JP3680930B2

JP3680930B2 - 転写ベルト及びその製造方法

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Publication number: JP3680930B2
Application number: JP2000381502A
Authority: JP
Inventors: 正人村山; 敏彦山▲崎▼; 健井熊
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2000-12-15
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2018-03-30
Also published as: JP2001215817A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真技術を用いて画像を形成するプリンター、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置に関する。特にその転写ベルト及びその製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成装置の一つの形式として、感光体等の静電像担持体に形成された静電像をトナーにより現像し、このトナー像をいったんエンドレスベルト状に形成された転写ベルトに位置を合わせて転写し、これによって得られたトナー像を転写材に転写させるようにする方式がある。
【０００３】
図３にこの形式の画像形成装置の一例の概略構造を示す。この画像形成装置イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナーを用いてフルカラー画像を形成することのできる装置である。
【０００４】
この画像形成装置では、感光体１０２は図示されない駆動装置によって矢印１２５の方向へ回転し、この回転方向に対し上流側から感光体クリーナー１０６、除電ユニット１０３、帯電ローラー１０４が設けられ、下流側には離接可能なイエロートナー現像器１０５Ｙ、マゼンタトナー現像器１０５Ｍ、シアントナー現像器１０５Ｃ、ブラックトナー現像器１０５Ｂが配置されている。
【０００５】
感光体１０２の表面はアースされた円筒状の導電基材層１０２Ａと、その表面に形成された感光層１０２Ｂから構成され、感光体１０２表面に外接する帯電ローラー１０４により均一にある電位(例えば−７００Ｖ)に帯電される。一様に帯電した感光体１０２の外周面にレーザー書き込みユニット１０１よりシアン、マゼンタ、イエロー、ラック色に現像されるべき画像情報信号で変調されたレーザー光線が照射され、その照射された部分が導電性を示すことから感光体表面電位が導電基材１０２Ａに流れ、感光体外周面上に静電像(例えば−１００Ｖ)が形成される。
【０００６】
次に感光体１０２表面にトナー現像器１０５Ｙ〜１０５Ｂの内任意の１個を接触させ、残りの現像器を離間させるとともに図示されない電源の電界作用によって負帯電性カラートナーが反転現像され、感光体１０２上において静電転写され顕像化する。
【０００７】
一方転写ベルト１２０が感光体１０２に接して従動ローラ１０８と駆動ローラ１０９、バックアップローラー１１０の間に、図示されない付勢装置の作用により一定の張力で張架され、感光体の回転と同期した図示されない駆動装置によって、矢印方向１２６に周動する。このときの転写ベルト１２０表面の周動速度は、感光体表面の回転速度と一致している。
【０００８】
この転写ベルトの内側に転写チャージャー１１７が設けられ、この転写チャージャーに図示されない定電圧制御可能な一次バイアス印加電源が接続されている。これにより転写ベルト１２０の表面に感光体１０２の帯電極性と逆極性の転写電圧（一次転写電圧であり、例えば＋６００Ｖ）が印加される。これにより、転写ベルト１２０の表面と感光体１０２の表面との間に電界が発生し、トナーは感光体１０２の表面から転写ベルト１２０の表面に静電的に吸着されるため、トナー像が転写される。
【０００９】
感光体１０２の表面に残留した転写残りトナーは、ブレードを接触させてクリーニングする感光体クリーナー１０６で回収され、続いて感光体表面には除電ユニット１０３により可視光線を照射され、表面電位がリセットされてプロセスが終了する。同様の動作を転写ベルト１２０の位置とレーザー書き込みユニット１０１の発光タイミングの同期を取りながらマゼンタトナー現像器１０５Ｍ、シアントナー現像器１０５Ｃ、ブラックトナー現像器１０５Ｂについても繰り返すことで転写ベルト１２０上に各色のトナーが重ね合わされ、フルカラートナー像が完成する。この間、２次転写ローラー１１３及び転写ベルトのクリーニングユニット１１２は、転写ベルト１２０から離間している。
【００１０】
一方転写材１１９は、転写材カセット１１４より給紙ローラ１１５、転写材搬送ローラ１１６Ａ及び１１６Ｂを経て転写ベルト１２０上のトナー像と同期をとって転写ベルト１２０に送られ、バックアップローラー１１０、導電性の二次転写ローラー１１７によって構成される２次転写部を通過して搬送される。
【００１１】
二次転写ローラ１１３には図示されない定電流制御の高圧電源より転写電圧(二次転写電圧であり、例えば＋１０００Ｖ)が印加されており、接離可能な図示されない付勢装置によって転写ベルト１２０を挟んでバックアップローラー１１０に押しつけられている。したがって転写材表面にも同様の電位が発生し、これにより転写ベルト上に静電的に吸着されたフルカラートナー像は転写材表面に転写される。
【００１２】
トナー像が転写された転写材は、除電チャージャー１２７の作用で静電気が除去され、転写ベルト１２０から分離し、定着器１１８Ａ及び１１８Ｂで定着されてモノクロ画像が完成する。
【００１３】
転写終了後の転写ベルトはクリーニングユニット１１２により残留トナーが清掃される。クリーニングユニットは図２に詳細に示すごとく、転写ベルト２０の表面に先端が圧接する弾性体製クリーニングブレード１５Ａがユニットハウジング１５Ｂ内に設けられ、これにより転写ベルトの表面に付着したトナーが掻き落とされ、ユニットハウジング１５Ｂの底部に設けられた搬送スクリュー１５Ｃによりユニット外に排出される。なお、図３の感光体１０２にセットされている感光体クリーニングユニット１０６もクリーニングユニット１１２と同様の構成である。
【００１４】
ところでこの形式の画像形成装置に使用される転写ベルトとしては、全体が電気的に均一な抵抗体で構成される物や、転写ベルト中に導電層を有しさらにその表面に抵抗体が形成されている物等、種々の構成が提案されており、一般に５０〜１００μｍ程度の厚さの物が使用されている。このようなフィルムを押し出し成形、モールド成形等により継目のないシームレスベルトに形成したり、シート状のフィルムの両端を接合してエンドレスベルト形状に形成したものが使用されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし転写ベルトを継目のないシームレスベルトとして製作した場合、コストが非常に高くつくため、実用上難点がある。またフィルム成型時の基材の収縮等により周長精度が出しにくい等の問題点がある。
【００１６】
一方フィルムベルト同士を重ね合わせてシームベルトにすると接合時は基材の収縮が無いため周長精度は良いが、図２の従来の転写ベルト接合部の概観図に示すごとく接合部２０Ａには必然的に厚さ分の段差が生じる。
【００１７】
この段差の部分が矢印２２の方向に周動中に、クリーニングユニット１５に載置されたクリーニングブレード１５Ａや駆動ローラー２１に引っかかるため接合面に応力がかかり、段差部分から接合剥離が発生してゆき、最終的に転写ベルトの破断を引き起こすという欠点がある。さらに段差にクリーニングブレードがぶつかった場合、ブレード先端がいたんでしまう。
【００１８】
また、この転写ベルトで印字を行った後、転写ベルト２０上に残留した廃トナーをクリーニングブレード１５Ａで掻き取りながらクリーニングを行った場合、接合部２０Ａの段差部はクリーニングブレード１５Ａが全体的に接触できず、クリーニングが充分されずにトナーが残る。
【００１９】
図３に示す画像形成装置に上記転写ベルトを搭載して印字を行った場合、この段差部に残ったトナーが二次転写ローラ１１３に転写し、次に転写材１１９が通過した際転写材の裏面に再度転写することから、鮮明な黒筋状の汚れが発生してしまう。
【００２０】
この問題を解決する手段の一つとして、特開平１−９３７７５号公報にフィルムベルトを重ね合わせて超音波溶着により接合してエンドレスベルト状にした転写ベルトの接合部の段差を、例えばエメリーペーパーで研磨して段差が２０μｍ以下になるように加工することが提案されている。しかし重ね合わせ溶着により接合した継目部を段差が２０μｍ以下になるように研磨したり表面粗さが小さくなるように加工することは、加工工数がかかり、コストアップにつながる。また研磨に伴いベルト表面に研磨傷が入り、この傷に起因するクリーニング不良が発生するという問題がある。
【００２１】
また、実開平４−７０６６８号公報に転写ベルトの表になる面に、転写ベルトの基材フィルム両端部を継目の両側に跨ってのびる同一材質の溶着部材の面に重ねて互いに衝合せ、フィルムの衝合せ面及び転写ベルトと溶着部材との当接面を溶着して形成することが提案されている。
【００２２】
この方法であれば溶着前に溶着ジグにセットした段階ではフィルム両端面の段差はないが、溶着時にはフィルム端部が熱膨張し、フィルム端部同士が押し合うため表面の高さがずれ、段差になったまま溶着されることがある。さらにこの場合、段差になったフィルム端部上の溶着部材が溶着されず溶着部の剥離を引き起こす。
【００２３】
さらに転写ベルトの表になる面に溶着部材を溶着しているため、前記段差部による転写材裏側の汚れを回避出来る程度に段差を低減するには極めて薄い溶着部材を使用せねばならず、接合強度が低下してしまう。
【００２４】
さらに薄い溶着部材は絶縁性も低く、またフィルムの衝合せ面同士は接合されていないため、図３の構成の画像形成装置に使用した場合感光体１０２と転写チャージャー１１７の間で放電が起こり、一次転写電圧の低下を招いて画像品質が悪化する。
【００２５】
そこで本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは接合部の溶着段差がなく、接合強度が大きく、接合部の絶縁性の高いシーム転写ベルトを安価に製造することで、シームレス転写ベルトを使用したのと同じ高品質の画像形成装置を低価格で提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の転写ベルトは、静電潜像担持体上に形成された現像像を直接的もしくは記録材を介して担持する継目部を有する転写ベルトにおいて、前記転写ベルトは少なくとも１表面が中抵抗を有するフィルムからなり、前記継目部はフィルム両端面が離間されており、絶縁性の溶着部材を用いてフィルム裏面よりフィルム両端断面および両端面を接合した構成であり、かつ、前記溶着部材の周方向端部が継目方向に向かって暫時厚みが増していく形状を有していることを特徴とし、
請求項２記載の発明は、請求項１において、前記フィルムは、少なくとも中抵抗層と導電層を有する多層構成であり、前記導電層は中抵抗層よりもベルト表面からみて下層にあることを特徴とし、
請求項３記載の発明は、請求項２において、少なくとも中抵抗層と導電層を有する多層構成の転写ベルトにおいて、前記導電層が継目部においてベルト表面に露出しないことを特徴とし、
請求項４記載の発明は、請求項２において、少なくとも中抵抗層と導電層を有する多層構成の転写ベルトにおいて、前記継目部における耐電圧が１３００Ｖ以上であることを特徴とし、
請求項５記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか記載の発明において、前記溶着部材とフィルム片端部との溶着幅は、端面の厚さ以上であることを特徴とし、
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか記載の発明において、前記転写ベルトにおいて、溶着部材の材質はフィルム端部の接合部分の材質と同一であることを特徴とし、
請求項７記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の発明において、前記転写ベルトにおいて、少なくとも表面が中抵抗を有するフィルムがフッ素樹脂を含むことを特徴とする。
【００２７】
また、請求項８記載の転写ベルトの製造方法は、静電潜像担持体上に形成された現像像を直接的もしくは記録材を介して担持する継目部を有する転写ベルトの製造方法において、少なくとも表面は中抵抗を有するフィルムの両端を隙間を持たせた状態で、フィルム裏面よりフィルム両端部の幅方向に沿って絶縁性の溶着部材を重ねた後、溶着部材の周方向の幅よりも小さい幅を有する溶着手段を用い、フィルム端部にかける圧力を隙間周辺の荷重より大きくし、フィルム両端面と溶着部材との当接面を溶着することを特徴とし、
請求項９記載の発明は、請求項８において、前記隙間の間隔を５０μｍ以上とすることを特徴とし、
請求項１０記載の発明は、請求項８において、前記溶着手段が超音波溶着を用いる手段であることを特徴とし、
請求項１１記載の発明は、前記溶着手段がヒーターによる熱溶着を用いる手段であることを特徴とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明に係わる転写ベルトの継目部の構造を示す転写ベルトの断面図である。
【００２９】
転写ベルト１０の基材には、厚さ５０〜１００μｍのフィルムが使用される。このフィルムの端部１０Ａ及び１０Ｂの両側に、ある幅にまたがって転写ベルト１０の内面になる面全幅にわたって絶縁性の熱可塑性フィルムで作られた溶着部材１１を当接させ、端部１０Ａ及び１０Ｂに隙間１２を持たせたまま、端部１０Ａ及び１０Ｂと溶着部材１１を溶着して接合する。このとき溶着部材１１を融解させ、転写ベルトの隙間１２を埋めつつ転写ベルト１０の表面まで達し、転写ベルト１０の表面になる面とほぼ同じ高さで固化させることでベルト形状とする。
【００３０】
ところで転写ベルト１０の断面部１０Ｃ、１０Ｄは溶融した溶着部材が流れ込んでいるが、転写ベルト表面に達する前に固化が進行しているため、端部１０Ａ、１０Ｂに比べて接合強度は小さくなる。本発明者らの実験によれば、溶着部材とフィルム片端部との溶着幅を端面の厚さ以上とし、その全域を溶着することで基材引っ張り強度と同等の接合強度が得られたが、少なくとも溶着部材の周方向の端部１０Ｅ、及び１０Ｆが溶着されていれば転写ベルトを周動させてもローラーとの接触衝撃による溶着部材の剥離は起こらない。
【００３１】
また、溶着部材１１は転写ベルトの裏面から溶着するため、溶着部材を表面に溶着する従来の形式と違い、溶着部材に厚い物を用いることが出来るため、絶縁性、溶着強度ともに高めることができる。
【００３２】
以下に本発明の装置構成を使用した画像形成装置の例を示す。図３はこの形式の転写ベルトを用いた画像形成装置の一例の概略構造を示す図であり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナーを用いてフルカラー画像を形成することのできる装置である。
【００３３】
この例の画像形成装置では、感光体１０２は図示されない駆動装置によって矢印１２５の方向へ回転し、この回転方向に対し上流側から感光体クリーナー１０６、除電ユニット１０３、帯電ローラー１０４が設けられ、下流側には離接可能なイエロートナー現像器１０５Ｙ、マゼンタトナー現像器１０５Ｍ、シアントナー現像器１０５Ｃ、ブラックトナー現像器１０５Ｂが配置されている。
【００３４】
感光体１０２の表面はアースされた円筒状の導電基材層１０２Ａと、その表面に形成された感光層１０２Ｂから構成され、感光体１０２表面に外接する帯電ローラー１０４により均一にある電位(例えば−７００Ｖ)に帯電される。一様に帯電した感光体１０２の外周面にレーザー書き込みユニット１０１よりシアン、マゼンタ、イエロー、ラック色に現像されるべき画像情報信号で変調されたレーザー光線が照射され、その照射された部分が導電性を示すことから感光体表面電位が導電基材１０２Ａに流れ、感光体外周面上に静電像(例えば−１００Ｖ)が形成される。
【００３５】
次に感光体１０２表面にトナー現像器１０５Ｙ〜１０５Ｂの内任意の１個を接触させ、残りの現像器を離間させるとともに図示されない電源の電界作用によって負帯電性カラートナーが反転現像され、感光体１０２上において静電転写され顕像化する。
【００３６】
一方転写ベルト１２０が感光体１０２に接して従動ローラ１０８と駆動ローラ１０９、バックアップローラー１１０の間に、図示されない付勢装置の作用により一定の張力で張架され、感光体の回転と同期した図示されない駆動装置によって、矢印方向１２６に周動する。このときの転写ベルト１２０表面の周動速度は、感光体表面の回転速度と一致している。
【００３７】
この転写ベルトの内側に転写チャージャー１１７が設けられ、この転写チャージャーに図示されない定電圧制御可能な一次バイアス印加電源が接続されている。これにより転写ベルト１２０の表面に感光体１０２の帯電極性と逆極性の転写電圧（一次転写電圧であり、例えば＋６００Ｖ）が印加される。これにより、転写ベルト１２０の表面と感光体１０２の表面との間に電界が発生し、トナーは感光体１０２の表面から転写ベルト１２０の表面に静電的に吸着されるため、トナー像が転写される。
【００３８】
感光体１０２の表面に残留した転写残りトナーは、ブレードを接触させてクリーニングする感光体クリーナー１０６で回収され、続いて感光体表面には除電ユニット１０３により可視光線を照射され、表面電位がリセットされてプロセスが終了する。同様の動作を転写ベルト１２０の位置とレーザー書き込みユニット１０１の発光タイミングの同期を取りながらマゼンタトナー現像器１０５Ｍ、シアントナー現像器１０５Ｃ、ブラックトナー現像器１０５Ｂについても繰り返すことで転写ベルト１２０上に各色のトナーが重ね合わされ、フルカラートナー像が完成する。この間、２次転写ローラー１１３及び転写ベルトのクリーニングユニット１１２は、転写ベルト１２０から離間している。
【００３９】
一方、転写材１１９は、転写材カセット１１４より給紙ローラ１１５、転写材搬送ローラ１１６Ａ及び１１６Ｂを経て転写ベルト１２０上のトナー像と同期をとって転写ベルト１２０に送られ、バックアップローラー１１０、導電性の二次転写ローラー１１７によって構成される２次転写部を通過して搬送される。
【００４０】
二次転写ローラ１１３には図示されない定電流制御の高圧電源より転写電圧(二次転写電圧であり、例えば＋１０００Ｖ)が印加されており、接離可能な図示されない付勢装置によって転写ベルト１２０を挟んでバックアップローラー１１０に押しつけられている。したがって転写材表面にも同様の電位が発生し、これにより転写ベルト上に静電的に吸着されたフルカラートナー像は転写材表面に転写される。
【００４１】
トナー像が転写された転写材は、除電チャージャー１２７の作用で静電気が除去され、転写ベルト１２０から分離し、定着器１１８Ａ及び１１８Ｂで定着されてモノクロ画像が完成する。
【００４２】
転写終了後の転写ベルトはクリーニングユニット１１２により残留トナーが清掃される。クリーニングユニットは図２に詳細に示すごとく、転写ベルト２０の表面に先端が圧接する弾性体製クリーニングブレード１５Ａがユニットハウジング１５Ｂ内に設けられ、これにより転写ベルトの表面に付着したトナーが掻き落とされ、ユニットハウジング１５Ｂの底部に設けられた搬送スクリュー１５Ｃによりユニット外に排出される。なお、図３の感光体１０２にセットされている感光体クリーニングユニット１０６もクリーニングユニット１１２と同様の構成である。
【００４３】
本構成の画像形成装置の転写ベルトには厚さ５０〜１００μｍの均一な中抵抗値を示すように導電材料(例えばカーボン粉末)を加えたＰＥＴフィルムのベルトが使用されている。ここで言う中抵抗とは、１０７〜１０１４Ω・ｃｍの範囲の抵抗を示す。本構成の画像形成装置の場合、抵抗値がこの値以下であると転写チャージャー１１７から付加される１次転写電流が感光体１０２にそのまま流れてしまい、除電ユニット１０３で除電できないレベルまで感光体表面の電位が上昇するため、前回の転写画像の影響を受けた静電潜像が形成され、次回現像時の画質が悪化する。また感光層１０２Ｂに導電基材層１０２Ａまで貫通するピンホールがあった場合、転写ベルト１２０と導電基材層１０２Ａの間で放電が起こり１次転写電圧が低下して転写不良を起こしたり感光層１０２Ｂが破壊されてしまう。
【００４４】
一方、抵抗値がこの値以上であった場合、転写ベルト上にトナー像が転写されたときの電荷がトナー像が転写材に転写された後も残ってしまい、次回感光体から転写ベルトにトナー像が転写されたとき、前の画像がゴーストとして出現してしまう。よって均一な中抵抗とは前記範囲内にある抵抗値を示す。
【００４５】
本発明では、転写ベルト基材としてＰＥＴフィルムを用いたが、これに限定するものではなく、中抵抗を示す熱可塑性プラスチックフィルム等と同等な性質を有するものならいかなる物でも使用可能である。同様に溶着部材も転写ベルト基材と接合可能な熱可塑性のフィルムであれば何でも使用可能であるが、転写ベルトの基材材質と同じ物を用いるのが転写ベルト接合強度の点からより好ましい。
【００４６】
ところで溶着部材が導電性であった場合、転写ベルトの接合部が感光体１０２と転写チャージャー１１７の間にさしかかったとき前記中抵抗の説明と同様に、転写チャージャー１１７の一次転写電圧が感光体１０２に漏洩し、除電ユニット１０３で除電できないレベルまで感光体表面の電位が上昇するため、継目の形に静電潜像が残ってしまう。また感光層１０２Ｂに導電基材層１０２Ａまで貫通するピンホールがあった場合、転写ベルト１２０と導電基材層１０２Ａの間で放電が起こり１次転写電圧が低下して転写不良を起こしたり感光層１０２Ｂが破壊されたりする。
【００４７】
この時、溶着部材が絶縁性であれば、この現象を阻止できる。この場合、図１に示すように、転写ベルト１０の端部１０Ａ及び１０Ｂと溶着部材１１同士が完全に溶融し、かつ隙間１２に溶着部材が流れ込んで接合されている状態が接合強度の点からも絶縁の点からも望ましいが、ベルト１０の端部１０Ａ及び１０Ｂと溶着部材１１が溶着されている限りは接合強度を維持することが出来、絶縁も維持できる。
【００４８】
図４は、本発明を複層構造の転写ベルトに対して用いた例を示すものであり、転写ベルトの周動方向に平行な断面を示す。転写ベルトの材質としては、転写ベルトの内側になる面に厚さ１００μｍＰＥＴの基材３０Ｃを使用し、ベルト表面に近い面に導電層としてアルミ蒸着膜３０Ｄを有し、さらにベルト表面に近い面すなわちアルミ蒸着膜３０Ｄの表面を中抵抗に調整された厚さ２０μｍの表面抵抗層３０Ｅにより被覆されている。この表面抵抗層３０Ｅには、一般に抵抗調整用の導電性物質を混入した塗料が用いられる。これは図１に示すような導電材を混入した樹脂フィルムと比較すると導電材の分散性が良いため、抵抗値のばらつきが小さくなり、また転写ベルト表面の平滑性も良いという特徴を有する。
【００４９】
このフィルムの端部３０Ａ及び３０Ｂの両側に、ある幅にまたがって転写ベルト３０の内面になる面全幅にわたってＰＥＴフィルムで作られた厚さ７５μｍの溶着部材３１を当接させ、端部３０Ａ及び３０Ｂに隙間３２を持たせたまま、端部３０Ａ及び３０Ｂと溶着部材３１を溶着して接合する。これにより溶着部材３１とＰＥＴの基材３０Ｃを同時に融解、融合させ、転写ベルトの隙間３２を埋めつつ転写ベルト３０の表面になる面とほぼ同じ高さで固化させる。このとき転写ベルト３０の表面と、転写ベルトの隙間３２を埋めた溶着部材表面と間には、溶着部材固化時の体積収縮等により若干の段差が生じるが、通常乾式トナーの粒径は７〜１５μｍ程度であるためこの段差を粒径以下にすることで、転写ベルト３０上に残留した廃トナーが転写ベルト継目の段差に入ることはなくなり、従って転写材裏面に発生する鮮明な黒筋状の汚れは発生しなくなる。
【００５０】
本発明者らの実験結果によれば、この段差が平均１０μｍ以下であれば転写ベルトの継目上のトナー残りがなく、実用的には問題ないことが判明した。
【００５１】
なお、本図面は各層の構造がわかりやすいようにデフォルメされたものであり、実際の縮尺には従っていない。
【００５２】
図５に図４ベルトの周動方向に直行する方向の断面を示す。転写ベルトの表面は全て表面抵抗層３０Ｅで被覆されておらず、図５に示す様に、その端部３３において導電層３０Ｄが露出している。このような構成の転写ベルトにおいては露出した導電層の端部３３から導電層３０Ｄに電荷を与えるが、この場合導電層３０Ｄ全体が均一の電位となるため、導電層３０Ｄから均一の厚さ（例えば２０±２μｍ）で被覆されている表面抵抗層３０Ｅ表面も均一な電位に保つことが出来、帯電したトナーが均一に吸着されるため、感光体表面のトナー像の転写ムラを防止できるいう特徴がある。
【００５３】
図６はこの形式の画像形成装置の一例の概略構造を示す図である。この画像形成装置はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナーを用いてフルカラー画像を形成することのできる装置である。
【００５４】
この例の画像形成装置では感光体２０２は図示されない駆動装置によって矢印２２５の方向に周動し、感光体の回転方向に対し、レーザー書き込みユニット２０１による露光位置の上流側に感光体クリーナー２０６、除電ユニット２０３、帯電ローラー２０４が設けられ、露光位置の下流側には離接可能なイエロートナー現像器２０５Ｙ、マゼンタトナー現像器２０５Ｍ、シアントナー現像器２０５Ｃ、ブラックトナー現像器２０５Ｂが配置されている。
【００５５】
感光体２０２はアースされた円筒状の導電基材２０２Ａ、及びその表面に形成された感光層２０２Ｂから構成され、帯電ローラー２０４により均一にある電位(例えば−７００Ｖ)に帯電され、レーザー書き込みユニット２０１よりブラック、シアン、マゼンタ、イエロー色に現像されるべき画像情報信号で変調されたレーザー光線が照射され、その照射された部分が導電性を示すことから感光体表面電位が導電基材２０２Ａに流れ、感光体外周面上に静電像(例えば−１００Ｖ)が形成される。
【００５６】
次に、感光体２０２表面にカラートナー現像器２０５Ｙ〜２０５Ｂの内任意の１個を接触させ、残りの現像器を離間させるとともに図示されない電源の電界作用によって負帯電性カラートナーが反転現像され、感光体２０２上において静電転写され顕像化する。
【００５７】
転写ベルト２２０が感光体２０２に接して周動するように駆動ローラ２０９と従動ローラ２０８とバックアップローラー２１０の間に図示されない付勢装置の作用で一定の張力で張架され、感光体の駆動装置と同期した図示されない駆動装置によって、矢印２２６の方向に周動する。このとき、転写ベルト２２０表面と感光体２０２表面の回転速度は一致している。
【００５８】
この転写ベルト端部は図５に示すように導電層が露出しており、この部分に図６の電極ローラー２１１が接触して周動している。この電極ローラーに図示されない定電圧制御可能な、一次バイアス印加電源により感光体２０２と逆極性の転写電圧(一次転写電圧であり、たとえば＋６００Ｖ)が印可される。これにより前記導電層と感光体２０２の間に電界が発生し、感光体２０２表面のトナーは転写ベルト２２０に静電的に吸着されるため、トナー像が転写ベルトに転写される。
【００５９】
感光体２０２に残留した転写残りトナーは、ブレードを接触させてクリーニングする感光体クリーナー２０６で回収され、続いて感光体表面電位は除電ユニット２０３により可視光線を照射されリセットされる。
【００６０】
同様の動作を転写ベルト２２０の位置とレーザー書き込みユニット２０１の発光タイミングの同期を取りながらマゼンタトナー現像器２０５Ｍ、シアントナー現像器２０５Ｃ、ブラックトナー現像器２０５Ｂについても繰り返すことで転写ベルト２２０上に各色のトナーが重ね合わされ、フルカラートナー像が完成する。この間２次転写ローラー２１３及び転写ベルトのクリーニングユニット２１２は転写ベルト２２０から離間している。
【００６１】
一方、転写材２１９は、転写材カセット２１４より給紙ローラ２１５、転写材搬送ローラ１１６Ａ及び１１６Ｂを経て転写ベルト２２０上のフルカラートナー像と同期をとって転写ベルト２２０に送られ、バックアップローラ２１０、導電性の二次転写ローラ２１３によって構成される２次転写部を通過して搬送される。
【００６２】
二次転写ローラ２１３には、図示されない定電流制御の高圧電源より転写電圧(二次転写電圧であり、例えば＋１０００Ｖ)が印加されており、接離可能な図示されない付勢装置によって転写ベルト２２０を挟んでバックアップローラー２１０に押しつけられている。したがって転写材表面にも同様の電位が発生し、これにより転写ベルト上に静電的に吸着されたトナー像は転写材表面に転写される。
【００６３】
フルカラートナー像が転写された転写材は、除電チャージャー２１７の作用で転写ベルト２２０から分離され、定着器２１８Ａ及び２１８Ｂで定着され、フルカラー画像が完成する。
【００６４】
転写終了後の転写ベルトはクリーニングユニット２１２により残留トナーが清掃される。クリーニングユニットは、図２に詳細に示すごとく、転写ベルト２０の表面に先端が圧接する弾性体製クリーニングブレード１５Ａがユニットハウジング１５Ｂ内に設けられ、これにより転写ベルトの表面に付着したトナーが掻落され、ユニットハウジング１５Ｂの底部に設けられた搬送スクリュー１５Ｃによりユニット外に排出される。
【００６５】
このとき、転写ベルト２２０の表面抵抗層内にフッ素樹脂に代表される固体潤滑剤を混入しておくと、カラートナーの転写ベルトへのこびり付きを防止でき、残留トナーのクリーニング性が向上する。またクリーニングユニット２１２と転写ベルト２２０との間の摩擦係数が下がるため転写ベルト２２０を周動させるのに要するトルクも小さくなる。この固体潤滑剤混入は、実施例１に示す単層構造の転写ベルトでも可能だが、基材コストの増加を招くため、表層だけにを混入すればよく、固体潤滑剤使用量が少ない複層構造の転写ベルトに適用するほうがより効果的である。この場合、図２に示す従来のベルトの製造方法で本構成のベルトを製造した場合、表面抵抗層と基材の材質が全く異なるため、接合することができないが、本発明による転写ベルト構造によれば十分な接合強度を維持することができる。
【００６６】
ところで、転写ベルトに対向する感光層２０２Ｂに導電性基体２０２Ａまで貫通したピンホールがあり、かつ継目部の溶着部材が導電性であった場合、継目部が感光体に接すると、転写ベルト導電層に加えられた１次転写電圧が導電性基材２０２Ａにそのまま流れ込んでしまい、1次転写電圧が低下して転写不良が発生したり、感光体表層が破壊されたりする。またピンホールがない場合でも除電ユニット２０３で除電出来ないレベルまで感光体表面の電位が上昇するため、静電潜像が転写ベルト継目の形に残ってしまう。
【００６７】
この場合、溶着部材の材質に絶縁性の物質（例えばＰＥＴフィルム）を用いれば、図４に示すごとく継目部の導電層を絶縁材で覆う事が出来、導電層が転写ベルト表面に露出しないため、かかる問題を解決することが出来る。本構成の画像形成装置の一次転写電圧と感光体表面の電位差は１３００Ｖであるため、溶着部材の耐電圧は１３００Ｖ以上とすることで、一次転写電圧漏洩による静電潜像攪乱や感光体破壊が発生しなくなる。
【００６８】
また、本構成の転写ベルトにおいては、転写ベルトの内面を構成するフィルム材質はＰＥＴに限定される物ではなく、プラスチックフィルム等の同等の性質を有する材質で、かつ熱可塑性を有するものならばいかなる物でも良い。同様に導電層の材質もアルミ蒸着膜に限定されず、良導電体でベルトの周動によっても破壊されず、導電層下面の物質と、導電層上面の表面抵抗層との密着性の良いもので有れば何でも使用出来る。
【００６９】
同様に溶着部材の材質もＰＥＴに限定される物でなく、プラスチックフィルム等の同等の性質を有する材質で、かつ絶縁性と熱可塑性を有するものならばいかなる物でも良いが、転写ベルトの基材材質と同じ物を用いるのが転写ベルト接合強度の点からより好ましい。
【００７０】
図７は、本発明に係わる転写ベルトの一製造法の断面を示す。この例では転写ベルトの基材４０として、均一な中抵抗を有し、かつ熱可塑性の厚さ５０〜１００μｍのフィルム(例えばカーボンフィラーを混入して抵抗値を調整したＰＥＴフィルム)を使用している。
【００７１】
このフィルムの端部４０Ａ及び４０Ｂを転写ベルトの外面になる面を下に向け、フィルムの端部同士に隙間４５を持たせて表面温度が室温と同等になった平坦な耐熱性のテーブル４２に載置する。
【００７２】
フィルムの端部４０Ａ及び４０Ｂの両側に、ある幅にまたがって転写ベルトの内面になる面全幅にわたって絶縁性かつ熱可塑性のフィルムで作られた溶着部材４１を当接させる。この溶着部材４１の上から図示されない超音波加振装置に接続された超音波ホーン４３を適当な圧力で矢印４４の方向に押しつけ、フィルムの端部４０Ａ及び４０Ｂと溶着部材４１の間を振動させることで摩擦熱を生じる。これにより溶着部材４１とフィルムの端部４０Ａ及び４０Ｂとが融解、融合し、融合した融解物が、押しつけられた超音波ホーン４３によって隙間４５へと押し出され、隙間４５を埋めつつ転写ベルト４０の表面まで達し、前記平坦なテーブル４２に接する。この瞬間融解物は転写ベルト４０の表面とほぼ同じ高さで固化し、転写ベルト４０の継目表面の段差が埋まる。超音波ホーン４３は図面に垂直な方向に移動し、それに従い転写ベルト全面が溶着されてゆく。
【００７３】
この時の隙間量は、転写ベルトの基材や溶着部材の材質や形状、超音波溶着の条件により決まるが、我々の実験結果では本構成の転写ベルトに対し厚さ７５μｍのＰＥＴフィルムを溶着部材に用いて超音波溶着を行った場合、５０μｍ以下の隙間用では溶着材が表面まで上昇せず、摩擦熱で膨張したフィルムの端部４０Ａ及び４０Ｂが相互に乗り上げてしまい、溶着部材５１とフィルムの端部４０Ａ及び４０Ｂの間の融合が見られなかった。よって隙間量としては５０μｍ以上が望ましい。
【００７４】
この超音波ホーン先端の転写ベルト周方向の幅は任意であるが、この幅が溶着部材のそれよりも狭い場合、超音波ホーンを複数回図面と垂直方向に往復させないと溶着部材全域の溶着が出来ず、また超音波ホーン先端から溶解した溶着部材がはみ出すのでバリとなる。これに対し超音波ホーン先端の溶着部材周方向の幅を前記溶着部材の周方向の幅より大きくすることで１回の溶着で溶着部材全域の溶着が可能になる。
【００７５】
また、この例では溶着部材とフィルムベルトの溶着手段として超音波溶着を行っているが溶着手段は超音波溶着に限定するものではなく、例えばヒーターによる熱溶着をもちいても効果は同じである。この場合、超音波溶着よりも広い範囲を一度に溶着出来るため、下降時間を短縮できるという特徴がある。その際にも熱溶着装置の周方向の幅を溶着部材の周方向の幅より大きくすることで１回の溶着で溶着部材全域の溶着が可能になる。
【００７６】
図８は、本発明に係わる転写ベルトの一製造法の断面を示す。この例では転写ベルトの基材として、、転写ベルトの内側になる面に厚さ１００μｍＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）の基材５０Ｃを使用し、ベルト表面に近い面に導電層としてアルミ蒸着膜５０Ｄを有し、さらにベルト表面に近い面すなわちアルミ蒸着膜５０Ｄの表面を、中抵抗層としてウレタン樹脂系水溶性塗料をベースにし、固体潤滑剤としてフッ素樹脂粉末を混入し、導電材としてＳｎＯ２のフィラーを中抵抗を示すまで混入した中抵抗層５０Ｅを２０μｍ塗布している。尚、この図面は転写ベルト断面の構成がわかりやすいようにデフォルメされたものであり、実際の縮尺とは異なっている。
【００７７】
このフィルムの端部５０Ａ及び５０Ｂを転写ベルトの外面になる面すなわち中抵抗層を下に向け、フィルムの端部同士に隙間５５を持たせて表面温度が室温と同等になった耐熱性の平坦なテーブル５２に載置する。
【００７８】
転写ベルトの内面になる基材端部５０Ａ及び５０Ｂの両側に、ある幅にまたがって転写ベルト全幅にわたって絶縁性かつ熱可塑性のＰＥＴフィルムで作られた溶着部材５１を当接させる。この溶着部材５１の上から図示されない超音波加振装置に接続された超音波ホーン５３を適当な圧力で矢印５４の方向へ押しつけ、基材端部５０Ａ及び５０Ｂと溶着部材５１の間を振動させることで摩擦熱を生じる。これにより溶着部材５１と基材端部５０Ａ及び５０Ｂとが融解、融合し、融合した融解物が、押しつけられた超音波ホーン５３によってフィルムの端部の隙間５５へと押し出され、隙間５５を埋めつつ転写ベルトの表面まで達し、前記平坦なテーブルに接する。これにより融解物は転写ベルト５０の表面とほぼ同じ高さで固化し、転写ベルト５０の継目表面の段差が埋まる。
【００７９】
超音波ホーン５３は、図面に垂直な方向に移動してゆくため、それに従い転写ベルト全面が溶着されてゆく。この時の隙間量は、転写ベルトの基材や溶着部材の材質や形状、超音波溶着の条件により決まるが、我々の実験結果で言えば、本構成の転写ベルトに対し厚さ７５μｍのＰＥＴフィルムを溶着部材に用いて超音波溶着を行った場合、実施例３と同様に５０μｍ以下の隙間用では溶着材が表面まで上昇せず、摩擦熱で膨張したフィルムの端部５０Ａ及び５０Ｂが相互に乗り上げてしまい、溶着部材５１とフィルムの端部５０Ａ及び５０Ｂの間の融合が見られなかった。よって隙間量としては５０μｍ以上が望ましい。
【００８０】
この場合も超音波ホーン先端の溶着部材周方向の幅は任意であるが、この幅が溶着部材のそれよりも狭い場合、超音波ホーンを複数回図面と垂直方向に往復させないと溶着部材全域の溶着が出来ない。これに対し超音波ホーン先端の溶着部材周方向の幅を前記溶着部材の周方向の幅より大きくすることで１回の溶着で溶着部材全域の溶着が可能になる。
【００８１】
また、この例では溶着部材とフィルムベルトの溶着手段として超音波溶着を行っているが溶着手段は超音波溶着に限定するものではなく、例えばヒーターによる熱溶着をもちいても効果は同じである。この場合、超音波溶着よりも広い範囲を一度に溶着出来るため、下降時間を短縮できるという特徴がある。その際にも熱溶着装置の周方向の幅を溶着部材の周方向の幅より大きくすることで１回の溶着で溶着部材全域の溶着が可能になる。
【００８２】
図９は、本発明の転写ベルトおよびその製造方法の１実施形態を示す断面図である。本実施形態においては、図７と同様に均一な中抵抗を有し、かつ熱可塑性の厚さ５０〜１００μｍのフィルム(例えばカーボンフィラーを混入して抵抗値を調整したポリエチレンテレフタレート製フィルム)を使用している。このフィルムの端部６０Ａ及び６０Ｂを転写ベルトの外面になる面を下に向け、フィルムの端部同士に隙間６５を持たせて表面温度が室温と同等になった耐熱性の平坦なテーブル６２に載置する。
【００８３】
フィルムの端部６０Ａ及び６０Ｂの両側に、ある幅にまたがって転写ベルトの内面になる面全幅にわたって絶縁性かつ熱可塑性のフィルムで作られた溶着部材６１を当接させる。この溶着部材６１の上から図示されない超音波加振装置に接続された超音波ホーン６３を適当な圧力で矢印６４の方向に押しつけ、フィルムの端部６０Ａ及び６０Ｂと溶着部材６１の間を振動させることで摩擦熱を生じさせる。
【００８４】
このとき超音波ホーン６３の先端幅を、溶着部材６１の横幅（図９の左右方向）より小さくし、特にフィルムの端部６０Ａ及び６０Ｂにかける圧力を隙間６５周辺の加重より大きくする。すると圧力を増加させた部分の溶着部材６１の厚さが薄くなり、溶着部材の周方向端部が継目方向に向かって暫時厚みが増していく形状になる。図３及び図６に示す画像形成装置に本転写ベルトを搭載した場合、駆動ロ−ラ１０９、２０９に乗り上げる時の衝撃が少なくなり、転写ベルト継目部の破断が防止出来るという特徴を有する。
【００８５】
また、本実施形態では、溶着部材とフィルムベルトの溶着手段として超音波溶着を行っているが溶着手段は超音波溶着に限定するものではなく、例えばヒーターによる熱溶着をもちいても効果は同じである。この場合、超音波溶着よりも広い範囲を一度に溶着出来るため、下降時間を短縮できるという特徴がある。その際にも熱溶着装置の周方向の幅を溶着部材の周方向の幅より小さくすることで同様の効果が得られる。
【００８６】
【発明の効果】
本発明によれば、接合部の溶着段差のなく高い接合強度を有し、接合部の絶縁性の高いシーム転写ベルトを安価に製造できるため、シームレス転写ベルトを使用したのと同じ高品質の画像形成装置を低価格で提供することができる。また、駆動ロ−ラに乗り上げる時の衝撃が少なくなり、転写ベルト継目部の破断が防止出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる転写ベルトの断面概観図である。
【図２】従来の転写ベルト接合部の概観図である。
【図３】本発明に係わる転写ベルトを使用した画像形成装置の概観図である。
【図４】本発明に係わる複層構造の転写ベルトに使用した場合の断面概観図である。
【図５】図４の紙面に垂直な方向の断面概観図である。
【図６】本発明に係わる転写ベルトを使用した画像形成装置の概観図である。
【図７】本発明に係わる転写ベルトの製造法の例を示す概観図である。
【図８】本発明に係わる転写ベルトの製造法の例を示す概観図である。
【図９】本発明の転写ベルトおよびその製造方法の１実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
６０…転写ベルト
６０Ａ、６０Ｂ…フィルム端部
１０Ｃ、１０Ｄ…フィルム断面部
１０Ｅ、１０Ｆ…溶着部材の周方向の端部
６１…溶着部材
６５…転写ベルトの隙間

Claims

静電潜像担持体上に形成された現像像を直接的もしくは記録材を介して担持する継目部を有する転写ベルトにおいて、前記転写ベルトは少なくとも１表面が中抵抗を有するフィルムからなり、前記継目部はフィルム両端面が離間されており、絶縁性の溶着部材を用いてフィルム裏面よりフィルム両端断面および両端面を接合した構成であり、かつ、前記溶着部材の周方向端部が継目方向に向かって暫時厚みが増していく形状を有していることを特徴とする転写ベルト。
前記フィルムは、少なくとも中抵抗層と導電層を有する多層構成であり、前記導電層は中抵抗層よりもベルト表面からみて下層にあることを特徴とする請求項１記載の転写ベルト。
少なくとも中抵抗層と導電層を有する多層構成の転写ベルトにおいて、前記導電層が継目部においてベルト表面に露出しないことを特徴とする請求項２記載の転写ベルト。
少なくとも中抵抗層と導電層を有する多層構成の転写ベルトにおいて、前記継目部における耐電圧が１３００Ｖ以上であることを特徴とする請求項２記載の転写ベルト。
前記溶着部材とフィルム片端部との溶着幅は、端面の厚さ以上であることを特徴とする請求項１記載の転写ベルト。
前記転写ベルトにおいて、溶着部材の材質はフィルム端部の接合部分の材質と同一であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の転写ベルト。
前記転写ベルトにおいて、少なくとも表面が中抵抗を有するフィルムがフッ素樹脂を含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の転写ベルト。
静電潜像担持体上に形成された現像像を直接的もしくは記録材を介して担持する継目部を有する転写ベルトの製造方法において、少なくとも表面は中抵抗を有するフィルムの両端を隙間を持たせた状態で、フィルム裏面よりフィルム両端部の幅方向に沿って絶縁性の溶着部材を重ねた後、溶着部材の周方向の幅よりも小さい幅を有する溶着手段を用い、フィルム端部にかける圧力を隙間周辺の荷重より大きくし、フィルム両端面と溶着部材との当接面を溶着することを特徴とする転写ベルトの製造方法。
前記隙間の間隔を５０μｍ以上とすることを特徴とする請求項８記載の転写ベルトの製造方法。
前記溶着手段が超音波溶着を用いる手段であることを特徴とする請求項８記載の転写ベルトの製造方法。
前記溶着手段がヒーターによる熱溶着を用いる手段であることを特徴とする請求項８記載の転写ベルトの製造方法。