(57)【要約】【課題】長期にわたって安定して回転体のクリーニングを行う。【解決手段】無端状のベルト２２の表面に当接してベルト２２上の付着物を除去するクリーニングブレード２４を備えた画像形成装置１において、ベルト２２の表面には、当該表面の移動方向に対して傾斜する溝が形成されており、当該溝と移動方向とのなす角θが０°＜θ＜９０°の範囲にある。【選択図】図１
2013044878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の表面に当接して前記回転体上の付着物を除去するクリーニング部材を備えた画像形成装置に用いられる前記回転体であって、
前記表面には、前記表面の移動方向に対して傾斜する溝が形成されており、
前記溝と前記移動方向とのなす角θが０°＜θ＜９０°の範囲にあることを特徴とする回転体。
【請求項２】
前記溝は、前記溝と直交する方向に所定の間隔で周期的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転体。
【請求項３】
前記所定の間隔は、０．１μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の回転体。
【請求項４】
前記表面に形成された溝の深さが２μｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の回転体。
【請求項５】
前記表面の臨界表面張力が４２ｍＮ／ｍ以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の回転体。
【請求項６】
回転体と、
前記回転体に担持されて搬送される記録媒体上または前記回転体上に現像剤像を転写する転写装置と、
前記回転体の表面に当接して前記回転体上の付着物を除去するクリーニング部材と、
を備え、
前記表面には、前記表面の移動方向に対して傾斜する溝が形成されており、
前記溝と前記移動方向とのなす角θが０°＜θ＜９０°の範囲にあることを特徴とする転写ユニット。
【請求項７】
現像剤像を形成する画像形成部と、
回転体と、
前記回転体に担持されて搬送される記録媒体上または前記回転体上に前記現像剤像を転写する転写装置と、
前記回転体の表面に当接して前記回転体上の付着物を除去するクリーニング部材と、
を備え、
前記表面には、前記表面の移動方向に対して傾斜する溝が形成されており、
前記溝と前記移動方向とのなす角θが０°＜θ＜９０°の範囲にあ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、回転体、転写ユニット、および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置において、フルカラー画質に対して銀塩写真に近い高画質品位が望まれており、それを達成する手段として、トナーの小粒径化、球状化、ワックス等の離型剤をトナーに内包させることが提案されている。このようなトナーを使用するとともに、記録媒体へトナー像を転写させるための無端状ベルトを、ウレタンゴム等の弾性材からなるクリーニングブレードを用いてクリーニングする画像形成装置がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、クリーニング性能を向上させるために、無端状ベルトの十点平均粗さＲｚを０．２μｍ以下とし、且つ無端状ベルトの鏡面度を１００以上とすることが提案されている。
【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、上記従来の技術では、長期にわたって安定してクリーニングを行うことができない場合がある。
【０００５】
本発明は、長期にわたって安定してクリーニングを行うことが可能な回転体、ならびにこれを有する転写ユニットおよび画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る回転体は、
回転体の表面に当接して前記回転体上の付着物を除去するクリーニング部材を備えた画像形成装置に用いられる前記回転体であって、
前記表面には、前記表面の移動方向に対して傾斜する溝が形成されており、
前記溝と前記移動方向とのなす角θが０°＜θ＜９０°の範囲にあることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る転写ユニットは、
回転体と、
前記回転体に担持されて搬送される記録媒体上または前記回転体上に現像剤像を転写する転写装置と、
前記回転体の表面に当接して前記回転体上の付着物を除去するクリーニング部材と、
を備え、
前記表面には、前記表面の移動方向に対して傾斜する溝が形成されており、
前記溝と前記移動方向とのなす角θが０°＜θ＜９０°の範囲にあることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る画像形成装置は、
現像剤像を形成する画像形成部と、
回転体と、
前記回転体に担持されて搬送される記録媒体上または前記回転体上に前記現像剤像を転写する転写装置と、
前記回転体の表面に当接して前記回転体上の付着物を除去するクリーニング部材と、
を備え、
前記表面には、前記表面の移動方向に対して傾斜する溝が形成されており、
前記溝と前記移動方向とのなす角θが０°＜θ＜９０°の範囲にあることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、長期にわたって安定してクリーニングを行うことが可能な回転体、ならびにこれを有する転写ユニットおよび画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１における画像形成装置の構成を示す概略図である。
【図２】転写ユニットの構成を示す平面図である。
【図３】ベルトの構成の一例を説明するための概略図である。
【図４】ベルトの表面部分の概略断面図である。
【図５】ベルトの構成の他の一例を示す概略図である。
【図６】実施の形態１におけるベルトの評価結果を示す図である。
【図７】Ｚｉｓｍａｎプロットの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
実施の形態１．
［画像形成装置の構成］
図１は、本実施の形態における画像形成装置１の構成を示す概略図である。画像形成装置１は、本実施の形態に係る回転体としての無端状のベルト２２を用いて画像を形成する装置である。具体的には、画像形成装置１は、電子写真方式の印刷装置であり、本例では、直接転写方式のタンデム型カラー電子写真プリンタである。
【００１２】
画像形成装置１は、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色の現像剤像としてのトナー像を形成する画像形成部１１〜１４を有する。画像形成部１１〜１４は、記録媒体としての用紙２５の搬送経路に沿って上流側から順に配置される。
【００１３】
画像形成部１１は、静電潜像担持体としての感光体ドラム５１、帯電ローラ５２、ＬＥＤヘッド５３、現像ユニット５４、およびクリーニングブレード５６を有する。帯電ローラ５２は、感光体ドラム５１の表面に電荷を供給して当該表面を帯電させる帯電装置である。ＬＥＤヘッド５３は、帯電された感光体ドラム５１の表面に、画像データに基づいて選択的に光を照射して静電潜像を形成する露光装置である。現像ユニット５４は、感光体ドラム５１に形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像装置である。クリーニングブレード５６は、感光体ドラム５１に接触して配置され、感光体ドラム５１の表面に残留したトナーを除去するクリーニング装置である。なお、画像形成部１１〜１４は、互いに同様の構成を有しており、画像形成部１２〜１４の構成については説明を省略する。
【００１４】
画像形成部１１〜１４に用紙２５を供給するための構成として、画像形成装置１は、用紙２５を収容する給紙カセット２３と、給紙カセット２３から用紙２５を取り出す給紙ローラ３３と、給紙ローラ３３により取り出された用紙２５を画像形成部に向けて搬送する搬送ローラ３１とを有する。
【００１５】
また、画像形成装置１は、画像形成部１１〜１４により形成されたトナー像を用紙２５に転写するための転写ユニット２９を有する。転写ユニット２９の下流側には、用紙２５上に形成されたトナー像を熱および圧力により定着させる定着装置である定着ユニット３０が配置される。定着ユニット３０の下流側には、定着ユニット３０を通過した用紙２５を搬送し、排出部３４に排出する搬送ローラ３２が配置される。
【００１６】
図２は、転写ユニット２９の構成を示す平面図である。図１および図２を参照すると、転写ユニット２９は、ベルトユニット２８と、転写装置としての転写ローラ２６とを備える。ベルトユニット２８は、無端状のベルト２２と、ベルト２２が張架された駆動ローラ２０および従動ローラ（テンションローラ）２１と、クリーニングブレード２４と、クリーニングブレード２４とベルト２２を挟んで対向して配置されるサポートローラ２７とを含む。ベルト２２は、搬送ローラ３３からの用紙２５をその表面に担持するとともに、駆動ローラ２０の回転によって図１の矢印方向に移動し、画像形成部１１〜１４に沿って用紙２５を搬送する。転写ローラ２６は、画像形成部１１〜１４のそれぞれに対応して設けられ、対応する画像形成部の感光体ドラム５１とベルト２２を挟んで対向して配置される。転写ローラ２６は、対応する感光体ドラム５１上に形成されたトナー像を、ベルト２２に担持されて搬送される用紙２５に転写する。クリーニングブレード２４は、ベルト２２の表面に当接してベルト２２上の付着物を除去するクリーニング部材であり、具体的には、ベルト２２上に付着したトナーを掻き取りベルト２２をクリーニングする。
【００１７】
駆動ローラ２０および従動ローラ２１の片方または両方には、ベルト２２の側面部と係合してベルト２２の蛇行を矯正する蛇行防止ガイド２０ａ，２１ａが設けられてもよい。蛇行防止ガイドは、ベルト２２の片側部に設けられてもよいし、ベルト２２の両側部に設けられてもよい。図２の例では、従動ローラ２１のベルト２２の片側部のみに蛇行防止ガイド２１ａが設けられている。図２に示されるように、蛇行防止ガイドは、ベルト２２の側面部に当接する傾斜部を備えたフランジ状の部材であり、その傾斜部でベルト２２の側面部をガイドして横方向の移動を規制し、ベルト２２の蛇行を防止する。
【００１８】
なお、図１および図２には、ベルト２２が２つのローラで張架される構成が例示されているが、ベルト２２は、３つ以上のローラによって張架されてもよい。
【００１９】
［画像形成装置の動作］
以下、画像形成装置１の動作について、図１を参照しながら説明する。なお、図１における破線矢印は、用紙２５の搬送方向を示す。
【００２０】
画像形成部１１〜１４の各々において、感光体ドラム５１の表面は、電圧が印加された帯電ローラ５２により帯電される。続いて、感光体ドラム５１が矢印方向に回転することによって、帯電された感光体ドラム５１の表面は、ＬＥＤヘッド５３の付近に到達し、ＬＥＤヘッド５３によって露光され、感光体ドラム５１の表面に静電潜像が形成される。静電潜像は現像ユニット５４により現像され、感光体ドラム５１の表面にトナー像が形成される。
【００２１】
一方、給紙カセット２３に収納された用紙２５は、給紙ローラ３３によって給紙カセット２３から取り出され、搬送ローラ３１により、ベルト２２へ搬送される。用紙２５は、ベルト２２に保持されて搬送され、画像形成部１１〜１４を順に通過する。画像形成部１１〜１４の各々の感光体ドラム５１の表面上のトナー像は、感光体ドラム５１の回転により、転写ローラ２６およびベルト２２の付近に搬送され、電圧が印加されている転写ローラ２６とベルト２２によって用紙２５上に転写される。すなわち、用紙２５が画像形成部１１〜１４を通過する際、画像形成部１１〜１４の感光体ドラム５１上の各色のトナー像が用紙２５上に順次重ねて転写され、これにより用紙２５上にカラー画像が形成される。
【００２２】
続いて、表面にトナー像が形成された用紙２５は、ベルト２２の回転によって定着ユニット３０に搬送される。用紙２５上のトナー像は、定着ユニット３０により加圧および加熱されることにより、溶融し、用紙２５上に固定される。さらに、用紙２５は、搬送ローラ３２により、排出部３４に排出され、画像形成動作が終了する。この間、用紙２５が分離した後のベルト２２の表面は、クリーニングブレード２４により清掃され、ベルト２２上に残留したトナーやその他の異物が除去される。
【００２３】
［ベルトの構成］
図３は、ベルト２２の構成の一例を説明するための概略図である。図３の左側にはベルト２２の斜視図が示され、右側にはベルト２２の平面図が示されている。図４は、ベルト２２の表面部分の概略断面図である。以下、図３および図４を参照して、ベルト２２の構成について詳しく説明する。
【００２４】
ベルト２２の表面には、長期に安定したクリーニングを実現する等の観点より、凹凸が形成されている。具体的には、ベルト２２の表面には、当該表面の移動方向２２ａまたはベルト２２の回転軸方向２２ｂに対して傾斜する溝２２ｃが形成されている。溝２２ｃの方向（溝２２ｃが延びる方向）と移動方向２２ａとのなす角θａは０°＜θａ＜９０°の範囲にある。また、溝２２ｃの方向と回転軸方向２２ｂとのなす角θｂ（＝９０°−θａ）は０°＜θｂ＜９０°の範囲にある。ここで、θａは、溝２２ｃの方向と移動方向２２ａとのなす角のうち小さい方の角を示し、θｂは、溝２２ｃの方向と回転軸方向２２ｂとのなす角のうち小さい方の角を示す。なお、図３の例では、溝２２ｃは、移動方向２２ａに対して右側に傾斜しているが、移動方向２２ａに対して左側に傾斜していてもよい。右側に傾斜した溝を有するベルトと、同じ角度だけ左側に傾斜した溝を有するベルトとについて、後述する連続印刷試験を実施したところ、結果に有意差はなかった。右側にθａだけ傾斜した溝を有するベルトと、左側にθａだけ傾斜した溝を有するベルトとは、クリーニング性について互いに同等であると言える。
【００２５】
具体的には、ベルト２２の表面には、周期的な溝２２ｃ（または凹凸）が形成される。より具体的には、溝２２ｃは、当該溝２２ｃと直交する方向に所定の間隔で周期的に形成される。一つの態様では、溝２２ｃは、連続的に形成される。具体的には、図３に示されるように、溝２２ｃはベルト端部まで途切れることなく形成される。また、別の一態様では、溝２２ｃは、断続的に形成される。具体的には、図５に示されるように、溝のあるところとないところが交互になるように形成され、例えば、同程度の長さの溝が断続する。このように、溝がベルト端部まで連続せず、途中で途切れている形態であってもよい。上記いずれの態様においても、図３および図５に示されるように、溝２２ｃは、ベルト２２の表面を一方向から（例えば正面から）見た場合に複数の溝が互いに平行に並ぶように形成される。
【００２６】
上記所定の間隔、すなわち溝２２ｃ間の距離は、クリーニングブレードの当接状態や摺動状態の安定化等の観点より、０．１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、溝２２ｃの間隔は均一であるほど好ましい。具体的には、溝２２ｃ間の距離は、ＪＩＳ  Ｂ０６０１：１９９４に規定される凹凸の平均間隔Ｓｍで表すことができ、ベルト２２のＳｍは０．１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
【００２７】
なお、溝２２ｃの間隔や本数などの形態は、図３や図５では説明のために簡略化されており、図３や図５に示されるものに限定されない。また、溝２２ｃは、ある程度周期的に形成されていればよく、単位長さ当たりの溝２２ｃの本数（具体的には溝２２ｃと直交する方向における単位長さ当たりの溝２２ｃの本数）は、ベルト２２の位置によらず同じであってもよいし、位置によって異なってもよい。
【００２８】
ベルト２２の表面に形成される溝２２ｃの深さは、溝によるクリーニング不良を避ける等の観点より、２μｍ以下であることが好ましい。また、溝２２ｃの深さは、長期にわたって溝の効果を維持する等の観点より、０．１μｍ以上であることが好ましい。具体的には、溝２２ｃの深さは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１：１９９４に規定される最大高さＲｙで表すことができ、ベルト２２の最大高さＲｙは、０．１μｍ以上２μｍ以下であることが好ましい。
【００２９】
本実施の形態では、ベルト２２は、次の製造方法で製造される。ベルト材料の母材として、ポリアミドイミド（以下、ＰＡＩと称す）を使用し、導電性発現のために、カーボンブラックを適量配合し、Ｎ−メチルピロリドン（以下、ＮＭＰと称す）溶液中にて攪拌混合し、回転成型により、膜厚１００μｍ、内径φ１９８ｍｍの寸法に成型した後、２３０ｍｍの幅長に適宜切断することによって、ベルト２２が得られる。このとき、ベルト表面の凹凸の粗さや、溝２２ｃの深さ、θａまたはθｂの大きさなど、ベルト表面の形状は、回転成型の金型表面に溝を研磨により形成し、金型表面の形状をベルト表面に転写することにより得られる。例えば、ベルト２２上の溝２２ｃの深さは、金型表面の溝の深さを変更することにより調整される。
【００３０】
ただし、ベルト２２の製造方法は、上記に限定されない。例えば、ベルト表面に形成される凹凸は、回転成型時に金型面を転写する方法以外の方法で形成されてもよく、回転成型やディップ成型で成型したベルトの表面を研磨することにより形成されてもよい。また、ベルト２２は、単層である必要はなく、複数の層により構成されてもよい。このとき、ベルト表面に凹凸を形成する方法としては、先に示したように研磨して凹凸を形成する方法や、表面コートの際に刷毛目等で形成される凹凸を利用する方法がある。
【００３１】
また、ベルト２２の材料は、ＰＡＩに限定されず、耐久性や機械的特性の観点から、ベルト駆動時の張力変形が一定範囲であることが望ましく、また蛇行防止ガイド２０ａのような蛇行防止手段との摺動を繰り返し受けることによる、端部磨耗、端部オレ、ワレ等のダメージを受けにくい材料であることが望ましく、例えば、本実施の形態で使用するＰＡＩと同様に、ヤング率が２０００Ｍｐａ以上、好ましくは３０００Ｍｐａ以上である、ポリイミド（ＰＩ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、エチレン−四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等の樹脂、またはこれらを混合した樹脂系のものであってもよい。
【００３２】
また、ベルト２２を回転成型にて製造するにあたり、その溶媒は使用される材料によって適宜決定されるが、非プロトン性極性溶媒が良く用いられ、特にＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルスルホキシド、先に挙げたＮＭＰや、ピリジン、テトラメチレンスルホン、ジメチルテトラメチレンスルホン等が挙げられる。これらは単独で用いても良く、混合溶媒として使用しても良い。一方、ベルト２２を押出し成型にて製造する場合には、無溶剤にて成型が可能である。
【００３３】
また、カーボンブラックは、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が挙げられ、これらは単独使用することもでき、または複数種類のカーボンブラックを併用しても良い。これらの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、本実施の形態における画像形成装置に使用されるベルトには、特にチャンネルブラック、ファーネスブラックが、所定の抵抗を得るために好適に用いられ、その用途によっては、酸化処理、グラフト処理等の酸化劣化防止したものや、溶媒への分散性を向上させたものを用いると好ましい。カーボンブラックの含有量は、その目的に応じて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、本実施の形態における画像形成装置に使用されるベルトでは、その機械的強度等から、その樹脂固形分に対し、３〜４０重量％、より好ましくは３〜３０重量％である。
【００３４】
また、導電性を付加する手段としては、カーボンブラックの導電性を利用する手段に限定されず、ベルト基材に導電性樹脂を使用し、樹脂基材の持つ導電性を利用する手段を用いても良く、また、イオン導電化剤を添加してイオン導電性を持たせる手段を用いても良い。
【００３５】
［ベルトの評価］
上記実施の形態１の製造方法により、角度θｂおよび溝深さＲｙが異なるサンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．１７の１７種類のベルトを作製し、評価した。具体的には、作成した各ベルトを上記画像形成装置１にベルト２２として装着し、連続印刷試験を行い、各ベルトの評価を行った。なお、以下の説明では、ベルト２２や溝２２ｃ等の符号を適宜省略する。
【００３６】
この評価では、ＪＩＳ  Ｂ０６０１：１９９４に基づき、ベルトの溝間の間隔としてＳｍを計測し、ベルトの溝の深さとしてＲｙを計測した。具体的には、（株）キーエンス製のレーザー顕微鏡ＶＫ８５００を用いて、ベルトの表面形状の観察を行い、ベルト表面の溝２２ｃと直交する方向の粗さ曲線のＳｍおよびＲｙを計測した。レーザー顕微鏡では、表面の形態を観察しながら粗さの測定が可能であるため、ベルト表面に形成された溝（または凹凸線）と直交する線の線粗さを測定することが可能であり、ベルト表面に形成された凹凸形状を計測する手段として有効である。各ベルトの溝深さＲｙは表１に示される通りであり、各ベルトの溝間距離Ｓｍは３μｍであった。
【００３７】
連続印刷試験に用いるトナーとしては、主構成組成としてスチレンーアクリル共重合体を用い、乳化重合法によりパラフィンワックスを９重量部内包し、体積平均粒径７μｍで平均真球度０．９５のものを使用した。これは、転写効率向上、定着の離型剤レス、及びドット再現性や解像度に優れた現像を行なう事により、画像のシャープネス、高画像品位を得ることができることより選択した。
【００３８】
また、ベルトのクリーニング手段としては、ゴム硬度ＪＩＳ  Ａ８３°、厚さ１．５ｍｍのウレタンゴムにより形成されたクリーニングブレードであって、ベルトに対する線圧が４．３ｇ／ｍｍになるように設定されたものを用いた。これは、ウレタンゴム等の弾性材からなるブレード方式が、上記残留トナーや異物等を除去する機能に優れ、その構成が簡単かつコンパクトで低コストであるからである。また、ゴム材料としてウレタンゴムを用いたのは、高硬度でしかも弾性に富み、耐磨耗性、機械的強度、耐油性、耐オゾン性等に卓越しているからである。
【００３９】
連続印刷試験では、記録用紙としてＡ４サイズのＰＰＣ（Ｐｌａｉｎ  Ｐａｐｅｒ  Ｃｏｐｙ）用紙を用い、温度２３℃／湿度５０％ＲＨの環境下で、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４色の１％横帯パターンの両面連続印刷を、１００Ｋ枚実施した。この連続印刷試験では、クリーニングブレードがベルトの回転に巻き込まれてめくれる現象である「ブレードメクレ」、クリーニングブレードの鳴き（異音）、およびトナーがクリーニングブレードをすり抜け線状にベルト上に残存する現象である「トナーのすり抜け（クリーニング不良）」の発生の有無を評価した。ブレードメクレが発生した場合には、その時点で評価を終了した。また、トナーのすり抜けが発生した場合にも、その時点で評価を終了した。ブレードの鳴きが発生した場合には、評価を継続した。
【００４０】
表１および図６に評価結果を示す。
表１には、評価されたサンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．１７の１７種類のベルトについて、溝の傾斜角度θｂ、溝の深さＲｙ、評価結果、および総合判定が記されている。サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．３，Ｎｏ．１６〜Ｎｏ．１７の５つのベルトは、０°＜θｂ＜９０°を満たさず、比較例である。評価結果には、ブレードメクレおよびブレードの鳴きについての評価結果と、トナーのすり抜けについての評価結果とがある。
【００４１】
ブレードメクレおよびブレードの鳴きについての評価結果について、
白丸印「○」は、ブレードメクレもブレードの鳴きも発生しなかったことを示し、
白三角印「△」は、ブレードメクレは発生しなかったが、ブレードの鳴きが発生したことを示し、
バツ印「×」は、ブレードメクレが発生したことを示す。
【００４２】
また、トナーのすり抜けについての評価結果について、
白丸印「○」は、トナーのすり抜けが発生しなかったことを示し、
白三角印「△」は、トナーのすり抜けが発生したことを示す。
【００４３】
さらに、ブレードメクレ評価およびトナーすり抜け評価の総合判定について、
白丸印「○」は、ブレードメクレおよびブレードの鳴きが発生せず、且つ、トナーのすり抜けも発生しなかったことを示し、
白三角印「△」は、ブレードメクレおよびブレードの鳴きは発生しなかったが、トナーのすり抜けが発生したことを示し、
バツ印「×」は、ブレードの鳴きが発生し、且つ、トナーのすり抜けが発生したことを示し、
黒四角印「■」は、ブレードメクレが発生したことを示す。
【００４４】
図６は、横軸を角度θｂとし縦軸を溝深さＲｙとするマップに、サンプルＮｏ．２〜Ｎｏ．１７のベルトの総合判定をプロットしたものである。
【００４５】
【表１】
2013044878.tif 000003
【００４６】
評価結果より、ベルト表面に溝を形成することがブレードメクレの防止に効果的であることが分かった。また、溝をベルト表面の移動方向（または回転軸方向）に対して傾斜させることで、クリーニング性と耐ブレードメクレ性との両立が可能となることが分かった。
【００４７】
具体的には、比較例であるＮｏ．１のベルトでは、ブレードメクレが発生した。この結果は、ベルト表面に溝（または凹凸線）が存在しない場合、ベルト表面が平滑であり、ベルトとクリーニングブレードとの接触面積が大きいため、ベルトとクリーニングブレードとの摩擦力が大きく、ブレードのメクレが発生し易いことを示唆している。
【００４８】
比較例であるＮｏ．２およびＮｏ．３のベルトでは、ブレードの鳴きおよびトナーのすり抜けが発生した。これらのベルトでは、溝と回転軸方向とのなす角θｂが０°であり、ベルト表面の凹凸の凹部（溝）と凸部とがブレード稜線と平行であるため、ベルトの進行に伴って、ベルト上の凹凸、特に凸部にブレードが引っ掛かることでスティックスリップが起こり、ブレードの鳴きが発生したと考えられる。また、ブレードのスティックスリップにより、ブレードのベルトに対する線圧が不均一になり、トナーのすり抜けが発生したと考えられる。
【００４９】
また、比較例であるＮｏ．１６およびＮｏ．１７のベルトでは、初期にはブレードメクレやトナーのすり抜けは発生しなかったが、印字枚数を重ねると、トナーのすり抜けが発生した。評価終了後、実体顕微鏡にてブレードのベルトとの接点（稜線）を観察すると、局所的に摩耗した箇所や欠けている箇所が存在した。溝と回転軸方向とのなす角θｂが９０°であるため、ベルト表面上の凸部が、ブレードのエッジに対して常に同じ部分に接することとなり、ブレードに対して局所的に応力がかかり、ベルトの回転数の増加に伴って、局所的な摩耗やブレードの欠けが発生したと考えられる。そして、ベルト上に残存したトナーは、ブレードの局所的に摩耗した部位や欠けた部位からすり抜けたものであると考えられる。
【００５０】
ベルト表面に０°＜θｂ＜９０°を満たす傾斜した溝を有する本実施の形態に係るＮｏ．４〜Ｎｏ．１５のベルトでは、ブレードメクレおよびブレードの鳴きは発生せず、トナーのすり抜けも概ね発生しなかった。この結果と比較例Ｎｏ．１との比較から、ベルト表面に溝（または凹凸）を形成することにより、ベルトとクリーニングブレードとの接触面積を小さくすることができ、ベルトに対するクリーニングブレードの当接状態および摺動状態を安定化させることができ、クリーニングブレードのベルト回転に伴う巻き込みを防止することができると考えられる。また、比較例Ｎｏ．２およびＮｏ．３との比較から、θｂ＞０°とすることにより、ブレードがベルト上の凸部に引っ掛かることによるスティックスリップを抑制することができ、ベルトに対するクリーニングブレードの当接状態および摺動状態を安定化させることができ、ブレードの鳴きやトナーのすり抜けを防止することができると考えられる。また、比較例Ｎｏ．１６およびＮｏ．１７との比較から、θｂ＜９０°とすることにより、ベルトの凸部がブレードの特定の位置に常に接することを回避することができ、ブレードの局所的な摩耗や欠けを防止することができると考えられる。
【００５１】
Ｎｏ．６、Ｎｏ．１０、およびＮｏ．１５のベルトでは、トナーのすり抜けが発生した。これらのベルトでは、ベルト表面の溝にトナーが埋没していることが確認された。これらのベルトでは、ベルト上の溝が深い（２．９〜３．１μｍ）ため、トナーがブレードによって十分に掻き取れず、溝に埋没したものと考えられる。一方、本実施の形態に係る他のベルトでは、溝の深さは０．１〜２．０μｍと比較的浅く、トナーのすり抜けは発生しなかった。このことから、高いクリーニング性能を得る観点より、ベルト表面に形成される溝の深さは、２μｍ以下であることが好ましい。さらに、溝の深さが０．１μｍ未満である場合には、印刷枚数の増加につれて、ベルトの摩耗やトナーのワックス成分等の付着等によって、溝が消失してしまうことがある。このため、ブレードメクレやトナーのすり抜けを抑え、ベルトの寿命まで安定してベルトを走行させるためには、溝の深さを０．１μｍ以上とすることが望ましい。そのため、本例では、溝の深さＲｙが０．１μｍ以上のベルトについて評価を行った。
【００５２】
表１に示される評価結果より、スティックスリップによるブレードの鳴きおよびトナーのすり抜けを確実に防止する観点から、角度θｂは１５°以上であることが好ましい。また、局所的な摩耗によるトナーのすり抜けを確実に防止する観点から、角度θｂは８５°以下であることが好ましい。
【００５３】
図６において、太い実線で囲まれた矩形領域は、ブレードメクレ、ブレードの鳴き、およびトナーのすり抜けについて良好な結果が得られることが確認された領域を示す。図６より、好適な一態様では、角度θｂは１５°≦θｂ≦８５°の範囲にあり、且つ、溝の深さＲｙは０．１μｍ≦Ｒｙ≦２μｍの範囲にある。
【００５４】
［効果］
以上の通り、本実施の形態では、回転体（具体的にはベルト）の表面に、表面の移動方向に対して傾斜する溝が形成され、当該溝と表面の移動方向とのなす角θａが０°＜θａ＜９０°の範囲にある。これにより、本実施の形態によれば、長期にわたって安定して回転体のクリーニングを行うことが可能となる。具体的には、表面に溝を形成することにより、クリーニング部材と回転体との接触面積を小さくすることができ、回転体に対するクリーニング部材の当接状態または摺動状態を安定化させることができ、これにより安定したクリーニングを行うことができる。例えば、クリーニングブレードと回転体との摩擦力を低減させることができ、ブレードメクレを防止することができる。また、θａ＜９０°（θｂ＞０°）とすることにより、回転体表面の凸部とクリーニング部材との引っ掛かりを低減することができ、回転体に対するクリーニング部材の当接状態または摺動状態を安定化させることができ、これにより安定したクリーニングを行うことができる。例えば、クリーニングブレードの振動を抑えることができ、当該振動によるブレードの鳴きやトナーのすり抜けを防止することができる。さらに、θａ＞０°（θｂ＜９０°）とすることにより、回転体表面の凸部がクリーニング部材の特定の部分に常に接触することを避け、クリーニング部材の特定の部分の摩耗や劣化を防止することができ、これにより安定したクリーニングを行うことができる。例えば、クリーニングブレードの局所的な摩耗や劣化によるトナーのすり抜けを防止することができる。
【００５５】
一つの態様では、回転体の表面に形成される溝の深さは、２μｍ以下である。本態様によれば、高いクリーニング性能を得ることができる。具体的には、溝にトナーが埋没することによるクリーニング不良を防止することができる。
【００５６】
実施の形態２．
以下、実施の形態２における画像形成装置について説明する。本実施の形態における画像形成装置は、実施の形態１のものと殆ど同じであるので、以下の説明では、実施の形態１と同様の部分については説明を省略または簡略化し、実施の形態１と同一または対応する要素については同一の符号を付す。
【００５７】
ベルト２２の表面には、実施の形態１と同様に、溝２２ｃが形成される。本実施の形態では、さらに、ベルト２２は、その表面の臨界表面張力γｃが４２ｍＮ／ｍ以下となるように構成される。表面の臨界表面張力γｃは、例えば撥水剤の添加により調整される。
【００５８】
以下、本実施の形態２におけるベルトの評価について説明する。
表面離型性の異なるサンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．６の６種類のベルトを作製し、各ベルトを画像形成装置１にベルト２２として装着し、連続印刷試験を行い、各ベルトの評価を行った。なお、以下の説明では、ベルト２２や溝２２ｃ等の符号を適宜省略する。
【００５９】
具体的には、実施の形態１の製造方法により、表面に、θｂ＝８５°、Ｓｍ＝２．９μｍ、Ｒｙ＝１．０μｍである周期的な溝を有するＰＡＩ製の６つのベルトを作製した。このとき、ベルト表面の撥油性能を向上させるため、ＰＡＩ樹脂中にフルオロアルキル基を主鎖とする撥水剤を添加し、ベルト表面の離型性の調整を行い、表面離型性の異なる６種類のベルトを作製した。ここで、撥水剤の添加量が多いと離型性が高くなり、撥水剤の添加量が少ないと離型性は悪くなり樹脂特有の臨界表面張力γｃに近づく。ただし、添加剤を過剰に加えると、経時で添加剤が表面へブリードする現象が発生しやすく、ブリード物が感光体へ付着し、画像欠陥を引き起こすことがある。このため、離型性を高くする際には、撥水剤の添加量に十分留意する必要がある。
【００６０】
各ベルトの表面の離型性は、Ｚｉｓｍａｎ法から求めた臨界表面張力γｃによって評価した。一般的に、測定対象の固体表面に液体を滴下した場合、固体表面よりも液体の表面張力が大きければ、液体はその液滴を保ち、逆に固体表面よりも液体の表面張力が小さければ、液滴はよく広がって濡れる状態となる。Ｚｉｓｍａｎ法では、表面張力が異なる数種類の液体について固体表面に対する接触角を測定し、各液体の接触角の余弦を各液体の表面張力に対してプロットすると直線が得られる。そして、この直線上で余弦が１（完全に濡れた状態）となるときの表面張力を、測定対象の固体表面の臨界表面張力γｃとして求める。臨界表面張力γｃが小さいほど離型性が高い表面であると言える。本例では、ｎ−ドデカン（２５．０ｍＮ／ｍ）、ジヨードメタン（５０．８ｍＮ／ｍ）、純水（７２．８ｍＮ／ｍ）の３種類の液体について、ベルト表面に対する接触角θを測定し、得られた各液体の接触角θの余弦ｃｏｓθを、各液体の表面張力γに対してプロットして図７に示されるようなＺｉｓｍａｎプロットを作成し、ベルト表面の臨界表面張力γｃを算出した。具体的には、Ｚｉｓｍａｎプロットの近似直線Ｌ１と、ｃｏｓθ＝１の直線Ｌ２との交点における表面張力の値を臨界表面張力γｃとして求めた。上記接触角θの測定は、協和界面科学（株）社製接触角計ＣＡ−Ｘ型を用いて、温度２５℃／湿度５０％ＲＨ環境下で行われた。なお、臨界表面張力が大きく、表面張力の小さな液体、特にｎ−ドデカンの接触角を測定できない（液滴が形成されず、完全に濡れてしまう）ベルトについては、ジヨードメタンおよび純水の接触角の測定結果から臨界表面張力γｃを算出した。
【００６１】
連続印刷試験では、実施の形態１と同じトナー、クリーニングブレード、および記録用紙を用い、ＨＨ環境（温度２８℃／湿度８０％ＲＨ）で、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４色の２５％横帯パターンの両面連続印刷を、１００Ｋ枚実施し、ブレードメクレの発生の有無を評価した。続いて、評価対象のベルトが装着された画像形成装置をＨＨ環境からＬＬ環境（温度１０℃／湿度２０％ＲＨ）に移動させ、電源ＯＦＦの状態でＬＬ環境下に静置し、４８時間後に画像形成装置の電源を入れ、起動直後のイニシャル動作時（ベルトの回転時）に、異音（ブレードのビビリ音）が発生するかどうかを調査した。
【００６２】
表２に評価結果を示す。
表２には、評価されたサンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．６の６種類のベルトについて、溝の傾斜角度θｂ、溝の間隔Ｓｍ、溝の深さＲｙ、臨界表面張力γｃ、および評価結果が記されている。サンプルＮｏ．６のベルトは、臨界表面張力γｃが４２ｍＮ／ｍより大きく、比較例である。評価結果には、ブレードメクレについての評価結果と、異音についての評価結果とがある。
【００６３】
ブレードメクレの評価結果について、
白丸印「○」は、ブレードメクレが発生しなかったことを示し、
バツ印「×」は、ブレードメクレが発生したことを示す。
【００６４】
また、異音（ブレードのビビリ音）の評価について、
白丸印「○」は、異音が発生しなかったことを示し、
バツ印「×」は、異音が発生したことを示す。
【００６５】
【表２】
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【００６６】
表２に示されるように、評価の結果、ブレードメクレは確認されなかった。これは、ベルト表面に凹凸形状が形成されているためと考えられる。
【００６７】
しかし、Ｎｏ．６のベルトでは、ＬＬ環境での異音評価において、ブレード当接部位から異音が発生した。これは、ベルトの臨界表面張力γｃが４７ｍＮ／ｍと大きく、離型性が乏しいためであると考えられる。離型性が乏しいと、トナー由来のワックス成分がベルトに付着しやすくなると同時に、付着したワックス成分を掻き取りにくくなるため、印刷枚数の増加につれて、ベルト表面にワックス成分が堆積してしまう。また、低温のＬＬ環境化では、堆積したワックス成分が固着し、ブレードとベルトとの摩擦力を高めるため、ベルトの駆動に伴って異音が発生してしまうと考えられる。また、ＬＬ環境では、ベルト表面に付着したワックス成分が凹凸形状の凹部（溝）に堆積および固着してしまうため、ベルト表面が平滑になってしまい、ブレードとベルトとの摩擦力が増大し、異音の発生が誘引されると考えられる。
【００６８】
一方、臨界表面張力γｃが４２ｍＮ／ｍ以下であり比較的小さいＮｏ．１〜Ｎｏ．５のベルトについては、異音は発生しなかった。これらのベルトでは、離型性が高く、ＨＨ環境においてもワックス成分が付着し難く、且つ、付着したワックス成分を掻き取りやすいため、ワックス成分がベルト表面に堆積せず、ＬＬ環境においても異音が発生しなかったものと考えられる。
【００６９】
以上の結果より、ベルト表面の臨界表面張力γｃは４２ｍＮ／ｍ以下であることが好ましく、さらに、ベルトに対するブレードの滑り性向上の観点から、臨界表面張力γｃは小さいほど好ましい。
【００７０】
固体表面の臨界表面張力γｃとは、表面張力がγｌの液体を固体表面に滴下し液滴が形成されたときに、その液滴と固体表面とのなす角が０°となった場合に、γｃ＝γｌとなることを示している。すなわち、γｃは、理論上０よりも大きい。しかし、測定する固体の表面形状や、測定する液体と固体とのＳＰ値（溶解度パラメータ）の関係によっては、γｃが計算上０を下回ることがある。しかし、固体表面のγｃが計算上０を下回る場合、当該固体表面の臨界表面張力が小さいことは明らかである。具体的には、上記３種類の液体を用いて測定および算出されるベルト表面の臨界表面張力γｃは、計算上０を下回る場合も含めて、小さいほど離型性が高いことを示し、小さいほど異音に対して好ましい。
【００７１】
以上説明した本実施の形態２によれば、上記実施の形態１の効果の他に、以下の効果が得られ得る。
本実施の形態では、回転体（具体的にはベルト）の表面の臨界表面張力が４２ｍＮ／ｍ以下とされる。これにより、本実施の形態によれば、トナー由来成分などの回転体表面への付着を抑制することができる。これにより、長期にわたって安定して回転体のクリーニングを行うことが可能となる。例えば、使用環境によらず、長期にわたって異音が発生することなく、安定してベルトを走行させることが可能になる。
【００７２】
なお、本発明は、上記実施の形態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内において種々の態様で実施することができる。例えば、上記の説明では、図１に示される画像形成装置（カラープリンタ）を例示したが、本発明は、他のタイプのプリンタ、複写機、ファクシミリ装置等、他の画像形成装置に適用されてもよい。また、上記の説明では、記録媒体を担持して搬送する回転体（ベルト）を例示したが、本発明は、画像形成装置用の他の回転体に適用されてもよく、例えば、感光体からトナー像が転写され、トナー像を担持して搬送する中間転写体に適用されてもよい。また、回転体は、無端状のベルトに限られず、無端状の部材であればよく、例えばドラムでもよい。したがって、例えば、実施の形態１に例示された転写ユニットの代わりに、中間転写ドラムと、当該中間転写ドラム上に現像剤像を転写する１次転写装置と、中間転写ドラム上の現像剤像を記録媒体に転写する２次転写装置と、中間転写ドラム上の付着物を除去するクリーニング部材とを有する転写ユニットが用いられてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１  画像形成装置、  １１〜１４  画像形成部、  ２２  ベルト、  ２２ａ  表面の移動方向、  ２２ｂ  回転軸方向、  ２２ｃ  溝、  ２４  クリーニングブレード、  ２６  転写ローラ、  ２９  転写ユニット。
【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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