JP2015106138A

JP2015106138A - 画像形成装置

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Publication number: JP2015106138A
Application number: JP2013249660A
Authority: JP
Inventors: 小原　泰成; Yasunari Obara; 泰成小原; 賢恩田; Masaru Onda
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2013-12-02
Filing date: 2013-12-02
Publication date: 2015-06-08

Abstract

【課題】クリーニング部材と像搬送体との摺動抵抗の低下を図りながら、良好なクリーニング性能を維持することが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】像搬送体８と、像搬送体８の表面からトナーを掻き取るクリーニング部材２１と、を有する画像形成装置１００は、像搬送体８の表面を形成する表層８２には潤滑剤８３が添加されており、像搬送体８の表面には像搬送体８の表面の移動方向に沿って溝８４が形成されており、潤滑剤８３の平均粒径をｄ、像搬送体８の表面の移動方向に略直交する方向に測定したときの像搬送体８の表面の突出谷部深さをＲｖｋとするとき、ｄ＞Ｒｖｋの関係を満たす構成とする。
【選択図】図９

Description

本発明は、レーザープリンター、複写機、ファクシミリなどの画像形成装置に関するものである。より詳細には、本発明は、中間転写体や転写材担持体などとされる像搬送体と、移動する像搬送体を摺擦するクリーニング部材とを有する画像形成装置に関するものである。

従来、例えば電子写真方式の画像形成装置には、中間転写体や転写材担持体などとされる像搬送体としてベルトを用いたものがある。中間転写体としての中間転写ベルトを例に説明すると、中間転写ベルト上の転写残トナーや紙粉などの付着物（以下「ベルト付着物」ともいう。）を除去する方式として、ブレードクリーニング方式が広く採用されている。この方式では、中間転写ベルトの表面の移動方向（以下、単に「ベルト搬送方向」ともいう。）において２次転写部の下流に、クリーニング部材としてウレタンゴムなどで構成されたクリーニングブレードを配設する。そして、このクリーニングブレードによって、移動する中間転写ベルトの表面を摺擦して、ベルト付着物を中間転写ベルトの表面から物理的に掻き取る。

ブレードクリーニング方式においてベルト付着物の良好なクリーニングを行うためには、クリーニングブレードが中間転写ベルトの表面に追従している必要がある。しかし、中間転写ベルトの表面が平滑すぎると、クリーニングブレードと中間転写ベルトとの摩擦が増大して、クリーニングブレードの先端が摩耗しやすく、クリーニング性能が悪化してしまうことがある。

これは、次のような理由による。つまり、クリーニングブレードの摩耗により、クリーニングブレードの先端部で中間転写ベルトに対して所望の圧力を付与できなくなる。これにより、クリーニングブレードと中間転写ベルトとで形成されるニップ部（以下「ブレードニップ部」ともいう。）をトナーがすり抜けてしまう。したがって、長期間にわたって良好なクリーニング性能を得るためには、クリーニングブレードと中間転写ベルトとの間の摺動抵抗を下げ、クリーニングブレードへのダメージを減らすことが望まれる。

そのため、中間転写ベルトの表面にフィラーによる突起を散在させ、実質的な接触面積を減らすことで、クリーニングブレードと中間転写ベルトとの摩擦を低下させることが提案されている（特許文献１）。

特開２０００−２０６７９８号公報

しかしながら、上記従来の方法は、画像形成装置における使用初期のクリーニングブレードと中間転写ベルトとの間の摺動抵抗を下げることは達成できるものの、長期にわたってクリーニング性能を維持することが難しいという課題がある。

これは、次のような理由による。つまり、中間転写ベルトの表面のフィラー粒子は、２次転写部における転写材の通過や、クリーニングブレードとの摺擦によって、中間転写ベルトの表面から脱落する。これにより、中間転写ベルトの表面が平滑化され、クリーニングブレードと中間転写ベルトとの摩擦が増加する。そして、この摩擦の増加によってクリーニングブレードの先端がベルト搬送方向に引っ張られ続け、クリーニングブレードの先端の摩耗が進行する結果、クリーニングブレードと中間転写ベルトとの接触面積が増える。これにより、クリーニングブレードの中間転写ベルトに対する所望の当接圧（面圧）が得られなくなり、トナーのすり抜けが発生してしまう。

このように、従来、クリーニングブレードと中間転写ベルトとの間の摺動抵抗の低下を図りながら、良好なクリーニング性能を維持することが困難であった。

以上では、中間転写ベルトを例に従来の課題について説明したが、転写材担持体としての転写材担持ベルト（搬送ベルト）を有する画像形成装置においても、同様の課題が生じ得る。また、像搬送体として、シートを枠体に張設するなどして形成したドラム（中間転写ドラム、転写材担持ドラム）を有する画像形成装置においても、同様の課題が生じ得る。

したがって、本発明の目的は、クリーニング部材と像搬送体との摺動抵抗の低下を図りながら、良好なクリーニング性能を維持することが可能な画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、トナー像を直接又は転写材を介して担持して搬送する像搬送体と、前記像搬送体の表面に接触し、移動する前記像搬送体の表面を摺擦して、前記像搬送体の表面からトナーを掻き取るクリーニング部材と、を有する画像形成装置において、前記像搬送体の表面を形成する表層には潤滑剤が添加されており、前記像搬送体の表面には前記像搬送体の表面の移動方向に沿って溝が形成されており、前記潤滑剤の平均粒径をｄ、前記像搬送体の表面の移動方向に略直交する方向に測定したときの前記像搬送体の表面の突出谷部深さをＲｖｋとするとき、ｄ＞Ｒｖｋの関係を満たすことを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、クリーニング部材と像搬送体との摺動抵抗の低下を図りながら、良好なクリーニング性能を維持することが可能となる。

画像形成装置の一例の模式的な断面図である。ベルトクリーニング装置の近傍の模式的な断面図である。中間転写ベルトの模式的な断面図である。安定したクリーニング性能が維持されている状態におけるブレードニップ部の近傍の拡大断面図である。突出谷部深さＲｖｋの概念を説明するための説明図である。中間転写ベルトの表面の溝におけるブロック層の形成過程を説明するためのブレードニップ部の近傍の斜視図である。中間転写ベルトの表面の溝におけるブロック層の形成過程を説明するためのブレードニップ部の近傍の斜視図である。中間転写ベルトの表面の溝におけるブロック層の形成過程を説明するためのブレードニップ部の近傍の斜視図である。中間転写ベルトの表面の溝におけるブロック層の形成過程を説明するためのブレードニップ部の近傍の斜視図である。画像形成装置の他の例の模式的な断面図である。画像形成装置の更に他の例の模式的な断面図である。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

第１の実施形態
１．画像形成装置の全体的な構成及び動作
図１は、本実施形態に係る画像形成装置１００の概略構成を示す模式的な断面図である。本実施形態の画像形成装置１００は、電子写真方式を用いてフルカラー画像の形成が可能な中間転写方式を採用したタンデム型のレーザービームプリンターである。

画像形成装置１００は、一定の間隔をおいて一列に配置された４つの画像形成部（ステーション）ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを有する。各画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫは、それぞれイエロー（Ｙ）マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成する。

なお、本実施形態では、各画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫの構成及び動作は、使用するトナーの色が異なることを除けば、実質的に同じである。したがって、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用の要素であることを示す符号の末尾Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して、当該要素について総括的に説明する。

画像形成部Ｓは、像担持体としてのドラム型（円筒形）の電子写真感光体（感光体）である感光ドラム１を有する。この感光ドラム１は、ＯＰＣ感光ドラムとされ、図中矢印Ｒ１方向に回転駆動される。感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿って順に、次の各手段が配置されている。まず、帯電手段としてのローラ状の帯電部材である帯電ローラ２が配置されている。次に、像形成手段としての露光手段である露光装置３が配置されている。次に、現像手段としての現像装置４が配置されている。次に、１次転写手段としてのローラ状の１次転写部材である１次転写ローラ５が配置されている。次に、像担持体クリーニング手段としてのドラムクリーニング装置６が配置されている。

現像装置４は、現像剤として非磁性一成分現像剤を収容しており、現像剤担持体としての現像スリーブ４１、現像剤規制手段としての現像剤塗布ブレード４２などを有する。各画像形成部Ｓにおいて、感光ドラム１と、これに作用するプロセス手段としての帯電ローラ２、現像装置４及びドラムクリーニング装置６とは、一体的に画像形成装置１００の装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジ７を構成している。また、露光装置３は、レーザー光を多面鏡によって走査させるスキャナユニットで構成されており、画像信号に基づいて変調された走査ビームを感光ドラム１上に照射する。

各画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫの感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの全てと当接するように、像搬送体の一例である、中間転写体としての無端状のベルトで構成された中間転写ベルト８が配置されている。中間転写ベルト８は、駆動ローラ９、テンションローラ１０及び２次転写対向ローラ１１の３個のローラ（張架ローラ）により支持されており、所定のテンションが維持されている。そして、駆動ローラ９が回転駆動されることによって、中間転写ベルト８は、図中矢印Ｒ２方向に回転駆動される。これにより、中間転写ベルト８は、感光ドラム１に対して順方向に略同速度で移動する。中間転写ベルト８の内周面側において、各感光ドラム１に対向する位置には、上述の１次転写ローラ５がそれぞれ配置されている。１次転写ローラ５は、中間転写ベルト８を介して感光ドラム１に所定の圧力で付勢（押圧）されており、中間転写ベルト８と感光ドラム１とが接触する１次転写部（１次転写ニップ）Ｎ１を形成している。また、中間転写ベルト８の外周面側において、２次転写対向ローラ１１と対向する位置には、２次転写手段としてのローラ状の２次転写部材である２次転写ローラ１５が配置されている。２次転写ローラ１５は、中間転写ベルト８を介して２次転写対向ローラ１１に所定の圧力で付勢（押圧）されており、中間転写ベルト８と２次転写ローラ１５とが接触する２次転写部（２次転写ニップ）Ｎ２を形成している。また、中間転写ベルト８の外周面側において、テンションローラ１０に対向する位置には、中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーニング装置１２が配置されている。上述の３個の張架ローラ９、１０、１１により支持された中間転写ベルト８と、ベルトクリーニング装置１２とがユニット化されて、画像形成装置１００の装置本体に着脱可能な中間転写ベルトユニット１３が構成されている。これにより、サービスマンなどによるメンテナンスが容易とされている。

画像形成動作が開始されると、各感光ドラム１、中間転写ベルト８は、所定のプロセススピード（周速）で、それぞれ図中矢印Ｒ１、Ｒ２方向に回転を始める。回転する感光ドラム１の表面は、帯電ローラ２により所定の極性（本実施形態では負極性）に略一様に帯電させられる。このとき帯電ローラ２には、図示しない帯電バイアス印加手段としての帯電電源から所定の帯電バイアスが印加される。次に、帯電した感光ドラム１の表面が、各画像形成部Ｓに対応した画像情報に応じて、露光装置３からの走査ビームによって露光され、これにより感光ドラム１の表面に、該画像情報に従った静電像（静電潜像）が形成される。次に、感光ドラム１に形成された静電像は、現像装置４によって各画像形成部Ｓに対応した色のトナーによってトナー像として現像される。ここで、現像装置４内のトナーは、現像剤塗布ブレード４２によって負極性に帯電されて、現像スリーブ４１に塗布される。また、現像スリーブ４１には、図示しない現像バイアス印加手段としての現像電源より所定の現像バイアスが印加される。そして、感光ドラム１上に形成された静電像が、感光ドラム１と現像スリーブ４１との対向部（現像部）に到達すると、感光ドラム１上の静電像は負極性のトナーによって可視化され、感光ドラム１上にトナー像が形成される。

次に、感光ドラム１に形成されたトナー像は、１次転写部Ｎ１において、１次転写ローラ５の作用により、回転駆動されている中間転写ベルト８に転写（１次転写）される。このとき、１次転写ローラ５には、１次転写バイアス印加手段としての１次転写電源Ｅ１から、現像時のトナーの帯電極性とは逆極性（本実施形態では正極性）の直流電圧である１次転写バイアスが印加される。例えば、フルカラー画像の形成時には、各色ごとに１次転写部Ｎ１間の距離に応じて一定のタイミングで遅らせて感光ドラム１上に静電像が形成され、これが現像されてトナー像とされる。そして、各画像形成部Ｓの各感光ドラム１に形成された各色のトナー像が、各１次転写部Ｎ１Ｙ、Ｎ１Ｍ、Ｎ１Ｃ、Ｎ１Ｋにおいて中間転写ベルト８に順次に重ね合わせるようにして転写（１次転写）され、中間転写ベルト８上に４色の多重トナー像が形成される。

また、露光による静電像の形成に合わせて、図示しない転写材収容カセットに積載されている記録用紙などの転写材Ｐは、図示しない転写材供給ローラによりピックアップされ、図示しない搬送ローラによりレジストローラ１４まで搬送される。転写材Ｐは、レジストローラ１４によって、中間転写ベルト８上のトナー像に同期して、中間転写ベルト８と２次転写ローラ１４とで形成される２次転写部Ｎ２へ搬送される。そして、例えば上述のような中間転写ベルト８上に担持された４色の多重トナー像が、２次転写部Ｎ２において、２次転写ローラ１５の作用により、転写材Ｐに一括して転写（２次転写）される。このとき、２次転写ローラ１５には、２次転写バイアス印加手段としての２次転写電源Ｅ２から、現像時のトナーの帯電極性とは逆極性（本実施形態では正極性）の直流電圧である２次転写バイアスが印加される。

その後、トナー像が転写された転写材Ｐは、定着手段としての定着装置１６に搬送される。そして、転写材Ｐは、定着装置１６の定着ローラと加圧ローラとで挟持されて搬送される過程で加圧及び加熱されることで、その上にトナー像が定着される。トナー像が定着された転写材Ｐは、画像形成物として画像形成装置１００の装置本体の外部に排出される。

また、１次転写部Ｎ１において中間転写ベルト８に転写しきれずに感光ドラム１上に残留したトナー（１次転写残トナー）は、ドラムクリーニング装置６によって感光ドラム１上から除去されて回収される。また、２次転写部Ｎ２において転写材Ｐに転写しきれずに中間転写ベルト８上に残留したトナー（２次転写残トナー）は、ベルトクリーニング装置１２によって中間転写ベルト８上から除去されて回収される。

２．ベルトクリーニング装置
次に、ベルトクリーニング装置１２の構成について説明する。図２（ａ）は、ベルトクリーニング装置１２の近傍の主断面図であり、図２（ｂ）は、後述するクリーニングブレード２１が弾性変形していない場合のクリーニングブレード２１の取り付け位置を説明した仮想断面図である。

ベルトクリーニング装置１２は、クリーニング容器１７と、クリーニング容器１７内に設けられたクリーニング作用部２０と、を有する。クリーニング容器１７は、中間転写ベルトユニット１３の図示しない枠体の一部として構成されている。クリーニング作用部２０は、クリーニング部材としてのクリーニングブレード２１と、クリーニングブレード２１を支持するブレード支持部材２２と、を有する。クリーニングブレード２１は、弾性材料であるウレタンゴムで形成された弾性ブレード（ゴム部）である。また、ブレード支持部材２２は、板金で形成されている（板金部）。クリーニングブレード２１が支持部材２２に接着されて、クリーニング作用部２０が構成されている。

クリーニングブレード２１は、所定の厚さを有する一方向に長い板状部材である。このクリーニングブレード２１は、略直交する２辺のうち長手方向の一辺がベルト搬送方向に略直交する方向（以下「スラスト方向」ともいう。）に沿って延在し、短手方向の一辺の一方の端部側が中間転写ベルト８に接触する。このクリーニングブレード２１の厚さは２ｍｍであり、クリーニングブレード２１の硬度はＪＩＳＫ６２５３規格で７７°である。

クリーニング作用部２０は揺動可能に構成されている。すなわち、ブレード支持部材２２は、クリーニング容器１７に固定された揺動軸１９を介して揺動可能に支持されている。そして、クリーニング容器１７内に設けられた付勢手段として加圧バネ１８で支持部材２２が加圧されることで、揺動軸１９を中心としてクリーニング作用部２０が可動し、クリーニングブレード２１が中間転写ベルト８に付勢（押圧）される。クリーニングブレード２１に対向して、中間転写ベルト８の内側には、テンションローラ１０が配置されている。クリーニングブレード２１は、ベルト搬送方向に対してカウンター方向に中間転写ベルト８に当接されている。すなわち、クリーニングブレード２１は、その短手方向における自由端側の先端がベルト搬送方向の上流側を向くようにして、中間転写ベルト８の表面に当接されている。これにより、クリーニングブレード２１と中間転写ベルト８との間にブレードニップ部２３が形成されている。クリーニングブレード２１は、ブレードニップ部２３において、移動する中間転写ベルト８の表面からトナーを掻き取る。

なお、クリーニングブレード２１の取り付け位置は、次のように設定されている。図２（ｂ）に示すように、設定角θが２４°、侵入量δが１．５ｍｍ、当接圧が０．６Ｎ／ｃｍである。ここで、設定角θは、中間転写ベルト８とクリーニングブレード２１（より詳細にはその自由端側の端面）との交点におけるテンションローラ１０の接線と、クリーニングブレード２１（より詳細にはその厚さ方向に略直交する一方の表面）とがなす角度である。また、侵入量δは、クリーニングブレード２１がテンションローラ１０に対して重なる厚さ方向の長さである。また、クリーニングブレード２１の当接圧は、ブレードニップ部２３におけるクリーニングブレード２１からの押圧力（長手方向における線圧）で定義され、フィルム式加圧力測定システム（商品名：ＰＩＮＣＨ，ニッタ社製）を用いて測定される。このように設定することで、高温高湿環境下（３０℃／８０％）でのクリーニングブレード２１の捲れやスリップ音を抑制でき、良好なクリーニング性能を得ることができる。また、このように設定することで、低温低湿環境下（１５℃／１０％）でのクリーニング不良を抑制して、良好なクリーニング性能を得ることができる。

また、一般にウレタンゴムと合成樹脂とは摺動による摩擦抵抗が大きく、クリーニングブレード２１の初期の捲れが起こりやすい。そこで、予めクリーニングブレード２１の自由端側の先端に、フッ化黒鉛などの初期潤滑剤が塗布される場合が多い。本実施形態においても、この初期潤滑剤が塗布されるものとする。

３．中間転写ベルト
次に、中間転写ベルト８の構成について説明する。図３（ａ）は、ベルト搬送方向に略直交する方向に切った（ベルト搬送方向に沿って見た）中間転写ベルト８の断面図であり、図３（ｂ）は、同様の断面において後述する中間転写ベルト８の表層８２をより詳しく示したものである。

中間転写ベルト８は、基層８１と表層８２との２層からなる無端状のベルト部材であり、表層８２には潤滑剤８３が添加されている。また、中間転写ベルト８の表面には、中間転写ベルト８の表面の移動方向（ベルト搬送方向）に沿う方向に溝（溝形状、溝部）８４が形成されている。そして、詳しくは後述するが、この溝８４の平均的な深さは、表層８２に添加された潤滑剤８３の平均粒径よりも小さくされている。

ここで、溝８４をベルト搬送方向に沿う方向に形成することの利点として、以下の２点が挙げられる。

一つ目は、溝８４を形成することで、実質的な接触面積が減少し、クリーニングブレード２１と中間転写ベルト８との間の摺動抵抗を下げることができる点である。これによって、溝８４がない場合に比べて、画像形成を繰り返した場合の摺動抵抗の上昇を抑制できる。

二つ目は、クリーニングブレード２１の中間転写ベルト８との当接部が溝８４に沿って摺動するため、単に中間転写ベルト８の表面を粗して凹凸を形成した場合に比べて、駆動時におけるクリーニングブレード２１の先端の当接圧が安定する点である。これによって、詳しくは後述するトナーをブレードニップ部２３の手前でブロックする層（ブロック層）を安定して形成することができる。また、当接圧が安定するので、紙粉などの異物がブレードニップ部２３に侵入することによる部分的なトナーのすり抜けを抑制することができる。

基層８１は、ポリエチレンナフタレート樹脂に電気抵抗調整剤としてカーボンブラックを分散した、厚さ７０μｍの層である。また、表層８２は、基材８５としてのアクリル樹脂に、電気抵抗調整剤８６を分散し、潤滑剤８３としてのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子（平均粒径２００ｎｍ）を添加した、厚さ３μｍの層である。表層８２に添加された潤滑剤８３は、少なくとも中間転写ベルト８の使用開始前において、その少なくとも一部が表層８２の最表面に析出し一部が露出した状態で突起形状を形成している。また、表層８２に添加された潤滑剤８３は、その他、表層８２の基材８５中にも分散された状態で存在している。潤滑剤８３としては、ＰＴＦＥ粒子の他、シリコーン粒子、フッ化黒鉛、二硫化モリブデン、金属石鹸などを用いることができる。これらの中でも、粒子表面の摩擦係数が小さく、適度な樹脂粉砕性を有する点でＰＴＦＥ粒子が好ましい。

表層８２には、ラッピングフィルムを中間転写ベルト８の表面に当接させる表面加工処理により、ベルト搬送方向に沿う方向に溝８４が形成されている。本実施形態では、溝８４は直線状に形成されており、ベルト搬送方向と溝８４の長手軸線方向とは略平行である。なお、溝８４の形成方法については後述して更に詳しく説明する。溝８４のスラスト方向における幅Ｗは数μｍ、深さＨは数百ｎｍである。なお、深さＨについては後述して更に詳しく説明する。溝８４のスラスト方向における間隔Ｉは、表面加工処理の方法にもよるが、必ずしも周期性があるものでなくて良い。溝８４は、中間転写ベルト８の周方向（回転方向）の一周にわたって連続的に形成されている。本実施形態では、溝８４は、そのスラスト方向における間隔Ｉが１０μｍ〜１００μｍの範囲でランダムになるように形成されている。表層８２の厚さが３μｍであるため、溝８４は基層８１までは届かず、表層８２のみに存在している。

なお、ベルト搬送方向に沿う方向には、例えばラッピングフィルムをスラスト方向に徐々に移動させながら溝８４を螺旋状に形成したような場合も含まれる。すなわち、溝８４は、ベルト搬送方向に略直交する方向（駆動ローラ９の回転軸線方向で代表される）に対して交差する方向に沿って延在していればよく、ベルト搬送方向に対して角度を有していてもよい。ただし、上述のような利点を得るためには、ベルト搬送方向に対して溝８４の長手軸線方向がなす角度は、好ましくは４５度以下、より好ましくは１０度以下である。典型的には、本実施例のように、ベルト搬送方向と溝８４の長手軸線方向とは略平行とされる。また、溝８４は、その全体が直線状でなくてもよく、途中で屈曲又は湾曲していたり、全体が湾曲していたりしてもよい。

中間転写ベルト８の体積抵抗率は、Ｈｉｒｅｓｔａ・ＵＰＭＣＰ−ＨＴ４５０（三菱化学社製）を用いて、温度２３℃、相対湿度５０％環境下で、１０¹⁰Ω・ｃｍである。

なお、中間転写ベルト８の体積抵抗率は、１０⁹〜１０¹²Ω・ｃｍの範囲であることが、良好な画像形成を行う上で好ましい。

４．クリーニング性能の維持のメカニズム
次に、クリーニングブレード２１によって中間転写ベルト８上トナーを安定してクリーニングするメカニズムについて説明する。図４は、クリーニングブレード２１の先端付近の拡大断面図である。

まず、クリーニングブレード２１を中間転写ベルトユニット１３に取り付けた直後は、クリーニングブレード２１の先端に塗布された初期潤滑剤の作用で、該先端が捲れることなく、所望の圧力が該先端に加わる。

画像形成装置１００が動作を開始して、ブレードニップ部２３に転写残トナーＴが到達すると、トナーＴのクリーニングと同時に、ブレードニップ部２３にはトナーから遊離した外添剤Ｇ（粒径数十ｎｍ）が供給され、外添剤Ｇによる潤滑作用が発現する。図４は、この安定したクリーニング性能が維持されている状態におけるクリーニングブレード２１の先端付近を示している。図中の矢印Ｒ２は、ベルト搬送方向を表している。

この状態では、クリーニングブレード２１と中間転写ベルト８との界面には、外添剤Ｇによる潤滑層Ａ１が形成されており、クリーニングブレード２１の先端部はベルト搬送方向に引っ張られ、所望の圧力が加わった状態となっている。なお、潤滑層Ａ１は、クリーニングブレード２１を中間転写ベルト８から離間させたときに外添剤Ｇなどの付着物がクリーニングブレード２１側に残留する範囲である。

また、この状態では、ブレードニップ部２３のベルト搬送方向の上流側には、主に外添剤Ｇからなるトナーをブロックする層（ブロック層）Ａ２が存在する。なお、ブレードニップ部２３は、クリーニングブレード２１の当接圧が中間転写ベルト８に加わる範囲である。また、ブロック層Ａ２は、クリーニングブレード２１を中間転写ベルト８から離間させたときに外添剤Ｇなどの付着物が中間転写ベルト８側に残留する範囲である。

このブロック層Ａ２が存在することで、トナーＴがブレードニップ部２３へ侵入するのを阻止している。したがって、ブレードクリーニング方式において安定したクリーニング性能を維持するためには、このブロック層Ａ２を形成する必要がある。しかしながら、単純に中間転写ベルト８の表面に溝８４を形成しただけでは、外添剤Ｇが数十ｎｍと小径であるため、前述のような溝８４（深さ数百ｎｍ）において、ブロック層Ａ２を安定して形成することが難しくなることがある。溝８４にクリーニングブレード２１が追従できず、外添剤Ｇがブレードニップ部２３をすり抜けてしまうためである。つまり、単純に中間転写ベルト８の表面に溝８４を形成しただけでは、溝８４に沿ってトナーＴがすり抜けてしまうことがある。

５．溝によるクリーニング性能の維持
そこで、本実施形態では、中間転写ベルト８の表層８２に潤滑剤８３を添加し、転写残トナーＴがブレードニップ部２３に到達する前に、予め中間転写ベルト８に添加された潤滑剤８３による潤滑層Ａ１を形成できるようにしている。

具体的には、潤滑剤８３の平均粒径をｄ（μｍ）、ベルト搬送方向に略直交する方向（スラスト方向）に測定したときの中間転写ベルト８の表面の突出谷部深さをＲｖｋ（μｍ）とするとき、ｄ＞Ｒｖｋの関係を満たすように、中間転写ベルト８を構成する。

ここで、突出谷部深さＲｖｋは表面粗さ計で測定することができる溝の平均深さである。詳しい測定方法については、後述する。図５に突出谷部深さＲｖｋの概念図を示す。図５の左側は、表面粗さ計で評価長さｌｎの範囲を計測して得られる粗さ曲線であり、縦軸が高さを、横軸が測定位置を表している。図５の右側は、粗さ曲線の高さに対応した累積確率密度曲線である。累積確率密度曲線とは、粗さ曲線の高さに対応した確率密度を、粗さ曲線の最頂部（０（μｍ））から、最底部（Ｒｔ（μｍ））まで規格化して累積したものである。突出谷部深さＲｖｋは、この累積確率密度曲線を作図して得られるコア部の等価直線と累積１００％のラインとの交点から求まる。つまり、突出谷部深さＲｖｋの値は、コア部に形成された溝の平均深さを表し、表面に狭く深い溝があるほど値が大きくなる。

なお、突出谷部深さＲｖｋの下限は、クリーニングブレード２１との摺動抵抗の低下の効果を得るためには、０．０３μｍであることが好ましい。また、突出谷部深さＲｖｋの上限は、ブロック層Ａ２をスラスト方向において均一に形成しやすくするためには、０．３５μｍであることが好ましい。つまり、突出谷部深さＲｖｋの大きさは、０．０３μｍ以上、０．３５μｍ以下の範囲であることが好ましい。

また、表層８２に添加される潤滑剤８３の平均粒径ｄは、潤滑剤８３の分散性及び表層８２の形成後の表面の凹凸の観点から、０．１μｍ以上、０．４μｍ以下の範囲であることが好ましい。

次に、図６〜図９を参照して、表層８２に潤滑剤８３を添加し、表面に溝８４を形成した中間転写ベルト８において、安定したクリーニング性能を維持できる理由について更に詳しく説明する。図６〜図９は、それぞれブレードニップ部２３の近傍を拡大した斜視図である。同図には、中間転写ベルト８の溝８４に対応した断面が示されている。図中の矢印Ｒ２は、ベルト搬送方向を表している。

図６は、クリーニングブレード２１を中間転写ベルトユニット１３に組み付けた状態（画像形成動作前）を示している。この状態では、潤滑層Ａ１やブロック層Ａ２と呼べるものは未だ形成されていない。

図７は、中間転写ベルトユニット１３を画像形成装置１００の装置本体に取り付け、画像形成装置１００が動作を開始したときの状態を示している。画像形成装置１００が動作を開始すると、中間転写ベルト８の移動に伴って、クリーニングブレード２１の先端部がベルト搬送方向に引っ張られる。これにより、少なくとも一部が中間転写ベルト８の表面に露出している、表層８２に添加された潤滑剤８３の少なくとも一部が、クリーニングブレード２１によって掻き取られる。このとき潤滑剤８３の平均粒径ｄよりも、中間転写ベルト８の表面の突出谷部深さＲｖｋが小さくなっているため、掻き取られた潤滑剤８３の大半はブレードニップ部２３からすり抜けることなく、クリーニングブレード２１の先端に堰き止められる。また、潤滑剤８３としてのＰＴＦＥ粒子などは、押圧に対して粉砕されやすい性質があり、堰き止められた粒子がブレードニップ部２３に挟まると粉砕片となり、溝８４に蓄積される。

その結果、図８に示すように、中間転写ベルト８とクリーニングブレード２１との間には潤滑剤８３の粉砕物からなる潤滑層Ａ１が形成され、クリーニングブレード２１に付着した状態となる。

その後、図９に示すように、印字動作が開始されると、中間転写ベルト８上にトナーＴ及び外添剤Ｇが供給され、クリーニングブレード２１の圧力が加わりにくい溝８４においてもブロック層Ａ２が形成される。

このように、本実施形態では、中間転写ベルト８の表層８２に潤滑剤８３を添加し、かつ、溝８４を形成する。これにより、中間転写ベルト８の駆動に伴って潤滑剤８３は少量ずつ中間転写ベルト８の表面や溝８４から離脱し、ブレードニップ部２３に供給される。そのため、クリーニングブレード２１と中間転写ベルト８との摺動抵抗が低い状態が持続される。また、潤滑剤８３をブレードニップ部２３へ供給するために特別の手段を設ける必要がない。

なお、本実施形態では表面形状を形成する方法として、ラッピングフィルムをベルトの表面に当接させる方法を説明するが、その他、任意の方法で作製できる。例えば、ブラシをベルトの表面に摺擦して粗面化する方法や、砥粒を衝突させるブラスト法、微細な金型を押し付けて所望の形状を得るナノプリント技術を用いた後加工などが、表面形状の形成方法として挙げられる。

６．実施例及び比較例
＜中間転写ベルトの作製方法＞
次に、本実施形態の効果を確認するために、以下のようにして実施例及び比較例に係る中間転写ベルトを作製した。

（実施例１）
実施例１では、基層８１と表層８２との２層からなる中間転写ベルト８を用いた。以下に、中間転写ベルト８の作製方法について説明する。

・基層の作製
まず、基層８１の作製方法について説明する。ポリエチレンナフタレート樹脂をブロー成形することで、ボトル状成形体を得て、これを超音波カッターにより切断することで、無端状のベルト体を得た。なお、ポリエチレンナフタレート樹脂中には、電気抵抗調整剤としてカーボンブラックを分散している。このようにして得られた厚さ７０μｍのポリエチレンナフタレート樹脂ベルトを中間転写ベルト８の基層８１として用いた。

・表層形成用塗工液（紫外線硬化性樹脂組成物）の調製
次に、表層８２の形成用の塗工液（紫外線硬化性樹脂組成物）の作製方法について説明する。紫外線を遮蔽した容器中において、潤滑剤８３としての粒径２００ｎｍのＰＴＦＥ粒子（ルブロン：ダイキン工業社製）に、ペンタエリスリトールトリアクリレート及びペンタエリスリトールテトラアクリレートを含有するアクリル系紫外線硬化型ハードコート材料であるルシフラール（商品名、日本ペイント社製）を混合し、そこにＰＴＦＥ粒子の分散剤として高分子量のフッ素系グラフトポリマーＧＦ４００（商品名、東亞合成社製）とメチルイソブチルケトンを添加して、高速せん断式分散器（ホモジナイザー）で処理することにより、粗分散を行った。その後、この粗分散処理を行った液を、高圧乳化分散器（ナノベータ：吉田機械興業社製）を用いて本分散処理を行った。さらに、導電性粒子としてセルナックス（商品名、２１０ＩＰ：日産化学工業社製）に、分散剤として低分子量であるアミンを添加した液を撹拌しながら、ＰＴＦＥ粒子の本分散処理が終了した液を滴下し、表層８２の形成用の塗工液を得た。

・表層を付与した中間転写ベルトの作製
次に、基層８１上への表層８２の形成方法について説明する。上述の中間転写ベルト８用の基層８１上に、上述の紫外線硬化性樹脂組成物を、２５℃、相対湿度６０％の塗布環境でディップコートした。そして、塗工が終了してから１０秒後に塗工環境と同じ場所にある紫外線照射装置（商品名：ＵＥ０６／８１−３、アイグラフィック社製、積算光量：１０００ｍＪ／ｃｍ²）を用いて紫外線を照射し、表層８２を硬化させた。その結果、厚さ３μｍの樹脂硬化膜が形成され、この樹脂硬化膜を中間転写ベルト８の表層８２とした。このようにして表層８２を有する中間転写ベルト８を作製した。

・中間転写ベルトの表面の溝の形成
次に、上述の方法で得られた中間転写ベルト８の表層８２に溝８４の形成を行った。中間転写ベルト８を中間転写ベルト８の内径よりも若干大きな外径を有する円筒に弾性変形させて装着する。粒度３μｍの酸化アルミニウムを砥粒とするラッピングフィルム（Ｌａｐｉｋａ＃２０００（商品名）、ＫＯＶＡＸ社製）を、上述の円筒に装着された中間転写ベルト８の表面に面圧１．９６Ｎ／ｍｍ²で当接させる。そして、４０ｓｅｃの間上述の円筒を回転させることで、表層８２に溝８４が形成された中間転写ベルト８を得た。

（実施例２）
実施例２として、中間転写ベルト８の表層８２に溝８４を形成する際のラッピングフィルムの砥粒径を９μｍとした以外は実施例１と同様にして、表層８２を有する中間転写ベルト８を得た。

（実施例３）
実施例３として、中間転写ベルト８の表層８２に溝８４を形成する際のラッピングフィルムの砥粒径を１５μｍとした以外は実施例１と同様にして、表層８２を有する中間転写ベルト８を得た。

（比較例１）
比較例１として、中間転写ベルト８の表層８２に溝８４を形成する際のラッピングフィルムの砥粒径を２５μｍとした以外は実施例１と同様にして、表層８２を有する中間転写ベルト８を得た。

（比較例２）
比較例２として、中間転写ベルト８の表層８２に溝８４の加工を施していない以外は実施例１と同様にして、表層８２を有する中間転写ベルト８を得た。

＜潤滑剤粒径の測定方法＞
実施例１〜３及び比較例１における潤滑剤８３の粒子径は、中間転写ベルト８の表面を走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＩ３８００：エスアイアイ・ナノテクノロジー社製）で測定することにより求めた。カンチレバーは、シリコーン製で、先端半径１５ｎｍ以下、バネ定数１５Ｎ／ｍ、共振周波数１３６ＫＨｚのものを用いた。測定モードには、ダイナミックフォースモードを用い、測定周波数は、０．３〜１．０Ｈｚ、観察視野は１０μｍ四方とした。この測定を複数箇所で行い、観察視野内で表面に析出している粒子を５０個抽出し、その平均値（個数平均粒径）を求めた。

なお、潤滑剤の粒子径は、上述の方法の他、走査型電子顕微鏡又は透過型電子顕微鏡により得られる中間転写ベルト８の表面の写真から求めてもよい。

＜溝の測定方法＞
突出谷部深さＲｖｋの測定は、接触式表面粗さ測定機サーフコム１５００ＳＤ（東京精密社製）により、規格ＪＩＳＢ０６７１−２：’０２に準拠して、下記の測定条件及び評価条件で算出した。ここで、測定はベルト搬送方向に略直交する方向（スラスト方向）に測定器の触針をスキャンさせて、中間転写ベルト８の表面の任意の５箇所の平均値とした。
測定条件
測定子：先端半径２μｍ
速度：０．０３ｍｍ／ｓ
評価条件
λｃ：０．２５ｍｍ
λｓ：０．８３μｍ
評価長さ：１．２５ｍｍ

＜クリーニング性能の評価方法＞
クリーニング性能の耐久性を調べるために、図１を参照して説明した本実施形態の画像形成装置１００を用いて通紙耐久評価を行った。

上述の製造方法にて製造した５種類の中間転写ベルト８をそれぞれ評価した。具体的には、温度２５℃、相対湿度５０％の環境下にて、ＯＣＥ社製Ｅｘｔｒａ坪量８０ｇ／ｍ²、Ａ４紙を用いて、２枚間欠印字で１００ｋ枚まで通紙を行い、クリーニング不良の発生を確認した。

クリーニング性能の評価方法は、次のとおりである。２次転写電圧をオフ（０Ｖ）にした状態でレッド画像（イエロートナー、マゼンタトナー）をＡ４サイズ全面に印字した後に、２次転写電圧を適正値に設定して３枚白紙状態で連続通紙する。そうすることで、２次転写部Ｎ２で転写材Ｐへほとんど転写されずに残ったイエロートナー、マゼンタトナーがクリーニングブレード２１に突入する。それらがクリーニングできていれば、その後通紙する３枚は実質的に全くの白紙状態で出力されるが、クリーニングできなければ、クリーニングブレード２１をすり抜けたトナーが白紙上に転写されてクリーニング不良画像として出力される。以上のような評価を１０ｋ枚通紙毎に行い、１００ｋ枚通紙後にクリーニングできていれば「○（良好）」、できなければ「×（不良）」とした。

＜実施例と比較例を比較した結果＞
上記５種類の中間転写ベルト８の表面形状、及びクリーニング耐久性評価結果を表１に示す。

実施例１は、中間転写ベルト８の突出谷部深さＲｖｋが０．０４２μｍであり、１００ｋ枚までクリーニング不良が発生しなかった。実施例２は、中間転写ベルト８の突出谷部深さＲｖｋが０．０７６μｍであり、１００ｋ枚までクリーニング不良が発生しなかった。また、実施例３は、中間転写ベルト８の突出谷部深さＲｖｋが０．１９５μｍであり、１００ｋ枚までクリーニング不良が発生しなかった。

一方、比較例１は、中間転写ベルト８の突出谷部深さＲｖｋが０．４００μｍであり、初期からクリーニング不良が発生し、その後もクリーニング不良が発生し続けた。これは、溝８４が深すぎることによって、ブロック層Ａ２を安定して形成することが困難となり、クリーニング不良が発生したものと考えられる。初期においては外添剤Ｇを堰き止めることが困難であること、また後期においてはそれに加えてスラスト方向において均一にブロック層Ａ２を形成することが困難であることなどによるものと考えられる。また、比較例２は、初期のクリーニング性能は良好であったが、３０ｋ枚からクリーニング不良が発生した。これは、溝８４によるクリーニングブレード２１と中間転写ベルト８との摺動抵抗の低減効果が得られず、クリーニングブレード２１の先端の摩耗が進行した結果、所望の当接圧が得られなくなり、クリーニング不良が発生したものと考えられる。

なお、溝８４は、中間転写ベルト８の周方向（回転方向）一周にわたって連続的に形成されずに、途中で途切れていてもよい。すなわち、溝８４は、中間転写ベルト８の周方向（回転方向）の一周にわたって断続的に形成されていてもよい。その場合でも、上記実施例１〜３の場合と同様の効果が得られることが確認された。

また、溝８４は、そのスラスト方向における間隔Ｉが１０μｍ〜１００μｍの範囲でほぼ等間隔になるように形成されていてもよい。その場合でも、上記実施例１〜３と同様の効果が得られることが確認された。

以上、本実施形態によれば、中間転写ベルト８に添加された潤滑剤８３の平均粒径と中間転写ベルト８の表面に形成された溝８４の深さとの関係を適正にする。これにより、クリーニングブレード２１と中間転写ベルト８とで形成されるブレードニップ部２３に転写残トナーが来る前に、予め中間転写ベルト８に添加された潤滑剤８３による潤滑層Ａ１が形成される。これにより、転写残トナーがブレードニップ部２３に到達した場合に外添剤Ｇを堰き止めることができる。したがって、クリーニングブレード２１と中間転写ベルト８との摺動抵抗の低下と安定したクリーニング性能の維持とを両立することが可能になる。

その他の実施形態
以上、本発明を具体的な一実施形態に則して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、像搬送体は、シートを枠体に張設するなどしてドラム状に形成されたものであってもよい。図１０は、ドラム状の中間転写体である中間転写ドラムを有する画像形成装置の一例を示す。同図において、図１の画像形成装置のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付している。なお、図１０の画像形成装置１００は、所謂、１ドラム型のものである。すなわち、一の感光ドラム１に対して複数の現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋが設けられおり、感光ドラム１に各色のトナー像が形成されるごとに中間転写ドラム８に順次に転写されるようになっている。このような画像形成装置１００では、中間転写ドラム８のクリーニング装置１２は、２次転写残トナーをクリーニングするタイミングまでは中間転写ドラム８から離間させておく。中間転写ドラム８を構成するシートとして、上述の実施形態における中間転写ベルト８と同様の構成のフィルムを用いることができる。このような画像形成装置にも本発明を適用することが可能であり、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、像搬送体の他の例としての転写材担持体に担持された転写材に像担持体からトナー像を直接転写する直接転写方式の画像形成装置にも本発明を適用することができる。図１１は、直接転写方式の画像形成装置の一例を示す。同図において、図１の画像形成装置のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付している。この画像形成装置は、上述の実施形態における中間転写ベルト８の代わりに、転写材担持体としての無端状のベルトで形成された転写材担持ベルト（搬送ベルト）３０を有する。各感光ドラム１に形成されたトナー像は、各転写部Ｎにおいて、転写材担持ベルト３０に担持された転写材Ｐに順次に転写される。転写材担持ベルト３０としては、上述の実施形態における中間転写ベルト８と同様の構成のものを用いることができる。このような画像形成装置においても、転写材担持ベルト３０の表面の付着物をブレードクリーニング方式のクリーニング装置１２でクリーニングすることがある。例えば、非画像部に付着したトナー（かぶりトナー）、ジャム（紙づまり）などが生じたい場合に付着したトナー、画像濃度制御などのための制御用のトナー像をクリーニングするためである。このような画像形成装置にも本発明を適用することが可能であり、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、直接転写方式の画像形成装置としては、上述の中間転写ドラムと同様の構成のドラム状の転写材担持体である転写材担持ドラム（搬送ドラム）を有するものであってもよい。

１感光ドラム
５１次転写ローラ
８中間転写ベルト
１２ベルトクリーニング装置
１５２次転写ローラ
２０クリーニング作用部
２１クリーニングブレード
２２ブレード支持部材
８１中間転写ベルトの基層
８２中間転写ベルトの表層
８３潤滑剤
８４溝
１００画像形成装置

Claims

トナー像を直接又は転写材を介して担持して搬送する像搬送体と、
前記像搬送体の表面に接触し、移動する前記像搬送体の表面を摺擦して、前記像搬送体の表面からトナーを掻き取るクリーニング部材と、
を有する画像形成装置において、
前記像搬送体の表面を形成する表層には潤滑剤が添加されており、前記像搬送体の表面には前記像搬送体の表面の移動方向に沿って溝が形成されており、前記潤滑剤の平均粒径をｄ、前記像搬送体の表面の移動方向に略直交する方向に測定したときの前記像搬送体の表面の突出谷部深さをＲｖｋとするとき、ｄ＞Ｒｖｋの関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。
前記潤滑剤がポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記像搬送体の表面の移動方向に略直交する方向に測定したときの前記像搬送体の表面の突出谷部深さＲｖｋの大きさは、０．０３μｍ以上、０．３５μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記溝は、前記像搬送体の表面の移動方向と略直交する方向における間隔が１０μｍ〜１００μｍの範囲でランダムに又はほぼ等間隔になるように形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記溝は、無端状の前記像搬送体の一周にわたって連続的に又は断続的に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記潤滑剤の平均粒径は、０．１μｍ以上、０．４μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記潤滑剤は、前記像搬送体の使用開始前において、少なくとも一部が前記像搬送体の表面から露出していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記像搬送体は、無端状のベルトであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記像搬送体は、ドラム状であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記像搬送体は、トナー像を担持する像担持体からトナー像が転写される中間転写体であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記像搬送体は、トナー像を担持する像担持体からトナー像が転写される転写材を担持して搬送する転写材担持体であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記表層に添加された前記潤滑剤の一部は、前記表層から析出していることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の画像形成装置。