JP2019185019A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine or a printer using an electrophotographic system.
電子写真方式の画像形成装置として、搬送ベルトや中間転写ベルトなどのベルトの移動方向に関して複数の画像形成部をそれぞれ配置したタンデム型の画像形成装置の構成が知られている。各色の画像形成部は、それぞれ像担持体としてのドラム状の感光体(以下、感光ドラムと称する)を有している。各色の感光ドラムに担持された各色のトナー像は、転写材搬送ベルトによって搬送される紙やOHPシートなどの転写材に転写されるか、または、中間転写ベルトに1度転写された後に転写材に転写された後に、定着手段によって転写材に定着される。 As an electrophotographic image forming apparatus, there is known a configuration of a tandem type image forming apparatus in which a plurality of image forming units are arranged in the moving direction of a belt such as a conveyance belt or an intermediate transfer belt. Each color image forming unit has a drum-shaped photosensitive member (hereinafter referred to as a photosensitive drum) as an image carrier. The toner images of the respective colors carried on the photosensitive drums of the respective colors are transferred to a transfer material such as paper or an OHP sheet conveyed by a transfer material conveyance belt, or transferred to an intermediate transfer belt after being transferred once. Then, the toner image is fixed to a transfer material by a fixing means.
また、電子写真方式の画像形成装置では、装置の置かれた環境条件の変化や、感光ドラムやトナーの経時劣化、装置内の温度変化などにより、形成される画像の位置や濃度などの画像形成条件が変動する場合がある。そこで、光学センサなどの検知手段によって、感光ドラムからベルトに転写された検知用のトナー像(以下、検知トナーと称する)やベルトからの反射光を検知し、その検知結果に基づいて画像形成条件を補正する補正制御を行うことがある。より具体的には、このような補正制御では、ベルトからの正反射光と検知トナーからの拡散反射光を利用することで、検知トナーの位置や濃度情報を獲得し、画像の位置や濃度などの画像形成条件の補正にフィードバックしている。 Also, in an electrophotographic image forming apparatus, image formation such as the position and density of an image to be formed due to changes in environmental conditions in which the apparatus is placed, deterioration of photosensitive drums and toner over time, temperature changes in the apparatus, etc. Conditions may vary. Therefore, a detection toner image (hereinafter referred to as detection toner) transferred from the photosensitive drum to the belt or reflected light from the belt is detected by a detection unit such as an optical sensor, and image forming conditions are determined based on the detection result. Correction control may be performed to correct the above. More specifically, in such correction control, the position and density information of the detected toner is obtained by using the specularly reflected light from the belt and the diffusely reflected light from the detected toner, and the position and density of the image, etc. Is fed back to the correction of the image forming conditions.
画像形成装置に用いられるベルトとしては、ベルトの基材としてのベース樹脂に、カーボンなどの電子導電剤や、イオン導電ポリマーなどのイオン導電性の導電剤(以下、イオン導電剤と称する)を添加して電気抵抗値を調整したものが広く知られている。ここで、イオン導電剤を添加して得られるベルトは透明性が高いことから、光源からの光をベルトが透過してしまうことで、前述の補正制御を実行する際に検知手段による誤検知が発生してしまうおそれがある。このような課題に対し、特許文献1には、着色剤を添加することで、ベルトの光透過率を適正に規制することが可能なベルトの構成が開示されている。 As a belt used in an image forming apparatus, an electronic conductive agent such as carbon or an ion conductive conductive agent such as an ion conductive polymer (hereinafter referred to as an ionic conductive agent) is added to a base resin as a base material of the belt. A device in which the electric resistance value is adjusted is widely known. Here, since the belt obtained by adding the ion conductive agent has high transparency, the belt transmits the light from the light source. May occur. With respect to such a problem, Patent Document 1 discloses a belt configuration that can appropriately regulate the light transmittance of the belt by adding a colorant.
しかしながら、特許文献1の構成においては、着色剤の分散状態がベルトの抵抗分布に影響を与えてしまうことから、ベルトの電気抵抗値の均一性が損なわれた場合に安定した転写性を確保することが困難となるおそれがある。 However, in the configuration of Patent Document 1, since the dispersion state of the colorant affects the resistance distribution of the belt, stable transferability is ensured when the uniformity of the electric resistance value of the belt is impaired. May be difficult.
そこで、本発明は、ベルトに向けて照射した光の反射光を検知して画像に関する補正制御を行う画像形成装置において、安定した転写性を確保しつつ、補正制御における誤検知を抑制することを目的とする。 Therefore, the present invention is to suppress erroneous detection in correction control while ensuring stable transferability in an image forming apparatus that performs correction control related to an image by detecting reflected light of light irradiated toward a belt. Objective.
本発明は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体と接触して移動可能なベルトと、前記像担持体から前記ベルトに転写された検知用トナー像及び前記ベルトに向けて光を照射したときにおける、前記ベルト及び前記検知用トナー像からの反射光を検知する検知手段と、前記検知手段の検知結果に基づいて、トナー像によって形成される画像の画像形成条件の補正制御を実行する制御手段と、を備える画像形成装置において、前記ベルトは、前記ベルトの厚さ方向に関して、前記ベルトを構成する複数の層のうち最も厚い層であってイオン導電剤を添加された層である第1の層と、前記第1の層よりも光透過率が低い第2の層と、を有することを特徴とする。 The present invention relates to an image carrier that carries a toner image, a belt that can move in contact with the image carrier, a detection toner image transferred from the image carrier to the belt, and light toward the belt. Detecting means for detecting reflected light from the belt and the detection toner image, and correction control of an image forming condition of an image formed by the toner image based on a detection result of the detection means. An image forming apparatus comprising: a control unit that executes the belt, wherein the belt is a layer that is the thickest layer among the plurality of layers constituting the belt and to which an ionic conductive agent is added in the thickness direction of the belt. It has a certain 1st layer and the 2nd layer whose light transmittance is lower than the said 1st layer, It is characterized by the above-mentioned.
本発明によれば、ベルトに向けて照射した光の反射光を検知して画像に関する補正制御を行う画像形成装置において、安定した転写性を確保しつつ、補正制御における誤検知を抑制することが可能である。 According to the present invention, in an image forming apparatus that performs correction control on an image by detecting reflected light of light irradiated toward a belt, it is possible to suppress erroneous detection in correction control while ensuring stable transferability. Is possible.
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described in the following examples should be changed as appropriate according to the configuration of the apparatus to which the present invention is applied and various conditions. Therefore, unless specifically stated otherwise, the scope of the present invention is not intended to be limited thereto.
(実施例1)
[画像形成装置の説明]
図1は、本実施例の画像形成装置100の構成を示す概略断面図である。なお、本実施例の画像形成装置100は、複数の画像形成部Sa〜Sdを有する、いわゆるタンデム型の画像形成装置である。第1の画像形成部Saはイエロー(Y)、第2の画像形成部Sbはマゼンタ(M)、第3の画像形成部Scはシアン(C)、第4の画像形成部Sdはブラック(Bk)の各色のトナーによって画像を形成する。これら4つの画像形成部は一定の間隔をおいて一列に配置されており、各画像形成部の構成は収容するトナーの色を除いて実質的に共通である部分が多い。したがって、以下、第1の画像形成部Saを用いて本実施例の画像形成装置を説明する。
Example 1
[Description of Image Forming Apparatus]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the
第1の画像形成部Saは、ドラム状の感光体である感光ドラム1aと、帯電部材である帯電ローラ2aと、現像手段4aと、ドラムクリーニング手段5aと、を有する。
The first image forming unit Sa includes a
感光ドラム1aは、トナー像を担持する像担持体であり、図示矢印R1方向に所定の周速度(プロセススピード)で回転駆動される。現像手段4aは、イエローのトナーを収容し、感光ドラム1aにイエロートナーを現像する。ドラムクリーニング手段5aは、感光ドラム1aに付着したトナーを回収するための手段である。ドラムクリーニング手段5aは、感光ドラム1aに接触するクリーニングブレードと、クリーニングブレードによって感光ドラム1aから除去されたトナーなどを収容する廃トナーボックスと、を有する。
The
制御手段としてのコントローラ274(図2中に図示)が画像信号を受信することによって画像形成動作が開始されると、感光ドラム1aは回転駆動される。感光ドラム1aは回転過程で、帯電ローラ2aにより所定の極性(本実施例では負極性)で所定の電位(帯電電位)に一様に帯電処理され、露光手段3aにより画像信号に応じた露光を受ける。これにより、目的のカラー画像のイエロー色成分像に対応した静電潜像が形成される。次いで、その静電潜像は現像位置において現像手段4aにより現像され、イエロートナー像(以下、単にトナー像と称する。)として可視化される。ここで、現像手段4aに収容されたトナーの正規の帯電極性は、負極性である。この実施例では帯電部材による感光ドラムの帯電極性と同極性に帯電したトナーにより静電潜像を反転現像しているが、本発明は、感光ドラムの帯電極性とは逆極性に帯電したトナーにより静電潜像を正現像するようにした画像形成装置にも適用できる。
When the controller 274 (illustrated in FIG. 2) as a control means receives an image signal and starts an image forming operation, the
無端状で移動可能な中間転写体としての中間転写ベルト10は、各画像形成部Sa〜Sdの各感光ドラム1a〜1dと当接する位置に配置され、張架部材である支持ローラ11、張架ローラ12、対向ローラ13の3軸で張架されている。また、中間転写ベルト10は、樹脂材料に導電剤を添加して導電性を付与した周長700mmの無端状ベルトであり、張架ローラ12により総圧60Nの張力で張架され、駆動力を受けて回転する対向ローラ13の回転によって図示矢印R2方向に移動する。なお、詳細は後述するが、本実施例における中間転写ベルト10は、複数の層によって構成されている。
The
本実施例では、支持ローラ11と張架ローラ12として、ステンレス鋼(SUS)によって構成されたスリーブを用いており、各ローラの外径は、それぞれ24mmと12mmである。また、対向ローラ13としては、外径が23mmのステンレス鋼(SUS)によって構成されたスリーブを厚さ500μmのエチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)で覆ったローラであって、電気抵抗値が1×105Ω以下に調整されたローラを用いた。なお、本実施例のように、支持ローラ11と張架ローラ12として、ゴム部材で被覆していない金属部材のローラを用いることにより、部材のコストダウンを図ることが可能である。
In this embodiment, sleeves made of stainless steel (SUS) are used as the
感光ドラム1aに形成されたトナー像は、感光ドラム1aと中間転写ベルト10とが接触する一次転写部N1aを通過する過程で、一次転写電源23から一次転写ローラ6aに正極性の電圧を印加することで中間転写ベルト10に一次転写される。その後、中間転写ベルト10に一次転写されることなく感光ドラム1aに残留したトナーは、ドラムクリーニング手段5aによって回収されることで感光ドラム1aの表面から除去される。
The toner image formed on the
ここで、一次転写ローラ6aは、中間転写ベルト10を介して感光ドラム1aに対応する位置に設けられ、中間転写ベルト10の内周面に接触する一次転写部材(接触部材)である。また、一次転写電源23は、一次転写ローラ6a〜6dに正極性又は負極性の電圧を印加することが可能な電源である。本実施例においては、複数の一次転写部材に対して共通の一次転写電源23から電圧を印加する構成について説明するが、これに限らず、各一次転写部材に対応させて複数の一次転写電源を設ける構成であっても本発明を適用できる。
Here, the
以下、同様にして、第2色のマゼンタトナー像、第3色のシアントナー像、第4色のブラックトナー像が形成され、中間転写ベルト10に順次重ねて転写される。これにより、中間転写ベルト10には、目的のカラー画像に対応した4色のトナー像が形成される。その後、中間転写ベルト10に担持された4色のトナー像は、二次転写ローラ20と中間転写ベルト10とが接触して形成する二次転写部を通過する過程で、給紙手段50により給紙された紙やOHPシートなどの転写材Pの表面に一括で二次転写される。
Thereafter, similarly, a second color magenta toner image, a third color cyan toner image, and a fourth color black toner image are formed and sequentially transferred onto the
二次転写ローラ20は、外径6mmのニッケルメッキ鋼棒に、体積抵抗率108Ω・cm、厚さ6mmに調整したNBRとエピクロルヒドリンゴムを主成分とする発泡スポンジ体で覆った外径18mmのものを用いている。なお、発泡スポンジ体のゴム硬度はアスカー硬度計C型を用いて測定し、500g荷重時に硬度30°であった。二次転写ローラ20は、中間転写ベルト10の外周面に接触しており、中間転写ベルト10を介して二次転写ローラ20に対向する位置に配置された対向ローラ13に対して50Nの加圧力で押圧され、二次転写部N2を形成している。
The
二次転写ローラ20は中間転写ベルト10に対して従動回転しており、二次転写電源21から電圧が印加されることにより、二次転写ローラ20から対向ローラ13に向かって電流が流れる。これにより、中間転写ベルト10に担持されていたトナー像は二次転写部において転写材Pに二次転写される。なお、中間転写ベルト10のトナー像を転写材Pに二次転写する際には、中間転写ベルト10を介して二次転写ローラ20から対向ローラ13に向かって流れる電流が一定になるように、二次転写電源21から二次転写ローラ20に印加される電圧が制御される。また、二次転写を行うための電流の大きさは、画像形成装置100が設置される周囲環境や転写材Pの種類により、予め決定されている。二次転写電源21は、二次転写ローラ20に接続しており、転写電圧を二次転写ローラ20に印加する。また、二次転写電源21は、100[V]から4000[V]の範囲の出力が可能である。
The
二次転写によって4色のトナー像を転写された転写材Pは、その後、定着手段30において加熱および加圧されることにより、4色のトナーが溶融混色して転写材Pに定着される。二次転写後に中間転写ベルト10に残ったトナーは、中間転写ベルト10を介して対向ローラ13に対向して設けられたベルトクリーニング手段16により清掃、除去される。ベルトクリーニング手段16は、対向ローラ13に対向する位置で中間転写ベルト10の外周面に当接するクリーニングブレード16a(クリーニング部材)と、クリーニングブレード16aによって回収されたトナーを収容する廃トナー容器16bと、を有する。
The transfer material P onto which the four color toner images have been transferred by the secondary transfer is then heated and pressurized by the fixing means 30, whereby the four color toners are melted and mixed and fixed onto the transfer material P. The toner remaining on the
本実施例の画像形成装置100においては、以上の動作により、フルカラーのプリント画像が形成される。
In the
[制御ブロック図の説明]
図2は、画像形成装置100における画像形成動作を制御するための制御ブロック図である。ホスト機器としてのパーソナルコンピュータ271は、画像形成装置100の内部にあるフォーマッタ273に対して画像形成開始の指令を出し、形成する画像のデータをフォーマッタ273に送信する。フォーマッタ273はパーソナルコンピュータ271から送信された画像のデータを露光データに変換し、制御手段としてのコントローラ274に転送する。コントローラ274にはCPU276、メモリ275等が搭載されており、予めプログラムされた動作を行うことが可能である。フォーマッタ273からの画像形成開始の指令を受け取ると、コントローラ274に搭載されたCPU276が各種手段を制御することで画像形成動作が行われる。
[Explanation of control block diagram]
FIG. 2 is a control block diagram for controlling an image forming operation in the
また、CPU276は、画像形成装置100において形成する画像の位置や濃度などの画像形成条件を補正する補正制御を実行する場合における、検知手段40に設けられる第一センサ40aや第二センサ40bからの信号を受ける処理も行う。画像形成条件の補正制御においては、検知手段40と対向する位置における中間転写ベルト10の外周表面や、中間転写ベルト10に形成したテストパッチ(検知用トナー像)からの反射光量を計測する。第一センサ40aや第二センサ40bによる検知信号は、CPU276を介してAD変換された後、メモリ275に蓄えられる。コントローラ274は、第一センサ40aや第二センサ40bによる検知結果を用いて演算を行い、各種補正を行う。
Further, the
[検知手段]
次に、検知手段40について説明する。検知手段40は、中間転写ベルト10の外周表面や、中間転写ベルト10に形成されたテストパッチからの反射光を検知する。ここで、テストパッチは、具体的には、画像を形成する位置のずれを検知するための位置ずれ制御用パターンや、画像の濃度を検知するための濃度制御用パターンがある。
[Detection means]
Next, the detection means 40 will be described. The
図3(a)は、検知手段40の構成を説明する模式図である。また、図3(b)は、検知手段40に設けられる第一センサ40a(第一検知部材)の構成を説明する模式図であり、図3(c)は、検知手段40に設けられる第二センサ40b(第二検知部材)の構成を説明する模式図である。
FIG. 3A is a schematic diagram illustrating the configuration of the
図3(a)に示すように、検知手段40は、第一センサ40aと第二センサ40bの2つのセンサを有し、第一センサ40aと第二センサ40bは保持部材としてのステイ40cに保持されている。また、第一センサ40aと第二センサ40bは、中間転写ベルト10の移動方向と直交する幅方向に関して、中間転写ベルト10の中心線である線分CLを介してそれぞれ反対側に配置されている。本実施例においては、線分CLから第一センサ40aと第二センサ40bまでの距離は、それぞれ90mmである。
As shown in FIG. 3A, the detection means 40 has two sensors, a
図3(b)に示すように、第一センサ40aは、LED等の発光素子41a、フォトトランジスタ等の受光素子42a、43a及びホルダ44aを有する。発光素子41aは、中間転写ベルト10に対して15°の傾きを持つように配置されており、中間転写ベルト10上のテストパッチや中間転写ベルト10の表面に赤外光(例えば波長800nm)を照射する。この赤外光が照射されている領域が検知領域となり、ホルダ44aは、発光素子41aから中間転写ベルト10に赤外光を照射したときのスポット径が2mmとなるように、その形状を調整されている。
As shown in FIG. 3B, the
受光素子43aは、中間転写ベルト10に対して45°の傾きを持つように配置されており、テストパッチや中間転写ベルト10の表面から拡散反射された赤外光を受光する。受光素子42aは、中間転写ベルト10に対して15°の傾きを持つように配置されており、テストパッチや中間転写ベルト10の表面から正反射、及び拡散反射された赤外光を受光する。第一センサ40aによれば、位置ずれ制御用パターンや濃度制御用パターンなどのテストパッチを検知することが可能である。
The
図3(c)に示すように、第二センサ40bは、LED等の発光素子41b、フォトトランジスタ等の受光素子43b及びホルダ44bを備えている。発光素子41bは、中間転写ベルト10に対して15°の傾きを持つように配置されており、素子としての特性は発光素子41aと同じである。受光素子43bは、中間転写ベルト10に対して45°の傾きを持つように配置されており、素子としての特性は受光素子43aと同じである。第二センサ40bによれば、位置ずれ制御用パターンのテストパッチを検知することが可能である。
As shown in FIG. 3C, the
[画像形成条件の補正制御の説明]
図4は、本実施例における、画像の位置を補正する補正制御(以下、レジストレーション補正と称する)を実行する際に中間転写ベルト10に形成するテストパッチと、第一センサ40a及び第二センサ40bとの位置関係を説明する模式図である。図4に示すように、レジストレーション補正を行う場合、第一センサ40aと第二センサ40bに対応する位置に、位置ずれ制御用パターンのテストパッチ200、300をそれぞれ形成する。テストパッチ200とテストパッチ300は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の各平行四辺形パッチが基準線に対して対称となるように形成したものである。
[Description of correction control of image forming conditions]
FIG. 4 shows a test patch formed on the
テストパッチ200とテストパッチ300は中間転写ベルト10の移動にともなって移動し、検知手段40と中間転写ベルト10とが対向する位置を通過する間に、発光素子41aから照射された赤外光を拡散反射する。レジストレーション補正は、第一センサ40aと第二センサ40bによって、テストパッチ200とテストパッチ300に向けて照射した赤外光の拡散反射光を検知した結果を基に行う。
The test patch 200 and the test patch 300 move as the
各センサに設けられる発光素子41aや発光素子41bから照射された赤外光のうち、中間転写ベルト10からの反射光は主に正反射光であり、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)のトナーからの反射光は拡散反射光である。即ち、発光素子41aや発光素子41bから赤外光を照射したときの、拡散反射光の検知波形が予め設定した閾値を超えるタイミングを検知することで、テストパッチ200やテストパッチ300の各色のトナーのエッジを検知して位置を特定することができる。ブラックのトナーに関しては、赤外光は主に吸収されるため、図4に示すように、ブラックのトナーと他の色のトナーを重ねることで、その位置を特定することが可能となる。
Of the infrared light emitted from the
受光素子43a及び受光素子43bで受光した拡散反射光の受光強度はコントローラ274において電圧に変換される。ここで、中間転写ベルト10の検知出力と、テストパッチ200及びテストパッチ300の検知出力との差であるダイナミックレンジが広いほど、外部ノイズ等に左右されずに安定してトナーのエッジを検知することができる。
The received intensity of the diffusely reflected light received by the
コントローラ274は、検知手段40からの出力に基づいてテストパッチ200及びテストパッチ300の通過タイミングを検出し、位置を算出する。そして、それを所定のタイミングと比較することにより、各色のトナーの間の主走査方向と副走査方向の相対的な色ずれ量や、主走査方向の倍率、相対的な傾き等を計算する。その結果に応じて各色のトナーの相対的な位置を補正することで、レジストレーション補正を行う。
The
[中間転写ベルトの説明]
中間転写ベルトの透過性が高く、検知手段40からの照射光が中間転写ベルトを透過し、対向物からの反射光が生じる場合においては、上述のダイナミックレンジが低下するおそれがある。したがって、安定した検知を行うためには、中間転写ベルトの透過性を低減させる必要がある。
[Description of intermediate transfer belt]
When the intermediate transfer belt is highly transmissive and the irradiation light from the detection means 40 passes through the intermediate transfer belt and the reflected light from the opposite object is generated, the above-mentioned dynamic range may be lowered. Therefore, in order to perform stable detection, it is necessary to reduce the permeability of the intermediate transfer belt.
図5は、本実施例における中間転写ベルト10の断面を表す図である。図5に示すように、中間転写ベルト10は、基層10a(第1の層)と、赤外光吸収層としての内面層10b(第2の層)とを有する。ここで、基層とは、中間転写ベルト10の厚さ方向に関して、中間転写ベルト10を構成する層のうち、最も厚い層であると定義する。本実施例においては、基層10aの基材の内周面にスプレーコーティングによって内面層10bを形成し、ブロー成形によって成形することで複数の層を有する中間転写ベルト10を得た。ブロー成形後の基層10aの厚みt1は64μm、内面層10bの厚みt2は1μmである。基層10aの厚みt1は、組み付け時のハンドリング性や支持ローラ11、張架ローラ12、対向ローラ13による張架跡を考慮して55〜85μ以内の範囲とするのが好ましい。
FIG. 5 is a diagram illustrating a cross section of the
本実施例においては、中間転写ベルト10の移動方向と直交する幅方向(主走査方向)の両端部における周長差が0.5mm以下、膜厚ムラが15μm以下となるように中間転写ベルト10のブロー成形温度、速度等が最適化されている。さらに、中間転写ベルト10の弾性率が約2000Mpaとなるように中間転写ベルト10のブロー成形温度、速度等が最適化されている。中間転写ベルト10の成形方法としてはブロー成形以外に、例えば遠心成形、チューブ押出、インフレーション成形、押出成形、円筒押出成形などがある。
In this embodiment, the
基層10aは、導電剤としてイオン導電剤を混合した無端状のポリエチレンナフタレート(PEN)から構成されており、ブロー成形を行うために0.1質量%の染料を添加されている。また、基層10aは、中間転写ベルト10の体積抵抗率が、5×109Ω・cmとなるように、イオン導電剤の添加量が調整されている。基層10aの体積抵抗率は1×108〜1×1012Ω・cmの範囲であればよく、より好ましくは1×108〜1×1011Ω・cmの範囲であればよい。さらに、基層10aは、検知手段40から照射された赤外光が中間転写ベルト10の表面上で正反射するよう、表面光沢度が30以上に調整されている(堀場製作所製:ハンディ光沢度計IG−320で測定)。
The
内面層10bは、着色剤としてフタロシアニン系の染料色素を50質量%混合したポリウレタンから構成されている。また、イオン導電剤の添加により内面層10bの抵抗値は1×104〜1×1010Ω・cmの範囲で調整されている。
The
ここで、中間転写ベルト10の外周面側から測定したときの表面抵抗率を基層10の表面抵抗率と定義し、中間転写ベルト10の内周面側(内面層10b側)から測定したときの表面抵抗率を内面層10bの表面抵抗率と定義する。本実施例の構成においては、基層10aの表面抵抗率は、5.0×108Ω/□〜1.0×1012Ω/□の範囲であればよく、1.0×109.5Ω/□〜1.0×1011Ω/□の範囲であればより好ましい。また、内面層10bの表面抵抗率は、1.0×107Ω/□以下の範囲であればよく、1.0×106Ω/□以下の範囲であればより好ましい。
Here, the surface resistivity when measured from the outer peripheral surface side of the
中間転写ベルト10の体積抵抗率及び表面抵抗率は、三菱化学株式会社のHiresta−UP(MCP−HT450)を用いて、温度23℃、湿度50%の測定環境のもとで測定した。体積抵抗率の測定は、リングプローブのタイプUR(型式MCP−HTP12)を使用し、中間転写ベルト10の外周面側からプローブを当て、印加電圧100[V]、測定時間10秒の条件で行った。表面抵抗率の測定は、リングプローブのタイプUR100(型式MCP−HTP16)を使用し、外周面側は印加電圧100V、測定時間10秒、内周面側は印加電圧10[V]、測定時間10秒の条件で行った。中間転写ベルト10の内周面側の表面抵抗率、即ち内面層10bの表面抵抗率は、内面層10b側にプローブを当てて測定した。中間転写ベルト10の外周面側の表面抵抗率、即ち基層10は、基層10a側にプローブを当てて測定した。
The volume resistivity and surface resistivity of the
[本実施例の作用と効果]
図6は、本実施例及び比較例1における、中間転写ベルトの波長800nmにおける光透過率を測定した結果である。測定は、紫外可視赤外分光光度計(日立ハイテクサイエンス UH4150)を使用し、分光光度計の発光部と検知部との間に中間転写ベルト10を配置して測定を行った。より具体的には、発光部と中間転写ベルト10との距離は290mm、中間転写ベルト10と検知部との距離は190mmとして測定を行った。なお、比較例1の中間転写ベルトは、本実施例の中間転写ベルト10における内面層10bを有さず、基層10aに対応する層のみを有する構成である。
[Operation and effect of this embodiment]
FIG. 6 shows the result of measuring the light transmittance at a wavelength of 800 nm of the intermediate transfer belt in this example and Comparative Example 1. The measurement was performed by using an ultraviolet-visible infrared spectrophotometer (Hitachi High-Tech Science UH4150) and placing the
図6に示すように、本実施例においての波長800nmの光に対する光透過率は2.0%であり、赤外光がほとんど透過しない結果となった。一方、比較例1の中間転写ベルトは、内面層10bを有さないことから本実施例の中間転写ベルト10よりも光透過性が高くなり、波長800nmの光に対する光透過率は12%であった。
As shown in FIG. 6, the light transmittance with respect to the light with a wavelength of 800 nm in this example is 2.0%, and the infrared light is hardly transmitted. On the other hand, since the intermediate transfer belt of Comparative Example 1 does not have the
図7(a)は、本実施例及び比較例1の中間転写ベルトを用いた場合の、中間転写ベルトの表面と中間転写ベルトに形成したテストパッチからの拡散反射光を受光素子43aで検知した結果である。また、図7(b)は、図7(a)の検知結果に基づいて、本実施例及び比較例1における、テストパッチの検知出力から中間転写ベルトの表面の検知出力を割った比であり、ダイナミックレンジの指標である。縦軸の値が大きいほどダイナミックレンジが大きく、安定してテストパッチを検知できることを示している。
FIG. 7A shows the diffuse reflection light from the surface of the intermediate transfer belt and the test patch formed on the intermediate transfer belt detected by the
図7(a)に示すように、本実施例の構成では、受光素子43aによって得られた中間転写ベルト10の表面からの拡散反射光の検知結果は0.3Vであった。一方、比較例1の構成では、中間転写ベルトの表面からの拡散反射光の検知結果は1.8Vであり、本実施例と比べて高い値となった。この理由について、図8(a)〜(b)を用いて説明する。図8(a)は、本実施例の構成における、中間転写ベルト10に対して赤外光を照射したときの、赤外光の反射について説明する模式図である。また、図8(b)は、比較例1の構成における、中間転写ベルトに対して赤外光を照射したときの、赤外光の反射について説明する模式図である。
As shown in FIG. 7A, in the configuration of this example, the detection result of the diffuse reflected light from the surface of the
図8(a)に示すように、中間転写ベルト10に赤外光を照射すると、基層10aの表面でわずかに赤外光が拡散反射され、基層10aを透過した一部の赤外光は内面層10bで吸収される。一方で、内面層10bを有さない比較例1の構成においては、図8(b)に示すように、中間転写ベルトに赤外光を照射すると、中間転写ベルトの表面からの拡散反射光に加え、中間転写ベルトを透過した一部の赤外光が支持ローラ11の表面で拡散反射される。特に、金属部材としてのステンレス鋼によって構成された支持ローラ11は、その表面特性から、赤外光を反射しやすい。その結果、図7(a)に示すように、比較例1の構成では中間転写ベルトの表面からの拡散反射光の検知結果が本実施例よりも大きな値となった。
As shown in FIG. 8A, when the
また、図7(a)に示すように、本実施例の構成では、受光素子43aによって得られたテストパッチからの拡散反射光の検知結果は2.1Vであった。一方、比較例1の構成では、テストパッチからの拡散反射光の検知結果は、3.0Vであり、本実施例と比べて高い値となった。この理由について、図9(a)〜(b)を用いて説明する。図9(a)は、本実施例の構成における、中間転写ベルト10に形成したテストパッチに対して赤外光を照射したときの、赤外光の反射について説明する模式図である。また、図9(b)は、比較例1の構成における、中間転写ベルトに形成したテストパッチに対して赤外光を照射したときの、赤外光の反射について説明する模式図である。
Further, as shown in FIG. 7A, in the configuration of this example, the detection result of the diffuse reflected light from the test patch obtained by the
図9(a)に示すように、中間転写ベルト10に形成されたテストパッチに赤外光を照射すると、テストパッチの表面で赤外光が拡散反射され、テストパッチと基層10aを透過した一部の赤外光は内面層10bで吸収される。一方で、内面層10bを有さない比較例1の構成においては、図9(b)に示すように、テストパッチの表面で拡散反射する赤外光に加えて、テストパッチと中間転写ベルトを透過した一部の赤外光が支持ローラ11の表面で拡散反射される。その結果、図7(a)に示すように、比較例1の構成ではテストパッチの表面からの拡散反射光の検知結果が本実施例よりも大きな値となった。
As shown in FIG. 9A, when the test patch formed on the
図7(b)に示すように、本実施例の構成において、図7(a)の検知結果から得られたダイナミックレンジの値は7.0であった。この結果から、中間転写ベルト10の継時劣化や検知手段40の各センサの汚れ等の外乱によらず、本実施例の構成においては、安定してレジストレーション補正ができる。一方で、比較例1の構成においては、ダイナミックレンジの値は1.7であり、本実施例よりも低い値となった。即ち、比較例1の中間転写ベルトを用いた場合、中間転写ベルトの継時劣化やセンサの汚れなどの外乱によっては、ダイナミックレンジをしっかり確保することができず、レジストレーション補正を安定して実施できない可能性がある。
As shown in FIG. 7B, in the configuration of this example, the value of the dynamic range obtained from the detection result of FIG. 7A was 7.0. From this result, the registration correction can be stably performed in the configuration of the present embodiment regardless of disturbances such as the deterioration of the
以上説明したように、本実施例では、基層10aの内周面側に、赤外光吸収層としての内面層10bを設けることにより、中間転写ベルト10の電気抵抗値の均一性を損ねることなく、中間転写ベルトの透過性を低減させることが可能である。これにより、画像の位置や濃度などの画像形成条件を補正する補正制御を実行する場合において、検知手段40から中間転写ベルト10及びテストパッチに対して照射された光が中間転写ベルト10を透過することによる誤検知の発生を抑制することができる。
As described above, in this embodiment, by providing the
内面層10bによる光透過率の抑制は7.5%以下であれば、ダイナミックレンジが3.0以上となり安定したレジストレーション検知が期待できる。より好ましくは光透過率を6%以下とし、ダイナミックレンジを4.0以上確保するのが望ましい。
If the suppression of light transmittance by the
本実施例においては、拡散反射光の検知結果を用いてレジストレーション補正を行う例について説明したが、これに限らず、正反射光の検知結果を用いてレジストレーション補正を行うことも可能である。この場合においても、内面層10bを設けることによって、補正制御の検知精度を安定させることが可能である。
In this embodiment, an example of performing registration correction using the detection result of diffuse reflection light has been described. However, the present invention is not limited to this, and registration correction can also be performed using the detection result of specular reflection light. . Even in this case, the detection accuracy of the correction control can be stabilized by providing the
正反射光の検知結果によってレジストレーション補正を行う場合、正反射光を検知する受光素子42aは、中間転写ベルト10に対しては強い受光強度を示すのに対して、テストパッチに対しては受光強度が弱くなることを利用して補正制御を行う。より詳細には、受光素子42aは、テストパッチからの拡散反射光の内、正反射方向の反射光のみを受光するため、中間転写ベルト10とテストパッチとの境においては受光強度が弱くなる。したがって、テストパッチ通過前後で検知出力があらかじめ決めた閾値をまたぐタイミングを検知することで、テストパッチの位置を特定することができる。
When performing registration correction based on the detection result of the specularly reflected light, the
また、正反射光検知の場合、反射物の表面凹凸によって、反射方向が変わり、受光強度が大きく変わる特性を持つ。このため、外部からの異物や中間転写ベルト10の削れ粉などが支持ローラ11上に堆積した際に、赤外光が中間転写ベルト10を透過して異物に照射されると、正反射方向の反射成分が減少することよって、異物をテストパッチと誤検知するおそれがある。本実施例の構成によれば、内面層10bを形成することで、検知手段40からの照射された赤外光の内、中間転写ベルト10の透過分は内面層10bで吸収されるため、このような誤検知を防止することができる。
In addition, in the case of regular reflection light detection, there is a characteristic that the reflection direction changes and the received light intensity greatly changes depending on the surface irregularities of the reflector. For this reason, when foreign matter from the outside, shaving powder or the like of the
本実施例ではレジストレーション補正について説明したが、これに限らず、検知手段40による画像形成条件の補正制御として画像の濃度を補正する濃度補正を行う場合にも、本発明は有効である。以下、図10、図11(a)〜(b)を用いて濃度補正について簡単に説明する。図10は、濃度補正を実行する際に中間転写ベルト10に形成するテストパッチ400の模式図である。図11(a)は、本実施例の構成における、テストパッチ400の検知結果のグラフであり、図11(b)は、中間転写ベルトに内面層10bを設けていない比較例1の構成における、テストパッチ400の検知結果のグラフである。
In the present embodiment, registration correction has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is also effective when performing density correction for correcting the density of an image as correction control for image forming conditions by the detection means 40. Hereinafter, the density correction will be briefly described with reference to FIGS. 10 and 11A to 11B. FIG. 10 is a schematic diagram of a
図10に示すように、濃度補正を行う場合、中間転写ベルト10の第一センサ40aに対応した位置に、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)それぞれで5階調ずつパターンを形成する。第一センサ40aによるテストパッチ400の検知結果はコントローラ274で処理する。具体的には、第一センサ40aの受光光量信号は、A/D(アナログ/デジタル)変換された後にコントローラ274へ出力され、コントローラ274内のCPU276で正味の正反射光量が計算される。そして、この結果をもとに、コントローラ274は、帯電電圧、現像電圧、露光光量等の濃度因子を設定する。濃度因子の設定結果は、コントローラ274内のメモリ275に格納され、画像形成時や次回の濃度補正の実行時などに用いられる。
As shown in FIG. 10, when density correction is performed, yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (Bk) are 5 at positions corresponding to the
ここで、一例として、本実施例の構成における、テストパッチ400のイエロー階調パターンの検知結果を図11(a)に示す。濃度補正では、トナー量(濃度)が100%のパッチ401Yにおける正反射光の検知出力と拡散反射光の検知出力が等しくなるように検知出力を規格化し、正反射出力と散乱反射出力との差分を求めることで正味の正反射光量を算出する。このような演算を行うことで、図11(a)に示すような演算後のグラフが得られ、トナー量と対応した結果を基に濃度補正を行う。本実施例ではイエローを例に説明を行ったが、同様の方法でマゼンタ、シアン、ブラックについても計算ができる。
Here, as an example, FIG. 11A shows the detection result of the yellow gradation pattern of the
図11(b)に示すように、内面層10bを設けていない中間転写ベルトを用いた比較例1の構成においては、トナー量ゼロの場合における演算後の正味の正反射光量が本実施例より低くなる。比較例1の構成においては、発光素子41bから照射された赤外光が中間転写ベルトを透過し、支持ローラ11表面で拡散反射する。この拡散反射光を受光素子43bで検知してしまうことで、図11(b)の点Aで示すように、トナー量がゼロの場合であっても受光素子43bの検知出力がゼロではない結果となる。その結果、図11(a)と図11(b)に示すように、内面層10bを有する中間転写ベルト10を用いた本実施例の構成におけるダイナミックレンジに対して、比較例1の構成におけるダイナミックレンジが狭くなってしまう。したがって、濃度補正においても、本実施例のように、内面層10bを形成し、基層10aの透過光を内面層10bによって吸収することが望ましい。
As shown in FIG. 11B, in the configuration of Comparative Example 1 using the intermediate transfer belt not provided with the
本実施例では中間転写ベルト10の基材の樹脂材料としてPENを使用したが、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂などを使用することができる。さらに、求められる性能に応じて、他に、導電剤としての導電ポリマーや電解質、相溶化剤、分散剤、各種フィラーなどの添加剤を付与することができる。
In this embodiment, PEN is used as the resin material for the base material of the
なお、本実施例では、基層10aへ添加される着色剤として染料が0.1質量%添加されているが、さらに着色剤を添加することでより赤外光の透過を抑制することができる。基層10aは、内面層10bと比べて厚いため、少ない添加量で赤外光の透過を抑制することができる。ただし、中間転写ベルト10の電気抵抗のばらつきや成形性に問題のない範囲とするために、基層10aへの着色剤の添加は0.5質量%以下の範囲で調整するのが望ましい。
In this embodiment, 0.1% by mass of a dye is added as a colorant added to the
また、本実施例では厚さ1μmの内面層10bにフタロシアニン系の染料色素を50質量%添加しているが、赤外光の透過をより抑制するためには、内面層10bをより厚くすればよい。例えば、内面層10bの厚さを2μmとすると、厚さ2μm中に添加されるフタロシアニン系の染料色素量は、厚さが1μmの時と比べて2倍となるため赤外光の透過がより軽減される。内面層10bの厚さを4μmまで厚くすると、透過率はほぼ0%となる。
In this embodiment, 50% by mass of a phthalocyanine-based dye pigment is added to the
内面層10bの膜厚が1μmであっても、フタロシアニン系の染料色素を増加することで赤外光の透過率を低くすることが可能である。例えば、染料色素を75質量%添加すると透過率はほぼ0%となる。フタロシアニン系の染料色素の添加量は、材料コストや所望のダイナミックレンジが得られる範囲を鑑みて、適宜調整すればよい。本実施例の画像形成装置100の構成では、フタロシアニン系の染料色素の添加量が40質量%以上であれば赤外光の透過率は4%以下となり、十分な効果が得られる。また、内面層10bの厚みは、赤外光の透過率を鑑みて1μm以上であればよく、中間転写ベルト10の硬度が高くなることによる中間転写ベルト10の割れの防止を鑑みて、適度な柔軟性を確保するために10μm以下であればよい。
Even if the film thickness of the
内面層10bとして使用する材料としてはポリウレタンを使用しているが、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂などを使用することができる。また、内面層10bの成形方法としては、スプレーコーティング以外にも、例えばスピンコート、ロールコートによる基材との二色成形などが挙げられる。更に、本実施例においては、内面層10bを中間転写ベルト10の内周面側に形成したが、これに限らず、中間転写ベルト10の外周面側に本実施例の赤外光吸収層を設けても、本実施例と同様の効果を得ることが可能である。中間転写ベルト10の外周面側に赤外光吸収層を設ける場合、本実施例の内面層10bと同様にスプレーコーティングによって形成しても良く、上述した他の方法によって形成しても良い。
Polyurethane is used as the material used for the
本実施例においては、検知手段40として、正反射光と拡散反射光を検知できる第一センサ40aと、拡散反射光を検知できる第二センサ40bとをそれぞれ設ける構成について説明した。しかし、これに限らず、2つのセンサの両方を正反射光と拡散反射光とを検知できるセンサとしても良い。また、第二センサ40bとして、正反射光を検知する受光素子のみを設け、拡散反射光を検知する受光素子を設けない構成としても良く、片方は正反射光を検知しもう片方は拡散反射光を検知するセンサとしても良い。本実施例のように、2つのセンサの両方を正反射光と拡散反射光とを検知できるセンサとしない構成によれば、第二センサ40bに正反射光を検知する受光素子を設けないことから、第二センサ40bの構成の簡略化やコストダウンを達成することが可能である。
In the present embodiment, the configuration in which the
また、レジストレーション補正を行う際に主走査方向の位置ずれを検知するためには、本実施例のように2つのセンサを設けることが好ましいが、これに限らず、第一センサ40aを1つだけ設けても良く、センサの数を増やして3つ以上としても良い。
Further, in order to detect a positional deviation in the main scanning direction when performing registration correction, it is preferable to provide two sensors as in the present embodiment, but the present invention is not limited to this, and one
本実施例においては、中間転写ベルト10の基層10aの内周面側全面に内面層10bを形成した。しかし、これに限らず、図12に示すように、第一センサ40a及び第二センサ40bに対応する位置にのみ内面層10bを形成してもよい。少なくとも、中間転写ベルト10の幅方向に関して、第一センサ40aと第二センサ40bとが配置されている位置と対向する、中間転写ベルト10の一周分の領域に内面層10bを形成していればよい。内面層10bは基層10aの裏側にスプレーコート、スピンコート、ロールコート等によって塗布されるが、塗布領域が大きいほど層の形成に時間を要し、また、塗布領域が大きいほど、材料コストが増大する。したがって、図12のように必要最小限の領域に内面層10bを塗布することで、形成工程時間の短縮や、材料コストを抑えることが可能である。
In this embodiment, the
(実施例2)
実施例1では内面層10bの着色剤としてフタロシアニン系の染料色素を使用する構成について説明した。これに対し、実施例2では、内面層110bの着色剤としてカーボンブラックを用いる構成について説明する。なお、本実施例の構成は、内面層110bの着色剤としてカーボンブラックを用いる点を除いて、実施例1とほぼ同一である。したがって、以下、実施例1と共通する部分に関しては同一の符号を付して説明を省略する。
(Example 2)
In the first embodiment, the configuration in which a phthalocyanine-based dye pigment is used as the colorant for the
染料色素の場合、単一化合物のみの添加であると特定波長領域では吸収効率は高い一方で、その他の波長領域では吸収効率が低下する。このため、例えば、図13に示すような波長領域に分布を持つ発光素子や、発光素子の個体バラつきによってピーク波長にバラつきがある場合、一部の波長領域の照射光が内面層10bを透過してしまう可能性がある。内面層10bによって赤外光を吸収する効果を十分に得るためには、発光素子41a,41bのピーク波長である800nm付近の赤外光を広く吸収できるような色素を添加する必要がある。しかしながら、着色剤として染料色素を用いる場合は、複数の化合物を混合して添加する必要があり、添加量が多くなってしまうおそれがある。
In the case of a dye pigment, when only a single compound is added, the absorption efficiency is high in a specific wavelength region, while the absorption efficiency is decreased in other wavelength regions. For this reason, for example, when the light emitting elements having a distribution in the wavelength region as shown in FIG. 13 or the peak wavelength varies due to individual variation of the light emitting elements, the irradiation light in a part of the wavelength region is transmitted through the
そこで、本実施例では、内面層110bに対して、少量の添加量で赤外波長領域の光を広く吸収できる着色剤としてカーボンブラックを添加している。図14は、実施例1及び実施例2の各中間転写ベルトにおける、着色剤の添加量と赤外光の透過率との関係を説明するグラフである。図14に示すように、同じ添加量で比較した場合、内面層110bにカーボンブラックを添加した中間転写ベルト110における赤外光の透過率は、内面層10bにフタロシアニン系の染料色素を添加した中間転写ベルト10における赤外光の透過率よりも低い。
Therefore, in this embodiment, carbon black is added to the inner surface layer 110b as a colorant that can absorb a wide range of light in the infrared wavelength region with a small addition amount. FIG. 14 is a graph illustrating the relationship between the amount of colorant added and the infrared light transmittance in each of the intermediate transfer belts of Example 1 and Example 2. As shown in FIG. 14, when compared with the same addition amount, the infrared light transmittance in the intermediate transfer belt 110 in which carbon black is added to the inner surface layer 110b is intermediate between the addition of a phthalocyanine-based dye pigment to the
即ち、着色剤としてカーボンブラックを用いる場合、フタロシアニン系の染料色素よりも少ない添加量で同等の赤外光の吸収効率が得られる。このように、本実施例では内面層110bへの着色剤としてカーボンブラックを添加することで、実施例1と同様の効果が得られるだけでなく、赤外光の吸収率をより向上させた内面層110bを得ることが可能となる。 That is, when carbon black is used as the colorant, the same infrared light absorption efficiency can be obtained with a smaller addition amount than the phthalocyanine dye pigment. As described above, in this embodiment, by adding carbon black as a colorant to the inner surface layer 110b, not only the same effects as those of the first embodiment can be obtained, but also the inner surface of which the infrared light absorption rate is further improved. It becomes possible to obtain the layer 110b.
なお、本実施例の構成では、内面層110bに対するカーボンブラックの添加量が、5質量%以上であれば赤外光の透過率が4%以下となり、十分な効果が得られる。一方で、内面層110bに対するカーボンブラックの添加量が多くなると中間転写ベルト110を回転移動させた際に、支持ローラ11、12、13と接触することによって内面層110bが削れる場合がある。したがって、内面層110bに対するカーボンブラックの添加量は、5質量%〜50質量%以下とするのが望ましい。より好ましくは5%〜20%の範囲とするのが好ましい。
In the configuration of this example, if the amount of carbon black added to the inner surface layer 110b is 5% by mass or more, the infrared light transmittance is 4% or less, and a sufficient effect is obtained. On the other hand, when the amount of carbon black added to the inner surface layer 110b increases, the inner surface layer 110b may be scraped by contact with the
また、本実施例においては、カーボンブラックを添加することによって基層110aと内面層110bの電気抵抗が異なる中間転写ベルト110を用いており、基層110aと比べて内面層110bの電気抵抗を低く設定している。ここで、中間転写ベルト110に関して、外周面側(基層110a側)から測定した表面抵抗率を基層110aの電気抵抗とし、内周面側(内面層110b側)から測定した表面抵抗率を内面層110bの電気抵抗と定義する。即ち、本実施例の中間転写ベルト110は、外周面側から測定した表面抵抗率と内周面側から測定した表面抵抗率の値が異なり、内周面側から測定される表面抵抗率の方が外周面側から測定される表面抵抗率よりも電気抵抗値が小さい。 Further, in this embodiment, the intermediate transfer belt 110 in which the electric resistance of the base layer 110a and the inner surface layer 110b is different by adding carbon black is used, and the electric resistance of the inner surface layer 110b is set lower than that of the base layer 110a. ing. Here, regarding the intermediate transfer belt 110, the surface resistivity measured from the outer peripheral surface side (base layer 110a side) is defined as the electric resistance of the base layer 110a, and the surface resistivity measured from the inner peripheral surface side (inner surface layer 110b side) is defined as the inner surface layer. It is defined as an electric resistance of 110b. That is, the intermediate transfer belt 110 of this embodiment has different surface resistivity values measured from the outer peripheral surface side and surface resistivity values measured from the inner peripheral surface side, and the surface resistivity measured from the inner peripheral surface side is different. Is smaller than the surface resistivity measured from the outer peripheral surface side.
更に、本実施例における中間転写ベルト110は、基層110aと内面層110bとの電気抵抗と厚みの関係から、中間転写ベルト110の体積抵抗率は基層110aの電気抵抗を反映する。標準環境(温度23℃湿度50%)において、中間転写ベルト110の外周面側から測定した表面抵抗率は3.2×109Ω/□であり、中間転写ベルト110の内周面側から測定した表面抵抗率は、1.0×106Ω/□であった。また、体積抵抗率は5×109Ω・cmであった。中間転写ベルト110の好ましい抵抗率の範囲は、表面抵抗率で5.0×108Ω/□〜1.0×1011Ω/□であり、体積抵抗率で5.0×108Ω・cm〜8.0×1011Ω・cmである。
Further, in the intermediate transfer belt 110 in this embodiment, the volume resistivity of the intermediate transfer belt 110 reflects the electric resistance of the base layer 110a because of the relationship between the electrical resistance and thickness of the base layer 110a and the inner surface layer 110b. In a standard environment (
ここで、本実施例の構成における中間転写ベルト110の抵抗率は、以下の範囲に設定されることが望ましい。基層110aの電気抵抗、即ち、中間転写ベルト110外周面側から測定した表面抵抗率は、5.0×108Ω/□〜1.0×1012Ω/□の範囲内に設定することが好ましい。より好ましくは、1.0×109.5Ω/□〜1.0×1011Ω/□である。また、内周面側の好ましい抵抗率の範囲は、表面抵抗率で1.0×107Ω/□以下、より好ましくは1.0×106Ω/□以下である。また、体積抵抗率で5.0×108Ω・cm〜8.0×1011Ω・cmである。 Here, it is desirable that the resistivity of the intermediate transfer belt 110 in the configuration of this embodiment be set in the following range. The electric resistance of the base layer 110a, that is, the surface resistivity measured from the outer peripheral surface side of the intermediate transfer belt 110 may be set in the range of 5.0 × 10 8 Ω / □ to 1.0 × 10 12 Ω / □. preferable. More preferably, it is 1.0 × 10 9.5 Ω / □ to 1.0 × 10 11 Ω / □. The preferable resistivity range on the inner peripheral surface side is 1.0 × 10 7 Ω / □ or less, and more preferably 1.0 × 10 6 Ω / □ or less in terms of surface resistivity. The volume resistivity is 5.0 × 10 8 Ω · cm to 8.0 × 10 11 Ω · cm.
中間転写ベルト110の体積抵抗率及び表面抵抗率は、三菱化学株式会社のHiresta−UP(MCP−HT450)を用いて、温度23℃、湿度50%の測定環境のもとで測定した。体積抵抗率の測定は、リングプローブのタイプUR(型式MCP−HTP12)を使用し、中間転写ベルト110の外周面側からプローブを当て、印加電圧100[V]、測定時間10秒の条件で行った。表面抵抗率の測定は、リングプローブのタイプUR100(型式MCP−HTP16)を使用し、外周面側は印加電圧100V、測定時間10秒、内周面側は印加電圧10[V]、測定時間10秒の条件で行った。中間転写ベルト110の内周面側の表面抵抗率は、内面層110b側にプローブを当てて測定し、中間転写ベルト110の外周面側の表面抵抗率は、基層110a側にプローブを当てて測定した。
The volume resistivity and surface resistivity of the intermediate transfer belt 110 were measured using a Hiresta-UP (MCP-HT450) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation under a measurement environment at a temperature of 23 ° C. and a humidity of 50%. The volume resistivity is measured by using a ring probe type UR (model MCP-HTP12), applying the probe from the outer peripheral surface side of the intermediate transfer belt 110, and applying voltage 100 [V] and measuring
(実施例3)
実施例2では着色剤としてカーボンブラックを添加したが、カーボンブラックは3nm〜500nmの直径を持つ粒子の凝集体であり、粒子径や凝集体の構造によって、赤外光の透過率が変化する。粒子径が小さいほど、赤外光の透過率は減少する傾向にあるものの、カーボンブラックの分散性が低下する傾向にあり、透過率のムラが生じる場合がある。また、凝集体の構造が大きくなると分散性が向上して透過率のムラは軽減する方向にある一方で、赤外光の透過率は上昇する傾向にある。着色剤としてカーボンブラックを用いる場合、カーボンブラックの添加量を増やすことで、赤外光の透過率の低減と、透過率のムラの抑制を両立させることが可能である。
(Example 3)
In Example 2, carbon black was added as a colorant. Carbon black is an aggregate of particles having a diameter of 3 nm to 500 nm, and the transmittance of infrared light varies depending on the particle diameter and the structure of the aggregate. As the particle size is smaller, the transmittance of infrared light tends to decrease, but the dispersibility of carbon black tends to decrease, and the transmittance may be uneven. Further, when the aggregate structure is increased, the dispersibility is improved and unevenness in transmittance tends to be reduced, while the transmittance of infrared light tends to increase. When carbon black is used as the colorant, it is possible to achieve both reduction in infrared light transmittance and suppression of transmittance unevenness by increasing the amount of carbon black added.
そこで、実施例3では、より少量の添加量で赤外光の透過率を低減させることが可能な着色剤として内面層210bにカーボンナノチューブを添加することを特徴とする。なお、本実施例の構成は、内面層210bの着色剤としてカーボンナノチューブを用いる点を除いて、実施例1とほぼ同一である。したがって、以下、実施例1と共通する部分に関しては同一の符号を付して説明を省略する。 Therefore, the third embodiment is characterized in that carbon nanotubes are added to the inner surface layer 210b as a colorant capable of reducing the transmittance of infrared light with a smaller addition amount. The configuration of this example is substantially the same as that of Example 1 except that carbon nanotubes are used as the colorant for the inner surface layer 210b. Therefore, in the following description, the same reference numerals are assigned to portions common to the first embodiment, and description thereof is omitted.
本実施例では、中間転写ベルト210の内面層210bの基材であるポリウレタンに、一般的な炭素6員環構造が連なった円筒構造のカーボンナノチューブを分散させている。円筒構造のカーボンナノチューブを着色剤として用いることで、中間転写ベルト210の基層210aを透過した赤外光は、内面層210bに分散されたカーボンナノチューブの円筒構造内で反射と減衰を繰り返し消滅する。これにより、本実施例においては、実施例1及び実施例2と同様の効果を得られるだけでなく、着色剤の添加量を少なくしつつ赤外光の透過性を低くした中間転写ベルト210を得ることが可能である。 In this embodiment, cylindrical carbon nanotubes in which general carbon six-membered ring structures are connected are dispersed in polyurethane which is a base material of the inner surface layer 210b of the intermediate transfer belt 210. By using the carbon nanotubes having a cylindrical structure as a colorant, the infrared light transmitted through the base layer 210a of the intermediate transfer belt 210 is repeatedly reflected and attenuated within the cylindrical structure of the carbon nanotubes dispersed in the inner surface layer 210b. As a result, in this embodiment, the intermediate transfer belt 210 that not only obtains the same effects as those of the first and second embodiments but also reduces the amount of the colorant added while reducing the infrared light transmission property. It is possible to obtain.
(実施例4)
実施例1では、基層10aと内面層10bとを有する中間転写ベルト10について説明した。これに対し、図15(a)〜(b)に示すように、実施例4の中間転写ベルト310は、基層310aと、内面層310bと、中間転写ベルト310の移動方向に関して溝を形成された表層310cとを有する点で実施例1とは異なる。図15(a)は、中間転写ベルト310の構成を説明する模式図であり、図15(b)は、中間転写ベルト310の移動方向から見たときの中間転写ベルト310の模式的な断面図である。なお、本実施例の構成は、表層310cを設ける点を除いて、実施例1とほぼ同一である。したがって、以下、実施例1と共通する部分に関しては同一の符号を付して説明を省略する。
Example 4
In the first embodiment, the
図1に示すように、クリーニングブレード16aは、中間転写ベルト10の移動方向に対してカウンター方向から中間転写ベルト310に圧接されている。このため、クリーニングブレード16aと圧接部の摩擦係数が大きい場合は、クリーニングブレード16aのめくれや繰り返し使用による摩耗が懸念される。摩耗が生じると、摩耗箇所を起点にトナーのすり抜けが発生してクリーニング不良となるおそれがある。
As shown in FIG. 1, the
そこで、本実施例においては、図15(a)〜(b)に示すように、クリーニング不良の発生を抑制するために、中間転写ベルト310の表面に、中間転写ベルト310の移動方向に沿って溝c1を形成した表層310c(第3の層)を設けている。溝c1を有する表層310cを設けることにより、クリーニングブレード16aと中間転写ベルト310との接触面積が減少し、中間転写ベルト310とクリーニングブレード16aとの間の摩擦係数を軽減することができる。この結果、画像形成装置100におけるクリーニング性を向上させることが可能である。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIGS. 15A and 15B, in order to suppress the occurrence of defective cleaning, the surface of the
[中間転写ベルトの説明]
図15(b)に示すように、本実施例の中間転写ベルト310は、厚さ方向に関して3層構成となっている。基層310aと内面層310bの構成や形成方法は実施例1と同様である。また、内面層310bに添加する着色剤としては、フタロシアニン系の染料色素、カーボンブラック、カーボンナノチューブなどを使用することができる。本実施例においては、カーボンブラックを10質量%添加しており、内面層310bの表面抵抗率は1.0×106Ω/□であった。なお、本実施例における中間転写ベルト310の基層310a及び内面層310bの電気抵抗の好ましい範囲は、実施例2と同様の範囲であるため、説明を省略する。
[Description of intermediate transfer belt]
As shown in FIG. 15B, the
表層310cは、基層310aの外周面側に、アクリル樹脂を基材として、抵抗調整剤と表面潤滑剤とが添加された厚さが約2μmの透明な層であり、基層310aよりも光透過率が高い層である。なお、抵抗調整剤としてはアンチモンドープを、表面潤滑剤としてはポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFE)を用いている。表層310cの表面には、中間転写ベルト310の幅方向に関して溝c1が所定の間隔で周期的に形成されている。図15(b)に示すように、溝c1は、溝幅w1が2μm、溝深さdが1μm、溝と溝の間隔である溝ピッチw2が20μmとなるように、表面加工処理によって形成されている。
The
溝ピッチw2は広いほどクリーニングブレード16aと中間転写ベルト310との接触面積が大きくなる。この場合、中間転写ベルト310に残留したトナーがクリーニングブレード16aを通過しにくくなる一方で、クリーニングブレード16aと中間転写ベルト310の接触部においてクリーニングブレード16aが摩耗しやすくなる。一方、溝ピッチw2が狭いほどクリーニングブレード16aと中間転写ベルト310との接触面積は小さくなり、クリーニングブレード16aと中間転写ベルト310との接触部におけるクリーニングブレード16aの摩耗は抑制される。しかし、この場合、中間転写ベルト310に残留したトナーがクリーニングブレード16aと中間転写ベルト310との接触部を通過してしまうことによるクリーニング不良が発生しやすくなる。以上の理由から、本実施例の構成においては、中間転写ベルト310に残留したトナーのすり抜けとクリーニングブレード16aの摩耗性を考慮すると、溝ピッチw2は、3μm〜50μmの範囲とするのが望ましい。
The wider the groove pitch w2, the larger the contact area between the
中間転写ベルト310のように、表層310cに溝形状を形成されている場合、検知手段40から照射された照射光は、溝c1の側面においても反射することになる。図16は本実施例の中間転写ベルトに対して検知手段40から照射された赤外光が反射される様子を示した図である。実施例1で説明した正反射光や拡散反射光に加えて、本実施例では、溝c1での拡散反射光や、表層310cで屈折された正反射光などが増えるため、受光素子43aで受光する反射光が増大する傾向にある。
When the groove shape is formed on the
図17(a)は、本実施例及び比較例2の中間転写ベルトを用いた場合の、中間転写ベルトの表面と中間転写ベルトに形成したテストパッチからの拡散反射光を受光素子43aで検知した結果である。また、図17(b)は、図17(a)の検知結果に基づいて、本実施例及び比較例2における、テストパッチの検知出力から中間転写ベルトの表面の検知出力を割った比であり、ダイナミックレンジの指標である。なお、比較例2の中間転写ベルトは、本実施例の中間転写ベルト310における内面層310bを有さず、基層310aと表層310cに対応する層のみを有する構成である。
FIG. 17A shows the diffuse reflection light from the surface of the intermediate transfer belt and the test patch formed on the intermediate transfer belt detected by the
図17(a)に示すように、本実施例の構成では、受光素子43aによって得られた中間転写ベルト310の表面からの拡散反射光の検知結果は0.5Vであった。これは、中間転写ベルト310の基層310aからの拡散反射光に加えて、表層310cの溝c1部分で生じる拡散反射光や、溝c1部分で屈折した正反射光を検知した結果である。実施例1と同様、発光素子41aから照射された赤外光の一部は、基層310aを透過した後に内面層310bで吸収される。
As shown in FIG. 17A, in the configuration of this example, the detection result of the diffuse reflected light from the surface of the
一方、比較例2の構成では、中間転写ベルトの表面からの拡散反射光の検知結果は2.4Vであり、本実施例と比べて高い値となった。これは、比較例2の構成においては、中間転写ベルトの表面で反射された拡散反射光や、表層の溝部分で生じる拡散反射光や、溝部分で屈折した正反射光に加えて、中間転写ベルトを透過した一部の赤外光が支持ローラ11の表面で拡散反射されるためである。
On the other hand, in the configuration of Comparative Example 2, the detection result of the diffuse reflected light from the surface of the intermediate transfer belt was 2.4 V, which was a higher value than that of the present example. This is because, in the configuration of Comparative Example 2, in addition to the diffuse reflection light reflected on the surface of the intermediate transfer belt, the diffuse reflection light generated in the groove portion of the surface layer, and the regular reflection light refracted in the groove portion, the intermediate transfer This is because part of infrared light transmitted through the belt is diffusely reflected on the surface of the
また、図17(a)に示すように、本実施例の構成では、受光素子43aによって得られたテストパッチからの拡散反射光の検知結果は2.1Vであった。一方、比較例2の構成では、テストパッチからの拡散反射光の検知結果は、3.3Vであり、本実施例と比べて高い値となった。これは、内面層310bを有さない比較例2の構成においては、テストパッチで反射された拡散反射光などに加えて、テストパッチと中間転写ベルトを透過した一部の赤外光が支持ローラ11の表面で拡散反射されるためである。
Further, as shown in FIG. 17A, in the configuration of this example, the detection result of the diffuse reflected light from the test patch obtained by the
図17(b)に示すように、本実施例の構成においてはダイナミックレンジの値が4.4であった。この結果から、中間転写ベルト310の継時劣化や検知手段40の各センサの汚れ等の外乱によらず、本実施例の構成においては、実施例1と同様に安定して画像形成条件の補正制御を行うことができる。一方で、比較例2の構成においてはダイナミックレンジの値が1.7であり、本実施例よりも低い値となった。即ち、比較例2の中間転写ベルトを用いた場合、中間転写ベルトの継時劣化やセンサの汚れなどの外乱によっては、ダイナミックレンジをしっかり確保することができず、画像形成条件の補正制御を安定して実施できない可能性がある。
As shown in FIG. 17B, in the configuration of this example, the value of the dynamic range was 4.4. As a result, in the configuration of this embodiment, the image forming condition can be corrected stably in the same manner as in the first embodiment, regardless of disturbances such as deterioration of the
以上説明したように、本実施例によれば、中間転写ベルト310の表層310cに溝c1を形成することで表層310cからの拡散反射光によるダイナミックレンジが低下する場合でも、内面層310bを設けることで安定して補正制御を行うことができる。したがって、本実施例の構成においても、実施例1〜3と同様の効果を得ることができる。また、表層310cに溝c1を形成することによって、画像形成装置100におけるクリーニング性を向上させることが可能である。
As described above, according to the present embodiment, the
ここで、中間転写ベルト310の表層310cに溝形状を形成する手段としては、研磨加工、切削加工、インプリント加工、などの手段を用いることが可能である。本実施例における、表層310cに溝c1が施された中間転写ベルト310は、これらの形成手段のなかから好ましいものを適宜選択し利用することで、得ることが可能である。中でも加工コストや生産性の観点から、表層310cの基材としてのアクリル樹脂の光硬化性を活かした、インプリント加工を行うのが好適である。また、このようなインプリント加工に限らず、アクリル樹脂を硬化させた後にラッピング処理を施すことで、溝形状を形成してもよい。
Here, as a means for forming the groove shape on the
本実施例においては、中間転写ベルト310の幅方向に関して複数の溝c1を周期的に形成する構成について説明したが、これに限らず、溝c1は必ずしも周期性があるものでなくても良い。少なくとも、発光素子41a、41bから照射された赤外光が当たる領域に溝c1が形成されていれば、上述した表層310cからの拡散反射光によるダイナミックレンジが低下する可能性がある。すると、このような場合に中間転写ベルト310bを設けることで、本実施例で説明した効果を十分に得ることができる。
In the present embodiment, the configuration in which the plurality of grooves c1 are periodically formed in the width direction of the
また、溝c1は、中間転写ベルト310の移動方向に関して、中間転写ベルト310の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良い。即ち、溝c1は、中間転写ベルト310の一周にわたって断続的に形成されていてもよい。さらに、溝c1は、中間転写ベルト310の移動方向に直交する幅方向に対して交差する方向に沿って延在していればよく、中間転写ベルト310の移動方向に対して角度を有した状態で形成されていても良い。ただし、クリーニングブレード16aとの間の摩擦係数を低減する効果を得るためには、中間転写ベルト310の移動方向に対して溝c1が延在する方向がなす角度は、好ましくは45°以下、より好ましくは10°以下である。
Further, the groove c <b> 1 may not be formed continuously over the circumference of the
なお、実施例1〜4においては、中間転写ベルトを用いた中間転写方式の画像形成装置100について説明したが、これに限らず、転写材Pを搬送する搬送ベルトを有する直接転写方式の画像形成装置であっても上述の効果を得ることが可能である。
In the first to fourth embodiments, the intermediate transfer type
1 感光ドラム
10 中間転写ベルト
10a 表層
10b 基層
40 検知センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (19)
前記ベルトは、前記ベルトの厚さ方向に関して、前記ベルトを構成する複数の層のうち最も厚い層であってイオン導電剤を添加された層である第1の層と、前記第1の層よりも光透過率が低い第2の層と、を有することを特徴とする画像形成装置。 When an image carrier that carries a toner image, a belt that can move in contact with the image carrier, a detection toner image transferred from the image carrier to the belt, and light applied to the belt Detecting means for detecting reflected light from the belt and the detection toner image, and control means for executing correction control of an image forming condition of an image formed by the toner image based on a detection result of the detection means. In an image forming apparatus comprising:
The belt includes a first layer which is the thickest layer among the plurality of layers constituting the belt and to which an ionic conductive agent is added in the thickness direction of the belt, and the first layer. And a second layer having a low light transmittance.
前記第3の層は、前記クリーニング部材と当接する表面に複数の溝が形成されていることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。 A cleaning member that contacts the third layer in a counter direction with respect to the moving direction of the belt and collects toner remaining on the belt;
The image forming apparatus according to claim 5, wherein the third layer has a plurality of grooves formed on a surface in contact with the cleaning member.
前記第2の層は、前記ベルトの移動方向に関して、前記検知部材と対向する位置における前記ベルトの一周分の領域にのみ形成されていることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の画像形成装置。 The detection means includes a detection member having a light emitting element that irradiates infrared light toward the belt, and a light receiving element that reflects infrared light reflected from the belt,
The said 2nd layer is formed only in the area | region for one round of the said belt in the position facing the said detection member regarding the moving direction of the said belt. The image forming apparatus described in 1.
前記第一検知部材は、前記ベルトに向けて赤外光を照射する発光素子と、前記発光素子から前記ベルトに向けて赤外光を照射した場合に、前記ベルトからの正反射光を検知する受光素子と、前記ベルトからの拡散反射光を検知する受光素子と、を有することを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の画像形成装置。 The detection means includes a first detection member and a second detection member that are disposed on opposite sides of the belt with respect to a width direction orthogonal to the moving direction of the belt.
The first detection member detects regular reflection light from the belt when the light emitting element irradiates infrared light toward the belt and infrared light is irradiated from the light emitting element toward the belt. The image forming apparatus according to claim 1, further comprising: a light receiving element; and a light receiving element that detects diffuse reflection light from the belt.
18. The belt according to claim 1, wherein the belt is a conveyance belt that conveys a transfer material, and the toner image carried on the image carrier is transferred to a transfer material that is conveyed by the conveyance belt. The image forming apparatus according to claim 1.
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