(57)【要約】【課題】  感光ドラムのトナー融着対策。【解決手段】  中間転写ベルトの表面粗さを検知し、その情報に従って研磨部材を制御する仕組みを設ける。【選択図】  図１
2006235052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行する像担持体と、トナーを像担持体表面に供給する現像装置とからなる画像形成部と、画像形成部で形成されたトナー像を転写、合成するベルト状の中間転写体と、この中間転写体上に合成されたトナー像を記録材に転写したりすることにより画像を形成する画像形成装置において、
像担持体に当接する側の中間転写体表面のビッカース硬度が、像担持体表面のビッカース硬度より大きく、
中間転写体の移動速度が、像担持体の移動速度より大きく、
中間転写体の表面粗さが、初期の像担持体の表面粗さより大きい状態を維持するための、中間転写体の研磨装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
上記画像形成装置は、中間転写体表面からの反射光を検知する光学センサーを有し、上記中間転写体の研磨装置は、概光学センサーの出力値に応じて動作が制御されることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
【請求項３】
上記光学センサーは、中間転写体上に形成された一定のパターンのトナー画像を検知することにより、
画像濃度や画像位置の調整を行う光学センサーであることを特徴とする請求項1，２記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ドラム状あるいはベルト状の感光体である像担持体にトナー像を形成し、このトナー像をドラム上或いはベルト状の中間転写ベルトに転写し、さらにこの中間転写ベルト上のトナー像を転写紙に転写する画像形成装置は広く周知の装置である。
【０００３】
そして、近年カラー化に伴い、トナー像を像担持体上に形成する画像形成部を複数有し、複数色のトナー像を一度に中間転写体上に形成するタンデム（4ドラム）方式の電子写真方式の画像形成装置が広く認知されてきている。
【０００４】
このような装置について図３を用いて詳しく説明する。
【０００５】
画像形成装置本体内には矢印Ｘ方向に走行する無端状の中間転写ベルト８１が配設している。この中間転写ベルト８１は、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム等のような誘電体樹脂によって構成されている。給紙カセット６０から取り出された記録材Ｐは、レジストローラ２１３を経て、同図左方に搬送される。
【０００６】
中間転写ベルト８１の上方には、ほぼ同様の構成の４個の画像形成ステーションＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄが直列状に配置されている。画像形成ステーションＰａを例にその構成を説明する。画像形成ステーションＰａは、回転可能に配置されたドラム状の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という）１ａを備えている。感光ドラム１ａの周囲には、一次帯電器２２ａ、現像器２３ａ、等のプロセス機器が配置されている。他の画像形成ステーションＰｂ，Ｐｃ，Ｐｄは、画像形成ステーションＰａと同様の構成を備えており、同図には、それぞれ感光ドラム１ｂ，１ｃ，１ｄの周りに同様に配置されている。これら画像形成ステーション１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの異なる点は、それぞれがマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色のトナー像を形成する点である。
【０００７】
各画像形成ステーションに配置した現像器にはそれぞれマゼンタトナー、シアントナー、イエロートナーおよびブラックトナーが収納されているものとする。
【０００８】
静電潜像のトナー現像方法としては、一般に次のａ〜ｄの４種類に大別される。
【０００９】
ａ．非磁性トナーについてはブレード等でスリーブ上にコーティングし、磁性トナーは磁気力によってコーティングして搬送し感光体に対して非接触状態で現像する方法（１成分非接触現像）
ｂ．上記のようにしてコーティングしたトナーを感光体に対して接触状態で現像する方法（１成分接触現像）
ｃ．トナー粒子に対して磁性のキャリアを混合したものを現像剤として用いて磁気力によって搬送し感光体に対して接触状態で現像する方法（２成分接触現像）
ｄ．上記の２成分現像剤を非接触状態にして現像する方法（２成分非接触現像）
このなかで、画像の高画質化や高安定性の面から、ｃの２成分接触現像法が多く用いられている。本従来例でも色トナーに関してはこの現像システムを採用している。
【００１０】
原稿のマゼンタ成分色による画像信号がポリゴンミラー（不図示）等を介して感光ドラム１ａ上に投射されて静電潜像が形成され、これに現像器からマゼンタトナーが供給されて静電潜像がマゼンタトナー像となる。このトナー像が感光ドラム１ａの回転に伴って、感光ドラム１ａと中間転写体８１とが当接する転写部位に到来すると、第１の転写部材２４１ａによって、印加される第１の転写バイアスによって、前記マゼンタトナー像が中間転写体８１へ転写される。マゼンタトナー像を担持した中間転写体８１は、画像形成ステーションＰｂに搬送されると、このときまでに、画像形成ステーションＰｂにおいて、前記と同様の方法で感光ドラム１ｂ上に形成されたシアントナー像が、前記マゼンタトナー像上へ転移される。
【００１１】
同様に中間転写体上画像が画像形成ステーションＰｃ，Ｐｄに進行するにつれて、それぞれの転写部位において、イエロートナー像、ブラックトナー像が前述のトナー像に重畳転写された後、このときまでに、給紙カセット６０から取り出された記録材Ｐが前記転写部位に達し、転写部材４０に印加される転写バイアスによって上述の４色のトナー像は記録材Ｐ上に転写され、更に定着部に搬送される。定着部では熱と圧力によってトナーを記録材上に固着させる工程を有している。トナー像が定着された記録材は排紙トレイに排紙されるが、自動で両面画像を形成する場合には、記録材反転パス（不図示）を通過し、両面用カセットに収納され、両面画像形成時に給紙される。
【００１２】
その後、中間転写体８１の、前記転写部位の下流位置に、中間転写ベルトクリーニング部材２１６が配設してあって、中間転写体８１に付着したトナー等を除去するものとする。
【００１３】
また、従来例では感光ドラム上の転写残トナーをクリーニングする工程のないクリーニングレスシステムを採用している。すなわち感光ドラム上の転写残トナーは現像装置によって「現像同時クリーニング」で感光ドラム上から除去し現像装置に回収・再用する装置構成にした「クリーナーレスシステム」の画像形成装置を採用している。現像同時クリーニングとは、転写後に感光ドラム上に若干残留したトナーを次工程以後の現像時にかぶり取りバイアス（現像装置に印加する直流電圧と感光ドラムの表面電位間の電位差であるかぶり取り電位差Ｖback）によって回収する方法である。この方法によれば、転写残トナーは現像装置に回収されて次工程以後用いられているため、廃トナーをなくし、メンテンナンスに手を煩わせることも少なくすることができる。またクリーナーレスであることでスペース面での利点も大きく、画像形成装置を大幅に小型化できるようになる。加えてクリーナーレスシステムは感光ドラムの寿命向上にも大きな貢献をなすことが出来る。従来、感光ドラムのクリーナーはウレタンゴムブレードを当接させ、トナーを掻き落とす方式が一般的であったが、このようなクリーニングシステムとの摺擦による感光ドラムの磨耗、傷により、感光ドラムの寿命が決定されていた。クリーニングシステムをなくすことにより、感光ドラムの大幅な寿命向上が達成することが可能となる。
【００１４】
本従来例においても、画像形成ステーションPa,Pb,Pc,Pdに置いて、感光ドラムのクリーニングレスシステムを採用している。各画像形成ステーションで生じる転写残トナーは最終的に現像器の中に回収され、リユースされる。
【００１５】
このクリーニングレスシステムを支えている技術として、重合トナー技術がある。一般に重合法で作られたトナーは球形度が非常に高く、転写効率が98％以上に保つことが比較的容易に出来る。また、中間転写方式を採用することにより、どのような条件でも比較的安定的に高転写効率を維持することが可能である。そのため、感光ドラムのクリーニング装置を省略し、僅かに存在する転写残トナーを現像装置内に回収するという構成を取ることが可能となる。
【００１６】
また、トナーを重合するときにＷａｘ成分を混入させることにより、定着部分にオイルを塗布する必要がなくなり、定着装置の小型化、低ランニングコストを達成することも可能となる。Ｗａｘの内包の容易である点も重合トナーの利点のひとつであるともいえる。
【００１７】
然しながら、上記のようなＷａｘ成分を混入しているトナーを使用した場合、トナーのガラス転移点（Ｔｇ）が従来のトナーに比べて低くなり、感光ドラムに付着しやすくなるという問題があった。特に本従来例で示すようなクリーニング装置を省略した装置の場合、一旦感光ドラムに付着したトナーを除去することが難しいため、問題が更に深刻になってしまう。
【００１８】
そこで筆者らが検討した結果、中間転写ベルトの表面を次のように構成した。
【００１９】
○表面粗さをＲｚ（10点平均粗さ）で0.5〜1μｍ
○中間転写ベルトの表面硬度＞像担持体の表面硬度（硬度はビッカース測定）
そして、このような中間転写ベルトを、感光ドラムより早い速度で摺擦させることにより、感光ドラム上のトナー融着を除去することが出来ることが分かった。これは、特に、中間転写ベルトの表面硬度が感光ドラムの表面硬度より高いことにより、感光ドラムの表面の研磨効果が現れるためである。
【００２０】
本構成は四ステーション分の感光ドラム上のトナー融着を一度に、しかも簡易な構成で除去することが出来るため、本従来例のような多連ドラム（タンデム）方式の画像形成装置には、特に有効である。
【００２１】
又、従来例としては、例えば特許文献１をあげることが出来る。
【特許文献１】特開２００２−２６８３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
ところで、上記のような表面硬度の高いベルトの場合、ベルトの表面の10点平均粗さ（Ｒｚ）は初期0.5〜0.8程度のベルトでも、耐久が進むにつれ0.1程度と非常に平滑な表面となってしまうことが判明した。
【００２３】
これは、ベルトの表面硬度が感光ドラム表面硬度より高いことが災いして、ベルト表面が削れや表面傷の成長がなく、むしろ表面の凸部のみが徐々に削り取られてしまうようになるため、平滑な表面へと変化していくのである。
【００２４】
このため、耐久により、感光ドラム表面の研磨効果が薄れてしまい、トナー融着が発生してしまうという問題が有った。
【００２５】
そこで、中間転写ベルトの表面を荒らすための研磨部材を設けることが有効な対策手段となる。これにより、中間転写ベルトの粗さを確保することにより、感光ドラムの研磨効果を耐久を通じて維持することが可能となる。
【００２６】
しかしながら、ベルトの表面が粗すぎると、ベルトのクリーニング性に支障をきたすことが分かっている。特に本実施例で用いられているようなオイルが混入されているトナーや、球状度の高いトナーでは、クリーニング性が悪化するため、ベルトの表面粗さがＲｚで1μｍ以上になると、クリーニング出来ないことが分かっている。
【００２７】
研磨部材も、その研磨能力は、使用環境や耐久枚数により変化し、常に一定の研磨能力を発揮できるものではない。このため、耐久を通じてベルト表面をＲｚで0.5〜1μｍという精度で研磨することは、従来例のままでは非常に困難であった。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上記課題を解決するために、中間転写ベルトの表面粗さを検知し、その情報に従って研磨部材を制御する仕組みを設けることにより達成することが可能となる。そしてその検知の方法として、中間転写ベルトの表面に光を照射した時の反射光を検知する光学センサーを中間転写ベルトの近傍に設け、この光学センサーの出力がある一定の値となるように研磨部材を制御することが非常に良好であることが分かった。
【００２９】
詳細は実施例で述べるが、光学センサーとしては、中間転写ベルト上に形成された一定のパターンのトナー画像を検知することにより、画像濃度や画像位置の調整を行う光学センサーが存在する場合には、そのセンサーを流用することが可能である。これにより、安価で、確実にベルトの表面粗さを所定の値に抑えることが可能となる。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように、中間転写ベルトの表面に光を照射した時の反射光を検知する光学センサーを中間転写ベルトの近傍に設け、この光学センサーの出力がある一定の値となるように研磨部材を制御することが非常に良好であることが分かった。
【００３１】
光学センサーとしては、中間転写ベルト上に形成された一定のパターンのトナー画像を検知することにより、画像濃度や画像位置の調整を行う光学センサーが存在する場合には、そのセンサーを流用することが可能である。これにより、安価で、確実にベルトの表面粗さを所定の値に抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
（実施例１）
本実施例では重合法で作成したトナーを使用している。一般に重合法で作られたトナーは球形度が非常に高く、転写効率が98％以上に保つことが比較的容易に出来る。また、中間転写方式を採用することにより、どのような条件でも比較的安定的に高転写効率を維持することが可能である。そのため、感光ドラムのクリーニング装置を省略し、僅かに存在する転写残トナーを現像装置内に回収するという構成を取ることが可能となる。
【００３３】
クリーニングレスシステムの利点は従来例でも述べているが、感光ドラムの長寿命化、廃トナーレスによる装置の簡略化などが挙げられ、非常に有効なシステムである。
【００３４】
トナーの球形度が悪いと、転写残トナー量が多くなってしまい、クリーニングレスシステムを採用することが難しくなってしまう。筆者らの検討に寄れば、球形度に関して画像解析装置で測定した形状係数ＳＦ−１の値が１００≦ＳＦ−１≦１６０であり、かつＳＦ−２の値が１００≦ＳＦ−２≦１４０であることが必要であることが分かった。
【００３５】
形状係数を示すＳＦ−１，ＳＦ−２とは、例えば日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い１０００倍に拡大した２μｍ以上のトナー像を１００個無作為にサンプリングし、その画像情報はインターフェースを介して、例えばニコレ社製画像解析装置（ＬｕｚｅｘＩＩＩ）に導入し解析を行い下式より算出し得られた値を形状係数ＳＦ−１，ＳＦ−２と定義する。
【００３６】
SF-1=（（MXLNG）２/（AREA））×（π/4）×100
SF-2=（（PERIME）２/（AREA））×（１/4π）×100
（式中、ＭＸＬＮＧは粒子の絶対最大長、ＰＥＲＩＭＥは粒子の周囲長、ＡＲＥＡは粒子の投影面積を示す）
形状係数ＳＦ−１はトナー粒子の丸さの度合いを示し、形状係数ＳＦ−２はトナー粒子の凹凸の度合いを示し、１００に近ければ近い程真球に近いことを示している。
【００３７】
トナーのＳＦ−１が１６０を超えると、球形から離れて不定形に近づき、現像器内でトナーが破砕され易く、粒度分布が変動したり、帯電量分布がブロードになりやすく地かぶりや反転かぶりが生じやすい。
【００３８】
上記のような球形度の高いトナーは以下のような重合法によって作ることができる。まずトナーであるが、特公昭５６−１３９４５号公報等に記載のディスクまたは多流体ノズルを用い溶融混合物を空気中に霧化し球状トナーを得る方法や、特開昭５９−５３８５６号公報、特開昭５９−６１８４２号公報に述べられている懸濁重合方法を用いて直接トナーを生成する方法や、単量体には可溶で得られる重合体が不溶な水系有機溶剤を用い直接トナーを生成する分散重合方法又は水溶性極性重合開始剤存在下で直接重合しトナーを生成するソープフリー重合方法に代表される乳化重合方法等を用いトナーを製造することが可能である。
【００３９】
特には懸濁重合方法が特に好ましい。さらに一旦得られた重合粒子に更に単量体を吸着せしめた後、重合開始剤を用い重合せしめるシード重合方法も本発明に好適に利用することができる。
【００４０】
更にスチレンと（メタ）アクリル酸の共重合体、マレイン酸共重合体、飽和ポリエステル樹脂等の極性樹脂を添加せしめることも好ましい。
【００４１】
更に本発明に於いて直接重合方法を用いる場合には、重合阻害性が無く水系への可溶化物の無い荷電制御剤が好ましい。
【００４２】
本発明のトナー製造方法に直接重合方法を用いる場合に於いては、以下の如き製造方法によって具体的にトナーを製造する事が可能である。
【００４３】
単量体中に低軟化物質からなる、離型剤、着色剤、荷電制御剤、重合開始剤その他の添加剤を加え、ホモジナイザー・超音波分散機等によって均一に溶解又は分散せしめた単量体系を、分散安定剤を含有する水相中に通常の撹拌機またはホモミキサー、ホモジナイザー等により分散せしめる。好ましくは単量体液滴が所望のトナー粒子のサイズを有するように撹拌速度・時間を調整し、造粒する。その後は分散安定剤の作用により、粒子状態が維持され、且つ粒子の沈降が防止される程度の撹拌を行えば良い。重合温度は４０℃以上、一般的には５０〜９０℃の温度に設定して重合を行う。
【００４４】
また、トナーを重合するときにＷａｘ成分を混入させることにより、定着部分にオイルを塗布する必要がなくなり、定着装置の小型化、低ランニングコストを達成することも可能となる。Ｗａｘの内包の容易である点も重合トナーの利点のひとつであるともいえる。
【００４５】
然しながら、上記のようなＷａｘ成分を混入しているトナーを使用した場合、トナーのガラス転移点（Ｔｇ）が従来のトナーに比べて低くなり、感光ドラムに付着しやすくなるという問題があった。特に本従来例で示すような感光ドラム表面のクリーニング装置を省略した装置の場合、一旦感光ドラムに付着したトナーを除去することが難しいため、問題が更に深刻になってしまう。
【００４６】
そこで筆者らが検討した結果、中間転写ベルトの表面を次のように構成した。
【００４７】
○表面粗さをＲｚ（10点平均粗さ）で0.5〜1μｍ
○中間転写ベルトの表面硬度＞像担持体の表面硬度（硬度はビッカース測定）
そして、このような中間転写ベルトを、感光ドラムより早い速度で摺擦させることにより、感光ドラム上のトナー融着を除去することが出来ることが分かった。これは、特に、中間転写ベルトの表面硬度が感光ドラムの表面硬度より高いことにより、感光ドラムの表面の研磨効果が現れるためである。
【００４８】
本構成は四ステーション分の感光ドラム上のトナー融着を一度に、しかも簡易な構成で除去することが出来るため、本従来例のような多連ドラム（タンデム）方式の画像形成装置には、特に有効である。
【００４９】
上記のごとくトナーと中間転写ベルトを用いた画像形成装置を図１に示す。
【００５０】
特に示さない部分については従来例と同一である。
【００５１】
中間転写ベルト８１の上方には、ほぼ同様の構成の４個の画像形成ステーションＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄが直列状に配置されており、それぞれの感光ドラム上にマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色のトナー像を形成し、それぞれのトナー像はそれぞれの感光ドラム上から中間転写ベルト上に転写され、合成される。このようにして合成されたトナー像は記録材Ｐ上に転写され、その後、中間転写体８１の、前記転写部位の下流位置に、中間転写ベルトクリーニング部材２１６が配設してあって、中間転写体８１に付着したトナー等を除去するものとする。
【００５２】
中間転写ベルト８１は、ベルトの材質に電子導電性物質であるカーボンを分散した樹脂ベルトを採用している。また、ベルトにカーボンを分散し、その表面抵抗率が１０11.2〜１０12.4Ω／□となり、その体積抵抗率が１０9〜１０11Ω・ｃｍとなるように設定されている。樹脂ベルトの材質はポリイミドを用い、感光ドラムは一般的にポリカーボネートが主体の成分とする。ポリイミドのビッカース硬度は150kgf/ｍｍ２であり、また、ポリカーボネートが主成分の感光ドラムのビッカース硬度は100kgf/ｍｍ２前後であるため、中間転写ベルトの表面硬度は感光ドラムの表面硬度より大きい。感光ドラムの研磨効果をより際立たせるために、中間転写ベルトの表面にアクリル樹脂をコーティングしてもよい。アクリル樹脂のビッカース硬度は、化合物状態により異なりはするものの、200kgf/ｍｍ２前後のものも存在するため、感光ドラムへの研磨効果も高い。
【００５３】
ここまでの構成は従来例と同様であるが、本実施例ではこれに加えてベルト研磨装置と光学センサーを有している。光学センサーは、画像の位置調整や濃度調整に用いられるものである。本実施例で述べられているような多連ドラム（タンデム）方式の画像形成装置は、各色（すなわちイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各ステーション毎の画像）の位置合わせが非常に重要である。また、各色の濃度ばらつきも一定の範囲に抑えないと、出力画像の色味が変化してしまうため、これも非常に重要である。そこで、中間転写ベルトの近傍に発光素子と受光素子をまとめた光学センサーを配置し、中間転写体上に形成された一定のパターンのトナー画像を光学センサーで検知することにより、画像濃度や画像位置の調整を行う方法がよく用いられる。
【００５４】
本実施例ではこの光学センサーを用い、トナー画像をベルト上に載せていない状態での反射光量を検知する。
【００５５】
この場合、受光素子の受ける光量は、ベルトの表面粗さに相関がある。この様子を図２を用いて説明する。
【００５６】
横軸がベルトの表面粗さであり、右に行くに従って表面粗さが大きくなる。また、縦軸は受光素子の受ける反射光量であり、上に行くに従って光量が大きくなることを示す。このグラフより、ベルトの表面粗さと受光素子の受ける反射光量には相関があり、これから、受光素子の受ける反射光量からベルトの表面粗さを推測することが可能となる。
【００５７】
耐久が進むと、ベルトの表面粗さが平滑になる。これは、従来例の所でも述べたが、ベルトの表面硬度が感光ドラム表面硬度より高いために、ベルト表面が削れや表面傷の成長がなく、むしろ表面の凸部のみが徐々に削り取られてしまうようになるため、平滑な表面へと変化していくのであるが、これに伴い受光素子の受ける反射光量が増加する。そして反射光量が図２のｍ以下になったら、ベルトの研磨装置を駆動し、反射光量がｍ〜ｎの値になったところで研磨装置を停止するように動作させる。図1に研磨装置Ｂ及び受光素子Ａの位置を示す。研磨装置Ｂは例えば表面にラッピングテープを巻いた研磨ローラーや、ファーブラシ等が有効であるが、このようなローラー形状の研磨装置を、受光素子Ａの出力がｍ〜ｎの値のときは、ベルトに対して従動で回転させることにより、ほとんど研磨能力を発揮させず、受光素子の出力がｍの値を超えた時は研磨ローラーに駆動を入れて、ベルトに対して周速をつけて回転駆動させ、研磨能力を上げるようにする。もちろん、受光素子の出力がｍより大きく外れるに従って、研磨能力を高めるような制御を行っても良い。
【００５８】
（実施例２）
前実施例では研磨装置として、ローラー形状の研磨装置を用いたが、もちろんそれ以外の研磨装置、例えば、ブレード形状のものや、ウエブ形状のものを使用しても良い。この場合、研磨装置をベルト表面から脱着する機構を設け、光学センサーの出力に応じて研磨能力を制御出来る構成にしておくことにより、目的を達成することができる。また、本発明は、ベルトの表面粗さを検知する手段として、光学センサーが好適であることを述べているが、これは、他の表面粗さの検知手段、例えば触針式などの検知手段に比べ、非接触であることで耐久性や安定性にすぐれ、かつ、広い面積の平均値を瞬時に得ることが出来る点で優れているのに加え、受光素子の出力が一定になるように制御することは、前述した光学センサーを利用した濃度制御や画像位置制御を安定化させるという効果もあるので、より好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】図1は本発明の第1の実施例を説明するための図
【図２】本発明の第1の実施例を説明するグラフ
【図３】従来例を説明するための図
【符号の説明】
【００６０】
Pa,Pb,Pc,Pd  画像形成部
1a,1b,1c,1d  像担持体
22a  一次帯電器
23a  現像器
81  ITBベルト
【図１】
2006235052.tif 000003
【図２】
2006235052.tif 000004
【図３】
2006235052.tif 000005