(57)【要約】【課題】画像形成装置に用いられる転写ベルトは高抵抗の表面層と中抵抗層とを有する。ベルトは１次転写、２次転写等で繰り返し電圧印加と除電が行われるので、長い間には、中抵抗層の中に電荷が中和されずに残るようになる。この残留電荷が生ずると、正常な顕像転写ができなくなってしまう。【解決手段】転写ベルト１は表面層２の下に中抵抗層３を有し、中抵抗層３の中に金属線もしくはカーボン繊維等からなる繊維性部材４を、ベルトの面のほぼ全面に対応する領域に形成する。ベルトの軸方向の少なくとも一方の端部の所定幅は表面層２の全部と中抵抗層３の一部が除去されて、繊維性部材が露出されている。この転写ベルトを画像形成装置に組み込んで使う場合は、少なくとも画像形成の所定サイクル毎に接地するので、残留電荷の蓄積が生じない。【選択図】　　図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を形成され、該静電潜像を転写紙上に転写する、少なくとも高抵抗層からなる表面層と、中抵抗層とを有する多層構造の転写ベルトにおいて、該中抵抗層内部に複数の導電性の繊維性部材を有することを特徴とする転写ベルト。
【請求項２】
請求項１に記載の転写ベルトにおいて、前記繊維性部材は、前記転写ベルトの走行方向、および、軸方向の双方に延在することを特徴とする転写ベルト。
【請求項３】
請求項２に記載の転写ベルトにおいて、前記繊維性部材は、金属線であることを特徴とする転写ベルト。
【請求項４】
請求項３に記載の転写ベルトにおいて、前記金属線は金網状に形成されていることを特徴とする転写ベルト。
【請求項５】
請求項２に記載の転写ベルトにおいて、前記繊維性部材は、低抵抗のカーボン繊維であることを特徴とする転写ベルト。
【請求項６】
請求項５に記載の転写ベルトにおいて、前記カーボン繊維は、不織布状に形成されていることを特徴とする転写ベルト。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１つに記載の転写ベルトにおいて、前記転写ベルトの軸方向の少なくとも一方の端部の、前記表面層と前記中抵抗層の一部が所定幅除去されて、前記繊維性部材が露出していることを特徴とする転写ベルト。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれか１つに記載の転写ベルトにおいて、前記転写ベルトの軸方向の少なくとも一方の端部の、最内層の側から前記中抵抗層の一部が所定幅除去されて、前記繊維性部材が露出していることを特徴とする転写ベルト。
【請求項９】
請求項１ないし６のいずれか１つに記載の転写ベルトにおいて、前記転写ベルトの軸方向の少なくとも一方の端部の所定幅だけ、前記繊維性部材より内側の層が低抵抗層で形成されていることを特徴とする転写ベルト。
【請求項１０】
請求項７ないし９のいずれか１つに記載の転写ベルトを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の画像形成装置において、前記繊維性部材が露出している部分もしくは低抵抗層に導電性部材を接触させることによって、必要に応じて前記転写ベルトの残留電荷を除去することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複写機、レーザービームプリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる転写ベルト、及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機などに用いられる、静電転写方式の画像形成装置において、特にカラー画像形成の場合、間接転写方式がよく用いられる。
図９は間接転写方式のカラー画像形成装置の１例を示す図である。
図において、符号１００は感光体、符号Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは色別の記号でそれぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックを表す。符号１０１は１次転写装置、２００は転写ベルト、３００は２次転写装置、４００は転写紙、７００はレジストローラ対、８００は定着装置をそれぞれ示す。
【０００３】
間接転写では色別に形成された感光体１００上に静電潜像が形成され、現像された後、誘電体からなる転写ベルト２００上に色別の１次転写装置１０１において順次重ね転写され、フルカラー画像が形成される。この画像はさらに２次転写装置３００において、レジストローラ対７００から送られてきた転写紙４００に転写されて最終画像となり、定着装置８００で定着される。
【０００４】
転写ベルトは通常２層または３層構造になっている。ここでは２層構造の例を説明する。
図１０は２層構造の転写ベルトの断面を示す概念図である。図において、符号１１は転写ベルト、２は表面層、３は中抵抗層をそれぞれ示す。図は分かりやすくするため厚さ方向を誇張して示してある。図は無端ベルトの例で示しているが、画像形成の１サイクル毎に巻き戻しを行う有端ベルトでも、以後に述べる課題、及び本発明の適用は同様である。
なお、以後の表現の簡略化のため、ベルトの走行方向に直交する方向を、ベルトを走行させるときの駆動ローラの軸方向と一致することから、「軸方向」と呼ぶことにする。
【０００５】
表面層２はトナー離型性を有し、一般に高抵抗と呼ばれる体積抵抗１×１０１０Ωｃｍ以上の材料を、１０〜１００μｍ程度の厚さに薄膜化して用いる。中抵抗層３は表面層２の下の層で、中抵抗と呼ばれる体積抵抗１×１０５〜１×１０１０Ωｃｍ程度の材料を数百μｍ程度の厚さに形成している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
転写ベルト上に顕像を静電転写する１次転写の際に、転写ベルトの裏面側から電圧の印加が行われる。さらに、その画像を転写紙に転写する２次転写の際にも、逆極性の電圧印加が行われる。転写紙への転写が済んだ転写ベルトは、残留トナーのクリーニングが行われる。その際、もしくはその前後に転写ベルト上に残っている電荷を除去するための電圧印加、すなわち除電が行われることがある。これらの印加電圧は直流の場合もあれば、直流に交流成分を重畳させたもの、あるいは交流のみである場合もある。
【０００７】
いずれの場合も、電圧の印加と除電を繰り返していると、中抵抗層の中の電荷が中和されずに残ってしまう現象が発生する。この電荷は残留電荷と呼ばれている。この現象が発生すると、転写ベルト表面の表面電位が正しく制御できなくなり、正常な顕像転写ができなくなってしまう。
残留電荷をなくす方法として、残留電荷の生じない材料があれば問題ないのであるが、そのような材料は実在しないことが分かっている。そこで発生した残留電荷を除去する方法として、直流電圧に交流電圧を重畳させて、印加し除去する方法が用いられているが、そのための余分な装置が必要になる。
【０００８】
転写ベルトは複数の軸で保持し、摩擦力で駆動力を与え、回転させて使用するため、張力を持たせることが必要になる。そのため、ベルトの材料としては、若干の弾性力が必要になる。一般的に使用される材料はゴムのような弾性力のあるものが用いられる。しかし、長時間使用するとこの張力の影響で、主として走行方向に伸びの発生することがある。そうなると、重ね転写において、転写精度が低下し色ずれなどの不具合が発生する。
【０００９】
本発明は、転写ベルトにおいて、中抵抗層の部分に発生する残留電荷を、簡便な方法で確実に除去すると共に、安定した寸法を維持することを特徴とする転写ベルト、及びこれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項１の発明では、静電潜像を形成され、該静電潜像を転写紙上に転写する、少なくとも高抵抗層からなる表面層と、中抵抗層とを有する多層構造の転写ベルトにおいて、該中抵抗層内部に複数の導電性の繊維性部材を有することを特徴とする。
請求項２の発明では、請求項１に記載の転写ベルトにおいて、前記繊維性部材は、前記転写ベルトの走行方向、および、軸方向の双方に延在することを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明では、請求項２に記載の転写ベルトにおいて、前記繊維性部材は、金属線であることを特徴とする。
請求項４の発明では、請求項３に記載の転写ベルトにおいて、前記金属線は金網状に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明では、請求項２に記載の転写ベルトにおいて、前記繊維性部材は、低抵抗のカーボン繊維であることを特徴とする。
請求項６の発明では、請求項５に記載の転写ベルトにおいて、前記カーボン繊維は、不織布状に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項７の発明では、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の転写ベルトにおいて、前記転写ベルトの軸方向の少なくとも一方の端部の、前記表面層と前記中抵抗層の一部が所定幅除去されて、前記繊維性部材が露出していることを特徴とする。
【００１４】
請求項８の発明では、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の転写ベルトにおいて、前記転写ベルトの軸方向の少なくとも一方の端部の、最内層の側から前記中抵抗層の一部が所定幅除去されて、前記繊維性部材が露出していることを特徴とする。
請求項９の発明では、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の転写ベルトにおいて、前記転写ベルトの軸方向の少なくとも一方の端部の所定幅だけ、前記繊維性部材より内側の層が低抵抗層で形成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項１０の発明では、請求項７ないし９のいずれか１つに記載の転写ベルトを用いた画像形成装置を特徴とする。
請求項１１の発明では、請求項１０に記載の画像形成装置において、前記繊維性部材が露出している部分もしくは低抵抗層に導電性部材を接触させることによって、必要に応じて前記転写ベルトの残留電荷を除去することを特徴とする
【００１６】
【実施例】
以下に実施例に従って本発明を説明する。
図１、２は本発明の実施形態を示す概念図で、図１は断面図、図２は斜視図である。
図において符号１は転写ベルト、２は表面層、３は中抵抗層、４は導電性の繊維性部材をそれぞれ示す。
繊維性部材４は中抵抗層３の中に埋め込まれている。繊維性部材４はベルト１の走行方向に延在すると共に、軸方向にも延在する。したがって、ベルト１のほぼ全表面に対応する領域に繊維性部材が存在する。
【００１７】
繊維性部材４としては金属線あるいはカーボンファイバーなどが利用可能である。金属線の場合、例えばステンレススチール、銅、アルミなどの細線を縦横に若干の間隔を置いて並べ、溶接などで相互に接続するか、金網のように縦横を織り込んだ状態で用いることができる。カーボンファイバーの場合は、低抵抗、すなわち体積抵抗１×１０３Ωｃｍ以下、のものが望ましく、縦横が均等になるようにして、導電性の接着剤を用いるかまたは熱圧着によって、不織布のように構成したものを用いると良い。
【００１８】
転写ベルト１を画像の転写に用いる場合の用い方と、繊維性部材４の役割を説明する。
基本的な用い方は図１０に示した間接転写方式のカラー画像形成装置と同じである。異なる点は、２次転写装置において画像が転写紙にすべて転写された後、後述の方法により、ベルト内の導電性の繊維性部材４が接地される点である。接地抵抗が十分小さければ、接地に要する時間は短くて済む。
【００１９】
１次転写及び２次転写を経た転写ベルト１は、経時的に残留電荷が増加してくるが、画像形成の１サイクル毎、もしくは所定サイクル毎に、繊維性部材４を接地させると、繊維性部材４はベルトのほぼ全面に対応する領域に存在するので、中抵抗層３内の電荷が繊維性部材４に到達する時定数は、中抵抗層３の厚みのみに依存することとなる。しかるに前述のように、中抵抗層３の厚みは数百μｍ程度であり、そのほぼ真ん中に繊維性部材４が入っている。したがって、繊維性部材４の接地によって、非常に短時間のうちに残留電荷が解消される。しかも、接地は毎サイクル、もしくは所定サイクル毎に行われるので、残留電荷の蓄積という問題も起こらない。
【００２０】
図３は本発明を実施した転写ベルトの除電効果を調べる装置の概要を示す図である。
図において、符号５はベルト支持ローラ、６はベルト駆動ローラ、７は電圧印加装置、８は表面電位計、１１は繊維性部材４を有さない転写ベルト、１２はベルト接地装置をそれぞれ示す。
実測には以下に示す実施例のベルトを用いた。
転写ベルト１の表面層２は、厚さ２０μｍ、体積抵抗１０１３Ωｃｍのフッ素ゴムを用いた。中抵抗層３は厚さ５００μｍ、体積抵抗１０９Ωｃｍ、硬度４０度（ＪＩＳ−Ａ）のカーボン含有ウレタンゴムを用いた。
ベルトの幅４００ｍｍ、内周５００ｍｍとした。
導電性の繊維性部材４としては、太さ０．０１ｍｍのＳＵＳ３０４ＷＰＢのステンレススチールで、走行方向及び幅方向に同じ０．５ｍｍピッチの金網を用い、中抵抗層３を２５０μｍ形成した上に上記金網を貼り付け、さらに２５０μｍの中抵抗層を重ねて形成した。なお、金網はベルト端縁に露出するように形成しておいた。
【００２１】
ベルト支持ローラ５、ベルト駆動ローラ６は共にＳＵＳ４３０のステンレス材料を用い、ベルト端縁からは任意のタイミングで接地できるよう、ベルト接地装置１２の導電性ブラシを接触させておいた。
転写ベルト１を、ベルト支持ローラ５とベルト駆動ローラ６で、駆動に必要な張力を与え、駆動ローラ６を６０ｒｐｍで回転させて、ベルトを矢印方向に走行させた。
電圧印加装置７からは２ｋＶの電圧印加を３分間行い、その後電圧を０Ｖにする。回転を継続させたまま、転写ベルト１の表面電位を、表面電位計８によって測定する。
【００２２】
電圧印加を止めた瞬間から１秒ごとに表面電位計の記録を開始し、２秒後に繊維性部材４をベルト接地装置１２によって接地する。
繊維性部材４を含まないほかはすべて上記と同じ条件のベルト１１を作成し、上記と同じ条件で測定を行った。ただし、繊維性部材を有していないので、表面電位計８による測定を開始したら１０秒以上そのまま測定を継続した。両者の測定結果を図４に示す。
【００２３】
図４は導電性の繊維性部材４の有無の違いによる転写ベルトの表面電位の違いを示す実測結果のグラフである。ただし、上述のように、繊維性部材４のある転写ベルト１は、測定開始２秒後に繊維性部材４を接地させている。
図から明らかなように、転写ベルト１は、繊維性部材４を接地させた瞬間から急激に電位低下が生じ、接地後わずか１秒でほぼ収束状態になっている。それに引き替え、繊維性部材４を有さない転写ベルト１１は１０秒を超えなければ収束状態にはならないことがわかる。わずかに残る電位は、時定数の長い高抵抗層に残る電荷によるものと推測される。
【００２４】
図５は長期的に張力をかけたときのベルトの伸びを測定する装置の概要を示す図である。
図において、符号９は支持ローラ、１０は負荷ローラをそれぞれ示す。繊維性部材４を有するベルトとしては、前記実施例にて示したステンレス線を入れた転写ベルト１を用い、繊維性部材４を有さない転写ベルト１１との伸びの比較を行った。
【００２５】
装置の条件を示す。支持ローラ９及び、負荷ローラ１０の外形は共に２０ｍｍ、負荷ローラの質量は５ｋｇとして、両ローラの軸間距離Ｌを所定時間後に測定する。結果を表１に示す。１時間後の伸び率を見ると繊維性部材４がある転写ベルト１の場合、０．１％未満であるが、繊維性部材の無い転写ベルト１１の場合、約０．３６％であった。また２４時間後で見ると、転写ベルト１の場合は、１時間後のときから変化していないのに対し、転写ベルト１１の場合は、０．８６％にもなっている。すなわち、転写ベルト１１は継続的に張力が掛かっていると、わずかずつではあるが伸び続けることが分かった。それに対し、転写ベルト１は初期にわずかな伸びを示した後は、時間経過にもかかわらず、もはや変化しないことが分かる。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
図６は繊維性部材を必要に応じて接地するためのベルトの構成例を示す模式図である。
転写ベルト１の軸方向の少なくとも一方の端部の、表面層２と中抵抗層３の一部が所定幅除去された構成となっており、繊維性部材４が露出している。この露出部分３ａに、ベルト走行中必要に応じて、導電性ブラシなどの導電性部材を接触させて、残留電荷を接地により除去する。繊維性部材を露出させるべき所定幅としては、導電性部材を接触させるのに十分な幅で有れば特に制限はないが、この幅の分だけは、画像形成に寄与する領域が減少するので、なるべく小さくする方がよい。部品構成の容易さから見れば、２ｍｍないし５ｍｍ程度が好都合である。
【００２８】
図７は繊維性部材を接地するためのベルトの構成の変型例を示す図である。
転写ベルト１の軸方向の少なくとも一方の端部の、中抵抗層３の内側の一部が所定幅除去された構成になっており、繊維性部材４が露出している。中抵抗層３より内側にも別の層を有する多層構造の場合は、最内周層から中抵抗層３の一部までを除去した構成となる。ベルトの使用方法は図６に示した例と同様である。
【００２９】
図８は繊維性部材を接地するためのベルトの構成の他の変型例を示す図である。
転写ベルト１の軸方向の少なくとも一方の端部の、中抵抗層３の内側の一部が所定幅除去され、繊維性部材４が露出した上に、低抵抗層３ｂが重ねられたような構成になっている。低抵抗層３ｂとしては体積抵抗１×１０３Ωｃｍ以下でなるべく低い材料を選ぶ。低抵抗層３ｂは金属材料であっても構わない。
図６、７を用いて示した接地方法では、転写ベルト１の端部が部分的に薄くなっており、強度が低下するため、ベルト走行中の寄りによって端面が傷む虞がある。それを防ぐため、図８に示す変型例では、繊維性部材に隣接して低抵抗層を設け、転写ベルトの端部が部分的に薄くなって、強度低下することを避けている。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１および２に記載の発明によれば、ベルト上の残留電荷を簡単に除去することができると共に、継続的にかかる張力に対し、ほとんど伸びない、寸法安定性の良い転写ベルトが提供できる。
請求項３ないし６に記載の発明によれば、簡単な構成で目的を達成することができる。
【００３１】
請求項７ないし９に記載の発明によれば、繊維性部材の接地が容易に行える。請求項１０および１１に記載の発明によれば、転写ベルトの残留電荷が少なく、且つ、ベルトの伸びがほとんど無いため、色ずれ等のおきにくい画像形成装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の概念を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態の概念を示す斜視図である。
【図３】本発明を実施した転写ベルトの除電効果を調べる装置の概要を示す図である。
【図４】導電性の繊維性部材の有無の違いによる転写ベルトの表面電位の違いを示す実測結果のグラフである。
【図５】長期的に張力をかけたときのベルトの伸びを測定する装置の概要を示す図である。
【図６】繊維性部材を必要に応じて接地するためのベルトの構成例を示す模式図である。
【図７】繊維性部材を接地するためのベルトの構成の変型例を示す図である。
【図８】繊維性部材を接地するためのベルトの構成の他の変型例を示す図である。
【図９】間接転写方式のカラー画像形成装置の１例を示す図である。
【図１０】２層構造の転写ベルトの断面を示す概念図である。
【符号の説明】
１　　　転写ベルト
２　　　表面層
３　　　中抵抗層
４　　　繊維性部材
５　　　支持ローラ
６　　　駆動ローラ
７　　　電圧印加装置
８　　　表面電位計
９　　　支持ローラ
１０　　　負荷ローラ
１１　　　転写ベルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2004045637.tif 000011
【図９】
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【図１０】
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