JP2005024897A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【目的】多数回の研磨動作を行うことでの研磨手段の能力低下による搬送ベルトの表面状態の変化に伴う搬送ベルト表面と搬送ベルトに当接した部材等との負荷の上昇や搬送ベルトクリーニング部材の捲れ及び画像不良を確実に防止することができる画像形成装置を提供すること。
【構成】表面にトナー像が形成される感光体と、搬送ベルトと、前記搬送ベルトを駆動する駆動手段とを有し、前記感光体の表面上に形成したトナー像を前記搬送ベルト上に転写するか、若しくは前記搬送ベルト上に担持されている記録材に転写する画像形成装置において、前記搬送ベルトに対して、前記搬送ベルトの表面を研磨する接離可能な研磨手段を備え、前記搬送ベルトの積算回転時間に応じて前記研磨手段による研磨条件を変更させる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、搬送ベルトを走行させつつ、感光体上にトナー像を形成し、このトナー像を搬送ベルト若しくはその上に担持されている記録材に転写して画像を得る画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の画像形成部を備え、各画像形成部でそれぞれ色の異なったトナー像を形成し、そのトナー像を同一記録材上に順次重ね合わせて転写してカラー画像を形成する画像形成装置が種々提案され、中でも高速記録には無端状の転写ベルトを用いた多色電子写真方式のカラー複写機が用いられている。
又、トナー像を一度、中間転写体上に転写した後に転写材に転写してカラー画像を形成する中間転写方式の画像形成装置も種々提案されている。
これらの画像形成装置の中には、転写ベルトにポリカーボネイド等のシートの両端を繋ぎ合わせたものを使用していたものもある。このような製品では、長期の使用をしていくと継ぎ目の破断等が発生する。
【０００３】
しかし、最近ではシームレス（継ぎ目無し）の転写ベルトが出来るようになり、長寿命化が進んでいる。
しかしながら、前記した従来技術に係る画像形成装置における搬送ベルトの長寿命化に伴い、長時間の使用による搬送ベルトの表面状態の変化が顕著になってきた。この原因としては、例えば、搬送ベルトの表面にトナーが固着するフィルミング現象や、搬送ベルトとクリーニング部材等の当接によって搬送ベルト表面が摩耗してしまうといったことが挙げられる。
このような表面状態の変化によって搬送ベルト表面の摩擦係数が変化し、搬送ベルト表面と搬送ベルトに当接した部材等との負荷が上昇し、搬送ベルトの走行時にその走行速度が不安定になる。これにより、特に感光体をトナーの色ごとに多数組備えたタンデム式の画像形成装置の場合には、搬送ベルトの走行速度の不安定により各色のトナー像が正しく重ね合わせらないで、所謂色ズレが生じて画像品質が著しく劣化する結果となる。
更に、耐久変化が進むと搬送ベルトを張架する駆動ローラの駆動モータの駆動能力を超えてしまい、搬送ベルトの走行ができなくなってしまう。
又、搬送ベルト表面をクリーニングするクリーニングブレード等は、搬送ベルト表面の摩擦係数が上昇すると、摩擦力が大きくなって捲れてしまうといった問題が生じる。
このため、搬送ベルト表面を研磨し、リフレッシュすることで搬送ベルトの表面状態を初期の状態を保とうとした画像形成装置が種々提案されてきた。例えば、コピー枚数を記憶し、定期的に搬送ベルトの表面を研磨するようにしたものが挙げられる（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１７５３４６号公報（第３頁、図１）
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来技術に係る画像形成装置には、次のような問題があった。
即ち、先ず、研磨手段は多数回の研磨動作を繰り返してゆくと、砥粒子の剥がれ等の研磨手段表面の劣化や、搬送ベルトの研磨粉の研磨手段表面への付着により研磨能力が低下してくる。このため、画像形成装置の耐久状況が進むに連れ、１回の研磨動作による搬送ベルトの摩擦係数の低下が減少するのに対し、定期的に研磨動作を行うのでは、摩擦係数を一定値或は問題が生じる値以下に保っておくことができず、問題が生じる場合があった。
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、多数回の研磨動作を行うことでの研磨手段の能力低下による搬送ベルトの表面状態の変化に伴う搬送ベルト表面と搬送ベルトに当接した部材等との負荷の上昇や搬送ベルトクリーニング部材の捲れ及び画像不良を確実に防止することができる画像形成装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、表面にトナー像が形成される感光体と、搬送ベルトと、前記搬送ベルトを駆動する駆動手段とを有し、前記感光体の表面上に形成したトナー像を前記搬送ベルト上に転写するか、若しくは前記搬送ベルト上に担持されている記録材に転写する画像形成装置において、前記搬送ベルトに対して、前記搬送ベルトの表面を研磨する接離可能な研磨手段を備え、前記搬送ベルトの積算回転時間に応じて前記研磨手段による研磨条件を変更させることを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記研磨手段は、前記搬送ベルトの回転時間に応じて、研磨手段の１回の動作時間を変更させることにより研磨条件を変更させることを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記研磨手段は、前記搬送ベルトの回転時間に応じて、研磨手段の動作タイミングを変更させることにより研磨条件を変更させることを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記搬送ベルトの回転時間を記憶する記憶手段を備え、該記憶手段が記憶する値が所定値に達した場合に、前記研磨手段は前記搬送ベルトを研磨することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の形態を添付図面に基づいて説明する。
＜実施の形態１＞
図１は本発明に係る画像形成装置の実施の形態１を示す概略構成図であり、図２は本発明に係る画像形成装置の搬送ベルト周辺を示す概略構成図である。
図１及び図２において、本実施の形態に係る画像形成装置は、カラー多重転写装置であり、装置内には第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄが並設され、順次シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのトナー像が潜像、現像、転写のプロセスを経て形成される。
画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄは、それぞれ専用の像担持体、本例では電子写真感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを具備し、各感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上に各色のトナー像が形成される。各感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに隣接して記録材担持体１３０（以下、転写ベルト１３０と称する）が設置され、感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上に形成された各色のトナー像が、転写ベルト１３０上に担持して搬送される転写材Ｐ上に転写される。そして、各色のトナー像が転写された転写材Ｐは、分離帯電器３２により転写ベルト１３０から離脱され、定着部９で加熱及び加圧によりトナー像の定着を受けた後、記録画像として装置外に排出される。
感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの外周には、それぞれドラム帯電器２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、露光装置１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１３ｄ、現像器１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ、転写帯電器２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ及びクリーナー４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが設けられ、装置の上方部には更に図示しない光源装置及びポリゴンミラー１１７が設置されている。
而して、光源装置から発せられたレーザー光をポリゴンミラー１１７を回転駆動して走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって偏向し、ｆθレンズにより感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの母線上に集光して露光することにより、感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上に画像信号に応じた潜像が形成される。
現像器１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄには、現像剤としてそれぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナーが図示しない供給装置により所定量充填されている。
【００１０】
現像器１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、それぞれ感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上の潜像を現像して、シアントナー像、マゼンタトナー像、イエロートナー像及びブラックトナー像として顕像化する。
転写材Ｐは、転写材カセット１０に収容され、そこから複数の搬送ローラ及びレジストローラ１２を経て転写ベルト１３０上に供給され、転写ベルト１３０による搬送で感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと対向した転写部に順次送られる。
ここで、転写ベルト１３０は、ポリエチレンテレフタレート樹脂シート（ＰＥＴ樹脂）や、ポリフッ化ビニリデン樹脂シート、ポリウレタン樹脂シート等の誘電体樹脂のシートで構成されており、その両端部を互いに重ね合わせて接合し、エンドレス形状にしたものか、或は継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられている。
【００１１】
而して、駆動ローラ１３によりこの転写ベルト１３０が回転し、転写材Ｐがレジストローラ１２から転写ベルト１３０に送り出され、転写材Ｐが第１画像形成部Ｐａの転写部へ向けて搬送される。これと同時に画像書き出し信号がオンとなり、それを基準として或るタイミングで第１画像形成部Ｐａの感光ドラム３ａに対して画像形成を行う。そして、感光ドラム３ａの下側の転写部で転写帯電器２４ａが電界又は電荷を付与することにより、感光ドラム３ａ上に形成された第１色目のトナー像が転写材Ｐ上に転写される。この転写により、転写材Ｐは、転写ベルト１３０上に静電吸着力でしっかりと保持され、第２画像形成部Ｐｂ以降に搬送される。
転写帯電器２４にはブレード、ローラ、ブラシのような転写帯電部材を用いた接触帯電器を用いる。接触帯電器では、オゾンレス、温湿度環境変動に強い高画質等のメリットがある。
尚、第２〜第４画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄでの画像形成、転写も第１画像形成部Ｐａと同様に行われる。
【００１２】
次いで４色のトナー像を転写された転写材Ｐは、転写ベルト１３０の搬送方向下流部で分離帯電器３２により除電して静電吸着力を減衰させることによって、転写ベルト１３０の末端から離脱する。特に、低湿環境では転写材も乾燥して電気抵抗が高くなるため、転写ベルトとの静電吸着力が大きくなり、分離帯電器の効果は大きくなる。通常、分離帯電器は、トナー像未定着の状態で転写材Ｐに帯電するため、非接触帯電器が用いられる。
又、転写材Ｐの転写ベルト１３０からの離脱位置から転写ベルト進行方向下流には転写ベルト１３０表面に付着した飛散トナー等をクリーニングする転写ベルトクリーニングブレード２０が常時転写ベルトに当接され、又、その下流に転写ベルトクリーニングウェブ１９が備えられている。
そして、離脱した転写材Ｐは定着装置９に搬送され、定着によりトナー像の混色及び転写材Ｐへの固定が行われ、フルカラーのコピー画像に形成され、排紙トレイ６３に排出される。
次に、本発明に係る研磨手段について更に説明する。
転写材Ｐの転写ベルト１３０からの離脱位置より転写ベルト進行方向下流には、転写ベルトの表面に接するように研磨ローラ７１と転写ベルトを挟んで対向した研磨ローラバックアップ８１が備えられている。図３に示すように、研磨ローラ７１は基材であるアルミパイプ７２と、その周囲に巻き付けられた研磨シート７３とから概略構成されている。研磨シート７３は、ラッピングフィルム（３Ｍ社製）＃３２０を使用した。これは、樹脂のシート上に研磨剤としてのアルミナの粒子が表面に一様に糊着されたものである。
【００１３】
又、研磨ローラ７１の直径Ｄ１は２０ｍｍ、長手方向の長さＬ１は３３０ｍｍに設定されている。そして、研磨ローラ７１は、図４に示すように、図示しないモータによってアルミパイプ７２長手方向中心線の回りに回転可能とされ、且つ、図示しない偏心カムによって揺動自在とされ、転写ベルト１３０に対して接離自在に構成されている。
又、図５に示すように、研磨ローラバックアップ８１は基板となる板金８２とその表面に貼られたスポンジ８３とスポンジの表面に貼られたバックアップシート８４から概略構成されている。スポンジ８３は、研磨動作時における研磨ローラ７１の当接の不均一を防止するために備えられ、厚さは２ｍｍに設定されている。
【００１４】
又、バックアップシート８４は高密度ポリエチレンのシートであり、中でも滑り性の高いものを使用した。これは転写ベルト１３０の走行時における駆動負荷を軽減するためである。
次に、本実施の形態での研磨動作について説明する。
本実施の形態において、転写ベルト１３０の走行速度は１３５ｍｍ／ｓであり、研磨ローラ７１は研磨ローラ総圧８００ｇで順方向に１． ５倍の速度である２００ｍｍ／ｓ（１９１ｒｐｍ）で回転させた。研磨ローラの順方向とは、図４に示すように、転写ベルト１３０の走行方向をａ方向としたとき、研磨ローラ７１がｂ方向に回転することで、研磨動作時における転写ベルト駆動負荷を減らす効果がある。
転写ベルト１３０は新品の状態時に表面の粗し処理が施され、１０点平均粗さＲｚが４μｍ程度に設定され、このとき、転写ベルト１３０表面の摩擦係数は０． ２５程度である。画像形成動作を繰り返してゆくに伴い、転写ベルト表面の粗し量の減少や飛散したトナー等のフィルミング現象により転写ベルト表面の摩擦係数が上昇してゆき、摩擦係数が０． ４を超えると転写ベルト１３０表面と転写ベルト１３０に当接した部材等との負荷の上昇に伴う色ズレ等の画像不良や転写ベルトクリーニングブレード２０の捲れが発生した。
図６に本実施の形態で使用した研磨ローラ７１の新品の研磨ローラ▲１▼と３０分間研磨に使用した研磨ローラ▲２▼と６０分間研磨に使用した研磨ローラ▲３▼の研磨時間と転写ベルト１３０の摩擦係数の低下の関係を示す。
【００１５】
画像形成時に問題が発生する摩擦係数０．４の転写ベルトを研磨して摩擦係数を新品の転写ベルトの摩擦係数０．２５まで低下させるには、新品の研磨ローラ▲１▼では１０分間の研磨が必要なのに対し、３０分間研磨に使用した研磨ローラ▲２▼では１５分間、６０分研磨に使用したローラ▲３▼では２０分間の研磨時間を要した。これは、研磨手段は多数回の研磨動作を繰り返してゆくと、砥粒子の剥がれ等の研磨手段表面の劣化や、搬送ベルトの研磨粉の研磨手段表面への付着により、研磨能力が低下してくるからである。
上記結果に基づき、研磨ローラ７１は、転写ベルト１３０の積算回転時間に応じて表１のように研磨動作を行うようにした。研磨動作を入れるタイミングは、前回の研磨動作から転写ベルトの回転時間が１００分を越えたとき、その画像形成動作が終了したときに研磨を行うようにした。
【００１６】
尚、研磨ローラ動作中においては、装置本体は待機状態に入り、画像形成動作が行えないようにした。これは、画像形成中に転写ベルト表面の研磨動作に入ると、研磨ローラが転写ベルトに接する衝撃で色ズレのような画像不良が発生してしまうからである。
【００１７】
転写ベルト１３０の１周の回転時間は９． ８秒であり、それぞれ転写ベルトの回転時間が研磨タイミングを迎えたときに転写ベルト２周、３周、４周の研磨が行われる。
【００１８】
表１の積算転写ベルト回転時間の最大値２０４００分は転写ベルトの寿命（Ａ４サイズ３枚間欠モード１５万枚相当）に当たり、研磨ローラも同時交換されリセットする。このように、研磨動作を行ったところ、転写ベルトの表面粗さは３〜５μｍを維持し、転写ベルト表面の摩擦係数は０． ２５〜０．３を維持することができ、転写ベルトの表状態の変化に伴う色ズレ等の画像不良や転写ベルトクリーニングブレードの捲れを防止でき、良好な画像を得ることができた。
【００１９】
【表１】

以上のように、研磨ローラにより転写ベルトの積算回転時間により１回の研磨時間を変えて転写ベルト表面を研磨することにより、多数回の研磨動作を行うことでの研磨手段の能力低下による転写ベルトの表面状態の変化に伴う転写ベルト表面と転写ベルトに当接した部材等との負荷の上昇や転写ベルトクリーニング部材の捲れや色ズレ等の画像不良を確実に防止することができる。
【００２０】
＜実施の形態２＞
次に、表２に基づいて本発明の実施の形態２について説明する。
【００２１】
本実施の形態は、実施の形態１と構成は同様であるが、研磨タイミングが一定で研磨動作における１回の研磨時間を変更するのではなく、研磨時間が一定で研磨動作を入れるタイミングを変更した。
【００２２】
研磨ローラ７１は、転写ベルト１３０の積算回転時間に応じて表２のように研磨動作を行う。研磨動作を入れるタイミングは、それぞれ前回の研磨動作から転写ベルトの回転時間が表２の所定の時間を超えたとき、その画像形成動作が終了したときに１３秒間の研磨動作を行うようにした。これは転写ベルト２周の研磨である。尚、研磨ローラ動作中においては、装置本体は待機状態に入り、画像形成動作が行えないようにした。これは、画像形成中に転写ベルト表面の研磨動作に入ると、研磨ローラが転写ベルトに接する衝撃で色ズレのような画像不良が発生してしまうからである。
【００２３】
【表２】

このように研磨動作を行ったところ、実施の形態１と同様、転写ベルト１３０の表面粗さは３〜５μｍを維持し、転写ベルト表面の摩擦係数は０． ２５〜０．３を維持することができ、転写ベルトの表面状態の変化に伴う色ズレ等の画像不良や転写ベルトクリーニングブレードの捲れを防止でき、良好な画像を得ることができた。
【００２４】
＜実施の形態３＞
次に、図７に基づいて本発明の実施の形態３について説明する。
【００２５】
本実施の形態は、中間転写方式の画像形成装置に適用した例である。概略的に説明すると、感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上に各色のトナー像が形成され、各感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに隣接して中間転写ベルト２０１が設置され、感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上に形成された各色のトナー像が、中間転写ベルト上に一次転写ローラ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ，２０２ｄにより一次転写され、中間転写ベルト２０１上に担持され搬送されたトナー像は、二次転写ローラ２０４及び対向ローラ２０５により転写材Ｐ上に転写される。更に、トナー像が転写された転写材Ｐは、定着部９で加熱及び加圧によりトナー像を定着した後、記録画像として装置外に排出される。
二次転写部の中間転写ベルト２０１の走行方向下流には、中間転写ベルトの表面に接するように研磨ローラ７１と中間転写ベルトを挟んで対向した研磨ローラバックアップ８１が備えられ、研磨ローラ７１は接離可能に構成されている。
又、研磨動作は、表１又は表２のように行うようにした。その結果、中間転写ベルト２０１は、新品で１０点平均粗さＲｚが４μｍに対して、繰り返しの画像形成後も３〜５μｍを維持し、中間転写ベルト２０１表面の摩擦係数は新品で０． ２５に対して、繰り返しの画像形成後も０． ２５〜０．３を維持することができ、中間転写ベルトの表面状態の変化に伴う色ズレ等の画像不良や中間転写ベルトクリーニングブレード２１０の捲れを防止することができ、良好な画像を得ることができた。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、搬送ベルトの表面を研磨する接離可能な研磨手段を備え、搬送ベルトの回転時間に応じて研磨手段による研磨条件を変更させることにより、多数回の研磨動作を繰り返しによる研磨手段の能力低下に伴う搬送ベルトの表面状態の変化による搬送ベルト表面と搬送ベルトに当接した部材等との負荷の上昇や搬送ベルトクリーニング部材の捲れや画像不良を確実に防止することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の実施の形態１，２を示す概略構成図である。
【図２】図１の画像形成装置の転写ベルト周辺を示す概略構成図である。
【図３】研磨ローラの概略構成図である。
【図４】研磨ローラの動作を示す説明図である。
【図５】研磨ローラバックアップの概略構成図である。
【図６】研磨ローラの使用状況に対する研磨時間と転写ベルトの摩擦係数の変化の関係を示す図である。
【図７】本発明に係る画像形成装置の実施の形態３を示す概略構成図である。
【符号の説明】
２０ 転写ベルトクリーニングブレード
７１ 研磨ローラ
８１ 研磨ローラバックアップ
１３０ 転写ベルト
２０１ 中間転写ベルト
２１０ 中間転写ベルトクリーニングブレード

Claims (4)

1. 表面にトナー像が形成される感光体と、搬送ベルトと、前記搬送ベルトを駆動する駆動手段とを有し、前記感光体の表面上に形成したトナー像を前記搬送ベルト上に転写するか、若しくは前記搬送ベルト上に担持されている記録材に転写する画像形成装置において、
   前記搬送ベルトに対して、前記搬送ベルトの表面を研磨する接離可能な研磨手段を備え、前記搬送ベルトの積算回転時間に応じて前記研磨手段による研磨条件を変更させることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記研磨手段は、前記搬送ベルトの回転時間に応じて、研磨手段の１回の動作時間を変更させることにより研磨条件を変更させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記研磨手段は、前記搬送ベルトの回転時間に応じて、研磨手段の動作タイミングを変更させることにより研磨条件を変更させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記搬送ベルトの回転時間を記憶する記憶手段を備え、該記憶手段が記憶する値が所定値に達した場合に、前記研磨手段は前記搬送ベルトを研磨することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の画像形成装置。

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