JP7204368B2 - 中間転写ベルトの修正方法 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置に使用される中間転写ベルトの修正方法に関するものである。

複写機やプリンタ等の画像形成装置において、紙等の記録材にカラー画像を形成する場合は、感光体上に形成された静電潜像に各色のトナーを供給して各色毎にトナー像として現像する。現像された各色のトナー像を中間転写体に順次転写して重畳し、中間転写体上にカラーのトナー像を形成する。次に、中間転写体上に形成されたカラーのトナー像を記録材に一括転写する。これによりカラーのトナー像が形成された記録材を得ることができる。

中間転写体としては半導電性無端ベルトが使用される。半導電性無端ベルトの代表的なものとしては、ポリイミドやポリアミドイミドやポリエーテルエーテルケトンやポリフェニレンサルファイドといった樹脂に、カーボンブラックを分散させて形成した半導電性無端ベルトが知られている。

このような半導電性無端ベルトは、押出成形や円筒金型によって成形するが、成形の際に突起や折れなどの形状的な欠陥が生じる場合がある。形状的な欠陥部が存在する半導電性無端ベルトを電子写真方式の画像形成装置に使用すると、トナーの転写時に欠陥部の周囲でノイズが生じ、画像欠陥として印刷物に現れる。

こうした不具合を解消するために、半導電性無端ベルトの形状的な欠陥部を修正する方法が提案されている。特許文献１では、樹脂中に導電性物質を含有する半導電性ベルトの形状的な欠陥部を挟持部材にて半導電性ベルトの両面から挟持しつつ、当該挟持部材を介して挟持する外力を与えながら加熱処理して平坦化させる。

また、特許文献２では、回転可能な支持ロールに張力をかけた状態で、樹脂中に導電性物質を含有する半導電性ベルトを支持する。そして、半導電性ベルトの形状的な欠陥部に支持ロールを内接した状態で、欠陥部を研磨して平坦化させる。

特開２００２－３６５９２６号公報 特開２００７－０１７６２１号公報

しかしながら、結晶性熱可塑性樹脂を含有する中間転写ベルトにおいては、特許文献１のように狭持部材で挟持して局所的に熱を加える修正方法では、狭持部材の変形を招く場合がある。更に、中間転写ベルトの機械物性変化が起こるため中間転写ベルトの移動時の歪に起因した色ずれといった画像不良を起こすことがあった。また、特許文献２のように研磨による形状欠陥の修正方法では、局所的な表面粗さの変化を引き起こすため二次転写後に中間転写ベルト上に残っているトナーをウレタンゴムブレードで清掃する際に異音が発生する場合があった。

本発明は前記課題を解決するものであり、その目的は、中間転写ベルトの欠陥部を局所的な機械物性や表面粗さの変化を起こさずに修正することである。

前記目的を達成するための本発明に係る中間転写ベルトの修正方法の代表的な構成は、結晶性熱可塑性樹脂を含有する中間転写ベルトの表面の形状的な突起状の欠陥部を直径３ｍｍ以内の領域で研磨する研磨工程と、前記研磨工程の後に前記中間転写ベルトを内型と、外型とにより挟み込んで前記結晶性熱可塑性樹脂のガラス転移点から融点までの温度で加熱し、その温度域下で前記中間転写ベルトを加圧する加熱加圧工程と、前記加熱加圧工程の後に前記中間転写ベルトを前記ガラス転移点の温度よりも低い温度まで冷却して前記内型と、前記外型から脱型する脱型工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、中間転写ベルトの欠陥部を局所的な機械物性や表面粗さの変化を起こさずに修正することができる。

画像形成装置の構成を示す断面図である。 実施例１、２及び比較例１、２の修正条件と耐久試験結果を示す図である。

図により本発明に係る中間転写ベルトの修正方法の一実施形態を具体的に説明する。

＜画像形成装置＞
図１を用いて画像形成装置１００の構成について説明する。図１は、画像形成装置１００の構成を示す断面図である。図１に示す画像形成装置１００は、電子写真方式を用いたカラープリンタの一例である。図１に示す画像形成装置１００には、イエローＹ色の画像形成部ＰＹと、マゼンタＭ色の画像形成部ＰＭと、シアンＣ色の画像形成部ＰＣと、ブラックＫ色の画像形成部ＰＫと、が設けられている。尚、各画像形成部ＰＹ，ＰＭ，ＰＣ，ＰＫは、現像剤としてのトナーの色が異なる以外は、同様に構成されるため画像形成部Ｐを用いて説明する場合もある。各画像形成プロセス手段についても同様である。

各画像形成部Ｐには、像担持体としての各感光ドラム１が設けられている。図１の反時計回り方向に回転する各感光ドラム１の表面は、帯電手段としての各帯電ローラ２によりそれぞれ一様に帯電される。一様に帯電された各感光ドラム１の表面に対して露光手段としてのレーザスキャナ３から出射された画像情報に応じたレーザ光３ａが照射されて静電潜像が形成される。

各感光ドラム１の表面に形成された静電潜像に対して現像手段としての各現像装置４に設けられた現像剤担持体としての現像ローラ４ａにより各色のトナーが供給されてトナー像として現像される。各現像ローラ４ａの表面に担持された各色のトナーは、規制部材４ｂにより層厚が規制される。

各感光ドラム１の下部には、中間転写体としての中間転写ベルト７が張架ローラ７１～７３により図１の時計回り方向に回転可能に張架されている。中間転写ベルト７の外周面は、各感光ドラム１の表面に当接して配置されている。中間転写ベルト７の内周面には、中間転写ベルト７を介在して各感光ドラム１の表面に対向する一次転写手段としの各一次転写ローラ５が設けられている。

中間転写ベルト７の外周面と各感光ドラム１の表面とにより各一次転写部Ｔが形成される。図示しない一次転写電源から各一次転写ローラ５に一次転写バイアスが印加されると、各一次転写部Ｔにおいて、各感光ドラム１の表面に形成された各色のトナー像が中間転写ベルト７の外周面に順次、一次転写されて重畳される。一次転写後に各感光ドラム１の表面上に残留した残トナーは、クリーニング手段としてのクリーニングブレード６により掻き取られて除去される。

中間転写ベルト７の下部には、紙等の記録材Ｓを収容する給送カセット１２が設けられている。給送カセット１２内に収容された記録材Ｓは、給送ローラ１３により繰り出され、図示しない分離手段との協働により一枚ずつ給送される。その後、搬送ローラ１４により搬送され、停止したレジストローラ１５のニップ部に記録材Ｓの先端部が突き当てられて記録材Ｓの斜行が補正される。張架ローラ７３には、中間転写ベルト７を介在して二次転写手段としての二次転写ローラ８が対向して設けられている。中間転写ベルト７の外周面と二次転写ローラ８とにより二次転写部Ｎが形成される。

中間転写ベルト７の外周面に担持されたトナー像の画先が二次転写部Ｎに到達するタイミングに合わせて記録材Ｓの先端部が二次転写部Ｎに到達するように記録材Ｓがレジストローラ１５により搬送される。図示しない二次転写電源から二次転写ローラ８に二次転写バイアスが印加されると、二次転写部Ｎにおいて、中間転写ベルト７の外周面に担持されたトナー像が記録材Ｓに二次転写される。二次転写後に中間転写ベルト７の外周面上に残留した残トナーは、クリーニング手段としてのクリーナ１１に設けられたクリーニングブレード１１ａにより掻き取られて除去される。

トナー像が担持された記録材Ｓは、定着手段としての定着装置９に搬送され、定着ユニット９１と加圧ローラ９２とにより挟持搬送される間に加熱及び加圧されてトナー像が記録材Ｓに定着される。その後、排出ローラ１６，１７により機外に設けられた排出トレイ１０上に排出される。記録材Ｓの両面に印刷する場合には、排出ローラ１７により記録材Ｓが挟持された状態で、排出ローラ１７が逆回転する。これにより記録材Ｓが反転路１８に導かれて搬送路１９に合流し、記録材Ｓの表裏面が反転する。そして、二次転写部Ｎにおいて、記録材Ｓの第１面と同様に第２面にトナー像が二次転写され、定着装置９によりトナー像が記録材Ｓに定着された後、排出トレイ１０上に排出される。

＜中間転写ベルトの修正方法＞
次に、図２を用いて画像形成装置１００の中間転写体として使用される半導電性無端ベルトからなる中間転写ベルト７の修正方法について説明する。図２は、中間転写ベルト７の実施例１、２及び比較例１、２の修正条件と耐久試験結果を示す図である。

（実施例１）
図２に示す実施例１は、結晶性熱可塑性樹脂としてのポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ；Poly Ether Ether Ketone）のペレットにアセチレンブラックを加える。ポリエーテルエーテルケトンは、Ｖｉｃｔｒｅｘ社製の商品名「４５０Ｇ」を使用した。このときのポリエーテルエーテルケトンのガラス転移点の温度は１４３℃である。また、融点の温度は３４３℃である。

アセチレンブラックは、電気化学工業株式会社製の商品名「デンカブラック粉状体」を使用した。そして、窒素ガス雰囲気下で２軸スクリューを有する混練押し出し機を用いて、両者の混練を行い、樹脂組成物のペレットを得た。このペレットを窒素ガス雰囲気下で乾燥を行った。次に、この樹脂組成物のペレットを円筒押し出し装置に供給し、溶融押し出しすることにより、厚さ６０μｍの円筒状の中間転写ベルト７を得た。

＜研磨工程＞
研磨工程では、結晶性熱可塑性樹脂を含有する中間転写ベルト７の表面の形状的な欠陥部を研磨する。中間転写ベルト７の表面の形状的な欠陥部は、２０μｍ以上かつ５０μｍ以下の突起状の欠陥である。研磨工程における研磨範囲は、直径３ｍｍ以内である。得られた中間転写ベルト７の表面上の高さ２０μｍ以上の突起物に対して１５μｍのアルミナ砥粒（株式会社コバックス製の商品名「ＬＡＰＩＫＡ＃１０００」）を用いて研磨を行った。

＜加熱加圧工程＞
次に、加熱加圧工程では、上記研磨工程の後に中間転写ベルト７を中空円筒状の内型と、中空円筒状の外型とにより挟み込んで結晶性熱可塑性樹脂のガラス転移点から融点までの温度で加熱し、その温度域下で中間転写ベルト７を加圧する。上記研磨工程で部分的に研磨した中間転写ベルト７をアルミニウム製の内型に嵌め込み、さらに、内面の表面粗さＲｚを０.５μｍに制御したステンレス鋼からなる外型を被せた。

なお、使用した内型と外型の熱膨張係数は、それぞれ、内型の熱膨張係数が２.４×１０^－５／℃である。また、外型の熱膨張係数が１.５×１０^－５／℃である。アルミニウム製の内型に嵌め込み、ステンレス鋼からなる外型を被せた中間転写ベルト７を、加熱炉にて、加熱速度が５０℃／ｍｉｎの速度で、１６０℃まで加熱した。なお、アルミニウム製の内型の径とステンレス鋼からなる外型の径とは、１６０℃で３５ｋｇｆ／ｃｍ^２（３．４３ＭＰａ）の圧力が発現するように設計した。

＜脱型工程＞
その後、脱型工程では、上記加熱加圧工程の後に中間転写ベルト７をガラス転移点の温度よりも低い温度まで冷却して内型と外型から脱型する。１６０℃まで加熱した中間転写ベルト７を常温まで冷却し、型から脱型して中間転写ベルト７を得た。完成した中間転写ベルト７の表面の形状的な欠陥部としての凸部面内の最大高さは、図２に示すように１８μｍであった。

（実施例２）
図２に示す実施例２は、結晶性熱可塑性樹脂としてのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ；Poly Phenylene Sulfide）のペレットにアセチレンブラックを加える。ポリフェニレンサルファイドは、東レ株式会社製の商品名「トレリナ」を使用した。このときポリフェニレンサルファイドのガラス転移点の温度は９３℃である。また、融点の温度は２７８℃である。

アセチレンブラックは、電気化学工業株式会社製の商品名「デンカブラック粉状体」を使用した。そして、窒素ガス雰囲気下で２軸スクリューを有する混練押し出し機を用いて、両者の混練を行い、樹脂組成物のペレットを得た。このペレットを窒素ガス雰囲気下で乾燥を行った。次に、この樹脂組成物のペレットを円筒押し出し装置に供給し、溶融押し出しすることにより、厚さ６０μｍの円筒状の中間転写ベルト７を得た。

＜研磨工程＞
研磨工程では、結晶性熱可塑性樹脂を含有する中間転写ベルト７の表面の形状的な欠陥部を研磨する。中間転写ベルト７の表面の形状的な欠陥部は、２０μｍ以上かつ５０μｍ以下の突起状の欠陥である。研磨工程における研磨範囲は、直径３ｍｍ以内である。得られた中間転写ベルト７の表面上の高さ２０μｍ以上の突起物に対して１２μｍのアルミナ砥粒（株式会社コバックス製の商品名「ＬＡＰＩＫＡ＃１２００」）を用いて研磨を行った。

＜加熱加圧工程＞
次に、加熱加圧工程では、上記研磨工程の後に中間転写ベルト７を中空円筒状の内型と、中空円筒状の外型とにより挟み込んで結晶性熱可塑性樹脂のガラス転移点から融点までの温度で加熱し、その温度域下で中間転写ベルト７を加圧する。上記研磨工程で部分的に研磨した中間転写ベルト７を前記実施例１と同様の方法で内型と外型との間に嵌め込み、加熱炉にて、加熱速度が５０℃／ｍｉｎの速度で、１１０℃まで加熱した。

＜脱型工程＞
その後、脱型工程では、上記加熱加圧工程の後に中間転写ベルト７をガラス転移点の温度よりも低い温度まで冷却して内型と外型から脱型する。１１０℃まで加熱した中間転写ベルト７を常温まで冷却し、型から脱型して中間転写ベルト７を得た。完成した中間転写ベルト７の表面の形状的な欠陥部としての凸部面内の最大高さは、図２に示すように１５μｍであった。

（比較例１）
前記実施例１と同様にして円筒押し出し装置により厚さ６０μｍの円筒状の中間転写ベルト７を得た。得られた中間転写ベルト７を部分研磨せずに前記実施例１と同様にして内型と外型の間に嵌め込み加熱加圧処理をして中間転写ベルト７を得た。中間転写ベルト７を部分研磨しなかった以外は、前記実施例１と同様にして修正した。完成した中間転写ベルト７の凸部面内の最大高さは、図２に示すように２３μｍであった。

（比較例２）
前記実施例１と同様にして円筒押し出し装置により厚さ６０μｍの円筒状の中間転写ベルト７を得た。得られた中間転写ベルト７を高さ２０μｍ以上の突起物に対して前記実施例１と同様に部分研磨を行い、中間転写ベルト７を得た。比較例２では、上記加熱加圧工程を実施しなかった。完成した中間転写ベルト７の凸部面内の最大高さは、図２に示すように１８μｍであった。

＜耐久試験結果＞
図２は、上記の実施例１、２及び比較例１、２の各修正条件で修正した中間転写ベルト７を用いて、耐久試験を行った結果を示す。耐久試験は、温度が２３℃、相対湿度が５％ＲＨの温湿度環境に画像形成装置１００を設置して実施した。画像形成装置１００に設けられた中間転写ベルト７の周速度は２００ｍｍ／ｓｅｃである。

画像形成装置１００に使用した記録材Ｓは、キヤノン株式会社製のＡ４サイズの用紙「ＧＦ－Ｃ０８１（坪量が８１．４ｇ／ｍ^２）」である。各中間転写ベルト７を画像形成装置１００に取り付ける。そして、二次転写後に各中間転写ベルト７の外周面上に残っている残トナーをウレタンゴムブレードからなるクリーニングブレード１１ａにより掻き取って清掃する。その際に異音が発生しなかった場合を図２に示すブレード鳴きの「〇」、異音が発生した場合を「×」とした。

印刷初期と１００００枚の記録材Ｓに印刷を行った耐久時に、それぞれベタ画像とライン画像を記録材Ｓの搬送方向に沿って帯状に印刷した。クリーニングブレード１１ａのクリーニング不良によるスジ画像の発生が無い場合を図２に示す画像品質の「〇」、スジ画像が発生した場合を「×」とした。

このように、研磨工程において、中間転写ベルト７の表面に発生した形状的な欠陥部を部分的に研磨する。その後、加熱加圧工程において、中間転写ベルト７を中空円筒状の内型と、中空円筒状の外型とにより挟み込む。そして、結晶性熱可塑性樹脂からなるポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）のそれぞれのガラス転移点から融点までの温度で加熱する。そして、その温度域下で中間転写ベルト７を加圧する。その後、脱型工程において、各ガラス転移点の温度よりも低い温度まで中間転写ベルト７を冷却して型から脱型する。これにより中間転写ベルト７の表面に発生した高さ２０μｍ以上の突起状の欠陥を２０μｍ未満にすることができる。

このように、中間転写ベルト７の表面に発生した形状的な欠陥部を研磨した後に中間転写ベルト７の全面に加圧加熱処理を実施する。これにより電子写真方式の画像形成装置１００に用いる結晶性熱可塑性樹脂を含有する中間転写ベルト７の成形時に起因する表面に発生した形状的な欠陥部を局所的な機械物性や表面粗さの変化を起こさずに修正し、中間転写ベルト７の表面を平坦化できる。

これにより二次転写後に各中間転写ベルト７の外周面上に残っている残トナーをクリーニングブレード１１ａにより掻き取って清掃する際に異音が発生することがなく、形状的な欠陥部による画像不良の発生を抑制することができる。尚、中間転写ベルト７は、単層であても良いし、基層上に表層をコートしたものでも良い。

７…中間転写ベルト

Claims (3)

1. 結晶性熱可塑性樹脂を含有する中間転写ベルトの表面の形状的な突起状の欠陥部を直径３ｍｍ以内の領域で研磨する研磨工程と、
   前記研磨工程の後に前記中間転写ベルトを内型と、外型とにより挟み込んで前記結晶性熱可塑性樹脂のガラス転移点から融点までの温度で加熱し、その温度域下で前記中間転写ベルトを加圧する加熱加圧工程と、
   前記加熱加圧工程の後に前記中間転写ベルトを前記ガラス転移点の温度よりも低い温度まで冷却して前記内型と、前記外型から脱型する脱型工程と、
   を有することを特徴とする中間転写ベルトの修正方法。
2. 前記欠陥部は、２０μｍ以上かつ５０μｍ以下の突起状の欠陥であることを特徴とする請求項１に記載の中間転写ベルトの修正方法。
3. 前記内型及び前記外型は、中空円筒状で構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の中間転写ベルトの修正方法。

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