JP2018010102A - 電子写真画像形成装置及び電子写真画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、トナー消費量を抑え、安定した二次転写性を得ることができる電子写真画像形成装置を提供することである。またそれを可能にする電子写真画像形成方法を提供することである。
【解決手段】本発明の電子写真画像形成装置は、トナー像を中間転写体の画像形成領域に一次転写する一次転写ローラー５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、及び５Ｋと、前記中間転写体から転写材に二次転写する二次転写ローラー５Ａと、非画像形成領域にトナーを強制的に排出するトナー強制排出手段と、前記トナー強制排出手段が強制排出するトナーの量を制御する制御部と、を有し、前記中間転写体は、基層と、最表面に位置するコート層とを有する積層ベルトであり、前記コート層は、二酸化ケイ素を含有するものであり、前記制御部は、前記中間転写体の使用履歴情報に基づき前記強制排出するトナーの量を前記中間転写体の使用初期から減少させる制御を行うことを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は電子写真画像形成装置及び電子写真画像形成方法に関し、より詳しくは、トナー消費量を抑え、安定した二次転写性を得ることができる電子写真画像形成装置とそれを可能にする電子写真画像形成方法に関する。

従来、電子写真方式の画像形成において、静電潜像担持体（以下、電子写真感光体又は単に感光体ともいう。）表面に形成されたトナー像を用紙等の転写材に転写する際、中間転写体と呼ばれるベルト状の部材を用いた方式がある。

この方式は、電子写真感光体上から中間転写体上にトナー像を転写する一次転写と、中間転写体上のトナー像を転写材上に転写する二次転写という二つの転写工程を有する方式である。中間転写方式は、例えば、ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー等の複数種類のトナーを用いて画像を形成するいわゆるフルカラー画像形成に主に用いられる。すなわち、複数の感光体上に形成した各色トナー像を中間転写体上に順次一次転写してカラートナー像を重ね合わせ、このように形成したフルカラーのトナー像を転写材上に二次転写することにより、フルカラーのプリント物を作製する。

中間転写体には、電子写真感光体から中間転写体への、及び、中間転写体から転写材への良好なトナー転写性と、転写後の残存トナーをきれいに除去するクリーニング性能、さらには、その表面でトナー像の転写や転写後に残ったトナーの除去が繰り返し行われるため高い耐久性が要求される。

中間転写体から転写材へのトナー転写性（以降二次転写性ともいう。）の向上のための手段としては、従来から、単層ベルトでは、ポリイミドなど比較的表面硬度の高い単層の中間転写ベルトを用いることが知られている。二次転写性が向上するのは、ベルトの表層の硬度を高くすることで、ベルト表層へのトナー付着力が低く安定するためと考えられている。

中間転写体として中間転写ベルトを用いるものにおいて、中間転写ベルトの最表面にコート層を設けることで、ベルト表面のトナー付着力を低減させることが知られている。このような例としては、無機材料として酸化ケイ素を含有するコート層が知られている（例えば、特許文献１〜４参照。）。特許文献１では、コート層に特定組成の炭素を含有する酸化ケイ素膜を含有させることで、二次転写性と、耐久性とを向上させる技術が開示されている。

一方、近年の電子写真画像形成装置においては、種々の転写材が用いられ、普通紙やＯＡ専用紙だけでなく、厚紙やコート紙、更には表面に凹凸のある紙（以下「凹凸紙」ともいう。）などの紙種への対応が求められている。特に表面にエンボス加工を施した凹凸紙は、その独特の質感から名刺や印刷物の表紙などに使用されることが多くなってきている。

上述した、基層と表面に二酸化ケイ素を含有するコート層とを有する中間転写体を、連続プリントすると、特に凹凸紙で大幅に二次転写性が低下するという問題のあることが判明した。

ここで、低印字率の画像を連続プリントするなど、トナー消費の少ない状態で現像剤収容部内の現像剤を撹拌すると、地汚れ、トナー飛散、転写不良、濃度変動、補給トナーの地肌汚れ等々、様々な不具合が生じることが知られている。その対策として、所定のタイミングでトナーを強制的に消費させ、二次転写性を向上させる技術が知られている（例えば、特許文献５参照。）。この方法によると、二次転写性は安定化するものの、トナー消費量が増大するという問題があった。

特開２０１４−１０９５８６号公報 特開２０００−２０６８０１号公報 特開２０１１−２５７５８６号公報 国際公開第２００９／１４５１７３号 特開２００３−７６０７９号公報

本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、トナー消費量を抑え、安定した二次転写性を得ることができる電子写真画像形成装置を提供することである。またそれを可能にする電子写真画像形成方法を提供することである。

本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討した結果、トナーを強制排出してプリントの印字率によらずにトナーを一定量消費することでトナーの劣化を防ぐ従来の知見に加えて、二酸化ケイ素を含有するコート層を有する中間転写体の場合、コート層が摩耗し薄くなったときはトナーの強制排出量を減少させても二次転写性が良好であることを見いだし本発明に至った。

すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。

１．静電潜像担持体と、
中間転写体と、
前記静電潜像担持体に担持されたトナー像を前記中間転写体の画像形成領域に一次転写する一次転写手段と、
前記一次転写手段により一次転写されたトナー像を前記中間転写体から転写材に二次転写する二次転写手段と、
前記中間転写体の非画像形成領域にトナーを強制的に排出するトナー強制排出手段と、
前記トナー強制排出手段が強制排出するトナーの量を制御する制御部と、
を有し、
前記中間転写体は、基層と、最表面に位置するコート層とを有する積層ベルトであり、
前記コート層は、二酸化ケイ素を含有するものであり、
前記制御部は、前記中間転写体の使用履歴情報に基づき前記強制排出するトナーの量を前記中間転写体の使用初期から減少させる制御を行うことを特徴とする電子写真画像形成装置。

２．前記使用履歴情報が、プリント数であることを特徴とする第１項に記載の電子写真画像形成装置。

３．前記使用履歴情報が、前記中間転写体への通電時間であることを特徴とする第１項に記載の電子写真画像形成装置。

４．前記使用履歴情報が、前記コート層の厚さ情報であることを特徴とする第１項に記載の電子写真画像形成装置。

５．前記使用履歴情報が、前記中間転写体の摺動距離情報であることを特徴とする第１項に記載の電子写真画像形成装置。

６．前記使用履歴情報が、コート層近傍の環境温度を反映したものであることを特徴とする第４項又は第５項に記載の電子写真画像形成装置。

７．静電潜像担持体に担持されたトナー像を中間転写体の画像形成領域に一次転写した後、一次転写したトナー像を前記中間転写体から転写材に二次転写し、さらに前記中間転写体の非画像形成領域にトナーを強制的に排出して、前記トナー像から画像を形成する電子写真画像形成方法であって、
前記中間転写体は、基層と、最表面に位置するコート層とを有する積層ベルトであり、前記コート層は、二酸化ケイ素を含有するものであり、
前記非画像形成領域に強制的に排出する前記トナーの量を、制御部により、前記中間転写体の使用履歴情報に基づき前記中間転写体の使用初期から減少させる制御を行い、画像を形成することを特徴とする電子写真画像形成方法。

８．前記中間転写体が所定の値の使用量に到達した後は、前記強制排出するトナーの量を減少させる制御を行わないことを特徴とする第７項に記載の電子写真画像形成方法。

９．前記転写材の種類により、前記制御部が減少させる前記トナーの量を変更することを特徴とする第７項に記載の電子写真画像形成方法。

本発明の上記手段により、トナー消費量を抑え、安定した二次転写性を得ることができる電子写真画像形成装置を提供することができる。またそれを可能にする電子写真画像形成方法を提供することができる。

本発明の効果の発現機構ないし作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。

二酸化ケイ素を含有するコート層は高抵抗な材質であるため、連続プリントすることで、コート層内に徐々に電荷が蓄積されていくものと考えられる。その蓄積された電荷が、転写電界を阻害し、転写性の低下を招いているものと思われる。つまり、コート層の厚さが厚いと蓄積電荷が多量であるため転写性の低下が顕著であり、薄いと蓄積電荷が少量で転写性低下が軽微となるためであると考えられる。

中間転写体の断面模式図の一例 凹凸紙連続プリントでの印字率違いの二次転写性の一例 凹凸紙連続プリントでのコート層の厚さ違いの二次転写性の一例 凹凸紙連続プリントに伴うコート層の摩耗 本発明の電子写真画像形成装置の一例を示す断面構成図 トナー強制排出に係る制御手段の構成を示すブロック図の一例 連続プリントに伴う二次転写性の変化を示す概念図 コート層の反射率を利用した厚さ測定の概念図 センサー反射率とコート層の厚さの関係を表す一例 コート層の厚さ違いによる、連続プリント後の二次転写性の一例 中間転写体の摺動距離に対するコート層の厚さ変化 コート層の厚さと必要トナー量 コート層の厚さ変化の温度依存性を示す一例 コート層の厚さ変化の温度依存性を示す他の一例

本発明の電子写真画像形成装置は、中間転写体の非画像形成領域にトナーを強制的に排出するトナー強制排出手段と、強制排出するトナーの量を制御する制御部とを有し、
前記中間転写体は、基層と、最表面に位置するコート層とを有する積層ベルトであり、前記コート層は二酸化ケイ素を含有するものであり、前記制御部は、前記中間転写体の使用履歴情報に基づき前記強制排出するトナーの量を前記中間転写体の使用初期から減少させる制御を行うことを特徴とする。この特徴は、各請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。

本発明の実施態様としては、簡便にコート層の厚さと関連付けることができ、トナーの強制排出量を制御し無駄なトナーの消費を抑えることが可能であることから、前記使用履歴情報が、プリント数であることが好ましい。また、前記使用履歴情報が、前記中間転写体への通電時間であることが好ましい。

さらに、本発明においては、前記使用履歴情報が、前記コート層の厚さ情報であることが好ましい。これにより、より正確にトナーの強制排出量を制御することができる。

また、前記使用履歴情報が、前記中間転写体の摺動距離情報であることが好ましい。

さらに、前記使用履歴情報が、コート層近傍の環境温度を反映したものであることが好ましい。これにより、異なる環境温度によるコート層の摩耗速度の違いを反映させることが可能となる。

さらに本発明の電子写真画像形成方法は、静電潜像担持体に担持されたトナー像を中間転写体の画像形成領域に一次転写した後、一次転写したトナー像を前記中間転写体から転写材に二次転写し、さらに前記中間転写体の非画像形成領域にトナーを強制的に排出して、前記トナー像から画像を形成する電子写真画像形成方法であって、
前記中間転写体は、基層と、最表面に位置するコート層とを有する積層ベルトであり、前記コート層は、二酸化ケイ素を含有するものであり、
前記非画像形成領域に強制的に排出する前記トナーの量を、制御部により、前記中間転写体の使用履歴情報に基づき前記中間転写体の使用初期から減少させる制御を行い、画像を形成することが好ましい。

また、前記中間転写体が所定の値の使用量に到達した後は、前記強制排出するトナーの量を減少させる制御を行わないことがトナー消費低減の効果が得られることから好ましい。

さらに、前記転写材の種類により、前記制御部が減少させる前記トナーの量を変更することが、転写材に応じて、良好な二次転写性とトナー消費量を低減させるうえで好ましい。例えば、強制排出するトナーの量を減らす度合を、転写紙としてコート紙のように凹凸の少ない紙を用いた場合より、転写紙として凹凸紙を用いた場合の方が大きくすることができる。また、転写紙として、凹凸紙を選択した時にのみ、中間転写体の使用に伴い強制排出するトナーの量を減らす制御を実行することができる。

以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。

《電子写真画像形成装置の概要》
本発明の電子写真画像形成装置は、
静電潜像担持体と、
中間転写体と、
前記静電潜像担持体に担持されたトナー像を前記中間転写体の画像形成領域に一次転写する一次転写手段と、
前記一次転写手段により一次転写されたトナー像を前記中間転写体から転写材に二次転写する二次転写手段と、
前記中間転写体の非画像形成領域にトナーを強制的に排出するトナー強制排出手段と、
前記トナー強制排出手段が強制排出するトナーの量を制御する制御部と、
を有し、
前記中間転写体は、基層と、最表面に位置するコート層とを有する積層ベルトであり、
前記コート層は、二酸化ケイ素を含有するものであり、
前記制御部は、前記中間転写体の使用履歴情報に基づき前記強制排出するトナーの量を前記中間転写体の使用初期から減少させる制御を行うことを特徴とする。

図１は、本発明に用いられる中間転写体の断面模式図の一例である。中間転写体１は基層２と最表面に二酸化ケイ素を含有するコート層３とを有する積層ベルトである。基層２とコート層３の中間に弾性層などの層を有することもできる。このような層構成とすることにより、トナー付着力の低減、コート層の接触角の低減、高抵抗層による電荷流入の集中などが期待でき、中間転写体の耐久性や二次転写性が向上する。

しかしながら、このような中間転写体を使用し、連続プリントを実施すると、大幅に凹凸紙転写性が低下することが判明した。これを改善すべく以下の検討を行った。

図２は、凹凸紙連続プリントでの印字率違いの二次転写性の一例である。具体的には、実施例で作製したコート層の厚さが３．０μｍの中間転写体１を用い、図５に示す電子写真画像形成装置で、印字率の設定を０．５〜２０％にして、それぞれの印字率の画像を用い、連続プリントを行い二次転写性の評価を行ったものである。凹凸紙として坪量２０３ｇの白色のレザック６６（商標 特種東海製紙株式会社）を用いた。縦軸は二次転写性グレードを表し、実用的にはグレード３以上あることが必要である。

図２から、印字率の低下に伴う連続プリント時の二次転写性の低下は、トナーの消費量を多くすれば対応可能であることが分かった。図２で示される場合は、１プリント当たり、印字率が２０％に相当するトナーの消費量があれば、連続プリントをしても、二次転写性の低下はほぼ見られない。言い換えると、中間転写体の非画像形成領域にトナーを強制的に排出するトナー強制排出手段とを有し、プリント１枚当たりのトナー消費量を２０％印字率相当に制御することで、連続プリントしても、二次転写性の劣化を防ぐことが可能であることが分かった。

しかし、この場合、トナーはプリント時の印字率によらず一定量使用されることになるので、トナーの消費量が多くなってしまう問題があった。この問題を検討する中で、本発明者は、二酸化ケイ素を含有するコート層を有する積層ベルトを用いて凹凸紙を連続プリントするとき、コート層の厚さにより、二次転写性の低下度合いが異なることを見いだした。

図３は、凹凸紙連続プリントでのコート層の厚さ違いの二次転写性の一例である。具体的には、実施例で作製したコート層の厚さが異なる中間転写体を用い、図５に示す電子写真画像形成装置で、印字率の設定を０．５％に固定して、その印字率の画像を用いて、１００００枚の連続プリントを行い二次転写性の評価を行ったものである。凹凸紙として坪量２０３ｇの白色のレザック６６（商標 特種東海製紙株式会社）を同様に用いた。

コート層の厚さが１．０μｍの場合は、厚さが３．０μｍの場合に比べて、連続プリントしても二次転写性の低下が少ないことが分かる。図２で示される結果は、トナー強制排出量を多くする（高印字率設定）と、凹凸紙を連続プリントしても二次転写性は低下しないという従来の知見と一致するが、図３で示される結果は、コート層の厚さが摩耗により薄くなったとき、トナーの強制排出量を少なくしても良好な二次転写性を維持できることを示している。これは従来になかった新しい知見である。

コート層は装置の使用に伴い、クリーニングブレード、感光体、紙等による繰り返し摩擦動作をうけるため、摩耗が進行することが判明している。図４は、凹凸紙連続プリントに伴うコート層の摩耗（薄膜化）の一例である。

以上の結果から、中間転写体の使用が進み、表面のコート層の厚さが摩耗した状態で初期同様のトナー消費設定でトナーを強制排出し消費し続けると不要にトナー消費を招くことになることが明らかとなった。

本発明においては、制御部が、中間転写体の使用履歴情報に基づき前記強制排出するトナーの量を、二酸化ケイ素を含有するコート層の厚さに応じて前記中間転写体の使用初期から減少させる制御を行うことで、トナー消費量を抑え、安定した二次転写性を得ることができる。

ここで、印字率とは、１枚の用紙Ｓの全体の面積における、トナー像が形成される部分の積算面積の割合を百分率で表した数値であり、印字率が小さいほど、用紙Ｓの全体面積のうちトナー像の形成部分が少ない、すなわち非画像領域が多いことになる。

《電子写真画像形成装置の具体的構成》
本発明に係る中間転写体が使用可能な電子写真画像形成装置としては、単色のトナーで画像形成を行うモノクロ電子写真画像形成装置や、感光体上のトナー像を中間転写体に順次転写するカラー電子写真画像形成装置、各色毎の複数の感光体を中間転写体上に直列配置させたタンデム型カラー電子写真画像形成装置等が挙げられる。

本発明に係る中間転写体は、タンデム型のカラー画像形成に用いると有効である。

図５は、本発明の電子写真画像形成装置の一例を示す断面構成図である。

図５において、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ及び１Ｋは静電潜像担持体としてドラム状の感光体、４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ及び４Ｋは現像手段、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ及び５Ｋは一次転写手段としての一次転写ローラー、５Ａは二次転写手段としての二次転写ローラー、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ及び６Ｋはクリーニング手段、７は中間転写体ユニット、２４は熱ロール式定着装置、７０は中間転写体を示す。

この電子写真画像形成装置は、タンデム型カラー電子写真画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ及び１０Ｋと、転写部としての無端ベルト状中間転写体ユニット７と、記録部材Ｐを搬送する無端ベルト状の給紙搬送手段２１及び定着手段としての熱ロール式定着装置２４とを有する。電子写真画像形成装置の本体Ａの上部には、原稿画像読み取り装置ＳＣが配置されている。

各感光体に形成される異なる色のトナー像の一つとして、イエロー色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、第１の感光体としてのドラム状の感光体１Ｙ、該感光体１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像手段４Ｙ、一次転写手段としての一次転写ローラー５Ｙ及びクリーニング手段６Ｙを有する。また、別の異なる色のトナー像の一つとして、マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、第１の感光体としてのドラム状の感光体１Ｍ、該感光体１Ｍの周囲に配置された帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像手段４Ｍ、一次転写手段としての一次転写ローラー５Ｍ及びクリーニング手段６Ｍを有する。また、更に別の異なる色のトナー像の一つとして、シアン色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、第１の感光体としてのドラム状の感光体１Ｃ、該感光体１Ｃの周囲に配置された帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像手段４Ｃ、一次転写手段としての一次転写ローラー５Ｃ及びクリーニング手段６Ｃを有する。また、更に他の異なる色のトナー像の一つとして、黒色画像を形成する画像形成部１０Ｋは、第１の感光体としてのドラム状の感光体１Ｋ、該感光体１Ｋの周囲に配置された帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像手段４Ｋ、一次転写手段としての一次転写ローラー５Ｋ及びクリーニング手段６Ｋを有する。

無端ベルト状中間転写体ユニット７は、複数のローラーにより巻回され、回動可能に支持された中間転写エンドレスベルト状の第２の像担持体としての無端ベルト状中間転写体７０を有する。

画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ及び１０Ｋより形成された各色の画像は、一次転写ローラー５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ及び５Ｋにより、回動する無端ベルト状中間転写体７０上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット２０内に収容された転写材として用紙等の記録部材Ｐは、給紙搬送手段２１により給紙され、複数の中間ローラー２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ及びレジストローラー２３を経て、二次転写手段としての二次転写ローラー５Ａと対向ローラー７４に搬送され、記録部材Ｐ上にカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された記録部材Ｐは、熱ロール式定着装置２４により定着処理され、排紙ローラー２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。

一方、二次転写ローラー５Ａにより記録部材Ｐにカラー画像を転写した後、記録部材Ｐを曲率分離した無端ベルト状中間転写体７０は、クリーニング手段６Ａにより残留トナーが除去される。

画像形成処理中、一次転写ローラー５Ｋは常時、感光体１Ｋに圧接している。他の一次転写ローラー５Ｙ、５Ｍ及び５Ｃはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体１Ｙ、１Ｍ及び１Ｃに圧接する。

二次転写ローラー５Ａは、ここを記録部材Ｐが通過して二次転写が行われる時にのみ、無端ベルト状中間転写体７０に圧接する。

また、装置本体Ａから筐体８を支持レール８２Ｌ、８２Ｒを介して引き出し可能にしてある。

筐体８は、画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ及び１０Ｋと、無端ベルト状中間転写体ユニット７とを有する。

画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ及び１０Ｋは、垂直方向に縦列配置されている。感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの図示左側方には無端ベルト状中間転写体ユニット７が配置されている。無端ベルト状中間転写体ユニット７は、ローラー７１、７２、７３、７４及び７６を巻回して回動可能な無端ベルト状中間転写体７０、一次転写ローラー５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ及びクリーニング手段６Ａとからなる。

筐体８の引き出し操作により、画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ及び１０Ｋと、無端ベルト状中間転写体ユニット７とは、一体となって、本体Ａから引き出される。

このように感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ及び１Ｋ上に帯電、露光、現像によりトナー像を形成し、無端ベルト状中間転写体７０上で各色のトナー像を重ね合わせ、一括して記録部材Ｐに転写し、熱ロール式定着装置２４で加圧及び加熱により固定して定着する。トナー像を記録部材Ｐに転移させた後の感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ及び１Ｋは、クリーニング装置６Ａで転写時に感光体に残されたトナーを清掃した後、上記の帯電、露光、現像のサイクルに入り、次の像形成が行われる。

《トナー強制排出手段》
本発明の電子写真画像形成装置は、中間転写体の非画像形成領域にトナーを強制的に排出するトナー強制排出手段と、前記トナー強制排出手段が強制排出するトナーの量を制御する制御部とを有する。さらに、前記制御部は、中間転写体の使用履歴情報に基づき前記強制排出するトナーの量を前記中間転写体の使用初期から減少させる制御を行う。

すなわち、本発明においては、二次転写性を安定させるために必要なトナー強制排出量を、プリント数などの使用履歴情報を用いて、中間転写体の使用初期から減少させる制御を行う。

本発明において、プリント一枚に要するトナー使用量は、印字に使用されるトナーと非画像領域に強制的に排出されるトナーの総和である。強制排出量は、中間転写体の使用履歴情報に基づき前記強制排出するトナーの量を前記中間転写体の使用初期から減少させる。

非画像領域にトナーを強制排出するには、書込装置により強制書き込みを行い、現像剤を感光体上に現像すればよい。この結果、トナーを強制的に消費することができる。

〈制御部〉
図６は、トナー強制排出に係る制御手段の構成を示すブロック図の一例である。

制御部４は、ＣＰＵ及びメモリを含むマイクロコンピュータで構成されており、少なくとも書込装置５、使用履歴情報が格納されるメモリ７、印字率検出手段６と接続されている。そのほかに、外部のパソコン等との通信が可能な通信部や、転写装置、定着装置及、給紙機構、排出部その他の入出部と接続されていても良い。制御部４のメモリには、通信部が外部から取得した画像データが保存されると共に、ＣＰＵに実行される各種制御プログラムや画像処理プログラム等が格納されている。

印字率の検出は、公知の方法で行うことができる。例えば、制御部は、印字率検出手段を介して所定の間隔で累積された画像の累積印字率（画素数）とあらかじめ求めた所定の印字率に対応する画素数とを比較することにより、画像データの印字率を算出することができる。

一方、使用進行に伴う中間転写体の使用履歴情報としては、プリント数、中間転写体への通電時間、摺動距離情報、コート層の厚さ情報、コート層近傍の温度情報、及びコート層の反射率情報などが利用できる。利用する使用履歴情報は、その他必要な情報を含め、それぞれの入出力部を介して、メモリ７に格納される。それぞれの情報は、使用履歴に伴い摩耗するコート層の厚さと、二次転写性のグレードとを関連付けたテーブルを有している。

このテーブルと画像の印字率とから、中間転写体の使用進行に伴い画像形成装置に適した強制排出するトナーの量を制御部４が算出して、算出したトナーの量を、中間転写体の非画像領域に書込装置を介して強制排出することができる。

《具体的な制御方法》
単層ベルトでは、応答画質を維持するためには、使用進行によらず、例えばトナー強制排出量が多い「高印字率」設定で、一定量のトナーを消費することで、良好な二次転写性を維持することができる。

一方、二酸化ケイ素を含有するコート層を有する中間転写体では、使用進行に伴い、コート層が摩耗のため厚さが減少するため、プリント初期状態のトナー強制排出量を維持する必要がない。

図７は、凹凸紙連続プリントに伴う二次転写性の変化を示す概念図である。ある任意の厚さの二酸化ケイ素を含有するコート層を有する中間転写体を例とする。横軸は、中間転写体の使用進行を表す。使用が進むにつれ、二酸化ケイ素を含有するコート層は薄くなっていく。
このとき、
（１）使用初期において、良好な二次転写性を得るためには、印字率は低いプリントであっても、高印字率設定でトナーを強制消費し、一定量のトナーを消費する必要がある。強制排出量が少ない低印字率設定では、連続プリントした場合、良好な二次転写性を得ることができない。

（２）使用中期になると、同じ二次転写性ランクを得るために、高印字率設定である必要はなく、よりトナー強制排出量の少ない中印字率設定に切り替えた方が、不要なトナー消費を低減可能である。これは、中間転写体の使用進行に伴いコート層が薄くなり、凹凸紙の連続プリント時の二次転写性が向上したためである。

（３）使用後期になると、さらにトナー強制排出量の少ない低印字率設定でも良好な二次転写性を維持することが可能である。

使用により摩耗するコート層の厚さは、それぞれの装置における仕様、コンセプトで設定すれば良い。不要なトナー消費を抑え、良好な二次転写性を中間転写体の使用進行の全般に渡って維持可能となる。

〈中間転写体の使用履歴情報〉
使用履歴情報には、プリント数、中間転写体への通電時間、コート層の厚さ情報、中間転写体の摺動距離情報又は現像駆動時間等を用いることができるがこれらに制限されない。電子写真画像形成装置の使用に伴い中間転写体が変化する特性に関連付けられるものであれば何であっても問題ない。中間転写体の使用履歴情報から、コート層の摩耗具合を推定し、非画像領域に強制排出するトナーの量を中間転写体の使用初期から減少することができる。

プリント数は、中間転写体の使用開始からのプリントの累計枚数である。

中間転写体への通電時間は、転写ドラムからの中間転写体への使用開始からの通電時間を積算したものである。

コート層の厚さ情報は、例えば、特定波長を使用したセンサーによる、コート層の反射率によって測定することができる。これはコート層の厚さにより分光反射特性が異なることを利用し、反射率の違いから厚さを推定するものである。事前にコート層の厚さと反射率の関係を把握しておくことで、コート層が摩耗したときの厚さを測定することができる。

図８は、コート層の反射率を利用した厚さ測定の概念図である。図９は、コート層の反射率とコート層の厚さの関係を示す一例である。センサーによるコート面の反射率を調査した結果、７０％となったとする。図９の近似式に従い、厚さが２．９μｍと算出される。その後は、例えば、後述する、図１２で示したようなコート層の厚さと必要トナー量（印字率）の関係から、印字率４．０％に相当するトナー量を消費させることで良好な二次転写性が得られることがわかる。

中間転写体の使用履歴情報として、中間転写体の使用開始からの摺動距離情報を利用する場合は、例えば、摺動距離に対応するコート層の厚さ変化と、その厚さのコート層に対して、良好な二次転写性を維持するためのトナーの量のテーブルを設定して、強制排出するトナーの量を段階的に減らすことができる。このテーブルは、メモリ７に記憶させておけばよい。

中間転写体の摩耗進行は、環境温度に依存するため、使用履歴情報が、コート層近傍の環境温度を反映したものであることが好ましい。

また、中間転写体が所定の値の使用量に到達した後は、前記強制排出するトナーの量を減少させる制御を行わないこともできる。強制排出するトナーの量を減少させる制御を行わないことにより、制御部４の負荷を軽減できるという利点がある。

さらに、制御部４は、転写材の種類により、前記強制排出するトナーの量をさらに減少させる制御を行うことが好ましい。このような制御は特に凹凸紙で効果が大きく、トナーの節約量も大きい。そのため、転写材に応じて、強制排出するトナーの量を変更可能にすることが好ましい。

また、上述したこれらのトナー量の制御をコート層の厚さに関係する中間転写体の履歴情報に基づいて実施するタイミングとしては、常に実施しても良いし、ジョブ毎のスタート時、朝一番の立ち上げ時、一定プリント数毎に実施しても良い。

《中間転写体》
本発明に用いられる中間転写体は、基層と最表面に二酸化ケイ素を含有するコート層とを有する積層ベルトである。必要に応じその他の層、例えば、基層とコート層の間に弾性層などを設けることができる。

〈基層〉
基層は、シームレスベルト状や円筒ドラム状、ローラー状などの形状で、導電剤が分散された樹脂などを用いることができる。本発明に係る基層は、特に限定されず、公知の材料を用い、公知の形成方法で作製することができる。

公知の材料としては、例えば、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、ポリエーテル、エーテルケトン等の樹脂材料、ポリフェニレンサルファイドを主成分とする樹脂等が挙げられる。導電性、耐久性の点から、ポリイミドが好ましい。

公知の形成方法としては、樹脂を溶剤に溶解した塗布液を塗布して形成する方法、樹脂を直接製膜する方法が挙げられるが、樹脂を直接製膜する方法が好ましい。

樹脂を直接製膜して基層を形成する方法としては、押し出し成形、インフレーション成形等がある。いずれの場合も樹脂材料と各種導電性物質を溶融混練して、押出機の場合は樹脂を押し出しして冷却して成形し、インフレーション法の場合は型内で溶融樹脂を筒状とし、その中にブロアーで空気を吹き込み、冷却して無端ベルト形状に成形することにより作製することができる。

使用される導電剤としては、カーボンブラックを使用することができる。カーボンブラックとしては、中性カーボンブラックを使用することができる。導電剤の使用量は、使用する導電剤の種類によっても異なるが中間転写体の体積抵抗値及び表面抵抗値が所定の範囲になるように添加すれば良い。

そのほか、必要に応じ滑材などの添加材を含有させても良い。

〈コート層〉
コート層は、二酸化ケイ素を含有する層である。二酸化ケイ素を含有する層であれば、特に制限はない。コート層の厚さは、耐久性、表面強度、樹脂層との密着性、屈曲耐性、成膜時間等を考慮し、５００〜７０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。より好ましくは８００〜６０００ｎｍの範囲内である。

コート層は２層以上で形成してもよい。２層の場合、上層の厚さは、６００〜６０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。下層の厚さは、９００〜５０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。このようにすることで、更なる耐久効果が得られる。

コート層の厚さは、「ＭＸＰ２１」（マックサイエンス社製）を用いて測定して得ることができる。具体的な厚さの測定は、以下の方法で行うことができる。Ｘ線源のターゲットには銅を用い、４２ｋＶ、５００ｍＡで作動させる。インシデントモノクロメータには多層膜パラボラミラーを用いる。入射スリットは０．０５ｍｍ×５ｍｍ、受光スリットは０．０３ｍｍ×２０ｍｍを用いる。２θ／θスキャン方式で０から５°をステップ幅０．００５°、１ステップ１０秒のＦＴ法にて測定を行う。得られた反射率曲線に対し、マックサイエンス社製Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｐｒｏｇｒａｍ Ｖｅｒ．１を用いてカーブフィッティングを行い、実測値とフィッティングカーブの残差平方和が最小になるように各パラメータを求める。各パラメータから積層膜の厚さを求める。

二酸化ケイ素を含有するコート層には二酸化ケイ素の含有率が、コート層中５質量％以上であることが好ましい。５０〜８０質量％の範囲内であることがより好ましい。クラック防止の観点から上限は８０質量％以内であることが好ましい。

コート層の形成方法は特に限定はなく、例えばスパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等のＰＶＤ法（物理蒸着法）、ＣＶＤ法（化学蒸着法）、プラズマＣＶＤ法、大気圧プラズマＣＶＤ法、塗布法等が挙げられる。

これらの形成方法の中では、層の形成や厚膜にすることが容易である等から塗布法が好ましい。塗布方法としては、特に限定されず、スピンコート法、ロールコート法、スプレーコート法、ディップコート法等が挙げられる。

例えば、コロイダルシリカとオルガノシランと溶媒の混合物を加水分解して調製した塗料を中間転写体上に塗布し、高温下にて一定時間乾燥させ、溶媒を蒸発させる方法、ポリシラザン化合物を含有する溶液を塗布した中間転写体を酸化性雰囲気下で処理する方法、又はシリカ粒子を含有した３次元架橋性樹脂塗布液を用いて中間転写体上に塗膜を形成して、紫外線照射により硬化させる方法など、公知の方法を用いて作製することができる。

二酸化ケイ素として、コロイダルシリカを用いる場合は、一次粒径が０．００５〜０．１μｍの微粒子の集合体を用いることができる。これら一次粒径の粒子が数１００〜数１０００個集合し、二次粒子を形成し、通常この状態で存在している。

〈中間転写体の抵抗〉
中間転写体の体積抵抗率は１×１０^６〜１×１０^１２Ω・ｃｍ以下の範囲にあることが好ましい。上記数値範囲にすることによって、高い転写効率を保つことができるからである。

《転写材》
本発明に用いられる転写材としては、トナー像を保持する支持体で、通常画像支持体、転写材あるいは転写紙といわれるものである。具体的には薄紙から厚紙までの普通紙、アート紙やコート紙等の塗工された印刷用紙、市販されている和紙やはがき用紙、ＯＨＰ用のプラスチックフィルム、布等の各種転写材を挙げることができるが、本発明においては、特に、エンボス加工などを施した凹凸の大きな表面形状を有し、坪量としては１５０〜３００ｇｓｍの範囲内の用紙に好ましく適用できる。具体的な商品としてはレザック６６（商標 特種東海製紙株式会社製）を使用することができる。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」又は「％」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」又は「質量％」を表す。

《中間転写体１の作製》
図１に示す構成の中間転写体を作製した。

〈基層〉
厚さ１００μｍの導電性物質を含有する厚さ６５μｍポリイミド（ＰＩ）からなるシームレスベルトを準備し無端ベルト状の基層１とした。

〈コート層〉
撹拌機、加熱装置を具備したフラスコにエタノール７０部を加え、そこに少量ずつコロイダルシリカ（平均粒径１５μｍ、日本アエロジル社製）を加え計３０部まで投入する。コロイダルシリカがエタノールに全て浸漬、分散するまで十分攪拌する。次に、純水１２部を加え、更にメチルトリメトキシシラン７０部を加え６０〜７０℃の温度で攪拌しながら部分加水分解を行い、塗料を得た。この塗料の溶媒を除去後の固型分は７５部であった。

この塗料を、ポリイミド（ＰＩ）上に乾燥後の厚さが３．０μｍとなるようにバーコーターでコートし、溶媒を乾燥除去した。表面抵抗を測定すると、１１．０ＬｏｇΩ／ｓｑであった。

《中間転写体２〜１１の作製》
中間転写体１の作製において、コート層の厚さを０μｍ、０．２μｍ、０．４μｍ、１．０μｍ、２．０μｍ、２．５μｍ、４．０μｍ、５．０μｍ、６．０μｍ及び６．５μｍとなるよう、ポリイミドに塗設するコート層の塗膜の厚さを調整して、それぞれ、コート層の厚さの異なる中間転写体２〜１１を作製した。

［連続プリントにおける印字率とコート層の厚さ違いによる二次転写性］
上記作製したコート層の厚さが異なる中間転写体を用いて、図５に示す電子写真画像形成装置を用いて、印字率の設定を０．５〜３０％にして、それぞれの印字率の画像を用い、連続プリントを行い二次転写性の評価を行った。装置の仕様は、表１に示す通りである。凹凸紙として坪量２０３ｇの白色のレザック６６（商標 特種東海製紙株式会社）を用いた。連続プリント数は１００００枚とした。

〈二次転写性の評価〉
実施形態に係る電子写真画像形成装置１についての効果を確認するために、図５に示すような電子写真画像形成装置を使用して、坪量２０３ｇの白色のレザック６６（商標 特種東海製紙株式会社）と呼ばれる革のような模様の凹凸が表面にある表面平滑度が相対的に低い用紙に画像を形成することで、用紙上に形成されたテスト画像の色抜けの程度を評価する実験を行った。

二次転写性の評価は、凹部の白抜け（凹部の埋まり具合）の程度をグレード０からグレード５にランク分けした限度見本を用いて目視観察によって行った。実用的にはグレード３以上あることが必要である。

二次転写性グレード
５：良好に埋まっている
４：わずかに薄い
３：わずかに埋まりきっていない部分がある
２：あまり埋まっていない
１：ほとんどトナーがのっていない
０：トナーがのっていない
図１０は、コート層の厚さ違いによる、連続プリント後の二次転写性を示している。この装置の構成で、厚さ６．５μｍのコート層を有する中間転写体を使用したところ、コート層にクラックが発生することが判明した。また、装置コンセプトとして、二次転写性グレード３以上は必要であるため、コート層の厚さは、この条件の場合、０．５μｍ〜６．０μｍの範囲内が好ましいことが分かった。

例えば、二次転写性グレード３以上を、中間転写体の使用履歴によらず維持するためには、コート層の厚さが５．０μｍの場合、印字率が２０％に相当するトナーの消費量が必要であり、中間転写体の使用が進み、コート層の厚さが、摩耗により３μｍと薄くなったときは、印字率が５％に相当するトナーの消費量でも、二次転写性グレード３を維持できることが分かる。

ここでは、コート層仕様の決定経緯の一例を記載したが、それぞれの装置コンセプトにより、コート層の厚さ、及び非画像領域に強制排出するトナーの量を決定すればよい。

凹凸紙を用い、印字率１０％の条件で、中間転写体の摺動距離に対するコート層の厚さ変化を環境温度２０℃の条件下で調べた。その結果、図１１が得られた。また、図１０を基にコート層の厚さと、ここでは二次転写性グレード３以上を確保するための印字率の関係をプロットしたグラフが図１２である。

図１２は、コート層の厚さ違いによる必要トナーの量を、相当する印字率で示したものである。

摺動距離０ｋｍでは、画像領域＋画像間（非画像領域）の印字率が２０％となるように、トナーを消費（強制排出）させる。例えば中間転写体の使用進行が進み中間転写体の摺動距離が１００ｋｍに到達すれば、図１１の近似直線に従い、コート層の厚さ４．４μｍ、必要トナー印字率１４％と算出し、印字率１４％となるようにトナーを消費実行することができる。このように中間転写体の使用履歴情報として中間転写体の摺動距離情報を使い、強制排出するトナーの量を、中間転写体の使用初期の印字率２０％に相当するトナーの量から１４％に減少する制御を行うことでトナー消費量を抑え、安定した二次転写性を得ることができる。尚、コート層の厚さと必要トナー印字率の関係を、あらかじめメモリ７に記憶させておき、コート層の厚さに応じた必要トナー印字率をメモリ７から読み出すことも可能である。

尚、コート紙のように凹凸の少ない紙（以下、普通紙と称す）の場合、摺動距離０ｋｍでは、画像領域＋画像間（非画像領域）の印字率が１０％となるように、トナーを消費（強制排出）させる。これは普通紙の転写性が、凹凸紙の転写性より優れているからである。そして、中間転写体の使用進行が進み中間転写体の摺動距離が１００ｋｍに到達すれば（コート層の厚さ４．４μｍになれば）、必要トナー印字率が８％程度となる。つまり、中間転写体の使用に伴い強制排出するトナーの量を減らす制御において、強制排出するトナーの量を減らす度合は、普通紙より凹凸紙のほうで大きくする必要がある。言い換えると、中間転写体の使用履歴情報に基づいて強制排出するトナーの量を減少させる制御は、転写紙として凹凸紙を用いた時に、より効果的に作用する。

さらに、中間転写体の使用に伴い強制排出するトナーの量を減らす制御を、転写紙として凹凸紙を用いる場合にのみ適用し、転写紙として普通紙を用いる場合は、中間転写体の使用履歴に関係なく、強制排出するトナーの量を一定（例えば、印字率１０％となる量）にすることもできる。

トナー強制排出の方法は従来の方法、例えば特許文献５に記載した方法でも良い。また、ここでは連続的に画像領域＋画像間（非画像領域）のトナーの量を変化させる例を記載したが、摺動距離に対して、段階的にトナーの量を変化させても良い。

中間転写体の使用履歴情報として中間転写体の摺動距離情報を用いることが可能であることを示したが、他手段としてプリント数カウント、中間転写体への通電時間も同じように適用することができる。

中間転写体の使用履歴情報としては、装置の使用にともない変化するものであれば何であっても問題ない。

図１３は、コート層の厚さ変化の温度依存性を示す一例である。図１１で示した環境温度２０℃に加えて、１０℃と３０℃の環境温度における結果である。図１４は、コート層の厚さ変化の温度依存性を示す他の一例である。

コート層として使用する材質によっては、コート層の厚さの減少速度が環境温度によって異なる場合がある。このような場合、事前に実験データとして上グラフのような関係性を採取しておく。例えば、図１４に示したように１５℃未満は図１３中、（１）式に従いコート層の厚さを算出し、１５以上２５℃未満は（２）式、２５℃以上は（３）式に従ってコート層の厚さを算出するようにすれば良い。尚、事前に採取した（１）〜（３）の式は、メモリ７に記憶させておけばよい。

上記した例は、一例として、環境温度が段階的に変化する場合の算出方法である。算出式の傾きを検知温度から算出し、連続的に変化させる方式でも良い。

これまでの検討から、コート層の材質によっては厚さの変化に関係なく、中間転写体の使用進行の初期にのみ二次転写性ランクの低下が見られ、その後はランク低下が見られない場合のあることが判明している。そのような材質を選択した場合、所定のプリント数まで強制排出するトナーの量を減少させる制御を導入すれば良い。

例えば、ＳｉＯ_２成分量を変更して高硬度としたコート材を用いて印字率０．５％の設定で凹凸紙を連続プリントした場合、下の表２の結果が得られた。中間転写体の使用進行の初期に大きく転写性のランクが低下し、二次転写性ランク低下を許容できない場合は、プリント数６００００枚まで実施し、それ以降は実施しない、とすることができる。

プリント初期からの二次転写性のランクの低下幅が、二次転写性グレードで１まで許容できる場合は、４００００枚まで同制御を実施するようにすれば良い。ここではプリント数による判断としているが、中間転写体の使用履歴情報として、中間転写体の摺動距離、中間転写体への通電時間としても良い。

これまでの検討結果から、Ａ４プリント数３００００〜２０００００超で二次転写性ランクの低下が問題ないレベルとなることを確認している。中間転写体への通電時間では、累積時間で４〜３０時間程度となる。

本実施例における中間転写体のサイズはφ３４０＝周長１０６６ｍｍであるので、単位長さ（１ｍｍ）当たり１３〜１００ｓｅｃの通電時間に相当する。上記まで強制排出するトナーの量を減少させる制御を行い、それ以上は強制排出するトナーの量を減少させる制御は実施しないこととすれば良い。

具体的には、Ａ４プリント数３００００〜２０００００、この使用履歴に相当する中間転写体への通電時間、又は中間転写体の摺動距離情報を、それぞれ、中間転写体の使用履歴情報として用い、この範囲内にプリントする場合のみ、プリント初期は、例えば印字率を２０％相当のトナーの量を強制排出する設定とし、このトナーの量を使用初期から減少させる制御を行うが、使用履歴が上記範囲を越した場合、強制排出するトナーの量を減少させる制御を行わなくても、良好な二次転写性を得ることができる。

ここでは画像間に、印字に使用されない強制排出用のトナー像を描く例を示したが、ベルト幅が十分取れる装置においては、画像領域の外側に強制排出用のトナー像を描いても同じ効果が得られる。

１ 中間転写体
２ 基層
３ コート層
４ 制御部
５ 書込装置
６ 印字率検出手段
７ メモリ
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ及び１Ｋ 感光体
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ及び５Ｋ 一次転写ローラー
５Ａ 二次転写ローラー
７４ 対向ローラー
２４ ロール式定着装置
７０ 中間転写体
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ及び１０Ｋ 画像形成部
２４ 熱ロール式定着装置
６Ａ クリーニング手段

Claims (9)

1. 静電潜像担持体と、
   中間転写体と、
   前記静電潜像担持体に担持されたトナー像を前記中間転写体の画像形成領域に一次転写する一次転写手段と、
   前記一次転写手段により一次転写されたトナー像を前記中間転写体から転写材に二次転写する二次転写手段と、
   前記中間転写体の非画像形成領域にトナーを強制的に排出するトナー強制排出手段と、
   前記トナー強制排出手段が強制排出するトナーの量を制御する制御部と、
   を有し、
   前記中間転写体は、基層と、最表面に位置するコート層とを有する積層ベルトであり、
   前記コート層は、二酸化ケイ素を含有するものであり、
   前記制御部は、前記中間転写体の使用履歴情報に基づき前記強制排出するトナーの量を前記中間転写体の使用初期から減少させる制御を行うことを特徴とする電子写真画像形成装置。
2. 前記使用履歴情報が、プリント数であることを特徴とする請求項１に記載の電子写真画像形成装置。
3. 前記使用履歴情報が、前記中間転写体への通電時間であることを特徴とする請求項１に記載の電子写真画像形成装置。
4. 前記使用履歴情報が、前記コート層の厚さ情報であることを特徴とする請求項１に記載の電子写真画像形成装置。
5. 前記使用履歴情報が、前記中間転写体の摺動距離情報であることを特徴とする請求項１に記載の電子写真画像形成装置。
6. 前記使用履歴情報が、コート層近傍の環境温度を反映したものであることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の電子写真画像形成装置。
7. 静電潜像担持体に担持されたトナー像を中間転写体の画像形成領域に一次転写した後、一次転写したトナー像を前記中間転写体から転写材に二次転写し、さらに前記中間転写体の非画像形成領域にトナーを強制的に排出して、前記トナー像から画像を形成する電子写真画像形成方法であって、
   前記中間転写体は、基層と、最表面に位置するコート層とを有する積層ベルトであり、
   前記コート層は、二酸化ケイ素を含有するものであり、
   前記非画像形成領域に強制的に排出する前記トナーの量を、制御部により、前記中間転写体の使用履歴情報に基づき前記中間転写体の使用初期から減少させる制御を行い、画像を形成することを特徴とする電子写真画像形成方法。
8. 前記中間転写体が所定の値の使用量に到達した後は、前記強制排出するトナーの量を減少させる制御を行わないことを特徴とする請求項７に記載の電子写真画像形成方法。
9. 前記転写材の種類により、前記制御部が減少させる前記トナーの量を変更することを特徴とする請求項７に記載の電子写真画像形成方法。

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