JP7077123B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に関するものである。

電子写真方式のカラー画像形成装置においては、従来から、各色の画像形成部から中間転写体に順次トナー像を転写し、さらに中間転写体から転写材に一括してトナー像を転写する中間転写方式を用いる構成が知られている。

このような画像形成装置では、各色の画像形成部が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。また、中間転写体としては、無端状のベルトで形成された中間転写ベルトが広く用いられている。各画像形成部の感光ドラムに形成されたトナー像は、中間転写ベルトを介して感光ドラムに対向して設けられた一次転写部材に一次転写電源から電圧を印加することによって、中間転写ベルトに一次転写される。各色の画像形成部から中間転写ベルトに一次転写された各色のトナー像は、二次転写部において二次転写電源から二次転写部材へ電圧を印加することによって、中間転写ベルトから紙やＯＨＰシートなどの転写材に一括して二次転写される。転写材に転写された各色のトナー像は、その後、定着手段により転写材に定着される。

中間転写方式の画像形成装置では、中間転写ベルトから転写材にトナー像を二次転写した後に中間転写ベルトにトナー（転写残トナー）が残留する。そのため、次の画像に対応したトナー像を中間転写ベルトに一次転写する前に中間転写ベルトに残留した転写残トナーを除去する必要となる。

転写残トナーを除去するクリーニング方式としては、ブレードクリーニング方式が広く用いられている。ブレードクリーニング方式では、中間転写ベルトの移動方向に関して二次転写部よりも下流側に配置され、中間転写ベルトに当接する当接部材としてのクリーニングブレードによって転写残トナーを掻き取ってクリーニング容器に回収する。クリーニングブレードとしては、一般的に、ウレタンゴムなどの弾性体が用いられている。このクリーニングブレードは、中間転写ベルトの移動方向に対向するような方向（カウンター方向）から、クリーニングブレードのエッジ部を中間転写ベルトに対して圧接された状態で配置されることが多い。この時、クリーニングブレードと中間転写ベルトとが圧接する位置には、転写残トナーを回収するための回収ニップ部が形成される。

特許文献１には、クリーニングブレードの磨耗を抑制するために、中間転写ベルトの表面に、中間転写ベルトの移動方向に沿った溝を形成し、クリーニングブレードと中間転写ベルトとの間の摩擦係数を低減させる構成が開示されている。具体的には、特許文献１には、溝ピッチ（ベルト搬送方向に略直交する方向における間隔）が、１０μｍ～１００μｍ、典型的には１０μｍ～２０μｍであるとの記載がある。

特開２０１５－１２５１８７号公報

しかしながら、特許文献１の溝の構成では、一定のクリーニング性は確保されるものの、更なる長期使用を想定した場合、製品寿命通じてクリーニングブレードの摩耗を抑制することが困難となる懸念がある。クリーニングブレードの摩耗を抑制して耐久性を向上させるためには、クリーニングブレードと中間転写ベルトとの間の摩擦係数をさらに低くすることが考えられる。一方で、クリーニングブレードと中間転写ベルトとの摩擦係数を低くし過ぎてしまうと、転写残トナーが回収ニップ部を通過してしまうことでクリーニング不良が発生してしまうおそれがある。即ち、クリーニングブレードの耐久性を向上させつつ、クリーニング不良の発生を抑制するためには、クリーニングブレードと中間転写ベルトとの間の摩擦係数を適切に設定する必要がある。

本発明は、中間転写体に当接する当接部材によって中間転写体に残留したトナーを回収する構成において、当接部材の耐久性を向上させつつ、クリーニング不良の発生を抑制することを目的とする。

本発明は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体に当接し、前記像担持体に担持されたトナー像を一次転写される移動可能な中間転写体と、前記中間転写体の移動方向に関して、前記中間転写体に一次転写されたトナー像を前記中間転写体から転写材に二次転写する二次転写部よりも下流側に設けられ、前記中間転写体に当接する当接部材と、を備え、前記二次転写部を通過した後に前記中間転写体に残留したトナーを前記当接部材によって回収手段に回収する画像形成装置において、前記中間転写体は、アクリル共重合体で形成された表層であって、前記移動方向と交差する前記中間転写体の幅方向に関して、インプリント加工により前記移動方向に沿って複数の溝、および、前記溝の両脇に前記表層の表面に対して外側へ突出する突出部が形成された表層を有し、前記表層における複数の前記溝は、前記幅方向における、隣り合う前記溝の平均間隔が、２μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする。

本発明によれば、中間転写体に当接する当接部材によって中間転写体に残留したトナーを回収する構成において、当接部材の耐久性を向上させつつ、クリーニング不良の発生を抑制することが可能である。

実施例１に係る画像形成装置の概略構成を示す模式的な断面図 実施例１のベルトクリーニング手段の近傍の主断面図 実施例１の中間転写ベルトの構成を説明する模式図 実施例１における、当接部材と中間転写体との間の摩擦係数と、中間転写体の溝間隔との関係を説明するグラフ 実施例１における、クリーニング性の評価結果を説明する表 実施例１における、変形例５の中間転写ベルトの構成を説明する模式図 実施例２における、クリーニング性の評価結果を説明する表

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、本発明の範囲を限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
図１は、本実施例に係る画像形成装置１００の概略構成を示す模式的な断面図である。本実施例の画像形成装置１００は、電子写真方式を用いてフルカラー画像の形成が可能な中間転写方式を採用した、タンデム型のレーザービームプリンターである。

画像形成装置１００は、一列に配置された４つの画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを有する。各画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫは、それぞれイエロー（Ｙ）マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成する。本実施例では、各画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫの構成及び動作は、使用するトナーの色が異なることを除けば、実質的に同じである。したがって、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用の要素であることを示す符号の末尾Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して、当該要素について統括的に説明する。

画像形成部Ｓは、像担持体としてドラム型（円筒形）の感光ドラム１を有する。この感光ドラム１は、図中矢印Ｒ１方向に回転駆動される。感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電手段としてのローラ状の帯電部材である帯電ローラ２と、露光手段３と現像手段４と、感光ドラム１に残留したトナーを回収するドラムクリーニング手段６と、が配置されている。

現像手段４は、現像剤として非磁性一成分現像剤を収容しており、現像剤担持体としての現像スリーブ４１、現像剤規制手段としての現像剤塗布ブレード４２などを有する。各画像形成部Ｓにおいて、感光ドラム１と、これに作用するプロセス手段としての帯電ローラ２、現像手段４及びドラムクリーニング手段６とは、一体的に画像形成装置１００の装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジ７として構成される。露光手段３は、レーザー光を多面鏡によって走査させるスキャナユニットで構成され、画像信号に基づいて変調された走査ビームを感光ドラム１上に照射する。

また、各画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫの感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの全てと当接するように、移動可能な中間転写体としての無端状ベルトで構成された中間転写ベルト８が配置されている。中間転写ベルト８は、駆動ローラ９、張架ローラ１０及び二次転写対向ローラ１１（以下、単に対向ローラ１１と称する）の３個のローラにより張架されている。そして、駆動ローラ９が回転駆動されることによって、中間転写ベルト８は、図中矢印Ｒ２方向で示されるベルト搬送方向に移動（回転）する。

中間転写ベルト８を介して、感光ドラム１と対向する位置には、一次転写部材としての一次転写ローラ５が配置されている。一次転写ローラ５は、中間転写ベルト８を介して感光ドラム１に対して所定の圧力で付勢されており、中間転写ベルト８と感光ドラム１とが接触する一次転写部（一次転写ニップ）Ｎ１を形成している。また、中間転写ベルト８の外周面側において、対向ローラ１１と対向する位置には、二次転写部材としての二次転写ローラ１５が配置されている。二次転写ローラ１５は、中間転写ベルト８を介して対向ローラ１１に対して所定の圧力で付勢されており、中間転写ベルト８と二次転写ローラ１５とが接触する二次転写部（二次転写ニップ）Ｎ２を形成している。

また、中間転写ベルト８の外周面側において、張架ローラ１０に対向する位置には、回収手段としてのベルトクリーニング手段１２が配置されている。上述の３個の張架ローラ９、１０、１１により支持された中間転写ベルト８と、ベルトクリーニング手段１２とがユニット化されて、画像形成装置１００の装置本体に着脱可能な中間転写ベルトユニット１３が構成されている。

画像形成動作が開始されると、各感光ドラム１、中間転写ベルト８は、所定のプロセススピードで、それぞれ図中矢印Ｒ１、Ｒ２方向に回転を始める。回転する感光ドラム１の表面は、帯電ローラ２により所定の極性（本実施例では負極性）に略一様に帯電させられる。このとき帯電ローラ２には、不図示の帯電電源から所定の帯電電圧が印加される。その後、感光ドラム１は、各画像形成部Ｓに対応した画像情報に応じて露光手段３によって露光されることにより、感光ドラム１の表面に、画像情報に従った静電潜像が形成される。

現像スリーブ４１は、現像剤塗布ブレード４２によってトナーの正規の帯電極性（本実施例においては負極性）に帯電されたトナーを担持し、不図示の現像電源から所定の現像電圧を印加される。これにより、感光ドラム１に形成された潜像が、感光ドラム１と現像スリーブ４１との対向部（現像部）において負極性のトナーによって可視化され、感光ドラム１にトナー像が形成される。

次に、感光ドラム１に形成されたトナー像は、一次転写部Ｎ１において、一次転写ローラ５の作用により、回転駆動されている中間転写ベルト８に転写（一次転写）される。このとき、一次転写ローラ５には、一次転写電源Ｅ１から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）の一次転写電圧が印加される。例えば、フルカラー画像の形成時には、各画像形成部Ｓにおいて各感光ドラム１に静電潜像が形成され、これが現像されて各色のトナー像となる。そして、各画像形成部Ｓの各感光ドラム１に形成された各色のトナー像が、各一次転写部Ｎ１Ｙ、Ｎ１Ｍ、Ｎ１Ｃ、Ｎ１Ｋにおいて中間転写ベルト８に順次に重ね合わせるように転写され、中間転写ベルト８に４色のトナー像が形成される。

また、不図示の転写材収容カセットに積載されている記録用紙などの転写材Ｐは、不図示の供給ローラ、及び、不図示の搬送ローラによりレジストローラ１４まで搬送される。転写材Ｐは、レジストローラ１４によって、中間転写ベルト８上のトナー像に同期し、中間転写ベルト８と二次転写ローラ１５とで形成される二次転写部Ｎ２へ搬送される。そして、中間転写ベルト８上に担持された４色の多重トナー像が、二次転写部Ｎ２において、二次転写ローラ１５の作用により、転写材Ｐに一括して転写される。このとき、二次転写ローラ１５には、二次転写電源Ｅ２からトナーの正規の帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）の二次転写電圧が印加される。

その後、トナー像が転写された転写材Ｐは、定着手段１６に搬送される。転写材Ｐに二次転写されたトナー像は、定着手段１６の定着ローラと加圧ローラとで挟持されて搬送される過程で加圧及び加熱されることで転写材Ｐに定着され、その後、画像形成装置１００の装置本体の外部に排出される。

二次転写後に中間転写ベルト８に残った転写残トナーは、中間転写ベルト８を介して張架ローラ１０に対向して設けられたベルトクリーニング手段１２によって、中間転写ベルト８の表面から除去される。後に詳細に説明するが、中間転写ベルト８の移動方向に関して二次転写部Ｎ２よりも下流側に配置されるベルトクリーニング手段１２は、張架ローラ１０に対向する位置で中間転写ベルト８の外周面に当接するクリーニングブレード２１（当接部材）を有する。

なお、本実施例で用いるトナーは、乳化重合凝集法によって製造された平均粒径６．４μｍのトナー粒子に、平均粒径が２０ｎｍのシリカ微粒子を外添して構成される。平均粒径とは、例えば重量平均粒径のことで、コールター法で測定できる。測定器の一例として、「コールター・カウンター Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ ３」（ベックマン・コールター株式会社製）がある。また、測定条件設定および測定データ解析をするための付属の専用ソフトとして、「ベックマン・コールター Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ ３Ｖｅｒｓｉｏｎ３．５１」（ベックマン・コールター株式会社製）がある。また、トナー粒子の製造方法は乳化重合凝集法に限らず、粉砕法、懸濁重合法、溶解懸濁法の他の方法で製造することができる。

［ベルトクリーニング手段］
図２（ａ）は、後述するクリーニングブレード２１が弾性変形していない場合のクリーニングブレード２１の取り付け位置を説明した仮想断面図であり、図２（ｂ）は、ベルトクリーニング手段１２の構成を説明する概略断面図である。

ベルトクリーニング手段１２は、クリーニング容器１７と、クリーニング容器１７内に設けられたクリーニング作用部２０と、を有する。クリーニング容器１７は、中間転写ベルト８等を有する中間転写ユニット（不図示）の枠体の一部として構成されている。クリーニング作用部２０は、クリーニング部材（当接部材）としてのクリーニングブレード２１と、クリーニングブレード２１を支持する支持部材２２と、を有する。クリーニングブレード２１は、弾性材料であるウレタンゴム（ポリウレタン）から構成される弾性ブレードであり、メッキ鋼板を材料とする板金で形成された支持部材２２に接着された状態で支持されている。

クリーニングブレード２１は、中間転写ベルト８の移動方向（以下、ベルト搬送方向と称する）と交差する中間転写ベルト８の幅方向（クリーニングブレード２１の長手方向）に関して長い板状部材である。また、クリーニングブレード２１は、短手方向に関して、自由端側の端部２１ａを中間転写ベルト８に対して当接されており、固定端側の端部２１ｂを支持部材２２に対して接着された状態で固定されている。このクリーニングブレード２１の長手方向の長さは２３０ｍｍであり、厚さは２ｍｍであり、クリーニングブレード２１の硬度はＪＩＳ Ｋ ６２５３規格で７７度である。

クリーニング作用部２０は、中間転写ベルト８の表面に対して揺動可能に構成されている。すなわち、支持部材２２は、クリーニング容器１７に固定された揺動軸１９を介して、中間転写ベルト８の表面に対して揺動可能に支持されている。クリーニング容器１７内に設けられた付勢手段として加圧バネ１８によって支持部材２２が加圧されることで、揺動軸１９を中心としてクリーニング作用部２０が可動し、クリーニングブレード２１が中間転写ベルト８に付勢（押圧）される。

クリーニングブレード２１に対向して、中間転写ベルト８の内周側には、張架ローラ１０が配置されている。クリーニングブレード２１は、張架ローラ１０に対向する位置で、ベルト搬送方向に対してカウンター方向で中間転写ベルト８の表面に当接されている。すなわち、クリーニングブレード２１は、その短手方向における自由端側の端部２１ａがベルト搬送方向に関する上流側を向くようにして、中間転写ベルト８の表面に当接されている。これにより、図２（ｂ）に示すように、クリーニングブレード２１と中間転写ベルト８との間にブレードニップ部２３が形成されている。クリーニングブレード２１は、ブレードニップ部２３において、移動する中間転写ベルト８の表面から転写残トナーを掻き取り、クリーニング容器１７に回収する。

本実施例では、クリーニングブレード２１の取り付け位置は、次のように設定されている。図２（ａ）に示すように、設定角θが２４°、侵入量δが１．５ｍｍ、当接圧が０．６Ｎ／ｃｍである。ここで、設定角θは、中間転写ベルト８とクリーニングブレード２１（より詳細にはその自由端側の端面）との交点における張架ローラ１０の接線と、クリーニングブレード２１（より詳細にはその厚さ方向に略直交する一方の表面）とがなす角度である。また、侵入量δは、クリーニングブレード２１が張架ローラ１０に対して重なる厚さ方向の長さである。また、当接圧は、ブレードニップ部２３におけるクリーニングブレード２１からの押圧力（長手方向における線圧）で定義され、フィルム式加圧力測定システム（商品名：ＰＩＮＣＨ，ニッタ社製）を用いて測定される。このように設定することで、高温高湿環境下でのクリーニングブレード２１の捲れやスリップ音を抑制でき、良好なクリーニング性能を得ることができる。また、このように設定することで、低温低湿環境下でのクリーニング不良を抑制して、良好なクリーニング性能を得ることができる。

また、一般にウレタンゴムと合成樹脂とは摺動による摩擦抵抗が大きく、クリーニングブレード２１の初期の捲れが起こりやすい。そこで、予めクリーニングブレード２１の自由端側の端部２１ａに、フッ化黒鉛などの初期潤滑剤を塗布することができる。

なお、中間転写ベルト８の材料などに応じて適宜選定されるものであるが、クリーニングブレード２１のゴム硬度は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３規格で７０度以上、且つ８０度以下の範囲が好ましい。ゴム硬度が上記範囲よりも低いと、使用による摩耗量が増加して、耐久性が低下することがあり、上記範囲よりも高いと弾性力が減少して、中間転写ベルト８との摩擦により欠けなどが発生することがある。また、中間転写ベルト８の材料などに応じて適宜選定されるものであるが、クリーニングブレード２１の当接圧は、０．４Ｎ／ｃｍ以上、０．８Ｎ／ｃｍ以下の範囲が好ましい。当接圧が上記範囲よりも小さいと、良好なクリーニング性能が得られないことがあり、上記範囲よりも大きいと中間転写ベルト８を回転駆動するための負荷が大きくなりすぎることがある。

［中間転写ベルト］
次に、本実施例特有の中間転写ベルトの形態について説明する。図３（ａ）は、ベルト搬送方向に略直交する方向に切った（ベルト搬送方向に沿って見た）中間転写ベルトの模式的な拡大部分断面図であり、図３（ｂ）は、中間転写ベルトの表面を上方から見た模式的な上面図である。

中間転写ベルト８は、基層８１と表層８２との２層からなる無端状のベルト部材（或いはフィルム状部材）である。こで、基層とは、中間転写ベルト８の厚さ方向に関して、中間転写ベルト８を構成する層のうち、最も厚い層であると定義する。表層８２は、感光ドラム１から中間転写ベルト８に一次転写されたトナー像を担持する。本実施例では、基層８１は、ポリエチレンナフタレート樹脂に電気抵抗の調整剤としてイオン導電剤である第４級アンモニウム塩を分散した、厚さ７０μｍの層である。また、表層８２は、基材としてのアクリル樹脂に、電気抵抗調整剤として例えば酸化亜鉛を分散した、厚さ３μｍ程度の層である。

一般にウレタンゴムとアクリル樹脂とは摺動による摩擦抵抗が大きく、クリーニングブレード２１の捲れや耐久による摩耗などが起こりやすい。そこで、本実施例においては、表層８２には、クリーニングブレード２１の摩耗を抑制するために、表面加工処理が施されており、ベルト搬送方向に沿って溝（溝形状、溝部）８４が形成されている。より具体的には、図３（ａ）～（ｂ）に示すように、中間転写ベルト８の移動方向（図中矢印Ｒ２方向）と直交する中間転写ベルト８の幅方向に関して、中間転写ベルト８の移動方向に沿って、微細凹凸加工によって複数の溝８４が形成されている。

一般に、微細凹凸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、などの公知の手段が知られている。本実施例における、表面に溝８４が施された中間転写ベルト８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、微細加工表面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、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８４を形成してもよい。

本実施例においては、微細凹凸形状が施された金型（不図示）を中間転写ベルト８に押し当て、金型の微細凹凸形状を中間転写ベルト８の表層８２に転写するインプリント加工により、中間転写ベルト８の表面に溝８４を形成した。図３（ａ）に示すように、インプリント加工により形成された溝８４の両脇には、表層８２の最表面８５に対し、表層８２の基材が金型の微細凸部により押し出されるよう盛り上がって突出したランド８６（突出部）が形成されることがある。これら表面形状は、例えば、キーエンスのレーザー顕微鏡ＶＫ－Ｘ２５０などで計測することができる。そして、溝８４は、中間転写ベルト８の移動方向に沿って中間転写ベルト８の一周全域に存在する。

ここで、図３（ａ）に示している幅Ｗは、中間転写ベルト８の幅方向における溝８４の開口部の幅であり、表層８２の最表面８５に対し、溝として表層８２の厚みが薄く形成された範囲として定義される。一例として、この溝８４の幅Ｗは１μｍである。なお、先述のランド８６が比較的大きい場合は、ランド８６の頂点間を開口部と見なして、ランド８６の頂点間の距離を幅Ｗと規定しても良い。図３（ａ）に示している深さＤは、中間転写ベルト８の厚さ方向における、表層８２の溝が形成されていない面（開口部）から溝８４の底部までの深さとして定義される。深さＤは０．２μｍ以上、表層８２の厚み未満であり、溝８４は基層８１までは届かず、表層８２のみに存在するよう形成される。

溝８４の幅Ｗはトナーの平均粒径の半分未満とすることが望ましい。溝８４の幅Ｗをトナーの平均粒径より小さくすることで、溝８４にトナーが入り込み、ブレードニップ部２３においてクリーニングブレード２１からすり抜けてしまうことを抑制できる。一方で、溝８４の幅Ｗが狭すぎると、クリーニングブレード２１と中間転写ベルト８との間の接触面積が大きくなり過ぎることでブレードニップ部２３における摩擦が大きくなり、クリーニングブレード２１の先端の摩耗を促進してしまうおそれがある。したがって、本実施例の構成においては、溝８４の幅Ｗは０．５μｍ以上３μｍ以下に設定するのが好ましい。

図３（ａ）に示している間隔Ｉは、隣接する溝８４の開口部の左端部の間隔として定義される。本実施例で規定している溝８４の平均間隔とは、中間転写ベルト８の幅方向における複数の溝の間隔Ｉの平均値であり、以下単に溝間隔Ｉと称する。本実施例においては、間隔Ｉを３．５μｍの等ピッチに設定して溝８４を形成した。また、間隔Ｉは、隣接する溝８４の開口部の右端部の間隔と定義しても良いことは言うまでもなく、さらには、隣接する溝８４の開口部の底部の間隔と定義しても良い。

基層８１に使用する材料としては、例えば、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリアリレートポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、熱可塑性ポリイミドなどの熱可塑性樹脂が挙げられる。これらは混合して２種以上使用することもできる。

中間転写ベルト８の表層８２の耐摩耗性、耐クラック性などの強度の観点から、硬化性材料の中でも樹脂材料（硬化性樹脂）が好ましく、硬化性樹脂の中でも、不飽和二重結合含有アクリル共重合体を硬化させて得られるアクリル樹脂が好ましい。不飽和二重結合含有アクリル共重合体は、例えば、アクリル系紫外線硬化型ハードコート材料であるルシフラール（商品名、日本ペイント社製）として入手可能である。

また、表層８２には、電気抵抗の調整を目的として、導電剤（導電性フィラー、電気抵抗調整剤）を添加することができる。導電剤としては、電子導電剤又はイオン導電剤を用いることができる。電子導電剤としては、例えば、カーボンブラックなどの粒子状、繊維状又はフレーク状のカーボン系導電性フィラーが挙げられる。また、銀、ニッケル、銅、亜鉛、アルミニウム、ステンレス及び鉄などの粒子状、繊維状又はフレーク状の金属系導電性フィラーでもよい。また、例えば、アンチモン酸亜鉛、酸化スズなどの粒子状の金属酸化物系導電性フィラーが挙げられる。イオン導電剤としては、例えば、イオン液体、導電性オリゴマー及び第４級アンモニウム塩などが挙げられる。これらの導電剤の中から１種又はそれ以上が適宜選択され、電子導電剤とイオン導電剤を混合して用いてもよい。

更に、本実施例においては、基層８１に添加する導電剤として、イオン導電剤を用いたが、これに限らず、電子導電剤を添加して導電性を付与しても良く、電子導電剤とイオン導電剤を混合して添加して導電性を付与しても良い。なお、イオン導電剤や電子導電剤は、表層８２に添加することが可能な導電剤として前述したものを用いることが可能である。

表層８２の厚さは、溝８４を形成することが可能な厚さ、即ち、溝８４の深さＤ以上である必要がある。表層８２の厚さが溝８４の深さＤよりも小さい場合、溝８４が基層８１に到達し、基層８１に添加された物質が表層８２の表面に析出してしまうことでクリーニング不良などが発生するおそれがある。一方で、表層８２の厚さが厚すぎると、アクリル樹脂から構成される表層８２が割れてしまうことでクリーニング不良が発生するおそれがある。したがって、本実施例の構成においては、表層８２の厚さは、１μｍ以上５μｍ以下の間で設定することが好ましく、長期使用での表層８２の割れを考慮すると１μｍ以上３μｍ以下の間で設定することがより好ましい。

［クリーニング性の評価］
以下、図４を用いて、溝間隔Ｉをそれぞれ異なる値に設定した、本実施例、変形例１～４、比較例１の中間転写ベルトに関するクリーニング性の評価結果を説明する。ここで、本実施例における中間転写ベルト８の溝間隔Ｉは３．５μｍであり、比較例１としては、溝間隔Ｉを１９μｍに設定した中間転写ベルトを用いた。また、変形例１～４の中間転写ベルトは、変形例１は２．０μｍ、変形例２は２．３μｍ、変形例３は６．８μｍ、変形例４は１０．０μｍとして、溝間隔Ｉをそれぞれ設定した。なお、本実施例、変形例１～４、比較例１の構成は、溝間隔Ｉが異なる点を除いて実質同一であり、以下、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。

図４は、各中間転写ベルトとクリーニングブレードとの間の摩擦係数と、溝間隔Ｉの関係を示したグラフである。まずは、各中間転写ベルトとクリーニングブレードとの間の摩擦係数の測定方法について詳しく説明する。摩擦係数の測定工具は、評価用に作成した専用の工具を用いており、中間転写ベルトを２つのローラで張架し、片側の張架ローラを対向ローラとして、クリーニングブレードを当接する構成になっている。クリーニングブレードは、図２（ａ）～（ｂ）にあるような揺動構成ではなく、クリーニング作用部２０を固定する構成とし、図２（ａ）で示した定義において、設定角θを２４°、侵入量δを１．５ｍｍに設定した。なお、摩擦係数の測定は、室温２５℃、湿度５０％の標準環境下で行った。

上記の測定工具を用いて、中間転写ベルト上に単位面積あたり０．８０ｇ／ｍｍ２のトナーを付与し、中間転写ベルトを２１０ｍｍ／ｓｅｃのスピードで移動させて、クリーニングブレードによって中間転写ベルト上のトナーを回収する回収動作を実行する。この時、回収動作の実行と共に、クリーニングブレードが受ける垂直抗力Ｎと、クリーニングブレードの対向ローラが受ける摩擦力Ｆを３０秒間モニターする。そして、それらの平均値から下記式（１）によって、実施例１、変形例１～４、比較例１の中間転写ベルトの摩擦係数μを、それぞれ算出する。なお、計測を安定させるため、上記測定を３回繰り返し、３回目の計測値から摩擦係数μを算出している。
μ＝Ｆ／Ｎ ……………………………………… （１）

図４のグラフは、横軸が溝間隔Ｉを、縦軸が摩擦係数μを表しており、実施例１、変形例１～４、比較例１の中間転写ベルトの測定結果がそれぞれプロットされている。図４のグラフが示すように、溝間隔Ｉを小さくすることで摩擦係数μが低下する傾向にあり、即ち、溝間隔Ｉが小さくなるほど、クリーニングブレードと中間転写ベルトとの間の摩擦抵抗が減少する。

次に、それぞれの中間転写ベルトに関して、図２（ｂ）に示したベルトクリーニング手段１２を搭載した画像形成装置１００における耐久評価を行い、クリーニング性とブレードの摩耗状況を確認した。耐久評価は、温度２５℃、湿度５０％の標準環境下にて、坪量８０ｇ／ｍ^２のＡ４サイズの用紙（Ｅｘｔｒａ／ＯＣＥ社製）を用い、各色の印字率が５％のテキストパターンを４枚間欠で印刷する。そして、耐久評価を行う過程で、所望の枚数（５０００枚）毎にクリーニング不良発生を確認するための画像を形成することで、クリーニング性の評価を行った。

前述の耐久評価での５０００枚ごとに行うクリーニング不良発生の確認は、以下の方法を用いた。まず、二次転写電源Ｅ２からの出力をオフ（０Ｖ）にした状態でレッドベタ画像（イエロー１００％、マゼンタ１００％のベタ画像）を形成した後に、二次転写電源Ｅ２からの出力を適正値に設定して、画像を形成しない３枚の転写材Ｐを連続通紙する。即ち、二次転写部Ｎ２で転写材Ｐへほとんど転写されずに残ったレッドベタ画像のトナーがクリーニングブレード２１によって除去できているかを確認することによって、クリーニング不良の発生の有無を確認する。

レッドベタ画像のトナーが中間転写ベルトから除去できていれば、連続通紙する３枚の転写材Ｐは実質的に全くの白紙状態で出力される。一方で、レッドベタ画像のトナーが除去できなければ、クリーニングブレード２１をすり抜けたトナーが再び二次転写部Ｎ２に到達することで、連続通紙する３枚の転写材Ｐにトナーが転写されてクリーニング不良画像として出力される。

図５は、クリーニング性の評価結果として、実施例１、変形例１～４、比較例１の各中間転写ベルトにおける、クリーニング不良が発生しなかった通紙枚数を記した表である。図５に示すように、溝間隔Ｉが小さい中間転写ベルトの方がクリーニング不良の発生を抑制することができ、より多くの転写材Ｐに画像を形成することが可能であった。一方、変形例４の中間転写ベルトのように、溝間隔Ｉを２．０μｍまで小さくすると、溝間隔Ｉが２．３μｍのとき（変形例３）よりも、クリーニング不良がはやく発生することが確認できた。

また、クリーニング不良が発生した時点でのクリーニングブレード２１の先端を確認すると、変形例４を除く構成においては、クリーニングブレード２１の先端に最大１０μｍを超える大きさの欠けや摩耗が部分的に発生していることが確認できた。即ち、クリーニングブレード２１の先端部に生じる、１０μｍを超えるブレード欠け及び摩耗を起点としたトナーのすり抜けにより、クリーニング不良が発生する。

以上の評価結果から、図４、図５によると、クリーニングブレード２１と中間転写ベルトとの間の摩擦抵抗が小さいほど、クリーニング不良に至るブレードの欠け、摩耗の発生が抑制されることとなる。すなわち、溝間隔Ｉを小さくしてクリーニングブレード２１と中間転写ベルトとの間の摩擦抵抗を低減させることで、クリーニングブレード２１の耐久性が向上し、ベルトクリーニング手段１２、しいては、画像形成装置１００の長寿命化が実現可能となる。

比較例１の構成においては、１０００００枚まではクリーニング不良の発生が見られなかった。製品のスペックにもよるが、昨今、画像形成装置はさらなる耐久性が求められており、１５００００枚以上の耐久性を有していれば、更なる長期使用に対応できると考えられる。比較例１の構成であっても、例えば、ベルトクリーニング手段１２や中間転写ユニットなどを交換パーツとして消耗品扱いにすることで、更なる長期使用に対応可能な画像形成装置とすることができる。しかし、この場合、交換パーツのコストをユーザーが負担することとなる。以上を鑑みて、更なる長期使用を想定した場合にも十分な耐久性を得ることが可能な構成としては、溝間隔Ｉを１０μｍ以下に設定することが望ましい。

また、図５に示すように、溝間隔Ｉを２．０μｍに設定した変形例１は、溝間隔Ｉを２．３μｍに設定した変形例２よりもはやくクリーニング不良画像が発生した。一方で、クリーニング不良画像が発生した時点におけるクリーニングブレード２１の先端を確認してみても、本実施例、比較例１、変形例２～４の構成のような、最大１０μｍを超える大きさの欠けや部分的な摩耗の発生は確認されなかった。このことから、変形例１における耐久末期のクリーニング不良は、クリーニングブレード２１の摩耗によるものではなく、クリーニングブレード２１と中間転写ベルトとの間の摩擦係数μが低すぎることで発生したと考えられる。

クリーニングブレード２１と中間転写ベルトとの間の摩擦係数μを低くし過ぎてしまうと、ブレードニップ部２３においてトナーがクリーニングブレード２１を通過してしまった場合にクリーニング不良が発生する。即ち、溝間隔Ｉを変形例１の構成よりも小さい値に設定してしまうと、更なる長期使用に対応することが困難になるおそれがある。したがって、クリーニングブレード２１と中間転写ベルトとの間の摩擦抵抗が小さくなることによるクリーニング不良の発生を抑制するためには、溝間隔Ｉは２μｍ以上とすることが望ましい。

以上説明したように、本実施例、及び変形例１～４の構成によれば、溝間隔Ｉを２μｍ以上１０μｍ以下とすることで、クリーニングブレード２１の耐久性を向上させつつ、クリーニング不良の発生を抑制することが可能である。これにより、更なる長期使用にも対応する画像形成装置を提供することが可能となる。

本実施例においては、中間転写ベルト８の断面構成は、表層を含めた２層構成について説明してきたが、これに限らず、中間転写ベルトは、単層、もしくは３層以上の層を有する構成としてもよい。いずれの層構成であっても、クリーニングブレード２１と当接する層に微細凹凸加工を施せば本実施例と同様の効果を得ることが可能である。

本実施例においては、図３（ｂ）に示すように、ベルト搬送方向に対し並行に溝１８４を形成したが、これに限らない。図６に示すように、溝１８４は、中間転写ベルト１０８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１０８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。変形例５の中間転写ベルト１０８は、中間転写ベルト１０８の幅方向に関して引いた直線ＶＬの位置において、中間転写ベルト１０８の断面の模式図は図３（ａ）と同様な構成となる。ただし、クリーニングブレード２１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１０８の移動方向に対して溝１８４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°以下に設定するのがよい。

本実施例においては、中間転写ベルト８の一周にわたって連続的に溝８４を形成する構成について説明した。しかし、これに限らず、溝８４は、中間転写ベルト８の移動方向に関して、中間転写ベルト８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８４は、中間転写ベルト８の一周にわたって断続的に形成されていてもよい。

また、表層８２には、固体潤滑剤を添加してもよい。ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂粉体、フッ化ビニル樹脂粉体、フッ化黒鉛などのフッ素含有粒子、及びそれらの共重合体から適宜選択して用いることができる。表層に固体潤滑剤を添加することで、クリーニングブレード２１と中間転写ベルト８との間の摩擦抵抗を下げることが可能である。このことから、クリーニングブレード２１と中間転写ベルト８との間の摩擦抵抗を調整する補助的な手段として、固体潤滑剤を添加する構成としても良い。

さらに、クリーニングブレード２１と中間転写ベルト８との間の摩擦抵抗を安定させるためには、中間転写ベルト８の幅方向に関して溝８４は等間隔に設けることが好ましい。むろん、わずかにずれた略等間隔であっても本質的な効果は変わらないため、そのような場合でも本発明でいうところの等間隔に含まれるものとする。

（実施例２）
実施例１では、搖動方式のクリーニング構成を主体に、クリーニングブレードの摩耗や欠けなどの耐久性の観点で中間転写ベルトの溝の平均間隔を決めていた。これに対し、本実施例では、クリーニングブレードの設定公差や、クリーニングのロバスト性を考慮した上で、よりクリーニングブレードの耐久性を向上させつつ安定したクリーニング性を確保することが可能な溝の平均間隔について説明する。なお、以下の説明においては、クリーニングブレードの設定交差やクリーニングのロバスト性の条件が揺動方式よりも厳しい、クリーニング作用部２０を固定する固定方式を例に説明を行う。

［クリーニングブレードの設定とクリーニング性の評価］
図７は、クリーニングブレードの設定角θと侵入量δを変えて、各溝間隔Ｉの中間転写ベルトに対してクリーニング性を評価した結果を示している。クリーニング性の評価については、実施例１で既に説明したクリーニング作用部２０を固定する固定方式を用いて、クリーニングブレードをトナーが通過するトナーすり抜けの発生の有無を確認することで評価した。なお、クリーニングブレードの設定角θは２０°、２４°、２８°、３２°の４水準、侵入量δは０．６ｍｍ、１．０ｍｍ、１．４ｍｍ、１．８ｍｍの４水準で、それぞれ組み合わせ合計１６通りのブレード設定において評価を行っている。

図７の結果における「○」はクリーニング性が確保されていることを示しており、「×」はトナーすり抜け、いわゆる、クリーニング不良が発生していることを示している。クリーニングブレードは新品を利用している。この試験で発生しているクリーニング不良は、実施例１における画像形成装置１００での耐久評価で説明したような、クリーニングブレードの先端の欠けや部分的な摩耗によるものではなく、クリーニングブレードの設定が適切でないことで発生する現象である。また、各クリーニングブレードの設定に対し、クリーニング性が確保されている「○」の合算領域がクリーニングマージンである。クリーニングマージンが大きければ、クリーニングブレード設定（θ、δ）の自由度も向上し、クリーニング性も安定しやすい。

図７より、溝間隔Ｉを１９μｍから狭めるに従い、クリーニングマージンが拡張するものの、溝間隔Ｉが３．５μｍの中間転写ベルトの構成からさらに溝間隔Ｉを狭めると、クリーニングマージンは縮小傾向となる。すなわち、溝間隔Ｉとクリーニングマージンの関係には変曲点があり、最もクリーニングマージンが広いのは、実施例１の中間転写ベルト８の溝間隔Ｉである３．５μｍ程度である。

固定方式の場合、ベルトクリーニング手段１２を構成する部品精度や組み立ての精度から、クリーニングブレードの設定（θ、δ）の公差として、設定角θで少なくともΔ４°、侵入量δで少なくともΔ０．４ｍｍ程度を見込む必要がある。図７においてこの公差は、２×２マスに相当し、この２×２マスを包括するクリーニングマージンを確保可能な中間転写ベルトは、溝間隔Ｉがそれぞれ、２．０μｍ、２．３μｍ、３．５μｍ、６．８μｍに設定された中間転写ベルトである。

ただし、溝間隔Ｉが２．０μｍの中間転写ベルトは、２×２マスを確保しているものの、これよりも溝間隔Ｉを狭めると、２×２マスの確保は困難となり、ロバスト性が十分とは言えなくなるおそれがある。すなわち、クリーニングブレードの設定公差を考慮しつつクリーニングのロバスト性を確保するためには、溝間隔Ｉは２μｍ以上７μｍ以下と設定することが、クリーニング性の観点からより望ましい。

以上、固定方式のクリーニング構成を例に説明したが、これに限らず、揺動方式においても、中間転写ベルトに形成する溝の溝間隔Ｉを本実施例で説明した範囲に設定することで、よりクリーニングマージンを広くすることが可能である。即ち、本実施例の構成によれば、中間転写ベルトの平均溝間隔を２μｍ以上７μｍ以下に設定することで、実施例１の効果に加えて、クリーニングブレードの設定公差を配慮したクリーニング性の確保が可能となり、より良好なクリーニング性が得られる。

なお、クリーニングマージンがクリーニングブレードの設定公差を包括する構成であれば、溝間隔Ｉはこの限りではない。本実施例は、固定方式における一般的なクリーニングブレードの設定公差（Δ４°、０．４ｍｍ）を一例に説明したものであり、部品精度向上や組み立て公差を狭めることでブレード設定公差を縮小するこができれば、溝の平均間隔の規定値を拡張できる。

１ 感光ドラム
８ 中間転写ベルト
１２ ベルトクリーニング手段
２１ クリーニングブレード
８２ 表層
８４ 溝
Ｉ 溝間隔
Ｎ２ 二次転写部

Claims (18)

1. トナー像を担持する像担持体と、
   前記像担持体に当接し、前記像担持体に担持されたトナー像が一次転写される移動可能な中間転写体と、
   前記中間転写体の移動方向に関して、前記中間転写体に一次転写されたトナー像を前記中間転写体から転写材に二次転写する二次転写部よりも下流側に設けられ、前記中間転写体に当接する当接部材と、を備え、
   前記二次転写部を通過した後に前記中間転写体に残留したトナーを前記当接部材によって回収手段に回収する画像形成装置において、
   前記中間転写体は、
   前記像担持体及び前記当接部材に当接する外周面側に、アクリル共重合体で形成された表層であって、前記移動方向と交差する前記中間転写体の幅方向に関して、インプリント加工により前記移動方向に沿って複数の溝、および、前記溝の両脇に前記表層の表面に対して外側へ突出する突出部が形成された表層を有し、
   前記表層における複数の前記溝は、前記幅方向における、隣り合う前記溝の平均間隔が、２μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記当接部材は、前記中間転写体に対しカウンター方向で当接されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記溝の前記平均間隔が、２μｍ以上７μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記中間転写体は、前記中間転写体の厚さ方向に関して、前記中間転写体を構成する複数の層のうち最も厚い層である基層を有し、複数の前記溝が形成された前記表層は、前記基層の表面に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記基層は、イオン導電剤が添加された層であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記表層の厚さは、１μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成装置。
7. 前記表層の厚さは、３μｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記表層は、固体潤滑剤が添加されていることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記中間転写体は、前記像担持体及び前記当接部材に当接する外周面側に固体潤滑剤が添加されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記固体潤滑剤は、フッ素含有粒子であることを特徴とする請求項８又は９に記載の画像形成装置。
11. 前記フッ素含有粒子は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）であることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記移動方向と直交する前記中間転写体の幅方向における前記溝の開口部の幅は、０．５μｍ以上３μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記溝の前記開口部の幅は前記突出部の頂点間の距離であることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
14. 複数の前記溝は、等間隔で形成されていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
15. 前記溝は、前記移動方向に沿って、前記幅方向に関して所定の角度を有して形成されてい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。
16. 前記当接部材は、ポリウレタンで形成されたブレードであることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
17. 前記当接部材のゴム硬度（ＪＩＳ Ｋ ６２５３規格）は、７０度以上、８０度以下であることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
18. 前記当接部材の前記中間転写体に対する当接圧は、０．４Ｎ／ｃｍ以上、０．８Ｎ／ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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