JP2015161832A - Image forming apparatus and intermediate transfer body cleaning method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トナーにより画像を形成する画像形成装置及びその中間転写体の清掃方法に関し、特に、クリーニングブレードによって中間転写体を清掃する画像形成装置及びその中間転写体の清掃方法に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus for forming an image with toner and a cleaning method for the intermediate transfer member, and more particularly to an image forming apparatus for cleaning an intermediate transfer member with a cleaning blade and a cleaning method for the intermediate transfer member.
従来、像担持体としての感光体にトナー像を形成し、このトナー像を循環する無端ベルト状の中間転写体に転写し、さらに中間転写体上のトナー像を記録媒体としての転写紙に転写する画像形成装置が広く知られている。以下、中間転写体の具体例として中間転写ベルトを例に挙げて説明する。 Conventionally, a toner image is formed on a photosensitive member as an image carrier, and the toner image is transferred to an endless belt-shaped intermediate transfer member, and the toner image on the intermediate transfer member is transferred to a transfer sheet as a recording medium. Such an image forming apparatus is widely known. Hereinafter, an intermediate transfer belt will be described as an example of the intermediate transfer member.
そして、近年、カラー化の要請に伴い、トナー像を像担持体上に形成する画像形成部を複数組有し、複数色のトナー像を一度に中間転写体上に形成する、例えば４ドラムを有するタンデム型の電子写真方式の画像形成装置が広く使用されている。 In recent years, with the demand for colorization, there are a plurality of image forming portions that form toner images on an image carrier, and a plurality of color toner images are formed on an intermediate transfer member at one time. A tandem type electrophotographic image forming apparatus is widely used.
これらの画像形成装置において使用される中間転写体として、ＰＩ（ポリイミド）を筆頭とする弾性率、即ちヤング率の高い樹脂ベルトが用いられることが多い。 As an intermediate transfer member used in these image forming apparatuses, a resin belt having a high modulus of elasticity, that is, a Young's modulus, with PI (polyimide) at the top is often used.
一方、低コストである画像形成装置が望まれることから、低コストである中間転写体の需要が高まっている。例えば、ＰＩより低コストであるＰＡＩ（ポリアミドイミド）や、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等が使用されている。以下、中間転写体の具体例である中間転写ベルトは、混同を生じない限り単にベルトともいう。 On the other hand, since an image forming apparatus having a low cost is desired, a demand for an intermediate transfer member having a low cost is increasing. For example, PAI (polyamideimide), PVDF (polyvinylidene fluoride), PC (polycarbonate), PPS (polyphenylene sulfide), etc., which are less expensive than PI are used. Hereinafter, an intermediate transfer belt which is a specific example of the intermediate transfer member is also simply referred to as a belt unless confusion occurs.
特許文献１には、樹脂ベルト状の中間転写体上の残留トナー成分の除去を改善する目的で、中間転写体のクリーニング工程に先行して磁気ブラシを設置する画像形成装置が開示されている。特許文献１に記載の画像形成装置においては、ブレード部材の中間転写体との接触面は、中間転写体の樹脂に対して表面硬度およびヤング率の値が小さい樹脂で形成されている。
全てが当てはまるわけではないが、低コストの中間転写ベルトは低弾性率となっている場合が多い。ＰＶＤＦ、ＰＣが低コストである理由は、材料コストが高いにもかかわらず、連続成形である押出し成形によって製造されるため高生産効率であること、また押出し成形可能な熱可塑性樹脂を用いていることによる。これらの中間転写ベルトの素材である熱可塑性樹脂は、耐熱性が低く、弾性率が低い。 Not all are true, but low cost intermediate transfer belts often have a low modulus of elasticity. The reason PVDF and PC are low in cost is that they are manufactured by extrusion molding, which is a continuous molding, even though the material cost is high. It depends. The thermoplastic resin that is the material of these intermediate transfer belts has low heat resistance and low elastic modulus.
一方、ＰＩベルトが高コストである理由は、材料コストが高いことに加えて、一般的に遠心成形法によって製造されることによる。即ち、遠心成形はバッチ処理のため生産効率が低いこと、耐熱性が高いため乾燥温度が高く、生産時間が長いことによる。 On the other hand, the reason for the high cost of the PI belt is that, in addition to the high material cost, it is generally manufactured by a centrifugal molding method. That is, because centrifugal molding is a batch process, the production efficiency is low, the heat resistance is high, the drying temperature is high, and the production time is long.
しかしながら、生産性が高く、低コストである製法として知られる押出し成形で製造されたベルトは、ＰＩやＰＡＩ等遠心成形で製造されるものと比べると表面粗さが大きい。
また、低コストのため、表面に保護層を設けない単層ベルトにした場合、材料そのものがやわらかい材料であることが多いため、傷や異物付着が発生しやすい。
However, a belt manufactured by extrusion molding, which is known as a production method with high productivity and low cost, has a larger surface roughness than those manufactured by centrifugal molding such as PI and PAI.
In addition, because of the low cost, when a single-layer belt without a protective layer on the surface is used, the material itself is often a soft material, so that scratches and foreign matter adhesion are likely to occur.
その結果、紙からでる紙粉、タルクがベルト表面にささり、フィルミングを発生させてしまうことがわかった。以下、この問題について説明する。 As a result, it was found that paper dust and talc from the paper touch the belt surface and cause filming. Hereinafter, this problem will be described.
表面を硬い表層でコーティングしたベルトに対し、表面粗さＲｚが大きく、マルテンス硬度も低いＰＰＳベルトで低画像面積率の画像を連続して作像、通紙したところ、紙粉やトナーの添加剤成分がベルトに付着した。その結果、ベルトの光沢度が低くなり、作像を継続するとベルトをクリーニングしているゴムブレードからトナーがすり抜けて画像上に付着する、クリーニング不良が発生した。ここで、画像面積率とは、単位面積における画像が形成される領域の面積の割合を示している。 When a belt with a hard surface layer coated with a PPS belt with a large surface roughness Rz and a low Martens hardness, images with a low image area ratio are continuously formed and passed through. Paper dust and toner additives Ingredients adhered to the belt. As a result, the glossiness of the belt was lowered, and when image formation was continued, the toner slipped from the rubber blade cleaning the belt and adhered to the image, resulting in poor cleaning. Here, the image area ratio indicates the ratio of the area of an area where an image is formed in a unit area.
発生したクリーニング不良は、画像パターン条件や紙サイズ条件を変更して観察すると、紙が接触し、かつ、例えば２０００枚といった長期間、画像が形成されていない箇所に対して発生していることがわかった。 When the image pattern condition or the paper size condition is changed and observed, the generated cleaning failure may occur at a position where the paper is in contact and no image is formed for a long time, for example, 2000 sheets. all right.
実際にクリーニング不良が発生するのは、上記、紙が接触し、かつ長期間画像が形成されなかった箇所がある場合、その後、たとえば画像面積率１００％の画像が作像されたあとに、クリーニングブレードからトナーがすり抜けてクリーニング不良となる。 The cleaning failure actually occurs when there is a portion where the paper is in contact and an image is not formed for a long period of time. After that, for example, after an image having an image area ratio of 100% is formed, the cleaning is performed. The toner slips from the blade, resulting in poor cleaning.
一方、トナー入力がある場所にはクリーニング不良が発生しない。そのメカニズムは以下のように推察される。 On the other hand, no cleaning failure occurs in a place where there is toner input. The mechanism is guessed as follows.
紙が接触し、かつトナーが入力されないと、ベルト表面凹凸の凹部に主に炭酸カルシウムを成分とする紙粉微粒子が付着する。その粒径は１μm以下、多くは０．１〜０．５μm程度である。ここで、トナーが入力される箇所にはクリーニング不良は発生しないため、トナーが紙粉微粒子を吸着してベルト表面から取り去っていると考えられる。 If the paper is in contact and no toner is input, paper dust particles mainly composed of calcium carbonate adhere to the concave portions of the belt surface unevenness. Its particle size is 1 μm or less, and most is about 0.1 to 0.5 μm. Here, since the cleaning failure does not occur at the portion where the toner is input, it is considered that the toner adsorbs the paper dust particles and removes it from the belt surface.
特許文献１に記載されている画像形成装置は、中間転写体上の残留トナー成分の除去については考慮されているが、中間転写体上の紙粉微粒子を除去し、クリーニング不良を低減させることについては何ら考慮されていない。
The image forming apparatus described in
本発明の目的は、中間転写体に付着した紙粉等の微粒子を除去し、クリーニング不良及びクリーニング不良に起因する異常画像の発生を抑えることが可能な画像形成装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of removing fine particles such as paper dust attached to an intermediate transfer member and suppressing occurrence of abnormal images due to poor cleaning and poor cleaning.
本発明の画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体から転写されたトナー像をさらに記録媒体に転写する中間転写体と、前記中間転写体上の転写残トナーを除去し清掃する中間転写体清掃手段と、を有する画像形成装置であって、微粒子を付着させる清掃用トナーを前記中間転写体上に供給する清掃用トナー供給手段をさらに有し、前記中間転写体清掃手段は、清掃用トナーを付着した微粒子と共に除去することを特徴とする。 The image forming apparatus of the present invention includes an image carrier that carries a toner image, an intermediate transfer member that further transfers the toner image transferred from the image carrier to a recording medium, and a transfer residual toner on the intermediate transfer member. An intermediate transfer member cleaning unit that removes and cleans the intermediate transfer member, and further includes a cleaning toner supply unit that supplies cleaning toner to which fine particles adhere to the intermediate transfer member. The cleaning means removes the cleaning toner together with the adhered fine particles.
本発明によれば、中間転写体に付着した紙粉等の微粒子を除去し、クリーニング不良及びクリーニング不良に起因する異常画像の発生を抑えることが可能な画像形成装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus capable of removing fine particles such as paper dust adhering to an intermediate transfer member and suppressing occurrence of abnormal images due to poor cleaning and poor cleaning.
＜実施形態１の構成・動作の概要＞
まず、図３を参照しながら、本発明の画像形成装置の実施形態１の構成及び動作について説明する。図３はプリンタとして構成された画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
<Outline of Configuration / Operation of
First, the configuration and operation of
図３に示すように、画像形成装置１００には、その本体筐体内にトナー像を担持する像担持体である４つの感光体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが設けられている。各感光体上には互いに異なる色のトナー像がそれぞれ形成され、図３に示した例では、これらの感光体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ上に、イエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成される。なお、図３に示した各感光体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄはドラム状に形成されているが、複数のローラに巻き掛けられて回転駆動される無端ベルト状の感光体を用いることもできる。
As shown in FIG. 3, the
感光体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに対向して中間転写体として構成された中間転写ベルト３が配置され、各感光体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが中間転写ベルト３の表面に当接している。ここに示した中間転写ベルト３は、駆動ローラ４、テンションローラ５、バックアップローラ６、入口ローラ７に巻き掛けられる。これらの支持ローラのうちの１つ、例えば駆動ローラ４が図示しない駆動源によって駆動される駆動ローラで構成され、駆動ローラの駆動により中間転写ベルト３が矢印１００Ａ方向に回転駆動される。
An
中間転写ベルト３は、多層構造、単層構造に限らず、材料としては、ＰＣ、ＰＩ、ＰＡＩ、ＰＰＳ、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等の材質を用いるものがよい。
The
感光体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ上にトナー像を形成する構成と、その各トナー像を中間転写ベルト３上に転写する構成は実質的に全て同一であり、形成される各トナー像の色が異なるだけである。よって、第１の感光体１ａにイエロートナー像を形成し、そのイエロートナー像を中間転写ベルト３上に転写する構成と作用だけを説明する。
The configuration for forming a toner image on the photoreceptors 1a, 1b, 1c, and 1d is substantially the same as the configuration for transferring each toner image onto the
感光体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの対応する色は前述した組み合わせに限られず、感光体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ上に、ブラックトナー像、シアントナー像、マゼンタトナー像、イエロートナー像の順でトナー像が形成されるようにしても良い。 The corresponding colors of the photoconductors 1a, 1b, 1c, and 1d are not limited to the combinations described above, and a black toner image, a cyan toner image, a magenta toner image, and a yellow toner image on the photoconductors 1a, 1b, 1c, and 1d. Thus, a toner image may be formed.
この感光体１ａは図３の矢印１００Ｃで示すように時計方向に回転駆動され、表面に図示しない除電装置からの光が照射され、表面電位が初期化される。初期化された感光体表面は帯電装置８によって所定の極性、この例ではマイナス極性に一様に帯電される。
The photoconductor 1a is rotated in the clockwise direction as indicated by an arrow 100C in FIG. 3, and the surface potential is initialized by irradiating the surface with light from a static eliminator (not shown). The initialized photoreceptor surface is uniformly charged by the charging
この帯電面に、露光装置９から出射する光変調されたレーザビームが照射され、感光体１ａの表面に書き込み情報に対応した静電潜像が形成される。図３に示した画像形成装置においてはレーザビームを出射するレーザ書き込み装置より成る露光装置９が用いられているが、ＬＥＤアレイと結像手段を有する露光装置等を用いることもできる。
The charged surface is irradiated with a light-modulated laser beam emitted from the
感光体１ａに形成された静電潜像は、これが現像装置１０を通るとき、イエロートナー像として可視像化される。一方、中間転写ベルト３の内側には、そのベルトを挟んで感光体１ａに対向して位置する転写ローラ１１ａが配置されている。この転写ローラ１１ａが中間転写ベルト３の裏面に当接し、感光体１ａと中間転写ベルト３との適正な転写ニップが確保されている。
上記転写ローラ１１ａには、感光体１ａ上に形成されたイエロートナー像のトナー帯電極性と逆極性、この例ではプラス極性の転写電圧が印加される。これにより、感光体１ａと中間転写ベルト３との間に転写電界が形成され、感光体１ａ上のトナー像が、その感光体１ａと同期して回転駆動される中間転写ベルト３上に静電的に転写される。
The electrostatic latent image formed on the photoreceptor 1a is visualized as a yellow toner image when it passes through the developing
A transfer voltage having a polarity opposite to the toner charging polarity of the yellow toner image formed on the photoreceptor 1a, in this example, a positive polarity, is applied to the transfer roller 11a. As a result, a transfer electric field is formed between the photoreceptor 1a and the
トナー像を中間転写ベルト３に転写したあとの感光体１ａ表面に付着する転写残トナーは、感光体クリーニング装置１２によって除去され、感光体１ａの表面が清掃される。
The transfer residual toner adhering to the surface of the photoconductor 1a after the toner image is transferred to the
全く同様にして、第２乃至第４の各感光体１ｂ、１ｃ、１ｄには、マゼンタトナー像、シアントナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成され、その各色のトナー像は、イエロートナー像の転写された中間転写ベルト３上に順次重ねて静電転写される。
In exactly the same manner, a magenta toner image, a cyan toner image, and a black toner image are respectively formed on the second to fourth photoreceptors 1b, 1c, and 1d, and the toner images of the respective colors are transferred to the yellow toner image. Electrostatic transfer is sequentially performed on the
このとき、各４色のトナー像を使うフルカラーモードと黒単色のみを使用する黒単色モードの２種類のモードがある。フルカラーモード時には、中間転写ベルト３と各４色感光体が当接して、４色とも中間転写ベルト３上にトナーが転写される。一方、黒単色モードでは、黒感光体のみが中間転写ベルト３に当接し、黒トナーのみが中間転写ベルト３に転写される。
At this time, there are two types of modes, a full color mode using four color toner images and a black single color mode using only a single black color. In the full color mode, the
このとき、中間転写ベルト３とシアン、マゼンタ、イエロー感光体１ｂ、１ｃ、１ｄは当接されておらず、図示しない接離機構により一次転写ローラ１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが感光体から離間する。その際、確実に中間転写ベルト３をシアン、マゼンタ、イエロー感光体１ｂ、１ｃ、１ｄから離間するためにバックアップローラ６を移動させて、ベルトプロファイルを変化させている。
At this time, the
一方、図３に示すように、装置本体内の下部には給紙装置１４が配置され、給紙装置１４は給紙ローラ１５の回転によって、例えば転写紙より成る記録媒体Ｐが矢印１００Ｂ方向に送り出される。送り出された記録媒体Ｐは、レジストローラ対１６によって、所定のタイミングで駆動ローラ４に巻き掛けられた中間転写ベルト３の部分と、これに対置された転写装置の一例である二次転写ローラ１７との間に給送される。
On the other hand, as shown in FIG. 3, a
このとき、二次転写ローラ１７には所定の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト３上の合成トナー像が記録媒体Ｐに二次転写される。
At this time, a predetermined transfer voltage is applied to the secondary transfer roller 17, whereby the composite toner image on the
合成トナー像を二次転写された記録媒体Ｐは、さらに上方に搬送されて定着装置１８を通り、このとき記録媒体Ｐ上のトナー像が熱と圧力の作用により定着される。定着装置１８を通過した記録媒体Ｐは、排紙部に設けられた排紙ローラ対１９を介して画像形成装置外に排出される。
The recording medium P onto which the composite toner image has been secondarily transferred is further conveyed upward and passes through the fixing
また、トナー像転写後の中間転写ベルト３上に付着する転写残トナーは、中間転写体清掃手段であるベルトクリーニング装置２０によって除去される。実施形態１におけるベルトクリーニング装置２０で用いるクリーニングブレード２１について図４を用いて説明する。
Further, the transfer residual toner adhering to the
クリーニングブレード２１は、金属や硬質プラスチック等の剛性材料からなる短冊形状のホルダ２２１と、短冊形状の弾性ブレード２２２とで構成されている。弾性ブレード２２２は先端稜線部２２ｃには混合層２２ｄが形成されている。
The
また、ブレード先端面２２ａとブレード下面２２ｂには、ブレード長手方向にわたって表面層２２３が形成されている。弾性ブレード２２２は、ホルダ２２１の一端側に接着剤等により固定されており、ホルダ２２１の他端側は、ベルトクリーニング装置２０のケースに片持ち支持されている。
A surface layer 223 is formed on the blade tip surface 22a and the blade lower surface 22b over the blade longitudinal direction. The elastic blade 222 is fixed to one end side of the holder 221 with an adhesive or the like, and the other end side of the holder 221 is cantilevered by the case of the
以下、画像形成装置１００のクリーニング不良を発生させる実験を行った結果と、実施形態１の動作について説明する。ここで、表１に、画像形成装置１００の中間転写ベルト３として使用されるベルトの一覧を示す。
Hereinafter, a result of an experiment that causes a cleaning failure of the
実施形態１の中間転写ベルト３として使用されるのは、表１のＥに示すベルトである。即ち、以下の通りの仕様である。
中間転写ベルト材質：ＰＰＳ単層ベルト
中間転写ベルトヤング率：３６００ＭＰａ
中間転写ベルト厚み：８０μm
中間転写ベルト線速：１４６ｍｍ／ｓ
転写ベルトのマルテンス硬度：１７５［Ｎ／ｍｍ2］
表面粗さ（Ｒｚ−ＪＩＳ）：０．５μm
用紙：マイペーパー
このベルトＥで、下記実験１〜４を行った。
A belt indicated by E in Table 1 is used as the
Intermediate transfer belt material: PPS single layer belt Intermediate transfer belt Young's modulus: 3600 MPa
Intermediate transfer belt thickness: 80 μm
Intermediate transfer belt linear velocity: 146 mm / s
Martens hardness of transfer belt: 175 [N / mm 2 ]
Surface roughness (Rz-JIS): 0.5 μm
Paper: My Paper With this belt E, the following
＜実験１＞
画像面積率０．５％、Ａ４横通紙でフルカラー画像、５０００枚連続通紙を行ったところ、用紙とベルトが接触するベルト上に白色の付着物が見られた。さらに５０００枚の連続通紙を行ったところ、トナー入力が行われなかったベルト上に多く白色の付着物が付着した。以降、この現象を紙粉フィルミング、または単にフィルミングと呼ぶ。
<
When an image area ratio of 0.5% and full-color images with A4 landscape paper were passed through 5000 sheets continuously, white deposits were found on the belt where the paper and the belt contacted. Further, when 5000 sheets were continuously passed, many white deposits adhered to the belt on which toner input was not performed. Hereinafter, this phenomenon is called paper dust filming or simply filming.
次に画像面積率１００%の全ベタ画像をプリントしたところ、トナー入力が行われなかった箇所、図６に示す、Ａ４サイズの画像パターンの間の３Ａ〜３Ｄのうち、３Ａと３Ｄ部にクリーニング不良が発生した。 Next, when all the solid images with an image area ratio of 100% were printed, cleaning was performed on the portions where toner input was not performed, 3A and 3D among 3A to 3D between the A4 size image patterns shown in FIG. A defect occurred.
この原因は、フィルミングによりブレードが削れたことではなく、ベルトに付着したフィルミング物質に、ブレードが引っかかり、浮き上がることでブレードエッジに溜まったトナーがすり抜けてクリーニング不良となっていた。 This is not because the blade was scraped off by filming, but the blade was caught by the filming substance adhering to the belt, and the toner accumulated on the blade edge slipped through and floated, resulting in poor cleaning.
さらに、１００００枚連続通紙を行ったところ、図６に示す、３Ｂ、３Ｃ部にもクリーニング不良が発生するようになった。なお、３Ｂと３Ｃの間の非画像部は、定期的に後述するプロセスコントロールが行われることにより、トナー濃度調整用のベタパターンがベルト上に形成されるため、クリーニング不良は発生しなかった。 Further, when 10,000 sheets were continuously passed, cleaning failure occurred in the portions 3B and 3C shown in FIG. In the non-image area between 3B and 3C, a process pattern to be described later is periodically performed to form a solid pattern for adjusting the toner density on the belt, so that no cleaning failure occurred.
＜実験２＞
画像面積率５％、Ａ４横通紙でフルカラー画像、５０００枚連続通紙を行ったところ、用紙とベルトが接触するベルト上に白色の付着物が見られた。さらに５０００枚の連続通紙を行ったところ、トナー入力が行われなかったベルト上に紙粉フィルミングが発生した。
<
When an image area ratio of 5% and full-color images with A4 landscape paper were passed through 5000 sheets continuously, white deposits were observed on the belt where the paper and the belt contacted. Further, when 5000 sheets were continuously passed, paper dust filming occurred on the belt on which toner input was not performed.
次に画像面積率１００％の全ベタ画像をプリントしたところ、トナー入力が行われなかった紙両端部の余白箇所、図７に示すＡ４サイズの画像パターンの中、余白である３Ａ’と３Ｄ’部にクリーニング不良が発生した。 Next, when all the solid images with an image area ratio of 100% were printed, the margins at both ends of the paper where no toner was input, the margins 3A ′ and 3D ′ in the A4 size image pattern shown in FIG. A cleaning failure occurred in the part.
余白以外の、トナーが入力される部分にはクリーニング不良は発生しなかった。クリーニング不良の原因は、実験１と同じであった。さらに、１００００枚連続通紙を行ったが、３Ａ’、３Ｄ’部以外にはクリーニング不良は発生しなかった。
There was no cleaning failure in the portion other than the margin where the toner was input. The cause of the cleaning failure was the same as in
＜実験３＞
画像面積率１００％、Ａ４横通紙でマゼンタ・ハーフトーン画像を連続して１００００枚通紙したところ、ベルト上にはトナー入力のない余白部分のみ白色の付着物が付着した。その後、画像面積率１００％の全ベタ画像をプリントしたところ、クリーニング不良は発生しなかった。
<
When 10000 sheets of magenta halftone images were continuously passed through A4 landscape paper with an image area ratio of 100%, white deposits were attached only to the blank portion where no toner was input on the belt. Thereafter, when a solid image having an image area ratio of 100% was printed, no cleaning failure occurred.
＜実験４＞
画像面積率５％、Ａ４縦通紙でフルカラー画像、５０００枚連続通紙を行ったところ、用紙とベルトが接触するベルト上に白色の付着物が見られた。さらに５０００枚の連続通紙を行ったところ、トナー入力が行われなかったベルト上に紙粉フィルミングが発生した。
<
When an image area ratio of 5% and full-color images were continuously passed through A4 longitudinal paper and 5000 sheets were continuously passed, white deposits were observed on the belt where the paper and the belt contacted. Further, when 5000 sheets were continuously passed, paper dust filming occurred on the belt on which toner input was not performed.
次に、画像面積率１００％の全ベタ画像をプリントしたところ、図７に示すように、トナー入力が行われなかった紙両端部の余白である３Ａ’と３Ｄ’部にクリーニング不良が発生した。余白以外のトナーが入力される部分にはクリーニング不良は発生しなかった。クリーニング不良の原因は、実験１と同じであった。
Next, when a solid image with an image area ratio of 100% was printed, as shown in FIG. 7, a cleaning failure occurred in the 3A ′ and 3D ′ portions, which are margins at both ends of the paper where toner input was not performed. . No defective cleaning occurred in the area where toner other than the margin was input. The cause of the cleaning failure was the same as in
実験１〜４において、付着物を分析すると、直径０．１μm程度の主に炭酸カルシウムであった。この炭酸カルシウムは非常に微小なため、クリーニングブレードの反発弾性水準や硬度水準を種々に検討してみたが、ブレードでは取り去ることができず、クリーニング不良が解消しない。
In
実験１を、表１に示す３Ａ〜３Ｄのベルトで行ったが、いずれもクリーニング不良が発生した。一方、ベルトの表面硬度が高いベルトＦ、Ｇで実験１を行ったところ、紙粉フィルミングは発生せず、クリーニング不良も発生しなかった。
以上の実験結果から、トナー像が形成されず、用紙と接触するベルト上にトナー像が形成されないことが連続して行われると、紙粉フィルミングが発生することがわかった。また、紙粉フィルミングによるクリーニング不良が発生したベルトに対し、クリーニング不良箇所に対応したベルト上にトナー像を作像し続けると、クリーニング不良が解消することがわかった。 From the above experimental results, it was found that paper powder filming occurs when the toner image is not formed and the toner image is not continuously formed on the belt in contact with the paper. Further, it has been found that if the toner image is continuously formed on the belt corresponding to the defective cleaning portion with respect to the belt in which the cleaning failure due to the paper dust filming occurs, the cleaning failure is solved.
そのメカニズムは、以下のように推定される。ベルトＦ、Ｇに対して硬度が低いベルトＡ〜Ｅでは、１００００枚通紙後のベルト表面をＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）で観察すると、０．１μｍほどの微粒子が付着している。この付着微粒子は前述のようにブレード条件を変えても除去できなかったが、トナー入力後のＳＥＭ観察を行うと、微粒子が除去されているのが観察された。 The mechanism is estimated as follows. In the belts A to E whose hardness is lower than that of the belts F and G, when the belt surface after passing 10,000 sheets is observed with a scanning electron microscope (SEM), fine particles of about 0.1 μm are attached. Although the adhered fine particles could not be removed even when the blade conditions were changed as described above, it was observed that the fine particles were removed by SEM observation after the toner input.
例えば、鉛筆で紙に書いた線を消しゴムで消すように、トナーが微粒子と接触して吸着され、トナーはブレードでクリーニングされるので、トナーに付着した微粒子も一緒にクリーニングすることができたものと推定される。 For example, the toner written on the paper with a pencil is erased with an eraser so that the toner comes in contact with the fine particles and is adsorbed, and the toner is cleaned with a blade, so that the fine particles attached to the toner can be cleaned together. It is estimated to be.
以上のように、トナー入力による微粒子除去効果が確認された。一方、クリーニング不良の発生箇所は、前述のように、トナー入力が行われない場所である。 As described above, the effect of removing fine particles by toner input was confirmed. On the other hand, the occurrence of cleaning failure is a place where toner input is not performed as described above.
主走査方向を複数のブロックに分割し、クリーニング不良が発生しない画像面積率を求める実験を行ったところ、一定以上の画像面積率になれば、クリーニング不良が発生しないことがわかった。 An experiment was conducted to divide the main scanning direction into a plurality of blocks and obtain an image area ratio at which no cleaning failure occurred, and it was found that no cleaning failure occurred when the image area ratio reached a certain level.
＜実施形態１の構成・動作の詳細＞
実施形態１では、各色のトナーを累積して、７％以上の画像面積率ではクリーニング不良が発生しなかった。以上の結果を踏まえて、クリーニング不良の発生の防止する実施形態１を適用する条件として、中間転写ベルト表面のマルテンス硬度が２００Ｎ／ｍｍ2未満の樹脂、画像面積率が５％以下としても良い。
<Details of Configuration and Operation of
In the first exemplary embodiment, the toner of each color is accumulated, and no cleaning failure occurs at an image area ratio of 7% or more. Based on the above results, as conditions for applying the first embodiment for preventing the occurrence of defective cleaning, a resin having a Martens hardness of less than 200 N / mm 2 on the surface of the intermediate transfer belt and an image area ratio of 5% or less may be used.
また、前述の通り、押出し成形で製造されたベルトは表面粗さが大きく、さらにコスト削減のため表面に保護層を設けない単層ベルトにした場合、材料そのものがやわらかい材料であることが多い。そのため、傷や異物付着が発生しやすく、クリーニング不良が発生しやすい。これより、中間転写ベルトが押出し成形で製造されたベルトである場合、実施形態１を適用することで得られる効果がより大きくなる。 Further, as described above, a belt manufactured by extrusion molding has a large surface roughness, and when the belt is a single-layer belt having no protective layer on the surface for cost reduction, the material itself is often a soft material. For this reason, scratches and foreign matter adhesion are likely to occur, and cleaning defects are likely to occur. Accordingly, when the intermediate transfer belt is a belt manufactured by extrusion molding, the effect obtained by applying the first embodiment is further increased.
ただし、システムやベルト材質、使用する紙種により、有効となる画像面積は異なるため、中間転写ベルトの表面のマルテンス硬度や閾値となる画像面積率はこれに限るものではない。以上のことから、図１及び図２に示すように、以下のような構成・動作を実施した。 However, since the effective image area differs depending on the system, belt material, and paper type to be used, the Martens hardness of the surface of the intermediate transfer belt and the image area ratio serving as a threshold value are not limited thereto. From the above, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, the following configuration / operation was performed.
図２に示すように、まず、印刷ジョブ単位での印刷処理を行う。ここで、印刷処理が行われる毎に（ステップＳ１）、ジョブが完了したかどうかを判断する（ステップＳ２）。ジョブが未完了の場合は、残りの印刷処理を実行する（ステップＳ２、Ｙｅｓ）。ジョブが完了した場合は、中間転写体の清掃処理を行う（ステップＳ３）。 As shown in FIG. 2, first, print processing is performed in units of print jobs. Here, each time the printing process is performed (step S1), it is determined whether or not the job is completed (step S2). If the job is not completed, the remaining print processing is executed (Yes in step S2). When the job is completed, the intermediate transfer member is cleaned (step S3).
以下図１を参照しながら、中間転写体の清掃処理の詳細について説明する。まず、分割手段によって、画像情報に基づいて主走査方向を複数のブロックに分割し（ステップＳ３１）、それぞれの画像面積率を算出する（ステップＳ３２）。なお、実施形態１における判定手段及び分割手段としては、画像処理及び制御上で前述のような処理が実行できれば良く、実際に専用の装置等が必要なわけではない。 Details of the intermediate transfer member cleaning process will be described below with reference to FIG. First, the dividing unit divides the main scanning direction into a plurality of blocks based on the image information (step S31), and calculates each image area ratio (step S32). Note that the determination unit and the division unit in the first embodiment may be any processing as long as the above-described processing can be executed in image processing and control, and a dedicated device or the like is not actually required.
まず、１ブロック目を参照し（ステップＳ３３）、画像面積率が閾値、実施形態１では５％より低いかそうでないかの判定手段によりフィルミング除去が必要かどうかを判断する（ステップＳ３４）。必要と判断されれば（ステップＳ３４、Ｙｅｓ）、紙間、あるいはプロセスコントロール中に清掃用トナーを供給しトナー像を作像し（ステップＳ３５）、クリーニングする。この時、例えば現像装置が清掃用トナーを供給する清掃用トナー供給手段として機能する。 First, referring to the first block (step S33), it is determined whether or not filming removal is necessary (step S34) by means of determining whether the image area ratio is a threshold, which is lower than 5% in the first embodiment. If it is determined that it is necessary (step S34, Yes), cleaning toner is supplied between the sheets or during process control to form a toner image (step S35), and cleaning is performed. At this time, for example, the developing device functions as a cleaning toner supply unit that supplies cleaning toner.
トナー像は、Ｍ／Ａと呼ばれる単位面積当たりのトナー量が０．１ｍｇ／ｃｍ2以上あれば好適である。未参照のブロックがある場合（ステップＳ３６、Ｙｅｓ）は、次のブロックを参照し（ステップＳ３７）、１ブロック目と同じ処理を行う。未参照のブロックがない場合（ステップＳ３６、Ｎｏ）は、処理を完了する。 A toner image having a toner amount per unit area called M / A of 0.1 mg / cm 2 or more is suitable. When there is an unreferenced block (step S36, Yes), the next block is referred to (step S37), and the same processing as the first block is performed. If there is no unreferenced block (step S36, No), the process is completed.
通常オフィスで使用されるビジネス文書では、用紙の端部には文字・画像がないことが多く、また用紙端部は紙のカット部からの紙粉が発生しやすい。従って、ブロックの分け方は、定型用紙サイズの端部付近に合わせる方が、非画像部に対し、効率的にトナー像を作成することができ、効果的である。 In business documents that are usually used in offices, there are often no characters / images at the edge of the paper, and paper dust is likely to be generated from the paper cut at the paper edge. Therefore, it is more effective to create a toner image for the non-image portion by dividing the block into the vicinity of the edge of the standard paper size.
定型用紙サイズとしては、図５に示すように、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６、はがき等の使用頻度の大きい紙種とそれらの縦横に合わせることが望ましい。 As the standard paper size, as shown in FIG. 5, it is desirable to match the frequently used paper types such as A4, A5, A6, B4, B5, B6, and postcards and the vertical and horizontal directions thereof.
主走査方向のブロック分割を行わない場合、クリーニング不良が発生しない条件の箇所にもトナー像形成を行うこととなり、無駄なトナー消費が行われるため、望ましくない。 When block division in the main scanning direction is not performed, toner images are also formed at locations where cleaning failure does not occur, and wasteful toner consumption is performed, which is not desirable.
本構成・動作は、紙粉フィルミングがベルト上に固定化する前に行うのが望ましいため、１枚の作像ごとに画像面積率を検知し、紙間でトナー像形成を行うのが最も良い。しかし、実際には１ジョブあたり１０枚ほどの連続通紙であれば、１ジョブ終了ごとにトナー像形成を行えば良い。 It is desirable to perform this configuration and operation before paper dust filming is fixed on the belt. Therefore, it is best to detect the image area ratio for each image formation and to form a toner image between sheets. good. However, in practice, if about 10 sheets are continuously passed per job, the toner image may be formed at the end of each job.
その場合、１ジョブでのブロックごとの画像面積率を累積し、ジョブエンド時にまとめてトナー入力を行い、そのトナー像をブレードクリーニングしてベルト回転を終了することにより、ほぼ同様の効果がある。 In this case, the image area ratio for each block in one job is accumulated, toner input is performed collectively at the end of the job, the toner image is blade-cleaned, and the belt rotation is completed, thereby having substantially the same effect.
ブロック分けは、以下のように行う。まず、使用する用紙の、主走査方向の長さＬ［ｍｍ］を検出する。検出の結果、Ａ４横が通紙される場合は、図５のＮ１〜Ｎ１０までの各ブロックにフィルミング除去用トナー像を作成するかどうか判断を行う。 The block division is performed as follows. First, the length L [mm] of the paper to be used in the main scanning direction is detected. As a result of the detection, when A4 landscape is passed, it is determined whether or not a filming removal toner image is created in each of the blocks N1 to N10 in FIG.
また他方、Ａ４縦が通紙される場合は、図５のＮ３〜Ｎ８までの各ブロックがフィルミング除去用トナー像を作成するかどうか判断を行う。即ち、紙サイズおよび向きを検出し、フィルミング除去用トナー像作成するブロックを選択する。 On the other hand, when A4 portrait is passed, it is determined whether each of the blocks N3 to N8 in FIG. 5 creates a toner image for filming removal. That is, the paper size and orientation are detected, and a block for creating a filming removal toner image is selected.
その後、連続画像形成ジョブ中に、そのジョブで形成する各画像の画像面積率を、ブロック毎に算出する。そして、７％以下かどうかを判断し、７％以下なら、第１の長さ×第２の長さにより算出される面積のトナー像をジョブエンド後に形成し、そのトナーをブレードクリーニング終了するまでベルトを回転させてから停止する。 Thereafter, during a continuous image forming job, the image area ratio of each image formed by the job is calculated for each block. Then, it is determined whether or not it is 7% or less. If it is 7% or less, a toner image having an area calculated by the first length × the second length is formed after the end of the job, and the toner is finished until the blade cleaning is completed. Rotate the belt and then stop.
ここで、第１の長さは、用紙の移動方向長さ×（７％−算出された画像面積率）となる長さ、第２の長さは各ブロックの主走査方向の長さである。 Here, the first length is the length in the moving direction of the paper × (7% −calculated image area ratio), and the second length is the length of each block in the main scanning direction. .
＜トナーについて＞
実施形態１で用いるトナーとしては、画質向上のために、高円形化、小粒径化がし易い懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法により製造された重合トナーを用いるのが好ましい。特に、円形度が０．９７以上、体積平均粒径５．５μｍ以下の重合トナーを用いるのが好ましい。これにより、より高解像度の画像を形成することができる。ここでいう「円形度」は、フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２０００（東亜医用電子株式会社製）により計測した平均円形度である。
<About toner>
As the toner used in the first exemplary embodiment, it is preferable to use a polymerized toner manufactured by a suspension polymerization method, an emulsion polymerization method, or a dispersion polymerization method, which can easily increase the circularity and reduce the particle size in order to improve the image quality. In particular, it is preferable to use a polymerized toner having a circularity of 0.97 or more and a volume average particle size of 5.5 μm or less. Thereby, a higher resolution image can be formed. The “circularity” here is an average circularity measured by a flow type particle image analyzer FPIA-2000 (manufactured by Toa Medical Electronics Co., Ltd.).
具体的には、容器中の予め不純固形物を除去した水１００〜１５０ｍｌ中に、分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩を０．１〜０．５ｍｌ加え、更に測定試料のトナーを０．１〜０．５ｇ程度加える。 Specifically, 0.1 to 0.5 ml of a surfactant, preferably an alkylbenzene sulfonate, is added as a dispersant to 100 to 150 ml of water from which impure solids have been removed in advance. About 0.1 to 0.5 g.
その後、このトナーが分散した懸濁液を、超音波分散器で約１〜３分間分散処理し、分散液濃度が３０００〜１００００個／μｌとなるようにしたものを上述の分析装置にセットして、トナーの形状及び分布を測定する。 Thereafter, the suspension in which the toner is dispersed is subjected to a dispersion treatment with an ultrasonic disperser for about 1 to 3 minutes, and a dispersion having a dispersion concentration of 3000 to 10000 / μl is set in the above-described analyzer. Then, the shape and distribution of the toner are measured.
そして、この測定結果に基づき、図９（ａ）に示す実際のトナー投影形状の外周長をＣ１、その投影面積をＳとし、この投影面積Ｓと同じ図９（ｂ）に示す真円の外周長をＣ２としたときのＣ２／Ｃ１を求め、その平均値を円形度とした。 Based on the measurement result, the outer peripheral length of the actual toner projection shape shown in FIG. 9A is C1, and the projection area is S. The outer circumference of the perfect circle shown in FIG. C2 / C1 was determined when the length was C2, and the average value was defined as the circularity.
また、カラープリンタに好適に使用されるトナーは、トナー材料液を、水系溶媒中で架橋又は伸長反応又はその両方の反応をさせて得られるトナーである。トナー材料液は、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマーと、ポリエステルと、着色剤と、離型剤とを有機溶媒中に分散させたものである。 The toner suitably used for the color printer is a toner obtained by subjecting a toner material liquid to a crosslinking or elongation reaction or both in an aqueous solvent. The toner material liquid is obtained by dispersing at least a polyester prepolymer having a functional group containing a nitrogen atom, polyester, a colorant, and a release agent in an organic solvent.
＜プロセスコントロールについて＞
実施形態１における画像形成装置では、上記のような画像形成モードとは別に、電源投入時、またはある所定枚数通紙後に各色の画像濃度を適正化するためにプロコンとも呼ばれるプロセスコントロール動作が実行される。
<About process control>
In the image forming apparatus according to the first embodiment, in addition to the image forming mode as described above, a process control operation called a process controller is executed to optimize the image density of each color when the power is turned on or after a predetermined number of sheets have passed. The
このプロコン動作では、各色のトナーを対象とした階調パターンが構成された標準被検知物に相当する、Ｐパターンとも呼ばれる濃度検知用トナーパターンを用いる。具体的には、まず、帯電バイアス、現像バイアスを適当なタイミングで順次切り換えることにより転写ベルト上にＰパターンを作像する。そして、これらＰパターンの出力電圧を、転写ベルト３の駆動ローラの１つの近傍で、各感光体が並置されている位置を転写ベルト３が通過した位置の外部に配置されたＰセンサとも呼ばれる濃度検知センサにより検知する。
In this process control operation, a density detection toner pattern, also referred to as a P pattern, is used, which corresponds to a standard detection object having a gradation pattern for each color toner. Specifically, first, a P pattern is formed on the transfer belt by sequentially switching the charging bias and the developing bias at appropriate timing. Then, the output voltage of these P patterns is a density called a P sensor arranged outside the position where the
検知した出力値を、付着量変換アルゴリズムである粉体付着量変換方法により付着量変換して、現在の現像能力を表す現像γ、Ｖｋを算出し、この算出値に基づき、現像バイアス値及びトナー濃度制御目標値の変更をする制御を行っている。 The detected output value is converted by an adhesion amount conversion method, which is an adhesion amount conversion algorithm, to calculate developments γ and Vk representing the current developing ability. Based on the calculated values, the development bias value and the toner are calculated. Control to change the density control target value is performed.
Ｐセンサは、実施形態１による現像濃度制御方法を実行するために用いられる部材であり、素子ホルダに内蔵されたＬＥＤと、正反射受光素子と、拡散反射受光素子とを備えている。 The P sensor is a member used to execute the developing density control method according to the first embodiment, and includes an LED built in the element holder, a regular reflection light receiving element, and a diffuse reflection light receiving element.
そして、検知対象面に形成されたトナーパターンが用いられるＰパターンに対して照射された光の反射成分をそれぞれの受光素子により検出するようになっている。なお、受光素子としては、フォトトランジスタやフォトダイオードが用いられる。 Then, each light receiving element detects the reflection component of the light irradiated to the P pattern using the toner pattern formed on the detection target surface. Note that a phototransistor or a photodiode is used as the light receiving element.
なお、上記の実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。 The above-described embodiment is a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment alone, and various modifications are made without departing from the gist of the present invention. Implementation is possible.
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 感光体
３ 中間転写ベルト
４ 駆動ローラ
５ テンションローラ
６ バックアップローラ
７ 入口ローラ
８ 帯電装置
９ 露光装置
１０ 現像装置
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ 転写ローラ
１２ 感光体クリーニング装置
１４ 給紙装置
１５ 給紙ローラ
１６ レジストローラ対
１７ 二次転写ローラ
１８ 定着装置
１９ 排紙ローラ対
２０ ベルトクリーニング装置
２１ クリーニングブレード
１００ 画像形成装置
1a, 1b, 1c,
Claims (9)
前記像担持体から転写されたトナー像をさらに記録媒体に転写する中間転写体と、
前記中間転写体上の転写残トナーを除去し清掃する中間転写体清掃手段と、
を有する画像形成装置であって、
微粒子を付着させる清掃用トナーを前記中間転写体上に供給する清掃用トナー供給手段をさらに有し、
前記中間転写体清掃手段は、清掃用トナーを付着した微粒子と共に除去することを特徴とする画像形成装置。 An image carrier for carrying a toner image;
An intermediate transfer member for further transferring the toner image transferred from the image carrier to a recording medium;
Intermediate transfer member cleaning means for removing and cleaning the transfer residual toner on the intermediate transfer member;
An image forming apparatus having
A cleaning toner supply means for supplying a cleaning toner for attaching fine particles onto the intermediate transfer member;
The image forming apparatus, wherein the intermediate transfer member cleaning unit removes cleaning toner together with fine particles adhering thereto.
前記微粒子は、紙から出る紙粉であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。 The recording medium is paper;
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the fine particles are paper dust that comes out of paper.
前記複数のブロックに対して微粒子の除去が必要か否かを判定する判定手段と、
をさらに有し、
前記清掃用トナー供給手段は、前記判定手段によって微粒子の除去が必要であると判定されたブロックに対して清掃用トナーの供給を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。 Dividing means for dividing the intermediate transfer member into a plurality of blocks;
Determining means for determining whether or not removal of fine particles is necessary for the plurality of blocks;
Further comprising
6. The cleaning toner supply unit according to claim 1, wherein the cleaning toner supply unit supplies the cleaning toner to a block that is determined to require removal of the fine particles by the determination unit. The image forming apparatus described.
前記清掃用トナー供給ステップで供給された清掃用トナーを、前記清掃用トナーに付着した微粒子と共に除去する中間転写体清掃ステップと、
を有する中間転写体清掃方法。 A cleaning toner supply step for supplying cleaning toner to an intermediate transfer body onto which a toner image formed on an image carrier of the image forming apparatus is transferred;
An intermediate transfer member cleaning step for removing the cleaning toner supplied in the cleaning toner supply step together with the fine particles adhering to the cleaning toner;
An intermediate transfer member cleaning method comprising:
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| US9671725B1 (en) | 2015-12-18 | 2017-06-06 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Transfer device applying a voltage for transfering a toner image to a member disposed opposite a transfer member with an image carrier therebetween |
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- 2014-02-27 JP JP2014037491A patent/JP2015161832A/en active Pending
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