(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａ：潜像担持体に形成された画像を転写材に転写する電子写真方式の画像形成装置に用いられる、熱可塑性樹脂を含有しているベルト状転写部材であって、
Ｂ：体積抵抗率が１×１０６Ω・ｃｍ〜８×１０１３Ω・ｃｍであり、
Ｃ：エーテル基及びアミド基を有する帯電防止樹脂を抵抗制御剤として含有し、
Ｄ：かつ該ベルト状転写部材の水溶性成分量が０．８質量％以下である
ことを特徴とするベルト状転写部材。
【請求項２】
前記水溶性成分量が０．２１質量％以下である請求項１に記載のベルト状転写部材。
【請求項３】
前記熱可塑性樹脂がポリフッ化ビニリデンである請求項１又は２に記載のベルト状転写部材。
【請求項４】
前記体積抵抗率が、３×１０１０Ω・ｃｍ以上４×１０１３Ω・ｃｍ以下である請求項１〜３のいずれかに記載のベルト状転写部材。
【請求項５】
前記帯電防止樹脂が、水洗により予め水溶性成分を除去されたものである請求項１〜４のいずれかに記載のベルト状転写部材。
【請求項６】
前記ベルト状転写部材が、更にエポキシシランカップリング剤を含有している請求項１〜５のいずれかに記載のベルト状転写部材。
【請求項７】
請求項１に記載のベルト状転写部材の製造方法であって、
エーテル基及びアミド基を有する帯電防止樹脂を水洗する工程と、
該水洗した帯電防止樹脂と熱可塑性樹脂とを溶融混練して得たベルト成形用コンパウンドを溶融押し出しして筒状フィルムを成形する工程と、
を有することを特徴とするベルト状転写部材の製造方法。
【請求項８】
潜像担持体に形成された潜画像を現像剤で顕在化し、得られた画像をベルト状転写部材を用いて転写材に転写する電子写真方式の画像形成装置において、該ベルト状転写部材が請求項１〜６のいずれかに記載のベルト状転写部材であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記ベルト状転写部材が中間転写ベルトであり、前記画像形成装置が、潜像担持体上に現像された画像を中間転写ベルトに一旦転写する一次転写工程と中間転写ベルトから該画像を転写材に転写する二次転写工程とを有し、二次転写後に中間転写ベルトに残留した現像剤を一次転写時の該現像剤の極性と逆の極性に帯電させ、中間転写ベルト上から一次転写と同時に潜像担持体に戻す機構を有する請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記ベルト状部材が転写搬送ベルトであり、前記画像形成装置が、
転写材を該転写搬送ベルトで支持、搬送しつつ、前記潜像担持体と該転写材を接触させて電圧を印加し、該潜像担持上の画像を該転写材に転写する請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
画像形成装置に着脱可能に構成され、且つ画像形成装置に装着された状態において、潜像担持体上に形成された潜画像を現像剤で顕在化し、得られた画像を中間転写ベルトに一次転写バイアスの印加下で一次転写し、該中間転写ベルトに一次転写された画像を二次転写バイアスの印加下で転写材に二次転写し、更に該二次転写後に該中間転写ベルトに残留している現像剤を一次転写時とは逆の極性に帯電させることで、中間転写ベルトから該潜像担持体に静電的に転写させて該中間転写ベルトのクリーニングを行うものである中間転写ベルト−潜像担持体一体型カートリッジであって、
該中間転写ベルトと、該潜像担持体と、二次転写後に該中間転写ベルトに残留している現像剤を一次転写時の現像剤の極性とは逆の極性に帯電させる手段とが一体に、且つ該潜像担持体と該手段とが、該中間転写ベルトに当接するように保持されており、また該中間転写ベルトは、請求項１〜６のいずれかに記載のベルト状転写部材であることを特徴とする中間転写ベルト−潜像担持体一体型カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やレーザープリンター等の電子写真方式の画像形成装置、該装置に用いられるベルト状転写部材及びその製造方法、並びに中間転写ベルト−潜像担持体一体型カートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
中間転写ベルト、転写搬送ベルト等のベルト状転写部材を使用した画像形成装置は、フル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フル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フルカラー画像形成装置や多色画像形成装置、又はフル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。また、モノクロ画像形成装置であっても転写搬送ベルトはプリント速度を向上させる手段として有効である。
【０００３】
例えば、中間転写ベルト等を用いた画像形成装置を有するフル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転写材を張り付け、又は吸着し、そこへ潜像担持体（以下感光体）から画像を転写する画像形成装置を有したフルカラー電子写真装置、例えば特開昭６３−３０１９６０号公報中で述べられている転写装置と比較すると、転写材に加工（例えば、グリッパーに把持する、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、薄い紙（４０ｇ／ｍ2紙）から厚い紙（２００ｇ／ｍ2紙）まで、幅の広狭、長さの長短、あるいは厚さの厚薄によらず、多種多様な転写材から選択することができるという利点を有している。
【０００４】
更に、色数に応じた複数の感光体を配置し、１パスで各色の画像を連続転写して色を重ね合わせる方式ではプリント速度を大幅に向上する手段として有効である。この方式は、転写搬送ベルトと中間転写ベルトの両方の手段が可能である。
【０００５】
また、中間転写ベルトの場合は中間転写ドラムのような剛体のシリンダーを用いる場合と比較して画像形成装置内部に配置する際の自由度が増して、スペースの有効利用による装置本体の小型化やコストダウンを行うことができる。
【０００６】
しかし、これらのベルト状転写部材は使用する目的に応じて様々な特性を満たすことが必要であり、解決すべき問題も多い。近年は電子写真装置本体の潜像形成や現像技術が進歩し、ベルト状転写部材も更に高く安定した性能を求められるようになっている。特に、中間転写ベルトや転写搬送ベルトで重要な特性である抵抗値の調整とその均一化が挙げられる。抵抗を調整するためには何らかの抵抗制御物質をベルト状転写部材内に混合する手段が使われるが、抵抗の均一化を考慮した場合はカーボンブラックや導電性金属酸化物粒子等の導電性フィラーだと粒子の凝集や分散の不均一に起因する抵抗ムラが発生し易い。特に、粒子の凝集物は凝集物が５０μｍ以下であってもその部位の転写電界に大きな影響を与え、凝集物の大きさの数倍から十倍以上の範囲で斑点状の色抜け等の画像異常を起すと場合がある。更に、凝集物が大きい場合は電圧の印加により絶縁破壊を生じ、発煙が発生したりベルトに穴があく等の重大な欠陥を起すこともある。このため、導電性フィラーの使用に際しては添加量の低減や分散手段の改善が課題となっている。一方で界面活性剤や帯電防止樹脂等の所謂イオン導電剤は抵抗の均一性は高いが、時間の経過や高温高湿環境下でベルトの表面に染み出し、周囲の部材に付着して各種の問題を引き起こす場合がある。
【０００７】
特に、メンテナンス性を考慮して交換を容易に行えるように感光体と中間転写ベルトを一体化した感光体−中間転写ベルトカートリッジの場合は、本体を設置した際に中間転写ベルトをセットする場合と異なり問題が生じ易い。それは、中間転写ベルトと感光体が一体となった状態で長時間様々な環境に放置されることに起因することが多い。例えば、中間転写ベルトから前述のイオン導電剤が染み出し、感光体に付着すると、帯電電位が低下したり、電荷の移動に影響を生じて感度特性に差異を生じ、プリント時に周囲との濃度差を生じて異常画像となる。
最も重大な問題は、中間転写ベルトから染み出ししてきた物質により、感光層に割れが発生する場合である。このような感光層の割れは感光層の中で最も厚さのある層で顕著であり、積層感光体の場合は電荷輸送層で発生し易い。
【０００８】
このような現象は特に高温環境ほど促進されることが判っており、湿度についても高湿ほど悪影響がでる傾向にある。従って、中間転写ベルト感光体一体カートリッジには流通段階で受ける温度や湿度の影響も考慮した設計が必要となる。
【０００９】
また、近年のユーザー層の拡大により、複写機やプリンターが使用される環境が拡大し、短時間の温湿度の変動も考慮する必要となってきた。急激な温湿度の変動による画像不良は、高温高湿下での使用を想定した設計を行っていたとしても発生することがあるため、注意が必要である。
【００１０】
更に、画像形成装置の技術が進歩し、デジタル現像方式のプリンターや複写機では露光スポット径の小サイズ化や高密度化により６００ｄｐｉ以上の微細で緻密な画素の現像が可能になり、それに加えて精密な電界の制御等で高品位の画像が得られるようになってきている。その結果、従来は問題にならなかった感光体や中間転写ベルトの軽度の異常でも画質に影響する場合があり、この問題の改善は重要な課題である。
【００１１】
以上のようにベルト状転写部材を使用した画像形成装置において様々な課題を完全に解決した画像形成装置は未だ得られていない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、画像抜けや濃度ムラの無い高画質が得られ、長期間の輸送や短期間に環境が変動しても良好な画像が得られる画像形成装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の別の目的は、上記画像形成装置に用いられるベルト状転写部材及びその製造方法、並びに中間転写ベルト−潜像担持体一体型カートリッジを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に従って、Ａ：潜像担持体に形成された画像を転写材に転写する電子写真方式の画像形成装置に用いられる、熱可塑性樹脂を含有しているベルト状転写部材であって、
Ｂ：体積抵抗率が１×１０６Ω・ｃｍ〜８×１０１３Ω・ｃｍであり、
Ｃ：エーテル基及びアミド基を有する帯電防止樹脂を抵抗制御剤として含有し、
Ｄ：かつ該ベルト状転写部材の水溶性成分量が０．８質量％以下であることを特徴とするベルト状転写部材が提供される。
また、本発明に従って、上記ベルト状転写部材の製造方法であって、
エーテル基及びアミド基を有する帯電防止樹脂を水洗する工程と、
該水洗した帯電防止樹脂と熱可塑性樹脂とを溶融混練して得たベルト成形用コンパウンドを溶融押し出しして筒状フィルムを成形する工程と、
を有することを特徴とするベルト状転写部材の製造方法が提供される。
また、本発明に従って、潜像担持体に形成された潜画像を現像剤で顕在化し、得られた画像をベルト状転写部材を用いて転写材に転写する電子写真方式の画像形成装置において、該ベルト状転写部材が上記ベルト状転写部材であることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００１５】
また、本発明に従って、画像形成装置に着脱可能に構成され、且つ画像形成装置に装着された状態において、潜像担持体上に形成された潜画像を現像剤で顕在化し、得られた画像を中間転写ベルトに一次転写バイアスの印加下で一次転写し、該中間転写ベルトに一次転写された画像を二次転写バイアスの印加下で転写材に二次転写し、更に該二次転写後に該中間転写ベルトに残留している現像剤を一次転写時とは逆の極性に帯電させることで、中間転写ベルトから該潜像担持体に静電的に転写させて該中間転写ベルトのクリーニングを行うものである中間転写ベルト−潜像担持体一体型カートリッジであって、
該中間転写ベルトと、該潜像担持体と、二次転写後に該中間転写ベルトに残留している現像剤を一次転写時の現像剤の極性とは逆の極性に帯電させる手段とが一体に、且つ該潜像担持体と該手段とが、該中間転写ベルトに当接するように保持されており、また該中間転写ベルトは、上記ベルト状転写部材であることを特徴とする中間転写ベルト−潜像担持体一体型カートリッジが提供される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
本発明では、抵抗制御剤として低分子量の金属塩や界面活性剤等の所謂固体電解質をベルト基体の樹脂中に分散したり、親水性樹脂や帯電防止樹脂、導電性樹脂等と呼ばれる低抵抗の熱可塑性樹脂を主バインダーに練り込む等によって、抵抗を調整する方法を主に行う。この手段によれば、カーボンブラックや導電性金属酸化物、金属粉等の導電性フィラーのように粒子レベルの凝集や偏りが発生することは無く、抵抗ムラや絶縁破壊の発生を抑制することができる。更に、その上で抵抗値の調整と環境で導電剤等の染み出しが生じないように各種の手段を取っている。ベルトの抵抗が８×１０１３Ω・ｃｍより高いと転写に高い印加電圧必要になり、電源が大型化したり、転写電流の不足によって転写効率が低下する等の問題が発生する。また、１×１０６Ω・ｃｍより低い場合にも十分な転写電圧がかからず転写性能が低下する。更に、ベルトの水溶性成分量が０．８質量％以下であることが必要である。水溶性成分は帯電防止樹脂の低分子量成分や水溶性官能基の集中している成分であったり、界面活性剤や各種金属塩で特にベルトの主バインダーと相溶しにくいものである。これらは、高温高湿下の長期保存や急激な湿度の変動でベルト表面に染み出し、感光体に付着して、感光体の部分的な抵抗低下を引き起こす原因物質となる。
【００１８】
更に、画像形成装置やカートリッジの小型化とコストダウンのため、中間転写ベルトのクリーニング機構は二次転写残トナーを逆極性に帯電させて、一次転写時に同時に感光体に戻す一次転写同時クリーニング方式を用いる方が好ましい。
具体的には、中間転写ベルト上に離接可能に配置したクリーニングローラー等の帯電部材に電圧を印加して二次転写残トナーに一次転写時と逆極性の電荷を与え、つづく一時転写部において一次転写電界により感光体に戻す手段である。トナーを逆極性に帯電する手段は、ブレードやコロナ帯電器等を用いてもよい。中間転写ベルト上から感光体に戻されたトナーは、クリーニングブレード等の感光体のクリーニング機構で除去される。この方式によれば、感光体と中間転写ベルト双方にクリーニングブレード等を配置し、廃トナーの送り機構や容器を設置する方式に比べ、装置本体やカートリッジの小型化と低コスト化に大きな効果がある。
【００１９】
以下に本発明の実施形態について一例を示すが、必ずしもこれに限定されるものでは無い。
【００２０】
成形方法はシームレスベルトの製造が可能で、かつ製造効率が高くてコストを抑制できる製造方法が好ましい。その手段として環状ダイスからの連続溶融押し出しし、その後、必要な長さに切断してベルトを製造する方法が挙げられる。
【００２１】
例えば、インフレーション成形が好適である。インフレーション成形は１種のダイスから直径の異なる複数のサイズの押し出しが可能で、多機種に展開する際の設備投資が低減でき、生産効率も向上する等のメリットがある。更に、押し出し時に溶融状態で膨張させる際に、厚い部分が選択的に周方向に延伸されて薄くなるため、通常の押し出し成形より厚さムラが低減するという利点もある。
【００２２】
また、別の製造手段としてＴダイスよりシート成形した後、所望の長さに切断して、端部を接合し、ベルト化する製造方法がある。この方法では膜厚の均一性が高く、更に二軸延伸装置を使用することができるため、フィルムの機械強度向上ができる等利点も多い。
【００２３】
本発明におけるベルト状転写部材の厚さは４０μｍ〜３００μｍの範囲が好ましい。４０μｍ未満では成形安定性に欠け、厚さムラを生じ易く、耐久強度も不十分で、ベルトの破断や割れが発生する場合がある。一方で３００μｍを超えると材料が増えコストが高くなる上に、電子写真装置本体に組み込んだ際に張架軸の内面と外面の周速差が大きくなり、中間転写ベルトとして使用した場合には外面の収縮による画像飛び散り等の問題が発生し易い。更に、屈曲耐久性の低下やベルトの剛性が高くなり過ぎて駆動トルクが増大し、本体の大型化やコスト増加を招くと行った問題を生じることがある。
【００２４】
図５に本発明のベルト状転写部材の成型装置一例を示す。本装置は基本的には、押し出し機、押し出しダイス及び気体吹き込み装置より成る。
【００２５】
まず、成型用樹脂、導電剤、添加剤等を所望の処方に基づき、予め予備混合後、混練分散をせしめた成型用原料を押し出し機１００に具備したホッパー１０２に投入する。押し出し機１００は、成型用原料が、後工程でのベルト成型が可能となる溶融粘度となり、また原料相互が均一分散するように、設定温度及び押し出し機のスクリュー構成は選択される。成型用原料は、押し出し機１００中で溶融混練され溶融体となり環状ダイス１０３に入る。環状ダイス１０３は気体導入路１０４が配設されており、気体導入路１０４より空気が環状ダイス１０３の中央に吹き込まれることによりダイス１０３を通過した溶融体は径方向に拡大膨張し、筒状フィルム１１０となる。
【００２６】
この時吹き込まれる気体は、空気以外に窒素、二酸化炭素又はアルゴン等が選択することができる。膨張した成型体は、外部冷却リング１０５により冷却されつつ上方向に引き上げられる。通常、インフレーション装置では安定板１０６でチューブを左右から押し潰して、シート状に折り畳み、ピンチローラー１０７で内部のエアーが抜けないように挟持して一定速度で引き取る方法がとられる。次いで、引き取られたフィルムをカット装置１０８で切断し、所望の大きさの筒状フィルムを得る。次に、この筒状フィルムを金属等で作られた円筒状の型に被せて加熱することで、寸法の微調整やフィルムについた折り目を除去することができる。この後、必要に応じて補強部材や回転ガイド部材、位置検知部材の取り付けや精密カットを行ってベルト状転写部材を製造する。
【００２７】
また、説明は単層ベルトに関してであったが、２層の場合は図６に示されるように更に押し出し機１０１を追加配置し、押し出し機１００の混練溶融体と同時に２層用の環状ダイス１０３へ、押し出し機１１０の混練溶融体を送り込み、２層同時に拡大膨張させ２層ベルトを得ることができる。
【００２８】
もちろん３層以上の時は、層数に応じ相応に押し出し機を準備すればよい。このように単層のみならず、多層構成のベルト状転写部材を一段工程で、かつ短時間に寸法精度良く、成形することが可能である。この短時間成型が可能ということは、量生産及び低コスト生産が可能であることを十分示唆するものである。
【００２９】
本発明における環状ダイスと成形された円筒状フィルムの厚さ比は、環状ダイスのギャップ（スリット）の幅に対して成形された円筒状フィルムの厚さの比較であり、前者に対して後者は１／３以下であることが好ましく、更に好ましくは１／５以下である。
【００３０】
同様に環状ダイスと成形された円筒状フィルムの直径の比率とは、環状ダイス１０３のダイスリットの外形に対して、筒状フィルム１１０の外径の比をパーセントで表すもので、５０％〜４００％の範囲が好ましい。
【００３１】
これらは材料の延伸状態を現すものであり、厚さ比が１／３より大きい場合は延伸が不十分で強度の低下や抵抗及び厚さのムラ等の不具合が生じることがある。一方で外形が４００％を超える場合や５０％未満の場合では過剰に延伸されており、成型安定性が低下したり本発明に必要な厚さを確保することが難しくなる。
【００３２】
次に、この筒状フィルムに表面平滑性や寸法を調整したり、成形の際にフィルムについた折り目を除去する等の目的で型を使用した加工を行ってもよい。
【００３３】
具体的には加熱熱膨張率の異なる材料で作られた直径の異なる一組の円筒型を使用する方法がある。小径の円筒型（内型）の熱膨張率は大径の円筒型（外型）の熱膨張率より大きくなるようにし、この内型に成形した筒状フィルムを被せた後、その内型を外型内に挿入して、内型と外型で筒状フィルムを挟み込むようにする。この際、内型は筒状フィルムよりやや大きく設計し、フィルムを延ばしつつ被せる方が好ましい。型の間のギャップは、加熱する温度と内型・外型の熱膨張率の差及び必要とされる圧力で計算して求める。内型、筒状フィルム、外型の順でセットされた型を樹脂の軟化点温度付近まで加熱する。加熱により熱膨張率の大きい内型は外型より膨張し、筒状フィルム全面に均一な圧力がかかる。この時、軟化点付近に達した樹脂フィルムの表円は平滑に加工した外型内面に押し付けられ、樹脂フィルム表面の平滑性が向上する。その後、冷却してフィルムを型から外すことで平滑な表面性を得ることができる。
【００３４】
また、上記の内型のみを使用して成形したフィルムを被せて加熱する方法でも折り目の除去や寸法の微調整は行うことができる。
【００３５】
この後、必要に応じて補強部材やガイド部材、位置検知部材の取り付けや精密カットを行ってベルト状転写部材を製造する。
【００３６】
本発明のベルトに用いられる成型用原料のうちの主たる材料である熱可塑性樹脂は本発明の特性を満たしていれば特に制約は無いが、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のオレフィン系樹脂やポリスチレン系樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート、ポリサルホンやポリエーテルサルホン及びポリフェニレンサルファイド等の硫黄含有樹脂、ポリフッ化ビニリデンやポリエチレン−四フッ化エチレン共重合体等のフッ素含有樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、ポリ塩化ビニリデン、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、変性ポリフェニレンオキサイド樹脂等やこれらの各種変性樹脂や共重合体を１種類あるいは２種類以上を使用することができる。ただし、上記材料に限定されるものではない。
【００３７】
次に、本発明のベルト状転写部材の電気抵抗値を調節するために抵抗制御剤を含有する。ここで必要なのは、主となる熱可塑性樹脂に良好に相溶が可能な材料である。主となる熱可塑性樹脂に相溶又は溶融し難い材料はすぐにベルト表面に析出し、問題を引き起こす原因となる。熱可塑性の帯電防止樹脂類で一見ブレンドされたように見えても、分散状態が不十分である場合は水溶性成分量が大幅に増大し、高温高湿下で感光体やその他部材の汚染を引き起こし、問題となる。従って、本発明における水溶性成分量を達成する手段としては特に限定されるものではないが、基本となる樹脂材料と抵抗調整剤のそれぞれの特性を十分考慮して選択し、更に材料の分散条件や成形時する際の温度、吐出量等を適正化することが必要である。
【００３８】
また、抵抗調整剤の水溶性成分を積極的に除去する手段も有効である。帯電防止樹脂等の高分子材料はその組成や分子量に分布をもっており、特に水溶性が高い成分が混入している場合がある。これらの水溶性成分を除去する手段は例えば、帯電防止樹脂を水中に浸漬、攪拌して水溶性の部位を予め除去しておく方法や、ベルトの材料を混練する際にカップリング剤等の反応性添加材を添加して低分子量成分の極性官能基と反応させて固定化し、染み出し難くする方法等もある。
【００３９】
材料を分散する手段は、通常の方法が使用できるが、二軸押し出し機は高いせん断力が得られるため好適である。
【００４０】
次に、本発明のベルトが用いられる電子写真装置の一例を示す。
【００４１】
図１は電子写真プロセスを利用したフル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。
【００４２】
第１の画像担持体として繰り返し使用される回転ドラム型の電子写真感光体（以下感光ドラムと記す）１は、矢示方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。
【００４３】
感光ドラム１は回転過程で、一次帯電器２により所定の極性・電位に一様に帯電処理される。３２は一次帯電器の電源であり、ここでは直流に交流を重畳して印加しているが、直流のみでもよい。次いで不図示の露光手段３（フルカラー原稿画像の色分解・露光光学系、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザービームを出力するレーザースキャナによる走査露光系等）による画像露光を受けることにより目的のフルカラー画像の第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。
【００４４】
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色であるイエロートナーＹにより現像される。この時、第２〜第４の現像器（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）の各現像器は作動−オフになっていて感光ドラム１には作用せず、上記第１色のイエロートナー画像は上記第２〜第４の現像器により影響を受けない。
【００４５】
中間転写ベルト５は、矢印方向に感光ドラム１と同じ周速度をもって回転駆動されている。
【００４６】
感光ドラム１上に形成担持された上記第１色のイエロートナー画像が、感光ドラム１と中間転写ベルト５とのニップ部を通過する過程で、一次転写ローラー６から中間転写ベルト５に印加される一次転写バイアスにより形成される電界により、中間転写ベルト５の外周面に順次一次転写されて行く。
【００４７】
中間転写ベルト５に対応する第一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。
【００４８】
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５上に重ね合わせて転写され、目的のフルカラー画像に対応した合成フルカラートナー画像が形成される。
【００４９】
二次転写ローラー７は、二次転写対向ローラー８に対応し平行に軸受させて中間転写ベルト５の下面部に離間可能な状態に配設してある。
【００５０】
感光ドラム１から中間転写ベルト５への第１〜第４色のトナー画像の順次重畳転写のための一次転写バイアスは、トナーとは逆極性（＋）でバイアス電源３０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。
【００５１】
感光ドラム１から中間転写ベルト５への第１〜第３色のトナー画像の一次転写工程において、二次転写ローラー７は中間転写ベルト５から離間させることも可能である。
【００５２】
中間転写ベルト５上に転写された合成フルカラートナー画像の第２の画像担持体である転写材Ｐへの転写は、二次転写ローラー７が中間転写ベルト５に当接されると共に、給紙ローラー１１から転写材ガイド１０を通って、中間転写ベルト５と二次転写ローラー７との当接ニップに所定のタイミングで転写材Ｐが給送され、二次転写バイアスが電源３１から二次転写ローラー７に印加される。この二次転写バイアスにより中間転写ベルト５から第２の画像担持体である転写材Ｐへ合成フルカラートナー画像が二次転写される。トナー画像の転写を受けた転写材Ｐは、定着器１５へ導入され加熱定着される。
【００５３】
転写材Ｐへの画像転写終了後、中間転写ベルト５には離接自在に配置されたクリーニング用帯電部材９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、転写材Ｐに転写されずに中間転写ベルト５上に残留している転写残トナーに一次転写時と逆極性の電荷が付与される。３３はバイアス電源である。ここでは直流に交流を重畳して印加している。一次転写時と逆極性に帯電された前記転写残トナーは、感光ドラム１とのニップ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、中間転写体がクリーニングされる。この工程は一次転写と同時に行うことができるため、スループットの低下を生じない。
【００５４】
次いで、本発明の中間転写ベルト−感光体一体カートリッジについて説明する。本発明のカートリッジは図２に示されるように少なくとも中間転写ベルト５と感光体１、中間転写ベルトクリーニング機構１３及び感光体のクリーニング機構９が一体のユニットとして構成され、本体と容易に着脱できるようになっている。本発明の中間転写ベルトのクリーニングは、前述のように転写残トナーを一次転写と逆の極性に帯電させ、一次転写部で感光体に戻すために必要な機構であり、本図では中抵抗の弾性体からなるクリーニングローラー９を装備している。感光体のクリーニングはブレードクリーニングである。本カートリッジには廃トナー容器も一体となっており、中間転写ベルト−感光体双方の転写残トナーもカートリッジ交換時に同時に廃棄されるため、メンテナンス性の向上に貢献している。また、中間転写ベルトは８と１２の２本のローラーで張架され部品点数の削減と小型化を図っている。ここで、８は駆動ローラーであると同時にクリーニングローラーの対向ローラーとなっている。中間転写ベルトに従動して回転するテンションローラー１２はスライドする機構を有しており、圧縮ばねにより矢印の方向に圧接され、中間転写ベルトに張力を与えている。そのスライド幅は１〜５ｍｍ程度で、ばねの圧力合計は５〜１００Ｎ程度である。また、感光体１と駆動ローラー８は非図示のカップリングを有し、本体から回転駆動力が伝達されるようになっている。
【００５５】
更に、別の画像形成装置の例を図３と図４に示す。図３と図４は感光体１を画像形成に必要な現像剤の数と同数具備したもので、フルカラープリントの印字スピードが飛躍的に向上する利点がある。
【００５６】
図３は中間転写ベルトを使用したもので、図１と同様に感光体１に形成された可視画像は中間転写ベルト５に順次転写され、重ね合わされた後、二次転写ローラー７でトナーと逆極性のバイアスを印加され、転写材Ｐの上に一括転写される。中間転写ベルトに残留した現像剤は、クリーニング装置１８で除去される。
【００５７】
図４は転写搬送ベルト方式の一例である。転写材Ｐは吸着ローラー６３でバイアスを印加され、転写搬送ベルト１６に吸着し搬送される。感光体上に形成された各色の画像は転写搬送ベルト上に吸着された転写材Ｐに転写ローラー１７からトナーと逆極性のバイアスを印加されて順次転写され、重ね合わされた後、定着装置１５で加熱定着される。
【００５８】
以下に本発明に関わる諸物性の測定方法を示す。
【００５９】
＜体積抵抗測定方法＞
測定装置は抵抗計に超高抵抗計Ｒ８３４０Ａ（アドバンテスト社製）、試料箱は超高抵抗測定用試料箱ＴＲ４２（アドバンテスト社製）を使用するが、主電極は直径２５ｍｍ、ガード・リング電極は内径４１ｍｍ、外径４９ｍｍとする。
【００６０】
サンプルは次のように作製する。まず、ベルト状転写部材を直径５６ｍｍの円形に打ち抜き機又は鋭利な刃物で切り抜く。切り抜いた円形片の片面はその全面をＰｔ−Ｐｄ蒸着膜により電極を設け、もう一方の面はＰｔ−Ｐｄ蒸着膜により直径２５ｍｍの主電極と内径３８ｍｍ、外径５０ｍｍのガード電極を設ける。Ｐｔ−Ｐｄ蒸着膜は、マイルドスパッタＥ１０３０（日立製作所製）で蒸着操作を２分間行うことにより得られる。蒸着操作を終了したものを測定サンプルとする。
【００６１】
測定雰囲気は２３℃／５５％ＲＨとし、測定サンプルは予め同雰囲気下に１２時間以上放置しておく。測定は、ディスチャージ１０秒、チャージ３０秒、メジャー３０秒とし、印加電圧１〜１０００Ｖで測定を行う。
【００６２】
尚、印加電圧は、本発明の画像形成装置で使用される中間転写体及び転写部材に印加される電圧の範囲の一部である１〜１０００Ｖの間で任意に選択する。サンプルの抵抗値、厚み、絶縁破壊強さ等に応じて、上記印加電圧の範囲において、使用される印加電圧は、適時変えることができる。
【００６３】
＜水溶性成分測定方法＞
測定を行うベルト状転写部材から１００ｍｍ×１００ｍｍのサイズで試験片を切り抜き２３℃／５５％ＲＨの環境で２４時間放置した後、０．１ｍｇ単位まで計量する。次に、ガラス容器に６０℃のイオン交換水５００ｍｌを入れ、その中に計量した試験片を完全に没するように投入する。試験片が水より軽い場合はガラス棒等で浮き上がらないよう固定する。その状態で６０℃の恒温槽に４８時間放置した後、試験片を引き上げて１００℃で２４時間乾燥する。その後、更に２３℃／５５％ＲＨの環境下で２４時間放置して再度質量を計量し、下式で水溶性成分量を計算する；
（初期の質量−温水浸漬後の質量）／初期の質量×１００［％］
【００６４】
【実施例】
以下、具体的な実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。なお、実施例中の「部」は質量部を意味する。
【００６５】
（実施例１）
＜抵抗制御剤の調製＞
加熱、攪拌が可能な反応容器内にペレット状のエーテル基、アミド基含有帯電防止樹脂（これを帯電防止樹脂１とする）１０Ｋｇとイオン交換水３０Ｋｇを投入し、５０℃に加熱して４時間攪拌した後、メッシュを通してイオン交換水のみを排水する。反応容器内に残ったペレットに再度新しいイオン交換水３０Ｋｇを投入して５０℃に加熱し、４時間攪拌を行い同様に排水する。この操作を更に３回繰り返し、帯電防止樹脂に含有する水溶性成分を除去した。これを帯電防止樹脂２とする。
【００６６】
界面活性剤は水への溶解度が１．５％のフッ素系界面活性剤を選択した。
【００６７】
ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）                １００部
帯電防止樹脂２                                    １２部
フッ素系界面活性剤                              ０．６部
無機フィラー（絶縁性金属酸化物）                  ３０部
エポキシシランカップリング剤                  ０．０１部
【００６８】
上記の配合を二軸の押し出し機で２１０℃で溶融混練して各材料を均一に分散混合し、直径２ｍｍ程度のストランドで押し出してカットし、ペレットとした。
これをベルト成形用コンパウンド１とする。
【００６９】
次に、図５の成形装置において、成形用ダイス１０３は単層用環状ダイスとし、ダイスリットの直径が１２０ｍｍのものを用いた。ダイスリットは０．８ｍｍとした。この成形装置の材料ホッパー１０２へ十分に加熱乾燥させた前記成形用コンパウンド１を投入し、加熱溶融してダイスから２１０℃で円筒状に押し出した。ダイスの周囲には外部冷却リング１０５が設置されており、押し出されたフィルムに周囲から空気を吹き付け、冷却を行う。押し出された筒状フィルムの内部には空気導入路１０４より空気を吹き込み、直径１４５ｍｍまで拡大膨張した後、引き取り装置で一定の速度で連続的に引き取った。厚さは１００μｍに調整した。尚、空気の導入は直径が所望の値になった時点で停止している。更に、ピンチローラーにつづくカット装置１０８で筒状フィルムをカットする。その後、長さ３００ｍｍで切断して筒状フィルム１を成形した。
【００７０】
この筒状フィルム１を熱膨張率の異なる金属からなる一組の円筒型を用いてサイズと表面平滑性の調整と折り目除去を行った。熱膨張率の高い直径１５０ｍｍの内型に筒状フィルム１をやや延ばしつつ被せて、内面を平滑加工した外型に挿入し、１７０℃で２０分間加熱する。冷却後、シリンダーから外して端部を精密にカットし、ベルト端部裏面に蛇行防止部材を取り付けて直径１５０ｍｍのベルト状転写部材１を３本作製した。
【００７１】
＜物性評価＞
上記ベルト状転写部材１の１本について前述の方法で１００Ｖを印加した時の体積抵抗率と水溶性成分量を測定した。その結果体積抵抗率は３×１０10Ω・ｃｍ、水溶性成分量は０．２１質量％と良好な結果であった。
【００７２】
＜画像評価試験Ａ＞
画像評価試験Ａとして残りのベルト状転写部材１を中間転写ベルトとして図１のフルカラーレーザービームプリンタに組み込んだ。感光体は、アルミニウムシリンダー上に順に導電コート層、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層を設けた多層の有機感光体とした。この装置のプリント速度は、フルカラーＡ４サイズで毎分４枚、解像度は６００ｄｐｉである。２３℃／５５％ＲＨの環境下で２４時間放置した後、印字比率５％の文字画像、全ベタ画像、ハーフトーン画像の確認試験を行った。その結果、中間転写ベルトからの染み出しに起因すると思われる画像不良は発見されず、画像のムラや色ズレ等の不良も無く良好な結果であった。次に、急激に環境が変化した際に問題が発生するか確認するため、上記の画像評価後すぐにこの装置を３０℃／８０％ＲＨの環境に移して２時間後に同様の画像を確認したが、初期同様に良好な結果であった。
【００７３】
＜画像評価試験Ｂ＞
更に、ベルト状転写部材１の残りの１本を中間転写ベルトとして図２に示される感光体−中間転写ベルト一体カートリッジに組み込み、このカートリッジを感光体と中間転写ベルトが当接した状態で４０℃／９５％ＲＨの環境下で３０日間放置し、その後２３℃／５５％ＲＨの環境で４８時間静置してから図１の電子写真装置にセットして画像評価Ａと同様の画像の確認試験を行った。その結果、中間転写ベルトからの染み出しに起因すると思われる画像不良は発見されず、良好な結果であった。結果を表１に示す。
【００７４】
（参考例１）
配合比を下記に変更したベルト成形用コンパウンド２に変更した以外は、実施例１と同様にしてベルト状転写部材２を３本成形した。
【００７５】
ＰＶＤＦ                                          １００部
帯電防止樹脂１                                      １０部
無機フィラー（絶縁性金属酸化物）                    ３０部
【００７６】
このベルト状転写部材２について実施例１と同様の方法で評価を行ったところ、体積抵抗率は２×１０11Ω・ｃｍ、水溶性成分量は１．２８質量％であった。
画像評価Ａの結果も実施例１と同様に良好であったが、画像評価試験Ｂでは初期１枚目プリントでハーフトーン画像上に極僅かであるが、スジ状に濃度の濃い部位が見られたが、２枚目以降は良好な画像であり、実用上問題の無いものであった。結果を表１に示す。
【００７７】
（実施例２）
実施例１のベルト成形用コンパウンド１において帯電防止樹脂２の配合比を９部に変更した他は同様の配合とした成形用コンパウンド３を使用し、筒状フィルムに成形する際に内部に吹き込む空気量を増やして直径３０５ｍｍに調整し、直径３１０ｍｍのサイズ調整用型を使用した以外は実施例１と同様にして、直径３１０ｍｍのベルト状転写部材３を３本成形した。
【００７８】
このベルト状転写部材３の物性値は４×１０13Ω・ｃｍ、水溶性成分量は０．２０％であった。更に、ベルト状転写部材３を転写搬送ベルトとして図４のレーザービームプリンターに組み込んだ。この装置は６００ｄｐｉ、プリント速度はフルカラーＡ４サイズで毎分２４枚である。実施例１の画像評価試験Ａを毎分２４枚のスピードで行った結果、良好な画像が得られ、高速プリント用転写搬送ベルトとしても問題が無いことが確認された。次いで画像評価試験Ｂは転写搬送ベルトのみ高温高湿下に放置した後、２３℃／５５％ＲＨの環境で装置本体に組み込み、画像評価を行ったところ、実施例１と同様に良好な画像が得られた。この結果は、ベルト表面に帯電防止剤等の低抵抗成分が染み出していないことを示している。結果を表１に示す。
【００７９】
（比較例１）
実施例１において配合比を下記に代えた成形用コンパウンド３を使用した以外は、同様にして比較ベルト状転写部材１を作製した。
【００８０】
ＰＶＤＦ                                      １００部
界面活性剤（水溶性）                              ５部
【００８１】
この比較ベルト状転写部材１を用いて実施例１と同様の装置と試験方法で評価を行った。この比較ベルト状転写部材１の物性値は体積抵抗率が１×１０14Ω・ｃｍと高く、水溶性成分量も２．８質量％と高いものであった。このことは界面活性剤がベルト中にあまり存在せず、ベルト表面近傍に染み出した結果であると推測される。
【００８２】
続いて行った画像評価試験Ａでは２３℃／５５％ＲＨの環境で転写不良に起因するベタ濃度の低下が見られた。更に、３０℃／８０％ＲＨの環境では画像濃度の低下が顕著となった。次に、画像評価試験Ｂでは中間転写ベルトが当接した部位に対応する感光体上に付着物が認められ、文字画像、ハーフトーン画像の上に感光体の周長間隔でスジ状の高濃度部が現われた。その後、１００枚の画像プリントを行ってもこのスジは消えることは無く、中間転写ベルトから染み出した成分により感光体が部分的に変質したものと思われる。結果を表１に示す。
【００８３】
【表１】
0003943976.tif 000002
【００８４】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、転写抜けや画像濃度のムラ等の無い高画質が得られ、かつ高温高湿下での長期間の輸送や短期間の環境の変動に際しても良好な画像が得られる画像形成装置、画像形成方法、ベルト状転写部材及びカートリッジを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の中間転写ベルト及び中間転写ベルト−感光体一体カートリッジを用いたフルカラー画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の中間転写ベルト及びそれを用いた中間転写ベルト−感光体一体カートリッジの概略図である。
【図３】本発明の中間転写ベルトを用いたフルカラー画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の転写搬送ベルトを用いたフルカラー画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の中間転写ベルト（単層）の成形装置の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の中間転写ベルト（２層）の成形装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１  感光ドラム
２  一次帯電器
３  露光光
５  中間転写ベルト
６  一次転写ローラー
７  二次転写ローラー
８  二次転写対向ローラー
９  クリーニング用帯電部材
１０  転写材ガイド
１１  給紙ローラー
１２  テンションローラー
１３、１８  クリーニング装置
１５  定着装置
１６  転写搬送ベルト
１７  転写ローラ
３０、３１、３３  バイアス電源
３２  一次帯電器電源
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
１００、１０１  １軸押し出し機
１０２  ホッパー
１０３  環状ダイス
１０４  気体導入路
１０５  外部冷却リング
１０６  安定板
１０７  ピンチローラー
１０８  カット装置
１１０  筒状フィルム
Ｐ  転写材
【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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