JP7114345B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザープリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真方式を用いる画像形成装置に関する。

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がある。

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。

このようなブレードクリーニング方式においては、クリーニングブレードは常に中間転写ベルトに当接するように配置されることが多い。この場合、長期にわたり画像形成装置を使用すると、クリーニングブレードと中間転写ベルトの当接部（ブレードニップ部）に紙粉などの異物が挟み込まれることで、クリーニング不良が発生するおそれがある。特許文献１には、ブレードニップ部に挟み込まれた異物を除去するために、非画像形成時に中間転写ベルトを画像形成時と逆方向に移動させる構成が開示されている。

特開２０１７－１２２８５２号公報

特許文献１の構成においては、ブレードニップ部に挟み込まれた異物を除去することでクリーニング不良の発生を抑制できるものの、中間転写ベルトを逆回転させるための駆動機構を設ける必要があり、画像形成装置のコストアップを招くおそれがある。また、異物の除去を行うために中間転写ベルトの回転方向を画像形成時とは逆方向に切り替える場合、画像形成を中断する必要があることから、連続印字時において異物の除去を行う際にはスループットの低下を招くおそれがあった。

そこで、本発明は、画像形成装置のコストアップやスループットの低下を生じることなく、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、前記中間転写体と前記当接部材とが当接する外周面側に、前記移動方向と交差する前記中間転写体の幅方向に関する前記当接部材の全域と前記中間転写体とが当接する領域であって、前記移動方向に関して第１の動摩擦係数を有する第１の領域と、前記幅方向に関する前記当接部材の全域と前記中間転写体とが当接する領域であって、前記移動方向に関して前記第１の動摩擦係数よりも大きい値の第２の動摩擦係数を有する第２の領域と、を有し、前記中間転写体は、前記第１の領域に、前記幅方向に関して前記移動方向に沿った複数の溝が形成されており、前記移動方向に関して、前記第２の領域の距離は、前記第１の領域の距離よりも短く、且つ前記当接部材と前記中間転写体とが接触している距離よりも長いことを特徴とする。

本発明によれば、画像形成装置のコストアップやスループットの低下を生じることなく、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の画像形成装置の概略断面図 実施例１のベルトクリーニング手段を説明する模式図 実施例１の中間転写ベルトの全体構成を説明する模式図 実施例１の中間転写ベルトの、第１の領域における表面構成を説明する模式図 実施例１の中間転写ベルトにおける異物の除去について説明する模式図 実施例１の中間転写ベルトの、第１の領域と第２の領域の境界における動摩擦係数の測定結果を示すグラフ

以下に図面を参照して、本発明の実施例を例示する。但し、こ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、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り、この発明の範囲を以下の実施形態に限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
［画像形成装置］
図１は、本実施例の画像形成装置１００の構成を示す概略断面図である。なお、本実施例の画像形成装置１００は、ａ～ｄの複数の画像形成部を設けている、いわゆるタンデム型の画像形成装置である。第１の画像形成部ａはイエロー（Ｙ）、第２の画像形成部ｂはマゼンタ（Ｍ）、第３の画像形成部ｃはシアン（Ｃ）、第４の画像形成部ｄはブラック（Ｂｋ）の各色のトナーによって画像を形成する。これら４つの画像形成部は一定の間隔をおいて一列に配置されており、各画像形成部の構成は収容するトナーの色を除いて実質的に共通である部分が多い。したがって、以下、第１の画像形成部ａを用いて本実施例の画像形成装置１００について説明する。

第１の画像形成部ａは、ドラム状の感光体である感光ドラム１ａと、帯電部材である帯電ローラ２ａと、現像手段４ａと、ドラムクリーニング手段５ａと、を有する。

感光ドラム１ａは、トナー像を担持する像担持体であり、図示矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピード（本実施例では２００ｍｍ／ｓｅｃ）で回転駆動される。現像手段４ａは、イエローのトナーを収容する現像容器４１ａと、現像容器４１ａに収容されたイエロートナーを担持し、感光ドラム１ａにイエロートナー像を現像するための現像部材としての現像ローラ４２ａと、を有する。ドラムクリーニング手段５ａは、感光ドラム１ａに付着したトナーを回収するための手段である。ドラムクリーニング手段５ａは、感光ドラム１ａに接触するクリーニングブレードと、クリーニングブレードによって感光ドラム１ａから除去されたトナーなどを収容する廃トナーボックスと、を有する。

制御手段（不図示）が画像信号を受信することによって画像形成動作が開始されると、感光ドラム１ａは回転駆動される。感光ドラム１ａは回転過程で、帯電ローラ２ａにより所定の極性（本実施例では負極性）で所定の電位（帯電電位）に一様に帯電処理され、露光手段３ａにより画像信号に応じた露光を受ける。これにより、目的のカラー画像のイエロー色成分像に対応した静電潜像が形成される。次いで、その静電潜像は現像位置において現像手段４ａにより現像され、イエロートナー像（以下、単にトナー像と称する。）として可視化される。ここで、現像手段４ａに収容されたトナーの正規の帯電極性は、負極性である。この実施例では帯電部材による感光ドラムの帯電極性と同極性に帯電したトナーにより静電潜像を反転現像しているが、本発明は、感光ドラムの帯電極性とは逆極性に帯電したトナーにより静電潜像を正現像するようにした画像形成装置にも適用できる。

無端状で移動可能な中間転写体としての中間転写ベルト１０は、各画像形成部ａ～ｄの各感光ドラム１ａ～１ｄと当接する位置に配置され、張架部材である支持ローラ１１、張架ローラ１２、対向ローラ１３の３軸で張架されている。中間転写ベルト１０は、張架ローラ１２により総圧６０Ｎの張力で張架されており、駆動力を受けて回転する対向ローラ１３の回転によって図示矢印Ｒ２方向に移動する。なお、詳細は後述するが、本実施例における中間転写ベルト１０は、複数の層によって構成されている。

感光ドラム１ａに形成されたトナー像は、感光ドラム１ａと中間転写ベルト１０とが接触する一次転写部Ｎ１ａを通過する過程で、一次転写電源２３から一次転写ローラ６ａに正極性の電圧を印加することで中間転写ベルト１０に一次転写される。その後、中間転写ベルト１０に一次転写されることなく感光ドラム１ａに残留したトナーは、ドラムクリーニング手段５ａによって回収されることで感光ドラム１ａの表面から除去される。

ここで、一次転写ローラ６ａは、中間転写ベルト１０を介して感光ドラム１ａに対応する位置に設けられ、中間転写ベルト１０の内周面に接触する一次転写部材（接触部材）である。また、一次転写電源２３は、一次転写ローラ６ａ～６ｄに正極性又は負極性の電圧を印加することが可能な電源である。本実施例においては、複数の一次転写部材に対して共通の一次転写電源２３から電圧を印加する構成について説明するが、これに限らず、各一次転写部材に対応させて複数の一次転写電源を設ける構成であっても本発明を適用できる。

以下、同様にして、第２色のマゼンタトナー像、第３色のシアントナー像、第４色のブラックトナー像が形成され、中間転写ベルト１０に順次重ねて転写される。これにより、中間転写ベルト１０には、目的のカラー画像に対応した４色のトナー像が形成される。その後、中間転写ベルト１０に担持された４色のトナー像は、二次転写ローラ２０と中間転写ベルト１０とが接触して形成する二次転写部を通過する過程で、給紙手段５０により給紙された紙やＯＨＰシートなどの転写材Ｐの表面に一括で二次転写される。

二次転写ローラ２０は、外径８ｍｍのニッケルメッキ鋼棒に、体積抵抗率１０^８Ω・ｃｍ、厚さ５ｍｍに調整したＮＢＲとエピクロルヒドリンゴムを主成分とする発泡スポンジ体で覆った外径１８ｍｍのものを用いている。なお、発泡スポンジ体のゴム硬度はアスカー硬度計Ｃ型を用いて測定し、５００ｇ荷重時に硬度３０°であった。二次転写ローラ２０は、中間転写ベルト１０の外周面に接触しており、中間転写ベルト１０を介して二次転写ローラ２０に対向する位置に配置された対向ローラ１３に対して５０Ｎの加圧力で押圧され、二次転写部Ｎ２を形成している。

二次転写ローラ２０は中間転写ベルト１０に対して従動回転しており、二次転写電源２１から電圧が印加されることにより、二次転写ローラ２０から対向ローラ１３に向かって電流が流れる。これにより、中間転写ベルト１０に担持されていたトナー像は二次転写部において転写材Ｐに二次転写される。なお、中間転写ベルト１０のトナー像を転写材Ｐに二次転写する際には、中間転写ベルト１０を介して二次転写ローラ２０から対向ローラ１３に向かって流れる電流が一定になるように、二次転写電源２１から二次転写ローラ２０に印加される電圧が制御される。また、二次転写を行うための電流の大きさは、画像形成装置１００が設置される周囲環境や転写材Ｐの種類により、予め決定されている。二次転写電源２１は、二次転写ローラ２０に接続しており、転写電圧を二次転写ローラ２０に印加する。また、二次転写電源２１は、１００［Ｖ］から４０００［Ｖ］の範囲の出力が可能である。

二次転写によって４色のトナー像を転写された転写材Ｐは、その後、定着手段３０において加熱および加圧されることにより、４色のトナーが溶融混色して転写材Ｐに定着される。二次転写後に中間転写ベルト１０に残ったトナーは、中間転写ベルト１０の移動方向に関して二次転写部Ｎ２よりも下流側に設けられたベルトクリーニング手段１６（回収手段）により清掃、除去される。ベルトクリーニング手段１６は、対向ローラ１３に対向する位置で中間転写ベルト１０の外周面に当接する当接部材としてのクリーニングブレード１６ａと、クリーニングブレード１６ａによって回収されたトナーを収容する廃トナー容器１６ｂと、を有する。なお、以下の説明においては、クリーニングブレード１６ａを単にブレード１６ａと称する。

本実施例の画像形成装置１００においては、以上の動作により、フルカラーのプリント画像が形成される。

［ベルトクリーニング手段１６］
図２（ａ）は、ブレード１６ａと中間転写ベルト１０の当接状態を説明する模式図であり、図２（ｂ）はブレード１６ａと中間転写ベルト１０との接触点を拡大した模式図である。本実施例におけるブレード１６ａは、中間転写ベルト１０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１０の幅方向（以下、ベルト幅方向と称する）に関して長い板状部材である。

本実施例におけるブレード１６ａは、中間転写ベルト１０に接触しトナーをかきとる弾性部５３と、その弾性部５３を支持する板金部５２を有し、弾性部５３は、ポリウレタンから形成されたブレード部材である。ブレード１６ａは、中間転写ベルト１０と接触する弾性部５３の幅が長さ２３０ｍｍのブレード形状となっており、弾性部５３と板金部５２が接着されて構成されている。ブレード１６ａの弾性部５３は、ベルト幅方向に関する長手幅が２３０ｍｍ、厚さが２ｍｍであり、板金部５２との接着点からの長さである自由長が１３ｍｍである。また、ブレード１６ａの硬度はＪＩＳ Ｋ ６２５３規格で７７度である。

ブレード１６ａに対向して、中間転写ベルト１０の内周側には、対向ローラ１３が配置されている。ブレード１６ａは、対向ローラ１３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１０の表面に当接されている。すなわち、ブレード１６ａは、その短手方向における自由端側の端部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１０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、ブレード１６ａと中間転写ベルト１０との間にブレードニップ部Ｎｂが形成されている。ブレード１６ａは、ブレードニップ部Ｎｂにおいて、移動する中間転写ベルト１０の表面からトナーを掻き取り、廃トナー容器１６ｂに回収する。なお、本実施例においては、ブレード１６ａと中間転写ベルト１０とが接触するブレードニップＮｂの、ベルト搬送方向に関する距離（幅）は７５μｍである。

本実施例では、ブレード１６ａは、設定角θが２２°、侵入量δが１．５ｍｍ、当接圧が１４Ｎとなるようにして、中間転写ベルト１０に対して配置されている。ここで、設定角θは、中間転写ベルト１０とブレード１６ａ（より詳細にはその自由端側の端面）との交点における対向ローラ１３の接線と、ブレード１６ａ（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、ブレード１６ａが対向ローラ１３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Ｎｂにおけるブレード１６ａ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。

図２（ｂ）に示すように、本実施例の構成によれば、ブレード１６ａがカウンター方向で配置されているため、ブレード１６ａの中間転写ベルト１０と接触する先端部は、ベルト搬送方向に関して摩擦力を受ける。ブレード１６ａの先端部が受ける摩擦力は、ブレード１６ａの先端部をベルト搬送方向に追従して曲げる方向の力となる。その結果、接触部分の摩擦力により、ブレード１６ａの接触部が図２（ｂ）に示すように湾曲し、ブレード１６ａが中間転写ベルト１０に巻き込まれる形状となる。このときのブレード１６ａが巻き込まれた領域を巻き込み部Ｍ、ベルト搬送方向に関する巻き込み部Ｍの距離（長さ）を巻き込み量ｍと定義する。

なお、ブレード１６ａは、中間転写ベルト１０との間の摩擦力によって巻き込まれたブレード１６ａの巻き込み部Ｍが中間転写ベルト１０に対して圧をかけることで、中間転写ベルト１０に残留したトナーをせき止める。その後、ブレード１６ａによってせき止められたトナーは廃トナー容器１６ｂに回収される。したがって、トナーの回収性を確保するために、ブレード１６ａは中間転写ベルト１０に対して、トナーのすり抜けがないように所定の圧をかけて当接されている。

しかしながら、中間転写ベルト１０に対するブレード１６ａの圧が高くなりすぎると、ブレード１６ａの先端にかかる摩擦力が大きくなることでブレード１６ａの巻き込み部Ｍの巻き込み量ｍも大きくなる。この巻き込み量ｍが大きくなり過ぎると、カウンター方向で中間転写ベルト１０に対して当接しているブレード１６ａが、ベルト搬送方向に沿って当接した状態になってしまう現象（以下、メクレと称する）が発生するおそれがある。メクレが発生した場合、ブレード１６ａによって中間転写ベルト１０に残留したトナーをせき止めることが困難になることで、クリーニング不良が発生してしまうおそれがある。したがって、中間転写ベルト１０に残留したトナーの回収性を確保するためには、ブレード１６ａの巻き込み量ｍを適切に設定する必要がある。

ブレード１６ａの巻き込み量ｍの調整手段として、中間転写ベルト１０の動摩擦係数を調整して、ブレード１６ａの巻き込み部Ｍにかかる摩擦力を調整する方法がある。例えば、中間転写ベルト１０の表面に、ベルト搬送方向に沿った溝や凹凸を複数設けて、ブレード１６ａと中間転写ベルト１０の接触面積を低下させ、中間転写ベルト１０とブレード１６ａの動摩擦係数を減らして摩擦力を低下させることが可能である。これにより、中間転写ベルト１０に対するブレード１６ａの巻き込み量ｍを調整することができる。また、ブレード１６ａの巻き込み量ｍの調整手段としては、予めブレード１６ａの先端に、フッ化黒鉛などの潤滑剤を塗布して、ブレード１６ａの巻き込み部Ｍにかかる摩擦力を調整する方法がある。

［中間転写ベルト］
次に、本実施例における中間転写ベルト１０の構成について説明する。図３は、中間転写ベルト１０の全体構成を説明する模式図である。図４（ａ）は、図４の領域Ｘにおいて、ベルト搬送方向に略直交する方向に中間転写ベルト１０を切った（ベルト搬送方向に沿って見た）場合の、中間転写ベルト１０の模式的な拡大部分断面図である。また、図４（ｂ）は、図３（ａ）と同様の断面において後述する中間転写ベルト１０の表層４０をより詳しく示したものである。

中間転写ベルト１０は、基層４１と表層４０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）であり、中間転写ベルト１０の周長は７００ｍｍ、ベルト幅方向に関する長手幅は２５０ｍｍである。ここで、基層とは、中間転写ベルト１０の厚さ方向に関して、中間転写ベルト１０を構成する層のうち、最も厚い層であると定義する。本実施例では基層４１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４０は、中間転写ベルト１０の外周面側に形成される層である。本実施例にける表層４０は、基材４６としてのアクリル樹脂に、電気抵抗調整剤４３としてアンチモンドープの酸化亜鉛を分散し、固体潤滑剤４４として、フッ素含有粒子であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子を添加した厚さ３μｍの層である。

本実施例における中間転写ベルト１０の体積抵抗率は、１×１０^１０Ω・ｃｍである。体積抵抗率は、三菱化学株式会社のＨｉｒｅｓｔａ－ＵＰ（ＭＣＰ－ＨＴ４５０）にＵＲプローブ（型式ＭＣＰ－ＨＴＰ１２）を接続し、印加電圧１００Ｖ、測定時間１０秒で測定した。体積抵抗率を測定する測定室の環境は、温度２３℃、湿度５０％に設定し、測定室内に４時間放置した後の中間転写ベルト１０の体積抵抗率を測定した。

また、基層４１及び表層４０の材料は上記のものに限るものではなく、他の材料であっても良い。例えば、基層４１としてはポリエチレンナフタレート樹脂以外でもポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン－１、ポリスチレン、ポリアミド、ポリサルフォン、ポリアリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルニトリル、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、サーモトロピック液晶ポリマー、ポリアミド酸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。

表層４０に関してもアクリル樹脂以外にも有機材料としては、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、アルキド樹脂、フッ素系硬化性樹脂（含フッ素硬化性樹脂）などの硬化性樹脂が挙げられる。無機材料としては、アルコキシシラン・アルコキシジルコニウム系材料、ケイ酸塩系材料などが挙げられる。有機・無機ハイブリッド材料としては、無機微粒子分散有機高分子系材料、無機微粒子分散オルガノアルコキシシラン系材料、アクリルシリコン系材料、オルガノアルコキシシラン系材料などが挙げられる。

中間転写ベルト１０の表層４０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。本実施例においては、中間転写ベルト１０の表層４０は、基層４１の表面に、紫外線硬化性モノマー及び／又はオリゴマー成分を含有してなる液を塗布し、これに紫外線等のエネルギー線を照射して硬化させることで得た。

電子導電性材料としては、例えば、カーボンブラック、ＰＡＮ系炭素繊維及び膨張化黒鉛粉砕品などの粒子状、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、例えば、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が挙げられる。また、例えば、アンチモン酸亜鉛、アンチモンドープの酸化スズ、アンチモンドープの酸化亜鉛、スズドープの酸化インジウム及びアルミニウムドープの酸化亜鉛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。イオン導電性材料としては、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。これらの導電材料の中から１種又はそれ以上が適宜選択され、電子導電性材料とイオン導電性材料を混合して用いてもよい。

図３、図４（ａ）～（ｂ）に示すように、本実施例の中間転写ベルト１０は、ブレード１６ａの摩耗を抑制するために表層４０に表面加工処理が施された領域Ｘ（第１の領域）と、表層４０に表面加工処理が施されていない領域Ｙ（第２の領域）と、を有する。領域Ｘ及び領域Ｙは、ベルト搬送方向と直交するベルト幅方向に関して、ブレード１６ａと中間転写ベルト１０とが当接する全域に連続して形成される領域である。

また、図３に示すように、中間転写ベルト１０は、ベルト搬送方向に関して、領域Ｘから領域Ｙに切替わる第１切替点と、領域Ｙから領域Ｘに切替わる第２切替点と、をそれぞれ１つずつ有する。即ち、中間転写ベルト１０は、ベルト搬送方向に関して連続して形成された領域Ｘと、ベルト搬送方向に関して連続して形成された領域Ｙと、をそれぞれ１つずつ有する。以下の説明においては、ベルト搬送方向に関して、第１切替点から第２切替点までの距離を領域Ｙの距離、第２切替点から第１切替点までの距離を領域Ｘの距離と定義する。本実施例においては、領域Ｙの距離は５ｍｍ、領域Ｘの距離は６９５ｍｍである。

本実施例において、領域Ｘには、ベルト幅方向に関して、ベルト搬送方向に沿った溝（溝形状、溝部）４５が複数形成されている。一方で、領域Ｙには溝４５が形成されておらず、この構成により、本実施例の中間転写ベルト１０は、領域Ｘにおける動摩擦係数よりも領域Ｙにおける動摩擦係数が大きい値となる。なお、図３の模式図に示すように、領域Ｘにおいて溝４５は、ベルト搬送方向に関して途切れることなく連続して形成されている。

以下、領域Ｘにおける中間転写ベルト１０に形成された溝４５の構成に関して、図４（ａ）～（ｂ）を用いて説明する。なお、以下の説明における溝４５の形状は、Ｌ－ｔｒａｃｅ＆ＮａｎｏＮａｖｉＩＩ（ＳＩＩナノテクノロジー社製）を使用し、測定はＤＦＭモードで、カンチレバーにはハイアスペクト探針ＳＩ－４０Ｈを用いて測定した。

図４（ｂ）に示すように、長手軸線方向と略直交する方向（ベルト幅方向）における溝４５の開口部の幅Ｗ（以下、単に幅Ｗと称する）は１μｍである。また、中間転写ベルト１０の厚さ方向における、表層４０の溝が形成されていない面（開口部）から溝４５の底部までの深さｄ（以下、単に深さｄと称する）は２μｍである。さらに、ベルト搬送方向に略直交する方向における溝４５の間隔Ｋ（以下、単にピッチＫと称する）は２０μｍである。

溝４５の幅Ｗは、クリーニング性能の観点からトナーの平均粒径の半分程度までの幅が好ましい。溝４５の幅Ｗが広すぎると、トナーが溝４５に嵌まってしまった場合にブレードニップ部Ｎｂをすり抜け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。また、溝４５の幅Ｗが狭すぎると、ブレード１６ａと中間転写ベルト１０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Ｎｂにおける摩擦が大きくなり、ブレード１６ａ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４５の幅Ｗは０．５μｍ以上３μｍ以下に設定するのが好ましい。

本実施例においては、表層４０の厚さが３μｍであるため、溝４５は基層４１までは至らず、表層４０のみに存在している。また、溝４５は、中間転写ベルト１０の周方向（回転方向）に沿って中間転写ベルト１０の一周全域にわたって、連続的に形成されている。なお、本実施例では、表面に凸形状を形成した金型を、表層４０に押し付けることによって、中間転写ベルト１０の表面に溝形状を付与した。

ここで、表層４０の厚さは、溝４５を形成することが可能な厚さ、即ち、溝４５の深さｄ以上である必要がある。表層４０の厚さが溝４５の深さｄよりも小さい場合、溝４５が基層４１に到達し、基層４１に添加された物質が表層４０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４０の厚さが厚すぎると、アクリル樹脂から構成される表層４０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４０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４０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。

このように、本実施例においては、溝４５を形成した領域Ｘを設けることによって、ブレード１６ａと中間転写ベルト１０の接触面積を低下させ、中間転写ベルト１０の動摩擦係数を調整してブレード１６ａの巻き込み部Ｍにかかる摩擦力を調整している。この構成により、ブレード１６ａの摩耗を抑制することが可能となる。なお、本実施例においては、ベルト幅方向に関して、ブレード１６ａの幅よりも広い範囲で溝４５を形成している。言い換えると、中間転写ベルト１０は、ベルト幅方向に関して、領域Ｘ及び領域Ｙの幅がブレード１６ａの幅よりも広い構成である。これにより、ブレード１６ａの幅全域において安定してブレード１６ａの摩耗を抑制することが可能である。

＜ブレードニップ部Ｎｂにおける異物の除去＞
図３に示すように、本実施例の中間転写ベルト１０は、表層４０に溝４５を形成した領域Ｘと、表層４０に溝４５を形成していない領域Ｙと、を有する。一部に溝加工を行っている。領域Ｘにおいては、溝４５が形成されていることによってブレード１６ａと中間転写ベルト１０の接触面積が低下し、且つ、中間転写ベルト１０の表面積が増加することで、固体潤滑剤４４の露出面積が増える。その結果、領域Ｘにおいては、ブレード１６ａと中間転写ベルト１０との間の動摩擦係数が低下する。

表１は、領域Ｘと領域Ｙとにおける、動摩擦係数及び巻き込み量ｍの大きさを比較する表である。なお、領域Ｘと領域Ｙに対応する動摩擦係数及び巻き込み量ｍは、溝４５がベルト搬送方向全面に形成された（領域Ｘのみで構成された）中間転写ベルトと、溝が形成されていない（領域Ｙのみで構成された）中間転写ベルトとに関してそれぞれ測定して求めた。

ここで、動摩擦係数は、表面性試験機（新東科学株式会社製「ヘイドン１４ＦＷ」を用い、測定圧子としてウレタンゴム製ボール圧子（外径３／８インチ、ゴム硬度９０度）を使用して測定した。測定条件は、試験荷重５０ｇｆ、速度１０ｍｍ／ｓｅｃとし、測定距離は５０ｍｍとした。表１における動摩擦係数の値は、測定開始から１秒から４秒までに計測された摩擦力（ｇｆ）の平均値を、試験荷重（ｇｆ）で除した値である。

また、ブレード１６ａの巻き込み量ｍの大きさは次のように測定した。まず、先端部にフッ化黒鉛を塗付したブレード１６ａを中間転写ベルト１０に対して設置し、画像形成装置を非画像形成状態で２分間動作させた後に、ブレード１６ａを画像形成装置から取り外して、ブレード１６ａの先端部を顕微鏡で観察する。そして、中間転写ベルト１０と摺擦することによってブレード１６ａの先端部に塗布されたフッ化黒鉛がはがれた部分の幅を測定し、この幅を巻き込み量ｍとした。

表１に示すように、動摩擦係数が０．０５以上変化すると、巻き込み量ｍは３μｍ程度変化する。即ち、第１の動摩擦係数を有する領域Ｘと、第１の動摩擦係数よりも大きい値である第２の動摩擦係数を有する領域Ｙと、を有する中間転写ベルト１０によれば、ブレードニップ部Ｎｂにおけるブレード１６ａの巻き込み量ｍの大きさを変化させることができる。

図５（ａ）は、ブレードニップ部Ｎｂにおける、ブレード１６ａが領域Ｘと当接している状態を説明する概略的な拡大断面図である。図５（ｂ）は、中間転写ベルト１０の移動によってブレード１６ａが第１切替点を通過した後の、ブレード１６ａが領域Ｙと当接している状態を説明する概略的な拡大断面図である。図５（ｃ）は、中間転写ベルト１０の移動によってブレード１６ａが第２切替点を通過した後の、ブレード１６ａが再び領域Ｘと当接している状態を説明する概略的な拡大断面図である。

ブレード１６ａが領域Ｘを通過している時、ブレード１６ａの巻き込み部Ｍの形状は図５（ａ）のようになっている。そして、図５（ｂ）に示すように、中間転写ベルト１０が周回移動すると、ブレード１６ａが第１切替点を通過した後に、領域Ｙと接触する状態となる。図６は領域Ｘから領域Ｙにかけて、連続的に動摩擦係数を測定した結果である。図６に示すように、領域Ｘから領域Ｙに切替わる位置（第１切替点）において動摩擦係数が増加している。すると、図５（ｂ）に表すようにブレード１６ａの巻き込み部Ｍの形状が変形して、巻き込み量ｍが大きくなる。その後、ブレード１６ａが再び領域Ｘと当接する状態となると、巻き込み部Ｍの形状は図６（ｃ）ように最初の形状に戻る。

以上説明したように、ブレード１６ａが第１切替点及び第２切替点を通過することにより、ブレード１６ａの巻き込み部Ｍの形状が変化し、巻き込み量ｍの大きさが変化する。これにより、ブレード１６ａと中間転写ベルト１０の接触状態が変化し、その結果、図５（ａ）～（ｃ）に示すように、ブレードニップ部Ｎｂに挟まれていた紙粉などの異物Ｑが除去される。

ブレードニップ部Ｎｂに異物Ｑが挟まれた状態で除去されない場合、中間転写ベルト１０に対するブレード１６ａの当接状態が不安定となる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、従来から、ブレードニップ部Ｎｂに挟まれた異物Ｑを除去する方法として、中間転写ベルト１０の移動方向を切り替える方法が知られている。しかし、本実施例の構成によれば、中間転写ベルト１０の移動によって、ブレード１６ａの巻き込み部Ｍの巻き込み量ｍを変化させて異物Ｑを除去できるため、従来構成のように、中間転写ベルト１０を画像形成時とは逆方向に移動させる必要がない。即ち、中間転写ベルトを逆方向に移動させるための駆動機構を設けたり、中間転写ベルトを逆方向に移動させるために画像形成を中断したりする必要がない。

ここで、本実施例においては、ベルト搬送方向に関して、領域Ｙの距離はブレードニップ部Ｎｂの距離よりも大きく、且つ、領域Ｘの距離よりも短く設定している。ベルト搬送方向に関して、領域Ｙにブレードニップ部Ｎｂの全域が入ることにより、ブレード１６ａの巻き込み部Ｍの形状の変化が生じ、異物Ｑを除去することが可能であるため、領域Ｙの距離はブレードニップ部Ｎｂよりも大きく設定する必要がある。一方で、ベルト搬送方向に関して領域Ｙの距離が領域Ｘの距離よりも長い場合、動摩擦係数が大きい領域Ｙとブレード１６ａとが接触する時間が長くなることでブレード１６ａが摩耗しやすくなり、クリーニング不良が発生しやすくなるおそれがある。したがって、ベルト搬送方向に関して、領域Ｙの距離は領域Ｘの距離よりも短く設定する必要がある。

以上説明したように、本実施例の構成によれば、本発明によれば、画像形成装置のコストアップやスループットの低下を生じることなく、クリーニング不良の発生を抑制することが可能である。

なお、ブレード１６ａの巻き込み部Ｍにおける巻き込み量ｍの変化量は、異物Ｑと同程度であれば、効果的に異物Ｑを除去することができる。代表的な異物Ｑである紙粉のサイズは数μｍ程度であるのことから、巻き込み量ｍの変化量もその程度に設定することが望ましい。また、ベルト幅方向に関して、領域Ｙの幅はブレード１６ａの幅よりも大きく形成することが望ましい。これは、領域Ｙの幅がブレードニップ部Ｎｂの幅よりも大きければ、第１切替点を通過する際にブレード１６ａの全体を動作させて、巻き込み部Ｍを大きく動かすことができるためである。

［クリーニング性の評価］
次に、画像形成装置１００において、本実施例の中間転写ベルト１０と比較例１及び比較例２の中間転写ベルトに関して、クリーニング性の評価を行った。ここで、比較例１としては、表面に溝等を形成せず、ベルト搬送方向に関して全域で一様な動摩擦係数を有する中間転写ベルトを用いた。また、比較例２としては、表面に溝を形成し、且つ、ベルト搬送方向に関して全域で一様な動摩擦係数を有する中間転写ベルトを用いた。

クリーニング性の評価としては、レターサイズ用紙（商標Ｖｉｔａｌｉｔｙ、Ｘｅｒｏｘ社製）を用いて、２枚間欠モードで各色１％の文字画像を形成する耐久評価において、５千枚ごとにクリーニング不良発生を確認するための画像を形成した。なお、評価は、温度１５℃、湿度１０％の環境下で行った。

前述の耐久評価での５千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２１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２１からの出力を適正値に設定して、画像を形成しない５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ブレード１６ａ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１０から除去できていれば、連続通紙する５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、ブレード１６ａ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５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。以上のようなクリーニング不良の発生の確認を５千枚の転写材Ｐの通紙毎に行い、１０万枚の転写材Ｐに関して評価を行った。

クリーニング性の評価を行った結果、本実施例の構成は、１０万枚までクリーニング不良が発生しなかったが、比較例１の構成は２万枚の通紙でクリーニング不良が発生し、比較例２の構成は５万枚の通紙でクリーニング不良が発生した。

比較例１で使用したクリーニングブレードの先端を顕微鏡で観察すると、中間転写ベルト１０との摩擦によりウレタンゴムが摩耗してクリーニングブレードの先端部が欠けていた。これは、中間転写ベルト１０とクリーニングブレードとの間の動摩擦係数が大きいことで、ブレードニップ部においてクリーニングブレードの摩耗が発生しやすくなるためである。また、比較例２で使用したクリーニングブレードの先端を顕微鏡で観察すると、転写材Ｐから発生した紙粉がクリーニングブレードの先端に付着していることが確認された。比較例２の中間転写ベルトにおいては、ベルト搬送方向に関して全域で一様な動摩擦係数を有していることから、ブレードニップ部に紙粉が堆積し転写残トナーのすり抜けが発生したと考えられた。

以上説明したように、中間転写ベルト１０の一部に動摩擦係数の異なる領域を形成することで、ブレード１６ａの接触状態を変化させ、ブレードニップ部に挟まった異物をすり抜けさせることで、クリーニング不良の発生を抑制できる。

［その他の実施例］
実施例１においては、中間転写ベルト１０の領域Ｙに溝４５を形成しない構成としたが、これに限らない。即ち、領域Ｘにおける動摩擦係数よりも領域Ｙにおける動摩擦係数の値が大きければ、実施例１と同様に、ブレード１６ａの巻き込み量ｍを変化させて異物Ｑを除去することが可能である。したがって、例えば、中間転写ベルト１０の領域Ｙに、領域Ｘに形成された溝よりも密度の低い溝を形成して、動摩擦係数を異ならせる構成としても良い。

実施例１では、中間転写ベルト１０の動摩擦係数を変化させるために、領域Ｘにおける表層４０に対して溝４５を形成する加工を行ったが、他の方法として、研磨強度を変える方法も可能である。具体的には、中間転写ベルト１０の外周面の領域Ｘを粗いラッピングフィルム（Ｌａｐｉｋａ＃２０００（商品名）、ＫＯＶＡＸ社製）で研磨し、領域Ｙを細やかなラッピングフィルム（Ｌａｐｉｋａ＃１００００（商品名）、ＫＯＶＡＸ社製）で研磨する。細やかなラッピングフィルムに比べて粗いラッピングフィルムで研磨した方が、表面粗さが大きく、また、固体潤滑剤の露出面積が増えるため動摩擦係数を小さくすることができる。

領域Ｘと領域Ｙにおける動摩擦係数を変化させる他の方法としては、潤滑粒子を含む塗工液を領域Ｘにスプレー塗布する方法もある。スプレー塗布部は表面粗さが大きく、また、固体潤滑剤の露出面積が増えるため動摩擦係数を小さくすることができる。

１ 画像形成装置
２ 感光ドラム
８ 中間転写ベルト
１６ ベルトクリーニング手段
１６ａ クリーニングブレード

Claims (16)

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、前記中間転写体と前記当接部材とが当接する外周面側に、前記移動方向と交差する前記中間転写体の幅方向に関する前記当接部材の全域と前記中間転写体とが当接する領域であって、前記移動方向に関して第１の動摩擦係数を有する第１の領域と、前記幅方向に関する前記当接部材の全域と前記中間転写体とが当接する領域であって、前記移動方向に関して前記第１の動摩擦係数よりも大きい値の第２の動摩擦係数を有する第２の領域と、を有し、
   前記中間転写体は、前記第１の領域に、前記幅方向に関して前記移動方向に沿った複数の溝が形成されており、
   前記移動方向に関して、前記第２の領域の距離は、前記第１の領域の距離よりも短く、且つ前記当接部材と前記中間転写体とが接触している距離よりも長いことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記中間転写体は無端状のベルト部材であり、前記移動方向に関して、前記中間転写体には、前記第１の領域から前記第２の領域に切替わる第１切替点と、前記第２の領域から前記第１の領域に切替わる第２切替点が、それぞれ１つずつ形成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. 前記移動方向に関して、前記第１切替点から前記第２切替点までの距離が前記第２の領域の距離であり、前記第２切替点から前記第１切替点までの距離が前記第１の領域の距離であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記第１の領域において、複数の前記溝は、前記移動方向に関して連続して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. 前記中間転写体は、前記第２の領域には、前記幅方向に関して前記移動方向に沿った複数の溝が形成されていないことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記中間転写体は、前記第２の領域に、前記幅方向に関して前記移動方向に沿った複数の溝が形成されており、
   前記幅方向に関して、前記第１の領域における複数の前記溝の密度よりも、前記第２の領域における複数の前記溝の密度が低いことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
7. 前記第１の動摩擦係数の値と、前記第２の動摩擦係数の値との差が０．０５以上であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記第１の領域における表面粗さの値よりも、前記第２の領域における表面粗さの値が小さい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。
9. 前記幅方向に関して、前記第１の領域の幅及び前記第２の領域の幅は、前記当接部材の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 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ってイオン導電剤を添加された基層と、前記基層の表面に形成された表層と、を有し、前記第１の領域及び前記第２の領域は、前記表層に形成された領域であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記表層の厚さは、３μｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記表層は、アクリル共重合体で形成されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の画像形成装置。
13. 前記表層は、フッ素含有粒子が添加されていることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
14. 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１３に記載の画像形成装置。
15. 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、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乃至１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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