JP5083304B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
外周面に少なくとも1層の薄膜層を有する電子写真用ベルト;および
該電子写真用ベルトに対して光を照射する発光主波長λの光源部と、その反射光を受光する受光部とから構成され、電子写真用ベルト外周面の反射率を光学的に検出する光センサ;
を備えた画像形成装置であって、
電子写真用ベルトが最表面薄膜層に厚膜領域および薄膜領域を有し、該厚膜領域および薄膜領域が、ベルト幅方向に平行な線分および該線分に対して傾きをもって形成された線分を含む像を形成し、厚膜領域の厚みd1(nm)および薄膜領域の厚みd2(nm)が、発光主波長λの光源部からの光に対するベルト外周面の反射率Rとベルトの最表面薄膜層の厚みd(nm)との関係を表す反射率関数R(d)について、以下の関係式(1);
|R(d1)−R(d2)|≧0.5×{Rmax(d)−Rmin(d)} (1)
を満たすことを特徴とする画像形成装置に関する。
特に電子写真用ベルトを中間転写ベルトとして使用する場合、最表面薄膜層における厚膜領域と薄膜領域との間で、トナー像の転写性にほとんど差がないので、形成されるトナー画像に悪影響を及ぼすことがない。また片寄りや蛇行検出用のトナーパターン等を転写する必要がなくなるため、コピー/プリント以外の動作時間の短縮ができ、トナーパターン用の無駄なトナーの消費をなくすことができる。
無機酸化物層は、珪素酸化物、アルミニウム酸化物、チタン酸化物および亜鉛酸化物から選ばれる1種類以上の酸化物を含むものが好ましく、特に珪素酸化物が好ましい。
例えば、図4(A)に示すエンボス像は、傾斜線分302がベルトの進行方向xについて平行線分301の上流側で、平行線分301に対して傾斜角θを有し、かつ平行線分301と交わるように形成されてなる形状を有する像である。
また例えば、図4(B)に示すエンボス像は、傾斜線分302がベルトの進行方向xについて平行線分301の下流側で、平行線分301に対して傾斜角θを有し、かつ平行線分301と交わるように形成されてなる形状を有する像である。
また例えば、図4(C)に示すエンボス像は、傾斜線分302がベルトの進行方向xについて平行線分301の上流側で、平行線分301に対して傾斜角θを有し、かつ平行線分301と交わらないように形成されてなる形状を有する像である。破線は実際には形成されない平行線分および傾斜線分の延長線である。
また例えば、図4(D)に示すエンボス像は、傾斜線分302がベルトの進行方向xについて平行線分301の下流側で、平行線分301に対して傾斜角θを有し、かつ平行線分301と交わらないように形成されてなる形状を有する像である。破線は実際には形成されない平行線分および傾斜線分の延長線である。
エンボス像の形状は、上記した形状に制限されず、本発明の効果が得られる形状であれば任意の形状でかまわない。
|R(d1)−R(d2)|≧0.5×{Rmax(d)−Rmin(d)} (1)
好ましくは以下の関係式(1');
|R(d1)−R(d2)|≧0.7×{Rmax(d)−Rmin(d)} (1')
を満たす。
R(d1)は厚みd1のときの反射率である。
R(d2)は厚みd2のときの反射率である。
Rmax(d)は反射率関数R(d)の取り得る最大値である。
Rmin(d)は反射率関数R(d)の取り得る最小値である。
最表面薄膜層を有するベルト外周面に対して光を照射すると、反射光に光学的干渉が生じることが一般に知られており、そのため反射率は最表面薄膜層の厚みに依存して周期的に変動し、反射率関数R(d)を示す。光学的干渉の発生メカニズムを説明するための模式図を図5に示す。図5はベルト3に対して光センサの光源部から光(主波長λ)を照射したときの光学的干渉を模式的に表したものであり、少なくとも空気層(屈折率n1)と最表面薄膜層3b(屈折率n2)との界面、および最表面薄膜層3b(屈折率n2)と基材3a(屈折率n3)との界面において反射光に干渉が生じることを示している。図5の紙面上、表裏方向がベルトの駆動方向である。
|R(d1)−R(d2)|=1.0×{Rmax(d)−Rmin(d)}
が表され、d1およびd2は前記関係式(1)および(1')を満たすものである。また例えば、図6において、d1としてdzを選択し、d2としてdyを選択すると、R(d1)=0.8×{Rmax(d)−Rmin(d)}+Rmin(d)およびR(d2)=Rmin(d)であるので、下記式;
|R(d1)−R(d2)|=0.8×{Rmax(d)−Rmin(d)}
が表され、d1およびd2は前記関係式(1)および(1')を満たすものである。
y=(M2−M1)/tanθ
本発明のベルト表面の2つのエンボス像を、画像形成装置内に固定・配置された2つの光センサで検出する。検出される2つのエンボス像は平行線分がベルト幅方向に平行な同一直線上に乗るように配置されている。2つの光センサは、上記2つのエンボス像の正規状態からのズレがわかるように、例えばベルトが正規状態のときのベルト幅方向に平行な同一直線上に配置される。詳しくは、ベルトが蛇行すると、図9に示すようにベルトが進行方向xに対して、ある一定の角度α(°)を持つことになるので、一方のエンボス像を基準にしたときの他方のエンボス像の傾きα(°)として、ベルトの蛇行を検出する。まず、蛇行状態で2つのエンボス像を光学センサで検出し、一方のエンボス像と他方のエンボス像とのズレM3を測定する。このとき、当該2つのエンボス像の距離M4は既知であるので、そのような距離M3およびM4に基づいて、蛇行の程度を検出できる。
α={sin−1(M3/M4)}×(180/π)
α≒(M3/M4)×(180/π)
50nm≦d1−d2≦950nm (2)
20nm≦d2<d1≦1000nm (3)
をさらに満たすことが好ましい。
80nm≦d1−d2≦500nm (2')
である。
前記関係式(3)は、厚膜領域または/および薄膜領域の割れや剥離をより一層有効に防止する観点からより好ましくは以下の関係式(3');
50nm≦d2≦500nm,130nm≦d1≦600nm (2')
である。
厚膜領域31における上記任意の20点の厚みは、それらの平均値±5nmの範囲内にある。
薄膜領域32における上記任意の20点の厚みは、それらの平均値±5nmの範囲内にある。
反射率関数R(d)はマトリクス法を用いたマトリクス計算により容易に得ることができる。
例えば、ベルトが基材3a上に1層の最表面薄膜層3bが形成された単層型構造を有する場合における反射率関数R(d)は以下の式によって表すことができる。
n1は空気の屈折率であり、通常は真空とほぼ同じ1.00である。
θ1は光センサの光源部からの照射光が空気側から最表面薄膜層3bとの界面に入射するときの入射角であり、通常は0〜90°の範囲内である。
n2は最表面薄膜層3bの屈折率であり、通常は1〜4の範囲内である。
θ2は光センサの光源部からの照射光が最表面薄膜層3b側から基材3aとの界面に入射するときの入射角であり、通常は0〜90°の範囲内である。
n3は基材3aの屈折率であり、通常は1〜4の範囲内である
θ3は光センサの光源部からの照射光が基材3a側から空気との界面に入射するときの入射角であり、通常は0〜90°の範囲内である。
dは前記と同様に最表面薄膜層3bの厚みである。
従動ローラ60は張力付勢手段61により矢印方向に付勢され、基材3aに所定の張力を掛けている。張力付勢手段61は基材3aの掛け替え時等は張力の付勢を解除し、容易に基材3aの掛け替え等を可能としている。
本明細書中、アスカーC硬度はアスカーゴム硬度計C型によって測定された値を用いている。
弾性層の厚みは通常、1〜20mmであり、好ましくは3〜10mmである。
トナーは、重合法等の湿式法で製造されたトナー粒子を含むものであってもよいし、または粉砕法(乾式法)で製造されたトナー粒子を含むものであってもよい。
トナーの平均粒径は特に制限されるものではなく、7μm以下、特に4.5μm〜6.5μmが好ましい。
トナーの帯電性は特に制限されるものではなく、負帯電性または正帯電性を有していてよい。
(中間転写ベルトの製造)
押出成形によって、PPS樹脂中にカーボンが分散されてなる表面抵抗率1.30×109Ω/□、厚み120μmおよび周長700mmのシームレス形状基材を得た。
基材の外周表面に、大気圧プラズマCVD法に基づいて図12に示す装置によって、所定膜厚のSiO2薄膜層(硬度4GPa、表面粗さRa31nm)を形成し、中間転写ベルトを得た。
上記した方法で製造した中間転写ベルトをプリンター(Bizhub C353;コニカミノルタ製)に搭載し、コニカミノルタ製Jペーパー(A4サイズ)にベタ画像を印字した。中間転写ベルトから上記ペーパーへの二次転写率(%)を求めた。二次転写率は、中間転写ベルト上のベタ画像のトナー重量に対する、二次転写されたベタ画像のトナー重量の割合である。印字条件は、上記中間転写ベルトを用いたこと以外、上記プリンターの標準条件と同様であった。トナーは平均粒径6.5μmの重合トナーであった。
比較として、シームレス形状基材を中間転写ベルトとしてそのまま用いて評価を行った。
中間転写ベルトが基材上に1層の最表面薄膜層(SiO2)を形成してなる単層型構造を有する場合における前記反射率関数R(d)に以下の算出条件を代入し、図14にグラフ化した。図より、上記中間転写ベルトにおいて、厚膜領域の厚みd1(nm)を390nmとし、薄膜領域の厚みd2(nm)を260nmとすると、それらの領域における反射率の差は最大となることがわかった。
基材屈折率(n3):1.65(ポリフェニルサルファイド:PPS)
基材厚さ:150μm
薄膜層屈折率(n2):1.45(SiO2)
薄膜層入射角(θ1):20°
発光主波長(λ):730nm
空気層屈折率(n1):1
基材入射角(θ2):13.6°
入射角(θ3):12.0°
基材上に1層の最表面薄膜層(SiO2)を形成してなる単層型構造を有し、かつ最表面薄膜層3bが厚膜領域31および薄膜領域32によって形成されたエンボス像を有してなる図3に示す中間転写ベルトを製造した。図3中、ベルト進行方向xにおいてエンボス像は35mmピッチ、20段にわたって等間隔に形成されていた。最表面薄膜層における各エンボス像の詳しい形状は図4(A)に示すものであり、以下に示す寸法を有していた。
L1=10mm;
L2=14.1mm;
θ=45°;
図4(A)において平行線分301および傾斜線分302は厚膜領域31からなっており、厚膜領域31の厚みd1は390nmであった。平行線分301および傾斜線分302以外の領域は薄膜領域32からなっており、薄膜領域の厚みd2は260nmであった。平行線分301および傾斜線分302のライン幅は1mmであった。
・正規状態(ラインB)
得られた中間転写ベルトおよび光センサをプリンターに搭載した。プリンターはBizhub C353(コニカミノルタ製)を改造したもので、図1に示す概略構成を有していた。光センサ20は、図7に示すように、最表面薄膜層上の1つのエンボス像におけるラインBが検出ラインとなる位置に配置した。
光センサ20の照射条件を以下に示す。
薄膜層入射角θ:20°
発光主波長:730nm
装着時においてベルトを正規状態から、ベルト幅方向の一方の方向に5mmだけ平行にずらしたこと以外、正規状態の評価方法と同様の方法により、ベルト周方向のセンサ出力変化を測定した。結果は図8(A)に示すグラフ(M2=10mm)と同様であった。
y=(10−5)/tan45°=5
上記式から、ベルトは図3において幅方向yについて右側に5mmだけ片寄っていることがわかった。
装着時においてベルトを正規状態から、ベルト幅方向の他方の方向に5mmだけ平行にずらしたこと以外、正規状態の評価方法と同様の方法により、ベルト周方向のセンサ出力変化を測定した。結果は図8(C)に示すグラフ(M2=0mm)と同様であった。
y=(0−5)/tan45°=−5
上記式から、ベルトは図3において幅方向yについて左側に5mmだけ片寄っていることがわかった。
実験例Cと同様の中間転写ベルトを用いた。
上記中間転写ベルトおよび2つの光センサをプリンターに搭載したこと、中間転写ベルトを2つのローラに張架する際、蛇行が起こるように、2つのローラにおいて適正な配置よりも互いにわずかにずらしてローラに張架したこと、2つの光センサは、平行線分がベルト幅方向に平行な同一直線上に乗るように配置された2つのエンボス像について、図9に示すように、ラインD,Eが検出ラインとなるような位置に配置したこと以外、実験例Cと同様の方法により、ベルト周方向のセンサ出力変化を測定した。結果は図10に示すグラフ(M3=10mm)と同様であった。
当該2つのエンボス像の距離M4は200mmであるので、下記式から、ベルトは図3において進行方向xについて左側に3°だけ蛇行していることがわかった。
α≒(M3/M4)×(180/π)=(10/200)×(180/π)=3
2:2a:2b:2c:2d:感光体
3:中間転写ベルト
3a:基材
3b:最表面薄膜層
4:4a:4b:4c:4d:一次転写ローラ
5:二次転写ローラ
6:被記録媒体
7:クリーニング装置
10:11:張架ローラ
20:光センサ
21:発光部
22:受光部
31:厚膜領域
32:薄膜領域
33:エンボス像
Claims (5)
- 外周面に少なくとも1層の薄膜層を有する電子写真用ベルト;および
該電子写真用ベルトに対して光を照射する発光主波長λの光源部と、その反射光を受光する受光部とから構成され、電子写真用ベルト外周面の反射率を光学的に検出する光センサ;
を備えた画像形成装置であって、
電子写真用ベルトが最表面薄膜層に厚膜領域および薄膜領域を有し、該厚膜領域および薄膜領域が、ベルト幅方向に平行な線分および該線分に対して傾きをもって形成された線分を含む像を形成し、厚膜領域の厚みd1(nm)および薄膜領域の厚みd2(nm)が、発光主波長λの光源部からの光に対するベルト外周面の反射率Rとベルトの最表面薄膜層の厚みd(nm)との関係を表す反射率関数R(d)について、以下の関係式(1);
|R(d1)−R(d2)|≧0.5×{Rmax(d)−Rmin(d)} (1)
を満たすことを特徴とする画像形成装置。 - 厚膜領域の厚みd1(nm)および薄膜領域の厚みd2(nm)が以下の関係式(2)および関係式(3);
50nm≦d1−d2≦950nm (2)
20nm≦d2<d1≦1000nm (3)
をさらに満たすことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 最表面薄膜層が無機酸化物層である請求項1または2に記載の画像形成装置。
- 無機酸化物層が珪素酸化物、アルミニウム酸化物、チタン酸化物および亜鉛酸化物から選ばれる1種類以上の酸化物を含む層である請求項3に記載の画像形成装置。
- 電子写真用ベルトが転写ベルトまたは定着ベルトである請求項1〜4のいずれかに記載の画像形成装置。
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