JP5446989B2

JP5446989B2 - 中間転写ベルト

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Description

本発明は、電子写真式の画像形成装置に用いられる中間転写ベルトに係わり、更に詳しくは文字抜けの発生しない中間転写ベルトに関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置がある。この画像形成装置は、一般に感光体ドラムを一様に帯電させて初期化し、この感光体ドラムに光書込みによって静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー像化して、そのトナー像を直接または間接に用紙等の転写材に転写して定着器で定着させる。

上記の帯電や転写には古くはコロナ放電式の帯電器や転写器が使われていたがオゾン発生による使用環境の劣化の問題から、近年では接触型の帯電器や転写器が多くなっている。例えば、接触型の転写器としてはローラ型の転写器が多く用いられている。

ローラ型の転写器は、直接転写では、感光体ドラムの周面に接して用紙を搬送する搬送ベルトの裏面に接して転写電圧を搬送ベルトに印加し、感光体ドラム周面上のトナー画像を用紙に転写する。

また、近年では中間転写ベルトを用いる間接転写方式の画像形成装置も広く実用化されている。間接転写方式では、先ず、感光体ドラム周面上のトナー画像は中間転写ベルトに一次転写され、次に、その中間転写ベルトから用紙に二次転写される（例えば、特許文献１参照）。

ところで、上記のような中間転写ベルトを用いる方式では、中間転写ベルトの走行方向に平行した帯状の細長い画像を一次転写すると、往々にして細長い画像の中間部のみが転写されずに感光体ドラム側に残る現象が発生する。

つまり細長い画像の中央部が抜けて、平行した二本線状の部分のみが転写されるいわゆる「文字抜け」と称する不具合が発生する。もっとも一次転写の際に発生する不具合には他にも転写チリや転写不良、白ポチ状の画像欠陥等も発生する。

転写チリや転写不良の不具合を改善又は解消するものとしては、像担持体と中間転写体との接触部を挟んで、トナーを中間転写体側へ移動させる構成において、像担持体を、導電性基体上に感光層と表面保護層とを順に積層してなる電子写真感光体で構成し、その電子写真感光体の表面保護層が放射線架橋剤と電荷輸送物質からなり放射線架橋されているように構成する画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、白ポチ状の画像欠陥が確実に防止されるものとして、転写ローラ又は特定の絶縁層が最表層に形成されてなる転写ベルトを用い、転写ベルトを用いる場合には、転写ベルトに蓄積される電荷を除去する除電手段が設けられるように構成する画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

また、中間転写体の無端ベルトを少なくとも２層の積層構造とし、ベルト最表面層の硬度は下層の弾性層の硬度より高く且つ最表面層を複数部分に分割された構造として、２次転写効率を低下させることなく中間転写体上の静電潜像担持体からの１次転写トナー像における画像欠損を抑制できるようにした中間転写体及び画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献４参照）。

特開平１１−０９５５６７号公報特開２００５−１０６９２号公報特開２００４−９４０３７号公報特開２００９−４７８５７号公報

ところで、特許文献２又は３の従来技術では、確かに転写チリや転写不良、白ポチ状の画像欠陥等が改善されるので、多少手を加えて文字抜けにも利用できそうであるが、特許文献２又は３の技術は、いずれも感光体に特殊な加工を施すもので、感光体の製造に難度を伴うものであり価格の上昇を招くという課題がある。

また、特許文献４の従来技術は、中間転写体の無端ベルトを積層構造とするだけでなく表面層の硬度を下層の硬度より高くし且つ最表面層を複数部分に分割した構造とするという、無端ベルトの製法上極めて高度で困難な技術が要求され、価格の上昇を招くという課題がある。

また、帯状の細長い画像に発生する文字抜けは、トナーに掛る圧が原因であるとされ、転写の際のトナーの動きを円滑にするために、ステアリン酸等の滑材を用いる方法も考え出されているが、実際には文字抜けを簡単な構成で解決したという画像形成装置は未だ実現していないという課題がある。

上記の課題を解決するために、本発明の中間転写ベルトは、画像形成装置において、感光体上に形成したトナー画像を一次転写され、この一次転写されたトナー画像を二次転写部において搬送中の画像形成媒体に二次転写する中間転写ベルトであって、表面の粗面加工の筋目の方向がベルトの走行方向に対して角度４０°〜１４０°の範囲内における異なる角度の筋目が複数混在して形成されていて、前記筋目の凹部が前記一次転写されたトナー画像を埋没させない程度に十分小さく、前記表面の粗さが、Ｒａ≧０．０８μｍ且つＲｚ≧０．８μｍに設定されているように構成される。

本発明は、中間転写ベルトの粗面を、粗面加工が容易な筋目立て方法で筋目の方向をベルトの走行方向に対して角度４０°〜１４０°の範囲内に設定するだけで、文字抜けに対して安定性の高い良好な画像を得ることが出来るだけでなく、クリーニング性も安定し、且つ量産性が高くて安価な中間転写ベルトを提供できるという効果を奏する。

本発明の実施例１に係るフルカラー画像形成装置（プリンタ）の内部構成を説明する断面図である。本発明の実施例１に係るプリンタの画像形成ユニットを示す断面図である。 (a) 〜(d) は一次転写で文字抜けが発生する原因を考察する図である。 (a) は一次転写において帯状トナー像に加わる力を模式的に示す図、(b) は文字抜けの発生において帯状トナー像の側部と中央部で著しい形態変動を生じる態様を模式的に示す図、(c) は(b) の結果として文字抜けが生じる状態を模式的に示す図である。 (a) 〜(e) は試作した中間転写ベルト５グループの各グループの中から各一枚を代表的に取り出して表面粗さをレーザー顕微鏡で測定した状態を示す図である。 (a) はベルトＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＦの表面粗さを測定した粗さを表す値Ｒａ、Ｒｙ、Ｒｚ及びＲＭＳに対するベルト５グループの平均値を示す図表、(b) はベルトＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＦの表面粗さ指数を表す図である。 (a) は表面粗さの質を表すＲａの算出方法を示す図、(b) は表面粗さの実際量を表すＲｚの算出方法を示す図である。 (a),(b) は文字抜けの状態が改善される理由を説明する図である。 (a) はトナーの流動性試験の一法である三段篩振動落下試験の形態を模式的に示す図、(b) 〜(d) は３種類のトナーの三段篩振動落下試験で得られた結果と流動性指数を示す図である。一次転写試験におけるベルトＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥとトナーＡ、Ｂ及びＣとの文字抜け評価を示す図表である。 (a) は表面粗さの筋目が中間転写ベルトの走行方向に対して平行な場合を示す図、(b) はその筋目に対する線粗さの測定角度を示す図、(c) はその測定結果を示す図表、(d) はその値をグラフ化した図である。 (a),(b),(c),(d) はそれぞれ中間転写ベルトの走行方向に対してなす角度が０°、４０°、９０°、１４０°の筋目の態様を参考のため具体的に示す模式図である。 (a) は中間転写ベルトの走行方向に対して４０°から１４０°までの角度の範囲を示す図、(b) は４０°〜１４０°の範囲内で角度が異なる筋目が複数混在して形成されている粗さを有するベルト表面の態様を模式的に示す図である。 (a),(b),(c) は中間転写ベルトを無端状のベルトとして作成するチューブ状引き出しタイプの製造行程の例を模式的に示す図である。 (a),(b),(c) は中間転写ベルトを無端状のベルトとして作成する遠心成形タイプの製造行程の例を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係るフルカラー画像形成装置（以下、単にプリンタという）の内部構成を説明する断面図である。図１に示すプリンタ１は、電子写真式で二次転写方式のタンデム型のカラー画像形成装置であり、画像形成部２、中間転写ベルトユニット３、給紙部４、及び両面印刷用搬送ユニット５で構成されている。

上記画像形成部２は、同図の右から左へ４個の画像形成ユニット６（６Ｍ、６Ｃ、６Ｙ、６Ｋ）を多段式に並設した構成からなる。

上記４個の画像形成ユニット６のうち上流側（図の右側）の３個の画像形成ユニット６Ｍ、６Ｃ及び６Ｙは、それぞれ減法混色の三原色であるマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の色トナーによるモノカラー画像を形成し、画像形成ユニット６Ｋは、主として文字や画像の暗黒部分等に用いられるブラック（Ｋ）トナーによるモノクロ画像を形成する。

上記の各画像形成ユニット６は、トナー容器（トナーカートリッジ）に収納されたトナーの色を除き全て同じ構成である。したがって、以下ブラック（Ｋ）用の画像形成ユニット６Ｋを例にしてその構成を説明する。

画像形成ユニット６は、最下部に感光体ドラム７を備えている。この感光体ドラム７は、その周面が例えば有機光導電性材料で構成されている。この感光体ドラム７の周面近傍を取り巻いて、クリーナ８、帯電ローラ９、光書込ヘッド１１、及び現像器１２の現像ローラ１３が配置されている。

現像器１２は、上部のトナー容器に同図にはＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋで示すようにマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のいずれかの現像剤（トナー）を収容し、中間部には下部へのトナー補給機構を備えている。

また、現像器１２の下部には側面開口部に上述した現像ローラ１３を備え、内部にはトナー撹拌部材、現像ローラ１３にトナーを供給するトナー供給ローラ、現像ローラ１３上のトナー層を一定の層厚に規制するドクターブレード等を備えている。

中間転写ベルトユニット３は、本体装置のほぼ中央で図の左右のほぼ端から端まで扁平なループ状になって延在する無端状の中間転写ベルト１４と、この中間転写ベルト１４を掛け渡されて中間転写ベルト１４を図の反時計回り方向に循環移動させるベルト駆動ローラ１５と従動ローラ１６を備えている。

上記の中間転写ベルト１４は、トナー像を直接ベルト面に転写（一次転写）されて、そのトナー像を更に記録媒体（以下、用紙ともいう）に転写（二次転写）すべく用紙への転写位置まで搬送するので、ここではユニット全体を中間転写ベルトユニットといっている。

この中間転写ベルトユニット３は、上記扁平なループ状の中間転写ベルト１４のループ内にベルト位置制御機構１７を備えている。ベルト位置制御機構１７は、中間転写ベルト１４を介して感光体ドラム７の下部周面に押圧する導電性発泡スポンジから成る一次転写ローラ１８を備えている。

ベルト位置制御機構１７は、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びイエロー（Ｙ）の３個の画像形成ユニット６Ｍ、６Ｃ及び６Ｙに対応する３個の一次転写ローラ１８を鉤型の支持軸を中心に同一周期で回転移動させる。

そして、ベルト位置制御機構１７は、ブラック（Ｋ）の画像形成ユニット６Ｋに対応する１個の一次転写ローラ１８を上記３個の一次転写ローラ１８の周期と異なる回転移動周期で回転移動させて中間転写ベルト１４を感光体ドラム７から離接させる。

すなわち、ベルト位置制御機構１７は、中間転写ベルトユニット３の中間転写ベルト１４の位置を、フルカラーモード（４個全部の一次転写ローラ１８が中間転写ベルト１４に当接）、モノクロモード（画像形成ユニット６Ｋに対応する一次転写ローラ１８のみが中間転写ベルト１４に当接）、及び全非転写モード（４個全部の一次転写ローラ１８が中間転写ベルト１４から離れる）に切換える。

上記の中間転写ベルトユニット３には、上面部のベルト移動方向最上流側の画像形成ユニット６Ｍの更に上流側に、ベルトクリーニング部３４が配置され、ベルト下面部には、ほぼ全面に沿い付けるように平らで薄型の廃トナー回収容器１９が着脱自在に配置されている。

給紙部４は、上下２段に配置された２個の給紙カセット２１を備え、２個の給紙カセット２１の給紙口（図の右方）近傍には、それぞれ用紙取出ローラ２２、給送ローラ２３、捌きローラ２４、待機搬送ローラ対２５が配置されている。

待機搬送ローラ対２５の用紙搬送方向（図の鉛直上方向）には、中間転写ベルト１４を介して従動ローラ１６に圧接する二次転写ローラ２６が配設されて、用紙への二次転写部を形成している。

この二次転写部の下流（図では上方）側にはベルト式定着装置２７が配置されて、ベルト式定着装置２７の更に下流側には、定着後の用紙をベルト式定着装置２７から搬出する搬出ローラ対２８、及びその搬出される用紙を装置上面に形成されている排紙トレー２９に排紙する排紙ローラ対３１が配設されている。

両面印刷用搬送ユニット５は、上記搬出ローラ対２８と排紙ローラ対３１との中間部の搬送路から図の右横方向に分岐した開始返送路３２ａ、それから下方に曲がる中間返送路３２ｂ、更に上記とは反対の左横方向に曲がって最終的に返送用紙を反転させる終端返送路３２ｃ、及びこれらの返送路の途中に配置された４組の返送ローラ対３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄを備えている。

上記終端返送路３２ｃの出口は、給紙部４の下方の給紙カセット２１に対応する待機搬送ローラ対２５への搬送路に連絡している。また、本例において中間転写ベルトユニット３の上面部には、前述したベルトクリーニング部３４が配置されている。

ベルトクリーニング部３４は、中間転写ベルト１４の上面に当接して廃トナーを擦り取って除去して、図示を省略したベルトクリーナユニットの一時貯留部に溜め込み、その溜め込まれた廃トナーを搬送スクリューにより落下筒内を上部まで搬送し、落下筒を介して廃トナー回収容器１９に送り込んでいる。

図１に示すように、このプリンタ１は、用紙に直接トナー像を転写する方式ではなく、待機搬送ローラ対２５により二次転写部まで鉛直方向に搬送される用紙に中間転写ベルト１４を介してトナー像を転写する方式となっている。

図２は、画像形成ユニット６を示す断面図である。尚、図２には、図１と同一の構成部分には図１と同一の番号を付与して示している。また、画像形成ユニット６が本体装置に装着されたときに係合する光書込ヘッド１１と中間転写ベルト１４と一次転写ローラ１８を二点鎖線の仮想線で示している。

図２に示すように、画像形成ユニット６は、トナーカートリッジ３５と外装フレーム３６を備えた現像部３７とからなる現像器１２と、外装フレーム３６に組み付けられて現像器１２と一体になったドラムユニット４０とで構成されている。

ドラムユニット４０には、図１に示した感光体ドラム７、クリーナ８、帯電ローラ９等が組み込まれており、現像器１２の現像部３７には、図１に示した供給ローラ１９や現像ローラ１３の他に、ドクターブレード４１、攪拌器４２等が配設されている。

一方のドラムユニット４０は、クリーナ８のクリーニングブレードでクリーニングされ、帯電ローラ９で一様に初期化帯電された感光体ドラム７の周面上に、光書込ヘッド１１により制御部からの画像信号にしたがった露光が行われて、初期化帯電の高電圧部と露光により減衰した低電圧部からなる静電潜像が形成される。

この静電潜像は、感光体ドラム７の矢印で示す反時計回り方向への回転に伴われて、感光体ドラム７と現像ローラ１３との対向部で形成される現像位置へと移動する。

他方の現像部３７には、上部のトナーカートリッジ３５から供給されるトナーが常に収容されている。攪拌器４２はトナーが凝固しないように攪拌し、供給ローラ１９は、矢印で示すように現像ローラ１３と同一方向に回転しながらトナーを現像ローラ１３の周面に供給する。

現像ローラ１３の周面に供給されたトナーは、現像ローラ１３の搬送方向（回転方向）の下流側に配置されているドクターブレード４１によって、一定の厚さに規制され、現像位置へと回転搬送される。

現像位置へと回転搬送されたトナーは、現像ローラ１３と感光体ドラム７の周面の電位差により静電潜像の低電位部に転移し、これにより静電潜像の低電位部がトナーによって顕像化され、感光体ドラム７の周面に画像が現像される。

感光体ドラム７の周面に現像されたトナー画像は、中間転写ベルト１４を介して一次転写ローラ１８と感光体ドラム７とが対向する転写部へと回転搬送され、一次転写ローラ１８から中間転写ベルト１４に印加される静電潜像の低電位部とは逆極性の電荷により、中間転写ベルト１４に転写される。

尚、クリーナ８は、トナー画像が中間転写ベルト１４に転写された後に感光体ドラム７の周面に残留するトナーを、クリーニングブレードによって感光体ドラム７の周面から掻きとって、初期化帯電される前の感光体ドラム７の周面を一様に清掃する役目を持っている。

中間転写ベルト１４に転写されたトナー画像は、図１に示した従動ローラ１６と二次転写ローラ２６とが対向配置されている二次転写部に搬送されて、給紙部４の給紙カセット２１から二次転写部に給紙されてくる転写材（用紙）に転写される。

そして、転写されたトナー画像は、ベルト式定着装置２７で用紙の紙面に定着され、トナー画像を定着された用紙は、搬出ローラ対２８、排紙ローラ対３１によって、排紙トレー２９上に排出される。

ところで、帯状の細長い画像をベルト搬送方向に対して平行に印字されたものを１次転写する際に、往々にして細長い画像の中間部のみが転写されずに感光体ドラム側に残り、平行した二本線状の部分のみが転写されるいわゆる「文字抜け」と称する不具合が発生することは前述した。

図３(a) 〜(d) は上記の一次転写で文字抜けが発生する原因を考察する図である。図３(a) は一次転写時における感光体ドラム７と一次転写ローラ１８との対向部において中間転写ベルト１４上に転写されるトナー像４３(感光体ドラム７の副走査方向に平行する線条画像)の状態を側面図で模式的に示している。

尚、図３(a) 〜(d) には、図２と同一の構成部分には図２と同一の番号を付与して示している。また、図３(b) は図３(a) を矢印ａ方向から見た図であり、細い帯状の線条画像が印字領域の全面に縦横の格子模様を形成したトナー像の例を示している。

また、図３(c) は、図３(b) の上記縦横の格子模様のうち、例えば破線Ｔ１で示す部分(格子模様の主走査方向に平行する線条画像)が感光体ドラム７と一次転写ローラ１８とが対向する一次転写部で転写中の状態を示す図であり、図３(d) は、図３(b) の例えば破線Ｔ２で示す部分(格子模様の副走査方向に平行する線条画像)が、一次転写部で転写中の状態を示す図である。

尚、図３(b) に示す格子模様のトナー像には、副走査方向に平行する７本の線条画像４３の内、４本の線条画像４３に文字抜け４５が発生している状態を示している。

一般に、一次転写にローラを採用する場合、転写性の向上のため、感光体ドラム７と一次転写ローラ１８との対向部における転写ニップ幅をある程度確保するためと、中間転写ベルト１４に対する従動性を持たせるために、一次転写ローラ１８には発泡体やゴム等の弾性体が用いられることが多い。

つまり、一次転写ローラ１８は、それ自体で駆動機構は持たず、図３(c),(d) に示すように回転軸の両端部１８ａ及び１８ｂを不図示の支持部材に支持され、図３(a),(c),(d) に矢印ｃ、ｄ、及びｅで示すように、中間転写ベルト１４を介して感光体ドラム７方向に付勢されているだけである。

これにより、一次転写ローラ１８は、感光体ドラム７との対向部で挟持する中間転写ベルト１４に突き当てられて、図３(a) の矢印ｆ方向に循環移動する中間転写ベルト１４に従動するように構成されている。

この一次転写において、図３(d) に示すように、感光体ドラム７の回転方向（中間転写ベルト１４の走行方向）に対して平行な線条となるトナー像４３を感光体ドラム７に現像して、中間転写ベルト１４に一次転写する。

図４(a) は、図３(d) の破線丸ｇで囲んで示す部分の拡大図である。図４(b) は文字抜けの発生において線条画像のトナー像の側部と中央部で著しい形態変動を生じる態様を模式的に示す図であり、同図(c) は同図(b) の結果として文字抜けが生じる状態を模式的に示す図である。

上記の一次転写が行われると、図４(a) に示すように、感光体ドラム７上に中央部が山形の線条画像４３を形成しているトナー像が、感光体ドラム７と中間転写ベルト１４間に挟まれて、図３(a),(d) に示すように、一次転写ローラ１８により中間転写ベルト１４側から感光体ドラム７へと押圧される。

この押圧力は、中央部が山形の線条画像を形成しているトナー像４３に対し、図４(a) に３本の矢印４６で示すよう、山形の外側から中央部へと感光体ドラム７に向けて働く。すなわち、トナー像４３の山形の底部（感光体ドラム７の面に密着している面）は、中央部が最も強く感光体ドラム７の面に押圧されることになる。

このように、トナー像４３の中央部に圧が集中することにより、トナー像４３の内部において圧縮によるトナーの凝集が発生し、像の端部と中央部において著しい形態変動を生じる。

図４(b) に示すように、激しい圧の集中した中央部のトナー塊４３ａは静電気的な力から解放され、図４(c) に示すように、感光体ドラム７に凝集したまま転写されず残存し、側部のトナー塊４３ｂのみが中間転写ベルト１４に転写される。このようにして、線条画像の両側部のみが転写され、あたかも２本線のような文字抜け画像が発生する。

従来、感光体ドラムの表面性と中間転写ベルトの表面性が、これらの表面の組成上の特性から、極めて類似していることが知られている。そこで、本願の発明者は、感光体ドラムの表面性を変更することは出来ないので、中間転写ベルトの表面性を変更することに着目した。そして、中間転写ベルトの表面の粗さと、トナー像に対する圧の掛りかた及びトナー像の凝集との関係を調べることにした。

先ず、表面の粗さが異なるがやや近似する４種類の中間転写ベルトを試作して第１のグループとし、それよりも表面の粗さが粗く、その粗さが異なるがやや近似する４種類の中間転写ベルトを第２のグループ、更に表面の粗さが粗く、その粗さが異なるがやや近似する４種類の第３のグループというように合計５グループ２０種類の中間転写ベルトを用意した。

図５(a) 〜(e) は、試作した中間転写ベルト５グループの各グループの中から各一枚を代表的に取り出して表面粗さをレーザー顕微鏡で測定した状態を示す図である。

以下、図５(a) に示す表面の粗さが最も小さな第１のグループの中間転写ベルトを「ベルトＡ」、図５(b) に示す、次に表面の粗さが大きい第２のグループの中間転写ベルトを「ベルトＢ」とする。

更に、図５(c) に示す、より表面の粗さが大きい第３のグループの中間転写ベルトを「ベルトＣ」、以下、図５(d) の第４グループ、図５(e) の第５グループと、より表面の粗さが大きくなる順に「ベルトＤ」、「ベルトＥ」とする。

図６(a) は、ベルトＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥの表面粗さを測定した粗さを表す値Ｒａ、Ｒｙ、Ｒｚ及びＲＭＳに対するベルト５グループの平均値を示す図表であり、図６(b) はベルトＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥの表面粗さ指数を表す図である。

上記図６(a) の測定には、キーエンス（株）カラーレーザー顕微鏡ＶＫ８５５０を用い、Ｒａ、Ｒｙ、Ｒｚ、及びＲＭＳで表される表面粗さを測定したものである。レンズ倍率は×１００、単位はμｍ、測定面積は１２０００μｍ^2である。

図６(b) の表面粗さ指数を表す図は、横にベルトＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＦを順に示し、左縦軸に粗さ指数Ｒｙ及びＲｚを示し、右縦軸に粗さ指数Ｒａ及びＲＭＳを示している。

図７(a) は表面粗さの質を表すＲａの算出方法を示す図、(b) は表面粗さの実際量を表すＲｚの算出方法を示す図である。Ｒａは算術的表面粗さを示し、測定範囲内における高さ（粗さ）方向の振幅平均パラメータを示す。つまり平均高さからの凹凸の平均分の距離で表される。

一方のＲｚは、１０点平均粗さを示し、測定範囲内における平均高さより最大高さ（山方向）から５点までの平均と平均高さより最大低さ（谷方向）から５点までの平均の和で表される。すなわち「Ｒｚ＝（（高さ１＋・・・＋高さ５）＋（低さ１＋・・・＋低さ５））／５」で算出される。

このような中間転写ベルトの表面性と文字抜けの状態との関係では、ベルトＡからベルトＥにかけて表面粗さを粗くしていくと文字抜けの状態が改善されていくことが実証された。

図８(a),(b) は、文字抜けの状態が改善される理由を説明する図である。ベルトの表面粗さが粗くなるほど文字抜けの状態が改善されていく理由は、図４(a) に示したように中間転写ベルト１４と感光体ドラム７との押圧によって、まさにトナーの凝集が発生しようとするときに、図８(a) に示すように、ベルト表面の凹凸の凸部４７がトナー塊４３の中に入り込み、トナーの凝集作用を阻害して、図８(b) に示すように、文字抜けを防止しているものと考えられる。

ここで、トナーの凝集を阻害するに十分な表面粗さ（凹凸量）として、図１０に示す評価が「○」、「△」、「△」であったベルトＢと、評価が「◎」、「◎」、「◎」であったベルトＥの中間値を、図６(b) に示す表面粗さ指数の表から求めると、Ｒａ＝０．０８μｍ、Ｒｙ＝１．１、Ｒｚ＝０．８μｍ、及びＲＭＳ＝０．１１が得られる。

これにより、中間転写ベルトの文字抜け発生を防止可能な表面粗さ指数は、少なくともＲａ＝０．０８μｍ以上、Ｒｙ＝１．１以上、Ｒｚ＝０．８μｍ以上、及びＲＭＳ＝０．１１以上が望ましいことが判明する。

ところで、上記５グループのベルトＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥから成る５種類の中間転写ベルトに対する転写トナーの文字抜け状態を調べるに際し、トナーにも何種類かのトナーがあるので、それらのトナーの凝集性と文字抜けとの関係も調べる必要がある。

トナー凝集性を説明するための特性値としては流動性試験がある。トナーの流動性試験には三段篩振動落下試験が適している。本例では、三段篩振動落下試験に、筒井理化学器械株式会社のミクロ形電磁振動ふるい器Ｍ−２型を用いた。

このミクロ形電磁振動ふるい器Ｍ−２型は、一定量のトナーを上篩に投入し、一定時間規定の振動で３段篩を振動させ、それぞれに残留したトナー量から流動性指数を規定しようとするものである。

図９(a) はトナーの流動性試験を行う三段篩振動落下試験機（筒井理化学器械株式会社のミクロ形電磁振動ふるい器Ｍ−２型）の形態を模式的に示す図、同図(b) 〜(d) は３種類のトナーの三段篩振動落下試験で得られた結果と流動性指数を示す図である。

図９(a) に示す三段篩振動落下試験機４８は、上篩４９の網目は５００μｍ、中篩５１の網目は２５０μｍ、下篩５２の網目は１０６μｍで構成されている。上篩４９に試験対象のトナーをいれ、三段篩振動落下試験機４８を、両方向矢印ｈで示すように左右に振動させる。

本例では、３種類のトナーＡ、Ｂ及びＣを用意し、各試験ごとに、それぞれ５ｇのトナーを上篩４９に入れ、４５秒間振動させた。上篩４９に入れられたトナーは、細かいものほど上中下の篩の網目を順次通過して最下方の受け皿５３に落下する。

図９(b),(c),(d) には、それぞれ、３種類のトナーの上中下の篩（上篩４９、中篩５１、下篩５２）及び受け皿５３に滞留したトナー量がｇで示され、その下に係数と流動値が示されている。

この方法では、１０（流動性大）を上限値として下限値２（流動性小）までの間でトナーの流動性を数値化することができる。すなわち、図９(b),(c),(d) の図表の下に記載されている「流動性指数＝（上篩流動値＋中篩流動値＋下篩流動値）」で、流動性指数が求められる。

そして、図９(b) に示すトナーＡでは流動性良好で流動性指数は８．０３、図９(c) に示すトナーＢでは流動性劣悪で流動性指数は３．２６、図９(d) に示すトナーＣでは流動性有りで流動性指数は６．７３というトナー特性が得られた。

図１０は、一次転写試験においてベルトＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥのベルト表面粗さとトナーＡ、Ｂ及びＣのトナー流動性との組み合わせの中で判定された文字抜け評価を示す図表である。

この文字抜け評価では、抜け無しを「◎」、微小の抜けを「○」、目立たない抜けを「●」、目立つ抜けを「△」、ほとんど抜けを「×」とした。図１０では、ハッチングで示す部分の組み合わせが良好と判断できる組み合わせである。

この評価結果と、ベルトＡ〜Ｄ、Ｅの表面粗さデータから、ベルト表面粗さが、少なくともＲａ＝０．０８以上、且つＲｚ＝０．８以上であれば、流動性の悪いトナーであったとしても、文字抜けは回避できることが確認された。

ところで、一般に、物の表面に後加工によって表面粗さを付与する場合は、表面に規定の表面粗さを持った回転体を被加工物の表面に一定圧であてがって、回転体と被加工物を相対的に一定方向に移動させることによって粗面加工が行われる。したがって、結果としてその被加工物の加工上がりの表面は、一定の粗さを持つようになるが、筋状の方向性（筋目）を持ったものになる。

中間転写ベルトは一般的に一次転写前にクリーニング工程を経てから一次転写を行うように設定されている。このクリーニング工程でのクリーニングは、中間転写ベルトの走行を利用し、ブレードを用いてクリーニングを行うことが非常に一般的で且つ廉価な方法である。

そこで、筋目のある表面粗さを持った中間転写ベルトの表面に対してブレードを用いたクリーニングを行うことを考えると、筋目が中間転写ベルトの搬送方向に対して平行な場合は、筋目を形成している筋状の突起は常にブレードの先端の同一箇所に当たる状態になってブレードが受ける部分的負荷が大きくなる。このブレードが受ける部分的負荷の増大を回避するには、筋目の方向に、ある程度の乱雑性を持たせる必要があると考えられる。

図１１(a) は、表面粗さの筋目が中間転写ベルトの走行方向に対して平行な場合を示す図であり、図１１(b) はその筋目に対する線粗さの測定角度を示す図、図１１(c) はその測定結果を示す図表、図１１(d) は図１１(c) の値をグラフ化した図である。

図１１(a) に示す中間転写ベルトの試料片５６には、中間転写ベルトの走行方向に平行する表面粗さの筋目５７が形成されている。この試料片５６に対して、図１１(b) に示すように筋目に対する測定角度を９０°、４５°、３６．８５°、２２．５５°、及び０°として線粗さを測定した。

この測定で得られた線粗さの角度と粗さ指標との対応値は、図１１(c) に示す通りである。図１１(d) は、その線粗さの角度と粗さ指標との対応値をグラフ化したものである。この図１１(d) は横軸に測定角度（°）を示し、縦軸に粗さ（μｍ）を示している。

図１１(d) には、図１１(c) に示した図表の値のうち、Ｒａ、Ｒｙ、Ｒｚを取り出し、Ｒａを白四角「□」のプロットで示し、Ｒｙを白菱形「◇」のプロットで示し、Ｒｚを白三角「△」のプロットで示している。

図１１(d) を見ると、筋状粗さ（試料片５６の中間転写ベルトの走行方向に平行する表面粗さの筋目５７）に対する図１１(b) に示す線粗さの測定角度が、０°〜４０°未満では数値の変動が大きいが、４０°を超えると９０°まで数値は略一定で安定している。

これを各粗さ指標別に見ると、白四角「□」のプロットで示すＲａは０．１μｍ以上の値で安定し、図６(b) に示した評価「○」のベルトＣのＲａの値に匹敵する。また、白三角「△」のプロットで示すＲｚは０．５５μｍ以上の値で安定し、図６(b) に示した評価「△」のベルトＢのＲｚの値を大きく超えている。そして、白菱形「◇」のプロットで示すＲｙは０．７５μｍ以上の値で安定し、これも図６(b) に示した評価「△」のベルトＢのＲｙの値を大きく超えている。

これらの観察から、方向性の一定しない筋目であっても、上記に示すように中間転写ベルトの走行方向に対してなす角度が４０°〜９０°（マイナス方向の回転も含めて４０°〜１４０°）以内になっていれば、文字抜けを発生させないための粗さ成分を損なうことなく、良好な一次転写画像を形成できることが判明する。

また、筋目の角度が４０°〜１４０°以内の角度であると、筋目によるブレードへの接触点が絶えず移動して変化するため、ブレードを傷めず、ブレードを長期にわたって良好な状態に維持することができる。

図１２(a),(b),(c),(d) は、それぞれ矢印ｋで示す中間転写ベルトの走行方向に対してなす角度が０°、４０°、９０°、１４０°の筋目の態様を参考のため具体的に示す模式図である。図１２(a) の角度０°の筋目は最も文字抜け不良を起こす筋目である。

図１２(c) の角度４０°から図１２(d) の１４０°までの範囲の筋目が文字抜けの起きない筋目である。図１２(b) の角度９０°の筋目は、図１２(c) から図１２(d) まで順次変化していった場合の中間の筋目となる。

これを元に、たとえば乱雑な筋目（方向性の異なる複数の混在した筋目）を入れると、表面の状態がより通常のマット状に近づきながらも筋目による方向性からくる文字抜けの弊害を克服することが可能は中間転写ベルトを実現することができる。

図１３(a) は、矢印ｆで示す中間転写ベルトの走行方向に対して、４０°から１４０°までの角度の範囲を示す図であり、図１３(b) は、この４０°〜１４０°の範囲内の角度において、角度が異なる筋目が複数混在して形成されている粗さを有するベルト表面の態様を模式的に示す図である。このようにしても、文字抜け防止に対して有効に作用することは勿論である。

図１４(a) は中間転写ベルトを無端状のベルトとして作成するチューブ状引き出しタイプの製造行程の例を模式的に示す図、同図(b) は同図(a) のＡ−Ａ´断面矢視図、同図(c) は最終製品を示す図である。

このチューブ状引き出しタイプの製造方法では、先ず硬化前の熱可塑性のベルト材料樹脂を図１４(a) に示す材料容器５８に入れる。材料容器５８の下部には円環状の金型５９が取り付けられている。

ここで、矢印ｍで示すように、材料容器５８の上方から圧力をかけると、硬化前の熱可塑性樹脂６１がチューブ状になって金型５９から押し出されてくる。これを引き出しながら硬化行程６２を通すと、チューブ状の硬化樹脂６３となって連続して引き出される。

この硬化後のチューブ状の樹脂を裁断行程６４を通して所定の長さに裁断する。裁断されて無端状のベルトとなり、不図示のコンベアベルト上を矢印ｎで示すように順次搬送されて、最終製品の中間転写ベルト６５が出来上がる。

図１５(a),(b),(c) は中間転写ベルトを無端状のベルトとして作成する遠心成形タイプの製造行程の例を模式的に示す図である。この遠心成形タイプの製造行程では、図１５(a) に示すように、円筒状の金型６６が矢印ｐで示すように回転している。

この回転している金型６６の内側に、硬化前の熱可塑性のベルト材料樹脂を塗布する。塗布の方法は、滴下ノズル６７を矢印gで示すように、金型６６に挿通させながら、滴下ノズル６７から硬化前の熱可塑性のベルト材料樹脂を滴下する。

滴下された硬化前の熱可塑性のベルト材料樹脂は、図１５(b) に示すように、金型６６の回転により、遠心力で金型６６の内面に均一に伸ばされて所定の厚さのチューブ状の膜６８を形成する。

この後、チューブ状の膜６８は硬化する。この硬化したチューブ状の膜６８を金型６６の内面から剥離させ、図１５(c) に矢印ｒで示すように、チューブ状の膜６８を金型６６から取り出す。これにより、チューブ状の膜６８が最終製品の中間転写ベルトとなる。

ところで、図１２(b) 〜(d) 又は図１３(b) に示した角度が異なる筋目が複数混在して形成されている粗さを有するベルト表面の加工については、表面に規定の表面粗さを持った回転体により、被加工物の表面との接触面の線角度を変えて複数回の加工を施すだけで実現できる。

表面に規定の表面粗さを持った回転体により被加工物の表面を粗面加工する方法は、微細な凹凸からなるマット状の粗面加工よりも安価で汎用性の高い方法である。

通常、筋目状の粗さは、方向性が生じるため文字抜けが発生する要素と発生しない要素との調整が困難であると従来は考えられていたが、本例のように、中間転写ベルトの走行方向に対して角度４０°〜１４０°の範囲内に筋目の方向を角度設定することによって、文字抜けの無い安定性の高い良好な画像を得ることが出来る。また、クリーニング性も安定し且つ量産性の高い中間転写ベルトを提供することができる。

尚、本例の中間転写ベルトは、クリーニングブレードが使用可能な一般的なコンベンショナルトナーにおいても文字抜けの発生を防ぎ、均一性のある良好な一次転写画像を得ることができることが実験の結果判明している。このように、汎用性が高く、廉価な中間転写ベルトを提供することが可能となる。

本発明は、電子写真式の画像形成装置に用いられる中間転写ベルトに利用することができる。

１画像形成装置（プリンタ）
２画像形成部２、
３中間転写ベルトユニット
４給紙部
５両面印刷用搬送ユニット
６（６Ｍ、６Ｃ、６Ｙ、６Ｋ）画像形成ユニット
７（７ｍ、７ｃ、７ｙ、７ｋ）感光体ドラム
８クリーナ
９帯電ローラ
１１光書込ヘッド
１２現像器
１３現像ローラ
１４中間転写ベルト
１５駆動ローラ
１６従動ローラ
１７ベルト位置制御機構
１８一次転写ローラ
１８ａ、１８ｂ回転軸の両端部
１９供給ローラ
２０廃トナー回収容器
２１給紙カセット
２２用紙取出ローラ
２３給送ローラ
２４捌きローラ
２５待機搬送ローラ対
２６二次転写ローラ
２７ベルト式定着装置
２８搬出ローラ対
２９排紙トレー
３１排紙ローラ対
３２ａ開始返送路
３２ｂ中間返送路
３２ｃ終端返送路
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ返送ローラ対
３４ベルトクリーニング部
３５トナーカートリッジ
３６外装フレーム
３７現像部
４０ドラムユニット
４１ドクターブレード
４２攪拌器
４３副走査方向に平行する線条画像のトナー像
４３ａ中央部のトナー塊
４３ｂ端部のトナー塊
４４主走査方向に平行する線条画像
４５文字抜け
４６集中方向を示す３本の矢印
４７ベルト表面凸部
４８三段篩振動落下試験機
４９上篩
５１中篩
５２下篩
５３受け皿
５６中間転写ベルト試料片
５７筋目
５８材料容器
５９金型
６１硬化前のチューブ状熱可塑性樹脂
６２硬化行程
６３チューブ状硬化樹脂
６４裁断行程
６５中間転写ベルト

Claims

画像形成装置において、感光体上に形成したトナー画像を一次転写され、この一次転写されたトナー画像を二次転写部において搬送中の画像形成媒体に二次転写する中間転写ベルトであって、
表面の粗面加工の筋目の方向がベルトの走行方向に対して角度４０°〜１４０°の範囲内における異なる角度の筋目が複数混在して形成されていて、前記筋目の凹部が前記一次転写されたトナー画像を埋没させない程度に十分小さく、前記表面の粗さが、Ｒａ≧０．０８μｍ且つＲｚ≧０．８μｍに設定されている、ことを特徴とする中間転写ベルト。