【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特に第１の画像担持体上に形成されたトナー像を、一旦中間転写ベルトに転写させた後にさらに転写させて画像形成物を得る電子写真画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】中間転写ベルトを使用した画像形成装置は、カラー画像情報や多色画像情報の複数の成分色画像を順次積層転写してカラー画像や多色画像を合成再現した画像形成物を出力するカラー画像形成装置や多色画像形成装置、またはカラー画像形成機能や多色画像形成機能を具備させた画像形成装置として有効である。

【０００３】中間転写ベルトを用いた画像形成装置の一例の概略図を図１に示す。

【０００４】図１は電子写真プロセスを利用したカラー画像形成装置（複写機あるいはレーザービームプリンター）である。

【０００５】１は第１の画像担持体としてのドラム状の電子写真感光体（以下感光ドラムと記す）であり、矢印の方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。

【０００６】感光ドラム１は回転過程で、１次帯電器２
により所定の極性・電位に一様に帯電処理され、次いで不図示の像露光手段３による露光３を受ける。 このようにして目的のカラー画像の第１の色成分像（例えばイエロー色成分像）に対応した静電潜像が形成される。

【０００７】次いで、その静電潜像が第１の現像器（イエロー色現像器４１）により第１色であるイエロー成分像に現像される。 この時第２〜第４の現像器、即ちマゼンタ色現像器４２、シアン色現像器４３、及びブラック色現像器４４は作動しておらず、感光ドラム１には作用していないので、上記第１色のイエロー成分画像は上記第２〜第４の現像器による影響を受けない。

【０００８】中間転写ベルト２０は矢印の方向に感光ドラム１と同じ周速度で回転駆動される。

【０００９】感光ドラム１上に形成された上記第１色のイエロー成分像が、感光ドラム１と中間転写ベルト２０
とのニップ部を通過する過程で、ローラ６２を介してバイアス電源２９から中間転写ベルト２０に印加されるバイアスによって形成される電界により、中間転写ベルト２０の外周面に順次転写されていく。 この工程を１次転写といい、ローラ６２は１次転写ローラ、印加されるバイアスは１次転写バイアスと呼ぶ。

【００１０】中間転写ベルト２０に対応する第１色のイエロートナー画像の転写を終えた感光ドラム１の表面は、クリーニング装置１３により清掃される。

【００１１】以下、同様に第２色のマゼンタトナー画像、第３色のシアントナー画像、第４色のブラックトナー画像が順次中間転写ベルト２０上に重ね合わせて転写され、目的のカラー画像に対応した合成カラートナー画像が形成される。

【００１２】次に合成カラートナー画像を転写材に転写を行うが、この工程を２次転写という。 ６３は２次転写ローラで、２次転写対向ローラ６４に対応し平行に軸受させて中間転写ベルト２０の下面部に離間可能な状態に配設してある。

【００１３】トナー画像を感光ドラム１から中間転写ベルト２０へ転写するための１次転写バイアスは、トナーとは逆極性でバイアス電源２９から印加される。 その印加電圧は例えば＋１００Ｖ〜＋２ｋＶの範囲である。

【００１４】感光ドラム１から中間転写ベルト２０への第１〜第３色のトナー画像の１次転写工程において、２
次転写ローラ６３は中間転写ベルト２０から離間することも可能である。

【００１５】中間転写ベルト２０上に転写されたフルカラー画像は、２次転写ローラ６３が中間転写ベルト２０
に当接され、給紙ローラ１１から中間転写ベルト２０と２次転写ローラ６３との当接部分に所定のタイミングで転写材Ｐが給送され、２次転写バイアスがバイアス電源２８から２次転写ローラ６３に印加されることにより転写材Ｐに２次転写される。 トナー画像が転写された転写材Ｐは、定着器１５へ導入され加熱定着される。

【００１６】転写材Ｐへの画像転写終了後、中間転写体ベルトに残留したトナー（転写残トナー）はクリーニングブレード５０により掻き取られ、廃トナーボックスに運ばれる。

【００１７】図２は別のクリーニング方式を示した図であり、転写材Ｐへの画像転写終了後、中間転写ベルト２
０に離接自由に配置された転写残トナー帯電部材５２が当接され、感光ドラム１とは逆極性のバイアスを印加することにより、転写残トナーに感光ドラム１と逆極性の電荷が付与される。

【００１８】前記転写残トナー、感光ドラム１との当接部及びその近傍において感光ドラム１に静電的に転写されることにより、中間転写ベルト２０がクリーニングされる。 最終的には感光ドラムのクリーニング装置１３に回収される。 この時に１次転写工程と転写残トナーの感光ドラムへの回収を同時に行うことによって、スループットを落とさず、中間転写ベルトのクリーニングを行うことができる。 また、転写残トナー帯電部材５２に印加されるバイアスは直流成分に交流成分を重畳した方がよりクリーニング性能が高く、望ましい。

【００１９】このような中間転写ベルトを用いた画像形成装置を有するカラー電子写真装置は、従来の技術である転写ドラム上に張り付けまたは吸着せしめ、そこへ第１の画像担持体上から画像を転写する画像形成装置を有したカラー電子写真装置、例えば特開昭６３−３０１９
６０号公報中で述べられたごとくの転写装置と比較すると、第２の画像担持体である転写材になんら加工、制御（例えばグリッパーに把持する、吸着する、曲率をもたせる等）を必要とせずに中間転写ベルトから画像を転写することができるため、封筒、ハガキ、ラベル紙等、４
０ｇ／ｍ ²程度の薄い紙から２００ｇ／ｍ ²程度の厚い紙まで、幅の広狭や、長さの長短によらず転写可能であるという利点を有している。

【００２０】また、中間転写体は装置の小型化やレイアウトのし易さから厚さの薄い樹脂製中間転写ベルトが多くなりつつあり、２次転写方式は前述の様に複写機やプリンターの使用する環境を考慮してオゾン発生の少ない転写ローラ方式が主流となっている。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】樹脂中間転写ベルト方式を用いた画像形成装置は多くの利点を有している。

【００２２】しかし、樹脂中間転写ベルトは剛体の中間転写ドラムに対して画像を重ねる際に色ズレが大きくなる傾向にあり、画質の面で問題を生じ易い。 また、ベルトを張架するための複数の軸が必要であり、構造が複雑になりコストアップの要因となる。 樹脂製中間転写ベルトへの負担を軽くするために画像形成時以外は中間転写ベルトにかかる張力を解除する機構を設けることもできるが、コスト面の問題がさらに顕著となる。 コスト面で最も好ましいのはスプリング等のテンション機構も有しない各軸固定の構成である。 樹脂中間転写体ベルト本体も屈曲疲労や表面への各種の電界印加などによる放電のダメージを受け易く、繰り返しの使用で劣化し、破損や転写性能が低下するために交換が必須となっている。 従って、画質、本体コスト及びメンテナンスの点で樹脂中間転写ベルトを用いた画像形成装置はまだ改善の余地を残している。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は上記の様な問題点を解決し、高画質、低コスト、長寿命で中間転写ユニットの交換回数の少ないまたは不要なメンテナンス性を改善した樹脂中間転写ベルト方式の画像形成装置を得ることにあり、下記の構成により達成される。

【００２４】潜像担持体上に描かれた静電潜像を現像剤で顕在化し、得られた可視画像を中間転写体上に一旦転写した後、さらに転写材に転写する画像形成装置において、中間転写ユニットは複数の軸間に薄膜フィルムのベルト状中間転写体を常時１００ｇ／ｃｍ〜１０００ｇ／
ｃｍの張力で張架し、中間転写体に直接接触して電界を印加する機構を有し、該ベルト状中間転写体は２％伸張時の応力が２ｋｇｆ／ｍｍ ² 〜８ｋｇｆ／ｍｍ ²で厚さ３０μｍ〜３００μｍの熱可塑性樹脂で連続成形されたシームレスベルトであることを特徴とする画像形成装置。

【００２５】本発明の目的を達成するために中間転写ベルトを張架する各軸の間は固定とし、構造の簡略化によるコストダウンと色ズレの発生要因となる可動部位を低減することが好ましい。 さらに、色ズレを低減させるためには中間転写ベルトに１００ｇ／ｃｍ以上の張力をかけ中間転写ベルトの走行の安定化を図る必要がある。 好ましくは２００ｇ／ｃｍ以上、さらに好ましくは３００
ｇ／ｃｍ以上である。 しかし、この張力が１０００ｇ／
ｃｍを超えると中間転写ベルトの応力による疲労が激しくなり、耐久性の低下を生じる。 好ましくは８００ｇ／
ｃｍ以下である。

【００２６】上記の様な中間転写ユニットに張架されて使用する中間転写ベルトは常に応力がかかった状態が保持される為高い引張り強度と耐久性が必要となる。 そのためには中間転写ベルトの２％伸張時の応力が２ｋｇｆ
／ｍｍ ²以上、好ましくは３ｋｇｆ／ｍｍ ²以上で厚さ５０μｍ以上とすることで上記の機構に張架しても十分な耐久性が得られる。 この値が２ｋｇｆ／ｍｍ ²及び５
０μｍより低いと張力によるベルトの緩和や繰り返し使用による屈曲疲労、放電による劣化により、駆動軸のスリップや色ズレの悪化、さらに中間転写ベルトの破損を招き耐久性能が不十分となる。 また、中間転写ベルトの２％伸張時の応力が１０ｋｇｆ／ｍｍ ² 、厚さが３００
μを超えると柔軟性が不足し、駆動トルクの増大や製造コストの増加などの問題を生じる。

【００２７】中間転写体に高い引張り強度を要求すると熱硬化性の樹脂を用いて遠心成形やディッピングなどの成形方法が採られる。 しかし、これらの方法は成形に時間がかかり、製造コストの低減が難しい。 また、成形前には樹脂または樹脂の前駆体を有機溶媒または酸などに溶解する必要がある。 この時に非溶解性の充填剤を添加する場合は沈降または凝集などの分散不良につながり、
中間転写体の均一性を欠き、部分的な強度の低下や抵抗のばらつきを生じ易い。

【００２８】低コストで且つ充填剤の分散に優れた中間転写体を得る方法として熱可塑性樹脂によるシームレスベルトの連続成形が好適である。 その製造方法は押出しまたはインフレーション成形により、必要な材料を溶融混練した混合物をチューブ状に連続的に成形し、適宜、
必要な長さにカットして中間転写体を製造する。 この方法によれば連続的に成形されるために中間転写体のコストの低減が可能であり、さらに、比重及び粒径の大きい充填剤も均一に分散することも可能となる。

【００２９】また、この中間転写ベルトに使用される材料として熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリアリレートが好ましい。

【００３０】これらの材料は汎用樹脂よりより高い機械特性を有しつつ、溶融成形が可能であり、本発明の目的である高耐久、低コスト化に好適に用いられる。

【００３１】さらに図２に示した１次転写同時中間転写体クリーニング機構は中間転写体用廃トナーボックスが不要となり、装置の小型化やコストダウン、メンテナンス性の改善に非常に有効である。 本発明の中間転写体はこの方式に対しても好適である。 それは中間転写ベルトの機械特性に優れるため、残トナー帯電部材から交流電界を印加し、繰り返し放電によるダメージを受けても十分な耐久性を維持出来るからである。

【００３２】以上により、本発明によれば中間転写体にかかる張力を開放する機構を設けることなく、固定された軸間に常に架張された状態であっても緩和による張力の低下が発生しにくく、同時に長期間の繰り返し使用においても破断することない中間転写体が得られ、色ズレの減少、ユニット全体コストダウン、メンテナンス性の向上が可能となる。 さらに１次転写同時クリーニング方式への対応も可能である。

【００３３】また、前述の様に本発明の中間転写ベルトは必要に応じて本発明の性能を損なわない範囲で各種の添加材を混合することもできる。 例えば抵抗を調整するためにカーボンブラック、グラファイト、カーボン繊維、金属粉、導電性金属酸化物、有機金属酸化物、有機金属塩、導電性高分子等の導電材など。 また、トナーの付着防止のために、樹脂粉体や、無機粉体を混合しても良い。 さらに各種の材料でコーティング等により多層化を行っても良い。 特に表面層は目的に応じてフッ素系またはシリコーン系の材料が多く使われるが必ずしもこの限りではない。

【００３４】以上、中間転写ベルトについて述べたが、
本発明のベルトは、転写搬送ベルトや感光ベルトの基層などに使用しても良い結果が得られる。

【００３５】次に本発明の物性測定方法について説明する。

【００３６】中間転写ベルトの張力はプリント試験を行う画像形成装置の中間転写ベルト張架軸の一つに組み込まれたロードセルで行う。 部分的な略図を図３に示す。
この装置に中間転写体ベルトを架けて１０分間経過した後の矢印方向の応力をロードセル８で読み取り、中間転写ベルトの幅で割って中間転写ベルトの幅１ｃｍあたりの張力を算出する。

【００３７】中間転写ベルトの厚さは任意の点１０点をマイクロメーターで測定し、１０点の平均値である。

【００３８】２％伸張時の応力測定は中間転写ベルトから幅２０ｍｍ、長さ１００ｍｍの長方形の試験片、３枚を切り出す。 この時、試験片の長手方向が中間転写ベルトの周方向となる様にする。 次にマイクロメーターで各試験片の中央付近の膜厚をそれぞれ５点測定し、最大と最小を除いた３点の平均をサンプルの膜厚とする。 この膜厚に試験片の幅２０ｍｍをかけて断面積を算出する。

【００３９】応力の測定装置は（株）オリエンテック製 引張り試験機テンシロンＲＴＣ−１２５０Ａを使用し、試験長さ２０ｍｍ、試験速度２ｍｍ／ｍｉｎで０から５％伸張まで連続して測定し、変位と応力を記録する。 この操作を試験片３枚について行い２％伸張時の値を平均する。 この測定値を前述の試験片断面積で割った値が２％伸張時の応力であり、単位はｋｇｆ／ｍｍ ²とする。

【００４０】

【実施例】以下、本発明について実施例をもって詳細に説明する。

【００４１】（実施例１） 中間転写ベルトの作成 下記の材料を２軸押出し機で溶融混練し、材料ペレットを作った。

【００４２】 ポリスルホン １００重量部 導電性カーボンブラック １５重量部 次に得られた材料ペレットを押出し成形で直径１５０ｍ
ｍのチューブ状に成形し、押出し後すぐに冷却して長さ２７０ｍｍにカットし連続成形によるシームレスベルトを作成した。 このベルトの裏面両端に幅１０ｍｍ厚さ３
ｍｍの蛇行防止用のゴムシートを貼り付け、実施例１の中間転写ベルトを作成した。

【００４３】この中間転写ベルトは厚さ１８０μｍで２
％伸張時の応力が４．０ｋｇｆ／ｍｍ ²であった。 この中間転写ベルトを各軸間は固定配置とした図２の電子写真装置に張架した。 この時の張力は４００ｇ／ｃｍであった。

【００４４】なお、作像条件を以下に示す。

【００４５】トナーは４色とも非磁性１成分負帯電性トナーを使用した。

【００４６】感光体 ；ＯＰＣ感光ドラム

【００４７】この装置を使用してフルカラー画像のプリント試験を行ったところ色ズレのない良好な画像が得られた。 この後、本装置で連続２万枚のフルカラープリントを行い、色ズレの確認をしたところ初期と大差なく良好な結果であった。 また中間転写ベルトの切断や破損などの問題もなく、十分な耐久性を有していることが確認された。

【００４８】（実施例２）下記の材料を２軸押出し機で溶融混練し、材料ペレットを作った。

【００４９】 ポリエーテルイミド １００重量部 導電性カーボンブラック １６重量部 この材料ペレットを使用し、実施１と同様の方法で中間転写ベルトを作成した。 ただし、押出し及び冷却の条件は同一ではない。 （以下の実施例、比較例も同）この中間転写ベルトの厚さは１２１μｍであり、２％伸張時の応力は４．８ｋｇｆ／ｍｍ ²であった。

【００５０】この中間転写ベルトを張力を５００ｇ／ｃ
ｍに調整した図１の装置に組み込み同様のプリント試験を行ったところ、初期及び耐久後とも問題なく良好な結果であった。 結果を表１に示す。

【００５１】（実施例３）下記の材料を２軸押出し機で溶融混練し、材料ペレットを作った。

【００５２】 ポリエーテルエーテルケトン １００重量部 導電性カーボンブラック １６．５重量部 この材料ペレットを使用し、実施１と同様の方法で中間転写ベルトを作成した。 この中間転写ベルトの厚さは１
５５μｍであり、２％伸張時の応力は４．３ｋｇｆ／ｍ
ｍ ²であった。

【００５３】この中間転写ベルトを張力を８００ｇ／ｃ
ｍに調整した実施例１と同様の装置に組み込み同様のプリント試験を行ったところ、初期及び耐久後とも問題なく良好な結果であった。 結果を表１に示す。

【００５４】（実施例４）下記の材料を２軸押出し機で溶融混練し、材料ペレットを作った。

【００５５】 ポリエーテルスルホン １００重量部 導電性カーボンブラック ６重量部 この材料ペレットを使用し、実施１と同様の方法で中間転写ベルトを作成した。 この中間転写ベルトの厚さは２
０２μｍであり、２％伸張時の応力は３．８ｋｇｆ／ｍ
ｍ ²であった。

【００５６】この中間転写ベルトを張力を１２０ｇ／ｃ
ｍに調整した実施例１と同様の装置に組み込み同様のプリント試験を行ったところ、初期は問題なかったが、耐久後はごくわずかの色ズレが見られた。 結果を表１に示す。

【００５７】（実施例５）下記の材料を２軸押出し機で溶融混練し、材料ペレットを作った。

【００５８】 ポリアリレート １００重量部 導電性カーボンブラック ７重量部 この材料ペレットを使用し、実施１と同様の方法で中間転写ベルトを作成した。 この中間転写ベルトの厚さ２６
７μｍであり、２％伸張時の応力は３．２ｋｇｆ／ｍｍ
²であった。

【００５９】この中間転写ベルトを張力を５５０ｇ／ｃ
ｍに調整した実施例１と同様の装置に組み込み同様のプリント試験を行ったところ、初期及び耐久後とも問題なく良好な結果であった。 結果を表１に示す。

【００６０】（実施例６）下記の材料を２軸押出し機で溶融混練し、材料ペレットを作った。

【００６１】 ポリエーテルイミド １００重量部 導電性カーボンブラック ３重量部 この材料ペレットを使用し、インフレーション成形で中間転写ベルトを作成した。 この中間転写ベルトの厚さ８
８μｍであり、２％伸張時の応力は５．０ｋｇｆ／ｍｍ
²であった。

【００６２】この中間転写ベルトを張力を４００ｇ／ｃ
ｍに調整した実施例１と同様の装置に組み込み同様のプリント試験を行ったところ、初期及び耐久後とも問題なく良好な結果であった。 結果を表１に示す。

【００６３】（実施例７）この実施例１の材料ペレットを使用し、実施１押出し成形時の型の調整により厚さを薄くした中間転写ベルトを作成した。 この中間転写ベルトの厚さは６８μｍであり、２％伸張時の応力は４．０
ｋｇｆ／ｍｍ ²であった。

【００６４】この中間転写ベルトを張力を３００ｇ／ｃ
ｍに調整した実施例１と同様の装置に組み込み同様のプリント試験を行ったところ、初期及び耐久後とも問題なく良好な結果であった。 結果を表１に示す。

【００６５】

【表１】

【００６６】（比較例１）下記の材料を２軸押出し機で溶融混練し、材料ペレットを作った。

【００６７】 ＦＥＰ １００重量部 導電性カーボンブラック ６重量部 この材料ペレットを使用し、実施１と同様の方法で中間転写ベルトを作成した。 ただし、押出し及び冷却の条件は同一ではない。 この中間転写ベルトの厚さは１６９μ
ｍであり、２％伸張時の応力は０．５ｋｇｆ／ｃｍであった。

【００６８】この中間転写体を実施例１と同様の装置に組み込み、同様のプリント試験を行ったところ、初期画像からやや色ズレが認められ、耐久１万枚付近で中間転写ベルトが緩和して張力の低下と駆動軸のスリップ及び顕著な色ズレを生じた。 結果を表２に示す。

【００６９】（比較例２）実施例１の中間転写体を使用し、装置の軸間距離を調整して張力を５０ｇ／ｃｍとして、実施例１と同様のプリント試験を行ったところ、初期からやや色ズレが認められ、耐久後は特に色ズレが顕著となり実用不可と判断した。 結果を表２に示す。

【００７０】（比較例３）実施例７の中間転写ベルト使用して、装置の軸間を調整して張力を１１００ｇ／ｃｍ
としてプリント試験を行ったところ、初期では問題なかったが耐久後２万枚付近から中間転写ベルトの割れを生じ、耐久性に問題ありと判断した。 結果を表２に示す。

【００７１】

【表２】

【００７２】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
潜像担持体上に描かれた静電潜像を現像剤で顕在化し、
得られた可視画像を中間転写体上に一旦転写した後、さらに転写材に転写する画像形成装置は、複数の軸間に薄膜フィルムのベルト状中間転写体を常時１００ｇ／ｃｍ
〜１０００ｇ／ｃｍの張力で張架し、中間転写体に直接接触して電界を印加する機構を有する中間転写ユニットを備え、ベルト状中間転写体は２％伸張時の応力が２ｋ
ｇｆ／ｍｍ ² 〜８ｋｇｆ／ｍｍ ²で厚さ３０μｍ〜３０
０μｍの熱可塑性樹脂で連続成形されたシームレスベルトであることを特徴とする。 この構成により、高画質、
低コスト、長寿命でメンテナンス性を改善した樹脂中間転写ベルト方式の画像形成装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】中間転写ベルトを用いたカラー画像出力装置の概略図である。

【図２】中間転写体電界クリーニング装置を用いたカラー画像出力装置の概略図である。

【図３】中間転写ベルト張力測定装置の概略図である。

【符号の説明】

１ 感光ドラム ２ １次帯電器 ３ 像露光手段 １０ 転写材ガイド １１ 給紙ローラ １３ 感光ドラムのクリーニング装置 １５ 定着器 ２０ 中間転写ベルト ２６ バイアス電源 ２８ バイアス電源 ２９ バイアス電源 ４１ イエロー色現像装置 ４２ マゼンタ色現像装置 ４３ シアン色現像装置 ４４ ブラック色現像装置 ５２ 転写残トナー帯電部材 ６２ １次転写ローラ ６３ ２次転写ローラ ６４ ２次転写対向ローラ ６５ 中間転写ベルト支持ローラ ６６ 中間転写ベルト支持ローラ（駆動ローラ） ８０ ロードセル Ｐ 転写材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芦邊 恒徳 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 下條 稔 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 田中 篤志 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 草場 隆 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H032 AA05 AA15 BA09 BA23 BA30 CA04