(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
熱可塑性樹脂で形成された基材層及び前記基材層上に熱硬化性樹脂をディッピング法又はリングコート法によりコーティングして形成された表層を有し、前記表層に像担持体上に形成されたトナー像が転写される中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルトの幅方向における両端部のうち前記表層の層厚が第1端部より薄い第2端部における前記中間転写ベルトの内周の距離が前記第1端部における前記内周の距離より大きくなる位置関係で前記中間転写ベルトを張架する複数の張架ローラーと、
前記中間転写ベルトにおける前記第2端部の裏面にのみ設けられ、一又は複数の前記張架ローラーの軸方向における一方の端部と接触する接触部と、
を備える中間転写装置。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【0014】
[画像形成装置10の概略構成]
まず、
図1及び
図2を参照しつつ、本発明の実施形態に係る画像形成装置10の概略構成について説明する。ここで、
図1は画像形成装置10の構成を示す断面模式図である。
【0015】
図1及び
図2に示すように、画像形成装置10は、ADF1、画像読取部2、画像形成部3、給紙部4、制御部5、及び操作表示部6を備える。画像形成装置10は、画像データに基づいて画像を形成するプリント機能と共に、スキャン機能、ファクシミリ機能、又はコピー機能などの複数の機能を有する複合機である。また、本発明は、プリンター装置、ファクシミリ装置、及びコピー機などの画像形成装置に適用可能である。
【0016】
ADF1は、不図示の原稿セット部、複数の搬送ローラー、原稿押さえ、及び排紙部を備え、画像読取部2によって読み取られる原稿を搬送する自動原稿搬送装置である。画像読取部2は、不図示の原稿台、光源、複数のミラー、光学レンズ、及びCCD(Charge Coupled Device)を備え、原稿から画像データを読み取ることが可能である。
【0017】
制御部5は、不図示のCPU、ROM、RAM、及びEEPROM(登録商標)などの制御機器を備える。前記CPUは、各種の演算処理を実行するプロセッサーである。前記ROMは、前記CPUに各種の処理を実行させるための制御プログラムなどの情報が予め記憶される不揮発性の記憶部である。前記RAMは揮発性の記憶部であり、前記EEPROMは不揮発性の記憶部である。前記RAM及び前記EEPROMは、前記CPUが実行する各種の処理の一時記憶メモリー(作業領域)として使用される。そして、制御部5は、前記ROMに予め記憶された各種の制御プログラムを前記CPUを用いて実行することにより画像形成装置10を統括的に制御する。なお、制御部5は、集積回路(ASIC)などの電子回路で構成されたものであってもよく、画像形成装置10を統括的に制御するメイン制御部とは別に設けられた制御部であってもよい。
【0018】
操作表示部6は、制御部5からの制御指示に応じて各種の情報を表示する液晶ディスプレーなどの表示部、及びユーザーの操作に応じて制御部5に各種の情報を入力する操作キー又はタッチパネルなどの操作部を有する。
【0019】
次に、
図1、
図3、及び
図4を参照しつつ、画像形成部3について説明する。ここで、
図3は画像形成ユニット31の構成を示す断面模式図である。また、
図4は中間転写装置36の構成を示す断面模式図である。
【0020】
画像形成部3は、画像読取部2で読み取られた画像データに基づいて電子写真方式でカラー又はモノクロの画像を形成する画像形成処理(印刷処理)を実行することが可能である。また、画像形成部3は、外部のパーソナルコンピューター等の情報処理装置から入力された画像データに基づいて前記印刷処理を実行することも可能である。
【0021】
具体的に、画像形成部3は、
図1に示すように、複数の画像形成ユニット31〜34、光走査装置(LSU)35、中間転写装置36、二次転写ローラー37、定着装置38、及び排紙トレイ39を備える。画像形成ユニット31はC(シアン)、画像形成ユニット32はM(マゼンダ)、画像形成ユニット33はY(イエロー)、画像形成ユニット34はK(ブラック)に対応する電子写真方式の画像形成ユニットである。画像形成ユニット31〜34は、中間転写装置36によるトナー像の搬送方向36Aに沿って、搬送方向36Aの上流側からシアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの順に併設される。
【0022】
画像形成ユニット31は、
図3に示すように、感光体ドラム311、帯電ローラー312、現像装置313、一次転写ローラー314、及びドラム清掃部315を備える。また、画像形成ユニット32〜34各々も、画像形成ユニット31と同様の構成を備える。ここに、画像形成ユニット31〜34が備える感光体ドラム311、感光体ドラム321、感光体ドラム331、及び感光体ドラム341(
図4参照)が、本発明における像担持体の一例である。
【0023】
そして、画像形成部3では、給紙部4から供給されるシートに以下の手順でカラー画像が形成され、画像形成後の前記シートが排紙トレイ39に排出される。なお、前記シートは、紙、コート紙、ハガキ、封筒、及びOHPシートなどのシート材料である。
【0024】
まず、画像形成ユニット31において、帯電ローラー312によって感光体ドラム311の表面が所定の電位に一様に帯電される。次に、光走査装置35により感光体ドラム311の表面に画像データに基づく光が照射される。これにより、感光体ドラム311の表面に画像データに対応する静電潜像が形成される。
【0025】
そして、感光体ドラム311上の静電潜像は現像装置313によってシアンのトナー像として現像(可視像化)される。具体的に、現像装置313の現像ローラー313Aから感光体ドラム311に対してトナーが供給されることで、感光体ドラム311上の静電潜像がトナー像として現像される。なお、現像装置313の内部では、トナーとキャリアを含む現像剤が攪拌スクリュー313Bによる攪拌で摩擦帯電されて磁気ローラー313Cに送られ、磁気ローラー313Cから現像剤中のトナーが現像ローラー313Aに送られる。また、現像装置313には、画像形成部3に着脱可能なトナーコンテナ313D(
図1参照)からシアンのトナーが補給される。
【0026】
続いて、感光体ドラム311に形成されたシアンのトナー像は、一次転写ローラー314により中間転写装置36の中間転写ベルト361に転写される。一方、感光体ドラム311の表面に残存したトナーはドラム清掃部315で除去される。例えば、ドラム清掃部315では、感光体ドラム311の表面に残存したトナーがブレード状のクリーニング部材315Aにより除去される。そして、クリーニング部材315Aにより除去されたトナーは、搬送スクリュー315Bにより不図示のトナー収容容器まで搬送されて回収される。
【0027】
次に、画像形成ユニット32〜34においても、画像形成ユニット31と同様の処理手順で、画像形成ユニット32〜34が備える感光体ドラム321、感光体ドラム331、及び感光体ドラム341各々に各色のトナー像が形成されて、中間転写装置36の中間転写ベルト361にシアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの順に重ねて転写される。そして、中間転写ベルト361に転写された前記トナー像は、二次転写ローラー37により給紙部4から供給されるシートに転写される。
【0028】
その後、前記トナー像が転写された前記シートは、定着装置38により前記トナー像が溶融定着されることで画像が形成され、排紙トレイ39に排出される。
【0029】
ところで、中間転写ベルト361が硬度の高い熱硬化性樹脂で形成される場合には、中間転写ベルト361からのトナー像の離型性を高めることが可能である。しかしながら、熱硬化性樹脂で形成された中間転写ベルト361は、材料及び成形工程が高コストであるという問題がある。これに対し、熱硬化性樹脂より安価な熱可塑性樹脂で形成された基材上に熱硬化性樹脂をコーティングして中間転写ベルト361を製造する技術が知られている。ここで、熱硬化性樹脂の基材上へのコーティング方法としてディッピング法又はリングコート法が採用される場合には、生産性を向上させることが可能である。
【0030】
一方、画像形成装置10と同種の構成を備える画像形成装置では、中間転写ベルト361が中間転写ベルト361を張架する張架ローラーの軸方向に蛇行して走行することがある。これに対し、中間転写ベルト361の幅方向における両端部の裏面に、張架ローラーの軸方向における両端部と接触する接触部を設けて、中間転写ベルト361の幅方向における蛇行を規制する構成が知られている。
【0031】
ここで、中間転写ベルト361の表層が熱硬化性樹脂をディッピング法又はリングコート法によりコーティングして形成される場合には、中間転写ベルト361の幅方向における両端部で表層の層厚が異なるものとなる。そのため、中間転写ベルト361の幅方向における両端部のうち表層の層厚が厚い側の端部では、張架ローラーとの接触位置において表層が引き伸ばされることで疲労が蓄積し、クラックが発生することがある。特に、中間転写ベルト361の幅方向における両端部の裏面に前記接触部が設けられる場合には、張架ローラーとの接触位置において表層にかかる負荷がより大きくなり、クラックが発生しやすい。これに対し、画像形成装置10では、以下に説明するように、中間転写ベルト361の蛇行を規制すると共に、ディッピング法又はリングコート法により熱硬化性樹脂がコーティングされて形成された中間転写ベルト361の表層におけるクラックの発生を抑制することが可能である。
【0032】
以下、
図4〜
図6を参照しつつ、中間転写装置36について説明する。ここで、
図5は
図4におけるV−V矢視図である。また、
図6は中間転写装置36の構成を示す平面模式図である。
【0033】
中間転写装置36は、中間転写ベルト361を用いて、感光体ドラム311〜341各々から中間転写ベルト361に重ねて転写されるトナー像を二次転写ローラー37によるシートへの転写位置まで搬送する。具体的に、中間転写装置36は、
図4に示すように、中間転写ベルト361、駆動ローラー362、張架ローラー363、ベルト清掃部364を備える。
【0034】
ベルト清掃部364は、中間転写ベルト361に残存したトナーを除去する。例えば、ベルト清掃部364は、ブレード状のクリーニング部材を備え、中間転写ベルト361の表面を清掃する。
【0035】
中間転写ベルト361は、感光体ドラム311〜341に形成されたトナー像が転写される無端状のベルト部材である。
【0036】
具体的に、画像形成装置10において、中間転写ベルト361は、
図5に示すように、熱可塑性樹脂で形成された基材層361A、及び基材層361A上に熱硬化性樹脂をディッピング法又はリングコート法によりコーティングして形成された表層361Bを有する。例えば、基材層361Aの形成に用いられる前記熱可塑性樹脂は、PC(ポリカーボネート)、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)、PA(ナイロン)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)等である。また、表層361Bの形成に用いられる前記熱硬化性樹脂は、PI(ポリイミド)、PAI(ポリアミドイミド)、AC(アクリル)等である。
【0037】
なお、中間転写ベルト361の表層361Bは、マルテンス硬度100N/mm
2以上350N/mm
2以下の前記熱硬化性樹脂で形成されることが望ましい。即ち、中間転写ベルト361の表層361Bがマルテンス硬度100N/mm
2未満の前記熱硬化性樹脂で形成される場合には、十分なトナー離型性が得られず、二次転写ローラー37による表層361Bに転写されたトナー像のシートへの転写効率が低下する。また、中間転写ベルト361の表層361Bがマルテンス硬度350N/mm
2を超える前記熱硬化性樹脂で形成される場合には、ディッピング法又はリングコート法によるコーティングが困難となる。
【0038】
ここで、中間転写ベルト361の表層361Bが前記熱硬化性樹脂をディッピング法又はリングコート法によりコーティングして形成される場合には、
図5に示すように、中間転写ベルト361の幅方向361Cにおける第1端部361Dと第2端部361Eとで表層361Bの層厚が異なるものとなる。例えば、画像形成装置10では、中間転写ベルト361の第2端部361Eにおける層厚が、第1端部361Dにおける層厚より薄い。
【0039】
駆動ローラー362は、不図示の動力源から供給される駆動力により回転駆動して、中間転写ベルト361を搬送方向36Aに沿って走行させる。また、駆動ローラー362は、張架ローラー363と共に、中間転写ベルト361を張架する。
【0040】
ここで、画像形成装置10では、駆動ローラー362及び張架ローラー363が、第2端部361Eにおける中間転写ベルト361の内周の距離が第1端部361Dにおける前記内周の距離より大きくなる位置関係で、中間転写ベルト361を張架する。
【0041】
例えば、画像形成装置10では、
図6に示すように、張架ローラー363が感光体ドラム311の軸方向(中間転写ベルト361の幅方向361Cと同じ方向)に対して傾いた状態で配置された場合に、第2端部361Eにおける中間転写ベルト361の内周の距離が第1端部361Dにおける前記内周の距離より大きくなる。これにより、駆動ローラー362及び張架ローラー363による張架によって中間転写ベルト361における第2端部361Eに付与される張力は、第1端部361Dに付与される張力より大きいものとなる。従って、画像形成装置10では、中間転写ベルト361と張架ローラー363との接触位置において中間転写ベルト361が第2端部361Eから第1端部361Dに向かう移動方向363Aに沿って移動する。
【0042】
なお、画像形成装置10において、中間転写ベルト361を張架するローラーは3つ以上であってもよく、感光体ドラム311の軸方向に対して傾いた状態で配置されるローラーも二つ以上であってよい。また、感光体ドラム311の軸方向に対して傾いた状態で配置される一又は複数のローラーは、中間転写ベルト361の幅方向361Cにおける全域を張架するものに限られず、中間転写ベルト361の幅方向361Cにおける一部の領域を張架するものであってもよい。
【0043】
一方、中間転写ベルト361における第2端部361Eの裏面には、
図5に示すように、接触部365が設けられている。また、感光体ドラム311の軸方向に対して傾いた状態で配置された張架ローラー363の一方の端部には、
図5に示すように、被接触部366が設けられている。
【0044】
接触部365は、張架ローラー363の軸方向における一方の端部と接触する。具体的に、接触部365は、中間転写ベルト361の内周面に沿って無端状に設けられており、
図5に示すように、内周面365A及び内側面365Bを有する。例えば、接触部365はウレタンゴムによって形成される。
【0045】
一方、被接触部366は、
図5に示すように、接触部365の内周面365Aに接触する第1被接触面366A、及び接触部365の内側面365Bに接触する第2被接触面366Bを有する。例えば、被接触部366は、ポリアセタールにより形成される。なお、画像形成装置10において中間転写ベルト361を張架するローラーが3つ以上設けられる場合にあっては、被接触部366は感光体ドラム311の軸方向に平行なローラーの一方の端部に設けられるものであってもよい。
【0046】
そして、画像形成装置10では、接触部365の内側面365Bが被接触部366の第2被接触面366Bと接触することで、中間転写ベルト361と張架ローラー363との接触位置における中間転写ベルト361の移動方向363Aに沿った移動が規制される。従って、中間転写ベルト361の幅方向361Cにおける蛇行が規制される。
【0047】
また、画像形成装置10では、接触部365が中間転写ベルト361における第2端部361Eの裏面にのみ設けられ、第1端部361Dの裏面には設けられていない。そのため、中間転写ベルト361の幅方向361Cにおける両端部に接触部365が設けられる構成と比較して、第1端部361Dにおけるクラックの発生が抑制される。
【0048】
更に、画像形成装置10では、接触部365の内周面365Aが被接触部366の第1被接触面366Aと接触することで、中間転写ベルト361の移動方向363Aに沿った移動が接触部365によって規制される際に表層361Bにかかる負荷が分散される。これにより、第2端部361Eにおけるクラックの発生が抑制される。
【0049】
[実施例1]
画像形成装置10において、中間転写ベルト361の表層361Bの形成に用いられる前記熱硬化性樹脂のマルテンス硬度と二次転写ローラー37によるシートへの転写効率との関係を調査する実験を行った。実験結果を
図7に示す。なお、前記実験では、マルテンス硬度200N/mm
2以下のPI(ポリイミド)主成分の表層361B、及びマルテンス硬度180N/mm
2〜400N/mm
2のAC(アクリル)主成分の表層361Bを用いた。また、前記実験時における画像形成装置10の仕様は以下の通りである。
中間転写ベルト361の基材層361A:PA(ナイロン)主成分、ヤング率1500MPa、厚み120μm
駆動ローラー362:アルミ三ツ矢管(表層EPDM導電性ゴム、層厚1.0mm)、外径21mm
張架ローラー363:アルミ三ツ矢管(表層アルマイト処理、層厚1.0μm〜12.0μm)、外径21mm
接触部365:ウレタン系材料で形成、厚み0.5mm〜1.2mm、幅3.5mm〜7.0mm
被接触部366:ポリアセタール系樹脂で形成
中間転写ベルト361の第1端部361Dにおける張力:5N
中間転写ベルト361の第2端部361Eにおける張力:7N
【0050】
図7に示す実験結果から、マルテンス硬度が100N/mm
2以上の前記熱硬化性樹脂を用いて表層361Bが形成される場合には、95%以上のシートへの転写効率が得られることが判明した。
【0051】
[実施例2]
画像形成装置10において、中間転写ベルト361の表層361Bにおいて必要とされる最低限度の層厚を調査する実験を行った。実験結果を
図8に示す。なお、前記実験時における画像形成装置10の仕様は実施例1と同様である。
【0052】
図8に示す実験結果から、中間転写ベルト361の表層361Bの素材にPI(ポリイミド系)を用いる場合には、4.5μm以上の層厚を確保する必要があることが判明した。また、
図8に示す実験結果から、中間転写ベルト361の表層361Bの素材にAC(アクリル系)を用いる場合には、0.7μm以上の層厚を確保する必要があることが判明した。
【0053】
[実施例3]
画像形成装置10において、中間転写ベルト361の表層361Bにおいて、第1端部361D及び第2端部361Eでクラックが発生する層厚を調査する実験を行った。実験結果を
図9に示す。なお、前記実験時における画像形成装置10の仕様は実施例1と同様である。
【0054】
図9に示す実験結果から、中間転写ベルト361の表層361Bの素材にPI(ポリイミド系)を用いる場合には、中間転写ベルト361の表層361Bの層厚を、接触部355が設けられる第2端部361Eでは9.0μm未満、第1端部361Dでは12.0μm未満とする必要があることが判明した。また、中間転写ベルト361の表層361Bの素材にAC(アクリル系)を用いる場合には、中間転写ベルト361の表層361Bの層厚を、接触部355が設けられる第2端部361Eでは3.0μm未満、第1端部361Dでは4.0μm未満とする必要があることが判明した。
【0055】
[実施例4]
画像形成装置10で用いられる中間転写ベルト361の表層361Bをディッピング法又はリングコート法によるコーティングで形成した場合における層厚のバラつきを調査する実験を行った。実験結果を
図10に示す。
【0056】
図10に示す実験結果から、中間転写ベルト361の表層361Bの素材にPI(ポリイミド系)を用いた場合であって中央部における層厚を7μmに設定した場合には、第2端部361Eの層厚は4.5μm〜8.1μm、第1端部361Dの層厚は5.5μm〜9.9μmとなることが判明した。なお、この結果は、実施例2における実験結果から判明した必要最低限度の層厚4.5μm以上の条件を満たすものである。また、実施例3における実験結果から判明した第2端部361Eで9.0μm未満、第1端部361Dで12.0μm未満の条件を満たすものである。
【0057】
また、
図10に示す実験結果から、中間転写ベルト361の表層361Bの素材にAC(アクリル系)を用いた場合であって中央部における層厚を2μmに設定した場合には、第2端部361Eの層厚は0.9μm〜2.7μm、第1端部361Dの層厚は1.1μm〜3.3μmとなることが判明した。なお、この結果は、実施例2における実験結果から判明した、必要最低限度の層厚0.7μm以上の条件を満たすものである。また、実施例3における実験結果から判明した第2端部361Eで3.0μm未満、第1端部361Dで4.0μm未満の条件を満たすものである。
【0058】
以上に説明したように、画像形成装置10では、中間転写ベルト361の幅方向361Cにおける両端部のうち、第2端部361Eにおける前記内周の距離が第1端部361Dにおける前記内周の距離より大きくなる位置関係で、中間転写ベルト361が駆動ローラー362及び張架ローラー363に張架される。また、画像形成装置10では、中間転写ベルト361における第2端部361Eの裏面にのみ、張架ローラー363の軸方向における一方の端部と接触する接触部355が設けられる。これにより、中間転写ベルト361の幅方向361Cにおける蛇行が規制されると共に、ディッピング法又はリングコート法により前記熱硬化性樹脂がコーティングされて形成された中間転写ベルト361の表層361Bにおけるクラックの発生が抑制される。