JP2005128385A

JP2005128385A - 画像形成装置

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Publication number: JP2005128385A
Application number: JP2003365775A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Sato; 孝幸佐藤
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2003-10-27
Filing date: 2003-10-27
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2023-10-27
Also published as: JP4524090B2

Abstract

【課題】感光体（像担持体）と中間転写体の初期状態と中間転写体の汚染状態に対応した適切な駆動速度制御を行い、初期状態における感光体（像担持体）のスリップ痕（キズ）を防止すると共に、中間転写体の汚染の進行により生じる振動、ビビリ音などを、簡単・安価な構成で確実に防止した画像形成装置を提供することが課題である。
【解決手段】中間転写体の汚染状態検知手段を設け、像担持体と中間転写体の相対速度を前記中間転写体の汚染度合いにより変化させることで、初期状態における像担持体（感光体）のスリップ痕（キズ）を防止すると共に、中間転写体の汚染度合いが進んだときに生じる振動、ビビリ音などを、簡単・安価な構成で確実に防止できるようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置に係り、特に、像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体に１次転写し、その後記録媒体に２次転写するようにした画像形成装置に関するものである。

電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置においては、感光体（像担持体）ドラム表面を所定極性に一様に帯電して所定の原稿情報に基く光で露光を行う潜像形成工程、形成された潜像を現像してトナー像となす現像工程、このトナー像を紙等の記録材に転写して定着ローラの加熱・加圧により定着する転写・定着工程を順次行うことで画像形成が行われる。また、トナー像転写後の感光体ドラム表面は、クリーニングブレード等でクリーニングされて残存トナーの除去が行われ、また、必要によって光照射等による除電が行われて次の画像形成への備えが行われる。

また、このような画像形成装置においては、トナー像を直接記録材に転写せず、一旦、ベルト或いはドラム状の中間転写体に１次転写し、その後、この中間転写体から記録材上に最終転写する手法が知られている。特にフルカラー画像形成装置では、複数色のトナー像を重ね合わせることが必要であるが、紙等の記録材上でトナー像の重ね合わせを行うよりも、一旦、中間転写体上に各色のトナー像を中間転写（１次転写）して重ね合わせ、この中間転写体から記録材上に転写（２次転写）する方が、記録材の位置ズレなどによる色ズレ等の不都合を生じることなく、確実にフルカラー画像の形成を行うことができる。

このような用途に用いる中間転写体は、一般に、ゴム弾性体からなる弾性基体（無端ベルト或いはドラム状）の表面にフッ素樹脂が設けられた構造を有している。即ち、弾性基体を用いることで、転写すべきトナー像が形成されている感光体ドラム表面やトナー像を転写すべき記録材との間に転写に充分なニップ幅が確保でき、且つ、表面のフッ素樹脂によって離型性を高めると共に摩擦係数を軽減できるからである。

そしてこのような中間転写体を用いた画像形成装置においては、感光体ドラム上に形成されたトナー像の中間転写体への転写（１次転写）、及び記録材への転写（２次転写）は、中間転写体を移動させながら行われる。特に中間転写体が無端状ベルトの場合、この中間転写体を２本以上のローラに張架して１〜２Ｎ／ｃｍほどの張力がかけられている。そのため中間転写体は、ローラによる回動とローラ間の直進が繰り返し行われることになる。また、中間転写体と感光体ドラムとの接触部分（１次転写部）は、通常両者の線速度が略等速度か、あるいは一定の速度差（比）となるように駆動される。

しかしながら、画像形成装置をこのように構成した場合、感光体ドラムの磨耗具合により、初期に設定した感光体ドラムと中間転写体の速度関係が、多数枚の画像形成を行った後では適正でない、といったことが生じる。すなわち、感光体ドラムの表面がきれいな初期状態のとき、感光体ドラムと中間転写体との線速に一定の速度差を持たせて駆動した場合、その速度差によって感光体ドラムの起動時に感光体の周方向に擦れ傷が感光体ドラムの軸方向に多数発生して画像に現れたり、この傷が生じることで感光体ドラムにクリ−ニングブレードを接触させている場合、感光体のこの傷がある部分で部分的に感光体ドラムとクリ−ニングブレードの間の摩擦力が変化するため感光体に回転ジッタが生じ、不具合となることがある。そこでこういった感光体ドラム上の擦れ傷を防止するため、初期状態においては、感光体ドラムと中間転写体の線速を略等しくして動作させることが好ましい。

ところがある程度の枚数の画像形成が行われ、感光体ドラムの周方向全体に磨耗痕が発生すると共に中間転写体に関しても、表面の微少傷、荒れ、現像剤等の成分、または用紙の成分の付着などで汚染が進み、両者の間の摩擦力が増大する傾向がある。そのような状況に陥った場合、中間転写体の駆動ローラと感光体ドラムとは、通常５０（μｍ）程度、またはそれ以上の回転振れを元々有しているから、感光体ドラムと中間転写体の接触部分において、接触が等速で行われたり速度差をもって行われたり繰り返され、静止摩擦状態と動摩擦状態の間を行き来することとなる。すると、両者の接触部の摩擦力が一定とならず、振動を生じ、さらにはビビリ音を発生させてしまうこととなる。

こういったことに対処するため例えば特許文献１には、感光体ドラムと中間転写体との間に生じる動摩擦力の標準偏差である動摩擦偏差が、この動摩擦力の平均値より小さくなるよう両者の当接圧力、相対速度、温度変化による動摩擦力の変動幅、感光体の表面粗さ等を規定することが示されている。また特許文献２には、像担持体上のトナー像を中間転写体に１次転写する工程を複数回繰り返し、その後記録媒体に２次転写する画像形成方法に於いて、転写チリ、虫食い状態などの転写不良を解決して画像品質を向上させるため、トナー凝集度、嵩密度、中間転写体の体積固有抵抗、中間転写体と像担持体との線速比、当接圧などを適切に定めることが示されている。

特開２００１−３１８５０５号公報特開２００１−２０９２５５号公報

しかしながら特許文献１に示された画像形成装置は、感光体ドラムと中間転写体の相対速度を一定に維持させるため、感光体ドラムと中間転写体の温度変化による動摩擦力の変動幅と感光体の表面粗さ等を規定するものであり、特に中間転写体表面の材料選定やａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）感光体表面の状態等の規制を行う必要があり、コストアップになる可能性がある。また特許文献２に示された方法は、感光体ドラムと中間転写体の振動やビビリ音を防止するためのものではなく、転写チリ、虫食い状態などの転写不良を解決するものであり、これら特許文献１、２においては、感光体ドラムと中間転写体の線速比についての規定はあるが、どちらも速度比をつけるということが示されているだけで、感光体ドラムの摩耗具合と中間転写体の汚染の進行に伴う振動やビビリ音に対する対策は何ら示されていない。

そのため本発明においては、感光体（像担持体）と中間転写体の初期状態と中間転写体の汚染状態に対応した適切な駆動速度制御を行い、初期状態における感光体（像担持体）のスリップ痕（キズ）を防止すると共に、中間転写体の汚染の進行により生じる振動、ビビリ音などを、簡単・安価な構成で確実に防止した画像形成装置を提供することが課題である。

上記課題を解決するため本発明は、
電子写真方式でトナー像を形成する像担持体と、該像担持体上に形成されたトナー像を１次転写した後記録媒体に２次転写する中間転写体とを備えた画像形成装置において、
前記中間転写体の汚染状態検知手段を備え、前記像担持体と中間転写体の相対速度を前記中間転写体の汚染度合いにより変化させることを特徴とする。

そして前記中間転写体の汚染状態検知手段は、画像形成装置における画像濃度制御用センサまたは／且つレジストレーション用センサを用いることとした。

さらに前記像担持体と中間転写体との相対速度を予め定めた汚染度合いと相対速度の関係に応じて変化させ、予め求めた前記像担持体と中間転写体との間の摩擦状態が、静止摩擦状態と動摩擦状態を繰り返す状態から動摩擦状態のみとなる前記像担持体と中間転写体との相対速度が、それ以上汚染状況が進行しても略一定となる予め求めた汚染状況に達したのちは、汚染状況の進行にかかわらず略一定の相対速度とするようにした。

また前記所定相対速度は、相対速度を下式で表した時、略０．００８〜０．０１とした
相対速度＝｜１−（感光体線速／中間転写体線速）｜

前記中間転写体は、最下層に樹脂層を、中間に弾性基層を、像担持体との接触面にフッ素樹脂層をそれぞれそなえている無端状ベルトで構成する。

また本発明の画像形成装置は、前記中間転写体の汚染状態検知手段出力に対応した前記像担持体と中間転写体の相対速度を記憶した記憶手段を有し、前記汚染状態検知手段出力に応じて前記記憶手段に記憶した相対速度を読み出し、相対速度を変化させるようにした。

さらに本発明の前記画像形成装置は、前記像担持体と中間転写体の相対速度の可変手段を設けた。

このように、像担持体と中間転写体の相対速度を中間転写体の汚染状態検知手段出力に応じて変化させることで、初期状態に於いては両者を略等速として像担持体（感光体）にスリップ痕（キズ）が発生するのを防止し、その後は中間転写体の汚染度合いに応じ、例えば像担持体（感光体）と中間転写体の表面が劣化して両者の摩擦力が増大したとき、静止摩擦状態と動摩擦状態が交互に生じるのを防止して振動、ビビリ音などを生じないように画像形成枚数に応じ、相対速度を前記像担持体と中間転写体との間の摩擦状態が、静止摩擦状態と動摩擦状態を繰り返す状態から動摩擦状態のみとなる予め求めた相対速度に変化させ、動摩擦状態だけが生じるようにした画像形成装置とすることができる。

そして前記中間転写体の汚染状態検知手段として、画像形成装置における画像濃度制御用センサ、またはカラー画像形成装置におけるレジストレーション用センサを用いることにより、新たな検出手段を設置することなく従来から用いられていたものをそのまま用いることができ、安価に画像形成装置を構成することができる。

さらに前記像担持体と中間転写体との相対速度を予め定めた汚染度合いと相対速度の関係に応じて変化させ、予め求めた前記像担持体と中間転写体との間の摩擦状態が、静止摩擦状態と動摩擦状態を繰り返す状態から動摩擦状態のみとなる前記像担持体と中間転写体との相対速度が、それ以上汚染状況が進行しても略一定となる予め求めた汚染状況に達したのちは、汚染状況の進行にかかわらず略一定の相対速度とするようにしたことで、画像形成品質を落とさずに相対速度を変化させることができる。

また前記所定相対速度は、相対速度を下式で表した時、略０００８〜０．０１とすることによって最適な相対速度を得ることができる。
相対速度＝｜１−（感光体線速／中間転写体線速）｜

そして前記中間転写体は、最下層に樹脂層を、中間に弾性基層を、像担持体との接触面にフッ素樹脂層をそれぞれそなえている無端状ベルトとすることにより、樹脂層によって中間転写体が必要以上に延びたりしないようにでき、弾性基層で像担持体（感光体）とのニップを確保してフッ素樹脂層で摩擦力を低減することができる。

また本発明の画像形成装置は、前記中間転写体の汚染状態検知手段出力に対応した前記像担持体と中間転写体の相対速度を記憶した記憶手段を有し、前記汚染状態検知手段出力に応じて前記記憶手段に記憶した相対速度を読み出し、相対速度を変化させることで、簡単、安価な構成で像担持体と中間転写体の相対速度を望む速度に変化させることができる。

さらに本発明の前記画像形成装置は、前記像担持体と中間転写体の相対速度の可変手段を設けたことで、例えば定期サービスの際、サービスマンが中間転写体のビビリ音を確認したときは、それが生じないように相対速度を変化させることも可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は本発明を適用したタンデム型カラー画像形成装置の概略構成図、図２は中間転写体（中間転写ベルト）の層構成概略を示す図、図３は感光体（像担持体）と中間転写体の相対速度を中間転写体の汚染状態に応じて変化させるための制御ブロックの一例を示した図、図４は感光体（像担持体）と中間転写体の相対速度差と中間転写体の汚染状態とにより、感光体（像担持体）の傷と中間転写体の振動とビビリ音がどのように変化するかを調べたグラフ、図５は中間転写体の汚染状態を検出するためのセンサの構成例である。

図中１はドラム状に形成した感光体（像担持体）、２は中間転写体としての中間転写ベルト、３は帯電装置、４は図示していない露光装置による露光、５は現像装置、６はクリーニング装置、７は除電器、８は１次転写ローラ、１０は補強用樹脂層、１１は弾性基体、１２はフッ素樹脂含有表面層、２１、２２は中間転写ベルトの駆動ローラと被動ローラ、２３はバックアップローラ、２４は中間転写ベルトのクリーニングブラシ、２５は２次転写ローラ、２６は定着装置、２７は記録媒体（用紙）、２８は図５に構成例を示したような中間転写体２の汚染状態を検出する反射式光学センサ、３１は感光体を駆動するモータ、３２は中間転写ベルト２の駆動ローラを駆動する中間転写体用モータ、３３はこれら感光体用モータ３１、中間転写体用モータ３２の制御回路、３４は画像形成装置の制御回路、３５はセンサ２８を制御すると共に信号を制御回路３４に送るセンサ制御回路、３６は画像形成枚数に応じた感光体１と中間転写ベルト２の相対速度を記憶している相対速度記憶装置、３８は相対速度を手動で変化させる可変手段の一例である相対速度変化用マニュアル釦、５１はＬＥＤなどを用いた発光素子、５２は発光素子５１からの光を中間転写体２方向と、この発光素子５１の発光量を検出してフィードバック回路により光量を一定に保つためのモニタ用受光素子５３方向に向かわせるためのビームスプリッター、５４は中間転写体２で反射された光を、受光素子５５、受光素子５６に分けるためのビームスプリッターである。

最初に図４に示した、感光体１と中間転写ベルト２の相対速度差と中間転写ベルト２の汚染状態とにより、感光体１の傷と中間転写ベルト２の振動とビビリ音がどのように変化するかを調べたグラフに基づき、本発明の考え方を簡単に説明する。なお、この図４に示したグラフの測定条件などは後記する。

この図４において、横軸は反射式光学センサが検出した反射レベル（単位：Ｖ）で、中間転写ベルト２の表面が汚染していないときに反射レベルが高くなる。縦軸は感光体１と中間転写ベルト２の相対速度であり、この相対速度は下記（１）式で表される。
｜１−（感光体線速／中間転写ベルト線速）｜（絶対値）……（１）
点線は感光体１上に生じた傷が画像に影響する限界線であり、この点線より相対速度が大きくなった場合、生じた傷が画像品質に影響を与える。すなわち、中間転写ベルト２の表面が汚染されていない（すなわち新しい）反射式光学センサ２８の出力レベルが高いときは、感光体１と中間転写ベルト２の相対速度が小さい方が感光体１には傷が付きにくい。実線は中間転写ベルト２の振動とビビリ音が発生する限界線であり、反射式光学センサ２８の出力レベルが低くなったとき、この実線より相対速度が小さくなると振動とビビリ音が発生する。

すなわち前記したように、この図４における反射式光学センサ２８の出力が高い、すなわち中間転写ベルト２の表面がきれいで反射レベルが４．７Ｖ以上の初期状態においては、感光体１と中間転写ベルト２の相対速度が±０．００２を超えて大きくなると感光体１の軸方向に擦れ傷が発生して画像に現れ、不具合となる。また、中間転写ベルト２の汚染が進んで反射式光学センサ２８の出力が４．０Ｖより低くなると、感光体１の周方向全体に均一な実使用上問題の無いキズや磨耗痕が発生するが、中間転写ベルト２との相対速度が増大しても、中間転写ベルト２との擦れによるキズが画像不良として現れなくなる。

逆に中間転写ベルト２に関しては、反射式光学センサ２８の出力が４．０Ｖより低くなると、表面の微少傷、荒れ、現像剤等の成分、または用紙の成分の付着により、感光体１との間の摩擦力が増大する傾向があり、また、感光体１と中間転写体駆動ローラの回転振れによって生じる静止摩擦領域と動摩擦領域の繰り返しが顕著となり、相対速度を低いままにすると、今度は感光体１と中間転写ベルト２の接触部分に振動とビビリ音が生じる。

そのため、反射式光学センサ２８の出力が４．０Ｖより低くなったときは、摩擦力の大きい静止摩擦領域を小さくして動摩擦領域側にシフトさせるようにすると、感光体１と中間転写ベルト２間の振動とビビリ音を防止できる。またこの中間転写ベルト２の振動とビビリ音を防止するための相対速度は、反射式光学センサ２８の出力が３．５Ｖより低くなったあたりでほぼ一定となり、前記（１）式で表される相対速度を±０．００８以上にすることで防止することができるようになる。なお、フッ素樹脂コート層を表面に有する中間転写体を用いる場合は、この値が±０．０１０を超えると、中間転写体の離形性のほうが高いので転写不良が発生するおそれがあるため、上限は±０．０１０とする。

従って本発明においては、感光体１と中間転写ベルト２の相対速度を、この図４における実線以上、点線以下となるよう反射式光学センサ２８の出力に応じて変化させるようにし、かつ、反射式光学センサ２８の出力が所定値（この図４の例では約３．５Ｖ）に達したとき、感光体１と中間転写ベルト２の線速の比を、略０．９９０乃至０．９９２の間、または略１．０１０乃至１．００８の間とするようにしたものである。

このように感光体１と中間転写ベルト２の相対速度を変化させることにより、感光体１上の傷が画像に現れて不良画像になったり、中間転写ベルト２が振動やビビリ音を発生するなどの不具合を起こさない画像形成装置を提供することができる。

図１はこのような考え方に従って構成した本発明の画像形成装置の一例であり、図２は中間転写ベルト２の層構成概略を示した図、図３は感光体１と中間転写ベルト２の相対速度を、反射式光学センサ２８の出力に応じて変化させるための制御ブロックの一例を示した図である。

まず最初に図１を用い、本発明を適用した画像形成装置について簡単に説明する。この図１に示したタンデム型カラー画像形成装置においては、中間転写体である中間転写ベルト２が一対の駆動及び被動ローラ２１、２２とバックアップローラ２３に張架されており、この中間転写ベルト２上には、該中間転写ベルト２に接触するようにして、例えばブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色毎に像担持体である感光体１がサイドバイサイドに配列されている。そしてそれぞれの感光体１の周囲には、スコロトロン等の帯電装置３、露光４を行うための図示していない露光装置、現像装置５、クリーニング装置６、及び除電器７が配置され、さらに、中間転写ベルト２を間に挟んで、感光体１と対向するように１次転写ローラ８が配置されている。

そして各感光体１の周囲に配置されている現像装置５には、それぞれ、ブラックトナー、シアントナー、マゼンタトナー、或いはイエロートナーが充填されており、公知の電子写真法により、それぞれの色のトナー像が形成されるようになっている。即ち、各感光体１は、帯電装置３によって所定極性に一様に帯電され、さらに所定の画像情報に基づく光で露光４を行うと、光照射部の電位が低下することによって静電潜像が形成される。この形成された静電潜像部（電位低下部分）には、所定の現像バイアス下で現像装置５によって供給される各色のトナーが付着し、トナー像が形成される。

こうして各感光体１に形成された各色のトナー像は、それぞれ、１次転写バイアス電位（トナーの帯電極性とは逆極性）を印加された１次転写ローラ８により、図１において矢印方向に駆動されている中間転写体である中間転写ベルト２上に順次転写され、色重ねされてフルカラートナー像が形成される。そのトナー像は、さらに２次転写ローラ２５とバックアップローラ２３の間に搬送されてくる記録媒体（用紙）２７に、２次転写ローラ２５に印加されたトナー像と逆極性の２次転写バイアスで転写され、その記録媒体は（用紙）は、さらに定着装置２６に送られてトナー像が定着される。

そして、感光体１から中間転写ベルト２に１次転写されずに残ったトナーはクリーニング装置６によって除去されると共に、除電器７によって残った電荷が除電される。また、２次転写後に中間転写ベルト２上に残ったトナーは、クリーニングブラシ２４によってクリーニングされて次の画像形成に備えられる。

このうち、中間転写体である中間転写ベルト２は、図２に示すように、ベルト状とした弾性基体１１と、表面に設けられたフッ素樹脂含有表面層１２とを有しており、さらに、ベルト状とした弾性基体１１のフッ素樹脂含有表面層１２の反対側には、補強用樹脂層１０が設けられている。

ベルト状とした弾性基体１１は、各種ゴム乃至樹脂、例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系共重合樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂、シリコン樹脂、クロロプレンゴム、ポリブタジエンゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム、ＥＰＤＭ、アクリルゴムなどから形成され、通常、カーボンブラックや各種金属粉などの導電剤粒子の配合により、その体積抵抗値は、１０^８．５〜１０^１１．５Ω・ｃｍ、特に好ましくは１０^９〜１０^１１Ω・ｃｍの範囲に調整されている。この体積抵抗値があまり大きいと、所定の転写バイアス電圧印加による１次転写或いは２次転写性が損なわれるおそれがあり、また、あまり小さい場合には、この中間転写ベルト２の表面抵抗値にバラツキを生じやすくなって転写ムラ等が発生し、画像不良を生じやすくなるからである。さらにこのベルト状とした弾性基体１１の厚みは、３００乃至６００μｍの範囲にあることが好ましい。この厚みが厚いほど、中間転写ベルト２を駆動するローラ２１、２２による表面層１２に発生する曲げ応力が大きくなってクラックを発生し易くなり、さらに、この厚みがあまり薄いと耐久性の低下や表面抵抗のバラツキを生じ易くなるからである。

また、ベルト状とした弾性基体１１は、その硬度（ＪＩＳＡ硬度）が７５度以下であることが好ましい。硬度があまりに大きいと、感光体１や、１次転写ローラ８、２次転写ローラ２５、との間に充分なニップ幅を確保することが困難となり、転写効率が低下したり、或いはローラ２１、２２による中間転写ベルト２の駆動も困難になるおそれがある。

表面層１２を形成するフッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレン／テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレン／クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、などを使うことができるが、離型性、低摩擦係数の点でポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が最も好適である。このような表面層１２を形成することにより、耐久性が向上し、しかも中間転写ベルト２の表面へのトナー付着を抑制してクリーニング性を高めることができる。

また、上記の表面層１２は、その体積抵抗値が１０^１２〜１０^１３Ω・ｃｍの範囲とすることで表面抵抗のバラツキを抑制し、且つ１次転写ローラ８や２次転写ローラ２５を用いての転写を効果的に行う上で好適である。さらに、表面層１２の厚みは、３乃至８μｍの範囲にあることが好ましい。この厚みが８μｍを越えると、曲げ応力が大きくなってクラックを発生しやすくなるおそれがあり、また３μｍよりも薄いと、表面層１２自体の耐久性も損なわれてしまうからである。

さらに表面層１２は、前記したフッ素樹脂単独で形成されていてもよいが、フッ素樹脂は成膜性に劣るため、通常は、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、スチレン−アクリル系共重合樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂などポリウレタン樹脂などの熱可塑性樹脂、或いは熱硬化性樹脂をバインダーとし、フッ素樹脂をこのようなバインダー中に分散させることにより、表面層１２を形成することが好ましい。この場合、所望の低摩擦係数や離型性を確保するため、フッ素樹脂の含有量は５重量％以上とすることが好ましい。また、このような表面層１２は、例えばバインダー樹脂とフッ素樹脂とを適当な溶剤中に溶解乃至分散させ、これを塗布し、焼き付けを行うことにより形成される。

また、前記ベルト状とした弾性基体１１の裏面には、補強用樹脂層１０を形成することが好ましい。かかる補強用樹脂層１０を設けることにより、ベルト状とした弾性基体１１の伸縮による転写ズレなどを有効に防止することができる。この補強用樹脂層１０も、転写を有効に行うために、ベルト状とした弾性基体１１と同様、１０^８．５〜１０^１１．５Ω・ｃｍ、特に１０^９〜１０^１１Ω・ｃｍの体積抵抗を有しているのがよく、さらに、その厚みは、８０乃至１００μｍの範囲にあるのがよい。

さらに１次転写ローラ８及び２次転写ローラ２５は、例えば発泡ＥＰＤＭなどの導電性ゴムで形成し、また、クリーニングブラシ２４の代わりに、クリーニングブレードやクリーニングローラを使用することも可能である。

又図５に示した反射式光学センサ２８の一例は、例えば感光体１上に形成されて中間転写ベルト２に転写されたトナー像の画像濃度を検出して画像濃度を適正値に修正するためや、カラー画像形成装置における各色の画像を正確に位置合わせするためのカラーレジストレーション用パターンを読み取って位置ずれを修正するときに用いられる反射型センサであり、ＬＥＤなどを用いた発光素子５１を出た光は、ビームスプリッター５２によって中間転写ベルト２の方向と、この発光素子５１の発光量を検出し、フィードバック回路により光量を一定に保つためのモニタ用受光素子５３への方向の光に分割される。そして中間転写ベルト２で反射された光は、ビームスプリッター５４によって受光素子５６と、受光素子５５の２つの偏光成分に分けられ、その比率で中間転写ベルト２の汚染状態が検知される。なお、中間転写ベルト２の汚染状況の検知は、中間転写ベルト２上にトナー像が形成されていない時に実施される。

このうち画像濃度検出は、記録媒体２７に常に一定の濃度の画像が形成されるようにするために行うものであり、画像形成を行っていない電源投入直後や画像形成と画像形成の間（紙間）などに帯電した感光体１上に濃度検出用パターンを露光して現像し、それを中間転写ベルト２に転写した後この反射式光学センサ２８で読み取って、適正な濃度のトナーが載っているかどうかのチェックと現像装置等へのフィードバックをおこない、濃度制御するものである。またカラーレジストレーションは、複数の色のトナー像を正確に重ね合わせるため、それぞれの色のトナーによるパターンを露光、現像して中間転写ベルト２へ転写し、それぞれのパターンの位置を反射式光学センサ２８で読み取って、それぞれの色が正確に重ね合わされるように各色のパターン露光タイミングを調節するものである。

尚、以上の説明では、中間転写ベルト２を中間転写体として用いた例で本発明を説明したが、本発明に用いる中間転写体は転写ベルトに限定されるものではなく、ドラム状のものにも適用できることは言うまでもない。ドラム状の中間転写体では、ベルト状とした弾性基体１１に相当する弾性基体は、アルミドラム等の表面に設けられ、フッ素樹脂含有の表面層が形成されることとなる。また画像形成装置も、一つの感光体の周囲に、各色のトナーが充填された複数の現像装置が配置されているタイプのカラー画像形成装置であってもよく、また、中間転写体を用いたものであればモノクロの画像形成装置であってもよい。

このように構成した本発明の画像形成装置において、図３のブロック図に示した相対速度記憶装置３６には、図４のグラフに示し、前記したように、中間転写ベルト２の汚染状態、すなわち反射式光学センサ２８の出力レベルに対応させて、感光体１に傷が生ぜず、かつ、中間転写ベルト２が振動したりビビリ音が発生したりしない値の相対速度が記憶される。つまり、感光体１と中間転写ベルト２の相対速度を、この図４における点線以上、実線以下となるようにし、かつ、中間転写体２の汚染状態が進んで反射式光学センサ２８の出力レベルが所定値（例えばこの図４の例では約３．５Ｖ以下）となったとき、感光体１と中間転写ベルト２の線速の比を、略０．９９０乃至０．９９２の間、または略１．０１０乃至１．００８の間の値として記憶する。

そして制御回路３４は、この相対速度記憶装置３６に記憶された値を、センサ制御回路３５を介して送られてくる反射式光学センサ２８の出力値に応じて読み出し、画像形成装置の初期状態（出荷直後の中間転写体２の表面がきれいで反射式光学センサ２８の出力が高いとき）においては、図４のグラフであきらかなように、感光体１と中間転写ベルト２の相対速度が略等速、すなわち相対速度の絶対値が０．００２以下となるようモータ制御回路３３が感光体用モータ３１、中間転写体用モータ３２の速度を制御するよう指示する。また、画像形成指示３７が来ると制御回路３４は、前記したようにブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色毎の感光体１上にそれぞれの色の画像を形成させ、中間転写ベルト２上に各色のトナー像を転写させてさらに記録媒体２７に転写させてゆく。

そしてそこの間も制御回路３４は、センサ制御回路３５を介して送られてくる反射式光学センサ２８の出力によって中間転写ベルト２の汚染状態をチェックしており、その値に応じた相対速度を相対速度記憶装置３６から読み出して、前記したように感光体１に傷を生じさせず、かつ、中間転写ベルト２が振動したりビビリ音が発生したりしないような相対速度をモータ制御回路３３に指示してゆく。

以上が本発明になる画像形成装置の概略であるが、以上の説明では、相対速度を反射式光学センサ２８の出力値に基づいて自動的に変化させるよう説明したが、相対速度の可変手段として、例えばカラー画像形成装置に設けられた相対速度微調用用マニュアル釦３８を手動で操作し、ユーザがビビリ音の発生を認めたり、サービスマンが定期点検時にビビリ音を認めたとき、手動でこの相対速度を変化させ、ビビリ音や振動が起こらない相対速度とするようにしても良い。この場合は、画像形成装置が発生する振動やビビリ音を聞きながら相対速度を変化させ、ビビリ音や振動が無くなった時点で相対速度変化用マニュアル釦３８の操作を止めればよい。また、相対速度の可変手段として、サービスマンや装置の管理者のみが操作可能なモードに相対速度可変モード（相対速度を画像形成装置の表示部に数値で表示）を設け、数値を入力するなどして相対速度を変化させるようにしてもよい。

以下、実際の画像形成装置における実施例を説明する。まず、中間転写体２の弾性基体１１としてクロロプレンゴムベルト（厚み：５００μｍ、ＪＩＳＡ硬度：７０度、体積抵抗１０^１０．５Ω・ｃｍ）を用い、その裏面に、補強用樹脂層１０として、ポリフッ化ビニリデン樹脂層（厚み：１００μｍ、体積抵抗１０^１０Ω・ｃｍ）を設けた。また、フッ素樹脂含有表面層１２（厚み：５μm、体積抵抗１０^１２.4Ω・ｃｍ）は、適当量のカーボンブラックが配合されたＰＴＦＥ含有のポリウレタン樹脂組成物を溶剤に分散させた塗布液を調製し、ゴムベルト上に塗布し、１４０〜１６０℃で３０分間、焼き付けを行うことにより形成した。なお、体積抵抗率は、円形電極（例えば、三菱油化（株）製ハイレスターＩＰのＨＲプローブ）を用い、ＪＩＳＫ６９９１に従って測定することができる。

以上のようにして形成された中間転写ベルト２を、図１に示すような構造を有する京セラミタ製のフルカラー画像形成装置（カラ−プリンター：品番ＬＳＣ−５０１６Ｎ、通常の感光体の線速は略１００ｍｍ／ｓ）に装着し、約２００Ｋ枚（２００，０００枚）の印刷（プリント）テストを行った。その結果が図４に示したグラフである。

この図４において、横軸は反射式光学センサが検出した反射レベル（単位：Ｖ）で、縦軸は感光体１と中間転写ベルト２の相対速度であり、この相対速度は前記（１）式で表される。点線は感光体１上に生じた傷が画像に影響する限界線であり、この点線より相対速度が大きくなった場合、傷により画像品質が悪化した。すなわち、中間転写ベルト２の表面が汚染されていない（すなわち新しい）反射式光学センサ２８の出力レベルが高いときは、感光体１と中間転写ベルト２の相対速度が小さい方が感光体１には傷が付きにくい。また実線は、中間転写ベルト２の振動とビビリ音が発生する限界線であり、反射式光学センサ２８の出力レベルが低くなったとき、この実線より相対速度が小さくなったときに振動とビビリ音が発生した。

すなわち前記したように、この図４における反射式光学センサ２８の出力が高い、すなわち中間転写ベルト２の表面がきれいで反射レベルが４．７Ｖ以上の初期状態においては、感光体１と中間転写ベルト２の相対速度が±０．００２を超えて大きくなると感光体１の軸方向に擦れ傷が発生して画像に現れ、不具合となる。また、中間転写ベルト２の汚染が進んで反射式光学センサ２８の出力が４．０Ｖより低くなると、感光体１の周方向全体に均一な実使用上問題の無いキズや磨耗痕が発生し、中間転写ベルト２との相対速度が増大しても、中間転写ベルト２との擦れによるキズが画像不良として現れなくなる。

逆に中間転写ベルト２に関しては、反射式光学センサ２８の出力が４．０Ｖより低くなると、表面の微少傷、荒れ、現像剤等の成分、または用紙の成分の付着により、感光体１との間の摩擦力が増大する傾向があり、また、感光体１と中間転写体駆動ローラの回転振れによって生じる静止摩擦領域と動摩擦領域の繰り返しが顕著となり、相対速度を低いままにすると、今度は感光体１と中間転写ベルト２の接触部分に振動とビビリ音が生じる。そのため、反射式光学センサ２８の出力が４．０Ｖより低くなったときは、摩擦力の大きい静止摩擦領域を小さくして動摩擦領域側にシフトさせるようにすると、感光体１と中間転写ベルト２間の振動とビビリ音を防止できる。またこの中間転写ベルト２の振動とビビリ音を防止するための相対速度は、反射式光学センサ２８の出力が３．５Ｖより低くなったあたりでほぼ一定となり、±０．００８（±０．０１０以下）以上にすることで防止することができるようになる。なお、反射式光学センサ２８の出力が３．５Ｖより低くなった以降は、相対速度を一定に保っても良いし、好適な範囲の中央の値とするために、適宜相対速度を可変しても良い。

以上種々のべてきたように、感光体１と中間転写ベルト２の相対速度を中間転写ベルト２の汚染状態検知手段（反射式光学センサ）２８の出力に応じて変化させることで、初期状態に於いては両者を略等速として感光体１にスリップ痕（キズ）が発生するのを防止し、その後は中間転写ベルト２の汚染度合いに応じ、例えば感光体１と中間転写ベルト２の表面が劣化して両者の摩擦力が増大したとき、静止摩擦状態と動摩擦状態が交互に生じるのを防止して振動、ビビリ音などを生じないように画像形成枚数に応じ、相対速度を前記像担持体と中間転写体との間の摩擦状態が、静止摩擦状態と動摩擦状態を繰り返す状態から動摩擦状態のみとなる予め求めた相対速度に変化させ、動摩擦状態だけが生じるようにした画像形成装置とすることができる。

そして前記中間転写ベルト２の汚染状態検知手段２８として、画像形成装置における画像濃度制御用センサ、またはカラー画像形成装置におけるレジストレーション用センサを用いることにより、新たな検出手段を設置することなく従来から用いられていたものをそのまま用いることができ、安価に画像形成装置を構成することができる。

また感光体１と中間転写ベルト２との相対速度を、予め定めた汚染度合いと相対速度の関係に応じて変化させ、予め求めた感光体１との間の摩擦状態が、静止摩擦状態と動摩擦状態を繰り返す状態から動摩擦状態のみとなる感光体１中間転写ベルト２との相対速度が、それ以上汚染状況が進行しても略一定となる予め求めた汚染状況に達したのちは、汚染状況の進行にかかわらず略一定の相対速度とするようにしたことで、画像形成品質を落とさずに相対速度を変化させることができる。

さらに前記所定相対速度は、相対速度を前記（１）式で表した時、略０００８〜０．０１とすることによって最適な相対速度を得ることができる。

そして前記中間転写ベルト２は、最下層に樹脂層を、中間に弾性基層を、感光体１との接触面にフッ素樹脂層をそれぞれそなえている無端状ベルトとすることにより、樹脂層によって中間転写ベルト２が必要以上に延びたりしないようにでき、弾性基層で感光体１とのニップを確保してフッ素樹脂層で摩擦力を低減することができる。

また本発明の画像形成装置は、前記中間転写ベルト２の汚染状態検知手段２８出力に対応した前記感光体１と中間転写ベルト２の相対速度を記憶した記憶手段３６を有し、前記汚染状態検知手段２８の出力に応じて前記記憶手段３６に記憶した相対速度を読み出し、相対速度を変化させることで、簡単、安価な構成で感光体１と中間転写ベルト２の相対速度を望む速度に変化させることができる。

さらに本発明の前記画像形成装置は、前記感光体１と中間転写ベルト２の相対速度の可変手段（相対速度変化用マニュアル釦）３８を設けたことで、例えば定期サービスの際、サービスマンが中間転写ベルト２のビビリ音を確認したときは、それが生じないように相対速度を変化させることも可能となる。

本発明を適用したタンデム型カラー画像形成装置の概略構成図である。中間転写体（中間転写ベルト）の層構成概略を示す図である。感光体（像担持体）と中間転写体の相対速度を中間転写体の汚染状態に応じて変化させるための制御ブロックの一例を示した図である。感光体（像担持体）と中間転写体の相対速度差と中間転写体の汚染状態とにより、感光体（像担持体）の傷と中間転写体の振動とビビリ音がどのように変化するかを調べたグラフである。中間転写体の汚染状態を検出するためのセンサの構成例である。

符号の説明

３１感光体用モータ
３２中間転写体用モータ
３３モータ制御回路
３４制御回路
３５センサ制御回路
３６相対速度記憶装置
３７画像形成指示
３８相対速度変化用マニュアル釦

Claims

電子写真方式でトナー像を形成する像担持体と、該像担持体上に形成されたトナー像を１次転写した後記録媒体に２次転写する中間転写体とを備えた画像形成装置において、
前記中間転写体の汚染状態検知手段を備え、前記像担持体と中間転写体の相対速度を前記中間転写体の汚染度合いにより変化させることを特徴とする画像形成装置。
前記中間転写体の汚染状態検知手段は、画像形成装置における画像濃度制御用センサまたは／且つレジストレーション用センサであることを特徴とする請求項１に記載した画像形成装置。
前記像担持体と中間転写体との相対速度を予め定めた汚染度合いと相対速度の関係に応じて変化させ、予め求めた前記像担持体と中間転写体との間の摩擦状態が、静止摩擦状態と動摩擦状態を繰り返す状態から動摩擦状態のみとなる前記像担持体と中間転写体との相対速度が、それ以上汚染状況が進行しても略一定となる予め求めた汚染状況に達したのちは、汚染状況の進行にかかわらず略一定の相対速度とすることを特徴とする請求項１に記載した画像形成装置。
前記所定相対速度は、相対速度を下式で表した時、略０．００８〜０．０１であることを特徴とする請求項２に記載した画像形成装置。
相対速度＝｜１−（感光体線速／中間転写体線速）｜
前記中間転写体は、最下層に樹脂層を、中間に弾性基層を、像担持体との接触面にフッ素樹脂層をそれぞれそなえている無端状ベルトであることを特徴とする請求項１に記載した画像形成装置。
請求項１記載の画像形成装置は、前記中間転写体の汚染状態検知手段出力に対応した前記像担持体と中間転写体の相対速度を記憶した記憶手段を有し、前記汚染状態検知手段出力に応じて前記記憶手段に記憶した相対速度を読み出し、相対速度を変化させることを特徴とする画像形成装置。
前記画像形成装置は、前記像担持体と中間転写体の相対速度の可変手段を有することを特徴とする請求項１に記載した画像形成装置。