気体のセルを内部に複数含むゴム材料を円筒状に形成した層であって、前記セルの体積が円筒の中心側から外側に向かうにつれて小さくなる層を有する構成を有する。
【０００６】
本発明の請求項２に係るロール部材は、請求項１に記載の構成において、前記層は、前記ゴム材料の単位体積当たりの前記セルの体積の割合が円筒の中心側から外側に向かうにつれて小さくなる構成を有する。
【０００７】
本発明の請求項３に係る画像形成装置は、請求項１又は２に記載のロール部材である第１のロール部材と、第２のロール部材と、トナーが転写される転写ベルトとを具備し、前記第１のロール部材は、転写バイアス電圧を印加するための第１の電極として機能する軸部を備え、前記転写ベルトを介して前記第２のロール部材と対向し、前記層が前記軸部を中心に前記転写ベルトと接触しながら回転し、前記第２のロール部材は、前記転写バイアス電圧を印加するための第２の電極を備える構成を有する。
【０００８】
本発明の請求項４に係る画像形成装置は、請求項３に記載の構成において、前記層は、密度が０．３５ｇ／ｃｍ３以上０．５５ｇ／ｃｍ３以下であり、アスカーＣにより測定される硬度が３０°以上４０°以下である構成を有する。
【０００９】
本発明の請求項５に係る画像形成装置は、請求項３又は４に記載の構成において、前記転写ベルトは、樹脂と当該樹脂よりも導電性が高い導電剤とを含む第１の層と、前記第１の層に対して当該転写ベルトの内周側に積層され、前記樹脂と前記導電剤とを含む第２の層を有し、前記第２の層は、前記導電剤の含有率が前記第１の層の導電剤の含有率よりも高い構成を有する。
【００１０】
本発明の請求項６に係る画像形成装置は、請求項５に記載の構成において、前記転写ベルトは、前記第１の層と前記第２の層の境界面から前記第２の層側の厚さ方向に順番に積層されている第１の領域、第２の領域及び第３の領域を有し、前記第１の領域及び前記第２の領域は、前記境界面から厚さ方向に１５μｍまでに積層され、前記第１の領域は、前記導電剤を含まない領域であり、前記第２の領域は、電気伝導率が前記第３の領域の５倍以上である構成を有する。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、セルの体積が円筒の中心側から外側に向かうにつれて小さくならないロール部材に比べて、ロール部材に電圧が印加された場合の体積抵抗率の経時的な変化を抑制させることができる。
請求項２に係る発明によれば、ゴム材料の単位体積当たりのセルの体積の割合が表面に向かうにつれて小さくならないロール部材に比べて、ロール部材に電圧が印加された場合の体積抵抗率の経時的な変化を抑制させることができる。
請求項３に係る発明によれば、本構成に含まれるロール部材を具備しない画像形成装置に比べて、転写された画像に白抜けが発生すること抑制することができる。
請求項４に係る発明によれば、ロール部材の密度及び硬度が本構成の範囲にない場合に比べて、画像形成を繰り返すことによるロール部材の破壊や転写不良の発生を抑制することができる。
請求項５、６に係る発明によれば、本構成に含まれる転写ベルトを具備しない画像形成装置と比べて、転写された画像に白抜けが発生すること抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態である画像形成装置の構成を示す図
【図２】二次転写ロールの外観を示す図
【図３】二次転写ロールの断面を示す図
【図４】二次転写ロールの接触層の体積抵抗を測定した結果を示すグラフ
【図５】中間転写ベルトの外観を示す図
【図６】中間転写ベルトの断面を示す図
【図７】二次転写ロールのニップ領域における変形の態様を例示する図
【図８】画像を形成する前後の接触層の体積抵抗と画質を検証した結果を示す表
【図９】変形例に係る二次転写ロールの断面を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［実施形態］
図１は、本発明の一実施形態である画像形成装置の構成を示す図である。本実施形態の画像形成装置１０は、収容部１００と、搬送部２００と、一次転写部３００と、露光部４００と、中間転写ベルト５００と、支持ロール６１０、６２０、６３０、６４０、６５０と、二次転写ロール７００と、定着部８００とを備える電子写真方式のプリンタである。また、画像形成装置１０は、これらの各部の動作を制御する図示せぬ制御手段を備える。
【００１４】
収容部１００は、複数の記録媒体Ｐ１を収容し、これを１枚ずつ供給する。記録媒体Ｐ１は、例えば、いわゆる用紙であり、あらかじめ決められた寸法で裁断された形状の用紙である。搬送部２００は、搬送部材２１０、２２０、２３０、２４０、２５０を備える。これらの搬送部材は、例えば、それぞれが円筒状の部材であり、記録媒体Ｐ１を図１中の破線の矢印Ａ１で示す経路に沿って搬送する。
【００１５】
一次転写部３００は、複数の異なる色（例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色）のトナーを転写する。一次転写部３００は、後述する中間転写ベルト５００に接触し、静電潜像及びトナー像を保持するロール状の感光体ドラムと、感光体ドラムを帯電させる帯電器と、感光体ドラムにトナーを付与する現像器とを色毎に備え、色毎にこれらに対応する一次転写ロール３１０、３２０、３３０、３４０を備える。これらの一次転写ロールは、各感光体ドラムとの間に第１の転写バイアス電圧を印加され、形成された電界の作用により各感光体ドラムに保持されたトナー像を中間転写ベルト５００にそれぞれ転写する。露光部４００は、帯電された各感光体ドラムに対して各色のトナー像に応じた光を照射し、各感光体ドラムに静電潜像を形成させる。
【００１６】
中間転写ベルト５００は、回転方向に端部を有しない帯状の部材である。すなわち、中間転写ベルト５００は、回転方向について無端の部材である。中間転写ベルト５００は、回転されることにより、一次転写部３００により各感光体ドラムから転写されたトナー像を搬送する手段として機能する。中間転写ベルト５００は、本発明に係る「転写ベルト」の一例に相当する。
【００１７】
支持ロール６１０、６２０、６３０、６４０、６５０は、それぞれが回転軸を中心に回転する円筒状の部材である。また、各支持ロールは、中間転写ベルト５００の内側でこれを支持し、中間転写ベルト５００に適当な張力が与えられるようにする。
【００１８】
二次転写ロール７００は、中間転写ベルト５００を介して支持ロール６５０と対向し、中間転写ベルト５００とニップ領域を形成する円筒状の部材である。二次転写ロール７００は、このニップ領域において、中間転写ベルト５００によりこの位置まで搬送されたトナー像を記録媒体Ｐ１に転写する。二次転写ロール７００は、本発明に係る「ロール部材」及び「第１のロール部材」の一例に相当し、支持ロール６５０は、本発明に係る「第２のロール部材」の一例に相当する。
【００１９】
支持ロール６１０、６２０、６３０、６４０、６５０及び二次転写ロール７００の少なくともいずれかは、モータ等の駆動手段によって駆動力を与えられて回転し、中間転写ベルト５００を図１中の矢印Ａ２の方向に回転させる駆動部として機能する。
定着部８００は、対向する１対のロールである。定着部８００は、搬送された記録媒体Ｐ１をこの対向する位置において加熱及び加圧し、記録媒体Ｐ１に転写されたトナー像を定着させる。以上に述べた各部の機能により、画像形成装置１０は、記録媒体Ｐ１に画像を形成する。
【００２０】
図２は、二次転写ロール７００の外観を示す図である。二次転写ロール７００は、軸部７１０と接触層７２０とを備えるロールである。軸部７１０は、画像形成装置１０に備えられる軸受けにより回転可能に支持され、二次転写ロール７００の回転軸となる部材である。軸部７１０は、クロム等でめっき処理をした鉄、ステンレス鋼などの合金又はアルミニウム等を含む部材であり、本実施形態においては、ステンレス鋼を含む部材である。軸部７１０は、第２の転写バイアス電圧を印加するための電極として機能する。また、上述した支持ロール６５０には、第２の転写バイアス電圧を印加するための電極が設けられており、この電極と軸部７１０とを介して二次転写ロール７００と支持ロール６５０の間に第２の転写バイアス電圧が印加される。接触層７２０は、軸部７１０の表面に設けられ、中間転写ベルト５００を介して支持ロール６５０と対向し、軸部７１０を中心に中間転写ベルト５００と接触しながら回転する円筒状の層である。接触層７２０は、上述したニップ領域に記録媒体Ｐ１が搬送されると、これと接触する。接触層７２０が記録媒体Ｐ１に接触した状態で二次転写ロール７００と支持ロール６５０との間に第２の転写バイアス電圧が印加されると、これらの間に電界が形成され、この電界によって中間転写ベルト５００から記録媒体Ｐ１にトナー像が二次転写される。
【００２１】
図３は、図２の切断線Ａ−Ａにおける二次転写ロール７００の断面を示す図である。図３では、説明の便宜上、二次転写ロール７００の断面を部分的に示したが、二次転写ロール７００は、これ以外の部分における構造も共通している。接触層７２０は、発泡した気体のセル７２２を内部に複数含むゴム材料７２１を円筒状に形成した層であって、セル７２２の体積が円筒の中心側から外側に向かうにつれて小さくなる層である。また、接触層７２０は、ゴム材料７２１の単位体積当たりのセル７２２の体積の割合が円筒の中心側から外側に向かうにつれて小さくなる。すなわち、接触層７２０は、表面７２０ａ側に向かうにつれてセル７２２に挟まれるゴム材料７２１の厚さが増す。接触層７２０は、密度が０．３５ｇ／ｃｍ３以上０．５５ｇ／ｃｍ３以下であり、アスカーＣにより測定される硬度が３０°以上４０°以下である。
【００２２】
図４は、転写を繰り返した二次転写ロールの接触層の体積抵抗を測定した結果を示すグラフである。この測定においては、二次転写ロール７００と、セル７２２の体積とゴム材料７２１の単位体積当たりのセル７２２の体積の割合とが円筒の中心側から外側に向かうにつれて小さくならない接触層を備える二次転写ロール７００Ｔとを比較例として用いた。具体的には、本実施形態の画像形成装置１０と当該装置の二次転写ロール７００を二次転写ロール７００Ｔに置き換えた画像形成装置とにより５万枚の記録媒体に画像を形成し、各々の接触層の体積抵抗を測定した。図４の縦軸は、体積抵抗の常用対数値（単位はｌｏｇΩ）を示し、横軸は、時間（単位はｈ）を示す。この測定では、画像形成装置を温度が２２℃、湿度が５５％の環境で稼働させた。二次転写ロール７００は、画像形成前の体積抵抗が６．６０（ｌｏｇΩ）であり、５万枚の記録媒体に画像を形成した後は体積抵抗が６．８６（ｌｏｇΩ）であった。また、二次転写ロール７００Ｔは、画像形成前の体積抵抗が６．９９（ｌｏｇΩ）であり、５万枚の記録媒体に画像を形成した後は体積抵抗が７．８５（ｌｏｇΩ）であった。二次転写ロール７００の接触層７２０体積抵抗の変動量が０．２４（ｌｏｇΩ）であったのに対し、二次転写ロール７００Ｔの接触層の体積抵抗の変動量は０．９０（ｌｏｇΩ）であった。
【００２３】
二次転写ロール７００、７００Ｔは、それぞれの接触層の体積が共通であるため、各々の体積抵抗率も図４に示された関係及び経時的な変化を示す。以下では、図４の測定結果により示される体積抵抗率について説明する。二次転写ロール７００は、二次転写ロール７００Ｔに比べて、体積抵抗率の上昇量が小さい。二次転写ロールの接触層においては、セルの内部で発生する放電によりゴム材料が酸化して劣化し、導電経路を消失することで体積抵抗率が上昇するものと考えられる。二次転写ロール７００は、二次転写ロール７００Ｔに比べて、表面７２０ａ側におけるセル７２２の体積が小さく、これらの内部で放電が発生しにくいため、体積抵抗率の上昇量が少ないものと考えられる。また、二次転写ロールの接触層においては、セルの内部で発生する放電により、セルに挟まれるゴム材料の電気的な結合が破壊されて電流が流れにくくなることでも体積抵抗率が上昇するものと考えられる。二次転写ロール７００は、二次転写ロール７００Ｔに比べて表面７２０ａ側におけるセル７２２に挟まれるゴム材料７２１の厚さが大きいため、ゴム材料７２１の表面７２０ａ側のある部分で上記破壊が生じても、その部分に電気的な結合が残りやすい。その結果、二次転写ロール７００は、二次転写ロール７００Ｔに比べて、体積抵抗率の上昇量が少ないものと考えられる。
【００２４】
図５は、中間転写ベルト５００の外観を示す図である。中間転写ベルト５００は、上述したとおり、回転する無端のベルトである。中間転写ベルト５００は、内周側の表面５００ｂに接する各支持ロールにより支持され、外周側の表面５００ａにトナーを吸着させて搬送する。
【００２５】
図６は、中間転写ベルト５００の断面を示す図である。図６においては、図５の切断線Ｂ−Ｂによる断面を示している。中間転写ベルト５００は、樹脂５０１と、導電剤５０２とを含む。樹脂５０１は、ポリイミドやポリアミドイミドなどの樹脂であり、本実施形態においては、ポリイミドである。導電剤５０２は、樹脂に添加されるとその樹脂の電気伝導率を大きくするカーボンブラックやポリアニリンなどの材料であり、本実施形態においては、カーボンブラックである。
【００２６】
中間転写ベルト５００は、第１の層Ａ１と第１の層Ａ１よりも表面５００ｂ側に積層された第２の層とを有する。第１の層Ａ１は、樹脂５０１及び導電剤５０２を含んで形成されており、第２の層Ａ２は、樹脂５０１及び導電剤５０２を含んで形成されている。第２の層Ａ２は、導電剤５０２の単位体積当たりの含有率が第１の層Ａ１における導電剤５０２の単位体積当たりの含有率よりも高い。また、第１の層Ａ１と第２の層Ａ２との境界には、境界面５００ｃが形成されている。
【００２７】
第２の層Ａ２は、境界面５００ｃ側から表面５００ｂ側に向かって厚さ方向に順番に積層されている第１の領域Ｂ１と、第２の領域Ｂ２と、第３の領域Ｂ３とを含んで形成されている。第１の領域Ｂ１は、導電剤５０２を含まない領域である。第２の領域Ｂ２及び第３の領域Ｂ３は、いずれも導電剤５０２を含む領域であり、第２の領域Ｂ２は、電気伝導率が第３の領域Ｂ３の５倍以上の領域である。第１の領域Ｂ１及び第２の領域Ｂ２は、境界面５００ｃから第２の層Ａ２の厚さ方向１５μｍまでに積層されている。
【００２８】
図７は、二次転写ロール７００のニップ領域における変形の態様を例示する図である。図７（ａ）は、中間転写ベルト５００と二次転写ロール７００が接触してニップ領域Ｎ１を形成し、ニップ領域Ｎ１に記録媒体Ｐ１が搬送された状態を示している。接触層７２０は、単位体積当たりのゴム材料７２１の体積の割合が表面７２０ａに向かうにつれて大きくなるため、回転軸側よりも表面７２０ａ側の方が硬くなっている。このため、接触層７２０は、ニップ領域Ｎ１において加えられている力により全体が変形する。接触層７２０は、このように変形した状態で支持ロール６５０との間に第２の転写バイアス電圧が印加され、形成された電界の作用により記録媒体Ｐ１にトナー像を転写する。図７（ｂ）は、図４に示した二次転写ロール７００Ｔに備えられた接触層７２０Ｔが、中間転写ベルト５００とニップ領域Ｎ２を形成し、ニップ領域Ｎ２に記録媒体Ｐ１が搬送された状態を示している。接触層７２０Ｔは、上述したとおり、ゴム材料７２１の単位体積当たりのセル７２２の体積の割合が円筒の中心側から外側に向かうにつれて小さくならないため、接触層７２０と比べて表面７２０Ｔａ側が変形しやすい。このため、接触層７２０Ｔは、ニップ領域Ｎ２において加えられている力により表面７２０Ｔａ側が接触層７２０に比べて大きく変形する。接触層７２０Ｔは、このように変形した状態で対向する支持ロール６５０との間に第２の転写バイアス電圧が印加され、形成された電界の作用により記録媒体Ｐ１にトナー像を転写する。
【００２９】
中間転写ベルト５００は、第１の層Ａ１と第２の層Ａ２とに含有される導電剤５０２の量が異なることによるこれらの層の特性の違いから、使用されるにつれて表面５００ｂに放電生成物が堆積する。放電生成物が堆積した場合、二次転写ロールと中間転写ベルトとで放電が発生し、その放電の影響で形成された画像に白抜けなどの欠陥が生じることがある。そして、二次転写ロール７００は、二次転写ロール７００Ｔと比べて、ニップ領域Ｎ１において中間転写ベルト５００とで放電が発生しにくい形状になっているものと考えられる。このため、二次転写ロール７００を備える画像形成装置は、二次転写ロール７００Ｔを備える画像形成装置と比べて、記録媒体Ｐ１に形成された画像に白抜け等の欠陥が生じにくい。
【００３０】
図８は、画像を形成する前後の接触層の体積抵抗と画質を検証した結果を示す表である。図８に示す検証では、中間転写ベルト５００と、単層の中間転写ベルト５００Ｔと、図４で示した二次転写ロール７００、７００Ｔを用いた。二次転写ロール７００は、アスカーＣにより測定される硬度３８°であり、接触層７２０の密度が０．４６ｇ／ｃｍ３である。二次転写ロール７００Ｔは、アスカーＣにより測定される硬度３７°であり、接触層の密度が０．４８ｇ／ｃｍ３である。また、図８では、画像を形成する際の温度と湿度の条件のうち、温度が２８℃、湿度が８５％の条件を第１条件、温度が１０℃、湿度が１５％の条件を第２条件として示した。
【００３１】
中間転写ベルト５００及び二次転写ロール７００を組み合わせた場合、画像形成前の体積抵抗が６．６０（ｌｏｇΩ）であり、画像形成後の体積抵抗が６．８６（ｌｏｇΩ）であった。これらの体積抵抗は、温度が２２℃、湿度が５５％の条件で測定した値である。この測定においては、金属平板上にロールを置き、ロールの軸部の片側ずつに５００ｇの荷重をかけ、合計１ｋｇ荷重とし、その軸部に１０００Ｖの電圧を与えて、金属平板上に流れる電流値を、微小電流計で計測して抵抗値を算出した。また、画像形成前の第１条件、画像形成後の第１条件及び第２条件のいずれも画質の劣化（画像の欠陥）が生じなかった。中間転写ベルト５００Ｔ及び二次転写ロール７００を組み合わせた場合、画像形成前の体積抵抗が６．６０（ｌｏｇΩ）であり、画像形成後の体積抵抗が６．８４（ｌｏｇΩ）であった。
画質評価は、富士ゼロックス社製ＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅＣｏｌｏｒ２２２０改造機（プロセス速度５００ｍｍ／ｓｅｃ、一次転写電流４０４５μＡ、二次転写電圧３．５ｋＶ）を、温度が２８℃、湿度が８０％の環境下で、プリント試験を行なった。試験は、富士ゼロックス社製Ｃ２紙Ａ４紙を使用し、文字とパッチのある総合パターンをプリントして、合計で５００時間になるまで、プリントアウトした。
また、画像形成前後の第１条件においては、画質の劣化が生じなかった。ただし、画像形成後の第２条件においては、画質の劣化（ウロコの発生）が生じた。中間転写ベルト５００Ｔ及び二次転写ロール７００Ｔを組み合わせた場合、画像形成前の体積抵抗が６．９９（ｌｏｇΩ）であり、画像形成後の体積抵抗が７．８５（ｌｏｇΩ）であった。また、画像形成前の第１条件及び画像形成後の第２条件においては、画質の劣化が生じなかった。ただし、画像形成後の第１条件においては、画質の劣化（白筋の発生）が生じた。なお、上述したとおり、体積抵抗率が測定された場合であっても、図８に示される二次転写ロール７００、７００Ｔの測定結果の関係と検証結果とが示される。
【００３２】
二次転写ロール７００は、以下のように作製された。エチレンオキサイド基を含有することで、イオンを伝導するエピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ：エピクロマーＣＧ−１０２：ダイソー社製）６０質量部に対して、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ：ニポールＤＮ−２１９：日本ゼオン社製）３０質量部を混合し、これに硫黄（２００メッシュ：鶴見化学工業社製）１質量部と、加硫促進剤（ノクセラ−Ｍ：大内新興化学工業社製）１．５質量部と、電子伝導剤としてカーボンブラック(スペシャルブラック２５０：デグサ社製)２８重量部と、発泡剤としてベンゼンスルホニルヒドラジド６質量部とを添加してオープンロールで混練りした混合物をφ（直径）１０ｍｍのロール軸（ステンレス鋼：ＳＵＳ製）に巻き付けた。この混合物に対して、ロール軸を熱源として１６０℃に熱し、表層側にエアを吹きつけながら加硫発泡させ、内部の発泡を促進することで、外側の発泡が抑えられたロールを作製した。このロールの外周面を研磨して１８．８ｍｍの二次転写ロール７００を得た。
【００３３】
中間転写ベルト５００は、以下のように作製された。３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と４，４’−ジアミノジフェニルエーテルを含み、ポリアミック酸のＮＭＰ（N-methylpyrrolidone）溶液（イミド転化後の固形分率が１８質量％）に、ポリアミック酸の固形分１００質量部に対し、カーボンブラック（Ｓｐｅｃｉａｌ Ｂｌａｃｋ ４：Ｄｅｇｕｓｓａ社製）８０質量部を添加し、ジェットミル分散機（Ｇｅａｎｕｓ ＰＹ［衝突部の最小部断面積０．０３２ｍｍ２］：ジーナス社製）を用い、圧力２００ＭＰａで分散ユニット部を５回通過させて分散及び混合を行い、分散液を得た。この分散液に対して、上述したＮＭＰ溶液を、ポリアミック酸１００質量部に対してカーボンブラック２２質量部を添加し、プラネタリー式ミキサー（アイコーミキサー：愛工舎製作所製）を用いて混合及び攪拌することにより、カーボンブラック分散ポリイミド前駆体溶液（以下「第１の溶液」という。）を調製した。
【００３４】
次に、前記分散液に対して、上述したＮＭＰ溶液を、ポリアミック酸１００質量部に対してカーボンブラック１６質量を添加した以外は、第１の溶液の調製方法として記載したとおりの方法により、カーボンブラック分散ポリイミド前駆体溶液（以下「第２の溶液」という。）を調製した。
【００３５】
中間転写ベルト５００を作製するための金型としては、外径３０２ｍｍ、長さ５００ｍｍ、肉厚１０ｍｍのアルミニウム製円筒体の表面にシリコーン系離型剤（商品名：ＫＳ７００：信越化学社製）を塗布し、３００℃で１時間焼き付け処理を施して作製されたアルミニウム製円筒体を用いた。このアルミニウム製円筒体に対して、フローコートで第１の溶液を塗布した。円筒体を水平のまま、６ｒｐｍで回転させながら１２０℃で２５分間加熱乾燥させ、第３の領域Ｂ３となるカーボンブラック分散ポリイミド前駆体乾燥膜（以下「第３領域膜」という。）を得た。第３領域膜の膜厚は４０μｍであった。本乾燥においては、第３領域膜に塗布された溶媒の重量に対する残留する溶媒の重量の割合が２５％以下になるように乾燥させるのがよく、その割合は望ましくは２０％以下であり、さらに望ましくは１５％以下である。残留する溶媒の重量は、例えば、固形分量として樹脂材料の固形分の重量（樹脂材料の乾燥重量）と導電剤の重量が判明している場合には、乾燥前の塗膜の全重量を正確に秤量し、塗膜の全重量に含まれる溶媒重量を算出する。その後、乾燥後の塗膜の全重量を正確に秤量し、減少分を消失した溶媒の重量として、（乾燥前塗膜重量−乾燥後塗膜重量）／（乾燥前塗布重量−樹脂固形分重量−導電剤重量）を計算し、残留した溶媒の重量を求める。
【００３６】
続いて、乾燥された第３領域膜の表面に、第２の溶液を塗布する。第２の溶液が塗布された領域では、第２の溶液が乾燥された第３領域膜に浸透し、第３領域膜の塗布面下の領域を膨潤状態とする。このとき、第３領域膜の塗布面下の領域に比べて、この塗布面上に存在する第２の溶液の溶媒量の方が多い、すなわち溶媒濃度が高くなることから、第３領域膜の塗布面上に存在する第２の溶液側に溶出しやすくなる。すると、導電剤は第２の溶液に溶出することはないから、樹脂材料が溶出すると、その領域では、他の領域に比べ、樹脂材料が溶出した分、導電剤の密度が上昇することとなる。その結果、導電剤が偏在した第２の領域Ｂ２となる膜（以下「第２領域膜」という。）が形成される。
【００３７】
次に、第３領域膜に塗布された第２の溶液を乾燥させる。本乾燥においては、例えば、残留する溶媒の重量が乾燥前の溶媒の重量に対して１０％以下となるように行うことがよい。この残留する溶媒の重量は、使用する樹脂材料の種類や中間転写ベルト５００の使用用途、強度、維持性等から決定される。そして、第２の溶液を乾燥させることで、樹脂材料が第２領域膜から析出し、第２領域膜上に層状に形成される。このとき、塗布された第２の溶液には導電剤が他の領域に比べて少なく含まれていることから、第２領域膜上には、導電剤が含まれていない第１の領域Ｂ１となる膜（以下「第１領域膜」という。）が形成される。
【００３８】
そして、乾燥した第２の溶液のうち、第１領域膜を形成した部分を除いた部分が、第１の層Ａ１となるカーボンブラック分散ポリイミド皮膜を形成する。膜厚は６０μｍであった。これにより、第１の層Ａ１と第１の領域Ｂ１との境界には、境界面５００ｃが形成された。
【００３９】
図７に示した単層の中間転写ベルト５００Ｔは、次のように作製した。上述した第１の溶液を用いて、第２の層Ａ２を形成する処理と共通する処理を行なった。外径３０２ｍｍ、長さ５００ｍｍ、肉厚１０ｍｍのアルミニウム製円筒体の表面にシリコーン系離型剤（商品名：ＫＳ７００、信越化学社製）を塗布し、３００℃で１時間焼き付け処理を施してアルミニウム製円筒体を作製した。作製したアルミニウム製円筒体にフローコートで第１の溶液を塗布した。円筒体を水平のまま、６ｒｐｍで回転させながら１５０℃で２５分間加熱乾燥させ、カーボンブラック分散ポリイミド前駆体乾燥膜を得た。塗布円筒成型管を、２００℃で３０分間、２６０℃で３０分間、３００℃で３０分間、３２０℃で２０分間加熱させて、カーボンブラック分散ポリイミド皮膜を形成した。膜厚は８５μｍであった。
【００４０】
［変形例］
上述した実施形態は、本発明の実施の一例にすぎない。本発明は、上述した実施形態に対して以下の変形を適用した態様で実施しうるものである。なお、以下に示す変形例は、必要に応じて、各々を適当に組み合わせて実施されてもよいものである。
【００４１】
（変形例１）
本発明に係るロール部材は、二次転写ロール以外にも適用しうるものである。例えば、一次転写ロール３１０、３２０、３３０、３４０に用いられてもよい。この場合、中間転写ベルトは、外周側から内周側に向けて、第３の領域Ｂ３、第２の領域Ｂ２、第１の領域Ｂ１、第１の層Ａ１に相当する領域又は層が形成されているものを用いればよい。また、本発明に係るロール部材は、二次転写ロール７００との間で第２の転写バイアス電圧を印加される支持ロール６５０に用いられてもよく、中間転写ベルトを備えないいわゆる直接転写式の画像形成装置における転写用のロール部材に用いられてもよい。
【００４２】
（変形例２）
上述した実施形態においては、二次転写ロール７００は、円筒の中心側から外側に向かうにつれて、ゴム材料７２１の単位体積当たりのセル７２２の体積の割合が小さくなるものであった。本発明に係るロール部材は、この割合が小さくならならないものであっても、セル７２２の体積が小さくなるものであればよく、この場合であっても、体積抵抗率の経時的な変化が抑制される。
【００４３】
図９は、本変形例に係る二次転写ロール７００Ｕの断面を示す図である。図９では、説明の便宜上、説明の便宜上、二次転写ロール７００Ｕの断面を部分的に示したが、二次転写ロール７００Ｕは、これ以外の部分における構造も共通している。接触層７２０Ｕは、発泡した気体のセル７２２を内部に複数含むゴム材料７２１を円筒状に形成した層であって、セル７２２の体積が円筒の中心側から外側に向かうにつれて小さくなる。二次転写ロール７００Ｕは、上述した二次転写ロール７００Ｔに比べて、表面７２０Ｕａ側においてセル７２２の体積が小さくてセル７２２の内部で放電が生じにくい。
【符号の説明】
【００４４】
１０…画像形成装置、１００…収容部、２００…搬送部、３００…一次転写部、３１０、３２０、３３０、３４０…一次転写ロール、４００…露光部、５００…中間転写ベルト、５００ａ、５００ｂ…表面、５００ｃ…境界面、５０１…樹脂、５０２…導電剤、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０、６５０…支持ロール、７００…二次転写ロール、７１０…軸部、７２０…接触層、７２０ａ…表面、７２１…ゴム材料、７２２…セル、８００…定着部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡した気体のセルを内部に複数含むゴム材料を円筒状に形成した層であって、前記セルの体積が円筒の中心側から外側に向かうにつれて小さくなる層を有することを特徴とするロール部材。
【請求項２】
前記層は、前記ゴム材料の単位体積当たりの前記セルの体積の割合が円筒の中心側から外側に向かうにつれて小さくなる
ことを特徴とする請求項１に記載のロール部材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のロール部材である第１のロール部材と、第２のロール部材と、トナーが転写される転写ベルトと
を具備し、
前記第１のロール部材は、転写バイアス電圧を印加するための第１の電極として機能する軸部を備え、前記転写ベルトを介して前記第２のロール部材と対向し、前記層が前記軸部を中心に前記転写ベルトと接触しながら回転し、
前記第２のロール部材は、前記転写バイアス電圧を印加するための第２の電極を備える
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記層は、
密度が０．３５ｇ／ｃｍ３以上０．５５ｇ／ｃｍ３以下であり、アスカーＣにより測定される硬度が３０°以上４０°以下である
ことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記転写ベルトは、樹脂と当該樹脂よりも導電性が高い導電剤とを含む第１の層と、前記第１の層に対して当該転写ベルトの内周側に積層され、前記樹脂と前記導電剤とを含む第２の層を有し、
前記第２の層は、前記導電剤の含有率が前記第１の層の導電剤の含有率よりも高い
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記転写ベルトは、
前記第１の層と前記第２の層の境界面から前記第２の層側の厚さ方向に順番に積層されている第１の領域、第２の領域及び第３の領域を有し、
前記第１の領域及び前記第２の領域は、前記境界面から厚さ方向に１５μｍまでに積層され、
前記第１の領域は、前記導電剤を含まない領域であり、
前記第２の領域は、電気伝導率が前記第３の領域の５倍以上である
ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項１】
発泡した気体のセルを内部に複数含むゴム材料を円筒状に形成した層であって、前記セルの体積が円筒の中心側から外側に向かうにつれて小さくなる層を有することを特徴とするロール部材。
【請求項２】
前記層は、前記ゴム材料の単位体積当たりの前記セルの体積の割合が円筒の中心側から外側に向かうにつれて小さくなる
ことを特徴とする請求項１に記載のロール部材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のロール部材である第１のロール部材と、第２のロール部材と、トナーが転写される転写ベルトと
を具備し、
前記第１のロール部材は、転写バイアス電圧を印加するための第１の電極として機能する軸部を備え、前記転写ベルトを介して前記第２のロール部材と対向し、前記層が前記軸部を中心に前記転写ベルトと接触しながら回転し、
前記第２のロール部材は、前記転写バイアス電圧を印加するための第２の電極を備える
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記層は、
密度が０．３５ｇ／ｃｍ３以上０．５５ｇ／ｃｍ３以下であり、アスカーＣにより測定される硬度が３０°以上４０°以下である
ことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記転写ベルトは、樹脂と当該樹脂よりも導電性が高い導電剤とを含む第１の層と、前記第１の層に対して当該転写ベルトの内周側に積層され、前記樹脂と前記導電剤とを含む第２の層を有し、
前記第２の層は、前記導電剤の含有率が前記第１の層の導電剤の含有率よりも高い
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記転写ベルトは、
前記第１の層と前記第２の層の境界面から前記第２の層側の厚さ方向に順番に積層されている第１の領域、第２の領域及び第３の領域を有し、
前記第１の領域及び前記第２の領域は、前記境界面から厚さ方向に１５μｍまでに積層され、
前記第１の領域は、前記導電剤を含まない領域であり、
前記第２の領域は、電気伝導率が前記第３の領域の５倍以上である
ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−６８３２０（Ｐ２０１２−６８３２０Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１１２５９（Ｐ２０１０−２１１２５９）
【出願日】平成２２年９月２１日（２０１０．９．２１）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２１日（２０１０．９．２１）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]