JP2006184796A - ベルト搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 クリーニング対象となるベルト部材の特性に応じて、適切なブレード部材を選択できるようにすることで、安定したクリーニング性能を確保する。
【解決手段】 転写搬送ベルト２１は、駆動ロール２２やアイドルロール２３と接触する側に設けられる基層２１ａと、搬送される用紙Ｐと接触する側に設けられるコート層２１ｂとを有する。また、ブレード２７は、転写搬送ベルト２１と接する側ではなく、ホルダ２９に接着される側に設けられるベース層２７ａと、転写搬送ベルト２１と接触する側に設けられる接触層２７ｂとを備えている。そして、硬度については、接触層２７ｂ＞ベース層２７ａ＞基層２１ａ、且つ、接触層２７ｂ＞ベース層２７ａ＞コート層２１ｂに設定し、また、厚みについては、接触層２７ｂ＜ベース層２７ａ、且つ、コート層２１ｂ＜基層２１ａに設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ベルト部材を用いてトナー像や記録材等の搬送対象物を搬送するベルト搬送装置に係り、より詳しくは、ベルト部材に接触してその表面を清掃するブレード部材を備えたベルト搬送装置に関する。

電子写真方式を用いた複写機やプリンタ等の画像形成装置として、例えば像担持体に対向して用紙搬送体を配置し、像担持体に形成されたトナー像を、用紙搬送体によって搬送される用紙に転写するものが知られている。ここで、用紙搬送体としては、例えば複数のロール部材に掛け渡されたベルト状のもの(以下、転写搬送ベルトと呼ぶ)が用いられる。転写搬送ベルトとしては、フィルム状の樹脂材を用いたものが一般的であるが、ベルトのウォーク(片寄り)を容易に抑制でき、また、転写圧力を下げることで各種画質欠陥を防止できるという理由から、弾性を有するゴム材を用いたものも提案されている(特許文献１参照。)。

また、このような画像形成装置では、転写の際に用紙ではなく転写搬送ベルトに転移したトナーを取り除く必要がある。そこで、転写搬送ベルトの用紙担持面をクリーニングするためのクリーニング装置が設けられている。例えば上述した特許文献１では、ウレタンゴムにて形成されたブレードを、クリーニング対象である転写搬送ベルトに圧接配置し、トナーを掻き取っている。

特開平３−１１６１７４号公報(第２−３頁、第２図)

しかしながら、上記特許文献１のように、ゴム材にて構成された転写搬送ベルトを、ウレタンゴムで構成されたブレードにてクリーニングしようとすると、転写搬送ベルト上のトナーがブレードをすり抜けてしまい、クリーニング不良を招くことがあった。この理由としては、次のようなことが考えられる。ブレードをある圧力で転写ベルトに当接させた場合、ゴム材にて構成されるブレードおよび転写搬送ベルトが共に弾性変形するために接触面積が増加する。接触面積が増加すると、単位面積あたりの当接力(接触圧力)が低下するため、ブレードがトナーをせき止められなくなってしまう。特に、近年では、更なる高画質化を図る目的で、小粒径の所謂球形トナーが使用される画像形成装置が増加しており、トナーのすり抜けがさらに生じやすい状況になってきている。

このようなトナーのすり抜けを防止する対策の一つとして、転写搬送ベルトに対するブレードの当接角度を大きくすることで、接触面積を減らすと共に接触圧力を増やすことが考えられる。
しかしながら、転写搬送ベルトに対するブレードの当接角度を大きく設定すると、ブレードが座屈し、ブレードの自由端(転写搬送ベルトとの当接部側)が転写搬送ベルトの移動方向側に巻き込まれる、所謂ブレードめくれが発生しやすくなる。特に、転写搬送ベルトおよびブレードが共に弾性体で構成されている場合には、両者の間に働く摩擦力が大きくなるため、比較的小さい当接角度でもブレードめくれを招き易い。

また、転写搬送ベルトに対し、例えば金属等で形成された硬質のスクレーパを接触配置することで、転写搬送ベルトのクリーニングを行うことも考えられる。ところが、今度は、スクレーパによって転写搬送ベルトが傷つけられてしまうという問題が生じてしまう。
なお、このような問題は、上述した転写搬送ベルトをクリーニングする場合に限られるものではなく、例えば像担持ベルトや中間転写ベルト等をクリーニングする際にも生じ得るものである。

本発明は、かかる技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、クリーニング対象となるベルト部材の特性に応じて、適切なブレード部材を選択できるようにすることで、安定したクリーニング性能を確保することにある。

かかる目的のもと、本発明が適用される画像形成装置は、回動可能に配設され、所定の搬送対象物を担持搬送するベルト部材と、ベルト部材の回動方向に直交する方向に沿って延び、ベルト部材に接触配置されるブレード部材とを有し、ブレード部材は、ベルト部材に当接する側に設けられるＡ層と、Ａ層のベルト部材と当接しない側に積層されるＢ層とを備え、ベルト部材、Ａ層、Ｂ層の硬度が、Ａ層＞Ｂ層＞ベルト部材、なる関係を有していることを特徴としている。

ここで、Ａ層およびＢ層が、ＪＩＳＡ硬度で、７０°＜Ａ層＜Ｂ層≦９９°、なる関係を有していることを特徴とすることができる。また、Ａ層およびＢ層の厚みが、Ａ層＜ベルト部材＜Ｂ層、なる関係を有していることを特徴とすることができる。さらに、ブレード部材は、ベルト部材の回動方向に対向する方向に向かって配設されるドクターブレードであることを特徴とすることができる。そして、ベルト部材は、弾性を有するゴム材にて構成され、ブレード部材を構成するＡ層およびＢ層が、特性の異なるゴム材にて構成されることを特徴とすることができる。

また、他の観点から捉えると、本発明が適用されるベルト搬送装置は、回動可能に配設され、所定の搬送対象物を担持搬送するベルト部材と、ベルト部材の回動方向に直交する方向に沿って延び、ベルト部材に接触配置されるブレード部材とを有し、ブレード部材は、ベルト部材に当接する側に設けられるＡ層と、Ａ層のベルト部材と当接する側とは反対側に設けられるＢ層とを備え、ベルト部材は、ブレード部材に接する側に設けられるＣ層と、Ｃ層のブレードと当接する側とは反対側に設けられるＤ層とを備え、Ａ層、Ｂ層、Ｃ層、Ｄ層の硬度が、Ａ層＞Ｂ層＞Ｃ層、且つ、Ａ層＞Ｂ層＞Ｄ層、なる関係を有していることを特徴としている。

ここで、Ａ層、Ｂ層、Ｃ層、Ｄ層の厚みが、Ａ層＜Ｂ層、且つ、Ｃ層＜Ｄ層、なる関係を有していることを特徴とすることができる。また、この場合に、Ａ層、Ｂ層、Ｃ層、Ｄ層の厚みの比が、(Ａ層/Ｂ層)＜(Ｃ層/Ｄ層)、なる関係を有していることを特徴とすることができる。さらに、Ａ層とＣ層との間に働く摩擦力を(Ａ層＋Ｃ層)で表したとき、Ａ層、Ｂ層、Ｃ層、Ｄ層間に働く摩擦力が、(Ａ層＋Ｃ層)＜(Ｂ層＋Ｃ層)＜(Ａ層＋Ｄ層)＜(Ｂ層＋Ｄ層)、なる関係を有していることを特徴とすることができる。

本発明によれば、例えばベルト部材の硬度とブレード部材を構成するＡ層、Ｂ層の硬度との関係を定めることにより、ベルト部材に対応した適切なブレード部材を選択することができ、安定したクリーニング性能を確保することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施の形態という)について詳細に説明する。
図１は本実施の形態が適用される画像形成装置を示した概略構成図である。図１に示す画像形成装置は、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１０と、感光体ドラム１０を帯電する帯電器１１とを備えている。また帯電器１１よりも感光体ドラム１１の回転方向下流側には、感光体ドラム１０上に静電潜像を書込むレーザ露光器１２(図中露光ビームを符号Ｂｍで示す)、トナーが収容されて感光体ドラム１０上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器１３が配設されている。さらに、感光体ドラム１０の周囲には、転写部１５における静電転写に先立ち感光体ドラム１０上のトナーを帯電する転写前帯電器１４、感光体ドラム１０上に形成されたトナー像を転写部１５において転写材である記録紙(用紙)Ｐに転写する転写ユニット２０が取り付けられている。さらにまた、感光体ドラム１０の周囲には、転写部１５の下流側において感光体ドラム１０に近接して配置された画像濃度の調整を行うための画像濃度センサ１８、静電転写後の残留トナーの帯電量を低減するクリーニング前帯電器１６、感光体ドラム１０上の残留トナーが除去されるドラムクリーナ１７が配設されている。

ここで、感光体ドラム１０は、金属製の薄肉の円筒形ドラムの表面に有機感光層を形成したものからなり、有機感光層が負極性に帯電する材料で構成されている。また、帯電器１１は、例えばスコロトロン帯電器にて構成されており、感光体ドラム１０の感光層を−７００Ｖに帯電する。そして、現像器１３による現像は反転現像方式にて行われる。したがって、現像器１３で使用されるトナーは負極性帯電タイプのものである。また、転写前帯電器１４は、感光体ドラム１０に対して非接触に配設されるコロトロン帯電器にて構成されており、負極性の放電を行うように構成されている。
さらに、画像形成装置は、用紙Ｐに転写された未定着トナー像を定着する定着器６０を備えている。

転写ユニット２０は、駆動ロール２２とアイドルロール２３とによって張架されたベルト部材としての転写搬送ベルト２１と、転写搬送ベルト２１の内側に配設され、転写搬送ベルト２１を介して感光体ドラム１０に圧接される転写ロール２４とを備えている。そして、転写ユニット２０は、転写部１５に搬送されてくる搬送対象物としての用紙Ｐに感光体ドラム１０上のトナー像を転写する機能と、転写部１５においてトナー像が転写された用紙Ｐを定着器６０まで搬送する機能とを有している。また、転写ユニット２０は、転写搬送ベルト２１をクリーニングするためのベルトクリーナ２５を有している。

ここで、転写搬送ベルト２１は、例えば抵抗値が７logΩ程度に調整された半導電性のゴムベルトにて構成されている。なお、転写搬送ベルト２１の詳細な構成については後述する。また、転写ロール２４は、金属製シャフトの周面に発泡ウレタンゴム層を形成したものからなり、この金属製シャフトを介して正極性の転写バイアスが印加されるようになっている。本実施の形態では、Ａ３サイズの普通紙に画像形成を行う場合に、例えばプロセススピードが４６０ｍｍ/ｓｅｃに設定され、転写ロール２４に＋９０μＡの転写バイアスが印加される。

また、ベルトクリーナ２５は、転写搬送ベルト２１と対向する部位に開口を有するクリーナハウジング２５ａを有している。このクリーナハウジング２５ａの開口には、転写搬送ベルト２１の移動方向上流側にファーブラシ２６が、下流側にブレード部材としてのブレード２７が、それぞれ設けられている。
ファーブラシ２６は、回転可能な導電性のブラシにて構成されており、転写搬送ベルト２１に接触配置されることにより、転写搬送ベルト２１の回動に伴って従動回転する。また、ファーブラシ２６には、図示しない電源によりトナーの帯電極性と逆極性(本実施の形態では正極性)のバイアスが印加され、転写搬送ベルト２１に付着したトナーを静電吸着する。なお、ファーブラシ２６には、図示しないフリッカバーが接触配置されており、ファーブラシ２６の回動に伴ってファーブラシ２６に転移吸着したトナーを叩き落とす。
一方、ブレード２７は、転写搬送ベルト２１の移動方向に対向する方向に向けて転写搬送ベルト２１に圧接配置されるドクターブレードである。なお、ブレード２７の詳細については後述する。
さらに、クリーナハウジング２５ａの内部下側には、ファーブラシ２６やブレード２７にて除去され、クリーナハウジング２５ａ内に収容されたトナーを図示しない回収容器に向けて搬送する回収トナー搬送オーガ２８が設けられている。

また、転写ユニット２０は、駆動ロール２２を軸として回動できるように構成されている。そして、非画像形成時には、転写搬送ベルト２１が感光体ドラム１０から離間するように転写ユニット２０を回動させている。これにより、感光体ドラム１０と転写搬送ベルト２１とが長期にわたって接触することにより、転写搬送ベルト２１を構成するゴム成分が感光体ドラム１０に転移するのを防止している。ただし、連続して画像形成を行う場合には、用紙間距離が約４０ｍｍ程度しかないため、転写搬送ベルト２１を感光体ドラム１０から離間させることなく、そのまま画像形成を行っている。

さらに、この画像形成装置は、用紙搬送系として、用紙Ｐを収容する用紙トレイ５０、この用紙トレイ５０に集積された用紙Ｐを所定のタイミングで取り出して搬送するピックアップロール５１、ピックアップロール５１により繰り出された用紙Ｐを搬送する搬送ロール５２を備えている。また、用紙搬送系は、搬送された用紙Ｐを所定のタイミングで転写部１５に送り込むレジストロール５４、搬送ロール５２により搬送された用紙Ｐをレジストロール５４に導く搬送シュート５３、レジストロール５４から送り出された用紙Ｐを転写部１５に導くインレットシュート５５を備えている。さらに、用紙搬送系は、転写ユニット２０によりトナー像が転写されて搬送されてくる用紙Ｐを定着器６０へ導く定着入口ガイド５６を備えている。

次に、本実施の形態で用いたトナーおよび現像剤について詳細に説明する。本実施の形態で使用したトナーは、上述したように負極性に帯電する極性を有するものであって、懸濁重合法、乳化凝集合一法、溶解懸濁法等により、ポリエステルやスチレンアクリルなどのバインダ樹脂に着色剤、ワックスを内添してなる微粒子である。粒径は、コールターカウンター(コールター社製)による測定結果で体積平均粒径が約５μｍであり、粒度分布指標(ＧＳＤ)は１.２３であった。トナー形状(球形の度合)は形状係数で表し、光学顕微鏡(ミクロフォトＦＸＡ:ニコン社製)で得たトナーの拡大写真を、イメージアナライザＬｕｚｅｘ３(ニレコ社製)により画像解析を行い、次の式で算出した。

この式は、トナーの投影面積と、それに外接する円の面積との比で表しており、真球の場合に１００となり、形状が球形から離れるにつれて数字が大きくなっていく。形状係数が小さければ、転写の際に転写されずに残るトナー(残留トナー)の量が減少していくため、トナーの形状係数は１００〜１４０程度であることが望ましく、本実施の形態では、トナーの形状係数は１２９〜１３４の範囲であった。そして、このトナーに、平均粒径５〜２００ｎｍのシリカおよびチタニア等の無機微粒子を外添剤として適宜量外添し、平均粒径３５μｍのフェライトビーズからなるキャリアと混合して二成分現像剤とした。なお、トナーの体積平均粒径は、良好な画像を形成するという観点からすれば、３〜１０μｍの範囲内であることが好ましい。

次に、本実施の形態に係る画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。図１に示すような画像形成装置では、図示しない画像読取装置(ＩＩＴ)や図示しないパーソナルコンピュータ(ＰＣ)等から出力される画像データは、図示しない画像処理装置により所定の画像処理が施される。画像処理装置では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、ガンマ補正、枠消し編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、レーザ露光器１２に出力される。

レーザ露光器１２では、入力された画像データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームＢｍを感光体ドラム１０に照射している。感光体ドラム１０では、帯電器１１によって表面が所定の帯電電位に帯電された後、このレーザ露光器１２によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。次に、感光体ドラム１０に形成された静電潜像は現像器１３のトナーによって現像され、トナー像とされる。

次に、感光体ドラム１０上に形成されたトナー像は、必要に応じて転写前帯電器１４によって帯電された後、転写部１５に搬送される。
一方、用紙搬送系では、感光体ドラム１０上のトナー像が転写部１５に搬送されるタイミングに合わせてピックアップロール５１が回転し、用紙トレイ５０から所定サイズの用紙Ｐが供給される。ピックアップロール５１により供給された用紙Ｐは、搬送ロール５２により搬送され、搬送シュート５３を経てレジストロール５４に到達する。このレジストロール５４においては、用紙Ｐは一旦停止され、トナー像が担持された感光体ドラム１０の移動タイミングに合わせてレジストロール５４が回転する。それによって、用紙Ｐの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされ、用紙Ｐはインレットシュート５５から転写部１５に送り出される。

転写部１５では、タイミングを合わせて搬送された用紙Ｐが、転写ユニット２０の転写搬送ベルト２１を介して、感光体ドラム１０と転写ロール２４との間に挟み込まれる。その際に、転写ロール２４にはトナーの帯電極性と逆極性の電圧（転写バイアス）が印加され、転写ロール２４から転写搬送ベルト２１に感光体ドラム１０上のトナー帯電極性とは逆極性の電荷が付与される。それにより、感光体ドラム１０上に担持されたトナー像は、感光体ドラム１０と転写ロール２４とによって押圧される転写部１５において、用紙Ｐ上に静電転写される。なお、転写後の感光体ドラム１０に付着した残留トナーは、クリーニング前帯電器１６によって除電された後、ドラムクリーナ１７によって除去される。

その後、トナー像が静電転写された用紙Ｐは、転写ユニット２０の転写搬送ベルト２１に静電吸着された状態で感光体ドラム１０から剥離されて搬送され、転写ユニット２０の用紙Ｐ搬送方向下流側に設けられた定着器６０まで送られる。なお、転写部１５の下流側の感光体ドラム１０の表面近傍には分離爪(図示せず)が配設されており、用紙Ｐが感光体ドラム１０に貼り付くのを防止している。
転写搬送ベルト２１の定着器６０側の後端部では、転写搬送ベルト２１が駆動ロール２２に巻き付く際の曲率、および用紙Ｐのコシによって、用紙Ｐが転写搬送ベルト２１から剥離される。そして、用紙Ｐは、定着入口ガイド５６に導かれて定着器６０に搬送される。
定着器６０に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着器６０において熱および圧力による定着処理を受けることによって用紙Ｐ上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Ｐは、画像形成装置の排紙トレイ(図示せず)に搬送され、一連の画像形成動作が完了する。また、用紙Ｐを搬送した後の転写搬送ベルト２１に付着するトナーや紙粉等は、ベルトクリーナ２５によってクリーニングされる。

なお、本実施の形態の画像形成装置では、所定のサイクル毎にセットアップサイクルが実行されている。すなわち、実際の画像形成動作に先立って、所定のパッチ領域が所定の条件で現像される。その際には、転写ユニット２０の転写搬送ベルト２１は感光体ドラム１０から離隔した状態に設定される。その状態で、現像されたパッチ領域は転写部１５をそのまま通過し、転写部１５の下流側に配設された画像濃度センサ１８によってパッチ領域のトナー像の濃度が計測される。画像濃度センサ１８によって計測されたトナー濃度信号は図示しない制御部に送られる。そして、画像濃度センサ１８からの信号に基づく制御部からの指示により、レーザ露光器１２による露光量および現像器１３内のトナー濃度が調整され、所定の画像濃度が維持されるように設定されることとなる。

次に、図２を参照しながら、上述した転写搬送ベルト２１およびベルトクリーナ２５に設けられたブレード２７の構成について詳細に説明する。
転写搬送ベルト２１は、カーボンブラックの添加によりその体積抵抗率を５.１×１０^７Ω・ｃｍに調整したクロロプレンゴムからなる基層２１ａ(Ｄ層)と、この基層２１ａの一方の面に、カーボンブラックの添加により表面抵抗を７.９×１０^８Ωに調整したフッ素樹脂塗料をスプレーコートして形成したコート層２１ｂ(Ｃ層)とを有している。なお、基層２１ａは、駆動ロール２２やアイドルロール２３と接触する側に設けられ、コート層２１ｂは、搬送される用紙Ｐと接触する側に設けられる。基層２１ａは、移動方向に直交する方向の長さ(幅)は３４０ｍｍ、移動方向の長さ(自由長)は２６２ｍｍ、厚さは４７０μｍにそれぞれ設定される。また、コート層２１ｂの厚さは約７μｍに設定される。また、高分子計器株式会社製のマイクロゴム硬度計ＭＤ−１で測定した結果、基層２１ａのゴム硬度は７５.２°、コート層２１ｂのゴム硬度は７６.８°であった。ここで、転写搬送ベルト２１は、厚みが０.５ｍｍ弱と薄く、測定を行う際の下地の影響を拾いやすいため、後述するブレード２７の厚みと略同じとなるように４枚重ねで測定した。なお、高分子計器株式会社製のマイクロゴム硬度ＭＤ−１で測定されるゴム硬度は、ＪＩＳＡ硬度に対応している。

一方、ブレード２７は、短冊状の形状を有しており、ブレード２７の一旦(固定端)は板金からなるホルダ２９に接着しろ５ｍｍで接着固定されている。なお、ホルダ２９は図１に示すクリーナハウジング２５ａにねじで固定して取り付けられている。ブレード２７の軸方向長さ(幅)は画像形成で使用する領域の長さと同等であることが好ましく、ここでは３２０ｍｍとした。また、ブレード２７の固定端から自由端へと向かう自由長方向の長さおよびブレード２７の厚さは、それぞれ７ｍｍ、２ｍｍとした。そして、ブレード２７の転写搬送ベルト２１に対する取り付け角度は２５°で固定した。さらに、ブレード２７の転写搬送ベルト２１に対する食い込み量は、線圧すなわち単位幅あたりの当接力が１〜１０ｇｆ/ｍｍの範囲となるように設定され、ここでは０.９ｍｍに設定することで、線圧３ｇｆ/ｍｍを得た。

また、ブレード２７は、厚み方向に特性が異なる２つの層、すなわちベース層２７ａ(Ｂ層)と接触層２７ｂ(Ａ層)とで構成されている。ここで、ベース層２７ａはホルダ２９に接着される側に設けられ、接触層２７ｂは転写搬送ベルト２１と接触する側に設けられる。つまり、ベース層２７ａは転写搬送ベルト２１と接触しない側に積層されているといえる。ベース層２７ａおよび接触層２７ｂは、共にポリウレタンゴムからなり、ポリオール、イソシアネートおよび架橋剤を原料として製造される。また、ブレード２７の厚さは２ｍｍであり、ベース層２７ａは１.７ｍｍに、接触層２７ｂは０.３ｍｍに、それぞれ設定される。また、高分子計器株式会社製のマイクロゴム硬度計ＭＤ−１で測定した結果、ベース層２７ａのゴム硬度は８０.１°、接触層２７ｂのゴム硬度は９２.４°であり、接触層２７ｂの方がベース層２７ａよりも１０°以上高い。

本実施の形態では、ブレード２７を製造するに際し、ベース層２７ａおよび接触層２７ｂを順次条件変更しながら製造しているため、両者は化学的に結合した状態になっており、ベース層２７ａから接触層２７ｂが剥がれにくい。なお、ベース層２７ａおよび接触層２７ｂを別々に製造し、接着によってブレード２７を形成することも可能である。また、本実施の形態では、ベース層２７ａおよび接触層２７ｂを共にポリウレタンゴムで構成しているが、いずれか一方が弾性体であればよく、例えばベース層２７ａをシリコンゴムとし、接触層２７ｂをＰＥＴ(ポリエチレンテレフタレート)やアクリルなどの樹脂材とすることもできる。

そして、本実施の形態では、これら転写搬送ベルト２１およびブレード２７の諸特性が、下記の関係を満足するように選択されている。
まず、ブレード２７を構成するベース層２７ａ、接触層２７ｂおよび転写搬送ベルト２１は、硬度および厚みが以下の関係を満たしている。
・硬度：接触層２７ｂ＞ベース層２７ａ＞転写搬送ベルト２１
好ましくは、７０°≦ベース層２７ａ＜接触層２７ｂ≦９９°(ＪＩＳＡ硬度)
・厚み：接触層２７ｂ＜転写搬送ベルト２１＜ベース層２７ａ

さらに、ブレード２７を構成するベース層２７ａ、接触層２７ｂおよび転写搬送ベルト２１を構成する基層２１ａおよびコート層２１ｂは、硬度、厚み、および摩擦力が以下の関係を満たす範囲より選択される。
・硬度：接触層２７ｂ＞ベース層２７ａ＞基層２１ａ、且つ、接触層２７ｂ＞ベース層２７ａ＞コート層２１ｂ
・厚み：接触層２７ｂ＜ベース層２７ａ、且つ、コート層２１ｂ＜基層２１ａ
好ましくは、厚みの比：(接触層２７ｂ/ベース層２７ａ)＞(コート層２１ｂ/基層２１ａ)
・摩擦力：(接触層２７ｂ＋コート層２１ｂ)＜(ベース層２７ａ＋コート層２１ｂ)＜(接触層２７ｂ＋基層２１ａ)＜(ベース層２７ａ＋基層２１ａ)
なお、摩擦力の項目において、例えば(接触層２７ｂ＋ベース層２７ａ)は、接触層２７ｂとベース層２７との間に働く摩擦力を意味している。

上述したような関係は、本発明者の実験(各種評価試験)によって初めて導き出されたものである。次に、本発明者が行った評価試験およびその結果について説明する。
まず、評価試験として行ったクリーニング試験、めくれ試験、耐久性試験における試験環境および試験条件を示す。なお、これらの評価試験においては、ベルトクリーナ２５からファーブラシ２６を取り外し、ブレード２７のみによって転写搬送ベルト２１のクリーニングを行うこととし、ブレード２７単体での評価が行えるようにした。

(クリーニング試験)
試験条件は、大きさ２９４ｍｍ×２１０ｍｍ(Ａ４縦送り相当)のベタ黒画像を転写搬送ベルト２１に直接転写し、転写搬送ベルト２１に転写されたベタ黒領域全域がベルトクリーナ２５を通過した直後に装置を停止し、目視により清掃状態を確認した。このとき、完全な清掃が行えている場合には○、完全な清掃は行えていないもののトナーのすり抜けた幅が１０ｍｍ以下の場合には△、トナーのすり抜けた幅が１０ｍｍを超えている場合には×、と評価した。
試験環境は、気温１０℃、湿度１５％ＲＨの所謂低温低湿環境とした。低温低湿環境では、転写搬送ベルト２１とブレード２７との間に働く摩擦力が小さくなるため、トナーのすり抜けが生じやすく、クリーニングに対しては厳しい条件となる。

(めくれ試験)
試験条件は、ブレード２７の転写搬送ベルト２１への食い込み量を設定値の０.９ｍｍからさらに０.３ｍｍ増やした１.２ｍｍとし、ブレード２７の自由端側には粉体潤滑剤(カイナー：商品名)を刷毛で塗布した。そして、駆動ロール２２を駆動して転写搬送ベルト２１を回動させ、１分間空回ししたときのブレードめくれ発生の有無を○(未発生)、×(発生)で評価した。食い込み量を増加させると、転写搬送ベルト２１とブレード２７との間に働く摩擦力が大きくなるため、ブレード２７の巻き込みを生じやすく、ブレード２７のめくれに対しては厳しい条件となる。
試験環境は、気温２８℃、湿度８５％ＲＨの所謂高温高湿環境とした。高温高湿環境では、転写搬送ベルト２１とブレード２７との間に働く摩擦力が大きくなるため、ブレード２７の巻き込みを生じやすく、ブレード２７のめくれに対しては厳しい条件となる。

(耐久性試験)
試験条件は、上述した通常の状態に転写搬送ベルト２１およびブレード２７をセットした状態で、画像形成装置により用紙３０万枚分の画像形成動作を行い、画像形成後の装置の状態を○(問題なし)、×(不具合発生)で評価した。
試験環境は、気温２２℃、湿度５５％ＲＨの所謂常温常湿環境とした。

(１)硬度：
まず、転写搬送ベルト２１の構成を同一とした上で、５種類のブレード２７のサンプルを準備し、クリーニング試験およびめくれ試験による評価を行った。表１には、条件I〜Vにおけるブレード２７のベース層２７ａおよび接触層２７ｂの硬度、転写搬送ベルト２１における基層２１ａおよびコート層２１ｂの硬度、クリーニング試験およびめくれ試験の結果一覧を示す。なお、表１に示す条件I〜Vのうち、条件I〜IIIでは二層構成のブレード２７(ベース層２７ａおよび接触層２７ｂを有する)を用いているが、条件IV〜Vでは一層構成のブレード２７(接触層２７ｂのみを有する)を用いている。また、条件I〜IIIでは、ブレード２７におけるベース層２７ａの厚みが１.７ｍｍ、接触層２７ｂの厚みが０.３ｍｍであり、全体の厚みは２ｍｍである。一方、条件IV〜Vでは、接触層２７ｂの厚みすなわちブレード２７の厚みが２ｍｍである。

表１より、以下のことが分かる。
まず、条件Iすなわち本実施の形態で用いた構成では、クリーニング性、耐めくれ性共に良好である。また、条件Iよりもブレード２７のベース層２７ａおよび接触層２７ｂの硬度が共に低い条件IIでは、耐めくれ性は良好であるものの、クリーニング性は若干劣っている。さらに、条件IIよりもブレード２７のベース層２７ａおよび接触層２７ｂの硬度が共に低く、しかも、転写搬送ベルト２１よりも硬度が低い条件IIIでは、クリーニング性および耐めくれ性が不良となっている。つまり、ブレード２７が柔らかいと、クリーニング性能が不十分となり、さらに転写搬送ベルト２１よりも柔らかくなると、めくれが生じやすくなるということである。

以上のことから、硬度については、接触層２７ｂ＞ベース層２７ａ＞転写搬送ベルト２１の関係を満たす必要があることが理解される。また、硬度について、接触層２７ｂ＞ベース層２７ａ＞基層２１ａ、且つ、接触層２７ｂ＞ベース層２７ａ＞コート層２１ｂの関係を満たす必要があることも理解される。

一方、条件IVやVのように、接触層２７ｂのみで構成されるブレード２７の場合には、クリーニング性、耐めくれ性共に良好ではない。特に、耐めくれ性については両者とも不良である。したがって、ベース層２７ａおよび接触層２７ｂを有する二層構成のブレード２７を使用することの優位性が理解される。

表１に示すように、ブレード２７のベース層２７ａおよび接触層２７ｂの硬度が高い場合にはクリーニング性がよい。また、二層構成のブレード２７では、一層構成のものよりもめくれが起こりにくい。したがって、クリーニング性と耐めくれ性とを両立させるためには、ブレード２７が二層構成で、且つ、ベース層２７ａおよび接触層２７ｂの硬度が高いとよいことが分かる(条件I,II)。さらには、ブレード２７におけるベース層２７ａおよび接触層２７ｂの硬度が、転写搬送ベルト２１における基層２１ａおよびコート層２１ｂの硬度よりも高い場合に、トナーのすり抜けが生じない、非常に良好なクリーニング性が得られることが分かる(条件I)。

また、他の条件として、ブレード２７における接触層２７ｂの硬度を９９.５°に設定したものを用いて同様の評価試験を行ったところ、クリーニング試験およびめくれ試験共に良好な評価(○)が得られたが、耐久性試験においてブレード２７のへたり(永久変形)がみられた。この結果と条件IIIの結果とを合わせると、硬度については、７０°≦ベース層２７ａ＜接触層２７ｂ≦９９°なる関係を有していることが望ましいことが理解される。

(２)厚み：
次に、ブレード２７を構成するベース層２７ａおよび接触層２７ｂ、転写搬送ベルト２１における基層２１ａおよびコート層２１ｂの好ましい厚みについて評価を行った。表２には、条件VI〜Xにおけるブレード２７のベース層２７ａおよび接触層２７ｂの厚み、転写搬送ベルト２１における基層２１ａおよびコート層２１ｂの厚み、クリーニング試験、めくれ試験、および耐久性試験の結果一覧を示す。ここで、条件VIで用いられたブレード２７は、表１に示す条件Iのものである。つまり、ベース層２７ａの硬度は８０.１°に、接触層２７ｂの硬度は９２.４°に、それぞれ設定されている。また、条件VIで用いられた転写搬送ベルト２１は、表１に示すものと同じであり、基層２１ａの硬度は７５.２°に、コート層２１ｂの硬度は７６.８°に、それぞれ設定されている。
なお、条件VIIは、条件VIにおけるブレード２７の表裏をひっくり返したもの(ベース層２７ａと接触層２７ｂとの関係が入れ替わったもの)である。また、条件VIIIは、条件VIにおける転写搬送ベルト２１の表裏をひっくり返したもの(基層２１ａとコート層２１ｂとの関係が入れ替わったもの)である。さらに、条件IXは、条件VIにおけるブレード２７の表裏および転写搬送ベルト２１の表裏を共にひっくり返したものである。さらにまた、条件Xは、条件VIにおけるブレード２７のベース層２７ａおよび接触層２７ｂの厚みの関係を異ならせたものである。但し、条件VIも条件Xも、ブレード２７としての厚みは２ｍｍである。

表２より、次のことが分かる。
まず、条件VIすなわち本実施の形態で用いた構成では、クリーニング性、耐めくれ性、耐久性のすべてが良好である。条件VIに対し、ブレード２７のベース層２７ａおよび接触層２７ｂを入れ替えた条件VIIでは、耐めくれ性に問題が生じている。また、転写搬送ベルト２１の基層２１ａおよびコート層２１ｂを入れ替えた条件VIIIでは、クリーニング性が不良となっている。さらに、ブレード２７のベース層２７ａおよび接触層２７ｂ、転写搬送ベルト２１の基層２１ａおよびコート層２１ｂを入れ替えた条件IXでは、クリーニング性、耐めくれ性が共に不良となっている。そして、条件VIに対してブレード２７におけるベース層２７ａを薄くして接触層２７ｂを厚くした条件Xでは、クリーニング性、耐めくれ性では問題ないものの、耐久性には難がある。

以上のことから、クリーニング性、耐めくれ性を満足するためには、厚みに関して、接触層２７ｂ＜ベース層２７ａ、且つ、コート層２１ｂ＜基層２１ａであることが必要なことが理解される。また、さらに画像形成装置の長寿命化を図るという観点からすれば、ブレード２７における接触層２７ｂの厚みを０.５ｍｍ以下、すなわち転写搬送ベルト２１の厚み(基層２１ａの厚み＋コート層２１ｂの厚み)以下とすることが望ましい。また、さらに別に行った実験の結果、ブレード２７における接触層２７ｂとベース層２７ａとの比(条件VIでは０.１７)を、転写搬送ベルト２１におけるコート層２１ｂと基層２１ａとの比(条件VIでは０.００１４)より大きくすると、優れたクリーニング性が得られることが判明している。

(３)摩擦力：
上述した条件VI〜IXにおいて、転写搬送ベルト２１にブレード２７を圧接させた状態で、駆動ロール２２の起動トルクを測定することにより、転写搬送ベルト２１とブレード２７との間に働く摩擦力を間接的に観察した。結果を表３に示す。

評価結果が優れていた条件VIにおけるブレード２７のベース層２７ａおよび接触層２７ｂ、転写搬送ベルト２１の基層２１ａおよびコート層２１ｂを基準として考えると、条件VIIでは、ベース層２７ａおよびコート層２１ｂが摺擦していることになる。また、条件VIIIでは、接触層２７ｂおよび基層２１ａが摺擦していることになる。さらに、条件IXでは、ベース層２７ａおよび基層２１ａが摺擦していることになる。したがって、優れたクリーニング性を得るためには、摩擦力が、(接触層２７ｂ＋コート層２７ｂ)＜(ベース層２７ａ＋コート層２１ｂ)＜(接触層２７ｂ＋基層２１ａ)＜(ベース層２７ａ＋基層２１ａ)となるように各層を設定するのがよい、といえる。また、駆動ロール２２による駆動力を転写搬送ベルト２１に十分に伝えるため、換言すれば、転写搬送ベルト２１のスリップを防止するためには、駆動ロール２２と接する基層２１ａとして摩擦係数が大きいものを使用するとよい。

以上説明したように、本実施の形態では、二層構造を有するブレード２７を用い、上述した関係式に基づいて、ブレード２７のベース層２７ａおよび接触層２７ｂを設定するようにした。また、クリーニング対象として二層構造を有する転写搬送ベルト２１を用い、上述した関係式に基づいて、転写搬送ベルト２１の基層２１ａおよびコート層２１ｂを設定するようにした。

本実施の形態では、二層構成を有するブレード２７を構成するベース層２７ａおよび接触層２７ｂを、転写搬送ベルト２１よりも高い硬度に設定したので、優れたクリーニング性が得られる。これは、ブレード２７が弾性変形しにくくなることにより、柔らかい転写搬送ベルト２１に対しても高い接触圧力が確保できることによる。
また、二層構成を有するブレード２７において、ベース層２７ａよりも接触層２７ｂをより高い硬度に設定したので、接触層２７ｂが背骨のような役割を果たし、めくれの発生を抑えることができる。さらに、接触層２７ｂの硬度を高くすることにより、ブレード２７の共振周波数を高周波側へとシフトさせることができ、ブレード２７の鳴きが起こりにくい(共振周波数が可聴周波数領域以上となる)という利点もある。

さらにまた、ブレード２７を構成するベース層２７ａおよび接触層２７ｂの硬度および厚みの関係を上述した関係式に基づいて設定することにより、ブレード２７がへたるのを抑制することができ、ブレード２７を長寿命化することができる。
そして、ブレード２７を構成する接触層２７ｂの硬度が高すぎないため、転写搬送ベルト２１に傷などのダメージを与えにくい。

他方、本実施の形態では、二層構成を有する転写搬送ベルト２１を構成する基層２１ａおよびコート層２１ｂの硬度や厚さを、ブレード２７を構成するベース層２７ａおよび接触層２７ｂに関連付けて設定したので、高いクリーニング性を確保しながら、ブレード２７のめくれを防止することができる。また、ブレード２７の長寿命化にも貢献することができる。
そして、本実施の形態では、上述した関係式によってブレード２７あるいは転写搬送ベルト２１の構成を決定するようにしたので、例えば形状係数が１００〜１４０程度の所謂球形トナーであっても、十分なクリーニング性能を確保することができる。

なお、本実施の形態では、感光体ドラム１０に対向配置される転写搬送ベルト２１をブレード２７でクリーニングする態様を例にして説明を行ったが、これに限られるものではなく、例えば弾性を有する感光体ベルト、中間転写ベルト等をクリーニングするブレードにも適用することができる。
また、本実施の形態では、モノクロ画像を形成する画像形成装置について説明を行ったが、これに限られるものではなく、複数色のトナーによりフルカラー画像を形成する画像形成装置にも適用することができる。

本実施の形態が適用される画像形成装置の概略構成を説明するための図である。 転写搬送ベルトおよびベルトクリーナにおけるブレードの構成を説明するための図である。

符号の説明

１０…感光体ドラム、１１…帯電器、１２…レーザ露光器、１３…現像器、１４…転写前帯電器、１５…転写部、１６…クリーニング前帯電器、１７…ドラムクリーナ、１８…画像濃度センサ、２０…転写ユニット、２１…転写搬送ベルト、２１ａ…基層、２１ｂ…コート層、２２…駆動ロール、２３…アイドルロール、２４…転写ロール、２５…ベルトクリーナ、２５ａ…クリーナハウジング、２６…ファーブラシ、２７…ブレード、２７ａ…ベース層、２７ｂ…接触層、２８…回収トナー搬送オーガ、２９…ホルダ、５０…用紙トレイ、６０…定着器

Claims (9)

1. 回動可能に配設され、所定の搬送対象物を担持搬送するベルト部材と、
   前記ベルト部材の回動方向に直交する方向に沿って延び、当該ベルト部材に接触配置されるブレード部材とを有し、
   前記ブレード部材は、前記ベルト部材に当接する側に設けられるＡ層と、当該Ａ層の当該ベルト部材と当接しない側に積層されるＢ層とを備え、
   前記ベルト部材、前記Ａ層、前記Ｂ層の硬度が、Ａ層＞Ｂ層＞ベルト部材、なる関係を有していることを特徴とするベルト搬送装置。
2. 前記Ａ層および前記Ｂ層が、ＪＩＳＡ硬度で、７０°＜Ａ層＜Ｂ層≦９９°、なる関係を有していることを特徴とする請求項１記載のベルト搬送装置。
3. 前記Ａ層および前記Ｂ層の厚みが、Ａ層＜ベルト部材＜Ｂ層、なる関係を有していることを特徴とする請求項１記載のベルト搬送装置。
4. 前記ブレード部材は、前記ベルト部材の回動方向に対向する方向に向かって配設されるドクターブレードであることを特徴とする請求項１記載のベルト搬送装置。
5. 前記ベルト部材は、弾性を有するゴム材にて構成され、
   前記ブレード部材を構成する前記Ａ層および前記Ｂ層が、特性の異なるゴム材にて構成されることを特徴とする請求項１記載のベルト搬送装置。
6. 回動可能に配設され、所定の搬送対象物を担持搬送するベルト部材と、
   前記ベルト部材の回動方向に直交する方向に沿って延び、当該ベルト部材に接触配置されるブレード部材とを有し、
   前記ブレード部材は、前記ベルト部材に当接する側に設けられるＡ層と、当該Ａ層の当該ベルト部材と当接する側とは反対側に設けられるＢ層とを備え、
   前記ベルト部材は、前記ブレード部材に接する側に設けられるＣ層と、当該Ｃ層の当該ブレードと当接する側とは反対側に設けられるＤ層とを備え、
   前記Ａ層、前記Ｂ層、前記Ｃ層、前記Ｄ層の硬度が、Ａ層＞Ｂ層＞Ｃ層、且つ、Ａ層＞Ｂ層＞Ｄ層、なる関係を有していることを特徴とするベルト搬送装置。
7. 前記Ａ層、前記Ｂ層、前記Ｃ層、前記Ｄ層の厚みが、Ａ層＜Ｂ層、且つ、Ｃ層＜Ｄ層、なる関係を有していることを特徴とする請求項６記載のベルト搬送装置。
8. 前記Ａ層、前記Ｂ層、前記Ｃ層、前記Ｄ層の厚みの比が、(Ａ層/Ｂ層)＜(Ｃ層/Ｄ層)、なる関係を有していることを特徴とする請求項７記載のベルト搬送装置。
9. 前記Ａ層と前記Ｃ層との間に働く摩擦力を(Ａ層＋Ｃ層)で表したとき、当該Ａ層、前記Ｂ層、当該Ｃ層、前記Ｄ層間に働く摩擦力が、(Ａ層＋Ｃ層)＜(Ｂ層＋Ｃ層)＜(Ａ層＋Ｄ層)＜(Ｂ層＋Ｄ層)、なる関係を有していることを特徴とする請求項６記載のベルト搬送装置。

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