JP3552001B2 - 画像形成装置とそのバイアスロールおよび同ロールの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機，レーザプリンター，ファクシミリ，これらの複合ＯＡ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ベルトに一次転写した後、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、および一次転写されたトナー像を記録媒体に二次転写するバイアスロールとその製造方法に関する。
【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ものでは、導電性のバイアスロールを用いて記録媒体を中間転写体に押圧し、電界の作用によりトナー像を静電的に転写するバイアスロール方式の画像形成装置が知られている。導電性のバイアスロールに転写電圧を印加しながら静電転写するバイアスローラ転写法は、バイアスロールの押圧力を受けると共に転写電流の通路を形成するバックアップロールを備えている。
【０００３】
上記方式を採用した画像形成装置の従来例としては、例えば特開平６−９５５２１号公報，特開平６−１２４０４９号公報等に開示されている。
図６は前者の公報に開示された転写装置における二次転写部の説明図である。同図において、中間転写体０１は、バックアップロール０２と複数の支持ローラ０３により張架され、矢印方向に移動する。また、二次転写部には、電源０４からバックアップロール０２に転写電圧を印加するためのバイアスロール０５と、転写電圧に基づく転写電流の通路を形成するためにバックアップロール０２に押圧して回転する電極ロール（アースロール）０６を備えている。バイアスロール０５としては、アルミニウム製の金属ロールが用いられる。そして、上記電源０４からバイアスロール０５とバックアップロール０２との間に転写電圧を印加すると、中間転写体０１上のトナー像が用紙Ｐへ転写される。
さらに、後者の公報には、芯金とその外周面を被覆する次の弾性部材とでバイアスロール（転写ローラ）を形成した画像形成装置が開示されている。弾性部材としては、導電剤を分散して体積固有抵抗を１０７ 〜１０１０Ωｃｍに設定したＥＰＤＭからなる弾性体、または厚さ５０μｍで体積固有抵抗１０８〜１０９ΩｃｍのＰＦＡチューブを被覆した体積固有抵抗１０８〜１０９Ωｃｍのエピクロルヒドリンゴムが用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バイアスロールとして金属ロールを用いる特開平６−９５５２１号公報に開示された転写装置においては、用紙Ｐが中間転写体０１を介してバイアスロール０５によりバックアップロール０２に押圧されるので、電界の作用によりトナー像を静電的に転写する二次転写部にバイアスロール０５による押圧力の荷重が集中する。そのため、トナー像が凝集し、電荷密度が高くなり、引いてはトナー層内部で放電が発生してトナーの極性を変化させることがある。このような要因によって、上記従来の技術では、ライン画像が中抜けするホローキャラクタの画質欠陥を発生するという問題がある。
この問題の対策として、バイアスロールをアスカーＣ硬度で２０〜４５°の範囲の低硬度にする必要がある。ゴム材を低硬度にする方法としては、ａ）ゴム材料に可塑剤等の低分子成分を配合する方法と、ｂ）ゴム材料を発泡体とする方法がある。しかし、前者の低分子成分を配合する方法ａ）では、ロール表面から滲み出る低分子成分が汚染物質として画質に悪影響を与えるので、好ましくない。
【０００５】
前記特開平６−９５５２１号公報に開示された転写装置では、また、用紙Ｐがバイアスロール０５を通過してから次の用紙Ｐがバイアスロール０５に搬送されるまでの間に、中間転写体０１に残留したトナーがバイアスロール０５に転移して、これが用紙Ｐに裏汚れを発生させるという問題がある。この問題を解消するために、例えばｃ）クリーニングブレード等によりバイアスロールをクリーニングする方法、ｄ）非転写時に、トナーが像担持体へ変位する方向の電界をバイアスロールと像担持体との間に形成する方法、などが提案されている。
しかし、方法ｃ）では、前記方法ｂ）のようにバイアスロールの硬度が比較的低い場合には、クリーニングブレードによるスクレープ作用を充分に発揮させることが困難である。一方、バイアスロールがウレタンゴムや前記特開平６−１２４０４９号公報に開示されたＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）等の摩擦係数の大きいゴム材料で構成される場合は、ブレードの摺擦によって、バイアスロールが損傷されたり回転トルクが増大する等の理由により実用的でない。
方法ｄ）では、バイアスロールが像担持体に圧接して凹状に変形するので、付着しているトナーがバイアスロールによって押圧されて凝集しやすくなる。そのため、充分にクリーニングするには高電界を必要とするので好ましくない。
【０００６】
このような記録媒体の裏汚れの防止対策として、前記方法ｂ）に挙げた発泡ゴム体に弗素系樹脂をコーティングする方法がある。
例えば、特開平６−１４９０９７号公報には、可塑剤等のブリード成分による感光体ドラム表面の汚染防止を目的として、シリコーンゴムやウレタンゴム等の発泡弾性体表面が、弗素樹脂またはシリコーン樹脂により、微細な斑状に部分的にコーティングされた転写ローラが開示されている。
また、特開平６−１７５４７０号公報には、低湿環境下での被帯電体の帯電不均一による網目状画像の発現防止を目的として、導電材を配合した可溶性弗素樹脂により形成された導電膜層でＥＰＤＭ等の発泡弾性体層を被覆した導電性ロールが開示されている。
しかしながら、上記発泡弾性体は、いずれも表面に発泡セルの凹凸が残存して表面粗さが大きいために、表面に弗素系の樹脂をコーティングしてもクリーニングブレードによるスクレープ作用を充分に発揮することができない。
【０００７】
スクレープ作用を充分に発揮させるために、例えばゴムライニング層上に離型性の良い樹脂をコーティングしたローラ転写器が、特開平４−２０８９７３号公報に開示されている。同様に、表面エネルギーの小さい弗素系樹脂、例えば前述のＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）チューブ材料を発泡弾性体に被覆する方法がある。このチューブ材料をゴムロールに被覆加工するには、例えば下記の方法が知られている。
一つの方法ｅ）は、所定のフィルム材料をチューブ状に加工し、その内部から空気等の流体を圧入することで膨らまし、その中にゴムロールを挿入した後、上記流体の圧力を減圧して収縮させることにより、表面層を形成する加工法がある。別の方法ｆ）としては、チューブ材料をシリンダ形状の金型内面に引き伸ばしてチューブ状に張り付け、その中に液状のゴム材料を注入し、加硫して硬化させることにより、フィルム被覆のゴムロールに成形する方法がある。
【０００８】
上記した両加工法において使用されるチューブ（フィルム）材料は、加工時に５０〜２００％の伸度が付与されるので、当該チューブ材料の特性としては、弾性領域内で５０〜２００％の変形量を必要とする。この伸度の範囲内で、チューブ材料の破断を伴わずにチューブ材料を被覆するには、その厚みを５０μｍより薄くすることはできない。
しかしながら、５０μｍより厚いチューブ材料をゴムロールに被覆した場合、ゴムロールの硬度（アスカーＣ）が１５〜２０°程度上昇する。したがって、前述したホローキャラクタの発生を回避するための硬度条件を満足する低硬度、アスカーＣで２０〜４５°のバイアスロールが、安定して得られないという問題がある。
【０００９】
このように、従来のバイアスローラ転写法においては、硬度と表面特性を両立させたバイアスロールが得られなかったことから、非転写時にバイアスロールに転移したトナーを除去して記録媒体の裏汚れを防止する効果的な手段が存在せず、良質な画像が得られないという問題があった。
そこで、本発明は、上述の問題点を解決しようとするものであって、非転写時等にバイアスロールに転移したトナーによる用紙の汚染を確実に防止して、高品質の画像を得ることが可能な画像形成装置およびそのバイアスロールと同ロールの製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、中間転写体を用いてトナー像を二次転写するバイアスローラ転写法において、バイアスロールに転移したトナーを効率よく除去し得る手段について鋭意検討を重ねてきたところ、表面エネルギーの小さい表面層と発泡弾性体の間にスキン層を介在させることによって、バイアスロールの硬度と表面層の膜厚および表面粗さを相互に満足できる範囲に低下させることを可能にしたもので、かかる知見に基づいて本発明をなすに到ったものである。
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、像担持体に担持されたトナー像が一次転写される中間転写ベルトと、中間転写ベルト上の未定着トナー像を記録媒体に二次転写するバイアスロールと、バイアスロールに対向して中間転写ベルトをその裏面から支持するバックアップロールとから構成され、上記バイアスロールは、芯金と前記芯金の外周面に固定されたＥＰＤＭ系発泡ゴム材料または発泡ウレタンゴムを構成成分とするコア層と、前記コア層の表面粗さおよび硬度を調節するスキン層と、水の濡れ性で表示した場合の水滴との接触角が９０°以上である表面エネルギーの小さい材料を構成成分とする膜厚５〜３０μｍのコーティング層とからなり、
前記芯金と前記スキン層外表面との間の材料層が均一であると仮定して計算した前記芯金と前記スキン層外表面との間の材料層の体積抵抗率（以下、「発泡ロールの体積抵抗率」という。）が１０ 4 〜１０ 7 Ω・ cm の範囲にあり、前記コーティング層の体積抵抗率が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ１０ 2 〜１０ 5 Ω cm の範囲にあり、前記芯金とコーティング層外表面との間の材料層が均一な材料層であると仮定して計算した前記芯金とコーティング層外表面との間の材料層の体積抵抗率（以下、「バイアスロールの体積抵抗率」という。）が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ１０ 4 〜１０ 7 Ω cm の範囲にあり、かつ前記バイアスロールの硬度がアスカーＣ硬度で２０〜４５°の範囲にあることを特徴とする。
本発明はまた、上記バイアスロールおよびその製造方法も含まれる。
【００１１】
本発明の画像形成装置は、さらに、前記した像担持体，現像装置，中間転写ベルト，バイアスロールおよびバックアップロールから構成され、上記バイアスロールは、芯金と前記芯金の外周面に固定された発泡ゴム材料を構成成分とするコア層と、前記コア層の表面粗さおよび硬度を調節するスキン層と、水の濡れ性で表示した場合の水滴との接触角が９０°以上である表面エネルギーの小さい材料を構成成分とする膜厚５〜３０μｍのコーティング層とからなり、
前記発泡ロールの体積抵抗率が１０ 4 〜１０ 7 Ω・ cm の範囲にあり、前記コーティング層の体積抵抗率が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ１０ 2 〜１０ 5 Ω cm の範囲にあり、前記バイアスロールの体積抵抗率が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ１０ 4 〜１０ 7 Ω cm の範囲にあり、コーティング層の表面粗さＲｚが１５μｍ以下であり、かつバイアスロールの硬度がアスカーＣ硬度で２０〜４５°の範囲にあることを特徴とする。
本発明はさらにまた、上記バイアスロールも含まれる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の画像形成装置における二次転写部の説明図である。同図において、一次転写された未定着トナー像を担持する中間転写ベルト１を介して、バイアスロール２と対向する位置にバックアップロール３が配置され、このバックアップロール３は中間転写ベルト１を裏面から支持する。バックアップロール３には、バイアスロール２に転写電圧を印加する電極ロール４が押接している。上記バイアスロール２は接地されており、電極ロール４は電源５に接続している。また、バイアスロール２表面にはポリウレタン等で成形されたクリーニングブレード６が当接している。
上記中間転写ベルト１は、各種樹脂またはゴム材料にカーボンブラック等の導電剤を適量配合させ、例えば０．０５〜０．１５ｍｍ厚に成形したベルトが用いられ、その表面抵抗率が１０８ 〜１０１４Ω／□の範囲に調整されている。各種樹脂としては、アクリル樹脂，ポリ塩化ビニル，ポリエステル，ポリカーボネート，ポリアミド，ポリイミド等が挙げられる。
【００１３】
転写電極を構成するバイアスロール２は、像担持体に担持されたトナー像が中間転写ベルト１上に一次転写される間は転写ベルト１から離間しており、転写ベルト１に担持されたトナー像を例えば用紙Ｐ等の記録媒体（以下、用紙Ｐで代表する）に二次転写する時は、転写ベルト１に圧接してこれをバックアップロール３に押圧するように構成される。
上記バイアスロール２は、芯金２ａの外周面に固定されたＥＰＤＭ系発泡ゴム材料または発泡ウレタンゴムのゴム材料を構成成分とするコア層２ｂに、スキン層２ｃを介して、表面エネルギーの小さい材料を構成成分とするコーティング層２ｄを被覆した３層構造からなる。また、コーティング層２ｄの表面粗さＲｚが後述の所定値以下にある場合には、コア層２ｂは任意の発泡ゴム材料で構成することができる。これらの層（２ｂ〜２ｄ）には、抵抗を調節するために導電剤が分散されている。
各層に分散される導電剤としては、例えばカーボンブラック、グラファイト、銅，アルミニウム，銅合金，ステンレス鋼（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，ＳｎＯ２ −Ｉｎ２Ｏ３複合酸化物，ＳｎＯ２ −Ｓｂ２Ｏ５複合酸化物等の導電性金属酸化物などの微粉末が用いられる。中でもカーボンブラックは、ゴム材料や各種樹脂との分散性が良好であるため好適である。
【００１４】
バイアスロールにおいて、芯金とコーティング層外表面との間の材料層が均一な材料であると仮定して計算した芯金とコーティング層外表面との間の材料層の体積抵抗率（以下、バイアスロールの体積抵抗率という）は、１０4〜１０7Ωcmの範囲にある。この体積抵抗率が１０4 Ωcmより低いと、二次転写時に搬送される用紙とバイアスロールとの間にエアギャップを生じることがあり、その場合放電が発生する。一方、体積抵抗率が１０7 Ωcmより高いと、バックアップロールの抵抗とのバランスが崩れ、高画質のトナー像を維持することが可能な転写ラチチュードが狭まる。いずれにしても、バイアスロールの体積抵抗率が上記範囲内にないと、画質不良を生じる可能性があり、その好ましい範囲は１０4.5〜１０6Ωcmである。
バイアスロールの硬度はアスカーＣ硬度で２０〜４５°（以下、硬度はアスカーＣで表示する）の範囲にある。すなわち、発泡ロール(２ｂ，２ｃ)に導電剤を分散した表面エネルギーの小さい材料の薄膜を被覆した場合、硬度が２０°より低いロールを製造することはコスト的に不利である。また、硬度が４５°より高くなると、用紙を介して圧接する中間転写ベルトとのニップ圧が必要以上に高まり、画質の粒状性が悪化すると共に、ホローキャラクタの発生、つまりライン画像が中抜けするようになる。
【００１５】
前記芯金は、バイアスロールの電極および支持部材として機能するもので、例えば、アルミニウム，鉄，銅合金，ＳＵＳ等の金属または合金、クロム，ニッケル等で鍍金処理を施した鉄，合成樹脂などの導電性の材質で構成される。芯金の外径は通常１０〜２０ｍｍの範囲にある。
コア層は、前記したように、導電剤分散のＥＰＤＭ系ゴム材料またはウレタンゴムの発泡体からなる。ここで、ＥＰＤＭ系ゴム材料とは、ＥＰＤＭ単独またはＥＰＤＭを５０重量（ｗｔ）％以上含有する他のゴム材料とのブレンドゴムを意味する。さらに、コーティング層の後記表面粗さＲｚが１５μｍ以下である場合には、上記発泡体に限定されるものではなく、任意の発泡ゴム材料を用いることができる。その具体例としては、上記ＥＰＤＭおよびウレタンゴムの他に、イソプレンゴム，クロロプレンゴム，ブチルゴム，エピクロルヒドリン系ゴム，ノルボルネンゴム，シリコーンゴム，フッ素系ゴム，アクリルゴム，ＳＢＲ（スチレン−ブタジエンゴム），ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム），アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンゴム等の発泡ゴム材料が挙げられ、これらのブレンド材料であってもよい。中でも、シリコーンゴム，ウレタンゴム，ＥＰＤＭ等が好ましく用いられる。
【００１６】
上記コア層の厚さは４〜１０ｍｍの範囲にあることが好ましい。また、ゴム材料の種類や発泡成形法等によりコア層に形成される気泡のサイズが異なり、その平均セル径は一般に４０〜１２００μｍの範囲に調整される。所定の硬度と表面特性を有するバイアスロールを製造するためには、例えば、ＥＰＤＭ系発泡ゴム材料の場合は上記平均セル径が５０〜３００μｍの範囲、また発泡ウレタンゴムの場合は５０〜１０００μｍの範囲にあることがそれぞれ好ましい。
平均セル径が４０μｍより小さくなると、特性の安定したバイアスロールが得られないだけでなく、バイアスロールの硬度が４５°より高くなる。一方、平均セル径が１２００μｍより大きくなると、バイアスロールの内部構造にバラツキが生じるようになり、安定した体積抵抗率および硬度を有するバイアスロールが得られなくなる。
【００１７】
コア層表面を被覆するスキン層は、バイアスロール表面に発泡セルによる凹凸をなくすと共に、前記２０〜４５°の範囲内でバイアスロールの硬度を調節するために介在させたものである。このスキン層は、ｉ）導電剤分散の無発泡ゴム素材をコア層表面に被覆成形する、ｉｉ）そのフィルムないしチューブ（以下、チューブで代表する）をコア層表面に被覆接着する、およびｉｉｉ）導電剤や発泡剤等を配合した未発泡の弾性体素材を発泡させて成形加工する時に、コア層と同時に緻密な表面層を成形することにより、形成される。
スキン層を構成するゴム材料としては、特に限定されるものではなく、前記コア層の構成成分として例示したものと同様の無発泡ゴム材料が用いられる。特に、コア層の発泡体と同じ材質のゴム材料を用いることが好適である。その場合、両層の接着性が良好であり、上記成形加工法ｉｉｉ）を採用したときはコア層とスキン層を同時に成形することが可能である。
【００１８】
バイアスロールの表面粗さおよび硬度を調節するためには、スキン層の厚さは一般に１０μｍ〜１．５０ｍｍの範囲にあることが好ましい。例えば、発泡体がＥＰＤＭ系発泡ゴム材料の場合は厚さが１０〜８００μｍの範囲、発泡ウレタンゴムの場合は１０μｍ〜１．５０ｍｍの範囲にあることが好ましい。スキン層の形成法において、ｉ）ゴム素材をコア層表面に被覆するときは、一般的には０．１０〜１．５０ｍｍの範囲内、例えばＥＰＤＭ系発泡ゴム材料の場合で０．２０〜０．８０ｍｍ、また発泡ウレタンゴムの場合で０．２０〜１．５０ｍｍの範囲内で、それぞれスキン層の厚さを調整すればよい。ｉｉ）チューブ材料をコア層表面に接着するときは、厚さ５０〜５００μｍの範囲にあるチューブ材料が用いられる。ｉｉｉ）コア層と同時に成形するときは、厚さが１０〜２００μｍの範囲にあるスキン層を容易に形成することができる。
また、スキン層の表面粗さＲｚを２０μｍ以下とすることが好ましい。その場合、表面粗さＲｚが１５μｍ以下のコーティング層を容易に形成することができる。
【００１９】
コーティング層は導電剤が分散された表面エネルギーの小さい材料からなる。
ここで、「表面エネルギーの小さい材料」とは、前記したように、水の濡れ性で表示した場合の水滴との接触角が９０°以上である。水の濡れ性は、半導電性コーティング層を構成する導電剤分散前の材料を試験片として用い、この試験片平面と水滴との接触角を尺度として表示される。より具体的には、試験片表面に水滴をおくと、試験片の表面張力γｓ ，液体／試験片間の界面張力γｉ ，液体の表面張力γｌ が釣り合って、図２に示すように、ある一定の形を形成する。この時、液滴が小さく重力の影響を無視できれば、下記のヤング（Ｙｏｕｎｇ ）の式が成り立つ。すなわち、本発明における「表面エネルギーの小さい材料」とは、上記接触角θが９０°以上の材料を意味する。
γｓ ＝ γｉ ＋ γｌｃｏｓθ
【００２０】
表面エネルギーの小さい材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（テトラフルオロエチレン：ＴＦＥ），ポリ弗化ビニリデン，ポリクロロトリフルオロエチレン，ＰＦＡ，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（ＦＥＰ），エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体，ＴＦＥ−ＰＦＡ共重合体，ＰＦＡ−ＦＥＰ共重合体等の弗素系樹脂、ポリジメチルシロキサン，ポリメチルフェニルシロキサン，ジメチルシロキサン−メチルフェニルシロキサン共重合体，ジメチルシロキサン−メチルビニルシロキサン共重合体，ジメチルシロキサン−メチルトリフルオロプロピルシロキサン共重合等のシリコーンゴムまたは樹脂などが挙げられる。これらの材料は、表面エネルギーが小さいので、バイアスロール表面にトナーが付着し難いという特性を有する。
コーティング層の膜厚は５〜３０μｍの範囲にある。二次転写部では、用紙および中間転写ベルトを介して、バックアップロールへのバイアスロールの圧接と回転が繰り返されることにより、上記膜厚が５μｍ未満であると、コーティング層が摩耗して前記スキン層が露出する恐れがある。一方、膜厚が３０μｍを超えると、塗布法により導電剤含有の上記材料でスキン層を被覆する場合、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となる。そして、コーティング層の膜厚が上記範囲内にあれば、硬度が２０〜４５°の範囲内にあるバイアスロールを安定的に得ることができる。
【００２１】
クリーニングブーレードによるスクレープ作用を充分に発揮させるには、バイアスロール表面は平滑であることが望ましい。本発明において、コーティング層の表面粗さＲｚは一般に１５μｍ以下に調整される。尤も、コア層がＥＰＤＭ系発泡ゴム材料または発泡ウレタンゴムで構成されたバイアスロールによれば、不完全なスクレープ作用による用紙の裏汚れが発生しないので、コーティング層の表面粗さＲｚを必ずしも１５μｍ以下に調整する必要はない。
このような表面粗さＲｚを有するコーティング層は、スプレー法等の塗布法を採用することにより簡便に形成することができる。塗布法によれば、表面粗さＲｚを前記２０μｍ以下としたスキン層上に膜厚を１５〜３０μｍの範囲に調整することにより、表面粗さＲｚが１５μｍ以下のコーティング層が形成される。
形成されるコーティング層の表面粗さＲｚが１５μｍより大きい場合は、例えば砥石の送り速度やバイアスロールの回転速度，その他加工時間等の研磨条件を適切に設定することにより、表面粗さＲｚを１５μｍ以下に調整することができる。これは、スキン層の表面粗さＲｚを２０μｍ以下に調整するときも同様である。なお、本発明における表面粗さＲｚは、ＪＩＳ Ｂ ０６１０による十点平均粗さに従って求めた値をいう。
【００２２】
以上のようなバイアスロールにおいて、芯金とスキン層外表面との間の体積抵抗率（以下、発泡ゴムロールの体積抵抗率という）を１０4〜１０7Ωcmの範囲およびコーティング層の体積抵抗率を１０2〜１０5Ωcmの範囲に設定しておくことが好ましい。
そのためには、導電剤の種類によっても異なるが、発泡ロールに配合される導電剤の割合が５〜３０ｗｔ％の範囲、コーティング層に配合される導電剤の割合が１０〜３０ｗｔ％の範囲にあることが好ましい。配合割合が上記各範囲を外れると、バイアスロールの体積抵抗率を前記所望の範囲に調整することが困難であるばかりでなく、例えば各配合割合が３０ｗｔ％を超えると、バイアスロールの硬度が４５°より高くなることがある。
発泡ロールおよびコーティング層の体積抵抗率を上記範囲に設定することにより、これらの抵抗を合成して得られるバイアスロールの体積抵抗率を前記１０4〜１０7Ωcmの範囲内で任意に設定することが可能である。したがって、上記発泡ロールの体積抵抗率について自由度をもたせることができる。
【００２３】
対向電極を構成するバックアップロール３は、ＥＰＤＭ，シリコーンゴム，ウレタンゴム等の絶縁性ゴムロールに適量の前記導電剤が配合されたロールからなる。その表面抵抗率は１０８ 〜１０１０Ω／□の範囲に、硬度は５８〜７３°の範囲にあることが好ましい。
前記電極ロール４を構成する材料は、電気良導性の金属または合金であれば特に限定されるものではなく、例えばＳＵＳ，銅，アルミニウム等が用いられる。この電極ロール４からはバックアップロール３を通じて−２〜−５ｋＶの転写電圧がバイアスロール２に印加される。転写電圧が２ｋＶ（絶対値）より低いと、中間転写ベルト１上の未定着トナー像を用紙Ｐに転写させる電界の強度が充分でない。一方、電圧が５ｋＶより高いと、長期にわたる使用において、バックアップロール３の表面抵抗率の変化が大きくなり好ましくない。
なお、以上の二次転写部において、上記電極ロール４は必ずしも必要な部材ではなく、例えばバックアップロール３に設けられる芯金を電極部材として利用することが可能である。
【００２４】
本発明のバイアスロールは、前記スキン層の形成法ｉ）〜ｉｉｉ）の相違により、例えば次のようにして製造することができる。
ｉ）導電剤分散の無発泡ゴム材料をコア層表面に被覆成形する方法
導電性や硬度を調節するために、カーボンブラック等の導電剤、金属酸化物または非金属酸化物等のフィラーや、発泡剤、加硫剤等を未発泡のＥＰＤＭ系ゴム材料またはウレタンゴム材料等のゴム材料に添加し、発泡ゴムコンパウンドを調製する。所定の導電性および硬度を有する発泡弾性体を形成するためには、発泡剤の量や発泡条件を調節することが重要である。
次いで、発泡ゴムコンパウンドの混練物を押出機で成形した後、これを加熱してゴム材料を発泡・加硫し、チューブ状の発泡弾性体を形成する。その後、発泡弾性体の空洞に芯金を圧入して固定し、必要に応じて発泡弾性体表面を研磨してコア層を形成する。
次に、芯金を金型の中心に位置させ、発泡剤を除いた上記ゴムコンパウンドをチューブクロスヘッド押出成形機によりコア層外周面に被覆するか、あるいはコア層外周面と金型内面との間に注入した後、加硫してコア層外周面にスキン層を形成する。この際、スキン層の厚さは、一般的には０．１０〜１．５０ｍｍ、例えば発泡体が発泡ＥＰＤＭ系ゴム材料の場合には０．２０〜０．８０ｍｍ、発泡ウレタンゴムの場合には０．２０〜１．５０ｍｍに成形される。なお、ゴムコンパウンド中のゴム材料は必ずしもコア層のものと一致させる必要はない。また、成形されたスキン層の表面粗さＲｚが２０μｍより大きい場合は、必要に応じて研磨加工を行うことが好ましい。この点は次の方法ｉｉ），ｉｉｉ）も同様である。
【００２５】
成形された発泡ゴムロールは、その後表面エネルギーの小さい材料にカーボンブラック等の導電剤を分散した分散液をスキン層表面に塗布して、膜厚５〜３０μｍのコーティング層を形成する。
上記分散液としては、ウレタン変性ＴＦＥ樹脂を含有した水性エマルジョン塗料（エムラロン３４５Ｅ：日本アチソン（株）製）や、ＴＦＥ−ＰＦＡ共重合体を含有した塗料（ベルフロン：日本油脂（株）製）等に、カーボンブラックを配合したものが好適である。これらの塗料は、室温から１５０℃までの比較的低温で架橋する２液型として用いられる。また、ＦＥＰ系導電塗料（ＧＬＳ−２１３Ｒ：ダイキン工業（株）製）も好ましく用いられる。
分散液の塗布方法としては、特に限定されるものではないが、刷毛塗り法，スプレー法，浸漬法，ロールコータ法等が挙げられる。中でもスプレー法は、発泡ゴムロールを固定した芯金を軸芯として回転させながら、噴霧機から分散液を噴霧するもので、コーティング層の形成が簡便である。しかも、膜厚の調節も容易に行うことができる。形成されるコーティング層の表面粗さＲｚが１５μｍより大きい場合は、研磨加工を施すことが好ましい。特に、コア層がＥＰＤＭ系発泡ゴム材料または発泡ウレタンゴム以外のゴム材料で構成されるときは、下記の方法ｉｉ），ｉｉｉ）も同じであるが、表面粗さＲｚが１５μｍ以下となるように研磨加工が行われる。
【００２６】
ｉｉ）導電剤分散のチューブ材料をコア層表面に被覆接着する方法
厚さが５０〜５００μｍ程度の平滑なチューブ材料をシリンダ状の金型内面に張り付ける。次いで、チューブ材料の内側に前記方法ｉ）と同様の発泡ゴムコンパウンドを注入した後、発泡・加硫してコア層を形成すると同時に、コア層とチューブ材料を接着する。スキン層となるチューブ材料とコア層の接着性が劣る場合は、チューブ材料の内面に予め接着剤を塗布しておくことが好ましい。その後は、方法ｉ）と同様にして、コーティング層を形成する。
ｉｉｉ）未発泡ゴムコンパウンドの成形時にコア層と同時にスキン層を成形する方法上記方法ｉ）と同様にして、発泡ゴムコンパウンドを調製し、この混練物を押出機で押し出し、クロスヘッドに送られる芯金の外周面に巻き付ける。次いで、芯金を金型に支持して上記発泡ゴムコンパウンドを加熱し、発泡した弾性体が芯金に固着されてコア層が形成されると同時に、金型内面に厚さ１０〜２００μｍの範囲にある緻密なスキン層が形成される。その後は、方法ｉ）と同様にして、コーティング層を形成する。
さらに、上記コーティング方法に代えて、上述のようにして成形されるコア層にスキン層を被覆した後または発泡ゴムロールに、表面エネルギーの小さいチューブ材料を被覆する前述の方法ｅ），ｆ）を採用してもよい。
【００２７】
本発明の作用は次のとおりである。なお、括弧内の番号は図３に付した番号の構成要素に対応する。
画像情報に応じて像担持体（１９）に形成された静電潜像は、現像装置（２１）内の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（１９）に担持されたまま一次転写部において、中間転写ベルト１に転写される。多色画像を転写する場合は、現像装置（２１）内に収容されたトナーの各色毎に一次転写を繰り返す。
像担持体（１９）から中間転写ベルト１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ベルト１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。この時、バイアスロール２は、バックアップロール３に裏面側が支持された転写ベルト１に圧接した状態にある。そして、用紙Ｐがバイアスロール２とバックアップロール３との間の圧接力を受けながら二次転写部を通過する際に、例えば電極ロール４からトナー像の帯電極性と同極性の転写電圧を印加することにより、転写ベルト１に担持されていたトナー像が中間転写ベルト１表面から用紙Ｐに二次転写される。
【００２８】
請求項１発明の画像形成装置および請求項５発明のバイアスロールによれば、バイアスロール２は、芯金２ａの外周面に順次発泡ゴム材料を構成成分とするコア層２ｂ、スキン層２ｃ、表面エネルギーの小さい材料を構成成分とするコーティング層２ｄを積層した３層構造からなる。したがって、バイアスロール２表面は、発泡セルによる凹凸がなく、かつ表面エネルギーの小さい材料で表面がコーティングされているので、非転写時にバイアスロール２に移転したトナーをクリーニングブレード６等のクリーニング部材で容易に除去することができる。
また、コーティング層２ｄの膜厚が５〜３０μｍの範囲にあるので、転写ロールとして必要なロール硬度が２０〜４５°の範囲で安定して得られる。そのため、用紙Ｐを介してバイアスロール２を中間転写ベルト１に押圧した状態で、電界の作用によりトナー像を静電的に転写する二次転写部において、バイアスロール２による押圧力の荷重が集中することがないので、ライン画像が中抜けするホローキャラクタの画質欠陥を発生するようなことがない。
しかも、バイアスロール２の体積抵抗率が１０４〜１０７Ωｃｍの範囲にあるため、中間転写ベルト１上の未定着トナー像を用紙Ｐに転写する上記二次転写部において、適切な転写電界の作用により良質の転写画像が得られる。
【００２９】
また、請求項１記載の発明の画像形成装置によれば、上述の良質の転写画像を形成するために必要なバイアスロール２の体積抵抗率１０4〜１０7Ωcmが得られるよう、発泡ロール（２ｂ，２ｃ）の体積抵抗率をバイアスロールよりも高い１０4〜１０7Ωcmの範囲とし、かつコーティング層２ｄの体積抵抗率を発泡ロールより低い１０2〜１０5Ωcmの範囲に設定したものである。したがって、コア層２ｂの体積抵抗率のバラツキと比較して、上記発泡ロールとコーティング層２ｄを合成して得られるバイアスロール２の体積抵抗率１０4〜１０7Ωcmのバラツキ（標準偏差値）をより小さくすることができる。
【００３０】
請求項２記載の発明の画像形成装置によれば、ＥＰＤＭ系発泡ゴム材料を構成成分とするコア層２ｂの平均セル径が５０〜３００μｍの範囲にあり、ＥＰＤＭ系ゴム材料を構成成分とするスキン層２ｃの厚さが１０〜８００μｍの範囲にあり、コーティング層２ｄの樹脂成分が弗素系樹脂であり、各層（２ｂ〜２ｄ）には導電剤としてカーボンブラックを分散したものである。そのため、コーティング層２ｄの膜厚を前記５〜３０μｍの範囲に設定したことと相俟って、転写ロールとしてのバイアスロール２の硬度が前記２０〜４５°の範囲でより一層安定して得られる。しかも、バイアスロール２が安価な材料で構成されている。
請求項３記載の発明の画像形成装置によれば、発泡ウレタンゴムを構成成分とするコア層２ｂの平均セル径が５０〜１０００μｍの範囲にあり、ウレタンゴムを構成成分とするスキン層２ｃの厚さが１０μｍ〜１．５０ｍｍの範囲にあり、コーティング層２ｄの樹脂成分が弗素系樹脂であり、各層（２ｂ〜２ｄ）には導電剤としてカーボンブラックを分散したものである。そのため、請求項２記載の発明と同様に、バイアスロール２の硬度が２０〜４５°の範囲でより一層安定して得られる。
請求項４記載の発明の画像形成装置用バイアスロールによれば、芯金と前記芯金の外周面に固定されたＥＰＤＭ系発泡ゴム材料または発泡ウレタンゴムを構成成分とするコア層と、前記コア層の表面粗さおよび硬度を調節するスキン層と、水の濡れ性で表示した場合の水滴との接触角が９０°以上である表面エネルギーの小さい材料を構成成分とする膜厚５〜３０μｍのコーティング層とからなり、
前記発泡ロールの体積抵抗率が１０ 4 〜１０ 7 Ω・ cm の範囲にあり、前記コーティング層の体積抵抗率が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ１０ 2 〜１０ 5 Ω cm の範囲にあり、前記バイアスロールの体積抵抗率が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ１０ 4 〜１０ 7 Ω cm の範囲にあり、かつ前記バイアスロールの硬度がアスカーＣ硬度で２０〜４５°の範囲にある。この請求項４記載の画像形成装置用バイアスロールを使用することにより前記請求項１記載の画像形成装置を得ることができる。
【００３１】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の画像形成装置用バイアスロールの製造方法において、カーボンブラックが分散された発泡ＥＰＤＭ系ゴム材料のコア層を芯金の外周に形成した後、少なくともカーボンブラックを配合したＥＰＤＭ系ゴム材料を押出成形し、次いで加熱して形成される厚さ０．２０〜０．８０ｍｍのスキン層でコア層を被覆し、更にカーボンブラックを分散した弗素系樹脂をスキン層表面に塗布してコーティング加工することを特徴とする。
前記請求項５発明の画像形成装置用バイアスロールの製造方法によれば、カーボンブラック分散のＥＰＤＭ系ゴム材料をそれぞれ押出成形して、発泡したコア層２ｂと無発泡のスキン層２ｃを成形加工した後、カーボンブラック分散の弗素系樹脂液をスキン層２ｃ表面に塗布してコーティング層２ｄを形成するものである。したがって、バイアスロール２の硬度が前記範囲内で安定して得られる。また、スキン層２ｃの厚さを０.２０〜０.８０ｍｍの範囲内で均一かつ確実に形成することができ、しかも弗素系樹脂液の塗布によってコーティング層２ｄの厚さを容易に調節することができる。
請求項６記載の発明は、請求項４記載のバイアスロールの製造方法において、カーボンブラックが分散された発泡ウレタンゴム材料のコア層を芯金の外周に形成し、次いで芯金の外周面に固定されたコア層を金型内に位置させて、コア層表面と金型内面との間に少なくともカーボンブラックを配合した液状ウレタンゴム材料を注入した後、このウレタンゴム材料を加熱して厚さ０.２０〜１.５０ｍｍのスキン層を形成し、更にカーボンブラックを分散した弗素系樹脂をスキン層表面に塗布してコーティング加工することを特徴とする。
前記請求項６発明の画像形成装置用バイアスロールの製造方法によれば、カーボンブラック分散のウレタンゴム材料を発泡させてコア層を形成し、次いでコア層表面と金型内面との間にカーボンブラック分散の液状ウレタンゴム材料を注入し、加熱してスキン層を形成した後、カーボンブラック分散の弗素系樹脂液をスキン層２ｃ表面に塗布してコーティング層２ｄを形成するものである。したがって、請求項５発明と同様に、バイアスロール２の硬度が前記範囲内で安定して得られる。また、スキン層２ｃの厚さを０.２０〜１.５０ｍｍの範囲内で均一かつ確実に形成することができ、しかも弗素系樹脂液の塗布によってコーティング層２ｄの厚さを容易に調節することができる。
【００３２】
請求項７記載の発明の画像形成装置および請求項９記載の発明のバイアスロールは、前記請求項１発明または請求項４の発明において、コア層２ｂが各種発泡ゴム材料を構成成分とし、コーティング層について更にその表面粗さＲｚを１５μｍ以下に限定したものである。したがって、前記請求項１発明および請求項５発明と同様の作用を奏する。しかも、バイアスロール２表面が平滑であるので、非転写時にバイアスロール２に移転したトナーをクリーニングブレード６等のクリーニング部材で確実に除去することができる。
請求項８記載の発明の画像形成装置によれば、表面粗さＲｚを２０μｍ以下としたスキン層２ｃ上に、例えば塗布法により膜厚が１５〜３０μｍの範囲にあるコーティング層２ｄを形成すると、表面粗さＲｚが１５μｍ以下のバイアスロール２が得られる。このような表面粗さＲｚは、コア層２ｂおよびスキン層２ｃの材質に影響されることなく得られる。したがって、請求項８発明は上記請求項７記載の発明と同様の作用を奏する。
【００３３】
【実施例】
以下、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３は本発明の画像形成装置として中間転写ベルトを備えたデジタルカラー複写機の全体図である。
図３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。
【００３４】
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Ａ方向に回転する感光体ドラムからなる像担持体１９に前記各色に対応した静電潜像を書き込む。像担持体１９の周囲には、その表面を一様に帯電させる帯電用チャ−ジャ２０、像担持体１９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ユニット２１、各色のトナー像を前記中間転写ベルト１に一次転写する転写コロトロン２２、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２３が配置されている。
上記現像ユニット２１は、黒（Ｋ），イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）の各色のトナーを収容した現像器を有し、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。
中間転写ベルト１は、前記電極ロール４が押接するバックアップロール３およびベルト搬送ロール２４，２５，２６に張架され、像担持体１９表面に当接しながらその接線方向に移動する。本実施例では、転写ベルト１を張架する各ロール（３，２４〜２６）のうち、転写ベルト１が矢印Ｂ方向に移動するよう、ベルト搬送ロール２４を駆動ロールとし、他のロール（３，２５，２６）は従動ロールとして構成されている。また、転写ベルト１の撓みを防止するために、ベルト搬送ロール２６の軸はバネ（図示せず）によって方向Ｃに付勢されている。
【００３５】
中間転写ベルト１の裏面側には、前記転写コロトロン２２が像担持体１９と転写ベルト１表面とが接触する一次転写部に配置されている。一方、未定着トナー像を担持する転写ベルト１の表面側には、バックアップロール３およびベルト搬送ロール２４に対向して、それぞれ前記バイアスロール２およびベルトクリーナ２７が配置されている。バイアスロール２とバックアップロール３とが対向する部位が二次転写部となる。
また、バックアップロール３とベルト搬送ロール２４との間には、二次転写されたトナー像を担持する用紙Ｐを転写ベルト１から剥がす剥離爪２８が配置されている。上記バイアスロール２表面には、ウレタンゴムで形成されたクリーニングブレード６が常時当接していて、二次転写時等で付着したトナー粒子や紙粉等の異物が除去される。
【００３６】
画像形成装置Ｕ本体の下部には抽出自在の給紙トレイ２９が設けられ、その上方にピックアップローラ３０が配置されている。このピックアップローラ３０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３１、用紙搬送ロール３２、用紙Ｐを案内するガイド部材３３およびレジロール３４が順次配置されている。
前記二次転写部の下流側には、順次、二次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３５、用紙Ｐ上の未定着トナー像を定着処理する定着装置３６、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３７、および排出された用紙Ｐを載置する排紙トレイ３８が配置されている。
【００３７】
（画像形成装置の作用）
矢印Ａ方向に回転する像担持体１９は、帯電用チャ−ジャ２０により表面が一様に帯電される。この一様に帯電された像担持体１９は光ビーム書込装置１８により静電潜像が書き込まれる。像担持体１９上の静電潜像は現像ユニット２１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１９が１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、Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ色のトナー像が順次形成されるようになっている。像担持体１９の表面は、前記トナー像が中間転写ベルト１に転写された後、クリーナユニット２３のブレードによりクリーニングされる。
ここで、前記光書込制御装置１７では、最初に第１色目のＫ色のデジタル信号を読出して光ビーム書込装置１８に出力する。この書込装置１８は像担持体１９表面にＫ色に対応した静電潜像を書き込む。Ｋ色に対応した静電潜像は現像ユニット２１内の現像器ＫによりＫ色の可視化されたトナー像に現像され、一次転写部へ移動する。一次転写部において、中間転写ベルト１の裏面側に配置された転写コロトロン２２からトナー像にその帯電極性とは逆極性の電界を作用させることにより、一次転写部に到達したＫ色のトナー像を静電的に中間転写ベルト１に吸着させつつ、中間転写ベルト１の矢印Ｂ方向の移動で一次転写させる。
【００３８】
中間転写ベルト１は、Ｋトナー像を吸着担持したまま像担持体１９と同一周期で移動する。１色目のＫトナー像の転写が終了すると、転写ベルト１におけるＫ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からの出力により第２色目のＹ色の静電潜像の書込が開始される。そして、Ｋトナー像を担持した転写ベルト１の上記転写開始位置が一次転写部に到達すると、転写コロトロン２２によって２色目のＹトナー像の転写が行われる。続いて、Ｍトナー像およびＣトナー像の転写が、上記Ｙ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ベルト１上に形成される。この各色のトナー像が中間転写ベルト１上に一次転写されるまで、転写ベルト１の表面側に配置された前記バイアスロール２，剥離爪２８およびベルトクリーナ２７は、中間転写ベルト１から離間した退避位置に保持されている。
【００３９】
一方、給紙トレイ２９に収容された用紙Ｐは、ピックアップローラ３０により所定のタイミングで１枚ずつ取り出されて、一対のフィードロール３１、用紙搬送ロール３２により給紙され、一対のレジロール３４で一旦停止される。用紙Ｐは、その後中間転写ベルト１上に転写された各色（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）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、レジロール３４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２は転写ベルト１を介してバックアップロール３に圧接した状態にある。そして、搬送されてきた用紙Ｐは、ロール２，３間の圧接搬送および転写ベルト１の移動によって二次転写部を通過する。この際、電極ロール４からのトナー像の帯電極性と同極性の転写電圧の印加による静電反撥により、転写ベルト１に吸着担持されていたトナー像が中間転写ベルト１表面から用紙Ｐに二次転写される。また、バイアスロール２がバックアップロール３に圧接すると、バイアスロール２表面に付着したトナー粒子等の異物は、前記クリーニングブレード６により除去される。
【００４０】
以上フルカラー画像の転写について述べてきたが、単色画像を形成する場合は、中間転写ベルト１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。複数色の画像を形成する場合は、所望の色相を選択して、それらの色に重ね合わされた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１９の回転と中間転写ベルト１の移動とを同期させている。
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、剥離爪２８の作動により剥離され、搬送ベルト３５に載置されて定着装置３６に搬送される。そして、定着装置３６において、未定着トナー像を固定して永久画像に定着処理した後、用紙Ｐは一対の排紙ロール３７により排紙トレイ３８に排出される。二次転写が完了すると、中間転写ベルト１は、その表面が二次転写部の下流に設けられたベルトクリーナ２７によりクリーニングされ、次の転写に備える。
【００４１】
（二次転写部材）
図３に示した画像形成装置における二次転写部材の具体的な構成は次のとおのである。
中間転写ベルト（１）としては、厚さ８０μｍで表面抵抗率１０１２Ω／□のポリイミドが用いられた。バイアスロール（２）としては、下記「バイアスロールの製造」に示すように、外径１５ｍｍのＳＵＳ製芯金（２ａ）上に、コア層（２ｂ）、スキン層（２ｃ）、コーティング層（２ｄ）が順次積層された長さ３２５ｍｍ，外径２８ｍｍのロールが用いられた。
バックアップロール（３）としては、厚さ６．５ｍｍに成形された導電性のシリコーンゴムが用いられた。その硬度は６２°であり、表面抵抗率は１０９ Ω／□であった。バックアップロール（３）の外径は、バイアスロール（２）と同径の２８ｍｍである。電極ロール（４）として直径１２ｍｍのＳＵＳ製金属ロールが用いられた。
【００４２】
（バイアスロールの製造）
実施例に示した上記バイアスロールは、次のようにして製造された。なお、下記の「部」はゴム素材１００重量部に対する「重量部」を意味する。
実施例１
加硫剤として硫黄１．５ｗｔ％と加硫促進剤としてテトラメチルチウラムジスルフィド０．６ｗｔ％を含有するゴム素材（ＥＰＤＭ ＥＰ３３：日本合成ゴム（株）製）１００部，導電剤としてケッチェンブラック（ライオンアグゾ（株）製）１４部およびＦＴカーボン（旭カーボン（株）製）２０部，発泡剤としてｐ，ｐ′−オキシ−ビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）６部と軟化剤として鉱油６部の組成比からなる発泡ゴムコンパウンドをニーダーおよびロール練りにより混練した。
この混練物を押出成形機によりチューブ形状に押出成形し、これを加硫缶内で温度１２６℃，圧力１．５ｋｇ／ｃｍ２Ｇの加圧蒸気下に加熱して発泡・加硫した。得られた発泡弾性体の空洞に外径１５ｍｍのＳＵＳ製芯金（２ａ）を圧入し、発泡弾性体表面を研磨して外径２８ｍｍのコア層（２ｂ）を形成した。
【００４３】
次いで、ＮＢＲとＥＰＤＭを重量比で４：６にブレンドしたゴム素材（ＮＥ４０；日本合成ゴム（株）製）１００部にケッチェンブラックを１０部およびＦＴカーボンを２５部の割合で添加し、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上記コア層（２ｂ）外周面に被覆した。この時、チューブ材料の加圧によりコア層の外径は２７．５ｍｍに収縮した。このチューブ材料を加硫缶内で温度１２７℃，圧力１．５５ｋｇ／ｃｍ２Ｇの加圧蒸気下に加熱して、加硫すると共にコア層に接着させた。その後、ロールの表面を研磨して寸法出しを行って、コア層外周面にスキン層（２ｃ）が接着した発泡ゴムロール（２ｂ，２ｃ）の外径を２８ｍｍとした。
さらに、カーボンブラックを配合したウレタン変性ＴＦＥ樹脂の水性エマルジョン塗料（前記エムラロン３４５Ｅ）をスキン層（２ｃ）表面にスプレー法により塗布した後、１００℃で３５分間加熱・硬化して、膜厚１５μｍのコーティング層（２ｄ）を形成した。
このようにして、３層構造のバイアスロール（２）を製造した。このバイアスロールにおいて、コア層中のセル径の殆どは５０〜３００μｍの範囲にあり、発泡ゴムロールおよびバイアスロールの硬度は、それぞれ３６°、４０°であった。また、発泡ゴムロール、コーティング層およびバイアスロールの体積抵抗率は、それぞれ１０５．７８Ωｃｍ、１０４．５５Ωｃｍ、１０Ω５．３２ｃｍであった。
【００４４】
実施例２
ポリエーテル系ウレタン１００部およびカーボンブラック１５部の組成比からなる弾性体素材に発泡剤を配合した混練物を押出成形機によりチューブ形状に押出成形し、これを加熱して発泡・加硫して発泡弾性体を形成した。この発泡弾性体の空洞にホットメルト型接着剤を塗布した外径１５ｍｍのＳＵＳ製芯金（２ａ）を圧入し、これを加熱接着した後、発泡弾性体表面を研磨して、硬度が１３°で外径２５．５ｍｍのコア層（２ｂ）を形成した。
形成されたコア層を内径２８ｍｍの金型内に同心状に位置させ、コア層外周面と金型内面との間に発泡剤を除いた以外は上記弾性体素材と同様のウレタン弾性体素材を注入した。次いで、金型内部を１６０℃に加熱して加硫すると共に、弾性体素材をコア層外周面に固着させた。その後、成形された発泡ゴムロール表面を研磨して、表面粗さＲｚが２０μｍで厚さが１．２５ｍｍのスキン層（２ｃ）を形成した。さらに、前記実施例１の場合と同様にして、コーティング層（２ｄ）を形成した。この時のコーティング層（２ｄ）の表面粗さＲｚは１５μｍであった。
このようにして、３層構造のバイアスロール（２）を製造した。このバイアスロール（２）において、コア層中のセル径の殆どは０．２〜１．０ｍｍの範囲にあり、発泡ゴムロールおよびバイアスロールの硬度は、それぞれ３０°、３６°であった。また、発泡ゴムロール、コーティング層およびバイアスロールの体積抵抗率は、それぞれ１０５．４６Ωｃｍ、１０４．５５Ωｃｍ、１０５．１８Ωｃｍであった。
【００４５】
（バイアスロールの二次転写試験）
実施例１，２のバイアスロールが装着された図３に示す画像形成装置を作動させて、転写画質および用紙裏面の汚れを評価し、更にバイアスロールのクリーニングブレード（６）負荷による負荷トルクを測定した。その結果を下記の表１に示す。
また、比較例１〜４として、前記実施例のバイアスロールに代えて、１）ゴム材料を発泡シリコーンゴムで構成したコア層に、スキン層を形成しないで５０μｍ厚のＰＦＡチューブを直接被覆したバイアスロール、２）コーティング層を被覆しないで発泡させたコア層およびスキン層のゴム材料をシリコーンゴムで構成したバイアスロール、３）発泡シリコーンゴムのコア層のみからなるバイアスロール、および４）発泡ＥＰＤＭのコア層のみからなるバイスロールをそれぞれ用い、上記試験に供した。それらの結果を表１に示す。なお、表１中の「用紙裏面の汚れ」は、トナーの除去に要するバイスロールの回転数で評価した。
【００４６】
【表１】
転写画質
○ ： 画質欠陥の発生なし
× ： 画質欠陥の発生あり
− ： 用紙の汚れがひどく、評価せず
用紙裏面の汚れ
○ ： １回
△ ： ２〜４回
× ： ５回以上
【００４７】
バイアスロールの硬度が４５°より高い比較例１では、転写画質のホローキャラクタ等の画質欠陥が発生し、転写画質が不良となった。また、実施例１，２および比較例１から明らかなように、バイアスロール表面を表面エネルギーの小さい材料で被覆することにより、バイアスロールへのトナーの付着力が小さくなり、クリーニングブレードによるスクレープ作用を充分に発揮させることができるので、用紙裏面の汚れがない。
また、コーティング層を被覆しないでスキン層を表面層とした比較例２においては、バイスロールの１回の回転では同ロールに付着したトナーを充分に除去することができなかった。一方、バイアスロールとして、発泡シリコーンゴム，発泡ＥＰＤＭを用いた比較例３，４では、発泡ゴムの摩擦係数が大きいため、クリーニングブレードによる負荷トルクが０．１１Ｎｍと大きくなる。その結果、図３に示す画像形成装置において、中間転写ベルトが駆動ローラ（ベルト搬送ロール２４）でスリップして回らないというトラブルが発生した。
【００４８】
（発泡ロールおよびバイアスロールの体積抵抗率）
発泡ロール（すなわち、芯金と前記芯金の外周面に固定されたＥＰＤＭ系発泡ゴム材料または発泡ウレタンゴムを構成成分とするコア層と前記コア層の表面粗さおよび硬度を調節するスキン層とを有するロール）およびバイアスロール（すなわち、発泡ロールおよびコーティング層を有するロール）の体積抵抗率の測定方法を図４に示す。
各ロールの測定方法は、ロールの軸方向３ヶ所（中央部，両端部５０ｍｍ）に２４．５ｍｍ幅(ｗ)の銅テープをロールの円周方向に巻き付け、ロールの芯金と銅テープとの間に２０Ｖの電圧(Ｖ)を印加し、電圧の印加から１０秒後の電流値(Ｉ)を読み取って、下記の式により体積抵抗率ρv(Ωcm）を求めた。
ρv ＝ ２πｗＶ／Ｉ・ｌｎ（ｒ2／ｒ1）
ここで、ｒ1 ： 芯 金の外径(１５ｍｍ)
ｒ2 ： ロールの外径(２８ｍｍ)
【００４９】
表２，３には、図４に示す測定方法に従って測定されたコーティング層被覆前後の発泡ゴムロールの体積抵抗率（ｌｏｇρｖ）の他に、ロール硬度およびロール外径を示す。なお、本発明の実施例および比較例に示す各ロールの体積抵抗率は、上記測定方法に従って求められたものである。
また、表中に示すロール抵抗のバラツキを表す標準偏差値は、各１０本のロールに対してそれぞれ図４に示すロールの軸方向３ヶ所について測定し、計３０回の試験から得られた体積抵抗率により求めた。
下記の表２，３に示すように、体積抵抗率のバラツキは発泡ゴムロールのコーティング層の被覆により小さくなっており、ロール硬度は被覆によってもバラツキの小さいことが分かる。
【００５０】
【表２】
【表３】
【００５１】
実施例３
カーボンブラックを１５ｗｔ％含有するシリコーンゴムに２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、発泡剤、シリカを配合した発泡シリコーンゴムコンパウンドを２本ロールで混練した。この混練物を押出機で外径１５ｍｍのＳＵＳ製芯金（２ａ）に圧入して成形した後、金型内において２３０℃で３時間加熱して発泡・加硫することにより、コア層（ｂ）とスキン層（２ｃ）を同時成形した。成形された外径２８ｍｍの発泡ゴムロール表面を研磨して、表面粗さＲｚが１２μｍで厚さが１００μｍのスキン層（２ｃ）を形成した。
さらに、カーボンブラックを２０ｗｔ％含有したＦＥＰ系導電塗料（前記ＧＬＳ−２１３Ｒ）をスキン層（２ｃ）表面にスプレー法により塗布した後、２１０℃で１０分間加熱・硬化して、膜厚１５μｍのコーティング層（２ｄ）を形成した。この時のコーティング層（２ｄ）の表面粗さＲｚは９μｍであった。
このようにして製造された３層構造のバイアスロール（２）において、コア層中の平均セル径は１００μｍであり、硬度は３５°であった。また、発泡ゴムロール（２ｂ，２ｃ）の体積抵抗率は１０５．３ Ωｃｍであり、コーティング層（２ｄ）の体積抵抗率は１０２．１ Ωｃｍであり、バイアスロール（２）の体積抵抗率は１０４．６ Ωｃｍであった。
【００５２】
実施例４
スキン層（２ｃ）の表面粗さＲｚが１７μｍとなるように研磨加工した以外は、実施例３と同様にしてバイアスロール（２）を製造した。得られたバイアスロール（２）表面、すなわちコーティング層（２ｄ）の表面粗さＲｚは１２μｍであった。
実施例５
スキン層（２ｃ）の表面粗さＲｚが２０μｍとなるように研磨加工した以外は、実施例３と同様にしてバイアスロール（２）を製造した。形成されたコーティング層（２ｄ）の表面粗さＲｚは１５μｍであった。
【００５３】
比較例５
スキン層（２ｃ）の表面粗さＲｚが２２μｍとなるように研磨加工すると共に、コーティング層（２ｄ）を膜厚１０μｍに形成した以外は、実施例３と同様にして硬度３３°のバイアスロール（２）を製造した。この時のコーティング層（２ｄ）の表面粗さＲｚは１８μｍであった。
比較例６
スキン層（２ｃ）の表面粗さＲｚが２６μｍとなるように研磨加工した以外は、実施例３と同様にしてバイアスロール（２）を製造した。形成されたコーティング層（２ｄ）の表面粗さＲｚは２２μｍであった。
【００５４】
実施例３〜５および比較例５，６のバイアスロールについて、転写画質および用紙裏面の汚れを評価した。評価基準は前記「バイアスロールの二次転写試験」の場合と同じである。その結果を下記の表４に示す。また、スキン層の表面粗さ（Ｒｚ）とコーティング層の膜厚および表面粗さ（Ｒｚ）をまとめて表４に示す。
なお、各バイアスロールの物性は、上記表面粗さおよび比較例５の硬度を除いて、実施例３に示したものと全て同一である。
【表４】
【００５５】
コーティング層の膜厚を１０μｍ，１５μｍ，２０μｍ，２５μｍおよび３０μｍに形成したバイアスロールにおいて、スキン層の表面粗さ（Ｒｚ）を変化させたときに形成されるコーティング層の表面粗さ（Ｒｚ）を図５に示す。これらのバイアスロールは、前記実施例３に示した方法に準じて製造された。図５において、上記コーティング層の膜厚は、１０μｍ：●、１５μｍ：○、２０μｍ：■、２５μｍ：□、３０μｍ：▲の符号で示される。
図５から明らかなように、スキン層の表面粗さを２０μｍ以下に調整して、膜厚を１５〜３０μｍの範囲でコーティング層を形成すると、その表面粗さが１５μｍ以下のバイアスロールを安定して製造することができる。このようなバイアスロールは、表面が平滑でありかつ表面エネルギーの小さい材質で構成されているため、表４に示したとおり、二次転写時に用紙裏面がトナーで汚染されるようなことがない。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の画像形成装置およびバイアスロールは、芯金の外周面にスキン層を介してＥＰＤＭ系発泡ゴム材料または発泡ウレタンゴムを構成成分とするコア層を表面エネルギーの小さい材料を構成成分とするコーティング層で被覆した３層構造からなる。あるいは、芯金の外周面に固定されたコア層が発泡ゴム材料で構成され、スキン層を介して形成されるコーティング層が表面粗さ１５μｍ以下の表面エネルギーの小さい材料で構成された３層構造からなる。したがって、バイアスロール表面に発泡セルによる凹凸がなく平滑であるため、トナーが付着し難く、たとえトナーが付着したとしてもクリーニングブレード等で容易に除去することができる。
また、表面コーティング層の膜厚が５〜３０μｍの範囲にあるので、低硬度のバイアスロールが安定して得られるため、ライン画像が中抜けするホローキャラクタの画質欠陥を発生するようなことがなく、高品質の転写画像が得られる。
本発明の画像形成装置用バイアスロールの製造方法によれば、硬度２０〜４５°の範囲内でバイアスロールが安定して得られ、均一な厚さのスキン層を確実に形成することができるだけでなく、コーティング層の膜厚の調節も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置における二次転写部の概略構成図である。
【図２】表面エネルギーの尺度となる接触角の説明図である。
【図３】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４】発泡ゴムロールおよびバイアスロールの体積抵抗率の測定方法を示す説明図である。
【図５】コーティング層の膜厚の相違によるバイアスロールにおけるスキン層の表面粗さとコーティング層の表面粗さの関係を示すグラフである。
【図６】従来の画像形成装置における二次転写部の説明図である。
【符号の説明】
Ｕ…画像形成装置、Ｐ…用紙（記録媒体）、１…中間転写ベルト、２…バイアスロール、２ａ…芯金、２ｂ…コア層、２ｃ…スキン層、２ｄ…コーティング層、３…バックアップロール、１９…像担持体、２１…現像ユニット（現像装置）。
【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ＯＡ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ベルトに一次転写した後、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、および一次転写されたトナー像を記録媒体に二次転写するバイアスロールとその製造方法に関する。
【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ものでは、導電性のバイアスロールを用いて記録媒体を中間転写体に押圧し、電界の作用によりトナー像を静電的に転写するバイアスロール方式の画像形成装置が知られている。導電性のバイアスロールに転写電圧を印加しながら静電転写するバイアスローラ転写法は、バイアスロールの押圧力を受けると共に転写電流の通路を形成するバックアップロールを備えている。
【０００３】
上記方式を採用した画像形成装置の従来例としては、例えば特開平６−９５５２１号公報，特開平６−１２４０４９号公報等に開示されている。
図６は前者の公報に開示された転写装置における二次転写部の説明図である。同図において、中間転写体０１は、バックアップロール０２と複数の支持ローラ０３により張架され、矢印方向に移動する。また、二次転写部には、電源０４からバックアップロール０２に転写電圧を印加するためのバイアスロール０５と、転写電圧に基づく転写電流の通路を形成するためにバックアップロール０２に押圧して回転する電極ロール（アースロール）０６を備えている。バイアスロール０５としては、アルミニウム製の金属ロールが用いられる。そして、上記電源０４からバイアスロール０５とバックアップロール０２との間に転写電圧を印加すると、中間転写体０１上のトナー像が用紙Ｐへ転写される。
さらに、後者の公報には、芯金とその外周面を被覆する次の弾性部材とでバイアスロール（転写ローラ）を形成した画像形成装置が開示されている。弾性部材としては、導電剤を分散して体積固有抵抗を１０７ 〜１０１０Ωｃｍに設定したＥＰＤＭからなる弾性体、または厚さ５０μｍで体積固有抵抗１０８〜１０９ΩｃｍのＰＦＡチューブを被覆した体積固有抵抗１０８〜１０９Ωｃｍのエピクロルヒドリンゴムが用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バイアスロールとして金属ロールを用いる特開平６−９５５２１号公報に開示された転写装置においては、用紙Ｐが中間転写体０１を介してバイアスロール０５によりバックアップロール０２に押圧されるので、電界の作用によりトナー像を静電的に転写する二次転写部にバイアスロール０５による押圧力の荷重が集中する。そのため、トナー像が凝集し、電荷密度が高くなり、引いてはトナー層内部で放電が発生してトナーの極性を変化させることがある。このような要因によって、上記従来の技術では、ライン画像が中抜けするホローキャラクタの画質欠陥を発生するという問題がある。
この問題の対策として、バイアスロールをアスカーＣ硬度で２０〜４５°の範囲の低硬度にする必要がある。ゴム材を低硬度にする方法としては、ａ）ゴム材料に可塑剤等の低分子成分を配合する方法と、ｂ）ゴム材料を発泡体とする方法がある。しかし、前者の低分子成分を配合する方法ａ）では、ロール表面から滲み出る低分子成分が汚染物質として画質に悪影響を与えるので、好ましくない。
【０００５】
前記特開平６−９５５２１号公報に開示された転写装置では、また、用紙Ｐがバイアスロール０５を通過してから次の用紙Ｐがバイアスロール０５に搬送されるまでの間に、中間転写体０１に残留したトナーがバイアスロール０５に転移して、これが用紙Ｐに裏汚れを発生させるという問題がある。この問題を解消するために、例えばｃ）クリーニングブレード等によりバイアスロールをクリーニングする方法、ｄ）非転写時に、トナーが像担持体へ変位する方向の電界をバイアスロールと像担持体との間に形成する方法、などが提案されている。
しかし、方法ｃ）では、前記方法ｂ）のようにバイアスロールの硬度が比較的低い場合には、クリーニングブレードによるスクレープ作用を充分に発揮させることが困難である。一方、バイアスロールがウレタンゴムや前記特開平６−１２４０４９号公報に開示されたＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）等の摩擦係数の大きいゴム材料で構成される場合は、ブレードの摺擦によって、バイアスロールが損傷されたり回転トルクが増大する等の理由により実用的でない。
方法ｄ）では、バイアスロールが像担持体に圧接して凹状に変形するので、付着しているトナーがバイアスロールによって押圧されて凝集しやすくなる。そのため、充分にクリーニングするには高電界を必要とするので好ましくない。
【０００６】
このような記録媒体の裏汚れの防止対策として、前記方法ｂ）に挙げた発泡ゴム体に弗素系樹脂をコーティングする方法がある。
例えば、特開平６−１４９０９７号公報には、可塑剤等のブリード成分による感光体ドラム表面の汚染防止を目的として、シリコーンゴムやウレタンゴム等の発泡弾性体表面が、弗素樹脂またはシリコーン樹脂により、微細な斑状に部分的にコーティングされた転写ローラが開示されている。
また、特開平６−１７５４７０号公報には、低湿環境下での被帯電体の帯電不均一による網目状画像の発現防止を目的として、導電材を配合した可溶性弗素樹脂により形成された導電膜層でＥＰＤＭ等の発泡弾性体層を被覆した導電性ロールが開示されている。
しかしながら、上記発泡弾性体は、いずれも表面に発泡セルの凹凸が残存して表面粗さが大きいために、表面に弗素系の樹脂をコーティングしてもクリーニングブレードによるスクレープ作用を充分に発揮することができない。
【０００７】
スクレープ作用を充分に発揮させるために、例えばゴムライニング層上に離型性の良い樹脂をコーティングしたローラ転写器が、特開平４−２０８９７３号公報に開示されている。同様に、表面エネルギーの小さい弗素系樹脂、例えば前述のＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）チューブ材料を発泡弾性体に被覆する方法がある。このチューブ材料をゴムロールに被覆加工するには、例えば下記の方法が知られている。
一つの方法ｅ）は、所定のフィルム材料をチューブ状に加工し、その内部から空気等の流体を圧入することで膨らまし、その中にゴムロールを挿入した後、上記流体の圧力を減圧して収縮させることにより、表面層を形成する加工法がある。別の方法ｆ）としては、チューブ材料をシリンダ形状の金型内面に引き伸ばしてチューブ状に張り付け、その中に液状のゴム材料を注入し、加硫して硬化させることにより、フィルム被覆のゴムロールに成形する方法がある。
【０００８】
上記した両加工法において使用されるチューブ（フィルム）材料は、加工時に５０〜２００％の伸度が付与されるので、当該チューブ材料の特性としては、弾性領域内で５０〜２００％の変形量を必要とする。この伸度の範囲内で、チューブ材料の破断を伴わずにチューブ材料を被覆するには、その厚みを５０μｍより薄くすることはできない。
しかしながら、５０μｍより厚いチューブ材料をゴムロールに被覆した場合、ゴムロールの硬度（アスカーＣ）が１５〜２０°程度上昇する。したがって、前述したホローキャラクタの発生を回避するための硬度条件を満足する低硬度、アスカーＣで２０〜４５°のバイアスロールが、安定して得られないという問題がある。
【０００９】
このように、従来のバイアスローラ転写法においては、硬度と表面特性を両立させたバイアスロールが得られなかったことから、非転写時にバイアスロールに転移したトナーを除去して記録媒体の裏汚れを防止する効果的な手段が存在せず、良質な画像が得られないという問題があった。
そこで、本発明は、上述の問題点を解決しようとするものであって、非転写時等にバイアスロールに転移したトナーによる用紙の汚染を確実に防止して、高品質の画像を得ることが可能な画像形成装置およびそのバイアスロールと同ロールの製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、中間転写体を用いてトナー像を二次転写するバイアスローラ転写法において、バイアスロールに転移したトナーを効率よく除去し得る手段について鋭意検討を重ねてきたところ、表面エネルギーの小さい表面層と発泡弾性体の間にスキン層を介在させることによって、バイアスロールの硬度と表面層の膜厚および表面粗さを相互に満足できる範囲に低下させることを可能にしたもので、かかる知見に基づいて本発明をなすに到ったものである。
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、像担持体に担持されたトナー像が一次転写される中間転写ベルトと、中間転写ベルト上の未定着トナー像を記録媒体に二次転写するバイアスロールと、バイアスロールに対向して中間転写ベルトをその裏面から支持するバックアップロールとから構成され、上記バイアスロールは、芯金と前記芯金の外周面に固定されたＥＰＤＭ系発泡ゴム材料または発泡ウレタンゴムを構成成分とするコア層と、前記コア層の表面粗さおよび硬度を調節するスキン層と、水の濡れ性で表示した場合の水滴との接触角が９０°以上である表面エネルギーの小さい材料を構成成分とする膜厚５〜３０μｍのコーティング層とからなり、
前記芯金と前記スキン層外表面との間の材料層が均一であると仮定して計算した前記芯金と前記スキン層外表面との間の材料層の体積抵抗率（以下、「発泡ロールの体積抵抗率」という。）が１０ 4 〜１０ 7 Ω・ cm の範囲にあり、前記コーティング層の体積抵抗率が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ１０ 2 〜１０ 5 Ω cm の範囲にあり、前記芯金とコーティング層外表面との間の材料層が均一な材料層であると仮定して計算した前記芯金とコーティング層外表面との間の材料層の体積抵抗率（以下、「バイアスロールの体積抵抗率」という。）が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ１０ 4 〜１０ 7 Ω cm の範囲にあり、かつ前記バイアスロールの硬度がアスカーＣ硬度で２０〜４５°の範囲にあることを特徴とする。
本発明はまた、上記バイアスロールおよびその製造方法も含まれる。
【００１１】
本発明の画像形成装置は、さらに、前記した像担持体，現像装置，中間転写ベルト，バイアスロールおよびバックアップロールから構成され、上記バイアスロールは、芯金と前記芯金の外周面に固定された発泡ゴム材料を構成成分とするコア層と、前記コア層の表面粗さおよび硬度を調節するスキン層と、水の濡れ性で表示した場合の水滴との接触角が９０°以上である表面エネルギーの小さい材料を構成成分とする膜厚５〜３０μｍのコーティング層とからなり、
前記発泡ロールの体積抵抗率が１０ 4 〜１０ 7 Ω・ cm の範囲にあり、前記コーティング層の体積抵抗率が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ１０ 2 〜１０ 5 Ω cm の範囲にあり、前記バイアスロールの体積抵抗率が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ１０ 4 〜１０ 7 Ω cm の範囲にあり、コーティング層の表面粗さＲｚが１５μｍ以下であり、かつバイアスロールの硬度がアスカーＣ硬度で２０〜４５°の範囲にあることを特徴とする。
本発明はさらにまた、上記バイアスロールも含まれる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の画像形成装置における二次転写部の説明図である。同図において、一次転写された未定着トナー像を担持する中間転写ベルト１を介して、バイアスロール２と対向する位置にバックアップロール３が配置され、このバックアップロール３は中間転写ベルト１を裏面から支持する。バックアップロール３には、バイアスロール２に転写電圧を印加する電極ロール４が押接している。上記バイアスロール２は接地されており、電極ロール４は電源５に接続している。また、バイアスロール２表面にはポリウレタン等で成形されたクリーニングブレード６が当接している。
上記中間転写ベルト１は、各種樹脂またはゴム材料にカーボンブラック等の導電剤を適量配合させ、例えば０．０５〜０．１５ｍｍ厚に成形したベルトが用いられ、その表面抵抗率が１０８ 〜１０１４Ω／□の範囲に調整されている。各種樹脂としては、アクリル樹脂，ポリ塩化ビニル，ポリエステル，ポリカーボネート，ポリアミド，ポリイミド等が挙げられる。
【００１３】
転写電極を構成するバイアスロール２は、像担持体に担持されたトナー像が中間転写ベルト１上に一次転写される間は転写ベルト１から離間しており、転写ベルト１に担持されたトナー像を例えば用紙Ｐ等の記録媒体（以下、用紙Ｐで代表する）に二次転写する時は、転写ベルト１に圧接してこれをバックアップロール３に押圧するように構成される。
上記バイアスロール２は、芯金２ａの外周面に固定されたＥＰＤＭ系発泡ゴム材料または発泡ウレタンゴムのゴム材料を構成成分とするコア層２ｂに、スキン層２ｃを介して、表面エネルギーの小さい材料を構成成分とするコーティング層２ｄを被覆した３層構造からなる。また、コーティング層２ｄの表面粗さＲｚが後述の所定値以下にある場合には、コア層２ｂは任意の発泡ゴム材料で構成することができる。これらの層（２ｂ〜２ｄ）には、抵抗を調節するために導電剤が分散されている。
各層に分散される導電剤としては、例えばカーボンブラック、グラファイト、銅，アルミニウム，銅合金，ステンレス鋼（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，ＳｎＯ２ −Ｉｎ２Ｏ３複合酸化物，ＳｎＯ２ −Ｓｂ２Ｏ５複合酸化物等の導電性金属酸化物などの微粉末が用いられる。中でもカーボンブラックは、ゴム材料や各種樹脂との分散性が良好であるため好適である。
【００１４】
バイアスロールにおいて、芯金とコーティング層外表面との間の材料層が均一な材料であると仮定して計算した芯金とコーティング層外表面との間の材料層の体積抵抗率（以下、バイアスロールの体積抵抗率という）は、１０4〜１０7Ωcmの範囲にある。この体積抵抗率が１０4 Ωcmより低いと、二次転写時に搬送される用紙とバイアスロールとの間にエアギャップを生じることがあり、その場合放電が発生する。一方、体積抵抗率が１０7 Ωcmより高いと、バックアップロールの抵抗とのバランスが崩れ、高画質のトナー像を維持することが可能な転写ラチチュードが狭まる。いずれにしても、バイアスロールの体積抵抗率が上記範囲内にないと、画質不良を生じる可能性があり、その好ましい範囲は１０4.5〜１０6Ωcmである。
バイアスロールの硬度はアスカーＣ硬度で２０〜４５°（以下、硬度はアスカーＣで表示する）の範囲にある。すなわち、発泡ロール(２ｂ，２ｃ)に導電剤を分散した表面エネルギーの小さい材料の薄膜を被覆した場合、硬度が２０°より低いロールを製造することはコスト的に不利である。また、硬度が４５°より高くなると、用紙を介して圧接する中間転写ベルトとのニップ圧が必要以上に高まり、画質の粒状性が悪化すると共に、ホローキャラクタの発生、つまりライン画像が中抜けするようになる。
【００１５】
前記芯金は、バイアスロールの電極および支持部材として機能するもので、例えば、アルミニウム，鉄，銅合金，ＳＵＳ等の金属または合金、クロム，ニッケル等で鍍金処理を施した鉄，合成樹脂などの導電性の材質で構成される。芯金の外径は通常１０〜２０ｍｍの範囲にある。
コア層は、前記したように、導電剤分散のＥＰＤＭ系ゴム材料またはウレタンゴムの発泡体からなる。ここで、ＥＰＤＭ系ゴム材料とは、ＥＰＤＭ単独またはＥＰＤＭを５０重量（ｗｔ）％以上含有する他のゴム材料とのブレンドゴムを意味する。さらに、コーティング層の後記表面粗さＲｚが１５μｍ以下である場合には、上記発泡体に限定されるものではなく、任意の発泡ゴム材料を用いることができる。その具体例としては、上記ＥＰＤＭおよびウレタンゴムの他に、イソプレンゴム，クロロプレンゴム，ブチルゴム，エピクロルヒドリン系ゴム，ノルボルネンゴム，シリコーンゴム，フッ素系ゴム，アクリルゴム，ＳＢＲ（スチレン−ブタジエンゴム），ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム），アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンゴム等の発泡ゴム材料が挙げられ、これらのブレンド材料であってもよい。中でも、シリコーンゴム，ウレタンゴム，ＥＰＤＭ等が好ましく用いられる。
【００１６】
上記コア層の厚さは４〜１０ｍｍの範囲にあることが好ましい。また、ゴム材料の種類や発泡成形法等によりコア層に形成される気泡のサイズが異なり、その平均セル径は一般に４０〜１２００μｍの範囲に調整される。所定の硬度と表面特性を有するバイアスロールを製造するためには、例えば、ＥＰＤＭ系発泡ゴム材料の場合は上記平均セル径が５０〜３００μｍの範囲、また発泡ウレタンゴムの場合は５０〜１０００μｍの範囲にあることがそれぞれ好ましい。
平均セル径が４０μｍより小さくなると、特性の安定したバイアスロールが得られないだけでなく、バイアスロールの硬度が４５°より高くなる。一方、平均セル径が１２００μｍより大きくなると、バイアスロールの内部構造にバラツキが生じるようになり、安定した体積抵抗率および硬度を有するバイアスロールが得られなくなる。
【００１７】
コア層表面を被覆するスキン層は、バイアスロール表面に発泡セルによる凹凸をなくすと共に、前記２０〜４５°の範囲内でバイアスロールの硬度を調節するために介在させたものである。このスキン層は、ｉ）導電剤分散の無発泡ゴム素材をコア層表面に被覆成形する、ｉｉ）そのフィルムないしチューブ（以下、チューブで代表する）をコア層表面に被覆接着する、およびｉｉｉ）導電剤や発泡剤等を配合した未発泡の弾性体素材を発泡させて成形加工する時に、コア層と同時に緻密な表面層を成形することにより、形成される。
スキン層を構成するゴム材料としては、特に限定されるものではなく、前記コア層の構成成分として例示したものと同様の無発泡ゴム材料が用いられる。特に、コア層の発泡体と同じ材質のゴム材料を用いることが好適である。その場合、両層の接着性が良好であり、上記成形加工法ｉｉｉ）を採用したときはコア層とスキン層を同時に成形することが可能である。
【００１８】
バイアスロールの表面粗さおよび硬度を調節するためには、スキン層の厚さは一般に１０μｍ〜１．５０ｍｍの範囲にあることが好ましい。例えば、発泡体がＥＰＤＭ系発泡ゴム材料の場合は厚さが１０〜８００μｍの範囲、発泡ウレタンゴムの場合は１０μｍ〜１．５０ｍｍの範囲にあることが好ましい。スキン層の形成法において、ｉ）ゴム素材をコア層表面に被覆するときは、一般的には０．１０〜１．５０ｍｍの範囲内、例えばＥＰＤＭ系発泡ゴム材料の場合で０．２０〜０．８０ｍｍ、また発泡ウレタンゴムの場合で０．２０〜１．５０ｍｍの範囲内で、それぞれスキン層の厚さを調整すればよい。ｉｉ）チューブ材料をコア層表面に接着するときは、厚さ５０〜５００μｍの範囲にあるチューブ材料が用いられる。ｉｉｉ）コア層と同時に成形するときは、厚さが１０〜２００μｍの範囲にあるスキン層を容易に形成することができる。
また、スキン層の表面粗さＲｚを２０μｍ以下とすることが好ましい。その場合、表面粗さＲｚが１５μｍ以下のコーティング層を容易に形成することができる。
【００１９】
コーティング層は導電剤が分散された表面エネルギーの小さい材料からなる。
ここで、「表面エネルギーの小さい材料」とは、前記したように、水の濡れ性で表示した場合の水滴との接触角が９０°以上である。水の濡れ性は、半導電性コーティング層を構成する導電剤分散前の材料を試験片として用い、この試験片平面と水滴との接触角を尺度として表示される。より具体的には、試験片表面に水滴をおくと、試験片の表面張力γｓ ，液体／試験片間の界面張力γｉ ，液体の表面張力γｌ が釣り合って、図２に示すように、ある一定の形を形成する。この時、液滴が小さく重力の影響を無視できれば、下記のヤング（Ｙｏｕｎｇ ）の式が成り立つ。すなわち、本発明における「表面エネルギーの小さい材料」とは、上記接触角θが９０°以上の材料を意味する。
γｓ ＝ γｉ ＋ γｌｃｏｓθ
【００２０】
表面エネルギーの小さい材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（テトラフルオロエチレン：ＴＦＥ），ポリ弗化ビニリデン，ポリクロロトリフルオロエチレン，ＰＦＡ，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（ＦＥＰ），エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体，ＴＦＥ−ＰＦＡ共重合体，ＰＦＡ−ＦＥＰ共重合体等の弗素系樹脂、ポリジメチルシロキサン，ポリメチルフェニルシロキサン，ジメチルシロキサン−メチルフェニルシロキサン共重合体，ジメチルシロキサン−メチルビニルシロキサン共重合体，ジメチルシロキサン−メチルトリフルオロプロピルシロキサン共重合等のシリコーンゴムまたは樹脂などが挙げられる。これらの材料は、表面エネルギーが小さいので、バイアスロール表面にトナーが付着し難いという特性を有する。
コーティング層の膜厚は５〜３０μｍの範囲にある。二次転写部では、用紙および中間転写ベルトを介して、バックアップロールへのバイアスロールの圧接と回転が繰り返されることにより、上記膜厚が５μｍ未満であると、コーティング層が摩耗して前記スキン層が露出する恐れがある。一方、膜厚が３０μｍを超えると、塗布法により導電剤含有の上記材料でスキン層を被覆する場合、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となる。そして、コーティング層の膜厚が上記範囲内にあれば、硬度が２０〜４５°の範囲内にあるバイアスロールを安定的に得ることができる。
【００２１】
クリーニングブーレードによるスクレープ作用を充分に発揮させるには、バイアスロール表面は平滑であることが望ましい。本発明において、コーティング層の表面粗さＲｚは一般に１５μｍ以下に調整される。尤も、コア層がＥＰＤＭ系発泡ゴム材料または発泡ウレタンゴムで構成されたバイアスロールによれば、不完全なスクレープ作用による用紙の裏汚れが発生しないので、コーティング層の表面粗さＲｚを必ずしも１５μｍ以下に調整する必要はない。
このような表面粗さＲｚを有するコーティング層は、スプレー法等の塗布法を採用することにより簡便に形成することができる。塗布法によれば、表面粗さＲｚを前記２０μｍ以下としたスキン層上に膜厚を１５〜３０μｍの範囲に調整することにより、表面粗さＲｚが１５μｍ以下のコーティング層が形成される。
形成されるコーティング層の表面粗さＲｚが１５μｍより大きい場合は、例えば砥石の送り速度やバイアスロールの回転速度，その他加工時間等の研磨条件を適切に設定することにより、表面粗さＲｚを１５μｍ以下に調整することができる。これは、スキン層の表面粗さＲｚを２０μｍ以下に調整するときも同様である。なお、本発明における表面粗さＲｚは、ＪＩＳ Ｂ ０６１０による十点平均粗さに従って求めた値をいう。
【００２２】
以上のようなバイアスロールにおいて、芯金とスキン層外表面との間の体積抵抗率（以下、発泡ゴムロールの体積抵抗率という）を１０4〜１０7Ωcmの範囲およびコーティング層の体積抵抗率を１０2〜１０5Ωcmの範囲に設定しておくことが好ましい。
そのためには、導電剤の種類によっても異なるが、発泡ロールに配合される導電剤の割合が５〜３０ｗｔ％の範囲、コーティング層に配合される導電剤の割合が１０〜３０ｗｔ％の範囲にあることが好ましい。配合割合が上記各範囲を外れると、バイアスロールの体積抵抗率を前記所望の範囲に調整することが困難であるばかりでなく、例えば各配合割合が３０ｗｔ％を超えると、バイアスロールの硬度が４５°より高くなることがある。
発泡ロールおよびコーティング層の体積抵抗率を上記範囲に設定することにより、これらの抵抗を合成して得られるバイアスロールの体積抵抗率を前記１０4〜１０7Ωcmの範囲内で任意に設定することが可能である。したがって、上記発泡ロールの体積抵抗率について自由度をもたせることができる。
【００２３】
対向電極を構成するバックアップロール３は、ＥＰＤＭ，シリコーンゴム，ウレタンゴム等の絶縁性ゴムロールに適量の前記導電剤が配合されたロールからなる。その表面抵抗率は１０８ 〜１０１０Ω／□の範囲に、硬度は５８〜７３°の範囲にあることが好ましい。
前記電極ロール４を構成する材料は、電気良導性の金属または合金であれば特に限定されるものではなく、例えばＳＵＳ，銅，アルミニウム等が用いられる。この電極ロール４からはバックアップロール３を通じて−２〜−５ｋＶの転写電圧がバイアスロール２に印加される。転写電圧が２ｋＶ（絶対値）より低いと、中間転写ベルト１上の未定着トナー像を用紙Ｐに転写させる電界の強度が充分でない。一方、電圧が５ｋＶより高いと、長期にわたる使用において、バックアップロール３の表面抵抗率の変化が大きくなり好ましくない。
なお、以上の二次転写部において、上記電極ロール４は必ずしも必要な部材ではなく、例えばバックアップロール３に設けられる芯金を電極部材として利用することが可能である。
【００２４】
本発明のバイアスロールは、前記スキン層の形成法ｉ）〜ｉｉｉ）の相違により、例えば次のようにして製造することができる。
ｉ）導電剤分散の無発泡ゴム材料をコア層表面に被覆成形する方法
導電性や硬度を調節するために、カーボンブラック等の導電剤、金属酸化物または非金属酸化物等のフィラーや、発泡剤、加硫剤等を未発泡のＥＰＤＭ系ゴム材料またはウレタンゴム材料等のゴム材料に添加し、発泡ゴムコンパウンドを調製する。所定の導電性および硬度を有する発泡弾性体を形成するためには、発泡剤の量や発泡条件を調節することが重要である。
次いで、発泡ゴムコンパウンドの混練物を押出機で成形した後、これを加熱してゴム材料を発泡・加硫し、チューブ状の発泡弾性体を形成する。その後、発泡弾性体の空洞に芯金を圧入して固定し、必要に応じて発泡弾性体表面を研磨してコア層を形成する。
次に、芯金を金型の中心に位置させ、発泡剤を除いた上記ゴムコンパウンドをチューブクロスヘッド押出成形機によりコア層外周面に被覆するか、あるいはコア層外周面と金型内面との間に注入した後、加硫してコア層外周面にスキン層を形成する。この際、スキン層の厚さは、一般的には０．１０〜１．５０ｍｍ、例えば発泡体が発泡ＥＰＤＭ系ゴム材料の場合には０．２０〜０．８０ｍｍ、発泡ウレタンゴムの場合には０．２０〜１．５０ｍｍに成形される。なお、ゴムコンパウンド中のゴム材料は必ずしもコア層のものと一致させる必要はない。また、成形されたスキン層の表面粗さＲｚが２０μｍより大きい場合は、必要に応じて研磨加工を行うことが好ましい。この点は次の方法ｉｉ），ｉｉｉ）も同様である。
【００２５】
成形された発泡ゴムロールは、その後表面エネルギーの小さい材料にカーボンブラック等の導電剤を分散した分散液をスキン層表面に塗布して、膜厚５〜３０μｍのコーティング層を形成する。
上記分散液としては、ウレタン変性ＴＦＥ樹脂を含有した水性エマルジョン塗料（エムラロン３４５Ｅ：日本アチソン（株）製）や、ＴＦＥ−ＰＦＡ共重合体を含有した塗料（ベルフロン：日本油脂（株）製）等に、カーボンブラックを配合したものが好適である。これらの塗料は、室温から１５０℃までの比較的低温で架橋する２液型として用いられる。また、ＦＥＰ系導電塗料（ＧＬＳ−２１３Ｒ：ダイキン工業（株）製）も好ましく用いられる。
分散液の塗布方法としては、特に限定されるものではないが、刷毛塗り法，スプレー法，浸漬法，ロールコータ法等が挙げられる。中でもスプレー法は、発泡ゴムロールを固定した芯金を軸芯として回転させながら、噴霧機から分散液を噴霧するもので、コーティング層の形成が簡便である。しかも、膜厚の調節も容易に行うことができる。形成されるコーティング層の表面粗さＲｚが１５μｍより大きい場合は、研磨加工を施すことが好ましい。特に、コア層がＥＰＤＭ系発泡ゴム材料または発泡ウレタンゴム以外のゴム材料で構成されるときは、下記の方法ｉｉ），ｉｉｉ）も同じであるが、表面粗さＲｚが１５μｍ以下となるように研磨加工が行われる。
【００２６】
ｉｉ）導電剤分散のチューブ材料をコア層表面に被覆接着する方法
厚さが５０〜５００μｍ程度の平滑なチューブ材料をシリンダ状の金型内面に張り付ける。次いで、チューブ材料の内側に前記方法ｉ）と同様の発泡ゴムコンパウンドを注入した後、発泡・加硫してコア層を形成すると同時に、コア層とチューブ材料を接着する。スキン層となるチューブ材料とコア層の接着性が劣る場合は、チューブ材料の内面に予め接着剤を塗布しておくことが好ましい。その後は、方法ｉ）と同様にして、コーティング層を形成する。
ｉｉｉ）未発泡ゴムコンパウンドの成形時にコア層と同時にスキン層を成形する方法上記方法ｉ）と同様にして、発泡ゴムコンパウンドを調製し、この混練物を押出機で押し出し、クロスヘッドに送られる芯金の外周面に巻き付ける。次いで、芯金を金型に支持して上記発泡ゴムコンパウンドを加熱し、発泡した弾性体が芯金に固着されてコア層が形成されると同時に、金型内面に厚さ１０〜２００μｍの範囲にある緻密なスキン層が形成される。その後は、方法ｉ）と同様にして、コーティング層を形成する。
さらに、上記コーティング方法に代えて、上述のようにして成形されるコア層にスキン層を被覆した後または発泡ゴムロールに、表面エネルギーの小さいチューブ材料を被覆する前述の方法ｅ），ｆ）を採用してもよい。
【００２７】
本発明の作用は次のとおりである。なお、括弧内の番号は図３に付した番号の構成要素に対応する。
画像情報に応じて像担持体（１９）に形成された静電潜像は、現像装置（２１）内の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（１９）に担持されたまま一次転写部において、中間転写ベルト１に転写される。多色画像を転写する場合は、現像装置（２１）内に収容されたトナーの各色毎に一次転写を繰り返す。
像担持体（１９）から中間転写ベルト１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ベルト１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。この時、バイアスロール２は、バックアップロール３に裏面側が支持された転写ベルト１に圧接した状態にある。そして、用紙Ｐがバイアスロール２とバックアップロール３との間の圧接力を受けながら二次転写部を通過する際に、例えば電極ロール４からトナー像の帯電極性と同極性の転写電圧を印加することにより、転写ベルト１に担持されていたトナー像が中間転写ベルト１表面から用紙Ｐに二次転写される。
【００２８】
請求項１発明の画像形成装置および請求項５発明のバイアスロールによれば、バイアスロール２は、芯金２ａの外周面に順次発泡ゴム材料を構成成分とするコア層２ｂ、スキン層２ｃ、表面エネルギーの小さい材料を構成成分とするコーティング層２ｄを積層した３層構造からなる。したがって、バイアスロール２表面は、発泡セルによる凹凸がなく、かつ表面エネルギーの小さい材料で表面がコーティングされているので、非転写時にバイアスロール２に移転したトナーをクリーニングブレード６等のクリーニング部材で容易に除去することができる。
また、コーティング層２ｄの膜厚が５〜３０μｍの範囲にあるので、転写ロールとして必要なロール硬度が２０〜４５°の範囲で安定して得られる。そのため、用紙Ｐを介してバイアスロール２を中間転写ベルト１に押圧した状態で、電界の作用によりトナー像を静電的に転写する二次転写部において、バイアスロール２による押圧力の荷重が集中することがないので、ライン画像が中抜けするホローキャラクタの画質欠陥を発生するようなことがない。
しかも、バイアスロール２の体積抵抗率が１０４〜１０７Ωｃｍの範囲にあるため、中間転写ベルト１上の未定着トナー像を用紙Ｐに転写する上記二次転写部において、適切な転写電界の作用により良質の転写画像が得られる。
【００２９】
また、請求項１記載の発明の画像形成装置によれば、上述の良質の転写画像を形成するために必要なバイアスロール２の体積抵抗率１０4〜１０7Ωcmが得られるよう、発泡ロール（２ｂ，２ｃ）の体積抵抗率をバイアスロールよりも高い１０4〜１０7Ωcmの範囲とし、かつコーティング層２ｄの体積抵抗率を発泡ロールより低い１０2〜１０5Ωcmの範囲に設定したものである。したがって、コア層２ｂの体積抵抗率のバラツキと比較して、上記発泡ロールとコーティング層２ｄを合成して得られるバイアスロール２の体積抵抗率１０4〜１０7Ωcmのバラツキ（標準偏差値）をより小さくすることができる。
【００３０】
請求項２記載の発明の画像形成装置によれば、ＥＰＤＭ系発泡ゴム材料を構成成分とするコア層２ｂの平均セル径が５０〜３００μｍの範囲にあり、ＥＰＤＭ系ゴム材料を構成成分とするスキン層２ｃの厚さが１０〜８００μｍの範囲にあり、コーティング層２ｄの樹脂成分が弗素系樹脂であり、各層（２ｂ〜２ｄ）には導電剤としてカーボンブラックを分散したものである。そのため、コーティング層２ｄの膜厚を前記５〜３０μｍの範囲に設定したことと相俟って、転写ロールとしてのバイアスロール２の硬度が前記２０〜４５°の範囲でより一層安定して得られる。しかも、バイアスロール２が安価な材料で構成されている。
請求項３記載の発明の画像形成装置によれば、発泡ウレタンゴムを構成成分とするコア層２ｂの平均セル径が５０〜１０００μｍの範囲にあり、ウレタンゴムを構成成分とするスキン層２ｃの厚さが１０μｍ〜１．５０ｍｍの範囲にあり、コーティング層２ｄの樹脂成分が弗素系樹脂であり、各層（２ｂ〜２ｄ）には導電剤としてカーボンブラックを分散したものである。そのため、請求項２記載の発明と同様に、バイアスロール２の硬度が２０〜４５°の範囲でより一層安定して得られる。
請求項４記載の発明の画像形成装置用バイアスロールによれば、芯金と前記芯金の外周面に固定されたＥＰＤＭ系発泡ゴム材料または発泡ウレタンゴムを構成成分とするコア層と、前記コア層の表面粗さおよび硬度を調節するスキン層と、水の濡れ性で表示した場合の水滴との接触角が９０°以上である表面エネルギーの小さい材料を構成成分とする膜厚５〜３０μｍのコーティング層とからなり、
前記発泡ロールの体積抵抗率が１０ 4 〜１０ 7 Ω・ cm の範囲にあり、前記コーティング層の体積抵抗率が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ１０ 2 〜１０ 5 Ω cm の範囲にあり、前記バイアスロールの体積抵抗率が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ１０ 4 〜１０ 7 Ω cm の範囲にあり、かつ前記バイアスロールの硬度がアスカーＣ硬度で２０〜４５°の範囲にある。この請求項４記載の画像形成装置用バイアスロールを使用することにより前記請求項１記載の画像形成装置を得ることができる。
【００３１】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の画像形成装置用バイアスロールの製造方法において、カーボンブラックが分散された発泡ＥＰＤＭ系ゴム材料のコア層を芯金の外周に形成した後、少なくともカーボンブラックを配合したＥＰＤＭ系ゴム材料を押出成形し、次いで加熱して形成される厚さ０．２０〜０．８０ｍｍのスキン層でコア層を被覆し、更にカーボンブラックを分散した弗素系樹脂をスキン層表面に塗布してコーティング加工することを特徴とする。
前記請求項５発明の画像形成装置用バイアスロールの製造方法によれば、カーボンブラック分散のＥＰＤＭ系ゴム材料をそれぞれ押出成形して、発泡したコア層２ｂと無発泡のスキン層２ｃを成形加工した後、カーボンブラック分散の弗素系樹脂液をスキン層２ｃ表面に塗布してコーティング層２ｄを形成するものである。したがって、バイアスロール２の硬度が前記範囲内で安定して得られる。また、スキン層２ｃの厚さを０.２０〜０.８０ｍｍの範囲内で均一かつ確実に形成することができ、しかも弗素系樹脂液の塗布によってコーティング層２ｄの厚さを容易に調節することができる。
請求項６記載の発明は、請求項４記載のバイアスロールの製造方法において、カーボンブラックが分散された発泡ウレタンゴム材料のコア層を芯金の外周に形成し、次いで芯金の外周面に固定されたコア層を金型内に位置させて、コア層表面と金型内面との間に少なくともカーボンブラックを配合した液状ウレタンゴム材料を注入した後、このウレタンゴム材料を加熱して厚さ０.２０〜１.５０ｍｍのスキン層を形成し、更にカーボンブラックを分散した弗素系樹脂をスキン層表面に塗布してコーティング加工することを特徴とする。
前記請求項６発明の画像形成装置用バイアスロールの製造方法によれば、カーボンブラック分散のウレタンゴム材料を発泡させてコア層を形成し、次いでコア層表面と金型内面との間にカーボンブラック分散の液状ウレタンゴム材料を注入し、加熱してスキン層を形成した後、カーボンブラック分散の弗素系樹脂液をスキン層２ｃ表面に塗布してコーティング層２ｄを形成するものである。したがって、請求項５発明と同様に、バイアスロール２の硬度が前記範囲内で安定して得られる。また、スキン層２ｃの厚さを０.２０〜１.５０ｍｍの範囲内で均一かつ確実に形成することができ、しかも弗素系樹脂液の塗布によってコーティング層２ｄの厚さを容易に調節することができる。
【００３２】
請求項７記載の発明の画像形成装置および請求項９記載の発明のバイアスロールは、前記請求項１発明または請求項４の発明において、コア層２ｂが各種発泡ゴム材料を構成成分とし、コーティング層について更にその表面粗さＲｚを１５μｍ以下に限定したものである。したがって、前記請求項１発明および請求項５発明と同様の作用を奏する。しかも、バイアスロール２表面が平滑であるので、非転写時にバイアスロール２に移転したトナーをクリーニングブレード６等のクリーニング部材で確実に除去することができる。
請求項８記載の発明の画像形成装置によれば、表面粗さＲｚを２０μｍ以下としたスキン層２ｃ上に、例えば塗布法により膜厚が１５〜３０μｍの範囲にあるコーティング層２ｄを形成すると、表面粗さＲｚが１５μｍ以下のバイアスロール２が得られる。このような表面粗さＲｚは、コア層２ｂおよびスキン層２ｃの材質に影響されることなく得られる。したがって、請求項８発明は上記請求項７記載の発明と同様の作用を奏する。
【００３３】
【実施例】
以下、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３は本発明の画像形成装置として中間転写ベルトを備えたデジタルカラー複写機の全体図である。
図３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。
【００３４】
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Ａ方向に回転する感光体ドラムからなる像担持体１９に前記各色に対応した静電潜像を書き込む。像担持体１９の周囲には、その表面を一様に帯電させる帯電用チャ−ジャ２０、像担持体１９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ユニット２１、各色のトナー像を前記中間転写ベルト１に一次転写する転写コロトロン２２、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２３が配置されている。
上記現像ユニット２１は、黒（Ｋ），イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）の各色のトナーを収容した現像器を有し、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。
中間転写ベルト１は、前記電極ロール４が押接するバックアップロール３およびベルト搬送ロール２４，２５，２６に張架され、像担持体１９表面に当接しながらその接線方向に移動する。本実施例では、転写ベルト１を張架する各ロール（３，２４〜２６）のうち、転写ベルト１が矢印Ｂ方向に移動するよう、ベルト搬送ロール２４を駆動ロールとし、他のロール（３，２５，２６）は従動ロールとして構成されている。また、転写ベルト１の撓みを防止するために、ベルト搬送ロール２６の軸はバネ（図示せず）によって方向Ｃに付勢されている。
【００３５】
中間転写ベルト１の裏面側には、前記転写コロトロン２２が像担持体１９と転写ベルト１表面とが接触する一次転写部に配置されている。一方、未定着トナー像を担持する転写ベルト１の表面側には、バックアップロール３およびベルト搬送ロール２４に対向して、それぞれ前記バイアスロール２およびベルトクリーナ２７が配置されている。バイアスロール２とバックアップロール３とが対向する部位が二次転写部となる。
また、バックアップロール３とベルト搬送ロール２４との間には、二次転写されたトナー像を担持する用紙Ｐを転写ベルト１から剥がす剥離爪２８が配置されている。上記バイアスロール２表面には、ウレタンゴムで形成されたクリーニングブレード６が常時当接していて、二次転写時等で付着したトナー粒子や紙粉等の異物が除去される。
【００３６】
画像形成装置Ｕ本体の下部には抽出自在の給紙トレイ２９が設けられ、その上方にピックアップローラ３０が配置されている。このピックアップローラ３０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３１、用紙搬送ロール３２、用紙Ｐを案内するガイド部材３３およびレジロール３４が順次配置されている。
前記二次転写部の下流側には、順次、二次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３５、用紙Ｐ上の未定着トナー像を定着処理する定着装置３６、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３７、および排出された用紙Ｐを載置する排紙トレイ３８が配置されている。
【００３７】
（画像形成装置の作用）
矢印Ａ方向に回転する像担持体１９は、帯電用チャ−ジャ２０により表面が一様に帯電される。この一様に帯電された像担持体１９は光ビーム書込装置１８により静電潜像が書き込まれる。像担持体１９上の静電潜像は現像ユニット２１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１９が１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、Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ色のトナー像が順次形成されるようになっている。像担持体１９の表面は、前記トナー像が中間転写ベルト１に転写された後、クリーナユニット２３のブレードによりクリーニングされる。
ここで、前記光書込制御装置１７では、最初に第１色目のＫ色のデジタル信号を読出して光ビーム書込装置１８に出力する。この書込装置１８は像担持体１９表面にＫ色に対応した静電潜像を書き込む。Ｋ色に対応した静電潜像は現像ユニット２１内の現像器ＫによりＫ色の可視化されたトナー像に現像され、一次転写部へ移動する。一次転写部において、中間転写ベルト１の裏面側に配置された転写コロトロン２２からトナー像にその帯電極性とは逆極性の電界を作用させることにより、一次転写部に到達したＫ色のトナー像を静電的に中間転写ベルト１に吸着させつつ、中間転写ベルト１の矢印Ｂ方向の移動で一次転写させる。
【００３８】
中間転写ベルト１は、Ｋトナー像を吸着担持したまま像担持体１９と同一周期で移動する。１色目のＫトナー像の転写が終了すると、転写ベルト１におけるＫ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からの出力により第２色目のＹ色の静電潜像の書込が開始される。そして、Ｋトナー像を担持した転写ベルト１の上記転写開始位置が一次転写部に到達すると、転写コロトロン２２によって２色目のＹトナー像の転写が行われる。続いて、Ｍトナー像およびＣトナー像の転写が、上記Ｙ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ベルト１上に形成される。この各色のトナー像が中間転写ベルト１上に一次転写されるまで、転写ベルト１の表面側に配置された前記バイアスロール２，剥離爪２８およびベルトクリーナ２７は、中間転写ベルト１から離間した退避位置に保持されている。
【００３９】
一方、給紙トレイ２９に収容された用紙Ｐは、ピックアップローラ３０により所定のタイミングで１枚ずつ取り出されて、一対のフィードロール３１、用紙搬送ロール３２により給紙され、一対のレジロール３４で一旦停止される。用紙Ｐは、その後中間転写ベルト１上に転写された各色（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）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、レジロール３４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２は転写ベルト１を介してバックアップロール３に圧接した状態にある。そして、搬送されてきた用紙Ｐは、ロール２，３間の圧接搬送および転写ベルト１の移動によって二次転写部を通過する。この際、電極ロール４からのトナー像の帯電極性と同極性の転写電圧の印加による静電反撥により、転写ベルト１に吸着担持されていたトナー像が中間転写ベルト１表面から用紙Ｐに二次転写される。また、バイアスロール２がバックアップロール３に圧接すると、バイアスロール２表面に付着したトナー粒子等の異物は、前記クリーニングブレード６により除去される。
【００４０】
以上フルカラー画像の転写について述べてきたが、単色画像を形成する場合は、中間転写ベルト１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。複数色の画像を形成する場合は、所望の色相を選択して、それらの色に重ね合わされた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１９の回転と中間転写ベルト１の移動とを同期させている。
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、剥離爪２８の作動により剥離され、搬送ベルト３５に載置されて定着装置３６に搬送される。そして、定着装置３６において、未定着トナー像を固定して永久画像に定着処理した後、用紙Ｐは一対の排紙ロール３７により排紙トレイ３８に排出される。二次転写が完了すると、中間転写ベルト１は、その表面が二次転写部の下流に設けられたベルトクリーナ２７によりクリーニングされ、次の転写に備える。
【００４１】
（二次転写部材）
図３に示した画像形成装置における二次転写部材の具体的な構成は次のとおのである。
中間転写ベルト（１）としては、厚さ８０μｍで表面抵抗率１０１２Ω／□のポリイミドが用いられた。バイアスロール（２）としては、下記「バイアスロールの製造」に示すように、外径１５ｍｍのＳＵＳ製芯金（２ａ）上に、コア層（２ｂ）、スキン層（２ｃ）、コーティング層（２ｄ）が順次積層された長さ３２５ｍｍ，外径２８ｍｍのロールが用いられた。
バックアップロール（３）としては、厚さ６．５ｍｍに成形された導電性のシリコーンゴムが用いられた。その硬度は６２°であり、表面抵抗率は１０９ Ω／□であった。バックアップロール（３）の外径は、バイアスロール（２）と同径の２８ｍｍである。電極ロール（４）として直径１２ｍｍのＳＵＳ製金属ロールが用いられた。
【００４２】
（バイアスロールの製造）
実施例に示した上記バイアスロールは、次のようにして製造された。なお、下記の「部」はゴム素材１００重量部に対する「重量部」を意味する。
実施例１
加硫剤として硫黄１．５ｗｔ％と加硫促進剤としてテトラメチルチウラムジスルフィド０．６ｗｔ％を含有するゴム素材（ＥＰＤＭ ＥＰ３３：日本合成ゴム（株）製）１００部，導電剤としてケッチェンブラック（ライオンアグゾ（株）製）１４部およびＦＴカーボン（旭カーボン（株）製）２０部，発泡剤としてｐ，ｐ′−オキシ−ビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）６部と軟化剤として鉱油６部の組成比からなる発泡ゴムコンパウンドをニーダーおよびロール練りにより混練した。
この混練物を押出成形機によりチューブ形状に押出成形し、これを加硫缶内で温度１２６℃，圧力１．５ｋｇ／ｃｍ２Ｇの加圧蒸気下に加熱して発泡・加硫した。得られた発泡弾性体の空洞に外径１５ｍｍのＳＵＳ製芯金（２ａ）を圧入し、発泡弾性体表面を研磨して外径２８ｍｍのコア層（２ｂ）を形成した。
【００４３】
次いで、ＮＢＲとＥＰＤＭを重量比で４：６にブレンドしたゴム素材（ＮＥ４０；日本合成ゴム（株）製）１００部にケッチェンブラックを１０部およびＦＴカーボンを２５部の割合で添加し、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上記コア層（２ｂ）外周面に被覆した。この時、チューブ材料の加圧によりコア層の外径は２７．５ｍｍに収縮した。このチューブ材料を加硫缶内で温度１２７℃，圧力１．５５ｋｇ／ｃｍ２Ｇの加圧蒸気下に加熱して、加硫すると共にコア層に接着させた。その後、ロールの表面を研磨して寸法出しを行って、コア層外周面にスキン層（２ｃ）が接着した発泡ゴムロール（２ｂ，２ｃ）の外径を２８ｍｍとした。
さらに、カーボンブラックを配合したウレタン変性ＴＦＥ樹脂の水性エマルジョン塗料（前記エムラロン３４５Ｅ）をスキン層（２ｃ）表面にスプレー法により塗布した後、１００℃で３５分間加熱・硬化して、膜厚１５μｍのコーティング層（２ｄ）を形成した。
このようにして、３層構造のバイアスロール（２）を製造した。このバイアスロールにおいて、コア層中のセル径の殆どは５０〜３００μｍの範囲にあり、発泡ゴムロールおよびバイアスロールの硬度は、それぞれ３６°、４０°であった。また、発泡ゴムロール、コーティング層およびバイアスロールの体積抵抗率は、それぞれ１０５．７８Ωｃｍ、１０４．５５Ωｃｍ、１０Ω５．３２ｃｍであった。
【００４４】
実施例２
ポリエーテル系ウレタン１００部およびカーボンブラック１５部の組成比からなる弾性体素材に発泡剤を配合した混練物を押出成形機によりチューブ形状に押出成形し、これを加熱して発泡・加硫して発泡弾性体を形成した。この発泡弾性体の空洞にホットメルト型接着剤を塗布した外径１５ｍｍのＳＵＳ製芯金（２ａ）を圧入し、これを加熱接着した後、発泡弾性体表面を研磨して、硬度が１３°で外径２５．５ｍｍのコア層（２ｂ）を形成した。
形成されたコア層を内径２８ｍｍの金型内に同心状に位置させ、コア層外周面と金型内面との間に発泡剤を除いた以外は上記弾性体素材と同様のウレタン弾性体素材を注入した。次いで、金型内部を１６０℃に加熱して加硫すると共に、弾性体素材をコア層外周面に固着させた。その後、成形された発泡ゴムロール表面を研磨して、表面粗さＲｚが２０μｍで厚さが１．２５ｍｍのスキン層（２ｃ）を形成した。さらに、前記実施例１の場合と同様にして、コーティング層（２ｄ）を形成した。この時のコーティング層（２ｄ）の表面粗さＲｚは１５μｍであった。
このようにして、３層構造のバイアスロール（２）を製造した。このバイアスロール（２）において、コア層中のセル径の殆どは０．２〜１．０ｍｍの範囲にあり、発泡ゴムロールおよびバイアスロールの硬度は、それぞれ３０°、３６°であった。また、発泡ゴムロール、コーティング層およびバイアスロールの体積抵抗率は、それぞれ１０５．４６Ωｃｍ、１０４．５５Ωｃｍ、１０５．１８Ωｃｍであった。
【００４５】
（バイアスロールの二次転写試験）
実施例１，２のバイアスロールが装着された図３に示す画像形成装置を作動させて、転写画質および用紙裏面の汚れを評価し、更にバイアスロールのクリーニングブレード（６）負荷による負荷トルクを測定した。その結果を下記の表１に示す。
また、比較例１〜４として、前記実施例のバイアスロールに代えて、１）ゴム材料を発泡シリコーンゴムで構成したコア層に、スキン層を形成しないで５０μｍ厚のＰＦＡチューブを直接被覆したバイアスロール、２）コーティング層を被覆しないで発泡させたコア層およびスキン層のゴム材料をシリコーンゴムで構成したバイアスロール、３）発泡シリコーンゴムのコア層のみからなるバイアスロール、および４）発泡ＥＰＤＭのコア層のみからなるバイスロールをそれぞれ用い、上記試験に供した。それらの結果を表１に示す。なお、表１中の「用紙裏面の汚れ」は、トナーの除去に要するバイスロールの回転数で評価した。
【００４６】
【表１】
○ ： 画質欠陥の発生なし
× ： 画質欠陥の発生あり
− ： 用紙の汚れがひどく、評価せず
用紙裏面の汚れ
○ ： １回
△ ： ２〜４回
× ： ５回以上
【００４７】
バイアスロールの硬度が４５°より高い比較例１では、転写画質のホローキャラクタ等の画質欠陥が発生し、転写画質が不良となった。また、実施例１，２および比較例１から明らかなように、バイアスロール表面を表面エネルギーの小さい材料で被覆することにより、バイアスロールへのトナーの付着力が小さくなり、クリーニングブレードによるスクレープ作用を充分に発揮させることができるので、用紙裏面の汚れがない。
また、コーティング層を被覆しないでスキン層を表面層とした比較例２においては、バイスロールの１回の回転では同ロールに付着したトナーを充分に除去することができなかった。一方、バイアスロールとして、発泡シリコーンゴム，発泡ＥＰＤＭを用いた比較例３，４では、発泡ゴムの摩擦係数が大きいため、クリーニングブレードによる負荷トルクが０．１１Ｎｍと大きくなる。その結果、図３に示す画像形成装置において、中間転写ベルトが駆動ローラ（ベルト搬送ロール２４）でスリップして回らないというトラブルが発生した。
【００４８】
（発泡ロールおよびバイアスロールの体積抵抗率）
発泡ロール（すなわち、芯金と前記芯金の外周面に固定されたＥＰＤＭ系発泡ゴム材料または発泡ウレタンゴムを構成成分とするコア層と前記コア層の表面粗さおよび硬度を調節するスキン層とを有するロール）およびバイアスロール（すなわち、発泡ロールおよびコーティング層を有するロール）の体積抵抗率の測定方法を図４に示す。
各ロールの測定方法は、ロールの軸方向３ヶ所（中央部，両端部５０ｍｍ）に２４．５ｍｍ幅(ｗ)の銅テープをロールの円周方向に巻き付け、ロールの芯金と銅テープとの間に２０Ｖの電圧(Ｖ)を印加し、電圧の印加から１０秒後の電流値(Ｉ)を読み取って、下記の式により体積抵抗率ρv(Ωcm）を求めた。
ρv ＝ ２πｗＶ／Ｉ・ｌｎ（ｒ2／ｒ1）
ここで、ｒ1 ： 芯 金の外径(１５ｍｍ)
ｒ2 ： ロールの外径(２８ｍｍ)
【００４９】
表２，３には、図４に示す測定方法に従って測定されたコーティング層被覆前後の発泡ゴムロールの体積抵抗率（ｌｏｇρｖ）の他に、ロール硬度およびロール外径を示す。なお、本発明の実施例および比較例に示す各ロールの体積抵抗率は、上記測定方法に従って求められたものである。
また、表中に示すロール抵抗のバラツキを表す標準偏差値は、各１０本のロールに対してそれぞれ図４に示すロールの軸方向３ヶ所について測定し、計３０回の試験から得られた体積抵抗率により求めた。
下記の表２，３に示すように、体積抵抗率のバラツキは発泡ゴムロールのコーティング層の被覆により小さくなっており、ロール硬度は被覆によってもバラツキの小さいことが分かる。
【００５０】
【表２】
実施例３
カーボンブラックを１５ｗｔ％含有するシリコーンゴムに２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、発泡剤、シリカを配合した発泡シリコーンゴムコンパウンドを２本ロールで混練した。この混練物を押出機で外径１５ｍｍのＳＵＳ製芯金（２ａ）に圧入して成形した後、金型内において２３０℃で３時間加熱して発泡・加硫することにより、コア層（ｂ）とスキン層（２ｃ）を同時成形した。成形された外径２８ｍｍの発泡ゴムロール表面を研磨して、表面粗さＲｚが１２μｍで厚さが１００μｍのスキン層（２ｃ）を形成した。
さらに、カーボンブラックを２０ｗｔ％含有したＦＥＰ系導電塗料（前記ＧＬＳ−２１３Ｒ）をスキン層（２ｃ）表面にスプレー法により塗布した後、２１０℃で１０分間加熱・硬化して、膜厚１５μｍのコーティング層（２ｄ）を形成した。この時のコーティング層（２ｄ）の表面粗さＲｚは９μｍであった。
このようにして製造された３層構造のバイアスロール（２）において、コア層中の平均セル径は１００μｍであり、硬度は３５°であった。また、発泡ゴムロール（２ｂ，２ｃ）の体積抵抗率は１０５．３ Ωｃｍであり、コーティング層（２ｄ）の体積抵抗率は１０２．１ Ωｃｍであり、バイアスロール（２）の体積抵抗率は１０４．６ Ωｃｍであった。
【００５２】
実施例４
スキン層（２ｃ）の表面粗さＲｚが１７μｍとなるように研磨加工した以外は、実施例３と同様にしてバイアスロール（２）を製造した。得られたバイアスロール（２）表面、すなわちコーティング層（２ｄ）の表面粗さＲｚは１２μｍであった。
実施例５
スキン層（２ｃ）の表面粗さＲｚが２０μｍとなるように研磨加工した以外は、実施例３と同様にしてバイアスロール（２）を製造した。形成されたコーティング層（２ｄ）の表面粗さＲｚは１５μｍであった。
【００５３】
比較例５
スキン層（２ｃ）の表面粗さＲｚが２２μｍとなるように研磨加工すると共に、コーティング層（２ｄ）を膜厚１０μｍに形成した以外は、実施例３と同様にして硬度３３°のバイアスロール（２）を製造した。この時のコーティング層（２ｄ）の表面粗さＲｚは１８μｍであった。
比較例６
スキン層（２ｃ）の表面粗さＲｚが２６μｍとなるように研磨加工した以外は、実施例３と同様にしてバイアスロール（２）を製造した。形成されたコーティング層（２ｄ）の表面粗さＲｚは２２μｍであった。
【００５４】
実施例３〜５および比較例５，６のバイアスロールについて、転写画質および用紙裏面の汚れを評価した。評価基準は前記「バイアスロールの二次転写試験」の場合と同じである。その結果を下記の表４に示す。また、スキン層の表面粗さ（Ｒｚ）とコーティング層の膜厚および表面粗さ（Ｒｚ）をまとめて表４に示す。
なお、各バイアスロールの物性は、上記表面粗さおよび比較例５の硬度を除いて、実施例３に示したものと全て同一である。
【表４】
コーティング層の膜厚を１０μｍ，１５μｍ，２０μｍ，２５μｍおよび３０μｍに形成したバイアスロールにおいて、スキン層の表面粗さ（Ｒｚ）を変化させたときに形成されるコーティング層の表面粗さ（Ｒｚ）を図５に示す。これらのバイアスロールは、前記実施例３に示した方法に準じて製造された。図５において、上記コーティング層の膜厚は、１０μｍ：●、１５μｍ：○、２０μｍ：■、２５μｍ：□、３０μｍ：▲の符号で示される。
図５から明らかなように、スキン層の表面粗さを２０μｍ以下に調整して、膜厚を１５〜３０μｍの範囲でコーティング層を形成すると、その表面粗さが１５μｍ以下のバイアスロールを安定して製造することができる。このようなバイアスロールは、表面が平滑でありかつ表面エネルギーの小さい材質で構成されているため、表４に示したとおり、二次転写時に用紙裏面がトナーで汚染されるようなことがない。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の画像形成装置およびバイアスロールは、芯金の外周面にスキン層を介してＥＰＤＭ系発泡ゴム材料または発泡ウレタンゴムを構成成分とするコア層を表面エネルギーの小さい材料を構成成分とするコーティング層で被覆した３層構造からなる。あるいは、芯金の外周面に固定されたコア層が発泡ゴム材料で構成され、スキン層を介して形成されるコーティング層が表面粗さ１５μｍ以下の表面エネルギーの小さい材料で構成された３層構造からなる。したがって、バイアスロール表面に発泡セルによる凹凸がなく平滑であるため、トナーが付着し難く、たとえトナーが付着したとしてもクリーニングブレード等で容易に除去することができる。
また、表面コーティング層の膜厚が５〜３０μｍの範囲にあるので、低硬度のバイアスロールが安定して得られるため、ライン画像が中抜けするホローキャラクタの画質欠陥を発生するようなことがなく、高品質の転写画像が得られる。
本発明の画像形成装置用バイアスロールの製造方法によれば、硬度２０〜４５°の範囲内でバイアスロールが安定して得られ、均一な厚さのスキン層を確実に形成することができるだけでなく、コーティング層の膜厚の調節も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置における二次転写部の概略構成図である。
【図２】表面エネルギーの尺度となる接触角の説明図である。
【図３】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４】発泡ゴムロールおよびバイアスロールの体積抵抗率の測定方法を示す説明図である。
【図５】コーティング層の膜厚の相違によるバイアスロールにおけるスキン層の表面粗さとコーティング層の表面粗さの関係を示すグラフである。
【図６】従来の画像形成装置における二次転写部の説明図である。
【符号の説明】
Ｕ…画像形成装置、Ｐ…用紙（記録媒体）、１…中間転写ベルト、２…バイアスロール、２ａ…芯金、２ｂ…コア層、２ｃ…スキン層、２ｄ…コーティング層、３…バックアップロール、１９…像担持体、２１…現像ユニット（現像装置）。
Claims (9)
- 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、像担持体に担持されたトナー像が一次転写される中間転写ベルトと、中間転写ベルト上の未定着トナー像を記録媒体に二次転写するバイアスロールと、バイアスロールに対向して中間転写ベルトをその裏面から支持するバックアップロールとから構成され、上記バイアスロールは、芯金と前記芯金の外周面に固定されたＥＰＤＭ系発泡ゴム材料または発泡ウレタンゴムを構成成分とするコア層と前記コア層の表面粗さおよび硬度を調節するスキン層と、水の濡れ性で表示した場合の水滴との接触角が９０°以上である表面エネルギーの小さい材料を構成成分とする膜厚５〜３０μｍのコーティング層とからなり、
前記芯金と前記スキン層外表面との間の材料層が均一であると仮定して計算した前記芯金と前記スキン層外表面との間の材料層の体積抵抗率（以下、「発泡ロールの体積抵抗率」という。）が１０ 4 〜１０ 7 Ω・ cm の範囲にあり、前記コーティング層の体積抵抗率が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ１０ 2 〜１０ 5 Ω cm の範囲にあり、前記芯金とコーティング層外表面との間の材料層が均一な材料層であると仮定して計算した前記芯金とコーティング層外表面との間の材料層の体積抵抗率（以下、「バイアスロールの体積抵抗率」という。）が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ１０ 4 〜１０ 7 Ω cm の範囲にあり、かつ前記バイアスロールの硬度がアスカーＣ硬度で２０〜４５°の範囲にあることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１記載のバイアスロールにおいて、コア層はカーボンブラックが分散された平均セル径５０〜３００μｍの前記ＥＰＤＭ系発泡ゴム材料からなり、スキン層はカーボンブラックが分散された厚さ１０〜８００μｍのＥＰＤＭ系ゴム材料からなり、コーティング層はカーボンブラックが分散された弗素系樹脂からなる画像形成装置。
- 請求項１記載のバイアスロールにおいて、コア層はカーボンブラックが分散された平均セル径５０〜１０００μｍの前記発泡ウレタンゴムからなり、スキン層はカーボンブラックが分散された厚さ１０μｍ〜１．５０ｍｍのウレタンゴムからなり、コーティング層はカーボンブラックが分散された弗素系樹脂からなる画像形成装置。
- 芯金と、芯金の外周面に固定されたＥＰＤＭ系発泡ゴム材料または発泡ウレタンゴムを構成成分とするコア層と、前記コア層の表面粗さおよび硬度を調節するスキン層と、水の濡れ性で表示した場合の水滴との接触角が９０°以上である表面エネルギーの小さい材料を構成成分とする膜厚５〜３０μｍのコーティング層とからなり、
前記発泡ロールの体積抵抗率が１０ 4 〜１０ 7 Ω・ cm の範囲にあり、前記コーティング層の体積抵抗率が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ１０ 2 〜１０ 5 Ω cm の範囲にあり、前記バイアスロールの体積抵抗率が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ１０ 4 〜１０ 7 Ω cm の範囲にあり、かつ前記バイアスロールの硬度がアスカーＣ硬度で２０〜４５°の範囲にあることを特徴とする中間転写ベルト上のトナー像を用紙に２次転写する画像形成装置用バイアスロール。 - カーボンブラックが分散された発泡ＥＰＤＭ系ゴム材料のコア層を芯金の外周に形成した後、少なくともカーボンブラックを配合したＥＰＤＭ系ゴム材料を押出成形し、次いで加熱して形成される厚さ０．２０〜０．８０ｍｍのスキン層でコア層を被覆し、更にカーボンブラックを分散した弗素系樹脂をスキン層表面に塗布してコーティング加工することを特徴とする請求項４記載のバイアスロールの製造方法。
- カーボンブラックが分散された発泡ウレタンゴム材料のコア層を芯金の外周に形成し、次いで芯金の外周面に固定されたコア層を金型内に位置させて、コア層表面と金型内面との間に少なくともカーボンブラックを配合した液状ウレタンゴム材料を注入した後、このウレタンゴム材料を加熱して厚さ０.２０〜１.５０ｍｍのスキン層を形成し、更にカーボンブラックを分散した弗素系樹脂をスキン層表面に塗布してコーティング加工することを特徴とする請求項４記載のバイアスロールの製造方法。
- 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、像担持体に担持されたトナー像が一次転写される中間転写ベルトと、中間転写ベルト上の未定着トナー像を記録媒体に二次転写するバイアスロールと、バイアスロールに対向して中間転写ベルトをその裏面から支持するバックアップロールとから構成され、上記バイアスロールは、芯金と、芯金の外周面に固定された発泡ゴム材料を構成成分とするコア層と、前記コア層の表面粗さおよび硬度を調節するスキン層と、水の濡れ性で表示した場合の水滴との接触角が９０°以上である表面エネルギーの小さい材料を構成成分とする膜厚５〜３０μｍのコーティング層とからなり、
前記発泡ロールの体積抵抗率が１０ 4 〜１０ 7 Ω・ cm の範囲にあり、前記コーティング層の体積抵抗率が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ１０ 2 〜１０ 5 Ω cm の範囲にあり、前記バイアスロールの体積抵抗率が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ１０ 4 〜１０ 7 Ω cm の範囲にあり、前記コーティング層の表面粗さＲｚが１５μｍ以下であり、かつ前記バイアスロールの硬度がアスカーＣ硬度で２０〜４５°の範囲にあることを特徴とする画像形成装置。 - スキン層の表面粗さＲｚが２０μｍ以下であり、かつコーティング層の膜厚が１５〜３０μｍの範囲にあることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
- 芯金と、芯金の外周面に固定された発泡ゴム材料を構成成分とするコア層と、前記コア層の表面粗さおよび硬度を調節するスキン層と、水の濡れ性で表示した場合の水滴との接触角が９０°以上である表面エネルギーの小さい材料を構成成分とする膜厚５〜３０μｍのコーティング層とからなり、
前記発泡ロールの体積抵抗率が１０ 4 〜１０ 7 Ω・ cm の範囲にあり、前記コーティング層の体積抵抗率が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ１０ 2 〜１０ 5 Ω cm の範囲にあり、前記バイアスロールの体積抵抗率が前記発泡ロールの体積抵抗率よりも低い値で且つ１０ 4 〜１０ 7 Ω cm の範囲にあり、
コーティング層の表面粗さＲｚが１５μｍ以下であり、かつ硬度がアスカーＣ硬度で２０〜４５°の範囲にあることを特徴とする中間転写ベルト上のトナー像を用紙に２次転写する画像形成装置用バイアスロール。
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