(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２層以上から形成され、現像ユニットにおいて現像された現像剤画像を担持可能な無端状のベルトと、
前記ベルトの内周面の一端に付勢し前記ベルトを回動させる駆動部材と、
前記ベルトの内周面の他端に付勢し前記ベルトに従動して回動する従動部材と、
前記現像剤画像を前記ベルトに転写させる転写部材とを有し、
前記ベルトは１００ｎｍ乃至５００ｎｍの膜厚を有する最表層のコート層が、鏡面度が２０乃至６０の基層の表面に形成されていること
を特徴とする転写ユニット。
【請求項２】
前記基層の鏡面度は、４０乃至６０であること
を特徴とする請求項１に記載の転写ユニット。
【請求項３】
前記コート層は、ポリマーから形成されること
を特徴とする請求項１に記載の転写ユニット。
【請求項４】
前記コート層は、ポリアクリルウレタンから形成されること
を特徴とする請求項１に記載の転写ユニット。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の転写ユニットを有すること
を特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体等にトナー画像を転写するベルトを備えたベルト装置、該ベルト装置を設けた転写ユニット、及び該転写ユニットを配設した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置、及び電子写真カラー記録装置等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置において、記録媒体等にトナー画像を転写するベルト全体における表面粗さや鏡面度等に係る特性を規定することより、ベルト全面における光の反射率を一定の範囲内に保たせたベルトを備えた構成がある（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２２５９６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述の構成では、ベルトの表面に干渉縞が発生した場合、該ベルトの表面における正反射光の光量がベルト全面の各箇所において大きく異なることから、ベルトに転写したトナー画像の濃度を精度良く検出することができないという問題が有った。
【０００５】
そこで、本発明は前述の技術的な課題に鑑み、ベルトに干渉縞が発生することを防止し、且つベルト全面において光の反射率を一定の範囲内に保つことにより、ベルトに転写したトナー画像のトナー濃度を高精度で検出することができるベルトを備えたベルト装置、該ベルト装置を設けた転写ユニット、及び該転写ユニットを配設した画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述の課題を解決すべく、本発明に係る転写ユニットは、少なくとも２層以上から形成され、現像ユニットにおいて現像された現像剤画像を担持可能な無端状のベルトと、前記ベルトの内周面の一端に付勢し前記ベルトを回動させる駆動部材と、前記ベルトの内周面の他端に付勢し前記ベルトに従動して回動する従動部材と、前記現像剤画像を前記ベルト又は記録媒体に転写させる転写部材とを有し、前記ベルトは１００ｎｍ乃至５００ｎｍの膜厚を有する最表層のコート層が、鏡面度が２０乃至６０の基層の表面に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るベルト装置によれば、ベルトに干渉縞が発生することを防止でき、且つベルト全面において光の反射率を一定の範囲内に保つことができることから、ベルトに転写したトナー画像の濃度を精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１及び第２の実施形態に共通する画像形成装置を示す構成図である。
【図２】本発明の第１及び第２の実施形態に共通する画像形成装置内に配設される画像濃度検出ユニットを示す模式図である。
【図３】鏡面度測定装置を示す構成図である。
【図４】鏡面度測定装置のパターン投影装置に設けられるパターン投影板を示す模式図である。
【図５】鏡面度測定装置で測定された被測定物表面の鏡面度に係る波形を示す模式図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の画像形成装置の転写ユニットのベルト装置に設けられるベルトの側面を示す模式図である。
【図７】従来のベルトの表面に周期的に現れる干渉縞を示す模式図であり、（ａ）は直線状の干渉縞を示す模式図、（ｂ）は円状の干渉縞を示す模式図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る複数のベルトにおける基層表面とコート後の鏡面度をそれぞれ示す模式図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る異なる鏡面度のベルトに転写された各トナー画像のトナー濃度に対する検出値を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明のベルト装置、転写ユニット、及び画像形成装置に係る好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明のベルト装置、転写ユニット、及び画像形成装置は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、適宜変更可能である。
【００１０】
なお、説明は次の順で行なう。先ず本発明の第１及び第２の実施形態に共通するベルト装置３１、該ベルト装置３１を設けた転写ユニット３０、及び該転写ユニット３０を配設した画像形成装置１に係る構成及び動作について図１及び図２を参照しながら説明する。次に本発明の第１及び第２の実施形態に共通するベルト装置３１のベルト３１Ａの鏡面度を測定する鏡面度測定装置１００に係る構成及び測定原理について図３乃至図５を参照しながら説明する。さらに本発明の第１の実施形態に係るベルト装置３１に設けられたベルト３５Ａの構成及び評価について図６及び図７と表１を参照しながら説明する。最後に本発明の第２の実施形態に係るベルト装置３１に設けられたベルトの構成及び評価について図８及び図９と表２を参照しながら説明する。
【００１１】
先ず、本発明の第１及び第２の実施形態に共通する、ベルト装置３１、該ベルト装置３１を設けた転写ユニット３０、及び該転写ユニット３０を配設した画像形成装置１に係る構成及び動作について、図１及び図２を参照しながら説明する。なお、図１は画像形成装置１の構成図である。また、図２は画像濃度検出ユニット６０の構成図である。
【００１２】
画像形成装置１は、ブラック色、イエロー色、マゼンタ色、及びシアン色の各色に対応する画像情報に基づき記録媒体Ｐに画像を印刷する。この様な画像形成装置１は、用紙カセット１１から記録媒体Ｐを取り出し転写ユニット３０内に設けられたベルト３１Ａに記録媒体Ｐを静電吸着させる給紙ユニット１０、図示せぬ上位装置からの画像情報に基づきトナー画像を形成する現像ユニット２０、現像ユニット２０で形成されたトナー画像を記録媒体Ｐ又はベルト３１Ａに転写する転写ユニット３０、転写ユニット３０で記録媒体Ｐに転写されたトナー画像を溶解及び加圧して定着させる定着ユニット４０、定着ユニット４０から排出された記録媒体Ｐを印刷面が裏面になる様に排紙トレイ５６に排出する排出ユニット５０、及びベルト装置３１のベルト３１Ａに転写されたトナー画像の濃度を検出する画像濃度検出ユニット６０から構成される。また、用紙搬送経路Ｌは、給紙ユニット１０、現像ユニット２０、転写ユニット３０、定着ユニット４０、及び排出ユニット５０内において記録媒体Ｐが搬送される略Ｓ字状の経路である。
【００１３】
以下、画像形成装置１を構成する給紙ユニット１０、現像ユニット２０、転写ユニット３０、定着ユニット４０、排出ユニット５０、及び画像濃度検出ユニット６０について、具体的に説明する。
【００１４】
給紙ユニット１０は、用紙カセット１１から記録媒体Ｐを取り出し転写ユニット３０内に設けられたベルト３１Ａに記録媒体Ｐを静電吸着させる。この様な給紙ユニット１０は、用紙カセット１１、ホッピングローラ１２、プレッシャローラ１３、及びレジストローラ１４から構成される。以下、給紙ユニット１０を構成する各構成部材について具体的に説明する。用紙カセット１１は、複数枚の記録媒体Ｐを積層して収納しておき、印刷動作が開始されると記録媒体Ｐを画像形成装置１内に供給する。なお、用紙カセット１１は、画像形成装置１から脱着可能な様に構成されている。なお、記録媒体Ｐは、モノクロ又はカラーの画像情報を印刷させるための所定寸法の記録用紙であり、一般的には、普通紙、再生紙、光沢紙、上質紙、プラスチックシート、及びＯＨＰフィルム等からなる。また、ホッピングローラ１２は、用紙カセット１１に収納した記録媒体Ｐに対して圧接した状態で回転することにより、記録媒体Ｐを用紙カセット１１から１枚ずつ分離して取り出して、プレッシャローラ１３及びレジストローラ１４に搬送する。また、プレッシャローラ１３及びレジストローラ１４は、ホッピングローラ１２から搬送されてきた記録媒体Ｐを挟む様に対向して配設され、レジストローラ１４で加圧したプレッシャローラ１３を回転させることで、記録媒体Ｐの波打ち及び斜行に係る補正を行いながら、転写ユニット３０内に設けられたベルト３１Ａに記録媒体Ｐを搬送して静電吸着させる。
【００１５】
現像ユニット２０は、図示せぬ上位装置からの各色に対応する画像情報に基づいてトナー画像を形成する。具体的には、ブラック色、イエロー色、マゼンタ色、及びシアン色の各色にそれぞれ対応する現像ユニット２０Ｋ、２０Ｙ、２０Ｍ、及び２０Ｃは、画像形成装置１内において記録媒体Ｐの搬送方向の順にそれぞれ配設されている。ここで、現像ユニット２０Ｋ、２０Ｙ、２０Ｍ、及び２０Ｃは、互いに略同一の構成であるため、現像ユニット２０と称す。なお、現像ユニット２０の説明は、ブラック色に対応する現像ユニット２０Ｋを用いて行う。
【００１６】
現像ユニット２０Ｋは、画像情報に基づく静電潜像を担持する感光体ドラム２１Ｋと、感光体ドラム２１Ｋの表面に電荷を蓄えさせる帯電ローラ２２Ｋと、画像情報に対応した光を感光体ドラム２１Ｋの表面に照射する画像形成装置１本体に設けられたＬＥＤヘッド２３Ｋと、現像剤であるトナー２４Ｋを貯蔵するトナーカートリッジ２５Ｋと、トナー２４Ｋを現像ローラ２７Ｋに供給するトナー供給ローラ２６Ｋと、感光体ドラム２１Ｋの表面に形成された静電潜像をトナー２４Ｋにより現像する現像ローラ２７Ｋと、現像ローラ２７Ｋに担持されたトナー２４Ｋの厚みが均一となる様に規制する現像ブレード２８Ｋと、感光体ドラム２１Ｋに残留したトナー２４Ｋを掻き落とすクリーニングブレード２９Ｋから構成される。また、現像ユニット２０Ｋは画像形成装置１に対して着脱可能に配設されている。以下、現像ユニット２０Ｋを構成する各構成部材について具体的に説明する。
【００１７】
また、現像ユニット２０Ｋに関し、現像ユニット２０Ｋ内の感光体ドラム２１Ｋは、現像剤像が形成される像担持体であり、画像情報に基づく静電潜像を担持するために表面に電荷を蓄えることが可能な様に構成されている。なお、感光体ドラム２１Ｋは、円筒形状部から成り、回転可能な様に設けられている。この様な感光体ドラム２１Ｋは、アルミニウム等から成る導電性基層に光導電層と電荷輸送層からなる感光層を形成している。また、帯電ローラ２２Ｋは、図示せぬ電源を用いて感光体ドラム２１Ｋの表面に所定の正電圧又は負電圧を印加することにより、感光体ドラム２１Ｋの表面に対して一様に電荷を蓄えさせるためのものである。帯電ローラ２２Ｋは、一定の圧力で感光体ドラム２１Ｋの表面に接触しながら回転可能な様に設けられている。この様な帯電ローラ２２Ｋは、導電性の金属シャフトにシリコーン等の半導電性ゴムを被覆することで構成されている。
【００１８】
同様に、現像ユニット２０Ｋに関し、ＬＥＤヘッド２３Ｋは、画像情報に対応した光を感光体ドラム２１Ｋの表面に照射して感光ドラム１１の表面に静電潜像を形成することが可能な様に構成されており、感光体ドラム２１Ｋの上方に位置する様に画像形成装置１本体に設けられる。この様なＬＥＤヘッド２３Ｋは、複数のＬＥＤ素子、レンズアレイ、及びＬＥＤ駆動素子を組み合わせたものから構成されている。また、トナー２４は、乳化重合法で主構成組成にスチレン−アクリル共重合体を用い、パラフィンワックスを９重量部内包し、平均粒径７μｍ及び真球度０．９５のものを使用した。この様なトナー２４を用いることにより、転写効率の向上、定着時の離型剤レス、及び画像のドット再現性や解像度に優れた現像が行なえ、画像のシャープネス及び高画像品位が得られる。また、トナーカートリッジ２５Ｋは、トナー２４Ｋを貯蔵する収容器であり、トナー供給ローラ２６Ｋの上方に装着される。なお、トナーカートリッジ２５Ｋは、例えば側面部が略円形状で記録媒体Ｐの搬送方向と垂直方向に長い矩形状部から形成される。また、トナーカートリッジ２５Ｋは、印刷動作によりトナー２４Ｋが消耗した時に交換するために着脱自在に構成されている。
【００１９】
同様に、現像ユニット２０Ｋに関し、現像ユニット２０Ｋ内のトナー供給ローラ２６Ｋは、回転しながら現像ローラ２７Ｋに当接することで、現像ローラ２７Ｋにトナー２４Ｋを供給できる様に設けられている。この様なトナー供給ローラ２６Ｋは、例えば導電性を有する金属シャフトに発泡剤が添加されたゴムを被覆することで構成されている。また、現像ローラ２７Ｋは、一定の圧力で感光体ドラム２１Ｋの表面に接触しながら回転可能な様に構成されている。現像ローラ２７Ｋは、回転しながらトナー２４Ｋを感光体ドラム２１Ｋに搬送し、感光体ドラム２１Ｋの表面に形成された静電潜像をトナー２４Ｋによって現像する。この様な現像ローラ２７Ｋは、円筒形状部から成り、導電性を有する金属シャフトに半導電ウレタンゴム材等を被覆することで構成されている。
【００２０】
同様に、現像ユニット２０Ｋに関し、現像ブレード２８Ｋは、その先端部が現像ローラ２７Ｋの表面に当接する様に設けられ、トナー供給ローラ２６Ｋから現像ローラ２７Ｋの表面に供給された内、一定量を越えたトナー２４Ｋを掻き取ることで、現像ローラ２７Ｋの表面に形成されるトナー２４Ｋの厚みを常に均一となる様に規制する。この様な現像ブレード２８Ｋは、ステンレス等の板状弾性部材で形成されている。また、クリーニングブレード２９Ｋは、ゴム材等から成る板状部から形成され、感光体ドラム２１Ｋ上に形成されたトナー画像を記録媒体Ｐに転写した後に感光体ドラム２１Ｋに残留したトナー２４Ｋを掻き落とすために、クリーニングブレード２９Ｋの先端部を感光体ドラム２１Ｋの表面に当接させる様に配設されている。
【００２１】
転写ユニット３０は、現像ユニット２０で形成されたトナー画像を記録媒体Ｐ又はベルト３１Ａに転写する。この様な転写ユニット３０は、ベルト装置３１及び転写ローラ３２から構成される。また、ベルト装置３１は、ベルト３１Ａ、駆動部材である駆動ローラ３１Ｂ、及び従動部材である従動ローラ３１Ｃから構成される。また、転写ユニット３０には、ベルト装置３１及び転写ローラ３２に加えて、クリーニングブレード３３及び廃トナーボックス３４を設けても良い。以下、転写ユニット３０を構成する各構成部材について具体的に説明する。駆動ローラ３１Ｂ及び従動ローラ３１Ｃは、無端状に形成されたベルト３１Ａの両端に設けられ、ベルト３１Ａに一定の張力を与えている。なお、駆動ローラ３１Ｂ及び従動ローラ３１Ｃは、高摩擦抵抗から成る部材で形成され、駆動ローラ３１Ｂを図示せぬ駆動系によって回転させると、ベルト３１Ａが従動して駆動し、該ベルト３１Ａの駆動により従動ローラ３１Ｃが従動する。また、ベルト３１Ａは、記録媒体Ｐを現像ユニット２０に搬送して画像情報を転写するための搬送手段であり、ベルト３１Ａの周面上に記録媒体Ｐを静電吸着できる様にした無端状のベルトである。なお、第１及び第２の実施形態に係るベルトの具体的な構成については後述する。
【００２２】
また、転写ユニット３０に関し、転写ローラ３２Ｋは、感光体ドラム２１Ｋの下方に位置し、転写ローラ３２Ｋと感光体ドラム２１Ｋにより記録媒体Ｐを挟む様に当接した状態で回転可能に設けられている。この様な転写ローラ３２Ｋには、トナー２４Ｋの帯電とは逆極性のバイアス電圧が供給され、感光体ドラム２１Ｋの表面に形成されたトナー画像を記録媒体Ｐ又はベルト３１Ａに転写する。また、クリーニングブレード３３は、弾性部材から成る板状部から形成され、ベルト３１Ａに転写されたパッチパターン、ベルト３１Ａの表面に付着したトナー２４Ｋ、及び紙粉等の付着物を掻き落とすために、クリーニングブレード３３の先端部をベルト３１Ａの表面に対して一定の圧力を付加した状態で当接させている。また、廃トナーボックス３４は、クリーニングブレード３３で払い落としたトナー２４Ｋや紙粉等の付着物を回収するための容器であり、クリーニングブレード３３に近接し、且つ、ベルト３１Ａの下部に設けられる。
【００２３】
定着ユニット４０は、転写ユニット３０で記録媒体Ｐに転写されたトナー画像を溶解及び加圧して定着させる。この様な定着ユニット４０は、定着ローラ４１及び加圧ローラ４２から構成される。以下、定着ユニット４０を構成する各構成部材について具体的に説明する。定着ローラ４１と加圧ローラ４２は、ベルト３１Ａにより搬送されてきた記録媒体Ｐを挟む様に対向して配設され、記録媒体Ｐに転写されたトナー画像を定着させる。具体的には、定着ローラ４１及び加圧ローラ４２は表面が弾性体で円筒形状部から形成され、円筒形状部の内部にそれぞれハロゲンランプ等のヒータが配設されている。このような定着ローラ４１及び加圧ローラ４２は記録媒体Ｐ上に弱い静電気力だけで付着しているトナー画像を溶解した上で、加圧ローラ４２の加圧力によりトナー画像を記録媒体Ｐに定着させる。なお、加圧ローラ４２は、定着ローラ４１の回転に付勢されることで従動する。
【００２４】
排出ユニット５０は、定着ユニット４０から排出された記録媒体Ｐを印刷面が裏面になる様に排紙トレイ５６に排出する。この様な排出ユニット５０は、搬送ローラ５１、搬送コロ５２、用紙ガイド５３、排出ローラ５４、排出コロ５５、及び排紙トレイ５６から構成される。以下、排出ユニット５０を構成する各構成部材について具体的に説明する。搬送ローラ５１及び搬送コロ５２は、定着ユニット４０から搬送されてきた記録媒体Ｐを挟む様に対向して配設され、搬送ローラ５１の回転に付勢させて搬送コロ５２を従動させることで、記録媒体Ｐを排出ローラ５４及び排出コロ５５に搬送する。また、排出ローラ５４及び排出コロ５５は、搬送ローラ５１及び搬送コロ５２から用紙ガイド５３を経て搬送されてきた記録媒体Ｐを挟む様に対向して配設され、排出ローラ５４の回転に付勢させて排出コロ５５を従動させることで、記録媒体Ｐを排紙トレイ５６に排出する。なお、用紙ガイド５３は、記録媒体Ｐが搬送ローラ５１及び搬送コロ５２から排出ローラ５４及び排出コロ５５に導入される様に設けられたガイド板であり、例えば弓状に湾曲させたアルミ板から形成される。また、排紙トレイ５６は、画像情報を印刷して排出された記録媒体Ｐを印刷面が裏面になる様に積載して収容する収納スペースである。
【００２５】
画像濃度検出ユニット６０は、ベルト装置３１のベルト３１Ａに転写されたトナー画像の濃度を検出する。この様な画像濃度検出ユニット６０は、発光素子６１及び受光素子６２を反射型センサとして配置して構成されている。また、画像濃度検出ユニット６０は、転写ユニット３０に設けられたベルト３１Ａの下方に配設される。以下、画像濃度検出ユニット６０を構成する各構成部材について具体的に説明する。発光素子６１は、例えば発光ダイオードである赤外線ＬＥＤから成り、ベルト３１Ａに対して測定光である赤外線を照射する。なお、発光素子６１は、図２に示す様に、ベルト３１Ａの法線方向に対して時計回りに角度θ１[°]を成す様に配設される。また、受光素子６２は、例えばフォトトランジスタから成り、発光素子６１からトナー２４が転写されたベルト３１Ａに照射された赤外線によりトナー２４で発生した反射光を受光する。なお、受光素子６２は、図２に示す様に、ベルト３１Ａの法線方向に対して半時計回りに角度θ１[°]を成す様に配設される。具体的には、受光素子６２は、ベルト３１Ａ上に転写されたブラック色のトナー２４Ｋからの正反射光を受光し、且つベルト３１Ａ上に転写されたイエロー色、マゼンタ色、又はシアン色のトナー２４からの拡散反射光を受光する。
【００２６】
また、画像濃度検出ユニット６０に関し、受光素子６２は、トナー２４から発生した反射光を受光した後、アナログ信号として図示せぬ制御部に送信する。ここで、制御部で受信されたアナログ信号はデジタル信号に変換され、該信号に基づきトナー２４の濃度が算出される。その上で、算出されたトナー２４の濃度と、制御部の記憶部に予め格納されている特性テーブルに係るトナー濃度の差分が演算され、トナー濃度が補正される。具体的は、例えばブラック色のトナー２４Ｋが３０％のトナー濃度になる様にベルト３１Ａに転写された後、該転写されたトナー２４Ｋに発光素子６１から赤外線が照射され、トナー２４Ｋで発生した正反射光を受光素子６２で受光し、制御部でトナー２４Ｋの濃度が算出される。ここで、該算出されたトナー２４Ｋの濃度が、制御部の記憶部に予め格納されている特性テーブルにおいて２５％のトナー濃度に相当する場合には、３０％と２５％の差分である５％が誤差と判断され、トナー濃度が補正される。ここで、トナー画像のトナー濃度の検出及び補正を高精度で行なうために、予め格納しておくトナー濃度に係る特性テーブルは、トナー濃度を細分化したものを用いる。
【００２７】
次に、本発明の第１及び第２の実施形態に共通する、ベルト装置３１のベルト３１Ａの鏡面度を測定する鏡面度測定装置１００に係る構成及び測定原理について、図３乃至図５を参照しながら説明する。なお、図３は鏡面度測定装置１００の構成図である。また、図４は鏡面度測定装置１００のパターン投影装置１０１に設けられるパターン投影板１０１Ｂの模式図である。同様に、図５は鏡面度測定装置１００で測定された被測定物表面Ｆの鏡面度に係る波形の模式図である。
【００２８】
鏡面度測定装置１００には、アークハリマ株式会社製の型式ＳＰＯＴ ＡＨＳ−１００ｓを用いた。なお、鏡面度は、被測定物表面Ｆに係る光の反射率、表面粗さ、及び写像性を数値化したものである。また、鏡面度測定装置１００の構成は次の通りである。鏡面度測定装置１００は、図３に示す様に、パターン投影装置１０１、光電変換素子１０２、及び信号処理装置１０３から構成される。ここで、パターン投影装置１０１には、光源１０１Ａとパターン投影板１０１Ｂが設けられている。また、パターン投影板１０１Ｂは、図４に示す様に、ステンレスから成り、厚み０．５ｍｍの板状から形成され、１ｍｍ毎に幅１ｍｍの開口部が８個設けられている。なお、パターン投影板１０１Ｂの表面には、反射防止膜として、つや消しの塗装が施されている。ここで、パターン投影装置１０１は、被測定物表面Ｆに対して角度θ２[°]で光を照射する様に保持されている。また、光電変換素子１０２はその光軸がパターン投影装置１０１の光軸と同一平面上で、且つ（１８０°−２×θ２）[°]の角度になる様に保持されている。この様な光電変換素子１０２には、例えば複数のＣＣＤを１次元若しくは２次元に配列したＣＣＤアレイが用いられている。また、信号処理装置１０３は、光電変換素子１０２から入力された情報に基づいて被測定物表面Ｆの鏡面度を算出する。
【００２９】
また、鏡面度測定装置１００の測定原理について説明する。図３に示す様に、パターン投影装置１０１の光源１０１Ａからパターン投影板１０１Ｂに平行光線が照射され、被測定物表面Ｆに光の明暗パターンを投影されると、光電変換素子１０２により該明暗パターンが撮像され所定の電気信号に変換される。また、光電変換素子１０２から出力された信号は、信号処理装置１０３に入力され、Ａ/Ｄ変換される。なお、Ａ/Ｄ変換されたデータは、図５に示す様な波形となる。ここで、Ａ/Ｄ変換されたデータに基づいて、各波形の最大値の平均値Ｍａｘ（Ａｖｅ）、及び各波形の最小値の平均値Ｍｉｎ（Ａｖｅ）が算出され、式１で示す鏡面度が導出される。なお、式１において、図３に示す被測定物表面Ｆが完全な理想表面を有する場合、被測定物表面Ｆの鏡面度は１０００になる。なお、鏡面度は、小数点以下が四捨五入された整数で表される。また、本願における鏡面度は、被測定物表面Ｆの反射像に係る基準パターンの鮮明さを、明るさに係る輝度値分布のバラツキに基づいて、基準片と対象物との相対値で算出したものである。具体的には、基準となる理想表面の鏡面度１０００に対して、導出された鏡面度の数値が１０００に近接する程、被測定物表面Ｆの表面状態が良い。
【００３０】
【数１】
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【００３１】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態に係るベルト装置３１に設けられたベルト３５Ａの構成及び評価について、図６及び図７と表１を参照しながら説明する。
【００３２】
先ず、ベルト３５Ａの構成について、図６を参照しながら説明する。なお、図６は転写ユニット３０のベルト装置３１に設けられるベルト３５Ａの側面を示す模式図である。
【００３３】
ベルト３５Ａの構成に関し、図６に示す様に、ベルト３５Ａは、トナー画像の担持面であるコート層３５Ａ'、及び該コート層３５Ａ'の基材である基層３５Ａ''の少なくとも２層から形成される。なお、ベルト３５Ａは、最初に基層３５Ａ''が形成され、次にコート層３５Ａ'が形成される。また、基層３５Ａ''は、材料にポリアミドイミド(ＰＡｌ)を用い、導電性発現のためにカーボンブラックを所定量配合し、Ｎ−メチルピロリドン(ＮＭＰ)溶液中にて攪拌混合し、回転成型により膜厚１００μｍ、及び内径φ１９８ｍｍの寸法に成型した後、横幅が２２８ｍｍになる様に切断して無端状に形成した。なお、該基層３５Ａ''の表面形状は、回転成型で使用される金型の表面精度に依存する。したがって、金型の表面を適宜研磨することにより、ベルト３５Ａの表面形状を任意に調整することが可能であり、本願では２０から１００の鏡面度を有する複数の基層３５Ａ''を作成した。なお、基層３５Ａ''の成型方法は、回転成型に限定されるものではなく、基層３５Ａ''の材料により、押出し成型、インフレーション成型、遠心成型、ディップ成型等を用いても良い。
【００３４】
また、ベルト３５Ａの構成に関し、上記の様に形成された基層３５Ａ''を、所定寸法の金型外周面に装着し、希釈率の異なるコート剤を用いてディップ塗装によりコート層３５Ａ'を形成した後、ＵＶ照射によってコート層３５Ａ'を硬化させ、厚みが１００から１５００ｎｍとなる様にコート層３５Ａ'を形成した。なお、コート層３５Ａ'の形成方法は、ディップ塗装に限定されるものではなく、ローラ塗装、スプレー塗装を用いても良い。また、コート層３５Ａ'の硬化方法には、材料の特性により、熱硬化を用いてもよい。また、コート層３５Ａ'の膜厚は、塗布する材料の濃度及び塗布量により調整した。また、コート層３５Ａ'の材料は、ポリアクリルウレタン、ポリアクリル、ポリエステルウレタン、ポリエーテルウレタン、ポリカーボネート(ＰＣ)、ポリブチレンテレフタレート(ＰＢＴ)、ポリエチレンテレフタレート、スチレン化合物、ナフタレン化合物等が好ましく、本願ではポリアクリルウレタンを用いた。なお、基層３５Ａ''の材料は、特に限定されるものではないが、耐久性や機械的特性の観点から、ベルト３５Ａ駆動時の張力変形が一定範囲内である材料が好ましい。
【００３５】
同様に、ベルト３５Ａの構成に関し、基層３５Ａ''の材料は、ベルト３５Ａの側面に設けられる蛇行防止手段から繰り返し摺動を受けても、該基層３５Ａ''の側部が摩耗、折れ、割れ等のダメージを発生させ難いものが好ましい。この様な基層３５Ａ''の材料には、例えば、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリビニリデンフルオライド(ＰｖＤＦ)、ポリアミド(ＰＡ)、ポリブチレンテレフタレート、及びポリカーボネート等を用いることができ、本願ではポリアミドイミドを用いた。また、基層３５Ａ''に、導電性発現のためにカーボンブラックを所定量配合した。なお、基層３５Ａ''に配合するカーボンブラックには、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等を用いることができ、これらは単独で使用しても良いし、又は複数種類のカーボンブラックを併用しても良い。基層３５Ａ''に配合するカーボンブラックの種類は、目的とする導電性により適宜選択することができるが、本願では特にチャンネルブラックやファーネスブラックを用いた。
【００３６】
同様に、ベルト３５Ａの構成に関し、基層３５Ａ''の用途によっては、酸化処理、グラフト処理等の酸化劣化を防止したものや、溶媒への分散性を向上させたものを用いることが好ましい。また、基層３５Ａ''に配合するカーボンブラックの含有量は、添加するカーボンブラックの種類により適宜決定されるが、本願のベルト３５Ａに要求される機械的強度等を考慮して、ベルト組成樹脂に対して３から４０重量％に設定する。なお、基層３５Ａ''に導電性を付与する方法は、カーボン導電に限定されるものではなく、イオン導電化剤を添加して導電性を付与する方法を用いても良い。また、基層３５Ａ''に導電性を付与するイオン導電化剤には、過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、テトラフルオロボラン酸リチウム、チオシアン酸カリウム、チオシアン酸リチウム等のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、４級アンモニウム塩等を用いることができる。
【００３７】
次に、本発明の第１の実施形態に係るベルト装置３１に設けられたベルト３５Ａの評価について、図７及び表１を参照しながら説明する。なお、図７は従来のベルト２００の表面に周期的に現れる干渉縞２０１及び２０２を示す模式図である。また、表１には複数種類のベルト３５Ａの評価結果を示す。
【００３８】
ベルト３５Ａの評価の基準は、ベルト３５Ａにおける干渉縞の有無、ベルト３５Ａに係るベルト１本内における光の反射率のムラ、及びベルト３５Ａの体積抵抗率の上昇の３つである。以下、上記の３つの評価方法について説明する。ベルト３５Ａにおける干渉縞の有無は、目視により確認して判定した。なお、該干渉縞の有無の判定基準に関し、表１中の判定「○」は干渉縞が確認されず問題が無いことを示し、判定「△」は干渉縞が部分的に確認されたことを示し、且つ判定「×」は干渉縞が全領域に亘り確認され問題が有ることを示している。ここで、図７に従来のベルト２００の表面に周期的に現れる干渉縞を示す模式図を示す。なお、図７（ａ）はベルト２００の表面に現れる直線状の干渉縞２０１を示す模式図であり、図７（ｂ）はベルト２００の表面に現れる円状の干渉縞２０２を示す模式図である。この様な干渉縞２０１及び２０２がベルト２００の表面に発生している場合、特にベルト２００の表面からの正反射光の光量が、ベルト２００に係るベルト１本内の各箇所で大きく異なるため、ブラック色のトナー２４に係るトナー濃度を正しく検出することができない。
【００３９】
また、ベルト３５Ａの評価の基準に関し、ベルト３５Ａに係るベルト１本内における各箇所での光の反射率のムラは、鏡面度測定装置１００を用いて、ベルト３５Ａの幅方向３点及び円周方向１０点の合計３０点で鏡面度の測定を行い、該鏡面度のバラツキの大小に基づいて判定した。なお、該光の反射率のムラに関し、表１中の判定「○」は鏡面度のバラツキが５以下であり問題が無いことを示し、判定「△」は鏡面度のバラツキが６から１０であることを示し、且つ判定「×」は鏡面度のバラツキが１１以上と大きく問題が有ることを示している。また、ベルト３５Ａの体積抵抗率の上昇は、三菱化学株式会社製の高抵抗率計Ｈｉｒｅｓｔａ−ＵＰを用い、温度２５℃湿度５０％の環境下で２４時間静置した後、２５０Ｖの電圧を１０秒間印加したベルト３５Ａについて、コート前後の体積抵抗率の差異に基づいて判定した。なお、該体積抵抗率の変化に関し、表１中の判定「○」は体積抵抗率の上昇が３倍以下であり問題が無いことを示し、判定「△」は体積抵抗率の上昇が３倍より大きく５倍以下であることを示し、判定「×」は体積抵抗率の上昇が５倍よりも大きく問題が有ることを示している。
【００４０】
【表１】
0005386331.tif 000003
【００４１】
ベルト３５Ａの評価の結果、表１の実施例１乃至１７に示す様に、ベルト３５Ａに係るベルト１本内における光の反射率を一定に保つためには、基層３５Ａ''の鏡面度が２０から６０であることが好ましい。また、コート層３５Ａ'のクラックや体積抵抗率の上昇を、基層３５Ａ''のみの場合と同等にするためには、コート層３５Ａ'の膜厚が１０００ｎｍ以下であることが好ましく、更に５００ｎｍ以下であることが望ましい。
【００４２】
ここで、ベルト３５Ａの基層３５Ａ''の表面の鏡面度に係る評価結果に関し、基層３５Ａ''の表面の鏡面度を２０から６０にすると、コート層３５Ａ'を透過した光は基層３５Ａ''の表面で拡散反射することにより、画像濃度検出ユニット６０で検出される反射光はベルト３５Ａの表面から正反射した光が主となることから、ベルト３５Ａの最表面の状態を知ることができ、且つベルト３５Ａの最表面からの正反射光を相対的に検出することが可能になる。このため、ベルト３５Ａのベルト１本内での反射率のムラが小さくなり、該ベルト１本内の各箇所における鏡面度ムラを低減することが可能になる。また、画像濃度検出ユニット６０でブラック色のトナー２４Ｋの濃度を検出する場合に、ベルト３５Ａの表面を基準値としているため、該ベルト１本内の各箇所における光の反射率のムラを低減させることで、より精度の高い濃度検出を行うことが可能になる。なお、特にブラック色のトナー２４Ｋの濃度を検出する際に、ベルト３５Ａ表面の反射率のムラが大きければ、ベルト３５Ａに転写されたトナー画像の濃度の差異が小さくても、画像濃度検出ユニット６０で検出される反射光の光量が、ベルト３５Ａの各箇所により大きく異なる。また、鏡面度が２０より小さい基層３５Ａ''に対して薄膜のコート層３５Ａ'を設けると、基層３５Ａ''の凹凸がコート層３５Ａ'に転写されることによりベルト３５Ａの最表面の粗さが大きくなり、ベルト３５Ａ上に残存したトナー２４等の残留物を十分にクリーニングすることが困難になってしまう。
【００４３】
また、ベルト３５Ａのコート層３５Ａ'の膜厚に係る評価結果に関し、ベルト３５Ａに発生する干渉縞は、コート層３５Ａ'の膜厚に数十ｎｍオーダーのムラがあることに起因しているが、簡便な方法で数十ｎｍの膜厚制御をすることは困難である。また、コート層３５Ａ'の膜厚を精度良く制御して形成するためには、１００ｎｍ以上の膜厚が必要になる。なお、干渉縞が、ベルト３５Ａの表面に生じている場合には、特にベルト３５Ａの表面からの正反射光の光量がベルト３５Ａに係るベルト１本内の各箇所において大きく異なるため、ブラック色のトナー２４に係るトナー濃度を正しく検出することができない。一方、コート層３５Ａ'の膜厚を厚くすると干渉縞は発生し難くなるが、コート層３５Ａ'の膜厚を厚くするとベルト３５Ａの体積抵抗率が上昇するため、ベルト３５Ａの抵抗値を設計値通りに制御することが困難である。これはコート層３５Ａ'が高抵抗体であることに起因している。なお、コート層３５Ａ'が５００ｎｍ以下であると、基層３５Ａ''単体での体積抵抗とベルト３５Ａ全体の体積抵抗率の差を３倍以内に抑制することができる。
【００４４】
同様に、ベルト３５Ａのコート層３５Ａ'の膜厚に係る評価結果に関し、コート層３５Ａ'の膜厚が厚いと、基層３５Ａ''への追従性が損なわれ、クラックや割れといった致命的な不具合が発生する。なお、コート層３５Ａ'に導電剤を添加し、導電性を保持させる方法もあるが、コート層３５Ａ'の機械的強度の低下や、体積抵抗率と表面抵抗率のバランスが崩れてしまうという問題がある。したがって、コート層３５Ａ'を付与することに起因する干渉縞の発生を抑え、且つ体積抵抗率の上昇を抑制するためには、所定の鏡面度を有する基層３５Ａ''に対して薄膜のコート層３５Ａ'を施す必要がある。
【００４５】
以上、本発明の第１の実施形態に係るベルト装置３１に設けられたベルト３５Ａによれば、鏡面度が２０から６０の基層３５Ａ''に、膜厚が１００ｎｍから５００ｎｍのコート層３５Ａ'を形成することより、ベルト３５Ａに干渉縞が発生することを防止し、且つベルト３５Ａに係るベルト１本内の各箇所における光の反射率を一定の範囲内に保つことができることから、画像濃度検出ユニット６０におけるトナー画像のトナー濃度の検出精度、及び検出結果に基づくトナー濃度の補正精度を向上させることができる。また、本発明の第１の実施形態に係るベルト装置３１に設けられたベルト３５Ａによれば、鏡面度が２０から６０の基層３５Ａ''に、膜厚が１００ｎｍから５００ｎｍのコート層３５Ａ'を形成することより、基層３５Ａ''単体での体積抵抗とベルト３５Ａ全体の体積抵抗率の差を３倍以内に抑制することができる。
【００４６】
［第２の実施形態］
以下、本発明の第２の実施形態に係るベルト装置３１に設けられたベルトの構成及び評価について、図８及び図９と表２を参照しながら説明する。なお、図８及び表２は複数種類のベルトにおける基層表面及びコート後の鏡面度に係る評価結果をそれぞれ模式図と一覧表で示したものである。また、図９は異なる鏡面度のベルトに転写された各トナー画像のトナー濃度に対する検出値の模式図である。
【００４７】
ここで、第２の実施形態のベルト装置３１に設けられたベルトについては、鏡面度が４０から６０の基層に、膜厚が１００ｎｍから５００ｎｍのコート層を形成し、ベルトの最表面の鏡面度が７５以上になるようにすることに特徴を有している。上記の様にベルトを形成することにより、基層にコート層を形成したベルトにおいて、干渉縞を発生させずに正反射光の光量を向上させることができる。なお、それ以外の第２の実施形態に係る構成は、第１の実施形態で述べた構成と同様である。そこで、第２の実施形態においては、第１の実施形態と異なる構成を中心にして具体的に説明する。
【００４８】
ベルトの基層の鏡面度に係る評価結果の詳細に関し、図８及び表２に、複数種類のベルトにおける基層表面及びコート後の鏡面度に係る評価結果を示している。具体的には、鏡面度が２１から７２の複数の基層に、材料がアクリルウレタンで層厚が３００ｎｍから成る同一仕様のコート層をそれぞれ形成することで、実施例１７乃至２２に示すベルトを製作した。ここで、基層の鏡面度が低いほど干渉縞は消失するが、図８及び表２に示すように、ベルトの最表面における正反射光の光量は低下する。一方、図８及び表２に示すように、鏡面度が異なる複数の基層に同一仕様のコート層を形成した場合、ベルトの最表面の鏡面度は、基層の鏡面度に関わらず、８０付近で飽和する。すなわち、基層表面の鏡面度を４０から６０にすれば、基層にコート層を形成しても、ベルトに干渉縞を発生させずに、正反射光の光量を向上させることができる。さらに、ベルトの最表面の鏡面度が７５以上になり、ベルトの最表面での正反射光の光量が増加することから、画像濃度検出ユニット６０におけるトナー画像のトナー濃度の検出精度が向上する。
【００４９】
【表２】
0005386331.tif 000004
【００５０】
ここで、ベルトの基層の鏡面度に係る画像濃度検出ユニット６０での検出精度に関し、図９は、鏡面度が３０と７５のベルトに、トナー濃度が２０から１２０％のトナー画像をそれぞれ転写させた上で、画像濃度検出ユニット６０でトナー濃度を検出した結果を示すものである。図９に示す様に、鏡面度が３０のベルトの場合は、ベルトの表面でトナー画像からの正反射光が発生し難いため、トナー濃度の差に対して検出値の変化量が小さく、画像濃度検出ユニット６０でトナー画像の濃度が精度良く検出されていない。一方、鏡面度７５のベルトの場合には、ベルトの表面でトナー画像からの正反射光が発生し易いため、トナー濃度の差に対して検出値の変化量が大きく、画像濃度検出ユニット６０でトナー画像の濃度が精度良く検出されている。すなわち、ベルトに係るベルト１本内の各箇所における鏡面度のバラツキが大きい場合、トナー画像を転写させるベルトの箇所により、トナー画像の濃度の検出精度が異なることから、検出したトナー画像の濃度に基づいて正確なトナー濃度の補正を行なうことはできない。ここで、基層の鏡面度を４０から６０とすることで、画像濃度検出ユニット６０におけるトナー画像のトナー濃度の検出精度が向上する。
【００５１】
さらに、ベルトの基層の鏡面度に係る画像濃度検出ユニット６０での検出精度に関し、鏡面度３０のベルトを使用した場合、トナー画像に係るトナー濃度が低い領域では、トナー濃度の検出値が近似してしまい、トナー濃度の検出値に明確な差異が発現しなかった。一方、鏡面度が７５のベルトを使用した場合、トナー画像に係るトナー濃度が低い領域でも、トナー画像のトナー濃度の検出値に明確な差異が発現した。ここで、画像濃度検出ユニット６０では、ベルトに転写されたトナー２４に起因した反射光の光量の低下度合いにより、トナー２４の濃度を検出している。したがって、ベルトの表面からの反射光の光量を増加させることで、正反射光の光量の低下度合いが大きくなることから、トナー２４の濃度補正の精度を向上させることができる。
【００５２】
特に、ベルトの基層の鏡面度に係る画像濃度検出ユニット６０でのブラック色のトナー画像の検出精度に関し、画像濃度検出ユニット６０では、ブラック色のトナー画像の濃度を検出する際に、ベルトの表面を光学的な基準面として、ベルトの表面に転写されたトナー画像からの正反射光の光量が低下する度合いにより、トナー画像のトナー濃度を検出している。したがって、ベルトの表面からの正反射光の光量を増加させると、該正反射光の光量の低下度合いを相対的に大きくすることができるため、トナー画像のトナー濃度の検出及び検出結果に基づく補正の精度を向上させることができる。具体的には、例えば、ブラック色のトナー画像の濃度が、３０％、３５％、及び４０％と僅かな濃度差であっても、ベルトからの正反射光の光量が大きければ、ベルトの表面に転写されたトナー画像からの正反射光の光量が大きく低下することにより、該濃度差を精度良く検出することが可能である。
【００５３】
以上、本発明の第２の実施形態に係るベルト装置３１に設けられたベルトによれば、鏡面度が４０から６０の基層に、膜厚が１００ｎｍから５００ｎｍのコート層を形成することより、ベルトに干渉縞が発生することを防止し、且つベルトの最表面の鏡面度が７５以上になり、ベルトの最表面での正反射光の光量が増加することから、画像濃度検出ユニット６０におけるトナー画像のトナー濃度の検出精度、及び検出結果に基づくトナー濃度の補正精度を向上させることができる。
【００５４】
なお、上述した第１及び第２の実施形態においては、画像形成装置１をカラーのタンデム方式によるプリンタとして説明したが、本実施形態の画像形成装置１を、複写機、インクジェットプリンタ、モノクロプリンタ、ファクシミリ装置、及び複合装置等に設けても良い。また、ベルトの構成を、感光ベルト、定着ベルト、及び搬送ベルトの様な無端状のベルトにも適用することが可能である。また、ベルトをトナー画像の像担持体として用いる構成として説明したが、図示せぬ中間転写ベルトに転写したトナー画像を検出することにより、各色のトナー２４に係るトナー濃度を検出する構成に適用しても良い。
【００５５】
また、上述した第１及び第２の実施形態においては、画像濃度検出ユニット６０に関し、発光素子６１を赤外線ＬＥＤとして説明したが、可視光領域又は紫外線領域のＬＥＤ等を適用しても良い。また、現像ユニット２０は、ブラック色、イエロー色、マゼンタ色、及びシアン色の４色に対応する画像情報を現像する４つの現像ユニットから構成されるが、ブラック色を除いた３つのカラー色に対応する現像ユニットのみで構成しても良い。同様に、ブラック色に対応する画像情報を現像する２つの現像ユニット２０Ｋのみ構成しても良い。この様に、現像ユニット２０に係る個数、色の組み合わせ、及び配設位置等の構成は限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１  画像形成装置
１０  給紙ユニット
１１  用紙カセット
１２  ホッピングローラ
１３  プレッシャローラ
１４  レジストローラ
２０，２０Ｋ，２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ  現像ユニット
２１Ｋ，２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ  感光体ドラム
２２Ｋ  帯電ローラ
２３Ｋ，２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ  ＬＥＤヘッド
２４，２４Ｋ  トナー
２５Ｋ  トナーカートリッジ
２６Ｋ  トナー供給ローラ
２７Ｋ  現像ローラ
２８Ｋ  現像ブレード
２９Ｋ  クリーニングブレード
３０  転写ユニット
３１  ベルト装置３１
３１Ａ  ベルト
３１Ａ'  コート層
３１Ａ''  基層
３１Ｂ  駆動ローラ
３１Ｃ  従動ローラ
３２  転写ローラ
３３  クリーニングブレード
３４  廃トナーボックス
３５Ａ  ベルト
３５Ａ'  コート層
３５Ａ''  基層
４０  定着ユニット
４１  定着ローラ
４２  加圧ローラ
５０  排出ユニット
５１  搬送ローラ
５２  搬送コロ
５３  用紙ガイド
５４  排出ローラ
５５  排出コロ
５６  排紙トレイ
６０  画像濃度検出ユニット
６１  発光素子
６２  受光素子
１００  鏡面度測定装置
１０１  パターン投影装置
１０１Ａ  光源
１０１Ｂ  パターン投影板
１０２  光電変換素子
１０３  信号処理装置
２００  ベルト
２０１，２０２  干渉縞
Ｐ  記録媒体
Ｌ  用紙搬送経路
θ１，θ２  角度
Ｆ  被測定物表面
【図１】
0005386331.tif 000005
【図２】
0005386331.tif 000006
【図３】
0005386331.tif 000007
【図４】
0005386331.tif 000008
【図５】
0005386331.tif 000009
【図６】
0005386331.tif 000010
【図７】
0005386331.tif 000011
【図８】
0005386331.tif 000012
【図９】
0005386331.tif 000013