JP6379831B2 - 転写ベルト及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、転写ベルト及び画像形成装置に関する。
複写機やプリンターといった画像形成装置に中間転写ベルトや転写搬送ベルトといった無端ベルトが設けられた場合、無端ベルトの側端部が外周面側に反り返ることが知られている(例えば特許文献1参照)。特許文献1には、無端ベルトの側端部が外周面側に反り返った状態で、画像形成装置から無端ベルトを着脱しようとすると、無端ベルトの側端部に感光体や現像装置の一部が干渉して引っ掛り、無端ベルトの側端部が破損することも記載されている。
例えば特許文献2には、転写ベルトの内側面に、転写ロールの側面よりも高い硬度の裏面層を設けることで、転写ベルト表面に発生するクラック(亀裂)を抑止することが記載されている。特許文献3には、ベルト内面部の硬度がベルト外面部の硬度より高いシームレスベルトが記載されている。
特開2002−148954号公報 特開2005−316103号公報 特開2004−4393号公報
本発明は、無端ベルト側部のベルト表面側への反りを抑える転写ベルト及び画像形成装置を提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明は、位置検知手段に検知される被検知印が裏面側部に設けられた無端ベルトと、前記無端ベルト表面の画像領域に対応する裏面の第1領域と前記被検知印を含む裏面側部の第2領域とを除いた前記無端ベルト裏面の第3領域に設けられたガラス膜と、を有し、前記ガラス膜の厚みは、0.1μm以上3μm以下であることを特徴とする転写ベルトである。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記無端ベルト裏面の面積に対する前記第3領域の面積は、10%以上60%以下であることを特徴としている。
請求項に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、前記ガラス膜は、前記無端ベルト裏面に生じる裂傷部に対応する領域に設けられることを特徴としている。
請求項に記載の発明は、請求項1からのいずれか1項に記載の転写ベルトと、前記転写ベルトの二次転写位置への進入角を決定する回転機構とを有する画像形成装置であって、前記ガラス膜は、前記転写ベルトと前記回転機構とがこすれて生じる裂傷部に対応する領域に設けられることを特徴とする画像形成装置である。
請求項1に記載の発明によれば、無端ベルト側部のベルト表面側への反りを抑えることができる。特に、請求項1に記載の発明によれば、反りを抑えつつ、抵抗変化による転写抜けの発生を抑えることができる。
請求項2に記載の発明によれば、反りを抑えつつ、無端ベルトのスリップに起因するレジストレーションずれを抑えることができる。
請求項に記載の発明によれば、無端ベルト裏面に生じる裂傷部に起因する無端ベルト側部の反りを抑えることができる。
請求項に記載の発明によれば、転写ベルトと転写ベルトの二次転写位置への進入角を決定する回転機構とがこすれて生じる裂傷部に起因する無端ベルト側部の反りを抑えることができる。
図1は、画像形成装置の要部を例示する図である。 図2(a)は、中間転写ベルトの裏面の一部を示す図である。図2(b)は、中間転写ベルトのX−X断面を示す図である。 図3(a)は、ガラス膜を有しない中間転写ベルトに傷がつけられる様子の一例を説明するための図である。図3(b)は、図1において矢印Dの方向で見たガラス膜を有しない中間転写ベルト及び位置センサを模式的に示す図である。図3(c)は、図1において矢印Dの方向で見たガラス膜を有する中間転写ベルト及び位置センサを模式的に示す図である。 図4は、各種の条件と各種の条件に対応する評価結果を示す表である。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
図1は、画像形成装置10の要部を例示する図である。
画像形成装置10は、図1に示すように、画像形成エンジン11、転写ベルトの一例である中間転写ベルト12、給紙装置13、定着装置14、及び位置検知手段の一例である位置センサ16を含んでいる。画像形成装置10としては、例えばプリンター、複写機、複合機などがある。画像形成装置10は、単色型(例えばモノクロ)又は複数色型(例えばカラー)のいずれでもよい。尚、複合機は、印刷機能、複写機能、通信機能、スキャナ機能の少なくとも1つを備える機器である。
まず、画像形成エンジン11について説明する。
画像形成エンジン11は、現像剤(例えばトナー)で現像される現像剤像(例えばトナー像)を形成する。画像形成エンジン11は、複数の画像形成ユニット11−Y,11−M,11−C,11−Kを備えている。画像形成ユニット11−Yは、イエロー(Y)の現像剤像を形成する。同様に、画像形成ユニット11−Mは、マゼンタ(M)の現像剤像を形成する。画像形成ユニット11−Cは、シアン(C)の現像剤像を形成する。画像形成ユニット11−Kは、ブラック(K)の現像剤像を形成する。例えば、これらの現像剤像を適宜重ね合わせれば、所望の配色を有する現像剤像が形成される。
上述した画像形成ユニット11−Y,11−M,11−C,11−Kについて詳しく説明する。尚、画像形成ユニット11−Y,11−M,11−C,11−Kはいずれも基本的に同様の構成を有するため、一例として、画像形成ユニット11−Yについて説明する。
画像形成ユニット11−Yは、感光ドラム111、帯電装置112、露光装置113、現像装置114、一次転写装置115及びドラム清掃装置116を備えている。
感光ドラム111は、接地処理される円筒又は円柱状の基材の周面に感光材料からなる光導電性層(感光層)を有する。光導電性層により像保持面が形成される。感光ドラム111は、回転駆動装置(不図示)から動力を受けて矢印で示す方向に回転する。
帯電装置112は、感光ドラム111の像形成が可能な像保持面(外周面)を所要の電位に帯電させる。帯電装置112としては、非接触型の帯電装置や接触型の帯電装置がある。非接触型の帯電装置は、例えば感光ドラム111の像保持面に所要の間隔をあけた状態で配置される放電ワイヤに帯電電流を印加してコロナ放電により帯電させる。接触型の帯電装置は、感光ドラム111の像保持面に接触した状態で配置されるとともに帯電バイアスが供給される帯電ロール等の接触部材を備えている。帯電バイアスは、現像装置114が反転現像する場合、その現像装置114から供給される現像剤の帯電極性と同じ極性の電圧又は電流である。
露光装置113は、感光ドラム111の帯電された外周面に画像の情報(信号)に基づく光を照射して電位差のある(各色用の)静電潜像を形成する。露光装置113は、画像形成装置10に入力される画像の情報に応じて構成される光を、帯電された後の感光ドラム111の像保持面に対して照射して静電潜像を形成する。露光装置113としては、例えば非走査型の露光装置や走査型の露光装置が使用される。非走査型の露光装置は、発光ダイオードと光学部品等を用いて構成される。走査型の露光装置は、半導体レーザとポリゴンミラー等の光学部品を用いて構成される。露光装置113には、画像形成装置10に入力される印刷対象となる画像の情報について画像処理装置(不図示)で必要な画像処理が実行され、画像処理後に得られる各色成分の画像信号が送信される。
現像装置114は、静電潜像を現像剤で現像する。この結果、可視像としての現像剤像が感光ドラム111上に現れる。現像装置114は、容器に収容されている現像剤を攪拌して所要の極性に摩擦帯電させる。その後、現像バイアスが供給されて回転する現像ロールに現像剤を保持させて感光ドラム111と対向する現像域まで供給し、感光ドラム111に形成されている潜像を現像する。現像剤としては、例えば、トナーとキャリアからなる二成分現像剤やトナーのみからなる一成分現像剤がある。
一次転写装置115は、一次転写ロールを備えている。一次転写ロールには一次転写バイアスが印加される。一次転写バイアスは、現像剤の帯電極性と逆の極性を示す直流の電圧等である。一次転写ロールは、感光ドラム111の像保持面に適度な接触圧力で押圧し、中間転写ベルト12を搬送するとともに、一次転写ロールを介して中間転写ベルト12の裏面に一次転写バイアスを与える。これにより、感光ドラム111の現像剤像が中間転写ベルト12に転写される。
ドラム清掃装置116は、転写後における感光ドラム111の像保持面に残留して付着する現像剤やゴミといった付着物を取り除いて清掃する。ドラム清掃装置116には、可撓性のあるゴム、樹脂等からなる板状の部材が使用される。
次に、中間転写ベルト12について説明する。
中間転写ベルト12は、各画像形成ユニット11−Y,11−M,11−C,11−Kの下方に配置される。中間転写ベルト12は、感光ドラム111と一次転写装置115の間となる一次転写位置を通過しながら矢印Aで示す方向に回転(周回移動)する。中間転写ベルト12は、複数の支持ロール12a〜12dに支持されている。例えば支持ロール12aが駆動ロールに該当する。例えば支持ロール12cが中間転写ベルト12の張力を調整するテンションロールに該当する。例えば支持ロール12dがバックアップロールに該当する。支持ロール12a〜12dは、中間転写ベルト12の裏面から中間転写ベルト12を所望の状態に保持して回転自在に支持する。支持ロール12dに対向する位置には、中間転写ベルト12の表面(像保持面)に所定の圧力で接触して回転する二次転写装置12eが配置されている。二次転写装置12eには、二次転写バイアスが印加される。二次転写バイアスは現像剤の帯電極性と同じ極性を示す直流の電圧等である。したがって、中間転写ベルト12上に形成された現像剤像は、二次転写装置12eによって記録紙Pに転写される。また、支持ロール12cと二次転写装置12eとの間には、進入角決定ロール12fが配置されている。進入角決定ロール12fは、中間転写ベルト12の二次転写位置への進入角を決定している。
次に、給紙装置13と定着装置14について説明する。
給紙装置13は、中間転写ベルト12の下方に配置される。給紙装置13は、所望のサイズ、種類等の記録紙Pを積載した状態で収容する少なくとも1つの用紙収容体13aと、用紙収容体13aから記録紙Pを1枚ずつ送り出す送出装置13bを含んでいる。
定着装置14は、加熱回転体14aと加圧用回転体14bとを含んでいる。加熱回転体14aは、矢印で示す方向に回転するとともに表面温度が所定の温度に保持されるように加熱手段によって加熱される。加圧用回転体14bは、加熱回転体14aの軸方向にほぼ沿う状態で所定の圧力で接触して従動回転する。定着装置14により、記録紙Pに転写された現像剤像が記録紙Pに定着する。現像剤像が定着した記録紙Pは画像形成装置10の外部に排紙される。
次に、位置センサ16について説明する。
位置センサ16は、中間転写ベルト12の裏面側部に設けられた被検知印である基準マーク(詳細は図3参照)によって中間転写ベルト12の基準位置を検出する。尚、本明細書において、側部は例えば中間転写ベルト12の周回方向に直行する方向である軸方向の端部を表している。位置センサ16は、画像形成時に、画像形成動作の開始タイミングの基準となる位置検出信号を出力する。画像形成ユニット11−Y,11−M,11−C,11−Kでは、この位置検出信号に基づいて、画像形成動作の開始タイミングが調整され、現像剤像の重ね合わせ位置のずれを表すレジストレーションずれ(以下レジずれという)が抑えられている。
以上説明した画像形成装置10には、上述した画像形成エンジン11,・・・,位置センサ16以外にも、給紙装置13と中間転写ベルト12の二次転写位置との間に、記録紙Pを搬送する複数のロール対18a,18b,18cや搬送ガイド材で構成される供給搬送路が設けられている。また、二次転写装置12eと定着装置14の間に、二次転写後の記録紙Pを定着装置14に搬送するベルト式等の用紙搬送装置が設置されている。さらに、定着装置14の排出側には、記録紙Pを搬送する複数のロール対18d、18eや搬送ガイド材で構成される排出搬送路が設けられている。この他、画像形成装置10の外部等には、排出搬送路から排出される画像形成後の記録紙Pを収容する排出収容部が設けられている。
次に、図2を参照して上述した中間転写ベルト12の詳細について説明する。
図2(a)は、中間転写ベルト12の裏面の一部を示す図である。図2(b)は、中間転写ベルト12のX−X断面を示す図である。
図2(b)に示すように、中間転写ベルト12は、継ぎ目のない(シームレスな)無端ベルト12−1と、シリカ膜とも呼ばれ、ガラス成分の層であるガラス膜12−2とを有している。無端ベルト12−1は、位置センサ16に検知される基準マークMを自身の裏面側部に設けている。図2(b)では、1つの基準マークMが示されているが、2つ以上の基準マークMを設けてもよい。
ガラス膜12−2は、成膜又は塗布により無端ベルト12−1の裏面に層状に設けられている。より詳しくは、ガラス膜12−2は、図2(b)に示すように、無端ベルト12−1表面中央部付近の画像領域AR0に対応する裏面の第1領域AR1と基準マークMを含む裏面側部の第2領域AR2とを除いた無端ベルト12−1裏面の第3領域AR3に設けられている。図2(a)では中間転写ベルト12の裏面の一部が示されているため第3領域AR3も一部が示されているにすぎないが、第3領域AR3は、無端ベルト12−1裏面を周回する領域である。このように、ガラス膜12−2は、無端ベルト12−1裏面全体に設けられていない。すなわち、第1領域AR1から第3領域AR3までの領域である無端ベルト12−1裏面全体から第1領域AR1と第2領域AR2が除外されている。
仮に第1領域AR1にガラス膜12−2が設けられた場合、本実施形態と比べて、中間転写ベルト12と支持ロール12aとの間の摩擦力が低下する。摩擦力が低下すると、支持ロール12aは空回りして中間転写ベルト12の円滑な周回移動を阻害する可能性があり、これによりレジずれが発生するおそれがある。しかしながら、本実施形態では、第1領域AR1にガラス膜12−2が設けられていないため、摩擦力が低下せずに中間転写ベルト12は円滑に移動し、レジずれの発生が回避される。また、無端ベルト12−1側部のベルト表面側への反りを抑えて位置センサ16に案内するガイド部材を別途に設ける構成に比べ、本実施形態では無端ベルト12−1裏面にガラス膜12−2を設ける構成であるため、コストもさほど発生しない。
次に、図3を参照して、本実施形態に係る中間転写ベルト12を、ガラス膜12−2を有しない中間転写ベルト12´と対比しながら説明する。
図3(a)は、ガラス膜12−2を有しない中間転写ベルト12´に傷がつけられる様子の一例を説明するための図である。より詳しくは、図3(a)は、図1において矢印Bの方向で見た中間転写ベルト12´及び進入角決定ロール12fを模式的に示す図である。図3(b)は、図1において矢印Dの方向で見たガラス膜12−2を有しない中間転写ベルト12´及び位置センサ16を模式的に示す図である。図3(c)は、図1において矢印Dの方向で見たガラス膜12−2を有する中間転写ベルト12及び位置センサ16を模式的に示す図である。
まず、図3(a)に示すように、中間転写ベルト12´が進入角決定ロール12fを通過する際に、進入角決定ロール12fが円滑に回転しないと、中間転写ベルト12´と進入角決定ロール12fとがこすれ、中間転写ベルト12´のベルト裏面の側部は中間転写ベルト12´の幅方向に裂ける場合がある。中間転写ベルト12´のベルト裏面の側部が裂けると、図3(a)に示すように、中間転写ベルト12´のベルト裏面の側部には裂傷部19が生じる。
中間転写ベルト12´に裂傷部19が生じると、中間転写ベルト12´の裏面側の内部応力が解放される。一方、中間転写ベルト12´の表面側には裂傷部19が生じていないため内部応力は維持されている。このため、中間転写ベルト12´の裏面側の内部応力と中間転写ベルト12´の表面側の内部応力との間で不均衡が生じ、中間転写ベルト12´の裏面側部は中間転写ベルト12´の表面側に反り返る。中間転写ベルト12´裏面の一方の側部に付された基準マークMは、側部の反り返りによって反り返る前と比べてその位置が大きくずれる。中間転写ベルト12´は、一方に基準マークMが付された側部が反り返った状態で位置センサ16に周回移動する。
位置センサ16が配置された位置では、図3(b)に示すように、中間転写ベルト12´側部に付された基準マークMは位置センサ16によって読み取ることができない。特に、図3(b)に示すように、中間転写ベルト12´側部が表面側に大きく反っているため、位置センサ16による基準マークMの読取不良が発生する。したがって、画像形成ユニット11−Y,11−M,11−C,11−Kでは、画像形成動作の開始タイミングが調整されず、現像剤像の重ね合わせ位置のずれが発生する。これにより、画質劣化が発生する。
しかしながら、本実施形態では、図3(c)に示すように、無端ベルト12−1の第3領域AR3にガラス膜12−2が設けられている。このように、裂傷部19に対応する第3領域AR3にガラス膜12−2が設けられているため、無端ベルト12−1は保護される。したがって、中間転写ベルト12側部が表面側に大きく反らず、位置センサ16による基準マークMの読取不良が回避される。これにより、画像形成ユニット11−Y,11−M,11−C,11−Kでは、画像形成動作の開始タイミングが調整され、現像剤像の重ね合わせ位置のずれが抑えられる。換言すれば、画質劣化が抑えられる。
次に、図4を参照して、評価結果について説明する。
図4は、各種の条件と各種の条件に対応する評価結果を示す表である。
具体的には、図4(a)に示すように、ガラス膜12−2の被覆率及びガラス膜12−2の膜厚を変更した各種の条件に基づいて、30万枚の記録紙Pを画像形成装置10に実行させるという評価を行った。そして、図4(b)に示すように、レジずれ及び他部材(例えば感光ドラム111や現像装置114など)への傷つけの有無を評価した。尚、本評価に際し画像形成装置10として富士ゼロックス株式会社製の商品名「Color 1000 Press」を使用し、ガラス膜12−2として、AZエレクトロニックマテリアルズ(AZ ELECTRONIC MATERIALS)株式会社製の無機シラザンコーティング剤(無機ポリシラザン)を使用した。また、評価手法として、JISのK5600−5−4に準拠した鉛筆硬度測定法を採用した。
まず、図4(a)の比較例1に示すように、ガラス膜12−2を無端ベルト12−1に設けなかった場合、図4(b)に示すように、無端ベルト12−1側部に反り返りが発生した。すなわち、上述した図3(a)で示される状態が維持されており、この状態であると、基準マークMを位置センサ16は読み取ることができなかった(図3(b)参照)。したがって、レジずれが発生し画質が劣化した。また、反りが発生したため他部材も傷つけた。比較例1では、10万枚の記録紙Pを実行させた時点で評価を中止した。
次に、図4(a)の比較例2に示すように、膜厚0.5μmのガラス膜12−2を被覆率5%で無端ベルト12−1に設けて評価が行われた。この場合、図4(b)に示すように、無端ベルト12−1側部に反りが発生した。ガラス膜12−2が無端ベルト12−1に設けられたため無端ベルト12−1側部の反り返りは比較例1に比べて抑えられたが、ガラス膜12−2の被覆率が十分でなかったため、無端ベルト12−1の第3領域AR3の一部に裂傷部19が形成され、ベルト側部に反り返りが発生した。したがって、比較例1と同様に、レジずれが発生し画質が劣化した。また、反り返りが発生したため他部材も傷つけた。比較例2では、15万枚の記録紙Pを実行させた時点で評価を中止した。
次に、図4(a)の比較例3に示すように、膜厚0.5μmのガラス膜12−2を被覆率70%で無端ベルト12−1に設けて評価が行われた。この場合、無端ベルト12−1側部に反り返りは発生しなかったが、図4(b)に示すように、支持ロール12aと無端ベルト12−1との間でスリップが発生した。これにより、レジずれが発生し画質が劣化した。一方、反り返りは発生しなかったため他部材は傷つけなかった。比較例3では、18万枚の記録紙Pを実行させた時点で評価を中止した。
次に、図4(a)の比較例4に示すように、膜厚0.05μmのガラス膜12−2を被覆率20%で無端ベルト12−1に設けて評価が行われた。この場合、図4(b)に示すように、無端ベルト12−1側部に反り返りが発生した。ガラス膜12−2が無端ベルト12−1に設けられたため無端ベルト12−1側部の反り返りは比較例1に比べて抑えられたが、ガラス膜12−2の膜厚が不足したため、無端ベルト12−1の第3領域AR3に裂傷部19が形成され、無端ベルト12−1側部に反り返りが発生した。したがって、比較例1と同様に、レジずれが発生し画質が劣化した。また、反り返りが発生したため他部材も傷つけた。比較例4では、7万枚の記録紙Pを実行させた時点で評価を中止した。
次に、図4(a)の比較例5に示すように、膜厚10μmのガラス膜12−2を被覆率20%で無端ベルト12−1に設けて評価が行われた。この場合、図4(b)に示すように、レジずれが発生しなかったため画質が劣化せず、また、反り返りも発生しなかったため他部材も傷つけなかった。しかしながら、膜厚が大きすぎたため、抵抗変化による転写抜けが発生し、良好な結果は得られなかった。
以上説明した比較例1〜5に対し、実施例では、図4(a)に示すように、膜厚0.5μmのガラス膜12−2を被覆率20%で無端ベルト12−1に設けて評価が行われた。この場合、無端ベルト12−1側部の表面側への反りが発生しなかったため、基準マークMを位置センサ16は読み取ることができた(図3(c)参照)。したがって、図4(b)に示すように、レジずれが発生しなかったことにより画質が劣化せず、また、反り返りも発生しなかったことにより他部材も傷つけなかった。さらに、膜厚が大きすぎなかったため、抵抗変化による転写抜けも発生せず、良好な結果が得られた。
このように、膜厚0.5μmのガラス膜12−2を被覆率20%で無端ベルト12−1に設けた中間転写ベルト12を利用すれば、中間転写ベルト12側部のベルト表面側への反り返りが抑えられ、画質劣化及び他部材への傷つけが回避される。
以上説明した実施例では、ガラス膜12−2が設けられる第3領域AR3の面積を無端ベルト12−1裏面全体の面積に対して20%とした場合の実施例を説明したが、ガラス膜12−2の被覆率は10%以上60%以下であれば有効な結果が得られた。また、以上説明した実施例では、ガラス膜12−2の膜厚を0.5μmとした場合の実施例を説明したが、ガラス膜12−2の膜厚は0.1μm以上3μm以下であれば有効な結果が得られた。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明に係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、上述した実施形態では進入角決定ロール12fにより中間転写ベルト12に裂傷部19が発生する例を説明したが、例えば支持ロール12a〜12dの回転表面にゴミなどの異物が付着して中間転写ベルト12に裂傷部19が発生した場合や別の原因により裂傷部19が発生した場合にも本実施形態は有効である。
10 画像形成装置
11 画像形成エンジン
12,12´ 中間転写ベルト
12−1 無端ベルト
12−2 ガラス膜
12f 進入角決定ロール
13 給紙装置
14 定着装置
16 位置センサ
18a〜18e ロール対
19 裂傷部

Claims (4)

  1. 位置検知手段に検知される被検知印が裏面側部に設けられた無端ベルトと、
    前記無端ベルト表面の画像領域に対応する裏面の第1領域と前記被検知印を含む裏面側部の第2領域とを除いた前記無端ベルト裏面の第3領域に設けられたガラス膜と、を有し、
    前記ガラス膜の厚みは、0.1μm以上3μm以下であることを特徴とする転写ベルト。
  2. 前記無端ベルト裏面の面積に対する前記第3領域の面積は、10%以上60%以下であることを特徴とする請求項1に記載の転写ベルト。
  3. 前記ガラス膜は、前記無端ベルト裏面に生じる裂傷部に対応する領域に設けられることを特徴とする請求項1又は2に記載の転写ベルト。
  4. 請求項1からのいずれか1項に記載の転写ベルトと、前記転写ベルトの二次転写位置への進入角を決定する回転機構とを有する画像形成装置であって、
    前記ガラス膜は、前記転写ベルトと前記回転機構とがこすれて生じる裂傷部に対応する領域に設けられることを特徴とする画像形成装置。
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