JP2004037655A

JP2004037655A - Image forming apparatus

Info

Publication number: JP2004037655A
Application number: JP2002192432A
Authority: JP
Inventors: Koya Tanaka; 田中　功也
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2002-07-01
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2022-07-01
Also published as: JP4207475B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus of an intermediate transfer system which is free from image omission and maintains high transfer rate by preventing a decrease in the transfer rate of a toner image from an image carrier to a transfer body, which occurs due to toner deterioration. <P>SOLUTION: The image forming apparatus forms a toner image on the image carrier, transfers and fixes the formed toner image to the surface of a recording medium finally, thereby forming an image formed from a toner image fixed on the recording medium. The image forming apparatus is provided with an intermediate transfer body which moves in a predetermined moving direction and has recesses and projections in the moving direction which are formed on the surface to which the toner image formed on the image carrier is transferred. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やプリンタなどの電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、像担持体上のトナー像を効率よく転写することができる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、フルカラー画像を形成する場合に、感光体上に形成されたトナー像を記録紙に転写する方式として、搬送ベルト上を搬送される記録紙または直接搬送される記録紙に直接転写を行う直接転写方式と、感光体と同方向に移動する中間転写体に一旦転写し、中間転写体から記録紙に再転写を行う中間転写方式が用いられている。近年では、カラー画像の高画質化や各種記録紙への対応等の要請から、特に中間転写方式が広く用いられるとともに、転写手段には、コロトロンなどの非接触方式のものより転写ロールなどの接触方式のものが主流となっている。そして、何れの方式を用いる場合であっても、感光体上のトナー像が記録紙や中間転写体などの被転写体に転写された後、感光体上の残留トナーは、クリーナによってクリーニングされる。
【０００３】
したがって、転写率が低く、残留トナーが多いとトナーの消費量が多くなるのでランニングコストが高くなるとともに、クリーナによるクリーニング負担が増加したり、感光体の磨耗が早くなるという問題がある。さらに、フルカラー画像を形成する場合に、被転写体に色トナー像が順次多重転写されるのに伴って、被転写体上のトナー層が厚くなるため、被転写体が感光体に押圧されて形成される転写位置のニップ圧が高くなり、感光体上のトナーの付着力が局所的に強くなるため、感光体上に形成されたトナー像の一部が被転写体に転写されない「中抜け現象」が生じてしまうという問題がある。
【０００４】
「中抜け」を回避する手段として、特開平１０−４８９６２号公報では、１０点平均表面粗さＲｚが４〜３０μｍである中間転写体を用いる技術が開示されており、特開平８−１３７１８３号公報では、像担持体の１０点平均粗さＲｚ１と、中間転写体の１０点平均粗さＲｚ２と、受像紙の１０点平均粗さＲｚ３の関係をＲｚ１＜Ｒｚ２＜Ｒｚ３とする技術が開示されている。
【０００５】
また「高転写率」を得る手段として、特開平２０００−１６２８９９号公報では、中間転写体の移動速度を像担持体の移動速度より速く設定し、速度差を持たせることにより像担持体上のトナーにせん断力を作用させ、ファンデルワース力とクーロン力とによって像担持体に付着しているトナーが中間転写体に容易に転写できるようにした技術が開示され、特開平７−１２７２０１号公報では、中間転写体にトナーと同じ大きさの１０点平均粗さＲｚ（５μｍ以上２０μｍ以下）をもたせ、中間転写体は像担持体と速度差を持たせて接触させる技術が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１０−４８９６２号公報あるいは特開平８−１３７１８３号公報で開示された表面粗さの中間転写体を用いて、クーロン力のみで転写を行っても、転写率を向上させるには至らず、特に多重転写を行う場合には、中抜けが発生してしまうという問題がある。
【０００７】
また、特開平２０００−１６２８９９号公報で開示された技術によれば、多重転写を行う際には中間転写体上に既に転写されているトナーが摩擦力として作用し充分なせん断力を得ることができるが、中間転写体上に１色目の転写を行うときは摩擦力が弱く、充分なせん断力が作用しないため、残留トナーが劣化し、転写助剤の埋まり込みや脱離によって転写率が低下してしまうという問題がある。
【０００８】
さらに、特開平７−１２７２０１号公報で開示された技術によれば、中間転写体表面に粗さを持たせたことにより、１色目の転写においてもせん断力を得ることができるが、表面粗さが５μｍ以上、かつ２０μｍ以下と粗いため、小径の残トナーは埋没し、クリーニングが困難になるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、トナーが劣化したときに生じる像担持体から被転写体へのトナー像の転写率の低下を防止することにより、画像の中抜けがなく、しかも高転写率が維持できる、中間転写方式の画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する第１の発明の画像形成装置は、像担持体上にトナー像を形成し、形成されたトナー像を最終的に記録媒体上に転写及び定着することにより該記録媒体上に定着されたトナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
所定の移動方向に移動し、該像担持体上に形成されたトナー像の転写を受ける、表面に、該移動方向の凹凸を有する中間転写体を備えたことを特徴とする。
【００１１】
このように、移動方向の凹凸を有する中間転写体を備えているので、像担持体上に形成されたトナー像には摩擦力によるせん断力が作用するので転写率を高めることができる。
【００１２】
上記の目的を達成する第２の発明の画像形成装置は、像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を、該像担持体に接触する経路を経由して移動する中間転写体に一旦転写し、該中間転写体に転写されたトナー像を記録媒体上に転写および定着することにより該記録媒体上に定着されたトナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
上記中間転写体の移動方向に交わる幅方向の往復移動を繰り返すことにより該中間転写体表面に該幅方向の掻き傷をつける表面粗し部と、上記表面粗し部を移動させるとともに、該表面粗し部の往復移動に応じて上記中間転写体を移動させる制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
このように、中間転写体表面に幅方向の掻き傷をつける表面粗し部と、その表面粗し部の駆動制御を行う制御部を備え、トナーが劣化し、転写率が低下すると中間転写体表面に掻き傷をつけるので、像担持体上に形成されたトナー像には摩擦力によるせん断力が作用し高転写率を維持することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の画像形成装置の実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、第１の発明の第１の実施形態を示す画像形成装置の概略構成図である。
【００１６】
図１に示す画像形成装置は、矢印Ａ方向に回転しながらトナー像が形成される感光体ドラム１１と、感光体ドラム１１を均一に帯電する帯電器１２と、帯電した感光体ドラム１１に露光光を照射し静電潜像を形成する露光装置１３と、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）それぞれの色のトナーで静電潜像を現像する現像器３１〜３４をドラム周囲に配した、感光体ドラム１１に近接する位置で回転するロータリー現像装置３０とを備えている。
【００１７】
また、駆動ロール２１、従動ロール２２、テンションロール２３、対向ロール２４に張架され感光体ドラム１１に接触する経路を経由して矢印Ｂ方向に循環移動する中間転写ベルト２０と、感光体ドラム１１に中間転写ベルト２０を当接させてニップ部を形成する１次転写ロール１４と、対向ロール２４に中間転写ベルト２０を当接させてニップ部を形成し、中間転写ベルト２０に重ねられた記録媒体に電圧を印加する２次転写ロール２５とを備えている。２次転写ロール２５の上流には記録媒体を収納する図示しない用紙トレイから送り出された記録媒体をニップ部に案内するシュート２８と、ニップ部から出てきた記録媒体を案内する用紙搬送ガイド２６と、記録媒体を搬送する用紙搬送ベルト２７と、記録媒体上のトナー像を加熱および加圧することにより記録媒体上にトナー像を定着させる定着器２９とを備えている。
【００１８】
さらに、感光体ドラム１１から中間転写ベルト２０にトナー像を転写した後に感光体ドラム１１上に残留するトナーをクリーニングするリフレッシャ１５と、中間転写ベルト２０から記録媒体にトナー像を転写した後に中間転写ベルト２０上に残留するトナーをクリーニングするベルトクリーナ１６とを備えている。
ここで、リフレッシャー１５は、ロール形状のブラシで感光体ドラム１１上の残トナーを摺擦して掃き落とし、一部回収した後、画像形成終了後に、その回収したトナーを吐き出すというサイクルを有するものであり、通常のクリーナブレードと比べて感光体ドラム１１に対する圧接力が弱いので感光体ドラム１１を長寿命化することができるとともに、トナー回収手段が不要となるので、クリーナの小型化が図れる。
【００１９】
本実施形態の画像形成装置は、中間転写ベルトの表面に、幅方向の掻き傷による、中間転写ベルトの移動方向の凹凸があり、感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、その凹凸によりせん断力を受け、クーロン力によって中間転写ベルト上に容易に転写されるので、転写率が高く、感光体ドラム１１上の残トナーが少ないので、クリーナに代えてリフレッシャー１５を使用することができる。
【００２０】
この画像形成装置で画像を形成する場合には、先ず感光体ドラム１１表面を均一に帯電させ、その感光体ドラム１１表面を、色分解した各色毎の画像信号により変調した露光光を照射することにより、感光体ドラム１１上に各色毎の静電潜像を形成し、その静電潜像をロータリー現像装置３０の対応する色の現像器３１〜３４で現像して各色毎のトナー像を形成する工程をＹＭＣＫ各色毎に４回繰り返し、そのＹＭＣＫ各色毎のトナー像を１次転写ロール１４で中間転写ベルト２０上にその都度転写して、中間転写ベルト２０上に多重色トナー像を形成する。
【００２１】
そして、図示しない用紙トレイから送り出され、シュート２８で案内された記録媒体をその多重色トナー像に重ね合わせて、２次転写ロール２５と対向ロール２４とにより形成されたニップ部を通過させることにより多重色トナー像を記録媒体に静電転写し、セルフストリッピングした記録媒体をさらに定着器２９で定着して記録媒体上に画像を形成する。
【００２２】
図２は、中間転写ベルトを模式的に示す図であり、図２（ａ）は、中間転写ベルトの表面を示し、図２（ｂ）は、中間転写ベルトの断面を示す。
【００２３】
図２に示すように、中間転写ベルト２０表面には、中間転写ベルト２０の移動方向に交わる幅方向の掻き傷２０ａがあり、中間転写ベルト２０の移動方向には、１０点平均粗さが２μｍの凹凸２０ｂがある。
【００２４】
本実施形態では、カーボンなどの抵抗調整剤が所定量分散配合されたポリイミド樹脂で構成され、体積抵抗は、１００Ｖ印加時で１０１ｏｇΩ・ｃｍに設定されているが、これに限定されない。
【００２５】
なお、中間転写ベルトには、ウレタンブレードからなるベルトクリーナー１０が備えられているが、クリーニング性に応じて金属スクレーパ、あるいはウレタンブレードと金属スクレーパの複合されたものを用いることもできる。
【００２６】
図３は、中間転写ベルト表面の凹凸により、感光体ドラム上のトナーが受けるせん断力を示す模式図である。
【００２７】
図３において、トナーを担持した感光体ドラム１１は、矢印Ａ方向に回転し、表面に凹凸のある中間転写ベルト２０は、感光体ドラム１１に接触しながら矢印Ｂ方向に移動し、感光体ドラム１１からトナー像の転写を受ける。
【００２８】
感光体ドラムの表面層には、ポリテトラフルオエチレン（以下ＰＴＦＥ）の微粒子が分散され、微粒子含有量は表面層中の固形分全量基準で７％重量に設定されているが、これに限定されない。
【００２９】
感光体ドラム１１の移動速度は２００ｍｍ／秒、中間転写ベルト２０の移動速度は２０２ｍｍ／秒に設定され、感光体ドラム１１と中間転写ベルト２０とは速度差が設けられている。また、トナーＴは、平均粒径６．５μｍ、形状係数１１８である球形トナーが用いられ、クリーニング性、転写性、帯電維持性を向上させるため外添剤が添加されているが、これらに限定されない。
【００３０】
ここで、トナーＴの形状係数Ｋは次式により求めることができる。
【００３１】
Ｋ＝｛（トナー径の絶対最大長）^２／トナーの投影面積｝×１００π／４
図に示すように、トナーＴを担持した感光体ドラム１１が矢印Ａ方向に回転し、表面に凹凸がある中間転写ベルト２０が感光体ドラム１１に対して速度差をもって矢印Ｂ方向に移動すると、トナーＴには、矢印Ｃ方向のせん断力１０が作用するので、感光体ドラム１１表面からトナーＴが掻き取られ転写率の低下が防止できる。トナーＴと中間転写ベルト２０表面との摩擦力は、中間転写ベルト２０表面に、幅方向の掻き傷による移動方向の凹凸２０ｂがあるときに最大となり、トナーＴに作用するせん断力１０も最大になる。
【００３２】
次に、表面に凹凸を有する中間転写ベルトを用いた本実施形態の画像形成装置の効果を確認する試験結果について説明する。
【００３３】
試験は、感光体ドラム上にトナー像を形成後、順次中間転写ベルトに１次転写し、記録媒体に２次転写する前に画像形成装置をストップさせて行う。
【００３４】
画像形成がＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ色の順で行われ、例えばＣ色トナー像を１次転写した後にストップした場合は、感光体上に、Ｃ色の残トナーとともに、中間転写ベルト上に既に転写されたＹ，Ｍ色の一部が逆に転移したリトランスファ・トナーが付着している。これらのトナーをテープにすべて転写させ、そのテープをトナー濃度限度見本によりグレード付けする。これを１次転写の印加電圧を変えながら行うと、残トナー量は、印加電圧の上昇に従い減少し、リトランスファ・トナー量は、印加電圧の上昇に従い増加する。この測定を各色トナー像の形成毎に行う。
【００３５】
効果は、表１に示すトナー残量限度見本に基いてグレードで評価する。
【００３６】
【表１】

【００３７】
図４は、ＹＭＣＫ各色のトナー像を形成する毎に転写残トナー量とリトランスファー・トナー量をそれぞれ測定し、グレード付けした結果を示す図であり、縦軸は、トナー残量限度見本と対比したグレードをあらわし、横軸は、１次転写ロールに印加される１次転写バイアス電圧をあらわしている。
【００３８】
図４に示す、実線であらわす転写残トナー量は、各色のトナー像を形成したときの転写残トナー量のうち、転写残トナー量が最も多い色の傾向曲線を表し、点線であらわすリトランスファー・トナー量は、各色のトナー像を形成したときのリトランスファー・トナー量のうち、リトランスファーが最も早い色の傾向曲線を表す。
【００３９】
図から明らかなように転写残トナー量は、１次転写バイアス電圧が高くなると減少するが、反面、リトランスファー・トナー量は増加する。したがって、本実施形態では、両方の傾向曲線の交点をクロスポイントと定義し、このクロスポイントにおけるグレードによって転写残トナー量およびリトランスファー・トナー量を評価すれば、フルカラーの画像形成においてもクロスポイント以下のトナー残量を達成することができる。
【００４０】
ここで、トナー残量限度見本におけるグレード２は、最も色差として感知される、Ｋ色トナーがＹ色トナーに混色した場合の最大値であり、これ以上のトナー量が混色すると目視により色差として感知されるグレードである。したがって、クロスポイントのグレードが２以下であれば、感光体ドラム上の残トナーをクリーニングしなくても、中間転写ベルトに転写され、さらに記録媒体に転写されたときに正規のトナー像との色差変動は生じないので、感光体ドラム上の残トナーをクリーナで回収しなくてもよい。
【００４１】
本実施形態の画像形成装置でプリントを約３００００枚行ったときにクロスポイントにおけるグレードは、２を維持し、感光体ドラムに残留する残トナーが劣化したことに伴う転写率低下は確認できず、転写率の高い維持性を持った画像形成装置を得ることができた。ちなみに、プリントを約３００００枚行った段階で、中間転写ベルト２０に備えるベルトクリーナ１６が劣化しクリーニング不良が発生したため試験を終了した。
本実施形態は、４サイクル方式の画像形成装置に基いて説明したが、タンデム方式の画像形成装置であっても適用される。また、中間転写ベルトに限らず、中間転写ドラムであっても適用される。
【００４２】
次に、第２の実施形態の画像形成装置について説明する。
【００４３】
第２の実施形態は、第２の発明の画像形成装置の第１の実施形態に相当する。
【００４４】
第２の実施形態は、第１の実施形態と較べて感光体ドラム上に残留するトナー量を検知する残トナー検知部と、中間転写ベルトの幅方向に掻き傷をつける表面粗し装置と、その表面粗し装置の表面粗し部の幅方向の移動と、表面粗し部の移動に応じて中間転写ベルトの移動を制御する制御部とを備えている点は相違するがそれ以外は共通するので、同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４５】
図５は、第２の実施形態の画像形成装置を示す概略構成図である。
【００４６】
図５に示す画像形成装置は、矢印Ａ方向に回転しながらトナー像が形成される感光体ドラム１１と、感光体ドラム１１を均一に帯電する帯電器１２と、帯電した感光体ドラム１１に露光光を照射し静電潜像を形成する露光装置１３と、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）それぞれの色のトナーで静電潜像を現像する現像器３１〜３４をドラム周囲に配した、感光体ドラム１１に近接する位置で回転するロータリー現像装置３０とを備えている。
【００４７】
また、駆動ロール２１、従動ロール２２、テンションロール２３、対向ロール２４に張架され感光体ドラム１１に接触する経路を経由し、感光体ドラム１１と速度差をもって矢印Ｂ方向に循環移動する中間転写ベルト２０と、感光体ドラム１１に中間転写ベルト２０を当接させてニップ部を形成する１次転写ロール１１４と、対向ロール２４に中間転写ベルト２０を当接させてニップ部を形成し、中間転写ベルト２０に重ねられた記録媒体に電圧を印加する２次転写ロール２５とを備えている。２次転写ロール２５の上流には記録媒体を収納する図示しない用紙トレイから送り出された記録媒体をニップ部に案内するシュート２８と、ニップ部から出てきた記録媒体を案内する用紙搬送ガイド２６と、記録媒体を搬送する用紙搬送ベルト２７と、記録媒体上のトナー像を加熱および加圧することにより記録媒体上にトナー像を定着させる定着器２９とを備えている。さらに、感光体ドラム１１から中間転写ベルト２０にトナー像を転写した後に感光体ドラム１１上に残留するトナーをクリーニングするリフレッシャ１５と、中間転写ベルト２０から記録媒体にトナー像を転写した後に中間転写ベルト２０上に残留するトナーをクリーニングするベルトクリーナ１６とを備えている。
【００４８】
また、本実施形態の画像形成装置は、感光体ドラム１１から中間転写ベルト２０にトナー像を転写した後に、感光体ドラム１１上に残留する残トナー量を検知する残トナー検知センサ１８と、中間転写ベルト２０の移動方向Ｂに交わる幅方向の往復移動を繰り返すことにより中間転写ベルト表面に幅方向の掻き傷をつける表面粗し装置１７と、表面粗し装置１７が具備する、図示しない表面粗し部を往復移動させるとともに、その表面粗し部の往復移動に応じて中間転写ベルト２０を移動させる制御部１９とを備えている。
【００４９】
この画像形成装置で画像を形成する場合には、先ず感光体ドラム１１表面を均一に帯電させ、その感光体ドラム１１表面を、色分解した各色毎の画像信号により変調した露光光を照射することにより、感光体ドラム１１上に各色毎の静電潜像を形成し、その静電潜像をロータリー現像装置３０の対応する色の現像器３１〜３４で現像して各色毎のトナー像を形成する工程をＹＭＣＫ各色毎に４回繰り返し、そのＹＭＣＫ各色毎のトナー像を１次転写ロール１４で中間転写ベルト２０上にその都度転写して、中間転写ベルト２０上に多重色トナー像を形成する。
【００５０】
そして、図示しない用紙トレイから送り出されシュート２８で案内された記録媒体をその多重色トナー像に重ね合わせて、２次転写ロール２５と対向ロール２４とにより形成されたニップ部を通過させることにより多重色トナー像を記録媒体に静電転写し、セルフストリッピングした記録媒体をさらに定着器５４で定着して記録媒体上に画像を形成する。
【００５１】
残トナー検知センサ１８は、感光体ドラム１１に光を照射し、感光体ドラム１１上の残トナーで反射した反射光を受光することにより、残トナー量を検知し、その検知結果は、制御部１９に送られる。制御部１９は、その検知結果が閾値を超えたタイミングで表面粗し装置１７の、図示しない表面粗し部を所定回数移動させるとともに、中間転写ベルト２０をその表面粗し部の移動に応じて移動させ、表面に幅方向の掻き傷をつけると、中間転写ベルト２０表面には、図２で説明した、中間転写ベルトの移動方向に凹凸がつく。
【００５２】
本実施形態では、制御部が残トナー検知センサ１８の検知結果が閾値を越えたときに表面粗し装置１７の表面粗し部を移動させることにしているが、画像形成装置の準備処理などに合わせて移動させることもできる。また、表面粗し部を所定回数移動させることにしているが、中間転写ベルトの同一個所を複数回往復移動させながら、中間転写ベルトを移動させることもできる。
【００５３】
このように、中間転写ベルト２０の移動方向に凹凸をつけると、トナー像を担持した感光体ドラム１１が矢印Ａ方向に回転し、表面に凹凸がある中間転写ベルト２０が感光体ドラム１１に対して速度差をもって矢印Ｂ方向に移動すると、トナー像には、図３で説明したせん断力が作用するので、感光体ドラム１１表面からトナー像を１次転写させるときの転写率を向上させることができる。
【００５４】
次に、トナーの劣化と転写率との関係について説明する。
【００５５】
図６は、トナーを補給することなくオフラインで現像器内のトナーの攪拌（空回し）を行いトナーの劣化を加速させたときの、攪拌時間と転写率との関係を示す図である。
【００５６】
図６において、縦軸は、表１で示したトナー残量限度見本と対比したグレードをあらわし、横軸は、１次転写ロールに印加される１次転写バイアス電圧をあらわしている。図中の実線は、図４で説明した、ＹＭＣＫ各色のトナー像を形成する毎に転写残トナー量とリトランスファー・トナー量をそれぞれ測定し、グレード付けした結果を示す図であり、転写残トナー量は、各色のトナー像を形成したときの転写残トナー量のうち、転写残トナー量が最も多い色の傾向曲線を表し、点線であらわすリトランスファー・トナー量は、各色のトナー像を形成したときのリトランスファー・トナー量のうち、リトランスファーが最も早い色の傾向曲線を表している。ただし、転写残トナー量は、空回し時間を変化させたときのそれぞれの傾向曲線を表している。
【００５７】
図から明らかなように、空回し時間が０で、トナーが劣化していないときのクロスポイントは、目標値である、グレード２以下であることがわかる。しかし、空回し時間が長くなり、トナーが劣化するのに伴って１色目の転写率が低下している。
【００５８】
これは、中間転写体ベルトとトナーの摩擦力が小さい単色の転写では、感光体ドラムと中間転写体ベルトとに速度差をつけた場合でも、トナーが劣化して転写助剤等の外添剤がトナーに埋まり込んだり脱離して感光体ドラムとの付着力が増した状態では、クーロン力のみによる転写となるため、転写率が低下すると考えられる。なお、多重色の転写に関しては、トナー劣化に伴う転写率の低下は確認できなかった。これは、中間転写ベルトに既に転写されているトナーが摩擦力となり、感光体ドラムからトナーを掻き取る効果が大きいためと考えられる。
【００５９】
したがって、トナー劣化すなわち転写助剤等の外添剤トナー埋まり込みや脱離は、単色の転写率をモニターすることにより検知することができる。
【００６０】
図７は、残トナー検知センサを示す概略構成図である。
【００６１】
図７に示す残トナー検知センサ１８は、感光体ドラム１１表面に光を照射する発光素子１８ａおよび感光体ドラム１１表面で反射した正反射光を受光して受光信号を出力する受光素子１８ｂを有する。感光体ドラム１１の地肌の受光信号を予め測定しておき、その受光信号と画像形成の準備処理の際に測定した感光体ドラム１１表面の受光信号とを比較することにより、感光体ドラム１１表面の残トナー量を検知することができる。
【００６２】
この残トナー検知センサ１８によって検知された残トナー量が多いときは、トナーの付着力が強く、感光体ドラム１１上の残トナーが劣化し付着力を強めていると判断することができる。
【００６３】
次に、トナーが劣化しているときに、摩擦力を高める手段について説明する。
【００６４】
図８は、表面粗し装置を示す概略構成図である。
【００６５】
図８に示す表面粗し装置１７は、中間転写ベルト２０表面に垂直に当接し掻き傷をつける板状部材４２ｂ、および回転することによりその板状部材４２ｂを矢印Ｄ方向に移動させる歯車４２ａを有する表面粗し部４２と、表面粗し部４２の歯車と噛合う螺旋状のギヤ４１ａがあり、左右に回転することにより歯車を矢印Ｄ方向に移動させる２本の駆動ギヤ４１と、表面粗し部４２、および２本の駆動ギヤ４１を収納するとともに中間転写ベルト２０表面から生じる掻きくずを収容する筐体４３とを備えている。
【００６６】
ここで、表面粗し部４２は、板状部材４２ｂに代えて、回転する金属繊維から成るブラシロール（後述する）を備えることにしてもよい。
【００６７】
次に、図示しない制御部の作用について説明する。
【００６８】
制御部は、残トナー検知センサによって検知された残トナー量が閾値をこえると、例えば準備処理など画像が形成されないタイミングで、図示しないモータを駆動し、駆動ギヤ４１を回転させて表面粗し部４２を矢印Ｄ方向に移動させる。板状部材４２ｂが中間転写ベルト２０の端を越えると、制御部は駆動ギヤ４１を一旦停止させ、板状部材４２ｂの幅だけ中間転写ベルト２０を移動させる。次に、制御部は、モータを逆回転させることにより駆動ギヤ４１を逆回転させ、表面粗し部４２を矢印Ｄ方向と逆方向に移動させる。以下、制御部は、同様の作用を所定の時間繰り返し、中間転写ベルト表面全体に移動方向の凹凸をつけ、これによって、感光体ドラム上のトナーと中間転写ベルトとの摩擦力を高めることができる。
【００６９】
ここで、制御部は、この画像形成装置で画像がプリントされる枚数をカウントする枚数カウント手段、又は感光体ドラムの累積回転数をカウントする回転数カウント手段を持ち、残トナー検知センサ１８による残トナー量の検知に代えて、それらの手段によってトナー劣化を検知し、表面粗し部と中間転写ベルトとを駆動させることもできる。
【００７０】
本実施形態では表面粗し部４２は、中間転写ベルト表面上の同じ個所は１回だけ通過するように制御部によって制御されているが、必ずしも１回だけに限らず、同じ個所を往復２回通過するように制御することもできる。
【００７１】
本実施形態では、表面粗し部４２の移動回数により中間転写ベルト表面の凹凸を制御部により制御しているが、表面粗し部の押圧力により制御することもできる。
【００７２】
このように、トナーが劣化して残トナー量が増加すると、中間転写ベルトの表面に凹凸をつけ、感光体ドラム上のトナーと中間転写ベルトとの摩擦力を高めるので、トナーの転写率を所定のグレードに維持することができる。
【００７３】
次に、本実施形態の表面粗し装置を備えた画像形成装置について、効果を確認した結果について説明する。
【００７４】
本実施形態の画像形成装置でプリントを行い、クロスポイントを評価したところ、約６００００枚プリントまでグレード２以下を維持しトナー劣化に伴う単色の転写率低下は確認できず、高い維持性をもつ画像形成装置が得られた。なお、約６００００枚プリントで、クリーナーブレード１０が劣化しクリーニング不良が発生したため実験を終了した。第１の実施形態と比較してクリーニングブレード１０の寿命が２倍となっているが、表面に凹凸をつけた中間転写ベルトを初期から用いるのではなく、トナーの劣化に伴って中間転写ベルトに凹凸をつけるので、クリーニングブレードの負荷が最小限に抑えられたことによる。
【００７５】
本実施形態は、４サイクル方式の画像形成装置に基いて説明したが、タンデム方式の画像形成装置であっても適用される。また、中間転写ベルトに限らず、中間転写ドラムであっても適用される。
【００７６】
次に、第３の実施形態の画像形成装置について説明する。
【００７７】
第３の実施形態は、第２の発明の画像形成装置の第２の実施形態に相当する。
【００７８】
第３の実施形態は、第２の実施形態と較べて感光体ドラム上に残留するトナー量を検知する残トナー検知部に代えて、この画像形成装置により画像が形成されたプリント枚数をカウントする枚数カウント手段を備え、また表面粗し装置の表面粗し部が、板状部材に代えて、ブラシロールを備えている点は相違するがそれ以外は共通するので、画像形成装置全体の構成の説明は省略し、相違点について説明する。
【００７９】
図９は、この画像形成装置により画像が形成されたプリント枚数と転写率との関係を示す図である。
【００８０】
図９において、縦軸は、表１で示したトナー残量限度見本と対比したグレードをあらわし、横軸は、制御部が有する枚数カウント機能によりカウントしたプリント枚数をあらわしている。図中の実線は、転写電圧を一定にして、単色のトナー像を形成する毎に転写残トナー量を測定し、グレード付けした結果を示す図であり、プリント枚数が増加すると、それに比例してグレードが悪化し、トナーが劣化することが確認された。
【００８１】
したがって、トナー劣化すなわち転写助剤等の外添剤トナー埋まり込みや脱離は、プリント枚数をモニターすることにより検知することができる。
【００８２】
図１０は、表面粗し装置の表面粗し部を示す図である。
【００８３】
第３の実施形態の表面粗し装置は、第２の実施形態の表面粗し装置と較べて、表面粗し部が相違するが、それ以外は共通するので、相違点について説明する。
【００８４】
図１０に示す表面粗し部４２は、金属繊維から成るブラシロール４２ｃと、駆動ギヤの螺旋状のギヤと噛合う歯車４２ａとを備えている。そして、制御部は、駆動ギヤを回転させると共に、ブラシロール４２ｃを回転させて、中間転写ベルトの表面に、幅方向の掻き傷をつける。
【００８５】
次に、本実施形態の表面粗し装置を備えた画像形成装置について、効果を確認した結果について説明する。
【００８６】
本実施形態の画像形成装置でプリントを行い、クロスポイントを評価したところ、約６００００枚プリントまでグレード２以下を維持しトナー劣化に伴う単色の転写率低下は確認できず、第２の実施形態の画像形成装置と同様の効果が得られた。
【００８７】
次に、第４の実施形態の画像形成装置について説明する。
【００８８】
第４の実施形態は、第２の発明の画像形成装置の第３の実施形態に相当する。
【００８９】
第４の実施形態は、第３の実施形態と較べて、この画像形成装置により画像が形成されたプリント枚数をカウントする枚数カウント手段に代えて、制御部に有する感光体ドラムの累積回転数カウント機能を備える点は相違するがそれ以外は共通するので、感光体ドラムの累積回転数と転写率との関係について説明し、重複する説明は省略する。
【００９０】
図１１は、感光体ドラムの累積回転数と転写率との関係を示す図である。
【００９１】
図１１において、縦軸は、表１で示したトナー残量限度見本と対比したグレードをあらわし、横軸は、制御部が有する回転数カウント機能によりカウントした累積回転数をあらわしている。図中の実線は、転写電圧を一定にして、単色のトナー像を形成する毎に転写残トナー量を測定し、グレード付けした結果を示す図であり、累積回転数が増加すると、それに比例してグレードが悪化し、トナーが劣化することが確認された。
【００９２】
本実施形態の画像形成装置でプリントを行い、クロスポイントを評価したところ、約６００００枚プリントまでグレード２以下を維持しトナー劣化に伴う単色の転写率低下は確認できず、第２の実施形態の画像形成装置と同様の効果が得られた。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように第１の発明の画像形成装置によれば、表面に凹凸がある中間転写ベルトを用い像担持体上のトナーと中間転写体との摩擦力によるせん断力を利用して転写を行うので、単色のトナーであっても転写率を向上させることができる。また、第２の発明の画像形成装置によれば、トナーが劣化して転写率が低下すると中間転写ベルトの表面に凹凸をつける装置を備えているので、画像形成装置のライフタイムを延長することが可能になるとともに、高転写率を維持することができるので、廃トナーの回収系を有しない小型で低ランニングコストの画像形成装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の発明の第１の実施形態を示す画像形成装置の概略構成図である。
【図２】中間転写ベルトを模式的に示す図である。
【図３】中間転写ベルト表面の凹凸により、感光体ドラム上のトナーが受けるせん断力を示す模式図である。
【図４】ＹＭＣＫ各色のトナー像を形成する毎に転写残トナー量とリトランスファー・トナー量をそれぞれ測定し、グレード付けした結果を示す図である。
【図５】第２の実施形態の画像形成装置を示す概略構成図である。
【図６】トナーを補給することなくオフラインで現像器内のトナーの攪拌（空回し）を行いトナーの劣化を加速させたときの、攪拌時間と転写率との関係を示す図である。
【図７】残トナー検知センサを示す概略構成図である。
【図８】表面粗し装置を示す概略構成図である。
【図９】この画像形成装置により画像が形成されたプリント枚数と転写率との関係を示す図である。
【図１０】表面粗し装置の表面粗し部を示す図である。
【図１１】感光体ドラムの累積回転数と転写率との関係を示す図である。
【符号の説明】
１１　　感光体ドラム
１２　　帯電器
１３　　露光装置
１４　　１次転写ロール
１５　　リフレッシャ
１６　　ベルトクリーナ
１７　　表面粗し装置
１８　　残トナー検知センサ
１８ａ　発光素子
１８ｂ　受光素子
１９　　制御部
２０　　中間転写ベルト
２０ａ　掻き傷
２０ｂ　凹凸
２１　　駆動ロール
２２　　従動ロール
２３　　テンションロール
２４　　対向ロール
２５　　２次転写ロール
２６　　用紙搬送ガイド
２７　　用紙搬送ベルト
２８　　シュート
２９　　定着器
３０　　ロータリー現像装置
３１〜３４　現像器
４１　　駆動ギヤ
４１ａ　ギヤ
４２　　表面粗し部
４２ａ　歯車
４２ｂ　板状部材
４２ｃ　ブラシロール
４３　　筐体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine or a printer, and more particularly to an image forming apparatus capable of efficiently transferring a toner image on an image carrier.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, when a full-color image is formed, a method of transferring a toner image formed on a photoreceptor to recording paper is performed by directly transferring the recording image to a recording paper conveyed on a conveyance belt or a recording paper directly conveyed. There are used a direct transfer method and an intermediate transfer method in which image data is temporarily transferred to an intermediate transfer member moving in the same direction as the photosensitive member, and then re-transferred from the intermediate transfer member to recording paper. In recent years, intermediate transfer systems have been widely used, especially in response to demands for higher image quality of color images and support for various types of recording paper, and transfer means such as transfer rollers have been used instead of non-contact systems such as corotrons. The method is the mainstream. In any case, after the toner image on the photoconductor is transferred to a transfer target such as a recording paper or an intermediate transfer member, the residual toner on the photoconductor is cleaned by a cleaner. .
[0003]
Therefore, when the transfer rate is low and the amount of the residual toner is large, the consumption amount of the toner is increased, so that the running cost is increased, and there is a problem that the cleaning load by the cleaner is increased and the wear of the photoconductor is accelerated. Further, when a full-color image is formed, the color toner images are sequentially multiplex-transferred onto the transfer target, and the toner layer on the transfer target becomes thicker. Since the nip pressure at the transfer position to be formed is increased and the adhesion of the toner on the photoconductor is locally increased, a part of the toner image formed on the photoconductor is not transferred to the transfer target. There is a problem that a "phenomenon" occurs.
[0004]
As a means for avoiding the "void", Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-48962 discloses a technique using an intermediate transfer member having a 10-point average surface roughness Rz of 4 to 30 [mu] m. In the publication, a technology is disclosed in which the relationship among the 10-point average roughness Rz1 of the image carrier, the 10-point average roughness Rz2 of the intermediate transfer member, and the 10-point average roughness Rz3 of the image receiving paper is Rz1 <Rz2 <Rz3. ing.
[0005]
As means for obtaining a “high transfer rate”, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-162899 discloses a method in which the moving speed of an intermediate transfer member is set to be faster than the moving speed of an image carrier, and a speed difference is provided on the image carrier. Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-127201 discloses a technique in which a shear force is applied to a toner so that the toner adhered to an image carrier can be easily transferred to an intermediate transfer member by van der Waals force and Coulomb force. Discloses a technology in which an intermediate transfer member is provided with a 10-point average roughness Rz (5 μm or more and 20 μm or less) having the same size as the toner, and the intermediate transfer member is brought into contact with the image carrier at a speed difference.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, even if transfer is performed only by Coulomb force using an intermediate transfer member having a surface roughness disclosed in JP-A-10-48962 or JP-A-8-137183, the transfer rate cannot be improved. In particular, in the case of performing multiple transfer, there is a problem that a void is generated.
[0007]
Further, according to the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-162899, when performing multiple transfer, the toner already transferred on the intermediate transfer member acts as a frictional force to obtain a sufficient shearing force. However, when transferring the first color onto the intermediate transfer member, the frictional force is weak and sufficient shearing force does not act, so the residual toner deteriorates and the transfer rate decreases due to embedding and detachment of the transfer aid. There is a problem of doing.
[0008]
Furthermore, according to the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-127201, a shear force can be obtained even in the transfer of the first color by imparting roughness to the surface of the intermediate transfer member. Is 5 μm or more and 20 μm or less, there is a problem that small-diameter residual toner is buried and cleaning becomes difficult.
[0009]
In view of the above circumstances, the present invention prevents a decrease in the transfer rate of a toner image from an image bearing member to a transfer receiving member that occurs when toner deteriorates, thereby preventing image dropout and achieving a high transfer rate. It is an object of the present invention to provide an intermediate transfer type image forming apparatus which can be maintained.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
An image forming apparatus according to a first aspect of the present invention, which achieves the above object, forms a toner image on an image carrier, and finally transfers and fixes the formed toner image on a recording medium. An image forming apparatus for forming an image composed of a toner image fixed to
An intermediate transfer member that moves in a predetermined movement direction and receives a transfer of the toner image formed on the image carrier is provided on the surface of the intermediate transfer member having irregularities in the movement direction.
[0011]
As described above, since the intermediate transfer body having the unevenness in the moving direction is provided, the toner image formed on the image carrier is subjected to shearing force due to frictional force, so that the transfer rate can be increased.
[0012]
An image forming apparatus according to a second aspect of the present invention, which achieves the above object, forms a toner image on an image carrier, and transfers the toner image to an intermediate transfer body that moves via a path that contacts the image carrier. Once transferred, in an image forming apparatus for forming an image composed of the toner image fixed on the recording medium by transferring and fixing the toner image transferred to the intermediate transfer body on a recording medium,
A surface roughening portion for scratching the intermediate transfer member surface in the width direction by repeating reciprocating movement in the width direction intersecting the moving direction of the intermediate transfer member; and moving the surface roughened portion, A control unit for moving the intermediate transfer member in accordance with the reciprocating movement of the roughening unit.
[0013]
As described above, the intermediate transfer body is provided with a surface roughened portion for scratching the surface of the intermediate transfer member in the width direction and a control unit for controlling the drive of the surface roughened portion. Since the surface is scratched, a shear force due to friction acts on the toner image formed on the image carrier, so that a high transfer rate can be maintained.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the image forming apparatus of the present invention will be described.
[0015]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus showing a first embodiment of the first invention.
[0016]
The image forming apparatus shown in FIG. 1 includes a photoconductor drum 11 on which a toner image is formed while rotating in the direction of arrow A, a charger 12 for uniformly charging the photoconductor drum 11, and an exposure of the charged photoconductor drum 11. An exposure device 13 for irradiating light to form an electrostatic latent image, and a developing device for developing the electrostatic latent image with toner of each color of black (K), yellow (Y), magenta (M), and cyan (C) And a rotary developing device 30 that rotates at a position close to the photosensitive drum 11, in which 31 to 34 are arranged around the drum.
[0017]
An intermediate transfer belt 20 that is stretched over a driving roll 21, a driven roll 22, a tension roll 23, and an opposing roll 24 and circulates in the direction of arrow B via a path that contacts the photosensitive drum 11; The primary transfer roll 14 that forms a nip portion by contacting the intermediate transfer belt 20 with the intermediate transfer belt 20, and the nip portion is formed by contacting the intermediate transfer belt 20 with the opposing roll 24, And a secondary transfer roll 25 for applying a voltage to the medium. Upstream of the secondary transfer roll 25, a chute 28 for guiding the recording medium sent from a paper tray (not shown) for accommodating the recording medium to the nip portion, and a paper transport guide 26 for guiding the recording medium coming out of the nip portion are provided. And a fixing unit 29 for fixing the toner image on the recording medium by heating and pressing the toner image on the recording medium.
[0018]
Further, a refresher 15 for cleaning the toner remaining on the photosensitive drum 11 after transferring the toner image from the photosensitive drum 11 to the intermediate transfer belt 20, and an intermediate transfer after transferring the toner image from the intermediate transfer belt 20 to a recording medium. A belt cleaner 16 for cleaning the toner remaining on the belt 20;
Here, the refresher 15 has a cycle in which the remaining toner on the photoreceptor drum 11 is rubbed and scraped off with a roll-shaped brush, partially recovered, and after the image formation is completed, the recovered toner is discharged. Since the pressure contact force on the photosensitive drum 11 is weaker than that of a normal cleaner blade, the life of the photosensitive drum 11 can be extended, and the toner collecting means is not required, so that the cleaner can be downsized.
[0019]
In the image forming apparatus of the present embodiment, the surface of the intermediate transfer belt has irregularities in the moving direction of the intermediate transfer belt due to scratches in the width direction, and the toner image formed on the photosensitive drum 11 Since the toner is easily transferred onto the intermediate transfer belt by the Coulomb force due to the shearing force, the transfer rate is high and the amount of residual toner on the photosensitive drum 11 is small, so that the refresher 15 can be used instead of the cleaner.
[0020]
When an image is formed by this image forming apparatus, first, the surface of the photoconductor drum 11 is uniformly charged, and the surface of the photoconductor drum 11 is irradiated with exposure light modulated by an image signal of each color separated. As a result, an electrostatic latent image of each color is formed on the photosensitive drum 11, and the electrostatic latent image is developed by the developing units 31 to 34 of the corresponding color of the rotary developing device 30 to form a toner image of each color. Is repeated four times for each color of YMCK, and the toner image of each color of YMCK is transferred onto the intermediate transfer belt 20 by the primary transfer roll 14 each time to form a multicolor toner image on the intermediate transfer belt 20. .
[0021]
Then, the recording medium sent out from a paper tray (not shown) and guided by the chute 28 is superimposed on the multicolor toner image, and is passed through the nip formed by the secondary transfer roll 25 and the opposing roll 24. The multicolor toner image is electrostatically transferred to a recording medium, and the self-stripped recording medium is further fixed by a fixing device 29 to form an image on the recording medium.
[0022]
2A and 2B are diagrams schematically illustrating the intermediate transfer belt. FIG. 2A illustrates a surface of the intermediate transfer belt, and FIG. 2B illustrates a cross section of the intermediate transfer belt.
[0023]
As shown in FIG. 2, on the surface of the intermediate transfer belt 20, there are scratches 20a in the width direction intersecting with the moving direction of the intermediate transfer belt 20, and in the moving direction of the intermediate transfer belt 20, the 10-point average roughness is 2 μm. 20b.
[0024]
In the present embodiment, the resistance adjuster such as carbon is made of a polyimide resin in which a predetermined amount is dispersed and blended, and the volume resistance is set to 101 log Ω · cm when 100 V is applied. However, the present invention is not limited to this.
[0025]
Although the intermediate transfer belt is provided with a belt cleaner 10 made of a urethane blade, a metal scraper or a composite of a urethane blade and a metal scraper can be used according to the cleaning property.
[0026]
FIG. 3 is a schematic diagram showing a shearing force applied to the toner on the photosensitive drum due to the unevenness on the surface of the intermediate transfer belt.
[0027]
In FIG. 3, the photosensitive drum 11 carrying the toner rotates in the direction of arrow A, and the intermediate transfer belt 20 having an uneven surface moves in the direction of arrow B while being in contact with the photosensitive drum 11. 11 transfers a toner image.
[0028]
Fine particles of polytetrafluoroethylene (hereinafter PTFE) are dispersed in the surface layer of the photosensitive drum, and the content of the fine particles is set to 7% by weight based on the total solid content in the surface layer, but is not limited thereto. .
[0029]
The moving speed of the photosensitive drum 11 is set to 200 mm / sec, the moving speed of the intermediate transfer belt 20 is set to 202 mm / sec, and there is a speed difference between the photosensitive drum 11 and the intermediate transfer belt 20. As the toner T, a spherical toner having an average particle diameter of 6.5 μm and a shape factor of 118 is used, and an external additive is added in order to improve the cleaning property, the transfer property, and the charge maintaining property. Not done.
[0030]
Here, the shape coefficient K of the toner T can be obtained by the following equation.
[0031]
K = ｛(absolute maximum length of toner diameter) ² / Projected area of toner｝ × 100π / 4
As shown in the figure, when the photosensitive drum 11 carrying the toner T rotates in the direction of arrow A, and the intermediate transfer belt 20 having the uneven surface moves in the direction of arrow B with a speed difference with respect to the photosensitive drum 11, Since the shearing force 10 in the direction of arrow C acts on the toner T, the toner T is scraped off from the surface of the photoconductor drum 11 and the transfer rate can be prevented from lowering. The frictional force between the toner T and the surface of the intermediate transfer belt 20 becomes maximum when the surface of the intermediate transfer belt 20 has unevenness 20b in the moving direction due to the scratch in the width direction, and the shearing force 10 acting on the toner T also becomes maximum. Become.
[0032]
Next, test results for confirming the effect of the image forming apparatus of the present embodiment using an intermediate transfer belt having an uneven surface will be described.
[0033]
The test is performed by forming a toner image on a photosensitive drum, sequentially performing primary transfer on an intermediate transfer belt, and stopping the image forming apparatus before performing secondary transfer on a recording medium.
[0034]
When the image formation is performed in the order of Y, M, C, and K colors and, for example, is stopped after the primary transfer of the C color toner image, the image is formed on the intermediate transfer belt together with the C color residual toner on the photosensitive member. The retransfer toner to which a part of the Y and M colors which have already been transferred reversely adheres. All of these toners are transferred to a tape and the tape is graded with a toner density limit sample. When this is performed while changing the applied voltage of the primary transfer, the amount of the remaining toner decreases as the applied voltage increases, and the amount of the retransfer toner increases as the applied voltage increases. This measurement is performed each time a toner image of each color is formed.
[0035]
The effect is evaluated in grades based on the remaining toner limit samples shown in Table 1.
[0036]
[Table 1]

[0037]
FIG. 4 is a diagram showing the results of measuring the remaining transfer toner amount and the re-transfer toner amount each time a toner image of each color of YMCK is formed, and graded the results. The horizontal axis represents the primary transfer bias voltage applied to the primary transfer roll.
[0038]
The transfer residual toner amount represented by the solid line shown in FIG. 4 indicates a trend curve of the color having the largest transfer residual toner amount among the transfer residual toner amounts when the toner images of the respective colors are formed, and the transfer transfer toner amount represented by the dotted line. The toner amount indicates a trend curve of the color with the earliest retransfer among the retransfer toner amounts when the toner image of each color is formed.
[0039]
As is clear from the figure, the transfer residual toner amount decreases as the primary transfer bias voltage increases, but the transfer toner amount increases. Therefore, in the present embodiment, the intersection of both trend curves is defined as a cross point, and the grade of the cross point is used to evaluate the remaining transfer toner amount and the retransfer toner amount. Can be achieved.
[0040]
Here, Grade 2 in the toner remaining amount limit sample is the maximum value when the K color toner is mixed with the Y color toner, which is the most perceived as the color difference. It is a grade to be performed. Therefore, if the grade of the cross point is 2 or less, the toner is transferred to the intermediate transfer belt even if the residual toner on the photosensitive drum is not cleaned, and the color difference from the regular toner image when transferred to the recording medium is further improved. Since no fluctuation occurs, the residual toner on the photosensitive drum does not need to be collected by the cleaner.
[0041]
When about 30,000 sheets are printed by the image forming apparatus of the present embodiment, the grade at the cross point is maintained at 2, and a decrease in the transfer rate due to deterioration of residual toner remaining on the photosensitive drum cannot be confirmed. An image forming apparatus having a high transfer rate and high maintainability was obtained. Incidentally, at the stage when about 30,000 prints were made, the test was terminated because the belt cleaner 16 provided in the intermediate transfer belt 20 was deteriorated and cleaning failure occurred.
Although the present embodiment has been described based on the 4-cycle type image forming apparatus, the present invention is also applicable to a tandem type image forming apparatus. Further, the present invention is not limited to the intermediate transfer belt, and is applicable to an intermediate transfer drum.
[0042]
Next, an image forming apparatus according to a second embodiment will be described.
[0043]
The second embodiment corresponds to the first embodiment of the image forming apparatus of the second invention.
[0044]
The second embodiment is different from the first embodiment in that a remaining toner detecting unit that detects the amount of toner remaining on the photosensitive drum, a surface roughening device that scratches the width of the intermediate transfer belt in the width direction, The difference is that the surface roughening device is provided with a movement in the width direction of the roughened portion and a control portion for controlling the movement of the intermediate transfer belt in accordance with the movement of the roughened portion. Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0045]
FIG. 5 is a schematic configuration diagram illustrating an image forming apparatus according to the second embodiment.
[0046]
The image forming apparatus shown in FIG. 5 includes a photosensitive drum 11 on which a toner image is formed while rotating in the direction of arrow A, a charger 12 for uniformly charging the photosensitive drum 11, and a light exposure on the charged photosensitive drum 11. An exposure device 13 for irradiating light to form an electrostatic latent image, and a developing device for developing the electrostatic latent image with toner of each color of black (K), yellow (Y), magenta (M), and cyan (C) And a rotary developing device 30 that rotates at a position close to the photosensitive drum 11, in which 31 to 34 are arranged around the drum.
[0047]
Intermediate transfer that is circulated in the direction of arrow B with a speed difference from the photosensitive drum 11 via a path that is stretched over the driving roll 21, the driven roll 22, the tension roll 23, and the opposing roll 24 and contacts the photosensitive drum 11. A nip portion is formed by bringing the intermediate transfer belt 20 into contact with the belt 20, the intermediate transfer belt 20 with the photosensitive drum 11 to form a nip portion, and the intermediate transfer belt 20 with the opposing roll 24. And a secondary transfer roll 25 for applying a voltage to the recording medium superimposed on the transfer belt 20. Upstream of the secondary transfer roll 25, a chute 28 for guiding the recording medium sent from a paper tray (not shown) for accommodating the recording medium to the nip portion, and a paper transport guide 26 for guiding the recording medium coming out of the nip portion are provided. And a fixing unit 29 for fixing the toner image on the recording medium by heating and pressing the toner image on the recording medium. Further, a refresher 15 for cleaning the toner remaining on the photosensitive drum 11 after transferring the toner image from the photosensitive drum 11 to the intermediate transfer belt 20, and an intermediate transfer after transferring the toner image from the intermediate transfer belt 20 to a recording medium. A belt cleaner 16 for cleaning the toner remaining on the belt 20;
[0048]
Further, the image forming apparatus according to the present exemplary embodiment includes a residual toner detection sensor 18 that detects a residual toner amount remaining on the photosensitive drum 11 after the toner image is transferred from the photosensitive drum 11 to the intermediate transfer belt 20. A surface roughening device 17 for scratching the intermediate transfer belt surface in the width direction by repeating reciprocating movement in the width direction intersecting the moving direction B of the transfer belt 20, and a surface roughening device (not shown) provided in the surface roughening device 17 And a control unit 19 for moving the intermediate transfer belt 20 in accordance with the reciprocating movement of the roughened surface.
[0049]
When an image is formed by this image forming apparatus, first, the surface of the photoconductor drum 11 is uniformly charged, and the surface of the photoconductor drum 11 is irradiated with exposure light modulated by an image signal of each color separated. As a result, an electrostatic latent image of each color is formed on the photosensitive drum 11, and the electrostatic latent image is developed by the developing units 31 to 34 of the corresponding color of the rotary developing device 30 to form a toner image of each color. Is repeated four times for each color of YMCK, and the toner image of each color of YMCK is transferred onto the intermediate transfer belt 20 by the primary transfer roll 14 each time to form a multicolor toner image on the intermediate transfer belt 20. .
[0050]
Then, the recording medium sent out from a paper tray (not shown) and guided by the chute 28 is superimposed on the multicolor toner image and passed through the nip formed by the secondary transfer roll 25 and the opposing roll 24 to multiplex. The color toner image is electrostatically transferred to a recording medium, and the self-stripped recording medium is further fixed by a fixing device 54 to form an image on the recording medium.
[0051]
The remaining toner detection sensor 18 irradiates the photosensitive drum 11 with light and receives the light reflected by the remaining toner on the photosensitive drum 11 to detect the amount of remaining toner. It is sent to 19. The controller 19 moves the surface roughening portion (not shown) of the surface roughening device 17 a predetermined number of times at a timing when the detection result exceeds the threshold value, and moves the intermediate transfer belt 20 in accordance with the movement of the surface roughening portion. When the intermediate transfer belt 20 is moved to scratch the surface in the width direction, the surface of the intermediate transfer belt 20 becomes uneven in the moving direction of the intermediate transfer belt described with reference to FIG.
[0052]
In the present embodiment, the control unit moves the surface roughening unit of the surface roughening device 17 when the detection result of the remaining toner detection sensor 18 exceeds a threshold value. They can be moved together. Although the roughened surface is moved a predetermined number of times, the intermediate transfer belt can be moved while reciprocating the same portion of the intermediate transfer belt a plurality of times.
[0053]
In this manner, when the intermediate transfer belt 20 has irregularities in the moving direction, the photosensitive drum 11 carrying the toner image rotates in the direction of arrow A, and the intermediate transfer belt 20 having the irregularities on the surface moves relative to the photosensitive drum 11. When the toner image moves in the direction of arrow B with a speed difference, the shearing force described with reference to FIG. 3 acts on the toner image, so that the transfer rate when the toner image is primarily transferred from the surface of the photosensitive drum 11 can be improved. it can.
[0054]
Next, the relationship between toner deterioration and transfer rate will be described.
[0055]
FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the stirring time and the transfer rate when the toner in the developing device is agitated (idling) off-line without replenishing the toner to accelerate the deterioration of the toner.
[0056]
In FIG. 6, the vertical axis represents the grade in comparison with the toner remaining amount limit sample shown in Table 1, and the horizontal axis represents the primary transfer bias voltage applied to the primary transfer roll. The solid line in the figure is a graph showing the results obtained by measuring the transfer residual toner amount and the retransfer toner amount each time a toner image of each of the YMCK colors is formed as described with reference to FIG. The amount represents the trend curve of the color having the largest transfer residual toner amount among the transfer residual toner amounts when the respective color toner images were formed, and the retransfer toner amount represented by the dotted line represents the toner image of each color formed. Of the retransfer toner amounts at that time, the retransfer represents the trend curve of the color that is the earliest. However, the transfer residual toner amount represents each tendency curve when the idling time is changed.
[0057]
As is clear from the figure, the cross point when the idling time is 0 and the toner is not deteriorated is equal to or lower than the target value, ie, grade 2. However, the idle rotation time becomes longer, and the transfer rate of the first color is reduced as the toner deteriorates.
[0058]
This is because, in a single-color transfer in which the frictional force between the intermediate transfer belt and the toner is small, the toner deteriorates and external additives such as a transfer aid even when a speed difference is made between the photosensitive drum and the intermediate transfer belt. In a state in which the toner is embedded in or detached from the toner and the adhesive force to the photosensitive drum is increased, the transfer is performed only by the Coulomb force, and the transfer rate is considered to decrease. Regarding the transfer of multiple colors, no decrease in the transfer rate due to toner deterioration was confirmed. This is probably because the toner that has already been transferred to the intermediate transfer belt becomes a frictional force, and the effect of scraping the toner from the photosensitive drum is large.
[0059]
Therefore, the deterioration of the toner, that is, the embedding or detachment of the external additive toner such as the transfer aid can be detected by monitoring the transfer rate of the single color.
[0060]
FIG. 7 is a schematic configuration diagram illustrating the remaining toner detection sensor.
[0061]
The remaining toner detection sensor 18 shown in FIG. 7 has a light emitting element 18a for irradiating light to the surface of the photosensitive drum 11 and a light receiving element 18b for receiving a regular reflection light reflected on the surface of the photosensitive drum 11 and outputting a light receiving signal. . The light receiving signal of the background of the photoconductive drum 11 is measured in advance, and the received light signal is compared with the light receiving signal of the surface of the photoconductive drum 11 measured in the preparation process for image formation. Can be detected.
[0062]
When the residual toner amount detected by the residual toner detection sensor 18 is large, it can be determined that the adhesive force of the toner is strong and the residual toner on the photosensitive drum 11 is deteriorated and the adhesive force is increased.
[0063]
Next, means for increasing the frictional force when the toner is deteriorated will be described.
[0064]
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a surface roughening device.
[0065]
The surface roughening device 17 shown in FIG. 8 includes a plate-like member 42b which abuts vertically on the surface of the intermediate transfer belt 20 and scratches it, and a gear 42a which rotates the plate-like member 42b in the direction of arrow D to rotate. A surface roughening portion 42, a spiral gear 41a meshed with the gear of the surface roughening portion 42, two drive gears 41 for rotating the gear in the direction of arrow D by rotating left and right, and a surface roughening portion. And a housing 43 for accommodating two drive gears 41 and accommodating scraps generated from the surface of the intermediate transfer belt 20.
[0066]
Here, the surface roughening portion 42 may include a brush roll (described later) made of rotating metal fibers instead of the plate-like member 42b.
[0067]
Next, the operation of the control unit (not shown) will be described.
[0068]
When the residual toner amount detected by the residual toner detection sensor exceeds the threshold, the control unit drives a motor (not shown) at a timing at which an image is not formed, for example, in a preparation process, and rotates the drive gear 41 to rotate the surface of the surface. 42 is moved in the direction of arrow D. When the plate member 42b exceeds the end of the intermediate transfer belt 20, the control unit temporarily stops the drive gear 41 and moves the intermediate transfer belt 20 by the width of the plate member 42b. Next, the control unit rotates the drive gear 41 in the reverse direction by rotating the motor in the reverse direction, and moves the surface roughening unit 42 in the direction opposite to the arrow D direction. Hereinafter, the control section repeats the same operation for a predetermined time to form unevenness in the moving direction on the entire surface of the intermediate transfer belt, thereby increasing the frictional force between the toner on the photosensitive drum and the intermediate transfer belt. .
[0069]
Here, the control unit has a sheet counting means for counting the number of sheets on which an image is printed by the image forming apparatus, or a rotation number counting means for counting the cumulative rotation number of the photosensitive drum. Instead of detecting the toner amount, it is also possible to detect the toner deterioration by these means and drive the roughened surface portion and the intermediate transfer belt.
[0070]
In this embodiment, the surface roughening section 42 is controlled by the control section so that the same portion on the surface of the intermediate transfer belt passes only once, but the surface roughening portion 42 is not limited to only once, and the same portion is reciprocated twice. It can be controlled to pass.
[0071]
In the present embodiment, the unevenness on the surface of the intermediate transfer belt is controlled by the control unit based on the number of movements of the surface roughening unit 42. However, it may be controlled by the pressing force of the surface roughening unit.
[0072]
As described above, when the amount of residual toner increases due to deterioration of the toner, the surface of the intermediate transfer belt is made uneven, and the frictional force between the toner on the photosensitive drum and the intermediate transfer belt is increased. Grade can be maintained.
[0073]
Next, the result of confirming the effect of the image forming apparatus provided with the surface roughening device of the present embodiment will be described.
[0074]
Printing was performed using the image forming apparatus of the present embodiment, and the cross point was evaluated. As a result, the image was maintained at grade 2 or less until about 60,000 prints, and a decrease in the monochromatic transfer rate due to toner deterioration was not confirmed. A forming device was obtained. The test was terminated because the cleaning blade 10 deteriorated and cleaning failure occurred after about 60000 prints. Although the service life of the cleaning blade 10 is twice as long as that of the first embodiment, the intermediate transfer belt having the irregularities on the surface is not used from the beginning. This is because the unevenness is provided, so that the load on the cleaning blade is minimized.
[0075]
Although the present embodiment has been described based on the 4-cycle type image forming apparatus, the present invention is also applicable to a tandem type image forming apparatus. Further, the present invention is not limited to the intermediate transfer belt, and is applicable to an intermediate transfer drum.
[0076]
Next, an image forming apparatus according to a third embodiment will be described.
[0077]
The third embodiment corresponds to the second embodiment of the image forming apparatus of the second invention.
[0078]
The third embodiment counts the number of prints on which an image has been formed by this image forming apparatus instead of the remaining toner detecting unit that detects the amount of toner remaining on the photosensitive drum as compared with the second embodiment. It is provided with a sheet counting means, and the surface roughening portion of the surface roughening device is different from the plate-like member in that it has a brush roll, but is otherwise the same. The description will be omitted, and differences will be described.
[0079]
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the number of prints on which images are formed by the image forming apparatus and the transfer rate.
[0080]
In FIG. 9, the vertical axis represents the grade in comparison with the toner remaining amount limit sample shown in Table 1, and the horizontal axis represents the number of prints counted by the number counting function of the control unit. The solid line in the figure shows the result of measuring the remaining transfer toner amount every time a single-color toner image is formed with the transfer voltage kept constant and graded. It was confirmed that the grade deteriorated and the toner deteriorated.
[0081]
Therefore, the deterioration of the toner, that is, the embedding and detachment of the external additive toner such as the transfer aid can be detected by monitoring the number of prints.
[0082]
FIG. 10 is a diagram illustrating a roughened portion of the roughening device.
[0083]
The surface roughening device according to the third embodiment differs from the surface roughening device according to the second embodiment in the surface roughening portion, but the other portions are common, and therefore the differences will be described.
[0084]
The surface roughening portion 42 shown in FIG. 10 includes a brush roll 42c made of a metal fiber, and a gear 42a that meshes with a spiral gear of a drive gear. Then, the control unit rotates the drive gear and also rotates the brush roll 42c to scratch the surface of the intermediate transfer belt in the width direction.
[0085]
Next, the result of confirming the effect of the image forming apparatus provided with the surface roughening device of the present embodiment will be described.
[0086]
Printing was performed with the image forming apparatus of this embodiment, and the cross point was evaluated. Grade 2 or less was maintained until about 60,000 prints, and a decrease in the transfer rate of a single color due to toner deterioration could not be confirmed. The same effect as that of the image forming apparatus was obtained.
[0087]
Next, an image forming apparatus according to a fourth embodiment will be described.
[0088]
The fourth embodiment corresponds to the third embodiment of the image forming apparatus of the second invention.
[0089]
The fourth embodiment is different from the third embodiment in that the number of prints on which an image is formed by the image forming apparatus is replaced by the number counting means for counting the number of prints on which the image forming apparatus has been formed. Although they differ in that they have functions, they are otherwise the same, so that the relationship between the cumulative number of rotations of the photosensitive drum and the transfer rate will be described, and redundant description will be omitted.
[0090]
FIG. 11 is a diagram illustrating the relationship between the cumulative number of rotations of the photosensitive drum and the transfer rate.
[0091]
In FIG. 11, the vertical axis represents the grade in comparison with the toner remaining amount limit sample shown in Table 1, and the horizontal axis represents the cumulative number of rotations counted by the rotation number counting function of the control unit. The solid line in the figure is a graph showing the result of measuring the transfer residual toner amount every time a single-color toner image is formed with the transfer voltage kept constant and graded. As a result, it was confirmed that the grade deteriorated and the toner deteriorated.
[0092]
Printing was performed with the image forming apparatus of this embodiment, and the cross point was evaluated. Grade 2 or less was maintained until about 60,000 prints, and a decrease in the transfer rate of a single color due to toner deterioration could not be confirmed. The same effect as that of the image forming apparatus was obtained.
[0093]
【The invention's effect】
As described above, according to the image forming apparatus of the first aspect, the transfer is performed by using the intermediate transfer belt having the unevenness on the surface and utilizing the shear force due to the frictional force between the toner on the image carrier and the intermediate transfer body. Therefore, the transfer rate can be improved even with a single color toner. Further, according to the image forming apparatus of the second aspect, since the device for forming irregularities on the surface of the intermediate transfer belt when the toner is deteriorated and the transfer rate is lowered is provided, the lifetime of the image forming apparatus can be extended. As a result, since a high transfer rate can be maintained, a small-sized image forming apparatus having no waste toner collecting system and low running cost can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to a first embodiment of the first invention.
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an intermediate transfer belt.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a shearing force applied to toner on a photosensitive drum due to unevenness of an intermediate transfer belt surface.
FIG. 4 is a diagram showing the results of measuring the remaining transfer toner amount and the retransfer toner amount each time a YMCK color toner image is formed, and grading the toner images.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram illustrating an image forming apparatus according to a second embodiment.
FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the stirring time and the transfer rate when the toner in the developing device is agitated (idling) off-line without replenishing the toner to accelerate the deterioration of the toner.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram illustrating a remaining toner detection sensor.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a surface roughening device.
FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between the number of prints on which images are formed by the image forming apparatus and a transfer rate.
FIG. 10 is a diagram showing a surface roughening portion of the surface roughening device.
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the cumulative rotation number of the photosensitive drum and the transfer rate.
[Explanation of symbols]
11 Photoconductor drum
12 Charger
13 Exposure equipment
14 Primary transfer roll
15 Refresher
16 Belt cleaner
17 Surface roughening device
18 Remaining toner detection sensor
18a light emitting element
18b light receiving element
19 Control part
20 Intermediate transfer belt
20a scratch
20b unevenness
21 Drive Roll
22 Follower roll
23 Tension roll
24 Opposing roll
25 Secondary transfer roll
26 Paper transport guide
27 Paper transport belt
28 Shoots
29 Fixing unit
30 Rotary developing device
31-34 Developing device
41 Drive gear
41a gear
42 Rough surface
42a gear
42b plate member
42c brush roll
43 case

Claims

2. Description of the Related Art In an image forming apparatus, a toner image is formed on an image carrier, and the formed toner image is finally transferred and fixed on a recording medium to form an image including the toner image fixed on the recording medium. ,
An image forming apparatus comprising: an intermediate transfer member that moves in a predetermined movement direction and receives a transfer of a toner image formed on the image carrier, and has an intermediate transfer member having a surface with irregularities in the movement direction.

The image forming apparatus according to claim 1, wherein the intermediate transfer member moves at a different speed from the image carrier.

The image forming apparatus according to claim 1, wherein a ten-point average roughness of the surface of the intermediate transfer body in the moving direction is 3 μm or less.

Forming a toner image on an image carrier, temporarily transferring the toner image to an intermediate transfer member that moves via a path that contacts the image carrier, and recording the toner image transferred to the intermediate transfer member An image forming apparatus that forms an image composed of a toner image fixed on the recording medium by transferring and fixing the image on a medium,
A surface roughened portion that scratches the intermediate transfer member surface in the width direction by repeating reciprocating movement in the width direction intersecting the moving direction of the intermediate transfer member, and reciprocating the surface roughened portion at a predetermined timing. And a control unit for moving the intermediate transfer member in accordance with the reciprocating movement of the surface roughening unit.

The image forming apparatus according to claim 4, wherein the ten-point average roughness in the moving direction of the intermediate transfer member scratched by the reciprocating movement of the surface roughening part is 3 μm or less.

The image forming apparatus further includes a remaining toner detection sensor that detects an amount of toner remaining on the image carrier after transferring the toner image on the image carrier to the intermediate transfer body. 5. The image forming apparatus according to claim 4, wherein the image forming apparatus is moved a number of times based on a detection result of the remaining toner detection sensor.

The image forming apparatus includes a counter that counts the number of recording media on which the image is formed,
The image forming apparatus according to claim 4, wherein the control unit moves the surface roughening unit a number of times based on the number of the recording media counted by the counter.

The image carrier receives a toner image formed on the surface while rotating,
The image forming apparatus according to claim 4, wherein the control unit is configured to move the surface roughening unit a number of times based on a cumulative number of rotations of the image carrier.

The image according to claim 4, wherein the surface roughening portion has a plate-like member made of metal, and the plate-like member scratches the surface of the intermediate transfer member in the width direction. Forming equipment.

The surface roughening portion has a brush roll made of metal fiber, and the surface of the intermediate transfer member is scratched in the width direction by rotating the brush roll. The image forming apparatus according to any one of the preceding claims.