(57)【要約】【課題】長期の使用や種々の環境が異なっても、ブレードめくれの発生防止を図る。【解決手段】画像形成装置１において、トナーを内蔵し、像担持体上にトナー像を形成する現像装置３２と、弾性層を有し、前記トナーにより形成されたトナー像を用紙に転写する転写ベルト４１ｃと、前記転写ベルト４１ｃに当接し、前記トナー像の転写後に転写ベルトに残留するトナーを除去するブレード５１と、を備え、前記トナーのガラス転移点以下の温度域において、前記転写ベルトの硬度を前記ブレードの硬度より大きく構成した。【選択図】図１
2009282175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを内蔵し、像担持体上にトナー像を形成する現像装置と、
弾性層を有し、前記像担持体上に形成されたトナー像を用紙に転写する転写ベルトと、
前記転写ベルトに当接し、前記トナー像の転写後に転写ベルトに残留するトナーを除去するブレードと、を備え、
前記トナーのガラス転移点以下の温度域において、前記転写ベルトの硬度が前記ブレードの硬度より大きいことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記転写ベルトは、弾性層の表層にコート層を有する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記転写ベルトは、転写搬送ベルトである請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記転写ベルトは、中間転写ベルトである請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
トナーを内蔵し、像担持体上にトナー像を形成する現像装置と、
弾性層を有し、前記像担持体上に形成されたトナー像を用紙上に転写させる転写ローラと、
前記転写ローラに当接し、前記トナー像の転写後に転写ローラに残留するトナーを除去するブレードと、を備え、
前記トナーのガラス転移点以下の温度域において、前記転写ローラの硬度が前記ブレードの硬度より大きい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、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では、感光ドラム等の像担持体上にトナー像を形成し、転写ベルトを介して用紙上にトナー像を転写する。このような画像形成装置では、転写ベルトの回転方向下流部分にブレードを当接させ、トナー像の転写後、転写ベルトに残留するトナーの除去を行っている。
【０００３】
転写ベルトは基層をゴム等の弾性層とすることが多いが、その硬度がブレードの硬度よりも低い場合、転写ベルトの表面がブレードの当接圧によってへこみ、そのへこみにブレードが引っかかるという現象、つまりブレードめくれが発生しやすくなる。このような問題に対し、転写ベルトの表面の硬度をブレードの硬度より大きく構成し、ブレードめくれを防止する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２４８３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、使用又は設置当初は転写ベルトの方がブレードよりも硬度が大きくなるように構成したとしても、使用時期や設置環境によってはブレードめくれが生じてしまうことが分かった。
【０００５】
本発明の課題は、長期の使用や種々の環境が異なっても、ブレードめくれの発生防止を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、
トナーを内蔵し、像担持体上にトナー像を形成する現像装置と、
弾性層を有し、前記像担持体上に形成されたトナー像を用紙に転写する転写ベルトと、
前記転写ベルトに当接し、前記トナー像の転写後に転写ベルトに残留するトナーを除去するブレードと、を備え、
前記トナーのガラス転移点以下の温度域において、前記転写ベルトの硬度が前記ブレードの硬度より大きいことを特徴とする画像形成装置が提供される。
【０００７】
また、本発明によれば、
トナーを内蔵し、像担持体上にトナー像を形成する現像装置と、
弾性層を有し、前記像担持体上に形成されたトナー像を用紙上に転写させる転写ローラと、
前記転写ローラに当接し、前記トナー像の転写後に転写ローラに残留するトナーを除去するブレードと、を備え、
前記トナーのガラス転移点以下の温度域において、前記転写ローラの硬度が前記ブレードの硬度より大きいことを特徴とする画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、少なくともトナーを用いて画像形成が可能な温度域においては、ブレードの当接圧による転写ベルト又は転写ローラ表面のへこみを小さくしてブレードめくれの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本実施形態では、転写ベルトとして、用紙を搬送しながら像担持体上のトナー像を用紙上に転写させる転写搬送ベルトを用いる画像形成装置において、転写搬送ベルトの硬度をブレードの硬度より大きく構成する例を説明する。
【００１０】
まず、構成を説明する。
図１に、本実施形態における画像形成装置１の構成を示す。
画像形成装置１は、単色のトナーを用いるモノクロ画像形成装置である。
図１に示すように、画像形成装置１の本体上部には原稿自動送り装置２１が設けられている。原稿自動送り装置２１は搬送ローラを複数備え、原稿台に設置された原稿を画像読取部２２の読取面であるスリットガラス２４上に搬送する。
【００１１】
画像形成装置１本体には、画像読取部２２、画像形成ユニット３、転写ユニット４、クリーニング装置５、定着装置６、給紙ユニット７等が設けられている。
【００１２】
画像読取部２２は、光源とミラーを有する露光走査部２２１、２つのミラーがＶ字状に設置されたＶミラーユニット２２２、レンズ２２３、ＣＣＤイメージセンサ２２４を備えて構成されている。原稿自動送り装置２１によって原稿が搬送された場合、露光走査部２２１はスリットガラス２４下方の初期位置に移動し、その初期位置で停止した状態でスリットガラス２４上に搬送される原稿に走査光を照射する。一方、原稿台ガラス２３に原稿が載置された場合、露光走査部２２１及びＶミラーユニット２２２が移動して原稿に走査光を照射する。原稿からの反射光は、露光走査部２２１により受光された後、Ｖミラーユニット２２２、レンズ２２３を介してＣＣＤイメージセンサ２２４に導かれる。ＣＣＤイメージセンサ２２４では、光電変換により画像信号（アナログ信号）を生成する。
【００１３】
画像信号は、図示しない信号処理部によってデジタル化され、必要に応じて各種信号処理が施されると、一旦メモリに格納される。その後、メモリから画像信号が読み出されて画像形成ユニット３に出力される。
【００１４】
画像形成ユニット３は、露光装置３１、現像装置３２、像担持体である感光ドラム３３、帯電器３４、クリーニング装置３５を備えている。画像形成時には、帯電器３４が感光ドラム３３に電荷を付加し、露光装置３１が画像信号に基づいて感光ドラム３３上にレーザ光を照射し、静電潜像を形成する。現像装置３２はトナーを内蔵し、当該トナーを用いて現像を行って、感光ドラム３３上にトナー像を形成する。
【００１５】
一方、給紙ユニット７は用紙を収容し、供給する。給紙ユニット７から供給された用紙はレジストローラ８まで搬送され、レジストローラ８によって転写ユニット４と感光ドラム３３間に搬送される。転写ユニット４と感光ドラム３３により用紙上にトナー像が転写されるが、その転写位置への用紙の進入タイミングは、レジストローラ８によって感光ドラム３３の回転によるトナー像の移動と同期するように計られる。
【００１６】
転写ユニット４は、レジストローラ８によって搬送された用紙上に、感光ドラム３３上に形成されたトナー像を転写させた後、用紙を定着装置６に搬送する。
定着装置６は、熱源を有する定着ローラ６１と、加圧ローラ６２により、搬送された用紙に対して加熱及び加圧を行い、定着処理を施す。定着処理された用紙は画像形成装置１の外部に設けられたトレイ上に排紙される。
【００１７】
トナー像を用紙に転写した後、クリーニング装置３５は感光ドラム３３上に残留しているトナーを、クリーニング装置５は転写ユニット４の転写搬送ベルト上に残留しているトナーの除去を行う。
【００１８】
次に、図２を参照して転写ユニット４及びクリーニング装置５についてさらに説明する。なお、図２に示す矢印は各部の回転方向や移動方向を示している。
図２に示すように、転写ユニット４は、転写搬送ベルト４１ｃ、駆動ローラ４２、従動ローラ４３、バックアップローラ４４、支持枠４５等を備えて構成されている。転写搬送ベルト４１ｃは駆動ローラ４２、従動ローラ４３、バックアップローラ４４の３つのローラによって張設され、回動する。
【００１９】
バックアップローラ４４は転写搬送ベルト４１ｃを介して感光ドラム３３に圧接している。支持枠４５はバックアップローラ４４を支持するとともに、バックアップローラ４４を上下方向へ移動させ、バックアップローラ４４の感光ドラム３３に対する押圧力を調整する。レジストローラ８により感光ドラム３３と転写搬送ベルト４１ｃの間に用紙が搬送されると、転写搬送ベルト４１ｃ上でバックアップローラ４４の押圧により感光ドラム３３上のトナー像が用紙上に転写される。その後、用紙は転写搬送ベルト４１ｃの回転方向に従って定着装置６へと搬送される。
【００２０】
クリーニング装置５は、ブレード５１を備えている。ブレード５１としては、ウレタンゴム等を用いることができる。
ブレード５１は、転写搬送ベルト４１ｃに当接するように設けられている。また、ブレード５１は用紙へのトナー像の転写位置よりも駆動ローラ４２の回転方向下流において、転写搬送ベルト４１ｃを介して駆動ローラ４２と対向するように設けられている。トナー像の転写後、転写搬送ベルト４１ｃに残留トナーが有る場合には、転写搬送ベルト４１ｃに当接しているブレード５１によってトナーがそぎ落とされ、除去される。なお、駆動ローラ４２の対向部材がある位置にブレード５１が設けられるのは、転写搬送ベルト４１ｃのようにベルト状のものは、駆動ローラ４２等のように金属等の硬度の大きい材料からなる対向部材が無いと、ブレード５１による当接圧を加えたときに転写搬送ベルト４１ｃが撓み、ブレード５１の当接によるトナーの除去が難しいからである。
【００２１】
転写搬送ベルト４１ｃは、基層として図３に示すように弾性層４１２を有している。弾性層４１２は、ＣＲゴム（クロロプレンゴム）やＣＲゴムにホワイトカーボンを混合したもの等を用いることができる。また、弾性層４１２のみではブレード５１との摩擦が非常に大きく、ブレード５１によるクリーニングが困難であるため、弾性層４１２の表層にはコート層４１１が形成されている。コート層４１１はフッ素含有のウレタン樹脂等を用いることができる。感光ドラム３３からの用紙の分離性を考慮すると、コート層４１１は厚みが５μｍ以下、好ましくは３μｍ以下であることが好ましい。
【００２２】
転写搬送ベルト４１ｃの硬度をブレード５１より大きく構成することにより、ブレードめくれの発生を防止することが可能であるが、種々の転写ベルトやブレードについて実験したところ、硬度が逆転する場合があること、またそれが温度に依存していることがわかった。
図５は、ある転写ベルトとブレードの硬度と温度の関係を示す図である。図５に示すように、ある温度Ｔ℃までは転写ベルトの方がブレードよりも硬度が大きいが、温度Ｔ℃を超えると硬度の関係が逆転していることが分かる。
【００２３】
よって、本実施形態では、現像装置３２に内蔵されているトナーのガラス転移点温度以下の温度域において、転写搬送ベルト４１ｃの硬度（ＪＩＳ−Ａ）をブレード５１より大きく構成する。転写搬送ベルト４１ｃの硬度は、ブレード５１との当接部分における硬度である。転写搬送ベルト４１ｃとブレード５１の硬度は、トナーのガラス転移点温度以下の温度域において、その差が１°以上とし、さらに２°以上とすることが好ましい。
【００２４】
このようにある温度のときのみでなく、トナーのガラス転移点温度以下の温度域全てにおいて、転写搬送ベルト４１ｃの硬度をブレード５１より大きくするのは、画像形成装置１の機内温度、特にブレード５１と転写搬送ベルト４１ｃ付近の温度は、画像形成装置１を取り巻く環境や稼働状態によって上昇することがあるからである。一方で高温状態であれば全て上記転写搬送ベルト４１ｃとブレード５１の硬度関係を保たなければならないわけではない。トナーのガラス転移点温度を超える場合には、現像装置３２に収容されているトナーが溶融し、画像形成自体ができる状態ではなくなる。つまり、画像形成が可能な間のみクリーニング機能を保てればよいことから、ガラス転移点温度以下の温度域においてのみ、転写搬送ベルト４１ｃの硬度をブレード５１より大きく構成する。
【００２５】
転写搬送ベルト４１ｃのコート層４１１は上述のように５μｍ以下と厚みが小さいが、厚みが小さいと基層である弾性層４１２の硬度が、ブレード５１の当接部分における転写搬送ベルト４１ｃの硬度に大きく影響することとなる。よって、弾性層４１２の硬度と温度の特性（以下、硬度−温度特性という）に基づいて弾性層４１２の材料を選択することにより、硬度を制御することができる。
例えばトナーのガラス転移点温度が６０℃の場合、画像形成装置１内の機内温度６０℃以下において硬度が７４°前後であるウレタンゴムのブレード５１を採用し、転写搬送ベルト４１ｃは機内温度６０℃以下において、その硬度が７５°以上となる弾性層４１２の材料を選択する。
【００２６】
転写搬送ベルト４１ｃの硬度がブレード５１より小さい場合、図４Ａに示すようにブレード５１の当接圧により、転写搬送ベルト４１ｃ側がその厚み方向にへこみ、ブレード５１と転写搬送ベルト４１ｃの接触面積が増大する。その結果、転写搬送ベルト４１ｃとブレード５１との摩擦が大きくなるため、ブレード５１の先端が転写搬送ベルト４１ｃに引っかかり、ブレードめくれが生じることとなる。
【００２７】
一方、本実施形態によれば、トナーのガラス転移点温度以下の温度域においては、転写搬送ベルト４１ｃの硬度がブレード５１より大きく構成される。そのため、図４Ｂに示すように、転写搬送ベルト４１ｃの厚み方向におけるへこみは僅かで、逆にブレード５１の先端が当接圧によってへこみ変形する。ブレード５１と転写搬送ベルト４１ｃとの摩擦は小さく、ブレード５１は移動する転写搬送ベルト４１ｃ上を滑るようになるため、ブレードめくれの発生を防ぐことができる。
【００２８】
なお、上述の実施形態は、本発明の好適な一例であり、これに限定されない。
例えば、転写ベルトであれば、上記のような転写搬送ベルト４１ｃに限らず、中間転写ベルトにも用いることができる。中間転写ベルトは、用紙上にトナー像を転写させる転写ベルトであるが、転写搬送ベルトのようにトナー像を直接用紙に転写させるのではなく、トナー像を中間転写ベルト上に転写し、その後中間転写ベルトから用紙上に転写させる。
【００２９】
図６に、中間転写ベルトを用いた画像形成装置２の例を示す。画像形成装置２はタンデム型のカラー画像形成装置であり、Ｙ（黄）、Ｍ（マジェンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の各色のトナーを用いてカラー画像を形成する。なお、画像形成装置２の基本的な機能は画像形成装置１と同じであるので、画像形成装置２において画像形成装置１と同じ構成部分には同一の符号を付し、異なる構成部分についてのみ説明を行う。
【００３０】
画像形成装置２は、色毎に画像形成ユニットｕＹ、ｕＭ、ｕＣ、ｕＫを備えて、それぞれの感光ドラム３３上に各色のトナー像を形成する。
転写ユニット４は、複数の支持ローラにより張設される中間転写ベルト４１ｍを備えている。中間転写ベルト４１ｍは、図１〜図３を参照して説明した転写搬送ベルト４１ｃと同様の構成である。すなわち、中間転写ベルト４１ｍは基層としてＣＲゴム等の弾性層を有し、弾性層の表層にはウレタン樹脂等のコート層が設けられている。
【００３１】
また、転写ユニット４は、各画像形成ユニットｕＹ、ｕＭ、ｕＣ、ｕＫの感光ドラム３３それぞれ対向する転写ローラ３６を備えている。転写ローラ３６は、中間転写ベルト４１ｍを介して感光ドラム３３に圧接し、感光ドラム３３上に形成されたトナー像を中間転写ベルト４１ｍに転写させる。トナー像の転写は、各色のトナー像が同じ位置に転写されるようにそのタイミングが計られ、中間転写ベルト４１ｍ上には各色のトナー像が重ねられて１つのカラートナー像が形成される。
【００３２】
各画像形成ユニットｕＹ、ｕＭ、ｕＣ、ｕＫとの転写位置よりも中間転写ベルト４１ｍの回転方向下流には、転写ローラ９が設けられている。転写ローラ９は、中間転写ベルト４１ｍを介して中間転写ベルト４１ｍの支持ローラの１つと対向するように設けられている。中間転写ベルト４１ｍ上に形成されたカラートナー像は、転写ローラ９と中間転写ベルト４１ｍとのニップ圧によって給紙ユニット７から搬送された用紙上に転写される。用紙はそのまま定着装置６に搬送され、定着処理されて画像形成装置２外に設けられているトレイに排出される。
【００３３】
図６に示すように、転写ローラ９よりも中間転写ベルト４１ｍの回転方向下流には、中間転写ベルト４１ｍ用のクリーニング装置５が設けられている。クリーニング装置５のブレード５１は、中間転写ベルト４１ｍに当接し、また中間転写ベルト４１ｍを介して中間転写ベルト４１ｍの支持ローラの１つと対向するように設けられている。現像装置３２が内蔵するトナーのガラス転移点温度以下の温度域において、このクリーニング装置５のブレード５１よりも中間転写ベルト４１ｍの硬度（ＪＩＳ−Ａ）を大きく構成することにより、転写搬送ベルト４１ｃの場合と同様に、ブレードめくれを防止することができる。なお、ここでいう硬度はブレード５１と中間転写ベルト４１ｍとの当接部分における硬度である。
【００３４】
また、中間転写ベルト４１ｍだけでなく、図６に示すように転写ローラ９に隣接して、転写ローラ９における残留トナーを除去するクリーニング装置５を設ける場合にも、現像装置３２が内蔵するトナーのガラス転移点温度以下の温度域において、転写ローラ９の硬度（転写ローラ９とブレード５１との当接部分における硬度（ＪＩＳ−Ａ））をブレード５１より大きく構成することとしてもよい。これにより、転写ローラ９のクリーニング装置５においてもブレードめくれを防止することができる。なお、転写ローラ９も弾性層を有し、その表層としてコート層が設けられている。弾性層としては、ソリッドゴムやスポンジゴム（発泡させたもの）等が挙げられ、コート層としてはフッ素含有のウレタン樹脂等が挙げられる。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例を挙げて本発明の実施態様を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３６】
下記ブレード及び転写搬送ベルトの組合せによって、転写搬送ベルトのクリーニングを行った際にブレードめくれが発生するかどうかの評価を行った。
〈評価方法〉
図７に示す硬度−温度特性を有するブレードＡ、転写搬送ベルトＢ１、Ｂ２を用意し、ブレードＡと転写搬送ベルトＢ１の組合せを実施例、ブレードＡと転写搬送ベルトＢ２の組合せを比較例として評価を行った。ブレードＡはウレタンゴムにより構成した。また、転写搬送ベルトＢ１は弾性層をＣＲゴムにホワイトカーボンを混合した混合物から構成し、転写搬送ベルトＢ２は弾性層をＣＲゴムのみで構成した。また、コート層は両者ともフッ素含有のウレタン樹脂から構成しており、その厚みは５μｍである。
【００３７】
図７に示す硬度−温度特性は、用いるトナーのガラス転移点温度を６０℃として、１０〜６０℃の温度域において温度を変化させ、１０℃、２３℃、４０℃、６０℃のそれぞれで、ブレードＡ、転写搬送ベルトＢ１、Ｂ２の硬度を測定し、各測定点の近似線を求めて硬度−温度特性としたものである。硬度の測定方法はＪＩＳ−Ａに準ずるが、転写搬送ベルトＢ１、Ｂ２は厚みが小さいため、硬度計はWallace社製のＨ−１２型全自動マイクロ硬さ計を用いて測定した。
【００３８】
図７に示すように、転写搬送ベルトＢ１は、トナーのガラス転移点温度である６０℃以下の温度域においては常にブレードＡより硬度が大きい。２３℃における硬度はブレードＡが７４°、転写搬送ベルトＢ１が７８°、転写搬送ベルトＢ２が８５°である。６０℃における硬度は、ブレードＡが７４°、転写搬送ベルトＢ１が７５°、転写搬送ベルトＢ２が６６°である。一方、転写ベルトＢ２は室温（２５℃程度）あたりではブレードＡより硬度が大きいが、温度の上昇に伴って硬度が下がり、３５℃あたりからはブレードＡより硬度が小さくなっている。
【００３９】
上記ブレードＡと転写搬送ベルトＢ１、ブレードＡと転写搬送ベルトＢ２の組合せで、図１に示すようなモノクロ画像形成装置を構成し、クリーニングを行ってブレードめくれの発生の有無を目視にて確認した。クリーニングは、ある環境温度において、画像形成装置を稼働させていない初期状態と、稼働させている稼働中の状態とで行い、各稼働状態における機内温度を測定した。機内温度は、ブレードＡを設置したクリーニング装置付近の温度である。また、稼働中の状態における機内温度は、１．５万〜２万枚分の連続印刷（約２〜３時間）を行った後に計測した温度である。
【００４０】
〈評価結果〉
下記表１に、ブレードめくれの評価結果を示す。
【表１】
2009282175.tif 000003
なお、表１において稼働中の状態での機内温度は、画像形成装置における温度上昇を抑えるための冷却機能が正常に機能している場合に測定された温度であるが、機内温度５５℃のときの温度のみ冷却が不十分な場合に測定された温度である。
【００４１】
表１に示すように、画像形成装置を稼働させていない初期状態にあっては機内温度は環境温度に一致しているが、稼働中となると環境温度より１０℃以上温度が上昇している。このような機内温度の中で、実施例に係るブレードＡと転写搬送ベルトＢ１との組合せでは、トナーのガラス転移点温度６０℃以下の温度下であればブレードめくれは発生していない。これは当該温度下であればブレードＡよりも転写搬送ベルトＢ１の方が硬度が大きく、転写搬送ベルトＢ１の移動に対してもブレードＡが引っかかることが無いからと考えられる。
【００４２】
一方、比較例では、硬度の関係が逆転する３５℃より温度が上昇すると、ブレードめくれが発生している。
なお、転写搬送ベルトに変えて中間転写ベルト、転写ローラについても同様の評価を行ったが、何れも転写搬送ベルトの場合と同じ評価結果であった。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】転写搬送ベルトを有する画像形成装置の例を示す図である。
【図２】図１の転写ユニット、クリーニング装置の拡大図である。
【図３】図２の転写搬送ベルトの部分拡大断面図である。
【図４Ａ】転写搬送ベルトの硬度がブレードより小さい場合におけるクリーニング時の状態を示す図である。
【図４Ｂ】転写搬送ベルトの硬度がブレードより大きい場合におけるクリーニング時の状態を示す図である。
【図５】ある転写ベルトとブレードの硬度と温度の関係を示す図である。
【図６】中間転写ベルト、転写ローラを有する画像形成装置の例を示す図である。
【図７】実施例と比較例に用いるブレード、転写搬送ベルトの硬度−温度特性を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  画像形成装置
２２  読取部
３  画像形成ユニット
３２  現像装置
３３  感光ドラム
４  転写ユニット
４１ｃ  転写搬送ベルト
５  クリーニング装置
５１  ブレード
６  定着装置
７  給紙ユニット
２  画像形成装置
４１ｍ  中間転写ベルト
９  転写ローラ
【図１】
2009282175.tif 000004
【図２】
2009282175.tif 000005
【図３】
2009282175.tif 000006
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2009282175.tif 000008
【図５】
2009282175.tif 000009
【図６】
2009282175.tif 000010
【図７】
2009282175.tif 000011